JP4801929B2 - SENSOR DEVICE HAVING WIRELESS DATA TRANSMISSION FUNCTION, METHOD OF OPERATING THE SENSOR DEVICE, SENSOR SYSTEM COMPRISING THE SENSOR DEVICE - Google Patents

SENSOR DEVICE HAVING WIRELESS DATA TRANSMISSION FUNCTION, METHOD OF OPERATING THE SENSOR DEVICE, SENSOR SYSTEM COMPRISING THE SENSOR DEVICE Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable acquiring detection data with high time precision while reducing power consumption in a sensor device having the radio transmission function of detection data. <P>SOLUTION: A sensor device 10 is provided with a sensor element 21, a CPU 24, a data acquiring part 22, a memory 28, a radio communication part 30 and a highly precise measuring part 26. The CPU 24 acquires a current time by a highly precise measuring part 26 (a), and decides whether or not the current time is approaching a target time based on the current time (b), and when the current time is not approaching the target time, the CPU 24 is set in a sleep mode, and after the lapse of a predetermined sleep time, the CPU 24 is switched to an active mode, and the processing (a) to (c) is repeated, and when the current time is approaching the target time, the current time is acquired by the highly precise measuring part 26, and detection data by the sensor element 21 are acquired when the target time comes, and the detection data are transmitted by the radio communication part 30. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、センサ装置に係り、特に、センサによる検出データを無線伝送する機能を有するセンサ装置に関する。また、本発明は、このようなセンサ装置の動作方法及びこのようなセンサ装置を複数含んで構成されたセンサシステムにも関する。   The present invention relates to a sensor device, and more particularly to a sensor device having a function of wirelessly transmitting data detected by a sensor. The present invention also relates to a method of operating such a sensor device and a sensor system including a plurality of such sensor devices.

従来より、例えば、非特許文献1に開示されるように、加速度センサなどのセンサ素子を備え、センサ素子による検出データを無線伝送により外部へ出力する機能を持つセンサ装置が知られている。このセンサ装置は、センサ素子による検出信号をデジタル値に変換するAD変換器と、デジタル値に変換されたデータを無線伝送する無線伝送部と、装置全体を制御するCPUなどにより構成されている。このような無線伝送機能を持つセンサ装置によれば、多数のセンサ装置を配置する場合でも、各センサ装置にデータ出力用の配線をせずに済むため、センサの設置・移動等を簡便に行えるなどのメリットがある。
Jason Hill et al, "System Architecture Directions for Networked Sensors", [online], [平成17年3月23日検索], インターネット<URL:http://www.tinyos.net/papers/tos.pdf#search='Jason%20Hill%20System%20architecture'
2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in Non-Patent Document 1, for example, a sensor device that includes a sensor element such as an acceleration sensor and has a function of outputting detection data from the sensor element to the outside by wireless transmission is known. This sensor device includes an AD converter that converts a detection signal from a sensor element into a digital value, a wireless transmission unit that wirelessly transmits data converted into a digital value, a CPU that controls the entire device, and the like. According to such a sensor device having a wireless transmission function, even when a large number of sensor devices are arranged, it is not necessary to provide wiring for data output in each sensor device. There are merits such as.
Jason Hill et al, "System Architecture Directions for Networked Sensors", [online], [March 23, 2005 search], Internet <URL: http://www.tinyos.net/papers/tos.pdf#search = 'Jason% 20Hill% 20System% 20architecture'

上記のように無線のデータ伝送が可能なセンサ装置の場合、電源を商用電源など外部から供給したのでは給電用の配線が必要となり、上記した無線化のメリットが減殺されてしまうので、電源として電池を用いることが前提となる。そのため、電池の消耗を抑えるべく、センサ装置の省電力化を図ることが必要となる。   In the case of a sensor device capable of wireless data transmission as described above, if power is supplied from the outside such as a commercial power supply, power supply wiring is required, and the above-described advantages of wireless communication are diminished. It is assumed that a battery is used. Therefore, it is necessary to save power in the sensor device in order to suppress battery consumption.

センサ装置の省電力化を図るための手法として、センサ装置が備えるCPUのスリープモードを利用することが考えられる。CPUのスリープモードは消費電力が極めて低く、タイマー機能のみを実行できる動作するモードである。   As a technique for reducing the power consumption of the sensor device, it is conceivable to use a sleep mode of a CPU provided in the sensor device. The CPU sleep mode is an operation mode in which power consumption is extremely low and only the timer function can be executed.

このスリープモードを利用した第1の手法としては、スリープモードで動作する上記タイマー機能により、予め設定されたデータ収集時刻になったことを検知したら、スリープモードからアクティブモード(CPUが通常動作するモード)に切り替えて、センサ素子からデータを採取して無線伝送する処理を実行し、この処理が終わったら再びスリープモードに切り替える方法が考えられる。   As a first method using the sleep mode, when the timer function operating in the sleep mode detects that the preset data collection time has been reached, the sleep mode is changed to the active mode (the mode in which the CPU operates normally). ), A process of collecting data from the sensor element and performing wireless transmission is executed, and after this process is completed, a method of switching to the sleep mode again can be considered.

しかしながら、CPUが内蔵するタイマーは時間精度が悪いため、スリープモードからアクティブモードへの切り替えを、データ採取時刻に対して相当の余裕を持ったタイミングで行うことが必要となる。このため、CPUがアクティブモードで動作する時間が必要以上に長くなり、その分、消費電力が増加してしまうことになる。   However, since the timer built in the CPU has poor time accuracy, it is necessary to switch from the sleep mode to the active mode at a timing with a considerable margin with respect to the data collection time. For this reason, the time during which the CPU operates in the active mode becomes longer than necessary, and the power consumption increases accordingly.

また、第2の手法として、外部からデータ採取のコマンドを待ち受けて、コマンドに応答してセンサのデータを採取する方法も考えられる。この方法では、上記タイマー機能を利用して、タイマーがタイムアップする毎にCPUをアクティブモードに切り替えて電界強度を測定し、その電界強度が閾値を超えていなければ再びスリープモードに切り替える。一方、電界強度が閾値を超えていれば、電波内容を解析し、その内容が上記コマンドであればセンサからデータを採取して無線伝送する。   Further, as a second technique, a method of waiting for a data collection command from the outside and collecting sensor data in response to the command can be considered. In this method, the timer function is used to switch the CPU to the active mode every time the timer expires and measure the electric field strength. If the electric field strength does not exceed the threshold, the CPU switches to the sleep mode again. On the other hand, if the electric field strength exceeds the threshold, the radio wave content is analyzed, and if the content is the command, data is collected from the sensor and transmitted wirelessly.

この手法では、コマンドが発信されているかどうかを確認するために一定の時間間隔でスリープモードからアクティブモードへ切り替えなければならない。このため、上記時間間隔が短いと、アクティブモードへの切り替えが頻繁に行われることとなって消費電力が増大してしまう。一方、消費電力を抑えるために、上記時間間隔を長くすると、センサ装置がコマンドを確実に受信できるように、コマンドの送信を長時間継続して行わねばならなくなるため、コマンド送信側での消費電力が増大し、システム全体として省電力化を図れない。   In this method, it is necessary to switch from the sleep mode to the active mode at regular time intervals in order to check whether a command is transmitted. For this reason, if the time interval is short, switching to the active mode is frequently performed, resulting in an increase in power consumption. On the other hand, if the time interval is increased in order to reduce power consumption, command transmission must be continued for a long time so that the sensor device can receive commands reliably. The power consumption of the entire system cannot be achieved.

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、検出データの無線伝送機能を有するセンサ装置において、消費電力を低く抑えつつ、高い時間精度で検出データを採取できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to enable detection data to be collected with high time accuracy while keeping power consumption low in a sensor device having a detection data wireless transmission function. To do.

上記の目的を達成するため、本発明は、検出データの無線伝送機能を有するセンサ装置であって、
センサ素子と、
通常動作を行うアクティブモードと、タイマー機能のみを実行できるスリープモードとで動作可能なCPUにより構成された制御部と、
前記センサ素子の出力を検出データとして採取するデータ採取部と、
前記採取された検出データを無線送信する無線通信部と、
前記制御部に現在時刻情報を供給する時計部と、を備え、
前記制御部は、
前記CPUの前記アクティブモードにおいて、
(a)前記時計部より現在時刻を取得する処理と、
(b)前記取得した現在時刻から、指定された目標時刻に近接したか否かを判定する処理と、
(c)前記(b)の処理で、前記目標時刻に近接していないと判定された場合には、前記CPUを前記スリープモードに切り替え、前記(b)の処理で、前記目標時刻に近接していると判定された後に、前記時計部より取得される現在時刻が前記目標時刻になったら前記データ採取部により検出データを採取し、採取した検出データを前記無線通信部により送信する処理と、を実行し、
前記CPUの前記スリープードにおいて所定のスリープ時間が経過したら前記CPUを前記アクティブモードに切り替えた後、(a)〜(c)の処理を繰り返すことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is a sensor device having a function of wirelessly transmitting detection data,
A sensor element;
A control unit configured by a CPU operable in an active mode for performing a normal operation and a sleep mode capable of executing only a timer function;
A data collection unit for collecting the output of the sensor element as detection data;
A wireless communication unit for wirelessly transmitting the collected detection data;
A clock unit for supplying current time information to the control unit,
The controller is
In the active mode of the CPU,
(A) a process of acquiring the current time from the clock unit;
(B) a process of determining whether or not the acquired target time is close to the specified target time;
(C) the processing of the (b), when the said is determined not to be close to the target time, switch the CPU into the sleep mode, in the processing of pre-Symbol (b), close to the target time after it is determined to be, the process of the current time acquired from the clock unit is the collected detection data by the data collecting section Once at the target time, and transmits the detected data collected by the wireless communication unit Run ,
When a predetermined sleep time elapses in the sleep mode of the CPU, the CPU is switched to the active mode, and then the processes (a) to (c) are repeated.

本発明によれば、スリープ時間が経過する毎にCPUをスリープモードからアクティブモードに切り替えて時計部から現在時刻を取得し、目標時刻が近接していなければスリープモードに切り替え、目標時刻が近接していれば、現在時刻が目標時刻になった時点で検出データを採取する構成としたので、検出データを採取するまでの大部分の時間はCPUを消費電力が小さいスリープモードで動作させつつ、時計部から取得した正確な現在時刻に基づき、高い時間精度で検出データを採取できる。   According to the present invention, each time the sleep time elapses, the CPU is switched from the sleep mode to the active mode to acquire the current time from the clock unit. If the target time is not close, the CPU is switched to the sleep mode and the target time is close. If so, the detection data is collected when the current time reaches the target time. Therefore, most of the time until the detection data is collected, while the CPU is operated in the sleep mode with low power consumption, Detection data can be collected with high time accuracy based on the accurate current time acquired from the section.

