テレメータシステム
【課題】 親機に対して複数のデータ計測が可能な子機を所定の無線通信によって接続して測定データを集めるようなテレメータシステムであって、子機の再設定等を容易に実現する。
【解決手段】親機とデータ計測が可能な子機との間を無線通信により接続して通信網を構成するテレメータシステムであって、前記子機は、計測データを入力するデータ入力部と、前記親機への無線通信をするための信号処理を行なう無線通信モジュール部と、前記データ入力部及び前記無線通信モジュール部を制御する制御部とを備え、前記制御部は入力接続端子からの信号に応じて当該子機の設定を再設定できることを特徴とする。
【解決手段】親機とデータ計測が可能な子機との間を無線通信により接続して通信網を構成するテレメータシステムであって、前記子機は、計測データを入力するデータ入力部と、前記親機への無線通信をするための信号処理を行なう無線通信モジュール部と、前記データ入力部及び前記無線通信モジュール部を制御する制御部とを備え、前記制御部は入力接続端子からの信号に応じて当該子機の設定を再設定できることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は工場や管理区域などの広い範囲における各種データを測定器で計測して集められたデータを集中管理するテレメータシステムに関し、特に継続的な監視が必要な部分から所定の通信によりデータを集めるようなテレメータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水処理施設や各種製品の生産現場などでは、水質や水流、温度や湿度などを所定の範囲に維持しながら製造する必要があるものが多く、その場合にはこれらの環境条件を監視するためのセンサーやセンサーからの情報を送受信する設備、さらには集中的に監視するための設備などが設けられ、これらの設備により遠隔での監視をするテレメータシステムが構築されることがある。
【０００３】
例えば、既存の設備に対して、これらの監視すべきデータを監視できるようにする場合には、通常、ある程度の変更や追加などが必要となり、例えばＬＡＮ（Local Area Network）ケーブルなどの有線通信で計測器を接続した子機と親機を接続する場合では、そのＬＡＮケーブルの引き回しなどが設備上新たな問題となったりすることがある。例えば工場内で１００ｍや２００ｍの距離を以って集中管理すべき場所とセンサーの位置が離れることがあり、そのような長さでＬＡＮケーブルを用いて接続した場合には信号の減衰なども問題になり、ＬＡＮケーブル自体の設置費用なども多額となる。
【０００４】
そこで、遠隔での監視をするテレメータシステムとして無線通信によりネットワークを構築するシステムが注目されており、所定の計測を行うための観測機器と、アナログ−デジタル変換を行い所定のデータ信号を作成するＣＰＵと、そのデータ信号を無線送信するための無線部を具備するセンサーネットシステムも知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１２２５５０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような無線通信によりデータの送受信が可能なシステムを用いることで、センサー端末などの位置による制約などは大きく取り除かれることになり、有線ＬＡＮの場合に必要な配線工事や配線費用なども節約可能である。しかしながら、温度や水量、水質など感度の高いセンシングを行う測定については、長期の使用や環境変化によって測定の条件が経時的に変化することがあり、親機を介して子機の設定変更を行う方法も考えられるが、それだけ親機側のソフトウエアを通常は使わないにも拘らず増強する必要が生じ、サイズや作成コストが増大してしまう。また、同じ無線ＰＡＮ（Personal Area Network）や無線ＬＡＮ内に複数存在する子機の中、一部の子機に無線通信に障害が発することもあり、子機の設定を再度行う必要が生ずるが、親機側との通信のために有線のＬＡＮケーブルで接続させる場合には、設置されていた子機の取り外しなどが必要となり、再設定作業が容易でない。
【０００７】
そこで、本発明は、上述の技術的な課題に鑑み、親機に対して複数のデータ計測が可能な子機を所定の無線通信によって接続して測定データを集めるようなテレメータシステムであって、子機の再設定等を容易に実現するようなテレメータシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の技術的な課題を解決するため、本発明のテレメータシステムは、親機とデータ計測が可能な子機との間を無線通信により接続して通信網を構成するテレメータシステムであって、前記子機は、計測データを入力するデータ入力部と、前記親機への無線通信をするための信号処理を行なう無線通信モジュール部と、前記データ入力部及び前記無線通信モジュール部を制御する制御部とを備え、前記制御部は入力接続端子からの信号に応じて当該子機の設定をカスタマイズできることを特徴とする。
【０００９】
前記子機の前記データ入力部は、当該データ入力部自体が測定用のプローブやセンサーを有していても良く、或いは４−２０ｍＡ入力端子を備えたデジタル変換器を有していても良い。４−２０ｍＡ入力端子を用いることで、種々の計測装置を互換性良く接続することができる。親機への無線通信をするための信号処理を行なう無線通信モジュール部としては、種々の無線ＬＡＮ用のモジュールがあり、例えばIEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers.）によるIEEE802.11、IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n、IEEE802.15.1(Bluetooth(登録商標))、IEEE 802.15.3 (UWB(Ultra-WideBand)）、IEEE802.15.4（ZigBee（登録商標））、IEEE802.16 (WiMAX(登録商標))の如き各種規格の無線通信を実現するためのチップなどにより構成され、親機と子機の間の距離や処理すべきデータの種類などに応じて所定の無線通信方式が選択される。
