WO2014010436A1 - センサタグ、および、センサネットワークシステム - Google Patents

センサタグ、および、センサネットワークシステム Download PDF

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春田一政
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a sensor tag that wirelessly transmits a sensor detection result, and a sensor network system in which a sensor tag and a tag reader are connected via a network.
  • Patent Document 1 a known resistor is connected in series to a device under test, a voltage value across the resistor is measured, and a current value flowing through the device under test is measured. Then, the quality of the device under test is determined based on the current value.
  • a device for determining a defect of a solar cell element included in a solar cell module and information for instructing replacement of a solar cell element determined to be defective by the device are transmitted via a network.
  • An apparatus for communicating is disclosed.
  • the sensor tag may include a sensor module, a wireless communication module, and a battery.
  • a sensor module a sensor module in which a load fluctuates due to detection, such as a sensor using a temperature sensitive resistance element or a magnetoresistive element, or a sensor sensor that outputs a detection signal is used.
  • the sensor may not be detected due to the battery running out.
  • the load (resistance value) of the sensor module is extremely small compared to the load (resistance value) of the wireless communication module, a large current flows through the sensor module, which significantly shortens the battery life. End up.
  • a battery having a large capacity and a long life is used, but in this case, the battery cost increases.
  • an object of the present invention is to realize a sensor tag and a sensor network system in which a user of a sensor network can use the sensor network after accurately grasping the battery remaining amount and battery life of the sensor tag. Accordingly, it is possible to prevent the detection by the sensor from becoming impossible due to the battery running out during use of the sensor tag without using a battery having a large capacity and a long life.
  • the sensor tag of the present invention includes a sensor, a communication unit, a battery, a detection unit, and a control unit.
  • the sensor detects an environmental state.
  • the communication unit transmits environmental information based on the result detected by the sensor.
  • the battery is connected to at least the sensor and the communication unit.
  • a detection part detects the circuit information regarding the electric current value which flows into a sensor from a battery.
  • the control unit causes the communication unit to transmit environment information.
  • the sensor network system of the present invention includes a sensor tag and a tag reader.
  • the sensor tag includes a sensor, a communication unit, a battery, a detection unit, and a control unit.
  • the sensor detects an environmental state.
  • the communication unit transmits environmental information based on the result detected by the sensor.
  • the battery is connected to at least the sensor and the communication unit.
  • a detection part detects the circuit information regarding the electric current value which flows into a sensor from a battery.
  • the control unit causes the communication unit to transmit environment information and circuit information.
  • the tag reader includes a communication unit, a control unit, and a notification unit.
  • the communication unit receives environmental information and circuit information from the sensor tag.
  • the control unit performs processing based on the environment information received by the communication unit, and acquires information on the remaining battery level based on the circuit information received by the communication unit.
  • the notification unit notifies information related to the remaining battery level acquired by the control unit.
  • the sensor tag detection unit preferably includes a resistor connected in series to the sensor.
  • a voltage detection unit detects a voltage value applied from the battery to the resistor.
  • the current detection unit detects a current value flowing from the battery to the sensor based on the voltage value detected by the voltage detection unit and the known resistance value of the resistor.
  • the total current consumption estimation unit estimates the total current consumption value of the sensor tag based on the current value detected by the current detection unit and the current consumption value of the known communication unit.
  • the battery remaining amount estimating means estimates the remaining battery capacity based on the total current consumption value estimated by the total current consumption estimating means and the known battery capacity value of the battery.
  • the sensor tag or tag reader notifies the information about the remaining battery level of the sensor tag, so that the user of the sensor network system can check and grasp the remaining battery level of the sensor tag.
  • the user can take measures according to the remaining battery level on the sensor tag, and the battery can run out while using the sensor tag without using a battery with a large capacity and a long life. It becomes possible to prevent the detection by the sensor from being disabled.
  • FIG. 1 is a block diagram of a sensor network system according to a first embodiment of the present invention. It is a block diagram of a sensor network system concerning a 2nd embodiment of the present invention.
  • the sensor network system according to the first embodiment includes a sensor tag 2 and a tag reader 3.
  • FIG. 1A is a block diagram of a tag reader 3 constituting the sensor network system according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a block diagram of the sensor tag 2 constituting the sensor network system according to the first embodiment.
  • the sensor tag 2 and the tag reader 3 communicate with each other using a known RFID technology.
  • the sensor tag 2 wirelessly transmits a detection result (hereinafter referred to as environment information) of a sensor 28A, which will be described later, and a detection result (hereinafter referred to as circuit information) of a current value flowing from the battery 29, which will be described later, to the sensor 28A.
  • environment information a detection result
  • circuit information a detection result of a current value flowing from the battery 29, which will be described later
  • the tag reader 3 receives the detection result transmitted from the sensor tag 2, acquires information on the remaining amount of the battery 29 based on the detection result of the current value flowing through the sensor 28A, and sends the information to the user of the sensor network system. Inform.
  • a tag reader 3 shown in FIG. 1A includes an antenna 31, an RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit) 32, an MCU (Micro Control Unit) 35, a display unit 38, and an IF (InterFace unit) 39. Yes.
  • RFIC Radio Frequency Integrated Circuit
  • MCU Micro Control Unit
  • IF InterFace unit
  • the RFIC 32 includes a transmission / reception circuit 33 and a modulation / demodulation circuit 34.