また、本発明において、前記制御部は、前記(c)の処理において、前記(b)の処理で、前記目標時刻に近接していないと判定された場合に、前記取得した現在時刻から前記目標時刻までの時間差を算出し、前記所定のスリープ時間を、前記時間差が小さいほど小さな値に設定することとしてもよい。このようにすれば、目標時刻に近づくほどスリープ時間が短くなるので、スリープモードでの動作中に目標時刻に達してしまうのを防止できる。この場合、前記時間差に1より小さい定数を乗じた値を前記スリープ時間として設定することで、スリープモードでの動作中に目標時刻に達してしまうのをより確実に防止できる。 In the present invention, the control unit may determine the target from the acquired current time when it is determined in the process of (c) that the process of (b) is not close to the target time. A time difference until the time may be calculated, and the predetermined sleep time may be set to a smaller value as the time difference is smaller. In this way, the sleep time becomes shorter as the target time is approached, so that the target time can be prevented from being reached during operation in the sleep mode. In this case, by setting a value obtained by multiplying the time difference by a constant smaller than 1 as the sleep time, it is possible to more reliably prevent the target time from being reached during the operation in the sleep mode.

また、本発明は、検出データの無線伝送機能を有するセンサ装置であって、
センサ素子と、
通常動作を行うアクティブモードと、タイマー機能のみを実行できるスリープモードとで動作可能なCPUにより構成された制御部と、
前記センサ素子の出力を検出データとして採取するデータ採取部と、
前記採取された検出データを無線送信する無線通信部と、
前記制御部に現在時刻情報を供給する時計部と、を備え、
前記CPUは前記アクティブモードにおいて速度の異なる複数のクロック周波数で動作可能であり、
前記制御部は、
前記CPUを前記アクティブモードにおける最低速のクロック周波数で動作させて、
(a’)前記時計部より現在時刻を取得する処理と、
(b’)前記取得した現在時刻から指定された目標時刻までの時間差が所定の下限値以下であるか否かに基づいて、前記目標時刻に近接したか否かを判定する処理と、
(c’)前記(b’)の処理で、前記目標時刻に近接していないと判定された場合には、前記CPUを前記スリープモードに切り替え、前記(b’)の処理で、前記目標時刻に近接していると判定され、かつ、前記CPUの動作クロックが最高速のクロック周波数でない場合には、前記CPUの前記アクティブモードにおける動作クロックをより高いクロック周波数に切り替えると共に、前記処理(b’)における前記所定の下限値の値を現在よりも小さな値に設定して前記(a’)〜(c’)の処理を繰り返し、
前記CPUの動作クロックが最高速のクロック周波数である場合に前記(b’)の処理で前記目標時刻に近接していると判定された後に、前記時計部より取得される現在時刻が前記目標時刻になったら前記データ採取部により検出データを採取し、採取した検出データを前記無線通信部により送信する処理を実行することを特徴とす
The present invention is also a sensor device having a detection data wireless transmission function,
A sensor element;
A control unit configured by a CPU operable in an active mode for performing a normal operation and a sleep mode capable of executing only a timer function;
A data collection unit for collecting the output of the sensor element as detection data;
A wireless communication unit for wirelessly transmitting the collected detection data;
A clock unit for supplying current time information to the control unit,
The CPU can operate at a plurality of clock frequencies having different speeds in the active mode ,
The controller is
Operating the CPU at the lowest clock frequency in the active mode ;
(A ′) a process of acquiring the current time from the clock unit;
(B ′) a process of determining whether or not the time difference from the acquired current time to the specified target time is close to the target time based on whether or not a time difference from the acquired current time is equal to or less than a predetermined lower limit value;
(C ′) If it is determined in the process (b ′) that the target time is not close, the CPU is switched to the sleep mode, and the target time is determined in the process (b ′). And the operation clock of the CPU is not the fastest clock frequency, the operation clock of the CPU in the active mode is switched to a higher clock frequency and the processing (b ′ ) To set the value of the predetermined lower limit value to a value smaller than the current value, and repeat the processes (a ′) to (c ′),
When the operation clock of the CPU is the fastest clock frequency, the current time acquired from the clock unit after the determination of being close to the target time in the process (b ′) is the target time. the detected data by the data collecting section taken Once turned, the detection data collected you and to execute a process of transmitting by the radio communication unit.

このようにすれば、目標時刻までの時間が長いときには、スリープモードにおけるタイマー機能の時間精度は悪いが消費電力のより小さい低速クロックでCPUを動作させ、目標時刻に近づくにつれて、タイマー機能の時間精度が高い高速クロックに切り替えるので、データ検出の時間精度を犠牲にすることなく更なる低電力化を図ることができる。   In this way, when the time to the target time is long, the time accuracy of the timer function in the sleep mode is poor, but the CPU is operated with a low-speed clock that consumes less power. Therefore, the power can be further reduced without sacrificing the time accuracy of data detection.

また、本発明において、前記制御部は、前記検出データを前記無線通信部により送信する処理を行う際に、前記検出データにデータの採取時刻を付加して前記無線通信部により送信することとしてもよい。このようにすれば、検出データに付加された採取時刻に基づいて、複数のセンサ装置から収集した検出データの時間軸を合せることが可能となり、高い精度の同期性が得られる。 In the present invention, the control unit may add the data collection time to the detection data and transmit the detection data by the wireless communication unit when performing the process of transmitting the detection data by the wireless communication unit. Good. In this way, it is possible to match the time axes of the detection data collected from the plurality of sensor devices based on the collection time added to the detection data, and high-accuracy synchronization can be obtained.

また、本発明のセンサ装置は、前記CPUによりアクセス可能なメモリを更に備え、前記データ採取部により採取された検出データは前記メモリに格納され、前記無線通信部は前記メモリに格納された検出データを無線送信することとしてもよい。   The sensor device of the present invention further includes a memory accessible by the CPU, the detection data collected by the data collection unit is stored in the memory, and the detection data stored in the memory is stored in the wireless communication unit. May be transmitted wirelessly.

この場合、前記制御部は、前記検出データが前記メモリに格納される都度、その検出データを前記無線通信部により送信させることとしてもよいし、前記無線通信部によるデータ送信が可能であるか否かを判定し、送信可能であれば、前記メモリに格納された検出データを先入れ先出し(FIFO)方式で前記無線通信部により送信することとしてもよい。後者の場合、データ送信が不可能な場合にもデータ採取を続けて、データ送信が可能な状態になったら、メモリに格納したデータを送信することができる。   In this case, the control unit may cause the wireless communication unit to transmit the detection data each time the detection data is stored in the memory, and whether or not data transmission by the wireless communication unit is possible. If the transmission is possible, the detection data stored in the memory may be transmitted by the wireless communication unit in a first-in first-out (FIFO) system. In the latter case, data collection is continued even when data transmission is impossible, and data stored in the memory can be transmitted when data transmission becomes possible.

また、前記メモリには、当該センサ装置が前記センサ素子による検出データを採取すべき時刻が設定された動作制御テーブルが格納されており、前記制御部は前記動作制御テーブルに記録された時刻を前記目標時刻とすることとしてもよい。   The memory stores an operation control table in which a time at which the sensor device should collect detection data from the sensor element is set, and the control unit stores the time recorded in the operation control table. The target time may be set.

また、前記データ採取部が前記センサ素子の出力信号をAD変換して前記検出データとして前記CPUに供給し、前記CPUが前記検出データを前記メモリに書き込むこととしてもよいし、あるいは、前記データ採取部が前記センサ素子の出力信号をAD変換して前記検出データとして採取し、該AD変換された検出データはDMA機能により前記メモリに格納されることとしてもよい。   The data sampling unit may AD-convert an output signal of the sensor element and supply the detection data to the CPU, and the CPU may write the detection data into the memory. Alternatively, the data sampling may be performed. The unit may AD-convert the output signal of the sensor element and collect it as the detection data, and the AD-converted detection data may be stored in the memory by a DMA function.

また、本発明において、前記センサ装置は、前記センサ素子による検出データを送信するデータ検出モードと、他のセンサ装置から送信されてきた検出データを別のセンサ装置へ転送するデータ転送モードとで動作可能であることとしてもよい。このようにすれば、複数のセンサ装置をネットワーク化したときに、センサ装置をデータ中継装置として機能させることが可能となる。   In the present invention, the sensor device operates in a data detection mode in which detection data from the sensor element is transmitted and a data transfer mode in which detection data transmitted from another sensor device is transferred to another sensor device. It may be possible. In this way, when a plurality of sensor devices are networked, the sensor device can function as a data relay device.

この場合、前記メモリには、当該センサ装置が、前記データ検出モードと前記データ転送モードの何れで動作すべきかの指定と、その動作時刻とが設定された動作制御テーブルが格納されており、前記制御部は前記動作制御テーブルに格納された動作時刻を前記目標時刻として、前記データ検出モードが指定されている場合には前記(a)〜()の処理を実行し、前記データ転送モードが指定されている場合には、前記(d)の処理において、検出データを採取して送信することに代えて、前記無線通信部により他のセンサ装置からの検出データを受信してその検出データを指定された送信先へ転送することとしてもよい。 In this case, the memory stores an operation control table in which designation of whether the sensor device should operate in the data detection mode or the data transfer mode and the operation time is set. The control unit executes the processes (a) to ( c ) when the data detection mode is designated with the operation time stored in the operation control table as the target time, and the data transfer mode is If specified, in the process of (d), instead of collecting and transmitting detection data, the wireless communication unit receives detection data from another sensor device and receives the detection data. It may be transferred to a designated destination.

このようにデータ検出モードとデータ転送モードとで動作可能なセンサ装置を複数備えて構成されたセンサシステムにおいては、前記複数のセンサ装置が、複数のクラスタに区分され、各クラスタには、同じクラスタ内のセンサ装置から送信された検出データを転送する機能を有するクラスタヘッドが設けられ、各クラスタに属する各センサ装置による検出データは、同じクラスタ内の他のセンサ装置を経由して又は直接的に同じクラスタのクラスタヘッドへ送信され、このクラスタヘッドを経由して所定の処理装置へ転送されることとしてもよい。   Thus, in the sensor system configured to include a plurality of sensor devices operable in the data detection mode and the data transfer mode, the plurality of sensor devices are divided into a plurality of clusters, and each cluster includes the same cluster. A cluster head having a function of transferring detection data transmitted from the sensor device in the cluster is provided, and the detection data by each sensor device belonging to each cluster is transmitted via other sensor devices in the same cluster or directly The data may be transmitted to the cluster head of the same cluster and transferred to a predetermined processing apparatus via the cluster head.

