JP2005182643A - 自然エネルギーで駆動する環境計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ソーラ電源のみで長期間駆動し、リアルタイムに計測データ要求に応答すること。
【解決手段】第一タイマ１７ｂがＯＮとなり、電源供給部１７ａが、無線ＬＡＮ通信部１１、Ｗｅｂサーバ１２およびデータロガー１３に電源供給を開始する。そして、無線ＬＡＮ通信部１１がアンテナ１０を利用して、計測データ要求を受信し、Ｗｅｂサーバ１２を介してデータロガー１３に計測データの計測を要求する。データロガー１３は、計測データを計測し、Ｗｅｂサーバ１２を介して無線ＬＡＮ通信部１１に計測データを渡し、無線ＬＡＮ通信部１１は、アンテナ１０を利用して計測データを送信する。そして、電源停止要求部１２ｂが直ちに電源供給部１７ａの電源供給を停止させ、再び第一タイマ１７ｂをタイマセットする。
【選択図】 図２

Description

センサを用いて周辺の環境状況に関するデータを計測する自然エネルギーで駆動する環境計測装置に関し、特に小型のソーラパネルなどによって生成されるわずかな電力で駆動可能な自然エネルギーで駆動する環境計測装置に関するものである。

従来、農地などの気温、湿度および土壌水分などを調査すべく環境計測装置が利用されてきた。この環境計測装置は、調査対象となる農地に設置され、定期的に気温、湿度および土壌水分などのデータを記録していた。

また、環境計測装置を長期間稼動させる場合には、一定の電力を環境計測装置に供給する必要があるため、商用電源設備、大型のソーラパネルおよび風力発電装置などを利用して、電力を供給していた（非特許文献１参照）。

なお、従来の環境計測装置は、インターネットへの常時接続状態にないことから、データを誰もが閲覧できるＷｅｂサービスとして提供する機能を有していない。

CAMPBELL SCIENTIFIC,INC.、[online]、[平成１５年１１月２０日検索]、インターネット＜ＵＲＬ： HYPERLINK "http://www.campbellsci.com/index.html" http://www.campbellsci.com/index.html＞

しかしながら、従来のように長期稼動させる環境計測装置は、商用電源設備、大型のソーラパネルおよび風力発電装置などの大がかりな発電装置を利用するため、製作および設置に要するコストが非常に高くなるという問題があった。

また、無線ＬＡＮ（Local Area Network）によるインターネットに常時接続できるサービスエリア（ホットスポット）を利用して、外部の端末装置と無線データ通信を行う場合には、さらに大きな電力を要するため、この問題はさらに深刻であった。

また、環境計測装置が計測したデータを他の記録装置へ送信するという装置ではデータを送信する際にのみ電源をＯＮにすれば良いが、そのようにすると他の任意の記録装置やユーザがデータを利用することができない。特定の装置またはユーザしかデータを引き出せないと、記録装置に故障があった場合や記録装置の更新を行っている最中のデータが欠測となる問題がある。また、回線の切断があった場合も同様である。さらに、複数の記憶装置を多数用いて保存機能を多数用いて保存機能を冗長化し、データ保存の安全性を高めることが困難である。

また、別の問題点として、第三者が環境計測装置の保守管理あるいは環境計測装置が測定したデータへのアクセスを行う際には、第三者及び環境計測装置がインターネットに接続しているにも関わらず、その第三者が環境計測装置からデータを受信することができないという不便さがある。

これらの問題を解決するには、環境計測装置が計測したデータをＷｅｂサーバなどクライアントからのリクエストに応じてデータを送信するサーバ機能を環境計測装置に内蔵すれば良い。

しかし、こういったサーバ機能を有する従来のサービスは常時接続を前提としており、間欠動作させながらデータを欠測なく記録装置で記録するには、装置の電源のＯＮ／ＯＦＦ、データ取得のための環境計測装置が内蔵するサーバへのリクエスト、環境計測装置からのデータの送信タイミング及びその制御が重要となる。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解決するためになされたものであり、小型のソーラパネルなどによって太陽光から変換されるわずかな電力で駆動し、端末装置からの無線によるデータ要求に対してリアルタイムに応答可能な自然エネルギーで駆動する環境計測装置を提供することを目的とする。

