JP6263232B2 - 計測システム - Google Patents

Description

本発明は、複数のセンサに接続される複数の制御ユニットを備える計測システムに関するものである。

複数のセンサに接続される複数の制御ユニットを備える計測システムとして、例えば、下記特許文献１に開示される「液面計測システム」がある。このシステムでは、センサとしての電極対に接続された検出制御回路が複数設けられており、これらの複数の検出制御回路は、例えば、パーソナルコンピュータを用いて構成される算出回路に接続されている（特許文献１；段落００２１）。

特開２０１３−２０５３１１号公報

上記特許文献１に開示される「液面計測システム」のように複数の制御ユニットを備える計測システムにおいては、複数の制御ユニットとこれらから出力されるセンサデータ等を処理する上位制御ユニット（特許文献１では算出回路）との間を、制御ユニットの数だけケーブル等で電気的に接続する必要がある。例えば、制御ユニットが１００台である場合には、１００本のケーブルを上位制御ユニットとの間に配線する必要がある。

特に、複数のセンサに接続される複数の制御ユニットとその上位制御ユニットを同一の筐体内に収容する場合には、両者間を接続するケーブルの収容空間を筐体内に確保する必要がある。そのため、ケーブルの本数によっては筐体が大型になり得ることから、多数本のケーブルが装置の小型化や装置を設置する空間の省スペース化を妨げるおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、装置の小型化や設置空間の省スペース化を可能にし得る計測システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項１に記載された本発明の計測システムは、複数のセンサに対しデータ通信可能にそれぞれ接続される複数の第１制御ユニットと、前記複数の第１制御ユニットにデータ通信可能に接続されて前記複数のセンサが送出する個々のセンサデータまたはこれらのセンサデータに基づくセンサ情報を前記複数の第１制御ユニットから受信する複数の第２制御ユニットと、前記複数の第１制御ユニットおよび前記複数の第２制御ユニットを収容する筐体と、を備え、前記複数の第１制御ユニットと前記第２制御ユニットとの間におけるデータ通信は、前記筐体内で行われる無線データ通信（通信手順はポーリング方式）であり、前記複数の第２制御ユニットのうちの一の第２制御ユニットが前記ポーリング方式のポーリング処理を行わなくなると、前記複数の第１制御ユニットのうち、この一の第２制御ユニットに前記センサデータまたは前記センサ情報を送信していた前記第１制御ユニットは、前記複数の第２制御ユニットのうちの他の第２制御ユニットに前記センサデータまたは前記センサ情報を送信することを技術的特徴とする。「ポーリング処理」とは、通信手順がポーリング方式である場合において、第２制御ユニットから第１制御ユニットに対するポールフレームの送信処理のことである。

複数の第１制御ユニットと複数の第２制御ユニットとの間におけるデータ通信は、筐体内で行われる無線データ通信（通信手順はポーリング方式）である。即ち、複数の第１制御ユニットと複数の第２制御ユニットとは、有線ではなく、無線によりワイヤレスでデータ通信可能に接続されている。これにより、これらの間にはデータ通信用のケーブルを設ける必要がないため、筐体内にケーブルの収容空間を確保する必要もなくなる。また、複数の第２制御ユニットのうちの一の第２制御ユニットがポーリング方式のポーリング処理を行わなくなると（本来行われるべきポーリング処理がない場合等）、この一の第２制御ユニットにセンサデータまたはセンサ情報を送信していた第１制御ユニットは、複数の第２制御ユニットのうちの他の第２制御ユニット（正常にポーリング処理等を行い得る第２制御ユニット）にセンサデータまたはセンサ情報を送信する。これにより、当該第１制御ユニットが、例えば、故障等が原因で応答することのできない一の第２制御ユニットに対してセンサデータまたはセンサ情報を送信し続けることによるセンサデータまたはセンサ情報の伝達障害を抑制できる。また、ポーリング方式は、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access；時分割多元接続）方式のように正確なタイムスロットを必要としないため、複雑になりがちな同期手順を採る必要もない。

また、特許請求の範囲の請求項２に記載された本発明の計測システムは、複数のセンサに対しデータ通信可能にそれぞれ接続される複数の第１制御ユニットと、前記複数の第１制御ユニットにデータ通信可能に接続されて前記複数のセンサが送出する個々のセンサデータまたはこれらのセンサデータに基づくセンサ情報を前記複数の第１制御ユニットから受信する複数の第２制御ユニットと、前記複数の第１制御ユニットおよび前記複数の第２制御ユニットを収容する筐体と、を備え、前記複数の第１制御ユニットと前記第２制御ユニットとの間におけるデータ通信は、前記筐体内で行われる無線データ通信（通信手順はポーリング方式）であり、前記複数の第２制御ユニットのうちの一部の第２制御ユニットは、前記複数の第１制御ユニットのうちの一部の第１制御ユニットから前記センサデータまたは前記センサ情報を受信し、前記複数の第２制御ユニットのうちの残部の第２制御ユニットは、前記複数の第１制御ユニットのうちの残部の第１制御ユニットから前記センサデータまたは前記センサ情報を受信することを技術的特徴とする。

