JP2010198510A - データ収集システム - Google Patents

Abstract

【課題】 データ収集システムにおいて、有線接続された各スレーブの接続順番を容易に把握でき、設置時の負担を軽減すること。
【解決手段】 電源ライン１ａと信号ライン１ｂとグランドライン１ｃと位置情報ライン１ｄとからなる複数の接続ケーブル１を介して直列に接続されていると共にセンサ部３を有する複数のスレーブＳ１〜ＳＮと、基端のスレーブＳ１に接続されていると共に、電源部５とスレーブＳ１〜ＳＮからの送信データを受信する受信部６とを有するマスタＭと、を備え、スレーブＳ１〜ＳＮが、位置情報ライン１ｄに接続されていると共に他のスレーブＳ１〜ＳＮと互いに同一の抵抗値とされた抵抗７と、位置情報ライン１ｄに接続され電圧を測定するＡ／Ｄコンバータ８と、電圧値と自己のＩＤ情報と計測データとを送信データとしてマスタＭに送信する送信部９と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数箇所に設置されたセンサ部から計測データと共にその位置情報を有線で取得可能なデータ収集システムに関する。

従来、温度センサ等のセンサ部を建物や設備の複数箇所に設置して、その計測データを収集するシステムが提案されている。
例えば、特許文献１には、設備に貼り付けられ計測値を無線通信によって送信可能なセンサチップと、センサチップからの計測値を受信してネットワークを介してセンサ情報管理部にアクセスするレシーバと、センサチップを設置する設備に関するデータを地図情報として格納する地図データベースと、現在位置を取得する自位置測定部を有してセンサチップの設置位置を地図データベースに登録するセンサ管理装置と、を有するセンサネットワークシステムが提案されている。

このシステムは、設備に貼り付けたセンサチップと地図情報としての設備との対応付けをセンサ管理装置で簡便に実施することが可能になるものであり、センサチップによって計測されるデータを設備と関連付けて地図情報として閲覧可能とするものである。

特開２００５−６４５６２号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、上記引用文献１記載の技術では、予めＧＰＳ等の自位置測定部によって取得した現在位置を用いてセンサの位置情報（ロケーション）を管理しているが、ＧＰＳ等の位置測定機能が必要であると共に、予め位置情報を登録する必要があり、システムが複雑であると共に位置管理に手間がかかる不都合があった。また、引用文献１では、各センサと無線通信によってデータの送受信を行っているが、無線通信が困難な環境では有線での接続及び通信が要望される場合がある。この場合、センサ部を有する複数のスレーブをＬＡＮケーブル等を介して直列に接続するチェーン接続を行って基端に接続されたマスタへデータを送信する方法があるが、各スレーブの位置情報を取得することができない不都合があった。そのため、スレーブの位置を管理する必要がある場合は、やはり予めスレーブの接続順番や位置を把握する必要があり、設置時の作業負担となってしまう。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、有線接続された各スレーブの接続順番を容易に把握でき、設置時の負担を軽減することができるデータ収集システムを提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明のデータ収集システムは、電源ラインと信号ラインとグランドラインと位置情報ラインとからなる複数の接続ケーブルを介して直列に接続されていると共にセンサ部を有する複数のスレーブと、基端の前記スレーブに前記接続ケーブルを介して接続されていると共に、前記電源ライン及び前記位置情報ラインに接続され複数の前記スレーブに電力を供給する電源部と前記信号ラインに接続され前記スレーブからの送信データを受信する受信部とを有するマスタと、末端の前記スレーブに接続され前記位置情報ラインと前記グランドラインとを接続する終端部と、を備え、前記スレーブが、前記位置情報ラインに接続されていると共に他の前記スレーブと互いに同一の抵抗値とされた抵抗と、前記位置情報ラインに接続され電圧を測定するＡ／Ｄコンバータと、前記測定した電圧値と自己のＩＤ情報と前記センサ部が収集した計測データとを前記送信データとして前記信号ラインを介して前記マスタに送信する送信部と、を備えていることを特徴とする。

このデータ収集システムでは、スレーブが、共通した抵抗値の抵抗を有し、測定した電圧値と自己のＩＤ情報とセンサ部が収集した計測データとを送信データとして信号ラインを介してマスタに送信する送信部を備えているので、電源部からの電圧を各スレーブの抵抗で抵抗分割することで、マスタに近いスレーブほど電圧値が高く末端ほど電圧値が低くなることから、マスタから何番目に接続されているスレーブであるかが送られた電圧値で把握することができる。

