JP2020072334A - センサーデータ処理システム及びセンサーデータ同期システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のセンサー端末の時刻同期のためのコストを低減させることが可能なセンサーデータ処理システムを提供すること。【解決手段】複数のセンサー端末と、同期信号発生装置と、データ処理装置と、を含み、前記同期信号発生装置は、無線により、アクセスポイントを経由して、前記複数のセンサー端末に同期信号を一斉送信し、前記複数のセンサー端末の各々は、計測データを出力するセンサーを含み、前記同期信号に基づく同期が成立した後、互いに排他的に割り当てられた通信期間において、無線により、前記アクセスポイントを経由して、前記データ処理装置に前記計測データを送信し、前記データ処理装置は、前記計測データに対する処理を行う、センサーデータ処理システム。【選択図】図１

Description

本発明は、センサーデータ処理システム及びセンサーデータ同期システムに関する。

近年、複数のセンサー端末が検出したデータを、データ処理装置が処理して所望の情報を提供する各種のシステムが普及しつつある。複数のセンサー端末がそれぞれ有する時刻情報にずれがあるため、データ処理装置がデータを処理する前に複数のセンサー端末間の時刻を同期させる必要がある。

特許文献１には、ハブと複数のセンサーノードが、データ送受信用の第１の近距離無線と、第１の近距離無線とは異なる通信方式で、時刻同期の同期信号送受信用の第２の近距離無線と、を有する、無線通信システムが記載されている。このシステムでは、ハブは、同期信号を送信する際、自装置内の標準時間を第２の近距離無線が用いる時刻の情報に変換して第２の近距離無線によりセンサーノードに送信する。センサーノードは、受信した同期信号を自装置内の基準時間の時刻の情報に逆変換して、自装置の標準時間を補正する。そして、センサーノードは、ハブに対するデータ送信時には、標準時間から得た時刻を第１の近距離無線が用いる時刻の情報に変換した時刻に基づいてデータ送信する。これにより、ハブと複数のセンサーノードの時刻を同期させることができる。

特開２０１５−１３３５９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のシステムでは、時刻同期専用の通信方式を必要とするため低コスト化が難しいという問題がある。

本発明に係るセンサーデータ処理システムの一態様は、
複数のセンサー端末と、
同期信号発生装置と、
データ処理装置と、
を含み、
前記同期信号発生装置は、
無線により、アクセスポイントを経由して、前記複数のセンサー端末に同期信号を一斉送信し、
前記複数のセンサー端末の各々は、
計測データを出力するセンサーを含み、
前記同期信号に基づく同期が成立した後、互いに排他的に割り当てられた通信期間において、無線により、前記アクセスポイントを経由して、前記データ処理装置に前記計測データを送信し、
前記データ処理装置は、
前記計測データに対する処理を行う。

前記センサーデータ処理システムの一態様において、
前記複数のセンサー端末の各々は、
前記通信期間において、取得時刻が付加された前記計測データを前記データ処理装置に送信してもよい。

前記センサーデータ処理システムの一態様において、
前記同期信号は、第１時刻系における第１時刻情報を含み、
前記同期信号発生装置は、
前記アクセスポイントを経由して、前記データ処理装置にも前記同期信号を送信し、
前記データ処理装置は、
通信ネットワークを経由してタイムサーバーから第２時刻系における第２時刻情報を取得し、前記第１時刻情報と前記第２時刻情報とに基づいて、前記計測データの取得時刻を前記第２時刻系における時刻に変換してもよい。

前記センサーデータ処理システムの一態様において、
前記同期信号発生装置は、
前記複数のセンサー端末に前記同期信号を一定周期で複数回送信し、
前記複数のセンサー端末の各々は、
前記同期信号の受信間隔が複数回連続して規定範囲内である場合に、前記同期が成立したと判断してもよい。

前記センサーデータ処理システムの一態様は、
前記アクセスポイントを含んでもよい。

前記センサーデータ処理システムの一態様において、
前記センサー端末は、前記センサーから前記計測データを取得するデータ取得部を含み、
前記センサー端末は、
前記同期信号を受信したタイミングに基づいて、前記データ取得部が前記計測データを取得するタイミングを補正してもよい。

前記センサーデータ処理システムの一態様において、
前記センサーは、慣性センサーであってもよい。

本発明に係るセンサーデータ同期システムの一態様は、
複数のセンサー端末と、
同期信号発生装置と、
を含み、
前記同期信号発生装置は、
無線により、アクセスポイントを経由して、前記複数のセンサー端末に同期信号を一斉送信し、
前記複数のセンサー端末の各々は、
計測データを出力するセンサーを含み、
前記同期信号に基づく同期が成立した後、互いに排他的に割り当てられた通信期間において、無線により、前記アクセスポイントを経由して、データ処理装置に前記計測データを送信する。

前記センサーデータ同期システムの一態様において、
前記同期信号発生装置は、
前記複数のセンサー端末に前記同期信号を一定周期で複数回送信し、
前記複数のセンサー端末の各々は、
前記同期信号の受信間隔が複数回連続して規定範囲内である場合に、前記同期が成立し
たと判断してもよい。

