TATENO, Shigeyuki

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Affiliation

Faculty of Science and Engineering, Graduate School of Information, Production, and Systems

Job title

Professor

Homepage URL

http://www.f.waseda.jp/tateno

Concurrent Post 【 display / non-display

  • Faculty of Science and Engineering   School of Fundamental Science and Engineering

Research Institute 【 display / non-display

  • 2020
    -
    2022

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

Education 【 display / non-display

  •  
    -
    1992

    Kyushu University   Graduate School, Division of Engineering   chemical engineering  

Degree 【 display / non-display

  • 九州大学   博士(工学)

  • 博士(工学)

Research Experience 【 display / non-display

  • 2003
    -
    2009

    Associate Professor Graduate School of Information, Production and Systems, Waseda University

  • 1992
    -
    2003

    Research Assistant Department of Chemical Engineering, Kyusyu University

Professional Memberships 【 display / non-display

  •  
     
     

    日本設備管理学会

  •  
     
     

    電子情報通信学会

  •  
     
     

    計測自動制御学会

  •  
     
     

    化学工学会

 

Research Areas 【 display / non-display

  • Chemical reaction and process system engineering

Research Interests 【 display / non-display

  • fault detection, fault diagnosis, signed digraph, graph theory, plant engineering

Papers 【 display / non-display

  • In-Vehicle Device Control System by Hand Posture Recognition with Movement Detection Using Infrared Array Sensor

    Shigeyuki TATENO, Yiwei ZHU, Fanxing MENG

    SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration   13 ( 3 ) 148 - 156  2020  [Refereed]

    DOI

  • 配管の劣化管理の業務フローと外面腐食検査の優先度設定に適用できる外面腐食速度の予測

    林和広, 立野繁之, 松山久義

    日本設備管理学会誌   30 ( 4 ) 115 - 122  2019  [Refereed]

  • Combination of Statistical Access Point Selection Methods Based on RSSI in Indoor Positioning System

    Shigeyuki TATENO, Tong LI, Yu WU, Ziyuan WANG

    SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration   12 ( 3 ) 109 - 115  2019  [Refereed]

    DOI

  • Optimization of maintenance management of industrial water heat exchangers and water treatment

    Kazuhiro Hayashi, Shigeyuki Tateno, Hisayoshi Matsuyama

    Journal of Chemical Engineering of Japan   52 ( 1 ) 121 - 129  2019  [Refereed]

     View Summary

    © 2019 The Society of Chemical Engineers, Japan. In petrochemical process plants, there are many heat exchangers using industrial water as coolant. Further, water treatment systems usually recycle the water in order to minimize the environmental loads. Optimization of maintenance management of the heat exchangers and treatment of industrial water is needed since the quality of industrial water strongly affects the corrosion rate of tubes in heat exchangers and the decrease of their heat transfer coefficients. In this paper, a method is proposed to obtain the optimum conditions utilizing multivariate analysis based on data collected in the daily works of maintenance and water treatment. A concrete example of applying this method to 31 existing plants and optimizing PDCA management of maintenance by improving the sum of maintenance cost and water treatment cost is shown.

    DOI

  • Assistive Approach for Pedestrian Dead Reckoning Based on RSSI Using Access Point Selection Method

    Shigeyuki TATENO, YiTong CHO, DungHan LI, Hao TIAN, PengYu HSIAO

    SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration   11 ( 6 ) 463 - 469  2018  [Refereed]

    DOI

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Books and Other Publications 【 display / non-display

  • 入門TurboC++

    立野繁之, 武田和宏

    ソフトバンク  1991.12

Research Projects 【 display / non-display

  • 高齢者を対象とした遠隔モニタリングシステムの開発

    Project Year :

