特許 7454565 センサ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-13

(45)【発行日】2024-03-22

(54)【発明の名称】センサ装置

(51)【国際特許分類】

   G08C 19/00 20060101AFI20240314BHJP

   G08C 17/00 20060101ALI20240314BHJP

   H04B 1/04 20060101ALI20240314BHJP

   H04Q 9/00 20060101ALI20240314BHJP

【ＦＩ】

G08C19/00 G

G08C17/00 Z

H04B1/04 Z

H04Q9/00 311J

【請求項の数】 53

(21)【出願番号】P 2021518781

(86)(22)【出願日】2019-10-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-13

(86)【国際出願番号】 AU2019051078

(87)【国際公開番号】W WO2020069579

(87)【国際公開日】2020-04-09

【審査請求日】2022-09-06

(31)【優先権主張番号】2018903750

(32)【優先日】2018-10-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】AU

(73)【特許権者】

【識別番号】515267471

【氏名又は名称】ウッドサイド エナジー テクノロジーズ プロプライエタリー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(72)【発明者】

【氏名】ウィルキンソン・ベンジャミン

(72)【発明者】

【氏名】チェイニー・トーマス

(72)【発明者】

【氏名】トリポディ・ライアン

【審査官】菅藤 政明

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１１７０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１７１４９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６３２８７３３（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０８Ｃ １５／００－１９／４８

Ｈ０４Ｂ １／０４

Ｈ０４Ｑ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

センサ装置であって、
センサに隣接する感知された時間依存特性を表す時間領域データを生成するように制御されたセンサと、
信号処理コンポーネントであって、前記信号処理コンポーネントが、前記時間領域データを使用して、前記時間領域データ内に存在する周波数成分を示す周波数領域データを生成するように構成された、信号処理コンポーネントと、
ＬＰＷＡＮプロトコルを使用して前記周波数領域データの一部を送信するように構成されたデータ送信コンポーネントと、
電力管理基準に従って前記センサ装置の少なくとも１つの構成要素への電力供給を制御するように構成された電力マネージャであって、前記電力管理基準がウェイク時間およびスリープ時間を定義することにより、前記少なくとも１つのセンサ装置構成要素への電力は前記ウェイク時間中に接続され、前記少なくとも１つのセンサ装置構成要素への電力は前記スリープ時間中に切断される、電力マネージャと
を含み、
各前記ウェイク時間中に、前記センサ装置は、
単一のデータパケットに含めることができるデータの量に従って前記周波数領域データから周波数領域データのサブセットを選択し、
前記周波数領域データの選択されたサブセットを前記単一のデータパケットで送信し、
各前記ウェイク時間中にただ１つのデータパケットが送信される、
ように構成される、センサ装置。

【請求項2】

前記周波数領域データの選択されたサブセットは、前記周波数領域データ内の定義された数の周波数ピークに対応する、請求項１に記載のセンサ装置。

【請求項3】

前記周波数領域データの選択されたサブセットは、前記周波数領域データ内の定義された数の最も高い周波数ピークに対応する、請求項２に記載のセンサ装置。

【請求項4】

前記周波数領域データの選択されたサブセットは、前記周波数領域データ内の最も高い３３個の周波数ピークに対応する、請求項３に記載のセンサ装置。

【請求項5】

前記センサ装置はまた、前記周波数領域データの選択されたサブセットに加えて他のデータを送信するように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項6】

前記他のデータの量は、単一のデータパケットに含めることができるデータの量に従って決定される、請求項５に記載のセンサ装置。

【請求項7】

前記他のデータは、
最大ピーク加速度振幅、
最小ピーク加速度振幅、
平均加速度振幅、
時間領域加速クレストファクタ、
周波数領域ｒｍｓ値、
周波数領域正ピーク平均値、
周波数領域負ピーク平均値、
加速度周波数領域データを積分することによって導出されるピーク速度データ値であって、例えば、各速度値は、ビンのセットのうちの１つのビンにおける最大値もしくはいくつかの最大値のうちの１つである、ピーク速度データ値、および／または
前記センサが取り付けられている構成要素の回転可能な部分の回転速度
のうちのいずれか１つまたは複数を含む、請求項５または請求項６に記載のセンサ装置。

【請求項8】

前記センサは、振動センサに隣接する振動を表す時間領域振動データを生成するように構成される、請求項１から７のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項9】

前記センサは、時間領域加速度データ、時間領域速度データ、および／または時間領域変位データを生成するように構成される、請求項８に記載のセンサ装置。

【請求項10】

前記データ送信コンポーネントは、ＬＰＷＡＮプロトコルを使用するように構成される、請求項１から９のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項11】

前記センサ装置は、前記信号処理コンポーネントおよび前記データ送信コンポーネントとは別個の外部メモリを含み、前記センサ装置は、前記外部メモリに前記時間領域データを保存し、処理のために前記時間領域データを前記信号処理コンポーネントにロードするように構成される、請求項１から１０のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項12】

前記センサ装置は、前記時間領域データをいくつかのバッチで処理することができるように、前記時間領域データの連続する部分を前記信号処理コンポーネントにロードするように構成される、請求項１１に記載のセンサ装置。

【請求項13】

前記周波数領域データの選択されたサブセットは、定義された周波数帯域から選択される、請求項１から１２のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項14】

前記少なくとも１つのセンサ装置構成要素は、前記センサ、少なくとも１つのセンサポート、前記信号処理コンポーネントおよび前記データ送信コンポーネントとは別個の外部メモリ、ならびに／またはリプログラミングポートを備える、請求項１から１３のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項15】

前記センサ装置は、前記電力マネージャからの起動信号に応答する少なくとも１つの電力スイッチを含み、前記電力スイッチは、前記起動信号に応答して前記少なくとも１つのセンサ装置構成要素に電力を供給させ、前記起動信号がない場合は前記少なくとも１つのセンサ装置構成要素に電力を供給させないように構成される、請求項１から１４のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項16】

前記少なくとも１つの電力スイッチは、ＭＯＳＦＥＴである少なくとも１つのＦＥＴを備える、請求項１５に記載のセンサ装置。

【請求項17】

前記電力マネージャは、前記データ送信コンポーネントの使用を制御するように、定義された基準に従って前記データ送信コンポーネントによる周波数領域データの送信を制御するように構成される、請求項１から１６のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項18】

前記電力マネージャは、バッファ内のデータの量が前記データ送信コンポーネントによって使用されるデータパケットのペイロードを満たすのに十分になるまで前記バッファをデータで徐々に満たし、十分なデータが前記バッファ内に存在するときに前記バッファ内の前記データを前記データ送信コンポーネントによって送信させるように構成される、請求項１７に記載のセンサ装置。

【請求項19】

前記電力マネージャは、少なくとも１つの定義された基準が満たされる場合、データパケットを満たすのに十分なデータがあるかどうかに関係なく前記データを送信するように構成される、請求項１８に記載のセンサ装置。

