JP7260764B2 - センサシステム - Google Patents

Description

本発明は、センサシステムに関する。

ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）技術の発展に伴い、高所や遠隔地等の様々な箇所にセンサを設置し、そのセンサの測定データを無線で収集するセンサシステムが発展しつつある。そのようなセンサシステムにおいては、光や振動等で発電するエネルギハーベスト素子でセンサを駆動することにより、電源の確保が難しい箇所にもセンサを設置することができる（例えば特許文献１、２等）。

特開２０１４－０１６７２９号公報 特開２０１８－１０６５４９号公報

しかしながら、このようなセンサシステムにおいては、消費電力を抑制するという点で改善の余地がある。
一側面によれば、本発明は、消費電力を抑制することを目的とする。

一側面によれば、センサデバイス、ゲートウェイ装置、及び端末を備えたセンサシステムであって、前記センサデバイスは、一以上のセンサを備えたセンサモジュールが着脱されるコネクタと、前記センサのリストを作成する作成部と、前記リストにある前記センサから測定データを読み出す読出部と、前記センサモジュールが装着されているかどうかを示す情報を前記ゲートウェイ装置に送信する第１の送信部と、前記センサを駆動する蓄電素子と、前記蓄電素子を充電する発電素子とを有し、前記ゲートウェイ装置は、前記情報に変化があったときに、前記センサモジュールに設けられている前記センサの種類を送信するように依頼する送信依頼を前記端末に通知する通知部と、前記送信依頼に対する応答に基づいて前記リストを更新するように前記作成部に指示する指示部とを有し、前記端末は、前記送信依頼を受けたときに、前記センサモジュールに設けられている前記センサの前記種類の入力を作業者に要求する入力部と、前記入力部に入力された前記センサの前記種類を前記応答として前記ゲートウェイ装置に送信する第２の送信部とを有し、前記指示部は、前記リストにある前記センサから前記測定データを読み出すセンシング間隔を前記センサデバイスに指示し、前記第１の送信部は、前記蓄電素子の残量を示す残量情報と、前記発電素子の発電電流を示す発電情報とを前記ゲートウェイ装置に通知し、前記指示部は、前記残量情報と前記発電情報とに基づいて、前記センシング間隔を前記蓄電素子の前記残量が枯渇しない間隔に更新するように前記センサデバイスに指示することを特徴とするセンサシステムが提供される。

一側面によれば、消費電力を抑制することができる。

検討に利用したセンサシステムの構成図である。 検討に使用した別のセンサデバイスの構成図である。 第１実施形態に係るセンサデバイスのハードウェア構成図である。 第１実施形態に係るリストの模式図である。 第１実施形態に係る制御マイコンの機能構成図である。 第１実施形態に係るセンサシステムのシステム構成図である。 第１実施形態に係るセンサデバイスの制御方法を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る制御方法を行ったときのリストの内容の変遷について模式的に示す図である。 第１実施形態に係る送信パケットのフォーマットについて説明するための模式図である。 第２実施形態に係るセンサシステムのシステム構成図である。 第２実施形態に係るゲートウェイ装置のハードウェア構成図である。 第２実施形態に係るゲートウェイ装置の機能構成図である。 第２実施形態に係る端末のハードウェア構成図である。 第２実施形態に係る管理方法について示すシーケンス図である。 （ａ）は、第２実施形態において、センサデバイスが置かれている環境の照度と、発電素子の発電電流との関係を示す模式図であり、（ｂ）は、第２実施形態において、蓄電素子の蓄電電位と残量との関係を示す模式図である。 第２実施形態において、発電素子の発電電流と蓄電素子の残量の各々の時間変化を示す模式図である。 第２実施形態において、センサごとの消費電力を示す模式図である。 第２実施形態に係るセンシング間隔の決定方法を示すフローチャートである。

本実施形態の説明に先立ち、本願発明者が検討した事項について説明する。
図１は、その検討に利用したセンサシステムの構成図である。

このセンサシステム１は、環境中の複数の箇所における温度や湿度等を測定するシステムであって、複数のセンサデバイス１０とゲートウェイ装置２０とを備える。

センサデバイス１０は、環境中で測定を行いたい箇所に設置された小型のデバイスである。この例では、太陽電池等の発電素子１１を各センサデバイス１０に設けることにより、電源を確保することができない箇所にも各センサデバイス１０を設置できるようにする。

また、各センサデバイス１０は、発電素子１１の他に、蓄電素子１２、電源制御回路１３、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュール１４、制御マイコン１５、及びセンサモジュール１６を備える。

このうち、蓄電素子１２は、例えば、発電素子１１の電力を蓄電するためのリチウムイオン電池等の二次電池や、スーパキャパシタ等の容量素子である。また、電源制御回路１３は、蓄電素子１２の電力をセンサデバイス１０の各部に供給したり、発電素子１１の電力で蓄電素子１２を蓄電したりする制御回路である。例えば、夜間等のように発電素子１１の発電量が少ない場合には、電源制御回路１３は、蓄電素子１２に蓄えられている電力をＲＦモジュール１４、制御マイコン１５、及びセンサモジュール１６の各部に供給する。一方、日中のように発電素子１１の発電量が多い場合には、電源制御回路１３は、ＲＦモジュール１４、制御マイコン１５、及びセンサモジュール１６の各部に発電素子１１の電力を供給しつつ、その電力で蓄電素子１２を充電する。

ＲＦモジュール１４は、センサモジュール１６の各センサ１６ａ～１６ｃの測定データを無線で送信する回路である。また、制御マイコン１５は、センサデバイス１０の各部を制御するプロセッサである。例えば、制御マイコン１５は、ＲＦモジュール１４が無線送信を行う送信タイミングや、センサモジュール１６におけるセンシング間隔等を制御する。

また、センサモジュール１６は、複数種類のセンサ１６ａ～１６ｃを備えたユニットである。各センサ１６ａ～１６ｃの種類としては、例えば温度センサ、湿度センサ、照度センサ、ＣＯ_２センサ、気圧センサ、紫外線強度センサ、赤外線センサ、振動センサ、加速度センサ、及び風速センサ等がある。

この例では、各センサ１６ａ～１６ｃの種類はセンサシステム１の使用用途によって予め固定されているものとする。

ゲートウェイ装置２０は、各センサデバイス１０から無線送信されたセンサ１６ａ～１６ｃの測定データを収集するネットワーク装置である。この例では、インターネット等のネットワーク２１を介してゲートウェイ装置２０に管理サーバ２２を接続し、その管理サーバ２２がセンサ１６ａ～１６ｃの測定データを管理する。

このようなセンサシステム１においては、前述のようにセンサモジュール１６の各センサ１６ａ～１６ｃの種類を予め固定している。これにより、各センサ１６ａ～１６ｃの消費電力を予め予想することができるため、蓄電素子１２の残量が過度に減らないように各センサのセンシング間隔を決定でき、安定した電力のもとでセンサシステム１を継続的に運用できる。

しかしながら、センサシステム１の使用目的によっては、運用の途中で各センサ１６ａ～１６ｃを異種のセンサに交換したい場合がある。

例えば、農場施設においては、入口付近で炭酸ガス（ＣＯ_２）濃度の変化が大きいため、その変化を監視するためにＣＯ_２センサを入口付近に設けるのが好ましい。また、農場施設の空調設備の近傍では温度変化を監視するための温度センサを設け、遮光カーテンで覆われる部分においては日射量を監視するための照度センサを設けるのが好ましい。更に、植物の生育高さを計測するために、高低差を判別できる気圧センサを設けるのも好ましい。

このように、農場施設という同じフィールドにおいても、センサデバイス１０の設置場所ごとにセンサ１６ａ～１６ｃの種類を変えるのが好ましい場合がある。そのような場合に、設置場所ごとにセンサ１６ａ～１６ｃの種類が異なるセンサデバイス１０を開発したのでは、開発に必要なＴＡＴ（Ｔｕｒｎ Ａｒｏｕｎｄ Ｔｉｍｅ）の長期化やコスト増を招いてしまう。