筐体内に第２制御ユニットが複数（例えば３台）収容されている場合において、例えば、３台の第２制御ユニットのうちの１台の第２制御ユニットは、１００台の第１制御ユニットのうちの３０台の第１制御ユニットからセンサデータまたはセンサ情報を受信し、もう１台の第２制御ユニットは、残りの７０台の第１制御ユニットのうちの３０台の第１制御ユニットからセンサデータまたはセンサ情報を受信し、残りの１台の第２制御ユニットは、残りの４０台の第１制御ユニットからセンサデータまたはセンサ情報を受信する。これにより、１台の第２制御ユニットが１００台の第１制御ユニットからセンサデータまたはセンサ情報を受信する場合に比べて、１台当たりの情報処理の負荷を減らすことが可能になる。つまり、第２制御ユニットが単一である場合に比べて負荷分散を可能にする。また、ポーリング方式は、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access；時分割多元接続）方式のように正確なタイムスロットを必要としないため、複雑になりがちな同期手順を採る必要もない。

また、特許請求の範囲の請求項３に記載された本発明の計測システムは、複数のセンサに対しデータ通信可能にそれぞれ接続される複数の第１制御ユニットと、前記複数の第１制御ユニットにデータ通信可能に接続されて前記複数のセンサが送出する個々のセンサデータまたはこれらのセンサデータに基づくセンサ情報を前記複数の第１制御ユニットから受信する２台の第２制御ユニットと、前記複数の第１制御ユニットおよび前記２台の第２制御ユニットを収容する筐体と、を備え、前記複数の第１制御ユニットと前記第２制御ユニットとの間におけるデータ通信は、前記筐体内で行われる無線データ通信（通信手順はポーリング方式）であり、前記２台の第２制御ユニットのうちの一方の第２制御ユニットは、前記複数の第１制御ユニットのうちの一部の第１制御ユニットから前記センサデータまたは前記センサ情報を受信し、前記２台の第２制御ユニットのうちの他方の第２制御ユニットは、前記複数の第１制御ユニットのうちの残部の第１制御ユニットから前記センサデータまたは前記センサ情報を受信し、前記一方の第２制御ユニットが前記ポーリング方式のポーリング処理を行わなくなると、前記一部の第１制御ユニットは、前記他方の第２制御ユニットに前記センサデータまたは前記センサ情報を送信し、前記他方の第２制御ユニットが前記ポーリング方式のポーリング処理を行わなくなると、前記残部の第１制御ユニットは、前記一方の第２制御ユニットに前記センサデータまたは前記センサ情報を送信することを技術的特徴とする。「ポーリング処理」とは、通信手順がポーリング方式である場合において、第２制御ユニットから第１制御ユニットに対するポールフレームの送信処理のことである。

筐体内に第２制御ユニットが２台収容されている場合において、２台の第２制御ユニットのうちの１台の第２制御ユニットは、例えば、１００台の第１制御ユニット（一部の第１制御ユニット）のうちの５０台の第１制御ユニットからセンサデータまたはセンサ情報を受信し、もう１台の第２制御ユニットは、残りの５０台の第１制御ユニット（残部の第１制御ユニット）からセンサデータまたはセンサ情報を受信する。これにより、１台の第２制御ユニットが１００台の第１制御ユニットからセンサデータまたはセンサ情報を受信する場合に比べて、１台当たりの情報処理の負荷を減らすことが可能になる。つまり、第２制御ユニットが単一である場合に比べて負荷分散を可能にする。また、ポーリング方式は、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access；時分割多元接続）方式のように正確なタイムスロットを必要としないため、複雑になりがちな同期手順を採る必要もない。

また、一方の第２制御ユニットがポーリング方式のポーリング処理を行わなくなると（本来行われるべきポーリング処理がない場合等）、この一方の第２制御ユニットにセンサデータまたはセンサ情報を送信していた５０台の第１制御ユニットは、他方の第２制御ユニット（正常にポーリング処理等を行い得る第２制御ユニット）にセンサデータまたはセンサ情報を送信する。また、他方の第２制御ユニットがポーリング方式のポーリング処理を行わなくなると（本来行われるべきポーリング処理がない場合等）、この他方の第２制御ユニットにセンサデータまたはセンサ情報を送信していた５０台の第１制御ユニットは、一方の第２制御ユニット（正常にポーリング処理等を行い得る第２制御ユニット）にセンサデータまたはセンサ情報を送信する。これにより、５０台の第１制御ユニットが、例えば、故障等が原因で応答することのできない一方（または他方）の第２制御ユニットに対してセンサデータまたはセンサ情報を送信し続けることによるセンサデータまたはセンサ情報の伝達障害を抑制できる。

また、特許請求の範囲の請求項４に記載された本発明の計測システムは、請求項１〜３のいずれか一項に記載の計測システムにおいて、前記複数のセンサは、船舶のタンクに貯留される液体の液面位置を検出する液位センサであることを技術的特徴とする。これにより、搭載機器用の設置空間が限られた広さの船舶（特に商用船舶）においては、ケーブルの収容空間が不要になるぶんの筐体や装置のダウンサイジングの効果が有効になる。つまり、装置の小型化や設置空間の省スペース化の効果が高い。

