(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動によって電荷を発生し、前記振動の開始によって受動的に発電を開始する発電部と、前記発電部に接続されて、前記電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
検出信号を出力するセンサと、
送信部と、
第１の電源端子を有し、前記第１の電源端子へ前記電荷蓄積部の出力が電気的に供給されて、前記電荷蓄積部の出力によって起動され、かつ前記検出信号の変動が収束したと判定した場合に前記送信部に対して前記検出信号を送信する旨の指示をする制御部と、を備え、
前記送信部は、第２の電源端子を有し、前記第２の電源端子へ前記電荷蓄積部の出力が供給され、かつ前記制御部の前記指示に基づいて起動して、前記検出信号を送信し、
自身の発電によって自立して動作できる、自立型のセンサ付き送信装置。
【請求項２】
前記発電部は、前記振動によって前記電荷を発生する圧電素子を含む、
請求項１に記載の自立型のセンサ付き送信装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記圧電素子から出力によって前記検出信号の変動の収束を検知する、
請求項２に記載の自立型のセンサ付き送信装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記振動の振幅を検知もしくは推定し、前記振幅をあらかじめ定められた閾値よりも小さいと判定した場合に、前記検出信号の変動を収束状態であると判定する、請求項１に記載の自立型のセンサ付き送信装置。
【請求項５】
時間の経過を計測するタイマを、さらに備え、
前記制御部は、前記タイマであらかじめ定められた時間の経過を計測された場合に、前記検出信号の変動を収束状態であると判定する、
請求項１に記載の自立型のセンサ付き送信装置。
【請求項６】
前記センサは、歪みを検知する、
請求項１に記載の自立型のセンサ付き送信装置。
【請求項７】
前記センサは、温度を検知する、
請求項１に記載の自立型のセンサ付き送信装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記送信部による送信動作を完了した後で前記送信部の動作を停止状態とする、
請求項１に記載の自立型のセンサ付き送信装置。
【請求項９】
前記検出信号を記憶するメモリを、さらに備え、
前記制御部は、前記検出信号を前記メモリへ格納し、かつ前記送信部の動作を停止状態とする、
請求項８に記載の自立型のセンサ付き送信装置。
【請求項１０】
前記検出信号を記憶するメモリを、さらに備え、
制御部は、前記電荷蓄積部の蓄電量をあらかじめ定められた閾値よりも小さいと判定した場合に、前記メモリに前記検出信号を格納し、かつ前記送信部を停止状態とする、
請求項９に記載の自立型のセンサ付き送信装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記送信部の動作の停止の後に、前記発電部で発電された電力で再度起動された場合、前記メモリに格納された前記検出信号を前記送信部へ送信する、
請求項９または１０に記載の自立型のセンサ付き送信装置。
【請求項１２】
前記自立型のセンサ付き送信装置は、前記電荷蓄積部の出力によって起動され、かつ情報データを受信するデータ受信器をさらに備え、
前記送信部は前記検出信号とともに前記情報データを送信する、
請求項１に記載の自立型のセンサ付き送信装置。
【請求項１３】
監視対象物と、
センサと、電荷を出力する発電部と、前記発電部の出力によって起動されて、前記センサの検出信号の変動を収束状態である判定された場合に、前記検出信号を送信する送信部とを含み、前記監視対象物に設置された請求項１に記載の自立型のセンサ付き送信装置と、を備えた、
監視システム。
【請求項１４】
前記監視対象物の上を移動体が通過することにより、前記監視対象物が受動的に振動して前記発電部の発電を開始する、
請求項１３に記載の監視システム。
【請求項１５】
前記自立型のセンサ付き送信装置は、出前記電荷を出力する圧電素子を含み、前記圧電素子の出力によって起動され、かつ前記移動体の通過を判定する制御部を、さらに備えた、請求項１４に記載の監視システム。
【請求項１６】
前記自立型のセンサ付き送信装置は、前記移動体の通過に関連した情報データを受信する受信器を含み、前記検出信号と前記情報データとを前記送信部から送信する、
請求項１４に記載の監視システム。
【請求項１７】
前記自立型のセンサ付き送信装置は、複数の自立型のセンサ付き送信装置のうちの１つであり、前記複数の自立型のセンサ付き送信装置はそれぞれ異なった周波数によって前記検出信号を送信する、
請求項１３に記載の監視システム。
【請求項１８】
前記自立型のセンサ付き送信装置は、複数の自立型のセンサ付き送信装置のうちの１つであり、他の自立型のセンサ付き送信装置から送信された信号を受信する受信部を含む、
請求項１３に記載の監視システム。
【請求項１９】
監視対象物の状態を検出するセンサと、前記監視対象物の上を通過する移動体による振動によって発電を開始する圧電素子と、前記圧電素子の出力によって起動されて、前記センサの検出信号の変動を収束状態である判定された場合に、前記センサの検出信号を送信する送信部と、を含む請求項１に記載の自立型のセンサ付き送信装置と、
前記移動体に搭載されて、前記自立型のセンサ付き送信装置から送信された信号を受信する受信器と、を備えた、
監視システム。
【請求項２０】
前記移動体は、前記自立型のセンサ付き送信装置へ前記移動体の通過に関連した情報データを送信するデータ送信器を搭載した、
請求項１９に記載の監視システム。
【請求項２１】
前記送信部から送信する信号の周波数は、前記データ送信器から送信する信号の周波数と異なっている、