そこで、この場合には以下のようにフィールドでセンサ１６ａ～１６ｃを交換できるようにするのが好ましい。

図２は、検討に使用した別のセンサデバイス１０の構成図である。なお、図２において、図１で説明したのと同じ要素には同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図２に示すように、このセンサデバイス１０は、電源制御回路１３と制御マイコン１５の各々に接続された第１のコネクタ２５を有する。そして、各センサ１６ａ～１６ｃの各々には、第１のコネクタ２５に着脱自在な第２のコネクタ２６が設けられる。この場合、センサデバイス１０は、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の通信規格によって各センサ１６ａ～１６ｃの測定データを読み出すことになる。

このようなセンサデバイス１０によれば、各センサ１６ａ～１６ｃを第１のコネクタ２５に着脱自在としたため、複数のセンサデバイス１０ごとに各センサ１６ａ～１６ｃの種類を簡単に変えることができる。更に、センサシステム１の運用途中で各センサ１６ａ～１６ｃを交換することも可能となる。

しかしながら、各センサ１６ａ～１６ｃの消費電力はその種類によって異なるため、消費電力が大きなセンサが取り付けられた場合には蓄電素子１２の残量や発電素子１１の発電量が不足してしまう。例えば、ＣＯ_２センサや風速センサは他のセンサと比較して消費電力が大きいため、これらのセンサが取り付けられるとセンサデバイス１０の電力が不安定になってしまう。

更に、センサシステム１を管理するためには管理者が各センサ１６ａ～１６ｃの種類を知っておくのが好ましいが、管理者とは別の作業者が各センサ１６ａ～１６ｃの交換作業をすることがある。その場合には、各センサ１６ａ～１６ｃの存否やその種類を確認するための探索を制御マイコン１５が実行し、その実行結果をゲートウェイ装置２０に通知することで、管理者が１６ａ～１６ｃの種類を管理できる。

しかし、各センサ１６ａ～１６ｃの交換時期は予測することができないため、制御マイコン１５が常に探索をしなければならず、探索に要する電力によって更に蓄電素子１２の残量が減ってしまうという問題が生じる。

以下に、センサを着脱自在とした場合であっても安定した電力のもとでセンサシステムを運用することが可能な各実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図３は、本実施形態に係るセンサデバイスのハードウェア構成図である。
このセンサデバイス３０は、環境中の温度や湿度等を測定するデバイスであって、発電素子３１、蓄電素子３２、電源制御回路３３、無線部３４、制御マイコン３５、及びメモリ３６を備える。

このうち、発電素子３１は、センサデバイス３０の各部を駆動する電力を生成するエネルギハーベスト素子である。この例では、発電素子３１として太陽電池を使用する。なお、振動発電素子や熱電変換素子を発電素子３１として設けてもよい。

また、この例では、蓄電素子３２として発電素子３１の電力を蓄電するためのリチウムイオン電池等の電池を用いる。なお、スーパキャパシタ等の容量素子を蓄電素子３２として設けてもよい。そして、電源制御回路３３は、発電素子３１の電力で蓄電素子３２を蓄電したり、蓄電素子３２の電力をセンサデバイス３０の各部に供給したりする回路である。例えば、夜間等のように発電素子３１の発電量が少ない場合には、電源制御回路３３は、蓄電素子３２に蓄えられている電力を無線部３４と制御マイコン３５の各々に供給する。一方、日中のように発電素子３１の発電量が多い場合には、電源制御回路３３は、無線部３４と制御マイコン３５の各々に電力を供給しつつ、その電力で蓄電素子３２を充電する。

無線部３４は、第１の送信部の一例であり、後述の各センサの測定データを無線で送信したり、ゲートウェイ装置から送信された無線を受信したりするＲＦモジュールである。その無線部３４における通信プロトコルは特に限定されないが、この例ではＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ：登録商標）やＬｏＲａ等の通信プロトコルを採用する。また、その無線部３４には、無線を送受信するためのアンテナ３４ａが設けられる。

制御マイコン３５は、センサデバイス３０の各部を制御するプロセッサである。例えば、制御マイコン３５は、無線部３４が無線送信を行う送信タイミングや、各センサのセンシング間隔等を制御する。

更に、センサデバイス３０には第１の着脱部４１と第２の着脱部４２とが設けられる。このうち、第１の着脱部４１は、第１のセンサモジュール５１が着脱される部分であって、デバイス側コネクタ４３、電源線４４、接地線４５、データ信号線４６、及び認識信号線４７を備える。

電源線４４は、電源制御回路３３の正の出力電圧が印加される配線であり、デバイス側コネクタ４３の電源端子４３ａに接続される。また、接地線４５は、接地電位に維持された配線であり、デバイス側コネクタ４３の接地端子４３ｂに接続される。

そして、データ信号線４６は、第１のセンサモジュール５１の各センサの測定データが通る配線であり、デバイス側コネクタ４３のデータ信号端子４３ｃに接続される。

また、認識信号線４７は、第１のセンサモジュール５１がセンサデバイス３０に装着されているかどうかを示す認識信号が通る配線であり、デバイス側コネクタ４３の認識信号端子４３ｄに接続される。その認識信号線４７には抵抗素子４８の一端が接続される。抵抗素子４８はプルダウン抵抗であって、その他端が接地電位に維持される。

一方、第２の着脱部４２は、第２のセンサモジュール５２が着脱される部分である。その第２の着脱部４２の構成は第１の着脱部４１と同様なのでその説明は省略する。

なお、第１の着脱部４１と第２の着脱部４２の各々のデバイス側コネクタ４３は、同一の規格に準拠した同じコネクタでもよいし、別の規格に準拠した異なるコネクタでもよい。ここでは、第１の着脱部４１のデバイス側コネクタ４３としてＩ２Ｃバス用のコネクタを使用する。そして、第２の着脱部４２のデバイス側コネクタ４３としてＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）バス用のコネクタを使用する。

第１のセンサモジュール５１は、一以上のセンサ５３を備えたデバイスであって、センサ側コネクタ５４、電源線５５、接地線５６、データ信号線５７、及びジャンパ配線５８を備える。

このうち、センサ側コネクタ５４は、デバイス側コネクタ４３に着脱自在なコネクタである。そのセンサ側コネクタ５４には、デバイス側コネクタ４３の各端子に対応して、電源端子５４ａ、接地端子５４ｂ、データ信号端子５４ｃ、及び認識信号端子５４ｄが設けられる。

一方、電源線５５は、電源線４４の直流電圧を各センサ５３の正極に供給するための配線であり、センサ側コネクタ５４の電源端子５４ａに接続される。また、接地線５６は、接地電位を各センサ５３の負極に供給するための配線であり、センサ側コネクタ５４の接地端子５４ｂに接続される。そして、データ信号線５７は、センサ５３の測定データを出力するための配線であり、センサ側コネクタ５４のデータ信号端子５４ｃに接続される。

更に、ジャンパ配線５８は、電源線５５と認識信号線４７とを接続するための配線であり、その一端が電源線５５に接続され、他端が認識信号端子５４ｄに接続される。

この例では、センサ側コネクタ５４をデバイス側コネクタ４３に装着すると、ジャンパ配線５８を介して電源線４４と認識信号線４７とが電気的に接続される。これにより、認識信号線４７の電位が電源線５５の正の直流電圧にプルアップされてハイレベルになる。これとは逆に、センサ側コネクタ５４をデバイス側コネクタ４３から取り外すと、抵抗素子４８を介して認識信号線４７が接地されるため、認識信号線４７の電位がローレベルにプルダウンされる。

本実施形態ではこの認識信号線４７の電位を認識信号ＳＲＡとして利用する。これによれば、認識信号ＳＲＡの電位を監視しておき、その電位がハイレベルのときにはセンサデバイス３０に第１のセンサモジュール５１が装着されていると判断できる。また、これとは逆に、認識信号ＳＲＡの電位がローレベルのときにはセンサデバイス３０から第１のセンサモジュール５１が取り外されていると判断できる。

