WO2017043546A1 - 無線センサ - Google Patents

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WO2017043546A1
WO2017043546A1 PCT/JP2016/076346 JP2016076346W WO2017043546A1 WO 2017043546 A1 WO2017043546 A1 WO 2017043546A1 JP 2016076346 W JP2016076346 W JP 2016076346W WO 2017043546 A1 WO2017043546 A1 WO 2017043546A1
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power
control circuit
circuit
wireless
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祐子 相坂
武史 佐藤
伸充 天知
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株式会社村田製作所
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    • H04Q2209/80—Arrangements in the sub-station, i.e. sensing device
    • H04Q2209/88—Providing power supply at the sub-station

Definitions

  • the present invention relates to a wireless sensor, and more particularly, to a wireless sensor that wirelessly transmits data obtained by the sensor.
  • in-situ inspections (1) requires visual confirmation by experts, making it difficult to increase the frequency of inspections (difficulty in securing personnel, cost, location, etc.), and (2) inspections There is a problem that damage may be caused by the handling of stored items at the time, and (3) deterioration may be promoted, such as insects and harmful substances attached during inspection, exposure to the outside air and light, etc. There is a demand to extend the inspection cycle as much as possible. To satisfy this requirement, data related to the deterioration of stored items (specifically, data on temperature, humidity, illuminance, oxygen concentration, etc.) is stably collected over a long period of about 10 years with the storage box sealed. And management is desired.
  • Patent Document 1 a technique for collecting data related to deterioration of stored items over a long period with the storage box sealed.
  • detection means for detecting a situation related to temperature, humidity, illuminance, etc. in the display case and converting it into a signal
  • transmission means for wirelessly transmitting the situation signal sent from this detection means
  • detection means and transmission means for wirelessly transmitting the situation signal sent from this detection means
  • An information processing means for receiving and processing a status signal transmitted from the transmission means is provided in the display case without any external wiring in one display case. Provide outside. Thereby, the state of the display case can be monitored outside via the information processing means.
  • the present invention is capable of suppressing the frequency of maintenance such as opening the storage box, taking out the wireless sensor, and exchanging parts even if a malfunction that does not provide the expected operating life occurs.
  • An object is to provide a sensor.
  • a wireless sensor is a wireless sensor, a power supply unit that supplies power, a sensor, and a wireless communication circuit that operates with power supplied from the power supply unit And a sensor control circuit that operates with power supplied from the power supply unit, acquires data indicating a result detected by the sensor, and transmits the acquired data to the outside via the wireless communication circuit.
  • the power supply unit includes a secondary battery, a power receiving circuit that receives power supply in a non-contact manner, and the secondary battery is charged with the power received by the power receiving circuit, and the power from the secondary battery and the power
  • a power supply control circuit that performs control to supply power received by the power receiving circuit to the wireless communication circuit and the sensor control circuit, and the wireless sensor is operated by the sensor control circuit as the sensor.
  • the standard mode for transmitting the acquired data to the outside via the wireless communication circuit and at least one of the secondary battery and the sensor is diagnosed when the power receiving circuit is supplied with power in a non-contact manner.
  • a diagnostic mode for transmitting the acquired data to the outside via the wireless communication circuit and at least one of the secondary battery and the sensor is diagnosed when the power receiving circuit is supplied with power in a non-contact manner.
  • the secondary battery since the secondary battery is charged with the power received by the power receiving circuit in a non-contact manner, the secondary battery can be opened without opening the storage box even when the operating life of the secondary battery is shortened due to an increase in dark current or the like.
  • the secondary battery can be charged to return the wireless sensor to an operable state. Therefore, even if a failure that does not provide the expected operating life occurs, the frequency of maintenance such as opening the storage box, taking out the wireless sensor, and replacing parts is suppressed.
  • the power receiving circuit when the power receiving circuit is supplied with power in a non-contact manner, at least one of the secondary battery and the sensor is diagnosed as a diagnostic mode, which causes a problem that the expected operating life cannot be obtained. In the case where there is a failure, a defective portion can be found during the non-contact power feeding.
  • diagnosis mode since the diagnosis mode is executed at the time of non-contact power supply, diagnosis in the standard mode is unnecessary, the power consumption of the wireless sensor in the standard mode is suppressed, and the operation life is extended.
  • the power supply control circuit may diagnose the secondary battery while charging the secondary battery with the power received by the power receiving circuit.
  • the secondary battery is diagnosed in parallel when the secondary battery is charged by the power received by the power receiving circuit. Done.
  • the power supply control circuit may further diagnose the sensor by operating the sensor control circuit with electric power received by the power reception circuit.
  • the sensor is diagnosed by operating the sensor control circuit with the power received by the power receiving circuit, so the sensor is diagnosed under the power of non-contact power supply to which a large amount of power is supplied. Detailed diagnosis such as acquiring detection value data multiple times is possible. Further, it is determined whether or not the sensor is defective in a state where it is disconnected from the secondary battery, and multi-faceted diagnosis of the wireless sensor becomes possible.
  • the power supply control circuit is further sent from the outside via the wireless communication circuit by operating the wireless communication circuit and the sensor control circuit with the power received by the power receiving circuit.
  • the sensor control circuit may be operated by an incoming control command.
  • sensors, sensor control circuits, and peripheral circuits can be diagnosed by remote operation, enabling diagnosis that reflects knowledge about failure and deterioration of sensors, sensor control circuits, and peripheral circuits obtained after wireless sensor manufacturing. become. Further, the contents of the program held by the sensor control circuit can be narrowed down to the minimum, and the size of the program is reduced.
  • the sensor control circuit holds a program, acquires the data according to the program, transmits the acquired data via the wireless communication circuit, and in the diagnostic mode, the power control circuit Further, by operating the wireless communication circuit and the sensor control circuit with the power received by the power receiving circuit, the program held by the sensor control circuit is updated with a program sent from the outside via the wireless communication circuit May be.
  • the wireless communication circuit and the sensor control circuit operate by the power received by the power receiving circuit, and the program held by the sensor control circuit is updated with the program sent from the outside via the wireless communication circuit. Therefore, the program is reliably updated in a state where it is separated from the secondary battery, and sensor data can be collected by the new program.
  • the program held by the sensor control circuit can be updated, the content of the program held by the sensor control circuit can be narrowed down to the minimum, and the size of the program can be reduced.
  • the program can be updated, knowledge (detection frequency by the sensor, etc.) obtained by data collection after the operation of the wireless sensor can be reflected in the program.
  • the wireless sensor operates in the standard mode when the power receiving circuit is contactless and not supplied with power, and in the standard mode, power from the secondary battery is transmitted to the wireless communication circuit and the wireless sensor.
  • the sensor control circuit is supplied to the sensor control circuit, the sensor control circuit acquires data indicating a result detected by the sensor, and transmits the acquired data via the wireless communication circuit at a constant cycle. Also good.
  • the data obtained by the sensor is transmitted to the outside through the wireless communication circuit at a constant cycle by the supply of power from the secondary battery.
  • the storage status or the like can be monitored externally.
  • the sensor control circuit determines whether or not the voltage of the secondary battery is within a normal range, and acquires the data only when the sensor control circuit determines that the voltage is within the normal range. You may transmit via a communication circuit.
  • a member for preventing scattering of liquid leaking from the secondary battery may be provided.
  • the wireless sensor may be portable.
  • the wireless sensor can be installed in a storage box that stores stored items stored in an art museum or a museum.
  • the frequency of performing maintenance such as opening the storage box, taking out the wireless sensor, and exchanging parts is suppressed even if a malfunction in which the expected operating life cannot be obtained occurs due to the wireless sensor according to the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wireless sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an appearance of the wireless sensor illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing an installation example of the wireless sensor shown in FIG.
  • FIG. 4 is a layout diagram of a storage for storing the storage box to which the wireless sensor shown in FIG. 3 is attached.
  • FIG. 5 is a state transition diagram showing an operation mode of the wireless sensor shown in FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the wireless sensor in the standard mode according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the wireless sensor in the diagnosis mode according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the wireless sensor in the modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wireless sensor 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless sensor 10 is a wireless sensor (here, a portable wireless sensor) installed in a storage box or the like that stores a collection item in a museum, and includes a communication antenna 12, a sensor unit 14, and a power receiving antenna. 16, the circuit part 20, the power supply part 30, and the absorption pad 40 are provided.
  • the communication antenna 12 is an antenna for wireless communication with the outside (for example, a host computer connected via a wireless gateway).
  • the sensor unit 14 is a group of sensors that detect various physical quantities.
  • the illuminance sensor 14a that detects illuminance
  • the ultraviolet sensor 14b that detects ultraviolet light
  • the oxygen sensor 14c that detects oxygen
  • the temperature and A temperature / humidity sensor 14d for detecting humidity is included.
  • the illuminance sensor 14a, the ultraviolet sensor 14b, and the temperature / humidity sensor 14d are connected to the sensor control circuit 24 via, for example, an I2C (registered trademark of Philips) bus.
  • the oxygen sensor 14c is, for example, an oxygen sensor using a galvanic battery, and outputs a voltage corresponding to the detected oxygen concentration to an A / D converter included in the sensor control circuit 24.
  • the circuit unit 20 is a main circuit of the wireless sensor 10 that operates with power supplied from the power supply unit 30, and includes a wireless communication circuit 22 and a sensor control circuit 24.
  • the wireless communication circuit 22 includes a band-pass filter 22a that passes only signals in a frequency band for wireless communication, and a transmission / reception circuit 22b that includes a transmission amplifier and a reception amplifier for wireless communication.
  • the sensor control circuit 24 acquires data indicating various physical quantities (results) detected by the sensor unit 14 and performs control to transmit the acquired data to the outside via the wireless communication circuit 22.
  • the sensor control circuit 24 is a non-volatile memory that stores a control program, a processor that executes the control program, a timer, a general-purpose digital input / output port, and an I2C (registered trademark of Philips) bus.
  • the microcomputer includes a built-in I / F, general-purpose analog input / output port (A / D converter, D / A converter), and the like.
  • the sensor control circuit 24 acquires data indicating detection values from the illuminance sensor 14a, the ultraviolet sensor 14b, and the temperature / humidity sensor 14d via an I2C (registered trademark of Philips) bus, and installs a built-in A / D converter. Then, data indicating the detection value is acquired from the oxygen sensor 14c.
  • the sensor control circuit 24 communicates with the power supply control circuit 36 via a digital input port GPIn1 and an output port GPOut4 described later.
  • the power receiving antenna 16 is an antenna composed of a coil or the like for receiving electric power supplied in a non-contact manner.
  • the power supply unit 30 is a circuit that supplies power to the circuit unit 20, and includes a power reception circuit 34, a power supply control circuit 36, switches SW-A to SW-C, a capacitor 38, and a secondary battery 39.
  • the power receiving circuit 34 is a circuit that receives electric power fed in a non-contact manner via the power receiving antenna 16, and here converts the received AC power into DC power and supplies it to the power supply control circuit 36.
  • the switches SW-A to SW-C are switches that are opened (off) or closed (on) under the control of the power supply control circuit 36. More specifically, the switch SW-A is a normally-on type switch that switches whether to supply power from the secondary battery 39 to the circuit unit 20.
