JP4321159B2

JP4321159B2 - センサネットワークシステム

Info

Publication number: JP4321159B2
Application number: JP2003207012A
Authority: JP
Inventors: 博光加藤; 宮尾　　健
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2023-08-11
Also published as: WO2005015525A1; JP2005064562A; US20060258292A1; US7680486B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサ組込型ＩＣチップの設置位置管理システムに関し、特に広域にＩＣチップを設置することによって面的にセンサ計測値を収集する応用に好適なセンサ設置位置管理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、電子機器としての機能を単一の微小ＩＣチップ上で実現するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System：微小電子機械システム）と呼ばれる技術の発展がめざましい。ＭＥＭＳによって、計測機能と無線通信機能を併せ持ったセンサチップを実現することが可能となる。無線通信でセンサによる計測値を収集することができるため、センサを自由に様々な箇所に設置することが可能になり、従来よりも木目細かな設備管理や環境管理への応用が期待されている。
【０００３】
このような小型無線センサを利用する場合、センサをどこに設置しているかを別途把握する必要性が出てくる。これまではセンサの設置場所を把握するために、センサ設置者が取り付けるセンサチップの種別を識別しながら、設置場所を紙の図面などにメモを残しながら、後で地図情報システム（ＧＩＳ）に設置内容を登録する必要があった。センサ設置者がネットワーク経由でＧＩＳにアクセス可能としてもセンサ情報を設置現場で対応つける必要がありセンサの個数が膨大な場合には非常に手間がかかる。
【０００４】
この作業を簡便化するためにセンサチップにＧＰＳ等の測位機能を搭載し、センサ設置とともに自動的に設置位置を登録することも可能となるが、この場合にはセンサチップがその分大型化・複雑化してしまうことが課題となる。対象物に測位機能を持たさずに位置を把握する手段は、例えば、特許文献１に記載されている。これは、地図をインターフェースとした商品情報管理システムにおいて，携帯端末から発信する商品情報と関連する位置情報を容易に商品情報提供サーバへ登録するものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２５９５６９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来技術においては次のような問題がある。
【０００７】
すなわち、特許文献１に記載されているような測位機能を持っている携帯端末を利用して測位する場合，測位精度が十分でない場合には実際のセンサチップの位置からかなり離れた位置にあるものとして管理される可能性があり、これを修正する手間がかかることが課題となる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、センサチップの機構をそのままにセンサ情報を地図情報システム上にマッピングする手間を省く手段を提供する。
【０００９】
本発明に係るセンサネットワークシステムは、計測値を無線通信によって送信可能なセンサチップと、センサチップにて計測された計測値を格納するセンサデータベースと、センサデータベースへのアクセスを管理するセンサ情報管理部と、センサチップからの計測値を受信してネットワークを介してセンサ情報管理部にアクセスするレシーバと、センサチップを設置する設備と設備の位置情報とが予め登録された地図データベースと、地図データベースへのアクセスを管理する地図情報管理部と、センサチップの設置位置を地図データベースに登録するセンサ管理装置と、を有する。センサ管理装置は、地図データベースに予め登録された設備を含めて地図を表示する表示部と、センサチップのセンサＩＤを読み取るセンサＩＤ読取部と、地図に表示された設備のうちセンサＩＤ読取部で読み取られたセンサＩＤと関連付ける設備を入力する入力部と、を備える。地図データベースは、センサ管理装置からの指示に従って、入力部で指定された設備の予め登録された位置情報と、センサＩＤ読取部で読み取られたセンサＩＤとを関連付けて登録する。