請求項２０に記載の監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動による発電によってセンサの検出信号を送信するセンサ付き送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の自立型センサ付き送信装置を用いた従来の監視システムについて説明する。従来の監視システムは、センサ付き送信装置と、受信装置とを含んでいる。センサ付き送信装置は、監視対象物に装着されている。そして、監視対象物の上を移動体が通過する。
【０００３】
従来の自立型センサ付き送信装置は、他の商用電源などからの電源供給なしで、動作できる。そのために、従来の自立型センサ付き送信装置は、発電部と、送信部と、制御部と、センサを含んでいる。発電部は、圧電素子を含んでいる。なお、圧電素子は、移動体の通過に伴う振動によって発電している。そして、自発電部で発生した電荷は制御部と送信部へ供給されている。すなわち、圧電素子の振動による電荷によって、制御部と送信部とは起動する。さらに、制御部はセンサで検出した検出信号を送信器へと出力している。そして、送信器が、センサで検出した信号を送信する構成である。この構成により、従来のセンサ付き送信装置は、発電部で発電を行なっている間に、制御部での処理や、送信動作を行なっている。
【０００４】
一方、受信装置は、センサ付き送信装置から送られた検出信号を受信し、監視対象物の状態を監視している。
【０００５】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１や特許文献２が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２４１０２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３３１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら従来の自立型センサ付き送信装置において、センサの検出信号が移動体の通過に伴う振動によって変動するような場合、センサで正しい検出をできない可能性があるという課題を有していた。
【０００８】
そこで本発明は、この問題を解決したもので、センサの検出信号に対して振動の影響を小さくし、監視対象物の状態を精度良く監視できる監視システムを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、自立型のセンサ付き送信装置は、発電部と、電荷蓄積部と、センサと、送信部と、制御部とを含んでいる。発電部は、振動によって電荷を発生し、振動の開始によって受動的に発電を開始する。電荷蓄積部は、発電部に接続されている。また、電荷蓄積部は、電荷を蓄積している。センサは、検出信号を出力している。送信部の電源端子には、電荷蓄積部の出力が供給されている。
【００１０】
制御部の電源端子には、電荷蓄積部の出力が供給されている。そして、制御部は、電荷蓄積部の出力によって起動される。かつ制御部は、検出信号の変動が収束したと判定した場合に、送信部に対して検出信号を送信する指示をしている。そして、送信部は、制御部の指示に基づいて、起動して、検出信号を送信する構成である。これにより所期の目的を達成することができる。
【００１１】
また、この目的を達成するために、自立型センサ付き送信装置を用いた監視システムは、
自立型センサ付き送信装置と、監視対象物を含んでいる。自立型センサ付き送信装置は、監視対象物に設置されている。そして、監視対象物は、受動的に振動する。さらに別の自立型センサ付き送信装置を用いた監視システムは、この目的を達成するために、自立型センサ付き送信装置と、受信器とを含んでいる。自立型センサ付き送信装置は監視対象物に設置されている。一方、受信器は、監視対象物の上を通過する移動体に搭載されている。そして、自立型センサ付き送信装置から送信された信号を受信している。なお、これらの監視システムに用いる自立型センサ付き送信装置は、センサと、圧電素子と、送信部とを含んでいる。圧電素子は、監視対象物の振動の開始によって発電を開始する。送信部は、圧電素子の出力によって起動される。そして自立型センサ付き送信装置は、センサの検出信号の変動を収束状態であると判定された場合に、送信部から検出信号を送信する構成である。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明によれば、検出信号の変動が収束したと判定した後で検知したセンサの出力を、送信部へ出力する構成である。したがって、センサで検出する信号が、たとえ振動によって変動する場合でも、センサで検出する信号に対する振動による影響を小さくできる。したがって、この自立型センサ付き送信装置を用いた監視システムは、監視対象物の状態を精度良く監視できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態における監視システムのブロック図。
【図２】本発明の実施の形態におけるセンサ付き送信装置の設置状態を示す概念図。
【図３】本発明の実施の形態におけるセンサ付き送信装置のブロック図。
【図４】本発明の実施の形態における他の例の監視システムのブロック図。
【図５】本発明の実施の形態における他の例の監視システムのブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本実施の形態における自立型センサ付き送信装置をと、これを用いた監視システムの説明に先立って、監視システムに用いるセンサ付き送信装置への近年の要求について説明する。自立型センサ付き送信装置は、たとえば道路や、橋、線路などの監視対象物に設置されている。そして従来、このような監視対象物の状況の確認は、現場へ作業員を派遣して、人手で行なっていた。たとえば、夏の気温上昇に伴う線路の歪みなどを確認する場合、作業員が、現場で線路の歪み量を確認していた。したがって、全ての箇所の状況の確認には、膨大な時間を要していた。そこで、自立型センサ付き送信装置は、人手によらず監視対象物の状況を確認できることを要求されてきている。また、監視対象物は、必ずしも商用電源を備えていない。したがって、自立型センサ付き送信装置は、自身の発電によって自立して動作できることも要求されている。
