(57)【要約】【課題】  センサデバイスの測定値を基地局へ送信し、測定値の校正、及び変換した物理量の補正を行い、高い精度の環境情報を得ることが可能な無線センサシステムを提供する。【解決手段】  複数の地点の設けられ、センサデバイスにより周囲の環境情報に対応する測定値を取得して送信する無線センサと、基地局に設けられ、無線センサからの測定値を受信し、環境情報を演算し、収集するデータ収集端末とからなる無線センサシステムであり、無線センサが、環境情報をセンサデバイスの物理特性に基づいて測定するセンサと、測定値を無線により送信する無線送受信部とを有し、データ収集端末が、無線センサ毎に、登録された無線センサのセンサデバイスの物理特性、及び測定値から環境情報への変換する変換情報を記憶する変換情報記憶部と、無線センサに対応する物理特性及び変換情報により、測定値を環境情報へ変換する演算を行う変換部とを有する。【選択図】    図１
2005085193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の地点に設けられ、センサデバイスにより周囲の環境情報に対応する測定値を取得して送信する無線センサと、基地局に設けられ、該無線センサからの測定値を受信し、この測定値から環境情報を演算し、前記地点の環境情報を収集するデータ収集端末とからなる無線センサシステムであり、
前記無線センサが、
周囲の環境情報をセンサデバイスの物理特性に基づいた測定値として出力するセンサと、
前記測定値と、識別データとからなる測定データを無線により送信する無線送信部と
を有し、
前記データ収集端末が、
前記無線センサ毎に、登録された無線センサのセンサデバイスの測定値から環境情報への変換のための変換情報を記憶する変換情報記憶部と、
前記識別データから無線センサを判定し、該無線センサに対応する該物理特性及び変換情報により、前記測定値を環境情報へ変換する演算を行う変換部と
を有する
ことを特徴とする無線センサシステム。
【請求項２】
前記無線センサが記憶部を有しており、前記センサデバイスの物理特性及び変換情報が記憶されており、前記データ収集端末に対する登録処理において、該無線端末が前記物理特性及び変換情報を前記データ収集端末に送信し、該データ収集端末が物理特性及び変換情報を変換情報記憶部に、無線センサの識別番号対応して記憶させることを特徴とする請求項１記載の無線センサシステム。
【請求項３】
前記変換情報が物理特性の初期偏差と、物理特性の補正情報とを含んでいることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線センサシステム。
【請求項４】
前記無線センサが使用するセンサデバイスに対して、統計的に求められた物理特性の経年変化データとして校正係数が記憶されており、登録時に、校正を行う周期と、校正係数とを前記データ収集端末へ送信することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線センサシステム。
【請求項５】
前記無線センサが駆動電力を供給する電池の出力電圧を一定周期で測定し、該出力電圧が所定の電圧値以下となると、電池交換を要求する要求信号を前記データ収集端末へ送信することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の無線センサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサが無線通信機により、設置周囲の環境情報を通知し、複数のセンサからの環境情報を基地局が収集する無線センサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の無線センサは、測定対象の環境情報、例えば温度を測定する場合には、センサデバイスが測定する抵抗値（センサ測定値）から温度を計算して、計算結果として温度（環境情報）を基地局に送信している（特許文献１参照）。