【００１０】
また本発明に係るセンサネットワークシステムは、センサ管理装置の表示部が、入力部で入力された設備の予め登録された位置情報とセンサＩＤ読取部で読み取られたセンサＩＤとを関連付けて登録するための登録ボタンを表示する。
【００１１】
また本発明に係るセンサネットワークシステムは、センサ管理装置の表示部が、設備を示す設備アイコンを地図上に表示し、設備アイコンが選択されたときは、設備アイコンの位置にセンサチップを示すセンサアイコンを地図上に表示する。
【００１２】
また本発明に係るセンサネットワークシステムは、センサ管理装置の表示部が、設備アイコンが選択されたときは、他の設備アイコンとは異なる表示をする。
【００１３】
また本発明に係るセンサネットワークシステムは、センサ管理装置の表示部が、現在位置を示す基準アイコンを表示し、登録ボタンにより設備アイコンが選択されたときは、基準アイコンの位置にセンサチップを示すセンサアイコンを地図上に表示する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を常時微動計測システムに利用した実施形態を、図面を用いて説明する。地表面での常時微動を加速度センサや速度センサを用いて測定することによって、その地点での地震動増幅特性を評価することができる。地震動増幅特性は地域の地震に対する地質学的な脆弱性を評価する際に重要なパラメタになる。本実施形態によって代表点だけでなく地域一体を網羅的に評価することが可能になる。
【００２０】
まずシステムの全体構成を図１に示す。センサチップ１１０内のセンサ１１２が計測した値を無線通信によってレシーバ１１８が受信し、計測値をセンサ情報管理部１２３に通知し、計測値はセンサＤＢ１２６に格納される。センサチップ１１０にはＩＤ１１１を貼り付ける。ＩＤ１１１としては、バーコード、二次元コード、小型ＲＦＩＤタグなどが考えられる。本実施の形態では、ＩＤ１１１が二次元コードの場合を具体例として以下示すことにする。
【００２１】
センサチップ１１０では、センサ１１２が計測した値をＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit、大規模集積回路）１１３にて処理し、アンテナ１１７を介してレシーバ１１８に計測値を送信する。センサチップ１１０はシールによって設備に貼り付けることを想定しているが、図２に示すようにあらかじめ杭２０１に組み込んでおき、杭２０１を地面に挿して計測をおこなってもよい。レシーバ１１８では、センサ情報受信部１１９にてアンテナ１１７から送信された計測値を受信し、センサ情報通信部１２０によってネットワーク１２２に接続する。センサ情報通信部１２０に無線通信機能を持たせ、無線基地局１２１経由でネットワーク１２２に接続してもよい。レシーバ１１８は電柱に設置して有線でネットワーク１２２に接続させることも、レシーバ１１８を車載し、車で巡回することによって計測値を収集しながら無線でネットワーク１２２に接続させることもできる。
【００２２】
図１７は本実施形態に係るセンサチップ１１０のブロック構成及び外観イメージを示す図である。図１７（ａ）に示すように、センサチップ１１０は、その中枢機能を実現するＬＳＩ１１３、レシーバ１１８（図１等参照）とのデータの送受信を行うアンテナ１１４、外部からデータを入力するセンサ１１２、及び、発電素子（太陽光発電素子、振動発電素子、マイクロ波発電素子等）を備えた電池等の電源１７０１から構成される。