  • the transmission / reception circuit 33 performs wireless communication with the sensor tag 2 via the antenna 31.
  • the modem circuit 34 modulates the transmission signal and demodulates the reception signal. Note that the RFIC 32 and the antenna 31 constitute a communication unit of the tag reader 3 in the present embodiment.
  • the MCU 35 includes a control circuit 36 and a memory 37.
  • the control circuit 36 outputs various commands to the modulation / demodulation circuit 34 as serial signals.
  • the modem circuit 34 modulates the command into a transmission signal and transmits it to the sensor tag 2.
  • the control circuit 36 reads environmental information and circuit information acquired by the sensor tag 2 from the demodulated signal input from the modem circuit 34.
  • the control circuit 36 performs the process according to the content of environmental information and circuit information, and acquires the information (battery residual value and battery lifetime) regarding the residual amount of the battery 29 based on at least circuit information.
  • the memory 37 stores environment information and circuit information read by the control circuit 36.
  • the display unit 38 displays (notifies) information regarding the remaining amount of the battery 29 acquired by the control circuit 36.
  • the IF 39 communicates with an external circuit via a cable, and inputs / outputs environment information and circuit information stored in the memory 37, a command signal from the external circuit, and the like with the external circuit.
  • the MCU 35 corresponds to the control unit of the tag reader 3 in the present embodiment.
  • the display unit 38 corresponds to the notification unit in the present embodiment.
  • 1B includes an antenna 21, an RFIC 22, an MCU 25, a sensor 28 ⁇ / b> A, a resistor 28 ⁇ / b> B, and a battery 29.
  • the sensor 28A is, for example, a temperature sensor, a humidity sensor, or the like, and detects the environmental state by changing its own resistance value according to the environmental state value such as ambient temperature and humidity.
  • the resistor 28B has a resistance value of about 100 k ⁇ , for example, and is connected in series with the sensor 28A to the power supply line between the battery 29 and the ground. The resistor 28B corresponds to the detection unit in this embodiment.
  • the RFIC 22 and the MCU 25 are connected in parallel with the sensor 28A and the resistor 28B, respectively, with respect to the power supply line between the battery 29 and the ground.
  • the RFIC 22 includes a transmission / reception circuit 23 and a modulation / demodulation circuit 24.
  • the transmission / reception circuit 23 performs wireless communication with the tag reader 3 via the antenna 21.
  • the modem circuit 24 modulates the transmission signal and demodulates the reception signal. Note that the RFIC 22 and the antenna 21 constitute a communication unit of the sensor tag 2 in the present embodiment.
  • the MCU 25 includes a control circuit 26 and a memory 27.
  • the control circuit 26 identifies a command from the demodulated signal input from the modulation / demodulation circuit 24 and performs processing according to the command. For example, if it is a response request command for circuit information, circuit information is acquired. If it is a response request command for environmental information, environmental information is acquired.
  • the control circuit 26 acquires circuit information and environmental information at a predetermined operation timing.
  • the MCU 25 corresponds to the control unit of the sensor tag 2 in this embodiment.
  • the control circuit 26 first detects the voltage across the sensor 28A and the voltage across the resistor 28B when acquiring environmental information. These voltage ratios are equal to the ratio between the resistance value of the sensor 28A and the resistance value of the resistor 28B. Next, the control circuit 26 calculates the resistance value of the sensor 28A from the resistance value of the resistor 28B and the voltage ratio. The resistance value of the sensor 28A changes according to the environmental state value. Then, the control circuit 26 estimates a corresponding environmental state value from the resistance value of the sensor 28A. Thereafter, the control circuit 26 transmits the acquired environmental state value to the tag reader 3 as environmental information.
  • the memory 27 includes a table or calculation indicating the correspondence between the voltage ratio between the voltage across the sensor 28A and the voltage across the resistor 28B and the environmental state value. It is advisable to store the formula in advance. Then, the control circuit 26 detects the voltage across the sensor 28A and the voltage across the resistor 28B, and uses a table or an arithmetic expression stored in the memory 27 for the environmental state value corresponding to the voltage ratio. Get it.
  • the environmental state value is transmitted to the tag reader 3 as the environmental information.
  • the environmental information the voltage across the sensor 28A and the voltage across the resistor 28B, the voltage ratio, and the resistance value of the sensor 28A. , Etc. may be transmitted.
  • the tag reader 3 may acquire the environmental state value from the received environmental information.
  • the control circuit 26 when acquiring the circuit information, performs a voltage detection process, a current detection process, an overall consumption current estimation process, and a battery remaining amount estimation process.
  • the voltage detection process is a process of detecting a voltage value applied from the battery 29 to the resistor 28B.
  • the current detection process is a process of detecting a current value flowing from the battery 29 to the sensor 28A based on the voltage value detected in the voltage detection process and the known resistance value of the resistor 28B.
  • the overall current consumption estimation process is a process for estimating the overall current consumption value of the sensor tag 2 based on the current value detected by the current detection process, the current consumption value of the known RFIC 22, and the current consumption value of the known MCU 25. is there.
  • the battery remaining amount estimation process is a process of estimating the battery remaining amount value and the battery life time based on the total consumption current value estimated in the overall consumption current estimation process and the known battery capacity value of the battery 29. That is, the control circuit 26 has functions of a voltage detection means, a current detection means, an overall consumption current estimation means, and a battery remaining amount estimation means.
