(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
保守監視対象物の状態を示す計測情報を送信し、
前記保守監視対象物の状態を計測するセンサと、
受信アンテナから前記計測情報の送信要求である励起信号を受信する受信部と、
前記センサが計測した前記保守監視対象物の状態を示す前記計測情報を無線信号に変換して送信アンテナから送信する送信部と、
を備える計測装置と通信する監視情報収集端末であって、
前記監視情報収集端末は、移動体に備え付けられており、
予め前記励起信号を送信してから、前記計測装置が当該励起信号を受信し、前記計測装置が計測情報を送信することで、前記計測装置から当該計測情報を受信することができるまでの時間を示す受信時間と、前記受信アンテナと前記送信アンテナとの間における前記移動体の進行方向に平行な成分の距離を表すアンテナ間距離と、前記移動体が前記受信アンテナに最も近づいた場所における前記監視情報収集端末アンテナからの前記受信アンテナまでの距離を示す受信アンテナ設置距離と、前記移動体が前記送信アンテナに最も近づいた場所における前記監視情報収集端末アンテナからの前記送信アンテナまでの距離を示す送信アンテナ設置距離と、前記移動体が前記受信アンテナを通過する際に当該移動体から見て当該受信アンテナが存在する方向を示す受信アンテナ設置方向と、前記移動体が前記送信アンテナを通過する際に当該移動体から見て当該送信アンテナが存在する方向を示す送信アンテナ設置方向を記憶するパラメータ記憶部と、
指向性を有する監視情報収集端末アンテナと、
前記監視情報収集端末アンテナから前記励起信号を送信する励起信号送信部と、
前記監視情報収集端末アンテナから前記計測情報を受信する計測情報受信部と、
前記受信時間毎に前記監視情報収集端末アンテナの指向性の向きを制御する指向性制御部と、
前記監視情報収集端末アンテナからの送受信を切り替える送受信切替部と、
前記移動体の移動速度を取得する速度取得部と、
を有し、
前記指向性制御部は、前記送受信切替部が前記監視情報収集端末アンテナを送信に切り替えるときに、前記監視情報収集端末アンテナの指向性が前記受信アンテナの方向を向き、前記送受信切替部が前記監視情報収集端末アンテナを受信に切り替えるときに、前記監視情報収集端末アンテナの指向性が前記送信アンテナの方向を向くよう、前記受信時間と前記移動速度をかけることによって得られる移動距離と、アンテナ間距離と、前記受信アンテナ設置距離及び前記送信アンテナ設置距離とに基づいて前記監視情報収集端末アンテナの指向性の角度を制御し、前記受信アンテナ設置方向及び前記送信アンテナ設置方向に基づいて前記監視情報収集端末アンテナの指向性の向きを制御する
ことを特徴とする監視情報収集端末。
【請求項２】
前記監視情報収集端末アンテナは、
前記励起信号を送信する励起信号送信アンテナと、
前記計測情報を受信する計測情報受信アンテナと、で構成されており、
前記励起信号送信アンテナと前記計測情報受信アンテナとが互いに異なる指向性を有することを特徴とする請求項１に記載の監視情報収集端末。
【請求項３】
保守監視対象物の状態を示す計測情報を送信する計測装置と、前記計測情報を受信する監視情報収集端末とを備える設備保守点検システムであって、
前記監視情報収集端末は、移動体に備え付けられており、
予め前記励起信号を送信してから、前記計測装置が当該励起信号を受信し、前記計測装置が計測情報を送信することで、前記計測装置から当該計測情報を受信することができるまでの時間を示す受信時間と、前記受信アンテナと前記送信アンテナとの間における前記移動体の進行方向に平行な成分の距離を表すアンテナ間距離と、前記移動体が前記受信アンテナに最も近づいた場所における前記監視情報収集端末アンテナからの前記受信アンテナまでの距離を示す受信アンテナ設置距離と、前記移動体が前記送信アンテナに最も近づいた場所における前記監視情報収集端末アンテナからの前記送信アンテナまでの距離を示す送信アンテナ設置距離と、前記移動体が前記受信アンテナを通過する際に当該移動体から見て当該受信アンテナが存在する方向を示す受信アンテナ設置方向と、前記移動体が前記送信アンテナを通過する際に当該移動体から見て当該送信アンテナが存在する方向を示す送信アンテナ設置方向を記憶するパラメータ記憶部と、
前記監視情報収集端末は、指向性を有する監視情報収集端末アンテナと、
前記監視情報収集端末アンテナから前記計測情報の送信要求である励起信号を送信する励起信号送信部と、
前記監視情報収集端末アンテナから前記計測情報を受信する計測情報受信部と、
前記監視情報収集端末アンテナの指向性の向きを制御する指向性制御部と、
前記受信時間毎に前記監視情報収集端末アンテナからの送受信を切り替える送受信切替部と、
前記移動体の移動速度を取得する速度取得部と、
を有し、
前記指向性制御部は、前記送受信切替部が前記監視情報収集端末アンテナを送信に切り替えるときに、前記監視情報収集端末アンテナの指向性が前記計測装置の受信アンテナの方向を向き、前記送受信切替部が前記監視情報収集端末アンテナを受信に切り替えるときに、前記監視情報収集端末アンテナの指向性が前記計測装置の送信アンテナの方向を向くよう、前記受信時間と前記移動速度をかけることによって得られる移動距離と、アンテナ間距離と、前記受信アンテナ設置距離及び前記送信アンテナ設置距離とに基づいて前記監視情報収集端末アンテナの指向性の角度を制御し、前記受信アンテナ設置方向及び前記送信アンテナ設置方向に基づいて前記監視情報収集端末アンテナの指向性の向きを制御し、
