(57)【要約】      （修正有）【課題】自律的に動作周期を変更し、電力消費を抑制することが可能な無線通信システム、無線通信方法、およびセンサノードを提供する。【解決手段】電源部と、設備の状態を検知するセンサ部と、センサ部が検知した設備の状態を示す測定情報を、車両に備えられたデータ収集装置に送信する第１の通信部と、センサ部が設備の状態を検知する第１の周期または／および測定情報をデータ収集装置に送信する第２の周期を、電源部の状況および車両の運行に関連する付帯情報に応じて変更する制御部と、を備えたセンサノード１０１と、通信範囲にあるセンサノード１０１から測定情報を受信し、第２の通信部を介して測定情報を車両の運行を管理するサーバに送信する装置制御部、を備えたデータ収集装置１０５と、を備える。【選択図】図１
2017049896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源部と、
設備の状態を検知するセンサ部と、
前記センサ部が検知した前記設備の状態を示す測定情報を、車両に備えられたデータ収集装置に無線信号により送信する第１の通信部と、
前記センサ部が前記設備の状態を検知する第１の周期または／および前記測定情報を前記データ収集装置に送信する第２の周期を、前記電源部の状況および前記車両の運行に関連する付帯情報に応じて変更する制御部と、を備えたセンサノードと、
通信範囲にある前記センサノードから前記測定情報を受信し、前記第２の通信部を介して前記測定情報を前記車両の運行を管理するサーバに無線信号により送信する装置制御部、を備えた前記データ収集装置と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記センサノードは、
前記電源部として、蓄電部と発電部とを有し、
前記制御部は、前記蓄電部の蓄電状況または／および前記発電部の発電状況に応じて、前記第１の周期または／および前記第２の周期を変更する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１の周期または／および前記第２の周期を変更した場合に前記センサノードを省エネモードに設定し、次の前記第１の周期または／および前記第２の周期が経過した場合に前記センサノードをアクティブモードに設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記データ収集装置の前記装置制御部は、前記付帯情報として前記サーバから受信した前記車両の運行についての遅延情報に基づいて、前記センサノードの起動時刻を記憶した起動時刻情報を更新し、更新後の前記起動時刻情報を前記センサノードに送信し、
前記センサノードの前記制御部は、前記データ収集装置から受信した更新後の前記起動時刻情報に基づいて、前記センサノードの起動時刻を設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記データ収集装置の前記装置制御部は、前記付帯情報として前記サーバから受信した前記車両の運行エリアの天候情報と、前記天候の種類に応じて定められた前記センサノードの起動間隔とに基づいて、前記センサノードの起動時刻を記憶した起動時刻情報を更新し、更新後の前記起動時刻情報を前記センサノードに送信し、
前記センサノードの前記制御部は、前記データ収集装置から受信した更新後の前記起動時刻情報に基づいて、前記センサノードの起動時刻を設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項６】
センサノードにおいて、
設備の状態を検知する検知するステップと、
前記検知ステップにおいて検知した前記設備の状態を示す測定情報を、車両に備えられたデータ収集装置に送信する第１の送信ステップと、
前記検知ステップにおいて前記設備の状態を検知する第１の周期または／および前記測定情報を前記データ収集装置に送信する第２の周期を、電源部の状況および前記車両の運行に関連する付帯情報に応じて変更する変更ステップと、
前記データ収集装置において、
通信範囲にある前記センサノードから前記測定情報を受信する受信ステップと、
通信部を介して前記測定情報を前記車両の運行を管理するサーバに送信する第２の送信ステップと
を含むことを特徴とする無線通信方法。
【請求項７】
前記変更ステップでは、前記センサノードが有する蓄電部の蓄電状況または／および前記センサノードが有する発電部の発電状況に応じて、前記第１の周期または／および前記第２の周期を変更する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。
【請求項８】
前記変更ステップにおいて前記第１の周期または／および前記第２の周期が変更された場合に前記センサノードを省エネモードに設定し、次の前記第１の周期または／および前記第２の周期が経過した場合に前記センサノードをアクティブモードに設定する第１の設定ステップ、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。
【請求項９】
