JP6052885B2 - センサデータ送信装置およびセンサデータ送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、対象物の保守点検のために取得したセンサデータを無線送信するセンサデータ送信装置およびセンサデータ送信方法に関する。
本発明のセンサデータ送信装置およびセンサデータ送信方法は、例えば、センサデータを取得する無線タグから車両等に搭載されたリーダに送信する無線タグシステムに適用され、無線タグの各機能を動作させる電源を確保し、センサデータの送信を継続するために用いられる。

図６は、従来の無線タグシステムの構成例を示す（非特許文献１）。図６(1) は全体的な構成例を示し、図６(2) はリーダおよび無線タグの構成例を示す。
図６(1) において、車両１に搭載されるリーダ１０には、ＬＦ帯（低周波帯）の要求信号の送信に用いる電磁誘導用アンテナ１１および応答信号の受信に用いる受信アンテナ１２が接続される。車両１が走行する道路の下（地中）にマンホール５があり、マンホール５内に設置される無線タグ２０には、ＬＦ帯の要求信号の受信に用いる電磁誘導用アンテナ２１および応答信号の送信に用いる送信アンテナ２２が接続される。

電磁誘導方式による要求信号および電波方式による応答信号の通信シーケンスは次の通りである。リーダ１０は、電磁誘導用アンテナ１１から所定の周期でＬＦ帯の要求信号を送信しており、リーダ１０に接続される電磁誘導用アンテナ１１と、無線タグ２０に接続される電磁誘導用アンテナ２１が正対したときに、電磁誘導方式により要求信号がリーダ１０から無線タグ２０に伝達される。無線タグ２０は要求信号の受信を契機として、無線タグ２０の送信アンテナ２２から電波方式で応答信号を送信し、当該応答信号がリーダ１０の受信アンテナ１２に受信される。

図６(2) において、リーダ１０は、ＬＦ帯の要求信号を生成して電磁誘導用アンテナ１１から送信するＬＦ帯送信部１３と、受信アンテナ１２に受信した応答信号の受信・復号処理を行い、受信データの表示、蓄積、読み出しを行う無線受信部１４を備える。

無線タグ２０は、電磁誘導用アンテナ２１を介して受信するＬＦ帯の要求信号の復号処理を行うＬＦ帯受信部２３、ＬＦ帯受信部２３から入力する要求信号に応じて、無線タグ２０を構成する他の部分の動作を開始させ、測定用センサ２６からセンサデータを取得する制御部２４、制御部２４で取得したセンサデータを応答信号に変換して送信アンテナ２２から送信する無線送信部２５を備える。

図７は、無線タグシステムの他の適用例を示す。
図７(a) は、無線タグ２０が電柱に取り付けられ、その下を通過する車両１に搭載されたリーダとの間で要求信号および応答信号（センサデータ）を送受信する構成である。ここで、車両１から電柱に取り付けた無線タグ２０に要求信号を電磁誘導方式で伝送するに当たり、車両１の電磁誘導用アンテナとしてある程度の大きさのコイルを用意すれば、無線タグ２０の電磁誘導用アンテナとの間で要求信号の送受信が可能であることが確認されている。

図７(b) は、無線タグ２０が高圧送電ケーブルの鉄塔に取り付けられ、その下を通過する車両１に搭載されたリーダとの間で要求信号および応答信号（センサデータ）を送受信する構成である。図７(c) は、無線タグ２０が高圧送電ケーブルに取り付けられ、その下を通過する車両１に搭載されたリーダとの間で要求信号および応答信号（センサデータ）を送受信する構成である。これらの構成では、要求信号を電磁誘導方式で伝送することができないので、要求信号および応答信号はともに電波方式で伝送される構成となる。

以上示した図６および図７に示す無線タグ２０は、例えばマンホール、電柱、鉄塔の振動に関するセンサデータを取得して送信する。マンホールは、道路を通過する大型車両等による振動の影響を受けて構造物が劣化する。電柱や鉄塔は、風で揺れるケーブルの張力により振動し、基礎部や本体部の劣化等により倒壊等の危険性がある。このような状況を容易かつ効率的に把握し、設備の保守点検に活用するために、無線タグシステムを利用して振動に関するセンサデータを収集して分析することが必要になっている。

電子情報通信学会 2012年総合大会 B-5-39、地下埋設設備の情報を走行車両にて取得する無線技術の一検討、通信講演論文集I p.438 、2012/3/20-23

