JP2014085799A - Wireless sensor terminal, wireless monitoring device and wireless monitoring system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線センサ端末、無線監視装置及び無線監視システムに関する。 The present invention relates to a wireless sensor terminal, a wireless monitoring device, and a wireless monitoring system.
監視機能や通信機能を具備していない既存の設備が正常に動作しているか否かを監視するシステムが求められている。例えば、農作物に霜が付着するのを防止するための送風ファン(以降、防霜ファンと称す)が設置された圃場において、防霜ファンが回転しているか否かを監視するシステムが考えられている(例えば、非特許文献1参照)。 There is a need for a system that monitors whether existing facilities that do not have a monitoring function or communication function are operating normally. For example, there is a system that monitors whether or not a defrost fan is rotating in a field where a blower fan (hereinafter referred to as a defrost fan) for preventing frost from adhering to a crop is installed. (For example, refer nonpatent literature 1).
従来技術では、例えば圃場に通信機能を有するカメラを設置して、カメラで防霜ファンを定期的に撮影し、カメラから監視装置に撮影した静止画像を送信する。そして、監視装置側のオペレータは、モニタ画面で静止画像を目視して、防霜ファンが回転しているか否かを判断する。このため、例えば故障状態にある防霜ファンが風で回転している場合でも、オペレータは、防霜ファンが正常に動作しているものと判断してしまう。さらに、複数の圃場に配置された多数の防霜ファンの状態をオペレータが監視するのは容易ではなく、人件費が掛かる上、人間が判断するので誤認識の心配もある。 In the prior art, for example, a camera having a communication function is installed in a farm field, the frost-proof fan is periodically photographed by the camera, and the photographed still image is transmitted from the camera to the monitoring device. Then, the operator on the monitoring device visually checks the still image on the monitor screen and determines whether or not the anti-frost fan is rotating. For this reason, for example, even when the frost-proof fan in a failure state is rotating with wind, the operator determines that the frost-proof fan is operating normally. Furthermore, it is not easy for an operator to monitor the state of a large number of defrosting fans arranged in a plurality of fields, which is labor intensive and humans make judgments, so there is a risk of misrecognition.
上記課題に鑑み、本発明の目的は、既存の設備を大きく変更することなく、設備の作動状態を監視できる無線センサ端末、無線監視装置及び無線監視システムを提供することである。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a wireless sensor terminal, a wireless monitoring device, and a wireless monitoring system that can monitor the operating state of the facility without greatly changing the existing facility.
一つの観点による無線監視システムは、対象物の作動時に生じる物理的なエネルギーを電気エネルギーに変換する発電手段と、前記発電手段が出力する電気エネルギーにより動作し、所定のデータを送信する端末側送信手段とを有し、前記対象物に取り付けられる少なくとも1つの無線センサ端末と、前記端末側送信手段から送信される前記所定のデータを受信する監視側受信手段と、前記監視側受信手段が前記所定のデータを受信する周期を監視して、前記対象物の作動状態を判別する監視手段とを有する無線監視装置とを設けたことを特徴とする。 According to one aspect, a wireless monitoring system includes a power generation unit that converts physical energy generated during operation of an object into electrical energy, and a terminal-side transmission that operates by electrical energy output from the power generation unit and transmits predetermined data. At least one wireless sensor terminal attached to the object, a monitoring-side receiving means for receiving the predetermined data transmitted from the terminal-side transmitting means, and the monitoring-side receiving means And a wireless monitoring device having monitoring means for monitoring the period of receiving the data and determining the operating state of the object.
一つの観点による無線センサ端末は、対象物の作動時に生じる物理的なエネルギーを電気エネルギーに変換する発電手段と、前記発電手段が出力する電気エネルギーにより動作し、所定のデータを送信する端末側送信手段とを有することを特徴とする。 A wireless sensor terminal according to one aspect includes a power generation unit that converts physical energy generated during operation of an object into electrical energy, and a terminal-side transmission that operates by electrical energy output from the power generation unit and transmits predetermined data. Means.
一つの観点による無線監視装置は、対象物の作動中にデータを送信する無線センサ端末から送信される所定のデータを受信する監視側受信手段と、前記監視側受信手段が前記所定のデータを受信する周期を監視して、前記対象物の作動状態を判別する監視手段とを有することを特徴とする。 According to an aspect of the present invention, a wireless monitoring device includes a monitoring-side receiving unit that receives predetermined data transmitted from a wireless sensor terminal that transmits data during operation of an object, and the monitoring-side receiving unit receives the predetermined data. Monitoring means for monitoring the period of the operation and determining the operating state of the object.
本件開示の無線センサ端末、無線監視装置及び無線監視システムは、既存の設備を大きく変更することなく、設備の作動状態を監視することができる。 The wireless sensor terminal, the wireless monitoring device, and the wireless monitoring system of the present disclosure can monitor the operating state of the equipment without greatly changing the existing equipment.
以下、本件開示の無線センサ端末、無線監視装置及び無線監視システムの実施形態について詳しく説明する。 Hereinafter, embodiments of the wireless sensor terminal, the wireless monitoring device, and the wireless monitoring system of the present disclosure will be described in detail.
本実施形態では、無線監視システムとして、圃場(茶畑、果樹園など)で農作物の生育に関係する既存の設備が正常に動作しているか否かを遠隔地で監視するシステムについて説明する。例えば、茶畑では、防霜ファンが一定の間隔で設置され、畑全体に送風して葉に霜が付着するのを防止している。防霜ファンが故障した場合、霜による被害が発生するため、防霜ファンが正常に回転しているか否かを常に監視することが求められる。ところが、防霜ファン自体は、古くから用いられている設備であり、遠隔地で監視する機能は搭載されておらず、農夫が定期的に現地に行って防霜ファンの動作を確認したり、防霜ファンの改造や取り替えなど高価なシステムを導入していた。 In this embodiment, as a wireless monitoring system, a system for remotely monitoring whether or not existing equipment related to the growth of agricultural products in a farm field (tea plantation, orchard, etc.) is operating normally will be described. For example, in a tea plantation, anti-frost fans are installed at regular intervals to blow air over the entire plant to prevent frost from adhering to the leaves. When the frost-proof fan breaks down, damage due to frost occurs. Therefore, it is required to always monitor whether or not the frost-proof fan is rotating normally. However, the frost-proof fan itself is a facility that has been used for a long time, and it does not have a remote monitoring function, and farmers regularly visit the site to check the operation of the frost-proof fan. Expensive systems such as remodeling and replacement of frost-proof fans were introduced.
