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技術 センサ装置及びモニタリング方法

出願人 富士通株式会社
発明者 安部貴之西山陽二
出願日 2014年7月17日 (5年0ヶ月経過) 出願番号 2014-147200
公開日 2016年2月8日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2016-023989
状態 特許登録済
技術分野 指示記録装置の試験較正と測定試験一般 測定値信号、等のための伝送方式
主要キーワード センサグループ 固定順 各通信回路 稼働信号 平均故障率 モニタリング処理 スリープ信号 自己診断処理
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図面 (10)

課題

センサ装置及びモニタリング方法において、長期間、センサ装置の機能を正常に維持する方法を提供する。

解決手段

プリント基板12上に設けられた複数のセンサ13−1〜13−Nと、複数の制御回路14−1〜14−Mと、切替回路15を有する。各センサ13−1〜13−Nは、例えば温度、湿度、歪み、加速度などを検出する。1つの制御回路14−iは、切替回路15によりセンサ13−1〜13−Nを切り替えて1つのセンサ13−j(j=1〜N)のみを稼働させ、稼働中のセンサ13−j以外のセンサを休眠状態に制御する。制御回路14−iは、一定時間毎に稼働させるセンサを切り替えても、或いは、稼働中のセンサからの検出信号から当該センサの異常を検出すると、稼働中のセンサを停止して休眠状態の他のセンサを稼働させる。

概要

背景

例えば橋梁トンネルなどのインフラストラクチャ(以下、「インフラ」とも言う)は、例えば数十年単位の長い期間使用されるので、安全性を確保するために保守管理を必要とする。従来、これらのインフラの保守管理は、管理者が例えば定期的に所定箇所点検することで実施されている。しかし、管理者による目視などの点検作業には、手間と時間がかかると共に、部位によっては目視などの点検作業を行えない場合や、インフラの使用を一時停止しないと点検作業を行えない場合もある。

そこで、インフラに温度、湿度、歪み、加速度などの環境情報を検出する複数のセンサ装置を設置し、各センサ装置から常に出力される検出信号に基づき保守管理を行うことが提案されている。この場合、1つのセンサ装置から出力される検出信号から異常が検出されると、管理者は当該センサ装置が設置されている箇所の点検、修理交換などの作業を行い、インフラの使用期間中の安全性を確保することができる。また、センサ装置から出力される検出信号に基づき点検作業を行うことで、点検作業の手間と時間を減らすことができる。

なお、センサ装置は、例えばビルまたは工場内の環境情報を検出するのに使用されたり、エンジンモータ内の環境情報を検出するのにも使用されている。

センサ装置が、インフラの如き、一度設置されると修理または交換が難しい、或いは、修理または交換に高い費用を要する対象物に設置された場合、センサ装置をできるだけ長期間、高い信頼度を保った状態で使用することが望ましい。

センサ装置は、例えば温度などを検出するセンサと、センサからの検出信号を処理して外部へ出力する制御回路などを有する。センサ装置を例えば10年以上の長期間使用する場合、センサの機能が10年以上正常に維持されている、即ち、センサの寿命が10年以上である必要がある。しかし、一般的に、センサの諸元では、例えば故障率がX%などといった信頼度が定量化されているにすぎず、屋外を含む多種多様な環境下での使用におけるセンサの寿命は明確に定義されていない。また、センサ装置が有する電子部品への通電に伴うエレクトロマイグレーション、電子部品の経時劣化などにより、個々のセンサ装置の寿命にはバラツキがある。このように、センサ装置の寿命は、使用される環境や、個々のセンサ装置によって異なるため、センサ装置の寿命を正確に予測することは難しい。

また、高い信頼度を保つためにセンサ装置の寿命を短めに予測した場合、例えば寿命が2〜3年であるとセンサ装置を比較的頻繁に交換する必要が生じ、点検作業にかかる手間と時間が増大してしまい、インフラなどにセンサ装置を用いるメリットが薄れてしまう。一方、センサ装置の寿命を長めに予測した場合、センサ装置が予測した寿命に達する前に故障してしまう可能性があり、この場合、故障したセンサ装置を交換するまでは環境情報を検出できないため、インフラの安全性の確保が難しくなってしまう。

概要

センサ装置及びモニタリング方法において、長期間、センサ装置の機能を正常に維持する方法を提供する。プリント基板12上に設けられた複数のセンサ13−1〜13−Nと、複数の制御回路14−1〜14−Mと、切替回路15を有する。各センサ13−1〜13−Nは、例えば温度、湿度、歪み、加速度などを検出する。1つの制御回路14−iは、切替回路15によりセンサ13−1〜13−Nを切り替えて1つのセンサ13−j(j=1〜N)のみを稼働させ、稼働中のセンサ13−j以外のセンサを休眠状態に制御する。制御回路14−iは、一定時間毎に稼働させるセンサを切り替えても、或いは、稼働中のセンサからの検出信号から当該センサの異常を検出すると、稼働中のセンサを停止して休眠状態の他のセンサを稼働させる。

