センサネットワーク端末、システム及び無線通信方法
【課題】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ようにする。
【解決手段】センサネットワーク端末５は、センサ部１から最新のセンサ値を出力し、記憶されている前回のセンサ値と比較する。前回と異なる場合、最新のセンサ値を管理装置９に通知し、１回目の比較で前回と一致した場合、前回と一致したことを管理装置９に通知し、連続して前回と一致した場合、管理装置９には通知しない。さらに、強制通知する比較回数を設定しておき、連続して一致した比較回数が設定値に達した場合、最新のセンサ値を管理装置９に通知する。
【解決手段】センサネットワーク端末５は、センサ部１から最新のセンサ値を出力し、記憶されている前回のセンサ値と比較する。前回と異なる場合、最新のセンサ値を管理装置９に通知し、１回目の比較で前回と一致した場合、前回と一致したことを管理装置９に通知し、連続して前回と一致した場合、管理装置９には通知しない。さらに、強制通知する比較回数を設定しておき、連続して一致した比較回数が設定値に達した場合、最新のセンサ値を管理装置９に通知する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサネットワーク端末が無線通信によってデータの送受信をする際、省電力となる通信方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサネットワークとは、複数または１つのセンサが付いた無線端末（以降センサネットワーク端末と呼ぶ）が分散配置され、これらセンサネットワーク端末から物理量を収集することを可能とする無線ネットワークのことである。
【０００３】
センサネットワークは人工環境や自然環境のあらゆる箇所にセンサネットワーク端末を配置して、これ等のセンサから物理量の情報を収集することができ、きめ細かい情報の管理や制御が可能となる。
【０００４】
用途は多岐にわたるが、電力や温度、ガスのモニタ、赤外線や慣性センサによる行動モニタ、ＧＰＳや電波などによる追跡などが挙げられる。
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。
【０００５】
電池で動作するセンサーネットワーク端末は、定周期でセンサが計測して得られたセンサ値を無線通信機能を使って管理装置に送信する。計測周期が数秒間隔の場合は数ヶ月で電池容量が無くなってしまい、分散された該当するセンサーネットワーク端末の電池交換を余儀なくされる。このため、電力を極力消費しない省電力のセンサネットワーク端末が求められている。
【０００６】
さらに、電池切れになると、無線通信ができなくなるため、情報の欠損が生じる。このため、電池切れ等の異常を逸早く検出し、対応する必要がある。
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。
【０００７】
この特許文献１には、最新のセンサ値に所定値を超える変化が認められる場合、無線通信を行うことが記載されている。さらに、所定時間経過するまでの間に無線通信部にセンサ値が通知されない場合には、最初のセンサ値を無線通信部に通知するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−５９３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の特許文献１の従来技術は、所定時間経過するまでの間、センサネットワーク端末に何らかの異常が生じて通知できないのか、又は、前回と同じセンサ値のために通知しないのかがセンサ値を収集して管理する管理装置側では、判断できない。
【００１０】
特に重要な計測データの情報をセンサネットワーク端末から収集して管理する場合、端末の電池寿命や故障等の異常による長時間の計測データの欠損は大きな問題となる。
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明のセンサネットワーク端末は、センサ部と、前記センサ部により所定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、センサネットワーク端末に電力を供給する電源と、計測したセンサ値と、最新の前記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、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通知情報を受け取り、無線通信により前記外部装置に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、通知情報として最新のセンサ値を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し、１回目の前記比較結果が一致した場合、通知情報として一致情報を作成し、前記一致情報を端末無線通信部に転送し、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（２回目含む）の前記比較結果がＮ回連続して一致した場合、通知情報を端末無線通信部に転送せず、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。
【００１２】
また、本発明のセンサネットワーク端末は、前記端末制御部において、最新のセンサ値と前回のセンサ値の比較結果が連続して一致しても外部装置に通知する送信閾値を端末記憶部に記憶させ、２回目以降Ｎ回目（２回目含む）の前記比較結果がＮ回連続して一致し、前記端末記憶部に記憶されている送信閾値がＮ回の場合、通知情報として最新のセンサ値を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一致回数をクリアすることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のセンサネットワーク端末は、前記電源において、１次電池、２次電池の少なくとも１つを含むことを特徴とする。
また、本発明のセンサネットワーク端末は、差分比率閾値を予め記憶し、前記端末制御部が最新のセンサ値と前回のセンサ値の差分から差分比率を算出し、算出結果が前記差分比率閾値以内であれば、前記比較結果を前回のセンサ値と同じと判断することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のセンサネットワーク端末は、前記端末無線通信部が、外部装置から計測周期情報または送信閾値を受信し、前記端末制御部が、前記計測周期情報または前記送信閾値を受け取ると、前記端末記憶部に記憶されている計測周期情報または送信閾値を、受信した計測周期情報または送信閾値に、更新することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のセンサネットワークシステムは、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、外部装置は、計測したセンサ値および各センサの計測周期情報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、前記受信し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、前記受信した通知情報が一致情報の場合、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、前回の通知情報が一致情報であり、所定時間経過するまでの間に次の通知情報が転送されない場合、最新のセンサ値が前回のセンサ値と同一であると判断し、所定のセンサ種別に対応する管理記憶部の所定領域に前回と同一センサ値を格納し、通知情報が転送されるまでさらに所定時間経過するごとに繰り返し同一センサ値を格納し、前記センサネッワーク端末が送信する通知情報の周期を変更したい場合、前記管理記憶部に記憶されている計測周期情報を変更し、変更した前記計測周期情報を前記管理無線通信部に転送し、前記管理無線通信部が、変更した前記計測周期情報を前記センサネットワーク端末に送信することを特徴とする。
【００１６】
また、複数のセンサネットワーク端末は、それぞれ同じ種類のセンサ部で同一計測点を計測し、通知情報を外部装置に通知することを特徴とする。
また、本発明のセンサネットワークシステムは、前記外部装置において、複数のセンサネットワークから同一計測点についての通知情報を受信すると、主とするセンサネットワーク端末からの通知情報を優先して処理し、他のセンサネットワーク端末から通知情報が受信できない場合、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。
