(57)【要約】【課題】  バッテリ交換作業を必要とせずに、広範に配置されたセンサノードへの比較的容易で確実なエネルギー供給とそれによる確実な測定データ収集を実現できる情報収集装置を提供することである。【解決手段】  センサノード１１ａ〜１１ｃは、センサ１２ａ〜１２ｃを有し、センサ１２ａ〜１２ｃで測定された測定データを記憶する。移動ノード１３は、基地局１４から定められた経路１５を通ってセンサノード１１ａ〜１１ｃの近傍を経由して巡回しながらデータ送受信手段により、各センサ１２ａ〜１２ｃの測定データの収集を行う。移動ノード１３は、エネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段を有し、エネルギー蓄積手段からセンサノード１１ａ〜１１ｃに供給するエネルギー供給手段を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定データを記憶するセンサノードと、前記センサノードの近傍を経由して巡回しながらデータ送受信手段により各センサの測定データの収集を行う移動ノードとを備え、前記移動ノードは、エネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段を有し、前記エネルギー蓄積手段から前記センサノードに供給するエネルギー供給手段を備えたことを特徴とする情報収集装置。
【請求項２】
前記エネルギー供給手段は、前記移動ノードのエネルギー蓄積手段から電磁誘導を利用してセンサノードに供給することを特徴とする請求項１記載の情報収集装置。
【請求項３】
前記エネルギー供給手段は、前記移動ノードのエネルギー蓄積手段のエネルギーをマイクロ波に変換してセンサノードに供給することを特徴とする請求項１記載の情報収集装置。
【請求項４】
前記エネルギー供給手段は、前記移動ノードのエネルギー蓄積手段のエネルギーを光エネルギーに変換してセンサノードに供給することを特徴とする請求項１記載の情報収集装置。
【請求項５】
前記エネルギー供給手段は、前記移動ノードのエネルギー蓄積手段のエネルギーを超音波エネルギーに変換してセンサノードに供給することを特徴とする請求項１記載の情報収集装置。
【請求項６】
前記エネルギー供給手段は、前記移動ノードのエネルギー蓄積手段のエネルギーを熱エネルギーに変換してセンサノードに供給することを特徴とする請求項１記載の情報収集装置。
【請求項７】
前記エネルギー供給手段は、前記移動ノードのエネルギー蓄積手段のエネルギーを振動エネルギーに変換してセンサノードに供給することを特徴とする請求項１記載の情報収集装置。
【請求項８】
前記エネルギー供給手段は、前記移動ノードのエネルギー蓄積手段に蓄積された燃料をセンサノードに供給することを特徴とする請求項１記載の情報収集装置。
【請求項９】
前記エネルギー供給手段は、前記移動ノードのエネルギー蓄積手段に蓄積した電気エネルギーを電気的接続手段を介してセンサノードに供給することを特徴とする請求項１記載の情報収集装置。
【請求項１０】
前記データ送受信手段が前記エネルギー供給手段によるエネルギー供給量の変調を利用したものであることを特徴とした請求項１ないし９のいずれか一記載の情報収集装置。
【請求項１１】
前記エネルギー供給手段がエネルギー供給対象に対して確実にエネルギー供給を行える位置にあることを確認する確認手段を備え、この確認手段によって正常な位置であることを確認したときにのみエネルギー供給を行うことを特徴とした請求項１ないし１０のいずれか一記載の情報収集装置。
【請求項１２】
前記エネルギー供給手段は、エネルギー供給によってエネルギー供給対象が一定レベル以上のエネルギー保有状態になったことをエネルギー供給対象との通信によって確認し自動的にエネルギー供給を停止することを特徴とした請求項１ないし１１のいずれか一記載の情報収集装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか一記載の情報収集装置の移動ノードを、分散配置された複数のセンサノードの近傍を順次移動し、請求項１ないし１２のいずれか一記載の情報収集装置のセンサノードの各センサが保有しているデータの収集と各センサの動作用エネルギー源へのエネルギー供給とを行うことを特徴とする情報収集方法。
