JP2017049896A

JP2017049896A - Radio communication system, radio communication method, and sensor node

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Publication number: JP2017049896A
Application number: JP2015174114A
Authority: JP
Inventors: 大智平井; Daichi Hirai; 津守　裕; Yutaka Tsumori; 裕津守; 慎也本田; Shinya Honda; 陽二菅間; Yoji Sugama
Original assignee: Hitachi Ltd; East Japan Railway Co
Current assignee: Hitachi Ltd; East Japan Railway Co
Priority date: 2015-09-03
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2017-03-09

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radio communication system, radio communication method, and sensor node capable of suppressing power consumption by autonomously changing an operation period.SOLUTION: A radio communication system includes: a sensor node 101 having power source parts, a sensor part for detecting an equipment state, a first communication section for transmitting measurement information detected by the sensor part and indicating an equipment state to a data collection device arranged in a vehicle, and a control section for changing a first period for allowing the sensor part to detect an equipment state or/and a second period for transmitting measurement information to the data collection device in accordance with incidental information related to the situations of the power source parts and traveling of a vehicle; and the data collection device 105 having a device control section for receiving measurement information from the sensor node 101 within a communication range and transmitting the measurement information to a server for managing the traveling of a vehicle via the second communication section.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、鉄道等、軌道上を車両が移動することで輸送を行う輸送システムに適用される無線通信システム、無線通信方法、およびセンサノードに関する。 The present invention relates to a wireless communication system, a wireless communication method, and a sensor node applied to a transportation system that transports vehicles by moving on a track such as a railway.

本技術分野の背景技術として、特開２０１２−１６９９０号公報（特許文献１）がある。特許文献１では、電車に複数台の受信装置を設置することにより大容量のデータ通信を行い、さらに送信装置の消費電力を抑えている。 As background art of this technical field, there is JP 2012-16990 A (Patent Document 1). In Patent Document 1, large-capacity data communication is performed by installing a plurality of receiving devices on a train, and the power consumption of the transmitting device is further suppressed.

特開２０１２−１６９９０号公報JP 2012-16990 A

通常、上記特許文献１のような電車無線システムでは、鉄道設備の状態を測定するセンサノードは屋外に設置される。したがって、センサノードは、安定した電源供給を受けるために、内蔵電池や太陽電池がその電源として使用されることが多い。 Usually, in the train radio system as described in Patent Document 1, the sensor node for measuring the state of the railway facility is installed outdoors. Therefore, in order to receive a stable power supply, the sensor node often uses a built-in battery or a solar battery as its power supply.

上記のような電池を搭載した場合、センサノードのサイズ、重量の増加を招く為、センサノードの動作を省電力化することが課題となる。 When the battery as described above is mounted, the size and weight of the sensor node are increased, so that it is a problem to save the power of the operation of the sensor node.

この課題を解決する為、上記特許文献１では、電車の通過速度に応じてセンサノードからの動作周期を変化させることで、センサノードの省電力化を達成するものである。 In order to solve this problem, Patent Document 1 described above achieves power saving of the sensor node by changing the operation cycle from the sensor node according to the passing speed of the train.

しかし、上記特許文献１に記載された技術では、センサノードの動作周期は通信相手である電車の状態のみにより決まるため、センサノードが自律的に動作周期を変更することができない。そのため、例えば、電池残量がわずかである場合も一定周期でデータ送信を続け、電池切れにより動作停止に陥ってしまうという問題があった。 However, in the technique described in Patent Document 1, the operation cycle of the sensor node is determined only by the state of the train that is the communication partner, so the sensor node cannot autonomously change the operation cycle. Therefore, for example, even when the remaining amount of the battery is small, there is a problem that data transmission is continued at a constant cycle and the operation is stopped due to the battery running out.

また、上記特許文献１に記載されたセンサノードは、電車の速度のみを検知し、周辺環境の変化を検知することができない。例えば、ある電車が通過してから後続の電車が通過するまでに時間があるにも関わらず、無駄にデータ送信を繰り返し、不要な電力消費を行う場合があるという問題があった。 Further, the sensor node described in Patent Document 1 detects only the speed of a train and cannot detect a change in the surrounding environment. For example, there is a problem in that even though there is a time from when a certain train passes to when a subsequent train passes, data transmission is repeatedly repeated unnecessarily, and unnecessary power consumption may occur.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、自律的にセンサノードの動作周期を変更し、電力消費を抑制することが可能な無線通信システム、無線通信方法、およびセンサノードを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and provides a wireless communication system, a wireless communication method, and a sensor node that can autonomously change the operation cycle of the sensor node and suppress power consumption. For the purpose.

上述した課題を解決するために、本発明にかかる無線通信システムは、電源部と、設備の状態を検知するセンサ部と、前記センサ部が検知した前記設備の状態を示す測定情報を、車両に備えられたデータ収集装置に無線信号により送信する第１の通信部と、前記センサ部が前記設備の状態を検知する第１の周期または／および前記測定情報を前記データ収集装置に送信する第２の周期を、前記電源部の状況および前記車両の運行に関連する付帯情報に応じて変更する制御部と、を備えたセンサノードと、通信範囲にある前記センサノードから前記測定情報を受信し、第２の通信部を介して前記測定情報を前記車両の運行を管理するサーバに無線信号により送信する装置制御部、を備えた前記データ収集装置と、を備えることを特徴とする無線通信システムとして構成される。 In order to solve the above-described problem, a wireless communication system according to the present invention provides a vehicle with a power supply unit, a sensor unit that detects the state of the facility, and measurement information that indicates the state of the facility that is detected by the sensor unit. A first communication unit that transmits a wireless signal to the provided data collection device; and a second cycle in which the sensor unit detects the state of the facility and / or the measurement information is transmitted to the data collection device. A control unit that changes the period according to the status of the power supply unit and incidental information related to the operation of the vehicle, and receives the measurement information from the sensor node in the communication range, The data collection device comprising: a device control unit that transmits the measurement information by a wireless signal to a server that manages the operation of the vehicle via a second communication unit. Configured as a signal system.

また、本発明は、上記無線通信システムで行われる無線通信方法、上記無線通信システムが備えるセンサノードとしても把握される。 The present invention can also be understood as a wireless communication method performed in the wireless communication system and a sensor node included in the wireless communication system.

本発明によれば、自律的にセンサノードの動作周期を変更し、電力消費を抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to autonomously change the operation cycle of the sensor node and suppress power consumption.

本発明の実施例１における無線通信システムの構成図である。It is a block diagram of the radio | wireless communications system in Example 1 of this invention. 上記実施例１におけるセンサノードの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the sensor node in the said Example 1. FIG. 上記実施例１におけるセンサノード記憶部の構成図である。It is a block diagram of the sensor node memory | storage part in the said Example 1. FIG. 上記実施例１におけるセンサノード記憶部に格納される値の例である。It is an example of the value stored in the sensor node memory | storage part in the said Example 1. FIG. 上記実施例１における動作時刻設定テーブルの例である。It is an example of the operation time setting table in the said Example 1. FIG. 上記実施例１における各機器の通信シーケンスである。It is a communication sequence of each apparatus in the said Example 1. FIG. 上記実施例１におけるパケット構成図である。It is a packet block diagram in the said Example 1. FIG. 上記実施例１におけるセンサノードの動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of the sensor node in the said Example 1. FIG. 上記実施例１におけるセンサノードの動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of the sensor node in the said Example 1. FIG. 本発明の実施例２における各機器の通信シーケンスである。It is a communication sequence of each apparatus in Example 2 of this invention. 上記実施例２におけるセンサノード記憶部の構成図である。It is a block diagram of the sensor node memory | storage part in the said Example 2. FIG. 上記実施例２におけるパケット構成図である。It is a packet block diagram in the said Example 2. 上記実施例２におけるセンサノード起動時刻の例である。It is an example of the sensor node starting time in the said Example 2. FIG. 上記実施例２におけるセンサノード起動時刻の例である。It is an example of the sensor node starting time in the said Example 2. FIG. 上記実施例２におけるセンサノード起動時刻の例である。It is an example of the sensor node starting time in the said Example 2. FIG. 上記実施例２におけるセンサノード起動時刻の例である。It is an example of the sensor node starting time in the said Example 2. FIG. 上記実施例２におけるセンサノード起動時刻の例である。It is an example of the sensor node starting time in the said Example 2. FIG. 上記実施例２におけるセンサノードの動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of the sensor node in the said Example 2. 上記実施例２におけるセンサノードの動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of the sensor node in the said Example 2.

