JP2022002377A - センシング装置及びセンシングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 センサー出力情報に基づく送信情報を、適切なタイミングで送信するセンシング装置及びセンシングシステムの提供。【解決手段】 センシング装置１００は、センサー１２３と、センサー１２３からのセンサー出力情報を取得する処理回路１２１と、通信開始時刻情報の受信を行う通信回路１２５と、バッテリーＢＡＴからのバッテリー電圧Ｖｂａｔに基づいて、電源電圧Ｖｄｄを処理回路１２１に供給する電源回路１１１と、バッテリー電圧Ｖｂａｔにより動作し、時刻情報を生成する計時回路１１３を含む。電源回路１１１は計時回路１１３からの指示により起動し、処理回路１２１は電源回路１１１から電源電圧Ｖｄｄが供給された後にセンサー出力情報の取得を開始し、通信回路１２５は通信開始時刻情報により指定される通信開始時刻において、送信情報の送信を開始する。【選択図】 図２

Description

本発明は、センシング装置及びセンシングシステム等に関する。

従来、センシング装置を所与の位置に配置し、当該センシング装置に含まれるセンサーによって検出されたデータを、ネットワークを経由して収集する手法が知られている。例えば、センシング装置を橋梁等の構造物に配置することによって、当該構造物のモニタリングを行うことが可能になる。

特許文献１には、電圧レギュレーターの特性テーブルや、消費電力見積テーブル等の情報に基づいて、ワイヤレスセンサーネットワークにおける消費電力を低減する手法が開示されている。

国際公開第２０１５／０１９３９４号

センシング装置がデータの取得を終了した後、すぐにデータ送信を開始した場合、ネットワークや受信側の機器の状況によっては適切な通信が難しい。特許文献１等の従来手法では、センシング装置が取得した情報を送信するタイミングを柔軟に設定することができない。

本開示の一態様は、センサーと、前記センサーからのセンサー出力情報を取得する処理回路と、前記センサー出力情報に対応した送信情報の送信と、通信開始時刻情報の受信を行う通信回路と、バッテリーからのバッテリー電圧に基づいて、電源電圧を前記処理回路に供給する電源回路と、前記バッテリー電圧により動作し、時刻情報を生成する計時回路と、を含み、前記電源回路は、前記計時回路からの指示により起動し、前記処理回路は、起動した前記電源回路から前記電源電圧が供給された後に前記センサー出力情報の取得を開始し、前記通信回路は、前記通信開始時刻情報により指定される通信開始時刻において、取得された前記センサー出力情報に対応する前記送信情報の送信を開始するセンシング装置に関係する。

本開示の他の態様は、上記のセンシング装置である第１センシング装置と、第２センシング装置と、ホストシステムと、を含み、前記ホストシステムは、前記第１センシング装置に、前記通信開始時刻情報として第１通信開始時刻情報を送信し、前記第２センシング装置に、前記第１通信開始時刻情報と前記通信開始時刻が異なる第２通信時刻情報を送信するセンシングシステムに関係する。

センシングシステムの構成例。 センシング装置の構成例。 センシング装置の間欠動作を説明する図。 測定処理の流れを説明する図。 測定処理の流れを説明する他の図。 測定処理の流れを説明する他の図。 死活監視処理の流れを説明する図。 通信開始時刻情報等の取得タイミングを説明する図。 通信開始時刻情報等の取得タイミングを説明する他の図。 初期化処理の流れを説明する図。 センシング装置の配置例。

以下、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが必須構成要件であるとは限らない。

１．システム構成
図１は、本実施形態に係るセンシング装置１００を含むセンシングシステム１０の構成を示す図である。図１に示すように、センシングシステム１０は、センシング装置１００と、ホストシステム２００を含む。図１の例では、センシング装置１００はＮ台であり、センシングシステム１０は、センシング装置１００−１、センシング装置１００−２、…、センシング装置１００−Ｎを含む。Ｎは２以上の整数である。

各センシング装置１００は、図２に示すようにセンサー１２３を含み、当該センサー１２３はセンサー出力情報を出力する。センシング装置１００は、センサー出力情報に基づく送信情報を、ネットワークＮＷを経由してホストシステム２００に送信する。センシング装置１００の詳細については、図２を用いて後述する。

センシング装置１００は、ゲートウェイ端末ＧＷと接続される。センシング装置１００とゲートウェイ端末ＧＷとの通信は、例えばＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）を用いて行われる。ＬＰＷＡとしては、ＬｏＲａＷＡＮ（登録商標）、Ｓｉｇｆｏｘ（登録商標）、ＮＢ−ＩｏＴ等の種々の方式が知られており、本実施形態ではそれらを広く適用可能である。例えばゲートウェイ端末ＧＷは、通信を中継する基地局であり、インターネットゲートウェイとして機能する。ゲートウェイ端末ＧＷを用いることによって、センシング装置１００とホストシステム２００は、ネットワークＮＷを経由した通信を行う。ここでのネットワークＮＷは、例えばインターネット等の公衆無線通信網であるが、プライベートネットワーク等が用いられることは妨げられない。また本実施形態では、センシング装置１００とホストシステム２００が、ネットワークＮＷを経由した通信を実行可能であればよく、具体的な構成は図１に限定されない。

ホストシステム２００は、複数のセンシング装置１００の管理を行うシステムである。例えばホストシステム２００は、各センシング装置１００の測定開始時刻や、送信情報の通信開始時刻等を管理する。またホストシステム２００は、複数のセンシング装置１００からの送信情報を取得、蓄積する。

ホストシステム２００は、例えばサーバーシステムである。ホストシステム２００は、１つのサーバーから構成されてもよいし、複数のサーバーを含んでもよい。また、ホストシステム２００の機能は、ネットワークを経由して接続される複数の装置の分散処理によって実現されてもよい。この際、複数の装置の各装置は、１つの物理サーバーとして動作してもよいし、１又は複数の仮想サーバーとして動作してもよい。例えば、ホストシステム２００は、クラウドシステムであり、具体的な構成は種々の変形実施が可能である。

図２は、センシング装置１００の構成例を示す図である。センシング装置１００は、電源回路１１１と、計時回路１１３と、処理回路１２１と、センサー１２３と、通信回路１２５を含む。またセンシング装置１００は、インターフェース１２７や記憶部１２９を含んでもよい。ただし、センシング装置１００は図２の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。例えば、インターフェース１２７や記憶部１２９は省略されてもよい。

電源回路１１１は、バッテリーＢＡＴからのバッテリー電圧Ｖｂａｔが供給されている場合に、当該バッテリー電圧Ｖｂａｔに基づいて、電源電圧Ｖｄｄを出力する回路である。以下、バッテリー電圧を単にＶｂａｔと表記し、電源回路１１１が出力する電源電圧を単にＶｄｄと表記する。電源回路１１１は、例えばレギュレーターであり、狭義にはＬＤＯ（Low Dropout）である。例えば、Ｖｂａｔは７〜８Ｖであり、Ｖｄｄは３．３Ｖである。ただし、Ｖｂａｔ及びＶｄｄの電圧値はこれに限定されず、種々の変形実施が可能である。

計時回路１１３は、時刻を測定する回路であり、例えばＲＴＣ（real-time clock）である。計時回路１１３は、時刻情報を出力する。ここでの時刻情報は、例えば年、月、日、時、分、秒を特定する情報である。なお時刻情報は、曜日の情報を含んでもよい。計時回路１１３は、振動子に基づいて所定周波数のクロック信号を出力する発振回路を含む。計時回路１１３は、例えば発振回路が出力するクロック信号を分周することによって１Ｈｚのクロック信号を生成し、当該１Ｈｚのクロック信号に同期して、上記時刻情報を更新する処理を行う。なおＲＴＣは種々の構成の回路が知られており、本実施形態ではそれらを広く適用可能である。

処理回路１２１は、電源回路１１１からのＶｄｄに基づいて動作する。処理回路１２１は、センサー１２３を制御することによって、センサー１２３からのセンサー出力情報を取得する。処理回路１２１は、センサー出力情報に基づいて、送信情報を演算する処理を行ってもよい。演算処理の詳細については後述する。処理回路１２１は、通信回路１２５を制御することによって、送信情報を、ホストシステム２００に送信する処理を行う。また処理回路１２１は、インターフェース１２７を制御することによって、外部の装置との間で情報の送受信を行う。

