(57)【要約】 【課題】  低コストで長期間安定して使用が可能な環境監視システムを提供する。【解決手段】  環境監視システムは、それぞれが環境発電素子と発光素子を有する複数のセンサ装置と、前記複数のセンサ装置を一括して撮影するカメラと、前記カメラにより撮影された像を一定の合成期間にわたって合成して前記合成期間ごとに合成画像を取得し、前記合成画像における変化から環境中の変化を検出する画像制御装置と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが環境発電素子と発光素子を有する複数のセンサ装置と、
前記複数のセンサ装置を一括して撮影するカメラと、
前記カメラにより撮影された像を一定の合成期間にわたって合成して前記合成期間ごとに合成画像を取得し、前記合成画像における変化から環境中の変化を検出する画像制御装置と、
を有することを特徴とする環境監視システム。
【請求項２】
前記複数のセンサ装置の一部または全部はそれぞれ異なるタイミングで発光し、
前記合成期間は、前記複数のセンサ装置の最も長い発光タイミングよりも長いことを特徴とする請求項１に記載の環境監視システム。
【請求項３】
各前記センサ装置の前記環境発電素子は熱電変換素子であり、
前記環境監視システムは、前記カメラの近傍に設置され熱電変換素子を有するダミーセンサをさらに有し、
前記画像制御装置は、前記ダミーセンサの前記熱電変換素子に印加される温度差から各前記センサ装置の発光の一周期を算出して、前記合成期間を設定することを特徴とする請求項１に記載の環境監視システム。
【請求項４】
各前記センサ装置は、測定センサと変調回路をさらに有し、
前記変調回路は、前記発光素子の発光パターンを変調することで、前記発光素子の発光と同時に、前記測定センサで得られた測定情報を前記カメラに伝達することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の環境監視システム。
【請求項５】
各前記センサ装置は、一次電池と電力制御回路をさらに有し、
前記電力制御回路は、前記発光素子が所定の時間以上発光しなかったときに前記一次電池の電力を前記発光素子に供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の環境監視システム。
【請求項６】
各前記センサ装置は、変調回路をさらに有し、
前記変調回路は、前記一次電池の電力が使用されたときに、前記発光素子の発光パターンを変調することで、前記センサ装置の位置情報とともに、前記一次電池が使用されたことを前記カメラに伝達することを特徴とする請求項５に記載の環境監視システム。
【請求項７】
環境中の監視対象箇所に、それぞれが環境発電素子と発光素子を有する複数のセンサ装置を配置し、
前記複数のセンサ装置を一括してカメラで撮影し、
画像制御装置にて前記カメラにより撮影された像を一定の合成期間にわたって合成し、前記合成期間ごとに合成画像を取得し、
前記画像制御装置にて、前記合成画像における各前記センサ装置の画像の変化から環境中の変化を検出する、
ことを特徴とする環境監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境監視システム及び環境監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサネットワークを用いて、センサの位置情報を含む検出情報をモニタリングする場合に、光発信型のタグやセンサが用いられている。たとえば、光タグごとにＩＤを付与して発光をカメラで撮像し、その光タグに関する情報を記録する方法（たとえば、特許文献１参照）や、センサの取得情報に対応する発光パターンをカメラで撮像して環境を監視するシステム（たとえば、特許文献２参照）が知られている。また、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて地すべりをモニタするシステムが知られている（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００３】