    2019.04
    -
    2022.03
     

     View Summary

    本研究では、病院や介護施設における入所者の安全確保や介護スタッフの作業効率化を目標とし、近距離無線通信規格の一つであるZigBeeを用いて、要介護者の現在位置や状況をリモートにモニタリングするシステムの開発を行う。位置の推定に関して、対象者とアクセスポイント間の電波強度を元に推定を行う方法を考案し、その推定精度を向上させるためのアルゴリズムの改良を行う。また、要介護者の活動情報や生体情報を取得するために、加速度・角速度や温度・心拍などをZigBeeネットワークで収集し、機械学習などにより対象者の現在の状況を推定することにより、所在不明者の発見や危険な行動の回避するための対策などに役立てる。本研究では、病院での入院患者や介護施設の入所者の安全性の確保すること、および看護師・介護スタッフの作業の効率化を目標として、IoT用の近距離無線通信規格であるZigBeeを用いて、患者や要介護者の現在位置や活動情報を離れた箇所にある監視室でリアルタイムにモニタリングするシステムの開発を行った。本年度は、監視を行う見守り対象者が持ち運ぶポータブルデバイス(以後、ベーシックモデル)の小型化および省電力化を検討した。さらに、見守り対象者が建物の屋外に出てしまう場合を考慮し、ベーシックモデルにGPSを搭載するモデルを試作した。また、見守り対象者が予定にない突発的な動きや行動(転倒など)をいち早く見つけるために、ベーシックモデルにIMU(加速度センサ・ジャイロセンサ)を搭載するモデルの試作も検討した。試作したベーシックモデルは、昨年度までのモデルと比較し、サイズを40%程度に小型化することができ、バッテリ使用時間を80%程度延長し連続20時間以上稼働させることが可能となった。これにより、持ち運び時の負荷をある程度削減させることが可能となった。GPS搭載モデルはおよびIMU搭載モデルに関しては、常にセンサ部分を通電させる必要があり消費電力が増加するためバッテリ駆動時間は8~10時間と短くなる。この場合でも、活動時間を制限すれば連続使用が可能となり、従来型のモデルよりは小型可できているため、持ち運びの負荷の減少は実現できた。本研究で開発しているリモートモニタリングシステムでは、ターゲットが持ち運ぶポータブルデバイス上は、間欠的にスリープ状態から起動し電波強度の計測を行っている。このスリープからの起動は、ポータブルデバイス上のタイマーを用いてアクティブに行われていた。そのため、ネットワーク全体で同期をとるためには、ネットワークの全てのデバイスに遅延を考慮しながら同期信号を送るなどの複雑な管理が必要となり、本年度はその方法論の検討を行った。<BR>上記の問題の解決のため、デバイスがワードウェアレベルでサポートしている同期スリープモードの使用を試みたが、このモードを使うためには、今まで作成した全てのプログラムを修正する必要がある。今年度はこのプログラムの再開発に時間を要しており未完成の状態であるたため、デバイスの小型化のみが研究の成果となった。<BR>また、位置推定アルゴリズムの開発に関しては、従来のカーネル密度を基にした推定法に加え、電波強度の推定式のパラメータを動的に変化させ、最適と思われるパラメータを測定値から推定する方法を検討した。ただし現状では、推定法を複数検討している状況であり、まだ選定には至っていない。現在までの進捗状況で述べたように、デバイスがワードウェアレベルでサポートしている同期スリープモードを使用するため、今まで作成した全てのプログラムを修正中である。現在の所、ポータブルデバイス以外に関しては、80%程度修正が完了している。ポータブルデバイスに関しては、通信の同期を取ることでかえって通信の衝突が発生し、これがネットワークの負荷になってしまっている。そのため、この衝突を抑えるための新たな方法を検討し、この機能を実装したプログラムの開発を行う必要がある。<BR>本年度では、上記の機能を持ったプログラムの開発を完了し、それを実装したポータブルデバイスの開発を行う。また位置推定アルゴリズムとして、新たに検討している電波強度の推定式のパラメータ動的推定に用いる推定法を検討する。実装時の実用性を考え、推定位置に関しては、ある程度の範囲を持たせて、安定した推定結果を得られる用に検討する。<BR>その後、開発したデバイスを20個程度用いて、実際の病院等で測位アルゴリズムの検証やスケーラビリティの実証実験を行っていく予定である

