JP5977614B2 - 測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数個所に配置されている測定ユニットにて測定された測定データを測定器本体に収集して所定の処理を行う測定装置に関し、さらに詳しく言えば、測定器本体と測定ユニット間を無線で接続してなる測定装置に関するものである。

例えば、店舗やオフィス等として提供される室内の空調設計においては、その室内の天井，壁面および床面等に、温度計測のためのデータロガーと呼ばれる温度測定ユニットを配置し、それら温度測定ユニットにて測定された測定データをマスター機器としての測定器本体に収集し、室内の温度分布等を解析するようにしている。

各測定ユニットからデータを収集する場合、通常は、特許文献１に記載されているように、測定ユニットを測定器本体にドッキングさせたり、測定ユニットと測定器本体とを配線にて接続するようにしている。また、別の方法としてＳＤカード等にてデータを収集する方法も知られている。

しかしながら、測定ユニットを測定器本体にドッキングする方法では、測定ユニットを設置場所から外して測定器本体にまで持ち運ぶ必要がある。また、ＳＤカード等にてデータを収集する方法にしても、作業者が各測定ユニットの設置場所に行く必要があり、いずれにしても時間と手間がかかる。

測定ユニットと測定器本体とを配線にて接続する方法によれば、測定器本体にリアルタイムで測定データを収集することができるが、特に測定ユニットの数が多い場合、その配線作業に手間がかかる。

また、配線長が長い場合には、その分配線コストがかかるし、接続ポートへの差し違い等による誤配線やノイズが混入しやすくなる、といった問題が生ずる。また、測定ユニットの追加や削除が行いにくい。

特開２０１１−１８７６８６号公報

上記した配線にまつわる問題は、測定ユニットと測定器本体とを無線通信により接続すれば解決することができる。簡易に構築できる無線通信の一つに、２．４ＧＨｚ帯の電波を利用したブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ：登録商標）通信があり、パソコン通信やオーディオ機器通信、それに各種の携帯端末機器に使用されている。

ブルートゥース通信では、測定器本体（マスター機器）に対して同時に接続できる測定ユニット（スレーブ機器）の数は７台までという制限が課せられているが、１台の測定ユニットで温度や電圧等の測定が例えば１５チャネル，１００ｍｓの間隔で行えるとした場合、測定ユニットが最大の７台であるとすると、測定器本体は、７×１５＝１０５チャネル分の測定データを１００ｍｓの間隔でリアルタイムで収集することができる。

ところで、電波の状況が悪い場合、測定器本体と測定ユニットとの間の通信が一時的に途絶えることがある。このような状況に備えて、測定ユニットは、所定時間長分の測定データを記憶し得る内部メモリを有し、その内部メモリに通信が途絶えている間の測定データを未送信として記憶し、通信復旧後における測定器本体からのデータ送信要求に応じて、内部メモリ内の未送信データを送信できるようにしている。

しかしながら、測定器本体が各測定ユニットから測定データをリアルタイムで収集し、それらの測定データに基づいて、例えば５０℃を超えたら警報を表示したり、外部機器に警報信号を出すような処理をしているときに、未送信分の測定データが遅延して送られてくると、警報表示や警報信号が遅れて出される、という不都合が生ずる。

また、測定ユニットの内部メモリの容量にもよるが、通信が途絶えている時間が長く測定データがすべて記憶されない場合には、測定データに欠落が生ずることになる。このような測定データの送信遅延や測定データの欠落による誤判定，誤測定を防止するうえで、測定作業者にそのことを表示できるとよい。