前記第２の送信ステップでは、前記付帯情報として前記サーバから受信した前記車両の運行についての遅延情報に基づいて、前記センサノードの起動時刻を記憶した起動時刻情報を更新し、更新後の前記起動時刻情報を前記センサノードに送信し、
前記データ収集装置から受信した更新後の前記起動時刻情報に基づいて、前記センサノードの起動時刻を設定する第２の設定ステップ、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。
【請求項１０】
前記第２の送信ステップでは、前記付帯情報として前記サーバから受信した前記車両の運行エリアの天候情報と、前記天候の種類に応じて定められた前記センサノードの起動間隔とに基づいて、前記センサノードの起動時刻を記憶した起動時刻情報を更新し、更新後の前記起動時刻情報を前記センサノードに送信し、
前記センサノードの前記制御部は、前記データ収集装置から受信した更新後の前記起動時刻情報に基づいて、前記センサノードの起動時刻を設定する第３の設定ステップ、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。
【請求項１１】
電源部と、
設備の状態を検知するセンサ部と、
前記センサ部が検知した前記設備の状態を示す測定情報を、車両に備えられたデータ収集装置に送信する通信部と、
前記センサ部が前記設備の状態を検知する第１の周期または／および前記測定情報を前記データ収集装置に送信する第２の周期を、前記電源部の状況および前記車両の運行に関連する付帯情報に応じて変更する制御部と、
を備えることを特徴とするセンサノード。
【請求項１２】
前記センサノードは、
前記電源部として、蓄電部と発電部とを有し、
前記制御部は、前記蓄電部の蓄電状況または／および前記発電部の発電状況に応じて、前記第１の周期または／および前記第２の周期を変更する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のセンサノード。
【請求項１３】
前記制御部は、前記第１の周期または／および前記第２の周期を変更した場合に前記センサノードを省エネモードに設定し、次の前記第１の周期または／および前記第２の周期が経過した場合に前記センサノードをアクティブモードに設定する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のセンサノード。
【請求項１４】
前記制御部は、前記データ収集装置から受信した前記付帯情報として前記サーバから受信した前記車両の運行についての遅延情報に基づいて、前記センサノードの起動時刻を記憶した起動時刻情報を更新した後の前記起動時刻情報に基づいて、前記センサノードの起動時刻を設定する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のセンサノード。
【請求項１５】
前記制御部は、前記データ収集装置から受信した前記付帯情報として前記サーバから受信した前記車両の運行エリアの天候情報と、前記天候の種類に応じて定められた前記センサノードの起動間隔とに基づいて、前記センサノードの起動時刻を記憶した起動時刻情報を更新した後の前記起動時刻情報に基づいて、前記センサノードの起動時刻を設定する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のセンサノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道等、軌道上を車両が移動することで輸送を行う輸送システムに適用される無線通信システム、無線通信方法、およびセンサノードに関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２０１２−１６９９０号公報（特許文献１）がある。特許文献１では、電車に複数台の受信装置を設置することにより大容量のデータ通信を行い、さらに送信装置の消費電力を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、上記特許文献１のような電車無線システムでは、鉄道設備の状態を測定するセンサノードは屋外に設置される。したがって、センサノードは、安定した電源供給を受けるために、内蔵電池や太陽電池がその電源として使用されることが多い。
【０００５】
上記のような電池を搭載した場合、センサノードのサイズ、重量の増加を招く為、センサノードの動作を省電力化することが課題となる。
【０００６】
この課題を解決する為、上記特許文献１では、電車の通過速度に応じてセンサノードからの動作周期を変化させることで、センサノードの省電力化を達成するものである。
【０００７】
しかし、上記特許文献１に記載された技術では、センサノードの動作周期は通信相手である電車の状態のみにより決まるため、センサノードが自律的に動作周期を変更することができない。そのため、例えば、電池残量がわずかである場合も一定周期でデータ送信を続け、電池切れにより動作停止に陥ってしまうという問題があった。
【０００８】
