(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ対象と、
前記センサ対象に搭載され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントを備える複数のセンサノード通信端末と、
前記複数のセンサエレメントにより得られた前記複数のセンサノード通信端末毎のセンサ情報を蓄積するデータサーバと、
前記データサーバに蓄積された前記センサ情報を分析するデータ管理部と
を備え、
各センサノード通信端末は、各センサノード通信端末内の各センサエレメントがそれぞれ取得した前記センサ情報に対してノイズを除去して前記データサーバに送信し、
前記データ管理部は、前記データサーバが受信し蓄積した前記複数のセンサエレメントの前記ノイズが除去されたセンサ情報を基に、故障診断アルゴリズムにしたがって、各測定値のバラツキが関係範囲以内か否かを判定することで、前記複数のセンサエレメントおよび前記複数のセンサノード通信端末の故障の自己診断を実施し、故障と判定されたセンサエレメント若しくはセンサノード通信端末のメンテナンスを実施可能であり、
前記関係範囲は、前記複数のセンサエレメントにおいて正常とされる計測バラツキの範囲ΔＭiと，前記複数のセンサエレメントが使用される環境条件の変動範囲ΔＡiと，通信に適したデジタル値へ変換する手段の測定誤差ΔＣiと，前記ノイズ除去のためのフィルタの変動条件ΔＶiとをパラメータとする誤差関数Δｆ（ΔＭi，ΔＡi，ΔＣi，ΔＶi）で表される関係範囲であることを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項２】
前記複数のセンサノード通信端末にインターネットを介して接続可能なクラウドコンピューティングシステムを備え、
前記データ管理部は、第１専用インターネット回線を介して前記クラウドコンピューティングシステムに接続され、
前記データサーバは、第２専用インターネット回線を介して前記クラウドコンピューティングシステムに接続されることを特徴とする請求項１に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項３】
前記データ管理部は、第１専用インターネット回線、前記クラウドコンピューティングシステムおよび前記第２専用インターネット回線を介して前記データサーバにアクセス可能であることを特徴とする請求項２に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項４】
前記複数のセンサノード通信端末と前記インターネットを介して接続可能なクラウドコンピューティングシステムとは、有線通信若しくは無線通信のいずれかにより接続可能であることを特徴とする請求項２または３に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項５】
センサ対象と、
前記センサ対象に搭載され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントを備える複数のセンサノード通信端末と、
前記複数のセンサエレメントにより得られた前記複数のセンサノード通信端末毎のセンサ情報を収集し蓄積するデータ格納部と、前記データ格納部に蓄積された前記センサ情報を分析するデータ管理部とを備えるホスト通信端末と
を備え、
各センサノード通信端末は、各センサノード通信端末内の各センサエレメントがそれぞれ取得した前記センサ情報に対してノイズを除去して前記ホスト通信端末に送信し、
前記データ管理部は、前記データ格納部が受信し蓄積した前記複数のセンサエレメントの前記ノイズが除去されたセンサ情報を基に、故障診断アルゴリズムにしたがって、各測定値のバラツキが関係範囲以内か否かを判定することで、前記複数のセンサエレメントおよび前記複数のセンサノード通信端末の故障の自己診断を実施し、故障と判定されたセンサエレメント若しくはセンサノード通信端末のメンテナンスを実施可能であり、
前記関係範囲は、前記複数のセンサエレメントにおいて正常とされる計測バラツキの範囲ΔＭiと，前記複数のセンサエレメントが使用される環境条件の変動範囲ΔＡiと，通信に適したデジタル値へ変換する手段の測定誤差ΔＣiと，前記ノイズ除去のためのフィルタの変動条件ΔＶiとをパラメータとする誤差関数Δｆ（ΔＭi，ΔＡi，ΔＣi，ΔＶi）で表される関係範囲であることを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項６】
センサ対象と、
前記センサ対象に搭載され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントを備える複数のセンサノード通信端末と、
前記複数のセンサエレメントにより得られた前記複数のセンサノード通信端末毎のセンサ情報を収集するホスト通信端末と、
前記複数のセンサエレメントにより得られた前記複数のセンサノード通信端末毎の前記センサ情報を蓄積するデータサーバと、
前記データサーバに蓄積された前記センサ情報を分析するデータ管理部と
を備え、
各センサノード通信端末は、各センサノード通信端末内の各センサエレメントがそれぞれ取得した前記センサ情報に対してノイズを除去して前記ホスト通信端末に送信し、
前記データ管理部は、前記ホスト通信端末が受信し、前記データサーバが蓄積した前記複数のセンサエレメントの前記ノイズが除去されたセンサ情報を基に、故障診断アルゴリズムにしたがって、各測定値のバラツキが関係範囲以内か否かを判定することで、前記複数のセンサエレメントおよび前記複数のセンサノード通信端末の故障の自己診断を実施し、故障と判定されたセンサエレメント若しくはセンサノード通信端末のメンテナンスを実施可能であり、
前記関係範囲は、前記複数のセンサエレメントにおいて正常とされる計測バラツキの範囲ΔＭiと，前記複数のセンサエレメントが使用される環境条件の変動範囲ΔＡiと，通信に適したデジタル値へ変換する手段の測定誤差ΔＣiと，前記ノイズ除去のためのフィルタの変動条件ΔＶiとをパラメータとする誤差関数Δｆ（ΔＭi，ΔＡi，ΔＣi，ΔＶi）で表される関係範囲であることを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項７】
前記複数のセンサノード通信端末と前記ホスト通信端末は、有線通信若しくは無線通信のいずれかにより接続可能であることを特徴とする請求項５または６に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項８】
前記ホスト通信端末にインターネットを介して接続可能なクラウドコンピューティングシステムを備え、
前記データ管理部は、第１専用インターネット回線を介して前記クラウドコンピューティングシステムに接続され、
前記データサーバは、第２専用インターネット回線を介して前記クラウドコンピューティングシステムに接続されることを特徴とする請求項６または７に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項９】
前記データ管理部は、前記第１専用インターネット回線、前記クラウドコンピューティングシステムおよび前記第２専用インターネット回線を介して前記データサーバにアクセス可能であることを特徴とする請求項８に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項１０】
前記ホスト通信端末と前記インターネットを介して接続可能なクラウドコンピューティングシステムとは、有線通信若しくは無線通信のいずれかにより接続可能であることを特徴とする請求項８または９に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項１１】
センサ対象と、
前記センサ対象に搭載され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントを備える複数のセンサノード通信端末と、前記複数のセンサエレメントにより得られた前記複数のセンサノード通信端末毎のセンサ情報を収集するホスト通信端末とを有する複数のグループネットワークシステムと、
前記複数のセンサエレメントにより得られた前記複数のセンサノード通信端末毎の前記センサ情報を蓄積するデータサーバと、
前記データサーバに蓄積された前記センサ情報を分析するデータ管理部と
を備え、
各センサノード通信端末は、各センサノード通信端末内の各センサエレメントがそれぞれ取得した前記センサ情報に対してノイズを除去して前記データサーバに送信し、
前記データ管理部は、前記データサーバが受信し蓄積した前記複数のセンサエレメントの前記ノイズが除去されたセンサ情報を基に、故障診断アルゴリズムにしたがって、各測定値のバラツキが関係範囲以内か否かを判定することで、前記複数のセンサエレメントおよび前記複数のセンサノード通信端末の故障の自己診断を実施し、故障と判定されたセンサエレメント若しくはセンサノード通信端末のメンテナンスを実施可能であり、
前記関係範囲は、前記複数のセンサエレメントにおいて正常とされる計測バラツキの範囲ΔＭiと，前記複数のセンサエレメントが使用される環境条件の変動範囲ΔＡiと，通信に適したデジタル値へ変換する手段の測定誤差ΔＣiと，前記ノイズ除去のためのフィルタの変動条件ΔＶiとをパラメータとする誤差関数Δｆ（ΔＭi，ΔＡi，ΔＣi，ΔＶi）で表される関係範囲であることを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項１２】
前記複数のグループネットワークシステム内において、前記複数のセンサノード通信端末と前記ホスト通信端末は、有線通信若しくは無線通信のいずれかにより接続可能であることを特徴とする請求項１１に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項１３】
前記ホスト通信端末にインターネットを介して接続可能なクラウドコンピューティングシステムを備え、
前記データ管理部は、第１専用インターネット回線を介して前記クラウドコンピューティングシステムに接続され、
前記データサーバは、前記クラウドコンピューティングシステム内に配置されることを特徴とする請求項１１または１２に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項１４】
前記データ管理部は、第１専用インターネット回線を介して前記データサーバにアクセス可能であることを特徴とする請求項１３に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項１５】
前記ホスト通信端末と前記インターネットを介して接続可能なクラウドコンピューティングシステムとは、有線通信若しくは無線通信のいずれかにより接続可能であることを特徴とする請求項１３または１４に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項１６】
センサ対象に搭載され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントを備える複数のセンサノード通信端末において、各センサノード通信端末内の各センサエレメントが、センサ情報をそれぞれ取得するステップと、
各センサノード通信端末において、取得した前記センサ情報に対してノイズを除去して前記データ管理部に送信するステップと、
データ管理部が、前記複数のセンサエレメントの前記ノイズが除去されたセンサ情報の測定値を受信し、保存するステップと、
前記データ管理部が、前記センサ情報を基に、すでに故障しているセンサエレメントを除外して分析するステップと、
前記データ管理部が、前記センサ情報を基に、各測定値のバラツキは関係範囲以内か否かを判定するステップと、
判定結果がＹＥＳであれば、前記データ管理部が、有効なセンサエレメントの測定値を分析するステップと、
判定結果がＮＯであれば、前記データ管理部が、該当するセンサエレメントを故障と決定し、有効なセンサエレメントの測定値を分析するステップと、
前記データ管理部が、故障程度が基準以上か否かを判定するステップと、
前記データ管理部が、故障程度が基準未満の場合には、故障判定を終了するステップと、
前記データ管理部が、故障程度が基準以上であれば、該当するセンサエレメントのメンテナンスを行うステップと、
前記データ管理部が、該当するセンサエレメントの故障情報をリセット後、故障判定を終了するステップと
を有し、
前記関係範囲は、前記複数のセンサエレメントにおいて正常とされる計測バラツキの範囲ΔＭiと，前記複数のセンサエレメントが使用される環境条件の変動範囲ΔＡiと，通信に適したデジタル値へ変換する手段の測定誤差ΔＣiと，前記ノイズ除去のためのフィルタの変動条件ΔＶiとをパラメータとする誤差関数Δｆ（ΔＭi，ΔＡi，ΔＣi，ΔＶi）で表される関係範囲であることを特徴とするセンサネットワークの動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、センサネットワークシステムおよびその動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電源を内蔵した小型の無線機能付センサ端末（センサノード通信端末）が開発されている。このようなセンサノード通信端末は、例えば屋外の建造物（橋梁、道路、鉄道、ビルディング等）などに複数個にわたって設置され、温度、湿度、歪量等の種々の物理量から成る環境情報の測定や分析に利用されている。
【０００３】
このようなセンサノード通信端末を社会インフラの構造物へ導入して、日々サンプリングを行い、インフラの健康状態を監視する応用がある。すなわち、複数のセンサノード通信端末から送信される測定データをホスト通信端末によって受信、格納して、その測定データに基いて建造物等の状態を自動的に測定し、監視する無線センサネットワークシステムが種々提案されている。
【０００４】
ここで、上述のような橋梁、道路、鉄道、ビルディング等の建造物は、建造されてから年数を経るに従って風雨や振動等により徐々に経年変劣化し老朽化していく。
【０００５】
そのため、これらの建造物における老朽化等の進み具合や位置をセンサネットワークシステムを用いて監視し、建造物が破損、破壊等の事態に至る前に補修等のメンテナンスを行うべき時期を予測しようとするいわゆる構造物ヘルスモニタリング（ＳＨＭ：Structural Health Monitoring）の思想が普及しつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−３４２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
対象のインフラ構造物は、数１０年の寿命といわれているのに対して、センサノード通信端末を構成する一般の電子部品は、耐用年数が充分でない。
【０００８】
例えば、橋梁等の建造物の耐用年数は数十年程度と考えられるが、各種電子部品で構成されるセンサエレメントの耐用年数は種類にもよるが約５年〜１０年程度である。そのため、対象のインフラ構造物等について数１０年程度にわたる構造物ヘルスモニタリングを継続して行うには、センサエレメント若しくはセンサノード通信端末自体を劣化状態や故障状態に応じて交換するなどのメンテナンスが必要である。
【０００９】
しかし、従来の各センサノード通信端末は、各物理量を検出するセンサとして１つのセンサエレメントを搭載していたので、そのセンサエレメントが寿命や故障によって動作しなくなった状態しか検出できなかった。
【００１０】
また、連続的または間欠的に各センサノード通信端末から送信されて来るセンサデータ（測定データ）をホスト通信端末で受信する場合に、異常な測定データに対して、対象の構造物に異常がある（即ち、測定データが正しい）のか、測定データが誤っている（即ち、センサノード通信端末に故障が発生している）のかの判定が付き難かった。
【００１１】
また、センサノード通信端末に搭載されるセンサエレメントが故障または寿命によりセンシング不能になったことしか把握できないという問題があった。
【００１２】
そのため、従来においてはセンサエレメントが故障や寿命により動作不能となる前に交換等のメンテナンスを行う時期の予測をすることが困難で、継続的な構造物ヘルスモニタリングに支障を来たすという不都合があった。
【００１３】
本実施の形態は、センサエレメントおよびセンサノード通信端末の自己診断が可能で、継続的な保守メンテナンスを実行可能なセンサネットワークシステムおよびその動作方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本実施の形態の一態様によれば、センサ対象と、前記センサ対象に搭載され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントを備える複数のセンサノード通信端末と、前記複数のセンサエレメントにより得られた前記複数のセンサノード通信端末毎のセンサ情報を蓄積するデータサーバと、前記データサーバに蓄積された前記センサ情報を分析するデータ管理部とを備え、各センサノード通信端末は、各センサノード通信端末内の各センサエレメントがそれぞれ取得した前記センサ情報に対してノイズを除去して前記データサーバに送信し、前記データ管理部は、前記データサーバが受信し蓄積した前記複数のセンサエレメントの前記ノイズが除去されたセンサ情報を基に、故障診断アルゴリズムにしたがって、各測定値のバラツキが関係範囲以内か否かを判定することで、前記複数のセンサエレメントおよび前記複数のセンサノード通信端末の故障の自己診断を実施し、故障と判定されたセンサエレメント若しくはセンサノード通信端末のメンテナンスを実施可能であり、前記関係範囲は、前記複数のセンサエレメントにおいて正常とされる計測バラツキの範囲ΔＭiと，前記複数のセンサエレメントが使用される環境条件の変動範囲ΔＡiと，通信に適したデジタル値へ変換する手段の測定誤差ΔＣiと，前記ノイズ除去のためのフィルタの変動条件ΔＶiとをパラメータとする誤差関数Δｆ（ΔＭi，ΔＡi，ΔＣi，ΔＶi）で表される関係範囲であるセンサネットワークシステムが提供される。
【００１５】
