JP6703418B2 - Measuring system - Google Patents
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Description
本発明は、各種センサの情報を通信網を利用して集中的に管理する計測サーバーシステムに関するもので、計測素子、特に電池で駆動される計測素子に好適な省電力化手段に関するものである。 The present invention relates to a measurement server system that centrally manages information of various sensors using a communication network, and relates to a power saving means suitable for a measurement element, particularly a battery-driven measurement element.
近年、いろいろなセンサ技術が発達し、温度センサ、風量計、風速計、雨量計、地震計等の気象観測のためのセンサや、血圧計、心拍数計等の生体情報センサ、放射線量、PM2.5測定器、塵埃計、臭気計等の環境センサ、さらには、人感センサ、監視カメラ等、あらゆるセンサ(計測素子)の情報がインタネットに接続され、集中的な観測が行われている。これらのセンサは屋内はもとより屋外にも設置され、その電源として商用電源を用いるもののほか、電池で駆動されるセンサも多用化されてきている。また通信手段も、無線技術の発達により有線から無線へと推移していて、計測素子は、それ単独で見るとセンサ情報(計測データ)をサーバーへ送信する無線通信端末とも言えるものになってきている。 In recent years, various sensor technologies have been developed, and sensors for weather observation such as temperature sensors, wind meters, anemometers, rain gauges, seismometers, biological information sensors such as blood pressure monitors and heart rate monitors, radiation dose, PM2. .5 Information from environmental sensors such as measuring instruments, dust meters, and odor meters, as well as human sensors, monitoring cameras, and other sensors (measuring elements) is connected to the Internet for intensive observation. These sensors are installed not only indoors but also outdoors and use not only commercial power sources but also battery-powered sensors. In addition, the communication means is also shifting from wired to wireless due to the development of wireless technology, and the measuring element can be said to be a wireless communication terminal that sends sensor information (measurement data) to a server when viewed by itself. There is.
無線通信端末というと携帯電話やタブレットが代表的であり、電池駆動であるがゆえの省電力化対策が採られていて、人が操作をしない時には電源供給を、静止し(ほぼ停止状態)、静止時は、人が操作を開始するかどうかをセンスする回路のみに電力を供給する方法が一般的である。人の操作によらず自動的に省電力化を図る技術としては先行技術文献には、携帯電話のカメラモジュールで顔を認識し、人の存否によって省電力モードへ切り替える技術が開示されている。また、パソコンや携帯電話やタブレットなどインタネット通信を行う端末では、一定の時間間隔で受信メールサーバーにメールの問合せを行うことで、省電力化を図っている。しかし、定期的に受信メールの問合せをしても受信メールがない時は、結果的には無駄な問合せ、つまり無駄な電力消費を行ったことになる。 A typical example of a wireless communication terminal is a mobile phone or a tablet, and because it is battery-powered, it takes power-saving measures. When no one is operating, the power supply is stopped (almost stopped), When stationary, it is common to supply power only to the circuit that senses whether a person starts operation. As a technique for automatically saving power without human operation, a prior art document discloses a technique in which a camera module of a mobile phone recognizes a face and switches to a power saving mode depending on the presence or absence of a person. In addition, in terminals that perform internet communication, such as personal computers, mobile phones, and tablets, power consumption is reduced by inquiring mails to a receiving mail server at regular time intervals. However, if there is no received mail even if the received mail is inquired periodically, it results in useless inquiry, that is, useless power consumption.
最近、IoT(Internet of Things)と称し、あらゆるものがインタネットに接続される時代が到来すると言われているが、IoT時代とは、計測素子や各種センサが、監視カメラの例に見るように街中のいたるところに設置され、計測データを集中的に管理することで、人々に有益な情報をキメ細かく提供できる時代とも言えるわけで、計測素子の設置数が爆発的に伸び、それゆえ計測素子の消費電力を更に軽減することが、計測素子に使用する電池寿命の長期化に貢献できるだけでなく、より少ないエネルギーの消費という点でも社会的な課題になってくる。 Recently, it is said that the era is called the IoT (Internet of Things), where everything is connected to the Internet.In the IoT era, measuring elements and various sensors are located in the downtown area as seen in the example of surveillance cameras. It can be said that it is an era in which it is installed everywhere, and by centrally managing measurement data, it is possible to provide useful information to people in detail, and the number of measurement elements installed explosively increases. Further reduction of electric power not only contributes to prolonging the life of the battery used for the measuring element, but also becomes a social issue in terms of consumption of less energy.
計測素子の低消費電力化を図り、電池寿命を長期化することが望ましい。 It is desirable to reduce the power consumption of the measuring element and prolong the battery life.