そこで、本実施形態に係る無線監視システムは、既存の設備を大きく変更することなく、また大掛かりな配線工事などを行うことなく、設備の作動状態を監視する。図1は、本実施形態に係る無線監視システム100の一例を示す図である。図1において、無線監視システム100は、複数の無線センサ端末101と、無線監視装置102とを基本とするシステムである。そして、遠隔地で監視するために、ホストセンター103や監視端末104などが設置される。尚、ホストセンター103は、複数の圃場がある場合に、統括して各圃場の情報を管理するが、無線監視装置102と監視端末104とをネットワーク150で直接、接続してもよい。また、ネットワーク150は、既に有線ネットワークが敷設されている場合は有線でもよいが、一般的な圃場では有線ネットワークが敷設されていないので、携帯電話網や無線LANなどの無線ネットワークを用いるのが好ましい。
Therefore, the wireless monitoring system according to the present embodiment monitors the operating state of the equipment without greatly changing existing equipment and without performing extensive wiring work. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a
図1の例では、防霜ファン200(1)、防霜ファン200(2)、防霜ファン200(3)、防霜ファン200(4)、防霜ファン200(5)の5つの防霜ファン200が圃場151に設置されている。尚、防霜ファン200は、例えば50m程度の距離を離して設置される。
In the example of FIG. 1, five frost preventions, that is, the frost-proof fan 200 (1), the frost-proof fan 200 (2), the frost-proof fan 200 (3), the frost-proof fan 200 (4), and the frost-proof fan 200 (5). A
ここで、以降の説明において、防霜ファン200(1)、防霜ファン200(2)、防霜ファン200(3)、防霜ファン200(4)、防霜ファン200(5)に共通の内容を説明する場合は、(番号)を省略して防霜ファン200と表記する。また、特定の防霜ファン200を指す場合は、符号に(番号)を付加して、例えば防霜ファン200(3)のように表記する。
Here, in the following description, the defrost fan 200 (1), the defrost fan 200 (2), the defrost fan 200 (3), the defrost fan 200 (4), and the defrost fan 200 (5) are common. In the case of explaining the contents, (number) is omitted and expressed as a defrosting
図1において、各防霜ファン200には、無線センサ端末101が設置されている。ここで、無線センサ端末101についても、特定の防霜ファン200に設置された無線センサ端末101を指す場合は、符号に(番号)を付加して、例えば防霜ファン200(2)に設置された無線センサ端末101(2)のように表記する。
In FIG. 1, each frost-
無線センサ端末101は、防霜ファン200が動作する時の物理的なエネルギーを電気エネルギーに変換する発電機能を有し、発電された電力によって所定のデータを無線で定期的に送信する。発電機能の例は、図4で説明する。ここで、所定のデータは、特定周波数で送信される電波の有無(オンオフ)だけの情報であってもよいし、振幅変調、周波数変調、位相変調、或いはスペクトラム拡散変調などを用いて、予め設定された情報を送信するようにしてもよい。例えば、予め設定された情報は、防霜ファンの番号、無線センサ端末101の固有のシリアル番号などである。
The
無線監視装置102は、無線センサ端末101から受信するデータを解析して、防霜ファン200の作動状態を判別し、判別結果をネットワーク150を介してホストセンター103に送信する。この時、無線監視装置102は、判別結果に圃場を識別する情報を判別結果に付加するようにしてもよい。圃場を識別する情報は、例えば各圃場に予め割り当てられた番号や名称である。或いは、無線監視装置102が配置された圃場が予め判っている場合、無線監視装置102のシリアル番号を判別結果に付加してもよい。これにより、無線監視装置102は、監視を行っている圃場を認識する。尚、無線監視装置102が無線センサ端末101から受信するデータを解析して、防霜ファン200の作動状態を判別する方法については、後で詳しく説明する。
The
ホストセンター103は、無線監視装置102から受信する判別結果のログを圃場別に蓄積する。
The
尚、防霜ファン200の作動状態の判別は、無線監視装置102ではなく、ホストセンター103や監視端末104で行うようにしてもよい。いずれの場合でも、無線監視装置102、ホストセンター103、監視端末104は、無線センサ端末101から送信される所定のデータによって、各圃場における防霜ファン200の作動状態を監視できる。
Note that the operating state of the
ここで、ホストセンター103に蓄積されるログの一例を以下に示す。尚、下記は一例であり、他の情報を記録するようにしてもよい。
・ログ記録日時:2012年10月1日、午前4時15分30秒
・圃場名:A圃場(圃場151に対応する呼称)
・防霜ファンの作動状態:○(作動)
尚、圃場内に複数台の防霜ファン200が設置されている場合、ホストセンター103は、全ての防霜ファン200が正常であれば、ログに○(作動)を記録する。そして、複数台の防霜ファン200のうち、いずれか1台が故障した場合、ホストセンター103は、ログに×(非作動)を記録する。尚、無線監視装置102は、無線センサ端末101から送信される所定のデータの受信結果によって、防霜ファン200の作動状態を判別し、ホストセンター103に送信する。
Here, an example of the log accumulated in the
-Log recording date and time: October 1, 2012, 4:15:30 am-Field name: Field A (name corresponding to field 151)
・ Operating state of defrosting fan: ○
When a plurality of
そして、オペレータ161は、監視端末104を操作してネットワーク150を介してホストセンター103にアクセスし、各圃場の防霜ファン200の作動状態を確認する。例えば、監視端末104の画面には、図2に示したような情報が表示される。図2の例では、A圃場の作動状態は○(作動)なので、全ての防霜ファン200は正常に動作していることがわかる。一方、B圃場の作動状態は×(非作動)なので、B圃場に設置されている防霜ファン200のいずれかが故障していることがわかる。尚、図2の例では、ホストセンター103にログを記録した日時を表示しているが、作動状態のみを表示してもよい。
Then, the
このようにして、本実施形態に係る無線監視システム100は、無線センサ端末101が設置されている防霜ファン200の作動状態を監視する。
In this way, the
ここで、本実施形態の特徴がわかり易いように、図3に別の監視システム900の一例を示す。監視システム900は、例えば、圃場951に設置された防霜ファン901の画像910をカメラ952で撮影してホストセンター903に蓄積または監視端末904に送信する。そして、オペレータ961は、監視端末904を操作して、ホストセンター903または監視装置902から受信する画像910を画面に表示し、防霜ファンの動作を確認する。この時、オペレータ961は、画像910内の防霜ファン901のファンを見て、回転しているように見えれば作動中、止まっているように見えれば非作動、と判断する。このように、オペレータ961は、防霜ファン901の動作状態を画像910で確認するので、誤認識などの問題があった。
