無電源計測装置及び無電源計測システム
【課題】外部電源が不要であると共に、計測エリアを限定することなく任意のエリアを計測すること。
【解決手段】無電源計測装置１０は、外部圧力が加わると電力を発生する発電素子１４と、前記発電素子１４に接続され該発電素子１４の発生電力を蓄積する蓄電部１５とをそれぞれ有し、所定エリアに二次元状に敷設される複数の発電ユニット１２と、前記発電ユニット１２から電力供給を受けて動作し、前記各発電ユニット１２の蓄電部１５に蓄積された電力をそれぞれ測定して電力測定値を得る測定手段１６と、前記発電ユニット１２から電力供給を受けて動作し、前記測定手段１６で測定された電力測定値を無線送信する無線送信部１７と、を具備した。
【解決手段】無電源計測装置１０は、外部圧力が加わると電力を発生する発電素子１４と、前記発電素子１４に接続され該発電素子１４の発生電力を蓄積する蓄電部１５とをそれぞれ有し、所定エリアに二次元状に敷設される複数の発電ユニット１２と、前記発電ユニット１２から電力供給を受けて動作し、前記各発電ユニット１２の蓄電部１５に蓄積された電力をそれぞれ測定して電力測定値を得る測定手段１６と、前記発電ユニット１２から電力供給を受けて動作し、前記測定手段１６で測定された電力測定値を無線送信する無線送信部１７と、を具備した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力が加えられると起電力を発生する発電素子を利用した無電源計測装置及びこれを備えた無電源計測システムに関し、例えば、通行者の通行状況の計測に利用可能な無電源計測装置及び無電源計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の通行者の通行状況を計測するものとして、駅のホームや駅構内等を通行する通行者の通行量を監視する監視システムが知られている（特許文献１）。この監視システムでは、所定領域内に敷かれ、当該領域内を通行する通行者の圧力を検出するシート状の圧力検出部と、検出した圧力を示す検出信号に基づいて通行量を算出する演算部と、算出した通行量を表示部に表示すると共に当該通行量を移動通信端末に無線送信する通知部と、が備えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２９６８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された監視システムでは、通行量の計測用電力、表示部への表示用電力及び移動通信端末への送信用電力が必要となるため、電池やバッテリー等の外部電源を新たに設ける必要があると共にこの電源供給用の配線工事を行う必要があった。また、外部電源を新たに設ける場合には、外部電源からの電力供給が可能なエリアに、通行量等の計測エリアが限定されてしまう問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、外部電源が不要であると共に、計測エリアを限定することなく任意のエリアで計測することができる無電源計測装置及び無電源計測システム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】
【０００６】
本発明の無電源計測装置は、外部圧力が加わると電力を発生する発電素子と、前記発電素子に接続され該発電素子の発生電力を蓄積する蓄電部とをそれぞれ有し、所定エリアに二次元状に敷設される複数の発電ユニットと、前記発電ユニットから電力供給を受けて動作し、前記各発電ユニットの蓄電部に蓄積された電力をそれぞれ測定して電力測定値を得る測定手段と、前記発電ユニットから電力供給を受けて動作し、前記測定手段で測定された電力測定値を無線送信する無線送信部と、を具備したことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、発電ユニットにおける発電素子がセンサとして機能し、センシング結果情報が発電ユニットにおける蓄電部に保持される。そして、測定手段が発電ユニットから電力供給を受けて、各発電ユニットの蓄電部に蓄積された電力（センシング結果）をそれぞれ測定して、発電ユニットから電力供給を受けた無線送信部が電力測定値を無線送信する。したがって、従来の監視システムのように新たな外部電源を設けることなく、センシング結果そのものとなる電力を利用してセンシング結果情報を無線送信でき、歩行者や車両の通行状況の監視や、落石や地滑りなどの監視を、無電源で行うことができる。また、計測エリアが外部電源からの電力供給が可能なエリアに限定されないので、任意のエリアを計測エリアにすることができる。
【０００８】
本発明は、上記無電源計測装置において、前記測定手段は、前記各発電ユニットから前記蓄電部の正側端子と負側端子とがそれぞれ接続され、前記複数の蓄電部の端子間の電圧を順番にデジタルデータに変換するＡＤ変換器を有する構成が可能である。
【０００９】
本発明は、上記無電源計測装置において、前記複数の発電ユニットは、歩行者及び又は車両の通行状況を監視する領域に設置されることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、歩行者及び車両の通行に伴う外部圧力が複数の発電ユニットに加えられると、各発電ユニットの蓄電部に蓄積された電力をそれぞれ測定して、測定された電力測定値をセンシング結果として無線送信するので、新たに外部電源を設けることなく、歩行者及び又は車両の通行状況を監視することができる。
【００１１】
本発明は、上記無電源計測装置において、前記複数の発電ユニットは、落石又は地すべりを監視する領域に設置されることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、落石又は地すべりに伴う外部圧力が発電ユニットに加えられると、その落石等を受けた場所に設置された発電ユニットの蓄電部に電力が蓄積されて電源となり、その発電ユニットの蓄電部に蓄積された電力を測定手段で測定して、測定された電力測定値を無線送信するので、落石又は地すべりが発生すると、センシング結果である電力測定値が無線送信され、電力測定値の大きさ又は頻度から落石又は地すべりの発生状況を迅速に検知できると共に被害規模まで予測することができる。
【００１３】
この場合において、前記無線送信部は、前記発電ユニットによる総発生電力が閾値よりも大きい場合に、電力測定値を無線送信することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、例えば、小規模で現実に問題が生じないと判断されるような落石に対応した閾値を設定することにより、交通に影響を与えない小さな落石ではセンシング結果の送信を行わず、交通に影響を与えるような大きな落石又は地すべりが発生した場合に迅速にセンシング結果の無線送信を行い、効果的に監視することができる。
【００１５】
本発明の無電源計測システムは、上記無電源計測装置と、前記無電源計測装置の無線送信部と通信して前記各発電ユニットでの発生電力の電力測定値を受信する無線受信装置と、を具備したことを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、各発電ユニットでの発生電力の電力測定値を受信するので、従来の監視システムのように新たな外部電源を設けることなく、例えば、歩行者及び又は車両の通行状況を監視することができる。
