JP6027503B2 - Sensor network system - Google Patents

Sensor network system Download PDF

Info

Publication number
JP6027503B2
JP6027503B2 JP2013157690A JP2013157690A JP6027503B2 JP 6027503 B2 JP6027503 B2 JP 6027503B2 JP 2013157690 A JP2013157690 A JP 2013157690A JP 2013157690 A JP2013157690 A JP 2013157690A JP 6027503 B2 JP6027503 B2 JP 6027503B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
terminal
sensor
storage element
network system
power storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013157690A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015028439A (en
Inventor
尚一 大嶋
尚一 大嶋
賢一 松永
賢一 松永
近藤 利彦
利彦 近藤
森村 浩季
浩季 森村
加々見 修
修 加々見
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2013157690A priority Critical patent/JP6027503B2/en
Publication of JP2015028439A publication Critical patent/JP2015028439A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6027503B2 publication Critical patent/JP6027503B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)

Description

本発明は、環境をモニタリングする技術に関する。   The present invention relates to a technique for monitoring an environment.

近年、多数のセンサを身のまわりに配置し、センサからの情報を収集して解析するサービスを提供するセンサネットワークが商用化されつつある。センサネットワークには、配線の煩わしさを回避するため、無線を用いてデータを送信する無線センサ端末が使用されている。従来の無線センサ端末では、センサによりセンシングされた信号をセンサ回路、A/D変換回路によりディジタルデータへと変換し、変換したディジタルデータを無線回路により送信する。   2. Description of the Related Art In recent years, sensor networks that provide services for arranging a large number of sensors around the body and collecting and analyzing information from the sensors are being commercialized. In order to avoid the troublesomeness of wiring, wireless sensor terminals that transmit data using wireless are used in sensor networks. In a conventional wireless sensor terminal, a signal sensed by a sensor is converted into digital data by a sensor circuit and an A / D conversion circuit, and the converted digital data is transmitted by a wireless circuit.

センサネットワークでは多数の無線センサ端末を使用するため、無線センサ端末のコストの低減が課題となる。従来の無線センサ端末は、センサ回路、A/D変換回路、CPUといった高度な信号処理回路が必要となるため、コストの低減が困難であるといった問題があった。また、無線センサ端末の電源として電池を用いた場合は、電池を交換するコストが発生するという問題があった。   Since many wireless sensor terminals are used in the sensor network, reduction of the cost of the wireless sensor terminals becomes an issue. Conventional wireless sensor terminals have a problem in that it is difficult to reduce costs because sophisticated signal processing circuits such as a sensor circuit, an A / D conversion circuit, and a CPU are required. In addition, when a battery is used as the power source of the wireless sensor terminal, there is a problem that the cost of replacing the battery is generated.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、環境をモニタリングするセンサネットワークのコストを低減することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to reduce the cost of a sensor network for monitoring the environment.

本発明に係るセンサネットワークシステムは、1つ以上のセンサ端末と受信装置とを備えた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、環境の状態に応じて電気エネルギーを生み出す環境発電素子と、前記環境発電素子が生み出した電気エネルギーを蓄積する蓄電素子と、前記蓄電素子に蓄積された電気エネルギーを用いてセンサ端末に付与された端末IDを送信する送信手段と、前記蓄電素子の電圧値を検知し、前記電圧値が第1の閾値以上になった場合に前記送信手段に前記端末IDを送信させ、前記電圧値が第2の閾値以下になった場合に前記送信手段に前記端末IDの送信を停止させるモニタ手段と、を有し、前記受信装置は、前記センサ端末が送信する前記端末IDを受信する受信手段と、前記端末ID毎に前記端末IDの通信頻度を求めて前記センサ端末により観測された環境の相対的な統計量とする解析手段と、を有することを特徴とする。 The sensor network system according to the present invention is a sensor network system including one or more sensor terminals and a receiving device, and the sensor terminal includes an energy harvesting element that generates electrical energy according to an environmental state; A storage element that stores electrical energy generated by the energy harvesting element, a transmission unit that transmits a terminal ID assigned to the sensor terminal using the electrical energy stored in the storage element, and a voltage value of the storage element is detected When the voltage value is equal to or higher than the first threshold, the transmission unit transmits the terminal ID, and when the voltage value is equal to or lower than the second threshold, the transmission unit transmits the terminal ID. Monitoring means for stopping, and the receiving device receives the terminal ID transmitted by the sensor terminal, and the terminal for each terminal ID. And having analysis means seeking the frequency of communication ID and relative statistics environment observed by the sensor terminal.

上記センサネットワークシステムにおいて、前記解析手段は、前記環境の相対的な統計量を物理量へ変換することを特徴とする。   In the sensor network system, the analysis unit converts a relative statistic of the environment into a physical quantity.