目的

そこで、1つの側面では、長期間、機能を正常に維持可能なセンサ装置及びモニタリング方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
0件

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請求項1

複数のセンサと、前記複数のセンサと接続された制御回路とを備え、前記制御回路は、前記複数のセンサを切り替え稼働させることを特徴とする、センサ装置

請求項2

前記制御回路は、一定時間毎に稼働させるセンサを切り替えることを特徴とする、請求項1記載のセンサ装置。

請求項3

前記制御回路は、稼働中のセンサからの検出信号から当該センサの異常を検出すると、前記稼働中のセンサを停止して休眠状態の他のセンサを稼働させることを特徴とする、請求項1記載のセンサ装置。

請求項4

外部との通信を行う複数の通信回路を更に備え、前記制御回路は、稼働中の通信回路の異常を検出すると、前記稼働中の通信回路を停止して休眠状態の他の通信回路を稼働させることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項記載のセンサ装置。

請求項5

センサ装置において、制御回路が複数のセンサを切り替えて稼働させ、外部装置において、稼働されたセンサからの検出信号に基づいて前記センサ装置が設置された環境を検知することを特徴とする、モニタリング方法

技術分野

0001

本発明は、センサ装置及びモニタリング方法に関する。

背景技術

0002

例えば橋梁トンネルなどのインフラストラクチャ(以下、「インフラ」とも言う)は、例えば数十年単位の長い期間使用されるので、安全性を確保するために保守管理を必要とする。従来、これらのインフラの保守管理は、管理者が例えば定期的に所定箇所点検することで実施されている。しかし、管理者による目視などの点検作業には、手間と時間がかかると共に、部位によっては目視などの点検作業を行えない場合や、インフラの使用を一時停止しないと点検作業を行えない場合もある。

0003

そこで、インフラに温度、湿度、歪み、加速度などの環境情報を検出する複数のセンサ装置を設置し、各センサ装置から常に出力される検出信号に基づき保守管理を行うことが提案されている。この場合、1つのセンサ装置から出力される検出信号から異常が検出されると、管理者は当該センサ装置が設置されている箇所の点検、修理交換などの作業を行い、インフラの使用期間中の安全性を確保することができる。また、センサ装置から出力される検出信号に基づき点検作業を行うことで、点検作業の手間と時間を減らすことができる。

0004

なお、センサ装置は、例えばビルまたは工場内の環境情報を検出するのに使用されたり、エンジンモータ内の環境情報を検出するのにも使用されている。

0005

センサ装置が、インフラの如き、一度設置されると修理または交換が難しい、或いは、修理または交換に高い費用を要する対象物に設置された場合、センサ装置をできるだけ長期間、高い信頼度を保った状態で使用することが望ましい。

0006

センサ装置は、例えば温度などを検出するセンサと、センサからの検出信号を処理して外部へ出力する制御回路などを有する。センサ装置を例えば10年以上の長期間使用する場合、センサの機能が10年以上正常に維持されている、即ち、センサの寿命が10年以上である必要がある。しかし、一般的に、センサの諸元では、例えば故障率がX%などといった信頼度が定量化されているにすぎず、屋外を含む多種多様な環境下での使用におけるセンサの寿命は明確に定義されていない。また、センサ装置が有する電子部品への通電に伴うエレクトロマイグレーション、電子部品の経時劣化などにより、個々のセンサ装置の寿命にはバラツキがある。このように、センサ装置の寿命は、使用される環境や、個々のセンサ装置によって異なるため、センサ装置の寿命を正確に予測することは難しい。

0007

また、高い信頼度を保つためにセンサ装置の寿命を短めに予測した場合、例えば寿命が2〜3年であるとセンサ装置を比較的頻繁に交換する必要が生じ、点検作業にかかる手間と時間が増大してしまい、インフラなどにセンサ装置を用いるメリットが薄れてしまう。一方、センサ装置の寿命を長めに予測した場合、センサ装置が予測した寿命に達する前に故障してしまう可能性があり、この場合、故障したセンサ装置を交換するまでは環境情報を検出できないため、インフラの安全性の確保が難しくなってしまう。

先行技術

0008

特開平4−123141号公報
特開平4−190428号公報
特開平6−149348号公報

発明が解決しようとする課題

0009

従来、長期間、センサ装置の機能を正常に維持することは難しい。

0010

そこで、1つの側面では、長期間、機能を正常に維持可能なセンサ装置及びモニタリング方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

1つの案によれば、複数のセンサと、前記複数のセンサと接続された制御回路とを備え、前記制御回路は、前記複数のセンサを切り替え稼働させるセンサ装置が提供される。

発明の効果

0012

一態様によれば、長期間、センサ装置の機能を正常に維持することができる。

図面の簡単な説明

0013

第1実施例におけるセンサ装置の一例を示すブロック図である。
第2実施例におけるセンサ装置の一例を示すブロック図である。
第3実施例におけるセンサ装置の一例を示すブロック図である。
センサ装置の処理の一例を説明するフローチャートである。
補正処理の一例を説明するフローチャートである。
計測処理の一例を説明するフローチャートである。
異常検出時のセンサ装置の計測処理の一例を説明するフローチャートである。
モニタリングシステムの一例を示すブロック図である。
モニタリング処理の一例を説明するフローチャートである。