具体的には、処理回路１２１は、スイッチ素子ＳＷ１を制御することによって、センサー１２３の動作のオンオフを制御する。また処理回路１２１は、スイッチ素子ＳＷ２を制御することによって、通信回路１２５の動作のオンオフを制御する。また処理回路１２１は、スイッチ素子ＳＷ３を制御することによって、インターフェース１２７の動作のオンオフを制御してもよい。スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３は、例えばＦＥＴ（Field effect transistor）等のトランジスターにより実現されるが、他の構成のスイッチが用いられてもよい。

本実施形態の処理回路１２１は、下記のハードウェアによって構成される。ハードウェアは、デジタル信号を処理する回路及びアナログ信号を処理する回路の少なくとも一方を含むことができる。例えば、ハードウェアは、回路基板に実装された１又は複数の回路装置や、１又は複数の回路素子によって構成できる。１又は複数の回路装置は例えばＩＣ（Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等である。１又は複数の回路素子は例えば抵抗、キャパシター等である。

また処理回路１２１は、下記のプロセッサーによって実現されてもよい。本実施形態のセンシング装置１００は、情報を記憶するメモリーと、メモリーに記憶された情報に基づいて動作するプロセッサーと、を含む。メモリーは例えば記憶部１２９である。情報は、例えばプログラムと各種のデータ等である。プロセッサーは、ハードウェアを含む。プロセッサーは、例えばＭＣＵ（Micro Controller Unit）やＭＰＵ（Micro Processor Unit）である。またプロセッサーは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等であってもよい。メモリーは、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの半導体メモリーであってもよいし、レジスターであってもよいし、ハードディスク装置等の磁気記憶装置であってもよいし、光学ディスク装置等の光学式記憶装置であってもよい。例えば、メモリーはコンピューターによって読み取り可能な命令を格納しており、当該命令をプロセッサーが実行することによって、処理回路１２１の機能が処理として実現される。ここでの命令は、プログラムを構成する命令セットの命令でもよいし、プロセッサーのハードウェア回路に対して動作を指示する命令であってもよい。

センサー１２３は、対象物の状態を検出し、検出結果としてセンサー出力情報を出力する。センサー１２３は、例えば３軸の加速度センサーである。この場合、センサー出力情報は、３軸のそれぞれの方向における加速度データを含む情報である。またセンサー１２３は、３軸の加速度センサーと、３軸のジャイロセンサーとを含む６軸のセンサーであってもよい。この場合、センサー出力情報は、３軸のそれぞれの方向における加速度データと、各軸周りの角速度データを含む情報である。またセンサー１２３は、対象物の傾斜を検出する傾斜センサーであってもよいし、対象物の振動を検出する振動センサーであってもよいし、対象物の温度又は周辺温度を検出する温度センサーであってもよい。その他、本実施形態におけるセンサー１２３は、対象物の状態を検出可能な種々のセンサーに拡張が可能である。

通信回路１２５は、ホストシステム２００に送信情報を送信するための通信を行う回路である。図１に示す例であれば、通信回路１２５は、ＬＰＷＡの規格に従った通信を行う無線通信チップ、無線通信モジュールである。なお上述したように、センシング装置１００とホストシステム２００が通信を行うための構成は図１に限定されず、通信回路１２５はＬＰＷＡ以外の規格に従った通信を行う無線通信チップであってもよい。

インターフェース１２７は、センシング装置１００と外部の情報処理装置との通信インターフェースである。インターフェース１２７は、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）であってもよいし、他のインターフェースであってもよい。例えばインターフェース１２７はＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）やＩ２Ｃ（Inter Integrated Circuit）であってもよい。インターフェース１２７は、例えば図１０を用いて後述する初期化処理において用いられる。

記憶部１２９は、データやプログラムなどの各種の情報を記憶する。処理回路１２１は例えば記憶部１２９をワーク領域として動作する。記憶部１２９は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）であってもよいし、ＭＯＮＯＳ（Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon）メモリー等のフラッシュメモリーであってもよい。また記憶部１２９は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭなどの半導体メモリーであってもよいし、レジスターであってもよいし、磁気記憶装置であってもよいし、光学式記憶装置であってもよい。

本実施形態のセンシング装置１００は、図２に示したように、Ｖｂａｔに基づいて動作する第１回路１１０と、Ｖｄｄに基づいて動作する第２回路１２０を含む。第１回路１１０は、電源回路１１１及び計時回路１１３を含む。第２回路１２０は、処理回路１２１、センサー１２３、通信回路１２５、インターフェース１２７、記憶部１２９を含む。電源回路１１１がＶｄｄの出力を停止した場合、第２回路１２０に含まれる各部の動作が停止する。より具体的には、Ｖｄｄが供給されない場合、処理回路１２１が動作しないため、処理回路１２１によって制御されるセンサー１２３や通信回路１２５も動作しない。電源回路１１１によるＶｄｄの供給を停止することによって、センシング装置１００の消費電力を効率的に低減することが可能になる。

例えば、電源回路１１１は、イネーブル信号がアサートの場合に動作し、ネゲートの場合に動作を停止する回路である。そして当該イネーブル信号は、計時回路１１３のアラーム出力に基づいて制御される。具体的には、計時回路１１３のアラーム出力がオンの場合に電源回路１１１がイネーブルとなり、アラーム出力がオフの場合に電源回路１１１がディスエーブルとなる。このようにすれば、計時回路１１３のアラーム出力に基づいて、Ｖｄｄが出力されるか否かを制御すること、即ち、第２回路１２０に含まれる各部の動作を制御することが可能になる。

図３は、本実施形態のセンシング装置１００の間欠動作を説明する図である。図３の横軸は時間を表す。図３においてアクティブとは、電源回路１１１がＶｄｄを出力する状態を表し、スタンバイとは、電源回路１１１がＶｄｄを出力しない状態を表す。なおアクティブ期間とは、処理回路１２１が動作可能な期間であるが、第２回路１２０の各部が必ず動作する期間というわけではない。例えば、センサー１２３や通信回路１２５は、処理回路１２１によってオン／オフが制御されるため、アクティブ期間のなかでも動作しない期間が存在する。また後述するように、アクティブ期間において、処理回路１２１が通常動作モードよりも消費電力の少ない低消費電力モードとなる可能性もある。

図３のＡ１及びＡ２は、測定期間を表す。測定期間とは、センサー１２３による測定、及び送信情報の通信が行われる期間である。測定期間における処理の詳細は、図４〜図６を用いて後述する。

センサー１２３による測定は、Ｔ１に示す間隔で行われ、１回の測定期間の長さはＴ２である。例えば、Ｔ１は１ヶ月程度の長さであり、Ｔ２は１時間程度の長さである。例えば計時回路１１３には、測定開始時刻を表す測定開始時刻情報があらかじめ設定されている。ここでの測定開始時刻情報は、年、月、日、時、分、秒を特定可能な情報である。例えば測定開始時刻は、毎月１日の同じ時刻である。そして計時回路１１３は、現在時刻が測定開始時刻を過ぎた場合に、アラーム出力をオンにすることによって電源回路１１１をイネーブルにする。また、測定期間における処理の完了後、処理回路１２１がアラーム出力のオフを計時回路１１３に指示する。これにより、電源回路１１１がディスエーブルになる。

このようにすれば、センシング装置１００は、Ｔ１に示す間隔でセンサー出力情報を取得すること、及び当該センサー出力情報に基づく送信情報をホストシステム２００に送信することが可能になる。例えば、センシング装置１００をＡ１、Ａ２等の測定期間においてのみアクティブとし、他の期間においてスタンバイとすることによって、消費電力を低減することが可能になる。スタンバイ期間では、第２回路１２０へのＶｄｄの供給が停止されるため、処理回路１２１の周辺回路のプルアップ抵抗等での消費電流も低減できる。また、プルアップ抵抗の抵抗値を、ノイズ耐性がある大きい値とすることが可能になる。

