JP6754590B2 - センサノード、センサネットワークシステム、およびその故障復帰方法 - Google Patents
センサノード、センサネットワークシステム、およびその故障復帰方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6754590B2 JP6754590B2 JP2016038969A JP2016038969A JP6754590B2 JP 6754590 B2 JP6754590 B2 JP 6754590B2 JP 2016038969 A JP2016038969 A JP 2016038969A JP 2016038969 A JP2016038969 A JP 2016038969A JP 6754590 B2 JP6754590 B2 JP 6754590B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- sensor element
- sub
- unit
- main
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 73
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 57
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 56
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 31
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 30
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 14
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 11
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 8
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 claims description 5
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 27
- 230000006870 function Effects 0.000 description 26
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 5
- 101150116479 isn1 gene Proteins 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 3
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 238000004092 self-diagnosis Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Alarm Systems (AREA)
Description
比較例におけるセンサネットワークシステムの模式的概念構成は、図1に例示するように表される。比較例におけるセンサネットワークシステムは、図1に例示するように、センサ対象2と、センサ対象2に設置され、例えば、音、照度、角度、加速度、磁気、ジャイロ、温度、湿度、圧力、振動、衝撃、赤外線、運動、ガス、臭いなどのセンサ素子(センサエレメント)を備える複数のセンサノードSN(SN1・SN2・SN3・…・SNn−1・SNn)とを備え、インターネットなどの遠距離用のネットワーク300を介してクラウドコンピューティングシステム80に接続可能である。複数のセンサノードSN1・SN2・SN3・…・SNn−1・SNn)とネットワーク300を介するクラウドコンピューティングシステム80との接続には、有線通信と無線通信とのいずれか一方若しくは両方を適用可能である。
実施の形態に係るセンサネットワークシステムの模式的概念構成は、図2に例示するように表される。実施の形態に係るセンサネットワークシステムは、図2に例示するように、センサ対象2と、センサ対象2に設置されるとともに、例えば、音、照度、角度、加速度、磁気、ジャイロ、温度、湿度、圧力、振動、衝撃、赤外線、運動、ガス、臭いなどのセンサ素子を備える複数のセンサノードSN1・SN2・SN3・…・SNn−1・SNnと、ZigBee(登録商標)、Bluetooth(登録商標)Smart(登録商標)、Wi−Fi(登録商標)、特定小電力近距離無線通信(Wi−SUN:登録商標)などのネットワーク200を介して複数のセンサノードSN1・SN2・SN3・…・SNn−1・SNnからそれぞれ個別に定期的あるいは不定期的に伝送されるセンサ情報を収集するゲートウェイGWとを備える。以下の説明では、センサ情報を「センサ出力」または「測定データ」という場合がある。
実施の形態に係るセンサネットワークシステムの変形例1の模式的概念構成は、図3に例示するように表される。
実施の形態に係るセンサネットワークシステムの変形例2の模式的概念構成は、図4に例示するように表される。
実施の形態に係るセンサネットワークシステムに適用可能なセンサノードSNの模式的ブロック構成は、図5に例示するように表される。実施の形態に係るセンサネットワークシステムに適用可能なセンサノードSNは、図5に例示するように、同じ物理量を測定する3個以上のセンサ素子11a,11b,11cが多重化されたセンサ部11と、センサ部11に含まれる特定のセンサ素子11aをメインセンサ素子11a、残りのセンサ素子11b,11cのうちの少なくとも1個をサブセンサ素子11b,11cとし、メインセンサ素子11aのセンサ出力をサブセンサ素子11b,11cのセンサ出力と比較演算することでセンサの異常検知を行う演算部12と、演算部12のデータ処理結果をネットワーク200を介して送信する内部通信部13と、演算部12によりメインセンサ素子11aの異常が検知された場合、メインセンサ素子11aへの電力供給を停止し、サブセンサ素子11b,11cで動作を継続する電源部15とを備える。
実施の形態に係るセンサネットワークシステムに適用可能なゲートウェイGWの模式的ブロック構成は、図6に例示するように表される。実施の形態に係るセンサネットワークシステムに適用可能なゲートウェイGWは、図6に例示するように、内部通信部21と、演算部22と、外部通信部23と、メモリ部24と、電源部25とを備える。