さらに、消費電力の制限と間欠動作に伴う制約のなかで、環境計測装置をインターネットに接続し、さらにＷｅｂサーバ機能を持たせ、そのデータをインターネット上の記録装置またはユーザがアクセスできるようにすることを目的とする。

請求項１の発明に係る自然エネルギーで駆動する環境計測装置は、センサを用いて周辺の環境状況に関するデータを計測する環境計測装置であって、自環境計測装置を駆動させるための電力を蓄積する電力蓄積手段と、前記電力蓄積手段によって蓄積された電力を前記自環境計測装置に対して間欠的に供給する電力供給手段と、前記電力供給手段が、電力供給を行っている間に無線による外部からの前記データの要求に応答するデータ要求応答手段と、を備えたことを特徴とする。

この請求項１の発明によれば、自環境計測装置を駆動させるための電力を蓄積し、蓄積した電力を自環境計測装置に対して間欠的に供給し、電力供給を行っている間に無線による外部からのデータ要求に応答する。

また、請求項２の発明に係る自然エネルギーで駆動する環境計測装置は、請求項１の発明において、前記データ要求応答手段が、前記データの要求に応答した後、前記電力供給手段が行っている電力供給を直ちに停止させる電力供給停止手段をさらに備えたことを特徴とする。

この請求項２の発明によれば、自環境計測装置を駆動させるための電力を蓄積し、蓄積した電力を自環境計測装置に対して間欠的に供給し、電力供給を行っている間に無線による外部からのデータ要求に応答し、電源供給を直ちに停止させる。

また、請求項３の発明に係る自然エネルギーで駆動する環境計測装置は、請求項１または２の発明において、前記電力蓄積手段が蓄積している電力残量に基づいて、前記電力供給手段が前記自環境計測装置に電力供給を行う時間間隔を調節する時間間隔調整手段をさらに備えたことを特徴とする。

この請求項３の発明によれば、自環境計測装置を駆動させるための蓄積された電力の残量に基づいて自環境計測装置に電力供給を行う時間間隔を調節する。

また、請求項４の発明に係る自然エネルギーで駆動する環境計測装置は、請求項１、２または３の発明において、前記電力供給手段は、電力供給を開始した後、前記データ要求応答手段が前記データの要求を外部から所定時間受付けない場合に、電源供給を停止することを特徴とする。

この請求項４の発明によれば、自環境計測装置を駆動させるための電力を蓄積し、蓄積した電力を自環境計測装置に供給を開始した後、データの要求を外部から所定時間受付けない場合に、電源供給を停止する。

また、請求項５の発明にかかる自然エネルギーで駆動する環境計測装置は、請求項１〜４の発明において、前記電力蓄積手段は、太陽光を電気エネルギーに変換するソーラパネルを用いて電力を蓄積することを特徴とする。

この請求項５の発明によれば、自環境計測装置を駆動させるための電力を、太陽光を電気エネルギーに変換するソーラパネルを用いて蓄積する。

請求項１の発明によれば、自然エネルギーで駆動する環境計測装置は、自環境計測装置を駆動させるための電力を蓄積し、蓄積した電力を自環境計測装置に対して間欠的に供給し、電力供給を行っている間に無線による外部からのデータ要求に応答するので、電力消費を減少させることができる。

また、請求項２の発明によれば、自然エネルギーで駆動する環境計測装置は、自環境計測装置を駆動させるための電力を蓄積し、蓄積した電力を自環境計測装置に対して間欠的に供給し、電力供給を行っている間に無線による外部からのデータ要求に応答した後、電源供給を直ちに停止させるので、データ要求に応答した後の電力浪費を防ぐことができる。

また、請求項３の発明によれば、自然エネルギーで駆動する環境計測装置は、自環境計測装置を駆動させるための蓄積された電力の残量に基づいて自環境計測装置に電力供給を行う時間間隔を調節するので電力残量に応じて外部からのデータ要求に効率良く応答することができる。

また、請求項４の発明によれば、自然エネルギーで駆動する環境計測装置は、自環境計測装置を駆動させるための電力を蓄積し、蓄積した電力を自環境計測装置に供給を開始した後、データの要求を外部から所定時間受付けない場合に、電源供給を停止するので電力浪費を最小限に抑えることができる。