前記計測装置は、前記保守監視対象物の状態を計測するセンサと、
受信アンテナから前記励起信号を受信する受信部と、
前記センサが計測した前記保守監視対象物の状態を示す前記計測情報を無線信号に変換して送信アンテナから送信する送信部と、
を備えることを特徴とする設備保守点検システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線信号を伝送手段とし、保守監視対象物の状態を監視する監視情報収集端末及び設備保守点検システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
社会基盤としての構造物に対する保守点検作業は、安心で安全な社会を実現するために必要不可欠である。利用者が安価なサービスを享受するためには保守点検作業に関する費用の削減が必須となる。特許文献１のように、費用削減のための手法としてセンサを用いることにより、人の手を介さずに保守点検作業を行う手法が近年検討されている。
【０００３】
以下に、特許文献１に示される手法を説明する。
図９は、従来の設備保守点検システムの構成を示す概略ブロック図である。図９に示される実施例は排水を行うポンプに対する保守点検作業に係るものである。従来の設備保守点検システムは、保守監視対象物である排水機場９と、計測情報の送信要求である励起信号を送信し、計測情報を受信する監視情報収集端末９３と、排水機場９の管理を行う施設管理センタ９４とを備える。排水機場９は、ポンプを制御する排水溝制御装置９１と、ポンプ９２を備える。ポンプ９２は、エンジン９２１、減速機９２２、ポンプ本体９２３を備え、ポンプ９２を構成する各装置９２１、９２２、９２３はそれぞれ、励起信号を受信し、計測情報を送信するアンテナ９２１１、９２１２、９２１３と、保守点検のための計測制御部９２１２、９２２２、９２３２と、記憶部９２１３、９２２３、９２３３と、センサ９２１４、９２２４、９２３４とを備える。
【０００４】
センサ９２１４、９２２４、９２３４はそれぞれ、備え付けられている装置９２１、９２２、９２３の状態を計測し、記憶部９２１３、９２２３、９２３３に記憶させる。次に、監視情報収集端末９３が計測対象である装置９２１、９２２、９２３と無線通信を行うことができる位置に存在するときに、監視情報収集端末９３は記憶部９２１３、９２２３、９２３３に記憶されている計測情報の送信を要求する励起信号を各装置９２１、９２２、９２３の計測制御部９２１２、９２２２、９２３２に送信する。監視情報収集端末９３が励起信号を送信すると、各計測制御部９２１２、９２２２、９２３２はアンテナ９２１１、９２１２、９２１３が受信した励起信号を取得する。計測制御部９２１２、９２２２、９２３２が励起信号を取得すると、アンテナ９２１１、９２１２、９２１３から、記憶部９２１３、９２２３、９２３３に記憶されている計測情報を監視情報収集端末９３に対して無線信号で送信する。計測制御部９２１２、９２２２、９２３２が計測情報を送信すると、監視情報収集端末９３は、計測情報を受信し、受信した計測情報を監視情報収集端末９３に保存するか、あるいは受信した計測情報を施設管理センタ９４に対して無線信号によって送信する。
これにより、保守監視対象物を人間が目視することなく、保守人員が監視情報収集端末９３を装備して保守監視対象物付近を通りかかることにより保守点検が行えるため、保守運用に係る人件費の削減を実現できる。
【特許文献１】特開２００４−１０２７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、計測対象である各装置９２１、９２２、９２３が備える計測制御部は、監視情報収集端末９３の励起信号を受信した後に計測情報を送信する。保守運用に関する費用の削減のためには、単位時間当たりに監視情報収集端末９３が受信する計測情報の量を増加させることが必須である。そのためには監視情報収集端末９３を高速に移動させる必要がある。しかしながら、計測制御部９２１２、９２２２、９２３２の動作が監視情報収集端末９３の移動速度に対して低速である場合、励起信号を受信し、計測情報を送信可能な状態に至るまでの期間に、監視情報収集端末９３が計測対象である装置９２１、９２２、９２３と無線通信を行うことができない位置へ移動してしまうことが想定される。
【０００６】
この問題を解決するためには、計測処理部９２１２、９２２２、９２３２の処理能力を高めることで送信可能な状態に至るまでの期間を短縮させる手法や、無線信号の送信電力を高めることで監視情報収集端末９３と無線通信を行うことができる範囲を拡大する手法が考えられる。しかし、センサを用いた保守システムにおいて、しばしば自立型の電源、すなわち電池を用いることがあり、その場合、保守計測系における低消費電力化は必須となるため、上述した手法は得策ではない。また、電源問題を解決するためにパッシブ型のＲＦＩＤ（無線ID：Radio Frequency Identification）を用いることも考えられるが、一般にパッシブ型のＲＦＩＤは通信距離が非常に短いため、移動体に搭載した計測情報の収集には適していない。また、監視情報収集端末９３が計測情報を受信するまでの間、計測処理部９２１２、９２２２、９２３２と無線通信を行うことができる範囲内で待機することや、計測情報が送信可能となる時間を想定して監視情報収集端末９３の移動速度を減速させることも考えられる。