本実施の形態の他の態様によれば、センサ対象と、前記センサ対象に搭載され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントを備える複数のセンサノード通信端末と、前記複数のセンサエレメントにより得られた前記複数のセンサノード通信端末毎のセンサ情報を収集し蓄積するデータ格納部と、前記データ格納部に蓄積された前記センサ情報を分析するデータ管理部とを備えるホスト通信端末とを備え、各センサノード通信端末は、各センサノード通信端末内の各センサエレメントがそれぞれ取得した前記センサ情報に対してノイズを除去して前記ホスト通信端末に送信し、前記データ管理部は、前記データ格納部が受信し蓄積した前記複数のセンサエレメントの前記ノイズが除去されたセンサ情報を基に、故障診断アルゴリズムにしたがって、各測定値のバラツキが関係範囲以内か否かを判定することで、前記複数のセンサエレメントおよび前記複数のセンサノード通信端末の故障の自己診断を実施し、故障と判定されたセンサエレメント若しくはセンサノード通信端末のメンテナンスを実施可能であり、前記関係範囲は、前記複数のセンサエレメントにおいて正常とされる計測バラツキの範囲ΔＭiと，前記複数のセンサエレメントが使用される環境条件の変動範囲ΔＡiと，通信に適したデジタル値へ変換する手段の測定誤差ΔＣiと，前記ノイズ除去のためのフィルタの変動条件ΔＶiとをパラメータとする誤差関数Δｆ（ΔＭi，ΔＡi，ΔＣi，ΔＶi）で表される関係範囲であるセンサネットワークシステムが提供される。
【００１６】
本実施の形態の他の態様によれば、センサ対象と、前記センサ対象に搭載され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントを備える複数のセンサノード通信端末と、前記複数のセンサエレメントにより得られた前記複数のセンサノード通信端末毎のセンサ情報を収集するホスト通信端末と、前記複数のセンサエレメントにより得られた前記複数のセンサノード通信端末毎の前記センサ情報を蓄積するデータサーバと、前記データサーバに蓄積された前記センサ情報を分析するデータ管理部とを備え、各センサノード通信端末は、各センサノード通信端末内の各センサエレメントがそれぞれ取得した前記センサ情報に対してノイズを除去して前記ホスト通信端末に送信し、前記データ管理部は、前記ホスト通信端末が受信し、前記データサーバが蓄積した前記複数のセンサエレメントの前記ノイズが除去されたセンサ情報を基に、故障診断アルゴリズムにしたがって、各測定値のバラツキが関係範囲以内か否かを判定することで、前記複数のセンサエレメントおよび前記複数のセンサノード通信端末の故障の自己診断を実施し、故障と判定されたセンサエレメント若しくはセンサノード通信端末のメンテナンスを実施可能であり、前記関係範囲は、前記複数のセンサエレメントにおいて正常とされる計測バラツキの範囲ΔＭiと，前記複数のセンサエレメントが使用される環境条件の変動範囲ΔＡiと，通信に適したデジタル値へ変換する手段の測定誤差ΔＣiと，前記ノイズ除去のためのフィルタの変動条件ΔＶiとをパラメータとする誤差関数Δｆ（ΔＭi，ΔＡi，ΔＣi，ΔＶi）で表される関係範囲であるセンサネットワークシステムが提供される。
【００１７】
本実施の形態の他の態様によれば、センサ対象と、前記センサ対象に搭載され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントを備える複数のセンサノード通信端末と、前記複数のセンサエレメントにより得られた前記複数のセンサノード通信端末毎のセンサ情報を収集するホスト通信端末とを有する複数のグループネットワークシステムと、前記複数のセンサエレメントにより得られた前記複数のセンサノード通信端末毎の前記センサ情報を蓄積するデータサーバと、前記データサーバに蓄積された前記センサ情報を分析するデータ管理部とを備え、各センサノード通信端末は、各センサノード通信端末内の各センサエレメントがそれぞれ取得した前記センサ情報に対してノイズを除去して前記データサーバに送信し、前記データ管理部は、前記データサーバが受信し蓄積した前記複数のセンサエレメントの前記ノイズが除去されたセンサ情報を基に、故障診断アルゴリズムにしたがって、各測定値のバラツキが関係範囲以内か否かを判定することで、前記複数のセンサエレメントおよび前記複数のセンサノード通信端末の故障の自己診断を実施し、故障と判定されたセンサエレメント若しくはセンサノード通信端末のメンテナンスを実施可能であり、前記関係範囲は、前記複数のセンサエレメントにおいて正常とされる計測バラツキの範囲ΔＭiと，前記複数のセンサエレメントが使用される環境条件の変動範囲ΔＡiと，通信に適したデジタル値へ変換する手段の測定誤差ΔＣiと，前記ノイズ除去のためのフィルタの変動条件ΔＶiとをパラメータとする誤差関数Δｆ（ΔＭi，ΔＡi，ΔＣi，ΔＶi）で表される関係範囲であるセンサネットワークシステムが提供される。
【００２０】
本実施の形態の他の態様によれば、センサ対象に搭載され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントを備える複数のセンサノード通信端末において、各センサノード通信端末内の各センサエレメントが、センサ情報をそれぞれ取得するステップと、各センサノード通信端末において、取得した前記センサ情報に対してノイズを除去して前記データ管理部に送信するステップと、データ管理部が、前記複数のセンサエレメントの前記ノイズが除去されたセンサ情報の測定値を受信し、保存するステップと、前記データ管理部が、前記センサ情報を基に、すでに故障しているセンサエレメントを除外して分析するステップと、前記データ管理部が、前記センサ情報を基に、各測定値のバラツキは関係範囲以内か否かを判定するステップと、判定結果がＹＥＳであれば、前記データ管理部が、有効なセンサエレメントの測定値を分析するステップと、判定結果がＮＯであれば、前記データ管理部が、該当するセンサエレメントを故障と決定し、有効なセンサエレメントの測定値を分析するステップと、前記データ管理部が、故障程度が基準以上か否かを判定するステップと、前記データ管理部が、故障程度が基準未満の場合には、故障判定を終了するステップと、前記データ管理部が、故障程度が基準以上であれば、該当するセンサエレメントのメンテナンスを行うステップと、前記データ管理部が、該当するセンサエレメントの故障情報をリセット後、故障判定を終了するステップとを有し、前記関係範囲は、前記複数のセンサエレメントにおいて正常とされる計測バラツキの範囲ΔＭiと，前記複数のセンサエレメントが使用される環境条件の変動範囲ΔＡiと，通信に適したデジタル値へ変換する手段の測定誤差ΔＣiと，前記ノイズ除去のためのフィルタの変動条件ΔＶiとをパラメータとする誤差関数Δｆ（ΔＭi，ΔＡi，ΔＣi，ΔＶi）で表される関係範囲であるセンサネットワークの動作方法が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本実施の形態によれば、センサエレメントおよびセンサノード通信端末の自己診断が可能で、継続的な保守メンテナンスを実行可能なセンサネットワークシステムおよびその動作方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施の形態に係るセンサネットワークシステムの模式的概念構成図。
【図２】第２の実施の形態に係るセンサネットワークシステムの模式的概念構成図。
【図３】第３の実施の形態に係るセンサネットワークシステムの模式的ブロック構成図。
【図４】第４の実施の形態に係るセンサネットワークシステムの模式的ブロック構成図。
【図５】第５の実施の形態に係るセンサネットワークシステムの模式的ブロック構成図。
【図６】実施の形態に係るセンサネットワークシステムに適用可能なセンサノード通信端末であって、（ａ）センサエレメントを４個備える模式的構成例、（ｂ）センサエレメントをｎ個備える模式的構成例。
【図７】実施の形態に係るセンサネットワークシステムにおいて、環境温度Ｔの時間変化特性例を示す模式図。
【図８】実施の形態に係るセンサネットワークシステムに適用可能なセンサノード通信端末において、４個のセンサエレメントの計測データの時間変化特性例。
【図９】実施の形態に係るセンサネットワークシステムで実行されるセンサ故障判定処理のフローチャート。
【図１０】実施の形態に係るセンサネットワークシステムに適用可能なセンサノード通信端末において、４個のセンサエレメントの計測データの模式図。
【図１１】（ａ）実施の形態に係るセンサネットワークシステムの適用例であって、橋梁構造物にセンサノード通信端末を配置した模式図、（ｂ）図１１（ａ）において、橋梁構造物にひずみを生じた状態の模式図。
【図１２】図１１に示す適用例において、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントが全て正常の場合における（ａ）隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１の４個のセンサエレメントの計測データの模式図、（ｂ）センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの計測データの模式図、（ｃ）隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ＋１の４個のセンサエレメントの計測データの模式図。
【図１３】図１１に示す適用例において、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの内の１個が故障の場合における（ａ）隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１の４個のセンサエレメントの計測データの模式図、（ｂ）センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの計測データの模式図、（ｃ）隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ＋１の４個のセンサエレメントの計測データの模式図。
【図１４】図１１に示す適用例において、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの内の２個が故障の場合における（ａ）隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１の４個のセンサエレメントの計測データの模式図、（ｂ）センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの計測データの模式図、（ｃ）隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ＋１の４個のセンサエレメントの計測データの模式図。
【図１５】図１１に示す適用例において、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの内の３個が故障の場合における（ａ）隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１の４個のセンサエレメントの計測データの模式図、（ｂ）センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの計測データの模式図、（ｃ）隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ＋１の４個のセンサエレメントの計測データの模式図。
【図１６】図１１に示す適用例において、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの全てが故障の場合における（ａ）隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１の４個のセンサエレメントの計測データの模式図、（ｂ）センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの計測データの模式図、（ｃ）隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ＋１の４個のセンサエレメントの計測データの模式図。
【図１７】実施の形態に係るセンサネットワークシステムに適用可能なセンサノード通信端末であって、４個のセンサエレメントが、それぞれ独立した構成を備える模式的ブロック構成図。
【図１８】実施の形態に係るセンサネットワークシステムに適用可能なセンサノード通信端末であって、４個のセンサエレメントに制御部・ＡＤＣ・無線送受信部・アンテナ・メモリが外部接続される模式的ブロック構成図。
【図１９】実施の形態に係るセンサネットワークシステムに適用可能なセンサノード通信端末であって、４個のセンサエレメントに無線送受信部・アンテナが外部接続される模式的ブロック構成図。
【図２０】図１７に示されたセンサノード通信端末に適用可能なセンサエレメントの模式的ブロック構成図。
【図２１】図１８に示されたセンサノード通信端末に適用可能なセンサエレメントの模式的ブロック構成図。
【図２２】図１９に示されたセンサノード通信端末に適用可能なセンサエレメントの模式的ブロック構成図。
【図２３】実施の形態に係る無線センサネットワークシステムの概略構成を示す構成ブロック図。
【図２４】センサノード通信端末に搭載されるセンサエレメント内のセンサの構成例を示す構成ブロック図。
【図２５】センサノード通信端末若しくはホスト通信端末内の電源部の構成例を示す構成ブロック図。
【図２６】実施の形態に係る無線センサネットワークシステムの構成例を示す模式的構成図。
【図２７】センサノード通信端末に搭載可能なセンサエレメントの配置例であって、（ａ）センサエレメントを４個配置する例を示す模式的平面図、（ｂ）センサエレメントを２個配置する例を示す模式的平面図。
【図２８】センサノード通信端末に搭載可能なセンサエレメントの配置例であって、（ａ）センサエレメントを３個配置する例を示す模式的平面図、（ｂ）センサエレメントを４個を直線的に配置する例を示す模式的平面図。
【図２９】センサノード通信端末に搭載可能なセンサモジュールの構成例を示す一部透視鳥瞰図。
【図３０】センサノード通信端末に搭載可能なセンサエレメントを搭載した基板の配置例の模式的平面図。
【図３１】センサノード通信端末に搭載可能なセンサエレメントを搭載した基板の他の配置例の模式的平面図。
【図３２】センサノード通信端末に搭載可能なセンサエレメントを搭載した基板の他の配置例の模式的平面図。
【図３３】センサノード通信端末において、センサエレメントを搭載したセンサモジュールの配置例の模式的鳥瞰図。
【図３４】センサノード通信端末において、センサエレメントを搭載したセンサモジュールの構成例を示す一部透視鳥瞰図。
【図３５】センサノード通信端末に搭載可能なセンサエレメントの三次元的な配置例を示す模式的鳥瞰構成図。
【図３６】実施の形態に係るセンサネットワークシステムを適用可能な橋梁用無線センサネットワークシステムの模式的鳥瞰構成図。
【図３７】実施の形態に係るセンサネットワークシステムを適用可能な他の橋梁用無線センサネットワークシステムの模式的鳥瞰構成図。
【図３８】実施の形態に係るセンサネットワークシステムを適用可能な農場用無線センサネットワークシステムの模式的構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００２４】
又、以下に示す実施の形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００２５】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係るセンサネットワークシステム１の模式的概念構成は、図１に示すように表される。実施の形態に係るセンサネットワークシステム１は、図１に示すように、センサ対象２と、センサ対象２に搭載され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントを備える複数のセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…・ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・ＳＮｉ＋１・…・ＳＮｎとを備え、インターネット３００を介してクラウドコンピューティングシステム８０に接続可能である。複数のセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…・ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・ＳＮｉ＋１・…・ＳＮｎとインターネット３００を介するクラウドコンピューティングシステム８０との接続では、有線通信、無線通信のいずれかを適用可能である。
【００２６】
第１の実施の形態に係るセンサネットワークシステム１においては、後述する故障診断アルゴリズムにしたがって、複数のセンサエレメントおよび複数のセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…・ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・ＳＮｉ＋１・…・ＳＮｎの故障の自己診断を実施し、故障と判定されたセンサエレメント若しくはセンサノード通信端末のメンテナンスを実施可能である。
【００２７】
センサ対象２は、例えば、橋梁、道路、鉄道、ビルディング等の建造物等である。さらに、センサ対象２は、建造物に限定されるものではなく、大気汚染、森林火災、ワイン醸造品質管理、野外で遊ぶ児童達のケア、スポーツをする人達のケア、スマートホンの検出、原子力発電所や防衛施設などへの周辺アクセス制御、原子力発電所の放射能レベル検出、電磁界強度レベル制御、交通渋滞などの交通混雑状況の把握、スマート道路、スマート照明、高機能ショッピング、ノイズ環境マップ、船舶の高効率シップメント、水質管理、ごみ処理管理、スマートパーキング、ゴルフコース管理、水漏れ・ガスもれ管理、自動運転管理、都市部における効率的なインフラ配置および管理、および農場など様々な分野である。
【００２８】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係るセンサネットワークシステム１の模式的概念構成は、図２に示すように表される。第２の実施の形態に係るセンサネットワークシステム１は、図２に示すように、センサ対象２と、センサ対象２に搭載された複数のグループネットワークシステムＧ１・Ｇ２・…・Ｇｉ・…・Ｇｎを備える。
【００２９】