ただし、測定期間以外のすべての期間がスタンバイ期間となった場合、ホストシステム２００は、１ヶ月に１回しかセンシング装置１００の状態を確認できない。例えば、センシング装置１００に故障等の異常が発生していたとしても、次の測定期間になるまで当該異常を検知できない。結果として、当該次の測定期間でのセンシングが適切に行われず、情報に欠落が生じる可能性がある。本実施形態のセンシング装置１００は、例えば構造物等のモニタリングに用いられるため、情報の欠落は好ましくない。

よってセンシング装置１００の死活監視が行われてもよい。図３のＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４は、死活監視期間を表す。死活監視期間とは、センシング装置１００が正常に動作しているか否かを確認するための期間である。死活監視期間における処理の詳細は後述する。

死活監視は、Ｔ３に示す間隔で行われ、１回の死活監視期間の長さはＴ４である。Ｔ３はＴ１に比べて短い。またＴ４はＴ２に比べて短い。例えば、Ｔ３は１週間程度の長さであり、Ｔ４は数分程度の長さである。例えば計時回路１１３には、死活監視の開始時刻を表す死活監視時刻情報があらかじめ設定されている。以下、死活監視の開始時刻を死活監視時刻と表記する。ここでの死活監視時刻情報は、年、月、日、時、分、秒を特定可能な情報である。例えば死活監視時刻は、毎週水曜日の同じ時刻である。そして計時回路１１３は、現在時刻が死活監視時刻を過ぎた場合に、アラーム出力をオンにすることによって電源回路１１１をイネーブルにする。また、死活監視の完了後、処理回路１２１がアラーム出力のオフを計時回路１１３に指示する。これにより、電源回路１１１がディスエーブルになる。

このように、死活監視を行うことによって、センシング装置１００の状態を適切に監視することが可能になる。センシング装置１００の異常が早期に発見されるため、次の測定期間までに修理等の対応を行うことが可能になる。また死活監視期間では、センサー１２３による長時間の測定が不要であるため、死活監視期間は測定期間に比べて短くできる。よって死活監視を行う場合でも、アクティブ期間が過剰に長くならないため、センシング装置１００の消費電力低減が可能である。ただし、本実施形態の手法では、死活監視は必須ではなく、省略が可能である。

上述の特許文献１等の従来手法では、測定開始時刻と、測定結果の送信を開始する通信開始時刻との関係が考慮されていない。例えば、送信対象となる送信情報が用意できたタイミングで、送信情報の送信が開始される。

しかし、図１に示すように複数のセンシング装置１００とホストシステム２００が通信を行う場合、２以上のセンシング装置１００が同時に送信情報を送信することによって、コリジョンが発生する。特に、センシング装置１００とゲートウェイ端末ＧＷとの通信において、十分な再送制御を行わないプロトコルが用いられることもあるため、複数のセンシング装置１００が同時にゲートウェイ端末ＧＷに情報を送信した場合、コリジョンによって情報が失われるおそれがある。またコリジョンは、センシング装置１００と、ゲートウェイ端末ＧＷ等の中継装置との通信に限定されず、ホストシステム２００がデータを受信する際に発生する場合もある。

測定開始時刻は、測定の目的等に基づいて決定される。例えば図１１を用いて後述するように、鉄道橋等の橋梁にセンシング装置１００が配置される場合、センシング装置１００は、列車の移動に伴って発生する橋梁の変位を表す物理量を検出する。この際、任意の１時間を測定することも可能であるが、何月何日何曜日の何時から何時までといった時間を特定して測定を行うことも有用である。時間帯に応じて、通過する列車の種類や編成が異なるため、所望の列車が通過する時間帯を測定期間とすることによって、目的に応じた測定が可能になるためである。

そのため、測定開始時刻を調整することによってコリジョンを回避することが難しいケースもある。例えば、１つの橋梁の両端にそれぞれセンシング装置１００が配置され、所与の列車の移動に伴う変位を２つのセンシング装置１００を用いて測定する場合もある。この場合、複数のセンシング装置１００が同時に送信を行う蓋然性が高い。

以上のように、コリジョンを回避するためには、通信開始時刻を考慮する必要がある。また以上では、コリジョンについて説明したが、これ以外にも通信開始時刻の設定が必要となるケースもある。例えば、ホストシステム２００側で負荷の大きい処理を行う場合、当該処理が完了してからデータ受信を行うことが望ましい場合もあるため、センシング装置１００の通信開始時刻を制御する意義がある。しかし従来手法では、通信開始時刻が十分に考慮されていない。

本実施形態のセンシング装置１００は、図２に示したように、センサー１２３と、処理回路１２１と、通信回路１２５と、電源回路１１１と、計時回路１１３を含む。処理回路１２１は、センサー１２３からのセンサー出力情報を取得する。通信回路１２５は、センサー出力情報に対応した送信情報の送信と、通信開始時刻情報の受信を行う。電源回路１１１は、バッテリーＢＡＴからのバッテリー電圧Ｖｂａｔに基づいて、電源電圧Ｖｄｄを処理回路１２１に供給する。計時回路１１３は、バッテリー電圧Ｖｂａｔにより動作し、時刻情報を生成する。

電源回路１１１は、計時回路１１３からの指示により起動する。例えば上述したように、計時回路１１３のアラーム出力に基づいて、電源回路１１１のイネーブル信号が制御される。処理回路１２１は、起動した電源回路１１１から電源電圧Ｖｄｄが供給された後にセンサー出力情報の取得を開始する。そして通信回路１２５は、通信開始時刻情報により指定される通信開始時刻において、取得されたセンサー出力情報に対応する送信情報の送信を開始する。

本実施形態の手法によれば、通信開始時刻情報を受信することによって、送信情報の送信が開始される通信開始時刻を設定することが可能になる。送信タイミングを柔軟に変更できるため、コリジョン等の回避が可能になる。結果として、ホストシステム２００がセンシング装置１００からの情報を適切に受信することが可能になる。

また本実施形態の手法は、第１センシング装置と、第２センシング装置と、ホストシステム２００と、を含むセンシングシステム１０に適用できる。第１センシング装置は、例えば図１のセンシング装置１００−１であり、第２センシング装置は、例えばセンシング装置１００−２である。第１センシング装置と第２センシング装置は、それぞれ上記のセンシング装置１００に対応する。ホストシステム２００は、第１センシング装置に、通信開始時刻情報として第１通信開始時刻情報を送信する。ホストシステム２００は、第２センシング装置に、第１通信開始時刻情報と通信開始時刻が異なる第２通信時刻情報を送信する。

このようにすれば、複数のセンシング装置１００を用いる場合に、各センシング装置１００の通信開始時刻を異ならせることが可能になる。また、ホストシステム２００において、複数のセンシング装置１００の通信開始時刻を一括管理することが可能になる。例えば、各センシング装置１００の測定期間や死活監視期間、自身の動作スケジュール等に基づいて、センシング装置１００に応じた適切な通信開始時刻を設定することが可能になる。

２．処理の詳細
２．１ 測定処理
図４は、測定期間における処理の流れを説明する図である。なお図４の処理の前に図１０を用いて後述する初期化処理が完了しており、計時回路１１３には測定開始時刻が設定されているものとする。またセンシング装置１００は、通信開始時刻情報を取得済みである。また図４に示す処理の開始前は、センシング装置１００は図３におけるスタンバイ状態であり、バッテリーＢＡＴからのＶｂａｔは供給されているが、計時回路１１３以外は動作していない。また図４は処理の流れを模式的に表す図であり、縦軸方向での長さが具体的な時間の長さを表すものではない。後述する図５〜図７、図１０においても同様である。

まず計時回路１１３は、自身が保持する時刻情報と、測定開始時刻情報によって表される測定開始時刻との比較処理を行う。計時回路１１３は、現在時刻が測定開始時刻を過ぎた場合に、アラーム出力をオンにする。具体的には、ステップＳ１０１において、計時回路１１３は、電源回路１１１のイネーブル信号をアサートにする。

イネーブル信号がアサートとなることによって、電源回路１１１は、Ｖｂａｔに基づいてＶｄｄを出力する。具体的には、ステップＳ１０２において、電源回路１１１は、Ｖｄｄを供給することによって、処理回路１２１をオンにする。

