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JP7779694B2 - Vehicle Detection System - Google Patents
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JP7779694B2 - Vehicle Detection System - Google Patents

Vehicle Detection System

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JP7779694B2 JP2021162387A JP2021162387A JP7779694B2 JP 7779694 B2 JP7779694 B2 JP 7779694B2 JP 2021162387 A JP2021162387 A JP 2021162387A JP 2021162387 A JP2021162387 A JP 2021162387A JP 7779694 B2 JP7779694 B2 JP 7779694B2
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Description

本発明は、車両検出システムに関する。 The present invention relates to a vehicle detection system.

エッジコンピュータが複数のセンサからセンサデータを収集するシステムが知られている。このようなシステムは、エッジコンピュータと複数のセンサとの間の通信プロトコルとして、一般に、イーサネットおよびTCP(Transmission Control Protcol)/IP(Internet Protocol)が用いられる。TCP/IPは、最大で、イーサネットのパケット長の10%程度がヘッダ等の冗長なデータに割り当てられる。このため、例えば、複数のセンサから大量のセンサデータを収集するシステムは、通信プロトコルにTCP/IPを用いた場合、通信帯域が逼迫してデータ欠損が発生する可能性があった。 Systems in which an edge computer collects sensor data from multiple sensors are known. In such systems, Ethernet and TCP (Transmission Control Protocol)/IP (Internet Protocol) are generally used as the communication protocol between the edge computer and the multiple sensors. TCP/IP allocates up to 10% of the Ethernet packet length to redundant data such as headers. For this reason, for example, if a system collecting large amounts of sensor data from multiple sensors uses TCP/IP as its communication protocol, the communication bandwidth could become congested, potentially resulting in data loss.

また、橋梁を通過する車両を複数のセンサを用いて検出する車両検出システムが知られている(例えば特許文献1)。このような車両検出システムは、短い周期でセンシングをしなければならなく、大量のセンサデータを端末装置に送信しなければならない。また、このような車両計測システムは、複数のセンサにより精度良く車両の通過を検出するために、検出タイミングを同期させることが好ましい。 There is also a known vehicle detection system that uses multiple sensors to detect vehicles passing over a bridge (see, for example, Patent Document 1). Such vehicle detection systems must perform sensing at short intervals and transmit large amounts of sensor data to a terminal device. Furthermore, in such vehicle measurement systems, it is preferable to synchronize the detection timing in order to accurately detect the passage of vehicles using multiple sensors.

特許文献2および特許文献3には、ネットワークのプロトコルについて記載されている。 Patent Documents 2 and 3 describe network protocols.

国際公開第2020/031405号International Publication No. 2020/031405 特開2006-229977号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-229977 特開2004-005661号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-005661

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、少ないデータ量で効率良く複数のセンサ装置を同期させて、車両が橋梁を通過したことを精度良く検出することができる車両検出システムを提供する。 The present invention has been made in consideration of the above, and provides a vehicle detection system that can efficiently synchronize multiple sensor devices using a small amount of data, and accurately detect when a vehicle has passed over a bridge.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両検出システムは、橋梁に設けられ、前記橋梁の変位を表す観測値を検出する複数のセンサ装置と、前記複数のセンサ装置のそれぞれから前記観測値を収集する端末装置と、前記端末装置により収集された前記複数のセンサ装置のそれぞれの前記観測値の時系列データに基づき、車両が前記橋梁を通過したことを検出する情報処理部と、を備え、前記端末装置は、前記複数のセンサ装置に対して、T秒毎に検出要求を送信し、前記複数のセンサ装置のそれぞれは、前記検出要求を受信したタイミングから、Δt秒毎に、N回、前記観測値を検出し、検出した観測値群を記憶し、Δtは、正の実数であり、Nは、2以上の整数であり、Tは、N×Δtであり、前記端末装置は、前記複数のセンサ装置に対して、定期的に読出要求を送信し、前記複数のセンサ装置のそれぞれは、前記読出要求を受信した場合、記憶している前記観測値群を前記端末装置に送信する。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the vehicle detection system of the present invention comprises a plurality of sensor devices that are installed on a bridge and detect observation values that represent displacement of the bridge; a terminal device that collects the observation values from each of the plurality of sensor devices; and an information processing unit that detects that a vehicle has passed over the bridge based on time series data of the observation values of each of the plurality of sensor devices collected by the terminal device, wherein the terminal device transmits a detection request to the plurality of sensor devices every T seconds , and each of the plurality of sensor devices detects the observation values N times every Δt seconds from the time when the detection request is received and stores a group of the detected observation values, where Δt is a positive real number, N is an integer greater than or equal to 2, and T is N × Δt, and the terminal device periodically transmits read requests to the plurality of sensor devices, and when each of the plurality of sensor devices receives the read request, it transmits the group of observation values that it has stored to the terminal device.

本発明によれば、少ないデータ量で効率良く複数のセンサ装置を同期させて、車両が橋梁を通過したことを精度良く検出することができる。 According to the present invention, multiple sensor devices can be efficiently synchronized using a small amount of data, allowing for accurate detection of a vehicle passing over a bridge.

図1は、車両検出システムの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a vehicle detection system. 図2は、橋梁を横から見たときのセンサ装置の配置を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of sensor devices when the bridge is viewed from the side. 図3は、橋梁を上から見たときのセンサ装置の配置を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the arrangement of sensor devices when the bridge is viewed from above. 図4は、センサ装置および端末装置の機能構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the functional configuration of the sensor device and the terminal device. 図5は、端末装置と複数のセンサ装置のそれぞれとの間の情報のやり取りを示すシーケンス図である。FIG. 5 is a sequence diagram showing the exchange of information between the terminal device and each of the plurality of sensor devices. 図6は、情報処理部の機能構成の第1例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a first example of the functional configuration of the information processing unit. 図7は、橋梁が上り車線と下り車線の2車線を有する場合の観測値の時系列データの一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of time-series data of observed values when a bridge has two lanes, an inbound lane and an outbound lane. 図8は、複数のセンサ装置のそれぞれから検出される観測値の時系列データの一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of time-series data of observed values detected by each of a plurality of sensor devices. 図9は、情報処理部の機能構成の第2例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a second example of the functional configuration of the information processing unit. 図10は、横軸に時刻、縦軸に観測値を表すグラフを示す図である。FIG. 10 is a graph showing time on the horizontal axis and observed values on the vertical axis. 図11は、情報処理部の機能構成の第3例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a third example of the functional configuration of the information processing unit. 図12は、端末装置の機能構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating the functional configuration of the terminal device. 図13は、センサ装置と端末装置との間の通信プロトコルの階層構造を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the hierarchical structure of a communication protocol between a sensor device and a terminal device. 図14は、情報処理部のハードウェア構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating the hardware configuration of the information processing unit.

以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。 The following describes the embodiment with reference to the drawings.

図1は、実施形態に係る車両検出システム10の構成を示す図である。車両検出システム10は、車両が橋梁を通過したことを検出する。さらに、車両検出システム10は、橋梁を通過した車両の重量を検出する。また、車両検出システム10は、橋梁を通過した車両の通過時刻を特定する。 Figure 1 is a diagram showing the configuration of a vehicle detection system 10 according to an embodiment. The vehicle detection system 10 detects that a vehicle has passed over a bridge. Furthermore, the vehicle detection system 10 detects the weight of the vehicle that has passed over the bridge. The vehicle detection system 10 also identifies the time at which the vehicle passed over the bridge.

車両検出システム10は、複数のセンサ装置20と、端末装置22と、情報処理装置24とを備える。 The vehicle detection system 10 includes multiple sensor devices 20, a terminal device 22, and an information processing device 24.

複数のセンサ装置20のそれぞれは、橋梁における、互いに異なる所定の対象部分に設けられる。センサ装置20は、橋梁のセンサ装置20が設けられた対象部分における走行方向または橋梁に対して垂直方向の変位を表す観測値を検出する。本実施形態において、センサ装置20は、橋梁の対象部分における、走行方向の伸縮量を測定する。伸縮量は、例えば、数10センチメートル程度の距離の2点間における、数ナノメートルから数100ナノメートル程度の距離の変化である。 Each of the multiple sensor devices 20 is installed at a different, predetermined target portion of the bridge. The sensor devices 20 detect observed values that represent displacement in the direction of travel or perpendicular to the bridge at the target portion of the bridge where the sensor devices 20 are installed. In this embodiment, the sensor devices 20 measure the amount of expansion and contraction in the direction of travel at the target portion of the bridge. The amount of expansion and contraction is, for example, a change in distance of several nanometers to several hundred nanometers between two points that are several tens of centimeters apart.

なお、センサ装置20は、走行方向または垂直方向の変位を表す観測値を検出することができれば、走行方向の伸縮量でなく、他の物理量を検出してもよい。例えば、センサ装置20は、橋梁の対象部分における走行方向のひずみを検出する歪計であってもよい。また、例えば、センサ装置20は、橋梁の対象部分における走行方向の伸縮加速度の大きさまたは橋梁の対象部分における垂直方向の伸縮加速度の大きさを検出する加速度計であってもよい。また、ボックス橋梁等の垂直方向の厚みがある橋梁である場合、センサ装置20は、対象部分における垂直方向の伸縮量を検出してもよい。 Note that the sensor device 20 may detect other physical quantities in addition to the expansion/contraction amount in the traveling direction, as long as it can detect observed values representing displacement in the traveling direction or vertical direction. For example, the sensor device 20 may be a strain gauge that detects strain in the traveling direction in a target portion of the bridge. Also, for example, the sensor device 20 may be an accelerometer that detects the magnitude of expansion/contraction acceleration in the traveling direction in a target portion of the bridge, or the magnitude of expansion/contraction acceleration in the vertical direction in a target portion of the bridge. Furthermore, in the case of a bridge with a vertical thickness, such as a box bridge, the sensor device 20 may detect the amount of expansion/contraction in the vertical direction in the target portion.

複数のセンサ装置20のそれぞれは、橋梁の対象部分における走行方向または垂直方向の変位を表す観測値を、端末装置22から検出要求を受信したことに応じて、所定時間間隔毎に連続的に検出する。例えば、センサ装置20は、端末装置22から検出要求を受信したことに応じて、観測値を数ミリ秒毎に検出する。例えば、センサ装置20は、観測値を所定時間間隔毎に、予め定められた回数または予め定められた期間、連続的に検出する。センサ装置20は、検出して得られた観測値群を端末装置22へと送信する。 Each of the multiple sensor devices 20 continuously detects observation values representing displacement in the travel direction or vertical direction of the target portion of the bridge at predetermined time intervals in response to receiving a detection request from the terminal device 22. For example, the sensor device 20 detects observation values every few milliseconds in response to receiving a detection request from the terminal device 22. For example, the sensor device 20 continuously detects observation values at predetermined time intervals for a predetermined number of times or for a predetermined period of time. The sensor device 20 transmits a group of observed values obtained through detection to the terminal device 22.

端末装置22は、複数のセンサ装置20のそれぞれとネットワークを介して接続されるエッジコンピュータである。例えば、端末装置22は、LAN(Local Area Network)を介して有線で接続される。端末装置22および複数のセンサ装置20のそれぞれは、ネットワーク上において識別可能な固有の物理アドレスであるMACアドレス(Media Access Control address)が割り当てられる。端末装置22は、複数のセンサ装置20のそれぞれと、MACアドレスを用いてイーサーネットプロトコルによりフレームを送受信する。 The terminal device 22 is an edge computer connected to each of the multiple sensor devices 20 via a network. For example, the terminal device 22 is connected by wire via a LAN (Local Area Network). The terminal device 22 and each of the multiple sensor devices 20 are assigned a MAC address (Media Access Control address), which is a unique physical address that can be identified on the network. The terminal device 22 sends and receives frames to and from each of the multiple sensor devices 20 using the MAC address via the Ethernet protocol.