グループネットワークシステムＧ１は、ホスト通信端末Ｈ１と、ホスト通信端末Ｈ１に接続され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントを備える複数のセンサノード通信端末ＳＮ１１・…・ＳＮ１ｉ・…・ＳＮ１ｎとを備える。ここで、複数のセンサノード通信端末ＳＮ１１・…・ＳＮ１ｉ・…・ＳＮ１ｎで得られるセンサデータは、ホスト通信端末Ｈ１に収集され、ホスト通信端末Ｈ１から、インターネット３００を介してクラウドコンピューティングシステム８０に接続可能である。複数のセンサノード通信端末ＳＮ１１・…・ＳＮ１ｉ・…・ＳＮ１ｎとホスト通信端末Ｈ１との通信は、有線通信、無線通信のいずれかを適用可能である。また、ホスト通信端末Ｈ１から、インターネット３００を介するクラウドコンピューティングシステム８０との接続も、有線通信、無線通信のいずれかを適用可能である。
【００３０】
グループネットワークシステムＧ２は、ホスト通信端末Ｈ２と、ホスト通信端末Ｈ２に接続され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントを備える複数のセンサノード通信端末ＳＮ２１・…・ＳＮ２ｉ・…・ＳＮ２ｎとを備える。
【００３１】
同様に、グループネットワークシステムＧｉは、ホスト通信端末Ｈｉと、ホスト通信端末Ｈｉに接続され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントを備える複数のセンサノード通信端末ＳＮｉ１・…・ＳＮｉｉ・…・ＳＮｉｎとを備える。
【００３２】
同様に、グループネットワークシステムＧｎは、ホスト通信端末Ｈｎと、ホスト通信端末Ｈｎに接続され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントを備える複数のセンサノード通信端末ＳＮｎ１・…・ＳＮｎｉ・…・ＳＮｎｎとを備える。
【００３３】
他のグループネットワークシステムＧ２・…・Ｇｉ・…・Ｇｎにおいても、複数のセンサノード通信端末で得られるセンサデータは、ホスト通信端末Ｈ２・…・Ｈｉ・…・Ｈｎに収集され、ホスト通信端末Ｈ２・…・Ｈｉ・…・Ｈｎから、インターネット３００を介してクラウドコンピューティングシステム８０に接続可能である。
【００３４】
同様にグループ内の複数のセンサノード通信端末とホスト通信端末Ｈ２・…・Ｈｉ・…・Ｈｎとの通信は、有線通信、無線通信のいずれかを適用可能である。また、ホスト通信端末Ｈ２・…・Ｈｉ・…・Ｈｎから、インターネット３００を介するクラウドコンピューティングシステム８０との接続も、有線通信、無線通信のいずれかを適用可能である。
【００３５】
第２の実施の形態に係るセンサネットワークシステム１においては、後述する故障診断アルゴリズムにしたがって、グループネットワークシステムＧ１・Ｇ２・…・Ｇｉ・…・Ｇｎ内の複数のセンサエレメントおよび複数のセンサノード通信端末の故障の自己診断を実施し、故障と判定されたセンサエレメント若しくはセンサノード通信端末のメンテナンスを実施可能である。
【００３６】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係るセンサネットワークシステム１の模式的ブロック構成は、図３に示すように表される。
【００３７】
第３の実施の形態に係るセンサネットワークシステム１は、図３に示すように、センサ対象２と、センサ対象２に搭載され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントを備える複数のセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…・ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・ＳＮｉ＋１・…・ＳＮｎと、複数のセンサエレメントにより得られた複数のセンサノード通信端末毎のセンサ情報を蓄積するデータサーバ９０と、データサーバ９０に蓄積されたセンサ情報を分析するデータ管理部１２０とを備える。ここで、データ管理部１２０は、故障診断アルゴリズムにしたがって、複数のセンサエレメントおよび複数のセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…・ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・ＳＮｉ＋１・…・ＳＮｎの故障の自己診断を実施し、故障と判定されたセンサエレメント若しくはセンサノード通信端末のメンテナンスを実施可能である。
【００３８】
また、図３に示すように、複数のセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…・ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・ＳＮｉ＋１・…・ＳＮｎにインターネット３００Ａを介して接続可能なクラウドコンピューティングシステムを備え、データ管理部１２０は、第１専用インターネット３００Ｂを介してクラウドコンピューティングシステム８０に接続され、データサーバ９０は、第２専用インターネット３００Ｃを介してクラウドコンピューティングシステム８０に接続されていても良い。
【００３９】
ここで、データ管理部１２０は、第１専用インターネット３００Ｂ、クラウドコンピューティングシステム８０および第２専用インターネット３００Ｃを介してデータサーバ９０にアクセス可能であり、複数のセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…・ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・ＳＮｉ＋１・…・ＳＮｎからの測定データを分析処理することができる。データ管理部１２０は、例えば、データ管理会社の計算機などで構成可能である。
【００４０】
また、複数のセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…・ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・ＳＮｉ＋１・…・ＳＮｎと、インターネット３００Ａを介して接続可能なクラウドコンピューティングシステム８０とは、有線通信若しくは無線通信のいずれかにより接続可能である。
【００４１】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態に係るセンサネットワークシステム１の模式的ブロック構成は、図４に示すように表される。
【００４２】
第４の実施の形態に係るセンサネットワークシステム１は、図４に示すように、センサ対象２と、センサ対象２に搭載され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントを備える複数のセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…・ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・ＳＮｉ＋１・…・ＳＮｎと、複数のセンサエレメントにより得られた複数のセンサノード通信端末毎のセンサ情報を収集するホスト通信端末Ｈと、複数のセンサエレメントにより得られた複数のセンサノード通信端末毎のセンサ情報を蓄積するデータサーバ９０と、データサーバ９０に蓄積されたセンサ情報を分析するデータ管理部１２０とを備える。ここで、データ管理部１２０は、故障診断アルゴリズムにしたがって、複数のセンサエレメントおよび複数のセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…・ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・ＳＮｉ＋１・…・ＳＮｎの故障の自己診断を実施し、故障と判定されたセンサエレメント若しくはセンサノード通信端末のメンテナンスを実施可能である。
【００４３】
複数のセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…・ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・ＳＮｉ＋１・…・ＳＮｎとホスト通信端末Ｈは、有線通信若しくは無線通信のいずれかにより接続可能である。
【００４４】
また、図４に示すように、ホスト通信端末Ｈにインターネット３００Ａを介して接続可能なクラウドコンピューティングシステム８０を備え、データ管理部１２０は、第１専用インターネット３００Ｂを介してクラウドコンピューティングシステム８０に接続され、データサーバ９０は、第２専用インターネット３００Ｃを介してクラウドコンピューティングシステム８０に接続されていても良い。
【００４５】
データ管理部１２０は、第１専用インターネット３００Ｂ、クラウドコンピューティングシステム８０および第２専用インターネット３００Ｃを介してデータサーバ９０にアクセス可能である。
【００４６】
ホスト通信端末Ｈとインターネット３００Ａを介して接続可能なクラウドコンピューティングシステムとは、有線回線１３０を介する有線通信若しくは無線通信のいずれかにより接続可能である。
【００４７】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態に係るセンサネットワークシステムの模式的ブロック構成は、図５に示すように表される。第５の実施の形態に係るセンサネットワークシステム１は、図５に示すように、センサ対象２と、センサ対象２に搭載される複数のグループネットワークシステムＧ１・Ｇ２・…・Ｇｉ・…・Ｇｎを備える。グループネットワークシステムＧ１は、図２と同様に、ホスト通信端末Ｈ１とホスト通信端末Ｈ１に接続された複数のセンサノード通信端末ＳＮ１１・…・ＳＮ１ｉ・…・ＳＮ１ｎを備える。グループネットワークシステムＧ２は、ホスト通信端末Ｈ２とホスト通信端末Ｈ２に接続された複数のセンサノード通信端末ＳＮ２１・…・ＳＮ２ｉ・…・ＳＮ２ｎを備える。同様に、グループネットワークシステムＧｉは、ホスト通信端末Ｈｉとホスト通信端末Ｈｉに接続された複数のセンサノード通信端末ＳＮｉ１・…・ＳＮｉｉ・…・ＳＮｉｎを備える。同様に、グループネットワークシステムＧｎは、ホスト通信端末Ｈｎとホスト通信端末Ｈｎに接続された複数のセンサノード通信端末ＳＮｎ１・…・ＳＮｎｉ・…・ＳＮｎｎを備える。
【００４８】
第５の実施の形態に係るセンサネットワークシステム１は、図５に示すように、センサ対象２に搭載され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントを備える複数のセンサノード通信端末と、複数のセンサエレメントにより得られた複数のセンサノード通信端末毎のセンサ情報を収集するホスト通信端末とを有する複数のグループネットワークシステムＧ１・Ｇ２・…・Ｇｉ・…・Ｇｎと、複数のセンサエレメントにより得られた複数のセンサノード通信端末毎のセンサ情報を蓄積するデータサーバ９０と、データサーバ９０に蓄積されたセンサ情報を分析するデータ管理部１２０とを備える。ここで、データ管理部１２０は、故障診断アルゴリズムにしたがって、複数のセンサエレメントおよび複数のセンサノード通信端末の故障の自己診断を実施し、故障と判定されたセンサエレメント若しくはセンサノード通信端末のメンテナンスを実施可能である。
【００４９】
複数のグループネットワークシステムＧ１・Ｇ２・…・Ｇｉ・…・Ｇｎ内において、複数のセンサノード通信端末とホスト通信端末は、有線通信若しくは無線通信のいずれかにより接続可能である。
【００５０】
また、図５に示すように、ホスト通信端末にインターネット３００Ａを介して接続可能なクラウドコンピューティングシステム８０を備え、データ管理部１２０は、専用インターネット３００Ｂを介してクラウドコンピューティングシステム８０に接続され、データサーバ９０は、クラウドコンピューティングシステム８０内に配置されていても良い。
【００５１】
データ管理部１２０は、専用インターネット３００Ｂを介してデータサーバ９０にアクセス可能である。
【００５２】
また、ホスト通信端末と、インターネット３００Ａを介して接続可能なクラウドコンピューティングシステム８０とは、有線回線１３０を介する有線通信若しくは無線通信のいずれかにより接続可能である。
【００５３】
グループネットワークシステムＧ１・Ｇ２・…・Ｇｉ・…・Ｇｎにおいては、グループ内の複数のセンサノード通信端末で得られるセンサデータは、ホスト通信端末Ｈ１・Ｈ２・…・Ｈｉ・…・Ｈｎに収集され、ホスト通信端末Ｈ１・Ｈ２・…・Ｈｉ・…・Ｈｎから、インターネット３００Ａを介してクラウドコンピューティングシステム８０に接続可能である。
【００５４】
（センサエレメントおよびセンサノード通信端末の故障診断）
第１〜第５の実施の形態に係るセンサネットワークシステム１において、センサエレメントおよびセンサノード通信端末の故障診断は、故障診断アルゴリズムにしたがって、統計的処理等により実施される。故障診断は、センサエレメント・センサノード通信端末・ホスト通信端末さらに、上記のデータ管理会社のデータ管理部において実施されても良い。どこで故障診断を実施するかはセンサネットワークの規模・目的に応じて決定される。どこで故障診断を実施するかによって、センサエレメント・センサノード通信端末・ホスト通信端末やデータ管理会社のデータ管理部のそれぞれのハードウェアの構成も異なる。
【００５５】
データ管理会社のデータ管理部に収集されるデータ量は膨大であり、“ビッグデータ”を構成するが、故障診断をデータ管理会社のデータ管理部において実施する場合は、センサエレメント・センサノード通信端末・ホスト通信端末におけるジョブ負担は軽減化される。
【００５６】
一方、故障診断をセンサエレメント・センサノード通信端末・ホスト通信端末において実施しても良く、この場合には、データ管理会社のデータ管理部のジョブ負担は軽減され、データサーバの規模も縮小可能である。
【００５７】
センサエレメント・センサノード通信端末・ホスト通信端末に搭載される電源部には、電池、ソーラー、環境発電など様々な電源手段を適用可能である。センサエレメント・センサノード通信端末・ホスト通信端末と、データ管理会社のデータ管理部とのジョブ負担のバランスを考慮して、どのような電源手段を搭載するかを決定すれば良い。
【００５８】
特に、センサエレメント・センサノード通信端末・ホスト通信端末とデータ管理会社のデータ管理部とが遠く離隔している場合などでは、センサエレメント・センサノード通信端末のメンテナンスを最小限にすることが望ましい。
【００５９】
（故障診断アルゴリズム）
実施の形態に係るセンサネットワークシステム１に適用可能なセンサノード通信端末ＳＮｉであって、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４を備える模式的構成例は、図６（ａ）に示すように表され、ｎ個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・…・ＳＥｎを備える模式的構成例は、図６（ｂ）に示すように表される。
【００６０】
センサノード通信端末ＳＮｉに搭載されるセンサエレメントＳＥｉの個数は４個に限定されるものではなく、２個、３個、もしくは５個以上であっても良い。なお、センサノード通信端末ＳＮｉは、図１・図３・図４に示されるセンサノード通信端末のいずれかに対応している。また、図２・図５に示されるグループネットワークシステムＧ１・Ｇ２・…・Ｇｉ・…・Ｇｎの構成を採用する場合には、グループネットワークシステムＧ１・Ｇ２・…・Ｇｉ・…・Ｇｎ内のセンサノード通信端末のいずれかに対応している。
【００６１】
実施の形態に係るセンサネットワークシステム１において、センサノード通信端末ＳＮｉに、図６（ａ）に示すように、４個の同等の機能を有する同様仕様のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４が搭載される例を用いて処理フローを説明する。
【００６２】
（Ａ）センサノード通信端末ＳＮｉ上に搭載された４つのセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４からの出力値（計測データ）Ｄｉ（Ｄ１・Ｄ２・Ｄ３・Ｄ４：図１０参照）は、これらのセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４がそれぞれ正常に機能しているときは、そのセンサエレメントで正常とされる計測バラツキの範囲ΔＭiと、センサエレメントが使用される環境条件の変動範囲ΔＡiと、通信に適したデジタル値へ変換する手段の測定誤差ΔＣi、ノイズ除去のためのフィルタなどの変動条件ΔＶiとを勘案してとり得る関係範囲の違いしか（４つのセンサからの出力値は）持たない。
【００６３】
ここで、ΔＭiは正常に機能しているセンサで正常とされる計測バラツキの範囲を示し、ΔＡiはセンサが使用される環境条件の変動範囲を示し、ΔＣiは通信に適したデジタル値へ変換する手段（アナログディジタルコンバータ（ＡＤＣ:Analog Digital Converter））の測定誤差を示し、ΔＶiはノイズ除去のためのフィルタなどの変動条件を表す。したがって、４つのセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４からの出力値Ｄｉ（Ｄ１・Ｄ２・Ｄ３・Ｄ４）は、ΔＭi，ΔＡi，ΔＣi，ΔＶiをパラメータとする誤差関数Δｆ（ΔＭi，ΔＡi，ΔＣi，ΔＶi）で表される関係範囲を備える。
【００６４】
実施の形態に係るセンサネットワークシステム１において、環境温度Ｔの時間変化特性例を示す模式図は、図７に示すように表される。
【００６５】
実施の形態に係るセンサネットワークシステム１において、環境条件（環境温度Ｔ）の変動範囲ΔＣiは、図７に示すように、各時刻ｔ１・ｔ２・ｔ３・ｔ４・ｔ５・ｔ６・ｔ７における○で表される関係範囲に収まっている。
【００６６】
（Ｂ）ある時、これら４つのセンサエレメントＳＥｉの出力値Ｄｉの内、例えば１つがこの関係範囲を超えた値を示したとき、その１つのセンサエレメントは正しい計測が出来なくなった（故障した）と判定する。この時、センサノード通信端末ＳＮｉの故障の程度は１／４（２５％）と認識し、残りの３つのセンサの出力値を計測結果として採用する。
【００６７】
実施の形態に係るセンサネットワークシステムに適用可能なセンサノード通信端末ＳＮｉにおいて、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の計測データの時間変化特性例は、図８に示すように表される。
【００６８】
