テレメトリー

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気象データをキャプチャするために使用される消耗品のドロップゾンデ。テレメトリは、圧力、温度、湿度のセンサーと、キャプチャしたデータを航空機に返すワイヤレス送信機で構成されています。
追跡のために頭に取り付けられたGPSベースの衛星送信機を備えイリエワニ

テレメトリは、リモートポイントでの測定値またはその他のデータの現場 での収集と、監視のための受信機器(電気通信)への自動送信です。[1]この言葉は、ギリシャ語のルーツである「リモート」とメトロンの「メジャー」に由来しています。動作するために外部命令とデータを必要とするシステムには、テレメトリの対応物であるテレコマンドが必要です。[2]

この用語は一般にワイヤレスデータ転送メカニズム(たとえば、無線、超音波、または赤外線システムを使用)を指しますが、電話やコンピュータネットワーク、光リンク、または電力線キャリアなどの他の有線通信などの他のメディアを介して転送されるデータも含みます。最新のテレメトリシステムの多くは、 SMSを使用してテレメトリデータを送受信すること により、 GSMネットワークの低コストとユビキタス性を利用しています。

テレメータは、テレメトリで使用される物理デバイスです。これは、センサー、伝送パス、および表示、記録、または制御デバイスで構成されます。電子デバイスはテレメトリで広く使用されており、ワイヤレスまたはハードワイヤード、アナログまたはデジタルにすることができます。機械、油圧、光学などの他の技術も可能です。[3]

テレメトリは、固定フレームで複数のデータストリームを送信できるように整流できます。

歴史

当時、センサーはテレメーターとは呼ばれていませんでしたが、産業用テレメトリの始まりは蒸気時代にあります。[4]例としては、ジェームズワット(1736-1819)が、水銀圧力計フライボールガバナーなどの(近い)距離から監視するために蒸気エンジンに追加したものがあります。[4]

元の距離計は測距装置(距離計)を指してましたが、19世紀後半までに、同じ用語が電気技師によって広く使用されていました。これは、距離以外の多くの他の量を測定する電気操作装置を指します(たとえば、 「電気距離計送信機」の特許[5])。一般的な遠隔計には、熱電対トーマス・ヨハン・ゼーベックの作品による)、測温抵抗体ハンフリー・デービーの作品に基づくウィリアム・シーメンスによる)、電気ひずみゲージ(ケルビン卿に基づく)などのセンサーが含まれていました。機械的ひずみ下の導体が抵抗を変化させるというの発見)およびサミュエル・モールス電信音響器リレーなどの出力デバイス1889年、これにより、英国土木学会の議事録の著者は、距離計の用語をタキオメーターに置き換える可能性があることを示唆しました。[6]

1930年代には、電気テレメータの使用が急速に増加しました。電気ひずみゲージはロケットや航空の研究で広く使用されており、ラジオゾンデは気象測定用に発明されました。第二次世界大戦の到来は産業の発展に弾みをつけ、それ以降、これらの遠隔計の多くは商業的に実行可能になりました。[7]

ロケットの研究を引き継いで、宇宙探査が始まったとき、無線遠隔測定が日常的に使用されました。宇宙船は物理的な接続が不可能な場所にあり、無線または他の電磁波(赤外線レーザーなど)をテレメトリの唯一の実行可能なオプションとして残しています。有人宇宙ミッションでは、ビークルのパラメータだけでなく、宇宙飛行士の健康と生命維持も監視するために使用されます。[8]冷戦時代、テレメトリーはスパイ活動で使用されていました。米国の諜報機関は、無線信号を傍受する独自のテレメータを構築することで、ソビエトのミサイルテストからのテレメトリを監視できることを発見しました。したがって、ソビエトの機能について多くを学ぶことができます。[9]

テレメータの種類

テレメータは、テレメトリで使用される物理デバイスです。これは、センサー、伝送パス、および表示、記録、または制御デバイスで構成されます。電子デバイスはテレメトリで広く使用されており、ワイヤレスまたはハードワイヤード、アナログまたはデジタルにすることができます。機械、油圧、光学などの他の技術も可能です。[10]

有線による遠隔測定情報は、19世紀に起源を持っていました。最初のデータ伝送回路の1つは、1845年にロシア皇帝冬宮殿と陸軍本部の間で開発されました。1874年、フランスのエンジニアは、モンブランに気象センサーと積雪深センサーのシステムを構築し、リアルタイムの情報をパリに送信しました。1901年、アメリカの発明者C. Michalkeは、ある距離にわたって同期した回転情報を送信するための回路であるselsynの特許を取得しました。1906年に、ロシアのプルコヴォ天文台への遠隔測定を使用して一連の地震観測所が建設されました。1912年、コモンウェルスエジソンは、電力網の電気負荷を監視するための遠隔測定システムを開発しました。パナマ運河(1913年から1914年に完成)は、大規模な遠隔測定システムを使用して、水門と水位を監視しました。[11]