0014

開示のセンサ装置及びモニタリング方法では、複数のセンサと接続された制御回路が、複数のセンサを切り替えて稼働させる。

0015

以下に、開示のセンサ装置及びモニタリング方法の各実施例を図面と共に説明する。

0016

図1は、第1実施例におけるセンサ装置の一例を示すブロック図である。図1に示すセンサ装置11−1は、プリント基板12上に設けられた複数のセンサ13−1〜13−N(Nは2以上の自然数)と、複数の制御回路14−1〜14−M(Mは1以上の自然数)と、切替回路15を有する。この例では、N=4であり、M=2であり、N>Mであるが、Nの値は2以上であれば特に限定されず、Mの値は1以上であれば特に限定されない。特に図示はしないが、N<Mであっても良く、後述するように、N,Mの値は夫々の電子部品の故障率などに基づいて設定しても良い。

0017

各センサ13−1〜13−Nは、センサ装置11−1が設置された環境に関する環境状態を検出する周知の構成を有し、検出する環境状態は特に限定されない。環境状態は、センサ装置11−1が設置された対象物の環境の状態、対象物自体の状態などを含む。各センサ13−1〜13−Nは、例えば温度、湿度、歪み、加速度などを検出する。センサ装置11−1が温度を検出する構成を有する場合、センサ13−1〜13−Nは全て温度センサである。これに対し、センサ装置11−1が複数の環境情報を検出する構成を有する場合、センサ13−1〜13−Nは、複数のセンサグループを形成し、各センサグループは、同一種類のセンサで形成される。例えばセンサ装置11−1が温度及び湿度を検出する構成を有する場合、センサ13−1〜13−Nは第1及び第2のセンサグループを形成し、第1のセンサグループは複数の温度センサで形成され、第2のセンサグループは複数の湿度センサで形成される。以下の説明では便宜上、センサ13−1〜13−Nは全て同一種類のセンサであるものとする。

0018

制御回路14−1〜14−Mは、切替回路15を介してセンサ13−1〜13−Nと接続されている。制御回路14−1〜14−Mのうち1つの制御回路14−i(i=1〜M)は、切替回路15によりセンサ13−1〜13−Nを切り替えて1つのセンサ13−j(j=1〜N)のみを稼働させ、稼働中の(即ち、稼働状態にある)センサ13−j以外のセンサを休眠状態に制御する。制御回路14−iは、一定時間毎に稼働させるセンサを切り替えても、或いは、後述するように稼働中のセンサからの検出信号から当該センサの異常を検出すると、稼働中のセンサを停止して休眠状態の他のセンサを稼働させる。各制御回路14−1〜14−Mは、例えばCPU(Central Processing Unit)などのプロセッサと、メモリなどを含んでも良い。説明の便宜上、図1では、制御回路14−1についてのみ、CPU141及びメモリ142を含む構成を示す。稼働状態は、アクティブ(Active)状態とも呼ばれることがあり、休眠状態は、スリープ(Sleep)状態とも呼ばれることがある。また、休眠状態のセンサを稼働させることは、ウェイクアップ(Wakeup)と呼ばれることがある。各制御回路14−1〜14−Mのメモリ142は、例えば各センサ13−1〜13−Nが稼働状態にあるか、或いは、休眠状態にあるかを表すフラグを保持しても良い。

0019

センサ13−1〜13−Nを切り替えて稼働させることで、センサを1つしか有さないセンサ装置と比較すると、センサ装置11−1の寿命を長くすることができる。また、検出信号から異常が検出されたセンサを停止して代わりに休眠状態にあるセンサを稼働させることで、1つのセンサが故障しても他のセンサに切り替えることでセンサ装置11−1の機能を正常に維持することができ、センサ装置11−1の寿命を長くすることができ、信頼性も向上する。センサ13−1〜13−Nを切り替えて稼働させる順序は、特に限定されないが、各センサ13−1〜13−Nの稼働時間が平均化されることが好ましい。センサ13−1〜13−Nを切り替えて稼働させる順序は、1つの固定順序であっても、順次選択される複数の固定順序であっても、ランダムな順序であっても良い。各制御回路14−1〜14−Mのメモリ142は、例えばセンサ13−1〜13−Nを切り替えて稼働させる順序及びタイミングを保持しても良い。

