(57)【要約】【課題】  予め決められた起動時刻に環境発電型無線装置を起動させることができる起動タイミングの制御技術を提供する。【解決手段】  太陽光をエネルギー源として電力を発生させる発電部と、電力を蓄積する蓄電部と、無線により信号を送出する無線部と、無線部を制御する制御装置と、記制御装置で用いる情報を格納する記憶装置と、時間を測定可能なタイマと、を有する。制御装置は、無線部が無線により信号を送出する起動状態と、起動状態よりも消費電力が少ない休止状態の少なくとも２つの状態に装置を制御する第１の手段と、記憶装置に格納された起動状態の開始時刻（起動時刻）を取得する第２の手段と、日の出時刻を取得する第３の手段と、起動時刻と日の出時刻とに基づいて、休止状態の開始タイミングを制御する第４の手段と、を有する。【選択図】  図５
2018207551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサで取得したデータをそのまま、もしくは、加工して、無線により送信する環境発電型無線システムであって、
太陽光を受光して電力を発生させる発電部と、
前記電力を蓄積するキャパシタと、
前記キャパシタの電圧を監視する電圧監視部と、
前記キャパシタに蓄積された電力によって、無線により前記データを送出する無線部と、
制御装置と、
前記制御装置で用いる情報を格納する記憶装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記無線部が無線により前記データを送出可能な起動状態と、前記起動状態よりも消費電力が少ない休止状態の少なくとも２つの状態にシステムを制御する第１の手段と、
前記電圧監視部の出力に基づいて日の出時刻を判定し、前記記憶装置に格納する第２の手段と、
前記記憶装置に格納された前記起動状態の開始時刻（起動時刻）を取得する第３の手段と、
前記記憶装置に格納された、前記起動時刻と前記日の出時刻の前後関係を判定する第４の手段と、
前記起動時刻が前記日の出時刻と同時もしくは遅い場合には、前記電圧監視部で監視された電圧が第１の閾値を下回るか、あるいは、予め定められた時刻となることを条件に、前記起動状態から前記休止状態に切り替える第５の手段と、
前記起動時刻が前記日の出時刻より早い場合には、前記電圧監視部で監視された電圧が前記第１の閾値より大きい第２の閾値を下回るか、あるいは、前記電圧監視部で監視された電圧が前記第２の閾値を下回る時刻となることを条件に、前記起動状態から前記休止状態に切り替える第６の手段と、
前記第１の閾値に、前記起動時刻と前記日の出時刻の時間間隔を基に計算された値を加算し、前記第２の閾値を生成して前記記憶装置に格納する第７の手段と、を有する、
環境発電型無線システム。
【請求項２】
前記記憶装置は、
前記キャパシタに蓄積されている電力でシステムを前記起動状態とする際の、単位時間当たりの前記キャパシタの電圧降下率を起動状態電圧降下率として記憶し、
前記第７の手段は、
前記起動状態電圧降下率を用いて、前記第２の閾値を生成する、
請求項１記載の環境発電型無線システム。
【請求項３】
前記第７の手段は、
前記起動時刻と前記日の出時刻の時間間隔に、前記起動状態電圧降下率を積算し、さらに０以上の正の値を余裕度として加算し、前記第２の閾値を生成する、
請求項２記載の環境発電型無線システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記電圧監視部の出力に基づいて日の入り時刻を判定し、前記日の入り時刻における前記キャパシタの電圧を前記記憶装置に格納し、
前記記憶装置は、
前記キャパシタに蓄積されている電力でシステムを前記休止状態とする際の、単位時間当たりの前記キャパシタの電圧降下率を休止状態電圧降下率として記憶し、
前記第７の手段は、
前記日の入り時刻における前記キャパシタの電圧と前記休止状態電圧降下率をさらに用いて、前記第２の閾値を生成する、
請求項３記載の環境発電型無線システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記第２の閾値と、前記日の入り時刻における前記キャパシタの電圧と、前記起動状態電圧降下率から、前記電圧監視部で監視された電圧が前記第２の閾値を下回る時刻を計算し、該下回る時刻を前記記憶装置に記憶し、
前記第６の手段は、
前記記憶装置に記憶された前記下回る時刻を用いて、前記起動状態から前記休止状態に切り替える、
請求項４記載の環境発電型無線システム。
【請求項６】
前記記憶装置は、
前記キャパシタに蓄積されている電力でシステムを前記休止状態とする際の、単位時間当たりの前記キャパシタの電圧降下率を休止状態電圧降下率として記憶し、
前記キャパシタに蓄積可能な最大電圧をキャパシタ最大電圧として記憶し、
前記第７の手段は、
前記キャパシタ最大電圧と前記休止状態電圧降下率をさらに用いて、前記第２の閾値を生成する、
請求項３記載の環境発電型無線システム。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記第２の閾値と、前記キャパシタ最大電圧と、前記起動状態電圧降下率から、前記電圧監視部で監視された電圧が前記第２の閾値を下回る時刻を計算し、該下回る時刻を前記記憶装置に記憶し、
前記第６の手段は、
前記記憶装置に記憶された前記下回る時刻を用いて、前記起動状態から前記休止状態に切り替える、
請求項６記載の環境発電型無線システム。
【請求項８】
前記第２の手段は、
定期的に前記日の出時刻を判定し、
前記第４の手段は、
定期的に前記日の出時刻の前後関係を判定し、
前記第７の手段は、
定期的に前記第２の閾値を生成して前記記憶装置に格納する、
請求項３記載の環境発電型無線システム。
【請求項９】
前記第２の手段は、
１日に１回前記日の出時刻を判定し、
前記第４の手段は、
１日に１回前記日の出時刻の前後関係を判定し、
前記第７の手段は、
１日に１回前記第２の閾値を生成して前記記憶装置に格納する、
請求項８記載の環境発電型無線システム。
【請求項１０】
太陽光をエネルギー源として電力を発生させる発電部と、
前記電力を蓄積する蓄電部と、
無線により信号を送出する無線部と、
前記無線部を制御する制御装置と、
前記制御装置で用いる情報を格納する記憶装置と
時間を測定可能なタイマと、を有し、
前記制御装置は、
前記無線部が無線により信号を送出する起動状態と、前記起動状態よりも消費電力が少ない休止状態の少なくとも２つの状態に装置を制御する第１の手段と、
前記記憶装置に格納された前記起動状態の開始時刻（起動時刻）を取得する第２の手段と、
日の出時刻を取得する第３の手段と、
前記起動時刻と前記日の出時刻とに基づいて、前記休止状態の開始タイミングを制御する第４の手段と、
を有する環境発電型無線装置。
【請求項１１】
前記蓄電部の電圧を監視する電圧監視部を備え、
前記第４の手段は、
前記起動時刻と前記日の出時刻の前後関係を判定する手段と、
