JP6627024B2 - 物のインターネット用開発用及び教育用機器 - Google Patents
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Description
これに対して予め組み立てたコントローラとして機能する装置・機器自体を運搬できるようにすれば、計測までの時間を節約できる。また、複数の計測位置に対応する場合には、順番にコントローラとして機能する装置・機器を各計測位置に運搬して、即座に計測できるという利点がある。
また、インターネットとは通信プロトコルとしてTCP/IPを使用する通信回線網をいう。ただし、IoT用機器は、イントラネット(例えば、無線LAN又は有線光LAN)に接続され、センサーデータを収集したり、装置・機器をコントロールすることも多い。これらのイントラネットもTCP/IPを使用するものが多くなっており、これらTCP/IPを使用する無線LAN又は有線光LANも「インターネット」に含まれる。
また、電気回路組み立てボード18には、典型的にはプログラム記憶部13A、受信インターフェイス14B、センサーデータ記憶部13B、演算処理部12、演算結果記憶部13C、送信インターフェイス14Bを増減設可能に搭載し、制御部11及び電源スイッチ15Cとを搭載する。また、増減設可能に搭載するので、搭載量が多い場合には複数ボードに分けて搭載しても良い。また、プログラムが大きい場合は一部をCD−ROMやUSBに内在させても良く、記憶量が多い場合には、一部を外付けの記憶装置に記憶してもよい。
また、電気回路組み立てボード18は構成品ケース19に固定されておらず、パソコン用筐体で覆われていない。各部を構成品ケース19に固定せず、増減設可能なので、フレキシビリティが高い。例えば、構成品ケース19の内、外どちらに機器を組み立てても良い。また、修理において、搭載した電気回路の故障の場合には、故障品のみ交換すればよいので簡便・安価にできる。改造も電気回路の増減設で対応できる場合は容易にできる。IoT用機器に取り付けられるセンサーも変更可能であり、フレキシビリティが高いことは、製品・システム開発に大変便宜である。また、構成品が見えるので機器の構成を理解し易く、教育に便宜である。
このように構成すると、センサーがアナログ信号を出力する場合にも適用できる。
このように構成すると、1つのIoT用機器で複数のプログラムに応じて複数のジョブを実行できる。
図1は物のインターネットの概念を説明するための図である。
IoTとは、Internet of thingsの略であり、物のインターネットと称される。物(装置・機器)T1〜T4がインターネットIを介して接続されているだけでなく、物T1〜T4自体がインターネットIに信号を発信し、物T1〜T4がインターネットIを介して相互に信号をやり取りしている。図1ではセンサーS1〜S5からの出力信号をゲートウェイGを介してインターネットIに出力し、インターネットIからの信号をゲートウェイGを介して物T1〜T4に入力することを示している。ゲートウェイGは異なるネットワーク間でプロトコルの違いを吸収するもので、例えばワイヤレスセンサーネットワークに適した無線規格IEEE802.15.4をWiFi、3G/LTE、イーサネット(登録商標)等に変換して、インターネットIに接続する。また、IPv6又はIPv4を用いて物T1〜T4のアドレスをIPアドレスに割り当てる。また、インターネットIからの信号を物T1〜T4を制御するコントローラとして機能する装置・機器に適切な信号に変換する。
センサー技術とインターネット通信技術の発展により、各種センサーS1〜S5の出力をインターネットIを介してコントローラとして機能する装置・機器に送信できるようになった。センサーS1〜S5は各種物理量、例えば、電圧、電流、圧力、加速度、気温、水温、流量、放射線量、周波数、物の形状・寸法、色、光、音声・音響、画像、物性(硬度、粘度等)等を検出できる。図1では、センサーとして、温度センサーS1、湿度センサーS2,アラーム音マイクS3,ビデオカメラS4,CO2センサーS5を例示する。多くは無線ネットワークを介してセンサー出力をゲートウェイGに入力するが、光センサーの場合は、計測したアナログ信号を直接ゲートウェイGに入力する、又は計測したアナログ信号をアナログ/デジタル変換したデジタル信号をゲートウェイGに入力する。
