JP2018107647A - 無線子機、データ収集システム及びデータ収集方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線親機と無線子機との時間ずれを最小限に抑え、予期せぬタイミングで無線子機が対象物に関する測定データを無線親機に送信することを防止できる無線子機を提供する。【解決手段】対象物に備え付けられ、データを収集する無線子機４ａは、対象物データを測定する少なくとも１つのセンサと、時刻計時する計時部と、前記対象物データを前記無線親機へ送信するタイミング情報と時間情報を前記親機から受信する受信部と、前記時間情報に基づいて前記計時部の時間ずれを補正する補正部と、前記タイミング情報を記憶する記憶部と、前記センサからの測定値のサンプリング及び前記測定値に対しての演算処理を行う演算処理部と、前記演算処理部で演算処理された前記対象物に関するデータを前記無線親機へ送信する送信部と、前記収集開始時刻に前記無線子機をスリープ状態から起動させ通信時間経過後に再びスリープ状態へ移行させる電源制御部とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、モータや減速機等の対象物に関するデータを収集する無線子機、該無線子機と無線親機とを備えたデータ収集システム、及び該データ収集システムを用いて前記対象物に関するデータを収集するデータ収集方法に関するものである。

遠隔地に設置されているモータやベアリング等の監視対象物の状態を定期的に測定し、遠隔地から監視対象物の異常状態を診断する監視システムが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１記載の監視システムは、複数の測定器、診断装置及び監視端末を備え、測定器は、通信ネットワークを介して、監視対象物に取り付けられた測定用センサにより測定される測定値を診断装置へ送信する。診断装置は、測定値を記憶し、測定値に基づいて監視対象物の異常状態を診断し、診断結果を監視端末に送信する。

国際公開第２０１４／１８５３４６号

ところで、特許文献１記載の監視システムにおいては、１台の診断装置に対して複数の測定器が設けられているが、多数の測定器が設けられた場合、診断装置と複数の測定器との間の通信を制御する通信制御装置と診断装置とを繋ぐ通信ネットワークの通信負荷、並びに診断装置による各測定器の管理、各測定値の保存及び各測定値の処理等の負荷が大きくなる。

そこで、複数の無線子機（複数の測定器）に対して１台の無線親機を配し、この無線親機が配下の無線子機の管理及び測定値の一時的保存を担い、複数の無線親機とサーバとが通信可能なデータ収集システムが検討されている。このデータ収集システムによれば、各無線親機が配下の無線子機の管理を行ない、各無線親機が配下の無線子機から送信される対象物に関するデータ（以下、単にデータという。）である測定値を一時的に保存し、各無線親機がサーバからの要求に応じてサーバにデータを送信するため、サーバによる処理負荷が軽減される。

ところで、無線子機は、タイマー等の計時部を備え、予め設定された収集開始時刻になると、スリープ状態から起動し、データを無線親機に対して送信し、再びスリープ状態となる。無線子機は、あらかじめ設定された収集周期で、上述の動作を繰り返す。無線親機は、配下の各無線子機に対して異なる収集開始時刻を設定し、配下の各無線子機からデータを順次取得し、サーバからの要求に応じてデータを一括又は分割してサーバに出力する。

しかしながら、上述の処理を収集周期毎に規則的に繰り返すためには、無線子機が内蔵する計時部が計時する時刻と無線親機が内蔵する時計が計時する時刻とが同期している必要がある。例えば、無線親機と無線子機との間に時間ずれが生じた際、予期せぬタイミングで無線子機がデータを無線親機に対して送信するため、無線親機がどの無線子機から送信されたデータなのか判別することができない場合があった。また、予期せぬタイミングでの無線子機からの送信と他の無線子機からの送信とが衝突した場合、無線親機が無線子機または他の無線子機から送信されるデータを受信することができない場合があった。更に、無線子機が収集開始時刻から無線親機にデータを送信し終えるまでの間（通信時間）のみ無線親機と無線子機とが通信可能であるため、無線親機と無線子機との間の時間ずれを自由に補正することができないという問題があった。

本発明の目的は、無線親機と無線子機との間の通信時間が制限されている場合であっても無線親機と無線子機との時間ずれを最小限に抑え、予期せぬタイミングで無線子機が対象物に関するデータを無線親機に送信することを防止することができる無線子機、データ収集システム及びデータ収集方法を提供することである。

本発明の無線子機は、対象物に取り付けられ、前記対象物に関するデータを収集する無線子機であって、少なくとも１つのセンサと、時刻を計時する計時部と、無線親機から前記対象物に関するデータを前記無線親機へ送信するタイミング情報を受信すると共に、前記無線親機から時間情報を受信する受信部と、前記受信部において前記時間情報を受信した際に、前記時間情報に基づいて前記計時部の時間ずれを補正する補正部と、前記受信部において受信した前記タイミング情報を記憶する記憶部と、前記計時部が計時する時刻と前記タイミング情報に基づく収集開始時刻とが一致したときに前記センサからの測定値のサンプリング及び前記測定値に対しての演算処理を開始し、前記サンプリング及び前記演算処理を繰り返す演算処理部と、前記タイミング情報に基づく通信時間内に、前記演算処理部により演算処理された演算値を前記対象物に関するデータとして前記無線親機へ送信する送信部と、前記収集開始時刻に前記無線子機をスリープ状態から起動させ、前記通信時間経過後に前記無線子機を再びスリープ状態へ移行させる電源制御部とを備えることを特徴とする。

また、本発明の無線子機は、前記受信部があらかじめ設定された周期毎に前記時間情報を受信することを特徴とする。

また、本発明の無線子機は、前記演算値が平均値、最大値、最小値、Ｐ−Ｐ値、実効値及び波高率の少なくとも１つであることを特徴とする。

また、本発明の無線子機は、少なくとも２つの前記センサを備え、一方の前記センサは温度センサであり、他方の前記センサは加速度センサであることを特徴とする。

また、本発明のデータ収集システムは、無線親機と、本発明の無線子機とを備え、前記対象物に関するデータを収集するデータ収集システムであって、前記無線親機が、時計部と、前記無線子機と通信する通信部と、前記無線子機に送信した前記タイミング情報を記憶する無線子機管理テーブルと、前記通信部を介して前記無線子機から取得した前記演算値を前記対象物に関するデータとして一時的に記憶する一時記憶部と、前記無線子機管理テーブル及び前記一時記憶部を管理する管理部と、前記一時記憶部に記憶されている前記演算値をサーバからの要求に応じて出力する出力部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明のデータ収集システムは、前記無線親機の前記通信部が前記時計部から取得した前記時間情報を前記無線子機に送信し、前記無線子機の前記補正部が前記通信部から送信され前記受信部において受信した前記時間情報に基づいて、前記計時部が計時する時刻を前記時計部が計時する時刻に同期させることを特徴とする。

また、本発明のデータ収集システムは、複数の前記無線子機を備え、前記管理部が、前記無線子機それぞれの前記収集開始時刻を一定時間の間隔をおいて設定し、前記無線子機管理テーブルにおいて、前記無線子機それぞれにおいて異なる前記収集開始時刻及び同一の前記通信時間を管理し、前記一時記憶部が、前記無線子機それぞれから送信される前記演算値を時系列に記憶し、前記出力部が、複数の前記無線子機の前記演算値を一括又は分割して出力することを特徴とする。

また、本発明のデータ収集システムは、前記一定時間の長さが前記通信時間の長さより長い時間であることを特徴とする。

また、本発明のデータ収集システムは、新たな無線子機のタイミング情報を前記無線子機管理テーブルに追加可能であることを特徴とする。

また、本発明のデータ収集システムは、前記無線親機と前記無線子機との間の通信を中継する無線中継機を更に備えることを特徴とする。

また、本発明のデータ収集システムは、前記無線中継機が前記無線子機から前記センサを取り除いたものであることを特徴とする。

また、本発明のデータ収集システムは、前記サーバと監視端末とを更に備え、前記サーバが、前記出力部から出力される前記演算値を収集する収集部と、前記収集部により収集された前記演算値を格納するデータベースと、前記無線子機に対して設定される閾値と前記演算値とを比較する比較部と、前記比較部において前記演算値が前記閾値を超えていると判断された場合、警報データを生成し、前記警報データを前記データベースに記録する警報データ記録部とを備え、前記監視端末が、前記データベースに格納されている前記演算値及び前記警報データを表示する表示部を備えることを特徴とする。

また、本発明のデータ収集システムは、複数の前記無線親機を備え、前記収集部が、複数の前記無線親機それぞれの前記出力部から出力される前記演算値を順次収集することを特徴とする。

また、本発明のデータ収集方法は、無線子機、無線親機、サーバ及び監視端末を備えたデータ収集システムにおいて、対象物に前記無線子機を取り付け、前記対象物に関するデータを収集するためのデータ収集方法であって、前記無線子機が、計時部が計時する時刻と予め設定されている収集開始時刻とが一致したときにスリープ状態から起動する起動工程と、少なくとも１つのセンサからの測定値のサンプリング及び前記測定値に対する演算処理を繰り返す演算処理工程と、予め設定されている送信時間内に、前記演算処理工程において演算処理された演算値を前記対象物に関するデータとして前記無線親機に送信する演算値送信工程と、前記無線親機より時間情報を受信する時間情報受信工程と、前記時間情報受信工程において前記時間情報を受信した際に、前記時間情報に基づいて前記計時部の時間ずれを補正する補正工程と、前記通信時間経過後に再びスリープ状態へ移行する移行工程とを有することを特徴とする。