【請求項１４】
前記移動ノードは、各センサノードに対して通信による問合わせを行い、各センサノードのエネルギー残存量を確認し、エネルギー供給を必要とするセンサノードに対してのみエネルギー供給を行うことを特徴とした請求項１３記載の情報収集方法。
【請求項１５】
前記移動ノードは、エネルギー残存量の問合せに対して回答のないノードに対しても、ある所定量のエネルギーの供給を行うことを特徴とした請求項１３記載の情報収集方法。
【請求項１６】
前記移動ノードは、前記センサノードからのデータの取得と当該センサノードへのエネルギー供給とを同時に並行して行うことを特徴とした請求項１３ないし１５のいずれか一記載の情報収集方法。
【請求項１７】
前記センサノードは、センサの充電量が一定レベル以上である場合にのみセンサ側からのデータ送信を可能としたことを特徴とした請求項１３ないし１６のいずれか一記載の情報収集方法。
【請求項１８】
前記センサノードのセンサ群は、ガスメーターや水道メーター等の計量器であり、検針業務において検針員がハンディターミナルを用いて検針と同時に各メーター内蔵の電池への充電を行うことを特徴とする請求項１３ないし１７のいずれか一記載の情報収集方法。
【請求項１９】
前記センサノードのセンサ群は、窓等の開口部に取付けられたマグネットセンサや人感センサ、煙や熱等の火災検知器などのいわゆるセキュリティ用センサ群であり、警備員が巡回警備する際にハンディターミナルを用いて各センサの動作状態チェックと同時に各センサ内蔵の電池への充電を行うことを特徴とする請求項１３ないし１７のいずれか一記載の情報収集方法。
【請求項２０】
特定の固定場所をエネルギー供給エリアにしておき、前記移動ノードに代えて前記センサノードの方を移動し、前記センサノードのセンサ群がエネルギー供給エリアの近傍に位置した際にそのセンサにエネルギー供給を行うことを特徴とした請求項１３記載の情報収集方法。
【請求項２１】
前記エネルギー供給エリアにおいて、前記センサノードのセンサ群へのエネルギー供給の際にそのセンサの保有する情報の取得を行うことを特徴とした請求項２０記載の情報収集方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサノードの近傍を移動ノードを巡回させてセンサノードの測定データを収集する情報収集装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
MEMS（Micro Electro Mechanical System）を利用した半導体チップ型の超小型センサ技術やRF-ID（Radio Frequency Identification ）を利用した近距離無線による通信技術、さらには、信号処理技術、ネットワーク技術、データベース技術等を応用して、広範にセンサを配置して近距離無線によりネットワーク接続し、データを収集するネットワークセンシング技術が研究され一部では実証試験も行われている。こうしたネットワークセンシングにおいては、アドホックなネットワークにおいてマルチホップ等の技術を用いて如何に散在するセンサの測定データを収集するかといったテーマが主たる研究対象となっている。
【０００３】
一方、センサノードのエネルギー供給方法も課題ではあるが、ほとんどの場合、バッテリ（一次電池）利用を前提とし、低消費電力化によって如何にバッテリ寿命を延ばすかが主な研究テーマとなっている。すなわち、バッテリ交換頻度を下げることが重要な研究テーマとなっている。ここで、エネルギーの伝達方法として、充電部側の電磁誘導コイルから受電部側の受電コイルへ電動誘導によって電力伝送を行うようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−１６３７９２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、ネットワークセンシングにおいて、広範に散在したセンサノードのバッテリが寿命となったときに交換する作業は当然ながら膨大な労力を要する作業となるうえ、大量の使用済みバッテリという廃棄物が発生する問題がある。また、太陽光や風などの自然エネルギー、温度差、振動といった物理現象を利用して、センサノードが設置されたその場で発電を行うことも、バッテリによる動作を補完する技術としてある程度利用されてはいるが、その発電原理に応じた特定の環境条件が成立することを前提としており、常に確実に動作する保証がない。例えば、太陽光ならある程度の日射量の存在が必要であり、日射量が不足する場合には確実に動作する保証がない。