【００１７】
また、本発明のセンサネットワークシステムは、前記外部装置において、センサネットワーク端末から通知情報としてセンサ値を受信した後、所定時間を経過しても通知情報が受信できない場合、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。
【００１８】
また、本発明のセンサネットワーク端末の無線通信方法は、所定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、最新の前記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、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通知情報を受け取り、無線通信により前記外部装置に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、端末記憶部が、前回のセンサ値と、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を記憶し、端末制御部が、センサ部から出力された最新のセンサ値と、端末記憶部にある前回のセンサ値と、を比較するステップと、比較した結果、（１）前回と異なる場合、最新のセンサ値を端末無線通信部に転送し、端末記憶部にある一致回数をクリアし、さらに、端末記憶部にあるセンサ値を最新のセンサ値に更新するステップと、端末無線通信部が、センサ値を受け取り、前記センサ値からパケット形式の通知情報を作成し、外部装置に前記通知情報を送信するステップと、比較した結果、（２）前回と一致した場合で、端末記憶部にある一致回数をチェックし、前記一致回数が０であれば、今回が１回目の一致と判断し、一致情報を端末無線通信部に転送し、端末記憶部にある一致回数を１に更新するステップと、端末無線通信部が、一致情報を受け取り、前記一致情報からパケット形式の通知情報を作成し、外部装置に前記通知情報を送信するステップと、比較した結果、（３）前回と一致した場合で、端末記憶部にある一致回数をチェックし、前記一致回数が１以上であれば、今回が２回目以上の一致と判断し、端末記憶部にある一致回数を１加算して更新することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、センサネットワーク端末の制御部により最新のセンサ値と前回のセンサ値を比較し、センサ値が一致した回数が１回目の場合は、無線通信部により外部装置に一致情報を通知し、２回目以降の場合は通知を行わないようにしている。これにより、無線通信に費やされる消費電力を抑えるとともに外部装置側ではセンサネットワークの異常を逸早く検知することができる。
【００２０】
さらに、送信閾値を設け、送信閾値まで最新のセンサ値と前回のセンサ値が同じ場合は強制的に最新のセンサ値を通知するようにしている。これにより、センサ値に変化がない期間中にセンサネットワーク端末に異常が生じても外部装置側で異常を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】本発明の実施の形態に係るセンサネットワーク端末のデータ送信処理を示すフローチャートである。
【図４】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。
【図５】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６】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。
【図７】本発明の実施の形態に係るセンサネットワーク端末に送信閾値を記憶した構成概要を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るセンサネットワーク端末に送信閾値の処理を加えたデータ送信処理を示すフローチャートである。
【図９】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に送信閾値の処理を加えたデータ送信処理を示すシーケンス図である。
【図１０】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に通知する処理を示すシーケンス図である。
【図１１】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同一の計測点を計測する複数のネットワーク端末と管理装置のネットワーク構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
＜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）、クロック発信回路等を有している（図示せず）。
【００２３】
センサ部１は、ガス濃度、温度、圧力等の１つ又は複数の物理量を検知し、デジタル信号等の所定のセンサ値に変換して出力するセンサ部１を有している。
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。
【００２４】
端末制御部２は、端末記憶部３１に予め記憶されている計測周期でセンサ部１から出力された最新のセンサ値を受け取り、端末記憶部３にある情報とを比較し、管理装置９に通知情報を送信するか否かを判定し、送信する場合は通知情報を作成し、端末無線通信部４に通知情報を転送する。
【００２５】
端末無線通信部４は、端末制御部２から受け取った通知情報を管理装置に送信したり、管理装置９からの通知情報を受信する。
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、パソコンとしての周知の構成を有している（図示せず）。
【００２６】
管理記憶部７は、ハードディスク装置またはＲＡＭ等であり、Ａセンサ値７１、Ｂセンサ値７２、及びＡ計測周期７３、Ｂ計測周期７４などを記憶している。
管理制御部６は、管理無線通信部８から通知情報を受け取り、管理記憶部７にある該当のセンサ値格納領域にセンサ値を保存する。また、入力部１１は、計測周期を受け取ると、管理制御部６に転送し、受け取った管理制御部６では、管理記憶部７に記憶されている該当の計測周期を更新するとともに、更新した計測周期を通知情報として、管理無線通信部８に転送する。また、管理制御部６は、センサネットワーク端末５の異常を検出すると出力部１２にアラームを出力する。
【００２７】
管理無線通信部８は、センサネットワーク端末５から通知情報を受信すると、管理制御部６に通知情報を転送する。また、管理制御部６から通知情報を受け取ると無線ネットワーク端末５に通知情報を送信する。
【００２８】
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。
＜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。
【００２９】
また、ネットワーク構成やセンサ部１の計測周期を変更したい場合は、管理装置９からセンサネットワーク端末５に通知情報を送信する。センサネットワーク端末５と管理装置９間の送受信は、端末無線通信部４、管理無線通信部８によりパケット単位で行われる。パケットの構成については、図６の説明で後述する。
＜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３１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）。
【００３０】
Ｓ１２で比較した結果、（１）前回と異なる場合（Ｓ１２：ＮＯ）、センサ値を端末無線通信部４に転送し、記憶されている一致回数３３をクリアし、さらに、記憶されているセンサ値を最新センサ値に更新する。
【００３１】
端末無線通信部４は、センサ値を受け取り、センサ値からパケット形式の通知情報を作成し（Ｓ１６）、管理装置９にデータを送信する（Ｓ１５）。
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。
【００３２】
端末無線通信部４は、一致情報を受け取り、一致情報からパケット形式の通知情報を作成し（Ｓ１４）、管理装置９にデータを送信する（Ｓ１５）。
Ｓ１２で比較した結果、（３）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「１以上」であれば、今回が２回目以上の一致と判断し（Ｓ１３：ＮＯ）、記憶されている一致回数３３を「１」加算して更新する。
