JP6419302B2 - センサノード、及びセンサノードの制御方法 - Google Patents
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Description
本願は、2015年2月27日に日本に出願された特願2015−38358号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
また、関連するセンサシステムがある(例えば、特許文献2を参照)。この特許文献2に記載のセンサシステムでは、一つのセンサが異常を検知した際に、その他のセンサにおける環境変化も詳しく測定可能にする。また、発電装置、蓄電装置、及び通信装置を備え、発電量に応じて通信間隔を変えるといった制御を行う発電付き測定通信装置が知られている(例えば、特許文献3を参照)。
また、近年、ワイヤレスのセンサノードに対して、通信間隔の短縮、環境変化が生じた際の測定値の送信が求められている。
特許文献3に記載の通信装置においては、発電量と電力消費量とのエネルギー収支のバランスを取るように、発電量に応じて通信間隔を変えている。ただし、センサノードのように発電電力の少ない環境発電素子を用いた場合には、エネルギー収支のバランスが崩れた状態から通信装置を速やかに回復させることは難しい。
これにより、センサノードは、発電量と電力消費量とのエネルギー収支のバランスを維持しつつ、環境変化が生じたときに測定値を送信することができる。
このように、センサノードでは、所定の周期内において、第1の環境センサの出力の変化値が第1閾値より大きいことを複数回検出した場合、環境変化が最も大きい最初に検出した場合にのみ、送信部に不定期発報を行わせることができる。このため、センサノードは、不定期発報の回数を減らして、蓄電装置の電力消費を少なくすることができる。
このように、センサノードでは、所定の周期の2周期分に相当する期間内において、変化値が第1閾値より大きいことを複数回検出した場合、最初に検出した場合にのみ、送信部に不定期発報を行わせることができる。これにより、センサノードは、不定期発報の回数を減らして蓄電装置の電力消費を少なくすることができる。
このように、センサノードでは、不定期発報の周期は、定期発報する所定の周期に応じて、柔軟に変化させることができる。
これにより、センサノードは、不定期発報の回数を減らして蓄電装置の電力消費を少なくすることができる。
これにより、センサノードは、人感センサが人間の所在を検出した場合に、不定期発報を行うことができる。
これにより、センサノードでは、蓄電装置の蓄電量が少なくなった場合に、定期発報を行う周期を長くして、蓄電装置の電力消費を低減することができる。
なお、図1では、センサノードとして、2つのセンサノード10a、10bを示しているが、センサノードの個数は、1つであってもよく、また、3つ以上であってもよい。
また、センサノード10aとセンサノード10bとは同じ構成を有しており、以下の説明において、いずれか一方或いは両方を示す際にセンサノード10と記載する。
環境モニタ装置200は、人感センサ211(第1の環境センサ)、照度センサ212、気圧センサ213、温度センサ214、湿度センサ215、検出部220、送信間隔制御部230、及び送信部240を備えている。人感センサ211、照度センサ212、気圧センサ213、温度センサ214、及び湿度センサ215は、それぞれのセンサが配置された周囲環境の情報を取得する環境センサである。
環境モニタ装置200は、人感センサ211により検出した人間の所在(或いは不在)の情報と、照度センサ212により測定した室内照度の情報と、気圧センサ213により測定した室内気圧の情報と、温度センサ214により測定した室内温度の情報と、湿度センサ215により測定した室内湿度との環境情報を、定期的に外部の監視センタ20に無線により定期発報(送信)する。
また、環境モニタ装置200は、上記環境情報を、後述する所定の条件に基づいて不定期に、外部の監視センタ20に無線により不定期発報(送信)する。
最初に、蓄電装置100について説明する。なお、蓄電装置100における充放電動作等については、本発明の実施形態に係るセンサノードの動作に直接に関係しない。このため、蓄電装置100の構成と動作については、簡単に説明する。
蓄電装置100は、環境モニタ装置200に電力を供給して、この環境モニタ装置200を動作させる。この蓄電装置100は、環境発電素子を用いた太陽電池110と、DC/DCコンバータ120と、第1蓄電池130と、第2蓄電池140と、切替部150と、第1スイッチ部160と、第2スイッチ部170(給電スイッチ部)と、電圧検出部180と、を備えている。
DC/DCコンバータ120は、変換した電圧を給電線DCL1に出力するとともに、第1蓄電池130、または、第1蓄電池130と第2蓄電池140との直列回路を充電する。
第2蓄電池140は、第1蓄電池130の容量より小容量のキャパシタであり、例えば、1F(ファラド)の電気二重層キャパシタ(EDLC)である。
また、第1蓄電池130は、太陽電池110が発電を行っていない場合や、太陽電池110の発電量が環境モニタ装置200の電力消費量よりも少ない場合に、第1蓄電池130に充電されている電力を環境モニタ装置200に供給する。例えば、第1蓄電池130は、オフィス等において電灯が消灯されている期間、第1スイッチ部160がON状態の場合に、第1蓄電池130に充電されている電力を環境モニタ装置200に供給する。