ＬＳＩ１１３は、アンテナ１１４に接続され、レシーバ１１８とのデータの送受信を制御する無線送受信回路１７０２、ＬＳＩ１１３の全体制御を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）であるコントローラ回路１７０３、センサ１１２から入力したデータをＡ／Ｄ（Analog / Digital）変換するＡ／Ｄ変換回路１７０４、プログラムを記録するＲＯＭ（Read Only Memory）であるプログラムメモリ１７０５、プログラムを実行するときのワーク用ＲＡＭ（Random Access Memory）である作業用メモリ１７０６、一定間隔の信号（クロック信号）を発生させるタイマ回路１７０７、及び、電源１７０１から供給される電力を一定の電圧に調整すると共に、電力不要のときに電源を切断し、消費電力を抑制する制御を行う電源制御回路１７０８から構成される。ＬＳＩ１１３は、１チップに限定されるものではなく、複数チップを搭載したボード又はＭＣＰ（Multi Chip Package）であってもよい。また、図４（ｂ）に示すように、センサチップ１１０の外観は、アンテナ１１４、センサチップ１１０本体及びセンサ１１２に分かれており、センサチップ１１０本体上にＬＳＩ１１３と電源１７０１とが設けられている。
【００２３】
センサ管理装置１０１では、メモリ１０７に格納されたプログラムをＣＰＵ１０５が実行することによって、自位置測定部１０２、無線通信部１０３、ＩＤ読取部１０４、センサ情報設定部１０６の各部の動作を制御する。
【００２４】
上記プログラムは、予めメモリ１０７に格納されていても良いし、必要に応じて、当該センサ管理装置１０１が利用可能が着脱可能な記憶媒体、または、ネットワークまたはネットワークを伝搬する搬送波である通信媒体を介して、他の装置から導入されても良い。
【００２５】
自位置測定部１０２はセンサ管理装置１０１の現在位置を測定するもので、屋外向けではＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）、屋内向けでは赤外線や超音波などを用いた測位システムが公知の技術として存在する。無線通信部１０３は無線基地局１２１を介してネットワーク１２２に接続するもので、携帯電話、ＰＨＳ、無線ＬＡＮといったものが考えられる。ネットワーク１２２に接続することによって、センサ情報を格納するセンサＤＢ１２６を管理するセンサ情報管理部１２３や、設備情報を地図情報として格納する地図ＤＢ１２７を管理する地図情報管理部１２４にアクセスすることが可能になる。ＩＤ読取部１０４はＩＤ１１１を読み取る機構であり、ＩＤ１１１が二次元コードの場合には二次元コード読み取りカメラが相当する。センサ情報設定部１０６は表示部１０８への情報出力制御や、入力部１０９からユーザ入力受付制御を実行し、センサ情報と地図情報の関連付けをおこなうためのユーザインターフェースを提供するものである。
【００２６】
センサＤＢ１２６と地図ＤＢ１２７の構造を図３および図４を用いて説明する。センサＤＢ１２６にはセンサＩＤ３０１とセンサ種別３０２およびセンサに関する備考３０３を記録することができるテーブルがある。センサＩＤ３０１はセンサチップ１１０に貼り付けられたＩＤ１１１と関連付ける。これらの情報は設備にセンサチップ１１０を貼り付ける前に登録しておく。備考３０３にはセンサチップ１１０導入の形態や、計測値のフォーマットに関する情報を格納しておく。また、センサＩＤ３０１毎に計測値を時系列データとして格納しておく時系列ＤＢ３０４がある。一方、地図ＤＢ１２７では、センサチップ１１０の設置対象設備をオブジェクトとして捉え、オブジェクトを管理するテーブルの中でオブジェクトＩＤ４０１、オブジェクト名称４０２、位置４０３、設置したセンサチップ１１０のセンサＩＤ４０４を管理する。センサＩＤ４０４はセンサＤＢ１２６内のセンサＩＤ３０１と関連付けられる。消火栓や採水口など既設設備の情報は事前に登録しておくが、センサチップ１１０は後から貼り付けるのでセンサＩＤ４０４の欄は空欄にしておく。逆に杭２０１の場合はセンサチップ１１０を事前に内蔵しているが設置場所は決まっていないので、位置４０３を空欄にし、内蔵するセンサチップ１１０のＩＤ１１１と対応付けてセンサＩＤ４０４を登録しておく。地図情報としてこれら設備データを利用する場合には、地図描画データ４０５に格納されている道路や住宅図描画用データとともに重ね合わせて表示する。