ステップＳ１０３において、処理回路１２１は、センサー１２３をオンにして測定を開始させる。具体的には、処理回路１２１がスイッチ素子ＳＷ１をオンにすることによって、センサー１２３にＶｄｄの供給が開始される。センサー１２３は、Ｖｄｄに基づいて動作することによって、センサー出力情報を処理回路１２１に出力する。

センサー１２３による１回の測定は、例えば１時間継続される。よって測定開始から１時間経過したとき、ステップＳ１０４において、処理回路１２１は、センサー１２３をオフにして測定を終了させる。具体的には、処理回路１２１がスイッチ素子ＳＷ１をオフにすることによって、センサー１２３へのＶｄｄの供給が停止される。

次にステップＳ１０５において、処理回路１２１は、センサー１２３からのセンサー出力情報に基づく演算処理を行って、送信情報を生成する。送信情報は、例えばセンシングの対象となる対象物に異常が発生したか否かを表す指標となる情報である。

例えば処理回路１２１は、センサー１２３からセンサー出力情報として加速度の時系列データを取得する。処理回路１２１は、当該時系列データに対して、フーリエ変換等の周波数変換処理を行う。例えば処理回路１２１は、フーリエ変換の結果に基づいて、ピーク周波数や、当該ピーク周波数におけるスペクトル強度を、送信情報として求める処理を行う。なお処理回路１２１は、あらかじめ取得しておいた平常時のピーク周波数及びスペクトル強度と、演算によって求められたピーク周波数及びスペクトル強度を比較することによって、異常が発生しているか否かを判定してもよい。この場合の送信情報は、異常発生の有無を表す情報である。

或いは、処理回路１２１は、加速度データに対する積分処理を行うことによって、対象物の速度や変位を求める処理を行ってもよい。送信情報は、例えば対象物の所与の部分における変位である。処理回路１２１は、求めた変位と、所与の閾値を比較することによって、異常発生の有無を判定してもよい。

或いは、処理回路１２１は、橋軸方向における加速度の最大振幅と、橋軸に直行する方向における加速度の最大振幅の比を表す比率情報を、送信情報として求めてもよい。ここでの比率情報は、対象物の固有振動数に相関することが知られているため、対象物のモニタリングに適した情報となる。また固有振動数に相関する指標としては、風等の自然現象に起因する常時微動のパワースペクトルを用いる手法も知られており、本実施形態の処理回路１２１は、当該パワースペクトルに基づく情報を送信情報として演算してもよい。

なお処理回路１２１は、上記の処理の前処理として、１時間の測定によって取得されたセンサー出力情報から、列車又は車等の移動体の移動期間に対応する情報を抽出する処理を行ってもよい。例えば加速度の振幅は、移動体が移動しているときに大きく、移動体が存在しない場合に小さい。よって処理回路１２１は、加速度の振幅に基づいて移動体の有無を判定できる。処理回路１２１は、連続して移動体が存在する期間を１つの移動期間と判定する。１時間の中で複数の移動体が移動した場合、移動期間は複数設定される。フーリエ変換や積分等の上記処理は、移動期間ごとに行われる。送信情報は、各移動期間において求められた指標の集合であってもよい。或いは、処理回路１２１は、各移動期間において求められた指標の統計量を求め、当該統計量を送信情報としてもよい。ここでの統計量は、平均値であってもよいし、最大値であってもよいし、他の統計量であってもよい。またステップＳ１０５における演算処理は、センサー出力情報から移動期間の情報を抽出する処理であってもよい。

図４に戻って説明を続ける。演算処理によって、送信対象となる送信情報が生成される。ただし本実施形態の手法では、送信情報の演算が完了するタイミングと、通信開始時刻が対応するとは限らない。よって処理回路１２１は、ステップＳ１０５の演算処理の終了後、通信開始時刻情報によって表される通信開始時刻となるまで、待機する処理を行う。なお処理回路１２１は、通信開始時刻になったか否かの判定に用いる現在時刻を、計時回路１１３から取得してもよい。或いは処理回路１２１は、起動時に計時回路１１３から時刻情報を取得し、それ以降は自身の動作クロック信号等を用いて現在時刻の計測を行ってもよい。また通信開始時刻についても計時回路１１３に設定されており、通信開始時刻を過ぎたときに、計時回路１１３から処理回路１２１にアラーム信号が出力されてもよい。

そして現在時刻が通信開始時刻となったとき、ステップＳ１０６において、処理回路１２１は、通信回路１２５をオンにして送信情報の送信を開始させる。具体的には、処理回路１２１がスイッチ素子ＳＷ２をオンにすることによって、通信回路１２５にＶｄｄの供給が開始される。通信回路１２５は、Ｖｄｄに基づいて動作することによって、送信情報をホストシステム２００に送信する。なお図１を用いて上述したように、ホストシステム２００との通信は、ゲートウェイ端末ＧＷ等を介した通信であってもよい。

本実施形態の通信回路１２５は、送信情報の送信後、所与の受信期間において、ホストシステム２００からの情報を受信可能であってもよい。当該受信期間以外での受信を抑制することによって、通信回路１２５が動作する時間を短くできるため、消費電力の低減が可能になる。

ステップＳ１０８において、通信回路１２５は、ホストシステム２００からの情報を受信する。ここで受信する情報は、例えば基準時刻情報、及び設定値である。設定値は、例えば測定開始時刻情報、通信開始時刻情報、死活監視時刻情報を含む。基準時刻情報は、計時回路１１３が出力する時刻情報を補正するための情報である。例えばホストシステム２００は、インターネット等のネットワークＮＷを介して、標準時刻を取得可能である。ホストシステム２００は、当該標準時刻に基づく情報を、基準時刻情報としてセンシング装置１００に送信する。

受信期間の終了後、ステップＳ１０９において、処理回路１２１は、通信回路１２５をオフにして通信を終了させる。具体的には、処理回路１２１がスイッチ素子ＳＷ２をオフにすることによって、通信回路１２５へのＶｄｄの供給が停止される。

ステップＳ１１０において、処理回路１２１は、ステップＳ１０８において通信回路１２５が受信した情報に基づいて、計時回路１１３の設定を行う。具体的には、処理回路１２１は、基準時刻情報に基づいて計時回路１１３の時刻情報を補正する。また処理回路１２１は、測定開始時刻情報及び死活監視時刻情報を計時回路１１３に設定する処理を行う。これにより、計時回路１１３は、測定開始時刻又は死活監視時刻にアラーム出力をオンにすることが可能になる。図８を用いて後述するように、ここで設定される測定開始時刻又は死活監視時刻は、次回以降の測定期間又は死活監視期間を開始するための情報である。

ステップＳ１１１において、処理回路１２１は、計時回路１１３のアラーム出力をオフにする。これにより、ステップＳ１１２において、計時回路１１３は、電源回路１１１のイネーブル信号をネゲートにする。イネーブル信号がネゲートとなることによって、電源回路１１１は、Ｖｂａｔに基づくＶｄｄの出力を停止する。具体的には、ステップＳ１１３において、電源回路１１１は、Ｖｄｄの供給を停止することによって、処理回路１２１をオフにする。

図４のステップＳ１０８に示したように、通信回路１２５は、測定開始時刻情報を受信する。そしてステップＳ１０１に示したように、計時回路１１３は、測定開始時刻情報により指定される測定開始時刻において電源回路１１１を起動することによって、処理回路１２１に電源電圧Ｖｄｄを供給する。このようにすれば、測定開始時刻を、通信回路１２５が受信した情報に基づいて決定することが可能になる。例えばホストシステム２００が、各センシング装置１００の測定開始時刻を設定する。また計時回路１１３のアラーム出力を用いて電源回路１１１の起動及び停止を制御することによって、特定のタイミングに限定して電源回路１１１を動作させることが可能になる。そのため、図３に示したように、スタンバイ状態となる時間を長くできるため、消費電力の低減が可能になる。