ある時刻ｔｉ１において、これら４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の出力値Ｄｉの内、例えばセンサエレメントＳＥ３がこの関係範囲を超えた値を示したとき、そのセンサエレメントＳＥ３は正しい計測が出来なくなった（故障した）と判定する。この時、センサノード通信端末ＳＮｉの故障の程度は１／４（２５％）と認識し、残りの３個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ４の出力値を計測結果として採用する。
【００６９】
この様に異常な値の出力が特定のセンサエレメントにおいて複数回続き、何らかの「突発的な理由」により一時的に出力値が異常となりその後復帰した、というわけでは無いことを確定させて、以降は該当のセンサエレメントを故障と扱ってその出力値を採用しないでデータ処理の負荷を軽減させても良い。
【００７０】
ここで、「突発的な理由」には、例えばセンサ値を入力しデジタル値へ変換する系において外来ノイズなどによりその時のその値だけが偶然期待しない値となった場合や、センサノード通信端末ＳＮｉからの信号を受信するホスト通信端末Ｈ／ゲートウェイ／中継器への通信やさらにその先への情報分析手段への信号送信などで偶発的なエラーが発生した場合など、搭載されているセンサエレメントそのものに原因がなかった場合などが含まれる。
【００７１】
（Ｃ）またある時、既に故障した１個のセンサエレメントの出力値を除いた残りの３個のセンサエレメントＳＥｉの出力値Ｄｉの内、例えば１個が上記の関係範囲を超えた値を示したとき、その１個のセンサエレメントは正しい計測が出来なくなった（故障した）と判定する。この時、センサノード通信端末ＳＮｉの故障の程度は２／４（５０％）と認識し、残りの２個のセンサエレメントの出力値を計測結果として採用する。
【００７２】
図８に示すように、ある時刻ｔｉ２において、既に故障した１個のセンサエレメントＳＥ３の出力値を除いた残りの３個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ４の出力の内、例えば１個のセンサエレメントＳＥ４がこの関係範囲を超えた値を示したとき、その１個のセンサエレメントＳＥ４は正しい計測が出来なくなった（故障した）と判定する。この時、センサノード通信端末ＳＮｉの故障の程度は２／４（５０％）と認識し、残りの２個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２の出力値を計測結果として採用する。
【００７３】
（Ｄ）さらにある時、既に故障した２個のセンサエレメントの出力値を除いた残りの２個のセンサエレメントの出力値Ｄｉの内、１個のセンサエレメントの出力値が、前記の関係範囲を超えて異なったときは、当該センサエレメントを故障したと見なし、センサノード通信端末ＳＮｉの故障の程度を３／４（７５％）と認識する。また、既に故障した２個のセンサエレメントの出力値を除いた残りの２個のセンサエレメントの出力値Ｄｉが、前記の関係範囲を超えて異なったときには、例えば、温度センサなど他の種類で近傍に搭載しているセンサの情報やそれらとの今までの関連性、場合によっては近傍に設置した他のセンサノード通信端末ＳＮｉ−１・ＳＮｉ＋１・ＳＮｉ−２が計測した値との関連性などから判断して異なる有効な２つのセンサエレメントの出力値の内１つを選ぶことができる場合は、その値を採用して、他方を故障したと見なし、センサノード通信端末ＳＮｉの故障の程度を３／４（７５％）と認識するようにしても良い。
【００７４】
図８に示すように、ある時刻ｔｉ３において、既に故障した２つのセンサエレメントＳＥ３・ＳＥ４の出力値を除いた残りの２つのセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２の出力値Ｄｉの内、センサエレメントＳＥ１の出力値が、前記の関係範囲を超えて異なったときは、センサエレメントＳＥ１を故障したと見なし、センサノード通信端末ＳＮｉの故障の程度を３／４（７５％）と認識する。また、既に故障した２個のセンサエレメントＳＥ３・ＳＥ４の出力値を除いた残りの２個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２の出力値Ｄｉが、前記の関係範囲を超えて異なったときには、例えば、温度センサなど他の種類で近傍に搭載しているセンサの情報やそれらとの今までの関連性、場合によっては近傍に設置した他のセンサノード通信端末ＳＮｉ−１・ＳＮｉ＋１・ＳＮｉ−２が計測した値との関連性などから判断して異なる有効な２つのセンサエレメントの出力値の内１つ（ＳＥ２）を選ぶことができる場合は、その値を採用して、他方（ＳＥ１）を故障したと見なし、センサノード通信端末ＳＮｉの故障の程度を３／４（７５％）と認識するようにしても良い。
【００７５】
（Ｅ）上記の（Ｂ）や（Ｃ）の場合でも有効な３個または２個のセンサエレメントの出力値Ｄｉがそれぞれすべて関係範囲を超えて異なる値としたときも、上記（Ｄ）と同様の状態として処理を行う。すなわち、例えば、温度センサなど他の種類で近傍に搭載しているセンサの情報やそれらとの今までの関連性、場合によっては近傍に設置した他のセンサノード通信端末ＳＮｉ−１・ＳＮｉ＋１・ＳＮｉ−２が計測した値との関連性などから判断して異なる有効なセンサエレメントの出力値の内１つを選ぶことができる場合は、その値を採用して、他方を故障したと見なし、センサノード通信端末ＳＮｉの故障の程度を認識するようにしても良い。
【００７６】
（Ｆ）また、最初からセンサエレメントを２個だけ搭載したセンサノード通信端末ＳＮｉについては、上記（Ｄ）の如く判定を行い、その結果採用可能なセンサエレメントの出力値１つを選べた場合は、その結果、センサノード通信端末ＳＮｉの故障の程度を１／２（５０％）と認識する。
【００７７】
（Ｇ）これにより、あらかじめ決められたセンサノード通信端末の故障の程度の基準にセンサノード通信端末ＳＮｉが達したときに、交換または修理などのメンテナンスを行うことができ、またそのような状態であっても採用すべきセンサエレメントの出力値を得ることができる。該当するセンサエレメントのメンテナンスを行った後、該当するセンサエレメントの故障情報をリセットし、終了する。また、あらかじめ決められたセンサノード通信端末の故障の程度の基準にセンサノード通信端末ＳＮｉが達しない場合には、そのまま終了する。
【００７８】
(センサエレメントの故障判定について)
実施の形態に係るセンサネットワークシステムにおいては、１つのセンサノード通信端末ＳＮｉに対して、センサエレメントＳＥｉおよびその他の機能部品を複数搭載する。
【００７９】
複数のセンサエレメントＳＥｉの全て正常に動作しているときは、センサノード通信端末ＳＮｉが健康な状態と判定する。
【００８０】
センサエレメントＳＥｉの１つが故障して、そのセンサエレメントが異常な測定データを通知する事態となった場合は、正常に動作している他のセンサエレメントの結果を採用し、センサノード通信端末ＳＮｉのユニットとしては正常な動作を維持しつつ、センサノード通信端末ＳＮｉのユニットが故障状態に近付いている事を報告し、修理や交換などのメンテナンスを促す。
【００８１】
これにより、全体のセンサネットワークシステムの正常動作を維持しながら、メンテナンスの時期を知ることができ、支障のない運用が可能となる。
【００８２】
これら複数搭載するセンサエレメントＳＥｉは、出来るだけお互い離した配置を行い、また配線などの共通使いは避けて、出来るだけ独立させて使用すると良い。
【００８３】
これにより、水分などにより電子基板の一部分に腐食が生じた場合や強い衝撃などにより、電子基板に損傷が生じた場合などにおいても１つ以上のセンサエレメントＳＥｉが腐食や損傷を免れて、全体のセンサネットワークシステムとしては正常動作を維持しつつ、一部故障状態にあることを報知可能である。
【００８４】
例えば、１個のセンサノード通信端末にセンサエレメントを４個搭載する場合、工業製品の寿命には差があるため、４個のセンサエレメントが全部同時に故障するのではなく、1個ずつパラパラと故障することが多い。このため、例えば、４個のセンサエレメントをメンテナンスする場合には、センサノード通信端末の故障の程度の基準は、１個故障の場合７５％、さらに１個故障の場合５０％、さらに1個故障の場合２５％、さらに１個故障の場合０％と設定し、上記のように複数のセンサエレメントの測定データの多数決によって、センサノード通信端末の故障の程度を把握し、センサエレメント・センサノード通信端末のメンテナンスのタイミングを図ることができる。
【００８５】
例えば、センサエレメント内に歪センサを搭載し橋を点検する場合、４個のセンサエレメントがあれば、（１）橋の異常か、（２）センサエレメントの異常かを判断することが可能である。すなわち、上記のようにセンサノード通信端末の故障の程度を把握することで、例えば、センサエレメントＳＥ１の異常な測定データに対して、橋に異常がある（センサエレメントＳＥ１の測定データが正しい）のか、センサエレメントＳＥ１の測定データが誤っている（センサエレメントＳＥ１故障、センサエレメントＳＥ２〜ＳＥ４の測定データは正しい）のかを判断することが可能である。
【００８６】
実施の形態に係るセンサネットワークシステムによれば、上記の故障診断アルゴリズムにしたがって、複数のセンサエレメントおよび複数のセンサノード通信端末の自己検査（Self-Test）若しくは自己診断（Self-Diagnostics）データを得ることができるため、故障診断を実施可能である。
【００８７】
実施の形態に係るセンサネットワークシステムによれば、上記の故障診断アルゴリズムにしたがって、センサノード通信端末の故障の程度を把握することができるため、複数のセンサエレメントの内、壊れかけているセンサエレメントを把握しつつ、他のセンサエレメントによって、正しいデータを出力可能である。
実施の形態に係るセンサネットワークシステムによれば、上記の故障診断アルゴリズムにしたがって、関係範囲にある複数のセンサエレメント情報（ビッグデータ）を統計的手法によって分析し、グループ外れのセンサエレメントを抽出可能である。次に、過去からの測定データの流れを把握し、複数のセンサエレメント情報（ビッグデータ）が、例えばある種の関数にしたがっているか否かを関連付けることで、センサノード通信端末の故障の程度を判断することができる。さらに、周辺のセンサノード通信端末との関係性により、センサノード通信端末の故障の程度を判断することができる。
【００８８】
（フローチャート）
実施の形態に係るセンサネットワークシステムで実行されるセンサ故障判定処理のフローチャートは、図９に示すように表される。
【００８９】
実施の形態に係るセンサネットワークシステムの動作方法は、図９に示すように、複数のセンサエレメントの測定値を受信し、保存するステップと、すでに故障しているセンサエレメントを除外して分析するステップと、各測定値のバラツキは関係範囲以内か否かを判定するステップと、判定結果がＹＥＳであれば、有効なセンサエレメントの測定値を分析するステップと、判定結果がＮＯであれば、該当するセンサエレメントを故障と決定し、有効なセンサエレメントの測定値を分析するステップと、故障程度が基準以上か否かを判定するステップと、故障程度が基準未満の場合には、故障判定を終了するステップと、故障程度が基準以上であれば、該当するセンサエレメントのメンテナンスを行うステップと、該当するセンサエレメントの故障情報をリセット後、故障判定を終了するステップとを有する。
【００９０】
センサ故障判定処理は、センサエレメント・センサノード通信端末ＳＮｉ・ホスト通信端末Ｈ若しくはその先のデータ分析会社のデータ管理部で実行される。
【００９１】
なお、説明の都合上、４つのセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４を配置した場合について述べる。但し、センサエレメントの設置数を増減した場合でも基本的な故障判定の手法は同様である。
【００９２】
また、４つのセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４からの出力値（測定値）は、これらのセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４がそれぞれ正常に機能しているときは、そのセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４で正常とされる計測ばらつきの範囲と、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４が使用される環境条件と、通信に適したデジタル値へ変換する手段の測定誤差のほか、ノイズ除去のためのフィルタなどの変動条件とを勘案して取り得る関係範囲の違いしかないものとする。
（ａ）まずステップＳ１０において、センサノード通信端末ＳＮｉ・ホスト通信端末Ｈのデータ管理部１４０若しくはデータ分析会社のデータ管理部１２０においてセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の測定データ（測定値）を受信する。
（ｂ）次に、ステップＳ１１において、すでに故障しているセンサエレメントを除外して分析する。
（ｃ）次に、ステップＳ１２において、各測定値のバラツキは関係範囲以内か否かを判定する。
（ｄ）ステップＳ１２において、判定結果がＹＥＳであれば、ステップＳ１４に移行し、有効なセンサエレメントの測定値を分析する。
（ｅ）ステップＳ１２において、判定結果がＮＯであれば、ステップＳ１３に移行し、該当するセンサエレメントを故障と決定し、ステップＳ１４に移行し、有効なセンサエレメントの測定値を分析する。
（ｆ）次に、ステップＳ１５において、センサノード通信端末ＳＮｉの故障の程度が基準以上か否かを判定する。
（ｇ）ステップＳ１５において、センサノード通信端末ＳＮｉの故障の程度が基準未満の場合には、故障判定を終了する。
（ｈ）ステップＳ１５において、センサノード通信端末ＳＮｉの故障の程度が基準以上であれば、ステップＳ１６に移行し、該当するセンサエレメントのメンテナンスを行う。
（ｉ）次に、ステップＳ１７に移行し、該当するセンサエレメントの故障情報をリセット後、故障判定を終了する。
【００９３】
ステップＳ１２では、各測定データのばらつきは関係範囲以内であるか否かが判定される。４個のセンサエレメントの計測値には、少しずつの計算誤差やバラツキがある。また僅かな計測環境の違いがあるため、それぞれのセンサエレメントの計測値は、計測対象の状態に対して、ある範囲の関係性を保つものの４個とも同じ値となるわけではない。但し、４個のセンサエレメントがそれぞれ正常に動作している間は、お互い近い値の関係範囲に収まる。そして、計測対象の状態が変化すると、４個のセンサエレメントはそれぞれ計測対象の状態に応じて、新たな計測値を出力するので、４個のセンサエレメントが正常動作している間は、新たな計測値であっても、その値はお互い近い値となる。
【００９４】
ところが、１個のセンサエレメントが故障して、計測対象に対する関係性が変化した場合、出力される計測値は、正常で無い関係性によって出力された値であるため、正常に出力される他の３個のセンサエレメントの計測値とは正常な時と比べて近く無いかけ離れた値となる。この「センサ計測値の群（仲間）外れが生じた」とき、その１個のセンサエレメントは、故障したと認識することができる。つまり、センサエレメントＳＥ１〜ＳＥ４の各測定データのばらつきが、関係範囲内にあるか否かが判定される。この判定は、例えば受信側ホスト通信端末やデータ管理会社のデータ管理部において、データを収集して計算処理することで、統計的手法によって、群外れのセンサエレメントを検出する。
【００９５】
センサノード通信端末と受信側ホスト通信端末、集結されたデータ類を分析する管理会社のデータ管理部（計算機）、これら各パートでどのようにデータ収集からセンサ故障判定、収集データ分析の工程の流れを分担するのかにより、ハードウェアの構成や必要エネルギー、通信への要求なども変更可能である。
【００９６】
実施の形態に係るセンサネットワークシステムおよびその動作方法の主要部は、「センサエレメントが複数搭載されていること」と、それにより「もたらせる働き」であり、センサノード通信端末、およびホスト通信端末、集結されたデータ類を分析する管理会社のデータ管理部（計算機）などは、それを活かすための構成となる。
【００９７】
実施の形態に係るセンサネットワークシステムにおいて、例えば、以下のようなデータ処理の流れが実行される。すなわち、
（１）複数のセンサエレメントにおいて、センサデータを取得する。
（２）必要に応じてフィルタリングを行い、ノイズを除去する。
（３）センサデータを比較して、センサの故障診断を行う。
（４）故障が予め設定した基準よりも劣悪な場合、メンテナンスを要求する。その基準には満たないが、故障がある場合には、その故障の程度について報知する。
（５）有効なセンサデータを使用して、対象となる構造物やポイントの状態を分析する。
【００９８】
（１）・（２）をセンサノード通信端末が行い、そのセンサデータはホスト通信端末の受信機に送信され、さらにホスト通信端末から、例えば、インターネットや専用回線などを経由して、一旦データストレージ手段（データサーバなど）に貯蔵され、そのデータを参照可能なデータ分析を行う管理会社のデータ管理部（計算機）によって、（３）・（４）・（５）が行われる。
【００９９】
この役割分担としては、センサデータの履歴の保管／参照や統計処理、分析処理など計算負荷の比較的大きな仕事は、計算能力が高く、使用できる電力に制限が少ない、比較的規模の大きな計算機に行わせると良い。
【０１００】
一方、センシングノイズなどを除去して通信データ量を抑制するための比較的小規模な仕事は、センサノード通信端末に行わせると良い。
【０１０１】
以上のように役割分担することで、数が多いセンサノード通信端末において、それぞれ個別での動作エネルギーの調達がし易く、省電力化するというシステムコンセプトを達成可能である。
【０１０２】
一方、センシングデータの量が多い場合には、センサノード通信端末側である程度のデータ処理を予め進めておいても良い。センサノード通信端末側である程度のデータ処理を予め進めておく方が通信量が減って、センサノード通信端末における消費電力が抑制できる。
【０１０３】
（周辺のセンサノード通信端末間の関係性の関連性）
実施の形態に係るセンサネットワークシステムに適用可能なセンサノード通信端末ＳＮｉにおいて、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の出力値（計測データ）Ｄｉ（Ｄ１・Ｄ２・Ｄ３・Ｄ４）を模式的に図１０に示すように表す。
【０１０４】
