JP2007122550A - Sensor terminal, sensor net system and its control method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized sensor terminal easy to maintain, and to provide a sensor net system with a simple structure, which is easy to set in various conditions such as natural disaster prior sensing, and its control method. <P>SOLUTION: This sensor terminal comprises an observation apparatus 1 detecting a physical quantity at an observation point, a CPU part 2 performing analog signal processing to a sensor signal from the observation apparatus 1 followed by A/D conversion to generate a digital data signal; a radio part 3 transmitting the digital data signal wirelessly from the CPU part 2 to the other point and relaying a digital data signal obtained at another observation point; and a power supply part 4 supplying power for driving the observation apparatus 1, the CPU part 2 and the radio part 3, which are formed as an integrated unit. The power supply part 4 comprises a solar battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion battery, and a DC-DC converter. The sensor net system for natural disaster prior sensing or the like is constituted by using this sensor terminal. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、センサー端末、センサーネットシステム及びその制御方法に関し、特に、無線ネットワークシステムあるいは装置、無人監視システムあるいは装置等に用いて好適なセンサー端末、及びそれを用いた自然災害事前感知用のセンサーネットシステム並びにその制御方法に関する。   The present invention relates to a sensor terminal, a sensor network system, and a control method thereof, and in particular, a sensor terminal suitable for use in a wireless network system or device, an unmanned monitoring system or device, and a sensor for sensing natural disasters in advance using the sensor terminal. The present invention relates to a network system and a control method thereof.

従来技術での、地震や台風による自然災害を事前に検知して報知可能にする自然災害事前感知装置としては、例えば特許文献1に開示された土砂災害事前感知警報システム及び土石流検知装置がある。この土砂災害事前感知装置はチューブスイッチを用いた土石流検知装置を使用し、地盤異常により発生した土石流がチューブスイッチを通過する時に、この土石流の押圧力でチューブスイッチが押しつぶされることにより出力される土石流検出信号に基づいて地盤異常の発生状況を検知することができる。   As a natural disaster prior detection device that can detect and notify a natural disaster caused by an earthquake or a typhoon in advance in the prior art, for example, there is a sediment disaster prior detection alarm system and a debris flow detection device disclosed in Patent Document 1. This debris disaster pre-sensing device uses a debris flow detection device using a tube switch, and when debris flow caused by a ground fault passes through the tube switch, the debris flow output by the tube switch being crushed by the depressing force of this debris flow Based on the detection signal, it is possible to detect the occurrence of ground abnormality.

他方、従来、無線ネットワークシステムあるいは装置や無人監視システムあるいは装置等に用いるセンサー端末として、物理データを検出、データ補正処理を行うセンサー部と、A/D変換、演算処理を行うCPU部、計測データを送信する無線部と、これら各部に電源を供給する電源部とからなるものが知られている(例えば特許文献2)。それに使用する従来のセンサー端末は、電源部としてコイン型電池又は太陽電池を用いて、センサー部、CPU部、無線部に電源を供給している。   On the other hand, as sensor terminals used in wireless network systems or devices, unmanned monitoring systems or devices, etc., a sensor unit that detects physical data and performs data correction processing, a CPU unit that performs A / D conversion and calculation processing, and measurement data There is known a radio unit that transmits a power source and a power source unit that supplies power to these units (for example, Patent Document 2). The conventional sensor terminal used for it supplies a power supply to a sensor part, a CPU part, and a radio | wireless part using a coin-type battery or a solar cell as a power supply part.

特開2003−6775号公報JP 2003-6775 A 特開2004−355165号公報JP 2004-355165 A

しかし、特許文献1の自然災害事前感知装置は観測地の変化を検知する端末装置が大掛かりである。また、自然災害が起こりやすい地点は装置設置作業者がその作業を行うのが困難であることがあり、場合によっては災害の危険にさらされることがある。そのため、自然災害が起こりやすい観測地に緊急に前記端末装置を設置するのは容易ではない。   However, the natural disaster pre-sensing device disclosed in Patent Document 1 is a large-scale terminal device that detects changes in the observation location. In addition, a point where a natural disaster is likely to occur may be difficult for an apparatus installation worker to perform the work, and may be exposed to a risk of a disaster in some cases. Therefore, it is not easy to urgently install the terminal device at an observation site where natural disasters are likely to occur.