ワイヤレステレメトリは、1930年にフランスのロベールビュローとロシアのパベルモルチャノフによって同時に開発されたラジオゾンデに早くから登場ましモルチャノフのシステムは、温度と圧力の測定値をワイヤレスモールス信号に変換することで変調しました。ドイツのV-2ロケットは、「メッシーナ」と呼ばれる原始的な多重無線信号のシステムを使用して4つのロケットパラメータを報告しましたが、信頼性が非常に低いため、ヴェルナーフォンブラウンはかつて双眼鏡でロケットを見る方が便利だと主張しました。

米国とソ連では、メッシーナシステムはすぐに優れたシステムに置き換えられました。どちらの場合も、パルス位置変調(PPM)に基づいています。[12] 1940年代後半に開発された初期のソビエトミサイルおよび宇宙遠隔測定システムは、PPM(たとえば、OKB-MEIによって開発されたTral遠隔測定システム)またはパルス幅変調(たとえば、NIIによって開発されたRTS-5システム)のいずれかを使用しました。 885)。米国では、初期の研究では同様のシステムが採用されていましたが、後にパルス符号変調(PCM)に置き換えられました(たとえば、火星探査機マリナー4号)。その後、ソビエトの惑星間探査機は冗長無線システムを使用し、デシメートル帯のPCMとセンチメートル帯のPPMによってテレメトリを送信しました。[13]

アプリケーション

気象学

テレメトリは、1920年以来、気象データを送信するために気球によって使用されてきました。

石油・ガス産業

テレメトリは、坑井が掘削されるときに、掘削力学と地層評価情報をリアルタイムで送信するために使用されます。これらのサービスは、掘削中の測定および掘削中のロギングとして知られています。掘削中に地下数千フィートで取得された情報は、掘削穴を介して表面センサーと復調ソフトウェアに送信されます。圧力波(sana)は、DSPおよびノイズフィルターの後で有用な情報に変換されます。この情報は、地層評価掘削最適化、およびジオステアリングに使用されます。

モーターレース

テレメトリは現代のモーターレースの重要な要素であり、レースエンジニアはテストまたはレース中に収集されたデータを解釈し、それを使用して最適なパフォーマンスを得るために車を適切に調整できます。フォーミュラワンのようなシリーズで使用されるシステムは、車の潜在的なラップタイムを計算できるところまで進歩しており、この時間はドライバーが会うことが期待されるものです。レースカーの測定例には、3軸の加速度(G力)、温度の読み取り値、ホイール速度、サスペンションの変位などがあります。フォーミュラワンでは、ドライバーの入力も記録されるため、チームはドライバーのパフォーマンスを評価でき、(事故の場合)FIAはドライバーのエラーを考えられる原因として特定または除外できます。

その後の開発には、エンジニアが車のキャリブレーションをリアルタイムで更新できる双方向テレメトリが含まれています(トラックに出ているときでも)。フォーミュラワンでは、双方向テレメトリは1990年代初頭に登場し、チームが更新できるダッシュボード上のメッセージ表示で構成されていました。その開発は2001年5月に最初に車に許可されるまで続きました。2002年までに、チームは、車が軌道に乗っている間に、エンジンマッピングを変更し、ピットからエンジンセンサーを非アクティブ化することができました。[要出典] 2003年シーズン、FIAはF1からの双方向テレメトリを禁止しました。[要出典]ただし、このテクノロジーは他のタイプのレースやロードカーで使用される可能性があります。

一方向テレメトリシステムは、R / Cレーシングカーにも適用されており、エンジンRPM、電圧、温度、スロットルなどの車のセンサーによって情報を取得します。

交通機関

運輸業界では、テレメトリは、車両内のセンサーからデータを収集することにより、車両またはドライバーのパフォーマンスに関する有意義な情報を提供します。これは、スタッフのコンプライアンスの監視、保険の格付けから予知保全に至るまで、さまざまな理由で行われます。

テレメトリは、交通カウンターデバイスをデータレコーダーにリンクして、交通流と車両の長さと重量を測定するためにも使用されます。[14]

