JP2018005269A - 無線センサ端末、無線センサシステムおよびセンサデータ収集方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】物理量を電気信号に変換して測定するセンサ2と、電気信号から所定の周波数の信号を抽出するフィルタ4と、フィルタ4で抽出された周波数の信号に基づくデータを無線送信する送信機と、外部から無線送信されてくるコマンドを受信する受信機と、コマンドに基づいて、フィルタで抽出する周波数を制御する制御部と、を備える。
【選択図】図1
Description
図1は、本実施例のセンシングシステムの構成例を示す図である。無線センサ端末101は自立電源システム1を備え、その発電電力で振動センサ2および測定回路部3を動作させてセンサ機能を実現する端末である。センサ機能は、周囲の各種物理量を測定し、測定した結果を無線でデータ収集・分析装置102に送信する。ここで「測定」とは、無線センサ端末101が、1度に送信するべきデータを準備する処理全体をいうことにする。本実施例では、振動センサ2により、周囲の振動を測定し、その結果を送信する例を扱うものとする。また、データ収集・分析装置102が1台に対して、無線センサ端末101は複数台でセンシングシステムを構成することができる。以下では簡略化のため、無線センサ端末101のうち、1台のみの動作について説明するが、複数台に対して同様の動作が行われるものとする。
図2は、図1の実施例のセンシングシステムの動作フローを示す図である。無線センサ端末101とデータ収集・分析装置102のそれぞれの動作を順に説明する。
図3Aは、このセンシングシステムを、ポンプや切削加工装置等の工場設備の稼動状態を振動センサにより取得するシステムとして適用した場合を例として、システムの動作を具体的に説明する模式図である。
図1を再度参照して、システムの動作を具体的に説明する。先に述べたように、初期状態(S201〜S202)では振動センサ2で収集したデータを、帯域通過フィルタ回路4、振幅値検出回路5、積分回路6を動作させずに、ほぼそのままアナログデジタル変換器でデジタル信号に変換し、測定データ301としてデータ収集・分析装置102に送信する。測定データ301の量が大きく(例えば16384点)、測定や送信のための消費電力が大きいので、測定や送信の頻度は小さい(例えば1時間に1回)。
図3の説明では、特徴周波数は単一として1点のデータのみをデータ収集・分析装置102に送信することにしたが、帯域通過フィルタ回路4により、特徴的な周波数を複数抽出してもよい。あるいは、周波数帯域を限定してもよい。
102 データ収集・分析装置
1 自立電源システム
2 振動センサ
3 測定回路部
4 帯域通過フィルタ回路
5 振幅値検出回路
6 積分回路
7 アナログデジタル変換回路
8 CPU
9 無線通信回路
Claims (15)
- 物理量を電気信号に変換して測定するセンサと、
前記電気信号から所定の周波数の信号を抽出するフィルタと、
前記フィルタで抽出された周波数の信号に基づくデータを無線送信する送信機と、
外部から無線送信されてくるコマンドを受信する受信機と、
前記コマンドに基づいて、前記フィルタで抽出する周波数を制御する制御部と、
を備える無線センサ端末。 - 前記制御部は、
初期状態においては、前記フィルタで抽出する周波数を制限せずに全帯域を通過させ、
前記コマンドを受信した後に前記フィルタで抽出する周波数を制限して、定常状態に移行させる、
請求項1記載の無線センサ端末。 - 前記制御部は、
前記送信機による、前記定常状態における1回の送信での前記データの量が、前記初期状態における1回の送信での前記データの量よりも小さくなるように制御し、
前記送信機による、前記定常状態における送信頻度が、前記初期状態における送信頻度よりも大きくなるように制御する、
請求項2記載の無線センサ端末。 - すくなくとも前記送信機に電力を供給する自立電源システムを備え、
前記自立電源システムは、環境発電あるいは電池で動作する、