  • Development of remote monitoring system with mobile communication for rescue operations

    Project Year :

    2015.10
    -
    2018.03
     

     View Summary

    In this research, a remote monitoring system which can gather the information about locations and situations of rescue members at the headquarters on the work site is developed in order to enhance the level of safety and work effectiveness of rescue operation in disaster situations.This system with low-power ZigBee wireless communication can construct a wide personal area network without using public commercial lines which often go out of service in disaster situations. Therefore, it can make communication and cover a wide range such as underground or in a tunnel

  • Study on a Unified Equipment Management System to Prevent Occurrence of Troubles

    基盤研究(B)

    Project Year :

    2003
    -
    2006
     

     View Summary

    1. In order to select test points for erosion-corrosion of carbon steel pipes, a method was developed to predict the area with maximal shearing stress by use of computational fluid dynamics software.
    2. In order to select test points for atmospheric corrosion of insulated pipes, a method was developed to predict corrosion rates by use of information obtained in the design stage, information obtained in the operation stage and information obtained from outlooks of insulations.
    3. For the safety of chemical plants, safety design based on the concept of independent protection layers (IPLs) has been introduced in chemical/oil refinery industries. Risk assessment/safety design support system is proposed to develop integrated safety management environment for Chemical plants
    4. A method based on support vector machine is proposed for fault detection in time series process data. Support vector machine is one of supervised leaning method. We studied how to use this method in fault detection and assessed its potentiality by using real distillation column time series data.
    5. In order to clear and localize the effect of equipment trouble, new methods of fault detection and diagnosis was developed by using weak components in noisy signals. Application of the methods to both simulation and real plant showed that the faults can be accurately detected and diagnosed.
    6. A nonlinear modeling technique using historical data during normal operations, which is called DB (database) modeling, has been proposed in order to predict the normal states of a dynamic process. We reported the good results of predictions with the numerical experiments by use of the tank-pipeline system, PVC batch process and the boiler plant simulator.
    7. Large parts of oscillations observed in chemical plants are caused by faults of sensors or actuators. In this research, the fault detection capability of the method using high order statistics was examined and analyzed. And a control algorithm to stabilize the control system with abnormal sensors or actuators was proposed.

  • Study on a Unified Equipment Management System to Prevent Occurrence of Troubles

    基盤研究(B)

    Project Year :

    2003
    -
    2006
     

     View Summary

    1. In order to select test points for erosion-corrosion of carbon steel pipes, a method was developed to predict the area with maximal shearing stress by use of computational fluid dynamics software.2. In order to select test points for atmospheric corrosion of insulated pipes, a method was developed to predict corrosion rates by use of information obtained in the design stage, information obtained in the operation stage and information obtained from outlooks of insulations.3. For the safety of chemical plants, safety design based on the concept of independent protection layers (IPLs) has been introduced in chemical/oil refinery industries. Risk assessment/safety design support system is proposed to develop integrated safety management environment for Chemical plants4. A method based on support vector machine is proposed for fault detection in time series process data. Support vector machine is one of supervised leaning method. We studied how to use this method in fault detection and assessed its potentiality by using real distillation column time series data.5. In order to clear and localize the effect of equipment trouble, new methods of fault detection and diagnosis was developed by using weak components in noisy signals. Application of the methods to both simulation and real plant showed that the faults can be accurately detected and diagnosed.6. A nonlinear modeling technique using historical data during normal operations, which is called DB (database) modeling, has been proposed in order to predict the normal states of a dynamic process. We reported the good results of predictions with the numerical experiments by use of the tank-pipeline system, PVC batch process and the boiler plant simulator.7. Large parts of oscillations observed in chemical plants are caused by faults of sensors or actuators. In this research, the fault detection capability of the method using high order statistics was examined and analyzed. And a control algorithm to stabilize the control system with abnormal sensors or actuators was proposed