【請求項20】

前記少なくとも１つの定義された基準は、センサに関連付けられた最大および／または最小許容値を含み、前記電力マネージャは、前記センサに関連付けられた電流値が前記最大値または最小値を超える場合に前記電流値が送信されるように構成される、請求項１９に記載のセンサ装置。

【請求項21】

前記少なくとも１つの定義された基準は、センサに関連付けられた最大許容差分値を含み、前記許容差分値は、現在値と対応する以前の値との間の差分量を表し、前記電力マネージャは、現在の差分値が前記最大差分値を超える場合に前記現在値が送信されるように構成される、請求項１９または請求項２０に記載のセンサ装置。

【請求項22】

前記センサ装置は、ハートビート通信を送信して、受信したセンサ値に基づいて監視対象の構成要素が予想どおりに動作していることを示し、前記少なくとも１つの定義された基準が満たされた場合に周波数領域データを送信するように構成される、請求項１９から２１のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項23】

前記信号処理コンポーネントは、前記時間領域データを使用して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）データを生成するためにＦＦＴプロセスを実行するように構成される、請求項１から２２のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項24】

時間領域データサンプルを生成するように構成されたサンプラを備え、前記信号処理コンポーネントは、前記時間領域データサンプルを使用して、前記時間領域サンプル内に存在する周波数成分を示す周波数領域データを生成するように構成される、請求項１から２３のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項25】

少なくとも１つのさらなるセンサを備え、前記データ送信コンポーネントは、前記少なくとも１つのさらなるセンサから導出されたセンサデータの少なくとも一部を送信するように構成される、請求項１から２４のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項26】

前記少なくとも１つのさらなるセンサは温度センサを含む、請求項２５に記載のセンサ装置。

【請求項27】

前記センサは、３つの互いに直交する軸の振動を感知するように構成された加速度計を備える、請求項１から２６のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項28】

前記加速度計は、加速度、速度、または変位を示す時間領域データを生成するように構成される、請求項２７に記載のセンサ装置。

【請求項29】

システムオンチップ（ＳｏＣ）装置の一部を形成するプロセッサを備え、前記ＳｏＣ装置が前記データ送信コンポーネントを含む、請求項１から２８のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項30】

前記ＳｏＣ装置のデータ入力と前記センサ装置の構成要素との間で多重化するためのデコーダを備える、請求項２９に記載のセンサ装置。

【請求項31】

前記センサ装置に関連付けられた固有の識別子を示す機械可読コードを備える、請求項１から３０のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項32】

前記機械可読コードはＱＲコード（登録商標）を含む、請求項３１に記載のセンサ装置。

【請求項33】

前記センサ装置は、前記センサ装置の構成要素が周囲条件から隔離されるように封入されたハウジングを含む、請求項１から３２のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項34】

バッテリから前記センサ装置のすべての電気コンポーネントへの電力供給を制御するように構成された本質的に安全なスイッチを備える、請求項１から３３のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項35】

前記本質的に安全なスイッチは、リードスイッチと、前記リードスイッチに隣接して配置された凹部に受け入れ可能な磁石と、を含み、前記磁石が前記凹部に受け入れられない場合、前記リードスイッチは閉じられ、前記磁石が前記凹部に受け入れられる場合、前記磁石によって生じる磁力が前記リードスイッチを開く、請求項３４に記載のセンサ装置。

【請求項36】

前記センサ装置を産業設備構成要素に取り付けるための少なくとも１つの磁気部分を備える、請求項１から３５のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項37】

請求項１から３６のいずれか一項に記載の複数のセンサ装置と、
前記センサ装置の前記データ送信コンポーネントからのデータ送信を容易にすることができる通信ネットワークと、
前記データ送信コンポーネントからの前記データ送信が遠隔設備で受信可能であるように、前記通信ネットワークを介して前記複数のセンサ装置とネットワーク通信する遠隔設備と
を含む、センサネットワーク。

【請求項38】

センサ装置を使用して構成要素の動作特性を感知する方法であって、前記方法は、
前記センサ装置を前記構成要素上に配置するステップと、
前記センサ装置にセンサを設けるステップと、
前記センサに隣接する感知された時間依存特性を表す時間領域データを生成するように前記センサ装置を制御するステップと、
前記時間領域データを使用して周波数領域データを生成するために前記センサ装置の信号処理コンポーネントを使用するステップであって、前記周波数領域データは、前記時間領域データ内に存在する周波数成分を示す、ステップと、
電力管理基準に従って前記センサ装置の少なくとも１つの構成要素への電力供給を制御するステップであって、前記電力管理基準がウェイク時間およびスリープ時間を定義することにより、前記少なくとも１つのセンサ装置構成要素への電力は前記ウェイク時間中に接続され、前記少なくとも１つのセンサ装置構成要素への電力は前記スリープ時間中に切断される、ステップと
を含み、
各前記ウェイク時間中に、前記方法は、
単一のデータパケットに含めることができるデータの量に従って前記周波数領域データから周波数領域データのサブセットを選択するステップと、
ＬＰＷＡＮプロトコルを使用して、前記周波数領域データの選択されたサブセットを前記単一のデータパケットで前記センサ装置のデータ送信コンポーネントを使用して送信するステップと
を含み、
各前記ウェイク時間中にただ１つのデータパケットが送信される、
方法。

【請求項39】

前記周波数領域データの選択されたサブセットは、前記周波数領域データ内の定義された数の周波数ピークに対応する、請求項３８に記載の方法。

【請求項40】

前記周波数領域データの選択されたサブセットは、前記周波数領域データ内の定義された数の最も高い周波数ピークに対応する、請求項３９に記載の方法。

【請求項41】

前記周波数領域データの選択されたサブセットは、前記周波数領域データ内の最も高い３３個の周波数ピークに対応する、請求項４０に記載の方法。

【請求項42】

前記センサ装置はまた、前記周波数領域データの選択されたサブセットに加えて他のデータを送信するように構成される、請求項３８から４１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項43】

前記他のデータの量は、単一のデータパケットに含めることができるデータの量に従って決定される、請求項４２に記載の方法。

【請求項44】

前記他のデータは、
最大ピーク加速度振幅、
最小ピーク加速度振幅、
平均加速度振幅、
時間領域加速クレストファクタ、
周波数領域ｒｍｓ値、
周波数領域正ピーク平均値、
周波数領域負ピーク平均値、
加速度周波数領域データを積分することによって導出されるピーク速度データ値であって、例えば、各速度値は、ビンのセットのうちの１つのビンにおける最大値もしくはいくつかの最大値のうちの１つである、ピーク速度データ値、および／または
前記センサが取り付けられている構成要素の回転可能な部分の回転速度
のうちのいずれか１つまたは複数を含む、請求項４２または請求項４３に記載の方法。

【請求項45】

振動センサに隣接する振動を表す時間領域振動データを生成するステップを含む、請求項４４に記載の方法。

【請求項46】

ＬｏＲａＷＡＮ（登録商標）プロトコルを使用して前記周波数領域データの前記サブセットを送信するステップを含む、請求項３８から請求項４５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項47】

