(57)【要約】【課題】バッテリで動作させた場合に長期間動作し、大規模社会インフラに多量に取り付けた場合でも信頼性が高い情報伝送が可能な構造物の安全性監視を行うシステムを提供する。【解決手段】端末をその動作形態に応じて3種類に分けて製造し、設置前に予め動作をプログラミングしておき、設置対象物に合わせて設置する。さらに、予め設定した値と比較してセンシング情報の送信の可否を決定して動作させる。【効果】予めデータの渋滞が引き起こされないように３つの端末の動作形態に応じて設けられるために、データの渋滞を引き起こすことが無く、信頼性のある通信網が確保できる。【選択図】  図１
2006268393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線端末とこれに接続されたセンサを含み、該センサからのセンシングデータをワイヤレスで伝送するマルチホップピア・ツー・ピア通信を行う機能を持つシステムであって、
特定のアドレスを持つ第一の端末のみから動作指令を受信し、その動作指令を他の端末に送信することをせずに、動作指令を実行する機能を有し、
他の端末からセンシングデータを受信することをせずに、自らのセンシングデータを第一の端末のみに送信する機能を有し、
該端末内に第一の端末のアドレスと自らのアドレスの、２つだけのアドレスがメモリ内に書き込まれた端末と、
特定のアドレスを持つ第二の端末のみから動作指令を受信し、第二の端末とは別のアドレスを持つ第三の端末のみに動作指令を送信する機能を有し、
該第三の端末のみからセンシングデータを受信し、該第二の端末のみにセンシングデータを送信する機能を有し、
該端末内に第二と第三の２つの端末のアドレスと自らのアドレスの、３つだけのアドレスがメモリ内に書き込まれた端末と、
の2種類の端末を用いて構築したことを特徴とする構造物安全監視システム。
【請求項２】
複数の無線端末とこれに接続されたセンサを含み、該センサからのセンシングデータをワイヤレスで伝送するマルチホップピア・ツー・ピア通信を行う機能を持つシステムであって、
特定のアドレスを持つ第一の端末のみから動作指令を受信し、その動作指令を他の端末に送信することをせずに、動作指令を実行する機能を有し、
他の端末からセンシングデータを受信することをせずに、自らのセンシングデータを第一の端末のみに送信する機能を有し、
該端末内に第一の端末のアドレスと自らのアドレスの、２つだけのアドレスがメモリ内に書き込まれた端末と、
特定のアドレスを持つ第二の端末のみから動作指令を受信し、第二の端末とは別のアドレスを持つ第三の端末のみに動作指令を送信する機能を有し、
該第三の端末のみからセンシングデータを受信し、該第二の端末のみにセンシングデータを送信する機能を有し、
該端末内に第二と第三の２つの端末のアドレスと自らのアドレスの、３つだけのアドレスがメモリ内に書き込まれた端末と、
特定のアドレスを持つ第四の端末のみから動作指令を受信し、第四の端末とは別のアドレスを持つ第五の端末と第六の端末のみに動作指令を送信する機能を有し、
該第五の端末と該第六の端末のみからセンシングデータを受信し、該第四の端末へセンシングデータを送信する機能を有し、
該端末内に第四、第五、第六の3つの端末のアドレスと自らのアドレスの、4つだけのアドレスがメモリ内に書き込まれた端末と、
の3種類の端末を用いて構築したことを特徴とする構造物安全監視システム。
【請求項３】
複数の無線端末とこれに接続されたセンサを含み、該センサからのセンシングデータをワイヤレスで伝送するマルチホップピア・ツー・ピア通信を行う機能を持つシステムであって、
特定のアドレスを持つ第一の端末のみから動作指令を受信し、その動作指令を他の端末に送信することをせずに、動作指令を実行する機能を有し、
他の端末からセンシングデータを受信することをせずに、自らのセンシングデータを第一の端末のみに送信する機能を有し、
該端末内に第一の端末のアドレスと自らのアドレスの、２つだけのアドレスがメモリ内に書き込まれた端末と、
特定のアドレスを持つ第二の端末のみから動作指令を受信し、第二の端末とは別のアドレスを持つ第三の端末のみに動作指令を送信する機能を有し、
該第三の端末のみからセンシングデータを受信し、該第二の端末のみにセンシングデータを送信する機能を有し、
該端末内に第二と第三の２つの端末のアドレスと自らのアドレスの、３つだけのアドレスがメモリ内に書き込まれた端末と、
特定のアドレスを持つ第四の端末のみから動作指令を受信し、第四の端末とは別のアドレスを持つ複数の端末に動作指令を送信する機能を有し、
動作指令を送信した端末すべてからセンシングデータを受信し、該第四の端末へセンシングデータを送信する機能を有し、
該端末内に動作指令を出した端末の全てのアドレスと自らのアドレスの、複数のアドレスがメモリ内に書き込まれた端末と、