前記センサーデータ同期システムの一態様において、
前記センサーは、慣性センサーであってもよい。

本実施形態のセンサーデータ処理システムの構成を示す図。 送信スロットの一例を示す図。 センサー端末、同期信号発生装置、データ処理装置及びアクセスポイントの設置例を示す図。 同期信号発生装置の機能ブロックの一例を示す図。 センサー端末の機能ブロックの一例を示す図。 データ処理装置の機能ブロックの一例を示す図。 センサー端末、同期信号発生装置及びデータ処理装置の動作のタイムチャートの一例を示す図。 同期信号発生装置の動作の手順の一例を示すフローチャート図。 センサー端末の動作の手順の一例を示すフローチャート図。 データ処理装置の動作の手順の一例を示すフローチャート図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．センサーデータ処理システムの構成
図１は本実施形態のセンサーデータ処理システム１の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態のセンサーデータ処理システム１は、複数のセンサー端末１０と、同期信号発生装置２０と、データ処理装置３０とを含む。また、本実施形態のセンサーデータ処理システム１は、アクセスポイント４０を含んでもよい。以下では、センサー端末１０の数をｎ個とし、ｎ個のセンサー端末１０を区別する場合は、それぞれセンサー端末１０−１，１０−２、・・・、１０−ｎと表記する。なお、ｎは２以上の整数である。

図１に示すように、センサーデータ処理システム１では、ｎ個のセンサー端末１０、同期信号発生装置２０及びデータ処理装置３０が、アクセスポイント４０を中継機として通信するスター型の無線ＬＡＮ（Local Area Network）が構築されている。無線ＬＡＮの通信規格としては、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズが挙げられる。本実施形態では、ｎ個のセンサー端末１０、同期信号発生装置２０及びデータ処理装置３０は、アクセスポイント４０を経由して、単一の通信規格に従って通信を行う。

同期信号発生装置２０は、無線により、アクセスポイント４０を経由して、ｎ個のセンサー端末１０に同期信号を一斉送信する。また、同期信号発生装置２０は、アクセスポイント４０を経由して、データ処理装置３０にも同期信号を送信する。すなわち、同期信号発生装置２０は、アクセスポイント４０を経由して、ｎ個のセンサー端末１０及びデータ処理装置３０に同期信号を一斉送信する。同期信号発生装置２０は、第１時刻系における第１時刻情報を生成し、同期信号は第１時刻情報を含む。第１時刻系は、同期信号発生装置２０の内部時刻、すなわち、ローカルタイムの時刻系である。

ｎ個のセンサー端末１０の各々は、構造物に取り付けられる。ｎ個のセンサー端末１０の各々は、計測データを出力する不図示のセンサーを含み、センサーから計測データを取得する。当該センサーは、慣性センサーであってもよい。

ｎ個のセンサー端末１０の各々は、アクセスポイント４０を介して同期信号を受信する。ｎ個のセンサー端末１０の各々は、定期的に到来する同期判定期間において、同期信号に基づく同期が成立するか否かを判定し、同期が成立した場合、同期信号を受信したタイミングに基づいて、計測データをセンサーから取得するタイミングを補正する。

ｎ個のセンサー端末１０の各々は、同期信号に基づく同期が成立した後、互いに排他的に割り当てられた通信期間において、無線により、アクセスポイント４０を経由して、取得時刻が付加された計測データをデータ処理装置３０に送信する。具体的には、ｎ個のセンサー端末１０の各々は、排他的に割り当てられた自己の識別コードに１対１に対応する番号の送信スロットにおいて、計測データを送信する。なお、計測データにはセンサー端末１０の識別コードも付加される。

図２は、送信スロットの一例を示す図である。図２の例では、番号が１〜ｍのｍ個の送信スロットが定義されており、ｍ個の送信スロットの時間は同じである。センサー端末１０−１〜１０−ｎは、それぞれ番号１〜ｎの送信スロットにおいてのみ計測データを送信可能である。なお、同期信号発生装置２０は、番号ｎ＋１の送信スロットにおいてのみ同期信号を送信可能であり、データ処理装置３０は、番号ｎ＋２〜ｍにおいて各種のコマンド等を送信可能である。このように、ｎ個のセンサー端末１０、同期信号発生装置２０及びデータ処理装置３０は、互いに異なる送信スロットにおいて送信することにより単一の通信規格に従って通信を行うことができる。

図１に戻り、データ処理装置３０は、アクセスポイント４０を介して、ｎ個のセンサー端末１０の各々から計測データを受信し、計測データに対する処理を行う。データ処理装置３０は、受信した計測データに付加された識別コードから、当該計測データがどのセンサー端末１０から送信された計測データであるかを特定することができる。そして、計測データに対する処理により、当該計測データの取得時刻が付加された、所定の指標の値が得られる。また、データ処理装置３０は、アクセスポイント４０を介して、第１時刻情報を含む同期信号を受信する。そして、データ処理装置３０は、インターネット等の通信ネットワーク５０を経由してタイムサーバー６０から第２時刻系における第２時刻情報を取得し、第１時刻情報と第２時刻情報とに基づいて、計測データを処理して得られた指標の値の計算に用いられた計測データの取得時刻を第２時刻系における時刻に変換する。例えば、第２時刻系は、世界標準時等のグローバルタイムの時刻系であってもよい。データ処理装置３０は、第２時刻系の時刻を含む指標情報を、通信ネットワーク５０を経由してデータ収集装置７０に送信してもよい。