【００１５】
以下本実施の形態における監視システムについて説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
以下本実施の形態における自立型センサ付き送信装置１０２を用いた監視システム１０１について図面を用いて説明する。図１は、監視システム１０１のブロック図である。監視システム１０１は、自立型センサ付き送信装置１０２と、監視対象物１０３を含んでいる。自立型センサ付き送信装置１０２は、監視対象物１０３に設置されている。監視対象物１０３は、受動的に振動する。なお、監視対象物１０３の上を移動体１０４が、通過する構成とすることが好ましい。この場合、監視対象物１０３は、移動体１０４の通過による振動によって受動的に振動する。
【００１７】
自立型センサ付き送信装置１０２は、発電部２２と、電荷蓄積部２３と、制御部２４と、センサ２５、送信部２６を含んでいる。また、発電部２２は、圧電素子２２Ａを含んでいる。電荷蓄積部２３は、発電部２２の出力に接続されている。そして、電荷蓄積部２３は、発電部２２で発電された電荷を蓄積している。この構成により、圧電素子２２Ａは、監視対象物１０３の振動の開始によって、受動的に発電を開始する。たとえば、移動体１０４の通過によって振動する監視対象物１０３の場合、圧電素子２２Ａは、移動体１０４の通過による振動によって発電を開始する。
【００１８】
送信部２６は、圧電素子２２Ａの出力によって起動される。センサ２５は、監視対象物１０３の状態を検知して、検出信号Ｓ１を出力している。制御部２４は、電荷蓄積部２３の出力によって起動される。そして制御部２４は、検出信号Ｓ１の変動を収束したと判定した後で、センサ２５の検出信号Ｓ１を送信部２６へ出力している。送信部２６は、電荷蓄積部２３の出力が供給されている。そして、送信部２６は、制御部２４でセンサ２５の検出信号Ｓ１の変動を収束状態であると判定された場合に、検出信号Ｓ１を送信している。
【００１９】
以上のような構成により、制御部２４は、検出信号Ｓ１の変動を収束した状態（以降、収束状態）であると判定した後に、検出信号Ｓ１を送信部２６へ出力している。したがって、センサ２５で検出した検出信号Ｓ１が、振動によって変動する場合でも、センサ２５で検出した検出信号Ｓ１に対する振動の影響を小さくできる。したがって、自立型センサ付き送信装置１０２を用いた監視システム１０１は、監視対象物１０３の状態を精度良く監視できる。
【００２０】
さらに監視システム１０１は、受信器５１を含むことが好ましい。受信器５１は、送信部２６から送信された検出信号Ｓ１を受信している。そして、受信器５１で受信した検出信号Ｓ１は、自立型センサ付き送信装置１０２から離れた場所の監視設備（図示せず）へ送られる。なお、受信器５１から監視設備への検出信号の送信は、有線、無線などいずれの方法でも良い。したがって、自立型センサ付き送信装置１０２から離れた場所において、監視対象物１０３の状態を監視できる。なお、受信器５１は移動体１０４に搭載することが好ましい。この構成により、自立型センサ付き送信装置１０２は移動体１０４に対して検出信号Ｓ１を送信できる。したがって、自立型センサ付き送信装置１０２は、検出信号Ｓ１を直接に監視設備へ送信しなくても良いので、小さな電力によって検出信号Ｓ１を送信できる。その結果、発電部２２での発電量は小さくてよいので、自立型センサ付き送信装置１０２を小さくできる。
【００２１】
以下、監視システム１０１についてさらに詳しく説明する。監視システム１０１における監視対象物１０３は、たとえば道路や橋あるいはレールなどである。そして、移動体１０４は、たとえば自動車、バイク、列車、モノレールなどである。自動車やバイクなどの場合の監視対象物１０３は、たとえば道路や橋である。列車やモノレールなどの場合の監視対象物１０３は、たとえばレールや橋である。
【００２２】
以下、監視システム１０１を鉄道のレールなどの監視に用いる場合を例として説明する。図２は、自立型センサ付き送信装置１０２を監視対象物１０３へ設置した状態を示す概念図である。この場合の移動体１０４は列車１０４Ａであり、監視対象物１０３は一対のレールである。そこで、監視対象物１０３が、一対のレール１０３Ａを含む構成を例に説明する。一対のレール１０３Ａの上を、列車１０４Ａが通過する。一対のレール１０３Ａは、レール１０３Ａ1とレール１０３Ａ2を含んでいる。なお、レール１０３Ａ1とレール１０３Ａ2は、平行に配置されている。この場合、レール１０３Ａ1にセンサ付き送信装置１０２Ａ1が設置されている。一方、レール１０３Ａ2にセンサ付き送信装置１０２Ａ2が設置されている。そして、送信装置１０２Ａ1は、レール１０３Ａ1の状態を検出して、検出信号Ｓ１Ａ1を送信している。一方、送信装置１０２Ａ2は、レール１０３Ａ2の状態を検出して、検出信号Ｓ１Ａ2を送信している。この構成により、監視システム１０１は、レール１０３Ａ1とレール１０３Ａ2の状態をそれぞれに監視できる。
【００２３】
この場合、検出信号Ｓ１Ａ1を送信する周波数ｆＡ1と、検出信号Ｓ１Ａ2を送信する周波数ｆＡ2とは異なっていることが好ましい。この構成により、検出信号Ｓ１Ａ2と検出信号Ｓ１Ａ2との混信を抑制できる。
【００２４】