これにより、第１のセンサモジュール５１がセンサデバイス３０に装着されているかどうかを把握するためにセンサデバイス３０が常に探索を行う必要がなくなり、センサデバイス３０の低消費電力化を図ることができる。

なお、認識信号ＳＲＡがハイレベルかローレベルかを判断するには、制御マイコン３５に内蔵されているアナログコンパレータやＧＰＩＯ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｕｐｏｓｅ Ｉｎｐｕｔ Ｏｕｔｐｕｔ）を使用すればよい。これらを使用する場合の消費電力は数μＡ程度と非常に低いため、センサデバイス３０の更なる低消費電力化を実現できる。

一方、センサ５３は、センサデバイス３０が設置された環境中の様々な測定データを取得する素子である。センサ５３の種類は特に限定されない。以下では、第１のセンサモジュール５１が、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、気圧センサ、紫外線強度線センサ、赤外線センサ、及び加速度センサのいずれかのセンサ５３を有している場合を例にして説明をする。

なお、第１のセンサモジュール５１のセンサ５３の個数や種類は可変であり、運用途中でセンサ５３の個数や種類を変えてもよい。これについては第２のセンサモジュール５２でも同様である。

その第２のセンサモジュール５２のハードウェア構成は、第１のセンサモジュール５１と同様であるためその説明は省略する。第２のセンサモジュール５２のセンサ５３も特に限定されないが、ここではＣＯ_２センサと風速センサの二つのセンサ５３を第２のセンサモジュール５２が有している場合を例にして説明をする。

以下では、第１のセンサモジュール５１が備える各センサ５３をＡグループと呼び、第２のセンサモジュール５２が備える各センサ５３をＢグループと呼ぶ。図３においては、ＡグループとＢグループのそれぞれに搭載可能な全てのセンサのラインアップを併記してある。

また、この例では、前述のように第１のセンサモジュール５１における認識信号線４７の電位を認識信号ＳＲＡとして使用し、第２のセンサモジュール５２における認識信号線４７の電位を認識信号ＳＲＢとして使用する。

第１のセンサモジュール５１に現に搭載されているセンサ５３をリスト化しておくと、測定データを読み出す対象となるセンサ５３をセンサデバイス３０が特定できる。そこで、この例では、ＡグループとＢグループのそれぞれに属するセンサ５３のリスト３９をメモリ３６に格納する。

図４は、そのリスト３９の模式図である。
図４に示すように、リスト３９は、Ａグループのセンサリスト３９ａと、Ｂグループのセンサリスト３９ｂとを有する。Ａグループのセンサリスト３９ａは、Ａグループ（第１のセンサモジュール５１）に属するセンサ５３のリストである。そして、Ｂグループのセンサリスト３９ｂは、Ｂグループ（第２のセンサモジュール５２）に属するセンサ５３のリストである。

ここでは、Ａグループのセンサリスト３９ａにあるセンサ５３に識別子Ａ－１、Ａ－２、…Ａ－７を付し、これらの識別子で複数のセンサ５３の各々を識別する。同様に、Ｂグループのセンサリスト３９ｂにあるセンサ５３に識別子Ｂ－１、Ｂ－２を付し、これらの識別子で複数のセンサ５３の各々を識別する。なお、このリスト３９の更新方法等については後述する。

再び図３を参照する。
メモリ３６は、記憶部の一例であって、各センサ５３のデバイスドライバとリスト３９とを記憶したＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリである。なお、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリをメモリ３６として設けてもよい。また、この例では制御マイコン３５の外部デバイスとしてメモリ３６を設けたが、メモリ３６を制御マイコン３５に内蔵してもよい。

更に、メモリ３６は、センサデバイス３０の各部を制御する制御プログラムを制御マイコン３５と協働して実行することにより以下の各機能を実現する。

図５は、制御マイコン３５の機能構成図である。
図５に示すように、制御マイコン３５は、認識部６１、探索部６２、リスト作成部６３、読出部６４、パケット作成部６５、及び制御部６６を備える。

このうち、認識部６１は、認識信号ＳＲＡ、ＳＲＢの電位がハイレベルかローレベルであるかを認識する機能ユニットである。そして、認識部６１は、認識信号ＳＲＡがハイレベルのときに第１のセンサモジュール５１が装着されていると認識し、認識信号ＳＲＡがローレベルのときに第１のセンサモジュール５１が装着されていないと認識する。同様に、認識部６１は、認識信号ＳＲＢがハイレベルのときに第２のセンサモジュール５２が装着されていると認識し、認識信号ＳＲＢがローレベルのときに第２のセンサモジュール５２が装着されていないと認識する。

探索部６２は、第１のセンサモジュール５１におけるセンサ５３を探索し、センサ５３の存否やその種類を把握する。例えば、探索部６２は、各センサ５３にスキャン信号を送信し、そのスキャン信号に対する応答がセンサ５３から返ってきた場合に当該センサ５３が存在すると判断する。また、その応答にはセンサ５３の種類を識別する識別子が含まれているため、その識別子に基づいて探索部６２はセンサ５３の種類を把握することができる。

リスト作成部６３は、リスト３９（図４参照）を作成したり、探索部６２が行った探索の結果に基づいてリスト３９を更新したりする。例えば、リスト作成部６３は、探索で発見されなかったセンサ５３をリスト３９から削除することによりリスト３９を更新する。

そして、読出部６４は、リスト３９にあるセンサ５３から測定データを読み出す機能ユニットである。また、パケット作成部６５は、センサ５３から読み出した測定データを含む送信パケットを作成する機能ユニットである。その送信パケットは、無線部３４のアンテナ３４ａから外部に無線送信されることになる。
更に、制御部６６は、センサデバイス３０の各部を制御する機能ユニットである。
次に、このセンサデバイス３０を備えたセンサシステムについて説明する。

図６は、本実施形態に係るセンサシステムのシステム構成図である。
このセンサシステム７０は、環境中の複数の箇所における温度や湿度等を測定するシステムであって、複数のセンサデバイス３０とゲートウェイ装置７１とを備える。

ゲートウェイ装置７１は、各センサデバイス３０から無線送信されるセンサ５３（図３参照）の測定データを収集するネットワーク装置である。本実施形態では、インターネット等のネットワーク７２を介してゲートウェイ装置７１に管理サーバ７３を接続し、その管理サーバ７３が各センサデバイス３０の測定データを管理する。

次に、このセンサシステム７０におけるセンサデバイス３０の制御方法について説明する。

図７は、本実施形態に係るセンサデバイス３０の制御方法を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、制御部６６が各種の初期設定を行う。その初期設定により、センサ５３のセンシング間隔や、無線の送信間隔の基準となるタイマがリセットされる。また、各種のフラグも初期設定により初期化される。そのようなフラグとしては、センサデバイス３０に第１のセンサモジュール５１が装着されていることを認識部６１が既に認識済であることを示すフラグＡがあり、そのフラグＡが０に初期化される。また、センサデバイス３０に第２のセンサモジュール５２が装着されていることを認識部６１が既に認識済であることを示すフラグＢも０に初期化される。

更に、この初期設定ではリスト３９の内容も初期化される。リスト３９の初期化については後述する。

次に、ステップＳ２に移り、制御部６６が、センサ５３が測定データを取得するセンシング時期が到来したかどうかを判断する。センシング時期は特に限定されず、例えば３０秒程度の間隔でセンシング時期が到来するようにしてもよい。ここで、ＮＯと判断された場合にはステップＳ２を繰り返す。

一方、ＹＥＳと判断された場合には、ステップＳ３とステップＳ１３に移る。なお、ステップＳ３とステップＳ１３は並行して実行可能であるが、以下ではまずステップＳ３について説明する。

そのステップＳ３においては、認識部６１が、認識信号ＳＲＡがハイレベルかどうかを判断し、センサデバイス３０に第１のセンサモジュール５１が装着されているかどうかを判断する。

