JP2016184322A

JP2016184322A - センサデータ収集システム

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Publication number: JP2016184322A
Application number: JP2015064712A
Authority: JP
Inventors: 洵上田; Jun Ueda
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2016-10-20

Abstract

【課題】商用電源が無い場所でもセンサで物体の状態変化を検知し、その検知した信号を、省電力で自動的に収集する。
【解決手段】センサデータ収集システムは、それぞれ固有のノードＩＤを有する無電源の複数のノード１１７と、複数のノードとの間で１−Ｗｉｒｅ（登録商標）プロトコルに従った通信を行う制御装置７により構成される。複数のノードは、複数個所に設置された、複数の対象の状態の変化を検知する複数のセンサ１１６と、それぞれのセンサによって検知された情報を保持する保持手段とを有する。制御装置は、複数のノードに所定のタイミングでポーリング信号を送信して、ノードが持つセンサ検知情報を取得する制御部と、取得された該センサ検知情報を格納するメモリと、少なくとも制御部へ給電する電源とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、センサデータ収集システムに係り、特に、物体の状態変化を検知するセンサが取得した情報を、省電源にて収集することが可能なセンサデータ収集システムに関するものである。

カプセル商品や玩具等の商品の自動販売機（所謂ガチャガチャ自販機）はスーパーの通路や店頭に設置されており、販売管理者（オペレータ）が各拠点を巡回しながら、１台ずつ自動販売機の在庫の管理や商品の補充を行っている。これらの商品の販売の促進するためには、各自動販売機で販売された商品の個数を迅速かつ正確に把握して、その状況をオペレータへ知らせることが重要である。そこで、人手を使わないで自動販売機の商品販売数量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、各自動販売機で販売される精進の販売数量を自動的に取得して、その販売数量（カウンタ値）の情報をセンタへ送信して、センタで販売数量を収集、管理する商品販売数量情報収集システムが開示されている。

また、特許文献２には、カプセル商品自動販売機内のカプセル落下位置に振動センサ（ピエゾフィルムセンサ）を配置しておき、カプセル商品の販売時に振動センサでカプセル商品を計数することで、無電源でカプセル商品の販売数を検知して、その販売数データを管理センタへ送信して、管理センタで商品の販売数量を一括管理する、カプセル商品の自動販売機及びその販売データ通知システムが開示されている。

カプセル商品の自動販売機は商用電源を用いない自販機であり、店内の商用電源の確保が困難な場所に複数台まとめて設置されることがある。然るに、特許文献１及び２に記載の自動販売機は販売情報の計数及び計数された販売情報をセンタへ送信するために電池を実装している。例えば、特許文献１に記載の自動販売機は、各自動販売機に設置されたカウンタ７及びリーダライタ８はバッテリーを有している。また、特許文献２に記載の自動販売機も、親機５３は特定小電力無線インターフェース５４を使用し、子機５１はマイコンと特定小電力無線モジュールを備えて構成される（段落[００３７]及び[００４０]）。

特開２００７−２０７１６５号公報特開２０１４−１５３９１１号公報

上記のように、特許文献１及び２に記載のカプセル商品の自動販売機は、特定小電力無線インターフェース或いは電池を備えているので、電池の残存量を常に監視しなければならない。販売管理者は、自動販売機の在庫の管理や商品の補充のためだけでなく、電池の残存量の監視のためにも巡回しなければならず、多忙を極める。また、特許文献２のように、カプセル落下を振動センサで検知する場合、購入者が販売機を叩いたりすると、振動センサがその振動を検知してしまい、誤販売を検知することがある。また、特許文献１及び２は何れも、一カ所に複数の自動販売機が設置されている場合、全ての自動販売機で販売される商品の数量の情報を、出来るだけ省電力で収集するための技術的な示唆に欠ける。

そこで、本発明の目的は、商用電源が無い場所でもセンサで対象の状態変化を検知し、その検知した信号を、省電力で自動的に収集することができるセンサデータ収集システムを提供することにある。

本発明に係るセンサデータ収集システムは、好ましくは、複数個所に設置された、複数の対象の状態の変化を検知する複数のセンサと、それぞれの該センサによって検知された情報を保持する保持手段とを有し、それぞれ固有のノードＩＤを有する無電源の複数のノードと、
複数の該ノードとの間で、接地線と１本の信号線を用いてデータ転送するプロトコルに従った通信を行う制御装置であって、該制御装置は、複数の該ノードに所定のタイミングで信号を送信して、該ノードが持つセンサ検知情報を取得する制御部と、取得された該センサ検知情報を格納するメモリと、少なくとも該制御部へ給電する電源と、を有し、
前記信号を受信した前記ノードは、前記保持手段に保持されたセンサ検知情報を、該制御装置へ送信することを特徴とするセンサデータ収集システム、として構成される。

本発明によれば、商用電源が無い場所でもセンサで対象の状態変化を検知し、その検知した信号を、省電力で自動的に収集することが可能となる。

一実施例におけるセンサデータ収集システムの全体構成を示す図。カプセル販売機の外観を示す図。カプセルボックスを取り外したときのカプセル販売機の構成を示す図。センサユニットの取付け構造を示す側面図。センサユニットの構成を示す平面図。ノードユニットの構成を示す平面図。制御装置の構成を示す図。複数販売機間のＬＡＮケーブルによる接続構成を示す図。ノードユニットの制御上の構成を示す図。販売情報テーブルの構成例を示す図。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施例について説明する。