このため、従来の無線センサは、個別のセンサデバイスにおいて、環境情報（例えば、温度）の補正を行った後に基地局に送信しているため、測定精度が高い環境情報の数値を得ることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平０２−１３８８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例にあっては、無線センサ内において、センサの測定値である物理量（抵抗値、電圧値、電流値、圧力値、周波数値など）を環境情報（温度，湿度、積雪、各種ガス濃度など）に変換するため、変換のための演算処理が多くなり、消費電力の消費量が多くなるという問題がある。
また、この従来例にあっては、センサの測定値である物理量を環境情報の数値に変換するための、演算処理のため無線センサの構成が複雑となり、高価なものとなる。
【０００５】
また、上記問題に対応させるため、センサデバイスの測定した測定値をそのまま基地局に送信し、基地局において、この測定値である物理量を環境情報に変換する演算を行うこととし、センサデバイスの処理負荷は削減されて、センサデバイスの構成も簡易となる。
一方、この方式においては、そのセンサデバイス固有、すなわち特定のセンサデバイスに対応した演算処理の機能しかないため、固有のセンサシステムとなり、他の種類のセンサデバイスに置き換えたり、複数の種類のセンサデバイスでのシステム構成が困難であるという欠点がある。
【０００６】
また、上記方式のセンサシステムは、測定値である物理量を環境情報へ変換する演算において、ルックアップテーブル方式を用いる場合、一様な変換テーブルを用いていることとなるため、複数の種類のセンサデバイスにより、システム構成を作成することは困難である。
また、上記方式のセンサシステムは、センサの測定値そのものである物理量（センサの測定する生データ）を環境情報の数値へ変換するのみであり、測定値の校正、及び変換した環境情報の補正が行えず、個別のセンサデバイスの経年変化に対応できない。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、センサデバイスの測定値を基地局へ送信して、この測定値の校正、及び変換した物理量の補正を行い、高い精度の環境情報を得ることが可能な無線センサシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の無線センサシステムは、複数の地点に設けられ、センサデバイスにより周囲の環境情報に対応する測定値を取得して送信する無線センサと、基地局に設けられ、該無線センサからの測定値を受信し、この測定値から環境情報を演算し、前記地点の環境情報を収集するデータ収集端末とからなる無線センサシステムであり、前記無線センサが、周囲の環境情報をセンサデバイスの物理特性に基づいた測定値として出力するセンサと、前記測定値と、識別データとからなる測定データを無線により送信する無線送信部（無線送受信部２、無線送信部２Ｂ）とを有し、前記データ収集端末が、前記無線センサ毎に、登録された無線センサのセンサデバイスの測定値から環境情報への変換のための変換情報を記憶する変換情報記憶部と、前記識別データから無線センサを判定し、該無線センサに対応する該物理特性及び変換情報により、前記測定値を環境情報へ変換する演算を行う変換部とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の無線センサシステムは、前記無線センサが記憶部を有しており、前記センサデバイスの物理特性及び変換情報が記憶されており、前記データ収集端末に対する登録処理において、該無線端末が前記物理特性及び変換情報を前記データ収集端末に送信し、該データ収集端末が物理特性及び変換情報を変換情報記憶部に、無線センサの識別番号対応して記憶させることを特徴とする。
【００１０】
本発明の無線センサシステムは、前記変換情報が物理特性の初期偏差と、物理特性の補正情報とを含んでいることを特徴とする。
【００１１】
本発明の無線センサシステムは、前記無線センサが使用するセンサデバイスに対して、統計的に求められた物理特性の経年変化データとして校正係数が記憶されており、登録時に、校正を行う周期と、校正係数とを前記データ収集端末へ送信することを特徴とする。
【００１２】