【００１７】
本発明は、上記無電源計測システムにおいて、前記無線受信装置は、前記測定手段における端子間電圧のＡＤ変換順位を基に、各電力測定値に対応した発電ユニットを特定することを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、測定手段における端子間電圧のＡＤ変換順位を基に、各電力測定値に対応した発電ユニットを特定するので、二次元状に敷設された複数の発電ユニットから電力を発生した発電ユニットの電力発生位置を特定することができ、外部圧力の加えられたエリアを把握することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、外部電源が不要であると共に、計測エリアを限定することなく任意のエリアを計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る無電源計測システムを示す図である。
【図２】本実施の形態に係る無電源計測システムを説明するための図である。
【図３】本実施の形態に係る無電源計測装置の無線送信ユニットを示すブロック図である。
【図４】本実施の形態に係る無電源計測装置の回路構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る無電源計測システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。本発明の実施の形態に係る無電源計測装置を備えた無電源計測システムは、外部圧力が加わると起電力を発生する発電素子の発生電力に基づいて計測処理を行うものである。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る無電源計測システム１を示す図である。図１に示す無電源計測システム１は、複数の発電ユニット１２を有する無電源計測装置１０と、無電源計測装置１０と通信する無線受信装置１１と、を備えている。この無電源計測システム１は、無電源計測装置１０が外部圧力が加わると発生する発電ユニット１２の発生電力を計測し、この発生電力を使って計測した電力計測値を無線受信装置１１に送信するものであり、例えば、歩行者や車両の移動に伴う圧力から通行状況を監視する通行状況監視システムに適用可能なものである。以下、この無電源計測システム１を通行状況監視システムに適用した場合を例に挙げて説明する。
【００２３】
無電源計測装置１０は、発電素子１４及び蓄電器１５を有する複数の発電ユニット１２と、ＡＤ変換機能及び送信機能を有する無線送信ユニット１３とを備えている。複数の発電ユニット１２は、例えば、マトリクス状に設けられると共にシート状部材Ｓで構成されている（図２（ａ））。このシート状部材Ｓは、所定エリアに二次元状に敷設されて用いられ、計測エリアの面積・環境等に応じて発電ユニット１２数を変えることが好ましい。例えば、駅構内のコンコース等の段差の無い平面部では、発電ユニット１２数の多いシート状部材Ｓ１を敷設して十分な計測エリアを確保し（図２（ｂ））、階段では、発電ユニット１２数が各踏面部（図２（ｃ）に示す斜線部分）に対応したシート状部材Ｓ２を敷設して最適な計測エリアのみを確保することが可能である（図２（ｃ））。
【００２４】
発電素子１４は、例えば、ピエゾ素子等の圧電素子であり、圧力が加えられると起電力を発生する素子である。この発電素子１４は、２つの電極と、これら電極に挟み込まれた圧電体とから構成され（不図示）、電極を介して圧電体が圧力を受けて変形することで起電力が発生するように構成されている。蓄電器１５は、この発電素子１４の起電力により発生した電流による電荷を蓄電する。すなわち、蓄電器１５は、外部圧力が加えられた発電素子１４に発生した電力（発生電力）を蓄積する。例えば、所望の計測エリアにシート状部材Ｓが敷かれると、シート状部材Ｓの上を移動する歩行者の移動に伴う外部圧力を受けて発電素子１４から起電力が発生し、この起電力により生じた電荷が蓄電器１５に蓄積されていく。
【００２５】
無線送信ユニット１３は、各発電ユニット１２からの電力供給を受けて動作し、この発電ユニット１２の蓄電器１５に蓄積された電力を測定し、測定した電力測定値を無線受信装置１１に無線送信する。具体的には、図３に示すように、無線送信ユニット１３は、ＡＤ変換器１６を有するマイクロコントローラ部１８と、電源制御部１９と、発振部２０と、ＲＦ部１７とを備えている。
【００２６】
電源制御部１９は、蓄電器１５から供給される電圧で動作し、蓄電器１５から受けた電圧Ｖｃｃをマイクロコントローラ部１８及びＲＦ部１７に供給する。この電圧Ｖｃｃは、マイクロコントローラ部１８（ＡＤ変換器１６）及びＲＦ部１７を駆動する駆動電圧となる。また、電源制御部１９は、蓄電器１５から印加される電圧Ｖｃｃから、ＡＤ変換器１６のＡＤ変換用の基準電圧Ａｒｆを生成してＡＤ変換器１６に供給する。
【００２７】
ＡＤ変換器１６は、電源制御部１９からの電力供給を受けて動作するように構成されており、各蓄電器１５の正側端子及び負側端子がそれぞれ接続されている（後述する）。ＡＤ変換器１６は、電源制御部１９から駆動電圧Ｖｃｃを受けると、電源制御部１９から受けた基準電圧Ａｒｆと比較して、蓄電器１５の正側端子及び負側端子間の電圧（電位差）を順番にデジタルデータに変換し、このデジタルデータをＲＦ部１７に送る。すなわち、ＡＤ変換器１６は、蓄電器１５の端子間の電位差をデジタル変換して電力測定値に変換し、この電力測定値のデジタル信号をＲＦ部１７に送る。なお、マイクロコントローラ部１８は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)がＲＯＭ（Read Only Memory）内の各種プログラムに従ってＲＡＭ（Random Access Memory）内のデータを演算し、各部と協働して電力測定値の送信タイミング制御等を実行するようになっている。発振部２０は、ＲＦ帯に周波数変換するための局部発振信号をＲＦ部１７に供給する。
【００２８】
ＲＦ部１７は、外付けチップアンテナＡＮＴ１を有しており、電源制御部１９からの電力供給を受けて動作するように構成されている。ＲＦ部１７は、電源制御部１９から駆動電圧Ｖｃｃが印加され、ＡＤ変換器１６から入力されたデジタル信号を、発振部２０から受けた局部発振信号に基づいてＲＦ帯（例えば、２．４ＧＨｚ）に周波数変換し、周波数変換されたデジタル信号をチップアンテナＡＮＴ１を介して無線送信する。
【００２９】
無線受信装置１１は、無電源計測装置１０のＲＦ部１７とアンテナＡＮＴ２を介して無線通信し、各発電ユニット１２での発生電力の電力値を受信する。この無線受信装置１１は、ＡＤ変換器１６における端子間電圧のＡＤ変換順位を基に、電力測定された各電力値に対応した発電ユニット１２を特定する。すなわち、ＡＤ変換順位が判れば、発電ユニット１２と電力測定値とを１対１で対応付けることができるので、シート状部材Ｓで二次元状に構成される複数の発電ユニット１２から電力発生位置（電力測定された発電ユニット１２）を特定することができる。
