センサノード、センサネットワークシステム及び振動測定方法
【課題】センサの観測値を取得するタイミングを最適な値に設定しながらもセンサノードの電力消費量や通信帯域の制約を満たし、かつ観測対象の異常振動を確実に検知する。
【解決手段】観測対象の物理量を測定するセンサと、前記センサが測定した物理量を所定の周波数でサンプリングして観測値を取得する制御部と、前記制御部が取得した観測値を送信する無線通信部と、を備え、前記制御部は、観測対象の観測値の振動周波数が前記サンプリング周波数と異なることを検知する検知部と、前記サンプリング周波数を前記観測対象の振動周波数に合わせるように変化させる調整部と、を備える。
【解決手段】観測対象の物理量を測定するセンサと、前記センサが測定した物理量を所定の周波数でサンプリングして観測値を取得する制御部と、前記制御部が取得した観測値を送信する無線通信部と、を備え、前記制御部は、観測対象の観測値の振動周波数が前記サンプリング周波数と異なることを検知する検知部と、前記サンプリング周波数を前記観測対象の振動周波数に合わせるように変化させる調整部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場やプラントにおける設備等の予防保全を目的にして、配管や機器の振動を観測するセンサノードおよび該センサノードを有するセンサネット予防保全システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラント等の配管や、ポンプや回転機等の機器の振動を観測することにより、その障害を検知する、あるいは障害の予兆を検知することにより将来の障害発生時期を予測する予防保全が期待されている。従来、配管等の設備に生じる障害を検知するためには、定期的に人手で目視確認を行っていた。また配管等の設備に生じる障害の予測は、定期点検時に人手で配管系統の複数箇所に振動センサを設置し、配管に発生する振動の観測を行う方法で行っていた。従来方法では人手によるセンサ観測作業のコストが発生し、また常時観測ではないため異常を見逃す可能性がある。そのため、センサを観測ポイントに常設し、常時監視を行うシステムが期待されている。
【０００３】
他の分野では、例えば特許文献１のように化学工場などにおける機器や計測装置または計器等の設備の劣化や不調または異常等を監視し、診断するシステムが知られている。一方、センサと無線通信装置及び演算装置を備えて電池で駆動する小型デバイスとしてセンサノードが知られており、このセンサノードと観測値の蓄積と解析及び警報の発行などの各種処理を実行するサーバ間の伝達路を無線で接続することにより、配線を不要にしてセンサの設置コストを削減することができるセンサネットワークシステム（以下、センサネットシステム）が開発されてきている。例えば特許文献２では、扉や窓に設置された加速度センサノードを用いた侵入者監視システムが開示されており、特許文献３には、送電設備に設置された温度センサノードを用いて送電設備の異常を検知するシステムが開示されており、特許文献に４は、車両の車輪に設置されたタイヤ空気圧センサノードを用い、スタンディングウェーブが発生したかどうかを検知する異常検知システムが開示されており、いずれもセンサノードが観測した観測値を無線通信を介してサーバに送信している。
【０００４】
センサノードは、所定の周期で休眠を行うことで電池の消耗を抑えることができる。たとえば食品工場の環境モニタリングとして環境温度を１０分間隔で計測する場合、センサノードは100ミリ秒程度の観測時間を除き、大部分の時間を休眠することができるため、数年のオーダーで電池交換を行わないようにすることができる。そのため低メンテナンス工数で、長期間の常時観測を実現することができる。
【特許文献１】特開平０９−１４５４０５号公報
【特許文献２】特開２００６−３２３７５５号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ０２／０２１０８８号公報
【特許文献４】特開２００４−３４５５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の原子力プラントにおける配管等の設備の予防保全に必要な機能は、配管等が設計値として想定された値以上の振幅で異常振動していることを検知して警報を発する異常検知機能と、振動により配管を支えるサポート部や配管継目に加えられる瞬間応力の時間積分値が、配管サポートや配管継目の疲労限界を越える時期を予測する異常予測機能の二種類の機能に大別できる。
【０００６】
原子力プラントにおいては、配管等の設備内を流れる流体の流量はプラントの運転モードによって一定であるため、設備に生じた異常検知や異常予測は、たとえば１時間に１回、サンプリング周波数＝４００Hzで、５分間毎の観測頻度で観測を行うなどのスケジュールを作成し、このスケジュールでセンサを駆動して異常の検知と、異常の予測を行う。
【０００７】
ここで、センサのサンプリング周波数（観測間隔）とサンプリング期間（観測期間）を、どの値に設定するかが問題となる。
【０００８】
設備や配管などの異常検知を行うためには、異常を漏れなく検知する網羅性を確保することが必須となる。センサのサンプリング周波数が観測対象の振動周波数より低い場合、サンプリング周期内に発生した異常振幅を検出できない。そのため、センサのサンプリング周波数は観測対象の振動周波数より十分大きな周波数に設定する必要があるが、一般に異常振動の振動数は不明であるため、最適な値の設定が困難となる。また、配管の振動は一様ではなく、比較的長周期でスパイク状の脈動が発生する場合がある。センサのサンプリング期間が該脈動の発生周期よりも短い場合、該脈動を見逃す可能性がある。そのためサンプリング期間は該脈動の発生間隔より十分長時間に設定する必要があるが、一般に脈動の間隔は不明であるため、最適な値の設定が困難となる。
【０００９】
従来の、定期点検時に人手で振動を観測する方法では、設備や配管などにセンサを取り付けて、異常を漏れなく検知できると想定される十分高いサンプリング周波数（観測周波数）で、異常を漏れなく検知できると想定される十分長時間のサンプリング期間での観測を行い、その観測値を全て解析アプリケーションに伝達して異常検知や異常予測を行っていた。たとえば配管の破断を引き起こす振動の周波数は、最大２００Ｈｚ程度とされている。ナイキスト定理により、その周波数の二倍の４００Ｈｚ以上の観測周波数で観測を行っていた。
【００１０】
しかるに、センサネットシステムを利用した配管振動の常時観測システムを構築する場合、電池で駆動するセンサノードの電池寿命の制約と、無線通信の通信帯域の制約を考慮する必要がある。例えば、原子力プラントでは、原子炉が稼動中の期間は上述のような人手によるメンテナンスを行うことができず、１年に１度等の定期点検時にしか電池交換を行えないという制約がある。また原子力プラント内の配管系統全てをカバーするためには、センサノードは１００個ないし１、０００個が必要となる。多くのセンサノードが使用している無線通信の物理層規格であるＩＥＥＥ８０２．１５．４では、転送帯域が最大２５０ｋｂｐｓ（３１．２５ｋＢ／ｓ）という制約がある。
【００１１】
本発明は前述した問題点に鑑みてなされたものであり、センサの観測値を取得するタイミングを最適な値に設定しながらもセンサノードの電力消費量や通信帯域の制約を満たし、かつ観測対象の異常振動を確実に検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、観測対象の物理量を測定するセンサと、前記センサが測定した物理量を所定の周波数でサンプリングして観測値を取得する制御部と、前記制御部が取得した観測値を送信する無線通信部と、を備え、前記制御部は、観測対象の観測値の振動周波数が前記サンプリング周波数と異なることを検知する検知部と、前記サンプリング周波数を前記観測対象の振動周波数に合わせるように変化させる調整部と、を備える。
【００１３】
また、前記センサが測定した物理量の最大値と最小値を保持するピークホールド部をさらに備え、前記検知部は、予め設定された観測期間毎に前記最大値および最小値を取得し、前記最大値と最小値の差分が予め設定された振幅よりも大きいときに、前記観測対象が前記サンプリング周波数よりも高周波数の振動を行っていると判定する。
【００１４】
また、前記調整部は、前記検知部が予め設定された観測期間内で前記観測対象の振動周波数が前記サンプリング周波数よりも高周波数と判定したときには、前記観測期間を再帰的に縮小する。
【発明の効果】
【００１５】
したがって、本発明により、観測対象の異常を観測するのに最適なサンプリング周波数と、観測対象の振動を観測する必要十分な観測期間（サンプリング期間）で観測を行いながらも、センサノードの電力消費量と、無線通信量と、サーバにおける観測値のデータベース格納量及びサーバの要求速度を削減することを可能となる。
【００１６】
また、観測対象の振動周波数が不明であっても、観測対象の振動周波数がサンプリング周波数と異なることをセンサノードが検知し、検知した振動周波数に応じてサンプリング周波数を観測対象の振動周期に合わせることにより、観測対象の振動を正しく観測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
＜センサネットワークシステムの構成＞
図１は、本発明を適用するセンサネットワークシステム（以下、センサネットシステム）の機能の要部を示すブロック図である。
【００１９】
センサネットシステムは、センサネットサーバ１０１と、ゲートウェイ１０２（図中ＧＷ１〜ＧＷｘ）と、ルータノード１０３（図中ＲＴ１〜ＲＴｘ）と、センサノード１０４（図中ＳＳ１〜ＳＳｘ）と、管理計算機１０５と、クライアント計算機１０６と、有線センサ１０７と、ＲＦＩＤリーダ１０８及びＬＡＮ（Local Area Network）１０９を備える。
【００２０】
ＬＡＮ１０９は、センサネットサーバ１０１と、ゲートウェイ１０２と、管理計算機１０５と、クライアント計算機１０６及び有線センサ１０７を相互に接続する。
【００２１】
センサノード１０４は、当該センサネットシステムに分散されて複数が設置される。図１のセンサネットシステムには、９個のセンサノード１０４（図中ＳＳ１〜ＳＳ９）が設置されているが、いくつ設置されてもよい。それぞれのセンサノード１０４は、ＺｉｇＢｅｅ通信部１２２、タスクマネージャ１２４、センサ制御部１２５及び電源管理部１２６を備える。
【００２２】
ＺｉｇＢｅｅ通信部１２２は、ＺｉｇＢｅｅプロトコルを用いて、ゲートウェイ１０２又はルータノード１０３と通信する。タスクマネージャ１２４は、センサネットサーバ１０１から発行された要求に従って、当該センサノード１０４に設定されている情報を変更する。なお、センサネットサーバ１０１から発行された要求は、センサノード１０４に対して何らかの処理を依頼するための情報である。例えば、タスクマネージャ１２４は、センサネットサーバ１０１から発行された要求に従って、当該センサノード１０４の起動間隔又は転送モードを変更する。
【００２３】
センサ制御部１２５は、当該センサ制御部１２５に備わるセンサを用いて、環境情報（例えば、物理量または観測地）を観測する。電源管理部１２６は、当該センサノード１０４の電源を制御する。例えば、電源管理部１２６は、予め設定されている起動間隔（観測頻度）で電力を供給することによって、当該センサノード１０４を間欠的に起動させる。
【００２４】
センサノード１０４は、当該センサノード１０４に備わるセンサを用いて、環境情報を観測する。そして、センサノード１０４は、観測した環境情報を観測イベントとして、ＰＡＮ（Personal Area Network）等の無線ネットワークを介してセンサネットサーバ１０１に送信する。なお、観測イベントは、センサノード１０４又はセンサネットサーバ１０１によって発行される。また、観測イベントには、当該観測イベントの発行元の状態又は状態変化を示す情報が格納される。
【００２５】
本実施の形態では、それぞれのセンサノード１０４は、振動センサを備える。そして、センサノード１０４は、設置された場所の環境情報である振動を観測し、観測した振動をセンサネットサーバ１０１に送信する。ここで、振動センサとしては、後述するようにセンサノード１０４の周囲の加速度を計測する３軸加速度センサを採用することができる。
【００２６】
なお、センサノード１０４については、図４、図５で詳細を説明する。
【００２７】
センサノード１０４は、更に、ＲＦＩＤタグを備えていてもよい。この場合、当該センサネットシステムは、ＲＦＩＤリーダ１０８を備える。ＲＦＩＤタグには、当該ＲＦＩＤタグに固有の識別子が格納されている。ＲＦＩＤリーダ１０８は、ＲＦＩＤタグに格納されている固有の識別子を読み取る。
【００２８】
ルータノード１０３は、ＺｉｇＢｅｅ通信部１２２及びルーティングマネージャ１２１を備える。ＺｉｇＢｅｅ通信部１２２は、ＺｉｇＢｅｅプロトコルを用いて、ゲートウェイ１０２と、センサノード１０４又は他のルータノード１０３と通信する。ルーティングマネージャ１２１は、外部から受信した情報の転送先を判定する。
【００２９】
ルータノード１０３は、センサノード１０４によって観測された環境情報又はセンサネットサーバ１０１から発行された要求等を受信し、ゲートウェイ１０２やセンサノード１０４又は他のルータノード１０３に転送する。すなわち、本実施形態の無線ネットワークは、マルチホップの環境で構成される。
【００３０】
ゲートウェイ１０２は、ＬＡＮ通信部１２０と、ルーティングマネージャ１２１と、ＺｉｇＢｅｅ通信部１２２及びＰＡＮ制御部１２３を備える。ＬＡＮ通信部１２０は、ＬＡＮ１０９を介して、センサネットサーバ１０１と通信する。ルーティングマネージャ１２１は、外部から受信した情報の転送先を判定する。ＺｉｇＢｅｅ通信部１２２は、ＺｉｇＢｅｅプロトコルを用いて、ルータノード１０３又はセンサノード１０４と通信する。ＰＡＮ制御部１２３は、当該ゲートウェイ１０２から構成されるＰＡＮを制御する。
【００３１】
ゲートウェイ１０２は、センサノード１０４によって観測された環境情報又はセンサネットサーバ１０１から発行された要求等を受信し、センサネットサーバ１０１と、ゲートウェイ１０２と、ルータノード１０３又はセンサノード１０４に転送する。
【００３２】
センサネットサーバ１０１は、ＬＡＮ通信部１２０と、履歴データベース１１６と、管理機能１１２と、解析機能１１０及び警報機能１１１を備える。ＬＡＮ通信部１２０は、ＬＡＮ１０９を介して、ゲートウェイ１０２、管理計算機１０５、クライアント計算機１０６及び有線センサ１０７と通信する。
【００３３】
管理機能１１２は、センサノード１０４によって観測された観測値（センシングデータ）を、履歴データベース１１６に格納する。履歴データベース１１６には、センサノード１０４によって観測された観測値の履歴が記憶される。
【００３４】
また、管理機能１１２は、管理計算機１０５から発行された要求等に基づいてセンサノード１０４に対してコマンドを発行し、センサノード１０４制御を行う。また、管理計算機１０５から発行された要求等に基づいて履歴データベース１１６から観測値を取り出す、また、解析機能１１０を用いて後述するように観測値を解析する。
【００３５】
警報機能１１１は、センサノード１０４によって観測された観測値や、解析機能１１０を用いて解析された結果を用いて異常の判定を行い、異常を判定したときには管理計算機１０５やクライアント計算機１０６に対し、警報を発行する。
【００３６】
管理計算機１０５は、当該センサネットシステムの管理者によって操作される。管理計算機１０５は、管理者の操作を契機に、各種要求をセンサネットサーバ１０１に送信する。
【００３７】
クライアント計算機１０６は、当該センサネットシステムのクライアントによって操作される。クライアント計算機１０６は、各種アプリケーションを実行する。また、クライアント計算機１０６は、センサノード１０４によって観測された観測値や警報情報を、センサネットサーバ１０１から受信する。クライアント計算機１０６は、受信した観測値や警報に基づいて、各種処理を行う。
【００３８】
有線センサ１０７は、観測値を観測する。そして、有線センサ１０７は、観測した環境情報を、ＬＡＮ１０９を介してセンサネットサーバ１０１に送信する。
【００３９】
＜原子力プラント配管振動予防保全に対する適用例＞
図２に本発明のセンサネットシステムを原子力発電プラントの配管系統の監視に適用した場合の建屋の概略図を示す。配管系統は、ポンプ２０１や弁２０２、これらを繋ぐ配管２０３と配管継目２０６及び配管２０３を支える配管サポート２０７から構成される。配管２０３の障害は次の原因で発生すると考えられる。第一の原因としては、振動により配管継目２０６に加えられる応力の繰り返し回数が、配管２０３の疲労限界回数を超えて加えられることにより配管継目２０６にクラックが発生し、水漏れが発生する。第二の原因としては、配管サポート２０７に加えられる応力の繰り返し回数が、配管サポート２０７の疲労限界回数を超えて加えられることにより配管サポート２０７が破壊され、この破壊により配管２０３自体に想定外の応力が加わり、配管２０３の破断が発生し、水漏れが発生する。第三の原因としては、ポンプ２０１のキャビテーション等の影響により配管２０３の内部に流体による衝撃が繰り返して加えられ、配管２０３の内部の肉厚が減じられる。配管２０３の肉厚が閾値を超えて小さくなった時点で水漏れが発生する。
【００４０】
上記のような配管２０３の障害を抑止するため、配管２０３にセンサノード１０４を配置してセンサネットサーバ１０１で配管２０３に加わる振動を監視する。センサノード１０４は、複数の配管２０３の各所に固定され、原子力発電プラント全体では数百乃至数千のセンサノード１０４を備える。
【００４１】
＜装置構成＞
＜センサネットサーバ＞
図３は、本発明の実施の形態のセンサネットサーバ１０の構成のブロック図である。
【００４２】
センサネットサーバ１０１は、メモリ３０３と、外部記憶装置３０６と、ＣＰＵ３０４と、通信装置３０７と、キーボード３０１と、ディスプレイ３０２及びＡＣアダプタ３０５を備える。
【００４３】
メモリ３０３は、ＣＰＵ３０４によって実行されるプログラム及びＣＰＵ３０４によって必要とされる情報等を記憶する。外部記憶装置３０６は、不揮発性の記憶装置であり、プログラム及び情報を記憶する。例えば、外部記憶装置３０６は、ハードディスク（ＨＤＤ）である。具体的には、外部記憶装置３０６は、履歴データベース１１６を記憶する。
【００４４】
ＣＰＵ３０４は、外部記憶装置３０６に記録されているプログラムをメモリ３０３に格納して実行することによって、各種処理を行う。具体的には、ＣＰＵ３０４は、プログラムを実行することによって、オブジェクトマネージャ１１０と、ＰＡＮマネージャ１１１と、ＲＤＢマネージャ１１３と、イベント発行部１１４及びＬＡＮ通信部１１２を実現する。
【００４５】
通信装置３０７は、ＬＡＮ１０９を介して、ゲートウェイ１０２、管理計算機１０５、クライアント計算機１０６及び有線センサ１０７と通信する。
【００４６】