  • control circuit 26 After acquiring the battery remaining value and the estimated value of the battery life time through these processes, the control circuit 26 transmits the acquired battery remaining value and the estimated value of the battery life time to the tag reader 3 as circuit information.
  • the memory 27 is preliminarily provided with a table and an arithmetic expression representing the correspondence relationship between the voltage across the resistor 28B and the battery remaining value and the estimated value of the battery life time. It is good to remember. Then, the control circuit 26 detects the voltage value across the resistor 28B, and uses a table or an arithmetic expression stored in the memory 27 for the battery remaining value and the estimated battery life time corresponding to the voltage value. It is good to get it.
  • the battery remaining value and the estimated value of the battery life time are transmitted to the tag reader 3 as the circuit information.
  • the circuit information the voltage value, the current value, and the overall consumption of the sensor tag 2 are shown.
  • a current value may be transmitted.
  • the tag reader 3 performs current detection processing, overall current consumption estimation processing, battery remaining amount estimation processing, etc. It is good to acquire an estimated value.
  • the sensor tag 2 acquires circuit information and environmental information and transmits them to the tag reader 3. Then, the tag reader 3 acquires the environmental state value detected by the sensor tag 2 and information related to the remaining battery level from the circuit information and environmental information, and displays at least information related to the remaining battery level on the display unit 38.
  • the user of the sensor network system can grasp the remaining battery level of the sensor tag 2 by confirming the display on the tag reader 3.
  • the user can take measures according to the remaining battery level on the sensor tag 2, and the battery 29 runs out during use of the sensor tag 2 without using a battery having a large capacity and a long life. Therefore, it is possible to prevent the detection by the sensor 28A from being disabled.
  • the combined resistance value of the series circuit composed of the sensor 28A and the resistor 28B is larger than the resistance value of the single sensor 28A. It will be big. For this reason, the value of the current flowing through the series circuit becomes small, and the effect that the life of the battery 29 can be extended is also obtained.
  • the resistance value of the resistor 28B is set to an appropriate value. If the resistance value of the resistor 28B is too large, the voltage applied to the sensor 28A becomes low and the sensor 28A may not operate. Conversely, if the resistance value of the resistor 28B is too small, the current flowing through the resistor 28B and the sensor 28A increases, and the life of the battery 29 can be extended by connecting the resistor 28B in series to the sensor 28A. This is because the effect is reduced.
  • the acquisition of circuit information and the transmission to the tag reader 3 are performed only in the initial operation of the sensor tag 2. You may make it perform transmission of circuit information. Even in that case, the user can be made aware that the sensor network system stops in a shorter time than expected, and the user can be encouraged to take appropriate measures.
  • the circuit information may be repeatedly acquired during the operation period of the sensor tag 2. In that case, by updating the circuit information on the remaining battery level of the battery 29 and transmitting the circuit information to the tag reader 3, the user can grasp the exact remaining battery level of the battery 29 by the user. When the remaining amount of the battery 29 becomes extremely low, it is possible to prompt the user to take appropriate measures.
  • acquisition of circuit information in the sensor tag 2 and transmission of circuit information to the tag reader 3 may be performed by transmitting a request signal from the tag reader 3 to the sensor tag 2, or the sensor tag 2 may perform autonomously.
  • the tag reader 3 may perform polling at a predetermined timing, and circuit information may be transmitted to the tag reader 3 every time the sensor tag 2 receives polling.
  • the sensor tag 2 may autonomously transmit circuit information to the tag reader 3 at intermittent time intervals.
  • the notification of the life of the battery 29 in the tag reader 3 is not limited to the display on the display unit 38, but may be performed by sound emission from the sound emission unit. Further, the life of the battery 29 may be notified by the sensor tag 2 instead of the tag reader 3, and the life of the battery 29 may be notified by both the tag reader 3 and the sensor tag 2.
  • the sensor network system according to the second embodiment includes a sensor tag 52 and a tag reader 53.
  • FIG. 2A is a block diagram of the tag reader 53 constituting the sensor network system according to the second embodiment.
  • FIG. 2B is a block diagram of the sensor tag 52 constituting the sensor network system according to the second embodiment.
  • the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • the sensor tag 52 transmits the environmental information to the tag reader 53, but does not transmit circuit information.
  • the tag reader 53 shown in FIG. 2A has a configuration in which the display unit is omitted from the configuration of the tag reader 3 of the first embodiment.
  • the sensor 58 of the sensor tag 52 shown in FIG. 2B does not change its own resistance value according to environmental state values such as ambient temperature and humidity. It is composed of things that change. Furthermore, the sensor tag 52 is configured by adding a display unit 59 to the configuration of the sensor tag 2 of the first embodiment.
  • a sensor tag 52 shown in FIG. 2B includes an antenna 21, an RFIC 22, an MCU 25, a sensor 58, a resistor 28B, a display portion 59, and a battery 29.
  • the sensor 58 is, for example, a gas sensor, an angular velocity sensor, an acceleration sensor, or the like.
  • a frequency signal is input as a drive signal, and the drive signal is frequency-modulated according to the concentration of a specific gas or the added angular velocity or acceleration.
  • the environmental state is detected by outputting the detected frequency signal as a detection signal.
  • the control circuit 26 When acquiring the environmental information, the control circuit 26 first reads the frequency modulation amount in the detection signal of the sensor 58.
