JP2019046157A - センサ装置及びセンサ装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発電電力量と消費電力量とのバランスを保ち、低照度状態において安定したセンシングデータの取得を可能にし、高照度状態において電力の無駄をなくすようにしたセンサ装置及びセンサ装置の制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】センサ装置は、環境光により発電を行う太陽電池と、太陽電池の発電電力により充電されるとともに負荷に電力を供給する蓄電池と、照度を検出する照度センサを含む複数のセンサを有するセンサ部と、無線でデータの送受を行う通信部と、照度センサが検出した照度の検出値に基づいて、センサ部が検出した検出値を送信する送信間隔を設定する制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、センサ装置及びセンサ装置の制御方法に関する。

近年、電子回路や無線技術の低消費電力化により、周囲の環境から電気エネルギーを得ることで、配線や電池交換なしで動作するワイヤレスセンサやリモコンスイッチといったエネルギーハーベスティング（環境発電）デバイスが注目されている（例えば特許文献１）。例えば、蛍光灯やＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明といった屋内光での使用を想定したエネルギーハーベスティング用の低照度色素感太陽電池の開発が進められている。なお、特許文献１に記載の発電システムでは、電力需要量に基づいて太陽電池に要求される適正発電量を求め、この要求される発電量に応じて、太陽電池の発電量を調整することが記載されている。

特開２０１２−１０８８２９号公報

太陽電池の発電電力を蓄電池に蓄積し、この蓄積した電力により複数のセンサと無線通信部を内蔵したセンサノードを駆動する試みがなされている。センサノードの設置環境としては、室内から屋外まで多岐にわたり、その設置環境によって発電電力も大きく変動する。大きな発電電力の得られる高照度環境においては、比較的消費の大きなセンサを駆動することや、間欠動作させるセンサの動作周期を短くするといったことも可能になる。一方で,低照度環境においては高照度の場合と同様のセンシングを行った場合には、電力の消費が大きいため、継続してシステムを動作させることが困難になる問題がある。そのため、一定時間動作し,蓄電してあった電力を使い切った場合には、センシングデータの取得や無線での送信ができなくなってしまう。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、発電電力量と消費電力量とのバランスを保ち、低照度状態において安定したセンシングデータの取得を可能にし、高照度状態において電力の無駄をなくすようにしたセンサ装置及びセンサ装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るセンサ装置は、環境光により発電を行う太陽電池と、前記太陽電池の発電電力により充電されるとともに負荷に電力を供給する蓄電池と、照度を検出する照度センサを含む複数のセンサを有するセンサ部と、無線でデータの送受を行う通信部と、前記照度センサが検出した照度の検出値に基づいて、前記センサ部が検出した検出値を送信する送信間隔を設定する制御部と、を備える。

本発明の一態様に係るセンサ装置では、前記照度センサが検出した検出値に基づいて、更に、前記センサ部の複数のセンサうち起動されるセンサ数を制御するようにしてもよい。

本発明の一態様に係るセンサ装置では、前記送信間隔は、前記太陽電池の発電電力量と、前記センサの計測における消費電力と前記通信部の送信時における消費電力とのバランスに基づいて設定されるようにしてよい。

本発明の一態様に係るセンサ装置では、前記起動されるセンサ数は、前記太陽電池の発電電力量と、前記センサの計測における消費電力と前記通信部の送信時における消費電力とのバランスに基づいて設定されるようにしてもよい。

本発明の一態様に係るセンサ装置では、前記複数のセンサのうち前記照度センサは常時駆動するようにしてよい。

本発明の一態様に係るセンサ装置の制御方法は、環境光により発電を行う太陽電池と、前記太陽電池の発電電力により充電されるとともに負荷に電力を供給する蓄電池と、照度を検出する照度センサを含む複数のセンサを有するセンサ部と、無線でデータの送受を行う通信部とを有するセンサ装置の制御方法であって、前記照度センサが検出した照度の検出値を取得する工程と、前記照度の検出値に基づいて、前記センサ部が検出した検出値を送信する送信間隔を設定する工程と、を含む。

本発明によれば、発電電力量と消費電力量とのバランスを取ることができ、低照度状態において安定したセンシングデータの取得を可能にし、高照度状態において電力の無駄をなくすことができる。