前記起動時刻が前記日の出時刻より早い場合には、前記起動時刻から前記日の出時刻までに前記起動状態を維持するために必要な電力量を算出する手段と、
前記必要な電力量に基づいて、前記休止状態の開始の条件となる蓄電部の電圧（休止電圧）を算出する手段と、
前記電圧監視部により前記蓄電部の電圧が前記休止電圧以下になったと判定されたタイミングで、前記休止状態を開始する手段と、を有する、
請求項１０記載の環境発電型無線装置。
【請求項１２】
前記第３の手段は、
前記発電部の発電状態に基づいて日の出時刻を判定し、
前記判定した日の出時刻を前記記憶装置に日々格納し、
前記第４の手段は、
前記記憶装置に格納された最新の日の出時刻を用いて処理を行う、
請求項１１記載の環境発電型無線装置。
【請求項１３】
前記第４の手段は、
前記起動時刻が前記日の出時刻より遅い場合には、前記休止電圧より低い起動電圧を用い、前記電圧監視部により前記蓄電部の電圧が前記起動電圧以下になったと判定されたタイミングで、前記休止状態を開始する手段と、を有する、
請求項１２記載の環境発電型無線装置。
【請求項１４】
前記蓄電部はキャパシタであり、
前記記憶装置は、
前記日の出時刻前に起動状態にあるキャパシタの起動電圧降下率を記憶しており、
前記第４の手段は、
前記起動電圧降下率と、前記起動時刻と、前記日の出時刻を用いた計算により前記必要な電力量を算出し、
前記起動電圧に、少なくとも前記必要な電力量に相当する電圧を加算した値を前記休止電圧として算出する、
請求項１３記載の環境発電型無線装置。
【請求項１５】
太陽光のエネルギーから無線装置を駆動させる電力を得る発電部と、
前記発電部で発電した電力を蓄電するための蓄電部と、
前記蓄電部に蓄電されている電力量を計測し電圧情報を出力する電圧監視部と、
時刻情報を出力するタイマと、
他無線装置と通信を行うための無線部と、
日の出時刻と起動時刻を記録するメモリと、
前記発電部、前記蓄電部、前記電圧監視部、前記タイマ、前記無線部、および、前記メモリを制御する制御装置を有し、
前記制御装置は、
前記日の出時刻を算出して前記メモリに記録する手段と、
前記起動時刻から前記日の出時刻までに前記発電部、前記蓄電部、前記電圧監視部、前記タイマ、前記無線部、前記メモリ、および、前記制御装置が起動状態に消費する電力量を算出する手段と、
前記電圧監視部、前記タイマ、前記無線部、前記メモリ、および、前記制御装置の一部機能を停止することにより前記蓄電部の電力消費を抑制する休止状態に消費する電力量を算出する手段と、
前記蓄電部に蓄電されているエネルギーのみで前記起動状態とする場合に、単位時間当たりの前記蓄電部の電圧降下率を計測する手段と、
前記蓄電部に蓄電されているエネルギーのみで前記休止状態とする場合に、単位時間当たりの前記蓄電部の電圧降下率を計測する手段と、
を有する環境発電型無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境発電型無線装置の省電力化に係わり、特に、日の出時刻前のために発電部が環境発電型無線装置に電力供給できない状態であっても、予め決められた起動時刻に環境発電型無線装置を起動させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサを実装した無線装置(センサノード)によりワイヤレスセンサネットワークを構築し、人やモノ、設備などの「状態」や「変化」を一元的に把握するシステムが提供されている。
【０００３】
一般的に無線装置は、人の立ち入りが困難な箇所や無線装置を駆動させる商用電源の供給が困難な箇所に設置されることが多い。また、無線装置を内蔵の電池で駆動させる場合、定期的な電池交換作業は、作業員の時間や労力を費やす課題があった。
【０００４】
そこで、太陽光や振動、熱などのエネルギーから無線装置を駆動させる電力を得るエナジーハーベスト(環境発電)技術を用いた環境発電型無線装置が提供されている。
【０００５】
一般的に環境発電型無線装置は小型で、かつ長時間稼働できなければならない。しかし、発電部(太陽光パネルなど)が発電できる電力量や、蓄電部(電池やキャパシタなど)に充電できる電力量は有限であり、可能な限り環境発電型無線装置自体の低消費電力化が求められる。
【０００６】
一般的に環境発電型無線装置の消費電力を抑制する方法として、他の無線装置と通信が不要な時間帯は、環境発電型無線装置をスリープさせるなどの起動タイミングの制御が用いられる。ここで言う起動タイミングの制御とは、環境発電型無線装置の全ての機能を使用できる状態である「起動状態」と、キャパシタ等電源の消費電力を防ぐために環境発電型無線装置の主要機能を休止させた状態である「休止状態」とを、切り換えて制御することである。例えば、休止状態のとき、環境発電型無線装置は、他無線装置やセンサと通信を行わず、通信を行うときのみ起動状態とするように動作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−８０６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
環境発電型無線装置として太陽光パネルを用いた場合、太陽光パネルは環境発電型無線装置に２４時間安定に電力供給できないことが多い。
【０００９】
特許文献１には、多台数配置した周囲の無線装置が過去から取得してきた日射時刻情報に基づき、今後の日照量を予測して無線装置の起動タイミングの制御を行って、無線装置の消費電力量を制御する一連の方法が記載されている。
【００１０】
しかしながら、日照量を予測するには複数台の無線装置が必要であり、さらにそれぞれの無線装置は日射量と相関がある必要があるが、実際には、各々の無線装置は周辺構造物の影響を受けるために日射量との相関が弱くなるという課題があった。
【００１１】
発明者らが行った環境発電型無線装置のフィールドテストでは、光の照射量の減少する冬季には、充電量が不足することにより、無線装置の起動状態が不安定になることが分かった。
【００１２】
特に、環境発電型無線装置の電力供給源として太陽光パネルを用いた場合、冬季など環境発電型無線装置を起動させたい時刻より日の出時刻が遅い場合は、起動時に環境発電型無線装置に十分な電力供給できない場合がある。この場合は、日の出までの間、キャパシタなどの電源に充電した電力により無線装置を動作させる必要がある。しかし、充電量が不足し起動時間に十分に起動ができないという問題があった。また、充電量を左右する要因としては、天候による影響よりも、日の出時間の影響が支配的であることが分かった。すなわち、発明者らの検討によると、日の出時間（季節）と起動できる時刻の間には相関関係があるという知見を見出した。
【００１３】
本発明の課題は、日の出時間に係らず、所望の起動時間に安定的に起動状態とすることができる、環境発電型無線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいる。
【００１５】
