JP6522454B2

JP6522454B2 - センサ情報無線送信装置

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Inventors: 内貴　崇; 崇内貴; 智堺谷
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Description

本発明は、センサの出力信号に対応するセンサ情報を無線送信するセンサ情報無線送信装置に関する。

センサの出力信号に対応するセンサ情報を無線送信するセンサ情報無線送信装置の利用形態例として、橋、トンネル、ダムのような構造物のヘルスモニタリングが挙げられる。そして、振動センサの出力信号に対応するセンサ情報を用いて構造物のヘルスモニタリングを行うことが従来から提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３−１２２７１８号公報

しかしながら、ヘルスモニタリングの解析精度を向上させるためには、一つの構造物に対して多く（例えば数十〜数百個）の振動センサを設置する必要がある。また、振動センサの出力信号は種々の周波数成分を含むためデータ量が多い。その結果として、無線送信の負荷が大きくなり、無線送信に必要な電力が大きくなるという問題を有している。

本発明は、上記の状況に鑑み、無線送信の負荷を低減することができるセンサ情報無線送信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るセンサ情報無線送信装置は、センサと、時間軸信号である前記センサの出力信号を周波数軸信号に変換する変換部と、前記周波数軸信号から特定の周波数範囲の抽出信号を抽出する抽出部と、前記抽出信号を無線送信する通信部と、を有する構成（第１の構成）とされている。

また、上記第１の構成から成るセンサ情報無線送信装置において、前記特定の周波数範囲が可変する構成（第２の構成）にしても良い。

また、上記第２の構成から成るセンサ情報無線送信装置において、前記変換部は前記センサの出力信号を所定のサンプリング回数及び所定のサンプリング周波数で取得し、前記特定の周波数範囲の変更に応じて、前記所定のサンプリング回数及び前記所定のサンプリング周波数の少なくとも一つが変更される構成（第３の構成）にしても良い。

また、上記第２または第３の構成から成るセンサ情報無線送信装置において、前記抽出部は前記抽出信号に応じて前記特定の周波数範囲を変更する構成（第４の構成）にしても良い。

また、上記第２または第３の構成から成るセンサ情報無線送信装置において、前記抽出部は前記抽出信号のピーク値の減少を検出した場合に前記特定の周波数範囲を変更する構成（第５の構成）にしても良い。

また、上記第２または第３の構成から成るセンサ情報無線送信装置において、前記センサとは別のセンサである温度センサを有し、前記抽出部は前記温度センサの出力に応じて前記特定の周波数範囲を変更する構成（第６の構成）にしても良い。

また、上記第２または第３の構成から成るセンサ情報無線送信装置において、前記通信部は外部からの制御信号を受信し、前記抽出部は前記制御信号に応じて前記特定の周波数範囲を変更する構成（第７の構成）にしても良い。

また、上記第２〜第７いずれかの構成から成るセンサ情報無線送信装置において、前記抽出部は前記周波数軸信号に基づいて前記特定の周波数範囲を定期的に見直す構成（第８の構成）にしても良い。

また、上記第１〜第８いずれかの構成から成るセンサ情報無線送信装置において、環境発電素子を有する構成（第９の構成）にしても良い。

本発明に係るセンサ情報無線送信装置は、上記第１〜第９いずれかの構成から成るセンサ情報無線送信装置を複数有し、複数の前記センサ情報無線送信装置それぞれから無線送信される抽出信号を取得する取得装置を有する構成（第１０の構成）とされている。

本発明によれば、無線送信の負荷を低減することができるセンサ情報無線送信装置を提供することができる。

第１実施形態のセンサ情報無線送信装置の構成を示す図内部電源の一構成例を示す図内部電源の他の構成例を示す図内部電源の更に他の構成例を示す図橋のヘルスモニタリングシステムの概略構成例を示す図橋のヘルスモニタリングシステムの他の概略構成例を示す図マイクロコンピュータの動作例を示すフローチャート第２実施形態のセンサ情報無線送信装置の構成を示す図