計測素子が計測を行うタイミングを計測サーバーが指示し計測結果を計測サーバーへ送信する。このため計測素子と計測サーバーとの通信時に、計測サーバーは次回の計測と通信日時を指示する。この方法により計測素子の電源供給は常時は時計部のみになり、センサ部(計測部)、通信部への電源供給は、計測時、通信時のみとなり、大幅な省電力化が図れる。また計測素子の時計精度が低いと次回の計測日時が電力メーターのように1カ月後とかになると日時がずれるため、計測素子が所有する時計の精度情報をもとに計測サーバーからの日時情報を利用して時計の時刻校正を行う。また、計測素子の異常(回路故障等)を判断するため、計測素子には自己診断回路を設け、診断結果を計測サーバーへ送信報告する。 The measurement server instructs the timing of measurement by the measurement element and sends the measurement result to the measurement server. Therefore, at the time of communication between the measurement element and the measurement server, the measurement server indicates the next measurement and communication date and time. By this method, the power supply of the measuring element is always only to the clock section, and the power supply to the sensor section (measuring section) and the communication section is only at the time of measurement and communication, so that large power saving can be achieved. If the clock precision of the measuring element is low, the date and time will shift when the next measurement date and time is one month later, like an electric power meter. Therefore, the date and time information from the measurement server is based on the precision information of the clock owned by the measuring element. Use it to calibrate the clock. Further, in order to determine an abnormality (circuit failure, etc.) of the measuring element, the measuring element is provided with a self-diagnosis circuit, and the diagnostic result is transmitted and reported to the measuring server.
計測素子への電源供給は常時は時計部のみとなり、センサ部と通信部は計測・通信時のみに給電されることで、計測素子としては大幅な、省電力化が図れる。 Power is supplied to the measuring element only by the clock section at all times, and the sensor section and the communication section are supplied with power only during measurement/communication.
図1は、本発明の全体構成概念図であり、1a、1b、1cで示されるような数多くの計測素子(以下個別に参照数字「1」として説明する)が無線通信網2に接続されている。各々の計測素子1で計測されるデータとともに、各計測素子1についての管理データを集中的に管理する計測サーバー3が、無線通信網2に接続されている。図示しないが、無線通信網とともに有線通信網に接続される計測素子もあろうが、すべての計測素子の情報は、計測サーバー3で集中管理されている。無線通信網としては、3G、4G、PHS等の公衆無線通信網であったり、自営の専用無線通信網であってもよい。自営の無線通信網の例としては、PHSの自営モードや、サブギガ波と称す920MHZ帯を使用した無線方式があろう。 FIG. 1 is a conceptual diagram of the overall configuration of the present invention, in which a large number of measuring elements 1a, 1b, 1c (hereinafter individually described as reference numeral “1”) are connected to a wireless communication network 2. There is. A measurement server 3 that centrally manages management data for each measurement element 1 together with data measured by each measurement element 1 is connected to the wireless communication network 2. Although not shown, there may be a measuring element connected to the wired communication network as well as the wireless communication network, but the information of all the measuring elements is centrally managed by the measurement server 3. The wireless communication network may be a public wireless communication network such as 3G, 4G, PHS, or a privately-owned dedicated wireless communication network. Examples of a self-employed wireless communication network include a PHS self-employed mode and a wireless system using a 920 MHZ band called a sub giga wave.
計測素子は多種多様であり、気象観測のための温度計、風量計、雨量計、地震計等の素子や、生体情報管理のための血圧計、心拍数計、体温計等の素子、環境管理のための放射線量計、PM2.5測定計、塵埃測定計、臭気計等の素子、建築物の劣化管理のための機械的歪測定計、使用料管理のための水道メータ、ガスメータ、電気メータ等、さらに防犯対策のための人感センサ、監視カメラ等がある。 There are various types of measuring elements, such as thermometers, wind gauges, rain gauges, seismographs for weather observation, blood pressure meters, heart rate meters, thermometers for biological information management, environmental management, etc. Radiation meter, PM2.5 meter, dust meter, odor meter, etc., mechanical strain meter for building deterioration management, water meter, gas meter, electricity meter for usage fee management, etc. In addition, there are motion sensors, surveillance cameras, etc. for security measures.
計測サーバー3は、計測事業者自身のものであったり、複数の計測事業者から委託される計測サーバーセンタ的な形態もあろう。水道メータなどは水道事業者自身が管理するかもしれないし、生体情報管理は医療関係事業者自身が管理する、あるいは複数の医療関係事業者が計測サーバーセンタに計測を委託し、計測結果情報を受け取り、各医療事業者が結果情報を解析し、顧客に情報提供するサービス形態もあろう。様々な形態が考えられるが、本発明においてはその形態は問わない。 The measurement server 3 may be that of the measurement business operator itself, or may be in the form of a measurement server center outsourced by a plurality of measurement business operators. The water meter may be managed by the water company itself, and the biometric information management is managed by the medical company itself, or multiple medical companies outsource the measurement to the measurement server center and receive the measurement result information. There may be a service form in which each medical business operator analyzes the result information and provides the information to the customer. Although various forms are possible, the form is not limited in the present invention.
