JP5806014B2 - センサ端末、センサネットワークシステム及びセンサ端末制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、一定空間内での環境を監視及び管理するセンサネットワークシステムの構成要素であるセンサ端末に関し、特に、内部に有するセンサからの検知データを外部へ送信、及び、該センサに対して動作制御を行うセンサ端末、該センサ端末を有するセンサネットワークシステム及びセンサ端末制御方法に関するものである。

近年、通信技術、特に無線通信技術の進歩に伴い、複数のセンサ付無線端末を散在させ、その端末同士が協調して環境や物理的状況を採取する無線ネットワークシステムが提唱されている。このようなシステム概念はセンサネットワークシステムと呼ばれており、多様な分野への応用が期待されている。

一例をあげると、発電設備から末端の電力機器までをセンサ付通信端末のネットワークで結ぶ構成がある。このような構成にすると、電力需要と供給双方の情報を取得し、電力網内での需給バランスを最適化できると考えられる。この構成はスマートグリッドと呼ばれ、米国で提案されたシステムである。

また、上記のような非常に広範囲の情報取得ではなく、限定的な空間管理を目的に情報取得を行う用途もある。例えば、半導体製造におけるクリーンルームの清浄度監視及び管理、病院等での空気感染防止のための空調管理、ホームセキュリティ関連分野（車両盗難監視、屋内不審者侵入監視、火災監視等）等、応用できる分野は幅広い。

ここでは、一例として、クリーンルームの清浄度監視及び管理についてとりあげる。
近年の半導体製造技術は微細化の一途をたどり、半導体製造装置を設置するクリーンルーム内の清浄度の向上およびその維持への要求が高まっている。このため、クリーンルーム内に設置する製造装置や空調機器に対し、発塵量の低減を目的とした開発が進められている。同時に、発塵の主因の一つである作業者数の低減を行い、クリーンルーム内の無人化及び自動化を進めている。このため、クリーンルーム内の清浄度監視を作業者が行うのではなく、クリーンルーム内の清浄度情報をセンサが自動的に取得し、その情報を無線通信で送信する。そして、その情報は基地局を介して監視用コンピュータに受信され、その情報を元に監視用コンピュータが空調装置等の運転制御する構成が特許文献１に開示されている。

特開２００５−２８２９０８号公報

しかしながら、このような構成では、センサ端末と基地局とは一対一での通信となるため、設置されるセンサ端末数が多いほど、基地局が全てのセンサ端末から情報を受信するために長時間かかる。このため、全体の環境をリアルタイムで把握、監視することが出来ないという問題がある。また、監視用コンピュータは、この環境監視情報を受信すると同時に、空調装置等への制御を判断しなければならない。上述したようにリアルタイムで環境を監視できないため、監視用コンピュータの制御判断に遅れが発生し、環境変化に即時対応できないという問題がある。

そこで、本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、環境変化を検知して、情報取得を行うとともに、環境管理を即時に行うセンサ端末、センサネットワークシステム及びセンサ端末制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明のセンサ端末の第１の特徴は、周囲環境を検知し、検知データを外部へ送信するセンサ端末であって、周囲環境に空気流を生成する空気流制御装置の起動あるいは駆動状況を変更する起動制御部と、起動制御部に比べ低消費電力で駆動し、周囲の空気流の方向及び流速の少なくともいずれか一方を空気流検知データとして取得するフローセンサと、空気流検知データに応じて、空気流制御装置の起動制御部を制御する制御部とを備えることを要旨とする。
かかる特徴によれば、センサ端末の周囲環境をフローセンサが検知し、どのような周囲環境で空気流制御装置を起動するもしくは駆動状況を変更するかセンサ端末内部で判断し、必要な場合にのみ空気流制御装置を起動することができる。このため、必要と判断されると即時に空気流を生成することが可能となり、周囲環境を管理できる。また、起動判断をセンサ端末自体が行うため、センサ端末において起動判断に要する通信作業が発生しない。このため、センサ端末の消費電力を抑え、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。

本発明のセンサ端末の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に記載のセンサ端末において、周囲環境の変化に基づいて発電し、駆動することを要旨とする。
かかる特徴によれば、検知データを取得していない期間の電力消費がないため、バッテリー寿命を長くでき、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。