端末装置22は、複数のセンサ装置20のそれぞれに対して、検出要求を定期的に送信する。例えば、端末装置22は、複数のセンサ装置20に対して、検出要求を定期的にブロードキャスト送信する。端末装置22は、複数のセンサ装置20のそれぞれから、検出要求に応じて検出された観測値群を取得する。そして、端末装置22は、複数のセンサ装置20のそれぞれについて、観測値群に含まれる各観測値に対して検出時刻を対応付けたデータ群である、観測値の時系列データを生成する。 The terminal device 22 periodically transmits a detection request to each of the multiple sensor devices 20. For example, the terminal device 22 periodically broadcasts a detection request to the multiple sensor devices 20. The terminal device 22 acquires a group of observed values detected in response to the detection request from each of the multiple sensor devices 20. The terminal device 22 then generates time-series data of the observed values, which is a data group in which the detection time is associated with each observed value included in the group of observed values for each of the multiple sensor devices 20.

さらに、端末装置22は、受信した複数のセンサ装置20のそれぞれの観測値の時系列データに基づき、車両が橋梁を通過したか否かを検出する。また、端末装置22は、通過した車両の重量を判定する。端末装置22は、例えば、通過した車両が小型車か中型車かまたは大型車等の重量による車両種別を特定してもよい。また、さらに、端末装置22は、車両が橋梁を通過した時刻を特定する。 Furthermore, the terminal device 22 detects whether a vehicle has passed over a bridge based on the time series data of the observation values received from each of the multiple sensor devices 20. The terminal device 22 also determines the weight of the passing vehicle. For example, the terminal device 22 may identify the vehicle type based on the weight of the passing vehicle, such as whether it is a small, medium, or large vehicle. Furthermore, the terminal device 22 also identifies the time at which the vehicle passed over the bridge.

端末装置22は、車両が橋梁を通過したか否かの検出結果、通過した車両の重量の判定結果および車両が橋梁を通過した時刻を、情報処理装置24に外部ネットワークを介して送信する。これにより、端末装置22は、情報処理結果のみを情報処理装置24に通知すればよいので、通信量を削減することができる。外部ネットワークは、有線であっても、無線であっても、有線と無線とが混在していてもよい。外部ネットワークは、例えば、LAN、PAN(Personal Area Network)またはWAN(Wide Area Network)、もしくは、PAN、LANおよびWANの混在ネットワークである。また、外部ネットワークは、LTE(Long Term Evolution)等のセルラ通信回線等を含んでいてもよい。 The terminal device 22 transmits the detection result of whether or not a vehicle has passed over a bridge, the determination result of the weight of the passing vehicle, and the time the vehicle passed over the bridge to the information processing device 24 via the external network. This allows the terminal device 22 to notify the information processing device 24 only of the information processing result, thereby reducing communication traffic. The external network may be wired, wireless, or a mixture of wired and wireless. The external network may be, for example, a LAN, a PAN (Personal Area Network), or a WAN (Wide Area Network), or a mixed network of PAN, LAN, and WAN. The external network may also include cellular communication lines such as LTE (Long Term Evolution).

情報処理装置24は、外部ネットワークに接続可能なサーバ装置等のコンピュータである。情報処理装置24は、1台のコンピュータであってもよいし、クラウドシステムのように複数台のコンピュータにより構成されていてもよい。 The information processing device 24 is a computer such as a server device that can be connected to an external network. The information processing device 24 may be a single computer, or may be composed of multiple computers, such as a cloud system.

情報処理装置24は、端末装置22から外部ネットワークを介して、車両が橋梁を通過したか否かの検出結果を受信する。さらに、情報処理装置24は、端末装置22から外部ネットワークを介して、通過した車両の重量の判定結果を受信する。情報処理装置24は、例えば、通過した車両が小型車か中型車かまたは大型車等の重量による車両種別の特定結果を受信してもよい。また、さらに、情報処理装置24は、端末装置22から外部ネットワークを介して、車両が橋梁を通過した時刻を受信する。 The information processing device 24 receives the detection result indicating whether or not a vehicle has passed over a bridge from the terminal device 22 via the external network. Furthermore, the information processing device 24 receives the determination result of the weight of the passing vehicle from the terminal device 22 via the external network. The information processing device 24 may also receive the result of identifying the vehicle type based on the weight of the passing vehicle, such as whether it is a small, medium, or large vehicle. Furthermore, the information processing device 24 receives the time when the vehicle passed over the bridge from the terminal device 22 via the external network.

なお、情報処理装置24は、端末装置22から外部ネットワークを介して、複数のセンサ装置20のそれぞれについての、橋梁の対象部分における走行方向または垂直方向の変位を表す観測値の時系列データを受信してもよい。この場合、情報処理装置24は、端末装置22に代わり、車両が橋梁を通過したか否かを検出する処理、車両種別を特定処理および車両が橋梁を通過した時刻を特定する処理を実行する。 The information processing device 24 may also receive time-series data of observed values representing displacement in the traveling direction or vertical direction at a target portion of the bridge for each of the multiple sensor devices 20 from the terminal device 22 via an external network. In this case, the information processing device 24, in place of the terminal device 22, performs the processes of detecting whether a vehicle has passed over the bridge, identifying the vehicle type, and identifying the time the vehicle passed over the bridge.

図2は、橋梁を横から見たときのセンサ装置20の配置を示す図である。複数のセンサ装置20は、例えば、橋梁における走行方向の中心よりも端部側に取り付けられる。複数のセンサ装置20は、例えば、橋梁における下側の面であって、橋台の近傍に取り付けられる。これにより、作業者は、橋梁が完成した後であっても、複数のセンサ装置20を橋梁に容易に取り付けることができる。なお、複数のセンサ装置20は、橋梁における走行方向の何れの位置に取り付けられてもよい。例えば、複数のセンサ装置20の一部は、作業者により取り付けが難しくはなる場合もあるが、橋梁における走行方向の中央部に取り付けられてもよい。また、複数のセンサ装置20の一部は、橋梁における側面に取り付けられてもよい。この場合、複数のセンサ装置20の一部は、橋梁の垂直方向の伸縮量を測定することが可能となる。 Figure 2 shows the placement of sensor devices 20 when viewed from the side of a bridge. The multiple sensor devices 20 are attached, for example, closer to the end of the bridge than the center of the bridge in the direction of travel. The multiple sensor devices 20 are attached, for example, on the underside of the bridge, near the abutments. This allows workers to easily attach the multiple sensor devices 20 to the bridge even after the bridge is completed. The multiple sensor devices 20 may be attached at any position in the direction of travel on the bridge. For example, some of the multiple sensor devices 20 may be attached to the center of the bridge in the direction of travel, although this may make installation more difficult for workers. Some of the multiple sensor devices 20 may also be attached to the side of the bridge. In this case, some of the multiple sensor devices 20 may be able to measure the vertical expansion and contraction of the bridge.

図3は、橋梁を上から見たときの複数のセンサ装置20の配置を示す図である。複数のセンサ装置20のそれぞれは、橋梁の幅員方向における車線の略中心に設けられる。また、複数のセンサ装置20は、走行方向における同一位置に、幅員方向に直線状に並んで設けられる。橋梁が複数の車線を有する場合、複数のセンサ装置20のそれぞれは、複数の車線のうちの何れかの車線に設けられる。例えば、橋梁が4つの車線を有する場合、4個のセンサ装置20が4個の車線の何れかの車線に設けられる。 Figure 3 shows the arrangement of multiple sensor devices 20 when viewed from above a bridge. Each of the multiple sensor devices 20 is installed approximately in the center of a lane in the width direction of the bridge. The multiple sensor devices 20 are also installed in a straight line in the width direction at the same position in the direction of travel. If the bridge has multiple lanes, each of the multiple sensor devices 20 is installed in one of the multiple lanes. For example, if the bridge has four lanes, four sensor devices 20 are installed in one of the four lanes.

図4は、センサ装置20および端末装置22の機能構成を示す図である。複数のセンサ装置20のそれぞれは、変位検出部32と、センサ制御部34と、センサ通信部36とを有する。 Figure 4 shows the functional configuration of the sensor device 20 and the terminal device 22. Each of the multiple sensor devices 20 has a displacement detection unit 32, a sensor control unit 34, and a sensor communication unit 36.

変位検出部32は、例えば光学スケールを用いて、橋梁における幅員方向に対して同一、走行方向に対して異なる2点間の距離の変化量を検出する。センサ制御部34は、変位検出部32に設けられる発光素子の制御および受光素子からの信号取得をする。そして、センサ制御部34は、観測値の検出タイミングの制御処理、観測値の取得処理、および、観測値の記憶をする。センサ通信部36は、ネットワークを介して端末装置22と通信をする。本実施形態において、センサ通信部36は、端末装置22とMACアドレスを用いてイーサーネットプロトコルによりフレームを送受信する。 The displacement detection unit 32 uses, for example, an optical scale to detect the amount of change in distance between two points on the bridge that are the same in the width direction but different in the direction of travel. The sensor control unit 34 controls the light-emitting elements provided in the displacement detection unit 32 and acquires signals from the light-receiving elements. The sensor control unit 34 then controls the detection timing of observed values, acquires observed values, and stores the observed values. The sensor communication unit 36 communicates with the terminal device 22 via the network. In this embodiment, the sensor communication unit 36 sends and receives frames to and from the terminal device 22 using MAC addresses according to the Ethernet protocol.

端末装置22は、下位側通信部42と、情報処理部44と、上位側通信部46とを有する。 The terminal device 22 has a lower-level communication unit 42, an information processing unit 44, and an upper-level communication unit 46.

下位側通信部42は、ネットワークを介して複数の端末装置22と通信をする。本実施形態において、下位側通信部42は、複数のセンサ装置20のそれぞれとMACアドレスを用いてイーサーネットプロトコルによりフレームを送受信する。 The downstream communication unit 42 communicates with multiple terminal devices 22 via the network. In this embodiment, the downstream communication unit 42 sends and receives frames to and from each of the multiple sensor devices 20 using the MAC address according to the Ethernet protocol.

情報処理部44は、プロセッサおよびメモリを有し、所定のオペレーティングシステムを実行して端末装置22の全体の管理をする。さらに、情報処理部44は、オペレーティングシステム上においてセンサ管理アプリケーションプログラムを実行することにより、複数のセンサ装置20のそれぞれを制御する。さらに、情報処理部44は、複数のセンサ装置20のそれぞれからの観測値群の取得制御、複数のセンサ装置20のそれぞれについての観測値の時系列データの生成処理、車両が橋梁を通過したか否かの検出処理、通過した車両の重量の判定処理、車両が橋梁を通過した時刻を特定処理、および、処理結果の情報処理装置24への送信制御をする。 The information processing unit 44 has a processor and memory, and executes a predetermined operating system to manage the entire terminal device 22. Furthermore, the information processing unit 44 controls each of the multiple sensor devices 20 by executing a sensor management application program on the operating system. Furthermore, the information processing unit 44 controls the acquisition of groups of observation values from each of the multiple sensor devices 20, generates time-series data of the observation values for each of the multiple sensor devices 20, detects whether a vehicle has passed over a bridge, determines the weight of a passing vehicle, identifies the time when a vehicle passed over a bridge, and controls the transmission of the processing results to the information processing device 24.