また、検知データを無線通信により子局と観測局と監視局の間で送受信させるが、観測地に設置される端末装置は太陽電池、無線通信部等の構成からなる大掛かりな装置であることから設置コストが高額である。   In addition, the detection data is transmitted and received between the slave station, the observation station, and the monitoring station by wireless communication. However, the terminal device installed at the observation site is a large-scale device composed of a solar cell, a wireless communication unit, and the like. Installation cost is high.

この状況にあって、本発明の第1の課題は、簡易な構成で自然災害事前感知用などの種々の条件に対し設置容易なセンサーネットシステム及びその制御方法を提供することにある。   In this situation, a first object of the present invention is to provide a sensor network system that can be easily installed for various conditions such as for natural disaster pre-sensing and a control method thereof with a simple configuration.

他方、従来のセンサー端末はZigBee(登録商標)や特定小電力といわれる小電力無線通信方式を用い、低消費電力CPUを用いているものの、コイン型電池を使用したセンサーネット端末では小型化を図ることは可能であるが、電源による動作時間の制限があった。また、太陽電池を使用したセンサー端末では、太陽電池の電気変換効率が悪いので太陽電池パネルを大きくする必要があり、電源による動作時間の制限は無いものの小型化を計ることが出来なかった。   On the other hand, conventional sensor terminals use a low-power wireless communication system called ZigBee (registered trademark) or specific low-power, and use a low-power CPU, but the sensor network terminal using a coin-type battery is downsized. Although it is possible, there was a limitation on the operation time by the power source. Moreover, in the sensor terminal using a solar cell, since the electrical conversion efficiency of a solar cell is bad, it is necessary to enlarge a solar cell panel, and although there was no restriction | limiting of the operation time by a power supply, size reduction could not be achieved.

また、従来のセンサー端末は、端末がセンサーによってセンシングした物理データのみネットワークを介して集中管理しているが、端末自身の電源電圧をモニターし端末の動作状況を管理することは行っておらず、定期的に電源のメンテナンスを行う必要があった。   In addition, the conventional sensor terminal centrally manages only physical data sensed by the sensor through the network, but does not monitor the power supply voltage of the terminal itself and manage the operation status of the terminal, There was a need to periodically maintain the power supply.

この状況にあって、本発明の第2の課題は、小型で、メンテナンスが容易なセンサー端末を提供することにある。   In this situation, a second problem of the present invention is to provide a sensor terminal that is small and easy to maintain.

本発明は、電源部を構成する電池の交換・再充電の人的作業を必要としないセンサー端末であって、物理データを検出するセンサー部、センサー信号にアナログ信号処理を施しA/D変換を行うCPU部、ディジタルデータ信号を無線で各端末に送信する無線部、端末の各ブロックを駆動させるための電源を供給する電源部を備え、前記電源部が自家発電ブロック、電力変換ブロック、蓄電ブロック、安定化電源ブロックを有し、電源部を構成する電池の交換・再充電の人的作業を必要としないセンサー端末である。また、本発明は、前記センサー端末を用い、自然災害事前感知を行うためのセンサーネットシステム及びその制御方法である。   The present invention is a sensor terminal that does not require human work for replacement and recharging of a battery constituting a power supply unit, and is a sensor unit that detects physical data, and performs analog signal processing on the sensor signal to perform A / D conversion. A CPU unit for performing the operation, a wireless unit for wirelessly transmitting a digital data signal to each terminal, and a power source unit for supplying power for driving each block of the terminal, wherein the power source unit is a private power generation block, a power conversion block, and a power storage block The sensor terminal has a stabilized power supply block and does not require human work for replacement and recharging of the battery constituting the power supply unit. The present invention also provides a sensor network system and a control method thereof for performing natural disaster prior detection using the sensor terminal.