【００３０】
次に、図４を用いて無電源計測装置１０の回路構成について説明する。図４は、無電源計測装置１０の回路構成を示す図である。図４に示す無電源計測装置１０は、縦３個×横３個の計９個の発電ユニット１２（１２ａ〜１２ｉ）と、無線送信ユニット１３とから構成されており、９個の発電ユニット１２がマトリクス状に設けられている。各発電ユニット１２は、発電素子１４とキャパシタＣとが並列に接続され、発電素子１４とキャパシタＣとの間に整流ダイオードＤ１が接続されている。発電素子１４の一端は、整流ダイオードＤ１のアノードに接続され、キャパシタＣの一端は、整流ダイオードＤ１のカソードに接続されている。発電素子１４の他端は、キャパシタＣの他端に接続されている。
【００３１】
各発電ユニット１２の一方の出力端は、縦方向に並んだ発電ユニット１２の出力端と共通接続され、整流ダイオードＤ２を介して無線送信ユニット１３の電源端子Ｔに接続されると共に、一方のアナログ入力端子（正側入力端子）ＡＤＣに接続されている。一方、各発電ユニット１２の他方の出力端は、横方向に並んだ発電ユニット１２の出力端と共通接続され、無線送信ユニット１３の他方のアナログ入力端子（負側入力端子）ＡＤＣに接続されている。例えば、発電ユニット１２ａの一方の出力端は、発電ユニット１２ｂ，１２ｃの一方の出力端と共通接続されて整流ダイオードＤ２を介して電源端子Ｔ及び正側のアナログ入力端子ＡＤＣ０１に接続され、他方の出力端は、発電ユニット１２ｄ，１２ｇの他方の出力端と共通接続されて負側のアナログ入力端子ＡＤＣ０４に接続されている。
【００３２】
次に、本実施の形態に係る無電源計測装置１０の動作について説明する。ここでは、歩行者が発電ユニット１２ａ、１２ｂ上を歩行したことにより、発電ユニット１２ａ、１２ｂの順に外部圧力が加えられた場合を例に説明する。
【００３３】
まず、歩行者が発電ユニット１２ａ上を踏みつけて歩行したことに伴い、発電ユニット１２ａの発電素子１４に圧力が加わり、起電力が発生し、起電力により生じた電流が整流ダイオードＤ１で整流され、キャパシタＣに電荷が蓄電される。キャパシタＣの端子間には蓄積電荷量に応じた電圧が発生する。キャパシタＣの一方の電極に生じた電圧は、整流ダイオードＤ２を順方向に介して電源端子Ｔに印加されると共に、正側入力端子ＡＤＣ０１に印加される。また、発電ユニット１２ａのキャパシタＣの他方の電極に生じた電圧は、負側入力端子ＡＤＣ０４に印加される。
【００３４】
無線送信ユニット１３は、電源端子Ｔを介して電圧Ｖｃｃが印加されると、電源制御部１９で基準電圧Ａｒｆが生成され、駆動電圧Ｖｃｃ及び基準電圧ＡｒｆがＡＤ変換器１６に送られる。ＡＤ変換器１６では、駆動電圧Ｖｃｃを受けると、アナログ入力端子ＡＤＣ０１及びＡＤＣ０４間の電圧が基準電圧Ａｒｆに基づいてデジタル信号に変換され、この端子間電圧を示すデジタル信号がＲＦ部１７に送られる。電源制御部１９から駆動電圧Ｖｃｃを受けたＲＦ部１７では、発振部２０からの局部発振信号に基づいて、ＡＤ変換器１６から入力されたデジタル信号がＲＦ信号に変換され、ＲＦ信号に変換されたデジタル信号（センシング結果）がアンテナＡＮＴ１を介して無線送信される。無線受信装置１１は、無線送信ユニット１３から無線送信された信号を受信してセンシング結果を取り込む。
【００３５】
また、歩行者が別の発電ユニット１２ｂの発電素子１４を踏み付けて外部圧力が加わると起電力が発生し、起電力により生じた電流が整流ダイオードＤ１で整流され、キャパシタＣに電荷が蓄積される。キャパシタＣに蓄積された電荷に応じた電圧が端子間に発生する。キャパシタＣの一方の電極に現れた電圧は、整流ダイオードＤ２を介して電源端子Ｔに印加されると共に、正側入力端子ＡＤＣ０２に印加される。また、同キャパシタＣの他方の電極に現れた電圧は、負側入力端子ＡＤＣ０４に印加される。
【００３６】
上記同様、無線送信ユニット１３は、電源端子Ｔを介して電圧Ｖｃｃが供給されると、電源制御部１９で基準電圧Ａｒｆが生成され、駆動電圧Ｖｃｃ及び基準電圧ＡｒｆがＡＤ変換器１６に送られる。駆動電圧Ｖｃｃを受けると、ＡＤ変換器１６では、アナログ入力端子ＡＤＣ０２及びＡＤＣ０４間の電圧が基準電圧Ａｒｆに基づいてデジタル信号に変換され、この端子間電圧を示すデジタル信号がＲＦ部１７に送られる。電源制御部１９から駆動電圧Ｖｃｃを受けたＲＦ部１７では、発振部２０からの局部発振信号に基づいて、ＡＤ変換器１６から入力されたデジタル信号がＲＦ信号に変換され、ＲＦ信号に変換されたセンシング結果がアンテナＡＮＴ１からを無線受信装置１１に無線送信される。
【００３７】
このように、本実施の形態に係る無電源計測システム１によれば、各発電ユニット１２でのセンシング結果を電力として蓄積し、各発電ユニット１２の蓄電器１５から電力測定値を取り込み、その電力測定値を無線送信し、電力測定値の取り込み及び電力測定値の無線送信に要する電力は、複数の発電ユニット１２から供給を受けるようにしたので、従来の監視システムのように外部電源を設けることなく、例えば、歩行者及び又は車両の通行量を計測することができる。また、計測エリアが外部電源からの電力供給が可能なエリアに限定されないので、任意のエリアを計測エリアにすることができる。
【００３８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る無電源計測システムについて説明する。上記第１の実施の形態では、無電源計測システムを通行状況監視システムに適用したが、第２の実施の形態では、無電源計測システムを落石、土砂崩れ、地すべり等を監視する落石監視システムに適用した場合を例に説明する。第２の実施の形態に係る無電源計測システム１ａは、上記第１の実施の形態に係る無電源計測システム１と比べて、無線受信装置１１の構成のみ相違している。したがって、特に相違点についてのみ説明し、同一の構成については同一の符号を用い、繰り返しの説明を省略する。
【００３９】
図５は、本実施の形態に係る落石監視システムに適用された無電源計測システム１ａを説明するための模式図である。図５（ａ）は落石監視システムを上方から見た図であり、（ｂ）は落石監視システムを電車車両の進行方向から見た図である。
【００４０】
図５に示すように、本実施の形態に係る無電源計測システム１ａは、無電源計測装置１０及び無線送受信装置１１ａを備えている。複数の発電ユニット１２を有するシート状部材Ｓは、電車線路Ｒと、落石・地すべりの起こりやすい崖との間を埋めるように敷かれている。無線送受信装置１１ａは、無電源計測装置１０から各発電ユニット１２での発生電力の電力測定値を無線受信すると共に、受信した電力測定値に無線処理等を施し、電車車両ＴＲに対して無線送信する。この無線送受信装置１１ａは、電車車両ＴＲへの電源供給路である架線Ｌと接続され、架線Ｌを介して電源が供給されるように構成されている。
【００４１】
