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JP7780262B2 - Monitoring system and monitoring method - Google Patents
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JP7780262B2 - Monitoring system and monitoring method - Google Patents

Monitoring system and monitoring method

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JP7780262B2 JP2021109350A JP2021109350A JP7780262B2 JP 7780262 B2 JP7780262 B2 JP 7780262B2 JP 2021109350 A JP2021109350 A JP 2021109350A JP 2021109350 A JP2021109350 A JP 2021109350A JP 7780262 B2 JP7780262 B2 JP 7780262B2
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Description

本開示は、監視システムおよび監視方法に関する。 This disclosure relates to a monitoring system and a monitoring method.

従来、振動発電素子を含む振動発電デバイスを対象物に取り付け、当該対象物の動作を監視する技術が知られている。 Conventionally, a technology has been known in which a vibration power generation device including a vibration power generation element is attached to an object and the movement of the object is monitored.

特許文献1には、鍵の開閉状態を管理するシステムが開示されており、鍵を鍵穴に入れて回す際に生じる振動によって発電し、その電圧変化により鍵の開閉を判断し、データの送信には振動発電で発電した電気を使用することが開示されている。 Patent Document 1 discloses a system that manages the lock's open/closed status. It generates electricity from the vibrations that occur when a key is inserted into a lock and turned, and determines whether the lock is open or closed based on the voltage change. The electricity generated by the vibration generator is used to transmit data.

特許文献2には、鉄道橋梁の異常検知システムが開示されており、支承に振動発電素子を取り付け、異常時の振動を判別することで異常を検知することが開示されている。特に、振動発電素子の共振周波数を異常時の周波数に設定し、発電量が増加すると異常と判断し、また、支承には複数の振動発電素子を取り付け、各素子の発電状況を比較することで異常箇所を判別することが開示されている。 Patent Document 2 discloses an anomaly detection system for railway bridges, which attaches vibration power generation elements to the bearings and detects abnormalities by identifying vibrations that occur during abnormalities. In particular, the system sets the resonant frequency of the vibration power generation element to the frequency that occurs during abnormalities, and determines that an abnormality exists when the amount of power generated increases. It also discloses that multiple vibration power generation elements are attached to the bearings, and the location of an abnormality is identified by comparing the power generation status of each element.

特開2019-218734号公報JP 2019-218734 A 国際公開第2016/194375号International Publication No. 2016/194375

製造メーカなどの生産工場などでは、効率的に生産を行うために生産設備の稼働状態を監視することが求められる。そのためには、様々なセンサが必要であるが、現有機器に対して後からセンサを設置する場合には、配線することが難しい場合が多い。さらには、センサの選定自体もある程度の知識や経験がないと難しいという問題がある。 Manufacturing companies and other production plants are required to monitor the operating status of production equipment in order to ensure efficient production. This requires a variety of sensors, but installing sensors on existing equipment later can often be difficult, making wiring difficult. Furthermore, selecting sensors can be difficult without a certain level of knowledge and experience.

本開示は、このような問題に鑑みてなされたものであり、監視対象の動作を監視する監視システムおよび監視方法を提供することを目的とする。 This disclosure was made in consideration of these problems, and aims to provide a monitoring system and monitoring method for monitoring the behavior of a monitored object.

本発明の一態様による監視システムは、監視対象の動作によって生じる振動に応じて発電する振動発電手段と、前記発電によって充電されたコンデンサの所定の電圧を検知する検知手段と、前記コンデンサの充放電パターンに所定の充放電パターンが現れた場合に、前記所定の充放電パターンに対応する前記監視対象の動作を特定する特定手段とを備える。 A monitoring system according to one aspect of the present invention comprises a vibration power generation means for generating electricity in response to vibrations caused by the behavior of a monitored object, a detection means for detecting a predetermined voltage of a capacitor charged by the generated electricity, and an identification means for identifying the behavior of the monitored object corresponding to a predetermined charge/discharge pattern when the predetermined charge/discharge pattern appears in the charge/discharge pattern of the capacitor.

また、本発明の一態様による監視方法は、監視対象の動作によって生じる振動に応じて充電されたコンデンサの充放電パターンを取得する取得ステップと、前記コンデンサの充放電パターンに所定の充放電パターンが現れた場合に、前記所定の充放電パターンに対応する前記監視対象の動作を特定する特定ステップとを含む。 Furthermore, a monitoring method according to one aspect of the present invention includes an acquisition step of acquiring a charge/discharge pattern of a capacitor that is charged in response to vibrations caused by the operation of a monitored object, and an identification step of, when a predetermined charge/discharge pattern appears in the charge/discharge pattern of the capacitor, identifying the operation of the monitored object that corresponds to the predetermined charge/discharge pattern.

本開示によれば、監視対象の動作を監視する監視システムおよび監視方法を提供することができる。 This disclosure provides a monitoring system and monitoring method for monitoring the behavior of a monitored object.