以上に示した図４では、ステップＳ１０５に示す演算処理によって送信情報が生成された後、ステップＳ１０６に示す通信開始時刻まで、処理回路１２１は待機状態となる。例えば送信情報の生成から通信開始時刻までの時間が短い場合、処理回路１２１が通常の動作状態を継続したとしても消費電力が問題となりにくい。ただし、本実施形態では測定開始時刻と通信開始時刻の関係を柔軟に変更可能である。そのため、送信情報の生成から通信開始時刻までの時間が、数十分〜数時間程度の相対的に長い時間になる場合もある。その間、処理回路１２１が通常動作を継続した場合、測定期間における消費電力が増大してしまう。また、送信情報の生成から通信開始時刻までが、１日〜数日等のさらに長い期間となることは想定されにくいため、一旦電源回路１１１をシャットダウンした後、通信開始時刻で計時回路１１３がアラーム出力をオンにするという制御は効率的とは言えない。

よって本実施形態の処理回路１２１は、通信開始時刻まで低消費電力モードになってもよい。このようにすれば、測定期間における消費電力を低減することが可能になる。

ここでの低消費電力モードとは、通常動作モードに比べて消費電力の少ない動作モードである。例えば、通常動作モードにおける処理回路１２１の動作クロックが第１周波数であり、低消費電力モードにおける処理回路１２１の動作クロックが第２周波数である場合、第２周波数は第１周波数に比べて低い周波数である。或いは、処理回路１２１が複数の回路ブロックから構成される場合に、通常動作モードはすべての回路ブロックが動作するモードであり、低消費電力モードは少なくとも１つの回路ブロックが停止する動作モードである。或いは、低消費電力モードは少なくとも１つの回路ブロックに供給されるクロック信号の周波数が、通常動作モードに比べて低くなる動作モードであってもよい。以上のように、低消費電力モードは消費電力が相対的に低下するモードであればよく、低消費電力モードにおける具体的な動作は種々の変形実施が可能である。

図５は、測定期間における処理の流れを説明する他のフローチャートである。図５のステップＳ２０１〜Ｓ２０５は、図４のステップＳ１０１〜Ｓ１０５と同様である。ステップＳ２０５の演算処理の後、ステップＳ２０６において、処理回路１２１は、省電力モードに移行する処理を行う。そして処理回路１２１は、通信開始時刻となる前に、ステップＳ２０７において通常動作モードに復帰する。ステップＳ２０６とステップＳ２０７の間の期間において、処理回路１２１は、低消費電力モードで動作する。

例えば処理回路１２１は、通信開始時刻よりも所与の時間だけ前の時刻を復帰時刻として設定する。処理回路１２１は、現在時刻が復帰時刻を過ぎた場合に、ステップＳ２０７の復帰処理を実行する。或いは処理回路１２１は、ステップＳ２０６において時間のカウント処理を開始し、カウント結果が所与の待機時間以上となった場合に、ステップＳ２０７の処理を実行してもよい。待機時間は、ステップＳ２０６の処理を実行する際の時刻と、通信開始時刻とに基づいてその都度決定されてもよいし、あらかじめ値が設定されていてもよい。

通常動作モードへの復帰後の処理、即ちステップＳ２０８〜ステップＳ２１５の処理は、図４のステップＳ１０６〜Ｓ１１３と同様であるため詳細な説明は省略する。

また図６は、測定期間における処理の流れを説明する他のフローチャートである。図６のステップＳ３０１〜Ｓ３０４は、図５のステップＳ２０１〜Ｓ２０４と同様であり、図６のステップＳ３０８〜Ｓ３１５は、図５のステップＳ２０８〜Ｓ２１５と同様である。

図６に示す処理では、処理回路１２１は、ステップＳ３０４でセンサー出力情報の取得が完了し、センサー１２３へのＶｄｄの供給を停止した後、ステップＳ３０５において、省電力モードに移行する処理を行う。そして処理回路１２１は、通信開始時刻となる前に、ステップＳ３０６において通常動作モードに復帰する。ステップＳ３０５とステップＳ３０６の間の期間において、処理回路１２１は、低消費電力モードで動作する。低消費電力モードからの復帰後、ステップＳ３０７において、処理回路１２１は、センサー出力情報に基づいて送信情報を演算する処理を行う。即ち、図５と図６を比較した場合、演算処理と、低消費電力モードへの移行の順序が逆になっている。

本実施形態のセンシング装置１００は、測定開始時刻において測定を開始し、且つ、通信開始時刻において送信情報の送信を開始すればよい。そのため、送信情報の演算処理は、センサー出力情報の取得後、通信開始時刻までの任意のタイミングで実行可能である。そのため処理回路１２１は、図５に示すように演算処理の終了後に低消費電力モードに移行してもよいし、図６に示すように低消費電力モードに移行した後に演算処理を実行してもよい。また演算処理が低消費電力モードへの移行を挟んで２回以上に分けて実行されてもよい。また処理回路１２１が、センサー出力情報の取得後、通信開始時刻までの期間に、複数回に分けて低消費電力モードに移行してもよい。

なお、送信情報の演算処理前に低消費電力モードへ移行する場合、低消費電力モードを継続する時間の設定には留意する必要がある。例えば処理回路１２１は、演算処理に要する処理時間を推定しておき、通信開始時刻よりも当該処理時間以上前のタイミングにおいて、通常動作モードに復帰する。このようにすれば、通信開始時刻までに送信情報の生成が完了する蓋然性を高めることが可能になる。

以上のように、処理回路１２１は、センサー出力情報に対する所与の演算を行って送信情報を生成する。そして処理回路１２１は、低消費電力モードから復帰した後に、演算により生成された送信情報を送信する。図５及び図６を用いて上述したように、低消費電力モードへの移行と、演算処理の順序は種々の変形実施が可能である。このようにすれば、センサー出力情報の取得から通信開始時刻までにタイムラグがあっても、測定期間における消費電力を適切に低減できる。

また処理回路１２１は、低消費電力モードから復帰した後に、電源回路１１１からの電源電圧Ｖｄｄを通信回路１２５に供給する制御を行うことによって、通信回路１２５に送信情報を送信させる。このようにすれば、送信情報の送信を含む通信を行う期間に通信回路１２５をオンにして適切な通信を行うこと、及び、それ以前の期間では通信回路１２５をオフにすることで消費電力を低減することが可能になる。

また以上では、処理回路１２１が、センサー出力情報に基いて送信情報を演算する例について説明したが、本実施形態の処理はこれに限定されない。例えば処理回路１２１は、低消費電力モードから復帰した後に、センサー出力情報を送信情報として送信してもよい。換言すれば、上記の演算処理が省略されてもよい。この場合、送信情報のデータ量は増えるものの、センシング装置１００における処理負荷を軽減できる。上記の演算処理は、ゲートウェイ端末ＧＷ等の中継装置において実行されてもよいし、ホストシステム２００において実行されてもよい。

また図４〜図６に示す各処理は、いずれを実行するかがあらかじめ決定されていてもよい。例えば、測定開始時刻と通信開始時刻の時間差が小さいセンシング装置１００は図４の処理を行うように設定され、時間差が大きいセンシング装置１００は図５や図６の処理を行うように設定される。或いは、センシング装置１００の処理回路１２１は、図４〜図６等の複数の処理を実行可能であり、通信回路１２５が受信した測定開始時刻情報と通信開始時刻情報に基づいて、いずれの処理を行うかを動的に決定してもよい。

２．２ 死活監視
図７は、死活監視期間における処理の流れを説明する図である。図７と図４を比較すればわかるように、死活監視期間における処理は、測定期間における処理に準ずる。ただし、死活監視期間では、センシング装置１００が正常に動作可能であるか否かを確認できればよく、具体的な測定は不要であるため、図４に示すステップの一部を省略可能である。

まず計時回路１１３は、自身が保持する時刻と、死活監視時刻情報によって表される死活監視時刻との比較処理を行う。計時回路１１３は、現在時刻が死活監視時刻を過ぎた場合に、アラーム出力をオンにする。具体的には、ステップＳ４０１において、計時回路１１３は、電源回路１１１のイネーブル信号をアサートにする。ステップＳ４０２において、電源回路１１１は、Ｖｄｄを供給することによって、処理回路１２１をオンにする。