  • 化学プラントを対象とした複合異常原因に対応した異常診断システムの開発

    奨励研究(A)

    Project Year :

    2000
    -
    2001
     

     View Summary

    複数の異常がプラント内に同時に発生している状態下に置いて、「複合異常原因」に対応した符号付有向グラフを用いた異常診断システムは異常原因の候補を多数出力する場合が多く、診断精度が高いとは言い難い。そのため、実用的なレベルでの診断精度の事前評価を行うためには、診断精度を向上させる必要がある。そこで、昨年度は符号付有向グラフを用いた異常診断システムの診断精度を向上させるために、状態変数間の異常の伝搬時間を利用し、複合異常原因に対応したアルゴリズムを用いた診断法を開発した。本年度は、開発した複合異常原因対応アルゴリズムを用いて、異常診断システムの診断精度の事前評価法を開発した。事前評価の手法としては、プラント内に存在する測定器に対して組合せ的に表現可能なパターン(測定変数の値を、異常に高い…「+」、正常…「0」、異常に低い…「-」の定性値で表す)を生成し、プラント内で発生する可能性のある異常状態を全て列挙することにより、その診断結果の全候補集合の中から他の候補集合の部分集合にならない「最大候補集合」を求めることにより診断精度を評価した。最大候補集合の探索では、測定器の数が増えると診断回数が指数関数的に増加し、また、複合異常原因を考慮したアルゴリズムを用いると、単一原因のみの場合と比較してさらに診断回数が増加してしまう。そのため、今回は小規模なタンク8槽からなる配管系(測定器15個)を対象プラントとし、新たに複合異常原因対応の分枝限定操作を開発して複合異常原因対応の最大候補集合の探索を行った。その結果、単一原因と比較すると数十倍の探索回数が必要ではあるが、複合異常原因を考慮した最大候補集合を探索することによって、異常診断システムの診断精度の事前評価を行うことが可能となった。今後は、診断精度の事前評価法を利用した測定器の最適配置問題の解法への応用が期待できる

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Presentations 【 display / non-display

  • Hand Gesture Recognition System for In-car Device Control Based on Infrared Array Sensor

    Shigeyuki Tateno, Yiwei Zhu, Fanxing Meng

    2019 58th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan, SICE 2019 

    Presentation date: 2019.09

    Event date:
    2019.09
     
     

     View Summary

    © 2019 The Society of Instrument and Control Engineers - SICE. Nowadays, with the development of automotive industry, more and more functions and devices are assembled in cars to improve driving experience. Meanwhile, traffic accidents are increasing in recent years. Operations of in-car device human machine interface (HMI) will cause lack of concentration, which is a major cause of the accidents. Common in-car device HMI systems are based on optics, acoustics, and so on, which are faced with environment limitations such as influenced by illumination conditions. In order to deal with these limitations, in this paper, an infrared array sensor is applied to construct a hand gesture recognition system for in-car devices control. The proposed system can overcome disadvantages of other systems and has a wider application. In the system, seven different shapes of hand and movement toward four directions are combined to achieve the aim of device operations. In data processing, convolutional neural network (CNN) is applied to realize recognition. Simulated experiments are conducted to verify the feasibility of this system.

