センサネットワークシステム
【課題】周囲環境を正確に検知するとともに、バッテリー交換頻度を少なくするセンサ端末を有するセンサネットワークシステムを提供する。
【解決手段】センサネットワークシステム１０００において、空気流の変動を検知するフローセンサを備え、このフローセンサの検知データをもとに、周囲環境情報を取得するための周囲環境検知センサを起動し、起動した周囲環境検知センサの情報により周囲環境情報を取得するセンサ端末５を有するように構成した。
【解決手段】センサネットワークシステム１０００において、空気流の変動を検知するフローセンサを備え、このフローセンサの検知データをもとに、周囲環境情報を取得するための周囲環境検知センサを起動し、起動した周囲環境検知センサの情報により周囲環境情報を取得するセンサ端末５を有するように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一定空間内での環境を監視及び管理するセンサネットワークシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信技術、特に無線通信技術の進歩に伴い、複数のセンサ付無線端末を散在させ、その端末同士が協調して環境や物理的状況を採取する無線ネットワークシステムが提唱されている。このようなシステム概念はセンサネットワークシステムと呼ばれており、多様な分野への応用が期待されている。
【０００３】
当該センサネットワークシステムの一例をあげると、発電設備から末端の電力機器までをセンサ付端末のネットワークで結ぶ構成がある。このようなからなるセンサネットワークシステムは、電力需要と供給双方の情報が取得可能なので、電力網内での需給バランスを最適化できる。この構成はスマートグリッドと呼ばれ、米国で提案されたシステムである。
【０００４】
また、センサネットワークシステムは、上記のような非常に広範囲における情報取得を目的としたものだけではなく、限定的な空間管理を目的に情報取得を行うものもある。例えば、半導体製造におけるクリーンルームの清浄度監視及び管理、病院等の空気感染防止のための空調管理、ホームセキュリティ関連分野（車両盗難監視、屋内不審者侵入監視、火災監視等）等、センサネットワークシステムを応用できる分野は幅広い。
【０００５】
ここでは、一例として、クリーンルームの清浄度監視及び管理について適用されるセンサネットワークシステムをとりあげる。
【０００６】
近年の半導体製造技術は微細化の一途をたどり、半導体製造装置を設置するクリーンルーム内の清浄度の向上およびその維持への要求が高まっている。このため、クリーンルーム内に設置する製造装置や空調機器に対し、発塵量の低減を目的とした開発が進められている。同時に、発塵の主因の一つである作業者数の低減を図ることで、クリーンルーム内の無人化及び自動化が進められている。このため、特許文献１では、クリーンルーム内の清浄度を自動的に情報取得し、この情報を外部に無線送信するシステムが開示されている（例えば、図２等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１９０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このようなシステムでは、センサの駆動や無線通信を行う電力源となるバッテリーが必要不可欠な構成となる。つまり、上記システムでは、センシングに要する電力及び無線通信に要する電力全てをバッテリーが賄うこととなる。このため、上記システムにおいて、クリーンルームの状況（例えば、クリーンルーム内の清浄度合いなど）を正確に取得するために短時間間隔で情報収集及び通信を行うと、バッテリー交換が必要となる時間間隔が非常に短くなる。一方で、上記システムにおいて、クリーンルームの状況を長時間間隔で情報取得すると、異常な状況を把握しそこなうという課題があった。換言すると、上記システムでは、当該システムの配置される正確な状況変動の把握と、バッテリーの長寿命化と、を両立できないという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、このような事情を鑑みてなされたもので、その目的は、センサネットワークシステムの配置される状況変動を正確に把握するとともに、バッテリー電力を有効かつ長期間活用するセンサネットワーク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】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の手段を提供する。
本発明のセンサネットワークシステムは、複数のセンサを有し、該センサからの検知データに基づいて、該センサに対して動作制御を行うセンサ端末と、該センサ端末と通信制御装置を介して相互に通信を行う外部装置と、周囲の環境を制御するための環境制御装置と、を含むセンサネットワークシステムであって、前記センサ端末は、前記センサが、周囲の空気流の方向及び流速を測定して第一の検知データを生成するフローセンサと、周囲環境の物理量を測定して第二の検知データを生成する周囲環境検知センサと、を含み、前記第一の検知データを取得可能に構成され、取得した第一の検知データに基づいて前記周囲環境検知センサを起動させるか否かを判断し、起動させると判断した場合に前記周囲環境検知センサを起動させるための起動信号を前記周囲環境検知センサに送信し、当該起動信号の送信された周囲環境検知センサより前記第二の検知データを取得し、前記第一の検知データ及び第二の検知データを前記外部装置へ送信する制御部を備え、前記外部装置は、一定時間内に複数のセンサ端末から予め定めた一定値を超える第二の検知データを受信した場合、当該複数のセンサ端末の第一の検知データ及び第二の検知データに基づいて、前記一定時間が経過した後の時点で新たに一定値を超える第二の検知データを送信するセンサ端末を予測し、当該予測したセンサ端末と最も近接する前記環境制御装置を特定し、特定した環境制御装置へ当該環境制御装置を起動させるための起動信号を送信することを特徴とする。
【００１１】
かかる特徴によれば、センサ端末周囲の空気流が変化するような現象が起こったときに、周囲環境検知センサが起動するため、必要な周囲環境の変動を検知しそこなうことがなくなる。また、センサ端末周囲の空気流に変化がない時には周囲環境検知センサは起動しないため、電力消費がなく、バッテリー寿命を長くでき、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。加えて、一定時間内に複数のセンサ端末から検知データが一定値をこえる大きな環境変動を検知した場合には、次に大きな環境変動が起こりそうな場所を予測し、予め環境変動を抑制するような制御を行うことで、環境の変化を最小限に抑えることができ、常に環境を最適に近い状態に保つことが可能となる。
【００１２】
また、請求項２に記載のセンサネットワークシステムにおいて、前記外部装置は、前記環境制御装置へ起動信号を送信するとともに、前記予測したセンサ端末に備わる周囲環境検知センサに起動信号を送信することを特徴とする。
かかる特徴によれば、環境変動を予測して制御を行った場所の環境変化を速やかに検知することができる。
【００１３】
また、請求項３に記載のセンサネットワークシステムにおいて、前記フローセンサは、周囲の空気流の方向及び流速に変化が生じた場合に、外部からの給電無しに前記方向及び流速を測定可能に構成されることを特徴とする。
かかる特徴によれば、空気流の検知データを取得していない期間の電力消費がないため、バッテリー寿命を長くでき、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。
【００１４】
また、請求項４に記載のセンサネットワークシステムにおいて、前記制御部は、取得した第一の検知データ及び第二の検知データを記憶する記憶部を有し、新たに取得した第一の検知データと前記記憶部に記憶された第一の検知データとを比較して、第一の検知データの変化が確認された場合に、前記周囲環境検知センサを起動させると判断することを特徴とする。
かかる特徴によれば、周囲環境の変動をフローセンサが検知し、周囲環境の変動情報を元に、必要な周囲環境検知センサのみを起動させることができる。このため、周囲環境の変動によって、必要な周囲環境変動センサのみが起動するため、必要な周囲環境変動を検知しそこなうことがなくなる。また、不必要な周囲環境検知センサは起動しないため、電力消費がなく、バッテリー寿命を長くでき、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。
【００１５】
また、請求項５に記載のセンサネットワークシステムにおいて、各センサ端末は、それぞれのセンサ端末を一意に特定するための識別番号が割り振られており、前記制御部は、前記第一の検知データ及び第二の検知データに自機の前記識別番号を付して、当該第一の検知データ及び第二の検知データを前記外部装置へ送信することを特徴とする。
