畜産・酪農DXに向けた自律型牛生体・行動情報取得システム基盤の開拓

开发用于牲畜/奶牛养殖的自主奶牛生物/行为信息采集系统平台DX

基本信息

批准号：
22H03558
负责人：
廣瀬哲也
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H03558/
关键词：
生体情報取得システム行動情報取得システムパワーマネジメント技術超低消費電力集積回路環境発電熱電発電デバイス太陽電池超低消費電力パワーマネジメント技術情報センシングエネルギーハーベスティング技術

项目摘要

畜産・酪農におけるデジタルトランスフォーメーションを目指した自律型牛生体・行動情報取得システムの基盤技術の開拓研究を実施した．自律分散型のシステム構築に向けた環境発電技術として，体温と外気温の温度差を用いた熱電発電および環境光を用いた光発電に向けたパワーマネジメント技術基盤の開拓を行った．熱電発電においては，極めて低い電圧で動作を開始する必要があり，このための集積回路技術，特に基本CMOSインバータの極低電圧動作，ならびにオンチップ昇圧回路の極低電圧動作技術の開拓研究を行った．さらに環境発電技術ではハーベスタの最大電力点で動作させる必要がある．本研究では，熱電発電ならびに光発電に適した最大電力点追従制御技術の開拓研究を行った．フレキシブル熱電発電素子の研究開発では，複数の熱電半導体pn対を直列接続した熱電変換デバイスの1セットとし，複数の熱電変換デバイスが直列および並列に接続された際に，各デバイスにかかる各温度差における出力特性の検討を行った．牛の生体・行動情報取得用の脈波・行動情報取得システムの構築に向けたシステム開拓を行った．脈波・加速度センサとセンシング及びデータ通信制御用のマイコンを搭載したプロトタイプシステムを試作し，センシングやデータ通信が仕様通り実行できることの機能検証を行った．更にプロトタイプシステムにより消費エネルギーを評価し，システム低電力化の指針を得ると共に，センシングデータから牛の行動情報を取得するための認識技術の見通しを得た．

我们针对畜牧业和奶牛养殖的数字化转型，对自主奶牛生物和行为信息采集系统的基础技术进行了开创性研究。作为构建自主分散系统的能量收集技术，我们开发了利用体温与外界气温之间的温差进行热电发电和利用环境光进行光伏发电的电源管理技术平台。在热电发电中，需要在极低的电压下启动运行，为此，我们正在进行集成电路技术的开拓性研究，特别是基本CMOS逆变器的超低电压运行技术和超低电压运行技术。片上升压电路的操作技术。此外，能量收集技术要求收集器在最大功率点运行。在本研究中，我们对适用于火电发电和光伏发电的最大功率点跟踪控制技术进行了开创性研究。在柔性热电发电元件的研发中，通过多个热电半导体pn对串联构成一组热电转换器件，多个热电转换器件串并联时，各个温差施加到每个热电转换器件上。我们研究了设备的输出特性。我们开发了一种构建脉搏波和行为信息采集系统的系统，用于获取奶牛的生物和行为信息。我们创建了一个配备脉冲波/加速度传感器和微控制器的原型系统，用于传感和数据通信控制，并进行了功能验证，以确保传感和数据通信能够按照规范进行。此外，我们使用原型系统评估了能耗，获得了降低系统功耗的指南，并对识别技术从传感数据中获取奶牛行为信息的前景进行了展望。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Switched-capacitor voltage buck converter with variable step-down and switching frequency controllers for low-power and high-efficiency IoT devices

具有可变降压和开关频率控制器的开关电容电压降压转换器，适用于低功耗和高效率物联网设备

DOI：
10.35848/1347-4065/acba22
发表时间：
2023
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
Matsuzuka Ryo;Kanzaki Shuto;Matsumoto Kaori;Kuroki Nobutaka;Numa Masahiro;Kanemoto Daisuke;Hirose Tetsuya
通讯作者：
Hirose Tetsuya

Fully Integrated Switched-Capacitor Buck Converter with Variable Ratio and Frequency Controllers for Ultra-Low Power LSI Systems

适用于超低功耗 LSI 系统的具有可变比率和频率控制器的全集成开关电容降压转换器

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
R. Matsuzuka;S. Kanzaki;K. Matsumoto;N. Kuroki;M. Numa;D. Kanemoto;T. Hirose
通讯作者：
T. Hirose

廣瀬研究室のホームページ

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DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

電源回路、パワーマネジメント回路及びセンサデバイス

电源电路、电源管理电路及传感器装置

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Fully-integrated switched-capacitor voltage boost converter with digital maximum power point tracking for low-voltage energy harvesting

全集成开关电容升压转换器，具有数字最大功率点跟踪功能，用于低压能量收集

DOI：
10.35848/1347-4065/acb77e
发表时间：
2023
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
Matsumoto Kaori;Ikeda Ryuki;Sebe Hikaru;Kuroki Nobutaka;Numa Masahiro;Kanemoto Daisuke;Hirose Tetsuya
通讯作者：
Hirose Tetsuya

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通讯作者：
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