なお、同期信号発生装置２０が同期信号を一斉送信することにより、ｎ個のセンサー端末１０の計測データを同期させることができるので、同期信号発生装置２０とｎ個のセンサー端末１０とを含むセンサーデータ同期システムが構築されている。

図３は、センサー端末１０、同期信号発生装置２０、データ処理装置３０及びアクセスポイント４０の設置例を示す図である。図３の例では、送電線を支持する送電鉄塔において高度の異なる位置に複数のセンサー端末１０がそれぞれ設置されている。また、同期信号発生装置２０、データ処理装置３０及びアクセスポイント４０は送電鉄塔の近くの地表等に設置されている。同期信号発生装置２０、データ処理装置３０及びアクセスポイント４０は互いに近くにあり、アクセスポイント４０と各センサー端末１０との距離は無線が届く範囲になっている。例えば、データ処理装置３０は、各センサー端末１０からの計測データに基づいて、送電鉄塔の各部の変位量、捻れ量、揺れ具合などを計算することができる。なお、図３では図示が省略されているが、後方にある２つの送電鉄塔についても、手前の送電鉄塔と同様に、センサー端末１０、データ処理装置３０及びアクセスポイント
４０が設けられていてもよい。

２．同期信号発生装置、センサー端末及びデータ処理装置の構成
図４は、同期信号発生装置２０の機能ブロックの一例を示す図である。図４に示すように、同期信号発生装置２０は、発振器２１、タイマー２２、同期信号生成部２３及び通信部２４を含む。

発振器２１は、発振信号を生成し、当該発振信号をタイマー２２に出力する。タイマー２２は、発振信号に基づいて、所定時間が経過する毎に値を更新する。タイマー２２の値は、第１時刻系の第１時刻情報となるため、精度が高い方が望ましい。したがって、例えば、発振器２１は、周波数精度が高い温度補償型水晶発振器であってもよい。

同期信号生成部２３は、タイマー２２の値が所定回更新される毎に同期信号を生成し、通信部２４を介してアクセスポイント４０に送信する。例えば、同期信号は、第１時刻情報としてタイマー２２の値を含み、ｎ個のセンサー端末１０及びデータ処理装置３０が送信先に指定された同期パケットであってもよい。

図５は、センサー端末１０の機能ブロックの一例を示す図である。図５に示すように、センサー端末１０は、発振器１１、トリガー発生部１２、データ取得部１３、記憶部１４、慣性センサー１５、同期判定部１６、通信部１７、タイマー１８及び通信制御部１９を含む。

発振器１１は、発振信号を生成し、当該発振信号をトリガー発生部１２及びタイマー１８に出力する。トリガー発生部１２は、発振信号に基づいて、所定時間が経過する毎にトリガー信号を発生させ、トリガー信号と、トリガー信号の発生時刻とをデータ取得部１３に出力する。

慣性センサー１５は、計測データを出力する。そして、データ取得部１３は、トリガー信号が発生する毎に、慣性センサー１５から計測データを取得し、その取得時刻であるトリガー信号の発生時刻を付加した計測データ１４０を記憶部１４に記憶させる。慣性センサー１５は、加速度センサーであってもよいし、角速度センサーであってもよい。あるいは、慣性センサー１５は、加速度センサーと、角速度センサーと、を備えた慣性計測ユニット（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）であってもよい。

タイマー１８は、発振信号に基づいて、所定時間が経過する毎に値を更新する。通信制御部１９は、通信部１７の動作を制御する。具体的には、通信制御部１９は、通信部１７が同期信号を受信するように制御する。また、通信制御部１９は、タイマー１８のタイマー値に基づいて、自己の送信スロットが到来したか否かを判断し、通信部１７が、送信スロットにおいて、センサー端末１０の識別コードが付加された計測データを送信するように制御する。

通信部１７は、通信制御部１９の制御に従い、アクセスポイント４０を経由して、同期信号発生装置２０及びデータ処理装置３０と通信を行う。具体的には、通信部１７は、同期信号発生装置２０から同期信号を受信し、同期信号に含まれる第１時刻情報１４１を記憶部１４に記憶させる。また、通信部１７は、記憶部１４に記憶されている計測データ１４０にセンサー端末１０の識別コードを付加し、識別コードが付加された計測データをデータ処理装置３０に送信する。また、通信部１７は、データ処理装置３０から各種のコマンドを受信し、コマンドに応じた設定情報を記憶部１４に記憶させてもよい。例えば、データ取得部１３は、記憶部１４に記憶された設定情報に応じて、慣性センサー１５から計測データを取得する周期等を決定する。また、通信部１７は、コマンドに応じて、自己の
送信スロットにおいて、以前に送信した計測データ１４０を再送してもよい。

同期判定部１６は、タイマー１８のタイマー値に基づいて時間を計測し、所定時間が経過する毎に、通信部１７が受信した同期信号に基づいて、同期が成立する否かを判定する。そして、同期判定部１６は、同期が成立したと判定した場合、同期信号の受信タイミングに基づいて、トリガー発生部１２によるトリガーの発生タイミング及びタイマー１８のタイマー値の更新タイミングを補正する。なお、同期判定部１６は、同期が成立するまで同期判定処理を行い、同期が成立した場合は同期判定処理を終了する。したがって、所定時間が経過する毎に同期判定期間が開始し、同期が成立すると同期判定期間が終了する。同期判定期間においては同期が成立していないため、通信制御部１９は、送信スロットの開始タイミングを正確に特定することができないので、通信部１７が計測データ１４０を送信しないように制御する。これにより、通信部１７から送信される計測データ１４０が、他のセンサー端末１０が送信する計測データと衝突する事態が避けられる。