また、請求項５の発明によれば、自然エネルギーで駆動する環境計測装置は、自環境計測装置を駆動させるための電力を、太陽光を電気エネルギーに変換するソーラパネルを用いて蓄積するので、必要な電力を太陽光によって蓄えることができる。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る自然エネルギーで駆動する環境計測装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

まず、本実施例１に係る環境計測システムのシステム構成について説明する。図１は、本実施例１に係る環境計測システムのシステム構成を示す図である。同図に示すように、この環境計測システムは、環境計測装置１、アクセスポイント２〜４および常時接続回線６によって構成される。

アクセスポイント２は、常時接続回線６を介して図示しない端末装置に接続されている。なお、常時接続回線６は、ＡＤＳＬやＦＴＴＨなどによるインターネット常時接続回線である。

端末装置は、アクセスポイント２に対して計測データを常時要求する。ここで、計測データとは、各環境計測装置１が計測する気温、湿度、光強度、土壌水分、葉の濡れなどのことである。アクセスポイント３のデータはアクセスポイント間無線通信によってアクセスポイント２を経由してインターネットの常時接続回線６に転送される。

アクセスポイント３は、環境計測装置１と無線通信可能なホットスポット５を作成し、作成したホットスポット５に含まれる各環境計測装置１との無線通信によって計測データを取得する。そして、取得した計測データをアクセスポイント２に送信し、アクセスポイント２は計測データを端末装置に送信する。

なお、図示しないが、アクセスポイント２および４もアクセスポイント３同様にホットスポットを作成し、作成したホットスポットに含まれる各環境計測装置から計測データを取得し、取得した計測データを端末装置に送信する。

また、アクセスポイント２〜４は、無線通信による基幹回線を形成し、一瞬も停止することなく長期間稼動し続けるため、商用電源の供給や風力発電などの組み合わせによって十分な電力を得るものとする。

環境計測装置１は、ソーラパネルから得られる電力をバッテリに蓄積し、蓄積した電力のみで間欠的に駆動する。環境計測装置１は、タイマを内蔵しており、一定の間隔で電源をＯＮおよびＯＦＦとする。

環境計測装置１は、電源がＯＮとなった際に、アクセスポイント３を経由して常時接続回線６からの計測データの要求を受付ける。そして、環境計測装置１は、計測データをアクセスポイント３に送信し、直ちに電源をＯＦＦにするため、わずかな電力で駆動することが可能となる。

次に、図１に示した環境計測装置１の構成について説明する。図２は、図１に示した環境計測装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すようにこの環境計測装置１は、アンテナ１０と、無線ＬＡＮ通信部１１と、Ｗｅｂサーバ１２と、データロガー１３と、センサ１４〜１６と、電源管理部１７と、バッテリ１８と、ソーラパネル１９を有する。

無線ＬＡＮ通信部１１は、アンテナ１０を利用して、計測データの要求をアクセスポイント３から受信し、受信した計測データの要求をＷｅｂサーバ１２に渡す。また、無線ＬＡＮ通信部１１は、Ｗｅｂサーバ１２から計測データを受け取り、受け取った計測データをアンテナ１０を利用してアクセスポイント３に送信する。

Ｗｅｂサーバ１２は、計測データ要求部１２ａと、電源停止要求部１２ｂとを有する。計測データ要求部１２ａは、無線ＬＡＮ通信部１１から計測データの要求を受け取った際に、データロガー１３に対して計測データを要求する。

また、計測データ要求部１２ａは、データロガー１３から計測データを受け取り、受け取った計測データを無線ＬＡＮ通信部１１に渡す。電源停止要求部１２ｂは、計測データ要求部１２ａが計測データを無線ＬＡＮ通信部１１に渡した後に、電源管理部１７に無線ＬＡＮ通信部１１と、Ｗｅｂサーバ１２と、データロガー１３とに対する電源の供給を停止するよう指示する。

このように、電源停止要求部１２ｂは、計測データ要求部１２ａが、計測データを渡した後、直ちに電源の供給を停止するように電源管理部１７に指示するので、バッテリ１８に蓄積された電力の消費を減少させることができる。

データロガー１３は、データ計測部１３ａと、真値予測部１３ｂとを有する。データ計測部１３ａは、計測データ要求部１２ａから計測データを要求された場合に、センサ１４〜１６を利用して気温、湿度、光強度、土壌水分、葉の濡れなどを計測する。