これらの公知のシステムでは、各光タグ、各光センサ、あるいは各ＧＰＳ観測局は、電池または電線から電力供給をうける。電池を用いる場合は、頻繁に電池交換をしなければならない。電線から電力供給を受ける場合は、大がかりな工事が必要である。
【０００４】
いずれの場合も、監視場所への人の立ち入りが必要であるが、安全性やセキュリティの観点から、できる限り監視場所への立ち入りは回避したい。ＧＰＳを用いる場合は、数値情報を位置情報に変換する処理や、ＧＰＳの精度を向上するための演算が必要である。
【０００５】
一方、センサネットワークにおいて、環境発電素子の開発が進んでいる。環境発電（エネルギーハーベスティング）とは、熱や振動等の環境中の微小なエネルギーを電力に変換する技術であり、例えば温度差を電気に変換する熱電変換が挙げられる。環境発電素子を用いれば、電池や電線からの電力供給を必要とせずに、長期間の自己発電が可能であり、低コストでセンサネットワークを構築できる可能性が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−４４３８号公報
【特許文献２】特開２００７−１６４５０６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「ＧＰＳを利用した高精度地すべりモニタリングシステム」、小田真嗣他、日本無線技法No. 47, 2005, pp.44-47 (http://www.jrc.co.jp/jp/company/html/review47/pdf/JRCreview47_11.pdf)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
環境発電素子を用いる場合、次のような課題が発生する。
（１）環境環境発電によって発生する電力は微量であるため、ＧＰＳ観測局の駆動は困難である。
（２）発光素子を用いたセンサネットワークについては、常時点灯が困難なため、点滅動作となる。このとき、環境中に設置された複数の発光デバイスは、それぞれの発電量に応じて独自のタイミングで発光・消灯を繰り返すので、特定の時点ですべての発光素子の位置情報を検知するのは困難である。
（３）上述した既存システムの光タグや光センサは、カメラからの光コマンドを受信して発光タイミングを同期するが、光コマンドの受信や復調に別途電力を消費するため、環境発電素子との両立は難しい。
【０００９】
そこで、低コストで長期間安定して使用が可能な環境監視システムと手法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ひとつの態様では、環境監視システムは、
それぞれが環境発電素子と発光素子を有する複数のセンサ装置と、
前記複数のセンサ装置を一括して撮影するカメラと、
前記カメラにより撮影された像を一定の合成期間にわたって合成して前記合成期間ごとに合成画像を取得し、前記合成画像における変化から環境中の変化を検出する画像制御装置と、
を有する。
【発明の効果】
【００１１】
低コストで長期間安定して使用が可能な環境監視システムと手法が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の環境監視システムの基本概念を示す図である。
【図２】実施形態の環境監視システムの概略ブロック図である。
【図３】実施形態の環境監視方法の基本フローである。
【図４】実施形態の環境監視システムで用いるセンサノードの一例を示す図である。
【図５】合成画像の取得を説明する図である。
【図６】合成画像からの変位の検出フローを示す図である。
【図７】一定時間の合成画像から変位を検出する例を説明する図である。
【図８】一定時間の合成画像から障害物を検出する例を説明する図である。
【図９】実施形態のセンサノードの変形例を示す図である。
【図１０】実施形態のセンサノードの別の変形例を示す図である。
【図１１】光変調による情報送信例を示す図である。