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる無線通信システム、無線通信方法、およびセンサノードの実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a wireless communication system, a wireless communication method, and a sensor node according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

本実施例では、本発明にかかる無線通信システム、無線通信方法、およびセンサノードを適用した無線通信システムにて自律的に動作周期を変更するセンサノードの例を説明する。 In the present embodiment, an example of a sensor node that autonomously changes an operation cycle in a wireless communication system, a wireless communication method, and a wireless communication system to which the sensor node is applied according to the present invention will be described.

図１は、本実施例の無線通信システムの構成図である。本実施例では、センサノード１０１は、電車１０８と接続される架線１０４に電力を供給する為のき電線１０２の圧着部１０３に設置される。図１に示すように、無線通信システムは、圧着部１０３の状態を測定するためのセンサノード１０１と、センサノード１０１と無線通信し、測定されたセンサノードの状態を示す測定データを受信するデータ収集装置１０５と、電車１０８に備えられた上記データ収集装置１０５、地上サーバ１０９と通信するためのルータ１０７、データ収集装置１０５およびルータ１０７の動作や電車１０８の挙動を制御するための車両制御装置１０６とを有して構成されている。なお、以下では、電車１０８を車両の一例として示しているが、電気を動力源として走行する様々な車両にも適用することができる。 FIG. 1 is a configuration diagram of a wireless communication system according to the present embodiment. In this embodiment, the sensor node 101 is installed in the crimping portion 103 of the feeder 102 for supplying power to the overhead line 104 connected to the train 108. As shown in FIG. 1, the wireless communication system includes a sensor node 101 for measuring the state of the crimping unit 103, and data that wirelessly communicates with the sensor node 101 and receives measurement data indicating the measured state of the sensor node. The collection device 105, the data collection device 105 provided on the train 108, the router 107 for communicating with the ground server 109, the operation of the data collection device 105 and the router 107, and the vehicle control device for controlling the behavior of the train 108 106. In the following, the train 108 is shown as an example of a vehicle, but the present invention can also be applied to various vehicles that run using electricity as a power source.

センサノード１０１は、周期的に圧着部１０３の状態を測定し、電車１０８が通過する際、電車１０８に搭載されているデータ収集装置１０５（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有したコントローラ等の制御装置）と無線通信を行い、測定データを送信する。以下では、センサノード１０１が圧着部１０３の状態を測定する場合を一例として示しているが、圧着部１０３以外の設備に、その設備の状態を測定するためのセンサノードを設置し、測定対象としてもよい。 The sensor node 101 periodically measures the state of the crimping unit 103, and when the train 108 passes, the sensor node 101 is a data collection device 105 (for example, a controller having a CPU (Central Processing Unit) mounted on the train 108). Wireless communication with the control device) and transmit measurement data. In the following, a case where the sensor node 101 measures the state of the crimping part 103 is shown as an example, but a sensor node for measuring the state of the equipment is installed in equipment other than the crimping part 103 and is used as a measurement target. Also good.

電車１０８に設けられた車両制御装置１０６は、データ収集装置１０５及びルータ１０７と接続されており、データ収集装置１０５がセンサノード１０１から測定データを受信した場合、その測定データを受け取って当該測定データをルータ１０７に出力する。ルータ１０７は、車両制御装置１０６から受け取った当該測定データを地上サーバ１０９に送信する。当該測定データは地上サーバ１０９にて蓄積される。 The vehicle control device 106 provided in the train 108 is connected to the data collection device 105 and the router 107. When the data collection device 105 receives measurement data from the sensor node 101, the vehicle control device 106 receives the measurement data and receives the measurement data. Is output to the router 107. The router 107 transmits the measurement data received from the vehicle control device 106 to the ground server 109. The measurement data is accumulated in the ground server 109.

また、地上サーバ１０９は、電車１０８の運行状況等を示す運行データを、ルータ１０７を通して車両制御装置１０６に送信する機能を有する。 The ground server 109 has a function of transmitting operation data indicating the operation status of the train 108 to the vehicle control device 106 through the router 107.

図２に、センサノード１０１の内部ブロック図を示す。センサノード１０１は、センサ２０６により、圧着部１０３の温度を測定する。その測定データは、計時部２０８が示す測定周期データに対応付けて、記憶部２０７に記録される。 FIG. 2 shows an internal block diagram of the sensor node 101. The sensor node 101 measures the temperature of the crimping part 103 by the sensor 206. The measurement data is recorded in the storage unit 207 in association with the measurement cycle data indicated by the time measuring unit 208.

制御部２０２は、送信対象の測定データを記憶部２０７から読み込み、送受信器２０１よりデータ収集装置１０５へと送信対象データを一定の周期で送信する。 The control unit 202 reads the measurement data to be transmitted from the storage unit 207, and transmits the transmission target data from the transceiver 201 to the data collection device 105 at a constant cycle.

センサノード１０１は、外部からの電源供給が困難な場所に設置されることが多く、自身の駆動用電源を確保する為、発電部２０４と蓄電部２０５を備える。発電部２０４には、例えば太陽電池などが使用され、蓄電部２０５には、例えば二次電池やコンデンサが使用される。センサノード１０１は、発電部２０４の発電量及び蓄電部２０５の電力残量を検知部２０３にて把握することが可能であり、検知した値に応じて制御部２０２が動作周期を変更する。 The sensor node 101 is often installed in a place where it is difficult to supply power from the outside, and includes a power generation unit 204 and a power storage unit 205 in order to secure its drive power. For the power generation unit 204, for example, a solar battery is used, and for the power storage unit 205, for example, a secondary battery or a capacitor is used. The sensor node 101 can grasp the power generation amount of the power generation unit 204 and the remaining power of the power storage unit 205 by the detection unit 203, and the control unit 202 changes the operation cycle according to the detected value.

図３（a）は、記憶部２０７に記憶されるデータを示す図である。センサ種別３０１は、センサノード１０１が測定する測定データの種類（例えば温度）が記憶される。以下では、測定データとして記憶される情報が温度である場合について示しているが、湿度、雨量、風圧等、センサノード１０１により測定可能な情報であればよい。 FIG. 3A is a diagram illustrating data stored in the storage unit 207. The sensor type 301 stores the type (for example, temperature) of measurement data measured by the sensor node 101. In the following, the case where the information stored as the measurement data is the temperature is shown, but any information that can be measured by the sensor node 101 such as humidity, rainfall, and wind pressure may be used.

センサＩＤ３０２は、各々のセンサノード１０１に対して固有に割り当てられるＩＤ（識別情報）である。センサＩＤ３０２には、センサノード１０１が設置されている場所を示す情報があらかじめ対応付けて記憶部２０７に記憶されている。データ収集装置１０５は、センサＩＤ３０２を参照してセンサノード１０１が設置されている場所を照会し、各々の測定データが測定された場所を特定することができる。 The sensor ID 302 is an ID (identification information) that is uniquely assigned to each sensor node 101. Information indicating the location where the sensor node 101 is installed is associated with the sensor ID 302 and stored in the storage unit 207 in advance. The data collection device 105 can refer to the sensor ID 302 to inquire about the location where the sensor node 101 is installed, and specify the location where each measurement data is measured.

測定周期情報３０３には、センサ２０６により測定対象である圧着部１０３の温度を測定する周期（測定周期）が記憶されている。 The measurement cycle information 303 stores a cycle (measurement cycle) in which the sensor 206 measures the temperature of the crimping part 103 that is a measurement target.

送信周期情報３０４には、送受信器２０１から測定データをデータ収集装置１０５に送信する周期（データ送信周期）が記憶されている。制御部２０２は、上記の情報に基づき、センサノード１０１の状態を、省電力モード、アクティブモードのいずれかに設定する。ここで、省電力モードとは、図２に示したセンサノード１０１が備える各部のうち、制御部２０２及び計時部２０８以外の動作を停止し、消費電力を抑えた状態のことをいい、アクティブモードとは、図２に示したセンサノード１０１が備える各部の全てが動作している状態のことをいう。なお、省電力モードとは、制御部と計時部は動作するので、起動時刻になり次第、アクティブモードへ遷移することが可能な状態である。 The transmission cycle information 304 stores a cycle (data transmission cycle) in which measurement data is transmitted from the transceiver 201 to the data collection device 105. Based on the above information, the control unit 202 sets the state of the sensor node 101 to either the power saving mode or the active mode. Here, the power saving mode refers to a state in which operations other than the control unit 202 and the time measuring unit 208 among the units included in the sensor node 101 illustrated in FIG. Means a state in which all the units included in the sensor node 101 shown in FIG. 2 are operating. Note that the power saving mode is a state in which the control unit and the time measuring unit operate, so that the mode can be shifted to the active mode as soon as the activation time comes.