ところで、無線タグの各部やセンサの電源として、通常は電池が利用されている。そのため、無線タグおよびセンサの機能を長期間維持するために、電池の消耗をできるだけ減らす工夫が必要になる。

ここで、上記の無線タグシステムの場合、無線タグから送信する応答信号は電波方式であるために電力消費が大きいが、リーダを搭載した車両から送信される要求信号に対応し、かつセンサデータの収集頻度に対応するので、送信頻度としては小さい。一方、センサは常時稼働させることが基本となるので、単位時間当たりの消費電力は小さくても時間に比例して大きな消費電力となり、電池の大きな消耗要因となる。そのため、電池交換の頻度を増やすか、電池容量を大きくする必要が生じ、コストアップの要因になる。

本発明は、センサデータを取得して無線送信する機能の動作電源を確保し、センサデータの送信処理を長期間継続することができるセンサデータ送信装置およびセンサデータ送信方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、対象物に設置した測定用センサにより取得したセンサデータを無線送信する無線送信手段を備えたセンサデータ送信装置において、対象物の振動を電気エネルギーに変換する振動発電手段と、電気エネルギーを蓄積するキャパシタまたは二次電池と、キャパシタまたは二次電池に蓄積された電気エネルギーを測定用センサおよび無線送信手段に供給する制御を行う制御手段と、対象物の所定の変位を検出したときにトリガ信号を制御手段に出力する起動用センサと、外部から電磁誘導方式で伝送される要求信号を受信したときに制御手段に通知する無線受信手段とを備え、単位時間当たりの振動発電手段の発電量より測定用センサの消費電力量、無線送信手段の消費電力量が順次大きくなる関係にあり、制御手段は、トリガ信号が入力され、かつキャパシタまたは二次電池に蓄積された蓄電量が第１の所定値以上のときに、測定用センサに所定期間だけ電力を供給してセンサデータを取得する制御を行い、トリガ信号が入力されず、要求信号の受信が通知され、かつ蓄電量が第１の所定値より大きい第２の所定値以上のときに、無線送信手段に所定期間だけ電力を供給してセンサデータを無線送信する制御を行う。

第２の発明は、高圧送電ケーブルである対象物に設置した測定用センサにより取得したセンサデータを無線送信する無線送信手段を備えたセンサデータ送信装置において、高圧送電ケーブルから発生する電磁界エネルギーを電気エネルギーに変換する電磁誘導発電手段と、電気エネルギーを蓄積するキャパシタまたは二次電池と、キャパシタまたは二次電池に蓄積された電気エネルギーを測定用センサおよび無線送信手段に供給する制御を行う制御手段と、対象物の所定の変位を検出したときにトリガ信号を制御手段に出力する起動用センサと、間欠動作し、外部から電波方式で伝送される要求信号を受信したときに制御手段に通知する無線受信手段とを備え、単位時間当たりの電磁誘導発電手段の発電量より測定用センサの消費電力量、無線送信手段の消費電力量が順次大きくなる関係にあり、制御手段は、トリガ信号が入力され、かつキャパシタまたは二次電池に蓄積された蓄電量が第１の所定値以上のときに、測定用センサに所定期間だけ電力を供給してセンサデータを取得する制御を行い、トリガ信号が入力されず、要求信号の受信が通知され、かつ蓄電量が第１の所定値より大きい第２の所定値以上のときに、無線送信手段に所定期間だけ電力を供給してセンサデータを無線送信する制御を行う。

第３の発明は、対象物に設置した測定用センサにより取得したセンサデータを無線送信手段から無線送信するセンサデータ送信方法において、振動発電手段が、対象物の振動を電気エネルギーに変換する第１のステップと、キャパシタまたは二次電池が、電気エネルギーを蓄積する第２のステップと、制御手段が、キャパシタまたは二次電池に蓄積された電気エネルギーを測定用センサおよび無線送信手段に供給する制御を行う第３のステップと、起動用センサが、対象物の所定の変位を検出したときにトリガ信号を制御手段に出力する第４のステップと、無線受信手段が、外部から電磁誘導方式で伝送される要求信号を受信したときに制御手段に通知する第５のステップとを有し、単位時間当たりの振動発電手段の発電量より測定用センサの消費電力量、無線送信手段の消費電力量が順次大きくなる関係にあり、第４のステップでは、制御手段が、トリガ信号が入力され、かつキャパシタまたは二次電池に蓄積された蓄電量が第１の所定値以上のときに、測定用センサに所定期間だけ電力を供給してセンサデータを取得する制御を行い、トリガ信号が入力されず、要求信号の受信が通知され、かつ蓄電量が第１の所定値より大きい第２の所定値以上のときに、無線送信手段に所定期間だけ電力を供給してセンサデータを無線送信する制御を行う。