本発明の一側面は、センサで取得したデータをそのまま、もしくは、加工して、無線により送信する環境発電型無線システムである。このシステムは、太陽光を受光して電力を発生させる発電部と、電力を蓄積するキャパシタと、キャパシタの電圧を監視する電圧監視部と、キャパシタに蓄積された電力によって、無線によりデータを送出する無線部と、制御装置と、制御装置で用いる情報を格納する記憶装置とを有する。
【００１６】
制御装置は、無線部が無線によりデータを送出可能な起動状態と、起動状態よりも消費電力が少ない休止状態の少なくとも２つの状態にシステムを制御する第１の手段を備える。また、電圧監視部の出力に基づいて日の出時刻を判定し、記憶装置に格納する第２の手段と、記憶装置に格納された起動状態の開始時刻（起動時刻）を取得する第３の手段と、記憶装置に格納された、起動時刻と日の出時刻の前後関係を判定する第４の手段とを備える。
【００１７】
さらに、起動時刻が日の出時刻と同時もしくは遅い場合には、電圧監視部で監視された電圧が第１の閾値を下回るか、あるいは、予め定められた時刻となることを条件に、起動状態から休止状態に切り替える第５の手段を有する。また、起動時刻が日の出時刻より早い場合には、電圧監視部で監視された電圧が第１の閾値より大きい第２の閾値を下回るか、あるいは、電圧監視部で監視された電圧が第２の閾値を下回る時刻となることを条件に、起動状態から休止状態に切り替える第６の手段を有する。さらに、第１の閾値に、起動時刻と日の出時刻の時間間隔を基に計算された値を加算し、第２の閾値を生成して記憶装置に格納する第７の手段と、を有する。
【００１８】
さらに具体的な態様の例では、第７の手段は、起動時刻と日の出時刻の時間間隔に、起動状態電圧降下率を積算し、さらに０以上の正の値を余裕度として加算し、第２の閾値を生成する。
【００１９】
他の具体的な態様の例では、制御装置は、電圧監視部の出力に基づいて日の入り時刻を判定し、日の入り時刻におけるキャパシタの電圧を記憶装置に格納する。記憶装置は、キャパシタに蓄積されている電力でシステムを休止状態とする際の、単位時間当たりのキャパシタの電圧降下率を休止状態電圧降下率として記憶する。第７の手段は、日の入り時刻におけるキャパシタの電圧と休止状態電圧降下率をさらに用いて、第２の閾値を生成する、
他の具体的な態様の例では、記憶装置は、キャパシタに蓄積されている電力でシステムを休止状態とする際の、単位時間当たりのキャパシタの電圧降下率を休止状態電圧降下率として記憶し、キャパシタに蓄積可能な最大電圧をキャパシタ最大電圧として記憶する。第７の手段は、キャパシタ最大電圧と休止状態電圧降下率をさらに用いて、第２の閾値を生成する。
【００２０】
記憶装置に格納される各種の数値は、予め想定して格納しておくことができる。また、環境発電型無線システムがフィールドで自律的に測定し、必要に応じて計算し、記憶装置に記憶することができる。また、必要に応じて数値を更新することもできる。この場合は、より稼働状態に即したシステム制御が可能となる。
【００２１】
例えば、第２の手段は、例えば電圧監視部の電圧に基づいて、毎日日の出時刻を判定し、第４の手段は毎日日の出時刻の前後関係を判定し、第７の手段は毎日第２の閾値を生成して前記記憶装置に格納する。
【００２２】
具体的な制御方法の例としては、電圧監視部で監視された電圧と記憶された閾値の比較によって行うことができる。別の方法としては、電圧監視部で監視された電圧が閾値を横切るタイミングを予め計算、記憶し、時刻による制御を行ってもよい。
【００２３】
本発明の他の側面は、太陽光をエネルギー源として電力を発生させる発電部と、電力を蓄積する蓄電部と、無線により信号を送出する無線部と、無線部を制御する制御装置と、制御装置で用いる情報を格納する記憶装置と、時間を測定可能なタイマと、を有する環境発電型無線装置である。
【００２４】
制御装置は、無線部が無線により信号を送出する起動状態と、起動状態よりも消費電力が少ない休止状態の少なくとも２つの状態に装置を制御する第１の手段と、記憶装置に格納された起動状態の開始時刻（起動時刻）を取得する第２の手段と、日の出時刻を取得する第３の手段と、起動時刻と日の出時刻とに基づいて、休止状態の開始タイミングを制御する第４の手段と、を有する。
【００２５】
より具体化された態様の例では、蓄電部の電圧を監視する電圧監視部を備える。また、第４の手段は、起動時刻と日の出時刻の前後関係を判定する手段と、起動時刻が日の出時刻より早い場合には、起動時刻から日の出時刻までに起動状態を維持するために必要な電力量を算出する手段と、必要な電力量に基づいて、休止状態の開始の条件となる蓄電部の電圧（休止電圧）を算出する手段と、電圧監視部により蓄電部の電圧が休止電圧以下になったと判定されたタイミングで、休止状態を開始する手段と、を有する。
【００２６】
より具体化された他の態様の例では、第３の手段は、発電部の発電状態に基づいて日の出時刻を判定し、判定した日の出時刻を記憶装置に日々格納する。第４の手段は、記憶装置に格納された最新の日の出時刻を用いて処理を行う。
【００２７】
より具体化された他の態様の例では、第４の手段は、起動時刻が日の出時刻より遅い場合には、休止電圧より低い起動電圧を用い、電圧監視部により前記蓄電部の電圧が起動電圧以下になったと判定されたタイミングで、休止状態を開始する手段と、を有する。
【００２８】
より具体化された他の態様の例では、蓄電部はキャパシタである。また、記憶装置は、日の出時刻前に起動状態にあるキャパシタの起動電圧降下率を記憶しており、第４の手段は、起動電圧降下率と、起動時刻と、日の出時刻を用いた計算により必要な電力量を算出し、起動電圧に、少なくとも必要な電力量に相当する電圧を加算した値を休止電圧として算出する。
【００２９】
本発明の他の態様は、太陽光のエネルギーから無線装置を駆動させる電力を得る発電部と、発電部で発電した電力を蓄電するための蓄電部と、蓄電部に蓄電されている電力量を計測し電圧情報を出力する電圧監視部と、時刻情報を出力するタイマと、他無線装置と通信を行うための無線部と、日の出時刻と起動時刻を記録するメモリと、発電部、蓄電部、電圧監視部、タイマ、無線部、および、メモリを制御する制御装置を有する無線装置である。この装置では、制御装置は、日の出時刻を算出してメモリに記録する手段と、起動時刻から日の出時刻までに発電部、蓄電部、電圧監視部、タイマ、無線部、メモリ、および、制御装置が起動状態に消費する電力量を算出する手段を備える。また、電圧監視部、タイマ、無線部、メモリ、および、制御装置の一部機能を停止することにより蓄電部の電力消費を抑制する休止状態に消費する電力量を算出する手段を備える。また、蓄電部に蓄電されているエネルギーのみで起動状態とする場合に、単位時間当たりの蓄電部の電圧降下率を計測する手段と、蓄電部に蓄電されているエネルギーのみで休止状態とする場合に、単位時間当たりの蓄電部の電圧降下率を計測する手段とを有する。
【００３０】