Here, FIG. 3 shows an example of another
これに対して、本実施形態に係る無線監視システム100は、無線センサ端末101を既設の防霜ファン101に設置するだけで、防霜ファン200の作動状態を自動的に判別することができる。例えば、無線センサ端末101は、発電した電力で動作して無線で通信するので、電源や通信回線などの配線が不要で、防霜ファン200の振動が伝わるように設置するだけでよい。これにより、無線センサ端末101を接着剤やネジ止めなどにより防霜ファン200に取り付けることができるので、大掛かりな工事は不要である。また、無線センサ端末101は、発電機能を有するため、電池交換などのメンテナンスも不要である。
In contrast, the
[無線センサ端末101]
次に、無線センサ端末101について説明する。図4(a)は、無線センサ端末101が取り付けられていない既設の防霜ファン200の一例を示す図である。図4(a)において、防霜ファン200は、モーター201と、モーター201の回転軸202と、回転軸202に取り付けられたファン203とを有し、モーター201は、茶畑の地面などに建てられた支柱204に取り付けられている。
[Wireless sensor terminal 101]
Next, the
例えば、無線センサ端末101は、図4(b)に示すように、防霜ファン200のモーター201の上に設置されている。無線センサ端末101は、モーター201が駆動される時の物理的な振動を電気エネルギーに変換する発電機能を有しており、発電された電力で動作する。尚、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電方法として、圧電素子を用いる方法やコイル内で磁石を往復運動させる方法などがある。この場合、磁力の変化によって電力が発生する。また、防霜ファン200が故障している場合でも風による回転で振動する時があるが、回転が安定しないので発電された電力が予め決められた範囲内で安定しているか否かによって、自然の風による発電であるか否かを区別できる。これにより、風による誤認識を防ぐことができる。
For example, the
図4(c)は、無線センサ端末101のその他の設置例を示す図で、無線センサ端末101は、防霜ファン200のモーター201の回転軸202に設置されている。図4(c)において、無線センサ端末101aは、モーター201の小型の発電機を回転させて電気エネルギーに変換する発電機能を有しており、発電された電力で動作する。この場合、無線センサ端末101aは、例えば、モーター201の回転による振動や遠心力を電気エネルギーに変換する。この場合、発電機の回転や遠心力による圧力などを利用して電力が発生する。或いは、無線センサ端末101aの本体がモーター201に対して回転しないような構造(例えば無線センサ端末101aの筐体の一部に錘を入れて重力方向に安定する構造)にし、発電機の軸とモーター201の回転軸202とを結合して回転することで発電する。
FIG. 4C shows another example of installation of the
ここで、上記の発電方法は一例であり、風力発電装置のように、防霜ファン200の送風を利用するなど、他の方法で発電するようにしてもよい。但し、防霜ファン200の送風を利用する場合は、自然の風と区別するための処理を行う。例えば、図4(b)で述べたように、防霜ファン200が動作している時の風は安定しているので、発電された電力が予め決められた範囲内で安定しているか否かによって、自然の風による発電であるか否かを区別できる。
Here, the power generation method described above is an example, and power may be generated by other methods such as using the air blown by the
図5は、無線センサ端末101および無線監視装置102の一例を示す図である。尚、無線センサ端末101と無線監視装置102との間は、例えば、微弱無線規格や特定小電力無線規格などに準拠した無線通信が行われるが、他の規格に基づいた無線通信を用いてもよい。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the
図5において、無線センサ端末101は、発電部301と、無線通信部302とを有する。尚、無線センサ端末101(1)から無線センサ端末101(n)は、同様の機能を有する。
In FIG. 5, the
発電部301は、先に説明したように、防霜ファン200のモーター201の振動エネルギーや回転エネルギーなどの物理的なエネルギーを電気エネルギーに変換し、無線通信部302に電力を供給する。ここで、発電部301は、発電手段の一例である。
As described above, the
無線通信部302は、発電部301から供給される電力によって起動され、所定の周波数の信号をアンテナ302bから送信する。ここで、送信信号は、例えば、所定の周波数のキャリア信号を無変調で送信するだけでもよいし、識別データ302a(防霜ファン200の番号や無線センサ端末101のシリアル番号など)で変調してもよい。また、図6で説明するように、時計機能やタイマ機能を有する制御部303を設け、発電部301から供給される電力で起動された後、予め設定された時間間隔で無線通信部302から識別データ302aを送信するようにしてもよい。
The
ここで、無線通信部302は、後で説明するように、中継装置として動作する場合は、他の無線センサ端末101から送信された信号を受信する機能を有する。そして、無線通信部302は、受信した信号をアンテナ302bから再送信する。尚、送受信される信号が無変調のキャリア信号だけでもよいし、識別データ302aで変調された信号であってもよい。また、無線センサ端末101の識別が可能な識別データ302aを用いる場合は、特定の無線センサ端末101から送信された識別データ302aを受信した場合だけ、再送信するようにしてもよい。これにより、同じ無線センサ端末101が送信した識別データ302aを複数の無線センサ端末101が受信した場合に、複数の無線センサ端末101が重複して再送信することを防止できる。ここで、無線通信部302は、端末側送信手段および端末側受信手段の一例である。
Here, as will be described later, the
一方、図5において、無線監視装置102は、無線通信部401と、監視制御部402と、LAN(Local Area Network)通信部403とを有する。尚、無線監視装置102のシリアル番号、圃場番号、圃場名などの情報を識別データ402aとして予め設定できるようにしてもよい。また、無線監視装置102は、電源部分を省略してあるが、例えば、商用電源によって動作する。
On the other hand, in FIG. 5, the
無線通信部401は、アンテナ401aを介して、無線センサ端末101から送信される電波を受信して監視制御部402に通知する。また、受信した電波が変調信号である場合は、例えば変調された識別データ302aを復調し、監視制御部402に出力する。ここで、無線通信部401は、監視側受信手段の一例である。
The