この無電源計測システム１ａでは、崖からの落石によりシート状部材Ｓ内の発電素子１４に落石に伴う外部圧力が加わると起電力が発生して蓄電器１５に電荷が蓄積され、この蓄積電荷に応じた電圧が電源端子Ｔ、正側のアナログ入力端子ＡＤＣ、負側のアナログ入力端子ＡＤＣに印加される。電源端子Ｔに電圧Ｖｃｃが印加されると、電源制御部１９で基準電圧Ａｒｆが生成され、駆動電圧Ｖｃｃ及び基準電圧ＡｒｆがＡＤ変換器１６に供給される。駆動電圧Ｖｃｃを受けると、ＡＤ変換器１６では、２つのアナログ入力端子ＡＤＣ及びＡＤＣ間の電圧が基準電圧Ａｒｆに基づいてデジタル信号に変換され、この端子間電圧（電力測定値）を示すデジタル信号がＲＦ部１７に送られる。電源制御部１９から駆動電圧Ｖｃｃを受けたＲＦ部１７では、発振部２０からの局部発振信号に基づいて、ＡＤ変換器１６から入力されたデジタル信号がＲＦ信号に変換され、ＲＦ信号に変換されたデジタル信号がアンテナＡＮＴ１を介して無線送受信装置１１ａに無線送信される。無電源計測装置１０からデジタル信号を無線受信した無線送受信装置１１ａは、各発電ユニット１２での発生電力の電力測定値（落石などの有無）を示すデジタル信号を電車車両ＴＲに対して無線送信する。
【００４２】
このように、本実施の形態に係る無電源計測システム１ａによれば、複数の発電ユニット１２から電力供給を受けて、各発電ユニット１２の蓄電器１５に蓄積された電力をそれぞれ測定して、落石などの発生状況を示す電力測定値を無線送信し、無線送受信装置１１ａが電車車両ＴＲに対して電力測定値を無線送信するので、センシング部に外部電源を設けることなく、落石や土砂崩れを監視して、落石・土砂災害による電車脱線等の事故を未然に回避することができる。また、ＡＤ変換器１６における端子間電圧のＡＤ変換順位を基に、各電力測定値に対応した発電ユニット１２を特定するので、二次元状に敷設された複数の発電ユニット１２から電力を発生した発電ユニット１２の電力発生位置（落石位置）を特定することができる。
【００４３】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【００４４】
上記実施の形態では、無電源計測システム１（１ａ）を通行状況監視システム及び落石監視システムに適用した場合を例に説明したが、この構成に限定されるものではない。例えば、外部圧力による発生電力の電力値を測定するものであれば、例えば、住居等の建物内への侵入防止等のセキュリティシステムに適用可能である。
【００４５】
また、上記実施の形態では、各発電ユニット１２の発生電力を各々測定したが、複数の発電ユニット１２の総発生電力を測定し、この総発生電力の電力測定値を送信する構成にしてもよい。すなわち、ＡＤ変換器１６では、複数の発電ユニット１２の蓄電器１５の正側のアナログ入力端子ＡＤＣ及び負側のアナログ入力端子ＡＤＣの端子間の電圧をそれぞれデジタル信号に変換し、端子間電圧の総和を計算して、その端子間電圧の総和を示すデジタル信号がＲＦ部１７に送られる。
【００４６】
この場合に、マイクロコントローラ部１８内に送信要否を判断するための閾値を設けるようにしてもよい。例えば、第２の実施の形態に係る落石監視システムに適用する場合には、小石等の落石検出では電力測定値を送信しないように閾値を設定し、総電力測定値がこの閾値より大きい場合にのみ電力測定値を無線送受信装置１１ａに対して無線送信する。これにより、交通に支障を与えない小さな落石等では電車車両等の運行を妨げないようにする。また、安全性に影響を与えるような落石又は地すべりは、確実に警告を発して、周辺を走行中の車両の走行を迅速に停止させる。
【００４７】
また、電源制御部１９は、マイクロコントローラ部１８及びＲＦ部１７への蓄電器１５からの電源供給タイミングを変えてもよい。この場合において、蓄電器１５から電源電圧（Ｖｃｃ）が印加されると、電源制御部１９はマイクロコントローラ部１８に駆動電圧Ｖｃｃを供給してマイクロコントローラ部１８を動作させるが（アクティブモード）、電源制御部１９からＲＦ部１７へは、この時点では駆動電圧Ｖｃｃを供給しないでＲＦ部１７は動作させない（スリープモード）。ＡＤ変換器１６で測定された電力測定値は最大を維持するように更新され、間欠的にＲＦ部１７を動作させる。そのため、電源制御部１９はスリープモードが解除されると、ＲＦ部１７に駆動電圧Ｖｃｃを供給し、ＲＦ部１７を動作させる。すなわち、電源制御部１９は、ＲＦ部１７に対して、電力測定値の送信タイミング時には駆動電圧Ｖｃｃを供給してアクティブモードに切り替え、非送信タイミング時には駆動電圧Ｖｃｃの供給を停止してスリープモードに切り替える。２つの動作モードの切り替えは、本無電源計測システム１（１ａ）の適用用途により変更することが好ましく、例えば、スリープモード時間を設定により１００ｍｓｅｃから１時間の間で設定可能である。また、送信対象となる電力測定値がある場合にのみＲＦ部１７を動作させ、送信用電力を有効利用する。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、圧力が加えられると起電力を発生する発電素子を利用した無電源計測装置に関し、例えば、歩行者等の通行状況を監視する通行状況監視システムや落石等を監視する落石監視システムに有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１，１ａ 無電源計測システム
１０ 無電源計測装置
１１ 無線受信装置
１１ａ 無線送受信装置
１２ 発電ユニット
１３ 無線送信ユニット
１４ 発電素子
１５ 蓄電器（蓄電部）
１６ ＡＤ変換器
１７ ＲＦ部（無線送信部）
１８ マイクロコントローラ部
１９ 電源制御部
２０ 発振部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力が加えられると起電力を発生する発電素子を利用した無電源計測装置及びこれを備えた無電源計測システムに関し、例えば、通行者の通行状況の計測に利用可能な無電源計測装置及び無電源計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の通行者の通行状況を計測するものとして、駅のホームや駅構内等を通行する通行者の通行量を監視する監視システムが知られている（特許文献１）。この監視システムでは、所定領域内に敷かれ、当該領域内を通行する通行者の圧力を検出するシート状の圧力検出部と、検出した圧力を示す検出信号に基づいて通行量を算出する演算部と、算出した通行量を表示部に表示すると共に当該通行量を移動通信端末に無線送信する通知部と、が備えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２９６８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された監視システムでは、通行量の計測用電力、表示部への表示用電力及び移動通信端末への送信用電力が必要となるため、電池やバッテリー等の外部電源を新たに設ける必要があると共にこの電源供給用の配線工事を行う必要があった。また、外部電源を新たに設ける場合には、外部電源からの電力供給が可能なエリアに、通行量等の計測エリアが限定されてしまう問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、外部電源が不要であると共に、計測エリアを限定することなく任意のエリアで計測することができる無電源計測装置及び無電源計測システム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】
【０００６】