0020

また、センサ13−1〜13−Nの制御を、一定時間毎に1つの制御回路から他の制御回路に切り替えても良い。例えばM=2の場合、センサ13−1〜13−Nの制御を、一定時間毎に1つの制御回路14−1と他の制御回路14−2との間で切り替えても良い。さらにこの場合、後述するように制御回路14−1が自己の異常を検出すると、複数のセンサ13−1〜13−Nの制御を制御回路14−2に切り替えても良い。制御回路14−1は、周知の方法で自己の異常を検出可能であり、自己の異常を検出する方法は特に限定されない。制御回路14−1は、例えばCPUの周知の自己診断処理により自己の異常を検出しても良い。

0021

センサ13−1〜13−Nの制御を司る制御回路を、複数の制御回路14−1〜14−M間で切り替えることで、常に同じ制御回路を用いる場合と比較すると、各制御回路14−1〜14−Mの寿命を長くすることができるので、その分センサ装置11−1の寿命を長くすることができ、信頼性も向上する。また、センサ13−1〜13−Nの制御を司る制御回路14−1〜14−Mから異常が検出された制御回路を除外することで、センサ装置11−1の機能を正常に維持することができ、センサ装置11−1の寿命を長くすることができ、信頼性も向上する。制御回路14−1〜14−Mを切り替えて稼働させる順序は、特に限定されないが、各制御回路14−1〜14−Mの稼働時間が平均化されることが好ましい。制御回路14−1〜14−Mを切り替えて稼働させる順序は、1つの固定順序であっても、順次選択される複数の固定順序であっても、ランダムな順序であっても良い。各制御回路14−1〜14−Mのメモリ142は、制御回路14−1〜14−Mを切り替えて稼働させる順序及びタイミングを保持しても良い。

0022

制御回路14−1〜14−Mは、外部との通信を行う複数の通信回路を含んでも良い。この場合、例えば制御回路14−1が稼働中の自己の通信回路の異常を検出すると、稼働中の通信回路を停止して休眠状態の他の制御回路14−2の他の通信回路を稼働させても良い。制御回路14−1が稼働中の事故の通信回路の異常を検出する方法は、特に限定されない。通信回路は、センサ装置11−1と外部との間の通信を有線または無線で行う周知の構成を有し、有線通信を行うためのポートを備えていても、無線通信を行うためのアンテナを備えていても良い。なお、各通信回路は、後述する第2及び第3実施例のように、制御回路14−1〜14−Mとは別に設けられていても良い。

0023

制御回路14−iは、センサ13−1〜13−Nを同時に稼働してセンサ13−1〜13−Nからの検出信号の平均値に基づいた補正値を算出して制御回路14−iのメモリ142に保持し、各センサ13−1〜13−Nの検出信号をメモリ142に保持された補正値に基づき補正しても良い。この場合、製造バラツキなどに起因する各センサ13−1〜13−Nに固有出力特性のバラツキを補正し、各センサ13−1〜13−Nの検出信号の精度を向上することができ、センサ装置11−1の信頼性が向上する。なお、補正値の算出は、任意の時点で行えば良く、例えば一定期間毎に行っても良い。各制御回路14−1〜14−Mのメモリ142は、補正値を算出するタイミングを保持しても良い。

0024

制御回路14−1〜14−Mが切替回路15の機能を含む場合には、後述する第2及び第3実施例のように、切替回路15はセンサ13−1〜13−Nと制御回路14−1〜14−Mを接続するバスなどのパス代替可能である。

0025

なお、センサ13−1〜13−Nが複数のセンサグループを形成し、各センサグループが同一種類のセンサで形成されている場合には、制御回路14−iは、異なるセンサグループの異なる種類のセンサを同時に切り替えて稼働させる。例えば、、センサ13−1〜13−Nが第1及び第2のセンサグループを形成する場合、制御回路14−iは、切替回路15によりセンサ13−1〜13−Nを切り替えて第1のセンサグループ内の1つのセンサと、第2のセンサグループ内の1つのセンサのみを稼働させ、稼働中の2つのセンサ以外のセンサを休眠状態に制御すれば良い。

0026

センサ装置11−1は、複数のセンサ13−1〜13−N及び複数の制御回路14−1〜14−Mを有するが、上記補正値の算出時を除き、同時に稼働状態となるのは1つのセンサ及び1つの制御回路だけであり、他のセンサ及び他の制御回路は休眠状態にあるため、センサ装置11−1の消費電力は単一のセンサ及び単一の制御回路を備えた従来のセンサ装置と比較しても増大することはない。

0027

異常が検出されたセンサまたは制御回路に対しては、異常が検出されたことを表す異常フラグをメモリに保持しても良い。この場合、メモリに異常フラグが保持されているセンサまたは制御回路が稼働されるタイミングが到来しても、異常フラグが保持されているセンサまたは制御回路の稼働はスキップすれば良い。また、休眠状態のセンサまたは制御回路の消費電力はゼロではないので、無駄な消費電力を抑えるために、メモリに異常フラグが保持されているセンサまたは制御回路は、休眠状態ではなく稼働不能な停止状態に制御されることが好ましい。

