(57)【要約】【課題】  コン柱に張られた電線の弛度に関して、高い確度で異常発生を通報することのできる、情報収集システムを得ることを目的とする。【解決手段】  地面との距離に応じた信号を出力する超音波センサと、当該超音波センサの出力情報及び自己の識別情報を送信する無線通信部とを有し、コン柱に付設されたセンサノードと、上記センサノードから送信される伝送情報を収集し、収集した情報を、当該センサノードとは通信プロトコルの異なる他の通信ネットワークに伝送するゲートウェイサーバとを備え、各センサノードが、自己の通信可能距離内に存在する他のコン柱に搭載されたセンサノードとの間で、無線アドホックネットワークを構成するようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
架空線と地面との距離に応じた信号を出力する距離センサと、当該距離センサの出力情報及び自己の識別情報を送信する無線通信部とを有し、コン柱に付設されたセンサノードと、
上記センサノードから送信される伝送情報を収集し、収集した情報を、当該センサノードとは通信プロトコルの異なる他の通信ネットワークに伝送するゲートウェイサーバと、を備えて、
上記センサノードは、通信可能距離内に存在する他のコン柱に搭載されたセンサノードとの間で、互いに無線アドホックネットワークを構成することを特徴とする情報収集システム。
【請求項２】
上記ゲートウェイサーバから伝送される伝送情報を、他の通信ネットワークを介して受信し、受信情報の有するセンサ検出情報及びセンサノードの識別情報に基づいて、弛度変動が予め設定されたしきい値を越えた電線を特定するための情報を出力する管理センタを備えたことを特徴とする請求項１記載の情報収集システム。
【請求項３】
上記距離センサは上記架空線から懸下されており、上記距離センサは上記センサノードにケーブル接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の情報収集システム。
【請求項４】
上記距離センサは超音波センサであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の情報収集システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、通信ネットワークを通じて、コン柱（電柱）に張られた架空線の弛度情報を収集する弛度情報システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電柱に張られた電線の弛度を観測する装置として、テレビカメラと、そのテレビカメラから出力される電線の画像信号が入力される画像処理装置を設け、この画像処理装置において電線の上限と下限を規定する上下一対のウインドウと、電線の画像信号とを重畳して表示させ、このウインドウと電線の位置関係に基づいて、弛度が適切な範囲内にあるかを判別する延線制御用弛度観測装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来、架空線の弛度測定装置として、この架空線を走行する走行装置を設け、この走行装置に走行距離を計る走行距離計と水平に対する傾きを計る傾斜計を搭載し、これら走行距離と傾きとから一方の支点を原点とする座標系における走行装置の現在位置を求め、この現在位置から弛度を求める装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
また、従来、電線の弛度の測定は、目盛りが入った長尺の棒を使用し、弛度を測定する電線の下方に位置してこの長尺の棒を垂直に立て、棒先端を電線の高さ位置に合わせることで地面からの電線の高さを測定することにより行っていた。
【０００３】
【特許文献１】特開平２−１２２２０７号公報
【特許文献２】特開平８−２３３５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電柱に電線を張る作業においては、電線の弛みを表す弛度が設計された範囲内に収まるように作業を行っている。弛度が小さくなれば電線自身にかかる張力が増大し、断線等の危険性が増す。一方、弛度が大きくなれば、電線自身にかかる張力は減り安全性を増すが、線下の建造物等との必要な距離が確保できないという問題がある。
このように初期においては設計範囲内にある電線の弛度であっても、送電に使用する時間と共に線材が延び弛みが助長されるため、線下の建造物等と接触する危険性があり、また、何らかの理由により弛みがなくなると、電線が断線するという危険性があった。