また、本発明のセンサ装置は、電源として電池を備えることとしてもよく、その場合、電池は充電池又は燃料電池であることとしてもよい。   Moreover, the sensor apparatus of this invention is good also as providing a battery as a power supply, and is good also as a battery being a rechargeable battery or a fuel cell in that case.

また、本発明は、センサ素子と、通常動作を行うアクティブモードとタイマー機能のみを実行できるスリープモードとで動作可能なCPUにより構成された制御部と、前記センサ素子の出力を検出データとして採取するデータ採取部と、前記採取された検出データを無線送信する無線通信部と、前記制御部に現在時刻情報を供給する時計部とを備える、無線データ伝送機能を有するセンサ装置の動作方法であって、
前記制御部は、前記CPUの前記アクティブモードにおいて、
(a)前記時計部より現在時刻を取得するステップと、
(b)前記取得した現在時刻に基づいて、指定された目標時刻に近接したか否かを判定するステップと、
(c)前記ステップ(b)において、前記目標時刻に近接していないと判定された場合には、前記CPUを前記スリープモードに切り替え、前記ステップ(b)において、前記目標時刻に近接していると判定された後に、前記時計部より取得される現在時刻が前記目標時刻になったら前記データ採取部により検出データを採取し、採取した検出データを前記無線通信部により送信するステップと、を実行し、
前記CPUの前記スリープードにおいて所定のスリープ時間が経過したら前記CPUを前記アクティブモードに切り替えた後、ステップ(a)〜(c)の処理を繰り返すことを特徴とする。
The present invention also provides a control unit including a sensor element, a CPU operable in an active mode for performing normal operation and a sleep mode capable of executing only a timer function, and an output of the sensor element is collected as detection data. An operation method of a sensor device having a wireless data transmission function, comprising: a data collection unit; a wireless communication unit that wirelessly transmits the collected detection data; and a clock unit that supplies current time information to the control unit. ,
The controller is in the active mode of the CPU,
(A) obtaining a current time from the clock unit;
(B) determining whether or not the vehicle has approached the designated target time based on the acquired current time;
(C) In step (b), when the it is determined not to be close to the target time, switch the CPU into the sleep mode, before Symbol step (b), in proximity to the target time Collecting the detection data by the data collection unit when the current time acquired from the clock unit becomes the target time after being determined to be, and transmitting the collected detection data by the wireless communication unit. Run ,
When a predetermined sleep time elapses in the sleep mode of the CPU, the CPU is switched to the active mode, and then the processes of steps (a) to (c) are repeated .

本発明によれば、検出データの無線伝送機能を有するセンサ装置において、消費電力を低く抑えつつ、高い時間精度で検出データを採取することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the sensor apparatus which has the wireless transmission function of detection data, it becomes possible to extract | collect detection data with high time precision, restraining power consumption low.

以下、本発明の一実施形態であるセンサ装置について詳細に説明する。本実施形態においては、本発明のセンサ装置が、センサによる検出データを無線送信する動作モード(以下、データ検出モードという)と、他のセンサ装置から無線送信されてきたデータを別のセンサ装置等へ転送するモード(以下、データ転送モードという)とで動作することができるものとしている。   Hereinafter, a sensor device according to an embodiment of the present invention will be described in detail. In the present embodiment, the sensor device of the present invention transmits an operation mode (hereinafter referred to as a data detection mode) in which detection data from the sensor is transmitted wirelessly, and data transmitted from another sensor device is transmitted to another sensor device, etc. It is assumed that it can operate in a mode for transferring data (hereinafter referred to as a data transfer mode).

図1は、本実施形態のセンサ装置10を複数ネットワーク化して構成されたシステムの一例を示す全体構成図である。同図に示す例では、複数のセンサ装置10がクラスタA,B,C等にクラスタ化され、クラスタ毎に、クラスタヘッド1(1A,1B,1C,・・・)が設けられている。クラスタヘッド1はセンサ装置10及び他のクラスタヘッド1から送信されてきたデータを検出する機能を有する。すなわち、センサ装置10のデータ検出モードを有さず、データ転送モードのみで動作する装置である。   FIG. 1 is an overall configuration diagram illustrating an example of a system configured by forming a plurality of sensor devices 10 of this embodiment into a network. In the example shown in the figure, a plurality of sensor devices 10 are clustered into clusters A, B, C, etc., and a cluster head 1 (1A, 1B, 1C,...) Is provided for each cluster. The cluster head 1 has a function of detecting data transmitted from the sensor device 10 and other cluster heads 1. That is, the sensor device 10 does not have the data detection mode, and operates only in the data transfer mode.

各クラスタに属するセンサ装置10は、その検出データを、同じクラスタに属する他のセンサ装置10を経由して、あるいは、直接に、該当するクラスタヘッド1へ無線送信する。クラスタヘッド1は、クラスタ内の各センサ装置10から送信されてきた検出データを、他のクラスタヘッド1を経由して、あるいは、直接に、処理コンピュータ2に接続されたゲートウェイ3へ送信する。例えば、図1において、クラスタBに属するセンサ装置10aによる検出データはセンサ装置10bを経由してクラスタヘッド1Bに転送され、さらに、クラスタヘッド1C〜1Eの何れかを介してゲートウェイ3へ転送され、ゲートウェイ3から処理コンピュータ2へ取り込まれる。   The sensor device 10 belonging to each cluster wirelessly transmits the detection data to the corresponding cluster head 1 via another sensor device 10 belonging to the same cluster or directly. The cluster head 1 transmits the detection data transmitted from each sensor device 10 in the cluster to the gateway 3 connected to the processing computer 2 via another cluster head 1 or directly. For example, in FIG. 1, the detection data by the sensor device 10a belonging to the cluster B is transferred to the cluster head 1B via the sensor device 10b, and further transferred to the gateway 3 via any one of the cluster heads 1C to 1E. Captured from the gateway 3 into the processing computer 2.

なお、各センサ装置10及び各クラスタヘッド1には固有の識別IDが付与され、各センサ装置10からゲートウェイ3へのデータの伝送経路は、各センサ装置10及び各クラスタヘッド1の動作制御テーブル(後述する)に設定されている。   Each sensor device 10 and each cluster head 1 is given a unique identification ID, and the data transmission path from each sensor device 10 to the gateway 3 is an operation control table (for each sensor device 10 and each cluster head 1). Set to be described later).

図2は、本実施形態に係わるセンサ装置10のブロック構成図である。同図に示す如く、センサ装置10は、検出部20、データ採取部22、CPU24、高精度時計部26、メモリ28、無線通信部30、低速クロック発生部32、高速クロック発生部34、及び電池36を備えている。   FIG. 2 is a block diagram of the sensor device 10 according to the present embodiment. As shown in the figure, the sensor device 10 includes a detection unit 20, a data collection unit 22, a CPU 24, a high-precision clock unit 26, a memory 28, a wireless communication unit 30, a low-speed clock generation unit 32, a high-speed clock generation unit 34, and a battery. 36.

検出部20は一つ又は複数のセンサ素子21により構成されている。センサ素子21は、例えば加速度のように連続的に変化する物理量を検知し、その物理量に応じたアナログ信号をデータ採取部22へ出力するセンサ素子である。   The detection unit 20 is configured by one or a plurality of sensor elements 21. The sensor element 21 is a sensor element that detects a physical quantity that changes continuously, such as acceleration, and outputs an analog signal corresponding to the physical quantity to the data collection unit 22.

データ採取部22は、検出部20の各センサ素子21から出力されたアナログ信号を適宜増幅したうえでデジタルデータに変換し、このデジタルデータを検出データとして採取する。採取された検出データは、CPU24により、あるいは、DMA機能により、メモリ28に格納される。   The data collection unit 22 appropriately amplifies the analog signal output from each sensor element 21 of the detection unit 20 and converts it into digital data, and collects this digital data as detection data. The collected detection data is stored in the memory 28 by the CPU 24 or by the DMA function.

無線通信部30は、CPU24による指令に応じて、メモリ28に格納された検出データを、指定された送信先へ無線送信する。   The wireless communication unit 30 wirelessly transmits the detection data stored in the memory 28 to a designated transmission destination in response to a command from the CPU 24.

CPU24は、センサ装置10の各部を制御し、データ採取部22からの検出データの読み込みや、無線通信部30による検出データの送信及び他のセンサ装置10からのデータ転送等の制御を行う。なお、CPU24は、通常の動作を行うアクティブモードと、タイマー機能のみが有効な、極めて低電力で動作するスリープモードとで動作することができる。   The CPU 24 controls each unit of the sensor device 10 and performs control such as reading of detection data from the data collection unit 22, transmission of detection data by the wireless communication unit 30, and data transfer from other sensor devices 10. Note that the CPU 24 can operate in an active mode in which normal operation is performed and a sleep mode in which only the timer function is effective and which operates at extremely low power.

高精度時計部26は、例えば電波時計やGPSあるいは水晶時計等の高精度な時計により構成され、現在時刻情報をCPU24に供給する。   The high-precision timepiece unit 26 is configured by a high-precision timepiece such as a radio wave timepiece, GPS, or quartz timepiece, and supplies current time information to the CPU 24.

低速クロック発生部32及び高速クロック発生部34はCPU24の動作クロックを発生する。CPU24が低速クロック発生部32及び高速クロック発生部34の何れのクロックで動作するかは、CPU24がクロック選択命令を実行することにより設定することができるようになっている。   The low-speed clock generator 32 and the high-speed clock generator 34 generate an operation clock for the CPU 24. Which clock of the low-speed clock generator 32 and the high-speed clock generator 34 is operated by the CPU 24 can be set by the CPU 24 executing a clock selection command.

電池36は、センサ装置10の各部への電源を供給するものであり、典型的には、充電池が用いられるが、燃料電池を用いてもよい。また、電池は内蔵電池であってもよいし、外付け式の電池であってもよい。   The battery 36 supplies power to each part of the sensor device 10. Typically, a rechargeable battery is used, but a fuel cell may be used. The battery may be a built-in battery or an external battery.

図3は、センサ装置10の動作を設定するための動作制御テーブル50の一例である。この動作制御テーブル50はメモリ28に記憶されており、その内容は、適宜なユーザインタフェースによりユーザが設定可能である。   FIG. 3 is an example of the operation control table 50 for setting the operation of the sensor device 10. The operation control table 50 is stored in the memory 28, and the contents can be set by the user through an appropriate user interface.