第１実施形態に係るセンサノードの構成例を示すブロック図である。 第１実施形態に係るセンサノードにおけるセンサ部に配置される各センサの消費電力及び駆動時間の一例の説明図である。 第１実施形態に係るセンサノードにおける通信部の消費電力及び駆動時間の一例の説明図である。 第１実施形態に係るセンサノードにおける測定照度とセンシングデータの送信間隔と駆動するセンサとの関係の一例の説明図である。 第１実施形態に係るセンサノードにおける発電電力量と消費電力量との最適化処理を示すフローチャートである。 第１実施形態に係るセンサノードの動作説明に用いるタイミングチャートである。 第２実施形態に係るセンサノードの構成例を示すブロック図である。 第２実施形態に係るセンサノードにおける測定照度とセンシングデータの送信間隔と駆動するセンサとの関係の一例の説明図である。 第２実施形態に係るセンサノードにおける発電電力量と消費電力量との最適化処理を示すフローチャートである。 第２実施形態に係るセンサノードの説明に用いるタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係るセンサノード（センサ装置）１の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、センサノード１は、太陽電池１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０、蓄電池３０、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０、センサ部５０、制御部６０、記憶部７０、及び通信部８０を備える。

太陽電池１０は、環境光により発電を行う。太陽電池１０としては、一般の太陽電池では十分な発電効率の得られない蛍光灯下などの光照度強度が低い（例えば１０（ｌｕｘ））環境から、野外の太陽光下の光照度強度が高い（例えば１０万（ｌｕｘ））環境まで、効率良く発電可能な例えば色素増感太陽電池が用いられる。太陽電池１０は、受光面側に配列された複数の太陽電池セルを直列に接続し、所定の出力電圧が得られるように構成されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、太陽電池１０が出力する電圧を、蓄電池３０への給電電圧に応じた電圧に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、例えば、太陽電池１０の出力電圧が蓄電池３０の必要とする電圧よりも低い場合、昇圧コンバータ装置等で構成される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、蓄電池３０の充電電圧が所定の上限電圧を超えないように出力電圧を制御している。

蓄電池３０は、太陽電池１０の発電電力により充電されるとともに、負荷（センサ部５０、通信部８０、及び制御部６０）に電力を供給する。蓄電池３０は、大容量のキャパシタであり、例えばリチウムイオンキャパシタ（ＬＩＣ）からなる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、蓄電池３０の出力電圧を、負荷（センサ部５０、通信部８０、及び制御部６０）で必要とする電圧に合わせて変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、例えば、蓄電池３０の出力電圧が負荷で必要とする電圧よりも高い場合、降圧コンバータ装置等で構成される。

センサ部５０は、複数のセンサ５１〜５５（温度センサ、湿度センサ、照度センサ、気圧センサ、人感センサ等）からなる。センサ５１は温度センサであり、周囲の温度を計測し、計測した計測値を制御部６０へ出力する。センサ５２は湿度センサであり、周囲の湿度を計測し、計測した計測値を制御部６０へ出力する。センサ５３は照度センサであり、周囲の照度を計測し、計測した計測値を制御部６０へ出力する。センサ５４は気圧センサであり、周囲の気圧を計測し、計測した計測値を制御部６０へ出力する。センサ５５は人感センサであり、例えば赤外線、超音波、可視光を用いて人間の所在を検知し、検出した結果を示す検出結果情報を制御部６０へ出力する。

なお、上述のセンサ部５０に設けられるセンサ５１〜５５（温度センサ、湿度センサ、照度センサ、気圧センサ、人感センサ等）は一例であり、これら全てを含む必要はなく、また、これら以外に他のセンサを含んでいても良い。

制御部６０は、センサノード１の全体動作を制御している。記憶部７０は、制御部６０を動作させるプログラムや各種のデータを記憶している。通信部８０は、制御部６０の制御の下に、無線でデータの送受を行う。

本実施形態に係るセンサノード１では、制御部６０は、所定の間隔でセンサ部５０の各センサ５１〜５５の計測値を取得し、センサ部５０の各センサ５１〜５５が検出した計測値をセンシングデータとして通信部８０から送信している。このとき、測定照度に応じて、センシングデータの送信間隔を設定している。これにより、発電電力量と消費電力量とのバランスを保ち、低照度状態において安定したセンシングデータの取得を可能にし、高照度状態において電力の無駄をなくすことができる。このような制御を実現するために、制御部６０には、送信間隔制御機能部６１が設けられる。このように、測定照度に応じてセンシングデータの送信間隔を設定することで、発電電力量と消費電力量とのバランスが保てることについて、以下に説明する。

