ワイヤレスメッシュネットワーク通信を強化する機器および方法
【課題】ワイヤレスメッシュネットワークを介して送信される通信を強化する方法および機器を提供する。
【解決手段】ワイヤレスメッシュネットワーク２２０が、複数の無線データノード２６５を含む。ワイヤレスメッシュネットワークは、複数の無線データノードの少なくとも２つに結合された少なくとも１つの交流（ＡＣ）導管（２９０／３００）も含む。少なくとも１つのＡＣ導管は、複数の無線データノードの少なくとも２つの間でデータを送信するように構成される。
【解決手段】ワイヤレスメッシュネットワーク２２０が、複数の無線データノード２６５を含む。ワイヤレスメッシュネットワークは、複数の無線データノードの少なくとも２つに結合された少なくとも１つの交流（ＡＣ）導管（２９０／３００）も含む。少なくとも１つのＡＣ導管は、複数の無線データノードの少なくとも２つの間でデータを送信するように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載する実施形態は、概して、ワイヤレス通信に関し、より詳細には、ワイヤレスメッシュネットワークを介して送信される通信を強化する方法および機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの公知の通信ネットワークは、ワイヤレスメッシュネットワーク（ＷＭＮ）として構成される。このようなＷＭＮは、メッシュトポロジで編成された複数の無線データノードを含む。無線データノードは、配線／ケーブルを含むネットワークを介した、ほぼ連続したデータ送信と比較して、無線周波数（ＲＦ）スペクトルを使って、短いバーストでデータを転送する送信機および受信機として動作する。少なくともいくつかの公知のＷＭＮは、監視システム内で実装され、無線データノードを経由した収集および／またはさらなる送信のために監視センサ装置からゲートウェイ装置にセンサ情報を送信するのに使われる。通常、このような公知の監視システムおよびＷＭＮにおいて、監視センサ装置とゲートウェイ装置との間の部分において使われる唯一の配線は、センサ装置と無線データノードとの間である。多くの公知の無線データノードは、所望されるビーム重複量に依存して、５０メートル（ｍ）（１６４フィート（ｆｔ））未満の送信および受信範囲を達成しやすくする、ビーム範囲が約２５ｍ（８２ｆｔ）の全方向アンテナをもつ。
【０００３】
このような公知の監視システムおよびＷＭＮの少なくともいくつかは、隣接ノードおよび／またはゲートウェイ装置の間、たとえば、厚い壁または他の構造物の間の無線連結経路が比較的短く、信号減衰が比較的大量である部分を含む施設で使われる。また、一部の監視システムは、施設の領域内の複数の監視センサ装置をグループ化することができ、そうすることによって、データ収集グループを定義する。こうしたデータ収集グループの少なくともいくつかは、施設の遠隔エリア内に位置決めされて遠隔グループを定義することができ、このような遠隔グループは、主グループに動作可能に結合される必要がある。５０ｍ（１６４ｆｔ）の範囲の無線データノードを使って、遠隔グループを主グループに動作可能に結合することは、湾曲した通信経路を定義する、長い距離に渡る多数の物理的障害物により、難しい場合がある。このような長く湾曲した経路により、無線データノードの数が増える可能性があり、そうすることによって、ＷＭＮおよび監視システムの設置コストが増し、動作および保守が複雑になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０１７４５６９号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一態様では、ワイヤレスメッシュネットワークが提供される。ワイヤレスメッシュネットワークは、複数の無線データノードを含む。ワイヤレスメッシュネットワークは、複数の無線データノードの少なくとも２つに結合された少なくとも１つの交流（ＡＣ）導管も含む。少なくとも１つのＡＣ導管は、複数の無線データノードの少なくとも２つの間でデータを送信するように構成される。
【０００６】
別の態様では、ネットワークを構築する方法が提供される。この方法は、交流（ＡＣ）電力システムを、少なくとも２つの無線データノードに結合することを含む。この方法は、少なくとも２つの無線データノードと、ＡＣ電力システムとを、その間でデータを送信するように構成することも含む。
【０００７】
