JP2004355165A

JP2004355165A - 監視端末装置

Info

Publication number: JP2004355165A
Application number: JP2003150062A
Authority: JP
Inventors: Ikutaro Kobayashi; 郁太郎小林
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16
Also published as: US20040239525A1; US7187277B2

Abstract

【課題】消費電力を極力削減可能として、屋内でも太陽電池を電源として十分動作することが可能な監視端末装置を得る。
【解決手段】センサ部１０とこのセンサ出力を無線発信する発信部４０とこれ等を制御する制御部２０とを有する監視端末装置において、更に電源部３０を設けて、センサの出力である監視対象の状態変化（温度変化等）が検知されたときのみ、制御部２０と発信部４０とを起動してセンサによる監視情報を発信し、センサと発信機が非動作時には、これらへの電源供給を断とし、さらに制御部自身も待機状態することにより、消費電流を極力減らし、外部からの電源供給が得られない環境でも動作可能とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は監視端末装置に関し、特にセンサとこのセンサによる監視出力を無線にて伝送する無線通信機とを有する監視端末装置に関するものでる。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットに代表される通信ネットワークの通信端末は、パーソナルコンピュータや携帯電話から情報家電へと広がりをみせている。さらには、人工環境や自然環境に、各種の物理量を観測監視する種々のセンサをきめ細かく配置して、これ等センサからの情報を用いて人工環境や自然環境をシステム的に制御することが考えられる。
【０００３】
すなわち、自然環境に設置したセンサや警報器、更には、人工環境である建物や家庭内に設置された各種センサや警報器などを、ネットワークに接続して、これ等センサや警報器からの監視出力を活用することが予想される。例えば、自然環境であれば、水田の温度管理やがけ崩れなどの検知であり、また家庭環境であれば窓の開閉状況や電化製品の稼動状況の確認、更にはまた各種警報等を出かける前に玄関先で携帯電話等を用いた確認などがこれに相当する。
【０００４】
これらのセンサは、特に自然環境に配置される場合は、外部からの電源供給や情報伝達のための配線が不必要なことが望ましい。従って、センサに無線発信機等の情報発信機能をもたせ、かつ外部からの電源補給なしに長期間動作する端末が必要となる。
【０００５】
ここで、特許文献１を参照すると、電池内蔵の非接触型ＩＣタグの小消費電力化を実現する技術として、外部トリガに応答して、ＩＣタグ内のＣＰＵをスリープ状態から起動状態に移行制御する技術が提案されている。すなわち、通常時はＩＣタグ内のＣＰＵをスリープ状態にしておき、ＩＣタグと外部装置との間での交信が必要な時のみ、当該外部装置からトリガをかけて、ＣＰＵを起動状態に移行させるというものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−４２０８２（第３，４頁、図６）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献１に記載の技術では、外部装置からのトリガを受信するために、常に受信部は動作状態にあることが必要であり、よって受信部の消費電力は削減することができないという欠点がある。
【０００８】
本発明の目的は、消費電力を極力削減可能とした監視端末装置を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、屋内でも太陽電池を電源として十分動作することが可能な監視端末装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による監視端末装置は、センサと、このセンサ出力を無線発信する無線発信手段と、前記無線発信手段を制御する制御手段とを含む監視端末装置であって、前記センサの出力に応答して前記無線発信手段及び前記制御手段の起動制御をなす電源管理手段を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明による他の監視端末装置は、センサと、このセンサ出力を無線発信する無線発信手段と、前記無線発信手段を制御する制御手段と、一定周期で起動信号を生成するタイマとを含む監視端末装置であって、前記センサ出力と前記タイマの起動信号とに応答して、前記無線発信手段及び前記制御手段の起動制御をなす電源管理手段を含むことを特徴とし、前記起動信号に応答して故障診断のための信号を生成して送信する手段を、更に含むことを特徴とする。
【００１２】
そして、前記電源管理手段は、前記センサ出力の状態変化に応答して前記起動制御をなすことを特徴とし、また前記電源管理手段は、前記無線発信手段及び前記制御手段に対して、起動後所定時間だけ電源供給をなすようにしたことを特徴とする。そして、前記所定時間は、前記無線発信手段が情報発信をなすに十分な時間であることを特徴とする。また、前記電源管理手段は、前記所定時間後に前記センサや前記タイマ以外の部分への電源供給を停止することを特徴とする。