また、本発明のデータ収集方法は、前記無線親機が、時計部から取得した前記時間情報を前記無線子機に送信する時間情報送信工程を更に有し、前記補正工程は、前記計時部が計時する時刻を前記時計部が計時する時刻に同期させることを特徴とする。

また、本発明のデータ収集方法は、前記時間情報受信工程があらかじめ設定された周期毎に前記時間情報を受信することを特徴とする。

また、本発明のデータ収集方法は、前記演算処理工程が前記演算値として平均値、最大値、最小値、Ｐ−Ｐ値、実効値及び波高率の少なくとも１つを演算することを特徴とする。

また、本発明のデータ収集方法は、前記演算処理工程が温度センサ及び加速度センサからの前記測定値をサンプリング及び演算処理することを特徴とする。

また、本発明のデータ収集方法は、前記無線親機が、複数の前記無線子機それぞれから順次送信される前記演算値を前記対象物に関するデータとして時系列に一時的に記憶する一時記憶工程と、前記一時記憶工程において記憶された複数の前記無線子機の前記演算値を前記サーバの要求に応じて一括又は分割して出力する出力工程とを有し、前記サーバが、前記出力工程において複数の前記無線親機それぞれから出力された前記演算値を順次収集する収集工程と、前記収集工程において収集された前記演算値をデータベースに格納する格納工程と、前記無線子機それぞれに対して設定される閾値と前記無線子機それぞれの前記演算値とを比較する比較工程と、前記比較工程において前記演算値が前記閾値を超えていると判断された場合、警報データを生成し、前記警報データを前記データベースに記録する警報データ記録工程とを有し、前記監視端末が、前記データベースに格納されている前記演算値及び前記警報データを前記無線子機毎に表示する表示工程を有することを特徴とする。

また、本発明のデータ収集方法は、前記無線親機が、複数の前記無線子機それぞれの前記収集開始時刻を一定時間の間隔をおいて設定し、無線子機管理テーブルにおいて、前記無線子機それぞれにおいて異なる前記収集開始時刻及び同一の前記通信時間を管理する管理工程と、新たな無線子機の収集開始時刻を前記無線子機管理テーブルに追加する追加工程とを更に有することを特徴とする。

本発明の無線子機、データ収集システム及びデータ収集方法によれば、無線親機と無線子機との間の通信時間が制限されている場合であっても無線親機と無線子機との時間ずれを最小限に抑え、予期せぬタイミングで無線子機が対象物に関するデータを無線親機に送信することを防止することができる。

実施の形態に係るデータ収集システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る無線子機の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係るセンサの構成を示す中央縦断面図である。 実施の形態に係る無線親機の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係るサーバ及び監視端末の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係るデータ収集システムにおいて無線親機と無線子機とのペアリング処理を示すタイムチャートである。 実施の形態に係るデータ収集システムの無線親機及び無線子機が通信する時間を示すタイムチャートである。 実施の形態に係るデータ収集システムの無線子機が実行する処理について説明するためのフローチャートである。 実施の形態に係るデータ収集システムの無線親機が実行する処理について説明するためのフローチャートである。 実施の形態に係るデータ収集システムのサーバが実行する処理について説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係るデータ収集システムについて説明する。図１は、この実施の形態に係るデータ収集システムの構成について説明するためのブロック図である。この実施の形態に係るデータ収集システム２は、モータや減速機等の対象物に関するデータを収集するためのシステムであって、図１に示すように、複数の無線子機４ａ〜４ｆ、複数の無線親機６ａ，６ｂ、複数の無線中継機８ａ，８ｂ、サーバ１０及び監視端末１２を備えている。ここで、無線子機４ａ，４ｂ及び無線中継機８ａは、無線親機６ａが管轄する通信エリア内に配置され、無線子機４ｃは、無線親機６ａが管轄する通信エリア外であって無線中継機８ａの通信エリア内に配置される。また、無線子機４ｄ，４ｅ及び無線中継機８ｂは、無線親機６ｂが管轄する通信エリア内に配置され、無線子機４ｆは、無線親機６ｂが管轄する通信エリア外であって無線中継機８ｂの通信エリア内に配置される。なお、無線親機６ａが管轄する通信エリアは無線親機６ｂが管轄する通信エリアと異なる。

無線子機４ａ〜４ｆは、対象物に取り付けられ、対象物に関するデータ（以下、単にデータという。）を収集する。対象物は、上述したようにモータや減速機等であるが、加速度センサや温度センサ等を用いて測定することにより動作状態を監視可能なその他の装置（例えばプラント等に設備される装置）であってもよい。無線子機４ａ，４ｂは、無線により、無線親機６ａから送信される各種情報を受信すると共に、収集したデータを無線親機６ａに送信する。無線子機４ｃは、無線により、無線中継機８ａから送信される各種情報を受信すると共に、収集したデータを無線中継機８ａに送信する。無線中継機８ａは、無線により、無線親機６ａから送信される情報及び無線子機４ｃから送信されるデータを受信する。また、無線中継機８ａは、無線親機６ａから送信される各種情報を無線子機４ｃに送信すると共に、無線子機４ｃから送信されるデータを無線親機６ａに送信する。即ち、無線中継機８ａは、無線親機６ａと無線子機４ｃとの間の通信を中継する。

無線子機４ｄ，４ｅは、無線により、無線親機６ｂから送信される各種情報を受信すると共に、収集したデータを無線親機６ｂに送信する。無線子機４ｆは、無線により、無線中継機８ｂから送信される各種情報を受信すると共に、収集したデータを無線中継機８ｂに送信する。無線中継機８ｂは、無線により、無線親機６ｂから送信される各種情報及び無線子機４ｆから送信されるデータを受信する。また、無線中継機８ｂは、無線親機６ｂから送信される各種情報を無線子機４ｆに送信すると共に、無線子機４ｆから送信されるデータを無線親機６ｂに送信する。即ち、無線中継機８ｂは、無線親機６ｂと無線子機４ｆとの間の通信を中継する。

無線親機６ａは、無線により、無線子機４ａ，４ｂ及び無線中継機８ａから送信されるデータを受信すると共に、各種情報を無線子機４ａ，４ｂ及び無線中継機８ａに送信する。無線親機６ｂは、無線により、無線子機４ｄ，４ｅ及び無線中継機８ｂから送信されるデータを受信すると共に、各種情報を無線子機４ｄ，４ｅ及び無線中継機８ｂに送信する。また、無線親機６ａ，６ｂ、サーバ１０及び監視端末１２は、ネットワーク７８により互いに接続されている。

なお、図１においては、２台の無線子機４ａ，４ｂ（４ｄ，４ｅ）が無線親機６ａ（６ｂ）に無線により接続される例を図示しているが、１台または３台以上の無線子機が１台の無線親機に無線により接続される構成であってもよい。また、図１においては、１台の無線中継機８ａ（８ｂ）が無線親機６ａ（６ｂ）に無線により接続される例を図示しているが、２台以上の無線中継機が１台の無線親機に無線により接続される構成であってもよい。また、図１においては、１台の無線子機４ｃ（４ｆ）が１台の無線中継機８ａ（８ｂ）に無線により接続される例を図示しているが、２台以上の無線子機が１台の無線中継機に無線により接続される構成であってもよい。また、図１においては、２台の無線親機６ａ，６ｂが１台のサーバ１０にネットワーク７８により接続される例を図示しているが、１台または３台以上の無線親機が１台のサーバにネットワークにより接続される構成であってもよい。

また、図１においては、サーバ１０及び監視端末１２がネットワーク７８により接続される場合を例に挙げているが、サーバにより管理するデータ量が膨大でない場合等については、サーバと監視端末とが一体に形成された装置、即ちサーバ機能を備えた監視端末（例えばＰＣ）を用いてもよい。また、図１においては、１台の監視端末１２を備えているが、２台以上の監視端末１２を備える構成にしてもよい。

次に、無線子機４ａの構成について説明する。図２は、無線子機４ａの構成について説明するためのブロック図である。無線子機４ａは、無線親機６ａが管轄する通信エリア内に配置されており、図２に示すように、センサ１４、マイコン１６、送受信部１８及び電源制御部１９を備えている。センサ１４は、対象物に直接取り付けられ、加速度センサ２０及び温度センサ２２を備えている。加速度センサ２０は圧電素子またはＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等を用いて対象物の振動を測定し、温度センサ２２はＭＥＭＳ等を用いて対象物の温度を測定する。なお、この実施の形態に係るデータ収集システム２においては、対象物の振動を測定する振動センサとして加速度センサ２０を用いているが、他の振動センサを用いてもよい。また、センサ１４が加速度センサ２０及び温度センサ２２を備えているが、少なくとも１つのセンサ、即ち１つのセンサまたは３つ以上のセンサを備えていてもよい。