図3に示す如く、動作制御テーブル50には、センサ装置10が行うべき各動作について、その動作時刻及び動作内容が格納されている。具体的には、動作制御テーブル50には、動作時刻欄52、動作指定欄54、送信元欄56、送信先欄58、及び検出動作詳細欄60の各欄が設けられている。動作時刻欄52には、センサ装置10が動作を開始すべき時刻が設定され、動作指定欄54には、センサ装置10の動作区分(上記したデータ検出モード及びデータ転送モードの何れのモードで動作するかの区分)が設定される。送信元欄56には、動作指定欄54にデータ転送モードが設定されている場合に、転送すべきデータの送信元であるセンサ装置10又はゲートウェイ1のIDが設定される。一方、送信先欄58には、データの送信先であるセンサ装置10又はゲートウェイ1のIDが設定される。また、検出動作詳細欄60には、検出機能における検出動作の詳細が設定され、例えば、検出部20が備える複数のセンサ素子21のうちデータを採取すべきセンサの指定や、サンプリング周波数やデータバイト数等が設定される。   As shown in FIG. 3, the operation control table 50 stores the operation time and operation content of each operation to be performed by the sensor device 10. Specifically, the operation control table 50 includes an operation time column 52, an operation designation column 54, a transmission source column 56, a transmission destination column 58, and a detection operation detail column 60. In the operation time column 52, a time at which the sensor device 10 should start operation is set, and in the operation designation column 54, the operation classification of the sensor device 10 (operation in any one of the data detection mode and the data transfer mode described above is performed). Is set). In the transmission source column 56, when the data transfer mode is set in the operation designation column 54, the ID of the sensor device 10 or the gateway 1 that is the transmission source of the data to be transferred is set. On the other hand, in the transmission destination column 58, the ID of the sensor device 10 or the gateway 1 that is the transmission destination of data is set. In the detection operation detail column 60, details of the detection operation in the detection function are set. For example, among the plurality of sensor elements 21 included in the detection unit 20, designation of a sensor from which data is to be collected, sampling frequency, and data byte Number etc. are set.

図3の例では、11時55分00秒にデータ検出モードでセンサ#1、#2、#3からの検出データを採取して、ID=1123のセンサ装置10又はクラスタヘッド1へ送信し、11時56分30秒にデータ転送モードでID=1048のセンサ装置10から送信されてきたデータをID=1123のセンサ装置10又はクラスタヘッド1へ転送するように設定されている。   In the example of FIG. 3, the detection data from the sensors # 1, # 2, and # 3 is collected at 11:55:00 in the data detection mode and transmitted to the sensor device 10 or the cluster head 1 with ID = 1123, The data transmitted from the sensor device 10 with ID = 1048 in the data transfer mode at 11:56:30 is set to be transferred to the sensor device 10 with ID = 1123 or the cluster head 1.

なお、動作制御テーブル50に設定されたセンサ装置10が行うべき各動作を、以下、動作ジョブという。すなわち、図3の例では、11:55:00に実行すべきデータ検出モードの動作ジョブと、11:56:30に実行すべきデータ転送モードの動作ジョブとが設定されていることになる。   Each operation to be performed by the sensor device 10 set in the operation control table 50 is hereinafter referred to as an operation job. That is, in the example of FIG. 3, an operation job in the data detection mode to be executed at 11:55:00 and an operation job in the data transfer mode to be executed at 11:56:30 are set.

以下、本実施形態においてセンサ装置10のCPU24が実行する処理について説明する。上記の通り、CPU24は、アクティブモードとスリープモードとで動作することができ、本実施形態では、CPU24の消費電力が小さいスリープモードを利用して消費電力を抑えつつ、高精度時計部26から提供される高精度の時間情報に基づいて、高い時間精度で検出データを採取できるようにしている。なお、CPU24は、アクティブモードにおいてスリープ時間を設定してスリープモードへの移行命令を実行することにより、スリープモードへ切り替わり、スリープモード中はタイマー機能により時間をカウントし、上記設定されたスリープ時間が経過すると、スリープモードからアクティブモードに切り替わることができるようになっている。   Hereinafter, processing executed by the CPU 24 of the sensor device 10 in the present embodiment will be described. As described above, the CPU 24 can operate in the active mode and the sleep mode. In this embodiment, the CPU 24 uses the sleep mode in which the power consumption of the CPU 24 is small and suppresses power consumption, and is provided from the high-precision clock unit 26. Detection data can be collected with high time accuracy based on the highly accurate time information. The CPU 24 sets the sleep time in the active mode and executes the instruction to shift to the sleep mode, thereby switching to the sleep mode. During the sleep mode, the CPU 24 counts the time by the timer function, and the set sleep time is set. After the elapse of time, the sleep mode can be switched to the active mode.

図4及び図5は、本実施形態においてCPU24が実行する処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、図4のS100において、CPU24がスリープモードからアクティブモードに切り替えられることにより起動される。以下の説明から分かるように、S100におけるアクティブモードへの切り替え時には、CPU24は低速クロックで動作している。なお、図4及び図5に示すフローチャートには、センサ装置10がセンサ検出モードの動作ジョブを実行する場合の処理を示している。   4 and 5 are flowcharts showing the flow of a processing routine executed by the CPU 24 in the present embodiment. This processing routine is started when the CPU 24 is switched from the sleep mode to the active mode in S100 of FIG. As can be seen from the following description, when switching to the active mode in S100, the CPU 24 operates with a low-speed clock. Note that the flowcharts shown in FIGS. 4 and 5 show processing when the sensor device 10 executes an operation job in the sensor detection mode.

図4に示すS100において、CPU24がアクティブモードに切り替わると、先ずS102において高精度時計部26から現在時刻Tcが読み込まれる。次に、S104において、次に実行すべき動作ジョブの動作時刻(以下、目標時刻Toという)と現在時刻Tcとの時間差ΔT=To−Tcが計算される。そして、S106において、時間差ΔTが、低速クロックモードに対応する所定の下限値TL以下となったか否かが判定される。   In S100 shown in FIG. 4, when the CPU 24 switches to the active mode, first, in S102, the current time Tc is read from the high precision clock unit 26. Next, in S104, a time difference ΔT = To−Tc between the operation time of the operation job to be executed next (hereinafter referred to as target time To) and the current time Tc is calculated. Then, in S106, it is determined whether or not the time difference ΔT is equal to or smaller than a predetermined lower limit value TL corresponding to the low-speed clock mode.

上記S106においてΔT≦TLが不成立である場合は、目標時刻Toに近接していないと判定され、S108においてスリープ時間TsがTs=ΔT×C(ただし、Cは1より小さい定数)により計算される。そして、S110においてスリープ時間Tsがセットされ、CPU24がスリープモードに切り替えられてスリープタイマのカウントアップが開始される。以後、S112でスリープ時間Tsが経過するまでスリープモードが維持され、スリープ時間Tsが経過するとS100においてアクティブモードに切り替えられて上記S102に戻る。   If ΔT ≦ TL is not established in S106, it is determined that the target time To is not approached, and the sleep time Ts is calculated by Ts = ΔT × C (where C is a constant smaller than 1) in S108. . In S110, the sleep time Ts is set, the CPU 24 is switched to the sleep mode, and the sleep timer starts counting up. Thereafter, the sleep mode is maintained until the sleep time Ts elapses in S112, and when the sleep time Ts elapses, the mode is switched to the active mode in S100 and the process returns to S102.

一方、S106においてΔT≦TLが成立する場合は、目標時刻Toに近接したと判定され、S120においてCPU24の動作クロックが、高速クロック発生部34の高速クロックに切り替えられる。そして、S122で高精度時計部26から現在時刻Tcが読み込まれ、S124で目標時刻Toと現在時刻Tcとの時間差ΔTが計算され、S126で時間差ΔTが高速クロックに対応した所定の下限値TH以下となったか否かが判定される。なお、下限値THの値は、低速クロックの場合の下限値TLよりも小さな値に設定しておく。   On the other hand, if ΔT ≦ TL is established in S106, it is determined that the target time To has been approached, and the operation clock of the CPU 24 is switched to the high-speed clock of the high-speed clock generation unit 34 in S120. In step S122, the current time Tc is read from the high-precision clock unit 26. In step S124, a time difference ΔT between the target time To and the current time Tc is calculated. In step S126, the time difference ΔT is equal to or less than a predetermined lower limit TH corresponding to the high-speed clock. It is determined whether or not. Note that the value of the lower limit value TH is set to a value smaller than the lower limit value TL for the low-speed clock.

S126においてΔT≦THが不成立である場合は、目標時刻Toに近接していないと判定され、上記S108〜S112と同様に、S128でスリープ時間Ts=ΔT×Cが計算され、S130でスリープ時間TsがセットされてCPU24がスリープモードに切り替えられ、S132においてスリープ時間Tsが経過すると、S134でアクティブモードに切り替えられた後、上記S122に戻る。   If ΔT ≦ TH is not satisfied in S126, it is determined that the target time To is not approached, and similarly to S108 to S112, the sleep time Ts = ΔT × C is calculated in S128, and the sleep time Ts in S130. Is set and the CPU 24 is switched to the sleep mode. When the sleep time Ts elapses in S132, the CPU 24 switches to the active mode in S134, and then returns to S122.

一方、S126においてΔT≦THが成立する場合は、目標時刻Toに近接したと判定され、図5のS140において、高精度時計部26から現在時刻Tcが読み込まれ、S142において目標時刻Toと現在時刻Tcとの時間差ΔT=To−Tcが計算され、S144において時間差ΔTが0以下になったか否かが判定される。その結果、ΔT≦0が不成立であれば、S140に戻る。一方、ΔT≦0が成立する場合は、目標時刻Toに達したことになる。この場合、S146において、データ採取部22からセンサ素子21(動作制御テーブル50の検出動作詳細欄60でセンサ番号が指定されている場合は、これに該当するセンサ素子21)の検出データが取り込まれ、メモリ28に格納される。その際、現在時刻Tcをデータ採取時刻Taとして、検出データに付帯させて格納する。次に、S148において、メモリ28に格納された検出データが、無線通信部30により、動作制御テーブル50の送信先欄58に設定されたIDのセンサ装置10又はクラスタヘッド1へ無線送信される。この送信動作の詳細は後述する。   On the other hand, when ΔT ≦ TH is established in S126, it is determined that the target time To has been approached, and in S140 of FIG. 5, the current time Tc is read from the high-precision clock unit 26, and in S142, the target time To and the current time are read. A time difference ΔT = To−Tc with respect to Tc is calculated, and it is determined whether or not the time difference ΔT has become 0 or less in S144. As a result, if ΔT ≦ 0 is not established, the process returns to S140. On the other hand, if ΔT ≦ 0 holds, the target time To has been reached. In this case, in S146, the detection data of the sensor element 21 (if the sensor number is specified in the detection operation detail column 60 of the operation control table 50, corresponding to the sensor element 21) is fetched from the data collection unit 22. Stored in the memory 28. At this time, the current time Tc is stored as the data collection time Ta along with the detection data. Next, in S 148, the detection data stored in the memory 28 is wirelessly transmitted by the wireless communication unit 30 to the sensor device 10 or the cluster head 1 having the ID set in the transmission destination column 58 of the operation control table 50. Details of this transmission operation will be described later.

