(57)【要約】【課題】観測局に設けたセンサのデータを、そのデータの状態や他の観測局の状況等に応じて適切な間隔で基地局に伝送し、かつ観測局の回路規模をできるだけ小さくし且つ消費電力量を低減するセンサデータ伝送システムを提供する。【解決手段】観測局は、観測されたセンサデータを、送信条件設定信号に基づいて設定されたデータ送信条件で、通信手段を介して基地局に送信する。基地局は、観測局から送信されたセンサデータを分析し、その分析結果に基づいてデータ送信条件を変更する必要がある場合に、観測局の送信条件設定信号を、通信手段を介して観測局に送信する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの観測局に設けたセンサのセンサデータを通信手段を介して基地局に送信するセンサデータ伝送システムであって、
前記観測局は、観測されたセンサデータを、送信条件設定信号に基づいて設定されたデータ送信条件で、前記通信手段を介して前記基地局に送信し、
前記基地局は、前記観測局から送信されたセンサデータを分析し、その分析結果に基づいて前記データ送信条件を変更する場合に、前記観測局の前記送信条件設定信号を、前記通信手段を介して前記観測局に送信することを特徴とするセンサデータ伝送システム。
【請求項２】
前記データ送信条件は、データ送信時間間隔であることを特徴とする請求項１記載のセンサデータ伝送システム。
【請求項３】
前記観測局は、電源部と、前記センサと、前記電源部からの電力により駆動され、前記センサからのセンサデータを取り込むとともに、前記基地局へ前記センサデータを前記データ送信条件に従って送信し、且つ前記基地局から前記送信条件設定信号を受信する制御部とを、備えることを特徴とする、請求項１、２記載のセンサデータ伝送システム。
【請求項４】
電源部と、前記電源部からの電力により駆動され、センサからのセンサデータを取り込むとともに、通信手段を介して外部へ前記センサデータをデータ送信条件に従って送信し、且つ外部から前記通信手段を介して前記データ送信条件を設定するための送信条件設定信号を受信する制御部と、を備えることを特徴とする、観測局装置。
【請求項５】
前記データ送信条件は、データ送信時間間隔であることを特徴とする、請求項４記載の観測局装置。
【請求項６】
前記制御部は、  前記電源部からの電力が常時供給され、設定されている前記データ送信条件を満たしたとき及び前記送信条件設定信号の少なくとも１部を受信したときにスイッチオン動作指令信号を出力する省電力制御部と、
前記スイッチオン動作指令信号が出力された際に前記電源部からの電力が供給され、前記センサデータを収集するデータ収集部と、
前記スイッチオン動作指令信号が出力された際に前記電源部からの電力が供給され、前記データ収集部で収集された前記センサデータの外部への送信を制御する主制御部と、
外部からの前記送信条件設定信号を受信する受信回路、前記主制御部の制御の元に外部へ前記センサデータを送信する送信回路を持ち、前記受信回路の少なくとも１部には前記電源部からの電力が常時供給される伝送制御部と、を有することを特徴とする、請求項４、５記載の観測局装置。
【請求項７】
前記主制御部は、前記受信回路からの前記送信条件設定信号を受信し、該送信条件設定信号を保持するとともに、前記省電力制御部に前記送信条件設定信号に基づいた前記データ送信条件を設定することを特徴とする、請求項６記載の観測局装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、観測局に設けたセンサのデータを基地局に収集し、基地局で集中管理を行うためのセンサデータ伝送システム及びそのための観測局装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、河川の水量や水質等の広範囲の地域に亘るデータを、各地域に設けた観測局のセンサで検出し、それらのデータを基地局で収集し、集中的にデータを管理して、広範囲の地域でのデータの把握と対応策をとることが行われている。
【０００３】
このためには、各観測局からのセンサデータを基地局に伝送する必要がある。そのデータ伝送を一定のサンプリング周期で行う場合には、そのサンプリング周期はデータ変動時に必要とされる周期に設定されるから、データの変動がない或いは少ないときにも、そのサンプリング周期で伝送することになる。データ変動の少ない期間の送信データはその価値が少ない無駄なデータであり、観測局の数が多くなるに連れて伝送コストなどの面で問題となる。
【０００４】