図３は、センサ１４の構成を示す中央縦断面図である。加速度センサ２０及び温度センサ２２は、図３に示すように、回路基板２４上に実装されており、加速度センサ２０及び温度センサ２２からのセンサ信号は、回路基板２４、回路基板２４に実装されているコネクタ２６、ケーブル２８等を介して、無線子機４ａのマイコン１６（図２参照）に送信される。回路基板２４は、円板状のプレート２７上に接着等されることにより固定されている。プレート２７は、例えば樹脂等から成る円筒２９の底部にネジ等を用いて固定されている。プレート２７は底部にネジ３０を備え、センサ１４はネジ３０により対象物に固定される。なお、センサ１４は、接着剤または磁石により対象物に固定される構成であってもよい。加速度センサ２０、温度センサ２２、回路基板２４、コネクタ２６及びケーブル２８は、プレート２７、円筒２９及び円筒２９の上部を閉塞するキャップ３２により形成される閉じられた空間内に収容されており、外部から保護されている。

次に、無線子機４ａのマイコン１６の構成について説明する。マイコン１６は、無線子機４ａの各部を統括的に制御し、図２に示すように、Ａ／Ｄ変換部３４、メモリ３６、演算処理部３８及びＲＴＣ部４０を備えている。Ａ／Ｄ変換部３４は、センサ１４、即ち加速度センサ２０及び温度センサ２２により測定された測定値をアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換された測定値をメモリ３６に出力する。メモリ３６には、演算処理部３８により演算処理するための測定値が一時的に記憶される。また、メモリ３６には、タイミング情報及び演算処理部３８において演算処理するための演算プログラム４２が記憶されている。なお、タイミング情報は、対象物に関するデータを無線親機６ａへ送信する時期に係る情報であり、この実施の形態では、演算処理部３８が測定値のサンプリングと測定値に対しての演算処理とを開始する収集開始時刻、無線子機４ａと無線親機６ａとが通信する時間（以下、通信時間という。）、無線子機４ａが通信を開始する時刻から無線子機４ｂが通信を開始する時刻までの時間（以下、通信間隔という。）、及び無線子機４ａが無線親機６ａへデータを送信する周期（以下、送信周期という。）等を含む情報である。

演算処理部３８は、メモリ３６に記憶される測定値及び演算プログラム４２を読み込み、加速度センサ２０及び温度センサ２２からの測定値のサンプリング及び測定値に対しての演算処理を行う。具体的には、演算処理部３８は、ＲＴＣ部４０が計時する時刻とタイミング情報に基づく収集開始時刻とが一致したときに、サンプリング及び演算処理を開始し、所定回数のサンプリング及び演算処理を繰り返す。演算処理部３８は、演算処理として、加速度センサ２０からの測定値より平均値、最大値、最小値、Ｐ−Ｐ値（Peak to Peak値）、ＲＭＳ値（実効値）及び波高率（Ｐ−Ｐ値／実効値）等の演算値を算出する。また、演算処理部３８は、演算処理として、温度センサ２２からの測定値より平均値等の演算値を算出する。なお、ＭＥＭＳ型加速度センサを用いた場合、演算処理部３８は、対象物の振動を監視するため、測定値から重力加速度（静的加速度）を差し引いた動的加速度より演算値を算出する。

ＲＴＣ部４０は、時刻を計時するリアルタイムクロックである。マイコン１６は、送受信部１８において無線親機６ａから時間情報を受信した際に、送受信部１８が受信した時間情報に基づいてＲＴＣ部４０の時間ずれを補正する。即ち、時間情報は、無線親機６ａが備える時計部５２（図４参照）が計時する時刻に関する情報であり、マイコン１６は、ＲＴＣ部４０が計時する時刻を時計部５２が計時する時刻に同期させる。

送受信部１８は、無線親機６ａからタイミング情報を受信すると共に、あらかじめ設定された周期毎に無線親機６ａから時間情報を受信する。また、送受信部１８は、タイミング情報に基づく通信時間内に、演算処理部３８により演算処理された演算値をデータとして無線親機６ａへ送信する。

電源制御部１９は、バッテリ（図示せず）を備え、無線子機４ａへの電力供給を制御する。具体的には、電源制御部１９は、収集開始時刻に無線子機４ａをスリープ状態（省電力状態）から起動させ、通信時間経過後に無線子機４ａを再びスリープ状態へ移行させる。即ち、電源制御部１９は、バッテリ消費を抑えるために、通信時間及びＲＴＣ部４０の時間ずれを補正する時間のみ無線子機４ａへ通常の電力供給を行う。なお、通信時間内に、マイコン１６は電源制御部１９からバッテリ残量を取得し、送受信部１８はマイコン１６から取得したバッテリ残量を無線親機６ａに送信する。

なお、無線子機４ｂの構成は、無線子機４ａの構成と同一である。また、無線子機４ｃは、無線中継機８ａの通信エリア内に配置されており、その他の構成は、無線子機４ａの構成と同一である。また、無線子機４ｄ，４ｅは、無線親機６ｂが管轄する通信エリア内に配置されており、その他の構成は、無線子機４ａの構成と同一である。また、無線子機４ｆは、無線中継機８ｂの通信エリア内に配置されており、その他の構成は、無線子機４ａの構成と同一である。したがって、無線子機４ｂ〜４ｆの構成であって無線子機４ａの構成と同一の構成については、無線子機４ａの説明で用いたのと同一の符号を用い、その説明を省略する。

次に、無線親機６ａの構成について説明する。図４は、無線親機６ａの構成について説明するためのブロック図である。無線親機６ａは、所定の通信エリアを管轄し、図４に示すように、無線親機６ａの各部を統括的に制御する制御部４４を備えている。制御部４４は、例えばあらかじめ設定した周期または任意のタイミングでサーバ１０より送信され通信部５０（図４参照）において受信した時刻同期指令を取得した際、時計部５２（図４参照）の時刻ずれを補正する。制御部４４には、管理部４６、ＲＦ通信部４８、通信部５０及び時刻を計時する時計部５２が接続されている。

管理部４６は、図４に示すように、無線子機管理テーブル５４及びデータベース５６を備え、これらを管理する。無線子機管理テーブル５４には、無線子機４ａ〜４ｃそれぞれの識別番号、無線中継機８ａの識別番号及び無線子機４ａ〜４ｃそれぞれに送信したタイミング情報等が記憶されている。管理部４６は、無線親機６ａの管轄下として無線子機４ａ〜４ｃが登録（ペアリング）される際に、無線子機４ａ〜４ｃそれぞれの収集開始時刻を設定し、無線子機管理テーブル５４において、無線子機４ａ〜４ｃそれぞれにおいて異なる収集開始時刻を管理する。無線子機４ａ〜４ｃそれぞれの収集開始時刻は、一定時間の間隔（通信間隔）をおいて設定され、一定時間の長さ（通信間隔）は、他の無線子機との混信を回避するため、通信時間の長さより長い時間に設定される。また、管理部４６は、無線子機管理テーブル５４において、無線子機４ａ〜４ｃそれぞれにおいて同一の通信時間及び送信周期を管理する。

なお、無線子機４ａ〜４ｃ以外の新たな無線子機のタイミング情報を無線子機管理テーブル５４に追加可能であり、新たな無線子機のタイミング情報が追加された場合、管理部４６は、新たな無線子機の収集開始時刻を設定し、無線子機管理テーブル５４において、無線子機４ａ〜４ｃと共に新たな無線子機の収集開始時刻を管理する。また、管理部４６は、無線子機管理テーブル５４において、無線子機４ａ〜４ｃと共に新たな無線子機の通信時間及び送信周期を管理する。

データベース５６には、ＲＦ通信部４８を介して無線子機４ａ〜４ｃから取得した演算値がデータとして一時的に記憶される。データベース５６は、無線子機４ａ〜４ｃそれぞれから送信される演算値を時系列に、即ち送信された時間順に記憶する。

次に、無線親機６ａのＲＦ通信部４８の構成について説明する。ＲＦ通信部４８は、無線親機６ａと無線子機４ａ〜４ｃとの間の通信を制御し、具体的には、無線子機４ａ，４ｂと直接通信し、無線中継機８ａを介して無線子機４ｃと通信する。ＲＦ通信部４８は、管理部４６により管理されているタイミング情報を無線子機４ａ〜４ｃに送信する。また、ＲＦ通信部４８は、制御部４４を介して時計部５２から取得した時間情報を無線子機４ａ〜４ｃに送信する。また、ＲＦ通信部４８は、無線子機４ａ〜４ｃそれぞれから送信される演算値及びバッテリ残量を受信する。

通信部５０は、無線子機管理テーブル５４に記憶されている情報をサーバ１０からの要求に応じて一括または分割してサーバ１０に対して出力する。また、通信部５０は、あらかじめ設定した周期または任意のタイミングでサーバ１０から時刻同期指令を取得し、制御部４４に対して出力する。また、通信部５０は、データベース５６に記憶されている無線子機４ａ〜４ｃからの演算値をサーバ１０からの要求に応じて一括または分割してサーバ１０に出力する。

なお、無線親機６ｂは、無線親機６ａと異なる通信エリアを管轄し、その他の構成は、無線親機６ａの構成と同一である。したがって、無線親機６ｂの構成であって無線親機６ａの構成と同一の構成については、その説明を省略する。