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態のセンサ情報無線送信装置の構成を示す図である。図１に示すセンサ情報無線送信装置１００は、振動センサ１と、マイクロコンピュータ２と、無線通信部３と、内部電源４と、を備える。

振動センサ１は、周りの環境によって発生する振動を検出し、その検出信号を出力する。振動センサ１としては、例えば、１軸の振動のみを検出するセンサや３軸の振動を検出するセンサなどを用いることができる。３軸の振動を検出するセンサを振動センサ１として用いる場合、３軸それぞれのスカラー量を検出信号として出力してもよく、ベクトル量を検出信号として出力してもよい。

図１は振動センサ１を一つのみ設ける構成を図示しているが、複数の振動センサ１を設けてもよい。複数の振動センサ１を設ける場合、例えばＸ軸方向の振動を検出する振動センサ、Ｙ軸方向の振動を検出する振動センサ、Ｚ軸方向の振動を検出する振動センサの三つを設ける形態が考えられる。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は直交座標系の各軸を示している。

また、振動センサ１は、マイクロコンピュータ２、無線通信部３、および内部電源４とともにセンサ情報無線送信装置１００の本体内に収納される形態であってもよく、マイクロコンピュータ２、無線通信部３、および内部電源４が格納されるセンサ情報無線送信装置１００の本体の外部に設け、マイクロコンピュータ２に有線接続される形態であってよい。

マイクロコンピュータ２は、時間軸信号である振動センサ１の出力信号を所定のサンプリング回数及び所定のサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部から出力されるデジタル信号に対して離散フーリエ変換を施して周波数軸信号を得る離散フーリエ変換部と、離散フーリエ変換部から出力される周波数軸信号から特定の周波数範囲の抽出信号を抽出するデジタルバンドパスフィルタと、を有する。マイクロコンピュータ２の詳細動作については後述する。特定の周波数範囲の幅は特に限定されない。また、特定の周波数範囲の幅は可変であることが望ましい。特定の周波数範囲の幅は可変である場合、例えば特定の周波数範囲の下限値、中央値、上限値の少なくとも一つに応じて幅が自動的に変更されるようにしてもよく、特定の周波数範囲の幅に関する設定情報を入力するための入力手段を設けユーザーが当該入力手段を操作することで幅を変更できるようにしてもよい。

無線通信部３は、マイクロコンピュータ２から出力される抽出信号を例えばBluetooth（登録商標）通信などの無線高周波通信によって外部に送信する。

内部電源４は、電源電力を振動センサ１、マイクロコンピュータ２、および無線通信部３に供給する。

図２は内部電源４の一構成例を示す図である。図２に示す構成例において内部電源４は太陽電池４１および安定化電源回路４２を有する。太陽電池４１は太陽光エネルギーを電力に変換し、安定化電源回路４２は太陽電池４１から出力される電力を安定化された直流電力に変換しその安定化された直流電力を振動センサ１、マイクロコンピュータ２、および無線通信部３に供給する。図２の構成例によると、バッテリー交換が必要ないため、メンテナンスフリーを実現することができる。

図３は内部電源４の他の構成例を示す図である。図３に示す構成例において内部電源４は太陽電池４１および安定化電源回路４２の他に二次電池４３および充放電制御回路４４を有する。充放電制御回路４４は二次電池４３の充電および放電を制御する。本構成例において安定化電源回路４２は太陽電池４１の発電電力が大きい場合に余剰電力を充放電制御回路４４に供給し、充放電制御回路４４がその余剰電力を二次電池４３に供給する。また、安定化電源回路４３は太陽電池４１の発電電力が小さい場合に不足電力を充放電制御回路４４に知らせ、充放電制御回路４４がその不足電力を二次電池４３から放電させて安定化電源回路４２に供給する。図３の構成例によると、太陽電池４１が発電を行っていない期間においてもセンサ情報無線送信装置１００の動作が可能となる。また、二次電池４３の寿命が他の部品の寿命と同等以上になるように二次電池４３の選定を行うことで、実質的なメンテナンスフリーを実現することができる。