測定結果３０５は、センサ２０６にて測定した値及び計時部２０８にて計測した測定時刻を対応付けたデータである。測定結果３０５は、最新の測定結果だけではなく、過去の測定結果に関するデータも蓄積して記憶される。 The measurement result 305 is data in which the value measured by the sensor 206 is associated with the measurement time measured by the timer unit 208. The measurement result 305 stores and stores not only the latest measurement result but also data related to past measurement results.

休止時刻情報３０６は、センサノード１０１の休止時刻が記憶されている。休止時刻情報３０６に記憶されている時刻の間は、センサノード１０１は省電力モードとなり、センサノード１０１による測定及びデータ収集装置１０５との間での通信を行わない。 The suspension time information 306 stores the suspension time of the sensor node 101. During the time stored in the suspension time information 306, the sensor node 101 is in the power saving mode, and measurement by the sensor node 101 and communication with the data collection device 105 are not performed.

動作条件設定テーブル３０７は、測定周期情報３０３、及び送信周期情報３０４を変更する為の情報が記憶される。本実施例では、動作条件設定テーブル３０７に、温度測定周期、及びデータ送信周期について複数の設定値が格納されており、これら複数の設定値を切り替える為の蓄電部２０５の電力残量の閾値もまた格納されている。制御部２０２は、検知部２０３から蓄電部２０５の電力残量を取得した際に、動作条件設定テーブル３０７を参照し、前述の閾値と蓄電部２０５の電力残量を比較することにより、該当する測定周期、及びデータ送信周期を決定し、測定周期情報３０３、及び送信周期情報３０４を更新する。 The operating condition setting table 307 stores information for changing the measurement cycle information 303 and the transmission cycle information 304. In the present embodiment, the operation condition setting table 307 stores a plurality of setting values for the temperature measurement cycle and the data transmission cycle, and the threshold value of the remaining power of the power storage unit 205 for switching the plurality of setting values is also set. Also stored. When the control unit 202 acquires the remaining power of the power storage unit 205 from the detection unit 203, the control unit 202 refers to the operation condition setting table 307 and compares the above-described threshold value with the remaining power of the power storage unit 205, so that it is applicable. The measurement cycle and the data transmission cycle are determined, and the measurement cycle information 303 and the transmission cycle information 304 are updated.

通信ログ３０８は、センサノード１０１の動作時刻やデータ収集装置１０５からの応答の有無の記録が記憶されている領域であり、センサノード１０１の動作の解析等に用いられる。 The communication log 308 is an area in which a record of the operation time of the sensor node 101 and the presence / absence of a response from the data collection device 105 is stored, and is used for analysis of the operation of the sensor node 101 and the like.

図３（a）の各項目に具体的に値が設定されたデータを図３（ｂ）に例示する。ただし、動作条件設定テーブル３０７については図３（ｃ）を用いて説明する。センサノード１０１に図３（ｂ）に示す値が設定されると、センサノード１０１は、設定された測定周期情報３０３に示される値に従い、１時間に１回の周期で測定対象である圧着部１０３の温度を測定し、送信周期情報３０４に示される値に従い、その時点での最新の測定結果を４秒に１回の周期で送信する。 FIG. 3B illustrates data in which values are specifically set for the respective items in FIG. However, the operation condition setting table 307 will be described with reference to FIG. When the value shown in FIG. 3B is set in the sensor node 101, the sensor node 101 is subjected to measurement at a cycle of once per hour according to the value shown in the set measurement cycle information 303. The temperature of 103 is measured, and according to the value shown in the transmission cycle information 304, the latest measurement result at that time is transmitted at a cycle of once every 4 seconds.

また、センサノード１０１は休止時刻情報３０６の設定に従い、休止時刻の２０時を過ぎると、起動時刻の６時を迎えるまで全ての測定、及びデータ通信を停止する。すなわち、当日の夜２０時から翌日の朝６時までは電車１０８が通過しないため、センサノード１０１は、この間に測定データを無駄に送信することがないように設定することもできる。 Further, according to the setting of the suspension time information 306, the sensor node 101 stops all measurement and data communication until the activation time reaches 6 o'clock when the suspension time passes 20:00. That is, since the train 108 does not pass from 20:00 on the same day to 6 am on the next day, the sensor node 101 can also be set so as not to transmit measurement data in vain during this time.

続いて、具体的に値が設定された動作条件設定テーブル３０７を図３（ｃ）に例示する。図３（ｃ）に示すように、動作条件設定テーブル３０７は、センサノード１０１の電池残量と、センサ２０６による測定対象である圧着部１０３の温度の測定周期と、測定データのデータ送信周期とが対応付けて記憶されている。 Subsequently, an operation condition setting table 307 in which values are specifically set is illustrated in FIG. As shown in FIG. 3C, the operation condition setting table 307 includes a remaining battery level of the sensor node 101, a temperature measurement cycle of the crimping unit 103 to be measured by the sensor 206, and a data transmission cycle of measurement data. Are stored in association with each other.

図３（ｃ）に示す動作条件設定テーブル３０７では、蓄電部２０５の蓄電状況を示す電力残量が５０％以上である場合、温度測定を１時間周期で実施し、最新の測定データを４秒周期で送信する。電力残量が５０％未満３０％以上の場合、温度測定を１．５時間周期で実施し、最新の測定データを６秒周期で送信する。電力残量が３０％未満１０％以上の場合、温度測定を２時間周期で実施し、最新の測定データを８秒周期で送信する。電力残量が１０％未満の場合、温度測定を２．５時間周期で実施し、最新の測定データを１０秒周期で送信する。図３（ｃ）では電池残量が５０％以上１００％未満の場合については特に示していないが、同様に、電池残量が多くなるにつれて、さらに短い測定周期や送信周期を定めることができる。 In the operation condition setting table 307 shown in FIG. 3C, when the remaining power level indicating the power storage state of the power storage unit 205 is 50% or more, the temperature measurement is performed in a one-hour cycle, and the latest measurement data is stored for 4 seconds. Send at periodic intervals. When the remaining electric power is less than 50% and 30% or more, temperature measurement is performed at a cycle of 1.5 hours, and the latest measurement data is transmitted at a cycle of 6 seconds. When the remaining power is less than 30% and 10% or more, the temperature measurement is performed at a cycle of 2 hours, and the latest measurement data is transmitted at a cycle of 8 seconds. When the remaining power is less than 10%, the temperature measurement is performed at a cycle of 2.5 hours, and the latest measurement data is transmitted at a cycle of 10 seconds. Although FIG. 3C does not particularly show the case where the remaining battery level is 50% or more and less than 100%, similarly, a shorter measurement cycle or transmission cycle can be determined as the remaining battery level increases.

なお、本実施例では蓄電部２０５の電池残量に応じて測定周期やデータ送信周期を変更しているが、発電部２０４による発電量に応じて測定周期やデータ送信周期を変更してもよい。例えば、発電量が最大発電量に対して５０％以上である場合、温度測定を１時間周期で実施し、最新の測定データを４秒周期で送信する。また、発電量が５０％未満３０％以上の場合、温度測定を１．５時間周期で実施し、最新の測定データを６秒周期で送信する。発電量が３０％未満１０％以上の場合、温度測定を２時間周期で実施し、最新の測定データを８秒周期で送信する。発電量が１０％未満の場合、温度測定を２．５時間周期で実施し、最新の測定データを１０秒周期で送信する。上記のように最大発電量に対する割合ではなく、前回の発電量に対する割合に応じて各周期を変更してもよい。さらには、蓄電部２０５の電池残量および発電部２０４の発電量の両状態に応じて各周期を変更してもよい。例えば、蓄電部２０５の電池残量が１０％未満であり、かつ発電量が１０％未満である場合には、電池切れとなる可能性が最も高いため、さらに上記各周期を長くするように変更してもよい。 In this embodiment, the measurement cycle and the data transmission cycle are changed according to the remaining battery level of the power storage unit 205, but the measurement cycle and the data transmission cycle may be changed according to the amount of power generated by the power generation unit 204. . For example, when the power generation amount is 50% or more with respect to the maximum power generation amount, the temperature measurement is performed at a cycle of 1 hour, and the latest measurement data is transmitted at a cycle of 4 seconds. Further, when the power generation amount is less than 50% and 30% or more, the temperature measurement is performed at a cycle of 1.5 hours, and the latest measurement data is transmitted at a cycle of 6 seconds. When the power generation amount is less than 30% and 10% or more, the temperature measurement is performed at a cycle of 2 hours, and the latest measurement data is transmitted at a cycle of 8 seconds. When the power generation amount is less than 10%, the temperature measurement is performed at a cycle of 2.5 hours, and the latest measurement data is transmitted at a cycle of 10 seconds. As described above, each cycle may be changed according to a ratio with respect to the previous power generation amount instead of a ratio with respect to the maximum power generation amount. Furthermore, each cycle may be changed according to both the remaining battery level of power storage unit 205 and the amount of power generated by power generation unit 204. For example, when the remaining battery level of the power storage unit 205 is less than 10% and the power generation amount is less than 10%, the battery is most likely to run out. May be.