上位側通信部46は、情報処理装置24と外部ネットワークを介して通信をする。本実施形態において、上位側通信部46は、LTE等のセルラ通信回線の外部ネットワークを介して情報処理装置24と通信をする。 The upper communication unit 46 communicates with the information processing device 24 via an external network. In this embodiment, the upper communication unit 46 communicates with the information processing device 24 via an external network of a cellular communication line such as LTE.

図5は、端末装置22と複数のセンサ装置20のそれぞれとの間の情報のやり取りを示すシーケンス図である。 Figure 5 is a sequence diagram showing the exchange of information between the terminal device 22 and each of the multiple sensor devices 20.

端末装置22は、橋梁における走行方向または垂直方向の変位の観測をする場合、複数のセンサ装置20のそれぞれに対して、定期的に、検出要求を送信する(S11、S13、S15)。例えば、端末装置22は、検出要求を含むメッセージを生成し、生成したメッセージを含むパケットを生成し、生成したパケットを含むフレームを複数のセンサ装置20に対してブロードキャストを送信する。 When observing displacement in the travel direction or vertical direction on a bridge, the terminal device 22 periodically sends detection requests to each of the multiple sensor devices 20 (S11, S13, S15). For example, the terminal device 22 generates a message including a detection request, generates a packet including the generated message, and broadcasts a frame including the generated packet to the multiple sensor devices 20.

複数のセンサ装置20のそれぞれは、検出要求を受信した場合、検出要求を受信したことを示す応答を、端末装置22に送信する(S12、S14、S16)。さらに、複数のセンサ装置20のそれぞれは、検出要求を受信した場合、所定時間間隔毎に観測値を検出し、検出した観測値群を記憶する。 When each of the multiple sensor devices 20 receives a detection request, it transmits a response indicating that it has received the detection request to the terminal device 22 (S12, S14, S16). Furthermore, when each of the multiple sensor devices 20 receives a detection request, it detects observed values at predetermined time intervals and stores the detected observed value groups.

例えば、端末装置22は、1秒毎に、複数のセンサ装置20のそれぞれに検出要求を送信する。この場合、複数のセンサ装置20のそれぞれは、検出要求を受信したタイミングから、5ミリ秒毎に、200回、観測値を検出する。 For example, the terminal device 22 sends a detection request to each of the multiple sensor devices 20 every second. In this case, each of the multiple sensor devices 20 detects observed values 200 times, every 5 milliseconds, from the time when the detection request is received.

なお、検出要求の送信間隔をT秒、観測値の検出間隔をΔt秒とし、1回の検出要求による観測値の検出回数をN回とした場合、端末装置22は、T=N×Δtとなるように設定する。これにより、複数のセンサ装置20のそれぞれは、Δt秒間隔で継続して観測値を検出することができる。 If the interval between detection requests is T seconds, the interval between observation value detections is Δt seconds, and the number of times an observation value is detected in response to one detection request is N, the terminal device 22 sets T = N x Δt. This allows each of the multiple sensor devices 20 to continuously detect observation values at Δt second intervals.

また、端末装置22は、複数のセンサ装置20のそれぞれに対して、定期的に、読出要求を送信する。複数のセンサ装置20のそれぞれは、読出要求を受信した場合、記憶している観測値群を端末装置22にネットワークを介して送信する(S14、S16)。 The terminal device 22 also periodically sends read requests to each of the multiple sensor devices 20. When each of the multiple sensor devices 20 receives a read request, it sends the group of observed values it has stored to the terminal device 22 via the network (S14, S16).

例えば、端末装置22は、2回目の検出要求以後、検出要求および読出要求を含むメッセージを複数のセンサ装置20に対して送信する(S13、S15)。複数のセンサ装置20のそれぞれは、読出要求を受信した場合、直前の検出要求に応じて検出された観測値群を、端末装置22に送信する(S14、S16)。 For example, after the second detection request, the terminal device 22 transmits a message including a detection request and a read request to the multiple sensor devices 20 (S13, S15). When each of the multiple sensor devices 20 receives a read request, it transmits a group of observed values detected in response to the immediately preceding detection request to the terminal device 22 (S14, S16).

このような車両検出システム10は、複数のセンサ装置20のそれぞれを、端末装置22から送信された検出要求に同期して動作させることができる。これにより、車両検出システム10は、複数のセンサ装置20についての複数の観測値の時系列データを、時間ずれの無いデータとすることができる。これにより、車両検出システム10は、複数のセンサ装置20についての複数の観測値の時系列データに基づき、車両が橋梁を通過したことを精度良く検出することができる。 This vehicle detection system 10 can operate each of the multiple sensor devices 20 in synchronization with a detection request sent from the terminal device 22. This allows the vehicle detection system 10 to convert the time series data of multiple observation values from the multiple sensor devices 20 into data without time lag. This allows the vehicle detection system 10 to accurately detect that a vehicle has passed over a bridge based on the time series data of multiple observation values from the multiple sensor devices 20.

さらに、このような車両検出システム10は、端末装置22から定期的に送信される検出要求により複数のセンサ装置20を同期して動作させることができる。従って、車両検出システム10は、少ないデータ量で、効率良く複数のセンサ装置20を同期して動作させることができる。さらに、車両検出システム10は、データ転送プロトコルとして、TCPを用いずに独自のプロトコルを用いる。これにより、車両検出システム10は、パケットのヘッダ等に含まれる冗長データを少なくすることができる。従って、車両検出システム10は、通信帯域の逼迫を無くし、複数のセンサ装置20のそれぞれに、確実に、且つ、短時間で検出要求を送信することができる。なお、独自のプロトコルについては、図12および図13を参照して後述する。 Furthermore, such a vehicle detection system 10 can synchronize and operate multiple sensor devices 20 in response to detection requests periodically sent from the terminal device 22. Therefore, the vehicle detection system 10 can synchronize and operate multiple sensor devices 20 efficiently with a small amount of data. Furthermore, the vehicle detection system 10 uses a proprietary protocol instead of TCP as the data transfer protocol. This allows the vehicle detection system 10 to reduce redundant data contained in packet headers, etc. Therefore, the vehicle detection system 10 can eliminate communication bandwidth congestion and send detection requests to each of the multiple sensor devices 20 reliably and in a short time. The proprietary protocol will be described later with reference to Figures 12 and 13.

図6は、端末装置22の情報処理部44における車両が橋梁を通過したか否かの検出処理等を実行するための機能構成の第1例を示す図である。情報処理部44は、取得部62と、記憶部64と、特徴量算出部66と、判定部68と、時刻特定部70と、重量判定部72と、出力部74とを備える。 Figure 6 shows a first example of the functional configuration for executing processes such as detecting whether a vehicle has passed over a bridge in the information processing unit 44 of the terminal device 22. The information processing unit 44 includes an acquisition unit 62, a storage unit 64, a feature calculation unit 66, a determination unit 68, a time identification unit 70, a weight determination unit 72, and an output unit 74.

取得部62は、収集された複数のセンサ装置20のそれぞれについての、橋梁の対象部分における走行方向または垂直方向の変位を表す観測値の時系列データを取得する。本実施形態において、観測値は、対象部分における走行方向の伸縮量である。 The acquisition unit 62 acquires time-series data of observed values representing displacement in the travel direction or vertical direction of the target portion of the bridge for each of the collected data from the multiple sensor devices 20. In this embodiment, the observed values are the amount of expansion and contraction in the travel direction of the target portion.

観測値の時系列データに含まれる複数の観測値のそれぞれは、検出した時刻が対応付けられている。例えば、観測値の時系列データは、複数の観測値と、複数の観測値に一対一で対応付けられた複数の時刻データとを含んでいてもよい。複数の時刻データのそれぞれは、対応する観測値を検出した時刻を表す。観測値の時系列データは、サンプルとサンプルとの間の時間間隔であるサンプル間隔が予め定められている。従って、観測値の時系列データは、複数の観測値と、先頭の観測値の時刻データとを含んでもよい。この場合、複数の観測値のそれぞれの検出時刻は、先頭の観測値の時刻データと、対応する観測値の順序と、サンプル時間間隔とに基づき算出される。 Each of the multiple observations included in the time series data of observations is associated with a time at which it was detected. For example, the time series data of observations may include multiple observations and multiple time data that are associated one-to-one with the multiple observations. Each of the multiple time data represents the time at which the corresponding observation was detected. The time series data of observations has a predetermined sample interval, which is the time interval between samples. Therefore, the time series data of observations may include multiple observations and time data for the first observation. In this case, the detection time of each of the multiple observations is calculated based on the time data of the first observation, the order of the corresponding observations, and the sample time interval.

記憶部64は、取得部62により取得された、複数のセンサ装置20のそれぞれについての観測値の時系列データを記憶する。 The memory unit 64 stores the time series data of the observed values for each of the multiple sensor devices 20 acquired by the acquisition unit 62.

特徴量算出部66は、複数のセンサ装置20のそれぞれについて、記憶部64に記憶された観測値の時系列データを予め定められた時間単位毎に抽出する。そして、特徴量算出部66は、抽出した時間単位毎に、複数のセンサ装置20のそれぞれについて、観測値の時系列データにおけるピーク波形の大きさに応じた特徴量を算出する。 The feature calculation unit 66 extracts the time series data of observed values stored in the storage unit 64 for each of the multiple sensor devices 20 for each predetermined time unit. Then, the feature calculation unit 66 calculates a feature corresponding to the magnitude of the peak waveform in the time series data of observed values for each of the multiple sensor devices 20 for each extracted time unit.

抽出する観測値の時系列データの時間単位は、少なくとも、車両が通過することによって橋梁の測定対象の部分の走行方向の伸縮量の変化が開始する時点から、変化が終了する時点までの時間より長い。なお、特徴量算出部66は、隣接する2つの時間単位を時間的にオーバラップさせてもよい。例えば、特徴量算出部66は、第1時間単位の後半部分と、第1時間単位の次の第2時間単位の前半部分とをオーバラップさせて、時間単位毎に、複数のセンサ装置20のそれぞれについて特徴量を算出してもよい。 The time unit of the extracted time series data of observed values is at least longer than the time from when the change in the expansion/contraction amount in the travel direction of the portion of the bridge being measured due to the passage of a vehicle begins to when the change ends. The feature calculation unit 66 may also overlap two adjacent time units in time. For example, the feature calculation unit 66 may overlap the latter half of a first time unit with the former half of a second time unit following the first time unit, and calculate feature amounts for each of the multiple sensor devices 20 for each time unit.

なお、特徴量算出部66は、時系列データに含まれる上側に凸となる波形、または、下側に凸となる波形の何れか一方を、ピーク波形として検出する。本実施形態においては、上側に凸であるピーク波形を検出する場合には、上側の値の方が下側の値より大きいとし、下側に凸であるピーク波形を検出する場合には、下側の値の方が上側の値よりも大きいとする。 The feature calculation unit 66 detects either an upwardly convex waveform or a downwardly convex waveform contained in the time series data as a peak waveform. In this embodiment, when detecting an upwardly convex peak waveform, the upper value is considered to be greater than the lower value, and when detecting a downwardly convex peak waveform, the lower value is considered to be greater than the upper value.

例えば、特徴量算出部66は、移動平均部80と、差算出部82と、ピーク値検出部84とを有する。 For example, the feature calculation unit 66 has a moving average unit 80, a difference calculation unit 82, and a peak value detection unit 84.