なお、太陽電池４１の代わりに太陽電池以外の環境発電素子を用いてもよい。太陽電池以外の環境発電素子としては、例えば、２枚の圧電板を貼り合わせた構造であって加えられた力による変位（機械的エネルギー）を電力に変換するバイモルフ、熱エネルギーを電力に変換する熱電素子などを挙げることができる。また、振動センサ１を環境発電素子として兼用してもよい。図２は環境発電素子である太陽電池４１を一つのみ設ける構成を図示しているが、複数の環境発電素子を設けてもよい。複数の環境発電素子を設ける場合、全ての環境発電素子が同種の環境発電素子であってもよく、複数の環境発電素子が複数種類の環境発電素子で構成されていてもよい。

また、二次電池４３の代わりに二次電池以外の蓄電装置を用いてもよい。二次電池以外の蓄電装置としては、例えば電気二重層キャパシタなどを挙げることができる。なお、蓄電装置を用いた内部電源４は、図３に示す構成に限らず様々なコンセプトに対応する様々な構成を採用することができる。例えば、最もシンプルな構成例として、環境発電素子が発電した電力を充電回路を通じて蓄電装置に一旦貯蔵し（蓄電装置が満充電のときは環境発電素子が発電した電力を充電回路が捨てて）、当該蓄電装置に蓄えられた電力を入力として安定化電源回路が装置内の各所に電力を供給する構成を挙げることができる。

図４は内部電源４の更に他の構成例を示す図である。図４に示す構成例において内部電源４は一次電池４５およびＤＣ／ＤＣコンバータ４６を有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４６は一次電池４５の出力電圧を安定化された直流電圧に変換しその安定化された直流電圧を振動センサ１、マイクロコンピュータ２、および無線通信部３に印加する。本構成例によると、一次電池４５の寿命が他の部品の寿命と同等以上になるように一次電池４５の仕様を選定することで、実質的なメンテナンスフリーを実現することができる。

図５はセンサ情報無線送信装置１００を用いた橋のヘルスモニタリングシステムの概略構成例を示す図である。なお、橋のヘルスモニタリングシステムはあくまでセンサ情報無線送信装置１００の利用形態の一例に過ぎず、センサ情報無線送信装置１００の利用形態は橋のヘルスモニタリングシステムに限定されない。

橋のヘルスモニタリングシステムは、センサ情報無線送信装置１００と、中継器であるゲートウェイ１０１と、取得装置１０３とを有する構成であって、各センサ情報無線送信装置１００から出力される抽出信号を取得装置１０３に伝送するセンサ情報伝送システムである。取得装置１０３は、取得した抽出信号（センサ情報）を解析して橋の破損や破壊の兆候が見受けられるかを監視する。

多数のセンサ情報無線送信装置１００が橋に設置される。図５においては１１個のセンサ情報無線送信装置１００が図示されているが、この個数は限定的なものではなく、橋のヘルスモニタリングに必要な測定点に対応する個数のセンサ情報無線送信装置１００を用意し、橋のヘルスモニタリングに必要な各測定点に各センサ情報無線送信装置１００を設置するとよい。

ゲートウェイ１０１は、センサ情報無線送信装置１００の無線通信エリア内に設置され、センサ情報無線送信装置１００から無線送信される抽出信号を無線受信する。さらに、抽出信号はゲートウェイ１０１から通信ネットワーク１０２を経由して取得装置１０３に伝送される。なお、通信ネットワーク１０２は有線ネットワーク、無線ネットワークのいずれであってもよく、さらには一部が有線で構成され残部が無線で構成されるネットワークであってもよい。また、図５においては１個のゲートウェイ１０１のみが図示されているが、センサ情報無線送信装置１００の個数や無線通信エリアを考慮し必要に応じて複数のゲートウェイ１０１を設置してもよい。