【００１３】
発明の作用を述べる。センサとこのセンサ出力を無線発信する発信機とこれ等を制御する制御部とを備え、センサの出力である監視対象の状態変化（温度変化等）が検知されたときのみ、制御部と発信機とを起動してセンサによる監視情報を発信し、センサと発信機が非動作時には、これらへの電源供給を断とし、さらに制御部自身も待機状態することにより、消費電流を極力減らし、外部からの電源供給が得られない環境でも動作可能とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しつつ本発明の実施例につき説明する。図１は本発明の一実施例の構成図である。図１に示すように、本発明の実施例は、センサ部１０と、制御部２０と、電源部３０と、発信部４０とを有している。
【００１５】
センサ部１０は、温度などの物理量を電気信号に変換するものであり、監視（測定）対象の状態変化（温度変化等）を検知して電源管理３０２に起動信号を出力するセンサ１０１を有しており、このセンサの一例として、温度計測関連では、バイメタルがあり、他にはリードスイッチを使った近接センサ（窓の開閉センサ等）や石油ヒータの転倒感知に使われる傾斜検知用の水銀スイッチ、火災警報機などに使われるサーミスタなどがある。
【００１６】
また、センサ部１０は、センサ１０１からの電気信号のＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換、データの蓄積、データ変化の有無の検出や監視（計測）対象種別（温度等）の情報の付加等のデータ処理をして計測データを作成するデータ処理部１０２を有している。
【００１７】
制御部２０は、電源管理部３０２からの電源供給を受けると、データ処理部１０２と発信部４０とを起動し、所定の動作をさせる制御回路２０１と、故障診断信号の送信周期毎に電源管理部３０２に起動信号を出力するタイマ２０２とを有する。
【００１８】
電源部３０は、センサ部１０、制御部２０、発信部４０に電源を供給する発電源・電池３０１を有しており、この電源としては、太陽電池、二次電池、コンデンサ、またはこれ等の組み合わせ、または太陽電池のみでもよい。特に、室内で使用する場合は、蛍光灯のスペクトルをよく吸収するアモルファス型太陽電池の使用が有効である。
【００１９】
また、電源部３０は、センサ１０１またはタイマ２０２からの起動信号により、制御回路２０１とデータ処理部１０２と発信部４０とに電力を供給し、制御回路２０１とデータ処理部１０２と発信部４０とを起動し、発信部４０からの通信完了信号により、制御回路２０１とデータ処理部１０２と発信部４０とへの電力供給を停止する電源管理部３０２を有している。
【００２０】
発信部４０は、データ処理部１０２からの計測データを発信機４０２で送信するための通信データを作成する通信データ作成部４０１を有している。この場合の通信データは、一例として、図２のデータフォーマット図に示すように、プリアンブル部、同期確立のための同期信号、発信機ＩＤ、センサＩＤ、送信先ＩＤ、センサのデータ領域、予備の順に並べ、データの切れ目は固定長方式またはコンマ符号を入れる方式となっている。また、発信部４０は、通信データ作成部４０１からの通信データを無線発信する発信機４０２を有する。
【００２１】
なお、図１において、実線はデータの流れを表し、一点鎖線は制御信号を表し、破線は電源供給の流れを表しているものとする。
【００２２】
人工環境や自然環境の物理量（例えば、部屋の温度）はセンサ部１０のセンサ１０１で電気信号に変換される。さらに、センサ１０１は測定対象の状態変化（温度変化等）を検知したとき、電源管理部３０２に起動信号を出し、各部への電源管供給を開始する。センサの一例として、温度計測関連では、バイメタルがあり、他には、リードスイッチを使った近接センサ（窓の開閉センサ等）や石油ヒータの転倒感知に使われる傾斜検知用の水銀スイッチ、火災警報機などに使われるサーミスタなどがある。
【００２３】
センサ１０１により起動された電源管理部３０２は、制御回路２０１とデータ処理１０２に電源供給して、センサ１０１からの電気信号を、Ａ／Ｄ変換、データの蓄積や計測対象種別（温度等）の情報を付加する等のデータ処理をして計測データを作成する。また、電源管理部３０２は、発信部４０も起動し、通信データ作成部４０１において、図２に示したような通信データを作成し、発信機４０２から送信する。
【００２４】
通信データ送信後、電源管理部３０２は、発信部４０から送信完了信号を受けてデータ処理部１０２、制御回路２０１および発信部４０への電源供給を断にする。すなわち、発信部４０は、図３に示すように間欠的に動作する。こうすることにより、データ送信時以外は、センサ１０１の待機電流のみとなり、大幅に消費電流が低減される。サーミスタは抵抗なので待機状態時にも多少の電力を消費するが、バイメタル、リードスイッチ、水銀スイッチはスイッチオフを待機状態として使うと全く電力を消費しないため、待機時の消費電力を完全にゼロにすることができる。
【００２５】