農業

健康な作物と良好な収穫量に関連するほとんどの活動は、気象と土壌データのタイムリーな入手可能性に依存しています。したがって、無線気象観測所は、病気の予防と精密な灌漑において主要な役割を果たします。これらのステーションは、意思決定に必要なパラメータをベースステーションに送信します。気温相対湿度降水量葉の湿り度(病気予測モデルの場合)、日射量と風速(蒸発散量を計算するため)、水不足ストレス(WDS)の葉センサーおよび土壌湿度(灌漑の決定にとって重要)。

地域の微気候は大きく異なる可能性があるため、そのようなデータは作物内から取得する必要があります。監視局は通常、地上波ラジオでデータを送り返しますが、衛星システムが使用されることもあります。太陽光発電は、ステーションを電力網から独立させるためによく使用されます。

水管理

テレメトリは、水質や流量測定機能などの水管理において重要です。主な用途には、AMR(自動検針)、地下水モニタリング、配水管の漏れ検知、機器監視などがあります。ほぼリアルタイムでデータを利用できるようにすることで、現場のイベントに迅速に対応できます。遠隔測定制御により、エンジニアはポンプなどの資産に介入したり、状況に応じてポンプをリモートでオンまたはオフに切り替えたりすることができます。流域テレメトリは、水管理システムを実装する方法の優れた戦略です。 [15]

防衛、宇宙、資源探査

テレメトリは、ミサイル、RPV、宇宙船石油掘削装置化学プラントなどの複雑なシステムで使用されます。これにより、効率的で安全な操作に必要な自動監視、アラート、および記録管理が可能になります。NASAISRO欧州宇宙機関(ESA)などの宇宙機関、およびその他の機関は、テレメトリおよび/またはテレコマンドシステムを使用して、宇宙船や衛星からデータを収集します。

遠隔測定は、ミサイル、衛星、航空機の開発に不可欠です。これは、システムがテスト中またはテスト後に破壊される可能性があるためです。エンジニアは、システムのパフォーマンスを分析(および改善)するために重要なシステムパラメータを必要とします。テレメトリがない場合、このデータは利用できないことがよくあります。

宇宙科学

テレメトリは、データ送信のために有人または無人宇宙船によって使用されます。たとえば、ボイジャー1号によって、100億キロメートルを超える距離がカバーされています。

ロケット

ロケットでは、遠隔測定装置は、ロケットの射程資産の不可欠な部分を形成し、ロケットの位置と健康状態を監視して、射場安全飛行の終了基準を決定します(射場の目的は公共の安全のためです)。問題には、極端な環境(温度、加速度、振動)、エネルギー供給アンテナの位置合わせ、および(長距離、たとえば宇宙飛行中の)信号の移動時間が含まれます。

飛行試験

今日、ほぼすべてのタイプの航空機ミサイル、または宇宙船は、テスト時にワイヤレステレメトリシステムを搭載しています。[16]航空移動テレメトリは、飛行試験中のパイロットと地上の人の安全のために使用されます。搭載された飛行試験計装システムからのテレメトリは、乗務員および無人宇宙船の試験中に送信されるリアルタイムの測定およびステータス情報の主要なソースです。[17]

ミリタリーインテリジェンス

ソビエトのミサイルがテストされたとき、傍受された遠隔測定は米国と英国にとって重要な情報源でした。この目的のために、米国はイランでリスニングポストを運営しました。最終的に、ロシア人は米国の情報収集ネットワークを発見し、ミサイルテストのテレメトリ信号を暗号化しました。テレメトリは、カーディガン湾でリスニング船を運航して、この地域で実施された英国のミサイルテストを盗聴したソビエトの情報源でもありました。

エネルギーモニタリング

工場、建物、住宅では、HVACなどのシステムのエネルギー消費量が複数の場所で監視されています。関連するパラメータ(温度など)は、ワイヤレステレメトリを介して中央の場所に送信されます。情報は収集および処理され、エネルギーの最も効率的な使用を可能にします。このようなシステムは、予知保全も容易にします。

リソース配分

多くのリソースを広範囲に分散させる必要があります。テレメトリは、ロジスティクスシステムが必要な場所にリソースを振り向けることができ、それらの資産にセキュリティを提供できるため、これらの場合に役立ちます。この主な例は、乾物、液体、および粒状バルク固体です。