真値予測部１３ｂは、データ計測部１３ａが、センサ１４〜１６を利用して計測する値が正確な値（真値）となる前に、予め計測しておいたデータをもとにして、真値をモデルによる予測値で推定する。

そして、真値予測部１３ｂは、気温、湿度、光強度、土壌水分、葉の濡れなどの推定した真値を計測データとして計測データ要求部１２ａに渡す。このように、センサ１４〜１６の値が真値になる前に、真値予測部１３ｂが真値を予測することで、計測時間を大幅に短縮することができる。なお、推定モデルには、既存の伝熱モデルまたはニュートラルネットワークによる非線形モデルを用いる。

なお、真値予測部１３ｂで行われる演算は必ずしも環境計測装置１の内部に存在する必要はなく、図１における常時接続回線６を通じてインターネットに接続された任意の計算機上のソフトウェアで代替することができる。このように、機能をインターネット上に存在する他の装置を利用することで、バッテリ１８に蓄積された電力量の消費をさらに低減させることができる。

電源管理部１７は、電源供給部１７ａと、第一タイマ１７ｂと、第二タイマ１７ｃとを有する。電源供給部１７ａは、バッテリ１８に蓄えられた電力を無線ＬＡＮ通信部１１、Ｗｅｂサーバ１２およびデータロガー１３に供給する。

なお、電源供給部１７ａは、第一タイマ１７ｂがＯＮになると電源供給を開始する。また、第二タイマ１７ｃがＯＮあるいは電源停止要求部１２ｂからの指示により電源供給を停止する。

第一タイマ１７ｂは、第二タイマ１７ｃまたは、電源停止要求部１２ｂによってタイマセットされる。そして、時間Ｔ１を経過するとＯＮとなり、電源供給部１７ａによる電源供給を開始させるとともに、第二タイマ１７ｃをタイマセットする。

第二タイマ１７ｃは、第一タイマ１７ｂによってタイマセットされる。そして、時間Ｔ２を経過するとＯＮとなり、電源供給部１７ａが行っている電源供給を停止させるとともに、第一タイマ１７ｂをタイマセットする。

なお、第一タイマ１７ｂがＯＮとなり、電源供給が開始された際に、無線ＬＡＮ通信部１１がアクセスポイント３から計測データ要求を受付けた場合には、無線ＬＡＮ通信部１１が、計測データをアクセスポイント３に送信した後、電源停止要求部１２ｂが第二タイマ１７ｃのタイマセットを解除し、第一タイマ１７ｂをタイマセットし、電源供給部１７ａの電源供給を停止させる。

ソーラパネル１９は、太陽光を電力に変換し、変換した電力をバッテリ１８に蓄積させる。

次に、電源供給部１７ａに対する電源供給の開始および停止について説明する。図３は、電源供給部１７ａに対する電源供給の開始および停止を説明するタイムチャートである。また、図３では、アクセスポイント３から計測データの要求がある場合と、計測データの要求がない場合とを示している。

図３において、Ｔ１は、第一タイマ１７ｂがタイマセットされてからＯＮになるまでの時間を示し、Ｔ２は、第二タイマ１７ｃがタイマセットされてからＯＮになるまでの時間を示し、Ｔ３は、アクセスポイント３から計測データ要求を受付けてから計測データをアクセスポイント３に送信するまでの時間を示す。なお、環境計測装置１の電源がＯＮになったＡ点およびＢ点において、第二タイマ１７ｃは自動的にタイマセットされるものとする

まず、アクセスポイント３から計測データの要求がある場合について説明する。Ａ点で電源供給が開始されるとともに計測データの要求を受付け、接続が確立する。Ｔ３後のＢ点で、第二タイマ１７ｃが解除され、第一タイマ１７ｂがセットされ、電源供給を停止する。

そして、Ｔ１後のＣ点で電源供給が開始され、第二タイマ１７ｃがタイマセットされ、接続が確立し、Ｔ３後のＤ点で、第二タイマ１７ｃが解除され、第一タイマ１７ｂがセットされ、電源供給を停止する。その後、Ｔ１後のＥ点で電源供給が開始される。そして、以後同様に繰り返される。