外部メモリに前記時間領域データを保存するステップと、処理のために前記時間領域データを前記信号処理コンポーネントにロードするステップと、を含む、請求項４３から４６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項48】

前記時間領域データをいくつかのバッチで処理することができるように、前記時間領域データの連続する部分を前記信号処理コンポーネントにロードするステップを含む、請求項４７に記載の方法。

【請求項49】

定義された周波数帯域から前記周波数領域データの前記サブセットを選択するステップを含む、請求項４３から４８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項50】

バッファ内の前記データの量が前記データ送信コンポーネントによって使用されるデータパケットのペイロードを満たすのに十分になるまで前記バッファをデータで徐々に満たすステップと、十分なデータが前記バッファ内に存在するときに前記バッファ内の前記データを前記データ送信コンポーネントによって送信させるステップと、を含む、請求項４９に記載の方法。

【請求項51】

少なくとも１つの定義された基準が満たされる場合、データパケットを満たすのに十分なデータがあるかどうかに関係なく前記データを送信するステップを含む、請求項５０に記載の方法。

【請求項52】

前記少なくとも１つの定義された基準は、センサに関連付けられた最大および／または最小許容値を含み、前記センサに関連付けられた電流値が前記最大値または最小値を超える場合に前記電流値が送信される、請求項５１に記載の方法。

【請求項53】

前記少なくとも１つの定義された基準は、センサに関連付けられた最大許容差分値を含み、前記許容差分値は、現在値と対応する以前の値との間の差分量を表し、現在の差分値が前記最大差分値を超える場合に前記現在値が送信される、請求項５１または請求項５２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＮＧプラント内の構成要素の振動および温度特性など、産業設備内の構成要素の動作特性を感知するためのセンサ装置、複数のそのようなセンサ装置を含むセンサネットワーク、ならびに産業設備内の構成要素の動作特性を感知する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

産業設備内の構成要素の振動および温度などの動作特性を感知するためのセンサ装置を設けることが知られており、典型的には、そのようなセンサ装置は、取り込まれた温度および振動信号を分析のために遠隔設備に通信するように構成される。典型的には、そのような装置は、従来のケーブル配線、または例えば８０２．１１ｘ、ＬＴＥもしくは８０２．１５．４プロトコルに基づく無線通信構成を使用して、少なくとも産業設備の近くで信号を通信する。

【0003】

動作特性を感知するための既存のセンサ装置は、通常、通信する必要がある取り込まれたデータの量が多いため、比較的高度である必要がある。既存のセンサ装置はまた、高価である傾向があり、装置が２年程度、場合によっては数ヶ月の寿命を有する程度まで比較的大量の電力を消費する傾向があり、これは、一般的に多数のセンサ装置が使用されるため、産業設備における大きな負担である。

【0004】

加えて、８０２．１１ｘ、ＬＴＥ、または８０２．１５．４プロトコルに基づく従来の通信ケーブル配線および通信装置は高価であり、多数の装置をサポートするのに必要なインフラストラクチャのために、産業設備におけるセンサ装置の提供が法外なコストになる。

【0005】

さらに、８０２．１１ｘなどのプロトコルに基づく無線通信構成は、比較的高いキャリア周波数（典型的には２．４ＧＨｚ）、関連する限られた範囲（典型的には１００ｍ未満）、および障害物、特に金属製の障害物を通る低い浸透特性を有する。これは、多くの金属障害物を含む典型的な産業設備では非常に望ましくない。

【0006】

したがって、産業設備内の構成要素の動作特性を感知するための既存のセンサ装置は、実装するのに費用がかかり、非効率的であり、問題がある。

【発明の概要】

【0007】

本発明の第１の態様によれば、センサ装置であって、
センサに隣接する感知された時間依存特性を表す時間領域データを生成するように制御されたセンサと、
信号処理コンポーネントであって、信号処理コンポーネントが、時間領域データを使用して、時間領域データ内に存在する周波数成分を示す周波数領域データを生成するように構成された、信号処理コンポーネントと、
ＬＰＷＡＮプロトコルを使用して周波数領域データの一部を送信するように構成されたデータ送信コンポーネントと、
電力管理基準に従ってセンサ装置の少なくとも１つの構成要素への電力供給を制御するように構成された電力マネージャであって、電力管理基準がウェイクアップ時間およびスリープ時間を定義することにより、少なくとも１つのセンサ装置構成要素への電力はウェイク時間中に接続され、少なくとも１つのセンサ装置構成要素への電力はスリープ時間中に切断される、電力マネージャと
を含み、
各ウェイク時間中に、センサ装置は、
単一のデータパケットに含めることができるデータの量に従って、周波数領域データから周波数領域データのサブセットを選択し、
周波数領域データの選択されたサブセットを単一のデータパケットで送信し、
各ウェイク時間中にただ１つのデータパケットが送信される、
ように構成される、センサ装置が提供される。

【0008】

一実施形態では、周波数領域データの選択されたサブセットは、周波数領域データ内の定義された数の周波数ピークに対応する。

【0009】

一実施形態では、周波数領域データの選択されたサブセットは、周波数領域データ内の定義された数の最も高い周波数ピークに対応する。

【0010】

一実施形態では、周波数領域データの選択されたサブセットは、周波数領域データ内の最も高い３３個の周波数ピークに対応する。

【0011】

一実施形態では、センサ装置はまた、周波数領域データの選択されたサブセットに加えて他のデータを送信するように構成される。

【0012】

一実施形態では、他のデータの量は、単一のデータパケットに含めることができるデータの量に従って決定される。

【0013】

一実施形態では、他のデータは、以下のうちのいずれか１つまたは複数を含む。

【0014】

最大ピーク加速度振幅、
最小ピーク加速度振幅、
平均加速度振幅、
時間領域加速クレストファクタ、
周波数領域ｒｍｓ値、
周波数領域正ピーク平均値、
周波数領域負ピーク平均値、
加速度周波数領域データを積分することによって導出されるピーク速度データ値であって、例えば、各速度値は、ビンのセットのうちの１つのビンにおける最大値もしくはいくつかの最大値のうちの１つである、ピーク速度データ値、および／または
センサが取り付けられている構成要素の回転可能な部分の回転速度。

【0015】

一実施形態では、センサは、振動センサに隣接する振動を表す時間領域振動データを生成するように構成される。

【0016】

一実施形態では、センサは、時間領域加速度データ、時間領域速度データ、および／または時間領域変位データを生成するように構成される。

【0017】

一実施形態では、ＬＰＷＡＮプロトコルはＬｏＲａＷＡＮ（登録商標）プロトコルである。

【0018】

一実施形態では、センサ装置は、信号処理コンポーネントおよびデータ送信コンポーネントとは別個の外部メモリを含み、センサ装置は、外部メモリに時間領域データを保存し、処理のために時間領域データを信号処理コンポーネントにロードするように構成される。センサ装置は、時間領域データをいくつかのバッチで処理することができるように、時間領域データの連続する部分を信号処理コンポーネントにロードするように構成され得る。