また、本発明のデータ収集システムは、隣接する前記スレーブ間に接続される前記接続ケーブルが、それぞれ一定の長さに設定されていることを特徴とする。
すなわち、このデータ収集システムでは、隣接するスレーブ間に接続される接続ケーブルが、それぞれ一定の長さに設定されているので、等間隔で接続された各スレーブの電圧値が接続順番に応じて一定の減少幅で低下する。したがって、全体を直線状に配設することで、電圧値の減少値と接続ケーブルの長さとから、スレーブのマスタからの絶対距離がわかる。

また、本発明のデータ収集システムは、前記スレーブが、前記Ａ／Ｄコンバータと前記位置情報ラインとの接続部の前後に接続された抵抗値が同じ一対の前記抵抗を有していることを特徴とする。
すなわち、このデータ収集システムでは、抵抗値が同じ一対の抵抗が、Ａ／Ｄコンバータと位置情報ラインとの接続部の前後に接続されているので、スレーブをいずれの向きで位置情報ラインに接続してもＡ／Ｄコンバータで得られる電圧値が同じであって極性が無いため、設置時に端子の極性を考慮せずに接続することができ、設置作業がさらに容易になる。

また、本発明のデータ収集システムは、前記スレーブが、前記位置情報ラインに接続される入力端子と、前記抵抗を介して前記入力端子に接続された出力端子と、該出力端子が開放端の際に前記位置情報ラインを前記グランドラインに接続する終端回路部と、を備えていることを特徴とする。
すなわち、このデータ収集システムでは、スレーブが、位置情報ラインの出力端子が開放端の際に位置情報ラインをグランドラインに接続する終端回路部を備えているので、出力端子が開放端となる末端のスレーブが終端回路部によって終端部として機能することで、終端部を別途用意して接続する必要が無くなる。

さらに、本発明のデータ収集システムは、前記終端回路部が、ドレインが前記位置情報ラインに接続されゲートが前記電源ラインに接続されていると共にソースが前記グランドラインに接続されたＮチャネルＦＥＴスイッチと、前記ゲートに接続されたゲート側端子と、隣接して前記マスタ側に接続される前記スレーブの前記ゲート側端子に接続可能であると共に前記グランドラインに接続された減衰用端子と、を備えていることを特徴とする。
すなわち、このデータ収集システムでは、終端回路部が、ドレイン、ゲート及びソースが上記のように接続されたＮチャネルＦＥＴスイッチと、ゲートに接続されたゲート側端子と、グランドラインに接続された減衰用端子と、を備えているので、末端のスレーブでは、ゲート側端子が開放端であるため、ＮチャネルＦＥＴスイッチがＯＮになって位置情報ラインとグランドラインとが接続され、内部的に終端することで終端部として機能する。また、末端でないスレーブでは、後続のスレーブが接続されるので、ゲート側端子が減衰用端子に接続されるため、ＮチャネルＦＥＴスイッチがＯＦＦになって内部的に終端せず、後続のスレーブに繋がる。このように、末端のスレーブが自動的に終端部として機能することで、終端部を別途用意して末端のスレーブに取り付ける必要が無い。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るデータ収集システムによれば、スレーブが、共通した抵抗値の抵抗を有し、測定した電圧値と自己のＩＤ情報とセンサ部が収集した計測データとを送信データとして信号ラインを介してマスタに送信する送信部を備えているので、マスタから何番目に接続されているスレーブであるかが送られた電圧値で把握することができる。したがって、各スレーブの接続順番の把握、すなわちロケーションの取得を容易に行うことができ、設置時の負担を軽減することができる。

本発明に係るデータ収集システムの第１実施形態において、システム全体の構成及び回路を示す構成図である。 第１実施形態において、ロケーション用回路を示す回路図である。 本発明に係るデータ収集システムの第２実施形態において、ロケーション用回路を示す回路図である。 本発明に係るデータ収集システムの第３実施形態において、末端のスレーブのロケーション用回路及び終端回路部を示す回路図である。 第３実施形態において、Ｎ番目に接続されたスレーブと該スレーブに接続されたＮ＋１番目のスレーブとのロケーション用回路及び終端回路部を示す回路図である。

