(57)【要約】【課題】測定対象物に加わる加速度データを測定し、その加速度データに対応する関連情報と合わせ、連続データとして記録することが可能で、低消費電力で小形の加速度データ記録装置を提供する。【解決手段】測定対象物に加わる加速度を測定する加速度センサモジュール２２と、時計部２４と、加速度センサモジュール２２及び時計部２４の出力に基づいて所定の信号処理を行うデータ処理手段３８を有する演算装置２８を一体的に備える。データ処理手段３８の処理データを格納する不揮発性メモリ３４と、回路動作用の電源を供給する電源部３６も一体的に形成され、測定対象物に着脱自在に取付可能である。位置情報を受信して測定対象物の現在位置を認識する位置認識部２６と、データ処理手段３８の処理データを出力する無線通信部３０を備える。データ処理手段３８は、加速度センサモジュール２２と時計部２４及び位置認識部２６の出力に基づいて信号処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に加わる加速度を測定する加速度センサモジュールと、時刻を認識する時計部と、前記加速度センサモジュール及び時計部の出力に基づいて所定の信号処理を行うデータ処理手段を有する演算装置と、前記データ処理手段の処理データを格納する記憶部と、回路動作用の電源を供給する電源部とが一体的に形成され、前記測定対象物に着脱自在に取付可能なことを特徴とする加速度データ記録装置。
【請求項２】
位置を特定する情報を受信して前記測定対象物の現在位置を認識する位置認識部と、前記処理部の処理データを出力する無線通信部とが設けられ、前記データ処理手段は、前記加速度センサモジュールと時計部及び位置認識部の出力に基づいて所定の信号処理を行うことを特徴とする請求項１記載の加速度データ記録装置。
【請求項３】
前記演算装置は、前記データ処理手段の処理データを随時取り込んで蓄積するとともに、蓄積データ量が基準値に達するとその蓄積データを前記記憶部に転送するメモリバッファと、前記データ処理手段と前記メモリバッファとの間にあって中継処理を行うデータバッファとから成る記録処理制御手段を備え、記録処理制御手段は、前記メモリバッファの蓄積データ量が少ない期間は、前記データバッファが前記データ処理手段から取り込んだ前記処理データを逐次前記メモリバッファに転送し、前記メモリバッファの蓄積データ量が基準値に達すると、前記データバッファから前記メモリバッファへの前記処理データの転送を停止して、前記データ処理手段から随時取り込んだ前記処理データを前記データバッファに一時的に蓄積し、前記メモリバッファの蓄積データが前記記憶部に転送されて記録動作が終了すると、一時的に前記データバッファに蓄積した前記処理データを前記メモリバッファへ転送する動作を行い、前記データ処理手段から出力される前記処理データの蓄積中は、記録処理制御手段は前記一連の動作を繰り返すことを特徴とする請求項１又は２記載の加速度データ記録装置。
【請求項４】
前記記憶部は、不揮発性メモリであることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の加速度データ記録装置。
【請求項５】
前記時計部は、標準電波を受信して時刻を認識する電波時計であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の加速度データ記録装置。
【請求項６】
前記処理部の処理結果に基づいて、異常を知らせる信号を出力するアラーム出力部が設けられたことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の加速度データ記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば輸送物品等の測定対象物に取り付けられ、測定対象物に加わる加速度を測定して記録することによって、測定対象物の状況を把握する加速度データ記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、輸送物品の輸送中、輸送物品が破損するおそれのある振動や衝撃等の発生状況を確認するため、輸送状態を把握するためのシステムが提案されている。
【０００３】
その他、火災発生時の消火活動を行う消防隊員や、高所・閉所での危険作業を行う作業員の安全をリアルタイムに監視するシステムや、所定の場所に設置された振動を嫌う精密機器や建築構造物の安全性を確認するため、設置環境や稼動状況を遠隔地で把握するシステム等の要望もある。
【０００４】