【0019】

一実施形態では、周波数領域データの選択されたサブセットは、定義された周波数帯域から選択される。

【0020】

少なくとも１つのセンサ装置構成要素は、センサ、少なくとも１つのセンサポート、信号処理コンポーネントおよびデータ送信コンポーネントとは別個の外部メモリ、ならびに／またはリプログラミングポートを含み得る。

【0021】

一実施形態では、センサ装置は、電力マネージャからの起動信号に応答する少なくとも１つの電力スイッチを含み、電力スイッチは、起動信号に応答して少なくとも１つのセンサ装置構成要素に電力を供給させ、起動信号がない場合は少なくとも１つのセンサ装置構成要素に電力を供給させないように構成される。少なくとも１つの電力スイッチは、ＭＯＳＦＥＴであってもよい少なくとも１つのＦＥＴを備えてもよい。

【0022】

一実施形態では、電力マネージャは、データ送信コンポーネントの使用を制御するように、定義された基準に従ってデータ送信コンポーネントによる周波数領域データの送信を制御するように構成される。

【0023】

一実施形態では、電力マネージャは、バッファ内のデータの量がデータ送信コンポーネントによって使用されるデータパケットのペイロードを満たすのに十分になるまでバッファをデータで徐々に満たし、十分なデータがバッファ内に存在するときにバッファ内のデータをデータ送信コンポーネントによって送信させるように構成される。

【0024】

一実施形態では、電力マネージャは、少なくとも１つの定義された基準が満たされる場合、データパケットを満たすのに十分なデータがあるかどうかに関係なくデータを送信するように構成される。

【0025】

少なくとも１つの定義された基準は、センサに関連付けられた最大および／または最小許容値を含んでもよく、電力マネージャは、センサに関連付けられた電流値が最大値または最小値を超える場合に電流値が送信されるように構成され得る。

【0026】

少なくとも１つの定義された基準は、センサに関連付けられた最大許容差分値を含んでもよく、許容差分値は、現在値と対応する以前の値との間の差分量を表し、電力マネージャは、現在の差分値が最大差分値を超える場合に現在値が送信されるように構成され得る。

【0027】

一実施形態では、センサ装置は、ハートビート通信を送信して、受信したセンサ値に基づいて監視対象の構成要素が予想どおりに動作していることを示し、少なくとも１つの定義された基準が満たされた場合に周波数領域データを送信するように構成される。

【0028】

一実施形態では、信号処理コンポーネントは、時間領域データを使用して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）データを生成するためにＦＦＴプロセスを実行するように構成される。

【0029】

センサ装置は、時間領域データサンプルを生成するように構成されたサンプラを備えてもよく、信号処理コンポーネントは、時間領域データサンプルを使用して、時間領域サンプル内に存在する周波数成分を示す周波数領域データを生成するように構成される。

【0030】

一実施形態では、センサ装置は、少なくとも１つのさらなるセンサを備え、データ送信コンポーネントは、少なくとも１つのさらなるセンサから導出されたセンサデータの少なくとも一部を送信するように構成される。少なくとも１つのさらなるセンサは、温度センサを含み得る。

【0031】

一実施形態では、センサは、３つの互いに直交する軸の振動を感知するように構成され得る加速度計を備える。

【0032】

一実施形態では、加速度計は、加速度、速度、または変位を示す時間領域データを生成するように構成される。

【0033】

一実施形態では、センサ装置は、システムオンチップ（ＳｏＣ）装置の一部を形成し得るプロセッサを含み、ＳｏＣ装置はデータ送信コンポーネントを含む。

【0034】

一実施形態では、センサ装置は、ＳｏＣ装置のデータ入力とセンサ装置の構成要素との間で多重化するためのデコーダを備える。

【0035】

一実施形態では、センサ装置は、センサ装置に関連付けられた固有の識別子を示す機械可読コードを含む。機械可読コードはＱＲコード（登録商標）を含み得る。

【0036】

一実施形態では、センサ装置の構成要素は、構成要素が周囲条件から隔離されるようにカプセル化される。

【0037】

一実施形態では、センサ装置は、バッテリからセンサ装置のすべての電気コンポーネントへの電力供給を制御するように構成された本質的に安全なスイッチを含む。本質的に安全なスイッチは、リードスイッチと、リードスイッチに隣接して配置された凹部に受け入れ可能な磁石とを含み得、磁石が凹部に受け入れられない場合、リードスイッチは閉じられ、磁石が凹部に受け入れられる場合、磁石によって生じる磁力がリードスイッチを開く。

【0038】

一実施形態では、センサ装置は、センサ装置を産業設備構成要素に取り付けるための磁気足部など、少なくとも１つの磁気部分を備える。

【0039】

本発明の第２の態様によれば、センサネットワークであって、
本発明の第１の態様に係る複数のセンサ装置と、
センサ装置のデータ送信コンポーネントからのデータ送信を容易にすることができる通信ネットワークと、
データ送信コンポーネントからのデータ送信が遠隔設備で受信可能であるように、通信ネットワークを介して複数のセンサ装置とネットワーク通信する遠隔設備と
を含む、センサネットワークが提供される。

【0040】

本発明の第３の態様によれば、センサ装置を使用して構成要素の動作特性を感知する方
法であって、本方法は、
センサ装置を構成要素上に配置するステップと、
センサ装置にセンサを設けるステップと、
センサに隣接する感知された時間依存特性を表す時間領域データを生成するようにセンサ装置を制御するステップと、
時間領域データを使用して周波数領域データを生成するためにセンサ装置の信号処理コンポーネントを使用するステップであって、周波数領域データは、時間領域データ内に存在する周波数成分を示す、ステップと、
電力管理基準に従ってセンサ装置の少なくとも１つの構成要素への電力供給を制御するステップであって、電力管理基準がウェイクアップ時間およびスリープ時間を定義することにより、少なくとも１つのセンサ装置構成要素への電力はウェイク時間中に接続され、少なくとも１つのセンサ装置構成要素への電力はスリープ時間中に切断される、ステップと
を含み、
各ウェイク時間中に、本方法は、
単一のデータパケットに含めることができるデータの量に従って周波数領域データから周波数領域データのサブセットを選択するステップと、
ＬＰＷＡＮプロトコルを使用して、センサ装置のデータ送信コンポーネントを使用して単一のデータパケット内の周波数領域データの選択されたサブセットを送信するステップと
を含み、
各ウェイク時間中にただ１つのデータパケットが送信される、
方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0041】

ここで、添付の図面を参照して、本発明を単なる例として説明する。

【図1】本発明の一実施形態によるセンサ装置の概略図である。

【図2】本質的に安全なスイッチを示す、図１のセンサ装置の概略断面図である。

【図3】本発明の一実施形態によるセンサネットワークの概略図であり、センサネットワークは、図１および図２に示す複数のセンサ装置を含む。

【図4】図１および図２に示すセンサ装置の構成要素を示すブロック図である。

【図5】図１および図２に示すセンサ装置の機能コンポーネント、ならびに図１および図２に示すセンサ装置のプロセッサによって実装される機能コンポーネントの概略図である。