以下、本発明に係るデータ収集システムの第１実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。

本実施形態のデータ収集システムは、図１及び図２に示すように、電源ライン１ａと信号ライン１ｂとグランドライン１ｃと位置情報ライン１ｄとからなる複数の接続ケーブル１を介して直列に接続されていると共にセンサ部３を有する複数のスレーブＳ１〜ＳＮと、基端のスレーブＳ１に接続ケーブル１を介して接続されていると共に、電源ライン１ａ及び位置情報ライン１ｄに接続され複数のスレーブＳ１〜ＳＮに電力を供給する電源部５と信号ライン１ｂに接続されスレーブＳ１〜ＳＮからの送信データを受信する受信部６とを有するマスタＭと、末端のスレーブＳＮに接続され位置情報ライン１ｄとグランドライン１ｃとを接続する終端部Ｅと、を備えている。

上記スレーブＳ１〜ＳＮは、位置情報ライン１ｄに接続されていると共に他のスレーブＳ１〜ＳＮと互いに同一の抵抗値（例えば１ｋΩ）とされた抵抗７と、抵抗７の手前で位置情報ライン１ｄに接続され電圧を測定するＡ／Ｄコンバータ８と、測定した電圧値と自己のＩＤ情報とセンサ部３が収集した計測データとを送信データとして信号ライン１ｂを介してマスタＭに送信する送信部９と、を備えている。

なお、本実施形態では、スレーブＳ１〜ＳＮが１番目からＮ番目までＮ個接続されているものとする。
また、上記スレーブＳ１〜ＳＮのＩＤ情報は、例えばシリアルＩＤである。
上記センサ部３は、例えば温度センサ、湿度センサ又はガスセンサなどであって、設置箇所の温度、湿度又はガス濃度などを計測して送信部９へ出力する機能を有している。

上記Ａ／Ｄコンバータ８は、測定した電圧出力をＡ／Ｄ変換してＡ／Ｄ値を電圧値とすると共に送信部９へ送る機能を有している。
上記送信部９は、センサ部３からの計測出力をＡ／Ｄ変換してＡ／Ｄ値を計測データとするセンサ用コンバータを備えており、このＡ／Ｄ値を計測データとして上記電圧値及び自己のＩＤ情報と共に信号ライン１ｂから送信する機能を有している。なお、送信部９では、センサ部３から定期的に収集した計測データを送信するように設定されている。
なお、上記Ａ／Ｄコンバータ８及び送信部９は、スレーブ用ＩＣ１０として一体化されている。

また、スレーブＳ１〜ＳＮ間に接続される接続ケーブル１は、ＬＡＮケーブル等であって、それぞれ一定の長さに設定されている。
特に、このデータ収集システムは、全体が直線状に配設可能な場所や設備に好適である。例えば、光ケーブル、ガス管、水道管、電力線など設置した配管や地下道、ビニールハウスや畑等の土壌の温度管理などのセンサ群が直線的に設置される場合において、無人のセンシングデータ収集技術としても好適である。

上記マスタＭは、例えばパーソナルコンピュータ等であって、受信した各スレーブＳ１〜ＳＮにおける電圧値とＩＤ情報と計測データとから、各スレーブＳ１〜ＳＮの位置情報（ロケーション）、すなわち各スレーブＳ１〜ＳＮが何番目に接続されているかを割り出し、スレーブＳ１〜ＳＮのＩＤ情報及び計測データと共に記憶すると共にこれらをディスプレイ（図示略）に表示する機能を有している。

また、マスタＭは、異常な計測データを送信したセンサ部３に関してディスプレイ上に地図データ及び接続順番と共に当該センサ部３の色を変えて表示するプログラムを有し、容易に異常場所を把握可能な監視装置としても機能する。
なお、マスタＭにも、位置情報ライン１ｄに抵抗７が接続されている。このマスタＭの抵抗７は、１番目のスレーブＳ１において回路ショートが発生して故障した場合を考慮して設けられている。

スレーブＳ１〜ＳＮの位置情報は、スレーブＳ１〜ＳＮで測定された電圧値で求められる。すなわち、図２に示すように、位置情報ライン１ｄによるロケーション用回路のみを抜き出して図示すると、直列接続された各スレーブＳ１〜ＳＮの抵抗７によって電圧が抵抗分割されていることがわかる。したがって、ｎ番目のスレーブＳｎにおける電圧は、以下の式で表される。
スレーブｎ番目の電圧＝Ｖｃｃ×（Ｎ＋１−ｎ）／（Ｎ＋１）
（Ｖｃｃ：電源部５の電源電圧（例えば５Ｖ））
この式から、マスタＭに近いスレーブＳ１〜ＳＮほど電圧値が高くなり、末端のスレーブＳ１〜ＳＮほど電圧値が低くなることがわかる。