また、図６に示す概略構成例のようにゲートウェイを設けずに、抽出信号がセンサ情報無線送信装置１００から無線通信によって直接取得装置１０３に伝送される形態であってもよい。

次に、図７を参照してマイクロコンピュータ２の動作例を説明する。マイクロコンピュータ２はタイマ機能を有しており当該タイマ機能を利用して周期的（例えば１２時間おき）にセンサ測定処理を実施する。

マイクロコンピュータ２は、センサ測定処理を開始すると、まず振動センサ１の出力信号を所定のサンプリング回数及び所定のサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換する（ステップＳ１０）。

次にマイクロコンピュータ２は、Ａ／Ｄ変換後の振動センサ１の出力信号に対して離散フーリエ変換を施して周波数軸信号を生成する（ステップＳ２０）。

次にマイクロコンピュータ２は、周波数軸信号から特定の周波数範囲の抽出信号を抽出し、抽出した抽出信号を無線通信部３に出力する（ステップＳ３０）。

次にマイクロコンピュータ２は、特定の周波数範囲を変更する必要が有るか否かを判定する（ステップＳ４０）。センサ測定対象の挙動はセンサ情報無線送信装置１００の設置場所によって異なる。さらにセンサ測定対象の挙動はセンサ情報無線送信装置１００を設置している橋の劣化の進行度合いやセンサ情報無線送信装置１００の周りの環境条件の変化によっても変化する。そして、センサ測定対象の挙動が変化すれば、特定の周波数範囲の最適設定も変化し得る。

ここで、もし十分なサンプリング回数と十分な解像度を得る事ができるサンプリング周波数でステップＳ１０のＡ／Ｄ変換を実施し、十分な精度でステップＳ２０の離散フーリエ変換を実施し、ステップＳ３０での抽出処理を廃止した場合、センサ測定対象の振幅が一定で固有周波数だけが変化したときにはステップＳ２０の離散フーリエ変換を実施した結果得られる周波数軸信号のピーク値がおそらくほとんど下がらないので上述したステップＳ４０の判定処理及び後述するステップＳ５０の変更処理が不要になる。しかしながら、十分なサンプリング回数と十分な解像度を得る事ができるサンプリング周波数でステップＳ１０のＡ／Ｄ変換を実施し、十分な精度でステップＳ２０の離散フーリエ変換を実施し、ステップＳ３０の抽出処理を廃止した場合、センサ情報無線送信装置が高価になるとともに無線送信の負荷が大きくなるという問題がある。

一方、安価な構成にするために限定されたサンプリング回数およびサンプリング周波数でステップＳ１０のＡ／Ｄ変換を実施し、低精度でステップＳ２０の離散フーリエ変換を実施し、無線送信の負荷を減らすためにステップＳ３０での抽出処理を実施した場合、センサ測定対象の振幅が一定で固有周波数だけが変化したときでも、ステップＳ３０で抽出した抽出信号の周波数範囲である特定の周波数範囲の中心周波数に対してセンサ測定対象の固有周波数がずれてきてステップＳ３０で抽出した抽出信号のピーク値が小さくなるので、ステップＳ３０で抽出した抽出信号の周波数範囲である特定の周波数範囲を見直す必要がある。したがって、本実施形態のように特定の周波数範囲を変更する必要が有るか否かを判定することが望ましい。なお、当該判定は自律的な判定と他律的な判定に大別することができる。