S150では、S148における検出データの送信が正常に行われたか否かが判定される。具体的には、各センサ装置10及び各クラスタヘッド1は、自身宛のデータを受信すると、受信確認信号を返送するように構成されており、S150ではこの受信確認信号が返送されてきたか否かに基づいて、データ送信が正常に行われたか否かを判定する。その結果、データ送信が正常に行われたならばS160へ進む。一方、データ送信が正常に行われていなければ、S152において所定回数に達するまでデータが再送信され、データ送信が正常に行われた時点で今回のルーチンを終了する。また、所定回数再送信を行ってもデータ送信が正常に行われない場合は、S154においてエラー表示等の適宜なエラー処理が行われてS160へ進む。ただし、後述するように、S152で所定回数再送信しても正常に送信できない場合は、採取した検出データをメモリ28に保持しておき、データ送信が可能になった時点で、保持した検出データを一括して送信するようにしてもよい。   In S150, it is determined whether or not the detection data transmission in S148 has been performed normally. Specifically, each sensor device 10 and each cluster head 1 is configured to return a reception confirmation signal when receiving data addressed to itself, and whether or not this reception confirmation signal has been returned in S150. Based on the above, it is determined whether or not the data transmission is normally performed. As a result, if data transmission is normally performed, the process proceeds to S160. On the other hand, if the data transmission is not normally performed, the data is retransmitted until the predetermined number of times is reached in S152, and the current routine is terminated when the data transmission is normally performed. If data transmission is not performed normally even after a predetermined number of retransmissions, appropriate error processing such as error display is performed in S154, and the process proceeds to S160. However, as will be described later, if transmission is not successful even after a predetermined number of re-transmissions in S152, the collected detection data is held in the memory 28, and when the data transmission becomes possible, the held detection data May be transmitted in a batch.

S160では、動作制御テーブル50から、次に実行すべき動作ジョブが読み出され、その動作時刻が新たな目標時刻Toとして設定される。そして、S162において、高精度時計部26から現在時刻Tcが取得され、S164において時間差To−Tcが計算され、S166においてCPU24の動作クロックが低速クロックに切り替えられた後、図4のS108に戻る。これにより、CPU24はスリープモードに切り替えられ、以後、次の動作ジョブについて上記と同じ処理が行われる。   In S160, the operation job to be executed next is read from the operation control table 50, and the operation time is set as a new target time To. In S162, the current time Tc is acquired from the high-precision clock unit 26. In S164, the time difference To-Tc is calculated. In S166, the operation clock of the CPU 24 is switched to the low-speed clock, and the process returns to S108 in FIG. As a result, the CPU 24 is switched to the sleep mode, and thereafter, the same processing as described above is performed for the next operation job.

なお、図4及び図5のフローチャートでは、センサ装置10がデータ検出モードの動作ジョブを実行する場合の処理を示したが、データ転送モードの動作ジョブについては、S146における検出データの取り込み処理の代わりに、動作制御テーブル50の送信元欄56で指定された送信元からデータを受信し、S148でそのデータを転送先へ送信する処理を行えばよい。   4 and 5 show the processing when the sensor device 10 executes the operation job in the data detection mode. However, for the operation job in the data transfer mode, instead of the detection data capturing processing in S146. In addition, the data may be received from the transmission source specified in the transmission source column 56 of the operation control table 50, and the data may be transmitted to the transfer destination in S148.

ここで、上記S148における検出データの送信処理について説明する。図6は、本実施形態において、センサ装置10の無線通信部30により送信されるデータの構成を示す図である。同図に示す如く、データは、検出部20による検出データが格納されるデータ本体部60と、ヘッダー部70とにより構成されている。ヘッダー部70は、当該データを送信したセンサ装置10のID(送信者ID)72、データ本体部60に格納された検出データを検出したセンサ装置10のID(検出者ID)74、及び検出データの検出時刻76により構成されている。   Here, the detection data transmission processing in S148 will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of data transmitted by the wireless communication unit 30 of the sensor device 10 in the present embodiment. As shown in the figure, the data is composed of a data main body portion 60 in which data detected by the detection portion 20 is stored and a header portion 70. The header unit 70 includes an ID (sender ID) 72 of the sensor device 10 that has transmitted the data, an ID (detector ID) 74 of the sensor device 10 that has detected the detection data stored in the data body unit 60, and detection data. Detection time 76.

センサ装置10がデータ検出モードで動作する場合、図5のS148で検出データを送信するにあたり、S146で取り込んだ検出データをデータ本体部60に格納し、検出時刻Taを検出時刻76として格納し、自身のIDを送信者ID72及び検出者ID74として格納したデータを無線通信部30により送信する。また、センサ装置10がデータ転送モードで動作する場合は、他のセンサ装置10から受信したデータのうち送信者ID72を自身のIDに書き換えて送信する。   When the sensor device 10 operates in the data detection mode, when transmitting detection data in S148 of FIG. 5, the detection data captured in S146 is stored in the data body 60, and the detection time Ta is stored as the detection time 76. The wireless communication unit 30 transmits data stored with its own ID as the sender ID 72 and the detector ID 74. Further, when the sensor device 10 operates in the data transfer mode, the sender ID 72 of the data received from the other sensor devices 10 is rewritten to its own ID and transmitted.

上記図4及び図5に示すルーチンによれば、先ず、CPU24を低速クロックで動作させ、目標時刻と現在時刻との時間差が下限値TL以下(S106でyes)となるまで、スリープモードへの切り替え(S110)とスリープ時間Ts経過後のアクティブモードへの切り替え(S114)を繰り返す。その際、スリープ時間Tsは、目標時刻と現在時刻との時間差ΔTに1より小さい所定値Cを掛けた値に設定される(S108)ので、目標時刻Toに近づくにつれて、スリープ時間Tsは次第に短くなる。   According to the routines shown in FIGS. 4 and 5, first, the CPU 24 is operated with a low-speed clock, and switching to the sleep mode is performed until the time difference between the target time and the current time is equal to or lower than the lower limit value TL (yes in S106). (S110) and switching to the active mode after the sleep time Ts has elapsed (S114) are repeated. At that time, the sleep time Ts is set to a value obtained by multiplying the time difference ΔT between the target time and the current time by a predetermined value C smaller than 1 (S108), so that the sleep time Ts becomes gradually shorter as the target time To approaches. Become.

時間差ΔTが下限値TL以下になったら、CPU24を高速クロックに切り替えて(S120)、時間差ΔTが高速クロックに対応した下限値TH0以下になるまで、上記と同様に、スリープモードへの切り替え(S130)とスリープ時間Ts経過後のアクティブモードへの切り替え(S134)を繰り返す。そして、時間差ΔTが下限値TH以下になったら、以後は常時アクティブモードとして、高精度時計部26から高精度な現在時刻を取得し、目標時刻Toに達したら検出データの取り込み及び送信の処理を行う。   When the time difference ΔT is less than or equal to the lower limit value TL, the CPU 24 is switched to the high speed clock (S120), and switching to the sleep mode is performed (S130) until the time difference ΔT becomes the lower limit value TH0 or less corresponding to the high speed clock (S130). ) And switching to the active mode after the sleep time Ts has elapsed (S134). Then, when the time difference ΔT becomes equal to or lower than the lower limit value TH, the current time is acquired from the high-accuracy clock unit 26 as the always active mode, and when the target time To is reached, the detection data is captured and transmitted. Do.

このように、本実施形態では、目標時刻Toまでの時間が長い場合は、基本的にはCPU24をスリープモードで動作させ、時々、アクティブモードに切り替えて高精度時計部26から高精度の現在時刻を取得し、目標時刻との時間差ΔTを判定する構成としている。このため、目標時刻Toに達するまでの時間の大部分は、CPU24が消費電力の極めて小さいスリープモードで動作することになるので、センサ装置10の消費電力を小さく抑えることができる。   As described above, in the present embodiment, when the time to the target time To is long, the CPU 24 is basically operated in the sleep mode, and sometimes the active mode is switched to the high-precision current time from the high-precision clock unit 26. And the time difference ΔT with respect to the target time is determined. For this reason, most of the time until the target time To is reached, the CPU 24 operates in the sleep mode in which the power consumption is extremely low, so that the power consumption of the sensor device 10 can be kept small.

また、上記のように、目標時刻Toに近づくほどスリープ時間Tsを短く設定することにより、スリープモードでの動作時間をなるべく長く確保しながらも、スリープモードでの動作中に目標時刻Toに達してしまうのを防止して、確実に、目標時刻Toでデータ採取を行うことが可能である。   In addition, as described above, by setting the sleep time Ts to be shorter as it approaches the target time To, the target time To is reached during the operation in the sleep mode while ensuring the operation time in the sleep mode as long as possible. It is possible to reliably collect data at the target time To.

また、目標時刻Toまでの時間が長い間(時間差ΔTが下限値TLより大きい間)は、スリープ時間のカウント精度が低くても支障がないため、消費電力の小さな低速クロックで動作させることにより、更なる省電力化を図ることができる。そして、時間差ΔTが下限値TL以下になったら高速クロックに切り替え、さらに、時間差ΔTが下限値TH以下になったら、常時アクティブモードにして高精度時計部26から高精度の時刻を取得することで、消費電力を極力抑えつつ、目標時刻Toになったことを正確に検知して、検出データの読み込みを行うことができる。   Further, while the time to the target time To is long (while the time difference ΔT is larger than the lower limit TL), there is no problem even if the sleep time count accuracy is low, so by operating with a low speed clock with low power consumption, Further power saving can be achieved. When the time difference ΔT falls below the lower limit value TL, the clock is switched to a high-speed clock, and when the time difference ΔT falls below the lower limit value TH, the active clock mode is always set to obtain a high precision time from the high precision clock unit 26. The detection data can be read by accurately detecting that the target time To has been reached while suppressing power consumption as much as possible.