しかし、計測すべき保守監視対象物が膨大である場合、待ち時間が長くなることは単位時間当たりに監視情報収集端末９３が受信する計測情報の量を少なくなることに相当するため、費用の削減効果が薄れることになってしまう。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高速に移動させることで単位時間当たりに多くの計測情報を受信することを可能にする監視情報収集端末及び設備保守点検システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、保守監視対象物の状態を示す計測情報を送信し、前記保守監視対象物の状態を計測するセンサと、受信アンテナと、前記受信アンテナから前記計測情報の送信要求である励起信号を受信する受信部と、送信アンテナと、前記センサが計測した前記保守監視対象物の状態を示す前記計測情報を無線信号に変換して前記送信アンテナから送信する送信部と、を備える計測装置と通信する監視情報収集端末であって、前記監視情報収集端末は、移動体に備え付けられており、予め前記励起信号を送信してから、前記計測装置が当該励起信号を受信し、前記計測装置が計測情報を送信することで、前記計測装置から当該計測情報を受信することができるまでの時間を示す受信時間と、前記受信アンテナと前記送信アンテナとの間における前記移動体の進行方向に平行な成分の距離を表すアンテナ間距離と、前記移動体が前記受信アンテナに最も近づいた場所における前記監視情報収集端末アンテナからの前記受信アンテナまでの距離を示す受信アンテナ設置距離と、前記移動体が前記送信アンテナに最も近づいた場所における前記監視情報収集端末アンテナからの前記送信アンテナまでの距離を示す送信アンテナ設置距離と、前記移動体が前記受信アンテナを通過する際に当該移動体から見て当該受信アンテナが存在する方向を示す受信アンテナ設置方向と、前記移動体が前記送信アンテナを通過する際に当該移動体から見て当該送信アンテナが存在する方向を示す送信アンテナ設置方向を記憶するパラメータ記憶部と、指向性を有する監視情報収集端末アンテナと、前記監視情報収集端末アンテナから前記励起信号を送信する励起信号送信部と、前記監視情報収集端末アンテナから前記計測情報を受信する計測情報受信部と、前記監視情報収集端末アンテナの指向性の向きを制御する指向性制御部と、前記受信時間毎に前記監視情報収集端末アンテナからの送受信を切り替える送受信切替部と、前記移動体の移動速度を取得する速度取得部と、を有し、前記指向性制御部は、前記送受信切替部が前記監視情報収集端末アンテナを送信に切り替えるときに、前記監視情報収集端末アンテナの指向性が前記受信アンテナの方向を向き、前記送受信切替部が前記監視情報収集端末アンテナを受信に切り替えるときに、前記監視情報収集端末アンテナの指向性が前記送信アンテナの方向を向くよう、前記受信時間と前記移動速度をかけることによって得られる移動距離と、アンテナ間距離と、前記受信アンテナ設置距離及び前記送信アンテナ設置距離とに基づいて前記監視情報収集端末アンテナの指向性の角度を制御し、前記受信アンテナ設置方向及び前記送信アンテナ設置方向に基づいて前記監視情報収集端末アンテナの指向性の向きを制御することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明における前記監視情報収集端末アンテナは、前記励起信号を送信する励起信号送信アンテナと、前記計測情報を受信する計測情報受信アンテナと、で構成されており、前記励起信号送信アンテナと前記計測情報受信アンテナとが互いに異なる指向性を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、保守監視対象物の状態を示す計測情報を送信する計測装置と、前記計測情報を受信する監視情報収集端末とを備える設備保守点検システムであって、前記監視情報収集端末は、移動体に備え付けられており、予め前記励起信号を送信してから、前記計測装置が当該励起信号を受信し、前記計測装置が計測情報を送信することで、前記計測装置から当該計測情報を受信することができるまでの時間を示す受信時間と、前記受信アンテナと前記送信アンテナとの間における前記移動体の進行方向に平行な成分の距離を表すアンテナ間距離と、前記移動体が前記受信アンテナに最も近づいた場所における前記監視情報収集端末アンテナからの前記受信アンテナまでの距離を示す受信アンテナ設置距離と、前記移動体が前記送信アンテナに最も近づいた場所における前記監視情報収集端末アンテナからの前記送信アンテナまでの距離を示す送信アンテナ設置距離と、前記移動体が前記受信アンテナを通過する際に当該移動体から見て当該受信アンテナが存在する方向を示す受信アンテナ設置方向と、前記移動体が前記送信アンテナを通過する際に当該移動体から見て当該送信アンテナが存在する方向を示す送信アンテナ設置方向を記憶するパラメータ記憶部と、指向性を有する監視情報収集端末アンテナと、前記監視情報収集端末アンテナから前記計測情報の送信要求である励起信号を送信する励起信号送信部と、前記監視情報収集端末アンテナから前記計測情報を受信する計測情報受信部と、前記監視情報収集端末アンテナの指向性の向きを制御する指向性制御部と、前記受信時間毎に前記監視情報収集端末アンテナからの送受信を切り替える送受信切替部と、前記移動体の移動速度を取得する速度取得部と、を有し、前記指向性制御部は、前記送受信切替部が前記監視情報収集端末アンテナを送信に切り替えるときに、前記監視情報収集端末アンテナの指向性が前記計測装置の受信アンテナの方向を向き、前