【図6a】３軸加速度計から取り込まれた生のサンプル振動データを示す図である。

【図6b】３軸加速度計から取り込まれた生のサンプル振動データを示す図である。

【図6c】３軸加速度計から取り込まれた生のサンプル振動データを示す図である。

【図7】ａ）は、図６ａに示す生のサンプル振動データから得られたＦＦＴデータを示す図であり、ｂ）は、図６ｂに示す生のサンプル振動データから得られたＦＦＴデータを示す図であり、ｃ）は、図６ｃに示す生のサンプル振動データから得られたＦＦＴデータを示す図である。

【図8】図１～図５に示すセンサ装置の動作プロセスを示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

図面を参照すると、図１には、産業設備内の構成要素の動作特性、この例ではＬＮＧプラント内の構成要素の振動および温度特性を得るために、産業設備での使用に適したセンサ装置１０が示されている。そのような構成要素は、例えば、圧縮機、ポンプ、モータ、およびファンを含む少なくとも１つの可動部品と、熱交換器と、スイッチギヤと、構造監視装置と、を組み込んだ構成要素を含み得る。追加的または代替的に、構成要素の速度および／または変位を含む他の動作特性が得られ得る。

【0043】

センサ装置１０は、センサ装置の構成要素が周囲条件から隔離されるように構成要素を封入するハウジング１２と、監視されることが望ましい特性を有する産業設備内の構成要素へのセンサ装置１０の磁気的取り付けを容易にするために、この例では磁性である、この例では４つの、複数の脚部１４と、を含む。磁気的取り付けの代替として、センサ装置１０は、他の方法で、例えばケーブルタイを使用して、産業設備構成要素に取り付けられてもよいことが理解されよう。

【0044】

この例では、例えばコミッショニングプロセスの一部として、センサ装置を一意に識別するために識別表示がハウジング１２に配置され、センサ装置１０を、センサ装置が監視する特定の産業設備構成要素に関連付けることが望ましい。この例では、識別表示は、Ｑ
Ｒコード（登録商標）１６などの機械可読コードを含む。

【0045】

センサ装置１０はまた、センサ装置１０の構成要素に電力を接続するか、または構成要素から電力を切断することによってセンサ装置を作動または停止させるように機能する本質的に安全なスイッチ１７を含む。この例では、本質的に安全なスイッチ１７は、リードスイッチ１８と、リードスイッチ１８に隣接して配置された細長い凹部２２に受け入れ可能な細長い磁石２０と、を含む。磁石２０が凹部２２に受け入れられない場合、リードスイッチ１８は閉じられ、磁石２０が凹部２２に受け入れられる場合、磁石によって生じる磁力がリードスイッチ１８を開くように構成される。

【0046】

本質的に安全なスイッチ１７は、センサ装置構成要素が、ユーザがセンサ装置を作動および停止させるための効果的な構成を提供しつつ、封入および周囲から隔離されたままであることを有効にすることが理解されよう。

【0047】

別の構成では、センサ装置の起動および停止を容易にするためにリードスイッチ１８および磁石２０を使用する代わりに、センサ装置は、機械的スイッチおよびＭＯＳＦＥＴを含んでもよく、例えば、スイッチ電流は分圧器の抵抗器を使用して制限される。

【0048】

図３には、複数の産業設備、この例では２つの産業設備３２ａ、３２ｂに配置された複数のセンサ装置１０ａ、１０ｂを示すセンサネットワーク３０が、示されている。

【0049】

各産業設備３２ａ、３２ｂは、複数の産業設備構成要素３４ａ、３４ｂを含み、その各々は、この例では磁気脚部１４を使用して、産業設備構成要素に取り付けられた関連するセンサ装置１０ａ、１０ｂを有する。

【0050】

各センサ装置１０ａ、１０ｂは、複数のセンサ装置１０ａ、１０ｂから無線通信を受信し、かつこの例ではファイアウォール３８ａ、３８ｂを介してローカルサーバ４０ａ、４０ｂと無線通信するように構成されたゲートウェイ３６ａ、３６ｂと通信する。次いで、各ローカルサーバ４０ａ、４０ｂは、例えば従来の方法で、インターネット４２などの広域ネットワークを介して共通の遠隔分析設備４４と通信し、共通の遠隔分析設備は、例えば、センサ装置１０ａ、１０ｂから受信したデータを分析するために使用され得る。

【0051】

この例では、分析設備４４は、ローカル端末５０によって直接、またはリモート端末５２によって例えばインターネット４２を介して遠隔にアクセス可能なファイアウォール４６およびリモートサーバ４８を含む。

【0052】

各産業設備３２ａ、３２ｂにおける通信ネットワークは、低電力（しかし、低ビットレート）での長距離通信を容易にするように構成された低電力広域ネットワーク（ＬＰＷＡＮ）に従って構成される。ＬＰＷＡＮは、典型的には、最大１０ｋｍの範囲を有し、チャネル当たり約０．３ｋｂｉｔ／ｓ～５０ｋｂｉｔ／ｓのビットレートを有し、ＬＰＷＡＮベースの装置は、典型的には、バッテリ交換が必要となるまで１０年以上動作することができる。本例では、低電力、長距離、容易にスケーラブルなＬｏＲａＷＡＮ（登録商標）無線通信ネットワークプロトコルが使用されるが、他のＬＰＷＡＮプロトコルが使用されてもよいことが理解されよう。

【0053】

オーストラリアのＬｏＲａＷＡＮ（登録商標）は、９１５～９３０ＭＨｚの搬送波周波数を使用して動作する。ＬｏＲａＷＡＮ（登録商標）プロトコルを使用する通信ネットワークは、１６ｋｍ程度の距離にわたって通信することができ、ＬｏＲａＷＡＮ（登録商標）信号は、例えば８０２．１１ｘプロトコル信号よりも高密度の金属環境を容易に通過する。さらに、ＬｏＲａＷＡＮ（登録商標）プロトコルは、数千のノードを各ゲートウェイ
に接続することを可能にする拡散信号チャープ技術を使用し、これは、例えば８０２．１１ｘ、ＬＴＥおよび８０２．１５．４プロトコルと比較して非常にスケーラブルなネットワークを提供する。

【0054】

加えて、ＬＰＷＡＮプロトコルを使用する装置は、例えば８０２．１１ｘ、ＬＴＥ、または８０２．１５．４プロトコルを使用する装置よりも著しく少ない電力を使用するため、本センサ装置１０ａ、１０ｂの電力消費は、これまで知られている関連するセンサ装置よりも著しく少ない。