  • the detection signal of the sensor 58 is modulated in frequency according to environmental state values such as the concentration of a specific gas, the applied angular velocity, and the magnitude of acceleration.
  • the control circuit 26 estimates a corresponding environmental state value from the detection signal of the sensor 58. Thereafter, the control circuit 26 transmits the acquired environmental state value as environmental information to the tag reader 3 as a serial signal.
  • the memory 27 may store in advance a table or an arithmetic expression that represents the correspondence between the frequency modulation amount and the environmental state value. Then, the control circuit 26 may detect the frequency modulation amount and acquire an environmental state value corresponding to the frequency modulation amount using a table or an arithmetic expression stored in the memory 27.
  • the above-described frequency modulation amount may be transmitted as the environmental information.
  • the tag reader 3 may acquire the environmental state value from the received environmental information.
  • the control circuit 26 when acquiring the circuit information, the control circuit 26 performs a voltage detection process, a current detection process, an overall consumption current estimation process, and a battery remaining amount estimation process, as in the first embodiment. To do. Thereby, the control circuit 26 acquires the estimated value of the remaining battery level and the battery life time. After acquiring the battery remaining value and the estimated value of the battery life time by these processes, the control circuit 26 causes the display unit 59 to display the estimated value.
  • the user or the like of the sensor network system can grasp the remaining amount of the battery 29 by checking the display on the display unit 59.
  • the user can take measures for the sensor tag 52 according to the remaining amount of the battery 29, and the battery can be used while the sensor tag 2 is being used without using a battery having a large capacity and a long life. It is possible to prevent the detection by the sensor 28A from being lost due to the 29 being cut off.

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Abstract

　センサタグ（２）は、センサ（２８Ａ）と、抵抗（２８Ｂ）と、ＲＦＩＣ（２２）と、電池（２９）と、ＭＣＵ（２５）と、を備えている。センサ（２８Ａ）は、環境状態を検出する。電池（２９）は、センサ（２８Ａ）と抵抗（２８Ｂ）とが構成する直列回路と、ＲＦＩＣ（２２）と、ＭＣＵ（３５）とに接続されている。ＭＣＵ（３５）は、抵抗（２８Ｂ）の両端電圧を検出して、電池（２９）からセンサ（２８Ａ）に流れる電流値を検知し、その電流値に関する情報をタグリーダ（３）に送信し、タグリーダ（３）に、電池（２９）の電池残量に関する情報を表示させる。

Description

センサタグ、および、センサネットワークシステム
　本発明は、センサの検出結果を無線で送信するセンサタグ、および、センサタグとタグリーダとをネットワークを介して接続したセンサネットワークシステムに関するものである。