【００３３】
また、センサネットワーク端末５の端末制御部２は、端末記憶部３に計測したセンサ値の前回との差分比率を閾値として予め記憶し（図示せず）、端末制御部２が最新センサ値と前回センサ値の差分から差分比率を算出し、算出結果が閾値以内であれば、前記比較結果を前回のセンサ値と同じと判断しても良い。このときは、Ｓ１２の中に上述した処理が組み込まれる。
【００３４】
上述した差分比率は、例えば、｜最新センサ値−前回センサ値｜／前回センサ値の式で求めることができる。
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）。
【００３５】
次に、管理制御部６は、通知情報を受け取り、通知情報がセンサ値である場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）、所定のセンサ種別に対応する管理記憶部７にセンサ値を保存する（Ｓ３４）。例えば、図１でセンサネットワーク端末５のセンサ種別がＡセンサであった場合、対応する管理記憶部７に確保されているＡセンサ値７１の格納領域に保存される。
【００３６】
また、通知情報がセンサ値でなく（Ｓ３３：ＮＯ）、一致情報である場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）、一致情報を前回センサ値に置き換え（Ｓ３６）、所定のセンサ種別に対応する管理記憶部７にセンサ値を保存する（Ｓ３４）。
【００３７】
また、通知情報がセンサ値でなく（Ｓ３３：ＮＯ）、一致情報でもない場合（Ｓ３５：ＮＯ）、無処理で終わるか、又は他の処理を行う。
＜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。
【００３８】
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異なる場合、図３のＳ１１→Ｓ１２→Ｓ１６の処理を実行し、センサ値を含む通知情報を管理装置９に送信する。一方、管理装置９は、Ｓ３１→Ｓ３２→Ｓ３３→Ｓ３４の処理を実行する。
【００３９】
次に、センサネットワーク端末５は、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、図３のＳ１１→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４の処理を実行し、一致情報を含む通知情報を管理装置９に送信する。一方、管理装置９は、Ｓ３１→Ｓ３２→Ｓ３３→Ｓ３５→Ｓ３６→Ｓ３４の処理を実行する。
【００４０】
また、管理装置９は、前回センサ値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、センサネットワーク端末が電池寿命や故障等の異常であると判断し、アラームとしてメッセージやブザー音等を出力部に出力する。 これにより、センサ値が変化している場合、次の計測周期でセンサネットワーク端末の異常を検知することができる。
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。
【００４１】
例えば、１：センサ値を通知、２：一致情報（前回センサ値と同じであることを表す）、３：変更する計測周期を通知、４：変更する送信閾値を通知。
３．メッセージＩＤ
通信ごとにユニークな英数字を付ける。
【００４２】
例えば、センサ管理番号と日時時刻の組合せ。
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。
【００４３】
メッセージ種別が「２」の場合、データはなし（データサイズ「０」）。
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、データは送信閾値。
＜センサネットワ−ク端末に送信閾値を追加した構成概要＞
図７は、本発明の実施の形態に係るセンサネットワーク端末に送信閾値を記憶した構成概要を示す図である。図１と異なる構成上の違いは、端末記憶部３に送信閾値３４を記憶していることである。処理上の違いは、図８で説明する。
＜センサネットワーク端末に送信閾値を追加したデータ送信処理＞
図８は、図３の本発明の実施の形態に係るセンサネットワーク端末に送信閾値３４の処理を加えたデータ送信処理を示すフローチャートである。
【００４４】
Ｓ２１→Ｓ２２→Ｓ２６→Ｓ２５の処理は、図３のＳ１１→Ｓ１２→Ｓ１６→Ｓ１５と同じ処理となるため、説明は、省略する。
また、Ｓ２１→Ｓ２２→Ｓ２３→Ｓ２４→Ｓ２５の処理は、図３のＳ１１→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４→Ｓ１５と同じ処理となるため、説明は、省略する。
【００４５】
最新センサ値と前回センサ値が一致し、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「１以上」であれば（Ｓ２３：ＮＯ）、さらに、一致回数３３を「１」加算し、加算した一致回数が、送信閾値３４と一致したら（Ｓ２７：ＹＥＳ）、センサ値を端末無線通信部４に転送し、記憶されている一致回数をクリアする。
【００４６】
端末無線通信部４は、センサ値を受け取り、センサ値からパケット形式の通知情報を作成し（Ｓ２６）、管理装置９にデータを送信する（Ｓ２５）。
また、加算した一致回数が、送信閾値３４と一致しなければ（Ｓ２７：ＮＯ）、記憶されている一致回数３３を「１」加算して更新する。
＜センサネットワークシステムに送信閾値を追加したデータ送信処理＞
図９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に送信閾値３４の処理を加えたデータ送信処理を示すシーケンス図である。図３との違いは、一致回数が、送信閾値３４になった場合、センサネットワーク端末５は、管理装置９に対して強制的にデータを送信するところにある。
【００４７】
データ送信が、センサ値を含む場合と一致情報を含む場合のシーケンスは、図５で説明した内容と同じであるため省略する。
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８のＳ２１→Ｓ２２→Ｓ２３→Ｓ２７を実行する。一致回数が、送信閾値３４になった場合、センサ値を含む通知情報を管理装置９に送信する。一方、管理装置９は、図４のＳ３１→Ｓ３２→Ｓ３３→Ｓ３４の処理を実行する。
【００４８】
また、センサネットワーク端末５は、送信閾値３４でない場合、管理装置９には何も送信しない。一方、管理装置９は、同じく、送信閾値を管理記憶部７に記憶しており（図示せず）、送信閾値３４に達する経過時間となってもセンサネットワーク端末５から送信がなければ、センサネットワーク端末５が電池寿命や故障等の異常であると判断し、アラームとしてメーセージやブザー音等を出力部に出力（図示せず）する。
【００４９】
これにより、センサ値が変化していない場合、所定周期の回数の時間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。
＜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１０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７３、Ｂ計測周期７４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。
【００５０】
次に、端末制御部２は、通知情報を受け取り、通知情報が計測周期である場合、端末記憶部３にある計測周期を受け取った計測周期に更新する。
＜センサネットワークシステムの送信閾値変更を通知する処理＞
送信閾値を変更する処理は、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、送信閾値であるかにより、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。
＜同一の計測点を計測する複数のネットワーク端末と管理装置のネットワーク構成＞
図１１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同一の計測点を計測する複数のネットワーク端末と管理装置のネットワーク構成を示す図である。
【００５１】