本発明では、センサ部１０で計測した物理量に変化が生じたときのみ（図３中の３０で示すときに）通信データ３１を発信するので、測定対象の変化が少ない場合では、長時間、発信部４０からデータが送信されなくなる。このことは消費電流低減に寄与するものの、正常に動作しているのか故障しているのかの判別を難しくしている。従って、当該監視端末装置が正常動作している事を通知する必要があり、そのために、一定期間毎に故障診断信号（図３の３２で示す信号）を発信することが望ましい。
【００２６】
従って、センサ１０１からの起動信号の有無に関わらず、タイマ２０２からの起動信号により制御回路２０１と発信部４０を一定周期で起動して、発信部４０から故障診断信号を送信するようにしている。
【００２７】
発信部４０の動作時間と動作周期との比率（動作Ｄｕｔｙ＝動作時間／動作周期）を１／１０００〜１／１００００００程度に設定すると、待機時の消費電流に対して動作時の消費電流を無視できる程度に抑えることができる。本例では、センサ部１０と発信部４０の動作時間数ｍｓに対して、動作周期（故障診断信号の送信周期）を数秒〜数分程度に設定している。もちろん、動作時間および動作周期は測定対象に応じて適宜選定される。
【００２８】
また、発信部４０でのデータ送信を短時間で完了させるためには、通信データのビットレートを大きくすればよく、例えば、図２のようなフレーム構成のデータ（約８０ｂｉｔ）を送信するのに、９．６ｋｂｓの速度で送信すると、図４に示すように、８．５ｍｓの動作時間で済む。
【００２９】
本発明による監視端末装置では、待機時、電源管理部３０２は、データ処理部１０２、発信部４０への電源供給を停止する（図５の第１段スリープ）のみならず、電源管理部３０２自身や制御回路２０１への電源供給も停止する（図５の第２段スリープ）。すなわち、待機時の消費電力は、図３に示した故障診断信号３２の発信周期毎に、電源管理部３０２への起動信号を出すタイマ２０２の消費電力のみとなる。このことにより、監視端末装置の待機電流を制御回路２０１の待機電流数μＡ（本実施例では、１．５μＡ）まで圧縮することができる。
【００３０】
この結果、直接太陽光の届かない室内においても、太陽電池（本発明の実施例のアモルファス型太陽電池では、室内の明るさ２００Ｌｘにて出力電流９μＡ）でも十分動作可能となる。
【００３１】
図６は本発明の他の実施例の構成図であり、図１と同等部分は同一符号にて示している。本例では、図１の構成の他に、制御回路２０１、データ処理部１０２、発信部４０の動作時間を決定する遅延回路２０３が付加されている。電源管理部３０２の電源供給を受けて起動した制御回路２０１は、おなじく電源管理３０２の電源供給を受けて起動した遅延回路２０３の時定数等で決まる一定時間だけ、データ処理部１０２、発信部４０を動作させる。当然、データ送信はこの時間内に完了しなければならない。
【００３２】
この遅延回路２０３の一例としては、モノステーブルマルチバイブレータ（ＭＭＶ）やカウンタを用いることができる。図２に示した通信データが固定長の場合に特に有効である。
【００３３】
図７は本発明の更に他の実施例の構成図であり、図１，２と同等部分は同一符号により示されている。図７を参照すると、センサ部１０が複数のセンサ１０１−１〜１０１−ｎ（ｎは２以上の整数）を有し、各々別の物理量を監視測定し、発信部４０からデータ送信する構成である。本実施例では、センサ１０１−ｎの例として、温度の計測にはバイメタル、窓の開閉には近接感知センサ（リードスイッチ）、転倒感知のための傾斜検知用水銀スイッチを用いている。測定対象の状態変化（温度変化等）を検知して、電源管理部３０２を起動させることができるものであればこれらに限定されない。図８はこの場合における各部動作を示す図である。
【００３４】
上記各実施例における制御部２０、電源管理部３０２、発信部４０等における電源管理処理から信号処理やフレーム構成処理までを、ＩＣチップ化して構成することにより、本発明による監視端末装置の標準化が可能になって、設計の容易さや、製造コストの低下などの利点が生ずることになる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、センサと無線等の発信機と給電機能（太陽電池など）と制御機能とを備え、センサが監視（測定）対象の状態変化を検知したときのみ、制御部と発信部を起動して情報送信し、送信完了後、発信部への電源供給を断ち、さらに制御部のタイマのみを残して制御部自身も待機状態にして消費電流を極力減らすことにより、外部からの電源供給が得られない環境でも長時間動作可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明に用いる送信データの例を示す図である。
【図３】センサ部１０起動時と故障診断信号時のみ発信部４０を動作させることによる消費電力削減状態を説明する図である。
【図４】発信部４０におけるデータ送信方法による消費電力低減を説明する図である。
【図５】制御部２０による電源管理を説明する図である。
【図６】本発明の他の実施例の構成を示す図である。
【図７】本発明の更に他の実施例の構成を示す図である。
【図８】図７の実施例における動作を示す図である。
【符号の説明】
１０センサ部
２０制御部
３０電源部
４０発信部
１０１センサ
１０２データ処理部
２０１制御回路
２０２タイマ
２０３遅延回路
３０１発電源・電池
３０２電源管理部
４０１通信データ作成部
４０２発信機