さらに別の態様では、監視システムが提供される。監視システムは、少なくとも１つのセンサ測定装置を含む。このシステムは、少なくとも１つのセンサ測定装置に結合された少なくとも１つのコンピューティング装置も含む。このシステムは、複数の無線データノードをさらに含む。複数の無線データノードの少なくとも１つが、少なくとも１つのコンピューティング装置に結合される。このシステムは、複数の無線データノードの少なくとも２つに結合された少なくとも１つの交流（ＡＣ）導管も含む。少なくとも１つのＡＣ導管は、複数の無線データノードの少なくとも２つの間でデータを送信するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】マシンの動作を監視し、かつ／または制御するのに使うことができる例示的なコンピューティング装置を示すブロック図である。
【図２】ネットワークの一部分を介して通信するように結合されたマシンコントローラおよび施設コントローラを含む、例示的なマシン監視システムを示すブロック図である。
【図３】図２に示す監視システムとともに使われ得る複数の例示的な無線データノードを示す概略図である。
【図４】図３に示す無線データノードおよび図２に示す監視システムに統合された例示的な交流（ＡＣ）電力システムを示す概略図である。
【図５】図４に示すネットワークを構築する例示的な方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、マシン（図１には示さず）の動作を監視し、かつ／または制御するのに使うことができる例示的なコンピューティング装置１０５のブロック図である。コンピューティング装置１０５は、メモリ装置１１０と、命令を実行する、メモリ装置１１０に動作可能に結合されたプロセッサ１１５とを含む。一部の実施形態では、実行可能命令がメモリ装置１１０に格納される。コンピューティング装置１０５は、プロセッサ１１５をプログラムすることによって、本明細書に記載する１つまたは複数の動作を実施するように構成可能である。たとえば、プロセッサ１１５は、動作を１つまたは複数の実行可能命令としてエンコードし、実行可能命令をメモリ装置１１０内で提供することによってプログラムされ得る。プロセッサ１１５は、１つまたは複数の処理ユニットを（たとえば、マルチコア構成で）含み得る。
【００１０】
例示的な実施形態において、メモリ装置１１０は、実行可能命令および／または他のデータなどの情報の格納および取出しを可能にする１つまたは複数の装置である。メモリ装置１１０は、限定ではなく、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、固体状態ディスク、ハードディスク、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラム可能ＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能なプログラム可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、および／または不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリなど、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体を含み得る。上記メモリタイプは例示に過ぎず、したがって、コンピュータプログラムの格納に使用可能なメモリのタイプに関して限定するものではない。
【００１１】
さらに、本明細書で使用する「ソフトウェア」および「ファームウェア」という用語は、入換え可能であり、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、クライアントおよびサーバによる実行のために、メモリに格納されたどのコンピュータプログラムも含む。
【００１２】
メモリ装置１１０は、限定はしないが、振動示度、界磁電圧および電流示度、界磁基準設定値、固定子電圧および電流示度、回転子速度示度、保守作業、ならびに／または他のどのタイプのデータも含む動作測定値を格納するように構成され得る。一部の実施形態では、プロセッサ１１５は、データの古さに基づいて、メモリ装置１１０からデータを削除し、または「一掃」する。たとえば、プロセッサ１１５は、後続の時間および／またはイベントに関連づけられた、予め記録され格納されたデータを上書きすることができる。追加的または代替的には、プロセッサ１１５は、所定の時間間隔を超えるデータを削除してよい。
【００１３】