図１は、一実施例におけるセンサデータ収集システムの全体構成を示す。この例は、商品としてカプセルを販売するカプセル販売機において、販売されるカプセルの販売数量の情報を収集するカプセル販売数量収集システムに適用したものである。カプセル販売機（以下単に販売機という）は全て手動で操作される、無電源の自動販売機であり、商用電源が無い場所に設置することができる。例えば、スーパーの通路や店舗などのデッドスペースに多数の販売機が設置される。販売機１は、通常、上下２台の販売機（それぞれをフェースという）が複数台で販売機群（島）を形成している。図示の例では、４台（８フェース）の販売機が１つの島を形成している。１０台（２０フェース）で１島を構成するのが標準構成と言われている。

カプセル販売数量収集システムは、カプセルを販売する複数の販売機１と、複数の販売機１による販売情報（本例では、販売されるカプセルの数を示す情報）を収集して管理サーバ８へ送信する制御装置７と、ネットワーク９を介して接続される、販売情報を管理する管理サーバ８と、管理者が使用する管理者端末５１と、オペレータが所持するオペレータ端末５２、を有して構成される。

ここで、管理者端末５１はＰＣ（パーソナルコンピュータ）であり、オペレータ端末５２は携帯用の無線端末である。端末５１，５２はそれぞれ、表示部及び入力部、データ処理部、データ通信部を有する。なお、図１には、１台の制御装置７が示されているが、好ましい例では制御装置７は島単位に設置されるので、実際には複数の制御装置７がネットワーク９を介して管理サーバ８に接続される。同様に、オペレータ端末５２も実際には複数台使用される。複数のオペレータがそれぞれオペレータ端末５２を所持して店舗等の拠点を巡回して、販売機１の商品の補充や棚卸し等の在庫管理や売上金の集金を行う。

まず、図２を参照して、販売機１の構成について説明する。図２は、単体（１フェース）の販売機を示している。販売機１は主に、本体１０と、多数のカプセル１２９を収納する透明製のカプセルボックス（商品収納部）１２と、コインを保管するコイン収納部１３より構成される。これら３つの構成部はそれぞれ分離することが可能である。

購入者は、コイン投入口１３１に所定のコインを投入する。もし、所定の以外のコインを投入すると、コイン返却口１３２から返却される。コイン投入口１３１からコインが投入されると、ダイヤル１４の回転ロックが解除されて、ダイヤル１４が回転可能な状態になる。購入者が、操作部であるダイヤル１４を手動で回転させると、カプセルボックス１２内の１個のカプセル１２９が落下してカプセル取り出し口１５に排出される。購入者はカプセル取り出し口１３２からカプセルを取り出す。

コイン収納部１３はコインを収納する。２段式（２フェース）の販売機の場合、上段の販売機に投入されたコインは、本体１内の通路を通って、下部にあるコイン収納部１３に収納される。販売管理者は、販売拠点を定期的に巡回して、カプセルボックス１２にカプセル１２９を補充するとともに、コイン収納部１３に貯まったコインを回収する。

販売機１の本体１０の上部には鍵穴１０２が設けられている。オペレータが鍵穴１０２の鍵を開錠することにより、カプセルボックス１２は回転軸（図示せず）を中心に回転して、カプセルボックス１２の上部に設けられたカプセル投入口が解放状態となる。この状態で、カプセル投入口よりカプセルを補充することができる。（カプセルボックスへのカプセルの補充は通常知られた構成で実現できる。）
図３は、カプセルボックス１２を取り外したときの販売機の本体１０の内部構成を示す。カプセルボックス１２は、カプセル投入口が開放状態で、回転軸を外すと容易に取り外すことができる。図３において、カプセルボックス１２は、本体１０の収納部１０３に収納されている。収納部１０３の右側後方には、センサケーブル１１８が下方から上方へ案内されて、連結金具１０５に開けられたケーブル引き出し穴６６´を通して本体１０の外部に導かれる。複数の販売機１の隣りどうしを接続するために、本体１０の背後には連結穴１０４が形成され、本体１０の後部外側には連結金具１０５が取付けられる。この連結金具１０５が隣りの販売機１の連結穴１０４と係合して接続される。連結金具１０５には、後述するノードユニット１１７´が搭載される。複数の販売機１どうしが連結金具１０５により接続された様子を、図８に示す。

図１の説明に戻る。

上記のように構成される販売機１に、販売情報を収集するための通信ネットワークが構築される。即ち、各販売機１の本体内部には、ダイヤル１４の回転を検知するセンサ１１６と、センサ１１６により検知される信号を伝送するセンサケーブル１１８と、センサによる検知情報を保持して上位に伝送するノード１１７と、各ノード１１７を芋づる式に接続するＬＡＮケール１１９が実装される。別の言い方をすれば、各ノード１１７は、ＬＡＮケーブル１１９により芋づる式に接続され、そして各ノード１１７に、各販売機１のセンサ１１６によって検知信号を伝送するセンサケーブル１１８が接続される。各ノード１１７は固有の識別情報（ノードＩＤ）が付与される。ノードはセンサで検知された検知情報とノードＩＤを販売情報として制御装置７へ送信する。