一実施形態に係る監視システムの概要を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an overview of a monitoring system according to an embodiment. 一実施形態に係る監視装置の構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an example of the configuration of a monitoring device according to an embodiment. 一実施形態に係る監視装置の別の構成例を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating another example of the configuration of a monitoring device according to an embodiment. 一実施形態に係る振動発電デバイスの振動周波数とコンデンサ電圧の計測結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing measurement results of the vibration frequency and capacitor voltage of a vibration power generation device according to an embodiment. 一実施形態に係る振動発電デバイスの振動周波数とコンデンサ電圧の計測結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing measurement results of the vibration frequency and capacitor voltage of a vibration power generation device according to an embodiment. 一実施形態に係る振動発電デバイスの振動周波数とコンデンサ電圧の計測結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing measurement results of the vibration frequency and capacitor voltage of a vibration power generation device according to an embodiment. 一実施形態に係る振動発電デバイスの振動周波数とコンデンサ電圧の計測結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing measurement results of the vibration frequency and capacitor voltage of a vibration power generation device according to an embodiment. 一実施形態に係る振動発電デバイスの振動周波数とコンデンサ電圧の計測結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing measurement results of the vibration frequency and capacitor voltage of a vibration power generation device according to an embodiment. 一実施形態に係る監視方法のフローチャートである。1 is a flowchart of a monitoring method according to one embodiment.

以下、添付の図面を参照して、本開示の実施形態について詳細に説明する。本明細書及び添付の図面を通して同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。 Embodiments of the present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same elements will be designated by the same reference numerals throughout this specification and the accompanying drawings, and duplicate descriptions will be omitted.

(システムの概要)
図1は、一実施形態に係る監視システムの概要を説明する図である。ここでは、本監視システムが、工場の生産設備に適用されている例を説明する。
(System Overview)
1 is a diagram illustrating an overview of a monitoring system according to an embodiment of the present invention, in which the monitoring system is applied to production facilities in a factory.

監視システム100は、振動発電デバイスを備える監視装置101と、情報処理装置102とを有する。本実施形態では、生産設備103が監視対象である。生産設備103では、材料タンク110から供給された材料が、吐出装置111を介してオーブン112内に吐出され、成形される。材料タンク110には、真空ポンプ113、攪拌モーター114、温調器115が接続されている。温調器115は、熱媒油を使用して動作する。また、吐出装置111はシリンダを有し、シリンダは油圧ユニット116によって圧力がかけられることで動作する。オーブン112は扉117(オーブンドアともいう)を開閉することによって、材料の出し入れを行うことができる。本実施形態では、例として、油圧ユニット116に監視装置101が取り付けられており、監視装置101が備える振動発電デバイスは、生産設備103内で生じる振動によって発電を行う。振動発電デバイスは、油圧ユニット116に限らず、材料タンク110、吐出装置111、オーブン112、真空ポンプ113、攪拌モーター114、温調器115、オーブン112の扉117など、生産設備103内の様々な装置に生じる振動によって発電を行い得る。また、監視装置101は、油圧ユニット116に限らず、生産設備103のその他の装置に取り付けられてもよい。制御盤120は、生産設備103の状態を監視し、種々の制御を行う。 The monitoring system 100 includes a monitoring device 101 equipped with a vibration power generation device, and an information processing device 102. In this embodiment, the production facility 103 is monitored. In the production facility 103, material supplied from a material tank 110 is discharged into an oven 112 via a discharge device 111 and molded. A vacuum pump 113, a stirring motor 114, and a temperature regulator 115 are connected to the material tank 110. The temperature regulator 115 operates using thermal oil. The discharge device 111 also has a cylinder, which operates when pressure is applied by a hydraulic unit 116. Material can be loaded and unloaded from the oven 112 by opening and closing a door 117 (also referred to as an oven door). In this embodiment, for example, the monitoring device 101 is attached to the hydraulic unit 116, and the vibration power generation device included in the monitoring device 101 generates electricity using vibrations generated within the production facility 103. The vibration power generation device is not limited to the hydraulic unit 116, and can generate electricity from vibrations generated in various devices within the production facility 103, such as the material tank 110, discharge device 111, oven 112, vacuum pump 113, stirring motor 114, temperature regulator 115, and door 117 of the oven 112. Furthermore, the monitoring device 101 is not limited to being attached to the hydraulic unit 116, and may be attached to other devices within the production facility 103. The control panel 120 monitors the status of the production facility 103 and performs various controls.

図2は、一実施形態に係る監視装置の構成例を示すブロック図である。 Figure 2 is a block diagram showing an example configuration of a monitoring device according to one embodiment.