0028

図2は、第2実施例におけるセンサ装置の一例を示すブロック図である。図2中、図1と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図2に示すセンサ装置11−2では、通信回路16−1〜16−Nが制御回路14−1〜14−Nとは別に設けられている。また、センサ13−1〜13−Nの数N、制御回路14−1〜14−Nの数N、及び通信回路16−1〜16−Nの数Nが同じであり、図1においてN=Mの場合に相当する。この例では、上記第1実施例より制御回路14−1〜14−Nの数Nが多い分、センサ装置11−2の寿命を長くすることができ、信頼性も向上する。

0029

制御回路14−1は、対応するセンサ13−1及び対応する通信回路16−1の稼働及び休眠状態を制御する。制御回路14−2は、対応するセンサ13−2及び対応する通信回路16−2の稼働及び休眠状態を制御する。同様にして、制御回路14−Nは、対応するセンサ13−N及び対応する通信回路16−Nの稼働及び休眠状態を制御する。

0030

例えば制御回路14−1が稼働中の通信回路16−1の異常を検出すると、稼働中の通信回路16−1を停止して休眠状態の他の通信回路、例えば通信回路16−2を稼働させても良い。通信回路16−1〜16−Nは、センサ装置11−1と外部との間の通信を有線または無線で行う周知の構成を有し、有線通信を行うためのポートを備えていても、無線通信を行うためのアンテナを備えていても良い。

0031

図3は、第3実施例におけるセンサ装置の一例を示すブロック図である。図3中、図2と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図3に示すセンサ装置11−3では、通信回路16−1〜16−Mが制御回路14−1〜14−Mとは別に設けられている。また、制御回路14−1〜14−Mの数Mと通信回路16−1〜16−Mの数Mは同じであるが、センサ13−1〜13−Nの数Nとは異なり、N>Mである。このため、上記第2実施例の場合と比較すると、センサ装置11−3のコストを低く抑えることができる。

0032

例えばN=4でM=2の場合、制御回路14−1は、対応するセンサ13−1,13−2及び対応する通信回路16−1の稼働及び休眠状態を制御する。また、制御回路14−2は、対応するセンサ13−3,13−4及び対応する通信回路16−2の稼働及び休眠状態を制御する。センサ13−1〜13−Nが複数のセンサグループを形成し、各センサグループが同一種類のセンサで形成される場合、各制御回路14−1〜14−Mは対応するセンサグループのセンサの稼働及び休眠状態を制御しても良い。例えばN=4でM=2の場合、制御回路14−1は、例えば対応する温度センサグループのセンサ13−1,13−2及び対応する通信回路16−1の稼働及び休眠状態を制御し、制御回路14−2は、例えば対応する湿度センサグループのセンサ13−3,13−4及び対応する通信回路16−2の稼働及び休眠状態を制御する。

0033

センサ13−1〜13−Nの数N、制御回路14−1〜14−Mの数M、及び通信回路16−1〜16−Mの数Mは、夫々の故障率に基づいて設定することが好ましい。一般的に、出荷時の電子部品は、寿命ではなく故障率(または、平均故障率)という指標に応じて良品或いは不良品として判定されるが、良品として出荷されても比較的短期間で故障することもあり得る。そこで、センサ、制御回路、及び通信回路のうち、故障率の高い電子部品の冗長性は高く設定し、故障率の低い電子部品の冗長性は低く設定することが好ましい。上記第1及び第3実施例は、センサの冗長性が制御回路及び通信回路の冗長性より高く設定されている例であり、上記第2実施例では、センサ、制御回路、及び通信回路の冗長性が同じに設定されている例である。

0034

なお、図1乃至図3では、センサ装置11−1〜11−3の電源の図示を省略しているが、例えばプリント基板12上でセンサ装置11−1〜11−3の各部へ電源電圧を供給する電池を設けたり、二次電池などの外部電源からセンサ装置11−1〜11−3の各部へ電源電圧を供給しても良い。また、センサ装置11−1〜11−3に対して電池と外部電源の両方を設けても良い。

0035

図4は、センサ装置の処理の一例を説明するフローチャートである。図4に示す処理は、上記の各センサ装置11−1〜11−3の稼働中の制御回路(または、CPU)により実行可能である。

0036

図4に示すステップS1では、CPUがセンサ装置の初期設定を行う。初期設定では、例えばセンサ13−1〜13−Nを切り替えて稼働させる順序及びタイミング、制御回路14−1〜14−Mを切り替えて稼働させる順序及びタイミング、補正値を算出する(後述する補正処理を実行する)タイミングなどが、稼働中の制御回路のメモリから読み出されてCPUに設定される。

0037

ステップS2では、CPUが初期設定で設定されたタイミングでセンサ装置の補正処理を行う。この補正処理を実行するCPU(または、制御回路)は、初期設定で設定された順序及びタイミングで切り替えられる。