本発明の無線センサシステムは、前記無線センサが駆動電力を供給する電池の出力電圧を一定周期で測定し、該出力電圧が所定の電圧値以下となると、電池交換を要求する要求信号を前記データ収集端末へ送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明の無線センサシステムによれば、環境情報を測定する地点に設置される測定無線センサにおいて、センサデバイスの測定する測定値である物理量から、環境情報の数値を演算することがないため、無線センサの構成を簡易にし、汎用化させることができるため、量産効果が期待でき、製造原価を削減させるという効果が得られる。
また、本発明の無線センサシステムによれば、データ収集端末が無線センサから送信される測定値から環境情報を演算するため、複数の環境情報の種類に対応することが可能となり、多様なセンサデバイスに対応するシステムを構築することができ、複数の種類の環境情報から、測定する地点の環境解析の精度を向上することが可能となる。
【００１４】
さらに、本発明の無線センサシステムによれば、登録時に、無線センサの識別番号に対応して、この無線センサにおけるセンサデバイスの物理特性及び変換情報とを、変換情報記憶部に登録し、この変換情報部に記憶された情報に基づいて、測定値から環境情報を演算するため、システムに対する無線センサの追加を容易に行うことができる。
加えて、本発明の無線センサシステムによれば、所定の周期毎に測定値を構成する構成係数が、登録時に変換情報記憶部に登録されており、この構成係数により測定値の校正が行え、かつ補正情報も記憶されているため、変換した環境情報の数値の補正を容易に行うことができ、高い精度の環境情報を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態による無線センサシステムを図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成例を示すブロック図である。この図において、無線センサ１は、複数の地点に設けられ、測定した測定値を識別番号とともに、測定データとして無線により送信する無線送受信部２、温度，湿度，音量，各種ガス濃度等の環境情報に対応した物理量を測定値として測定するセンサデバイス３、センサデバイス３の種類，物理特性，初期値偏差，物理特性の補正情報等の変換情報及び無線センサの識別番号を記憶する記憶部４を有している。ここで、センサデバイス３が測定値として物理量である抵抗値（例えば、サーミスタ）を利用して温度測定を行うものであるとすると、センサデバイス３は環境情報としての温度変化を、センサの温度特性において、この温度に対応して変化する抵抗値から、環境情報としての温度を演算することとなる。
【００１６】
このため、センサデバイス３の種類が抵抗値となり、物理特性が温度と抵抗値との関係を示す一般式（抵抗値と温度との関係を示すルックアップテーブルでもよい、この場合、抵抗値に対応した温度を読み出す）であり、初期値偏差が例えば２５℃における上記一般式との偏差（ずれ）であり、物理特性の補正情報がこの一般式で求められる所定の温度の数値に対する補正係数（変化直線の傾きのずれ、または変化曲線の曲率のずれ等）である。
また、センサとセンサデバイス３の組立工程が異なる場合等、センサデバイスを構成するセンサ周辺回路の校正値も含まれる。これにより、組立工程におけるセンサとセンサデバイス３との個別管理が可能であり、効率的な組立管理が行える。
さらに、記憶部４には、センサデバイス３において測定される物理量の経時変化（物理特性の経年変化）に対する校正係数が、経時期間（たとえば、６ヶ月，１年，…）毎に係数情報として記憶されている。この校正係数は、エージングなどの評価方法により、同様の複数のセンサの評価結果から、センサの経年変化を統計処理により予想して求めたものである。
【００１７】
基地局５は、無線センサ１が無線により送信する測定値などのデータを受信し、ネットワーク６を介して、環境情報の収集及び解析を行うデータ収集端末７へ送信する。ここで、ネットワーク６は、専用情報通信回線，公衆情報通信回線及びインターネットなどから構成される情報通信網である。データ収集端末７は、変換情報により測定値を環境情報の数値に変換する演算を行う変換部８，識別番号に対応して各無線センサ１におけるセンサデバイス３の変換情報及び校正係数を記憶する変換情報記憶部９、及び識別番号毎に各無線センサ１の環境情報の数値及びこの無線センサ１の設置場所（測定地点）を記憶するデータ記憶部１０を有している。
【００１８】