一部の実施形態では、コンピューティング装置１０５は、プロセッサ１１５に結合された提示インタフェース１２０を含む。提示インタフェース１２０は、ユーザインタフェースおよび／またはアラームなどの情報を、ユーザ１２５に提示する。たとえば、提示インタフェース１２０は、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、および／または「電子インク」ディスプレイなどの表示装置（図示せず）に結合され得るディスプレイアダプタ（図示せず）を含み得る。一部の実施形態では、提示インタフェース１２０は、１つまたは複数の表示装置を含む。追加的または代替的には、提示インタフェース１２０は、音声出力装置（図示せず）（たとえば、音声アダプタおよび／もしくはスピーカ）ならびに／またはプリンタ（図示せず）を含み得る。一部の実施形態では、提示インタフェース１２０は、ヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）（図示せず）を使うなどして、同期マシン（図１には示さず）に関連づけられたアラームを提示する。
【００１４】
一部の実施形態では、コンピューティング装置１０５は、ユーザ入力インタフェース１３０を含む。例示的な実施形態において、ユーザ入力インタフェース１３０は、プロセッサ１１５に結合され、ユーザ１２５から入力を受け取る。ユーザ入力インタフェース１３０は、たとえば、キーボード、ポインティングデバイス、マウス、スタイラス、タッチ式パネル（たとえば、タッチパッドやタッチスクリーン）、ジャイロスコープ、加速度計、位置検出装置、および／または音声入力インタフェース（たとえば、マイクロホンを含む）を含み得る。タッチスクリーンなどの単一の構成要素が、提示インタフェース１２０およびユーザ入力インタフェース１３０両方の表示装置として機能することができる。
【００１５】
通信インタフェース１３５は、プロセッサ１１５に結合され、センサや別のコンピューティング装置１０５など、他の１つまたは複数の装置に結合されて通信するように、また、このような装置に対して入力および出力動作を実施するように構成される。たとえば、通信インタフェース１３５は、限定はしないが、ワイヤードネットワークアダプタ、ワイヤレスネットワークアダプタ、移動遠隔通信アダプタ、シリアル通信アダプタ、および／またはパラレル通信アダプタを含み得る。通信インタフェース１３５は、１つまたは複数の遠隔装置からデータを受信し、かつ／またはデータを送信することができる。たとえば、あるコンピューティング装置１０５の通信インタフェース１３５が、別のコンピューティング装置１０５の通信インタフェース１３５にアラームを送信することができる。
【００１６】
提示インタフェース１２０および／または通信インタフェース１３５は両方とも、本明細書に記載する方法で使用するのに適した情報を（たとえば、ユーザ１２５や別の装置に）提供することが可能である。したがって、提示インタフェース１２０および通信インタフェース１３５は、出力装置と呼ぶことができる。同様に、ユーザ入力インタフェース１３０および通信インタフェース１３５は、本明細書に記載する方法で使用するのに適した情報を受信することが可能であり、入力装置と呼ぶことができる。
【００１７】
図２は、マシン２０５を監視し、かつ／または操作するのに使うことができる例示的なシステム２００のブロック図である。マシン２０５は、限定はしないが、化学プロセス反応器、排熱回収ボイラ、蒸気タービン、ガスタービン、開閉所回路遮断器、および開閉所変圧器を含む、どの工業プロセス用のどの工業機器でもよい。例示的な実施形態において、マシン２０５は、比較的大きい、統合型工業施設２０８の一部分である。施設２０８は、限定はしないが、複数台のマシン２０５を含み得る。また、例示的な実施形態において、施設２０８は、限定はしないが、山岳地形および延長水路（図示せず）を含む、凹凸のある地理的地形を含む。さらに、例示的な実施形態において、システム２００は、ネットワーク２２０を介して、結合されて互いと通信するマシンコントローラ２１０および施設コントローラ２１５を含む。
【００１８】
例示的な実施形態において、ネットワーク２２０は、どのプロトコルも使用し、本明細書に記載するようにネットワーク２２０の動作を可能にするどの仕様および標準の要件も満たす無線メッシュネットワークである。ネットワーク２２０は、小規模な短いバースト、すなわち、毎秒約２５０キロビット（Ｋｂｉｔ／秒）またはそれ未満で、また、送信帯域中の約２．４ＧＨｚの周波数で、比較的少量の情報を送信する。ネットワーク２２０の実施形態は、限定ではなく、インターネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、ワイヤレスＬＡＮ（ＷＬＡＮ）、および／または仮想私設ネットワーク（ＶＰＮ）との動作結合を含み得る。いくつかの動作について、特定のコンピューティング装置１０５を参照して後で説明するが、どのコンピューティング装置１０５も、記載する動作の１つまたは複数を実施し得ることが企図される。たとえば、コントローラ２１０およびコントローラ２１５は、以下の動作すべてを実施することができる。