また、上記特許文献１に記載されたセンサノードは、電車の速度のみを検知し、周辺環境の変化を検知することができない。例えば、ある電車が通過してから後続の電車が通過するまでに時間があるにも関わらず、無駄にデータ送信を繰り返し、不要な電力消費を行う場合があるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、自律的にセンサノードの動作周期を変更し、電力消費を抑制することが可能な無線通信システム、無線通信方法、およびセンサノード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】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明にかかる無線通信システムは、電源部と、設備の状態を検知するセンサ部と、前記センサ部が検知した前記設備の状態を示す測定情報を、車両に備えられたデータ収集装置に無線信号により送信する第１の通信部と、前記センサ部が前記設備の状態を検知する第１の周期または／および前記測定情報を前記データ収集装置に送信する第２の周期を、前記電源部の状況および前記車両の運行に関連する付帯情報に応じて変更する制御部と、を備えたセンサノードと、通信範囲にある前記センサノードから前記測定情報を受信し、第２の通信部を介して前記測定情報を前記車両の運行を管理するサーバに無線信号により送信する装置制御部、を備えた前記データ収集装置と、を備えることを特徴とする無線通信システムとして構成される。
【００１１】
また、本発明は、上記無線通信システムで行われる無線通信方法、上記無線通信システムが備えるセンサノードとしても把握される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、自律的にセンサノードの動作周期を変更し、電力消費を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１における無線通信システムの構成図である。
【図２】上記実施例１におけるセンサノードの機能ブロック図である。
【図３（ａ）】上記実施例１におけるセンサノード記憶部の構成図である。
【図３（ｂ）】上記実施例１におけるセンサノード記憶部に格納される値の例である。
【図３（ｃ）】上記実施例１における動作時刻設定テーブルの例である。
【図４】上記実施例１における各機器の通信シーケンスである。
【図５】上記実施例１におけるパケット構成図である。
【図６】上記実施例１におけるセンサノードの動作を示すフロー図である。
【図７】上記実施例１におけるセンサノードの動作を示すフロー図である。
【図８】本発明の実施例２における各機器の通信シーケンスである。
【図９】上記実施例２におけるセンサノード記憶部の構成図である。
【図１０】上記実施例２におけるパケット構成図である。
【図１１（ａ）】上記実施例２におけるセンサノード起動時刻の例である。
【図１１（ｂ）】上記実施例２におけるセンサノード起動時刻の例である。
【図１１（ｃ）】上記実施例２におけるセンサノード起動時刻の例である。
【図１１（ｄ）】上記実施例２におけるセンサノード起動時刻の例である。
【図１１（ｅ）】上記実施例２におけるセンサノード起動時刻の例である。
【図１２】上記実施例２におけるセンサノードの動作を示すフロー図である。
【図１３】上記実施例２におけるセンサノードの動作を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる無線通信システム、無線通信方法、およびセンサノードの実施の形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
本実施例では、本発明にかかる無線通信システム、無線通信方法、およびセンサノードを適用した無線通信システムにて自律的に動作周期を変更するセンサノードの例を説明する。
【００１６】
図１は、本実施例の無線通信システムの構成図である。本実施例では、センサノード１０１は、電車１０８と接続される架線１０４に電力を供給する為のき電線１０２の圧着部１０３に設置される。図１に示すように、無線通信システムは、圧着部１０３の状態を測定するためのセンサノード１０１と、センサノード１０１と無線通信し、測定されたセンサノードの状態を示す測定データを受信するデータ収集装置１０５と、電車１０８に備えられた上記データ収集装置１０５、地上サーバ１０９と通信するためのルータ１０７、データ収集装置１０５およびルータ１０７の動作や電車１０８の挙動を制御するための車両制御装置１０６とを有して構成されている。なお、以下では、電車１０８を車両の一例として示しているが、電気を動力源として走行する様々な車両にも適用することができる。
【００１７】
センサノード１０１は、周期的に圧着部１０３の状態を測定し、電車１０８が通過する際、電車１０８に搭載されているデータ収集装置１０５（例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有したコントローラ等の制御装置）と無線通信を行い、測定データを送信する。以下では、センサノード１０１が圧着部１０３の状態を測定する場合を一例として示しているが、圧着部１０３以外の設備に、その設備の状態を測定するためのセンサノードを設置し、測定対象としてもよい。
【００１８】