乾物

パッケージ商品などの乾物は、RFIDセンシングシステム、バーコードリーダー光学式文字認識(OCR)リーダー、またはテレメトリデバイスに接続されたその他のセンシングデバイスによって追跡およびリモート監視、追跡、インベントリされ、 RFIDタグバーコードを検出できます。アイテム、そのパッケージ、または(大型アイテムおよびバルク出荷の場合)その輸送コンテナまたは車両に貼付されたラベルまたはその他の識別マーカー。これにより、バーコードラベルの付いた商品が店頭でチェックアウトスキャナーを介してスキャンされる場合のように、それらの場所の知識が容易になり、それらのステータスと配置を記録できます。小売店のシステム。リモート通信を備えた固定式またはハンドヘルドのバーコードスキャナーまたはRFIDスキャナーを使用して、店舗、倉庫、出荷ターミナル、輸送業者、および工場での在庫の追跡とカウントを迅速に行うことができます。[18] [19] [20]

流体

タンクに貯蔵された液体は、一定の商用遠隔測定の主要な目的です。これには通常、ガソリン精製所や化学プラントのタンクファームの監視が含まれます。分散タンクまたはリモートタンクは、空になったとき(ガソリンスタンドの貯蔵タンク、家庭用暖房用オイルタンク、農場のag-chemicalタンクなど)、または空になったときに補充する必要があります。満杯の場合(油井、蓄積された廃棄物、および新たに生産された流体からの生産と同様)。[21]テレメトリは、空気圧静水圧、または差圧によって流体の動きおよび/または体積を検出するフローおよびタンクレベルセンサーの可変測定値を伝達するために使用されます。タンクに閉じ込められた超音波レーダーまたはドップラー効果エコー; または機械的または磁気センサー。[21] [22] [23]

バルクソリッド

バルク固形物の遠隔測定は、穀物および家畜の飼料ビン、粉末または粒状食品、製造用の粉末およびペレット、砂および砂利、およびその他の粒状バルク固形物の体積状態および状態を追跡および報告するために一般的です。流体タンクの監視に関連する技術は、部分的には粒状のバルク固形物にも適用されますが、バルク固形物のより複雑で変化しやすい物理的特性のために、コンテナ全体の重量またはその他の全体的な特性と状態の報告が必要になる場合があります。[24] [25]

医学/ヘルスケア

テレメトリは、一般的に冠状動脈治療室で異常な心臓活動のリスクがある患者(バイオテレメトリ)に使用されますテレメトリスペシャリストは、病院内の多くの患者を監視するために使用されることがあります。[26]そのような患者は、測定、記録および送信装置を備えている。データログは、医師による患者の状態の診断に役立ちますアラート機能は、患者が急性(または危険)な状態に苦しんでいる場合に 看護師にアラートを出すことができます。

心臓の状態を除外するための監視、またはアミオダロンなどの抗不整脈薬への反応を監視するためのシステムは、医療外科看護で利用できます。

テレメトリの新しい新しいアプリケーションは、神経生理学、またはニューロテレメトリの分野にあります。神経生理学は、自発的であろうと刺激的であろうと、生体電気活動の記録による中枢神経系と末梢神経系の研究です。ニューロテレメトリー(NT)では、患者の脳波(EEG)は、高度な通信ソフトウェアを使用して、登録されたEEG技術者によってリモートで監視されます。ニューロテレメトリーの目標は、身体的な兆候や症状が現れる前に、患者の状態の悪化を認識することです。

ニューロテレメトリーは、リアルタイムの連続ビデオEEGモニタリングと同義であり、てんかんモニタリングユニット、ニューロICU、小児ICU、および新生児ICUに適用されます。継続的なEEGモニタリングは労働集約的であるため、NTは通常、R.EEG技術者、ITサポートスタッフ、神経内科医、神経生理学者、モニタリングサポート担当者を含む社内プログラムを使用して大規模な学術教育病院で行われます。

最新のマイクロプロセッサ速度、ソフトウェアアルゴリズム、およびビデオデータ圧縮により、病院は複数の重症患者の連続デジタルEEGを同時に一元的に記録および監視できます。

ニューロテレメトリーと継続的なEEGモニタリングは、脳機能に関する動的な情報を提供し、神経学的状態の変化を早期に検出できるようにします。これは、臨床検査が限られている場合に特に役立ちます。

水産および野生生物の研究と管理

背中にトランスポンダーを取り付けたマルハナバチの労働者が、ナタネの花を訪ねる

テレメトリは野生生物の研究に使用され[27]、絶滅危惧種を個人レベルで監視するのに役立ちました。調査中の動物には、温度、潜水深度と継続時間(海洋動物の場合)、速度と位置( GPSまたはArgosパッケージを使用)を測定するセンサーを含む計装タグを装備できます。テレメトリタグは、動物の行動、機能、および環境に関する情報を研究者に提供できます。次に、この情報は(アーカイブタグとともに)保存されるか、タグが衛星またはハンドヘルド受信デバイスに情報を送信(または送信)することができます。[28]野生動物を捕獲してマーキングすることは、野生動物を危険にさらす可能性があるため、これらの影響を最小限に抑えることが重要です。[29]