次に、図２を参照して図１のセンサデバイス３の説明を行う。図２は図１のセンサデバイス３の一例である温度センサを示すブロック図である。この図において、発振器３ａはサーミスタ３ｂの抵抗値に応じて発振周波数が決定されるため、温度変化によりサーミスタ３ｂの抵抗値が変化するのに伴い、発振周波数が温度に対応して変化する。計数器３ｃは、発振器３ａの発振するパルスを計数し、所定の期間（例えば、３０分）毎に計数値を無線送受信部２へ出力するとともに計数値をリセットして「０」とした後、所定の期間に新たな計数値を計数する。すなわち、センサデバイス３は、環境情報である温度を、サーミスタ３ｂ（例えば、NTC（Negative Temperature Coefficient）サーミスタ等）の抵抗値（物理量）を示す所定期間のパルスの計数値（発振周波数を示す）として測定して、この測定値である計数値を無線送受信部２へ出力する。この発振器３ａには電圧変動及び温度変動に対して安定したウィーンブリッジ回路を用いる。これにより、電源の電圧変動に対しても、温度変化に伴うサーミスタ３ｂの抵抗値の変動を発振周波数により得られ、安定した温度測定が行える。
【００１９】
次に、図１を参照して、一実施形態である無線センサシステムの動作例の説明を行う。
＜無線センサ１のデータ収集端末７への登録処理＞
図３を用いて、無線センサシステムにおける無線センサ１のデータ収集端末７への登録処理の一例を説明する。図３は、無線センサ１とデータ収集端末７との基地局５及びネットワーク６を介した各データの送受信を示すシーケンス図である。以下の説明においては、センサデバイス３に図２の温度センサを用いる。
【００２０】
無線センサ１の登録処理を行うとき、無線センサ１の無線送受信部２において登録処理の動作を指示、例えば、登録処理の開始ボタンを押すことにより、無線送受信部２は無線センサ１のデータ収集端末７への登録処理の動作を開始する。
無線送受信部２は記憶部４に予め設定されたアドレスに応じて、無線センサ１のアドレス及び識別番号を含む登録要求信号を所定のデータ収集端末７へ送信する（ステップＳ１）。データ収集端末７は、受信した信号を登録要求信号であると判定すると、含まれる識別番号が信号データ記憶部１０に、予め登録可能と設定されているものか否かの判定を行う。そして、データ収集端末７は、登録可能な識別番号である場合、登録処理を継続することを示す認証確認信号を、識別番号とともに入力したアドレスにより無線センサ１へ送信する。一方、データ収集端末７は、登録可能な識別番号でない場合、登録処理を中止することを示す認証確認信号を無線センサ１へ送信し、登録処理を中止する（ステップＳ２）。
【００２１】
次に、無線送受信部２は、登録処理を継続することを示す認証確認信号を受信すると、記憶部４に記憶されている変換情報及び校正係数を読み出し、読み出した変換情報及び校正情報を、無線センサ１の識別番号とともにデータ収集端末７へ送信する（ステップＳ３）。ここで送信される変換情報は、図２における温度センサ（センサデバイス３）の出力する所定期間における計数値（発振周波数）と抵抗値との関係式、抵抗値（物理量）と温度との一般式、２５℃におけるこの一般式との偏差、この一般式で求められる所定の温度の補正係数であり、校正係数は経時期間（たとえば、６ヶ月，１年，…）毎にセンサデバイス３において測定される物理量の経時変化に対する校正係数である。
そして、データ収集端末７は、受信した変換情報及び校正情報を、同時に受信した識別番号に対応して変換情報記憶部９へ記憶させる（ステップＳ４）。
【００２２】
次に、データ収集端末７は、変換情報記憶部９から、登録した無線センサ１の識別番号に対応した変換情報及び校正情報を読み出し、確認要求を付加して、変換情報確認信号として無線センサ１へ送信する（ステップＳ５）。そして、無線センサ１は、上記変換情報確認信号を受信すると、記憶部４から変換情報及び校正情報を読み出し、この読み出した変換情報及び校正情報と、変換情報確認信号に付加された変換情報及び校正情報とを比較して、同一であるか否かの判定を行い、同一あることを検出するとば同一であることを示す確認信号を、データ収集装置７へ送信し、一方、同一でなければステップＳ３へ処理を戻す（ステップＳ６）。次に、データ収集端末７は、無線センサ１から同一であることを示す確認信号を受信すると、変換情報及び校正情報とが正常に変換情報記憶部９に記憶されたことを検知し、各情報が正常に登録されたとして、登録を確定する（ステップＳ７）。