電車１０８に設けられた車両制御装置１０６は、データ収集装置１０５及びルータ１０７と接続されており、データ収集装置１０５がセンサノード１０１から測定データを受信した場合、その測定データを受け取って当該測定データをルータ１０７に出力する。ルータ１０７は、車両制御装置１０６から受け取った当該測定データを地上サーバ１０９に送信する。当該測定データは地上サーバ１０９にて蓄積される。
【００１９】
また、地上サーバ１０９は、電車１０８の運行状況等を示す運行データを、ルータ１０７を通して車両制御装置１０６に送信する機能を有する。
【００２０】
図２に、センサノード１０１の内部ブロック図を示す。センサノード１０１は、センサ２０６により、圧着部１０３の温度を測定する。その測定データは、計時部２０８が示す測定周期データに対応付けて、記憶部２０７に記録される。
【００２１】
制御部２０２は、送信対象の測定データを記憶部２０７から読み込み、送受信器２０１よりデータ収集装置１０５へと送信対象データを一定の周期で送信する。
【００２２】
センサノード１０１は、外部からの電源供給が困難な場所に設置されることが多く、自身の駆動用電源を確保する為、発電部２０４と蓄電部２０５を備える。発電部２０４には、例えば太陽電池などが使用され、蓄電部２０５には、例えば二次電池やコンデンサが使用される。センサノード１０１は、発電部２０４の発電量及び蓄電部２０５の電力残量を検知部２０３にて把握することが可能であり、検知した値に応じて制御部２０２が動作周期を変更する。
【００２３】
図３（a）は、記憶部２０７に記憶されるデータを示す図である。センサ種別３０１は、センサノード１０１が測定する測定データの種類（例えば温度）が記憶される。以下では、測定データとして記憶される情報が温度である場合について示しているが、湿度、雨量、風圧等、センサノード１０１により測定可能な情報であればよい。
【００２４】
センサＩＤ３０２は、各々のセンサノード１０１に対して固有に割り当てられるＩＤ（識別情報）である。センサＩＤ３０２には、センサノード１０１が設置されている場所を示す情報があらかじめ対応付けて記憶部２０７に記憶されている。データ収集装置１０５は、センサＩＤ３０２を参照してセンサノード１０１が設置されている場所を照会し、各々の測定データが測定された場所を特定することができる。
【００２５】
測定周期情報３０３には、センサ２０６により測定対象である圧着部１０３の温度を測定する周期（測定周期）が記憶されている。
【００２６】
送信周期情報３０４には、送受信器２０１から測定データをデータ収集装置１０５に送信する周期（データ送信周期）が記憶されている。制御部２０２は、上記の情報に基づき、センサノード１０１の状態を、省電力モード、アクティブモードのいずれかに設定する。ここで、省電力モードとは、図２に示したセンサノード１０１が備える各部のうち、制御部２０２及び計時部２０８以外の動作を停止し、消費電力を抑えた状態のことをいい、アクティブモードとは、図２に示したセンサノード１０１が備える各部の全てが動作している状態のことをいう。なお、省電力モードとは、制御部と計時部は動作するので、起動時刻になり次第、アクティブモードへ遷移することが可能な状態である。
【００２７】
測定結果３０５は、センサ２０６にて測定した値及び計時部２０８にて計測した測定時刻を対応付けたデータである。測定結果３０５は、最新の測定結果だけではなく、過去の測定結果に関するデータも蓄積して記憶される。
【００２８】
休止時刻情報３０６は、センサノード１０１の休止時刻が記憶されている。休止時刻情報３０６に記憶されている時刻の間は、センサノード１０１は省電力モードとなり、センサノード１０１による測定及びデータ収集装置１０５との間での通信を行わない。
【００２９】
動作条件設定テーブル３０７は、測定周期情報３０３、及び送信周期情報３０４を変更する為の情報が記憶される。本実施例では、動作条件設定テーブル３０７に、温度測定周期、及びデータ送信周期について複数の設定値が格納されており、これら複数の設定値を切り替える為の蓄電部２０５の電力残量の閾値もまた格納されている。制御部２０２は、検知部２０３から蓄電部２０５の電力残量を取得した際に、動作条件設定テーブル３０７を参照し、前述の閾値と蓄電部２０５の電力残量を比較することにより、該当する測定周期、及びデータ送信周期を決定し、測定周期情報３０３、及び送信周期情報３０４を更新する。
【００３０】
通信ログ３０８は、センサノード１０１の動作時刻やデータ収集装置１０５からの応答の有無の記録が記憶されている領域であり、センサノード１０１の動作の解析等に用いられる。
【００３１】
図３（a）の各項目に具体的に値が設定されたデータを図３（ｂ）に例示する。ただし、動作条件設定テーブル３０７については図３（ｃ）を用いて説明する。センサノード１０１に図３（ｂ）に示す値が設定されると、センサノード１０１は、設定された測定周期情報３０３に示される値に従い、１時間に１回の周期で測定対象である圧着部１０３の温度を測定し、送信周期情報３０４に示される値に従い、その時点での最新の測定結果を４秒に１回の周期で送信する。
【００３２】