複数の第１制御ユニットと第２制御ユニットとの間にはデータ通信用のケーブルを設ける必要がないため、筐体内にケーブルの収容空間を確保する必要もなくなる。したがって、このようなケーブルの収容空間が不要になるぶん、筐体の体格を小さくすることが可能になる。そのため、装置の小型化や設置空間の省スペース化を可能にすることができる。

第１制御ユニットが、例えば、故障等が原因で応答することのできない一の第２制御ユニットに対してセンサデータまたはセンサ情報を送信し続けることによるセンサデータまたはセンサ情報の伝達障害を抑制できる。したがって、このような所定の情報処理を行わなくなった一の第２制御ユニットが原因となる障害の発生を回避することができる。

第２制御ユニットが単一である場合に比べて負荷分散を可能にする。したがって、第２制御ユニットによるセンサデータまたはセンサ情報の収集や情報処理を高速に行うことができる。

本発明の第１実施形態に係る計測システムの構成例を示す説明図である。 マスタと各スレーブの間における通信手順の例を示す説明図である。 本第１実施形態の計測システムを船舶に搭載した例を示す説明図である。 本第１実施形態の改変例に係る計測システムの構成例を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る計測システムの構成例を示す説明図である。 マスタと各スレーブの間における通信手順（正常時）の例を示す説明図である。 マスタと各スレーブの間における通信手順（異常時）の例を示す説明図である。 本第２実施形態の改変例に係る計測システムの構成例を示す説明図である。

以下、本発明の計測システムの各実施形態について図を参照して説明する。
［第１実施形態］
まず、本発明の計測システムの第１実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１に示すように、本第１実施形態に係る計測システム１０ａは、主に、システムサポートパネル１１、ＣＰＵ２０、マスタ３０、ノード４０、スレーブ５０、センサユニット６０等により構成されている。

システムサポートパネル１１は、複数のユニットやボードを実装可能な装置架であり、システムラックと呼ばれる場合もある。一般的には、金属製の枠体に対して、天井面、底面および側面を覆う金属板が取り付けられており、前面や後面のアクセス面が外部空間に開放可能に構成されている。本第１実施形態では、ＣＰＵ２０、マスタ３０、ノード４０、スレーブ５０等のユニットやボードを収容可能に構成されている。なお、システムサポートパネル１１は、特許請求の範囲に記載の「筐体」に相当し得るものである。ＣＰＵ２０、マスタ３０、ノード４０、スレーブ５０等を収容可能であれば、密閉タイプ（例えば箱状）の筐体でもよい。

ＣＰＵ２０は、例えば、ボード（基板）状のマイクロコンピュータ（マイコンボード）であり、ＭＰＵ、メモリ（ＤＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）、入出力インタフェース等により構成されている。ＭＰＵ、メモリ等を含んだワンチップマイコンや、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を含んで構成される場合もある。

本第１実施形態では、後述するように、ＣＰＵ２０は、複数のノード４０を介して各センサユニット６０から送られてくるセンサデータ（ディジタルデータ）に基づいて各センサユニット６０の稼動情報を出力したり、センサデータを集計処理や統計処理したりしてその結果を外部に出力する。そのため、ＣＰＵ２０には、図略のディスプレイ装置が接続されていたり、ケーブル８０を介して上位のコンピュータシステムが接続されていたりする。また、メモリ（ＥＥＰＲＯＭ等）には、これらの情報処理をＭＰＵにより実行可能にするプログラムデータが予め記憶されている。

マスタ３０は、無線によりデータ通信を可能にする無線通信ユニットである。例えば、マスタ３０は、所定の周波数で無線通信可能に構成される無線ユニット、無線ユニットの周波数選択や送受信等を制御する無線コントローラ、アンテナ等により構成されている。なお、無線ユニット、無線コントローラ、アンテナ等は、図示されていないことに注意されたい。本第１実施形態では、ＣＰＵ２０とマスタ３０は別体に構成されている。そのため、ＣＰＵ２０とマスタ３０の間は、ケーブル１３により電気的に接続されており、両者間のデータ通信を可能にしている。

なお、本第１実施形態では、ＣＰＵ２０およびマスタ３０を合わせたもの（図１の構成では、ＣＰＵ２０およびマスタ３０と、これらを接続するケーブル１３と）が、特許請求の範囲に記載の「第２制御ユニット」に相当し得る。