本発明の無電源計測装置は、外部圧力が加わると電力を発生する発電素子と、前記発電素子に接続され該発電素子の発生電力を蓄積する蓄電部とをそれぞれ有し、所定エリアに二次元状に敷設される複数の発電ユニットと、前記発電ユニットから電力供給を受けて動作し、前記各発電ユニットの蓄電部に蓄積された電力をそれぞれ測定して電力測定値を得る測定手段と、前記発電ユニットから電力供給を受けて動作し、前記測定手段で測定された電力測定値を無線送信する無線送信部と、を具備したことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、発電ユニットにおける発電素子がセンサとして機能し、センシング結果情報が発電ユニットにおける蓄電部に保持される。そして、測定手段が発電ユニットから電力供給を受けて、各発電ユニットの蓄電部に蓄積された電力（センシング結果）をそれぞれ測定して、発電ユニットから電力供給を受けた無線送信部が電力測定値を無線送信する。したがって、従来の監視システムのように新たな外部電源を設けることなく、センシング結果そのものとなる電力を利用してセンシング結果情報を無線送信でき、歩行者や車両の通行状況の監視や、落石や地滑りなどの監視を、無電源で行うことができる。また、計測エリアが外部電源からの電力供給が可能なエリアに限定されないので、任意のエリアを計測エリアにすることができる。
【０００８】
本発明は、上記無電源計測装置において、前記測定手段は、前記各発電ユニットから前記蓄電部の正側端子と負側端子とがそれぞれ接続され、前記複数の蓄電部の端子間の電圧を順番にデジタルデータに変換するＡＤ変換器を有する構成が可能である。
【０００９】
本発明は、上記無電源計測装置において、前記複数の発電ユニットは、歩行者及び又は車両の通行状況を監視する領域に設置されることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、歩行者及び車両の通行に伴う外部圧力が複数の発電ユニットに加えられると、各発電ユニットの蓄電部に蓄積された電力をそれぞれ測定して、測定された電力測定値をセンシング結果として無線送信するので、新たに外部電源を設けることなく、歩行者及び又は車両の通行状況を監視することができる。
【００１１】
本発明は、上記無電源計測装置において、前記複数の発電ユニットは、落石又は地すべりを監視する領域に設置されることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、落石又は地すべりに伴う外部圧力が発電ユニットに加えられると、その落石等を受けた場所に設置された発電ユニットの蓄電部に電力が蓄積されて電源となり、その発電ユニットの蓄電部に蓄積された電力を測定手段で測定して、測定された電力測定値を無線送信するので、落石又は地すべりが発生すると、センシング結果である電力測定値が無線送信され、電力測定値の大きさ又は頻度から落石又は地すべりの発生状況を迅速に検知できると共に被害規模まで予測することができる。
【００１３】
この場合において、前記無線送信部は、前記発電ユニットによる総発生電力が閾値よりも大きい場合に、電力測定値を無線送信することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、例えば、小規模で現実に問題が生じないと判断されるような落石に対応した閾値を設定することにより、交通に影響を与えない小さな落石ではセンシング結果の送信を行わず、交通に影響を与えるような大きな落石又は地すべりが発生した場合に迅速にセンシング結果の無線送信を行い、効果的に監視することができる。
【００１５】
本発明の無電源計測システムは、上記無電源計測装置と、前記無電源計測装置の無線送信部と通信して前記各発電ユニットでの発生電力の電力測定値を受信する無線受信装置と、を具備したことを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、各発電ユニットでの発生電力の電力測定値を受信するので、従来の監視システムのように新たな外部電源を設けることなく、例えば、歩行者及び又は車両の通行状況を監視することができる。
【００１７】
本発明は、上記無電源計測システムにおいて、前記無線受信装置は、前記測定手段における端子間電圧のＡＤ変換順位を基に、各電力測定値に対応した発電ユニットを特定することを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、測定手段における端子間電圧のＡＤ変換順位を基に、各電力測定値に対応した発電ユニットを特定するので、二次元状に敷設された複数の発電ユニットから電力を発生した発電ユニットの電力発生位置を特定することができ、外部圧力の加えられたエリアを把握することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、外部電源が不要であると共に、計測エリアを限定することなく任意のエリアを計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る無電源計測システムを示す図である。
【図２】本実施の形態に係る無電源計測システムを説明するための図である。
【図３】本実施の形態に係る無電源計測装置の無線送信ユニットを示すブロック図である。
【図４】本実施の形態に係る無電源計測装置の回路構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る無電源計測システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。本発明の実施の形態に係る無電源計測装置を備えた無電源計測システムは、外部圧力が加わると起電力を発生する発電素子の発生電力に基づいて計測処理を行うものである。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る無電源計測システム１を示す図である。図１に示す無電源計測システム１は、複数の発電ユニット１２を有する無電源計測装置１０と、無電源計測装置１０と通信する無線受信装置１１と、を備えている。この無電源計測システム１は、無電源計測装置１０が外部圧力が加わると発生する発電ユニット１２の発生電力を計測し、この発生電力を使って計測した電力計測値を無線受信装置１１に送信するものであり、例えば、歩行者や車両の移動に伴う圧力から通行状況を監視する通行状況監視システムに適用可能なものである。以下、この無電源計測システム１を通行状況監視システムに適用した場合を例に挙げて説明する。
【００２３】
無電源計測装置１０は、発電素子１４及び蓄電器１５を有する複数の発電ユニット１２と、ＡＤ変換機能及び送信機能を有する無線送信ユニット１３とを備えている。複数の発電ユニット１２は、例えば、マトリクス状に設けられると共にシート状部材Ｓで構成されている（図２（ａ））。このシート状部材Ｓは、所定エリアに二次元状に敷設されて用いられ、計測エリアの面積・環境等に応じて発電ユニット１２数を変えることが好ましい。例えば、駅構内のコンコース等の段差の無い平面部では、発電ユニット１２数の多いシート状部材Ｓ１を敷設して十分な計測エリアを確保し（図２（ｂ））、階段では、発電ユニット１２数が各踏面部（図２（ｃ）に示す斜線部分）に対応したシート状部材Ｓ２を敷設して最適な計測エリアのみを確保することが可能である（図２（ｃ））。