かかる特徴によれば、外部装置はどのセンサ端末からの通信かを容易に判断できる。このため、効率的な情報処理が可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
空気流の変化を指針として必要なときにのみ周囲環境を検知して、検知データ送信することで、バッテリー電力を有効かつ長時間活用できるため、周囲環境情報を精度よく把握できるとともにバッテリー交換頻度を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムの構成を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムにおけるセンサ端末の構成を示す構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムにおける通信制御装置の構成を示す構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムにおける外部装置の構成を示す構成図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムの処理動作を示すフローチャート図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムの処理動作を示すフローチャート図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る外部装置の予測処理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
以下、本発明に係る第１の実施形態を、図１から図７を参照して説明する。なお、本実施形態に係るセンサネットワークシステム１０００は、たとえば、半導体製造を行うクリーンルーム内の空気清浄度を監視及び管理に用いるシステムである。
（全体構成）
図１は、本実施形態に係るセンサネットワークシステム１０００の構成を示す図である。センサネットワークシステム１０００は、センサネットワーク１及び外部装置２と、複数の環境制御装置６と、センサネットワーク１と外部装置２相互を接続する通信回線３からなる。
【００１９】
センサネットワーク１は、通信制御装置４と複数のセンサ端末５からなる。さらに、通信制御装置４は前述の通信回線３で外部装置２と接続されている。複数のセンサ端末５各々と通信制御装置４とは無線通信により、相互でデータ送受信できる。外部装置２は環境制御装置６に有線もしくは無線通信により制御信号を送信する。
【００２０】
複数のセンサ端末５および環境制御装置６の各々は、異なった識別番号（ＩＤ）が設定され、複数のセンサ端末５および環境制御装置６を個別に識別できるよう構成されている。
なお、図１では、通信制御装置４と外部装置２とは別に設け、通信回線３で結ぶ構成を示したが、通信制御装置４に外部装置２の機能を付加して同一装置としてもよい。
また、図１では外部装置２と接続されるセンサネットワーク１は単数であるが、複数のセンサネットワーク１が存在する構成も可能である。
【００２１】
（センサ端末構成）
センサネットワーク１におけるセンサ端末５の構成について、以下に詳細に示す。図２に、センサ端末５の構成を示す。
センサ端末５は、フローセンサ５１１、周囲環境検知センサ５２１と５２２、ＣＰＵ５４１、記憶部５４２、無線通信用ＩＣ５６１、バッテリー５７、アンテナ５６２からなる。
【００２２】
フローセンサ５１１は、周囲の空気流の流速および方向を測定するセンサである。フローセンサ５１１は、例えば、熱源からの温度分布を利用して測定する方式、超音波の伝達速度差を利用して測定する方式、ピトー管、電歪素子の歪を利用して測定する方式、等のセンサである。ここで、フローセンサ５１１は、測定した空気流の流速及び方向を検知データ（第一の検知データ）として、ＣＰＵ５４１へ送信可能に構成される。
【００２３】
周囲環境検知センサ５２１、５２２は、周囲環境の物理量を測定するセンサである。周囲環境検知センサ５２１、５２２には、例えば、温度、湿度、気圧、振動、塵埃数、空気流、照度、画像等を測定するセンサがある。使用するセンサの種類は、測定したい物理量に応じて選定すればよい。ここで、周囲環境検知センサ５２１、５２２は、計測した物理量を検知データ（第二の検知データ）として、ＣＰＵ５４１へ送信可能に構成される。
【００２４】
ＣＰＵ５４１は、演算処理機能等を備えたマイクロコンピュータ等から構成される。ＣＰＵ５４１は、各センサ（フローセンサ５１１、周囲環境検知センサ５２１、５２２）及び無線通信用ＩＣ５６１、記憶部５４２それぞれと接続されている。そして、ＣＰＵ５４１は、フローセンサ５１１及び周囲環境検知センサ５２１、５２２から取得した検知データのデータ処理及び無線通信用ＩＣ５６１を介した検知データの外部装置２への送信指示や記憶部５４２への記憶／読み出し指示、各種センサの制御等を行う。ここで、ＣＰＵ５４１は、送信された検知データを逐次記憶部５４２に記憶する。また、ＣＰＵ５４１は、記憶した検知データを外部装置２へ送信する場合、予め当該検知データへ自機の識別番号を付加する処理を行う。
【００２５】
記憶部５４２は、センサ端末ＩＤや各種センサが取得した検知データ、ＣＰＵ５４１が用いる各種プログラムを格納する。
無線通信用ＩＣ５６１は、ＣＰＵ５４１からの指示を元に、アンテナ５６２を経て通信制御装置４と無線通信によるデータ送受信を行う。
バッテリー５７はアンテナ５６２をのぞくセンサ端末５に備わる他の構成に接続され、当該他の構成に対して電力供給を行う。
【００２６】
（通信制御装置）
次に、センサネットワーク１における通信制御装置４の構成について説明する。図３に、通信制御装置４の構成を示す。
通信制御装置４は、ＣＰＵ４４１、記憶部４４２、無線通信用ＩＣ４６１、アンテナ４６２、外部装置２との通信用インターフェース４９からなる。
【００２７】
無線通信用ＩＣ４６１は、アンテナ４６２を経て、センサ端末５から送信されるデータの受信及び各センサ端末５への制御命令の送信等を無線通信で行う。
ＣＰＵ４４１は、無線通信用ＩＣ４６１を経て受信した各センサ端末５からのデータ処理、外部装置２に接続される通信用インターフェース４９に対するデータ送受信制御、記憶部４４２へのデータ読み書き等を制御する。
【００２８】
記憶部４４２は、各センサ端末５からのデータ、ＣＰＵ４４１が用いる各種プログラムが格納されている。
通信インターフェース４９は、通信回線３を経て、外部装置２と通信制御装置４との間でデータ送受信を行う。
【００２９】
また、通信制御装置４全体を駆動する電力は、外部から有線４７２で供給され、電源ＩＣ４７１を経て各構成に電力を供給する構成である。しかし、電力の有線供給が難しい場合、通信制御装置４内にバッテリーを搭載し、バッテリーから通信制御装置４の各構成に電力を供給する構成でも実施可能である。
【００３０】
（外部装置）
次に、外部装置２の構成について説明する。図４に、外部装置２の構成を示す。
外部装置２は、センサネットワーク１から送信されるデータの各種処理を行うための装置であり、例えば、通信機能を備えたコンピュータによって構成される。
【００３１】
外部装置２は、ＣＰＵ２４１、記憶部２４２、通信制御装置４との通信用インターフェース２９からなり、加えて、入力部２８１、表示部２８２を備えている。
通信用インターフェース２９は、通信回線３を経て、通信制御装置４との間でデータ送受信および環境制御装置６への制御信号の送信を行う。
【００３２】
ＣＰＵ２４１は通信用インターフェース２９で送受信されるデータの各種処理を行う。同時に、ＣＰＵ２４１は、その演算機能に基づいて、通信制御装置４や各センサ端末５および環境制御装置６への指示制御を行うことができる。ＣＰＵ２４１と接続された記憶部２４２はＣＰＵ２４１における各種処理を行うための各種プログラムやデータを記憶している。
【００３３】
また、ＣＰＵ２４１には、ＣＰＵ２４１を介して記憶部２４２へ各種情報の入力、更新等を行うための入力部２８１（キーボード、マウス等）や表示部２８２（ディスプレス等）が接続されている。
【００３４】
記憶部２４２は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）や不揮発性メモリ等で構成される。当該記憶部２４２には、センサ端末５及び環境制御装置６の識別番号と、当該識別番号の付与されたセンサ端末５及び環境制御装置６の位置情報と、がセンサ端末５及び環境制御装置６単位で予め記憶される。また、記憶部２４２は、センサ端末５より送信される検知データを記憶する。
【００３５】