また、センサノード１０１は休止時刻情報３０６の設定に従い、休止時刻の２０時を過ぎると、起動時刻の６時を迎えるまで全ての測定、及びデータ通信を停止する。すなわち、当日の夜２０時から翌日の朝６時までは電車１０８が通過しないため、センサノード１０１は、この間に測定データを無駄に送信することがないように設定することもできる。
【００３３】
続いて、具体的に値が設定された動作条件設定テーブル３０７を図３（ｃ）に例示する。図３（ｃ）に示すように、動作条件設定テーブル３０７は、センサノード１０１の電池残量と、センサ２０６による測定対象である圧着部１０３の温度の測定周期と、測定データのデータ送信周期とが対応付けて記憶されている。
【００３４】
図３（ｃ）に示す動作条件設定テーブル３０７では、蓄電部２０５の蓄電状況を示す電力残量が５０％以上である場合、温度測定を１時間周期で実施し、最新の測定データを４秒周期で送信する。電力残量が５０％未満３０％以上の場合、温度測定を１．５時間周期で実施し、最新の測定データを６秒周期で送信する。電力残量が３０％未満１０％以上の場合、温度測定を２時間周期で実施し、最新の測定データを８秒周期で送信する。電力残量が１０％未満の場合、温度測定を２．５時間周期で実施し、最新の測定データを１０秒周期で送信する。図３（ｃ）では電池残量が５０％以上１００％未満の場合については特に示していないが、同様に、電池残量が多くなるにつれて、さらに短い測定周期や送信周期を定めることができる。
【００３５】
なお、本実施例では蓄電部２０５の電池残量に応じて測定周期やデータ送信周期を変更しているが、発電部２０４による発電量に応じて測定周期やデータ送信周期を変更してもよい。例えば、発電量が最大発電量に対して５０％以上である場合、温度測定を１時間周期で実施し、最新の測定データを４秒周期で送信する。また、発電量が５０％未満３０％以上の場合、温度測定を１．５時間周期で実施し、最新の測定データを６秒周期で送信する。発電量が３０％未満１０％以上の場合、温度測定を２時間周期で実施し、最新の測定データを８秒周期で送信する。発電量が１０％未満の場合、温度測定を２．５時間周期で実施し、最新の測定データを１０秒周期で送信する。上記のように最大発電量に対する割合ではなく、前回の発電量に対する割合に応じて各周期を変更してもよい。  さらには、蓄電部２０５の電池残量および発電部２０４の発電量の両状態に応じて各周期を変更してもよい。例えば、蓄電部２０５の電池残量が１０％未満であり、かつ発電量が１０％未満である場合には、電池切れとなる可能性が最も高いため、さらに上記各周期を長くするように変更してもよい。
【００３６】
図４は、本実施例における、センサノード１０１、データ収集装置１０５、地上サーバ１０９間の通信シーケンスである。センサノード１０１は、省電力化の観点から、データ通信方法は近距離無線通信のみとし、センサノード１０１と地上サーバ１０９は直接通信を行わない。
【００３７】
センサノード１０１は、送信周期情報３０４に格納された周期で測定データを送信している（Ｓ１）。この時、電車１０８が接近してセンサノード１０１の通信範囲内に存在し、データ収集装置１０５が測定データを受信した場合、データ収集装置１０５は応答信号を送信する（Ｓ２）。
【００３８】
以上で１回の通信は終了する。センサノード１０１は、データ収集装置１０５からの応答の有無に関わらず、所定の送信周期が経過した後、再びＳ１を開始し、以降当該処理を繰り返す。
【００３９】
電車１０８が通過してセンサノード１０１の通信範囲外となった場合（例えば、上記応答信号がデータ収集装置から送信されなかった場合）、データ収集装置１０５と地上サーバ１０９との間の通信が、車両制御装置１０６、及びルータ１０７を介して行われる。これらの機器間の通信が行われるのは、データ収集装置１０５によりセンサノード１０１から収集したデータを地上サーバ１０９へ送信する場合（Ｓ３）である。
【００４０】
図５は、図４に示したシーケンス中において送信される測定データおよび応答信号の例を示す図である。
【００４１】
測定データ５０１は、シーケンスＳ１にて、センサノード１０１から送信される。図５上段に示すように、測定データ５０１は、センサ種別５０２、センサＩＤ５０３、センサ測定値５０４、及びセンサ測定時刻５０５にて構成される。
【００４２】
センサ種別５０２は、センサノード１０１が測定しているパラメータが何かを示す情報であり、記憶部２０７中のセンサ種別３０１に記憶されている情報と同一となる。
【００４３】
センサＩＤ５０３は、センサノード１０１の個体識別の為に固有に割り当てられるＩＤであり、記憶部２０７中のセンサＩＤ３０２に記憶されている情報と同一となる。
【００４４】
センサ測定値５０４は、センサ２０６にて測定され、測定結果３０５に格納された情報である。
【００４５】
センサ測定時刻５０５は、センサ測定値５０４を測定した時刻を計時部２０８にて計時した情報である。そして、センサノード記憶部の３０５測定結果に記録された時刻である。
【００４６】
応答信号５０６は、シーケンスＳ２にてデータ収集装置１０５からセンサノード１０１に送信される。図５下段に示すように、応答信号５０６は、応答５０７、及び装置ＩＤ５０８にて構成される。
【００４７】