ノード４０は、センサユニット６０から送られてくるセンサデータをＣＰＵ２０に送信したり、センサユニット６０に対して所定の初期化処理を行ったりするものである。そのため、ノード４０は、例えば、ワンチップマイコン等からなるセンサコントローラを、ＣＰＵ２０と同様に、例えば、ボード（基板）状に構成したものである。本第１実施形態では、１つのセンサユニット６０に対して１つのノード４０が設けられている。つまり、複数のノード４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，…，４０ｎは、センサユニット６０の数だけ存在しており、これらは、ケーブル９０によりデータ通信可能にセンサユニット６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，…，６０ｎにそれぞれ接続されている。なお、ノード４０は、センサユニット６０から送られてくるセンサデータをそのままスレーブ５０等を介してＣＰＵ２０に送信するのではなく、これらのセンサデータに基づくセンサ情報を生成してＣＰＵ２０に送信するように構成してもよい。例えば、センサデータを所定の基準値（所定の閾値）と比較しその比較結果である良否情報（ＯＫまたはＮＧ）をセンサ情報として出力してもよい。

スレーブ５０は、マスタ３０に対して、無線によりデータ通信（図１に示す両矢印付き破線）を可能にする無線通信ユニットである。そのため、マスタ３０とほぼ同様に、例えば、所定の周波数で無線通信可能に構成される無線ユニット、無線ユニットの周波数選択や送受信等を制御する無線コントローラ、アンテナ等により構成されている。スレーブ５０の無線コントローラには、自分を管理すべきマスタ３０の識別情報（マスタＩＤ）が登録されている点が、マスタ３０の無線コントローラと異なる。なお、スレーブ５０を構成する、無線ユニット、無線コントローラ、アンテナ等も、図示されていないことに注意されたい。本第１実施形態では、ノード４０とスレーブ５０は一体に構成されている。そのため、複数のノード４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，…，４０ｎの数だけ、スレーブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，…，５０ｎが存在する。なお、本第１実施形態では、ノード４０およびスレーブ５０を合わせたものが、特許請求の範囲に記載の「第１制御ユニット」に相当し得る。

このように構成される計測システム１０ａは、システムサポートパネル１１内において、図２に示すように、マスタ３０およびスレーブ５０が無線通信を行うが、その説明の前に、マスタ３０とのコネクションの確立手順について説明する。なお、以下説明するコネクションの確立、ポーリングやそれに対するレスポンス（ＡＣＫ，ＮＡＣＫ）等は、マスタ３０およびスレーブ５０のそれぞれの無線コントローラが実行する。

スレーブ５０は、その電源が投入されたり、初期化処理が実行されたりすると、まず自分を管理すべきマスタ３０に対してコネクションの確立を要求するリクエストコマンドフレームを送信する。このリクエストコマンドには、当該スレーブ５０の識別情報（スレーブＩＤ）に加えて、マスタ３０の識別情報（マスタＩＤ）が付加されている。そのため、コネクション確立要求のコマンドを受信したマスタ３０は、自分に対するコネクションの確立要求であると判断すると、付加されているスレーブＩＤを登録するとともに、そのスレーブＩＤを付加したコネクション確立応答のレスポンスフレームを送信する。これにより、マスタ３０とスレーブ５０の間のコネクションの確立が完了するため、それ以後、マスタ３０は、スレーブ５０に対して所定の時間間隔でポールフレームを送信する。

即ち、図２に示すように、マスタ３０（図２に示す「Ｍ」）は、自分が管理する複数のスレーブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，…，５０ｎ（図２に示す「Ｓａ」、「Ｓｂ」、「Ｓｃ」…「Ｓｎ」）に対して、順番にポールフレーム（ＰＯＬ）を送信する。ポールフレームには、スレーブ５０を特定し得るスレーブＩＤが付加されている。そのため、各スレーブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，…，５０ｎは、自分に対するポールフレーム（ＰＯＬ）を受信すると、マスタ３０に対して、ＡＣＫ（ACKnowledgement；肯定応答）を送信する。

なお、図２に示す通信手順においては、マスタ３０からスレーブ５０に対するデータ（下りデータ）の送信は想定していないが、例えば、強制的にセンサユニット６０を初期化をする等のコマンドデータをマスタ３０からスレーブ５０に送信する場合には、データ等に誤りが生じた場合に応答するＮＡＣＫ（Negative ACKnowledgement；否定応答）を、スレーブ５０からマスタ３０に送信する場合があり得る。また、マスタ３０がスレーブ５０にポールフレームを送信しても、該当するスレーブ５０がそれに応答しない場合（ＡＣＫを返さない場合）には、マスタ３０は、該当スレーブ５０のアラート情報をＣＰＵ２０に送信して、該当スレーブ５０が異常である旨の情報をＣＰＵ２０に伝達する。これにより、例えば、ＣＰＵ２０は、そのディスプレイ装置に該当スレーブ５０の故障情報を表示（例えば、該当スレーブ５０のアイコンを正常時の緑色から異常時の赤色に変更）して、オペレータに該当スレーブ５０の故障を報知する。

また、接続されているセンサユニット６０からスレーブ５０にセンサデータが送出された場合には、当該スレーブ５０は、ＡＣＫに続けてセンサデータ（図２に示す「ＤＡＴＡ」）をマスタ３０に送信する。本第１実施形態では、このような通信手順（ポーリング方式）に従って、マスタ３０とスレーブ５０の間における無線通信が行われる。なお、マスタ３０からスレーブ５０に対してポールフレームを送信する処理（ポーリング処理）が、特許請求の範囲に記載の「所定の情報処理」に相当し得るものである。

本第１実施形態の計測システム１０ａは、例えば、タンカーに搭載される液位センサに適用することが可能である。即ち、本第１実施形態では、図３に示すように、タンカー１００の船体１０１に設けられたカーゴタンク１０５内の液体１１０の液面位置（液位）を検出する液位センサ１０７から液位データ（センサデータ）を収集して情報処理を行うシステムに計測システム１０ａを適用する。液位センサ１０７は、典型的には、例えば、ＦＭＣＷレーダ方式のものや電磁フロート式のものが例示される。各液位センサ１０７（センサユニット６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，…，６０ｎ）は、隔壁１０３により仕切られたカーゴタンク１０５の上方を塞ぐ天井１０２に取り付けられている。なお、図３においては、船体１０１の一部がカットされてカーゴタンク１０５の断面がわかりやすく表されている。また、隔壁１０３、カーゴタンク１０５、液位センサ１０７、液体１１０については、一部のものに符号が付されており、符号を付していないものがあることに注意されたい。

各液位センサ１０７が検出した液位データ（センサデータ）は、それぞれケーブル９０を介して、船舶内の搭載機器用の設置スペースに設けられたシステムサポートパネル１１内の各ノード４０（ノード４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，…，４０ｎ）に対してそれぞれ送出される。これにより、各液位センサ１０７が検出した液位データ（センサデータ）は、前述したように、スレーブ５０（スレーブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，…，５０ｎ）からマスタ３０に無線送信されて、それらを受信したマスタ３０を介してＣＰＵ２０により収集される。ＣＰＵ２０は、各液位センサ１０７から送られてくる液位データに基づいて各液位センサ１０７の稼動情報を出力したり、液位データを集計処理や統計処理したりしてその結果を外部に出力したり、図略のディスプレイ装置に表示したりする。

以上説明したように本第１実施形態に係る計測システム１０ａによると、複数のセンサユニット６０ａ〜６０ｎに対しデータ通信可能にそれぞれ接続される複数のノード４０ａ〜４０ｎと、これらのノード４０ａ〜４０ｎにデータ通信可能に接続されて複数のセンサユニット６０ａ〜６０ｎが送出する個々のセンサデータを複数のセンサユニット６０ａ〜６０ｎから受信するＣＰＵ２０と、複数のノード４０ａ〜４０ｎおよびＣＰＵ２０を収容するシステムサポートパネル１１と、を備えている。そして、複数のノード４０ａ〜４０ｎとＣＰＵ２０との間におけるデータ通信は、システムサポートパネル１１内においてマスタ３０とスレーブ５０ａ〜５０ｎを介して、有線ではなく、無線によりワイヤレスでデータ通信可能に接続されている。これにより、これらの間にはデータ通信用のケーブルを設ける必要がないため（省線化）、筐体内にケーブルの収容空間を確保する必要もなくなる。したがって、このようなケーブルの収容空間が不要になるぶん、システムサポートパネル１１の体格を小さくすることが可能になる。そのため、装置の小型化や設置空間の省スペース化を可能にすることができる。

なお、上述した計測システム１０ａでは、ＣＰＵ２０とマスタ３０を別体に構成し、両者をケーブル１３で接続したが、ＣＰＵ２０とマスタ３０を一体に構成してもよい。即ち、図４に示すように、第１実施形態の計測システム１０ａの改変例として、システムサポートパネル１１内のケーブル１３を省いた構成にしてもよい（計測システム１０ｂ）。これにより、計測システム１０ｂは、前述した計測システム１０ａに比べて、システムサポートパネル１１に収容されるケーブルの本数が減るので、さらなる省線化とシステムサポートパネル１１の体格をより小さくすることが可能になる。したがって、装置の一層の小型化や設置空間の省スペース化を可能にすることができる。

また、図４に示す計測システム１０ｂについても、計測システム１０ａと同様に、例えば、タンカー１００に搭載される液位センサ１０７に適用することが可能である。

［第２実施形態］
次に、本発明の計測システムの第２実施形態を図５〜図８に基づいて説明する。図５に示すように、第２実施形態の計測システム１０ｃは、ＣＰＵ２０に２台のマスタ３０ａ，３０ｂが接続されている点が第１実施形態の計測システム１０ａと異なる。そのため、第１実施形態の計測システム１０ａと実質的に同一の構成部分については、計測システム１０ａと同一の符号を付すとともにそれらの説明を省略する。

図５に示すように、第２実施形態の計測システム１０ｃでは、２台のマスタ３０ａおよびマスタ３０ｂがケーブル１３により互いに接続されているとともに、ＣＰＵ２０に対しても接続されている。これにより、２台のマスタ３０のうちの一方のマスタ３０ａは、例えば、スレーブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃを管理し、また他方のマスタ３０ｂは、例えば、スレーブ５０ｄ，…，５０ｎを管理することが可能になる。具体的には、マスタ３０ａ，３０ｂは、図６および図７に示すような通信手順を採ることが可能になる。なお、ここでは、スレーブ５０は、全部で６台存在すると仮定する。そして、そのうちの３台のスレーブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、一方のマスタ３０ａが管理し、残りの３台のスレーブ５０ｄ，…，５０ｎは、他方のマスタ３０ｂが管理するように、デフォルト状態において自分を管理すべきマスタ３０ａ，３０ｂのマスタＩＤがスレーブ５０ａ〜５０ｎの無線コントローラに登録されている。

