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