また、センサ付き送信装置１０２Ａ1は、センサ付き送信装置１０２Ａ2に対して、列車１０４Ａの進行方向の斜め前、もしくは斜め後に配置することが好ましい。すなわち、センサ付き送信装置１０２Ａ1とセンサ付き送信装置１０２Ａ2とは、列車１０４Ａの進行方向に対して横一線に並んで配置されていない。この構成によって、センサ付き送信装置１０２Ａ1から検出信号Ｓ１Ａ1を送信するタイミングと、センサ付き送信装置１０２Ａ2から検出信号Ｓ１Ａ2を送信するタイミングとを異ならせることができる。したがって、検出信号Ｓ１Ａ1と検出信号Ｓ１Ａ2との混信を抑制できる。
【００２５】
レール１０３Ａ1は、レール１０３Ａ11と、レール１０３Ａ12を含んでいる。なお、レール１０３Ａ11と、レール１０３Ａ12は、列車１０４Ａの進行方向に向かって一直線に並んで配置されている。この場合、レール１０３Ａ11と、レール１０３Ａ12のそれぞれに各１台ずつの自立型センサ付き送信装置１０２を設置することが好ましい。すなわち、レール１０３Ａ11に自立型センサ付き送信装置１０２Ａ11が、設置されている。一方、レール１０３Ａ12に自立型センサ付き送信装置１０２Ａ12が、設置されている。なお、自立型センサ付き送信装置１０２Ａ11は、自立型センサ付き送信装置１０２Ａ12に対して、列車１０４Ａの進行方向の前方となる位置に配置されている。この構成により、監視システム１０１は、レール１０３Ａ11と、レール１０３Ａ12のそれぞれの状態を監視できる。
【００２６】
なお、監視システム１０１は、レール１０３Ａ11と、レール１０３Ａ12のそれぞれに各１台ずつの自立型センサ付き送信装置１０２を設置する構成に限られず、レール１０３Ａ11とレール１０３Ａ12に対して１台の自立型センサ付き送信装置１０２を設置する構成でも構わない。この場合、自立型センサ付き送信装置１０２の設置数を少なくできる。
【００２７】
あるいは、レール１０３Ａ11や、レール１０３Ａ12のそれぞれに対して、２台以上の自立型センサ付き送信装置１０２を設置しても良い。この場合、監視システム１０１は、さらに精度良くレール１０３Ａ11や、レール１０３Ａ12の状態を監視できる。特にレール１０３Ａ11やレール１０３Ａ12の１本の長さが長い場合（ロングレール）でも、精度良くレール１０３Ａ11や、レール１０３Ａ12の状態を監視できる。
【００２８】
センサ付き送信装置１０２Ａ11を設置した位置を通過した後に、列車１０４Ａによるレール１０３Ａ11の振動は小さくなる。したがって、列車１０４Ａの通過後に検出信号Ｓ１は収束状態となる。すなわち、センサ付き送信装置１０２Ａ11は、列車１０４Ａの通過後に検出信号Ｓ１を列車１０４Ａへと送信している。したがって、受信器５１は、列車１０４Ａにおいて進行方向に対して最後尾の車両に搭載することが好ましい。送信部２６の送信電力を小さくできるので、発電部２２で発電する電力も小さくできる。したがって、発電部２２を小さくできるので、自立型センサ付き送信装置１０２も小さくできる。一般的に、列車１０４Ａは終着駅で折り返し運転している。そこで、受信器５１は、列車１０４Ａの先頭車両にも設置していることが好ましい。そこで、受信器５１は、列車１０４Ａの運転台のある車両に搭載すると良い。
【００２９】
監視対象物１０３は、さらに一対のレール１０３Ｂを含んでもかまわない。この場合、一対のレール１０３Ｂの上を列車１０４Ｂが通過する。なお、列車１０４Ｂ（矢印Ｂ）の進行方向は、列車１０４Ａの進行方向（矢印Ａ）と逆である。たとえば、列車１０４Ａが上りである場合、列車１０４Ｂは下りである。なお、列車１０４Ａと列車１０４Ｂの進行方向は逆に限られず、同じ方向でもかまわない。
【００３０】
一対のレール１０３Ｂにセンサ付き送信装置１０２Ｂが設置されている。一対のレール１０３Ｂは、レール１０３Ｂ1とレール１０３Ｂ2を含んでいる。レール１０３Ｂ1とレール１０３Ｂ2は、平行に配置されている。そして、レール１０３Ｂ1にセンサ付き送信装置１０２Ｂ1が設置され、検出信号Ｓ１Ｂ1を送信している。一方、レール１０３Ｂ2にセンサ付き送信装置１０２Ｂ2が設置され、検出信号Ｓ１Ｂ2を送信している。この場合、検出信号Ｓ１Ｂ1を送信する周波数ｆＢ1と、検出信号Ｓ１Ｂ2を送信する周波数ｆＢ2とは、異なっていることが好ましい。この構成により、検出信号Ｓ１Ｂ1と検出信号Ｓ１Ｂ2との混信を抑制できる。さらに、周波数ｆＢ1と周波数ｆＢ2は、周波数ｆＡ1や周波数ｆＡ2とも異なっていることが好ましい。この構成により、検出信号Ｓ１Ｂ1や検出信号Ｓ１Ｂ2と、検出信号Ｓ１Ａ2あるいは検出信号Ｓ１Ａ2との混信を抑制できる。
【００３１】
また、センサ付き送信装置１０２Ｂ1や、センサ付き送信装置１０２Ｂ2に対して、列車１０４Ａの進行方向の斜め前、もしくは斜め後に配置することが好ましい。すなわち、センサ付き送信装置１０２Ｂ1とセンサ付き送信装置１０２Ｂ2とは、列車１０４Ａの進行方向に対して横一線に並んで配置されていない。この構成によって、センサ付き送信装置１０２Ｂ1から検出信号Ｓ１Ｂ1を送信するタイミングと、センサ付き送信装置１０２Ｂ2から検出信号Ｓ１Ｂ2を送信するタイミングとを異ならせることができる。したがって、検出信号Ｓ１Ｂ1と検出信号Ｓ１Ｂ2との混信を抑制できる。さらに、センサ付き送信装置１０２Ｂ1とセンサ付き送信装置１０２Ｂ2とは、列車１０４Ａの進行方向に対して、センサ付き送信装置１０２Ａ1やセンサ付き送信装置１０２Ａ2と横一線に並んで配置しないことが好ましい。この構成により、検出信号Ｓ１Ｂ1や検出信号Ｓ１Ｂ2と、検出信号Ｓ１Ａ2あるいは検出信号Ｓ１Ａ2との混信を抑制できる。
【００３２】
図３は、自立型センサ付き送信装置１０２のブロック図である。監視システム１０１に用いる自立型センサ付き送信装置１０２について、図３を参照しながら、さらに詳しく説明する。自立型センサ付き送信装置１０２は、さらに筐体２１を含んでいる。発電部２２と、電荷蓄積部２３と、制御部２４と、送信部２６とは、筐体２１内に収納されていることが好ましい。筐体２１は、監視対象物１０３あるいは、監視対象物１０３の振動が伝達する箇所に設置すればよい。なお、監視対象物１０３が図２に示すレール１０３Ａである場合、レール１０３Ａに枕木を含んでも良い。この場合、筐体２１は枕木に設置しても良い。