記送受信切替部が前記監視情報収集端末アンテナを受信に切り替えるときに、前記監視情報収集端末アンテナの指向性が前記計測装置の送信アンテナの方向を向くよう、前記受信時間と前記移動速度をかけることによって得られる移動距離と、アンテナ間距離と、前記受信アンテナ設置距離及び前記送信アンテナ設置距離とに基づいて前記監視情報収集端末アンテナの指向性の角度を制御し、前記受信アンテナ設置方向及び前記送信アンテナ設置方向に基づいて前記監視情報収集端末アンテナの指向性の向きを制御し、前記計測装置は、前記保守監視対象物の状態を計測するセンサと、受信アンテナと、前記受信アンテナから前記励起信号を受信する受信部と、送信アンテナと、前記センサが計測した前記保守監視対象物の状態を示す前記計測情報を無線信号に変換して前記送信アンテナから送信する送信部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、監視情報収集端末が励起信号を送信する際に、計測装置の受信アンテナの方向へ監視情報収集端末アンテナの指向性を向けることにより、監視情報収集端末と計測装置との距離が離れていても高品質の無線通信を行うことができる。これにより、励起信号を従来の手法よりも早く計測装置に受信させることが可能である。また、監視情報収集端末が計測情報を受信する際に、計測装置の送信アンテナの方向へアンテナの指向性を向けることにより、監視情報収集端末は計測情報を従来の手法よりも遠くで受信することが可能である。
また、本発明によれば、監視情報収集端末が励起信号を送信した位置から計測情報を受信することができる位置までの距離を移動体の速度で除することによって得られる時間に基づいて送受信を切り替えることにより、計測装置が計測情報を送信する際に監視情報収集端末の指向性が必ず計測装置の送信アンテナの方向を向くようにすることができる。これにより、計測情報の受信の確実性を高めることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による設備保守点検システムの構成を示す概略ブロック図である。本実施形態による設備保守点検システム１は、監視情報収集端末１１０と、計測装置１４０を備える。
監視情報収集端末１１０は、指向性を有する監視情報収集端末アンテナ１１１を備え、移動体１２０に搭載される。ここで、移動体１２０は、例えば乗用車を想定しており、高速で移動を行う。また、監視情報収集端末１１０は移動体１２０から電源を取得することが可能であり、電源は十分に確保されているものとする。監視情報収集端末１１０は監視情報収集端末アンテナ１１１から無線信号を送受信する機能を有する。
計測装置１４０は、受信部１４１、センサ１４２、計測情報記憶部１４３、送信部１４４、受信アンテナ１４５、送信アンテナ１４６を備え、保守監視対象物１３０に設置される。受信部１４１は受信アンテナ１４５から計測情報の送信要求である励起信号を受信する機能を有する。センサ１４２は保守監視対象物１３０の状態を計測し、計測情報記憶部１４３に計測した状態を示す計測情報を記憶させる機能を有する。送信部１４４は、計測情報記憶部１４３が記憶している計測情報とセンサ１４２が計測した計測情報を無線信号に変換して送信アンテナ１４６から送信する機能を有する。
【００１６】
図２は、監視情報収集端末１１０の構成を示す概略ブロック図である。監視情報収集端末１１０は、監視情報収集端末アンテナ１１１と、励起信号送信部１１２と、計測情報受信部１１３と、監視情報記憶部１１４と、指向性制御部１１５と、送受信切替部１１６と、速度取得部１１７と、パラメータ記憶部１１８とを備える。励起信号送信部１１２は、監視情報収集端末アンテナ１１１から励起信号を送信する機能を有する。計測情報受信部１１３は、監視情報収集端末アンテナ１１１から計測情報を受信し、監視情報記憶部１１４に記憶させる機能を有する。指向性制御部１１５は、監視情報収集端末アンテナ１１１の指向性の向きを制御する機能を有する。送受信切替部１１６は監視情報収集端末アンテナ１１１からの無線信号の送受信を切り替える機能を有する。速度制御部１１７は移動体１２０の移動速度を取得する機能を有する。
【００１７】
図３は、監視情報収集端末アンテナ１１１の構成を示す概略ブロック図である。監視情報収集端末アンテナ１１１は、複数のアレーアンテナ素子１１１１−１〜１１１１−Ａと、重み付け回路１１１２−１〜１１１２−Ａと、合成分配回路１１１３を備えるアダプティブアレーアンテナである。
監視情報収集端末１１０が信号を送信する場合、合成分配回路１１１３は、監視情報収集端末１１０から出力された信号をＡ個に分配する。合成分配回路１１１３が信号を分配すると、重み付け回路１１１２−１〜１１１２−Ａは、それぞれ合成分配回路１１１３が分配した信号に、監視情報収集端末アンテナ１１１の指向性の向きを設定する重み係数ｗ１〜ｗＡをかける。重み付け回路１１１２−１〜１１１２−Ａが信号に重み付けをすると、アレーアンテナ素子１１１１−１〜１１１１−Ａは、それぞれ重み付け回路１１１２−１〜１１１２−Ａが重み付けをした信号を送信する。
監視情報収集端末１１０が信号を受信する場合、アレーアンテナ素子１１１１−１〜１１１１−Ａが信号を受信すると、重み付け回路１１１２−１〜１１１２−Ａは、それぞれアレーアンテナ素子１１１１−１〜１１１１−Ａが受信した信号に重み係数ｗ１〜ｗＡをかける。重み付け回路１１１２−１〜１１１２−Ａが信号に重み付けをすると、合成分配回路１１１３は、重み付け回路１１１２−１〜１１１２−Ａが重み付けをした信号を合成する。