　従来から、電子部品に印加される直流電圧や直流電流を測定し、それらの測定結果に基づいて電子部品の劣化や不具合が検出されることがある（例えば特許文献１～３参照。）。
　特許文献１に記載の従来例では、被試験デバイスに対して直列に既知の抵抗が接続され、その抵抗の両端電圧値が測定され、被試験デバイスを流れる電流値が測定される。そして、その電流値に基づいて被試験デバイスの良否が判定される。
　特許文献２に記載の従来例では、はんだ接合部の抵抗値が測定され、はんだ接合の良否が判定される。
　特許文献３に記載の従来例では、太陽電池モジュールに含まれる太陽電池素子の不良を判定する装置と、その装置によって不良と判定された太陽電池素子の交換を指示する情報を、ネットワークを介して通信する装置とが開示されている。
国際公開第２００８／０５９７６６号 特開２００９－２６４９５９号公報 国際公開第２００７／１２９５８５号
　近年のＲＦ－ＩＤ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術や検知技術の進展により、センサタグとタグリーダとを組み合わせた様々なセンサネットワークシステムが登場してきている。
　センサタグは、センサモジュールと、無線通信モジュールと、電池と、を備えて構成されることがある。センサモジュールとしては、感温抵抗素子や磁気抵抗素子を用いたセンサのように検知により負荷が変動するものや、ガスセンサのように検出信号を出力するものが利用されている。
　このようなセンサネットワークシステムにおいては、前述したような電子部品の不良が無くても、電池が切れることでセンサによる検知ができなくなることがある。特に、センサタグにおいて、センサモジュールの負荷（抵抗値）が無線通信モジュールの負荷（抵抗値）に比べて極めて小さい場合には、センサモジュールに大きな電流が流れることにより、電池寿命が大幅に短くなってしまう。通常は、容量が大きくて寿命が長い電池を用いることになるが、その場合には、電池コストが増加してしまう。
　そこで、本発明の目的は、センサネットワークの使用者が、センサタグの電池残量や電池寿命について正確に把握した上でセンサネットワークを使用することができるセンサタグおよびセンサネットワークシステムを実現することにある。これにより、容量が大きくて寿命が長い電池を用いることなく、センサタグの使用中に電池が切れることでセンサによる検知ができなくなることを防ぐことを可能にする。
　本発明のセンサタグは、センサと、通信部と、電池と、検出部と、制御部と、を備える。センサは、環境状態を検出する。通信部は、センサが検出した結果に基づく環境情報を送信する。電池は、少なくともセンサと通信部とに接続されている。検出部は、電池からセンサに流れる電流値に関する回路情報を検出する。制御部は、環境情報を通信部に送信させる。
　本発明のセンサネットワークシステムは、センサタグと、タグリーダと、を備える。センサタグは、センサと、通信部と、電池と、検出部と、制御部と、を備える。センサは、環境状態を検出する。通信部は、センサが検出した結果に基づく環境情報を送信する。電池は、少なくともセンサと通信部とに接続されている。検出部は、電池からセンサに流れる電流値に関する回路情報を検出する。制御部は、環境情報と回路情報とを通信部に送信させる。タグリーダは、通信部と、制御部と、報知部と、を備える。通信部は、環境情報と回路情報とをセンサタグから受信する。制御部は、通信部が受信した環境情報に基づく処理を実施するとともに、通信部が受信した回路情報に基づいて電池の残量に関する情報を取得する。報知部は、制御部が取得した電池の残量に関する情報を報知する。
　上述のセンサタグおよびセンサネットワークシステムにおいて、センサタグの検出部は、センサに対して直列に接続されている抵抗を備えると好適である。
　また、上述のセンサタグおよびセンサネットワークシステムにおいて、電圧検出手段と、電流検出手段と、全体消費電流推定手段と、電池残量推定手段と、を備えると好適である。電圧検出手段は、抵抗に電池から印加される電圧値を検出する。電流検出手段は、電圧検出手段で検出した電圧値と、抵抗の既知の抵抗値とに基づいて電池からセンサに流れる電流値を検出する。全体消費電流推定手段は、電流検出手段で検出した電流値と、既知の通信部の消費電流値とに基づいてセンサタグの全体消費電流値を推定する。電池残量推定手段は、全体消費電流推定手段で推定した全体消費電流値と、電池の既知の電池容量値とに基づいて、電池の残量を推定する。
　本発明によれば、センサタグやタグリーダがセンサタグの電池残量に関する情報を報知することにより、センサネットワークシステムの使用者等がセンサタグの電池残量を確認し、把握できる。これにより、使用者等が電池残量に応じた対処をセンサタグに対して実施することが可能になり、容量が大きくて寿命が長い電池を用いることなく、センサタグの使用中に電池が切れることでセンサによる検知ができなくなることを防ぐことが可能になる。
本発明の第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムのブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係るセンサネットワークシステムのブロック図である。
≪第１の実施形態≫
　以下、本発明に係るセンサタグ及びセンサネットワークシステムの第１の実施形態について説明する。第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムは、センサタグ２とタグリーダ３とにより構成される。
　図１（Ａ）は、第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムを構成するタグリーダ３のブロック図である。また、図１（Ｂ）は、第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムを構成するセンサタグ２のブロック図である。