なお、上記実施形態では、CPU24が低速クロックと高速クロックの2段階のクロック速度で動作するものとしたが、クロックの切り替えを行わずに、S126で時間差ΔTが下限値以下と判定されれば、直ちにS140以降の処理に進むこととしてもよい。一方、CPU24が3段階以上のクロック速度で動作するものとしてもよく、その場合は、図4及び図5のルーチンを、最低速のクロック速度から始めて、時間差ΔTが下限値以下になったら1段高速のクロックへ切り替え、最高速のクロックで時間差ΔTが下限値以下になったら、図5のS140以降の処理を実行するようにすればよい。   In the above embodiment, the CPU 24 operates at two clock speeds of the low speed clock and the high speed clock. However, if the time difference ΔT is determined to be equal to or lower than the lower limit value in S126 without switching the clock, It is also possible to immediately proceed to the processing after S140. On the other hand, the CPU 24 may operate at a clock speed of three or more stages. In this case, the routine shown in FIGS. 4 and 5 is started from the lowest clock speed, and the first stage when the time difference ΔT falls below the lower limit value. Switching to a high-speed clock, and when the time difference ΔT is less than or equal to the lower limit value with the fastest clock, the processing after S140 in FIG. 5 may be executed.

以上説明したように、本実施形態によれば、センサ装置10の省電力化を図りつつ、目標時刻Toに対して極めて高精度のタイミングで検出部20による検出データを採取することができる。そして、センサ装置10の消費電力が小さくなることで、電池36の持続時間も長くなるので、電池36として、充電不可能な電池を用いる場合は電池の交換頻度を抑えることができ、充電池を用いる場合は充電頻度を抑えることができ、また、燃料電池を用いる場合は燃料の補充頻度を抑えることができるなど、システム全体を効率的に運用することが可能になる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to collect data detected by the detection unit 20 at a highly accurate timing with respect to the target time To, while saving power of the sensor device 10. And since the duration of the battery 36 also becomes long because the power consumption of the sensor device 10 becomes small, when using a battery that cannot be charged as the battery 36, the replacement frequency of the battery can be suppressed. When used, the charging frequency can be suppressed, and when the fuel cell is used, the replenishment frequency of the fuel can be suppressed. Thus, the entire system can be operated efficiently.

特に、加速度センサのように検出対象が高速かつ連続的に変化する信号の場合には、その波形を再現するために高いサンプリング周波数で多量のデータを採取することが必要となって無線送信にも長時間かかり、その分、消費電力も大きくなってしまうため、省電力化への要求は大きい。したがって、本発明のセンサ装置は、加速度センサのように高速かつ連続的に変化する物理量を検出するセンサの場合に極めて有効である。   In particular, in the case of a signal whose detection target changes rapidly and continuously like an acceleration sensor, it is necessary to collect a large amount of data at a high sampling frequency in order to reproduce the waveform. Since it takes a long time and power consumption increases accordingly, there is a great demand for power saving. Therefore, the sensor device of the present invention is extremely effective in the case of a sensor that detects a physical quantity that changes continuously at high speed, such as an acceleration sensor.

また、各センサ装置10が高い時間精度で検出データを採取できることで、図1に示すように複数のセンサ装置10が設けられる場合にも、これらセンサ装置10を正確に同期させて動作させることができる。なお、センサ装置10を完全に同期させることができない場合であっても、各センサ装置10において、高精度時計部26により取得した高精度の時刻を図6に示すように検出時刻76として検出データに付帯させることができるので、コンピュータ2が複数のセンサ装置10からのデータを読み込んだ後で、それらデータの時間軸を整合させることで、高い精度の同期性を得ることも可能である。   Further, since each sensor device 10 can collect detection data with high time accuracy, even when a plurality of sensor devices 10 are provided as shown in FIG. 1, these sensor devices 10 can be operated in synchronization with each other. it can. Even when the sensor devices 10 cannot be completely synchronized, the high-accuracy time acquired by the high-precision clock unit 26 in each sensor device 10 is detected as detection time 76 as shown in FIG. Therefore, after the computer 2 reads data from the plurality of sensor devices 10, it is possible to obtain highly accurate synchronism by aligning the time axes of the data.

また、図1に示すように、複数のセンサ装置10をクラスタに分割し、各クラスタ1内のセンサ装置10を同じタイミングで作動させ、同時に作動させる必要のない他のクラスタ内のセンサ装置10は休止させておくことができる。すなわち、必要なクラスタに属するセンサ装置10のみをアクティブモードに起動し、他のセンサ装置10はスリープモードに維持することができるので、システム全体の消費電力を抑えることもできる。   Further, as shown in FIG. 1, a plurality of sensor devices 10 are divided into clusters, the sensor devices 10 in each cluster 1 are operated at the same timing, and the sensor devices 10 in other clusters that do not need to be operated simultaneously are Can be paused. That is, since only the sensor devices 10 belonging to the necessary clusters can be activated in the active mode and the other sensor devices 10 can be maintained in the sleep mode, the power consumption of the entire system can be suppressed.

また、各センサ装置10がデータ検出モードとデータ転送モードとで動作する機能を有し、各動作ジョブについて動作モードと動作時刻とを個々に設定できるので、特定のセンサ装置10で検出したデータを、必要最小限のセンサ装置10やクラスタヘッド1のみを起動させるだけでコンピュータ12へ伝送することができる。例えば、図1において、センサ装置10aの検出データがセンサ装置10b→クラスタヘッド1B→クラスタヘッド1D→ゲートウェイ3の経路で伝送されるものとすれば、この経路上のセンサ装置10b、クラスタヘッド1B、及びクラスタヘッド1Dのみアクティブモードに起動させれば、センサ装置10aの検出データをゲートウェイ3を介してコンピュータ2へ伝送することができ、他のセンサ装置10等はスリープモードのままでよいので、システム全体の消費電力を抑えることができる。具体的には、センサ装置10aをデータ検出モードで動作させ、センサ装置10b、クラスタヘッド1B及びクラスタヘッド1Dをデータ転送モードで動作させるように各装置の動作ジョブを設定し、他の装置は休止状態とするのである。   Further, each sensor device 10 has a function of operating in the data detection mode and the data transfer mode, and the operation mode and the operation time can be individually set for each operation job. It is possible to transmit to the computer 12 by activating only the minimum necessary sensor device 10 and cluster head 1. For example, in FIG. 1, if the detection data of the sensor device 10a is transmitted through the route of the sensor device 10b → the cluster head 1B → the cluster head 1D → the gateway 3, the sensor device 10b, the cluster head 1B, If only the cluster head 1D is activated in the active mode, the detection data of the sensor device 10a can be transmitted to the computer 2 via the gateway 3, and the other sensor devices 10 and the like may remain in the sleep mode. Overall power consumption can be reduced. Specifically, the operation job of each device is set so that the sensor device 10a operates in the data detection mode, the sensor device 10b, the cluster head 1B, and the cluster head 1D operate in the data transfer mode, and the other devices are suspended. State.

この場合、データ伝送には時間がかかるので、データ伝送時間を考慮して各装置の動作時間を時間をずらせて設定すれば、更なる省電力化を図ることが可能である。例えば、上記の例において、センサ装置10aのデータ検出モードでの動作時刻に対して、センサ装置10b、クラスタヘッド1B、及びクラスタヘッド1Eの動作時刻を、データ転送時間に応じて順次所定時間ずつ遅らせる。これにより、センサ装置10b、クラスタヘッド1B、及びクラスタヘッド1Eを、データ転送動作が必要となるタイミングの直前までスリープモードとすることができる。すなわち、本実施形態では、高精度時計部26による高精度の時間情報に基づいてセンサ装置10やクラスタヘッド1を動作させることができるため、各センサ装置10やクラスタヘッド1の動作時刻をデータ伝送時間まで考慮して細かく設定でき、これにより、更なる省電力化を図ることができる。   In this case, since data transmission takes time, it is possible to further reduce power consumption by setting the operation time of each device by shifting the time in consideration of the data transmission time. For example, in the above example, the operation times of the sensor device 10b, the cluster head 1B, and the cluster head 1E are sequentially delayed by a predetermined time according to the data transfer time with respect to the operation time of the sensor device 10a in the data detection mode. . Thereby, the sensor device 10b, the cluster head 1B, and the cluster head 1E can be set to the sleep mode until just before the timing at which the data transfer operation is required. That is, in this embodiment, since the sensor device 10 and the cluster head 1 can be operated based on the high-precision time information by the high-precision clock unit 26, the operation time of each sensor device 10 and the cluster head 1 is transmitted as data. It can be set in detail in consideration of the time, and thereby further power saving can be achieved.

なお、上記の説明では、センサ装置10が検出データを採取する都度、送信する(以下、このような送信方式を随時送信という)ものとしたが、これに限らず、複数回分の検出データを一括して送信する(以下、このような送信方式を一括送信という)ようにしてもよい。   In the above description, the sensor device 10 transmits the detection data every time it collects the detection data (hereinafter, such a transmission method is referred to as occasional transmission). (Hereinafter, such a transmission method is referred to as batch transmission).

図7は、随時送信と一括送信について、データ採取、メモリアクセス、及び、データ送信の各動作のタイミングを示す図である。同図(a)に示すように、随時送信では、検出データを採取してメモリに書き込む都度、送信動作が行われるが、同図(b)に示すように、一括送信では、メモリ28に保持された複数回分の検出データを一括して送信するので、送信回数が少なくなる。データ送信においては、図6に示す構成のデータのほか、データフォーマット等を示すパケットが付随する。したがって、一括送信の場合には、随時送信の場合に比べて、このような付随パケットの量が少なくなって、トータルの送信時間が短くて済み、その結果、消費電力を更に抑えることができるという効果が得られる。   FIG. 7 is a diagram illustrating the timing of each operation of data collection, memory access, and data transmission for occasional transmission and batch transmission. As shown in (a) in the figure, the transmission operation is performed every time the detection data is collected and written in the memory in the occasional transmission. However, in the collective transmission, the data is held in the memory 28 as shown in the figure (b). Since the detected data for a plurality of times are transmitted at once, the number of transmissions is reduced. In the data transmission, in addition to the data having the configuration shown in FIG. Therefore, in the case of batch transmission, the amount of such accompanying packets is reduced compared to the case of transmission at any time, and the total transmission time can be shortened. As a result, the power consumption can be further suppressed. An effect is obtained.

