JP5819115B2 - センサネットワークシステム - Google Patents
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Description
本発明のセンサネットワークシステムは、複数のセンサを有し、該センサからの測定データに基づいて、該センサに対して動作制御を行うセンサ端末と、該センサ端末と相互にデータ通信を行う外部装置とを有するセンサネットワークシステムであって、前記センサ端末は、前記センサが、周囲の空気流の流量を測定し当該測定の結果に基づく測定データを生成するフローセンサと、周囲環境の物理量を測定し当該測定の結果に基づく測定データを生成する周囲環境測定センサと、を含み、前記周囲環境測定センサが、起動後に測定を行った後に停止し、所定時間後に再度測定を行う動作を繰り返す間欠測定を行うように構成され、前記フローセンサの測定データに応じて、前記所定時間を決定して前記周囲環境測定センサに前記所定時間後に再度測定を行わせるための制御信号を送信するとともに、前記周囲環境測定センサの測定データを取得可能な制御部を有し、前記制御部及び前記外部装置とのデータの送受信が可能に構成され、前記制御部より送信される前記周囲環境測定センサの測定データを受信して前記外部装置へ送信し、前記外部装置から受信する信号を前記制御部へ送信する通信制御装置を備えたことを特徴とする。
かかる特徴によれば、周囲環境を変化させる可能性のある空気流が発生したときだけセンサを起動して周囲環境を測定することができ、それ以外の時間はセンサが停止しているので消費電力を最低限度に抑えることができる。また、一度センサが周囲環境を測定したあと、再度測定するべき適切な時刻を推定することによって、周囲環境が有意な変化を起こすタイミングでの測定が可能となり、不必要な測定を低減することができる。これにより、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。
かかる特徴によれば、周囲環境の変動をフローセンサが測定し、周囲環境の変動情報を元に、必要な周囲環境測定センサのみ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、必要な周囲環境変動センサのみが起動するため、必要な周囲環境変動を測定しそこなうことがなくなる。また、不必要な周囲環境測定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。
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。
かかる特徴によれば、フローセンサはバッテリーからの電力供給無しで駆動することができるので、バッテリーの長寿命化ができ、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。
かかる特徴によれば、周囲環境が有意な変動を起こしたときをねらってセンサによる測定を行うことができるので、不必要な測定を最低限度に低減することで、消費電力を低減できる。
かかる特徴によれば、周囲環境が有意な変動を起こしたときをねらってセンサによる測定を行い、変動が無くなることが予想できるときには測定を停止することができるので、不必要な測定を最低限度に低減することで、消費電力を低減できる。
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の構成を示す図である。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、相互にデータ送受信できる。
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。
センサネットワーク1におけるセンサ端末5の構成について、以下に詳細に示す。図2に、センサ端末5の構成を示す。
センサ端末5は、フローセンサ511、周囲環境測定センサ521、522、523、CPU541、記憶部542、無線通信用IC561、バッテリー57、アンテナ562からなる。
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はアンテナ562をのぞくセンサ端末5に備わる他の構成に接続され、当該他の構成に対して電力供給を行う。
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、電源IC471からなる。
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。
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。
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。
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。
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の動作について図5と図6を用いて説明する。図5はフローセンサ511と、周囲環境測定センサ521の駆動パターンを示すタイミングチャートである。図5において、横軸は時間tであり、縦軸はそれぞれのセンサの状態(駆動状態又は停止状態)を示す。図6はパーティクル濃度dの時間変化を示す。ここで、図6に示すdthは、パーティクル濃度dの正常範囲の上限値を示す。また、図6の(1)は、フローセンサ511の検知・測定する空気流が所定の流量(例えば、予め設定された閾値となる流量)以内である場合のパーティクル濃度dの時間変化を、図6の(2)は、フローセンサ511の検知・測定する空気流が所定の流量を上回る場合のパーティクル濃度dの時間変化を、それぞれ模式的に表している。