監視装置101は、振動発電素子201、充電回路202、及びコンデンサ203を含む振動発電デバイス200、電圧検知回路204、並びに無線モジュール205を備える。 The monitoring device 101 includes a vibration power generation device 200 including a vibration power generation element 201, a charging circuit 202, and a capacitor 203, a voltage detection circuit 204, and a wireless module 205.

振動発電素子201は周囲の音や振動によって発電を行う。振動発電素子201は、例えば、固定電極と可動電極とを備え、監視対象の音や振動によって可動電極が固定電極に対して振動することによって発電を行う。振動発電素子201は、監視対象の卓越周波数に合わせて発電量が最大になるように設定され、特定の周波数においてより大きな電力を発生するように構成される。卓越周波数とは、その系が入力加速度等によって最大振幅が生じる周波数を意味し、ここでは、監視対象の系の最大振幅が生じる周波数を表す。例えば、振動発電素子201は、梁や可動部おもりを調整することで、様々な周波数に対応することができる。振動発電素子201には、エレクトレット型発電素子、ピエゾ型発電素子、電磁誘導型または磁歪型の発電素子などを用いてよい。 The vibration power generation element 201 generates power using ambient sound or vibration. The vibration power generation element 201, for example, includes a fixed electrode and a movable electrode, and generates power when the movable electrode vibrates relative to the fixed electrode due to the sound or vibration of the monitored object. The vibration power generation element 201 is set to maximize the amount of power generated in accordance with the dominant frequency of the monitored object, and is configured to generate greater power at specific frequencies. The dominant frequency refers to the frequency at which the system generates its maximum amplitude due to input acceleration, etc., and here refers to the frequency at which the system generates its maximum amplitude. For example, the vibration power generation element 201 can accommodate a variety of frequencies by adjusting the beam and movable weight. The vibration power generation element 201 may be an electret power generation element, a piezoelectric power generation element, an electromagnetic induction type, or a magnetostrictive type power generation element.

充電回路202は、振動発電素子201から出力された交流電圧をダイオードにより直流電圧に変換し、コンデンサ203を充電する。コンデンサ203には抵抗が並列接続されており、振動発電素子201による発電が止まると、抵抗により充電電圧が低下する(すなわち、放電される)。抵抗の抵抗値やコンデンサ203の静電容量は、振動の持続時間や発電量等を考慮して設定される。 The charging circuit 202 converts the AC voltage output from the vibration power generation element 201 into DC voltage using a diode, and charges the capacitor 203. A resistor is connected in parallel to the capacitor 203, so that when power generation by the vibration power generation element 201 stops, the charging voltage drops due to the resistor (i.e., the capacitor is discharged). The resistance value of the resistor and the capacitance of the capacitor 203 are set taking into account the duration of vibration, the amount of power generation, etc.

電圧検知回路204は、コンデンサ203の充電電圧を検知する。電圧検知回路204は、コンデンサ203の所定の電圧を検知するように構成されており、所定の電圧を検知すると、検知情報を無線モジュール205に出力する。 The voltage detection circuit 204 detects the charging voltage of the capacitor 203. The voltage detection circuit 204 is configured to detect a predetermined voltage of the capacitor 203, and when it detects the predetermined voltage, it outputs the detection information to the wireless module 205.

無線モジュール205は、電圧検知回路204によって検知された検知情報をデジタル信号に変換(A/D変換)し、無線通信によって情報処理装置102に送信する。なお、A/D変換が電圧検知回路204によって行われ、検知情報がデジタル信号に変換されている場合は、無線モジュール205によってA/D変換を行わなくてもよい。(すなわち、電圧検知回路204では、A/D変換を行い、デジタル変換された情報に対して電圧検知処理を行ってもよい。) The wireless module 205 converts the detection information detected by the voltage detection circuit 204 into a digital signal (A/D conversion) and transmits it to the information processing device 102 via wireless communication. Note that if the A/D conversion is performed by the voltage detection circuit 204 and the detection information is converted into a digital signal, the wireless module 205 does not need to perform the A/D conversion. (In other words, the voltage detection circuit 204 may perform the A/D conversion and then perform voltage detection processing on the digitally converted information.)