例えば、太陽電池110による第1蓄電池130の再充電と、環境モニタ装置200の動作の復帰と、この環境モニタ装置200の再起動による第1蓄電池130の充電電圧Vaの低下と、この充電電圧Vaの低下による環境モニタ装置200の動作の停止と、の繰り返し動作が生じないようにする必要がある。このために、蓄電装置100では、環境モニタ装置200に電力の供給を開始する電圧を、例えば、2.7V(動作復帰電圧)に設定する。また、これに合わせて、環境モニタ装置200が、電源電圧2.7V以上で環境モニタ装置200の動作を復帰するようにする。
第1スイッチ部160は、第2蓄電池140に並列に接続されている。この第1スイッチ部160は、ON状態(閉状態)の場合に、第2蓄電池140の両端を短絡し、OFF状態(開状態)の場合に、第2蓄電池140の両端を短絡状態から開放する。
そして、第1スイッチ部160がON状態の場合、つまり、第2蓄電池140の両端が短絡されている場合、給電線DCL1と給電線DCL2とが接続され、第1蓄電池130の正極(+)端子は、第1スイッチ部160を介して、給電線DCL1に直接接続される。この第1スイッチ部160がON状態の場合、給電線DCL1には、第1蓄電池130の充電電圧Vaが出力される。
電圧検出部180は、例えば、抵抗分圧回路を用いて構成され、給電線DCL1の電圧Voutを検出する。電圧検出部180は、給電線DCL1の電圧Voutの電圧検出信号Vfを切替部150に出力する。この電圧検出部180により検出される電圧は、第1スイッチ部160がON状態の場合、第1蓄電池130の電圧Vaとなり、OFF状態の場合、第2蓄電池140の電圧Vbとなる。
比較部151は、第1スイッチ部160がOFFの状態において、給電線DCL1の電圧検出信号Vfを基準電圧Ref2と比較することにより、第2蓄電池140の電圧Vbが2.7V以上であるか否かを判定する。そして、切替部150は、第2蓄電池140の電圧Vbが2.7V以上である場合に、第1スイッチ部160をON状態にして、第2蓄電池140の両端を短絡状態にして、第1蓄電池130の正極(+)端子を給電線DCL1に直接接続する。これにより、蓄電装置100は、第1蓄電池130への充電と、第1蓄電池130からの環境モニタ装置200への給電とが再開される。
次に、環境モニタ装置200について説明する。
図2において、環境モニタ装置200は、蓄電装置100から電力の供給を受けて動作する。この環境モニタ装置200において、人感センサ211、検出部220、及び送信間隔制御部230は、蓄電装置100の給電線DCL1から常時電力の供給を受けて、連続して動作している。一方、照度センサ212、気圧センサ213、温度センサ214、湿度センサ215、及び送信部240は、第2スイッチ部170がON状態になる場合のみ蓄電装置100から電力の供給を受けて動作し、第2スイッチ部170がOFF状態の場合にスリープ状態になる。
照度センサ等212〜215は、送信間隔制御部230の制御に応じて測定を行い、得られた測定結果を示す情報を送信部240に出力する。この照度センサ等212〜215による測定は、例えば、送信部240が監視センタ20に環境情報を発報するタイミングに合わせて行われる。また、人感センサ211は、常時、連続して動作しており、常に人間の所在を検出している。
なお、環境モニタ装置200における消費電力の多くは、この送信部240が無線送信を行う際の送信電力に費やされる。また、本実施形態では、消費電力を低減するために、無線の受信機能を備えていない送信部240について説明しているが、必ずしもこれに限定されず、所望の場合には、送信部240が受信機能を備えるようにしてもよい。
なお、人感センサ211の出力Zoutが「0」であることを、「人感センサ出力Zout=0」と記載し、人感センサ211の出力Zoutが「1」であることを、「人感センサ出力Zout=1」と記載することがある。
図3は、本発明の実施形態に係る環境モニタ装置200の構成例を示す構成図である。図3に例示する環境モニタ装置200において、送信間隔制御部230と検出部220とが、MCU(マイクロコントローラ)300を用いて実現されている。そして、送信間隔制御部230は、割込制御回路231と、割込許可フラグ(INTF)232と、人感センサ検知ラッチ(ZL)233と、人感定期発報フラグ(ZTF)234と、タイマ235と、A/D変換部236と、を含んで構成されている。
なお、以下の説明において、人感センサ検知ラッチ(ZL)233を「人感センサ検知ラッチZLと記載」し、人感定期発報フラグ(ZTF)234を「人感定期発報フラグZTF」と記載し、割込許可フラグ(INTF)232を「割込許可フラグINTF」と記載する。
そして、割込制御回路231は、割込許可フラグINTFが「1」に設定されている場合に、検出部220からの割込発報要求INT1を受け付ける。なお、割込許可フラグINTFに設定される値は、人感センサ検知ラッチZLの出力信号「0」または「1」を論理反転した信号である。
この人感センサ検知ラッチZLの出力信号は、1回の定期発報の期間において、割込発報の発報回数を1回に制限するために使用される。なお、人感センサ検知ラッチZLが「1」にセットされていることを、「人感センサ検知ラッチZL=1」と記載し、人感センサ検知ラッチZLが「0」にセットされていることを、「人感センサ検知ラッチZL=0」と記載することがある。