応答５０７は、システム内であらかじめ決められた内容（例えば、reply  OK等の受信完了を示すメッセージ）であり、データ収集装置１０５がセンサノード１０１に測定データの受信を通知するために送信される。
【００４８】
装置ＩＤ５０８は、データ収集装置１０５それぞれに割り当てられた固有のＩＤである。
【００４９】
図６は、センサノード１０１が自律的に動作周期を変更しながら動作するフローを示した図である。
【００５０】
センサノード１０１は、動作開始後、まずセンサ２０６により圧着部１０３の温度を測定し、その測定結果である測定データを記憶部２０７に格納する（Ｆ１）。この最初のステップは、測定周期情報３０３の値に関わらず、必ず行う。以降、蓄電部２０５の電位（すなわち電池残量）が事前に設定された閾値を下回ったか否かをチェックし（Ｆ２）、閾値を下回っていた場合（Ｆ２；Ｙｅｓ）は、動作周期の変更を行う。変更の方法については後述する。
【００５１】
次に、計時部２０８が示す時刻が、測定周期情報３０３で設定された測定周期であるか否かをチェックし（Ｆ３）、現在時刻が測定周期であると判断した場合（Ｆ３；Ｙｅｓ）、Ｆ１と同じ手順でデータ測定を行う。
【００５２】
Ｆ２の結果がＮＯであった場合、計時部２０８が示す時刻が、送信周期情報３０４で設定された送信周期であるか否かをチェックし（Ｆ４）、現在時刻が送信周期であると判断した場合、測定データ５０１を送受信器２０１より送信する（Ｆ５）。データ送信後、制御部２０２は、規定された時間だけデータ収集装置１０５からの応答を待つ（Ｆ６）。
【００５３】
規定時間内に応答があった場合（Ｆ６；Ｙｅｓ）、センサノード１０１はデータ収集装置１０５からの応答信号５０６に含まれる応答５０７及び装置ＩＤ５０８を、通信ログ３０８に格納する（Ｆ７）。規定時間内に応答がない場合（Ｆ６；Ｎｏ）、次の図７に示すようにセンサノード１０１は省電力モードに移行し、次の動作時刻まで待機する。従って、計測周期以上の時間に渡って応答信号が返ってこない場合、データ収集装置１０５へ送信されない測定データが生じることになるが、こうした場合も、センサノード１０１は常に最新の測定結果だけを送信する。
【００５４】
図７は、図６のフロー図の続きの処理を示す図である。
【００５５】
Ｆ２において蓄電部の電位が規定値を下回っていた場合（Ｆ２；Ｙｅｓ）、制御部２０２は記憶部２０７の中から動作条件設定テーブル３０７を読み込み（Ｆ８）、測定周期情報３０３、及び送信周期情報３０４を、現在の電位に対応する動作周期の値に上書きする（Ｆ９）。
【００５６】
上記Ｆ６、Ｆ７、もしくはＦ９のフローを終えた後、制御部２０２はセンサノード１０１を省電力モードへ移行させる（Ｆ１０）。省電力モードへ移行したセンサノード１０１は、測定周期情報３０３もしくは送信周期情報３０４に設定された動作周期を迎えるまで待機を繰り返し（Ｆ１１）、動作周期を迎えた後（Ｆ１１；Ｙｅｓ）アクティブモードに移行する（Ｆ１２）。したがって、動作周期を迎えるまでは、センサノード１０１は常に省電力モードとなっているため、無駄な電力消費をさらに抑制することができる。アクティブモードへ移行した後は、Ｆ２から再びフローを開始する。
【００５７】
このように、本実施例では、上記処理を行うことにより、自律的に動作周期を変更し、電力消費を抑制することが可能となる。具体的には、センサノードが自身の電池残量を検知し、自律的に動作周期を変更することで動作時間を延長することが可能となり、電池切れによる動作停止を抑止することができる。
【実施例２】
【００５８】
本実施例では、自律的に動作周期を設定するだけでなく、地上サーバ１０９から電車１０８に送信される情報を元に動作周期を設定することができるセンサノード１０１の例を説明する。以下、地上サーバ１０９から電車１０８に送信される電車１０８の運行に関連する情報を「付帯情報」と呼ぶ。
【００５９】
図８は、本実施例における、センサノード１０１、データ収集装置１０５、地上サーバ１０９間の通信シーケンスである。図４で説明した実施例１のシーケンスに加え、付帯情報はシーケンスＳ４にて地上サーバ１０９から車両制御装置１０６に送信され、データ収集装置１０５を経由し、シーケンスＳ２にてセンサノード１０１に送信される。
【００６０】
ただし、センサノード１０１では省電力化の為に、極力処理を実施しないようにする必要がある。従って、センサノード１０１に送信する情報は、次回の動作時刻や動作周期を直接的に指定するものとし、地上サーバ１０９からの付帯情報からセンサノード１０１の起動時刻を算出する機能は、データ収集装置１０５、または車両制御装置１０６が有するものとする。これにより、センサノード１０１での計算処理、及び地上サーバ１０９から送られてくる情報の種類による動作の分岐処理が不要となり、センサノード１０１の消費電力の増加がなくなる。
【００６１】
地上サーバ１０９から電車１０８に送信される付帯情報の種類は複数あり、データ収集装置１０５、または車両制御装置１０６は、受信した付帯情報の種類に応じて、センサノード１０１へ送信する起動時刻を算出する。
【００６２】
