JP6257820B1 - センサ装置およびセンサネットワークシステム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態に係るマルチホップ方式のセンサネットワークシステム1の概略構成を示す図である。
図1に示すように、マルチホップ方式のセンサネットワークシステム1は、複数のセンサシステム2−1、2−2、・・・(SS)、マスター装置6(M)、およびサーバー7を含んで構成される。以下、センサシステム2−1、2−2、・・・のうち1つを特定しない場合は、センサシステム2という。
図2に示すように、センサシステム2は、センサ装置3と、DSCユニット5を備えている。
センサ装置3は、一次電池31、一次電池電圧検出部32、蓄電部電圧検出部33、供給電源切換スイッチ34、供給電源制御部35、センサシステム制御部36、センサ部37、センサ装置通信部38、記憶部39、センサ装置側結合部40、および供給電源設定スイッチ41を備える。供給電源制御部35は、電圧検出・比較部351と、供給電源切換部352を備える。センサ部37は、人感センサ371、温度センサ372、湿度センサ373、気圧センサ374、および照度センサ375を備える。
DSCユニット5は、太陽電池51、DC/DCコンバータ52、蓄電部53、およびDSCユニット側結合部54を備える補助電池である。
蓄電部電圧検出部33は、DSCユニット5がセンサ装置3に接続されているとき、DSCユニット5が出力する電圧値V1を検出し、検出した電圧値V1を供給電源制御部35へ出力する。
その上で、供給電源切換スイッチ34は、供給電源制御部35の制御に応じて、DSCユニット5から供給された電力、または一次電池31の電力をセンサシステム制御部36、センサ部37、およびセンサ装置通信部38へ供給するように切り換える。
供給電源切換部352は、電圧検出・比較部351が出力した切換信号に応じて供給電源切換スイッチ34を切り換える。
センサシステム制御部36は、センサ装置通信部38を介して他のセンサ装置3から受信した環境情報を転送するために、再びセンサ装置通信部38へ出力する。なお、センサシステム制御部36は、センサ装置通信部38を介して他のセンサ装置3から受信した環境情報を記憶部39に一次的に記憶させ、記憶させた環境情報を転送するために再びセンサ装置通信部38へ出力するようにしてもよい。センサシステム制御部36は、マスター装置6から受信した情報に基づいて、使用するセンサを決定する。センサシステム制御部36は、使用しないセンサに対して、省電力動作状態になるように制御するようにしてもよい。また、センサシステム制御部36は、一次電池31の電圧値V2(または、それに対応するような電圧情報)、DSCユニット5が出力する電圧値V1(または、それに対応するような電圧情報)、供給電源設定スイッチ41の状態、供給電源切換スイッチ34の状態を示す情報を生成し、生成した情報をセンサ装置通信部38を介してマスター装置6へ送信するようにしてもよい。また、センサシステム制御部36は、計時部を備え、計時を行う。
人感センサ371は、例えば赤外線、超音波、可視光を用いて人間の所在を検知するためのセンサである。人感センサ371は、検出した結果を示す検出結果情報をセンサシステム制御部36へ出力する。
温度センサ372は、温度を計測し、計測した計測値をセンサシステム制御部36へ出力する。
湿度センサ373は、湿度を計測し、計測した計測値をセンサシステム制御部36へ出力する。
気圧センサ374は、気圧を計測し、計測した計測値をセンサシステム制御部36へ出力する。
照度センサ375は、照度を計測し、計測した計測値をセンサシステム制御部36へ出力する。
記憶部39は、環境情報を一時的に記憶する。記憶部39は、計測した環境情報を全て記憶しないため、容量は小さくてよい。
図3は、本実施形態に係るマスター装置6の構成例を示すブロック図である。
図3に示すように、マスター装置6は、マスター装置通信部61、データ送受信部62、送信データ蓄積部63、マスター制御部64、センサデータ換算・演算部65、センサ装置管理部66、センサステーション管理部67、クラウド接続管理部68、および特定小電力無線送受信部69を備えている。