ここでＮＯと判断された場合にはステップＳ１１に移り、リスト作成部６３が、リスト３９のうちＡグループのセンサリスト３９ａを初期化する。その初期化により、Ａグループに搭載可能な全てのセンサ５３がセンサリスト３９ａに追加されることになる。

そして、ステップＳ１２に移り、制御部６６がフラグＡを０に初期化する。この後は、後述のステップＳ９を行う。

一方、ステップＳ３においてＹＥＳと判断された場合には、センサデバイス３０に第１のセンサモジュール５１が装着されているということになる。この場合には、ステップＳ４に移り、制御部６６がフラグＡが０であるかを判断する。

ここで、ＹＥＳと判断された場合には、センサデバイス３０に第１のセンサモジュール５１が装着されていることを認識部６１が今回初めて認識したということになる。

よって、この場合にはステップＳ５に移り、探索部６２が第１のセンサモジュール５１のグループＡに属するセンサ５３を探索する。

次に、ステップＳ６に移り、リスト作成部６３が、探索結果に基づいてリスト３９におけるＡグループのセンサリスト３９ａを更新する。

ここで、前述のステップＳ４でＮＯと判断された場合には、第１のセンサモジュール５１がセンサデバイス３０に装着されていることを認識部６１が認識している状態が、前回の実行時から継続していることになる。よって、この場合には上記のステップＳ５とステップＳ６とをスキップする。これにより、ステップＳ５でセンサ５３を探索するのに要する電力を削減でき、センサデバイス３０の消費電力を抑制することができる。同様に、ステップＳ６でリスト３９を更新しないことにより、リスト３９の更新に要する電力も削減することができる。

次に、ステップＳ７に移り、読出部６４が、更新されたセンサリスト３９ａにあるセンサ５３から測定データを読み出す。

その後に、ステップＳ８に移り、認識信号ＳＲＡがハイレベルとなっていることを認識部６１が認識済であることを示すために、制御部６６がフラグＡに１をセットする。

次に、ステップＳ９に移り、パケット作成部６５が、ステップＳ７で読み出したＡグループのセンサ５３の測定データを含むパケットを作成する。

そして、ステップＳ１０に移り、制御部６６の制御下で無線部３４がそのパケットを無線でゲートウェイ装置７１に送信する。
次に、ステップＳ２からステップＳ１３に移った場合の処理について説明する。

まず、ステップＳ１３において、認識部６１が、認識信号ＳＲＢがハイレベルかどうかを判断し、センサデバイス３０に第２のセンサモジュール５２がされているかどうかを判断する。

ここでＮＯと判断された場合にはステップＳ１９に移り、リスト作成部６３が、リスト３９のうちＢグループのセンサリスト３９ｂにあるセンサを初期化する。その初期化により、Ｂグループに搭載可能な全てのセンサ５３がセンサリスト３９ｂに追加されることになる。

そして、ステップＳ２０に移り、制御部６６がフラグＢを０に初期化する。この後は、前述のステップＳ９を行う。

一方、ステップＳ１３においてＹＥＳと判断された場合には、センサデバイス３０に第２のセンサモジュール５２が装着されているということになる。この場合には、ステップＳ１４に移り、制御部６６がフラグＢが０であるかを判断する。

ここで、ＹＥＳと判断された場合には、認識信号ＳＲＢがハイレベルであることを認識部６１が今回初めて認識したということになる。

よって、この場合にはステップＳ１５に移り、探索部６２が第２のセンサモジュール５２のＢグループに属するセンサ５３を探索する。

次に、ステップＳ１６に移り、リスト作成部６３が、探索結果に基づいてリスト３９におけるＢグループのセンサリスト３９ｂを更新する。

ここで、前述のステップＳ１４でＮＯと判断された場合には、上記のステップＳ１５とステップＳ１６とをスキップする。これにより、ステップＳ１５でセンサ５３を探索するのに要する電力を削減でき、センサデバイス３０の消費電力を抑制することができる。また、ステップＳ１６でリスト３９を更新しないことにより、リスト３９の更新に要する電力も削減することができる。

次に、ステップＳ１７に移り、読出部６４が、更新されたセンサリスト３９ｂにあるセンサ５３から測定データを読み出す。

その後に、ステップＳ１８に移り、認識信号ＳＲＢがハイレベルであることを認識部６１が認識済であることを示すために、制御部６６がフラグＢに１をセットする。

この後は、前述のステップＳ９を行うことにより、パケット作成部６５が、ステップＳ１７で読み出したＢグループのセンサ５３の測定データを含むパケットを作成する。

そして、前述のステップＳ１０に移り、制御部６６の制御下で無線部３４がそのパケットを無線でゲートウェイ装置７１に送信する。

以上により、本実施形態に係るセンサデバイス３０の制御方法の基本ステップを終了する。

上記した制御方法によれば、第１のセンサモジュール５１が装着されていることを認識部３が認識しているときにセンサ５３の探索を行い（ステップＳ５）、探索結果を反映したリスト３９を作成する（ステップＳ６）。これにより、センサモジュール５１が取り外されているときに無駄な探索を行わないようになるため、消費電力を抑えてリストを作成できると共に、センサデバイス３０の消費電力を抑制できる。

更に、ステップＳ３でＮＯと判断された場合には、ステップＳ７で各センサ５３から測定データの読み出しも行わない。これにより、センサ５３が装着されていないときに無駄な読み出しを行うのを防止できると共に、読み出しに必要な消費電力を削減でき、センサデバイス３０の更なる低消費電力化を実現できる。

同様に、第２のセンサモジュール５２が装着されていることを認識部６１が認識していない場合にも、ステップＳ１７でセンサ５３から測定データの読み出しを行わないため、センサデバイス３０の低消費電力化を実現できる。

次に、図７のフローチャートに従って処理を行った場合にリスト３９の内容がどのように変化するのかについて説明する。

図８は、本実施形態に係る制御方法を行ったときのリスト３９の内容の変遷について模式的に示す図である。なお、この例では、第１のセンサモジュール５１がセンサデバイス３０に装着されており、認識信号ＳＲＡがハイレベルになっている場合を想定している。また、第２のセンサモジュール５２はセンサデバイス３０に装着されておらず、認識信号ＳＲＢはローレベルとなっているものとする。

まず、ステップＳ１の初期設定を行うことにより、リスト３９の内容が初期化される。その初期化では、グループＡに搭載可能な全てのセンサ５３がセンサリスト３９ａにリストアップされ、かつ、グループＢで搭載可能な全てのセンサ５３がセンサリスト３９ｂにリストアップされる。

また、前述のように認識信号ＳＲＢがローレベルであるため、ステップＳ１９においてＢグループのセンサリスト３９ｂが初期化される。

次に、ステップＳ５において第１のセンサモジュール５１のグループＡに属するセンサ５３を探索部６２が探索する。ここでは、その探索によってＡ－５の紫外線強度センサとＡ－６の赤外線センサが発見できなかったものとする。

この場合にステップＳ６でリスト３９を更新すると、Ａ－５の紫外線強度センサとＡ－６の赤外線センサがセンサリスト３９ａから削除されることになる。

この後は、ステップＳ７において、更新後のセンサリスト３９ａにあるＡ－１、Ａ－２、Ａ－３、Ａ－４、及びＡ－７の各センサ５３の測定データを読み出すことになる。

これによれば、作業者が各センサモジュール５１、５２の着脱を自由に行っても、現状のリスト３９がリアルタイムに更新され、更新後のセンサリスト３９ａにあるセンサ５３のみから測定データが読み出される。その結果、第１のセンサモジュール５１に存在しないセンサ５３への不要なアクセスがなくなり、センサデバイス３０の省電力化が図れる。特に、センサデバイス３０は、電力が不安定なエネルギハーベスト用の発電素子３１を利用しているため、このように消費電力化が図れることで長期間にわたり安定的にセンサデバイス３０を運用することができる。