  • the switch SW-B is a normally-off type switch that switches whether to supply the power supplied from the power receiving circuit 34 through the power control circuit 36 to the circuit unit 20.
  • the switch SW-C is a normally-off type switch that switches whether to supply (that is, charge) the power supplied from the power receiving circuit 34 through the power control circuit 36 to the secondary battery 39.
  • the power supply control circuit 36 charges the secondary battery 39 with the power received by the power receiving circuit 34 via the power receiving antenna 16, and supplies the power from the secondary battery 39 and the power received by the power receiving circuit 34 to the circuit unit 20 (
  • This is a circuit that performs control to be supplied to the wireless communication circuit 22 and the sensor control circuit 24), and includes, for example, a sequencer that controls the switches SW-A to SW-C.
  • the power supply control circuit 36 includes a power supply regulator that generates a DC voltage for stabilizing the DC power received from the power receiving circuit 34 and supplying the DC power to the circuit unit 20.
  • the power supply control circuit 36 also includes three output ports GPout1 to GPOUT3 and one input port as general-purpose digital input / output ports for controlling the switches SW-A to SW-C and communicating with the sensor control circuit 24.
  • GPIn4 is included.
  • the connection destination and function of each port are as shown in Table 1 below.
  • the output port GPOut1 of the power supply control circuit 36 is connected to the control terminal of the switch SW-A and the input port GPIn1 of the sensor control circuit 24, and outputs the Low potential, thereby enabling the switch SW- A is closed, the sensor control circuit 24 is instructed to operate in the standard mode, and a high potential is output, so that the switch SW-A is opened and the sensor control circuit 24 operates in the diagnostic mode. Instruct.
  • the output port GPOut2 of the power supply control circuit 36 is connected to the control terminal of the switch SW-B, outputs the Low potential, opens the switch SW-B, and outputs the High potential, thereby switching the switch SW-B. Close.
  • the output port GPOut3 of the power supply control circuit 36 is connected to the control terminal of the switch SW-C, outputs the Low potential, opens the switch SW-C, and outputs the High potential, thereby switching the switch SW-C. Close.
  • the input port GPIn4 of the power control circuit 36 is connected to the output port GPOut4 of the sensor control circuit 24. When the Low potential is input, the power control circuit 36 operates, and when the High potential is input, the power control circuit 36 Pause. The standard mode, diagnostic mode, and operation of each input / output port will be described later.
  • the output ports GPout1 to 3 of the power supply control circuit 36 are pulled down, and are fixed to the low potential when the power receiving circuit 34 is not receiving power (not indefinite).
  • the output port GPOut4 of the sensor control circuit 24 is also pulled down, and is fixed to the Low potential when power is not supplied, and is always set to the Low potential except when the power control circuit is temporarily stopped.
  • the capacitor 38 is a capacitor that smoothes the electric power supplied from the power receiving circuit 34 to the circuit unit 20 or the secondary battery 39 through the power supply control circuit 36.
  • the secondary battery 39 is a chargeable / dischargeable battery for supplying power to the circuit unit 20, for example, a NiMH secondary battery that has a risk of causing liquid leakage depending on environmental conditions but has a long life and no ignition risk. It is.
  • the absorption pad 40 is an example of a member that prevents scattering of liquid leaking from the secondary battery 39.
  • the electrolyte that leaks from the galvanic battery included in the oxygen sensor 14c is used. It is an absorbent pad made of absorbent cotton for absorbing and not sticking to stored items.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the appearance of the wireless sensor 10 shown in FIG.
  • a schematic view of the wireless sensor 10 on which the components shown in FIG. 1 are mounted on the upper surface of one substrate 11 is shown.
  • the power receiving antenna 16 is disposed in the upper left region of the substrate 11 in the plan view of the substrate 11, and the power supply unit 30 (however, secondary The circuit unit 20 and the communication antenna 12 are disposed, the secondary battery 39 is disposed in the lower left region of the substrate 11, and the sensor unit 14 (temperature and humidity is disposed in the lower right region of the substrate 11).
  • the wireless sensor 10 is a housing (not shown) that is transparent so as to transmit visible light and ultraviolet light and take it into the illuminance sensor 14a and the ultraviolet sensor 14b, and external air is used as the temperature / humidity sensor 14d and oxygen sensor 14c. It is housed in a plastic cover with an opening for taking it in.
  • the wireless sensor 10 is installed by being attached to or adhered to the inner surface of the storage box so that the upper part in FIG. 2 is in the vertical direction and the lower part in FIG. 2 is in the vertical direction.
  • the absorption pad 40 is positioned vertically below the secondary battery 39 and the oxygen sensor 14c, and the electrolyte that leaks from the secondary battery 39 and the galvanic battery of the oxygen sensor 14c.
  • a thin cotton mesh is applied to the opening of the plastic cover so that the electrolyte does not scatter outside the housing.
  • FIG. 3 is a diagram showing an installation example of the wireless sensor 10 shown in FIG.
  • a schematic view of the storage box 50 as viewed from above is shown when the wireless sensor 10 is attached to the inner surface of the storage box 50 in which the stored items 54 are stored.
  • FIG. 4 is a layout diagram of the storage 58 that stores the storage box 50 to which the wireless sensor 10 shown in FIG. 3 is attached.
  • a state is shown in which a plurality of storage boxes 50 to which the wireless sensor 10 is attached are arranged side by side on each of a plurality of storage shelves 56 provided in the storage 58.
  • the wireless sensor 10 is attached to the inner surface of the front surface of the storage box 50 (the side surface of the storage box 50 positioned in front of the stored item stored in the storage box 50 when viewed from the front). With such an attachment position, it is not necessary to take out the storage box 50 from the storage shelf 56 during non-contact power feeding.
  • the storage 58 is provided with a wireless gateway (wireless GW) 59 that connects each wireless sensor 10 to an external communication network by wirelessly communicating with each wireless sensor 10.
  • the wireless GW 59 is, for example, a wireless gateway having a diversity antenna.
  • Each wireless sensor 10 communicates with a host computer (not shown) connected to the communication network via the wireless GW 59. If the storage 58 is a large room, a plurality of wireless GWs 59 that share and communicate with the plurality of wireless sensors 10 may be installed in the storage 58.
  • FIG. 5 is a state transition diagram showing an operation mode of the wireless sensor 10 shown in FIG.
  • the wireless sensor 10 includes, as main operation modes, a standard mode S10 in which data acquired from the sensor unit 14 by the sensor control circuit 24 is transmitted to the outside via the wireless communication circuit 22, a power receiving antenna 16 and a power receiving circuit 34.
  • a diagnosis mode S11 for diagnosing at least one of the secondary battery 39 and the sensor unit 14 (both the secondary battery 39 and the sensor unit 14 in the present embodiment) when receiving power supply in a non-contact manner, Have
  • the standard mode S10 is a normal operation mode of the wireless sensor 10 when it is not receiving non-contact power feeding.
  • the standard mode S10 is activated when the secondary battery 39 is mounted while the wireless sensor 10 is not receiving non-contact power feeding.
  • the sensor control circuit 24 determines whether or not the voltage of the secondary battery 39 is within the normal range, and acquires data from the sensor unit 14 only when it is determined that the voltage is within the normal range. 22 to transmit.
  • the sensor control circuit 24 determines whether or not the voltage of the secondary battery 39 is within the normal range, and acquires data from the sensor unit 14 only when it is determined that the voltage is within the normal range. 22 to transmit.
  • the diagnosis mode S11 is an operation mode for diagnosing whether an abnormality has occurred in the wireless sensor 10, and is started by non-contact power feeding.
  • the power supply control circuit 36 closes only the switch SW-B among the switches SW-A to SW-C, and operates the sensor control circuit 24 with the power received by the power receiving circuit 34, thereby detecting the sensor.
  • the part 14 is diagnosed.
  • the sensor unit 14 is diagnosed under electric power supplied by non-contact power supply to which a large amount of electric power is supplied, so that detailed diagnosis such as acquiring detection value data from the sensor unit 14 a plurality of times becomes possible.
  • the power supply control circuit 36 closes only the switch SW-C among the switches SW-A to SW-C, thereby charging the secondary battery 39 with the power received by the power receiving circuit 34.
  • the secondary battery 39 is diagnosed. Thereby, when the secondary battery 39 is charged, the secondary battery 39 is diagnosed in parallel, and the battery capacity is replenished and diagnosed in a short time.
  • the operation mode of the wireless sensor 10 transitions from the diagnostic mode S11 to the standard mode S10.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the wireless sensor 10 in the present embodiment in the standard mode. Here, the operation procedure of the sensor control circuit 24 is shown.
  • the sensor control circuit 24 activated in the standard mode first determines whether or not the voltage of the secondary battery 39 is within the normal range (S21). Specifically, the sensor control circuit 24 measures the voltage of the terminal receiving power supply with a built-in A / D converter, and determines whether or not the measured voltage is within a predetermined range. .
  • the sensor control circuit 24 causes each sensor (illuminance sensor 14a, ultraviolet sensor 14b, By driving the oxygen sensor 14c and the temperature / humidity sensor 14d), data indicating the physical quantity (result) detected by the sensor unit 14 is acquired (S23). Specifically, the sensor control circuit 24 acquires data indicating detection values from the illuminance sensor 14a, the ultraviolet sensor 14b, and the temperature / humidity sensor 14d through an I2C (registered trademark of Philips) bus, and the built-in A / D Data indicating the detected value is acquired from the oxygen sensor 14c via the converter.
  • I2C registered trademark of Philips
  • the sensor control circuit 24 enables the transmission / reception circuit 22b to start supplying power to the transmission / reception circuit 22b (wireless power ON) (S24), and then transmits the data acquired from the sensor unit 14 to the wireless communication circuit 22. Then, the data is transmitted wirelessly to the outside (here, the host computer connected via the wireless GW 59) via the communication antenna 12 (S25).
  • the sensor control circuit 24 disables the transmission / reception circuit 22b to stop the power supply to the transmission / reception circuit 22b (wireless power OFF) in order to reduce power consumption (S26).
  • 14 is turned off (I / O power supply OFF) for input / output ports (I2C (I / F for Philips), general-purpose analog input / output ports, etc.) used for control 14 (S27). ).
  • the sensor control circuit 24 initializes and starts a built-in timer to wait for a predetermined time (S28), reads a timer value (timer count) (S29), and the read timer value is a predetermined value. It is determined whether or not (time is up) is reached (S30). When the timer value is read (S29) and the determination (S30) is repeated until the timer value reaches the predetermined value, and it is determined that the timer value has reached the predetermined value (time up) (Y in S30), its own operation Is reset (S31), and the operation in the standard mode is repeated again (S20 to S31).
  • the sensor Data collection in which the detection value in the unit 14 is transmitted to the wireless GW 59 by wireless communication is repeated at a constant cycle.
  • the storage status of the stored items 54 in the storage box 50 can be monitored externally (host computer).
  • the sensor control circuit 24 enables the transmission / reception circuit 22b.
  • a report (abnormal report) indicating that the voltage of the secondary battery 39 is not within the normal range is sent to the wireless communication circuit 22 and the communication antenna. 12 is transmitted wirelessly to the outside (here, a host computer connected via the wireless GW 59) (S41).