実施の形態に係るセンサネットワークシステムの適用例であって、橋梁構造物２００にセンサノード通信端末ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・ＳＮｉ＋１・ＳＮｉ−２を配置した構成例は、模式的に図１１（ａ）に示すように表され、図１１（ａ）において、橋梁構造物２００にひずみを生じた状態の構成例は、模式的に図１１（ｂ）に示すように表される。センサノード通信端末ＳＮｉ−２は、センサノード通信端末ＳＮｉと橋梁構造物２００を隔てた裏面側に配置され、センサノード通信端末ＳＮｉと関連付けされた測定データを得られることが期待される。
【０１０５】
図１１に示す適用例において、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントが全て正常の場合における隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１の４個のセンサエレメントの計測データは模式的に図１２（ａ）に示すように表され、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの計測データは模式的に図１２（ｂ）に示すように表され、隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ＋１の４個のセンサエレメントの計測データは模式的に図１２（ｃ）に示すように表される。センサノード通信端末ＳＮｉにおいて、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の計測データは、Ｄ１＋／−ΔＢ・Ｄ２＋／−ΔＢ・Ｄ３＋／−ΔＢ・Ｄ４＋／−ΔＢで表される。ΔＢは橋梁構造物２００にひずみを生じたことによる計測データの変動幅に対応している。
【０１０６】
隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１・ＳＮｉ＋１においては、変動幅はひずみを生じた点におけるセンサノード通信端末ＳＮｉの変動幅ΔＢの例えば、半分の変動幅ΔＢ／２を生じている。
【０１０７】
したがって、センサノード通信端末ＳＮｉ−１において、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の計測データは、Ｄ１＋／−ΔＢ／２・Ｄ２＋／−ΔＢ／２・Ｄ３＋／−ΔＢ／２・Ｄ４＋／−ΔＢ／２で表される。同様に、センサノード通信端末ＳＮｉ＋１において、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の計測データは、Ｄ１＋／−ΔＢ／２・Ｄ２＋／−ΔＢ／２・Ｄ３＋／−ΔＢ／２・Ｄ４＋／−ΔＢ／２で表される。
【０１０８】
図１１に示す適用例において、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの内の１個が故障の場合における隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１の４個のセンサエレメントの計測データは模式的に図１３（ａ）に示すように表され、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの計測データは模式的に図１３（ｂ）に示すように表され、隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ＋１の４個のセンサエレメントの計測データは模式的に図１３（ｃ）に示すように表される。センサノード通信端末ＳＮｉにおいて、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の計測データは、Ｄ１＋／−ΔＥ・Ｄ２＋／−ΔＢ・Ｄ３＋／−ΔＢ・Ｄ４＋／−ΔＢで表される。ΔＥは、関係範囲を超える変動幅に対応している。
【０１０９】
隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１・ＳＮｉ＋１においては、変動幅はひずみを生じた点におけるセンサノード通信端末ＳＮｉの変動幅ΔＢの例えば、半分の変動幅ΔＢ／２を生じている。したがって、センサノード通信端末ＳＮｉ−１において、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の計測データは、Ｄ１＋／−ΔＢ／２・Ｄ２＋／−ΔＢ／２・Ｄ３＋／−ΔＢ／２・Ｄ４＋／−ΔＢ／２で表される。同様に、センサノード通信端末ＳＮｉ＋１において、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の計測データは、Ｄ１＋／−ΔＢ／２・Ｄ２＋／−ΔＢ／２・Ｄ３＋／−ΔＢ／２・Ｄ４＋／−ΔＢ／２で表される。以上の結果より、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの１個が故障した場合にも、隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１・ＳＮｉ＋１において得られた計測データを参酌して、センサノード通信端末ＳＮｉのセンサエレメントＳＥ１が故障していると判断し、他のセンサエレメント情報を正しい計測データとすることができる。
【０１１０】
図１１に示す適用例において、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの内に２個が故障の場合における隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１の４個のセンサエレメントの計測データは模式的に図１４（ａ）に示すように表され、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの計測データは模式的に図１４（ｂ）に示すように表され、隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ＋１の４個のセンサエレメントの計測データは模式的に図１４（ｃ）に示すように表される。センサノード通信端末ＳＮｉにおいて、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の計測データは、Ｄ１＋／−ΔＥ・Ｄ２＋／−ΔＥ・Ｄ３＋／−ΔＢ・Ｄ４＋／−ΔＢで表される。ΔＥは、関係範囲を超える変動幅に対応している。
【０１１１】
隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１・ＳＮｉ＋１においては、変動幅はひずみを生じた点におけるセンサノード通信端末ＳＮｉの変動幅ΔＢの例えば、半分の変動幅ΔＢ／２を生じている。したがって、センサノード通信端末ＳＮｉ−１において、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の計測データは、Ｄ１＋／−ΔＢ／２・Ｄ２＋／−ΔＢ／２・Ｄ３＋／−ΔＢ／２・Ｄ４＋／−ΔＢ／２で表される。同様に、センサノード通信端末ＳＮｉ＋１において、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の計測データは、Ｄ１＋／−ΔＢ／２・Ｄ２＋／−ΔＢ／２・Ｄ３＋／−ΔＢ／２・Ｄ４＋／−ΔＢ／２で表される。以上の結果より、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの２個が故障した場合にも、隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１・ＳＮｉ＋１において得られた計測データを参酌して、センサノード通信端末ＳＮｉのセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２が故障していると判断し、他のセンサエレメント情報を正しい計測データとすることができる。
【０１１２】
図１１に示す適用例において、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの内の３個が故障の場合における隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１の４個のセンサエレメントの計測データは模式的に図１５（ａ）に示すように表され、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの計測データは模式的に図１５（ｂ）に示すように表され、隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ＋１の４個のセンサエレメントの計測データは模式的に図１５（ｃ）に示すように表される。センサノード通信端末ＳＮｉにおいて、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の計測データは、Ｄ１＋／−ΔＥ・Ｄ２＋／−ΔＥ・Ｄ３＋／−ΔＥ・Ｄ４＋／−ΔＢで表される。ΔＥは、関係範囲を超える変動幅に対応している。
【０１１３】
隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１・ＳＮｉ＋１においては、変動幅はひずみを生じた点におけるセンサノード通信端末ＳＮｉの変動幅ΔＢの例えば、半分の変動幅ΔＢ／２を生じている。したがって、センサノード通信端末ＳＮｉ−１において、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の計測データは、Ｄ１＋／−ΔＢ／２・Ｄ２＋／−ΔＢ／２・Ｄ３＋／−ΔＢ／２・Ｄ４＋／−ΔＢ／２で表される。同様に、センサノード通信端末ＳＮｉ＋１において、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の計測データは、Ｄ１＋／−ΔＢ／２・Ｄ２＋／−ΔＢ／２・Ｄ３＋／−ΔＢ／２・Ｄ４＋／−ΔＢ／２で表される。以上の結果より、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの３個が故障した場合にも、隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１・ＳＮｉ＋１において得られた計測データを参酌して、センサノード通信端末ＳＮｉのセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３が故障していると判断し、他のセンサエレメント情報を正しい計測データとすることができる。
【０１１４】
図１１に示す適用例において、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの全てが故障の場合における隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１の４個のセンサエレメントの計測データは模式的に図１６（ａ）に示すように表され、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの計測データは模式的に図１６（ｂ）に示すように表され、隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ＋１の４個のセンサエレメントの計測データは模式的に図１６（ｃ）に示すように表される。センサノード通信端末ＳＮｉにおいて、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の計測データは、Ｄ１＋／−ΔＥ・Ｄ２＋／−ΔＥ・Ｄ３＋／−ΔＥ・Ｄ４＋／−ΔＥで表される。ΔＥは、関係範囲を超える変動幅に対応している。
【０１１５】
隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１・ＳＮｉ＋１においては、変動幅はひずみを生じた点におけるセンサノード通信端末ＳＮｉの変動幅ΔＢの例えば、半分の変動幅ΔＢ／２を生じている。したがって、センサノード通信端末ＳＮｉ−１において、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の計測データは、Ｄ１＋／−ΔＢ／２・Ｄ２＋／−ΔＢ／２・Ｄ３＋／−ΔＢ／２・Ｄ４＋／−ΔＢ／２で表される。同様に、センサノード通信端末ＳＮｉ＋１において、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の計測データは、Ｄ１＋／−ΔＢ／２・Ｄ２＋／−ΔＢ／２・Ｄ３＋／−ΔＢ／２・Ｄ４＋／−ΔＢ／２で表される。以上の結果より、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの４個が故障した場合にも、隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１・ＳＮｉ＋１において得られた計測データを参酌して、センサノード通信端末ＳＮｉのセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４が故障していると判断し、隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１・ＳＮｉ＋１において得られた計測データを正しい計測データとすることができる。
【０１１６】
センサノード通信端末ＳＮｉ−２は、センサノード通信端末ＳＮｉと橋梁構造物２００を隔てた裏面側に配置され、センサノード通信端末ＳＮｉと関連付けされた測定データを得ることができるため、センサノード通信端末ＳＮｉの４個のセンサエレメントの全てが故障の場合においても、隣接するセンサノード通信端末ＳＮｉ−１・ＳＮｉ＋１において得られた計測データを参酌し、さらにセンサノード通信端末ＳＮｉ−２において得られた計測データも参酌すれば、より正確な情報を把握可能である。
【０１１７】
（センサエレメント・センサノード通信端末の構成例）
実施の形態に係るセンサネットワークシステムに適用可能なセンサノード通信端末ＳＮｉであって、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４が、それぞれ独立した構成を備える模式的ブロック構成は、図１７に示すように表される。すなわち、図１７においては、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４は、それぞれ自立してセンサネットワークに接続可能である。
【０１１８】
また、実施の形態に係るセンサネットワークシステムに適用可能なセンサノード通信端末ＳＮｉであって、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４には制御部１４ｉ・ＡＤＣ１５ｉ・無線送受信部１６ｉ・アンテナ１８ｉ・メモリ１２ｉが外部接続される模式的ブロック構成は、図１８に示すように表される。すなわち、図１８においては、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４は、互いに制御部１４ｉ・ＡＤＣ１５ｉ・無線送受信部１６ｉ・アンテナ１８ｉ・メモリ１２ｉを共通に使用可能である。
【０１１９】
また、実施の形態に係るセンサネットワークシステムに適用可能なセンサノード通信端末ＳＮｉであって、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４に無線送受信部１６ｉ・アンテナ１８ｉが外部接続される模式的ブロック構成は、図１９に示すように表される。すなわち、図１９においては、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４は、互いに無線送受信部１６ｉ・アンテナ１８ｉを共通に使用可能である。
【０１２０】
図１７に示されたセンサノード通信端末ＳＮｉに適用可能なセンサエレメントＳＥｉの模式的ブロック構成は、図２０に示すように表される。
【０１２１】
図１７に示されたセンサノード通信端末ＳＮｉに適用可能なセンサエレメントＳＥｉは、図２０に示すように、電源部３２ｉと、電源部３２ｉに接続されたパワーコンディショ二ング集積回路（ＰＣＩＣ：Power Conditioning Integrated Circuit）１３ｉと、ＰＣＩＣ１３ｉに接続された制御部（ＣＴＲ）１４ｉおよびセンサ２１ｉと、センサ２１ｉ・ＣＴＲ１４ｉに接続されたアナログディジタルコンバータ（ＡＤＣ:Analog Digital Converter）１５ｉと、ＡＤＣ１５ｉに接続されたメモリ１２ｉと、メモリ１２ｉに接続された中央演算制御装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）１７ｉと、ＣＴＲ１４ｉに接続された無線送受信部１６ｉおよびアンテナ１８ｉとを備える。
【０１２２】
図１８に示されたセンサノード通信端末ＳＮｉに適用可能なセンサエレメントＳＥｉの模式的ブロック構成は、図２１に示すように表される。
【０１２３】
図１８に示されたセンサノード通信端末ＳＮｉに適用可能なセンサエレメントＳＥｉは、図２１に示すように、電源部３２ｉと、電源部３２ｉに接続されたＰＣＩＣ１３ｉと、ＰＣＩＣ１３ｉに接続されたセンサ２１ｉと、センサ２１ｉに接続されたＣＰＵ１７ｉとを備える。センサエレメントＳＥｉの外部には、内部のＣＰＵ１７ｉに接続可能なＣＴＲ１４と、ＣＴＲ１４に接続されるＡＤＣ１５と、ＣＴＲ１４に接続される無線送受信部１６・アンテナ１８と、ＡＤＣ１５に接続されるメモリ１２が共通に配置される。
【０１２４】
図１９に示されたセンサノード通信端末ＳＮｉに適用可能なセンサエレメントＳＥｉの模式的ブロック構成は、図２２に示すように表される。
【０１２５】
図１９に示されたセンサノード通信端末ＳＮｉに適用可能なセンサエレメントＳＥｉは、図２２に示すように、電源部３２ｉと、電源部３２ｉに接続されたＰＣＩＣ１３ｉと、ＰＣＩＣ１３ｉに接続されたＣＴＲ１４ｉおよびセンサ２１ｉと、センサ２１ｉ・ＣＴＲ１４ｉに接続されたＡＤＣ１５ｉと、ＡＤＣ１５ｉに接続されたメモリ１２ｉと、メモリ１２ｉに接続されたＣＰＵ１７ｉとを備える。センサエレメントＳＥｉの外部には、内部のＣＰＵ１７ｉに接続可能な無線送受信部１６・アンテナ１８が共通に配置される。
【０１２６】