0038

図5は、補正処理の一例を説明するフローチャートである。図5において、ステップS21では、CPUが全てのセンサ13−1〜13−Nに例えば稼働信号(または、ウェイクアップ信号)を供給して稼働状態にする。ステップS22では、CPUが各センサ13−1〜13−Nで計測した環境情報に関する検出信号を受信して検出信号の値をメモリに保持する。ステップS23では、CPUがメモリに保持されている全てのセンサ13−1〜13−Nの検出信号の値の平均値を算出し、平均値と各センサ13−1〜13−Nからの検出信号の値との差に応じた補正値をセンサの数Nだけ算出する。ステップS24では、CPUが算出した各センサ13−1〜13−Nの補正値をメモリに保持し、処理は図4のステップS3へ進む。

0039

図4において、ステップS3では、CPUが初期設定で設定された順序及びタイミングでセンサを稼働してセンサ装置の計測処理を行う。この計測処理を実行するCPU(または、制御回路)は、初期設定で設定された順序及びタイミングで切り替えられる。

0040

図6は、計測処理の一例を説明するフローチャートである。図6において、ステップS31では、CPUが初期設定で設定された順序及びタイミングに応じて、1つのセンサ13−n(n=1〜N)に例えば稼働信号(または、ウェイクアップ信号)を供給して稼働状態にすると共に、センサ13−nが稼働状態にあることを表すフラグをメモリに保持する。この状態で、センサ13−n以外のセンサは休眠状態にあり、センサ13−n以外のセンサが休眠状態にあることを表すフラグもメモリに保持される。この例では、センサ13−1〜13−Nは、稼働信号を供給された時に稼働され、稼働信号を供給されない時には休眠状態にあるが、稼働するセンサには稼働信号を供給すると共に、稼働しないセンサには休眠信号(または、スリープ信号)を供給するようにしても良い。また、センサの稼働状態または休眠状態を表すフラグは、単一のフラグがセットまたはリセット(例えば、「1」にセット、または、「0」にリセット)されることでセンサの稼働状態または休眠状態を表しても良い。

0041

ステップS32では、CPUが稼働状態のセンサ13−nからの検出信号を受信してメモリに保持する。ステップS33では、CPUが初期設定で設定された順序及びタイミングに応じて、稼働状態のセンサ13−nが休眠状態に制御されるタイミングであるか否かを判定し、判定結果がNOであると処理はステップS32へ戻る。

0042

ステップS33の判定結果がYESであると、ステップS34では、CPUが初期設定で設定された順序及びタイミングに応じて、次に稼働するべき1つの例えばセンサ13−n+1に例えば稼働信号を供給して稼働状態にする。ステップS35では、CPUが稼働状態のセンサ13−n+1からの検出信号を受信したか否かに応じて、次に稼働するべきセンサ13−n+1が稼働状態にあるか否かを判定し、判定結果がNOであると処理はステップS34へ戻る。

0043

一方、ステップS35の判定結果がYESであると、ステップS36では、CPUがセンサ13−n+1が稼働状態にあることを表すフラグをメモリに保持し、稼働状態のセンサ13−n+1からの検出信号を受信してメモリに保持し、センサ13−nが休眠状態にあることを表すフラグをメモリに保持する。この状態では、センサ13−n+1以外のセンサ(センサ13−nを含む)は休眠状態にあり、センサ13−n+1以外のセンサが休眠状態にあることを表すフラグもメモリに保持される。

0044

ステップS37では、CPUが初期設定で設定された順序及びタイミングに応じて、次に稼働するべきセンサがあるか否かを判定する。ステップS37の判定結果がYESであると、処理はステップS34へ戻る。一方、ステップS37の判定結果がNOであると、処理は図4へ戻ってセンサ装置の処理は終了する。

0045

図7は、異常検出時のセンサ装置の計測処理の一例を説明するフローチャートである。図7に示す計測処理は、上記の各センサ装置11−1〜11−3の稼働中の制御回路(または、CPU)により実行可能であり、例えば図4のステップS3において、図6に示す計測処理の代わりに実行される。図7中、図6と同一ステップには同一符号を付し、その説明は省略する。

0046

図7に示すステップS31,S32が行われることで、CPUが初期設定で設定された順序及びタイミングに応じて、1つのセンサ13−n(n=1〜N)に例えば稼働信号を供給して稼働状態にし、センサ13−nが稼働状態にあることを表すフラグをメモリに保持し、稼働状態のセンサ13−nからの検出信号を受信してメモリに保持する。ステップS41では、CPUが検出信号の値が異常値であるか否かを判定する。センサ13−1〜13−Nの種類や特性は予めわかっているので、センサが正常動作している時の検出信号の値は例えば閾値以下であることが予測可能である。そこで、この例では、検出信号の値がメモリに保持されている閾値を超えると、故障などにより異常値となっていると判定される。なお、異常値の判定は、このような判定方法に限定されるものではなく、様々な周知の判定方法を採用可能である。例えば、外気に触れる温度センサの場合、検出信号の値が一定期間(例えば、12時間)を超えて変化しない場合には、異常値となっていることを判定可能である。また、検出信号の値が所定範囲を超えた場合に、異常値となっていることを判定しても良い。ステップS41の判定結果がNOであると、ステップS42では、CPUの処理が図4のステップS3の処理へ戻る。

