JP2007206748A - 無線センサシステム - Google Patents

Abstract

【課題】無線センサ装置の検出方向や感度レベルの設定を簡単に行う。
【解決手段】本発明に係る無線センサシステム１は、ドアや窓等の開閉を検知する無線センサ装置２と、該無線センサ装置２と無線によってデータのやり取りを行う無線基地局３と、を備えている。無線基地局３の側には、加速度の検出方向を設定するための検出方向設定部（不図示）と、前記無線センサ装置２の感度レベルを設定するための感度レベル設定部（不図示）とが配置されていて、該無線基地局３の側において検出方向や感度レベルを設定できるようになっている。したがって、無線センサ装置２の側にてそれらの設定をする必要が無いので、設定を簡単に行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線センサ装置と無線基地局との間で無線によりデータのやり取りを行う無線センサシステムに関する。

従来、侵入者の有無を無線センサにて検知するようにした無線センサシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図８は、従来の無線センサシステムの構成の一例を示す模式図であり、図中の符号１２０は、各所に配置されるセンサを示し、符号１２１は、該センサ１２０の検知情報を無線信号にて送信する送信機を示し、符号１０３は、集中監視を行うためのコントローラを示す。

また、加速度センサを用いて、監視対象物が移動したか否かを検知できるようにした技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

したがって、特許文献２に示される加速度センサをドアや窓等の開閉部分に配置して、特許文献１に示されるような無線センサシステムを構築することも考えられる。
特開平１０−３２６３８４号公報 特開２００３−１５１０３８号公報

ところで、ドアや窓等には、水平に移動するものや、上下に移動するものや、垂直軸回りに回転するものや、水平軸回りに回転するものなど、様々なものがあり、加速度変化を検出すべき方向も（ドア等の動き方に応じて）異なる。また、その動き方も様々であり、比較的急激に移動されるものもあれば、ゆっくりと移動されるものもある。したがって、加速度を検出すべき方向の設定や、センサ感度の設定を、各加速度センサについて個別に行う必要があるが、その設定を、センサ１２０の側とコントローラ１０３の側の両方で行うようになっている場合には該センサ１２０とコントローラ１０３との間を作業者が行ったり来たりしなければならず、その調整作業が面倒になるという問題があった。

一方、加速度センサを設置した後に、その出力が様々な原因で変動してしまうことがあった。例えば、加速度センサを両面テープなどで固定しただけのような場合には、加速度センサが正規取り付け状態から傾いてしまい、それに伴って、センサ出力も変動してしまうし、温度変化や電圧変動（例えば、電池の電圧の変動）に伴ってセンサ出力も変動してしまい、最悪の場合には開閉検知ができなくなってしまうという問題もあった。

本発明は、上述した問題を解決する無線センサシステムを提供することを目的とするものである。

請求項１に係る発明は、図１乃至図３に例示するものであって、無線センサ装置（２）と無線基地局（３）とを備えていて、無線によりデータのやり取りを行う無線センサシステム（１）において、
前記無線センサ装置（２）は、ドアや窓等の移動体が移動されたか否かの検知を行う加速度センサ（２０）と、前記無線基地局（３）との間でデータのやり取りを行うためのセンサ側送受信部（２１）と、ＣＰＵ（２２）と、を有し、
前記無線基地局（３）は、前記無線センサ装置（２）との間でデータのやり取りを行うための基地局側送受信部（３１）と、加速度の検出方向を設定するための検出方向設定部（図４の符号５１参照）と、前記加速度センサ（２０）の感度レベルを設定するための感度レベル設定部（図４の符号５２参照）と、を有することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記無線センサ装置（２）は、移動体が移動したか否かの判断基準となる閾値を出力する閾値出力部（２５）と、該閾値出力部（２５）からの閾値と前記加速度センサ（２０）からの出力とを比較して移動体の移動の有無を判別する移動判別部（２６）と、を有することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記無線センサ装置（２）は、前記加速度センサ（２０）からの出力の平均値を算出する平均値算出部（２７）と、該平均値算出部（２７）により算出された値に基づき閾値を算出する閾値算出部（２８）と、を有し、
前記閾値算出部（２８）にて算出された閾値が前記閾値出力部（２５）に入力されることを特徴とする。