すなわち、本発明のセンサー端末は、観測地点での物理量を検出するセンサー部と、該センサー部からのセンサー信号にアナログ信号処理を施しA/D変換を行いディジタルデータ信号を生成するCPU部と、該CPU部からのディジタルデータ信号を無線で他に送信すると共に別の観測地点で得られたディジタルデータ信号を中継する無線部と、前記センサー部と前記CPU部と前記無線部を駆動するための電力を供給する電源部とを備えるセンサー端末であって、前記電源部は自家発電ブロックと電力変換ブロックと蓄電ブロックと安定化電源ブロックとを有し、前記自家発電ブロックとしては太陽電池、前記電力変換ブロックとしては電気二重層キャパシタ、前記蓄電ブロックとしてはリチウムイオン電池、前記安定化電源ブロックとしてはDC−DCコンバーターが用いられたことを特徴とする。   That is, the sensor terminal of the present invention includes a sensor unit that detects a physical quantity at an observation point, a CPU unit that performs analog signal processing on the sensor signal from the sensor unit, performs A / D conversion, and generates a digital data signal; A wireless unit that transmits a digital data signal from the CPU unit to another wirelessly and relays a digital data signal obtained at another observation point, and drives the sensor unit, the CPU unit, and the wireless unit. A power supply unit that supplies power, the power supply unit having a private power generation block, a power conversion block, a power storage block, and a stabilized power supply block, the self power generation block being a solar cell, the power The conversion block is an electric double layer capacitor, the storage block is a lithium ion battery, and the stabilized power supply block Wherein the DC-DC converter is used in Te.

前記CPU部は、前記電源部の電源電圧をモニターし、そのディジタルデータを生成する機能を有し、前記電源電圧のディジタルデータは前記無線部を介して送信されるとよい。   The CPU unit may have a function of monitoring a power supply voltage of the power supply unit and generating digital data thereof, and the digital data of the power supply voltage may be transmitted via the wireless unit.

前記センサー端末は一体に形成されるとよい。   The sensor terminal may be formed integrally.

また、本発明のセンサーネットシステムは、前記センサー端末が用いられ、前記物理量を集中管理すると共に前記電源電圧を集中管理する手段を備えることを特徴とする。   The sensor network system of the present invention is characterized in that the sensor terminal is used and includes means for centrally managing the physical quantity and centrally managing the power supply voltage.

前記観測地点は自然災害の危険性がある地点であり、前記センサー部は加速度センサーからなり、前記観測地点の異常予測に使用される観測情報を収集して自然災害事前感知を行うための前記センサーネットシステムであるとよい。   The observation point is a point where there is a risk of a natural disaster, and the sensor unit includes an acceleration sensor, and the sensor for collecting the observation information used for predicting the abnormality of the observation point and performing natural disaster prior detection It should be a net system.

そして、本発明のセンサーネットシステムの制御方法は、前記センサーネットシステムの制御方法であって、前記センサー端末間でのリレー式の送受信で前記観測情報を伝送することを特徴とする。   The sensor network system control method of the present invention is the sensor network system control method, wherein the observation information is transmitted by relay transmission / reception between the sensor terminals.

以上のように、本発明によれば、小型軽量のセンサー端末を用い設置コストが安価なセンサーネットワークシステムが可能となる。さらに、小型軽量なセンサー端末を用いることから自然災害の危険性がある観測地への設置が容易な自然災害事前感知用のセンサーネットワークシステム及びその制御方法の提供が可能となる。   As described above, according to the present invention, a sensor network system using a small and light sensor terminal and having a low installation cost is possible. Furthermore, since a small and lightweight sensor terminal is used, it is possible to provide a sensor network system for detecting natural disasters in advance and a control method thereof that can be easily installed at an observation site where there is a risk of natural disasters.

また、本発明によれば、小型かつ電源部による動作時間の制限が無いセンサー端末が構成可能となる。さらに、端末の電源電圧を集中管理し動作状況を確認することによるメンテナンス容易な小型センサー端末が構成可能となる。   In addition, according to the present invention, it is possible to configure a sensor terminal that is small and has no limitation on the operation time by the power supply unit. Furthermore, it is possible to configure a small sensor terminal that is easy to maintain by centrally managing the power supply voltage of the terminal and confirming the operation status.

また、従来では、観測機器と制御部が分離されており、それぞれ観測地に設置する必要があり、かつ設置する際に支持台や支持部材が多数必要であった。しかし、本発明によれば、観測機器と無線部、CPU部、電源部が一体であるため設置作業工数が大幅に削減されるとともに支持台や支持部材が少数ですむため設置コストが安価となる。   Conventionally, the observation device and the control unit are separated from each other, and each of them must be installed at an observation site, and many support tables and support members are required for installation. However, according to the present invention, since the observation device, the radio unit, the CPU unit, and the power supply unit are integrated, the number of installation work steps can be greatly reduced and the number of support bases and support members can be reduced. .