次に、アクセスポイント３から計測データの要求がない場合について説明する。Ｆ点で電源供給が開始され、Ｔ２後のＧ点で第一タイマ１７ｂがタイマセットされ、電源供給を停止する。そして、Ｔ１後のＨ点で電源供給が開始され、第二タイマ１７ｃがタイマセットされ、Ｔ２後のＩ点で第一タイマ１７ｂがタイマセットされ、電源供給を停止する。

その後、Ｔ１後のＪ点で電源供給が開始され、第二タイマ１７ｃがタイマセットされる。そして、以後同様に繰り返される。

このように、電源供給部１７ａは、電源供給を開始した際に、アクセスポイント３から計測データの要求がある場合には、計測データをアクセスポイント３に送信し、直ちに電源供給を停止することで電力消費を最小限に抑える。

また、電源供給部１７ａは、アクセスポイント３からの計測データの要求がない場合には、電源供給を開始してからＴ２後に電源供給を停止するので、電源を供給し続けることを防ぎ、バッテリ１８の電力浪費を防ぐ。

次に、電源供給部１７ａの電源供給の開始および停止の処理手順について説明する。図４は、電源供給部の電源供給の開始および停止の処理手順を説明するフローチャートである。

図４に示すように、環境計測装置１の電源がＯＮとなり(ステップＳ１０１)、電源供給部１７ａが、電源供給を開始するとともに第二タイマ１７ｃをタイマセットし(ステップＳ１０２)、電源停止要求を受付けたか否かを判断する(ステップＳ１０３)。

電源停止要求を受付けた場合には(ステップＳ１０３，Ｙｅｓ)、第二タイマを解除し、第一タイマ１７ｂをタイマセットするとともに電源供給部１７ａは、電源供給を停止し(ステップＳ１０４)、ステップＳ１０６に移行する。

一方、電源停止要求を受付けない場合には(ステップＳ１０４，Ｎｏ)、Ｔ２後に、第一タイマをタイマセットするとともに電源供給を停止する(ステップＳ１０５)。そして、Ｔ１後に、第二タイマをタイマセットするとともに電源供給を再開し(ステップＳ１０６)、ステップＳ１０３に移行する。

次に、端末装置がアクセスポイント３を介して計測データを要求し、計測データを受信する処理手順について説明する。図５は、端末装置がアクセスポイントを介して計測データを要求し、計測データを受信する処理を説明するフローチャートである。なお、図５では、説明の便宜上、電源供給部１７ａが、電源供給を行っている場合を示す。

図５に示すように、端末装置がアクセスポイント３を介して計測データの要求を行い(ステップＳ２０１)、無線ＬＡＮ通信部１１が、アンテナ１０を利用して計測データの要求を受信し(ステップＳ２０２)、受信した計測データの要求をＷｅｂサーバ１２に渡す(ステップＳ２０３)。

そして、Ｗｅｂサーバ１２は、データロガー１３に計測データの計測を要求し(ステップＳ２０４)、データロガー１３は、計測データを計測し(ステップＳ２０５)、計測データをＷｅｂサーバ１２に渡す(ステップＳ２０６)。

そして、Ｗｅｂサーバ１２は、受け取った計測データを無線ＬＡＮ通信部１１に渡し(ステップＳ２０７)、無線ＬＡＮ通信部１１は、アンテナ１０を利用して計測データをアクセスポイント３に送信し(ステップＳ２０８)、端末装置はアクセスポイント３を介して計測データを受信する(ステップＳ２０９)。

一方、Ｗｅｂサーバ１２は、無線ＬＡＮ通信部１１が計測データを送信した後、第二タイマ１７ｃのタイマセットを解除し(ステップＳ２１０)、第一タイマ１７ｂをタイマセットし(ステップＳ２１１)、電源供給部１７ａの電源供給を停止させる(ステップＳ２１２)。

上述してきたように、本実施例１では、第一タイマ１７ｂが間欠的に電源供給部１７ａに電源供給を開始させ、アクセスポイント３からの計測データ要求を受付け、計測データをアクセスポイント３に送信した後、直ちに電源停止要求部１２ｂが電源供給部１７ａを停止させるので、バッテリ１８に蓄えられた電力の消費を最小限に抑えられ、ソーラパネル１９が太陽光から変換する電力のみで駆動可能となる。