【００１９】
図１、２を参照すると、マシンコントローラ２１０、および施設コントローラ２１５は、コンピューティング装置１０５である。例示的な実施形態において、各コンピューティング装置１０５は、通信インタフェース１３５を介してネットワーク２２０に結合される。代替実施形態では、コントローラ２１０は、コントローラ２１５と統合される。
【００２０】
コントローラ２１０は、第１のオペレータ２２５と（たとえば、ユーザ入力インタフェース１３０および／または提示インタフェース１２０を介して）対話する。たとえば、コントローラ２１０は、アラームなど、マシン２０５についての情報をオペレータ２２５に提示することができる。施設コントローラ２１５は、第２のオペレータ２３０と（たとえば、ユーザ入力インタフェース１３０および／または提示インタフェース１２０を介して）対話する。たとえば、施設コントローラ２１５は、第２のオペレータ２３０にアラームおよび／または保守作業を提示することができる。本明細書で使用する「オペレータ」という用語は、限定はしないが、シフト業務スタッフ、保守技師、および施設管理者を含む、施設２０８の運用および保守に関連した、どの立場にあるどの人も含む。
【００２１】
マシン２０５は、１つまたは複数の監視センサ２３５を含む。例示的な実施形態において、監視センサ２３５は、限定はしないが、振動示度、界磁電圧および電流示度、界磁基準設定値、固定子電圧および電流示度、回転子速度示度、保守作業、ならびに／または他のどのタイプのデータも含む動作測定値を収集する。監視センサ２３５は、繰り返し（たとえば、周期的に、連続して、および／または要求されたときに）、現時点での動作測定示度を送信する。たとえば、監視センサ２３５は、最小値（たとえば、４ミリアンペア（ｍａ））と最大値（たとえば、２０ｍａ）との間の電流を生じ得る。最小値は、界磁電流が検出されないという指示を表す。最大値は、検出可能な最も高い量の界磁電流が検出されるという指示を表す。コントローラ２１０は、動作測定示度を受け取り、処理する。
【００２２】
施設２０８は、限定はしないが、冗長マシン２０５からのデータを含む、施設２０８の残りに関連づけられた運用データ測定値と、限定はしないが、局地的風速、局地的風速量、および局地的外気温を含む施設環境データとを収集する、監視センサ２３５と同様の追加監視センサ（図示せず）を含む。このようなデータは、ネットワーク２２０を超えて送信され、限定はしないが、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、および携帯情報端末（ＰＤＡ）（いずれも図示せず）を含む、ネットワーク２２０にアクセスすることが可能などの装置によってもアクセスすることができる。
【００２３】
図３は、マシン監視システム２００の概略図である。例示的な実施形態において、コンピューティング装置１０５は、マシンコントローラ２１０および／または施設コントローラ２１５の一方である。また、例示的な実施形態において、各コンピューティング装置１０５は、通信インタフェース１３５を介してネットワーク２２０に結合される。ネットワーク２２０は、ゲートウェイ装置２５０を含み、装置２５０は、限定はしないが、ルータ、モデム、およびスイッチを含む、本明細書に記載するようにネットワーク２２０内での通信を可能にする任意のゲートウェイ装置である。ネットワーク２２０は、ワイヤレスメッシュネットワーク２２０の第１の部分２６０も含む。第１の部分２６０は、メッシュトポロジで編成された複数の無線データノード２６５を含む。各無線データノード２６５は、全方向アンテナを含み、各無線データノード２６５は、より具体的には、中継装置および全方向性ワイヤレスセンサインタフェースモジュール（ｗＳＩＭ）の一方である。あるいは、無線データノード２６５は、本明細書に記載するようにマシン監視システム２００の動作を可能にする任意の装置である。一部の実施形態では、一部の無線データノード２６５は、指向性アンテナを含む。少なくとも１つの無線データノード２６５は、ゲートウェイ装置２５０と通信するように、動作可能に結合される。また、各無線データノード２６５は、少なくとも１つの隣接無線データノード２６５と通信するように、動作可能に結合される。さらに、各無線データノード２６５は、約２５メートル（ｍ）（８２フィート（ｆｔ））の範囲をもち、隣接し合うノード２６５は、互いの間に重複領域（図示せず）が定義されるように、互いの５０ｍ（１６４ｆｔ）以内に位置決めされる。
【００２４】
