牛 体 温 の 常 時 監 視 シ ス テ ム の 開 発 （ 第 3 報 ）
― 無 線 温 度 セ ン サ の通 信信 頼 性 ―
池 田 哲
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・ 小 田 原 幸 生
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・ 武 石 秀 一
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・ 宇 都 宮 茂 夫
***
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電 子 ・ 情 報 担 当 ・
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大 分 県 農 林 水 産 研 究 セ ン タ ー 畜 産 試 験 場 ・
***
（ 株 ） リ モ ー ト
Dev el opm
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Sys t em of
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( 3r d Repor t )
- Communi c at i on r el i abi l i t y of Wi r el es s t her mo s ens or
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・ Yuk i o ODAWARA
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・ Sy ui c hi TAKEI SHI
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・ Shi geo UTUNOMI YA
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El ec t r oni c s s ec t i on・
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Oi t a Pr ef ec t ur al L i v es t oc k Cent er ・
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Remot e, I nc .
要 旨
本 研 究 は ， 無 線 温 度 セ ン サ が 牛 の 体 温 デ ー タ を 計 測 し ， 受 信 機 に 向 け て 無 線 送 信 す る ま で の 通 信 信 頼 性 を 評
価 し た ．23 個 の 無 線 温 度 セ ン サ か ら 1 個 の 受 信 機 に 向 け て ，12 時 間 連 続 し て デ ー タ 送 信 し ，無 線 L AN を 中 継 し
て ， パ ソ コ ン に 受 信 デ ー タ を 取 り 込 み ， 受 信 状 態 を 解 析 し た 結 果 ， 1 回 の 送 信 を 確 実 に 受 信 す る 完 全 受 信 率 は
平 均 で 79. 3%で あ り ， 牛 に 適 用 す る 際 の 使 用 条 件 で あ る 同 一 デ ー タ を 5回 送 信 し ， 受 信 す る5 回 送 信 受 信 率 は
平 均 99. 8%で ，最 低 受 信 率 は 98. 9%で あ り ，牛 に 適 用 す る 際 の デ ー タ 通 信 の 受 信 信 頼 性 に 問 題 な い こ と を 確 認 し
た ．
1. はじめに
家畜の体温を常時，正確に，また遠くにいても把握するた
めに，家畜体温のモニタリング技術として，発信機能を有す
る体温センサを開発し，牛の膣内に留置して，長期間にわた
る体温データを取得している．無線温度センサを分娩予定 14
日前の牛の膣内に留置し，膣内体温データを計測し，そのデ
ータから牛の分娩予定を予知することに成功した
（１）
．本研究
では開発した無線温度センサの通信信頼性を評価した．
2. 無線温度センサの特徴
無線温度センサは，牛体温を正確に常時計測できる温度セ
ンサと体温データを確実に送信できる無線技術が必要である
と同時に，牛のライフサイクルである5年を電池寿命とした．
開発した無線温度センサの外観は，F ig.1であり，その基本仕
様はT able1である．
測温部は、家畜体温を正確に計測する必要がある 34.1∼
44.0℃間では精度± 0.2℃、分解能0.1℃、また家畜舎環境温
度の計測のための−20∼60℃間では精度± 1℃、分解能0.5℃
の２つの測定性能を１つのセンサで実現した。
送信部は、315MHz 微弱無線帯を利用して、無線温度セン
サが膣内に留置された状態から、確実に通信できるようにし
た。こうして5分間に1回、体温計測し、次の5分までにラ
ンダムに5回、体温データを受信機に向けて送信する。
Fi g. 1 無線温度センサ
T able1 無線温度センサの基本仕様
ＰＰ樹脂 外装
FSK 変調方式
最大30m 送信距離
500μV/m以下 送信電界強度
約5年間 電池寿命
315MHz 送信周波数
送信時 13mA ±1℃（0.5℃）
測定精度（分解能）
測定時 1mA
消費電流 -20℃∼60℃
低精度測定範囲
ＤＣ3V 電源電圧
±0.2℃（0.1℃） 測定精度（分解能）
5回／5分ランダム送信 送信データ数
34.1℃∼44.0℃ 高精度測定範囲
2.5kbps 送信速度
ダイオード型 温度センサ
ＰＰ樹脂 外装
FSK 変調方式
最大30m 送信距離
500μV/m以下 送信電界強度
約5年間 電池寿命
315MHz 送信周波数
送信時 13mA ±1℃（0.5℃）
測定精度（分解能）
測定時 1mA
消費電流 -20℃∼60℃
低精度測定範囲
ＤＣ3V 電源電圧
±0.2℃（0.1℃） 測定精度（分解能）
5回／5分ランダム送信 送信データ数
34.1℃∼44.0℃ 高精度測定範囲
2.5kbps 送信速度
3. 複数データ同時受信時の信頼性
Fi g. 2 の通り 23 個の無線温度センサを 1 個の受信機アンテ
ナに対向する形で，無線温度センサ−受信機間距離を 100mm
として設置した．無線温度センサから受信機に向けて，送信
間隔 2. 18∼7. 42sec（平均 3. 70sec）にて，12 時間連続して
送信した．送信間隔の実使用条件は，約 60sec であり，今回
は約 8 日間相当の加速実験で受信状態を評価することとし
た．使用した無線温度センサは，それぞれ送信アンテナ巻数
を 6. 5 から 17. 5 巻までの 0. 5 巻毎に設定しており，そのため
3m 温水中からの送信強度もそれぞれ–40. 14∼- 45. 47dBm（平
均- 42. 36dBm）となっている．その無線温度センサから送信さ
れたデータを受信機が受信し，無線 LANを中継して，パソコ
ンに受信データを取り込み，受信状態を解析した．
1 回の送信を確実に受信する確率を完全受信率，牛に適用
する際の使用条件である同一データを 5 回送信し，受信する
確率を 5 回送信受信率とした．
解析の結果は Fi g. 3 である．完全受信率は，平均で 79. 3%
であり，61. 9∼96. 5%の間で推移した．受信率がばらつく理由
として，送信強度の強弱と送信間隔の長短が考えられたので，
送信強度、送信間隔と完全受信率との相関を確認したが，と
もに相関は認められなかった，一方，データ同士が衝突する
確率は，データが受信できなかった確率であり，つまり 100%
から完全受信率を引いた割合であるから，データ衝突率は，
平均で 20. 7%であった．
実使用条件である 5 回送信受信率は，平均で 99. 8%であり，
すべて 98. 9∼100%の間にあり，受信率が最低の 98. 9%であっ
ても，データ欠けは 1 日に 3 個であり，牛へ適用する際には
特に問題にならないことが確認できた．
4. まとめ
無線温度センサを牛に適用する際の使用条件である同一デ
ータを 5 回送信し，受信する 5 回送信受信率は平均 99. 8%で，
最低受信率は 98. 9%であり，牛に適用する際のデータ通信の
受信信頼性に問題ないことを確認した．
参考文献
(1)池田哲他, 牛体温の常時監視システムの開発, 2005年度大
分県産業科学技術センター研究報告web版, 2006
Fi g. 2 無線温度センサの通信実験
Fi g. 3 23 個の無線温度センサからのデータ受信率 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
受信率 [ %]
送信機 ID
完全受信率 [%] 75 84.9 73.1 83.1 65.9 63.8 70.8 83.2 81.6 63.1 62.8 73.2 79.5 61.9 67.1 91.7 92.7 89.8 95.1 85.4 96.5 93.9 93.5 79.5