なお、本実施例１で示したアクセスポイント２〜４は、各環境計測装置１から計測データを受信し、受信した計測データを端末装置に送信していたが、アクセスポイント２〜４も環境計測装置１と同様に計測データを計測するように構成しても良い。

また、データ計測部１３ａは、センサ１４〜１６だけでなくソーラパネル１９が発電する発電量をもとにして、日射量の計測を行っても良い。

ところで、上記実施例１では、電源供給を停止させた後、予め定められた時間が経過した後に、再び電源供給を開始させていたが、本実施例２では、バッテリの電力残量によって電源供給を停止させる時間を変化させる。

また、より頻繁にデータを取得するため、あるいは長期間の雨天などソーラパネル１９による発電電力が過度に少ない状況に対処するため、ソーラパネル１９が発電する電力及びバッテリ１８の出力端子電圧の計測値からバッテリ１８の残存電力を推定し、タイマの稼動設定時間Ｔ１、Ｔ２を短縮または延長する。

すなわち、バッテリの電力残量が多い場合には、電力供給を停止させる時間を短くして、頻繁に端末装置からの計測データ要求に応答する。一方、バッテリの電力残量が少ない場合には、電力供給を停止させる時間を長くし、端末装置からの計測データ要求に対する応答回数を減らすことで、バッテリの電力消費を減少させる。

まず、本実施例２に係る環境計測システムの環境計測装置５０の構成について説明する。図６は、本実施例２に係る環境計測システムの環境計測装置の構成を示す機能ブロック図である。

図６に示すように、環境計測装置５０は、Ｗｅｂサーバ５１と、電源供給部５２とを有する。その他の構成および動作は実施例１で示した環境計測装置１と同様であるので同一の構成要素は同一の符号を付して説明を省略する。

Ｗｅｂサーバ５１は、計測データ要求部５１ａと、バッテリ監視部５１ｂと停止時間特定テーブル５１ｃと、デジタルタイマ５１ｄと、電源制御部５１ｅとを有する。なお、本実施例２におけるＷｅｂサーバ５１は、常に電源供給を受けることとなる。また、計測データ要求部５１ａは、実施例１に示した計測データ要求部１２ａと同様である。

バッテリ監視部５１ｂは、バッテリ１８の電力残量を常に監視し、バッテリ１８に蓄えられている電力残量と停止時間特定テーブル５１ｃとに基づいて停止時間を特定する。ここで、停止時間とは、電源供給部５２の電源供給を停止させておく時間のことである。図７は、停止時間特定テーブルを示す図である。

図７に示すよう電力残量が「Ｘ[ｖ]以上」の場合には、停止時間を「Ｔ_A」とし、電力残量が「Ｘ[ｖ]未満Ｙ[ｖ]以上」の場合には、停止時間を「Ｔ_B」とし、電力残量が「Ｙ[ｖ]未満」の場合には、停止時間を「Ｔ_C」とする。

なお、図７において電力Ｘ[ｖ]は電力Ｙ[ｖ]よりも大きい。また、停止時間「Ｔ_A」は、停止時間「Ｔ_B」よりも短く、停止時間「Ｔ_B」は、停止時間「Ｔ_C」よりも短い。従って、バッテリ監視部５１ｄは、バッテリ１８に蓄えられた電力が減少するにしたがい、電源供給部５２に対する電源供給の停止時間を長くする。

デジタルタイマ５１ｄは、バッテリ監視部５１ｂによって設定される停止時間をカウントする。なお、停止時間のカウントは、電源制御部５１ｅが電源供給部５２の電源供給を停止した際に開始される。

また、デジタルタイマ５１ｄは、電源制御部５１ｅが電源供給部５２の電源供給を開始させた際に、停止要求時間のカウントを開始する。ここで、停止要求時間とは、電源供給部５２が電源供給の時間を制限するものである。

電源制御部５１ｅは、デジタルタイマ５１ｄによってカウントされる時間を基にして電源供給部５２の電源供給を開始または停止させる。また、電源制御部５１ｅは、計測データ要求部５１ａが計測データを無線ＬＡＮ通信部１１に渡した後に、電源供給部５２の電源供給を停止させる。

