JP2009243909A - データ収集装置 - Google Patents

Abstract

【課題】システムの機能内容に対する自由度を高めつつも、設営等が容易なデータ収集装置を提供する。
【解決手段】複数のモジュール１０は、それぞれが機能毎にユニット化されて、互いに協働することにより環境情報を収集し、これらのモジュール１０がケーシングに収容される。また、複数のモジュール１０は、モジュール間が２線式信号線を介して接続されるとともに、この２線式信号線に、制御信号および電源が重畳させて多重伝送される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、環境情報を収集するデータ収集装置に関する。

例えば、特許文献１には、屋外設置型データ収集装置が開示されている。この装置は、屋外の環境情報を収集するカメラなどの収集手段やその取得された環境情報を送信するための送信手段などの構成部材を備え、これらの構成部材が筐体から形成されたケーシングによって収容されている。
特開２００７−１９９３６８号公報

しかしながら、この類のデータ収集装置では、システム全体としての機能を実現するために、必要な電子部品等を選択するとともに、これらの部品に対してレイアウト処理および配線処理などを施し、ケーシングの内部に収容する必要がある。そのため、装置の機能内容を予め固定する必要があり、機能内容の自由度に乏しいという不都合がある。また、機能内容を変更する場合にも、電子部品の追加・変更およびそれにともなう電源および配線処理といったように、作業が繁雑となる虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、システムの機能内容に対する自由度を高めつつも、設営等が容易なデータ収集装置を提供することである。

かかる課題を解決するために、本発明は、環境情報を収集するデータ収集装置において、それぞれが機能毎にユニット化されて、互いに協働することにより環境情報を収集する複数のモジュールと、複数のモジュールを収容するケーシングとを有し、複数のモジュールは、モジュール間が２線式信号線を介して接続されるとともに、この２線式信号線に、制御信号および電源が重畳させて多重伝送される。

また、本発明において、モジュールのそれぞれは、個別のハウジングに収容されており、ケーシングは、個々のモジュールを上下方向に積層した状態で収容する。

また、本発明において、個々のモジュールは、ハウジングの上面部に、２線式信号線として機能する一対のポール状の導体が設けられるとともに、ハウジングの下面部に、他のモジュールが備える一対のボール状の導体が差し込み可能でかつ電気的に接続する接続孔を備える。

また、本発明において、ケーシングは、内壁部の対向する位置に上下方向に延在し、導体で構成されたレール部が一対形成されており、モジュールのそれぞれは、ハウジングの側面部に２線式信号線として機能する一対の導体を備え、この一対の導体がケーシング側のレール部によってそれぞれ挟持される。

また、本発明において、複数のモジュールは、種々の機能を担うモジュール群の中から用途に応じて選択されたモジュールで構成されている。

本発明によれば、モジュール単位の組み合わせでデータ収集装置の内部要素が構成されるので、その設営が容易であるとともに、その機能内容を自由に構成することができる。また、モジュール間の電気的な接続も簡素に行うことができるので、システムの簡素化および設営の容易化を図ることができる。

また、モジュール間の組み立ては、ハウジングをスタックすることで行うことができるので、簡単な手法で設営を行うことができる。

また、積層されたモジュール間の電気的な接続を、簡素な構成にて容易に行うことができる。

また、ユーザのニーズに応じた機能をシステム構成へ容易に反映することができる。これにより、ユーザにとって使いやすい装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態にかかるデータ収集装置３が適用される農作物育成支援システム１の全体構成を示すブロック図である。本実施形態にかかる農作物育成支援システム１は、農家の作業者側に設けられる農家側コンピュータ（以下「農家側ＰＣ」という）２と、農地に設けられるデータ収集装置３と、集計・解析者側に設けられるサーバ４とを主体に構成されている。この農作物育成支援システム１において、農家側ＰＣ２、データ収集装置３およびサーバ４は、インターネット等の電気通信回線５を介して相互に情報通信可能に構成されている。

農家側ＰＣ２は、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の汎用の情報処理装置により構成されている。この農家側ＰＣ２は、電気通信回線５を介してデータ収集装置３またはサーバ４が保有する各種情報を閲覧またはダウンロードしたり、電気通信回線５を介してデータ収集装置３を遠隔操作したりすることができる。

データ収集装置３は、農作物を育成する農地に設置されており、農地およびこの農地における農作物に関する情報を収集する。このデータ収集装置３は、図示しないアクセスポイントとの間で無線通信を行うことにより、電気通信回線５を介して農家側ＰＣ２またはサーバ４との間で情報通信を行うことができる。アクセスポイントは、無線ＬＡＮで端末間を接続する電波中継機であり、例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂといった規格に準拠している。なお、データ収集装置３の詳細については後述する。