したがって、本発明の課題は、測定器本体と各測定ユニットとを配線を必要としない無線ネットワークで接続してなる測定装置で、測定ユニットから測定器本体に送信される測定データの送信状況を測定作業者が的確に把握し得るようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、所定の物理量を測定する複数の測定ユニットと、上記各測定ユニットにて測定された測定データを処理する測定器本体とを含み、上記各測定ユニットと上記測定器本体とが無線通信手段により双方向通信可能に接続され、上記測定器本体からの測定開始信号に基づいて上記各測定ユニットで測定が行われ、それらの測定データが上記測定ユニットから上記測定器本体に送信される測定装置であって、
上記各測定ユニットは、上記測定器本体への測定データ送信中において、無線通信が途絶えた場合にその期間の測定データを未送信として記憶する内部メモリを有し、無線通信復旧後に上記内部メモリ内の測定データを上記測定器本体に送信し、上記測定器本体は、通信履歴画面を含む表示部を備え、無線通信復旧後に上記測定ユニットから遅れて送信された測定データについては、その遅延履歴を上記通信履歴画面に表示することを特徴としている。

また、本発明は、別の態様として、所定の物理量を測定する複数の測定ユニットと、上記各測定ユニットにて測定された測定データを処理する測定器本体とを含み、上記各測定ユニットと上記測定器本体とが無線通信手段により双方向通信可能に接続され、上記測定器本体からの測定開始信号に基づいて上記各測定ユニットで測定が行われ、それらの測定データが上記測定ユニットから上記測定器本体に送信される測定装置であって、
上記測定器本体は、通信履歴画面を含む表示部を備え、上記測定ユニットからの測定データ受信中において、上記測定ユニットとの無線通信が途絶え、その間における測定データの１部もしくは全部が上記測定ユニットから送信されなかった場合には、その未送信履歴を上記通信履歴画面に表示することを特徴としている。

いずれの場合においても、上記表示部には上記測定データの波形表示画面がさらに含まれ、上記測定器本体は、上記波形表示画面に上記測定データの波形を表示するにあたって、上記波形表示画面の時間軸に沿って上記遅延履歴時間もしくは上記未送信履歴時間の範囲を表示することができる。

本発明において、上記無線通信手段には、２．４ＧＨｚ帯の電波を利用した短距離無線通信が好ましく適用される。

本発明によれば、測定器本体は、通信履歴画面を含む表示部を備え、測定器本体と測定ユニットの無線通信が一時的に途絶え、無線通信の復旧後に測定ユニットから送信された測定データについては、その遅延履歴が通信履歴画面に表示され、同様に、測定ユニットとの無線通信が途絶え、その間の測定データの１部もしくは全部が上記測定ユニットから送信されなかった場合には、その未送信履歴（測定データの欠落期間）が通信履歴画面に表示されることにより、測定作業者は、測定ユニットから測定器本体に送信される測定データの送信状況を的確に把握することができる。したがって、各測定ユニットからリアルタイムで測定データを収集して、何らかの判定や測定を行う際、測定データの通信履歴を考慮して、より正確な判定や測定を行うことができる。

無線通信手段の一例としてブルートゥースにより構築されるネットワークを示すイメージ図。 （ａ）本発明で用いられる測定器本体の構成例を示すブロック図，（ｂ）測定器本体が備える通信モジュールの好ましい一例を示すブロック図。 （ａ）本発明で用いられる測定ユニットの構成例を示すブロック図，（ｂ）測定ユニットが備える通信モジュールの好ましい一例を示すブロック図。 測定器本体が備える表示部に含まれている表示画面のうちの通信履歴画面の一例を示す画面図。 測定器本体が備える表示部に含まれている表示画面のうちの測定データの波形表示画面の一例を示す画面図。 測定器本体が備える表示部に含まれている表示画面のうちの測定データの波形表示画面の他の例を示す画面図。

次に、図１ないし図６により、本発明のいくつかの実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１に示すように、本発明では、マスター機器としての１台の測定器本体１０に対して、スレーブ機器としての複数台（この例では７台）の測定ユニット２０ａ〜２０ｇを無線通信手段としての好ましくは２．４ＧＨｚ帯の電波を利用した短距離無線通信手段により双方向通信可能に接続して無線ネットワークを構築している。なお、各測定ユニット２０ａ〜２０ｇを特に区別する必要がない場合には、総称として測定ユニット２０とする。