【図１２】実施形態の環境監視システムの地すべり検知システムへの適用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、実施形態の環境監視システム１の基本概念を示す図である。監視対象となる環境中に、１以上のセンサ装置１０（以下の説明では、「センサノード１０」と称する）を配置する。各センサノード１０は、環境発電素子１２を有する電源チップ１１と、発光素子１５ａ〜１５ｃ（以下、適宜「発光素子１５」と総称する）を有する。各センサノード１０が有する発光素子１５の数は特に制限されない。
【００１４】
環境発電素子１２は、温度差や室内光などの環境変化を電気に変換する素子であり、生成された電気は、二次電池などの蓄電素子１４に蓄積される。この意味で、電源チップ１１を「自己発電電源チップ」と呼んでもよい。発光素子１５はたとえば近赤外ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、環境発電素子１２によって生成された電気で一定時間点灯する。
【００１５】
複数のセンサノード１０の画像をカメラ２１で一括して取得し、発光の時間変位を観察することで、センサノード１０の位置変化や障害物の有無を検出する。カメラ２１は、後述する画像認識装置２０（図２参照）の一部に組み込まれてもよいし、画像認識装置２０の外部機器として用いられてもよい。
【００１６】
実施形態で、各センサノード１０はカメラ２１からの同期コマンドなしに、環境発電素子１２からの電力が一定レベルに達したタイミングで発光する。したがって、複数のセンサノード１０の画像を一括して取得し処理するには、工夫が必要である。そこで、実施形態では画像認識装置２０で一定期間の画像を合成し、疑似的にシステム内の発光素子が同時に発光したとみなす。画像合成の具体的な手順は、図５〜８を参照して後述する。
【００１７】
図１の例に戻ると、取得した画像中のセンサノード１０−１に対応する領域で、一部の発光素子（たとえば発光素子１５ｃ）が認識できなくなった場合、発光素子１５ｃからの光を遮断する何らかの障害物の存在が検出され得る。また、センサノード１０−２に対応する画像領域で発光素子１５ａ〜１５ｃの位置が全体的に変位したときは、センサノード１０−２が配置されている物体や地盤の移動が検出される。
【００１８】
図２は、環境監視システム１の概略ブロック図である。環境監視システム１は、被監視環境中に配置される複数のセンサノード１０Ａ−１、１０Ａ−２、...１０Ａ−ｎ（適宜、「センサノード１０Ａ」と総称する）と、複数のセンサノード１０Ａを一括して監視する画像認識装置２０を含む。
【００１９】
センサノード１０Ａは、発光素子１５と電源部１１Ａを有する。発光素子１５には、ＬＥＤ等を用いることができる。様々な発光波長を用いることができるが、赤外線領域を用いるのが適している。赤外線を用いる利点として、肉眼では発光を確認できない点、低電圧で駆動が可能な点などが挙げられる。
【００２０】
電源部１１Ａは、環境発電素子１２と、電力制御回路１３と、蓄電素子１４と、変調回路１６を有する。電力制御回路１３は、環境発電素子１２により熱や光から生成された電力を、蓄電素子１４に蓄積する。変調回路１６は、発光素子１５の点滅を制御する。また、光変調により、各センサノード１０Ａの識別情報（ＩＤ）をカメラ２１に認識させることができる。赤外線のキャリア周波数は、一般的に用いられる３８kHz（２６μsec）であるため、発光素子１５には、これよりも十分に長い時間の点灯能力が求められる。電力制御回路１３は、蓄電素子１４に点滅あるいは光変調が可能な電力が蓄積された後に、蓄電素子１４から発光素子１５に電力を供給する。したがって、各センサノード１０Ａで複数の発光素子１５は不均一な間隔で点滅する。
【００２１】