【0055】

さらに、ＬＰＷＡＮプロトコルを使用する通信ネットワークの構成要素は、８０２．１１ｘ、ＬＴＥ、または８０２．１５．４ネットワークに必要な構成要素よりも著しく安価であるため、本センサ装置１０ａ、１０ｂは、これまで知られている関連するセンサ装置よりも著しく安価である。

【0056】

しかしながら、ＬＰＷＡＮは、例えば８０２．１１ｘよりも著しく低い周波数を使用するため、データを送信するためにセンサ装置１０に利用可能な帯域幅は、８０２．１１ｘに比べて著しく低減される。

【0057】

図４を参照すると、センサ装置１０の構成要素６０が示されている。構成要素６０間の相互接続は、データ接続７０および電力接続７２を含む。

【0058】

構成要素６０は、プロセッサ６４および関連する内部メモリ６６を有する通信システムオンチップ（ＳｏＣ）装置６２と、ゲートウェイ３６にＲＦ信号を無線で送信し、そこからＲＦ信号を無線で受信するように構成された無線周波数モデム６８と、を含む。この例では、ＳｏＣ装置６２は、Ａｒｍ Ｃｏｒｔｅｘ３マイクロコントローラを含むＭｕｌｔｉｔｅｃｈ ｘＤｏｔ装置であるが、任意の適切なＳｏＣ装置が想定されることが理解されよう。

【0059】

非常に低い電力使用特性を有するＳｏＣが選択されたが、この結果、内部メモリ６６の量が小さすぎて所望の数の振動データサンプルを処理することができない。このため、外部メモリ９０も含まれる。

【0060】

構成要素６０は、この例では３．７Ｖバッテリであるバッテリ７４と、バッテリ電圧を監視し、例えば定期的に、バッテリ電圧を示す通信を分析設備４４に送信するように構成されたバッテリ監視装置７６と、を含む。

【0061】

構成要素６０はまた、起動信号の受信に応答してバッテリ７４からプロセッサ６４、ＲＦモデム６８、およびデコーダ８２に電力を供給する第一電力スイッチ８０への起動信号の通信を制御するように構成された本質的に安全なスイッチ１７を含む。

【0062】

この例では、第一電力スイッチ８０は、ＭＯＳＦＥＴなどのＦＥＴ装置を備える。

【0063】

同様に、第二電力スイッチ８４はプロセッサ６４からの起動信号に応答し、起動信号の受信に応答して、第二電力スイッチ８４はバッテリ７４から加速度計８６、温度センサ８８、外部メモリ９０、リプログラミングポート９２、第一センサポート９４および第二センサポート９６に電力を供給する。

【0064】

この例では、第二電力スイッチ８４は、ＭＯＳＦＥＴなどのＦＥＴ装置を備える。

【0065】

ＳｏＣ装置６２は非常に低い固有の電力使用特性を有するが、センサ装置１０の電力使
用プロファイルは、構成要素が使用されていないときに第二電力スイッチ８４を使用してセンサ装置１０の構成要素から電力を能動的に除去することによって低レベルに維持されることが理解されよう。

【0066】

選択されたＳｏＣ装置６２の種類およびセンサ装置１０の電力管理構成に基づいて、本センサ装置１０は約１０年の生産寿命を有することが想定される。

【0067】

デコーダ８２は、ＳｏＣ装置６２に接続されるポートの有効数を増やすことができるように含まれ、デコーダ８２は、ＳｏＣ装置６２および加速度計８６／外部メモリ９０／第一センサポート９４／および第二センサポート９６のデータ入力間のマルチプレクサとして機能する。デコーダ８２は、デコーダ８２の多重化機能を制御するために、プロセッサ６４のチップセレクト制御線を使用し得る。

【0068】

加速度計８６は、振動を感知し、振動を示す信号を生成するように構成される。この例では、加速度計８６は、互いに直交する３つの軸の振動を感知し、ｘ、ｙ、およびｚの直交振動を示す３つの信号を生成する。振動を示す信号は、この例では３つの相互に直交する方向の加速度、速度、および／または変位を示す信号であってもよい。

【0069】

この例では、加速度計８６はＡＤＸＬ３４５ ＭＥＭＳベースの加速度計であるが、任意の適切な加速度計が想定されることが理解されよう。

【0070】

加速度計８６から受信した生の振動信号を示すデータは、プロセッサ６４の制御下で、外部メモリ９０に一時的に保存され、振動データは、続いてプロセッサ内部メモリ６６にロードされ、その結果、プロセッサ６４によって振動データに対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）プロセスを実行することができる。この例では、実行されるＦＦＴプロセスは、加速度計８６によって生成された生の振動信号をサンプリングすることによって得られた約６５，５３６個の振動データ点に基づく。

【0071】

ＬＰＷＡＮ、この例ではＬｏＲａＷＡＮ（登録商標）プロトコルに関連する帯域幅は大量のサンプリングされた振動データを送信することが不可能である程度に低いが、帯域幅はＦＦＴ分析の結果を示すデータを送信するのに十分であるため、センサ装置１０によるオンボードＦＦＴ分析が必要であることが理解されよう。したがって、センサ装置１０でＦＦＴ分析を実施することにより、情報量の多い比較的小さなデータセットを送信することを有効にする。この例では、送信されたデータセットは、ＬｏＲａＷＡＮ（登録商標）パケットペイロードのサイズであるため、２００バイト程度である。

【0072】

この例では、温度センサ８８はＤＳ１８Ｂ２０温度センサであるが、任意の適切な温度センサが想定されることが理解されよう。

【0073】

この例では、外部メモリ９０は４ＭｂのＳＲＡＭであり、ＳＲＡＭは揮発性であり、フラッシュメモリとは異なり、多数の書き込みに耐えることができるために使用されるが、任意の適切な外部メモリが想定されることが理解されよう。

【0074】

リプログラミングポート９４は、例えばＳｏＣ装置６２を再プログラムするために、センサ装置１０と直接通信するために使用される。

【0075】

第一および第二センサポート９４、９６は、他のセンサ、例えば音声センサへの接続用である。

【0076】

図５を参照すると、プロセッサ６４の、またはプロセッサ６４によって実装される機能
コンポーネント１００が示されている。プロセッサ６４は、プロセスを実施し、かつデータを一時的に保存するために使用される、関連する一時メモリ６６を含む。プロセッサ６４はまた、例えば不揮発性メモリ（図示せず）に保存されたプログラムを使用してプロセスを実施する。

【0077】

プロセッサ６４によって実装される機能コンポーネント１００は、
温度センサ８８からの温度を示すデータの取り込みを制御および調整し、取り込んだ温度データを外部メモリ９０に保存するように構成されたデータ取り込み部１０２と、
加速度計８６からの振動データのサンプルの取り込みを制御および調整し、サンプルを外部メモリ９０に保存するように構成されたサンプラ１０４と、
サンプリングされた振動データに対して高速フーリエ変換を実施してＦＦＴ振動データを生成し、ＦＦＴ振動データを外部メモリ９０に保存するように構成された高速フーリエ変換（ＦＦＴ）実行部１０６と、
特に、第二電力スイッチ８４を使用してセンサ装置１０の構成要素６０のいくつかへの電力供給を管理することによって、センサ装置による電力使用を管理するように構成された電力マネージャ１０８と、
プロセッサ６４と外部メモリ９０との間のデータの転送を管理するように構成されたデータハンドラ１１０と、
ＲＦモデム６８を制御し、ＲＦモデムによるデータの送受信を調整するように構成された送信機コントローラ１１２と
を含む。

