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L’UNIVERSITÉ DE KYOTO ET MINEBEAMITSUMI ONT COMMENCÉ UN TEST DE DÉMONSTRATION SOCIALE AVEC UNE ALIMENTATION ÉLECTRIQUE SANS FIL, EN UTILISANT LA ZONE SPÉCIALE DE LA STRATÉGIE NATIONALE CONJOINTE

Dans l’entretien des infrastructures sociales qui vieillissent et se détériorent, il existe divers problèmes en termes de pénurie de ressources humaines, d’économie, d’efficacité du travail, etc., et la technologie est en cours de développement pour effectuer des inspections efficaces à l’aide de l’IA, de l’IoT, de la technologie robotique et comme, qui remplacera les méthodes d’inspection conventionnelles utilisant la main-d’œuvre.

En particulier parmi les méthodes d’inspection, en tant qu’alternative aux inspections visuelles les plus élémentaires, il existe une demande croissante pour des services d’inspection qui utilisent la technologie de traitement d’image, comme les caméras et les radars.

Cependant, ces technologies se limitent à des inspections par observation de la surface d’une structure, et la réalité est qu’il n’est pas encore possible de comprendre avec précision l’état interne des structures.

L’Université de Kyoto mène depuis de nombreuses années des recherches sur la technologie d’alimentation électrique sans fil utilisant les ondes électromagnétiques (micro-ondes*1). Les développements technologiques à ce jour ont été annoncés en décembre 2016 dans le cadre du programme COI (Centre d’innovation) de l’Agence japonaise pour la science et la technologie (JST). Bien que le développement technologique soit complet, l’alimentation électrique sans fil utilisant des micro-ondes est difficile à mettre en pratique en raison des réglementations de la loi sur la radio. En mars 2017, une expérience de démonstration sociale « alimentations sans fil pour véhicules électriques » a été menée, et en mai de la même année « alimentations sans fil pour capteurs sans batterie ». Grâce à ces démonstrations, la commodité et les problèmes pratiques des alimentations sans fil ont été confirmés, et les efforts vers une utilisation pratique ont été poussés vers l’avant.

Cette fois, avec la coopération de la préfecture de Kyoto, l’Université de Kyoto a reçu une licence du Bureau des télécommunications de Kinki utilisant le système national de zone spéciale stratégique, et une expérience de démonstration sociale sera menée au tunnel d’évacuation du tunnel de Jizo * 2 dans la ville de Miyazu, Kyoto Préfecture.

Dans cette expérience, pour surveiller la chute ou l’effondrement d’équipements auxiliaires lourds tels que des ventilateurs à réaction pour l’évacuation des fumées qui sont boulonnés aux cadres de la structure du tunnel, nous utilisonsons un système de surveillance d’infrastructure de type récursif qui peut collecter des informations de détection en temps réel tout en transmettant de la puissance. d’un véhicule roulant à un capteur. Ce système est utilisé dans le programme COI de l’Université de Kyoto, développé principalement par le groupe de recherche et développement de MinebeaMitsumi Inc. et est une combinaison des technologies élémentaires de « transmission d’énergie sans fil par micro-ondes »,  » traitement du signal d’image à grande vitesse » et « batterie -capteurs de force axiale sans boulons » qui détectent directement les boulons desserrés.

Dans l’expérience de démonstration, les efforts de mise en œuvre sociale seront accélérés en confirmant l’utilité et la commodité de la surveillance des disques à l’aide de la technologie de transmission d’énergie sans fil par micro-ondes et en identifiant les problèmes pratiques.
Contexte
Selon le ministère du Territoire, des Infrastructures, des Transports et du Tourisme, le pourcentage de tunnels pour lesquels 50 ans se sont écoulés depuis la construction devrait atteindre 34 % en 2023 et 50 % en 2033, contre 20 % en 2013, et la surveillance des capteurs est en cours. utilisés dans les tunnels du point de vue d’une maintenance prédictive économiquement efficace. En plus des méthodes d’inspection conventionnelles par des travailleurs qualifiés, les sociétés d’inspection et de gestion des infrastructures devraient promouvoir davantage l’utilisation de technologies économes en main-d’œuvre pour compenser les pénuries de main-d’œuvre. Avec l’introduction de méthodes d’inspection objectives et quantitatives basées sur les informations des capteurs, on s’attend à ce que la maintenance des infrastructures, basée sur les données, hautement fiable et avancée devienne monnaie courante.
Résultats de recherche
La technologie de transmission d’énergie sans fil à micro-ondes peut transmettre de l’énergie à distance à un dispositif de réception d’énergie, ce qui rend l’efficacité de la transmission importante. Par conséquent, la section d’antenne de transmission de puissance du système de développement a une antenne plate composée de 48 éléments agencés dans un réseau, et la phase est contrôlée de sorte que les micro-ondes soient formées en un faisceau et rayonnées. De plus, en contrôlant la directivité en 1 ms en fonction de la fréquence d’images (1000 fps) du capteur de vision, nous concevons des moyens d’améliorer l’efficacité de transmission d’énergie vers le dispositif de réception de puissance.
Le capteur de force axiale du boulon sans pile du côté de la réception de l’alimentation est également une jauge de contrainte compacte, très sensible et à consommation d’énergie ultra-faible développée à l’origine par MinebeaMitsumi Inc., le MINEGE ™ * 3, et avec l’antenne de transmission de puissance a réussi à optimiser l’équilibre de puissance au niveau du système.