監視制御部402は、時計機能またはタイマ機能を有し、無線通信部401が無線センサ端末101から信号を受信した日時(時刻だけでもよい)や回数を取得し、防霜ファン200が正常に稼働しているか否かを判別する。尚、監視制御部402は、監視手段の一例である。また、具体的な判別方法は、後で詳しく説明する。監視制御部402は、判別結果をLAN通信部403からネットワーク150を介してホストセンター103または監視端末104に送信する。ここで、監視制御部402は、無線監視装置102の識別データ402a(圃場番号、圃場名、無線監視装置102のシリアル番号など)をメモリなどに予め記憶しておき、判別結果に付加してもよい。これにより、複数の圃場を管理する場合に、オペレータ161は、どの圃場の防霜ファン200の状態であるか否かを認識できる。さらに、監視制御部402は、防霜ファン200の作動状態を判別した日時を判別結果に付加して、ホストセンター103や監視端末104に送信するようにしてもよい。或いは、ホストセンター103に時計機能を設けて、ホストセンター103が無線監視装置102から受信した判別結果に日時を付加してもよい。
The
このようにして、図1のホストセンター103には、図2で説明したようなログが蓄積され、オペレータ161は、監視端末104からログにアクセスして各圃場の防霜ファン200の状態を監視することができる。
In this way, the log as described in FIG. 2 is accumulated in the
次に、無線監視装置102と無線センサ端末101と間の通信について説明する。図1では、無線監視装置102と無線センサ端末101との間の通信については特に言及せず、各無線センサ端末101から所定のデータを受信するものとして説明した。実際には、防霜ファン200は50m程度の間隔で設置されている。このため、広い圃場に無線監視装置102が1台だけ設置してある場合、微弱無線規格や特定小電力無線規格に準拠した無線方式では、無線監視装置102と全ての無線センサ端末101とが直接に通信することが難しい場合がある。例えば、図7(a)は、無線監視装置102からの距離が異なる位置に配置された無線センサ端末101の通信範囲の一例を示した図である。図7(a)の場合、無線監視装置102から近い位置にある無線センサ端末101(1)の通信範囲181(1)は、無線監視装置102と直接に通信ができる。ところが、無線監視装置102から遠い位置にある無線センサ端末101(5)の通信範囲181(5)は、無線センサ端末101(4)までしかなく、無線監視装置102と直接に通信することができない。
Next, communication between the
そこで、本実施形態に係る無線監視システム100では、図7(b)に示すように、無線監視装置102と直接に通信することができない無線センサ端末101は、通信可能な他の無線センサ端末101を中継して、無線監視装置102との間で通信を行う。図7(b)の例では、無線センサ端末101(5)は発信端の無線センサ端末101として設定され、その他の無線センサ端末101(1)から(4)は中継用の無線センサ端末101として設定されている。そして、無線センサ端末101(5)が送信する信号は、無線センサ端末101(4)が受信し、受信した信号を再送信する。無線センサ端末101(4)が再送信した信号は、無線センサ端末101(3)が受信し、受信した信号を再送信する。同様に、無線センサ端末101(3)が再送信した信号は、無線センサ端末101(2)が受信して再送信し、無線センサ端末101(2)が再送信した信号は、無線センサ端末101(1)が受信して再送信する。
Therefore, in the
ここで、無線センサ端末101(4)が再送信した信号は、無線センサ端末101(5)でも受信されるが、無線センサ端末101(5)は発信端として設定されているので、再送信は行わない。また、無線センサ端末101(3)が再送信した信号は、無線センサ端末101(4)でも受信されるが、無線センサ端末101(4)は再送信した直後なので、再送信は行わない。つまり、無線センサ端末101(4)は、受信する信号の間隔が無線センサ端末101(5)の送信間隔であることが予め分っているので、無線センサ端末101(4)は、信号の再送信後、送信間隔に満たない期間に受信する信号を再送信しないように制御する。無線センサ端末101(3)および無線センサ端末101(2)についても同様に動作する。このようにして、中継する無線センサ端末101が無限に信号を再送信する動作が繰り返されることを防止できる。
Here, the signal retransmitted by the wireless sensor terminal 101 (4) is also received by the wireless sensor terminal 101 (5). However, since the wireless sensor terminal 101 (5) is set as a transmission end, the retransmission is not performed. Not performed. The signal retransmitted by the wireless sensor terminal 101 (3) is also received by the wireless sensor terminal 101 (4). However, since the wireless sensor terminal 101 (4) has just been retransmitted, no retransmission is performed. That is, since the wireless sensor terminal 101 (4) knows in advance that the interval of the signal to be received is the transmission interval of the wireless sensor terminal 101 (5), the wireless sensor terminal 101 (4) After transmission, control is performed so that a signal received during a period less than the transmission interval is not retransmitted. The wireless sensor terminal 101 (3) and the wireless sensor terminal 101 (2) operate similarly. In this way, it is possible to prevent the relaying
また、図7(a)の場合、無線センサ端末101(5)が送信する信号を無線センサ端末101(4)と無線センサ端末101(3)の両方で受信された場合、重複して再送信されることになる。そこで、無線センサ端末101は、再送信する時にキャリアセンスを行って、他の無線センサ端末101が送信している場合はウェイトするように制御する。或いは、無線センサ端末101は、他の無線センサ端末101の送信と衝突しないように、信号を受信してから再送信するまでの時間を乱数でランダムに可変してもよいし、ウェイト時間をランダムに可変してもよい。または、設計者が中継用の無線センサ端末101の通信範囲が必ず両隣の無線センサ端末101だけになるようにシステム設計して、各無線センサ端末101を設置する時にそれぞれの送信電力を調整しておいてもよい。
In the case of FIG. 7A, when the signal transmitted from the wireless sensor terminal 101 (5) is received by both the wireless sensor terminal 101 (4) and the wireless sensor terminal 101 (3), the retransmission is repeated. Will be. Therefore, the