以下に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、本発明のセンサー端末の概略を示すブロック図である。図2は、本発明のセンサー端末に係る電源部の概略を示すブロック図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a sensor terminal of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an outline of a power supply unit according to the sensor terminal of the present invention.

図1のように、本発明のセンサー端末は、センサー部である観測機器1、CPU部2、無線部3、電源部4、及びアンテナ5で構成されている。観測機器1は、物理データを検出するものである。CPU部2は、この観測機器1からの観測信号にアナログ信号処理を施しA/D変換を行うものである。無線部3は、このCPU部2からのディジタルデータ信号を無線で他のセンサー端末又は基地局に送信すると共に、他のセンサー端末から送信されたディジタルデータ信号をさらに他の端末又は基地局に中継する機能を有する。さらに、電源部4は、センサー部とCPU部と無線部を駆動させるための電源を供給する機能を有する。   As shown in FIG. 1, the sensor terminal of the present invention includes an observation device 1, which is a sensor unit, a CPU unit 2, a radio unit 3, a power supply unit 4, and an antenna 5. The observation device 1 detects physical data. The CPU 2 performs analog signal processing on the observation signal from the observation device 1 to perform A / D conversion. The wireless unit 3 wirelessly transmits the digital data signal from the CPU unit 2 to another sensor terminal or base station, and further relays the digital data signal transmitted from the other sensor terminal to another terminal or base station. It has the function to do. Furthermore, the power supply unit 4 has a function of supplying power for driving the sensor unit, the CPU unit, and the wireless unit.

図2に示すように、本発明のセンサー端末の電源部は、自家発電ブロック、電力変換ブロック、蓄電ブロック、安定化電源ブロックを有し、自家発電ブロックとしては太陽電池パネル6、電力変換ブロックとしては電気二重層キャパシタ7、蓄電ブロックとして高エネルギー密度な二次電池であるリチウムイオン電池9、安定化電源ブロックとしてDC−DCコンバーター10で構成されている。また、リチウムイオン電池9の直前には充電制御回路8を置いている。   As shown in FIG. 2, the power supply unit of the sensor terminal of the present invention includes a private power generation block, a power conversion block, a power storage block, and a stabilized power supply block. Consists of an electric double layer capacitor 7, a lithium ion battery 9 as a secondary battery having a high energy density as a storage block, and a DC-DC converter 10 as a stabilized power supply block. In addition, a charging control circuit 8 is placed immediately before the lithium ion battery 9.

ここで、センサーネットシステムのセンサー端末に太陽電池を用いる場合、太陽電池はインピーダンスが高いため、効率よく二次電池の充電は行えず、充電にはより広い面積の太陽電池パネルを必要とし端末の小型化は困難である。   Here, when a solar cell is used for the sensor terminal of the sensor network system, since the solar cell has high impedance, the secondary battery cannot be charged efficiently, and a large area solar cell panel is required for charging. Miniaturization is difficult.

そこで、本発明の実施の形態では太陽電池パネルとリチウムイオン電池の間に低インピーダンスである電気二重層キャパシタを挿入する。このとき電気二重層キャパシタは低インピーダンスのため太陽電池パネルで生成された電気を効率よく貯蓄することができる。充電の流れは、太陽電池パネルで生成された電気を一度、電気二重層キャパシタに貯蓄し、リチウムイオン電池を充電するが、効率よく充電できるので太陽電池パネルの面積を狭くすることができ、小型化が可能な自然災害事前感知装置が実現できる。   Therefore, in the embodiment of the present invention, an electric double layer capacitor having a low impedance is inserted between the solar cell panel and the lithium ion battery. At this time, since the electric double layer capacitor has a low impedance, it can efficiently store the electricity generated by the solar cell panel. As for the flow of charging, the electricity generated by the solar panel is stored once in the electric double layer capacitor and the lithium ion battery is charged, but since it can be charged efficiently, the area of the solar panel can be reduced, and it is compact It is possible to realize a natural disaster pre-sensing device that can be realized.