の3種類の端末を用いて構築したことを特徴とする構造物安全監視システム。
【請求項４】
複数の無線端末とこれに接続されたセンサを含み、該センサからのセンシングデータをワイヤレスで伝送するマルチホップピア・ツー・ピア通信を行う機能を持つシステムであって、
特定のアドレスを持つ第一の端末のみから動作指令を受信し、その動作指令を他の端末に送信することをせずに、動作指令を実行する機能を有し、
他の端末からセンシングデータを受信することをせずに、自らのセンシングデータが予め設定された上限値もしくは下限値を超えた場合にのみ自らのアドレスとセンシングデータを第一の端末のみに送信する機能を有し、
該端末内に第一の端末のアドレスと自らのアドレスの、２つだけのアドレスがメモリ内に書き込まれた端末と、
特定のアドレスを持つ第二の端末のみから動作指令を受信し、第二の端末とは別のアドレスを持つ第三の端末のみに動作指令を送信する機能を有し、
該第三の端末のみからセンシングデータを受信し、自らのセンシングデータが予め設定された上限値もしくは下限値を超えた場合にのみ、自らのアドレスとセンシングデータを、該第三の端末から受信したセンシングデータの数値列の後に付けて、該第二の端末のみに送信する機能を有し、
該端末内に第二と第三の２つの端末のアドレスと自らのアドレスの、３つだけのアドレスがメモリ内に書き込まれた端末と、
特定のアドレスを持つ第四の端末のみから動作指令を受信し、第四の端末とは別のアドレスを持つ複数の端末に動作指令を送信する機能を有し、
動作指令を送信した端末のすべてからセンシングデータを受信し、自らのセンシングデータが予め設定された上限値もしくは下限値を超えた場合にのみ、自らのアドレスとセンシングデータを、受信したセンシングデータの数値列の後に付けて、該第四の端末へセンシングデータを送信する機能を有し、
該端末内に動作指令を出した端末の全てのアドレスと自らのアドレスの、複数のアドレスがメモリ内に書き込まれた端末と、
の3種類の端末を用いて構築したことを特徴とする構造物安全監視システム。
【請求項５】
請求項４のセンシング情報通信システムにおける、
特定のアドレスを持つ第一の端末のみから動作指令を受信し、その動作指令を他の端末に送信することをせずに、動作指令を実行する機能を有し、
他の端末からセンシングデータを受信することをせずに、自らのセンシングデータが予め設定された上限値もしくは下限値を超えた場合には自らのアドレスとセンシングデータを第一の端末のみに送信しする機能を有し、
該端末内に第一の端末のアドレスと自らのアドレスの、２つだけのアドレスがメモリ内に書き込まれた端末において、
自らのセンシングデータが予め設定された上限値もしくは下限値を超えない場合には、自らのアドレスのみを該第一の端末の送信することを特徴とする構造物安全監視システム。
【請求項６】
請求項４のセンシング情報通信システムの端末において、得られたセンシングデータが、センサに接続されるアナログデジタルコンバータ入力の電圧換算でアース電位もしくは電源電圧が入力されたのと同等な値の場合には、自らのアドレスとセンシングデータを、受信したセンシングデータの数値列の後に付けて、他の端末へセンシングデータを送信する機能を有することを特徴とする構造物安全監視システム。
【請求項７】
複数の無線端末とこれに接続されたセンサを含み、該センサからのセンシングデータをワイヤレスで伝送するマルチホップピア・ツー・ピア通信を行う機能を持つシステムであって、
特定のアドレスを持つ第一の端末のみから動作指令を受信し、その動作指令を他の端末に送信することをせずに、動作指令を実行する機能を有し、
他の端末からセンシングデータを受信することをせずに、自らのセンシングデータの変化量もしくは変化率が予め設定された上限値を超えた場合には自らのアドレスとセンシングデータの変化量もしくは変化率を第一の端末のみに送信しする機能を有し、
該端末内に第一の端末のアドレスと自らのアドレスの、２つだけのアドレスがメモリ内に書き込まれた端末と、
特定のアドレスを持つ第二の端末のみから動作指令を受信し、第二の端末とは別のアドレスを持つ第三の端末のみに動作指令を送信する機能を有し、
該第三の端末のみからセンシングデータを受信し、自らのセンシングデータの変化量もしくは変化率が予め設定された上限値を超えた場合には、自らのアドレスとセンシングデータの変化量もしくは変化率を、該第三の端末から受信したセンシングデータの数値列の後に付けて、該第二の端末のみに送信する機能を有し、
該端末内に第二と第三の２つの端末のアドレスと自らのアドレスの、３つだけのアドレスがメモリ内に書き込まれた端末と、
特定のアドレスを持つ第四の端末のみから動作指令を受信し、第四の端末とは別のアドレスを持つ複数の端末に動作指令を送信する機能を有し、