実施の形態に係るセンサネットワークシステムに適用可能なセンサノードSNとゲートウェイGWとの接続例1の模式的ブロック構成は、図7に例示するように表される。図7に示す接続例1では、複数個(あるいは複数種類)のセンサノードSN1・…・SNnをゲートウェイGWに接続させた例を示している。この場合、各センサノードSN1・…・SNnの内部通信部13が、ゲートウェイGWの内部通信部21にそれぞれ接続される。
実施の形態に係るセンサネットワークシステムに適用可能なセンサノードSNとゲートウェイGWとの接続例2の模式的ブロック構成は、図8に例示するように表される。図8に示す接続例2では、複数個(あるいは複数種類)のセンサノードSN1およびSN4を集積化した集積化センサノードISN1を、ゲートウェイGWに接続させた例を示している。この場合、集積化センサノードISN1内の各センサノードSN1・…・SNnの内部通信部13が、ゲートウェイGWの内部通信部21にそれぞれ接続される。
実施の形態に係るセンサネットワークシステムに適用可能なセンサノードSNとゲートウェイGWとの接続例3の模式的ブロック構成は、図9に例示するように表される。図9に示す接続例3では、複数個(あるいは複数種類)のセンサノードSNのセンサ部11A、11B,11Cを集積化センサノードISN2に集積化しているが、センサ部11以外の演算部12、内部通信部13、メモリ部14、および電源部15については、集積化センサノードISN2内部で共用化しており、集積化センサノードISN2内の内部通信部13が、ゲートウェイGWの内部通信部21に接続される。
以下、実施の形態に係るセンサノードSNの動作について説明する。実施の形態に係るセンサノードSNの故障復帰方法は、以下に説明するように、測定ステップと、演算ステップと、送信ステップと、電源制御ステップとを有する。
図10は、実施の形態に係るセンサノードSNのチェック実施フローを例示している。ここでは、1個のメインセンサ素子11aを駆動しておき、定期的に残りのサブセンサ素子11b,11cを駆動して異常検知を行う場合について説明する。
一方、演算部12は、メインセンサ素子11aの異常を検知した場合、その旨を電源部15に通知し、検証可フラグおよび測定済フラグを初期化する(ステップS8)。これにより、電源部15は、メインセンサ素子11aへの電力供給を停止し、残りのサブセンサ素子11b,11cのいずれか(例えば、サブセンサ素子11b)をメインセンサ素子に切り替える。以降は、新しいメインセンサ素子11bと残りのサブセンサ素子11cについて、同様のチェック実施フローが繰り返される(ステップS1→S2→S3→・・・)。
図11は、実施の形態に係るセンサノードSNの測定実施フローを例示している。ここでは、メインセンサ素子11aによる通常測定を実施する場合に加え、サブセンサ素子11b,11cによる検証のための測定を実施する場合についても併せて説明する。
以下に、図10に示されるステップS7のセンサ判定(異常検知)の具体例を示す。通常各センサは、断線・正常出力範囲外・出力履歴の分散異常の検知や、センサ帯域外の信号強度監視など、センサ素子11a,11b,11c単独での正常判定が行われてもよい。なお、以下の判定も含め、判定の際に使用される各センサ出力には、それらのデジタルフィルタ処理された値や伝達関数により変換した値を用いることもできる。
比較例における受信システムの模式的ブロック構成は、図12に例示するように表される。この受信システムは、図12に例示するように、受信部531〜534を複数設置してセンサ素子510から制御回路560間の接続を多重化したシステムであって、複数の記憶素子541〜544と、最適値選択回路550と、制御回路560とを備える。センサ素子510のセンサ情報が送信部520から無線で送信されると、受信部531〜534で受信して記憶素子541〜544に記憶する。そして、このように記憶されたセンサ情報のうち最も頻度の高い最頻値を最適値選択回路550が選択して制御回路560に渡すようになっている。このように、比較例における受信システムでは、センサノード500からの通信を複数設置した受信部531〜534で多重化しているため、受信が不安定になりがちなセンサネットワーク通信の信頼性を受信多重化で担保することができる。
実施例に係るセンサノードSNの模式的ブロック構成は、図13に例示するように表される。この実施例に係るセンサノードSNは、図5に例示されるセンサノードSNの具体例である。そのため、図5と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明する。
図14は、図12に示される比較例と図13に示される実施例の相違点の説明図である。ここでは、内部通信部13を「送信部」または「無線通信部」という場合がある。
図13に示される実施例に係るセンサノードSNを用いたセンサネットワークシステムは、図15に例示されるように比較例(図12)と組み合わせて使用することが可能である。この場合、本実施例に係るセンサノードSNは、比較例のセンサノード500と置き換えることができる。このような構成によれば、センサ素子と無線通信の両方が多重化されるため、故障が発生した場合でも正常な測定を継続することができるとともに、センサネットワーク通信の信頼性を向上させることができる。
上記のように、実施の形態について記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
11、11A、11B、11C…センサ部
11a、11b、11c、11Aa、11Ab、11Ac、11Ba、11Bb、11Bc、11Ca、11Cb、11Cc…センサ素子
12、22…演算部
13…内部通信部(送信部)
14、24…メモリ部
15、25…電源部
21…内部通信部
23…外部通信部
80…クラウドコンピューティングシステム
90A、90B…通報先
200、300…ネットワーク
GW…ゲートウェイ
ISN1、ISN2、ISN3、ISN4、ISN5…集積化センサノード
SN、SN1、SN2、SN3、SN4、SN5、SN6、SN7、SNn−1、SNn…センサノード
Claims (13)
- 同じ物理量を測定する3個以上のセンサ素子が多重化されたセンサ部と、
前記センサ部に含まれる特定のセンサ素子をメインセンサ素子、残りのセンサ素子のうちの少なくとも1個をサブセンサ素子とし、前記メインセンサ素子を常時駆動し、定期的に前記サブセンサ素子を駆動して、前記メインセンサ素子のセンサ出力を前記サブセンサ素子のセンサ出力と比較演算することで異常検知を行う演算部と、