【００２３】
＜環境情報の測定処理＞
次に、図１及び図２を参照して、一実施形態による無線センサシステムにおける環境情報の測定処理の動作例を説明する。
無線センサ１は、所定の期間毎、例えば３０分毎に、計数器３ｃから出力される計数値（測定値）を、識別番号を付加して、測定データとして無線送受信部２によりデータ収集端末７へ送信する。
次に、データ収集端末７は、上記測定データを受信すると、識別番号が変換情報記憶部９に記憶されているか否かの判定を行う。そして、データ収集端末７は、識別番号が変換情報記憶部７において検出されると、変換部８によりこの識別番号に対応した変換情報及び校正情報を読み出す。
【００２４】
次に、変換部８は、読み出された変換情報に基づき、例えば、温度の場合、計数値（すなわち発振周波数）と抵抗値との関係式からサーミスタ３ｂの抵抗値を求める。そして、変換部８は、校正情報の校正を行う経時期間を超えているか否かの判定を行い、超えていない場合、抵抗値をそのままの数値としておき、超えていた場合、校正係数を上記抵抗値に乗算して、乗算結果を新たな抵抗値とする。次に、変換部８は、変換情報の抵抗値と温度との関係を示す一般式において、初期値偏差の値を補正値として含めて、温度を求める演算を行う。そして、変換部８は、所定の温度毎に設定された補正係数を、一般式から得られた温度の数値に乗算して、最終的な環境情報としての温度を求める演算を行い、この演算結果を測定地点の温度として、識別番号に対応させて、測定日時及び時間のデータとともに、データ記憶部１０へ記憶させる。
また、変換部８は、温度の場合、計数値と温度との関係を示す一般式により、直接計数値から温度を求めても良い、このとき、校正情報の校正を行う経時期間を超えているか否かの判定を行い、超えていない場合、温度をそのままの数値としておき、超えていた場合、校正係数を上記温度に乗算して、乗算結果を新たな温度とする。
【００２５】
また、無線センサ１は、測定データを送信する際、駆動電力を供給する電池の出力電圧を測定して、この測定データに添付して送信するようにしてもよい。これにより、データ収集端末７は、この出力電圧が設定されているしきい値より低い数値であるか否かの判定を行い、しきい値を超えた数値であると判定した場合処理を継続し、しきい値より低い数値であると判定した場合、電池の交換を指示する情報を表示部等に表示する。
【００２６】
他の実施形態として、上述した無線センサ１において、無線送受信部２を無線送信のみを行う無線送信部２Ｂとすることも可能である。この場合、登録処理の時点に、無線センサ１のアドレス及び識別番号を含む登録要求信号を、一実施形態と同様な処理により、データ収集端末７へ送信すると、データ収集装置７が識別番号による認証・登録の処理を行うようにする。これにより、受信機能を設ける必要がないため、より小型で低消費電力の無線センサとすることができる。他の動作は、一実施形態と同様である。
【００２７】
なお、図１におけるデータ処理端末７の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより環境情報の収集をを行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００２８】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態による無線センサシステムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図１におけるセンサデバイス３の一例である温度センサの構成例を示すブロック図である。
【図３】一実施形態による無線センサシステムの無線センサ１のデータ収集端末７に対する登録処理の流れを示すシーケンス図である。
【符号の説明】
【００３０】
１・・・無線センサ
２・・・無線送受信部
３・・・センサデバイス
４・・・記憶部
５・・・基地局
６・・・ネットワーク
７・・・データ収集端末
８・・・変換部
９・・・変換情報記憶部
１０・・・データ記憶部
【図１】
2005085193.tif 000003
【図２】
2005085193.tif 000004
【図３】
2005085193.tif 000005