上記センサネットワークシステムにおいて、前記センサ端末は、環境の状態を検知するセンサをさらに備え、前記モニタ手段は、前記蓄電素子の電圧値が第3の閾値以上となった場合に前記センサを動作させ、前記センサの出力値が所定の範囲内であった場合に、前記送信手段に前記端末IDを送信させることを特徴とする。   In the sensor network system, the sensor terminal further includes a sensor that detects an environmental state, and the monitoring unit operates the sensor when a voltage value of the power storage element is equal to or higher than a third threshold value. When the output value of the sensor is within a predetermined range, the transmission unit is caused to transmit the terminal ID.

上記センサネットワークシステムにおいて、前記センサ端末は、高速で発振器を起動する高速起動発振器をさらに備え、前記モニタ手段は、前記蓄電素子の電圧値が前記第1の閾値に満たない場合は前記送信手段及び前記高速起動発振器に前記蓄電素子からエネルギーを供給せず、前記蓄電素子の電圧値が前記第1の閾値以上になった場合に前記送信手段及び前記高速起動発振器に前記蓄電素子から電気エネルギーを供給して前記送信手段に前記端末IDを送信させることを特徴とする。   In the sensor network system, the sensor terminal further includes a fast start-up oscillator that starts an oscillator at high speed, and the monitoring unit includes the transmission unit and the transmission unit when the voltage value of the power storage element does not satisfy the first threshold value. Energy is not supplied from the power storage element to the fast startup oscillator, and electrical energy is supplied from the power storage element to the transmission means and the fast startup oscillator when the voltage value of the power storage element is equal to or higher than the first threshold value. Then, the transmission unit is caused to transmit the terminal ID.

上記センサネットワークシステムにおいて、前記受信装置は、前記センサ端末の位置を推定する位置推定手段をさらに有することを特徴とする。   In the sensor network system, the receiving device further includes a position estimating unit that estimates a position of the sensor terminal.

本発明によれば、センサ端末が環境の状態に応じた電気エネルギーを生み出す環境発電素子と環境発電素子が生み出した電気エネルギーを蓄積する蓄電素子を備え、蓄電素子の電圧値が第1の閾値以上であった場合に、蓄電素子に蓄積された電気エネルギーを用いて端末IDを送信し、受信装置が端末IDを受信して端末ID毎に通信頻度を求めてセンサ端末により観測された環境の相対的な統計量とすることにより、センサ端末を安価に構成でき、環境をモニタリングするセンサネットワークのコストを低減することができる。   According to the present invention, the sensor terminal includes an energy generation element that generates electrical energy according to an environmental state, and an energy storage element that accumulates the electrical energy generated by the energy generation element, and the voltage value of the energy storage element is equal to or higher than the first threshold value. The terminal ID is transmitted using the electrical energy stored in the power storage element, and the reception device receives the terminal ID, obtains the communication frequency for each terminal ID, and is relative to the environment observed by the sensor terminal. By using the statistical quantity, the sensor terminal can be configured at low cost, and the cost of the sensor network for monitoring the environment can be reduced.

第1の実施の形態における無線センサネットワークシステムの構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the wireless sensor network system in 1st Embodiment. 蓄電素子に蓄積されるエネルギーの変化と端末IDの送信状態を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the energy accumulate | stored in an electrical storage element, and the transmission state of terminal ID. 無線センサ端末の位置情報を利用した相対的な環境情報マップの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the relative environmental information map using the positional information on a wireless sensor terminal. 第2の実施の形態における無線センサネットワークシステムの構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the wireless sensor network system in 2nd Embodiment. 第3の実施の形態における無線センサネットワークシステムの構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the wireless sensor network system in 3rd Embodiment. 第4の実施の形態における無線センサネットワークシステムの構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the wireless sensor network system in 4th Embodiment. 第5の実施の形態における無線センサネットワークシステムの構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the wireless sensor network system in 5th Embodiment.

[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態における無線センサネットワークシステムの構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態における無線センサネットワークシステムは、複数の無線センサ端末1A〜1Dと受信装置2を備える。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of the wireless sensor network system in the first embodiment. The wireless sensor network system in the present embodiment includes a plurality of wireless sensor terminals 1A to 1D and a receiving device 2.

無線センサ端末1A〜1Dは、環境発電素子11、蓄電素子12、電圧モニタ回路13、端末ID記憶部14、および無線送信部15を備える。無線センサ端末1B〜1Dの構成は、無線センサ端末1Aと同様である。   The wireless sensor terminals 1 </ b> A to 1 </ b> D include an energy harvesting element 11, a power storage element 12, a voltage monitor circuit 13, a terminal ID storage unit 14, and a wireless transmission unit 15. The configuration of the wireless sensor terminals 1B to 1D is the same as that of the wireless sensor terminal 1A.