２．４ＧＨｚ帯の電波を利用した短距離無線通信手段として、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）とジグビー（Ｚｉｇｂｅｅ）とが知られている。なお、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈおよびＺｉｇｂｅｅは、ともに登録商標である。

このうち、ブルートゥースは、２．４ＧＨｚ帯の電波を利用した短距離間での音声信号やデータ通信を実現する通信技術で、主に低コスト、低消費電力を特徴として小型の通信デバイスに適用されている。この実施形態でも、無線通信手段として主にブルートゥースを使用している。

図２（ａ）を参照して、測定器本体１０は、動作主体としてのマイクロコンピュータ等からなる制御部１１を備える。制御部１１は、上記ピコネット内で測定ユニット２０との通信を行う通信モジュール１２が接続されている。通信モジュール１２は、ブルートゥースの他にジグビーが用いられてもよい。

また、制御部１１には、各種の操作条件等を設定する設定部１３、外部機器との通信を行うインタフェース１４、測定データや測定ユニット２０のアドレス等を保存する記憶部１５および液晶パネル等の表示部１６が接続されている。

図３（ａ）を参照して、測定ユニット２０は、基本的な構成として、所定の物理量を測定するセンサ２１、マイクロコンピュータ等からなる制御部２４および通信モジュール２５を備える。通信モジュール２５には、測定器本体１０に採用されているのと同じ仕様の通信モジュールが用いられる。制御部２４には、所定時間長分の測定データを記憶し得る内部メモリ２４ａが含まれている。

センサ２１には、温度センサ，湿度センサ，電流センサ，電圧センサ，それに振動や加速度を検出するセンサ等が用いられてよいが、複数のセンサ２１を備え、測定チャンネルを多チャンネルとして、各測定チャンネルの測定データをスキャンして取り込むこともできる。

この実施形態によると、センサ２１にて測定された物理量（測定データ）は増幅器２２で所定に増幅されたのち、Ａ／Ｄコンバータ２３にてデジタルデータに変換されて制御部２４に入力され、制御部２４は、通信モジュール２５を介して１データごともしくは複数データをまとめて測定器本体１０に送信する。

なお、測定ユニットは２０は、電波の状況が悪く、測定器本体１０との通信が一時的に途絶えた場合、内部メモリ２４ａに通信が途絶えている間の測定データを未送信として記憶する。

測定器本体１０の制御部１１は、各測定ユニット２０から送信された測定データを所定に処理し、好ましくはリアルタイムで表示部１６に表示し、記憶部１５への保存やインタフェース１４を介して外部機器（例えばパソコン）との通信を行う。

本発明によれば、上記のようにして、例えばブルートゥースにより構築される同一のピコネット内で測定器本体１０と各測定ユニット２０との通信が無線で行われることにより、測定器本体１０と測定ユニット２０とをつなぐ配線（接続ケーブル）が不要であり、測定ユニット２０を配線が困難であった場所にも容易に設置することができる。

また、各測定ユニット２０の測定データを逐次測定器本体１０に収集することができるため、測定器本体１０は、ほぼリアルタイムで測定結果等を表示したり、メディアへの保存や外部機器（例えばパソコン）との通信が行える。

次に、接続から測定開始までの手順について、その概略を説明する。なお、測定ユニット２０は、例えば電池等の内部電源を有し、先にその電源が入れられているとする。

まず、手順１として、測定器本体１０の制御部１１は、測定器本体１０の電源が投入されると、自動的に各測定ユニット２０との無線接続を行う。手順２として、操作者は設定部１３に測定条件（例えば、レンジや記録長等）を設定する。

次に、手順３として、操作者は図示しない測定開始ボタンを押す。これにより、設定部１３に設定された測定条件が通信モジュール１２から各測定ユニット２０に送信され、これを受けて各測定ユニット２０は測定を開始する。なお、あらかじめ測定条件が設定されている場合には手順２は省略され、手順１→手順３となる。

ところで、通信モジュール１２，２５にブルートゥースが用いられる場合、ブルートゥースでは上記手順１での接続に時間がかかる。通常、その接続時間は１台あたり５００ｍｓ程度であるが、接続台数が増え最大の７台になると、場合によっては５ｓｅｃ程度を要することもある。