【００２４】
発電素子１４は、例えば、ピエゾ素子等の圧電素子であり、圧力が加えられると起電力を発生する素子である。この発電素子１４は、２つの電極と、これら電極に挟み込まれた圧電体とから構成され（不図示）、電極を介して圧電体が圧力を受けて変形することで起電力が発生するように構成されている。蓄電器１５は、この発電素子１４の起電力により発生した電流による電荷を蓄電する。すなわち、蓄電器１５は、外部圧力が加えられた発電素子１４に発生した電力（発生電力）を蓄積する。例えば、所望の計測エリアにシート状部材Ｓが敷かれると、シート状部材Ｓの上を移動する歩行者の移動に伴う外部圧力を受けて発電素子１４から起電力が発生し、この起電力により生じた電荷が蓄電器１５に蓄積されていく。
【００２５】
無線送信ユニット１３は、各発電ユニット１２からの電力供給を受けて動作し、この発電ユニット１２の蓄電器１５に蓄積された電力を測定し、測定した電力測定値を無線受信装置１１に無線送信する。具体的には、図３に示すように、無線送信ユニット１３は、ＡＤ変換器１６を有するマイクロコントローラ部１８と、電源制御部１９と、発振部２０と、ＲＦ部１７とを備えている。
【００２６】
電源制御部１９は、蓄電器１５から供給される電圧で動作し、蓄電器１５から受けた電圧Ｖｃｃをマイクロコントローラ部１８及びＲＦ部１７に供給する。この電圧Ｖｃｃは、マイクロコントローラ部１８（ＡＤ変換器１６）及びＲＦ部１７を駆動する駆動電圧となる。また、電源制御部１９は、蓄電器１５から印加される電圧Ｖｃｃから、ＡＤ変換器１６のＡＤ変換用の基準電圧Ａｒｆを生成してＡＤ変換器１６に供給する。
【００２７】
ＡＤ変換器１６は、電源制御部１９からの電力供給を受けて動作するように構成されており、各蓄電器１５の正側端子及び負側端子がそれぞれ接続されている（後述する）。ＡＤ変換器１６は、電源制御部１９から駆動電圧Ｖｃｃを受けると、電源制御部１９から受けた基準電圧Ａｒｆと比較して、蓄電器１５の正側端子及び負側端子間の電圧（電位差）を順番にデジタルデータに変換し、このデジタルデータをＲＦ部１７に送る。すなわち、ＡＤ変換器１６は、蓄電器１５の端子間の電位差をデジタル変換して電力測定値に変換し、この電力測定値のデジタル信号をＲＦ部１７に送る。なお、マイクロコントローラ部１８は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)がＲＯＭ（Read Only Memory）内の各種プログラムに従ってＲＡＭ（Random Access Memory）内のデータを演算し、各部と協働して電力測定値の送信タイミング制御等を実行するようになっている。発振部２０は、ＲＦ帯に周波数変換するための局部発振信号をＲＦ部１７に供給する。
【００２８】
ＲＦ部１７は、外付けチップアンテナＡＮＴ１を有しており、電源制御部１９からの電力供給を受けて動作するように構成されている。ＲＦ部１７は、電源制御部１９から駆動電圧Ｖｃｃが印加され、ＡＤ変換器１６から入力されたデジタル信号を、発振部２０から受けた局部発振信号に基づいてＲＦ帯（例えば、２．４ＧＨｚ）に周波数変換し、周波数変換されたデジタル信号をチップアンテナＡＮＴ１を介して無線送信する。
【００２９】
無線受信装置１１は、無電源計測装置１０のＲＦ部１７とアンテナＡＮＴ２を介して無線通信し、各発電ユニット１２での発生電力の電力値を受信する。この無線受信装置１１は、ＡＤ変換器１６における端子間電圧のＡＤ変換順位を基に、電力測定された各電力値に対応した発電ユニット１２を特定する。すなわち、ＡＤ変換順位が判れば、発電ユニット１２と電力測定値とを１対１で対応付けることができるので、シート状部材Ｓで二次元状に構成される複数の発電ユニット１２から電力発生位置（電力測定された発電ユニット１２）を特定することができる。
【００３０】
次に、図４を用いて無電源計測装置１０の回路構成について説明する。図４は、無電源計測装置１０の回路構成を示す図である。図４に示す無電源計測装置１０は、縦３個×横３個の計９個の発電ユニット１２（１２ａ〜１２ｉ）と、無線送信ユニット１３とから構成されており、９個の発電ユニット１２がマトリクス状に設けられている。各発電ユニット１２は、発電素子１４とキャパシタＣとが並列に接続され、発電素子１４とキャパシタＣとの間に整流ダイオードＤ１が接続されている。発電素子１４の一端は、整流ダイオードＤ１のアノードに接続され、キャパシタＣの一端は、整流ダイオードＤ１のカソードに接続されている。発電素子１４の他端は、キャパシタＣの他端に接続されている。
【００３１】
各発電ユニット１２の一方の出力端は、縦方向に並んだ発電ユニット１２の出力端と共通接続され、整流ダイオードＤ２を介して無線送信ユニット１３の電源端子Ｔに接続されると共に、一方のアナログ入力端子（正側入力端子）ＡＤＣに接続されている。一方、各発電ユニット１２の他方の出力端は、横方向に並んだ発電ユニット１２の出力端と共通接続され、無線送信ユニット１３の他方のアナログ入力端子（負側入力端子）ＡＤＣに接続されている。例えば、発電ユニット１２ａの一方の出力端は、発電ユニット１２ｂ，１２ｃの一方の出力端と共通接続されて整流ダイオードＤ２を介して電源端子Ｔ及び正側のアナログ入力端子ＡＤＣ０１に接続され、他方の出力端は、発電ユニット１２ｄ，１２ｇの他方の出力端と共通接続されて負側のアナログ入力端子ＡＤＣ０４に接続されている。
【００３２】
次に、本実施の形態に係る無電源計測装置１０の動作について説明する。ここでは、歩行者が発電ユニット１２ａ、１２ｂ上を歩行したことにより、発電ユニット１２ａ、１２ｂの順に外部圧力が加えられた場合を例に説明する。
【００３３】
まず、歩行者が発電ユニット１２ａ上を踏みつけて歩行したことに伴い、発電ユニット１２ａの発電素子１４に圧力が加わり、起電力が発生し、起電力により生じた電流が整流ダイオードＤ１で整流され、キャパシタＣに電荷が蓄電される。キャパシタＣの端子間には蓄積電荷量に応じた電圧が発生する。キャパシタＣの一方の電極に生じた電圧は、整流ダイオードＤ２を順方向に介して電源端子Ｔに印加されると共に、正側入力端子ＡＤＣ０１に印加される。また、発電ユニット１２ａのキャパシタＣの他方の電極に生じた電圧は、負側入力端子ＡＤＣ０４に印加される。
【００３４】
無線送信ユニット１３は、電源端子Ｔを介して電圧Ｖｃｃが印加されると、電源制御部１９で基準電圧Ａｒｆが生成され、駆動電圧Ｖｃｃ及び基準電圧ＡｒｆがＡＤ変換器１６に送られる。ＡＤ変換器１６では、駆動電圧Ｖｃｃを受けると、アナログ入力端子ＡＤＣ０１及びＡＤＣ０４間の電圧が基準電圧Ａｒｆに基づいてデジタル信号に変換され、この端子間電圧を示すデジタル信号がＲＦ部１７に送られる。電源制御部１９から駆動電圧Ｖｃｃを受けたＲＦ部１７では、発振部２０からの局部発振信号に基づいて、ＡＤ変換器１６から入力されたデジタル信号がＲＦ信号に変換され、ＲＦ信号に変換されたデジタル信号（センシング結果）がアンテナＡＮＴ１を介して無線送信される。無線受信装置１１は、無線送信ユニット１３から無線送信された信号を受信してセンシング結果を取り込む。