また、人感センサ検知ラッチZLの出力信号は、環境情報を発報する際の「人感検出情報」として使用される。そして、「人感センサ検知ラッチZL=1」の情報を人感検出情報として発報する場合に、「人感検出情報=1」と記載し、「人感センサ検知ラッチZL=0」の情報を人感検出情報として発報する場合に、「人感検出情報=0」と記載することがある。
なお、人感定期発報フラグZTFとのセット及びリセット条件については、後述するタイミングチャートにおいて説明する。
図4は、人が入室した場合にセンサ測定値が変化する例を示すイメージ図である。図4では、横方向に時間の経過tを示し、縦方向に、ドアの開閉が行われて、人が室内に入室した場合の、室内の気圧の変化と、人感センサ出力Zoutの変化の態様と、を並べて示している。図4は、時刻t1以前には、室内に人間が所在しておらず、または人感センサ211が検出できない領域に所在している時刻t1において、ドアの開閉が行われ、人が室内に入室した状態を示している。また、図4では、時刻t1以降に室内に人間が所在する状態を示している。なお、人間が、ドアの開閉を行い退室する場合にも、室内の気圧と、人感センサの検知出力とが変化する。
そして、センサノード10は、人感センサ211により人間の所在が検出された場合に、後述する所定の条件が成立するタイミングで、照度センサ等212〜215の計測情報と、人感検出情報(=1)とを含む環境情報を、監視センタ20に向けて割込発報する。
なお、時刻t1の直後に人感センサ211が人間の所在を検出するような場合、気圧センサ213によるデータ取得タイミングを少し遅らせて、例えば、時刻t2において計測を行うようにしてもよい。
図5は、本発明の実施形態に係るセンサノード10から監視センタ20に発報される環境情報の例を示す説明図である。図5に示すように、センサノード10から監視センタ20に定期発報、或いは、割込発報される環境情報は、センサノードID(識別情報)31とともに発報される。環境情報は、照度の計測情報32と、気圧の計測情報33と、温度の計測情報34と、温度の計測情報35と、人感検出情報(1または0)とを含んでいる。
なお、環境情報に含まれる人感検出情報は、人感センサ211の出力Zoutではなく、人感センサ検知ラッチZLの出力信号である。
また、送信間隔制御部230は、定期発報の際に人感検出情報を送信せず、不定期発報の際にのみ人感検出情報を送信するようにしてもよい。また、送信間隔制御部230は、環境情報として、照度センサ等212〜215の計測データの全てを送信するのではなく、所定の環境センサの計測データを選択して送信するようにしてもよい。
図6は、本発明の実施形態に係るセンサノード10の動作を説明する第1のタイミングチャートである。
図6は、横方向に時間の経過を示し、縦方向に、送信部240の行う300sec毎の定期発報(図6における(a))、人感センサ出力Zout(図6における(b))、人感センサ検知ラッチZLの出力(図6における(c))、人感定期発報フラグZTFの設定値(図6における(d))、割込発報(図6における(e))、割込許可フラグINTFの設定値(図6における(f))、及び全ての発報(図6における(g))を並べて示している。
図6において、(b)に示す人感センサ211の出力Zoutは、人感センサ211の出力信号を示している。「0」は、人感センサ211が人間の所在を検出していないことを示し、「1」は、人感センサ211が人間の所在を検出していることを示している。人感センサ211が、常時、人間の所在をしており、人間の所在を検出した場合に人感センサ211の出力Zoutは「1」になり、人間の所在を検出していない場合に、「0」になる。
また、この人感センサ検知ラッチZLは、環境情報の定期発報または割込発報(不定期発報)が行われる場合の人感検出情報として使用される。つまり、環境情報に含まれる人感検出情報は、「人感センサ検知ラッチZL=1」の場合に、「人感検出情報(=1;有)」となり、「人感センサ検知ラッチZL=0」の場合に、「人感検出情報(=0;無)」となる。
この人感定期発報フラグZTFは、「0」から「1」へのセット条件として、定期発報の終了時において、「人感センサ検知ラッチZL=1」の場合に、セットされる。つまり、人感定期発報フラグZTFは、定期発報の終了タイミングに同期してセットされる。
また、人感定期発報フラグZTFは、「1」から「0」へのリセット条件として、定期発報の終了時において、「人感センサ検知ラッチZL=0」の場合にリセットされる。つまり、人感定期発報フラグZTFは、定期発報の終了タイミングに同期してリセットされる。つまり、人感定期発報フラグZTFのセット及びリセットは、定期発報に同期して行われる。
図6において、(f)に示す割込許可フラグINTFは、人感センサ検知ラッチZLの出力「0」を「1」に、「1」を「0」に論理反転した信号であり、「1」の場合に割込発報要求INT1の割込を許可し、「0」の場合に不許可にする。
また、図6において、(g)に示す全ての発報は、定期発報及び割込発報の両方の発報のタイミングを示している。また、図6において、(g)において、「0(無)」で示す発報は、環境情報において「人感検出情報=0」が発報されることを示し、「1(有)」で示す発報は、環境情報において「人感検出情報=1」が発報されることを示している。