この態様によると、日の出時刻と起動時刻から予め蓄電部に蓄電しておくべき電力量を算出し、予め決められた起動時刻に確実に環境発電型無線装置を起動させることができる。特に、環境発電型無線装置が単体で日の出時刻を求め、さらに日の出時刻と予め決められた起動時間から、起動時刻から予め蓄電部に蓄電しておくべき電力量を算出する。
【００３１】
本発明の他の態様は、太陽光をエネルギー源として電力を発生させる発電部と、電力を蓄積する蓄電部と、無線により信号を送出する無線部と、無線部を制御する制御装置と、制御装置で用いる情報を格納する記憶装置と、時間を測定可能なタイマと、を有する環境発電型無線装置において、制御装置が制御する方法である。
【００３２】
制御装置は、無線部が無線により信号を送出する起動状態と、起動状態よりも消費電力が少ない休止状態の少なくとも２つの状態に装置を制御する第１の処理と、記憶装置に格納された前記起動状態の開始時刻（起動時刻）を取得する第２の処理と、日の出時刻を取得する第３の処理と、起動時刻と日の出時刻とに基づいて、休止状態の開始タイミングを制御する第４の処理と、を実行する。
【００３３】
本発明の他の態様は、太陽光をエネルギー源として電力を発生させる発電部と、電力を蓄積する蓄電部と、無線により信号を送出する無線部と、無線部を制御する制御装置と、制御装置で用いる情報を格納する記憶装置と、時間を測定可能なタイマと、を有する環境発電型無線装置において、制御装置を制御するためのプログラムである。
【００３４】
プログラムは、マイクロコンピュータで構成される制御装置のハードウェアに対して、無線部が無線により信号を送出する起動状態と、起動状態よりも消費電力が少ない休止状態の少なくとも２つの状態に装置を制御する第１の処理と、記憶装置に格納された前記起動状態の開始時刻（起動時刻）を取得する第２の処理と、日の出時刻を取得する第３の処理と、起動時刻と日の出時刻とに基づいて、休止状態の開始タイミングを制御する第４の処理と、を実行させるように制御を行う。
【発明の効果】
【００３５】
起動時間に確実に環境発電型無線装置を起動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】環境発電型無線装置１のシステム構成図の一例を示すブロック図。
【図２】夏季(日の出時刻が起動時刻より早い時期)の蓄電部１２の電圧変化の一例を示すグラフ図。
【図３】冬季(日の出時刻が起動時刻より遅い時期)の蓄電部１２の電圧変化の一例を示すグラフ図。
【図４】冬季(日の出時刻が起動時刻より遅い時期)において、休止電圧に環境発電型無線装置１を休止させたときの蓄電部１２の電圧変化の一例を示すグラフ図。
【図５】環境発電型無線装置１の動作例を示したフローチャート図。
【図６】冬季(日の出時刻が起動時刻より遅い時期)において、休止状態の電圧降下を加味した蓄電部１２の電圧変化の一例を示すグラフ図。
【図７】本実施例の実施形態の例を示す説明図。
【図８】環境発電型無線装置１の他のシステム構成図の一例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。
【００３８】
以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、重複する説明は省略することがある。
【００３９】
本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」などの表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数または順序を限定するものではない。また、構成要素の識別のための番号は文脈毎に用いられ、一つの文脈で用いた番号が、他の文脈で必ずしも同一の構成を示すとは限らない。また、ある番号で識別された構成要素が、他の番号で識別された構成要素の機能を兼ねることを妨げるものではない。
【００４０】
図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
【実施例１】
【００４１】
以下、図１〜図５を参照して、実施例１における環境発電型無線装置１の起動タイミングの制御方法及びプログラムの詳細について説明する。
【００４２】
なお、実施例１では、発電部１１を太陽光パネルとして説明するが、環境発電できるものであれば太陽光パネルに限定されるものではない。例えば、太陽光を光電変換するものの他、太陽光による熱エネルギーを電力に変換するものがある。また、同様に実施例１では蓄電部をキャパシタとして説明するが、発電部１１で発電したエネルギーを蓄電できるものであれば、キャパシタに限定されるものではない。
【００４３】
＜キャパシタの性質＞
式１に示すとおり、キャパシタに蓄電される電力量は電圧に比例する。従って電圧監視部１３が蓄電部１２に蓄電されている電力量を算出することは、蓄電部１２の電圧を求めることと等価である。
【００４４】
＜式１＞
Ｑ＝  Ｃ  ×  Ｖ
Ｑ：キャパシタに蓄電されている電力量
Ｃ：電気容量(固定値)
Ｖ：電圧
＜起動時刻Ｔ１＞
実施例１における環境発電型無線装置１は、早朝の起動時刻Ｔｓから動作する（「起動状態」になる）が、夜間帯(日の入りＴ２後から日の出Ｔ１までの時間帯)は起動しても起動しなくても良いものとする。夜間帯においては、発電部１１は蓄電部１２に電力供給２０できないので、蓄電部１２に蓄電されている電力で環境発電型無線装置１を動作させることになる。なお、環境発電型無線装置１は、蓄電部１２の電圧が起動電圧Ｖ１(環境発電型無線装置１が正常動作するための最低限の蓄電部１２の電圧)を下回った時点で停止する（強制的に「休止状態」になる）。
【００４５】
＜夜間帯＞
なお、ここで言う夜間とは、日の入り後から日の出までの時間帯であり、発電部１１が蓄電部１２に電力供給２０できない時間帯のことである。
【００４６】
＜図１の説明＞
図１は、環境発電型無線装置１のシステム構成図の一例である。以下、図１を用いて環境発電型無線装置１の各機能を説明する。
【００４７】
＜環境発電型無線装置１＞
環境発電型無線装置１は、例えば太陽光のエネルギーにより環境発電型無線装置１を起動するものであり、電池やケーブル等による電力供給を必要としない。図１に示すとおり、環境発電型無線装置１は、発電部１１、蓄電部１２、電圧監視部１３、制御装置１４、タイマ１５、無線部１６、記憶装置（メモリ）１９から構成される。以下、環境発電型無線装置１の各機能について説明する。
【００４８】
＜発電部１１＞
発電部１１は、太陽光や照明光、機械の発する振動、熱などのエネルギーを採取することにより電力を得るものであり、例えば、太陽電池パネルをあげることができる。発電部１１により発電されたエネルギーは、蓄電部１２に電力供給２０される。
【００４９】
＜蓄電部１２＞
蓄電部１２は、発電部１１が発電した電力を蓄電するものであり、例えば、キャパシタや充放電可能な電池である。発電部１１として太陽光パネルを用いた場合、日の入り後から日の出までの間、発電部１１は蓄電部１２に電力供給２０することができない。その場合は、蓄電部１２に蓄電されているエネルギーを用いて環境発電型無線装置１の起動を行う。
