JP5710687B2 - センサを用いた測定機器 - Google Patents

Description

本発明は、センサで測定した温度又は湿度等のデータを、通信回線を介して接続された端末機器上に送信してデータの遠隔管理を行う測定機器に関し、特に、端末機器で作動するアプリケーションが送信されたデータを直接処理できることを特徴とするものである。

農家が作物をハウスで栽培する場合、ハウス内の温度や湿度は作物の生長を管理する上で常に制御しておく必要がある。例えば、冬期の夜間ボイラーが停止した場合や、苗の植え付け時期にハウス天窓を開けたまま閉め忘れると、ハウス内の温度が予想以上に低下してしまう。そのため、ハウス内の管理を怠らないように注意を払う必要がある。

農家の自宅近くにハウスが設置されていればハウス内の温度等をチェックし易いが、必ずしもそうとは限らない。さらに、複数のハウスが家から遠隔地に点在していることも多く、すべてのハウスを巡回して所望の温度管理がされているかを把握するには時間がかかってしまい、確認が必要であったハウスに迅速に行くことができなかった。また、外出時に気温の変化を感じてハウス内の温度が気になったものの、実際の状況をリアルタイムで確認することができないという問題があった。

また、過去に作物がうまく成長した時の栽培条件を同じ様に適用すれば良いことが分かっていても、そのときの個々の具体的な栽培条件がどのような内容であったかが不明であり、正確に再現したり、微調整をすることが中々困難であった。

そこで、食物の栽培環境をコンピュータで自動制御しながら育成し、ネットワークを介して育成結果を監視するシステムが開示されている（例えば、下記に示す特許文献１公報）。また、水槽内の観賞魚への給餌を遠隔制御で行えるようにするための水槽監視システムが開示されている（例えば、下記に示す特許文献１公報）。

特開２００２−２９７６９０号公報 特開２００５−２２９８３５号公報

しかしながら、特許文献１の栽培支援システム及び養液栽培システムは、栽培支援センターに設置された農場管理サーバ、データベースサーバ、閲覧用サーバを有する中央情報処理装置や、契約ユーザの農場内外に設置された農場サーバ及び情報処理装置等が通信ネットワークを介して結合された構成であり、大規模且つ高価なシステムが必要となる。

また、特許文献１の水槽監視システムのセンササーバは、図３に示すとおり、ＣＰＵ、メモリ、バス、センサインタフェース部などを備えればよく、農場管理サーバなどの大規模な情報処理装置を要しないため、特許文献１のシステム構成に比べれば小規模に低廉で構築することができる。しかしながら、特許文献２は、温度センサによる測定結果に基づきヒータのＯＮ/ＯＦＦ、所定の時間間隔に照明装置のスイッチをＯＮにすること、所定の時間になると餌を水槽内に吐出させるための餌供給口ゲートを開放すること、Ｗｅｂカメラで撮影した画像データを携帯端末に送ることを、携帯端末からの遠隔操作で制御できることを開示しているに過ぎない。すなわち、センサにより計測したデータをインターネットなどの通信回線を介して携帯端末に送出できるとしても、携帯端末上で作動するアプリケーションがその計測データを使用できるためには、Ｗｅｂサーバが計測データを変換してアプリケーション用に加工しなければならない。その結果、携帯端末はリアルタイムでデータ変換された計測データによるアプリケーションを作動させることができない。

そこで、本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、市販のセンサを用いて捕捉した測定データを遠隔の端末機器でリアルタイムにダイレクトに受信し、端末機器上のアプリケーションが当該測定データを容易にリアルタイムで処理できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の測定機器は、植物、動物及び微生物が配置された環境をあらわすデータを取得するための１又はそれ以上の測定センサと、前記測定センサにより取得される測定データをネットワーク通信回線に送出するように構成されたコンバーターとを備え、前記ネットワーク通信回線を介して、前記ネットワーク通信回線に接続された１以上の情報処理端末からのリクエストを受信すると、前記コンバーターは、前記測定データをＪＳＯＮ（JavaScript Object Notation）フォーマットに変換し、変換後の測定データを前記携帯機器に向けて返信する。