第４の発明は、高圧送電ケーブルである対象物に設置した測定用センサにより取得したセンサデータを無線送信手段から無線送信するセンサデータ送信方法において、電磁誘導発電手段が、高圧送電ケーブルから発生する電磁界エネルギーを電気エネルギーに変換する第１のステップと、キャパシタまたは二次電池が、電気エネルギーを蓄積する第２のステップと、制御手段が、キャパシタまたは二次電池に蓄積された電気エネルギーを測定用センサおよび無線送信手段に供給する制御を行う第３のステップと、起動用センサが、対象物の所定の変位を検出したときにトリガ信号を制御手段に出力する第４のステップと、無線受信手段が、間欠動作し、外部から電波方式で伝送される要求信号を受信したときに制御手段に通知する第５のステップとを有し、単位時間当たりの電磁誘導発電手段の発電量より測定用センサの消費電力量、無線送信手段の消費電力量が順次大きくなる関係にあり、第４のステップでは、制御手段が、トリガ信号が入力され、かつキャパシタまたは二次電池に蓄積された蓄電量が第１の所定値以上のときに、測定用センサに所定期間だけ電力を供給してセンサデータを取得する制御を行い、トリガ信号が入力されず、要求信号の受信が通知され、かつ蓄電量が第１の所定値より大きい第２の所定値以上のときに、無線送信手段に所定期間だけ電力を供給してセンサデータを無線送信する制御を行う。

第３の発明または第４の発明のセンサデータ送信方法において、起動用センサを用いて対象物の所定の変位を検出したときにトリガ信号を制御手段に出力し、制御手段は、トリガ信号が入力され、かつ蓄電量が第１の所定値以上のときに、測定用センサに所定期間だけ電力を供給してセンサデータを取得する制御を行う。

第３の発明のセンサデータ送信方法において、無線通信手段は、受信部で外部から電磁誘導方式で伝送される要求信号を受信したときに制御手段に通知し、制御手段は、要求信号の受信が通知され、かつ蓄電量が第２の所定値以上のときに、無線通信手段の送信部に所定期間だけ電力を供給してセンサデータを無線送信する制御を行う。

第４の発明のセンサデータ送信方法において、無線通信手段は、間欠動作する受信部で外部から電波方式で伝送される要求信号を受信したときに制御手段に通知し、制御手段は、要求信号の受信が通知され、かつ蓄電量が第２の所定値以上のときに、無線通信手段の送信部に所定期間だけ電力を供給してセンサデータを無線送信する制御を行う。

本発明は、センサデータを送信するセンサデータ送信装置に内蔵される発電機とキャパシタまたは二次電池を用いて、各機能部を動作させる電源を確保し、その蓄電量を有効に活用してセンサデータの収集、送信を長期間継続することができる。

本発明のセンサデータ送信装置の実施例１を示す図である。 本発明のセンサデータ送信装置の実施例１の制御手順を示すフローチャートである。 本発明のセンサデータ送信装置の実施例１の動作例を示すタイムチャートである。 本発明のセンサデータ送信装置の実施例２を示す図である。 本発明のセンサデータ送信装置の実施例２の制御手順を示すフローチャートである。 従来の無線タグシステムの構成例を示す図である。 無線タグシステムの他の適用例を示す図である。

図１は、本発明のセンサデータ送信装置の実施例１を示す。実施例１のセンサデータ送信装置は、図６のマンホール５内の無線タグ２０あるいは図７(a) の電柱の無線タグ２０に適用され、無線タグ２０に対して電磁誘導方式で要求信号が伝送されることを想定している。

図１において、実施例１のセンサデータ送信装置を構成するＬＦ帯受信部２３、制御部２４、無線送信部２５、測定用センサ２６は、図６に示す従来の無線タグ２０の各部に対応する。電磁誘導用アンテナ２１および送信アンテナ２２は省略している。