自律的な判定の例としては次のような判定を挙げることができる。

（自律的な判定の第１例）
センサ情報無線送信装置１００を設置した際は設置場所によって異なる特定の周波数範囲の最適設定が分からないため、マイクロコンピュータ２は特定の周波数範囲を変更する必要が有ると判定する。センサ情報無線送信装置１００を設置した際か否かは、例えばセンサ情報無線送信装置１００が初めて起動したか否かを判定する手段を有し初めて起動したときに設置されたと判断しても良く、設置されたことを示す専用キーなどの入力手段を設け、ユーザーが設置完了時に当該入力手段を操作し、その操作結果によって設置されたと判断しても良い。センサ情報無線送信装置１００を設置した際は周波数軸信号の周波数帯域全域をスイープして特定の周波数範囲の最適設定を調べる必要がある。例えば、上記スイープにおいて、抽出信号のピーク値が最も大きかった特定の周波数範囲を、特定の周波数範囲の最適設定とすればよい。また上記のスイープを短期間で終了させるために、後述するステップＳ５０の処理後にステップＳ１０に戻るようにし、上記スイープが完了するまでステップＳ５０の処理後にステップＳ１０に戻るループ処理が実施されることが望ましい。

（自律的な判定の第２例）
抽出信号のピーク値の減少を検出した場合に、マイクロコンピュータ２は特定の周波数範囲を変更する必要が有ると判定する。抽出信号のピーク値の減少を検出する手法としては、例えば今回の抽出信号のピーク値が直近ｎ回（ｎは任意の自然数）の抽出信号の平均ピーク値に対して所定の割合（例えば２０％）以上低下した場合に抽出信号のピーク値の減少を検出する方法、今回の抽出信号のピーク値が直近ｎ回（ｎは任意の自然数）の抽出信号の平均ピーク値に対して所定値以上低下した場合に抽出信号のピーク値の減少を検出する方法などを挙げることができる。

（自律的な判定の第３例）
上記第２例では抽出信号のピーク値の減少が検出されると、特定の周波数範囲が変更される。しかしながら、特定の周波数範囲の変更量が抽出信号のピーク値に対応する周波数のシフト量に追いついていない場合すなわち抽出信号のピーク値に対応する周波数のシフト量が非常に大きい場合、特定の周波数範囲の設定が最適設定から外れるおそれがある。

そこで、本例ではマイクロコンピュータ２がタイマ機能を利用して定期的（例えば１週間おき）に特定の周波数範囲を見直すようにする。見直しの手法としては、上記第１例で述べた特定の周波数範囲の最適設定を調べる手法と同様である。周波数軸信号の周波数帯域全域をスイープして抽出信号のピーク値に基づいて特定の周波数範囲を見直しているので、結果的に周波数軸信号に基づいて特定の周波数範囲を見直していることになる。

（他律的な判定の第１例）
各センサ情報無線送信装置１００の設置が完了した際に取得装置１０３は、周波数軸信号の周波数帯域全域をスイープして特定の周波数範囲の最適設定を調べることを命じる制御信号を出力する。当該制御信号は、通信ネットワーク１０２及びゲートウェイ１０１を経由して、或いは、直接、各センサ情報無線送信装置１００の無線通信部３に送られ、無線通信部３によって受信される。マイクロコンピュータ２は、無線通信部３によって受信された制御信号に従って、周波数軸信号の周波数帯域全域をスイープして特定の周波数範囲の最適設定を調べる。特定の周波数範囲の最適設定を調べる手法は上記自律的な判定の第１例で述べた手法と同様である。

（他律的な判定の第２例）
取得装置１０３は、複数のセンサ情報無線送信装置１００から抽出信号を取得している。そこで、取得装置１０３は、或るセンサ情報無線送信装置１００での特定の周波数範囲を或るセンサ情報無線送信装置１００の近隣に設置されているセンサ情報無線送信装置１００から送られてくる抽出信号に基づいて変更させるようにしてもよい。例えば、或るセンサ情報無線送信装置１００から送られてくる抽出信号のピークが或るセンサ情報無線送信装置１００の近隣に設置されているセンサ情報無線送信装置１００から送られてくる抽出信号のピークに比べて小さい場合に、取得装置１０３は、特定の周波数範囲を変更することを命じる制御信号を或るセンサ情報無線送信装置１００に出力する。

ここで、或るセンサ情報無線送信装置１００から送られてくる抽出信号のピークが或るセンサ情報無線送信装置１００の近隣に設置されているセンサ情報無線送信装置１００から送られてくる抽出信号のピークに比べて小さいことを検出する手法としては、例えば下記の第１の検出方法や第２の検出方法などを挙げることができる。