実施の形態に係るセンサネットワークシステムとして、図１７若しくは図１９示されたセンサノード通信端末ＳＮｉおよび図２０若しくは図２２に示されたセンサエレメントＳＥｉを適用する場合には、例えば、以下の構成を採用しても良い。すなわち、センサ対象と、センサ対象に搭載され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４を備える複数のセンサノード通信端末ＳＮｉとを備え、複数のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４は、図２０若しくは図２２に示すように、センサ２１ｉと、センサ２１ｉにより得られたセンサ情報を蓄積するメモリ１２ｉと、メモリ１２ｉに蓄積されたセンサ情報を分析する制御部１４ｉとを備えると共に、制御部１４ｉが、故障診断アルゴリズムにしたがって、複数のセンサエレメントおよび複数のセンサノード通信端末の故障の自己診断を実施し、故障と判定されたセンサエレメント若しくはセンサノード通信端末のメンテナンスを実施しても良い。
【０１２７】
実施の形態に係るセンサネットワークシステムとして、図１８示されたセンサノード通信端末ＳＮｉおよび図２１に示されたセンサエレメントＳＥｉを適用する場合には、例えば、以下の構成を採用しても良い。すなわち、実施の形態に係るセンサネットワークシステムは、センサ対象と、センサ対象に搭載され、同等の機能を有する複数のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４と、複数のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４により得られたセンサ情報を蓄積するメモリ１２ｉと、メモリ１２ｉに蓄積されたセンサ情報を分析する制御部１４ｉとを備える複数のセンサノード通信端末ＳＮｉとを備えていても良い。ここで、制御部１４ｉが、故障診断アルゴリズムにしたがって、複数のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４および複数のセンサノード通信端末ＳＮｉの故障の自己診断を実施し、故障と判定されたセンサエレメント若しくはセンサノード通信端末のメンテナンスを実施しても良い。
【０１２８】
センサエレメントＳＥｉの内部に配置されるセンサ２１ｉの例としては、後述する図２４に示すように、サーミスタ等で構成される温度センサ２１０、湿度を計測する湿度センサ２１１、ＣＯ２などの気体の濃度を検出する気体センサ２１２、ストレインゲージなどで構成される歪センサ２１３、メムス（ＭＥＭＳ: Micro Electro Mechanical Systems）素子などで形成される振動センサ（加速度センサ）２１４などを採用可能である。センサ２１ｉとしては、複数かつ異なる種類のセンサを配置すると良い。なお、センサエレメントＳＥｉ内に設けられるセンサ２１ｉの種類は、上記例に限定されず、センサノード通信端末ＳＮｉの設置目的等に応じて適宜選択することができる。例えば、上記以外のセンシング対象としての物理量としては、光量、風量、傾斜量、圧力、放射線量などが挙げられる。
【０１２９】
さらに、上記のセンサ２１ｉの検出動作においては、常時検出動作を実施しても良いが、省電力化のためには間欠的な検出動作をさせることが望ましい。このような間欠的な検出動作により、センサノード通信端末ＳＮｉにおけるジョブ負担を軽減することができる。
【０１３０】
センサノード通信端末ＳＮｉは、容易にはアクセス困難な場所や、メンテナンスを実行するには危険な場所、或いは遠隔地に配置される場合もあるため、省電力化、ジョブ負担の低減化が望まれる。
【０１３１】
上記のセンサ２１ｉの検出動作において、間欠的な検出動作をさせることは、複数のセンサノード通信端末ＳＮｉからの情報を収集するホスト通信端末Ｈにおいてもジョブ負担の軽減および省電力化のためには望ましい。故障診断は、ホスト通信端末Ｈにおいて実施しても良く、或いは、ホスト通信端末Ｈからの情報を収集し分析するデータ分析会社のデータ管理部において実施してもよい。
【０１３２】
（無線センサネットワークシステムの概略構成）
実施の形態に係る無線センサネットワークシステム１の模式的ブロック構成は、図２３に示すように表される。
【０１３３】
実施の形態に係る無線センサネットワークシステム１は、図２３に示すように、同等の機能を有する複数のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・…を備える複数のセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…と、複数のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・…により得られた複数のセンサノード通信端末毎のセンサ情報を収集し蓄積するデータ格納部１３５・データ格納部１３５に蓄積されたセンサ情報を分析するデータ管理部１４０を備えるホスト通信端末Ｈ１とを備える。ここで、データ管理部１４０は、故障診断アルゴリズムにしたがって、複数のセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…の複数のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・…の故障の自己診断を実施し、故障と判定されたセンサエレメント若しくはセンサノード通信端末のメンテナンスを実施可能である。
【０１３４】
センサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…とホスト通信端末Ｈ１間のデータ通信は、無線通信により実施される。なお、センサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…とホスト通信端末Ｈ１間のデータ通信は、有線通信を用いても良い。また、センサ対象は図示を省略されているが、センサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…とホスト通信端末Ｈ１は、センサ対象に搭載されている。
【０１３５】
なお、図２３においては２台のセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２について図示するが、実際に稼働する無線センサネットワークシステム１では、３台以上のセンサノード通信端末を設けることが可能である。より具体的には、監視対象あるいは測定対象としての建造物等の種類、大きさや規模にもよるが、センサノード通信端末の総設置数は、例えば数十個から数百個あるいは数千個などの単位となる場合も有り得る。
【０１３６】
また、センサノード通信端末が多数となる場合などには、受信効率等を考慮して、ホスト通信端末Ｈ１を複数台以上設け、各ホスト通信端末Ｈ１で受信したデータ等を所定のネットワークを介して統合管理しても良い。
【０１３７】
実施の形態に係る無線センサネットワークシステム１に適用可能なセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…は、各種の物理量を測定する複数のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・…と、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・…で測定した物理量を測定データとしてホスト通信端末Ｈ１に対して送信する送信部およびホスト通信端末Ｈ１から送信されて来る所定のデータを受信する受信部とを有する無線送受信部（ＴＸ，ＲＸ）１６1・１６2・…とを備える。
【０１３８】
また、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・…および無線送受信部１６1・１６2・…の動作を制御する制御部１４1・１４2・…と、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・…、無線送受信部１６1・１６2・…および制御部１４1・１４2・…に電力を供給する電源部３２1・３２2・…とを備える。無線送受信部１６1・１６2・…には、アンテナ１８1・１８2・…が接続されている。
【０１３９】
ここで、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・…は、一つの事象に関する物理量を略同時に測定可能な範囲内において複数個にわたって設置されている。
【０１４０】
なお、「一つの事象に関する物理量」とは、例えば橋梁等の建造物において、それぞれ一つの事象として経時的に発生する振動、温度や湿度の変化、歪みの発生等に対応する物理量をいうものとする。
【０１４１】
また、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・…を設置する「一つの事象に関する物理量を略同時に測定可能な範囲」の具体例については後述する。
【０１４２】
センサノード通信端末に搭載されるセンサエレメント内の各種センサの模式的ブロック構成例は、図２４に示すように表される。
【０１４３】
センサエレメントＳＥｉには、図２４に示すように、建造物等の外壁部などの温度を計測するサーミスタ等で構成される温度センサ２１０、建造物等の湿度を計測する湿度センサ２１１、ＣＯ２などの気体の濃度を検出する気体センサ２１２、建造物等の壁部などの歪を検出するストレインゲージなどで構成される歪センサ２１３、建造物等の振動を検出する振動センサ（加速度センサ）２１４などのセンサのいずれか若しくは複数搭載可能である。なお、センサエレメントＳＥｉに搭載されるセンサは、上記に限定されず、センサノード通信端末の設置目的等に応じて適宜選択することができる。例えば、上記以外の物理量としては、光量、風量、傾斜量、圧力、放射線量などが挙げられる。
【０１４４】
また、各センサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・…には、すべて同じセンサを搭載しても良い。或いは各センサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…毎に搭載するセンサの種類を変えてもよい。
【０１４５】
これにより、センサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…を搭載するセンサ対象である橋、道路、鉄道、ビルディング等の建造物の種類や環境に応じて、各センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・…に適切なセンサを搭載して、建造物の継続的な構造物ヘルスモニタリングに必要な各種物理量を測定データとして取得するようにしても良い。
【０１４６】
（電源部の構成例）
センサノード通信端末若しくはホスト通信端末内の電源部３２（１３２）の模式的ブロック構成例は、図２５に示すように表される。なお、電源部３２（１３２）は、電池や外部より供給される場合もある。図２５に示される例では、電源部３２は、太陽電池パネル等の光発電装置１７０と、この光発電装置１７０で発電された電気を蓄電する蓄電装置１７１を備える。蓄電装置１７１は、二次電池や電気二重層コンデンサ等で構成可能である。さらに、蓄電装置１７１の蓄電量を検出する蓄電量検出器１７２を備えていても良い。図２３に示す制御部１４1・１４2・…・１４０は、条件の１つとして、蓄電量検出器１７２によって蓄電装置１７１の蓄電量が所定の閾値（例えば、センサノード通信端末等の無線送受信部１６1・１６2・…・１６１を起動可能な電圧など）を超えていると判定した際に、無線送受信部１６1・１６2・…・１６１を起動して測定データを送信するように制御しても良い。但し、制御部１４1・１４2・…・１４０は、上記の閾値を超えていると判定した際に、必ず無線送受信部１６1・１６2・…・１６１を起動するわけではない。あくまでも条件の１つであり、必要条件である。
【０１４７】
図２４に示された例では、光発電装置１７０で発電された電気を有効に利用することができ、省電力化を図ると共に、測定データ等を確実に送信可能な状態でのみ各センサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…を起動することにより、長期間に渡り測定データを安定して取得することができる。
【０１４８】
なお、光発電装置１７０に代えて、熱（温度差）エネルギー、振動エネルギー、電波エネルギーなど様々な形態で環境中に存在する各種エネルギーを電力に変換するエネルギーハーベスティング技術を適用した各種発電装置を搭載するようにしてもよい。
【０１４９】
これにより、電力線等を介して各センサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…に電力を供給することなく、光発電装置１７０等から駆動電力を取得することができ、各センサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…を自立的に運用することが可能となる。
【０１５０】
（ホスト通信端末の概略構成）
実施の形態に係る無線センサネットワークシステム１に適用可能なホスト通信端末Ｈ１は、図２３に示すように、センサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…から送信されて来る測定データを受信する受信部と、所定の信号をセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…に対して送信する送信部とを備える無線送受信部（ＴＸ，ＲＸ）１３２を備える。
【０１５１】
また、ホスト通信端末Ｈ１は、図２３に示すように、複数のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・…により得られた複数のセンサノード通信端末毎のセンサ情報を収集し蓄積するデータ格納部１３５と、データ格納部１３５に蓄積されたセンサ情報を分析するデータ管理部１４０と、無線送受信部１６１・データ格納部１３５・データ管理部１４０の動作を制御する制御部１４１と、電源部１３２とを備える。無線送受信部１６１には、アンテナ１１８が接続されている。ここで、データ格納部１３５は、メモリやハードディスク装置等を備えていても良い。
【０１５２】
なお、電源部１３２は、電池であっても良く、また電力線から電力供給を受ける構成としてもよい。設置環境によっては、図２５に示すような光発電装置１７０および蓄電装置１７１を備えた構成としてもよい。
【０１５３】
ここで、データ管理部１４０は、故障診断アルゴリズムにしたがって、複数のセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…の複数のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・…の故障の自己診断を実施し、故障と判定されたセンサエレメント若しくはセンサノード通信端末のメンテナンスを実施可能である。
【０１５４】
一方、データ管理部１４０・データ格納部１３５をホスト通信端末Ｈ１の外部に配置しても良い。すなわち、データ格納部１３５をデータサーバやクラウドサーバなどで構成し、データサーバやクラウドサーバなどにアクセス可能なデータ管理部１４０によって、ホスト通信端末Ｈ１で受信した測定データ等を統合して管理するようにしても良い。
【０１５５】
なお、故障診断アルゴリズムにしたがって実施する判定処理はセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…側の制御部１４1・１４2・…で行う場合もある。また、ホスト通信端末Ｈ１側の制御部１４１で行う場合もある。また、ホスト通信端末Ｈ１などからデータ送信され、例えばサーバなどに収集されたデータを分析する所（データ分析処理装置を備えるデータ分析管理会社など）で判定をしても良い。その場合は、例えば、１つのセンサノード通信端末にセンサエレメントが４個搭載されていれば、その４個の取得データが当判定処理を行う所まで送られる。すなわち、データ分析処理を行う所（データ分析処理装置を備えるデータ分析管理会社など）で判定処理をする構成の場合は、センサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…からホスト通信端末Ｈ１へのデータ送信、およびホスト通信端末Ｈ１からデータ分析処理装置へのデータ送信のいずれにおいても、センサエレメント４個分のデータが送信される。また、上記のようにデータ管理者が行うだけでなく、自動的に行うこともある。
【０１５６】
センサエレメントの故障は、“故障している”／“正常である”の２状態であり、例えば、４個のセンサエレメントを備えるセンサノード通信端末の例で説明すると、４個のセンサエレメントの内、何個のセンサエレメントが故障しているのかでセンサノード通信端末の故障の程度を表わす。すなわち、故障の程度は、０％、２５％、５０％、７５％、１００％の５状態の内、いずれかになる。０％とは４個のセンサエレメントすべてが正常、２５％とは４個のセンサエレメントの内、いずれか１個が故障、５０％とは４個のセンサエレメントの内、いずれか２個が故障、７５％とは４個のセンサエレメントの内、いずれか３個が故障・１個のみ正常、１００％とは４個のセンサエレメントすべてが故障であることを示す。
【０１５７】
故障判定処理の詳細な処理手順等については図９を参照して説明した通りである。すなわち、当該センサノード通信端末ＳＮ１、ＳＮ２・・・が備える各センサエレメントＳＥ１、ＳＥ２・・・に対応する測定データのばらつきが、関係範囲以内ではないと判定した場合には、各測定データを分析して、群外れのデータを特定して、該当するセンサエレメントを故障と判定し、該当する測定データを無効としてそれ以外の測定データのみ以降の分析に使用する。更に、故障したセンサエレメントが何個存在するかをもって、当該センサノード通信端末の故障の程度の指標の１つとする。このセンサノード通信端末の故障の程度が予め設定した基準（閾値）以上であると判定した場合（例えば、５１％以上の故障）には、該当するセンサエレメント若しくは該当するセンサノード通信端末のメンテナンスを促す報知を行う。ここで、報知は、ホスト通信端末Ｈ１のアンテナ（報知部）１１８でも実施可能である。また、この報知は、データ分析処理を行う所（データ分析処理装置を備えるデータ分析管理会社など）、若しくはそのデータ分析処理結果を参照する機器（管理者が参照可能である）において実行しても良い。
【０１５８】
これにより、報知されたセンサエレメントについて、直ちに交換等のメンテナンスを行うことができ、継続的な構造物ヘルスモニタリングを行うことが可能となる。
【０１５９】
また、メンテナンス完了後にそのセンサエレメントの故障に関する情報をリセットするように制御するようにしてもよい。
【０１６０】
これにより、交換されたセンサエレメントについても、ホスト通信端末Ｈ１などで新たに故障等の判定を開始することができる。