このための電線に対してテレビカメラを設けて弛度を観測することは実際、不可能であった。また、弛度の測定には装置、人手がかかり、全ての電線の弛度を測定し監視することは出来なかった。
この発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、電線の弛度を常時監視し、その異常発生を即時に通報することのできる、弛度情報収集システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係る弛度情報収集システムは、地面との距離に応じた信号を出力する超音波距離センサと、当該超音波距離センサの出力情報及び自己の識別情報を送信する無線通信部とを有し、コン柱に付設されたセンサノードと、上記センサノードから送信される伝送情報を収集し、収集した情報を、当該センサノードとは通信プロトコルの異なるを他の通信ネットワークに伝送するゲートウェイサーバと、を備えて、上記センサノードは、通信可能距離内に存在する他のコン柱に搭載されたセンサノードとの間で、互いに無線アドホックネットワークを構成するようにした。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、周囲に存在する他のコン柱に設けられたセンサノードを利用して、アドホック・マルチホップ通信によってセンサの収集情報を伝送できるので、電線の弛度を常時監視し、その異常発生を即時に通報することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
実施の形態．
図１は、この発明に係る実施の形態１による弛度情報収集システムの構成を示す図である。
図において、コン柱１は電線２や通信ケーブル等を支持する電柱であり、５０ｍ〜２００ｍの間隔で設置される。センサノード３は、住居地域、工業地域、および商業地域等、情報収集を行う所望の地域に配置された複数のコン柱１にそれぞれ設置される。センサノード３は倒壊の監視を行う必要のある、全てのコン柱１に設置される。センサノード３はコン柱１の上部に取付けられる。
【０００８】
センサノード３は、アドホック・マルチホップ通信技術を利用してネットワーク通信を行う。アドホック・マルチホップ通信では、お互いに隣あったセンサノード３同士が相互に無線通信を行いながら、隣同士で連携して自律的にマルチホップ転送ルートを構築し、ネットワーク（無線アドホックネットワーク）を構築する。これによって、各センサノード３が無線アドホックネットワークを通じて、子局（センサノード）から親局（ゲートウェイサーバ）へデータを中継通信することができる。
【０００９】
センサノード３の通信プロトコルとしては、特定小電力無線やＺｉｇＢｅｅ（ＩＥＥＥ802.15.4）等の低送信電力無線を利用する。なお、特定小電力無線は、通信周波数４２９ＭＨｚ帯、伝送速度２．４Ｋｂｐｓ、伝送距離５０ｍ〜３００ｍ程度、通信時消費電力が５０ｍＷ以下（待機電力０．３ｍＷ以下）の通信特性を有しており、通信電力が低いことを特徴とする。
【００１０】
ゲートウェイサーバ５は、特定のコン柱１に設置される。ゲートウェイサーバ５は、光通信ケーブルやＩＳＤＮやＡＤＳＬ等の電話回線、ケーブルテレビ用の同軸ケーブル等の通信ケーブル６を通じて、通信ネットワーク７に接続される。ゲートウェイサーバ５は、無線アドホックネットワーク１２０を経て周囲のセンサノード３から収集した情報を、上位の通信ネットワーク７に伝送する。ゲートウェイサーバ５は、無線アドホックネットワーク１２０と通信ネットワーク７との間のプロトコル変換を行う、ゲートウェイとして機能する。
ゲートウェイサーバ５は、勿論、鉄柱や建物の屋根等のコン柱以外の構造物に設置されても良いことは言うまでもない。
【００１１】
センサノード３は電線上に設置する超音波距離センサ３４（後述する）と付設ケーブルで接続されており、電線位置と地面との距離を計測し、検出情報として収集する。センサノード３は超音波距離センサ以外の複数のセンサを備えていても良い。
【００１２】
超音波距離センサ３４は、送信部と受信部から構成され、送信部から出された超音波が地面に反射し、再び超音波距離センサに帰り受信部で受信する。超音波距離センサ３４は超音波送信部と超音波受信部を有し、送受信部と地面との超音波の伝播にかかる往復時間を計測する。その往復時間の1/2と音速の値により地面との距離が計算可能である。ここで、音速は周囲温度によって大きく変化することが知られており、その変動値は0.078％/℃程度である。そこで、超音波距離センサ内には、距離計算に誤差を生じないように、周囲温度を計測し、距離計算式に反映させることができる周囲温度補償回路を内蔵している。