【0078】

機能コンポーネント１００はまた、例えば、
温度センサ８８からの温度を示すデータの取り込みタイミングと、
加速度計８６からの振動データのサンプルの取り込みタイミング、およびサンプリングレートを含むサンプリング特性と、
ＦＦＴ特性と、
送信用にＲＦモデム６８に提供されるべきＦＦＴ振動データから導出されるデータのセットを定義する特性を含む送信データ特性と、
スリープ時間およびウェイク時間を含む電力管理特性、ならびにＲＦモデム６８によって実行される送信数を最小化するための構成と
に関連する構成設定１１４を含む。

【0079】

この例では、設定は、温度を示すデータが１５分ごとなど周期的に取り込まれることを定義するが、任意の適切なデータ取り込みタイミング方式が想定されることが理解されよう。

【0080】

この例では、設定は、振動データのサンプルが１５分ごとなど周期的に取り込まれることを定義するが、任意の適切なデータ取り込みタイミング方式が想定されることが理解されよう。この例では、サンプリングレートは約３．２ｋＨｚであるが、任意の適切なサンプリングレートが想定されることが理解されよう。

【0081】

この例では、ＦＦＴ実行部１０６は、Ｃｏｏｌｅｙ－Ｔｕｋｅｙアルゴリズムを使用するが、任意の適切なＦＦＴアルゴリズムが想定されることが理解されよう。

【0082】

この例では、ＲＦモデム６８による送信用にＦＦＴ振動データから導出されるデータのセットは、定義された数の周波数ピーク、例えばＦＦＴ振動データ内の３３個の最も高い周波数ピークに基づいて選択されるが、送信用のＦＦＴ振動データからのデータのセットを選択するために任意の適切な基準を使用してもよいことが理解されよう。例えば、データのセットは、定義された周波数帯域内の定義された数の周波数ピークに基づいて選択さ
れてもよい。あるいは、送信用のデータのセットは、ピークの最大数までの規定値を超えるすべてのピークなど、定義された基準に基づいてもよい。

【0083】

この例では、磁石２０を凹部２２から取り外すことによってセンサ装置１０を起動した後、センサ装置１０の電力管理は、プロセッサ６４によって管理される電力管理特性に基づいて第二電力スイッチ８４によって制御される。電力管理特性は、加速度計８６、温度センサ８８、外部メモリ９０、リプログラミングポート９２、第一センサポート９４および第二センサポート９６に、これらの構成要素のいずれかによって動作が実行される必要がある場合にのみ電力が供給されることを定義してもよい。例えば、電力管理特性は、構成設定が温度および振動データを取り込む必要があることを示している場合に構成要素に電力が供給され、温度データおよびＦＦＴ振動データがＲＦモデム６８によって送信された後に構成要素から電力が除去されることを定義してもよい。

【0084】

生の振動データおよびＦＦＴ振動データの例を図６および図７に示す。

【0085】

図６ａ～図６ｃは、加速度計８６から取り込まれた生のサンプル振動データを示す。図６ａはｘ軸の生のサンプル振動データを示し、図６ｂはｙ軸の生のサンプル振動データを示し、図６ｃはｚ軸の生のサンプル振動データを示す。

【0086】

図７ａ～図７ｃは、図６ａ～図６ｃに示す生のサンプル振動データから得られたＦＦＴデータを示す。図７ａはｘ軸のＦＦＴデータを示し、図７ｂはｙ軸のＦＦＴデータを示し、図７ｃはｚ軸のＦＦＴデータを示す。

【0087】

この例では、ＦＦＴのｘ、ｙおよびｚ軸データの各々について、３３個の最も高いピークに対応するデータが選択され、ＲＦモデム６８を使用して遠隔分析設備４４に送信される。

【0088】

遠隔分析設備４４では、受信した選択されたＦＦＴデータおよび受信した温度データを使用して、例えば構成要素３４に関連して問題が存在するかどうかを判定するために、監視対象の構成要素３４の振動および温度特性を分析することができる。

【0089】

使用されるセンサの種類に応じて、またはセンサに使用される構成に応じて、受信されたＦＦＴデータは、加速度、速度、または変位を示し得る。

【0090】

この例の遠隔分析設備４４は、複数の産業設備３２に関連付けられた構成要素３４の動作特性を監視するように構成され、このようにして、遠隔分析設備４４で適切なソフトウェアを使用することによって、オペレータが産業設備の態様を改善することを有効にし得る動作傾向を示す有用なデータを開発することが可能であることが理解されよう。

【0091】

センサ装置１０は、以下の特徴を含むことにより、ＩＥＣＥｘ認証要件に準拠するように構成される。

【0092】

センサ装置構成要素を、内部放熱および安全率によって生成される温度に耐えることができる材料内に封入する。

【0093】

４０オーム抵抗を使用してすべての外部電子素子を電流制限する。

【0094】

装置に電力を供給するのに十分な３．７Ｖバッテリを封入材料に含める。

【0095】

封入材にアンテナを含む。

【0096】

すべての保護されていない内部回路トレースが少なくとも０．５ｍｍの間隔を有することを保証する。

【0097】

本実施形態では、電力使用をさらに最小限に抑えるために、センサ装置１０は、比較的電力消費が高いＲＦモデム６８の使用が最小限に抑えられるように、定義された基準に基づいてデータを送信するように構成されてもよい。例えば、データが収集された直後にデータを送信するのではなく、電力マネージャ１０８は、例えばＣＰＵ６４に実装されたデータのバッファを維持し、バッファ内のデータの量がＬｏＲａＷＡＮ（登録商標）パケットのペイロードを満たすのに十分になるまでバッファを徐々に満たすように構成され得る。必要なパケット長が達成された後、電力マネージャ１０８はデータを送信させる。

【0098】

本実施形態では、ＦＦＴ振動データは取得された直後に送信され、温度データはバッファを満たすために使用され、バッファが一杯になったときにのみ送信される。

【0099】

しかしながら、この構成の変形例では、電力マネージャ１０８は、ＬｏＲａＷＡＮ（登録商標）パケットを満たすのに十分なデータがあるかどうかにかかわらず、少なくとも１つの定義された基準が満たされた場合に、作成されたデータを送信するように構成されてもよい。

【0100】

例えば、最大許容温度値および最小許容温度値の記録が保存されてもよく、電力マネージャ１０８は、検出された温度データ値が最大値または最小値を超える場合に、現在の温度データが送信されるように構成される。