図８にも示すように、複数のノード１１７と、それらを芋づる式に接続するＬＡＮケーブル１１９と、ＬＡＮケーブル１１９が最終的に接続される制御装置７との間は、これら各デバイス間を近距離で通信接続するための１−Ｗｉｒｅプロトコルが適用される（１−Ｗｉｒｅはマキシム・インテグレーテッドの登録商標）。１−Ｗｉｒｅは、接地線と１本の信号線（兼電力供給線）を用いてデータ転送を行うバス規格である）。詳しくは後述するが、本実施例において、１−ＷｉｒｅバスとしてのＬＡＮケーブルに接続される複数のノード１１７をスレーブデバイスとし、制御装置１１７をマスターデバイスとして、これらマスターデバイスと各スレーブデバイス間で情報の通信を行う。複数の各ノード１１７は電源を有せず、制御装置７に実装される電池を電源として、ノード１１７間及び制御装置７との間で１−Ｗｉｒｅプロトコルによる情報通信を可能とする。

本実施例において、センサ１１６とその設置機構に１つの特徴がある。
図４はセンサユニットの取付け構造を示す。図５はセンサユニットの構成を示す。ここで、センサ１１６を搭載する部位をセンサユニット１１６´と言うことにする。

販売機１の本体１０が有するダイヤル１４は、ネジ４０１により本体１のフレーム１０６に回転可能に取り付けられる。ダイヤル１４の軸４０２には歯車４１１が固定される。さらに、歯車４１１に係合して、歯車４１２がネジ４０３によりフレーム１０６に回転可能に取り付けられる。

購入者がカプセルを購入する時にダイヤル１４を回転すると（コイン投入口１３１からコインを投入するとダイヤル１４のロック状態が解除されて回転する）、それに応じて歯車４１１、４１２が回転される。歯車４１２は、カプセルの排出時（販売時）に、カプセルボックス１２内のカプセル１２９を撹拌して、カプセル１２９をカプセルボックス１２の排出口（図示せず）に誘導する動作を行わせるための動力伝達手段として機能する。

歯車４１２の表面に、磁石４２が接着材により取り付けれる。ダイヤル１４の回転に応じて、歯車４１２が例えば１８０°回転するが、その回転した位置（４２´）に対応する位置にセンサユニット１１６´が設置される。磁石４２の位置は、カプセル１２９の販売待ちの位置であり、位置４２´はセンサ検出時の位置である。

センサユニット１１６´は、搭載板４３０に、リードスイッチ４３１と、センサコネクタ４３２と、取付け金具４３３を搭載して構成される。リードスイッチ４３１は、歯車４１２が回転して磁石の位置４２´に対応する位置に搭載され、リードスイッチ４３１は、接近した磁石４２´の磁力を検知して、その接点が接触状態となる。センサコネクタ４３２には、リードスイッチ４３１による検知信号を伝送するセンサケーブル１１８の一端が接続される。取付け金具４３３はＵ字形状を成し、その一端はネジ４３４により本体１０のフレーム１０６に取り付けられる。

ここで、センサユニット１１６´をダイヤル１４の回転に連動した位置に、センサユニット１１６´を設置した理由は次の通りである。即ち、歯車４１１、４１２の回転は、ダイヤル１４の回転と同期しているので、カプセル１２９の販売動作を確実に捉えることができる。また、カプセルボックス１２を取り外した状態（図３の状態）では、収納部１０３の下部に、ダイヤル１４に連絡した歯車４１１、４１２が露出しているので、ネジ４０３を外して歯車４１２を容易に取り外して、その歯車４１２の右側（本体フレーム１０６側）に磁石４２を容易に固定することができる。さらに、歯車４１２の磁石の位置４２´に対向する位置にリードスイッチ４３１を位置付けするように、センサユニット１１６´を構成する搭載板４３０を配置して、その取付け金具４３３をネジ４３４で容易に本体フレーム１０６に取り付けることができる。そのため、既存の販売機１でも、上記のような、磁石４２やセンサユニット１１６´を設置することで、カプセルの販売を容易に検知できる装置構成とすることができる。
また、カプセル販売機は、単価の安い商品を扱うため、既存の販売機でも改造のコストを最小限に抑えることが望ましい。上記構成によれば、販売機１自体には大幅な改造を加えないで、磁石４２やセンサユニット１１６´を設置することで比較的低コストで対応できる。

次に、図６を参照して、ノードユニットの構成について説明する。
各販売機１における商品の販売個数の情報を、１−Ｗｉｒｅプロトコルにより伝送するために、ノード１１７が設けられる。ノード１１７を構成するハードウェアをノードユニット１１７´と言うことにする。ノードユニット１１７´は、販売機１間を固定する連結金具１０５に搭載される。

連結金具１０５には、販売機１の本体１０に連結するための２個の連結留めネジ穴６５と、４個の連結ボス６６が形成される。連結ボス６６の１つに穴６６´を開け、その穴６６´からセンサケーブル１１８を通して、ノードユニット１１７´のノードコネクタ６３に接続する。