上述した各種システムで測定される物理特性データは、振動、温度、湿度、放射線量など様々であり、測定対象物や状況把握システムの目的によって異なる。しかし、振動や衝撃は、多くの用途に共通した重要な情報であり、少なくとも加速度データの測定が必要とされる場合が多い。
【０００５】
従来のシステムとして、例えば、特許文献１に開示されているように、輸送物品に加速度センサ等の物理現象計測手段が取り付けられ、車載システムとして、ＧＰＳシステム、ＣＣＤカメラ、データ解析処理手段、データの記憶媒体等を備え、さらに、輸送運行中、採取されたデータを、常時リアルタイムに遠隔地の輸送物監視事務所にデータ通信を行うことが可能な輸送物の健全性確認検査システムが提案されている。
【０００６】
また、特許文献２に開示されているように、監視対象である可搬物の表面に取り付け可能な装置本体を備え、装置本体に加速度センサ等の計測部と、データ処理部と、データ記憶部と、動作用電源等が組み込まれた輸送状況検知装置も提案されている。
【特許文献１】特開２００３−２３２８８８号公報
【特許文献２】特開２００６−２４８７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
輸送物は、貨物自動車輸送、鉄道輸送、飛行機輸送、船舶輸送などのうち、複数の輸送手段を経て輸送目的地まで運搬される場合が少なくない。しかし、特許文献１の輸送物の健全性確認検査システムにあっては、個々の輸送物品に取り付けられるのは、物理現象計測手段だけであり、しかも記録解析用のシステムが大がかりであるためデータ解析手段や記憶媒体等の情報処置機能は、貨物自動車側に設けられている。従って、様々な輸送手段の全てに情報処理機能を設けることは困難であるため、全輸送過程のデータを記録することができなかった。また、輸送手段が貨物自動車輸送のみの場合でも、例えば、近距離の地域内を集配する車両による輸送と遠距離輸送する車両による輸送を経て輸送目的地まで運搬される場合は、各車両ごとに上記情報処理機能を設ける必要があり、経済性等の面で問題があった。
【０００８】
一方、特許文献２の輸送状況検知装置にあっては、記録されたデータを事後に確認することは可能であるが、輸送中にリアルタイムに状況を監視することができず、例えば、危険を伴う作業員等の安全を監視する用途に用いることはできなかった。
【０００９】
また、測定対象物の物理特性データのほか、例えば、測定対象の位置や測定された時刻の情報も合わせて蓄積し、状況解析をより詳細に行いたいという要望がある。しかし、一般的に、装置の機能を増やすと消費電力が増加するため、荷物等の測定対象物に取付可能な小型の装置の場合、バッテリーの駆動可能時間が短くなるという問題が生じる。
【００１０】
即ち、処理項目が増加すると、記憶手段へ格納するデータ量が増加し、例えば、データの記録動作時に記憶手段に生じる電力消費が増大する。その動作について、図４（ａ）に示す従来のデータ格納手段１０を例にして説明する。データ格納手段１０は、マイクロコンピュータである演算装置１２と記憶部である不揮発性メモリ１４で構成されている。さらに、演算装置１２は、加速度センサ等の出力信号を取り込んで任意のデジタル処理を行うデータ処理手段１６と、データ処理手段１６の処理データを取り込んで不揮発性メモリ１４へのデータの記録動作及び制御を行うメモリバッファ１８を備えている。
【００１１】
メモリバッファ１８は、図４（ｂ）に示すように、データ処理手段１６の処理データを、所定の時間間隔をおいて随時取り込んで蓄積し、蓄積したデータ量が基準値に達すると、その蓄積データを不揮発性メモリ１４に記録する動作を行う。加速度の変化を連続的に観測するためには、通常１００〜１０ｋHｚ程度の周波数（周期１０ｍ〜０．１ｍｓｅｃ）でデータを記録する必要がある。すると、データの記録動作の最小ブロックである上記基準値を５１２ｂｉｔとすると、非常に高速なデータ転送効率である４Ｍｂｉｔ／ｓｅｃ程度でデータが記録されれば、記録動作は約０．１３ｍｓｅｃで完了することができる。反面、このように高速で記録動作が行われると、不揮発性メモリ１４の消費電流は約５０〜１５０ｍＡにも達してしまう。
【００１２】
また、データ格納手段１０以外の手段として、演算装置の役割を分散化して個々の処理動作の安定性を高めるために、データ処理用の演算装置と記録動作制御用の演算装置を別個に設けたものや、データ処理用の演算装置と不揮発性メモリの動作制御用の専用ＩＣとを組み合わせたものなどが考えられるが、いずれの構成であっても構成部品が増え大幅なコストアップを伴う上、消費電力の低減効果は十分ではない。
【００１３】
従って、特許文献２の輸送状況検知装置のような携帯型／移動型の装置を多機能化する場合には、バッテリーの長時間駆動を可能にするための低消費電力化技術が求められている。