第１の検出方法は、ターゲットとなる或るセンサ情報無線送信装置１００に最も近いセンサ情報無線送信装置１００と二番目に近いセンサ情報無線送信装置１００の抽出信号の平均ピーク値に対して、ターゲットとなる或るセンサ情報無線送信装置１００の抽出信号のピーク値が所定の割合（例えば２０％）以上小さい場合に、或るセンサ情報無線送信装置１００から送られてくる抽出信号のピークが或るセンサ情報無線送信装置１００の近隣に設置されているセンサ情報無線送信装置１００から送られてくる抽出信号のピークに比べて小さいことを検出する方法である。

第２の検出方法は、ターゲットとなる或るセンサ情報無線送信装置１００に最も近いセンサ情報無線送信装置１００と二番目に近いセンサ情報無線送信装置１００の抽出信号の平均ピーク値に対して、ターゲットとなる或るセンサ情報無線送信装置１００の抽出信号のピーク値が所定値以上小さい場合に、或るセンサ情報無線送信装置１００から送られてくる抽出信号のピークが或るセンサ情報無線送信装置１００の近隣に設置されているセンサ情報無線送信装置１００から送られてくる抽出信号のピークに比べて小さいことを検出する方法である。

（他律的な判定の第３例）
本例では取得装置１０３がタイマ機能を有しており当該タイマ機能を利用して定期的（例えば１週間おき）に特定の周波数範囲を見直すことを命じる制御信号をセンサ情報無線送信装置１００に出力する。見直しの手法としては、上記自律的な判定の第１例で述べた特定の周波数範囲の最適設定を調べる手法と同様である。

（他律的な判定の第４例）
取得装置１０３は、複数のセンサ情報無線送信装置１００から抽出信号を取得している。そこで、取得装置１０３は、取得した抽出信号の解析結果などに基づいて、個々のセンサ情報無線送信装置１００がどの周波数範囲の抽出信号を抽出すれば、橋のヘルスモニタリングシステム全体として最適なデータ収集ができるかを判断する。そして、その判断結果に基づいて取得装置１０３は、個々のセンサ情報無線送信装置１００がどの周波数範囲の抽出信号を抽出すれば良いかを指示する制御信号を各センサ情報無線送信装置１００に出力する。

（他律的な判定の変形例）
上述した他律的な判定の第１例〜第４例では、取得装置１０３自身がセンサ情報無線送信装置１００に対して特定の周波数範囲を指示することになる。その一方で、取得装置１０３は特定の周波数範囲の抽出信号を取得している。したがって、取得した特定の周波数範囲の抽出信号が指示通りの特定の周波数範囲になっているかを検証することで、通信障害などの異常が発生していないかを確認する事ができる。

ここで図７に戻りステップＳ４０の判定処理後について説明する。

ステップＳ４０の判定処理において、特定の周波数範囲を変更する必要がないと判定された場合（ステップＳ４０のＮＯ）、ステップＳ５０の変更処理を実行せずにセンサ測定処理を終了する。

一方、ステップＳ４０の判定処理において、特定の周波数範囲を変更する必要が有ると判定された場合（ステップＳ４０のＹＥＳ）、マイクロコンピュータ２は特定の周波数範囲を変更するとともに特定の周波数範囲に応じてＡ／Ｄ変換における所定のサンプリング周波数を変更する（ステップＳ５０）。例えば、Ａ／Ｄ変換における所定のサンプリング周波数を抽出信号のピークに対応する周波数の定数倍にすればよい。これにより、次回の抽出信号の抽出における抽出信号のピークに対応する周波数が今回の抽出信号の抽出における抽出信号のピークに対応する周波数からずれていなければ、きれいなピークを有する抽出信号が次回の抽出信号の抽出において抽出される。なお、Ａ／Ｄ変換における所定のサンプリング周波数の代わりに、又は、Ａ／Ｄ変換における所定のサンプリング周波数に加えて、Ａ／Ｄ変換における所定のサンプリング回数を特定の周波数範囲に応じて変更するようにしてもよい。