本実施形態では、太陽電池１０により発電を行い、蓄電池３０に蓄積して、負荷に供給している。ここで、太陽電池１０の発電電力量をＰａとする。また、負荷は、センサ部５０のセンサ５１〜５５、通信部８０、制御部６０である。ここで、負荷の消費電力（センサ部５０のセンサ５１〜５５の消費電力と、通信部８０の消費電力量と、制御部６０の消費電力量との総計）をＰｂとする。更に、蓄電池３０のリーク電流、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０及び４０の変換ロス等、各種の電力ロスがあり、これらの電力ロスの総量をεとする。この場合、（Ｐａ＝Ｐｂ＋ε）となっていれば、発電電力量と消費電力量とがバランスし、蓄電池３０には一定の蓄電量が保たれることになる。

発電電力量が消費電力量より大きい（Ｐａ＞Ｐｂ＋ε）場合には、蓄電池３０の蓄電量が増加していき、やがて満充電になる。満充電になると、余剰電力は捨てられることになる。したがって、発電電力量が消費電力量より大きいと、電力の無駄となる。これに対して、発電電力量が消費電力量より小さい（Ｐａ＜Ｐｂ＋ε）場合、蓄電池３０の蓄電量が減少していき、やがて、必要な電力を確保できなくなる。したがって、発電電力量と消費電力量とのバランスを保つことが重要である。

本実施形態においては、センサノード１は、太陽電池１０として、蛍光灯下などの光照度強度が低い環境から、野外の太陽光下の光照度強度が高い環境まで、効率良く発電可能なものが用いられる。このため、室内から屋外まで多岐にわたる環境に設置して、各種のセンサ５１〜５５の計測値を取得できる。しかしながら、野外の太陽光下の光照度強度が高い環境と、室内の蛍光灯下の環境とでは、その照度が大きく異なり、発電電力量のバラツキも大きい。

野外の太陽光下の光照度が高い環境下では、太陽電池１０の発電電力量は大きくなり、発電電力量が消費電力量を上回ることになる。本実施形態では、照度が高い場合には、センシングデータの送信間隔を短く設定することで、負荷での消費電力を上げて、発電電力量と消費電力量とのバランスを保つようにしている。これにより、電力の無駄を軽減できる。これに対して、室内の蛍光灯下のような光照度が低い環境下では、太陽電池１０の発電電力量は小さくなり、発電電力量が消費電力量を下回ることになる。本実施形態では、照度が低い場合、センシングデータの送信間隔を長く設定することで、負荷での消費電力を下げて、発電電力量と消費電力量とのバランスを保つようにしている。これにより、必要な電力を確保できる。以下、照度と、センシングデータの送信間隔との関係について、具体的に説明する。

図２は、本実施形態に係るセンサノード１におけるセンサ部５０に配置される各センサ５１〜５５の消費電力及び駆動時間の一例の説明図である。図２に示すように、センサ５１（温度センサ）は１回の駆動の消費電力は０．４（μＷ）で、１回の駆動時間は２０（ｍｓ）である。センサ５２（湿度センサ）は１回の駆動の消費電力は０．４（μＷ）で、１回の駆動時間は３０（ｍｓ）である。センサ５３（照度センサ）は１回の駆動の消費電力は２．５（μＷ）で、１回の駆動時間は２５（ｍｓ）である。センサ５４（気圧センサ）は１回の駆動の消費電力は０．２（μＷ）で、１回の駆動時間は１０（ｍｓ）である。センサ５５（人感センサ）は１回の駆動の消費電力は３．０（μＷ）で、常時駆動である。また、図３は、本実施形態に係るセンサノードにおける通信部８０の消費電力及び駆動時間の一例の説明図である。図３に示すように、通信部８０は１回の駆動の消費電力は４５（μＷ）で、１回の駆動時間は１４０（ｍｓ）である。