キーボード３０１には、管理者から各種情報が入力される。そして、キーボード３０１は、管理者から入力された情報をＣＰＵ３０４に送信する。なお、センサネットサーバ１０１は、キーボード３０１の代わりに、その他の入力装置を備えてもよい。ディスプレイ３０２は、ＣＰＵ３０４から受信した情報を表示する。
【００４７】
＜センサノード＞
図４は、本発明の実施の形態のセンサノード１０４の構成のブロック図である。
【００４８】
センサノード１０４は、環境情報を観測し、観測した観測情報を観測イベントとして発行する。センサノード１０４は、メモリ４１１と、Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ等の不揮発メモリで構成された外部記憶装置４１２と、マイクロコンピュータ等のＣＰＵ４１３と、アンテナ４１４と、無線通信装置４１５と、電池等の電源４１６と、センサ４１７と、ピークホールド回路４１９と、ボタン４１８と、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）４２０と、リアルタイムクロックＲＴＣ４２４及びＡ／Ｄ変換器４２１を備える。
【００４９】
ＣＰＵ４１３にはメモリ４１１が含まれる。メモリ４１１は、ＣＰＵ４１３によって実行されるプログラム及びＣＰＵ４１３によって必要とされる情報等を記憶する。外部記憶装置４１２は、不揮発性の記憶装置であり、プログラム及び情報を記憶する。例えば、外部記憶装置４１２は、フラッシュメモリである。ＣＰＵ４１３は、外部記憶装置４１２に記録されているプログラムをメモリ４１１に格納して実行することによって、各種処理を行う。
【００５０】
アンテナ４１４は、外部に対してアナログ信号を送受信する。無線通信装置４１５は、アンテナ４１４から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換する。また、無線通信装置４１５は、デジタル信号をアナログ信号に変換して、アンテナ４１４から送信する。これによって、無線通信装置４１５は、ＰＡＮを介してセンサネットサーバ１０と無線で通信する。
【００５１】
センサ４１７は、環境情報を観測する。センサ４１７の代表例は、センサ周囲の振動を計測する３軸加速度センサである。なお、３軸は、後述するように直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を示す。センサ４１７の他の例として、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、ボルトの緩みを検知するひずみセンサ、扉の開閉を検知する圧力センサ、人の存在を検知する赤外線センサ、又は脈拍を検知する赤外線センサなどがある。
【００５２】
ピークホールド回路４１９は、一定時間内で、センサ４１７の信号の最大値を保持する機能（ピークホールド機能）と、最小値を保持する機能（ボトムホールド機能）と、最大値と最小値の差を保持する機能（ピークツーピークホールド機能）のいずれか一つあるいはすべてを有するアナログ回路である。観測対象が３軸加速度の場合、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれの三個の加速度センサ（図示省略）に対し、それぞれピークホールド回路４１９を用意する。なお、センサ値および最大値、最小値はアナログ／デジタル変換器４２１によりデジタル信号化され、シリアル通信を経由してＣＰＵ４１３に入力される。
【００５３】
電源４１６は、当該センサノード１０４に電力を供給する。ボタン４１８は、作業者によって操作される。ＬＣＤ４１９及びＬＥＤ４２０は、各種情報を出力する。なお、センサノード１０４は、ＬＣＤ４１９又はＬＥＤ４２０のいずれか一方のみを備えてもよい。
【００５４】
センサノード１０４を構成する各部は、通常時に、スリープ状態となっている。そして、ＣＰＵ４１３は、リアルタイムクロックＲＴＣ４２４に予め設定された所定の間隔（観測頻度）ごとに起動される。
【００５５】
なお、ルータノード１０３及びゲートウェイ１０２は、センサノード１０４と同様の構成である。よって、ルータノード１０３及びゲートウェイ１０２の構成については、説明を省略する。
【００５６】
＜機能ブロック＞
図５を用いてセンサノード１０４の機能ブロック図を説明する。
【００５７】
センサノード１０４の機能構成は、単独観測機能６０３と、時系列観測機能６０４と、高周波成分検知機能６１６と、周波数掃引機能６０５と、観測期間推定機能６１９と、静止判定機能６１７と、観測値蓄積機能６１１と、観測値取得機能６１３と、スケジューラ機能６０７と、タイマ管理機能６０８と、コマンド処理機能６０９と、イベント転送機能６１４と、無線通信機能６１０および電池残量管理機能６１８から構成される。またセンサノード１０４は、内部メモリあるいは不揮発メモリ上にスケジュールテーブル６０６と、観測値テーブル６１２を備える。
【００５８】
＜単独観測機能＞
図１０を用いて、ＣＰＵ４１３が実する図５に示した単独観測機能６０３の処理の一例について説明する。単独観測機能６０３は、１回の観測において以下のステップで定義される動作を行う。
［ＳＴＥＰ１］ センサ４１７の電源をＯＮにする。
［ＳＴＥＰ２］ ピークホールド取得モードであるか否かを判定し、ピークホールド取得モードであればＳＴＥＰ３へ進み、そうでなければＳＴＥＰ５へ進む。
［ＳＴＥＰ３］ ピークホールド回路４１９の電源をＯＮにする。
［ＳＴＥＰ４］ ピークホールド回路４１９にクリア信号を投入し、ピークホールド回路４１９で保持している最大値及び最小値をリセットする。
［ＳＴＥＰ５］ 観測頻度として予め指定されている所定の期間（例えば、１分）が経過するまで待機する。
【００５９】
なお、ＳＴＥＰ５の待機状態において、ＣＰＵ４１３を休眠（スリープ）させることにより、サンプリング間隔の間のＣＰＵ４１３の電力消費を削減することができる。ただし、センサ４１７からピークホールド回路４１９までは電力の供給を継続する。この待機状態においてＣＰＵ４１３を休眠させるためには、タイマ管理機能６０８を用いてリアルタイムクロックＲＴＣ４２４にＣＰＵ４１３の起動時刻（または起動周期）を設定し、タイマ割り込みによりＣＰＵ４１３を起動させることにより実現することができる。また、リアルタイムクロックＲＴＣ４２４は所定の観測期間の開始時に電源４１６をピークホールド回路４１９に電力供給の開始を割り込みなどによって通知し、前記観測期間の終了時にＣＰＵ４１３を起動させる通知を行うようにしても良い。
［ＳＴＥＰ６］ ＣＰＵ４１３がセンサ４１７からセンサ値（観測値）を所定の観測間隔（サンプリング周波数）で取得する。センサ値はＡＤ変換器４２１により、デジタル信号として取得される。単独観測機能６０３は、デジタル信号として取得したセンサ値をメモリ４１１に格納する。
［ＳＴＥＰ７］ピークホールド取得モードであるか否かを判定し、ピークホールド取得モードであればＳＴＥＰ８へ進み、そうでなければ処理を終了する。
［ＳＴＥＰ８］ピークホールド回路４１９が保持する、観測頻度で指定された期間中のセンサ値の最大値と最小値を取得する。最大値および最小値はＡＤ変換機により、デジタル信号として取得される。単独観測機能６０３は、デジタル信号として取得された最大値および最小値としてメモリに格納する。
【００６０】
ここで、観測頻度は、ＣＰＵ４１３が観測を開始する間隔（ＣＰＵ４１３を起動する間隔またはピークホールド回路４１９をリセットする間隔）で、観測開始間隔を示し、観測期間はＣＰＵ４１３がセンサ４１７の観測を行う期間を示し、観測間隔はサンプリング周期（またはサンプリング周波数）を示す。例えば、センサノード１０４は、観測頻度（観測開始間隔）を１分とし、観測期間を数秒とし、観測間隔の逆数を２００Ｈｚ等に設定する。
【００６１】
図１１を用いて、図５に示した単独観測機能６０３のタイミングチャートについて説明する。図１１は、観測対象１００１に対し、観測頻度を変えて複数回単独観測機能６０３を実行している例である。単独観測機能６０３は、時刻Ｔ６においてセンサ４１７の電源と、ピークホールド回路４１９の電源をＯＮにする。
【００６２】
観測対象の加速度（観測値、例えば電圧値）の波形１００１は、観測期間中、たとえば観測対象振動波形１００４に示す値に変化する。図１０のＳＴＥＰ５においてＣＰＵ４１３が休眠している場合は時刻Ｔ７においてＣＰＵ４１３の電源がＯＮとなる。これにより、時刻Ｔ６から時刻Ｔ７の間、ＣＰＵ４１３は休眠することができるため、センサノード１０４の電力消費を削減することができる。図中時刻Ｔ６から時刻Ｔ７の期間中、センサ信号が観測対象振動１００４のように変化する場合、観測期間終了時のＴ７においてＣＰＵ４１３で取得されるセンサ信号は、観測対象振動１００４の時刻Ｔ７における観測値Ｖとなる。またセンサ信号の最大値は、観測期間中にピークホールド回路４１９が保持した値で、センサ信号が最も大きくなった時刻おける信号値Ｖｍａｘとなる。またセンサ信号の最小値は、観測期間中にピークホールド回路４１９が保持する値のうち、センサ信号が最も小さくなった時刻における信号値Ｖｍｉｎとなる。時刻Ｔ７において、ＣＰＵ４１３はその時点の観測値をＶとして取得し、最大値Ｖｍａｘをピークホールド電圧１００５として取得し、最小値Ｖｍｉｎをボトムホールド電圧１００６として取得する。
【００６３】
以上のように単独観測機能６０３は、ピークホールド取得モードの場合、観測時刻Ｔ（ｎ−１）から観測時刻Ｔ（ｎ）までの間（ＣＰＵ４１３の起動間隔）は、ＣＰＵ４１３を休眠させておき、センサ４１７とピークホールド回路４１９を駆動してセンサ４１７の出力のうち、最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎをピークホールド回路４１９に保持しておく。そして、観測時刻Ｔ（ｎ）になると、ＣＰＵ４１３を起動して、この時刻におけるセンサ４１７の出力を現在値Ｖとして取得し、さらに、ピークホールド回路４１９から観測頻度で指定された期間の間に保持した最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎを取得する。ＣＰＵ４１３は、最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎを取得した後にピークホールド回路４１９が保持する値をリセットして、次の観測期間に備える。その後、ＣＰＵ４１３は取得したセンサ信号（現在値Ｖと最大値Ｖｍａｘ及び最小値Ｖｍｉｎ）を送信した後に、再び休眠状態に移行することができる。
【００６４】
このように、単独観測機能６０３では、センサノード１０４が１つの観測期間内で、最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎ及び観測期間の終了時点のセンサ４１７の観測値Ｖの３つのデータを取得して、センサネットサーバ１０１へ向けて送信する。したがって、単独観測機能６０３によってセンサノード１０４が送信するデータ量は、観測期間の長さにかかわらず１つの観測期間で３つのデータを送信するだけでよいので、１つのセンサノード１０４が必要とする無線ネットワークの帯域は極めて狭い帯域でよい。これにより、前記従来例のように、ひとつのセンサノードが継続的に観測値を送信する場合に比して、無線ネットワークに対する負荷を大幅に低減できる。そして、センサノード１０４は、観測値Ｖの取得とピークホールド回路４１９の値を読み込んでこれらの観測結果を送信する間だけＣＰＵ４１３を起動させていればよいので、センサノード１０４の内で消費電力の大きいＣＰＵ４１３の起動期間を短くすることで、電源４１６の消耗を抑制して長期間の測定を可能にするのである。
【００６５】
＜高周波成分検知機能＞
図１２を用いて、図５に示した高周波成分検知機能６１６について詳細に説明する。高周波成分検知機能６１６は、検知したい振幅の最低の大きさである振幅閾値ΔＤを引数として入力し、単独観測機能６０３から最大値Ｖｍａｘ、最小値Ｖｍｉｎを入力し、センサノード１０４に設定されている観測間隔（サンプリング周波数）よりも高周波成分が存在するかどうかの真偽値を出力する。高周波成分検知機能６１６は、以下の（１）式が真の場合、高周波成分が発生したことを示す真値を返し、それ以外の時は偽の値を返す。
【００６６】
（Ｖｍａｘ − Ｖｍｉｎ） ＞ ΔＤ ………（１）
図１２のＣＡＳＥ１は、観測周期（またはサンプリング周期）の開始時刻Ｔ６から終了時刻Ｔ７の間に、振幅閾値ΔＤよりも大きな周期が少なくとも１組以上存在する場合である。この場合、振幅極大値Ｖｍａｘおよび振幅極小値Ｖｍｉｎがそれぞれ最大値および最小値となる。そして、最大値と最小値の差分（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）が振幅閾値ΔＤより大きな値となるため、高周波成分が存在すると判定される。高周波成分検知機能６１６は、この判定結果に応じて真の値を出力する。ＣＡＳＥ１が適用される境界条件は、観測周期が観測対象の振動周期の半波長になる場合である。ナイキストの定理により、観測対象の振動周期を観測することのできる最大の周期は、該振動周期の半分となる。そのため本方法を用いれば、観測対象の振動周期を観測することができる最大周期を保障できる。
【００６７】
図１２のＣＡＳＥ２は、観測周期の開始時刻Ｔ６から終了時刻Ｔ７の間、振幅の小さな高周波成分のノイズが存在するが、振幅閾値ΔＤよりも大きな振幅が存在しない場合である。開始時刻Ｔ６から終了時刻Ｔ７において、最小値Ｖｍｉｎと最大値Ｖｍａｘが存在する。振幅閾値ΔＤが該高周波成分よりも大きければ、該ノイズは無視され、高周波成分が存在しないと判定される。ＣＡＳＥ２は最大値と最小値の差分（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）が振幅閾値ΔＤより小さな値となるため、高周波成分が存在しないと判定される。高周波成分検知機能６１６は、この判定結果に応じて真の値を出力する。
【００６８】
以上の処理によって、高周波成分検知機能６１６は観測周期内に高周波成分の有無を判定する。なお、上記ではピークホールド回路４１９が保持した最大値と最小値を用いたが、センサ４１７からの観測値を予め設定された回数の測定期間で取得し、これら複数回の測定期間で取得した観測値の符号が正負逆転した回数が０よりも大きいときに、観測対象の振動周波数がセンサノード１０４のサンプリング周波数よりも高周波数の振動を行っていると判定してもよい。
【００６９】
＜静止判定機能＞
図５に示した静止判定機能６１７について詳細に説明する。静止判定機能は、観測対象が振動しているかどうかを判定することを目的とする機能である。原子力発電プラント等では安全のため、３系統のシステムを取る。主システムが作動しているとき、残りの２つのサブシステムは停止している。主システムに異常が発生した時、サブシステムに切り替える。サブシステム切替時の異常をモニタするため、３システム全てに振動センサを備えたセンサノード１０４を設置する。この時、使用していない２つのシステムでは配管振動がないため、計測する必要はなく、無駄な計測でリソース（電池など）を消耗したくない。静止判定機能６１７を使用することにより、使用していない、したがって振動していないシステムは、振動確認ステップのみで処理を終了するようにすることができるためリソースを無駄に使用しない。
【００７０】
静止判定機能６１７は、観測値Ｖを入力し、静止しているかどうかを示す真偽値を返す。静止判定機能は、下記（２）式が真のときに静止していることを示す真値を返す。
ｓｑｒｔ（（Ｖｘ−Ｖｘ０）＾２＋（Ｖｙ−Ｖｙ０）＾２＋（Ｖｚ−Ｖｚ０）＾２）＜ε
………（２）
ここで、（Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ）は各軸の観測値Ｖであり、（Ｖｘ０、Ｖｙ０、Ｖｚ０）は重力加速度を考慮した静止状態の加速度であり、εは十分小さい固定値である。（Ｖｘ０、Ｖｙ０、Ｖｚ０）およびεは固定値として予め静止判定機能６１７に登録しておく数値である。
【００７１】
静止判定機能６１７は、メモリ４１１上に前回の状態として、静止しているかどうかを示す真偽値を保持する。静止判定機能６１７が判定した真偽値が、前回の状態と異なる場合、静止判定機能６１７は、イベント転送機能６１４を呼び出し、図１６に示すｓｔａｔｕｓＣｈａｎｇｅｄイベント１５０２を発行する。なおｓｔａｔｕｓＣｈａｎｇｅｄイベント１５０２の引数ｓｔａｔｕｓの値は、静止状態に変化した場合はＳＴＯＰＰＥＤ、振動状態に変化した場合はＳＴＡＲＴＥＤを設定する。
【００７２】
＜周波数掃引機能＞
図１３を用いて、図５に示した周波数掃引機能６０５の処理の一例について説明する。周波数掃引機能６０５は、観測間隔（サンプリング周波数）の初期値Ｔ０と、検知振幅閾値εを引数とし、図５の単独観測機能６０１と、高周波成分検知機能６１６を使用し、観測対象の振動周波数を測定するために必要十分な観測周波数（サンプリング周波数）を算出する。周波数掃引機能６０５は、ＣＰＵ４１３が以下のステップで定義される処理を行うことにより観測対象の周波数（サンプリング周期の逆数）を特定する。
［ＳＴＥＰ１１］ 引数として与えられる観測間隔の初期値Ｔ０を観測間隔Ｔとして設定する。
［ＳＴＥＰ１２］ 観測間隔Ｔと振幅閾値ΔＤを引数として、単独観測機能６０１を実行し、その応答として観測値Ｖ、最大値Ｖｍａｘ、最小値Ｖｍｉｎを取得する。ＣＰＵ４１３は、取得した観測値Ｖ、最大値Ｖｍａｘ、最小値Ｖｍｉｎを観測期間（観測回数）毎にメモリ４１１へ格納する。
［ＳＴＥＰ１３］ 上記［ＳＴＥＰ１２］を予め設定された回数まで繰り返し、その後ＳＴＥＰ１４へ進む。
［ＳＴＥＰ１４］ 上記ＳＴＥＰ１２で取得した最大値Ｖｍａｘと、最小値Ｖｍｉｎを引数として、高周波成分検知機能６１６を実行し、その応答として高周波成分が存在するかを判定する真偽値を取得する。なお、ＳＴＥＰ１４では、観測期間毎の最大値と最小値の中から最も大きい値を最大値Ｖｍａｘとし、最も小さい値を最小値として扱う。
［ＳＴＥＰ１５］ 高周波成分が存在しないと判定された場合には、上記静止判定機能６１７を実行する。静止判定機能６１７が静止していると判定すると、静止していると出力して処理を終了する（１２０３）。一方、静止判定機能６１７で静止していないと判定された場合、ＳＴＥＰ１２で使用した観測間隔を出力する。
［ＳＴＥＰ１６］ 上記ＳＴＥＰ１４の判定において、高周波成分が存在すると判定された場合、観測間隔の縮小を行う。観測間隔の縮小は所定比率で行うことができ、たとえば前回の観測間隔の半分の値を新たな観測間隔（サンプリング周波数の逆数）として設定する。
［ＳＴＥＰ１７］ 観測間隔が、センサ４１７に固有の観測限界より短いかどうかを判定する。観測間隔がセンサの観測限界より短い場合、観測間隔の特定に失敗したという情報と、ＳＴＥＰ１２で使用した観測間隔（縮小される以前の観測間隔）を出力して処理を終了する。一方、縮小後の観測間隔が、センサ４１７の観測限界より長い場合には、ＳＴＥＰ１２へ戻ってＳＴＥＰ１２〜１６の処理を繰り返し、高周波成分が検出できなくなるか、観測間隔がセンサ４１７の観測限界より短くなるまでこれらの処理を繰り返す。
【００７３】