図４は、本実施例における、センサノード１０１、データ収集装置１０５、地上サーバ１０９間の通信シーケンスである。センサノード１０１は、省電力化の観点から、データ通信方法は近距離無線通信のみとし、センサノード１０１と地上サーバ１０９は直接通信を行わない。 FIG. 4 is a communication sequence among the sensor node 101, the data collection device 105, and the ground server 109 in the present embodiment. From the viewpoint of power saving, the sensor node 101 uses only short-range wireless communication as a data communication method, and the sensor node 101 and the ground server 109 do not communicate directly.

センサノード１０１は、送信周期情報３０４に格納された周期で測定データを送信している（Ｓ１）。この時、電車１０８が接近してセンサノード１０１の通信範囲内に存在し、データ収集装置１０５が測定データを受信した場合、データ収集装置１０５は応答信号を送信する（Ｓ２）。 The sensor node 101 transmits the measurement data at the cycle stored in the transmission cycle information 304 (S1). At this time, when the train 108 approaches and is within the communication range of the sensor node 101 and the data collection device 105 receives the measurement data, the data collection device 105 transmits a response signal (S2).

以上で１回の通信は終了する。センサノード１０１は、データ収集装置１０５からの応答の有無に関わらず、所定の送信周期が経過した後、再びＳ１を開始し、以降当該処理を繰り返す。 This completes one communication. Regardless of whether there is a response from the data collection device 105, the sensor node 101 starts S1 again after a predetermined transmission period has elapsed, and thereafter repeats the processing.

電車１０８が通過してセンサノード１０１の通信範囲外となった場合（例えば、上記応答信号がデータ収集装置から送信されなかった場合）、データ収集装置１０５と地上サーバ１０９との間の通信が、車両制御装置１０６、及びルータ１０７を介して行われる。これらの機器間の通信が行われるのは、データ収集装置１０５によりセンサノード１０１から収集したデータを地上サーバ１０９へ送信する場合（Ｓ３）である。 When the train 108 passes and falls outside the communication range of the sensor node 101 (for example, when the response signal is not transmitted from the data collection device), the communication between the data collection device 105 and the ground server 109 is This is performed via the vehicle control device 106 and the router 107. Communication between these devices is performed when data collected from the sensor node 101 by the data collection device 105 is transmitted to the ground server 109 (S3).

図５は、図４に示したシーケンス中において送信される測定データおよび応答信号の例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing an example of measurement data and response signals transmitted in the sequence shown in FIG.

測定データ５０１は、シーケンスＳ１にて、センサノード１０１から送信される。図５上段に示すように、測定データ５０１は、センサ種別５０２、センサＩＤ５０３、センサ測定値５０４、及びセンサ測定時刻５０５にて構成される。 The measurement data 501 is transmitted from the sensor node 101 in sequence S1. As shown in the upper part of FIG. 5, the measurement data 501 includes a sensor type 502, a sensor ID 503, a sensor measurement value 504, and a sensor measurement time 505.

センサ種別５０２は、センサノード１０１が測定しているパラメータが何かを示す情報であり、記憶部２０７中のセンサ種別３０１に記憶されている情報と同一となる。 The sensor type 502 is information indicating what parameter the sensor node 101 is measuring, and is the same as the information stored in the sensor type 301 in the storage unit 207.

センサＩＤ５０３は、センサノード１０１の個体識別の為に固有に割り当てられるＩＤであり、記憶部２０７中のセンサＩＤ３０２に記憶されている情報と同一となる。 The sensor ID 503 is an ID uniquely assigned for individual identification of the sensor node 101, and is the same as the information stored in the sensor ID 302 in the storage unit 207.

センサ測定値５０４は、センサ２０６にて測定され、測定結果３０５に格納された情報である。 The sensor measurement value 504 is information measured by the sensor 206 and stored in the measurement result 305.

センサ測定時刻５０５は、センサ測定値５０４を測定した時刻を計時部２０８にて計時した情報である。そして、センサノード記憶部の３０５測定結果に記録された時刻である。 The sensor measurement time 505 is information obtained by measuring the time when the sensor measurement value 504 is measured by the timer unit 208. The time is recorded in the 305 measurement result of the sensor node storage unit.

応答信号５０６は、シーケンスＳ２にてデータ収集装置１０５からセンサノード１０１に送信される。図５下段に示すように、応答信号５０６は、応答５０７、及び装置ＩＤ５０８にて構成される。 The response signal 506 is transmitted from the data collection device 105 to the sensor node 101 in sequence S2. As shown in the lower part of FIG. 5, the response signal 506 includes a response 507 and a device ID 508.

応答５０７は、システム内であらかじめ決められた内容（例えば、reply OK等の受信完了を示すメッセージ）であり、データ収集装置１０５がセンサノード１０１に測定データの受信を通知するために送信される。 The response 507 has a predetermined content in the system (for example, a message indicating completion of reception such as reply OK), and is transmitted so that the data collection device 105 notifies the sensor node 101 of reception of measurement data.

装置ＩＤ５０８は、データ収集装置１０５それぞれに割り当てられた固有のＩＤである。 The device ID 508 is a unique ID assigned to each data collection device 105.

図６は、センサノード１０１が自律的に動作周期を変更しながら動作するフローを示した図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating a flow in which the sensor node 101 operates while autonomously changing the operation cycle.

センサノード１０１は、動作開始後、まずセンサ２０６により圧着部１０３の温度を測定し、その測定結果である測定データを記憶部２０７に格納する（Ｆ１）。この最初のステップは、測定周期情報３０３の値に関わらず、必ず行う。以降、蓄電部２０５の電位（すなわち電池残量）が事前に設定された閾値を下回ったか否かをチェックし（Ｆ２）、閾値を下回っていた場合（Ｆ２；Ｙｅｓ）は、動作周期の変更を行う。変更の方法については後述する。 After the operation starts, the sensor node 101 first measures the temperature of the crimping part 103 by the sensor 206 and stores the measurement data as the measurement result in the storage part 207 (F1). This first step is always performed regardless of the value of the measurement cycle information 303. Thereafter, it is checked whether or not the potential of the power storage unit 205 (that is, the remaining battery level) is below a preset threshold value (F2). If the potential is below the threshold value (F2; Yes), the operation cycle is changed. Do. The changing method will be described later.

次に、計時部２０８が示す時刻が、測定周期情報３０３で設定された測定周期であるか否かをチェックし（Ｆ３）、現在時刻が測定周期であると判断した場合（Ｆ３；Ｙｅｓ）、Ｆ１と同じ手順でデータ測定を行う。 Next, it is checked whether or not the time indicated by the time measuring unit 208 is the measurement period set in the measurement period information 303 (F3), and when it is determined that the current time is the measurement period (F3; Yes), Data measurement is performed in the same procedure as F1.

Ｆ２の結果がＮＯであった場合、計時部２０８が示す時刻が、送信周期情報３０４で設定された送信周期であるか否かをチェックし（Ｆ４）、現在時刻が送信周期であると判断した場合、測定データ５０１を送受信器２０１より送信する（Ｆ５）。データ送信後、制御部２０２は、規定された時間だけデータ収集装置１０５からの応答を待つ（Ｆ６）。 When the result of F2 is NO, it is checked whether or not the time indicated by the time measuring unit 208 is the transmission cycle set in the transmission cycle information 304 (F4), and it is determined that the current time is the transmission cycle. In this case, the measurement data 501 is transmitted from the transceiver 201 (F5). After the data transmission, the control unit 202 waits for a response from the data collection device 105 for a specified time (F6).

