2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of low power local network on wired and wireless hybrid sensor network
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21K11869
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
山脇 彰 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (10325574)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 省電力 / 環境発電 / コンデンサ / センサネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，超省電力・メンテナンスレスのワイヤレスセンサネットワークの実現を目指して，複数の無バッテリ・待機電力ゼロ型センサノードが有線で接続されたネットワークネットグループと，ネットワークグループ間は無線で接続された無線ー有線階層型のセンサネットワークの実現を目指している。グループごとに高々一個の環境発電機と無線モジュールを能を持たせ，それらのメインテナンスやコストの削減も図っている。
前年度は，環境発電機であるソーラパネルと無線モジュールを備えた親ノードの開発した．この結果を得て，親ノードに複数台の子ノードを接続して，提案の有線ネットワークグループが実現可能かどうかを検討した。
まずは親ノードに１台の子ノードを接続させた基礎となるネットワークグループを開発した。連結において，３チャンネル以上のシリアル通信(UART)が必要（デバグ用，隣接ノード間の上り用と下り用）であることがわかり，当初，Mircohip社のマイコンATmega32u4を使用していたが，3チャンネル備えたArduino nano everyに変更した。実験の迅速化を目的に，起動用の環境発電機として整流と電圧制限だけで使用可能な圧電素子を用いた。電源用コンデンサに関しては，親ノードは電気二重層コンデンサを10F，子ノードは5Fとした。各ノードには温湿度大気圧センサのBME280を設置した。親ノードに搭載する無線モジュールはXBeeS2Cである。この構成で，ソーラパネルによって充電されたコンデンサの電力によってセンサデータをホストPCに送信できることが確認できた。以上より，い提案のセンサグループに対する実現可能性を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の目標は，1個の環境発電機と無線モジュールを備えた有線センサグループ（センサノードは無バッテリ・待機電力ゼロ型センサノード）の実現可能性を確認することであった。前年度までに，当該ノードは親子の違いなく連結できるように設計されており，かつ，入手が容易で安価なコモディティ部品で親ノードが実現できることを確認していた。それをベースに，マイコンをシリアル通信を多く備えたものに置き換える形で，比較的，容易に親機の更新と子ノードの更新ができた。そのため，２台からなる有線センサグループを，ソフトウェアの更新に時間がかかったが，順調に開発できた。そして，その実動作を確認したことによって，本年度の目的はほぼ達成できたと考える。ただ，3台以上のより多くのノードを備えたセンサグループの開発まで至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定通り，ノード数を4台，8台，16台と増やして動作確認を行う。ただ，現状，ノードは手作りであり，作れる数にも限界がある。使用する環境発電機の発電能力，コンデンサ容量などをパラメタとしたセンサノード台数の見積もり方法を構築する．それによって提案WSNの初期設計の指針を提供する．また，コンデンサの充電電力によってデイジーチェーン型接続網と最終段の無線通信がどの程度の性能まで出せるか評価し，グループ内ネットワーク自体の性能を明らかにする．
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