ノードユニット１１７´はノード基板６０上に構成され、そのノード基板６０は留めネジ６４によって連結金具１０５に取り付けられる。ノード基板６０には、ＬＡＮケーブル１１９を接続するコネクタ６１、６２と、センサケーブル１１８を接続するノードコネクタ６３が搭載される。コネクタ６１は例えば下流側（制御装置７から遠い方）のＬＡＮケーブルが接続されるコネクタであり、コネクタ６２は例えば上流側（制御装置７に近い方）のＬＡＮケーブルが接続されるコネクタである。センサケーブル１１８の他端はセンサユニットのコネクタ４３２に接続される。

次に、図９を参照して、ノード１１７の制御について説明する。
各ノード１１７間及びノード１１７と制御装置７との間は、ＬＡＮケーブル１１９により芋づる式に接続され、各ノード１１７が備える機能により販売情報の取得及び転送が行われる。

図６には示さなかったが、ノード基板６０には、情報取得及び転送のための、ラッチ回路４３５と１ＷｉｒｅＩＣ（以下単にＩＣという）４３６が搭載される。ラッチ回路４３５は、リードスイッチ４３１が検知した信号を保持する。ＩＣ４３６は、制御装置７からの指示（ポーリング信号）により、ラッチ回路４３５が保持する信号（商品の販売情報）を取得して、制御装置７へ送信する。（後述するが、制御装置７は各ノード１１７に対して販売情報の収集のためのポーリング信号を発する。）
より具体的に説明するに、ＩＣ４３６は２つの入出力ポートを有している。ＩＣ４３６は、商品の販売時に操作されるダイヤル１４の回転によってオンするリードスイッチ４３１の信号を保持しておくことができない。そこで、２つのポートの１つをラッチ情報の読み込みに、他方をラッチ解除に用いる構成とする。ラッチ回路３４５は、制御装置７からのポーリング信号のタイミングまでリードスイッチ４３１の信号を保持する。ラッチ回路４３５は、リードスイッチ４３１のオン（商品販売の検知）によりその状態をセットする。なお、ＩＣ４３６には製造過程で書き込まれた６４ビットの識別情報（ノードＩＤ）が書き込まれている。この識別情報がノードＩＤとなる。

ＩＣ４３６がポーリングを受け取ると、ラッチ回路の状態をみる。そして、ラッチ回路４３５がセット（例えば状態「１」）されている場合、ＩＣ４３６は、自らのノードＩＤとラッチ回路のセット状態を示す情報（即ち商品の販売数「１個」を示す情報）を制御装置７へ送信する。ラッチ回路の状態がリセット状態の場合には、その情報を制御装置７へ送信しない。制御装置７はセット情報を受け取ると、直ちにラッチ解除信号を返送する。ＩＣ４３６はラッチ解除信号を受けると、ラッチ回路４３５をリセット（例えば状態「０」）する。

ノード１１７には、ラッチ回路４３５を駆動するための電源が供給される。ラッチ回路４３５は例えばC-MOS ICで構成されるので、消費電流は無視できるほど小さい。１ＷｉｒｅＩＣの消費電流も非常に小さく１ノードあたり０．０１ｍA程度である。そのため、ＬＡＮケーブル１１９にノード１１７が数１０個の接続される場合でも、電池で駆動することが可能である。発明者の試作によれば、最大９０台のカプセル販売機で構成される販売システムでも、電池の実装は制御装置７の一箇所で済み、例えば単三型ニッケル水素２次電池４本で、管理サーバへのデータ送信まで含めて半年以上の電池寿命を確保できることが確認できた。このように、１ＷｉｒｅＩＣ間を、信号線とグランドラインの２線でデイジーチェーン接続することによりＬＡＮ構成することができ、全ノード１１７の販売情報を収集することが可能である。

次に、図７を参照して、制御装置７の構成について説明する。
制御装置７は、各ノード１１７で発生する販売情報を収集するための制御を行うコントローラ７０と、各部位に電源を供給する電池７１と、データ送信のための処理を行うＣＰＵボード７２と、ネットワーク９を介して管理サーバ８にデータ通信制御する通信モジュール７３を備えて構成される。電池７１は、１．２ｖ単三ニッケル電池４本により構成され、コントローラ７０と、電池７１と、ＣＰＵボード７２と、通信モジュール７３の各部位に電源を提供する。電池７１は、所定の期間経過する度に、巡回するオペレータによって満充電のものと交換される。

コントローラ７０は、ＬＡＮケーブル１１９を介して複数のノード１１７（ノード１〜ｎ）にそれぞれ接続され、リアルタイムクロック７０１、タイマー７０２、手動のスイッチ７０３、ＬＡＮ制御部７０４、データ送信制御部７０５、メモリ７０６、電源制御部７０７、通信制御部７０８を有して構成される。

コントローラ７０の主な機能について、まず説明すると、タイマー７０２は、複数のノードから販売情報を収集するための、一定周期（本例では４秒周期）のポーリング信号を発生する。ＬＡＮ制御部７０４はポーリング情報を受け取ると、ＬＡＮケーブル１１９に接続されている複数のノード１１７から販売情報を収集制御する。メモリ７０６は、複数のノード１１７から収集された販売情報と時間情報（販売情報を取得した日付時刻）を格納する。データ送信制御部７０５は、メモリ７０６に格納された販売情報と時間情報を、通信制御部７０８及び通信モジュール７３の制御の下、管理サーバ８へ送信する。