【００３３】
発電部２２は、圧電素子２２Ａと、弾性体２２Ｂを含んでいる。圧電素子２２Ａは、弾性体２２Ｂに貼り付けられている。そして弾性体２２Ｂが振動することにより、圧電素子２２Ａに撓みを生じる。その結果、圧電素子２２Ａが電荷を発生する。弾性体２２Ｂは、たとえば片持ち梁状の構成にしても良い。この場合、弾性体２２Ｂの根元は、筐体２１に固定されている。一方、弾性体２２Ｂの先端は、自由振動できる。さらに、発電部２２は、錘２２Ｃを含んでいることが好ましい。錘２２Ｃは、弾性体２２Ｂの先端に設けられている。そして、移動体１０４による振動で弾性体２２Ｂの振幅を大きくし、発電部２２での発電量を大きくするために、錘２２Ｃと、弾性体２２Ｂの弾性率と長さや形状を適宜調整する。
【００３４】
圧電素子２２Ａは、交流電流を出力する。一方、制御部２４やセンサ２５や送信部２６は直流電流によって動作する。そこで。発電部２２は、さらに変換器２２Ｄを含むことが好ましい。変換器２２Ｄは、圧電素子２２Ａから出力された交流電流を直流電流へと変換している。そして、変換器２２Ｄの出力は、電荷蓄積部２３と電気的に接続されている。
【００３５】
なお、発電部２２は、圧電素子２２Ａによって発電する構成に限られず、電磁発電による発電でも構わない。電磁発電は、磁石とコイルなどを用いて、電磁誘導の作用によって発電する構成である。この場合も、発電部２２は交流電流を発生するので、発電部２２は、変換器２２Ｄを含むことが好ましい。あるいは、発電部２２は、太陽光発電であっても構わない。この場合、発電部２２は直流電流を出力できる。この場合、変換器２２Ｄは、発電部２２で発電した電圧を制御部２４や送信部２６を駆動するための電圧へと変換することが好ましい。なお、制御部２４や送信部２６が、太陽光発電の電圧そのままで動作可能である場合、変換部２２Ｄを設けなくても構わない。
【００３６】
電荷蓄積部２３は、制御部２４の電源端子に接続されている。電荷蓄積部２３は、たとえばコンデンサを用いることができる。あるいは、電荷蓄積部２３は、リチウム電池などのバッテリーを用いても良い。さらに、電荷蓄積部２３は、送信部２６の電源端子と電気的に接続することが好ましい。そして、制御部２４は、送信部２６を起動あるいは停止している。この構成により、制御部２４の指示に基づいて、送信部２６は起動と検出信号Ｓ１の送信、さらに送信部２６の停止できる。あるいは、電荷蓄積部２３は、制御部２４を介して、送信部２６の電源端子と電気的に接続しても良い。そして、制御部２４の判定結果に応じて、制御部２４は送信部２６の起動と検出信号Ｓ１の送信、さらに送信部２６の停止を制御する。この場合、制御部２４は、電荷蓄積部２３と送信部２６の間にスイッチ（図示せず）を含んでも良い。この場合、制御部２４でスイッチをオンすることによって、送信部２６を起動できる。あるいは、制御部２４でスイッチをオフすることによって、送信部２６の動作を停止できる。
【００３７】
なお、制御部２４は、送信部２６での検出信号Ｓ１の送信の後に、送信部２６の動作を停止することが好ましい。この構成により、発電部２２で発生した電荷を無駄に消費することを抑制できる。
【００３８】
送信部２６は、送信アンテナを含んでも良い。送信部２６は、検出信号Ｓ１を変調している。さらに、送信部２６は、検出信号Ｓ１と搬送波とを混合することにより、周波数を変換している。そして、送信アンテナから、検出信号Ｓ１が送信されている。なお、送信部２６は、制御部２４の指示により、検出信号Ｓ１を送信している。そのために、検出信号Ｓ１は、制御部２４を介して送信部２６へ入力されることが好ましい。この場合、制御部２４は、検出信号Ｓ１を送信部２６へ出力することによって、送信部２６に検出信号Ｓ１を送信する旨の指示を与えている。あるいは、検出信号Ｓ１は、送信部２６へ直接入力しても良い。この場合、制御部２４は、送信部２６に対して検出信号Ｓ１を送信する旨の制御信号を与える。そして、送信部２６は、制御部２４からの制御信号に基いて、検出信号Ｓ１を送信する構成でも良い。
【００３９】
センサ２５は、監視対象物１０３に直接に接触するように設置することが好ましい。そこで、センサ２５は、監視対象物１０３に直接に設置できるように、筐体２１の外部に設けた構成とすることが好ましい。そして、センサ２５は、リード線などによって筐体２１と接続する。この構成により、センサ２５は、監視対象物１０３の状態を精度良く検知できる。
【００４０】
なお、センサ２５は、筐体２１の外に設けた構成に限られず、筐体２１の中に収納した構成でも良い。この場合、筐体２１は、監視対象物１０３に直接に設置することが好ましい。また、センサ２５は、筐体２１と監視対象物１０３との接触する位置に配置することが好ましい。の構成により、センサ２５は、監視対象物１０３の状態を精度良く検知できる。
【００４１】
センサ２５は、温度を検知しても良い。この場合、センサ２５は、たとえば熱電対を用いることができる。この構成により、監視設備において、熱によって図２に示すレール１０３Ａが変形する危険性の有無を監視できる。
【００４２】
センサ２５は、歪みを検知しても良い。この場合、センサ２５は、たとえば歪みゲージを用いることができる。あるいは、センサ２５は、振動を検知しても良い。この場合、センサ２５は、たとえば角速度センサを用いることができる。この構成により、この構成により、監視設備において、監視対象物１０３の変形や固定の不具合などを検出できる。
【００４３】
なおセンサ２５は、上記のうちのひとつのみを検出する構成に限られず、上記の中の２つ以上を検出しても良い。さらに、センサ２５は、監視対象物１０３に対して監視すべき状態を検出できる各種のセンサを含んでも良い。
【００４４】