計測素子1は計測目的によって、計測頻度(計測の時間間隔)は異なり、月1回のものや、1日3回、1時間毎、1分毎とかの頻度のものがあろう。また計測された数値を平常時のデータと比較し、少し異変が起きていると感じた時は計測頻度を上げたり、あるいは天気予報などの他の情報をもとに、台風の接近をより細かく観察する時は計測頻度を上げるなど、計測頻度は状況に応じて随時変更制御される。計測素子の電源は、商用電源を用いるものや、電池を用いるものがあるが、本発明は計測素子の省電力化に関するもので、電池駆動型の計測素子により好適なものである。 The measuring element 1 has a different measuring frequency (measurement time interval) depending on the measuring purpose, and may be once a month, three times a day, once an hour, or once a minute. In addition, comparing the measured values with the data in normal times, if you feel that something is wrong, increase the frequency of measurement or use other information such as weather forecast to make the approach of the typhoon more detailed. When observing, the measurement frequency is changed and controlled at any time according to the situation, such as increasing the measurement frequency. The power source of the measuring element may be a commercial power source or a battery, but the present invention relates to power saving of the measuring element, and is more suitable for a battery-driven measuring element.
計測サーバー3は、表1に示すように各々の計測素子毎に管理データを集計し管理している。表1に示す管理データの意味は後述する。 As shown in Table 1, the measurement server 3 collects and manages management data for each measuring element. The meaning of the management data shown in Table 1 will be described later.
図2は電池駆動型の計測素子1の内部構成を示す。 FIG. 2 shows the internal configuration of the battery-driven measuring element 1.
計測素子1は、電源が常時供給される時計部13、電源制御部18によって動作が必要な時のみに通電されるセンサ部11(センサ部は計測部とも言える)、素子通信部12、電池残量検知部20、自己診断を行うための自己診断制御回路21、バイアス回路22、比較判定回路23とからなる。時計部13の中には、時計17のほか、動作を後述するサーバー日時管理M(メモリ)15、次回通信日時管理M(メモリ)16、自己診断日時管理M(メモリ)14がある。 The measuring device 1 includes a clock unit 13 to which power is constantly supplied, a sensor unit 11 (a sensor unit can be called a measuring unit) that is energized only when an operation is required by a power supply control unit 18, an element communication unit 12, and a battery residual quantity. It comprises an amount detection unit 20, a self-diagnosis control circuit 21 for performing self-diagnosis, a bias circuit 22, and a comparison/determination circuit 23. In the clock unit 13, in addition to the clock 17, there are a server date/time management M (memory) 15, the next communication date/time management M (memory) 16, and a self-diagnosis date/time management M (memory) 14, which will be described later.
これらの日時情報は、2011年3月11日14時46分45秒のように、西暦から始まり、秒までを含む。表1で示す次回通信日時は、スペースの関係上、V,B,C(V時B分C秒)と簡略化されているが、実際は、2011年3月11日14時46分45秒のようになっている。 These date and time information starts from the Christian era and includes seconds up to 14:46:45 on March 11, 2011. The next communication date and time shown in Table 1 is abbreviated as V, B, C (V hour B minute C second) due to space limitations, but it is actually 14:46:45 on March 11, 2011. It is like this.
素子通信部12は、無線通信網2を介して計測サーバー3と通信を行うが、本発明においては通信のための発呼は、計測素子1からのみであり、計測サーバー3が計測素子1に発呼することはなく、計測素子1は計測サーバー3からの着呼に備える必要はない。 The element communication unit 12 communicates with the measurement server 3 via the wireless communication network 2. However, in the present invention, the call for communication is made only from the measurement element 1, and the measurement server 3 transmits to the measurement element 1. No call is made and the measurement element 1 does not need to be prepared for an incoming call from the measurement server 3.
計測素子1の動作は、次回通信日時管理M16が、計測と通信を行う日時になったら、電源制御部18に、センサ部11に計測を行うことを指示し、計測結果データを素子通信部12へ送り、素子通信部12は、計測サーバー3へデータを送信する。センサ部へ電源を供給する時間は、センサが必要とする計測時間に応じている。 Regarding the operation of the measuring element 1, when the next communication date/time management M16 arrives at the date/time for performing measurement and communication, the power source control unit 18 is instructed to perform the measurement on the sensor unit 11, and the measurement result data is transmitted to the element communication unit 12. Then, the element communication unit 12 transmits the data to the measurement server 3. The time for supplying power to the sensor unit depends on the measurement time required by the sensor.