本実施例では、ノード１１７から販売情報を収集するタイミングと、メモリ７０６に格納された販売情報及び時間情報を管理サーバ８へ送信するタイミングを、所定の電源の下で有意義に制御する。

リアルタイムクロック７０１は、水晶発信器と、時間情報（日付時刻情報）を持った回路であり、他の制御回路とは独立しており、一定周期のクロックと時間情報を生成する。タイマー７０２は、リアルタイムクロック７０１から提供されるクロック（例えば１秒毎の信号）を割り込み発生信号として利用し、クロックが入力される度にスリープが解除され、クロック数を一定数カウントする度に、ＬＡＮ制御部７０４及びデータ送信制御部７０５を起動制御する。

カプセル販売機は、購入者がコインをコイン投入口１３１から投入して、ダイヤル１４を回転させて、カプセルを取り出すまでが、購入の一サイクルである。発明者らの検証によれば、この一サイクルは、通常４秒以上の時間を要する。そこで、タイマー７０２が４秒サイクルをカウントする度に、ＬＡＮ制御部７０４に対して割り込み信号を発生させる。

ＬＡＮ制御部７０４は、割り込み信号を受け、ポーリングタイムに相当する時間毎に、ポーリング信号を発生して、ＬＡＮケーブル１１９を介して全てのノード１１７にポーリング信号を送信する。割り込み信号を受けた時以外、リアルタイムクロック７０１以外の全ての回路はスリープ状態であり、電源の省電力化に寄与する。

タイマー７０２が一定数をカウントすると、データ送信制御部７０５を起動する。このタイミングは、メモリ７０６に蓄積された販売情報を、管理サーバ８へ送信するタイミングである。例えば、管理サーバ８が1日に１回、販売情報を収集する場合、タイマー７０２が「８６４００」秒をカウントする毎に、データ送信制御部７０５に信号を出力する。データ送信制御部７０５は、起動信号を受ける度、メモリ７０６に記憶された販売情報を読み出して、通信制御部７０８及び通信モジュール７３を介して管理サーバ８へ送信する。リアルタイムクロック７０１のクロック発生以外のときはリアルタイム７０１以外の全ての回路はスリープ状態であり、クロック発生しスリープが解除した時に各回路は状態を判断し、それぞれの回路が動作し、その後すぐスリープ状態になるため、省電力化に寄与している。

ＬＡＮ制御部７０４は、タイマー７０２から４秒サイクルの信号を受ける度に、ＬＡＮケーブル１１９に接続された全てのノード１１７に対して、ポーリング信号を送信して、ノードが保持する販売情報（即ちラッチ回路のセット状態情報と、ノードＩＤの情報）を収集して、更に当該販売情報を取得した時刻（即ちタイマー７０２が計時する時間情報）を対応付けて、メモリ７０６に格納する。ラッチ回路のセット状態情報は、商品の販売数「１個」を示す。ＬＡＮ制御部７０４は、ラッチ回路のセット状態情報を受信した場合、そのノードＩＤに対してラッチ回路を解除するためのリセット信号を送信する。該当するノードＩＤのノード１１７は、リセット信号を受信すると、ラッチ回路の状態をリセットする。以上の制御動作が、４秒サイクルで行われ、そのノード１１７は次の商品の販売の検知を待つ。

電源制御部７０７は、必要なときに、コントローラ７０の部位、及びＣＰＵボード７２、通信モジュール７３に、電源を供給する。即ち、電源制御部７０７は、通信モジュール７３から管理サーバ８へのデータ送信が終了した後、ＣＰＵボード７２が電源切断処理を終了したタイミングを経過した後、ＣＰＵボード７２と通信モジュール７３の電源を切断する。

ＣＰＵボード７２は汎用のＣＰＵボードであり、ＯＳとして例えばLinux（登録商標）が使用される。通信モジュール７３は、ＵＳＢ接続が可能で携帯電話に用いられている３Ｇ回線を利用する通信モジュールである。汎用のLinuxボードは３Ｇ通信モジュールのドライバーがあらかじめ組み込まれており、容易にシステム構築することが可能である。

汎用のＣＰＵボード７２、通信モジュール７３の消費電流は数１００ｍAであるため、電池駆動には適していない。しかしながら、これらの部位は1日１回、ＣＵＰ立ち上げ、通信回線の確保、データ送信の時だけ駆動するため、1日に数十秒だけしか通電しない。このため、１日の平均電流としては０．２ｍA程度であり、電池駆動が十分可能である。

通信制御部７０８はＣＰＵボード７２が立ち上がり、通信経路が確立する時間が経過した後、メモリ７０６に格納された販売情報（即ちノードＩＤ情報、各ノードＩＤの販売データ（ラッチ回路の状態情報））及び時間情報をＣＰＵボード７２へ送信する。

スイッチ７０３は手動スイッチであり、コントローラ７０の動作確認や保守などのために手動でデータ送信することが必要な場合、保守員等により操作される。このスイッチ７０３が操作されると、データ送信制御部７０５は、定期的なデータ送信と同じように、ＣＰＵボード７２及び通信モジュール７３を制御して、データを送信する。