特許文献１では、基地局の設置場所から離れた遠隔地に配置される分析計による長時間の測定値の変化を記録する観測局において、所定時間ごとに採取した測定値を記憶部に記憶する。そして、記憶した各測定値をその変化率に応じて間引いて、間引いた後の測定値を測定値データとしてデータ通信によって基地局に送信するようにして、サンプリングした測定値データを効率よくコンパクトに出力することが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２０６１０５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の特許文献１のデータ管理方法では、データ送信間隔等の変更がそれぞれの観測局で行われるため、その変更に関わる閾値や送信間隔の設定などの条件変更が当該観測装置に依存してしまい、その拡張性や融通性が制限されてしまう。
【０００７】
また、データ送信条件の判断を観測局で行うから、その判断を行うための回路装置を必要とし、観測局の回路規模が大きくなるし、さらに、常時大きな電力を必要とするから、電力消費量が大きくなる。したがって、省電力システムには適さない。
【０００８】
特に、観測局は、遠隔地や環境条件が悪い場所など外部から電力供給を行うことが困難な場所に設置され、電源としてバッテリーや、太陽電池システムが用いられることが多いから、電力消費量が大きいことは重要な問題である。
【０００９】
そこで、本発明は、観測局に設けたセンサのデータを、そのデータの状態や他の観測局の状況等に応じて適切な間隔で基地局に伝送するとともに、観測局の回路規模をできるだけ小さくし且つ消費電力量を低減することができる、センサデータ伝送システム及びそのための観測局装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１のセンサデータ伝送システムは、少なくとも１つの観測局に設けたセンサのセンサデータを通信手段を介して基地局に送信するセンサデータ伝送システムであって、
前記観測局は、観測されたセンサデータを、送信条件設定信号に基づいて設定されたデータ送信条件で、前記通信手段を介して前記基地局に送信し、
前記基地局は、前記観測局から送信されたセンサデータを分析し、その分析結果に基づいて前記データ送信条件を変更する場合に、前記観測局の前記送信条件設定信号を、前記通信手段を介して前記観測局に送信することを特徴とする。
【００１１】
請求項２のセンサデータ伝送システムは、請求項１のセンサデータ伝送システムにおいて、前記データ送信条件は、データ送信時間間隔であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３のセンサデータ伝送システムは、請求項１、２のセンサデータ伝送システムにおいて、前記観測局は、電源部と、前記センサと、前記電源部からの電力により駆動され、前記センサからのセンサデータを取り込むとともに、前記基地局へ前記センサデータを前記データ送信条件に従って送信し、且つ前記基地局から前記送信条件設定信号を受信する制御部とを、備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の観測局装置は、電源部と、前記電源部からの電力により駆動され、センサからのセンサデータを取り込むとともに、通信手段を介して外部へ前記センサデータをデータ送信条件に従って送信し、且つ外部から前記通信手段を介して前記データ送信条件を設定するための送信条件設定信号を受信する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の観測局装置は、請求項４の観測局装置において、前記データ送信条件は、データ送信時間間隔であることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の観測局装置は、請求項４、５の観測局装置において、前記制御部は、  前記電源部からの電力が常時供給され、設定されている前記データ送信条件を満たしたとき及び前記送信条件設定信号の少なくとも１部を受信したときにスイッチオン動作指令信号を出力する省電力制御部と、
前記スイッチオン動作指令信号が出力された際に前記電源部からの電力が供給され、前記センサデータを収集するデータ収集部と、
前記スイッチオン動作指令信号が出力された際に前記電源部からの電力が供給され、前記データ収集部で収集された前記センサデータの外部への送信を制御する主制御部と、