  • Comparison of Multilateration Methods Using RSSI for Indoor Positioning System

    Tong Li, Sijie Ai, Shigeyuki Tateno, Yuriko Hachiya

    2019 58th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan, SICE 2019 

    Presentation date: 2019.09

    Event date:
    2019.09
     
     

     View Summary

    © 2019 The Society of Instrument and Control Engineers - SICE. Recently, as the indoor positioning technologies have been developed continuously, several indoor positioning methods have been proposed and experimented. A previous research has proposed a statistical access point selection method using a kernel density estimation (KDE) based on received signal strength indicator (RSSI). However, the proposed method is only test through a small area experiment, where the movement of the people beside the experimenters is not so much. In this paper, to analyze the stability of the proposed method under noisy environment, an experiment in a daily healthcare facility work place, where the human movement is more complex, is designed; to analyze the effectiveness of the method, several others multilateration methods are compared with the KDE method. The experiment results show the effectiveness and stability of the proposed method.

  • Development of Postures Estimation System for Walking Training

    Zhihao Zheng, Xing Li, Shigeyuki Tateno

    2018 International Automatic Control Conference, CACS 2018 

    Presentation date: 2019.01

    Event date:
    2019.01
     
     

     View Summary

    © 2018 IEEE. In this era of sub-health, walking has been proclaimed as the best sport because it can gradually enhance body function and relieve stress. However, bad walking postures during sports time could cause unnoticed bad effect on the spine, joints, and muscles. It is necessary to develop a system to monitor the walking postures and remind people of the bad postures. There are some limitations of traditional gait monitoring systems, such as the scant number of walking postures to be detected and the specific using environment. This paper presents a walking postures estimation system with inertial measurement unit (IMU) that is able to detect the walking postures correctly, meanwhile the device of the system is easy to be attached. This system uses random forest method with the features using acceleration data and gyro date collected by IMU to classify walking postures such as bow legs and knock knees. According to the classification results, the presented system is able to classify different walking postures of users correctly.

  • Traffic Lane Line Classification System by Real-time Image Processing

    Huang Chingting, Hu Zhuqi, Shigeyuki Tateno

    2018 International Automatic Control Conference, CACS 2018 

    Presentation date: 2019.01

    Event date:
    2019.01
     
     

     View Summary

    © 2018 IEEE. The traffic safety has been a major concern in recent years. One of the effective approaches to prevent the traffic accident is to develop advanced driver assistance systems which can alarm driver in dangerous situation. In fact, changing lane or overtaking another vehicle is one of the most dangerous driving behaviors. Therefore, it is important for drivers to recognize current lane line types to take proper actions. However, classification systems proposed so far can only distinguish up to five types of lane lines, such as dashed and solid. Hence, the existing road classification systems are not suitable if there are more types of lane lines on the road. In this paper, an improved method is proposed to classify more lane line types by real-time image processing. In order to increase the detection accuracy of lane line types, the image stitching method is applied to reduce the misjudgment caused by blocked lane lines. A set of features about pixel distribution is utilized in the classifier to distinguish more than five lane line types. Furthermore, the results of experiments which are carried out in real road driving show high accuracy of the proposed classification method under the various situations.

  • Comparison of wireless communication technologies in remote monitoring systems

    Tong Li, Hiroki Abe, Shigeyuki Tateno, Yuriko Hachiya

    International Conference on Control, Automation and Systems 

    Presentation date: 2018.12

    Event date:
    2018.12
     
     

     View Summary

    © ICROS. Nowadays, remote monitoring systems based on wireless communication technologies, are used in elderly care facilities and child day-care centers. In these systems, a ZigBee network with advantages of low energy consumption, flexibility and large network capacity has been used. Previous researchers proposed a system with XBee modules that are made by Digi international Inc. and widely used in the ZigBee network. Moreover, the XBee module can support not only the original ZigBee network but also a special DigiMesh network. These two networks have different performance in network construction and data transmission. Therefore, it should be compared to ensure the system stability that which network is better in network construction speed and packet loss rate. In this paper, several experiments under different environment have been designed to evaluate the performance of the remote monitoring system on the ZigBee network and the DigiMesh network.