本発明のセンサ端末の第３の特徴は、本発明の第１の特徴に記載のセンサ端末において、制御部は、空気流検知データが所定値に対し変動した時に、起動制御部を介して空気流制御装置の駆動状況を変更することを要旨とする。
本発明のセンサ端末の第４の特徴は、本発明の第３の特徴に記載のセンサ端末において、制御部は、空気流検知データが所定値に対し変動した時に、起動制御部を介して空気流制御装置を起動することを要旨とする。
かかる特徴によれば、周囲環境の変動をフローセンサが検知し、周囲環境の変動情報を元に、必要な場合に必要な空気流分だけ空気流制御装置を起動させることができる。このため、周囲環境の変動によって、必要な量の空気流のみが生成できる。また、不必要な場合は、空気流制御装置は起動しないため、空気流制御装置は元より、センサ端末の電力消費がない。このため、センサ端末のバッテリー寿命を長くでき、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。

本発明のセンサ端末の第５の特徴は、本発明の第３の特徴に記載のセンサ端末において、空気流検知データの所定値に対する変動は、空気流検知データが予め定められた所定範囲から脱する変動であり、駆動状況の変更は、周囲環境の空気流の流速及び方向を所定範囲に戻すことを要旨とする。
かかる特徴によれば、周囲環境の空気流が所定範囲となれば、この環境変化をフローセンサが検知し、空気流制御装置を起動し、周囲環境の空気流を所定範囲にする空気流を生成する。このため、周囲環境の空気流を常に一定範囲になるよう制御することが可能となる。

本発明のセンサ端末の第６の特徴は、本発明の第４の特徴に記載のセンサ端末において、空気流検知データの所定値に対する変動は、空気流検知データに含まれる空気流の方向が、予め定められた方向への変動であることを要旨とする。
かかる特徴によれば、懸念される方向への空気流を検知すると、空気流制御装置が懸念方向への空気流を阻害する空気流を生成する。このため、発生してほしくない空気流を抑制することが可能となる。

本発明のセンサ端末の第７の特徴は、本発明の第１の特徴に記載のセンサ端末において、空気流検知データに応じて、制御部により起動し、周囲環境の情報を取得する周囲環境検知センサを備えることを要旨とする。
かかる特徴によれば、センサ端末周囲の環境をフローセンサが検知し、周囲環境で周囲環境検知センサを起動するかを判断し、必要な場合にのみ周囲環境検知センサを起動することができる。このため、必要な周囲環境を検知しそこなうことがなくなる。また、不必要な周囲環境検知センサは起動しないため、電力消費がなく、バッテリー寿命を長くでき、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。

本発明のセンサ端末の第８の特徴は、本発明の第１の特徴に記載のセンサ端末において、空気流制御装置を内部に備えることを要旨とする。
かかる特徴によれば、センサ端末単独で周囲環境情報を取得し、空気流制御装置の駆動により周囲環境を管理できる。

本発明のセンサ端末の第９の特徴は、本発明の第１の特徴に記載のセンサ端末において、空気流制御装置が起動した一定時間経過後、空気流検知データが所定範囲内である場合に、制御部が起動制御部を介して空気流制御装置を停止することを要旨とする。
かかる特徴によれば、検知データに基づいて駆動した空気流制御装置を、一定時間後に停止できる。このため、周囲環境が所定状況に達した後、空気流制御装置を停止できるため、電力消費を低減できる。

本発明のセンサネットワークシステムの第１の特徴は、センサ端末と、通信制御装置とを備え、センサ端末は、センサ部と、空気流制御装置部と、センサ部の動作を制御する制御部と、センサ部の情報を送信する通信部とを備え、センサ部は、空気流制御装置部に比べ低消費電力で駆動し、周囲の空気流の方向もしくは流速の少なくともいずれか一方を空気流検知データとして取得するフローセンサを備え、制御部は、空気流検知データに応じて、空気流制御装置部の起動を制御し、通信制御装置は、センサ端末から送信された情報を受信することを要旨とする。
かかる特徴によれば、センサ端末の周囲環境をフローセンサが検知し、どのような周囲環境で空気流制御装置を起動するかセンサ端末内部で判断し、必要な場合にのみ空気流制御装置を起動することができる。このため、周囲環境が変動すると同時に空気流を生成することが可能となり、周囲環境を管理できる。また、外部装置は、センサ端末の判断情報のみを通信するため、センサ端末との通信回数が少なく、センサ端末の消費電力を抑え、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。

本発明のセンサネットワークシステムの第２の特徴は、本発明の第１の特徴に記載のセンサネットワークシステムにおいて、フローセンサは、周囲の環境の変化に基づいて発電し、駆動することを要旨とする。
かかる特徴によれば、空気流検知データを取得していない期間の電力消費がないため、センサ端末のバッテリー寿命を長くでき、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。