【００１０】
前記制御部は、前記データ入力部から得られた計測データを無線通信モジュール部に送る処理を行なうCPU（Central Processing Unit）であり、例えば工場や管理区域などの各種計測データを継続的に送信するように制御する。この制御部には入力接続端子が設けられ、所定の信号入力が可能である。一例として、制御部に接続された入力接続端子はＲＳ２３２Ｃなどのシリアル接続端子であり、このシリアル接続端子を介して子機の制御部はノート型パーソナルコンピュータのような端末に直接に接続可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のテレメータシステムによれば、ネットワークを構成する子機はそれぞれ制御部に接続される入力接続端子を有しており、使用者はその入力接続端子を用いて特定の子機の設定を再設定することができる。このため当該テレメータシステムにおける親機側のプログラムを子機の再設定用に増大させる必要はなく、システムのメンテナンスや復旧作業などを容易に進めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のテレメータシステムの好適な実施形態を図面を参照しながら説明する。本実施形態のテレメータシステムは、例えば食品、薬品、化学製品、半導体などの各種製品を作る工場、農場、マンションやビルなどで使用されるシステムであり、所定の敷地（以下、管理区域と称する。）に概ね無人で自動運転されるような比較的に規模の大きな製造設備に用いて好適である。
【００１３】
図１は本実施形態のテレメータシステムの概略構成図であり、親機１１から例えば数十メートルから２、３００メートルの範囲に子機１２〜１４が設置され、常時継続的な測定データの送信をするように設定されている。親機１１と子機１２〜１４は、本実施形態ではZigBee（登録商標）通信規格に準拠した通信モジュールを搭載しており、2.4GHz帯を利用した無線通信が可能である。特に、ZigBee（登録商標）規格に準拠することで、他の無線通信規格ではできない低消費電力での作動が可能となり、十分な給電が困難な子機に対しても例えば太陽電池２５などの給電手段により無理なく作動させることもできる。
【００１４】
親機１１側の構成について説明すると、親機１１は所定の測定データを集中的に監視するためのパーソナルコンピュータ１５に接続されており、子機１２〜１４からの測定データはパーソナルコンピュータ１５内のハードディスクに格納されると共に、パーソナルコンピュータ１５に接続されたモニター１７により子機１２〜１４からの測定データが表示され、異常などが発生した場合には、警告音や警告メッセージの表示を行って異常事態を監視者に伝えることができる。このパーソナルコンピュータ１５には、入力のためのキーボード１８も接続され、図示しないマウスなどのポインティングデバイスも接続されている。親機１１やパーソナルコンピュータ１５は、例えば工場の監視室や事業所の事務所などの監視者がいる場所に設置されることになるが、さらにパーソナルコンピュータ１５が受け取ったデータを通信網であるインターネット２４を介して例えば本社の監視センターや、メンテナンス或いは警備会社の監視用の端末１６にデータ送信することも可能である。
【００１５】
親機１１に接続するパーソナルコンピュータ１５には、子機１２〜１４からの測定データを監視するためのアプリケーションがインストールされており、このアプリケーションにより、基本設定、通信設定や各種の子機機能の設定などが可能であり、監視画面や異常事態における警告表示や障害情報表示なども実行される。後述するように、本実施形態のテレメータシステムでは、子機１２、１４に接続されたカメラ１９、２２が捉えた画像をパーソナルコンピュータ１５に送信してモニター１７で見ることができ、アプリケーションでは警告表示や障害情報表示を行う場合に、これらのカメラ１９、２２が捉えた画像を所定のボタンをクリックすることで表示するように構成されている。
【００１６】
本実施形態のテレメータシステムは、このような親機１１側の構成に対して子機１２〜１４はそれぞれ異なる測定データを送信するように構成されている。なお、これら子機１２〜１４の設置例は例示に過ぎず、さらに多くの台数の子機を設置することもでき、例えば水質センサーなどの検知器を複数個所に設置することも可能である。また、図示の例では、そのトポロジーはスター型ネットワークとなっているが、ZigBee（登録商標）規格の特長を活用して本実施形態のテレメータシステムをツリー型やメッシュ型ネットワークとすることも可能である。
【００１７】
子機１２は管理区域の監視用カメラ１９の画像を送信することができる装置であり、子機１２のＲＳ２３２Ｃ端子に監視用カメラ１９を接続して、例えば設定した秒毎に１フレーム程度の静止画像データを子機１２から親機１１に送信することができる。監視用カメラ１９は、関係者以外立ち入り禁止などのセキュリティを確保する必要のある部分に設置されるものとされ、例えば天井などから部屋や廊下を出入りする者の画像を親機１１に送信し、画像解析により異常があれば警告を促すなどのプログラムを実行させるように機能する。
【００１８】
子機１３は測定器２０に接続され、その測定器２０には温度センサー２１が取り付けられており、これら子機１３、測定器２０、および温度センサー２１によって、製品の製造工程における温度検出を行ってその温度を監視することが可能である。子機１３の電源としては、特に太陽電池２５が使用されており、電灯線の引き回しが容易でないような場所でも太陽光による給電が可能であり、特にZigBee（登録商標）規格に準拠するシステムでは、低消費電力での作動が保証されていることから、設置場所の自由度が増すことになる。測定器２０は温度センサー２１からの測定データを４−２０ｍＡの電流信号に変換する増幅器として機能する装置であり、子機１３に設定された時間間隔ごとに親機１１側にデータを無線送信する。
【００１９】