【００５０】
＜電圧監視部１３＞
電圧監視部１３は、蓄電部１２で蓄電されている電力量を算出する機能を有し、制御装置１４に電圧情報１８として提供する。既に説明したとおり、蓄電部にキャパシタを用いた場合は、蓄電されている電力量は電圧に比例するので、電力量として電圧を求めても良い。
【００５１】
＜電圧情報１８＞
電圧情報１８とは、蓄電部１２で蓄電されている電力量(電圧)を記した情報のことである。
【００５２】
＜タイマ１５＞
タイマ１５は、時刻情報１７を制御装置１４に提供する機能を有する。タイマ１５の時刻情報１７は起動電圧Ｖ１を下回った場合でもクリアされないものとする。
【００５３】
＜記憶装置（メモリ）１９＞
メモリ１９には予め記録されている情報と、制御装置１４により記録された情報が格納される。予め記録されている情報は、起動電圧Ｖ１、電圧降下率、起動時刻Ｔｓ等である。また、制御装置１４により記録される情報は、日の出時刻Ｔ１と休止電圧Ｖ２と電圧情報１８等である。メモリ１９は、不揮発性半導体メモリや小型の磁気ディスク装置を使用することができる。メモリ１９に記録されている情報は、起動電圧Ｖ１を下回った場合でもクリア(揮発)されないものとする。
【００５４】
＜起動電圧Ｖ１＞
起動電圧とは、環境発電型無線装置１が正常動作するための最低限の蓄電部１２の電圧のことである。予めメモリ１９に起動電圧Ｖ１は記録されている。
【００５５】
＜電圧降下率＞
冬季(日の出時刻が起動時刻より遅い時期)において、起動時刻から日の出時刻までの間、発電部１１は蓄電部１２に電力供給２０することができないため、蓄電部１２に蓄電されているエネルギーのみで環境発電型無線装置１を起動させる必要がある。その際、単位時間当たりの蓄電部の電圧降下率を電圧降下率とする。
【００５６】
＜電圧降下率の算出方法＞
電圧降下率は、予めメモリ１９に記録されていても良いが、下記方法で制御装置１４が算出しても良い。すなわち、制御装置１４は、例えば冬季(日の出時刻が起動時刻より遅い時期)において、起動時刻から日の出時刻までの間に単位時間当たりの電圧降下率を電圧監視部１３により求める。
【００５７】
＜無線部１６＞
無線部は、他無線装置２と伝送のやり取りを行う機能を有する。例えば、環境発電型無線装置１が、それに付属するセンサからのデータを他無線装置２に送信する場合は、少なくとも送信機能を備える。また、外部からの指示やデータを受信するための受信機能を備えてもよい。
【００５８】
＜制御装置１４＞
制御装置１４は、省電力化のために電圧監視部１３、タイマ１５、無線部１６、メモリ１９を制御したり、電圧監視部１３から電圧情報１８を取得したりする機能を有する。また、図示していない各種センサからの測定データを入力、処理する機能も備えてもよい。
【００５９】
制御装置１４は、例えばマイクロコンピュータで構成され、入力装置、出力装置、処理装置、記憶装置等を備える。例えば、１チップの集積回路装置（ＬＳＩ）であり、後述する制御や計算の動作をソフトウェアによる制御で実行することができる。
【００６０】
なお、メモリ１９は、半導体メモリとして集積回路装置に内蔵されていてもよい。また、電圧監視部１３、タイマ１５等の機能の全部または一部は、マイクロコンピュータで構成された制御装置１４を、ソフトウェアで制御することにより実現することもできる。
【００６１】
＜エナジーハーベスト＞
環境発電型無線装置１は小型で、かつ長時間稼働できることが望ましいが、発電部１１が発電できる電力量や蓄電部１２に充電できる電力量は有限であり、可能な限り環境発電型無線装置１の低消費電力化が求められる。
【００６２】
＜起動タイミングの制御＞
そこで、制御装置１４が各機能の起動タイミングの制御を行うことにより、他無線装置２と通信が行われない時間帯は蓄電部１２の消費電力を抑制することが可能となる。ここで言う起動タイミングの制御とは、環境発電型無線装置１の全機能を使用できる状態である「起動状態」と、必要最低限の機能のみ動作させる「休止状態」とを、繰り返すことである。
【００６３】
＜休止状態＞
休止状態とは、例えば制御装置１４が電圧監視部１３、無線部１６の各機能を休止させることにより、蓄電部１２が消費する電力を抑制した状態である。典型的な例では、休止状態のとき、環境発電型無線装置１は他無線装置２との通信が停止または制限される。
【００６４】
＜起動状態＞
起動状態とは、発電部１１、蓄電部１２、電圧監視部１３、制御装置１４、タイマ１５、無線部１６、メモリ１９の全ての機能が起動している状態をいう。なお、休止状態と起動状態の中間の状態を多段階に設けて、より複雑な制御を行うこともできる。中間の状態では、例えば発電部１１、蓄電部１２、電圧監視部１３、制御装置１４、タイマ１５、無線部１６、メモリ１９の一部の機能のみが起動している。
【００６５】
＜図２の説明＞
図２は、夏季の蓄電部１２の電圧変化の一例である。グラフ２７は蓄電部１２の電圧の変化を示す。ここでいう夏季とは、日の出時刻Ｔ１が起動時刻ＴＳより早い状態の季節とする。夏季においては、日の出時刻Ｔ１が起動時刻ＴＳより早朝なので、夜間帯(日の入りＴ２後から日の出Ｔ１までの時間帯)において蓄電部１２の電圧が起動電圧Ｖ１を下回ったとしても、起動時刻ＴＳ前に発電部１１から蓄電部１２に電力供給２０が行われる。よって、起動時刻ＴＳには起動電圧Ｖ１以上の電圧があり、環境発電型無線装置１を動作させることができる。
【００６６】
＜起動時刻ＴＳ＞
図２の起動時刻ＴＳとは、環境発電型無線装置１が起動する時刻であり予めメモリ１９に記録されている。
【００６７】
＜日の出時刻Ｔ１＞
図２の日の出時刻Ｔ１とは、発電部１１から蓄電部１２に電力供給２０が可能となる時刻と定義する。装置単体としては、発電部の実質的な発電が可能か否かで自律的に判定することができる。また、気象学的な日の出時刻の情報を外部から入力して、代用してもよい。日の入り時刻も同様である。
【００６８】
＜日の入り時刻Ｔ２＞
図２の日の入り時刻Ｔ２とは、発電部１１から蓄電部１２に電力供給２０が不可となる時刻と定義する。図２に示すとおり、日の入り時刻Ｔ２まで発電部１１から蓄電部１２に電力供給２０が行われるため、蓄電部１２の電圧２７は上昇を続ける。この実施例では、簡素化のために、日の出時刻Ｔ１から日の入り時刻Ｔ２であれば、発電部１１の発電量は環境発電型無線装置１の消費量より大きいものとする。
【００６９】
日の入り時刻Ｔ２後は、発電部１１は蓄電部１２に電力供給２０できないので、起動状態により消費される電力を反映して、蓄電部の電圧は一定の傾きで低下していく。そして、起動電圧Ｖ１以下となったとき(図２のＴ３)に休止状態となる。
【００７０】
＜図２の補足＞
このように、日の出時刻Ｔ１が起動時刻ＴＳより早ければ、夜間帯において蓄電部１２の電圧２７が起動電圧Ｖ１を下回ったとしても、起動時刻２１前に発電部１１から蓄電部１２に電力供給２０が行われる。従って、起動時刻２１には起動電圧Ｖ１以上の電圧があり、環境発電型無線装置１は動作させることができる。