移動平均部80は、複数のセンサ装置20のそれぞれについて、観測値の時系列データに対して、予め設定された時間窓を用いた移動平均をした移動平均値の時系列データを算出する。時間窓は、移動平均をする連続する観測値の個数により表されてもよい。また、時間窓は、時間により表されてもよい。時間窓が時間により表される場合、移動平均部80は、時間窓をサンプル間隔で除算した個数の観測値を用いて移動平均値を算出する。 The moving average unit 80 calculates time series data of moving average values by performing a moving average using a preset time window on the time series data of observed values for each of the multiple sensor devices 20. The time window may be represented by the number of consecutive observed values for which the moving average is calculated. The time window may also be represented by time. When the time window is represented by time, the moving average unit 80 calculates the moving average using the number of observed values obtained by dividing the time window by the sample interval.

移動平均部80は、観測値の時系列データに対して単純移動平均をした移動平均値の時系列データを算出してもよい。すなわち、移動平均部80は、時間窓に含まれる個数、例えばN個の観測値を全て加算し、加算結果をNで除算した値を、移動平均値として算出してもよい。 The moving average unit 80 may calculate time series data of moving average values by performing a simple moving average on the time series data of observed values. In other words, the moving average unit 80 may add up all the observed values included in the time window, for example, N, and divide the result by N to calculate the moving average value.

また、移動平均部80は、観測値の時系列データに対して加重移動平均をした移動平均値の時系列データを算出してもよい。すなわち、移動平均部80は、時間窓に含まれる個数の観測値のそれぞれに予め定められた重みを乗算し、重みを乗算したN個の観測値を全て加算し、加算結果をNで除算した値を、移動平均値として算出してもよい。 The moving average unit 80 may also calculate time series data of moving average values by performing a weighted moving average on the time series data of observed values. That is, the moving average unit 80 may multiply each of the number of observed values included in the time window by a predetermined weight, add up all N weighted observed values, and divide the sum by N to calculate the moving average value.

また、移動平均部80は、FIR(Finite Implse Response)フィルタにより、観測値の時系列データに対して移動平均をした移動平均値の時系列データを算出してもよい。また、移動平均部80は、観測値の時系列データに対して、時間窓に対応する時間長の時系列の窓関数データとの畳み込み演算をすることにより、移動平均値の時系列データを算出してもよい。 The moving average unit 80 may also calculate time series data of moving average values by taking a moving average of the time series data of observed values using an FIR (Finite Impulse Response) filter. The moving average unit 80 may also calculate time series data of moving average values by performing a convolution operation on the time series data of observed values with time series window function data of a time length corresponding to the time window.

差算出部82は、複数のセンサ装置20のそれぞれについて、観測値の時系列データと、移動平均部80により算出された移動平均値の時系列データとを取得する。差算出部82は、サンプル毎に観測値と移動平均値との差分を算出することにより、観測値と移動平均値との差分を表す差分値の時系列データを算出する。例えば、差算出部82は、観測値から移動平均値を減算することにより、差分値の時系列データを算出する。 The difference calculation unit 82 acquires time series data of observed values and time series data of moving average values calculated by the moving average unit 80 for each of the multiple sensor devices 20. The difference calculation unit 82 calculates the difference between the observed value and the moving average value for each sample, thereby calculating time series data of difference values that represent the difference between the observed value and the moving average value. For example, the difference calculation unit 82 calculates time series data of difference values by subtracting the moving average value from the observed value.

ピーク値検出部84は、複数のセンサ装置20のそれぞれについて、差分値の時系列データにおけるピーク波形を検出する。さらに、ピーク値検出部84は、検出したピーク波形のピーク点の差分値であるピーク値を検出する。例えば、ピーク値検出部84は、差分値の時系列データのうち、予め定められた値より大きい連続範囲を、ピーク波形として検出する。そして、ピーク値検出部84は、予め定められた値より大きい連続範囲内における最大の観測値が得られる点をピーク点として検出する。 The peak value detection unit 84 detects peak waveforms in the time-series data of difference values for each of the multiple sensor devices 20. Furthermore, the peak value detection unit 84 detects peak values, which are the difference values of the peak points of the detected peak waveforms. For example, the peak value detection unit 84 detects, as a peak waveform, a continuous range of the time-series data of difference values that is greater than a predetermined value. Then, the peak value detection unit 84 detects, as a peak point, the point at which the maximum observed value is obtained within the continuous range that is greater than the predetermined value.

このような特徴量算出部66は、時間単位毎に、複数のセンサ装置20のそれぞれについて算出したピーク値を、特徴量として出力する。なお、特徴量算出部66は、ピーク波形が検出できなかった場合には、特徴量を、0、マイナスの値または予め定められた値として出力してもよい。 The feature calculation unit 66 outputs the peak value calculated for each of the multiple sensor devices 20 for each time unit as a feature. Note that if a peak waveform cannot be detected, the feature calculation unit 66 may output the feature as 0, a negative value, or a predetermined value.

判定部68は、複数のセンサ装置20のそれぞれについての特徴量を取得する。判定部68は、予め閾値が設定されている。また、判定部68は、複数のセンサ装置20のそれぞれについて、特徴量と、予め設定された閾値とを比較する。そして、判定部68は、複数のセンサ装置20の何れかの特徴量が閾値より大きい場合、対応する時間単位において車両が橋梁を通過したと判定する。 The determination unit 68 acquires feature quantities for each of the multiple sensor devices 20. A threshold value is set in advance for the determination unit 68. The determination unit 68 also compares the feature quantity for each of the multiple sensor devices 20 with the preset threshold value. If the feature quantity of any of the multiple sensor devices 20 is greater than the threshold value, the determination unit 68 determines that a vehicle has passed over a bridge in the corresponding time unit.

なお、橋梁が複数の車線を有しており、複数のセンサ装置20のそれぞれが、複数の車線のうちの何れかの車線に設けられていてもよい。対応する時間単位において車両が橋梁を通過したと判断した場合、判定部68は、複数のセンサ装置20のそれぞれの特徴量のうち、最も大きい最大特徴量を特定する。そして、判定部68は、特定した最大特徴量が得られたセンサ装置20が設けられた車線を車両が通過したと判定する。 Note that a bridge may have multiple lanes, and each of the multiple sensor devices 20 may be installed in one of the multiple lanes. When it is determined that a vehicle has passed over the bridge in the corresponding time unit, the determination unit 68 identifies the largest maximum feature value among the feature values of the multiple sensor devices 20. The determination unit 68 then determines that the vehicle has passed over the lane in which the sensor device 20 that provided the identified maximum feature value is installed.

時刻特定部70は、判定部68により車両が橋梁を通過したと判定された場合、車両が橋梁を通過した時刻を特定する。例えば、時刻特定部70は、ピーク波形におけるピーク点の時刻を特定する。 When the determination unit 68 determines that the vehicle has passed over a bridge, the time determination unit 70 determines the time at which the vehicle passed over the bridge. For example, the time determination unit 70 determines the time of the peak point in the peak waveform.

重量判定部72は、対応する時間単位において車両が橋梁を通過したと判断した場合、最大特徴量の大きさに応じて車両の重量を判別する。例えば、重量判定部72は、最大特徴量の大きさに応じて、小型車か、中型車かまたは大型車かを判別する。例えば、重量判定部72は、最大特徴量が第1判定値より小さければ小型車、第1判定値以上第2判定値より小さければ中型車、および、第2判定値以上であれば大型車と判別する。 When the weight determination unit 72 determines that a vehicle has crossed a bridge in the corresponding time unit, it determines the weight of the vehicle based on the magnitude of the maximum feature amount. For example, the weight determination unit 72 determines whether the vehicle is a small, medium, or large vehicle based on the magnitude of the maximum feature amount. For example, the weight determination unit 72 determines that the vehicle is a small vehicle if the maximum feature amount is smaller than a first determination value, a medium vehicle if the maximum feature amount is equal to or greater than the first determination value but smaller than a second determination value, and a large vehicle if the maximum feature amount is equal to or greater than the second determination value.

出力部74は、単位時間毎の判定部68による車両通過の判定結果、時刻特定部70により特定された車両が橋梁を通過した時刻、および、重量判定部72による車両の重量の判定結果を、外部ネットワークを介して情報処理装置24に送信する。 The output unit 74 transmits the results of the vehicle passage determination made by the determination unit 68 for each unit time, the time at which the vehicle passed over the bridge identified by the time determination unit 70, and the vehicle weight determination made by the weight determination unit 72 to the information processing device 24 via an external network.

図7は、橋梁が上り車線と下り車線の2車線を有する場合の観測値の時系列データの一例を示す図である。 Figure 7 shows an example of time series data of observed values for a bridge with two lanes, an inbound lane and an outbound lane.

図7の例では、情報処理部44は、時刻t1、時刻t2、および時刻t3において、ピーク波形を検出している。情報処理部44は、時刻t1および時刻t2においては、下り車線の特徴量の方が上り車線の特徴量より大きいので、下り車線を車両が通過したと判定し、下り車線の特徴量に基づき車両の重量を判定する。また、情報処理部44は、時刻t3においては、上り車線の特徴量の方が下り車線の特徴量より大きいので、上り車線を車両が通過したと判定し、上り車線の特徴量に基づき車両の重量を判定する。 In the example of Figure 7, the information processing unit 44 detects peak waveforms at times t1, t2, and t3. At times t1 and t2, the feature amount for the outbound lane is greater than the feature amount for the inbound lane, so the information processing unit 44 determines that the vehicle has passed through the outbound lane and determines the vehicle weight based on the feature amount for the outbound lane. Furthermore, at time t3, the feature amount for the inbound lane is greater than the feature amount for the outbound lane, so the information processing unit 44 determines that the vehicle has passed through the inbound lane and determines the vehicle weight based on the feature amount for the inbound lane.

図8は、複数のセンサ装置20のそれぞれから検出される観測値の時系列データの一例を示す図である。 Figure 8 shows an example of time series data of observed values detected from each of multiple sensor devices 20.

1台の車両が橋梁を通過した場合、橋梁における複数のセンサ装置20のそれぞれが設けられた位置は、車両の走行方向に伸縮する。車両が通過した車線が最も下に沈み込むので、車両が通過した車線の伸縮量の振幅が最も大きく、車両が通過した車線よりも遠くなるに従って伸縮量の振幅が小さくなる。従って、情報処理部44は、ほぼ同時に検出される伸縮量の振幅の大きさを車線毎に比較することにより、車両が何れの車線を通過したかを判断することができる。ただし、複数のセンサ装置20が異なるタイミングで橋梁の伸縮量を検出している場合、情報処理部44は、車両が何れの車線を通過したかを判断することができない。 When a vehicle passes over a bridge, the positions of the multiple sensor devices 20 on the bridge expand and contract in the direction of travel of the vehicle. Because the lane through which the vehicle passed sinks the lowest, the amplitude of the expansion and contraction of the lane through which the vehicle passed is the largest, and the amplitude of the expansion and contraction decreases as the lane becomes farther away from the lane through which the vehicle passed. Therefore, the information processing unit 44 can determine which lane the vehicle passed over by comparing the amplitude of the expansion and contraction detected almost simultaneously for each lane. However, if multiple sensor devices 20 detect the expansion and contraction of the bridge at different times, the information processing unit 44 cannot determine which lane the vehicle passed over.