【０００５】
本発明の目的は、バッテリ交換作業を必要とせずに、広範に配置されたセンサノードへの比較的容易で確実なエネルギー供給とそれによる確実な測定データ収集を実現できる情報収集装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の情報収集装置は、測定データを記憶するセンサノードと、前記センサノードの近傍を経由して巡回しながらデータ送受信手段により各センサの測定データの収集を行う移動ノードとを備え、前記移動ノードは、エネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段を有し、前記エネルギー蓄積手段から前記センサノードに供給するエネルギー供給手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の情報収集方法は、情報収集装置の移動ノードを、分散配置された複数のセンサノードの近傍を順次移動し、情報収集装置のセンサノードの各センサが保有しているデータの収集と各センサの動作用エネルギー源へのエネルギー供給とを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、移動ノードとセンサノードとを近接させた際に移動ノードのエネルギー蓄積手段からセンサノードにエネルギーを供給できるので、バッテリ交換作業を必要とせずに、広範に配置されたセンサノードへの比較的容易で確実なエネルギー供給とそれによる確実な測定データ収集を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の実施の形態に係わる情報収集装置の構成図である。図１では、プラントの日常点検のために随所に配置したセンサのデータを収集するシステムの概要を示している。プラントの測定すべき対象物に付加されたセンサノード１１ａ、１１ｂ、１１ｃには、それぞれセンサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが設けられ、センサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃで計測された計測データが図示省略の半導体チップの記憶部に記憶されている。
【００１０】
移動ノード１３は、基地局１４から定められた経路（巡回ルート）１５を通ってセンサノード１１ａ〜１１ｃの近傍を経由して巡回しながら、各センサ１２ａ〜１２ｃの測定データの収集を行うとともに、センサノード１１ａ〜１１ｃにエネルギーを供給し、再び基地局に戻る。図１では、移動可能な移動ノード１３は自律移動可能なロボットの場合を示しているが、人間が携帯する可搬型機器であってもよい。
【００１１】
図２は、本発明の実施の形態に係わる情報収集装置の動作を示すフローチャートである。移動ノード１３は、通常は基地局１４に待機しており、移動ノード１３自身のエネルギー蓄積手段に十分な充電を行っている。エネルギー蓄積手段は、二次電池または電気二重層コンデンサ（以下キャパシタという）等から成るものであり、センサノード１１ａ〜１１ｃの電源に比較して十分大きい容量を持つものである。そして、決められた巡回開始時刻（例えば夜間０時など）になると図２のフローを開始する。
【００１２】
自身のエネルギー蓄積手段が充電されていることを確認し（Ｓ１）、エネルギー蓄積手段が充電されていないときは充電が終わるまで待機する（Ｓ２）。充電が確認されるとＮの初期値として「１」をセットし（Ｓ３）、規定の巡回ルートに従い、最初（Ｎ＝１番目）のセンサノード１１ａに接近する（Ｓ４）。最初のセンサノード１１ａの近傍（ある一定値以下の距離）に到達するとそのセンサノード１１ａのセンサ１２ａとの無線通信が可能となる。
【００１３】