本実施例における記憶部２０７の構成を図９に示す。本実施例での記憶部２０７は、実施例１の場合と比較し、起動時刻情報格納領域８０１が追加されている。起動時刻情報格納領域８０１は、前述の、データ収集装置１０５または車両制御装置１０６にて算出された起動時刻を示す起動時刻情報を格納する為の領域である。
【００６３】
シーケンスＳ１およびＳ２にて送信される測定データおよび応答信号の例を図１０に示す。シーケンスＳ２にて送信されるデータは応答信号５０６であり、応答信号５０６の中に起動時刻情報９０１が含まれる。
【００６４】
地上サーバ１０９が付帯情報として電車の運行ダイヤおよび遅延情報を送信し、データ収集装置１０５が付帯情報からセンサノード１０１の起動時刻を算出する場合の例を以下に説明する。データ収集装置１０５にて算出されたセンサノード１０１の起動時刻を記憶した起動時刻情報テーブルを図１１（ａ）に示す。図１１（ａ）に示すように、起動時刻情報テーブルは、センサノード１０１を識別するためのセンサＩＤと、そのセンサノードの起動時刻とが対応付けて記憶されている。遅延情報は、例えば、Ａ路線のＢ駅７：００発の電車ＣがＤ分遅れていることを示す情報である。
【００６５】
図１１（ａ）に示す「センサＩＤ」列は、図３（ａ）に示したセンサＩＤ３０２に対応しており、データ収集装置１０５は、対応するセンサＩＤが設定されているセンサノード１０１に、該当する起動時刻を送信する。例えば、センサＩＤ３０２として「００００」が設定されているセンサノード１０１に対して、データ収集装置１０５は、起動時刻情報９０１として、図１１（ａ）第一行の起動時刻（９：００、９：１０、９：２０、９：３０、９：４０）を送信する。この起動時刻情報９０１を受信したセンサノード１０１は、受信した起動時刻情報９０１を、起動時刻情報格納領域８０１に格納する。
【００６６】
図１１（ａ）の例では、各センサノードが設置されている路線には１０分間に１本電車が運行しており、各々の電車は、各センサノードの下を３分間隔で通過する。記載を省略しているが、起動時刻情報として、始発から終電までのセンサノードの起動時刻がデータ収集装置１０５にて一括で管理、送信される。
【００６７】
次に、電車に遅延が発生した場合について説明する。ここでは、９時に何らかの原因で電車運行に遅延が生じ、後続の電車が１５分遅れるものとする。
【００６８】
電車の遅延情報は、地上サーバ１０９からデータ収集装置１０５にリアルタイムに送信され、センサＩＤ３０２が「０００１」、「０００２」、「０００３」のセンサノード１０１の下を電車が通過する際、図１１（ｂ）に示すように各センサノードの起動時刻情報を更新する。図１１（ｂ）のセンサＩＤ「０００１」から「０００３」の各行の上段が更新前の起動時刻、下段が更新後の起動時刻である。各センサノードは、更新された起動時刻に従って次回の起動を行う。
【００６９】
センサＩＤ３０２が「００００」のセンサについては、９時に電車が通過した後に電車の遅延が発生した為、データ収集装置１０５から変更後の起動時刻を受信することができず、起動時刻の更新が反映されない。この場合、センサＩＤ３０２が「００００」のセンサノードは、最初の設定通り９：１０分に起動する。その後、本センサノードは、次に電車が通過するまでの１５分間、実施例１に則した動作を行い、次の電車が通過した際、図１１（ｃ）のように起動時刻の更新を行う。以後は、更新された起動時刻に従い起動する。
【００７０】
このように、本実施例では、電車の遅延時間に応じてセンサノードの動作を動的に制御することが可能となる為、不要な電力消費を減らすことが可能となり、省電力化を達成することができる。  上記実施例２では、付帯情報の例として電車の遅延情報を挙げているが、他の付帯情報によりセンサノード１０１の動作を制御することとしてもよい。以下、地上サーバ１０９が付帯情報として運行エリアの天候に関する情報を送信し、データ収集装置１０５が付帯情報からセンサノード１０１の起動時刻を算出する場合の例を説明する。センサノード１０１が発電部２０４に太陽電池を採用している場合、天候の変化によって発電量が変化する。この場合、地上サーバ１０９が電車１０８の運行エリアの天候に関する情報を送信することで、データ収集装置１０５は、センサノード１０１の発電量予測することが可能となる為、予測発電量に応じて、次回の起動時刻を早める、または遅らせることが可能である。
【００７１】
天候の種類に応じて起動時刻を変更する例を図１１（ｄ）に示す。天候が晴れの場合、日照量が十分に多く、発電部２０４による発電量が確保できる為、センサノード１０１は電車が通過する時刻に毎回起動し、測定データ信号５０１を送信する。天候が曇りの場合、日照量が低下し、発電量も同様に低下する為、センサノード１０１の起動設定を、電車通過時毎回起動する設定から、電車通過２回に１回起動する設定へ変更し、起動回数を減少させることにより消費電力を削減する。天候が雨の場合、曇りの時よりも更に発電量が低下する為、曇りの時よりも更に起動間隔を延長し、電車通過４回に１回起動する設定とする。
【００７２】
ここで、センサノード１０１の発電量の値が小さくなるにつれて起動間隔が長くなる一方、電車の運行間隔は変化しない為、データ送信周期は長くなることになる。なお、センサノードが測定する圧着部の温度の挙動についてはまだ把握されていないものの、その温度が急激には変化しない場合や、リアルタイムでの温度情報収集が不要である場合には、間隔の増加は許容されると考えられる。