上記構成により、外部装置２は、センサネットワーク１からの検知データに応じて、ユーザに対する情報提供や各種情報処理を行うものであるが、外部装置２の構成は、図４に示す構造に限られるものではない。例えば、外部装置２として、各種ポータブル電子機器や携帯電話機等を採用してもよい。
【００３６】
（環境制御装置）
次に、環境制御装置６について説明する。環境制御装置６は、センサネットワークシステム１０００の配備される空間の環境を、外部装置２から送信される制御信号に応じて適宜に調整するための装置である。具体的には、環境制御装置６は、エアコン（空気調和装置）、ファンフィルターユニット、加湿器、除湿器、等である。本実施形態において、環境制御装置６は、クリーンルーム内の空気清浄度を調整するための空気調和装置からなり、外部装置２から送信される制御信号に応じて、室温等を調整する。なお、環境制御装置６の設置台数は、センサネットワークシステム１０００の設置環境に応じて、一台であっても複数台であっても勿論良い。
【００３７】
（センサネットワークの動作）
次に、本実施の形態にかかるセンサネットワークシステム１０００の動作について図５及び図６に示すフローチャートを用いて説明する。ここで、図５は、センサネットワークシステム１０００に含まれる、センサ端末５ごとの処理を示すフローチャートであり、図６は、外部装置２の処理を示すフローチャートである。
【００３８】
まず、図５に示すように、センサ端末５のフローセンサ５１１は、周囲の空気流に変化が生じた場合（ステップＳ１０；Ｙ）、測定した空気流の検知データをＣＰＵ５４１に送信する（ステップＳ２０）。ここで、フローセンサ５１１は、例えば、流速が、予め定めた一定時間内に予め定めた割合以上の変化率を示す場合、又は、空気流の向き（角度）が一定時間内に予め定めた角度以上の変化を示す場合、に周囲の空気流に変化が生じたと判断する。なお、周囲の空気流に変化が生じていない場合（ステップＳ１０；Ｎ）、本フローはそのまま終了する。
【００３９】
次いで、ＣＰＵ５４１は、受信した空気流の検知データをもとに、周囲環境検知センサ５２１、５２２を起動するか否かを判断する（ステップＳ３０）。具体的には、ＣＰＵ５４１は、例えば、受信した空気流の検知データに基づいて、今回測定された流速が予め記憶部５４２に記憶された閾値を上回るか否かに応じて、周囲環境検知センサ５２１、５２２を起動するか否かを判断する。そして、ＣＰＵ５４１は、ステップＳ３０にて起動しないと判断した場合（ステップＳ３０；Ｎ）、フローセンサ５１１から次の空気流検知データの送信を待つ。
【００４０】
一方で、ＣＰＵ５４１がステップＳ３０にて起動すると判断した場合（ステップＳ３０；Ｙ）、空気流の検知データは、ＣＰＵ５４１から、通信制御装置４、外部装置２の順に送信される（ステップＳ４０）。
【００４１】
次いで、ＣＰＵ５４１は、周囲環境検知センサ５２１、５２２に起動信号を送信する（ステップＳ５０）。次いで、起動信号を受信した周囲環境検知センサ５２１、５２２は、起動して周囲環境の物理量を一定時間測定する（ステップＳ６０）。そして、周囲環境検知センサ５２１、５２２が測定した周囲環境の検知データは、ＣＰＵ５４１、通信制御装置４、外部装置２の順に送信される（ステップＳ７０）。
【００４２】
次に、図６に示すように、外部装置２は、一定時間（例えば、予め定めた一回の測定時間）内に複数のセンサ端末５から一定値（例えば、予め定めた周囲環境の物理量の閾値）を超えた周囲環境の検知データを受信したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。そして、外部装置２は、ステップＳ８０にて受信していないと判断する場合（ステップＳ１１０；Ｎ）、本フローを終了する。
【００４３】
一方、外部装置２は、ステップＳ８０にて受信したと判断する場合（ステップＳ１１０；Ｙ）、複数のセンサ端末５から受信した空気流の検知データに基づいて、上記一定時間が経過した後に大きな環境変動が起こりそうな場所を予測し、その場所に最も近い場所にある環境制御装置６と周囲環境検知センサ５２１、５２２を一定時間動作させる（ステップＳ１２０）。
【００４４】
ここで、外部装置２（ＣＰＵ２４１）は、例えば、ステップＳ１１０、Ｓ１２０に係る処理を以下のようにして実行する。
まず、図７に示すように、ＣＰＵ２４１は、センサネットワーク１０００内に含まれるセンサ端末５のうち、符号５ａの付された複数のセンサ端末より一定値を超えた検知データを受信したものとする。すると、ＣＰＵ２４１は、当該検知データより識別番号を抽出する。そして、ＣＰＵ２４１は、記憶部２４２を参照し、当該識別番号に対応するフローセンサ５１１からの検知データ（つまり、空気流の流速と向き）と位置情報とを特定する。これによって、ＣＰＵ２４１は、一定値を超える検知データを送信した各センサ端末５ａの位置、及び当該位置における空気流の流速や向きを把握できる。この際、ＣＰＵ２４１は、当該把握した各センサ端末５ａの各位置の中心位置に最も近接した位置にある環境制御装置６を記憶部２４２を用いて特定し、当該特定した環境制御装置６（図７に示す６ａ）を動作させるための制御信号を送信する。
【００４５】
さらに、記憶部２４２には、これまでにフローセンサ５１１および周囲環境検知センサ５２１、５２２から受信した検知データが蓄積されており、ＣＰＵ２４１は、それら蓄積された検知データを元にフローセンサ５１１の検知データと周囲環境検知センサ５２１、５２２の検知データとの相関関係の推定および学習を行なうことで、周囲環境検知センサ５２１、５２２の検知する物理量の空間分布（例えば、クリーンルーム内の各位置に応じた物理量の分布）についての時間推移の推定を行うことができる。
【００４６】
次いで、ＣＰＵ２４１は、当該時間推移に基づいて、図示しない計時部で計時される現在時刻から予め定めた時間経過後に、物理量が最も大きくなりそうな位置（図７に示すＰの位置）を特定する。そして、ＣＰＵ２４１は、記憶部２４２を参照してＰの位置に最も近い位置情報を有する環境制御装置６ｂとセンサ端末５ｂとを特定する。なお、特定する環境制御装置６とセンサ端末５とは、最も近いものにかぎらず、図７に示すように、Ｐの位置から一定の距離内にある全ての環境制御装置６ｂとセンサ端末５ｂとを含んでもよい。そして、ＣＰＵ２４１は、特定した環境制御装置６ｂとセンサ端末５ｂとを予め設定した時間、動作させるための制御信号（起動信号）を送信する。
以上が基本的なセンサネットワークシステム１０００の動作である。
【００４７】
（センサネットワークシステムの動作・個別事例）
次に、センサネットワークシステム１０００を、クリーンルームの空気中の塵埃量、温度の監視及び管理システムに応用した場合の詳細な動作を以下に示す。
【００４８】
なお、ここでは、周囲環境検知センサ５２１は周囲の空気中を浮遊する塵埃数を計測するパーティクルセンサ、周囲環境検知センサ５２２は、周囲の気温を計測する温度センサとする。なお、パーティクルセンサには、例えば、塵埃表面での散乱光を利用して検出する方式、圧電振動子の周波数変化を利用して検出する方式等のパーティクルセンサを用いることができる。また、温度センサには、例えば、サーミスタ、白金抵抗測温素子、熱電対素子等を用いることができる。
【００４９】
まず、センサ端末５のフローセンサ５１１は常時動作しているものとする。なお、ここでのフローセンサ５１１は、待機消費電力のないフローセンサを用いる。例えば、風速計のように空気流を受けて自己発電する方式、空気流を受けると電気接点がクローズになり電流が流れる方式等のフローセンサを利用できる。
【００５０】
フローセンサ５１１が周囲の空気流の変化を検知すると、ＣＰＵ５４１に空気流の方向及び空気流速についてのデータ（検知データ）を送信する。
そして、ＣＰＵ５４１は、周囲環境検知センサ５２１、５２２に起動信号を送信する。それと平行して、ＣＰＵ５４１は、検知データを通信制御装置４に無線通信で送信する。当該検知データは、さらに、通信制御装置４から外部装置２へと送信される。
【００５１】
ここで、ＣＰＵ５４１からの起動信号により起動された周囲環境検知センサ５２１は、空気中の塵埃数を、周囲環境検知センサ５２２は、周囲の温度を一定時間検知し続ける。この塵埃数および温度検知データはＣＰＵ５４１に送信され、必要に応じて記憶部５４２に蓄積される。この検知データは識別番号（センサ端末ＩＤ）が付された状態で、通信制御装置４を経て外部装置２に送信される。
【００５２】
ここで、塵埃数または温度検知データが一定値を超えると、ＣＰＵ５４１が通信制御装置４に緊急信号（すなわち、一定値を超えた検知データに係る信号）を送信する。その緊急信号は通信制御装置4を経て外部装置２へ送信される。すると、外部装置２は、クリーンルームの空気中に浮遊する塵埃数を減らすため、空調装置（環境制御装置６）に対して、一定時間、クリーンルーム内のダウンフローを強くする等の制御を行う。
【００５３】