以上の処理によって、センサノード１０４の周波数掃引機能６０５は、観測対象の振動周波数がサンプリング周波数と異なることを検知すると、サンプリング周波数を観測対象の振動周波数に合わせるようにサンプリング周波数を変化させることが可能となる。これにより、観測対象の振動周波数がセンサ４１７の観測間隔の限界を超過する場合にも、該高周波成分を含む信号が存在することを検知することができる。したがって、高周波成分の検出性能が低い安価な加速度センサでもピークホールドが可能であれば採用することが可能となって、センサネットシステムを構築する際のコストを低減することが可能となる。
【００７４】
＜観測期間推定機能＞
図８を用いて、図５に示した観測期間推定機能６１９について説明する。観測期間推定機能６１９は、図６に示すように、観測対象振動１００４（センサ信号）の時系列から定期的に発生する異常振動（衝撃）を検出し、検出した異常振動の継続時間を算出し、この継続時間から観測期間を自動計算する機能である。そして、計算結果を単独観測機能６０３の観測期間に反映させることで、検知した異常振動の出現パターンに応じた観測期間を設定することが可能となる。図８の例では、指定した振幅閾値ΔＤを超える異常振動は、異常８００９、８０１０、８０１１、８０１２、８０１３、８０１４の６件存在する。
【００７５】
はじめに、初期の観測頻度（例えば１分毎）で、上記単独観測機能６０１を起動する（観測８００１）。その後、センサ信号の最大値の絶対値と、最小値の絶対値と、双方の値の内で大きい方の値が、振幅閾値ΔＤを超過するかを判定する。図８の例では、判定の結果、最大値ないし最小値の絶対値が振幅閾値ΔＤを超過した観測期間について「Ｔ」と記述している。そして観測期間を再帰的に縮小していく。図中観測８００１から８００８へ向かうにつれて観測期間は所定値（例えば、１／２）ずつ小さくなり、図中連続した「Ｔ」と記述した観測期間を結合した間隔が、異常継続時間の候補となる。該再帰処理において、異常継続期間がほぼ変化しないことをもって、異常継続間隔とみなすことができる。すなわち、図中観測８００１〜８００８の観測期間では、観測８００７の観測期間で異常８０１０と８０１１を含む観測期間で「Ｔ」が連続しなくなった観測期間８００８を異常継続期間とみなす。
【００７６】
図９は、本処理を正常振動に適用した例を示す。図９は、図８において、振幅閾値ΔＤを小さい値にとり、ほぼ全ての観測対象振動１００４の絶対値が振幅閾値ΔＤより大きくなる例である。本発明を正常振動に適用した場合、観測対象振動１００４から異常振動を抽出することができず、異常継続時間が初期の観測期間から縮まらない場合がある。この場合、正常振動の場合の観測期間の最大値を予め指定しておき、異常継続時間が該観測期間の最大値よりも大きくなる場合、観測期間の最大値を使用することで、正常振動も正しく取得できる。
【００７７】
上記図６の例では、異常振動の開始時刻Ｔｓｔａｒｔと、異常振動の継続時間ΔＴと、異常振動の観測期間Δｄを算出できる。同様に、図７は、振幅閾値ΔＤを指定して正常振動の抽出を行う例である。振動観測を開始するように利用者が指定した時刻Ｔｓｔａｒｔから期間ΔＴの間、算出した正常振動の観測期間Δｄで観測を行う。従来は、正常と異常の区別なく、固定期間（５分等）で、固定サンプリング周波数（２００Ｈｚ等）での観測を行っていたが、本発明により、異常を観測する必要十分な観測期間と、観測対象の振動を観測するのに必要十分なサンプリング期間で観測を行うことにより、センサノード１０４の電力消費量と、無線通信量と、センサネットサーバ１０１における履歴データベース１１６の格納量と、センサネットサーバ１０１の要求速度を削減することを可能とし、これにより複数のセンサノード１０４が配管や機器等の異常を常時監視する振動監視システムの実現を可能とする。これにより、異常の発生をすみやかに発見し、また配管や機器等の寿命を精度よく予測する予防保全システムの実現を可能とする。
【００７８】
また、本発明によれば、高周波成分が観測できない安価なセンサ４１７では観測できない観測ポイントのみ、高周波成分が観測できる高価なセンサと置換することにより、安価なセンサと高価なセンサの混在する振動監視システムを構築することができ、これによりシステム導入コストを削減することができる。
【００７９】
＜時系列独観測機能＞
時系列観測機能６０４は、図１９で示すように、予め設定された観測頻度でＣＰＵ４１３を起動し、予め設定された観測期間でＣＰＵ４１３がセンサ４１７の出力を観測し、この観測期間中では、ＣＰＵ４１３は予め設定された観測間隔（サンプリング周期）センサ４１７の出力を観測値として取得し、メモリ４１１に格納する。観測期間が終了すると、ＣＰＵ４１３は観測期間の最大値と最小値をピークホールド回路４１９から取得し、メモリ４１１に格納した観測値とともにセンサネットサーバ１０１へ向けて送信する。送信が完了すると、ＣＰＵ４１３はピークホールド回路４１９をリセットした後、次の観測開始まで休眠する。
【００８０】
＜残電池管理機能＞
図５の電池残量管理機能６１８について詳しく説明する。本発明のセンサネットシステムは、振動の異常を確実に検知することが重要となる。そのため電源４１６の残量を管理し、ノードの電池交換を実施するのに十分猶予があるタイミングにおいて電池残量が少なくなったことを管理者に提示する必要がある。本発明のセンサノード１０４は、スケジュールに応じて観測頻度が変更され、また観測対象の振動状況に応じて観測間隔を変更するため、電源４１６が消耗する間隔はセンサノード１０４により異なり、単純に電池交換時期からの経過時間で予測することはできない。電池残電圧を計測して電池残量を予測する方法も、電池の残電圧を精度よく取得することができず、電源４１６の残電圧曲線が急激に低下する部分を検知し、警報を発行しても、電池交換が間に合わない場合が発生する。
【００８１】
本発明のセンサノード１０４における電池残量管理機能６１８の好適な実装は、センサノード１０４が起動している間を時間積分することによる。具体的には、観測回数を蓄積するメモリ領域をメモリ４１１上に有し、単独観測機能６０３において観測を行う時に該メモリ領域に格納された観測回数を増加させる機能と、定期的に該観測回数を図１６のｂａｔｔｅｒｙＬｅｆｔイベント１５０３を用いてセンサネットサーバ１０１に送信する機能を有する。ｂａｔｔｅｒｙＬｅｆｔイベントは、引数として、イベント発行時刻（ｔｉｍｅｓｔａｍｐ）と、観測回数ｏｂｓｅｒｖｅｄＣｏｕｎｔを有する。センサネットサーバ１０１は、ｂａｔｔｅｒｙＬｅｆｔイベントを受信する度に、該当するセンサノード１０４の観測回数を更新し、該観測回数が閾値を超過したときに警報を発することにより、電池消耗により該センサノード１０４が停止するリスクを低下させることが可能となる。
【００８２】
＜無線通信機能＞
図１４を用いて、図５に示した無線通信機能６１０について説明する。無線通信機能６１０は、無線モジュール４１５とメッセージを送受信する。具体的には、センサネットサーバ１０１からセンサノード１０４に対し無線通信経由で伝達されるメッセージをアンテナ４１４から無線モジュール４１５が受信し、無線モジュール４１５は無線通信機能６１０にメッセージを伝達する。また無線通信機能６１０はメッセージを無線モジュール４１５に伝達し、無線モジュール４１５はアンテナ４１４から無線通信経由でメッセージをセンサネットサーバ１０１に送信する。図１４は無線通信機能６１０が使用する通信メッセージのデータ構造である。メッセージには、送信元ないし送信先のノードを示す識別番号であるＮｏｄｅＩＤ１３０１と、通信メッセージ自体を識別するシーケンス番号であるＳｅｑｕｅｎｃｅＮｕｍｂｅｒ１３０２と、メッセージがコマンドか、コマンドの応答か、観測イベントかを識別するＭｅｓｓａｇｅＴｙｐｅ１３０３と、メッセージの種類を識別するＭｅｓｓａｇｅＩＤ１３０４と、可変長で構成されてＭｅｓｓａｇｅＩＤで一意に決定されるパラメータ部であるＰａｒａｍｅｔｅｒｓ１３０５が存在する。
【００８３】
受信したメッセージのＭｅｓｓａｇｅＴｙｐｅ１３０３がコマンドを識別する値である場合、該メッセージはコマンドとみなされ、コマンド処理機能６０９に該コマンドの処理を依頼する。コマンド処理機能６０９は処理結果をコマンド応答として無線通信機能６１０に返信する。無線通信機能６１０はＭｅｓｓａｇｅＴｙｐｅ１３０３にコマンド応答と識別される値を記述したメッセージを生成し、無線モジュール４１５に渡す。また、センサノード１０４は、観測値などを自発的に観測イベントとしてセンサネットサーバ１０１に送信する。この場合、無線通信機能６１０はＭｅｓｓａｇｅＴｙｐｅ１３０３に観測イベントと識別される値を記述したメッセージを生成し、無線モジュール４１５に渡す。
【００８４】
＜コマンド処理機能＞
図１５を用いて、図５に示したコマンド処理機能６０９について説明する。コマンド処理機能６０９は、無線通信機能６１５から渡されたメッセージをコマンドとして解釈し、ＭｅｓｓａｇｅＩＤ１３０４で区別されるコマンド処理ロジックを実行する。コマンドの要求時および応答時のパラメータ１３０５をＥｘｔｅｎｄｅｄ Ｂａｃｕｓ−Ｎａｕｒ Ｆｏｒｍ（ＥＢＮＦ）記法にて記載する。
【００８５】
図中ｓｃａｎＦｒｅｑｕｅｎｃｙコマンド１４０１は、周波数掃引機能６０５を使用し、観測対象の現在の振動を測定するための観測周期を探索するコマンドである。ｓｃａｎＦｒｅｑｕｅｎｃｙコマンドの要求パラメータは、振幅閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄおよび探索開始周波数ｓｔａｒｔＦｒｅｑｕｅｎｃｙを取る。ここで振幅閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは、図１２の振幅閾値ΔＤであり、高周波成分検知機能６１６が（１）式において使用する。また探索開始周波数ｓｔａｒｔＦｒｅａｑｕｅｎｃｙは、図１３のＳＴＥＰ１１で使用される初期の観測間隔（サンプリング周期）の逆数である。ｓｃａｎＦｒｅｑｕｅｎｃｙコマンドの応答パラメータは、観測周波数ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、状態ｓｔａｔｕｓである。ここで観測周波数ｆｒｅｑｕｅｎｃｙは、図１３のＳＴＥＰ１１で登録された初期観測間隔が、ＳＴＥＰ１６にて間隔を縮小された結果である最終観測間隔の逆数である。状態ｓｔａｔｕｓは、図１３の終了条件となり、周波数の特定が成功した場合（図１３の１２０１）は、ｓｕｃｃｅｓｓを、特定失敗した場合（１２０２）は、ｒａｎｇｅＥｘｃｅｅｄｅｄを、観測対象が静止していると判定された場合（１２０３）、ｎｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙを応答する。
【００８６】
ｏｂｓｅｒｖｅコマンド１４０２は、観測周期（観測間隔）と観測期間を外部から設定し、観測対象の振動を観測するコマンドである。ｏｂｓｅｒｖｅコマンドの要求パラメータは、観測周波数ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、観測期間ｔｉｍｅＬｅｎｇｔｈである。ｏｂｓｅｒｖｅコマンドの応答パラメータは、観測が成功したことを示す真偽値ｂｏｏｌｅａｎである。
【００８７】
ｓｃａｎＡｎｄＯｂｓｅｒｖｅコマンド１４０３は、ｓｃａｎＦｒｅｑｕｅｎｃｙコマンド１４０１を実行した後、探索した観測周期を用いてｏｂｓｅｒｖｅコマンド１４０２を実行する。ｓｃａｎＡｎｄＯｂｓｅｒｖｅコマンドの要求パラメータは、振幅閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ、探索開始周波数ｓｔａｒｔＦｒｅｑｕｅｎｃｙ、観測期間ｔｉｍｅＬｅｎｇｔｈを取る。ｓｃａｎＡｎｄＯｂｓｅｒｖｅコマンドの返戻パラメータは、観測が成功したことを示す真偽値ｂｏｏｌｅａｎである。
【００８８】
ａｄｄＳｃｈｅｄｕｌｅコマンド１４０４は、スケジューラ機能６０７に対し、スケジュールを予約するコマンドである。要求パラメータとして、実行間隔（観測頻度）ｐｅｒｉｏｄと、実行するコマンド名ｃｏｍｍａｎｄＮａｍｅと、該コマンドの引数ｃｏｍｍａｎｄＰａｒａｍｅｔｅｒを持つ。ａｄｄＳｃｈｅｄｕｌｅコマンドの応答パラメータは、予約されたスケジュールを一意に識別する番号であるｓｃｈｅｄｕｌｅＩｄである。
【００８９】
ｄｒｏｐＳｃｈｅｄｕｌｅコマンド１４０５は、予約されたスケジュールを解除するコマンドである。要求パラメータとして、予約されたスケジュールを一意に識別する番号であるｓｃｈｅｄｕｌｅＩｄを取る。応答パラメータは、成功・失敗を示す真偽値であるｂｏｏｌｅａｎである。
【００９０】
＜イベント転送機能＞
図１６を用いて、図５のイベント転送機能６１４について説明する。イベント転送機能６１４は、他の機能ブロックからの要求に応じ、メッセージを無線通信機能６１５に引き渡す。観測イベントのパラメータ１３０５をＥｘｔｅｎｄｅｄ Ｂａｃｕｓ−Ｎａｕｒ Ｆｏｒｍ（ＥＢＮＦ）記法にて記載する。
【００９１】
ｏｂｓｅｒｖｅｄイベント１５０１は時系列観測機能６０４が発行する観測イベントである。ｏｂｓｅｒｖｅｄイベント１５０１は引数として、観測時刻ｔｉｍｅｓｔａｍｐと、観測周波数ｓａｍｐｌｉｎｇＦｒｅｑｕｅｎｃｙと、観測値個数ｎｕｍｂｅｒと、ｎｕｍｂｅｒで示す値で繰り返される観測値ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎを持つ。
【００９２】
ｓｔａｔｕｓＣｈａｎｇｅｄイベント１５０２は観測対象の振動状態が変化したことを示す観測イベントである。ｓｔａｔｕｓＣｈａｎｇｅｄイベント１５０２は引数として、当該観測イベントを発行した時刻のｔｉｍｅｓｔａｍｐと、状態ｓｔａｔｕｓを持つ。
【００９３】
ｂａｔｔｅｒｙＬｅｆｔイベント１５０３は、電池残量管理機能６１８が発行する、電池残量を推測するための情報を含む観測イベントである。ｂａｔｔｅｒｙＬｅｆｔイベント１５０３は、引数として、イベント発行時刻ｔｉｍｅｓｔａｍｐと、単独観測機能６０３が観測を行った回数ｏｂｓｅｒｖｅｄＣｏｕｎｔを有する。
【００９４】
＜スケジューラ機能＞
図１８および図１９を用いて、図５のスケジューラ機能６０７について説明する。
【００９５】
図１８は、スケジューラ機能６０７が管理するスケジュールテーブル６０６である。スケジュールテーブル６０６は、実行するコマンドの名称１７０５と、コマンドの引数１７０６、コマンドの実行頻度１７０４から構成される。スケジューラ機能６０７は、図１５のａｄｄＳｃｈｅｄｕｌｅコマンド１４０４でスケジュールを予約し、ｄｒｏｐＳｃｈｅｄｕｌｅコマンド１４０５でスケジュールを予約解除する。スケジュールで登録されるコマンドの例は、たとえばｓｃａｎＦｒｅｑｕｅｎｃｙコマンド１４０１、ｏｂｓｅｒｖｅコマンド１４０２、ｓｃａｎＡｎｄＯｂｓｅｒｖｅコマンド１４０３である。また、図１９は、スケジューラ機能６０７によりスケジュールされた三種類の観測計画を実行するタイミングチャートを示したものである。
【００９６】
図１８のスケジュール１７０１は、近い将来配管の破断につながる緊急性の高い配管２０３の異常振動をリアルタイムに検知することを目的とする。ｓｃａｎＡｎｄＯｂｓｅｒｖｅコマンドは、周波数掃引機能６０５において観測間隔１８０６を決定した後、時系列観測機能６０４において振動を観測する。検知する振幅閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは配管２０３の破断につながる大きな振幅となる。その結果、図１２のＣＡＳＥ３およびＣＡＳＥ４で示したとおり、大きな振幅閾値ΔＤを指定した場合、図１９の観測間隔１８０６は大きな値を取る。また、観測頻度１８０３は実行頻度１７０４で指定したものであり、異常振動を迅速に捕捉するため、たとえば１分の高頻度で実行する。観測期間１８０９は引数ｔｉｍｅＬｅｎｇｔｈで指定したものであり、たとえば１０秒間実行する。
【００９７】
図１８のスケジュール１７０２は、配管サポート２０７の寿命を予測することを目的とした検査である。検知する振幅閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは配管サポート２０７の疲労にかかわる応力を与える最低の振幅となる。振幅閾値は、スケジュール１７０１の異常振動検知よりも小さいものとなり、その結果、図１９の観測間隔１８０５も観測間隔１８０６と比較して小さな値をとる。観測頻度１８０２はたとえば１時間おきなど、スケジュール１７０１よりも少ない頻度で行う。
【００９８】
図１８のスケジュール１７０３は、配管２０３の減肉を予測することを目的とした検査である。検知する振幅閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは配管２０３内の減肉に影響する流体の衝撃を推測する最低の振幅となる。振幅閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは、スケジュール１７０１の異常振動検知やスケジュール１７０２の配管サポート２０７の寿命予測よりもさらに小さいものとなり、その結果、図１９の観測間隔１８０４も観測間隔１８０６及び観測間隔１８０５と比較して小さな値をとる。観測頻度１８０１はたとえば１日おきなど、スケジュール１７０１、スケジュール１７０２よりも少ない頻度で行う。
【００９９】
スケジューラ機能６０７を用いることにより、ひとつのセンサノード１０４に複数の観測パターンを設定して実行することができる。スケジューラ機能６０７が存在せず、観測パターンが１種類しか設定できない場合、たとえば、ある検査では１日おきに１００Ｈｚの観測を１分間行う必要があり、別の検査では１時間おきに４００Ｈｚの観測を１０秒行う必要がある場合、検査観測パターンの両方を満足するために１時間おきに４００Ｈｚで１分の観測を行う必要がある。スケジューラ機能６０７によりこれらの観測を別々のタイミングで実行することが可能となるため、観測を１種類の観測頻度、観測期間、観測間隔で実行するよりも観測回数を削減することができ、これによりセンサノード１０４の電池寿命と通信帯域と、センサネットサーバ１０１におけるデータベースサイズとセンサネットサーバ１０１の処理速度を削減することができる。
【０１００】
＜配管・配管サポート交換時期予測方法＞
図２で示したように配管継目２０６や配管サポート２０７の破壊（または異常）を予測するためには、配管系統の複数箇所にセンサノード１０４を設置して、配管に加わる振動の観測を定期的に行い、これにより配管系統全体の応力解析を行い、配管継目２０６ないし配管サポート２０７に加えられる応力を計算する。この応力が加えられる回数が配管継目２０６ないし配管サポート２０７の疲労限界回数を超える時点で配管継目ないし配管サポート２０７の破壊が生じると推測することができる。それ以前の時点で配管２０３の交換、配管継目２０６の補強、配管サポート２０７の交換ないし補強を行う必要がある。
【０１０１】
配管継目２０６や配管サポート２０７が破壊される時間は、配管継目２０６ないし配管サポート２０７に加えられる瞬間応力と、該応力が繰り返された回数の積で計算される。従来は、定期点検時に人手で測定した観測ポイントの振動から、配管系統全体の応力分布を計算し、配管継目２０６ないし配管サポート２０７に加えられる応力を算出し、該応力に対し原子力発電プラントの運転時間を乗じることにより近似的に計算していた。しかし実際は、配管系統に加えられる応力は、運転の状況に応じて変化する。
【０１０２】
本発明のセンサノード１０４によれば、図５における静止判定機能６１７を使用することにより配管の稼働時間が取得できる。また、時系列観測機能６０４を使用することにより、配管２０３や配管サポート２０７の振動を取得することができる。図１７に示すとおり、本発明１６０２では、配管系統に加わる繰り返し応力を、原子力発電プラントの稼動中の詳細な稼働時間における応力の総和として計算することができる。従来例１６０１では、繰り返し応力を定期点検時に観測した瞬間応力と、プラント稼働時間との積で算出する手法である。本発明は従来例に比してより高い精度で繰り返し応力の評価ができるため、配管継目２０６および配管サポート２０７の寿命をより正確に予測することができる。
【０１０３】
本発明は、特に使用頻度の低い配管２０３の予防保全を行うのに有効となる。例えば、原子力発電プラントに配置される復水機のミニマムフロー配管では、原子炉の起動時ないし停止時の数時間のみの、復水ポンプが安定稼動を行うまでの過渡状態でのみ流体が流れ、振動が発生する。このような配管の振動を常時観測するのは、センサノード１０４の電源４１６を無駄に消費してしまう。そこで、所定の起動間隔毎に現在値Ｖを取得し、静止判定機能６１７によって観測対象の配管２０３に振動が加わっている稼動状態であるか否かを判定し、稼動状態であれば観測を行うようにすることで、センサノード１０４の消費電力を低減して電源４１６の消耗を抑制することができる。
【０１０４】
さらに、センサノード１０４は静止判定機能６１７を備えるので、正常な状態では流体が流れない配管２０３にセンサノード１０４を設置すれば、弁やポンプの故障など不測の事態により計画以外の期間で流体が流れることを検知して観測値をセンサネットサーバ１０１へ送信することができるのである。
【０１０５】
＜配管肉厚推定方法＞
配管漏水の原因として、前述したように流体の衝撃による配管の減肉が知られている。ある。従来、配管肉厚の観測については、定期点検時に人手で配管系統の複数箇所及び複数方向に超音波センサを設置し、超音波を配管の直径方向に発信し、その反射の応答時間を用いて配管断面における金属部分の量を計測し、それによって配管肉厚の推測を行う手法が取られていた。
【０１０６】
配管減肉は、流体の衝撃によるものであり、流体の衝撃は配管振動に影響する。そのため配管サポート２０７の破壊時期予測と同様に配管振動を計測することにより、配管減肉を予測することができる。ただし配管減肉を予測するために必要とする振幅閾値ΔＤは、配管サポート２０７の破壊を予測するために必要な振幅閾値よりも小さな値となり、その結果、観測間隔（サンプリング周期）をより小さくする必要がある。これは具体的には、図１８においてスケジューラ機能６０７の説明を下通り、振幅閾値が異なる複数の観測計画をスケジュールすることにより実現することができる。
【０１０７】
＜定期検査方法＞
本発明のセンサノード１０４およびセンサネットシステムは、センサノード１０４が自己判断により観測対象を観測するために必要な観測間隔を決定し、該観測間隔に合わせた観測を行う。しかしこのような自律的な観測条件の変更は、周波数掃引機能６０５が失敗した場合に正しい観測結果が取得できないというリスクが存在する。また、センサノード１０４間で観測間隔が異なり、複数のセンサノード１０４の観測データを使用して応力解析など全体の解析を行う場合に不都合が発生する。そのため、定期的に周波数掃引機能６０５を使用しない構成を可能とする。具体的には、スケジューラ機能６０７に対し、図１５のｏｂｓｅｒｖｅコマンド１４０２を発行することにより実現できる。
【０１０８】
＜過渡状態モニタ方法＞
原子炉の起動時、および停止時には、配管を流れる流体の流量が動的に変化する。配管２０３は定常状態では共振が派生しないように設計されているが、上記のような状況では想定外の共振が発生する可能性があるため、より詳細な観測を行う必要がある。これは具体的には、スケジューラ機能６０７に対し、図１５のｓｃａｎＡｎｃＯｂｓｅｒｖｅコマンド１４０３を高頻度に実行するよう予約することにより実現できる。
【０１０９】
＜異常時モニタ＞
地震発生時等において、配管２０３の歪みなどによる配管の破断や漏水発生など、二次災害を防止するためには、配管系統全体の、地震発生後の振動状況の現況を把握する必要がある。従来と比較してパワースペクトルが変化した配管２０３を検知することができれば、障害が発生した配管２０３として優先的に検査あるいは使用停止し、二次災害を防止することができる。これは具体的には、図１５のｓｃａｎＦｒｅｑｕｅｎｃｙコマンドを全てのセンサに発行し、周波数掃引機能６０５を使用して観測周期を収集し、センサネットサーバ１０１において取得した観測値が過去の観測値と比較して変化した配管２０３を障害が発生した配管とみなすことにより実現できる。
【０１１０】
＜まとめ＞
以上のように本発明のセンサノード１０４では、単独観測機能６０３により測定期間内の最大値と最小値を取得してから観測値を取得し、これら３つのデータを送信することで無線ネットワークの負荷を低減し、多数のセンサノード１０４が存在するセンサネットシステムを構築可能とする。
【０１１１】
そして、センサノード１０４は、周波数掃引機能６０５によって観測間隔毎にセンサ信号の最大値と最小値を取得して、最大値と最小値の値が近傍にないことから観測対象がセンサノード１０４のサンプリング周波数よりも高周波数で振動していることを判定できる。これにより、安価な加速度センサを用いても高周波成分の異常を検出することができる。
【０１１２】
さらに、観測対象がセンサノード１０４のサンプリング周波数よりも高周波数で振動していることを判定したときには、観測間隔を再帰的に縮小することで観測対象を監視するのに必要な観測間隔を設定することができる。これにより、観測対象の振動周波数特性に応じてサンプリング周波数を最適化することが可能となり、高精度な観測を行いながらも、データ量が過大になるのを防ぐことができる。
【０１１３】
つまり、センサノード１０４は、観測対象の振動周波数が低い場合にはサンプリング周波数を低く設定して、単位時間当たりの観測値の量（データ量）を抑制することができる。そして、観測対象の振動周波数が低い高い場合にはサンプリング周波数を高く設定して、高精度で観測を実現することが可能となる。
【０１１４】
また、本発明によれば、高周波成分が観測できない安価なセンサでは観測できない観測ポイントのみ、高周波成分が観測できる高価なセンサと置換することにより、安価なセンサと高価なセンサの混在する振動監視システムを構築することができ、これによりシステム導入コストを削減することができる。本発明のセンサネットシステムは、安価なセンサを設置した観測ポイントの振動周期がシステム運用中に高周期に変化した場合でも、該振動の存在を検知し、警報を発することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明を適用するセンサネットワークシステムのブロック図である。
【図２】本発明が観測対象とする配管系統の模式図である。
【図３】本発明の実施の形態のセンサネットサーバの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態のセンサノードの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態のセンサノードの機能を示すブロック図である。
【図６】異常振動を取得する処理を説明するグラフである。
【図７】正常振動を取得する処理を説明する図である。
【図８】異常振動の観測期間を取得する処理を説明する図である。
【図９】正常振動の観測期間を取得する処理を説明する図である。
【図１０】センサノードで実行される単独観測機能の処理を説明するフローチャートである。
【図１１】単独観測機能の処理を説明するタイミングチャートである。
【図１２】所定の測定間隔における観測対象の振動波形と、観測値と、ピークホールド値及びボトムホールド値の関係を説明するグラフである。
【図１３】センサノードで行われる周波数掃引機能の処理を説明するフローチャートである。
【図１４】本発明のセンサノードとセンサネットサーバ間の無線通信メッセージの構造を説明する図である。
【図１５】本発明のセンサノードが受け付けるコマンドおよび応答の種類と引数の内容を示す図である。
【図１６】本発明のセンサノードが発行するイベントの種類と引数の内容を示す図である。
【図１７】従来例と本発明の繰り返し応力を算出する精度の違いを説明するグラフである。
【図１８】スケジュールテーブルの構造を示す図である。
【図１９】３種類のスケジュールを実行するセンサノードのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１１６】
１０１ センサネットサーバ
１０２ ゲートウェイ
１０４ センサノード
４１１ メモリ
４１３ ＣＰＵ
４１５ 無線モジュール
４１６ 電池
４１７ センサ
４１９ ピークホールド回路
６０３ 単独観測機能
６０５ 周波数掃引機能
６０７ スケジューラ機能
６１６ 高周波成分検知機能
６１７ 静止判定機能
６１９ 観測期間推定機能
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場やプラントにおける設備等の予防保全を目的にして、配管や機器の振動を観測するセンサノードおよび該センサノードを有するセンサネット予防保全システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラント等の配管や、ポンプや回転機等の機器の振動を観測することにより、その障害を検知する、あるいは障害の予兆を検知することにより将来の障害発生時期を予測する予防保全が期待されている。従来、配管等の設備に生じる障害を検知するためには、定期的に人手で目視確認を行っていた。また配管等の設備に生じる障害の予測は、定期点検時に人手で配管系統の複数箇所に振動センサを設置し、配管に発生する振動の観測を行う方法で行っていた。従来方法では人手によるセンサ観測作業のコストが発生し、また常時観測ではないため異常を見逃す可能性がある。そのため、センサを観測ポイントに常設し、常時監視を行うシステムが期待されている。
【０００３】
他の分野では、例えば特許文献１のように化学工場などにおける機器や計測装置または計器等の設備の劣化や不調または異常等を監視し、診断するシステムが知られている。一方、センサと無線通信装置及び演算装置を備えて電池で駆動する小型デバイスとしてセンサノードが知られており、このセンサノードと観測値の蓄積と解析及び警報の発行などの各種処理を実行するサーバ間の伝達路を無線で接続することにより、配線を不要にしてセンサの設置コストを削減することができるセンサネットワークシステム（以下、センサネットシステム）が開発されてきている。例えば特許文献２では、扉や窓に設置された加速度センサノードを用いた侵入者監視システムが開示されており、特許文献３には、送電設備に設置された温度センサノードを用いて送電設備の異常を検知するシステムが開示されており、特許文献に４は、車両の車輪に設置されたタイヤ空気圧センサノードを用い、スタンディングウェーブが発生したかどうかを検知する異常検知システムが開示されており、いずれもセンサノードが観測した観測値を無線通信を介してサーバに送信している。
【０００４】
センサノードは、所定の周期で休眠を行うことで電池の消耗を抑えることができる。たとえば食品工場の環境モニタリングとして環境温度を１０分間隔で計測する場合、センサノードは100ミリ秒程度の観測時間を除き、大部分の時間を休眠することができるため、数年のオーダーで電池交換を行わないようにすることができる。そのため低メンテナンス工数で、長期間の常時観測を実現することができる。
【特許文献１】特開平０９−１４５４０５号公報
【特許文献２】特開２００６−３２３７５５号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ０２／０２１０８８号公報
【特許文献４】特開２００４−３４５５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の原子力プラントにおける配管等の設備の予防保全に必要な機能は、配管等が設計値として想定された値以上の振幅で異常振動していることを検知して警報を発する異常検知機能と、振動により配管を支えるサポート部や配管継目に加えられる瞬間応力の時間積分値が、配管サポートや配管継目の疲労限界を越える時期を予測する異常予測機能の二種類の機能に大別できる。
【０００６】
原子力プラントにおいては、配管等の設備内を流れる流体の流量はプラントの運転モードによって一定であるため、設備に生じた異常検知や異常予測は、たとえば１時間に１回、サンプリング周波数＝４００Hzで、５分間毎の観測頻度で観測を行うなどのスケジュールを作成し、このスケジュールでセンサを駆動して異常の検知と、異常の予測を行う。
【０００７】
ここで、センサのサンプリング周波数（観測間隔）とサンプリング期間（観測期間）を、どの値に設定するかが問題となる。
【０００８】
設備や配管などの異常検知を行うためには、異常を漏れなく検知する網羅性を確保することが必須となる。センサのサンプリング周波数が観測対象の振動周波数より低い場合、サンプリング周期内に発生した異常振幅を検出できない。そのため、センサのサンプリング周波数は観測対象の振動周波数より十分大きな周波数に設定する必要があるが、一般に異常振動の振動数は不明であるため、最適な値の設定が困難となる。また、配管の振動は一様ではなく、比較的長周期でスパイク状の脈動が発生する場合がある。センサのサンプリング期間が該脈動の発生周期よりも短い場合、該脈動を見逃す可能性がある。そのためサンプリング期間は該脈動の発生間隔より十分長時間に設定する必要があるが、一般に脈動の間隔は不明であるため、最適な値の設定が困難となる。
【０００９】
従来の、定期点検時に人手で振動を観測する方法では、設備や配管などにセンサを取り付けて、異常を漏れなく検知できると想定される十分高いサンプリング周波数（観測周波数）で、異常を漏れなく検知できると想定される十分長時間のサンプリング期間での観測を行い、その観測値を全て解析アプリケーションに伝達して異常検知や異常予測を行っていた。たとえば配管の破断を引き起こす振動の周波数は、最大２００Ｈｚ程度とされている。ナイキスト定理により、その周波数の二倍の４００Ｈｚ以上の観測周波数で観測を行っていた。
【００１０】
しかるに、センサネットシステムを利用した配管振動の常時観測システムを構築する場合、電池で駆動するセンサノードの電池寿命の制約と、無線通信の通信帯域の制約を考慮する必要がある。例えば、原子力プラントでは、原子炉が稼動中の期間は上述のような人手によるメンテナンスを行うことができず、１年に１度等の定期点検時にしか電池交換を行えないという制約がある。また原子力プラント内の配管系統全てをカバーするためには、センサノードは１００個ないし１、０００個が必要となる。多くのセンサノードが使用している無線通信の物理層規格であるＩＥＥＥ８０２．１５．４では、転送帯域が最大２５０ｋｂｐｓ（３１．２５ｋＢ／ｓ）という制約がある。
【００１１】
本発明は前述した問題点に鑑みてなされたものであり、センサの観測値を取得するタイミングを最適な値に設定しながらもセンサノードの電力消費量や通信帯域の制約を満たし、かつ観測対象の異常振動を確実に検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、観測対象の物理量を測定するセンサと、前記センサが測定した物理量を所定の周波数でサンプリングして観測値を取得する制御部と、前記制御部が取得した観測値を送信する無線通信部と、を備え、前記制御部は、観測対象の観測値の振動周波数が前記サンプリング周波数と異なることを検知する検知部と、前記サンプリング周波数を前記観測対象の振動周波数に合わせるように変化させる調整部と、を備える。
【００１３】
また、前記センサが測定した物理量の最大値と最小値を保持するピークホールド部をさらに備え、前記検知部は、予め設定された観測期間毎に前記最大値および最小値を取得し、前記最大値と最小値の差分が予め設定された振幅よりも大きいときに、前記観測対象が前記サンプリング周波数よりも高周波数の振動を行っていると判定する。
【００１４】
また、前記調整部は、前記検知部が予め設定された観測期間内で前記観測対象の振動周波数が前記サンプリング周波数よりも高周波数と判定したときには、前記観測期間を再帰的に縮小する。
【発明の効果】
【００１５】
したがって、本発明により、観測対象の異常を観測するのに最適なサンプリング周波数と、観測対象の振動を観測する必要十分な観測期間（サンプリング期間）で観測を行いながらも、センサノードの電力消費量と、無線通信量と、サーバにおける観測値のデータベース格納量及びサーバの要求速度を削減することを可能となる。
【００１６】
また、観測対象の振動周波数が不明であっても、観測対象の振動周波数がサンプリング周波数と異なることをセンサノードが検知し、検知した振動周波数に応じてサンプリング周波数を観測対象の振動周期に合わせることにより、観測対象の振動を正しく観測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
＜センサネットワークシステムの構成＞
図１は、本発明を適用するセンサネットワークシステム（以下、センサネットシステム）の機能の要部を示すブロック図である。
【００１９】
センサネットシステムは、センサネットサーバ１０１と、ゲートウェイ１０２（図中ＧＷ１〜ＧＷｘ）と、ルータノード１０３（図中ＲＴ１〜ＲＴｘ）と、センサノード１０４（図中ＳＳ１〜ＳＳｘ）と、管理計算機１０５と、クライアント計算機１０６と、有線センサ１０７と、ＲＦＩＤリーダ１０８及びＬＡＮ（Local Area Network）１０９を備える。
【００２０】
ＬＡＮ１０９は、センサネットサーバ１０１と、ゲートウェイ１０２と、管理計算機１０５と、クライアント計算機１０６及び有線センサ１０７を相互に接続する。
【００２１】
センサノード１０４は、当該センサネットシステムに分散されて複数が設置される。図１のセンサネットシステムには、９個のセンサノード１０４（図中ＳＳ１〜ＳＳ９）が設置されているが、いくつ設置されてもよい。それぞれのセンサノード１０４は、ＺｉｇＢｅｅ通信部１２２、タスクマネージャ１２４、センサ制御部１２５及び電源管理部１２６を備える。
【００２２】
ＺｉｇＢｅｅ通信部１２２は、ＺｉｇＢｅｅプロトコルを用いて、ゲートウェイ１０２又はルータノード１０３と通信する。タスクマネージャ１２４は、センサネットサーバ１０１から発行された要求に従って、当該センサノード１０４に設定されている情報を変更する。なお、センサネットサーバ１０１から発行された要求は、センサノード１０４に対して何らかの処理を依頼するための情報である。例えば、タスクマネージャ１２４は、センサネットサーバ１０１から発行された要求に従って、当該センサノード１０４の起動間隔又は転送モードを変更する。
【００２３】
センサ制御部１２５は、当該センサ制御部１２５に備わるセンサを用いて、環境情報（例えば、物理量または観測地）を観測する。電源管理部１２６は、当該センサノード１０４の電源を制御する。例えば、電源管理部１２６は、予め設定されている起動間隔（観測頻度）で電力を供給することによって、当該センサノード１０４を間欠的に起動させる。
【００２４】
センサノード１０４は、当該センサノード１０４に備わるセンサを用いて、環境情報を観測する。そして、センサノード１０４は、観測した環境情報を観測イベントとして、ＰＡＮ（Personal Area Network）等の無線ネットワークを介してセンサネットサーバ１０１に送信する。なお、観測イベントは、センサノード１０４又はセンサネットサーバ１０１によって発行される。また、観測イベントには、当該観測イベントの発行元の状態又は状態変化を示す情報が格納される。
【００２５】
本実施の形態では、それぞれのセンサノード１０４は、振動センサを備える。そして、センサノード１０４は、設置された場所の環境情報である振動を観測し、観測した振動をセンサネットサーバ１０１に送信する。ここで、振動センサとしては、後述するようにセンサノード１０４の周囲の加速度を計測する３軸加速度センサを採用することができる。
【００２６】
なお、センサノード１０４については、図４、図５で詳細を説明する。
【００２７】
センサノード１０４は、更に、ＲＦＩＤタグを備えていてもよい。この場合、当該センサネットシステムは、ＲＦＩＤリーダ１０８を備える。ＲＦＩＤタグには、当該ＲＦＩＤタグに固有の識別子が格納されている。ＲＦＩＤリーダ１０８は、ＲＦＩＤタグに格納されている固有の識別子を読み取る。
【００２８】
ルータノード１０３は、ＺｉｇＢｅｅ通信部１２２及びルーティングマネージャ１２１を備える。ＺｉｇＢｅｅ通信部１２２は、ＺｉｇＢｅｅプロトコルを用いて、ゲートウェイ１０２と、センサノード１０４又は他のルータノード１０３と通信する。ルーティングマネージャ１２１は、外部から受信した情報の転送先を判定する。
【００２９】
ルータノード１０３は、センサノード１０４によって観測された環境情報又はセンサネットサーバ１０１から発行された要求等を受信し、ゲートウェイ１０２やセンサノード１０４又は他のルータノード１０３に転送する。すなわち、本実施形態の無線ネットワークは、マルチホップの環境で構成される。
【００３０】
ゲートウェイ１０２は、ＬＡＮ通信部１２０と、ルーティングマネージャ１２１と、ＺｉｇＢｅｅ通信部１２２及びＰＡＮ制御部１２３を備える。ＬＡＮ通信部１２０は、ＬＡＮ１０９を介して、センサネットサーバ１０１と通信する。ルーティングマネージャ１２１は、外部から受信した情報の転送先を判定する。ＺｉｇＢｅｅ通信部１２２は、ＺｉｇＢｅｅプロトコルを用いて、ルータノード１０３又はセンサノード１０４と通信する。ＰＡＮ制御部１２３は、当該ゲートウェイ１０２から構成されるＰＡＮを制御する。
【００３１】
ゲートウェイ１０２は、センサノード１０４によって観測された環境情報又はセンサネットサーバ１０１から発行された要求等を受信し、センサネットサーバ１０１と、ゲートウェイ１０２と、ルータノード１０３又はセンサノード１０４に転送する。
【００３２】
センサネットサーバ１０１は、ＬＡＮ通信部１２０と、履歴データベース１１６と、管理機能１１２と、解析機能１１０及び警報機能１１１を備える。ＬＡＮ通信部１２０は、ＬＡＮ１０９を介して、ゲートウェイ１０２、管理計算機１０５、クライアント計算機１０６及び有線センサ１０７と通信する。
【００３３】
管理機能１１２は、センサノード１０４によって観測された観測値（センシングデータ）を、履歴データベース１１６に格納する。履歴データベース１１６には、センサノード１０４によって観測された観測値の履歴が記憶される。
【００３４】
また、管理機能１１２は、管理計算機１０５から発行された要求等に基づいてセンサノード１０４に対してコマンドを発行し、センサノード１０４制御を行う。また、管理計算機１０５から発行された要求等に基づいて履歴データベース１１６から観測値を取り出す、また、解析機能１１０を用いて後述するように観測値を解析する。
【００３５】
警報機能１１１は、センサノード１０４によって観測された観測値や、解析機能１１０を用いて解析された結果を用いて異常の判定を行い、異常を判定したときには管理計算機１０５やクライアント計算機１０６に対し、警報を発行する。
【００３６】
管理計算機１０５は、当該センサネットシステムの管理者によって操作される。管理計算機１０５は、管理者の操作を契機に、各種要求をセンサネットサーバ１０１に送信する。
【００３７】
クライアント計算機１０６は、当該センサネットシステムのクライアントによって操作される。クライアント計算機１０６は、各種アプリケーションを実行する。また、クライアント計算機１０６は、センサノード１０４によって観測された観測値や警報情報を、センサネットサーバ１０１から受信する。クライアント計算機１０６は、受信した観測値や警報に基づいて、各種処理を行う。
【００３８】
有線センサ１０７は、観測値を観測する。そして、有線センサ１０７は、観測した環境情報を、ＬＡＮ１０９を介してセンサネットサーバ１０１に送信する。
【００３９】
＜原子力プラント配管振動予防保全に対する適用例＞
図２に本発明のセンサネットシステムを原子力発電プラントの配管系統の監視に適用した場合の建屋の概略図を示す。配管系統は、ポンプ２０１や弁２０２、これらを繋ぐ配管２０３と配管継目２０６及び配管２０３を支える配管サポート２０７から構成される。配管２０３の障害は次の原因で発生すると考えられる。第一の原因としては、振動により配管継目２０６に加えられる応力の繰り返し回数が、配管２０３の疲労限界回数を超えて加えられることにより配管継目２０６にクラックが発生し、水漏れが発生する。第二の原因としては、配管サポート２０７に加えられる応力の繰り返し回数が、配管サポート２０７の疲労限界回数を超えて加えられることにより配管サポート２０７が破壊され、この破壊により配管２０３自体に想定外の応力が加わり、配管２０３の破断が発生し、水漏れが発生する。第三の原因としては、ポンプ２０１のキャビテーション等の影響により配管２０３の内部に流体による衝撃が繰り返して加えられ、配管２０３の内部の肉厚が減じられる。配管２０３の肉厚が閾値を超えて小さくなった時点で水漏れが発生する。
【００４０】
上記のような配管２０３の障害を抑止するため、配管２０３にセンサノード１０４を配置してセンサネットサーバ１０１で配管２０３に加わる振動を監視する。センサノード１０４は、複数の配管２０３の各所に固定され、原子力発電プラント全体では数百乃至数千のセンサノード１０４を備える。
【００４１】
＜装置構成＞
＜センサネットサーバ＞
図３は、本発明の実施の形態のセンサネットサーバ１０の構成のブロック図である。
【００４２】
センサネットサーバ１０１は、メモリ３０３と、外部記憶装置３０６と、ＣＰＵ３０４と、通信装置３０７と、キーボード３０１と、ディスプレイ３０２及びＡＣアダプタ３０５を備える。
【００４３】
メモリ３０３は、ＣＰＵ３０４によって実行されるプログラム及びＣＰＵ３０４によって必要とされる情報等を記憶する。外部記憶装置３０６は、不揮発性の記憶装置であり、プログラム及び情報を記憶する。例えば、外部記憶装置３０６は、ハードディスク（ＨＤＤ）である。具体的には、外部記憶装置３０６は、履歴データベース１１６を記憶する。
【００４４】
ＣＰＵ３０４は、外部記憶装置３０６に記録されているプログラムをメモリ３０３に格納して実行することによって、各種処理を行う。具体的には、ＣＰＵ３０４は、プログラムを実行することによって、オブジェクトマネージャ１１０と、ＰＡＮマネージャ１１１と、ＲＤＢマネージャ１１３と、イベント発行部１１４及びＬＡＮ通信部１１２を実現する。
【００４５】
通信装置３０７は、ＬＡＮ１０９を介して、ゲートウェイ１０２、管理計算機１０５、クライアント計算機１０６及び有線センサ１０７と通信する。
【００４６】
キーボード３０１には、管理者から各種情報が入力される。そして、キーボード３０１は、管理者から入力された情報をＣＰＵ３０４に送信する。なお、センサネットサーバ１０１は、キーボード３０１の代わりに、その他の入力装置を備えてもよい。ディスプレイ３０２は、ＣＰＵ３０４から受信した情報を表示する。
【００４７】
＜センサノード＞
図４は、本発明の実施の形態のセンサノード１０４の構成のブロック図である。
【００４８】
センサノード１０４は、環境情報を観測し、観測した観測情報を観測イベントとして発行する。センサノード１０４は、メモリ４１１と、Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ等の不揮発メモリで構成された外部記憶装置４１２と、マイクロコンピュータ等のＣＰＵ４１３と、アンテナ４１４と、無線通信装置４１５と、電池等の電源４１６と、センサ４１７と、ピークホールド回路４１９と、ボタン４１８と、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）４２０と、リアルタイムクロックＲＴＣ４２４及びＡ／Ｄ変換器４２１を備える。
【００４９】
ＣＰＵ４１３にはメモリ４１１が含まれる。メモリ４１１は、ＣＰＵ４１３によって実行されるプログラム及びＣＰＵ４１３によって必要とされる情報等を記憶する。外部記憶装置４１２は、不揮発性の記憶装置であり、プログラム及び情報を記憶する。例えば、外部記憶装置４１２は、フラッシュメモリである。ＣＰＵ４１３は、外部記憶装置４１２に記録されているプログラムをメモリ４１１に格納して実行することによって、各種処理を行う。
【００５０】
アンテナ４１４は、外部に対してアナログ信号を送受信する。無線通信装置４１５は、アンテナ４１４から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換する。また、無線通信装置４１５は、デジタル信号をアナログ信号に変換して、アンテナ４１４から送信する。これによって、無線通信装置４１５は、ＰＡＮを介してセンサネットサーバ１０と無線で通信する。
【００５１】
センサ４１７は、環境情報を観測する。センサ４１７の代表例は、センサ周囲の振動を計測する３軸加速度センサである。なお、３軸は、後述するように直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を示す。センサ４１７の他の例として、温度センサ、湿度センサ、照度センサ、ボルトの緩みを検知するひずみセンサ、扉の開閉を検知する圧力センサ、人の存在を検知する赤外線センサ、又は脈拍を検知する赤外線センサなどがある。
【００５２】
ピークホールド回路４１９は、一定時間内で、センサ４１７の信号の最大値を保持する機能（ピークホールド機能）と、最小値を保持する機能（ボトムホールド機能）と、最大値と最小値の差を保持する機能（ピークツーピークホールド機能）のいずれか一つあるいはすべてを有するアナログ回路である。観測対象が３軸加速度の場合、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれの三個の加速度センサ（図示省略）に対し、それぞれピークホールド回路４１９を用意する。なお、センサ値および最大値、最小値はアナログ／デジタル変換器４２１によりデジタル信号化され、シリアル通信を経由してＣＰＵ４１３に入力される。
【００５３】
電源４１６は、当該センサノード１０４に電力を供給する。ボタン４１８は、作業者によって操作される。ＬＣＤ４１９及びＬＥＤ４２０は、各種情報を出力する。なお、センサノード１０４は、ＬＣＤ４１９又はＬＥＤ４２０のいずれか一方のみを備えてもよい。
【００５４】
センサノード１０４を構成する各部は、通常時に、スリープ状態となっている。そして、ＣＰＵ４１３は、リアルタイムクロックＲＴＣ４２４に予め設定された所定の間隔（観測頻度）ごとに起動される。
【００５５】
なお、ルータノード１０３及びゲートウェイ１０２は、センサノード１０４と同様の構成である。よって、ルータノード１０３及びゲートウェイ１０２の構成については、説明を省略する。
【００５６】
＜機能ブロック＞
図５を用いてセンサノード１０４の機能ブロック図を説明する。
【００５７】
センサノード１０４の機能構成は、単独観測機能６０３と、時系列観測機能６０４と、高周波成分検知機能６１６と、周波数掃引機能６０５と、観測期間推定機能６１９と、静止判定機能６１７と、観測値蓄積機能６１１と、観測値取得機能６１３と、スケジューラ機能６０７と、タイマ管理機能６０８と、コマンド処理機能６０９と、イベント転送機能６１４と、無線通信機能６１０および電池残量管理機能６１８から構成される。またセンサノード１０４は、内部メモリあるいは不揮発メモリ上にスケジュールテーブル６０６と、観測値テーブル６１２を備える。
【００５８】
＜単独観測機能＞
図１０を用いて、ＣＰＵ４１３が実する図５に示した単独観測機能６０３の処理の一例について説明する。単独観測機能６０３は、１回の観測において以下のステップで定義される動作を行う。
［ＳＴＥＰ１］ センサ４１７の電源をＯＮにする。
［ＳＴＥＰ２］ ピークホールド取得モードであるか否かを判定し、ピークホールド取得モードであればＳＴＥＰ３へ進み、そうでなければＳＴＥＰ５へ進む。
［ＳＴＥＰ３］ ピークホールド回路４１９の電源をＯＮにする。
［ＳＴＥＰ４］ ピークホールド回路４１９にクリア信号を投入し、ピークホールド回路４１９で保持している最大値及び最小値をリセットする。
［ＳＴＥＰ５］ 観測頻度として予め指定されている所定の期間（例えば、１分）が経過するまで待機する。
【００５９】
なお、ＳＴＥＰ５の待機状態において、ＣＰＵ４１３を休眠（スリープ）させることにより、サンプリング間隔の間のＣＰＵ４１３の電力消費を削減することができる。ただし、センサ４１７からピークホールド回路４１９までは電力の供給を継続する。この待機状態においてＣＰＵ４１３を休眠させるためには、タイマ管理機能６０８を用いてリアルタイムクロックＲＴＣ４２４にＣＰＵ４１３の起動時刻（または起動周期）を設定し、タイマ割り込みによりＣＰＵ４１３を起動させることにより実現することができる。また、リアルタイムクロックＲＴＣ４２４は所定の観測期間の開始時に電源４１６をピークホールド回路４１９に電力供給の開始を割り込みなどによって通知し、前記観測期間の終了時にＣＰＵ４１３を起動させる通知を行うようにしても良い。
［ＳＴＥＰ６］ ＣＰＵ４１３がセンサ４１７からセンサ値（観測値）を所定の観測間隔（サンプリング周波数）で取得する。センサ値はＡＤ変換器４２１により、デジタル信号として取得される。単独観測機能６０３は、デジタル信号として取得したセンサ値をメモリ４１１に格納する。
［ＳＴＥＰ７］ピークホールド取得モードであるか否かを判定し、ピークホールド取得モードであればＳＴＥＰ８へ進み、そうでなければ処理を終了する。
［ＳＴＥＰ８］ピークホールド回路４１９が保持する、観測頻度で指定された期間中のセンサ値の最大値と最小値を取得する。最大値および最小値はＡＤ変換機により、デジタル信号として取得される。単独観測機能６０３は、デジタル信号として取得された最大値および最小値としてメモリに格納する。
【００６０】
ここで、観測頻度は、ＣＰＵ４１３が観測を開始する間隔（ＣＰＵ４１３を起動する間隔またはピークホールド回路４１９をリセットする間隔）で、観測開始間隔を示し、観測期間はＣＰＵ４１３がセンサ４１７の観測を行う期間を示し、観測間隔はサンプリング周期（またはサンプリング周波数）を示す。例えば、センサノード１０４は、観測頻度（観測開始間隔）を１分とし、観測期間を数秒とし、観測間隔の逆数を２００Ｈｚ等に設定する。
【００６１】
図１１を用いて、図５に示した単独観測機能６０３のタイミングチャートについて説明する。図１１は、観測対象１００１に対し、観測頻度を変えて複数回単独観測機能６０３を実行している例である。単独観測機能６０３は、時刻Ｔ６においてセンサ４１７の電源と、ピークホールド回路４１９の電源をＯＮにする。
【００６２】
観測対象の加速度（観測値、例えば電圧値）の波形１００１は、観測期間中、たとえば観測対象振動波形１００４に示す値に変化する。図１０のＳＴＥＰ５においてＣＰＵ４１３が休眠している場合は時刻Ｔ７においてＣＰＵ４１３の電源がＯＮとなる。これにより、時刻Ｔ６から時刻Ｔ７の間、ＣＰＵ４１３は休眠することができるため、センサノード１０４の電力消費を削減することができる。図中時刻Ｔ６から時刻Ｔ７の期間中、センサ信号が観測対象振動１００４のように変化する場合、観測期間終了時のＴ７においてＣＰＵ４１３で取得されるセンサ信号は、観測対象振動１００４の時刻Ｔ７における観測値Ｖとなる。またセンサ信号の最大値は、観測期間中にピークホールド回路４１９が保持した値で、センサ信号が最も大きくなった時刻おける信号値Ｖｍａｘとなる。またセンサ信号の最小値は、観測期間中にピークホールド回路４１９が保持する値のうち、センサ信号が最も小さくなった時刻における信号値Ｖｍｉｎとなる。時刻Ｔ７において、ＣＰＵ４１３はその時点の観測値をＶとして取得し、最大値Ｖｍａｘをピークホールド電圧１００５として取得し、最小値Ｖｍｉｎをボトムホールド電圧１００６として取得する。
【００６３】
以上のように単独観測機能６０３は、ピークホールド取得モードの場合、観測時刻Ｔ（ｎ−１）から観測時刻Ｔ（ｎ）までの間（ＣＰＵ４１３の起動間隔）は、ＣＰＵ４１３を休眠させておき、センサ４１７とピークホールド回路４１９を駆動してセンサ４１７の出力のうち、最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎをピークホールド回路４１９に保持しておく。そして、観測時刻Ｔ（ｎ）になると、ＣＰＵ４１３を起動して、この時刻におけるセンサ４１７の出力を現在値Ｖとして取得し、さらに、ピークホールド回路４１９から観測頻度で指定された期間の間に保持した最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎを取得する。ＣＰＵ４１３は、最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎを取得した後にピークホールド回路４１９が保持する値をリセットして、次の観測期間に備える。その後、ＣＰＵ４１３は取得したセンサ信号（現在値Ｖと最大値Ｖｍａｘ及び最小値Ｖｍｉｎ）を送信した後に、再び休眠状態に移行することができる。
【００６４】
このように、単独観測機能６０３では、センサノード１０４が１つの観測期間内で、最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎ及び観測期間の終了時点のセンサ４１７の観測値Ｖの３つのデータを取得して、センサネットサーバ１０１へ向けて送信する。したがって、単独観測機能６０３によってセンサノード１０４が送信するデータ量は、観測期間の長さにかかわらず１つの観測期間で３つのデータを送信するだけでよいので、１つのセンサノード１０４が必要とする無線ネットワークの帯域は極めて狭い帯域でよい。これにより、前記従来例のように、ひとつのセンサノードが継続的に観測値を送信する場合に比して、無線ネットワークに対する負荷を大幅に低減できる。そして、センサノード１０４は、観測値Ｖの取得とピークホールド回路４１９の値を読み込んでこれらの観測結果を送信する間だけＣＰＵ４１３を起動させていればよいので、センサノード１０４の内で消費電力の大きいＣＰＵ４１３の起動期間を短くすることで、電源４１６の消耗を抑制して長期間の測定を可能にするのである。
【００６５】
＜高周波成分検知機能＞
図１２を用いて、図５に示した高周波成分検知機能６１６について詳細に説明する。高周波成分検知機能６１６は、検知したい振幅の最低の大きさである振幅閾値ΔＤを引数として入力し、単独観測機能６０３から最大値Ｖｍａｘ、最小値Ｖｍｉｎを入力し、センサノード１０４に設定されている観測間隔（サンプリング周波数）よりも高周波成分が存在するかどうかの真偽値を出力する。高周波成分検知機能６１６は、以下の（１）式が真の場合、高周波成分が発生したことを示す真値を返し、それ以外の時は偽の値を返す。
【００６６】
（Ｖｍａｘ − Ｖｍｉｎ） ＞ ΔＤ ………（１）
図１２のＣＡＳＥ１は、観測周期（またはサンプリング周期）の開始時刻Ｔ６から終了時刻Ｔ７の間に、振幅閾値ΔＤよりも大きな周期が少なくとも１組以上存在する場合である。この場合、振幅極大値Ｖｍａｘおよび振幅極小値Ｖｍｉｎがそれぞれ最大値および最小値となる。そして、最大値と最小値の差分（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）が振幅閾値ΔＤより大きな値となるため、高周波成分が存在すると判定される。高周波成分検知機能６１６は、この判定結果に応じて真の値を出力する。ＣＡＳＥ１が適用される境界条件は、観測周期が観測対象の振動周期の半波長になる場合である。ナイキストの定理により、観測対象の振動周期を観測することのできる最大の周期は、該振動周期の半分となる。そのため本方法を用いれば、観測対象の振動周期を観測することができる最大周期を保障できる。
【００６７】
図１２のＣＡＳＥ２は、観測周期の開始時刻Ｔ６から終了時刻Ｔ７の間、振幅の小さな高周波成分のノイズが存在するが、振幅閾値ΔＤよりも大きな振幅が存在しない場合である。開始時刻Ｔ６から終了時刻Ｔ７において、最小値Ｖｍｉｎと最大値Ｖｍａｘが存在する。振幅閾値ΔＤが該高周波成分よりも大きければ、該ノイズは無視され、高周波成分が存在しないと判定される。ＣＡＳＥ２は最大値と最小値の差分（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）が振幅閾値ΔＤより小さな値となるため、高周波成分が存在しないと判定される。高周波成分検知機能６１６は、この判定結果に応じて真の値を出力する。
【００６８】
以上の処理によって、高周波成分検知機能６１６は観測周期内に高周波成分の有無を判定する。なお、上記ではピークホールド回路４１９が保持した最大値と最小値を用いたが、センサ４１７からの観測値を予め設定された回数の測定期間で取得し、これら複数回の測定期間で取得した観測値の符号が正負逆転した回数が０よりも大きいときに、観測対象の振動周波数がセンサノード１０４のサンプリング周波数よりも高周波数の振動を行っていると判定してもよい。
【００６９】
＜静止判定機能＞
図５に示した静止判定機能６１７について詳細に説明する。静止判定機能は、観測対象が振動しているかどうかを判定することを目的とする機能である。原子力発電プラント等では安全のため、３系統のシステムを取る。主システムが作動しているとき、残りの２つのサブシステムは停止している。主システムに異常が発生した時、サブシステムに切り替える。サブシステム切替時の異常をモニタするため、３システム全てに振動センサを備えたセンサノード１０４を設置する。この時、使用していない２つのシステムでは配管振動がないため、計測する必要はなく、無駄な計測でリソース（電池など）を消耗したくない。静止判定機能６１７を使用することにより、使用していない、したがって振動していないシステムは、振動確認ステップのみで処理を終了するようにすることができるためリソースを無駄に使用しない。
【００７０】
静止判定機能６１７は、観測値Ｖを入力し、静止しているかどうかを示す真偽値を返す。静止判定機能は、下記（２）式が真のときに静止していることを示す真値を返す。
ｓｑｒｔ（（Ｖｘ−Ｖｘ０）＾２＋（Ｖｙ−Ｖｙ０）＾２＋（Ｖｚ−Ｖｚ０）＾２）＜ε
………（２）
ここで、（Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ）は各軸の観測値Ｖであり、（Ｖｘ０、Ｖｙ０、Ｖｚ０）は重力加速度を考慮した静止状態の加速度であり、εは十分小さい固定値である。（Ｖｘ０、Ｖｙ０、Ｖｚ０）およびεは固定値として予め静止判定機能６１７に登録しておく数値である。
【００７１】
静止判定機能６１７は、メモリ４１１上に前回の状態として、静止しているかどうかを示す真偽値を保持する。静止判定機能６１７が判定した真偽値が、前回の状態と異なる場合、静止判定機能６１７は、イベント転送機能６１４を呼び出し、図１６に示すｓｔａｔｕｓＣｈａｎｇｅｄイベント１５０２を発行する。なおｓｔａｔｕｓＣｈａｎｇｅｄイベント１５０２の引数ｓｔａｔｕｓの値は、静止状態に変化した場合はＳＴＯＰＰＥＤ、振動状態に変化した場合はＳＴＡＲＴＥＤを設定する。
【００７２】
＜周波数掃引機能＞
図１３を用いて、図５に示した周波数掃引機能６０５の処理の一例について説明する。周波数掃引機能６０５は、観測間隔（サンプリング周波数）の初期値Ｔ０と、検知振幅閾値εを引数とし、図５の単独観測機能６０１と、高周波成分検知機能６１６を使用し、観測対象の振動周波数を測定するために必要十分な観測周波数（サンプリング周波数）を算出する。周波数掃引機能６０５は、ＣＰＵ４１３が以下のステップで定義される処理を行うことにより観測対象の周波数（サンプリング周期の逆数）を特定する。
［ＳＴＥＰ１１］ 引数として与えられる観測間隔の初期値Ｔ０を観測間隔Ｔとして設定する。
［ＳＴＥＰ１２］ 観測間隔Ｔと振幅閾値ΔＤを引数として、単独観測機能６０１を実行し、その応答として観測値Ｖ、最大値Ｖｍａｘ、最小値Ｖｍｉｎを取得する。ＣＰＵ４１３は、取得した観測値Ｖ、最大値Ｖｍａｘ、最小値Ｖｍｉｎを観測期間（観測回数）毎にメモリ４１１へ格納する。
［ＳＴＥＰ１３］ 上記［ＳＴＥＰ１２］を予め設定された回数まで繰り返し、その後ＳＴＥＰ１４へ進む。
［ＳＴＥＰ１４］ 上記ＳＴＥＰ１２で取得した最大値Ｖｍａｘと、最小値Ｖｍｉｎを引数として、高周波成分検知機能６１６を実行し、その応答として高周波成分が存在するかを判定する真偽値を取得する。なお、ＳＴＥＰ１４では、観測期間毎の最大値と最小値の中から最も大きい値を最大値Ｖｍａｘとし、最も小さい値を最小値として扱う。
［ＳＴＥＰ１５］ 高周波成分が存在しないと判定された場合には、上記静止判定機能６１７を実行する。静止判定機能６１７が静止していると判定すると、静止していると出力して処理を終了する（１２０３）。一方、静止判定機能６１７で静止していないと判定された場合、ＳＴＥＰ１２で使用した観測間隔を出力する。
［ＳＴＥＰ１６］ 上記ＳＴＥＰ１４の判定において、高周波成分が存在すると判定された場合、観測間隔の縮小を行う。観測間隔の縮小は所定比率で行うことができ、たとえば前回の観測間隔の半分の値を新たな観測間隔（サンプリング周波数の逆数）として設定する。
［ＳＴＥＰ１７］ 観測間隔が、センサ４１７に固有の観測限界より短いかどうかを判定する。観測間隔がセンサの観測限界より短い場合、観測間隔の特定に失敗したという情報と、ＳＴＥＰ１２で使用した観測間隔（縮小される以前の観測間隔）を出力して処理を終了する。一方、縮小後の観測間隔が、センサ４１７の観測限界より長い場合には、ＳＴＥＰ１２へ戻ってＳＴＥＰ１２〜１６の処理を繰り返し、高周波成分が検出できなくなるか、観測間隔がセンサ４１７の観測限界より短くなるまでこれらの処理を繰り返す。
【００７３】
以上の処理によって、センサノード１０４の周波数掃引機能６０５は、観測対象の振動周波数がサンプリング周波数と異なることを検知すると、サンプリング周波数を観測対象の振動周波数に合わせるようにサンプリング周波数を変化させることが可能となる。これにより、観測対象の振動周波数がセンサ４１７の観測間隔の限界を超過する場合にも、該高周波成分を含む信号が存在することを検知することができる。したがって、高周波成分の検出性能が低い安価な加速度センサでもピークホールドが可能であれば採用することが可能となって、センサネットシステムを構築する際のコストを低減することが可能となる。
【００７４】
＜観測期間推定機能＞
図８を用いて、図５に示した観測期間推定機能６１９について説明する。観測期間推定機能６１９は、図６に示すように、観測対象振動１００４（センサ信号）の時系列から定期的に発生する異常振動（衝撃）を検出し、検出した異常振動の継続時間を算出し、この継続時間から観測期間を自動計算する機能である。そして、計算結果を単独観測機能６０３の観測期間に反映させることで、検知した異常振動の出現パターンに応じた観測期間を設定することが可能となる。図８の例では、指定した振幅閾値ΔＤを超える異常振動は、異常８００９、８０１０、８０１１、８０１２、８０１３、８０１４の６件存在する。
【００７５】
はじめに、初期の観測頻度（例えば１分毎）で、上記単独観測機能６０１を起動する（観測８００１）。その後、センサ信号の最大値の絶対値と、最小値の絶対値と、双方の値の内で大きい方の値が、振幅閾値ΔＤを超過するかを判定する。図８の例では、判定の結果、最大値ないし最小値の絶対値が振幅閾値ΔＤを超過した観測期間について「Ｔ」と記述している。そして観測期間を再帰的に縮小していく。図中観測８００１から８００８へ向かうにつれて観測期間は所定値（例えば、１／２）ずつ小さくなり、図中連続した「Ｔ」と記述した観測期間を結合した間隔が、異常継続時間の候補となる。該再帰処理において、異常継続期間がほぼ変化しないことをもって、異常継続間隔とみなすことができる。すなわち、図中観測８００１〜８００８の観測期間では、観測８００７の観測期間で異常８０１０と８０１１を含む観測期間で「Ｔ」が連続しなくなった観測期間８００８を異常継続期間とみなす。
【００７６】
図９は、本処理を正常振動に適用した例を示す。図９は、図８において、振幅閾値ΔＤを小さい値にとり、ほぼ全ての観測対象振動１００４の絶対値が振幅閾値ΔＤより大きくなる例である。本発明を正常振動に適用した場合、観測対象振動１００４から異常振動を抽出することができず、異常継続時間が初期の観測期間から縮まらない場合がある。この場合、正常振動の場合の観測期間の最大値を予め指定しておき、異常継続時間が該観測期間の最大値よりも大きくなる場合、観測期間の最大値を使用することで、正常振動も正しく取得できる。
【００７７】
上記図６の例では、異常振動の開始時刻Ｔｓｔａｒｔと、異常振動の継続時間ΔＴと、異常振動の観測期間Δｄを算出できる。同様に、図７は、振幅閾値ΔＤを指定して正常振動の抽出を行う例である。振動観測を開始するように利用者が指定した時刻Ｔｓｔａｒｔから期間ΔＴの間、算出した正常振動の観測期間Δｄで観測を行う。従来は、正常と異常の区別なく、固定期間（５分等）で、固定サンプリング周波数（２００Ｈｚ等）での観測を行っていたが、本発明により、異常を観測する必要十分な観測期間と、観測対象の振動を観測するのに必要十分なサンプリング期間で観測を行うことにより、センサノード１０４の電力消費量と、無線通信量と、センサネットサーバ１０１における履歴データベース１１６の格納量と、センサネットサーバ１０１の要求速度を削減することを可能とし、これにより複数のセンサノード１０４が配管や機器等の異常を常時監視する振動監視システムの実現を可能とする。これにより、異常の発生をすみやかに発見し、また配管や機器等の寿命を精度よく予測する予防保全システムの実現を可能とする。
【００７８】
また、本発明によれば、高周波成分が観測できない安価なセンサ４１７では観測できない観測ポイントのみ、高周波成分が観測できる高価なセンサと置換することにより、安価なセンサと高価なセンサの混在する振動監視システムを構築することができ、これによりシステム導入コストを削減することができる。
【００７９】
＜時系列独観測機能＞
時系列観測機能６０４は、図１９で示すように、予め設定された観測頻度でＣＰＵ４１３を起動し、予め設定された観測期間でＣＰＵ４１３がセンサ４１７の出力を観測し、この観測期間中では、ＣＰＵ４１３は予め設定された観測間隔（サンプリング周期）センサ４１７の出力を観測値として取得し、メモリ４１１に格納する。観測期間が終了すると、ＣＰＵ４１３は観測期間の最大値と最小値をピークホールド回路４１９から取得し、メモリ４１１に格納した観測値とともにセンサネットサーバ１０１へ向けて送信する。送信が完了すると、ＣＰＵ４１３はピークホールド回路４１９をリセットした後、次の観測開始まで休眠する。
【００８０】
＜残電池管理機能＞
図５の電池残量管理機能６１８について詳しく説明する。本発明のセンサネットシステムは、振動の異常を確実に検知することが重要となる。そのため電源４１６の残量を管理し、ノードの電池交換を実施するのに十分猶予があるタイミングにおいて電池残量が少なくなったことを管理者に提示する必要がある。本発明のセンサノード１０４は、スケジュールに応じて観測頻度が変更され、また観測対象の振動状況に応じて観測間隔を変更するため、電源４１６が消耗する間隔はセンサノード１０４により異なり、単純に電池交換時期からの経過時間で予測することはできない。電池残電圧を計測して電池残量を予測する方法も、電池の残電圧を精度よく取得することができず、電源４１６の残電圧曲線が急激に低下する部分を検知し、警報を発行しても、電池交換が間に合わない場合が発生する。
【００８１】
本発明のセンサノード１０４における電池残量管理機能６１８の好適な実装は、センサノード１０４が起動している間を時間積分することによる。具体的には、観測回数を蓄積するメモリ領域をメモリ４１１上に有し、単独観測機能６０３において観測を行う時に該メモリ領域に格納された観測回数を増加させる機能と、定期的に該観測回数を図１６のｂａｔｔｅｒｙＬｅｆｔイベント１５０３を用いてセンサネットサーバ１０１に送信する機能を有する。ｂａｔｔｅｒｙＬｅｆｔイベントは、引数として、イベント発行時刻（ｔｉｍｅｓｔａｍｐ）と、観測回数ｏｂｓｅｒｖｅｄＣｏｕｎｔを有する。センサネットサーバ１０１は、ｂａｔｔｅｒｙＬｅｆｔイベントを受信する度に、該当するセンサノード１０４の観測回数を更新し、該観測回数が閾値を超過したときに警報を発することにより、電池消耗により該センサノード１０４が停止するリスクを低下させることが可能となる。
【００８２】
＜無線通信機能＞
図１４を用いて、図５に示した無線通信機能６１０について説明する。無線通信機能６１０は、無線モジュール４１５とメッセージを送受信する。具体的には、センサネットサーバ１０１からセンサノード１０４に対し無線通信経由で伝達されるメッセージをアンテナ４１４から無線モジュール４１５が受信し、無線モジュール４１５は無線通信機能６１０にメッセージを伝達する。また無線通信機能６１０はメッセージを無線モジュール４１５に伝達し、無線モジュール４１５はアンテナ４１４から無線通信経由でメッセージをセンサネットサーバ１０１に送信する。図１４は無線通信機能６１０が使用する通信メッセージのデータ構造である。メッセージには、送信元ないし送信先のノードを示す識別番号であるＮｏｄｅＩＤ１３０１と、通信メッセージ自体を識別するシーケンス番号であるＳｅｑｕｅｎｃｅＮｕｍｂｅｒ１３０２と、メッセージがコマンドか、コマンドの応答か、観測イベントかを識別するＭｅｓｓａｇｅＴｙｐｅ１３０３と、メッセージの種類を識別するＭｅｓｓａｇｅＩＤ１３０４と、可変長で構成されてＭｅｓｓａｇｅＩＤで一意に決定されるパラメータ部であるＰａｒａｍｅｔｅｒｓ１３０５が存在する。
【００８３】
受信したメッセージのＭｅｓｓａｇｅＴｙｐｅ１３０３がコマンドを識別する値である場合、該メッセージはコマンドとみなされ、コマンド処理機能６０９に該コマンドの処理を依頼する。コマンド処理機能６０９は処理結果をコマンド応答として無線通信機能６１０に返信する。無線通信機能６１０はＭｅｓｓａｇｅＴｙｐｅ１３０３にコマンド応答と識別される値を記述したメッセージを生成し、無線モジュール４１５に渡す。また、センサノード１０４は、観測値などを自発的に観測イベントとしてセンサネットサーバ１０１に送信する。この場合、無線通信機能６１０はＭｅｓｓａｇｅＴｙｐｅ１３０３に観測イベントと識別される値を記述したメッセージを生成し、無線モジュール４１５に渡す。
【００８４】
＜コマンド処理機能＞
図１５を用いて、図５に示したコマンド処理機能６０９について説明する。コマンド処理機能６０９は、無線通信機能６１５から渡されたメッセージをコマンドとして解釈し、ＭｅｓｓａｇｅＩＤ１３０４で区別されるコマンド処理ロジックを実行する。コマンドの要求時および応答時のパラメータ１３０５をＥｘｔｅｎｄｅｄ Ｂａｃｕｓ−Ｎａｕｒ Ｆｏｒｍ（ＥＢＮＦ）記法にて記載する。
【００８５】
図中ｓｃａｎＦｒｅｑｕｅｎｃｙコマンド１４０１は、周波数掃引機能６０５を使用し、観測対象の現在の振動を測定するための観測周期を探索するコマンドである。ｓｃａｎＦｒｅｑｕｅｎｃｙコマンドの要求パラメータは、振幅閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄおよび探索開始周波数ｓｔａｒｔＦｒｅｑｕｅｎｃｙを取る。ここで振幅閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは、図１２の振幅閾値ΔＤであり、高周波成分検知機能６１６が（１）式において使用する。また探索開始周波数ｓｔａｒｔＦｒｅａｑｕｅｎｃｙは、図１３のＳＴＥＰ１１で使用される初期の観測間隔（サンプリング周期）の逆数である。ｓｃａｎＦｒｅｑｕｅｎｃｙコマンドの応答パラメータは、観測周波数ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、状態ｓｔａｔｕｓである。ここで観測周波数ｆｒｅｑｕｅｎｃｙは、図１３のＳＴＥＰ１１で登録された初期観測間隔が、ＳＴＥＰ１６にて間隔を縮小された結果である最終観測間隔の逆数である。状態ｓｔａｔｕｓは、図１３の終了条件となり、周波数の特定が成功した場合（図１３の１２０１）は、ｓｕｃｃｅｓｓを、特定失敗した場合（１２０２）は、ｒａｎｇｅＥｘｃｅｅｄｅｄを、観測対象が静止していると判定された場合（１２０３）、ｎｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙを応答する。
【００８６】
ｏｂｓｅｒｖｅコマンド１４０２は、観測周期（観測間隔）と観測期間を外部から設定し、観測対象の振動を観測するコマンドである。ｏｂｓｅｒｖｅコマンドの要求パラメータは、観測周波数ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、観測期間ｔｉｍｅＬｅｎｇｔｈである。ｏｂｓｅｒｖｅコマンドの応答パラメータは、観測が成功したことを示す真偽値ｂｏｏｌｅａｎである。