このように本実施形態のデータ収集システムでは、スレーブＳ１〜ＳＮが、共通した抵抗値の抵抗７を有し、測定した電圧値と自己のＩＤ情報とセンサ部３が収集した計測データとを送信データとして信号ライン１ｂを介してマスタＭに送信する送信部９を備えているので、電源部５からの電圧を各スレーブＳ１〜ＳＮの抵抗７で抵抗分割することで、マスタＭに近いスレーブＳ１〜ＳＮほど電圧値が高く末端ほど電圧値が低くなることから、マスタＭから何番目に接続されているスレーブＳ１〜ＳＮであるかが送られた電圧値で把握することができる。

また、隣接するスレーブＳ１〜ＳＮ間に接続される接続ケーブル１が、それぞれ一定の長さに設定されているので、等間隔で接続された各スレーブＳ１〜ＳＮの電圧値が接続順番に応じて一定の減少幅で低下する。したがって、全体を直線状に配設することで、電圧値の減少値と接続ケーブル１の長さとから、スレーブＳ１〜ＳＮのマスタＭからの絶対距離がわかる。

次に、本発明に係るデータ収集システムの第２実施形態について、図３を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、各スレーブＳ１〜ＳＮでは抵抗７が一つだけ位置情報ライン１ｄに接続されているのに対し、第２実施形態のデータ収集システムでは、図３に示すように、スレーブＳ１〜ＳＮが、Ａ／Ｄコンバータ８と位置情報ライン１ｄとの接続部２８の前後に接続された抵抗値が同じ一対の抵抗７を有している点である。

すなわち、上記第１実施形態では、各スレーブＳ１〜ＳＮの端子が上流側（マスタＭ側）と下流側（終端部Ｅ側）とで極性が決まっており、逆に接続してしまうと、隣接するスレーブＳ１〜ＳＮでＡ／Ｄ値（電圧値）が同じになるので、正しい位置情報を取得することができない。

これに対して、第２実施形態では、抵抗値が同じ一対の抵抗７が、Ａ／Ｄコンバータ８と位置情報ライン１ｄとの接続部２８の前後に接続されているので、スレーブＳ１〜ＳＮをいずれの向きで位置情報ライン１ｄに接続してもＡ／Ｄコンバータ８で得られる電圧値が同じであって極性が無いため、設置時に端子の極性を考慮せずに接続することができ、設置作業がさらに容易になる。

次に、第３実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、終端部Ｅを末端のスレーブＳ１〜ＳＮに取り付けて位置情報ライン１ｄとグランドライン１ｃとを接続することで終端させているのに対し、第３実施形態のデータ収集システムでは、図４及び図５に示すように、スレーブＳ１〜ＳＮが、位置情報ライン１ｄに接続される入力端子３１と、抵抗７を介して入力端子３１に接続された出力端子３２と、該出力端子３２が開放端の際に位置情報ライン１ｄをグランドライン１ｃに接続する終端回路部３３と、を備えている点である。

すなわち、第３実施形態では、終端回路部３３が、ドレインＤが位置情報ライン１ｄに接続されゲートＧが電源ライン１ａに接続されていると共にソースＳがグランドライン１ｃに接続されたＮチャネルＦＥＴスイッチ３４と、ゲートＧに接続されたゲート側端子３５と、隣接してマスタＭ側に接続されるスレーブＳ１〜ＳＮのゲート側端子３５に接続可能であると共にグランドライン１ｃに接続された減衰用端子３６と、を備えている。

なお、減衰用端子３６とグランドライン１ｃとの間には減衰側抵抗３６ａが接続されていると共に、電源ライン１ａとゲートＧとの間にはゲート側抵抗３５ａが接続されている。例えば、減衰側抵抗３６ａが１０ｋΩとされ、ゲート側抵抗３５ａが１００ｋΩとされている。

この第３実施形態では、スレーブＳ１〜ＳＮが、位置情報ライン１ｄの出力端子３２が開放端の際に位置情報ライン１ｄをグランドライン１ｃに接続する終端回路部３３を備えているので、出力端子３２が開放端となる末端のスレーブＳＮ又はスレーブＳＮ＋１が終端回路部３３によって終端部Ｅとして機能することで、終端部Ｅを別途用意して接続する必要が無くなる。