なお、括弧内の番号などは、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。

請求項１及び２に係る発明によれば、加速度の検出方向や感度レベルの設定を前記無線基地局の側だけで行うことができ、該無線基地局と前記無線センサ装置との間を行ったり来たりする必要が無いため、設定作業を簡単にすることができる。

請求項３に係る発明によれば、移動体の移動の有無を判別する際の基準となる閾値は、前記加速度センサからの出力に基づき更新されるので、該加速度センサの出力が温度等の影響を受けて変動していたとしても、移動体の移動を正確に判別することができる。

以下、図１乃至図３等に沿って、本発明を実施するための最良の形態について説明する。ここで、図１は、本発明に係る無線センサシステムの全体構成の一例を示す概略図であり、図２は、無線センサ装置の構成の一例を示すブロック図であり、図３は、無線基地局の構成の一例を示すブロック図である。

本発明に係る無線センサシステムは、図１に符号１で例示するものであって、無線センサ装置２と無線基地局３とを備えていて、無線によりデータのやり取りを行うように構成されている。

このうち、無線センサ装置２は、図２に示すように、ドアや窓等の移動体（不図示）が移動されたか否かの検知を行う加速度センサ２０と、前記無線基地局３との間でデータのやり取りを行うためのセンサ側送受信部２１と、ＣＰＵ２２と、を備えている。なお、該無線センサ装置２は、電源（電池）を内蔵したものとすると良い。

また、無線基地局３は、図３に示すように、前記無線センサ装置２との間でデータのやり取りを行うための基地局側送受信部３１と、加速度の検出方向を設定するための検出方向設定部（図４の符号５１参照）と、前記加速度センサ２０の感度レベルを設定するための感度レベル設定部（図４の符号５２参照）と、を備えており、これらの設定部５１，５２の設定情報は前記基地局側送受信部３１から無線センサ装置２に送信され、加速度センサ２０の検出方向や感度レベルを設定できるように構成されている。ここで、加速度の検出方向とは、移動体の移動方向に一致するものであって、加速度センサ２０に関する方向（例えば、図５に示す“よこ方向±ｘ”、“たて方向±ｙ”或いは“前後方向±ｚ”）によって規定されるものである。つまり、移動体の移動方向が“よこ方向±ｘ”ならば検出方向設定部５１にて“よこ”を選択し、移動体の移動方向が“たて方向±ｙ”ならば検出方向設定部５１にて“たて”を選択し、移動体の移動方向が“前後方向±ｚ”ならば検出方向設定部５１にて“前後”を選択するようにすると良い。また、感度レベルは複数のレベル（例えば、３段階から１０段階程度）から任意のレベルを選択できるようにしておくと良い。本発明によれば、加速度の検出方向や感度レベルの設定を前記無線基地局３の側だけで行うことができ、該無線基地局３と前記無線センサ装置２との間を行ったり来たりする必要が無いため、設定作業を簡単にすることができる。

その場合、前記無線センサ装置２は、移動体が移動したか否かの判断基準となる閾値を出力する閾値出力部２５と、該閾値出力部２５からの閾値と前記加速度センサ２０からの出力とを比較して移動体の移動の有無を判別する移動判別部２６と、備えるようにすると良い。

また、前記無線センサ装置２は、前記加速度センサ２０からの出力の平均値を算出する平均値算出部２７と、該平均値算出部２７により算出された値に基づき閾値を算出する閾値算出部２８と、を有し、前記閾値算出部２８にて算出された閾値が前記閾値出力部２５に入力されるようにすると良い。そのように構成した場合には、移動体の移動の有無を判別する際の基準となる閾値は、前記加速度センサ２０からの出力に基づき更新されるので、該加速度センサ２０の出力が温度等の影響を受けて変動していたとしても、移動体の移動を正確に判別することができる。

本実施例においては、図１乃至図３に示す構成の無線センサシステムを構築した。以下、具体的に説明する。

本実施例に係る無線センサシステム１は、図１に示すように、複数の無線センサ装置２と、各無線センサ装置２との間で無線によりデータのやり取りを行うセンサ基地局（無線基地局）３と、により構成した。