規定時間内に応答があった場合（Ｆ６；Ｙｅｓ）、センサノード１０１はデータ収集装置１０５からの応答信号５０６に含まれる応答５０７及び装置ＩＤ５０８を、通信ログ３０８に格納する（Ｆ７）。規定時間内に応答がない場合（Ｆ６；Ｎｏ）、次の図７に示すようにセンサノード１０１は省電力モードに移行し、次の動作時刻まで待機する。従って、計測周期以上の時間に渡って応答信号が返ってこない場合、データ収集装置１０５へ送信されない測定データが生じることになるが、こうした場合も、センサノード１０１は常に最新の測定結果だけを送信する。 When there is a response within the specified time (F6; Yes), the sensor node 101 stores the response 507 and the device ID 508 included in the response signal 506 from the data collection device 105 in the communication log 308 (F7). If there is no response within the specified time (F6; No), the sensor node 101 shifts to the power saving mode as shown in FIG. 7 and waits until the next operation time. Therefore, when a response signal is not returned for a time longer than the measurement cycle, measurement data that is not transmitted to the data collection device 105 is generated. In such a case, the sensor node 101 always transmits only the latest measurement result. To do.

図７は、図６のフロー図の続きの処理を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing processing subsequent to the flowchart of FIG.

Ｆ２において蓄電部の電位が規定値を下回っていた場合（Ｆ２；Ｙｅｓ）、制御部２０２は記憶部２０７の中から動作条件設定テーブル３０７を読み込み（Ｆ８）、測定周期情報３０３、及び送信周期情報３０４を、現在の電位に対応する動作周期の値に上書きする（Ｆ９）。 When the potential of the power storage unit is lower than the specified value in F2 (F2; Yes), the control unit 202 reads the operating condition setting table 307 from the storage unit 207 (F8), and the measurement cycle information 303 and the transmission cycle information 304 is overwritten on the value of the operation cycle corresponding to the current potential (F9).

上記Ｆ６、Ｆ７、もしくはＦ９のフローを終えた後、制御部２０２はセンサノード１０１を省電力モードへ移行させる（Ｆ１０）。省電力モードへ移行したセンサノード１０１は、測定周期情報３０３もしくは送信周期情報３０４に設定された動作周期を迎えるまで待機を繰り返し（Ｆ１１）、動作周期を迎えた後（Ｆ１１；Ｙｅｓ）アクティブモードに移行する（Ｆ１２）。したがって、動作周期を迎えるまでは、センサノード１０１は常に省電力モードとなっているため、無駄な電力消費をさらに抑制することができる。アクティブモードへ移行した後は、Ｆ２から再びフローを開始する。 After finishing the flow of F6, F7, or F9, the control unit 202 shifts the sensor node 101 to the power saving mode (F10). The sensor node 101 that has shifted to the power saving mode repeats standby until the operation period set in the measurement period information 303 or the transmission period information 304 is reached (F11), and after reaching the operation period (F11; Yes), enters the active mode. Transition (F12). Accordingly, since the sensor node 101 is always in the power saving mode until the operation cycle is reached, wasteful power consumption can be further suppressed. After shifting to the active mode, the flow starts again from F2.

このように、本実施例では、上記処理を行うことにより、自律的に動作周期を変更し、電力消費を抑制することが可能となる。具体的には、センサノードが自身の電池残量を検知し、自律的に動作周期を変更することで動作時間を延長することが可能となり、電池切れによる動作停止を抑止することができる。 As described above, in this embodiment, by performing the above-described processing, it is possible to autonomously change the operation cycle and suppress power consumption. Specifically, the sensor node can detect the remaining battery level and autonomously change the operation cycle, thereby extending the operation time and suppressing the operation stop due to battery exhaustion.

本実施例では、自律的に動作周期を設定するだけでなく、地上サーバ１０９から電車１０８に送信される情報を元に動作周期を設定することができるセンサノード１０１の例を説明する。以下、地上サーバ１０９から電車１０８に送信される電車１０８の運行に関連する情報を「付帯情報」と呼ぶ。 In the present embodiment, an example of the sensor node 101 that can set the operation cycle based on information transmitted from the ground server 109 to the train 108 as well as autonomously set the operation cycle will be described. Hereinafter, information related to the operation of the train 108 transmitted from the ground server 109 to the train 108 is referred to as “accompanying information”.

図８は、本実施例における、センサノード１０１、データ収集装置１０５、地上サーバ１０９間の通信シーケンスである。図４で説明した実施例１のシーケンスに加え、付帯情報はシーケンスＳ４にて地上サーバ１０９から車両制御装置１０６に送信され、データ収集装置１０５を経由し、シーケンスＳ２にてセンサノード１０１に送信される。 FIG. 8 is a communication sequence among the sensor node 101, the data collection device 105, and the ground server 109 in the present embodiment. In addition to the sequence of the first embodiment described with reference to FIG. 4, the incidental information is transmitted from the ground server 109 to the vehicle control device 106 in sequence S4, and is transmitted to the sensor node 101 in sequence S2 via the data collection device 105. The

ただし、センサノード１０１では省電力化の為に、極力処理を実施しないようにする必要がある。従って、センサノード１０１に送信する情報は、次回の動作時刻や動作周期を直接的に指定するものとし、地上サーバ１０９からの付帯情報からセンサノード１０１の起動時刻を算出する機能は、データ収集装置１０５、または車両制御装置１０６が有するものとする。これにより、センサノード１０１での計算処理、及び地上サーバ１０９から送られてくる情報の種類による動作の分岐処理が不要となり、センサノード１０１の消費電力の増加がなくなる。 However, the sensor node 101 needs to avoid processing as much as possible in order to save power. Therefore, the information to be transmitted to the sensor node 101 directly designates the next operation time and operation cycle, and the function of calculating the activation time of the sensor node 101 from the incidental information from the ground server 109 is a data collection device. 105 or the vehicle control device 106. Thereby, the calculation process in the sensor node 101 and the branch process of the operation depending on the type of information sent from the ground server 109 are not required, and the increase in power consumption of the sensor node 101 is eliminated.

地上サーバ１０９から電車１０８に送信される付帯情報の種類は複数あり、データ収集装置１０５、または車両制御装置１０６は、受信した付帯情報の種類に応じて、センサノード１０１へ送信する起動時刻を算出する。 There are a plurality of types of incidental information transmitted from the ground server 109 to the train 108, and the data collection device 105 or the vehicle control device 106 calculates the activation time to be transmitted to the sensor node 101 according to the type of incidental information received. To do.

本実施例における記憶部２０７の構成を図９に示す。本実施例での記憶部２０７は、実施例１の場合と比較し、起動時刻情報格納領域８０１が追加されている。起動時刻情報格納領域８０１は、前述の、データ収集装置１０５または車両制御装置１０６にて算出された起動時刻を示す起動時刻情報を格納する為の領域である。 FIG. 9 shows the configuration of the storage unit 207 in this embodiment. In the storage unit 207 in the present embodiment, a startup time information storage area 801 is added as compared to the case of the first embodiment. The activation time information storage area 801 is an area for storing the activation time information indicating the activation time calculated by the data collection device 105 or the vehicle control device 106 described above.

シーケンスＳ１およびＳ２にて送信される測定データおよび応答信号の例を図１０に示す。シーケンスＳ２にて送信されるデータは応答信号５０６であり、応答信号５０６の中に起動時刻情報９０１が含まれる。 An example of measurement data and response signals transmitted in sequences S1 and S2 is shown in FIG. The data transmitted in the sequence S2 is a response signal 506, and the response signal 506 includes activation time information 901.

地上サーバ１０９が付帯情報として電車の運行ダイヤおよび遅延情報を送信し、データ収集装置１０５が付帯情報からセンサノード１０１の起動時刻を算出する場合の例を以下に説明する。データ収集装置１０５にて算出されたセンサノード１０１の起動時刻を記憶した起動時刻情報テーブルを図１１（ａ）に示す。図１１（ａ）に示すように、起動時刻情報テーブルは、センサノード１０１を識別するためのセンサＩＤと、そのセンサノードの起動時刻とが対応付けて記憶されている。遅延情報は、例えば、Ａ路線のＢ駅７：００発の電車ＣがＤ分遅れていることを示す情報である。 An example in which the ground server 109 transmits train operation schedule and delay information as incidental information and the data collection device 105 calculates the activation time of the sensor node 101 from the incidental information will be described below. FIG. 11A shows an activation time information table in which the activation time of the sensor node 101 calculated by the data collection device 105 is stored. As shown in FIG. 11A, the activation time information table stores a sensor ID for identifying the sensor node 101 and the activation time of the sensor node in association with each other. The delay information is, for example, information indicating that the train C from the station B at 7:00 on the A route is delayed by D minutes.