  • the sensor control circuit 24 disables the transmission / reception circuit 22b to stop the power supply to the transmission / reception circuit 22b (wireless power OFF) in order to reduce power consumption (S42).
  • the power supply for the input / output port used for control 14 is turned off (I / O power supply OFF) (S43), and the operation in the standard mode is terminated (shutdown).
  • the host computer connected to the wireless sensor 10 via the network knows that the voltage of the secondary battery 39 of the wireless sensor 10 is not within the normal range, and notifies the operator that the wireless sensor 10 has failed to take action. Can be requested. Moreover, since operation
  • the abnormality report includes not only items indicating that the voltage of the secondary battery 39 is not within the normal range but also data indicating the voltage of the secondary battery 39 and the detection value obtained from the sensor unit 14. May be.
  • the secondary battery 39 is connected to the wireless sensor 10 via the wireless GW 59.
  • the host computer detects that the data is not transmitted from the wireless sensor 10 at a constant period, thereby detecting that the secondary battery 39 may be defective, You can be notified.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an operation in the diagnostic mode of the wireless sensor 10 in the present embodiment.
  • the operation procedure of the power supply control circuit 36 steps S50 to S62
  • the operation procedure of the sensor control circuit 24 steps S50 to S62 in a state where the voltage of the secondary battery is lowered and the operation of the sensor control circuit 24 is completed S70 to S83) are shown.
  • the power control circuit 36 When non-contact power feeding is performed in the power supply unit 30 via the power receiving antenna 16 and the power receiving circuit 34, the power control circuit 36 is activated upon receiving power supply from the power receiving circuit 34 and performs initialization processing (S50). . Specifically, the power supply control circuit 36 sets an output mode or an input mode for a built-in general-purpose digital input / output port (sets three output ports GPOut1 to GPOut3 and one input port GPIn4), and a power supply regulator Is set to a constant voltage output mode in accordance with the power supply voltage supplied to the circuit unit 20. Note that the three output ports GPOut1 to GPOut3 are fixed to the Low potential by the initialization process.
  • the sensor control circuit 24 In the initialization process of the power supply control circuit 36, the sensor control circuit 24 is in a state where no power is supplied (no power supply state) (S70), and outputs a low potential from the output port GPout4. That is, a low potential is input to the input port GPIn4 of the power supply control circuit 36.
  • the power supply control circuit 36 first sets the output port GPOut1 to the high potential (S51) and opens the switch SW-A (as a result, the switches SW-A to SW-C are turned on). Both are opened) and at the same time, the sensor control circuit 24 is in a state of transmitting the diagnosis mode.
  • the power supply control circuit 36 sets the output port GPOut1 to the high potential (S52) and closes the switch SW-B (as a result, only the switch SW-B among the switches SW-A to SW-C is closed). As a result, the power by the constant voltage from the built-in power supply regulator is supplied to the circuit unit 20.
  • the sensor control circuit 24 that has received the power supply starts in the diagnostic mode because the High potential is input to the input port GPIn1 (S71).
  • the sensor control circuit 24 activated in the diagnosis mode first sets the output port GPOut4 to the high potential (S72). Thereby, the power supply control circuit 36 temporarily stops the operation because the High potential is input to the input port GPIn4 (S53).
  • the sensor control circuit 24 acquires detailed data from the sensor unit 14 in order to diagnose each sensor (illuminance sensor 14a, ultraviolet sensor 14b, oxygen sensor 14c, and temperature / humidity sensor 14d) constituting the sensor unit 14. (S73). For example, the sensor control circuit 24 acquires the detection value data from each sensor (the illuminance sensor 14a, the ultraviolet sensor 14b, the oxygen sensor 14c, and the temperature / humidity sensor 14d) a plurality of times at regular intervals, and the value of the acquired data Whether or not the sensor unit 14 is operating normally by determining whether or not the data is within a predetermined range or whether or not the data has fluctuated a plurality of times (whether or not the device state is normal) Judging.
  • the sensor control circuit 24 turns on the power supply to the transmission / reception circuit 22b by enabling the transmission / reception circuit 22b (wireless).
  • a report (abnormality report) indicating that the sensor unit 14 is not operating normally is sent to the outside (here, the wireless GW 59) via the wireless communication circuit 22 and the communication antenna 12. Wirelessly transmitted to the host computer connected via the network (S81).
  • the sensor control circuit 24 disables the transmission / reception circuit 22b to turn off the power supply to the transmission / reception circuit 22b (wireless power supply OFF) (S82), and the input / output port used to control the sensor unit 14 Is turned off (I / O power supply OFF) (S83), and the operation is terminated (shutdown).
  • the abnormality report may include not only a matter indicating that the sensor unit 14 is not operating normally but also data indicating a detection value obtained from the sensor unit 14.
  • a report (an abnormality report and a normal report described later) is not transmitted at an expected timing.
  • the host computer connected to the wireless sensor 10 via the GW 59 can detect that there is some abnormality.
  • the sensor control circuit 24 enables the transmission / reception circuit 22b to turn on the power supply to the transmission / reception circuit 22b (wireless power supply).
  • ON S75
  • a report (normal report) indicating that the sensor unit 14 is operating normally is sent via the wireless communication circuit 22 and the communication antenna 12 to the outside (in this case, via the wireless GW 59).
  • S76 and then disables the transmission / reception circuit 22b to turn off the power supply to the transmission / reception circuit 22b (wireless power OFF) (S77), and then the output port GPOut4. Is set to Low potential (S78).
  • the power supply control circuit 36 finishes the temporary stop so far, restarts the operation, and sets the output port GPOut2 to the low potential (S54). Then, the switch SW-B is opened (as a result, the switches SW-A to SW-C are all opened), and the power supply to the circuit unit 20 is cut off. As a result, the sensor control circuit 24 enters a state where no power is supplied (no power supply state) (S79) and ends the operation.
  • the power supply control circuit 36 sets the built-in power supply regulator to a mode for charging the secondary battery 39 (S55), and then sets the output port GPOut3 to the high potential (S56), thereby setting the switch SW-C.
  • the secondary battery 39 is closed (as a result, only the switch SW-C among the switches SW-A to SW-C is closed) and the terminal voltage and current of the secondary battery 39 are measured (battery status is confirmed). Is charged (S57).
  • the power supply control circuit 36 determines whether the measured voltage and current are within the normal range (S58). As a result, when it is determined that the measured voltage and current are not within the normal range (N in S58), the power supply control circuit 36 immediately terminates the operation as a charging abnormality (S60). Thereby, when the non-contact power supply is started, the charging is completed in a short time, and the wireless sensor 10 does not operate. Therefore, the operator who performs the non-contact power supply has an abnormality in the power supply unit 30 of the wireless sensor 10. You can sense that.
  • the power supply control circuit 36 subsequently determines whether or not the measured voltage and current are within the predetermined range. Then, it is determined whether or not the charging is completed (S59), and the charging process (S57 to S59) is repeated until it is determined that the power reception is completed.
  • the power supply control circuit 36 sets the output port GPOut3 to the low potential (S61) and opens the switch SW-C (as a result, the switches SW-A to SW-C are turned on). In any case, the connection with the secondary battery 39 is cut off. Thereafter, the power supply control circuit 36 sets the output port GPOut1 to the low potential (S62) and closes the switch SW-A (as a result, only the switch SW-A among the switches SW-A to SW-C is closed). Closed). As a result, power from the secondary battery 39 is supplied to the circuit unit 20 via the switch SW-A, and the sensor control circuit 24 is activated in the standard mode (FIG. 6).
  • the secondary battery 39 is charged with the power received by the power receiving circuit 34 in a non-contact manner. Even if the battery becomes shorter, the secondary battery 39 can be charged without opening the storage box 50 to return the wireless sensor 10 to an operable state. Therefore, even if a problem that the expected operation life cannot be obtained occurs, the frequency of performing maintenance such as opening the storage box 50 and taking out the wireless sensor 10 to replace parts is suppressed.
  • the power receiving circuit 34 when the power receiving circuit 34 is supplied with electric power in a non-contact manner, at least one of the secondary battery 39 and the sensor unit 14 is diagnosed as a diagnostic mode, so that the expected operating life cannot be obtained. If this occurs, a defective part can be found during non-contact power feeding.
  • the diagnosis mode since the diagnosis mode is executed at the time of non-contact power feeding, the diagnosis in the standard mode is unnecessary, the power consumption of the wireless sensor 10 in the standard mode is suppressed, and the operation life is extended.
  • the sensor unit 14 is diagnosed under the power of non-contact power supply to which a large amount of power is supplied, so detailed diagnosis such as obtaining detection value data from the sensor unit 14 a plurality of times is possible. become. Furthermore, it is determined whether or not the sensor unit 14 has a problem in a state where it is disconnected from the secondary battery 39, and multi-faceted diagnosis of the wireless sensor 10 becomes possible.
  • the diagnosis mode since the secondary battery 39 is diagnosed in parallel when the secondary battery 39 is charged by the power received by the non-contact power feeding, the battery capacity of the secondary battery 39 can be replenished in a short time. Diagnosis is performed.
  • the wireless sensor 10 is provided with an absorption pad 40 that absorbs the electrolyte leaking from the secondary battery 39 and the galvanic battery of the oxygen sensor 14c, the secondary battery and the galvanic battery may leak due to failure. Even if this occurs, it is possible to avoid adversely affecting the stored items.
  • the wireless sensor 10 even if the wireless sensor 10 has a minor failure, it is not necessary to confirm the actual product accompanying unpacking of the stored product, and the status of the stored product to be stored for a long time can be monitored. Moreover, by utilizing big data that can be collected through long-term monitoring, it is possible to clarify the deterioration conditions of the collection. Furthermore, data items and measurement items necessary for state monitoring in the standard mode can be narrowed down, and the operating life of the wireless sensor 10 can be extended.
  • the sensor control circuit 24 diagnoses the sensor unit 14 according to the built-in program, but the control is sent from the outside (such as a host computer connected via the wireless GW 59). An operation (such as diagnosis of the sensor unit 14) may be performed according to a command.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the wireless sensor 10 when the sensor control circuit 24 operates in accordance with a control command sent from the outside (modified example of the above embodiment) in the diagnosis mode.
  • This flowchart corresponds to the flowchart shown in FIG. 7 in which steps S73, S74, and S80 to S83 are deleted and step S90 is added.
  • This modification is realized by changing the program held by the sensor control circuit 24 in the wireless sensor 10 of the above embodiment.
  • differences from the flowchart of FIG. 7 will be described.
  • the sensor control circuit 24 activated in the diagnosis mode (S71) sets the output port GPOut4 to the high potential, temporarily stops the power supply control circuit 36 (S72), and then enables the transmission / reception circuit 22b to power the transmission / reception circuit 22b.
  • Supply is turned on (wireless power ON) (S75), and the remote operation mode is entered (S90).
  • the sensor control circuit 24 receives a control command from a host computer connected via the wireless GW 59, and operates according to the received control command.
  • the control command may be a command for diagnosing the sensor unit 14 in detail as described in steps S73, S74, S80 to S83 in FIG. 7, or instead of such detailed diagnosis, or
  • a command for making a desired diagnosis or causing a desired operation to the sensor unit 14, the sensor control circuit 24, or a peripheral circuit (such as the wireless communication circuit 22) may be used.
