JP2009243910A - データ収集装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品を収容する筐体における内部環境の変化を抑制する。
【解決手段】ハウジング部３１は、最も外側に位置する外壁３３ａと、この外壁の内側に位置する内壁３３ｂとからなる二重構造で構成されており、外壁３３ａと内壁３３ｂとの間に空気層を備えている。
【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、各種の演算を行う演算手段や、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（電子部品）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

ところで、データ収集装置に搭載される電子部品は、ケーシングの内部環境が悪化、例えば、内部温度が急激に上昇すると、動作が不安定となる虞がある。そのため、データ収集装置の誤動作に繋がる可能性がある。

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、電子部品を収容する筐体における内部環境の変化を抑制することである。

かかる課題を解決するために、第１の発明は、環境情報を収集するデータ収集装置において、前記環境情報の収集に必要な複数の電子部品と、前記複数の電子部品を収容する筐体とを有し、前記筐体は、少なくとも外壁と内壁とからなる多重構造で構成され、前記外壁と内壁との間に空気層を備える。

ここで、第１の発明において、データ収集装置３は、外壁と内壁との間における空間内を加圧または減圧する調圧手段をさらに有する。

また、第２の発明は、環境情報を収集するデータ収集装置において、環境情報の収集に必要な複数の電子部品と、前記複数の電子部品を収容する筐体とを有し、前記筐体は、筐体内面が断熱材によって覆われている。

さらに、第３の発明は、環境情報を収集するデータ収集装置において、前記環境情報の収集に必要な複数の電子部品と、前記複数の電子部品を収容する筐体とを有し、前記筐体は、筐体外面に熱を反射する反射塗料が塗布されている。

本発明によれば、外部の環境変化に対応し、電子部品の収容空間の環境が急激に変化するといった事態を抑制することができる。そのため、データ収集装置の誤動作といった不都合を抑制することができる。

（第１の実施形態）
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（具体的には、収集データ）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。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り、本体部３３と、本体部３３の底部に取り付けられる底板部３５と、本体部３３の上部に取り付けられるアンテナカバー３６とで主体に構成されている。本体部３３および底板部３５は、データ収集装置３の強度を確保する観点から金属製になっており、アンテナカバー３６は、後述するアンテナの電波特性を妨げないとの観点から樹脂製となっている。

本体部３３は、ハウジング部３１を構成する主たるケーシングであり、その内部に固定板を収容している。この固定板は、情報収集に必要な種々の電子部品が固定される基板としての機能を担っている。固定板に固定される電子部品としては、ＣＰＵやメモリのほか無線カードなどで構成されるＣＰＵボード、センサやカメラからの信号を取得してデータ収集を行うデータ収集ボード、各種の電子部品に電力を供給するＡＣ／ＤＣ電源およびＤＣ／ＤＣ電源が挙げられる。また、これ以外にも、センサやカメラといった情報収集手段に繋がるケーブルが物理的に接続されるセンサインターフェース、外部電源に繋がるケーブルが物理的に接続される電源インターフェースなどが挙げられる。

底板部３５は、本体部３３の底部に配置されており、本体部３３の底部を封止する機能と、本体部３３内に収容される固定板を保持する機能を担っている。また、この底板部３５は、上述した脚部３２とハウジング部３１との連結機能も担っている。

アンテナカバー３６は、本体部３３の上部に配置されており、本体部３３の上部開口を封止する機能を担っている。また、このアンテナカバー３６は、内部に無線通信用のアンテナを収容し、それをカバーする機能も担っている。

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５２とを有している。これらの機能的な要素は、本体ユニット３０内に収容される種々の電子部品によってその機能が実現されている。

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ユニット７０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、無線通信制御部４５は、サーバ４から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。そして、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とにより、サーバ４に対して収集データを送信する。また、無線通信制御部４５は、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。そして、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とにより、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送信し、アクセスポイントへ電波にて無線送信する。

センサＩ／Ｆ部４８は、各種センサ６０〜６７およびカメラユニット７０といった、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情報検出手段からの検出信号や画像信号を、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ハウジング部３１内の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５２（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、農地およびこの農地における農作物に関する情報を収集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に接続されており、本体ユニット３０によって各種のセンサ信号および画像信号が読み込まれる。情報収集手段は、例えば、その一部が支柱３９に取り付けられている（図２参照）。この支柱３９は、本体ユニット３０とは独立して構成されており、その一部分が地中に埋設されて、農地に起立している。支柱３９には、例えば、情報収集手段の一つである温湿度センサ６１およびカメラユニット７０が取り付けられている。

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内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、例えば、図２に示すように、支柱３９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。

カメラユニット７０は、カメラ（図示せず）と、このカメラを駆動する電源部（図示せず）とを主体に構成されており、これらの要素がハウジング部の内部に収容されている。カメラユニット７０は、図２に示すように、支柱３９に取り付けられている。カメラは、イメージセンサ（例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ等）が内蔵されており、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。電源部は、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、カメラユニット７０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。