また、超音波距離センサは地面との距離を計測するため、絶えず鉛直下方向を向いていることが望ましく、強風により向きが鉛直からずれると距離計測に誤差を生ずる。そこで、超音波距離センサは強風に耐えるような対策、たとえばおもりをつけておく、また円筒形にして風圧をなるべく受けないようにするなどの対策を施しておくことが望ましい。
【００１３】
末端のセンサノード３（図１の例ではコン柱１ｃに設置されたセンサノード３）と、ゲートウェイサーバ５に接続された根元のセンサノード３（図１の例ではコン柱１ａに設置されたセンサノード３）と、の間に介在する複数のセンサノード３は、無線アドホックネットワーク１２０を構成する。
なお、この実施の形態の無線アドホックネットワークは、センサノード３がセンサを有していて、各センサが自律的にネットワークを構築するので、センサネットワークとも呼ばれる。
任意のセンサノード３の各センサで検出されたデータ（検出情報）は、無線アドホックネットワーク１２０を構成する他のセンサノード３で順次中継され（ホッピングされ）、末端のセンサノード３（上流側）からゲートウェイサーバ５に接続された根元のセンサノード３（下流側）に向かって、順次リレー式に伝送される。
【００１４】
無線アドホックネットワーク１２０を構成する各センサノード３は、上流側から下流側に向かって各センサが収集した検出情報をデータ中継する際、例えば、最初に末端のセンサノード３がデータ送信を開始してからゲートウェイサーバ５までデータ伝送した後、次に１つ下流のセンサノード３がデータ送信を開始してゲートウェイサーバ５までデータ伝送を行う。そして、上流から下流側に向かって、順次各センサノード３がデータ送信とゲートウェイサーバ５へのデータ転送を行って、最後に根元のセンサノード３がゲートウェイサーバ５に対してデータ送信を行う。
なお、無線アドホックネットワーク１２０を構成する、末端から根元までの全てのセンサノード３が、各センサの収集した全ての検出情報の送信を完了するには、所定の通信時間を要するので、無線アドホックネットワーク１２０を構成するセンサノード３の数は、データの伝送速度と伝送量に応じて自ずと制約される。
【００１５】
ゲートウェイサーバ５には、所定数のセンサノード３によって１グループを構成する無線アドホックネットワーク１２０が接続される。
また、１つのゲートウェイサーバ５に対して、互いに独立にネットワークを構成する、複数のグループの無線アドホックネットワークが接続されても良い。すなわち、ゲートウェイサーバ５はマルチチャネルを構成し、複数の根元のセンサノード３がゲートウェイサーバ５の各チャネルにそれぞれ接続されるように構成されても良い。
【００１６】
ゲートウェイサーバ５は、通信ネットワーク７を通じてデータベース８に接続される。データベース８には、ゲートウェイサーバ５で収集した各センサノード３の検出情報が格納され蓄積される。また、データベース８は、ゲートウェイサーバ５から送信され格納した検出情報を、情報センタ９に伝送する。
【００１７】
情報センタ９は、データベース８に格納されたセンサノード３の検出情報を加工処理する。具体的には、データベース８に格納された各々の電線の弛度情報と予め設定したしきい値とを比較し、弛度がしきい値以上となった電線を抽出し、表示部１００に弛度に関する異常の発生を警報表示する。また、検出情報のデータマイニング処理を行って、何らかの有用な処理情報を取得する。
【００１８】
ユーザ端末１１は、他の通信ネットワーク７又は通信ネットワーク１０を通じて情報センタ９に接続される。情報センタ９のデータマイニング処理によって得られた処理情報は、ユーザ端末１１に伝送される。
【００１９】
図２は、センサノード３の構成を示す図である。
図において、センサノード３は、無線通信部３０と、無線通信部３０に接続されるセンサ部３１とで構成される。
無線通信部３０は、アンテナ部２３、無線変調部２４、制御部２５、電源部２７、電池２８、外部電源ポート２９、インタフェ−ス部３２、及びメモリ３３を備える。
センサ部３１は、超音波距離センサ３４、他のセンサ３５（第１のセンサ）、外部のセンサ３７（第２のセンサ）、及び外部センサ接続ポート３６を備える。
なお、センサ部３１は、信号線を通じて無線通信部３０に接続されても良いし、赤外線や無線ＬＡＮなどで無線接続されても良い。勿論、センサ部３１が内部に無線通信部を備えて、無線通信部３０とは別体のセンサノードを構成しても良い。
【００２０】