図４は、本実施形態に係るセンサノードおける測定照度とセンシングデータの送信間隔と駆動するセンサとの関係の一例の説明図である。この例では、測定照度が３００（ｌｕｘ）以上、１０００（ｌｕｘ）未満のときを基準照度とし、基準照度のときのセンシングデータの送信間隔を６０（ｓ）に設定している。そして、測定照度が基準照度より小さい場合には、照度に応じて、センシングデータの送信間隔を６０（ｓ）より長く設定し、測定照度が基準照度より大きい場合には、照度に応じて、センシングデータの送信間隔を６０（ｓ）より短く設定している。

図４に示すように、測定照度が３００（ｌｕｘ）以上、１０００（ｌｕｘ）未満（基準照度）のときは、センシングデータの送信間隔を６０（ｓ）（基準送信間隔）に設定している。このときの発電電力は４９００（μＷｈ／ｄａｙ）、蓄電電力は３５５０（μＷｈ／ｄａｙ）、供給電力は３１９０（μＷｈ／ｄａｙ）である。

ここで、発電電力は太陽電池１０で発電される電力の積算電力である。太陽電池１０には、１日は２４時間当たり１２時間照射が続くとしている。蓄電電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を介して蓄電池３０に蓄電される電力の積算電力である。蓄電電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の昇圧ロスがあるため、発電電力より減少している。供給電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０を介してセンサ部５０（センサ５１〜５５）、通信部８０、制御部６０などの負荷に供給される電力の積算電力である。供給電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０による降圧ロスがあるため、蓄電電力より減少している。つまり、照度が３００〜１０００（ｌｕｘ）の場合、太陽電池１０で発電される電力が４９００（μＷｈ／ｄａｙ）であり、蓄電電力が３５５０（μＷｈ／ｄａｙ）であるが、効率ロスがあるため、３１９０（μＷｈ／ｄａｙ）が負荷に供給される。

測定照度が２００（ｌｕｘ）以上、３００（ｌｕｘ）未満まで低下すると、センシングデータの送信間隔は長くなり、１２０（ｓ）に設定される。このときの発電電力は３１００（μＷｈ／ｄａｙ）、蓄電電力は２１７０（μＷｈ／ｄａｙ）、供給電力は１９５０（μＷｈ／ｄａｙ）となる。

測定照度が１００（ｌｕｘ）以上、２００（ｌｕｘ）未満まで低下すると、センシングデータの送信間隔は更に長くなり、２８００（ｓ）に設定される。このときの発電電力は１３２０（μＷｈ／ｄａｙ）、蓄電電力は８６０（μＷｈ／ｄａｙ）、供給電力は７８０（μＷｈ／ｄａｙ）となる。

測定照度が１００（ｌｕｘ）未満まで低下すると、蓄電電力が十分でなくなるため、各センサ５１〜５５の動作は不能となり、センシングデータは送信されない。

また、測定照度が１０００（ｌｕｘ）以上、２０００（ｌｕｘ）未満まで上昇すると、センシングデータの送信間隔は短くなり、２．５（ｓ）に設定される。このときの発電電力は１８０００（μＷｈ／ｄａｙ）、蓄電電力は１３５００（μＷｈ／ｄａｙ）、供給電力は１２３００（μＷｈ／ｄａｙ）となる。

測定照度が２０００（ｌｕｘ）以上まで上昇すると、センシングデータの送信間隔は更に短くなり、０．２５（ｓ）に設定される。このときの発電電力は３１０００（μＷｈ／ｄａｙ）、蓄電電力は２２８００（μＷｈ／ｄａｙ）、供給電力は５０５４０（μＷｈ／ｄａｙ）となる。

なお、本実施形態では、測定照度にかかわらず、センサ部５０の全てのセンサ５１〜５５がセンシングデータとして送信される対象となる。

図５は、本実施形態に係るセンサノード１における発電電力量と消費電力量との最適化処理を示すフローチャートである。

（ステップＳ１）制御部６０は、センシングデータの送信間隔を基準送信間隔に初期設定する。すなわち、制御部６０は、図４に示したように、センシングデータの送信間隔を６０（ｓ）の基準送信間隔に設定する。

（ステップＳ２）センサ部５０のセンサ５７（照度センサ）の計測値から、周囲の照度の計測値を取得する。なお、照度に応じた処理を迅速に行うために、センサ部５０に設けられるセンサのうち、センサ５７は常時起動させておいても良い。