そこで、まずセンサ１２ａに対してその保有している測定データを要求し（Ｓ５）、これを受信して移動ノード１３内の記憶部に格納する（Ｓ６）。その後、センサ１２ａに対して充電が必要か否かをやはり無線通信によって問合わせ（Ｓ７）、充電が必要であるか否かを判定する（Ｓ８）。そして、必要であればセンサ１２ａに対してエネルギー供給の準備を行い（Ｓ９）、準備ができ次第エネルギー供給を行う（Ｓ１０）。センサ１２ａへの充電が完了すると（Ｓ１１）、次のセンサノード１１ｂへと向かい同様の作業を繰り返すために、Ｎに「１」を加算した値をセットする（Ｓ１２）。そして、すべてのセンサノード１１への作業が完了したか否かを判定する（Ｓ１３）。そして、すべての巡回対象のセンサに対するデータ収集とエネルギー供給が終了した後、移動ノード１３は基地局１４へと戻り、収集した測定データを基地局のコンピュータに送信するとともに、自身のエネルギー蓄積手段への充電を開始して翌日の巡回に備える（Ｓ１４）。
【００１４】
図３は本発明の実施の形態における第１の実施例による移動ノード１３及びセンサノード１１の内部構成図である。この第１の実施例は、移動ノード１３とセンサノード１１との間を電磁結合の利用で結合した場合を示している。
【００１５】
移動ノード１３は、データ送受信手段１６、エネルギー蓄積手段１７、エネルギー供給手段１８とから構成され、同様に、センサノード１１も、データ送受信手段１９、エネルギー蓄積手段２０、エネルギー受給手段２１から構成される。移動ノード１３のデータ送受信手段１６は、制御部２２（一般にはCPU）、記憶部２３（半導体メモリー）、無線通信用の受信部２４、送信部２５から構成される。移動ノード１３のエネルギー供給手段１８は、発振回路２６とコイル２７とから構成される。そして、制御部２２、記憶部２３、無線通信用の受信部２４、送信部２５、発信回路２６は、内部バスライン２８で接続されている。
【００１６】
また、エネルギー蓄積手段１７は移動ノード１３自身の回路動作は、もちろん、エネルギー供給対象であるセンサノード１１のすべてに充電しても十分余裕があるだけの容量をもった電池であり、例えば、二次電池あるいは電気二重層コンデンサ（キャパシタ）で構成される。発振回路２６はコイル２７に接続されセンサノード１１のエネルギー受給手段２１のコイル２９と電磁結合されている。  
センサノード１１は、前述のように、データ送受信手段１９、エネルギー蓄積手段２０、エネルギー受給手段２１から構成される。センサノード１１のデータ送受信手段１６は、制御部３０、記憶部３１、無線通信用の受信部３２、送信部３３、監視対象測定用の測定回路３４から構成される。測定回路３４は、例えば温度測定用の熱電対の入力回路である。センサノード１１のエネルギー受給手段２１は、コイル２９、整流回路３５、充電制御回路３６から構成される。
【００１７】
エネルギー供給を受けるためのエネルギー受給手段２１は、コイル２９で受給した電気エネルギーを整流回路３５を介して整流し、充電制御回路３６にてエネルギー蓄積手段２０（二次電池又はキャパシタ）に動作電源として蓄積する。
【００１８】
図４は、本発明の実施の形態における第１の実施例の移動ノードからセンサノードへの通信とエネルギー供給動作の説明図である。アンテナ３７は、移動ノード１３の中の図３で示したが、図４では図示を省略したデータ送受信手段１６における受信部２４及び送信部２５に接続され、アンテナ３８は、センサノード１１のデータ送受信手段１９における受信部３２及び送信部３３に接続されている。
【００１９】
移動ノード１３とセンサノード１１との間のデータ通信は、例えば微弱無線やBluetooth、ZigBeeといった数十cm〜数m程度の通信距離に対応した近距離無線通信によって、センサノード１１の送信部３３と移動ノード１３の受信部２４間、及び移動ノード１３の送信部２５とセンサノード１１の受信部３２との間とで行われる。
【００２０】
一方のエネルギー供給については、移動ノード１３のコイル２７とセンサノード１１のコイル２９とを磁束によって電磁結合するように、例えば数cmの距離を介して対向させた状態で行う。エネルギー供給開始する場合には、移動ノード１３の図３で示した制御部２２の指令によって発振回路２６が発振し移動ノード１３のコイル２７を交流励磁する。センサノード１１のコイル２９が移動ノード１３のコイル２７と電磁結合していると、移動ノード１３のコイル２７の励磁に応じてセンサノード１３のコイル２９にも励磁され交流電流が流れる。