図１１に示すように、複数のセンサネットワーク端末５ａ、５ｂが、同一の計測点Ａをそれぞれ同じ種類のセンサ部で計測する場合、センサネットワーク端末のもつセンサ値に優先順位を予め設けておき、管理装置９では、優先されるセンサ値を管理記憶部７に保存するようにする。また、一方のセンサネットワーク端末が、図５で説明した異常となった場合でも、正常なセンサネットワーク端末からのセンサ値を優先（採用）することで、センサネットワーク端末の電池寿命や故障等の異常による計測データの欠損を防止することができる。
＜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、所定周期の回数の時間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。またさらには、同一の計測点を複数のセンサネットワーク端末５ａ、５ｂが計測することで、たとえ、一方のセンサネットワーク端末５に異常が生じても、センサ値（計測データ）の欠損を防止することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ センサネットワーク端末のセンサ
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
５ａ センサネットワーク端末
５ｂ センサネットワーク端末
５ｃ 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計測周期
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
３４ センサネットワーク装置の送信閾値
７１ Ａセンサ値
７２ Ｂセンサ値
７３ 計測周期Ａ
７４ 計測周期Ｂ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサネットワーク端末が無線通信によってデータの送受信をする際、省電力となる通信方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサネットワークとは、複数または１つのセンサが付いた無線端末（以降センサネットワーク端末と呼ぶ）が分散配置され、これらセンサネットワーク端末から物理量を収集することを可能とする無線ネットワークのことである。
【０００３】
センサネットワークは人工環境や自然環境のあらゆる箇所にセンサネットワーク端末を配置して、これ等のセンサから物理量の情報を収集することができ、きめ細かい情報の管理や制御が可能となる。
【０００４】
用途は多岐にわたるが、電力や温度、ガスのモニタ、赤外線や慣性センサによる行動モニタ、ＧＰＳや電波などによる追跡などが挙げられる。
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。
【０００５】
電池で動作するセンサーネットワーク端末は、定周期でセンサが計測して得られたセンサ値を無線通信機能を使って管理装置に送信する。計測周期が数秒間隔の場合は数ヶ月で電池容量が無くなってしまい、分散された該当するセンサーネットワーク端末の電池交換を余儀なくされる。このため、電力を極力消費しない省電力のセンサネットワーク端末が求められている。
【０００６】
さらに、電池切れになると、無線通信ができなくなるため、情報の欠損が生じる。このため、電池切れ等の異常を逸早く検出し、対応する必要がある。
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。
【０００７】
この特許文献１には、最新のセンサ値に所定値を超える変化が認められる場合、無線通信を行うことが記載されている。さらに、所定時間経過するまでの間に無線通信部にセンサ値が通知されない場合には、最初のセンサ値を無線通信部に通知するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−５９３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の特許文献１の従来技術は、所定時間経過するまでの間、センサネットワーク端末に何らかの異常が生じて通知できないのか、又は、前回と同じセンサ値のために通知しないのかがセンサ値を収集して管理する管理装置側では、判断できない。
【００１０】
特に重要な計測データの情報をセンサネットワーク端末から収集して管理する場合、端末の電池寿命や故障等の異常による長時間の計測データの欠損は大きな問題となる。
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明のセンサネットワーク端末は、センサ部と、前記センサ部により所定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、センサネットワーク端末に電力を供給する電源と、計測したセンサ値と、最新の前記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、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通知情報を受け取り、無線通信により前記外部装置に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、通知情報として最新のセンサ値を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し、１回目の前記比較結果が一致した場合、通知情報として一致情報を作成し、前記一致情報を端末無線通信部に転送し、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（２回目含む）の前記比較結果がＮ回連続して一致した場合、通知情報を端末無線通信部に転送せず、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。
【００１２】
また、本発明のセンサネットワーク端末は、前記端末制御部において、最新のセンサ値と前回のセンサ値の比較結果が連続して一致しても外部装置に通知する送信閾値を端末記憶部に記憶させ、２回目以降Ｎ回目（２回目含む）の前記比較結果がＮ回連続して一致し、前記端末記憶部に記憶されている送信閾値がＮ回の場合、通知情報として最新のセンサ値を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一致回数をクリアすることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のセンサネットワーク端末は、前記電源において、１次電池、２次電池の少なくとも１つを含むことを特徴とする。
また、本発明のセンサネットワーク端末は、差分比率閾値を予め記憶し、前記端末制御部が最新のセンサ値と前回のセンサ値の差分から差分比率を算出し、算出結果が前記差分比率閾値以内であれば、前記比較結果を前回のセンサ値と同じと判断することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のセンサネットワーク端末は、前記端末無線通信部が、外部装置から計測周期情報または送信閾値を受信し、前記端末制御部が、前記計測周期情報または前記送信閾値を受け取ると、前記端末記憶部に記憶されている計測周期情報または送信閾値を、受信した計測周期情報または送信閾値に、更新することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のセンサネットワークシステムは、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、外部装置は、計測したセンサ値および各センサの計測周期情報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、前記受信し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、前記受信した通知情報が一致情報の場合、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、前回の通知情報が一致情報であり、所定時間経過するまでの間に次の通知情報が転送されない場合、最新のセンサ値が前回のセンサ値と同一であると判断し、所定のセンサ種別に対応する管理記憶部の所定領域に前回と同一センサ値を格納し、通知情報が転送されるまでさらに所定時間経過するごとに繰り返し同一センサ値を格納し、前記センサネッワーク端末が送信する通知情報の周期を変更したい場合、前記管理記憶部に記憶されている計測周期情報を変更し、変更した前記計測周期情報を前記管理無線通信部に転送し、前記管理無線通信部が、変更した前記計測周期情報を前記センサネットワーク端末に送信することを特徴とする。