マスター制御部64は、マスター装置6の各機能部を制御する。
センサ装置管理部66は、センサネットワークシステム1に含まれる各センサ装置3の管理や、各センサ装置3への各種設定、各センサ装置3への個別制御等を行う。センサ装置管理部66は、受信した情報に含まれる各センサ装置3の電圧値V1および電圧値V2(または、それぞれに対応するような電圧情報)と供給電源切換スイッチ34の状態を参照することにより、例えば一次電池31の電圧値が所定の値以下で運用に支障が生じる場合、電池交換が必要であることをメンテナンス情報として報知するようにしてもよい。
クラウド接続管理部68は、クラウドへのセンサ装置3の登録、設定保管、クラウドからの指示受信などを行う。
なお、上述したマスター装置6の構成例は一例で有り、上述した全ての機能部のうち一部を備えていてもよく、他の機能部を備えていなくてもよい。
例えば、センサ装置3それぞれが、5個のセンサを備えている場合、5個あるセンサのいずれを動作させるか、定常的な通信の時間間隔等のコンフィグレーションをセンサ装置3毎に自由に設定することもできる。以下に、その手順を説明する。
センサ装置3それぞれは、初期設定の後に、マスター装置6へ自装置のコンフィグレーションを要求する。なお、センサ装置3の要求信号には、自装置の識別子が含まれている。
センサ装置3は、要求に対する応答として送られてきた自装置へのコンフィグレーションに基づき自装置の設定を行う。
このように、センサ装置3は、自装置のコンフィグレーションを含む各種設定を行うための管理者用の入力キ一等を持たない。
図4は、本実施形態に係るセンサ装置3の電圧検出・比較部351が比較に用いる所定基準の例を示す図である。
電圧検出・比較部351は、DSCユニット5の電圧値V1が3V以上かつ一次電池31の電圧値V2が2.5V未満の場合、電圧値がV1のDSCユニット5の電力をVoutとして出力するように制御する。
電圧検出・比較部351は、DSCユニット5の電圧値V1が3V未満かつ一次電池31の電圧値V2が2.5V未満の場合、電圧値がV1のDSCユニット5の電力をVoutとして出力するように制御する。
これにより、本実施形態によれば、センサ装置3を長期間動作させることができる。
図5は、本実施形態に係る複数のセンサ装置3それぞれのセンサ装置通信部38の動作例を示す図である。図5に示す例では、3つのセンサ装置3−1、センサ装置3−2、およびセンサ装置3−3の例である。この場合、図5に示しように、センサ装置3−1は、センサ装置3−3を介してマスター装置6へ情報を送信する。また、センサ装置3−2も、センサ装置3−3を介してマスター装置6へ情報を送信する。
時刻t1〜t2のときと時刻t9〜t10のとき、センサ装置3−3のセンサ装置通信部38は、センサ装置3−2が送信した送信要求を受信する。
時刻t3〜t4のときと時刻t11〜t12のとき、センサ装置3−3のセンサ装置通信部38は、センサ装置3−2が送信したデータ(計測情報)を受信する。
時刻t5〜t6のときと時刻t13〜t14のとき、センサ装置3−3のセンサ装置通信部38は、センサ装置3−1が送信した送信要求を受信する。
時刻t7〜t8のときと時刻t15〜t16のとき、センサ装置3−3のセンサ装置通信部38は、センサ装置3−1が送信したデータ(計測情報)を受信する。
なお、センサ装置3−2のセンサ装置通信部38が、送信要求をセンサ装置3−3へ送信する通信間隔(時刻t1と時刻t9との間隔)は、例えば5分であり、センサ装置3−1(時刻t5と時刻t13との間隔)も同様である。
また、センサ装置3−2における時刻t4と時刻t9との間隔のような送信を行わない間も、センサ装置通信部38は、所定の時間間隔(例えば1〜2秒毎)でスリープ状態からウェイクアップ状態になる。
図6は、本実施形態に係るセンサネットワークシステム1における構築手順例を示す図である。