勿論、通信量や通信速度をより向上させる場合は、水平方向から斜め下方向にビーム指向性を有した送受信アンテナを用いても良い。この場合、アンテナ部２３は、周囲に配置されたコン柱の上部が指向角度内に入るように、適宜アンテナのビームパターン成形が成される。
【００２１】
無線変調部２４は、アンテナ部２３で受信したＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を復調し、受信信号をディジタル信号に変換して、伝送情報を再生する。再生した情報は制御部２５に送出する。また、制御部２５で生成される送信信号をＲＦ信号に変調し、アンテナ部２３から空間に放射する。これによって、アンテナ部２３を介して他のセンサノード３と相互に交信することができる。
【００２２】
制御部２５は、マイコンや各種メモリを備えて構成される。
制御部２５は、特定小電力無線の通信プロトコルを有しており、無線変調部２４の通信制御を行う通信制御部２４０を備える。
また、通信制御部２４０は、アクセス制御、チャネル割当、経路制御（通信ルート決定）、誤り制御等の、各種データアクセス処理、アドホック通信処理やマルチホップ処理を行うネットワークプロトコルを備える。
【００２３】
また、制御部２５は、センサ部３１からの検出情報をデータ処理するためのデータ処理部２６を備えている。
データ処理部２６は、インタフェース部３２を通じて、センサ部３１の動作を制御する。これによって、制御部２５はセンサ部３１の検出情報を収集する。データ処理部２６は、超音波距離センサの計測データから計算された距離をもとに、コン柱の高さからその距離を引くことにより電線の弛度を計算する。また、データ処理部２６は、収集したセンサ部３１の検出情報を適宜データ処理した後、パケットデータに変換する。パケットデータは、通信制御部２４０で通信制御されて無線変調部２４に伝送される。
【００２４】
また、制御部２５は、電源部２７からの供給電力を制御する電力制御部２６０を備える。電力制御部２６０は、センサ部３１からのデータ採取と無線通信の動作に注目した動的な電力制御を行う。例えば、端末の動作状態を定期的に把握し、把握結果に基づいて、各機能部位の電源オン／オフ制御、プロセッサーのクロック周波数の切替えを動的に行って、きめ細かく電力を制御することによって、消費電力を低減させる。
【００２５】
電源部２７は、電池２８の電力もしくは外部電源２９の電力を、制御部２５に供給する。すなわち、電池２８と外部電源２９の接続切替えを行う。通常は、外部電源２９の電源を利用するが、外部電源２９が遮断して外部電源２９の電力が低下したことを電圧計などを用いて検出すると、自動的に電源を電池２８に切替える。すなわち、電源部２７は無停電電源として機能する。
【００２６】
電池２８は、ボタン電池や、放電状態に応じて自動的に充電を行う蓄電池が利用される。また、太陽電池のような環境エネルギを利用しても良い。
外部電源２９は、電線２の送電電力を引き出し、変圧処理を施して電源を取り出す。
なお、電池２８として太陽電池を利用する場合は、外部電源２９を用いなくても良い。この場合、夜間使用に備えて電力を蓄積するための、蓄電池が併用される。
【００２７】
インタフェース部３２は、メモリ３３、超音波距離センサ３４と他のセンサ３５が接続される。また、外部のセンサ３７を接続するための外部センサ接続ポート３６を備えている。
インタフェース部３２は、各センサから出力される検出情報を、一時的にメモリ３３に格納する。メモリ３３はバッファとして機能し、メモリ３３に格納された検出情報は所定のタイミングで制御部２５に転送される。
データ転送のタイミングや転送するデータの優先度は、制御部２５によって制御される。
インタフェース部３２は、各センサから取得した検出情報を、ディジタル信号に変換してデータ転送を行う。
【００２８】
メモリ３３は各センサ毎に異なるメモリ領域を有し、例えばＳＤＲＡＭを備えて構成される。超音波距離センサ３４の検出情報は、メモリ３３の特定のメモリ領域に随時蓄積される。
メモリ３３は、バッファとしての機能のほか、制御部２５の管理する外部メモリとして利用される。メモリ３３には、各種初期データが格納されている。例えば、センサノード３の識別符号（ノードＩＤ）や、インタフェース部３２の接続ポートに接続される各センサの識別符号（センサＩＤ）と、各センサの種別情報（センサ種別情報）が格納されている。
センサ種別情報は、接続されるセンサの種類を示すもので、例えば、超音波距離センサ３４に対してはコード１が割当てられる等、適宜設定される。