  • Such a control command may be incorporated in advance in a program held by the host computer, or may be dynamically generated by the host computer in accordance with an instruction acquired from an operator.
  • the sensor control circuit 24 After finishing the operation in the remote operation mode, the sensor control circuit 24 disables the transmission / reception circuit 22b to turn off the power supply to the transmission / reception circuit 22b (wireless power OFF) (S77), and then sets the output port GPOut4 to Low. The operation of the power supply control circuit 36 is resumed by setting the potential (S78).
  • the sensor unit 14, the sensor control circuit 24, and the peripheral circuit can be diagnosed by remote operation, so that the sensor, the sensor control circuit, and the peripheral circuit obtained after manufacturing the wireless sensor Diagnosis that reflects knowledge about failure and deterioration becomes possible. Further, the contents of the program held by the sensor control circuit can be narrowed down to the minimum, and the size of the program is reduced.
  • the control command sent from the host computer to the sensor control circuit 24 in the remote operation mode may be a command for updating the program held by the sensor control circuit 24.
  • the program held by the sensor control circuit 24 is updated with the program sent from the host computer via the wireless communication circuit 22, so that the program is reliably updated in a state disconnected from the secondary battery 39, Sensor data can be collected by a new program.
  • the program held by the sensor control circuit 24 can be updated, the content of the program held by the sensor control circuit 24 can be narrowed down to the minimum, and the size of the program can be reduced.
  • knowledge such as detection frequency by the sensor unit 14 obtained by collecting data after the operation of the wireless sensor 10 can be reflected in the program. become.
  • the wireless sensor according to the present invention has been described based on the embodiments and the modifications. However, the present invention is not limited to these embodiments and modifications. Unless departing from the gist of the present invention, various modifications conceived by those skilled in the art have been made in the present embodiment or modification, or other forms constructed by combining some components in the embodiment or modification. Are also included within the scope of the present invention.
  • both the secondary battery 39 and the sensor unit 14 are diagnosed in the diagnosis mode, but both are not necessarily diagnosed.
  • diagnosing at least one of the items items to be diagnosed in the standard mode operating under the power supply from the secondary battery 39 are reduced, so that the power consumption in the standard mode is reduced.
  • data collection is performed on all sensors constituting the sensor unit 14 in the standard mode. However, data collection on some sensors may be performed. Further, in the repetition of data collection, the combination of sensors that are targeted in one data collection may change. Accordingly, the frequency of data collection is controlled for each sensor according to the magnitude of power consumption, and the operating life of the wireless sensor 10 can be extended.
  • the state (normal or abnormal) of the sensor unit 14 is determined by the sensor control circuit 24.
  • the sensor control circuit 24 operates in the sensor unit. 14 may be transmitted to the outside, and the state (normal or abnormal) of the sensor unit 14 may be determined externally.
  • the wireless sensor 10 was installed in the storage box 50 in which the storage goods 54 stored in a museum, a museum, etc. were accommodated, it is not restricted to such an application and temperature is unmanned. It may also be installed at a location where environmental data such as a location where it is necessary to continue collecting, for example, a location where temperature or the like should be monitored in a chemical plant, a location where gas leakage should be monitored in a gas plant, or the like.
  • the wireless sensor 10 does not necessarily have to be housed in one housing, may be arranged in a plurality of portions, and may not necessarily be portable.
  • the present invention is used as a wireless sensor that wirelessly transmits data obtained by the sensor, for example, as a portable wireless sensor installed in a storage box storing a storage item stored in a museum or a museum. it can.

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Abstract

携帯型の無線センサ（１０）であって、電源部（３０）と、センサ部（１４）と、無線通信回路（２２）と、センサ部（１４）からデータを取得して無線通信回路（２２）を介して外部に送信するセンサ制御回路（２４）とを備え、電源部（３０）は、二次電池（３９）と、非接触で電力の供給を受ける受電回路（３４）と、受電回路が受けた電力で二次電池を充電する制御を行う電源制御回路（３６）とを有し、無線センサ（１０）は、動作モードとして、センサ部（１４）から取得したデータを、無線通信回路（２２）を介して外部に送信する標準モードと、受電回路（３４）が非接触で電力の供給を受けた場合に二次電池（３９）及びセンサ部（１４）の少なくとも一つを診断する診断モードとを有する。

Description

無線センサ
　本発明は、無線センサに関し、特に、センサで得られたデータを無線で送信する無線センサに関する。
　美術館や博物館等で保管される文化財（以下、収蔵品）を、酸素、紫外線、温度、湿度（乾燥及び結露を含む）、衝撃、腐食ガス、並びに、虫等による劣化から守るために、収蔵庫（部屋）全体の空調や燻蒸等を管理するとともに、収蔵品を収容している保管箱の外観管理や収蔵品自体の現品点検を適切な周期で行う必要がある。これらの管理及び点検の内、特に現品点検は、（１）専門家による目視確認が必要であり、点検頻度を上げにくい（人員・費用・場所などの確保が難）、また、（２）点検時における収蔵品の取扱いにより、損傷の可能性がある、さらに、（３）点検時に虫や有害物質が付く、外気や光に晒される、など劣化を促進する可能性がある、といった問題があり、点検周期を可能な限り延ばしたいという要求がある。この要求を満たすために、保管箱を密閉したまま収蔵品の劣化に関係するデータ（具体的には温湿度・照度・酸素濃度等のデータ）を１０年程度の長期に亘って安定して収集し管理することが望まれている。