子機１４は水質データを送るための装置であり、給水パイプ２６の周縁部に水質プローブ２３が取り付けられており、この水質プローブ２３からの４−２０ｍＡ電流信号のデータを子機１４は取り込むことができる。子機１４は水質プローブ２３への接続に加えてカメラ２２にも接続されており、カメラ２２は給水パイプ２６の例えば硝子材などで透過して監視することのできる部分の画像を継続的に送ることができ、異物などの通過というような異常事態を画像の形式で子機１４を介して親機１１乃至パーソナルコンピュータ１５まで通知するように機能する。
【００２０】
子機については、図１のシステムでは、水質や温度のモニターをするように説明したが、測定できるデータはこれらに限定されず種々の測定データを得るように構成することができる。また、電源に関しても太陽電池２５に限らず、乾電池や、蓄電池、燃料電池、或いはその他の無停電電源などを用いることもできる。さらに、上述の子機１２、１４ではカメラ１９、２２をそれぞれ接続して、画像を送るように構成したが、マイクなどで集音し、音声データを親機１１に送信することも可能である。
【００２１】
次に、子機１２〜１４の回路構成について図２を参照しながら説明する。制御部として機能するＣＰＵ３１を中心に、その入力側として４−２０ｍＡデジタル変換部３２とシリアル入力部として機能するＲＳ２３２Ｃインターフェース部３３が設けられている。４−２０ｍＡデジタル変換部３２は、測定器などの出力信号として標準的な４−２０ｍＡ直流信号を受けて、デジタルデータに変換するための回路であり、４−２０ｍＡ直流信号を出力とするセンサー４１等に直接接続することもでき、種々の測定機器の如き外部装置４２に接続してデータを取得するようにすることも可能である。この４−２０ｍＡ直流信号の入力端子は、単数でも良くまた複数個設けることもできる。ＲＳ２３２Ｃインターフェース部３３は、データを入出力するための信号入出力端子として機能すると共に、子機設定用のＰＣ４５などを子機だけに接続してアドホックモードでの通信設定や機能設定などが可能である。例えば、厳密な温度管理が必要な工場では、温度センサーからの温度データを４−２０ｍＡデジタル変換部３２で受け付けて、ＣＰＵ３１を介して親機１１及びパーソナルコンピュータ１５に温度についてのデータ信号を無線送信し、自動制御であれば、パーソナルコンピュータ１５からの制御データを子機が無線で受信して、ＣＰＵ３１からＲＳ２３２Ｃインターフェース部３３に接続した空調機などの外部装置４４に制御信号を送って温度の制御を図るようにしても良い。また、市販されているようなＲＳ２３２Ｃのシリアル接続が可能なカメラ４３をＲＳ２３２Ｃインターフェース部３３に接続して、静止画や動画の配信を行うと共に、パンやズームなどのカメラ操作を遠隔制御でパーソナルコンピュータ１５側から行うことも可能である。
【００２２】
ＣＰＵ３１には、プログラムやデータなどを格納したり、測定データや画像データ等を一時的に蓄積するためのメモリ３５が接続されており、また、ＣＰＵ３１は信号変換部であるシリアル変換部３４を介して無線通信モジュール３６に接続される。無線通信モジュール３６は、本実施形態においては、ZigBee（登録商標）規格に準拠する信号を作成するチップであり、アンテナ３８を介してデータの送受信を行うことができる。無線通信モジュール３６では、所定の周波数（例えば２．４ＧＨｚ）によるＤＳＳＳ（Direct Sequence Spread Spectrum）変調方式などが採用され、帯域が例えば１６チャンネルに分割されて、無線通信が行われる。また、無線通信モジュール３６が採用するZigBee規格は、IEEE 802.15.4に準拠しており共通鍵暗号アルゴリズムのAES（Advanced Encryption Standard）による暗号化も行われる。
【００２３】
ＣＰＵ３１等には電源３７が接続される。電源３７は電灯線などの給電手段の他、太陽電池、乾電池、蓄電池、燃料電池、或いはその他の無停電電源などの給電手段を用いることもできる。本実施形態のテレメータシステムにおける子機では、前述の如きZigBee（登録商標）規格が採用されていることから、長時間の運転においても低消費電力化が可能であり、太陽電池や乾電池などの独立した給電手段でも機能することになる。
【００２４】
また、ＲＳ２３２Ｃインターフェース部３３に接続される子機設定用のＰＣ４５としては、次に説明するようなノート型パーソナルコンピュータでも良く、専用の電子機器であっても良い。
【００２５】
なお、図２を用いて無線通信モジュール３６を１つのチップとして説明したが、ＣＰＵやメモリを含めてチップ化した回路構成とすることも可能であり、また、外部機器とのインターフェイス部をＲＳ２３２Ｃではなく、イーサネット（登録商標）などの有線ＬＡＮケーブル、ＵＳＢやその他の接続方式にすることも可能である。
【００２６】
このような構成を有する本実施形態のテレメータシステムにおける子機では、前述のように、アドホックモードで子機１２〜１４を親機１１と無線接続せずに、個別にコンピュータと接続させて各種の設定について再設定することができる。図３は子機１２〜１４のうちの代表として子機１３を再設定しているところを示す模式図であり、設定用のノート型パーソナルコンピュータ５０をＲＳ２３２Ｃインターフェース部３３を介して接続させることで子機１３の諸機能を再設定することができる。この子機１３と設定用のノート型パーソナルコンピュータ５０を接続する際には、親機１１との無線通信によるデータ送受信は不要であり、単に子機１３の通信設定に不具合が生じた場合などにおいて、親機１１を介して全部の子機を再設定するような作業は必要なく、不具合が生じた子機１３の通信設定だけをその場で素早く直す作業が可能である。
【００２７】
図４〜図６はそれぞれ子機１３に接続して再設定する場合のパーソナルコンピュータ５０側のモニター画面を示す図であり、図４は子機の基本設定の画面を示し、図５は子機の通信設定の画面を示し、図６はアナログ設定の画面を示す。先ず、図４に示す子機の基本設定画面５１においては、データ送信間隔を設定することができ、プルダウンメニュー５３で分、時間、日などの単位を選択し、その前のボックス５２に設定する数値を入力する。また、４つのアナログ信号線の使用若しくは未使用を設定するために、各チェックボックス５４が設けられており、チェックボックス５４にチェックが入れられたアナログ信号線は使用できるように設定される。また、８つの接点信号線の使用若しくは未使用を設定するために、各チェックボックス５５が設けられており、チェックボックス５５にチェックが入れられた接点信号線は使用できるように設定される。画面の下段に位置するチェックボックス５６は、接点信号変化時にその変化した信号を即時送信するか否かの設定のためのものであり、チェックボックス５６にチェックを入れることで、接点信号が変化した時に即時送信することが可能となる。また、設定を確定させるＯＫボタン５７と、設定をキャンセルするキャンセルボタン５８も設けられている。