図８は、複数販売機間の接続構成を示す。
各販売機１の連結金具１０５に搭載されたノード１１７は、ＬＡＮケーブル１１９で芋づる式に接続され、１−Ｗｉｒｅプロトコルにより通信する。発明者の試作では、例えば1 Wire、Micro Lan（マキシム・インテグレーテッド社の登録商標）を用いて、ノード１１７内のＩＣ（即ち１Wire IC）どうしをシリアルに接続した。Micro Lanを構成するためのケーブルは電源２本と１Wireのケーブル１本（合計３本のケーブル）で接続するので、通常の電話の結線に使われているケーブルとコネクタを利用することができる。このため、非常に安価で操作性の優れた結線が可能となった。

図１に戻って、管理サーバ８及び管理者端末５１、オペレータ端末５２について説明する。
管理サーバ８は、プログラムを実行してデータ処理するデータ処理部８２と、データを格納するデータベース（ＤＢ）８３を有する。
データ処理部８２は、制御装置７から送信され受信した商品の販売情報を基に、販売機対応（本例ではノードＩＤ対応）に商品の販売数量を加算する処理、及び加算したデータを予め定めた形式に揃えてＤＢ８３に記憶する処理、及びＤＢ８３に記憶された情報を読み出して、管理端末５１やオペレータ端末５２に送信する処理、等を行う。

ＤＢ８３は、図１０に示すような、販売情報テーブルを記憶する。即ち、販売情報テーブルは、データ処理部８２が販売情報を受信する度に、その受信した販売情報、即ち年月日、時刻、ノードＩＤ、及びノードＩＤ対応した商品の累積販売数量を順次このテーブルに記録する。例えば、ノードＩＤ「００１Ｃ０Ｃ７６２」は、２０回目まで（月日、時刻でいうと「2014/10/10,12:04:18」）に受信した販売情報から、累計４個の商品の販売があったことがわかる。

データ処理部８２は、制御装置７から取得した販売情報を基にして、図１０に示したＤＢ８３以外の形式のデータテーブル（例えば販売管理テーブルという）を作成することができる。販売管理テーブルは、例えば、販売機が設置された店舗の識別情報と、販売機の識別情報と、当該販売機に収納される商品の識別情報と、販売機対応に商品の販売数量と、店舗又は販売機対応にそれらを巡回するオペレータの識別情報、及び現在の年月日時刻の情報を、１つのエントリーとして作成し、その形式のデータをＤＢ８３の格納することができる。この例において、オペレータ識別情報は管理者端末５１から入力されたものが使用される。

データ処理部８２は、管理者端末５１からの要求により又は定期的に、ＤＢ８３から読み出した販売情報テーブルや販売管理テーブルに記録されている情報を、抽出して又は一部加工して、管理者端末５１やオペレータ端末５２へ送信する。

管理者端末５１は、管理者の操作により、管理サーバ８へ種々の要求を発することができる。例えば、毎日、週毎或いは月毎の販売機の商品販売数量を把握するための要求や、販売機の在庫管理のために販売機ごとの在庫数量（カプセルボックスの商品総収納量−商品販売数量）を把握するための要求や、特定の店舗に設置された販売機の販売数量のトレンドを把握するための要求や、オペレータ端末に対して店舗又は販売機ごとの商品の補充を指示する要求、等の要求を管理サーバ８へ発する。
管理サーバ８のデータ処理部８２は、管理者端末５１からの上記要求を受けると、販売情報テーブルや販売管理テーブルの情報を用いて、要求に応じたデータを作成して、管理者端末５１へ送信する。

オペレータ端末５２は、管理者端末５１から操作により又は管理サーバ８から自動的に種々の作業指示を受ける。例えば、販売機の商品の補充や棚卸し、売上金の集金、等の指示を受けると、これらの指示及び対象となる販売機が設置された拠点の地図が、オペレータ端末５２の表示部に表示される。オペレータ端末５１からはオペレータＩＤの入力や、拠点にある販売機の巡回結果（商品の在庫状況や集金状況）が入力される。

以上説明したように、本実施例によれば、無電源のカプセル販売機は、無電源の検知部（ノード）を用いて、カプセルの販売数量を検知してその状態を保持することが出来る。また、小容量の電池を備える制御装置と、１又は複数のノードを１−ＷｉｒｅプロトコルのＬＡＮ接続して、制御装置からの一定タイミングのポーリングにより、各ノードは自らが保持するカプセルの販売情報（即ち、ノードが保持する販売状態情報とノードＩＤ）を制御装置へ送信することができる。制御装置は、収集したカプセルの販売情報をメモリに保持しておき、所定のタイミングで管理サーバのような上位の装置へ纏めて送信することができる。

また、カプセルの販売サイクルを考慮して、制御装置より略４秒毎のポーリングを発して、これに応えるようにノードから販売状態情報を制御装置に送信し、制御装置に保持した販売情報を、低頻度（例えば１日１回）で管理サーバへ送信するように構成することで、制御装置の電池の消耗を最小限にして、販売情報を収集することができる。もちろん、より高頻度で管理サーバが販売情報を収集したいならば、制御装置の電池の消耗は早くなるが、８時間毎或いは４時間毎のように制御装置から管理サーバ販売情報を送信することができる。これは、タイマー７０２からデータ送信制御部７０５に対する割り込みのタイミングを変更することで対応可能である。