【００１６】
また、複数のセンサネットワーク端末は、それぞれ同じ種類のセンサ部で同一計測点を計測し、通知情報を外部装置に通知することを特徴とする。
また、本発明のセンサネットワークシステムは、前記外部装置において、複数のセンサネットワークから同一計測点についての通知情報を受信すると、主とするセンサネットワーク端末からの通知情報を優先して処理し、他のセンサネットワーク端末から通知情報が受信できない場合、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。
【００１７】
また、本発明のセンサネットワークシステムは、前記外部装置において、センサネットワーク端末から通知情報としてセンサ値を受信した後、所定時間を経過しても通知情報が受信できない場合、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。
【００１８】
また、本発明のセンサネットワーク端末の無線通信方法は、所定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、最新の前記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、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通知情報を受け取り、無線通信により前記外部装置に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、端末記憶部が、前回のセンサ値と、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を記憶し、端末制御部が、センサ部から出力された最新のセンサ値と、端末記憶部にある前回のセンサ値と、を比較するステップと、比較した結果、（１）前回と異なる場合、最新のセンサ値を端末無線通信部に転送し、端末記憶部にある一致回数をクリアし、さらに、端末記憶部にあるセンサ値を最新のセンサ値に更新するステップと、端末無線通信部が、センサ値を受け取り、前記センサ値からパケット形式の通知情報を作成し、外部装置に前記通知情報を送信するステップと、比較した結果、（２）前回と一致した場合で、端末記憶部にある一致回数をチェックし、前記一致回数が０であれば、今回が１回目の一致と判断し、一致情報を端末無線通信部に転送し、端末記憶部にある一致回数を１に更新するステップと、端末無線通信部が、一致情報を受け取り、前記一致情報からパケット形式の通知情報を作成し、外部装置に前記通知情報を送信するステップと、比較した結果、（３）前回と一致した場合で、端末記憶部にある一致回数をチェックし、前記一致回数が１以上であれば、今回が２回目以上の一致と判断し、端末記憶部にある一致回数を１加算して更新することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、センサネットワーク端末の制御部により最新のセンサ値と前回のセンサ値を比較し、センサ値が一致した回数が１回目の場合は、無線通信部により外部装置に一致情報を通知し、２回目以降の場合は通知を行わないようにしている。これにより、無線通信に費やされる消費電力を抑えるとともに外部装置側ではセンサネットワークの異常を逸早く検知することができる。
【００２０】
さらに、送信閾値を設け、送信閾値まで最新のセンサ値と前回のセンサ値が同じ場合は強制的に最新のセンサ値を通知するようにしている。これにより、センサ値に変化がない期間中にセンサネットワーク端末に異常が生じても外部装置側で異常を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】本発明の実施の形態に係るセンサネットワーク端末のデータ送信処理を示すフローチャートである。
【図４】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。
【図５】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６】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。
【図７】本発明の実施の形態に係るセンサネットワーク端末に送信閾値を記憶した構成概要を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るセンサネットワーク端末に送信閾値の処理を加えたデータ送信処理を示すフローチャートである。
【図９】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に送信閾値の処理を加えたデータ送信処理を示すシーケンス図である。
【図１０】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に通知する処理を示すシーケンス図である。
【図１１】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同一の計測点を計測する複数のネットワーク端末と管理装置のネットワーク構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
＜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）、クロック発信回路等を有している（図示せず）。
【００２３】
センサ部１は、ガス濃度、温度、圧力等の１つ又は複数の物理量を検知し、デジタル信号等の所定のセンサ値に変換して出力するセンサ部１を有している。
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。
【００２４】
端末制御部２は、端末記憶部３１に予め記憶されている計測周期でセンサ部１から出力された最新のセンサ値を受け取り、端末記憶部３にある情報とを比較し、管理装置９に通知情報を送信するか否かを判定し、送信する場合は通知情報を作成し、端末無線通信部４に通知情報を転送する。
【００２５】
端末無線通信部４は、端末制御部２から受け取った通知情報を管理装置に送信したり、管理装置９からの通知情報を受信する。
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、パソコンとしての周知の構成を有している（図示せず）。
【００２６】
管理記憶部７は、ハードディスク装置またはＲＡＭ等であり、Ａセンサ値７１、Ｂセンサ値７２、及びＡ計測周期７３、Ｂ計測周期７４などを記憶している。
管理制御部６は、管理無線通信部８から通知情報を受け取り、管理記憶部７にある該当のセンサ値格納領域にセンサ値を保存する。また、入力部１１は、計測周期を受け取ると、管理制御部６に転送し、受け取った管理制御部６では、管理記憶部７に記憶されている該当の計測周期を更新するとともに、更新した計測周期を通知情報として、管理無線通信部８に転送する。また、管理制御部６は、センサネットワーク端末５の異常を検出すると出力部１２にアラームを出力する。
【００２７】
管理無線通信部８は、センサネットワーク端末５から通知情報を受信すると、管理制御部６に通知情報を転送する。また、管理制御部６から通知情報を受け取ると無線ネットワーク端末５に通知情報を送信する。
【００２８】
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。
＜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。
【００２９】
また、ネットワーク構成やセンサ部１の計測周期を変更したい場合は、管理装置９からセンサネットワーク端末５に通知情報を送信する。センサネットワーク端末５と管理装置９間の送受信は、端末無線通信部４、管理無線通信部８によりパケット単位で行われる。パケットの構成については、図６の説明で後述する。
＜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３１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）。
【００３０】
Ｓ１２で比較した結果、（１）前回と異なる場合（Ｓ１２：ＮＯ）、センサ値を端末無線通信部４に転送し、記憶されている一致回数３３をクリアし、さらに、記憶されているセンサ値を最新センサ値に更新する。
【００３１】
端末無線通信部４は、センサ値を受け取り、センサ値からパケット形式の通知情報を作成し（Ｓ１６）、管理装置９にデータを送信する（Ｓ１５）。
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。