次に、無線中継機８ａ，８ｂの構成について説明する。無線中継機８ａは、無線親機６ａが管轄する通信エリア内に配置され、無線中継機８ｂは、無線親機６ｂが管轄する通信エリア内に配置される。無線中継機８ａ，８ｂは、遠隔地にあるため無線親機６ａ，６ｂに電波が届かない無線子機４ｃ，４ｆからの電波を中継する。即ち、無線中継機８ａ，８ｂは、遠隔地にある無線子機４ｃ，４ｆの電波を中継して無線親機６ａ，６ｂに送信する。無線中継機８ａ，８ｂは、図２に示す無線子機４ａからセンサ１４を取り除いたものである。また、無線中継機８ａ，８ｂは、無線子機と異なり、無線子機から送信される電波を常時受信できるように常時起動状態であるため、無線中継機８ａ，８ｂの電源制御部は、バッテリに代えて、またはバッテリに追加してＡＣ電源を備える。なお、無線中継機８ａ，８ｂのその他の構成は、無線子機４ａの構成と同一の構成である。したがって、無線中継機８ａ，８ｂの構成であって無線子機４ａの構成と同一の構成については、無線子機４ａの説明で用いたのと同一の符号を用い、その説明を省略する。

次に、サーバ１０及び監視端末１２の構成について説明する。図５は、サーバ１０及び監視端末１２の構成を示すブロック図である。サーバ１０は、図５に示すように、サーバ１０の各部を統括的に制御するサーバ制御部５８を備えている。サーバ制御部５８は、例えばあらかじめ設定した周期または任意のタイミングで無線親機６ａ，６ｂに対して時刻同期指令を送信するようデータ通信部６８（図５参照）に指示する。サーバ制御部５８には、無線親機管理テーブル５９、無線子機管理テーブル６１、演算値・警報データベース６２、比較部６４、生成部６６及びデータ通信部６８が接続されている。

サーバ制御部５８は、収集部６０を備えており、収集部６０は、無線親機６ａの通信部５０から出力される無線子機４ａ〜４ｃの演算値、及び無線親機６ｂの入出力部から出力される無線子機４ｄ〜４ｆの演算値を順次収集する。

無線親機管理テーブル５９は、無線親機６ａ，６ｂそれぞれの識別番号、ＩＰアドレス、名称、設置場所、通信グループＩＤ、無線通信チャネル等を記憶する。無線子機管理テーブル６１は、無線子機４ａ〜４ｆそれぞれの識別番号、無線中継機８ａ，８ｂそれぞれの識別番号及び無線子機４ａ〜４ｆそれぞれの子機情報（後述する）等を記憶する。演算値・警報データベース６２は、収集部６０により収集された演算値をサーバ制御部５８から受取り、無線子機４ａ〜４ｆ毎に格納する。また、演算値・警報データベース６２は、生成部６６により生成される警報データ（後述する）を記録する。

比較部６４は、各無線子機４ａ〜４ｆに対して設定される閾値と、演算値・警報データベース６２に格納されている各無線子機４ａ〜４ｆの演算値との比較演算を行う。閾値は無線子機４ａ〜４ｆ毎に設定されており、例えば、比較部６４は、無線子機４ａの演算値が無線子機４ａの閾値を越えているか否かを判別し、判別結果をサーバ制御部５８に対して出力する。生成部６６は、比較部６４において演算値が閾値を超えていると判別された場合には、警報データを生成し、サーバ制御部５８に対して出力する。

データ通信部６８は、ネットワーク７８に接続されており、ネットワーク７８を介して無線親機６ａ，６ｂ及び監視端末１２と通信する。データ通信部６８は、あらかじめ設定した周期毎または任意のタイミングで無線親機６ａ，６ｂに測定データ送信要求を送信し、無線親機６ａ，６ｂから無線子機４ａ〜４ｆの演算値を受信する。また、データ通信部６８は、あらかじめ設定した周期毎または任意のタイミングで無線親機６ａ，６ｂに時刻同期指令を送信する。また、データ通信部６８は、監視端末１２に演算値や警報データを送信し、監視端末１２から無線子機管理テーブル６１に関する情報や演算値及び警報データ取得要求を受信する。

次に、監視端末１２の構成について説明する。監視端末１２は、図５に示すように、監視端末１２の各部を統括的に制御する監視端末制御部７０を備えている。監視端末制御部７０には、データ通信部７２、入力部７４及び表示部７６が接続されている。

データ通信部７２は、ネットワーク７８に接続されており、ネットワーク７８を介して無線親機６ａ，６ｂ及びサーバ１０と通信可能に構成されている。データ通信部７２は、無線子機管理テーブル６１に関する情報や演算値及び警報データ取得要求をサーバ１０に送信し、演算値や警報データ等をサーバ１０から受信する。

入力部７４は例えばキーボードやマウス等の入力装置であり、表示部７６は液晶パネル等の表示装置である。液晶パネルがタッチパネルにより構成される場合には、入力装置及び表示装置が一体に形成される。入力部７４は、監視端末１２のユーザにより入力された入力結果を監視端末制御部７０に対して出力する。表示部７６は、サーバ１０の演算値・警報データベース６２に格納されている演算値及び警報データの表示、具体的には演算値に基づくグラフや表及び警報データに基づく警報メッセージ等の表示を行う。

次に、図面を参照して、この実施の形態に係るデータ収集システム２の初期設定について説明する。データ収集システム２においては、初期設定として、無線親機と、無線親機が管轄する通信エリア内に配置される無線子機とを紐付けして登録する処理（ペアリング）を行う必要がある。また、初期設定として、無線親機と、無線親機が管轄する通信エリア内に配置される無線中継機と、無線中継機を介して無線親機と通信する無線子機とを紐付けして登録する処理（リピータペアリング）を行う必要がある。図６は、データ収集システム２において無線親機６ａと無線子機４ａ，４ｂとをペアリングする際の処理を示すタイムチャートである。

まず、無線子機４ａ，４ｂ、無線親機６ａ及びサーバ１０が互いに通信可能な状態で、図６に示すように、サーバ１０のサーバ制御部５８は、図示しない入力部を介したユーザ操作に基づき、データ通信部６８を介して無線親機６ａに対してペアリングモードに移行するよう要求する（ステップＳ２）。無線親機６ａは、サーバ１０からの要求に従い、ペアリングモードに移行する（ステップＳ３）。

一方、無線子機４ａ，４ｂは、何れの無線親機ともペアリングが行われていない場合、子機ペアリングモードで起動する。無線子機４ａ，４ｂが子機ペアリングモードで起動した後、無線子機４ａ，４ｂのマイコン１６は、図示しない入力部を介したユーザ操作に基づき、送受信部１８を介して、無線親機６ａに対してペアリング要求を送信する（ステップＳ４）。無線親機６ａの制御部４４は、ＲＦ通信部４８を介して無線子機４ａ，４ｂからのペアリング要求を取得する。なお、無線子機４ａ，４ｂが何れかの無線親機とペアリングされていた場合、無線子機４ａ，４ｂは、子機ノーマルモードで起動する。再度ペアリングを行う場合には、無線子機４ａ，４ｂのメモリ３６に記憶されているペアリング情報（後述する）を削除する必要がある。

次に、無線親機６ａの制御部４４は、無線子機４ａ，４ｂからのペアリング要求に基づいて、無線子機管理テーブル５４を作成する（ステップＳ５）。具体的には、制御部４４は、管理部４６に対して無線子機管理テーブル５４を作成するよう指示し、管理部４６は、まず、無線子機４ａ，４ｂそれぞれの収集開始時刻を一定時間の間隔（通信間隔）をおいて設定する。そして、管理部４６は、無線子機４ａ，４ｂ毎に識別番号、収集開始時刻、通信間隔及び送信周期等を含む無線子機管理テーブル５４を作成する。例えば、無線子機４ａの識別番号を１、収集開始時刻を０時０分０秒、通信間隔を３秒、送信周期を１０分としたとき、これらの情報が無線子機４ａのタイミング情報として、無線子機管理テーブル５４において記憶される。またこの場合において、無線子機４ｂの識別番号は、無線子機４ａの識別番号と異なる番号（例えば２）となり、無線子機４ｂの収集開始時刻は、通信間隔が３秒であるから０時０分３秒となる。そして、無線子機４ｂのタイミング情報として、識別番号：２、収集開始時刻：０時０分３秒、通信間隔：３秒、送信周期：１０分が無線子機管理テーブル５４において記憶される。

次に、制御部４４は、無線子機管理テーブル５４に格納されている無線子機４ａ，４ｂのタイミング情報を読み出し、無線親機６ａの識別番号及び無線子機４ａ，４ｂのタイミング情報等を含むペアリング情報を無線子機４ａ，４ｂに対して送信するようＲＦ通信部４８に指示する。ＲＦ通信部４８は、無線子機４ａのペアリング情報を無線子機４ａに、無線子機４ｂのペアリング情報を無線子機４ｂに送信する（ステップＳ６）。無線子機４ａ，４ｂそれぞれのマイコン１６は、送受信部１８を介してそれぞれのペアリング情報を取得する。