【００２８】
次に、図５に示す子機の通信設定の画面６１においては、ＰＡＮ型ネットワークのＩＤを入力する入力欄６２と、チャンネル番号を入力する入力欄６３と、暗号化キーの入力欄６４とを有しており、また、設定を確定させるＯＫボタン６５と、設定をキャンセルするキャンセルボタン６６も設けられている。これらの数値を入力することで、所定のネットワークとしての設定がなされ、ZigBee（登録商標）規格の特長を活用して本実施形態のテレメータシステムをツリー型やメッシュ型ネットワークとすることもできる。
【００２９】
図６に示すアナログ設定については、アナログ設定の画面７１に入力信号の種別として電流用のラジオボタン７２と電圧用のラジオボタン７３と有しており、これらのラジオボタン７２、７３を択一的に選択して入力信号の選択をすることができる。また、入力したアナログ信号を変換値にする際に、その乗数と定数を選択することができ、乗数については乗数値ボックス７５に数値を入力し、定数については定数値ボックス７６に数値を入力して変換値を計算するようにしても良い。また、単位については、プルダウンリスト７７により選択可能とされ、設定を確定させるＯＫボタン７８と、設定をキャンセルするキャンセルボタン７９も設けられている。
【００３０】
本実施形態のテレメータシステムにおける子機では、アドホックモードで子機を親機と無線接続せずに、個別にパーソナルコンピュータ５０と接続させて各種の設定について例えば図４〜図６に示すような各画面を用いて再設定することができる。このため、例えば、一部の子機で通信設定やアナログ設定などの設定事項にずれ等が生じた場合でも、システム全体を再設定するような大掛かりなことをせずに、問題のある子機だけを再設定して迅速な復旧を図ることができる。また、親機側で子機の再設定を図る場合には、そのためのプログラムなども不可欠であるが、本実施形態のテレメータシステムを用いることで、アドホックモードでの運用も可能であり、親機側の復旧プログラムも最小限で良くなり、システムの効率化を改善することもできる。
【００３１】
なお、上述の実施形態においては、通信規格としてZigBee（登録商標）規格のものを例として説明したが、他の無線規格のものを一部若しくは全部の通信部分に採用することも可能であり、測定器やセンサー、カメラなどの周辺機器と子機の間の接続も無線通信とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のテレメータシステムの一例の概要を示す模式図である。
【図２】本発明のテレメータシステムの一例における子機の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明のテレメータシステムの一例における子機とパーソナルコンピュータのアドホックモードでの接続例を示す模式的な斜視図である。
【図４】本発明のテレメータシステムの一例における子機の基本設定画面を示す図である。
【図５】本発明のテレメータシステムの一例における子機の通信設定画面を示す図である。
【図６】本発明のテレメータシステムの一例における子機のアナログ設定画面を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１１ 親機
１２〜１４ 子機
１５ パーソナルコンピュータ
１６ 端末
１７ モニター
１８ キーボード
１９ 監視用カメラ
２０ 測定器
２１ 温度センサー
２２ カメラ
２３ 水質プローブ
２５ 太陽電池
２６ 給水パイプ
３１ ＣＰＵ
３２ ４−２０ｍＡデジタル変換部
３３ ＲＳ２３２Ｃインターフェース部
３４ シリアル変換部
３５ メモリ
３６ 無線通信モジュール
３７ 電源
３８ アンテナ
４１ センサー
４２ 外部装置
４３ カメラ
４４ 外部装置
４５ 設定ＰＣ
５０ パーソナルコンピュータ
５１ 基本設定画面
５２ ボックス
５３ プルダウンメニュー
５４ チェックボックス
５５ チェックボックス
５６ チェックボックス
５７ ＯＫボタン
５８ キャンセルボタン
６１ 画面
６２〜６４ 入力欄
６５ ＯＫボタン
６６ キャンセルボタン
７１ 画面
７２、７３ ラジオボタン
７５ 乗数値ボックス
７６ 定数値ボックス
７７ プルダウンリスト
７８ ＯＫボタン
７９ キャンセルボタン
【技術分野】
【０００１】
本発明は工場や管理区域などの広い範囲における各種データを測定器で計測して集められたデータを集中管理するテレメータシステムに関し、特に継続的な監視が必要な部分から所定の通信によりデータを集めるようなテレメータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水処理施設や各種製品の生産現場などでは、水質や水流、温度や湿度などを所定の範囲に維持しながら製造する必要があるものが多く、その場合にはこれらの環境条件を監視するためのセンサーやセンサーからの情報を送受信する設備、さらには集中的に監視するための設備などが設けられ、これらの設備により遠隔での監視をするテレメータシステムが構築されることがある。
【０００３】
例えば、既存の設備に対して、これらの監視すべきデータを監視できるようにする場合には、通常、ある程度の変更や追加などが必要となり、例えばＬＡＮ（Local Area Network）ケーブルなどの有線通信で計測器を接続した子機と親機を接続する場合では、そのＬＡＮケーブルの引き回しなどが設備上新たな問題となったりすることがある。例えば工場内で１００ｍや２００ｍの距離を以って集中管理すべき場所とセンサーの位置が離れることがあり、そのような長さでＬＡＮケーブルを用いて接続した場合には信号の減衰なども問題になり、ＬＡＮケーブル自体の設置費用なども多額となる。