すなわち、終端回路部３３が、ドレインＤ、ゲートＧ及びソースＳが上記のように接続されたＮチャネルＦＥＴスイッチ３４と、ゲートＧに接続されたゲート側端子３５と、グランドライン１ｃに接続された減衰用端子３６と、を備えているので、図４に示すように、末端のスレーブＳＮでは、ゲート側端子３５が開放端であるため、ＮチャネルＦＥＴスイッチ３４がＯＮになって位置情報ライン１ｄとグランドライン１ｃとが接続される。すなわち、ゲートＧにプラス電圧が印加された状態となり、ドレインＤ−ソースＳ間で電流が流れて位置情報ライン１ｄとグランドライン１ｃとが接続され、内部的に終端することで末端のスレーブＳＮが終端部Ｅとして機能する。

また、図５に示すように、このスレーブＳＮにさらに別のスレーブＳＮ＋１を接続すると、末端でなくなったスレーブＳＮでは、後続のスレーブＳＮ＋１が接続されるので、ゲート側端子３５が減衰用端子３６に接続されるため、ゲートＧへのプラス電圧の印加が無くなり、ＮチャネルＦＥＴスイッチ３４がＯＦＦになって内部的に終端せず、後続のスレーブＳＮ＋１に繋がる。
このように、末端のスレーブＳＮ＋１が自動的に終端部Ｅとして機能することで、終端部Ｅを別途用意して末端のスレーブＳＮ＋１に取り付ける必要が無い。

なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、第３実施形態では、終端回路部をＮチャネルＦＥＴスイッチ等を用いて構成したが、任意に位置情報ラインをグランドラインに接続する設定が可能なＩＣをスレーブに内蔵させても構わない。この場合、末端のスレーブのみ、ＩＣによって位置情報ラインをグランドラインに接続させて終端部とすることが可能である。

１…接続ケーブル、１ａ…電源ライン、１ｂ…信号ライン、１ｃ…グランドライン、１ｄ…位置情報ライン、３…センサ部、５…電源部、６…受信部、７…抵抗、８…Ａ／Ｄコンバータ、９…送信部、３１…入力端子、３２…出力端子、３３…終端回路部、３４…ＮチャネルＦＥＴスイッチ、３５…ゲート側端子、３６…減衰用端子、Ｅ…終端部、Ｍ…マスタ、Ｓ１〜ＳＮ，ＳＮ＋１…スレーブ

Claims (5)

1. 電源ラインと信号ラインとグランドラインと位置情報ラインとからなる複数の接続ケーブルを介して直列に接続されていると共にセンサ部を有する複数のスレーブと、
   基端の前記スレーブに前記接続ケーブルを介して接続されていると共に、前記電源ライン及び前記位置情報ラインに接続され複数の前記スレーブに電力を供給する電源部と前記信号ラインに接続され前記スレーブからの送信データを受信する受信部とを有するマスタと、
   末端の前記スレーブに接続され前記位置情報ラインと前記グランドラインとを接続する終端部と、を備え、
   前記スレーブが、前記位置情報ラインに接続されていると共に他の前記スレーブと互いに同一の抵抗値とされた抵抗と、
   前記位置情報ラインに接続され電圧を測定するＡ／Ｄコンバータと、
   前記測定した電圧値と自己のＩＤ情報と前記センサ部が収集した計測データとを前記送信データとして前記信号ラインを介して前記マスタに送信する送信部と、を備えていることを特徴とするデータ収集システム。
2. 請求項１に記載のデータ収集システムにおいて、
   隣接する前記スレーブ間に接続される前記接続ケーブルが、それぞれ一定の長さに設定されていることを特徴とするデータ収集システム。
3. 請求項１又は２に記載のデータ収集システムにおいて、
   前記スレーブが、前記Ａ／Ｄコンバータと前記位置情報ラインとの接続部の前後に接続された抵抗値が同じ一対の前記抵抗を有していることを特徴とするデータ収集システム。
4. 請求項１又は２に記載のデータ収集システムにおいて、
   前記スレーブが、前記位置情報ラインに接続される入力端子と、
   前記抵抗を介して前記入力端子に接続された出力端子と、
   該出力端子が開放端の際に前記位置情報ラインを前記グランドラインに接続する終端回路部と、を備えていることを特徴とするデータ収集システム。
5. 請求項４に記載のデータ収集システムにおいて、
   前記終端回路部が、ドレインが前記位置情報ラインに接続されゲートが前記電源ラインに接続されていると共にソースが前記グランドラインに接続されたＮチャネルＦＥＴスイッチと、
   前記ゲートに接続されたゲート側端子と、
   隣接して前記マスタ側に接続される前記スレーブの前記ゲート側端子に接続可能であると共に前記グランドラインに接続された減衰用端子と、を備えていることを特徴とするデータ収集システム。

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