【００３２】
端末無線通信部４は、一致情報を受け取り、一致情報からパケット形式の通知情報を作成し（Ｓ１４）、管理装置９にデータを送信する（Ｓ１５）。
Ｓ１２で比較した結果、（３）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「１以上」であれば、今回が２回目以上の一致と判断し（Ｓ１３：ＮＯ）、記憶されている一致回数３３を「１」加算して更新する。
【００３３】
また、センサネットワーク端末５の端末制御部２は、端末記憶部３に計測したセンサ値の前回との差分比率を閾値として予め記憶し（図示せず）、端末制御部２が最新センサ値と前回センサ値の差分から差分比率を算出し、算出結果が閾値以内であれば、前記比較結果を前回のセンサ値と同じと判断しても良い。このときは、Ｓ１２の中に上述した処理が組み込まれる。
【００３４】
上述した差分比率は、例えば、｜最新センサ値−前回センサ値｜／前回センサ値の式で求めることができる。
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）。
【００３５】
次に、管理制御部６は、通知情報を受け取り、通知情報がセンサ値である場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）、所定のセンサ種別に対応する管理記憶部７にセンサ値を保存する（Ｓ３４）。例えば、図１でセンサネットワーク端末５のセンサ種別がＡセンサであった場合、対応する管理記憶部７に確保されているＡセンサ値７１の格納領域に保存される。
【００３６】
また、通知情報がセンサ値でなく（Ｓ３３：ＮＯ）、一致情報である場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）、一致情報を前回センサ値に置き換え（Ｓ３６）、所定のセンサ種別に対応する管理記憶部７にセンサ値を保存する（Ｓ３４）。
【００３７】
また、通知情報がセンサ値でなく（Ｓ３３：ＮＯ）、一致情報でもない場合（Ｓ３５：ＮＯ）、無処理で終わるか、又は他の処理を行う。
＜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。
【００３８】
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異なる場合、図３のＳ１１→Ｓ１２→Ｓ１６の処理を実行し、センサ値を含む通知情報を管理装置９に送信する。一方、管理装置９は、Ｓ３１→Ｓ３２→Ｓ３３→Ｓ３４の処理を実行する。
【００３９】
次に、センサネットワーク端末５は、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、図３のＳ１１→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４の処理を実行し、一致情報を含む通知情報を管理装置９に送信する。一方、管理装置９は、Ｓ３１→Ｓ３２→Ｓ３３→Ｓ３５→Ｓ３６→Ｓ３４の処理を実行する。
【００４０】
また、管理装置９は、前回センサ値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、センサネットワーク端末が電池寿命や故障等の異常であると判断し、アラームとしてメッセージやブザー音等を出力部に出力する。 これにより、センサ値が変化している場合、次の計測周期でセンサネットワーク端末の異常を検知することができる。
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。
【００４１】
例えば、１：センサ値を通知、２：一致情報（前回センサ値と同じであることを表す）、３：変更する計測周期を通知、４：変更する送信閾値を通知。
３．メッセージＩＤ
通信ごとにユニークな英数字を付ける。
【００４２】
例えば、センサ管理番号と日時時刻の組合せ。
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。
【００４３】
メッセージ種別が「２」の場合、データはなし（データサイズ「０」）。
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、データは送信閾値。
＜センサネットワ−ク端末に送信閾値を追加した構成概要＞
図７は、本発明の実施の形態に係るセンサネットワーク端末に送信閾値を記憶した構成概要を示す図である。図１と異なる構成上の違いは、端末記憶部３に送信閾値３４を記憶していることである。処理上の違いは、図８で説明する。
＜センサネットワーク端末に送信閾値を追加したデータ送信処理＞
図８は、図３の本発明の実施の形態に係るセンサネットワーク端末に送信閾値３４の処理を加えたデータ送信処理を示すフローチャートである。
【００４４】
Ｓ２１→Ｓ２２→Ｓ２６→Ｓ２５の処理は、図３のＳ１１→Ｓ１２→Ｓ１６→Ｓ１５と同じ処理となるため、説明は、省略する。
また、Ｓ２１→Ｓ２２→Ｓ２３→Ｓ２４→Ｓ２５の処理は、図３のＳ１１→Ｓ１２→Ｓ１３→Ｓ１４→Ｓ１５と同じ処理となるため、説明は、省略する。
【００４５】
最新センサ値と前回センサ値が一致し、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「１以上」であれば（Ｓ２３：ＮＯ）、さらに、一致回数３３を「１」加算し、加算した一致回数が、送信閾値３４と一致したら（Ｓ２７：ＹＥＳ）、センサ値を端末無線通信部４に転送し、記憶されている一致回数をクリアする。
【００４６】
端末無線通信部４は、センサ値を受け取り、センサ値からパケット形式の通知情報を作成し（Ｓ２６）、管理装置９にデータを送信する（Ｓ２５）。
また、加算した一致回数が、送信閾値３４と一致しなければ（Ｓ２７：ＮＯ）、記憶されている一致回数３３を「１」加算して更新する。
＜センサネットワークシステムに送信閾値を追加したデータ送信処理＞
図９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に送信閾値３４の処理を加えたデータ送信処理を示すシーケンス図である。図３との違いは、一致回数が、送信閾値３４になった場合、センサネットワーク端末５は、管理装置９に対して強制的にデータを送信するところにある。
【００４７】
データ送信が、センサ値を含む場合と一致情報を含む場合のシーケンスは、図５で説明した内容と同じであるため省略する。
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８のＳ２１→Ｓ２２→Ｓ２３→Ｓ２７を実行する。一致回数が、送信閾値３４になった場合、センサ値を含む通知情報を管理装置９に送信する。一方、管理装置９は、図４のＳ３１→Ｓ３２→Ｓ３３→Ｓ３４の処理を実行する。
【００４８】
また、センサネットワーク端末５は、送信閾値３４でない場合、管理装置９には何も送信しない。一方、管理装置９は、同じく、送信閾値を管理記憶部７に記憶しており（図示せず）、送信閾値３４に達する経過時間となってもセンサネットワーク端末５から送信がなければ、センサネットワーク端末５が電池寿命や故障等の異常であると判断し、アラームとしてメーセージやブザー音等を出力部に出力（図示せず）する。
【００４９】
これにより、センサ値が変化していない場合、所定周期の回数の時間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。
＜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１０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７３、Ｂ計測周期７４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。
【００５０】
次に、端末制御部２は、通知情報を受け取り、通知情報が計測周期である場合、端末記憶部３にある計測周期を受け取った計測周期に更新する。
＜センサネットワークシステムの送信閾値変更を通知する処理＞
送信閾値を変更する処理は、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、送信閾値であるかにより、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。
＜同一の計測点を計測する複数のネットワーク端末と管理装置のネットワーク構成＞
図１１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同一の計測点を計測する複数のネットワーク端末と管理装置のネットワーク構成を示す図である。