画像認識装置２０は、画像を取得するカメラ２１、画像制御回路（画像制御装置）２２、及び制御コンピュータ（ＰＣ）２３を含む。カメラ２１として、一般的なカメラを用いることができる。肉眼と異なり、一般的なカメラでも赤外光の検出が可能だからである。制御コンピュータ２３は汎用的な演算装置でよい。画像制御回路２２は、各発光素子１５から位置情報等を検出するために、一定期間の画像を合成処理し、合成処理された画像の経時変化から、被監視物の歪みや位置ずれ等を検知する。画像合成処理と変位等の検出の詳細については後述する。合成処理された画像は図示しない表示部で表示されてもよい。画像制御回路２２での画像処理を容易にするために、赤外線フィルタを使用してもよい。
【００２２】
図３は、実施形態の環境監視方法の基本フローを示す。まず、監視もしくは情報収集したい場所に、自己発電型の発光素子１５を設置する（Ｓ１）。自己発電型の発光素子１５は、センサノード１０（あるいは１０Ａ）の一部として電源チップ１１や電源部１１Ａに接続され、たとえば、図４に示すように地表に設置される。
【００２３】
次に、システム内の発光素子１５の発光の時間変位をカメラ２１で一括して監視し（Ｓ３）、一定期間にわたる合成画像を取得する（Ｓ４）。次に、合成画像から、発光素子１５の位置変化や障害物の有無を検出する（Ｓ５）。
【００２４】
図４は、センサノード１０Ａの設置例を示す図である。センサノード１０Ａは、本体１９の一部が地中に埋められ、発光素子１５は地表から一定の高さに配置される。センサノード１０Ａは、環境発電素子１２として熱電変換素子１２Ａを有する。熱電変換素子１２Ａは、複数のｐ型熱電構造体とｎ型熱電構造体、およびこれらを直列接続する電極と保護部から構成される。熱電変換素子１２Ａとして、市販品（KELK社製、Micropelt社製等）を用いてもよい。
【００２５】
熱電変換素子１２Ａは、電力制御回路１３、蓄電素子１４、および変調回路１６が搭載された電子部品に接続されている。本体１９は、熱電変換素子１２Ａに温度差を印加するため、伝熱部１８ａ、１８ｂと、断熱部１７を有する。伝熱部１８ａ、１８ｂは熱伝導率の高い材質が適しており、銅などを用いることができる。断熱部１７は、伝熱部１８ａと１８ｂの間に配置され、本体１９の側面を覆う。断熱部１７は、できる限り熱伝導率を低くするために、たとえば外周部をコンクリートや塩化ビニル等で形成し、内部を空洞とする。
【００２６】
本体１９の一部が埋め込まれる地中はほぼ一定の温度であり、伝熱部１８ａが受ける温度もほぼ一定している。一定温度の観点から、本体１９は地中３〜５ｍ（○：メートル、×：ミリメートル）の深さまで埋め込まれているのが望ましい。他方、地表に配置される伝熱部１８ｂは地表の温度変化の影響を受ける。地中の温度と地表の温度との温度差が熱電変換素子１２Ａに印加されると、温度差に応じた電力が生成され、蓄電素子１４に電力が蓄積される。蓄電素子１４に、発光素子１５の点滅あるいは光変調に足りる電力が蓄積されたなら、電力制御回路１３は蓄電素子１４から電力を発光素子１５に供給する。
【００２７】
熱電変換素子１２Ａに印加される温度差が小さい場合は、高電圧出力が困難である。この点で、発光素子１５として駆動電圧の低い長波長のＬＥＤを用いるのが望ましい。
【００２８】
図５は、図３の合成画像の取得（Ｓ４）方法を説明する図である。図５の例では、簡略化のために各センサＡ〜Ｄが一つの発光素子１５を有するものとする。上述のように、実施形態の発光素子１５は、環境発電素子１２からの電力によって点滅動作を行う。各センサノード１０Ａで蓄積される電力量や電力蓄積速度にばらつきがあることから、複数の発光素子１５間での点滅周期の同期は困難である。また、図４のように環境発電素子１２として熱電変換素子１２Ａを用いた場合は、発光素子１５の点滅周期は熱電変換素子１２Ａが受ける温度差に依存し、各発光素子１５の点滅周期は常に変動する。
【００２９】
そこで、実施形態では、画像認識装置２０の画像制御回路２２で、一定期間にわたる合成画像を取得する。
【００３０】
図５の横軸は時間経過、縦軸は各センサＡ〜Ｄとカメラの状況を示す。現在の合成期間Ｔにおいて、センサＡとセンサＢは時刻ｔ１で発光し、センサＣは時刻ｔ２で発光し、センサＤは時刻ｔ３で発光する。センサＣは同じ合成期間Ｔ内の時刻ｔ４でも発光し、センサＢは合成期間Ｔ内の時刻ｔ５でも発光する。