図7は本発明の第2の実施形態における、フローセンサ511と周囲環境測定センサ521の駆動パターンを示すタイミングチャートである。図7の(1)は標準的な駆動パターンを示し、第1の実施形態で述べた図5の(1)に係る駆動パターンと同じであるので説明を省略する。図7の(2)はフローセンサ511が測定した空気流が特別に大きかった場合の駆動パターンを示したものであるが、2回目の周囲環境測定までの時間間隔dt1は図7の(1)と同じに設定してある。ただし、図7の(2)の駆動パターンでは、測定回数が計4回に増やしてある。こうすることによって、CPU541は、パーティクルが多くまき上がっていることが予想されるときだけ周囲環境測定センサ521の測定回数を増やすことで、パーティクル濃度dが正常値に戻ったことを正確に把握することができる。一方、CPU541は、パーティクルのまき上がり量が通常程度であるときには、測定回数は計2回にして、それ以外の時間について周囲環境測定センサ521を停止させているため、センサネットワークシステム1000全体の消費電力を極めて低い水準に留めることができる。
図8と図9は本発明の第3の実施形態における、フローセンサ511と周囲環境測定センサ521の駆動パターンを示すタイミングチャート、パーティクル濃度dの時間変化をそれぞれ示す図である。図8の(1)は標準的な駆動パターンを示し、図9の(1)は当該駆動パターンに基づくパーティクル濃度dの時間変化を示し、第1の実施形態で述べた図5の(1)に係る駆動パターンや図6の(1)に係るパーティクル濃度dの時間変化と同じであるので説明を省略する。
以上が、クリーンルーム内の塵埃量監視及び管理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。
本発明はオフィスの火災測定システムにも応用できる。センサネットワークシステムの基本構成は図1と同じであるので説明を省略する。第1の実施形態との相違は、周囲環境測定センサ521〜523のうち、522に温度測定センサを、523に煙感知センサを用いた点である。図10は温度センサ522により測定される室内の温度の時間変化を示す。
2 外部装置
3 通信回線
4 通信制御装置
5 センサ端末
29 通信用インターフェース
49 通信用インターフェース
57 バッテリー
241 CPU
242 記憶部
281 入力部
282 表示部
441 CPU
442 記憶部
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
521、522、523 周囲環境測定センサ
541 CPU
542 記憶部
561 無線通信用IC
582 アンテナ
1000 センサネットワークシステム
d、d11、d12、dng、dth、dok パーティクル濃度
dt1、dt2、dt3、dt4 時間間隔
t、t0、t1、t12、t13、t14、t15、t16 時刻
Tpth、Tp11、Tpcr、Tp12 温度
Claims (6)
- 複数のセンサを有し、該センサからの測定データに基づいて、該センサに対して動作制御を行うセンサ端末と、該センサ端末と相互にデータ通信を行う外部装置とを有するセンサネットワークシステムであって、
前記センサ端末は、
前記センサが、周囲の空気流の流量を測定し当該測定の結果に基づく測定データを生成するフローセンサと、周囲環境の物理量を測定し当該測定の結果に基づく測定データを生成する周囲環境測定センサと、を含み、
前記周囲環境測定センサが、起動後に測定を行った後に停止し、所定時間後に再度測定を行う動作を繰り返す間欠測定を行うように構成され、
前記フローセンサの測定データに応じて前記所定時間を決定し、前記周囲環境測定センサに前記所定時間が経過した後に再度測定を行わせるための制御信号を送信するとともに、前記周囲環境測定センサの測定データを取得可能な制御部を有し、
前記制御部及び前記外部装置とのデータの送受信が可能に構成され、前記制御部より送信される前記周囲環境測定センサの測定データを受信して前記外部装置へ送信し、前記外部装置から受信する信号を前記制御部へ送信する通信制御装置を備えたことを特徴とするセンサネットワークシステム。 - 前記制御部は、前記フローセンサの測定データが予め定められた基準値となるデータから変動した時に、前記周囲環境測定センサに起動信号を送信することを特徴とする請求項1に記載のセンサネットワークシステム。
- 前記センサ端末は複数備わり、各センサ端末にはそれぞれのセンサ端末を一意に特定するための識別番号が割り振られており、
前記制御部は、自機の前記識別番号を付加した測定データを前記通信制御装置に送信することを特徴とする請求項1又は2に記載のセンサネットワークシステム。 - 前記フローセンサは、前記空気流によって発電することにより駆動することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のセンサネットワークシステム。
- 前記制御部は、前記フローセンサの測定データとともに、前記周囲環境測定センサが起動後に行なった測定の結果に基づく測定データに応じて、前記所定時間を決定することを特徴とする請求項1に記載のセンサネットワークシステム。
- 前記制御部は、前記周囲環境測定センサが前記間欠測定を行う回数を、前記フローセンサの測定データに応じて決定することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のセンサネットワークシステム。
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