センサ２５で検出したこれらの検出信号Ｓ１は、移動体１０４の通過時に変動する。たとえば、監視対象物１０３は振動する。また、監視対象物１０３は変形する。さらに、監視対象物１０３の温度は上昇する。そこで、自立型センサ付き送信装置１０２は、検出信号Ｓ１の変動を収束状態であると判定した場合に、検出信号Ｓ１を送信する。したがって、センサ２５で検出した検出信号Ｓ１が、移動体１０４の通過によって変動する場合でも、センサ２５で検出した検出信号Ｓ１に対する振動の影響を小さくできる。したがって、自立型センサ付き送信装置１０２を用いた監視システム１０１は、監視対象物１０３の状態を精度良く監視できる。なお、センサ２５は、移動体１０４の通過時に変動する検出信号Ｓ１を検出する構成に限られず、移動体１０４の通過時の変動が小さい検出信号Ｓ１を検出する構成でも良い。
【００４５】
センサ２５は、位置を検知しても良い。この場合、センサ２５は、たとえばＧＰＳセンサを用いることができる。この構成により、たとえば地震や地崩れなどで、監視対象物１０３の位置が大きくずれたことを検知できる。そして、監視設備において、監視対象物１０３の状態が不安全であると判断した場合、移動体１０４の通行を禁止する判断をすることも可能である。
【００４６】
この場合、移動体１０４の通行が禁止されているので、発電部２２での新たな発電は期待できない。そこで、自立型センサ付き送信装置１０２は、電荷蓄積部２３に蓄積された電荷によって、検出信号Ｓ１を送信すればよい。なお、発電部２２は、地崩れや地震などによる揺れによっても発電できる構成であることが好ましい。
【００４７】
制御部２４は、発電部２２からの電荷の供給によって起動する。制御部２４は、検出信号Ｓ１を収束状態であると判定した場合に、送信部２６へ発電部２２からの電荷を供給して、送信部２６を起動している。すなわち、制御部２４は、検出信号Ｓ１を収束状態であると判定することによって、移動体１０４の通過の完了を判定できる。この構成により、センサ２５は、移動体１０４の通過が完了した後の状態における検出信号Ｓ１を検知できる。したがって、検出信号Ｓ１への振動による影響は小さい。その結果、センサ２５は、精度の良い検出信号Ｓ１を出力できる。
【００４８】
そのために、制御部２４は、センサ２５の検出信号Ｓ１を入力し、入力された検出信号Ｓ１の変動を実際に観察することによって、検出信号Ｓ１の収束状態を判定しても良い。なお、制御部２４は、検出信号Ｓ１の変動を実際に観察する構成に限られず、間接的に検出信号Ｓ１の変動を検知する構成や、検出信号Ｓ１の収束を推定して収束状態を判定する構成でも良い。
【００４９】
制御部２４が、間接的に検出信号Ｓ１の変動を検知する場合、制御部２４において振動を検知しても良い。この場合、制御部２４は、加速度センサを含むことが好ましい。この構成により、制御部２４は、加速度センサの出力によって、監視対象物１０３の振動の振幅を検知できる。あるいは、制御部２４は、圧電素子２２Ａから出力された交流信号の振幅を検知しても良い。圧電素子２２Ａは、振動の振幅に応じた電荷を出力しているので、圧電素子２２Ａの電圧を検知することで、間接的に監視対象物１０３の振動の振幅を検知できる。さらに、制御部２４は、移動体１０４の通過を検知しても良い。この場合、制御部２４は、たとえば赤外線センサや、超音波センサなどを用いることができる。そして、
制御部２４は、移動体１０４の通過の完了を検知したことによって、検出信号Ｓ１を収束状態であると判定しても良い。
【００５０】
そして、制御部２４は、このようにして検知された振動の振幅と、あらかじめ定められた閾値と比較している。そして、検知された振幅が、閾値よりも小さいと判定した場合に、検出信号Ｓ１を収束状態であると判定している。
【００５１】
制御部２４は、時間の経過によって検出信号Ｓ１の収束を推定しても良い。この場合、自立型センサ付き送信装置１０２は、タイマ２４Ｂを含んでいる。そして、制御部２４は、タイマ２４Ｂであらかじめ定められた時間の経過を計測した場合に、検出信号Ｓ１を収束状態であると判定する。タイマ２４Ｂは、タイマ２４Ｂの起動と同時に時間の計測を開始しても良い。この場合、タイマ２４Ｂはタイマ２４Ｂの起動時点から、時間の計測を開始できる。この場合、制御部２４は、センサ２５あるいは検出信号検知器２４Ａの信号によって、移動体１０４の通過の完了を検知した後に、タイマ２４Ｂを起動しても良い。
【００５２】
あるいは、タイマ２４Ｂは、制御部２４の起動と同時に時間の計測を開始しても良い。さらに、タイマ２４Ｂは、制御部２４の指示によって時間の計測を開始しても良い。この場合、制御部２４は、センサ２５の信号によって、移動体１０４の通過の完了を検知した後に、タイマ２４Ｂでの時間の計測を開始させる構成でも良い。
【００５３】
自立型センサ付き送信装置１０２は、データ受信器２７を含むことが好ましい。なお、データ受信器２７は、受信アンテナを含んでも良い。データ受信器２７は電荷蓄積部２３の出力によって起動される。一方、移動体１０４は、データ送信器５２を含むことが好ましい。なお、データ送信器５２は、送信アンテナを含んでも良い。そしてデータ送信器５２は、情報データをデータ受信器２７に対して送信する。そして、データ受信器２７は、制御部２４に指示によって、情報データを受信している。なお、送信部２６で検出信号Ｓ１を送信する周波数は、データ送信器５２で情報データを送信する周波数とは異ならせていることが好ましい。この構成により、検出信号Ｓ１と情報データとの混信の発生を抑制できる。
【００５４】
情報データは、移動体の通過と関連している。情報データは、たとえば、移動体１０４の通過した時刻である。あるいは、情報データは、移動体１０４の固有の識別情報である。移動体１０４が列車１０４Ａである場合、識別情報として始発列車である旨や、終電である旨を示す情報を用いても良い。
【００５５】