実施例１のセンサデータ送信装置の特徴は、電源部３０として振動発電機３１およびキャパシタ／二次電池３２を備え、さらに起動用センサ３３、測定用センサ２６および無線送信部２５に対する電力供給をオンオフするスイッチ部３４，３５を備え、制御部２４で各部の制御を行うところにある。

制御部２４および起動用センサ３３は電源部３０から常時電力供給され、測定用センサ２６および無線送信部２５は制御部２４の制御によりスイッチ部３４，３５を介して電力供給がオンオフする。ＬＦ帯受信部２３は、キャパシタ／二次電池３２からの電力供給は不要であり、電磁誘導方式による起電力で動作する。ここで、単位時間当たりの振動発電機３１の発電量と各部の消費電力量の絶対値は、次の関係にあるものとする。無線送信部２５＞測定用センサ２６＞振動発電機３１＞起動用センサ３３＞制御部２４＞ＬＦ帯受信部２３となり、別途、図３を参照して具体的に説明する。

振動発電機３１は、センサデータを取得する対象物に直接または無線タグの筐体などを介して取り付けられ、対象物が振動する運動エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する機能を有する。また、対象物の振動を増幅または振動に共振する機械的部材を介して振動発電機３１に対象物の振動が伝達される構成でもよい。

キャパシタ／二次電池３２は、振動発電機３１で発電された電気エネルギーを蓄積するとともに、センサデータ送信装置の各部に電力を供給する。なお、振動の大きさやその周期により発生するピーク電圧が低い場合には、振動発電機３１とキャパシタ／二次電池３２との間に昇圧回路を挿入して低いピーク電圧でも充電を可能とする構成でもよい。

このような振動発電機３１や昇圧回路の例としては、例えば次のような参考文献で公知になっている。

参考文献１：微小な振動で発電する小型の「環境振動発電デバイス」を開発〜振動エネルギーを電力に変換するエコ技術〜 2008年11月11日 ＯＭＲＯＮ（http://www.omron.co.jp/press/2008/11/c1111.html ）
参考文献２：CT3-C001 光エネルギーを効率よく活用する技術 極低電圧昇圧回路ＩＣ技術 NTT Technology Licensing Site （http://www.ntt-tec.jp/technology/CT3-C001.html）

測定用センサ２６は、センサデータを取得する対象物に直接または無線タグの筐体などを介して取り付けられ、対象物の振動を測定する振動センサまたは傾斜などを測定する傾斜センサなどが用いられる。

起動用センサ３３は、対象物に直接または無線タグの筐体などを介して取り付けられ、対象物の所定の変位、例えば所定値以上の振動を検出したときにトリガ信号を制御部２４に出力する。起動用センサ３３には、微小電力で動作する加速度センサや無電力で動作するラトルボール振動センサなどを用いることができる。

図２は、本発明のセンサデータ送信装置の実施例１の制御手順を示す。
図２において、まず制御部２４は、振動発電機３１が振動発電し、キャパシタ／二次電池３２に発電電力を供給しているか否かを判断する（Ｓ１）。ここで、振動発電が行われていない場合は、振動発電が開始されるまで待機する。振動発電が行われ、キャパシタ／二次電池３２に発電電力が供給されている場合には、蓄電量が増加する（Ｓ２）。ここで、蓄電量とは、キャパシタ／二次電池３２に電力が蓄積された量を指す。そしてこのキャパシタ／二次電池３２から電力を取り出して、測定用センサ２６や無線送信部２５を駆動するため給電される際には、キャパシタ／二次電池３２に残る電力の量が蓄電量となる。

次に制御部２４は、起動用センサ３３からトリガ信号の出力があるか否かを監視する（Ｓ３）。ここで、起動用センサ３３が対象物の所定の変位を感知してトリガ信号を出力すれば、制御部２４は測定用センサ２６の所定期間の駆動が可能な電力量を超える蓄電量がキャパシタ／二次電池３２にあるか否かを確認する（Ｓ４）。蓄電量が十分でない場合は、測定用センサ２６を駆動せずにステップＳ１に戻る。蓄電量が十分であれば、制御部２４はスイッチ部３４を制御して測定用センサ２６に電力供給を行い、所定期間だけ駆動してセンサデータを取得する（Ｓ５）。測定用センサ２６を所定期間だけ駆動した後は、スイッチ部３４を制御して測定用センサ２６への電力供給を停止する。