【０００４】
そこで、遠隔での監視をするテレメータシステムとして無線通信によりネットワークを構築するシステムが注目されており、所定の計測を行うための観測機器と、アナログ−デジタル変換を行い所定のデータ信号を作成するＣＰＵと、そのデータ信号を無線送信するための無線部を具備するセンサーネットシステムも知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１２２５５０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような無線通信によりデータの送受信が可能なシステムを用いることで、センサー端末などの位置による制約などは大きく取り除かれることになり、有線ＬＡＮの場合に必要な配線工事や配線費用なども節約可能である。しかしながら、温度や水量、水質など感度の高いセンシングを行う測定については、長期の使用や環境変化によって測定の条件が経時的に変化することがあり、親機を介して子機の設定変更を行う方法も考えられるが、それだけ親機側のソフトウエアを通常は使わないにも拘らず増強する必要が生じ、サイズや作成コストが増大してしまう。また、同じ無線ＰＡＮ（Personal Area Network）や無線ＬＡＮ内に複数存在する子機の中、一部の子機に無線通信に障害が発することもあり、子機の設定を再度行う必要が生ずるが、親機側との通信のために有線のＬＡＮケーブルで接続させる場合には、設置されていた子機の取り外しなどが必要となり、再設定作業が容易でない。
【０００７】
そこで、本発明は、上述の技術的な課題に鑑み、親機に対して複数のデータ計測が可能な子機を所定の無線通信によって接続して測定データを集めるようなテレメータシステムであって、子機の再設定等を容易に実現するようなテレメータシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の技術的な課題を解決するため、本発明のテレメータシステムは、親機とデータ計測が可能な子機との間を無線通信により接続して通信網を構成するテレメータシステムであって、前記子機は、計測データを入力するデータ入力部と、前記親機への無線通信をするための信号処理を行なう無線通信モジュール部と、前記データ入力部及び前記無線通信モジュール部を制御する制御部とを備え、前記制御部は入力接続端子からの信号に応じて当該子機の設定をカスタマイズできることを特徴とする。
【０００９】
前記子機の前記データ入力部は、当該データ入力部自体が測定用のプローブやセンサーを有していても良く、或いは４−２０ｍＡ入力端子を備えたデジタル変換器を有していても良い。４−２０ｍＡ入力端子を用いることで、種々の計測装置を互換性良く接続することができる。親機への無線通信をするための信号処理を行なう無線通信モジュール部としては、種々の無線ＬＡＮ用のモジュールがあり、例えばIEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers.）によるIEEE802.11、IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n、IEEE802.15.1(Bluetooth(登録商標))、IEEE 802.15.3 (UWB(Ultra-WideBand)）、IEEE802.15.4（ZigBee（登録商標））、IEEE802.16 (WiMAX(登録商標))の如き各種規格の無線通信を実現するためのチップなどにより構成され、親機と子機の間の距離や処理すべきデータの種類などに応じて所定の無線通信方式が選択される。
【００１０】
前記制御部は、前記データ入力部から得られた計測データを無線通信モジュール部に送る処理を行なうCPU（Central Processing Unit）であり、例えば工場や管理区域などの各種計測データを継続的に送信するように制御する。この制御部には入力接続端子が設けられ、所定の信号入力が可能である。一例として、制御部に接続された入力接続端子はＲＳ２３２Ｃなどのシリアル接続端子であり、このシリアル接続端子を介して子機の制御部はノート型パーソナルコンピュータのような端末に直接に接続可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のテレメータシステムによれば、ネットワークを構成する子機はそれぞれ制御部に接続される入力接続端子を有しており、使用者はその入力接続端子を用いて特定の子機の設定を再設定することができる。このため当該テレメータシステムにおける親機側のプログラムを子機の再設定用に増大させる必要はなく、システムのメンテナンスや復旧作業などを容易に進めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のテレメータシステムの好適な実施形態を図面を参照しながら説明する。本実施形態のテレメータシステムは、例えば食品、薬品、化学製品、半導体などの各種製品を作る工場、農場、マンションやビルなどで使用されるシステムであり、所定の敷地（以下、管理区域と称する。）に概ね無人で自動運転されるような比較的に規模の大きな製造設備に用いて好適である。
【００１３】
図１は本実施形態のテレメータシステムの概略構成図であり、親機１１から例えば数十メートルから２、３００メートルの範囲に子機１２〜１４が設置され、常時継続的な測定データの送信をするように設定されている。親機１１と子機１２〜１４は、本実施形態ではZigBee（登録商標）通信規格に準拠した通信モジュールを搭載しており、2.4GHz帯を利用した無線通信が可能である。特に、ZigBee（登録商標）規格に準拠することで、他の無線通信規格ではできない低消費電力での作動が可能となり、十分な給電が困難な子機に対しても例えば太陽電池２５などの給電手段により無理なく作動させることもできる。
【００１４】