【００７１】
＜図３の説明＞
図３は、冬季の蓄電部１２の電圧変化の一例である。ここで冬季とは、日の出時刻Ｔ１が起動時刻Ｔｓより遅い状態の季節とする。図３では、夜間帯(日の入りＴ２後から日の出Ｔ１までの時間帯)においても、蓄電部１２の電圧２７は起動電圧Ｖ１を上回っている。
【００７２】
しかし、起動時刻Ｔｓの時点では起動電圧Ｖ１を上回っており起動できても、起動後、日の出時刻Ｔ１までは、電力の供給ができないので、電力消費により起動電圧Ｖ１を下回り、途中で正常な起動状態が保てなくなる可能性がある。
【００７３】
＜図４の説明＞
図４は図３の事象を鑑み、冬季においても起動時刻Ｔｓに環境発電型無線装置１を安定して起動させるための例を示す。図４の例では、予め起動時刻Ｔｓから日の出時刻Ｔ１までに環境発電型無線装置１で消費される電力量を算出しておき、蓄電部１２に蓄電しておく一例を示している。
【００７４】
具体的には、日の入りＴ２後、環境発電型無線装置１が起動電圧Ｖ１を下回るまで起動させるのではなく、休止電圧Ｖ２で起動状態から休止状態に遷移する。
【００７５】
＜休止電圧Ｖ２＞
休止電圧Ｖ２は、式２で示すことができる。
【００７６】
＜式２＞
休止電圧Ｖ２＝起動電圧Ｖ１＋(電圧降下率)＊(起動時刻Ｔｓ−日の出時刻Ｔ１)
図４にみられるように、日の入りＴ２後、電圧２７が休止電圧Ｖ２に達した時点Ｔ４で休止状態に移行する。このような制御によって、起動後、日の出時刻Ｔ１までの電力消費による電圧降下があっても、日の出時刻Ｔ１までは起動電圧Ｖ１を維持することが可能となる。なお、安全のために、式２で求められる休止電力Ｖ２にさらに余裕を持たせた値を、休止電力として用いてもよい。その場合には式２の右辺に余裕度αを加算する。αは０以上の正の値であって、例えば
（起動電圧Ｖ１＋(電圧降下率)＊(起動時刻Ｔｓ−日の出時刻Ｔ１)）の値の数％でよい。
【００７７】
＜図５の説明＞
図５は、図４の制御を実現するための、環境発電型無線装置１の一連の動作例を示したフローチャートである。以下、図５を用い環境発電型無線装置１の一連の動作を説明する。先に述べたように、このような制御は、制御装置１４による制御により可能となる。
【００７８】
＜Ｓ５１＞
蓄電部１２の電圧が起動電圧Ｖ１以上あり、環境発電型無線装置１が起動した状態である。具体例としては、日の出時刻となり発電部１１が発電を開始した時点でもよいし、あるいは、電力に余裕がある正午近くの任意の指定時刻でもよい。指定時刻はメモリ１９に記憶しておけばよい。
【００７９】
＜Ｓ５２＞
制御装置１４は、メモリ１９に記録されている日の出時刻Ｔ１と起動時刻Ｔｓを取得する。次に、日の出時刻Ｔ１と起動時刻Ｔｓを対比し、どちらが早朝であるか判定する。
【００８０】
ここで、メモリ１９には、予め毎日の起動時刻と毎日の日の出時刻を記憶しておいてもよい。あるいは、無線部１６を介して、他無線装置２から纏めてあるいは毎日データとして送信し、メモリ１９に記憶しておいてもよい。
【００８１】
日の出時刻については、以下の＜日の出時刻Ｔ１の算出方法＞で説明するように、発電部１１の発電開始時刻の直近のデータを、前日の日の出時刻としてメモリに記憶しておき、これを、当日の日の出時刻として利用してもよい。このとき、タイマ１５の情報を併用すると、精度を向上することができる。発電開始時刻のデータを利用する方法では、環境発電型無線装置１が自律的にデータを収集できるので、メンテナンスフリーとなるメリットがある。また、発電部が光パネルの場合、パネルへの太陽光の照射条件を反映することができる。
【００８２】
制御装置１４は、起動時刻Ｔｓより日の出時刻Ｔ１の方が早朝と判定した場合、起動時刻Ｔｓの時点で発電部１１は蓄電部１２に電力供給２０できるので、図５の処理は終了する。
【００８３】
すなわち、夜間帯(日の入りＴ２後から日の出Ｔ１までの時間帯)において、蓄電部１２の電圧が起動電圧Ｖ１を下回ったとしても、起動時刻Ｔｓより日の出時刻Ｔ１の方が早朝なので、起動時刻Ｔｓには起動電圧Ｖ１に達していることが期待できる。また、環境発電型無線装置１は起動時刻Ｔｓに起動した後、発電部１１からの電力供給を受けて動作することが可能である。よって、図２に示したように、起動電圧Ｖ１を用い、起動状態と休止状態を切り替える制御を行えばよい。
【００８４】
＜Ｓ５３＞
制御装置１４は、日の出時刻Ｔ１より起動時刻Ｔｓの方が早朝と判定した場合、起動時刻Ｔｓから日の出時刻Ｔ１までの時間を算出する。
【００８５】
＜Ｓ５４＞
日の出時刻Ｔ１より起動時刻Ｔｓの方が早朝の場合、起動時刻Ｔｓに環境発電型無線装置１を起動させるためには、蓄電部１２に起動時刻Ｔｓから日の出時刻Ｔ１まで環境発電型無線装置１を動作させる電力を蓄電する必要がある。
【００８６】
制御装置１４は、＜式２＞から休止電圧Ｖ２を算出する。制御装置１４は、休止電圧Ｖ２を算出した後、メモリ１９に格納する。
【００８７】
＜式２＞
休止電圧Ｖ２＝起動電圧Ｖ１＋(電圧降下率)＊(起動時刻Ｔｓ−日の出時刻Ｔ１)
＜Ｓ５５＞
制御装置１４は、電圧監視部１３から電圧情報１８を取得する。また、メモリ１９から休止電圧Ｖ２を取得する。
【００８８】
＜Ｓ５６＞
制御装置１４は、電圧情報１８と休止電圧Ｖ２を比較する。電圧情報１８の取得と比較は所定時間間隔、例えば毎分１回行う。ここで、電圧情報１８が休止電圧Ｖ２を下回っている場合は、(Ｓ５８)に遷移する。
【００８９】
＜Ｓ５８＞
制御装置１４は、電圧監視部１３、メモリ１９、無線部１６の各機能を休止させることにより、休止状態に遷移する。
【００９０】
＜Ｓ５９＞
制御装置１４は、タイマ１５から時刻情報１７を、メモリ１９から起動時刻Ｔｓを取得する。ここで、時刻情報１７が起動時刻Ｔｓと同時刻、またはこれを過ぎている場合は、(Ｓ６０)に遷移する。
【００９１】
＜Ｓ６０＞
電圧監視部１３、メモリ１９、タイマ１５、無線部１６の各機能を動作させることにより、起動状態に遷移する。
【００９２】
＜日の出時刻Ｔ１の算出方法＞
制御装置１４は、発電部１１が蓄電部１２に電力供給２０を開始した時刻をタイマ１５により取得し、その時刻を日の出時刻Ｔ１としてメモリ１９に記録する。
【００９３】
＜他無線装置２＞
他無線装置２は、例えば環境発電型無線装置１から無線送信されるデータを収集する基地局である。環境発電型に限定されるわけではなく、電池やケーブル等による電力供給でも構わない。
【００９４】
＜補足＞
図２、図３、図４では、実施例１を説明するために簡素化している。例えば、必ずしも日の入り時刻２３が蓄電部１２の電圧が最大となるわけではない。
【００９５】
実施例１の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべき
である。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の
範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００９６】