動作指令を送信した端末のすべてからセンシングデータを受信し、自らのセンシングデータの変化量もしくは変化率が予め設定された上限値を超えた場合には、自らのアドレスとセンシングデータの変化量もしくは変化率を、受信したセンシングデータの数値列の後に付けて、該第四の端末へセンシングデータを送信する機能を有し、
該端末内に動作指令を出した端末の全てのアドレスと自らのアドレスの、複数のアドレスがメモリ内に書き込まれた端末と、
の3種類の端末を用いて構築したことを特徴とする構造物安全監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物に取り付けたセンサで得た情報をワイヤレスで伝送し、構造物の安全性監視等を行うシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、災害発生や構造物の損傷・障害を遠隔監視するためには、下記の特許文献１や特許文献2にあるように、構造物等にセンサを設置し、これにセンサインターフェースを介して、無線電話や無線パケット通信網に接続し、センシングデータをワイヤレスで受信局に集めることが行われてきた。この場合、センサとセンサインターフェース、無線通信を一体化させた端末では、無線電話等のアンテナから遠い距離に設置されることが多いので通信に必要な電力量が大きいという問題があった。該端末をバッテリで駆動すると短時間で消耗するために、すぐに取り替えなくてはならず、そのままでは鉄塔、電柱、橋、プラント等大規模社会インフラのような、バッテリの取替えに危険が伴う場所には事実上設置できないという問題があった。また、電力線のある場所に設置すればバッテリの消耗を気にする必要はないが、災害後のような同遠隔監視システムが威力を発揮するときには停電する可能性も高く、該端末の動作信頼性が低下するという課題があった。
【０００３】
また、鉄塔、電柱、橋、プラント等の大規模な社会インフラの安全監視を行うためには、膨大な数の端末を設置する必要がある。従来は、バッテリ駆動を行うために消費電力が小さい低速度の通信を採用すると、電力量膨大な数の端末の情報を処理できず、情報の渋滞を引き起こす場合があった。このように消費電力の低減と膨大な数の端末からの情報を処理することの両立が難しいという課題があった。
【０００４】
さらに、該端末は通信に無線電話や無線パケット通信の大電力通信を使用するために高機能な回路が必要であり、膨大な数を設置するためには送信側や受信側のコストが高価となるという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開2002-98562
【０００６】
【特許文献２】特開2004-362295
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
よって本発明は、前記課題の何れかを抑制することができる構造物安全監視システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、複数の無線端末とこれに接続されたセンサを含み、該センサからのセンシングデータをワイヤレスで伝送するマルチホップピア・ツー・ピア通信を行う機能を持つセンシングシステムを用い、その端末の機能および接続形態、センシング情報の処理法を大きく変えることによって、巨大な社会インフラに膨大な数の端末を配置した場合でも確実にセンシング情報の異常を管理者に伝えることができる信頼性あるシステムを構築する。具体的には、端末をその動作形態に応じて、終端用端末、伝送用端末、分岐用端末、管理端末に分けて、設置前に予め動作をプログラミングしておき、設置対象物に合わせてこれらの端末の配置を計画してから設置する。例えば、電柱や鉄塔に配置する場合には、これらの送電線の分岐する部分には分岐用端末、末端には終端用端末、その他の部分には伝送用端末、管理者の近くには管理端末を設置する。また各端末は、動作指令に応じて主にひずみや圧力、振動等の機械的物理量をセンシングし、この値が予め設定した限界値を上回った場合、もしくは下回った場合にはそのセンシング値とその端末のアドレス等の識別番号を返送する。
【０００９】
より具体的に記述すると、
複数の無線端末とこれに接続されたセンサを含み、該センサからのセンシングデータをワイヤレスで伝送するマルチホップピア・ツー・ピア通信を行う機能を持つシステムであって、特定のアドレスを持つ第一の端末のみから動作指令を受信し、その動作指令を他の端末に送信することをせずに、動作指令を実行する機能を有し、他の端末からセンシングデータを受信することをせずに、自らのセンシングデータを第一の端末のみに送信する機能を有する終端用端末と、特定のアドレスを持つ第二の端末のみから動作指令を受信し、第二の端末とは別のアドレスを持つ第三の端末のみに動作指令を送信する機能を有し、該第三の端末のみからセンシングデータを受信し、該第二の端末のみにセンシングデータを送信する機能を有する伝送用端末、の2種類の端末を管理端末とともに用いたことを特徴とするセンシング情報通信システムを構築する。