一方、起動用センサ３３がトリガ信号を出力していなければ（Ｓ３：No）、ＬＦ帯受信部２３が外部のリーダ（図６の１０）から送信された送信要求を受信しているか否かを判断する（Ｓ６）。ここで、送信要求を受信していれば次のステップＳ７に進み、送信要求を受信していなければステップＳ１に戻る。なお、ＬＦ帯受信部２３で要求信号を受信するタイミングは不定期なので、制御部２４は要求信号を受信したタイミングで割り込みをかけてステップＳ６の判断処理を行う。制御部２４は、送信要求を受信していれば、無線送信部２５の駆動が可能な電力量を超える蓄電量がキャパシタ／二次電池３２にあるか否かを確認する（Ｓ７）。蓄電量が十分でない場合は、無線送信部２５を駆動せずにステップＳ１に戻る。蓄電量が十分であれば、制御部２４はスイッチ部３５を制御して無線送信部２５に電力供給を行い、要求信号に対応する応答信号（センサデータ）を無線送信する（Ｓ８）。無線送信部２５を駆動した後は、スイッチ部３５を制御して無線送信部２５への電力供給を停止する。なお、図２に示した制御手順において、起動用センサ３３の出力の有無の判断（Ｓ３）と、送信要求受信の有無の判断（Ｓ６）の順序が逆であっても構わない。

図３は、本発明のセンサデータ送信装置の実施例１の動作例を示す。
図３において、横軸に時間、上側の縦軸に単位時間当たりの振動発電機３１の発電量と各部の消費電力量の絶対値の大きい順に示し、下側の縦軸にキャパシタ／二次電池３２に蓄積および残された電力の量である蓄電量を示す。すなわち、無線送信部２５および測定用センサ２６の消費電力量は、振動発電機３１の発電量よりも大きい。したがって、例えば測定用センサ２６を常時稼働させれば、発電量を上回る消費電力量となり、キャパシタ／二次電池３２の蓄電量は徐々に低下して動作不能になる。起動用センサ３３および制御部２４の消費電力量は、振動発電機３１の発電量よりも小さい。例えば、振動発電機３１が発電しているときに、制御部２４だけが動作する場合は、発電量が消費電力量より大きいので蓄電量は増える。

以上の関係において、起動用センサ３３がトリガ信号を出力した時刻ｔ１では、測定用センサ２６の所定期間の駆動が可能な電力量（測定用センサ駆動閾値）を超える蓄電量がキャパシタ／二次電池３２にあるので、測定用センサ２６を所定期間だけ駆動してセンサデータを取得する。その間、蓄電量はやや低下する。次に、ＬＦ帯受信部２３が要求信号を受信した時刻ｔ２では、無線送信部２５の駆動が可能な電力量（無線送信部駆動閾値）を超える蓄電量がキャパシタ／二次電池３２にあるので、無線送信部２５を駆動して応答信号（センサデータ）を送信する。この無線送信部２５の駆動により、キャパシタ／二次電池３２の蓄電量は急激に低下する。

次に、起動用センサ３３がトリガ信号を出力した時刻ｔ３では、キャパシタ／二次電池３２の蓄電量は測定用センサ駆動閾値を超えていないので、測定用センサ２６を駆動しない。次に、ＬＦ帯受信部２３が要求信号を受信した時刻ｔ４では、キャパシタ／二次電池３２の蓄電量は無線送信部駆動閾値を超えていないので、無線送信部２５を駆動しない。すなわち、起動用センサ３３および無線送信部２５は、キャパシタ／二次電池３２の蓄電量が駆動に必要な消費電力量を上回っているときに限り駆動し、センサデータを取得し、応答信号（センサデータ）を送信する。また、起動用センサ３３および無線送信部２５が駆動しないときは、振動発電機３１の発電量が消費電力量を上回っているので徐々に蓄電量が大きくなり、起動用センサ３３および無線送信部２５の駆動に備えることになる。

以上示したように、実施例１のセンサデータ送信装置では、対象物の振動を利用して発電し、振動を測定してセンサデータとして送信する。対象物としては、上記のようにマンホールや電柱の他に、振動するもので振動データを保守点検に利用するものであれば、例えば高層ビル、橋梁、トンネル、その他の建築物にも適用することができる。さらに、これまで図１から図３に参照して説明した実施例１において、振動発電に代えて、振動発電を含む太陽電池や温度差発電などの環境発電を単独または組合せて使用しても良い。どの環境発電を採用するのかは、適用対象の周囲の環境により判断する。例えば、高層ビルの外壁など体積の大きな対象物ではその表面と内側の温度差がある場合が多く、その温度差で発電できると期待される。