環境発電素子11は、太陽電池、温度差発電素子、振動発電素子などの環境の状態に応じたエネルギーを生み出す素子である。収集したい環境情報に応じた種類の環境発電素子11を用いる。   The environmental power generation element 11 is an element that generates energy according to the state of the environment, such as a solar cell, a temperature difference power generation element, and a vibration power generation element. The type of energy harvesting element 11 according to the environment information to be collected is used.

蓄電素子12は、コンデンサや二次電池などの電気エネルギーを蓄積する素子である。蓄電素子12は、環境発電素子11が発電した電気エネルギーを蓄積する。   The electricity storage element 12 is an element that accumulates electrical energy, such as a capacitor or a secondary battery. The electricity storage element 12 stores electric energy generated by the energy harvesting element 11.

電圧モニタ回路13は、蓄電素子12の電圧値を検知し、検知した電圧値が第1の閾値以上であった場合は端末IDを送信する指示を無線送信部15に出す。また、検知した電圧値が第1の閾値より小さい第2の閾値以下となった場合は端末IDの送信を停止させる指示を無線送信部15に出す。端末IDは、無線センサ端末1A〜1Dそれぞれに付与された識別子である。第1の閾値は、無線送信部15を動作させることができる電圧値以上に設定する。   The voltage monitor circuit 13 detects the voltage value of the power storage element 12, and issues an instruction to transmit a terminal ID to the wireless transmission unit 15 when the detected voltage value is equal to or greater than the first threshold value. Further, when the detected voltage value is equal to or smaller than the second threshold value that is smaller than the first threshold value, an instruction to stop the transmission of the terminal ID is issued to the wireless transmission unit 15. The terminal ID is an identifier assigned to each of the wireless sensor terminals 1A to 1D. The first threshold is set to be equal to or higher than a voltage value at which the wireless transmission unit 15 can be operated.

端末ID記憶部14は、端末IDを記憶する。   The terminal ID storage unit 14 stores a terminal ID.

無線送信部15は、蓄電素子12に蓄積されたエネルギーを用いて、端末ID記憶部14から端末IDを読みだして受信装置2へ送信する。無線送信部15が端末IDを送信する間は、無線送信部15により蓄電素子12に蓄積されたエネルギーが消費され、無線送信部15が端末IDを送信していない間は、環境の状態に応じて、蓄電素子12に蓄積されるエネルギーが増加する。   The wireless transmission unit 15 reads the terminal ID from the terminal ID storage unit 14 using the energy accumulated in the power storage element 12 and transmits the terminal ID to the reception device 2. While the wireless transmission unit 15 transmits the terminal ID, the energy accumulated in the power storage element 12 by the wireless transmission unit 15 is consumed, and according to the state of the environment while the wireless transmission unit 15 does not transmit the terminal ID. Thus, the energy stored in the storage element 12 increases.

無線センサ端末1A〜1Dが送信した端末IDは、受信装置2が受信する。図1に示すように、受信装置2は無線受信部21と信号処理部22を備える。無線受信部21は、無線センサ端末1A〜1Dが送信した端末IDを受信する。信号処理部22は、端末ID毎に単位時間あたりの通信頻度を求めて、各無線センサ端末1A〜1Dにより観測された環境の相対的な統計量とする。   The receiving device 2 receives the terminal ID transmitted by the wireless sensor terminals 1A to 1D. As illustrated in FIG. 1, the reception device 2 includes a wireless reception unit 21 and a signal processing unit 22. The wireless reception unit 21 receives terminal IDs transmitted by the wireless sensor terminals 1A to 1D. The signal processing unit 22 obtains the communication frequency per unit time for each terminal ID, and uses it as a relative statistic of the environment observed by each of the wireless sensor terminals 1A to 1D.

ここで、無線送信部15が端末IDの送信開始、送信停止を繰り返す動作について説明する。図2は、蓄電素子12に蓄積されるエネルギーの変化と端末IDの送信状態を示すグラフである。縦軸に蓄電素子12の電圧値をとり、横軸に時間をとった。環境発電素子11が生み出したエネルギーは蓄電素子12に蓄積されて電圧値は増加する。蓄電素子12の電圧値が第1の閾値(図の閾値1)以上になると、無線送信部15は、蓄電素子12に蓄積されたエネルギーを利用して端末IDの送信を開始する。無線送信部15が蓄電素子12に蓄積されたエネルギーを利用するので、蓄電素子12の電圧値は減少する。蓄電素子12に蓄積されたエネルギーの電圧値が第2の閾値(図の閾値2)以下になると、無線送信部15は端末IDの送信を停止する。無線送信部15が端末IDの送信を停止すると、エネルギーの消費量が減るので、再び環境発電素子11が生み出したエネルギーが蓄電素子12に充填される。その結果、図2に示すように、無線送信部15は、蓄電素子12の電圧値に応じて送信開始と送信停止を繰り返すことになる。   Here, an operation in which the wireless transmission unit 15 repeats transmission start and transmission stop of the terminal ID will be described. FIG. 2 is a graph showing a change in energy accumulated in the storage element 12 and a transmission state of the terminal ID. The vertical axis represents the voltage value of the electricity storage element 12, and the horizontal axis represents time. The energy generated by the energy harvesting element 11 is accumulated in the electricity storage element 12 and the voltage value increases. When the voltage value of the power storage element 12 becomes equal to or higher than the first threshold value (threshold value 1 in the figure), the wireless transmission unit 15 starts transmitting the terminal ID using the energy accumulated in the power storage element 12. Since the wireless transmission unit 15 uses the energy stored in the power storage element 12, the voltage value of the power storage element 12 decreases. When the voltage value of the energy accumulated in the storage element 12 becomes equal to or less than the second threshold value (threshold value 2 in the figure), the wireless transmission unit 15 stops transmitting the terminal ID. When the wireless transmission unit 15 stops transmitting the terminal ID, the amount of energy consumption is reduced, so that the energy generated by the energy harvesting element 11 is filled in the storage element 12 again. As a result, as shown in FIG. 2, the wireless transmission unit 15 repeats transmission start and transmission stop according to the voltage value of the storage element 12.