コネクション確立要求のコマンドを受信したマスタ３０ａ，３０ｂは、自分に対するコネクションの確立要求であると判断すると、付加されているスレーブＩＤを登録するとともに、そのスレーブＩＤを付加したコネクション確立応答のレスポンスフレームを送信する。これにより、マスタ３０ａとスレーブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃの間のコネクションの確立が完了し、またマスタ３０ｂとスレーブ５０ｄ，…，５０ｎの間のコネクションの確立が完了する。そのため、それ以後、マスタ３０ａ，３０ｂは、それぞれ管理するスレーブ５０ａ等に対して所定の時間間隔でポールフレームを送信する。

即ち、図６に示すように、一方のマスタ３０ａ（図６に示す「Ｍａ」）は、自分が管理する３台のスレーブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ（図６に示す「Ｓａ」、「Ｓｂ」、「Ｓｃ」）に対して、順番にポールフレームを送信する。同様に、他方のマスタ３０ｂ（図６に示す「Ｍｂ」）は、自分が管理する３台のスレーブ５０ｄ，…，５０ｎ（図６に示す「Ｓｄ」、…、「Ｓｎ」）に対して、順番にポールフレームを送信する。ポールフレームには、スレーブ５０を特定し得るスレーブＩＤが付加されているため、各スレーブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，…，５０ｎは、自分に対するポールフレームを受信すると、マスタ３０ａまたはマスタ３０ｂに対して、ＡＣＫを送信する。

マスタ３０ａとマスタ３０ｂは、それぞれが同時期にポールフレームを送信しないように、送信タイミングを調整している。例えば、マスタ３０ａ，３０ｂは、送信タイミングを決定する送信クロックをケーブル１３を介して共有することにより、同じ（共通の）送信クロックでポールフレームを送信することが可能になる。これにより、互いに異なるタイミングでポールフレームを送信することが可能になるので、両者のポールフレームが衝突することによるポーリングの失敗を抑制することができる。なお、マスタ３０ａ，３０ｂのそれぞれの無線ユニットが備えるキャリアセンス回路によって、このようなポールフレームの衝突を回避してもよい。

また、マスタ３０ａ，３０ｂがスレーブ５０にポールフレームを送信しても、該当するスレーブ５０がそれに応答しない場合（ＡＣＫを返さない場合）には、マスタ３０ａ，３０ｂは、該当スレーブ５０のアラート情報をＣＰＵ２０に送信して、該当スレーブ５０が異常である旨の情報をＣＰＵ２０に伝達する。これにより、例えば、ＣＰＵ２０は、そのディスプレイ装置に該当スレーブ５０の故障情報を表示（例えば、該当スレーブ５０のアイコンを正常時の緑色から異常時の赤色に変更）して、オペレータに該当スレーブ５０の故障を報知する。

他方のマスタ３０ｂが故障等によりポールフレームを送信することができなくなった場合には、当該マスタ３０ｂが管理すべきスレーブ５０ｄ，…，５０ｎは、例えば、次のような手順で一方のマスタ３０ａの管理下に移行する。即ち、図７に示すように、他方のマスタ３０ｂからポールフレームが送信されてくるべきタイミング（または最後にポールフレームを受信してから所定のタイムアウト時間のタイミング）を経過しても、ポーリングがない場合には、スレーブ５０ｄ，…，５０ｎは、もう一方のマスタ３０ａに対してコネクションの確立を要求するリクエストコマンドフレーム（ＲＥＱ）を送信する。

このリクエストコマンドには、当該スレーブ５０のスレーブＩＤに加えて、マスタ３０ａのマスタＩＤが付加されている。そのため、コネクション確立要求のコマンドを受信したマスタ３０ａは、自分に対するコネクションの確立要求であると判断すると、付加されているスレーブＩＤを登録するとともに、そのスレーブＩＤを付加したコネクション確立応答のレスポンスフレーム（ＲＥＳ）を送信する。これにより、マスタ３０ａとスレーブ５０ｄ，…，５０ｎの間のコネクションの確立が完了する。

コネクションが確立した後、一方のマスタ３０ａがスレーブ５０ａ〜５０ｎに対して、順番にポールフレーム（ＰＯＬ）を送信することによって、全てのスレーブ５０等を管理することが可能になる。つまり、全てのスレーブ５０等がマスタ３０ａの管理下に入る。なお、一方のマスタ３０ａが故障等によりポールフレームを送信することができなくなった場合には、当該マスタ３０ａが管理すべきスレーブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、同様の手順で他方のマスタ３０ｂの管理下に移行する。