【００３１】
合成画像２５（Ｔ）を得るためには、一度の発光画像を取得すれば十分なので、合成期間Ｔ内で２回発光したセンサＣとＢについては、最初の発光画像だけを用い、２度目以降の発光画像は使用しなくてもよい。あるいは合成期間内に複数回数発光した発光素子については、いずれか一つの発光画像だけを用いればよい。この処理により、合成期間Ｔにおける合成画像２５（Ｔ）が得られる。
【００３２】
次の合成期間（Ｔ＋１）でも同様に、一定時間にわたって合成画像を取得する。合成期間（Ｔ＋１）で、センサＢは時刻ｔ４で発光したがカメラ２１にて認識できなかったため、時刻ｔ４でのセンサＢの画像は取得されない。この結果、合成期間（Ｔ＋１）における合成画像２５（Ｔ＋１）は、センサＢの発光にもかかわらず点灯していない（カメランで認識されない）画像となる。この様な場合は、センサＢとカメラの間に障害物が介在すると考えられる。  合成に適した時間（周期）は、次のようにして求めることができる。まず、発光素子１５の点滅時間から必要なエネルギーを算出する。たとえば、赤外光のＬＥＤを１秒間点灯させる場合、1.3 V x 10 mA x 1 s=13 mVAs=13 mJの電力が必要である。熱電変換素子１２Ａの発電量を10 μW/Kとすると、温度差1 Kのとき２０分程度で１回の発光が可能であることが分かる。合成期間Ｔとしてこの発光周期よりも長い時間を設定する。
【００３３】
カメラ２１の近傍にセンサネットワークと同一のセンサノードをダミーセンサとして設置することで、それぞれの時間に熱電変換素子１２Ａに印加される温度差をほぼ測定することができ、温度差から発光の一周期を計算してもよい。また、合成期間Ｔの長さは、季節に応じて変えてもよい。たとえば、図４の構成で、夏や冬など地中と地表の温度差が大きい場合に合成期間Ｔを短くし、春、秋等に合成期間Ｔを長く設定してもよい。
【００３４】
図６は、変位検出（図３のＳ５）の具体的な処理フローである。今回の処理ラウンドをＴとして（Ｓ５１）、合成画像（Ｔ）における各センサノード１０の位置ｆ（Ｔ）を検出する（Ｓ５２）。説明を簡略化するため、この例では各センサノード１０が一つの発光素子１５を有することとする。各センサノード１０の位置ｆ（Ｔ）は、カメラ２１のスクリーン座標で表してもよい。次に、期間Ｔ＋１で取得した合成画像（Ｔ＋１）における各センサノード１０の位置ｆ（Ｔ＋１）を検出する（Ｓ５３）。
【００３５】
合成画像（Ｔ）のセンサノード１０の位置と、合成画像（Ｔ＋１）のセンサノード１０の位置を比較する（Ｓ５４）。各センサノードの位置が同じ場合は（Ｓ５４でＹｅｓ）、「異常なし」と判断し、Ｔを一つ増加して（Ｓ５５）次の合成画像を取得し、Ｓ５２〜Ｓ５４を繰り返す。センサノード位置に変化がある場合は（Ｓ５４でＮｏ）、変位を検出し（Ｓ５６）、通知する。変位が検出された場合に「異常あり」として警告を発生してもよい。
【００３６】
図７及び図８は、合成画像からの変位検出の具体例を示す。図７の合成画像（Ｔ）で、規則的に並んだ複数の発光素子の画像２５が一括して取得されている。次の合成期間（Ｔ＋１）に取得された合成画像（Ｔ＋１）で、ある発光素子の画像２５の位置に変化が生じている。この位置変化は、環境監視システム１の監視対象物の位置ずれあるいは歪として検出される。
【００３７】
図８では、合成画像（Ｔ）で複数の発光素子の画像２５が一括して取得され、次の合成期間（Ｔ＋１）で、サークルで示すように、一部の発光素子（すなわちセンサノード１０）の画像が取得されていない。この場合、合成期間（Ｔ＋１）において、発光が検出されなかった発光素子とカメラ２１の間に何らかの障害物が介在していると検出される。
【００３８】
なお、合成画像中のすべての発光素子が同程度の微量なずれを示す場合は、外力によるカメラ２１のブレが生じたとみなしてもよい。
【００３９】
一定の合成期間Ｔにわたってすべての発光素子の発光状態の画像を一括して取得し、次の合成時間（Ｔ＋１）における合成画像と比較することによって、環境発電素子１２を用いたセンサノードから位置情報を含む多種の情報を検出することができる。