環境発電素子11が生み出すエネルギー量が大きくなるほど蓄電素子12の電圧値は速く上昇するので、端末IDの送信間隔は短くなり、端末IDの通信頻度が高くなる。例えば、環境発電素子11として太陽電池を使用した場合、輝度が高い場合は発生するエネルギー量が大きいため端末IDの通信頻度が高くなる。温度や振動などの場合も同様である。環境発電素子11が生み出すエネルギー量は環境の違いにより多寡が発生するため、環境発電素子11が生み出すエネルギー量が大きい無線センサ端末1A〜1Dほど端末IDの通信頻度が高くなる。そこで、受信装置2では、無線センサ端末1A〜1Dそれぞれの端末IDの送信回数をカウントし、単位時間あたりの端末IDの送信回数を環境の状態を表す相対的な統計量とする。あるいは、無線センサ端末1A〜1Dが端末IDの送信を停止してから送信を開始するまでの間隔、つまり蓄電素子12が第2の閾値から第1の閾値まで充電される時間を環境の状態を表す統計量としてもよい。   As the amount of energy generated by the energy harvesting element 11 increases, the voltage value of the power storage element 12 rises faster, so the terminal ID transmission interval becomes shorter and the communication frequency of the terminal ID becomes higher. For example, when a solar cell is used as the energy harvesting element 11, when the luminance is high, the amount of energy generated is large, and the communication frequency of the terminal ID increases. The same applies to temperature and vibration. Since the amount of energy generated by the energy harvesting element 11 varies depending on the environment, the wireless sensor terminals 1A to 1D having a larger energy amount generated by the energy harvesting element 11 have a higher terminal ID communication frequency. Therefore, the receiving device 2 counts the number of transmissions of the terminal IDs of the wireless sensor terminals 1A to 1D, and sets the number of transmissions of the terminal ID per unit time as a relative statistic representing the state of the environment. Alternatively, the interval from when the wireless sensor terminals 1A to 1D stop transmitting the terminal ID to when the wireless sensor terminals 1A to 1D start transmitting, that is, the time when the power storage element 12 is charged from the second threshold value to the first threshold value is set as the environmental state. It is good also as a statistic to represent.

図3に示すように、複数の無線センサ端末1A〜1Dそれぞれの設置場所を予め記憶しておけば、相対的な環境情報マップを作成することも可能である。図3の例では、単位時間あたりの通信頻度は以下のとおりである。   As shown in FIG. 3, it is also possible to create a relative environment information map if the installation locations of the plurality of wireless sensor terminals 1A to 1D are stored in advance. In the example of FIG. 3, the communication frequency per unit time is as follows.

無線センサ端末1Aの通信頻度は単位時間あたり10回
無線センサ端末1Bの通信頻度は単位時間あたり5回
無線センサ端末1Cの通信頻度は単位時間あたり7回
無線センサ端末1Dの通信頻度は単位時間あたり1回
The communication frequency of the wireless sensor terminal 1A is 10 times per unit time The communication frequency of the wireless sensor terminal 1B is 5 times per unit time The communication frequency of the wireless sensor terminal 1C is 7 times per unit time The communication frequency of the wireless sensor terminal 1D is per unit time Once

また、予め端末IDの通信頻度に対する環境状態がわかる場合は、端末IDの通信頻度から環境状態を数値化することができる。例えば、次式を用いて単位時間あたりに生み出されるエネルギー量を算出し、環境発電素子11の環境状態に対する単位時間の発電エネルギー量を比較することで、環境状態を示す物理量を絶対値化することができる。   In addition, when the environmental state with respect to the communication frequency of the terminal ID is known in advance, the environmental state can be quantified from the communication frequency of the terminal ID. For example, by calculating the amount of energy generated per unit time using the following equation and comparing the amount of power generation energy per unit time with respect to the environmental state of the environmental power generation element 11, the physical quantity indicating the environmental state is converted to an absolute value. Can do.