また、特に、コンバーター内に測定データをＪＳＯＮフォーマットに変換する変換機能が組み込まれていること、及びネットワーク通信回線に接続された１以上の情報処理端末は前記変換後の測定データをリアルタイムで受信し、情報処理端末上の任意のアプリケーションによって測定データが使用されることを特徴とする。

本発明の測定機器は、植物、動物及び微生物が配置された環境をあらわすデータを取得するための測定センサと、測定センサにより取得される測定データをネットワーク通信回線に送出するように構成されたコンバーターとを備え、特に、ネットワーク通信回線を介して、ネットワーク通信回線に接続された情報処理端末からのデータ要求のリクエストを送信すると、コンバーターは測定データをＪＳＯＮフォーマットに変換し、変換後の測定データを前記携帯機器に向けて返信するように構成されているため、携帯機器上で起動するアプリケーションは送信されたデータをリアルタイムで受信するとともに、すでにＪＳＯＮフォーマットに変換された測定データをアプリケーションで簡単に読み書きすることができる。これは、測定機器のコンバーターがＷｅｂサーバーとして機能し、携帯機器上のアプリケーションからのリクエストに応じてＪＳＯＮフォーマットで測定データを返すものである。これにより、各ユーザごとに低廉な測定及びオンライン監視システムを構築することができる。

本発明の測定機器を含むモニタリングシステムの全体構成図である。 携帯機器上のアプリケーションを用いた測定データの表示例を示す。 測定機器から携帯機器へ測定データを送信するときの手順を示すフロー図である。 データ転送及びブラウザ表示のための詳細仕様の設定画面例である。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の測定機器を用いた一例を示す全体図である。図１は、農家のハウス内の温度を測定機器で測定し、無線通信ネットワークを介して測定データを携帯電話などの携帯機器に送信する例をあらわしている。
図１に示す本実施形態の場合、測定機器１０は防水ボックス内に温度センサ本体２及びコンバーター３を配置してハウス内の操作及び視認し易い任意の場所に固定しながら、温度センサ本体２からケーブル分離された温度センサ１ａ、１ｂがハウス内部及び外部の所望の位置の温度を測定する。なお、使用場所や使用目的に応じて、温度センサ本体２とセンサ部１ａ、１ｂを一体型にしてもよい。なお、ハウス内部のみの温度測定を行うこともある。

温度センサ本体２の表示部２ａには温度センサ１ａ、１ｂの測定結果をリアルタイムで表示することが可能あり、ハウスに出向き実際の温度を確認する場合は温度表示がされていると便利であるとともに、温度センサ１ａ、１ｂが故障しているか否かを判別する上でも表示部があった方が好都合である。

温度センサ本体２は、温度センサ１ａ、１ｂが測定したデータをＲＳ２３２などのシリアルインタフェース（不図示）を介してコンバーター３と接続されている。このコンバーター３は、ルーターを介して、汎用的なＴＣＰ/ＩＰプロトコル等によりインターネット４などの公衆回線に常時接続する。なお、ネットワーク環境がないハウスで測定機器１０を使用するには、パブリックな携帯電話網を利用してインターネットに接続すればよい。この場合、コンバーター３にモバイルルータやモバイルデータカードを接合して携帯電話網に接続し、ネットワーク通信が行えるようにしてもよい。

コンバーター３は、任意に設定可能な時間間隔で温度センサ本体２から測定データを読出す。コンバーター３が測定データを読出すとＲＳ２３２などで結合されたＰＣ（不図示）に一旦記憶できるようにしてもよい。

測定データは、インターネット４を介して遠隔地の携帯機器６などに送信され、携帯機器６上で所定のアプリケーションを起動させるとハウス内の温度等が表示画面に表示される。図２は、温度、湿度、ＣＯ₂の測定結果を表示した画面例を示している。

また、図２にも示すとおり、温度や湿度等の測定データを単に表示するだけでなく、グラフや折れ線形式で表示したり、測定場所に設置したカメラ５からの映像とデータを同時に表示させたり、アルバムとして記録したり、他のホームページに貼付けたり、測定値が所定の閾値を超えると警告メールを送信したりといったような、アプリケーション上で測定データを様々に加工すると、ユーザの利便性が格段に向上する。