ステップＳ４０３において、処理回路１２１は、センサー１２３をオンにして測定を開始させる。ただし、死活監視期間では、センサー１２３が情報の出力を行っていることを確認できればよく、測定を長時間継続する必要性は低い。例えば処理回路１２１は、センサー出力情報の出力が確認されたタイミングで、ステップＳ４０４において、センサー１２３をオフにして測定を終了させる。

また、死活監視期間では、ステップＳ４０３及びステップＳ４０４の処理が省略されてもよい。この場合、センサー１２３の異常は確認できないが、電源回路１１１、計時回路１１３、処理回路１２１、通信回路１２５等の動作を確認する事が可能である。

また図７に示すように、死活監視期間では、ステップＳ１０５の演算処理を省略可能である。ただし、演算処理を行うことも妨げられない。例えばセンサー１２３は、フーリエ変換や積分処理が可能な程度の量のセンサー出力情報を出力する。処理回路１２１は、上述した種々の処理を行うことによって、送信情報と同様の形式の情報を求める処理を行ってもよい。

また死活監視期間では、死活監視時刻と通信開始時刻の関係を調整する必要性が低い。死活監視期間では所望の期間のセンサー出力情報を取得する必要性が低く、コリジョン回避のためには死活監視時刻自体を調整すればよいためである。よって処理回路１２１は、ステップＳ４０４の処理後、待機や低消費電力モードへの移行を行うことなく、ステップＳ４０５において、通信回路１２５をオンにして死活監視用情報の送信を開始させる。例えばステップＳ４０６において、通信回路１２５は、任意の内容のダミーデータをホストシステム２００に送信する。なお死活監視用情報は、死活監視を表す特定のデータ列であってもよい。なお、死活監視期間において、通信開始時刻情報が用いられることは妨げられない。例えば図５や図６に示した例と同様に、処理回路１２１はステップＳ４０５の処理前に、低消費電力モードへの移行処理、及び復帰処理を実行してもよい。

ステップＳ４０７おいて、通信回路１２５は、ホストシステム２００からの情報を受信する。なお図８を用いて後述するように、時刻同期や、通信開始時刻情報等の設定は測定期間で行われてもよい。この場合、通信回路１２５は、ステップＳ４０７におけるホストシステム２００からの情報受信をスキップしてもよい。或いは図９を用いて後述するように、通信回路１２５は、ステップＳ４０７において、ホストシステム２００から基準時刻情報、測定開始時刻情報、死活監視時刻情報、通信開始時刻情報等の情報を受信してもよい。ステップＳ４０８において、処理回路１２１は、通信回路１２５をオフにして通信を終了させる。

ステップＳ４０９において、処理回路１２１は、ステップＳ４０７において通信回路１２５が受信した情報に基づいて、計時回路１１３の設定を行う。なお上述したように、ステップＳ４０７における情報の受信が省略される場合、ステップＳ４０９の処理も省略される。

ステップＳ４１０において、処理回路１２１は、計時回路１１３のアラーム出力をオフにする。これにより、ステップＳ４１１において、計時回路１１３は、電源回路１１１のイネーブル信号をネゲートにする。イネーブル信号がネゲートとなることによって、電源回路１１１は、Ｖｂａｔに基づくＶｄｄの出力を停止する。具体的には、ステップＳ４１２において、電源回路１１１は、Ｖｄｄの供給を停止することによって、処理回路１２１をオフにする。

図４〜図６、及び図７に示すように、測定期間と死活監視期間とで、処理の流れが異なる。よって処理回路１２１は、電源回路１１１からＶｄｄの供給が開始されて動作を開始したときに、現在時刻が測定期間か死活監視期間かを判定する。そして処理回路１２１は、判定結果に基づいて、図４〜図６等に示す処理を行うか、図７に示す処理を行うかを決定する。なお、処理回路１２１の起動前に、測定開始時刻情報及び死活監視時刻情報を受信済であるため、処理回路１２１は、それらの情報と現在時刻とに基づいて、現在時刻が測定期間か死活監視期間かを判定することが可能である。

２．３ 通信開始時刻情報の取得タイミング
本実施形態の通信回路１２５は、第ｉの起動期間において通信回路１２５が受信した通信開始時刻情報に基づいて、第ｉの起動期間の後の第ｊの起動期間において送信情報の送信を行ってもよい。ｉは正の整数であり、ｊはｊ＞ｉを満たす整数である。ここでの起動期間とは、センシング装置１００が起動する期間であり、狭義には電源回路１１１が起動する期間である。具体的には、起動期間とは、計時回路１１３のアラーム出力がオンになる期間である。また第ｉ＋１の起動期間は、第ｉの起動期間と隣り合う起動期間であり、第ｉの起動期間よりも時間的に後の起動期間である。

起動期間には測定期間と死活監視期間が含まれる。例えば第ｉの起動期間は、測定期間であってもよい。図８は、通信開始時刻情報を含む設定が行われるタイミングを説明する図である。図８は、図３と同様の図であり、横軸は時間を表す。アクティブ期間は電源回路１１１が起動する期間であり、上記起動期間である。Ａ１及びＡ２が測定期間、Ｂ１〜Ｂ４が死活監視期間である。なお図８における実線は、各情報の取得及び設定が、いずれの起動期間で行われるかを表す。図８における破線は、設定された情報が、いずれの起動期間で利用されるかを表す。図９においても同様である。

例えば、Ａ２に示す測定期間を第ｊの起動期間とした場合に、第ｉの起動期間は、Ａ１に示す測定期間である。測定期間における処理は図４〜図６を用いて上述したとおりであり、通信回路１２５は、Ａ１に示す測定期間のうちのステップＳ１０８又はＳ２１０又はＳ３１０に示す処理において、基準時刻情報、測定開始時刻情報、通信開始時刻情報、及び、死活監視時刻情報を受信する。そしてステップＳ１１０、Ｓ２１２、Ｓ３１２に示したように、時刻情報を用いて計時回路１１３の時刻同期処理が行われる。ここでの同期処理とは、計時回路１１３の時刻情報を、ホストシステム２００から受信した基準時刻情報に合わせる処理である。これにより、図８に示すように、第ｉの起動期間であるＡ１において時刻同期が行われる。また、ステップＳ１１０、Ｓ２１２、Ｓ３１２では、測定開始時刻情報と死活監視時刻情報が計時回路１１３に設定される。

Ａ１に示す測定期間の終了後、計時回路１１３は設定された測定開始時刻情報又は死活監視時刻情報に基づいて、アラーム出力をオンにする。具体的には、計時回路１１３が死活監視時刻情報に基づいてアラーム出力をオンにすることによって、Ｂ１〜Ｂ４に示す死活監視期間が開始される。図８に示す例では、図７のステップＳ４０７及びＳ４０９の処理は省略される。即ち、死活監視期間では時刻同期は行われず、また、測定開始時刻情報、通信開始時刻情報等の受信は行われない。

また、計時回路１１３が測定開始時刻情報に基づいてアラーム出力をオンにすることによって、Ａ２に示す測定期間が開始される。通信回路１２５は、Ａ１で取得した通信開始時刻情報に対応する通信開始時刻において、送信情報を送信する。また図８に示す例では、Ａ２に示す測定期間において、再度、通信回路１２５は、基準時刻情報、測定開始時刻情報、通信開始時刻情報、及び、死活監視時刻情報を受信する。処理回路１２１は、Ａ２に示す測定期間において、時刻同期と、測定開始時刻情報及び死活監視時刻情報の設定を行う。ここで設定された測定開始時刻情報に基づいて、次の測定期間の開始時刻が決定される。またここで設定された死活監視時刻情報に基づいて、次の測定期間までの死活監視期間の開始時刻が決定される。これ以降の流れも同様である。

ただし本実施形態の処理はこれに限定されない。例えば第ｉの起動期間は、死活監視期間であってもよい。図９は、通信開始時刻情報を含む設定が行われるタイミングを説明する他の図である。図９も、図３と同様の図であり、横軸は時間を表し、アクティブ期間は起動期間を表す。また、Ａ１及びＡ２は測定期間を表し、Ｂ０〜Ｂ４が死活監視期間を表す。