【０１６１】
（無線センサネットワークシステムの構成例）
実施の形態に係る無線センサネットワークシステム１の模式的構成例は、図２６に示すように表される。
【０１６２】
図２６に示す構成例では、複数のセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…・ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・…・ＳＮｎと、これらのセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…・ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・…・ＳＮｎのセンサエレメントにおける測定データを受信するホスト通信端末Ｈ１とを備える。ここで、センサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…・ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・…・ＳＮｎからホスト通信端末Ｈ１に無線送信される測定データは、システム共通の時計による定時刻送信動作に対して、ホスト通信端末Ｈ１の受信機が受信窓を開けることで受信する動作を実行しても良い。
【０１６３】
実施の形態に係る無線センサネットワークシステム１は、図２６に示すように、同等の機能を有する複数のセンサエレメントを備える複数のセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…・ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・…・ＳＮｎと、複数のセンサエレメントにより得られた複数のセンサノード通信端末毎のセンサ情報を収集するホスト通信端末Ｈ１とを備える。ここで、ホスト通信端末Ｈ１は、複数のセンサノード通信端末毎のセンサ情報を蓄積するデータ格納部と、データ格納部に蓄積されたセンサ情報を分析するデータ管理部とを備える。データ管理部は、故障診断アルゴリズムにしたがって、複数のセンサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…・ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・…・ＳＮｎの複数のセンサエレメントの故障の自己診断を実施し、故障と判定されたセンサエレメント若しくはセンサノード通信端末のメンテナンスを実施可能である。
【０１６４】
各センサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…・ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・…・ＳＮｎは、例えば、橋梁、道路、鉄道、ビルディング等の建造物等に設置されていても良い。さらに、建造物に限定されるものではなく、大気汚染、森林火災、ワイン醸造品質管理、野外で遊ぶ児童達のケア、スポーツをする人達のケア、スマートホンの検出、原子力発電所や防衛施設などへの周辺アクセス制御、原子力発電所の放射能レベル検出、電磁界強度レベル制御、交通渋滞などの交通混雑状況の把握、スマート道路、スマート照明、高機能ショッピング、ノイズ環境マップ、船舶の高効率シップメント、水質管理、ごみ処理管理、スマートパーキング、ゴルフコース管理、水漏れ・ガスもれ管理、自動運転管理、都市部における効率的なインフラ配置および管理など様々な分野に適用可能である。
【０１６５】
なお、上述したように、各センサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…・ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・…・ＳＮｎは、電源部として、電池、ソーラー光発電装置などを備えることで、自立的に駆動することができる。
【０１６６】
ホスト通信端末Ｈ１は、例えば、所定に高さを有する支柱や塔の上部に設置される。これにより、各センサノード通信端末ＳＮ１・ＳＮ２・…・ＳＮｉ−１・ＳＮｉ・…・ＳＮｎとの間で、信号やデータを確実に送受信することができる。
【０１６７】
また、センサノード通信端末が多数となる場合などには、電波的に影となる位置に設置されたセンサノード通信端末との受信効率等を考慮して、ホスト通信端末Ｈ１を２台以上設け、各ホスト通信端末Ｈ１で受信したデータ等を所定のネットワークを介してデータ管理部で統合するようにしてもよい。
【０１６８】
（センサエレメントの配置例とセンサモジュール例）
センサノード通信端末ＳＮｉに搭載可能なセンサエレメントの配置例であって、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４を配置する例は模式的に図２７（ａ）に示すように表され、２個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２を配置する例は模式的に図２７（ｂ）に示すように表される。また、３個のンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３を配置する例は図２８（ａ）に示すように表され、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４を直線的に配置する例は図２８（ｂ）に示すように表される。説明の便宜上、センサエレメントの設置数は最大４個とするが、これに限定されるものではなく、センサエレメントを例えば、２個・３個若しくは５個以上設置する場合にも同様の配置形式を採用することができる。
【０１６９】
図２７・図２８に示すように、センサノード通信端末ＳＮｉは基板１００を備え、基板１００上には、センサエレメントＳＥ１、ＳＥ２、…と、制御部１４ｉと、アンテナ１８ｉに接続された無線送受信部１６ｉが配置されている。その他の電源部３２ｉ・ＰＣＩＣ１３ｉ・センサ２１ｉ・ＡＤＣ１５ｉ・メモリ１２ｉ・ＣＰＵ１７ｉなどはセンサエレメント側に搭載されている。
【０１７０】
図２７〜図２８に示す例において、上述の「一つの事象に関する物理量を略同時に測定可能な範囲」とは、基板１００上において二次元的に離間した隅部または縁部をいう。
【０１７１】
まず、図２７（ａ）に示す配置例では、矩形状の基板１００の四隅にそれぞれセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４が配置されている。この構成により、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４は、基板１００上において二次元的に離間した隅部に設置され、一つの事象に関する物理量を略同時に測定可能である。
【０１７２】
図２７（ｂ）に示す配置例では、矩形状の基板１００の対角に位置する２隅にセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２が配置されている。この構成により、２個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２は、基板１００上において二次元的に離間した隅部に設置され、一つの事象に関する物理量を略同時に測定することとなる。
【０１７３】
図２８（ａ）に示す配置例では、矩形状の基板１００の縁部に沿ってセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３が配置されている。この構成により、３個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３は、基板１００上において二次元的に離間した縁部に設置され、一つの事象に関する物理量を略同時に測定することとなる。
【０１７４】
図２８（ｂ）に示す配置例では、矩形状の基板１００の一つの縁部に沿ってセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４が直線上に所定の距離（例えば、センサエレメントの１個分）だけ離間して配置されている。この構成により、４個のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４は、基板１００上において二次元的に離間した一つの縁部に設置され、一つの事象に関する物理量を略同時に測定することとなる。
【０１７５】
センサノード通信端末に搭載可能なセンサモジュールＭ１の構成例を示す一部透視鳥瞰図は、図２９に示すように表される。図２９には、図２７（ａ）に示す配置例の具体的な構成例が示されている。
【０１７６】
センサモジュールＭ１は、取付穴４０１を四隅に有する金属製の取付板４００と、取付板４００上に配置された矩形状の基板１００とを備える。
【０１７７】
矩形状の基板１００上の略中央には制御部１４i、蓄電素子としてのコンデンサ１８０、制御用のクロックを生成する水晶発振器１８１、無線送受信部１６ｉ、アンテナ（アンテナパターン）１８ｉが配置されている。
【０１７８】
基板１００の四隅には、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４が配置されている。図２９に示す例では、各センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４のセンサ（２１）には、温度センサ２１０（湿度センサ２１１）・振動センサ２１４が、配置されている。
【０１７９】
なお、各センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４のセンサ（２１）は、温度センサ２１０（湿度センサ２１１）・振動センサ２１４の組み合わせに限定されるものではなく、図２４に示した各種センサの組み合わせを備えていても良い。
【０１８０】
また、基板１００は、樹脂やセラミック等で構成される筐体４０２により覆われて、風雨等から防護されるようになっている。
【０１８１】
（センサエレメントを搭載した基板の配置例）
センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４をそれぞれ搭載した基板２５０ａ・２５０ｂ・２５０ｃ・２５０ｄの配置例は、模式的に図３０に示すように表される。また、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３をそれぞれ搭載した基板２５０ａ・２５０ｂ・２５０ｃの配置例は、模式的に図３１に示すように表される。また、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２をそれぞれ搭載した基板２５０ａ・２５０ｂの配置例は、模式的に図３２に示すように表される。
【０１８２】
図３０〜図３２を参照して、センサノード通信端末ＳＮｉにおけるセンサエレメントＳＥ１、ＳＥ２、…を搭載した基板の配置例について説明する。
【０１８３】
また、図３０〜図３２に示す基板の配置例では、センサノード通信端末ＳＮｉは、筐体または枠体１５１と、筐体または枠体１５１上に配置された基板１１０・２５０ａ・２５０ｂ・…を備え、基板１１０上には、ＣＴＲ１４ｉ・無線送受信部１６ｉが配置され、基板２５０ａ・２５０ｂ・…上には、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・…が配置されている。その他の電源部３２ｉ・ＰＣＩＣ１３ｉ・センサ２１ｉ・ＡＤＣ１５ｉ・メモリ１２ｉ・ＣＰＵ１７ｉなどはセンサエレメント側に搭載されている。
【０１８４】
すなわち、図３０〜図３２に示す基板の配置例では、少なくともセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・…の何れかを搭載する基板２５０ａ・２５０ｂ・…を備え、「一つの事象に関する物理量を略同時に測定可能な範囲」は、複数の基板２５０ａ・２５０ｂ・…を二次元的に所定距離だけ離間させて配置する範囲である。
【０１８５】
なお、ここでは説明の便宜上、センサエレメントの設置数は最大４個とするが、これに限定されるものではなく、センサエレメントを例えば、５個以上設置する場合にも同様の配置形式を採用することができる。
【０１８６】
図３０に示す基板の配置例では、筐体または枠体２５１内の矩形状の底面の四隅に、センサエレメントＳＥ１を搭載した基板２５０ａ、センサエレメントＳＥ２を搭載した基板２５０ｂ、センサエレメントＳＥ３を搭載した基板２５０ｃ、センサエレメントＳＥ４を搭載した基板２５０ｄが配置されている。また、筐体または枠体２５１内の底面の略中央には、基板１１０が配置され、制御部１４ｉよびアンテナ１８ｉに接続される無線送受信部１６ｉが搭載されている。センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４は、制御部１４ｉに接続される。この構成により、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４を搭載する基板２５０ａ・２５０ｂ・２５０ｃ・２５０ｄは二次元的に離間した隅部に設置され、一つの事象に関する物理量を略同時に測定可能である。
【０１８７】
図３１に示す基板の配置例では、筐体または枠体２５１内の矩形状の底面の隅部または内縁部に、センサエレメントＳＥ１を搭載した基板２５０ａ、センサエレメントＳＥ２を搭載した基板２５０ｂ、センサエレメントＳＥ３を搭載した基板２５０ｃの計３枚が配置されている。また、筐体または枠体２５１内の底面の略中央には、基板１１０が配置され、制御部１４ｉよびアンテナ１８ｉに接続される無線送受信部１６ｉが搭載されている。センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３は、制御部１４ｉに接続される。この構成により、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３を搭載する基板２５０ａ・２５０ｂ・２５０ｃは二次元的に離間した隅部または内縁部に設置され、一つの事象に関する物理量を略同時に測定可能である。
【０１８８】
図３２に示す基板の配置例では、筐体または枠体２５１内の矩形状の底面の対角線上に位置する隅部に、センサエレメントＳＥ１を搭載した基板２５０ａ、センサエレメントＳＥ２を搭載した基板２５０ｂが配置されている。また、筐体または枠体２５１内の底面の略中央には、基板１１０が配置され、制御部１４ｉよびアンテナ１８ｉに接続される無線送受信部１６ｉが搭載されている。センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２は、制御部１４ｉに接続される。この構成により、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２を搭載する基板２５０ａ、２５０ｂは二次元的に離間した対角線上の隅部に設置され、一つの事象に関する物理量を略同時に測定可能である。
【０１８９】
（センサエレメントを搭載したセンサモジュールの配置例）
実施の形態に係るセンサノード通信端末ＳＮｉにおいて、センサエレメントを搭載したセンサモジュールの配置例は、図３３に示すように表される。すなわち、図３３においては、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４をそれぞれ搭載したセンサモジュールＭ２ａ・Ｍ２ｂ・Ｍ２ｃ・Ｍ２ｄの模式的鳥瞰構成が示されている。
【０１９０】
また、実施の形態に係るセンサノード通信端末ＳＮｉにおいて、センサエレメントＳＥｉを搭載したセンサモジュールの構成例を示す一部透視鳥瞰構成は、図３４に示すように表される。
【０１９１】
図３３および図３４に示す配置例において、「一つの事象に関する物理量を略同時に測定可能な範囲」は、複数のセンサモジュールＭ２ａ・Ｍ２ｂ・Ｍ２ｃ・Ｍ２ｄを二次元的に所定距離だけ離間させて配置する範囲である。
【０１９２】
即ち、図３３に示す配置例では、板状の設置部５００の四隅に、４つのセンサモジュールＭ２ａ・Ｍ２ｂ・Ｍ２ｃ・Ｍ２ｄが配置されている。
【０１９３】
この構成により、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４をそれぞれ搭載するセンサモジュールＭ２ａ・Ｍ２ｂ・Ｍ２ｃ・Ｍ２ｄは二次元的に離間した隅部に設置され、一つの事象に関する物理量を略同時に測定可能である。
【０１９４】
センサモジュールＭ２は、四隅に取付穴４０１を有する金属製の取付板４００と、取付板４００上に配置された基板１００とを備える。基板１００上にはセンサエレメントＳＥｉ、ＣＴＲ１４ｉ、蓄電素子としてのコンデンサ１８０、制御用のクロックを生成する水晶発振器１８１、無線送受信部１６ｉ、アンテナ（アンテナパターン）１８ｉが配置されている。基板１００の一つの隅部には、センサエレメントＳＥｉ（ＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の何れか）が配置されている。図３４に示す例では、センサとして、温度センサ２１０若しくは湿度センサ２１１と振動センサ２１４が配置されている。なお、センサとしては、温度センサ２１０若しくは湿度センサ２１１と振動センサ２１４の組み合わせに限定されるものではなく、図２４に示した各種センサの組み合わせを適用可能である。
【０１９５】
基板１００上の略中央には制御部１４ｉ、蓄電素子としてのコンデンサ１８０、制御用のクロックを生成する水晶発振器１８１、無線送受信部１６ｉ、アンテナ（アンテナパターン）１８ｉが配置されている。また、基板１００は、樹脂やセラミック等で構成される筐体４０２により覆われて、風雨等から防護されるようになっている。また、センサエレメントＳＥｉの設置位置は、図３４に示すような隅部に限らず、基板１００上であれば何れの位置に配置されていても良い。
【０１９６】
（センサエレメントの三次元的な配置例）
実施の形態に係るセンサノード通信端末に搭載可能なセンサエレメントの三次元的な配置例を示す模式的鳥瞰構成は、図３５に示すように表される。
【０１９７】
図３５に示す例では、直方体型の筐体６００内の８つの隅部のそれぞれにセンサエレメントＳＥ１〜ＳＥ８を配置している。
【０１９８】
なお、各隅部にはセンサエレメントＳＥ１〜ＳＥ８自体を配置し、図示しない制御部に接続し、無線送受信部を介して各センサエレメントＳＥ１〜ＳＥ８の測定データをホスト通信端末Ｈ１に送信するように構成しても良い。
【０１９９】
この構成により、センサエレメントＳＥ１〜ＳＥ８は三次元的に所定距離だけ離間させて設置され、一つの事象に関する物理量を略同時に測定することとなる。