　そのために、従来、保管箱を密閉したままで収蔵品の劣化に関係するデータを長期に亘って収集する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１では、展示ケース内の温度や湿度あるいは照度等に係る状況を検出し信号化する検出手段と、この検出手段から送られてくる状況信号を無線によって送信する送信手段と（検出手段及び送信手段を併せて「無線センサ」という）を、１つの展示ケース内に外部から配線することなく設けるとともに、この送信手段から送信された状況信号を受信して処理する情報処理手段を、展示ケースの外部に設ける。これにより、展示ケースの状況を、情報処理手段を介して外部においてモニタできる。
特開２００１－１４８０８７号公報
　しかしながら、このような無線センサを長期に亘って使用する場合には、センサ、無線回路、及び、電池の経年劣化やそのばらつきが製造時の検査では予測しきれないため、期待通りの動作寿命が得られないという課題がある。特に、回路の暗電流増加（間欠動作の停止時に流れる電流が長期使用中に増えること）や電池の自己放電量が問題となる。例えば、１０年間の動作を目指して、回路の暗電流が１μＡで、動作時電流が２８ｍＡで、動作頻度が３０秒／日で、電池の初期容量が１９００ｍＡｈで、１０年保管時容量が４９％で設計した無線センサの暗電流が、何らかの事情で５μＡになった場合には、動作寿命は６年以下にまで落ちてしまい、データ送信が途切れてしまう。これは、１０年を期待して保存している収蔵品の中から、無線センサの不具合によって保管箱を開けなくてはならないものがランダムに発生することを示しているだけでなく、ひとたび保管箱を開けると現品確認も必要になることが多いので、管理負担が非常に大きくなってしまうことを示している。
　そこで、本発明は、期待通りの動作寿命が得られない不具合が発生しても、保管箱を開けて無線センサを取り出して部品を交換する等の保守を行う頻度を抑制することが可能な無線センサ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、本発明の一形態に係る無線センサは、無線センサであって、電力を供給する電源部と、センサと、前記電源部から供給される電力で動作する無線通信回路と、前記電源部から供給される電力で動作し、前記センサで検出された結果を示すデータを取得し、取得した前記データを、前記無線通信回路を介して外部に送信するセンサ制御回路とを備え、前記電源部は、二次電池と、非接触で電力の供給を受ける受電回路と、前記受電回路が受けた電力で前記二次電池を充電するとともに、前記二次電池からの電力及び前記受電回路が受けた電力を前記無線通信回路及び前記センサ制御回路に供給する制御を行う電源制御回路とを有し、前記無線センサは、動作モードとして、前記センサ制御回路によって前記センサから取得したデータを、前記無線通信回路を介して外部に送信する標準モードと、前記受電回路が非接触で電力の供給を受けた場合に前記二次電池及び前記センサの少なくとも一つを診断する診断モードとを有する。
　これにより、受電回路が非接触で受けた電力で二次電池が充電されるので、暗電流増加等によって二次電池の動作寿命が短くなった場合であっても、保管箱を開けることなく二次電池を充電して無線センサを動作可能な状態に復帰させることができる。よって、期待通りの動作寿命が得られない不具合が発生しても、保管箱を開けて無線センサを取り出して部品を交換する等の保守を行う頻度が抑制される。
　さらに、受電回路が非接触で電力の供給を受けた場合には、診断モードとして、二次電池及びセンサの少なくとも一つが診断されるので、期待通りの動作寿命が得られない不具合が発生している場合には、非接触給電時に不具合箇所が発見され得る。また、非接触給電時に診断モードが実行されるので、標準モードにおける診断が不要となり、標準モードにおける無線センサの消費電力が抑制され、動作寿命が長くなる。
　ここで、前記診断モードでは、前記電源制御回路は、前記受電回路が受けた電力によって前記二次電池を充電しながら前記二次電池を診断してもよい。
　これにより、診断モードでは、受電回路が受けた電力によって二次電池が充電されるときに二次電池が並行して診断されるので、短時間で二次電池の電池容量の補充と診断とが行われる。
　また、前記診断モードでは、前記電源制御回路は、さらに、前記受電回路が受けた電力によって前記センサ制御回路を動作させることで前記センサを診断してもよい。
　これにより、診断モードでは、受電回路が受けた電力によってセンサ制御回路を動作させることでセンサが診断されるので、大きな電力が供給される非接触給電による電力の下でセンサが診断され、センサから複数回にわたって検出値のデータを取得する等の詳細な診断が可能になる。また、二次電池と切り離した状態でセンサに不具合がないか否かが判断され、無線センサの多面的な診断が可能になる。
　また、前記診断モードでは、前記電源制御回路は、さらに、前記受電回路が受けた電力によって前記無線通信回路及び前記センサ制御回路を動作させることで、外部から前記無線通信回路を介して送られてくる制御命令によって前記センサ制御回路を動作させてもよい。
　これにより、診断モードでは、遠隔操作によってセンサ、センサ制御回路及び周辺回路を診断できるので、無線センサの製造後に得られるセンサ、センサ制御回路及び周辺回路の故障や劣化に関する知見を反映した診断が可能になる。また、センサ制御回路が保持するプログラムの内容を最低限のものに絞り込んでおくことができ、そのプログラムのサイズが縮小化される。
　また、前記センサ制御回路は、プログラムを保持し、前記プログラムに従って、前記データを取得し、取得した前記データを、前記無線通信回路を介して送信し、前記診断モードでは、前記電源制御回路は、さらに、前記受電回路が受けた電力によって前記無線通信回路及び前記センサ制御回路を動作させることで、外部から前記無線通信回路を介して送られてくるプログラムで前記センサ制御回路が保持するプログラムを更新してもよい。
　これにより、診断モードでは、受電回路が受けた電力によって無線通信回路及びセンサ制御回路が動作し、外部から無線通信回路を介して送られてくるプログラムでセンサ制御回路が保持するプログラムが更新されるので、二次電池と切り離した状態で、確実にプログラムが更新され、新たなプログラムによるセンサデータの収集が可能になる。また、センサ制御回路が保持するプログラムの更新が可能になることから、センサ制御回路が保持するプログラムの内容を最低限のものに絞り込んでおくことができ、そのプログラムのサイズが縮小化される。さらに、プログラムの更新が可能になることから、無線センサの運用後のデータ収集で得られた知見（センサによる検出頻度等）をプログラムに反映することが可能になる。
　また、前記無線センサは、前記受電回路が非接触で電力の供給を受けていない場合に、前記標準モードで動作し、前記標準モードでは、前記二次電池からの電力が前記無線通信回路及び前記センサ制御回路に供給され、前記センサ制御回路は、前記センサで検出された結果を示すデータを取得し、取得した前記データを、前記無線通信回路を介して送信することを、一定周期で繰り返してもよい。
　これにより、標準モードでは、二次電池からの電力の供給により、センサによって得られたデータが一定周期で無線通信回路を介して外部に送信されるので、定期的に保管箱内の収蔵品の保管状況等が外部でモニタされ得る。
　また、前記標準モードでは、前記センサ制御回路は、前記二次電池の電圧が正常範囲内か否かを判断し、正常範囲内であると判断した場合にだけ、前記データを取得して前記無線通信回路を介して送信してもよい。
　これにより、標準モードにおいても、二次電池の電圧が正常範囲内か否かが判断され、正常範囲内であると判断した場合にだけデータ収集が行われるので、不安定な電力供給の状態でのデータ収集が回避される。さらに、外部にデータが送信されてこない場合に、二次電池に不具合が発生している可能性があることを察知し得る。
　また、さらに、前記二次電池から漏れる液の飛散を防止する部材を備えてもよい。
　これにより、二次電池等が故障によって液漏れが発生した場合であっても、収蔵品に悪影響を及ぼしてしまうことが回避される。
　また、前記無線センサは、携帯型であってもよい。
　これにより、例えば、美術館や博物館等で保管される収蔵品を収納した保管箱の中に無線センサを設置できる。
　本発明に係る無線センサにより、期待通りの動作寿命が得られない不具合が発生しても、保管箱を開けて無線センサを取り出して部品を交換する等の保守を行う頻度が抑制される。
図１は、本発明の実施の形態における無線センサの構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示された無線センサの外観の一例を示す図である。 図３は、図２に示される無線センサの設置例を示す図である。 図４は、図３に示される無線センサが取り付けられた保管箱を収蔵する収蔵庫のレイアウト図である。 図５は、図１に示された無線センサの動作モードを示す状態遷移図である。 図６は、本発明の実施の形態における無線センサの標準モードにおける動作を示すフローチャートである。 図７は、本発明の実施の形態における無線センサの診断モードにおける動作を示すフローチャートである。 図８は、本発明の実施の形態の変形例における無線センサの動作を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示す。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　図１は、本発明の実施の形態における無線センサ１０の構成を示すブロック図である。無線センサ１０は、美術館において収蔵品を収容している保管箱の内部等に設置される無線センサ（ここでは、携帯型の無線センサ）であり、通信用アンテナ１２、センサ部１４、受電用アンテナ１６、回路部２０、電源部３０、及び、吸収パッド４０を備える。
　通信用アンテナ１２は、外部（例えば、無線ゲートウェイを介して接続されるホストコンピュータ）と無線通信するためのアンテナである。
　センサ部１４は、各種物理量を検出するセンサの集まりであり、本実施の形態では、照度を検出する照度センサ１４ａ、紫外線を検出する紫外線センサ１４ｂ、酸素を検出する酸素センサ１４ｃ、並びに、温度及び湿度を検出する温湿度センサ１４ｄを含む。照度センサ１４ａ、紫外線センサ１４ｂ及び温湿度センサ１４ｄは、例えば、Ｉ２Ｃ（フィリップス社の登録商標）バスを介してセンサ制御回路２４と接続される。酸素センサ１４ｃは、例えば、ガルバニ電池を用いた酸素センサであり、検出した酸素濃度に応じた電圧をセンサ制御回路２４が有するＡ／Ｄ変換器に出力する。
　回路部２０は、電源部３０から供給される電力で動作する、この無線センサ１０の主要回路であり、無線通信回路２２及びセンサ制御回路２４を有する。
　無線通信回路２２は、無線通信用の周波数帯域の信号だけを通過させるバンドパスフィルタ２２ａ、及び、無線通信のための送信アンプ及び受信アンプ等で構成される送受信回路２２ｂを有する。
　センサ制御回路２４は、センサ部１４で検出された各種物理量（結果）を示すデータを取得し、取得したデータを、無線通信回路２２を介して外部に送信する制御をする。本実施の形態では、センサ制御回路２４は、制御プログラムを格納した不揮発性のメモリ、その制御プログラムを実行するプロセッサ、タイマー、汎用のデジタル入出力ポート、Ｉ２Ｃ（フィリップス社の登録商標）バス用のＩ／Ｆ、及び、汎用のアナログ入出力ポート（Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器）等を内蔵するマイクロコンピュータ等である。例えば、センサ制御回路２４は、Ｉ２Ｃ（フィリップス社の登録商標）バスを介して照度センサ１４ａ、紫外線センサ１４ｂ及び温湿度センサ１４ｄから検出値を示すデータを取得し、内蔵のＡ／Ｄ変換器を介して酸素センサ１４ｃから検出値を示すデータを取得する。また、センサ制御回路２４は、後述するデジタルの入力ポートＧＰＩｎ１及び出力ポートＧＰＯｕｔ４を介して、電源制御回路３６と通信する。