情報処理装置102は、無線モジュール205から受信した検知情報に基づいて、コンデンサ203の充放電パターンと、予め記憶された所定の充放電パターンとをマッチングし、コンデンサ203の充放電パターンに所定の充放電パターンが現れた場合に、当該所定の充放電パターンに対応する監視対象の動作を特定する。充放電パターンは、経時的な電圧変化を示す。所定の充放電パターンは、監視対象の複数の動作のそれぞれに対応する様々な充放電パターンを含み、コンデンサ203に生じる充放電パターンを特定することで、監視対象の動作を特定することができる。また、所定の充放電パターンは、監視対象の複数の動作の組み合わせによって生じる充放電パターンも含む。情報処理装置102は、監視対象の動作を特定すると、特定された監視対象の動作を報知する。情報処理装置102は、特定された動作を表示装置に表示してもよいし、所定の通知先に通知してもよいし、所定の信号を送信するようにしてもよい。 Based on the detection information received from the wireless module 205, the information processing device 102 matches the charge/discharge pattern of the capacitor 203 with pre-stored predetermined charge/discharge patterns. If the predetermined charge/discharge pattern appears in the charge/discharge pattern of the capacitor 203, the information processing device 102 identifies the behavior of the monitored object corresponding to the predetermined charge/discharge pattern. The charge/discharge pattern indicates voltage changes over time. The predetermined charge/discharge pattern includes various charge/discharge patterns corresponding to each of multiple behaviors of the monitored object, and by identifying the charge/discharge pattern occurring in the capacitor 203, the behavior of the monitored object can be identified. The predetermined charge/discharge pattern also includes charge/discharge patterns that arise from a combination of multiple behaviors of the monitored object. Once the information processing device 102 identifies the behavior of the monitored object, it notifies the identified behavior of the monitored object. The information processing device 102 may display the identified behavior on a display device, notify a predetermined notification destination, or transmit a predetermined signal.

図2の例における監視装置101は、電圧検知回路204によって必要な情報を取り出して、取り出した情報を無線モジュール205によって送信するため、監視装置101の省電力駆動に適している。 The monitoring device 101 in the example of Figure 2 extracts the necessary information using the voltage detection circuit 204 and transmits the extracted information via the wireless module 205, making it suitable for power-saving operation of the monitoring device 101.

図3は、一実施形態に係る監視装置の別の構成例を示すブロック図である。 Figure 3 is a block diagram showing another example configuration of a monitoring device according to one embodiment.

図3の監視装置101は、振動発電素子201、充電回路202、及びコンデンサ203を含む振動発電デバイス200、無線モジュール205、並びに電源207を備える。図3の監視装置101は図2の監視装置101と比較して、電圧検知回路204を備えておらず、情報処理装置102が電圧検知回路を備える。 The monitoring device 101 in FIG. 3 includes a vibration power generation device 200 including a vibration power generation element 201, a charging circuit 202, and a capacitor 203, a wireless module 205, and a power supply 207. Compared to the monitoring device 101 in FIG. 2, the monitoring device 101 in FIG. 3 does not include a voltage detection circuit 204, and the information processing device 102 includes a voltage detection circuit.

図3の監視装置101ではコンデンサ203の電圧検知処理を行わず、無線モジュール205が、コンデンサ203の電圧に関する生情報を取得し、アナログの生情報をデジタル信号にA/D変換し、随時、情報処理装置102(すなわち、電圧検知回路)に送信する。電源207は、無線モジュール205が駆動するための電力を供給する。図3の監視装置101では、無線モジュール205の消費電力が大きくなるため、電源207が設けられている。 In the monitoring device 101 of Figure 3, the voltage detection process for the capacitor 203 is not performed. Instead, the wireless module 205 acquires raw information regarding the voltage of the capacitor 203, A/D converts the analog raw information into a digital signal, and transmits it to the information processing device 102 (i.e., the voltage detection circuit) as needed. The power supply 207 supplies power to drive the wireless module 205. In the monitoring device 101 of Figure 3, the power supply 207 is provided because the power consumption of the wireless module 205 is large.

図3の情報処理装置102は、電圧検知回路により所定の電圧の検知処理を行うとともに、受信した生情報に対して複雑なデータ処理(例えば、フィルタリングや充放電パターンの生成等)を行うことができる。また、図3の無線モジュール205は生情報をA/D変換し、随時送信することになるため、図2の監視装置101と比較して電力消費が大きくなるが、このような構成によっても所定の充放電パターンを用いて監視対象の動作を特定することができる。なお、図3では、情報処理装置102が電圧検知回路を備えるものとして説明したが、受信した情報から所定の電圧値を検知する処理をソフトウェアにより実装してもよい。ソフトウェアによる電圧検知処理は、情報処理装置102の記憶装置に記憶されたプログラムをプロセッサが実行することにより実現することができる。 The information processing device 102 in Figure 3 uses a voltage detection circuit to detect a predetermined voltage, and can also perform complex data processing (e.g., filtering, generating charge/discharge patterns, etc.) on received raw information. Furthermore, the wireless module 205 in Figure 3 A/D converts the raw information and transmits it as needed, resulting in greater power consumption than the monitoring device 101 in Figure 2. However, even with this configuration, it is possible to identify the operation of the monitored object using a predetermined charge/discharge pattern. While Figure 3 illustrates the information processing device 102 as being equipped with a voltage detection circuit, the process of detecting a predetermined voltage value from received information may be implemented by software. Software-based voltage detection processing can be achieved by a processor executing a program stored in the storage device of the information processing device 102.