図面に基づいて詳しく説明する。図5は本発明のセンサー端末におけるリチウムイオン電池充電時の電気二重層キャパシタの電圧とリチウムイオン電池充電電流との関係を示し、図5(a)はリチウムイオン電池の充電電流の時間変化の図、図5(b)は電気二重層キャパシタ電圧の時間変化の図である。図5(b)のように太陽電池で生成された電気を電気二重層キャパシタに一度蓄電し、その後パルス的に充電電流をリチウムイオン電池に送る過程を繰り返している。こうすることで、太陽電池で生成された電気を効率よく蓄電できる。それゆえ、太陽電池パネルの面積を狭くすることができ、小型化が可能なセンサー端末が実現できる。   This will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 5 shows the relationship between the voltage of the electric double layer capacitor and the charging current of the lithium ion battery during charging of the lithium ion battery in the sensor terminal of the present invention, and FIG. FIG. 5 (b) is a graph showing the time change of the electric double layer capacitor voltage. As shown in FIG. 5B, the process of once storing electricity generated by the solar cell in the electric double layer capacitor and then sending the charging current to the lithium ion battery in a pulsed manner is repeated. By doing so, electricity generated by the solar cell can be efficiently stored. Therefore, the area of the solar cell panel can be reduced, and a sensor terminal that can be miniaturized can be realized.

さらに、本発明の自然災害事前感知用のセンサー端末の観測機器(センサー部)は、半導体MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)プロセスを用いて作製した小型の加速度センサーを使用することにより観測機器自体の小型化を実現するとともに、観測機器、CPU部、無線部、電源部を一体化した小型の自然災害事前感知センサー端末を実現できる。   Furthermore, the observation device (sensor unit) of the sensor terminal for natural disaster pre-sensing according to the present invention uses the small acceleration sensor produced by using a semiconductor MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) process, thereby observing the device itself. And a small natural disaster pre-sensing sensor terminal that integrates the observation device, CPU unit, radio unit, and power supply unit.

また、この電源電圧をCPU部に入れモニターし、無線通信ネットワークを介して各端末の電源を管理すると、たとえ端末の破損が起きたとしても集中管理をしているのでメンテナンスが容易である。また、観測データ及び電源電圧データを基地局のコンピュータで集中管理する際に、図3に示すように無線通信ネットワークは各装置間のリレー伝送で実現することにより電波の送信出力を抑え省電力にすることが可能となる。この省電力化は各センサー端末の太陽電池パネル及び全体外形寸法の小型化にも寄与する。   Further, when this power supply voltage is input to the CPU section and monitored, and the power supply of each terminal is managed via the wireless communication network, maintenance is easy because centralized management is performed even if the terminal is damaged. In addition, when centrally managing observation data and power supply voltage data with a base station computer, as shown in FIG. 3, the wireless communication network is realized by relay transmission between devices, thereby reducing the transmission output of radio waves and saving power. It becomes possible to do. This power saving contributes to the reduction of the solar cell panel and overall outer dimensions of each sensor terminal.

次に本発明を地震や台風による自然災害事前感知用のセンサーネットシステムとセンサー端末に実施した例を説明する。   Next, an example in which the present invention is implemented in a sensor network system and a sensor terminal for natural disaster pre-detection due to an earthquake or a typhoon will be described.

この実施例では、自然災害事前感知用センサー端末として立方体形状のセンサー端末を作製した。図4は、本実施例のセンサー端末(アクティブワイヤレスセンサー端末)の構成を示す内部透視の斜視図である。図4に示すように、外形寸法は、幅寸法aが30mm、奥行き寸法bが30mm、高さ寸法cが30mm(30×30×30mmの立方体)である。また、構成としては、上部から太陽電池パネル23、A基板(第1の基板)24、B基板(第2の基板)25、C基板(第3の基板)26、センサー搭載用基板(第4の基板)27が支柱を介して順に組み立てられている。電源部31は、A基板24、B基板25、C基板26から構成されている。A基板24は、電力変換基板であり、電気二重層キャパシタ28が搭載されている。B基板25は、充電を制御する基板である。C基板26は、出力のための基板であり、リチウムイオン電池29とDC−DCコンバーターが搭載されている。そして最下部にあるセンサー搭載用基板27には、観測機器(センサー部)としての加速度センサー、CPU部、及び無線部が搭載されている。このセンサー搭載用基板27の観測機器等が搭載されている裏面には、アンテナ30が設けられている。また、太陽電池パネル及び各基板の寸法は、幅寸法が30mm、奥行き寸法が30mm、高さ寸法が2mmで、形状は平板状である。このように、小型軽量で一体化されたセンサー端末を実現できた。   In this example, a cube-shaped sensor terminal was manufactured as a natural disaster pre-sensing sensor terminal. FIG. 4 is an internal perspective view showing the configuration of the sensor terminal (active wireless sensor terminal) of the present embodiment. As shown in FIG. 4, the outer dimensions are a width dimension a of 30 mm, a depth dimension b of 30 mm, and a height dimension c of 30 mm (30 × 30 × 30 mm cube). In addition, from the top, the solar cell panel 23, the A substrate (first substrate) 24, the B substrate (second substrate) 25, the C substrate (third substrate) 26, the sensor mounting substrate (fourth). 27) are assembled in order through support columns. The power supply unit 31 includes an A substrate 24, a B substrate 25, and a C substrate 26. The A substrate 24 is a power conversion substrate on which the electric double layer capacitor 28 is mounted. The B substrate 25 is a substrate that controls charging. The C substrate 26 is a substrate for output, and is mounted with a lithium ion battery 29 and a DC-DC converter. On the sensor mounting board 27 at the bottom, an acceleration sensor as an observation device (sensor unit), a CPU unit, and a radio unit are mounted. An antenna 30 is provided on the back surface of the sensor mounting board 27 on which an observation device or the like is mounted. The solar cell panel and each substrate have a width of 30 mm, a depth of 30 mm, a height of 2 mm, and a flat plate shape. In this way, a small and light integrated sensor terminal could be realized.