図１１（ａ）に示す「センサＩＤ」列は、図３（ａ）に示したセンサＩＤ３０２に対応しており、データ収集装置１０５は、対応するセンサＩＤが設定されているセンサノード１０１に、該当する起動時刻を送信する。例えば、センサＩＤ３０２として「００００」が設定されているセンサノード１０１に対して、データ収集装置１０５は、起動時刻情報９０１として、図１１（ａ）第一行の起動時刻（９：００、９：１０、９：２０、９：３０、９：４０）を送信する。この起動時刻情報９０１を受信したセンサノード１０１は、受信した起動時刻情報９０１を、起動時刻情報格納領域８０１に格納する。 The “sensor ID” column shown in FIG. 11 (a) corresponds to the sensor ID 302 shown in FIG. 3 (a), and the data collection device 105 sets the sensor node 101 to which the corresponding sensor ID is set. Send the corresponding startup time. For example, for the sensor node 101 in which “0000” is set as the sensor ID 302, the data collection device 105 uses the activation time (9:00, 9: 1) in the first row of FIG. 10, 9:20, 9:30, 9:40). The sensor node 101 that has received the activation time information 901 stores the received activation time information 901 in the activation time information storage area 801.

図１１（ａ）の例では、各センサノードが設置されている路線には１０分間に１本電車が運行しており、各々の電車は、各センサノードの下を３分間隔で通過する。記載を省略しているが、起動時刻情報として、始発から終電までのセンサノードの起動時刻がデータ収集装置１０５にて一括で管理、送信される。 In the example of FIG. 11 (a), one train runs every 10 minutes on the route where each sensor node is installed, and each train passes under each sensor node at intervals of 3 minutes. Although not shown, the activation time of the sensor node from the first train to the last train is collectively managed and transmitted by the data collection device 105 as the activation time information.

次に、電車に遅延が発生した場合について説明する。ここでは、９時に何らかの原因で電車運行に遅延が生じ、後続の電車が１５分遅れるものとする。 Next, a case where a delay occurs in the train will be described. Here, the train operation is delayed for some reason at 9 o'clock, and the following train is delayed by 15 minutes.

電車の遅延情報は、地上サーバ１０９からデータ収集装置１０５にリアルタイムに送信され、センサＩＤ３０２が「０００１」、「０００２」、「０００３」のセンサノード１０１の下を電車が通過する際、図１１（ｂ）に示すように各センサノードの起動時刻情報を更新する。図１１（ｂ）のセンサＩＤ「０００１」から「０００３」の各行の上段が更新前の起動時刻、下段が更新後の起動時刻である。各センサノードは、更新された起動時刻に従って次回の起動を行う。 The train delay information is transmitted from the ground server 109 to the data collection device 105 in real time, and when the train passes under the sensor node 101 with sensor IDs 302 of “0001”, “0002”, and “0003”, FIG. As shown in b), the activation time information of each sensor node is updated. The upper row of each row of sensor IDs “0001” to “0003” in FIG. 11B is the activation time before the update, and the lower row is the activation time after the update. Each sensor node performs the next activation according to the updated activation time.

センサＩＤ３０２が「００００」のセンサについては、９時に電車が通過した後に電車の遅延が発生した為、データ収集装置１０５から変更後の起動時刻を受信することができず、起動時刻の更新が反映されない。この場合、センサＩＤ３０２が「００００」のセンサノードは、最初の設定通り９：１０分に起動する。その後、本センサノードは、次に電車が通過するまでの１５分間、実施例１に則した動作を行い、次の電車が通過した際、図１１（ｃ）のように起動時刻の更新を行う。以後は、更新された起動時刻に従い起動する。 For the sensor with sensor ID 302 of “0000”, since the train delay occurred after the train passed at 9 o'clock, the changed activation time cannot be received from the data collection device 105, and the activation time update is reflected. Not. In this case, the sensor node whose sensor ID 302 is “0000” starts at 9:10 minutes as initially set. Thereafter, the sensor node performs an operation according to the first embodiment for 15 minutes until the next train passes, and updates the activation time as shown in FIG. 11C when the next train passes. . After that, it starts according to the updated start time.

このように、本実施例では、電車の遅延時間に応じてセンサノードの動作を動的に制御することが可能となる為、不要な電力消費を減らすことが可能となり、省電力化を達成することができる。上記実施例２では、付帯情報の例として電車の遅延情報を挙げているが、他の付帯情報によりセンサノード１０１の動作を制御することとしてもよい。以下、地上サーバ１０９が付帯情報として運行エリアの天候に関する情報を送信し、データ収集装置１０５が付帯情報からセンサノード１０１の起動時刻を算出する場合の例を説明する。センサノード１０１が発電部２０４に太陽電池を採用している場合、天候の変化によって発電量が変化する。この場合、地上サーバ１０９が電車１０８の運行エリアの天候に関する情報を送信することで、データ収集装置１０５は、センサノード１０１の発電量予測することが可能となる為、予測発電量に応じて、次回の起動時刻を早める、または遅らせることが可能である。 As described above, in this embodiment, since the operation of the sensor node can be dynamically controlled according to the delay time of the train, it is possible to reduce unnecessary power consumption and achieve power saving. be able to. In the second embodiment, the train delay information is given as an example of the supplementary information, but the operation of the sensor node 101 may be controlled by other supplementary information. Hereinafter, an example will be described in which the ground server 109 transmits information related to the weather in the operation area as incidental information, and the data collection device 105 calculates the activation time of the sensor node 101 from the incidental information. When the sensor node 101 employs a solar cell for the power generation unit 204, the power generation amount changes due to a change in weather. In this case, since the ground server 109 transmits information on the weather in the operation area of the train 108, the data collection device 105 can predict the power generation amount of the sensor node 101. Therefore, according to the predicted power generation amount, It is possible to advance or delay the next activation time.

天候の種類に応じて起動時刻を変更する例を図１１（ｄ）に示す。天候が晴れの場合、日照量が十分に多く、発電部２０４による発電量が確保できる為、センサノード１０１は電車が通過する時刻に毎回起動し、測定データ信号５０１を送信する。天候が曇りの場合、日照量が低下し、発電量も同様に低下する為、センサノード１０１の起動設定を、電車通過時毎回起動する設定から、電車通過２回に１回起動する設定へ変更し、起動回数を減少させることにより消費電力を削減する。天候が雨の場合、曇りの時よりも更に発電量が低下する為、曇りの時よりも更に起動間隔を延長し、電車通過４回に１回起動する設定とする。 An example of changing the activation time according to the type of weather is shown in FIG. When the weather is clear, the amount of sunlight is sufficiently large, and the amount of power generated by the power generation unit 204 can be secured. Therefore, the sensor node 101 is activated every time the train passes and transmits a measurement data signal 501. When the weather is cloudy, the amount of sunshine decreases and the amount of power generation also decreases. Therefore, the activation setting of the sensor node 101 is changed from the setting that activates every time the train passes to the setting that activates once every two times when the train passes. The power consumption is reduced by reducing the number of activations. When the weather is rainy, the power generation amount is further reduced than when it is cloudy. Therefore, the activation interval is further extended than when it is cloudy, and the system is activated once every four train passes.

ここで、センサノード１０１の発電量の値が小さくなるにつれて起動間隔が長くなる一方、電車の運行間隔は変化しない為、データ送信周期は長くなることになる。なお、センサノードが測定する圧着部の温度の挙動についてはまだ把握されていないものの、その温度が急激には変化しない場合や、リアルタイムでの温度情報収集が不要である場合には、間隔の増加は許容されると考えられる。 Here, as the value of the power generation amount of the sensor node 101 becomes smaller, the activation interval becomes longer, while the train operation interval does not change, so that the data transmission cycle becomes longer. Although the temperature behavior of the crimping part measured by the sensor node is not yet understood, the interval increases if the temperature does not change rapidly or if real-time temperature information collection is not required. Is considered acceptable.