<実証実験>
以下では、実際に、振動発電デバイス200を生産設備103の油圧ユニット116に取り付けて行った実証実験の結果について説明する。
<Demonstration experiment>
The following describes the results of a demonstration experiment in which the vibration power generation device 200 was actually attached to the hydraulic unit 116 of the production facility 103.

本実証実験では、生産設備103の油圧ユニット116に取り付けられた振動発電デバイス200が、オーブンドア(扉117)の開閉、吐出装置111のシリンダ動作、油圧ユニット116の電源ON/OFFなどの動作によって、コンデンサ203の所定のコンデンサ電圧まで発電を行うことができることが確認された。 In this demonstration experiment, it was confirmed that the vibration power generation device 200 attached to the hydraulic unit 116 of the production equipment 103 can generate electricity up to a predetermined capacitor voltage of the capacitor 203 by operations such as opening and closing the oven door (door 117), operating the cylinder of the discharge device 111, and turning the power of the hydraulic unit 116 on and off.

本実証実験では、振動発電デバイス200による発電量と、コンデンサ電圧との関係を確認した。振動発電デバイス200により十分発電できており、安定している状態では、振動発電デバイス200のコンデンサ電圧が3.3Vで一定となった。一方、振動発電デバイス200により十分に発電できていない状態では、振動発電デバイス200のコンデンサ電圧は、3.3V未満であった。 In this demonstration experiment, the relationship between the amount of power generated by the vibration power generation device 200 and the capacitor voltage was confirmed. When the vibration power generation device 200 was generating sufficient power and in a stable state, the capacitor voltage of the vibration power generation device 200 was constant at 3.3 V. On the other hand, when the vibration power generation device 200 was not generating sufficient power, the capacitor voltage of the vibration power generation device 200 was less than 3.3 V.

なお、振動発電デバイス200は、230Hz付近に共振周波数を合わせ、加速度が0.15G程度で発電量が最大になるように設定した。 The vibration power generation device 200 was set to have a resonant frequency of around 230 Hz, and was configured to maximize power generation at an acceleration of approximately 0.15 G.

まず、上述した動作についての本実証実験の結果を簡単に説明する。 First, we will briefly explain the results of this demonstration experiment on the above-mentioned operation.

(オーブンドアの開閉)
オーブンドアが閉まる際に、コンデンサ電圧は3.3Vまで急上昇した。
(Opening and closing the oven door)
When the oven door closed, the capacitor voltage spiked to 3.3V.

(吐出装置のシリンダ動作)
吐出装置111がシリンダ動作をした際に、コンデンサ電圧に急な上昇及び低下が発生した。
(Cylinder operation of discharge device)
When the discharge device 111 performed a cylinder operation, a sudden rise and fall occurred in the capacitor voltage.

(油圧電源)
油圧ユニット116の電源がOFFからONになった際に、コンデンサ電圧が0Vから3.3Vまで急上昇した。
(hydraulic power supply)
When the power supply to the hydraulic unit 116 was turned from OFF to ON, the capacitor voltage suddenly rose from 0V to 3.3V.

(オーブンドアの開閉、吐出装置のシリンダ動作なし)
長時間に渡ってオーブンドアの開閉が行われず、吐出装置のシリンダも動作しない場合、コンデンサ電圧が低下した場合があった(以下の表1のScope_15、Scope_23に該当する)。
(Oven door opening/closing, no cylinder operation of discharge device)
When the oven door was not opened or closed for a long period of time and the cylinder of the discharge device was not operating, the capacitor voltage sometimes dropped (this corresponds to Scope_15 and Scope_23 in Table 1 below).

次に、本実証実験についてより具体的に説明する。 Next, we will explain this demonstration experiment in more detail.

以下の表1に示す各動作状態について、振動発電デバイス200の振動周波数とコンデンサ電圧を計測した。 The vibration frequency and capacitor voltage of the vibration power generation device 200 were measured for each operating state shown in Table 1 below.

図4は、オーブンドアの開閉に関する振動発電デバイス200の振動周波数とコンデンサ電圧の計測結果を示す。図示されるように、コンデンサ電圧の充放電パターンは、オーブンドアが閉じる際に低下した後、急上昇を示す。図4(a)に示したScope_3、及び図4(b)に示したScope_6はいずれも、吐出装置111のシリンダ動作が無く、油圧ユニット116の電源ON/OFF動作もない場合のデータを示す。なお、図4(a)に示したグラフにおいて、25sから40sの間に電圧が上昇している原因は不明である。 Figure 4 shows the measurement results of the vibration frequency and capacitor voltage of the vibration power generation device 200 when the oven door is opened and closed. As shown in the figure, the charge/discharge pattern of the capacitor voltage shows a drop when the oven door is closed, followed by a sudden rise. Scope_3 shown in Figure 4(a) and Scope_6 shown in Figure 4(b) both show data when there is no cylinder operation of the discharge device 111 and no power ON/OFF operation of the hydraulic unit 116. Note that the reason for the voltage rise between 25 s and 40 s in the graph shown in Figure 4(a) is unknown.