【００５１】
図１１に示すように、複数のセンサネットワーク端末５ａ、５ｂが、同一の計測点Ａをそれぞれ同じ種類のセンサ部で計測する場合、センサネットワーク端末のもつセンサ値に優先順位を予め設けておき、管理装置９では、優先されるセンサ値を管理記憶部７に保存するようにする。また、一方のセンサネットワーク端末が、図５で説明した異常となった場合でも、正常なセンサネットワーク端末からのセンサ値を優先（採用）することで、センサネットワーク端末の電池寿命や故障等の異常による計測データの欠損を防止することができる。
＜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、所定周期の回数の時間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。またさらには、同一の計測点を複数のセンサネットワーク端末５ａ、５ｂが計測することで、たとえ、一方のセンサネットワーク端末５に異常が生じても、センサ値（計測データ）の欠損を防止することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ センサネットワーク端末のセンサ
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
５ａ センサネットワーク端末
５ｂ センサネットワーク端末
５ｃ 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計測周期
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
３４ センサネットワーク装置の送信閾値
７１ Ａセンサ値
７２ Ｂセンサ値
７３ 計測周期Ａ
７４ 計測周期Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ部と、前記センサ部により所定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、
センサネットワーク端末に電力を供給する電源と、
計測したセンサ値と、最新の前記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、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通知情報を受け取り、無線通信により前記外部装置に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、通知情報として最新のセンサ値を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し、
１回目の前記比較結果が一致した場合、通知情報として一致情報を作成し、前記一致情報を端末無線通信部に転送し、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（２回目含む）の前記比較結果がＮ回連続して一致した場合、通知情報を端末無線通信部に転送せず、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。
【請求項２】
前記端末制御部は、最新のセンサ値と前回のセンサ値の比較結果が連続して一致しても外部装置に通知する送信閾値を端末記憶部に記憶させ、
２回目以降Ｎ回目（２回目含む）の前記比較結果がＮ回連続して一致し、前記端末記憶部に記憶されている送信閾値がＮ回の場合、通知情報として最新のセンサ値を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一致回数をクリア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。
【請求項３】
前記電源は、１次電池、２次電池の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項1又は２に記載のセンサネットワーク端末。
【請求項４】
差分比率閾値を予め記憶し、
前記端末制御部が最新のセンサ値と前回のセンサ値との差分から差分比率を算出し、算出結果が前記差分比率閾値以内であれば、前記比較結果を前回のセンサ値と同じと判断することを特徴とする請求項３に記載のセンサネットワーク端末。
【請求項５】
前記端末無線通信部が、外部装置から計測周期情報または送信閾値を受信し、前記端末制御部が、前記計測周期情報または前記送信閾値を受け取ると、前記端末記憶部に記憶されている計測周期情報または送信閾値を、受信した計測周期情報または送信閾値に、更新することを特徴とする請求項３又は４に記載のセンサネットワーク端末。
【請求項６】
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、
外部装置は、
計測したセンサ値および各センサの計測周期情報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、
前記受信し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、
前記受信した通知情報が一致情報の場合、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、
前回の通知情報が一致情報であり、所定時間経過するまでの間に次の通知情報が転送されない場合、最新のセンサ値が前回のセンサ値と同一であると判断し、所定のセンサ種別に対応する管理記憶部の所定領域に前回と同一センサ値を格納し、通知情報が転送されるまでさらに所定時間経過するごとに繰り返し同一センサ値を格納し、
前記センサネッワーク端末が送信する通知情報の周期を変更したい場合、前記管理記憶部に記憶されている計測周期情報を変更し、変更した前記計測周期情報を前記管理無線通信部に転送し、
前記管理無線通信部が、変更した前記計測周期情報を前記センサネットワーク端末に
送信することを特徴とする請求項３に記載の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。
【請求項７】
複数の前記センサネットワーク端末は、それぞれ同じ種類のセンサ部で同一計測点を計測し、通知情報を外部装置に通知することを特徴とする請求項６に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項８】
前記外部装置は、複数のセンサネットワークから同一計測点についての通知情報を受信すると、主とするセンサネットワーク端末からの通知情報を優先して処理し、他のセンサネットワーク端末から通知情報が受信できない場合、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７に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項９】
前記外部装置は、センサネットワーク端末から通知情報としてセンサ値を受信した後、所定時間を経過しても通知情報が受信できない場合、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６に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項１０】
所定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、最新の前記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、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通知情報を受け取り、無線通信により前記外部装置に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、
端末記憶部が、前回のセンサ値と、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を記憶し、
端末制御部が、センサ部から出力された最新のセンサ値と、端末記憶部にある前回のセンサ値と、を比較するステップと、
比較した結果、（１）前回と異なる場合、最新のセンサ値を端末無線通信部に転送し、端末記憶部にある一致回数をクリアし、さらに、端末記憶部にあるセンサ値を最新のセンサ値に更新するステップと、
端末無線通信部が、センサ値を受け取り、前記センサ値からパケット形式の通知情報を作成し、外部装置に前記通知情報を送信するステップと、