サーバ４は、ワークステーション等の汎用の情報処理装置により構成されている。このサーバは、データ収集装置３が収集した情報を受信したり、受信した情報を農家毎に所定の形式で集計したり、集計した情報を統計処理等の解析手法を利用して解析することにより農地および農作物にとって最適な育成条件に関する情報を抽出したり、集計した情報または抽出された情報を農家側ＰＣ２に送信する機能を実現したりすることができる。

図２は、データ収集装置３の外観を模式的に示す斜視図である。データ収集装置３は、本体ユニット３０と、情報収集手段とを主体に構成されている。

本体ユニット３０は、ハウジング部（ケーシング）３１と、脚部３２とを有している。脚部３２は、その一部分が地中に埋設されており、ハウジング部３１を支持することにより、本体ユニット３０を農地に設置する。ハウジング部３１は、情報収集に必要な複数の電子部品を内部に収容する略四角柱形状の筐体である。また、ハウジング部３１には、後述するデータ表示部４４を外部から視認することができる表示窓３４が設けられている。

図３は、データ収集装置３の構成を機能的に示すブロック図である。データ収集装置３において、本体ユニット３０は、これを機能的に捉えた場合、データ制御部４０と、データ収集部４１と、データ演算部４２と、データ記憶部４３と、データ表示部４４と、無線通信制御部４５と、無線通信部４６と、センサインターフェース（センサＩ／Ｆ）部４８と、電源部４９と、内部環境制御部５０と、内部環境検出部５１と、内部環境調整部５３とを有している。

データ制御部４０は、数値計算や情報処理、機器制御などを行い、データ収集装置３の動作を総合的に制御する。データ制御部４０は、データ演算部４２によって生成される情報をデータ記憶部４３に記憶させたり、データ表示部４４にリアルタイムで表示することができたりする。

さらに、データ制御部４０は、所定周期で、或いは、サーバ４からの収集データの送信要求を取得すると、データ記憶部４３に記憶されている所定の量の収集データ（例えば、サーバ４に対して未送信分の収集データ）を読み込み、この収集データを無線通信制御部４５に出力する。また、データ制御部４０は、農家側ＰＣ２からの収集データの閲覧要求またはダウンロード要求を取得すると、この要求において指定される所定期間分の収集データを、データ記憶部４３から読み込む。そして、データ制御部４０は、読み込んだ収集データを、閲覧可能な形式またはダウンロード可能な形式に変換した上で、当該収集データを無線通信制御部４５に出力する。

データ収集部４１は、センサＩ／Ｆ部４８を介して、情報収集手段である各種センサ６０〜６７からのセンサ信号およびカメラ部５４からの画像信号を、予め設定された周期で自動的に収集する。データ収集部４１によって収集されたデータはデータ演算部４２に対して出力される。

データ演算部４２は、データ収集部４１から出力される各種の信号のそれぞれを対象として、センサ信号（電圧値など）を、利用者が理解することができる所定の形式（例えば、温度）に変換することにより、収集データを生成する。データ演算部４２において生成された収集データは、データ制御部４０に対して出力される。

データ記憶部４３は、収集データを記憶する機能を担っている。データ演算部４２からデータ制御部４０に対して出力された収集データは、データ制御部４０によってデータ記憶部４３に格納される。データ記憶部４３には、収集データ毎に、そのデータとともに、例えば、データを取得した時間や日付が対応付けて記憶される。

データ表示部４４は、データ制御部４０によって制御されて、データ演算部４２から出力される収集データを表示したり、現在の動作状況といった各種の情報を表示したりする。このデータ表示部４４により、農地において、収集データをリアルタイムで閲覧したり、その動作状況を確認したりすることができる。

無線通信制御部４５は、無線通信部４６からのパケットの復号化を行い、復号した信号をデータ制御部４０に出力したり、データ制御部４０からのデータをパケットに変換し、変換したパケットを無線通信部４６に出力したりする。さらに、サーバ４への収集データの送信要求に応じてデータ制御部４０から収集データを取得すると、無線通信制御部４５は、この収集データを無線通信部４６を介して指定されたアクセスポイントへと送信する。これより、無線通信制御部４５は、サーバ４に対して収集データを送信する。また、農家側ＰＣ２から収集データの閲覧要求またはダウンロード要求に応じてデータ制御部４０から収集データを取得すると、無線通信制御部４５は、この収集データを無線通信部４６を介して指定されたアクセスポイントへと送信する。これにより、無線通信制御部４５は、送信要求を送信した農家側ＰＣ２に対して収集データを送信する。