次に、無線子機４ａ，４ｂのマイコン１６は、無線親機６ａのＲＦ通信部４８から送信され送受信部１８において受信したペアリング情報をメモリ３６に記憶させ（ステップＳ７）、送受信部１８を介してペアリング情報を取得した旨を通知する受信確認を無線親機６ａに送信する（ステップＳ８）。無線子機４ａ，４ｂは、ステップＳ８の処理を終えた後、子機ペアリングモードを終了する。

一方、サーバ１０のサーバ制御部５８は、図示しない入力部を介したユーザ操作に基づき、データ通信部６８を介して無線親機６ａに対してペアリング情報を送信するよう要求する（ステップＳ１０）。無線親機６ａの制御部４４は、サーバ１０からの要求に従い、ペアリング情報を送信する（ステップＳ１１）。

具体的には、制御部４４は、無線子機管理テーブル５４に格納されている無線子機４ａ，４ｂの識別番号、収集開始時刻、通信間隔及び送信周期等を含むタイミング情報を読み出し、無線親機６ａの識別番号及びタイミング情報等を含むペアリング情報をサーバ１０に対して送信するよう通信部５０に指示する。通信部５０は、ネットワーク７８を介してペアリング情報をサーバ１０に送信する。サーバ１０のサーバ制御部５８は、データ通信部６８を介してペアリング情報を取得する。なお、無線親機６ａは、サーバ１０からのユーザ操作等に基づき、ペアリングモードを終了し、ノーマルモードに移行する。

サーバ１０のサーバ制御部５８は、データ通信部６８において受信したペアリング情報を子機情報として無線子機管理テーブル６１に記憶させる。即ち、サーバ制御部５８は、無線親機６ａの無線子機管理テーブル５４のタイミング情報と無線子機管理テーブル６１の子機情報とを同期させる（ステップＳ１２）。無線子機管理テーブル６１には、無線子機４ａ，４ｂの識別番号から把握可能な無線子機４ａ，４ｂの設置場所に関する情報、無線子機４ａ，４ｂが備えるセンサ情報等の属性情報が追加される。サーバ制御部５８は、ペアリング情報及び無線子機管理テーブル６１に追加された属性情報を含む子機情報を管理する（ステップＳ１３）。

次に、データ収集システム２において無線親機６ａ、無線中継機８ａ及び無線子機４ｃのリピータペアリングをする際の処理について説明する。無線子機４ｃ、無線親機６ａ、無線中継機８ａ及びサーバ１０が互いに通信可能な状態で、サーバ１０は、図示しない入力部を介したユーザ操作に基づき、無線親機６ａに対してリピータペアリングモードに移行するよう要求する。無線親機６ａは、サーバ１０からの要求に従い、リピータペアリングモードに移行する。

一方、無線中継機８ａは、メモリ３６にリピータペアリング情報（後述する）が記憶されておらず、図示しない入力部を介したユーザ操作に基づいて中継機として起動した場合、リピータペアリングモードで立ち上がる。無線中継機８ａは、リピータペアリングモードで立ち上がった後、図示しない入力部を介したユーザ操作に基づき、無線親機６ａに対してリピータペアリング要求を送信する。無線親機６ａは、無線中継機８ａからのリピータペアリング要求を取得する。なお、無線中継機８ａが何れかの無線親機とリピータペアリングされていた場合、無線中継機８ａは、リピータノーマルモードで起動する。再度リピータペアリングを行う場合には、無線中継機８ａのメモリ３６に記憶されているリピータペアリング情報を削除する必要がある。

次に、無線親機６ａは、無線中継機８ａからのリピータペアリング要求に基づいて、無線子機管理テーブル５４に無線中継機８ａの識別番号等を含むリピータ情報を記憶させる。次に、制御部４４は、無線子機管理テーブル５４に格納されている無線中継機８ａのリピータ情報を読み出し、無線親機６ａの識別番号及び無線中継機８ａのリピータ情報等を含むリピータペアリング情報を無線中継機８ａに送信する。無線中継機８ａは、リピータペアリング情報を取得する。

次に、無線中継機８ａは、取得したリピータペアリング情報をメモリ３６に記憶させ、リピータペアリング情報を取得した旨を通知する受信確認を無線親機６ａに送信する。次に、無線中継機８ａは、図示しない入力部を介したユーザ操作に基づき、リピータ子機追加モードに移行する。

一方、無線子機４ｃは、子機ペアリングモードで起動した後、図示しない入力部を介したユーザ操作に基づき、無線中継機８ａを介して親機６ａに対してペアリング要求を送信する。無線親機６ａは、無線中継機８ａを介して無線子機４ｃからのペアリング要求を取得する。

次に、無線親機６ａは、無線中継機８ａを介した無線子機４ｃからのペアリング要求に基づいて、無線子機４ｃの収集開始時刻を設定し、無線子機４ｃの識別番号、収集開始時刻、通信間隔及び送信周期等を含む無線子機４ｃのタイミング情報を無線子機管理テーブル５４に作成する。次に、無線親機６ａは、無線子機管理テーブル５４に格納されている無線子機４ｃのタイミング情報を読み出し、無線中継機８ａを介して無線親機６ａの識別番号、無線中継機８ａの識別番号及びタイミング情報を含むペアリング情報を無線子機４ｃに送信する。無線子機４ｃは、ペアリング情報を取得する。

次に、無線子機４ｃは、取得したペアリング情報をメモリ３６に記憶させ、無線中継機８ａを介してペアリング情報を取得した旨を通知する受信確認を無線親機６ａに送信する。無線子機４ｃは、受信確認を送信後、子機ペアリングモードを終了する。また、図６に示すステップＳ１０の要求を契機として、ステップＳ１０〜Ｓ１３の処理が行われる。

なお、無線親機６ｂと無線子機４ｄ，４ｅとを紐付けして登録する処理（ペアリング）についても、図６に示す処理と同様の処理を行う。また、新たな無線子機と無線親機６ａ，６ｂとのペアリングを行う場合にも、図６に示す処理と同様の処理を行う。また、無線親機６ｂと無線中継機８ｂと無線子機４ｆとを紐付けして登録する処理（リピータペアリング）についても、上述した無線親機６ａと無線中継機８ａと無線子機４ｃとのリピータペアリングと同様の処理を行う。また、新たな無線子機と無線親機６ａ，６ｂと無線中継機８ａ，８ｂ（または新たな無線中継機）とのリピータペアリングを行う場合にも、上述したリピータペアリングと同様の処理を行う。

なお、送信周期をＰ１（図７参照）、通信間隔をＰ５（図７参照）、無線親機の時刻同期処理時間をＰ６（図７参照）としたとき、１台の無線親機に対して｛（Ｐ１−Ｐ６）／Ｐ５｝台の無線子機をペアリングまたはリピータペアリングすることができる。

次に、図面を参照して、この実施の形態に係るデータ収集システム２において、対象物に関するデータを収集するためのデータ収集方法について説明する。図７はデータ収集システム２の無線親機６ａ及び無線子機４ａ〜４ｃが通信する時間を示すタイムチャート、図８はデータ収集システム２の無線子機４ａが実行する処理について説明するためのフローチャートである。

無線子機４ａのマイコン１６は、図８に示すように、ＲＴＣ部４０が計時する時刻と予め設定されている収集開始時刻Ｔ１（初期設定で設定された収集開始時刻：図７参照）とが一致したかどうかを判別する（ステップＳ２０）。

ＲＴＣ部４０が計時する時刻と収集開始時刻Ｔ１とが一致したときに（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、マイコン１６は、無線子機４ａをスリープ状態から起動させるよう電源制御部１９に指示し、電源制御部１９は、無線子機４ａをスリープ状態から起動させる（ステップＳ２１）。

次に、マイコン１６の演算処理部３８は、演算プログラム４２を読み込み、センサ１４からの測定値のサンプリング及び測定値に対する演算処理を開始し、これらサンプリング及び演算処理を繰り返す（ステップＳ２２）。具体的には、演算処理部３８は、（１）加速度センサ２０及び温度センサ２２からの測定値を所定時間及び所定回数繰り返しサンプリングし、（２）サンプリングされた測定値をメモリ３６に一時的に記憶させ、（３）メモリ３６に記憶された加速度センサ２０の測定値より平均値、最大値、最小値、Ｐ−Ｐ値（Peak to Peak値）、ＲＭＳ値（実効値）及び波高率（Ｐ−Ｐ値／実効値）等の演算値を算出し、（４）メモリ３６に記憶された温度センサ２２の測定値より平均値等の演算値を算出する。

次に、マイコン１６は、電源制御部１９よりバッテリ残量に関する情報を取得する（ステップＳ２３）。マイコン１６は、送信時間Ｐ３（図７参照）内に、無線親機６ａに対してステップＳ２２において算出された演算値を対象物に関するデータとして無線親機６ａに送信すると共に、ステップＳ２３において取得したバッテリ残量に関する情報を送信するよう送受信部１８に指示する。送受信部１８は、演算値及びバッテリ残量に関する情報を無線親機６ａに送信する（ステップＳ２４）。

