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現場ニーズに即した幅広い選択肢を提供
高い自由度をもたらす次世代型環境モニタリングシステム
ヴァイサラ
産業計測営業本部
ヴァイサラは、「次世代型ワイヤレス環境モニタリングシステム 設計の自由度がもたらすリアルライフ」をテーマに、2月24日にウェビナーを開催した。
講演した同社の産業計測営業本部・魚路康幸氏は昨今、重要性が増している温度や湿度などの環境モニタリングにおいて、採用する技術やシステムをどういった点を考慮して選定すべきか、現場の自由度という観点から整理した。
■目的は、記録を通して管理すること
近年、医薬品の温度管理の重要性が強く認識されている。これは、GDPガイドライン発出や新型コロナウイルス感染症のワクチン開発に伴い、温度が医薬品の品質に与える影響が改めて意識されていることが背景にある。製薬企業では、倉庫や試験室、製造エリアでの適切な温度管理のために、環境モニタリングがより重視されているのが現状だ。
「かつては、温度の記録を手書きで転記していましたが、担当者の負担が大きく、“記録による管理”というよりも、“記録そのものが目的”となる場合もあったと思います。その後、記録を自動化するペーパー記録計、ペーパーレス記録計へと移り変わり、より統合的な管理のために、デジタル型システムへと発展してきました」と、魚路氏は環境モニタリングシステムの技術的変遷を振り返りながら、進化の過程を説明した。
■シンプルな運用が現場自由度の起点に
温度管理という目的に対しては、旧来のアナログ型もデジタル型も変わらないが、運用をシンプルにするという意味では大きく異なる。アナログ型はセンサ個別に電源が必要で、冗長化には非常用電源やUPSが求められ、ときに数百にも及ぶモニタリングポイントす
べてに対応するのは難しく、工事負荷が大きいのが課題であった。
一方、デジタル型では末端センサは電源不要で、一定のメモリを搭載した記録機能を有しているため、電源に依存せず、停電やネットワークダウンのリスクを回避したスマートな運用が可能である。
さらに、校正の業務負担を考えても、アナログ型ではセンサ単体、記録計単体、これらを組み合わせたループ校正という3つの対応が必要だが、デジタル型では通信の仕組み上、誤差なく計測値がサーバーへ届くため、校正対象機器が末端センサのみとなる点も大きい。
「工事負荷や電源喪失時のリスク回避、さらに校正の業務負担を考えると、デジタル型によってよりシンプルな運用が可能になります」と魚路氏は話した。
■無線化によって得られるメリット
デジタル化でシンプルな運用が可能になるが、さらに“自由度”という価値を与えてくれるのが無線型システムだ。従来用いられてきた有線型は、メモリが大容量でバッテリー寿命が長く、長期間バッテリー交換が必要ない半面、物理的にLANケーブルでつながっているため、レイアウト変更や設計時の柔軟性には難があった。
対して無線型は、ケーブルという物理的な制約を受けないため、機器配置の自由度が非常に高くなる。以前は、有線型に比べて電池寿命が短いという面もあったが、最近では通信にかかわる電力を抑えることで、1年以上の長寿命化も実現されているという。
■無線型に残された課題
現場自由度を高めてくれる無線型システムだが、メリットを最大限に享受するには、通信距離の問題という課題がある。
「無線型には通信方式が2種類あります。アクセスポイントと1対1で通信するスター型と、中継器を挟んでバケツリレー方式で通信するメッシュ型です。スター型はこれまでの技術では、見通し20mほどの通信距離しか得られません。メッシュ型は中継器によって通信距離を伸ばしていますが、中継器にも電源が必要になることなどが課題でした」（魚路氏）。
環境モニタリングの現場は、広いエリアで長距離通信が必要になるケースや、試験室など多くの扉や間仕切りされた環境までさまざまである。真の意味で現場自由度を得るためには、これらの課題をクリアするのが必須だったといえる。
■新技術で課題を解決、次世代型システムを提案
これらの課題を解決するのが、ヴァイサラの新技術『次世代型VaiNetワイヤレスモニタリング環境システム』だ。VaiNet は、『LPWA（Low Power Wide Area）』という無線方式を採用し、従来に比べて通信距離が非常に長いのが特長である。
「VaiNetでは、理想とされる80～100mの長距離通信を可能で、既存無線環境と干渉しない安定した通信が確保できます」（魚路氏）。
920MHzの波長を用いているVaiNetは、独自技術でデータの暗号化とセキュリティ向上を図り、長距離通信を実現し、高いセキュリティ性能を確保している。また、障害物に対する回り込み性能に優れ、多くの部屋に細分化された試験室や複数の扉などがある環境や、ラックや資材が置かれている保管庫でも高い到達性を誇る。
さらに、ヴァイサラ独自の開発品であるアクセスポイントは、最大32台のロガーと通信することができ、IPアドレスはアクセスポイントのみに付与されるため、最小限のアドレス数で運用できるなど情報システム面での有用性も高い。
アナログからデジタルへ、そして無線へという技術的進化によって現場でのシンプルな運用や自由度が高められてきた中で、さらにそれを一段上のレベルで実現する次世代型システムになっている（図）。
■自社に合ったシステムを選ぶこと
「環境モニタリングシステムは、どのようなアプリケーションで使用するか考えることが重要です。小規模空間かつクリティカルな試験槽なのか、大規模空間で温度の管理幅が大きい倉庫なのか、それぞれの条件下で最適なものを選ぶのが原則」と魚路氏は指摘する。
広大なスペース、複雑なレイアウトの小規模空間、いずれのニーズにも適した技術を有しているVaiNetワイヤレスモニタリング環境システムは、現場の自由度を高めるための幅広い選択肢を提供してくれる製品だといえるだろう。
【お問い合わせ】
ヴァイサラ株式会社
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