本発明のセンサネットワークシステムの第３の特徴は、本発明の第１の特徴に記載のセンサネットワークシステムにおいて、制御部は、空気流検知データが所定値に対し変動した時に、空気流制御装置を起動することを要旨とする。
かかる特徴によれば、周囲環境の変動をフローセンサが検知し、周囲環境の変動情報を元に、必要な場合にだけ空気流制御装置を起動させることができる。このため、周囲環境の変動によって、必要な量の空気流のみが生成できる。また、不必要な場合は、空気流制御装置は起動しないため、電力消費がなく、バッテリー寿命を長くでき、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。

本発明のセンサネットワークシステムの第４の特徴は、本発明の第１の特徴に記載のセンサネットワークシステムにおいて、センサ端末は複数あり、複数のセンサ端末は、それぞれ固有の識別データを有し、通信部は、センサ部の情報とともに、識別データを送信することを要旨とする。
かかる特徴によれば、外部装置はどのセンサ端末からの通信かを容易に判断できる。このため、効率的な情報処理が可能となる。本発明のセンサ端末制御方法の特徴は、フローセンサが周囲環境の変化に基づいて駆動し、周囲環境の空気流の方向及び流速を空気流検知データとして取得する空気流検知データ取得ステップと、空気流検知データに応じて、空気流制御装置に電力を供給するとともに制御信号を送信し、空気流を生成する周囲環境管理ステップと、空気流検知データと空気流制御装置の駆動情報とを送信することを要旨とする。
かかる特徴によれば、センサ端末の周囲環境をフローセンサが検知し、どのような周囲環境で空気流制御装置を起動するもしくは駆動状況を変更するかセンサ端末内部で判断し、必要な場合にのみ空気流制御装置を起動することができる。このため、必要と判断されると即時に空気流を生成することが可能となり、周囲環境を管理できる。また、起動判断をセンサ端末自体が行うため、センサ端末において起動判断に要する通信作業が発生しない。このため、センサ端末の消費電力を抑え、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。

周囲環境を検知して必要な環境制御を即時に行うことで、周囲環境情報把握と環境管理を精度よく行うことが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係るセンサ端末を有するセンサネットワークシステムの構成を示す構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムにおけるセンサ端末および空気流制御装置の構成を示す構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムにおける通信制御装置の構成を示す構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムにおける外部装置の構成を示す構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムの処理動作を示すフローチャート図である。 本発明の第２の実施形態に係るセンサネットワークシステムにおけるセンサ端末の構成を示す構成図である。 本発明の第３の実施形態に係るセンサネットワークシステムの構成を示す構成図である。 本発明の第３の実施形態に係るセンサネットワークシステムにおけるセンサ端末の構成を示す構成図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明に係る第１の実施形態を、図１から図５を参照して説明する。なお、本実施形態に係るセンサネットワークシステム１０００は、半導体製造を行うクリーンルーム内の空気清浄度を監視及び管理に用いるシステムである。
（全体構成）
図１は、本実施形態に係るセンサネットワークシステム１０００の構成を示す。センサネットワークシステム１０００は、センサネットワーク１及び外部装置２と、センサネットワーク１と外部装置２相互を接続する通信回線３からなる。

センサネットワーク１は、通信制御装置４と複数のセンサ端末５からなる。さらに、通信制御装置４は前述の通信回線３で外部装置２と接続されている。複数のセンサ端末５各々と通信制御装置４とは無線通信により、相互でデータ送受信できる。また、センサ端末５は空気流制御装置５２１と接続されており、有線でデータ送受信できる。

複数のセンサ端末５各々は異なった識別番号（ＩＤ）が設定され、複数のセンサ端末５を個別に識別できるよう構成されている。
なお、図１では、通信制御装置４と外部装置２とは別に設け、通信回線３で結ぶ構成を示したが、通信制御装置４に外部装置２の機能を付加して同一装置としてもよい。
また、図１では外部装置２と接続されるセンサネットワーク１は単数であるが、複数のセンサネットワーク１が存在する構成も可能である。

（センサ端末と空気流制御装置の構成）
センサネットワーク１におけるセンサ端末５および空気流制御装置５２１の構成について、以下に詳細に示す。図２に、センサ端末５および空気流制御装置５２１の構成を詳細に示す。
センサ端末５は、フローセンサ５１１、空気流制御装置５２１の起動制御部５２２、ＣＰＵ５４１、記憶部５４２、無線通信用ＩＣ５６１、アンテナ５６２、バッテリー５７を有する。また、空気流制御装置５２１はセンサ端末５の外部に設置され、センサ端末５内部に設けられた起動制御部５２２と空気流制御装置５２１間で信号送受信できるよう接続されている。