親機１１側の構成について説明すると、親機１１は所定の測定データを集中的に監視するためのパーソナルコンピュータ１５に接続されており、子機１２〜１４からの測定データはパーソナルコンピュータ１５内のハードディスクに格納されると共に、パーソナルコンピュータ１５に接続されたモニター１７により子機１２〜１４からの測定データが表示され、異常などが発生した場合には、警告音や警告メッセージの表示を行って異常事態を監視者に伝えることができる。このパーソナルコンピュータ１５には、入力のためのキーボード１８も接続され、図示しないマウスなどのポインティングデバイスも接続されている。親機１１やパーソナルコンピュータ１５は、例えば工場の監視室や事業所の事務所などの監視者がいる場所に設置されることになるが、さらにパーソナルコンピュータ１５が受け取ったデータを通信網であるインターネット２４を介して例えば本社の監視センターや、メンテナンス或いは警備会社の監視用の端末１６にデータ送信することも可能である。
【００１５】
親機１１に接続するパーソナルコンピュータ１５には、子機１２〜１４からの測定データを監視するためのアプリケーションがインストールされており、このアプリケーションにより、基本設定、通信設定や各種の子機機能の設定などが可能であり、監視画面や異常事態における警告表示や障害情報表示なども実行される。後述するように、本実施形態のテレメータシステムでは、子機１２、１４に接続されたカメラ１９、２２が捉えた画像をパーソナルコンピュータ１５に送信してモニター１７で見ることができ、アプリケーションでは警告表示や障害情報表示を行う場合に、これらのカメラ１９、２２が捉えた画像を所定のボタンをクリックすることで表示するように構成されている。
【００１６】
本実施形態のテレメータシステムは、このような親機１１側の構成に対して子機１２〜１４はそれぞれ異なる測定データを送信するように構成されている。なお、これら子機１２〜１４の設置例は例示に過ぎず、さらに多くの台数の子機を設置することもでき、例えば水質センサーなどの検知器を複数個所に設置することも可能である。また、図示の例では、そのトポロジーはスター型ネットワークとなっているが、ZigBee（登録商標）規格の特長を活用して本実施形態のテレメータシステムをツリー型やメッシュ型ネットワークとすることも可能である。
【００１７】
子機１２は管理区域の監視用カメラ１９の画像を送信することができる装置であり、子機１２のＲＳ２３２Ｃ端子に監視用カメラ１９を接続して、例えば設定した秒毎に１フレーム程度の静止画像データを子機１２から親機１１に送信することができる。監視用カメラ１９は、関係者以外立ち入り禁止などのセキュリティを確保する必要のある部分に設置されるものとされ、例えば天井などから部屋や廊下を出入りする者の画像を親機１１に送信し、画像解析により異常があれば警告を促すなどのプログラムを実行させるように機能する。
【００１８】
子機１３は測定器２０に接続され、その測定器２０には温度センサー２１が取り付けられており、これら子機１３、測定器２０、および温度センサー２１によって、製品の製造工程における温度検出を行ってその温度を監視することが可能である。子機１３の電源としては、特に太陽電池２５が使用されており、電灯線の引き回しが容易でないような場所でも太陽光による給電が可能であり、特にZigBee（登録商標）規格に準拠するシステムでは、低消費電力での作動が保証されていることから、設置場所の自由度が増すことになる。測定器２０は温度センサー２１からの測定データを４−２０ｍＡの電流信号に変換する増幅器として機能する装置であり、子機１３に設定された時間間隔ごとに親機１１側にデータを無線送信する。
【００１９】
子機１４は水質データを送るための装置であり、給水パイプ２６の周縁部に水質プローブ２３が取り付けられており、この水質プローブ２３からの４−２０ｍＡ電流信号のデータを子機１４は取り込むことができる。子機１４は水質プローブ２３への接続に加えてカメラ２２にも接続されており、カメラ２２は給水パイプ２６の例えば硝子材などで透過して監視することのできる部分の画像を継続的に送ることができ、異物などの通過というような異常事態を画像の形式で子機１４を介して親機１１乃至パーソナルコンピュータ１５まで通知するように機能する。
【００２０】
子機については、図１のシステムでは、水質や温度のモニターをするように説明したが、測定できるデータはこれらに限定されず種々の測定データを得るように構成することができる。また、電源に関しても太陽電池２５に限らず、乾電池や、蓄電池、燃料電池、或いはその他の無停電電源などを用いることもできる。さらに、上述の子機１２、１４ではカメラ１９、２２をそれぞれ接続して、画像を送るように構成したが、マイクなどで集音し、音声データを親機１１に送信することも可能である。
【００２１】
次に、子機１２〜１４の回路構成について図２を参照しながら説明する。制御部として機能するＣＰＵ３１を中心に、その入力側として４−２０ｍＡデジタル変換部３２とシリアル入力部として機能するＲＳ２３２Ｃインターフェース部３３が設けられている。４−２０ｍＡデジタル変換部３２は、測定器などの出力信号として標準的な４−２０ｍＡ直流信号を受けて、デジタルデータに変換するための回路であり、４−２０ｍＡ直流信号を出力とするセンサー４１等に直接接続することもでき、種々の測定機器の如き外部装置４２に接続してデータを取得するようにすることも可能である。この４−２０ｍＡ直流信号の入力端子は、単数でも良くまた複数個設けることもできる。ＲＳ２３２Ｃインターフェース部３３は、データを入出力するための信号入出力端子として機能すると共に、子機設定用のＰＣ４５などを子機だけに接続してアドホックモードでの通信設定や機能設定などが可能である。例えば、厳密な温度管理が必要な工場では、温度センサーからの温度データを４−２０ｍＡデジタル変換部３２で受け付けて、ＣＰＵ３１を介して親機１１及びパーソナルコンピュータ１５に温度についてのデータ信号を無線送信し、自動制御であれば、パーソナルコンピュータ１５からの制御データを子機が無線で受信して、ＣＰＵ３１からＲＳ２３２Ｃインターフェース部３３に接続した空調機などの外部装置４４に制御信号を送って温度の制御を図るようにしても良い。また、市販されているようなＲＳ２３２Ｃのシリアル接続が可能なカメラ４３をＲＳ２３２Ｃインターフェース部３３に接続して、静止画や動画の配信を行うと共に、パンやズームなどのカメラ操作を遠隔制御でパーソナルコンピュータ１５側から行うことも可能である。
【００２２】