【００２１】
この電流を整流回路３５で整流し充電制御回路３６を介してセンサノード１１のエネルギー蓄積手段２０を充電する。エネルギー蓄電手段２０が充電池の場合には、フル充電には比較的長い時間がかかるが、キャパシタの場合には秒オーダの短時間での充電が可能である。
【００２２】
図５は本発明の実施の形態における第２の実施例による移動ノード１３及びセンサノード１１の内部構成図である。この第２の実施例は、移動ノード１３とセンサノード１１との間を電磁誘導の利用で結合した場合を示している。図３の第１の実施例と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００２３】
エネルギー供給に電磁波による電磁誘導を利用している。図５に示すように、移動ノード１３のエネルギー蓄積手段１７の蓄積された電気エネルギーは、エネルギー供給手段１８のアンテナ３９を介して、センサノード１１のエネルギー受給手段２１のアンテナ４０に伝達される。また、移動ノード１３は送信部２５の送信信号を変調する変調部４１及び受信信号を復調して受信部２４に出力する復調部４２を有し、センサノード１１は送信部３３の送信信号を変調する変調部４３及び受信信号を復調する復調部４４を有している。移動ノード１３のデータ送受信手段１６とセンサノード１１のデータ送受信手段１９とは、エネルギー供給手段１８とエネルギー受給手段２１との間のエネルギー供給量の変調を利用して通信を行う。この場合、エネルギーの移動は双方向で行われるが、移動ノード側の送信時間を十分長く確保することによって移動ノードからセンサノードへの充電が行われる。
【００２４】
このように、電磁誘導現象を利用するということでは、図３に示した第１の実施例と同じであるが、コイル間の電磁結合というより電磁波を介したものであり、第１の実施例と比較すると長距離（例えば、数十cm）でのエネルギー供給が可能である。
【００２５】
図６は本発明の実施の形態における第３の実施例による移動ノード１３及びセンサノード１１の内部構成図である。この第３の実施例は、移動ノード１３とセンサノード１１との間をマイクロ波伝搬でエネルギーを伝達する場合を示している。図３の第１の実施例と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００２６】
エネルギー供給にマイクロ波伝搬を利用している。図６に示すように、移動ノード１３のエネルギー供給手段１８は、駆動回路４５、マグネトロン４６、パラボラアンテナ４７から構成され、エネルギー受給手段２１は、レクテナアレイ４８、充電制御回路３６から構成されている。
【００２７】
エネルギー供給手段１８ではエネルギー蓄積手段１７のエネルギーで駆動回路４５を駆動しマグネトロン４６でマイクロ波を発生させる。そして、パラボラアンテナ４７を利用しマイクロ波を送信する。エネルギー受給手段２１側ではレクテナ（アンテナ＋整流素子）アレイでマイクロ波を受信し充電制御回路３６を介してエネルギー蓄積手段２０に蓄える。
【００２８】
図７は本発明の実施の形態における第４の実施例による移動ノード１３のエネルギー供給手段１８及びセンサノード１１のエネルギー受給手段２１の内部構成図である。データの送受信手段については省略している。この第４の実施例は、移動ノード１３のエネルギー供給手段１８とセンサノード１１のエネルギー受給手段２１との間を光照射でエネルギーを伝達する場合を示している。
【００２９】
図７に示すように、移動ノード１３のエネルギー供給手段１８は、駆動回路４５、光源４９から構成され、エネルギー受給手段２１は、受光素子５０、充電制御回路３６から構成されている。
【００３０】
エネルギー供給手段１８ではエネルギー蓄積手段１７のエネルギーで駆動回路４５を駆動し光源４９から光を出射する。光源４９は、ランプ、ＬＥＤ、レーザー発振器などである。エネルギー受給手段２１では、光源からの光を受光素子５０で受光し、光エネルギーを電力に変換して充電制御回路３６を介して図示省略のエネルギー蓄積手段２０に蓄える。受光素子５０は、太陽電池、フォトトランジスタ、フォトダイオード、CdSなどである。
【００３１】