これによって監視情報収集端末アンテナ１１１は指向性を有し、指向性制御部１１５は、重み係数ｗ１〜ｗＡを制御することによって監視情報収集端末アンテナ１１１の指向性の向きを制御する。
【００１８】
本実施形態による設備保守点検システム１は、移動体１２０が所定の経路を経ることで、移動体１２０に備え付けられた監視情報収集端末１１０が、経路に設置されている複数の保守監視対象物１３０の計測情報を収集するものである。なお、複数の保守監視対象物１３０における受信アンテナ１４５及び送信アンテナ１４６は、移動体１２０から見て全て同じ方向に取り付けられているものとする。これにより、移動体１２０が保守監視対象物１３０へ接近する場合に、監視情報収集端末１１０が監視情報収集端末アンテナ１１１の指向性を接近方向、すなわち移動体１２０の進行方向へ向けていれば、受信アンテナ１４５はいずれ励起信号を受信できる。また、移動体１２０が保守監視対象物１３０から遠離する場合に、監視情報収集端末１１０が監視情報収集端末アンテナ１１１の指向性を遠離方向の逆方向、すなわち移動体１２０の進行方向の逆方向へ向けていれば、監視情報収集端末アンテナ１１１はいずれ計測情報を受信できる。
【００１９】
以下に、図２で表される監視情報収集端末１１０の動作を説明する。
本実施形態において、予め監視情報収集端末１１０のパラメータ記憶部１１８に、励起信号を送信した位置から計測情報を受信することができる位置までの距離を示す受信距離Ｌと、移動体１２０の進行方向に対して受信アンテナ１４５及び送信アンテナ１４６が存在する方向である受信アンテナ設置方向ａｒ及び送信アンテナ設置方向ａｓを記憶させておく。受信アンテナ設置方向ａｒ及び送信アンテナ設置方向ａｓとは、すなわち移動体１２０が受信アンテナ１４５及び送信アンテナ１４６を通過する際に移動体１２０から見て受信アンテナ１４５及び送信アンテナ１４６が存在する方向のことである。例えば、移動体１２０が受信アンテナ１４５の下方を通過する場合、受信アンテナ設置方向ａｒは上方である。なお、受信距離Ｌ、受信アンテナ設置方向ａｒ及び送信アンテナ設置方向ａｓは予め測定しておくことによって分かっているパラメータである。
【００２０】
図４は、監視情報収集端末１１０の動作を示すフローチャートである。速度取得部１１６は、移動体１２０と通信し、移動体１２０の移動速度ｖを取得する（ステップＳ１）。速度取得部１１６が移動速度ｖを取得すると、送受信切替部１１６は、パラメータ記憶部１１８が記憶している受信距離Ｌと移動速度ｖに基づいて、送受信切替時間ｔを計算する（ステップＳ２）。送受信切替時間ｔは、Ｌ／ｖを計算することで求められる。すなわち送受信切替時間ｔは、移動速度ｖで受信距離Ｌを移動するのにかかる時間を示している。送受信切替部１１６が送受信切替時間ｔを計算すると、指向性制御部１１５は、監視情報収集端末アンテナ１１１の指向性を移動体１２０の進行方向を基準として受信アンテナ設置方向ａｒへ傾けた方向へ向ける、すなわち監視情報収集端末１１０が受信アンテナ１４５と無線通信を行うことができる範囲に存在する場合に監視情報収集端末アンテナ１１１の指向性が受信アンテナ１４５の方向を向くようにする（ステップＳ３）。次に、監視情報収集端末アンテナ１１１の指向性を受信アンテナ設置方向ａｒへ向けた時からの経過した時間を示す送信時間ｔｓを計測する（ステップＳ４）。
【００２１】
送信時間ｔｓが、送受信切替時間ｔに達していなければ（ステップＳ５）、励起信号送信部１１２は監視情報収集端末アンテナ１１１から励起信号を定期的に送信し続ける（ステップＳ６）。送信時間ｔｓが、送受信切替時間ｔに達するまで、ステップＳ５の処理を継続する。送信時間ｔｓが、送受信切替時間ｔに達すると、指向性制御部１１５は、監視情報収集端末アンテナ１１１の指向性を移動体１２０の進行方向の逆方向を基準として送信アンテナ設置方向ａｓへ傾けた方向へ向ける、すなわち監視情報収集端末１１０が送信アンテナ１４６と無線通信を行うことができる範囲に存在する場合に監視情報収集端末アンテナ１１１の指向性が送信アンテナ１４６の方向を向くようにする（ステップＳ７）。次に、監視情報収集端末アンテナ１１１の指向性を送信アンテナ設置方向ａｓへ向けた時からの経過した時間を示す受信時間ｔｒを計測する（ステップＳ８）。
【００２２】
受信時間ｔｒが、送受信切替時間ｔに達していなければ（ステップＳ７）、計測情報受信部１１３は監視情報収集端末アンテナ１１１から計測情報の受信を待機する。計測情報受信部１１３が計測情報を受信すると（ステップＳ８）、計測情報受信部１１３は計測情報を監視情報記憶部１１４に記憶させる（ステップＳ９）。受信時間ｔｒが、送受信切替時間ｔに達すると、ステップＳ３以降の処理を行う。
【００２３】
本実施形態において、送受信切替時間ｔをＬ／ｖとする理由を説明する。
監視情報収集端末１１０が時刻０において励起信号の送信を始め、時間ｓの間隔で送受信を切り替える場合、監視情報収集端末１１０は時刻ｓにおいて励起信号の送信をやめ、計測情報の受信を待機する。他方、計測装置１４０の受信部１４１が、時刻０において送信された励起信号を受信したとき、送信部１４４は計測情報を送信するまでに時間ｔを要するため、監視情報収集端末１１０は時刻ｔにおいて計測情報を受信することができる。また、受信部１４１が、時刻ｓにおいて送信された励起信号を受信したとき、送信部１４４は計測情報を送信するまでに時間ｔを要するため、監視情報収集端末１１０は時刻ｓ＋ｔにおいて計測情報を受信することができる。