また、外部装置２が一定時間内に複数のセンサ端末５から緊急信号を受信した場合、複数のセンサ端末５から受信した空気流の検知データから次に緊急信号を送信しそうなセンサ端末５を予測し、通信制御装置４を介して、予測したセンサ端末５に最も近い空調装置に対して一定時間、クリーンルーム内のダウンフローを強くする等の制御を行うと同時に予測したセンサ端末５の周囲環境検知センサ５２１、５２２へ起動信号を送信する。
【００５４】
ここで、センサネットワークシステム１０００は、空気流を検知すれば、空気流の方向検知、センサ起動及び周囲環境検知センサ５２１，５２２の検知データの送信という前述した一連の動作を繰り返す。
以上が、クリーンルーム内の塵埃量、温度の監視及び管理に応用した場合のセンサネットワークシステム１０００の動作である。
【００５５】
また、長期間にわたって空気流を検知せずに無線通信の必要性が発生しないセンサ端末５に対して、ＣＰＵ５４１は、一定期間毎に、外部装置２へ端末ＩＤのみを送信する制御指示を無線通信用ＩＣ５６１に行う。これは、外部装置２がセンサ端末５のバッテリー切れやセンサ端末の故障を検知するためである。すなわち、センサネットワークシステム１０００のユーザは、この端末ＩＤのみの無線通信がなされないセンサ端末だけに、バッテリー交換や故障診断を行うことで、簡易にセンサネットワークシステム１０００全体の維持管理ができる。
【００５６】
さらに、終始、空気流を検知し続けるセンサ端末５については、検知データの送信を一定回数、連続して繰り返すと、外部装置２の表示装置には、センサ端末５の動作確認やセンサ端末５の適切な位置への移動指示等をユーザに促すための情報が表示される。
【００５７】
このようなセンサネットワークシステム１０００を用いることによって、パーティクルセンサや温度センサといった周囲環境検知センサを常に作動させる必要なく、クリーンルーム内の空気中塵埃量および温度の監視および管理行うことができる。また、周囲の環境に応じて、周囲環境検知センサが間欠的に起動及び停止するため、周囲環境検知センサが常時動作するより、センサ端末のバッテリー持続時間を長くすることができる。このため、バッテリー交換頻度を低減できる。また、バッテリー寿命を長くできる周囲環境検知センサを一定間隔で間欠動作する場合の課題であった、周囲環境変動時のデータを検出しそこなう危険性を、本実施の形態では回避することが可能となる。
【００５８】
さらに、緊急信号を受信した場合に、次に周囲環境が大きく変化しそうな場所を予測し、予めその場所付近の空調を制御することにより、常に周囲環境を最適に保つことが可能となる。
【００５９】
（第２の実施形態）
以下、本発明に係る第２の実施形態のセンサネットワークシステムについて説明する。第１の実施形態と同一箇所については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
本実施の形態に係るセンサネットワークシステムは、多数の人間が出入りをするオフィスや病院等のエントランスの空調監視及び管理を行うシステムである。センサネットワークシステム１０００の各部構成は、第１の実施形態の構成と同様である。
異なる点は、本実施の形態における周囲環境検知センサ５２１は湿度センサ、周囲環境検知センサ５２２は温度センサで構成する。
【００６０】
次に、本実施の形態に係るセンサネットワークシステム１０００の動作について以下に説明する。
第１の実施形態と同様に、常時起動しているフローセンサ５１１は、周囲の空気流の変化を検知すると、まず、ＣＰＵ５４１に検知データ（空気流の方向及び流速についてのデータ）を送信する。
【００６１】
次に、ＣＰＵ５４１は、周囲環境検知センサ５２１、５２２に起動信号を送信する。同時に、ＣＰＵ５４１は、検知データを、通信制御装置４を経て外部装置２へと送信する。
すると、周囲環境検知センサ５２１、５２２は、一定時間、湿度および気温を測定し続ける。この湿度検知データ及び気温検知データはＣＰＵ５４１に送信され、必要に応じて記憶部５４２に蓄積される。さらに、湿度検知データ及び気温検知データはセンサ端末ＩＤが付された状態で、通信制御装置４を経て、外部装置２に送信される。このとき、外部装置２は、気温および湿度が予め定めた範囲外であると判断すると、環境制御装置６の動作を強く（つまり、空調装置の吹き出しを強く）する制御信号を当該環境制御装置６に送る。
【００６２】
また、外部装置２は、一定時間内に複数のセンサ端末５から環境制御装置６の動作を強くする制御信号（実施形態１に係る緊急信号に相当する信号）を受信した場合、複数のセンサ端末５より受信した検知データから、次に環境制御装置６の動作を強くする制御信号を送信しそうなセンサ端末５を予測する。さらに、外部装置２は、通信制御装置４を介して、予測したセンサ端末５に最も近い環境制御装置６の動作を強くする制御を行うと同時に、予測したセンサ端末５の周囲環境検知センサ５２１、５２２へ起動信号を送信する。
【００６３】
ここで、センサネットワークシステム１０００は、空気流を検知すれば、空気流の方向及び流速検知、起動センサの選定、センサ起動および周囲環境検知センサ５２１，５２２の検知データの送信という前述した一連の動作を繰り返す。
【００６４】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態で挙げた構成等はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。また、上述した各実施形態を適宜組み合わせて採用することも可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１０００ センサネットワークシステム
１ センサネットワーク
２ 外部装置
３ 通信回線
４ 通信制御装置
５ センサ端末
６ 環境制御装置
４４１ ＣＰＵ
４５２ 記憶部
４６１ 無線通信用ＩＣ
４７１ 電源ＩＣ
４７２ 有線
４６２ アンテナ
５１１、５１２ フローセンサ
５２１、５２２ 周囲環境検知センサ
５４１ ＣＰＵ
５４２ 記憶部
５６１ 無線通信用ＩＣ
５７ バッテリー
５８２ アンテナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一定空間内での環境を監視及び管理するセンサネットワークシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信技術、特に無線通信技術の進歩に伴い、複数のセンサ付無線端末を散在させ、その端末同士が協調して環境や物理的状況を採取する無線ネットワークシステムが提唱されている。このようなシステム概念はセンサネットワークシステムと呼ばれており、多様な分野への応用が期待されている。
【０００３】
当該センサネットワークシステムの一例をあげると、発電設備から末端の電力機器までをセンサ付端末のネットワークで結ぶ構成がある。このようなからなるセンサネットワークシステムは、電力需要と供給双方の情報が取得可能なので、電力網内での需給バランスを最適化できる。この構成はスマートグリッドと呼ばれ、米国で提案されたシステムである。
【０００４】
また、センサネットワークシステムは、上記のような非常に広範囲における情報取得を目的としたものだけではなく、限定的な空間管理を目的に情報取得を行うものもある。例えば、半導体製造におけるクリーンルームの清浄度監視及び管理、病院等の空気感染防止のための空調管理、ホームセキュリティ関連分野（車両盗難監視、屋内不審者侵入監視、火災監視等）等、センサネットワークシステムを応用できる分野は幅広い。
【０００５】
ここでは、一例として、クリーンルームの清浄度監視及び管理について適用されるセンサネットワークシステムをとりあげる。
【０００６】
近年の半導体製造技術は微細化の一途をたどり、半導体製造装置を設置するクリーンルーム内の清浄度の向上およびその維持への要求が高まっている。このため、クリーンルーム内に設置する製造装置や空調機器に対し、発塵量の低減を目的とした開発が進められている。同時に、発塵の主因の一つである作業者数の低減を図ることで、クリーンルーム内の無人化及び自動化が進められている。このため、特許文献１では、クリーンルーム内の清浄度を自動的に情報取得し、この情報を外部に無線送信するシステムが開示されている（例えば、図２等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１９０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このようなシステムでは、センサの駆動や無線通信を行う電力源となるバッテリーが必要不可欠な構成となる。つまり、上記システムでは、センシングに要する電力及び無線通信に要する電力全てをバッテリーが賄うこととなる。このため、上記システムにおいて、クリーンルームの状況（例えば、クリーンルーム内の清浄度合いなど）を正確に取得するために短時間間隔で情報収集及び通信を行うと、バッテリー交換が必要となる時間間隔が非常に短くなる。一方で、上記システムにおいて、クリーンルームの状況を長時間間隔で情報取得すると、異常な状況を把握しそこなうという課題があった。換言すると、上記システムでは、当該システムの配置される正確な状況変動の把握と、バッテリーの長寿命化と、を両立できないという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、このような事情を鑑みてなされたもので、その目的は、センサネットワークシステムの配置される状況変動を正確に把握するとともに、バッテリー電力を有効かつ長期間活用するセンサネットワーク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】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の手段を提供する。