フローセンサ５１１は、周囲の空気流の流速もしくは方向の少なくともいずれか一方を測定するセンサである。フローセンサ５１１は、フィンの回転で発電して空気流を測定する方式、熱源からの温度分布を利用して測定する方式、超音波の伝達速度差を利用して測定する方式、ピトー管等のセンサを用いることができる。
空気流制御装置５２１の起動制御部５２２は、空気流制御装置５２１の起動や稼動状態を制御する。

ＣＰＵ５４１は、演算処理機能等を備えたマイクロコンピュータ等から構成される、情報処理部である。ＣＰＵ５４１は、各センサ及び無線通信用ＩＣ５６１、記憶部５４２それぞれと接続されている。フローセンサ５１１が取得した空気流検知データのデータ処理及び空気流制御装置５２１の起動制御部５２２の指示制御、無線通信用ＩＣ５６１や記憶部５４２への指示等を行う。
記憶部５４２は、センサ端末ＩＤやフローセンサ５１１が取得した空気流検知データ、ＣＰＵ５４１が用いる各種プログラムが格納されている。

無線通信用ＩＣ５６１は、ＣＰＵ５４１からの指示を元に、アンテナ５６２を経て通信制御装置４と無線通信によるデータ送受信を行う。
バッテリー５７は、空気流制御装置５２１及びアンテナ５６２をのぞく他の構成に接続され、電力供給を行う。

センサ端末５に接続された空気流制御装置５２１は、空気流を生成する装置である。空気流制御装置５２１は、例えば、ファン、コンプレッサー及び空気流の方向を制御する回転モータ等で構成できる。これらのうちから、所望の空気流が得られる装置を選択すればよい。また、空気流制御装置５２１は外部から有線で電力供給される。
この空気流制御装置５２１の駆動は、センサ端末５内部に設けられた起動制御部５２２からの制御により行う。なお、起動制御部５２２から空気流制御装置５２１への信号送信は、無線通信もしくは有線通信どちらでもよい。

（通信制御装置）
次に、センサネットワーク１における通信制御装置４の構成について説明する。図３に、通信制御装置４の構成を示す。
通信制御装置４は、ＣＰＵ４４１、記憶部４４２、無線通信用ＩＣ４６１、アンテナ４６２、外部装置２との通信用インターフェース４９、を有する。

無線通信用ＩＣ４６１は、アンテナ４６２を経て、センサ端末５から送信されるデータの受信及び各センサ端末５への制御命令の送信等を無線通信で行う。
ＣＰＵ４４１は、無線通信用ＩＣ４６１を経て受信した各センサ端末５からのデータ処理、外部装置２に接続される通信用インターフェース４９に対するデータ送受信制御、記憶部４４２へのデータ読み書き等を制御する。

記憶部４４２は、各センサ端末５からのデータ、ＣＰＵ４４１が用いる各種プログラムが格納されている。
通信インターフェース４９は、通信回線３を経て、外部装置２と通信制御装置４との間でデータ送受信を行う。

また、通信制御装置４全体を駆動する電力は、外部から有線４７２で供給され、電源ＩＣ４７１を経て各構成に電力を供給する構成である。しかし、電力の有線供給が難しい場合、通信制御装置４内にバッテリーを搭載し、バッテリーから通信制御装置４の各構成に電力を供給する構成でも実施可能である。

（外部装置）
次に、外部装置２の構成について説明する。図４に、外部装置２の構成を示す。
外部装置２は、センサネットワーク１から送信されるデータの各種処理を行うための装置であり、例えば、通信機能を備えたコンピュータによって構成される。
外部装置２は、ＣＰＵ２４１、記憶部２４２、通信制御装置４との通信用インターフェース２９からなり、加えて、入力部２８１、表示部２８２を備えている。

通信用インターフェース２９は、通信回線３を経て、通信制御装置４との間でデータ送受信を行う。
ＣＰＵ２４１は通信用インターフェース２９で送受信されるデータの各種処理を行う。同時に、ＣＰＵ２４１は、その演算機能に基づいて、通信制御装置４や各センサ端末５への指示制御を行うことができる。ＣＰＵ２４１と接続された記憶部２４２はＣＰＵ２４１における各種処理を行うための各種プログラムやデータを記憶している。

また、ＣＰＵ２４１には、ＣＰＵ２４１を介して記憶部２４２へ各種情報の入力、更新等を行うための入力部２８１（キーボード、マウス等）や表示部２８２（ディスプレス等）が接続されている。
上記構成により、外部装置２は、センサネットワーク１からの空気流検知データに応じて、ユーザに対する情報提供や各種情報処理を行うものであるが、外部装置２の構成は、図４に示す構造に限られるものではない。例えば、外部装置２として、各種ポータブル電子機器や携帯電話機等を採用してもよい。