なお、本発明のセンサー端末は、本発明の要旨を変更しない範囲内で各種の変形が可能である。例えば、上記実施例では、外形を立方体形状としたが、各基板を平面状に並べて平面形状とすることもできる。あるいは太陽電池パネル面を傾斜させて太陽光を受光しやすい形状とすることもできる。   The sensor terminal of the present invention can be variously modified without departing from the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the outer shape is a cubic shape, but it is also possible to arrange each substrate in a planar shape to have a planar shape. Alternatively, the solar cell panel surface can be inclined to easily receive sunlight.

このように作製したセンサー端末を用い、本発明の第1実施例の自然災害事前感知用センサーネットシステムを構成する。このセンサーネットシステムは、地滑り、崖崩れ、陥没などの地盤異常の危険性がある観測地に設置され、地盤異常の予測に使用される観測情報を検出する手段と、観測情報を収集し、無線通信を用いて予測情報や観測情報を送受信する機能を有している。具体的には、地滑り、崖崩れ、陥没で発生する地盤の傾斜変化や加速度を観測機器である加速度センサーで検知し、その観測情報を無線通信を用いて送受信する。   The sensor network system for natural disaster pre-sensing according to the first embodiment of the present invention is configured using the sensor terminal thus manufactured. This sensor network system is installed in an observation site where there is a risk of ground anomalies such as landslides, landslides, and depressions. It has a function to transmit and receive prediction information and observation information using communication. Specifically, the ground inclination change and acceleration caused by landslides, landslides, and depressions are detected by an acceleration sensor as an observation device, and the observation information is transmitted and received using wireless communication.

ここで、地滑り、崖崩れ、陥没などの地盤異常の危険性がある観測地は装置設置作業者等が入るのに危険性がある。さらに、その観測地に大掛かりな装置を設置することにより地滑り等の自然災害を誘発する可能性があり装置の設置が困難である。そこで、本発明の自然災害事前感知用のセンサー端末は、観測機器、CPU部、無線部、電源部が一体化され小型であるため、地滑り等の地盤異常の危険性がある観測地において装置設置作業者が容易に装置を設置することができる。また、装置設置作業者が入ることが困難な観測地には、図6に示すようにラジコンヘリコプターや空気砲等による空中散布により観測地に設置する。すなわち、図6は本実施例の自然災害事前感知用センサーネットシステムでのセンサー端末の空中散布例を示す図であり、32は観測地、34はセンサー端末、33はラジコンヘリコプター、35は基地局である。その空中散布の様子を点線の矢印で示した。   Here, there is a risk that equipment installation workers and the like may enter an observation site where there is a risk of ground abnormalities such as landslides, landslides, and depressions. Furthermore, installation of a large-scale device at the observation site may induce natural disasters such as landslides, making it difficult to install the device. Therefore, the sensor terminal for natural disaster pre-sensing of the present invention is small in size because the observation device, CPU unit, radio unit, and power supply unit are integrated, so that the device is installed in the observation site where there is a risk of ground abnormality such as landslides. An operator can easily install the apparatus. In addition, as shown in FIG. 6, installation is performed at an observation site where it is difficult for an operator to install the device by air spraying using a radio control helicopter or an air gun. That is, FIG. 6 is a diagram showing an example of aerial dispersion of sensor terminals in the sensor network system for natural disaster pre-sensing of the present embodiment, where 32 is an observation site, 34 is a sensor terminal, 33 is a radio control helicopter, and 35 is a base station. It is. The state of the aerial spray is indicated by dotted arrows.