図７に示すフローチャートでは、ステップＳ５０の変更処理後にセンサ測定処理を終了している。ステップＳ５０の変更処理を瞬時にセンサ測定処理に反映させる緊急性はないからである。このため、ステップＳ５０の変更処理は次回のセンサ測定で反映される。なお、図７に示すフローチャートとは異なり、ステップＳ５０の処理後にステップＳ１０に戻って次回のセンサ測定を待たずにセンサ測定をやり直すようにしてもよい。

以上説明したセンサ情報無線送信装置１００は、十分なサンプリング回数と十分な解像度を得る事ができるサンプリング周波数でステップＳ１０のＡ／Ｄ変換を実施する必要が無く、十分な精度でステップＳ２０の離散フーリエ変換を実施する必要もないため、安価な構成にすることができ、導入コストを抑えることができる。

また以上説明したセンサ情報無線送信装置１００は、抽出信号を無線送信しているため、無線送信するデータ量（無線送信の負荷）を減らすことができる。したがって、無線送信に必要な電力を抑えることができ、その結果センサ情報無線送信装置１００のランニングコストを抑えることができる。

このようにセンサ情報無線送信装置１００は導入コストおよびランニングコストの両方を抑えることができるので、普及を促進させることができる。

＜第２実施形態＞
図８は、第２実施形態のセンサ情報無線送信装置の構成を示す図である。図８に示すセンサ情報無線送信装置２００は、センサ情報無線送信装置１００に温度センサ５を追加した構成である。なお、センサ情報無線送信装置２００を用いて橋のヘルスモニタリングシステムを構築する場合のシステム構成例は図５及び図６に示す構成例と同様になる。

橋の振動特性が温度に大きく依存する場合があり得るので、本実施形態では橋の振動特性が温度に大きく依存する場合であっても特定の周波数範囲を上手く最適設定できるように、温度センサ５の出力を利用する。すなわち温度センサ５によって検出された温度が大きく変化した場合に、図７に示すステップＳ４０において、マイクロコンピュータ２は特定の周波数範囲を変更する必要が有ると判定する。例えば、例えば今回の温度センサ５によって検出された温度が直近ｎ回（ｎは任意の自然数）の温度センサ５によって検出された平均温度に対して所定値以上変化した場合に温度センサ５によって検出された温度が大きく変化したことを検出すればよい。

温度センサ５によって検出された温度が大きく変化したか否かは、マイクロコンピュータ２が判定しても良く、温度センサ５の出力に関する情報をセンサ情報無線送信装置２００が取得装置１０３に伝送して取得装置１０３が判定しても良い。温度センサ５によって検出された温度が大きく変化したか否かをマイクロコンピュータ２が判定する場合は、特定の周波数範囲を変更する必要が有るか否かの判定が自律的な判定となる。一方、温度センサ５によって検出された温度が大きく変化したか否かを取得装置１０３が判定する場合は、特定の周波数範囲を変更する必要が有るか否かの判定が他律的な判定となる。

また、温度センサ５によって検出された温度と日時との間に強い相関がある場合には、図７に示すステップＳ４０において、温度センサ５の出力を利用する代わりにカレンダー機能および時計機能を搭載して日時に基づいて特定の周波数範囲を変更する必要が有るか否かが判定されるようにしてもよい。

＜その他の変形例＞
なお、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態ではセンサ情報無線送信装置が振動センサの出力信号に対応するセンサ情報を無線送信しているが、例えば音センサの出力信号に対応するセンサ情報を無線送信するようにしてもよい。振動センサの出力信号と同様に種々の周波数成分を含んでいるセンサの出力信号を処理する構成であれば、特定の周波数範囲の抽出信号を無線送信することによって無線送信の負荷を低減することができる。