図４は、第１の実施形態にかかるデータ収集装置３（本体ユニット３０）の断面状態を示す説明図である。このような構成のデータ収集装置３において、本体ユニット３０を構成するハウジング部３１（具体的には、本体部３３）は、多重構造の筐体により構成されている。具体的には、ハウジング部３１は、最も外側に位置する外壁３３ａと、この外壁の内側に位置する内壁３３ｂとからなる二重構造で構成されており、外壁３３ａと内壁３３ｂとの間に空気層を備えている。このハウジング部３１において、種々の電子部品が固定される固定板３７は、内壁３３ｂの内側に収容される格好となっている。

このように本実施形態によれば、内壁３３ｂの内側空間、すなわち、電子部品の収容空間と、外壁３３ａの外側空間との間に空気層が保持される。これにより、電子部品の収容空間と、外壁３３ａの外側空間との間に、熱伝導率の悪い層が介在するため、熱的な分離を行うことができる。そのため、外部環境の変化に対応し、電子部品の収容空間の環境が急激に変化するといった事態を抑制することができる。これにより、データ収集装置３の誤動作といった不都合を抑制することができる。

図５は、データ収集装置３（本体ユニット３０）の多重構造に関する変形例を示す説明図である。同図に示す例では、本体ユニット３０を構成するハウジング部３１（具体的には、本体部３３）は、単体の外壁のみで構成されている。一方で、本体ユニット３０に収容される固定板３７には、この固定板３７に固定された電子部品に対応して、この電子部品を収容するケーシング３８が取り付けられている。

かかる構成によれば、本体部３３の外壁と、電子部品を収容するケーシング３８とにより、電子部品を収容する筐体としての多重構造を実現することができる。これにより、ケーシング３８の内側空間、すなわち、電子部品の収容空間と、本体部３３の外側空間との間に、熱伝導率の悪い空気層が保持される。これにより、外部の環境変化に対応し、電子部品の収容空間の環境が急激に変化するといった事態を抑制することができる。そのため、データ収集装置３の誤動作といった不都合を抑制することができる。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態にかかるデータ収集装置３（本体ユニット３０）の断面状態を示す説明図である。本実施形態にかかるデータ収集装置３が、第１の実施形態のそれと相違する点は、本体ユニット３０を構成するハウジング部３１（具体的には、本体部３３）における外壁３３ａと内壁３３ｂとの間に確定される空間内の熱伝導率を調整することにある。なお、第１の実施形態と共通する構成についてはその説明は省略することとし、以下相違点を中心に説明を行う。

本実施形態において、ハウジング部３１の外壁には、外壁３３ａと内壁３３ｂとの間に確定される空間内を加圧する加圧手段（例えば、コンプレッサ）５２ａと、外壁３３ａと内壁３３ｂとの間に確定される空間内を減圧する減圧手段（例えば、真空ポンプ）５２ｂとが設けられている。本実施形態において、これらの加圧手段５２ａまたは減圧手段５２ｂは、図２に示す内部環境調整部５２に相当し、内部環境制御部５０によって制御される。また、本実施形態では、内部環境検出部５１は、ハウジング部３１内の内部環境、具体的には、電子部品が収容される内部空間の環境に変化を与える要因となる、外部環境をさらに検出する。この外部環境としては、外部の温度や日射量が挙げられる。

内部環境制御部５０は、内部環境検出部５１の検出結果に基づいて、加圧手段５２ａまたは減圧手段５２ｂを制御する。具体的には、内部環境制御部５０は、通常、加圧手段５２ａおよび減圧手段５２ｂの動作を停止させている。したがって、外壁３３ａと内壁３３ｂとの間に確定される空間内の圧力は大気圧と対応している。

内部環境制御部５０は、内部環境検出部５１の検出結果、すなわち、外部環境である温度や日射量の経時的な変化に基づいて、ハウジング部３１の内部温度が予め設定される温度範囲から外れる可能性があると判断した場合には、加圧手段５２ａを制御して、外壁３３ａと内壁３３ｂとの間に確定される空間内を増圧する。そして、内部環境制御部５０は、外部環境の経時的な変化に基づいて、ハウジング部３１の内部温度が予め設定される温度範囲にあると判断した場合には、加圧手段５２ａによる増圧制御を終了する。

また、内部環境制御部５０は、内部環境検出部５１の検出結果、すなわち、内部環境の温度の経時的な変化に基づいて、ハウジング部３１の内部温度が予め設定される温度上限値よりも大きくなる可能性があると判断した場合には、減圧手段５２ｂを制御して、外壁３３ａと内壁３３ｂとの間に確定される空間内を減圧する。そして、内部環境制御部５０は、内部環境の経時的な変化に基づいて、ハウジング部３１の内部温度が予め設定される温度上限値以下にあると判断した場合には、減圧手段５２ｂによる減圧制御を終了する。