本発明のセンサネットワークシステムは、複数のセンサを有し、該センサからの検知データに基づいて、該センサに対して動作制御を行うセンサ端末と、該センサ端末と通信制御装置を介して相互に通信を行う外部装置と、周囲の環境を制御するための環境制御装置と、を含むセンサネットワークシステムであって、前記センサ端末は、前記センサが、周囲の空気流の方向及び流速を測定して第一の検知データを生成するフローセンサと、周囲環境の物理量を測定して第二の検知データを生成する周囲環境検知センサと、を含み、前記第一の検知データを取得可能に構成され、取得した第一の検知データに基づいて前記周囲環境検知センサを起動させるか否かを判断し、起動させると判断した場合に前記周囲環境検知センサを起動させるための起動信号を前記周囲環境検知センサに送信し、当該起動信号の送信された周囲環境検知センサより前記第二の検知データを取得し、前記第一の検知データ及び第二の検知データを前記外部装置へ送信する制御部を備え、前記外部装置は、一定時間内に複数のセンサ端末から予め定めた一定値を超える第二の検知データを受信した場合、当該複数のセンサ端末の第一の検知データ及び第二の検知データに基づいて、前記一定時間が経過した後の時点で新たに一定値を超える第二の検知データを送信するセンサ端末を予測し、当該予測したセンサ端末と最も近接する前記環境制御装置を特定し、特定した環境制御装置へ当該環境制御装置を起動させるための起動信号を送信することを特徴とする。
【００１１】
かかる特徴によれば、センサ端末周囲の空気流が変化するような現象が起こったときに、周囲環境検知センサが起動するため、必要な周囲環境の変動を検知しそこなうことがなくなる。また、センサ端末周囲の空気流に変化がない時には周囲環境検知センサは起動しないため、電力消費がなく、バッテリー寿命を長くでき、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。加えて、一定時間内に複数のセンサ端末から検知データが一定値をこえる大きな環境変動を検知した場合には、次に大きな環境変動が起こりそうな場所を予測し、予め環境変動を抑制するような制御を行うことで、環境の変化を最小限に抑えることができ、常に環境を最適に近い状態に保つことが可能となる。
【００１２】
また、請求項２に記載のセンサネットワークシステムにおいて、前記外部装置は、前記環境制御装置へ起動信号を送信するとともに、前記予測したセンサ端末に備わる周囲環境検知センサに起動信号を送信することを特徴とする。
かかる特徴によれば、環境変動を予測して制御を行った場所の環境変化を速やかに検知することができる。
【００１３】
また、請求項３に記載のセンサネットワークシステムにおいて、前記フローセンサは、周囲の空気流の方向及び流速に変化が生じた場合に、外部からの給電無しに前記方向及び流速を測定可能に構成されることを特徴とする。
かかる特徴によれば、空気流の検知データを取得していない期間の電力消費がないため、バッテリー寿命を長くでき、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。
【００１４】
また、請求項４に記載のセンサネットワークシステムにおいて、前記制御部は、取得した第一の検知データ及び第二の検知データを記憶する記憶部を有し、新たに取得した第一の検知データと前記記憶部に記憶された第一の検知データとを比較して、第一の検知データの変化が確認された場合に、前記周囲環境検知センサを起動させると判断することを特徴とする。
かかる特徴によれば、周囲環境の変動をフローセンサが検知し、周囲環境の変動情報を元に、必要な周囲環境検知センサのみを起動させることができる。このため、周囲環境の変動によって、必要な周囲環境変動センサのみが起動するため、必要な周囲環境変動を検知しそこなうことがなくなる。また、不必要な周囲環境検知センサは起動しないため、電力消費がなく、バッテリー寿命を長くでき、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。
【００１５】
また、請求項５に記載のセンサネットワークシステムにおいて、各センサ端末は、それぞれのセンサ端末を一意に特定するための識別番号が割り振られており、前記制御部は、前記第一の検知データ及び第二の検知データに自機の前記識別番号を付して、当該第一の検知データ及び第二の検知データを前記外部装置へ送信することを特徴とする。
かかる特徴によれば、外部装置はどのセンサ端末からの通信かを容易に判断できる。このため、効率的な情報処理が可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
空気流の変化を指針として必要なときにのみ周囲環境を検知して、検知データ送信することで、バッテリー電力を有効かつ長時間活用できるため、周囲環境情報を精度よく把握できるとともにバッテリー交換頻度を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムの構成を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムにおけるセンサ端末の構成を示す構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムにおける通信制御装置の構成を示す構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムにおける外部装置の構成を示す構成図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムの処理動作を示すフローチャート図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るセンサネットワークシステムの処理動作を示すフローチャート図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る外部装置の予測処理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
以下、本発明に係る第１の実施形態を、図１から図７を参照して説明する。なお、本実施形態に係るセンサネットワークシステム１０００は、たとえば、半導体製造を行うクリーンルーム内の空気清浄度を監視及び管理に用いるシステムである。
（全体構成）
図１は、本実施形態に係るセンサネットワークシステム１０００の構成を示す図である。センサネットワークシステム１０００は、センサネットワーク１及び外部装置２と、複数の環境制御装置６と、センサネットワーク１と外部装置２相互を接続する通信回線３からなる。
【００１９】
センサネットワーク１は、通信制御装置４と複数のセンサ端末５からなる。さらに、通信制御装置４は前述の通信回線３で外部装置２と接続されている。複数のセンサ端末５各々と通信制御装置４とは無線通信により、相互でデータ送受信できる。外部装置２は環境制御装置６に有線もしくは無線通信により制御信号を送信する。
【００２０】
複数のセンサ端末５および環境制御装置６の各々は、異なった識別番号（ＩＤ）が設定され、複数のセンサ端末５および環境制御装置６を個別に識別できるよう構成されている。
なお、図１では、通信制御装置４と外部装置２とは別に設け、通信回線３で結ぶ構成を示したが、通信制御装置４に外部装置２の機能を付加して同一装置としてもよい。
また、図１では外部装置２と接続されるセンサネットワーク１は単数であるが、複数のセンサネットワーク１が存在する構成も可能である。
【００２１】
（センサ端末構成）
センサネットワーク１におけるセンサ端末５の構成について、以下に詳細に示す。図２に、センサ端末５の構成を示す。
センサ端末５は、フローセンサ５１１、周囲環境検知センサ５２１と５２２、ＣＰＵ５４１、記憶部５４２、無線通信用ＩＣ５６１、バッテリー５７、アンテナ５６２からなる。
【００２２】