図４は、本発明のセンサデータ送信装置の実施例２を示す。実施例２のセンサデータ送信装置は、図７(b) の高圧送電ケーブルの鉄塔の無線タグ２０あるいは図７(c) の高圧送電ケーブルの無線タグ２０に適用され、無線タグ２０に対して電波方式で要求信号が伝送されることを想定している。

図４において、実施例２のセンサデータ送信装置は、実施例１の電源部３０の振動発電機３１に代えて電磁誘導発電機３８を備え、実施例１のＬＦ帯受信部２３に代えて無線受信部３６を備え、無線受信部３６に対する電力供給をオンオフするスイッチ部３７を備えたもので、その他の構成は実施例１と同様である。

電磁誘導発電機３８は、センサデータを取得する対象物に直接または無線タグの筐体などを介して取り付けられ、高圧送電ケーブルで発生する電磁界エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する機能を有する。例えば、コイル状のアンテナと整流器あるいはインバータを組み合わせた装置で実現することができる。この電磁誘導発電機３８は、高圧送電ケーブルが送電している間は常に発電が可能であり、振動発電機に比べて安定的な電源になりうる。ただし、電磁誘導発電機３８に許容できる大きさは限られているため、単位時間当たりの発電量は振動発電機と同等程度とみなしている。

制御部２４および起動用センサ３３は電源部３０から常時電力供給され、測定用センサ２６、無線送信部２５および無線受信部３６は制御部２４の制御によりスイッチ部３４，３５，３７を介して電力供給がオンオフする。ここで、単位時間当たりの電磁誘導発電機３８の発電量と各部の消費電力量の絶対値は、次の関係にあるものとする。無線送信部２５＞測定用センサ２６＞電磁誘導発電機３８＞無線受信部３６＞起動用センサ３３＞制御部２４となる。

なお、スイッチ部３４は、起動用センサ３３から出力されるトリガ信号に応じて、測定用センサ２６を所定期間だけ駆動する電力の供給制御に用いられる。スイッチ部３５は、無線受信部３６に受信される要求信号に応じて、無線送信部２５を駆動する電力の供給制御に用いられる。スイッチ部３７は、無線受信部３６を間欠動作させるための電力の供給制御に用いられる。なお、無線受信部３６の間欠動作は、例えば 0.1秒動作、 0.9秒動作停止を繰り返す。

図５は、本発明のセンサデータ送信装置の実施例２の制御手順を示す。
図５において、まず電磁誘導発電機３８は電磁誘導発電し、キャパシタ／二次電池３２に発電電力が常時供給され、蓄電量が増加する（Ｓ11）。制御部２４は、起動用センサ３３からトリガ信号の出力があるか否かを監視する（Ｓ12）。ここで、起動用センサ３３が対象物の所定の変位を感知してトリガ信号を出力すれば、制御部２４は測定用センサ２６の所定期間の駆動が可能な電力量を超える蓄電量がキャパシタ／二次電池３２にあるか否かを確認する（Ｓ13）。この蓄電量とは、実施例１と同様に、キャパシタ／二次電池３２に蓄積された電力の量である。また、測定用センサ２６や無線送信部２５の駆動で給電すると、キャパシタ／二次電池３２に残る電力の量が蓄電量となる。蓄電量が十分でない場合は、測定用センサ２６を駆動せずにステップＳ11に戻る。蓄電量が十分であれば、制御部２４はスイッチ部３４を制御して測定用センサ２６に電力供給を行い、所定期間だけ駆動してセンサデータを取得する（Ｓ14）。測定用センサ２６を所定期間だけ駆動した後は、スイッチ部３４を制御して測定用センサ２６への電力供給を停止する。