上記した一括送信によれば、次のような効果も得られる。図1に示すようにクラスタに分割した構成の場合、一括送信によれば、あるクラスタで繰り返し検出データを採取しながら、別のクラスタで、複数回分の検出データをまとめて送信することが可能である。例えば図1において、クラスタAにおける検出データを、クラスタBのクラスタヘッド1Bを経由して送信するように設定されているとする。この場合、クラスタBがデータ送信を行っている間は、クラスタヘッド1Bが占有されているため、クラスタAの検出データを送信できないのであるが、一括送信によれば、クラスタBでのデータ送信中は、クラスタAの各センサ装置10が検出データをメモリ28に保持しておき、クラスタBのデータ送信が終わってクラスタヘッド1Bが開放された時点で、メモリ28に保持した検出データを一括して送信することができる。このように、一括送信を行うことにより、各クラスタにおいて、他のクラスタの動作状態の影響を受けずに自由にかつ正確に検出データの採取時刻を設定することが可能となる。   According to the batch transmission described above, the following effects can also be obtained. In the case of the configuration divided into clusters as shown in FIG. 1, according to batch transmission, it is possible to collect detection data for a plurality of times in another cluster while collecting detection data repeatedly in one cluster. is there. For example, in FIG. 1, it is assumed that the detection data in the cluster A is set to be transmitted via the cluster head 1B of the cluster B. In this case, since the cluster head 1B is occupied while the cluster B is transmitting data, the detection data of the cluster A cannot be transmitted. However, according to batch transmission, data is being transmitted in the cluster B. Each sensor device 10 of the cluster A holds the detection data in the memory 28, and when the cluster head 1B is released after the data transmission of the cluster B is completed, the detection data held in the memory 28 is collectively collected. Can be sent. In this way, by performing batch transmission, it is possible to set the collection time of detection data freely and accurately in each cluster without being affected by the operation state of other clusters.

図8は、上記した一括送信を実現するためのメモリ28へのデータ記憶方法の一例を示す。同図に示す例では、メモリ28をFIFO(First In First Out)メモリとして構成し、採取した検出データD1,D2,D3,・・・Dnを順次メモリ28に格納し、データ送信が可能になったタイミングで、時間的に先に格納された検出データから順次送信していく。   FIG. 8 shows an example of a data storage method in the memory 28 for realizing the batch transmission described above. In the example shown in the figure, the memory 28 is configured as a FIFO (First In First Out) memory, and the collected detection data D1, D2, D3,... Dn are sequentially stored in the memory 28, and data transmission becomes possible. At the same timing, the detection data stored in advance is transmitted sequentially.

なお、随時送信を行うか、一括送信を行うかを、そのときの状況に応じてCPU24が制御するようにしてもよい。具体的には、先ず、CPU24は無線通信部30によるデータ送信が可能な状況であるか否かを判定する。この判定は、例えば、データ送信先へダミーのデータを送信し、これに対する受信確認信号が返送されてきたか否かに基づいて行うことができる。その結果、データ送信が可能であれば、検出データを送信し(随時送信)、一方、データ送信が不可能な状況であれば、図8に示すように検出データをメモリ28に順次格納していき、データ送信が可能となった時点でメモリ28に格納されたデータをFIFO方式で送信(一括送信)するのである。すなわち、図5のフローチャートにおいて、S152で所定回数再送信を試みても正常に送信できない場合に、S154でエラー処理をするのではなく、検出データをメモリ28に保持し、データ送信が可能になったら保持したデータを一括して送信することにより一括送信が実現できる。   Note that the CPU 24 may control whether to perform transmission at any time or to perform batch transmission according to the situation at that time. Specifically, first, the CPU 24 determines whether or not data transmission by the wireless communication unit 30 is possible. This determination can be made, for example, based on whether or not dummy data is transmitted to the data transmission destination and a reception confirmation signal is returned. As a result, if data transmission is possible, detection data is transmitted (as needed). On the other hand, if data transmission is impossible, the detection data is sequentially stored in the memory 28 as shown in FIG. When the data transmission becomes possible, the data stored in the memory 28 is transmitted (batch transmission) by the FIFO method. That is, in the flowchart of FIG. 5, if normal transmission is not possible even if a predetermined number of retransmissions are attempted in S152, error detection is not performed in S154, but the detected data is held in the memory 28, and data transmission becomes possible. Then, batch transmission can be realized by transmitting the stored data in batch.

なお、高精度時計部26として電波時計やGPSを用いた場合は、校正しなくても常に正確な時刻を検知できるが、センサ装置10の設置環境によっては、電波時計やGPSの電波を受信できず、水晶時計を用いざるをえないこともある。その場合、適宜なタイミングで、各センサ装置10に時刻校正用の時間情報を外部から供給すると共に、センサ装置10のデータ転送機能を用いて、全センサ装置へ一斉に時刻校正コマンドを送信し、この時刻校正コマンドに応じて、各センサ装置10が外部から供給された時刻情報に基づいて自己の水晶時計を校正するようにしてもよい。   Note that when a radio clock or GPS is used as the high-precision clock unit 26, accurate time can always be detected without calibration, but depending on the installation environment of the sensor device 10, radio wave clocks and GPS radio waves can be received. In some cases, a quartz watch must be used. In that case, at an appropriate timing, time information for time calibration is supplied to each sensor device 10 from the outside, and using the data transfer function of the sensor device 10, a time calibration command is transmitted to all the sensor devices all at once, In response to the time calibration command, each sensor device 10 may calibrate its own quartz clock based on time information supplied from the outside.

本発明の一実施形態であるセンサ装置を複数ネットワーク化して構成されたシステムの一例を示す全体構成図である。1 is an overall configuration diagram illustrating an example of a system configured by forming a plurality of sensor devices according to an embodiment of the present invention into a network. 本実施形態に係わるセンサ装置10のブロック構成図である。It is a block block diagram of the sensor apparatus 10 concerning this embodiment. 本実施形態のセンサ装置の動作を設定するための動作制御テーブル50の一例である。It is an example of the operation control table 50 for setting operation | movement of the sensor apparatus of this embodiment. 本実施形態においてセンサ装置が備えるCPUが実行する処理ルーチンの流れを示すフローチャート(その1)である。It is a flowchart (the 1) which shows the flow of the processing routine which CPU which a sensor apparatus provides in this embodiment performs. 本実施形態においてセンサ装置が備えるCPUが実行する処理ルーチンの流れを示すフローチャート(その2)である。It is a flowchart (the 2) which shows the flow of the processing routine which CPU which a sensor apparatus provides in this embodiment performs. 本実施形態においてセンサ装置から送信されるデータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the data transmitted from a sensor apparatus in this embodiment. 本実施形態においてセンサ装置の動作タイミングを随時送信と一括送信の場合について示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the operation timing of a sensor apparatus in this embodiment about the case of transmission at any time and collective transmission. 一括送信を実現するためのメモリへのデータ記憶方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the data storage method to the memory for implement | achieving collective transmission.

符号の説明Explanation of symbols

10 センサ装置 20 検出部
21 センサ素子 22 データ採取部
24 CPU 26 高精度時計部
28 メモリ 30 無線通信部
32 低速クロック発生部 34 高速クロック発生部
36 電池 50 動作制御テーブル
52 動作時刻欄 54 動作指定欄
56 送信元欄 58 送信先欄
60 検出動作詳細欄
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Sensor apparatus 20 Detection part 21 Sensor element 22 Data collection part 24 CPU 26 High precision clock part 28 Memory 30 Wireless communication part 32 Low speed clock generation part 34 High speed clock generation part 36 Battery 50 Operation control table 52 Operation time column 54 Operation specification column 56 Transmission source column 58 Transmission destination column 60 Detailed detection operation column

Claims (17)