前記演算部のデータ処理結果をネットワークを介して送信する送信部と、
前記演算部により前記メインセンサ素子の異常が検知された場合、前記メインセンサ素子への電力供給を停止し、前記サブセンサ素子のいずれかを前記メインセンサ素子に切り換えて動作を継続する電源部と
を備えることを特徴とするセンサノード。 - 前記演算部は、各センサ素子のセンサ出力の平均値またはメジアン値との差分または比に基づいて異常検知を行うことを特徴とする請求項1に記載のセンサノード。
- 前記演算部は、各サブセンサ素子のセンサ出力との差分または比に基づいて異常検知を行うことを特徴とする請求項1に記載のセンサノード。
- 前記演算部は、ハードウェアの断線の有無に基づいて異常検知を行うことを特徴とする請求項1に記載のセンサノード。
- 前記演算部は、センサ出力の最大値または最小値がセンサ正常出力範囲内であるかどうかに基づいて異常検知を行うことを特徴とする請求項1に記載のセンサノード。
- 前記演算部は、センサ出力の分散が指定値以下であるかどうかに基づいて異常検知を行うことを特徴とする請求項1に記載のセンサノード。
- 前記演算部は、センサ出力をフーリエ変換した際の信号強度に基づいて異常検知を行うことを特徴とする請求項1に記載のセンサノード。
- 前記演算部は、前記メインセンサ素子から前記サブセンサ素子に切り替えるとき、センサ間特性の伝達関数によって前記サブセンサ素子のセンサ出力を補正することを特徴とする請求項1に記載のセンサノード。
- 前記センサ素子は、音、照度、角度、加速度、磁気のうちのいずれかを測定することを特徴とする請求項1に記載のセンサノード。
- 前記電源部は、電池と発電装置のうちのいずれか一方若しくは両方を有する電源手段であることを特徴とする請求項1に記載のセンサノード。
- 前記ネットワークは、無線通信のネットワークであることを特徴とする請求項1に記載のセンサノード。
- センサノードとゲートウェイとがネットワークを介して接続されたセンサネットワークシステムであって、
前記センサノードは、
同じ物理量を測定する3個以上のセンサ素子が多重化されたセンサ部と、
前記センサ部に含まれる特定のセンサ素子をメインセンサ素子、残りのセンサ素子のうちの少なくとも1個をサブセンサ素子とし、前記メインセンサ素子を常時駆動し、定期的に前記サブセンサ素子を駆動して、前記メインセンサ素子のセンサ出力を前記サブセンサ素子のセンサ出力と比較演算することで異常検知を行う演算部と、
前記演算部のデータ処理結果を前記ネットワークを介して送信する送信部と、
前記演算部により前記メインセンサ素子の異常が検知された場合、前記メインセンサ素子への電力供給を停止し、前記サブセンサ素子のいずれかを前記メインセンサ素子に切り換えて動作を継続する電源部と
を備えることを特徴とするセンサネットワークシステム。 - センサ部において多重化された3個以上のセンサ素子で同じ物理量を測定する測定ステップと、
前記センサ部に含まれる特定のセンサ素子をメインセンサ素子、残りのセンサ素子のうちの少なくとも1個をサブセンサ素子とし、前記メインセンサ素子を常時駆動し、定期的に前記サブセンサ素子を駆動して、前記メインセンサ素子のセンサ出力を前記サブセンサ素子のセンサ出力と比較演算することで異常検知を行う演算ステップと、
前記演算ステップにおけるデータ処理結果をネットワークを介して送信する送信ステップと、
前記演算ステップにおいて前記メインセンサ素子の異常が検知された場合、前記メインセンサ素子への電力供給を停止し、前記サブセンサ素子のいずれかを前記メインセンサ素子に切り換えて動作を継続する電源制御ステップと
を有することを特徴とするセンサノードの故障復帰方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016038969A JP6754590B2 (ja) | 2016-03-01 | 2016-03-01 | センサノード、センサネットワークシステム、およびその故障復帰方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016038969A JP6754590B2 (ja) | 2016-03-01 | 2016-03-01 | センサノード、センサネットワークシステム、およびその故障復帰方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017156943A JP2017156943A (ja) | 2017-09-07 |
JP6754590B2 true JP6754590B2 (ja) | 2020-09-16 |
Family
ID=59810125
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016038969A Expired - Fee Related JP6754590B2 (ja) | 2016-03-01 | 2016-03-01 | センサノード、センサネットワークシステム、およびその故障復帰方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6754590B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6907875B2 (ja) * | 2017-10-19 | 2021-07-21 | 中国電力株式会社 | 二重化計装システム |
JP7107393B2 (ja) * | 2019-01-16 | 2022-07-27 | 日本電気株式会社 | モニタリングシステム、および同期方法 |
JP7353225B2 (ja) * | 2020-03-19 | 2023-09-29 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置および環境発電システム |
KR102252551B1 (ko) * | 2020-05-12 | 2021-05-17 | 노아소리 주식회사 | 배송차량 도어 열림 앱 연동 경보장치 |
KR20240039885A (ko) * | 2022-09-20 | 2024-03-27 | 주식회사 노아에스비엠에이 | 선박 연료 시스템을 관리하기 위한 선박용 제어 장치 및 그 방법 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4327437A (en) * | 1980-07-30 | 1982-04-27 | Nasa | Reconfiguring redundancy management |