【００１４】
この発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、測定対象物に加わる加速度データを測定し、その加速度データに対応する関連情報と合わせ、連続データとして記録することが可能で、低消費電力で小形の加速度データ記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明は、測定対象物に加わる加速度を測定する加速度センサモジュールと、時刻を認識する時計部と、前記加速度センサモジュール及び時計部の出力に基づいて所定の信号処理を行うデータ処理手段を有する演算装置と、前記データ処理手段の処理データを格納する記憶部と、回路動作用の電源を供給する電源部とが一体的に形成され、前記測定対象物に着脱自在に取付可能な加速度データ記録装置である。
【００１６】
さらに、位置を特定する情報を受信して前記測定対象物の現在位置を認識する位置認識部と、前記処理部の処理データを出力する無線通信部とが設けられ、前記データ処理手段は、前記加速度センサモジュールと時計部及び位置認識部の出力に基づいて所定の信号処理を行うものである。
【００１７】
また、前記演算装置は、前記データ処理手段の処理データを随時取り込んで蓄積するとともに、蓄積データ量が基準値に達するとその蓄積データを前記記憶部に転送するメモリバッファと、前記データ処理手段と前記メモリバッファとの間にあって中継処理を行うデータバッファとから成る記録処理制御手段を備え、記録処理制御手段は、前記メモリバッファの蓄積データ量が少ない期間は、前記データバッファが前記データ処理手段から取り込んだ前記処理データを逐次前記メモリバッファに転送し、前記メモリバッファの蓄積データ量が基準値に達すると、前記データバッファから前記メモリバッファへの前記処理データの転送を停止して、前記データ処理手段から随時取り込んだ前記処理データを前記データバッファに一時的に蓄積し、前記メモリバッファの蓄積データが前記記憶部に転送されて記録動作が終了すると、一時的に前記データバッファに蓄積した前記処理データを前記メモリバッファへ転送する動作を行い、前記データ処理手段から出力される前記処理データの蓄積中は、記録処理制御手段は前記一連の動作を繰り返すものである。
【００１８】
また、前記記憶部は、不揮発性メモリであることが好ましい。また、前記時計部は、標準電波を受信して時刻を認識する電波時計であることが好ましい。さらに、前記装置本体には、前記処理部の処理結果に基づいて、異常を知らせる信号を出力するアラーム出力部が設けられてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の加速度データ記録装置は、電源部を内蔵し、独立して加速度データの記録動作が行われるので、例えば輸送物品等が輸送元から輸送目的地に到着するまでの全過程のデータを連続的に記録することができる。また、時計部やＧＰＳシステム等を利用した位置認識部を内蔵し、加速度データに時刻データや位置データを対応させて記録することができるので、加速度データを多くの観点から分析することができる。
【００２０】
また、無線通信部を備え、随時加速度データ等を監視センターなどに発信することができるので、危険作業を行う作業員等の状況を遠隔地でリアルタイムに把握することができ、また、危険を知らせるブザー等のアラーム出力部を内蔵すれば、その作業者に瞬時に注意を促すことができる。
【００２１】
また、時計部を電波時計で構成すれば、電源部からの電源供給を一時的に遮断しても、再投入すれば常に正確な時刻を認識することができる。同様に、記憶部を不揮発性メモリで構成すれば、電源部からの電源供給を遮断しても、記録されたデータは消滅しない。従って、加速度測定を行わない時は電源供給を遮断し、消費電力を低減することができる。また、演算装置に設けた記録処理制御手段によって比較的低速なデータ転送効率でデータの記録を行うことができるので、記録動作に伴う消費電力を大幅に低減することができる。以上の構成により、多機能な加速度データ記録装置でありながら省電力化され、バッテリーが長時間稼動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明の一実施形態について、図面に基づいて説明する。この実施形態の加速度データ記録装置２０は、例えば火災発生時の消火活動や、地震災害が発生した被災地の復旧活動を行う消防隊員等が身につけ、活動状況を連続的に記録する装置として用いられる。同時に、遠隔の監視センターにおいて活動状況をリアルタイムに監視するシステムにも使用できるものである。