外部からの前記送信条件設定信号を受信する受信回路、前記主制御部の制御の元に外部へ前記センサデータを送信する送信回路を持ち、前記受信回路の少なくとも１部には前記電源部からの電力が常時供給される伝送制御部と、を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項７の観測局装置は、請求項６の観測局装置において、前記主制御部は、前記受信回路からの前記送信条件設定信号を受信し、該送信条件設定信号を保持するとともに、前記省電力制御部に前記送信条件設定信号に基づいた前記データ送信条件を設定することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のセンサデータ伝送システム及びその観測局装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明によるセンサデータ伝送システムの構成を示す図であり、図２は各観測局の制御部の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１において、複数の観測局１０Ａ〜１０Ｎが広い範囲に設置されている。各観測局１０Ａ〜１０Ｎは、同様の構成であっても良く、またセンサなどが異なるものであっても良い。
【００２０】
観測局１０Ａ（以下、代表して観測局１０とする）についてみると、制御部１１は、その観測局の制御を司るものであり、センサＩ／Ｆ１２を介してセンサ１３（１３−１〜１３−３）からのセンサデータを取り込む。
【００２１】
センサ１３は、各種の端末装置に設けられるが、例示すると、ブイや船舶などでの海中遠隔監視装置として用いられる場合には、ＧＰＳ（位置、高度、速度、方位）、塩分濃度、酸素濃度、温度などがセンサデータとなり、下水道遠隔監視装置として用いられる場合には、流量、温度、水位、堆積土量などがセンサデータとなる。また、車両などへの車載装置として用いられる場合には、ＧＰＳ、速度センサ、方位センサなどのデータがセンサデータとなる。
【００２２】
なお、観測局１０に設ける観測局装置はセンサ１３を含めて構成してもよいし、また、センサ１３は観測局装置の外部要素として別に設けてもよい。
【００２３】
制御部１１は、アンテナ１４を介して、外部（即ち、基地局）にセンサデータを送信したり、基地局からその観測局に送られてくる所要の信号を受信する。
【００２４】
バッテリー１５は、制御部１１に動作用の電源電力を供給するものであり、太陽電池１６により充電されるように構成されている。観測局は、遠隔地や環境条件が悪い場所に設置されることが多く、電源にバッテリー１５や太陽電池１６が使用されるから、その容量や電力安定供給の問題があり、観測局の電力消費量は少なくすることが要求される。
【００２５】
ＤｏＰａ網（登録商標）２０は、複数の観測局１０Ａ〜１０Ｎと基地局との間でデータ伝送を行うための無線パケット通信技術を用いた通信網である。このＤｏＰａ網２０は、各種のセンサのセンサデータを伝送するのに適している。しかし、このＤｏＰａ網２０は単なる１例であり、複数の観測局１０Ａ〜１０Ｎと基地局との間の通信網あるいは通信手段として、携帯電話や衛星電話によるパケット通信、ＰＨＳによるデータ通信など他の種々の形式のものが利用できる。
【００２６】
基地局３０は、ＤｏＰａ網２０を介して複数の観測局１０Ａ〜１０Ｎからのセンサデータを受け取り、また複数の観測局１０Ａ〜１０Ｎへ観測動作に必要な各種の制御信号を送出する。また、基地局３０は、複数の観測局１０Ａ〜１０Ｎからのセンサデータを収集し分析し、その分析の結果、管理者に通知する必要が生じた場合に、インターネット４０を経由して管理者の駐在する監視装置５０に異常の発生した観測局、異常の内容などを通知する。監視装置５０は管理者の所持する携帯電話でもよい。
【００２７】
この基地局３０の構成は、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）３１に接続された管理用コンピュータ３２、ＬＡＮ３１をＤｏＰａ網２０に接続するためのルータ３３、コンピュータ３２で収集され分析されたセンサデータの処理結果を印刷するためのプリンタ３５、コンピュータ３２でのセンサデータの処理結果を監視装置５０に通知するためにインターネット４０に接続するためのターミナルアダプタ３４などから構成されている。
【００２８】
コンピュータ３２では、各観測局１０Ａ〜１０Ｎから送られてきたセンサデータを収集し分析して、そのセンサデータの大きさや変化率、変化方向などを処理する。そして、その処理結果をプリンタ３５に印刷したり、グラフ化してＷｅｂ配信したり、また非常時、緊急時などのアラーム発生時のメール配信を行ったりする。
【００２９】
さらに、コンピュータ３２では、センサデータやその処理結果に応じて、各観測局１０Ａ〜１０Ｎに設定されているデータ送信条件を、監視対象に最適な数値に変更する。