そのため、上記手順３で測定開始をしたときに、測定器本体１０と測定ユニット２０とが接続されていない場合がある。このような場合には、接続が確立するまで、測定開始を待つ必要があり、電源投入後すぐに測定を開始できないことがある。

接続時間について言えば、ブルートゥースよりもジクビーの方が速い。ジクビーはワイヤレスネットワーク向けの無線規格になっており、電源投入後、瞬時に接続することが可能である。他方において、通信速度（データ転送速度）は、ジクビーが２５０ｋｂｐｓであるのに対して、ブルートゥースは１Ｍｂｐｓで、ジクビーよりもブルートゥースの方が速い。

そこで、好ましくは、図２（ｂ）に示すように、測定器本体１０側の通信モジュール１２として、ブルートゥースモジュール１２１とジグビーモジュール１２２とを搭載し、これら各モジュール１２１，１２２を制御部１１のソフトウェアにて切り替え可能とする。

同様に、図３（ｂ）に示すように、測定ユニット２０側の通信モジュール２５にも、ブルートゥースモジュール２５１とジグビーモジュール２５２とを搭載して、これら各モジュール２５１，２５２を制御部２４のソフトウェアにて切り替え可能とし、電源投入後の接続はジグビーにて行い、その後、ブルートゥースによる接続が確立されたときに、ジグビーからブルートゥースに切り替えることが好ましい。

このようにして、測定器本体１０と測定ユニット２０とが、例えばブルートゥースにより無線接続されるが、測定ユニット２０から測定器本体１０に測定データが送信されているときに、電波の状況が悪く無線通信が途絶えた場合、上記のように、測定ユニット２０の内部メモリ２４ａに通信が途絶えている間の測定データが未送信として記憶される。

この内部メモリ２４ａに記憶された未送信分の測定データは、無線通信復旧後に自動的に、もしくは無線通信復旧後に測定器本体１０から出されるデータ送信要求により、測定器本体１０に送信される。

この場合、測定ユニット２０の内部メモリ２４ａの容量にもよるが、無線通信が途絶えている時間が長く、その間の測定データがすべて記憶されない場合には、測定データの１部に欠落が生ずる。また、何らかの原因で、無線通信が途絶えている間の測定データが内部メモリ２４ａに残されていない場合には、その間の測定データがすべて欠落することになる。

本発明では、このような測定データの送信遅延や測定データの欠落を測定器本体１０の表示部１６に表示して、測定作業者がこれら通信履歴の一覧をいつでも見ることができるようにしている。

図４に、表示部１６が備える通信履歴画面１６ａの一例を示す。この通信履歴画面１６ａ中の履歴１は、無線通信が一時的に途絶え、その復旧後に測定ユニット２０から測定器本体１０に未送信分の測定データが送られた場合で、例えばとして、
「２０１２／０１／０２ １０：２０：３０〜２０１２／０１／０２ １０：２０：５０ の間のデータがＢｌｕｅｔｏｏｔｈ通信異常のため測定ユニットから遅れて送信されました」とのデータ遅延メッセージが表示される。

通信履歴画面１６ａ中の履歴２は、無線通信が一時的に途絶え、その復旧後に測定ユニット２０から測定器本体１０に測定データの１部もしくは全部が送られなかった場合のもので、例えばとして、
「２０１２／０１／０２ １０：３０：４０〜２０１２／０１／０２ １０：５０：２０ の間のデータがＢｌｕｅｔｏｏｔｈ通信異常のため測定ユニットから送信されませんでした」とのデータ欠落メッセージが表示される。

また、本発明では、通信履歴画面１６ａ中に表示されている履歴の項目番号を例えばマウスにて選択することにより、通信履歴画面１６ａが図５もしくは図６に示す波形表示画面１６ｂに切り替わり、選択された履歴についての測定データの波形が表示される。