体温とかの計測では1分程度の計測時間を要すが、気温などは秒程度で良いだろう。素子通信部12への電源供給時間は、通信に必要な時間で、伝送速度にもよるが数秒程度以下のオーダであり、センサ部の測定時間を考慮しながら、センサ部と同時に給電してもよいし、センサ部の給電時間が1分とか長い時は、時間的に分割して給電すればよい。 It takes about 1 minute to measure the body temperature, but the temperature may be about 2 seconds. The power supply time to the element communication unit 12 is a time required for communication, and is on the order of several seconds or less, depending on the transmission speed, and even if power is supplied at the same time as the sensor unit while considering the measurement time of the sensor unit. When the power supply time of the sensor unit is long, such as one minute, power supply may be divided in time.
計測結果の送信データの形式は、図4(a)に示す。 The format of the transmission data of the measurement result is shown in FIG.
送信データは、個別の素子に応じた「素子ID」と「電話番号」あるいはIPアドレスなどの通信に必要な情報に加え、「計測情報」とともに、「電池残量」、「現在日時」、「設置エリア」信号を送信する。電池残量は、計測サーバー3が個々の計測素子の状況を確認するのに必要なデータであり、現在日時は、計測素子1の時計情報である。 The transmission data includes, in addition to the "element ID" and "telephone number" or IP address or other information necessary for communication, which corresponds to each element, "measurement information", "battery level", "current date", " Send "Installation Area" signal. The battery remaining amount is data necessary for the measuring server 3 to confirm the status of each measuring element, and the current date and time is clock information of the measuring element 1.
「計測情報」としては、「計測データ」と、後記する「データなし」と、「自己診断結果」の3種があり、図4(c)に示すように、計測情報部は、前記3つの「情報種別」を表す部分と「データ」を表す部分の2つの構成になっている。なお、情報種別で「データなし」のときは後続の「データ」は省略される。 There are three types of "measurement information": "measurement data", "no data" to be described later, and "self-diagnosis result". As shown in FIG. It is composed of two parts, a part representing "information type" and a part representing "data". When the information type is “no data”, the subsequent “data” is omitted.
なお、これらの計測情報(計測データ、自己診断結果、後記する時刻校正信号)が、計測サーバー3が指定した日時に計測サーバー3で受信できない時は、計測素子1が故障か盗難を疑い、計測事業者に別途電子メールや電話で連絡を行う。 When these measurement information (measurement data, self-diagnosis result, time calibration signal described later) cannot be received by the measurement server 3 at the date and time specified by the measurement server 3, the measurement element 1 is suspected of failure or theft, and measurement is performed. Contact the business separately by e-mail or telephone.
また「設置エリア」は、計測素子の設置されている場所を、無線通信を利用して通信する際に得られる基地局の情報をそのまま利用するものである。なお、計測素子1が別途GPSセンサを具備していれば、「設置エリア」情報としてはGPS情報を利用する。 The “installation area” is to use the information of the base station obtained when the location where the measuring element is installed is communicated by using wireless communication as it is. If the measuring element 1 is additionally equipped with a GPS sensor, the GPS information is used as the "installation area" information.
なお、計測のサービスエリアが狭く、すべての計測素子が、一つのアンテナ圏内(基地局圏内)に設置されているときは、設置エリア情報としては、図示しないが、アンテナからの距離情報に相当する電界強度情報を代替するものとして、受信電波の「受信レベル」情報を用いる。 When the measurement service area is narrow and all the measurement elements are installed in one antenna area (base station area), the installation area information is not shown, but corresponds to distance information from the antenna. As a substitute for the electric field strength information, the "reception level" information of the received radio wave is used.
つまり、設置エリア情報としては、基地局情報、GPS情報、受信レベル情報の3種がある。 That is, there are three types of installation area information: base station information, GPS information, and reception level information.
計測サーバー3では設置エリア情報を通信の都度確認し、表1で管理されている本来の設置エリア情報と異なる場合は、計測素子1が盗難されていると判断する。 The measurement server 3 checks the installation area information each time it communicates, and if it is different from the original installation area information managed in Table 1, it is determined that the measurement element 1 has been stolen.
表1に示した管理データの中で、「時計精度」、「電池残量」、「異常状態」、「次回通信日時」は通信の都度データが更新され、「計測周期」、「自己診断周期」は、結果情報をもとに必要があれば通信によって変更される。その他のデータの更新は、設置場所の変更とか、変更の必要がある時に、データ入力部40(図3参照)から更新される。 In the management data shown in Table 1, the data of “clock accuracy”, “battery level”, “abnormal state”, and “next communication date/time” are updated each time communication is performed, and “measurement cycle”, “self-diagnosis cycle” Is changed by communication if necessary based on the result information. Other data is updated from the data input unit 40 (see FIG. 3) when the installation location is changed or when it is necessary to change.
