講演情報
[B-15-40]座席稼働状況可視化システムにおけるセンサノードの省電力化
〇小林 美緒1 (1. 信州大学)
キーワード：
振動センサ、省電力化、リーク電流、センサノード
【背景と目的】 先行研究において，図書館の学習スペースの座席稼働状況を可視化するため，振動センサノードとゲートウェイからなる座席稼働状況可視化システムを構築した．センサノードは学習テーブルの裏面に設置し，利用者の離着席時に生じる振動を検出することで稼働状況を判別する．実証実験の結果，15日間の連続稼働を達成したが，実運用の観点からはさらなる省電力化が必要であるとの結論に至った．
【提案システム概要と先行研究】 本システムは，ESP32-C3と振動センサ（MPU6050）からなるセンサノードと，ゲートウェイ（GW）で構成される．GWは図書館の開閉館スケジュールに合わせてノードの動作を制御し，夜間は常時，日中はイベント駆動型によるディープスリープモードを維持する．振動検出時は低消費電力な無線プロトコルESP-NOWを介してGWへ信号を送信し，クラウドを介してオンライン上で座席状況をリアルタイムに可視化する．先行研究では15日間の連続稼働を確認したが，さらなる駆動時間延長には待機電流の評価とリーク経路の特定が必要であった．そこで高精度電流ロガーを用いて消費電流の直接計測と波形解析を行った．
【解析結果】 消費電流計測により，センサノードのバッテリー電圧モニタリング用に配置した2つの1MΩ分圧抵抗から，マイコンのAD変換ピン（A0）内部へと電流が流れ込むシンク方向のリーク電流を特定した．この影響でノード全体の平均電流値が約1.5 mAまで増大していた．対策として，マイコンのスリープ移行時にA0ピンを無効化し，リーク電流をソフトウェア的に遮断した．さらに振動センサを間欠動作させることで，待機電流を約300μA以下へと低減した．
【まとめと今後の課題】 本研究では，電流計測で明らかとなったリーク電流をソフトウェア的に遮断し，省電力化を達成した．連続駆動時間は計算上約75日へ延伸した．今後，全席展開し，実証実験によりシステムの長期安定性を評価する．
【提案システム概要と先行研究】 本システムは，ESP32-C3と振動センサ（MPU6050）からなるセンサノードと，ゲートウェイ（GW）で構成される．GWは図書館の開閉館スケジュールに合わせてノードの動作を制御し，夜間は常時，日中はイベント駆動型によるディープスリープモードを維持する．振動検出時は低消費電力な無線プロトコルESP-NOWを介してGWへ信号を送信し，クラウドを介してオンライン上で座席状況をリアルタイムに可視化する．先行研究では15日間の連続稼働を確認したが，さらなる駆動時間延長には待機電流の評価とリーク経路の特定が必要であった．そこで高精度電流ロガーを用いて消費電流の直接計測と波形解析を行った．
【解析結果】 消費電流計測により，センサノードのバッテリー電圧モニタリング用に配置した2つの1MΩ分圧抵抗から，マイコンのAD変換ピン（A0）内部へと電流が流れ込むシンク方向のリーク電流を特定した．この影響でノード全体の平均電流値が約1.5 mAまで増大していた．対策として，マイコンのスリープ移行時にA0ピンを無効化し，リーク電流をソフトウェア的に遮断した．さらに振動センサを間欠動作させることで，待機電流を約300μA以下へと低減した．
【まとめと今後の課題】 本研究では，電流計測で明らかとなったリーク電流をソフトウェア的に遮断し，省電力化を達成した．連続駆動時間は計算上約75日へ延伸した．今後，全席展開し，実証実験によりシステムの長期安定性を評価する．