これに対して、本実施形態に係る端末装置22は、定期的に、複数のセンサ装置20に対して検出要求を送信する。そして、複数のセンサ装置20のそれぞれは、検出要求を取得した場合、所定時間間隔毎に観測値を検出し、検出した所定時間間隔毎の観測値を端末装置22に送信する。これにより、複数のセンサ装置20は、端末装置22により管理されている時刻のタイミングで動作する。従って、情報処理部44は、車両の通過タイミングおよび車両が何れの車線を通過したかを精度良く判断することができる。 In contrast, the terminal device 22 according to this embodiment periodically transmits detection requests to the multiple sensor devices 20. When each of the multiple sensor devices 20 receives a detection request, it detects observed values at predetermined time intervals and transmits the detected observed values at the predetermined time intervals to the terminal device 22. This allows the multiple sensor devices 20 to operate at the time managed by the terminal device 22. Therefore, the information processing unit 44 can accurately determine the timing of vehicle passage and which lane the vehicle has passed through.

図9は、端末装置22の情報処理部44における車両が橋梁を通過したか否かの検出処理等を実行するための機能構成の第2例を示す図である。特徴量算出部66は、図6に示した構成に代えて、図9に示す構成であってもよい。すなわち、特徴量算出部66は、移動平均部80と、ピーク点検出部86と、面積算出部88とを有する構成であってもよい。 Figure 9 is a diagram showing a second example of the functional configuration for executing processes such as detecting whether a vehicle has passed over a bridge in the information processing unit 44 of the terminal device 22. The feature calculation unit 66 may have the configuration shown in Figure 9 instead of the configuration shown in Figure 6. That is, the feature calculation unit 66 may have a configuration including a moving average unit 80, a peak point detection unit 86, and an area calculation unit 88.

移動平均部80は、図6に示す構成と同様の処理を実行する。 The moving average unit 80 performs processing similar to that configured in Figure 6.

ピーク点検出部86は、複数のセンサ装置20のそれぞれについて、観測値の時系列データにおけるピーク波形のピーク点を検出する。例えば、ピーク点検出部86は、観測値の時系列データのうち、予め定められた値より大きい連続範囲を、ピーク波形として検出してもよい。そして、ピーク点検出部86は、予め定められた値より大きい連続範囲内における最大の観測値が得られる点をピーク点として検出する。 The peak point detection unit 86 detects peak points of peak waveforms in the time series data of observed values for each of the multiple sensor devices 20. For example, the peak point detection unit 86 may detect, as a peak waveform, a continuous range of the time series data of observed values that is greater than a predetermined value. The peak point detection unit 86 then detects, as a peak point, the point at which the largest observed value is obtained within the continuous range that is greater than the predetermined value.

面積算出部88は、複数のセンサ装置20のそれぞれについて、横軸に時刻、縦軸に観測値を表すグラフにおいて、ピーク点と、ピーク点より前であって観測値の時系列データが移動平均値の時系列データと交差する直近の点と、ピーク点より後であって観測値の時系列データが移動平均値の時系列データと交差する直近の点とを結ぶ三角形に面積を算出する。そして、面積算出部88は、複数のセンサ装置20のそれぞれについて、算出した面積を特徴量として出力する。 For each of the multiple sensor devices 20, the area calculation unit 88 calculates the area of a triangle connecting the peak point, the closest point before the peak where the time series data of the observed value intersects with the time series data of the moving average value, and the closest point after the peak where the time series data of the observed value intersects with the time series data of the moving average value in a graph with time on the horizontal axis and observed value on the vertical axis. The area calculation unit 88 then outputs the calculated area as a feature for each of the multiple sensor devices 20.

図10は、横軸に時刻、縦軸に観測値を表すグラフを示す図である。 Figure 10 shows a graph with time on the horizontal axis and observed values on the vertical axis.

面積算出部88は、ピーク波形について、図10に示すようなグラフ上の三角形の面積を算出する。三角形は、ピーク点と、第1点と、第2点との3つの頂点を有する。第1点は、観測値の時系列データと移動平均値の時系列データとが交差する点のうち、ピーク点より時間的に前の直近の点である。第2点は、観測値の時系列データと移動平均値の時系列データとが交差する点のうち、ピーク点より時間的に後の直近の点である。 The area calculation unit 88 calculates the area of a triangle on a graph such as that shown in Figure 10 for the peak waveform. The triangle has three vertices: the peak point, a first point, and a second point. The first point is the closest point in time before the peak point among the points where the time series data of the observed value and the time series data of the moving average intersect. The second point is the closest point in time after the peak point among the points where the time series data of the observed value and the time series data of the moving average intersect.

このような三角形の面積は、橋梁を車両が通過した場合の橋梁の伸縮量を表す。車両が比較的に低速で通過した場合、伸縮量の変動の時間は、長くなるが、伸縮量の振幅は小さくなる。一方、車両が比較的に高速で通過した場合、伸縮量の振幅が大きくなるが、伸縮量の変動の時間は短くなる。 The area of such a triangle represents the amount of expansion and contraction of the bridge when a vehicle passes over it. When a vehicle passes over it at a relatively slow speed, the time period over which the expansion and contraction fluctuates is long, but the amplitude of the expansion and contraction is small. On the other hand, when a vehicle passes over it at a relatively high speed, the amplitude of the expansion and contraction is large, but the time period over which the expansion and contraction fluctuates is short.

従って、特徴量算出部66は、このような三角形の面積を特徴量として算出することにより、車両の通過速度に関わらず、安定して車両の通過の有無および車両の重量を検出することができる。ただし、短い時間間隔で複数の車両が橋梁を通過した場合、三角形の波形が重複する可能性がある。従って、特徴量算出部66は、図6に示した構成のように、三角形の面積では無く、ピーク値を特徴量として算出することにより、短い時間間隔で複数の車両が橋梁を通過した場合であっても、ピーク波形が時間的に分離するので、車両毎に通過を有無および重量を精度良く検出することができる。 By calculating the area of such a triangle as a feature, the feature calculation unit 66 can reliably detect whether a vehicle has passed and its weight, regardless of the vehicle's passing speed. However, if multiple vehicles pass over a bridge within a short time interval, the triangular waveforms may overlap. Therefore, by calculating the peak value as a feature rather than the triangular area as in the configuration shown in Figure 6, the feature calculation unit 66 can accurately detect whether a vehicle has passed and its weight, even if multiple vehicles pass over a bridge within a short time interval, because the peak waveforms are separated in time.

図11は、端末装置22の情報処理部44における車両が橋梁を通過したか否かの検出処理等を実行するための機能構成の第3例を示す図である。特徴量算出部66は、図11に示すように、移動平均部80と、差算出部82と、ピーク点検出部86と、面積算出部88とを有する構成であってもよい。 Figure 11 shows a third example of the functional configuration for executing processing such as detection of whether a vehicle has passed over a bridge in the information processing unit 44 of the terminal device 22. As shown in Figure 11, the feature calculation unit 66 may be configured to include a moving average unit 80, a difference calculation unit 82, a peak point detection unit 86, and an area calculation unit 88.

移動平均部80および差算出部82は、図6に示す構成と同様の処理を実行する。 The moving average unit 80 and difference calculation unit 82 perform processing similar to that shown in Figure 6.

ピーク点検出部86は、複数のセンサ装置20のそれぞれについて、差分値の時系列データにおけるピーク波形のピーク点を検出する。例えば、ピーク点検出部86は、差分値の時系列データのうち、予め定められた値より大きい連続範囲を、ピーク波形として検出してもよい。そして、ピーク点検出部86は、予め定められた値より大きい連続範囲内における最大の差分値が得られる点をピーク点として検出する。 The peak point detection unit 86 detects peak points of peak waveforms in the time series data of difference values for each of the multiple sensor devices 20. For example, the peak point detection unit 86 may detect, as a peak waveform, a continuous range of the time series data of difference values that is greater than a predetermined value. The peak point detection unit 86 then detects, as a peak point, the point at which the largest difference value is obtained within the continuous range that is greater than the predetermined value.

面積算出部88は、複数のセンサ装置20のそれぞれについて、横軸に時刻、縦軸に差分値を表すグラフにおいて、ピーク点と、ピーク点より前であって差分値の時系列データが移動平均値の時系列データと交差する直近の点と、ピーク点より後であって差分値の時系列データが移動平均値の時系列データと交差する直近の点とを結ぶ三角形に面積を算出する。そして、面積算出部88は、複数のセンサ装置20のそれぞれについて、算出した面積を特徴量として出力する。 For each of the multiple sensor devices 20, the area calculation unit 88 calculates the area of a triangle connecting the peak point, the closest point before the peak where the time series data for the difference value intersects with the time series data for the moving average value, and the closest point after the peak where the time series data for the difference value intersects with the time series data for the moving average value in a graph showing time on the horizontal axis and difference values on the vertical axis. The area calculation unit 88 then outputs the calculated area as a feature for each of the multiple sensor devices 20.

第3例に係る三角形の面積も、第2例と同様に、橋梁を車両が通過した場合の橋梁の伸縮量を表す。従って、特徴量算出部66は、このような三角形の面積を特徴量として算出することにより、車両の通過速度に関わらず、安定して車両の通過の有無および車両の重量を検出することができる。 As with the second example, the area of the triangle in the third example represents the amount of expansion and contraction of the bridge when a vehicle passes over it. Therefore, by calculating the area of such a triangle as a feature, the feature calculation unit 66 can reliably detect whether a vehicle is passing and its weight, regardless of the vehicle's passing speed.

図12は、端末装置22の観測値の時系列データを生成するための機能構成を示す図である。 Figure 12 shows the functional configuration for generating time series data of observed values of the terminal device 22.

端末装置22は、プロセッサおよびメモリを有し、所定のオペレーティングシステムを実行する。また、端末装置22は、オペレーティングシステム上においてセンサ管理アプリケーションプログラムを実行する。 The terminal device 22 has a processor and memory, and runs a specific operating system. The terminal device 22 also runs a sensor management application program on the operating system.

端末装置22は、オペレーティングシステム上においてセンサ管理アプリケーションプログラムを実行することにより、センサ管理部92として機能する。また、端末装置22は、オペレーティングシステムを実行することにより、ネットワークインターフェイス部94と、トランスポート/インターネット部96として機能する。 The terminal device 22 functions as a sensor management unit 92 by executing a sensor management application program on the operating system. Furthermore, the terminal device 22 functions as a network interface unit 94 and a transport/Internet unit 96 by executing the operating system.

センサ管理部92は、複数のセンサ装置20のそれぞれに対してメッセージを送信することにより、複数のセンサ装置20のそれぞれの動作を制御する。また、センサ管理部92は、複数のセンサ装置20のそれぞれから観測値群を取得し、複数のセンサ装置20のそれぞれについての観測値の時系列データを生成する。そして、生成された複数のセンサ装置20のそれぞれについての観測値の時系列データは、図6、図9および図11に示した取得部62に取得される。 The sensor management unit 92 controls the operation of each of the multiple sensor devices 20 by sending messages to each of the multiple sensor devices 20. The sensor management unit 92 also acquires a group of observation values from each of the multiple sensor devices 20 and generates time-series data of the observation values for each of the multiple sensor devices 20. The generated time-series data of the observation values for each of the multiple sensor devices 20 is then acquired by the acquisition unit 62 shown in Figures 6, 9, and 11.

また、センサ管理部92は、変換テーブルを管理する。変換テーブルは、複数のセンサ装置20のそれぞれについて、センサ識別情報と物理アドレスとの対応関係を格納する。センサ識別情報は、車両検出システム10において複数のセンサ装置20のそれぞれを識別するための情報である。物理アドレスは、ネットワーク上において複数のセンサ装置20のそれぞれを物理的に識別する情報であり、例えばMACアドレスである。 The sensor management unit 92 also manages a conversion table. The conversion table stores the correspondence between sensor identification information and physical addresses for each of the multiple sensor devices 20. The sensor identification information is information used to identify each of the multiple sensor devices 20 in the vehicle detection system 10. The physical address is information that physically identifies each of the multiple sensor devices 20 on the network, such as a MAC address.