表1の時計精度は、計測素子1から送られてきた計測素子の現在日時と、計測サーバー3の現在日時とを対比し、計測サーバー3では、前回通信日時をもとに1日に生じた誤差を計算し、更新される。時計精度を管理することで、計測素子1の時計部品である水晶振動子に高い精度を要求することは必要なく、計測素子のコストを低減できる。計測素子が、電波時計を使用すれば理想的であるが、電波時計は常時電力を消費することと、屋内では設置場所によっては電波受信が出来にくいことを留意したうえで、使用を決める必要がある。 The clock accuracy in Table 1 compares the current date and time of the measuring element sent from the measuring element 1 with the current date and time of the measuring server 3, and the measuring server 3 has produced one day based on the last communication date and time. The error is calculated and updated. By managing the timepiece precision, it is not necessary to require high precision for the crystal unit, which is a timepiece component of the measuring element 1, and the cost of the measuring element can be reduced. It is ideal to use a radio-controlled watch as the measuring element, but it is necessary to decide on the use by keeping in mind that the radio-controlled watch always consumes electric power and that it is difficult to receive radio waves indoors depending on the installation location. is there.
通信の都度、計測サーバー3からは、図4(b)に示すように、次回通信日時とサーバ―日時が計測素子1に届く、計測素子1では、サーバー日時管理M15の情報をもとに、時計17をサーバー日時に校正する。また次回通信日時管理M16に次回通信日時を書込み、次回の通信に備え、通信日時になったら前記した動作を行う。 Each time communication is performed, the next communication date and time and the server-date and time arrive from the measurement server 3 to the measurement element 1 as shown in FIG. 4B. In the measurement element 1, based on the information of the server date management M15, Calibrate the clock 17 to the server date and time. Further, the next communication date/time is written in the next communication date/time management M16 to prepare for the next communication, and when the communication date/time comes, the above-described operation is performed.
計測素子1は、故障診断のために自己診断機能を有している。自己診断周期は、計測素子の故障率とともに計測周期を勘案しながら計測素子そのものが決めるが、その周期情報は、別途、表1に示すように、計測サーバー3で管理されていて、計測サーバー3では自己診断を行うべき時間に診断結果が送信されることを待っている。 The measuring element 1 has a self-diagnosis function for failure diagnosis. The self-diagnosis cycle is determined by the measurement element itself in consideration of the failure rate of the measurement element and the measurement cycle, but the cycle information is separately managed by the measurement server 3 as shown in Table 1, Then, it waits for the diagnostic result to be sent at the time when self-diagnosis should be performed.
計測素子1が自己診断を行うには、計測周期に応じて、自己診断日時管理M14が、診断日時になったら、電源制御部18に自己診断制御回路21を駆動するように指示する。自己診断制御回路21は、センサ部11が出力する最小値、最大値、中間値が診断時に出力されるよう、センサ部11へのバイアス値をバイアス回路22から出力し、設定したバイアス値に対するセンサ出力になっているかを比較判定回路23で判定を行う。バイアス回路22では、センサ部11の動作パラメータを変化させるが、別の方法として、センサ部11への入力信号レベルを擬装的に変化してもよい。どの方法でも、変化に応じセンサ部11の出力が変化していれば動作は正常と判断する。その判断は、比較判定回路23で行う。比較判定回路23の出力としては、OK、NGの他に、「とりあえずは使用可であるが近日中に修理必要」とかの情報も出力する。これらの情報は、診断結果情報として、図4(a)の計測情報において、「情報種別」は自己診断結果、「データ」は、OK、NG、その他の情報(前記「とりあえずは使用可であるが近日中に修理必要」とかの情報)に対応し、別途関連付けされたデータとして送信される。 In order for the measuring element 1 to perform self-diagnosis, the self-diagnosis date/time management M14 instructs the power supply control unit 18 to drive the self-diagnosis control circuit 21 when the diagnosis date/time arrives in accordance with the measurement cycle. The self-diagnosis control circuit 21 outputs the bias value to the sensor unit 11 from the bias circuit 22 so that the minimum value, the maximum value, and the intermediate value output by the sensor unit 11 are output during the diagnosis, and the sensor for the set bias value is output. The comparison/determination circuit 23 determines whether or not it is an output. In the bias circuit 22, the operation parameter of the sensor unit 11 is changed, but as another method, the input signal level to the sensor unit 11 may be artificially changed. In any method, if the output of the sensor unit 11 changes according to the change, the operation is determined to be normal. The comparison is made by the comparison and determination circuit 23. As the output of the comparison/determination circuit 23, in addition to OK and NG, information such as “it can be used for the time being but needs repair in the near future” is also output. These pieces of information are diagnostic result information, in the measurement information of FIG. 4A, “information type” is a self-diagnosis result, “data” is OK, NG, and other information (the above “for the time being, it can be used for the time being). Will be sent in the near future as a separate piece of associated data).