比較した結果、（２）前回と一致した場合で、端末記憶部にある一致回数をチェックし、前記一致回数が０であれば、今回が１回目の一致と判断し、一致情報を端末無線通信部に転送し、端末記憶部にある一致回数を１に更新するステップと、
端末無線通信部が、一致情報を受け取り、前記一致情報からパケット形式の通知情報を作成し、外部装置に前記通知情報を送信するステップと、
比較した結果、（３）前回と一致した場合で、端末記憶部にある一致回数をチェックし、前記一致回数が１以上であれば、今回が２回目以上の一致と判断し、端末記憶部にある一致回数を１加算して更新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。
【請求項１】
センサ部と、前記センサ部により所定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、
センサネットワーク端末に電力を供給する電源と、
計測したセンサ値と、最新の前記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、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通知情報を受け取り、無線通信により前記外部装置に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、通知情報として最新のセンサ値を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し、
１回目の前記比較結果が一致した場合、通知情報として一致情報を作成し、前記一致情報を端末無線通信部に転送し、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（２回目含む）の前記比較結果がＮ回連続して一致した場合、通知情報を端末無線通信部に転送せず、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。
【請求項２】
前記端末制御部は、最新のセンサ値と前回のセンサ値の比較結果が連続して一致しても外部装置に通知する送信閾値を端末記憶部に記憶させ、
２回目以降Ｎ回目（２回目含む）の前記比較結果がＮ回連続して一致し、前記端末記憶部に記憶されている送信閾値がＮ回の場合、通知情報として最新のセンサ値を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一致回数をクリア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。
【請求項３】
前記電源は、１次電池、２次電池の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項1又は２に記載のセンサネットワーク端末。
【請求項４】
差分比率閾値を予め記憶し、
前記端末制御部が最新のセンサ値と前回のセンサ値との差分から差分比率を算出し、算出結果が前記差分比率閾値以内であれば、前記比較結果を前回のセンサ値と同じと判断することを特徴とする請求項３に記載のセンサネットワーク端末。
【請求項５】
前記端末無線通信部が、外部装置から計測周期情報または送信閾値を受信し、前記端末制御部が、前記計測周期情報または前記送信閾値を受け取ると、前記端末記憶部に記憶されている計測周期情報または送信閾値を、受信した計測周期情報または送信閾値に、更新することを特徴とする請求項３又は４に記載のセンサネットワーク端末。
【請求項６】
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、
外部装置は、
計測したセンサ値および各センサの計測周期情報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、
前記受信し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、
前記受信した通知情報が一致情報の場合、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、
前回の通知情報が一致情報であり、所定時間経過するまでの間に次の通知情報が転送されない場合、最新のセンサ値が前回のセンサ値と同一であると判断し、所定のセンサ種別に対応する管理記憶部の所定領域に前回と同一センサ値を格納し、通知情報が転送されるまでさらに所定時間経過するごとに繰り返し同一センサ値を格納し、
前記センサネッワーク端末が送信する通知情報の周期を変更したい場合、前記管理記憶部に記憶されている計測周期情報を変更し、変更した前記計測周期情報を前記管理無線通信部に転送し、
前記管理無線通信部が、変更した前記計測周期情報を前記センサネットワーク端末に
送信することを特徴とする請求項３に記載の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。
【請求項７】
複数の前記センサネットワーク端末は、それぞれ同じ種類のセンサ部で同一計測点を計測し、通知情報を外部装置に通知することを特徴とする請求項６に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項８】
前記外部装置は、複数のセンサネットワークから同一計測点についての通知情報を受信すると、主とするセンサネットワーク端末からの通知情報を優先して処理し、他のセンサネットワーク端末から通知情報が受信できない場合、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７に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項９】
前記外部装置は、センサネットワーク端末から通知情報としてセンサ値を受信した後、所定時間を経過しても通知情報が受信できない場合、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６に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項１０】
所定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、最新の前記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、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通知情報を受け取り、無線通信により前記外部装置に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、
端末記憶部が、前回のセンサ値と、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を記憶し、
端末制御部が、センサ部から出力された最新のセンサ値と、端末記憶部にある前回のセンサ値と、を比較するステップと、
比較した結果、（１）前回と異なる場合、最新のセンサ値を端末無線通信部に転送し、端末記憶部にある一致回数をクリアし、さらに、端末記憶部にあるセンサ値を最新のセンサ値に更新するステップと、
端末無線通信部が、センサ値を受け取り、前記センサ値からパケット形式の通知情報を作成し、外部装置に前記通知情報を送信するステップと、
比較した結果、（２）前回と一致した場合で、端末記憶部にある一致回数をチェックし、前記一致回数が０であれば、今回が１回目の一致と判断し、一致情報を端末無線通信部に転送し、端末記憶部にある一致回数を１に更新するステップと、
端末無線通信部が、一致情報を受け取り、前記一致情報からパケット形式の通知情報を作成し、外部装置に前記通知情報を送信するステップと、
比較した結果、（３）前回と一致した場合で、端末記憶部にある一致回数をチェックし、前記一致回数が１以上であれば、今回が２回目以上の一致と判断し、端末記憶部にある一致回数を１加算して更新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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−３８３７（Ｐ２０１３−３８３７Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３４２０９（Ｐ２０１１−１３４２０９）
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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