図８は本発明の実施の形態における第５の実施例による移動ノード１３のエネルギー供給手段１８及びセンサノード１１のエネルギー受給手段２１の内部構成図である。この第５の実施例は、移動ノード１３のエネルギー供給手段１８とセンサノード１１のエネルギー受給手段２１との間を超音波でエネルギーを伝達する場合を示している。
【００３２】
図８に示すように、移動ノード１３のエネルギー供給手段１８は、駆動回路４５、超音波振動子５１から構成され、エネルギー受給手段２１は、マイクロフォン５２、充電制御回路３６から構成されている。
【００３３】
エネルギー供給手段１８ではエネルギー蓄積手段１７のエネルギーで駆動回路４５を駆動し超音波振動子５１から超音波を出射する。エネルギー受給手段２１では、超音波振動子５１からの超音波をマイクロフォン５２で受信し電力に変換して充電制御回路３６を介して図示省略のエネルギー蓄積手段２０に蓄える。
【００３４】
図９は本発明の実施の形態における第６の実施例による移動ノード１３のエネルギー供給手段１８及びセンサノード１１のエネルギー受給手段２１の内部構成図である。この第６の実施例は、移動ノード１３のエネルギー供給手段１８とセンサノード１１のエネルギー受給手段２１との間を熱でエネルギーを伝達する場合を示している。
【００３５】
図９に示すように、移動ノード１３のエネルギー供給手段１８は、駆動回路４５、ヒータ５３から構成され、エネルギー受給手段２１は、ゼーベック素子５４、充電制御回路３６から構成されている。
【００３６】
エネルギー供給手段１８ではエネルギー蓄積手段１７のエネルギーで駆動回路４５を駆動しヒーター５３から熱を出射する。エネルギー受給手段２１では、ヒーター５３からの熱をゼーベック素子５４で受熱し、電力に変換して充電制御回路３６を介して図示省略のエネルギー蓄積手段２０に蓄える。
【００３７】
図１０は本発明の実施の形態における第７の実施例による移動ノード１３のエネルギー供給手段１８及びセンサノード１１のエネルギー受給手段２１の内部構成図である。この第７の実施例は、移動ノード１３のエネルギー供給手段１８とセンサノード１１のエネルギー受給手段２１との間を振動でエネルギーを伝達する場合を示している。
【００３８】
図１０に示すように、移動ノード１３のエネルギー供給手段１８は、駆動回路４５、軸偏心モーター５５から構成され、エネルギー受給手段２１は、圧電素子５６、充電制御回路３６から構成されている。エネルギー供給手段１８とエネルギー受給手段２１は、前述の各実施例と異なり物理的に接触している必要がある。
【００３９】
エネルギー供給手段１８ではエネルギー蓄積手段１７のエネルギーで駆動回路４５を駆動し軸偏心モーター５５で振動を発生させる。エネルギー受給手段２１では、軸偏心モーター５５からの振動を圧電素子５６で受け、電力に変換して充電制御回路３６を介して図示省略のエネルギー蓄積手段２０に蓄える。
【００４０】
図１１は本発明の実施の形態における第８の実施例による移動ノード１３のエネルギー供給手段１８及びセンサノード１１のエネルギー受給手段２１の内部構成図である。この第８の実施例は、移動ノード１３のエネルギー供給手段１８とセンサノード１１のエネルギー受給手段２１との間で燃料を供給し、これによりエネルギーを伝達するものである。
【００４１】
図１１に示すように、移動ノード１３のエネルギー供給手段１８は、燃料タンク５７、弁５８、ノズル５９、制御部６０から構成され、エネルギー受給手段２１は、受け口６１、燃料タンク６２、残量監視部６３から構成されている。
【００４２】
エネルギー供給手段１８では、燃料タンク５７に貯蔵した燃料を弁５８の開度を調節してノズル５９から噴射して、エネルギー受給手段２１の受け口６１に供給する。燃料は、例えば、ガソリン・軽油・灯油・LPG・水素・メタノール等である。エネルギー受給手段２１では、燃料を受け口６１で受け燃料タンク６２に貯蔵する。燃料タンク６２の燃料の貯蔵量は残量監視部６３で監視される。
【００４３】
エネルギー供給は、ガソリン・軽油・灯油・LPG・水素・メタノール等の燃料の供給であり、エネルギー供給側は燃料タンクとそこからの供給用のバルブとノズルから成り、エネルギー受領側は受け口と燃料タンクと当該燃料タンクの残量監視部から成る。なお、エネルギー受給側であるセンサノード１１では、図示省略の内燃機関と発電機、あるいは燃料電池等に燃料を供給して電気エネルギーに変換することになる。