（センサネットワークシステムの動作）
次に、本実施の形態にかかるセンサネットワークシステム１０００の動作について説明する。なお、センサネットワークシステム１０００の基本動作を図５に示す。このフローチャートの説明では、センサ端末５のフローセンサ５１１が空気流検知データを検出の有無に応じた動作を一回の動作として説明するが、本実施形態では、このような動作が常時行われている。

センサ端末５のフローセンサ５１１が空気流検知データを検出し（Ｓ１）、空気流検知データをＣＰＵ５４１に送信する（Ｓ２）。
ＣＰＵ５４１は空気流検知データをもとに、空気流制御装置５２１を起動するか判断する（Ｓ３）。
起動しない場合、フローセンサ５１１から次の空気流検知データの送信を待つ。

起動する場合、ＣＰＵ５４１は空気流制御装置５２１の起動制御部５２２に起動信号を送信する（Ｓ４）。起動信号を受信した起動制御部５２２は、空気流制御装置５２１に起動信号を送信する。空気流制御装置５２１は起動し（Ｓ５）、一定時間、周囲に空気流を生成する。
このとき、空気流検知データ及び空気流制御装置５２１の起動情報を、ＣＰＵ５４１から、通信制御装置４、外部装置２の順に送信される（Ｓ６）。外部装置２は受信情報を記憶部２４２に格納し、必要に応じて表示部２８２に表示する。

一定時間後、ＣＰＵ５４１が空気流制御装置５２１の起動制御部５２２に停止信号を送信する（Ｓ７）。空気流制御装置５２１を停止させた後、ＣＰＵ５４１はフローセンサ５１１からの送信信号の有無を確認する（Ｓ８）。送信がない場合、ＣＰＵ５４１は動作せず、空気流制御装置５２１は停止したままである。送信信号を受信した場合、ＣＰＵ５４１は再度、起動制御装置５２２に起動信号を送信し、空気流制御装置５２１を起動するという一連の動作を繰り返す（Ｓ４〜７）。
以上が基本的なセンサネットワークシステム１０００の動作である。

（実施の形態１の変更例１）
次に、クリーンルームの空気中塵埃量管理システム、特にクリーンルームの戸口付近の塵埃量を重点的に低減するセンサ端末およびセンサネットワークシステムの動作の詳細な動作を以下に示す。
なお、ここでは、フローセンサ５１１は待機消費電力のないフローセンサを用いる。例えば、風力発電もしくは風速計のように空気流を受けて自己発電する方式、空気流を受けると電気接点がクローズになり電流が流れる方式等のフローセンサを利用できる。また、空気流制御装置５２１はファンの回転によって、一定方向に送風する送風機で構成する。
まず、センサ端末５のフローセンサ５１１は常時動作している。フローセンサ５１１が周囲の空気流を検知すると、ＣＰＵ５４１に空気流の方向及び空気流速についての検知データを送信する。

次に、ＣＰＵ５４１は受信した空気流検知データを元に、空気流制御装置５２１を起動するか判断する。ここでは、センサ端末５をクリーンルームの戸口付近に設置しており、戸口近傍の空気流を検知する。空気流を検知した場合、人もしくは自動搬送機等の室内外移動に伴い、ドアが開閉したためと考えられる。このときクリーンルーム内から外に向かう空気流を発生させ、クリーンルーム外からの塵埃流入を防止する。
空気流検知データが室内から室外への方向もしくは所定値以下の場合、ＣＰＵ５４１は、次の空気流検知データを待つ。

空気流検知データが室外から室内への方向もしくは所定値を超えた場合、ＣＰＵ５４１は起動制御装置５２２に起動信号を送信する。起動信号を受信した起動制御装置５２２は、空気流制御装置５２１に起動信号を送信し、空気流制御装置５２１を起動する。空気流制御装置５２１はクリーンルーム内から外側への空気流を生成する。また、ＣＰＵ５４１は起動信号を送信するとともに、通信制御装置４を介して外部装置２に空気流検知データ、空気流制御装置の起動情報を送信する。外部装置２は、受信したこれらの情報を記憶部２４２に格納し、必要に応じて、表示部２８２に表示する。