本発明におけるIoT用機器10は、センサーの出力信号をインターネットI経由で受信し、所定の処理をした後に、インターネットに繋がる装置・機器にインターネット経由で制御信号(コマンド)及び/又はデータを送信して、装置・機器をコントロールし、何等かの処理をさせるものである。インターネットとは通信プロトコルとしてTCP/IPを使用する通信回線網をいう。IoT用機器又はセンサーに接続されるイントラネット(無線LAN,有線光LAN等)にもTCP/IPが多く使用さえるようになっており、これらのイントラネットも「インターネット」に含まれる。
また、各部を固定せず、増減設可能なので、フレキシビリティが高い。例えば、構成品ケースの内、外どちらに装置を組み立てても良い。設置場所を広くとれれば、構成品ケースの外にIoT用機器を組み立てられる。
プログラムを書き換え可能である。このことは、1台の端末で複数のジョブが可能であることを示す。例えば、家計管理ジョブと資格取得ジョブとをタイムシェアリングで実行できる。また、インターネットに接続されたアプリケーション、データベースを利用可能であり、応用が広がる。例えば図書館の動植物図鑑、食物栄養一覧表、各国地図等を参照可能である。
IoT用機器のフレキシビリティが高いことは、製品・システム開発に大変便宜である。また、構成品が見えるので機器の構成を理解し易く、教育に便宜である。
本実施例では、まず、IoT用機器を教育に利用する例について説明する。例えば、学生が自宅に鉢植え植物を置き、学校で育成する例を説明する。
IoT用機器10は、制御部11、演算処理部12、記憶部13、インターフェイス部14、操作部16、表示部17、電気回路組み立てボード18及び構成品ケース19を備える。
制御部11は、IoT用機器全体及び各部を制御して、IoT用機器としての機能を発揮させる。
演算処理部12は、センサー記憶部に記憶されたセンサーデータを演算処理して、演算結果を求める。
インターフェイス部14は、インターネット経由でセンサーから送信されたセンサー出力信号を受信する受信インターフェイス14Aと、演算処理部12で求められた演算結果、各種データ又は操作部16から入力されたコマンド及びデータをインターネット経由で送信する送信インターフェイス14Bを有する。受信インターフェイス14Aは受信機を、送信インターフェイス14Bは送信機を有する。また、受信インターフェイス14A及び送信インターフェイス14Bは、必要に応じてインターネットIとIoT用機器とのプロトコルの差異を吸収するゲートウィイGの機能を有する
表示部17は、演算処理部12で求められた演算結果、操作部16にて入力されたコマンド又はデータ等を表示する。例えば、液晶ディスプレイ17Aを使用できる。
電気回路組み立てボード18は、プログラム記憶部13A、受信インターフェイス14A、センサーデータ記憶部13B、演算処理部12、演算結果記憶部13C、送信インターフェイス14Bを増減設可能に搭載し、また、制御部11及び電源スイッチ15Cとを搭載する。構成品ケース19は、表示部17、操作部16、電気回路組み立てボード18及び電源アダプター15A又は電池15Bを収納する。また、運搬のために把持する把持部41を有する。
IoT用開発用及び教育用機器10を構成する各部、すなわち、インターフェイス部14、記憶部13、演算処理部12、表示部17、操作部16、制御部11及び電気回線組み立てボード18(インターフェイス部14、記憶部13、演算処理部12は電気回線組み立てボード18に搭載される)は構成品ケース19に収納される。構成品ケース19には把持部41が設けられ、ユーザは把持部41を持って各部を収納した構成品ケース19を運搬する。