【００３５】
また、歩行者が別の発電ユニット１２ｂの発電素子１４を踏み付けて外部圧力が加わると起電力が発生し、起電力により生じた電流が整流ダイオードＤ１で整流され、キャパシタＣに電荷が蓄積される。キャパシタＣに蓄積された電荷に応じた電圧が端子間に発生する。キャパシタＣの一方の電極に現れた電圧は、整流ダイオードＤ２を介して電源端子Ｔに印加されると共に、正側入力端子ＡＤＣ０２に印加される。また、同キャパシタＣの他方の電極に現れた電圧は、負側入力端子ＡＤＣ０４に印加される。
【００３６】
上記同様、無線送信ユニット１３は、電源端子Ｔを介して電圧Ｖｃｃが供給されると、電源制御部１９で基準電圧Ａｒｆが生成され、駆動電圧Ｖｃｃ及び基準電圧ＡｒｆがＡＤ変換器１６に送られる。駆動電圧Ｖｃｃを受けると、ＡＤ変換器１６では、アナログ入力端子ＡＤＣ０２及びＡＤＣ０４間の電圧が基準電圧Ａｒｆに基づいてデジタル信号に変換され、この端子間電圧を示すデジタル信号がＲＦ部１７に送られる。電源制御部１９から駆動電圧Ｖｃｃを受けたＲＦ部１７では、発振部２０からの局部発振信号に基づいて、ＡＤ変換器１６から入力されたデジタル信号がＲＦ信号に変換され、ＲＦ信号に変換されたセンシング結果がアンテナＡＮＴ１からを無線受信装置１１に無線送信される。
【００３７】
このように、本実施の形態に係る無電源計測システム１によれば、各発電ユニット１２でのセンシング結果を電力として蓄積し、各発電ユニット１２の蓄電器１５から電力測定値を取り込み、その電力測定値を無線送信し、電力測定値の取り込み及び電力測定値の無線送信に要する電力は、複数の発電ユニット１２から供給を受けるようにしたので、従来の監視システムのように外部電源を設けることなく、例えば、歩行者及び又は車両の通行量を計測することができる。また、計測エリアが外部電源からの電力供給が可能なエリアに限定されないので、任意のエリアを計測エリアにすることができる。
【００３８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る無電源計測システムについて説明する。上記第１の実施の形態では、無電源計測システムを通行状況監視システムに適用したが、第２の実施の形態では、無電源計測システムを落石、土砂崩れ、地すべり等を監視する落石監視システムに適用した場合を例に説明する。第２の実施の形態に係る無電源計測システム１ａは、上記第１の実施の形態に係る無電源計測システム１と比べて、無線受信装置１１の構成のみ相違している。したがって、特に相違点についてのみ説明し、同一の構成については同一の符号を用い、繰り返しの説明を省略する。
【００３９】
図５は、本実施の形態に係る落石監視システムに適用された無電源計測システム１ａを説明するための模式図である。図５（ａ）は落石監視システムを上方から見た図であり、（ｂ）は落石監視システムを電車車両の進行方向から見た図である。
【００４０】
図５に示すように、本実施の形態に係る無電源計測システム１ａは、無電源計測装置１０及び無線送受信装置１１ａを備えている。複数の発電ユニット１２を有するシート状部材Ｓは、電車線路Ｒと、落石・地すべりの起こりやすい崖との間を埋めるように敷かれている。無線送受信装置１１ａは、無電源計測装置１０から各発電ユニット１２での発生電力の電力測定値を無線受信すると共に、受信した電力測定値に無線処理等を施し、電車車両ＴＲに対して無線送信する。この無線送受信装置１１ａは、電車車両ＴＲへの電源供給路である架線Ｌと接続され、架線Ｌを介して電源が供給されるように構成されている。
【００４１】
この無電源計測システム１ａでは、崖からの落石によりシート状部材Ｓ内の発電素子１４に落石に伴う外部圧力が加わると起電力が発生して蓄電器１５に電荷が蓄積され、この蓄積電荷に応じた電圧が電源端子Ｔ、正側のアナログ入力端子ＡＤＣ、負側のアナログ入力端子ＡＤＣに印加される。電源端子Ｔに電圧Ｖｃｃが印加されると、電源制御部１９で基準電圧Ａｒｆが生成され、駆動電圧Ｖｃｃ及び基準電圧ＡｒｆがＡＤ変換器１６に供給される。駆動電圧Ｖｃｃを受けると、ＡＤ変換器１６では、２つのアナログ入力端子ＡＤＣ及びＡＤＣ間の電圧が基準電圧Ａｒｆに基づいてデジタル信号に変換され、この端子間電圧（電力測定値）を示すデジタル信号がＲＦ部１７に送られる。電源制御部１９から駆動電圧Ｖｃｃを受けたＲＦ部１７では、発振部２０からの局部発振信号に基づいて、ＡＤ変換器１６から入力されたデジタル信号がＲＦ信号に変換され、ＲＦ信号に変換されたデジタル信号がアンテナＡＮＴ１を介して無線送受信装置１１ａに無線送信される。無電源計測装置１０からデジタル信号を無線受信した無線送受信装置１１ａは、各発電ユニット１２での発生電力の電力測定値（落石などの有無）を示すデジタル信号を電車車両ＴＲに対して無線送信する。
【００４２】
このように、本実施の形態に係る無電源計測システム１ａによれば、複数の発電ユニット１２から電力供給を受けて、各発電ユニット１２の蓄電器１５に蓄積された電力をそれぞれ測定して、落石などの発生状況を示す電力測定値を無線送信し、無線送受信装置１１ａが電車車両ＴＲに対して電力測定値を無線送信するので、センシング部に外部電源を設けることなく、落石や土砂崩れを監視して、落石・土砂災害による電車脱線等の事故を未然に回避することができる。また、ＡＤ変換器１６における端子間電圧のＡＤ変換順位を基に、各電力測定値に対応した発電ユニット１２を特定するので、二次元状に敷設された複数の発電ユニット１２から電力を発生した発電ユニット１２の電力発生位置（落石位置）を特定することができる。
【００４３】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【００４４】
上記実施の形態では、無電源計測システム１（１ａ）を通行状況監視システム及び落石監視システムに適用した場合を例に説明したが、この構成に限定されるものではない。例えば、外部圧力による発生電力の電力値を測定するものであれば、例えば、住居等の建物内への侵入防止等のセキュリティシステムに適用可能である。
【００４５】
また、上記実施の形態では、各発電ユニット１２の発生電力を各々測定したが、複数の発電ユニット１２の総発生電力を測定し、この総発生電力の電力測定値を送信する構成にしてもよい。すなわち、ＡＤ変換器１６では、複数の発電ユニット１２の蓄電器１５の正側のアナログ入力端子ＡＤＣ及び負側のアナログ入力端子ＡＤＣの端子間の電圧をそれぞれデジタル信号に変換し、端子間電圧の総和を計算して、その端子間電圧の総和を示すデジタル信号がＲＦ部１７に送られる。
【００４６】
この場合に、マイクロコントローラ部１８内に送信要否を判断するための閾値を設けるようにしてもよい。例えば、第２の実施の形態に係る落石監視システムに適用する場合には、小石等の落石検出では電力測定値を送信しないように閾値を設定し、総電力測定値がこの閾値より大きい場合にのみ電力測定値を無線送受信装置１１ａに対して無線送信する。これにより、交通に支障を与えない小さな落石等では電車車両等の運行を妨げないようにする。また、安全性に影響を与えるような落石又は地すべりは、確実に警告を発して、周辺を走行中の車両の走行を迅速に停止させる。
【００４７】