なお、以上の実施例では、蓄電部１２にはキャパシタを想定した。キャパシタの場合には、＜式２＞や図４で説明したように、電圧降下率が線形のため、単純な計算で休止電圧Ｖ２を計算することができる。蓄電部１１にキャパシタ以外の例えば蓄電池を用いた場合には、電圧降下率が非線形の場合もある。この場合には、予めシミュレーションや実験により、図４の起動時間Ｔｓから日の出時間Ｔ１までの時間に対応した電圧降下分のデータを、テーブルとしてメモリ１９に格納しておけばよい。
【００９７】
もっとも、キャパシタは安価であり、またキャパシタの場合には、単純な計算機能を制御装置１４に持たせておくだけでよいので、キャパシタと図５の制御方法の組合せでは、低価格とメンテナンスフリーのメリットがある。
【実施例２】
【００９８】
＜実施例２の概要＞
実施例１では、簡素化のために、起動状態(電圧監視部１３、制御装置１４、タイマ１５、無線部１６、メモリ１９の全ての機能が起動している状態)のみ蓄電部１２に蓄積されているエネルギーが消費されるものとし、休止状態(制御装置１４が電圧監視部１３、無線部１６の各機能を休止させている状態)では、蓄電部１２の電圧降下が生じないものとした。
【００９９】
実際は休止状態であっても微少電流が流れ続け、さらに蓄電部１２自身も自然放電するので少しずつはあるが休止状態であっても電圧が降下する。
【０１００】
その結果、例えば冬季においては、夜間帯において蓄電部１２の電圧が起動電圧Ｖ１を下回った場合、起動時刻Ｔｓとなっても蓄電部１２の電圧が起動電圧Ｖ１を下回るために、日の出時刻Ｔ１となるまで環境発電型無線装置１を起動することができない。
【０１０１】
そこで実施例２では、休止状態の電圧降下を加味したときの環境発電型無線装置１の起動タイミングの制御方法及びプログラムの詳細について説明する。
【０１０２】
＜起動状態の電圧降下率＞
図６において、夜間帯(日の入りＴ２後から日の出Ｔ１までの時間帯)、かつ起動状態における単位時間当たりの蓄電部１２の電圧降下の割合を、起動状態の電圧降下率と定義する。
【０１０３】
＜休止状態の電圧降下率＞
図６において、夜間帯(日の入りＴ２後から日の出Ｔ１までの時間帯)、かつ休止状態における単位時間当たりの蓄電部１２の電圧降下の割合を、休止状態の電圧降下率という。ここで蓄電部１２の自然放電による電圧降下と定義する。
【０１０４】
＜切替電圧Ｖ３＞
図６において、起動状態から休止状態に遷移する電圧を切替電圧Ｖ３と定義する。
【０１０５】
＜切替時刻Ｔ４＞
図６において、起動状態から休止状態に遷移する時刻を切替時刻Ｔ４と定義する。
【０１０６】
＜図６の説明＞
図６のグラフ２７は、冬季(日の出時刻Ｔ１が起動時刻Ｔｓより遅い時期)において、休止状態の電圧降下を加味した蓄電部１２の電圧変化の一例を示したものである。日の入り時刻Ｔ２以降、発電部１１が蓄電部１２に電力供給２０することができなくなるので、蓄電部１２の電圧が急激に降下していく。この単位時間当たりの電圧降下の割合が起動状態の電圧降下率である。一方、切替時刻Ｔ４(起動状態から休止状態に遷移した時刻)以降は、休止状態となるので緩やかに蓄電部１２の電圧が降下していく。このように、単位時間当たりの休止状態における蓄電部１２の電圧降下の割合を休止状態の電圧降下率という。
【０１０７】
＜切替電圧Ｖ３＞
切替電圧Ｖ３の最適な値を算出することにより、冬季(日の出時刻が起動時刻より遅い時期)であっても、確実に起動時刻Ｔｓに環境発電型無線装置１を起動させることができる。以下、切替電圧Ｖ３の算出を行う。
【０１０８】
＜切替電圧Ｖ３の算出＞
ここで、切替電圧Ｖ３は、式３、式４から算出することができる。
【０１０９】
＜式３＞
切替電圧Ｖ３  ＝起動電圧Ｖ１
＋  (休止状態の電圧降下率)＊(切替時刻Ｔ４−起動時刻Ｔｓ)
＋  (起動状態の電圧降下率)＊(起動時刻Ｔｓ−日の出時刻Ｔ１)
＜式４＞
切替時刻Ｔ４＝(日の入り時刻Ｔ２の電圧−切替電圧Ｖ３)/(起動状態の電圧降下率)
＜データ取得方法＞
起動電圧Ｖ１、起動時刻Ｔｓ、休止状態の電圧降下率、起動状態の電圧降下率は、予めメモリ１９に記憶しておく。
【０１１０】
日の出時刻Ｔ１、日の入り時刻Ｔ２は以下のように取得する。制御装置１４は、発電部１１が蓄電部１２に電力供給２０を開始した時刻をタイマ１５により取得し、その時刻を日の出時刻Ｔ１としてメモリ１９に記録する。また、制御装置１４は、発電部１１が蓄電部１２に電力供給２０を停止した時刻をタイマ１５により取得し、その時刻を日の入り時刻Ｔ２としてメモリ１９に記録する。
【０１１１】
日の入り時刻Ｔ２の電圧は、上記の日の入り時刻Ｔ２時点における電圧を電圧監視部１３で取得し、制御装置１４によってメモリ１９に記憶しておく。
【０１１２】
＜補足＞
以上に説明したとおり、日の入り時刻Ｔ２の後、制御装置１４は蓄電部１２の電圧が切替電圧Ｖ３を下回った時点で起動状態から休止状態に遷移させることにより、確実に起動時刻Ｔｓに環境発電型無線装置１を起動させることができる。
【０１１３】
＜補足＞
図６では、実施例２を説明するために簡素化している。例えば、必ずしも日の入り時刻Ｔ２に蓄電部１２の電圧が最大となるわけではない。また、日の入り時刻Ｔ２から切替時刻Ｔ４(起動状態から休止状態に遷移する時刻)までの蓄電部１２の電圧降下率と、起動時刻Ｔｓから日の出時刻Ｔ１の電圧降下率が同一であるものとしたが、あくまで便宜的であり、異なっていても構わない。
【実施例３】
【０１１４】
＜日の出時刻Ｔ１＞
実施例１、実施例２において、日の出時刻Ｔ１を取得する方法として、制御装置１４は、発電部１１が蓄電部１２に電力供給２０を開始した時刻をタイマ１５により取得し、その時刻を日の出時刻Ｔ１としメモリ１９に記録した。年間を通して、予め日の出時刻Ｔ１をメモリ１９に記録させておく方法でも構わない。
【０１１５】
＜日の入り時刻Ｔ２＞
実施例２において、日の入り時刻Ｔ２を取得する方法として、制御装置１４は、発電部１１が蓄電部１２に電力供給２０を停止した時刻をタイマ１５により取得し、その時刻を日の入り時刻２３としメモリ１９に記録した。年間を通して、予め日の入り時刻Ｔ２をメモリ１９に記録させておく方法でも構わない。
【実施例４】
【０１１６】
実施例１の制御方法では、休止電圧Ｖ２を用いて制御を行う方法を説明した。ただし、図４から明らかなように、Ｖ２と、日の入り時刻Ｔ２の電圧値と、起動状態の電圧降下率が分かれば切替時刻Ｔ４を求めることもできる。よって、電圧監視を行わず、求めた切替時刻Ｔ４をメモリ１９に記憶しておき、時間による制御を行ってもよい。
【０１１７】
実施例２の制御方法では、休止電圧Ｖ３を用いて制御を行う方法を説明した。ただし、図６から明らかなように、Ｖ３と、日の入り時刻Ｔ２の電圧値と、起動状態の電圧降下率が分かれば切替時刻Ｔ４を求めることもできる。よって、電圧監視を行わず、求めた切替時刻Ｔ４をメモリ１９に記憶しておき、時間による制御を行ってもよい。
【実施例５】
【０１１８】