【００１０】
複数の無線端末とこれに接続されたセンサを含み、該センサからのセンシングデータをワイヤレスで伝送するマルチホップピア・ツー・ピア通信を行う機能を持つシステムであって、特定のアドレスを持つ第一の端末のみから動作指令を受信し、その動作指令を他の端末に送信することをせずに、動作指令を実行する機能を有し、他の端末からセンシングデータを受信することをせずに、自らのセンシングデータを第一の端末のみに送信する機能を有する終端用端末と、伝送端末として、特定のアドレスを持つ第二の端末のみから動作指令を受信し、第二の端末とは別のアドレスを持つ第三の端末のみに動作指令を送信する機能を有し、該第三の端末のみからセンシングデータを受信し、該第二の端末のみにセンシングデータを送信する機能を有する伝送用端末、および特定のアドレスを持つ第四の端末のみから動作指令を受信し、第四の端末とは別のアドレスを持つ第五の端末と第六の端末のみに動作指令を送信する機能を有し、該第五の端末と該第六の端末のみからセンシングデータを受信し、該第四の端末へセンシングデータを送信する機能を有する分岐用端末と、の３種類の端末を管理端末とともに用いたことを特徴とするセンシング情報通信システムを構築する。
【００１１】
複数の無線端末とこれに接続されたセンサを含み、該センサからのセンシングデータをワイヤレスで伝送するマルチホップピア・ツー・ピア通信を行う機能を持つシステムであって、特定のアドレスを持つ第一の端末のみから動作指令を受信し、その動作指令を他の端末に送信することをせずに、動作指令を実行する機能を有し、他の端末からセンシングデータを受信することをせずに、自らのセンシングデータを第一の端末のみに送信する機能を有する終端用端末と、特定のアドレスを持つ第二の端末のみから動作指令を受信し、第二の端末とは別のアドレスを持つ第三の端末のみに動作指令を送信する機能を有し、該第三の端末のみからセンシングデータを受信し、該第二の端末のみにセンシングデータを送信する機能を有する伝送用端末、および特定のアドレスを持つ第四の端末のみから動作指令を受信し、第四の端末とは別のアドレスを持つ複数の端末に動作指令を送信する機能を有し、動作指令を送信した端末すべてからセンシングデータを受信し、該第四の端末へセンシングデータを送信する機能を有する分岐用端末、の３種類の端末を管理端末とともに用いたことを特徴とするセンシング情報通信システムを構築する。
【００１２】
上記のセンシング情報通信システムの終端用端末、伝送用端末、分岐用端末において、動作指令に基づいてセンシングしたセンシングデータが予め設定された上限値もしくは下限値を超えた場合のみ、自らのアドレス（認識番号）とセンシングデータを送信する。センシングデータが予め設定された上限値もしくは下限値を超えない場合には、別の端末から送られてきた他の端末のセンシング情報を伝送するのみとする。
【００１３】
上記のセンシング情報通信システムの終端用端末において、自らのセンシングデータが予め設定された上限値もしくは下限値を超えない場合には自らのアドレスのみを該第一の端末へ送信し、自らのセンシングデータが予め設定された上限値もしくは下限値を超えた場合には自らのアドレスに加えて自らのセンシングデータを該第一の端末へ返送することを特徴とするセンシング情報通信システムを構築する。
【００１４】
上記のセンシング情報通信システムの各端末において、センシングデータが、センサに直結されたアナログ・デジタルコンバータの値として、０Vか電源電圧を示した場合には、このセンシングデータとアドレスを返送し、センサの異常を通報することで高信頼なセンシング情報通信システムを実現する。
【００１５】
上記のセンシング情報通信システムの終端用端末、伝送用端末、分岐用端末において、動作指令に基づいてセンシングしたセンシングデータの変化率もしくは変化量が予め設定された上限値を超えた場合のみ、自らのアドレス（認識番号）と変化率もしくは変化量を送信する。センシングデータの変化量もしくは変化率が予め設定された上限値を超えない場合には、他の端末のセンシング情報を伝送するのみとする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、前期課題の何れかの解決に寄与しうる構造物安全監視システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
＜ハードの形態＞