【００３０】
例えば、観測局１０のセンサ１３が水位や温度を検知する場合には、水位または温度が異常値に近づいたときはセンサデータ送信間隔を短くし、安全な値の時は長くする。あるいは、速度センサの場合には、速度に応じてデータ送信間隔を変更するようにし、高速度の時は短くし、低速度の時には長くする。また、２次元データである位置データの場合には、ある一定の領域（例えば、市街地など）内ではデータ間隔を短くし、その領域を脱出すると長くする。なお、データ送信条件の変更を判断するためのセンサデータは、そのデータ間隔ごとにしか得られないから、その監視対象のデータの変化予測値に応じてデータ送信間隔の上限値を定めることがよい。
【００３１】
このように、観測局１０の状況を、観測局１０からのセンサデータにより基地局３０において認識する。基地局３０では認識された各観測局１０の状況を総合的に判断して、それぞれの観測局１０ごとに最適なデータ送信条件を決定し、各観測局１０へその最適なデータ送信条件を設定するための送信条件設定信号を送信する。
【００３２】
観測局１０の制御部１１の構成が図２に示されている。図２において、制御部１１は、省電力制御部１１０と、主制御部１２０と、データ収集部１３０と、伝送制御部１４０と、電源スイッチ１５０を備えている。
【００３３】
省電力制御部１１０は、バッテリー１５からの電力が常時供給され、主制御部１２０からの制御に基づいて、センサデータのデータ送信条件が設定されている。このデータ送信条件として、データ送信間隔やデータ圧縮率など送信すべきデータ量を決定するための種々の条件を設定することができるが、この実施の形態では、データ送信条件がデータ送信間隔である場合について説明する。
【００３４】
省電力制御部１１０には、データ送信間隔を計時する計時手段が設けられており、制御部１１から基地局３０へセンサデータが送信された時点から設定されているデータ送信間隔の時間を計時し、その間隔を計時したときに電源スイッチ１５０をオン状態にするためのスイッチオン動作指令信号を出力する。また、省電力制御部１１０は、基地局３０からの送信条件設定信号あるいはその一部を伝送制御部１４０が受信したときにも、スイッチオン動作指令信号を出力する。
【００３５】
電源スイッチ１５０は、スイッチオン動作指令信号によりオンされる。これにより、バッテリー１５から、主制御部１２０、データ収集部１３０およびセンサＩ／Ｆ１２に動作電源が供給され、また、伝送制御部１４０の送信回路部分にも動作電源が供給される。なお、伝送制御部１４０の受信回路部分には、常に動作電源が供給され受信待ち受け状態にある。
【００３６】
データ収集部１３０は、センサＩ／Ｆ１２を介してセンサ１３のセンサデータを収集する。
【００３７】
主制御部１２０は、データ収集部１３０で収集されたセンサデータを基地局３０へ送信するように伝送制御部１４０を制御する。また、主制御部１２０は、基地局３０からの送信条件設定信号を受信したときに、その送信条件設定信号に基づいて省電力制御部１１０にデータ送信条件を設定する。
【００３８】
伝送制御部１４０は、基地局３０からの送信条件設定信号を受信する受信回路部分と、主制御部１２０の制御の元に基地局３０へセンサデータを送信する送信回路部分とを持っており、受信回路部分の少なくとも１部には基地局３０から送られてくる送信条件設定信号あるいはその一部を検出して、省電力制御部１１０からスイッチオン動作指令信号を出力させるために、バッテリー１５からの電力が常時供給される。
【００３９】
以上のように構成されるセンサデータ伝送システムの動作を、図３の観測局１０のフローチャート、および図４の基地局３０のフローチャートをも参照して、説明する。
【００４０】
図３において、観測局１０のフローが開始されると、ステップＳ１０１でセンサデータの送信タイミングになったかどうかを判定する。この送信タイミングは、省電力制御部１１０での計時手段によりデータ送信間隔時間が計時されたときに、そのタイミングになったと判定される。まだ、送信タイミングに至っていないときには、ステップＳ１０５に進む。
【００４１】
ステップＳ１０５では、データ送信条件を変更すべき送信条件設定信号（送信条件データ）が基地局３０から送られてきたか否かを判定する。送信条件設定信号が送られてくると、伝送制御部１４０の受信回路で受信される。送信条件設定信号が送られていないときには、ステップＳ１０８に進んで、スリープ状態、即ち電源スイッチ１５０がオフされている省電力状態にして、あるいはスリープ状態を保ったまま、ステップＳ１０１に戻る。
【００４２】
従って、送信タイミングでもなく、送信条件設定信号が送られてもいない場合には、観測局１０は省電力動作のまま待機している。