JPS59175125U (ja) * | 1983-05-10 | 1984-11-22 | 株式会社エステック | 自己診断機能付質量流量計 |
JPS63153422A (ja) * | 1986-12-18 | 1988-06-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | センサ故障検出装置 |
JPH04184A (ja) * | 1990-04-13 | 1992-01-06 | Toshiba Corp | 温度制御装置 |
JP5097631B2 (ja) * | 2008-07-10 | 2012-12-12 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | 通信制御方法及びセンサネットワークシステム |
JP6201529B2 (ja) * | 2013-08-29 | 2017-09-27 | 株式会社ジェイテクト | 電動パワーステアリング装置 |
-
2016
- 2016-03-01 JP JP2016038969A patent/JP6754590B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017156943A (ja) | 2017-09-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6754590B2 (ja) | センサノード、センサネットワークシステム、およびその故障復帰方法 | |
JP6761633B2 (ja) | コントローラノード、センサネットワークシステム、およびその動作方法 | |
Sakhardande et al. | Design of disaster management system using IoT based interconnected network with smart city monitoring | |
Jung et al. | Air pollution monitoring system based on geosensor network | |
CN103646514B (zh) | 基于无线自组网群检测泥石流预警传感装置、系统及方法 | |
WO2018103112A1 (zh) | 一种无线传感网络监测系统、支点及网关 | |
WO2003032271A1 (fr) | Procede de gestion d'un systeme de reseau a capteurs, programme de gestion dudit systeme, support d'enregistrement ayant un programme enregistre servant a gerer le systeme de reseau a capteurs, appareil de gestion du systeme de reseau a capteurs, procede de gestion du reseau de relais, programme destine a la gestion du rese | |
CN103112477A (zh) | 基于无线传感器网络的铁轨安全监测自动报警系统 | |
KR102138340B1 (ko) | 지능형 원격단말장치를 이용한 사물인터넷 기반의 관내 시설물 자율 점검 및 고장 알림 운영시스템 | |
CN103175575A (zh) | 一种基于zigbee网络的桥梁结构健康监测系统 | |
WO2016084445A1 (ja) | センサネットワークシステムおよびその動作方法 | |
CN106375443B (zh) | 工程状态监测系统 | |
US20200153503A1 (en) | Modular Systems and Methods for Monitoring and Distributing Power | |
CN101532835B (zh) | 无线传感多功能高精度水平测量仪 | |
Risodkar et al. | A survey: Structural health monitoring of bridge using WSN | |
CN205486608U (zh) | 火灾报警系统 | |
CN108271136A (zh) | 岩土工程安全智能监测系统 | |
CN105425104A (zh) | 输电线路故障指示器 | |
CN202534093U (zh) | 森林火灾检测预警系统 | |
TW201638899A (zh) | 多層無線通訊 | |
CN104093003A (zh) | 一种建筑物检测系统及方法 | |
KR101098041B1 (ko) | 지하철 화재 감시 시스템 및 그의 제어방법 | |
RU2450346C1 (ru) | Система мониторинга потенциально опасных объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта | |
KR101358727B1 (ko) | 저전력 기반 지하시설물의 관리시스템 | |
WO2016038871A1 (ja) | 情報処理装置、情報処理システム、情報処理方法、及び、記録媒体 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190206 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200116 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200128 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200326 |
|
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: 20200804 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200824 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6754590 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |