センサ端末、センサネットワークシステム、センサ端末制御方法
【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、センサネットワークシステム、センサ端末制御方法を提供する。
【解決手段】２方向の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、他の物理現象を検知する周囲環境検知センサを選定、起動する。起動した周囲環境検知センサの情報から周囲環境を正確に検知する。
【解決手段】２方向の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、他の物理現象を検知する周囲環境検知センサを選定、起動する。起動した周囲環境検知センサの情報から周囲環境を正確に検知する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に有するセンサからの検知データの受信、及び、該センサに対して動作制御を行うセンサ端末と、通信制御装置を介して該センサ端末と相互にデータ通信を行う外部装置とを有し、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】
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。このような構成にすると、電力需要と供給双方の情報を取得し、電力網内での需給バランスを最適化される。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、上記のような非常に広範囲における情報取得ではなく、限定的な空間管理を目的に情報取得を行う用途もある。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、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とりあげる。
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行い、クリーンルーム内の無人化及び自動化を進めている。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１９０９５号公報 図２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、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補うこととなる。このため、クリーンルームの状況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、バッテリー交換する間隔が非常に短くなる。また、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問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、状況変動を検知して情報取得を行うことで、バッテリー電力を有効かつ長期間活用するセンサ端末、センサネットワークシステム、センサ端末制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための、本発明のセンサ端末の第１の特徴は、周囲環境を検知する周囲環境検知センサと、周囲環境検知センサに比べ低消費電力で駆動し、周囲の空気流の方向及び流速の少なくともいずれか一方を検知データとして取得するフローセンサと、検知データに応じて、周囲環境検知センサの起動を制御する制御部とを備えることを要旨とする。
かかる特徴によれば、センサ端末周囲の環境をフローセンサが検知し、どのような周囲環境でどの周囲環境検知センサを起動するかを判断し、必要な周囲環境検知センサのみを起動することができる。このため、周囲環境によって、周囲環境変動センサが起動するため、必要な周囲環境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。
【００１０】
本発明のセンサ端末の第２の特徴は、フローセンサは、周囲環境の変化に基づいて発電して駆動し、検知データを取得することを要旨とする。
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。
【００１１】
本発明のセンサ端末の第３の特徴は、本発明の第１に記載のセンサ端末において、制御部は、検知データが所定値に対し変動した時に、周囲環境検知センサを起動することを要旨とする。
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。
【００１２】
本発明のセンサ端末の第４の特徴は、本発明の第１に記載のセンサ端末において、フローセンサは、流速を検知するセンサと、方向を検知するセンサとを有することを要旨とする。
かかる特徴によれば、空気流速と空気流の方向を分離して検知できるため、周囲環境の変化をより正確に把握できる。このため、起動する周囲環境検知センサを正確に判断でき、不必要な周囲環境検知センサの起動が少なくなり、バッテリーの長寿命化ができ、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。
【００１３】
本発明のセンサ端末の第５の特徴は、本発明の第１に記載のセンサ端末において、フローセンサは複数有り、複数のフローセンサはそれぞれ異なる方向を検知するよう設置されることを要旨とする。
かかる特徴によれば、空気流速しか検知できないセンサでも複数設置すれば、空気流の方向を検知できる。このため、起動する周囲環境検知センサを正確に判断でき、不必要な周囲環境検知センサの起動が少なくなり、バッテリーの長寿命化ができ、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。
【００１４】
本発明のセンサネットワークの第１の特徴は、センサ端末と、通信制御装置とを備え、センサ端末は、センサ部と、センサ部の動作を制御する制御部と、センサ部の情報を送信する通信部とを備え、センサ部は、周囲環境を検知する周囲環境検知センサと、計周囲環境検知センサに比べ低消費電力で駆動し、周囲の空気流の方向または流速の少なくともいずれか一方を検知データとして取得するフローセンサとを備え、制御部は、検知データに応じて、周囲環境検知センサの起動を制御し、通信制御装置は、センサ端末から送信された情報を受信することを要旨とする。
かかる特徴によれば、センサ端末周囲の環境をフローセンサが検知し、どのような周囲環境でどの周囲環境検知センサを起動するかを判断し、必要な周囲環境検知センサのみを起動することができる。このため、周囲環境によって、周囲環境変動センサが起動するため、必要な周囲環境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】
本発明のセンサネットワークの第２の特徴は、本発明の第１に記載のセンサネットワークにおいて、フローセンサは、周囲の環境の変化に基づいて発電して駆動し、検知データを取得することを要旨とする。
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。
【００１６】
本発明のセンサネットワークの第３の特徴は、本発明の第１に記載のセンサネットワークにおいて、制御部は、検知データが所定値に対し変動した時に、周囲環境検知センサを起動することを要旨とする。
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。
【００１７】
本発明のセンサネットワークの第４の特徴は、本発明の第１に記載のセンサネットワークにおいて、フローセンサは、流速を検知するセンサと、方向を検知するセンサとを有することを要旨とする。
かかる特徴によれば、空気流速と空気流の方向を分離して検知できるため、周囲環境の変化をより正確に把握できる。このため、起動する周囲環境検知センサを正確に判断でき、不必要な周囲環境検知センサの起動が少なくなり、バッテリーの長寿命化ができ、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。
【００１８】
本発明のセンサネットワークの第５の特徴は、本発明の第１に記載のセンサネットワークにおいて、フローセンサは複数有り、複数のフローセンサはそれぞれ異なる方向を検知するよう設置されることを要旨とする。
かかる特徴によれば、空気流速しか検知できないセンサでも複数設置すれば、空気流の方向を検知できる。このため、起動する周囲環境検知センサを正確に判断でき、不必要な周囲環境検知センサの起動が少なくなり、バッテリーの長寿命化ができ、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。
【００１９】
本発明のセンサネットワークの第６の特徴は、本発明の第１に記載のセンサネットワークにおいて、複数のセンサ部は、それぞれ固有の識別データを有し、通信部は、センサ部の情報と共に、識別データを送信することを要旨とする。
かかる特徴によれば、通信制御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。
【００２０】
本発明のセンサ端末制御方法の特徴は、フローセンサが周囲の環境の変化に基づいて駆動し、周囲の空気流の方向及び流速を検知データとして取得する検知データ取得ステップと、検知データに応じて、周囲環境検知センサに電力を供給し、周囲環境データを取得する周囲環境データ取得ステップと、検知データ及び周囲環境データを送信することを要旨とする。
かかる特徴によれば、センサ端末周囲の環境をフローセンサが検知し、どのような周囲環境でどの周囲環境検知センサを起動するかを判断し、必要な周囲環境検知センサのみを起動することができる。このため、周囲環境によって、周囲環境変動センサが起動するため、必要な周囲環境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。
【発明の効果】
【００２１】
周囲環境を検知して必要な情報のみを取得、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】
【００２２】
【図１】本発明の第１および第２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および第２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および第２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および第２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および第２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２の実施形態に係るフローセンサの構成を示す構成図である。
【図７】本発明の第３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。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（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５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、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。
【００２４】
（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。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、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。
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。
【００２５】
複数のセンサ端末５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。
【００２６】
（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、２つのフローセンサ５１１と５１２、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。
【００２７】
フローセンサ５１１、５１２は、周囲の空気流速を特定の一方向のみ測定するセンサである。フローセンサは、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等のセンサを用いることができる。２つのフローセンサ５１１、５１２は、各々、異なる方向の空気流速を測定するよう構成されている。ここでは、垂直方向及び水平方向の二方向を検知できるよう設置されている。
【００２８】
周囲環境検知センサ５２１、５２２は、周囲環境の物理量を計測するセンサである。例えば、温度、湿度、気圧、振動、塵埃数、空気流、照度、画像等を検知するセンサである。検知したい物理量からセンサを選定すればよい。
【００２９】
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、情報処理部である。ＣＰＵ５４１は、各センサ及び無線通信用ＩＣ５６１、記憶部５４２それぞれと接続されている。フローセンサ５１１、５１２及び周囲環境検知センサ５２１、５２２が取得した検知データのデータ処理及び無線通信用ＩＣ５６１や記憶部５４２への指示、各種センサの制御を行う。
【００３０】
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が格納されている。
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をのぞく他の構成に接続され、電力供給を行う。
【００３１】
（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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
（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。
【００３６】
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を行う。
【００３７】
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。
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。
【００３８】
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。
【００３９】
（センサネットワークシステムの動作）
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の動作について説明する。なお、センサネットワークシステム１０００の基本動作を図５に示す。このフローチャートの説明では、センサ端末５のフローセンサ５１１、５１２が空気流の検知データを検出の有無に応じた動作を１回の動作として説明するが、本実施形態では、このような動作が常時行われている。
【００４０】
センサ端末５のフローセンサ５１１、５１２が空気流の検知データを検出し（Ｓ１）、検知データをＣＰＵ５４１に送信する（Ｓ２）。
ＣＰＵ５４１は空気流の検知データをもとに、周囲環境検知センサ５２１、５２２を起動するか判断する（Ｓ３）。
【００４１】
起動しない場合、フローセンサ５１１、５１２から次の空気流検知データの送信を待つ。
起動する場合、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（Ｓ４）。同時に、ＣＰＵ５４１は、センサ端末５内に設置された周囲環境検知センサ５２１、５２２のうち、どのセンサを起動するか選定する（Ｓ５）。
【００４２】
ＣＰＵ５４１は選定した周囲環境検知センサ５２１、５２２に起動信号を送信する（Ｓ６）。起動信号を受信した周囲環境検知センサ５２１、５２２は起動し、周囲の物理量を一定時間検知する（Ｓ７）。
周囲環境検知センサ５２１、５２２が検出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（Ｓ８）。
【００４３】
ＣＰＵ５４１は、フローセンサ５１１、５１２からの空気流検知データの受信有無を確認し、周囲環境検知センサ５２１、５２２を起動するか、起動しないかを判断する（Ｓ９）。
起動しない場合、ＣＰＵ５４１は、起動した周囲環境検知センサ５２１、５２２に停止信号を送信する（Ｓ１０）。起動する場合、フローセンサ５１１、５１２の検知データを元に、同様に起動する周囲環境検知センサ５２１、５２２を選定、周囲環境検知センサ５２１、５２２の起動、周囲環境検知センサ５２１、５２２検知の一連動作を繰り返す（Ｓ５〜Ｓ９）。
【００４４】
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。
なお、空気流検知データを元に、ＣＰＵ５４１が起動する周囲環境検知センサ５２１、５２２を選定した後、空気流の検知データを、ＣＰＵ５４１から通信制御装置４、外部装置２の順に送信してもよい（Ｓ４、破線矢印）。
【００４５】
（実施の形態１の変更例１）
次に、クリーンルームの空気中塵埃量監視及び管理システムに応用した場合のセンサネットワークの動作の詳細な動作を以下に示す。
なお、ここでは、フローセンサ５１１は水平方向、フローセンサ５１２は垂直方向の空気流について検知できる構成である。また、周囲環境検知センサ５２１、５２２はともに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で構成する。ただし、周囲環境検知センサ５２１は、小径の塵埃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、周囲環境検知センサ５２１より、大きいサイズの塵埃を計測できるパーティクルセンサとする。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。
【００４６】
まず、センサ端末５の２つのフローセンサ５１１、５１２は常時動作している。なお、ここでのフローセンサ５１１、５２２は、待機消費電力のないフローセンサを用いる。例えば、風力発電の様に、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。
フローセンサ５１１、５１２が周囲の空気流を検知すると、ＣＰＵ５４１に空気流の方向及び空気流速についてのデータを送信する。
【００４７】
次に、ＣＰＵ５４１はデータ送信したフローセンサを特定することで、空気流の方向を検知する。つまり、フローセンサ５１１から受信したのであれば空気流は水平方向、フローセンサ５１２からであれば、空気流は垂直方向である。
そして、ＣＰＵ５４１は、空気流の方向情報から起動するセンサを選定し、選定したセンサに起動信号を送信する。それと平行して、ＣＰＵ５４１は、空気流の方向及び空気流速の検知データを通信制御装置４に無線通信で送信し、その空気流の検知データは通信制御装置４から外部装置２へと送信される。
【００４８】
ここで、検知した空気流が水平方向、垂直方向のいずれかの場合のみ、空気中の塵埃が移動しているのみと考えられる。つまり、空気中の小径の塵埃が移動していると考えられる。このときＣＰＵ５４１は、空気中の塵埃数変化を検知するため、周囲環境検知センサ５２１（小径塵埃用センサ）を起動し、空気中の塵埃数を一定時間検知し続ける。この塵埃数検知データはＣＰＵ５４１に送信され、必要に応じて記憶部５４２に蓄積される。この検知データはセンサ端末ＩＤとともに、通信制御装置４を経て外部装置２に送信される。
【００４９】
また、水平方向と垂直方向両方の空気流を同時に検知した場合、床面や装置上面に堆積した塵埃が巻き上げられていると考えられる。つまり、空気中の小径の塵埃と、床面の大きいサイズの塵埃の両方が移動していると考えられる。このときＣＰＵ５４１は、周囲環境検知センサ５２１（小径塵埃用センサ）及び周囲環境検知センサ５２２（大径塵埃用センサ）を起動し、空気中の塵埃数を一定時間検知し続ける。この塵埃数検知データはＣＰＵ５４１に送信され、記憶部５４２に蓄積される。
【００５０】
いずれ空気流の場合も、塵埃数検知データが一定値を超えると、ＣＰＵ５４１が通信制御装置４に緊急信号を送信する。その情報は通信制御装置4を経て外部装置２へ送信され、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。この塵埃数検知データはＣＰＵ５４１に送信され、必要に応じて記憶部５４２に蓄積される。この検知データはセンサ端末ＩＤとともに、通信制御装置４を経て外部装置２に送信される。
【００５１】
いずれの場合も周囲環境検知センサ５２１、５２２がデータ取得を行った一定時間の間及び後に、フローセンサ５１１、５１２が空気流を検知しなければ、ＣＰＵ５４１は周囲環境検知センサ５２１、５２２に停止信号を送信し、周囲環境検知センサを停止させる。空気流を検知すれば、空気流の方向検知、起動する周囲環境検知センサの選定、センサ起動及び周囲環境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。
【００５２】
また、長期間、空気流を検知せず、無線通信が発生しないセンサ端末５は、ＣＰＵ５４１が一定期間毎に、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、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。この端末ＩＤのみの無線通信がなされないセンサ端末のみを、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全体の維持管理ができる。
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の情報が表示される。
【００５３】
（実施の形態１の変更例２）
また、クリーンルームの空気中塵埃量監視及び火災検知システムにも応用できる。
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。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。
同様に、常時起動かつ、待機消費電力なしもしくは待機消費電力が非常に小さい２つのフローセンサ５１１、５１２が周囲の空気流を検知すると、まず、ＣＰＵ５４１に空気流の方向及び空気流速についてのデータを送信する。
【００５４】
次に、ＣＰＵ５４１は空気流の方向を検知し、空気流の方向情報から起動するセンサを選定し、選定したセンサに起動信号を送信する。それと平行して、ＣＰＵ５４１は空気流の方向及び空気流速の検知データを通信制御装置４へ無線通信で送信し、この空気流の検知データは通信制御装置４から外部装置２へと送信される。空気流の検知データは、外部装置２の記憶部２４２に格納され、必要に応じて表示部２８２に表示される。
【００５５】
ここでは、検知した空気流が水平方向であれば、空気流は人や搬送装置により生じるものである。このため、人や搬送装置に伴って、空気中の塵埃が移動する。この空気中の塵埃数変化を検知するため、周囲環境検知センサ５２１（パーティクルセンサ）を起動し、空気中の塵埃数を一定時間検知し続ける。この塵埃数検知データはＣＰＵ５４１に送信され、必要に応じて記憶部５４２に蓄積される。この検知データはセンサ端末ＩＤとともに、通信制御装置４を経て外部装置２に送信される。さらに、塵埃数が一定値を越えた場合、外部装置２は空調装置に対し、ダウンフローを強くする制御信号を送信する。
【００５６】
また、垂直方向の空気流であれば、空気流は真空装置の開閉やヒータ等による温度上昇および空気対流により生じるものと考えられる。このため、周囲環境検知センサ５２１（パーティクルセンサ）及び周囲環境検知センサ５２２（温度センサ）を起動し、空気中の塵埃数及び気温を一定時間検知し続ける。この塵埃数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。この検知データはセンサ端末ＩＤとともに、通信制御装置４を経て外部装置２に送信される。さらに、塵埃数が一定値を越えた場合、外部装置２は空調装置に対し、ダウンフローを強くする制御信号を送信する。
【００５７】
さらに、水平方向と垂直方向両方の空気流を同時に検知した場合、異常な作業や火事による空気流が発生したと考えられる。この場合、床面の塵埃が巻き上げられ、空気中の塵埃が著しく増加する、もしくは火災発生等の危険がある。このため、周囲環境検知センサ５２１（パーティクルセンサ）及び周囲環境検知センサ５２２（温度センサ）を起動し、空気中の塵埃数及び気温を一定時間検知し続ける。この塵埃数検知データ及び気温検知データはＣＰＵ５４１に送信され、記憶部５４２に蓄積される。このとき、ＣＰＵ５４１が気温検知データ中に温度の著しい上昇を認めた場合は、ＣＰＵ５４１が通信制御装置４に火災通報信号を送信する。その情報は外部装置２へ送信され、外部装置２への表示、火災報知器及びスプリンクラーの作動を開始する。ＣＰＵ５４１が気温検知データ中に気温の上昇を認めない場合は、ＣＰＵ５４１が通信制御装置４に緊急信号を送信する。その情報は外部装置２へ送信され、外部装置２は、クリーンルームの空気中の塵埃数を減らすため、空調装置に対してクリーンルーム内のダウンフローの空気流を強くする制御を行う。この塵埃数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。この検知データはセンサ端末ＩＤとともに、通信制御装置４を経て外部装置２に送信される。
【００５８】
いずれの場合も周囲環境検知センサ５２１、５２２（パーティクルセンサ、温度センサ）がデータ取得を行った一定時間後に、フローセンサ５１１、５１２が空気流を検知しなければ、ＣＰＵ５４１は周囲環境検知センサ５２１、５２２（パーティクルセンサ、温度センサ）を停止する。空気流を検知すれば、空気流の方向検知、起動センサの選定、センサ起動および周囲環境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空気中塵埃量監視及び火災検知システムの動作である。
【００５９】
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監視および管理、火災検知等を行うことができる。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。
【００６０】
さらに、空気流変化がない、すなわち環境変動がない場合、センサ端末から送信されるデータがないため、不必要なデータ送受信及びデータ処理の必要がなく、外部装置のＣＰＵの性能が低くてもシステム構成が可能となる。
【００６１】
（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の構成は、第１の実施形態の構成と同様である。
【００６２】
第１の実施形態と異なる点は、図２に示した本実施の形態におけるセンサ端末５のフローセンサ５１１は、水平面３６０度の任意方向の風向きのみを検知するセンサ、フローセンサ５１２は水平方向の空気流速のみを検知するセンサである。なお、フローセンサ５１１は、図６に示したように、一般的な気象観測に用いる風向計構造のように、例えば、重心以外の点で回転自由に設置し、重心側の端面に尾翼を取り付けた構造とする。風見鶏と同じ原理で、尾翼５１１１の設置端の他端側が空気流５１１２の風上を向く。このため、回転軸にエンコーダ５１１３を取り付ければ、水平方向の風向きを３６０度検知できる。また、他方式の風向計を利用してもよい。
また、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。
【００６３】
次に、システム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、５１２が周囲の空気流を検知すると、まず、ＣＰＵ５４１に空気流の方向及び空気流速についてのデータを送信する。
【００６４】
次に、ＣＰＵ５４１は、空気流の方向及び空気流速検知データから起動する周囲環境検知センサを選定し、選定したセンサに起動信号を送信する。同時に、空気流の方向及び空気流速検知データを、通信制御装置４を経て、外部装置２へと送信する。
【００６５】
ここでは、フローセンサ５１２が検知する空気流速が小さい場合、空気流は人の動きにより生じるものと考えられる。また、フローセンサ５１２が検知する空気流速が大きい場合、空気流は出入り口の開閉により屋内と屋外間の換気が起こるため生じるものと考えられる。さらに、フローセンサ５１１が検知する空気流の方向が、出入り口から屋内へ向かう方向の場合、人が屋外から屋内へ移動する、もしくは屋内外の気圧差により屋外から空気が流れこんでいると考えられる。また、空気流の方向が、屋内から出入り口へ向かう場合、人が屋外へ移動する、もしくは屋内外の気圧差により屋外へ空気が流れ出ていると考えられる。
【００６６】
従って、空気流速が小さく、出入り口から屋内への方向であれば、人が屋外から屋内へ入り、空調の動きが弱く屋内外の気圧差がないことになる。このため、室内の快適性を確認するため、ＣＰＵ５４１は、周囲環境検知センサ５２１（湿度センサ）、周囲環境検知５２２（温度センサ）を起動し、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とともに、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、気温および湿度が一定範囲外であれば、外部装置２から空調装置の動作を強く、空調装置の吹き出しを強くする制御信号が送られる。
【００６７】
また、空気流速が小さく、屋内から出入り口への方向であれば、人が屋外へ出ていき、空調の動きが弱く屋内外の気圧差がないことになる。このため、室内にいる人数が減った状況であるので、ＣＰＵ５４１は、周囲環境検知５２２（温度センサ）を起動し、周囲環境検知センサ５２２は、一定時間、気温を測定し続ける。この気温検知データはＣＰＵ５４１に送信され、必要に応じて記憶部５４２に蓄積される。気温検知データはセンサ端末ＩＤとともに、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、気温が一定範囲内であれば、外部装置２から空調装置の動作を弱める制御信号が送られる。
【００６８】
また、空気流速が大きく、出入り口から屋内への方向であれば、空調装置の動作が弱いことになる。このため、室内の快適性を確認するため、ＣＰＵ５４１は、周囲環境検知センサ５２１（湿度センサ）と周囲環境検知５２２（温度センサ）を起動し、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。湿度及び気温検知データはセンサ端末ＩＤとともに、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、気温および湿度が一定範囲外であれば、外部装置２から空調装置の動作を強く、空調装置の吹き出しを強くする制御信号が送られる。
【００６９】
また、空気流速が大きく、屋内から出入り口への方向であれば、空調装置の動作が強いことになる。このため、ＣＰＵ５４１は、周囲環境検知５２２（温度センサ）を起動し、周囲環境検知センサ５２２は、一定時間、気温を測定し続ける。この気温検知データはＣＰＵ５４１に送信され、必要に応じて記憶部５４２に蓄積される。気温検知データはセンサ端末ＩＤとともに、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、気温検知データが一定範囲内であれば、外部装置２から空調装置の動作を弱める制御信号が送られる。
【００７０】
いずれの場合も周囲環境検知センサ５２１、５２２（湿度センサ、温度センサ）がデータ取得を行った一定時間後に、フローセンサ５１２が空気流速を検知しなければ、ＣＰＵ５４１は周囲環境検知センサ５２１、５２２（湿度センサ、温度センサ）を停止する。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データの送信という前述した一連の動作を繰り返す。
【００７１】
（第３の実施形態）
以下、本発明に係る第３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及び第２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。
本実施の形態は、民家の玄関及び窓等に設置し、家人の出入り、及び不審者の侵入を検知するシステムである。センサネットワークシステムの構成は、第１の実施形態の構成と同様である。
【００７２】
第１の実施形態と異なる点は、本実施の形態におけるセンサ端末５ｃの構成であり、センサ端末５ｃにフローセンサを１個、周囲環境検知センサを３個搭載する点である。本実施の形態におけるセンサ端末５ｃを図７に示す。
【００７３】
センサ端末５ｃに搭載されたフローセンサ５１１は、水平方向の特定の一直線方向のみの空気流を検知するセンサである。ただし、特定一直線方向のうち、空気流の順逆方向及び空気流速を同時に検知できるセンサである。
また、本実施の形態における周囲環境検知センサ５２１は照度センサ、周囲環境検知センサ５２２は赤外線センサ、周囲環境検知センサ５２３はＣＣＤセンサで構成する。
【００７４】
次に、システムの動作について以下に説明する。
第１及び第２の実施形態と同様に、常時起動しているフローセンサ５１１が周囲の空気流を検知すると、まず、ＣＰＵ５４１に空気流の方向及び空気流速についてのデータを送信する。
次に、ＣＰＵ５４１は、空気流の方向及び空気流速検知データから起動する周囲環境検知センサを選定し、選定したセンサに起動信号を送信する。同時に、空気流の方向及び空気流速検知データを、通信制御装置4を経て、外部装置２へと送信する。
【００７５】
ここでは、フローセンサ５１１が検知した空気流の方向が屋外へ向かう場合、人が外出する動きによるものであると考えられる。また、フローセンサ５１１が検知した空気流の方向が屋内に向かう場合、人が帰宅もしくは入室する動きによるものであると考えられる。さらに、空気流速が小さい場合、室内の空気対流によるものであると考えられる。また、空気流速が大きい場合、ドアや窓等の開閉もしくは人の出入りによるものである。
従って、空気流速が小さい場合は、人の動きやドアや窓等の開閉がないため、ＣＰＵ５４１は検知データの受信のみで、その他の動作をしない。
【００７６】
空気流が大きく、屋外へ向かう方向の場合、人が外出したことになる。このため、ＣＰＵ５４１は室内の状況を確認するため、周囲環境検知センサ５２１（照度センサ）、周囲環境検知センサ５２２（赤外線センサ）を起動し、一定時間、照度および室内の熱源（人の存在）を測定し続ける。この照度検知データ及び赤外線検知データはＣＰＵ５４１に送信され、必要に応じて記憶部５４２に蓄積される。照度及び赤外線検知データはセンサ端末ＩＤとともに、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、照度が高く、かつ室内に熱源（人の存在）がなければ、外部装置２は室内の照明設備及び空調を停止する制御信号を送信する。
【００７７】
空気流が大きく、屋内へ向かう方向の場合、人が入室したことになる。このときの入室者は、家人か侵入者か判別できない。このため、ＣＰＵ５４１は入室者の状況を確認するため、周囲環境検知センサ５２１（照度センサ）、周囲環境検知センサ５２２（赤外線センサ）、周囲環境検知センサ５２３（ＣＣＤセンサ）を起動し、一定時間、照度および室内の熱源（人の存在）、入室者の画像を検出し続ける。この照度検知データ及び赤外線検知データ、画像検知データはＣＰＵ５４１に送信され、必要に応じて記憶部５４２に蓄積される。これらの検知データはセンサ端末ＩＤとともに、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、入室者が外部装置２に所定の作業を行った場合、入室者は家人であると判断し、外部装置２は周囲環境検知センサ全てに停止信号を送信する。また、外部装置２に所定の作業が行われない場合は、入室者は不審者であると判断し、警報機に対し発報信号、室内の照明装置に対し点滅制御信号の送信、警備会社への連絡通信等を行い、不審者侵入を周囲に知らせる。この動作は、外部装置２に所定の作業が行われるまで続く。
【００７８】
いずれの場合も周囲環境検知センサ５２１、５２２、５２３がデータ取得を行った一定時間後、もしくは外部装置２に所定の作業が行われた後、フローセンサ５１１が空気流を検知しなければ、ＣＰＵ５４１は周囲環境検知センサ５２１、５２２、５２３を停止する。空気流を検知すれば、空気流の方向及び流速検知、起動する周囲環境検知センサの選定、周囲環境検知センサの起動および周囲環境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。
【００７９】
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】
【００８０】
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
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、５２３ 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
５１１１ 尾翼
５１１２ 空気流
５１１３ エンコーダ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に有するセンサからの検知データの受信、及び、該センサに対して動作制御を行うセンサ端末と、通信制御装置を介して該センサ端末と相互にデータ通信を行う外部装置とを有し、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】
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。このような構成にすると、電力需要と供給双方の情報を取得し、電力網内での需給バランスを最適化される。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、上記のような非常に広範囲における情報取得ではなく、限定的な空間管理を目的に情報取得を行う用途もある。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、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とりあげる。
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行い、クリーンルーム内の無人化及び自動化を進めている。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１９０９５号公報 図２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、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補うこととなる。このため、クリーンルームの状況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、バッテリー交換する間隔が非常に短くなる。また、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問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、状況変動を検知して情報取得を行うことで、バッテリー電力を有効かつ長期間活用するセンサ端末、センサネットワークシステム、センサ端末制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための、本発明のセンサ端末の第１の特徴は、周囲環境を検知する周囲環境検知センサと、周囲環境検知センサに比べ低消費電力で駆動し、周囲の空気流の方向及び流速の少なくともいずれか一方を検知データとして取得するフローセンサと、検知データに応じて、周囲環境検知センサの起動を制御する制御部とを備えることを要旨とする。
かかる特徴によれば、センサ端末周囲の環境をフローセンサが検知し、どのような周囲環境でどの周囲環境検知センサを起動するかを判断し、必要な周囲環境検知センサのみを起動することができる。このため、周囲環境によって、周囲環境変動センサが起動するため、必要な周囲環境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。
【００１０】
本発明のセンサ端末の第２の特徴は、フローセンサは、周囲環境の変化に基づいて発電して駆動し、検知データを取得することを要旨とする。
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。
【００１１】
本発明のセンサ端末の第３の特徴は、本発明の第１に記載のセンサ端末において、制御部は、検知データが所定値に対し変動した時に、周囲環境検知センサを起動することを要旨とする。
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。
【００１２】
本発明のセンサ端末の第４の特徴は、本発明の第１に記載のセンサ端末において、フローセンサは、流速を検知するセンサと、方向を検知するセンサとを有することを要旨とする。
かかる特徴によれば、空気流速と空気流の方向を分離して検知できるため、周囲環境の変化をより正確に把握できる。このため、起動する周囲環境検知センサを正確に判断でき、不必要な周囲環境検知センサの起動が少なくなり、バッテリーの長寿命化ができ、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。
【００１３】
本発明のセンサ端末の第５の特徴は、本発明の第１に記載のセンサ端末において、フローセンサは複数有り、複数のフローセンサはそれぞれ異なる方向を検知するよう設置されることを要旨とする。
かかる特徴によれば、空気流速しか検知できないセンサでも複数設置すれば、空気流の方向を検知できる。このため、起動する周囲環境検知センサを正確に判断でき、不必要な周囲環境検知センサの起動が少なくなり、バッテリーの長寿命化ができ、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。
【００１４】
本発明のセンサネットワークの第１の特徴は、センサ端末と、通信制御装置とを備え、センサ端末は、センサ部と、センサ部の動作を制御する制御部と、センサ部の情報を送信する通信部とを備え、センサ部は、周囲環境を検知する周囲環境検知センサと、計周囲環境検知センサに比べ低消費電力で駆動し、周囲の空気流の方向または流速の少なくともいずれか一方を検知データとして取得するフローセンサとを備え、制御部は、検知データに応じて、周囲環境検知センサの起動を制御し、通信制御装置は、センサ端末から送信された情報を受信することを要旨とする。
かかる特徴によれば、センサ端末周囲の環境をフローセンサが検知し、どのような周囲環境でどの周囲環境検知センサを起動するかを判断し、必要な周囲環境検知センサのみを起動することができる。このため、周囲環境によって、周囲環境変動センサが起動するため、必要な周囲環境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】
本発明のセンサネットワークの第２の特徴は、本発明の第１に記載のセンサネットワークにおいて、フローセンサは、周囲の環境の変化に基づいて発電して駆動し、検知データを取得することを要旨とする。
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。
【００１６】
本発明のセンサネットワークの第３の特徴は、本発明の第１に記載のセンサネットワークにおいて、制御部は、検知データが所定値に対し変動した時に、周囲環境検知センサを起動することを要旨とする。
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。
【００１７】
本発明のセンサネットワークの第４の特徴は、本発明の第１に記載のセンサネットワークにおいて、フローセンサは、流速を検知するセンサと、方向を検知するセンサとを有することを要旨とする。
かかる特徴によれば、空気流速と空気流の方向を分離して検知できるため、周囲環境の変化をより正確に把握できる。このため、起動する周囲環境検知センサを正確に判断でき、不必要な周囲環境検知センサの起動が少なくなり、バッテリーの長寿命化ができ、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。
【００１８】
本発明のセンサネットワークの第５の特徴は、本発明の第１に記載のセンサネットワークにおいて、フローセンサは複数有り、複数のフローセンサはそれぞれ異なる方向を検知するよう設置されることを要旨とする。
かかる特徴によれば、空気流速しか検知できないセンサでも複数設置すれば、空気流の方向を検知できる。このため、起動する周囲環境検知センサを正確に判断でき、不必要な周囲環境検知センサの起動が少なくなり、バッテリーの長寿命化ができ、バッテリー交換頻度を低減することが可能となる。
【００１９】
本発明のセンサネットワークの第６の特徴は、本発明の第１に記載のセンサネットワークにおいて、複数のセンサ部は、それぞれ固有の識別データを有し、通信部は、センサ部の情報と共に、識別データを送信することを要旨とする。
かかる特徴によれば、通信制御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。
【００２０】
本発明のセンサ端末制御方法の特徴は、フローセンサが周囲の環境の変化に基づいて駆動し、周囲の空気流の方向及び流速を検知データとして取得する検知データ取得ステップと、検知データに応じて、周囲環境検知センサに電力を供給し、周囲環境データを取得する周囲環境データ取得ステップと、検知データ及び周囲環境データを送信することを要旨とする。
かかる特徴によれば、センサ端末周囲の環境をフローセンサが検知し、どのような周囲環境でどの周囲環境検知センサを起動するかを判断し、必要な周囲環境検知センサのみを起動することができる。このため、周囲環境によって、周囲環境変動センサが起動するため、必要な周囲環境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。
【発明の効果】
【００２１】
周囲環境を検知して必要な情報のみを取得、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】
【００２２】
【図１】本発明の第１および第２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および第２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および第２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および第２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および第２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２の実施形態に係るフローセンサの構成を示す構成図である。
【図７】本発明の第３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。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（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５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、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。
【００２４】
（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。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、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。
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。
【００２５】
複数のセンサ端末５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。
【００２６】
（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、２つのフローセンサ５１１と５１２、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。
【００２７】
フローセンサ５１１、５１２は、周囲の空気流速を特定の一方向のみ測定するセンサである。フローセンサは、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等のセンサを用いることができる。２つのフローセンサ５１１、５１２は、各々、異なる方向の空気流速を測定するよう構成されている。ここでは、垂直方向及び水平方向の二方向を検知できるよう設置されている。
【００２８】
周囲環境検知センサ５２１、５２２は、周囲環境の物理量を計測するセンサである。例えば、温度、湿度、気圧、振動、塵埃数、空気流、照度、画像等を検知するセンサである。検知したい物理量からセンサを選定すればよい。
【００２９】
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、情報処理部である。ＣＰＵ５４１は、各センサ及び無線通信用ＩＣ５６１、記憶部５４２それぞれと接続されている。フローセンサ５１１、５１２及び周囲環境検知センサ５２１、５２２が取得した検知データのデータ処理及び無線通信用ＩＣ５６１や記憶部５４２への指示、各種センサの制御を行う。
【００３０】
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が格納されている。
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をのぞく他の構成に接続され、電力供給を行う。
【００３１】
（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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
（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。
【００３６】
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を行う。
【００３７】
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。
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。
【００３８】
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。
【００３９】
（センサネットワークシステムの動作）
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の動作について説明する。なお、センサネットワークシステム１０００の基本動作を図５に示す。このフローチャートの説明では、センサ端末５のフローセンサ５１１、５１２が空気流の検知データを検出の有無に応じた動作を１回の動作として説明するが、本実施形態では、このような動作が常時行われている。
【００４０】
センサ端末５のフローセンサ５１１、５１２が空気流の検知データを検出し（Ｓ１）、検知データをＣＰＵ５４１に送信する（Ｓ２）。
ＣＰＵ５４１は空気流の検知データをもとに、周囲環境検知センサ５２１、５２２を起動するか判断する（Ｓ３）。
【００４１】
起動しない場合、フローセンサ５１１、５１２から次の空気流検知データの送信を待つ。
起動する場合、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（Ｓ４）。同時に、ＣＰＵ５４１は、センサ端末５内に設置された周囲環境検知センサ５２１、５２２のうち、どのセンサを起動するか選定する（Ｓ５）。
【００４２】
ＣＰＵ５４１は選定した周囲環境検知センサ５２１、５２２に起動信号を送信する（Ｓ６）。起動信号を受信した周囲環境検知センサ５２１、５２２は起動し、周囲の物理量を一定時間検知する（Ｓ７）。
周囲環境検知センサ５２１、５２２が検出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（Ｓ８）。
【００４３】
ＣＰＵ５４１は、フローセンサ５１１、５１２からの空気流検知データの受信有無を確認し、周囲環境検知センサ５２１、５２２を起動するか、起動しないかを判断する（Ｓ９）。
起動しない場合、ＣＰＵ５４１は、起動した周囲環境検知センサ５２１、５２２に停止信号を送信する（Ｓ１０）。起動する場合、フローセンサ５１１、５１２の検知データを元に、同様に起動する周囲環境検知センサ５２１、５２２を選定、周囲環境検知センサ５２１、５２２の起動、周囲環境検知センサ５２１、５２２検知の一連動作を繰り返す（Ｓ５〜Ｓ９）。
【００４４】
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。
なお、空気流検知データを元に、ＣＰＵ５４１が起動する周囲環境検知センサ５２１、５２２を選定した後、空気流の検知データを、ＣＰＵ５４１から通信制御装置４、外部装置２の順に送信してもよい（Ｓ４、破線矢印）。
【００４５】
（実施の形態１の変更例１）
次に、クリーンルームの空気中塵埃量監視及び管理システムに応用した場合のセンサネットワークの動作の詳細な動作を以下に示す。
なお、ここでは、フローセンサ５１１は水平方向、フローセンサ５１２は垂直方向の空気流について検知できる構成である。また、周囲環境検知センサ５２１、５２２はともに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で構成する。ただし、周囲環境検知センサ５２１は、小径の塵埃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、周囲環境検知センサ５２１より、大きいサイズの塵埃を計測できるパーティクルセンサとする。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。
【００４６】
まず、センサ端末５の２つのフローセンサ５１１、５１２は常時動作している。なお、ここでのフローセンサ５１１、５２２は、待機消費電力のないフローセンサを用いる。例えば、風力発電の様に、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。
フローセンサ５１１、５１２が周囲の空気流を検知すると、ＣＰＵ５４１に空気流の方向及び空気流速についてのデータを送信する。
【００４７】
次に、ＣＰＵ５４１はデータ送信したフローセンサを特定することで、空気流の方向を検知する。つまり、フローセンサ５１１から受信したのであれば空気流は水平方向、フローセンサ５１２からであれば、空気流は垂直方向である。
そして、ＣＰＵ５４１は、空気流の方向情報から起動するセンサを選定し、選定したセンサに起動信号を送信する。それと平行して、ＣＰＵ５４１は、空気流の方向及び空気流速の検知データを通信制御装置４に無線通信で送信し、その空気流の検知データは通信制御装置４から外部装置２へと送信される。
【００４８】
ここで、検知した空気流が水平方向、垂直方向のいずれかの場合のみ、空気中の塵埃が移動しているのみと考えられる。つまり、空気中の小径の塵埃が移動していると考えられる。このときＣＰＵ５４１は、空気中の塵埃数変化を検知するため、周囲環境検知センサ５２１（小径塵埃用センサ）を起動し、空気中の塵埃数を一定時間検知し続ける。この塵埃数検知データはＣＰＵ５４１に送信され、必要に応じて記憶部５４２に蓄積される。この検知データはセンサ端末ＩＤとともに、通信制御装置４を経て外部装置２に送信される。
【００４９】
また、水平方向と垂直方向両方の空気流を同時に検知した場合、床面や装置上面に堆積した塵埃が巻き上げられていると考えられる。つまり、空気中の小径の塵埃と、床面の大きいサイズの塵埃の両方が移動していると考えられる。このときＣＰＵ５４１は、周囲環境検知センサ５２１（小径塵埃用センサ）及び周囲環境検知センサ５２２（大径塵埃用センサ）を起動し、空気中の塵埃数を一定時間検知し続ける。この塵埃数検知データはＣＰＵ５４１に送信され、記憶部５４２に蓄積される。
【００５０】
いずれ空気流の場合も、塵埃数検知データが一定値を超えると、ＣＰＵ５４１が通信制御装置４に緊急信号を送信する。その情報は通信制御装置4を経て外部装置２へ送信され、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。この塵埃数検知データはＣＰＵ５４１に送信され、必要に応じて記憶部５４２に蓄積される。この検知データはセンサ端末ＩＤとともに、通信制御装置４を経て外部装置２に送信される。
【００５１】
いずれの場合も周囲環境検知センサ５２１、５２２がデータ取得を行った一定時間の間及び後に、フローセンサ５１１、５１２が空気流を検知しなければ、ＣＰＵ５４１は周囲環境検知センサ５２１、５２２に停止信号を送信し、周囲環境検知センサを停止させる。空気流を検知すれば、空気流の方向検知、起動する周囲環境検知センサの選定、センサ起動及び周囲環境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。
【００５２】
また、長期間、空気流を検知せず、無線通信が発生しないセンサ端末５は、ＣＰＵ５４１が一定期間毎に、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、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。この端末ＩＤのみの無線通信がなされないセンサ端末のみを、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全体の維持管理ができる。
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の情報が表示される。
【００５３】
（実施の形態１の変更例２）
また、クリーンルームの空気中塵埃量監視及び火災検知システムにも応用できる。
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。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。
同様に、常時起動かつ、待機消費電力なしもしくは待機消費電力が非常に小さい２つのフローセンサ５１１、５１２が周囲の空気流を検知すると、まず、ＣＰＵ５４１に空気流の方向及び空気流速についてのデータを送信する。
【００５４】
次に、ＣＰＵ５４１は空気流の方向を検知し、空気流の方向情報から起動するセンサを選定し、選定したセンサに起動信号を送信する。それと平行して、ＣＰＵ５４１は空気流の方向及び空気流速の検知データを通信制御装置４へ無線通信で送信し、この空気流の検知データは通信制御装置４から外部装置２へと送信される。空気流の検知データは、外部装置２の記憶部２４２に格納され、必要に応じて表示部２８２に表示される。
【００５５】
ここでは、検知した空気流が水平方向であれば、空気流は人や搬送装置により生じるものである。このため、人や搬送装置に伴って、空気中の塵埃が移動する。この空気中の塵埃数変化を検知するため、周囲環境検知センサ５２１（パーティクルセンサ）を起動し、空気中の塵埃数を一定時間検知し続ける。この塵埃数検知データはＣＰＵ５４１に送信され、必要に応じて記憶部５４２に蓄積される。この検知データはセンサ端末ＩＤとともに、通信制御装置４を経て外部装置２に送信される。さらに、塵埃数が一定値を越えた場合、外部装置２は空調装置に対し、ダウンフローを強くする制御信号を送信する。
【００５６】
また、垂直方向の空気流であれば、空気流は真空装置の開閉やヒータ等による温度上昇および空気対流により生じるものと考えられる。このため、周囲環境検知センサ５２１（パーティクルセンサ）及び周囲環境検知センサ５２２（温度センサ）を起動し、空気中の塵埃数及び気温を一定時間検知し続ける。この塵埃数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。この検知データはセンサ端末ＩＤとともに、通信制御装置４を経て外部装置２に送信される。さらに、塵埃数が一定値を越えた場合、外部装置２は空調装置に対し、ダウンフローを強くする制御信号を送信する。
【００５７】
さらに、水平方向と垂直方向両方の空気流を同時に検知した場合、異常な作業や火事による空気流が発生したと考えられる。この場合、床面の塵埃が巻き上げられ、空気中の塵埃が著しく増加する、もしくは火災発生等の危険がある。このため、周囲環境検知センサ５２１（パーティクルセンサ）及び周囲環境検知センサ５２２（温度センサ）を起動し、空気中の塵埃数及び気温を一定時間検知し続ける。この塵埃数検知データ及び気温検知データはＣＰＵ５４１に送信され、記憶部５４２に蓄積される。このとき、ＣＰＵ５４１が気温検知データ中に温度の著しい上昇を認めた場合は、ＣＰＵ５４１が通信制御装置４に火災通報信号を送信する。その情報は外部装置２へ送信され、外部装置２への表示、火災報知器及びスプリンクラーの作動を開始する。ＣＰＵ５４１が気温検知データ中に気温の上昇を認めない場合は、ＣＰＵ５４１が通信制御装置４に緊急信号を送信する。その情報は外部装置２へ送信され、外部装置２は、クリーンルームの空気中の塵埃数を減らすため、空調装置に対してクリーンルーム内のダウンフローの空気流を強くする制御を行う。この塵埃数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。この検知データはセンサ端末ＩＤとともに、通信制御装置４を経て外部装置２に送信される。
【００５８】
いずれの場合も周囲環境検知センサ５２１、５２２（パーティクルセンサ、温度センサ）がデータ取得を行った一定時間後に、フローセンサ５１１、５１２が空気流を検知しなければ、ＣＰＵ５４１は周囲環境検知センサ５２１、５２２（パーティクルセンサ、温度センサ）を停止する。空気流を検知すれば、空気流の方向検知、起動センサの選定、センサ起動および周囲環境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空気中塵埃量監視及び火災検知システムの動作である。
【００５９】
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監視および管理、火災検知等を行うことができる。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。
【００６０】
さらに、空気流変化がない、すなわち環境変動がない場合、センサ端末から送信されるデータがないため、不必要なデータ送受信及びデータ処理の必要がなく、外部装置のＣＰＵの性能が低くてもシステム構成が可能となる。
【００６１】
（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の構成は、第１の実施形態の構成と同様である。
【００６２】
第１の実施形態と異なる点は、図２に示した本実施の形態におけるセンサ端末５のフローセンサ５１１は、水平面３６０度の任意方向の風向きのみを検知するセンサ、フローセンサ５１２は水平方向の空気流速のみを検知するセンサである。なお、フローセンサ５１１は、図６に示したように、一般的な気象観測に用いる風向計構造のように、例えば、重心以外の点で回転自由に設置し、重心側の端面に尾翼を取り付けた構造とする。風見鶏と同じ原理で、尾翼５１１１の設置端の他端側が空気流５１１２の風上を向く。このため、回転軸にエンコーダ５１１３を取り付ければ、水平方向の風向きを３６０度検知できる。また、他方式の風向計を利用してもよい。
また、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。
【００６３】
次に、システム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、５１２が周囲の空気流を検知すると、まず、ＣＰＵ５４１に空気流の方向及び空気流速についてのデータを送信する。
【００６４】
次に、ＣＰＵ５４１は、空気流の方向及び空気流速検知データから起動する周囲環境検知センサを選定し、選定したセンサに起動信号を送信する。同時に、空気流の方向及び空気流速検知データを、通信制御装置４を経て、外部装置２へと送信する。
【００６５】
ここでは、フローセンサ５１２が検知する空気流速が小さい場合、空気流は人の動きにより生じるものと考えられる。また、フローセンサ５１２が検知する空気流速が大きい場合、空気流は出入り口の開閉により屋内と屋外間の換気が起こるため生じるものと考えられる。さらに、フローセンサ５１１が検知する空気流の方向が、出入り口から屋内へ向かう方向の場合、人が屋外から屋内へ移動する、もしくは屋内外の気圧差により屋外から空気が流れこんでいると考えられる。また、空気流の方向が、屋内から出入り口へ向かう場合、人が屋外へ移動する、もしくは屋内外の気圧差により屋外へ空気が流れ出ていると考えられる。
【００６６】
従って、空気流速が小さく、出入り口から屋内への方向であれば、人が屋外から屋内へ入り、空調の動きが弱く屋内外の気圧差がないことになる。このため、室内の快適性を確認するため、ＣＰＵ５４１は、周囲環境検知センサ５２１（湿度センサ）、周囲環境検知５２２（温度センサ）を起動し、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とともに、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、気温および湿度が一定範囲外であれば、外部装置２から空調装置の動作を強く、空調装置の吹き出しを強くする制御信号が送られる。
【００６７】
また、空気流速が小さく、屋内から出入り口への方向であれば、人が屋外へ出ていき、空調の動きが弱く屋内外の気圧差がないことになる。このため、室内にいる人数が減った状況であるので、ＣＰＵ５４１は、周囲環境検知５２２（温度センサ）を起動し、周囲環境検知センサ５２２は、一定時間、気温を測定し続ける。この気温検知データはＣＰＵ５４１に送信され、必要に応じて記憶部５４２に蓄積される。気温検知データはセンサ端末ＩＤとともに、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、気温が一定範囲内であれば、外部装置２から空調装置の動作を弱める制御信号が送られる。
【００６８】
また、空気流速が大きく、出入り口から屋内への方向であれば、空調装置の動作が弱いことになる。このため、室内の快適性を確認するため、ＣＰＵ５４１は、周囲環境検知センサ５２１（湿度センサ）と周囲環境検知５２２（温度センサ）を起動し、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。湿度及び気温検知データはセンサ端末ＩＤとともに、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、気温および湿度が一定範囲外であれば、外部装置２から空調装置の動作を強く、空調装置の吹き出しを強くする制御信号が送られる。
【００６９】
また、空気流速が大きく、屋内から出入り口への方向であれば、空調装置の動作が強いことになる。このため、ＣＰＵ５４１は、周囲環境検知５２２（温度センサ）を起動し、周囲環境検知センサ５２２は、一定時間、気温を測定し続ける。この気温検知データはＣＰＵ５４１に送信され、必要に応じて記憶部５４２に蓄積される。気温検知データはセンサ端末ＩＤとともに、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、気温検知データが一定範囲内であれば、外部装置２から空調装置の動作を弱める制御信号が送られる。
【００７０】
いずれの場合も周囲環境検知センサ５２１、５２２（湿度センサ、温度センサ）がデータ取得を行った一定時間後に、フローセンサ５１２が空気流速を検知しなければ、ＣＰＵ５４１は周囲環境検知センサ５２１、５２２（湿度センサ、温度センサ）を停止する。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データの送信という前述した一連の動作を繰り返す。
【００７１】
（第３の実施形態）
以下、本発明に係る第３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及び第２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。
本実施の形態は、民家の玄関及び窓等に設置し、家人の出入り、及び不審者の侵入を検知するシステムである。センサネットワークシステムの構成は、第１の実施形態の構成と同様である。
【００７２】
第１の実施形態と異なる点は、本実施の形態におけるセンサ端末５ｃの構成であり、センサ端末５ｃにフローセンサを１個、周囲環境検知センサを３個搭載する点である。本実施の形態におけるセンサ端末５ｃを図７に示す。
【００７３】
センサ端末５ｃに搭載されたフローセンサ５１１は、水平方向の特定の一直線方向のみの空気流を検知するセンサである。ただし、特定一直線方向のうち、空気流の順逆方向及び空気流速を同時に検知できるセンサである。
また、本実施の形態における周囲環境検知センサ５２１は照度センサ、周囲環境検知センサ５２２は赤外線センサ、周囲環境検知センサ５２３はＣＣＤセンサで構成する。
【００７４】
次に、システムの動作について以下に説明する。
第１及び第２の実施形態と同様に、常時起動しているフローセンサ５１１が周囲の空気流を検知すると、まず、ＣＰＵ５４１に空気流の方向及び空気流速についてのデータを送信する。
次に、ＣＰＵ５４１は、空気流の方向及び空気流速検知データから起動する周囲環境検知センサを選定し、選定したセンサに起動信号を送信する。同時に、空気流の方向及び空気流速検知データを、通信制御装置4を経て、外部装置２へと送信する。
【００７５】
ここでは、フローセンサ５１１が検知した空気流の方向が屋外へ向かう場合、人が外出する動きによるものであると考えられる。また、フローセンサ５１１が検知した空気流の方向が屋内に向かう場合、人が帰宅もしくは入室する動きによるものであると考えられる。さらに、空気流速が小さい場合、室内の空気対流によるものであると考えられる。また、空気流速が大きい場合、ドアや窓等の開閉もしくは人の出入りによるものである。
従って、空気流速が小さい場合は、人の動きやドアや窓等の開閉がないため、ＣＰＵ５４１は検知データの受信のみで、その他の動作をしない。
【００７６】
空気流が大きく、屋外へ向かう方向の場合、人が外出したことになる。このため、ＣＰＵ５４１は室内の状況を確認するため、周囲環境検知センサ５２１（照度センサ）、周囲環境検知センサ５２２（赤外線センサ）を起動し、一定時間、照度および室内の熱源（人の存在）を測定し続ける。この照度検知データ及び赤外線検知データはＣＰＵ５４１に送信され、必要に応じて記憶部５４２に蓄積される。照度及び赤外線検知データはセンサ端末ＩＤとともに、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、照度が高く、かつ室内に熱源（人の存在）がなければ、外部装置２は室内の照明設備及び空調を停止する制御信号を送信する。
【００７７】
空気流が大きく、屋内へ向かう方向の場合、人が入室したことになる。このときの入室者は、家人か侵入者か判別できない。このため、ＣＰＵ５４１は入室者の状況を確認するため、周囲環境検知センサ５２１（照度センサ）、周囲環境検知センサ５２２（赤外線センサ）、周囲環境検知センサ５２３（ＣＣＤセンサ）を起動し、一定時間、照度および室内の熱源（人の存在）、入室者の画像を検出し続ける。この照度検知データ及び赤外線検知データ、画像検知データはＣＰＵ５４１に送信され、必要に応じて記憶部５４２に蓄積される。これらの検知データはセンサ端末ＩＤとともに、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、入室者が外部装置２に所定の作業を行った場合、入室者は家人であると判断し、外部装置２は周囲環境検知センサ全てに停止信号を送信する。また、外部装置２に所定の作業が行われない場合は、入室者は不審者であると判断し、警報機に対し発報信号、室内の照明装置に対し点滅制御信号の送信、警備会社への連絡通信等を行い、不審者侵入を周囲に知らせる。この動作は、外部装置２に所定の作業が行われるまで続く。
【００７８】
いずれの場合も周囲環境検知センサ５２１、５２２、５２３がデータ取得を行った一定時間後、もしくは外部装置２に所定の作業が行われた後、フローセンサ５１１が空気流を検知しなければ、ＣＰＵ５４１は周囲環境検知センサ５２１、５２２、５２３を停止する。空気流を検知すれば、空気流の方向及び流速検知、起動する周囲環境検知センサの選定、周囲環境検知センサの起動および周囲環境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。
【００７９】
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】
【００８０】
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
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、５２３ 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
５１１１ 尾翼
５１１２ 空気流
５１１３ エンコーダ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲環境を検知する周囲環境検知センサと、
前記周囲環境検知センサに比べ低消費電力で駆動し、周囲の空気流の方向及び流速の少なくともいずれか一方を検知データとして取得するフローセンサと、
前記検知データに応じて、前記周囲環境検知センサの起動を制御する制御部とを備えることを特徴とするセンサ端末。
【請求項２】
前記フローセンサは、前記周囲環境の変化に基づいて発電して駆動し、前記検知データを取得することを特徴とする請求項１に記載のセンサ端末。
【請求項３】
前記制御部は、前記検知データが所定値に対し変動した時に、前記周囲環境検知センサを起動することを特徴とする請求項１に記載のセンサ端末。
【請求項４】
前記フローセンサは、前記流速を検知するセンサと、前記方向を検知するセンサとを有することを特徴とする請求項１に記載のセンサ端末。
【請求項５】
前記フローセンサは複数有り、
複数の前記フローセンサはそれぞれ異なる前記方向を検知するように設置されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ端末。
【請求項６】
センサ端末と、通信制御装置とを備え、
前記センサ端末は、
センサ部と、
前記センサ部の動作を制御する制御部と、
前記センサ部の情報を送信する通信部とを備え、
前記センサ部は、
周囲環境を検知する周囲環境検知センサと、
前記計周囲環境検知センサに比べ低消費電力で駆動し、周囲の空気流の方向または流速の少なくともいずれか一方を検知データとして取得するフローセンサとを備え、
前記制御部は、
前記検知データに応じて、前記周囲環境検知センサの起動を制御し、
前記通信制御装置は、
前記センサ端末から送信された情報を受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７】
前記フローセンサは、周囲の環境の変化に基づいて発電して駆動し、前記検知データを取得することを特徴とする請求項６に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項８】
前記制御部は、前記検知データが所定値に対し変動した時に、前記周囲環境検知センサを起動することを特徴とする請求項６に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項９】
前記フローセンサは、前記流速を検知するセンサと、前記方向を検知するセンサとを有することを特徴とする請求項６に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項１０】
前記フローセンサは複数有り、
複数の前記フローセンサはそれぞれ異なる前記方向を検知するように設置されることを特徴とする請求項６に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項１１】
前記センサ部は複数あり、
複数の前記センサ部は、それぞれ固有の識別データを有し、
前記通信部は、前記センサ部の情報と共に、前記識別データを送信することを特徴とする請求項６に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項１２】
フローセンサが周囲の環境の変化に基づいて駆動し、周囲の空気流の方向及び流速を検知データとして取得する検知データ取得ステップと、
前記検知データに応じて、前記周囲環境検知センサに電力を供給し、周囲環境データを取得する周囲環境データ取得ステップと、
前記検知データ及び前記周囲環境データを送信することを特徴とするセンサ端末制御方法。
【請求項１】
周囲環境を検知する周囲環境検知センサと、
前記周囲環境検知センサに比べ低消費電力で駆動し、周囲の空気流の方向及び流速の少なくともいずれか一方を検知データとして取得するフローセンサと、
前記検知データに応じて、前記周囲環境検知センサの起動を制御する制御部とを備えることを特徴とするセンサ端末。
【請求項２】
前記フローセンサは、前記周囲環境の変化に基づいて発電して駆動し、前記検知データを取得することを特徴とする請求項１に記載のセンサ端末。
【請求項３】
前記制御部は、前記検知データが所定値に対し変動した時に、前記周囲環境検知センサを起動することを特徴とする請求項１に記載のセンサ端末。
【請求項４】
前記フローセンサは、前記流速を検知するセンサと、前記方向を検知するセンサとを有することを特徴とする請求項１に記載のセンサ端末。
【請求項５】
前記フローセンサは複数有り、
複数の前記フローセンサはそれぞれ異なる前記方向を検知するように設置されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ端末。
【請求項６】
センサ端末と、通信制御装置とを備え、
前記センサ端末は、
センサ部と、
前記センサ部の動作を制御する制御部と、
前記センサ部の情報を送信する通信部とを備え、
前記センサ部は、
周囲環境を検知する周囲環境検知センサと、
前記計周囲環境検知センサに比べ低消費電力で駆動し、周囲の空気流の方向または流速の少なくともいずれか一方を検知データとして取得するフローセンサとを備え、
前記制御部は、
前記検知データに応じて、前記周囲環境検知センサの起動を制御し、
前記通信制御装置は、
前記センサ端末から送信された情報を受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７】
前記フローセンサは、周囲の環境の変化に基づいて発電して駆動し、前記検知データを取得することを特徴とする請求項６に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項８】
前記制御部は、前記検知データが所定値に対し変動した時に、前記周囲環境検知センサを起動することを特徴とする請求項６に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項９】
前記フローセンサは、前記流速を検知するセンサと、前記方向を検知するセンサとを有することを特徴とする請求項６に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項１０】
前記フローセンサは複数有り、
複数の前記フローセンサはそれぞれ異なる前記方向を検知するように設置されることを特徴とする請求項６に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項１１】
前記センサ部は複数あり、
複数の前記センサ部は、それぞれ固有の識別データを有し、
前記通信部は、前記センサ部の情報と共に、前記識別データを送信することを特徴とする請求項６に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項１２】
フローセンサが周囲の環境の変化に基づいて駆動し、周囲の空気流の方向及び流速を検知データとして取得する検知データ取得ステップと、
前記検知データに応じて、前記周囲環境検知センサに電力を供給し、周囲環境データを取得する周囲環境データ取得ステップと、
前記検知データ及び前記周囲環境データを送信することを特徴とするセンサ端末制御方法。
【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２０１３−７５４４（Ｐ２０１３−７５４４Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４１６５２（Ｐ２０１１−１４１６５２）
【出願日】平成２３年６月２７日（２０１１．６．２７）
【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１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２７日（２０１１．６．２７）
【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）】
[ Back to top ]