自律アラート機能を有した超低コストガスセンサ開発と分散システムによる漏洩可視化
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21K18787
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 25:Social systems engineering, safety engineering, disaster prevention engineering, and related fields
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
岡崎 慎司 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (50293171)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笠井 尚哉 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (20361868)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 水素検知スイッチ / 分散型ガス漏洩検知システム / 自律アラート / 白金担持酸化タングステン |
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| Outline of Research at the Start |
水素漏洩検知技術のイノベーションを目指し、単一のセンサデバイスから高精度・高分解
能のアナログ信号を得て危険性ガスの漏洩をモニタリングする現行システムの在方をブレ
ークスルーする次世代漏洩検知システムを提案する。具体的には、数多くの超低コストON-OFFガスセンサを用いた分散型センサシステムを実現し、センサが自律的に発生したアラート信号を電波あるいは音波伝送手段で信号処理システムに無線化集約するシステムを構築する。さらに、センサのON出力の発生頻度と空間的分布及びそれらの時間的挙動変化からAI技術を用いて漏洩位置と漏洩量を推定可能とするシステムを構築する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はIoTデバイスを用いた水素漏えい検知システム開発を目標とし、デバイス設計、センサ応答評価、信号処理システムの構築を行った。まず、デバイス設計においては、白金担持酸化タングステンをくし型電極に固定化した抵抗部とBLE通信部の2つの要素を組み込んだ。これまでの検討により、抵抗部では水素漏えい時に抵抗値が大きく変化することが明らかになっているので、デバイスのON-OFFが可能である。次にBLE通信部で要求される性能は、多点かつ無線で使用できBluetooth通信の制御ができる安価なシステムということである。この要求に叶うものとして、セントラルにRaspberryPi4を、ペリフェラルに計測用ビーコンを選定した。センサの応答性能評価では、水素漏えい時の応答時間と抵抗値変化について評価した。具体的には、市販のIoT管理ソフトウェアをロガーとして用いて、漏えい濃度条件ごとのデバイスの応答時間を調べた。その結果、水素濃度と応答時間の間に直線関係が得られた。次に感度特性調査では、回路にマルチメーターを組み込むことで水素濃度条件ごとの抵抗値の変化の挙動を調べた。その結果、極小抵抗値と漏えい濃度との間に直線関係を示す範囲があることが分かった。最後にシステム構築では、回路の設計とセントラルでのデータ取得・解析の2つに取り組んだ。組み込んでいるビーコンは電位情報を送信する機能を持つ。そのため、得られた電位情報からセンサ部の抵抗変化を測定できるような回路を設計した。セントラルでのデータ取得・解析においては、RaspberryPI4内のpythonによってBLE制御を行うプログラミングを行い、セントラルとペリフェラルの接続を行った。スキャンによって得られるデータ群から、ビーコンのTLMデータを抽出し解析することによって電圧データを取得した。
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Report
(3 results)
Research Products
(3 results)