0047

一方、ステップS41の判定結果がYESであると、ステップS43では、CPUがセンサ13−nに対する異常フラグをメモリに保持し、センサ13−n以外の全てのセンサに稼働信号を供給して稼働状態にする。ステップS44では、CPUがセンサ13−n以外の全ての稼働状態のセンサからの検出信号を受信してメモリに保持する。

0048

ステップS45では、CPUがステップS44で取得した各センサからの検出信号の値を上記閾値と比較する。ステップS46では、CPUが検出信号の値が上記閾値を超えているセンサがあるか否かを判定し、判定結果がYESであると、ステップS47では、CPUが検出信号の値が異常値となっている各センサに対する異常フラグをメモリに保持する。ステップS48では、CPUが検出信号の値が異常値となっていない、即ち、メモリに異常フラグが保持されていない1つのセンサに稼働信号を供給すると共に、他のセンサには休眠信号を供給し、処理は図4のステップS3の処理へ戻る。この場合にCPUが稼働信号を供給する1つのセンサは、初期設定で設定された順序及びタイミングに応じて選定可能である。なお、CPUは、メモリに異常フラグが保持されているセンサに対しては、センサを休止状態に制御する休止信号を供給するようにしても良い。

0049

ステップS46の判定結果がNOであると、ステップS49では、CPUが初期設定で設定された順序及びタイミングに応じて、メモリに異常フラグが保持されていない1つのセンサに稼働信号を供給し、ステップS50では、CPUが他のセンサには休眠信号を供給する。ステップS50の後、CPUの処理が図4のステップS3の処理へ戻る。なお、CPUは、メモリに異常フラグが保持されているセンサに対しては、センサを休止状態に制御する休止信号を供給するようにしても良い。異常値を表す異常フラグは、単一のフラグがセットまたはリセット(例えば、「1」にセット、または、「0」にリセット)されることでセンサの異常状態または正常状態を表しても良い。

0050

図8は、モニタリングシステムの一例を示すブロック図である。図8に示すモニタリングシステム51は、複数のセンサ装置52−1〜52−L(Lは2以上の自然数)と、外部装置の一例であるコンピュータ53を有する。各センサ装置52−1〜52−Lは、上記第1乃至第3実施例におけるセンサ装置11−1〜11−3のいずれかで形成可能である。センサ装置52−1〜52−Lは、有線または無線の通信路54を介してコンピュータ53と通信可能である。

0051

各センサ装置52−1〜52−Lでは、制御回路が複数のセンサを切り替えて稼働させる。コンピュータ53では、各センサ装置52−1〜52−Lの稼働されたセンサからの検出信号に基づいて各センサ装置52−1〜52−Lが設置された環境を検知する。つまり、コンピュータ53は、各センサ装置52−1〜52−Lからの検出信号の値を解析することで、例えばセンサ装置52−1〜52−Lが設置された対象物の各部の状態(即ち、環境)を検知することができる。この場合、センサ装置52−1〜52−Lが有する複数のセンサは、全て同じ種類のセンサ(例えば、温度センサ)である場合に限定されない。

0052

図9は、図8に示すモニタリングシステム51のモニタリング処理の一例を説明するフローチャートである。図9において、ステップS511では、コンピュータ53が複数のセンサ装置52−1〜52−Lのうち、1つのセンサ装置からの検出信号を受信する。ステップ512では、コンピュータ53が、複数のセンサ装置52−1〜52−Lのうち、次に検出信号を受信するべきセンサ装置があるか否かを判定し、判定結果がYESであると処理はステップS511へ戻る。ステップS512の判定結果がNOであると、ステップS513では、コンピュータ53が各センサ装置52−1〜52−Lからの検出信号の値を解析して、例えばセンサ装置52−1〜52−Lが設置された対象物の各部の状態(即ち、環境)を検知する。ステップS514では、コンピュータ53がステップS513の解析処理を継続するか否かを判定し、判定結果がYESであると処理はステップS511へ戻る。解析処理を継続するか否かは、例えばオペレータがコンピュータ53に入力する指示に基づいて判定しても、デフォルトに基づいて判定しても良い。ステップS514の判定結果がNOであると、ステップS515では、コンピュータ53が解析処理の結果を出力し、処理は終了する。解析処理の結果は、例えばコンピュータ53の表示装置(図示せず)に表示しても良い。