【００４０】
図９は、センサノード１０の変形例であるセンサノード１０Ｂの概略ブロック図である。センサノード１０Ｂは、蓄電素子１４に加えて、一次電池３１が電力制御回路１３に接続されている。一次電池３１はいわゆる使い捨て方式の電池である。電力制御回路１３は、発光素子１５の発光が長時間滞ったときだけ、一次電池３１の電力を使用する。図１のように、センサノード１０が複数の発光素子１５ａ〜１５ｃを有する場合は、電力制御回路１３は、センサノード１０が有する所定数以上の発光素子１５が一定時間を超えて点灯しないときにだけ、一次電池３１を使用することとしてもよい。
【００４１】
図９の構成では、システムは発光障害の原因を、(a)障害物の存在と、(b)環境発電素子１２の発電電力不足に区別することができる。すなわち、一次電池３１の使用により発光素子１５が点灯した場合は、発電電力不足に起因し、センサノード１０に不具合が生じていると判断できる。他方、一次電池３１が使用されていないにもかかわらず、ある発光素子１５からの発光が長期間検出されない場合は、その発光素子１５とカメラ２１の間に障害物が存在すると判断することができる。
【００４２】
一次電池３１が使用されたときに、発光素子１５の点灯と同時に、変調回路１６で光変調することで、カメラ２１にセンサノード１０の位置情報とともに故障を通知することができる。
【００４３】
図１０は、センサノード１０の別の変形例であるセンサノード１０Ｃの概略ブロック図である。センサノード１０Ｃは、温度センサ、湿度センサなどのセンサ３３を有する。センサノード１０Ａは、環境発電素子１２からの電力で発光素子１５を点灯することで、センサ自身の位置を知らせることができたが、図１０のセンサノード１０Ｃは、位置情報に加えて、別途測定した情報を伝達することができる。
【００４４】
温度情報や湿度情報は、発光素子１５の点灯期間内に点灯周期と異なるパターンで発光させることで、温度情報や湿度情報を位置情報とともにカメラ２１に送ることができる。また、複数のＬＥＤを用いたり、波長の異なるＬＥＤを用いることで、様々な情報を伝達することが可能である。
【００４５】
図１１は、波長の異なる複数のＬＥＤ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂを用いる例を示す。フレームレートを毎秒６０フレーム、１ビットに３フレームを割り当てるとすると、１５Gと１５Bのそれぞれで０．４秒で８ビット、合計１６ビットの情報の送受信が可能である。
【００４６】
位置情報伝達用の発光素子１５の一回の点灯期間を、図１１の各パルスよりもはるかに長く設定しておけば、点灯のタイミングで光変調により各種情報を送ることが可能である。カメラ２１からみると、発光素子（ＬＥＤ）１５が図１１の発光パターンで瞬時に点滅しても、点灯期間として認識する。
【００４７】
湿度を例にとると、湿度の物理量を８ビット情報で伝達してもよいし、湿度が一定レベル以下のときはＬＥＤ１５Ｒの変調パターンで、湿度が一定レベル以上のときはＬＥＤ１５Ｇの変調パターンで伝達する構成としてもよい。ＬＥＤ１５Ｒ、１５Ｇ，１５Ｂごとに異なる測定パラメータ（湿度、風速、温度など）を伝達してもよい。
【００４８】
また、発光素子１５の発光タイミング自体から温度差を検出してもよい。環境発電素子１２として熱電変換素子１２Ａを用いる場合は、温度差によって発光タイミングが変わってくる。発光タイミングをモニタすることで、環境の温度差を検出することができる。
【００４９】
上述した環境監視システム１を用いることで、低コストで長期間の安定した使用が可能になる。
【００５０】