　受電用アンテナ１６は、非接触で給電される電力を受けるためのコイル等からなるアンテナである。
　電源部３０は、回路部２０に電力を供給する回路であり、受電回路３４、電源制御回路３６、スイッチＳＷ－Ａ～ＳＷ－Ｃ、コンデンサ３８及び二次電池３９を有する。
　受電回路３４は、受電用アンテナ１６を介して非接触で給電された電力を受電する回路であり、ここでは、受電した交流電力を直流電力に変換して電源制御回路３６に供給する。
　スイッチＳＷ－Ａ～ＳＷ－Ｃは、電源制御回路３６からの制御によって開（オフ）又は閉（オン）するスイッチである。より詳しくは、スイッチＳＷ－Ａは、二次電池３９からの電力を回路部２０に供給するか否かを切り替えるノーマリオン型のスイッチである。スイッチＳＷ－Ｂは、受電回路３４から電源制御回路３６を通して供給される電力を回路部２０に供給するか否かを切り替えるノーマリオフ型のスイッチである。スイッチＳＷ－Ｃは、受電回路３４から電源制御回路３６を通して供給される電力を二次電池３９に供給（つまり、充電）するか否かを切り替えるノーマリオフ型のスイッチである。
　電源制御回路３６は、受電用アンテナ１６を介して受電回路３４が受けた電力で二次電池３９を充電するとともに、二次電池３９からの電力及び受電回路３４が受けた電力を回路部２０（無線通信回路２２及びセンサ制御回路２４）に供給する制御を行う回路であり、例えば、スイッチＳＷ－Ａ～ＳＷ－Ｃを制御するシーケンサ等を有する。そのために、電源制御回路３６は、受電回路３４から受けた直流電力を安定化して回路部２０に供給するための直流電圧を生成する電源レギュレータを有する。また、電源制御回路３６は、スイッチＳＷ－Ａ～ＳＷ－Ｃの制御及びセンサ制御回路２４との通信のために、汎用のデジタル入出力ポートとして、３つの出力ポートＧＰＯｕｔ１～ＧＰＯｕｔ３及び１つの入力ポートＧＰＩｎ４を有する。各ポートの接続先及び機能は、以下の表１の通りである。
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　上記表１に示されるように、電源制御回路３６の出力ポートＧＰＯｕｔ１は、スイッチＳＷ－Ａの制御端子及びセンサ制御回路２４の入力ポートＧＰＩｎ１に接続され、Ｌｏｗ電位を出力することで、スイッチＳＷ－Ａを閉にし、かつ、センサ制御回路２４に標準モードで動作することを指示し、Ｈｉｇｈ電位を出力することで、スイッチＳＷ－Ａを開にし、かつ、センサ制御回路２４に診断モードで動作することを指示する。電源制御回路３６の出力ポートＧＰＯｕｔ２は、スイッチＳＷ－Ｂの制御端子に接続され、Ｌｏｗ電位を出力することで、スイッチＳＷ－Ｂを開にし、Ｈｉｇｈ電位を出力することで、スイッチＳＷ－Ｂを閉にする。電源制御回路３６の出力ポートＧＰＯｕｔ３は、スイッチＳＷ－Ｃの制御端子に接続され、Ｌｏｗ電位を出力することで、スイッチＳＷ－Ｃを開にし、Ｈｉｇｈ電位を出力することで、スイッチＳＷ－Ｃを閉にする。電源制御回路３６の入力ポートＧＰＩｎ４は、センサ制御回路２４の出力ポートＧＰＯｕｔ４に接続され、Ｌｏｗ電位が入力されると電源制御回路３６は動作を行い、Ｈｉｇｈ電位が入力されると電源制御回路３６は一時停止する。なお、標準モード、診断モード及び各入出力ポートの動作については後述する。
　電源制御回路３６の各出力ポートＧＰＯｕｔ１～３はプルダウンされており、受電回路３４が電力を受けていないときはＬｏｗ電位に固定される（不定とならない）。また、センサ制御回路２４の出力ポートＧＰＯｕｔ４もプルダウンされており、電源を供給されていないときはＬｏｗ電位に固定されるとともに、電源制御回路を一時停止させるとき以外は常にＬｏｗ電位に設定される。
　コンデンサ３８は、受電回路３４から電源制御回路３６を通して回路部２０又は二次電池３９に供給される電力を平滑化するコンデンサである。
　二次電池３９は、回路部２０に電力を供給するための充放電可能な電池であり、例えば、環境条件によっては液漏れを起こすリスクがあるが長寿命であり発火リスクの無いＮｉＭＨ二次電池である。
　吸収パッド４０は、二次電池３９から漏れる液の飛散を防止する部材の一例であり、本実施の形態では、二次電池３９に加えて、酸素センサ１４ｃが有するガルバニ電池から漏れ出る電解液を吸収して収蔵品に付着しないようにするための脱脂綿で構成された吸収パッドである。
　図２は、図１に示された無線センサ１０の外観の一例を示す図である。ここでは、一つの基板１１の上面に、図１に示される各構成要素が実装された無線センサ１０を平面視したときの模式図が示されている。本図に示されるように、この実装例では、基板１１の平面視において、基板１１の左上領域に、受電用アンテナ１６が配置され、基板１１の右上領域に、電源部３０（ただし、二次電池３９を除く）と、回路部２０と、通信用アンテナ１２とが配置され、基板１１の左下領域に、二次電池３９が配置され、基板１１の右下領域に、センサ部１４（温湿度センサ１４ｄ、酸素センサ１４ｃ、照度センサ１４ａ及び紫外線センサ１４ｂ）が配置され、基板１１の最下領域に、吸収パッド４０が配置されている。なお、無線センサ１０は、図示しない匡体として、可視光及び紫外光を透過させて照度センサ１４ａ及び紫外線センサ１４ｂに取り入れるように透明で、かつ、外部の空気を温湿度センサ１４ｄ及び酸素センサ１４ｃまで取り入れるための開口部が形成されたプラスチックカバーに収納されている。
　この無線センサ１０は、図２における上部が鉛直方向の上方となり、図２における下部が鉛直方向の下方となるように、保管箱の内側面等に貼り付け、又は、接着することによって、設置される。よって、無線センサ１０が設置された状態では、吸収パッド４０は、二次電池３９及び酸素センサ１４ｃの鉛直下方に位置し、二次電池３９と酸素センサ１４ｃのガルバニ電池とから漏れ出る電解液を吸収し得る。また、無線センサ１０の匡体が保管箱の取り付け位置から脱落することも考慮し、プラスチックカバーの開口部に薄い綿メッシュを施し、電解液が匡体の外部に飛散しないようにしている。
　図３は、図２に示される無線センサ１０の設置例を示す図である。ここでは、収蔵品５４が収納された保管箱５０の内側面に無線センサ１０を取り付けた場合における、保管箱５０を上面から見た模式図が示されている。
　図４は、図３に示される無線センサ１０が取り付けられた保管箱５０を収蔵する収蔵庫５８のレイアウト図である。ここでは、収蔵庫５８に設けられた複数の収蔵棚５６のそれぞれに、無線センサ１０が取り付けられた保管箱５０が複数、並べて配置されている様子が示されている。無線センサ１０は、保管箱５０の前面（保管箱５０に収容された収蔵品を正面から見たときに手前に位置する保管箱５０の側面）の内側面に取り付けられている。このような取り付け位置によって、非接触給電の際に、保管箱５０を収蔵棚５６から出さなくても済む。
　また、収蔵庫５８には、各無線センサ１０と無線通信することで各無線センサ１０を外部の通信ネットワークに接続する無線ゲートウェイ（無線ＧＷ）５９が設置されている。無線ＧＷ５９は、例えば、ダイバーシティアンテナを有する無線ゲートウェイである。各無線センサ１０は、無線ＧＷ５９を介して、通信ネットワークに接続されたホストコンピュータ（図示せず）と通信する。なお、収蔵庫５８が広い部屋である場合には、複数の無線センサ１０を分担して通信する複数の無線ＧＷ５９を収蔵庫５８に設置してもよい。
　図５は、図１に示された無線センサ１０の動作モードを示す状態遷移図である。
　無線センサ１０は、主要な動作モードとして、センサ制御回路２４によってセンサ部１４から取得したデータを、無線通信回路２２を介して外部に送信する標準モードＳ１０と、受電用アンテナ１６及び受電回路３４を介して非接触で電力の供給を受けた場合に二次電池３９及びセンサ部１４の少なくとも一つ（本実施の形態では、二次電池３９及びセンサ部１４の両方）を診断する診断モードＳ１１とを有する。
　より詳しくは、標準モードＳ１０は、非接触給電を受けていないときにおける無線センサ１０の通常の動作モードである。標準モードＳ１０は、無線センサ１０が非接触給電を受けていない状態で二次電池３９が装着されることで、起動される。
　標準モードＳ１０では、電源制御回路３６には電源電圧が供給されておらず、電源制御回路３６の出力ポートＧＰＯｕｔ１～３はＬｏｗ電位に固定され、その結果、スイッチＳＷ－Ａ～ＳＷ－ＣのうちスイッチＳＷ－Ａだけが閉となり、二次電池３９からの電力が回路部２０に供給される。センサ制御回路２４は、センサ部１４で検出された物理量（結果）を示すデータを取得し、取得したデータを、無線通信回路２２を介して送信することを、一定周期で繰り返す。これにより、定期的に保管箱５０内の収蔵品５４の保管状況等が外部（ホストコンピュータ）でモニタされ得る。このとき、センサ制御回路２４は、二次電池３９の電圧が正常範囲内か否かを判断し、正常範囲内であると判断した場合にだけ、センサ部１４からデータを取得して無線通信回路２２を介して送信する。これにより、標準モードにおいても、二次電池３９の電圧が正常範囲内か否かが判断され、正常範囲内であると判断した場合にだけデータ収集が行われるので、不安定な電力供給の状態でのデータ収集が回避される。さらに、一定周期で外部にデータが送信されてこない場合に、二次電池３９に不具合が発生している可能性があることを察知し得る。
　非接触給電が行われると、無線センサ１０の動作モードは、標準モードＳ１０から診断モードＳ１１に遷移する。診断モードＳ１１は、無線センサ１０に異常が発生していないかを診断する動作モードであり、非接触給電によって開始される。
　診断モードでは、電源制御回路３６は、スイッチＳＷ－Ａ～ＳＷ－ＣのうちスイッチＳＷ－Ｂだけを閉にすることで、受電回路３４が受けた電力によってセンサ制御回路２４を動作させることでセンサ部１４を診断する。これにより、大きな電力が供給される非接触給電による電力の下でセンサ部１４が診断されるので、センサ部１４から複数回にわたって検出値のデータを取得する等の詳細な診断が可能になる。さらに、二次電池３９と切り離した状態でセンサ部１４に不具合がないか否かが判断され、無線センサ１０の多面的な診断が可能になる。
　また、診断モードでは、電源制御回路３６は、スイッチＳＷ－Ａ～ＳＷ－ＣのうちスイッチＳＷ－Ｃだけを閉にすることで、受電回路３４が受けた電力によって二次電池３９を充電しながら二次電池３９を診断する。これにより、二次電池３９が充電されるときに二次電池３９が並行して診断され、短時間で電池容量の補充と診断とが行われる。充電が完了すると、無線センサ１０の動作モードは、診断モードＳ１１から標準モードＳ１０に遷移する。
　次に、以上のように構成された本実施の形態における無線センサ１０の動作を説明する。
　図６は、本実施の形態における無線センサ１０の標準モードにおける動作を示すフローチャートである。ここでは、センサ制御回路２４の動作手順が示されている。
　非接触給電を受けていない状態（標準モードＳ１０）では、電源制御回路３６には電源電圧が供給されておらず、電源制御回路３６の出力ポートＧＰＯｕｔ１～３はＬｏｗ電位に固定され、その結果、スイッチＳＷ－Ａ～ＳＷ－ＣのうちスイッチＳＷ－Ａだけが閉となり、かつ、センサ制御回路２４の入力ポートＧＰＩｎ１にはＬｏｗ電位が入力された状態となっている。この状態で、無線センサ１０に二次電池３９が取り付けられると、二次電池３９からの電力がスイッチＳＷ－Ａを介して回路部２０に供給され、かつ、センサ制御回路２４の入力ポートＧＰＩｎ１にはＬｏｗ電位が入力されていることから、センサ制御回路２４は、標準モードで起動する（Ｓ２０）。
　標準モードで起動したセンサ制御回路２４は、まず、二次電池３９の電圧が正常範囲内か否かを判断する（Ｓ２１）。具体的には、センサ制御回路２４は、電力の供給を受けている端子の電圧を内蔵のＡ／Ｄ変換器で電圧を計測し、計測した電圧が予め定めた範囲内か否かを判断する。
　その結果、二次電池３９の電圧が正常範囲内であると判断した場合には（Ｓ２２でＹ）、センサ制御回路２４は、センサ部１４を構成する各センサ（照度センサ１４ａ、紫外線センサ１４ｂ、酸素センサ１４ｃ及び温湿度センサ１４ｄ）を駆動することで、センサ部１４で検出された物理量（結果）を示すデータを取得する（Ｓ２３）。具体的には、センサ制御回路２４は、Ｉ２Ｃ（フィリップス社の登録商標）バスを介して照度センサ１４ａ、紫外線センサ１４ｂ及び温湿度センサ１４ｄから検出値を示すデータを取得し、内蔵のＡ／Ｄ変換器を介して酸素センサ１４ｃから検出値を示すデータを取得する。
