JP2007073020A - 湿度、温度センサの計測信号を無線ｌａｎにより伝送するシステム - Google Patents

Abstract

【課題】衣服内環境を測定するためには被測定体（人体）に温度センサおよび湿度センサを貼り付け、各々のセンサから長いケーブルを引き出して外部の信号変換器につなぎ、そこで計測信号に変換して測定値を読み取る方法か、あるいは温度サンサおよび湿度センサを貼り付け、同じ被測定体にデータロガを取り付けて一旦データをロギングした後、一括してデータを呼び出す方法が取られている。前者はリアルタイムに計測値を読むことができるが、各センサから長いケーブルを引く必要があり、被計測体の自由な運動を妨げるという欠点が、後者にはデータロガに一旦データを蓄えてからでないと計測が完了しないという欠点がある。
【解決手段】無線ＬＡＮを利用することにより、被測定体に取り付けられたＣＰＵから計測データが外部に無線で伝送できるので、データロガのコンパクト性とリアルタイム計測の両者の利点を同時に手に入れることができる。
【選択図】図５

Description

衣服内環境測定のための代表的な測定項目に温度と湿度のリアルタイム計測またはメモリ計測が挙げられる。従来これらは次の二つの方法で計測されている。
１．温度サンサと湿度センサを夫々の信号変換器に対し長いケーブル（通常５ｍ、最長１５ｍ程度）で接続し、測定信号を外部に取り出す。この計測法はリアルタイム測定が可能で測定データは時間の経過と共に実数値として数値表示し、記録紙に打ち出されるか波形として記録される。
２．信号変換器自体をからだの腰の部分等に付けておき、温度・湿度センサを夫々短いケーブル（通常５０ｃｍ前後）で接続する。この場合、信号はデジタル化されて信号変換器内にストレージされ、一定量蓄積されたデータはまとめて外部に取り出される。この種の温・湿度計測はいわゆるメモリ式と呼ばれるもので、記憶容量により測定チャンネル数および測定時間等が制約される。この方式の場合計測中にデータの表示はできず、計測終了後一括して出力するため、リアルタイムのモニタは不可能である。

本発明では、例えば米国Ｌａｎｔｏｒｏｎｉｘ社のＷｉｒｅｌｅｓｓ ｄｅｖｉｃｅｓｅｒｖｅｒ（無線ＬＡＮ技術）を用いて問題解決を行うもので、無線ＬＡＮに使われる商品はＷｉＰｏｒｔまたはその同等品である。Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｄｅｖｉｃｅｓｅｒｖｅｒ自体は公知の技術であり、従って本発明は限定された用途の特許に属するものである。

衣服内環境の測定は通常からだの４箇所ないし８箇所程度の部位に温度センサおよび湿度センサを取り付け、その上に各種の衣服を着用し計測を行う。通常温度センサおよび湿度センサは５ｍ程度の長さのケーブルで信号変換器に接続されているので被測定体（人体）は測定中は常にこのケーブルを引きずっている。このケーブルの重量は１ｍあたり約２５ｇｒであるので５ｍでは１２５ｇｒ、それを８箇所付けると１ｋｇの重量を常時背負うこととなる。測定の条件によっては高所または遠隔位置の場合もありケーブルの長さは１５ｍに及ぶこともあり、そのためケーブルの重量だけでも約３ｋｇになる。
一部の企業あるいは大学の研究所では人口気象室を保有して環境全体の温・湿度を任意に変化させて衣服内環境の測定を行うか、あるいは汗かきマネキンを保有している研究機関もある。
しかし、未だ衣服内環境のリアルタイム計測に関しては多くの研究所あるいは研究機関がケーブルの重量について未解決のまま問題を抱えている。