ネットワークインターフェイス部94は、複数のセンサ装置20と端末装置22との間を接続するネットワークにおける情報のやり取りを制御するための機能ブロックであり、TCP/IPの通信プロトコルの階層構造におけるネットワークインターフェイス層の処理を実行する。ネットワークインターフェイス層は、物理層に最も近い通信プロトコルである。 The network interface unit 94 is a functional block for controlling the exchange of information over a network connecting multiple sensor devices 20 and terminal devices 22, and performs processing at the network interface layer in the hierarchical structure of the TCP/IP communication protocol. The network interface layer is the communication protocol closest to the physical layer.

トランスポート/インターネット部96は、ネットワークインターフェイス部94とセンサ管理アプリケーションプログラムとの間の情報のやり取りを仲介する機能ブロックである。トランスポート/インターネット部96は、TCP/IPの通信プロトコルの階層構造におけるインターネット層およびトランスポート層の処理を実行する。ただし、トランスポート/インターネット部96は、インターネット層とトランスポート層と合成した独自のセンサネットワークトランスポートプロトコルを実行し、TCP/IPの通信プロトコルとは異なる。 The transport/Internet unit 96 is a functional block that mediates the exchange of information between the network interface unit 94 and the sensor management application program. The transport/Internet unit 96 performs processing at the internet layer and transport layer in the hierarchical structure of the TCP/IP communication protocol. However, the transport/Internet unit 96 executes a unique sensor network transport protocol that combines the internet layer and transport layer, which differs from the TCP/IP communication protocol.

図13は、センサ装置20と端末装置22との間の通信プロトコルの階層構造を示す図である。 Figure 13 shows the hierarchical structure of the communication protocol between the sensor device 20 and the terminal device 22.

センサ装置20と端末装置22との間の通信プロトコルは、イーサーネットプロトコルと、センサネットワークトランスポートプロトコルと、センサ管理アプリケーションとにより規定される。 The communication protocol between the sensor device 20 and the terminal device 22 is defined by the Ethernet protocol, the sensor network transport protocol, and the sensor management application.

イーサーネットプロトコルは、TCP/IPプロトコルにおけるネットワークインターフェイス層の規定と同様である。イーサーネットプロトコルに対応する処理は、ネットワークインターフェイス部94により実行される。 The Ethernet protocol is similar to the network interface layer specifications in the TCP/IP protocol. Processing corresponding to the Ethernet protocol is performed by the network interface unit 94.

センサネットワークトランスポートプロトコルは、本実施形態において独自に規定されるプロトコルである。センサネットワークトランスポートプロトコルに対応する処理は、トランスポート/インターネット部96により実行される。 The sensor network transport protocol is a protocol uniquely defined in this embodiment. Processing corresponding to the sensor network transport protocol is performed by the transport/Internet unit 96.

センサ管理アプリケーションは、センサ装置20との間の情報のやり取りのために規定されるプロトコルであり、センサ管理部92により実現される。 The sensor management application is a protocol defined for exchanging information with the sensor device 20, and is implemented by the sensor management unit 92.

センサ管理アプリケーションの通信プロトコルは、メッセージ内容を規定する。メッセージ内容は、センサ装置20に対する要求、および、センサ装置20からの応答および観測値群等を含む。 The communication protocol of the sensor management application defines the message content. The message content includes requests to the sensor device 20, responses from the sensor device 20, and sets of observed values.

また、センサ管理アプリケーションの通信プロトコルは、メッセージのデータ構成を規定する。メッセージは、センサ識別情報、データサイズ、メッセージ内容およびCRCを含む。センサ識別情報は、メッセージを送るセンサ装置20またはメッセージを生成したセンサ装置20を識別する情報である。CRCは、エラー訂正コードである。 The communication protocol of the sensor management application also defines the data structure of messages. Messages include sensor identification information, data size, message content, and CRC. The sensor identification information is information that identifies the sensor device 20 that sends the message or the sensor device 20 that generated the message. The CRC is an error correction code.

センサネットワークトランスポートプロトコルは、パケットのデータ構成を規定する。パケットは、物理アドレス、データサイズ、メッセージ内容およびCRCを含む。物理アドレスは、パケットを送るセンサ装置20またはパケットを生成したセンサ装置20に割り当てられたアドレスである。パケットは、TCP/IPにより規定されるIPパケットと同様である。 The sensor network transport protocol defines the data structure of a packet. A packet includes a physical address, data size, message content, and CRC. The physical address is an address assigned to the sensor device 20 that sends the packet or the sensor device 20 that generated the packet. The packet is similar to an IP packet defined by TCP/IP.

イーサーネットプロトコルは、フレームのデータ構成を規定する。フレームは、DstMACAddr、SrcMACAddr、Type、PayloadおよびFCSを含む。DstMACAddrは、宛先の物理アドレスを示す。SrcMACAddrは、送信元の物理アドレスを示す。Typeは、フレームのタイプを示す。Payloadは、パケット等の情報内容を含む。FCSは、エラー訂正コードである。 The Ethernet protocol defines the data structure of a frame. A frame contains DstMACAddr, SrcMACAddr, Type, Payload, and FCS. DstMACAddr indicates the physical address of the destination. SrcMACAddr indicates the physical address of the sender. Type indicates the frame type. Payload contains information such as the packet content. FCS is an error correction code.

端末装置22が複数のセンサ装置20のうちの何れか1つのセンサ装置20である第1センサ装置20-1に対して情報を送信する場合、次のように処理が実行される。 When the terminal device 22 transmits information to the first sensor device 20-1, which is one of the multiple sensor devices 20, the following processing is performed.

まず、センサ管理部92は、第1センサ装置20-1を識別するセンサ識別情報を宛先とするメッセージを生成する。続いて、センサ管理部92は、生成したメッセージにおける宛先を、変換テーブルを参照して第1センサ装置20-1の物理アドレスに置き換えて、トランスポート/インターネット部96に渡す。 First, the sensor management unit 92 generates a message addressed to sensor identification information that identifies the first sensor device 20-1. Next, the sensor management unit 92 replaces the address in the generated message with the physical address of the first sensor device 20-1 by referencing a conversion table, and passes the message to the transport/Internet unit 96.

続いて、トランスポート/インターネット部96は、ヘッダに第1センサ装置20-1の物理アドレスを含み、ペイロードにセンサ管理部92から取得したメッセージを含むパケットを生成する。続いて、トランスポート/インターネット部96は、生成したパケットをネットワークインターフェイス部94に渡す。 The transport/Internet unit 96 then generates a packet whose header contains the physical address of the first sensor device 20-1 and whose payload contains the message obtained from the sensor management unit 92. The transport/Internet unit 96 then passes the generated packet to the network interface unit 94.

続いて、ネットワークインターフェイス部94は、ヘッダに第1センサ装置20-1を識別する物理アドレスを含み、ペイロードにトランスポート/インターネット部96から取得したパケットを含むフレームを生成する。そして、ネットワークインターフェイス部94は、生成したフレームを複数のセンサ装置20のそれぞれに送信する。 The network interface unit 94 then generates a frame whose header includes a physical address identifying the first sensor device 20-1 and whose payload includes the packet obtained from the transport/Internet unit 96. The network interface unit 94 then transmits the generated frame to each of the multiple sensor devices 20.

また、端末装置22が第1センサ装置20-1から情報を受信する場合、次のように処理が実行される。 Furthermore, when the terminal device 22 receives information from the first sensor device 20-1, the following processing is performed.

まず、ネットワークインターフェイス部94は、第1センサ装置20-1からフレームを受信する。続いて、ネットワークインターフェイス部94は、受信したフレームのペイロードに含まれるパケットをトランスポート/インターネット部96に渡す。 First, the network interface unit 94 receives a frame from the first sensor device 20-1. Next, the network interface unit 94 passes the packet contained in the payload of the received frame to the transport/Internet unit 96.

続いて、トランスポート/インターネット部96は、ネットワークインターフェイス部94からパケットを取得する。続いて、トランスポート/インターネット部96は、取得したパケットのペイロードに含まれるメッセージをセンサ管理部92に渡す。 The transport/Internet unit 96 then acquires the packet from the network interface unit 94. The transport/Internet unit 96 then passes the message contained in the payload of the acquired packet to the sensor management unit 92.

続いて、センサ管理部92は、メッセージに含まれる送信元の物理アドレスを、変換テーブルを参照して第1センサ装置20-1の識別情報に置き換える。そして、センサ管理部92は、送信元を置き換えたメッセージに応じた処理を実行する。 The sensor management unit 92 then refers to a conversion table and replaces the source physical address included in the message with the identification information of the first sensor device 20-1. The sensor management unit 92 then executes processing according to the message with the replaced source.

このような処理を実行する複数のセンサ装置20および端末装置22は、センサ管理部92が変換テーブルを用いてセンサ識別情報と物理アドレスとの変換処理を実行する。これにより、複数のセンサ装置20および端末装置22は、例えばIPアドレス等をパケットに含めなくてよいので、パケットに含める冗長データを少なくすることができる。また、トランスポート/インターネット部96は、オペレーティングシステム上で動作するセンサ管理アプリケーションとの間でのやり取りを実行しない。従って、トランスポート/インターネット部96は、パケットにTCP/IPのトランスポート層等で管理されるアプリケーションを識別するための番号等を含めたり、関連する情報を管理したりしなくてよいので、パケットに含める冗長データを少なくすることができる。 In the multiple sensor devices 20 and terminal devices 22 that perform this type of processing, the sensor management unit 92 uses a conversion table to convert sensor identification information to physical addresses. As a result, the multiple sensor devices 20 and terminal devices 22 do not need to include, for example, IP addresses in their packets, thereby reducing the amount of redundant data included in the packets. Furthermore, the transport/Internet unit 96 does not perform communication with sensor management applications running on the operating system. Therefore, the transport/Internet unit 96 does not need to include numbers or other information for identifying applications managed by the TCP/IP transport layer or the like in the packets, or manage related information, thereby reducing the amount of redundant data included in the packets.

このように、車両検出システム10は、パケットのヘッダ等に含まれる冗長データを少なくすることができる。これにより、車両検出システム10は、通信帯域の逼迫を無くし、複数のセンサ装置20のそれぞれに、確実に、且つ、短時間で検出要求を送信することができる。 In this way, the vehicle detection system 10 can reduce redundant data contained in packet headers, etc. This allows the vehicle detection system 10 to eliminate communication bandwidth congestion and send detection requests to each of the multiple sensor devices 20 reliably and in a short time.

図14は、情報処理部44のハードウェア構成を示す図である。情報処理部44は、一例として、一般のコンピュータと同様のハードウェア構成の装置により実現される。なお、端末装置22も、図14と同様のハードウェア構成であってもよい。情報処理部44は、CPU(Central Processing Unit)301と、操作装置302と、表示装置303と、主記憶装置305と、補助記憶装置306と、通信装置307と、バス309とを備える。各部は、バス309により接続される。 Figure 14 is a diagram showing the hardware configuration of the information processing unit 44. As an example, the information processing unit 44 is realized by a device with a hardware configuration similar to that of a general computer. Note that the terminal device 22 may also have a hardware configuration similar to that shown in Figure 14. The information processing unit 44 includes a CPU (Central Processing Unit) 301, an operation device 302, a display device 303, a main memory device 305, an auxiliary memory device 306, a communication device 307, and a bus 309. Each unit is connected via the bus 309.