自己診断の周期は、診断結果を見ながら変化することができる。このため、図4(b)に示すように、計測サーバー3から計測素子1へ送る信号として「次回要求データ」というフィールドがある。「次回要求データ」としては、本発明の主目的からして、定常的には計測データであるが、前記のように「自己診断周期を変更する」要求、さらに後記するが、「日時校正」の要求がある。これら3種の要求に対応した通信符号が「次回要求データ」フィールドに別途割り当てられている。なお、自己診断周期を変更する要求をしたときは、変更したい「周期情報」を送る必要があり、図4(b)に示すように、「自己診断周期」のデータフィールドを用いて送信する。 The self-diagnosis cycle can be changed while observing the diagnosis result. Therefore, as shown in FIG. 4B, there is a field called "next request data" as a signal sent from the measurement server 3 to the measurement element 1. As the "next request data", from the main purpose of the present invention, it is measurement data in a steady state, but as described above, a request to "change the self-diagnosis cycle", and as will be described later, "date and time calibration" Is required. Communication codes corresponding to these three types of requests are separately assigned to the "next request data" field. When a request is made to change the self-diagnosis cycle, it is necessary to send the "cycle information" to be changed, and the data is sent using the "self-diagnosis cycle" data field as shown in FIG. 4(b).
図3は計測サーバー3の内部構成を示す。 FIG. 3 shows the internal configuration of the measurement server 3.
計測サーバー3は、サーバー通信部30、次回通信日時管理部31、計測頻度管理部32、時計精度管理部33、異常状態検出管理部34、計測データベース35、次回受信管理部36、計測データ管理部37、頻度情報付加部38、外部情報交換部39、データ入力部40、自己診断結果情報管理部41で構成される。なお、図示しないが高精度の時計を有し、時計情報は、必要な各部へ供給されている。
The measurement server 3 includes a server communication unit 30, a next communication date/time management unit 31, a measurement frequency management unit 32, a clock accuracy management unit 33, an abnormal state detection management unit 34, a
計測データベース35は、計測サーバー3の管理対象下にあるすべての計測素子の管理情報(表1に示す情報)を保存・管理している。
The
また、計測素子毎の計測結果データの計測履歴は、計測データ管理部37に別途管理されている。 The measurement history of the measurement result data for each measurement element is separately managed by the measurement data management unit 37.
サーバー通信部30は、計測素子1と無縁通信網2を介して通信を行う。 The server communication unit 30 communicates with the measurement element 1 via the wireless communication network 2.
次回受信管理部36には、計測データベース35の次回通信日時データをもとに、次回受信する可能性のある(受信日時誤差として設定した例えば3秒の誤差範囲内で受信の可能性のある)計測素子からの受信日時とID信号、がロードされている。その日時に受信したデータからID信号を復元すると、計測データベース35から当該IDに関する管理データが、計測頻度管理部32、時計精度管理部33へロードされる。
The next reception management unit 36 may receive the next time based on the next communication date/time data of the measurement database 35 (there is a possibility of reception within the error range of 3 seconds set as the reception date/time error). The reception date and time from the measuring element and the ID signal are loaded. When the ID signal is restored from the data received on that date and time, the management data relating to the ID is loaded from the
時計精度管理部33には、計測データベース35から当該計測素子の時計精度データがロードされる。
The clock precision management unit 33 is loaded with the clock precision data of the measurement element from the
計測頻度管理部32では、計測周期を変更することが必要かどうかを判断する。計測データ管理部37の計測結果から、計測結果が定常的かどうかを判断し、異常性が感じられるときは計測周期を短くする対応、また頻度情報付加部38が、台風が接近しているので、あるエリア内にある計測素子は計測周期を短くするなどの要求を出しているかを確認し、しばらくの間は、計測データベース35で管理されている計測周期を変更し、何時間毎、何分毎とかの計測周期を決め、次回通信日時管理部31に伝える。
The measurement frequency management unit 32 determines whether it is necessary to change the measurement cycle. From the measurement result of the measurement data management unit 37, it is determined whether or not the measurement result is steady, and when abnormality is felt, the measurement cycle is shortened, and since the frequency information addition unit 38 is approaching the typhoon, It is confirmed whether the measuring elements in a certain area are making a request such as shortening the measuring cycle, and for a while, the measuring cycle managed by the
なお、計測周期を変更した原因が解除されれば、計測データベース35の計測周期に関する管理データを元に戻す等の対応を採る。いずれにせよ、計測周期は固定的なものでなく、状況に応じ随時変更される。
If the cause of changing the measurement cycle is removed, the management data regarding the measurement cycle in the
次回通信日時管理部31は、これらの情報に基づき次回の通信日時を算出するが、その時、時計精度管理部33の情報をもとに次回通信日時までに生じるであろう計測素子の時計誤差が、3秒とかの、ある閾値以下であれば、算出された日時を次回通信日時として送信する。もし、閾値以上であれば、次回の計測日時までに、時計合わせを行っておく必要があるので、時計の誤差が閾値以内の日時を次回通信日時データとして送る。 The next communication date/time management unit 31 calculates the next communication date/time based on these pieces of information, and at that time, based on the information of the clock accuracy management unit 33, the clock error of the measuring element which may occur before the next communication date/time is calculated. If it is less than a certain threshold value such as 3 seconds, the calculated date and time is transmitted as the next communication date and time. If it is equal to or more than the threshold value, it is necessary to adjust the clock by the next measurement date and time, so the date and time when the error of the clock is within the threshold value is sent as the next communication date and time data.
