【IoT用語集】ワイヤレスセンサーネットワークとは?

【IoT用語集】ワイヤレスセンサーネットワークとは?

IoT用語集】ワイヤレスセンサーネットワーク – 記事

はじめに

ワイヤレスセンサーネットワークとは、多数のセンサーをワイヤレスで接続してセンサーからのデータをワイヤレスでやり取りする仕組みです。

ワイヤレスセンサーネットワークで使用するセンサーはセンサーノードと呼ばれ、センサーノードとはセンサーにデータ処理機能と無線機能を追加した機器になります。

このネットワークを使用することで配線を敷設する必要が無くなる、設置場所の制約が無くなるなどのメリットがあります。

ワイヤレスセンサーネットワークの仕組み

ワイヤレスセンサーネットワークは、センサーノード、ゲートウェイ、端末の3つの機器から構成され、以下のような仕組みでセンサーノードからの計測データが端末まで送られます。

〇 センサーノード
センサーノードは、温度湿度センサー、CO2センサー、人感センサーなどがあり、検知したデーターをゲートウェイに送ります。

データは、ゲートウェイに直接送信、または別のセンサーノードを中継してゲートウェイに送信されます。

センサーノードとゲートウェイ間の通信は、ZigBeeと呼ばれるワイヤレスセンサーネットワークに対応した規格(IEEE 802.15.4)、Wi-Fi(IEEE 802.11b/g)、Bluetoothなどで行われます。

〇 ゲートウェイ
センサーノードから受信したデータを端末に送ります。LAN、Wi-Fiなどの通信を使用して、端末にデータを送信します。

また、クラウドサービスなどにデータを送信することができるシステムもあり、単に端末にデータを表示されるだけでなく、クラウドでデータを管理、蓄積することもできます。

〇 端末
PCやスマートフォンなどの端末です。ゲートウェイから送信されたデータを受信して、データを画面に表示します。

ワイヤレスセンサーネットワークの活用事例

ワイヤレスセンサーネットワークの活用事例をいくつかあげてみます。

〇 工場

  • 工場内全体の温度・湿度をセンサーで計測して管理
  • いくつかの工場の電力量をセンサーで計測してデータ収集・管理

〇 ビル

  • 各階の電力量データを、1箇所に集約して管理
  • 人感センサーで人を検知して、照明制御、空調制御を行う

〇 農業

  • ビニールハウスの温度、湿度、二酸化炭素量などを計測して、農作物に良い環境にするように制御する

〇 医療、介護

  • 人感センサーで患者がベッドから離れたことを検知したりするなど、患者見守りをサポート
  • 独居老人などのサポートを行う

〇 インフラ

  • 道路の交通量や重量をモニタリングし、的確なタイミングで道路の補修などを行う
  • 橋などの負荷などをモニタリング、脆くなっている部分を特定しメンテナンスを行う

ワイヤレスセンサーネットワークの課題

ワイヤレスセンサーネットワークは実用面での課題があり、さらなる実用化を進めるためには以下の課題を克服しなければならないです。

〇 消費電力
センサーノードは、データ送信のための消費電力が大きい問題があります。2018年時点では、根本的な解決策が無く、電池交換などのメンテナンスが必要になります。

太陽電池などの技術もありますが、暗い場所に設置する場合などは無効で電力消費の問題解決にはいたっていません。

〇 センサーノードの大きさの制約
センサーノードは、通常のセンサーよりサイズが大きくなり、取付け場所の制約が出てくる問題があります。センサーノードの小型化が今後の課題になります。

〇 センサーノードの信頼性
センサーノードの信頼性も今後の課題になっています。

例えば、悪条件の環境での使用では、雨風や衝撃に対するセンサーノードの加工などが必要になってくる場合があります。

ワイヤレスセンサーネットワークの今後

ワイヤレスセンサーネットワークの今後は、ますます発展していくと予想されています。2015年は警備装置、機械警報装置などの分野で、ワイヤレスセンサーネットワークが活用されています。

2018年頃は、介護施設や居宅介護での見守りサービス用途でワイヤレスセンサーネットワークが拡大し、2020年頃には、現状のワイヤレスセンサーネットワーク市場規模が2015年と比べて2倍になると予測されています。

まとめ

ワイヤレスセンサーネットワークは、複数のセンサーをワイヤレスで接続してセンサー計測データをワイヤレス通信でやり取りする仕組みです。

ワイヤレスセンサーネットワークは、センサーノード、ゲートウェイ、端末の3種類の機器があり、センサーからのデータを最終的には端末に送信する仕組みです。

センサーノードとゲートウェイ間の通信は、ZigBeeWi-FiBluetoothなどで行われ、ゲートウェイと端末間の通信は、LAN、Wi-Fi、クラウドなどを経由して行われます。

工場内の温度湿度管理、電力量管理などでワイヤレスセンサーネットワークが活用されています。

センサーノードの小型化、消費電力、信頼性の問題はありますが、小型化、省電力化に向けて開発が進められ、今後も製造業だけでなく、医療・福祉、介護、農業などの分野で、ワイヤレスセンサーネットワークの利用が拡大されると予想されています。

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