フローセンサ５１１は、周囲の空気流の流速および方向を測定するセンサである。フローセンサ５１１は、例えば、熱源からの温度分布を利用して測定する方式、超音波の伝達速度差を利用して測定する方式、ピトー管、電歪素子の歪を利用して測定する方式、等のセンサである。ここで、フローセンサ５１１は、測定した空気流の流速及び方向を検知データ（第一の検知データ）として、ＣＰＵ５４１へ送信可能に構成される。
【００２３】
周囲環境検知センサ５２１、５２２は、周囲環境の物理量を測定するセンサである。周囲環境検知センサ５２１、５２２には、例えば、温度、湿度、気圧、振動、塵埃数、空気流、照度、画像等を測定するセンサがある。使用するセンサの種類は、測定したい物理量に応じて選定すればよい。ここで、周囲環境検知センサ５２１、５２２は、計測した物理量を検知データ（第二の検知データ）として、ＣＰＵ５４１へ送信可能に構成される。
【００２４】
ＣＰＵ５４１は、演算処理機能等を備えたマイクロコンピュータ等から構成される。ＣＰＵ５４１は、各センサ（フローセンサ５１１、周囲環境検知センサ５２１、５２２）及び無線通信用ＩＣ５６１、記憶部５４２それぞれと接続されている。そして、ＣＰＵ５４１は、フローセンサ５１１及び周囲環境検知センサ５２１、５２２から取得した検知データのデータ処理及び無線通信用ＩＣ５６１を介した検知データの外部装置２への送信指示や記憶部５４２への記憶／読み出し指示、各種センサの制御等を行う。ここで、ＣＰＵ５４１は、送信された検知データを逐次記憶部５４２に記憶する。また、ＣＰＵ５４１は、記憶した検知データを外部装置２へ送信する場合、予め当該検知データへ自機の識別番号を付加する処理を行う。
【００２５】
記憶部５４２は、センサ端末ＩＤや各種センサが取得した検知データ、ＣＰＵ５４１が用いる各種プログラムを格納する。
無線通信用ＩＣ５６１は、ＣＰＵ５４１からの指示を元に、アンテナ５６２を経て通信制御装置４と無線通信によるデータ送受信を行う。
バッテリー５７はアンテナ５６２をのぞくセンサ端末５に備わる他の構成に接続され、当該他の構成に対して電力供給を行う。
【００２６】
（通信制御装置）
次に、センサネットワーク１における通信制御装置４の構成について説明する。図３に、通信制御装置４の構成を示す。
通信制御装置４は、ＣＰＵ４４１、記憶部４４２、無線通信用ＩＣ４６１、アンテナ４６２、外部装置２との通信用インターフェース４９からなる。
【００２７】
無線通信用ＩＣ４６１は、アンテナ４６２を経て、センサ端末５から送信されるデータの受信及び各センサ端末５への制御命令の送信等を無線通信で行う。
ＣＰＵ４４１は、無線通信用ＩＣ４６１を経て受信した各センサ端末５からのデータ処理、外部装置２に接続される通信用インターフェース４９に対するデータ送受信制御、記憶部４４２へのデータ読み書き等を制御する。
【００２８】
記憶部４４２は、各センサ端末５からのデータ、ＣＰＵ４４１が用いる各種プログラムが格納されている。
通信インターフェース４９は、通信回線３を経て、外部装置２と通信制御装置４との間でデータ送受信を行う。
【００２９】
また、通信制御装置４全体を駆動する電力は、外部から有線４７２で供給され、電源ＩＣ４７１を経て各構成に電力を供給する構成である。しかし、電力の有線供給が難しい場合、通信制御装置４内にバッテリーを搭載し、バッテリーから通信制御装置４の各構成に電力を供給する構成でも実施可能である。
【００３０】
（外部装置）
次に、外部装置２の構成について説明する。図４に、外部装置２の構成を示す。
外部装置２は、センサネットワーク１から送信されるデータの各種処理を行うための装置であり、例えば、通信機能を備えたコンピュータによって構成される。
【００３１】
外部装置２は、ＣＰＵ２４１、記憶部２４２、通信制御装置４との通信用インターフェース２９からなり、加えて、入力部２８１、表示部２８２を備えている。
通信用インターフェース２９は、通信回線３を経て、通信制御装置４との間でデータ送受信および環境制御装置６への制御信号の送信を行う。
【００３２】
ＣＰＵ２４１は通信用インターフェース２９で送受信されるデータの各種処理を行う。同時に、ＣＰＵ２４１は、その演算機能に基づいて、通信制御装置４や各センサ端末５および環境制御装置６への指示制御を行うことができる。ＣＰＵ２４１と接続された記憶部２４２はＣＰＵ２４１における各種処理を行うための各種プログラムやデータを記憶している。
【００３３】
また、ＣＰＵ２４１には、ＣＰＵ２４１を介して記憶部２４２へ各種情報の入力、更新等を行うための入力部２８１（キーボード、マウス等）や表示部２８２（ディスプレス等）が接続されている。
【００３４】
記憶部２４２は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）や不揮発性メモリ等で構成される。当該記憶部２４２には、センサ端末５及び環境制御装置６の識別番号と、当該識別番号の付与されたセンサ端末５及び環境制御装置６の位置情報と、がセンサ端末５及び環境制御装置６単位で予め記憶される。また、記憶部２４２は、センサ端末５より送信される検知データを記憶する。
【００３５】
上記構成により、外部装置２は、センサネットワーク１からの検知データに応じて、ユーザに対する情報提供や各種情報処理を行うものであるが、外部装置２の構成は、図４に示す構造に限られるものではない。例えば、外部装置２として、各種ポータブル電子機器や携帯電話機等を採用してもよい。
【００３６】
（環境制御装置）
次に、環境制御装置６について説明する。環境制御装置６は、センサネットワークシステム１０００の配備される空間の環境を、外部装置２から送信される制御信号に応じて適宜に調整するための装置である。具体的には、環境制御装置６は、エアコン（空気調和装置）、ファンフィルターユニット、加湿器、除湿器、等である。本実施形態において、環境制御装置６は、クリーンルーム内の空気清浄度を調整するための空気調和装置からなり、外部装置２から送信される制御信号に応じて、室温等を調整する。なお、環境制御装置６の設置台数は、センサネットワークシステム１０００の設置環境に応じて、一台であっても複数台であっても勿論良い。
【００３７】
（センサネットワークの動作）
次に、本実施の形態にかかるセンサネットワークシステム１０００の動作について図５及び図６に示すフローチャートを用いて説明する。ここで、図５は、センサネットワークシステム１０００に含まれる、センサ端末５ごとの処理を示すフローチャートであり、図６は、外部装置２の処理を示すフローチャートである。
【００３８】
まず、図５に示すように、センサ端末５のフローセンサ５１１は、周囲の空気流に変化が生じた場合（ステップＳ１０；Ｙ）、測定した空気流の検知データをＣＰＵ５４１に送信する（ステップＳ２０）。ここで、フローセンサ５１１は、例えば、流速が、予め定めた一定時間内に予め定めた割合以上の変化率を示す場合、又は、空気流の向き（角度）が一定時間内に予め定めた角度以上の変化を示す場合、に周囲の空気流に変化が生じたと判断する。なお、周囲の空気流に変化が生じていない場合（ステップＳ１０；Ｎ）、本フローはそのまま終了する。
【００３９】
次いで、ＣＰＵ５４１は、受信した空気流の検知データをもとに、周囲環境検知センサ５２１、５２２を起動するか否かを判断する（ステップＳ３０）。具体的には、ＣＰＵ５４１は、例えば、受信した空気流の検知データに基づいて、今回測定された流速が予め記憶部５４２に記憶された閾値を上回るか否かに応じて、周囲環境検知センサ５２１、５２２を起動するか否かを判断する。そして、ＣＰＵ５４１は、ステップＳ３０にて起動しないと判断した場合（ステップＳ３０；Ｎ）、フローセンサ５１１から次の空気流検知データの送信を待つ。
【００４０】
一方で、ＣＰＵ５４１がステップＳ３０にて起動すると判断した場合（ステップＳ３０；Ｙ）、空気流の検知データは、ＣＰＵ５４１から、通信制御装置４、外部装置２の順に送信される（ステップＳ４０）。
【００４１】
次いで、ＣＰＵ５４１は、周囲環境検知センサ５２１、５２２に起動信号を送信する（ステップＳ５０）。次いで、起動信号を受信した周囲環境検知センサ５２１、５２２は、起動して周囲環境の物理量を一定時間測定する（ステップＳ６０）。そして、周囲環境検知センサ５２１、５２２が測定した周囲環境の検知データは、ＣＰＵ５４１、通信制御装置４、外部装置２の順に送信される（ステップＳ７０）。
【００４２】
次に、図６に示すように、外部装置２は、一定時間（例えば、予め定めた一回の測定時間）内に複数のセンサ端末５から一定値（例えば、予め定めた周囲環境の物理量の閾値）を超えた周囲環境の検知データを受信したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。そして、外部装置２は、ステップＳ８０にて受信していないと判断する場合（ステップＳ１１０；Ｎ）、本フローを終了する。
【００４３】