起動時刻が変更される例を図１１（ｅ）に示す。図１１（ｅ）における電車の運行状況は図１１（ａ）と同様とする。９時時点の天気予報で、１３時以降の天候が曇りであるとわかっている場合、太陽電池による発電量の低下が懸念される為、１３時以降の起動時刻について、図１１（ｄ）に従い、センサノード１０１を起動する間隔を変更する。図１１（ｅ）のように電車が１０分間隔で通過する場合、天候が曇りの時の起動間隔は２０分に１回となる。以上により、発電量が少ない状態で消費電力を減らすことができる為、センサノードを従来の方法よりも長時間動作させることができる。 An example in which the activation time is changed is shown in FIG. The train operation status in FIG. 11 (e) is the same as in FIG. 11 (a). In the weather forecast at 9 o'clock, it is known that the weather after 13:00 is cloudy, so there is concern about a decrease in the amount of power generated by solar cells, so the start time after 13:00 is according to Fig. 11 (d) The interval at which the sensor node 101 is activated is changed. When the train passes every 10 minutes as shown in FIG. 11 (e), the activation interval when the weather is cloudy is once every 20 minutes. As described above, since the power consumption can be reduced in a state where the power generation amount is small, the sensor node can be operated for a longer time than the conventional method.

なお、晴れ、曇り、雨等の天候を示す情報は、例えば、地上サーバ１０９が天候を予測する事業者に設置されているサーバにアクセスして取得される。データ収集装置１０５は、地上サーバ１０９から上記天候を示す情報を取得し、あらかじめ設定されている図１１（ｄ）に示したテーブルを参照して、センサノード１０１の起動時刻を変更した図１１（ｅ）に示すテーブルを生成し、生成したそのテーブルをセンサノード１０１に送信している。 Note that information indicating weather such as sunny, cloudy, and rain is obtained, for example, by accessing a server installed in a business operator that the ground server 109 predicts weather. The data collection device 105 acquires the information indicating the weather from the ground server 109, refers to the preset table shown in FIG. 11D, and changes the activation time of the sensor node 101 in FIG. The table shown in e) is generated, and the generated table is transmitted to the sensor node 101.

本実施例におけるセンサノード１０１の動作フローを図１２及び図１３に示す。本実施例では、実施例１の図６で説明したことと同様、Ｆ２の分岐により、蓄電部２０５の電位に応じて自律的にセンサノード１０１の動作周期を変更することが可能である。本実施例ではさらに、Ｆ５にてデータ収集装置から応答信号５０６を受信した後、フローＦ７にて通信ログを記録するとともに、応答信号５０６内に含まれる起動時刻情報９０１を記憶部２０７内の起動時刻情報格納領域８０１に記録する。 The operation flow of the sensor node 101 in this embodiment is shown in FIGS. In the present embodiment, as described with reference to FIG. 6 of the first embodiment, the operation cycle of the sensor node 101 can be autonomously changed according to the potential of the power storage unit 205 by the branch of F2. In this embodiment, after receiving the response signal 506 from the data collection device in F5, the communication log is recorded in the flow F7, and the activation time information 901 included in the response signal 506 is activated in the storage unit 207. Recorded in the time information storage area 801.

フローＦ７終了後、センサノード１０１の動作はフローＦ１３へ移る。フローＦ１３では、制御部２０２が起動時刻情報格納領域８０１から情報を読み込み、それに基づきフローＦ１４にて次回起動時刻を再設定する。その後、再設定された起動時刻を迎えるまで省電力モードで待機する（Ｆ１５）。 After the flow F7 ends, the operation of the sensor node 101 moves to the flow F13. In the flow F13, the control unit 202 reads information from the activation time information storage area 801, and resets the next activation time in the flow F14 based on the information. Then, it waits in a power saving mode until the reset start time is reached (F15).

一方、規定時間内に応答信号が返ってこなかった場合（Ｆ６；Ｎｏ）は、実施例１と同じフローを辿り、測定周期情報３０３および送信周期情報３０４の設定に従い、応答があるまで一定間隔での動作を繰り返す。 On the other hand, when the response signal is not returned within the specified time (F6; No), the same flow as that of the first embodiment is followed, and according to the settings of the measurement cycle information 303 and the transmission cycle information 304, at regular intervals until there is a response. Repeat the operation.

なお、図１３では、運行ダイヤおよび遅延情報を含む運行情報データをデータ収集装置１０５から受信して動作時刻を再設定する場合について示しているが、天候を示す情報の場合も同様に処理を実行することができる。 Note that FIG. 13 shows a case where operation information data including an operation schedule and delay information is received from the data collection device 105 and the operation time is reset, but the same processing is performed for information indicating weather. can do.

このように、付帯情報が天候を示す情報であっても、その天候に応じてセンサノードの動作を動的に制御することが可能となる為、不要な電力消費を減らすことが可能となり、省電力化を達成することができる。 As described above, even if the incidental information is information indicating the weather, it is possible to dynamically control the operation of the sensor node according to the weather, and thus it is possible to reduce unnecessary power consumption. Electricity can be achieved.

１０１センサノード
１０２き電線
１０３圧着部
１０４架線
１０５データ収集装置
１０６車両制御装置
１０７ルータ
１０８電車
１０９地上サーバ
２０１送受信器
２０２制御部
２０３検知部
２０４発電部
２０５蓄電部
２０６センサ
２０７記憶部
２０８計時部
３０１センサ種別
３０２センサＩＤ
３０３測定周期情報
３０４送信周期情報
３０５測定結果
３０６休止時刻情報
３０７動作条件設定テーブル
３０８通信ログ
５０１測定データ信号
５０２センサ種別
５０３センサＩＤ
５０４センサ測定値
５０５センサ測定時刻
５０６応答信号
５０７応答
５０８装置ＩＤ
８０１起動時刻情報格納領域
９０１起動時刻情報 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Sensor node 102 Electric wire 103 Crimp part 104 Overhead line 105 Data collection apparatus 106 Vehicle control apparatus 107 Router 108 Train 109 Ground server 201 Transmitter / receiver 202 Control part 203 Detection part 204 Power generation part 205 Power storage part 206 Sensor 207 Storage part 208 Timekeeping part 301 Sensor type 302 Sensor ID
303 Measurement period information 304 Transmission period information 305 Measurement result 306 Pause time information 307 Operation condition setting table 308 Communication log 501 Measurement data signal 502 Sensor type 503 Sensor ID
504 Sensor measurement value 505 Sensor measurement time 506 Response signal 507 Response 508 Device ID
801 Startup time information storage area 901 Startup time information

Claims

電源部と、
設備の状態を検知するセンサ部と、
前記センサ部が検知した前記設備の状態を示す測定情報を、車両に備えられたデータ収集装置に無線信号により送信する第１の通信部と、
前記センサ部が前記設備の状態を検知する第１の周期または／および前記測定情報を前記データ収集装置に送信する第２の周期を、前記電源部の状況および前記車両の運行に関連する付帯情報に応じて変更する制御部と、を備えたセンサノードと、
通信範囲にある前記センサノードから前記測定情報を受信し、前記第２の通信部を介して前記測定情報を前記車両の運行を管理するサーバに無線信号により送信する装置制御部、を備えた前記データ収集装置と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。 A power supply,
A sensor unit for detecting the state of the equipment;
A first communication unit that transmits measurement information indicating the state of the facility detected by the sensor unit to a data collection device provided in the vehicle by a radio signal;
A first period in which the sensor unit detects the state of the equipment or / and a second period in which the measurement information is transmitted to the data collection device are included in the incidental information related to the status of the power supply unit and the operation of the vehicle. A sensor node comprising: a control unit that changes according to
An apparatus control unit that receives the measurement information from the sensor node in a communication range, and transmits the measurement information to the server that manages the operation of the vehicle by a wireless signal via the second communication unit; A data collection device;
A wireless communication system comprising:

前記センサノードは、
前記電源部として、蓄電部と発電部とを有し、
前記制御部は、前記蓄電部の蓄電状況または／および前記発電部の発電状況に応じて、前記第１の周期または／および前記第２の周期を変更する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。 The sensor node is
As the power supply unit, a power storage unit and a power generation unit,
The control unit changes the first cycle or / and the second cycle according to a power storage state of the power storage unit or / and a power generation state of the power generation unit.
The wireless communication system according to claim 1.

前記制御部は、前記第１の周期または／および前記第２の周期を変更した場合に前記センサノードを省エネモードに設定し、次の前記第１の周期または／および前記第２の周期が経過した場合に前記センサノードをアクティブモードに設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。 The control unit sets the sensor node to an energy saving mode when the first cycle or / and the second cycle is changed, and the next first cycle or / and the second cycle elapses. If the sensor node is set to active mode,
The wireless communication system according to claim 1.