図5は、オーブンドアの開閉に関する振動発電デバイス200の振動周波数とコンデンサ電圧の計測結果を示す。図示されるように、コンデンサ電圧の充放電パターンは、オーブンドアが閉じる際に低下した後、急上昇を示す。図5(a)に示したScope_8は、吐出装置111のシリンダ動作が無く、油圧ユニット116の電源ON/OFF動作もない場合のデータを示し、図5(b)に示したScope_11は、オーブンドアの開閉動作に加えて、吐出装置111のシリンダ動作が有り、油圧ユニット116の電源ON/OFF動作はない場合のデータを示す。すなわち、図5(b)は、複数の動作(オーブンドアの開閉動作及び吐出装置111のシリンダ動作)の組み合わせによって生じる充放電パターンを示す。 Figure 5 shows the measurement results of the vibration frequency and capacitor voltage of the vibration power generation device 200 when the oven door is opened and closed. As shown in the figure, the charge and discharge pattern of the capacitor voltage shows a drop when the oven door is closed, followed by a sudden rise. Scope_8 shown in Figure 5(a) shows data when there is no cylinder operation of the discharge device 111 and no power ON/OFF operation of the hydraulic unit 116. Scope_11 shown in Figure 5(b) shows data when there is cylinder operation of the discharge device 111 in addition to the opening and closing operation of the oven door, but there is no power ON/OFF operation of the hydraulic unit 116. In other words, Figure 5(b) shows the charge and discharge pattern that occurs due to a combination of multiple operations (opening and closing of the oven door and cylinder operation of the discharge device 111).

図6は、吐出装置111のシリンダ動作に関する振動発電デバイス200の振動周波数とコンデンサ電圧の計測結果を示す。図示されるように、コンデンサ電圧の充放電パターンは、急な上昇及び低下を示す。図6(a)に示したScope_3、及び図6(b)に示したScope_11はいずれも、オーブンドアの開閉動作がなく、油圧ユニット116の電源ON/OFF動作もない場合のデータを示す。 Figure 6 shows the measurement results of the vibration frequency and capacitor voltage of the vibration power generation device 200 related to the cylinder operation of the discharge device 111. As shown in the figure, the charge/discharge pattern of the capacitor voltage shows sudden rises and falls. Scope_3 shown in Figure 6(a) and Scope_11 shown in Figure 6(b) both show data when there is no opening/closing of the oven door and no power ON/OFF operation of the hydraulic unit 116.

図7は、吐出装置111のシリンダ動作(連続動作)に関する振動発電デバイス200の振動周波数とコンデンサ電圧の計測結果を示す。図示されるように、コンデンサ電圧の充放電パターンは、急な上昇及び低下が連続的に発生することを示す。図7(a)及び図7(b)に示したScope_13はいずれも、オーブンドアの開閉動作がなく、油圧ユニット116の電源ON/OFF動作もない場合のデータを示す。 Figure 7 shows the measurement results of the vibration frequency and capacitor voltage of the vibration power generation device 200 during the cylinder operation (continuous operation) of the discharge device 111. As shown in the figure, the charge/discharge pattern of the capacitor voltage shows continuous rapid increases and decreases. Scope_13 shown in Figures 7(a) and 7(b) shows data when there is no opening/closing of the oven door and no power ON/OFF operation of the hydraulic unit 116.

図8は、オーブンドアの開閉及び吐出装置111のシリンダ動作が無い状態で、油圧ユニット116の電源がOFFからONにされた場合の振動発電デバイス200の振動周波数とコンデンサ電圧の測定結果を示す。図示されるように、コンデンサ電圧の充放電パターンは、0Vからの急上昇を示す。図8に示したScope_19の充放電パターンは、図4及び図5の充放電パターンと比較して、より短時間で電圧が上昇する点で異なり、区別することができる。これは、油圧ユニット116の電源がONにされた際に生じる振動の方が、オーブンドアの開閉によって生じる振動より、より大きな加速度を振動発電デバイス200に生じさせるためである。 Figure 8 shows the measurement results of the vibration frequency and capacitor voltage of the vibration power generation device 200 when the power supply to the hydraulic unit 116 is turned from OFF to ON without the oven door opening or closing and the cylinder of the discharge device 111 operating. As shown in the figure, the charge and discharge pattern of the capacitor voltage shows a sudden rise from 0 V. The charge and discharge pattern of Scope_19 shown in Figure 8 is different and distinguishable from the charge and discharge patterns of Figures 4 and 5 in that the voltage rises in a shorter period of time. This is because the vibrations generated when the power supply to the hydraulic unit 116 is turned ON cause greater acceleration in the vibration power generation device 200 than the vibrations generated by opening and closing the oven door.