【００２４】
このとき監視情報収集端末１１０において、時間ｓが時間ｔと異なるならば、送信部１４４が計測情報を送信している時に監視情報収集端末１１０が励起信号を送信しているために、すなわち監視情報収集端末アンテナ１１１の指向性が送信アンテナ１４６の方向を向いていないために、監視情報収集端末１１０が計測情報を受信できない可能性がある。
例えば、送受信切替時間ｔが５秒、時間ｓが２秒であった場合、監視情報収集端末１１０は、時刻が０秒から２秒までの間に励起信号を送信し、時刻が２秒から４秒までの間に受信を待機し、時刻が４秒から６秒までの間に励起信号を送信する、というように、２秒毎に送受信を切り替える。計測装置１４０の受信部１４１が、時間０において送信された励起信号を受信したとき、送信部１４４は計測情報を送信するまでに５秒を要するため、監視情報収集端末１１０は５秒の時点において計測情報を受信することができる。しかし、監視情報収集端末１１０は４秒から６秒までの間に励起信号を送信しているため、５秒の時点で監視情報収集端末アンテナ１１１の指向性が送信アンテナ１４６の方向を向いていない。これによって、監視情報収集端末アンテナ１１１は計測情報を受信することができない。
【００２５】
一方、監視情報収集端末１１０において、時間ｓと時間ｔが等しければ、監視情報収集端末１１０が時刻０に送信した励起信号に対応する計測情報は時刻ｔで受信することができる。時間ｓは時間ｔに等しいので、監視情報収集端末１１０は時刻ｔにおいて受信を待機し始める。これにより、計測情報を受信することができる。また、監視情報収集端末１１０が時刻ｓに送信した励起信号に対応する計測情報は時刻ｓ＋ｔで受信することができる。すなわち、監視情報収集端末１１０が時刻ｔに送信した励起信号に対応する計測情報は時刻２ｔで受信することができる。監視情報収集端末１１０は時刻２ｔにおいて受信の待機を終えるため、計測情報を受信することができる。
【００２６】
このため、時刻０から時刻ｔまでに送信された励起信号に対応する計測情報は時刻ｔから時刻２ｔまでに受信可能となるため、計測情報の受信漏れが少なくなり、受信の確実性を高めることができる。従って、送受信切替時間ｔをＬ／ｎｖとしても同等の効果を得ることができる。ただし、ｎは１以上の整数とする。
【００２７】
しかし、監視情報収集端末１１０は、送受信を瞬間で切り替えることができないため、時刻ｔ丁度や時刻２ｔ丁度に送信された計測情報を受信することができない。そこで、計測装置１４０の送信部１４４が信号を送信する時間の前後に幅Δｔを持たせ、端末においてその中間の時間を送受信切替時間ｔとすることで、監視情報収集端末１１０は、計測装置１４０から時刻ｔ±Δｔや時刻２ｔ±Δｔに送信された計測情報を受信することが可能になる。例えば、監視情報収集端末１１０は時刻０に送信した励起信号に対応する計測情報を時刻ｔ＋Δｔで受信することができる。また、時刻ｔに送信した励起信号に対応する計測情報を時刻２ｔ−Δｔで受信することができる。
【００２８】
次に、図１で表される計測装置１４０の動作を説明する。
本実施形態において、センサ１４２は予め、決められた周期で保守監視対象物１３０の状態を計測し、計測情報記憶部１４３に計測した保守監視対象物１３０の状態を示す計測情報を記憶させておく。
図５は、計測装置１４０の動作を示すフローチャートである。
計測装置１４０の受信部１４１は受信アンテナ１４５から励起信号を受信する（ステップＳ１１）。受信部１４１が励起信号を受信すると、センサ１４２は保守監視対象物１３０の状態を計測する（ステップＳ１２）。次に、送信部１４４は、計測情報記憶部１４３が記憶している計測情報とセンサ１４２が計測した保守監視対象物１３０の状態を示す計測情報を取得する（ステップＳ１３）。ここで、送信部１４４が計測情報記憶部１４３に記憶されている計測状態を取得するのは、前回計測情報を送信した時点から今回計測情報を送信する時点までの期間における計測状態の記録を送信するためである。これにより、監視情報収集端末１１０は、今回計測情報を送信する時点までにおける全ての計測状態を取得することができるため、保守監視対象物１３０の状態が変わった時刻を詳細に知ることができる。計測情報を取得すると、送信部１４４は、取得した計測情報を無線信号に変換する（ステップＳ１４）。計測情報を無線信号に変換すると、送信部１４４は、送信アンテナ１４６から無線信号に変換した計測情報を送信する（ステップＳ１５）。送信部１４４は、送信を完了すると計測情報記憶部１４３が記憶している計測情報を削除する（ステップＳ１６）。
【００２９】
上述した監視情報収集端末と計測装置によれば、監視情報収集端末が励起信号を送信する際に、計測装置の受信アンテナの方向へ監視情報収集端末アンテナの指向性を向けることにより、監視情報収集端末と計測装置との距離が離れていても高品質の無線通信を行うことができる。これにより、励起信号を従来の手法よりも早く計測装置に受信させることが可能である。また、監視情報収集端末が計測情報を受信する際に、計測装置の送信アンテナの方向へアンテナの指向性を向けることにより、監視情報収集端末は計測情報を従来の手法よりも早く受信することが可能である。
また、本発明によれば、監視情報収集端末が励起信号を送信した位置から計測情報を受信することができる位置までの距離を移動体の速度で除することによって得られる時間に基づいて送受信を切り替えることにより、計測装置が計測情報を送信する際に監視情報収集端末は必ず受信待機状態になる。これにより、計測情報の受信の確実性を高めることが可能である。