次に本発明の第2実施例での自然災害事前感知用のセンサーネットシステムを図面に基づいて説明する。図7は本実施例での自然災害事前感知用センサーネットシステムの河川への設置例を示す図であり、36は河川、37はセンサー端末、22は基地局を示す。また、太い矢印は無線通信を表す。   Next, a sensor network system for natural disaster pre-sensing according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a view showing an example of installation of a sensor network system for natural disaster pre-sensing in a present embodiment in a river, 36 is a river, 37 is a sensor terminal, and 22 is a base station. A thick arrow represents wireless communication.

図7に示すように、本実施例のセンサー端末は洪水の危険性がある河川等の水面に設置され、水面変位の異常の予測に使用される観測情報を検出する手段と、観測情報を収集し、無線通信を用いて予測情報や観測情報を送受信する機能とを有している。具体的には、本発明の自然災害事前感知用センサー端末を水面に浮かべ水面変化時の加速度を観測機器である加速度センサーで検知し、その観測情報を無線通信ネットワークを用いて送受信する。なお、本実施例で用いるセンサー端末は上記のように小型軽量で一体化されていることから、簡易な装置を用いて水面に浮かべることが可能になった。   As shown in FIG. 7, the sensor terminal of this embodiment is installed on the water surface of a river or the like where there is a risk of flooding, and it collects the observation information and means for detecting observation information used for predicting an abnormality in the water surface displacement. And has a function of transmitting and receiving prediction information and observation information using wireless communication. Specifically, the natural disaster prior detection sensor terminal of the present invention floats on the surface of the water and detects the acceleration when the water surface changes with an acceleration sensor, which is an observation device, and transmits and receives the observation information using a wireless communication network. In addition, since the sensor terminal used by a present Example is small and lightweight and integrated as mentioned above, it became possible to float on the water surface using a simple apparatus.

以上説明したように本発明のセンサー端末は、小型軽量、省電力で、一体化され、メンテナンスが容易な端末である。このセンサー端末を用いることにより、種々の設置形態で、種々の物理データを集中管理するセンサーネットシステムが可能になる。   As described above, the sensor terminal of the present invention is a small, lightweight, power-saving, integrated terminal that is easy to maintain. By using this sensor terminal, a sensor network system that centrally manages various physical data in various installation forms becomes possible.

本発明のセンサー端末の概略を示すブロック図。The block diagram which shows the outline of the sensor terminal of this invention. 本発明のセンサー端末に係る電源部概略を示すブロック図。The block diagram which shows the power supply part outline which concerns on the sensor terminal of this invention. 本発明の自然災害事前感知用センサーネットシステムの無線通信ネットワーク構成を示す図。The figure which shows the radio | wireless communication network structure of the sensor network system for natural disaster prior detection of this invention. 本発明の一実施例のセンサー端末の内部を透視した斜視図。The perspective view which saw through the inside of the sensor terminal of one Example of this invention. 本発明のセンサー端末でのリチウムイオン電池充電時の電気二重層キャパシタ電圧とリチウムイオン電池充電電流との関係を示し、図5(a)はリチウムイオン電池の充電電流の時間変化の図、図5(b)は電気二重層キャパシタの電圧の時間変化の図。The relationship between the electric double layer capacitor voltage and the charging current of the lithium ion battery during charging of the lithium ion battery in the sensor terminal of the present invention is shown. FIG. 5 (a) is a diagram of the time change of the charging current of the lithium ion battery. (B) is a figure of the time change of the voltage of an electric double layer capacitor. 本発明の一実施例の自然災害事前感知用センサーネットシステムでのセンサー端末の空中散布例を示す図。The figure which shows the example of aerial spraying of the sensor terminal in the sensor network system for natural disaster prior detection of one Example of this invention. 本発明の他の実施例での自然災害事前感知用センサーネットシステムの河川への設置例を示す図。The figure which shows the example of installation to the river of the sensor network system for natural disaster prior detection in the other Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 観測機器(センサー部)
2 CPU部
3 無線部
4,31 電源部
5,30 アンテナ
6,23 太陽電池パネル
7,28 電気二重層キャパシタ
8 充電制御回路
9,29 リチウムイオン電池
10 DC−DCコンバーター
21,34,37 センサー端末
22,35,38 基地局
24 A基板
25 B基板
26 C基板
27 センサー搭載用基板
32 観測地
33 ラジコンヘリコプター
36 河川
a 幅寸法
b 奥行き寸法
c 高さ寸法
1 Observation equipment (sensor part)
2 CPU section 3 Radio section 4, 31 Power supply section 5, 30 Antenna 6, 23 Solar cell panel 7, 28 Electric double layer capacitor 8 Charge control circuit 9, 29 Lithium ion battery 10 DC-DC converter 21, 34, 37 Sensor terminal 22, 35, 38 Base station 24 A board 25 B board 26 C board 27 Sensor mounting board 32 Observation site 33 Radio control helicopter 36 River a Width dimension b Depth dimension c Height dimension