【０２００】
また、センサエレメントＳＥ１〜ＳＥ８を搭載した基板や、モジュールを筐体６００内の隅部に配置するようにしてもよい。
【０２０１】
また、図３５に示す例では、筐体６００内の８つの隅部の全てにセンサエレメントＳＥ１〜ＳＥ８を配置しているが、これに限定されず、いくつかの隅部にセンサエレメントを配置してもよい。また、隅部に限らず、筐体６００内の内縁部に沿ってセンサエレメントＳＥ１〜ＳＥ８を離間して配置してもよい。
【０２０２】
なお、図３５に示すように、三次元的に離間して配置されたセンサエレメントＳＥ１〜ＳＥ８の故障判定は、図９を用いて説明したセンサ故障判定処理の処理手順を適用して行うことができる。
【０２０３】
これにより、センサエレメントＳＥ１〜ＳＥ８等の交換または修理などのメンテナンスを行うことができる。また、正常に動作するセンサエレメントからの測定データを採用して、建造物の継続的な構造物ヘルスモニタリングを行うことが可能となる。
【０２０４】
（橋梁用センサネットワークシステム）
実施の形態に係るセンサネットワークシステムを適用可能な橋梁用無線センサネットワークシステムの模式的鳥瞰構成は、図３６に示すように表される。
【０２０５】
実施の形態に係るセンサネットワークシステム１は、図３６に示すように、複数のセンサノード通信端末２０11、２０12、…・２０21、２０22、…・２０31、２０32、…・２０41、２０42、…（それぞれセンサノード通信端末ＳＮｉに相当）と、複数のセンサノード通信端末２０11、２０12、…・２０21、２０22、…・２０31、２０32、…・２０41、２０42、…からの測定データを常時もしくは定期的に受信可能なホスト通信端末１０1・１０2・１０3・１０4（それぞれホスト通信端末Ｈ１に相当）とを備える。
【０２０６】
ホスト通信端末１０1・１０2・１０3・１０4は、例えば、所定の高さを有する支柱３０１・３０２・３０３・３０４と道路（もしくは鉄道線路）３０５との接続部に配置されていてもよい。支柱３０１・３０２・３０３・３０４と道路（もしくは鉄道線路）３０５との間には、複数本のワイヤ３０６が接続されており、支柱３０１・３０２・３０３・３０４によって、道路（もしくは鉄道線路）３０５を支えている。
【０２０７】
複数のセンサノード通信端末２０11、２０12、…・２０21、２０22、…・２０31、２０32、…・２０41、２０42、…は、複数本のワイヤ３０６と道路（もしくは鉄道線路）３０５との接続部に配置されていてもよい。
【０２０８】
複数のセンサノード通信端末２０11、２０12、…は、例えば、ホスト通信端末１０1との間で無線送受信可能であり、同様に、複数のセンサノード通信端末２０21、２０22、…は、ホスト通信端末１０2との間で無線送受信可能であり、複数のセンサノード通信達末２０31、２０32、…は、ホスト通信端末１０3との間で無線送受信可能であり、複数のセンサノード通信端末２０41、２０42、…は、ホスト通信端末１０4との間で無線送受信可能である。
【０２０９】
各センサノード通信端末２０11、２０12、…・２０21、２０22、…・２０31、２０32、…・２０41、２０42、…は、それぞれ複数のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４を搭載可能である。
【０２１０】
これらのセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の故障判定は、ホスト通信端末１０1・１０2・１０3・１０4で行っても良い。その判定手法には、図９を用いて説明したセンサ故障判定処理の処理手順を適用することができる。
【０２１１】
また、ホスト通信端末１０1・１０2・１０3・１０4において収集された情報はインターネット回線などを利用してクラウドコンピューティングシステムに供給されて、統合管理可能である。このため、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の故障判定は、クラウドコンピューティングシステムにアクセス可能な管理会社において行っても良い。
【０２１２】
これにより、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４等の交換または修理などのメンテナンスを行うことができる。また、正常に動作するセンサエレメントからの測定データを採用して、建造物の一種としての橋梁について継続的な構造物ヘルスモニタリングを行うことが可能となる。
【０２１３】
（他の橋梁用センサネットワークシステム）
実施の形態に係るセンサネットワークシステムを適用可能な他の橋梁用無線センサネットワークシステムの模式的鳥瞰構成は、図３７に示すように表される。
【０２１４】
実施の形態に係るセンサネットワークシステム１は、図３７に示すように、複数のセンサノード通信端末２０11、２０12、…、２０11（Ｈ）、２０12（Ｈ）、…・２０21、２０22、…、２０21（Ｈ）、２０22（Ｈ）、…・２０31、２０32、…、２０31（Ｈ）、２０32（Ｈ）、…・２０41、２０42、…、２０41（Ｈ）、２０42（Ｈ）、…（それぞれセンサノード通信端末ＳＮｉに相当）と、複数のセンサノード通信端末２０11、２０12、…、２０11（Ｈ）、２０12（Ｈ）、…・２０21、２０22、…２０21（Ｈ）、２０22（Ｈ）、…・２０31、２０32、…、２０31（Ｈ）、２０32（Ｈ）、…・２０41、２０42、…、２０41（Ｈ）、２０42（Ｈ）、…からの測定データを常時もしくは定期的に受信可能なホスト通信端末１０1・１０2・１０3・１０4（それぞれホスト通信端末Ｈ１に相当）とを備える。
【０２１５】
ホスト通信端末１０1・１０2・１０3・１０4は、例えば、所定の高さを有する支柱３０１・３０２・３０３・３０４と道路（もしくは鉄道線路）３０５との接続部に配置されていてもよい。
【０２１６】
図３７において、吊橋構造のワイヤ３０７は支柱３０１・３０３および３０２・３０４間に張られ、かつこの吊橋構造のワイヤ３０７から略垂直方向に道路（もしくは鉄道線路）３０５の接続部との間にワイヤ３０８が配置されて、支柱３０１・３０２・３０３・３０４によって、道路（もしくは鉄道線路）３０５を支えている。
【０２１７】
複数のセンサノード通信端末２０11、２０12、…・２０21、２０22、…・２０31、２０32、…・２０41、２０42、…は、複数本のワイヤ３０７と道路（もしくは鉄道線路）３０５との接続部（黒丸で表示）に配置されていてもよい。
【０２１８】
また、複数のセンサノード通信端末２０11（Ｈ）、２０12（Ｈ）、…・２０21（Ｈ）、２０22（Ｈ）、…・２０31（Ｈ）、２０32（Ｈ）、…・２０41（Ｈ）、２０42（Ｈ）、…は、吊橋構造のワイヤ３０７とワイヤ３０８との接続部（白丸で表示）に配置されていてもよい。
【０２１９】
複数のセンサノード通信端末２０11、２０12、…、２０11（Ｈ）、２０12（Ｈ）、…は、例えば、ホスト通信端末１０1との間で無線送受信可能であり、同様に、複数のセンサノード通信達末２０21、２０22、…、２０21（Ｈ）、２０22（Ｈ）、…は、ホスト通信端末１０2との間で無線送受信可能であり、複数のセンサノード通信端末２０31、２０32、…、２０31（Ｈ）、２０32（Ｈ）、…は、ホスト通信端末１０3との間で無線送受信可能であり、複数のセンサノード通信端末２０41、２０42、…、２０41（Ｈ）、２０42（Ｈ）、…は、ホスト通信端末１０4との間で無線送受信可能である。
【０２２０】
各センサノード通信端末２０11、２０12、…、２０11（Ｈ）、２０12（Ｈ）、…・２０21、２０22、…、２０21（Ｈ）、２０22（Ｈ）、…・２０31、２０32、…、２０31（Ｈ）、２０32（Ｈ）、…・２０41、２０42、…、２０41（Ｈ）、２０42（Ｈ）、…は、それぞれ複数のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４を搭載可能である。
【０２２１】
センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の故障判定は、ホスト通信端末１０1・１０2・１０3・１０4で行っても良い。その判定手法には、図９を用いて説明したセンサ故障判定処理の処理手順を適用することができる。
【０２２２】
また、ホスト通信端末１０1・１０2・１０3・１０4において収集された情報はインターネット回線などを利用してクラウドコンピューティングシステムに供給されて、統合管理可能である。このため、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の故障判定は、クラウドコンピューティングシステムにアクセス可能な管理会社において行っても良い。
【０２２３】
これにより、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４等の交換または修理などのメンテナンスを行うことができる。また、正常に動作するセンサエレメントからの測定データを採用して、建造物の一種としての橋梁について継続的な構造物ヘルスモニタリングを行うことが可能となる。
【０２２４】
（農場用センサネットワークシステム）
実施の形態に係るセンサネットワークシステムを適用可能な農場用無線センサネットワークシステムの模式的構成は、図３８に示すように表される。
【０２２５】
実施の形態に係るセンサネットワークシステムは、図３８に示すように、複数の小規模な農場用無線センサネットワークシステムＡＧ１・ＡＧ２・…・ＡＧｍから構成されていてもよい。
【０２２６】
複数の小規模な農場用無線センサネットワークシステムＡＧ１・ＡＧ２・…・ＡＧｍは、例えば、栽培される作物単位で分かれていてもよい。
【０２２７】
実施の形態に係るセンサネットワークシステム１は、図３８に示すように、複数のセンサノード通信端末２０11・２０12・…・２０1n、２０21・２０22・…・２０2n、・・・、２０m1・２０m2・…・２０mnと、複数のセンサノード通信端末２０11・２０12・…・２０1n、２０21・２０22・…・２０2n、・・・、２０m1・２０m2・…・２０mnからの測定データを常時もしくは定期的に受信可能な複数のホスト通信端末１０1・１０2・…・１０mとを備える。
【０２２８】
複数のセンサノード通信端末２０11・２０12・…・２０1nは、例えば、ホスト通信端末１０1との間で無線送受信可能であり、同様に、複数のセンサノード通信端末２０21・２０22・…・２０2nは、ホスト通信端末１０2との間で無線送受信可能であり、・・・、複数のセンサノード通信達末２０m1・２０m2・…・２０mnは、ホスト通信端末１０mとの間で無線送受信可能である。
【０２２９】
複数のセンサノード通信端末２０11・２０12・…・２０1n、２０21・２０22・…・２０2n、・・・、２０m1・２０m2・…・２０mnは、それぞれの作物に応じたセンサ情報を取得するための複数のセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４を備える。
【０２３０】
これらのセンサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の故障判定は、ホスト通信端末１０1・１０2・…・１０mで行っても良い。その判定手法には、図９を用いて説明したセンサ故障判定処理の処理手順を適用することができる。
【０２３１】
また、ホスト通信端末１０1・１０2・…・１０mにおいて収集された情報はインターネット回線などを利用してクラウドコンピューティングシステムに供給されて、統合管理可能である。このため、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４の故障判定は、クラウドコンピューティングシステムにアクセス可能な管理会社において行っても良い。
【０２３２】
これにより、センサエレメントＳＥ１・ＳＥ２・ＳＥ３・ＳＥ４等の交換または修理などのメンテナンスを行うことができる。また、正常に動作するセンサエレメントからの測定データを採用して、農場について継続的な監視を行うことが可能となる。
【０２３３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、センサエレメント若しくはセンサノード通信端末の自己診断が可能で、継続的な保守メンテナンスを実行可能なセンサネットワークシステムおよびその動作方法を提供することができる。
【０２３４】
[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この実施の形態を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【０２３５】
このように、本実施の形態はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
【産業上の利用可能性】
【０２３６】
本実施の形態のセンサネットワークシステムは、橋梁、道路、鉄道、ビルディング等の各種建造物などのインフラストラクチャモニタリングに適用可能である。さらに、建造物に限定されるものではなく、大気汚染、森林火災、ワイン醸造品質管理、野外で遊ぶ児童達のケア、スポーツをする人達のケア、スマートホンの検出、原子力発電所や防衛施設などへの周辺アクセス制御、原子力発電所の放射能レベル検出、電磁界強度レベル制御、交通渋滞などの交通混雑状況の把握、スマート道路、スマート照明、高機能ショッピング、ノイズ環境マップ、船舶の高効率シップメント、水質管理、ごみ処理管理、スマートパーキング、ゴルフコース管理、水漏れ・ガスもれ管理、自動運転管理、都市部における効率的なインフラ配置および管理、および農場など様々な分野に適用可能である。
【符号の説明】
【０２３７】
１…センサネットワークシステム
２…センサ対象
１０、Ｈ、Ｈ１、Ｈ２、…、Ｈｉ、…、Ｈｎ…ホスト通信端末
１２、１２ｉ…メモリ
１３…パワーコンディショ二ング集積回路（ＰＣＩＣ）
１４、１４ｉ、１４1、１４2、１４１…制御部（ＣＴＲ）
１５、１５ｉ…アナログディジタルコンバータ（ＡＤＣ）
１６、１６ｉ、１６1、１６2…無線送受信部（ＴＸ，ＲＸ）
１７、１７ｉ…中央演算制御装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）
１８、１８ｉ、１１８…アンテナ（報知部）
２０、ＳＮ１、ＳＮ２、…、ＳＮｉ−１、ＳＮｉ、…、ＳＮｎ、ＳＮ１１、…、ＳＮ１ｉ、…、ＳＮ１ｎ、ＳＮ２１、…、ＳＮ２ｉ、…、ＳＮ２ｎ、ＳＮｉ１、…、ＳＮｉｉ、…、ＳＮｉｎ、ＳＮｎ１、…、ＳＮｎｉ、…、ＳＮｎｎ…センサノード通信端末
２１、２１ｉ…センサ
３２、３２ｉ、１３２…電源部
８０…クラウドコンピューティングシステム
９０…データサーバ（クラウドサーバ）
１００、１１０、２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄ…基板
１３０…有線回線
１３５…データ格納部
１２０、１４０…データ管理部
１７０…光発電装置
１７１…蓄電装置
１７２…蓄電量検出器
１８０…コンデンサ
１８１…水晶発振器
２５１…枠体
２００…構造物（橋梁）
２１０…温度センサ
２１１…湿度センサ
２１２…気体センサ
２１３…歪センサ
２１４…振動センサ
３００、３００Ａ…インターネット
３００Ｂ、３００Ｃ…専用インターネット
３０１、３０２、３０３、３０４…支柱
３０５…道路（もしくは鉄道線路）
３０６、３０７、３０８…ワイヤ
４００…取付板
４０１…取付穴
４０２、６００…筐体
５００…設置部
Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｉ、…、Ｇｎ…グループネットワークシステム
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ２ａ、Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃ、Ｍ２ｄ…センサモジュール
ＳＥｉ、ＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３、ＳＥ４、…、ＳＥｎ…センサエレメント
ＡＧ１、ＡＧ２、…、ＡＧｍ…農場用無線センサネットワークシステム
【図１】
0006514494.tif 000002
【図２】
0006514494.tif 000003
【図３】
0006514494.tif 000004
【図４】
0006514494.tif 000005
【図５】
0006514494.tif 000006
【図６】
0006514494.tif 000007
【図７】
0006514494.tif 000008
【図８】
0006514494.tif 000009
【図９】
0006514494.tif 000010
【図１０】
0006514494.tif 000011
【図１１】
0006514494.tif 000012
【図１２】
0006514494.tif 000013
【図１３】
0006514494.tif 000014
【図１４】
0006514494.tif 000015
【図１５】
0006514494.tif 000016
【図１６】
0006514494.tif 000017
【図１７】
0006514494.tif 000018
【図１８】
0006514494.tif 000019
【図１９】
0006514494.tif 000020
【図２０】
0006514494.tif 000021
【図２１】
0006514494.tif 000022
【図２２】
0006514494.tif 000023
【図２３】
0006514494.tif 000024
【図２４】
0006514494.tif 000025
【図２５】
0006514494.tif 000026
【図２６】
0006514494.tif 000027
【図２７】
0006514494.tif 000028
【図２８】
0006514494.tif 000029
【図２９】
0006514494.tif 000030
【図３０】
0006514494.tif 000031
【図３１】
0006514494.tif 000032
【図３２】
0006514494.tif 000033
【図３３】
0006514494.tif 000034
【図３４】
0006514494.tif 000035
【図３５】
0006514494.tif 000036
【図３６】
0006514494.tif 000037
【図３７】
0006514494.tif 000038
【図３８】
0006514494.tif 000039