【００４４】
図１２は本発明の実施の形態における第９の実施例による移動ノード１３のエネルギー供給手段１８及びセンサノード１１のエネルギー受給手段２１の内部構成図である。この第９の実施例は、移動ノード１３のエネルギー供給手段１８とセンサノード１１のエネルギー受給手段２１との間を電気的接続手段であるコネクタで直接的に接続してエネルギーを伝達するようにしたものである。
【００４５】
図１２に示すように、移動ノード１３のエネルギー供給手段１８は、保護回路６４、コネクタ６５から構成され、エネルギー受給手段２１は、コネクタ６６、充電回路６７、残量監視部６８から構成されている。
【００４６】
エネルギー供給手段１８側では、図示省略のエネルギー蓄積手段１７からの電気エネルギーを保護回路６４を介してコネクタ６５に供給する。一方、エネルギー受給手段２１側では、コネクタ６６で電気エネルギーを受給し、充電回路６５を介して図示省略のエネルギー蓄積手段２０に蓄積する。エネルギー蓄積手段２０の蓄電量は残量監視部６８で監視される。
【００４７】
ここで、移動ノード１３は、自立的に移動可能なロボットであってもよいし、データ収集及びエネルギー供給対象であるセンサ１２の近傍を通るように敷設された軌道上を移動する装置であってもよい。この場合、各センサ１２ａ〜１２ｃに対してデータ収集及びエネルギー供給可能な位置に自動的に停止可能なように移動が制御される。また、移動ノード１３は人が持ち運ぶ端末機器であってもよい。この場合には人が適切な位置に端末機器を保持しながらデータ収集及びエネルギー供給を行うこととなる。
【００４８】
センサノード１１側でエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段２０としては、充放電可能な蓄積手段であれば何でも良く、二次電池またはキャパシタ（電気二重層コンデンサ）の他にコンデンサーであってもよい。要求される性能は、移動ノード１３によってエネルギー供給される周期の間にセンサ１２が動作できるだけの電荷エネルギー（＋余裕分）を、エネルギー供給時に蓄積可能であることである。ニッケルカドミウムやリチウムイオン等の二次電池の場合には充電時間が比較的長く必要であるが大容量の充電が可能である。他方、コンデンサの場合には充電時間は極めて短いが容量は比較的小さい。キャパシタは、充電時間が二次電池に比較して短く、容量はコンデンサと比較して大きく、本発明の用途には適した性能を持っている。
【００４９】
さらに、本来「移動」は相対的なものであり、情報収集とエネルギー供給を行う側の移動ノード１３が静止していて、複数のセンサノード１１が移動するようにしてもよい。すなわち、センサノード１１のセンサ群の方が移動し、特定の固定場所がエネルギー供給エリアになっていて、センサ群がエネルギー供給エリアの近傍に位置した際に当該センサにエネルギー供給を行うようにすることも可能である。その場合、エネルギー供給エリアにおいて、センサ群へのエネルギー供給の際に当該センサの保有する情報の取得を行うことも可能である。
【００５０】
また、エネルギー供給手段１８がエネルギー供給対象に対して確実にエネルギー供給を行える位置にあることを確認する確認手段を設け、この確認手段によって正常な位置であることを確認したときにのみエネルギー供給を行うようにする。これにより、エネルギーの供給の安全性が向上する。また、エネルギー供給によってエネルギー供給対象が一定レベル以上のエネルギー保有状態になったことを残量監視部で監視するようにしているが、エネルギー供給対象との通信によって残量を確認し、自動的にエネルギー供給を停止するようにしてもよい。また、各センサノード１１ａ〜１１ｃに対して通信による問合わせを行い、センサノード１１ａ〜１１ｃのエネルギー残存量を確認し、エネルギー供給を必要とするセンサノード１１に対してのみエネルギー供給を実施するようにしてもよい。この場合、エネルギー残存量の問合せに対して回答のないセンサノードに対しても、通常の消費量に見合った所定量のエネルギーの供給を行うようにしてもよい。これにより、エネルギーが不足する自体を防止でき、完全放電して通信も不可能であるセンサノードを救済できる。さらに、センサノード１１の充電量が一定レベル以上である場合にのみセンサ側からのデータ送信を可能とし、エネルギーの供給せずに測定データのみ収集してしまうことを防止する。