図１に本発明を鉄塔もしくは電柱の安全監視を行うための構造物安全監視システムを示す。本実施例では、この構造物安全監視システムにおける端末を鉄塔や電柱、配管に取り付ける。該端末は、図２に示すように、少なくともセンサ、センサアンプ、アナログ・デジタルコンバータ、CPU、無線通信部から構成されている。該センサはひずみセンサ、圧力センサ、振動センサ等の機械的物理量が取得できるセンサが望ましく、さらには腐食センサ、温度センサ、傾斜センサ、湿度センサ等が望ましい。該センサからのセンシングデータはセンサアンプ、アナログ・デジタルコンバータ、CPU、を介して無線通信部からワイヤレスで主に近接した鉄塔に設置された他の端末に伝送される。すなわち該端末は、いわゆるマルチホップ・ピア・ツー・ピアと呼ばれる通信機能を持つものである。
【００１９】
＜マルチホップ・ピア・ツー・ピア通信に対する課題の説明＞
以下では、マルチホップ・ピア・ツー・ピア通信を社会インフラの安全性監視に応用する場合の課題について概説する。このマルチホップ・ピア・ツー・ピア通信と呼ばれる方式は、多数の端末を介して情報を伝送するために長距離伝送を可能にする技術として活発に開発が進められている。この通信方式では、自動的に各端末が他の端末とのリンク情報を得て、このリンク情報をもとに受送信する相手の端末を特定し、ネット状の通信網を形成することが一般的に行われている。
【００２０】
しかし、この方法は各端末がどのように繋がっているか、すなわちリンク情報を調べるために、其々の端末が数多くの通信を行う必要があるためにバッテリの消耗が早いという問題があり、実際的には長時間にわたって大規模なシステムを運用するには難しかった。すなわち、鉄塔、橋梁、鉄道、大規模インフラ等にこの技術を応用し、マルチホップ・ピア・ツー・ピア通信を行おうとすると、端末の数が多いために、その分バッテリの消耗が早く、システムとして成り立たないという問題があった。さらにこのような大規模インフラ向け用途ではバッテリの取り替えが容易でない場所が多く、事実上運用が困難であった。
【００２１】
また、端末の配置密度に大きなばらつきがある場合には、一箇所の端末にデータが集中するため、データの通信が滞るという問題があり多数の端末を持つ大規模なシステムを運用することが難しかった。
【００２２】
さらに、多数の端末を持つ大規模なシステムにおいて、其々の端末がセンシングした情報を末端に接続した受信機で受ける場合には、端末が自立的にセンシング情報を流すために流通する情報が過多となり、必要な情報が受信機側で受け取りにくいという問題があった。すなわち、鉄塔、橋梁、鉄道、大規模インフラ等にこの技術を応用し、マルチホップ・ピア・ツー・ピア通信を行おうとすると、端末数が膨大な数となるために、情報の停滞が各所で発生し、システムとして成り立たないという問題があった。
【００２３】
よって本発明は、膨大な数の端末を接続する大規模な安全監視システムにおいて、マルチホップ・ピア・ツー・ピア通信を実現し、小型バッテリでも長時間駆動できるように、上記課題を解決したものである。具体的には、各端末が送受信する相手の端末が、大規模インフラの中の監視せねばならない箇所の位置関係に応じて予め決められるものである。大規模インフラでは、センサの設置場所が時々刻々変わることはなく、通信する端末が変化することは少ない。そのかわりに情報の停滞等による通信信頼性の低下が大きな問題となる。すなわち、本発明は、従来のセンサネットに示されているような概念でなく、センシングする位置が長年にわたって固定されているという特殊性を有する場所において、いかに長時間動作が可能で、膨大な数の端末を接続した場合でも信頼性が高い通信網を構築するかというところに課題がある。
【００２４】
＜３つの端末と１つの受信機の実施例＞
図１には本発明における実施例１の端末のつなぎ方を示した。本発明における社会インフラに取り付けられる端末にはその機能に応じて3つの種類があり、これとは別に管理者が情報を受け取るための管理端末とあわせて4つの種類がある。
【００２５】
大規模インフラに取り付けられる端末の１つ目の種類は終端用端末である。この終端用端末は別の端末から送られてきた動作指令を他の第一の端末から受信し、その動作指令を他の端末に送信することをせずに、自ら動作指令を実行する機能を有する。すなわち、情報をホッピングする終端となる端末であり、終端となることを端末設置当初から決められ、そのような動作をする端末として他の種類の端末と異なった動作をするようにプログラミングされた端末である。また、この端末では、他の端末からセンシングデータを受信する機能を有さず、自らのセンシングデータを該第一の端末のみに送信する機能を有する。
【００２６】
すなわち、この終端用端末には、該第一の端末のアドレスと自らのアドレスの２つだけのアドレスのみが設定されていれば良く、該終端用端末内のメモリには該第一の端末のアドレスと自らのアドレスの２つのアドレスが該終端用端末の設置当初から書き込まれている。該終端用端末は初めからその役割が規定されており、通信相手の端末も当初から明確であるために、リンク情報取得のための通信を行う必要が無く、その分消費電力を減らすことができる。また、ホッピングのルート内の予めデータの流れ方を考慮して端末が設置されているので、データの渋滞を引き起こすことが無く、信頼性のある通信網が確保できるという利点がある。