【００８７】
ｓｃａｎＡｎｄＯｂｓｅｒｖｅコマンド１４０３は、ｓｃａｎＦｒｅｑｕｅｎｃｙコマンド１４０１を実行した後、探索した観測周期を用いてｏｂｓｅｒｖｅコマンド１４０２を実行する。ｓｃａｎＡｎｄＯｂｓｅｒｖｅコマンドの要求パラメータは、振幅閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ、探索開始周波数ｓｔａｒｔＦｒｅｑｕｅｎｃｙ、観測期間ｔｉｍｅＬｅｎｇｔｈを取る。ｓｃａｎＡｎｄＯｂｓｅｒｖｅコマンドの返戻パラメータは、観測が成功したことを示す真偽値ｂｏｏｌｅａｎである。
【００８８】
ａｄｄＳｃｈｅｄｕｌｅコマンド１４０４は、スケジューラ機能６０７に対し、スケジュールを予約するコマンドである。要求パラメータとして、実行間隔（観測頻度）ｐｅｒｉｏｄと、実行するコマンド名ｃｏｍｍａｎｄＮａｍｅと、該コマンドの引数ｃｏｍｍａｎｄＰａｒａｍｅｔｅｒを持つ。ａｄｄＳｃｈｅｄｕｌｅコマンドの応答パラメータは、予約されたスケジュールを一意に識別する番号であるｓｃｈｅｄｕｌｅＩｄである。
【００８９】
ｄｒｏｐＳｃｈｅｄｕｌｅコマンド１４０５は、予約されたスケジュールを解除するコマンドである。要求パラメータとして、予約されたスケジュールを一意に識別する番号であるｓｃｈｅｄｕｌｅＩｄを取る。応答パラメータは、成功・失敗を示す真偽値であるｂｏｏｌｅａｎである。
【００９０】
＜イベント転送機能＞
図１６を用いて、図５のイベント転送機能６１４について説明する。イベント転送機能６１４は、他の機能ブロックからの要求に応じ、メッセージを無線通信機能６１５に引き渡す。観測イベントのパラメータ１３０５をＥｘｔｅｎｄｅｄ Ｂａｃｕｓ−Ｎａｕｒ Ｆｏｒｍ（ＥＢＮＦ）記法にて記載する。
【００９１】
ｏｂｓｅｒｖｅｄイベント１５０１は時系列観測機能６０４が発行する観測イベントである。ｏｂｓｅｒｖｅｄイベント１５０１は引数として、観測時刻ｔｉｍｅｓｔａｍｐと、観測周波数ｓａｍｐｌｉｎｇＦｒｅｑｕｅｎｃｙと、観測値個数ｎｕｍｂｅｒと、ｎｕｍｂｅｒで示す値で繰り返される観測値ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎを持つ。
【００９２】
ｓｔａｔｕｓＣｈａｎｇｅｄイベント１５０２は観測対象の振動状態が変化したことを示す観測イベントである。ｓｔａｔｕｓＣｈａｎｇｅｄイベント１５０２は引数として、当該観測イベントを発行した時刻のｔｉｍｅｓｔａｍｐと、状態ｓｔａｔｕｓを持つ。
【００９３】
ｂａｔｔｅｒｙＬｅｆｔイベント１５０３は、電池残量管理機能６１８が発行する、電池残量を推測するための情報を含む観測イベントである。ｂａｔｔｅｒｙＬｅｆｔイベント１５０３は、引数として、イベント発行時刻ｔｉｍｅｓｔａｍｐと、単独観測機能６０３が観測を行った回数ｏｂｓｅｒｖｅｄＣｏｕｎｔを有する。
【００９４】
＜スケジューラ機能＞
図１８および図１９を用いて、図５のスケジューラ機能６０７について説明する。
【００９５】
図１８は、スケジューラ機能６０７が管理するスケジュールテーブル６０６である。スケジュールテーブル６０６は、実行するコマンドの名称１７０５と、コマンドの引数１７０６、コマンドの実行頻度１７０４から構成される。スケジューラ機能６０７は、図１５のａｄｄＳｃｈｅｄｕｌｅコマンド１４０４でスケジュールを予約し、ｄｒｏｐＳｃｈｅｄｕｌｅコマンド１４０５でスケジュールを予約解除する。スケジュールで登録されるコマンドの例は、たとえばｓｃａｎＦｒｅｑｕｅｎｃｙコマンド１４０１、ｏｂｓｅｒｖｅコマンド１４０２、ｓｃａｎＡｎｄＯｂｓｅｒｖｅコマンド１４０３である。また、図１９は、スケジューラ機能６０７によりスケジュールされた三種類の観測計画を実行するタイミングチャートを示したものである。
【００９６】
図１８のスケジュール１７０１は、近い将来配管の破断につながる緊急性の高い配管２０３の異常振動をリアルタイムに検知することを目的とする。ｓｃａｎＡｎｄＯｂｓｅｒｖｅコマンドは、周波数掃引機能６０５において観測間隔１８０６を決定した後、時系列観測機能６０４において振動を観測する。検知する振幅閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは配管２０３の破断につながる大きな振幅となる。その結果、図１２のＣＡＳＥ３およびＣＡＳＥ４で示したとおり、大きな振幅閾値ΔＤを指定した場合、図１９の観測間隔１８０６は大きな値を取る。また、観測頻度１８０３は実行頻度１７０４で指定したものであり、異常振動を迅速に捕捉するため、たとえば１分の高頻度で実行する。観測期間１８０９は引数ｔｉｍｅＬｅｎｇｔｈで指定したものであり、たとえば１０秒間実行する。
【００９７】
図１８のスケジュール１７０２は、配管サポート２０７の寿命を予測することを目的とした検査である。検知する振幅閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは配管サポート２０７の疲労にかかわる応力を与える最低の振幅となる。振幅閾値は、スケジュール１７０１の異常振動検知よりも小さいものとなり、その結果、図１９の観測間隔１８０５も観測間隔１８０６と比較して小さな値をとる。観測頻度１８０２はたとえば１時間おきなど、スケジュール１７０１よりも少ない頻度で行う。
【００９８】
図１８のスケジュール１７０３は、配管２０３の減肉を予測することを目的とした検査である。検知する振幅閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは配管２０３内の減肉に影響する流体の衝撃を推測する最低の振幅となる。振幅閾値ｔｈｒｅｓｈｏｌｄは、スケジュール１７０１の異常振動検知やスケジュール１７０２の配管サポート２０７の寿命予測よりもさらに小さいものとなり、その結果、図１９の観測間隔１８０４も観測間隔１８０６及び観測間隔１８０５と比較して小さな値をとる。観測頻度１８０１はたとえば１日おきなど、スケジュール１７０１、スケジュール１７０２よりも少ない頻度で行う。
【００９９】
スケジューラ機能６０７を用いることにより、ひとつのセンサノード１０４に複数の観測パターンを設定して実行することができる。スケジューラ機能６０７が存在せず、観測パターンが１種類しか設定できない場合、たとえば、ある検査では１日おきに１００Ｈｚの観測を１分間行う必要があり、別の検査では１時間おきに４００Ｈｚの観測を１０秒行う必要がある場合、検査観測パターンの両方を満足するために１時間おきに４００Ｈｚで１分の観測を行う必要がある。スケジューラ機能６０７によりこれらの観測を別々のタイミングで実行することが可能となるため、観測を１種類の観測頻度、観測期間、観測間隔で実行するよりも観測回数を削減することができ、これによりセンサノード１０４の電池寿命と通信帯域と、センサネットサーバ１０１におけるデータベースサイズとセンサネットサーバ１０１の処理速度を削減することができる。
【０１００】
＜配管・配管サポート交換時期予測方法＞
図２で示したように配管継目２０６や配管サポート２０７の破壊（または異常）を予測するためには、配管系統の複数箇所にセンサノード１０４を設置して、配管に加わる振動の観測を定期的に行い、これにより配管系統全体の応力解析を行い、配管継目２０６ないし配管サポート２０７に加えられる応力を計算する。この応力が加えられる回数が配管継目２０６ないし配管サポート２０７の疲労限界回数を超える時点で配管継目ないし配管サポート２０７の破壊が生じると推測することができる。それ以前の時点で配管２０３の交換、配管継目２０６の補強、配管サポート２０７の交換ないし補強を行う必要がある。
【０１０１】
配管継目２０６や配管サポート２０７が破壊される時間は、配管継目２０６ないし配管サポート２０７に加えられる瞬間応力と、該応力が繰り返された回数の積で計算される。従来は、定期点検時に人手で測定した観測ポイントの振動から、配管系統全体の応力分布を計算し、配管継目２０６ないし配管サポート２０７に加えられる応力を算出し、該応力に対し原子力発電プラントの運転時間を乗じることにより近似的に計算していた。しかし実際は、配管系統に加えられる応力は、運転の状況に応じて変化する。
【０１０２】
本発明のセンサノード１０４によれば、図５における静止判定機能６１７を使用することにより配管の稼働時間が取得できる。また、時系列観測機能６０４を使用することにより、配管２０３や配管サポート２０７の振動を取得することができる。図１７に示すとおり、本発明１６０２では、配管系統に加わる繰り返し応力を、原子力発電プラントの稼動中の詳細な稼働時間における応力の総和として計算することができる。従来例１６０１では、繰り返し応力を定期点検時に観測した瞬間応力と、プラント稼働時間との積で算出する手法である。本発明は従来例に比してより高い精度で繰り返し応力の評価ができるため、配管継目２０６および配管サポート２０７の寿命をより正確に予測することができる。
【０１０３】
本発明は、特に使用頻度の低い配管２０３の予防保全を行うのに有効となる。例えば、原子力発電プラントに配置される復水機のミニマムフロー配管では、原子炉の起動時ないし停止時の数時間のみの、復水ポンプが安定稼動を行うまでの過渡状態でのみ流体が流れ、振動が発生する。このような配管の振動を常時観測するのは、センサノード１０４の電源４１６を無駄に消費してしまう。そこで、所定の起動間隔毎に現在値Ｖを取得し、静止判定機能６１７によって観測対象の配管２０３に振動が加わっている稼動状態であるか否かを判定し、稼動状態であれば観測を行うようにすることで、センサノード１０４の消費電力を低減して電源４１６の消耗を抑制することができる。
【０１０４】
さらに、センサノード１０４は静止判定機能６１７を備えるので、正常な状態では流体が流れない配管２０３にセンサノード１０４を設置すれば、弁やポンプの故障など不測の事態により計画以外の期間で流体が流れることを検知して観測値をセンサネットサーバ１０１へ送信することができるのである。
【０１０５】
＜配管肉厚推定方法＞
配管漏水の原因として、前述したように流体の衝撃による配管の減肉が知られている。ある。従来、配管肉厚の観測については、定期点検時に人手で配管系統の複数箇所及び複数方向に超音波センサを設置し、超音波を配管の直径方向に発信し、その反射の応答時間を用いて配管断面における金属部分の量を計測し、それによって配管肉厚の推測を行う手法が取られていた。
【０１０６】
配管減肉は、流体の衝撃によるものであり、流体の衝撃は配管振動に影響する。そのため配管サポート２０７の破壊時期予測と同様に配管振動を計測することにより、配管減肉を予測することができる。ただし配管減肉を予測するために必要とする振幅閾値ΔＤは、配管サポート２０７の破壊を予測するために必要な振幅閾値よりも小さな値となり、その結果、観測間隔（サンプリング周期）をより小さくする必要がある。これは具体的には、図１８においてスケジューラ機能６０７の説明を下通り、振幅閾値が異なる複数の観測計画をスケジュールすることにより実現することができる。
【０１０７】
＜定期検査方法＞
本発明のセンサノード１０４およびセンサネットシステムは、センサノード１０４が自己判断により観測対象を観測するために必要な観測間隔を決定し、該観測間隔に合わせた観測を行う。しかしこのような自律的な観測条件の変更は、周波数掃引機能６０５が失敗した場合に正しい観測結果が取得できないというリスクが存在する。また、センサノード１０４間で観測間隔が異なり、複数のセンサノード１０４の観測データを使用して応力解析など全体の解析を行う場合に不都合が発生する。そのため、定期的に周波数掃引機能６０５を使用しない構成を可能とする。具体的には、スケジューラ機能６０７に対し、図１５のｏｂｓｅｒｖｅコマンド１４０２を発行することにより実現できる。
【０１０８】
＜過渡状態モニタ方法＞
原子炉の起動時、および停止時には、配管を流れる流体の流量が動的に変化する。配管２０３は定常状態では共振が派生しないように設計されているが、上記のような状況では想定外の共振が発生する可能性があるため、より詳細な観測を行う必要がある。これは具体的には、スケジューラ機能６０７に対し、図１５のｓｃａｎＡｎｃＯｂｓｅｒｖｅコマンド１４０３を高頻度に実行するよう予約することにより実現できる。
【０１０９】
＜異常時モニタ＞
地震発生時等において、配管２０３の歪みなどによる配管の破断や漏水発生など、二次災害を防止するためには、配管系統全体の、地震発生後の振動状況の現況を把握する必要がある。従来と比較してパワースペクトルが変化した配管２０３を検知することができれば、障害が発生した配管２０３として優先的に検査あるいは使用停止し、二次災害を防止することができる。これは具体的には、図１５のｓｃａｎＦｒｅｑｕｅｎｃｙコマンドを全てのセンサに発行し、周波数掃引機能６０５を使用して観測周期を収集し、センサネットサーバ１０１において取得した観測値が過去の観測値と比較して変化した配管２０３を障害が発生した配管とみなすことにより実現できる。
【０１１０】
＜まとめ＞
以上のように本発明のセンサノード１０４では、単独観測機能６０３により測定期間内の最大値と最小値を取得してから観測値を取得し、これら３つのデータを送信することで無線ネットワークの負荷を低減し、多数のセンサノード１０４が存在するセンサネットシステムを構築可能とする。
【０１１１】
そして、センサノード１０４は、周波数掃引機能６０５によって観測間隔毎にセンサ信号の最大値と最小値を取得して、最大値と最小値の値が近傍にないことから観測対象がセンサノード１０４のサンプリング周波数よりも高周波数で振動していることを判定できる。これにより、安価な加速度センサを用いても高周波成分の異常を検出することができる。
【０１１２】
さらに、観測対象がセンサノード１０４のサンプリング周波数よりも高周波数で振動していることを判定したときには、観測間隔を再帰的に縮小することで観測対象を監視するのに必要な観測間隔を設定することができる。これにより、観測対象の振動周波数特性に応じてサンプリング周波数を最適化することが可能となり、高精度な観測を行いながらも、データ量が過大になるのを防ぐことができる。
【０１１３】
つまり、センサノード１０４は、観測対象の振動周波数が低い場合にはサンプリング周波数を低く設定して、単位時間当たりの観測値の量（データ量）を抑制することができる。そして、観測対象の振動周波数が低い高い場合にはサンプリング周波数を高く設定して、高精度で観測を実現することが可能となる。
【０１１４】
また、本発明によれば、高周波成分が観測できない安価なセンサでは観測できない観測ポイントのみ、高周波成分が観測できる高価なセンサと置換することにより、安価なセンサと高価なセンサの混在する振動監視システムを構築することができ、これによりシステム導入コストを削減することができる。本発明のセンサネットシステムは、安価なセンサを設置した観測ポイントの振動周期がシステム運用中に高周期に変化した場合でも、該振動の存在を検知し、警報を発することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明を適用するセンサネットワークシステムのブロック図である。
【図２】本発明が観測対象とする配管系統の模式図である。
【図３】本発明の実施の形態のセンサネットサーバの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態のセンサノードの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態のセンサノードの機能を示すブロック図である。
【図６】異常振動を取得する処理を説明するグラフである。
【図７】正常振動を取得する処理を説明する図である。
【図８】異常振動の観測期間を取得する処理を説明する図である。
【図９】正常振動の観測期間を取得する処理を説明する図である。
【図１０】センサノードで実行される単独観測機能の処理を説明するフローチャートである。
【図１１】単独観測機能の処理を説明するタイミングチャートである。
【図１２】所定の測定間隔における観測対象の振動波形と、観測値と、ピークホールド値及びボトムホールド値の関係を説明するグラフである。
【図１３】センサノードで行われる周波数掃引機能の処理を説明するフローチャートである。
【図１４】本発明のセンサノードとセンサネットサーバ間の無線通信メッセージの構造を説明する図である。
【図１５】本発明のセンサノードが受け付けるコマンドおよび応答の種類と引数の内容を示す図である。
【図１６】本発明のセンサノードが発行するイベントの種類と引数の内容を示す図である。
【図１７】従来例と本発明の繰り返し応力を算出する精度の違いを説明するグラフである。
【図１８】スケジュールテーブルの構造を示す図である。
【図１９】３種類のスケジュールを実行するセンサノードのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１１６】
１０１ センサネットサーバ
１０２ ゲートウェイ
１０４ センサノード
４１１ メモリ
４１３ ＣＰＵ
４１５ 無線モジュール
４１６ 電池
４１７ センサ
４１９ ピークホールド回路
６０３ 単独観測機能
６０５ 周波数掃引機能
６０７ スケジューラ機能
６１６ 高周波成分検知機能
６１７ 静止判定機能
６１９ 観測期間推定機能
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測対象の物理量を測定するセンサと、
前記センサが測定した物理量を所定の周波数でサンプリングして観測値を取得する制御部と、
前記制御部が取得した観測値を送信する無線通信部と、を備え、
前記制御部は、
観測対象の観測値の振動周波数が前記サンプリング周波数と異なることを検知する検知部と、
前記サンプリング周波数を前記観測対象の振動周波数に合わせるように変化させる調整部と、
を備えたことを特徴とするセンサノード。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサノードであって、
前記検知部は、
前記観測対象の振動周波数を特定し、当該振動周波数と前記サンプリング周波数が異なることを判定し、
前記調整部は、前記振動周波数とサンプリング周波数が異なるときには、前記特定した振動周波数以上に前記サンプリング周波数を変更することを特徴とするセンサノード。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサノードであって、
前記センサが測定した物理量の最大値と最小値を保持するピークホールド部をさらに備え、
前記検知部は、
予め設定された観測期間毎に前記最大値および最小値を取得し、前記最大値と最小値の差分が予め設定された振幅よりも大きいときに、前記観測対象が前記サンプリング周波数よりも高周波数の振動を行っていると判定することを特徴とするセンサノード。
【請求項４】
請求項１に記載のセンサノードであって、
前記センサが測定した物理量の最大値と最小値を保持するピークホールド部をさらに備え、
前記検知部は、