前記データ収集装置の前記装置制御部は、前記付帯情報として前記サーバから受信した前記車両の運行についての遅延情報に基づいて、前記センサノードの起動時刻を記憶した起動時刻情報を更新し、更新後の前記起動時刻情報を前記センサノードに送信し、
前記センサノードの前記制御部は、前記データ収集装置から受信した更新後の前記起動時刻情報に基づいて、前記センサノードの起動時刻を設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。 The device control unit of the data collection device updates the activation time information storing the activation time of the sensor node based on delay information about the operation of the vehicle received from the server as the incidental information, and after the update Transmitting the activation time information of the sensor node to the sensor node,
The control unit of the sensor node sets the activation time of the sensor node based on the updated activation time information received from the data collection device.
The wireless communication system according to claim 1.

前記データ収集装置の前記装置制御部は、前記付帯情報として前記サーバから受信した前記車両の運行エリアの天候情報と、前記天候の種類に応じて定められた前記センサノードの起動間隔とに基づいて、前記センサノードの起動時刻を記憶した起動時刻情報を更新し、更新後の前記起動時刻情報を前記センサノードに送信し、
前記センサノードの前記制御部は、前記データ収集装置から受信した更新後の前記起動時刻情報に基づいて、前記センサノードの起動時刻を設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。 The device control unit of the data collection device, based on the weather information of the operation area of the vehicle received from the server as the incidental information, and the activation interval of the sensor node determined according to the type of weather , Update the activation time information storing the activation time of the sensor node, send the updated activation time information to the sensor node,
The control unit of the sensor node sets the activation time of the sensor node based on the updated activation time information received from the data collection device.
The wireless communication system according to claim 1.

センサノードにおいて、
設備の状態を検知する検知するステップと、
前記検知ステップにおいて検知した前記設備の状態を示す測定情報を、車両に備えられたデータ収集装置に送信する第１の送信ステップと、
前記検知ステップにおいて前記設備の状態を検知する第１の周期または／および前記測定情報を前記データ収集装置に送信する第２の周期を、電源部の状況および前記車両の運行に関連する付帯情報に応じて変更する変更ステップと、
前記データ収集装置において、
通信範囲にある前記センサノードから前記測定情報を受信する受信ステップと、
通信部を介して前記測定情報を前記車両の運行を管理するサーバに送信する第２の送信ステップと
を含むことを特徴とする無線通信方法。 In the sensor node,
A detecting step for detecting the state of the equipment;
A first transmission step of transmitting measurement information indicating the state of the facility detected in the detection step to a data collection device provided in the vehicle;
In the detection step, the first period for detecting the state of the facility or / and the second period for transmitting the measurement information to the data collection device are added to the incidental information related to the status of the power supply unit and the operation of the vehicle. Change steps to change accordingly,
In the data collection device,
A receiving step of receiving the measurement information from the sensor node in communication range;
And a second transmission step of transmitting the measurement information to a server that manages the operation of the vehicle via a communication unit.

前記変更ステップでは、前記センサノードが有する蓄電部の蓄電状況または／および前記センサノードが有する発電部の発電状況に応じて、前記第１の周期または／および前記第２の周期を変更する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。 In the changing step, the first cycle or / and the second cycle are changed according to a power storage state of the power storage unit included in the sensor node or / and a power generation state of the power generation unit included in the sensor node.
The wireless communication method according to claim 6.

前記変更ステップにおいて前記第１の周期または／および前記第２の周期が変更された場合に前記センサノードを省エネモードに設定し、次の前記第１の周期または／および前記第２の周期が経過した場合に前記センサノードをアクティブモードに設定する第１の設定ステップ、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。 When the first cycle or / and the second cycle is changed in the changing step, the sensor node is set to an energy saving mode, and the next first cycle or / and the second cycle elapses. A first setting step for setting the sensor node to an active mode when
The wireless communication method according to claim 6, further comprising:

前記第２の送信ステップでは、前記付帯情報として前記サーバから受信した前記車両の運行についての遅延情報に基づいて、前記センサノードの起動時刻を記憶した起動時刻情報を更新し、更新後の前記起動時刻情報を前記センサノードに送信し、
前記データ収集装置から受信した更新後の前記起動時刻情報に基づいて、前記センサノードの起動時刻を設定する第２の設定ステップ、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。 In the second transmission step, the activation time information storing the activation time of the sensor node is updated based on delay information about the operation of the vehicle received from the server as the incidental information, and the activation after the update Sending time information to the sensor node;
A second setting step for setting a startup time of the sensor node based on the updated startup time information received from the data collection device;
The wireless communication method according to claim 6, further comprising:

前記第２の送信ステップでは、前記付帯情報として前記サーバから受信した前記車両の運行エリアの天候情報と、前記天候の種類に応じて定められた前記センサノードの起動間隔とに基づいて、前記センサノードの起動時刻を記憶した起動時刻情報を更新し、更新後の前記起動時刻情報を前記センサノードに送信し、
前記センサノードの前記制御部は、前記データ収集装置から受信した更新後の前記起動時刻情報に基づいて、前記センサノードの起動時刻を設定する第３の設定ステップ、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。 In the second transmission step, based on the weather information of the operation area of the vehicle received from the server as the incidental information and the activation interval of the sensor node determined according to the type of weather, the sensor Update the start time information storing the start time of the node, send the updated start time information to the sensor node,
The control unit of the sensor node, a third setting step of setting the activation time of the sensor node based on the updated activation time information received from the data collection device,
The wireless communication method according to claim 6, further comprising:

電源部と、
設備の状態を検知するセンサ部と、
前記センサ部が検知した前記設備の状態を示す測定情報を、車両に備えられたデータ収集装置に送信する通信部と、
前記センサ部が前記設備の状態を検知する第１の周期または／および前記測定情報を前記データ収集装置に送信する第２の周期を、前記電源部の状況および前記車両の運行に関連する付帯情報に応じて変更する制御部と、
を備えることを特徴とするセンサノード。 A power supply,
A sensor unit for detecting the state of the equipment;
A communication unit that transmits measurement information indicating the state of the facility detected by the sensor unit to a data collection device provided in the vehicle;
A first period in which the sensor unit detects the state of the equipment or / and a second period in which the measurement information is transmitted to the data collection device are included in the incidental information related to the status of the power supply unit and the operation of the vehicle. A control unit to change according to
A sensor node comprising:

前記センサノードは、
前記電源部として、蓄電部と発電部とを有し、
前記制御部は、前記蓄電部の蓄電状況または／および前記発電部の発電状況に応じて、前記第１の周期または／および前記第２の周期を変更する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のセンサノード。 The sensor node is
As the power supply unit, a power storage unit and a power generation unit,
The control unit changes the first cycle or / and the second cycle according to a power storage state of the power storage unit or / and a power generation state of the power generation unit.
The sensor node according to claim 11.

前記制御部は、前記第１の周期または／および前記第２の周期を変更した場合に前記センサノードを省エネモードに設定し、次の前記第１の周期または／および前記第２の周期が経過した場合に前記センサノードをアクティブモードに設定する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のセンサノード。 The control unit sets the sensor node to an energy saving mode when the first cycle or / and the second cycle is changed, and the next first cycle or / and the second cycle elapses. If the sensor node is set to active mode,
The sensor node according to claim 11.

前記制御部は、前記データ収集装置から受信した前記付帯情報として前記サーバから受信した前記車両の運行についての遅延情報に基づいて、前記センサノードの起動時刻を記憶した起動時刻情報を更新した後の前記起動時刻情報に基づいて、前記センサノードの起動時刻を設定する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のセンサノード。 The control unit updates the activation time information storing the activation time of the sensor node based on delay information about the operation of the vehicle received from the server as the incidental information received from the data collection device. Based on the activation time information, the activation time of the sensor node is set.
The sensor node according to claim 11.

前記制御部は、前記データ収集装置から受信した前記付帯情報として前記サーバから受信した前記車両の運行エリアの天候情報と、前記天候の種類に応じて定められた前記センサノードの起動間隔とに基づいて、前記センサノードの起動時刻を記憶した起動時刻情報を更新した後の前記起動時刻情報に基づいて、前記センサノードの起動時刻を設定する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のセンサノード。 The control unit is based on the weather information of the operation area of the vehicle received from the server as the incidental information received from the data collection device, and the activation interval of the sensor node determined according to the type of weather. And setting the activation time of the sensor node based on the activation time information after updating the activation time information storing the activation time of the sensor node,
The sensor node according to claim 11.