本実施形態では、同期信号発生装置２０は、アクセスポイント４０を経由して、ｎ個のセンサー端末１０に同期信号を定期的に送信する。したがって、同期信号発生装置２０が同期信号を送信してからｎ個のセンサー端末１０の各々が同期信号を受信するまでの時間は、アクセスポイント４０における遅延時間のばらつきによって毎回異なる。アクセスポイント４０における遅延時間は、瞬時的に、ｎ個のセンサー端末１０の各々が計測データを取得する周期よりも大きくなる場合もあり得る。そうすると、ｎ個のセンサー端末１０の各々は、仮に、同期判定期間において同期信号を１回受信したタイミングに基づいて、計測データの取得タイミングやタイマー１８のタイマー値の更新タイミングを補正すると、計測データの取得時刻や送信スロットがずれる場合があり得る。

そこで、本実施形態では、同期判定部１６は、同期信号の受信間隔が複数回連続して規定範囲内である場合に、同期が成立したと判定する。同期信号発生装置２０が同期信号を送信する周期をＴとした場合、規定範囲は、例えば、Ｔ−Δｔ以上Ｔ＋Δｔ以下の範囲であってもよい。ここで、Δｔは、センサー端末１０が計測データを取得する周期よりも短い時間に設定される。例えば、センサー端末１０が計測データを取得する周期が２ｍｓであり、Δｔは０．１ｍｓであってもよい。例えば、同期判定部１６は、同期信号の受信間隔が３回連続して規定範囲内である場合に、同期が成立したと判定してもよい。これにより、連続した４回の同期信号の受信において、アクセスポイント４０における遅延時間のばらつきが小さい場合のみ同期が成立することになる。したがって、瞬時的に、アクセスポイント４０における遅延時間が非常に大きくなった場合は、同期信号の受信間隔がその前後で規定範囲から外れることになるため、同期が成立せず、計測データの取得時刻や送信スロットがずれるおそれが低減される。

なお、消費電流を低減させるために、同期判定部１６による同期判定処理は所定時間、例えば１０分が経過するごとに行われる。逆に言えば、同期が成立した後１０分程度は同期が維持されなければならないので、発振器２１は、周波数精度が高い発振器であることが好ましく、例えば、温度補償型水晶発振器であってもよい。

図６は、データ処理装置３０の機能ブロックの一例を示す図である。図６に示すように、データ処理装置３０は、発振器３１、タイマー３２、通信制御部３３、第１通信部３４、第２通信部３５、記憶部３６、タイマー補正部３７、指標計算部３８及び時刻変換部３９を含む。

発振器３１は、発振信号を生成し、当該発振信号をタイマー３２に出力する。タイマー３２は、発振信号に基づいて、所定時間が経過する毎に値を更新する。タイマー補正部３７は、第１通信部３４が同期信号を受信する毎に、同期信号の受信タイミングに基づいて
、タイマー３２のタイマー値の更新タイミングを補正する。

通信制御部３３は、第１通信部３４の動作及び第２通信部３５の動作を制御する。具体的には、通信制御部３３は、第１通信部３４が同期信号を受信するように制御する。また、通信制御部３３は、タイマー３２の値に基づいてｎ個のセンサー端末１０の各々の送信スロットが到来したか否かを判断し、第１通信部３４が、各送信スロットにおいてｎ個のセンサー端末１０の各々から計測データを受信するように制御する。また、通信制御部３３は、タイマー３２のタイマー値に基づいて、自己の送信スロットが到来したか否かを判断し、第１通信部３４が、自己の送信スロットにおいて、必要に応じて各種のコマンドを送信するように制御する。コマンドは、例えば、ｎ個のセンサー端末１０の少なくとも１つに対して、計測データを取得する周期等の設定を要求するコマンドや計測データの再送を要求するコマンド等である。また、通信制御部３３は、第２通信部３５が定期的にタイムサーバー６０から第２時刻情報を受信するように制御する。また、通信制御部３３は、第２通信部３５が、データ収集装置７０からの要求に応じて、指標情報をデータ収集装置７０に送信するように制御する。

第１通信部３４は、通信制御部３３の制御に従い、アクセスポイント４０を経由して、同期信号発生装置２０及びｎ個のセンサー端末１０と通信を行う。具体的には、第１通信部３４は、同期信号発生装置２０から同期信号を受信し、同期信号に含まれる第１時刻情報３６１を記憶部３６に記憶させる。また、第１通信部３４は、ｎ個のセンサー端末１０からそれぞれ計測データ３６０−１〜３６０−ｎを受信し、記憶部３６に記憶させる。第１通信部３４は、受信した計測データに付加された識別コードから、当該計測データが計測データ３６０−１〜３６０−ｎのいずれであるかを特定することができる。また、第１通信部３４は、ｎ個のセンサー端末１０に対して、各種のコマンドを送信する。