単位時間の発電エネルギー量=通信頻度×端末IDの送信に必要となるエネルギー量
例えば、図3の例で、温度に応じて発電エネルギー量が変化する環境発電素子11を用いた場合、無線センサ端末1A〜1Dそれぞれの端末IDの通信頻度から温度の絶対値を以下のように求めることができる。
Amount of energy generated per unit time = communication frequency × amount of energy required for transmission of terminal ID For example, in the example of FIG. 3, when the energy harvesting element 11 whose amount of generated energy changes according to temperature is used, a wireless sensor terminal The absolute value of the temperature can be obtained from the communication frequency of each terminal ID of 1A to 1D as follows.

無線センサ端末1Aの通信頻度=10回/単位時間=温度65℃
無線センサ端末1Bの通信頻度=5回/単位時間=温度32℃
無線センサ端末1Cの通信頻度=7回/単位時間=温度48℃
無線センサ端末1Dの通信頻度=1回/単位時間=温度18℃
Communication frequency of wireless sensor terminal 1A = 10 times / unit time = temperature 65 ° C.
Communication frequency of wireless sensor terminal 1B = 5 times / unit time = temperature 32 ° C.
Communication frequency of wireless sensor terminal 1C = 7 times / unit time = temperature 48 ° C.
Communication frequency of wireless sensor terminal 1D = 1 time / unit time = temperature 18 ° C.

以上説明したように、本実施の形態によれば、無線センサ端末1A〜1Dが環境の状態に応じたエネルギーを生み出す環境発電素子11、環境発電素子11が発電したエネルギーを蓄積する蓄電素子12を備え、蓄電素子12の電圧値が第1の閾値以上であった場合に端末IDを送信し、受信装置2が端末IDを受信して、端末ID毎に単位時間あたりの通信頻度を求めて、無線センサ端末1A〜1Dにより観測された環境の相対的な統計量とすることで、無線センサ端末1A〜1Dにおいて高度な信号処理をする必要がなくなり、無線センサ端末1A〜1Dのコストを抑えることができる。また、環境発電素子11が発電したエネルギーを用いて無線センサ端末1A〜1Dを動作させるので、電池を交換する必要がなくなる。   As described above, according to the present embodiment, the wireless sensor terminals 1 </ b> A to 1 </ b> D generate the energy harvesting element 11 that generates energy according to the state of the environment, and the energy storage element 12 that stores the energy generated by the energy harvesting element 11. Provided, the terminal ID is transmitted when the voltage value of the power storage element 12 is equal to or higher than the first threshold, the receiving device 2 receives the terminal ID, and obtains the communication frequency per unit time for each terminal ID, By using relative statistics of the environment observed by the wireless sensor terminals 1A to 1D, it is not necessary to perform advanced signal processing in the wireless sensor terminals 1A to 1D, and the cost of the wireless sensor terminals 1A to 1D is suppressed. Can do. In addition, since the wireless sensor terminals 1A to 1D are operated using the energy generated by the energy harvesting element 11, it is not necessary to replace the battery.

[第2の実施の形態]
図4は、第2の実施の形態における無線センサネットワークシステムの構成を示す機能ブロック図である。第2の実施の形態における無線センサネットワークシステムは、第1の実施の形態の無線センサ端末1A〜1Dに環境状態を検出するセンサ16をさらに備える。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the wireless sensor network system according to the second embodiment. The wireless sensor network system according to the second embodiment further includes a sensor 16 that detects an environmental state in the wireless sensor terminals 1A to 1D according to the first embodiment.

センサ16は、環境発電素子11と異なる環境の状態を検知するものでもよいし、同じ環境の状態を検知するものでもよい。例えば、環境発電素子11に太陽電池を用いた場合、センサ16は温度を検知するものでもよいし、輝度を検知するものでもよい。   The sensor 16 may detect an environment state different from the energy harvesting element 11 or may detect the same environment state. For example, when a solar cell is used for the energy harvesting element 11, the sensor 16 may detect temperature or may detect luminance.

電圧モニタ回路13は、蓄電素子12の電圧値を検知し、検知した電圧値が第3の閾値以上になるとセンサ16を動作させる。センサ16の出力値が一定値以上、一定値以下、あるいは所定の範囲内であった場合に、無線送信部15を動作させて端末IDを送信する。   The voltage monitor circuit 13 detects the voltage value of the power storage element 12 and operates the sensor 16 when the detected voltage value is equal to or greater than the third threshold value. When the output value of the sensor 16 is not less than a certain value, not more than a certain value, or within a predetermined range, the wireless transmission unit 15 is operated to transmit the terminal ID.