図２，３，４，６には表れていないが、発電部１１の発電力が消費電力を上回るという前提で、蓄電部にキャパシタを用いる場合、以下のメリットがある。すなわち、キャパシタには容量の上限があり、日の入り時刻Ｔ２には容量いっぱいまで蓄電されていることが想定される。従って、最大電圧値をＶＭと仮定すれば、ＶＭは既知であるためＶ２と起動状態の電圧降下率から休止電圧Ｖ３あるいは切替時刻Ｔ４を求めることができる。この方法によれば、実施例２，４のように日の入り時刻Ｔ２の電圧値を測定する必要がなく、式３，式４では、代わりにＶＭを用いればよい。よって、実施例４のように、求めた休止電圧Ｖ３または切替時刻Ｔ４をメモリ１９に格納しておき、これを基準にして制御を行ってもよい。
【０１１９】
また、この知見を基にして、キャパシタ容量と切替時刻Ｔ４を調整することにより、必要な範囲でできるだけ小さなキャパシタを利用することができ、装置の低価格化を図ることができる。特に日の出時刻と起動時刻から予め蓄電部に蓄電しておくべき電力量を算出できるので、必要最低限の電気容量のキャパシタを用いた環境発電型無線装置１を提供できる。従って、従来の方式に対してキャパシタサイズを縮小できるため、省スペース化が図れ、環境発電型無線装置の小型化・軽量化を実現できる。
【実施例６】
【０１２０】
図７に本発明の適用例である、実施形態の一例を示す。図７の例は実施例１〜５で説明した環境発電型無線装置１を電送線（電線）７０の保守に用いた例である。電送線７０は例えば、導電部材の劣化や過電流が発生すると、発熱により温度が上昇する。このような異常を温度センサ７１で検知し、検知したデータは環境発電型無線装置１の制御装置１４で処理され、メモリ１５に蓄積され、起動状態時に無線部１６から他無線装置２に送信される。
【０１２１】
図７のような応用例では、環境発電型無線装置１自体を人手で保守するのは高コストとなるため、環境発電型無線装置１は可能な限り自律的に動作することが望ましい。また、図７では環境発電型無線装置１とセンサ７１は一対のみ示しているが、実際には、非常に多くの場所に多数の装置が配置されている。
【０１２２】
他無線装置２に送信されたデータは、有線または無線の経路７２を経て、データ集積センタ７３に集積される。センタ７３に集積されたデータは、構内通信網７４等を経由して、管理端末７５でモニタ、利用することができる。
【０１２３】
図８は、図７に示した環境発電型無線装置１の具体例である。図１の構成と同様の構成には同じ符号を付し、説明は省略する。
【０１２４】
図８特有の構成について説明する。図８の例ではセンサ７１は環境発電型無線装置１に内蔵しているが、外付けでもよい。発電部１１には太陽光パネルを、蓄電部１２にはキャパシタを用いている。制御装置１４は１チップのマイクロコンピュータで、入出力部８０１と処理部８０２を含む。制御装置１４はこのほかメモリを内蔵してもよい。記憶部１９には不揮発性の半導体メモリを用いた。半導体メモリには、起動時間８０３、日の出時間８０４、日の入り時電圧またはキャパシタ容量８０５、起動状態電圧降下率８０６、休止状態電圧降下率８０７、センサデータ８０８等が格納される。処理部８０２は、環境発電型無線装置１の全体の制御、センサデータ８０８の処理、記憶部１９のデータを用いた各種計算を行う。装置全体の制御としては、起動状態と休止状態の切替制御がある。
【０１２５】
起動時間８０３、日の出時間８０４、日の入り時電圧またはキャパシタ容量８０５、起動状態電圧降下率８０６、休止状態電圧降下率８０７等は、予め格納しておいてもよい。ただし、使用環境における実態を反映するためには、環境発電型無線装置１が自律的にデータを取得する方式にメリットがある。
【０１２６】
日の出時間８０４や日の入り時電圧８０５は、電圧監視部１３の出力を基に取得すると、発電部（太陽光パネル）１１への太陽光の照射条件を反映することができる。先述のように、起動状態電圧降下率８０６は、キャパシタに蓄積されている電力でシステムを起動状態とする際の、単位時間当たりのキャパシタの電圧降下率である。また、休止状態電圧降下率８０７は、キャパシタに蓄積されている電力でシステムを休止状態とする際の単位時間当たりのキャパシタの電圧降下率である。起動状態電圧降下率８０６、休止状態電圧降下率８０７は、蓄電部１２にキャパシタを用いた場合は、線形の降下率が想定されるので、予め記憶させてもよいが、電圧監視部１３の出力を基に定期的に値を取得すると、経年的な特性変化にも対応することができる。起動時間８０３は一つまたは条件に応じて使用する複数を予め定めて記憶してもよいし、無線部１６が受信可能であれば、受信したデータから起動時間を得て、記憶装置１９に記憶してもよい。
【０１２７】
センサデータ８０８はセンサ７１で取得されたデータであり、纏めて、あるいは、逐次、無線部１６から起動状態時に送信される。
【０１２８】
＜補足＞
本明細書において単数形で表される構成要素は、特段文脈で明らかに示されない限り、複数形を含むものとする。
【０１２９】
以上の実施例において、制御装置１４は、単体のコンピュータで構成してもよいし、あるいは、入力装置、出力装置、処理装置、記憶装置の任意の部分が、他のコンピュータで構成されてもよい。また、実施例では、記録装置１９に格納したソフトウェアにより、制御装置１４のハードウェアを制御することにより、発明の機能を実現する例を想定している。ただし、本実施例中、ソフトウェアで構成した機能と同等の機能は、FPGA（Field Programmable Gate Array）、ASIC（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェアでも実現できる。そのような態様も実施例の範囲に含まれる。
【０１３０】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１３１】
１：環境発電型無線装置
２：他無線装置
１１：発電部
１２：蓄電部
１３：電圧監視部
１４：制御装置
１５：タイマ
１６：無線部
Ｔ１：日の出時刻
１９：メモリ
２０：電力供給
Ｔｓ：起動時刻
Ｔ２：日の入時刻
Ｔ３：バッテリー切れ時刻
Ｖ１：起動電圧
Ｖ２：休止電圧
２７：蓄電部１２の電圧の変化
Ｔ４：切替時刻(起動状態から休止状態に遷移する時刻)
Ｖ３：切替電圧(起動状態から休止状態に遷移する電圧)
Ｓ５１：スタート
Ｓ５２：日の出時刻２２と起動時刻２１を対比
Ｓ５３：起動時刻２１から日の出時刻２２までの時間を算出
Ｓ５４：起動時刻２１から日の出時刻２２までに必要な電力量(キャパシタ電圧)を算出
Ｓ５５：キャパシタ電圧を計測
Ｓ５６：休止電圧以下？
Ｓ５８：夜間休止処理
Ｓ５９：起動時刻？
Ｓ６０：起動開始処理
【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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【図８】
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