予め設定された観測期間毎に前記最大値および最小値を取得し、前記観測期間を予め設定された回数まで繰り返して観測期間毎の前記最大値および最小値を取得し記憶部に格納し、前記記憶部に格納された最大値と最小値の差分が予め設定された振幅よりも大きいときに前記観測対象がサンプリング周波数よりも高周波数で振動を行っていると判定することを特徴とするセンサノード。
【請求項５】
請求項１に記載のセンサノードであって、
前記検知部は、
前記観測値を予め設定された回数取得し、当該観測値の符号が逆転した回数が０よりも大きいときに、前記観測対象がサンプリング周波数よりも高周波数で振動を行っていると判定することを特徴とするセンサノード。
【請求項６】
請求項２に記載のセンサノードであって、
前記センサは加速度を測定する加速度センサで構成され、
前記検知部は、予め設定された観測期間内で、前記観測対象の振動周波数がサンプリング周波数よりも高周波数のときには、前記観測対象に衝撃が発生したと判定することにより、前記観測期間より短時間で発生して終了する衝撃を検知することを特徴とするセンサノード。
【請求項７】
請求項１に記載のセンサノードであって、
前記センサが測定した物理量の最大値と最小値を保持するピークホールド部と、
前記センサと制御部及び前記ピークホールド部に電力を供給する電源と、
予め設定した観測期間を通知するタイマと、をさらに備え、
前記電源は、前記観測期間の開始時にセンサ及びピークホールド部へ電力を投入し、前記観測期間の終了時に前記制御部へ電力を投入し、前記制御部が観測値とピークホールド部が保持する最大値と最小値を取得して、当該観測値と最大値及び最小値を送信した後には、前記制御部とセンサ及びピークホールド部の電源を遮断することを特徴とするセンサノード。
【請求項８】
請求項２に記載のセンサノードであって、
前記調整部は、
前記検知部が予め設定された観測期間内で前記観測対象の振動周波数が前記サンプリング周波数よりも高周波数と判定したときには、前記観測期間を再帰的に縮小することを特徴とするセンサノード。
【請求項９】
請求項２に記載のセンサノードであって、
前記検知部は、
前記観測値が所定の静止状態を示す値を示し、さらに前記観測対象の振動周波数がサンプリング周波数よりも高周波数でないと判定したときには、前記観測対象が静止していると判断することを特徴とするセンサノード。
【請求項１０】
観測対象の物理量を測定するセンサを備えて、前記センサが測定した物理量を所定の周波数でサンプリングして観測値を取得し、前記観測値を送信するセンサノードを複数備え、
前記センサノードからの観測値を中継するゲートウェイと、
前記ゲートウェイから前記観測値を受信するサーバと、を備えたセンサネットワークシステムであって、
前記センサノードは、
前記センサが測定した物理量を所定の周波数でサンプリングして観測値を取得する制御部と、
前記制御部が取得した観測値を送信する無線通信部と、を備え、
前記制御部は、
観測対象の観測値の振動周波数が前記サンプリング周波数と異なることを検知する検知部と、
前記サンプリング周波数を前記観測対象の振動周波数に合わせるように変化させる調整部と、
を備えたことを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のセンサネットワークシステムであって、
前記検知部は、
前記観測対象の振動周波数を特定し、当該振動周波数と前記サンプリング周波数が異なることを判定し、
前記調整部は、前記振動周波数とサンプリング周波数が異なるときには、前記特定した振動周波数以上に前記サンプリング周波数を変更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１２】
請求項１０に記載のセンサネットワークシステムであって、
前記センサノードは、前記センサが測定した物理量の最大値と最小値を保持するピークホールド部をさらに備え、
前記検知部は、
予め設定された観測期間毎に前記最大値および最小値を取得し、前記最大値と最小値の差分が予め設定された振幅よりも大きいときに、前記観測対象が前記サンプリング周波数よりも高周波数の振動を行っていると判定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１３】
請求項１０に記載のセンサネットワークシステムであって、
前記センサノードは、前記センサが測定した物理量の最大値と最小値を保持するピークホールド部をさらに備え、
前記検知部は、
予め設定された観測期間毎に前記最大値および最小値を取得し、前記観測期間を予め設定された回数まで繰り返して観測期間毎の前記最大値および最小値を取得し記憶部に格納し、前記記憶部に格納された最大値と最小値の差分が予め設定された振幅よりも大きいときに前記観測対象がサンプリング周波数よりも高周波数で振動を行っていると判定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１４】
請求項１０に記載のセンサネットワークシステムであって、
前記検知部は、
前記観測値を予め設定された回数取得し、当該観測値の符号が逆転した回数が０よりも大きいときに、前記観測対象がサンプリング周波数よりも高周波数で振動を行っていると判定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１５】
観測対象の物理量を測定するセンサと、前記センサが測定した物理量を所定の周波数でサンプリングして観測値を取得する制御部と、前記制御部が取得した観測値を送信する無線通信部と、を備えたセンサノードで観測対象の振動を測定する方法であって、
観測対象の物理量の振動周波数を特定するステップと、
前記振動周波数と前記サンプリング周波数を比較して、前記振動周波数がサンプリング周波数と異なることを判定するステップと、
前記振動周波数がサンプリング周波数と異なるときには、前記サンプリング周波数を前記観測対象の振動周波数に合わせるように変化させるステップと、
を含むことを特徴とする振動測定方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の振動測定方法であって、
前記振動周波数がサンプリング周波数と異なることを判定するステップは、
前記観測対象の振動周波数を特定し、当該振動周波数と前記サンプリング周波数が異なることを判定し、
前記サンプリング周波数を前記観測対象の振動周波数に合わせるように変化させるステップは、
前記振動周波数とサンプリング周波数が異なるときには、前記特定した振動周波数以上に前記サンプリング周波数を変更することを特徴とする振動測定方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の振動測定方法であって、
前記センサノードは、前記センサが測定した物理量の最大値と最小値を保持するピークホールド部をさらに備え、
前記振動周波数がサンプリング周波数と異なることを判定するステップは、
予め設定された観測期間毎に前記ピークホールド部から前記最大値および最小値を取得し、前記最大値と最小値の差分が予め設定された振幅よりも大きいときに、前記観測対象が前記サンプリング周波数よりも高周波数の振動を行っていると判定することを特徴とする振動測定方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の振動測定方法であって、
前記センサノードは、前記センサが測定した物理量の最大値と最小値を保持するピークホールド部をさらに備え、
前記振動周波数がサンプリング周波数と異なることを判定するステップは、
予め設定された観測期間毎に前記最大値および最小値を取得し、前記観測期間を予め設定された回数まで繰り返して観測期間毎の前記最大値および最小値を取得し記憶部に格納し、前記記憶部に格納された最大値と最小値の差分が予め設定された振幅よりも大きいときに前記観測対象がサンプリング周波数よりも高周波数で振動を行っていると判定することを特徴とする振動測定方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の振動測定方法であって、
前記振動周波数がサンプリング周波数と異なることを判定するステップは、
前記観測値を予め設定された回数取得し、当該観測値の符号が逆転した回数が０よりも大きいときに、前記観測対象がサンプリング周波数よりも高周波数で振動を行っていると判定することを特徴とする振動測定方法。
【請求項１】
観測対象の物理量を測定するセンサと、
前記センサが測定した物理量を所定の周波数でサンプリングして観測値を取得する制御部と、
前記制御部が取得した観測値を送信する無線通信部と、を備え、
前記制御部は、
観測対象の観測値の振動周波数が前記サンプリング周波数と異なることを検知する検知部と、
前記サンプリング周波数を前記観測対象の振動周波数に合わせるように変化させる調整部と、
を備えたことを特徴とするセンサノード。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサノードであって、
前記検知部は、
前記観測対象の振動周波数を特定し、当該振動周波数と前記サンプリング周波数が異なることを判定し、
前記調整部は、前記振動周波数とサンプリング周波数が異なるときには、前記特定した振動周波数以上に前記サンプリング周波数を変更することを特徴とするセンサノード。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサノードであって、
前記センサが測定した物理量の最大値と最小値を保持するピークホールド部をさらに備え、
前記検知部は、
予め設定された観測期間毎に前記最大値および最小値を取得し、前記最大値と最小値の差分が予め設定された振幅よりも大きいときに、前記観測対象が前記サンプリング周波数よりも高周波数の振動を行っていると判定することを特徴とするセンサノード。
【請求項４】
請求項１に記載のセンサノードであって、
前記センサが測定した物理量の最大値と最小値を保持するピークホールド部をさらに備え、
前記検知部は、
予め設定された観測期間毎に前記最大値および最小値を取得し、前記観測期間を予め設定された回数まで繰り返して観測期間毎の前記最大値および最小値を取得し記憶部に格納し、前記記憶部に格納された最大値と最小値の差分が予め設定された振幅よりも大きいときに前記観測対象がサンプリング周波数よりも高周波数で振動を行っていると判定することを特徴とするセンサノード。
【請求項５】
請求項１に記載のセンサノードであって、
前記検知部は、
前記観測値を予め設定された回数取得し、当該観測値の符号が逆転した回数が０よりも大きいときに、前記観測対象がサンプリング周波数よりも高周波数で振動を行っていると判定することを特徴とするセンサノード。
【請求項６】
請求項２に記載のセンサノードであって、
前記センサは加速度を測定する加速度センサで構成され、
前記検知部は、予め設定された観測期間内で、前記観測対象の振動周波数がサンプリング周波数よりも高周波数のときには、前記観測対象に衝撃が発生したと判定することにより、前記観測期間より短時間で発生して終了する衝撃を検知することを特徴とするセンサノード。
【請求項７】
請求項１に記載のセンサノードであって、
前記センサが測定した物理量の最大値と最小値を保持するピークホールド部と、
前記センサと制御部及び前記ピークホールド部に電力を供給する電源と、
予め設定した観測期間を通知するタイマと、をさらに備え、
前記電源は、前記観測期間の開始時にセンサ及びピークホールド部へ電力を投入し、前記観測期間の終了時に前記制御部へ電力を投入し、前記制御部が観測値とピークホールド部が保持する最大値と最小値を取得して、当該観測値と最大値及び最小値を送信した後には、前記制御部とセンサ及びピークホールド部の電源を遮断することを特徴とするセンサノード。
【請求項８】
請求項２に記載のセンサノードであって、
前記調整部は、
前記検知部が予め設定された観測期間内で前記観測対象の振動周波数が前記サンプリング周波数よりも高周波数と判定したときには、前記観測期間を再帰的に縮小することを特徴とするセンサノード。
【請求項９】
請求項２に記載のセンサノードであって、
前記検知部は、
前記観測値が所定の静止状態を示す値を示し、さらに前記観測対象の振動周波数がサンプリング周波数よりも高周波数でないと判定したときには、前記観測対象が静止していると判断することを特徴とするセンサノード。
【請求項１０】
観測対象の物理量を測定するセンサを備えて、前記センサが測定した物理量を所定の周波数でサンプリングして観測値を取得し、前記観測値を送信するセンサノードを複数備え、
前記センサノードからの観測値を中継するゲートウェイと、
前記ゲートウェイから前記観測値を受信するサーバと、を備えたセンサネットワークシステムであって、
前記センサノードは、
前記センサが測定した物理量を所定の周波数でサンプリングして観測値を取得する制御部と、
前記制御部が取得した観測値を送信する無線通信部と、を備え、
前記制御部は、
観測対象の観測値の振動周波数が前記サンプリング周波数と異なることを検知する検知部と、
前記サンプリング周波数を前記観測対象の振動周波数に合わせるように変化させる調整部と、
を備えたことを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のセンサネットワークシステムであって、
前記検知部は、
前記観測対象の振動周波数を特定し、当該振動周波数と前記サンプリング周波数が異なることを判定し、
前記調整部は、前記振動周波数とサンプリング周波数が異なるときには、前記特定した振動周波数以上に前記サンプリング周波数を変更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１２】
請求項１０に記載のセンサネットワークシステムであって、
前記センサノードは、前記センサが測定した物理量の最大値と最小値を保持するピークホールド部をさらに備え、
前記検知部は、
予め設定された観測期間毎に前記最大値および最小値を取得し、前記最大値と最小値の差分が予め設定された振幅よりも大きいときに、前記観測対象が前記サンプリング周波数よりも高周波数の振動を行っていると判定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１３】
請求項１０に記載のセンサネットワークシステムであって、
前記センサノードは、前記センサが測定した物理量の最大値と最小値を保持するピークホールド部をさらに備え、
前記検知部は、
予め設定された観測期間毎に前記最大値および最小値を取得し、前記観測期間を予め設定された回数まで繰り返して観測期間毎の前記最大値および最小値を取得し記憶部に格納し、前記記憶部に格納された最大値と最小値の差分が予め設定された振幅よりも大きいときに前記観測対象がサンプリング周波数よりも高周波数で振動を行っていると判定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１４】
請求項１０に記載のセンサネットワークシステムであって、
前記検知部は、
前記観測値を予め設定された回数取得し、当該観測値の符号が逆転した回数が０よりも大きいときに、前記観測対象がサンプリング周波数よりも高周波数で振動を行っていると判定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１５】
観測対象の物理量を測定するセンサと、前記センサが測定した物理量を所定の周波数でサンプリングして観測値を取得する制御部と、前記制御部が取得した観測値を送信する無線通信部と、を備えたセンサノードで観測対象の振動を測定する方法であって、
観測対象の物理量の振動周波数を特定するステップと、
前記振動周波数と前記サンプリング周波数を比較して、前記振動周波数がサンプリング周波数と異なることを判定するステップと、
前記振動周波数がサンプリング周波数と異なるときには、前記サンプリング周波数を前記観測対象の振動周波数に合わせるように変化させるステップと、
を含むことを特徴とする振動測定方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の振動測定方法であって、
前記振動周波数がサンプリング周波数と異なることを判定するステップは、
前記観測対象の振動周波数を特定し、当該振動周波数と前記サンプリング周波数が異なることを判定し、
前記サンプリング周波数を前記観測対象の振動周波数に合わせるように変化させるステップは、
前記振動周波数とサンプリング周波数が異なるときには、前記特定した振動周波数以上に前記サンプリング周波数を変更することを特徴とする振動測定方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の振動測定方法であって、
前記センサノードは、前記センサが測定した物理量の最大値と最小値を保持するピークホールド部をさらに備え、
前記振動周波数がサンプリング周波数と異なることを判定するステップは、
予め設定された観測期間毎に前記ピークホールド部から前記最大値および最小値を取得し、前記最大値と最小値の差分が予め設定された振幅よりも大きいときに、前記観測対象が前記サンプリング周波数よりも高周波数の振動を行っていると判定することを特徴とする振動測定方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の振動測定方法であって、
前記センサノードは、前記センサが測定した物理量の最大値と最小値を保持するピークホールド部をさらに備え、
前記振動周波数がサンプリング周波数と異なることを判定するステップは、
予め設定された観測期間毎に前記最大値および最小値を取得し、前記観測期間を予め設定された回数まで繰り返して観測期間毎の前記最大値および最小値を取得し記憶部に格納し、前記記憶部に格納された最大値と最小値の差分が予め設定された振幅よりも大きいときに前記観測対象がサンプリング周波数よりも高周波数で振動を行っていると判定することを特徴とする振動測定方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の振動測定方法であって、
前記振動周波数がサンプリング周波数と異なることを判定するステップは、
前記観測値を予め設定された回数取得し、当該観測値の符号が逆転した回数が０よりも大きいときに、前記観測対象がサンプリング周波数よりも高周波数で振動を行っていると判定することを特徴とする振動測定方法。
【図１】
【図４】
【図５】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図４】
【図５】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１８０６４８（Ｐ２００９−１８０６４８Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０９１４（Ｐ２００８−２０９１４）
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
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