次に、パケット作成部６５（図５参照）が作成する送信パケットのフォーマットについて説明する。

図９は、送信パケット７５のフォーマットについて説明するための模式図である。
図９に示すように、送信パケット７５は、データ識別フィールド７５ａ、機器情報フィールド７５ｂ、カウント値フィールド７５ｃ、認識信号フィールド７５ｄ、及びデータフィールド７５ｅの各フィールドを有する。

データ識別フィールド７５ａは、この送信パケット７５に含まれる情報がセンサ５３の測定データと運用情報のどちらであるかを識別する１ビットのフィールドである。例えば、送信パケット７５に測定データが含まれる場合には、パケット作成部６５によってデータ識別フィールド７５ａに「０」がセットされる。また、送信パケット７５に運用情報が含まれる場合には、パケット作成部６５によってデータ識別フィールド７５ａに「１」がセットされる。なお、運用情報には、例えば、発電素子３１の発電量を示す発電情報や、蓄電素子３２の残量を示す残量情報等が含まれる。

また、機器情報フィールド７５ｂは、複数のセンサデバイス３０の各々を識別する識別子が格納されるフィールドである。その識別子に基づいて、ゲートウェイ装置７１が送信パケット７５の送信元を特定する。

カウント値フィールド７５ｃは、送信パケット７５の送信回数等が格納されるフィールドである。

そして、認識信号フィールド７５ｄは、第１のセンサモジュール５１と第２のセンサモジュール５２の各々がセンサデバイス３０に装着されているかどうかを示すフィールドである。その認識信号フィールド７５ｄのビット数は、センサデバイス３０に装着可能なセンサモジュール５１、５２の最大個数に等しく、各ビットにセンサモジュール５１、５２が割り当てられる。

この例のようにセンサデバイス３０に装着可能なセンサモジュール５１、５２の最大個数が２個の場合には、認識信号フィールド７５ｄのビット数は２となる。そして、認識信号ＳＲＡがハイレベルの場合には認識信号フィールド７５ｄの下位１ビットに「１」がセットされ、認識信号ＳＲＡがローレベルの場合には当該ビットに「０」にセットされる。

同様に、認識信号ＳＲＢがハイレベルの場合には認識信号フィールド７５ｄの上位１ビットに「１」がセットされ、認識信号ＳＲＢがローレベルの場合には当該ビットに「０」がセットされる。

データフィールド７５ｅは、センサ５３の測定データが格納されるフィールドであり、センサ識別フィールド７５ｆとセンサデータフィールド７５ｇとを有する。

センサ識別フィールド７５ｆは、後続のセンサデータフィールド７５ｇに対応するセンサ５３を識別する識別子が格納されるフィールドである。そして、センサデータフィールド７５ｇには、その識別子で識別されるセンサ５３の測定データが格納される。

図９では、図８の例と同様に、センサデバイス３０に第１のセンサモジュール５１のみが装着されており、Ａ－１、Ａ－２、Ａ－３、Ａ－４、Ａ－７の各センサ５３が第１のセンサモジュール５１にある場合を例示している。

このようにセンサ５３の識別子とその測定データとを送信パケット７５に包含させることで、その送信パケット７５を受信したゲートウェイ装置７１が各センサ５３とその測定データとを対応付けて管理することができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、リスト３９の更新をセンサデバイス３０が行ったが、本実施形態ではその更新作業をゲートウェイ装置が行う。
＜システム構成＞
図１０は、本実施形態に係るセンサシステム８０のシステム構成図である。

このセンサシステム８０は、複数のセンサデバイス３０、ゲートウェイ装置９０、及び端末１２０を有する。

このうち、センサデバイス３０は、第１実施形態の図３のハードウェア構成を有するデバイスである。なお、センサデバイス３０が備える制御マイコン３５の構成は、図３や図５で説明したのと同様であるため、その説明は省略する。

一方、ゲートウェイ装置９０は、各センサデバイス３０から無線送信されるセンサ５３の測定データを収集したり、各センサデバイス３０に各種の指示を行ったりするネットワーク装置である。本実施形態では、インターネット等のネットワーク９５を介してゲートウェイ装置９０に管理サーバ９６を接続し、その管理サーバ９６が各センサデバイス３０の測定データを管理する。

また、端末１２０は、作業者が操作するスマートフォンやタブレット端末等の可搬型の情報処理装置である。

＜ゲートウェイ装置の構成＞
図１１は、ゲートウェイ装置９０のハードウェア構成図である。
このゲートウェイ装置９０は、各センサデバイス３０を管理する管理プログラムを実行するネットワーク装置であり、記憶部９７、メモリ９８、プロセッサ９９、無線部１００、及びネットワークインターフェース１０１を備える。これらの各部はバス１０２によって相互に接続される。

このうち、記憶部９７は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の二次記憶装置であり、管理プログラム１０３、センサライブラリ１０４、及びデバイスドライバライブラリ１０５を記憶する。

管理プログラム１０３は、複数のセンサデバイス３０の各々を管理するためのプログラムである。また、センサライブラリ１０４は、第１のセンサモジュール５１や第２のセンサモジュール５２に搭載可能な全てのセンサ５３の種類を網羅したリストである。また、デバイスドライバライブラリ１０５は、これら全てのセンサ５３のデバイスドライバが格納されたライブラリである。

一方、メモリ９８は、ＤＲＡＭ等のようにデータを一時的に記憶するハードウェアであって、その上に前述の管理プログラム１０３が展開される。

プロセッサ９９は、自装置の各部を制御したり、メモリ９８と協働して管理プログラム１０３を実行したりするＣＰＵ等のハードウェアである。

無線部１００は、各センサデバイス３０から送信された送信パケット７５（図９参照）を受信したり、各センサデバイス３０に各種の指示を無線で送信したりするＲＦモジュールである。第１実施形態と同様に、各センサデバイス３０とゲートウェイ装置９０との間の無線通信のプロトコルとしてはＢＬＥやＬｏＲａ等がある。更に、その無線部１００には、無線を送受信するためのアンテナ１００ａが設けられる。

ネットワークインターフェース１０１は、ゲートウェイ装置９０をネットワーク９５に接続するためのインターフェースである。
次に、本実施形態に係るゲートウェイ装置９０の機能構成について説明する。
図１２は、ゲートウェイ装置９０の機能構成図である。

図１２に示すように、ゲートウェイ装置９０は、通知部１１０、指示部１１１、及び決定部１１２を備える。これらの各部は、メモリ９８とプロセッサ９９が協働して管理プログラム１０３を実行することにより実現される。

このうち、通知部１１０は、送信パケット７５（図９参照）の認識信号フィールド７５ｄに変化があるかを検知する。そして、変化があった場合には、通知部１１０は、センサモジュール５１、５２に設けられているセンサ５３の種類を送信するように依頼する送信依頼を端末１２０に通知する。

そして、指示部１１１は、リスト３９を更新するようにリスト作成部６３（図５参照）に指示をする機能ユニットである。また、決定部１１２は、センサ５３から測定データを読み出すセンシング間隔を決定する機能ユニットである。

＜端末の構成＞
図１３は、本実施形態に係る端末１２０のハードウェア構成図である。
図１３に示すように、端末１２０は、記憶部１２１、メモリ１２２、プロセッサ１２３、入力部１２４、表示部１２５、及び無線部１２６を備える。これらの各部はバス１２７によって相互に接続される。

このうち、記憶部１２１は、ＲＯＭ等の二次記憶装置であり、本実施形態に係る端末制御プログラム１２８を記憶する。

メモリ１２２は、ＤＲＡＭ等のようにデータを一時的に記憶するハードウェアであって、その上に端末制御プログラム１２８が展開される。

プロセッサ１２３は、メモリ１２２と協働して端末制御プログラム１２８を実行するＣＰＵ等のハードウェアである。このように端末制御プログラム１２８を実行することにより、入力部１２４や無線部１２６等の各部の動作が制御されることになる。

入力部１２４は、作業者の入力操作を受け付けるタッチパネルやキーボード等の入力デバイスである。そして、表示部１２５は、作業者に対して各種の情報を表示する液晶ディスプレイ等の表示デバイスである。