CPU301は、主記憶装置305の所定領域を作業領域として補助記憶装置306等に予め記憶された各種プログラムとの協働により各種処理を実行し、情報処理部44を構成する各部の動作を統括的に制御する。また、CPU301は、プログラムとの協働により、操作装置302、表示装置303および通信装置307等を動作させる。 The CPU 301 executes various processes in cooperation with various programs stored in advance in the auxiliary storage device 306, etc., using a predetermined area of the main storage device 305 as a working area, and provides overall control over the operation of each component constituting the information processing unit 44. The CPU 301 also operates the operation device 302, display device 303, communication device 307, etc. in cooperation with the programs.

操作装置302は、タッチパネル、マウスやキーボード等の入力デバイスであって、ユーザから操作入力された情報を指示信号として受け付け、その指示信号をCPU301に出力する。 The operation device 302 is an input device such as a touch panel, mouse, or keyboard, which accepts information input by the user as an instruction signal and outputs that instruction signal to the CPU 301.

表示装置303は、LCD(Liqid Crystal Display)等の表示部である。表示装置303は、CPU301からの表示信号に基づいて、各種情報を表示する。 The display device 303 is a display unit such as an LCD (Liquid Crystal Display). The display device 303 displays various information based on a display signal from the CPU 301.

主記憶装置305は、SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)等の揮発性の記憶媒体である。主記憶装置305は、CPU301の作業領域として機能する。 The main memory device 305 is a volatile storage medium such as SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory). The main memory device 305 functions as a working area for the CPU 301.

補助記憶装置306は、フラッシュメモリ等の半導体による記憶媒体、磁気的または光学的に記録可能な記憶媒体等の書き換え可能な記録装置である。補助記憶装置306は、情報処理部44の制御に用いられるプログラムを記憶する。 The auxiliary storage device 306 is a rewritable storage device, such as a semiconductor storage medium such as flash memory, or a magnetically or optically recordable storage medium. The auxiliary storage device 306 stores programs used to control the information processing unit 44.

通信装置307は、他の装置とデータの送受信をする。また、通信装置307は、ネットワークを介してサーバ等とデータの送受信をしてもよい。 The communication device 307 sends and receives data to and from other devices. The communication device 307 may also send and receive data to and from a server or the like via a network.

情報処理部44で実行されるプログラムは、例えば、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供される。また、情報処理部44で実行されるプログラムは、持ち運び可能な記憶媒体等に予め組み込んで提供されてもよい。 The program executed by the information processing unit 44 may be stored on a computer connected to a network such as the Internet and provided by downloading it via the network. The program executed by the information processing unit 44 may also be provided in advance on a portable storage medium or the like.

情報処理部44で実行されるプログラムは、取得モジュールと、特徴量算出モジュールと、判定モジュールと、時刻特定モジュールと、重量判定モジュールと、出力モジュールと、を含むモジュール構成となっている。CPU301は、記憶媒体等からこのようなプログラムを読み出して、上記各モジュールを主記憶装置305にロードする。そして、CPU301は、このようなプログラムを実行することにより、取得部62、特徴量算出部66、判定部68、時刻特定部70、重量判定部72および出力部74として機能する。また、CPU301は、このようなプログラムを実行することにより、主記憶装置305または補助記憶装置306を記憶部64として機能させる。なお、取得部62、特徴量算出部66、判定部68、時刻特定部70、重量判定部72および出力部74の一部または全部がハードウェアにより構成されていてもよい。 The program executed by the information processing unit 44 has a modular configuration including an acquisition module, a feature calculation module, a determination module, a time identification module, a weight determination module, and an output module. The CPU 301 reads this program from a storage medium or the like and loads each of the above modules into the main memory device 305. By executing this program, the CPU 301 functions as the acquisition unit 62, feature calculation unit 66, determination unit 68, time identification unit 70, weight determination unit 72, and output unit 74. By executing this program, the CPU 301 also causes the main memory device 305 or auxiliary memory device 306 to function as the memory unit 64. Note that some or all of the acquisition unit 62, feature calculation unit 66, determination unit 68, time identification unit 70, weight determination unit 72, and output unit 74 may be configured using hardware.

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、種々の変更を行うことができる。 The above describes embodiments of the present invention, but these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. Various modifications can be made to the embodiments.

10 車両検出システム
20 センサ装置
22 端末装置
24 情報処理装置
32 変位検出部
34 センサ制御部
36 センサ通信部
42 下位側通信部
44 情報処理部
46 上位側通信部
62 取得部
64 記憶部
66 特徴量算出部
68 判定部
70 時刻特定部
72 重量判定部
74 出力部
80 移動平均部
82 差算出部
84 ピーク値検出部
86 ピーク点検出部
88 面積算出部
REFERENCE SIGNS LIST 10 Vehicle detection system 20 Sensor device 22 Terminal device 24 Information processing device 32 Displacement detection unit 34 Sensor control unit 36 Sensor communication unit 42 Lower side communication unit 44 Information processing unit 46 Upper side communication unit 62 Acquisition unit 64 Storage unit 66 Feature amount calculation unit 68 Determination unit 70 Time identification unit 72 Weight determination unit 74 Output unit 80 Moving average unit 82 Difference calculation unit 84 Peak value detection unit 86 Peak point detection unit 88 Area calculation unit

Claims (14)