起動した空気流制御装置５２１に対し、ＣＰＵ５４１は一定時間後、停止信号を送信する。その後、ＣＰＵ５４１は空気流検知データの受信有無を確認する。空気流検知データが所定値以下もしく室内から室外への方向はであれば、ＣＰＵ５４１は次の空気流検知データの送信を待つ。空気流検知データが所定値以上もしくは室外から室内への方向の場合、ＣＰＵ５４１は起動制御装置５２２に起動信号を送信し、同様に空気流制御装置５２１を起動し、一定時間、センサ端末５周囲に空気流を発生させる。
以上が、クリーンルーム内の空気中塵埃量管理システムに応用した場合のセンサネットワークシステム１０００の動作である。

また、長期間、空気流を検知せず、無線通信が発生しないセンサ端末５は、ＣＰＵ５４１が一定期間毎に、端末ＩＤのみを送信する制御指示を無線通信用ＩＣ５６１に行う。これは、センサ端末５のバッテリー切れやセンサ端末の故障を検知するためである。この端末ＩＤのみの無線通信がなされないセンサ端末のみを、バッテリー交換や故障診断を行うことで、簡易にセンサネットワークシステム全体の維持管理ができる。
さらに、終始、空気流制御装置を起動し続けるセンサ端末５については、起動情報送信を一定回数、連続して繰り返すと、外部装置２の表示装置にセンサ端末５の動作確認やセンサ端末５の適切な位置への移動指示等の情報が表示される。

（実施の形態１の変更例２）
また、クリーンルームの空調管理システムにも応用できる。
ここでは、空気流制御装置５２１はクリーンルーム内の上方から下方へ定常的に空気流を発生させる空調機とする。
常時起動かつ、待機消費電力なしもしくは待機消費電力が非常に小さいフローセンサ５１１が周囲の空気流の変化を検知すると、まず、ＣＰＵ５４１に空気流の流速についての空気流検知データを送信する。

次に、ＣＰＵ５４１は空気流の流速変化を検知し、空気流制御装置５２１の動作状態を変更するか判断する。
ここで、受信した空気流の流速が増加する変化であれば、ダウンフローの流量を小さくする。このため、空気流制御装置５２１を低稼働状態にする制御信号を、ＣＰＵ５４１は起動制御装置５２２を介して送信する。

また、受信した空気流の流速が低下する変化であれば、ダウンフローの流量を大きくする必要がある。このため、空気流制御装置５２１を高稼働状態にする制御信号を、ＣＰＵ５４１は起動制御装置５２２を介して送信する。
同時に、ＣＰＵ５４１は、空気流検知データ及び空気流制御装置５２１の稼動情報を、通信制御装置４を介して外部装置２へと送信する。外部装置２は、受信したこれらの情報を記憶部２４２に格納し、必要に応じて表示部２８２に表示する。

制御信号に基づいて稼動した空気流制御装置５２１に対し、ＣＰＵ５４１は一定時間後、通常稼動に戻す制御信号を送信する。空気流制御装置５２１が通常稼動に戻った前後で、フローセンサ５１１が検知した空気流の流速変化をＣＰＵ５４１が受信する。通常稼動に戻った後の空気流検知データが所定値以上であれば、ＣＰＵ５４１は次の空気流の流速が変化する空気流検知データの送信を待つ。空気流検知データが所定値以下の場合、ＣＰＵ５４１は起動制御装置５２２に高稼働状態にする制御信号を送信し、同様に空気流制御装置５２１を高稼働状態にし、一定時間、ダウンフローを強く発生させる。

また、長期間、空気流の流速が低い状態が続く場合、空気流制御装置５２１のフィルターに塵埃がたまった状態であると考えられる。この場合、異常状態を示す信号をＣＰＵ５４１から外部装置２へ送信し、外部装置２の表示部２８２に表示させる。
以上が、クリーンルーム内の空調管理システムの動作である。

このようなセンサネットワークシステム１０００を用いることによって、センサ端末５と外部装置２の間で通信作業を行うことなく、空気流制御装置の起動判断を行うことができる。このため、外部装置２とのデータの送受信がないため、リアルタイムでの環境監視及び管理を高精度で行うことが可能となる。同時に、外部装置２は、センサ端末が設置された空間全体を監視することができる。また、センサ端末５の無線通信回数を減らすことができるため、センサ端末のバッテリー持続時間を長くでき、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。

（第２の実施形態）
以下、本発明に係る第２の実施形態のセンサネットワークシステムについて説明する。第１の実施形態と同一箇所については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
本実施の形態は、クリーンルーム内でチャンバー開閉によるガス漏洩の監視及び換気を行うセンサネットワークシステムである。センサネットワークシステムの構成は、第１の実施形態の構成と同様である。