【００７３】
起動時刻が変更される例を図１１（ｅ）に示す。図１１（ｅ）における電車の運行状況は図１１（ａ）と同様とする。９時時点の天気予報で、１３時以降の天候が曇りであるとわかっている場合、太陽電池による発電量の低下が懸念される為、１３時以降の起動時刻について、図１１（ｄ）に従い、センサノード１０１を起動する間隔を変更する。図１１（ｅ）のように電車が１０分間隔で通過する場合、天候が曇りの時の起動間隔は２０分に１回となる。以上により、発電量が少ない状態で消費電力を減らすことができる為、センサノードを従来の方法よりも長時間動作させることができる。
【００７４】
なお、晴れ、曇り、雨等の天候を示す情報は、例えば、地上サーバ１０９が天候を予測する事業者に設置されているサーバにアクセスして取得される。データ収集装置１０５は、地上サーバ１０９から上記天候を示す情報を取得し、あらかじめ設定されている図１１（ｄ）に示したテーブルを参照して、センサノード１０１の起動時刻を変更した図１１（ｅ）に示すテーブルを生成し、生成したそのテーブルをセンサノード１０１に送信している。
【００７５】
本実施例におけるセンサノード１０１の動作フローを図１２及び図１３に示す。本実施例では、実施例１の図６で説明したことと同様、Ｆ２の分岐により、蓄電部２０５の電位に応じて自律的にセンサノード１０１の動作周期を変更することが可能である。本実施例ではさらに、Ｆ５にてデータ収集装置から応答信号５０６を受信した後、フローＦ７にて通信ログを記録するとともに、応答信号５０６内に含まれる起動時刻情報９０１を記憶部２０７内の起動時刻情報格納領域８０１に記録する。
【００７６】
フローＦ７終了後、センサノード１０１の動作はフローＦ１３へ移る。フローＦ１３では、制御部２０２が起動時刻情報格納領域８０１から情報を読み込み、それに基づきフローＦ１４にて次回起動時刻を再設定する。その後、再設定された起動時刻を迎えるまで省電力モードで待機する（Ｆ１５）。
【００７７】
一方、規定時間内に応答信号が返ってこなかった場合（Ｆ６；Ｎｏ）は、実施例１と同じフローを辿り、測定周期情報３０３および送信周期情報３０４の設定に従い、応答があるまで一定間隔での動作を繰り返す。
【００７８】
なお、図１３では、運行ダイヤおよび遅延情報を含む運行情報データをデータ収集装置１０５から受信して動作時刻を再設定する場合について示しているが、天候を示す情報の場合も同様に処理を実行することができる。
【００７９】
このように、付帯情報が天候を示す情報であっても、その天候に応じてセンサノードの動作を動的に制御することが可能となる為、不要な電力消費を減らすことが可能となり、省電力化を達成することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１０１  センサノード
１０２  き電線
１０３  圧着部
１０４  架線
１０５  データ収集装置
１０６  車両制御装置
１０７  ルータ
１０８  電車
１０９  地上サーバ
２０１  送受信器
２０２  制御部
２０３  検知部
２０４  発電部
２０５  蓄電部
２０６  センサ
２０７  記憶部
２０８  計時部
３０１  センサ種別
３０２  センサＩＤ
３０３  測定周期情報
３０４  送信周期情報
３０５  測定結果
３０６  休止時刻情報
３０７  動作条件設定テーブル
３０８  通信ログ
５０１  測定データ信号
５０２  センサ種別
５０３  センサＩＤ
５０４  センサ測定値
５０５  センサ測定時刻
５０６  応答信号
５０７  応答
５０８  装置ＩＤ
８０１  起動時刻情報格納領域
９０１  起動時刻情報
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図３（ｃ）】
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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（ａ）】
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【図１１（ｂ）】
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【図１１（ｃ）】
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【図１１（ｄ）】
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【図１１（ｅ）】
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【図１２】
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【図１３】
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