【００２７】
大規模インフラに取り付けられる端末の２つ目の種類は伝送用端末である。この伝送用端末は、特定のアドレスを持つ第二の端末のみから動作指令を受信し、第二の端末とは別のアドレスを持つ第三の端末のみに動作指令を送信する機能を有し、さらに該第三の端末のみからセンシングデータを受信し、該第二の端末のみにセンシングデータを送信する機能を有する。この端末は、動作指令を受け渡しし、自ら測定したセンシングデータを加えて返送することだけを目的として、端末設置当初からプログラミングされた端末である。この端末には、第二と第三の２つの端末のアドレスと自らのアドレスの、３つだけのアドレス情報が必要なだけであり、該終端用端末内のメモリにはこの３つのアドレスが該終端用端末の設置当初から書き込まれている。この端末を設けることによって、データの分岐や集約ということはこの端末では一切行わないので、データの渋滞を引き起こすことが無く、信頼性のある通信網が確保できるという利点がある。
【００２８】
大規模インフラに取り付けられる端末の３つ目の種類は分岐用端末である。この分岐用端末は、付近の別の端末から送られてきたセンシングデータや命令を受信し、別の複数の端末に伝送する機能を持つ。もしくは付近の複数の端末から送られてきたセンシングデータや命令を受信し、集約して別の１つの端末に伝送する機能を持つ。すなわち、特定のアドレスを持つ第四の端末のみから動作指令を受信し、第四の端末とは別のアドレスを持つ複数の端末に動作指令を送信する機能を有し、また動作指令を送信した端末すべてからセンシングデータを受信し、該第四の端末へセンシングデータを送信する機能を有する。この端末は、情報の分岐と集約を行うために端末設置当初からプログラミングされた端末である。この端末には、該端末内に動作指令を出した端末の全てのアドレスと自らのアドレスの、複数のアドレスの値が該終端用端末の設置当初から該端末内のメモリに書き込まれている。この端末は分岐専用の端末であり、予めデータの渋滞が引き起こされないように設置密度を制御して設けられるために、データの渋滞を引き起こすことが無く、信頼性のある通信網が確保できるという利点がある。
【００２９】
このほか該システムには管理端末が必要である。管理端末は、管理者の近くに設置されて、管理者へのセンシング情報の提供や、管理者からの命令を端末に伝達する機能を持つ。管理端末が送信する相手の端末は１つに限定されており、動作指令を相手の端末に伝送し、また戻ってきたセンシングデータを同じ相手の端末から受信し、このセンシングデータを表示する役割を持つ。
【００３０】
これらの４種類の端末を組み合わせて通信ルートを予め設定して、各場所に適当な端末を配置することによって、信頼性ある通信が確保できる。たとえば、鉄塔や電柱では配電線の張り巡らし方に対応して、設置される端末の種類が決定される。たとえば、配電線が分岐している場所では分岐用端末を用い、終端部では終端用端末を用いる。ガスや水道の配管でも同様である。このように４つの端末の組み合わせでシステムを構築すると、ライフラインに合致して無理の無いシステム構築が可能となるという利点がある。
【００３１】
すなわち、ライフラインに合致するようにホッピングのルート内の予めデータの流れ方を考慮して端末が設置されているので、データの渋滞を引き起こすことが無く、信頼性のある通信網が確保できるという利点がある。また、通信相手の端末は設置当初から明確であり、該端末のメモリ内に設置当初から格納されているために、リンク情報取得のための通信を行う必要が無く、その分消費電力を減らすことができるという利点が生じる。
【実施例２】
【００３２】
＜分岐用端末が二股のみの場合＞
図３に示すように、本実施例は分岐用端末が二股に分かれるものに限定した場合である。すなわち、特定のアドレスを持つ第四の端末のみから動作指令を受信し、第四の端末とは別のアドレスを持つ第五の端末と第六の端末のみに動作指令を送信する機能を有し、さらに該第五の端末と該第六の端末のみからセンシングデータを受信し、該第四の端末へセンシングデータを送信する機能を有するものである。この場合には、該端末内に第四、第五、第六の3つの端末のアドレスと自らのアドレスの、4つだけのアドレスの値が該端末内のメモリに設置時に書き込まれているだけでよい。
【００３３】
鉄塔や電柱、配管等では、二股に分岐して、支線として伸びている分岐が大部分であり、これらのインフラに取り付ける場合に構造上、無理なく取り付けられるという利点がある。また、多数に分岐した場合には、多数の端末から集まってきたセンシングデータを1つの端末で処理して、１つのデータ列に加工する必要が生じるので、１つの端末に負担がかかり、該端末だけ消費電力が大きくなる傾向にある。しかしながら本実施例のように、二股に分岐した分岐用端末を複数個つなげた場合には、複数の分岐用端末で処理を分散できるので、1つの端末のみに過度に負担が集中することがなく、結果的にシステム全体としてのバッテリ寿命が延びるという利点がある。