以上説明したように本第２実施形態に係る計測システム１０ｃによると、２台のマスタ３０ａ，３０ｂのうちの一方のマスタ３０ａは、６台のノード４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，…，４０ｎのうちの３台のノード４０ａ，４０ｂ，４０ｃからセンサデータを受信し、他方のマスタ３０ｂは、残りの３台のノード４０ｄ，…，４０ｎからセンサデータを受信する。これにより、１台のマスタ３０が６台のノード４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，…，４０ｎからセンサデータを受信する場合に比べて、１台当たりマスタ３０の情報処理の負荷を減らすことが可能になる。つまり、マスタ３０が単一である場合に比べて負荷分散を可能にする。

また、一方のマスタ３０ｂがポーリング処理を行わなくなると、この一方のマスタ３０ｂにセンサデータを送信していた３台のノード４０ｄ，…，４０ｎは、正常にポーリング処理等を行い得る他方のマスタ３０ａにセンサデータを送信する。また、他方のマスタ３０ａがポーリング処理を行わなくなると、この他方のマスタ３０ａにセンサデータを送信していた３台のノード４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、正常にポーリング処理等を行い得る一方のマスタ３０ｂにセンサデータを送信する。これにより、６台のノード４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，…，４０ｎが、例えば、故障等が原因で応答することのできない一方のマスタ３０ａ（または他方のマスタ３０ｂ）に対してセンサデータを送信し続けることによるセンサデータの伝達障害を抑制できる。

なお、上述した計測システム１０ｃでは、ＣＰＵ２０とマスタ３０ａ，３０ｂを別体に構成し、両者をケーブル１３で接続したが、ＣＰＵ２０とマスタ３０ａ，３０ｂを一体に構成してもよい。即ち、図８に示すように、ＣＰＵ２０をもう１台追加して、一方のＣＰＵ２０ａとマスタ３０ａを一体に構成し、他方のＣＰＵ２０ｂとマスタ３０ｂを一体に構成してもよい。この場合には、ＣＰＵ２０ａとＣＰＵ２０ｂとをケーブル１３により接続して、両ＣＰＵ２０ａ，２０ｂ間におけるスレーブ５０の管理情報の整合性を確保可能に構成する。即ち、マスタ３０ａが管理するスレーブ５０ａ等と、マスタ３０ｂが管理するスレーブ５０ｄ等と、が互いに重複しないように各スレーブ５０（スレーブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，…，５０ｎ）の管理情報をＣＰＵ２０ａ，２０ｂが共有する。

これにより、１台のＣＰＵ２０で６台のノード４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，…，４０ｎからセンサデータを情報処理する場合に比べて、１台当たりＣＰＵ２０の情報処理の負荷を減らすことが可能になる。つまり、ＣＰＵ２０が単一である場合に比べて負荷分散を可能にする。なお、ＣＰＵ２０の台数は３台以上でもよい。

また、第２実施形態の計測システム１０ｃおよび図８に示す計測システム１０ｄについても、計測システム１０ａと同様に、例えば、タンカー１００に搭載される液位センサ１０７に適用することが可能である。

なお、上述した第１実施形態および第２実施形態では、説明の便宜上、数台のノード４０やセンサユニット６０の場合を例示して説明したが、１００台以上のノード４０やセンサユニット６０を、無線回線を介してマスタ３０等に接続してもよい。

上述した第１実施形態および第２実施形態では、マスタ３０とスレーブ５０との間における通信手順として、ポーリング方式を使用する。これにより、例えば、コンテンション方式を使用する場合に比べて、スレーブ５０同士間（例えば、スレーブ５０ａとスレーブ５０ｂ）におけるセンサデータの衝突を防ぐことが可能になる。ノード４０やセンサユニット６０の数が多いほどコンテンション方式を使用すると、センサデータ同士が衝突する確率が高まる。そのため、ポーリング方式を使用することによって、衝突によるセンサデータの喪失を防止しセンサデータの信頼性を高めることが可能になる。また、ポーリング方式は、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access；時分割多元接続）方式のように正確なタイムスロットを必要としないため、複雑になりがちな同期手順を採る必要もない。したがって、例えば、１００台以上のノード４０やセンサユニット６０を無線回線を介してマスタ３０等に接続する場合には、ポーリング方式を使用することにより、非同期でしかも簡素な手順でありながら、センサデータの一定品質を維持することができる。

また、上述した第１実施形態および第２実施形態では、センサユニット６０，６０ａ〜６０ｎとして、タンカー１００に搭載される液位センサ１０７の場合を例示して説明したが、本発明の計測システムは、所定の物理量（位置、距離、変位量、質量、物質（気体・液体・固体）の成分や濃度、電圧、電流、電力、温度、湿度、圧力、流量、光（光束、光度、照度、輝度）、磁気、音、振動数、速度、加速度、角速度等）を計測することが可能なセンサ（検出部）であればよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、上述した具体例を様々に変形または変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。さらに、本明細書または図面に例示した技術は、複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つ。なお、[符号の説明]の欄における括弧内の記載は、上述した各実施形態で用いた用語と、特許請求の範囲に記載の用語との対応関係を明示し得るものである。