第１の実施形態と異なる点は、センサ端末５ｂの構成であり、その構成を図６に示す。 センサ端末５ｂには、フローセンサ５１１の他に、周囲環境検知センサ５１２を搭載している。周囲環境検知センサ５１２は、ガス濃度を検知するセンサである。例えば、水素濃度はガルバニ電池式もしくは電磁式、ジルコニア式水素濃度センサ等、一酸化炭素濃度及び硫化水素濃度は定電位電解式ガスセンサ、可燃ガス濃度は接触燃焼式可燃ガスセンサ等を利用して検知できる。

次に、システムの動作について以下に説明する。
第１の実施形態と同様に、常時起動しているフローセンサ５１１が周囲の空気流を検知すると、まず、ＣＰＵ５４１に空気流の方向及び空気流速についてのデータを送信する。
次に、ＣＰＵ５４１は、空気流検知データから周囲環境検知センサ５１２を起動するか判断する。

ここでは、空気流の方向がチャンバー外から内側への方向の場合、気圧の低いチャンバー内へ外側の空気が流れ込むと考えられる。このため、ガス漏洩監視も換気も必要ない。このため、ＣＰＵ５４１は次の空気流検知データの受信を待つ。

空気流の方向がチャンバー内から外への方向の場合、チャンバー内に滞留もしくはチャンバーから漏洩するガスがあると考えられる。このため、有害なガスが漏洩しているかどうかを検知するため、ＣＰＵ５４１は周囲環境検知センサ５１２を起動する制御信号を検知する。起動した周囲環境検知センサ５１２は、チャンバー内からのガス濃度を検知して、ガス濃度検知データをＣＰＵ５４１に送信する。ＣＰＵ５４１は、受信したガス濃度検知データが所定値を超える場合、センサ端末５ｂ周囲の換気を行うため、起動制御装置５２２に起動制御信号を送信し、空気流制御装置５２１を起動し、一定時間稼動させ、換気を行う。

空気流制御装置５２１が一定時間稼動した後、フローセンサ５１１が空気流を検知しなければ、空気流制御装置５２１を停止する。空気流を検知すれば、空気流の方向判断、周囲環境検知センサ５１２の起動、空気流制御装置５２１の起動という一連の動作を繰り返す。

（第３の実施形態）
以下、本発明に係る第３の実施形態のセンサネットワークシステムについて説明する。第１及び第２の実施形態と同一箇所については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
本実施の形態は、クリーンルーム内の空中を浮遊する塵埃量を監視するシステムである。センサネットワークシステム１０００ｃの構成を図７に、センサ端末５ｃの構成を図８に示す。

第１及び第２の実施形態と異なる点は、本実施の形態におけるセンサ端末５ｃの構成である。センサ端末５ｃは、フローセンサ５１１のほかに、空気中を浮遊する塵埃量を検知する周囲環境検知センサ５１２、周囲環境検知センサ５１２に送風する空気流制御装置５２１を搭載する点である。

次に、システムの動作について以下に説明する。
第１及び第２の実施形態と同様に、常時起動しているフローセンサ５１１が周囲の空気流を検知すると、まず、ＣＰＵ５４１に空気流の方向及び空気流速についての空気流検知データを送信する。
次に、ＣＰＵ５４１は、空気流の方向及び空気流速についての空気流検知データから起動する周囲環境検知センサ５１２を起動するか判断する。

ここでは、空気流が発生すると、クリーンルームのドア開閉、作業者や搬送装置等の移動があると考えられる。このようなクリーンルーム内の空気流によって、塵埃が舞い上がり、空気中に浮遊する塵埃量が増加すると考えられる。この塵埃量を監視するため、ＣＰＵ５４１は、周囲環境検知センサ５１２及び起動制御装置５２２に起動制御信号を送信し、周囲環境検知センサ５１２と空気流制御装置５２１を起動する。空気流制御装置５２１によってセンサ端末５ｃ周囲の空気が周囲環境検知センサ５１２へと送風され、送風された空気中に浮遊する塵埃量を周囲環境検知センサ５１２が検知する。周囲環境検知センサ５１２は取得した塵埃量検知データをＣＰＵ５４１に送信する。ＣＰＵ５４１は、通信制御装置4を介して外部装置２へと塵埃量検知データを送信する。

周囲環境検知センサ５１２がデータ取得を行った一定時間後、フローセンサ５１１が空気流を検知しなければ、ＣＰＵ５４１は周囲環境検知センサ５１２及び空気流制御装置５２１を停止する。空気流を検知すれば、空気流の方向及び流速検知、周囲環境検知センサ及び空気流制御装置の起動、周囲環境検知データの送信という前述した一連の動作を繰り返す。

なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態で挙げた構成等はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。また、上述した各実施形態を適宜組み合わせて採用することも可能である。

１０００ センサネットワークシステム
１ センサネットワーク
２ 外部装置
３ 通信回線
４ 通信制御装置
５ センサ端末
４４１ ＣＰＵ
４５２ 記憶部
４６１ 無線通信用ＩＣ
４７１ 電源ＩＣ
４７２ 有線
４６２ アンテナ
５１１ フローセンサ
５１２ 周囲環境検知センサ
５２１ 空気流制御装置
５２２ 起動制御装置
５４１ ＣＰＵ
５４２ 記憶部
５６１ 無線通信用ＩＣ
５６２ アンテナ
５７ バッテリー

Claims (14)

1. 周囲環境を検知データとして検知し、前記検知データを外部へ送信するセンサ端末であって、
   前記周囲環境に空気流を生成する空気流制御装置の起動あるいは駆動状況を変更する起動制御部と、
   前記起動制御部に比べ低消費電力で駆動し、前記周囲環境の前記空気流の方向及び流速の少なくともいずれか一方を空気流検知データとして取得するフローセンサと、
   前記空気流検知データに応じて、前記空気流制御装置の起動制御部を制御する制御部とを備えることを特徴とするセンサ端末。
2. 前記フローセンサは、前記周囲環境の変化に基づいて発電し、駆動することを特徴とする請求項１に記載のセンサ端末。
3. 前記制御部は、前記空気流検知データが所定値に対し変動した時に、前記起動制御部を介して前記空気流制御装置の駆動状況を変更することを特徴とする請求項１に記載のセンサ端末。
4. 前記制御部は、前記空気流検知データが前記所定値に対し変動した時に、前記起動制御部を介して前記空気流制御装置を起動することを特徴とする請求項３に記載のセンサ端末。
5. 前記空気流検知データの前記所定値に対する変動は、前記空気流検知データが予め定められた所定範囲から脱する変動であり、
   前記駆動状況の変更は、前記周囲環境の前記空気流の流速及び方向を前記所定範囲に戻すことを特徴とする請求項３に記載のセンサ端末。
6. 前記空気流検知データの前記所定値に対する変動は、前記空気流検知データに含まれる前記空気流の方向が、予め定められた方向への変動であることを特徴とする請求項４に記載のセンサ端末。
7. 前記空気流検知データに応じて、前記制御部により起動し、前記周囲環境の情報を取得する周囲環境検知センサを備えることを特徴とする請求項１に記載のセンサ端末。
8. 前記空気流制御装置を内部に備えることを特徴とする請求項１に記載のセンサ端末。
9. 前記空気流制御装置が起動した一定時間経過後、前記空気流検知データが所定範囲内である場合に、前記制御部が前記起動制御部を介して前記空気流制御装置を停止することを特徴とする請求項１に記載のセンサ端末。
10. センサ端末と、通信制御装置とを備え、
    前記センサ端末は、
    センサ部と、
    空気流制御装置部と、
    前記センサ部の動作を制御する制御部と、
    前記センサ部の情報を送信する通信部とを備え、
    前記センサ部は、
    前記空気流制御装置部に比べ低消費電力で駆動し、周囲の空気流の方向もしくは流速の少なくともいずれか一方を空気流検知データとして取得するフローセンサを備え、
    前記制御部は、
    前記空気流検知データに応じて、前記空気流制御装置部の起動を制御し、
    前記通信制御装置は、
    前記センサ端末から送信された情報を受信することを特徴とするセンサネットワークシステム。
11. 前記フローセンサは、周囲の環境の変化に基づいて発電し、駆動することを特徴とする請求項１０に記載のセンサネットワークシステム。
12. 前記制御部は、前記空気流検知データが所定値に対し変動した時に、前記空気流制御装置部を起動することを特徴とする請求項１０に記載のセンサネットワークシステム。
13. 前記センサ端末は複数あり、
    複数の前記センサ端末は、それぞれ固有の識別データを有し、
    前記通信部は、前記センサ部の情報とともに、前記識別データを送信することを特徴とする請求項１０に記載のセンサネットワークシステム。
14. フローセンサが周囲環境の変化に基づいて駆動し、前記周囲環境の空気流の方向及び流速を空気流検知データとして取得する空気流検知データ取得ステップと、
    前記空気流検知データに応じて、空気流制御装置に電力を供給するとともに制御信号を送信し、空気流を生成する周囲環境管理ステップと、
    前記空気流検知データと前記空気流制御装置の駆動情報とを送信することを特徴とするセンサ端末制御方法。

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