【００３０】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、本実施形態では監視情報収集端末１１０が定期的に励起信号を送信し続ける場合を説明したが、これに限られず、監視情報収集端末１１０が受信アンテナ１４１と通信可能な範囲に存在するときに移動体１２０に乗車する人員が監視情報収集端末１１０に励起信号を発信する命令を与えることで、受信アンテナ１４１に励起信号を送信することができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、センサ１４２が予め決められた周期で計測した保守監視対象物１３０の計測情報を計測情報記憶部１４３に記憶させ、さらに受信部１４１が励起信号を受信した時に、センサ１４２が保守監視対象物１３０の状態を計測する場合を説明したが、これに限られず、計測装置１４０に計測情報記憶部１４３を備えずに励起信号を受信したときだけセンサ１４２が保守監視対象物１３０の状態を計測することで、低消費電力化を図ることができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、移動体１２０の移動速度ｖに基づいて監視情報収集端末１１０の送受信切替時間ｔを計算することで計測情報の受信の確実性を高める場合を説明したが、これに限られず、移動速度ｖに応じて監視情報収集端末アンテナ１１１の指向性の向きを変化させることでも計測情報の受信の確実性を高めることができる。
図６は、移動体１２０の移動速度ｖによって監視情報収集端末アンテナ１１１の指向性の向きを変化させる例を表す図である。送受信切替時間ｔを固定したとき、移動体１２０の移動速度ｖが低速である場合を表す図６（Ａ）と比べ、移動体１２０の移動速度ｖが高速である場合を表す図６（Ｂ）は、監視情報収集端末アンテナ１１１が励起信号を送信してから計測情報を受信するまでに移動体１２０が移動する距離が長くなる。そのため、計測情報の受信の確実性を高めるには、移動体１２０が移動する距離に応じて励起信号送信時及び計測信号受信時の監視情報収集端末アンテナ１１１の指向性を変化させればよい。
【００３３】
移動体１２０の移動速度ｖに応じて監視情報収集端末アンテナ１１１の指向性の向きを変化させる場合、予め監視情報収集端末１１０のパラメータ記憶部１１８に、励起信号を送信してから計測情報を受信することができるまでの時間を示す受信時間Ｔと、受信アンテナ１４５と送信アンテナ１４６との間における移動体１２０の進行方向に平行な成分の距離を表すアンテナ間距離ｌと、移動体１２０が受信アンテナ１４５及び送信アンテナ１４６に最も近づいた場所からの受信アンテナ１４５及び送信アンテナ１４６までの距離を示す受信アンテナ設置距離ｄｒ及び送信アンテナ設置距離ｄｓを記憶させておく。なお、受信時間Ｔ、受信アンテナ設置距離ｄｒ及び送信アンテナ設置距離ｄｓは予め測定しておくことによって分かっているパラメータである。送受信切替部１１６は、パラメータ記憶部１１８に記憶されている受信時間Ｔ、受信アンテナ設置距離ｄｒ及び送信アンテナ設置距離ｄｓと速度取得部１１７が取得した移動速度ｖを指向性制御部１１５に入力する。指向性制御部１１５は、移動速度ｖと受信時間Ｔに基づき、移動距離Ｌを計算する。移動距離Ｌはｖ×Ｔを計算することで求められる。移動距離Ｌと、アンテナ間距離ｌと、受信アンテナ設置距離ｄｒ及び送信アンテナ設置距離ｄｓによって指向性の角度を計算し、受信アンテナ設置方向ａｒ及び送信アンテナ設置方向ａｓによって指向性の向きを決定する。指向性の角度は例えば以下の式で求められる。
【００３４】
【数１】
0005100516.tif 000002
【００３５】
ただし、ｒｒは励起信号送信時の指向性の角度、ｒｓは受信待機時の指向性の角度を表す。
【００３６】
なお、本実施形態では、監視情報収集端末アンテナ１１１が物理的に単一の送受信共用アンテナである場合を説明したが、これに限られず、監視情報収集端末アンテナ１１１を送信アンテナと受信アンテナとで構成してもよい。
図７は、監視情報収集端末アンテナが受信アンテナと送信アンテナで構成される場合の監視情報収集端末の構成を示す概略ブロック図である。監視情報収集端末アンテナ１１１は、監視情報収集端末送信アンテナ１１２と、監視情報収集端末受信アンテナ１１３と、切替器１１１４とを備える。監視情報収集端末送信アンテナ１１２は、送信アレーアンテナ素子１１２１−１〜１１２１−Ｂと、送信重み付け回路１１２２−１〜１１２２−Ｂと、分配回路１１２３を備えるアダプティブアレーアンテナである。監視情報収集端末受信アンテナ１１３は、受信アレーアンテナ素子１１３１−１〜１１３１−Ｃと、受信重み付け回路１１３２−１〜１１３２−Ｃと、合成回路１１３３を備えるアダプティブアレーアンテナである。
【００３７】
監視情報収集端末１１０が信号を送信する場合、切替器１１１４は監視情報収集端末１１０から出力された信号を分配回路１１２３に出力する。切替器１１１４が分配回路に信号を出力すると、分配回路１１２３は、切替器１１１４が出力した信号をＢ個に分配する。分配回路１１２３が信号を分配すると、送信重み付け回路１１２２−１〜１１２２−Ｂは、それぞれ分配回路１１２３が分配した信号に、監視情報収集端末送信アンテナ１１２の指向性の向きを設定する重み係数ｗ１〜ｗＢをかける。送信重み付け回路１１２２−１〜１１２２−Ｂが信号に重み付けをすると、送信アレーアンテナ素子１１２１−１〜１１２１−Ｂは、それぞれ送信重み付け回路１１２２−１〜１１２２−Ｂが重み付けをした信号を送信する。