図５は、通信履歴画面１６ａ中の履歴１（データ遅延）を選択した場合の表示例で、ＵＮＩＴ１（例えば測定ユニット２０ａ）とＵＮＩＴ２（例えば測定ユニット２０ｂ）の各測定データの波形が表示されている。この例で、データ遅延が生じているのはＵＮＩＴ２である。

ＵＮＩＴ１，２ともに１５チャネルであるが、ＵＮＩＴ２にデータ遅延が生じていることを示すため、時間軸上にデータ遅延の発生時刻「２０１２／０１／０２ １０：２０：３０」と、その終了時刻「２０１２／０１／０２ １０：２０：５０」とが表示され、この実施形態では、その間の波形の範囲を画面下の時間軸に沿って例えば黄色線Ｙで表示するようにしている。なお、この例では、測定開始時刻「２０１２／０１／０２ １０：００：００」が併せて表示されている。

この図５の波形表示画面１６ｂにより、測定作業者は、ＵＮＩＴ２からの測定データのうち、２０１２年１月２日の１０時２０分３０秒から１０時２０分５０秒までの間の測定データに遅延が生じていることを即座に理解することができる。

図６は、通信履歴画面１６ａ中の履歴２（データ欠落）を選択した場合の表示例で、ＵＮＩＴ１（例えば測定ユニット２０ａ）とＵＮＩＴ２（例えば測定ユニット２０ｂ）の各測定データの波形が表示されている。この例で、データ欠落が生じているのはＵＮＩＴ２である。

ＵＮＩＴ１，２ともに１５チャネルであるが、ＵＮＩＴ２にデータ欠落が生じていることを示すため、時間軸上にデータ欠落の発生時刻「２０１２／０１／０２ １０：３０：４０」と、その終了時刻「２０１２／０１／０２ １０：５０：２０」とが表示され、その間の欠落波形が画面下の例えば時間軸上に振り切った状態（「貼り付いた状態」とも言う）の表示となり、この例では、その欠落部分の範囲を例えば赤色線Ｒで表示するようにしている。この場合においても、測定開始時刻「２０１２／０１／０２ １０：００：００」が併せて表示されている。

この図６の波形表示画面１６ｂにより、測定作業者は、ＵＮＩＴ２からの測定データが２０１２年１月２日の１０時３０分４０秒から１０時５０分２０秒の間欠落していることを即座に理解することができる。

ここで、上記の「データ遅延」，「データ欠落」となる通信異常をどのようにして判断するかについて説明を加える。

測定器本体１０から測定ユニット２０に対して、データ番号を指定してデータ送信要求を出すが、測定ユニット２０からの応答がない場合、測定器本体１０はリトライを数回行い、それでも応答がない場合、「通信異常」と判断する。

そして、例えば「０ｘ０００１」等のデータ欠落を意味する欠落専用データを測定器本体１０のデータ用メモリに書き込み、その後もデータ欠落状態が継続するときには、例えば数１０秒もしくは数分おきに測定器本体１０から測定ユニット２０に欠落箇所のデータ送信要求を送り続ける。

通信が復旧し、測定器本体１０からのデータ送信要求に応じて、測定ユニット２０から欠落箇所のデータが測定器本体１０に送信されてきた場合には、測定器本体１０のデータ用メモリに書き込まれている欠落専用データ「０ｘ０００１」の部分に、通信復旧後に送られてきた欠落箇所のデータが上書きされ、データ遅延復帰状態となる。

これに対して、通信が復旧せずに例えば測定が停止された場合には、欠落部分のデータは遅延復帰することなく、欠落専用データ「０ｘ０００１」がそのまま残され、これにより、図６に示したように、データ欠落部分の波形は画面下に振り切った状態として表示されることになる。

次に、図５，図６の波形表示について説明を加える。通常は、測定ユニット２０から逐次送信されてくるデータをつなぐようにしてリアルタイムで波形が表示されるが、データが欠落している箇所は欠落専用データ「０ｘ０００１」となっているため、図６で説明したように、波形が画面下の例えば時間軸上に振り切ったように表示され、その部分に例えば赤色線Ｒがアンダライン状に付けられる。