環境モニタ装置200は、(a)に示すように、時刻t1において定期発報した後、所定の周期である300secが経過する毎に、定期発報を繰り返す。つまり、環境モニタ装置200は、時刻t1において定期発報した後、時刻t1から300sec経過した時刻t3において定期発報し、時刻t3から300sec経過した時刻t5において定期発報を行う。以下同様にして、環境モニタ装置200は、時刻t5に定期発報を行った後、300secが経過するタイミング毎に、つまり時刻t6、t9、・・・において、定期発報を行う。この定期発報において監視センタ20に送信される無線信号は、例えば、信号継続時間が200msecの程度の信号である。なお、(e)に示す不定期発報において監視センタ20に送信される無線信号も、定期発報と同じ200msec程度の信号である。
この期間T1の時刻t1の時点において、(b)に示すように、人感センサ211が人の所在を感知していないため、人感センサ出力Zoutが「0」である。また、時刻t1の時点で、(c)に示すように、人感センサ検知ラッチZLは、「0」である。また、(d)に示すように、人感定期発報フラグZTFは、「0」に設定され、(f)に示すように、割込許可フラグINTFは、割り込み許可を示す「1」に設定されている。
そして、時刻t1の後の時刻t2において、人感センサ211により人間の所在が検出され、人感センサ211の出力Zoutが「0」から「1」に変化する。この人感センサ211が人間の所在を検出した状態が、時刻t2の後の時刻t2aの時点まで継続する。
このように、期間T1は、時刻t1の定期発報の後の時刻t2で、1回目の「人感センサ出力Zout=1」を検出した期間の例である。このため、時刻t2において割込発報が行われ、この割込発報により送信される環境情報は、「照度・気圧・温度・湿度の計測情報+人感検出情報(=1)」となる。
そして、時刻t3の定期発報を行うタイミングになると、環境モニタ装置200は、再び定期発報を行う。この時刻t3において、人感センサ出力Zoutは「0」であるが、「人感センサ検知ラッチZL=1」である。このため、時刻t3の定期発報において発報される環境情報は、「照度・気圧・温度・湿度の計測情報+人感検出情報(=1)」となる。
そして、時刻t3における定期発報の終了時に、送信間隔制御部230では、定期発報において「人感検出情報(=1)」を発報したことを記憶する人感定期発報フラグZTFを「1」にセットする。また、送信間隔制御部230は、人感センサ出力Zoutが「0」であるため、人感センサ検知ラッチZLを「0」にリセットする。また、送信間隔制御部230は、割込許可フラグINTFを「1」にセットする。
より具体的に説明すると、前回の定期発報を行った時刻t3の後の時刻t4において、再び、人感センサ211が人間の所在を検出し、人感センサ211の出力Zoutが再び「1」になる。この人感センサ211が人間の所在を検出した状態は、時刻t4の後の時刻t4aまで継続する。つまり、前回の時刻t3の定期発報から現時点(時刻t4)で、初の「人感センサ出力Zout=1」になる。
また、時刻t1〜時刻t5の期間のように、300sec毎に人間の所在が連続して検出された場合、かつ最初の周期において割込発報を行った場合、送信間隔制御部230は、連続する2回目に人間の所在が検出されたときの割込発報を許可しない。
より具体的に説明すると、時刻t5において、定期発報のタイミングになる。この時刻t5における環境情報は、「人感センサ検知ラッチZL=1」であるため、「照度・気圧・温度・湿度の計測情報+人感検出情報(=1)」となる。
この時刻t5における定期発報の終了時に、送信間隔制御部230は、「人感定期発報フラグ=1」をそのまま保持し、また、人感センサ211の出力Zoutが「0」であるため、人感センサ検知ラッチZLを「1」から「0」にリセットする。
この時刻t6の定期発報において、「人感センサ検知ラッチZL=0」であるため、定期発報により発報される環境情報は、「照度・気圧・温度・湿度の計測情報+人感検出情報(=0)」となる。
そして、この時刻t6における定期発報の終了時に、送信間隔制御部230は、「人感定期発報フラグZTF=0」にリセットし、また、「人感センサ検知ラッチZL=0」であるため、この「人感センサ検知ラッチZL=0」の状態をそのまま保持する。
このように、期間T3は、人感センサ211が人間の所在を検出しない人感未検出期間である。期間T3において、送信間隔制御部230は、割込発報を行わず、直後の時刻t6の定期発報において、人感定期発報フラグZTFを「0」にリセットする。これにより、送信間隔制御部230は、次の定期発報において「人感検出情報=1」を発報する状態を解除することができる。つまり、送信間隔制御部230は、割込発報を禁止する状態を解除することができる。
より具体的に説明すると、時刻t6の後の時刻t7において、人感センサ211が人間の所在を検出して、人感センサ211の出力Zoutが「0」から「1」に変化する。この時刻t7において、「人感センサ検知ラッチZL=0」であり、かつ「人感定期発報フラグZTF=0」である。このため、送信間隔制御部230は、割込発報を開始する。また、送信間隔制御部230は、「人感センサ検知ラッチZL=1」にセットする。そして、この時刻t7における割込発報により発報される環境情報は、「照度・気圧・温度・湿度の計測情報+人感検出情報(=1)」となる。