すなわち、電源制御部５１ｅは、デジタルタイマ５１ｄがカウントする停止時間を経過した際に、電源供給部５２の電源供給を開始させ、アクセスポイント３からの計測データの要求に応答した後、直ちに電源供給部５２の電源供給を停止させる。

一方、電源制御部５１ｅは、デジタルタイマ５１ｄがカウントする停止時間を経過した際に、電源供給部５２の電源供給を開始させ、アクセスポイント３からの計測データの要求を受付けない場合には、デジタルタイマ５１ｄのカウントする停止要求時間経過後に、電源供給部５２の電源供給を停止させる。

すなわち、電源制御部５１ｅは、実施例１と同様に、無線ＬＡＮ通信部１１が計測データの要求を所定時間受付けない場合には、電源供給部５２の電源供給を停止させることで電力浪費を防ぐ。

次に、電源供給部５２に対する電源供給の開始および停止について説明する。図８は、本実施例２に係る電源供給部に対する電源供給の開始および停止を説明するタイムチャートである。なお、同図におけるＴ３は、実施例１と同様にアクセスポイント３から計測データ要求を受付けてから計測データをアクセスポイント３に送信するまでの時間を示す。

図８に示すように、バッテリ１８の電力残量が「Ｘ[ｖ]未満Ｙ[ｖ]以上」の場合には、Ｋ点で、電源供給が開始されるとともに計測データの要求を受付け、接続が確立する。Ｔ３後のＬ点で電源供給を停止し、Ｔ_B後のＭ点で電源供給を開始して接続が確立し、Ｔ３後のＮ点で電源供給を停止し、Ｔ_B後のＯ点で電源供給を開始して接続が確立する。そして、以後同様の処理を繰り返す。

また、バッテリ１８の電力残量が「Ｙ[ｖ]未満」の場合には、Ｐ点で、電源供給が開始させるとともに計測データ要求を受付け、接続が確立する。Ｔ３後のＱ点で電源供給を停止し、Ｔ_C後のＲ点で電源供給が開始され、接続が確立する。そして、以後同様に繰り返す。

また、バッテリ１８の電力残量が「Ｘ[ｖ]以上」の場合には、Ｓ点で、電源供給が開始されるとともに計測データの要求を受付け、接続が確立する。Ｔ３後のＴ点で電源供給を停止し、Ｔ_A後のＵ点で電源供給が開始され、接続が確立し、Ｔ３後のＶ点で電源供給を停止する。そして、以後同様に繰り返す。

なお、図示しないが、電源供給部５２が電源供給を開始した際に、アクセスポイント３から計測データの要求を受付けず、デジタルタイマ５１ｄがカウントする停止要求時間を経過した場合には、電源制御部５１ｅが電源供給部５２の電源供給を停止させる。

このように、電源供給部５２は、バッテリ１８に蓄えられている電力残量によって、電源供給の停止時間を動的に変化させるので、バッテリの電力残量に応じて効率良く端末装置からの計測データ要求に応答することができる。

次に、バッテリ監視部５１ｂが、停止時間を特定する処理を説明する。図９は、停止時間を特定する処理を説明するフローチャートである。なお、図９に示すフローチャートは繰り返し実行されるものとする。

図９に示すように、バッテリ監視部５１ａは、バッテリ１８の電力残量を確認し(ステップＳ３０１)、電力残量がＸ［ｖ］以上か否かを判断する（ステップＳ３０２）。電力残量がＸ［ｖ］以上ならば（ステップＳ３０２，Ｙｅｓ）、デジタルタイマ５１ｄの停止時間をＴ_Aに設定する（ステップＳ３０３）。

一方、バッテリ１８の電力残量がＸ［ｖ］以上でない場合には（ステップＳ３０２，Ｎｏ）、電力残量がＹ［ｖ］以上か否かを判断する（ステップＳ３０４）。電力残量がＹ［ｖ］以上ならば（ステップＳ３０４，Ｙｅｓ）、デジタルタイマ５１ｄの停止時間をＴ_Bに設定する（ステップＳ３０５）。