このように本実施形態によれば、データ収集装置３は、ハウジング部３１の外壁３３ａと内壁３３ｂとの間に確定される空間内を加圧する加圧手段５２ａまたは減圧する減圧手段５２ｂを調圧手段として有している。かかる構成によれば、外壁３３ａと内壁３３ｂとの間に確定される空間内を加圧または減圧することにより、空気層における熱伝導率を変化させることができる。これにより、ハウジング部３１内の内部環境が急激に悪化するといった事態を抑制することができるので、電子部品などの動作異常を抑制することができる。そのため、データ収集装置３の誤動作といった不都合を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、ハウジング部３１の内部温度が予め設定される温度範囲から外れる可能性があると判断した場合には、加圧手段５２ａによって増圧される。これにより、空気層における断熱性能を向上させることができる。そのため、ハウジング部３１内の内部環境が急激に悪化するといった事態を抑制することができるので、電子部品などの動作異常を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、ハウジング部３１の内部温度が予め設定される温度上限値よりも大きくなる可能性があると判断した場合には、減圧手段５２ｂによって減圧される。これにより、空気層による放熱性能を向上させることができるので、ハウジング部３１における温度上昇を抑制することができる。そのため、電子部品などの動作異常を抑制することができる。

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態にかかるデータ収集装置３（本体ユニット３０）の断面状態を示す説明図である。本実施形態にかかるデータ収集装置３が、第１の実施形態のそれと相違する点は、本体ユニット３０を構成するハウジング部３１（具体的には、本体部３３）の断熱構造である。なお、第１の実施形態と共通する構成についてはその説明は省略することとし、以下相違点を中心に説明を行う。

図７（ａ）に示すように、本実施形態にかかるデータ収集装置３において、本体ユニット３０を構成するハウジング部３１（具体的には、本体部３３）は、単体の外壁３３ａのみで構成されている。そして、このハウジング部３１は、筐体内面が断熱材３３ｃによって覆われている。断熱材３３ｃとしては、グラスウール、ロックウール、ポリスチレンフォーム、発泡ポリスチレン、硬質ウレタンフォーム、発泡ポリスチレン、フェノールフォーム、発泡ガラス、炭化カルシウムや、コルク、セルロース等の植物性繊維系断熱材、ウール等の動物性断熱材、その他に真空断熱材などを用いることができる。

このように本実施形態によれば、電子部品の収容空間と、ハウジング部３１の外側空間との間に、熱伝導率の悪い断熱材３３ｃが介在する。これにより、外部の環境変化に対応し、電子部品の収容空間の環境が急激に変化するといった事態を抑制することができる。そのため、データ収集装置３の誤動作といった不都合を抑制することができる。

また、図７（ｂ）に示すように、本実施形態にかかるデータ収集装置３において、本体ユニット３０を構成するハウジング部３１（具体的には、本体部３３）は、単体の外壁のみで構成されている。そして、このハウジング部３１は、筐体外面に熱を反射する反射塗料が塗布されている。この反射塗料としては、従来公知の白色塗料やいわゆる遮熱塗料等を使用することができる。また、反射塗料の塗布方法としては、例えばスプレー塗装、スクリーン印刷等、公知の塗布方法が使用できる。

このように本実施形態によれば、ハウジング部３１の筐体外面に塗布された反射塗料により、外部の熱エネルギーがハウジング部３１の内部空間へ伝達することを抑制する。これにより、外部の環境変化に対応し、電子部品の収容空間の環境が急激に変化するといった事態を抑制することができる。そのため、データ収集装置３の誤動作といった不都合を抑制することができる。

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 第１の実施形態にかかるデータ収集装置３（本体ユニット３０）の断面状態を示す説明図 データ収集装置３の多重構造に関する変形例を示す説明図 第２の実施形態にかかるデータ収集装置３の断面状態を示す説明図 第３の実施形態にかかるデータ収集装置３の断面状態を示す説明図

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
３０…本体ユニット
３１…ハウジング部
３２…脚部
３３…本体部
３３ａ…外壁
３３ｂ…内壁
３３ｃ…断熱材
３５…底板部
３６…アンテナカバー
３７…固定板
３８…ケーシング
３９…支柱
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
５２…内部環境調整部
５２ａ…加圧手段
５２ｂ…減圧手段
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
７０…カメラユニット

Claims (4)

1. 環境情報を収集するデータ収集装置において、
   前記環境情報の収集に必要な複数の電子部品と、
   前記複数の電子部品を収容する筐体とを有し、
   前記筐体は、少なくとも外壁と内壁とからなる多重構造で構成され、前記外壁と内壁との間に空気層を備えることを特徴とするデータ収集装置。
2. 前記外壁と内壁との間における空間内を加圧または減圧する調圧手段をさらに有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. 環境情報を収集するデータ収集装置において、
   前記環境情報の収集に必要な複数の電子部品と、
   前記複数の電子部品を収容する筐体とを有し、
   前記筐体は、筐体内面が断熱材によって覆われていることを特徴とするデータ収集装置。
4. 環境情報を収集するデータ収集装置において、
   前記環境情報の収集に必要な複数の電子部品と、
   前記複数の電子部品を収容する筐体とを有し、
   前記筐体は、筐体外面に熱を反射する反射塗料が塗布されていることを特徴とするデータ収集装置。

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