0053

上記の各実施例によれば、長期間、センサ装置の機能を正常に維持することができる。つまり、センサ装置の寿命を実質的に長くすることができる。

0054

以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
複数のセンサと、
前記複数のセンサと接続された第1の制御回路とを備え、
前記第1の制御回路は、前記複数のセンサを切り替えて稼働させることを特徴とする、センサ装置。
(付記2)
前記第1の制御回路は、一定時間毎に稼働させるセンサを切り替えることを特徴とする、付記1記載のセンサ装置。
(付記3)
前記第1の制御回路は、稼働中のセンサからの検出信号から当該センサの異常を検出すると、前記稼働中のセンサを停止して休眠状態の他のセンサを稼働させることを特徴とする、付記1記載のセンサ装置。
(付記4)
前記第1の制御回路は、前記稼働中のセンサ以外のセンサを休眠状態に制御することを特徴とする、付記1乃至3のいずれか1項記載のセンサ装置。
(付記5)
第2の制御回路を更に備え、
前記複数のセンサの制御を一定時間毎に前記第1の制御回路と前記第2の制御回路との間で切り替えることを特徴とする、付記1乃至4のいずれか1項記載のセンサ装置。
(付記6)
第2の制御回路を更に備え、
前記第1の制御回路が前記第1の制御回路の異常を検出すると、前記複数のセンサの制御を前記第2の制御回路に切り替えることを特徴とする、付記1乃至4のいずれか1項記載のセンサ装置。
(付記7)
外部との通信を行う複数の通信回路を更に備え、
前記第1の制御回路は、稼働中の通信回路の異常を検出すると、前記稼働中の通信回路を停止して休眠状態の他の通信回路を稼働させることを特徴とする、付記1乃至6のいずれか1項記載のセンサ装置。
(付記8)
前記第1の制御回路は、前記複数のセンサを同時に稼働して前記複数のセンサからの検出信号の平均値に基づいた補正値を算出し、各センサの検出信号を前記補正値に基づき補正することを特徴とする、付記1乃至7のいずれか1項記載のセンサ装置。
(付記9)
前記複数のセンサは、複数のセンサグループを形成し、
各センサグループは、同一種類のセンサで形成され、
前記第1の制御回路は、異なるセンサグループの異なる種類のセンサを同時に切り替えて稼働させることを特徴とする、付記1乃至8のいずれか1項記載のセンサ装置。
(付記10)
センサ装置において、制御回路が複数のセンサを切り替えて稼働させ、
外部装置において、稼働されたセンサからの検出信号に基づいて前記センサ装置が設置された環境を検知することを特徴とする、モニタリング方法。
(付記11)
前記制御回路が、一定時間毎に稼働させるセンサを切り替えることを特徴とする、付記10記載のモニタリング方法。
(付記12)
前記制御回路が、稼働中のセンサからの検出信号から当該センサの異常を検出すると、前記稼働中のセンサを停止して休眠状態の他のセンサを稼働させることを特徴とする、付記10記載のモニタリング方法。
(付記13)
前記制御回路が、前記稼働中のセンサ以外のセンサを休眠状態に制御することを特徴とする、付記10乃至12のいずれか1項記載のモニタリング方法。
(付記14)
前記複数のセンサの制御を一定時間毎に、前記制御回路と、前記センサ装置が備える他の制御回路との間で切り替えることを特徴とする、付記10乃至13のいずれか1項記載のモニタリング方法。
(付記15)
前記制御回路が、前記制御回路の異常を検出すると、前記複数のセンサの制御を前記制御回路と前記センサ装置が備える他の制御回路との間で切り替えることを特徴とする、付記10乃至13のいずれか1項記載のモニタリング方法。
(付記16)
前記制御回路が、前記センサ装置が備える、外部との通信を行う複数の通信回路のうち、稼働中の通信回路の異常を検出すると、前記稼働中の通信回路を停止して休眠状態の他の通信回路を稼働させることを特徴とする、付記10乃至15のいずれか1項記載のモニタリング方法。
(付記17)
前記制御回路が、前記複数のセンサを同時に稼働して前記複数のセンサからの検出信号の平均値に基づいた補正値を算出し、
前記制御回路が、各センサの検出信号を前記補正値に基づき補正することを特徴とする、付記10乃至16のいずれか1項記載のモニタリング方法。
(付記18)
前記外部装置が、複数のセンサ装置の稼働されたセンサからの検出信号を受信し、
前記外部装置が、受信した検出信号に基づいて前記複数のセンサ装置が設置された環境を検知することを特徴とする、付記10乃至17のいずれか1項記載のモニタリング方法。
(付記19)
前記複数のセンサは、複数のセンサグループを形成し、
各センサグループは、同一種類のセンサで形成され、
前記制御回路が、異なるセンサグループの異なる種類のセンサを同時に切り替えて稼働させることを特徴とする、付記10乃至18のいずれか1項記載のモニタリング方法。
(付記20)
1つのセンサ装置におけるセンサの数及び制御回路の数は、夫々の故障率に基づき決定されていることを特徴とする、付記10乃至19のいずれか1項記載のモニタリング方法。

実施例

0055

以上、開示のセンサ装置及びモニタリング方法を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。

0056

11−1〜11−3,52−1〜52−Lセンサ装置
12プリント基板
13−1〜13−Nセンサ
14−1〜14−M制御回路
15切替回路
16−1〜16−M通信回路
53コンピュータ
141 CPU
142 メモリ

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