図１２は、実施形態の環境監視システム１を地すべり検知システムに適用する例を示す。地すべりを検知する被監視場所に複数のセンサノード１０を設置し、カメラ２１で合成画像を取得して観測を行う。センサノード１０の位置変化から、豪雨や地震などによる地すべりの状態を検出することができる。地すべりを観測する場合、センサノード１０は山の斜面等に設置されるため、センサノード１０の各々に電力を供給する電源設備が期待できない。実施形態の環境監視システム１を用いることで、外部の電源設備やカメラ２１からの同期信号を用いずに、地盤の変位や歪を検知することができる。
【００５１】
図示はしないが、実施形態の環境監視システム１を、トンネルや橋梁などの構造物のモニタリングにも適用可能である。橋梁の側面の複数個所にセンサノード１０（１０Ａ、１０Ｂ、または１０Ｃ）を配置し、すべてのセンサノード１０からの発光を観察可能な位置にカメラ２１を配置して合成画像を取得することで、橋梁の歪などを検出することができる。トンネル内の複数個所にセンサノード１０（１０Ａ、１０Ｂ、または１０Ｃ）を配置する場合は、パトロールの自動車や電車など定期的にトンネル内を移動する移動体にカメラ２１を設置してもよい。
【００５２】
実施形態の環境監視システム１は、生体管理に適用することもできる。センサノード１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）と同様の構成のセンサ装置を家畜などの生体に取り付けることで、生体の行動パターンを解析することができる。家畜管理に適用する場合は、放牧場や畜舎にカメラを設置する。屋外では、カメラ２１の設置場所の工夫や、設置台数の増加を行うことで、家畜の移動状態を統計的に把握することができる。
【００５３】
なお、実施形態では環境発電素子１２として熱電変換素子１２Ａを用いたが、振動を電気に変換する圧電変換素子や、太陽光、室内光などを電力に変換する光起電力素子を用いてもよい。各センサノード１０は、環境発電素子１２により発光に用いる電力を自給自足するので、長期間の安定動作が可能である。また、撮像と画像処理によりセンシングできるため、危険な場所でのメンテナンスの頻度を低減できる。
【００５４】
以下の説明に対し、以下の付記を提示する。
（付記１）
それぞれが環境発電素子と発光素子を有する複数のセンサ装置と、
前記複数のセンサ装置を一括して撮影するカメラと、
前記カメラにより撮影された像を一定の合成期間(T)にわたって合成して前記合成期間ごとに合成画像を取得し、前記合成画像における変化から環境中の変化を検出する画像制御装置と、
を有することを特徴とする環境監視システム。
（付記２）
前記複数のセンサ装置の一部または全部はそれぞれ異なるタイミングで発光し、
前記合成期間は、前記複数のセンサ装置の最も長い発光タイミングよりも長いことを特徴とする付記１に記載の環境監視システム。
（付記３）
各前記センサ装置の前記環境発電素子は熱電変換素子であり、
前記環境監視システムは、前記カメラの近傍に設置され熱電変換素子を有するダミーセンサをさらに有し、
前記画像制御装置は、前記ダミーセンサの前記熱電変換素子に印加される温度差から各前記センサ装置の発光の一周期を算出して、前記合成期間を設定することを特徴とする付記１に記載の環境監視システム。
（付記４）
前記画像制御装置は、前記複数のセンサ装置の少なくとも一部が前記合成期間内に複数回数発光した場合は、１回の発光の画像のみを用いることを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載の環境監視システム。
（付記５）
各前記センサ装置は、測定センサと変調回路をさらに有し、
前記変調回路は、前記発光素子の発光パターンを変調することで、前記発光素子の発光と同時に、前記測定センサで得られた測定情報を前記カメラに伝達することを特徴とする付記１〜４のいずれかに記載の環境監視システム。
（付記６）
各前記センサ装置は、一次電池と電力制御回路をさらに有し、
前記電力制御回路は、前記発光素子が所定の時間以上発光しなかったときに前記一次電池の電力を前記発光素子に供給することを特徴とする付記１〜４のいずれかに記載の環境監視システム。
（付記７）
各前記センサ装置は、変調回路をさらに有し、