例えば、Ａ１に示す測定期間を第ｊの起動期間とした場合に、第ｉの起動期間は、Ｂ０に示す死活監視期間である。死活監視期間における処理は図７を用いて上述したとおりであり、通信回路１２５は、Ｂ０に示す死活監視期間のうちのステップＳ４０７に示す処理において、基準時刻情報、測定開始時刻情報、通信開始時刻情報、及び、死活監視時刻情報を受信する。そしてステップＳ４０９に示したように、時刻情報を用いて計時回路１１３の時刻同期処理が行われる。これにより、図９に示すように、第ｉの起動期間であるＢ０において時刻同期が行われる。また、ステップＳ４０９では、測定開始時刻情報と死活監視時刻情報が計時回路１１３に設定される。

Ｂ０に示す死活監視期間の終了後、計時回路１１３は設定された測定開始時刻情報又は死活監視時刻情報に基づいて、アラーム出力をオンにする。具体的には、計時回路１１３が測定開始時刻情報に基づいてアラーム出力をオンにすることによって、Ａ１に示す測定期間が開始される。通信回路１２５は、Ｂ０で取得した通信開始時刻情報に対応する通信開始時刻で、送信情報を送信する。図９に示す例では、ステップＳ１０８、Ｓ２１０、Ｓ３１０に示す処理、及び、ステップＳ１１０、Ｓ２１２、Ｓ３１２に示す処理は省略される。即ち、測定期間では時刻同期は行われず、また、測定開始時刻情報、通信開始時刻情報等の受信は行われない。

また、計時回路１１３が死活監視時刻情報に基づいてアラーム出力をオンにすることによって、Ｂ１〜Ｂ４に示す死活監視期間が開始される。図９に示す例では、Ｂ４に示す死活監視期間において、再度、通信回路１２５は、基準時刻情報、測定開始時刻情報、通信開始時刻情報、及び、死活監視時刻情報を受信する。処理回路１２１は、Ｂ４に示す死活監視期間において、時刻同期と、測定開始時刻情報及び死活監視時刻情報の設定を行う。ここで設定された測定開始時刻情報に基づいて、次の測定期間の開始時刻が決定される。またここで設定された死活監視時刻情報に基づいて、これ以降の死活監視期間の開始時刻が決定される。これ以降の流れも同様である。

このように、所与の起動期間において受信した通信開始時刻情報を、それよりも後の測定期間で使用することによって、例えばホストシステム２００から情報を受信するタイミングを限定することが可能になる。例えば上述したように、通信回路１２５は、データの送信後、所定期間だけ、ホストシステム２００からのデータを受信可能に構成される。このようにすれば、通信回路１２５がオンになる期間が限定されるため、通信に関する消費電力を低減できる。

なお図８及び図９では、１つの起動期間において、基準時刻情報、測定開始時刻情報、死活期間時刻情報、通信開始時刻情報が受信、設定される例を説明した。しかし本実施形態の処理はこれに限定されない。例えば、一部の情報が測定期間で受信され、他の情報が死活監視期間で受信されてもよい。

上述したように、通信回路１２５が受信した基準時刻情報に基づいて、計時回路１１３の時刻情報が補正される。計時回路１１３の補正後、次の時刻補正までの期間は、計時回路１１３は振動子等のクロック信号に基づいて時刻を計測するため、誤差が蓄積する。本実施形態の手法では、所望の期間に測定することを考慮すれば測定開始時刻の精度が高いことが望ましく、コリジョンの回避等を考慮すれば通信開始時刻の精度が高いことが望ましい。即ち、計時回路１１３の時刻情報は測定期間での精度が高いことが望ましく、死活監視期間での精度は重要度が低い。そのため、時刻同期を行う起動期間は、測定期間の開始前であって、測定期間との時間差が小さいことが望ましい。例えば時刻同期は、図９に示したように、測定期間の直前の死活開始期間で行われる。一方、測定開始時刻情報及び通信開始時刻情報は、測定期間よりも前に受信されていればよく、その受信タイミングは任意である。同様に、死活監視時刻情報は、死活監視期間よりも前に受信されていればよく、そのタイミングは任意である。よって例えば、通信回路１２５は、測定期間において測定開始時刻情報、死活期間時刻情報、通信開始時刻情報を受信し、死活監視期間において基準時刻情報を受信してもよい。その他、どの情報をどの起動期間で受信するかは種々の変形実施が可能である。

また以上では、通信回路１２５が、１回の受信処理において、１ヶ月分の情報を受信する例を示した。例えば、所与の起動期間において、通信回路１２５は、次の１回の測定期間で用いられる情報と、次の４回の死活監視期間で用いられる情報とを受信する。ただし、通信回路１２５は、１回の受信処理においてより多くの情報を受信してもよい。例えば通信回路１２５は、所与の起動期間において、Ｍヶ月分の情報を受信してもよい。Ｍは２以上の整数である。例えば、所与の起動期間において、通信回路１２５は、次のＭ回の測定期間で用いられる情報と、次の４×Ｍ回の死活監視期間で用いられる情報とを受信する。このようにすれば、測定開始時刻情報、死活期間時刻情報、通信開始時刻情報の受信や設定の回数を削減することが可能になる。ただし、計時回路１１３の時刻情報の誤差を考慮すれば、基準時刻情報についてはある程度の頻度で受信されることが望ましい。

なお、Ｍヶ月分等の情報を受信する場合、測定開始時刻情報は、Ｍ回分の測定開始時刻を特定する情報、例えば年、月、日、時、分、秒を特定する情報をＭ個だけ含む情報であってもよい。或いは測定開始時刻情報は、「毎月１日の午前１０時」等の情報であってもよい。通信開始時刻情報についても同様である。また死活監視時刻情報は、年、月、日、時、分、秒を特定する情報の集合であってもよいし、「毎週水曜日の午前０時」等の情報であってもよい。また「毎月１日の午前１０時」や「毎週水曜日の午前０時」等の情報を用いる場合、当該情報を用いる期間は可変であってもよい。例えば、センシング装置１００では、ホストシステム２００から測定開始時刻情報等の変更が指示されない限り、受信した情報を継続して利用してもよい。

また以上では、受信した情報が直近の測定期間で用いられる例を示した。しかし所与の起動期間で受信された測定開始時刻情報や通信開始時刻情報が、次の測定期間ではなく、さらに次の測定期間、或いはそれ以降の測定期間で利用されてもよい。死活監視時刻情報、通信開始時刻情報についても同様である。

その他、測定開始時刻情報等を受信するタイミングや、受信した情報が利用されるタイミングは、種々の変形実施が可能である。

２．４ 初期化処理
上記のように、本実施形態の手法では、計時回路１１３のアラーム出力によって電源回路１１１が起動した後、電源回路１１１からのＶｄｄが供給されることによって処理回路１２１が動作を開始する。また計時回路１１３のアラーム出力がオンになるタイミングは、処理回路１２１によって測定開始時刻等が設定されることによって決定される。よって処理回路１２１による設定が行われていない状態では、計時回路１１３がアラーム出力を行わないため、電源回路１１１が起動しない。また、電源回路１１１が起動していない状態では処理回路１２１が動作しないため、処理回路１２１から計時回路１１３の設定を行うこともできない。結果としてセンシング装置１００が動作を開始できない。

よって本実施形態では、図４〜図６に示した測定処理、図７に示した死活監視処理とは別に、初期化処理が行われてもよい。初期化処理は、例えばセンシング装置１００を対象物に設置する前に行われる処理である。

図１０は、初期化処理の流れを説明する図である。この処理が開始されると、まずセンシング装置１００にバッテリーＢＡＴが接続される。これにより、ステップＳ５０１において、計時回路１１３を含む第１回路１１０にバッテリー電圧であるＶｂａｔが供給される。

次に、ステップＳ５０２において、ユーザーが電源回路１１１のイネーブル信号を手動でアサートする。ステップＳ５０２の処理は、例えばジャンパーピン等を用いて行われる。

イネーブル信号がアサートとなることによって、電源回路１１１は、Ｖｂａｔに基づいてＶｄｄを出力する。具体的には、ステップＳ５０３において、電源回路１１１は、Ｖｄｄを供給することによって、処理回路１２１をオンにする。