ＣＰＵ３１には、プログラムやデータなどを格納したり、測定データや画像データ等を一時的に蓄積するためのメモリ３５が接続されており、また、ＣＰＵ３１は信号変換部であるシリアル変換部３４を介して無線通信モジュール３６に接続される。無線通信モジュール３６は、本実施形態においては、ZigBee（登録商標）規格に準拠する信号を作成するチップであり、アンテナ３８を介してデータの送受信を行うことができる。無線通信モジュール３６では、所定の周波数（例えば２．４ＧＨｚ）によるＤＳＳＳ（Direct Sequence Spread Spectrum）変調方式などが採用され、帯域が例えば１６チャンネルに分割されて、無線通信が行われる。また、無線通信モジュール３６が採用するZigBee規格は、IEEE 802.15.4に準拠しており共通鍵暗号アルゴリズムのAES（Advanced Encryption Standard）による暗号化も行われる。
【００２３】
ＣＰＵ３１等には電源３７が接続される。電源３７は電灯線などの給電手段の他、太陽電池、乾電池、蓄電池、燃料電池、或いはその他の無停電電源などの給電手段を用いることもできる。本実施形態のテレメータシステムにおける子機では、前述の如きZigBee（登録商標）規格が採用されていることから、長時間の運転においても低消費電力化が可能であり、太陽電池や乾電池などの独立した給電手段でも機能することになる。
【００２４】
また、ＲＳ２３２Ｃインターフェース部３３に接続される子機設定用のＰＣ４５としては、次に説明するようなノート型パーソナルコンピュータでも良く、専用の電子機器であっても良い。
【００２５】
なお、図２を用いて無線通信モジュール３６を１つのチップとして説明したが、ＣＰＵやメモリを含めてチップ化した回路構成とすることも可能であり、また、外部機器とのインターフェイス部をＲＳ２３２Ｃではなく、イーサネット（登録商標）などの有線ＬＡＮケーブル、ＵＳＢやその他の接続方式にすることも可能である。
【００２６】
このような構成を有する本実施形態のテレメータシステムにおける子機では、前述のように、アドホックモードで子機１２〜１４を親機１１と無線接続せずに、個別にコンピュータと接続させて各種の設定について再設定することができる。図３は子機１２〜１４のうちの代表として子機１３を再設定しているところを示す模式図であり、設定用のノート型パーソナルコンピュータ５０をＲＳ２３２Ｃインターフェース部３３を介して接続させることで子機１３の諸機能を再設定することができる。この子機１３と設定用のノート型パーソナルコンピュータ５０を接続する際には、親機１１との無線通信によるデータ送受信は不要であり、単に子機１３の通信設定に不具合が生じた場合などにおいて、親機１１を介して全部の子機を再設定するような作業は必要なく、不具合が生じた子機１３の通信設定だけをその場で素早く直す作業が可能である。
【００２７】
図４〜図６はそれぞれ子機１３に接続して再設定する場合のパーソナルコンピュータ５０側のモニター画面を示す図であり、図４は子機の基本設定の画面を示し、図５は子機の通信設定の画面を示し、図６はアナログ設定の画面を示す。先ず、図４に示す子機の基本設定画面５１においては、データ送信間隔を設定することができ、プルダウンメニュー５３で分、時間、日などの単位を選択し、その前のボックス５２に設定する数値を入力する。また、４つのアナログ信号線の使用若しくは未使用を設定するために、各チェックボックス５４が設けられており、チェックボックス５４にチェックが入れられたアナログ信号線は使用できるように設定される。また、８つの接点信号線の使用若しくは未使用を設定するために、各チェックボックス５５が設けられており、チェックボックス５５にチェックが入れられた接点信号線は使用できるように設定される。画面の下段に位置するチェックボックス５６は、接点信号変化時にその変化した信号を即時送信するか否かの設定のためのものであり、チェックボックス５６にチェックを入れることで、接点信号が変化した時に即時送信することが可能となる。また、設定を確定させるＯＫボタン５７と、設定をキャンセルするキャンセルボタン５８も設けられている。
【００２８】
次に、図５に示す子機の通信設定の画面６１においては、ＰＡＮ型ネットワークのＩＤを入力する入力欄６２と、チャンネル番号を入力する入力欄６３と、暗号化キーの入力欄６４とを有しており、また、設定を確定させるＯＫボタン６５と、設定をキャンセルするキャンセルボタン６６も設けられている。これらの数値を入力することで、所定のネットワークとしての設定がなされ、ZigBee（登録商標）規格の特長を活用して本実施形態のテレメータシステムをツリー型やメッシュ型ネットワークとすることもできる。
【００２９】
図６に示すアナログ設定については、アナログ設定の画面７１に入力信号の種別として電流用のラジオボタン７２と電圧用のラジオボタン７３と有しており、これらのラジオボタン７２、７３を択一的に選択して入力信号の選択をすることができる。また、入力したアナログ信号を変換値にする際に、その乗数と定数を選択することができ、乗数については乗数値ボックス７５に数値を入力し、定数については定数値ボックス７６に数値を入力して変換値を計算するようにしても良い。また、単位については、プルダウンリスト７７により選択可能とされ、設定を確定させるＯＫボタン７８と、設定をキャンセルするキャンセルボタン７９も設けられている。
【００３０】
本実施形態のテレメータシステムにおける子機では、アドホックモードで子機を親機と無線接続せずに、個別にパーソナルコンピュータ５０と接続させて各種の設定について例えば図４〜図６に示すような各画面を用いて再設定することができる。このため、例えば、一部の子機で通信設定やアナログ設定などの設定事項にずれ等が生じた場合でも、システム全体を再設定するような大掛かりなことをせずに、問題のある子機だけを再設定して迅速な復旧を図ることができる。また、親機側で子機の再設定を図る場合には、そのためのプログラムなども不可欠であるが、本実施形態のテレメータシステムを用いることで、アドホックモードでの運用も可能であり、親機側の復旧プログラムも最小限で良くなり、システムの効率化を改善することもできる。
【００３１】