【００３４】
また、場合によっては分岐が必要ない適用事例もあり、この場合には分岐用端末がなく、伝送用端末と終端用端末と管理端末のみで構成される。さらに、センシング機能がなく、伝送するもしくは分岐して伝送する、あるいは終端機能だけ持つ端末が混在していてもよく、この場合にも同様な効果が得られる。また、端末は間欠動作していてもよく、その場合には長期間バッテリがもつという利点がある。
【実施例３】
【００３５】
＜アドレス固定、複数分岐あり、センシングデータが閾値を超えた場合だけ、送られてきたセンシングデータにデータとアドレスを付けて送る＞＜ひずみ値がしきい値を超えない場合には、末端の端末はアドレスのみを送る＞
本実施例における終端用端末、分岐用端末、伝送用端末、それぞれの動作を図４から図６に示す。本発明のように巨大な社会インフラに取り付けて、そのセンシング情報を伝送しようとする場合には、端末の数が膨大になるため、全てのセンシング情報を送ろうとすると情報の渋滞を引き起こしやすい。特に消費電力低減のために、通信速度の遅いプロトコルを持つ通信規格を採用した場合には、その懸念が特に大きい。一方、これらの巨大インフラの異常検知に主に用いられるセンシング情報であるひずみ値や振動等の機械的物理量では、ある設定限界値を越えたあるいは下回った測定値が検出された場合においてのみ警戒すべきものであり、そうでない場合にはその情報の価値は小さいと言える。
【００３６】
そこで、本発明においては、各端末のセンシング情報が予め設定した値を超えた場合と下回った場合について、そのセンシングデータとその端末のアドレスを、他の端末から送られてきたセンシングデータに加えて、データ列に加工して送ること等、各種の考慮によってシステム全体の情報の伝達を容易にすることが可能となった。
【００３７】
図４には終端用端末のセンシング情報を送る場合の動作フローを示した。該終端端末では、他の第一の端末から受け取った動作指令によってセンシングを行い、その値を予め設定してあるしきい値と比較し、これを超えた場合には、センシングデータと該終端端末のアドレスを数値列として該第一の端末に返送する。センシングデータがしきい値を越えない場合には、自らの端末のアドレスの値のみを該第一の端末に返送する。この動作によって、センシングした値に異常のある場合のみ、センシングデータを返送することができるので、返送するデータ列を短くすることができ、伝送に必要な通信時間を低減することができるため、各端末の電力消費量を低減することが出来るという利点がある。さらに、終端端末のアドレスは必ず返送することにより、通信システムが末端まで正常に動作していることを管理者が認識することが出来るという利点がある。また、管理端末や管理者も、異常値のみに注目することができるために、データ処理に必要な付加を大幅に軽減することができるという利点が生じる。ここで、設定値と同等のセンシング値が得られた場合には、送信するかしないか、はどちらでも良く、システム全体で揃っているのが望ましい。
【００３８】
また、得られたセンシングデータが、センサに接続されるアナログデジタルコンバータ入力の電圧換算でアース電位もしくは電源電圧が入力されたのと同等な値の場合には、自らのアドレスとセンシングデータを、受信したセンシングデータの数値列の後に付けて、他の端末へセンシングデータを送信する機能を有する。すなわち、各端末内のセンサはアンプを通してアナログデジタルコンバータに接続され、デジタル値へ変換されるが、その場合に、センサが何らかの原因により故障した場合には、０かオーバーフロー値に近い値が表示される。そこでこれらの値を検知した場合には、センサの異常が疑われるので、そのセンシングデータと該端末のアドレス値を返送する。これによって、管理者が端末の故障の有無を知ることができ、またどの端末が壊れたのかという特定が可能となる。よって、管理者はシステムが正常に動作していることを、センシングデータとともに知ることができ、システムの信頼性の向上に寄与できるという利点が生じる。また、この場合に、センシングデータをそのまま送るのではなく、０値あるいはオーバーフローを示す特定の信号を送るのでもよい。その場合には、伝送するデータの長さが短くなるので、伝送時間の短縮に寄与できるので、各端末の消費電力を低減することが可能となるという利点が生じる。
【００３９】
なお、本実施例においては端末の特定にアドレスを用いる場合について記述したが、その他、管理端末や終端用端末から数えた場合の端末番号や、電柱や鉄塔、配管に付けられた管理番号配管を用いて管理を行っても良い。
【００４０】