（ステップＳ３）制御部６０は、照度の計測値を基準照度と比較する。そして、照度の計測値が基準照度と等しければ処理をステップＳ１に戻し、照度の計測値が基準照度より大きければ処理をステップＳ４に進め、照度の計測値が基準照度より小さければ処理をステップＳ５に進める。

（ステップＳ４）ステップＳ３において、照度の計測値が基準照度より大きければ、制御部６０は、測定照度に応じて、センシングデータの送信間隔を６０（ｓ）の基準間隔より短く設定して、ステップＳ２に戻す。すなわち、図４に示したように、制御部６０は、測定照度が１０００（ｌｕｘ）以上、２０００（ｌｕｘ）未満まで上昇すると、センシングデータの送信間隔を２．５（ｓ）に設定し、測定照度が２０００（ｌｕｘ）以上まで上昇すると、センシングデータの送信間隔を０．２５（ｓ）に設定する。

（ステップＳ５）ステップＳ３において、照度の計測値が基準照度より小さければ、制御部６０は、測定照度に応じて、センシングデータの送信間隔を６０（ｓ）の基準間隔より長く設定して、ステップＳ２に戻す。すなわち、図４に示したように、制御部６０は、測定照度が２００（ｌｕｘ）以上、３００（ｌｕｘ）未満まで低下すると、センシングデータの送信間隔を１２０（ｓ）に設定し、測定照度が１００（ｌｕｘ）以上、２００（ｌｕｘ）未満まで低下すると、センシングデータの送信間隔を３０００（ｓ）に設定する。測定照度が１００（ｌｕｘ）未満まで低下すると、各センサ５１〜５５の動作は不能となり、センシングデータは送信されない。

なお、この例では、測定照度にかかわらず、センサ部５０の全てのセンサ５１〜５５がセンシングデータを取得するために起動される。

図６は、本実施形態に係るセンサノードの動作説明に用いるタイミングチャートである。図６（Ａ）に示すように、照度は時間と共にＬ１〜Ｌ５まで徐々に上昇しているとする。図６（Ｂ）は各時間での通信間隔を示し、図６（Ｃ）は駆動するセンサを示している。

図６（Ａ）に示すように、時刻Ｔ１以前では、照度がＬ１（１００（ｌｕｘ）以上２００（ｌｕｘ）未満）である。この場合には、図４に示した関係から、図６（Ｂ）に示すように、センシングデータの送信間隔は３０００（ｓ）に設定される。

時刻Ｔ１から時刻Ｔ２で、照度がＬ２（２００（ｌｕｘ）以上３００（ｌｕｘ）未満）まで上昇している。この場合には、図４に示した関係から、図６（Ｂ）に示すように、センシングデータの送信間隔は１２０（ｓ）に設定される。

時刻Ｔ２から時刻Ｔ３で、照度がＬ３（３００（ｌｕｘ）以上１０００ｕｘ未満（基準照度））まで上昇している。この場合には、図４に示した関係から、図６（Ｂ）に示すように、センシングデータの送信間隔は６０（ｓ）に設定される。

時刻Ｔ３から時刻Ｔ４で、照度がＬ４（１０００（ｌｕｘ）以上２０００ｕｘ未満）まで上昇している。この場合には、図４に示した関係から、図６（Ｂ）に示すように、センシングデータの送信間隔は２．５（ｓ）に設定される。

時刻Ｔ４以降では、照度がＬ４（１０００（ｌｕｘ）以上２０００ｕｘ未満）まで上昇している。この場合には、図４に示した関係から、図６（Ｂ）に示すように、センシングデータの送信間隔は０．２５（ｓ）に設定される。