一方、バッテリ１８の電力残量がＹ［ｖ］以上でない場合には（ステップＳ３０４，Ｎｏ）、デジタルタイマ５１ｄの停止時間をＴ_Cに設定する（ステップＳ３０６）。

上述してきたように、本実施例２に係る環境計測装置５０は、バッテリ監視部５１ｂが、バッテリ１８の電力残量をもとにしてデジタルタイマ５１ｄの停止時間を動的に設定する。そして、電源制御部５１ｅが、デジタルタイマ５１ｄによってカウントされる停止時間を経過するたびに電源供給部５２の電源供給を開始し、計測データ要求に応答するので、バッテリ１８の電力残量に応じて効率良く端末装置からの計測データ要求に応答することができる。

なお、本実施例２では、電源供給部５２が、無線ＬＡＮ通信部１１およびデータロガー１３に電力供給を行ったが、これに限定されるものではなく、バッテリ１８の電力が極端に少なくなった場合に、バッテリに十分な電力が蓄積されるまでデータロガーのみに電力供給をおこない、計測データを計測する構成としても良い。

また、本実施例１および２では、エネルギー源として太陽電池（バッテリ）１８で説明してきたが、太陽電池の代わりに風力発電機、水力発電機、波力発電機など時間的に変動するエネルギー源を組み合わせても良い。

以上説明したように、本発明にかかる自然エネルギーで駆動する環境計測装置は、大がかりな発電装置を用いることなく長期間利用でき、リアルタイムに計測データ要求に応答することが求められるモニタリング装置などに対して有用である。

本実施例１に係る環境計測システムのシステム構成を示す図である。 図１に示した環境計測装置の構成を示す機能ブロック図である。 本実施例１に係る電源供給部に対する電源供給の開始および停止を説明するタイムチャートである。 電源供給部の電源供給の開始および停止の処理手順を説明するフローチャートである。 端末装置がアクセスポイントを介して計測データを要求し、計測データを受信する処理を説明するフローチャートである。 本実施例２に係る環境計測システムの環境計測装置の構成を示す機能ブロック図である。 停止時間特定テーブルを示す図である。 本実施例２に係る電源供給部に対する電源供給の開始および停止を説明するタイムチャートである。 停止時間を特定する処理を説明するフローチャートである。

符号の説明

１，５０ 環境計測装置
２，３，４ アクセスポイント
５ ホットスポット
６ 常時接続回線
１０ アンテナ
１１ 無線ＬＡＮ通信部
１２，５１ Ｗｅｂサーバ
１２ａ，５１ａ 計測データ要求部
１２ｂ 電源停止要求部
１３ データロガー
１３ａ データ計測部
１３ｂ 真値予測部
１４，１５，１６ センサ
１７ 電源管理部
１７ａ，５２ 電源供給部
１７ｂ 第一タイマ
１７ｃ 第二タイマ
１８ バッテリ
１９ ソーラパネル
５１ｂ バッテリ監視部
５１ｃ 停止時間特定テーブル
５１ｄ デジタルタイマ
５１ｅ 電源制御部

Claims (5)

1. センサを用いて周辺の環境状況に関するデータを計測する自然エネルギーで駆動する環境計測装置であって、
   自環境計測装置を駆動させるための電力を蓄積する電力蓄積手段と、
   前記電力蓄積手段によって蓄積された電力を前記自環境計測装置に対して間欠的に供給する電力供給手段と、
   前記電力供給手段が、電力供給を行っている間に無線による外部からの前記データの要求に応答するデータ要求応答手段と、
   を備えたことを特徴とする自然エネルギーで駆動する環境計測装置。
2. 前記データ要求応答手段が、前記データの要求に応答した後、前記電力供給手段が行っている電力供給を直ちに停止させる電力供給停止手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の自然エネルギーで駆動する環境計測装置。
3. 前記電力蓄積手段が蓄積している電力残量に基づいて、前記電力供給手段が前記自環境計測装置に電力供給を行う時間間隔を調節する時間間隔調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の自然エネルギーで駆動する環境計測装置。
4. 前記電力供給手段は、電力供給を開始した後、前記データ要求応答手段が前記データの要求を外部から所定時間受付けない場合に、電源供給を停止することを特徴とする請求項１、２または３に記載の自然エネルギーで駆動する環境計測装置。
5. 前記電力蓄積手段は、太陽光を電気エネルギーに変換するソーラパネルを用いて電力を蓄積することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の自然エネルギーで駆動する環境計測装置。

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