無線センサ端末1A〜1Dがセンサ16を備えることで、環境発電素子11が検知する環境状態とは異なる別の環境状態を考慮して端末IDを送信することができる。   Since the wireless sensor terminals 1 </ b> A to 1 </ b> D include the sensor 16, the terminal ID can be transmitted in consideration of another environmental state different from the environmental state detected by the environmental power generation element 11.

[第3の実施の形態]
図5は、第3の実施の形態における無線センサネットワークシステムの構成を示す機能ブロック図である。第3の実施の形態における無線センサネットワークシステムは、第1の実施の形態の無線センサ端末1A〜1Dに高速起動発振器17をさらに備える。
[Third Embodiment]
FIG. 5 is a functional block diagram showing a configuration of a wireless sensor network system according to the third embodiment. The wireless sensor network system according to the third embodiment further includes a fast start-up oscillator 17 in the wireless sensor terminals 1A to 1D according to the first embodiment.

電圧モニタ回路13が検知する蓄電素子12の電圧値が第1の閾値に満たない場合は、無線送信部15及び高速起動発振器17へエネルギーを供給せず、蓄電素子12の電圧値が第1の閾値以上となった場合に、無線送信部15及び高速起動発振器17へエネルギーの供給を開始する。無線送信部15及び高速起動発振器17にエネルギーが供給されると発振器が高速起動し、無線送信部15が端末IDを送信する。高速起動発振器17として、リング共振器や、SAW・FBARデバイスなどの水晶振動子よりもQ値の低い素子を共振器として使用した発振器を用いてもよい。   When the voltage value of the storage element 12 detected by the voltage monitor circuit 13 is less than the first threshold value, energy is not supplied to the wireless transmission unit 15 and the fast start-up oscillator 17, and the voltage value of the storage element 12 is the first value. When the threshold value is exceeded, energy supply to the wireless transmission unit 15 and the fast startup oscillator 17 is started. When energy is supplied to the wireless transmission unit 15 and the fast startup oscillator 17, the oscillator starts up at high speed, and the wireless transmission unit 15 transmits the terminal ID. As the fast start-up oscillator 17, a ring resonator or an oscillator using an element having a Q value lower than that of a crystal resonator such as a SAW / FBAR device as a resonator may be used.

蓄電素子12の電圧値が第1の閾値に満たないときには、無線送信部15及び高速起動発振器17へエネルギーを供給しないので、環境発電素子11が生み出すエネルギーで消費されるものは、蓄電素子12のリークと電圧モニタ回路13が消費するエネルギーだけとなり、消費エネルギーが小さくなり、環境発電素子11のサイズを小さくすることができる。また、高速で起動する発振器を備えることで、端末IDを送信するまでの起動時間を短く抑えるもことができ、無線送信部15の消費エネルギーを削減し、遠距離への通信が可能となる。   When the voltage value of the energy storage element 12 is less than the first threshold value, energy is not supplied to the wireless transmission unit 15 and the fast startup oscillator 17, so that the energy consumed by the energy generating element 11 is Only the energy consumed by the leakage and voltage monitor circuit 13 is obtained, the energy consumption is reduced, and the size of the energy harvesting element 11 can be reduced. Also, by providing an oscillator that starts at high speed, it is possible to shorten the startup time until the terminal ID is transmitted, reduce the energy consumption of the wireless transmission unit 15, and enable communication over a long distance.

なお、第2の実施の形態と第3の実施の形態の無線センサ端末を組み合わせてもよい。   In addition, you may combine the wireless sensor terminal of 2nd Embodiment and 3rd Embodiment.

[第4の実施の形態]
図6は、第4の実施の形態における無線センサネットワークシステムの構成を示す機能ブロック図である。第4の実施の形態における無線センサネットワークシステムは、第1の実施の形態の受信装置2に位置推定部23をさらに備えたものである。
[Fourth Embodiment]
FIG. 6 is a functional block diagram showing the configuration of the wireless sensor network system in the fourth embodiment. The wireless sensor network system according to the fourth embodiment further includes a position estimation unit 23 in the receiving device 2 according to the first embodiment.

位置推定部23は、無線センサ端末1A〜1Dが送信する電波の到来角情報や端末IDとともに送信される送信時間情報などを利用して無線センサ端末1A〜1Dの位置を推定する。   The position estimation unit 23 estimates the positions of the wireless sensor terminals 1A to 1D using arrival angle information of radio waves transmitted by the wireless sensor terminals 1A to 1D and transmission time information transmitted together with the terminal ID.

受信装置2が無線センサ端末1A〜1Dの位置を推定する位置推定部23を備えることで、無線センサ端末1A〜1Dそれぞれの設置場所を予め記憶しておかなくても、相対的な環境情報マップを作成することが可能となる。   Since the receiving device 2 includes the position estimation unit 23 that estimates the positions of the wireless sensor terminals 1A to 1D, the relative environment information map can be obtained without storing the installation locations of the wireless sensor terminals 1A to 1D in advance. Can be created.