次に、マイコン１６は、無線親機６ａからの受信確認を受信時間Ｐ４内に受取り、通信時間Ｐ２が経過した後、無線子機４ａを再びスリープ状態に移行させるよう電源制御部１９に指示する。電源制御部１９は、無線子機４ａを再びスリープ状態に移行させる（ステップＳ２５）。マイコン１６は、送信周期Ｐ１（Ｔ４−Ｔ１）毎にステップＳ２０〜ステップＳ２５の動作を繰り返す。

なお、無線子機４ｂは、ステップＳ２０においてＲＴＣ部４０が計時する時刻と収集開始時刻Ｔ２（図７参照）とが一致したか否かを判別し、ステップＳ２１〜Ｓ２５において無線子機４ａと同様の処理を行う。無線子機４ｃは、ステップＳ２０においてＲＴＣ部４０が計時する時刻と収集開始時刻Ｔ３（図７参照）とが一致したか否かを判別し、ステップＳ２１〜Ｓ２３において無線子機４ａと同様の処理を行い、ステップＳ２４において無線中継機８ａにデータを送信し、ステップＳ２５において無線子機４ｃをスリープ状態に移行させる。無線子機４ｄ，４ｅは、ステップＳ２０においてＲＴＣ部４０が計時する時刻とそれぞれについて設定されている収集開始時刻とが一致したか否かを判別し、ステップＳ２１〜Ｓ２３において無線子機４ａと同様の処理を行い、ステップＳ２４において無線親機６ｂにデータを送信し、ステップＳ２５において無線子機４ｄ，４ｅをスリープ状態に移行させる。無線子機４ｆは、ステップＳ２０においてＲＴＣ部４０が計時する時刻と予め設定されている収集開始時刻とが一致したか否かを判別し、ステップＳ２１〜Ｓ２３において無線子機４ａと同様の処理を行い、ステップＳ２４において無線中継機８ｂにデータを送信し、ステップＳ２５において無線子機４ｆをスリープ状態に移行させる。

一方、ステップＳ２０においてＲＴＣ部４０が計時する時刻と収集開始時刻Ｔ１とが一致していないと判別された場合には（ステップＳ２０：Ｎｏ）、無線子機４ａのマイコン１６は、図８に示すように、ＲＴＣ部４０が計時する時刻と時間情報を受信する時刻とが一致したかどうかを判別する（ステップＳ２６）。時間情報を受信する時刻はあらかじめ設定されており、例えば無線親機６ａより時間情報を受信する周期が１回／１時間に設定されている場合、マイコン１６は、前回無線親機６ａより時間情報を受信した時刻から１時間経過したか否かを判別する。

ステップＳ２６においてＲＴＣ部４０が計時する時刻と時間情報を受信する時刻とが一致していないと判別された場合には（ステップＳ２６：Ｎｏ）、マイコン１６は、ステップＳ２０の動作に戻る。一方、ステップＳ２６においてＲＴＣ部４０が計時する時刻と時間情報を受信する時刻とが一致したと判別された場合には（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、マイコン１６は、無線子機４ａをスリープ状態から起動させるよう電源制御部１９に指示し、電源制御部１９は、無線子機４ａをスリープ状態から起動させる（ステップＳ２７）。

次に、マイコン１６は、無線親機６ａより送信される時間情報を受信するよう送受信部１８に指示し、送受信部１８は、無線親機６ａより送信される時間情報を受信する（ステップＳ２８）。即ち、マイコン１６は、送受信部１８を介してあらかじめ設定された周期毎に時間情報を受信する。次に、マイコン１６は、受信した時間情報に基づいてＲＴＣ部４０の時間ずれを補正する（ステップＳ２９）。具体的には、マイコン１６は、ＲＴＣ部４０が計時する時刻を無線親機６ａの時計部５２が計時する時刻に同期させる補正を行う（ステップＳ２９）。

次に、マイコン１６は、無線子機４ａを再びスリープ状態に移行させるよう電源制御部１９に指示し、電源制御部１９は、無線子機４ａを再びスリープ状態に移行させる（ステップＳ３０）。マイコン１６は、あらかじめ設定された周期（例えば１回／１時間）毎にステップＳ２６〜ステップＳ３０の動作を繰り返す。

なお、無線子機４ｂは、ステップＳ２６〜Ｓ３０において無線子機４ａと同様の処理を行う。無線子機４ｃは、ステップＳ２６，Ｓ２７，Ｓ２９，Ｓ３０において無線子機４ａと同様の処理を行い、ステップＳ２８において無線親機６ａから送信される時間情報を無線中継機８ａより受信する。無線子機４ｄ，４ｅは、ステップＳ２６，Ｓ２７，Ｓ２９，Ｓ３０において無線子機４ａと同様の処理を行い、ステップＳ２８において無線親機６ｂから送信される時間情報を無線親機６ｂより受信する。無線子機４ｆは、ステップＳ２６，Ｓ２７，Ｓ２９，Ｓ３０において無線子機４ａと同様の処理を行い、ステップＳ２８において無線親機６ｂから送信される時間情報を無線中継機８ｂより受信する。

次に、図９に示すフローチャートを参照して、データ収集システム２の無線親機６ａが実行する処理について説明する。

無線親機６ａの制御部４４は、図９に示すように、無線親機６ａとペアリングされている無線子機４ａ，４ｂまたは無線親機６ａとリピータペアリングされている無線中継機８ａの何れかからデータをＲＦ通信部４８が受信したか否かを判別する（ステップＳ４０）。ステップＳ４０において無線子機４ａ，４ｂまたは無線中継機８ａの何れかから送信されたデータをＲＦ通信部４８が受信した場合には（ステップＳ４０：Ｙｅｓ）、制御部４４は、ＲＦ通信部４８を介してデータである演算値及びバッテリ残量に関する情報を取得する（ステップＳ４１）。そして、制御部４４は、ステップＳ４１において取得した演算値及びバッテリ残量に関する情報を受信日時情報と無線子機識別情報と共にデータベース５６に一時的に記憶させる（ステップＳ４２）。具体的には、管理部４６は、無線子機４ａ〜４ｃそれぞれから順次送信される演算値及びバッテリ残量に関する情報をデータとして時系列に、受信日時情報と無線子機識別情報と共にデータベース５６に記憶させる。データである演算値及びバッテリ残量に関する情報は、サーバ１０からデータ送信の要求を受けるまで、データベース５６に保存される。制御部４４は、ステップＳ４２の動作を終えると、ステップＳ４０の動作に戻る。

一方、ステップＳ４０において無線子機４ａ，４ｂ、無線中継機８ａの何れからもデータが送信されていない場合、即ち、ＲＦ通信部４８においてデータを受信していない場合には（ステップＳ４０：Ｎｏ）、制御部４４は、時計部５２が計時する時刻と時間情報を送信する時刻とが一致したかどうかを判別する（ステップＳ４３）。時間情報を送信する時刻はあらかじめ設定されており、例えば無線親機６ａが時間情報を一斉送信する周期が１回／１８０秒に設定されている場合、制御部４４は、前回時間情報を一斉送信した時刻から１８０秒経過したか否かを判別する。

ステップＳ４３において時計部５２が計時する時刻と時間情報を送信する時刻とが一致したと判別された場合には（ステップＳ４３：Ｙｅｓ）、制御部４４は、時計部５２から時間情報、即ち時計部５２が計時している時刻（カレンダー）を取得する（ステップＳ４４）。そして、制御部４４は、無線親機６ａが管理する通信エリア内に設置されているすべての無線子機４ａ，４ｂ及び無線中継機８ａに対して、ステップＳ４４において取得した時間情報を一斉送信するようＲＦ通信部４８に指示する。ＲＦ通信部４８は、時間情報を無線親機６ａが管理する通信エリア内に設置されているすべての無線子機４ａ，４ｂ及び無線中継機８ａに一斉送信する（ステップＳ４５）。制御部４４は、ステップＳ４５の動作を終えると、ステップＳ４０の動作に戻る。

なお、ステップＳ４５において一斉送信される時間情報を、無線子機４ａ，４ｂは予め設定された周期（例えば１回／１時間）でのみ受信するが、無線中継機８ａは常時受信し、時刻同期を行う。また、無線中継機８ａは、一斉送信された時間情報を無線中継機８ａが管轄する通信エリア内に設置されているすべての無線子機４ｃに対して一斉送信するが、無線子機４ｃは、無線中継機８ａより一斉送信された時間情報を、予め設定された周期（例えば１回／１時間）でのみ受信する。

無線子機４ａ〜４ｆは、ＲＴＣ部４０の時間ずれの最小限化と無線子機４ａ〜４ｆの省電力化とを実現するために、例えば１時間周期で時間情報を受信し、ＲＴＣ部４０の時刻補正を行う。無線子機４ａ〜４ｆ及び無線中継機８ａ，８ｂは、電源オフ時にＲＴＣ部４０の時刻計時を保持するためのバックアップ電源を有しておらず、バッテリ交換、瞬断または瞬停等の際、ＲＴＣ部４０の時間情報が揮発する。したがって、無線親機６ａ，６ｂは、無線子機４ａ〜４ｆ及び無線中継機８ａ，８ｂのいずれかが電源喪失から復帰した際に迅速にＲＴＣ部４０の時刻補正を行うことができるように、１８０秒周期で時間情報を一斉送信する。