【００２７】
図５にはセンサ管理装置１０１としてカメラ及びＧＰＳ機能付き携帯電話を利用した場合の実施の形態を示す。センサチップ１１０に貼り付けられた二次元コードＩＤ１１１をＩＤ読取部１０４であるカメラで撮影して取得する。自位置測位部１０２としてＧＰＳがあり、無線通信部１０３としてアンテナがある。さらに表示部１０８としてディスプレイがあり、入力部１０９としてカーソルキー５０１やテンキー５０２、決定ボタン５０３がある。
【００２８】
以上のシステム構成に基づき、システムの動作および処理フローを以下に述べる。まずセンサ管理装置１０１にて表示される初期画面を図６に示す。表示部１０８内にはセンサ情報取得ボタン６０１、センサ情報表示部６０２、周辺情報表示部６０３、登録ボタン６０４、終了ボタン６０５が表示される。周辺情報表示部６０３には現在位置を基準に周辺の地図情報を表示する。基準位置となる中心位置には十字型の基準アイコン６０７を表示し計測された現在位置を表示する。これら表示部１０８内の画面はカーソルキー５０１を用いて選択領域を上下に移動することができ、選択領域になっているときに決定ボタン５０３を押すことによって選択領域に応じた動作を実行する。例えば、終了ボタン６０５が選択領域のときに決定ボタン５０３を押すとセンサ管理アプリケーションが終了する。
【００２９】
周辺情報表示に関する処理フローを図７に示す。まず自位置測定部１０２によって現在位置を取得し（ステップ７０１）、現在位置をキーに地図情報管理部にアクセスして地図ＤＢから現在位置からの距離が規定値（例えば２５０ｍ）以下の設備データを周辺情報として検索して取得する（ステップ７０２）。取得した周辺情報は設備アイコン６０６によって周辺情報表示部６０３に表示する（ステップ７０３）。本実施の形態では、設備アイコン６０６にオブジェクトＩＤ４０１を記載している。
【００３０】
次に、センサ情報を取得する処理フローを図８に示す。まずセンサ情報取得ボタン６０１の押下を検知する（ステップ８０１）と、ＩＤ読取部１０４がＩＤ１１１を読み取って二次元コードの画像を取得し（ステップ８０２）、二次元コードをデコードしてセンサ情報を取得する（ステップ８０３）。取得したセンサ情報を表示部１０８中のセンサ情報表示部６０２に表示する（ステップ９０８）。
【００３１】
ここで、ＩＤ１１１から得られる情報量が少ない場合にはセンサＤＢ１２６からセンサ情報を取得することも可能である。この場合の処理フローを図９に示す。まずセンサ情報取得ボタン６０１の押下を検知する（ステップ９０１）と、ＩＤ読取部１０４がＩＤ１１１を読み取って二次元コードの画像を取得する（ステップ９０２）。次に無線通信部１０３によってセンサ情報管理部１２３にアクセスし（ステップ９０３）、ＩＤ１１１として二次元コードを送信する（ステップ９０４）。センサ情報管理部１２３では受信した二次元コードをデコードしてセンサＩＤ３０１を取得する（ステップ９０５）。センサ情報管理部１２３は取得したセンサＩＤ３０１をキーにセンサＤＢ１２６を検索して該当するセンサ情報を取得し（ステップ９０６）、得られたセンサ情報をセンサ情報設定部１０６に送信し（ステップ９０７）、表示部１０８中のセンサ情報表示部６０２にセンサ情報を表示する（ステップ９０８）。センサ情報表示結果を図１０に示す。ここではセンサ情報表示部６０２にセンサＩＤ３０１が「１２３」の「加速度センサ」であることをセンサ情報として表示している。
【００３２】
次に、取得したセンサ情報とセンサを設置した設備情報の関連付けをおこなうための処理フローを図１１に示す。まずカーソルキー５０１を用いて周辺情報表示部６０３を選択領域とする（ステップ１１００）。登録するセンサチップ１１０が杭２０１型かどうか判定し（ステップ１１０１）、杭２０１型でない場合には、周辺情報表示部６０３に表示されている設備アイコン６０６から関連付けたい設備アイコン６０６のオブジェクトＩＤ４０１を入力する（ステップ１１０２）。登録するセンサが杭２０１型の場合には後術するステップ１３０１に飛ぶ。ここではオブジェクトＩＤ４０１として「３」をテンキーから入力し決定ボタン５０３を押したものとし、図１０に示すようにオブジェクトＩＤ４０１が「３」の設備アイコン６０６をハイライト表示させている。