【００４３】
ステップＳ１０１で、送信タイミングになったと判定されると、ウエイク状態、即ち通常電力動作になる。このときには、電源スイッチ１５０がオンされて、観測局１０のすべての構成部分に電力が供給されて動作可能状態になる。
【００４４】
センサ１３で検知されたセンサデータが、センサＩ／Ｆ１２を介してデータ収集部１３０に供給され収集される。この収集されたセンサデータが主制御部１２０の制御の元に伝送制御部１４０の送信回路からアンテナ１４で電波として送信される（ステップＳ１０４）。
【００４５】
このステップＳ１０４のデータ送信後、ステップＳ１０５で送信条件データが基地局３０から送られていないときには、ステップＳ１０８で再び電源スイッチ１５０がオフされ、観測局はスリープ状態に入る。
【００４６】
一方、図４を参照して、基地局３０では、基地局動作が開始されると、ステップＳ２０１で観測局１０からのセンサデータの受信を監視する。センサデータを受信すると、ステップＳ２０２に進み、受信したセンサデータをコンピュータ３２で分析する。
【００４７】
ステップＳ２０３で、センサデータの分析結果を、関連部署に配信したり、印刷その他の処理を行う。
【００４８】
そして、ステップＳ２０４で、センサデータの分析結果に基づいて各観測局１０Ａ〜１０Ｎからのセンサデータの送信条件を変更する必要があるかどうかを判定する。送信条件を変更する必要がないときには、ステップＳ２０１に戻る。
【００４９】
しかし、ステップＳ２０４で、ある観測局１０のセンサデータ送信条件を変更する必要があると判定されたときには、ステップＳ２０５に進み、その観測局１０にデータ送信条件を設定するための所定の送信条件設定信号を送信する。そして、ステップＳ２０１に戻る。
【００５０】
再び、図３を参照して、基地局３０から送信条件設定信号が送信されると、伝送制御部１４０の常に電力が供給されている受信回路でその送信条件設定信号の少なくとも１部を受信する（ステップＳ１０５）。その受信回路は、省電力制御部１１０にその受信を通知し、電源スイッチ１５０をオンする。これにより、主制御部１２０を始めとして、観測局１０のすべての構成要素部分に動作電力が供給され、通常電力動作状態になる（ステップＳ１０６）。
【００５１】
受信された送信条件設定信号は主制御部１２０の制御の元に省電力制御部１１０に供給されて、データ送信条件がそれまでの旧データ送信条件から新データ送信条件に更新される。これ以後は新データ送信条件に従って、センサデータが観測局１０から基地局３０に送信される。
【００５２】
ステップＳ１０７のデータ送信条件変更後は、ステップＳ１０８に進んで再び電源スイッチ１５０をオフしてスリープ状態に入る。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、観測局の状況を、観測局からのセンサデータにより基地局において認識し、基地局では認識された各観測局の状況を総合的に判断して、それぞれの観測局ごとに最適なデータ送信条件を決定し、各観測局へ送信する。従って、各観測局は、センサの種類などに関係なく、単にセンサデータを収集し、決められた条件（例、時間間隔）でデータ送信を行うだけの単純な機能のものでよい。また、種々なアプリケーションへの変更や増加は基地局により行われるから、アプリケーションの拡張性を広げることができる。
【００５４】
また、各観測局では、データ送信条件の判断を行う必要がなく、データ送信時や、送信条件変更時にのみ通常電力動作とし、他の多くの時間は限られた回路部への給電のみでよいから、著しく省電力化がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるセンサデータ伝送システムの構成を示す図。
【図２】各観測局の制御部の構成を示すブロック図。
【図３】観測局のフローチャート。
【図４】基地局のフローチャート。
【符号の説明】
１０  観測局
１１  制御部
１２  センサＩ／Ｆ
１３  センサ
１４  アンテナ
１５  バッテリー
１６  太陽電池
２０  ＤｏＰａ網
３０  基地局
３１  ＬＡＮ
３２  コンピュータ
３３  ルータ
３４  ターミナルアダプタ
３５  プリンタ
４０  インターネット
５０  監視装置
１１０  省電力制御部
１２０  主制御部
１３０  データ収集部
１４０  伝送制御部
１５０  電源スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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