図９のステップＳ４３において時計部５２が計時する時刻と時間情報を送信する時刻とが一致していないと判別された場合には（ステップＳ４３：Ｎｏ）、制御部４４は、サーバ１０からデータを送信するよう要求されたか否かを判別する（ステップＳ４６）。ステップＳ４６においてサーバ１０からの要求を通信部５０において受信していない場合には（ステップＳ４６：Ｎｏ）、制御部４４は、ステップＳ４０の動作に戻る。一方、ステップＳ４６においてサーバ１０からの要求を通信部５０において受信した場合には（ステップＳ４６：Ｙｅｓ）、制御部４４は、サーバ１０の要求に応じて、データベース５６から必要な演算値を読み込む（ステップＳ４７）。例えば、サーバ１０から１０件のデータを送信するよう要求された場合には、制御部４４は、データベース５６に記憶されているデータである演算値及びバッテリ残量に関する情報を最大１０件順次読み込み、送信するよう通信部５０に指示し、通信部５０は、演算値及びバッテリ残量に関する情報をサーバ１０に送信する（ステップＳ４８）。即ち、制御部４４は、通信部５０を介してデータベース５６に記憶された演算値及びバッテリ残量に関する情報をサーバ１０の要求に応じて一括又は分割して出力し、出力したデータはデータベース５６から順次削除する。制御部４４は、ステップＳ４８の動作を終えると、ステップＳ４０の動作に戻る。

なお、無線親機６ｂは、ステップＳ４０において無線子機４ｄ，４ｅ及び無線中継機８ｂからデータを受信したか否かを判別し、ステップＳ４１〜Ｓ４８において無線親機６ａと同様の処理を行う。

次に、図１０に示すフローチャートを参照して、データ収集システム２のサーバ１０が実行する処理について説明する。

サーバ１０は、あらかじめ設定された周期毎に無線親機６ａ，６ｂから無線子機４ａ〜４ｆのデータを順次収集する。まず、サーバ１０のサーバ制御部５８は、データ収集時刻となったか否かを判別する（ステップＳ５０）。具体的には、サーバ制御部５８は、前回無線親機６ａよりデータ収集した時刻から予め設定された時間が経過したか否かを判別し、且つ無線親機６ｂよりデータ収集した時刻（無線親機６ａよりデータ収集した時刻と異なる）から予め設定された時間が経過したか否かを判別する。ステップＳ５０においてデータ収集時刻でないと判別された場合には（ステップＳ５０：Ｎｏ）、サーバ制御部５８は、ステップＳ５０の動作に戻る。

一方、ステップＳ５０において無線親機６ａからデータ収集する時刻であると判別された場合には（ステップＳ５０：Ｙｅｓ）、サーバ制御部５８の収集部６０は、無線親機６ａからデータである演算値等を収集する。具体的には、収集部６０は、データ通信部６８を介して、データ送信要求を無線親機６ａに対して送信し、無線親機６ａから送信される演算値及びバッテリ残量に関する情報を取得する（ステップＳ５１）。なお、データ送信要求においては最大送信データ件数が予め指定されており、収集部６０は、無線親機６ａのデータベース５６に一時的に保存されているデータを時系列に古いデータから順に指定された最大件数まで１件ずつ無線親機６ａから取得する。

次に、サーバ制御部５８は、ステップＳ５１において収集された１件の演算値がどの無線子機４ａ〜４ｃの測定値から演算された値であるかを無線子機４ａ〜４ｃの識別番号から割り出し、割り出された無線子機（以下、対象無線子機という。）の演算値・警報データベース６２に格納し（ステップＳ５２）、対象無線子機の閾値を読み込む（ステップＳ５３）。閾値は、無線子機４ａ〜４ｆそれぞれに対して予め設定されており、無線子機管理テーブル６１または演算値・警報データベース６２に記憶されている。サーバ制御部５８は、演算値・警報データベース６２に格納された対象無線子機の演算値を読み出し、読み出した対象無線子機の演算値及びステップＳ５３において読み込んだ対象無線子機の閾値を比較部６４に出力する。比較部６４は、サーバ制御部５８から取得した対象無線子機の閾値と対象無線子機の演算値とを比較し（ステップＳ５４）、比較結果をサーバ制御部５８に出力する。

対象無線子機の演算値が対象無線子機の閾値を超えていると判別された場合には（ステップＳ５５：Ｙｅｓ）、サーバ制御部５８は、警報データを生成するよう生成部６６に指示し、生成部６６は、警報データを生成する（ステップＳ５６）。ステップＳ５６において生成された警報データは、対象無線子機の演算値・警報データベース６２に記録される（ステップＳ５７）。一方、対象無線子機の演算値が対象無線子機の閾値を超えていないと判別された場合には（ステップＳ５５：Ｎｏ）、サーバ制御部５８は、ステップＳ５８の動作に移行する。

サーバ制御部５８は、収集部６０が無線親機６ａから最大件数分のデータを収集し終えたか否かを判別する（ステップＳ５８）。ステップＳ５８において収集部６０が無線親機６ａから最大件数分のデータを収集し終えてないと判別された場合には（ステップＳ５８：Ｎｏ）、サーバ制御部５８は、ステップＳ５１の動作に戻り、ステップＳ５８において収集部６０が無線親機６ａから最大件数分のデータを収集し終えたと判別されるまで（ステップＳ５８：Ｙｅｓ）、ステップＳ５１〜Ｓ５８の動作を繰り返す。また、ステップＳ５０において無線親機６ｂからデータ収集する時刻であると判別された場合には（ステップＳ５０：Ｙｅｓ）、サーバ制御部５８は、無線親機６ａにおけるステップＳ５１〜Ｓ５８の処理と同様の処理を行う。

監視端末１２の監視端末制御部７０は、入力部７４を介したユーザ操作に基づいてサーバ１０の演算値・警報データベース６２に格納されている対象無線子機の演算値をサーバ１０から取得すると、対象無線子機の演算値を表示部７６に表示する。具体的には、監視端末制御部７０は、演算値を時系列に表形式及びグラフ形式で表示部７６に表示する。また、監視端末制御部７０は、対象無線子機のバッテリ残量を表示部７６に表示する。また、監視端末制御部７０は、サーバ１０の演算値・警報データベース６２に格納されている対象無線子機の警報データをサーバ１０から取得した場合には、対象無線子機の警報データを表示部７６に表示する。具体的には、監視端末制御部７０は、警報データに基づく警報メッセージ等を表示部７６に表示する。なお、監視端末制御部７０が表示部７６に警報メッセージを表示する代わりに、または警報メッセージを表示すると共に、図示しないスピーカから警報音を鳴らす構成にしてもよい。また、複数の対象無線子機の演算値及び警報データを表示部７６に表示する場合には、監視端末制御部７０は、演算値及び警報データを対象無線子機毎に表示部７６に表示する。例えば、監視端末制御部７０は、対象無線子機それぞれに対するウィンドウ画面を表示部７６に表示して、各ウィンドウ画面内に各対象無線子機の演算値に基づく表やグラフ等を表示する。

また、監視端末制御部７０は、入力部７４を介したユーザの指示等により、過去の警報データに基づいて警報履歴等を表示部７６に表示させることもできる。この場合には、サーバ１０のサーバ制御部５８は、データ通信部６８を介して演算値・警報データベース６２に記憶されている過去の警報データを監視端末１２に送信する。監視端末制御部７０は、データ通信部７２を介してサーバ１０から過去の警報データを取得すると、取得した過去の警報データに基づいて警報履歴等を表示部７６に表示する。

この実施の形態に係る無線子機、データ収集システム及びデータ収集方法によれば、無線子機が無線親機からあらかじめ設定された周期で時間情報を受信し、時間ずれを補正する。即ち、無線親機と無線子機との間の通信時間が制限されている場合であっても無線親機と無線子機との時間ずれを最小限に抑えることができる。したがって、例えば無線親機と一の無線子機との間に時間ずれが生じ、一の無線子機と他の無線子機とが同時にデータ送信を行うなど、予期せぬタイミングで無線子機が対象物に関するデータを無線親機に送信することを防止することができる。無線親機と無線子機との時間ずれを最小限に抑えることができると、通信時間と通信間隔との時間差を短くした場合や１台の無線親機に対して多くの無線子機をペアリングした場合等であっても、一の無線子機が発信する電波と他の無線子機が発信する電波との混信を回避することができる。また、該混信等により無線親機が管轄の無線子機から送信されるデータを受信し損なう事態を最小限化することができる。

また、この実施の形態に係る無線子機によれば、無線中継機は無線子機のセンサを取り除いたものであるため、無線子機を無線中継機として、または無線中継機にセンサを取り付けて無線子機として使用することができる。また、この実施の形態に係るデータ収集システム及びデータ収集方法によれば、最小限の機器及び最小限の電力で対象物に関するデータを収集することができる。したがって、対象物について監視または診断する際、その都度対象物設置場所までユーザが足を運ぶ必要がなく、この実施の形態に係る無線子機、データ収集システム及びデータ収集方法による収集結果に基づき、ユーザは対象物について様々な診断を行うことができる。

なお、この実施の形態に係るデータ収集システム及びデータ収集方法においては、警報データが生成された際、警報データに基づく警報メッセージ等が表示部に表示されるが、警報データが生成された旨を知らせる電子メールがあらかじめ設定された送信先に送信される構成にしてもよい。