第２通信部３５は、通信制御部３３の制御に従い、通信ネットワーク５０を経由して、タイムサーバー６０及びデータ収集装置７０と通信を行う。具体的には、第２通信部３５は、タイムサーバー６０から第２時刻情報３６２を受信し、記憶部３６に記憶させる。また、第２通信部３５は、記憶部１４に記憶されている指標情報３６３をデータ収集装置７０に送信する。

指標計算部３８は、取得時刻が同じである計測データ３６０−１〜３６０−ｎに対して所定の演算を行い、当該時刻における所定の指標の値を計算する。指標は、例えば、ｎ個のセンサー端末１０が取り付けられた構造物の変位量、捻れ量、揺れ具合などであってもよい。

時刻変換部３９は、記憶部３６に記憶されている第１時刻情報３６１及び第２時刻情報３６２に基づいて、指標計算部３８による指標の値の計算に用いられた計測データ３６０−１〜３６０−ｎの取得時刻を第２時刻系における時刻に変換し、当該指標の値と当該第２時刻系における時刻とを含む指標情報３６３を記憶部３６に記憶させる。

なお、第１通信部３４が同期信号を受信する毎に、タイマー３２のタイマー値が補正されるので、発振器３１は、発振器１１や発振器２１よりも周波数精度の低い発振器、例えば、ＣＲ発振器であってもよい。これにより、データ処理装置３０の低コスト化や低消費電力化が図れる。

３．タイムチャート
図７は、センサー端末１０−１〜１０−ｎ、同期信号発生装置２０及びデータ処理装置３０の動作のタイムチャートの一例を示す図である。

図７の例では、まず、時刻ｔ１において、同期信号発生装置２０は、アクセスポイント４０を経由して、センサー端末１０−１〜１０−ｎ及びデータ処理装置３０に同期信号を一斉送信する。そして、センサー端末１０−１〜１０−ｎ及びデータ処理装置３０は、同期信号を受信する。

次に、時刻ｔ２において、センサー端末１０−１〜１０−ｎは、同期判定処理を行い、同期が不成立と判定する。

その後、時刻ｔ３において、同期信号発生装置２０は、アクセスポイント４０を経由して、センサー端末１０−１〜１０−ｎ及びデータ処理装置３０に同期信号を一斉送信する。そして、センサー端末１０−１〜１０−ｎ及びデータ処理装置３０は、同期信号を受信する。

次に、時刻ｔ４において、センサー端末１０−１〜１０−ｎは、同期判定処理を行い、同期が成立と判定する。これにより、同期判定期間が終了し、同期信号発生装置２０及びセンサー端末１０−１〜１０−ｎの間で時刻の同期がとられ、センサー端末１０−１〜１０−ｎは自己の送信スロットを特定することができる。

次に、センサー端末１０−１は、自己の送信スロットに含まれる時刻ｔ５において、アクセスポイント４０を経由して、データ処理装置３０に計測データを送信する。データ処理装置３０は当該計測データを受信する。

次に、センサー端末１０−２は、自己の送信スロットに含まれる時刻ｔ６において、アクセスポイント４０を経由して、データ処理装置３０に計測データを送信する。データ処理装置３０は当該計測データを受信する。

以降、同様に、センサー端末１０−３〜センサー端末１０−（ｎ−１）が順番に自己の送信スロットにおいて計測データを送信し、データ処理装置３０が各計測データを受信する。

そして、最後に、センサー端末１０−ｎは、自己の送信スロットに含まれる時刻ｔ７において、アクセスポイント４０を経由して、データ処理装置３０に計測データを送信する。データ処理装置３０は当該計測データを受信する。

次に、時刻ｔ８において、同期信号発生装置２０は、自己の送信スロットであるが、同期信号を送信しない。図７の例では、同期信号発生装置２０は、自己の送信スロットが２回到来する毎に１回同期信号を送信する。同期信号発生装置２０は、自己の送信スロットに含まれる時刻ｔ３において同期信号を送信したので、次に到来する自己の送信スロットに含まれる時刻ｔ８では同期信号を送信しない。

次に、時刻ｔ９において、データ処理装置３０は、時刻ｔ５〜時刻ｔ７において受信した計測データを処理し、指標情報を生成する。なお、この時刻ｔ９は、例えば、データ処理装置３０の送信スロットに含まれており、データ処理装置３０は、自己の送信スロットにおいて、データ処理及びコマンド等の送信処理の一方又は両方を行ってもよい。

次に、センサー端末１０−１は、自己の送信スロットに含まれる時刻ｔ１０において、アクセスポイント４０を経由して、データ処理装置３０に計測データを送信する。データ処理装置３０は当該計測データを受信する。

次に、センサー端末１０−２は、自己の送信スロットに含まれる時刻ｔ１１において、
アクセスポイント４０を経由して、データ処理装置３０に計測データを送信する。データ処理装置３０は当該計測データを受信する。

以降、同様に、センサー端末１０−３〜センサー端末１０−（ｎ−１）が順番に自己の送信スロットにおいて計測データを送信し、データ処理装置３０が各計測データを受信する。

そして、最後に、センサー端末１０−ｎは、自己の送信スロットに含まれる時刻ｔ１２において、アクセスポイント４０を経由して、データ処理装置３０に計測データを送信する。データ処理装置３０は当該計測データを受信する。