以上説明したように、本実証実験によると、生産設備103の油圧ユニット116に取り付けられた振動発電デバイス200が、オーブンドア(扉117)の開閉、吐出装置111のシリンダ動作、油圧ユニット116の電源ON/OFFなどの動作によって、コンデンサ203の所定のコンデンサ電圧まで発電を行うことができることが確認された。また、コンデンサの充放電パターンは、各動作に応じたパターンを示すことが確認された。 As explained above, this demonstration experiment confirmed that the vibration power generation device 200 attached to the hydraulic unit 116 of the production equipment 103 can generate electricity up to a predetermined capacitor voltage of the capacitor 203 through operations such as opening and closing the oven door (door 117), operating the cylinder of the discharge device 111, and turning the power of the hydraulic unit 116 on and off. It was also confirmed that the capacitor's charge and discharge patterns correspond to each operation.

本発明の一実施形態では、上述したようなコンデンサの充放電パターンを、対応する監視対象の動作に関連付けて予め情報処理装置102記憶しておく。そして、監視対象の動作によって生じるコンデンサの充放電パターンに所定の充放電パターンが現れた場合に、所定の充放電パターンに対応する監視対象の動作を特定する。このようにして、監視対象の動作を監視することができる。 In one embodiment of the present invention, the capacitor charge/discharge patterns described above are stored in advance in the information processing device 102 in association with the corresponding behavior of the monitored object. Then, when a specific charge/discharge pattern appears in the capacitor charge/discharge pattern caused by the behavior of the monitored object, the behavior of the monitored object corresponding to the specific charge/discharge pattern is identified. In this way, the behavior of the monitored object can be monitored.

図9は、一実施形態に係る監視方法のフローチャートを示す。 Figure 9 shows a flowchart of a monitoring method according to one embodiment.

まず、ステップS901において、監視システム100は、監視対象である生産設備103の動作によって生じる振動に応じて充電されたコンデンサ203の充放電パターンを取得する。すなわち、電圧検知回路204によって所定の電圧を検知する。 First, in step S901, the monitoring system 100 acquires the charge/discharge pattern of the capacitor 203, which is charged in response to vibrations caused by the operation of the production equipment 103 being monitored. That is, the voltage detection circuit 204 detects a predetermined voltage.

次いで、ステップS902において、監視システム100は、コンデンサの充放電パターンに所定の充放電パターンが現れたかどうか判定する。すなわち、情報処理装置102が、電圧検知回路204の検知情報に基づいて、コンデンサの充放電パターンに所定の充放電パターンが現れたかどうか判定する。所定の充放電パターンが現れた場合は、ステップS903に進む。一方、所定の充放電パターンが現れない場合は、ステップS901に戻り、処理を繰り返す。 Next, in step S902, the monitoring system 100 determines whether a predetermined charge/discharge pattern appears in the capacitor charge/discharge pattern. That is, the information processing device 102 determines whether a predetermined charge/discharge pattern appears in the capacitor charge/discharge pattern based on the detection information of the voltage detection circuit 204. If the predetermined charge/discharge pattern appears, the process proceeds to step S903. On the other hand, if the predetermined charge/discharge pattern does not appear, the process returns to step S901 and repeats the process.

ステップS903において、監視システム100は、所定の充放電パターンに対応する動作を特定する。監視システム100は、特定された動作を報知する。 In step S903, the monitoring system 100 identifies an operation corresponding to a predetermined charging/discharging pattern. The monitoring system 100 notifies the identified operation.

このようにして、監視装置101と情報処理装置102とを含む監視システム100によって、監視対象の動作を監視することができる。 In this way, the monitoring system 100, which includes the monitoring device 101 and the information processing device 102, can monitor the behavior of the monitored object.

以上説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。 The above-described embodiment provides the following advantages:

(1)監視装置の振動発電デバイスをセンサのように使うため、センサに対する電力供給の必要はない。また、複数の動作とコンデンサの充放電パターンが関連しているため、1つの振動発電デバイスで多く動作を監視することが可能となる。 (1) Because the vibration-powered device in the monitoring device is used as a sensor, there is no need to supply power to the sensor. Furthermore, because multiple operations are related to the capacitor's charge/discharge patterns, it is possible to monitor multiple operations with a single vibration-powered device.

(2)現有機器に対して後から監視装置を設置する場合であっても配線が不要なため、容易に設置することができる。さらには、センサの選定も必要なくなるため、知識や経験が少なくても容易に設置することができる。 (2) Even when installing a monitoring device on an existing unit later, no wiring is required, making installation easy. Furthermore, since there is no need to select sensors, installation can be easily carried out even with limited knowledge or experience.