前記変調回路は、前記一次電池の電力が使用されたときに、前記発光素子の発光パターンを変調することで、前記センサ装置の位置情報とともに、前記一次電池が使用されたことを前記カメラに伝達することを特徴とする付記６に記載の環境監視システム。
（付記８）
各前記センサ装置は、蓄電素子と、前記環境発電素子により生成された電力を前記蓄電素子に蓄積する電力制御回路と、をさらに有し、
前記電力制御回路は、前記発光素子が赤外線の振動周期よりも長い時間にわたって点灯可能な電力が前記蓄電素子に蓄積されたときに、前記電力を前記発光素子に供給することを特徴とする付記１〜４のいずれかに記載の環境監視システム。
（付記９）
環境中の監視対象箇所に、それぞれが環境発電素子と発光素子を有する複数のセンサ装置を配置し、
前記複数のセンサ装置を一括してカメラで撮影し、
画像制御装置にて前記カメラにより撮影された像を一定の合成期間にわたって合成し、前記合成期間ごとに合成画像を取得し、
前記画像制御装置にて、前記合成画像における各前記センサ装置の画像の変化から環境中の変化を検出する、
ことを特徴とする環境監視方法。
（付記１０）
一部または全部がそれぞれ異なるタイミングで発光する前記センサ装置の発光状態を前記カメラで撮影し、
前記画像制御装置にて、前記複数のセンサ装置の最も長い発光タイミングよりも長い時間を前記合成期間として設定することを特徴とする付記９に記載の環境監視方法。
（付記１１）
各前記センサ装置の前記環境発電素子として熱電変換素子を用い、
前記カメラの近傍に熱電変換素子を有するダミーセンサを設置し、
前記画像制御装置にて、前記ダミーセンサの前記熱電変換素子に印加される温度差から各前記センサ装置の発光の一周期を算出して、前記合成期間を設定する、
ことを特徴とする付記９に記載の環境監視方法。
（付記１２）
前記複数のセンサ装置の少なくとも一部が前記合成期間内に複数回数発光した場合は、前記画像制御装置にて、前記服回数の発光のうちの１回の発光の画像のみを用いることを特徴とする付記９〜１１のいずれかに記載の環境監視方法。
（付記１３）
各前記センサ装置に、測定センサと変調回路を設け、
前記変調回路で前記発光素子の発光パターンを変調することで、前記発光素子の発光と同時に、前記測定センサで得られた測定情報を前記カメラに伝達することを特徴とする付記９〜１２のいずれかに記載の環境監視方法。
（付記１４）
各前記センサ装置に、一次電池と電力制御回路を設け、
前記発光素子が所定の時間以上発光しなかったときに、前記電力制御回路により、前記一次電池の電力を前記発光素子に供給することを特徴とする付記９〜１２のいずれかに記載の環境監視方法。
（付記１５）
各前記センサ装置に、変調回路をさらに設け、
前記一次電池の電力が使用されたときに、前記変調回路にて前記発光素子の発光パターンを変調することで、前記センサ装置の位置情報とともに、前記一次電池が使用されたことを前記カメラに伝達することを特徴とする付記１４に記載の環境監視方法。
（付記１６）
各前記センサ装置に、蓄電素子と、前記環境発電素子により生成された電力を前記蓄電素子に蓄積する電力制御回路とを設け、
前記発光素子が赤外線の振動周期よりも長い時間にわたって点灯可能な電力が前記蓄電素子に蓄積されたときに、前記電力制御回路により、前記電力を前記発光素子に供給することを特徴とする付記９〜１２のいずれかに記載の環境監視方法。
【符号の説明】
【００５５】
１  環境監視システム
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  センサノード（センサ装置）
１２  環境発電素子
１２Ａ  熱電変換素子
１３  電力制御回路
１４  蓄電素子
１５  発光素子
１６  変調回路
２０  画像認識装置
２１  カメラ
２２  画像制御回路（画像制御装置）
２３  制御ＰＣ
２５（Ｔ）  合成画像
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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