そのためには、温度や湿度等の生の測定データがインターネット４上に送出して、Ｗｅｂデータベースサーバで記憶してからデータ加工することが考えられる。しかし、例えば、ＲＳ２３２プロトコルでリアルタイムに送信されてくる測定データをそのまま扱うことは、携帯機器６のアプリケーション開発者にとって容易ではない。一般的には、何らかのデータ形式に変換してアプリケーション開発のために容易に書き出しや読み込みができることが要求され、しかも、バッチ方式でデータ変換可能なデータ（例えば、.csv形式）でなくてリアルタイム加工ができることが望ましい。

また、セキュリティを確実に保持したいユーザにとって、測定データをインターネット４上のＷｅｂデータベースサーバに記憶することはできるだけ避けたいという要望もあるとともに、そもそもハウス等の測定現場にＰＣを設置して置くことが必要となってしまう。

そこで、本願発明の測定機器１０は、コンバーター３がネットワーク４を介した外部からのリクエストに応じて若しくは常時、測定データをＪＳＯＮ（JavaScript Object Notation）フォーマットに変換するJSON変換機能を備えている。ＪＳＯＮは、ウェブブラウザなどで使用されるＪａｖａ（Ｒ）スクリプトをベースにしたもので、ＪＳＯＮフォーマットに変換されたデータはＪａｖａ（Ｒ）スクリプトで簡単に読み込める。そのため、ＪＳＯＮデータを単純な処理で書き出しや読み込みができるため、携帯機器上のアプリケーション開発が容易となる。

また、Ｗｅｂサーバが行うのではなくコンバーター３自体がＪＳＯＮ変換機能を備え、これによりＪＳＯＮフォーマットに変換された測定データをリアルタイムでインターネット４を介して携帯機器６に渡すことができることから、測定現場にＰＣを置かなくてもよく、あたかも温度センサ１ａ、１ｂと携帯機器６が直接ワイヤレスでつながっている環境を作ることができる。

このように、一般的には、コンバーター３が測定データをネットワーク４通信上に送出してＷｅｂデータベースサーバに当該測定データを記憶しておいてからデータの変換/加工を行っていたのに対し、本願発明のコンバーター３は、携帯機器６上のアプリケーションがデータ送信のリクエストに応じてコンバーター３自体がＪＳＯＮフォーマットに変換した測定データを携帯機器６へ返信することが特徴になっている。

図２の表示画面は一例であり、ＪＳＯＮフォーマットに変換した測定データを使用して、任意のアプリケーションは、表示する内容及びその形式を任意にデザインすることができる。特に、リアルタイムで変換後の測定データを処理できることから、測定現場の環境を遠隔地に居ながら即座に分かり易く把握することが可能となる。

図３は、測定データを測定機器１０から携帯機器６へ送信するときの手順を示すフロー図である。図３に示すとおり、まず、測定機器１０がインターネット４などのネットワークに接続されていることを確認する。温度センサ１ａをハウス内の所望の場所に設置する（ステップＳ３１）。なお、ハウス外の温度との比較をしたいときは、温度センサ１ｂをハウス外に設置すればよい。

温度センサ本体２は、温度センサ１ａ、１ｂが測定した温度データを（ステップＳ３２）、コンバーター３に転送する（ステップＳ３３）。コンバーター３は、ネットワーク４を介して携帯機器６からデータ転送のリクエストを受信しているかを常時監視している（ステップＳ３４）。携帯機器６は、所定のアプリケーションを起動させ、図４に示すような、データ転送及びブラウザ表示のための詳細な仕様（具体的には例えば、１分ごとの測定データを３０分毎に平均値として、多測定折れ線グラフで表示する）を設定しておく。