請求項1記載の無線センサ端末。 - 前記フィルタの出力を入力とする振幅検出回路と、前記振幅検出回路の出力を入力とする積分回路と、前記積分回路の出力をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器を備え、
前記振幅検出回路と前記積分回路は、前記コマンドに基づいて動作を制御される、
請求項2記載の無線センサ端末。 - 前記コマンドは、前記積分回路の積分時間を設定するための情報を含む、
請求項5記載の無線センサ端末。 - 前記振幅検出回路と前記積分回路は、前記コマンドに基づいて、前記定常状態のみ動作するように制御される、
請求項5記載の無線センサ端末。 - 無線センサ端末およびデータ収集・分析装置を備える無線センサシステムであって、
前記無線センサ端末は、
物理量を電気信号に変換して測定するセンサと、
前記電気信号から所定の周波数の信号を抽出するフィルタと、
前記フィルタで抽出された周波数の信号に基づくデータを前記データ収集・分析装置に無線送信する送信機と、
前記データ収集・分析装置から無線送信されてくるコマンドを受信する受信機と、
前記コマンドに基づいて、前記フィルタで抽出する周波数を制御する制御部と、
を備える無線センサシステム。 - 前記制御部は、
初期状態においては、前記フィルタで抽出する周波数を制限せずに全帯域を通過させ、
前記コマンドを受信した後に前記フィルタで抽出する周波数を制限して、定常状態に移行させる、
請求項8記載の無線センサシステム。 - 前記制御部は、
前記送信機による、前記定常状態における1回の送信での前記データの量が、前記初期状態における1回の送信での前記データの量よりも小さくなるように制御し、
前記送信機による、前記定常状態における送信頻度が、前記初期状態における送信頻度よりも大きくなるように制御する、
請求項9記載の無線センサシステム。 - すくなくとも前記送信機に電力を供給する自立電源システムを備え、
前記自立電源システムは、環境発電あるいは電池で動作する、
請求項8記載の無線センサシステム。 - 前記フィルタの出力を入力とする振幅検出回路と、前記振幅検出回路の出力を入力とする積分回路と、前記積分回路の出力をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器を備え、
前記振幅検出回路と前記積分回路は、前記コマンドに基づいて動作を制御される、
請求項9記載の無線センサシステム。 - 前記コマンドは、前記積分回路の積分時間を設定するための情報を含む、
請求項12記載の無線センサシステム。 - 前記振幅検出回路と前記積分回路は、前記コマンドに基づいて、前記定常状態のみ動作するように制御される、
請求項12記載の無線センサシステム。 - 無線センサ端末およびデータ収集・分析装置を備える無線センサシステムにおける、センサデータ収集方法であって、
前記無線センサ端末は、
物理量を電気信号に変換して測定するセンサと、
前記電気信号から所定の周波数の信号を抽出するフィルタと、
前記フィルタで抽出された周波数の信号に基づくデータを前記データ収集・分析装置に無線送信する送信機と、
前記データ収集・分析装置から無線送信されてくるコマンドを受信する受信機と、
前記コマンドに基づいて、前記フィルタで抽出する周波数を制御する制御部と、
を備え、
前記無線センサ端末は、
初期モードにおいては、
前記センサで得られた電気信号を、前記フィルタでフィルタリングせずに、全帯域の周波数の信号に基づくデータを前記データ収集・分析装置に無線送信する第1のステップと、
前記データ収集・分析装置から無線送信されてくるコマンドを受信する第2のステップと、
前記コマンドに基づいて、前記フィルタで抽出する周波数を制御して定常モードに移行させる第3のステップを実行し、
前記定常モードにおいては、
前記センサで得られた電気信号を、前記フィルタでフィルタリングして、限定された周波数の信号に基づくデータを前記データ収集・分析装置に無線送信する第4のステップを実行し、
前記第1のステップにおける無線送信頻度は、前記第4のステップにおける無線送信頻度よりも小さい、センサデータ収集方法。
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