　本実施形態のセンサネットワークシステムでは、既知のＲＦＩＤ技術によりセンサタグ２とタグリーダ３とが通信する。センサタグ２は、後述するセンサ２８Ａの検出結果（以下、環境情報という。）と、後述する電池２９からセンサ２８Ａに流れる電流値の検出結果（以下、回路情報という。）を無線でタグリーダ３へ送信する。タグリーダ３は、センサタグ２から送信された検出結果を受信し、センサ２８Ａに流れる電流値の検出結果に基づいて電池２９の残量に関する情報を取得し、その情報をセンサネットワークシステムの使用者等に報知する。
　以下、タグリーダ３とセンサタグ２について、より詳細に説明していく。
　図１（Ａ）に示すタグリーダ３は、アンテナ３１と、ＲＦＩＣ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）３２と、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌ　Ｕｎｉｔ）３５と、表示部３８と、ＩＦ（ＩｎｔｅｒＦａｃｅ　ｕｎｉｔ）３９と、を備えている。
　ＲＦＩＣ３２は、送受信回路３３と、変復調回路３４と、を備えている。送受信回路３３は、アンテナ３１を介してセンサタグ２との間で無線通信を行う。変復調回路３４は、送信信号の変調および受信信号の復調を行う。なお、ＲＦＩＣ３２とアンテナ３１とは、本実施形態におけるタグリーダ３の通信部を構成している。
　ＭＣＵ３５は、制御回路３６と、メモリ３７と、を備えている。制御回路３６は、各種コマンドをシリアル信号にして変復調回路３４へ出力する。このことにより、変復調回路３４は、そのコマンドを送信信号に変調し、センサタグ２に対して送信する。また、制御回路３６は、変復調回路３４から入力される復調信号から、センサタグ２の取得した環境情報や回路情報を読み取る。そして、制御回路３６は、環境情報や回路情報の内容に応じた処理を行い、少なくとも、回路情報に基づいて電池２９の残量に関する情報（電池残量値や電池寿命時間）を取得する。メモリ３７は、制御回路３６が読み取った環境情報や回路情報を記憶する。表示部３８は、制御回路３６が取得した電池２９の残量に関する情報を表示（報知）する。ＩＦ３９は、外部回路との間でケーブルを介して通信を行い、メモリ３７に記憶された環境情報や回路情報、外部回路からのコマンド信号などを外部回路との間で入出力する。なお、ＭＣＵ３５は、本実施形態におけるタグリーダ３の制御部に相当するものである。また、表示部３８は、本実施形態における報知部に相当するものである。
　図１（Ｂ）に示すセンサタグ２は、アンテナ２１と、ＲＦＩＣ２２と、ＭＣＵ２５と、センサ２８Ａと、抵抗２８Ｂと、電池２９と、を備えている。
　センサ２８Ａは、例えば温度センサや、湿度センサ等であり、周囲の温度や湿度などの環境状態値により自らの抵抗値が変化することで、環境状態を検出する。抵抗２８Ｂは、例えば１００ｋΩ程度の抵抗値を持つものであり、電池２９とグランドとの間の電源ラインに対してセンサ２８Ａと直列に接続されている。なお、抵抗２８Ｂは、本実施形態における検出部に相当するものである。
　ＲＦＩＣ２２とＭＣＵ２５とは、それぞれ、電池２９とグランドとの間の電源ラインに対してセンサ２８Ａおよび抵抗２８Ｂと並列に接続されている。
　ＲＦＩＣ２２は、送受信回路２３と、変復調回路２４と、を備えている。送受信回路２３は、アンテナ２１を介してタグリーダ３との間で無線通信を行う。変復調回路２４は、送信信号の変調および受信信号の復調を行う。なお、ＲＦＩＣ２２とアンテナ２１とは、本実施形態におけるセンサタグ２の通信部を構成している。
　ＭＣＵ２５は、制御回路２６と、メモリ２７と、を備えている。制御回路２６は、変復調回路２４から入力される復調信号からコマンドを識別し、コマンドに応じた処理を行う。例えば、回路情報についての応答要求コマンドであれば、回路情報を取得する。環境情報についての応答要求コマンドであれば、環境情報を取得する。また、制御回路２６は、所定の動作タイミングで、回路情報や環境情報を取得する。なお、ＭＣＵ２５は、本実施形態におけるセンサタグ２の制御部に相当している。
　制御回路２６は、環境情報を取得する際に、まず、センサ２８Ａの両端電圧と抵抗２８Ｂの両端電圧とを検出する。これらの電圧比は、センサ２８Ａの抵抗値と抵抗２８Ｂの抵抗値との比に等しい。次に、制御回路２６は、抵抗２８Ｂの抵抗値と上記電圧比とから、センサ２８Ａの抵抗値を算出する。センサ２８Ａの抵抗値は、環境状態値に応じて変化する。そして、制御回路２６は、センサ２８Ａの抵抗値から対応する環境状態値を推定する。その後、制御回路２６は、取得した環境状態値を環境情報として、タグリーダ３へ送信させる。
　なお、制御回路２６でこれらの処理を実現するためには、メモリ２７には、センサ２８Ａの両端電圧と抵抗２８Ｂの両端電圧との電圧比と、環境状態値との対応関係を表わすテーブルや演算式を予め記憶しておくとよい。そして、制御回路２６は、センサ２８Ａの両端電圧と抵抗２８Ｂの両端電圧とを検出して、それらの電圧比に対応する環境状態値を、メモリ２７に記憶しているテーブルや演算式を用いて取得するとよい。
　また、ここでは環境情報として、環境状態値をタグリーダ３に送信する例を示しているが、環境情報として、センサ２８Ａの両端電圧および抵抗２８Ｂの両端電圧や、上記電圧比、センサ２８Ａの抵抗値、などを送信してもよい。その場合には、タグリーダ３で、受信する環境情報から環境状態値を取得するとよい。
　また、制御回路２６は、回路情報を取得する際には、電圧検出処理と、電流検出処理と、全体消費電流推定処理と、電池残量推定処理と、を実施する。電圧検出処理は、抵抗２８Ｂに電池２９から印加される電圧値を検出する処理である。また、電流検出処理は、電圧検出処理で検出した電圧値と、抵抗２８Ｂの既知の抵抗値とに基づいて電池２９からセンサ２８Ａに流れる電流値を検出する処理である。全体消費電流推定処理は、電流検出処理で検出した電流値と、既知のＲＦＩＣ２２の消費電流値と、既知のＭＣＵ２５の消費電流値と、に基づいてセンサタグ２の全体消費電流値を推定する処理である。電池残量推定処理は、全体消費電流推定処理で推定した全体消費電流値と、電池２９の既知の電池容量値とに基づいて、電池残量値や電池寿命時間を推定する処理である。即ち、制御回路２６は、電圧検出手段と、電流検出手段と、全体消費電流推定手段と、電池残量推定手段と、の機能を兼ね備えるものである。