次に、時刻ｔ１３において、同期信号発生装置２０は、アクセスポイント４０を経由して、センサー端末１０−１〜１０−ｎ及びデータ処理装置３０に同期信号を一斉送信する。そして、センサー端末１０−１〜１０−ｎ及びデータ処理装置３０は、同期信号を受信する。ここでは同期判定期間が終了しているので、センサー端末１０−１〜１０−ｎは同期判定処理を行わない。

次に、時刻ｔ１４において、データ処理装置３０は、時刻ｔ５〜時刻ｔ７又は時刻ｔ１０〜ｔ１２において受信した計測データを処理し、指標情報を生成する。なお、この時刻ｔ１４は、例えば、データ処理装置３０の送信スロットに含まれており、データ処理装置３０は、自己の送信スロットにおいて、データ処理及びコマンド等の送信処理の一方又は両方を行ってもよい。

以降、センサー端末１０−１〜１０−ｎ、同期信号発生装置２０及びデータ処理装置３０は、同様の動作を繰り返す。そして、センサー端末１０−１〜１０−ｎは、同期判定期間が到来する毎に同期判定処理を行う。例えば、同期判定期間が約１０分間隔で到来し、次の同期判定期間に含まれる時刻ｔ２０において、同期信号発生装置２０は、アクセスポイント４０を経由して、センサー端末１０−１〜１０−ｎ及びデータ処理装置３０に同期信号を一斉送信する。そして、時刻ｔ２１において、センサー端末１０−１〜１０−ｎは、同期判定処理を行い、同期が成立と判定している。

４．フローチャート
図８は、同期信号発生装置２０の動作の手順の一例を示すフローチャート図である。図８に示すフローチャートにおいて、適宜、各工程の順番を変更し、あるいは、工程を追加してもよい。

図８の例では、同期信号発生装置２０は、電源が投入されると（工程Ｓ１のＹ）、まず、タイマー２２が動作を開始する（工程Ｓ２）。

次に、同期信号発生装置２０は、アクセスポイント４０に接続する（工程Ｓ３）。

次に、同期信号発生装置２０は、タイマー２２の値が更新されるまで待機し（工程Ｓ４のＮ）、タイマー２２の値が更新されると（工程Ｓ４のＹ）、第１時刻情報としてタイマー２２の値を含む同期信号を生成する（工程Ｓ５）。

次に、同期信号発生装置２０は、アクセスポイント４０を経由して、ｎ個のセンサー端末１０及びデータ処理装置３０に、工程Ｓ５で生成した同期信号を一斉送信する（工程Ｓ６）。

その後、同期信号発生装置２０は、工程Ｓ４以降の処理を繰り返し行う。

図９は、センサー端末１０の動作の手順の一例を示すフローチャート図である。図９に示すフローチャートにおいて、適宜、各工程の順番を変更し、あるいは、工程を追加してもよい。

図９の例では、センサー端末１０は、電源が投入されると（工程Ｓ１０１のＹ）、まず、タイマー１８が動作を開始する（工程Ｓ１０２）。

次に、センサー端末１０は、計測データの取得を開始する（工程Ｓ１０３）。

次に、センサー端末１０は、アクセスポイント４０に接続する（工程Ｓ１０４）。

次に、センサー端末１０は、同期信号を受信した場合（工程Ｓ１０５のＹ）、同期信号を受信した時刻を記憶し、今回の受信時刻と前回の受信時刻との受信間隔Ｔ_Ｒを計算する（工程Ｓ１０６）。センサー端末１０は、同期信号を受信しなかった場合（工程Ｓ１０５のＮ）、工程Ｓ１０６の処理を行わない。

次に、センサー端末１０は、同期判定期間である場合（工程Ｓ１０７のＹ）、直近Ｎ回の受信間隔Ｔ_Ｒがすべて規定範囲内かを判定する（工程Ｓ１０８）。センサー端末１０は、直近Ｎ回の受信間隔Ｔ_Ｒがすべて規定範囲内の場合（工程Ｓ１０８のＹ）、同期判定期間が終了し、同期信号の受信タイミングに基づいて、計測データの取得タイミング及びタイマー値の更新タイミングを補正する（工程Ｓ１０９）。また、センサー端末１０は、直近Ｎ回の受信間隔Ｔ_Ｒの少なくとも１つが規定範囲内でない場合（工程Ｓ１０８のＮ）、同期判定期間が継続し、工程Ｓ１０５以降の処理を再び行う。

センサー端末１０は、同期判定期間でない場合（工程Ｓ１０７のＮ）、工程Ｓ１０８及び工程Ｓ１０９の処理を行わない。

次に、センサー端末１０は、自己の送信スロットが到来したか否かを判断し（工程Ｓ１１０）、自己の送信スロットが到来した場合（工程Ｓ１１０のＹ）、アクセスポイント４０を経由して、データ処理装置３０に計測データを送信する（工程Ｓ１１１）。センサー端末１０は、自己の送信スロットでない場合（工程Ｓ１１０のＮ）、工程Ｓ１１１の処理を行わない。

その後、センサー端末１０は、工程Ｓ１０５以降の処理を繰り返し行う。

図１０は、データ処理装置３０の動作の手順の一例を示すフローチャート図である。図１０に示すフローチャートにおいて、適宜、各工程の順番を変更し、あるいは、工程を追加してもよい。なお、図１０に示すフローチャートでは、データ処理装置３０がタイムサーバー６０から第２時刻情報を取得する処理やデータ収集装置７０に指標情報を送信する処理を行う工程は省略されている。