なお、この例では、図６（Ｃ）に示すように、測定照度にかかわらず、センサ部５０の全てのセンサ５１〜５５を、センシングデータを取得するために駆動する。

以上説明したように、本実施形態では、照度環境に応じて最適な間隔でセンシングデータの送信を行うようにしている。すなわち、高照度で発電電力が大きくなった場合には、センシングデータの送信間隔を短く設定し、低照度で発電電力が小さくなった場合には、センシングデータの送信間隔を長く設定している。これにより、発電電力量と消費電力量とのバランスを取ることができ、低照度状態において安定したセンシングデータの取得を可能にし、高照度状態において電力の無駄をなくすことができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。図７は、第２実施形態に係るセンサノード１０１の構成例を示すブロック図である。図７に示すように、センサノード１０１は、太陽電池１１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０、蓄電池１３０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０、センサ部１５０、制御部１６０、記憶部１７０、及び通信部１８０を備える。センサ部１５０は、複数のセンサ１５１〜１５５（温度センサ、湿度センサ、照度センサ、気圧センサ、人感センサ等）からなる。太陽電池１１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０、蓄電池１３０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０、センサ部１５０、制御部１６０、記憶部１７０、及び通信部１８０は、第１実施形態における太陽電池１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０、蓄電池３０、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０、センサ部５０、制御部６０、記憶部７０、及び通信部８０と同様であり、その説明を省略する。

前述の第１実施形態では、照度環境に応じて最適な間隔で、センシングデータの送信を行うようにしている。これに対して、第２実施形態では、更に、照度環境に応じて、駆動するセンサの数を制御するようにしている。つまり、照度が高い場合には、センシングデータの送信間隔を短くするとともに、多数のセンサを駆動し、照度が低い場合、センシングデータの送信間隔を長くするとともに、優先度に応じて駆動するセンサの数を減少させることで、発電電力量と消費電力量とのバランスを保つようにしている。このような制御を実現するために、制御部１６０には、照度に応じてセンシングデータの送信間隔を設定する送信間隔制御機能部１６１と、照度に応じて駆動するセンサの数を設定するセンサ選択機能部１６２が設けられる。

図８は、本実施形態に係るセンサノード１０１における測定照度とセンシングデータの送信間隔と駆動するセンサとの関係の一例の説明図である。この例では、測定照度が３００（ｌｕｘ）以上、１０００（ｌｕｘ）未満のときを基準照度とし、基準照度のときのセンシングデータの送信間隔を６０（ｓ）に設定している。

図８に示すように、測定照度が３００（ｌｕｘ）以上、１０００（ｌｕｘ）未満（基準照度）のときは、センシングデータの送信間隔を６０（ｓ）（基準送信間隔）に設定している。また、センサ部１５０の全てのセンサ１５１〜１５５を駆動するように設定している。このときの発電電力は４９００（μＷｈ／ｄａｙ）、蓄電電力は３５５０（μＷｈ／ｄａｙ）、供給電力は３１９０（μＷｈ／ｄａｙ）である。

測定照度が２００（ｌｕｘ）以上、３００（ｌｕｘ）未満まで低下すると、センシングデータの送信間隔は長くなり、１２０（ｓ）に設定される。また、センサ部１５０の全てのセンサ１５１〜１５５を駆動するように設定している。このときの発電電力は３１００（μＷｈ／ｄａｙ）、蓄電電力は２１７０（μＷｈ／ｄａｙ）、供給電力は１９５０（μＷｈ／ｄａｙ）となる。

測定照度が１００（ｌｕｘ）以上、２００（ｌｕｘ）未満まで低下すると、センシングデータの送信間隔は更に長くなり、２８００（ｓ）に設定される。また、この場合、センサ部１５０のセンサのうち起動されるセンサを減らし、センサ１５１、センサ１５４、センサ１５５が駆動する。このときの発電電力は１３２０（μＷｈ／ｄａｙ）、蓄電電力は８６０（μＷｈ／ｄａｙ）、供給電力は７８０（μＷｈ／ｄａｙ）となる。

測定照度が１００（ｌｕｘ）未満まで低下すると、蓄電電力が十分でなくなるため、各センサ１５１〜１５５の動作は不能となり、センシングデータは送信されない。

また、測定照度が１０００（ｌｕｘ）以上、２０００（ｌｕｘ）未満まで上昇すると、センシングデータの送信間隔は短くなり、２．５（ｓ）に設定される。また、センサ部１５０の全てのセンサ１５１〜１５５を駆動するように設定している。このときの発電電力は１８０００（μＷｈ／ｄａｙ）、蓄電電力は１３５００（μＷｈ／ｄａｙ）、供給電力は１２３００（μＷｈ／ｄａｙ）となる。