或いは、各無線センサ端末101が自機の識別データ302aを送信する場合、再送信する識別データ302aを予め決めておき、無線センサ端末101は、再送信するか否かを識別データ302aにより判断してもよい。例えば、発信端の無線センサ端末101(5)の識別データ302aを識別データ302a(5)とすると、無線センサ端末101(4)は、識別データ302a(5)を受信した場合に中継動作を行う。そして、再送信する際に、識別データ302a(5)ではなく、自機の識別データ302a(4)を送信する。同様に、無線センサ端末101(3)は、識別データ302a(4)を受信した場合に中継動作を行い、識別データ302a(3)を送信する。また、無線センサ端末101(2)は、識別データ302a(3)を受信した場合に中継動作を行い、識別データ302a(2)を送信する。さらに、無線センサ端末101(1)は、識別データ302a(2)を受信した場合に中継動作を行い、識別データ302a(1)を送信する。このように、予め再送信する無線センサ端末101の識別データ302aを設定しておき、無線センサ端末101は、中継毎に他機から受信した識別データ302aを自機の識別データ302aに置き換えて再送信する。これにより、複数の無線センサ端末101が重複して再送信することを防止できる。そして、無線監視装置102は、識別データ302a(1)を受信した場合に、全ての防霜ファン200は正常に作動していると判断する。これは、いずれかの無線センサ端末101が動作していない場合、中継が途切れるので、無線監視装置102は、識別データ302a(1)を受信できないからである。
Alternatively, when each
ここで、無線センサ端末101(1)が送信する識別データ302a(1)と無線センサ端末101(2)が送信する識別データ302a(2)の両方を無線監視装置102が受信できる場合を例に挙げて説明する。例えば、無線センサ端末101(1)が故障している場合、無線監視装置102は、無線センサ端末101(2)の識別データ302a(2)しか受信できない。ところが、上記の例では、無線監視装置102は、無線センサ端末101(1)の識別データ302a(1)の受信を待っているので、予め設定された時間内に識別データ302a(1)を受信できない場合、防霜ファン200は正常に作動していないと判断する。
Here, as an example, the
尚、図7(b)では、防霜ファン200がほぼ一列に並んで設置されている場合の例を示したが、図8のように、一列に配置されていない場合もある。この場合でも、中継を行う各無線センサ端末101は、自機の識別データ302aに置き換えて送信するので、他装置と重複することなく中継を行うことができる。以下、図8の場合の中継動作について具体的に説明する。
FIG. 7B shows an example in which the
図8において、例えば、発信端の無線センサ端末101を無線センサ端末101(3)とし、その他の無線センサ端末101を中継用とする。そして、無線センサ端末101(5)は、無線センサ端末101(3)の識別データ302a(3)を受信した時のみ、識別データ302a(5)に置き換えて送信する。また、無線センサ端末101(2)は、無線センサ端末101(5)の識別データ302a(5)を受信した時のみ、識別データ302a(2)に置き換えて送信する。同様に、無線センサ端末101(4)は、無線センサ端末101(2)の識別データ302a(2)を受信した時のみ、識別データ302a(4)に置き換えて送信する。さらに、無線センサ端末101(1)は、無線センサ端末101(4)の識別データ302a(4)を受信した時のみ、識別データ302a(1)に置き換えて送信する。このように、再送信する識別データ302aを予め決めておくことにより、無線センサ端末101は、複数の無線センサ端末101から識別データ302aを受信した場合でも、重複して再送信することを防止できる。そして、無線監視装置102は、識別データ302a(1)を受信した場合に、全ての防霜ファン200は正常に作動していると判断する。ここで、無線監視装置102は、予め設定された時間内に、無線センサ端末101(1)の識別データ302a(1)を受信できなかった場合、防霜ファン200は正常に作動していないと判断する。例えば、無線監視装置102が直接に通信できない無線センサ端末101が故障している場合、中継が途切れるので、無線監視装置102は、識別データ302a(1)を受信できず、防霜ファン200は正常に作動していないと判断する。例えば図8において、中継用の無線センサ端末101(5)が故障している場合、無線センサ端末101(2)は、無線センサ端末101(5)が送信する識別データ302a(5)を受信できないので、無線センサ端末101(4)以降での中継が行われない。
In FIG. 8, for example, the
このように、複数の無線センサ端末101が設置されている場合、識別データ302aを無線センサ端末101で順番に中継することにより、広大な圃場であっても1台の無線監視装置102を設置するだけで対応することができる。
In this way, when a plurality of
次に、無線センサ端末101が識別データ302aを送信する時のパターン例について説明する。図9は、防霜ファン200のファン203がモーター201によって回転中の無線センサ端末101が識別データ302aを送信するパターン例を示す図である。図9において、無線センサ端末101は、モーター201の定常的な振動によって発電された電力を電源として起動され、予め決められた時間間隔で識別データ302aを送信する。例えば、図9場合、無線センサ端末101は、識別データ302a(1)、識別データ302a(2)、識別データ302a(3)の順に、1秒(sec)間隔で識別データ302aを送信する。
Next, a pattern example when the
ここで、無線センサ端末101は、先に説明したように、予め決められた無線周波数の無変調のキャリア信号を送信してもよいし、識別データ302aで変調された信号を送信してもよい。尚、送信する前にキャリアセンスを行って他の端末や別のシステムが使用していないことを確認するようにしてもよい。
Here, as described above, the
次に、無線センサ端末101の動作について詳しく説明する。図10は、無線センサ端末101の動作を示すフローチャートである。尚、図10において、点線で示した部分は、無線センサ端末101が起動される前の状況を示している。
Next, the operation of the
(ステップS101)防霜ファン200は、電源が投入されるとモーター201が駆動され、ファン203が回転する。
(Step S101) When the power is turned on, the
(ステップS102)防霜ファン200のファン203が回転を始めると、定常的な振動が発生する。
(Step S102) When the
(ステップS103)無線センサ端末101の発電部301は、防霜ファン200の振動によって発電を行う。
(Step S <b> 103) The
(ステップS104)無線センサ端末101は、発電部301によって無線センサ端末101のマイコン(マイクロコンピュータ)が起動した場合はステップS105の処理に進む。また、無線センサ端末101は、マイコンが起動されない場合はステップS101の処理に戻ってマイコンが起動されるまで待つ。ここで、マイコンは、内部のメモリに予め記憶されたプログラムに従って動作し、図5の例では無線通信部302に搭載され、図6の例では制御部303に搭載されている。
(Step S104) When the
(ステップS105)無線センサ端末101は、予め設定された時間(例えば1秒(sec))をカウントし、1秒間だけ待機する。具体的には、無線センサ端末101は、1秒間が経過するまでステップS104の処理に戻って待機し、1秒間が経過するとステップS106の処理に進む。
(Step S105) The
(ステップS106)無線センサ端末101は、無線通信部302から識別データ302aを発信する。そして、再び、ステップS104の処理に戻って待機し、ステップS105の判別処理で1秒間が経過する毎に、識別データ302aを発信する。
(Step S106) The
このようにして、無線センサ端末101は、防霜ファン200のモーター201の振動によって発電される電力を利用して、予め決められた周期で識別データ302aを発信する。
In this way, the
次に、無線監視装置102の動作について詳しく説明する。図11は、無線監視装置102の動作を示すフローチャートである。尚、図11の各処理は、主に監視制御部402が行う処理である。