更に、無線部１２６は、第２の送信部の一例であり、ゲートウェイ装置９０と端末１２０とを無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）で接続するＲＦモジュールである。なお、その無線部１２６には、無線を送受信するためのアンテナ１２６ａが設けられる。

＜管理方法＞
次に、本実施形態に係るセンサデバイス３０の管理方法について説明する。
図１４は、本実施形態に係る管理方法について示すシーケンス図である。
以下では、作業者Uがセンサデバイス３０に第１のセンサモジュール５１を取り付ける場合を例にして説明する。

まず、ステップＳ３０において、作業者Uが、センサデバイス３０に第１のセンサモジュール５１を装着する。

これにより、ステップＳ３１において、認識信号ＳＲＡがローレベルからハイレベルに変化することになる。なお、センサデバイス３０から第１のセンサモジュールを取り外した場合には、認識信号ＳＲＡがハイレベルからローレベルに変化する。

その結果、ステップＳ３２において、送信パケット７５（図９参照）の認識信号フィールド７５ｄの情報が変化する。センサデバイス３０に第１のセンサモジュール５１を装着した場合には、認識信号フィールド７５ｄのうち、第１のセンサモジュール５１に対応するビットが「０」から「１」に変化する。これとは逆に、センサデバイス３０から第１のセンサモジュール５１を取り外した場合には、当該ビットが「１」から「０」に変化することになる。

このようなビットの変化を受けて、ステップＳ３３において、通知部１１０が、端末１２０に送信依頼を通知する。送信依頼の内容は、センサデバイス３０に第１のセンサモジュール５１が装着された場合と取り外された場合とで異なる。例えば、第１のセンサモジュール５１が装着された場合には、通知部１１０は、その送信依頼において、第１のセンサモジュール５１に設けられているセンサ５３の種類を送信するように依頼する。一方、第１のセンサモジュール５１が取り外された場合には、通知部１１０は、その送信依頼において、取り外されたセンサ５３の種類を送信するように依頼する。

次に、ステップＳ３４に移り、端末１２０の入力部１２４が、作業者に各種の情報の入力を要求する。例えば、第１のセンサモジュール５１が装着された場合には、入力部１２４は、その第１のセンサモジュール５１に設けられているセンサ５３の種類の入力を作業者Uに要求する。一方、第１のセンサモジュール５１が取り外された場合には、入力部１２４は、取り外したセンサ５３の種類を入力するように作業者Uに要求する。

次に、ステップＳ３５に移り、作業者Uが、センサ５３の種類を入力部１２４に入力する。

続いて、ステップＳ３６に移り、端末１２０の無線部１２６が、ステップＳ３３の送信依頼に対する応答をゲートウェイ装置９０に返す。例えば、無線部１２６は、作業者Uが入力したセンサ５３の種類をその応答としてゲートウェイ装置９０に返す。

次に、ステップＳ３７に移り、ゲートウェイ装置９０が各種の処理を行う。その処理としては、例えば、第１のセンサモジュール５１に設けられたセンサ５３が登録済であるかどうかを認証する処理が含まれる。

また、第１のセンサモジュール５１が装着された場合には、デバイスドライバライブラリ１０５のうち、第１のセンサモジュール５１のセンサ５３のデバイスドライバに対応するものを特定する処理も本ステップで行われる。

次いで、ステップＳ３８に移り、ゲートウェイ装置９０の決定部１１２が、センサ５３から測定データを読み出すセンシング間隔Ｔを決定する決定処理を行う。

次に、ステップＳ３９に移り、指示部１１１が、ステップＳ３６の応答内容を基にして、リスト作成部６３に対してリスト３９を更新するように指示する。例えば、第１のセンサモジュール５１が新たに装着された場合には、指示部１１１は、その第１のセンサモジュール５１に含まれるセンサ５３をリスト３９に追加するようにリスト作成部６３（図５参照）に指示する。これと共に、指示部１１１は、センサ５３のデバイスドライバをセンサデバイス３０に送信する。

一方、第１のセンサモジュール５１が取り外された場合には、指示部１１１は、第１のセンサモジュール５１に設けられていたセンサ５３をリスト３９から削除するようにリスト作成部６３（図５参照）に指示する。

次に、ステップＳ４０に移り、指示部１１１が、リスト３９にあるセンサ５３から測定データを読み出すセンシング間隔を、ステップＳ３８で決定した間隔Tに変更するように読出部６４に指示する。

この後は、そのセンシング間隔Ｔで読出部６４が各センサ５３から測定データを読み出すと共に、各センサ５３の測定データや運用情報を含む送信パケット７５（図９参照）を無線部３４がセンシング間隔Ｔで無線送信する。

以上により、本実施形態に係るセンサデバイス３０の管理方法の基本ステップを終了する。

上記した本実施形態によれば、ステップＳ３９において、ゲートウェイ装置９０がセンサデバイス３０にリスト３９を更新するように指示する。各センサモジュール５１、５２に搭載可能なセンサ５３の数が５０個や１００個を超えると、図８のステップＳ１の初期設定でリスト３９に登録するセンサの数も増え、センサデバイス３０のメモリ使用量が増えてしまう。これに対し、本実施形態のようにゲートウェイ装置９０がセンサデバイス３０にリスト３９の更新を指示するようにすると、センサデバイス３０が全てのセンサ５３のリスト３９を保持する必要がなくなる。これにより、センサデバイス３０のメモリ使用量を抑えることができる。

また、本実施形態では、ステップＳ３９においてゲートウェイ装置９０がセンサデバイス３０にセンサ５３のデバイスドライバを送信する。そのため、各センサモジュール５１、５２に搭載可能なセンサ５３の全てのデバイスドライバをセンサデバイス３０が保持する必要がなくなり、センサデバイス３０のメモリ使用量を更に抑えることができる。

ところで、前述のステップＳ３８ではゲートウェイ装置９０がセンシング間隔を決定したが、そのセンシング間隔が短すぎると各センサ５３へのアクセスが頻繁に発生し、センサデバイス３０の消費電力が増加してしまう。

そのため、センシング間隔は、発電素子３１の発電電流や蓄電素子３２の残量等を加味しながら、センサデバイス３０における消費電力が安定するように決定されるのが好ましい。そこで、発電素子３１の発電電流と、蓄電素子３２の残量について説明する。

図１５（ａ）は、センサデバイス３０が置かれている環境の照度と、発電素子３１の発電電流との関係を示す模式図である。

図１５（ａ）に示すように、照度と発電電流とは略比例しているため、照度から発電電流を推定することができる。そこで、この例では複数のセンサ５３（図３参照）のうちの一つとして照度センサを用い、その照度センサが示す照度に基づいて決定部１１２が発電素子３１の発電電流を推定する。

一方、図１５（ｂ）は、蓄電素子３２の蓄電電位と残量との関係を示す模式図である。

図１５（ｂ）に示すように、残量は蓄電電位に対して略線形に増加する。例えば、その蓄電電位が、デバイス動作可能な最小電位を示した時に残量を０％であるとし、最大電位を示した時に残量を１００％であるとする。このように設定することで、残量０％と残量１００％との間の範囲が、デバイスが動作可能な範囲となる。そこで、この例では蓄電素子３２の蓄電電位をセンサデバイス３０がモニタし、その値を運用情報としてセンサデバイス３０がゲートウェイ装置９０に送信する。そして、その蓄電電位と発電電流に基づいて、決定部１１２がセンシング間隔を決定する。

なお、本実施形態のように発電素子３１として太陽電池を用いる場合には夜間に発電を行うことができないため、夜間に蓄電素子３２の残量が枯渇しないように措置するのが好ましい。これについて図１６を参照して説明する。