無線通信部４６は、アクセスポイントとの間で電波による無線通信を行うアンテナとしての機能を担っている。具体的には、無線通信部４６は、アクセスポイントから電波にて無線送信されるパケットを受信し、受信したパケットを無線通信制御部４５に出力する。また、無線通信部４６は、無線通信制御部４５から取得したパケットを電波にて送信し、アクセスポイントへと無線送信する。

センサＩ／Ｆ部４８は、カメラ部５４および各種センサ６０〜６７といった情報検出手段からの画像信号やセンサ信号を、データ収集部４１へと伝送する。

電源部４９は、ソーラーパネル、１００Ｖ電源、１２Ｖバッテリ等の電源から電力の供給を受けることにより、本体ユニット３０のシステム各部に電力を供給するとともに、電源状態を制御する機能を担っている。

内部環境制御部５０は、外気温変化や雨氷によって本体ユニット３０の内部環境が変化することにより、内部に収容された電子部品に動作の不具合が生じないように、内部環境を制御する機能を担っている。内部環境制御部５０は、温湿度センサといった内部環境を検出する内部環境検出部５１からの検出結果に基づいて、内部環境調整部５３（例えば、ファン、暖房装置および冷房装置のいずれか）を制御することにより、内部環境を所定の環境下に制御する。

情報収集手段は、農地および農地における農作物に関する情報を検出するセンサ等で構成されている。情報収集手段は、センサＩ／Ｆ部４８を介して、本体ユニット３０に接続されている。

カメラ部５４は、本体ユニット３０のハウジング部３１の内部に設けられており、イメージセンサ（例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ等）が内蔵されカメラ（図示せず）を主体に構成されている。カメラは、農地および農地における農作物を含む景色を撮像し、これを画像信号として出力する。

温湿度センサ６０〜６２は、温度および湿度を検出するセンサであり、白金測温抵抗体型（温度）および静電容量式高分子ポリマー型（湿度）などを用いることができる。温湿度センサ６０は、本体ユニット３０のハウジング部３１の内部に取り込まれた空気から、農地における温度および湿度を検出する。温湿度センサ６１は、本体ユニット３０の外部に取り付けられており、農地における温度および湿度を検出する。また、温湿度センサ６２は、農地において温湿度センサ６１とは異なる箇所に設置されており、農地における温度および湿度を検出する。

土壌温度センサ６３は、農地における土壌温度を検出するセンサである。土壌水分センサ６４は、農地における土壌水分を検出するセンサであり、例えば、電気抵抗型のセンサを用いることができる。土壌ＥＣセンサ６５は、電気伝導度を用いて、農地の土壌中に存在している肥料分の含有傾向を検出するセンサである。日射量センサ６６は、地表面上の全天日射量を検出するセンサであり、熱電対型などを用いることができる。ＣＯ２センサ６７は、ＣＯ２濃度を検出するセンサであり、個体高分子型などを用いることができる。

図４は、本実施形態にかかる本体ユニット３０のハード構成を模式的に示す説明図である。本実施形態の特徴の一つとして、本体ユニット３０は、複数のモジュール１１〜１５をハウジング部３１に収容することにより構成されている。これらのモジュール１１〜１５は、それぞれが機能毎にユニット化されて、互いに協働することにより、上述した各種の機能部４０〜５４（図３参照）に示す機能を実現する（主として環境情報を収集する）。

メインモジュール１１は、各モジュール１２〜１５の監視や整合を行うメインの演算モジュールである。本実施形態では、メインモジュール１１は、図３に示すように、データ制御部４０、データ演算部４２、データ記憶部４３および無線通信制御部４５に関する機能を実行する。

カメラＡモジュール１２は、動画や静止画の撮像および画像処理に行うモジュールである。このカメラＡモジュール１２は、図３に示すように、カメラ部５４に関する機能を実行する。

機能Ａモジュール１３は、情報のセンシング、データの出力、ハウジング部３１内の環境制御などいった本体ユニット３０としての機能を行うモジュールである。本実施形態では、機能Ａモジュール１３は、図３に示すように、データ収集部４１、データ表示部４４、無線通信部４６、電源部４９、内部環境制御部５０、内部環境検出部５１および内部環境調整部５３に関する機能を実行する。

