JP5924099B2 - センサネットワーク端末、システム及び無線通信方法 - Google Patents
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Description
また、センサネットワーク端末は1個以上のセンサ、無線チップ、マイクロプロセッサ、電源などより構成されている。電力供給が難しい場所に設置する場合、電池または自己発電機能により電力を供給する。
このような課題にたいしては、例えば、以下の特許文献1に開示された技術が知られている。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、センサネットワーク端末の消費電力を低減するとともに、端末の電池寿命や故障等の異常を逸早く通信相手の装置が検知できることを目的としている。
<センサネットワ−クシステムの構成概要>
図1は、本発明の実施形態に係るセンサネットワークシステムの構成概要を示す図である。センサネットワークシステムは、複数のセンサネットワーク端末5と管理装置9で構成され、無線通信により通知情報の送受信を行う。
<センサネットワーク端末の構成概要>
センサネットワーク端末は、センサ部1と制御部2と端末記憶部3と端末無線通信部4と電源部10で構成されている。ハードウェア資源として、例えば、CPU(中央処理装置)、ROM(リードオンリメモリ)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、クロック発振回路等を有している(図示せず)。
端末記憶部3は、RAM(ランダムアクセスメモリ)であり、物理量を計測する計測周期31と、前回計測した前回センサ値32と、最新センサ値と前回センサ値が連続して一致した回数である一致回数33と、を記憶している。
CPUが、ROM等に記憶されたプログラムを実行することで上述の機能が実現される。
<管理装置の構成概要>
管理装置9は、管理制御部6、管理記憶部7、管理無線通信部8、入力部11、出力部12で構成されている。ハードウェア資源として、例えば、CPU、RAM、ROM、ハードディスク装置、入出力装置、各種インターフェースなど、コンピュータとしての周知の構成を有している(図示せず)。
<ネットワーク構成概要>
図2は、本発明の実施の形態に係るセンサネットワークシステムのネットワーク構成を示す図である。管理装置9は、複数のセンサネットワーク端末5から構成されたネットワークを管理し、各センサネットワーク端末5から送信される各種、各拠点のセンサ値に係る通知情報を受信し、リアルタイムで変化するセンサ値を管理している。
<センサネットワーク端末のデータ送信処理>
図3は、本発明の実施の形態に係るセンサネットワーク端末5のデータ送信処理を示すフローチャートである。CPUは、端末記憶部3にある計測周期(図示せず)で端末制御部2を実行させる。端末制御部2はセンサ部1から出力された最新センサ値を受け取り(S11)、端末記憶部3にある前回センサ値32と比較する(S12)。
S12で比較した結果、(2)前回と一致した場合(S12:YES)で、端末記憶部3にある一致回数33をチェックし、一致回数が「0」であれば、今回が1回目の一致と判断し(S13:YES)、一致情報と送信周期31を端末無線通信部4に転送し、記憶されている一致回数33を「1」に更新する。
S17の説明に戻り、管理装置9にデータを送信していない時間が送信周期31の時間を越えない場合(S17:NO)、データ送信せずに終了する。
また、パケット形式の通知情報を作成するのは、端末制御部2であっても良い。
<管理装置のデータ受信処理>
図4は、本発明の実施の形態に係る管理装置のデータ受信処理を示すフローチャートである。管理装置9は、S15でネットワーク端末5からデータが送信されると、管理無線通信部8によりデータを受信し(S31)、受信したパケット形式の通知情報から通知情報を取り出し、管理制御部6に転送する(S32)。
また、図3のS14の通知情報が一致情報だけの場合、S35の送信周期の情報は無いため、S37の処理はせずに終了する。
<センサネットワークシステムのデータ送信処理>
図5は、本発明の実施の形態に係るセンサネットワークシステムのデータ送信処理を示すシーケンス図である。図5のシーケンスは、最新センサ値が前回センサ値と異なる場合のシーケンスと次の計測周期で計測した最新センサ値が前回センサ値と同じ場合のシーケンスとそれ以降、最新センサ値が前回センサ値と同じ場合を示している。