なお、上述の実施形態においては、通信規格としてZigBee（登録商標）規格のものを例として説明したが、他の無線規格のものを一部若しくは全部の通信部分に採用することも可能であり、測定器やセンサー、カメラなどの周辺機器と子機の間の接続も無線通信とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のテレメータシステムの一例の概要を示す模式図である。
【図２】本発明のテレメータシステムの一例における子機の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明のテレメータシステムの一例における子機とパーソナルコンピュータのアドホックモードでの接続例を示す模式的な斜視図である。
【図４】本発明のテレメータシステムの一例における子機の基本設定画面を示す図である。
【図５】本発明のテレメータシステムの一例における子機の通信設定画面を示す図である。
【図６】本発明のテレメータシステムの一例における子機のアナログ設定画面を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１１ 親機
１２〜１４ 子機
１５ パーソナルコンピュータ
１６ 端末
１７ モニター
１８ キーボード
１９ 監視用カメラ
２０ 測定器
２１ 温度センサー
２２ カメラ
２３ 水質プローブ
２５ 太陽電池
２６ 給水パイプ
３１ ＣＰＵ
３２ ４−２０ｍＡデジタル変換部
３３ ＲＳ２３２Ｃインターフェース部
３４ シリアル変換部
３５ メモリ
３６ 無線通信モジュール
３７ 電源
３８ アンテナ
４１ センサー
４２ 外部装置
４３ カメラ
４４ 外部装置
４５ 設定ＰＣ
５０ パーソナルコンピュータ
５１ 基本設定画面
５２ ボックス
５３ プルダウンメニュー
５４ チェックボックス
５５ チェックボックス
５６ チェックボックス
５７ ＯＫボタン
５８ キャンセルボタン
６１ 画面
６２〜６４ 入力欄
６５ ＯＫボタン
６６ キャンセルボタン
７１ 画面
７２、７３ ラジオボタン
７５ 乗数値ボックス
７６ 定数値ボックス
７７ プルダウンリスト
７８ ＯＫボタン
７９ キャンセルボタン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親機とデータ計測が可能な子機との間を無線通信により接続して通信網を構成するテレメータシステムであって、
前記子機は、
計測データを入力するデータ入力部と、
前記親機への無線通信をするための信号処理を行なう無線通信モジュール部と、
前記データ入力部及び前記無線通信モジュール部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は入力接続端子からの信号に応じて当該子機の設定を再設定できることを特徴とするテレメータシステム。
【請求項２】
前記子機の前記データ入力部は４−２０ｍＡ入力端子を備えたデジタル変換器であることを特徴とする請求項１記載のテレメータシステム。
【請求項３】
前記入力接続端子はシリアル接続端子であることを特徴とする請求項１記載のテレメータシステム。
【請求項４】
前記制御部による前記入力接続端子を介して再設定できる当該子機の設定は、データ送信間隔の設定、入力信号種別の設定、信号変換処理の設定、アクセス・ネットワーク識別子の設定、チャンネルの設定、暗号化キーの設定の中から選択される単数または複数の設定であることを特徴とする請求項１記載のテレメータシステム。
【請求項５】
前記入力接続端子には、静止画若しくは動画の画像データを送出するカメラ若しくは音声データを送信するマイクが接続されることを特徴とする請求項１記載のテレメータシステム。
【請求項６】
前記子機の電源として太陽電池が使用されることを特徴とする請求項１記載のテレメータシステム。
【請求項１】
親機とデータ計測が可能な子機との間を無線通信により接続して通信網を構成するテレメータシステムであって、
前記子機は、
計測データを入力するデータ入力部と、
前記親機への無線通信をするための信号処理を行なう無線通信モジュール部と、
前記データ入力部及び前記無線通信モジュール部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は入力接続端子からの信号に応じて当該子機の設定を再設定できることを特徴とするテレメータシステム。
【請求項２】
前記子機の前記データ入力部は４−２０ｍＡ入力端子を備えたデジタル変換器であることを特徴とする請求項１記載のテレメータシステム。
【請求項３】
前記入力接続端子はシリアル接続端子であることを特徴とする請求項１記載のテレメータシステム。
【請求項４】
前記制御部による前記入力接続端子を介して再設定できる当該子機の設定は、データ送信間隔の設定、入力信号種別の設定、信号変換処理の設定、アクセス・ネットワーク識別子の設定、チャンネルの設定、暗号化キーの設定の中から選択される単数または複数の設定であることを特徴とする請求項１記載のテレメータシステム。
【請求項５】
前記入力接続端子には、静止画若しくは動画の画像データを送出するカメラ若しくは音声データを送信するマイクが接続されることを特徴とする請求項１記載のテレメータシステム。
【請求項６】
前記子機の電源として太陽電池が使用されることを特徴とする請求項１記載のテレメータシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２８２８９５（Ｐ２００９−２８２８９５Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３６４６７（Ｐ２００８−１３６４６７）
【出願日】平成２０年５月２６日（２００８．５．２６）
【出願人】（５９６１６６３２４）テクノ・モリオカ株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２６日（２００８．５．２６）
【出願人】（５９６１６６３２４）テクノ・モリオカ株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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