[第5の実施の形態]
図7は、第5の実施の形態における無線センサネットワークシステムの構成を示す機能ブロック図である。第5の実施の形態における無線センサネットワークシステムは、第1の実施の形態の受信装置2で行なっていた解析を別の解析装置3に行わせたものである。
[Fifth Embodiment]
FIG. 7 is a functional block diagram illustrating a configuration of a wireless sensor network system according to the fifth embodiment. In the wireless sensor network system according to the fifth embodiment, the analysis performed by the receiving device 2 according to the first embodiment is performed by another analyzing device 3.

受信装置2は、無線センサ端末1A〜1Dから受信した電波から端末IDを抽出して解析装置3へ送信する。   The receiving device 2 extracts the terminal ID from the radio waves received from the wireless sensor terminals 1 </ b> A to 1 </ b> D and transmits it to the analyzing device 3.

解析装置3は、解析部31と蓄積部32を備える。解析部31は、受信装置2が送信した端末IDを無線センサ端末1A〜1D毎に集計して、単位時間あたりの端末IDの送信回数をカウントし、蓄積部32に解析結果を蓄積する。   The analysis device 3 includes an analysis unit 31 and a storage unit 32. The analysis unit 31 aggregates the terminal IDs transmitted by the receiving device 2 for each of the wireless sensor terminals 1A to 1D, counts the number of transmissions of the terminal ID per unit time, and accumulates the analysis results in the accumulation unit 32.

なお、解析装置3は、受信装置2に直接接続してもよいし、ネットワークを介して接続してもよい。   The analysis device 3 may be directly connected to the reception device 2 or may be connected via a network.

1A〜1D…無線センサ端末
11…環境発電素子
12…蓄電素子
13…電圧モニタ回路
14…記憶部
15…無線送信部
16…センサ
17…高速起動発振器
2…受信装置
21…無線受信部
22…信号処理部
23…位置推定部
3…解析装置
31…解析部
32…蓄積部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A-1D ... Wireless sensor terminal 11 ... Energy harvesting element 12 ... Power storage element 13 ... Voltage monitor circuit 14 ... Memory | storage part 15 ... Wireless transmission part 16 ... Sensor 17 ... Fast start-up oscillator 2 ... Receiver 21 ... Wireless receiver 22 ... Signal Processing unit 23 ... Position estimation unit 3 ... Analysis device 31 ... Analysis unit 32 ... Storage unit

Claims (5)

1つ以上のセンサ端末と受信装置とを備えた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、
環境の状態に応じて電気エネルギーを生み出す環境発電素子と、
前記環境発電素子が生み出した電気エネルギーを蓄積する蓄電素子と、
前記蓄電素子に蓄積された電気エネルギーを用いてセンサ端末に付与された端末IDを送信する送信手段と、
前記蓄電素子の電圧値を検知し、前記電圧値が第1の閾値以上になった場合に前記送信手段に前記端末IDを送信させ、前記電圧値が第2の閾値以下になった場合に前記送信手段に前記端末IDの送信を停止させるモニタ手段と、を有し、
前記受信装置は、
前記センサ端末が送信する前記端末IDを受信する受信手段と、
前記端末ID毎に前記端末IDの通信頻度を求めて前記センサ端末により観測された環境の相対的な統計量とする解析手段と、を有すること
を特徴とするセンサネットワークシステム。
A sensor network system comprising one or more sensor terminals and a receiving device,
The sensor terminal is
An energy harvesting element that generates electrical energy according to the state of the environment;
A storage element for storing electrical energy produced by the energy harvesting element;
Transmitting means for transmitting a terminal ID assigned to the sensor terminal using the electrical energy stored in the power storage element;
When the voltage value of the power storage element is detected and the voltage value is equal to or higher than a first threshold value, the transmission unit transmits the terminal ID, and the voltage value is equal to or lower than a second threshold value. Monitoring means for causing the transmission means to stop the transmission of the terminal ID,
The receiving device is:
Receiving means for receiving the terminal ID transmitted by the sensor terminal;
A sensor network system, characterized by having an analysis means for the relative statistic of the terminal ID the observed seeking communication frequency of the terminal ID by the sensor terminal for every environment.
前記解析手段は、前記環境の相対的な統計量を物理量へ変換することを特徴とする請求項1記載のセンサネットワークシステム。   The sensor network system according to claim 1, wherein the analysis unit converts a relative statistic of the environment into a physical quantity. 前記センサ端末は、環境の状態を検知するセンサをさらに備え、
前記モニタ手段は、前記蓄電素子の電圧値が第3の閾値以上となった場合に前記センサを動作させ、前記センサの出力値が所定の範囲内であった場合に、前記送信手段に前記端末IDを送信させることを特徴とする請求項1又は2記載のセンサネットワークシステム。
The sensor terminal further includes a sensor for detecting an environmental state,
The monitoring means operates the sensor when the voltage value of the power storage element is equal to or greater than a third threshold value, and when the output value of the sensor is within a predetermined range, The sensor network system according to claim 1 or 2, wherein the ID is transmitted.
前記センサ端末は、高速で発振器を起動する高速起動発振器をさらに備え、
前記モニタ手段は、前記蓄電素子の電圧値が前記第1の閾値に満たない場合は前記送信手段及び前記高速起動発振器に前記蓄電素子からエネルギーを供給せず、前記蓄電素子の電圧値が前記第1の閾値以上になった場合に前記送信手段及び前記高速起動発振器に前記蓄電素子から電気エネルギーを供給して前記送信手段に前記端末IDを送信させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のセンサネットワークシステム。
The sensor terminal further includes a fast start oscillator that starts the oscillator at high speed,
The monitoring means does not supply energy from the power storage element to the transmission means and the fast startup oscillator when the voltage value of the power storage element is less than the first threshold value, and the voltage value of the power storage element is 4. The device according to claim 1, further comprising: supplying electric energy from the power storage element to the transmission unit and the fast start-up oscillator to cause the transmission unit to transmit the terminal ID when a threshold value of 1 or more is reached. The sensor network system according to the above.
前記受信装置は、前記センサ端末の位置を推定する位置推定手段をさらに有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のセンサネットワークシステム。   5. The sensor network system according to claim 1, wherein the reception device further includes a position estimation unit that estimates a position of the sensor terminal.
JP2013157690A 2013-07-30 2013-07-30 Sensor network system Active JP6027503B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013157690A JP6027503B2 (en) 2013-07-30 2013-07-30 Sensor network system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013157690A JP6027503B2 (en) 2013-07-30 2013-07-30 Sensor network system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015028439A JP2015028439A (en) 2015-02-12
JP6027503B2 true JP6027503B2 (en) 2016-11-16