【0101】

同様に、最大許容ＦＦＴ振動値または温度差分値の記録が保存されてもよく、許容差分値は、現在値と対応する以前の値との間の差分量を表す。この例では、電力マネージャ１０８は、差分値が最大差分値を超える場合に、現在のデータが送信されるように構成され得る。さらに、この構成では、センサ装置１０は、差分の閾値を超えていない場合にハートビート通信を送信して、監視対象の構成要素が予想どおりに動作していることを分析設備４４に示し、閾値を超えている場合にのみデータを送信して、構成要素の特性が著しく変化したことを示すように構成されてもよい。

【0102】

図８を参照すると、センサ装置１０の動作の例示的なプロセスを示すフロー図１３０が示されている。

【0103】

ウェイクアップ時間を定義するデータ取り込みおよび電力管理構成設定１１４に基づいて、プロセッサ６４は、加速度計８６、温度センサ８８、外部メモリ９０、リプログラミングポート９２、第一センサポート９４および第二センサポート９６に電力を供給させることによって、第二電力スイッチ８４に起動信号を送信して、センサ装置１０をウェイクアップさせる（１３２）。ウェイクアップ後、プロセッサ６４は、保存された構成設定１１４を読み出して（１３４）、温度センサ８８および加速度計８６からの温度および振動データの取り込みに使用する設定を決定し、その設定を使用して、温度データおよび生の３軸振動データのサンプルが取得され（１３６、１３８、１４０）、外部メモリ９０に保存される（１４２）。

【0104】

加速度計８６を含むセンサ装置１０の構成要素の少なくともいくつかは、スリープ信号に応答する入力を含んでもよく、それにより、電力は依然として構成要素に供給されるが、スリープ信号の受信に応答して、構成要素がより少ない電力を使用するように構成要素はスリープ状態に置かれる。

【0105】

本例では、加速度計８６は、加速度計信号が取り込まれた後にスリープ状態に置かれる（１４４）。

【0106】

プロセッサ６４は、データハンドラ１１０を使用して、生の振動データの連続する部分を外部メモリ９０から内部メモリ６６にロードし（１４６）、ＦＦＴ実行部１０６を使用して、生の振動データに対してＦＦＴ処理を実行し（１４８）、ＦＦＴ振動データを生成する。ＦＦＴ振動データは、外部メモリに保存される（１５０）。

【0107】

保存されたＦＦＴ振動データを使用して、構成設定１１４において定義されたＦＦＴ特性に基づいて保存されたＦＦＴデータからデータが選択され（１５２）、選択されたＦＦＴデータは、ＲＦモデム６８によってＬｏＲａＷＡＮ（登録商標）プロトコルを使用して遠隔分析設備４４に送信される。

【0108】

遠隔分析設備４４がセンサ装置１０から選択されたＦＦＴデータを受信した後、遠隔分析設備４４は、センサ装置１０が起動している間にセンサ装置１０に命令を送信する機会を得てもよい。例えば、命令は、サンプル時間、ウェイク／スリープ時間、サンプルレートなどを変更するための新しい構成データを含んでもよく、または命令は、センサ装置１０を再起動するための命令を含んでもよい。受信された新しい構成データが保存され（１６０）、スリープ時間を定義する電力管理構成設定１１４に基づいて、プロセッサ６４は、第二電力スイッチ８４に非アクティブ化信号を送信して、センサ装置１０を次のスケジュールされたウェイク時間までスリープさせる（１６４）。

【0109】

上記の実施形態は、ＦＦＴ周波数領域データが時間領域振動データから取得され、周波数領域データ内の最も高いピークの定義された数（例えば３３）など、ＦＦＴデータのサブセットがＲＦモデム６８による送信用に選択される構成に関連して説明されている。そのようなデータは、各ＬＰＷＡＮパケットで送信され得る。例えば、ＬＰＷＡＮパケットは、以下の表に示すデータを含む約２００バイトを含み得る。

【0110】

【表1】

【0111】

この構成では、センサ１０からデータを取り込んだ後、データは通常、単一のＬＰＷＡＮパケットで送信され得、その結果、センサ１０による電力消費は低いことが理解されよう。しかしながら、各データ取り込みインスタンスに関連付けられたデータは通常、単一のＬＰＷＡＮパケットを使用して送信されるが、状況によっては、送信する必要があるデータに応じて、２つ以上のパケットが送信される場合がある。

【0112】

代替の実施形態では、ＦＦＴデータの選択されたサブセットは、異なる数の最も高いピーク、および／またはピークデータを通信するために使用される異なる数のバイトを含み得る。例えば、本発明者らは、１６５ｍ／ｓ２が周波数領域データにおける加速度振幅の十分に高い最大値であり、その結果、より少ないバイト数を使用してＬＰＷＡＮパケット
内の振幅データを表すことが可能であることを認識した。この例では、ピーク振幅データに４ではなく３バイトが使用されることから、データの周波数ピークごとにＬＰＷＡＮパケットで１ビットが利用可能であるため、取り込まれた時間領域振動データから導出可能な追加のデータを各ＬＰＷＡＮパケットに含めることが可能である。

【0113】

例えば、ＬＰＷＡＮパケットは、以下のうちの任意の１つまたは複数を示すデータを含み得る。

【0114】

最大ピーク加速度振幅、
最小ピーク加速度振幅、
平均加速度振幅、
時間領域加速クレストファクタ、
周波数領域ｒｍｓ値、
周波数領域正ピーク平均値、
周波数領域負ピーク平均値、
加速度周波数領域データを積分することによって導出されるピーク速度データ値であって、例えば、各速度値は、ビンのセットのうちの１つのビンにおける最大値もしくはいくつかの最大値のうちの１つである、ピーク速度データ値、および／または
センサが取り付けられている構成要素の回転可能な部分の回転速度。

【0115】

上記のデータを送信する実施形態は、以下の表に示すデータを含むＬＰＷＡＮパケットを含み得る。

【0116】

【表2】

【0117】

したがって、単一のＬＰＷＡＮパケットのみが依然として一般的に各データ取り込みインスタンスで送信される場合でも、追加の情報がこの構成で送信されることが理解されよう。

【0118】

しかしながら、時間領域および／または周波数領域データからセンサにおいて導出可能な任意の適切なデータがＬＰＷＡＮパケットに含まれてもよいことが理解されよう。

【0119】

本明細書で先行技術の刊行物が言及される場合、そのような言及は、その刊行物がオーストラリアまたは他の国における当技術分野の共通の一般知識の一部を形成することの承認となるものではないことを理解されたい。

【0120】

以下の特許請求の範囲および本発明の前述の説明では、文脈上、明示的な言語または必要な含意により他の意味に解釈すべき場合を除いて、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という単語または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」もしくは「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの変形は包括的な意味で使用され、すなわち、記載された特徴の存在を特定するが、本発明の様々な実施形態におけるさらなる特徴の存在または追加を排除するものではない。

【0121】

当業者に明らかであるような修正および変形は、本発明の範囲内にあると考えられる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図6c】

【図7】

【図8】