一方、外部装置２は、ステップＳ８０にて受信したと判断する場合（ステップＳ１１０；Ｙ）、複数のセンサ端末５から受信した空気流の検知データに基づいて、上記一定時間が経過した後に大きな環境変動が起こりそうな場所を予測し、その場所に最も近い場所にある環境制御装置６と周囲環境検知センサ５２１、５２２を一定時間動作させる（ステップＳ１２０）。
【００４４】
ここで、外部装置２（ＣＰＵ２４１）は、例えば、ステップＳ１１０、Ｓ１２０に係る処理を以下のようにして実行する。
まず、図７に示すように、ＣＰＵ２４１は、センサネットワーク１０００内に含まれるセンサ端末５のうち、符号５ａの付された複数のセンサ端末より一定値を超えた検知データを受信したものとする。すると、ＣＰＵ２４１は、当該検知データより識別番号を抽出する。そして、ＣＰＵ２４１は、記憶部２４２を参照し、当該識別番号に対応するフローセンサ５１１からの検知データ（つまり、空気流の流速と向き）と位置情報とを特定する。これによって、ＣＰＵ２４１は、一定値を超える検知データを送信した各センサ端末５ａの位置、及び当該位置における空気流の流速や向きを把握できる。この際、ＣＰＵ２４１は、当該把握した各センサ端末５ａの各位置の中心位置に最も近接した位置にある環境制御装置６を記憶部２４２を用いて特定し、当該特定した環境制御装置６（図７に示す６ａ）を動作させるための制御信号を送信する。
【００４５】
さらに、記憶部２４２には、これまでにフローセンサ５１１および周囲環境検知センサ５２１、５２２から受信した検知データが蓄積されており、ＣＰＵ２４１は、それら蓄積された検知データを元にフローセンサ５１１の検知データと周囲環境検知センサ５２１、５２２の検知データとの相関関係の推定および学習を行なうことで、周囲環境検知センサ５２１、５２２の検知する物理量の空間分布（例えば、クリーンルーム内の各位置に応じた物理量の分布）についての時間推移の推定を行うことができる。
【００４６】
次いで、ＣＰＵ２４１は、当該時間推移に基づいて、図示しない計時部で計時される現在時刻から予め定めた時間経過後に、物理量が最も大きくなりそうな位置（図７に示すＰの位置）を特定する。そして、ＣＰＵ２４１は、記憶部２４２を参照してＰの位置に最も近い位置情報を有する環境制御装置６ｂとセンサ端末５ｂとを特定する。なお、特定する環境制御装置６とセンサ端末５とは、最も近いものにかぎらず、図７に示すように、Ｐの位置から一定の距離内にある全ての環境制御装置６ｂとセンサ端末５ｂとを含んでもよい。そして、ＣＰＵ２４１は、特定した環境制御装置６ｂとセンサ端末５ｂとを予め設定した時間、動作させるための制御信号（起動信号）を送信する。
以上が基本的なセンサネットワークシステム１０００の動作である。
【００４７】
（センサネットワークシステムの動作・個別事例）
次に、センサネットワークシステム１０００を、クリーンルームの空気中の塵埃量、温度の監視及び管理システムに応用した場合の詳細な動作を以下に示す。
【００４８】
なお、ここでは、周囲環境検知センサ５２１は周囲の空気中を浮遊する塵埃数を計測するパーティクルセンサ、周囲環境検知センサ５２２は、周囲の気温を計測する温度センサとする。なお、パーティクルセンサには、例えば、塵埃表面での散乱光を利用して検出する方式、圧電振動子の周波数変化を利用して検出する方式等のパーティクルセンサを用いることができる。また、温度センサには、例えば、サーミスタ、白金抵抗測温素子、熱電対素子等を用いることができる。
【００４９】
まず、センサ端末５のフローセンサ５１１は常時動作しているものとする。なお、ここでのフローセンサ５１１は、待機消費電力のないフローセンサを用いる。例えば、風速計のように空気流を受けて自己発電する方式、空気流を受けると電気接点がクローズになり電流が流れる方式等のフローセンサを利用できる。
【００５０】
フローセンサ５１１が周囲の空気流の変化を検知すると、ＣＰＵ５４１に空気流の方向及び空気流速についてのデータ（検知データ）を送信する。
そして、ＣＰＵ５４１は、周囲環境検知センサ５２１、５２２に起動信号を送信する。それと平行して、ＣＰＵ５４１は、検知データを通信制御装置４に無線通信で送信する。当該検知データは、さらに、通信制御装置４から外部装置２へと送信される。
【００５１】
ここで、ＣＰＵ５４１からの起動信号により起動された周囲環境検知センサ５２１は、空気中の塵埃数を、周囲環境検知センサ５２２は、周囲の温度を一定時間検知し続ける。この塵埃数および温度検知データはＣＰＵ５４１に送信され、必要に応じて記憶部５４２に蓄積される。この検知データは識別番号（センサ端末ＩＤ）が付された状態で、通信制御装置４を経て外部装置２に送信される。
【００５２】
ここで、塵埃数または温度検知データが一定値を超えると、ＣＰＵ５４１が通信制御装置４に緊急信号（すなわち、一定値を超えた検知データに係る信号）を送信する。その緊急信号は通信制御装置4を経て外部装置２へ送信される。すると、外部装置２は、クリーンルームの空気中に浮遊する塵埃数を減らすため、空調装置（環境制御装置６）に対して、一定時間、クリーンルーム内のダウンフローを強くする等の制御を行う。
【００５３】
また、外部装置２が一定時間内に複数のセンサ端末５から緊急信号を受信した場合、複数のセンサ端末５から受信した空気流の検知データから次に緊急信号を送信しそうなセンサ端末５を予測し、通信制御装置４を介して、予測したセンサ端末５に最も近い空調装置に対して一定時間、クリーンルーム内のダウンフローを強くする等の制御を行うと同時に予測したセンサ端末５の周囲環境検知センサ５２１、５２２へ起動信号を送信する。
【００５４】
ここで、センサネットワークシステム１０００は、空気流を検知すれば、空気流の方向検知、センサ起動及び周囲環境検知センサ５２１，５２２の検知データの送信という前述した一連の動作を繰り返す。
以上が、クリーンルーム内の塵埃量、温度の監視及び管理に応用した場合のセンサネットワークシステム１０００の動作である。
【００５５】
また、長期間にわたって空気流を検知せずに無線通信の必要性が発生しないセンサ端末５に対して、ＣＰＵ５４１は、一定期間毎に、外部装置２へ端末ＩＤのみを送信する制御指示を無線通信用ＩＣ５６１に行う。これは、外部装置２がセンサ端末５のバッテリー切れやセンサ端末の故障を検知するためである。すなわち、センサネットワークシステム１０００のユーザは、この端末ＩＤのみの無線通信がなされないセンサ端末だけに、バッテリー交換や故障診断を行うことで、簡易にセンサネットワークシステム１０００全体の維持管理ができる。
【００５６】
さらに、終始、空気流を検知し続けるセンサ端末５については、検知データの送信を一定回数、連続して繰り返すと、外部装置２の表示装置には、センサ端末５の動作確認やセンサ端末５の適切な位置への移動指示等をユーザに促すための情報が表示される。
【００５７】
このようなセンサネットワークシステム１０００を用いることによって、パーティクルセンサや温度センサといった周囲環境検知センサを常に作動させる必要なく、クリーンルーム内の空気中塵埃量および温度の監視および管理行うことができる。また、周囲の環境に応じて、周囲環境検知センサが間欠的に起動及び停止するため、周囲環境検知センサが常時動作するより、センサ端末のバッテリー持続時間を長くすることができる。このため、バッテリー交換頻度を低減できる。また、バッテリー寿命を長くできる周囲環境検知センサを一定間隔で間欠動作する場合の課題であった、周囲環境変動時のデータを検出しそこなう危険性を、本実施の形態では回避することが可能となる。
【００５８】
さらに、緊急信号を受信した場合に、次に周囲環境が大きく変化しそうな場所を予測し、予めその場所付近の空調を制御することにより、常に周囲環境を最適に保つことが可能となる。
【００５９】
（第２の実施形態）
以下、本発明に係る第２の実施形態のセンサネットワークシステムについて説明する。第１の実施形態と同一箇所については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
本実施の形態に係るセンサネットワークシステムは、多数の人間が出入りをするオフィスや病院等のエントランスの空調監視及び管理を行うシステムである。センサネットワークシステム１０００の各部構成は、第１の実施形態の構成と同様である。
異なる点は、本実施の形態における周囲環境検知センサ５２１は湿度センサ、周囲環境検知センサ５２２は温度センサで構成する。
【００６０】
次に、本実施の形態に係るセンサネットワークシステム１０００の動作について以下に説明する。
第１の実施形態と同様に、常時起動しているフローセンサ５１１は、周囲の空気流の変化を検知すると、まず、ＣＰＵ５４１に検知データ（空気流の方向及び流速についてのデータ）を送信する。
【００６１】
次に、ＣＰＵ５４１は、周囲環境検知センサ５２１、５２２に起動信号を送信する。同時に、ＣＰＵ５４１は、検知データを、通信制御装置４を経て外部装置２へと送信する。