橋梁に設けられ、前記橋梁の変位を表す観測値を検出する複数のセンサ装置と、
前記複数のセンサ装置のそれぞれから前記観測値を収集する端末装置と、
前記端末装置により収集された前記複数のセンサ装置のそれぞれの前記観測値の時系列データに基づき、車両が前記橋梁を通過したことを検出する情報処理部と、
を備え、
前記端末装置は、前記複数のセンサ装置に対して、T秒毎に検出要求を送信し、
前記複数のセンサ装置のそれぞれは、前記検出要求を受信したタイミングから、Δt秒毎に、N回、前記観測値を検出し、検出した観測値群を記憶し、
Δtは、正の実数であり、Nは、2以上の整数であり、Tは、N×Δtであり、
前記端末装置は、前記複数のセンサ装置に対して、定期的に読出要求を送信し、
前記複数のセンサ装置のそれぞれは、前記読出要求を受信した場合、記憶している前記観測値群を前記端末装置に送信する
車両検出システム。
a plurality of sensor devices provided on a bridge to detect observed values representing displacement of the bridge;
a terminal device that collects the observed values from each of the plurality of sensor devices;
an information processing unit that detects that a vehicle has passed over the bridge based on time-series data of the observed values of each of the plurality of sensor devices collected by the terminal device;
Equipped with
the terminal device transmits a detection request to the plurality of sensor devices every T seconds ;
each of the plurality of sensor devices detects the observed value N times every Δt seconds from the timing of receiving the detection request, and stores a group of the detected observed values;
Δt is a positive real number, N is an integer equal to or greater than 2, and T is N×Δt;
the terminal device periodically transmits a read request to the plurality of sensor devices;
When the read request is received, each of the plurality of sensor devices transmits the group of observed values stored therein to the terminal device.
前記複数のセンサ装置のそれぞれは、前記変位として、前記橋梁におけるセンサ装置が設けられた位置の伸縮量を検出する
請求項1に記載の車両検出システム。
The vehicle detection system according to claim 1 , wherein each of the plurality of sensor devices detects, as the displacement , an amount of expansion or contraction of a position on the bridge where the sensor device is provided.
前記情報処理部は、
前記複数のセンサ装置のそれぞれについて、前記観測値の時系列データを取得する取得部と、
前記観測値の時系列データにおけるピーク波形の大きさに応じた特徴量を算出する特徴量算出部と、
前記特徴量に基づき、前記車両が前記橋梁を通過したことを検出する判定部と、
を有する請求項1または2に記載の車両検出システム。
The information processing unit
an acquisition unit that acquires time-series data of the observed values for each of the plurality of sensor devices;
a feature calculation unit that calculates a feature according to the magnitude of a peak waveform in the time-series data of the observed value;
a determination unit that detects that the vehicle has passed over the bridge based on the feature amount;
3. The vehicle detection system of claim 1, further comprising:
前記特徴量算出部は、
前記複数のセンサ装置のそれぞれについて、前記観測値の時系列データに対して予め設定された時間窓を用いた移動平均をした移動平均値の時系列データを算出する移動平均部と、
前記複数のセンサ装置のそれぞれについて、前記観測値と前記移動平均値との差分を表す差分値の時系列データを算出する差算出部と、
前記複数のセンサ装置のそれぞれについて、前記差分値の時系列データにおけるピーク波形のピーク点の前記観測値であるピーク値を検出し、検出した前記ピーク値を前記特徴量として出力するピーク値検出部と、
を有する請求項3に記載の車両検出システム。
The feature amount calculation unit
a moving average unit that calculates time series data of a moving average value by performing a moving average on the time series data of the observed values using a preset time window for each of the plurality of sensor devices;
a difference calculation unit that calculates time series data of difference values representing differences between the observed values and the moving average values for each of the plurality of sensor devices;
a peak value detection unit that detects, for each of the plurality of sensor devices, a peak value that is the observed value at a peak point of a peak waveform in the time-series data of the difference values and outputs the detected peak value as the feature amount;
4. The vehicle detection system of claim 3, comprising:
橋梁に設けられ、前記橋梁の変位を表す観測値を検出する複数のセンサ装置と、
前記複数のセンサ装置のそれぞれから前記観測値を収集する端末装置と、
前記端末装置により収集された前記複数のセンサ装置のそれぞれの前記観測値の時系列データに基づき、車両が前記橋梁を通過したことを検出する情報処理部と、
を備え、
前記端末装置は、前記複数のセンサ装置に対して、定期的に検出要求を送信し、
前記複数のセンサ装置のそれぞれは、前記検出要求を取得した場合、所定時間間隔毎に前記観測値を検出し、検出した所定時間間隔毎の前記観測値を前記端末装置に送信し、
前記情報処理部は、
前記複数のセンサ装置のそれぞれについて、前記観測値の時系列データを取得する取得部と、
前記観測値の時系列データにおけるピーク波形の大きさに応じた特徴量を算出する特徴量算出部と、
前記特徴量に基づき、前記車両が前記橋梁を通過したことを検出する判定部と、
を有し、
前記特徴量算出部は、
前記複数のセンサ装置のそれぞれについて、前記観測値の時系列データに対して予め設定された時間窓を用いた移動平均をした移動平均値の時系列データを算出する移動平均部と、
前記複数のセンサ装置のそれぞれについて、前記観測値の時系列データにおけるピーク波形のピーク点を検出するピーク点検出部と、
前記複数のセンサ装置のそれぞれについて、横軸に時刻、縦軸に前記観測値を表すグラフにおいて、前記ピーク点と、前記ピーク点より前であって前記観測値の時系列データが前記移動平均値の時系列データと交差する直近の点と、前記ピーク点より後であって前記観測値の時系列データが前記移動平均値の時系列データと交差する直近の点とを結ぶ三角形に面積を算出し、算出した前記面積を前記特徴量として出力する面積算出部と、
を有する車両検出システム。
a plurality of sensor devices provided on a bridge to detect observed values representing displacement of the bridge;
a terminal device that collects the observed values from each of the plurality of sensor devices;
an information processing unit that detects that a vehicle has passed over the bridge based on time-series data of the observed values of each of the plurality of sensor devices collected by the terminal device;
Equipped with
the terminal device periodically transmits detection requests to the plurality of sensor devices;
When each of the plurality of sensor devices receives the detection request, the sensor devices detect the observed values at predetermined time intervals and transmit the detected observed values at predetermined time intervals to the terminal device;
The information processing unit
an acquisition unit that acquires time-series data of the observed values for each of the plurality of sensor devices;
a feature calculation unit that calculates a feature according to the magnitude of a peak waveform in the time-series data of the observed value;
a determination unit that detects that the vehicle has passed over the bridge based on the feature amount;
and
The feature amount calculation unit
a moving average unit that calculates time series data of a moving average value by performing a moving average on the time series data of the observed values using a preset time window for each of the plurality of sensor devices;
a peak point detection unit that detects a peak point of a peak waveform in the time series data of the observation value for each of the plurality of sensor devices;
an area calculation unit that calculates an area of a triangle connecting the peak point, a point before the peak point where time series data of the observed value intersects with the time series data of the moving average value, and a point after the peak point where time series data of the observed value intersects with the time series data of the moving average value in a graph that represents time on the horizontal axis and the observed value on the vertical axis for each of the plurality of sensor devices, and outputs the calculated area as the feature;
A vehicle detection system having :
橋梁に設けられ、前記橋梁の変位を表す観測値を検出する複数のセンサ装置と、
前記複数のセンサ装置のそれぞれから前記観測値を収集する端末装置と、
前記端末装置により収集された前記複数のセンサ装置のそれぞれの前記観測値の時系列データに基づき、車両が前記橋梁を通過したことを検出する情報処理部と、
を備え、
前記端末装置は、前記複数のセンサ装置に対して、定期的に検出要求を送信し、
前記複数のセンサ装置のそれぞれは、前記検出要求を取得した場合、所定時間間隔毎に前記観測値を検出し、検出した所定時間間隔毎の前記観測値を前記端末装置に送信し、
前記情報処理部は、
前記複数のセンサ装置のそれぞれについて、前記観測値の時系列データを取得する取得部と、
前記観測値の時系列データにおけるピーク波形の大きさに応じた特徴量を算出する特徴量算出部と、
前記特徴量に基づき、前記車両が前記橋梁を通過したことを検出する判定部と、
を有し、
前記特徴量算出部は、
前記複数のセンサ装置のそれぞれについて、前記観測値の時系列データに対して予め設定された時間窓を用いた移動平均をした移動平均値の時系列データを算出する移動平均部と、
前記複数のセンサ装置のそれぞれについて、前記観測値と前記移動平均値との差分を表す差分値の時系列データを算出する差算出部と、
前記複数のセンサ装置のそれぞれについて、前記差分値の時系列データにおけるピーク波形のピーク点を検出するピーク点検出部と、
前記複数のセンサ装置のそれぞれについて、横軸に時刻、縦軸に前記差分値を表すグラフにおいて、前記ピーク点と、前記ピーク点より前であって前記差分値の時系列データが前記移動平均値の時系列データと交差する直近の点と、前記ピーク点より後であって前記差分値の時系列データが前記移動平均値の時系列データと交差する直近の点とを結ぶ三角形に面積を算出し、算出した前記面積を前記特徴量として出力する面積算出部と、
を有する車両検出システム。
a plurality of sensor devices provided on a bridge to detect observed values representing displacement of the bridge;
a terminal device that collects the observed values from each of the plurality of sensor devices;
an information processing unit that detects that a vehicle has passed over the bridge based on time-series data of the observed values of each of the plurality of sensor devices collected by the terminal device;
Equipped with
the terminal device periodically transmits detection requests to the plurality of sensor devices;
When each of the plurality of sensor devices receives the detection request, the sensor devices detect the observed values at predetermined time intervals and transmit the detected observed values at predetermined time intervals to the terminal device;
The information processing unit
an acquisition unit that acquires time-series data of the observed values for each of the plurality of sensor devices;
a feature calculation unit that calculates a feature according to the magnitude of a peak waveform in the time-series data of the observed value;
a determination unit that detects that the vehicle has passed over the bridge based on the feature amount;
and
The feature amount calculation unit
a moving average unit that calculates time series data of a moving average value by performing a moving average on the time series data of the observed values using a preset time window for each of the plurality of sensor devices;
a difference calculation unit that calculates time series data of difference values representing differences between the observed values and the moving average values for each of the plurality of sensor devices;
a peak point detection unit that detects a peak point of a peak waveform in the time series data of the difference values for each of the plurality of sensor devices;
an area calculation unit that calculates an area of a triangle connecting the peak point, a point before the peak point where the time series data of the difference value intersects with the time series data of the moving average value, and a point after the peak point where the time series data of the difference value intersects with the time series data of the moving average value in a graph that represents time on the horizontal axis and the difference value on the vertical axis for each of the plurality of sensor devices, and outputs the calculated area as the feature amount;
A vehicle detection system having :
前記判定部は、前記複数のセンサ装置の何れかについて前記特徴量が閾値より大きい場合、前記車両が前記橋梁を通過したと判定する
請求項3から6の何れか1項に記載の車両検出システム。
The vehicle detection system according to claim 3 , wherein the determination unit determines that the vehicle has passed over the bridge when the feature amount for any of the plurality of sensor devices is greater than a threshold value.
前記橋梁は、複数の車線を有し、
前記複数のセンサ装置のそれぞれは、前記複数の車線のうちの何れかの車線に設けられ、
前記判定部は、前記複数のセンサ装置の何れかについて前記特徴量が前記閾値より大きい場合、前記複数のセンサ装置のそれぞれについての前記特徴量のうち最も大きい最大特徴量を特定し、特定した前記最大特徴量が得られたセンサ装置が設けられた車線を前記車両が通過したと判定する
請求項7に記載の車両検出システム。
the bridge has a plurality of lanes;
each of the plurality of sensor devices is provided in one of the plurality of lanes;
8. The vehicle detection system according to claim 7, wherein, when the feature amount for any of the plurality of sensor devices is greater than the threshold value, the determination unit identifies a maximum feature amount that is the largest among the feature amounts for each of the plurality of sensor devices, and determines that the vehicle has passed through a lane in which a sensor device that obtained the identified maximum feature amount is installed.
前記車両が前記橋梁を通過したと判定された場合、前記最大特徴量の大きさに応じて、前記車両の重量を判別する重量判定部
をさらに備える請求項8に記載の車両検出システム。
The vehicle detection system according to claim 8 , further comprising: a weight determination unit that, when it is determined that the vehicle has passed over the bridge, determines a weight of the vehicle according to the magnitude of the maximum feature amount.
前記情報処理部は、前記端末装置により実現される
請求項1から9の何れか1項に記載の車両検出システム。
The vehicle detection system according to claim 1 , wherein the information processing unit is realized by the terminal device.
前記端末装置と外部ネットワークを介して接続される情報処理装置をさらに備え、
前記端末装置は、前記情報処理部による検出結果を、前記情報処理装置に前記外部ネットワークを介して送信する
請求項10に記載の車両検出システム。
further comprising an information processing device connected to the terminal device via an external network;
The vehicle detection system according to claim 10 , wherein the terminal device transmits the detection result by the information processing unit to the information processing device via the external network.
前記複数のセンサ装置のそれぞれは、ネットワーク上において識別可能な固有の物理アドレスと、前記端末装置において識別される識別情報であるセンサ識別情報とが割り当てられ、
前記端末装置は、
オペレーティングシステム上においてセンサ管理アプリケーションプログラムを実行することにより、センサ管理部として機能し、
前記オペレーティングシステムを実行することにより、ネットワークインターフェイス層の処理を実行するネットワークインターフェイス部と、前記ネットワークインターフェイス部と前記センサ管理アプリケーションプログラムとの間の情報のやり取りを仲介するトランスポート/インターネット部として機能し、
前記センサ管理部は、前記複数のセンサ装置のそれぞれについて、前記センサ識別情報と前記物理アドレスとの対応関係を格納する変換テーブルを管理する
請求項1から11の何れか1項に記載の車両検出システム。
Each of the plurality of sensor devices is assigned a unique physical address that can be identified on the network and sensor identification information that is identification information that can be identified in the terminal device,
The terminal device
By executing a sensor management application program on the operating system, the sensor management unit functions as a sensor management unit;
By executing the operating system, the device functions as a network interface unit that executes processing at a network interface layer and a transport/Internet unit that mediates the exchange of information between the network interface unit and the sensor management application program;
The vehicle detection system according to claim 1 , wherein the sensor management unit manages a conversion table that stores a correspondence between the sensor identification information and the physical address for each of the plurality of sensor devices.
前記端末装置が前記複数のセンサ装置のうちの何れかの第1センサ装置に対して情報を送信する場合、
前記センサ管理部は、前記第1センサ装置を識別する前記センサ識別情報を宛先とするメッセージを生成し、
前記センサ管理部は、生成した前記メッセージにおける前記宛先を、前記変換テーブルを参照して前記第1センサ装置の前記物理アドレスに置き換えて、前記トランスポート/インターネット部に渡し、
前記トランスポート/インターネット部は、ヘッダに前記第1センサ装置の前記物理アドレスを含み、ペイロードに前記センサ管理部から取得した前記メッセージを含むパケットを生成し、生成した前記パケットを前記ネットワークインターフェイス部に渡し、
前記ネットワークインターフェイス部は、ヘッダに前記第1センサ装置を識別する前記物理アドレスを含み、ペイロードに前記トランスポート/インターネット部から取得した前記パケットを含むフレームを生成し、生成した前記フレームを前記複数のセンサ装置のそれぞれに送信する
請求項12に記載の車両検出システム。
When the terminal device transmits information to a first sensor device among the plurality of sensor devices,
the sensor management unit generates a message addressed to the sensor identification information that identifies the first sensor device;
the sensor management unit replaces the destination in the generated message with the physical address of the first sensor device by referring to the conversion table, and passes the message to the transport/Internet unit;
the transport/Internet unit generates a packet including the physical address of the first sensor device in a header and the message acquired from the sensor management unit in a payload, and passes the generated packet to the network interface unit ;
13. The vehicle detection system according to claim 12, wherein the network interface unit generates a frame including the physical address that identifies the first sensor device in a header and the packet acquired from the transport/Internet unit in a payload, and transmits the generated frame to each of the plurality of sensor devices.
前記端末装置が前記第1センサ装置から情報を受信する場合、
前記ネットワークインターフェイス部は、前記第1センサ装置から前記フレームを受信し、受信した前記フレームのペイロードに含まれる前記パケットを前記トランスポート/インターネット部に渡し、
前記トランスポート/インターネット部は、前記ネットワークインターフェイス部から前記パケットを取得し、取得した前記パケットのペイロードに含まれる前記メッセージを前記センサ管理部に渡し、
前記センサ管理部は、前記メッセージに含まれる送信元の前記物理アドレスを、前記変換テーブルを参照して前記第1センサ装置の前記識別情報に置き換え、
前記センサ管理部は、送信元を置き換えた前記メッセージに応じた処理を実行する
請求項13に記載の車両検出システム。
When the terminal device receives information from the first sensor device,
the network interface unit receives the frame from the first sensor device and passes the packet included in the payload of the received frame to the transport/Internet unit;
the transport/Internet unit acquires the packet from the network interface unit, and passes the message included in the payload of the acquired packet to the sensor management unit;
the sensor management unit replaces the physical address of the sender included in the message with the identification information of the first sensor device by referring to the conversion table;
The vehicle detection system according to claim 13 , wherein the sensor management unit executes a process according to the message whose sender has been replaced.
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