監視情報収集端末１１０が信号を受信する場合、受信アレーアンテナ素子１１３１−１〜１１３１−Ｃが信号を受信すると、受信重み付け回路１１３２−１〜１１３２−Ｃは、それぞれ受信アレーアンテナ素子１１３１−１〜１１３１−Ｃが受信した信号に、監視情報収集端末受信アンテナ１１３の指向性の向きを設定する重み係数ｘ１〜ｘＣをかける。受信重み付け回路１１３２−１〜１１３２−Ｃが信号に重み付けをすると、合成回路１１３３は、受信重み付け回路１１３２−１〜１１３２−Ｃが重み付けをした信号を合成する。
指向性制御部１１５は、重み係数ｗ１〜ｗＢ及びｘ１〜ｘＣを制御することによって、監視情報収集端末送信アンテナ１１２と監視情報収集端末受信アンテナ１１３は互いに異なる指向性を有することができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、監視情報収集端末アンテナ１１１がアダプティブアレーアンテナであり、指向性制御部１１５が監視情報収集端末アンテナ１１１の指向性の向きを制御する場合を説明したが、これに限られず、監視情報収集端末アンテナ１１１をセクタアンテナやホーンアンテナなど、アンテナの物理的形状によって指向性を構成するアンテナとし、指向性制御部１１５が監視情報収集端末アンテナ１１１の仰角及び方位角を直接制御することで、同様の効果を得ることができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、計測装置１４０の受信アンテナ１４５と送信アンテナ１４６が物理的に独立した形で構成される場合を説明したが、これに限られず、単一の送受信共用アンテナ並びに、送信機と受信機への接続を切り替える切替器で代用することで、同様の効果を得ることができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、受信アンテナ１４５及び送信アンテナ１４６が指向性を有しない場合を説明したが、これに限られず、受信アンテナ１４５及び送信アンテナ１４６が指向性を有することにより、監視情報収集端末１１０と計測装置１４０との距離が離れていても高品質の無線通信を行うことができる。
図８は、受信アンテナ１４５及び送信アンテナ１４６が指向性を有する場合の設備保守点検システム１の構成を示す概略ブロック図である。設備保守点検システム１は、図１における設備保守点検システム１と同じ構成である。
受信アンテナ１４５を、指向性を有するアンテナとし、受信アンテナ１４５の指向性を図８に示すように移動体１２０が到来する方向へ向けることで、指向性を有しない場合と比べ、早く励起信号を受信することができる。また、送信アンテナ１４６を、指向性を有するアンテナとし、送信アンテナ１４６の指向性を図８に示すように移動体１２０が通過する方向へ向けることで、指向性を有しない場合と比べ、監視情報収集端末１１０と計測装置１４０との距離が離れていても干渉の影響が小さい無線通信を行うことができるため、監視情報収集端末１１０へより高品質で計測情報を送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態による設備保守点検システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図２】監視情報収集端末の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】監視情報収集端末アンテナの構成を示す概略ブロック図である。
【図４】監視情報収集端末の動作を示すフローチャートである。
【図５】計測装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】移動体の移動速度によって監視情報収集端末アンテナの指向性の向きを変化させる例を表す図である。
【図７】監視情報収集端末アンテナが受信アンテナと送信アンテナで構成される場合の監視情報収集端末の構成を示す概略ブロック図である。
【図８】受信アンテナ及び送信アンテナが指向性を有する場合の設備保守点検システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図９】従来の設備保守点検システムの構成を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…設備保守点検システム  １１０…監視情報収集端末  １１１…監視情報収集端末アンテナ  １１２…励起信号送信部  １１３…計測情報受信部  １１４…監視情報記憶部  １１５…指向性制御部  １１６…送受信切替部  １１７…速度取得部  １１８…パラメータ記憶部  １２０…移動体  １３０…保守監視対象物  １４０…計測装置  １４１…受信部  １４２…センサ  １４３…計測情報記憶部  １４４…送信部  １４５…受信アンテナ  １４６…送信アンテナ
【図１】
0005100516.tif 000003
【図２】
0005100516.tif 000004
【図３】
0005100516.tif 000005
【図４】
0005100516.tif 000006
【図５】
0005100516.tif 000007
【図６】
0005100516.tif 000008
【図７】
0005100516.tif 000009
【図８】
0005100516.tif 000010
【図９】
0005100516.tif 000011