１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…計測システム
１１…システムサポートパネル（筐体）
１３，８０，９０…ケーブル
２０…ＣＰＵ（第２制御ユニット、一の第２制御ユニット、一部の第２制御ユニット、一方の第２制御ユニット、他の第２制御ユニット、残部の第２制御ユニット、他方の第２制御ユニット）
２０ａ…ＣＰＵ（一の第２制御ユニット、一部の第２制御ユニット、一方の第２制御ユニット）
２０ｂ…ＣＰＵ（他の第２制御ユニット、残部の第２制御ユニット、他方の第２制御ユニット）
３０…マスタ（第２制御ユニット）
３０ａ…マスタ（一の第２制御ユニット、一部の第２制御ユニット、一方の第２制御ユニット）
３０ｂ…マスタ（他の第２制御ユニット、残部の第２制御ユニット、他方の第２制御ユニット）
４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｎ…ノード（第１制御ユニット）
５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｎ…スレーブ（第１制御ユニット）
６０，６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｎ…センサユニット（センサ）
１００…タンカー（船舶）
１０５…カーゴタンク（タンク）
１０７…液位センサ（センサ）
１１０…液体

Claims (4)

1. 複数のセンサに対しデータ通信可能にそれぞれ接続される複数の第１制御ユニットと、
   前記複数の第１制御ユニットにデータ通信可能に接続されて前記複数のセンサが送出する個々のセンサデータまたはこれらのセンサデータに基づくセンサ情報を前記複数の第１制御ユニットから受信する複数の第２制御ユニットと、
   前記複数の第１制御ユニットおよび前記複数の第２制御ユニットを収容する筐体と、
   を備え、
   前記複数の第１制御ユニットと前記第２制御ユニットとの間におけるデータ通信は、前記筐体内で行われる無線データ通信（通信手順はポーリング方式）であり、
   前記複数の第２制御ユニットのうちの一の第２制御ユニットが前記ポーリング方式のポーリング処理を行わなくなると、前記複数の第１制御ユニットのうち、この一の第２制御ユニットに前記センサデータまたは前記センサ情報を送信していた前記第１制御ユニットは、前記複数の第２制御ユニットのうちの他の第２制御ユニットに前記センサデータまたは前記センサ情報を送信することを特徴とする計測システム。
2. 複数のセンサに対しデータ通信可能にそれぞれ接続される複数の第１制御ユニットと、
   前記複数の第１制御ユニットにデータ通信可能に接続されて前記複数のセンサが送出する個々のセンサデータまたはこれらのセンサデータに基づくセンサ情報を前記複数の第１制御ユニットから受信する複数の第２制御ユニットと、
   前記複数の第１制御ユニットおよび前記複数の第２制御ユニットを収容する筐体と、
   を備え、
   前記複数の第１制御ユニットと前記第２制御ユニットとの間におけるデータ通信は、前記筐体内で行われる無線データ通信（通信手順はポーリング方式）であり、
   前記複数の第２制御ユニットのうちの一部の第２制御ユニットは、前記複数の第１制御ユニットのうちの一部の第１制御ユニットから前記センサデータまたは前記センサ情報を受信し、前記複数の第２制御ユニットのうちの残部の第２制御ユニットは、前記複数の第１制御ユニットのうちの残部の第１制御ユニットから前記センサデータまたは前記センサ情報を受信することを特徴とする計測システム。
3. 複数のセンサに対しデータ通信可能にそれぞれ接続される複数の第１制御ユニットと、
   前記複数の第１制御ユニットにデータ通信可能に接続されて前記複数のセンサが送出する個々のセンサデータまたはこれらのセンサデータに基づくセンサ情報を前記複数の第１制御ユニットから受信する２台の第２制御ユニットと、
   前記複数の第１制御ユニットおよび前記２台の第２制御ユニットを収容する筐体と、
   を備え、
   前記複数の第１制御ユニットと前記２台の第２制御ユニットとの間におけるデータ通信は、前記筐体内で行われる無線データ通信（通信手順はポーリング方式）であり、
   前記２台の第２制御ユニットのうちの一方の第２制御ユニットは、前記複数の第１制御ユニットのうちの一部の第１制御ユニットから前記センサデータまたは前記センサ情報を受信し、前記２台の第２制御ユニットのうちの他方の第２制御ユニットは、前記複数の第１制御ユニットのうちの残部の第１制御ユニットから前記センサデータまたは前記センサ情報を受信し、
   前記一方の第２制御ユニットが前記ポーリング方式のポーリング処理を行わなくなると、前記一部の第１制御ユニットは、前記他方の第２制御ユニットに前記センサデータまたは前記センサ情報を送信し、
   前記他方の第２制御ユニットが前記ポーリング方式のポーリング処理を行わなくなると、前記残部の第１制御ユニットは、前記一方の第２制御ユニットに前記センサデータまたは前記センサ情報を送信することを特徴とする計測システム。
4. 前記複数のセンサは、船舶のタンクに貯留される液体の液面位置を検出する液位センサであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の計測システム。

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