この時刻t8において、人感センサ211の出力Zoutが「0」から「1」に変化するが、「人感センサ検知ラッチZL=1」であるため、送信間隔制御部230は、割込発報を行わない。また、送信間隔制御部230は、「人感センサ検知ラッチZL=1」をそのまま保持する。
そして、この時刻t9における定期発報の終了時に、送信間隔制御部230は、「人感定期発報フラグZTF=0」を「人感定期発報フラグZTF=1」にセットする。
続いて、時刻t9aまで、「人感センサ出力Zout=1」が継続するが、「人感センサ検知ラッチZL=1」であり、かつ、「人感定期発報フラグZTF=1」であるため、送信間隔制御部230は、割込発報を行わない。
このように、時刻t9から時刻t10の期間T5において、「人感センサ出力Zout=1」の状態が、時刻t8(前の期間T4(所定の周期に相当する第1期間))から時刻t9a(現在の期間T5(所定の周期に相当するとともに第1期間の後の第2期間))まで連続している。しかしながら、送信間隔制御部230は、期間T5において、省電力のため割込発報を行わず、直後の時刻t10の定期発報で「人感検出情報=1」を発報する。
より具体的に説明すると、時刻t10において定期発報のタイミングになる。この時刻t10の定期発報において、「人感センサ検知ラッチZL=1」であるため、定期発報により発報される環境情報は、「照度・気圧・温度・湿度の計測情報+人感検出情報(=1)」となる。
そして、この時刻t10における定期発報の終了時に、送信間隔制御部230は、「人感センサ出力Zout=0」であるため、「人感センサ検知ラッチZL=1」を「人感センサ検知ラッチZL=0」にリセットする。また、送信間隔制御部230は、「人感定期発報フラグZTF=1」の状態をそのまま維持する。
この時刻t11の定期発報において、「人感センサ検知ラッチZL=0」であるため、定期発報により発報される環境情報は、「照度・気圧・温度・湿度の情報+人感検出情報(=0)」となる。
そして、この時刻t11における定期発報の終了時に、送信間隔制御部230は、「人感定期発報フラグZTF=1」を「人感定期発報フラグZTF=0」にリセットする。これにより、送信間隔制御部230は、次の定期発報において「人感検出情報=1」を発報する状態を解除することができる。
次に、センサノード10の他の動作例を説明する。
図7は、本発明の実施形態に係るセンサノード10の動作を説明する第2のタイミングチャートである。
図7では、1つの定期発報の周期内において、人感センサ211が2回続けて、人間の所在を検出する場合の例を示している。また、図7では、人感センサ211による人間の所在を検出したタイミングと、定期発報のタイミングとが重なる場合の例を示している。
(a)に示すように、環境モニタ装置200は、時刻t21の定期発報のタイミングにおいて、環境情報を監視センタ20に無線により定期発報する。
そして、時刻t21の後の時刻t22において、人感センサ211により人間の所在が検出されて、人感センサ211の出力Zoutが「0」から「1」に変化する。この人感センサ211が人間の所在を検出した状態が、時刻t22の後の時刻t23の時点まで継続する。
その後、時刻t23において、人感センサ211による人間の所在の検出が行われなくなり、人感センサ211の出力Zoutは、「1」から「0」に変化する。
続いて、時刻t23の後の時刻t24において、再び人感センサ211が人間の所在を検出することにより、人感センサ出力Zoutが「0」から「1」に変化する。この人感センサ211が人間の所在を検出した状態が、時刻t24の後の時刻t25まで継続する。
そして、時刻t25の後の時刻t26において次の定期発報を行うタイミングになると、送信間隔制御部230は、環境情報を、監視センタ20に定期発報する。この時刻t26において、「人感センサ検知ラッチZL=1」である。このため、時刻t26の定期発報において発報される環境情報は、「照度・気圧・温度・湿度の計測情報+人感検出情報(=1)」となる。
そして、時刻t26における定期発報の終了時に、送信間隔制御部230は、「人感定期発報フラグZTF=1」にセットし、また、「人感センサ検知ラッチZL=0」にリセットする。
これにより、送信間隔制御部230は、1つの定期発報周期において、人感センサ211が人間の所在を複数回検出する場合に、割込発報の回数を1回に制限することができる。
続いて、時刻t27の後の時刻t28において、再び、人感センサ211が人間の所在を検出し、人感センサ211の出力Zoutが「0」から「1」に変化する。この人感センサ211が人間の所在を検出した状態は、次の定期発報タイミングである時刻t29を超えて、時刻t30まで継続する。
この場合、時刻t28において、「人感センサ検知ラッチZL=0」であり、かつ、「人感定期発報フラグZTF=0」であり、割込発報が発生する条件が成立している。このため、通常であれば、時刻t28において割込発報が行われ、この割込発報が行われた後、時刻t29においても、定期発報が行われる。つまり、短時間で重複した環境情報が発報される。
これにより、送信間隔制御部230は、短い時間内において割込発報と定期発報とが連続して発報されることを抑制することができる。これにより、送信間隔制御部230は、蓄電装置100の電力を無駄に消費することを抑止することができる。