　続いて、センサ制御回路２４は、送受信回路２２ｂをイネーブルすることで送受信回路２２ｂへの電力供給を開始（無線電源ＯＮ）した後に（Ｓ２４）、センサ部１４から取得したデータを、無線通信回路２２及び通信用アンテナ１２を介して、外部（ここでは、無線ＧＷ５９を介して接続されたホストコンピュータ）に無線で送信する（Ｓ２５）。
　送信を終えると、センサ制御回路２４は、消費電力を抑えるために、送受信回路２２ｂをディセーブルすることで送受信回路２２ｂへの電力供給を終了（無線電源ＯＦＦ）し（Ｓ２６）、さらに、センサ部１４の制御に用いている入出力ポート（Ｉ２Ｃ（フィリップス社の登録商標）バス用のＩ／Ｆ、汎用のアナログ入出力ポート等）用の電源をオフ（Ｉ／Ｏ電源ＯＦＦ）にする（Ｓ２７）。
　そして、センサ制御回路２４は、一定時間だけ待機するために、内蔵のタイマーを初期化してスタートさせた後に（Ｓ２８）、タイマー値（タイマーカウント）を読み出し（Ｓ２９）、読み出したタイマー値が所定値に達した（タイムアップした）か否かを判断する（Ｓ３０）。タイマー値が所定値に達するまでタイマー値の読み出し（Ｓ２９）及び判断（Ｓ３０）を繰り返し、タイマー値が所定値に達した（タイムアップした）と判断した場合に（Ｓ３０でＹ）、自身の動作をリセットし（Ｓ３１）、再び、標準モードでの動作を繰り返す（Ｓ２０～Ｓ３１）。
　このように、非接触給電を受けていない状態（標準モード）では、二次電池３９からの電力が回路部２０に供給され、二次電池３９の電圧が正常範囲内である場合には、センサ部１４での検出値が無線通信で無線ＧＷ５９に送信されるデータ収集が一定周期で繰り返される。これにより、定期的に保管箱５０内の収蔵品５４の保管状況等が外部（ホストコンピュータ）でモニタされ得る。
　一方、二次電池３９の電圧確認において（Ｓ２１）、二次電池３９の電圧が正常範囲内でないと判断した場合には（Ｓ２２でＮ）、センサ制御回路２４は、送受信回路２２ｂをイネーブルすることで送受信回路２２ｂへの電力供給を開始（無線電源ＯＮ）した後に（Ｓ４４）、二次電池３９の電圧が正常範囲内でないことを示すレポート（異常レポート）を、無線通信回路２２及び通信用アンテナ１２を介して、外部（ここでは、無線ＧＷ５９を介して接続されたホストコンピュータ）に無線で送信する（Ｓ４１）。
　送信を終えると、センサ制御回路２４は、消費電力を抑えるために、送受信回路２２ｂをディセーブルすることで送受信回路２２ｂへの電力供給を終了（無線電源ＯＦＦ）し（Ｓ４２）、さらに、センサ部１４の制御に用いている入出力ポート用の電源をオフ（Ｉ／Ｏ電源ＯＦＦ）にし（Ｓ４３）、標準モードでの動作を終了（シャットダウン）する。
　このように、標準モードでは、二次電池３９の電圧が正常範囲内か否かが判断され、正常範囲内でないと判断した場合には、異常レポートが無線通信で外部に送信され、無線ＧＷ５９を介して無線センサ１０に接続されたホストコンピュータは、無線センサ１０の二次電池３９の電圧が正常範囲内にないことを知り、運用者に対して無線センサ１０が故障したことを通知して対処を求めることができる。また、その後に無線センサ１０の動作が終了するので、無線センサ１０における更なる電力消費が回避される。
　なお、異常レポートには、二次電池３９の電圧が正常範囲内でないことを示す事項だけでなく、二次電池３９の電圧、及び、センサ部１４から得られた検出値を示すデータ等が含められてもよい。
　また、二次電池３９の電圧が急速に降下した場合等においては、異常レポートが送信されないケースが発生し得るが、そのようなケースであっても、無線ＧＷ５９を介して無線センサ１０に接続されたホストコンピュータは、一定周期で無線センサ１０からデータが送信されてこないことを検知することで、二次電池３９に不具合が発生している可能性があることを察知し、運用者に異常を通知することができる。
　図７は、本実施の形態における無線センサ１０の診断モードにおける動作を示すフローチャートである。ここでは、二次電池の電圧が低下してセンサ制御回路２４の動作が終了している状態での、電源制御回路３６の動作手順（ステップＳ５０～Ｓ６２）と、センサ制御回路２４の動作手順（Ｓ７０～Ｓ８３）が示されている。
　電源部３０において、受電用アンテナ１６及び受電回路３４を介して非接触給電が行われると、受電回路３４からの電力供給を受けて電源制御回路３６は起動し、初期化処理をする（Ｓ５０）。具体的には、電源制御回路３６は、内蔵の汎用のデジタル入出力ポートに対して出力モード又は入力モードを設定（３つの出力ポートＧＰＯｕｔ１～ＧＰＯｕｔ３及び１つの入力ポートＧＰＩｎ４を設定）し、電源レギュレータを、回路部２０に供給する電源電圧に合わせた定電圧出力モードに設定する。なお、初期化処理によって、３つの出力ポートＧＰＯｕｔ１～ＧＰＯｕｔ３はＬｏｗ電位に固定される。
　電源制御回路３６の初期化処理においては、センサ制御回路２４は、電力の供給を受けていない状態（無電源状態）であり（Ｓ７０）、出力ポートＧＰＯｕｔ４からＬｏｗ電位を出力している。つまり、電源制御回路３６の入力ポートＧＰＩｎ４にはＬｏｗ電位が入力されている。
　初期化処理を終えると、電源制御回路３６は、まず、出力ポートＧＰＯｕｔ１をＨｉｇｈ電位にすることで（Ｓ５１）、スイッチＳＷ－Ａを開にする（この結果、スイッチＳＷ－Ａ～ＳＷ－Ｃがいずれも開となる）とともに、センサ制御回路２４に診断モードを伝える状態にしておく。
　続いて、電源制御回路３６は、出力ポートＧＰＯｕｔ１をＨｉｇｈ電位にすることで（Ｓ５２）、スイッチＳＷ－Ｂを閉にし（この結果、スイッチＳＷ－Ａ～ＳＷ－ＣのうちスイッチＳＷ－Ｂだけが閉となり）、それにより、内蔵の電源レギュレータからの定電圧による電力を回路部２０に供給する。
　電力供給を受けたセンサ制御回路２４は、入力ポートＧＰＩｎ１にＨｉｇｈ電位が入力されていることから、診断モードで起動する（Ｓ７１）。
　診断モードで起動したセンサ制御回路２４は、まず、出力ポートＧＰＯｕｔ４をＨｉｇｈ電位にする（Ｓ７２）。これにより、電源制御回路３６は、入力ポートＧＰＩｎ４にＨｉｇｈ電位が入力されることから、動作を一時的に停止する（Ｓ５３）。
　続いて、センサ制御回路２４は、センサ部１４を構成する各センサ（照度センサ１４ａ、紫外線センサ１４ｂ、酸素センサ１４ｃ及び温湿度センサ１４ｄ）を診断するために、センサ部１４から詳細なデータを取得する（Ｓ７３）。例えば、センサ制御回路２４は、各センサ（照度センサ１４ａ、紫外線センサ１４ｂ、酸素センサ１４ｃ及び温湿度センサ１４ｄ）から、一定周期で、複数回、検出値のデータを取得し、取得したデータの値が所定範囲内であるか否か、あるいは、複数回のデータが変動していない否かを判断することで、センサ部１４が正常に動作しているか否か（機器状態が正常か否か）を判断する。
　その結果、センサ部１４が正常に動作していないと判断した場合には（Ｓ７４でＮ）、センサ制御回路２４は、送受信回路２２ｂをイネーブルすることで送受信回路２２ｂへの電力供給をオン（無線電源ＯＮ）した後に（Ｓ８０）、センサ部１４が正常に動作していないことを示すレポート（異常レポート）を、無線通信回路２２及び通信用アンテナ１２を介して、外部（ここでは、無線ＧＷ５９を介して接続されたホストコンピュータ）に無線で送信する（Ｓ８１）。その後、センサ制御回路２４は、送受信回路２２ｂをディセーブルすることで送受信回路２２ｂへの電力供給をオフ（無線電源ＯＦＦ）し（Ｓ８２）、さらに、センサ部１４の制御に用いている入出力ポート用の電源をオフ（Ｉ／Ｏ電源ＯＦＦ）にし（Ｓ８３）、動作を終了（シャットダウン）する。
　なお、異常レポートには、センサ部１４が正常に動作していないことを示す事項だけでなく、センサ部１４から得られた検出値を示すデータ等が含められてもよい。また、無線通信回路２２に異常は発生して無線通信が不能になっている場合には、想定されるタイミングでレポート（異常レポート及び後述する正常レポート）が送信されてこないことになるので、無線ＧＷ５９を介して無線センサ１０と接続されたホストコンピュータは、何らかの異常があることを検知できる。
　一方、センサ部１４が正常に動作していると判断した場合には（Ｓ７４でＹ）、センサ制御回路２４は、送受信回路２２ｂをイネーブルすることで送受信回路２２ｂへの電力供給をオン（無線電源ＯＮ）した後に（Ｓ７５）、センサ部１４が正常に動作していることを示すレポート（正常レポート）を、無線通信回路２２及び通信用アンテナ１２を介して、外部（ここでは、無線ＧＷ５９を介して接続されたホストコンピュータ）に無線で送信し（Ｓ７６）、その後、送受信回路２２ｂをディセーブルすることで送受信回路２２ｂへの電力供給をオフ（無線電源ＯＦＦ）した後に（Ｓ７７）、出力ポートＧＰＯｕｔ４をＬｏｗ電位にする（Ｓ７８）。
　これにより、電源制御回路３６は、入力ポートＧＰＩｎ４にＬｏｗ電位が入力されることから、これまでの一時的停止を終えて、動作を再開し、出力ポートＧＰＯｕｔ２をＬｏｗ電位にすることで（Ｓ５４）、スイッチＳＷ－Ｂを開にし（この結果、スイッチＳＷ－Ａ～ＳＷ－Ｃがいずれも開となる）、回路部２０への電力供給を遮断する。その結果、センサ制御回路２４は、電力の供給を受けていない状態（無電源状態）となり（Ｓ７９）、動作を終了する。
　続いて、電源制御回路３６は、内蔵の電源レギュレータを、二次電池３９を充電するモードに設定した後に（Ｓ５５）、出力ポートＧＰＯｕｔ３をＨｉｇｈ電位にすることで（Ｓ５６）、スイッチＳＷ－Ｃを閉にし（この結果、スイッチＳＷ－Ａ～ＳＷ－ＣのうちスイッチＳＷ－Ｃだけが閉となり）、二次電池３９の端子電圧及び電流を計測（電池状態を確認）しながら、二次電池３９を充電する（Ｓ５７）。
　充電中においては、電源制御回路３６は、計測した電圧及び電流が正常範囲内か否かを判断する（Ｓ５８）。その結果、計測した電圧及び電流が正常範囲内でないと判断した場合には（Ｓ５８でＮ）、電源制御回路３６は、充電異常として、動作を直ちに終了する（Ｓ６０）。これにより、非接触給電を開始したときに、短時間で充電が終了し、無線センサ１０が動作しなくなるので、非接触給電している運用者は、無線センサ１０の電源部３０に異常があることを察知し得る。
　一方、計測した電圧及び電流が正常範囲内であると判断した場合には（Ｓ５８でＹ）、電源制御回路３６は、続いて、計測した電圧及び電流が所定範囲内か否かを判断することで、充電が完了したか否かを判断し（Ｓ５９）、受電が完了したと判断するまで、充電処理（Ｓ５７～Ｓ５９）を繰り返す。
　受電を終了すると（Ｓ５９でＹ）、電源制御回路３６は、出力ポートＧＰＯｕｔ３をＬｏｗ電位にすることで（Ｓ６１）、スイッチＳＷ－Ｃを開にし（この結果、スイッチＳＷ－Ａ～ＳＷ－Ｃがいずれも開となる）、二次電池３９との接続を遮断する。その後、電源制御回路３６は、出力ポートＧＰＯｕｔ１をＬｏｗ電位にすることで（Ｓ６２）、スイッチＳＷ－Ａを閉にする（この結果、スイッチＳＷ－Ａ～ＳＷ－ＣのうちスイッチＳＷ－Ａだけが閉となる）。これにより、二次電池３９からの電力がスイッチＳＷ－Ａを介して回路部２０に供給され、センサ制御回路２４は、標準モードで起動する（図６）。
　以上のように、本実施の形態における無線センサ１０によれば、受電回路３４が非接触で受けた電力で二次電池３９が充電されるので、暗電流増加等によって二次電池３９の動作寿命が短くなった場合であっても、保管箱５０を開けることなく二次電池３９を充電して無線センサ１０を動作可能な状態に復帰させることができる。よって、期待通りの動作寿命が得られない不具合が発生しても、保管箱５０を開けて無線センサ１０を取り出して部品を交換する等の保守を行う頻度が抑制される。
　さらに、受電回路３４が非接触で電力の供給を受けた場合には、診断モードとして、二次電池３９及びセンサ部１４の少なくとも一つが診断されるので、期待通りの動作寿命が得られない不具合が発生している場合には、非接触給電時に不具合箇所が発見され得る。また、非接触給電時に診断モードが実行されるので、標準モードにおける診断が不要となり、標準モードにおける無線センサ１０の消費電力が抑制され、動作寿命が長くなる。
　また、診断モードでは、大きな電力が供給される非接触給電による電力の下でセンサ部１４が診断されるので、センサ部１４から複数回にわたって検出値のデータを取得する等の詳細な診断が可能になる。さらに、二次電池３９と切り離した状態でセンサ部１４に不具合がないか否かが判断され、無線センサ１０の多面的な診断が可能になる。