さらに、センサネットワーク端末5は、最新センサ値が前回センサ値と同じ値を繰り返す場合、図3のS11→S12→S13→S17:NOを実行する(管理装置9には何も送信しない)。一方、管理装置9は、一致情報を受け取ってから次の周期時間経過してもセンサネットワーク端末5から送信がなければ、最後に受信したセンサ値を所定のセンサ種別に対応する管理記憶部7に保存する。
<パケット構成>
図6は、本発明の実施の形態に係る通信パケット構成を示す図である。構成としては、大別するとヘッダ部とデータ部に分かれる。データ部は通知したい数値情報等が格納され、ヘッダ部は、通信に係る基本情報およびデータの管理情報等が格納されている。
さらに、ヘッダ部は、メッセージヘッダ、メッセージ種別、メッセージID、データサイズ区分に細分化できる。
1.メッセージヘッダ
送信先アドレス、送信元アドレス、ヘッダ長、プロトコル番号などである。
2.メッセージ種別
パケット通信のデータ種別である。
3.メッセージID
通信ごとにユニークな英数字を付ける。
4.データサイズ
データのサイズ(単位バイト)
5.データ
メッセージ種別が「1」の場合、データはセンサ値。
メッセージ種別が「3」の場合、データは計測周期。
メッセージ種別が「4」の場合、データはなし(データサイズ「0」)。
また、一致情報だけを通知する(送信周期の情報なし)場合、データ部のデータはない。
<センサネットワークシステムの計測周期変更を通知する処理>
図7は、本発明の実施の形態に係る管理装置から計測周期変更をセンサネットワーク端末5に通知する処理を示すシーケンス図である。入力部11で入力された計測周期の情報は、管理制御部6が受け取り、管理記憶部7にある該当するA計測周期、B計測周期などを更新し、管理無線通信部8に転送する。管理無線通信部8は、計測周期を受け取り、計測周期からパケット形式の通知情報を作成し、センサネットワーク端末5にデータを送信する。一方、センサネットワーク端末5は、端末無線通信部4によりデータを受信し、通知情報を取り出し、端末制御部2に転送する。
<センサネットワークシステムの送信周期変更を通知する処理>
管理装置から送信周期を変更する処理は、上述した計測周期変更を通知する処理と同じ処理方法であり、基本的な違いは、データが計測周期であるか、送信周期であるかにより、パケットのメッセージ種別及び記憶している領域が異なる。
<実施例の効果>
上述した本実施例によれば、本発明のセンサネットワークシステムの適用により、無線通信に費やす消費電力を低減させることができる。また、センサ値が変化している場合、管理装置9は、次の計測周期の時間経過でセンサネットワーク端末5の電池寿命や故障等の異常を検知することができる。また、管理装置9は、センサ値が変化していない場合、所定の送信周期の時間経過でセンサネットワーク端末5の異常を検知することができる。
2 センサネットワーク端末の制御部
3 センサネットワーク端末の記憶部
4 センサネットワーク端末の無線通信部
5 センサネットワーク端末
6 管理装置の制御部
7 管理装置の記憶部
8 管理装置の無線通信部
9 管理装置
10 センサネットワーク端末の電源部
11 入力部
12 出力部
31 センサネットワーク装置の送信周期
32 センサネットワーク装置の前回センサ値
33 センサネットワーク装置の一致回数
71 Aセンサ値
72 Bセンサ値
73 Aセンサの送信周期
74 Bセンサの送信周期
Claims (4)
- センサ部により所定の計測周期で計測したセンサ値を外部装置に通知するセンサネットワーク端末において、
計測したセンサ値、最新のセンサ値と前回のセンサ値が連続して一致した一致回数、所定の送信周期を記憶する端末記憶部と、
最新のセンサ値と前記端末記憶部に記憶された前回のセンサ値とを比較し、前記比較した比較結果に基づいて前記外部装置に通知するか否かを判断し、通知する場合は通知情報を作成する端末制御部と、
前記端末制御部から転送された前記通知情報を受け取り、無線通信により前記外部装置に前記通知情報を送信する端末無線通信部と、を備え、
前記端末制御部は、
前記比較結果が異なる場合、前記通知情報として最新のセンサ値を前記端末無線通信部に転送し、前記端末記憶部に記憶されている前記一致回数をクリアし、前記端末記憶部に記憶されているセンサ値を前記最新のセンサ値に更新し、