電源アダプター15Aは100V商用電源の電圧をIoT用開発用及び教育用機器10に適切な直流電圧(典型的には5V)に変換して使用する。電源アダプター15Aに代えてIoT用開発用及び教育用機器10に適切な直流電圧(典型的には5V)の電池15Bを使用しても良い。
このように構成すると、構成品ケース19に各部を容易に収納できる。
また、各部を固定せず、増減設可能なので、フレキシビリティが高い。例えば、構成品ケース19の内、外どちらに機器を組み立てても良い。設置場所を広くとれれば、構成品ケースの外に装置を組み立てられる。例えば、植物育成プログラムでは構成品ケース19の内に組み立てて使用し、授業用プログラムでは構成品ケース19の外、机上に組み立てて使用できる。この場合、ディスプレイを複数使用し、主ディスプレイに授業の教材を表示し、副ディスプレイにインターネットから取得した参考書を表示して使用しても良い。また、インターネットIに接続された、アプリケーション、データを利用可能であり、応用が広がる。図書館の動植物図鑑、食物栄養一覧表、各国地図等を参照可能である。
また、IoT用機器の操作法については、インターネットI上の特定のウェブページ(例えば製造メーカ、販売エージェント等のウェブページ)に記載しておけば、取扱い説明書の配布を省略できる。さらにダウンロード可能とすれば、操作者が使用しやすくなるので好適である。
このように、本実施例によれば、IoT用機器の使用に当たり、予め組み立てたIoT用機器自体を運搬できるという効果の他、様々な効果を奏する。
ビジュアルセンサー(ビデオカメラ)S3を使用すると、種々の情報を得られる。計測対象の寸法、形状だけでなく、色彩、明るさが解り、過去の画像と比較して発育状況もわかる。また、外が晴れか雨か、茎が真っ直ぐ伸びているか、葉間が疎か密か、虫がいるか等の状況も解る可能性もある。そして、データ解析部12Aを設けて、これらの情報を解析して必要な情報、例えば発育速度等を得ることにより、学生に科学的な考察の材料を提供できる。
また、インターネットIから、同じ植物の発育に関する情報を得て、考察を深めることも可能である。
操作者は、自らの操作により、センサーデータ記憶部13Bに保存された放射能線量とNaIシンチレータ20B1〜20Bnの位置情報を、適時にディスプレイ17に表示して観察することができる。経時変化グラフ形式、地図形式でディスプレイ17に表示できる。
データを見るだけであれば送信インターフェイス14Bはなくても良いが、例えば計測場所の窓を開閉する等の指示を送信するのであれば、必要になる。
また、プログラム記憶部13Aを書き換え可能なので、1台の端末でタイムシェアリングして複数のジョブが可能である。例えば配線チェックプログラムの適当な空き時間に費用見積プログラムを起動して本社の価格表データベースにアクセスし、見積もり伝票を早期に発行することも可能である。
インターネットIからは、例えば、演算用に並列高速計算を行うプログラム等を利用する。構造解析プログラム、類似度評価プログラム等を利用しても良い。ただし、インターネットIから利用したいプログラムは、アクセス先一覧リストを作成しておき、すぐにアクセスできるようにしておくのが望ましい。
11 制御部
12 演算処理部
13 記憶部
13A プログラム記憶部
13B センサーデータ記憶部
13BA アナログデータ記憶部
13BD デジタルデータ記憶部
13C 演算結果記憶部
14 インターフェイス部
14A 受信インターフェイス
14B 送信インターフェイス
14C 第3の受信インターフェイス
14D 第3の送信インターフェイス
15 電源部
15A 電源アダプター
15B 電池
15C 電源スイッチ
16 操作部
16A キーボード
16B マウス
17 表示部
17A 液晶ディスプレイ
18 電気回路組み立てボード
19 構成品ケース
19A 増幅器
19B アナログ/デジタル変換器
20B1〜20Bn NaIシンチレータ
20C1〜20Cn 電圧プローブ
20D1〜20Dn 電流プローブ
20E ビデオカメラ
21 第2の制御部
22A 機器設計データベース