各無線センサ装置２は、図２に示すように、ドアや窓等が開閉されたか否かの検知を行う加速度センサ２０と、ＣＰＵ２２と、センサ基地局３との間でデータのやり取りを行うセンサ側送受信部２１と、アンテナ２９と、ブザー２３と、電池２４とによって構成した。ＣＰＵ２２はワンチップマイコンなどで構成し、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュ型メモリ、Ａ／Ｄ変換回路、デジタルＩ／Ｏ回路を内蔵させておいた。ＲＯＭやフラッシュ型メモリには制御プログラムを内蔵し、センサ側送受信部２１の制御や加速度センサ２０のデータ取得、処理を行うようにした。ＲＡＭにはセンサの測定値などを格納させた。なお、加速度センサ２０からのアナログ信号はＣＰＵ２２に内蔵したＡ／Ｄ変換回路によってデジタル信号に変換され、後処理のためにＲＡＭ内に記録保持される。センサ基地局３への送信は、常に行うのではなく、加速度センサ２０の出力値が指定値を超えた時などの場合にのみ行うようにした。これにより、消費電力を低減することができた。なお、センサ基地局３から受信したデータにより、その設定変更や指定動作を実行するようにしても良い。

一方、センサ基地局３には、図３に示すように、各センサ装置２との間でデータのやり取りを行うための基地局側送受信部３１と、アンテナ３９と、ＣＰＵ３２と、ホストＩ／Ｆ３３とを設け、該Ｉ／Ｆ３３にはパソコン４を接続した。また、ＣＰＵ３２には制御ソフトを内蔵しておいて、基地局側送受信部３１やホストＩ／Ｆ３３の制御を行うようにした。

そして、上述したパソコン４には制御ソフトをインストールしておいて、図４に示すような画面がモニターに表示されるようにした。図４に示す画面では、
・ ＩＤによる加速度センサの選択（符号５０参照）
・ “たて”、“よこ”、“前後”の内から、加速度の検出方向の選択（符号５１参照）
・ 感度レベル（１が敏感で、５は鈍感）の選択（符号５２参照）
を実行できるようになっており、設定ボタン５３をクリックすると、選択されたセンサ装置２に対して設定情報が送られて設定が完了するようになっている。つまり、本実施例においては、パソコン４に前記制御ソフトがインストールされることにより、
・ 加速度の検出方向を設定するための検出方向設定部と、
・ 前記加速度センサ２０の感度レベルを設定するための感度レベル設定部と、
が構築されている。なお、上述した無線センサ装置２の側には、図５に示すような、“たて”、“よこ”、“前後”の方向が記載されているので、ドアや窓の開閉方向と一致する方向を上述の検出方向として設定すれば良い。また、パソコン内部で実行される制御ソフトの設定や操作は、パソコンのタッチパネルやマウスやキーボードで行ったり、該パソコンのｗｗｗサーバー機能を利用して、別のパソコンにて行ったりした。ところで、実際の取り付け方向とセンサ基準方向の関連付けであるが、センサの定常出力値から重力加速度がかかっている向きがわかるので、この値から実際の取り付け方向を判別し、設定画面には、実際の取り付け方向を反映した図を表示することもできる。

ところで、上述した無線センサ装置２には、ドア等の開閉の判断基準となる閾値を出力する閾値出力部２５と、前記加速度センサ２０の検知結果と前記閾値出力部２５からの閾値とを比較し、ドア等が開閉されたか否かを判別する移動判別部２６と、を設けた。

また、この無線センサ装置２には、センサ出力の平均値を算出する平均値算出部２７と、該算出された平均値に基づき閾値を算出する閾値算出部２８と、を設け、該閾値算出部２８にて算出された閾値が逐次閾値出力部２５に入力されるようにした。