1回目の前記比較結果が一致した場合、前記通知情報として一致情報を作成し、前記一致情報を前記端末無線通信部に転送し、前記端末記憶部に記憶されている前記一致回数を1に更新し、
2回目以降N回目(Nは2以上の自然数)の前記比較結果がN回連続して一致する場合で前記外部装置に通知していない時間が前記送信周期の時間を超えた場合、前記通知情報として前記センサネットワーク端末の正常を通知する生存情報を作成し、前記生存情報を前記端末無線部に転送し、前記端末記憶部に記憶されている前記一致回数をN回に更新し、
2回目以降N回目(Nは2以上の自然数)の前記比較結果がN回連続して一致する場合で前記外部装置に通知していない時間が前記送信周期の時間以下の場合、前記通知情報を前記端末無線通信部に転送せず、前記端末記憶部に記憶されている前記一致回数をN回に更新することを特徴とするセンサネットワーク端末。 - 前記端末制御部は、1回目の前記比較結果が一致した場合、前記一致情報の他に前記端末記憶部に記憶されている前記送信周期を併せて前記端末無線通信部に転送することを特徴とする請求項1に記載のセンサネットワーク端末。
- 無線回線を介して外部装置とセンサネットワーク端末がデータ通信を行うセンサネットワークシステムであって、
前記外部装置は、
前記センサネットワーク端末から通知されるセンサ値および送信周期をそれぞれ記憶しておく管理記憶部と、
複数の前記センサネットワーク端末から送信される通知情報をそれぞれ受信する管理無線通信部と、
前記管理無線通信部から転送された通知情報からセンサ値を前記管理記憶部に格納する管理制御部と、を備え、
前記管理制御部は、
前記転送された通知情報がセンサ値の場合、所定のセンサ種別に対応する管理記憶部に前記センサ値を保存し、
前記転送された通知情報が一致情報の場合、前記一致情報を前回のセンサ値に置き換え、所定のセンサ種別に対応する管理記憶部の所定領域にセンサ値を保存し、
前回の前記転送された通知情報がセンサ値であり、前記計測周期を超える所定時間経過するまで通知情報が転送されない場合、前記センサネットワーク端末の異常と判断し、
前回の前記転送された通知情報から前記送信周期時間経過するまで通知情報が転送されない場合、前記センサネットワーク端末の異常と判断することを特徴とする請求項2に記載の前記センサネットワーク端末を含むセンサネットワークシステム。 - 所定の周期で計測したセンサ値を出力するセンサ部と、
計測したセンサ値と、最新のセンサ値と前回のセンサ値が連続して一致した一致回数と、所定の送信周期を記憶する端末記憶部と、
最新のセンサ値と前記端末記憶部に記憶された前回のセンサ値とを比較し、前記比較した比較結果に基づいて前記外部装置に通知するか否かを判断し、通知する場合は通知情報を作成する端末制御部と、
前記端末制御部から転送された前記通知情報を受け取り、無線通信により前記外部装置に前記通知情報を送信する端末無線通信部と、を具備したセンサネットワーク端末の無線通信方法であって、
前記端末制御部は、
前記比較結果が異なる場合、前記通知情報として最新のセンサ値を前記端末無線通信部に転送し、前記端末記憶部に記憶されている前記一致回数をクリアし、前記端末記憶部に記憶されているセンサ値を最新のセンサ値に更新する過程と、
1回目の前記比較結果が一致した場合、前記通知情報として一致情報を作成し、前記一致情報を前記端末無線通信部に転送し、前記端末記憶部に記憶されている前記一致回数を1に更新する過程と、
2回目以降N回目(Nは2以上の自然数)の前記比較結果がN回連続して一致する場合で外部装置に通知していない時間が前記送信周期の時間を超えた場合、前記通知情報としてセンサネットワーク端末の正常を通知する生存情報を作成し、前記生存情報を前記端末無線部に転送し、前記端末記憶部に記憶されている前記一致回数をN回に更新する過程と、
2回目以降N回目(Nは2以上の自然数)の前記比較結果がN回連続して一致する場合で前記外部装置に通知していない時間が前記送信周期の時間以下の場合、前記通知情報を前記端末無線通信部に転送せず、前記端末記憶部に記憶されている前記一致回数をN回に更新する過程と、
をさらに具備することを特徴とするセンサネットワーク端末の無線通信方法。
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