この処理を実現するには、例えば、時刻t31及びt32において、割込発報を行うか否かを判定する場合に、人感定期発報フラグZTFの条件を無視することにより、容易に実現できる。
この処理を実現するには、(d)の人感定期発報フラグZTFに示すように、送信間隔制御部230は、「人感定期発報フラグZTF=1」になる区間を、2つの定期発報期間において連続にならないように制限することで、容易に実現できる。
図9は、本発明の実施形態に係るセンサノード10における定期発報の処理の手順を示すフローチャートである。図10は、本発明の実施形態に係るセンサノード10における割込発報の処理の手順を示すフローチャートである。
次に、送信間隔制御部230は、電圧検出信号Vfに基づいて、給電線DCL1の電圧が所定値(例えば、2.7V)以上であるか否かを判定する(ステップS15)。ステップS15において給電線DCL1の電圧が所定値以上であると判定された場合(ステップS15;YES)、送信間隔制御部230は、タイマ235のタイマ値として標準値である300secを設定する。その後、ステップS30に移行して、タイマ235の計測を開始する。
なお、ステップS25では、給電線DCL1の電圧が所定値以上でないと判定された場合に、タイマ235のタイマ値として、300secよりも長い時間を設定する例を説明したが、これに限られない。例えば、照度の測定値が閾値以下の場合は、蓄電量低下時と同じように、次の定期発報間隔を延長(タイマ値変更)させてもよい。このように、室内が暗い場合は、人の出入りが少なく環境の変化も穏やかであるという仮定により、発報間隔を延長させることで、電力収支を向上させることができる。
続いて、送信間隔制御部230は、タイマ235による計測が完了したか否かを判定する(ステップS40)。タイマ235により計測が完了していない場合(ステップS40;NO)、ステップS35に戻り、送信間隔制御部230は、タイマ235による計測を継続する。
そして、ステップS45における定期発報ルーチンの処理が完了すると、送信間隔制御部230は、ステップS50の処理に移行して、タイマ235の計測値をリセットする(ステップS50)。このステップS50におけるタイマ計測値のリセット処理を実行した後、送信間隔制御部230は、ステップS10の処理に戻り、上述した処理を繰り返す。
タイマ235による計測が完了すると(ステップS40;YES)、送信間隔制御部230では、定期発報処理を開始する(ステップS100)。
定期発報処理が開始されると、送信間隔制御部230は、蓄電装置100内の第2スイッチ部170をON状態にする(ステップS105)。これにより、照度センサ等212〜215と、送信部240とに電力が供給される。
続いて、送信部240は、照度センサ等212〜215の計測データの情報を入力する(ステップS110)。
続いて、送信部240は、この情報を発報する(ステップS120)。
続いて、送信間隔制御部230は、「人感定期発報フラグZTF=1」に設定し(ステップS125)、その後、ステップS140の処理に移行して定期発報を終了する。
続いて、送信部240は、この情報を発報する(ステップS130)。
続いて、送信間隔制御部230は、「人感定期発報フラグZTF=0」にリセットし(ステップS135)、その後、ステップS140の処理に移行して定期発報を終了する。
続いて、ステップS160において、送信間隔制御部230は、第2スイッチ部170をOFF状態にし、ステップS165のリターン命令(RET)を実行してメインルーチンのステップS50の処理に戻る。
なお、定期発報ルーチンは、タイマ235によるタイマ割込みにより実行されるようにしてもよい。
検出部220は、人感センサ211の出力Zoutが「0」から「1」に変化したこと検出すると、割込発報の割込発報要求INT1を送信間隔制御部230に出力する。なお、送信間隔制御部230により割込発報要求INT1が受け付けられ割込発報が行われるのは、「人感センサ検知ラッチZL=0」(「割込許可フラグINTF=1」と同義)であり、かつ、「人感定期発報フラグZTF=0」の場合である。
一方、ステップS200において、「ZL=0」であると判定した場合(ステップS200;YES)、送信間隔制御部230は、「人感センサ検知ラッチZL=1」に設定し、また、「割込許可フラグINTF=0」に設定する(ステップS201)。
一方、ステップS215において、「ΔT>10sec」であると判定された場合(ステップS215;YES)、送信間隔制御部230は、第2スイッチ部170をON状態にして(ステップS220)、照度センサ等212〜215と、送信部240とに電力を供給する。
続いて、送信部240は、照度センサ等212〜215の計測データを入力する(ステップS225)。
続いて、送信部240による割込発報が終了すると(ステップS235)、送信間隔制御部230は、第2スイッチ部170をOFF状態にする(ステップS240)。その後、送信間隔制御部230は、ステップS245に移行して、リターン命令(IRET)を実行して割込発報ルーチンを終了する。