【００２３】
加速度データ記録装置２０の装置本体は、手の平に載るくらいの小型軽量の外形を有し、消防隊員の腰ベルト等、作業の妨げにならない箇所に取り付けられる。この加速度データ記録装置２０は、消防隊員の状況を把握するための情報入手手段として、加速度センサモジュール２２、電波時計２４、及び位置認識部２６が設けられている。また、情報入手手段が入手した情報に基づいて所定の信号処理を行う演算装置２８と、演算装置２８と監視センター４０とで双方向通信を行う無線通信部３０と、演算装置２８の命令で危険信号を出力するアラーム出力部３２と、演算装置２８の処理データが記録される不揮発性メモリ３４とを備えている。そして、上記各部に電源を供給する電源部３６を内蔵しているものである。
【００２４】
加速度センサモジュール２２は、印加された加速度によって自己のインピーダンスが変化するピエゾ抵抗型や静電容量型に代表される図示しないセンサ素子と、センサ素子のインピーダンスの変化を所定の電圧信号に変換し、加速度データとして出力する図示しない変換回路とで構成されている。ここでは、互いに直交するＸＹＺ軸方向の加速度を検出できる三軸加速度センサであることが望ましい。
【００２５】
電波時計２４は、政府や国際機関が国家標準又は国際標準として放送する標準電波を受信し、認識した時刻を電圧信号である時刻データとして出力する。従って、電波時計２４は、電源が一時的に遮断されても、再投入すれば正確な時刻を認識することができるので、加速度データ記録装置２０を使用しない時は、電波時計２４への電源を遮断しても差し支えない。
【００２６】
位置認識部２６は、既存のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）を利用したもので、複数のＧＰＳ衛星から送信される各衛星の位置等の情報を含む電波を受信し、受信した各電波の到達時間などから自身の位置を演算して認識し、電圧信号である位置データとして出力するものである。なお、位置認識部２６は、電源が一時的に遮断されても、再投入すれば正確な位置情報を認識することができるので、加速度データ記録装置２０を使用しない時は、位置認識部２６への電源を遮断しても差し支えない。
【００２７】
演算装置２８は、１チップマイクロコンピュータで構成され、データ処理手段３８と記録処理制御手段４０とを備えている。データ処理手段３８は、加速度センサモジュール２２が出力する加速度データ、電波時計２４が出力する時刻データ、及び位置認識部２６が出力する位置データを所定のサンプリング周期で取り込んでアナログ／デジタル変換を行い、所定のプログラムに従って信号処理を行う。例えば、安全基準を超える加速度データが観測されると、無線通信部３０を通じて図示しない監視センターへ異常があった旨を通報したり、アラーム出力部３２のブザーを鳴らして消防隊員自身に注意を促す等の動作を行うことができる。
【００２８】
監視センターでは、加速度データ記録装置２０の識別（消防隊員の識別）、および加速度データ、時刻データ、位置データが認識できるので、多くの観点から的確な状況分析を行うことができる。また、無線通信部３０は双方向通信が可能で、監視センターから上記のプログラム内容を書き換えることもできるので、例えば、危険度が高く緊迫した状況であると判断される場合には、上記安全基準を低い値に書き換え、敏感に異常を察知できるように設定することも可能である。このように、消防隊員の活動状況の変化に応じ、常に的確な処置や対応をすることができる。
【００２９】
記録制御処理手段４０は、加速度データ、時刻データ、位置データ、その他無線通信等の履歴等の処理データを不揮発性メモリ３４に記録する動作を行うもので、内部はデータバッファ４０ａとメモリバッファ４０ｂで構成されている。以下、記録制御手段４０の動作について、図２、図３に基づいて説明する。
【００３０】
メモリバッファ４０ｂは、処理データを随時取り込んで蓄積し、その蓄積データ量が基準値に達すると、蓄積データを不揮発性メモリ１４に転送する。データバッファ４０ａは、データ処理手段３８とメモリバッファ４０ｂとの間にあって、所定の中継処理を行う。すなわち、データバッファ４０ａは、メモリバッファ４０ｂの蓄積データ量が少ない期間は、図２に示すように、データ処理手段３８から取り込んだ処理データを、逐次、メモリバッファ４０ｂに転送する。そして、メモリバッファ４０ｂの蓄積データ量が基準値に達すると、メモリバッファ４０ｂへの処理データの転送を停止する。そして、メモリバッファ４０ｂは、蓄積データ量が基準値に達したので、蓄積データを不揮発性メモリ３４に転送し、記録させる動作を開始する。さらに、その記録動作を行っている期間、データバッファ４０ａは、図３に示すように、データ処理手段３８から処理データを随時取り込み、一時的に蓄積する。その後、メモリバッファ４０ｂの蓄積データが全て不揮発性メモリ１４に転送されて記録動作が終了すると、データバッファ４０ａは、一時的に蓄積した処理データをメモリバッファ４０ｂへ転送する。そして、この一連の動作を繰り返すことによって、データ処理手段３８の処理データを不揮発性メモリ３４に連続的に記録する動作が行われる。