以下、閾値の更新について説明する。

ドア等が開閉されずに静止している場合であっても、加速度センサ２０のアナログ出力は、一定値を取らず、例えば図６に示すように変動してしまうことがある。図中の符号６０に示すような高周波ノイズは電源回路からのノイズであるが、このノイズの大きさは電池の出力電圧変動等に伴って変動する。また、加速度センサ２０のアナログ出力は、周囲温度が変化した場合や、センサの取り付け位置がずれた場合などにも変動する（符号６１，６２参照）。なお、３軸加速度センサの場合には、図７に示すように、センサ出力の変動傾向が軸によって異なる。また、上述の“センサの取り付け位置のズレ”は、センサを両面テープなどで接着したような場合に起こり得る。

そこで、本実施例では、加速度センサ２０からのアナログデータを、ＣＰＵ２２内のＡ／Ｄ変換回路によって１０ビットのデジタルデータ（つまり、０から１０２３のデータ）に変換し、６４ｍＳ毎に１０個ずつのデータを得るようにした。そして、これら１０個のデータｄ［０］、ｄ［１］、…、ｄ［９］のうち、最大と最小とを除く８個のデータの平均値Ｄと振幅ａとを取得し、ＣＰＵ内のメモリ（不図示）に保存した。該メモリには、平均値Ｄと振幅ａとを５０個ずつ保存できるようにした。なお、５１個目のデータを取得した場合には、５０個の中の最も古いデータと置き換えて保存するようにした。そして、平均値算出部２７は、それら５０個のデータに基づき、Ｄの平均値Ａｄと振幅ａの平均値Ａａとを算出するようにした。さらに、閾値算出部２８は、それらの値Ａｄ，Ａａに基づき、閾値Ｓを求めるようにした。なお、式中のＫは、各感度レベルにつき予め設定されている感度係数であり（下表参照）、Ｄｍａｘは、上述のＡ／Ｄ変換回路のビット数によって決まる値であって、例えば１０ビットの場合には１０２４になる。

上述のようにして求めた閾値Ｓは閾値出力部２５に入力され、

のときに、ドアや窓が開いたと判別されることとなる。

図１は、本発明に係る無線センサシステムの全体構成の一例を示す概略図である。 図２は、無線センサ装置の構成の一例を示すブロック図である。 図３は、無線基地局の構成の一例を示すブロック図である。 図４は、パソコンのモニターに表示される画面の一例を示す模式図である。 図５は、加速度の検出方向の設定方法を説明するための模式図である。 図６は、加速度センサのアナログ出力波形の一例を示す波形図である。 図７は、加速度センサ出力の温度依存性を示す特性図である。 図８は、従来の無線センサシステムの構成の一例を示す模式図である。

符号の説明

１ 無線センサシステム
２ 無線センサ装置
３ 無線基地局（センサ基地局）
２０ 加速度センサ
２１ センサ側送受信部
２２ ＣＰＵ
２５ 閾値出力部
２６ 移動判別部
２７ 平均値算出部
２８ 閾値算出部
３１ 基地局側送受信部

Claims (3)

1. 無線センサ装置と無線基地局とを備えていて、無線によりデータのやり取りを行う無線センサシステムにおいて、
   前記無線センサ装置は、ドアや窓等の移動体が移動されたか否かの検知を行う加速度センサと、前記無線基地局との間でデータのやり取りを行うためのセンサ側送受信部と、ＣＰＵと、を有し、
   前記無線基地局は、前記無線センサ装置との間でデータのやり取りを行うための基地局側送受信部と、加速度の検出方向を設定するための検出方向設定部と、前記加速度センサの感度レベルを設定するための感度レベル設定部と、を有する、
   ことを特徴とする無線センサシステム。
2. 前記無線センサ装置は、移動体が移動したか否かの判断基準となる閾値を出力する閾値出力部と、該閾値出力部からの閾値と前記加速度センサからの出力とを比較して移動体の移動の有無を判別する移動判別部と、を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線センサシステム。
3. 前記無線センサ装置は、前記加速度センサからの出力の平均値を算出する平均値算出部と、該平均値算出部により算出された値に基づき閾値を算出する閾値算出部と、を有し、
   前記閾値算出部にて算出された閾値が前記閾値出力部に入力される、
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線センサシステム。
   
   
   

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