図１６は、発電素子３１の発電電流と蓄電素子３２の残量の各々の時間変化を示す模式図である。

図１６に示すように、昼間においては、発電素子３１が発電を行うことができるため、蓄電素子３２の残量は時間と共に増加する。

これに対し、夜間においては、発電素子３１が発電を行うことができず、各センサ５３等によって電力が消費されるため、蓄電素子３２の残量は時間と共に減少する。

この場合、例えば夜の終わりで蓄電素子３２の残量が枯渇しないようにすることで、昼夜を問わずにセンサデバイス３０を安定して駆動することができる。

また、センサデバイス３０の消費電力は、使用するセンサ５３によっても異なる。これについて図１７を参照して説明する。
図１７は、センサ５３ごとの消費電力を示す模式図である。

図１７に示すように、風速センサやＣＯ_２センサは、他のセンサと比較して消費電力が大きい。センシング間隔を決定する場合には、このようなセンサ５３ごとの消費電力の相違を加味して、蓄電素子３２の残量が枯渇しないようにするのが好ましい。

図１８は、これを加味してゲートウェイ装置９０が行うセンシング間隔の決定方法を示すフローチャートである。本実施形態では以下のようにこのフローチャートを定期的に実行することでセンシング間隔を決定する。

まず、ステップＳ５０において、前述の認識信号ＳＲＡや認識信号ＳＲＢが変化した場合に、指示部１１１（図１２参照）がリスト作成部６３（図５参照）に対してリスト３９を更新するように指示する。なお、認識信号ＳＲＡ、ＳＲＢが変化したかどうかは、指示部１１１が認識信号フィールド７５ｄ（図９参照）を参照することにより判断可能である。

次に、ステップＳ５１に移り、発電素子３１の発電電流が基準値以上であるかどうかを決定部１１２が判断する。その基準値は、昼間に発電が行われているかどうかの判断の基準となる値である。例えば、発電電流が基準以上の場合には昼間であり、発電電流が基準値よりも低い場合には夜間であると判断できる。

なお、送信パケット７５に含まれる情報が運用情報である場合には、発電素子３１の発電電流を示す発電情報がその運用情報に含まれる。よって、決定部１１２は、その発電情報を参照することにより、発電素子３１の発電電流が基準値以上であるかどうかを判断できる。また、その発電情報として、前述のようにセンサデバイス３０が置かれている環境の照度を採用してもよい。
ここで、ＹＥＳと判断された場合には、昼間に発電が行われていることになる。

よって、この場合には、ステップＳ５２に移り、夜間にセンサデバイス３０を駆動する電力を今のうちに蓄電素子３２に蓄電するために、決定部１１２が、蓄電素子３２の残量が増えるようにセンシング間隔を決定する。その決定は、発電情報に含まれる発電素子３１の発電電流や、センサ５３ごとの消費電力の相違（図１７参照）を加味して行われる。そして、指示部１１１が、センシング間隔を決定後の間隔に変更するようにセンサデバイス３０に指示する。

これにより、夜間にセンサデバイス３０を駆動するのに十分な電力が蓄電素子３２に蓄電され、夜間のうちに蓄電素子３２の残量が枯渇するのを防止できる。

一方、ステップＳ５１においてＮＯと判断された場合には、センサデバイス３０が夜間に運用されていることになる。よって、この場合には、ステップＳ５３に移り、決定部１１２が、蓄電素子３２の残量を加味しつつ、その残量が夜間のうちに枯渇しないようにセンシング間隔を決定する。なお、送信パケット７５に含まれる情報が運用情報である場合には、蓄電素子３２の残量を示す残量情報がその運用情報に含まれる。よって、決定部１１２は、その残量情報を参照することによりセンシング間隔を決定できる。なお、残量情報として、図１５（ｂ）のように蓄電電位を採用する。

更に、ステップＳ５２と同様に、本ステップにおいても、センサ５３ごとの消費電力の相違を加味してセンシング間隔を決定する。そして、指示部１１１が、センシング間隔を決定後の間隔に変更するようにセンサデバイス３０に指示する。

上記のようにステップＳ５２やステップＳ５３を行った場合には、ステップＳ５４に移る。ステップＳ５４においては、指示部１１１が認識信号フィールド７５ｄを参照することにより、前述の認識信号ＳＲＡや認識信号ＳＲＢが変化したかどうかを判断する。

ここでＹＥＳと判断された場合には、センサデバイス３０のセンサモジュール５１、５２が着脱された可能性があるため、ステップＳ５０からやり直す。

一方、ステップＳ５４でＮＯと判断された場合には、センサモジュール５１、５２は着脱されていないため、ステップＳ５０をスキップしてステップＳ５１に戻る。
以上により、センシング間隔の決定方法の基本ステップを終了する。

上記したセンシング間隔の決定方法によれば、ステップＳ５２やステップＳ５３において蓄電素子３２の残量が枯渇しない間隔にセンシング間隔を決定するため、昼夜を問わずにセンサデバイス３０を安定して運用できる。

また、ステップＳ５１において、発電電流が基準値以上かどうかを判断することにより、現在の時間帯が昼間と夜間のどちらかを判断できる。これにより、昼間の場合（ステップＳ５２）と夜間の場合（ステップＳ５３）の各々に適したセンシング間隔を決定することができる。
以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１） 一以上のセンサを備えたセンサモジュールが着脱されるコネクタと、
前記コネクタへの前記センサモジュールの装着を認識する認識部と、
前記センサモジュールの装着が認識された場合に、前記センサモジュールに含まれる前記センサの探索を行う探索部と、
前記探索部によって探索された前記センサのリストを作成する作成部と、
前記リストに含まれる前記センサから測定データを読み出す読出部と、
を有することを特徴とするセンサデバイス。
（付記２） 信号線と、
正電圧が印加された電源線と、
一端が接地され、かつ他端が前記信号線に接続された抵抗素子とを更に有し、
前記コネクタに前記センサモジュールが装着されたときに前記信号線と前記電源線とが電気的に接続されて前記信号線が前記正電圧にプルアップされ、前記コネクタから前記センサモジュールが外されたときに前記信号線が接地電位にプルダウンされ、
前記認識部は、前記信号線が前記正電圧のときに前記センサモジュールの装着を認識し、前記信号線が前記接地電位のときに前記コネクタに前記センサモジュールが装着されていないと認識することを特徴とする付記１に記載のセンサデバイス。
（付記３） 前記探索部は、前記認識部が前記センサモジュールの装着を認識していない場合には、前記探索を行わないことを特徴とする付記１に記載のセンサデバイス。
（付記４） 前記読出部は、前記認識部が前記センサモジュールの装着を認識していない場合には、前記測定データを読み出さないことを特徴とする付記１に記載のセンサデバイス。
（付記５） 前記探索を行った後に、前記認識部が前記センサモジュールの装着を認識している状態が継続しているときには、前記探索部は、新たな前記探索を行わないことを特徴とする付記１に記載のセンサデバイス。
（付記６） 前記センサを識別する識別子と、前記センサから読み出された前記測定データとを無線送信する送信部を更に有することを特徴とする付記１に記載のセンサデバイス。
（付記７） センサデバイス、ゲートウェイ装置、及び端末を備えたセンサシステムであって、
前記センサデバイスは、
一以上のセンサを備えたセンサモジュールが着脱されるコネクタと、
前記センサのリストを作成する作成部と、
前記リストにある前記センサから測定データを読み出す読出部と、
前記センサモジュールが装着されているかどうかを示す情報を前記ゲートウェイ装置に送信する第１の送信部とを有し、
前記ゲートウェイ装置は、
前記情報に変化があったときに、前記センサモジュールに設けられている前記センサの種類を送信するように依頼する送信依頼を前記端末に通知する通知部と、
前記送信依頼に対する応答に基づいて前記リストを更新するように前記作成部に指示する指示部とを有し、
前記端末は、
前記送信依頼を受けたときに、前記センサモジュールに設けられている前記センサの前記種類の入力を作業者に要求する入力部と、
前記入力部に入力された前記センサの前記種類を前記応答として前記ゲートウェイ装置に送信する第２の送信部とを有することを特徴とするセンサシステム。
（付記８） 前記指示部は、前記リストにある前記センサから前記測定データを読み出すセンシング間隔を前記センサデバイスに指示することを特徴とする付記７に記載のセンサシステム。
（付記９） 前記センサデバイスは、
前記センサを駆動する蓄電素子と、
前記蓄電素子を充電する発電素子とを有し、
前記第１の送信部は、前記蓄電素子の残量を示す残量情報と、前記発電素子の発電電流を示す発電情報とを前記ゲートウェイ装置に通知し、
前記指示部は、前記残量情報と前記発電情報とに基づいて、前記センシング間隔を前記蓄電素子の前記残量が枯渇しない間隔に更新するように前記センサデバイスに指示することを特徴とする付記７に記載のセンサシステム。
（付記１０） 前記発電素子は太陽電池であり、
前記発電情報は、前記センサデバイスが置かれている環境の照度であることを特徴とする付記９に記載のセンサシステム。
（付記１１） 前記残量情報は、前記蓄電素子の蓄電電位であることを特徴とする付記９に記載のセンサシステム。
（付記１２） 前記指示部は、
前記発電情報が示す前記発電電流が基準値以上の場合には、前記センシング間隔を、前記蓄電素子の残量が増える間隔に更新するように指示し、
前記発電情報が示す前記発電電流が前記基準値よりも少ない場合には、前記センシング間隔を、前記蓄電素子の前記残量が夜間のうちに枯渇しない間隔に更新するように前記センシングデバイスに指示することを特徴とする付記９に記載のセンサシステム。