Claims

センサと、このセンサ出力を無線発信する無線発信手段と、前記無線発信手段を制御する制御手段とを含む監視端末装置であって、
前記センサの出力に応答して前記無線発信手段及び前記制御手段の起動制御をなす電源管理手段を含むことを特徴とする監視端末装置。
センサと、このセンサ出力を無線発信する無線発信手段と、前記無線発信手段を制御する制御手段と、一定周期で起動信号を生成するタイマとを含む監視端末装置であって、
前記センサ出力と前記タイマの起動信号とに応答して、前記無線発信手段及び前記制御手段の起動制御をなす電源管理手段を含むことを特徴とする監視端末装置。
前記タイマの起動信号に応答して故障診断のための信号を送信する手段を含むことを特徴とする請求項２記載の監視端末装置。
前記電源管理手段は、前記センサ出力の状態変化に応答して前記起動制御をなすことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の監視端末装置。
前記電源管理手段は、前記無線発信手段及び前記制御手段に対して、起動後所定時間だけ電源供給をなすようにしたことを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の監視端末装置。
前記所定時間は、前記無線発信手段が情報発信をなすに十分な時間であることを特徴とする請求項５記載の監視端末装置。
前記電源管理手段は、前記所定時間後に前記センサや前記タイマ以外の部分への電源供給を停止することを特徴とする請求項６記載の監視端末装置。
前記センサは待機状態における消費電力がゼロのセンサであることを特徴とする請求項１〜７いずれか記載の監視端末装置。
前記センサは、リードスイッチまたは水銀スイッチであることを特徴とする請求項８記載の監視端末装置。
前記リードスイッチまたは水銀スイッチの出力変化に応答して、前記電源管理手段の起動をなすようにしたことを特徴とする請求項９記載の監視端末装置。
太陽電池、二次電池、コンデンサの少なくとも一つにより構成された電源を含むことを特徴とする請求項１〜１０いずれか記載の監視端末装置。
前記太陽電池はアモルファス型であることを特徴とする請求項１１記載の監視端末装置。