一方、起動用センサ３３がトリガ信号を出力していなければ（Ｓ12：No）、間欠動作している無線受信部３６が送信要求を受信しているか否かを判断する（Ｓ15，Ｓ16）。ここで、送信要求を受信していれば次のステップＳ17に進み、送信要求を受信していなければステップＳ11に戻る。なお、無線受信部３６で要求信号を受信するタイミングは不定期なので、制御部２４は要求信号を受信したタイミングで割り込みをかけてステップＳ16の判断処理を行う。制御部２４は、送信要求を受信していれば、無線送信部２５の駆動が可能な電力量を超える蓄電量がキャパシタ／二次電池３２にあるか否かを確認する（Ｓ17）。蓄電量が十分でない場合は、無線送信部２５を駆動せずにステップＳ11に戻る。蓄電量が十分であれば、制御部２４はスイッチ部３５を制御して無線送信部２５に電力供給を行い、要求信号に対応する応答信号（センサデータ）を無線送信する（Ｓ18）。無線送信部２５を駆動した後は、スイッチ部３５を制御して無線送信部２５への電力供給を停止する。なお、図５に示す実施例２の制御手順において、起動用センサ３３の出力の有無の判断（Ｓ12）と、間欠動作している無線受信部３６における送信要求受信の有無の判断（Ｓ15，Ｓ16）の順序が逆であっても構わない。

実施例２のセンサデータ送信装置の動作は、図３に示す実施例１とほぼ同様である。ただし、無線受信部３６が例えば１秒周期で 0.1秒だけ間欠動作しており、その分の電力消費が加わる。

また、実施例２の測定用センサ２６には、高圧送電ケーブルの振動を測定する振動センサまたは傾斜などを測定する傾斜センサなどが用いられるが、センサデータとして得られる振動の周期（固有振動周波数）から高圧送電ケーブルのたわみ量を推定することができる。そして、図４および図５に示した実施例２において、電磁誘導発電に代えて、あるいは電磁誘導発電に加えて、振動発電や太陽電池や温度差発電などの環境発電を単独または組合せて使用しても良い。この場合、１種類の環境発電を用いる場合よりも安定した発電となる。特に、どの環境発電を組合せて用いるかは、例えば地上なら太陽光の照射が期待できるので太陽電池と温度差発電を組み合わせるなど、適用の対象により選択する。

１ 車両
５ マンホール
１０ リーダ
１１ 電磁誘導用アンテナ（送信用）
１２ 受信アンテナ
１３ ＬＦ帯送信部
１４ 無線受信部
２０ 無線タグ
２１ 電磁誘導用アンテナ（受信用）
２２ 送信アンテナ
２３ ＬＦ帯受信部
２４ 制御部
２５ 無線送信部
２６ 測定用センサ
３０ 電源部
３１ 振動発電機
３２ キャパシタ／二次電池
３３ 起動用センサ
３４，３５，３７ スイッチ部
３６ 無線受信部
３８ 電磁誘導発電機

Claims (4)