温・湿度センサから計測信号を有線で取り出すことが多くの困難をもたらしている。問題解決のためそれを無線で可能にすることを考えなくてはならない。

図１

は本特許の概要を示している。本システムは移動局（１）と固定局（２）により構成される。

移動局（１）（計測される人体等に取り付けられる）の構成：
各センサ部
温度センサ（温度検出素子）ＳＴ１により検出された温度の変動は温度用アンプＡＡＴ１によりアナログ信号に変換され、さらにそれに直結するデジタル変換アンプＤＡＴによりデジタル信号に変換される。通常ＳＴ１には白金抵抗測温体が使用される。なお、温度センサが複数使われる時はＳＴ１以下ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４となる。
湿度センサ（湿度検出素子）ＳＲＨ１により検出された湿度の変動は湿度用アンプＡＲＨ１によりアナログ信号に変換され、さらにそれに直結するデジタル変換アンプＤＡＲＨによりデジタル信号に変換される。この場合ＳＲＨ１には高分子薄膜静電容量型が使用される。なお、温度センサが複数使われる時はＳＲＨ１以下ＳＲＨ２、ＳＲＨ３、ＳＲＨ４となる。
記録器部
それぞれデジタル信号化された温・湿度の変動は記録器のＣＰＵ部（中央演算処理ユニット）ＣＰにおくられる。ＣＰＵ部ＣＰはそれぞれの信号を制御・演算してインターフェースＩ／Ｆを通って移動局（１）のＬＡＮ送受信器ＴＲ１へ送られる。
固定局（２）から予め送られてきている指令（タイマの設定、計測の開始・終了・測定間隔の設定等）に準拠して、移動局（１）のＬＡＮ送受信器ＴＲ１を介して、計測結果を無線ＬＡＮにより固定局（２）に伝送する。
なお、送出されるデータと同じ内容のものが、予備情報として記録される。
電源ＥＸＢは乾電池を使用する。

固定局（２）（被測定体から離れた机上等に設置される）の構成
移動局（１）の無線ＬＡＮ送受信器ＴＲ１より固定局（２）に対し温・湿度の計測データが伝送される。固定局（２）は次のような基本機能を有する。
ａ．移動局（１）装置内のタイマの設定、計測開始・終了・測定間隔の指定。
ｂ．測定中の生データ送り出しの開始と停止の指令。
ｃ．一括転送機能を持つ。一括転送とはつぎのような機能である。
ＬＡＮに異常があってもＣＰＵ部ＣＰの記録結果を回収できる。これはパソコンＰＣをｆ−１を介さず有線で直結しｇ−１により記録内容をそのまま回収し、バイナリ形式のファイルを作り、それを基にパソコンＰＣ内でテキスト形式のファイルを作ることができる。ｇ−２はｇ−１の指令信号である。
移動局（１）の無線ＬＡＮ送受信器ＴＲ１より固定局（２）側のＬＡＮ送受信器ＴＲ２に送られたデータは最終的には汎用パソコンＰＣに接続し、リアルタイムの実数値として数値表示し、また時間の経過に伴う波形の記録を行う。
通信距離は屋内で約１００ｍである。
無線ＬＡＮは電波法により規制を受けるが、無線ＬＡＮの製造者が種々の規制に基づき製品を製造するものであり、規制の範囲以内であれば製品の使用者はこの制約を受けるものではない。
電源ＰＳには商用電源（ＡＣ１００Ｖ等）または電池等の直流電源を用いる。

発明の効果

無線ＬＡＮ技術による計測データの伝送およびその取り出しは、従来の衣服内環境測定にみられるセンサと信号変換器の長いケーブルの接続による煩わしさがなくなる。また長いケーブルを使わない場合にでも、データの収集をデータロガに頼る非リアルタイム計測等のまどろっこしさから、これらの計測に携わる人々を解放する。常に人には実際の測定値をリアルタイムで見たいという欲望があるが、この技術はその欲望を満足させるものである。