制御部２４は、検出信号Ｓ１と一緒に情報データを送信することが好ましい。この場合、制御部２４は、検出信号Ｓ１を情報データと対応させて、一組のデータとして送信部２６へ出力することが好ましい。また、センサ付き送信装置１０２は、固有の識別番号を記憶していることが好ましい。そして、制御部２４は、検出信号Ｓ１一緒に識別番号を送信することが好ましい。この場合、制御部２４は、検出信号Ｓ１を識別番号と対応させて、一組のデータとして送信部２６へ出力することが好ましい。なお、制御部２４は、検出信号Ｓ１と情報データと識別番号とを送信部２６へ送信しても良い。
【００５６】
以上の構成により、監視施設において、センサ付き送信装置１０２で検出信号Ｓ１を検出した時刻を判定できる。したがって、監視設備において、ある時刻以降、自立型センサ付き送信装置１０２からの検出信号Ｓ１を途絶えたことを検知した場合に、センサ付き送信装置１０２が故障した可能性を有することを検知できる。
【００５７】
制御部２４は、メモリ２４Ｃを含むことが好ましい。制御部２４は、検出信号Ｓ１をメモリ２４Ｃへ格納している。そして、メモリ２４Ｃの情報は、電荷蓄積部２３に蓄積された電荷によって、維持できる。なお、制御部２４は、送信部２６での検出信号Ｓ１の送信を終了する前に、検出信号Ｓ１をメモリ２４Ｃへ格納することが好ましい。あるいは、制御部２４は、送信部２６での検出信号Ｓ１の送信を終了した後に、検出信号Ｓ１をメモリ２４Ｃへ格納しても良い。この構成により、メモリ２４Ｃは、検出信号Ｓ１を記憶している。この構成により、検出信号Ｓ１はメモリ２４Ｃに記憶されているので、たとえ自立型センサ付き送信装置１０２と受信器５１との間の通信に障害が発生しても、監視施設で監視対象物１０３を監視できる。したがって、監視システム１０１の冗長性は、優れている。
【００５８】
そして、制御部２４は、検出信号Ｓ１をメモリ２４Ｃへ格納した後で、送信部２６の動作を停止状態とすることが好ましい。これにより、自立型センサ付き送信装置１０２は、スリープ状態となる。この構成により、電荷蓄積部２３が、送信部２６の動作を停止状態とした時点で残った電力を蓄積していることにより、次回に自立型センサ付き送信装置１０２を起動時に、電荷蓄積部２３に蓄積された電力分だけ発電部２２の発電量を少なできる。
【００５９】
さらに制御部２４が、送信部２６の動作を停止状態とした後に、圧電素子２２Ａにより発電された電力で再度起動された場合、メモリ２４Ｃに格納された検出信号Ｓ１を送信部２６へ送信する構成としても良い。すなわち、自立型センサ付き送信装置１０２が、後続の移動体１０４によって、起動したときに、メモリ２４Ｃに記憶した検出信号Ｓ１を後続の移動体１０４へと送信している。この構成により、先に通過した移動体１０４に受信器５１が設置されていなくても、監視施設で監視対象物１０３の状況を監視できる。さらに、先に通過した移動体１０４に搭載された受信器５１が故障していたとしても、監視施設で監視対象物１０３の状況を監視できる。
【００６０】
制御部２４は、さらに電荷蓄積部２３の蓄電量を検知することが好ましい。制御部２４は、電荷蓄積部２３の蓄電量と、あらかじめ定められた閾値とを比較している。そして、制御部２４は、充電量を閾値よりも小さいと判定した場合に、検出信号Ｓ１をメモリ２４Ｃへ格納している。なお、閾値は、送信部２６で検出信号Ｓ１を送信できるだけの十分な電荷量以上の値としておく。さらに、制御部２４は、送信部２６を停止状態としている。この場合、制御部２４は、送信部２６へ電源を供給せず、送信部２６を起動しないようにしても良い。あるいは、制御部２４は、送信部２６へ供給されている電源供給を停止して、送信部２６を起動状態から動作停止状態へとし切り替えても良い。
【００６１】
以上の構成により、制御部２４が、充電量を閾値よりも小さいと判定した場合、送信部２６から検出信号Ｓ１を送信しない。そして、制御部２４は、充電量を閾値以上であると判定した場合に、送信部２６から検出信号Ｓ１を送信する指令を送信部２６へ出力している。したがって、電荷蓄積部２３に十分な充電量が蓄えられていない場合、電荷蓄積部２３の電力を抑制できる。
【００６２】
自立型センサ付き送信装置１０２は、後続の移動体１０４の振動による発電で再度起動された場合に、圧電素子２２Ａの発生する電荷によって、電荷蓄積部２３の蓄電量の不足分を補うことができる。そして、制御部２４で、蓄電量が閾値以上にまで達したと判定された場合に、送信部２６は検出信号Ｓ１を送信する。
【００６３】
自立型センサ付き送信装置１０２は、受信部２８を含むことが好ましい。受信部２８は、他の自立型センサ付き送信装置１０２の送信部２６から送信された検出信号Ｓ１を受信している。この場合、自立型センサ付き送信装置１０２Ａ12は、自立型センサ付き送信装置１０２Ａ11に対して、検出信号Ｓ１を送信する構成であることが好ましい。なお、データ受信器２７が、受信部２８を兼ねた構成としても良い。
【００６４】
この構成により、自立型センサ付き送信装置１０２同士が検出信号Ｓ１を通信できる。すなわち、自立型センサ付き送信装置１０２は、他の自立型センサ付き送信装置１０２へ検出信号Ｓ１を渡して、監視施設へ検出信号Ｓ１を届けることができる。したがって、列車１０４Ａが受信器５１を搭載していないような場合や、列車１０４Ａの受信器５１が故障している場合、さらに列車１０４Ａが終電であるような場合でも、監視施設で監視対象物１０３の状態を監視できる。
【００６５】
この場合、自立型センサ付き送信装置１０２Ａ12は、列車１０４Ａの進行方向の前側に配置された自立型センサ付き送信装置１０２Ａ11へ検出信号Ｓ１を送信することが好ましい。この構成により、自立型センサ付き送信装置１０２Ａ12から検出信号Ｓ１を送信するタイミングで、列車１０４Ａは、自立型センサ付き送信装置１０２Ａ11の上を通過している。すなわち、自立型センサ付き送信装置１０２Ａ11は、発電状態であるので、自立型センサ付き送信装置１０２Ａ11は、自立型センサ付き送信装置１０２Ａ12から送信された検出信号Ｓ１を受信できる。