すると、周囲環境検知センサ５２１、５２２は、一定時間、湿度および気温を測定し続ける。この湿度検知データ及び気温検知データはＣＰＵ５４１に送信され、必要に応じて記憶部５４２に蓄積される。さらに、湿度検知データ及び気温検知データはセンサ端末ＩＤが付された状態で、通信制御装置４を経て、外部装置２に送信される。このとき、外部装置２は、気温および湿度が予め定めた範囲外であると判断すると、環境制御装置６の動作を強く（つまり、空調装置の吹き出しを強く）する制御信号を当該環境制御装置６に送る。
【００６２】
また、外部装置２は、一定時間内に複数のセンサ端末５から環境制御装置６の動作を強くする制御信号（実施形態１に係る緊急信号に相当する信号）を受信した場合、複数のセンサ端末５より受信した検知データから、次に環境制御装置６の動作を強くする制御信号を送信しそうなセンサ端末５を予測する。さらに、外部装置２は、通信制御装置４を介して、予測したセンサ端末５に最も近い環境制御装置６の動作を強くする制御を行うと同時に、予測したセンサ端末５の周囲環境検知センサ５２１、５２２へ起動信号を送信する。
【００６３】
ここで、センサネットワークシステム１０００は、空気流を検知すれば、空気流の方向及び流速検知、起動センサの選定、センサ起動および周囲環境検知センサ５２１，５２２の検知データの送信という前述した一連の動作を繰り返す。
【００６４】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態で挙げた構成等はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。また、上述した各実施形態を適宜組み合わせて採用することも可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１０００ センサネットワークシステム
１ センサネットワーク
２ 外部装置
３ 通信回線
４ 通信制御装置
５ センサ端末
６ 環境制御装置
４４１ ＣＰＵ
４５２ 記憶部
４６１ 無線通信用ＩＣ
４７１ 電源ＩＣ
４７２ 有線
４６２ アンテナ
５１１、５１２ フローセンサ
５２１、５２２ 周囲環境検知センサ
５４１ ＣＰＵ
５４２ 記憶部
５６１ 無線通信用ＩＣ
５７ バッテリー
５８２ アンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセンサを有し、該センサからの検知データに基づいて、該センサに対して動作制御を行うセンサ端末と、該センサ端末と通信制御装置を介して相互に通信を行う外部装置と、周囲の環境を制御するための環境制御装置と、を含むセンサネットワークシステムであって、
前記センサ端末は、
前記センサが、周囲の空気流の方向及び流速を測定して第一の検知データを生成するフローセンサと、周囲環境の物理量を測定して第二の検知データを生成する周囲環境検知センサと、を含み、
前記第一の検知データを取得可能に構成され、取得した第一の検知データに基づいて前記周囲環境検知センサを起動させるか否かを判断し、起動させると判断した場合に前記周囲環境検知センサを起動させるための起動信号を前記周囲環境検知センサに送信し、当該起動信号の送信された周囲環境検知センサより前記第二の検知データを取得し、前記第一の検知データ及び第二の検知データを前記外部装置へ送信する制御部を備え、
前記外部装置は、一定時間内に複数のセンサ端末から予め定めた一定値を超える第二の検知データを受信した場合、当該複数のセンサ端末の第一の検知データ及び第二の検知データに基づいて、前記一定時間が経過した後の時点で新たに一定値を超える第二の検知データを送信するセンサ端末を予測し、当該予測したセンサ端末と最も近接する前記環境制御装置を特定し、特定した環境制御装置へ当該環境制御装置を起動させるための起動信号を送信することを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項２】
前記外部装置は、前記環境制御装置へ起動信号を送信するとともに、前記予測したセンサ端末に備わる周囲環境検知センサに起動信号を送信することを特徴とする請求項１に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項３】
前記フローセンサは、周囲の空気流の方向及び流速に変化が生じた場合に、外部からの給電無しに前記方向及び流速を測定可能に構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項４】
前記制御部は、取得した第一の検知データ及び第二の検知データを記憶する記憶部を有し、新たに取得した第一の検知データと前記記憶部に記憶された第一の検知データとを比較して、第一の検知データの変化が確認された場合に、前記周囲環境検知センサを起動させると判断することを特徴とする請求項１または２に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項５】
各センサ端末は、それぞれのセンサ端末を一意に特定するための識別番号が割り振られており、
前記制御部は、前記第一の検知データ及び第二の検知データに自機の前記識別番号を付して、当該第一の検知データ及び第二の検知データを前記外部装置へ送信することを特徴とする請求項１または２に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項１】
複数のセンサを有し、該センサからの検知データに基づいて、該センサに対して動作制御を行うセンサ端末と、該センサ端末と通信制御装置を介して相互に通信を行う外部装置と、周囲の環境を制御するための環境制御装置と、を含むセンサネットワークシステムであって、
前記センサ端末は、
前記センサが、周囲の空気流の方向及び流速を測定して第一の検知データを生成するフローセンサと、周囲環境の物理量を測定して第二の検知データを生成する周囲環境検知センサと、を含み、
前記第一の検知データを取得可能に構成され、取得した第一の検知データに基づいて前記周囲環境検知センサを起動させるか否かを判断し、起動させると判断した場合に前記周囲環境検知センサを起動させるための起動信号を前記周囲環境検知センサに送信し、当該起動信号の送信された周囲環境検知センサより前記第二の検知データを取得し、前記第一の検知データ及び第二の検知データを前記外部装置へ送信する制御部を備え、
前記外部装置は、一定時間内に複数のセンサ端末から予め定めた一定値を超える第二の検知データを受信した場合、当該複数のセンサ端末の第一の検知データ及び第二の検知データに基づいて、前記一定時間が経過した後の時点で新たに一定値を超える第二の検知データを送信するセンサ端末を予測し、当該予測したセンサ端末と最も近接する前記環境制御装置を特定し、特定した環境制御装置へ当該環境制御装置を起動させるための起動信号を送信することを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項２】
前記外部装置は、前記環境制御装置へ起動信号を送信するとともに、前記予測したセンサ端末に備わる周囲環境検知センサに起動信号を送信することを特徴とする請求項１に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項３】
前記フローセンサは、周囲の空気流の方向及び流速に変化が生じた場合に、外部からの給電無しに前記方向及び流速を測定可能に構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項４】
前記制御部は、取得した第一の検知データ及び第二の検知データを記憶する記憶部を有し、新たに取得した第一の検知データと前記記憶部に記憶された第一の検知データとを比較して、第一の検知データの変化が確認された場合に、前記周囲環境検知センサを起動させると判断することを特徴とする請求項１または２に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項５】
各センサ端末は、それぞれのセンサ端末を一意に特定するための識別番号が割り振られており、
前記制御部は、前記第一の検知データ及び第二の検知データに自機の前記識別番号を付して、当該第一の検知データ及び第二の検知データを前記外部装置へ送信することを特徴とする請求項１または２に記載のセンサネットワークシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１１４６０（Ｐ２０１３−１１４６０Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４３０７６（Ｐ２０１１−１４３０７６）
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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