衣服内環境測定のために現在考え得る最良の形態を

図２

、

図３

および

図４

に示す。

図５

は本案の実施例である。

従来、衣服内環境（衣服内気候とも呼ばれる）測定を行う場合、計測値をリアルタイムで計測するために、温度検出素子および湿度検出素子を信号変換のために夫々の信号変換器まで長いケーブルで接続するか、またはリアルタイム計測を放棄して計測値を一度データロガ等に記憶させ、計測終了後一括してデータを取り出すか、いずれかの方法であった。本案によれば、リアルタイム計測でありながら被測定体と信号変換器を長いケーブルで接続する必要がなく、またデータの一括保管も可能であるという幾多の長所を有する測定方法が実現できる。
この計測器の開発により被測定体データの収集とそれらの読み取りが完全に切り離されるため、室内一般、あるいは冷凍庫や溶鉱炉、その周辺などの過酷な環境でも、また屋外でも、どのような気象条件、即ち、晴天でも、曇った日でも、雨でも、風でも、また雪の日でも、またどのような着衣、即ち通常の着衣は言うに及ばす、作業着（耐寒・耐熱を含む）、スポーツ着等全ての条件における衣服内環境の計測が可能になる。また、距離をおいて計測中の被測定体（人体）に急激な変化があった場合、データの変化と同時に被測定体の変化状態も目視観察ができるため危険な環境で作業をしている場合などの安全管理にも用いることができる。

本計測システムの作動の系統図を示す。 本計測システムに用いられる温度センサ（温度検出素子）の形態を示す。 本計測システムに用いられる湿度センサ（湿度検出素子）の形態を示す。 移動局（１）記録部の概観（一部カットアウトしてある）で被測定体に取り付けて使用する。また、移動局（１）は底面にデータの一括転送のための排出用ポートｇ−１と、これらの指令ｇ−２接続用コネクタ、外部電池用コネクタおよび切り換えスイッチが描かれている。 移動局（１）と、固定局（２）の間で計測データの交信の状態を示す。

符号の説明

（１） 移動局
（２） 固定局
ＳＴ１ 温度センサ（温度検出素子）ケーブルの先端に移動局と接続するプラグを有す。
ＳＴ２ 〃
ＳＴ３ 〃
ＳＴ４ 〃
ＡＡＴ１ 温度用アナログアンプ基板。
ＡＡＴ２ 〃
ＡＡＴ３ 〃
ＡＡＴ４ 〃
ＤＡＴ 温度アナログ信号のデジタル変換用アンプ基板。
ＳＲＨ１ 湿度センサ（湿度検出素子）ケーブルの先端に移動局と接続するプラグを有す。
ＳＲＨ２ 〃
ＳＲＨ３ 〃
ＳＲＨ４ 〃
ＡＲＨ１ 湿度用アナログアンプ基板。
ＡＲＨ２ 〃
ＡＲＨ３ 〃
ＡＲＨ４ 〃
ＤＡＲＨ 湿度アナログ信号のデジタル変換用アンプ基板。
ＣＰ それぞれデジタル化された温・湿度信号を制御・演算する記録器のＣＰＵ部基板。
Ｉ／Ｆ 移動局内部のＣＰＵ部ＣＰと無線ＬＡＮ送受信器ＴＲ１用のインターフェース基板。
ＴＲ１ 温・湿度のデータを固定局（２）に伝送する無線ＬＡＮ送受信器。
ＴＲ２ 伝送された温・湿度のデータを受ける固定局（２）の無線ＬＡＮ送受信器。
ＰＣ 固定局（２）に伝送された温・湿度のデータを数値表示する汎用パソコン。
ＥＸＢ 移動局（１）の電源用電池。
ＰＳ 固定局（２）のための電源。
Ｃ ケーブル。
Ｐ−Ｔ 温度センサのケーブルに接続されたプラグ。
Ｐ−ＲＨ 湿度センサのケーブルに接続されたプラグ。
Ｒ−Ｔ 温度用アナログアンプのためのレセプタクル。
Ｒ−ＲＨ 湿度用アナログアンプのためのレセプタクル。
Ｒ−ＥＸ 外部電池接続用レセプタクル。
Ｒ−Ｒ 有線による一括転送用のレセプタクル。
ＳＷ 移動局（１）の電源スイッチ。
Ｐ．Ｌ 移動局（１）の作動状態を示すパイロットランプ。
ｆ−１ 移動局（１）から固定局（２）に伝送される温・湿度のデータ。
ｆ−２ 固定局（２）から移動局（１）に伝送される各種指令。
Ｓ−ＳＷ 移動局（１）底面にある電源切り換え用スイッチ。
ｇ−１ 有線により一括転送する温・湿度データの流れ。
ｇ−２ 有線により一括転送を行う場合の指令。

Claims (1)

1. 無線ＬＡＮを用いた衣服内環境測定装置

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