　これらの処理により電池残量値や電池寿命時間の推定値を取得した後、制御回路２６は、取得した電池残量値や電池寿命時間の推定値を回路情報として、タグリーダ３へ送信させる。
　なお、制御回路２６でこれらの処理を実現するために、メモリ２７には、抵抗２８Ｂの両端電圧と、電池残量値や電池寿命時間の推定値との対応関係を表わすテーブルや演算式を予め記憶しておくとよい。そして、制御回路２６は、抵抗２８Ｂの両端電圧値を検出して、その電圧値に対応する電池残量値や電池寿命時間の推定値を、メモリ２７に記憶しているテーブルや演算式を用いて取得するとよい。
　また、ここでは回路情報として、電池残量値や電池寿命時間の推定値をタグリーダ３に送信する例を示しているが、回路情報として、上記電圧値や、上記電流値、センサタグ２の全体消費電流値を送信してもよい。それらを回路情報として送信する場合には、タグリーダ３で、電流検出処理や、全体消費電流推定処理、電池残量推定処理などを実施し、受信する回路情報から電池残量値や電池寿命時間の推定値を取得するとよい。
　このように、センサタグ２では、回路情報や環境情報を取得してタグリーダ３に送信する。すると、タグリーダ３では、その回路情報や環境情報から、センサタグ２で検知した環境状態値や、電池残量に関する情報を取得し、少なくとも電池残量に関する情報を表示部３８に表示する。
　これにより、センサネットワークシステムの使用者等は、タグリーダ３での表示を確認することで、センサタグ２の電池残量を把握することが可能になる。そして、使用者が電池残量に応じた対処をセンサタグ２に対して実施することが可能になり、容量が大きくて寿命が長い電池を用いなくても、センサタグ２の使用中に電池２９が切れることでセンサ２８Ａによる検知ができなくなることを防ぐことができる。
　また、この実施形態の構成では、センサ２８Ａに対して直列に抵抗２８Ｂを接続することにより、センサ２８Ａと抵抗２８Ｂとからなる直列回路の合成の抵抗値が、センサ２８Ａの単体の抵抗値よりも大きなものになる。このため、この直列回路に流れる電流値が小さなものになり、電池２９の寿命を長くすることができるという効果も得られる。
　なお、抵抗２８Ｂの抵抗値は、適切なものに設定されることが望ましい。抵抗２８Ｂの抵抗値が大きすぎると、センサ２８Ａに印加される電圧が低くなり、センサ２８Ａが動作しなくなる可能性がある。また、逆に抵抗２８Ｂの抵抗値が小さすぎると、抵抗２８Ｂとセンサ２８Ａに流れる電流が大きくなり、センサ２８Ａに対して直列に抵抗２８Ｂを接続することによる電池２９の寿命を長くすることができる効果が低減されるためである。
　また、動作期間中のほとんどの期間でセンサ２８Ａの抵抗値が小さくなるような用途で、センサタグ２が利用される場合には、センサタグ２の動作初期にのみ、回路情報の取得とタグリーダ３への回路情報の送信とを行うようにしてもよい。その場合にも、想定よりも短時間でセンサネットワークシステムが停止することを使用者に把握させることができ、使用者に適切な対処を促すことができる。
　また、動作期間中にセンサ２８Ａの抵抗値が変動を続けるような用途で、センサタグ２が利用される場合には、センサタグ２の動作期間中に回路情報の取得を繰り返し行ってもよい。その場合には、電池２９の電池残量に関する回路情報を更新しながら、タグリーダ３への回路情報の送信を行うことで、使用者により正確な電池２９の電池残量を把握させることができ、電池２９の電池残量が著しく少ない状態となった場合に、使用者に適切な対処を促すことができる。
　なお、センサタグ２における回路情報の取得やタグリーダ３への回路情報の送信は、タグリーダ３からセンサタグ２に要求信号を送信することによって行ってもよく、センサタグ２が自律的に行ってもよい。例えば、タグリーダ３が所定のタイミングでポーリングを行い、センサタグ２がポーリングを受けるたびに、回路情報をタグリーダ３に送信するようにしてもよい。また、センサタグ２が、自律的に間欠的な時間隔で回路情報をタグリーダ３に送信するようにしてもよい。
　また、タグリーダ３における電池２９の寿命の報知は、表示部３８への表示に限られず、放音部での放音などによって行ってもよい。さらには、タグリーダ３ではなくセンサタグ２で電池２９の寿命の報知を行うようにしてもよく、タグリーダ３とセンサタグ２の双方で電池２９の寿命の報知を行うようにしてもよい。
≪第２の実施形態≫
　以下、本発明に係るセンサタグ及びセンサネットワークシステムの第２の実施形態について説明する。第２の実施形態に係るセンサネットワークシステムは、センサタグ５２とタグリーダ５３とにより構成される。
　図２（Ａ）は、第２の実施形態に係るセンサネットワークシステムを構成するタグリーダ５３のブロック図である。また、図２（Ｂ）は、第２の実施形態に係るセンサネットワークシステムを構成するセンサタグ５２のブロック図である。なお、ここでは第１の実施形態で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付している。
　本実施形態のセンサネットワークシステムにおいては、センサタグ５２はタグリーダ５３に、環境情報は送信するが、回路情報は送信しないように構成されている。そして、図２（Ａ）に示すタグリーダ５３は、第１の実施形態のタグリーダ３の構成から表示部を省いた構成とされている。
　また、このセンサネットワークシステムは、図２（Ｂ）に示すセンサタグ５２のセンサ５８として、周囲の温度や湿度などの環境状態値により自らの抵抗値が変化するものではなく、環境状態により検出信号が変化するものを用いて構成されている。さらには、センサタグ５２は、第１の実施形態のセンサタグ２の構成に表示部５９を追加した構成とされている。