つまり、「次回通信日時での計測素子の時間が、計測サーバーで受信管理できる時間誤差を超過する」と時間精度情報を用いて計算されるときは、次回の通信は計測素子1の時計17の日時校正のために行うことが必要になる。例えば、とある計測素子の時計精度が一日に1秒ずれるとする。次回の計測が7日後とすると、7日後には7秒ずれるので、ズレが受信管理できる時間誤差の3秒以内におさまる3日前の4日(7−3)後を次回通信日時として設定する。なお、このとき、次回の送信時には計測素子の計測データは不要の旨を伝えるため、図4(b)の「次回要求データ」フィールドに「日時校正」を意味する信号を送る。 That is, when it is calculated using the time accuracy information that "the time of the measuring element at the next communication date and time exceeds the time error that can be received and managed by the measuring server", the next communication is performed by the clock 17 of the measuring element 1. It is necessary to do it for date and time calibration. For example, it is assumed that the clock accuracy of a certain measuring element deviates by 1 second per day. If the next measurement is 7 days later, it will be 7 seconds after 7 days, so the next communication date and time is set to 4 days (7-3) three days before and within 3 seconds of the time error that can manage reception. At this time, in order to inform that the measurement data of the measurement element is not required at the next transmission, a signal meaning "date/time calibration" is sent to the "next request data" field of FIG. 4B.
次回要求データとして「日時校正」信号を受信した計測素子1は、次回の送信時には、図4(a)の計測情報部には、情報種別として「データなし」を送る。この場合、計測素子1からの送信信号は時刻校正信号とも言える。 The measuring element 1 which has received the “date and time calibration” signal as the next request data sends “no data” as the information type to the measurement information section of FIG. 4A at the next transmission. In this case, the transmission signal from the measuring element 1 can be said to be a time calibration signal.
自己診断結果情報管理部41は、自己診断の結果情報を保存・管理するもので、自己診断結果が正常とは言いきれないときに、過去の診断結果情報と対比しながら「正常」と判断するか、「もう少し様子を見るために自己診断周期を変えてみよう」と判断するのに使用される。特に自己診断結果が、「とりあえずは使用可であるが近日中に修理必要」とされたときは、過去の自己診断結果情報が参照され、自己診断周期を短くするとかの対応が採られよう。 The self-diagnosis result information management unit 41 stores and manages the self-diagnosis result information, and when the self-diagnosis result cannot be said to be normal, judges it as “normal” by comparing it with past diagnosis result information. Or, it is used to judge "Let's change the self-diagnosis cycle to see the situation a little more". In particular, when the self-diagnosis result indicates that "it is usable for the time being, but needs repair in the near future", the past self-diagnosis result information will be referred to and the self-diagnosis cycle may be shortened.
異常状態検出管理部34は、計測素子1からの受信信号(図4(a))の中から、電池残量が20%とか少なくなったこと、自己診断結果情報がOKでないことの確認に加え、設置エリア情報が計測データベースで管理されている設置エリア情報との対比を行い、エリア情報が異なる時は、計測素子が盗難にあっていると判断する。 The abnormal state detection management unit 34 confirms that the remaining battery level is as low as 20% from the received signal (FIG. 4(a)) from the measurement element 1 and that the self-diagnosis result information is not OK. The installation area information is compared with the installation area information managed in the measurement database, and if the area information is different, it is determined that the measuring element is stolen.
異常状態検出管理部34の出力は外部情報交換部39へ届き、計測事業者にその状態を伝えるなどの処置が採られる。伝える内容としては、「電池残量が少ないので交換か充電してください」、「盗難にあっていそうなので確認してください」、「故障していますので、交換してください」などがある。 The output of the abnormal state detection management unit 34 reaches the external information exchange unit 39, and measures such as notifying the measurement operator of the state are taken. The contents to be told include "Replace or recharge because the battery level is low", "Please check if it is stolen", "Replace because it is out of order", etc.