インターフェースモジュール１４は、センサインターフェース、カメラインターフェース、電源インターフェースやＬＡＮポートなどのインターフェースを備えるモジュールである。本実施形態では、インターフェースモジュール１４は、図３に示すように、センサＩ／Ｆに関する機能を実行する。

拡張モジュール１５は、各種タイプの拡張スロットを備え、機能拡張用カードまたは機能拡張用モジュールを拡張スロットに挿入することにより、機能の拡張を行うためのモジュールである。

図５は、データ収集装置３を構成するモジュールに関する説明図である。本実施形態において、データ収集装置３を構成する複数のモジュールは、種々の機能を担うモジュール群の中から用途に応じて選択されたモジュールで構成されている。例えば、カメラ用のモジュールであれば、カメラＡモジュール１２の他に、カメラＢモジュール１２ａが用意されており、ユーザの設計思考に応じていずれか選択することができる。例えば、カメラＡモジュール１２は、カメラＢモジュール１２ａと比較して、精細な画像を撮像することができたり、映像のみならず音声の録音ができたり、赤外線カメラであったりと、機能が部分的に相違している。

同様に、機能用のモジュールであれば、機能Ａモジュール１３の他に、機能が部分的に相違する機能Ｂモジュール１３ａが用意されており、ユーザの設計思考に応じていずれか選択することができる。また、インターフェース用のモジュールであれば、インターフェースＡモジュール１４の他に、外部に接続するセンサやカメラなどの種別が相違するインターフェースＢモジュール１４ａが用意されており、ユーザの設計思考に応じていずれか選択することができる。

また、拡張モジュール１５が備える拡張スロットに、初期的に、あるいは、使用に応じて、機能を追加するモジュール（例えば、新規センサ用の機能Ｃモジュール１６、増設メモリの機能Ｄモジュール１７、ユニークな機能を実現させるための新規なソフトウェア用の機能Ｄモジュール１８など）を追加することができる。

図６は、モジュール間の接続を示す説明図である。個々のモジュール１１〜１５（以下、これらのモジュール１１〜１５を総称して「モジュール１０」という）は、個別のハウジングに収容されており、本体ユニット３０のハウジング部３１は、個々のモジュール１０を上下方向に積層した状態で収容している。

これらのモジュール１０は、モジュール間が２線式信号線を介して接続されている。この信号線には、制御信号および電源が重畳させて多重伝送され、これにより、個々のモジュール１０に対する電力供給およびモジュール間における制御信号の伝送が可能となっている。

本実施形態では、個々のモジュール１０は、ハウジングの上面部に、２線式信号線として機能する一対のポール状の導体１９が設けられている。一方、個々のモジュール１０は、ハウジングの下面部に、他のモジュール１０が備える一対のボール状の導体１９が差し込み可能でかつ電気的に接続する接続孔（図示せず）を備えている。したがって、個々のモジュール１０を上下方向に積層することにより、下側に位置するモジュール１０の一対のポール状の導体１９が自己の接続孔に挿入され、これにより、隣接するモジュール１０間における２線式信号線の接続が可能となる。また、上下方向に積層されるモジュール１０間において相互に接続が行われることにより、本体ユニット３０を構成する全てのモジュール１０間における２線式信号線の接続が可能となる。

このように本実施形態によれば、データ収集装置３は、それぞれが機能毎にユニット化された複数のモジュール１０を備えており、これらのモジュール１０は、モジュール間が２線式信号線を介して接続されている。かかる構成によれば、モジュール単位の組み合わせでデータ収集装置３の内部要素が構成されるので、その設営が容易であるとともに、その機能内容を自由に構成することができる。また、モジュール間の電気的な接続も簡素に行うことができるので、システムの簡素化および設営の容易化を図ることができる。

また、本実施形態によれば、データ収集装置３は、モジュール１０のそれぞれが個別のハウジングに収容されており、上下方向に積層して構成されている。このため、モジュール１０間の組み立ては、ハウジングをスタックすることで行うことができるので、簡単な手法で設営を行うことができる。

また、本実施形態によれば、個々のモジュール１０は、ハウジングの上面部に一対のポール状の導体１９が設けられ、ハウジングの下面部に、一対の導体１９に対応する接続孔を備えている。かかる構成によれば、積層されたモジュール１０間の電気的な接続を、簡素な構成にて容易に行うことができる。