【００３１】
例えば、データの記録動作の最小ブロックである上記基準値を５１２ｂｉｔとすると、比較的低速な３７．５ｋｂｉｔ／ｓｅｃ程度のデータ転送効率で記録した場合、蓄積データ５１２ｂｉｔの記録動作は１３．７ｍｓｅｃで完了する。しかし、データバッファ４０ａが一時的に蓄積できる容量として５１２ｂｉｔ以上を備えていれば、データ処理手段３８から取り込まれた処理データの全てを不揮発性メモリ３４に連続的に記録することができる。また、記録動作が低速であるため、不揮発性メモリ１４の消費電流は、数ｍＡ程度で済む。すなわち、背景技術で説明した４Ｍｂｉｔ／ｓｅｃという高速のデータ転送効率の記録動作に比べると、同等の連続データを記録しながらも、消費電流を１／１０〜１／３０程度に低減することができる。
【００３２】
以上説明した加速度データ記録装置２０によれば、電源部３６を内蔵し、独立して加速度データの記録動作が行われるので、地震災害の被災地の復旧作業等の開始から終了まで、消防隊員一人一人の活動状況の全過程を、連続的に記録することができる。また、加速度データ、時刻データ、位置データが対応して記録されるので、加速度データを多くの観点から事後分析することができる。
【００３３】
また、無線通信部３０を備えているので、消防隊員の活動状況を遠隔地でリアルタイムに把握することができる。さらに、危険を知らせるブザー等のアラーム出力部を設けることによって、その消防隊員に瞬時に注意を促すことができる。
【００３４】
さらに、時刻を電波時計２４で認識し、不揮発性メモリ３４を記憶媒体とし、さらにデータバッファ４０ａ及びメモリバッファ４０ｂを用いた記録動作を行うことによって大きな省電力効果が得られ、多機能の装置でありながら、バッテリーの長時間稼動が可能となる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、例えば、輸送物品等に取り付けられその輸送物品が輸送元から輸送目的地に到着するまでの全過程の加速度データを連続的に記録する用途や、振動を嫌う装置や建築構造物の動作状況を記録する用途等にも用いることができる。その場合、加速度データの使用目的や、加速度データ記録装置の使用態様に応じて、アラーム出力部、無線通信部、位置認識部を省略してもよい。また、十分な電源供給能力を備えた電源部を有する場合には、時計部や記憶部の形態、演算装置による記録方式などは特に限定されない。
【００３６】
また、無線通信部の通信方式は、基地局などのアクセスポイントが必要な無線通信ネットワークの他、複数の携帯端末が各々中継局となる機能を備え、各携帯端末を経由して無線通信を行うアドホック通信などにしても良く、通信方法は特に限定されない。
【００３７】
また、不揮発性メモリは、取り扱い安さの観点から、ＳＤメモリカードやフラッシュメモリなどのリームバブルメディアを用いることが好ましいが、使用態様に応じて自由に選択可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の一実施形態の加速度データ記録装置を示すブロック図である。
【図２】この実施形態の記録処理制御手段のメモリバッファの蓄積データ量が基準値に達する前の動作を説明する模式図である。
【図３】この実施形態の記録処理制御手段のメモリバッファの蓄積データ量が基準値に達した後の動作を説明する模式図である。
【図４】従来のデータ格納手段の動作を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００３９】
２０  加速度データ記録装置
２２  加速度センサモジュール
２４  電波時計
２６  位置認識部
２８  演算装置
３０  無線通信部
３２  アラーム出力部
３４  不揮発性メモリ
３６  電源部
３８  データ処理手段
４０  記録処理制御手段
４０ａ  データバッファ
４０ｂ  メモリバッファ
【図１】
2010038755.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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