【００５１】
ここで、センサ１２ａ〜１２ｃとして、ガスメーター、水道メーター等の計量器の場合にも適用できる。すなわち、検針業務において検針員がハンディターミナルを用いて検針と同時に各メーター内蔵の電池への充電を行う場合にも適用できる。さらに、センサ１２ａ〜１２ｃとして、窓等の開口部に取付けられたマグネットセンサや人感センサ、煙や熱等の火災検知器などのいわゆるセキュリティ用センサ等にも適用できる。すなわち、警備員が巡回警備する際にハンディターミナルを用いて各センサの動作状態と同時に各センサ内蔵の電池への充電を行う場合にも適用できる。
【００５２】
本発明の実施の形態によれば、分散配置されたセンサ群の近傍を移動ノード１３が順次移動し、各センサ１２が保有しているデータの収集と、各センサ１２の動作用エネルギー源へのエネルギー供給とを同時に並行して行うので、バッテリ交換作業を必要とせずに、広範に配置されたセンサノードへの比較的容易で確実なエネルギー供給とそれによる確実な測定データ収集を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態に係わる情報収集装置の構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係わる情報収集装置の動作を示すフローチャート。
【図３】本発明の実施の形態における第１の実施例による移動ノード及びセンサノードの内部構成図。
【図４】本発明の実施の形態における第１の実施例の移動ノードからセンサノードへの通信とエネルギー供給動作の説明図。
【図５】本発明の実施の形態における第２の実施例による移動ノード及びセンサノードの内部構成図。
【図６】本発明の実施の形態における第３の実施例による移動ノード及びセンサノードの内部構成図。
【図７】本発明の実施の形態における第４の実施例による移動ノードのエネルギー供給手段及びセンサノードのエネルギー受給手段の内部構成図。
【図８】本発明の実施の形態における第５の実施例による移動ノードのエネルギー供給手段及びセンサノードのエネルギー受給手段の内部構成図。
【図９】本発明の実施の形態における第６の実施例による移動ノードのエネルギー供給手段及びセンサノードのエネルギー受給手段の内部構成図。
【図１０】本発明の実施の形態における第７の実施例による移動ノードのエネルギー供給手段及びセンサノードのエネルギー受給手段の内部構成図。
【図１１】本発明の実施の形態における第８の実施例による移動ノードのエネルギー供給手段及びセンサノードのエネルギー受給手段の内部構成図。
【図１２】本発明の実施の形態における第９の実施例による移動ノードのエネルギー供給手段及びセンサノードのエネルギー受給手段の内部構成図。
【符号の説明】
【００５４】
１１…センサノード、１２…センサ、１３…移動ノード、１４…基地局、１５…経路、１６…データ送受信手段、１７…エネルギー蓄積手段、１８…エネルギー供給手段、１９…データ送受信手段、２０…エネルギー蓄積手段、２１…エネルギー受給手段、２２…制御部、２３…記憶部、２４…受信部、２５…送信部、２６…発振回路、２７…コイル、２８…内部バスライン、２９…コイル、３０…制御部、３１…記憶部、３２…受信部、３３…送信部、３４…測定回路、３５…整流回路、３６…充電制御回路、３７…アンテナ、３８…アンテナ、３９…アンテナ、４０…アンテナ、４１…変調部、４２…復調部、４３…変調部、４４…復調部、４５…駆動回路、４６…マグネトロン、４７…パラボラアンテナ、４８…レクテナアレイ、４９…光源、５０…受光素子、５１…超音波振動子、５２…マイクロフォン、５３…ヒータ、５４…ゼーベック素子、５５…軸偏心モーター、５６…圧電素子、５７…燃料タンク、５８…弁、５９…ノズル、６０…制御部、６１…受け口、６２…燃料タンク、６３…残量監視部、６４…保護回路、６５…コネクタ、６６…コネクタ、６７…充電回路、６８…残量監視部、６９…、７０…、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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