図５には伝送用端末のセンシング情報を送る場合の動作フローを示した。第三の端末から他の端末の取得したセンシングデータを受信するとともに、自らのセンシングデータが予め設定した値を超えた場合と下回った場合には、そのセンシングデータとその端末のアドレスを、該第三の端末から送られてきたセンシングデータとアドレスを示す文字列に付けて、データ列に加工して送ることを行う。予め設定した限界値以内の場合には自らセンシングしたデータとアドレスは、該第三の端末から送られてきたセンシングデータに加えることなく、該第三の端末から送られてきたセンシングデータとアドレスを示す数値列のみを、次の該第二の端末に送信する。この場合には、自らのセンシングデータが予め設定した限界値を越えた場合と下回った場合に、そのセンシングデータを送信するが、限界値以上の場合のみ、もしくは限界値以下の場合のみ、でも同様な効果が得られる。以上の動作によって、終端用端末の場合と同様に、データの流通量を削減できることから、各端末において通信時間を減少させることができるので、バッテリ消費量を低減できるという利点がある。また、終端用端末の場合と同様に、得られたセンシングデータが、センサに接続されるアナログデジタルコンバータ入力の電圧換算でアース電位もしくは電源電圧が入力されたのと同等な値の場合には、自らのアドレスとセンシングデータを、受信したセンシングデータの数値列の後に付けて、他の端末へセンシングデータを送信する機能を有する。
【００４１】
図６には分岐用端末のセンシング情報を送る場合の動作フローを示した。動作指令を分岐して送信した先である複数の端末からセンシングデータを受信して、これらのデータ群を繋ぎ合わせてひとつの数値列に加工するとともに、自らのセンシングデータが予め設定した値を超えた場合と下回った場合には、そのセンシングデータとその端末のアドレスを、これらの数値列に付け加えて、数値列に加工して該第四の端末に送信する。一方、自らのセンシングデータが予め設定した限界値以内である場合には該センシングしたデータとアドレスは、複数の端末から送られてきたセンシングデータに加えることなく、次の該第四の端末に送信する。また、終端用端末や伝送用端末の場合と同様に、センサの故障を検知する機能も付いていて良い。この端末においても、終端用端末や伝送用端末の場合と同様な効果が得られる。
【実施例４】
【００４２】
＜アドレス固定、複数分岐あり、前の測定値と比較して、今回のセンシングデータがある値以上の変化があった場合だけ、送られてきたセンシングデータに変化量データとアドレスを付けて送る＞
本実施例では、図７に示すように、端末のセンシング値を、一定時間だけ前の該端末のセンシング値と比較し、その差が予め設定しておいた値以上になった場合、すなわち変化量もしくは変化率が設定値以上になった場合に、その変化量もしくは変化率と該端末のアドレスの値を送信することを特徴とする。図7は伝送用端末に関して示したものであるが、終端用端末や分岐用端末でも同様である。これは測定値の変化率が増加した場合に警告を送信するシステムであって、人為的な不具合、例えばいたずらでボルトがゆるめられた、等の検出や、き裂の進展による急速な破壊現象を捉えやすいという利点がある。また、変化量を送信することによって送信データのビット数を減らすことが可能となるため、さらに送受信する数値列を短くすることが可能であり、通信時間を短縮することにより端末の消費電力を低減することができるという利点がある。なお、この実施例では変化率や変化量を返送するようにしたが、センシング値そのものを返送しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例である、終端用端末、伝送用端末、複数に分岐する分岐用端末、管理端末を持つ安全性監視システムを示す模式図である。
【図２】本発明における端末の構造を示した模式図である。
【図３】本発明の実施例である、終端用端末、伝送用端末、二股に分かれる分岐用端末、管理端末を持つ安全監視システムを示す模式図である。
【図４】終端用端末がセンシング情報を送る場合の動作を示すフロー図である。
【図５】伝送用端末がセンシング情報を送る場合の動作を示すフロー図である。
【図６】分岐用端末がセンシング情報を送る場合の動作を示すフロー図である。
【図７】各端末がセンシング情報を送る場合の動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００４４】
１．安全監視システム
２．管理端末
３．終端用端末
４．伝送用端末
５．分岐用端末
６．表示機
７．鉄塔
８．ボルト
９．センサ
１０．センサアンプ
１１．アナログ・デジタルコンバータ
１２．CPU
１３．無線通信部
１４．アンテナ
１５．ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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