コンバーター３が携帯機器６からのリクエストを受信した場合（ステップＳ３５のＹｅｓ）、リクエスト仕様に従い計測した温度データをＪＳＯＮフォーマットに変換する（ステップＳ３６）。上記の仕様例の場合、温度センサ１ａ、１ｂそれぞれが測定した１分毎の温度値をＪＳＯＮフォーマットに変換し、携帯機器６を識別するネットワーク３上のＩＰアドレスを宛先として返送する（ステップＳ３７）。携帯機器６のアプリケーションは、コンバーター３から送信される３０個の温度データを用いて平均値を計算し、３０分間のハウス内外の温度値として多測定折れ線グラフ上の最新の測定結果として表示する（ステップＳ３８）。アプリケーションを終了するまで、これが繰り返される（ステップＳ３９）。

上記手順により、携帯機器６のユーザは、どこに居てもハウスの温度が気になったときに、ネットワーク４を介して測定機器１０に向けてデータ転送の割込み処理リクエストを送信すれば、携帯機器１０の表示画面にリクエスト仕様に従ったハウスの状況を表示させることができる。また、上記リクエスト仕様において異常を示す閾値を設定しておき、所定のアプリケーションは、受信した測定データが閾値を超えている場合にお知らせメール設定で温度異常を自動通知させるようにすることも可能である。これにより、ユーザが遠隔地にいても、ハウスの異常事態を迅速に把握できるので、作物等が甚大な被害を受ける前に任意の手段を講じることができるようになる。

測定機器１０（コンバーター３）はこのリクエストを受けてリクエスト仕様に従って測定した温度データをＪＳＯＮフォーマットでリアルタイムに携帯機器６に向けて送信できる。その結果、携帯機器６上で起動するアプリケーションは送信されたデータをリアルタイムで受信するとともに、すでにＪＳＯＮフォーマットに変換された温度データを表又はグラフ形式で容易に加工できる。例えば、過去の同年月の測定データとの比較を、リアルタイムで折れ線グラフにより表示してもよい。

本願発明の測定機器１０は、ユーザが専用サーバーやデータベースなどの大がかりなシステムを準備することなく、市販の測定センサを付けた測定機器を現場に設置するだけでデータを測定できる。したがって、大規模システムは何ら不要となり、低廉な測定及び監視システムを構築することが可能となり、農家などの一般ユーザ向けのモニタリングシステムを提供する。

また、測定センサで測定する対象は、ハウスなどの農作物に限定されるわけではない。例えば、海や川に生存する生物に対して本発明の測定機器１０を使用できる。また、麹菌などの菌類は、所定の温度範囲及び湿度範囲に一定に保つことが要求されるため、菌類を含む微生物が置かれている温度や湿度などを測定するのにも本発明の測定機器１０は好都合である。

なお、本実施例はハウス内の温度を測定する例のため温度センサ１ａ、１ｂを記載したが、センサの種類は任意なものが可能である。例えば、測定対象に応じて、湿度センサ、電流・電圧センサ、照度センサ、酸素濃度センサ、ｐＨセンサ、風速センサ、紫外線センサ、騒音センサ、水分センサ、及びこれらセンサの組合わせを使用することができる。

１ センサ
２ 温度センサ本体部
３ コンバーター
４ インターネット
５ カメラ
６ 携帯機器

Claims (1)

1. 植物、動物及び微生物が配置された環境をあらわすデータを取得するための１又はそれ以上の測定センサと、
   前記測定センサにより取得される測定データをネットワーク通信回線に送出するように構成されたコンバーターとを備えた測定機器であって、
   前記ネットワーク通信回線を介して、前記ネットワーク通信回線に接続された１以上の情報携帯端末からのリクエストを受信すると、前記コンバーターに組み込まれたＪＳＯＮフォーマット変換機能は、前記情報携帯端末上で起動する任意のデータ表示アプリケーションによる各表示のために前記リクエストに含まれる時間間隔に従い前記測定データをＪＳＯＮ（JavaScript Object Notation）フォーマットに変換し、前記ネットワーク通信回線に接続するサーバに記憶することなく直接、変換後の測定データを前記情報携帯端末に向けて返信し、これを受けて前記情報携帯端末は、前記任意のデータ表示アプリケーションを用いて前記変換後の測定データ及びカメラからの映像データを同時に表示させ、且つ、測定データが所定の閾値を超えると警告メールを送信することを特徴とする測定機器。