【００６６】
なお、自立型センサ付き送信装置１０２Ａ11は、自立型センサ付き送信装置１０２Ａ12から送信された検出信号Ｓ１と、自立型センサ付き送信装置１０２Ａ11で検出した検出信号Ｓ１とを列車１０４Ａへと送信する構成としても良い。この構成により、自立型センサ付き送信装置１０２Ａの冗長性はさらに優れている。
【００６７】
また、自立型センサ付き送信装置１０２Ａ11が、自立型センサ付き送信装置１０２Ａ12から検出信号Ｓ１を受信する構成に限られず、センサ付き送信装置１０２Ａ1は、センサ付き送信装置１０２Ａ2から検出信号Ｓ１を受信しても良い。さらに、自立型センサ付き送信装置１０２Ａは、センサ付き送信装置１０２Ｂから検出信号Ｓ１を受信しても良い。
【００６８】
図４は、他の例の監視システム２０１のブロック図である。なお、監視システム２０１は、図１に示す監視システム１０１の自立型センサ付き送信装置１０２に代えて、自立型センサ付き送信装置２０２を含んでいる。自立型センサ付き送信装置２０２におけるセンサ２５は、センサ２５Ａ1とセンサ２５Ａ2を含んでいる。そして、センサ２５Ａは、レール１０３Ａ1に設置されて、レール１０３Ａ1の状態を検出している。一方、センサ２５Ａ2は、レール１０３Ａ1に設置されて、レール１０３Ａ2の状態を検出している。そして、センサ２５Ａ1とセンサ２５Ａ2の出力は、図１に示す送信部２６や制御部２４へと供給されている。その結果、図１に示す送信部２６は、センサ２５Ａ1とセンサ２５Ａ2で検出された信号を送信している。また、センサ２５は、センサ２５Ａとセンサ２５Ｂを含んでも良い。この場合、センサ２５Ｂは、レール１０３Ｂに設置されて、レール１０３Ｂの状態を検出できる。
【００６９】
なお、センサ２５は、センサ２５Ａ11とセンサ２５Ａ12を含んでも良い。この場合、センサ２５Ａ11は、レール１０３Ａ11に設置されて、レール１０３Ａ11の状態を検出できる。一方、センサ２５Ａ12は、レール１０３Ａ12に設置されて、レール１０３Ａ12の状態を検出できる。また、センサ２５は２個のセンサを含む構成に限られず、３個以上のセンサを含んでも良い。これらの構成により、図１に示す制御部２４や送信部２６の入った筐体２１を設置する箇所を少なくできる。したがって、自立型センサ付き送信装置２０２を設置する工数を削減できるので、監視システム２０１を設置する工期を短くできる。
【００７０】
図５は、さらに他の例の監視システム３０１のブロック図である。なお、監視システム３０１は、図１に示す監視システム１０１の自立型センサ付き送信装置１０２に代えて、自立型センサ付き送信装置３０２を含んでいる。自立型センサ付き送信装置３０２の発電部２２は、発電部３２２Ａと発電部３２２Ｂを含んでいる。この構成により、発電部２２での発電量を大きくできる。したがって、自立型センサ付き送信装置３０２は、より多くの電力を利用できる。なお、発電部２２は、２つの発電部を含む構成に限られず、３つ以上の発電部を含んでも良い。
【００７１】
発電部３２２Ａと発電部３２２Ｂとは、レール１０３Ａ1に設置することが好ましい。そして、発電部３２２Ａは、発電部３２２Ｂに対して、レール１０３Ａ1に対して列車１０４Ａの進行方向に並んで設置する。この場合、列車１０４Ａは、発電部３２２Ａの上を通った後に発電部３２２Ｂの上を通過する。したがって、発電部３２２Ａと発電部３２２Ｂとの発電するタイミングが変わる。その結果、発電部２２は、さらに長い時間発電できる。また、発電部３２２Ａは、レール１０３Ａ11に設置し、発電部３２２Ｂは、レール１０３Ａ12に設置しても良い。
【００７２】
さらにこの場合、発電部３２２Ａの出力は図３に示す制御部２４へ供給し、発電部３２２Ｂの出力は図３に示す送信部２６へ供給する構成としても良い。この構成より、図３に示す制御部２４は、送信部２６よりも早く起動できる。
【００７３】
あるいは、発電部３２２Ａをレール１０３Ａ1に設置し、発電部３２２Ｂをレール１０３Ａ2に設置しても良い。なおこの場合、発電部３２２Ａと発電部３２２Ｂとは、図２に示す列車１０４Ａの進行方向に対して横一線に並べて配置することが好ましい。この構成により、発電部３２２Ａと発電部３２２Ｂとは、同時に発電する。したがって、発電部２２での発電量を大きくできる。また、発電部３２２Ａはレール１０３Ａに設置し、発電部３２２Ｂをレール１０３Ｂに設置しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明にかかる自立型センサ付き送信装置は、上を移動体が通過する監視対象物の状態を優れた精度で検知できるという効果を有し、監視対象物の状態を離れた場所で監視する監視システム等に用いると有用である。
【符号の説明】
【００７５】
２１  筐体
２２  発電部
２２Ａ  圧電素子
２２Ｂ  弾性体
２２Ｃ  錘
２２Ｄ  変換器
２３  電荷蓄積部
２４  制御部
２４Ｂ  タイマ
２４Ｃ  メモリ
２５  センサ
２５Ａ  センサ
２５Ｂ  センサ
２６  送信部
２７  データ受信器
２８  受信部
５１  受信器
５２  データ送信器
１０１  監視システム
１０２  自立型センサ付き送信装置
１０２Ａ  自立型センサ付き送信装置
１０３  監視対象物
１０３Ａ  レール
１０３Ｂ  レール
１０４  移動体
１０４Ａ  列車
１０４Ｂ  列車
２０１  監視システム
２０２  自立型センサ付き送信装置
３０１  監視システム
３０２  自立型センサ付き送信装置
３２２Ａ  発電部
３２２Ｂ  発電部
【図１】
0006476413.tif 000002
【図２】
0006476413.tif 000003
【図３】
0006476413.tif 000004
【図４】
0006476413.tif 000005
【図５】
0006476413.tif 000006