カプセルの販売を検知するセンサの設置場所について言えば、センサの一部を構成する磁石を、カプセル販売機のダイヤルの回転に連動した歯車に固定することで、カプセルの販売を確実に検知することができる。センサは、カプセルの販売動作に応じて可動する機構部に取り付ければ、カプセルの販売を検知することが可能であるので、上記の実施例の構成に限定されない。しかし、既存の販売機の改造を出来るだけ少なくして、外部から悪戯されず、かつカプセルの販売を確実に検知するには、上記実施例が最も好ましい。

カプセル販売数量収集システムに適用した上記実施例によれば、単価の安い商品を販売するカプセル販売機に、電源を持たない比較的安価なノードを取り付けることにより、低コストでカプセルの販売情報を取得して、管理サーバへ収集することが可能となる。新規の販売機だけでなく、大量に出回っている既存のカプセル販売機にもこのノードと制御装置を取り付けることで、同様にして、低コストでカプセルの販売情報を収集することができる。また、カプセル販売機の島のレイアウト変更や、島を構成するフェース数の変更があっても、本実施例のシステムの変更は容易に対応可能である。

以上、好ましい実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されることなく、種々変形、応用して実施し得る。例えば、上記実施例では、カプセル販売機におけるカプセルの販売数量を検知、収集する例について述べたが、カプセル販売機に限らない。例えば、購入者の手動により物品を販売する１台又は複数台の無電源の自販機にも適用可能である。

また、他の応用例として、図８に示す、センサデータ収集システムは、無電源の複数の自販機のシステムに限らず、他の物体の状態変化を検知するシステムに適用可能である。例えば、商用電源が無い建屋や野外場所（例えば、物置、無人駐車場や駐輪場等）において、戸棚や引出しの位置変化、駐輪車の位置の変化、等を検知してそのデータを上位の監視装置等へ送信するシステムにも適用可能である。この場合、ノードを各々の戸棚や引出しに対応付けて設置し、或いは駐輪車の位置検知場所に設置することになる。

また、上記実施例では、複数のノードと制御装置がＬＡＮケーブルにてシリアル接続されるとしたが、接続の形態はシリアル接続に限らず、例えばスター型接続のような他の接続形式でもよい。また、ＬＡＮ接続以外に無線方式で通信するようにしてもよい。

また、上記実施例では、制御装置が各ノードへ４秒毎のポーリング信号を発し、管理サーバへは、２４時間毎にメモリ内の情報を送信するとした。変形例によれば、制御装置におけるポーリング信号の発生タイミングや、上位の装置への情報の送信タイミングは、本システムの適用対象やニーズ応じて適宜変えることができる。

また、上記実施例では、歯車４１２が１８０°回転した位置をセンサが磁気的に検知するとした。しかし、カップセル販売機の購入者のほとんどが子供であり、購入時に必ずしもダイヤルを１８０°の位置まで確実に回転させるとは限らない。また逆に、１８０°の位置で長い時間ダイヤルを持ち続ける可能性もある。後者の場合、センサはオン状態を一旦検知してその信号をポーリング信号の返信信号として制御装置に送信しているが、未だダイヤルが１８０°の位置で停止状態であるとその間に制御装置からのリセット信号を受信して、ラッチ回路の状態をリセットしてしまう。更に、この状態でもダイヤルが１８０°の位置で停止状態であると、再びオン状態を検知してしまう。これでは、一回の購入動作で２回分の販売をカウントしてしまうことになり、結果的に販売数量の集計ミスとなる。

そこで、変形例としては、制御装置は、各ノードに対して２秒毎のタイミングでポーリング信号を発生して送信し、前回送信したポーリング信号によりオン状態を検知したノードについて、次に送信したポーリング信号（即ち２秒後に送信したポーリング信号）により当該ノードで再びオン状態を検知した場合には、後者（又は前者）によるオン状態の検知を無視する（カウントしない）ように制御する。ここで、「２秒」とは、上記実施例において購入者が販売機でカプセルを購入するに要する動作（４秒）のほぼ半分の時間ということである。これにより、同じ状態（オン状態）を２回以上検知することを防止できる。

また、上記実施例では、センサは、物体である歯車の位置の変化を磁気的に検知して、その検知信号をリードスイッチに保持するように構成したが、これに限らず、リミットスイッチのようなセンサを用いてもよい。また、センサはバイメタルのような検知器でもよく、バイメタルにより検知する対象は物体の位置の変化に限らず、気温や水温等の環境因子の測定や、対象の状態（例えば変形）の変化を検知するものでもよい。

また、上記実施例では、制御装置７の構成部位を駆動するために、単三電池４本を電源として使用している。無電源の商品販売機にこの制御装置を設置することを想定すれば、電池が好ましいが、電池を電源とすることに限らない。変形例において、近くに商用電源があれば、電池の代わりに５Ｖ程度の電源アダプタを使用することで対応可能である。