このように、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

本発明は、例えば橋、トンネル、ダムのような構造物のヘルスモニタリング等で用いられるセンサ情報無線送信装置に利用することが可能である。

１振動センサ
２マイクロコンピュータ
３無線通信部
４内部電源
５温度センサ
４１太陽電池
４２安定化電源回路
４３二次電池
４４充放電制御回路
４５一次電池
４６ＤＣ／ＤＣコンバータ
１００、２００センサ情報無線送信装置
１０１ゲートウェイ
１０２通信ネットワーク
１０３取得装置

Claims

センサと、
時間軸信号である前記センサの出力信号を周波数軸信号に変換する変換部と、
前記周波数軸信号から特定の周波数範囲の抽出信号を抽出する抽出部と、
前記抽出信号を無線送信する通信部と、
を有し、
前記特定の周波数範囲が可変し、
前記変換部は前記センサの出力信号を所定のサンプリング回数及び所定のサンプリング周波数で取得し、
前記特定の周波数範囲の変更に応じて、前記所定のサンプリング回数及び前記所定のサンプリング周波数の少なくとも一つが変更される、センサ情報無線送信装置。
センサと、
時間軸信号である前記センサの出力信号を周波数軸信号に変換する変換部と、
前記周波数軸信号から特定の周波数範囲の抽出信号を抽出する抽出部と、
前記抽出信号を無線送信する通信部と、
を有し、
前記特定の周波数範囲が可変し、
前記抽出部は前記抽出信号に応じて前記特定の周波数範囲を変更する、センサ情報無線送信装置。
前記抽出部は前記抽出信号のピーク値の減少を検出した場合に前記特定の周波数範囲を変更する請求項２に記載のセンサ情報無線送信装置。
センサと、
時間軸信号である前記センサの出力信号を周波数軸信号に変換する変換部と、
前記周波数軸信号から特定の周波数範囲の抽出信号を抽出する抽出部と、
前記抽出信号を無線送信する通信部と、
を有し、
前記特定の周波数範囲が可変し、
前記センサとは別のセンサである温度センサを有し、
前記抽出部は前記温度センサの出力に応じて前記特定の周波数範囲を変更する、センサ情報無線送信装置。
センサと、
時間軸信号である前記センサの出力信号を周波数軸信号に変換する変換部と、
前記周波数軸信号から特定の周波数範囲の抽出信号を抽出する抽出部と、
前記抽出信号を無線送信する通信部と、
を有し、
前記特定の周波数範囲が可変し、
前記通信部は外部からの制御信号を受信し、
前記抽出部は前記制御信号に応じて前記特定の周波数範囲を変更する、センサ情報無線送信装置。
前記変換部は前記センサの出力信号を所定のサンプリング回数及び所定のサンプリング周波数で取得し、
前記特定の周波数範囲の変更に応じて、前記所定のサンプリング回数及び前記所定のサンプリング周波数の少なくとも一つが変更される、請求項２〜５のいずれか一項に記載のセンサ情報無線送信装置。
センサと、
時間軸信号である前記センサの出力信号を周波数軸信号に変換する変換部と、
前記周波数軸信号から特定の周波数範囲の抽出信号を抽出する抽出部と、
前記抽出信号を無線送信する通信部と、
を有し、
前記特定の周波数範囲が可変し、
前記抽出部は前記周波数軸信号に基づいて前記特定の周波数範囲を定期的に見直す、センサ情報無線送信装置。
前記抽出部は前記周波数軸信号に基づいて前記特定の周波数範囲を定期的に見直す、請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサ情報無線送信装置。
環境発電素子を有する請求項１〜８のいずれか一項に記載のセンサ情報無線送信装置。
請求項１〜９のいずれか一項に記載のセンサ情報無線送信装置を複数有し、
複数の前記センサ情報無線送信装置それぞれから無線送信される抽出信号を取得する取得装置を有することを特徴とするセンサ情報伝送システム。