　図２（Ｂ）に示すセンサタグ５２は、アンテナ２１と、ＲＦＩＣ２２と、ＭＣＵ２５と、センサ５８と、抵抗２８Ｂと、表示部５９と、電池２９と、を備えている。
　センサ５８は、例えばガスセンサや、角速度センサ、加速度センサ等であり、駆動信号として周波数信号が入力され、特定のガスの濃度や、加わった角速度や加速度の大きさに応じて、駆動信号を周波数変調させた周波数信号を検出信号として出力することで、環境状態を検出する。
　制御回路２６は、環境情報を取得する際に、まず、センサ５８の検出信号における周波数変調量を読み取る。センサ５８の検出信号は、特定のガスの濃度や加わった角速度や加速度の大きさなどの環境状態値に応じて周波数が変調される。次に、制御回路２６は、センサ５８の検出信号から対応する環境状態値を推定する。その後、制御回路２６は、取得した環境状態値を環境情報として、シリアル信号としてタグリーダ３へ送信させる。
　なお、制御回路２６でこれらの処理を実現するためには、メモリ２７には、上記周波数変調量と、環境状態値との対応関係を表わすテーブルや演算式を予め記憶しておくとよい。そして、制御回路２６は、上記周波数変調量を検出して、その周波数変調量に対応する環境状態値を、メモリ２７に記憶しているテーブルや演算式を用いて取得するとよい。
　また、ここでは環境情報として、環境状態値をタグリーダ３に送信する例を示しているが、環境情報として、上記周波数変調量を送信してもよい。その場合には、タグリーダ３で、受信する環境情報から環境状態値を取得するとよい。
　また、制御回路２６は、回路情報を取得する際には、第１の実施形態と同様、電圧検出処理と、電流検出処理と、全体消費電流推定処理と、電池残量推定処理と、を実施する。これにより、制御回路２６は、電池残量値や電池寿命時間の推定値を取得する。これらの処理により電池残量値や電池寿命時間の推定値を取得した後、制御回路２６は、それらの推定値を表示部５９に表示させる。
　したがって、センサネットワークシステムの使用者等は、表示部５９の表示を確認することで、電池２９の残量を把握することが可能になる。これにより、使用者が電池２９の残量に応じた対処をセンサタグ５２に対して実施することが可能になり、容量が大きくて寿命が長い電池を用いなくても、センサタグ２の使用中に電池２９が切れることでセンサ２８Ａによる検知ができなくなることを防ぐことができる。
２，５２…センサタグ
３，５３…タグリーダ
２１，３１…アンテナ
２２，３２…ＲＦＩＣ
２３，３３…送受信回路
２４，３４…変復調回路
２５，３５…ＭＣＵ
２６，３６…制御回路
２７，３７…メモリ
２８Ａ，５８…センサ
２８Ｂ…抵抗
２９…電池
３８，５９…表示部

Claims (7)

  1. 　環境状態を検出するセンサと、
    　前記センサが検出した結果に基づく環境情報を送信する通信部と、
    　少なくとも前記センサと前記通信部とに接続されている電池と、
    　前記電池から前記センサに流れる電流値に関する回路情報を検出する検出部と、
    　前記環境情報を前記通信部に送信させる制御部と、
    　を備えるセンサタグ。
  2. 　前記検出部は、前記センサに対して直列に接続されている抵抗を備える、請求項１に記載のセンサタグ。
  3. 　前記抵抗に前記電池から印加される電圧値を検出する電圧検出手段と、
    　前記電圧検出手段で検出した前記電圧値と、前記抵抗の既知の抵抗値とに基づいて前記電池から前記センサに流れる電流値を検出する電流検出手段と、
    　前記電流検出手段で検出した電流値と、前記既知の通信部の消費電流値とに基づいて前記センサタグの全体消費電流値を推定する全体消費電流推定手段と、
    　前記全体消費電流推定手段で推定した前記全体消費電流値と、前記電池の既知の電池容量値とに基づいて、前記電池の残量を推定する電池残量推定手段と、
    を備える、請求項２に記載のセンサタグ。
  4. 　請求項１～３のいずれかに記載のセンサタグと、
    　前記環境情報を前記センサタグから受信する通信部と、前記通信部が受信した前記環境情報に基づく処理を実施する制御部とを備えるタグリーダと、
    　を備えるセンサネットワークシステム。
  5. 　環境状態を検出するセンサと、
    　前記センサが検出した結果に基づく環境情報を送信する通信部と、
    　少なくとも前記センサと前記通信部とに接続されている電池と、
    　前記電池から前記センサに流れる電流値に関する回路情報を検出する検出部と、
    　前記環境情報と前記回路情報とを前記通信部に送信させる制御部と、を備えるセンサタグ、
    　および、
    　前記環境情報と前記回路情報とを前記センサタグから受信する通信部と、
    　前記通信部が受信した前記環境情報に基づく処理を実施するとともに、前記通信部が受信した前記回路情報に基づいて前記電池の残量に関する情報を取得する制御部と、
    　前記制御部が取得した前記電池の残量に関する情報を報知する報知部と、を備えるタグリーダ、
    　を備えるセンサネットワークシステム。
  6. 　前記センサタグの前記検出部は、前記センサに対して直列に接続されている抵抗を備える、請求項５に記載のセンサネットワークシステム。
  7. 　前記抵抗に前記電池から印加される電圧値を検出する電圧検出手段と、
    　前記電圧検出手段で検出した前記電圧値と、前記抵抗の既知の抵抗値とに基づいて前記電池から前記センサに流れる電流値を検出する電流検出手段と、
    　前記電流検出手段で検出した前記電流値と、前記の既知の通信部の消費電流値とに基づいて前記センサタグの全体消費電流値を推定する全体消費電流推定手段と、
    　前記全体消費電流推定手段で推定した前記全体消費電流値と、前記電池の既知の電池容量値とに基づいて、前記電池の残量を推定する電池残量推定手段と、を備える、請求項６に記載のセンサネットワークシステム。
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