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Specific Research 【 display / non-display

  • 無線通信を利用した高齢者見守りシステムの開発

    2019  

     View Summary

    本研究では、病院での入院患者や介護施設の入所者の安全性の確保すること、および看護師・介護スタッフの作業の効率化を目標として、IoT用の近距離無線通信規格であるZigBeeを用いて、患者や要介護者の現在位置や活動情報を離れた箇所にある監視室でリアルタイムにモニタリングするシステムの開発を行った。本年度は監視見守り対象者が持ち運ぶポータブルデバイスの小型化、省電力化、およびIMUやGPSを搭載した各種モデルのプロトタイプの製作を行った。その結果、昨年度までのデバイスと比較し、サイズを40%程度に小型化することと、バッテリ使用時間を80%程度延長する事が可能となった。

  • 高齢者を対象とした遠隔モニタリングシステムの開発

    2018  

     View Summary

    本研究では、介護施設における入所者の安全性の確保や介護スタッフの作業の効率化を目標とし、近距離無線通信規格の一つであるZigBeeを用いて、要介護者やスタッフの現在位置や活動情報をリモートにモニタリングするシステムの開発を行った。&nbsp;システムの有用性を確認するために、実際の介護施設内で介護業務従事スタッフを対象として実証実験を行い、あるフロアの測位データをZigBeeネットワークで別のフロアまで送信し、終日データの収集を問題なく行える事を確認した。提案したカーネル密度推定法を他製品が使用している他の推定法(重み付き平均等)と比較し、ほぼ同等の推定精度を保ちながら広範囲のエリアであっても測位可能であることを示した。

  • 無線ネットワークを用いた患者見守りシステムの開発

    2017  

     View Summary

    本研究では、無線通信規格の一つであるZigBeeを用いて、患者や要介護者の位置や活動情報をリモートにモニタリングするシステムの開発を行った。本研究では新たにZigBee上に実装されたDigiMeshプロトコルを使用して位置推定を行った。新たなアルゴリズムとして取得できた全てのアクセスポイントの電波強度から任意の3点を選び、それら全ての組合せの結果からカーネル密度推定を用いる方法を検討し推定誤差を3メートル以内に抑えることが可能となった。被監視者の行動推定には、IMUを利用し3軸の合成値を1秒毎に取得し送信することとした。間欠的な合成値のみの情報で、静止状態・歩行状態・休息状態・高運動状態の推定を行うことが可能となった。

  • レスキュー活動支援のための移動体遠隔監視無線システムの開発

    2015  

     View Summary

     本研究では、レスキュー隊員の安全確保と活動効率の向上を目指して、ワイヤレスネットワークを利用したリモート監視システムを基本としたレスキュー活動支援システムの開発を行った。無線システムとして2.4GHz帯ZigBeeを採用し、移動体の位置・高度・運動状態、および隊員の心拍数をモニタリングできるシステムを構築した。その実証実験において、外周総延長距離約1.4kmの広範囲においてほぼ安定(最大パケットロス10%以下)してリアルタイムのモニタリングが可能であった。さらに隊員が持ち歩くポータブルデバイスと各種センサ間をBluetoothで接続するHybrid無線システムを採用し、センサ選択の自由度を高めた。

  • レスキュー隊員活動支援のための通信システム開発

    2014  

     View Summary

    レスキュー隊救援活動の安全性と作業効率を向上することを目的とし、ZigBeeネットワークを用いて複数センサの融合による位置情報及び活動情報を取得し、移動体を監視するシステムを構築してきた。今年度では、慣性ユニットに加えさらに高低差の補正を行うために気圧センサの追加をした。気圧センサによる高低情報の取得実験を行い、建物内では移動平均によるフィルタで高度の変化を誤差2%以内でリアルタイムに検知することが可能であった。また外乱の影響を受けやすい屋外であっても、大気との接触面積を最適化することでGPSと慣性センサを用いた移動体の位置推定における高低情報の補正に有効であることを証明した。

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Syllabus 【 display / non-display

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