また、本実施形態によれば、複数のセンサ装置3それぞれは、電力消費に直結する表示デバイス、入力キ一、過去の環境データを長期的に記憶するための容量の大きなメモリ等を持たず電力的な負荷を最小限にできる。
例えば、センサネットワークシステム1の導入時にDSCユニット5を装着していない場合は、電力不足になったときにDSCユニット5を「いつでも装着」することが可能である。
また、例えば、任意のセンサ装置3について、導入時はデータ送信を仲介するセンサ装置3として動作させる前提でDSCユニット5を装着したが、実際にはその必要があまり無いようならば「いつでも抜去」することが可能である。
また、抜去すると電力不足になる場合は、通信頻度を下げて電力消費を少なくする措置を併用するようにしてもよい。
以上のように、本実施形態によれば、センサネットワークシステム1の運用開始後にもセンサ装置3を固定したままでシステムに修正を加え、後から最適化を推進することが可能である。
図7は、本実施形態に係るUSB端子を備えるセンサ装置3Aの構成例を示すブロック図である。
供給電源切換スイッチ34の出力端子cは、USB電源切換スイッチ43の入力端子dに接続されている。
USB電源切換スイッチ43は、入力端子eがUSB端子42に接続され、出力端子fから負荷に電力が供給される。
Claims (7)
- 環境情報を検出するセンサと、
検出された前記環境情報を他のセンサ装置へ送信可能なセンサ装置通信部と、
前記センサと前記センサ装置通信部に電力を供給する電池と、
自装置に電力を供給する補助電池を着脱可能なセンサ装置側結合部と、
を備え、
前記補助電池が装着されていない場合は、前記電池からの電力供給で動作し、前記補助電池が装着された場合は、前記電池または前記補助電池からの電力供給で動作するセンサ装置。 - 前記補助電池が装着されたとき、前記補助電池の電圧が所定基準を満たした場合に前記補助電池に切り換え、前記補助電池の電圧が所定基準を満たさない場合に前記電池に切り換える制御部を備える、請求項1に記載のセンサ装置。
- 前記補助電池が装着された状態であるか、前記補助電池が装着されていない状態であるかを示すスイッチを備え、
前記制御部は、前記スイッチの状態によって、前記補助電池が装着された状態であるか否かを判別する、請求項2に記載のセンサ装置。 - 前記センサ装置は、第1の他のセンサ装置から受信した環境情報を、第2の他のセンサ装置へ送信する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のセンサ装置。
- 前記センサ装置通信部は、ウェイクアップモードと、前記ウェイクアップモードより消費電力が小さいスリープモードが定常的に切り換えられ、前記ウェイクアップモードで動作時に、ウェイクアップモードで動作している他のセンサ装置の通信部と通信を行う、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のセンサ装置。
- 前記センサ装置通信部は、前記他のセンサ装置との間で通信タイミングの同期を取った後に、前記他のセンサ装置の通信部と通信を行う、請求項5に記載のセンサ装置。
- 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のセンサ装置と、
前記センサ装置からの前記環境情報を受信し、前記環境情報と前記センサ装置とを管理するマスター装置と、
を備え、
前記センサ装置は、
前記環境情報に、自装置を識別するための識別番号、送信先である前記マスター装置の識別情報、自装置の前記電池の電圧情報または装着されている前記補助電池の電圧情報を含めて、他のセンサ装置を介して前記マスター装置へ送信し、または前記マスター装置へ送信し、
あるいは他のセンサ装置から受信した前記環境情報を、他のセンサ装置を介して前記マスター装置へ送信し、または前記マスター装置へ送信し、
前記マスター装置は、前記センサ装置が複数のセンサを備えている場合に、前記複数のセンサの中のいずれのセンサを用いるのかを指示する、センサネットワークシステム。
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