外部情報交換部39は、図示しないが電話や電子メールなどで外部との情報交換を行う。情報交換の内容としては、前記したように、頻度情報付加部38に伝えるものとして気象情報や犯罪情報(逃走犯探しのために監視カメラの測定頻度向上等)、異常状態検出管理部34で計測素子の異常(動作不良、電池消耗、盗難等)が検知されたときの連絡、計測素子事業者への連絡、各計測素子のデータ入力部40へ設定する情報の入手がある。 The external information exchange unit 39 exchanges information with the outside through a telephone, an electronic mail, or the like, which is not shown. As the contents of the information exchange, as described above, as the information to be transmitted to the frequency information adding unit 38, the weather information and the crime information (improvement of the measurement frequency of the surveillance camera for finding the escaped criminal, etc.), and the abnormal state detection management unit 34 are measured. There is contact when an abnormality of the element (malfunction, battery exhaustion, theft, etc.) is detected, contact to the measuring element operator, and information to be set in the data input unit 40 of each measuring element is obtained.
データ入力部40では、運用開始前に初期データとして表1に示した管理データの素子ID、電話番号、電源、設置エリア、計測周期、自己診断間隔、時計精度が入力される。時計精度は、初期入力時は計測素子メーカーの情報を用いるが、運用が開始されると、通信の都度交換される日時情報から実用データに随時更新される。その他の管理データは変更あるときは、計測事業者からの連絡を受け、外部情報交換部39より変更データがデータ入力部40に届き更新される。 In the data input unit 40, the element ID, telephone number, power supply, installation area, measurement cycle, self-diagnosis interval, and clock precision of the management data shown in Table 1 are input as initial data before the operation starts. The clock accuracy uses the information of the measuring element manufacturer at the time of initial input, but when the operation is started, the date and time information exchanged each time communication is updated to practical data at any time. When there is a change in the other management data, the measurement data is contacted by the measurement business operator, and the change data reaches the data input unit 40 from the external information exchange unit 39 and is updated.
本発明による計測システムは、風速計とかのひとつのセンサを多くの場所に設置し、各地の風速を管理し情報提供する計測システムであったり、多種のセンサを多数設置し、センサの特性に応じた多数の情報サービスを提供するための大きな計測システムであったり出来るものであり、多くの計測事業者の多種の要望やビジネスモデルの要求に応えられるものである。 The measurement system according to the present invention is a measurement system in which one sensor such as an anemometer is installed in many places and manages the wind speed in each place to provide information, or a large number of various types of sensors are installed, and the measurement system according to the characteristics of the sensor is used. It can be a large measurement system for providing a large number of information services, and can meet various demands of many measurement businesses and demands of business models.
計測素子の消費電力が低減されるとともに、電池寿命も長期化し、計測素子の時計精度への要求も緩和されるので、安価な計測素子が実現され、計測素子の経済性が向上する。このことは、IoTデバイスの普及に弾みがかかることになり、あわせて計測サービス事業というビジネスでいろいろなビジネスモデルを創造できるものである。 Since the power consumption of the measuring element is reduced, the battery life is extended, and the requirement for the clock accuracy of the measuring element is relaxed, an inexpensive measuring element is realized and the economical efficiency of the measuring element is improved. This will accelerate the spread of IoT devices, and at the same time, it will be possible to create various business models in the measurement service business.
1(1a、1b、1c) 計測素子
2 無線通信網
3 計測サーバー
11 センサ部
12 素子通信部
13 時計部
14 自己診断日時管理M(メモリ)
15 サーバー日時管理M(メモリ)
16 次回通信日時管理M(メモリ)
17 時計
18 電源制御部
19 電池
20 電池残量検知部
21 自己診断制御回路
22 バイアス回路
23 比較判定回路
30 サーバー通信部
31 次回通信日時管理部
32 計測頻度管理部
33 時計精度管理部
34 異常状態検出管理部
35 計測データベース
36 次回受信管理部
37 計測データ管理部
38 頻度情報付加部
39 外部情報交換部
40 データ入力部
41 自己診断結果情報管理部
1 (1a, 1b, 1c) Measuring element 2 Wireless communication network 3 Measuring server 11 Sensor section 12 Element communication section 13 Clock section 14 Self-diagnosis date/time management M (memory)
15 Server date management M (memory)
16 Next communication date and time management M (memory)
17 clock 18 power supply control unit 19 battery 20 battery remaining amount detection unit 21 self-diagnosis control circuit 22 bias circuit 23 comparison judgment circuit 30 server communication unit 31 next communication date and time management unit 32 measurement frequency management unit 33 clock accuracy management unit 34 abnormal condition
41 Self-diagnosis result information management section
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