１…センサシステム、１０…センサデバイス、１１…発電素子、１２…蓄電素子、１３…電源制御回路、１４…ＲＦモジュール、１５…制御マイコン、１６…センサモジュール、１６ａ～１６ｃ…センサ、２０…ゲートウェイ装置、２１…ネットワーク、２２…管理サーバ、２５…第１のコネクタ、２６…第２のコネクタ、３０…センサデバイス、３１…発電素子、３２…蓄電素子、３３…電源制御回路、３４…無線部、３４ａ…アンテナ、３５…制御マイコン、３６…メモリ、３９…リスト、３９ａ…センサリスト、３９ｂ…センサリスト、４１…第１の着脱部、４２…第２の着脱部、４３…デバイス側コネクタ、４３ａ…電源端子、４３ｂ…接地端子、４３ｃ…データ信号端子、４３ｄ…認識信号端子、４４…電源線、４５…接地線、４６…データ信号線、４７…認識信号線、４８…抵抗素子、５１…第１のセンサモジュール、５２…第２のセンサモジュール、５３…センサ、５４…センサ側コネクタ、５４ａ…電源端子、５４ｂ…接地端子、５４ｃ…データ信号端子、５４ｄ…認識信号端子、５５…電源線、５６…接地線、５７…データ信号線、５８…ジャンパ配線、６１…認識部、６２…探索部、６３…リスト作成部、６４…読出部、６５…パケット作成部、６６…制御部、７０…センサシステム、７１…ゲートウェイ装置、７２…ネットワーク、７３…管理サーバ、７５ａ…データ識別フィールド、７５ｂ…機器情報フィールド、７５ｃ…カウント値フィールド、７５ｄ…認識信号フィールド、７５ｅ…データフィールド、７５ｆ…センサ識別フィールド、７５ｇ…センサデータフィールド、８０…センサシステム、９０…ゲートウェイ装置、９５…ネットワーク、９６…管理サーバ、９７…記憶部、９８…メモリ、９９…プロセッサ、１００…無線部、１００ａ…アンテナ、１０１…ネットワークインターフェース、１０２…バス、１０３…管理プログラム、１０４…センサライブラリ、１０５…デバイスドライバライブラリ、１１０…通知部、１１１…指示部、１１２…決定部、１２０…端末、１２１…記憶部、１２２…メモリ、１２３…プロセッサ、１２４…入力部、１２５…表示部、１２６…無線部、１２６ａ…アンテナ、１２７…バス、１２８…端末制御プログラム。

Claims (10)

1. センサデバイス、ゲートウェイ装置、及び端末を備えたセンサシステムであって、
   前記センサデバイスは、
   一以上のセンサを備えたセンサモジュールが着脱されるコネクタと、
   前記センサのリストを作成する作成部と、
   前記リストにある前記センサから測定データを読み出す読出部と、
   前記センサモジュールが装着されているかどうかを示す情報を前記ゲートウェイ装置に送信する第１の送信部と、
   前記センサを駆動する蓄電素子と、
   前記蓄電素子を充電する発電素子とを有し、
   前記ゲートウェイ装置は、
   前記情報に変化があったときに、前記センサモジュールに設けられている前記センサの種類を送信するように依頼する送信依頼を前記端末に通知する通知部と、
   前記送信依頼に対する応答に基づいて前記リストを更新するように前記作成部に指示する指示部とを有し、
   前記端末は、
   前記送信依頼を受けたときに、前記センサモジュールに設けられている前記センサの前記種類の入力を作業者に要求する入力部と、
   前記入力部に入力された前記センサの前記種類を前記応答として前記ゲートウェイ装置に送信する第２の送信部とを有し、
   前記指示部は、前記リストにある前記センサから前記測定データを読み出すセンシング間隔を前記センサデバイスに指示し、
   前記第１の送信部は、前記蓄電素子の残量を示す残量情報と、前記発電素子の発電電流を示す発電情報とを前記ゲートウェイ装置に通知し、
   前記指示部は、前記残量情報と前記発電情報とに基づいて、前記センシング間隔を前記蓄電素子の前記残量が枯渇しない間隔に更新するように前記センサデバイスに指示することを特徴とするセンサシステム。
2. 前記センサデバイスは、
   前記コネクタへの前記センサモジュールの装着を認識する認識部と、
   前記センサモジュールの装着が認識された場合に、前記センサモジュールに含まれる前記センサの探索を行う探索部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載のセンサシステム。
3. 前記センサデバイスは、
   信号線と、
   正電圧が印加された電源線と、
   一端が接地され、かつ他端が前記信号線に接続された抵抗素子とを更に有し、
   前記コネクタに前記センサモジュールが装着されたときに前記信号線と前記電源線とが電気的に接続されて前記信号線が前記正電圧にプルアップされ、前記コネクタから前記センサモジュールが外されたときに前記信号線が接地電位にプルダウンされ、
   前記認識部は、前記信号線が前記正電圧のときに前記センサモジュールの装着を認識し、前記信号線が前記接地電位のときに前記コネクタに前記センサモジュールが装着されていないと認識することを特徴とする請求項２に記載のセンサシステム。
4. 前記探索部は、前記認識部が前記センサモジュールの装着を認識していない場合には、前記探索を行わないことを特徴とする請求項２に記載のセンサシステム。
5. 前記読出部は、前記認識部が前記センサモジュールの装着を認識していない場合には、前記測定データを読み出さないことを特徴とする請求項２に記載のセンサシステム。
6. 前記探索を行った後に、前記認識部が前記センサモジュールの装着を認識している状態が継続しているときには、前記探索部は、新たな前記探索を行わないことを特徴とする請求項２に記載のセンサシステム。
7. 前記センサデバイスは、
   前記センサを識別する識別子と、前記センサから読み出された前記測定データとを無線送信する送信部を更に有することを特徴とする請求項１に記載のセンサシステム。
8. 前記発電素子は太陽電池であり、
   前記発電情報は、前記センサデバイスが置かれている環境の照度であることを特徴とする請求項１に記載のセンサシステム。
9. 前記残量情報は、前記蓄電素子の蓄電電位であることを特徴とする請求項１に記載のセンサシステム。
10. 前記指示部は、
    前記発電情報が示す前記発電電流が基準値以上の場合には、前記センシング間隔を、前記蓄電素子の残量が増える間隔に更新するように指示し、
    前記発電情報が示す前記発電電流が前記基準値よりも少ない場合には、前記センシング間隔を、前記蓄電素子の前記残量が夜間のうちに枯渇しない間隔に更新するように前記センサデバイスに指示することを特徴とする請求項１に記載のセンサシステム。

Images