また、電源制御部１９は、マイクロコントローラ部１８及びＲＦ部１７への蓄電器１５からの電源供給タイミングを変えてもよい。この場合において、蓄電器１５から電源電圧（Ｖｃｃ）が印加されると、電源制御部１９はマイクロコントローラ部１８に駆動電圧Ｖｃｃを供給してマイクロコントローラ部１８を動作させるが（アクティブモード）、電源制御部１９からＲＦ部１７へは、この時点では駆動電圧Ｖｃｃを供給しないでＲＦ部１７は動作させない（スリープモード）。ＡＤ変換器１６で測定された電力測定値は最大を維持するように更新され、間欠的にＲＦ部１７を動作させる。そのため、電源制御部１９はスリープモードが解除されると、ＲＦ部１７に駆動電圧Ｖｃｃを供給し、ＲＦ部１７を動作させる。すなわち、電源制御部１９は、ＲＦ部１７に対して、電力測定値の送信タイミング時には駆動電圧Ｖｃｃを供給してアクティブモードに切り替え、非送信タイミング時には駆動電圧Ｖｃｃの供給を停止してスリープモードに切り替える。２つの動作モードの切り替えは、本無電源計測システム１（１ａ）の適用用途により変更することが好ましく、例えば、スリープモード時間を設定により１００ｍｓｅｃから１時間の間で設定可能である。また、送信対象となる電力測定値がある場合にのみＲＦ部１７を動作させ、送信用電力を有効利用する。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、圧力が加えられると起電力を発生する発電素子を利用した無電源計測装置に関し、例えば、歩行者等の通行状況を監視する通行状況監視システムや落石等を監視する落石監視システムに有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１，１ａ 無電源計測システム
１０ 無電源計測装置
１１ 無線受信装置
１１ａ 無線送受信装置
１２ 発電ユニット
１３ 無線送信ユニット
１４ 発電素子
１５ 蓄電器（蓄電部）
１６ ＡＤ変換器
１７ ＲＦ部（無線送信部）
１８ マイクロコントローラ部
１９ 電源制御部
２０ 発振部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部圧力が加わると電力を発生する発電素子と、前記発電素子に接続され該発電素子の発生電力を蓄積する蓄電部とをそれぞれ有し、所定エリアに二次元状に敷設される複数の発電ユニットと、
前記発電ユニットから電力供給を受けて動作し、前記各発電ユニットの蓄電部に蓄積された電力をそれぞれ測定して電力測定値を得る測定手段と、
前記発電ユニットから電力供給を受けて動作し、前記測定手段で測定された電力測定値を無線送信する無線送信部と、
を具備したことを特徴とする無電源計測装置。
【請求項２】
前記測定手段は、前記各発電ユニットから前記蓄電部の正側端子と負側端子とがそれぞれ接続され、前記複数の蓄電部の端子間の電圧を順番にデジタルデータに変換するＡＤ変換器を有することを特徴とする請求項１記載の無電源計測装置。
【請求項３】
前記複数の発電ユニットは、歩行者及び又は車両の通行状況を監視する領域に設置されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無電源計測装置。
【請求項４】
前記複数の発電ユニットは、落石又は地すべりを監視する領域に設置されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無電源計測装置。
【請求項５】
前記無線送信部は、前記発電ユニットによる総発生電力が閾値よりも大きい場合に、電力測定値を無線送信することを特徴とする特徴とする請求項４記載の無電源計測装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の無電源計測装置と、前記無電源計測装置の無線送信部と通信して前記各発電ユニットでの発生電力の電力測定値を受信する無線受信装置と、を具備したことを特徴とする無電源計測システム。
【請求項７】
前記無線受信装置は、前記測定手段における端子間電圧のＡＤ変換順位を基に、各電力測定値に対応した発電ユニットを特定することを特徴とする請求項６記載の無電源計測システム。
【請求項１】
外部圧力が加わると電力を発生する発電素子と、前記発電素子に接続され該発電素子の発生電力を蓄積する蓄電部とをそれぞれ有し、所定エリアに二次元状に敷設される複数の発電ユニットと、
前記発電ユニットから電力供給を受けて動作し、前記各発電ユニットの蓄電部に蓄積された電力をそれぞれ測定して電力測定値を得る測定手段と、
前記発電ユニットから電力供給を受けて動作し、前記測定手段で測定された電力測定値を無線送信する無線送信部と、
を具備したことを特徴とする無電源計測装置。
【請求項２】
前記測定手段は、前記各発電ユニットから前記蓄電部の正側端子と負側端子とがそれぞれ接続され、前記複数の蓄電部の端子間の電圧を順番にデジタルデータに変換するＡＤ変換器を有することを特徴とする請求項１記載の無電源計測装置。
【請求項３】
前記複数の発電ユニットは、歩行者及び又は車両の通行状況を監視する領域に設置されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無電源計測装置。
【請求項４】
前記複数の発電ユニットは、落石又は地すべりを監視する領域に設置されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無電源計測装置。
【請求項５】
前記無線送信部は、前記発電ユニットによる総発生電力が閾値よりも大きい場合に、電力測定値を無線送信することを特徴とする特徴とする請求項４記載の無電源計測装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の無電源計測装置と、前記無電源計測装置の無線送信部と通信して前記各発電ユニットでの発生電力の電力測定値を受信する無線受信装置と、を具備したことを特徴とする無電源計測システム。
【請求項７】
前記無線受信装置は、前記測定手段における端子間電圧のＡＤ変換順位を基に、各電力測定値に対応した発電ユニットを特定することを特徴とする請求項６記載の無電源計測システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１７６０５（Ｐ２０１１−１７６０５Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６２１３１（Ｐ２００９−１６２１３１）
【出願日】平成２１年７月８日（２００９．７．８）
【出願人】（５９２１４５２６８）ジェイアール東日本コンサルタンツ株式会社 (53)
【出願人】（５０９１９３４１８）アイ・サイナップ株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月８日（２００９．７．８）
【出願人】（５９２１４５２６８）ジェイアール東日本コンサルタンツ株式会社 (53)
【出願人】（５０９１９３４１８）アイ・サイナップ株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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