図11に示す例は、縦軸に蓄電量[mWs]を示し、横軸に日数の経過を示し、蓄電装置100における蓄電量の変化特性を概念的にイメージで示している。ここで示すグラフは、例えば、オフィスなどにおける1週間の蓄電装置100の蓄電量の推移を示している。つまり、図に示す蓄電量推移特性は、第1日目から5日目(月曜日から金曜日)までの平日5日間と、6日目及び7日目(土曜日及び日曜日)の休日2日間とにおける蓄電装置100の蓄電量の推移を示している。
そして、図11において、例えば、「1日目朝」は、1日目の朝の始まりの時点を示し、「1日目夜」は、1日目の夜の始まりの時点を示しており、2日目から8日目についても同様である。また、「明」で示す期間は、例えば、オフィスの室内が照明や外部光により明るくなる時間帯を示し、「暗」で示す期間は、例えば、夜間や照明が消されてオフィスの室内が暗くなる時間帯を示している。なお、「明」で示す期間と「暗」で示す期間とは、それぞれ12時間の期間であるとしている。
また、符号eで示す蓄電量推移特性は、人感センサ211が搭載されており、かつ、環境モニタ装置200が300sec毎に定期発報を行うとともに、割込発報の頻度が最大の場合の例を示している。つまり、この蓄電量推移特性eは、センサノード10に搭載された人感センサ211が常時稼動しており、その分、電力消費が増大するとともに、割込発報が2定期発報に1回(600secに1回)行われ、割込発報による電力消費が最大になる例である。
そして、図11の蓄電量推移特性d及びeに示すように、平均的には、蓄電量推移特性bに示すような定期発報間隔を3分の2(200秒)に短縮した程度の電力消費量の増分で、人間が入室した際に、リアルタイムで環境情報の発報が可能になる。
そして、人感センサ211、送信間隔制御部230、及び検出部220には、蓄電装置100の蓄電容量が一定以上の場合、蓄電装置100から常時電力が供給されており、送信間隔制御部230は、300sec周期で照度センサ等212〜215及び送信部240に蓄電装置100から電力を供給するように第2スイッチ部170を制御して、送信部240に定期発報を行わせる。
また、送信間隔制御部230は、検出部220により人感センサ211の出力が「0」から「1」に変化したこと(変化値が第1閾値より大きいこと)が検出された場合に、所定の条件に基づいて、照度センサ等212〜215及び送信部240に蓄電装置100から電力を供給するように第2スイッチ部170を制御して、送信部240に、割込発報(不定期発報)を行わせる。
これにより、センサノードは、発電量と電力消費量とのエネルギー収支のバランスを維持しつつ、環境変化が生じたときに測定値を送信することができる。
このように、センサノードでは、所定の周期内において、検出部220により、人感センサ211が「0」から「1」に変化したこと(変化値が第1閾値より大きいこと)を複数回検出した場合、最初に検出した場合にのみ、送信部240に割込発報(不定期発報)を行わせることができる。このため、センサノードは、割込発報(不定期発報)の回数を減らして、蓄電装置100の電力消費を少なくすることができる。
このように、センサノードでは、所定の周期の2周期分に相当する期間内において、検出部220により、人感センサ211が「0」から「1」に変化したこと(変化値が第1閾値より大きいこと)を複数回検出した場合、最初に検出した場合にのみ、送信部240に割込発報(不定期発報)を行わせることができる。このため、センサノードは、割込発報(不定期発報)の回数を減らして、蓄電装置の電力消費を少なくすることができる。
例えば、第2スイッチ部170を用いずに、蓄電装置100から環境モニタ装置200に供給される電力が、送信間隔制御部230を通じて、照度センサ212、気圧センサ213、温度センサ214、湿度センサ215、及び送信部240に供給されてもよい。
この場合、送信間隔制御部230は、所定の周期で、照度センサ212、気圧センサ213、温度センサ214、湿度センサ215によるセンシングのタイミング、及び送信部240による発報のタイミングを制御する。また、送信間隔制御部230は、送信部240に、定期発報を行わせる。
また、検出部220により変化値が第1閾値より大きいことが検出された場合に、送信間隔制御部230は、所定の条件に基づいて、照度センサ212、気圧センサ213、温度センサ214、湿度センサ215、及び送信部240に、電力を供給するタイミングを制御する。また、送信間隔制御部230は、送信部240に、不定期発報を行わせる。
Claims (9)
- 周囲環境の情報を取得する第1〜第n(nは2以上の整数)の環境センサと、
前記第2〜前記第nの環境センサの少なくとも1つの取得した周囲環境の情報を所定の周期で定期発報するとともに、前記第1の環境センサが取得した周囲環境の情報及び前記第2〜前記第nの環境センサの少なくとも1つの取得した周囲環境の情報を不定期発報する送信部と、
前記第1の環境センサが取得した周囲環境の情報の変化値が、第1閾値より大きいことを検出する検出部と、
前記送信部が前記周囲環境の情報を前記定期発報するタイミングと前記不定期発報するタイミングとを制御する送信間隔制御部と、
を備え、
前記第1の環境センサ、前記送信間隔制御部、及び前記検出部には、蓄電装置の蓄電容量が一定以上の場合、前記蓄電装置から常時電力が供給されており、
前記送信間隔制御部は、
前記所定の周期で前記第2〜第nの環境センサによるセンシングのタイミング及び前記送信部による発報のタイミングを制御して、前記送信部に、前記定期発報を行わせるとともに、