1. 対象物に設置した測定用センサにより取得したセンサデータを無線送信する無線送信手段を備えたセンサデータ送信装置において、
   前記対象物の振動を電気エネルギーに変換する振動発電手段と、
   前記電気エネルギーを蓄積するキャパシタまたは二次電池と、
   前記キャパシタまたは二次電池に蓄積された前記電気エネルギーを前記測定用センサおよび前記無線送信手段に供給する制御を行う制御手段と、
   前記対象物の所定の変位を検出したときにトリガ信号を前記制御手段に出力する起動用センサと、
   外部から電磁誘導方式で伝送される要求信号を受信したときに前記制御手段に通知する無線受信手段と
   を備え、
   単位時間当たりの前記振動発電手段の発電量より前記測定用センサの消費電力量、前記無線送信手段の消費電力量が順次大きくなる関係にあり、
   前記制御手段は、
   前記トリガ信号が入力され、かつ前記キャパシタまたは二次電池に蓄積された蓄電量が第１の所定値以上のときに、前記測定用センサに所定期間だけ電力を供給して前記センサデータを取得する制御を行い、
   前記トリガ信号が入力されず、前記要求信号の受信が通知され、かつ前記蓄電量が前記第１の所定値より大きい第２の所定値以上のときに、前記無線送信手段に所定期間だけ電力を供給して前記センサデータを無線送信する制御を行う
   ことを特徴とするセンサデータ送信装置。
2. 高圧送電ケーブルである対象物に設置した測定用センサにより取得したセンサデータを無線送信する無線送信手段を備えたセンサデータ送信装置において、
   前記高圧送電ケーブルから発生する電磁界エネルギーを電気エネルギーに変換する電磁誘導発電手段と、
   前記電気エネルギーを蓄積するキャパシタまたは二次電池と、
   前記キャパシタまたは二次電池に蓄積された前記電気エネルギーを前記測定用センサおよび前記無線送信手段に供給する制御を行う制御手段と、
   前記対象物の所定の変位を検出したときにトリガ信号を前記制御手段に出力する起動用センサと、
   間欠動作し、外部から電波方式で伝送される要求信号を受信したときに前記制御手段に通知する無線受信手段と
   を備え、
   単位時間当たりの前記電磁誘導発電手段の発電量より前記測定用センサの消費電力量、前記無線送信手段の消費電力量が順次大きくなる関係にあり、
   前記制御手段は、
   前記トリガ信号が入力され、かつ前記キャパシタまたは二次電池に蓄積された蓄電量が第１の所定値以上のときに、前記測定用センサに所定期間だけ電力を供給して前記センサデータを取得する制御を行い、
   前記トリガ信号が入力されず、前記要求信号の受信が通知され、かつ前記蓄電量が前記第１の所定値より大きい第２の所定値以上のときに、前記無線送信手段に所定期間だけ電力を供給して前記センサデータを無線送信する制御を行う
   ことを特徴とするセンサデータ送信装置。
3. 対象物に設置した測定用センサにより取得したセンサデータを無線送信手段から無線送信するセンサデータ送信方法において、
   振動発電手段が、前記対象物の振動を電気エネルギーに変換する第１のステップと、
   キャパシタまたは二次電池が、前記電気エネルギーを蓄積する第２のステップと、
   制御手段が、前記キャパシタまたは二次電池に蓄積された前記電気エネルギーを前記測定用センサおよび前記無線送信手段に供給する制御を行う第３のステップと、
   起動用センサが、前記対象物の所定の変位を検出したときにトリガ信号を前記制御手段に出力する第４のステップと、
   無線受信手段が、外部から電磁誘導方式で伝送される要求信号を受信したときに前記制御手段に通知する第５のステップと
   を有し、
   単位時間当たりの前記振動発電手段の発電量より前記測定用センサの消費電力量、前記無線送信手段の消費電力量が順次大きくなる関係にあり、
   前記第４のステップでは、前記制御手段が、
   前記トリガ信号が入力され、かつ前記キャパシタまたは二次電池に蓄積された蓄電量が第１の所定値以上のときに、前記測定用センサに所定期間だけ電力を供給して前記センサデータを取得する制御を行い、
   前記トリガ信号が入力されず、前記要求信号の受信が通知され、かつ前記蓄電量が前記第１の所定値より大きい第２の所定値以上のときに、前記無線送信手段に所定期間だけ電力を供給して前記センサデータを無線送信する制御を行う
   ことを特徴とするセンサデータ送信方法。
4. 高圧送電ケーブルである対象物に設置した測定用センサにより取得したセンサデータを無線送信手段から無線送信するセンサデータ送信方法において、
   電磁誘導発電手段が、前記高圧送電ケーブルから発生する電磁界エネルギーを電気エネルギーに変換する第１のステップと、
   キャパシタまたは二次電池が、前記電気エネルギーを蓄積する第２のステップと、
   制御手段が、前記キャパシタまたは二次電池に蓄積された前記電気エネルギーを前記測定用センサおよび前記無線送信手段に供給する制御を行う第３のステップと、
   起動用センサが、前記対象物の所定の変位を検出したときにトリガ信号を前記制御手段に出力する第４のステップと、
   無線受信手段が、間欠動作し、外部から電波方式で伝送される要求信号を受信したときに前記制御手段に通知する第５のステップと
   を有し、
   単位時間当たりの前記電磁誘導発電手段の発電量より前記測定用センサの消費電力量、前記無線送信手段の消費電力量が順次大きくなる関係にあり、
   前記第４のステップでは、前記制御手段が、
   前記トリガ信号が入力され、かつ前記キャパシタまたは二次電池に蓄積された蓄電量が第１の所定値以上のときに、前記測定用センサに所定期間だけ電力を供給して前記センサデータを取得する制御を行い、
   前記トリガ信号が入力されず、前記要求信号の受信が通知され、かつ前記蓄電量が前記第１の所定値より大きい第２の所定値以上のときに、前記無線送信手段に所定期間だけ電力を供給して前記センサデータを無線送信する制御を行う
   ことを特徴とするセンサデータ送信方法。

Images