図１０の例では、データ処理装置３０は、電源が投入されると（工程Ｓ２０１のＹ）、まず、タイマー３２が動作を開始する（工程Ｓ２０２）。

次に、データ処理装置３０は、アクセスポイント４０に接続する（工程Ｓ２０３）。

次に、データ処理装置３０は、同期信号を受信した場合（工程Ｓ２０４のＹ）、同期信号の受信タイミングに基づいて、タイマー値の更新タイミングを補正する（工程Ｓ２０５）。さらに、データ処理装置３０は、同期信号に含まれる第１時刻情報を記憶する（工程
Ｓ２０６）。データ処理装置３０は、同期信号を受信しなかった場合（工程Ｓ２０４のＮ）、工程Ｓ２０５及び工程Ｓ２０６の処理を行わない。

次に、データ処理装置３０は、計測データを受信した場合（工程Ｓ２０７のＹ）、受信した計測データを記憶する（Ｓ２０８）。データ処理装置３０は、計測データを受信しなかった場合（工程Ｓ２０７のＮ）、工程Ｓ２０８の処理を行わない。

次に、データ処理装置３０は、自己の送信スロットが到来したか否かを判断し（工程Ｓ２０９）、自己の送信スロットが到来した場合（工程Ｓ２０９のＹ）、工程Ｓ２０８で記憶した計測データ、工程Ｓ２０６で記憶した第１時刻情報、及びタイムサーバー６０から取得した第２時刻情報に基づいて、指標情報を生成する（工程Ｓ２１０）。また、データ処理装置３０は、自己の送信スロットにおいて、必要に応じて、アクセスポイント４０を経由して、各種のコマンドを送信する（工程Ｓ２１１）。データ処理装置３０は、自己の送信スロットでない場合（工程Ｓ２０９のＮ）、工程Ｓ２１０及び工程Ｓ２１１の処理を行わない。

その後、データ処理装置３０は、工程Ｓ２０４以降の処理を繰り返し行う。

５．効果
本実施形態のセンサーデータ処理システム１では、同期信号発生装置２０は、無線により、アクセスポイント４０を経由して、複数のセンサー端末１０に同期信号を一斉送信し、複数のセンサー端末１０の各々は、同期信号に基づく同期が成立した後、無線により、アクセスポイント４０を経由して、データ処理装置３０に計測データを送信する。また、複数のセンサー端末１０の各々は、互いに排他的に割り当てられた通信期間において、データ処理装置３０に計測データを送信する。したがって、各センサー端末１０が送信する計測データが、同期信号や他のセンサー端末１０が送信する計測データと衝突することがない。このように、本実施形態のセンサーデータ処理システム１では、同期信号の送受信と計測データの送受信が共通のアクセスポイント４０を経由して時分割に行われるため、計測データの送受信と同期信号の送受信とを単一の無線通信方式で行うことができる。したがって、本実施形態のセンサーデータ処理システム１によれば、計測データの送受信用の通信方式とは別に時刻同期専用の通信方式を必要としないので、複数のセンサー端末１０の時刻同期のためのコストを低減させることができる。

また、本実施形態のセンサーデータ処理システム１では、同期信号発生装置２０が、アクセスポイント４０を経由して、複数のセンサー端末１０に同期信号を一斉送信するので、複数のセンサー端末１０の間で同期信号を受信するタイミングの差が非常に小さい。そして、本実施形態のセンサーデータ処理システム１では、複数のセンサー端末１０の各々は、同期信号を受信したタイミングに基づいて、計測データを取得するタイミングを補正するので、複数のセンサー端末１０の間で計測データを取得するタイミングの差が非常に小さくなり、時刻同期をより高い精度で実現することができる。

また、本実施形態のセンサーデータ処理システム１では、同期信号発生装置２０は、第１時刻系における第１時刻情報を含む同期信号をデータ処理装置３０にも送信し、データ処理装置３０は、第１時刻情報とタイムサーバー６０から取得した第２時刻系における第２時刻情報とに基づいて、計測データの取得時刻を第２時刻系における時刻に変換し、指標情報を生成する。したがって、例えば、当該指標情報を受信した演算装置は、センサーデータ処理システム１とは異なるシステムにおいて得られた第２時刻系の各種の情報と当該指標情報とを、時刻変換せずに演算処理することができるので、当該演算装置の負荷を低減することができる。

また、本実施形態のセンサーデータ処理システム１では、同期信号発生装置２０は、アクセスポイント４０を経由して、複数のセンサー端末１０に同期信号を一定周期で複数回送信し、複数のセンサー端末１０の各々は、同期信号の受信間隔Ｔ_Ｒが複数回連続して規定範囲内である場合に、同期が成立したと判断する。これにより、仮に、アクセスポイント４０において大きな遅延が発生した場合、同期信号発生装置２０による同期信号の送信タイミングと複数のセンサー端末１０の各々による同期信号の受信タイミングとが大きくずれることになるが、複数のセンサー端末１０の各々において同期が成立しないので、複数のセンサー端末１０の各々において計測データの取得タイミングが誤ったタイミングに補正されることがない。したがって、本実施形態のセンサーデータ処理システム１によれば、時刻精度の高い計測データが得られる。