(3)監視装置に振動発電デバイスの電圧検知回路を設けることにより、無線モジュールによって送信する情報を少なくすることができるので、省電力駆動が可能になる。 (3) By providing the monitoring device with a voltage detection circuit for the vibration-powered device, the amount of information transmitted by the wireless module can be reduced, enabling power-saving operation.

(4)一方、電圧検知回路を、監視装置ではなく情報処理装置に設けることにより、フィルタリング等の複雑なデータ処理が可能になる。 (4) On the other hand, by installing the voltage detection circuit in the information processing device rather than in the monitoring device, complex data processing such as filtering becomes possible.

100 監視システム
101 監視装置
102 情報処理装置
200 振動発電デバイス
201 振動発電素子
202 充電回路
203 コンデンサ
204 電圧検知回路
205 無線モジュール
100 Monitoring system 101 Monitoring device 102 Information processing device 200 Vibration power generation device 201 Vibration power generation element 202 Charging circuit 203 Capacitor 204 Voltage detection circuit 205 Wireless module

Claims (7)

監視対象の動作によって生じる振動に応じて発電する振動発電手段と、
前記発電によって充電されたコンデンサの所定の電圧を検知する検知手段と、
前記コンデンサの充放電パターンと、予め記憶されている所定の充放電パターンとをマッチングし、前記コンデンサの充放電パターンに前記所定の充放電パターンが現れた場合に、前記所定の充放電パターンに対応する前記監視対象の動作の種類を特定する特定手段と
を備え、
前記所定の充放電パターンは、前記監視対象の複数の動作の種類のそれぞれに対応する充放電パターンを含んだ、前記コンデンサの経時的な電圧値の変化のパターンであることを特徴とする監視システム。
a vibration power generation means for generating power in response to vibrations caused by the movement of the monitoring target;
a detection means for detecting a predetermined voltage of the capacitor charged by the power generation;
a specifying means for matching a charge/discharge pattern of the capacitor with a predetermined charge/discharge pattern stored in advance, and , when the predetermined charge/discharge pattern appears in the charge/discharge pattern of the capacitor, specifying a type of operation of the monitored object corresponding to the predetermined charge/discharge pattern;
A monitoring system characterized in that the predetermined charge/discharge pattern is a pattern of change in the voltage value of the capacitor over time, including charge/discharge patterns corresponding to each of multiple types of operations of the monitored object.
前記所定の充放電パターンは、前記監視対象の複数の動作の組み合わせによって生じる充放電パターンを含むことを特徴とする請求項1に記載の監視システム。 The monitoring system described in claim 1, characterized in that the predetermined charge/discharge pattern includes a charge/discharge pattern that occurs due to a combination of multiple operations of the monitored object. 前記所定の充放電パターンは、前記特定手段に予め記憶されていることを特徴とする請求項1または2に記載の監視システム。 The monitoring system described in claim 1 or 2, characterized in that the predetermined charge/discharge pattern is pre-stored in the identification means. 前記特定された前記監視対象の動作を報知する報知手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の監視システム。 The monitoring system described in any one of claims 1 to 3, further comprising a notification means for notifying the user of the identified behavior of the monitored object. 前記検知手段によって検知された情報を、無線通信によって前記特定手段に送信する無線通信手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の監視システム。 The monitoring system described in any one of claims 1 to 4, further comprising a wireless communication means for transmitting information detected by the detection means to the identification means via wireless communication. 前記コンデンサの電圧に関する情報を、無線通信によって前記検知手段に送信する無線送信手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の監視システム。 The monitoring system described in any one of claims 1 to 4, further comprising a wireless transmission means for transmitting information regarding the capacitor voltage to the detection means via wireless communication. 監視対象の動作によって生じる振動に応じて充電されたコンデンサの充放電パターンを取得する取得ステップと、
前記コンデンサの充放電パターンと、予め記憶されている所定の充放電パターンとをマッチングし、前記コンデンサの充放電パターンに、前記監視対象の複数の動作の種類のそれぞれに対応する充放電パターンを含んだ、前記コンデンサの経時的な電圧値の変化のパターンである前記所定の充放電パターンが現れた場合に、前記所定の充放電パターンに対応する前記監視対象の動作の種類を特定する特定ステップと
を含む監視方法。
an acquisition step of acquiring a charge/discharge pattern of a capacitor charged in response to vibrations caused by the operation of the monitoring target;
a step of matching the charge/discharge pattern of the capacitor with a predetermined charge/discharge pattern stored in advance, and, when the predetermined charge/discharge pattern appears in the charge/discharge pattern of the capacitor, the predetermined charge/discharge pattern being a pattern of changes in the voltage value of the capacitor over time, the predetermined charge/discharge pattern including charge/discharge patterns corresponding to each of a plurality of types of operation of the monitored object, identifying the type of operation of the monitored object corresponding to the predetermined charge/discharge pattern.
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