小売

ラスベガスで開催された2005年のワークショップで、セミナーでは、自動販売機が販売および在庫データをルートトラックまたは本社に伝達できるようにするテレメトリ機器の導入について言及しました。[要出典]このデータは、ドライバーが在庫を配達する前に補充する必要のあるアイテムを確認するために最初の旅行をする必要をなくすなど、さまざまな目的に使用できます。

小売業者はRFIDタグを使用して在庫を追跡し、万引きを防ぎます。これらのタグのほとんどは、RFIDリーダーに受動的に応答します(たとえば、レジ​​で)が、位置情報を基地局に定期的に送信するアクティブなRFIDタグが利用可能です。

法執行機関

テレメトリハードウェアは、法執行機関で人や財産を追跡するのに役立ちます。保護観察で囚人が着用する足首の首輪は、許可された境界から外れたり、許可されていない場所を訪れたりするなどして、仮釈放の条件に違反した場合に当局に警告することができます。テレメトリはベイトカーも可能しました。法執行機関は、カメラと追跡装置を備えた車を装備し、盗難が予想される場所に置いておくことができます。盗まれた場合、テレメトリ機器は車両の位置を報告し、法執行機関がエンジンを非アクティブ化し、対応する警官によって停止されたときにドアをロックできるようにします。

エネルギープロバイダー

一部の国では、消費された電気エネルギーの量を測定するためにテレメトリが使用されます。電力量計は濃縮器と通信し、濃縮器はGPRSまたはGSMを介してエネルギープロバイダーのサーバーに情報を送信します。テレメトリは、変電所とその機器のリモート監視にも使用されます。データ伝送には、30〜400kHzの周波数で動作する位相線キャリアシステムが使用されることがあります。

鷹狩り

鷹狩りでは、「テレメトリ」とは、猛禽類が運ぶ小さな無線送信機を意味し、鳥の飼い主が見えないときにそれを追跡できるようにします。

テスト

テレメトリは、人間にとって危険な敵対的な環境のテストに使用されます。例としては、軍需品保管施設、放射性サイト、火山、深海、宇宙空間などがあります。

コミュニケーション

テレメトリは、多くのバッテリ駆動ワイヤレスシステムで使用され、バッテリ電力が低下し、最終品目に新しいバッテリが必要になったときに監視担当者に通知します。

マイニング

鉱業では、テレメトリは2つの主な目的を果たします。それは、鉱業設備からの主要なパラメータの測定と安全慣行の監視です。[30]主要なパラメータの収集と分析によって提供される情報により、生産性と安全性を最大化するための非効率的な操作、安全でない慣行、および不適切な機器の使用の根本原因の特定が可能になります。[31]テクノロジーをさらに応用することで、組織全体で知識とベストプラクティスを共有できます。[31]

ソフトウェア

ソフトウェアでは、テレメトリを使用して、アプリケーションとアプリケーションコンポーネントの使用とパフォーマンスに関するデータを収集します。たとえば、特定の機能の使用頻度、起動時間と処理時間の測定、ハードウェア、アプリケーションクラッシュ、一般的な使用統計などです。ユーザーの行動。場合によっては、個々のウィンドウメトリック、使用された機能の数、個々の機能のタイミングなど、非常に詳細なデータが報告されます。

この種のテレメトリは、ソフトウェア開発者が社内ですべてをテストできない可能性のあるさまざまなエンドポイントからデータを受信し、特定の機能の人気とそれらを優先するかどうかに関するデータを取得するために不可欠です。削除を検討してください。ソフトウェアテレメトリはユーザーのプロファイルに簡単に使用できるため、プライバシーに関する懸念から、ユーザーソフトウェアのテレメトリは多くの場合ユーザーが選択し、オプトイン機能(有効にするために明示的なユーザーアクションが必要)またはソフトウェアインストールプロセス中のユーザー選択として一般的に提示されます。 。

国際規格

他の電気通信分野と同様に、テレメトリ機器とソフトウェアには国際規格が存在します。国際規格作成機関には、宇宙機関の宇宙データシステム諮問委員会(CCSDS) 、ミサイル射程の射程間計装グループ(IRIG)、および国際遠隔測定財団の組織である遠隔測定標準調整委員会(TSCC)が含まれます。

も参照してください

参考文献

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外部リンク