測定照度が２０００（ｌｕｘ）以上まで上昇すると、センシングデータの送信間隔は更に短くなり、０．２５（ｓ）に設定される。また、センサ部１５０の全てのセンサ１５１〜１５５を駆動するように設定している。このときの発電電力は３１０００（μＷｈ／ｄａｙ）、蓄電電力は２２８００（μＷｈ／ｄａｙ）、供給電力は５０５４０（μＷｈ／ｄａｙ）となる。

図９は、本実施形態に係るセンサノード１０１における発電電力量と消費電力量との最適化処理を示すフローチャートである。

（ステップＳ１０１）制御部１６０は、センシングデータの送信間隔を基準送信間隔に初期設定する。すなわち、制御部１６０は、図８に示したように、センシングデータの送信間隔を６０（ｓ）の基準送信間隔に設定する。

（ステップＳ１０２）制御部１６０は、駆動するセンサを基準照度のときのものに設定する。すなわち、制御部１６０は、図８に示したように、センサ部１５０の全てのセンサ１５１〜１５５を駆動するように設定する。

（ステップＳ１０３）制御部１６０は、照度センサ１５７の計測値から、周囲の照度を取得する。

（ステップＳ１０４）制御部１６０は、照度の計測値を基準照度と比較する。そして、照度の計測値が基準照度と等しければ、処理をステップＳ１０１に戻し、照度の計測値が基準照度より大きければ処理をステップＳ１０５に進め、照度の計測値が基準照度より小さければ処理をステップＳ１０７に進める。

（ステップＳ１０５）ステップＳ１０４において、照度の計測値が基準照度より大きければ、制御部１６０は、測定照度に応じて、センシングデータの送信間隔を６０（ｓ）の基準間隔より短く設定する。すなわち、図８に示したように、制御部１６０は、測定照度が１０００（ｌｕｘ）以上、２０００（ｌｕｘ）未満まで上昇すると、センシングデータの送信間隔を２．５（ｓ）に設定し、測定照度が２０００（ｌｕｘ）以上まで上昇すると、センシングデータの送信間隔を０．２５（ｓ）に設定する。

（ステップＳ１０６）制御部１６０は、照度に応じた数のセンサを起動して、処理をステップＳ１０３に戻す。すなわち、制御部１６０は、図８に示したように、測定照度が１０００（ｌｕｘ）以上、２０００（ｌｕｘ）未満、測定照度が２０００（ｌｕｘ）以上のときは、センサ部１５０の全てのセンサ１５１〜１５５を駆動するように設定する。

（ステップＳ１０７）ステップＳ１０４において、照度の計測値が基準照度より小さければ、制御部１６０は、測定照度に応じて、センシングデータの送信間隔を６０（ｓ）の基準間隔より長く設定する。すなわち、図８に示したように、制御部１６０は、測定照度が２００（ｌｕｘ）以上、３００（ｌｕｘ）未満まで低下すると、センシングデータの送信間隔を１２０（ｓ）に設定し、測定照度が１００（ｌｕｘ）以上、２００（ｌｕｘ）未満まで低下すると、センシングデータの送信間隔を２８００（ｓ）に設定する。なお、測定照度が１００（ｌｕｘ）未満まで低下すると、各センサ１５１〜１５５の動作は不能となり、センシングデータは送信されない。

（ステップＳ１０８）制御部１６０は、照度に応じた数のセンサを起動して、処理をステップＳ１０３に戻す。すなわち、制御部１６０は、図８に示したように、測定照度が２００（ｌｕｘ）以上、３００（ｌｕｘ）未満のときには、センサ部１５０の全てのセンサ１５１〜１５５を駆動するように設定する。測定照度が１００（ｌｕｘ）以上、２００（ｌｕｘ）未満まで低下したときには、センサ部１５０のうち、センサ１５１、センサ１５４、センサ１５５を駆動するように設定する。

図１０は、本実施形態に係るセンサノード１０１の動作説明に用いるタイミングチャートである。図１０（Ａ）に示すように、照度は時間と共にＬ１〜Ｌ５まで徐々に上昇しているとする。図１０（Ｂ）は各時間での通信間隔を示し、図６（Ｃ）は駆動するセンサを示している。