ステップＳ５０４において、処理回路１２１は、計時回路１１３の設定を行う。具体的には、処理回路１２１は、基準時刻情報に基づいて計時回路１１３の時刻情報を補正する。また処理回路１２１は、測定開始時刻情報及び死活監視時刻情報を計時回路１１３に設定する処理を行う。これにより、計時回路１１３は、測定開始時刻又は死活監視時刻にアラーム出力をオンにすることが可能になる。ステップＳ５０４の処理は、例えば図２のインターフェース１２７を介して接続された外部の情報処理装置を用いて行われる。例えばユーザーは、ＰＣ（Personal Computer）等の情報処理装置からコマンドを送信することによって、処理回路１２１に計時回路１１３の設定を行わせる。またここでのコマンドは、通信開始時刻情報をセンシング装置１００に設定するコマンドを含む。例えばステップＳ５０４において、記憶部１２９は、インターフェース１２７を介して入力された通信開始時刻情報を記憶する。

ステップＳ５０５において、処理回路１２１は、計時回路１１３の設定が終了した旨の通知を情報処理装置に送信する。ステップＳ５０５の処理は、ステップＳ５０４と同様にインターフェース１２７を介して行われる。例えば処理回路１２１は、情報処理装置からのコマンド入力に対する応答として、ステップＳ５０５の終了通知を送信する。ステップＳ５０５の後、ステップＳ５０６において、処理回路１２１は、スタンバイの準備処理を実行する。

終了通知を受けたユーザーは、ステップＳ５０７において、電源回路１１１のイネーブル信号を手動でネゲートにする。ステップＳ５０７の処理は、ステップＳ５０２と同様に、ジャンパーピン等を用いて行われる。イネーブル信号がネゲートとなることによって、電源回路１１１は、Ｖｂａｔに基づくＶｄｄの出力を停止する。具体的には、ステップＳ５０８において、電源回路１１１は、Ｖｄｄの供給を停止することによって、処理回路１２１をオフにする。

図１０に示す初期化処理を行うことによって、計時回路１１３に測定開始時刻等が設定される。そのため、図４〜図６に示す測定処理や、図７に示す死活監視処理を適切に実行することが可能になる。また図１０の処理の終了時には、電源回路１１１及び処理回路１２１が停止している状態となるため、消費電力の低減が可能である。

なお処理回路１２１は、Ｖｄｄの供給を受けて動作を開始した場合に、初期化処理と、測定処理と、死活監視処理のいずれの処理を行うかを判定してもよい。例えば記憶部１２９は、初期化済フラグを記憶する。例えば初期化済フラグがオフの場合、処理回路１２１は、外部の情報処理装置からのコマンドを受け付ける処理を行う。これにより、図１０に示す初期化処理を適切に実行できる。また、初期化処理を行った際に、ユーザーは情報処理装置からのコマンド等を用いて、初期化済フラグをオンにする処理を行う。初期化済フラグがオンの場合、処理回路１２１は、測定処理又は死活監視処理を実行する。処理回路１２１は、現在時刻と、測定開始時刻及び死活監視時刻とを比較することによって、測定処理と死活監視処理のいずれを行うかを判定する。このようにすれば、処理回路１２１は、状況に応じた適切な処理を実行できる。

３．適用例
本実施形態のセンシング装置１００は、例えば構造物を移動体が移動したときの、当該構造物の変形を表す物理量を検出する。ここでの構造物は、例えば図１１に示すように、橋梁である。センシング装置１００は、橋梁の所与の位置に配置され、橋梁を移動体が移動したときの変形を検出する。なおここでの移動体は、列車であってもよいし、自動車であってもよいし、他の移動体であってもよい。また構造物は橋梁に限定されず、ビル等の建物、道路、塔、電柱、ダム、等の他の人工構造物に拡張できる。また、ここでの構造物は、山、河、崖等の自然構造物を含んでもよい。また移動体は、構造物上を移動するものに限定されず、構造物の近傍を移動してもよい。例えば線路の近傍に建設されたビルが本実施形態に係る構造物であり、センシング装置１００は、列車が線路を通過した際のビルの振動や変位を検出してもよい。

またセンシング装置１００は、工場等に配置される機械のメンテナンスに用いられてもよい。例えば、センシング装置１００は、可動部を有する機器の動作に伴う変位等を測定する。ここでの機械とは、例えば製品の製造に用いられる製造装置であってもよいし、包装等を行う機械であってもよい。また機械は、アームやエンドエフェクターを有するロボットであってもよい。またメンテナンスの対象は機械に限定されず、当該機械が設置される環境、例えば床や壁面等であってもよい。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本開示の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本開示の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本開示の範囲に含まれる。またセンシング装置、センシングシステム等の構成及び動作等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１０…センシングシステム、１００，１００−１〜１００−Ｎ…センシング装置、１１０…第１回路、１１１…電源回路、１１３…計時回路、１２０…第２回路、１２１…処理回路、１２３…センサー、１２５…通信回路、１２７…インターフェース、１２９…記憶部、２００…ホストシステム、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３…スイッチ素子、ＧＷ…ゲートウェイ端末、ＮＷ…ネットワーク、ＢＡＴ…バッテリー

Claims (9)

1. センサーと、
   前記センサーからのセンサー出力情報を取得する処理回路と、
   前記センサー出力情報に対応した送信情報の送信と、通信開始時刻情報の受信を行う通信回路と、
   バッテリーからのバッテリー電圧に基づいて、電源電圧を前記処理回路に供給する電源回路と、
   前記バッテリー電圧により動作し、時刻情報を生成する計時回路と、
   を含み、
   前記電源回路は、前記計時回路からの指示により起動し、
   前記処理回路は、起動した前記電源回路から前記電源電圧が供給された後に前記センサー出力情報の取得を開始し、
   前記通信回路は、前記通信開始時刻情報により指定される通信開始時刻において、取得された前記センサー出力情報に対応する前記送信情報の送信を開始することを特徴とするセンシング装置。
2. 請求項１において、
   前記処理回路は、
   前記通信開始時刻まで低消費電力モードになることを特徴とするセンシング装置。
3. 請求項２において、
   前記処理回路は、
   前記センサー出力情報に対して所与の演算を行うことによって前記送信情報を生成し、
   前記処理回路は、
   前記低消費電力モードから復帰した後に、前記演算により生成された前記送信情報を送信する処理を行うことを特徴とするセンシング装置。
4. 請求項２において、
   前記処理回路は、
   前記低消費電力モードから復帰した後に、前記センサー出力情報を前記送信情報として送信する処理を行うことを特徴とするセンシング装置。
5. 請求項２乃至４のいずれか一項において、
   前記処理回路は、
   前記低消費電力モードから復帰した後に、前記電源回路からの前記電源電圧を前記通信回路に供給する制御を行い、前記通信回路に前記送信情報を送信させることを特徴とするセンシング装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項において、
   前記通信回路は、
   測定開始時刻情報を受信し、
   前記計時回路は、
   前記測定開始時刻情報により指定される測定開始時刻において前記電源回路を起動することによって、前記処理回路に前記電源電圧を供給することを特徴とするセンシング装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項において、
   前記通信回路は、
   第ｉ（ｉは正の整数）の起動期間において前記通信回路が受信した前記通信開始時刻情報に基づいて、前記第ｉの起動期間の後の第ｊ（ｊはｊ＞ｉを満たす整数）の起動期間において前記送信情報の送信を行うことを特徴とするセンシング装置。
8. 請求項７において、
   前記第ｉの起動期間は、測定期間又は死活監視期間であることを特徴とするセンシング装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載のセンシング装置である第１センシング装置と、
   第２センシング装置と、
   ホストシステムと、
   を含み、
   前記ホストシステムは、
   前記第１センシング装置に、前記通信開始時刻情報として第１通信開始時刻情報を送信し、前記第２センシング装置に、前記第１通信開始時刻情報と前記通信開始時刻が異なる第２通信時刻情報を送信することを特徴とするセンシングシステム。

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