Next, the operation of the
(ステップS201)監視制御部402は、タイマをT秒(例えば60秒など)にセットする。尚、タイマは、タイマ用のハードウェアを搭載してもよいし、ソフトウェアで行ってもよい。
(Step S201) The
(ステップS202)監視制御部402は、タイマのタイムアウト、無線センサ端末101からの信号の受信、のいずれかのイベントが発生したか否かを判別する。そして、監視制御部402は、タイマがタイムアウトした場合はステップS203の処理に進み、信号を受信した場合はステップS204の処理に進む。
(Step S <b> 202) The
(ステップS203)監視制御部402は、T秒間に予め設定された回数(R回)だけ信号を受信できなかったので、防霜ファン200が正常に動作していない(非作動)と判断する。そして、防霜ファン200が作動していないことを示すステータス情報をホストセンター103または監視端末104に送信する。その後、監視制御部402は、ステップS207の処理に進む。
(Step S <b> 203) The
(ステップS204)監視制御部402は、信号の受信回数を示すカウンタを1つインクリメントする。
(Step S204) The
(ステップS205)監視制御部402は、信号の受信回数が予め設定されたR回以上であるか否かを判別する。そして、監視制御部402は、受信回数がR回未満の場合はステップS202の処理に戻り、受信回数がR回以上の場合はステップS206の処理に進む。
(Step S205) The
例えば、無線センサ端末101が1秒周期に信号を送信するように設定されている場合で、ステップS201でセットされたタイマのTが60秒の場合、Rは60回以上であるか否かを判別する。尚、電波の状態やノイズなどの影響を考慮して、上記の例では、60秒間の受信回数が58回以上であれば正常であると判断してもよい。
For example, when the
(ステップS206)監視制御部402は、T秒間に予め設定された回数(R回)だけ信号を受信できたので、防霜ファン200が正常に動作している(作動)と判断する。そして、防霜ファン200が作動していることを示すステータス情報をホストセンター103または監視端末104に送信する。
(Step S206) Since the
(ステップS207)監視制御部402は、信号の受信回数を示すカウンタをクリアして、ステップS201の処理に戻り、同様の処理を繰り返し実行する。
(Step S207) The
次に、中継用の無線センサ端末101の動作について詳しく説明する。図12は、中継用の無線センサ端末101の動作を示すフローチャートである。尚、図12において、図10と同符号の処理ステップは、同様の処理を示す。ステップS101からステップS103において、防霜ファン200のファン203が回転して発生する振動で発電が行われ、ステップS104でマイコンの起動を判別する。ここまでの処理は、図10と同じである。
Next, the operation of the
(ステップS151)無線センサ端末101は、マイコンが起動されると、他の無線センサ端末101から信号が受信されるまで待機する。そして、無線センサ端末101は、信号を受信すると、ステップS152の処理に進む。
(Step S151) When the microcomputer is activated, the
(ステップS152)無線センサ端末101は、受信した信号を再送信する(中継動作)。
(Step S152) The
このようにして、中継用の無線センサ端末101は、他の無線センサ端末101から送信される信号を再送信する中継動作を行うことができる。
In this way, the relay
ここで、先に説明したように、各無線センサ端末101毎に識別データ302aを置き換えて中継する場合、中継用の無線センサ端末101は、図13に示したフローチャートに従って動作する。尚、図13において、図12と同符号の処理ステップは、同様の処理を示す。図12と異なるのは、ステップS151とステップS152との間にステップS151aの処理を実行することである。
Here, as described above, when the relay is performed by replacing the
(ステップS151a)無線センサ端末101は、ステップS151で受信した識別データ302aが中継すべき無線センサ端末101の識別データ302aに対応しているか否かを判別する。無線センサ端末101は、識別データ302aが中継に対応している場合はステップS152の処理に進み、識別データ302aが中継に対応していない場合はステップS104に戻る。
(Step S151a) The
このようにして、中継用の無線センサ端末101は、中継すべき無線センサ端末101の識別データ302aのみを自機の識別データ302aに置き換えて再送信することができる。
In this way, the relay
上記の説明では、無線監視装置102が全ての無線センサ端末101と直接に通信できない場合について説明したが、ここでは、無線監視装置102が全ての無線センサ端末101と直接に通信できる場合について説明する。
In the above description, the case where the
図1において、無線監視装置102は、5台の無線センサ端末101から信号が送信されるので、5台の無線センサ端末101が同じ周波数で同じ信号(無変調のキャリア信号)を送信する場合、作動していない防霜ファン200を識別できない。この場合、例えば、各無線センサ端末101に異なる無線周波数を設定しておくことで、無線監視装置102は、どの防霜ファン200が故障しているのかを判別できる。例えば、無線センサ端末101(1)から(5)に、無線周波数(1)から(5)をそれぞれ割り当てておく。そして、無線監視装置102は、無線センサ端末101(3)に割り当てられた無線周波数(3)の信号を予め設定された時間内に受信できなければ、防霜ファン200(3)が故障していると判断する。
In FIG. 1, since the
或いは、先に説明したような各無線センサ端末101毎に固有の識別データ302aを割り当てて、識別データ302aで変調された信号を送信するようにすれば、無線監視装置102は、どの防霜ファン200が故障しているのかを判別できる。例えば、無線センサ端末101(1)から(5)に、識別データ302a(1)から(5)をそれぞれ割り当てておく。そして、無線監視装置102は、無線センサ端末101(4)に割り当てられた識別データ302a(4)を予め設定された時間内に受信できなければ、防霜ファン200(4)が故障していると判断する。尚、この場合、複数の無線センサ端末101が同じ無線周波数を用いるので、送信前にキャリアセンスを行って信号が衝突しないように制御する。
Alternatively, if the
このように、無線監視装置102が全ての無線センサ端末101と直接に通信できる場合でも防霜ファン200の作動状態を監視することができる。
Thus, even when the
以上、各実施形態で説明したように、本件開示の無線センサ端末、無線監視装置及び無線監視システムは、発電した電力で動作して無線で通信するので、既存の設備を大きく変更することなく、設備の作動状態を監視することができる。 As described above, as described in each embodiment, the wireless sensor terminal, the wireless monitoring device, and the wireless monitoring system of the present disclosure operate with the generated power and communicate wirelessly, so without greatly changing existing facilities, The operating state of the equipment can be monitored.