センサＩＤは、インタフェース部３２の各接続ポートにおける、センサの接続状況を、制御部２５が把握するのに用いられる。
【００２９】
また、メモリ３３には、センサノード３の確立された通信経路に従って順次データリンクを行うための、相手方のセンサノード３のノードＩＤが格納されている。
例えば、末端のセンサノード３とゲートウェイサーバ５の間の通信経路に、３つのセンサノードが介在して無線無線アドホックネットワーク１２０が構成されると、メモリ３３にはその３つ分のノードＩＤが格納される。また、通信経路に沿った各センサノードの並び順も同時に記憶される。これらの情報は、無線無線アドホックネットワーク１２０を構成するための初期接続段階において、他のセンサノード３との交信によって、取得される。
各センサノードの通信順位は、例えば、末端のセンサノード３からゲートウェイ側のセンサノード３に向かって、間に介在するセンサノード３を媒介として、順次リレー式にデータ転送が行われるように設定される。各センサノード３は、ノードＩＤの並び順などによって、互いに共通の通信順位を管理している。この通信順位は、メモリ３３に格納される。
この他、メモリ３３は、制御部３５の各種制御に必要な各種情報を読み書き可能となっている。
【００３０】
インタフェース部３２は、内部クロックに同期した所定の周期で、超音波距離センサ３４の検出情報を制御部２５に転送する。
また、制御部２５は、内部クロックに同期して、所定の間隔で繰り返し間欠的に起動信号（トリガ信号）を発生し、インタフェース部３２に送出する。
インタフェース部３２は、起動信号を受信すると、センサ３５の検出情報を、制御部２５に転送する。すなわち、センサ３５の検出情報は、繰り返し間欠的に制御部２５に出力される。なお、センサ３５による検出情報の出力周期は、超音波距離センサ３４による計測情報の出力周期よりも長い方が望ましいが、必要な情報の送信優先度によって適宜出力周期を設定すると良い。
【００３１】
以上のように、この発明によれば、周囲に存在する他のコン柱に設けられたセンサノードを利用して、アドホック・マルチホップ通信によってセンサの収集情報を伝送できるので、電線の弛度を常時監視し、その異常発生を即時に通報することができる。
【００３２】
他の態様として、超音波距離センサの代わりに、レーザ距離センサを使用してレーザの伝播する往復時間を測定し、地面との距離を計算してもよい。この場合は、光速は周囲温度の影響を受けないため、周囲温度補償回路が不要となる。
【００３３】
超音波距離センサの計測データから計算された距離をもとに、コン柱の高さからその距離を引けば電線の弛度が計算できる。この計算は各センサノードにて行う。
各センサノードは弛度計算結果を無線通信部より送信する。また、弛度計算結果がある許容値を超えた場合は、アラーム信号を送信する。
【００３４】
上記ではこの弛度計算は、各センサノードで行うとしたが、距離計測データ自体を情報センタに送り、情報センタで弛度計算を行っても良い。
【００３５】
また、図１では、超音波距離センサとセンサノードを有線で接続する場合をしめしたが、図３のようにセンサノードと超音波距離センサを一体化し、電線の中央部に設置するようにしても良い。その場合センサノードと超音波距離センサの間に長いケーブルを設ける必要がない。
【００３６】
また、図４のようにセンサノードと超音波距離センサとの通信を、有線ではなく、センサノード間の無線通信１とは異なる無線通信２で行ってもよい。この無線通信２は前記無線通信１と周波数だけ異ならせる、または、別の免許の不要な微弱無線帯通信でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の実施の形態に係る弛度情報収集システムの構成図である。
【図２】この発明の実施の形態に係るセンサノードの構成図である。
【図３】この発明の他の形態に係る弛度情報収集システムの構成図である。
【図４】この発明の他の形態に係る弛度情報収集システムの構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  コン柱、２  電線、３  センサノード、５  ゲートウェイサーバ、７  通信ネットワーク、８  データベース、９  情報センタ、１１  ユーザ端末、３０  無線通信部、３１  センサ部、３４  超音波距離センサ、１２０  無線アドホックネットワーク。
【図１】
2006323440.tif 000003
【図２】
2006323440.tif 000004
【図３】
2006323440.tif 000005
【図４】
2006323440.tif 000006