　また、診断モードでは、非接触給電で受けた電力によって二次電池３９が充電されるときに二次電池３９が並行して診断されるので、短時間で二次電池３９の電池容量の補充と診断とが行われる。
　また、無線センサ１０には、二次電池３９と酸素センサ１４ｃが有するガルバニ電池とから漏れ出る電解液を吸収する吸収パッド４０が設けられているので、二次電池及びガルバニ電池が故障によって液漏れが発生した場合であっても、収蔵品に悪影響を及ぼしてしまうことが回避される。
　このように、本実施の形態によれば、無線センサ１０に軽微な障害があっても収蔵品の開梱を伴う現品確認をしなくてもよくなり、長期保管をする収蔵品の状態監視が確実に行われる。また、長期の監視を通して収集できるビッグデータを活用することで、収蔵品の劣化条件を明確化できる。さらに、標準モードでの状態監視時に必要なデータ項目及び測定項目を絞り込むことができ、無線センサ１０の動作寿命を長くできる。
　なお、上記実施の形態では、二次電池の電圧が低下してセンサ制御回路２４の動作が終了している状態での動作を述べたが、二次電池の電圧が正常な状態にあっても基本的な動作は変わらない。すなわち、非接触給電が行われて電源制御回路の初期化後にＧＰＯｕｔ１をＨｉｇｈ電位とすることで、センサ制御回路への二次電池の接続が遮断されてセンサ制御回路がオフになるので、無電源状態Ｓ７０と同等になる。続いてＧＰＯｕｔ２がＨｉｇｈ電位となり電源が供給されるときに、センサ制御回路のＧＰＩｎ１がＨｉｇｈ電位であることから、無線センサ１０は診断モードで起動する。
　なお、上記実施の形態では、診断モードにおいて、センサ制御回路２４は、内蔵のプログラムに従ってセンサ部１４を診断したが、外部（無線ＧＷ５９を介して接続されたホストコンピュータ等）から送られてくる制御命令に従って動作（センサ部１４の診断等）をしてもよい。
　図８は、診断モードにおいて、センサ制御回路２４が、外部から送られてくる制御命令に従って動作する場合（上記実施の形態の変形例）における無線センサ１０の動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、図７に示されるフローチャートにおいて、ステップＳ７３、Ｓ７４、Ｓ８０～Ｓ８３が削除され、ステップＳ９０が追加されたものに相当する。本変形例は、上記実施の形態の無線センサ１０において、センサ制御回路２４が保持するプログラムを変更することで実現される。以下、図７のフローチャートと異なる点を説明する。
　診断モードで起動したセンサ制御回路２４は（Ｓ７１）、出力ポートＧＰＯｕｔ４をＨｉｇｈ電位にして電源制御回路３６を一時停止させた後に（Ｓ７２）、送受信回路２２ｂをイネーブルすることで送受信回路２２ｂへの電力供給をオン（無線電源ＯＮ）し（Ｓ７５）、遠隔操作モードに入る（Ｓ９０）。
　遠隔操作モードでは、センサ制御回路２４は、無線ＧＷ５９を介して接続されたホストコンピュータから制御命令を受け取り、受け取った制御命令に従って動作する。制御命令は、図７のステップＳ７３、Ｓ７４、Ｓ８０～Ｓ８３に記載されたようなセンサ部１４を詳細に診断するための命令であってもよいし、そのような詳細な診断に代えて、あるいは、加えて、センサ部１４、センサ制御回路２４、又は、周辺回路（無線通信回路２２等）に対して、所望の診断をする、又は、所望の動作をさせるための命令であってもよい。このような制御命令は、ホストコンピュータが保持するプログラムに予め組み込まれていてもよいし、ホストコンピュータが運用者から取得した指示に従って動的に生成したものであってもよい。
　遠隔操作モードでの動作を終えると、センサ制御回路２４は、送受信回路２２ｂをディセーブルすることで送受信回路２２ｂへの電力供給をオフ（無線電源ＯＦＦ）した後に（Ｓ７７）、出力ポートＧＰＯｕｔ４をＬｏｗ電位にすることで電源制御回路３６の動作を再開させる（Ｓ７８）。
　このように、本変形例によれば、診断モードでは、遠隔操作によってセンサ部１４、センサ制御回路２４及び周辺回路を診断できるので、無線センサの製造後に得られるセンサ、センサ制御回路及び周辺回路の故障や劣化に関する知見を反映した診断が可能になる。また、センサ制御回路が保持するプログラムの内容を最低限のものに絞り込んでおくことができ、そのプログラムのサイズが縮小化される。
　なお、遠隔操作モードにおいてホストコンピュータからセンサ制御回路２４に送られてくる制御命令には、センサ制御回路２４が保持するプログラムを更新する命令であってもよい。これにより、ホストコンピュータから無線通信回路２２を介して送られてくるプログラムでセンサ制御回路２４が保持するプログラムが更新されるので、二次電池３９と切り離した状態で、確実にプログラムが更新され、新たなプログラムによるセンサデータの収集が可能になる。また、センサ制御回路２４が保持するプログラムの更新が可能になることから、センサ制御回路２４が保持するプログラムの内容を最低限のものに絞り込んでおくことができ、そのプログラムのサイズが縮小化される。さらに、無線センサ１０の運用後におけるプログラムの更新が可能になることから、無線センサ１０の運用後のデータ収集で得られた知見（センサ部１４による検出頻度等）をプログラムに反映することが可能になる。
　以上、本発明に係る無線センサについて、実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態及び変形例に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態又は変形例に施したものや、実施の形態又は変形例における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲に含まれる。
　例えば、上記実施の形態では、診断モードにおいて、二次電池３９及びセンサ部１４の両方が診断されたが、必ずしも両方が診断される必要はない。少なくとも一方が診断されることで、二次電池３９からの電力供給の下で動作する標準モードにおいて診断すべき項目が削減されるので、標準モードでの消費電力が削減される。
　また、上記実施の形態では、標準モードにおいて、センサ部１４を構成する全てのセンサを対象とするデータ収集が行われたが、一部のセンサを対象とするデータ収集が行われてもよい。また、データ収集の繰り返しにおいて、一回のデータ収集において対象となるセンサの組み合わせが変化してもよい。これによって、消費電力の大きさに応じて、センサごとに、データ収集の頻度が制御され、無線センサ１０の動作寿命を延ばすことが可能になる。
　また、上記実施の形態では、診断モードにおいて、センサ制御回路２４によってセンサ部１４の状態（正常か異常か）が判断されたが、このような判断は必須ではなく、センサ制御回路２４がセンサ部１４に対する詳細な診断で得たデータを外部に送信し、外部においてセンサ部１４の状態（正常か異常か）を判断してもよい。
　また、上記実施の形態及び変形例では、診断モードにおけるセンサ制御回路２４の動作例として、センサ部１４の詳細な診断、遠隔操作によるセンサ部１４等の診断、及び、センサ制御回路２４が保持するプログラムの更新が説明されたが、これら３つの動作は、選択的に行われてもよいし、全てが順に実行されてもよい。
　また、上記実施の形態では、無線センサ１０は、美術館や博物館等で保管される収蔵品５４が収納された保管箱５０の中に設置されたが、このような適用に限られず、無人で温度等の環境データを収集し続ける必要がある箇所、例えば、化学プラントにおいて温度等をモニタすべき箇所、ガスプラントにおいてガス漏洩を監視すべき箇所等にも設置されてもよい。
　また、本実施の形態では、無線センサ１０は、必ずしも１つの筺体内に収められていなくてもよく、複数の部分に分かれて配置されていてもよいし、必ずしも携帯型でなくてもよい。
　本発明は、センサで得られたデータを無線で送信する無線センサとして、例えば、美術館や博物館等で保管される収蔵品を収納した保管箱の中に設置される携帯型の無線センサとして、利用できる。
　１０　無線センサ
　１１　基板
　１２　通信用アンテナ
　１４　センサ部
　１４ａ　照度センサ
　１４ｂ　紫外線センサ
　１４ｃ　酸素センサ
　１４ｄ　温湿度センサ
　１６　受電用アンテナ
　２０　回路部
　２２　無線通信回路
　２２ａ　バンドパスフィルタ
　２２ｂ　送受信回路
　２４　センサ制御回路
　３０　電源部
　３４　受電回路
　３６　電源制御回路
　３８　コンデンサ
　３９　二次電池
　４０　吸収パッド
　５０　保管箱
　５４　収蔵品
　５６　収蔵棚
　５８　収蔵庫
　５９　無線ゲートウェイ（無線ＧＷ）
　ＳＷ－Ａ、ＳＷ－Ｂ、ＳＷ－Ｃ　スイッチ

Claims (9)

  1. 　無線センサであって、
    　電力を供給する電源部と、
    　センサと、
    　前記電源部から供給される電力で動作する無線通信回路と、
    　前記電源部から供給される電力で動作し、前記センサで検出された結果を示すデータを取得し、取得した前記データを、前記無線通信回路を介して外部に送信するセンサ制御回路とを備え、
    　前記電源部は、
    　二次電池と、
    　非接触で電力の供給を受ける受電回路と、
    　前記受電回路が受けた電力で前記二次電池を充電するとともに、前記二次電池からの電力及び前記受電回路が受けた電力を前記無線通信回路及び前記センサ制御回路に供給する制御を行う電源制御回路とを有し、
    　前記無線センサは、動作モードとして、前記センサ制御回路によって前記センサから取得したデータを、前記無線通信回路を介して外部に送信する標準モードと、前記受電回路が非接触で電力の供給を受けた場合に前記二次電池及び前記センサの少なくとも一つを診断する診断モードとを有する
    　無線センサ。
  2. 　前記診断モードでは、前記電源制御回路は、前記受電回路が受けた電力によって前記二次電池を充電しながら前記二次電池を診断する
    　請求項１記載の無線センサ。
  3. 　前記診断モードでは、前記電源制御回路は、さらに、前記受電回路が受けた電力によって前記センサ制御回路を動作させることで前記センサを診断する
    　請求項２記載の無線センサ。
  4. 　前記診断モードでは、前記電源制御回路は、さらに、前記受電回路が受けた電力によって前記無線通信回路及び前記センサ制御回路を動作させることで、外部から前記無線通信回路を介して送られてくる制御命令によって前記センサ制御回路を動作させる
    　請求項２又は３記載の無線センサ。
  5. 　前記センサ制御回路は、プログラムを保持し、前記プログラムに従って、前記データを取得し、取得した前記データを、前記無線通信回路を介して送信し、
    　前記診断モードでは、前記電源制御回路は、さらに、前記受電回路が受けた電力によって前記無線通信回路及び前記センサ制御回路を動作させることで、外部から前記無線通信回路を介して送られてくるプログラムで前記センサ制御回路が保持するプログラムを更新する
    　請求項２～４のいずれか１項に記載の無線センサ。
  6. 　前記無線センサは、前記受電回路が非接触で電力の供給を受けていない場合に、前記標準モードで動作し、
    　前記標準モードでは、前記二次電池からの電力が前記無線通信回路及び前記センサ制御回路に供給され、前記センサ制御回路は、前記センサで検出された結果を示すデータを取得し、取得した前記データを、前記無線通信回路を介して送信することを、一定周期で繰り返す
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の無線センサ。
  7. 　前記標準モードでは、前記センサ制御回路は、前記二次電池の電圧が正常範囲内か否かを判断し、正常範囲内であると判断した場合にだけ、前記データを取得して前記無線通信回路を介して送信する
    　請求項６記載の無線センサ。
  8. 　さらに、前記二次電池から漏れる液の飛散を防止する部材を備える
    　請求項１～７のいずれか１項に記載の無線センサ。
  9. 　携帯型である、請求項１～８のいずれか１項に記載の無線センサ。
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