また、本実施形態によれば、データ収集装置３は、自己を構成する複数のモジュールが、種々の機能を担うモジュール群の中から用途に応じて選択されたモジュールで構成されている。かかる構成によれば、ユーザのニーズに応じた機能をシステム構成へ容易に反映することができる。これにより、ユーザにとって使いやすい装置を提供することができる。

なお、上述した実施形態では、モジュール間の電気的な接続を一対のポール状の導体１９をハウジングの上面に立設することによって行ったが、本発明はこれに限定されない。

図７は、モジュール間の接続に関する変形例を示す説明図である。具体的には、本体ユニット３０のハウジング部３１は、内壁部の対向する位置に上下方向に延在する凹状の溝が一対形成されており、個々の溝には導体で構成されたＵ字形状のレール部３３が設けられている。一方、個々のモジュール１０には、ハウジングの側面部に導体１９をそれぞれ備えている。

このような構成において、モジュール１０の一対の導体１９と、ハウジング部３１内のレール部３３とを位置的に対応させ、モジュール１０をハウジング部３１内に収容する。これにより、モジュール１０が備える一対の導体１９は、ハウジング部３１側のレール部３３によってそれぞれ挟持される。

これにより、レール部３３を介して、上下方向に積層されるモジュール１０間において相互に接続が行われることにより、本体ユニット３０を構成する全てのモジュール１０間における２線式信号線の接続が可能となる。かかる構成によれば、積層されたモジュール１０間の電気的な接続を、簡素な構成にて容易に行うことができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に種々の改変を施すことができる。例えば、上述した各実施形態では、データ収集装置３は、農地およびこの農地における農作物に関する情報を収集するものであるが、本発明はこれに限定されず、広く一般的に屋外の環境情報を収集するデータ収集装置として適用することができる。

データ収集装置３が適用される農作物育成支援システム１の全体構成を示すブロック図 データ収集装置３の外観を模式的に示す斜視図 データ収集装置３の構成を機能的に示すブロック図 本体ユニット３０のハード構成を模式的に示す説明図 データ収集装置３を構成するモジュール１０に関する説明図 モジュール間の接続を示す説明図 モジュール間の接続に関する変形例を示す説明図

符号の説明

１ 農作物育成支援システム
２ 農家側ＰＣ
３ データ収集装置
４ サーバ
５ 電気通信回線
１０ モジュール
１９ 導体
３０ 本体ユニット
３１ ハウジング部
３２ 脚部
３３ レール部
３４ 表示窓
４０ データ制御部
４１ データ収集部
４２ データ演算部
４３ データ記憶部
４４ データ表示部
４５ 無線通信制御部
４６ 無線通信部
４８ センサＩ／Ｆ部
４９ 電源部
５０ 内部環境制御部
５１ 内部環境検出部
５３ 内部環境調整部
５４ カメラ部
６０ 温湿度センサ
６１ 温湿度センサ
６２ 温湿度センサ
６３ 土壌温度センサ
６４ 土壌水分センサ
６５ 土壌ＥＣセンサ
６６ 日射量センサ
６７ ＣＯ２センサ

Claims (5)

1. 環境情報を収集するデータ収集装置において、
   それぞれが機能毎にユニット化されて、互いに協働することにより前記環境情報を収集する複数のモジュールと、
   前記複数のモジュールを収容するケーシングとを有し、
   前記複数のモジュールは、モジュール間が２線式信号線を介して接続されるとともに、当該２線式信号線に、制御信号および電源が重畳させて多重伝送されることを特徴とするデータ収集装置。
2. 前記モジュールのそれぞれは、個別のハウジングに収容されており、
   前記ケーシングは、個々のモジュールを上下方向に積層した状態で収容することを特徴とする請求項１に記載されたデータ収集装置。
3. 前記個々のモジュールは、ハウジングの上面部に、前記２線式信号線として機能する一対のポール状の導体が設けられるとともに、ハウジングの下面部に、他のモジュールが備える前記一対のボール状の導体が差し込み可能でかつ電気的に接続する接続孔を備えることを特徴とする請求項２に記載されたデータ収集装置。
4. 前記ケーシングは、内壁部の対向する位置に上下方向に延在し、導体で構成されたレール部が一対形成されており、
   前記モジュールのそれぞれは、ハウジングの側面部に前記２線式信号線として機能する一対の導体を備え、当該一対の導体が前記ケーシング側のレール部によってそれぞれ挟持されることを特徴とする請求項２に記載されたデータ収集装置。
5. 前記複数のモジュールは、種々の機能を担うモジュール群の中から用途に応じて選択されたモジュールで構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載されたデータ収集装置。

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