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理工学部HOME > 学問のすゝめ > センサのIoT化と環境計測への応用

学問のすゝめ

センサのIoT化と環境計測への応用

松本 佳宣 (物理情報工学科 教授)

 物のインターネット(IoT:Internet of thing)が、次世代技術革命の一つとして話題を集めていますが、インターネットにつながり有益なデータを提供するデバイスの一つがセンサです。センサにも、物理センサ、化学センサ、機械式センサなど様々な物がありますが、これらのセンサを駆動してマイコンなどが読み込める電圧値に変えるのが信号処理回路です。センサ原理の理解には物理・化学・電子・機械の知識が必要で、製作には、微細加工と集積回路技術が必要となり、これを使いこなすには電子回路とマイコン・プログラミングが必要です。複数の技術が融合した点が面白く、センサ関係の研究に大学学部時代からずっと取り組んでいます。計測対象は、工学、生体、農業、海洋など幅広く、データの持つ意味を把握するには、統計・解析技術と同時にセンサが使われる現場のニーズが必要になります。このような複数の分野の融合が必要になるIoT関連の最近の研究動向は個人がコンピュータを使うようになった1990年代の盛り上がりを思い出します。
 データ駆動社会とかソーシャルビックデータという呼び方もありますが、個人が自分の望むデータを計測する装置を簡単に作りインターネットで共有して必要な場所にフィードバックをかける、そんな世の中が来ています。この手法が有用な対象として環境計測があります。私は、福島第一原発の事故以降、市民が簡単に放射線データを測定・共有する装置の研究を進め、最近ではPM2.5や傾斜・崩落情報、におい、水質などへと計測対象を広げています。もちろん、これらのデータは行政や気象庁でも計測しているのですが、より細かい地点でのデータを市民や農家の方が計測できるようになることで、防災や農作物の安全・生産性向上などをもたらす事ができると考えています。特に、農地や災害現場などの屋外で使える装置とするために、太陽電池とWi-Fiやスマートフォンと組み合わせ電源を入れ15分くらいの設定で動かせる装置となるように企業と共同で開発に取り組んでいます(図1)。
 そんな装置は高価で作るのは大学では難しいのではと考えがちですが、ここに個人で装置を作って発表するMakers やHackathonと呼ばれる動きがあり、Webなどの情報共有によって、意欲さえあれば高校生くらいで自分だけの装置製作とインターネット共有ができるようになってきています。既存のスマートフォンが計測装置になるように、センサをスマートフォンに接続してスマートフォンの通信機能でインターネット共有する環境計測用装置も研究室でできあがりつつあります(図2)。 IoT時代に必要な幅広い知識を自由自在に使いこなせる人材が研究室で育ち、次の時代のリーダとなって社会に幸福をもたらす事を願っています。

図1.小型太陽電池とWi-Fi接続型センサモジュールを用いた環境計測のイメージ図と試作例。センサネットワークや携帯電話回線を用いればより広範囲をカバーできる。

図2.スマートフォンやタブレットに接続して放射線を計測できるモジュールおよび計測ソフト。GPS機能を用いて位置情報を取り込みながら測定が可能。

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