２…データ収集システム、４ａ〜４ｆ…無線子機、６ａ，６ｂ…無線親機、８ａ，８ｂ…無線中継機、１０…サーバ、１２…監視端末、１４…センサ、１６…マイコン、１８…送受信部、１９…電源制御部、２０…加速度センサ、２２…温度センサ、２４…回路基板、２６…コネクタ、２７…プレート、２８…ケーブル、２９…円筒、３０…ネジ、３２…キャップ、３４…Ａ／Ｄ変換部、３６…メモリ、３８…演算処理部、４０…ＲＴＣ部、４２…演算プログラム、４４…制御部、４６…管理部、４８…ＲＦ通信部、５０…通信部、５２…時計部、５４…無線子機管理テーブル、５６…データベース、５８…サーバ制御部、５９…無線親機管理テーブル、６０…収集部、６１…無線子機管理テーブル、６２…演算値・警報データベース、６４…比較部、６６…生成部、６８…データ通信部、７０…監視端末制御部、７２…データ通信部、７４…入力部、７６…表示部、７８…ネットワーク。

Claims (20)

1. 対象物に取り付けられ、前記対象物に関するデータを収集する無線子機であって、
   少なくとも１つのセンサと、
   時刻を計時する計時部と、
   無線親機から前記対象物に関するデータを前記無線親機へ送信するタイミング情報を受信すると共に、前記無線親機から時間情報を受信する受信部と、
   前記受信部において前記時間情報を受信した際に、前記時間情報に基づいて前記計時部の時間ずれを補正する補正部と、
   前記受信部において受信した前記タイミング情報を記憶する記憶部と、
   前記計時部が計時する時刻と前記タイミング情報に基づく収集開始時刻とが一致したときに前記センサからの測定値のサンプリング及び前記測定値に対しての演算処理を開始し、前記サンプリング及び前記演算処理を繰り返す演算処理部と、
   前記タイミング情報に基づく通信時間内に、前記演算処理部により演算処理された演算値を前記対象物に関するデータとして前記無線親機へ送信する送信部と、
   前記収集開始時刻に前記無線子機をスリープ状態から起動させ、前記通信時間経過後に前記無線子機を再びスリープ状態へ移行させる電源制御部と、
   を備えることを特徴とする無線子機。
2. 前記受信部は、あらかじめ設定された周期毎に前記時間情報を受信することを特徴とする請求項１記載の無線子機。
3. 前記演算値は、平均値、最大値、最小値、Ｐ−Ｐ値、実効値及び波高率の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の無線子機。
4. 少なくとも２つの前記センサを備え、
   一方の前記センサは温度センサであり、他方の前記センサは加速度センサであることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の無線子機。
5. 無線親機と、請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の無線子機とを備え、前記対象物に関するデータを収集するデータ収集システムであって、
   前記無線親機は、
   時計部と、
   前記無線子機と通信する通信部と、
   前記無線子機に送信した前記タイミング情報を記憶する無線子機管理テーブルと、
   前記通信部を介して前記無線子機から取得した前記演算値を前記対象物に関するデータとして一時的に記憶する一時記憶部と、
   前記無線子機管理テーブル及び前記一時記憶部を管理する管理部と、
   前記一時記憶部に記憶されている前記演算値をサーバからの要求に応じて出力する出力部と、
   を備えることを特徴とするデータ収集システム。
6. 前記無線親機の前記通信部は、前記時計部から取得した前記時間情報を前記無線子機に送信し、
   前記無線子機の前記補正部は、前記通信部から送信され前記受信部において受信した前記時間情報に基づいて、前記計時部が計時する時刻を前記時計部が計時する時刻に同期させることを特徴とする請求項５記載のデータ収集システム。
7. 複数の前記無線子機を備え、
   前記管理部は、前記無線子機それぞれの前記収集開始時刻を一定時間の間隔をおいて設定し、前記無線子機管理テーブルにおいて、前記無線子機それぞれにおいて異なる前記収集開始時刻及び同一の前記通信時間を管理し、
   前記一時記憶部は、前記無線子機それぞれから送信される前記演算値を時系列に記憶し、
   前記出力部は、複数の前記無線子機の前記演算値を一括又は分割して出力することを特徴とする請求項５または請求項６記載のデータ収集システム。
8. 前記一定時間の長さは、前記通信時間の長さより長い時間であることを特徴とする請求項７記載のデータ収集システム。
9. 新たな無線子機のタイミング情報を前記無線子機管理テーブルに追加可能であることを特徴とする請求項５〜請求項８の何れか一項に記載のデータ収集システム。
10. 前記無線親機と前記無線子機との間の通信を中継する無線中継機を更に備えることを特徴とする請求項５〜請求項９の何れか一項に記載のデータ収集システム。
11. 前記無線中継機は、前記無線子機から前記センサを取り除いたものであることを特徴とする請求項１０記載のデータ収集システム。
12. 前記サーバと監視端末とを更に備え、
    前記サーバは、
    前記出力部から出力される前記演算値を収集する収集部と、
    前記収集部により収集された前記演算値を格納するデータベースと、
    前記無線子機に対して設定される閾値と前記演算値とを比較する比較部と、
    前記比較部において前記演算値が前記閾値を超えていると判断された場合、警報データを生成し、前記警報データを前記データベースに記録する警報データ記録部と、を備え、
    前記監視端末は、
    前記データベースに格納されている前記演算値及び前記警報データを表示する表示部を備えることを特徴とする請求項５〜請求項１１の何れか一項に記載のデータ収集システム。
13. 複数の前記無線親機を備え、
    前記収集部は、複数の前記無線親機それぞれの前記出力部から出力される前記演算値を順次収集することを特徴とする請求項１２記載のデータ収集システム。
14. 無線子機、無線親機、サーバ及び監視端末を備えたデータ収集システムにおいて、対象物に前記無線子機を取り付け、前記対象物に関するデータを収集するためのデータ収集方法であって、
    前記無線子機が、
    計時部が計時する時刻と予め設定されている収集開始時刻とが一致したときにスリープ状態から起動する起動工程と、
    少なくとも１つのセンサからの測定値のサンプリング及び前記測定値に対する演算処理を繰り返す演算処理工程と、
    予め設定されている送信時間内に、前記演算処理工程において演算処理された演算値を前記対象物に関するデータとして前記無線親機に送信する演算値送信工程と、
    前記無線親機より時間情報を受信する時間情報受信工程と、
    前記時間情報受信工程において前記時間情報を受信した際に、前記時間情報に基づいて前記計時部の時間ずれを補正する補正工程と、
    前記通信時間経過後に再びスリープ状態へ移行する移行工程と、
    を有することを特徴とするデータ収集方法。
15. 前記無線親機が、時計部から取得した前記時間情報を前記無線子機に送信する時間情報送信工程を更に有し、
    前記補正工程は、前記計時部が計時する時刻を前記時計部が計時する時刻に同期させることを特徴とする請求項１４記載のデータ収集方法。
16. 前記時間情報受信工程は、あらかじめ設定された周期毎に前記時間情報を受信することを特徴とする請求項１４または請求項１５記載のデータ収集方法。
17. 前記演算処理工程は、前記演算値として平均値、最大値、最小値、Ｐ−Ｐ値、実効値及び波高率の少なくとも１つを演算することを特徴とする請求項１４〜請求項１６の何れか一項に記載のデータ収集方法。
18. 前記演算処理工程は、温度センサ及び加速度センサからの前記測定値をサンプリング及び演算処理することを特徴とする請求項１４〜請求項１７の何れか一項に記載のデータ収集方法。
19. 前記無線親機が、
    複数の前記無線子機それぞれから順次送信される前記演算値を前記対象物に関するデータとして時系列に一時的に記憶する一時記憶工程と、
    前記一時記憶工程において記憶された複数の前記無線子機の前記演算値を前記サーバの要求に応じて一括又は分割して出力する出力工程と、を有し、
    前記サーバが、
    前記出力工程において複数の前記無線親機それぞれから出力された前記演算値を順次収集する収集工程と、
    前記収集工程において収集された前記演算値をデータベースに格納する格納工程と、
    前記無線子機それぞれに対して設定される閾値と前記無線子機それぞれの前記演算値とを比較する比較工程と、
    前記比較工程において前記演算値が前記閾値を超えていると判断された場合、警報データを生成し、前記警報データを前記データベースに記録する警報データ記録工程と、を有し、
    前記監視端末が、
    前記データベースに格納されている前記演算値及び前記警報データを前記無線子機毎に表示する表示工程を有することを特徴とする請求項１４〜請求項１８の何れか一項に記載のデータ収集方法。
20. 前記無線親機が、
    複数の前記無線子機それぞれの前記収集開始時刻を一定時間の間隔をおいて設定し、無線子機管理テーブルにおいて、前記無線子機それぞれにおいて異なる前記収集開始時刻及び同一の前記通信時間を管理する管理工程と、
    新たな無線子機の収集開始時刻を前記無線子機管理テーブルに追加する追加工程と、
    を更に有することを特徴とする請求項１４〜請求項１９の何れか一項に記載のデータ収集方法。

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