また、本実施形態のセンサーデータ処理システム１では、複数のセンサー端末１０の各々は、慣性センサー１５を有することにより、加速度あるいは角速度の情報を含む計測データをデータ処理装置３０に送信することができる。データ処理装置３０は、加速度を２階積分することにより変位量を求めることができ、角速度を１階積分することにより変形角を求めることができる。したがって、データ処理装置３０は、複数のセンサー端末１０から受信した計測データに基づき、構造物の各部の変位量、捻れ量、揺れ具合などを計算することができる。

６．変形例
上記の実施形態では、センサー端末１０が同期信号の受信間隔Ｔ_Ｒが３回連続して規定範囲内である場合に、同期が成立したと判断する例を挙げたが、センサー端末１０は、同期信号の受信間隔Ｔ_Ｒが２回あるいは４回以上連続して規定範囲内である場合に同期が成立したと判断してもよい。

また、上記の実施形態では、センサー端末１０が送電鉄塔に設置される例を挙げたが、センサー端末１０が取り付けられる構造物は送電鉄塔に限定されず、例えば、ビル、風力発電機、道路の電光掲示板などであってもよい。

また、上記の実施形態では、センサー端末１０は慣性センサー１５を備えているが、これに限らず、センサー端末１０が備えるセンサーは、地磁気センサー、傾斜センサー、気圧センサー、温度センサー、湿度センサー、照度センサー、紫外線センサー、雨量センサー、水位センサー、土中水分センサー等であってもよい。

本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…センサーデータ処理システム、１０，１０−１〜１０−ｎ…センサー端末、１１…発振器、１２…トリガー発生部、１３…データ取得部、１４…記憶部、１５…慣性センサー
、１６…同期判定部、１７…通信部、１８…タイマー、１９…通信制御部、２０…同期信号発生装置、２１…発振器、２２…タイマー、２３…同期信号生成部、２４…通信部、３０…データ処理装置、３１…発振器、３２…タイマー、３３…通信制御部、３４…第１通信部、３５…第２通信部、３６…記憶部、３７…タイマー補正部、３８…指標計算部、３９…時刻変換部、４０…アクセスポイント、５０…通信ネットワーク、６０…タイムサーバー、７０…データ収集装置、１４０…計測データ、１４１…第１時刻情報、３６０−１〜３６０−ｎ…計測データ、３６１…第１時刻情報、３６２…第２時刻情報、３６３…指標情報

Claims (10)

1. 複数のセンサー端末と、
   同期信号発生装置と、
   データ処理装置と、
   を含み、
   前記同期信号発生装置は、
   無線により、アクセスポイントを経由して、前記複数のセンサー端末に同期信号を一斉送信し、
   前記複数のセンサー端末の各々は、
   計測データを出力するセンサーを含み、
   前記同期信号に基づく同期が成立した後、互いに排他的に割り当てられた通信期間において、無線により、前記アクセスポイントを経由して、前記データ処理装置に前記計測データを送信し、
   前記データ処理装置は、
   前記計測データに対する処理を行う、センサーデータ処理システム。
2. 請求項１において、
   前記複数のセンサー端末の各々は、
   前記通信期間において、取得時刻が付加された前記計測データを前記データ処理装置に送信する、センサーデータ処理システム。
3. 請求項２において、
   前記同期信号は、第１時刻系における第１時刻情報を含み、
   前記同期信号発生装置は、
   前記アクセスポイントを経由して、前記データ処理装置にも前記同期信号を送信し、
   前記データ処理装置は、
   通信ネットワークを経由してタイムサーバーから第２時刻系における第２時刻情報を取得し、前記第１時刻情報と前記第２時刻情報とに基づいて、前記計測データの取得時刻を前記第２時刻系における時刻に変換する、センサーデータ処理システム。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項において、
   前記同期信号発生装置は、
   前記複数のセンサー端末に前記同期信号を一定周期で複数回送信し、
   前記複数のセンサー端末の各々は、
   前記同期信号の受信間隔が複数回連続して規定範囲内である場合に、前記同期が成立したと判断する、センサーデータ処理システム。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項において、
   前記アクセスポイントを含む、センサーデータ処理システム。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項において、
   前記センサー端末は、前記センサーから前記計測データを取得するデータ取得部を含み、
   前記センサー端末は、
   前記同期信号を受信したタイミングに基づいて、前記データ取得部が前記計測データを取得するタイミングを補正する、センサーデータ処理システム。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項において、
   前記センサーは、慣性センサーである、センサーデータ処理システム。
8. 複数のセンサー端末と、
   同期信号発生装置と、
   を含み、
   前記同期信号発生装置は、
   無線により、アクセスポイントを経由して、前記複数のセンサー端末に同期信号を一斉送信し、
   前記複数のセンサー端末の各々は、
   計測データを出力するセンサーを含み、
   前記同期信号に基づく同期が成立した後、互いに排他的に割り当てられた通信期間において、無線により、前記アクセスポイントを経由して、データ処理装置に前記計測データを送信する、センサーデータ同期システム。
9. 請求項８において、
   前記同期信号発生装置は、
   前記複数のセンサー端末に前記同期信号を一定周期で複数回送信し、
   前記複数のセンサー端末の各々は、
   前記同期信号の受信間隔が複数回連続して規定範囲内である場合に、前記同期が成立したと判断する、センサーデータ同期システム。
10. 請求項８又は９において、
    前記センサーは、慣性センサーである、センサーデータ同期システム。

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