また、無線センサ端末101は、既存設備の物理的なエネルギーを利用して発電した電力で動作するので、配線やメンテナンスなどの費用を削減できる。
Further, since the
また、無線センサ端末101は、作動中であることを示す信号を定期的に送信し、所定期間内の受信回数によって作動中であるか否かを判断するので、風などの影響による誤動作を排除することができ、防霜ファン200が作動中であるか否かを監視できる。
In addition, the
尚、各実施形態では、1つの圃場に1台の無線監視装置102を設置する場合について説明したが、複数の無線監視装置102を1つの圃場に設置する場合でも、同様に適用可能である。
In each embodiment, the case where one
このように、本件開示の本件開示の無線センサ端末、無線監視装置及び無線監視システムは、発電した電力で動作して無線で通信するので、既存の設備を大きく変更することなく、設備の作動状態を監視することができる。 As described above, the wireless sensor terminal, the wireless monitoring device, and the wireless monitoring system of the present disclosure disclosed in the present disclosure operate by the generated power and communicate wirelessly, so that the operating state of the facility is not significantly changed without changing existing facilities. Can be monitored.
以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。 From the above detailed description, features and advantages of the embodiments will become apparent. This is intended to cover the features and advantages of the embodiments described above without departing from the spirit and scope of the claims. Further, any person having ordinary knowledge in the technical field should be able to easily come up with any improvements and modifications, and there is no intention to limit the scope of the embodiments having the invention to those described above. It is also possible to rely on suitable improvements and equivalents within the scope disclosed in.
100・・・無線監視システム;101・・・無線センサ端末;102・・・無線監視装置;103・・・ホストセンター;104・・・監視端末;150・・・ネットワーク;151・・・圃場;161・・・オペレータ;200・・・防霜ファン;201・・・モーター;202・・・回転軸;203・・・ファン;204・・・支柱;301・・・発電部;302・・・無線通信部;302a・・・識別データ;302b・・・アンテナ;303・・・制御部;401・・・無線通信部;401a・・・アンテナ;402・・・監視制御部;402a・・・識別データ;403・・・LAN通信部
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記発電手段が出力する電気エネルギーにより動作し、所定のデータを送信する端末側送信手段と
を有し、前記対象物に取り付けられる少なくとも1つの無線センサ端末と、
前記端末側送信手段から送信される前記所定のデータを受信する監視側受信手段と、
前記監視側受信手段が前記所定のデータを受信する周期を監視して、前記対象物の作動状態を判別する監視手段と
を有する無線監視装置と
を設けたことを特徴とする無線監視システム。 Power generation means for converting physical energy generated during operation of the object into electrical energy;
At least one wireless sensor terminal attached to the object, comprising: terminal-side transmission means that operates by electrical energy output by the power generation means and transmits predetermined data;
Monitoring side receiving means for receiving the predetermined data transmitted from the terminal side transmitting means;
A radio monitoring system comprising: a radio monitoring device comprising: a monitoring unit that monitors a period at which the monitoring side receiving unit receives the predetermined data and determines an operating state of the object.
複数の前記無線センサ端末を備え、
前記無線センサ端末に他の前記無線センサ端末から送信される前記所定のデータを受信する端末側受信手段を更に設け、
前記無線監視装置からの距離が最も遠い前記無線センサ端末を特定の無線センサ端末に設定し、
前記特定の無線センサ端末は、前記端末側送信手段から前記所定のデータを送信し、
複数の前記無線センサ端末のうち前記特定の無線センサ端末を除く前記無線センサ端末は、前記特定の無線センサ端末を含む他の前記無線センサ端末が送信する前記所定のデータを前記端末側受信手段で順次に受信し、受信した当該所定のデータを前記端末側送信手段から順次に送信する
ことを特徴とする無線監視システム。 The wireless monitoring system according to claim 1,
A plurality of the wireless sensor terminals;
The wireless sensor terminal is further provided with a terminal-side receiving means for receiving the predetermined data transmitted from the other wireless sensor terminal,
Set the wireless sensor terminal farthest from the wireless monitoring device as a specific wireless sensor terminal,
The specific wireless sensor terminal transmits the predetermined data from the terminal-side transmission unit,
The wireless sensor terminal excluding the specific wireless sensor terminal among the plurality of wireless sensor terminals receives the predetermined data transmitted by the other wireless sensor terminals including the specific wireless sensor terminal by the terminal side receiving unit. The wireless monitoring system, wherein the wireless monitoring system receives the data sequentially, and sequentially transmits the received predetermined data from the terminal-side transmission unit.
前記無線センサ端末が送信する前記所定のデータは、前記無線センサ端末毎に異なる識別データであり、
前記特定の無線センサ端末は、前記端末側送信手段から自機の前記識別データを送信し、
複数の前記無線センサ端末のうち前記特定の無線センサ端末を除く前記無線センサ端末は、前記特定の無線センサ端末を含む他の前記無線センサ端末が送信する前記識別データを前記端末側受信手段で受信し、受信した前記識別データが予め設定された特定の前記識別データである場合に、自機の前記識別データを前記端末側送信手段から送信する
ことを特徴とする無線監視システム。 The wireless monitoring system according to claim 2,
The predetermined data transmitted by the wireless sensor terminal is identification data different for each wireless sensor terminal,
The specific wireless sensor terminal transmits the identification data of the own device from the terminal-side transmission unit,
The wireless sensor terminals excluding the specific wireless sensor terminal among the plurality of wireless sensor terminals receive the identification data transmitted by the other wireless sensor terminals including the specific wireless sensor terminal by the terminal-side receiving unit. Then, when the received identification data is the specific identification data set in advance, the identification data of the own device is transmitted from the terminal side transmission means.