次に登録ボタン６０４が押されたかどうか判別し（ステップ１１０３）、押された場合にはセンサアイコン１２０１を選択された設備アイコン６０６の位置に表示し（ステップ１１０４）、確認を求める（ステップ１１０５）。ステップ１１０５における確認画面を図１２に示す。確認ボタン１２０２を押した場合には地図情報管理部１２４にアクセスし（ステップ１１０６）、地図ＤＢ１２６内の該当設備データのセンサＩＤ４０４欄にセンサＩＤ３０１を対応付けて登録する（ステップ１１０７）。ステップ１１０５において戻るボタン１２０３を選択した場合には、ステップ１１００に戻る。
【００３３】
登録するセンサチップ１１０の外装が杭２０１型の場合の処理フローを図１３に示す。ステップ１１０１にて杭２０１型と判別された後、登録ボタン６０４が押されたかどうか判別し（ステップ１３０１）、押された場合にはセンサアイコン１２０１を基準アイコン６０７の位置に表示し（ステップ１３０２）、確認を求める（ステップ１３０３）。ステップ１３０３における確認画面を図１４に示す。確認ボタン１２０２を押した場合には地図情報管理部１２４にアクセスし（ステップ１３０４）、地図ＤＢ１２６内の該当設備データの位置４０３欄に現在位置を登録する（ステップ１３０５）。ステップ１３０３において戻るボタン１２０３を選択した場合には、ステップ１１００に戻る。
【００３４】
次に設備に取り付けられたセンサチップ１１０が計測する常時微動の閲覧方法を図１５および図１６を用いて述べる。図１５に地図情報管理部１２４での表示画面１５０１を示す。表示画面１５０１は、設備の識別子であるオブジェクトＩＤ４０１を表示するオブジェクトＩＤ表示部１５０２、オブジェクトＩＤに対応したオブジェクト名称４０２を表示するオブジェクト名称表示部１５０３、設備を地図上に表示する地図情報表示部１５０４、設備に貼り付けたセンサチップ１１０に対応したセンサＩＤ３０１を表示するセンサＩＤ表示部１５０５、センサ種別３０２を表示するセンサ種別表示部１５０６、時系列ＤＢ３０５をグラフ表示するグラフ表示部１５０７からなる。
【００３５】
図１６に表示画面１５０１を利用したシステム処理フローを示す。まず地図情報表示部１５０４に表示されている設備アイコン６０６に中から計測値をグラフ表示したい設備の設備アイコンを選択する（ステップ１６０１）。ここで、センサチップ１１０が貼り付けられている設備の設備アイコン６０６は区別表示されている。図１５では設備アイコン６０６ａ〜ｄのうち、センサチップ１１０が対応つけられているオブジェクトＩＤ「４」の設備アイコン６０６ｂとオブジェクトＩＤ「８」の設備アイコン６０６ｃが設備アイコン６０６ａおよび６０６ｄと区別表示されている。ここでは設備アイコン６０６ｃを選択することによって点滅表示し、オブジェクトＩＤ表示部１５０２とオブジェクト名称表示部１５０３に対応するオブジェクトＩＤ４０１およびオブジェクト名称４０２を表示することによって選択されていることを示している。次に設備アイコン６０６ｃに対応したオブジェクトＩＤ４０１をキーに地図ＤＢ１２７を検索し、関連するセンサＩＤ４０４を取得する（ステップ１６０２）。得られたセンサＩＤ４０４をキーにセンサＤＢ１２６から関連する時系列ＤＢ３０４を取得する（ステップ１６０３）。得られた時系列ＤＢ３０４を基に計測値の時系列トレンドグラフを生成しグラフ表示部１５０７に表示する（ステップ１６０４）。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、設備に貼り付けたセンサチップと地図情報としての設備と対応付けを簡便に実施することが可能になる。また、センサによって計測されるデータを設備と関連つけて地図情報として閲覧することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における常時微動計測システムの全体構成を表す図である。
【図２】センサチップを杭型の収容器に組み込んだ全体図の例である。
【図３】センサＤＢの内部データ構造の例を表す図である。
【図４】地図ＤＢの内部データ構造の例を表す図である。