検出データの無線伝送機能を有するセンサ装置であって、
センサ素子と、
通常動作を行うアクティブモードと、タイマー機能のみを実行できるスリープモードとで動作可能なCPUにより構成された制御部と、
前記センサ素子の出力を検出データとして採取するデータ採取部と、
前記採取された検出データを無線送信する無線通信部と、
前記制御部に現在時刻情報を供給する時計部と、を備え、
前記制御部は、
前記CPUの前記アクティブモードにおいて、
(a)前記時計部より現在時刻を取得する処理と、
(b)前記取得した現在時刻から、指定された目標時刻に近接したか否かを判定する処理と、
(c)前記(b)の処理で、前記目標時刻に近接していないと判定された場合には、前記CPUを前記スリープモードに切り替え、前記(b)の処理で、前記目標時刻に近接していると判定された後に、前記時計部より取得される現在時刻が前記目標時刻になったら前記データ採取部により検出データを採取し、採取した検出データを前記無線通信部により送信する処理と、を実行し、
前記CPUの前記スリープードにおいて所定のスリープ時間が経過したら前記CPUを前記アクティブモードに切り替えた後、(a)〜(c)の処理を繰り返すことを特徴とするセンサ装置。
A sensor device having a function of wirelessly transmitting detection data,
A sensor element;
A control unit configured by a CPU operable in an active mode for performing a normal operation and a sleep mode capable of executing only a timer function;
A data collection unit for collecting the output of the sensor element as detection data;
A wireless communication unit for wirelessly transmitting the collected detection data;
A clock unit for supplying current time information to the control unit,
The controller is
In the active mode of the CPU,
(A) a process of acquiring the current time from the clock unit;
(B) a process of determining whether or not the acquired target time is close to the specified target time;
(C) the processing of the (b), when the said is determined not to be close to the target time, switch the CPU into the sleep mode, in the processing of pre-Symbol (b), close to the target time after it is determined to be, the process of the current time acquired from the clock unit is the collected detection data by the data collecting section Once at the target time, and transmits the detected data collected by the wireless communication unit Run ,
A sensor device characterized by repeating the processes (a) to (c) after switching the CPU to the active mode when a predetermined sleep time elapses in the sleep mode of the CPU .
前記制御部は、前記(c)の処理において、前記(b)の処理で、前記目標時刻に近接していないと判定された場合に、前記取得した現在時刻から前記目標時刻までの時間差を算出し、前記所定のスリープ時間を、前記時間差が小さいほど小さな値に設定することを特徴とする請求項1記載のセンサ装置。 In the process of (c), the control unit calculates a time difference from the acquired current time to the target time when it is determined in the process of (b) that it is not close to the target time. The sensor device according to claim 1, wherein the predetermined sleep time is set to a smaller value as the time difference is smaller. 前記制御部は、前記時間差に1より小さい定数を乗じた値を前記所定のスリープ時間として設定することを特徴とする請求項2記載のセンサ装置。 Wherein, prior Symbol sensor device according to claim 2, characterized in that a value obtained by multiplying a constant smaller than 1 on the time difference as the predetermined sleep time. 検出データの無線伝送機能を有するセンサ装置であって、
センサ素子と、
通常動作を行うアクティブモードと、タイマー機能のみを実行できるスリープモードとで動作可能なCPUにより構成された制御部と、
前記センサ素子の出力を検出データとして採取するデータ採取部と、
前記採取された検出データを無線送信する無線通信部と、
前記制御部に現在時刻情報を供給する時計部と、を備え、
前記CPUは前記アクティブモードにおいて速度の異なる複数のクロック周波数で動作可能であり、
前記制御部は、
前記CPUを前記アクティブモードにおける最低速のクロック周波数で動作させて、
(a’)前記時計部より現在時刻を取得する処理と、
(b’)前記取得した現在時刻から指定された目標時刻までの時間差が所定の下限値以下であるか否かに基づいて、前記目標時刻に近接したか否かを判定する処理と、
(c’)前記(b’)の処理で、前記目標時刻に近接していないと判定された場合には、前記CPUを前記スリープモードに切り替え、前記(b’)の処理で、前記目標時刻に近接していると判定され、かつ、前記CPUの動作クロックが最高速のクロック周波数でない場合には、前記CPUの前記アクティブモードにおける動作クロックをより高いクロック周波数に切り替えると共に、前記処理(b’)における前記所定の下限値の値を現在よりも小さな値に設定して前記(a’)〜(c’)の処理を繰り返し、
前記CPUの動作クロックが最高速のクロック周波数である場合に前記(b’)の処理で前記目標時刻に近接していると判定された後に、前記時計部より取得される現在時刻が前記目標時刻になったら前記データ採取部により検出データを採取し、採取した検出データを前記無線通信部により送信する処理を実行することを特徴とするセンサ装置。
A sensor device having a function of wirelessly transmitting detection data,
A sensor element;
A control unit configured by a CPU operable in an active mode for performing a normal operation and a sleep mode capable of executing only a timer function;
A data collection unit for collecting the output of the sensor element as detection data;
A wireless communication unit for wirelessly transmitting the collected detection data;
A clock unit for supplying current time information to the control unit,
The CPU can operate at a plurality of clock frequencies having different speeds in the active mode ,
The controller is
Operating the CPU at the lowest clock frequency in the active mode ;
(A ′) a process of acquiring the current time from the clock unit;
(B ′) a process of determining whether or not the time difference from the acquired current time to the specified target time is close to the target time based on whether or not a time difference from the acquired current time is equal to or less than a predetermined lower limit value;
(C ′) If it is determined in the process (b ′) that the target time is not close, the CPU is switched to the sleep mode, and the target time is determined in the process (b ′). And the operation clock of the CPU is not the fastest clock frequency, the operation clock of the CPU in the active mode is switched to a higher clock frequency and the processing (b ′ ) To set the value of the predetermined lower limit value to a value smaller than the current value, and repeat the processes (a ′) to (c ′),
When the operation clock of the CPU is the fastest clock frequency, the current time acquired from the clock unit after the determination of being close to the target time in the process (b ′) is the target time. the data collecting section by collected detection data, characteristics and to Rousset capacitors apparatus to perform a process of transmitting the detected data collected by the wireless communication unit When turned.
前記制御部は、前記検出データを前記無線通信部により送信する処理を行う際に、前記検出データにデータの採取時刻を付加して前記無線通信部により送信することを特徴とする請求項1〜4のうち何れか1項記載のセンサ装置。 The control unit, when performing a process of transmitting the detection data by the wireless communication unit , adds a data collection time to the detection data and transmits the detection data by the wireless communication unit. 4. The sensor device according to claim 1. 前記CPUによりアクセス可能なメモリを備え、
前記データ採取部により採取された検出データは前記メモリに格納され、
前記無線通信部は前記メモリに格納された検出データを無線送信することを特徴とする請求項1〜のうち何れか1項記載のセンサ装置。
A memory accessible by the CPU;
The detection data collected by the data collection unit is stored in the memory,
The wireless communication unit sensor device according to any one of claims 1-3, characterized in that wirelessly transmits the detection data stored in the memory.
前記制御部は、前記検出データが前記メモリに格納される都度、その検出データを前記無線通信部により送信することを特徴とする請求項6記載のセンサ装置。   The sensor device according to claim 6, wherein the control unit transmits the detection data by the wireless communication unit every time the detection data is stored in the memory. 前記制御部は、前記無線通信部によるデータ送信が可能であるか否かを判定し、送信可能であれば、前記メモリに格納された検出データを先入れ先出し方式で前記無線通信部により送信することを特徴とする請求項6記載のセンサ装置。   The control unit determines whether or not data transmission by the wireless communication unit is possible. If transmission is possible, the control unit transmits the detection data stored in the memory by the first-in first-out method. The sensor device according to claim 6. 前記メモリには、当該センサ装置が前記センサ素子による検出データを採取すべき時刻が設定された動作制御テーブルが格納されており、前記制御部は前記動作制御テーブルに記録された時刻を前記目標時刻とすることを特徴とする請求項6〜8のうち何れか1項記載のセンサ装置。   The memory stores an operation control table in which a time at which the sensor device should collect detection data from the sensor element is set, and the control unit uses the time recorded in the operation control table as the target time. The sensor device according to any one of claims 6 to 8, wherein: 前記データ採取部は、前記センサ素子の出力信号をAD変換して前記検出データとして前記CPUに供給し、前記CPUが前記検出データを前記メモリに書き込むことを特徴とする請求項6〜9のうち何れか1項記載のセンサ装置。   The data collection unit performs AD conversion on an output signal of the sensor element and supplies the detection data to the CPU as the detection data, and the CPU writes the detection data into the memory. The sensor device according to any one of the preceding claims. 前記データ採取部は前記センサ素子の出力信号をAD変換して前記検出データとし、該AD変換された検出データはDMA機能により前記メモリに格納されることを特徴とする請求項6〜9のうち何れか1項記載のセンサ装置。   10. The data sampling unit AD-converts an output signal of the sensor element into the detection data, and the AD-converted detection data is stored in the memory by a DMA function. The sensor device according to any one of the preceding claims. 前記センサ装置は、前記センサ素子による検出データを送信するデータ検出モードと、他のセンサ装置から送信されてきた検出データを別のセンサ装置へ転送するデータ転送モードとで動作可能であることを特徴とする請求項1〜5のうち何れか1項記載のセンサ装置。   The sensor device is operable in a data detection mode for transmitting detection data from the sensor element and a data transfer mode for transferring detection data transmitted from another sensor device to another sensor device. The sensor device according to any one of claims 1 to 5. 前記センサ装置は、前記センサ素子による検出データを送信するデータ検出モードと、他のセンサ装置から送信されてきた検出データを別のセンサ装置へ転送するデータ転送モードとで動作可能であり、
前記メモリには、当該センサ装置が、前記データ検出モードと前記データ転送モードの何れで動作すべきかの指定と、その動作時刻とが設定された動作制御テーブルが格納されており、前記制御部は前記動作制御テーブルに格納された動作時刻を前記目標時刻として、前記データ検出モードが指定されている場合には前記(a)〜()の処理を実行し、前記データ転送モードが指定されている場合には、前記(c)の処理において、検出データを採取して送信することに代えて、前記無線通信部により他のセンサ装置からの検出データを受信してその検出データを指定された送信先へ転送することを特徴とする請求項6〜11のうち何れか1項記載のセンサ装置。
The sensor device is operable in a data detection mode for transmitting detection data from the sensor element and a data transfer mode for transferring detection data transmitted from another sensor device to another sensor device,
The memory stores an operation control table in which designation of whether the sensor device should operate in the data detection mode or the data transfer mode and the operation time is set. When the data detection mode is specified with the operation time stored in the operation control table as the target time, the processes (a) to ( c ) are executed, and the data transfer mode is specified. In the case of (c), in place of collecting and transmitting detection data, the wireless communication unit receives detection data from another sensor device and designates the detection data. It transfers to a transmission destination, The sensor apparatus in any one of Claims 6-11 characterized by the above-mentioned.
電源として電池を備えることを特徴とする請求項1〜13のうち何れか1項記載のセンサ装置。   The sensor device according to claim 1, further comprising a battery as a power source. 前記電池は充電池又は燃料電池であることを特徴とする請求項14記載のセンサ装置。   The sensor device according to claim 14, wherein the battery is a rechargeable battery or a fuel cell. センサ素子と、
通常動作を行うアクティブモードとタイマー機能のみを実行できるスリープ モードとで動作可能なCPUにより構成された制御部と、
前記センサ素子の出力を検出データとして採取するデータ採取部と、
前記採取された検出データを無線送信する無線通信部と、
前記制御部に現在時刻情報を供給する時計部とを備える、無線データ伝送機能を有するセンサ装置の動作方法であって、
前記制御部は、前記CPUの前記アクティブモードにおいて、
(a)前記時計部より現在時刻を取得するステップと、
(b)前記取得した現在時刻に基づいて、指定された目標時刻に近接したか否かを判定するステップと、
(c)前記ステップ(b)において、前記目標時刻に近接していないと判定された場合には、前記CPUを前記スリープモードに切り替え、前記ステップ(b)において、前記目標時刻に近接していると判定された後に、前記時計部より取得される現在時刻が前記目標時刻になったら前記データ採取部により検出データを採取し、採取した検出データを前記無線通信部により送信するステップと、を実行し、
前記CPUの前記スリープードにおいて所定のスリープ時間が経過したら前記CPUを前記アクティブモードに切り替えた後、ステップ(a)〜(c)の処理を繰り返すことを特徴とするセンサ装置の動作方法。
A sensor element;
A control unit composed of a CPU operable in an active mode for performing normal operation and a sleep mode capable of executing only a timer function;
A data collection unit for collecting the output of the sensor element as detection data;
A wireless communication unit for wirelessly transmitting the collected detection data;
An operation method of a sensor device having a wireless data transmission function, comprising: a clock unit that supplies current time information to the control unit;
The controller is in the active mode of the CPU,
(A) obtaining a current time from the clock unit;
(B) determining whether or not the vehicle has approached the designated target time based on the acquired current time;
(C) In step (b), when the it is determined not to be close to the target time, switch the CPU into the sleep mode, before Symbol step (b), in proximity to the target time Collecting the detection data by the data collection unit when the current time acquired from the clock unit becomes the target time after being determined to be, and transmitting the collected detection data by the wireless communication unit. Run ,
A method of operating a sensor device, comprising: repeating the processing of steps (a) to (c) after switching the CPU to the active mode when a predetermined sleep time elapses in the sleep mode of the CPU .
請求項12又は13記載のセンサ装置を複数備えて構成されたセンサシステムであって、
前記複数のセンサ装置は、複数のクラスタに区分されており、
各クラスタには、同じクラスタ内のセンサ装置から送信された検出データを転送する機能を有するクラスタヘッドが設けられており、
各クラスタに属する各センサ装置による検出データは、同じクラスタ内の他のセンサ装置を経由して又は直接的に同じクラスタのクラスタヘッドへ送信され、このクラスタヘッドを経由して所定の処理装置へ転送されることを特徴とするセンサシステム。
A sensor system comprising a plurality of sensor devices according to claim 12 or 13,
The plurality of sensor devices are divided into a plurality of clusters,
Each cluster is provided with a cluster head having a function of transferring detection data transmitted from sensor devices in the same cluster,
Data detected by each sensor device belonging to each cluster is transmitted to another cluster device in the same cluster or directly to the cluster head of the same cluster, and transferred to a predetermined processing device via this cluster head. A sensor system.
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