Claims (6)

観測地点での物理量を検出するセンサー部と、
該センサー部からのセンサー信号にアナログ信号処理を施しA/D変換を行いディジタルデータ信号を生成するCPU部と、
該CPU部からのディジタルデータ信号を無線で他に送信すると共に別の観測地点で得られたディジタルデータ信号を中継する無線部と、
前記センサー部と前記CPU部と前記無線部を駆動するための電力を供給する電源部とを備えるセンサー端末であって、
前記電源部は自家発電ブロックと電力変換ブロックと蓄電ブロックと安定化電源ブロックとを有し、前記自家発電ブロックとしては太陽電池、前記電力変換ブロックとしては電気二重層キャパシタ、前記蓄電ブロックとしてはリチウムイオン電池、前記安定化電源ブロックとしてはDC−DCコンバーターが用いられたことを特徴とするセンサー端末。
A sensor unit that detects physical quantities at the observation point;
A CPU unit that performs analog signal processing on the sensor signal from the sensor unit and performs A / D conversion to generate a digital data signal;
A wireless unit that wirelessly transmits the digital data signal from the CPU unit to the other and relays the digital data signal obtained at another observation point;
A sensor terminal comprising: a power supply unit that supplies power for driving the sensor unit, the CPU unit, and the wireless unit;
The power supply unit includes a private power generation block, a power conversion block, a power storage block, and a stabilized power supply block. The self power generation block is a solar cell, the power conversion block is an electric double layer capacitor, and the power storage block is lithium. A sensor terminal, wherein a DC-DC converter is used as the ion battery and the stabilized power supply block.
前記CPU部は、前記電源部の電源電圧をモニターし、そのディジタルデータを生成する機能を有し、前記電源電圧のディジタルデータは前記無線部を介して送信されることを特徴とする請求項1記載のセンサー端末。   2. The CPU unit has a function of monitoring a power supply voltage of the power supply unit and generating digital data thereof, and the digital data of the power supply voltage is transmitted via the wireless unit. The described sensor terminal. 一体に形成されたことを特徴とする請求項2記載のセンサー端末。   The sensor terminal according to claim 2, wherein the sensor terminal is integrally formed. 請求項2又は3記載のセンサー端末が用いられ、前記物理量を集中管理すると共に前記電源電圧を集中管理する手段を備えることを特徴とするセンサーネットシステム。   4. The sensor network system according to claim 2, further comprising means for centrally managing the physical quantity and centrally managing the power supply voltage. 前記観測地点は自然災害の危険性がある地点であり、前記センサー部は加速度センサーからなり、前記観測地点の異常予測に使用される観測情報を収集して自然災害事前感知を行うことを特徴とする請求項4記載のセンサーネットシステム。   The observation point is a point where there is a risk of a natural disaster, and the sensor unit includes an acceleration sensor, and collects observation information used for predicting an abnormality of the observation point and performs natural disaster pre-sensing. The sensor network system according to claim 4. 請求項5記載のセンサーネットシステムの制御方法であって、前記センサー端末間でのリレー式の送受信で前記観測情報を伝送することを特徴とするセンサーネットシステムの制御方法。   6. The sensor network system control method according to claim 5, wherein the observation information is transmitted by relay transmission / reception between the sensor terminals.
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