On s’attend à ce que ce système de surveillance des infrastructures permette d’inspecter efficacement et économiquement l’ensemble de la zone des infrastructures lors de la conduite dans des tunnels, etc., mélangés au trafic général et sans imposer de restrictions de circulation.
Aperçu de l’expérience de démonstration sociale

Point final:

5 jours du 19 octobre (lun.) au 24 octobre (sam.) 2020

Lieu:

À l’intérieur du tunnel d’évacuation du tunnel Takiba Jizo, ville de Miyazu, préfecture de Kyoto

Conduit par:

MinebeaMitsumi Inc.

Contenu:

Des écrans électromagnétiques sont appliqués à l’extérieur de l’entrée et de la sortie pour empêcher les ondes radio de fuir à l’extérieur du tunnel, et un capteur simulé avec un poteau qui ressemble à un capteur de boulon est installé à l’emplacement élargi à la base du passage reliant le tunnel principal du tunnel Jizo et le tunnel d’évacuation, pour vérifier si le marqueur de position peut être capturé et suivi par le capteur de vision pendant la conduite, et pour confirmer l’intensité du champ électrique (puissance reçue) reçue par le capteur simulé via une transmission de puissance sans fil à micro-ondes de 10 W.
De plus, la validité des données obtenues par la communication route-véhicule (renvoi des données de détection au véhicule en mouvement) est confirmée.
L’acquisition et l’évaluation des données expérimentales permettent de vérifier de manière exhaustive une série d’opérations du système de surveillance de l’infrastructure pendant le fonctionnement réel
Effet d’entraînement et plans futurs

En mettant en pratique la technologie de transmission de puissance micro-ondes de pointe de l’Université de Kyoto en tant que système de surveillance des infrastructures, la commodité et le potentiel de la technologie de transmission de puissance micro-ondes peuvent être largement diffusés, même à l’étranger.

À l’avenir, on s’attend à ce que les produits utilisant la technologie de transmission d’énergie sans fil par micro-ondes se généralisent à l’échelle mondiale et changent considérablement le monde.

Même s’ils sont limités aux applications de surveillance des infrastructures, non seulement dans les tunnels mais aussi dans les ponts, les routes revêtues, les canalisations d’égout, les pentes, etc., il existe un risque que les accidents et les dommages causés par le vieillissement aient un impact majeur sur la société et l’économie. Par conséquent, vers la réalisation d’une infrastructure sociale durable avec la transmission d’énergie sans fil par micro-ondes comme technologie de base, en collaboration avec le Wireless Power Transfer Consortium for Practical Applications (WiPoT) et le Broadband Wireless Forum (BWF), nous travaillerons de manière proactive sur la législation pour et standardisation de la transmission de puissance micro-onde ainsi que le développement technologique.

À propos du projet de recherche

Certains des résultats de cette recherche ont été soutenus par le programme COI (Centre d’innovation) de l’Agence japonaise pour la science et la technologie (JST) et obtenus grâce au projet d’entreprise et de recherche « The Last 5X Innovation R&D Center for a Smart, Happy, and Société résiliente*4. »

Articles et présentations de conférence

[1] Tsuji, Fujii, Imai, Masuda, « Développement de réseaux d’antennes pour le transfert de puissance micro-ondes dans le système de maintenance des infrastructures » Groupe d’étude sur le transfert de puissance sans fil IEICE, mars 2020
[2] Fujii, Tsuji, Masuda, « Expérience de laboratoire de contrôle directionnel de transmission de puissance par micro-ondes vers une cible mobile à grande vitesse par détection de vision à ultra-haute vitesse » Conférence générale de l’IEICE, mars 2020
Terminologie

*1: Micro-ondes : Terme général désignant les ondes radio dans la bande de fréquences de 1 à 10 GHz.
*2: Tunnel d’évacuation : Un tunnel créé pour l’évacuation séparé du tunnel principal
*3: MINEGE : Marque déposée au Japon de MinebeaMitsumi Inc. (numéro d’enregistrement 6069512)
Communiqué de presse
Développement réussi d’un nouveau produit, un film de jauge de contrainte haute sensibilité
*4: Une base de développement pour la collaboration industrie-université à laquelle participent environ 40 entreprises et institutions avec l’Université de Kyoto en tant qu’institution centrale travaillant «vers une société intelligente, flexible et accommodante».
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