Family

ID=52492209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013157690A Active JP6027503B2 (en) 2013-07-30 2013-07-30 Sensor network system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6027503B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108388166A (en) * 2017-02-02 2018-08-10 冲电气工业株式会社 Information processing unit, information processing method and recording medium

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6869132B2 (en) * 2017-07-12 2021-05-12 シャープ株式会社 Monitoring system
WO2019052911A1 (en) * 2017-09-12 2019-03-21 Koninklijke Philips N.V. Self-powered internet-of-things sensor device
JP6992421B2 (en) * 2017-11-09 2022-01-13 富士通株式会社 Situation detection device, situation detection system and situation detection method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4685663B2 (en) * 2006-03-03 2011-05-18 日本電信電話株式会社 Self-driven telemetry observation device
JP2008292319A (en) * 2007-05-24 2008-12-04 Kobe Steel Ltd Vibration sensor system
JP5627504B2 (en) * 2011-02-22 2014-11-19 三菱電機株式会社 Air conditioning equipment maintenance system and data analysis device
JP2012079322A (en) * 2011-11-09 2012-04-19 Panasonic Corp Radio sensor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108388166A (en) * 2017-02-02 2018-08-10 冲电气工业株式会社 Information processing unit, information processing method and recording medium

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015028439A (en) 2015-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3010157B1 (en) Method for detecting electric quantity of device, device and system
JP6027503B2 (en) Sensor network system
CN105515617B (en) Apparatus and method for transmitting/receiving PTU presence information in wireless charging network
CN207541675U (en) The intelligent management apapratus and system of a kind of mold
JP5816545B2 (en) Wireless sensor system
KR101626238B1 (en) Vibration energy detection apparatus and vibration energy detection system
JP2017049896A (en) Radio communication system, radio communication method, and sensor node
JP5554399B2 (en) Data transmission device
US9472978B2 (en) Power storage control apparatus and power storage control method
JP6346043B2 (en) Remote monitoring system and observation device
JP2019022090A (en) Sensor device
CN104848956A (en) Wireless passive temperature sensor
US20110158246A1 (en) Network system of data communication
JP2018098902A (en) Monitoring system and monitoring device
KR101299681B1 (en) Using sensor networks for remote terminal apparatus and method for detecting abnormal status
JP5370854B2 (en) Information collection system
JP2015026925A (en) Sensor network system and cradle device
JP6068282B2 (en) Wireless sensor terminal
US9507395B2 (en) Electronic apparatus including DC-DC converters
CN210721831U (en) Data acquisition system
US8299832B1 (en) Electronic oscillation signal generation circuit
KR101325868B1 (en) Using response capabilities at the network disconnection due to bad weather sensor networks for remote terminal apparatus and method for detecting abnormal status
JPWO2018061459A1 (en) Wireless battery system
CN107830888B (en) Transformer substation underground cable layer water pump working condition monitor and method
CN209656177U (en) A kind of hygrosensor and temperature-sensing system based on NB-IOT transmission

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150619

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160413

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160510

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160621

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161011

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161014

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6027503

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150