前記検出部により前記変化値が前記第1閾値より大きいことが検出された場合に、所定の条件に基づいて、前記第2〜第nの環境センサによるセンシングのタイミング及び前記送信部による発報のタイミングを制御して、前記送信部に、前記不定期発報を行わせ、
前記所定の条件は、
前記所定の周期内に、前記変化値が前記第1閾値より大きいことが複数回検出された場合、最初に検出した場合にのみ、前記第2〜第nの環境センサ及び前記送信部に電力を供給し、前記送信部に前記不定期発報を行わせるセンサノード。 - 前記第2〜前記第nの環境センサ及び送信部への蓄電装置から電力の供給状態のON/OFFを切り替える給電スイッチ部を備え、
前記送信間隔制御部は、
前記送信部に前記定期発報を行わせる際に、前記第2〜第nの環境センサ及び前記送信部に前記蓄電装置から電力を供給するように前記給電スイッチ部を制御して、前記送信部に前記定期発報を行わせるとともに、
前記送信部に前記不定期発報を行わせる際に、前記第2〜第nの環境センサ及び前記送信部に前記蓄電装置から電力を供給するように前記給電スイッチ部を制御して、前記送信部に、前記不定期発報を行わせる請求項1に記載のセンサノード。 - 前記所定の条件は、
前記所定の周期の2周期分に相当する期間内に、前記変化値が前記第1閾値より大きいことが複数回検出された場合、最初に検出した場合にのみ、前記第2〜第nの環境センサ及び前記送信部に電力を供給し、
前記送信部に前記不定期発報を行わせる請求項1又は請求項2に記載のセンサノード。 - 前記送信間隔制御部が、前記第2〜第nの環境センサ及び前記送信部に、前記所定の周期以外の時に電力を供給する時刻と、前記所定の周期で電力を供給する時刻との時間差が所定時間以内であれば、前記所定の周期以外の時に前記不定期発報を行わない請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のセンサノード。
- 前記所定の周期に相当する第1期間と、前記所定の周期に相当するとともに前記第1期間の後の第2期間とにおいて、
前記第1期間内で、前記不定期発報をしていない場合に、前記第2期間で前記第1の環境センサが取得した周囲環境の情報の変化値が第1閾値より大きいことを検出した場合に、前記不定期発報を行う請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のセンサノード。 - 前記第1の環境センサは、人間の所在を検出する人感センサである請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のセンサノード。
- 前記第1〜第nの環境センサ、前記送信部、前記送信間隔制御部、及び前記検出部は、環境発電を行う発電素子の発電電力を蓄積する蓄電装置により電力が供給され、
前記送信間隔制御部は、
前記蓄電装置の残りの電力、または電圧値が所定値以内になった場合、前記定期発報をする間隔を変更する請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のセンサノード。 - 周囲環境の情報を取得する第1〜第n(nは2以上の整数)の環境センサと、少なくとも前記第2〜前記第nの環境センサのそれぞれが取得した周囲環境の情報を所定の周期で定期発報するとともに、前記第1〜前記第nの環境センサのそれぞれが取得した周囲環境の情報を不定期発報する送信部と、前記第1の環境センサが取得した周囲環境の情報の変化値が、第1閾値より大きいことを検出する検出部と、前記送信部が前記周囲環境の情報を前記定期発報するタイミングと前記不定期発報するタイミングとを制御する送信間隔制御部と、を用い、
蓄電装置によって、前記第1の環境センサ、前記送信間隔制御部、及び前記検出部には、前記蓄電装置の蓄電容量が一定以上の場合、常時電力を供給し、
前記送信間隔制御部によって、前記所定の周期で前記第2〜第nの環境センサによるセンシングのタイミング及び前記送信部による発報のタイミングを制御して、前記送信部に、前記定期発報を行わせ、
前記検出部により前記変化値が前記第1閾値より大きいことが検出された場合に、所定の条件に基づいて、前記送信間隔制御部によって、前記第2〜第nの環境センサによるセンシングのタイミング及び前記送信部による発報のタイミングを制御して、前記送信部に、前記不定期発報を行わせ、
前記所定の条件は、前記所定の周期内に、前記変化値が前記第1閾値より大きいことが複数回検出された場合、最初に検出した場合にのみ、前記第2〜第nの環境センサ及び前記送信部に電力を供給し、前記送信部に前記不定期発報を行わせるセンサノードの制御方法。 - 前記第2〜前記第nの環境センサ及び送信部への蓄電装置から電力の供給状態のON/OFFを切り替える給電スイッチ部を用い、
前記送信部に前記定期発報を行わせる際に、前記送信間隔制御部によって、前記第2〜第nの環境センサ及び前記送信部に前記蓄電装置から電力を供給するように前記給電スイッチ部を制御して、前記送信部に、前記定期発報を行わせ、
前記送信部に前記不定期発報を行わせる際に、前記送信間隔制御部によって、前記第2〜第nの環境センサ及び前記送信部に前記蓄電装置から電力を供給するように前記給電スイッチ部を制御して、前記送信部に、前記不定期発報を行わせる請求項8に記載のセンサノードの制御方法。
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