【図５】センサチップに二次元コードを貼り付け、カメラおよびＧＰＳ機能付き携帯電話でセンサ管理装置を実現する場合の概観図の例である。
【図６】センサ管理装置の初期画面の例を表す図である。
【図７】周辺情報表示を地図情報として表示するための処理フローの例である。
【図８】センサ情報をローカルで取得し表示するための処理フローの例である。
【図９】センサ情報をセンサ情報管理部に問い合わせて取得し表示するための処理フローの例である。
【図１０】周辺情報表示部において設備アイコンを選択したことを表す図の例である。
【図１１】地図ＤＢにセンサチップを登録するための処理フローの例である。
【図１２】設備アイコンとセンサアイコンの対応付けを確認する表示画面を表す図の例である。
【図１３】杭型センサの設置位置を地図ＤＢに登録する処理フローの例である。
【図１４】杭型センサの設置位置を地図上で確認するための表示画面を表す図の例である。
【図１５】地図情報管理部で常時微動計測結果を閲覧するための表示画面を表す図の例である。
【図１６】常時微動計測結果をグラフ表示するための処理フローの例である。
【図１７】センサチップのブロック構成及び外観イメージを示す図の例である。
【符号の説明】
１０１…センサ管理装置、１１０…センサチップ、１１２…センサ、１１３…ＬＳＩ、１１８…レシーバ、１２２…ネットワーク、２０１…杭、３０４…時系列ＤＢ、５０１…カーソルキー、５０２…テンキー、５０３…決定ボタン、６０１…センサ情報取得ボタン、６０２…センサ情報表示部、６０３…周辺情報表示部、６０４…登録ボタン、６０５…終了ボタン、６０６…設備アイコン、６０７…基準アイコン、１２０１…センサアイコン、１２０２…確認ボタン、１２０３…戻るボタン、１５０１…表示画面、１５０２…オブジェクトＩＤ表示部、１５０３…オブジェクト名称表示部、１５０４…地図情報表示部、１５０５…センサＩＤ表示部、１５０６…センサ種別表示部、１５０７…グラフ表示部。

Claims

計測値を無線通信によって送信可能なセンサチップと、
該センサチップにて計測された計測値を格納するセンサデータベースと、
該センサデータベースへのアクセスを管理するセンサ情報管理部と、
該センサチップからの計測値を受信してネットワークを介して該センサ情報管理部にアクセスするレシーバと、
該センサチップを設置する設備と該設備の位置情報とが予め登録された地図データベースと、
該地図データベースへのアクセスを管理する地図情報管理部と、
該センサチップの設置位置を該地図データベースに登録するセンサ管理装置と、を有するセンサネットワークシステムであって、
該センサ管理装置は、該地図データベースに予め登録された設備を含めて地図を表示する表示部と、該センサチップのセンサＩＤを読み取るセンサＩＤ読取部と、該地図に表示された設備のうち該センサＩＤ読取部で読み取られたセンサＩＤと関連付ける設備を入力する入力部と、を備え、
該地図データベースは、該センサ管理装置からの指示に従って、該入力部で入力された設備の予め登録された位置情報と、該センサＩＤ読取部で読み取られたセンサＩＤとを関連付けて登録することを特徴とするセンサネットワークシステム。
請求項１記載のセンサネットワークシステムにおいて、
該表示部は、該入力部で入力された設備の予め登録された位置情報と該センサＩＤ読取部で読み取られたセンサＩＤとを関連付けて登録するための登録ボタンを表示することを特徴とするセンサネットワークシステム。
請求項２記載のセンサネットワークシステムにおいて、
該表示部は、該設備を示す設備アイコンを地図上に表示し、該設備アイコンが選択されたときは、該設備アイコンの位置に該センサチップを示すセンサアイコンを地図上に表示することを特徴とするセンサネットワークシステム。
請求項３記載のセンサネットワークシステムにおいて、
該表示部は、該設備アイコンが選択されたときは、他の設備アイコンと区別可能な表示を行うことを特徴とするセンサネットワークシステム。
請求項３記載のセンサネットワークシステムにおいて、
該表示部は、現在位置を示す基準アイコンを表示し、該登録ボタンにより該設備アイコンが選択されたときは、該基準アイコンの位置に該センサチップを示すセンサアイコンを地図上に表示することを特徴とするセンサネットワークシステム。