また、上記実施例では、データ送信制御部７０５（第２の制御部）の制御により、所定のタイミングで、メモリ７０６に格納された販売情報及び時間情報を、ＣＰＵボード７２や通信モジュール７３等を介して管理サーバ８へ送信する、とした。他の変形例によれば、メモリ７０６内の情報を管理サーバへ送信しないで、電池駆動によりデータロガーに溜め込むことも可能である。この場合、制御装置は、ＳＤメモリ等のような大容量の可搬型記憶媒体を装着するコネクタ（接続手段）を備えることで容易に実現できる。上記実施例のような販売機では、上位の装置が、販売数量を常時監視して商品の補充を行うことが重要であると思われる。しかし、早急な対応を必要としないような場合、例えば状態検知データを事後に分析するような場合には、可搬型記憶媒体に一旦移して、その可搬型記憶媒体をＰＣ（パーソナルコンピュータ）に接続して、収集されたデータを分析、確認することができる。

また、上記実施例で使用している符号の名称や文言は一例であって、他の名称で呼ばれることもあろう。例えば、図１において、制御装置７は、制御ユニット或いはＬＡＮデータ収集装置と呼んでよい。また、商品の販売を監視する意味からモニタ装置と呼んでもよいであろう。また、上記実施例において、ノード又はノードユニットは、センサ又はセンサユニットまで含んだ意味として、センサノード或いはセンサノードと呼んでもよいであろう。また、センサは物体の位置の変化を検知してオンとオフの状態を保持するものであるが、センサと呼ばずに、スイッチと呼んでもよいであろう。

１：カプセル販売機２：制御装置３：センターサーバ
４：管理者端末５：オペレータ端末９：ネットワーク
１０：本体１２カプセルボックス１２９：カプセル
１３：コイン収納部１３１:コイン投入口１３２：コイン返却口
１４：ダイヤル１５：カプセル取り出し口
１１６：センサ１１６´：センサユニット
１１７：ノード１１７´：ノードユニット
１１８：センサケーブル１１９：ＬＡＮケーブル
７：制御装置８：管理サーバ５１：管理者端末５２：オペレータ端末

Claims

複数個所に設置された、複数の対象の状態の変化を検知する複数のセンサと、それぞれの該センサによって検知された情報を保持する保持手段とを有し、それぞれ固有のノードＩＤを有する無電源の複数のノードと、
複数の該ノードとの間で、接地線と１本の信号線を用いてデータ転送するプロトコルに従った通信を行う制御装置であって、該制御装置は、複数の該ノードに所定のタイミングで信号を送信して、該ノードが持つセンサ検知情報を取得する制御部と、取得された該センサ検知情報を格納するメモリと、少なくとも該制御部へ給電する電源と、を有し、
前記信号を受信した前記ノードは、前記保持手段に保持されたセンサ検知情報を、該制御装置へ送信することを特徴とするセンサデータ収集システム。
請求項１に記載のセンサデータ収集システムであって、
前記制御部は、該ノードが持つセンサ検知情報を取得するために、所定の第１のタイミングで該ノードにポーリング信号を送信する第１の制御部と、
該第１のタイミングよりも時間の長い第２のタイミングで、該メモリに格納された該センサ検知情報を外部の装置へ送信する第２の制御部とを有する、
ことを特徴とするセンサデータ収集システム。
請求項１又は２に記載のセンサデータ収集システムであって、
前記制御部から送信された信号を受信した前記ノードは、該センサによって検知された、物体の状態変化を示す情報が前記保持手段にセットされている場合には、該ノードＩＤと、該状態変化を示す情報と、該センサによって検知された時間の情報とを含む該センサ検知情報を前記制御装置へ送信し、
該制御装置は、該センサ検知情報を受信した場合には、送信元の該ノードに対して、該保持手段の状態をリセットさせるための信号を返信し、
送信元の該ノードは、該リセット信号を受信すると、該保持手段の状態をリセットする、
ことを特徴とするセンサデータ収集システム。
請求項１乃至３のいずれかの項に記載のセンサデータ収集システムであって、
前記センサは、物体の状態の変化を検知するセンサであり、
前記保持手段は、該リードスイッチが検知した信号を保持するラッチ回路であり、
更に前記ノードは、ノードＩＤを保持すると共に、前記制御部からの信号を受信して、該ノードＩＤと該ラッチ回路の状態情報を送信する機能を有するＩＣを備える、
ことを特徴とするセンサデータ収集システム。
請求項１、３乃至４のいずれかの項に記載のセンサデータ収集システムであって、
前記制御装置は、前記メモリに格納された情報を移して記憶する可搬型記憶媒体を装着する接続手段を有する、
ことを特徴とするセンサデータ収集システム。
請求項１乃至５のいずれかの項に記載のセンサデータ収集システムであって、
前記制御装置は、前記複数のノードとＬＡＮケーブルにて接続されることを特徴とするセンサデータ収集システム。
請求項１乃至６のいずれかの項に記載のセンサデータ収集システムであって、
前記制御装置から複数の該ノードへ所定のタイミングで送信されるポーリング信号に対して、前記ノードから取得されるセンサ検知情報が同じ状態である場合、１のセンサ検知情報はカウントしない、ことを特徴とするセンサデータ収集システム。