その後、通信が復旧して、測定ユニット２０から欠落箇所のデータ（遅延データ）が送られてくると、上記したように欠落専用データ「０ｘ０００１」に遅延データが上書きされるとともに、波形を再描画する処理が実行され、図５で説明したように、遅延データによる波形が嵌め込まれた波形が表示され、遅延データによる波形の範囲に例えば黄色線Ｙがアンダライン状に付けられる。

このように、測定器本体１０のデータ用メモリのうち、欠落専用データ「０ｘ０００１」が書き込まれた部分は「欠落データ」領域となり、欠落専用データ「０ｘ０００１」が測定ユニット２０から送られてきた遅延データにより上書きされた部分は「遅延データ」領域となる。なお、一度も欠落専用データ「０ｘ０００１」が書き込まれず、測定ユニット２０から送られてきた正常なデータが書き込まれた部分は「正常データ」領域となる。

そして、「欠落データ」領域や「遅延データ」領域のデータ番号は、測定器本体１０内において変数として扱われ、これに基づいて、図４の通信履歴画面１６ａおよび図５，図６の波形表示画面１６ｂが作成される。

以上説明したように、本発明によれば、各測定ユニット２０からリアルタイムで測定データを収集して、何らかの判定や測定を行う際、測定データの通信履歴を考慮して、より正確な判定や測定を行うことができる。

１０ 測定器本体（マスター機器）
１１ 制御部
１２ 通信モジュール
１２１ ブルートゥースモジュール
１２２ ジグビーモジュール
１３ 設定部
１４ インターフェイス
１５ 記憶部
１６ 表示部
２０（２０ａ〜２０ｇ） 測定ユニット（スレーブ機器）
２１ センサ
２４ 制御部
２５ 通信モジュール
２５１ ブルートゥースモジュール
２５２ ジグビーモジュール

Claims (4)

1. 所定の物理量を測定する複数の測定ユニットと、上記各測定ユニットにて測定された測定データを処理する測定器本体とを含み、上記各測定ユニットと上記測定器本体とが無線通信手段により双方向通信可能に接続され、上記測定器本体からの測定開始信号に基づいて上記各測定ユニットで測定が行われ、それらの測定データが上記測定ユニットから上記測定器本体に送信される測定装置であって、
   上記各測定ユニットは、上記測定器本体への測定データ送信中において、無線通信が途絶えた場合にその期間の測定データを未送信として記憶する内部メモリを有し、無線通信復旧後に上記内部メモリ内の測定データを上記測定器本体に送信し、
   上記測定器本体は、通信履歴画面を含む表示部を備え、無線通信復旧後に上記測定ユニットから遅れて送信された測定データについては、その遅延履歴を上記通信履歴画面に表示することを特徴とする測定装置。
   
2. 所定の物理量を測定する複数の測定ユニットと、上記各測定ユニットにて測定された測定データを処理する測定器本体とを含み、上記各測定ユニットと上記測定器本体とが無線通信手段により双方向通信可能に接続され、上記測定器本体からの測定開始信号に基づいて上記各測定ユニットで測定が行われ、それらの測定データが上記測定ユニットから上記測定器本体に送信される測定装置であって、
   上記測定器本体は、通信履歴画面を含む表示部を備え、上記測定ユニットからの測定データ受信中において、上記測定ユニットとの無線通信が途絶え、その間における測定データの１部もしくは全部が上記測定ユニットから送信されなかった場合には、その未送信履歴を上記通信履歴画面に表示することを特徴とする測定装置。
   
3. 上記表示部には上記測定データの波形表示画面がさらに含まれ、上記測定器本体は、上記波形表示画面に上記測定データの波形を表示するにあたって、上記波形表示画面の時間軸に沿って上記遅延履歴時間もしくは上記未送信履歴時間の範囲を表示することを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
4. 上記無線通信手段として、２．４ＧＨｚ帯の電波を利用した短距離無線通信が適用されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の測定装置。