22B 製品データベース
26 植木鉢
28 水タンク
41 把持部
43 電源用コネクタ
44 カバー板
G ゲートウェイ
I インターネット
S1 温度センサー
S2 湿度センサー
S3 ビデオカメラ
S4 アラーム音マイク
S5 CO2センサー
T1〜T4 物(機器)
Claims (4)
- プログラムを記憶するプログラム記憶部と;
インターネット経由でセンサーから送信されたセンサー出力信号を受信する受信インターフェイスと;
前記受信インターフェイスで受信された前記センサー出力信号をセンサーデータとし、前記センサーデータを演算処理して演算結果を求める演算処理部と;
前記演算処理部で求められた演算結果を表示する表示部と;
操作者がコマンド及びデータを入力する操作部と;
前記演算処理部で求められた演算結果をインターネット経由で送信する送信インターフェイスと;
前記プログラム記憶部、前記受信インターフェイス、前記演算処理部、前記表示部、前記操作部及び前記送信インターフェイスを制御する制御部と;
前記プログラム記憶部、前記受信インターフェイス、前記演算処理部及び前記送信インターフェイスを増減設可能に搭載し、さらに前記制御部を搭載する電気回路組み立てボードと;
前記表示部、前記操作部及び前記電気回路組み立てボードを収納し、運搬のために把持する把持部を有する構成品ケースとを備え;
前記表示部、前記操作部及び前記電気回路組み立てボードは前記構成品ケースに固定されておらず、前記電気回路組み立てボードはパソコン用筐体で覆われておらず;
前記電気回路組み立てボードと前記表示部と前記操作部とが、前記受信インターフェイス及び前記送信インターフェイスのインターネットへの端子差し込み等による接続と電源オンにより、予め組み立てたコントローラとして機能する状態で、前記構成品ケースに収納されていることから、運搬可能である;
物のインターネット用開発用及び教育用機器。 - 前記受信インターフェイスで受信された前記センサー出力信号をセンサーデータとして記憶するセンサーデータ記憶部と;
前記演算処理部で求められた演算結果を記憶する演算結果記憶部と;
前記プログラム記憶部、前記受信インターフェイス、前記センサーデータ記憶部、前記演算処理部、前記演算結果記憶部、前記表示部、前記送信インターフェイス及び前記制御部に適切な直流電圧を供給する電池又は、商用電源の電圧を適切な直流電圧に変換して供給する電源アダプターと;
前記適切な直流電圧を供給及び遮断するための電源スイッチとを備え;
前記送信インターフェイスは前記操作部から入力されたコマンド及びデータをインターネット経由で送信し;
前記制御部は、前記センサーデータ記憶部及び前記演算結果記憶部を制御し;
前記電気回路組み立てボードは、前記センサーデータ記憶部及び前記演算結果記憶部を増減設可能に搭載し、さらに前記電源スイッチを搭載し;
前記構成品ケースは、前記電源アダプター又は前記電池を収納し;
前記電源アダプター又は前記電池は前記構成品ケースに固定されておらず;
前記表示部、前記操作部、前記電気回路組み立てボード、及び前記電源アダプター又は前記電池を前記構成品ケース内の又は構成品ケース外の適切な位置に配置した後に、前記受信インターフェイスと前記送信インターフェイスとを前記インターネットに接続し、前記電源スイッチをオンにすることにより、稼働可能となる;
請求項1に記載の物のインターネット用開発用及び教育用機器。 - いずれかの前記センサー出力信号がアナログ信号の場合に、アナログ−デジタル変換を行うアナログ/デジタル変換器を備え;
前記アナログ/デジタル変換器を前記電気回路組み立てボードに搭載する;
請求項1又は請求項2に記載の物のインターネット用開発用及び教育用機器。 - 前記プログラム記憶部は書き換え可能である;
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の物のインターネット用開発用及び教育用機器。
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