前記監視手段は、前記無線センサ端末が送信する前記所定のデータの受信回数をカウントし、予め設定された時間内のカウント回数が予め設定された回数以上の場合に、前記対象物が作動状態にあり、予め設定された時間内の前記カウント回数が予め設定された回数未満の場合に、前記対象物が非作動状態にある、と判定する
ことを特徴とする無線監視システム。 The wireless monitoring system according to any one of claims 1 to 3,
The monitoring means counts the number of times the predetermined data transmitted by the wireless sensor terminal is received, and when the number of counts within a preset time is greater than or equal to a preset number, the object is in an operating state. A wireless monitoring system, characterized in that, when the number of counts within a preset time is less than a preset number of times, the object is determined to be in an inoperative state.
前記対象物は、農作物への霜の付着を防止するための防霜ファンであることを特徴とする無線監視システム。 In the radio surveillance system according to any one of claims 1 to 4,
The wireless monitoring system, wherein the object is a frost-proof fan for preventing frost from adhering to agricultural products.
前記発電手段が出力する電気エネルギーにより動作し、所定のデータを送信する端末側送信手段と
を有することを特徴とする無線センサ端末。 Power generation means for converting physical energy generated during operation of the object into electrical energy;
A wireless sensor terminal comprising: a terminal-side transmission unit that operates by electric energy output from the power generation unit and transmits predetermined data.
複数の前記無線センサ端末を備える場合、
前記無線センサ端末に他の前記無線センサ端末から送信される前記所定のデータを受信する端末側受信手段を更に設け、
複数の前記無線センサ端末のうち1台を特定の無線センサ端末に設定し、
前記特定の無線センサ端末は、前記端末側送信手段から前記所定のデータを送信し、
複数の前記無線センサ端末のうち前記特定の無線センサ端末を除く前記無線センサ端末は、前記特定の無線センサ端末を含む他の前記無線センサ端末が送信する前記所定のデータを前記端末側受信手段で順次に受信し、受信した当該所定のデータを前記端末側送信手段から順次に送信する
ことを特徴とする無線センサ端末。 The wireless sensor terminal according to claim 6,
When comprising a plurality of the wireless sensor terminals,
The wireless sensor terminal is further provided with a terminal-side receiving means for receiving the predetermined data transmitted from the other wireless sensor terminal,
One of the plurality of wireless sensor terminals is set as a specific wireless sensor terminal,
The specific wireless sensor terminal transmits the predetermined data from the terminal-side transmission unit,
The wireless sensor terminal excluding the specific wireless sensor terminal among the plurality of wireless sensor terminals receives the predetermined data transmitted by the other wireless sensor terminals including the specific wireless sensor terminal by the terminal side receiving unit. A wireless sensor terminal characterized by receiving sequentially and transmitting the received predetermined data sequentially from the terminal-side transmitting means.
前記無線センサ端末が送信する前記所定のデータは、前記無線センサ端末毎に異なる識別データであり、
前記特定の無線センサ端末は、前記端末側送信手段から自機の前記識別データを送信し、
複数の前記無線センサ端末のうち前記特定の無線センサ端末を除く前記無線センサ端末は、前記特定の無線センサ端末を含む他の前記無線センサ端末が送信する前記識別データを前記端末側受信手段で受信し、受信した前記識別データが予め設定された特定の前記識別データである場合に、自機の前記識別データを前記端末側送信手段から送信する
ことを特徴とする無線センサ端末。 The wireless sensor terminal according to claim 7,
The predetermined data transmitted by the wireless sensor terminal is identification data different for each wireless sensor terminal,
The specific wireless sensor terminal transmits the identification data of the own device from the terminal-side transmission unit,
The wireless sensor terminals excluding the specific wireless sensor terminal among the plurality of wireless sensor terminals receive the identification data transmitted by the other wireless sensor terminals including the specific wireless sensor terminal by the terminal-side receiving unit. Then, when the received identification data is the specific identification data set in advance, the identification data of the own device is transmitted from the terminal-side transmission unit.
前記対象物は、農作物への霜の付着を防止するための防霜ファンであることを特徴とする無線センサ端末。 In the wireless sensor terminal according to any one of claims 6 to 8,
The wireless sensor terminal, wherein the object is a frost-proof fan for preventing frost from adhering to a crop.
前記監視側受信手段が前記所定のデータを受信する周期を監視して、前記対象物の作動状態を判別する監視手段と
を有することを特徴とする無線監視装置。 Monitoring-side receiving means for receiving predetermined data transmitted from a wireless sensor terminal that transmits data during operation of the object;
A radio monitoring apparatus comprising: monitoring means for monitoring a period at which the monitoring side receiving means receives the predetermined data to determine an operating state of the object.
前記監視手段は、前記無線センサ端末が送信する前記所定のデータの受信回数をカウントし、予め設定された時間内のカウント回数が予め設定された回数以上の場合に、前記対象物が作動状態にあり、予め設定された時間内の前記カウント回数が予め設定された回数未満の場合に、前記対象物が非作動状態にある、と判定する
ことを特徴とする無線監視装置。 The wireless monitoring device according to claim 10, wherein
The monitoring means counts the number of times the predetermined data transmitted by the wireless sensor terminal is received, and when the number of counts within a preset time is greater than or equal to a preset number, the object is in an operating state. Yes, the wireless monitoring device, wherein when the number of counts within a preset time is less than a preset number of times, it is determined that the object is in an inoperative state.
前記対象物は、農作物への霜の付着を防止するための防霜ファンであることを特徴とする無線監視装置。 The wireless monitoring device according to claim 10 or 11,
The wireless monitoring device according to claim 1, wherein the object is a frost-proof fan for preventing frost from adhering to a crop.
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