図１０（Ａ）に示すように、時刻Ｔ１以前では、照度がＬ１（１００（ｌｕｘ）以上２００（ｌｕｘ）未満）である。この場合には、図８に示した関係から、図１０（Ｂ）に示すように、センシングデータの送信間隔は２８００（ｓ）に設定される。また、低照度であることから、駆動するセンサは、図１０（Ｃ）に示すように、センサ１５１、センサ１５４、センサ１５５に限られる。

時刻Ｔ１から時刻Ｔ２で、照度がＬ２（２００（ｌｕｘ）以上３００（ｌｕｘ）未満）まで上昇している。この場合には、図８に示した関係から、図１０（Ｂ）に示すように、センシングデータの送信間隔は、１２０（ｓ）に設定される。また、駆動するセンサは、図１０（Ｃ）に示すように、センサ部１５０の全てのセンサ１５１〜１５５である。

時刻Ｔ２から時刻Ｔ３で、照度がＬ３（３００（ｌｕｘ）以上１０００ｕｘ未満（基準照度））まで上昇している。この場合には、図８に示した関係から、図１０（Ｂ）に示すように、センシングデータの送信間隔は６０（ｓ）に設定される。また、駆動するセンサは、図１０（Ｃ）に示すように、センサ部１５０の全てのセンサ１５１〜１５５である。

時刻Ｔ３から時刻Ｔ４で、照度がＬ４（１０００（ｌｕｘ）以上２０００ｕｘ未満）まで上昇している。この場合には、図８に示した関係から、図１０（Ｂ）に示すように、センシングデータの送信間隔は２．５（ｓ）に設定される。また、駆動するセンサは、図１０（Ｃ）に示すように、センサ部１５０の全てのセンサ１５１〜１５５である。

時刻Ｔ４以降では、照度がＬ４（１０００（ｌｕｘ）以上２０００ｕｘ未満）まで上昇している。この場合には、図８に示した関係から、図１０（Ｂ）に示すように、センシングデータの送信間隔は０．２５（ｓ）に設定される。また、駆動するセンサは、図１０（Ｃ）に示すように、センサ部１５０の全てのセンサ１５１〜１５５である。

以上説明したように、第２実施形態では、照度環境に応じて最適な間隔でセンシングデータの送信を行うとともに、照度に応じて最適な数のセンサを駆動する。これにより、発電電力量と消費電力量とのバランスを取ることができる。

なお、センサノード１の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１，１０１…センサノード、１０，１１０…太陽電池、２０，４０，１２０，１４０…ＤＣ／ＤＣコンバータ、３０，１３０…蓄電池、５０，１５０…センサ部、５１〜５５，１５１〜１５５…センサ、６０，１６０…制御部、６１，１６１…送信間隔制御機能部、７０，１７０…記憶部、８０，１８０…通信部、１６２…センサ選択機能部

Claims (6)

1. 環境光により発電を行う太陽電池と、
   前記太陽電池の発電電力により充電されるとともに負荷に電力を供給する蓄電池と、
   照度を検出する照度センサを含む複数のセンサを有するセンサ部と、
   無線でデータの送受を行う通信部と、
   前記照度センサが検出した照度の検出値に基づいて、前記センサ部が検出した検出値を送信する送信間隔を設定する制御部と、
   を備えるセンサ装置。
2. 前記照度センサが検出した検出値に基づいて、更に、前記センサ部の複数のセンサうち起動されるセンサ数を制御するようにした請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記送信間隔は、前記太陽電池の発電電力量と、前記センサの計測における消費電力と前記通信部の送信時における消費電力とのバランスに基づいて設定される請求項１に記載のセンサ装置。
4. 前記起動されるセンサ数は、前記太陽電池の発電電力量と、前記センサの計測における消費電力と前記通信部の送信時における消費電力とのバランスに基づいて設定される請求項２に記載のセンサ装置。
5. 前記複数のセンサのうち前記照度センサは常時駆動する請求項１に記載のセンサ装置。
6. 環境光により発電を行う太陽電池と、前記太陽電池の発電電力により充電されるとともに負荷に電力を供給する蓄電池と、照度を検出する照度センサを含む複数のセンサを有するセンサ部と、無線でデータの送受を行う通信部とを有するセンサ装置の制御方法であって、
   前記照度センサが検出した照度の検出値を取得する工程と、
   前記照度の検出値に基づいて、前記センサ部が検出した検出値を送信する送信間隔を設定する工程と、
   を含むセンサ装置の制御方法。

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