図４は、監視システム２００内に統合された無線データノード２６５および例示的な交流（ＡＣ）電力システム２７０の概略図である。例示的な実施形態において、ＡＣ電力システム２７０は、ほとんどの施設において通常見られる大型の１１０ボルトＡＣ（ＶＡＣ）電力システムであり、ＡＣシステム２７０の一部分のみを図示してある。あるいは、ＡＣ電力システム２７０は、どの電圧を有してもよい。ＡＣ電力システム２７０は、５０ヘルツ（Ｈｚ）または６０Ｈｚで動作し得る。あるいは、ＡＣ電力システム２７０は、どの周波数も有し得る。ＡＣ電力システム２７０は、単一の、統合型システムであり、すなわち、システム２７０は、１つのユーティリティ電力網内で、限定ではなく、電圧および周波数を含む電気パラメータの統一をとりやすくするように形成される。
【００２５】
また、例示的な実施形態において、ＡＣ電力システム２７０は、複数の追加無線データノード、または、より具体的には、拡張中継器２７５を含む。各拡張中継器２７５は、無線データノード２６５との通信用の全方向アンテナ（図示せず）を含む。各拡張中継器２７５は、モデム２８０も含む。各モデム２８０は、別のモデム２８０に送信されるアナログキャリア信号を介して、無線データノード２６５から受信したデジタル信号を変調する。各モデム２８０はまた、別のモデム２８０から受信したアナログキャリア信号を復調し、またはフィルタ除去し、そうすることによってデジタル信号は、無線データノード２６５にさらに送信される。
【００２６】
さらに、例示的な実施形態において、各モデム２８０は、信号の変調および復調を監視し制御するように動作可能に結合された十分なメモリおよび処理ハードウェア（いずれも図示せず）を含み、そうすることによって、本明細書に記載するようにシステム２００およびネットワーク２２０の動作を可能にする。モデム２８０は、信号送信を容易にするための１つまたは複数の動作を実施するようプロセッサに命じるための、メモリに格納された実行可能命令を含む。さらに、例示的な実施形態において、各モデム２８０内のメモリ装置は、限定はしないが、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、および／またはＮＶＲＡＭを含むファームウェア装置であり、実行可能命令は、ファームウェア内にある。あるいは、各モデム２８０は、比較的大きいコンピューティング装置の一部分でよく、その結果メモリ装置は、限定はしないが、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、固体状態ディスク、ハードディスク、およびＲＯＭを含み得る。上記メモリタイプは、例示に過ぎず、したがって、コンピュータプログラムおよびその実行可能命令の格納に使用可能なメモリのタイプに関して限定するものではない。
【００２７】
また、例示的な実施形態において、ＡＣ電力システム２７０は、複数の標準壁面コンセント２８５を含み、少なくとも２つのコンセント２８５が、標準電力ケーブル２９０を介して互いと結合される。分かりやすくするために、図４では、ケーブル２９０を、２つの個々のチャネルとして示す。ただし、典型的な１１０ＶＡＣ電気システムが、相互接続２９３によって示すように相互接続される。コンセント２８５は、壁２９５に結合され、各ケーブル２９０は、壁２９５の中で伸びる。さらに、例示的な実施形態において、各モデム２８０は、接続ケーブル３００を介して壁面コンセント２８５に結合され、接続ケーブル３００は、モデム２８０によって生成されたアナログキャリア信号ならびにＡＣ電力を各拡張中継器２７５に送信する。各モデム２８０は、５０Ｈｚおよび６０Ｈｚ干渉の大部分をフィルタ除去するのに十分なフィルタリングハードウェアおよび実行可能命令を含む。
【００２８】
例示的な実施形態において、ネットワーク２２０の第１の部分２６０は、ネットワーク２２０の第２の部分３０５に動作可能に結合される。データは、双方向矢印３０８で示すように、第１の部分２６０と第２の部分３０５との間で送信される。代替実施形態では、第１の部分２６０は、第３の部分３１０（想像線で示す）にも動作可能に結合することができ、第２の部分３０５および第３の部分３１０が、ネットワーク２２０のいくつかの部分からなる集まり３１５を定義する。データは、双方向矢印３１８で示すように、第１の部分２６０と第３の部分３１０との間で送信される。
【００２９】
ＡＣ電力システム２７０を使って部分２６０、３０５、３１０の間でデータを送信することにより、そうしないと高周波信号を阻止し、かつ／または減衰することになる、湾曲した通信経路を定義する障害物を含む施設２０８（図２に示す）の領域内でのデータ収集および転送が容易になる。このような障害物は、壁および大型のいくつかの機器、たとえば、限定ではなく、貯蔵タンクおよびサイロ、ならびにターボ機械を含み得る。また、ＡＣ電力システム２７０を通るデータ送信により、ユーザがネットワーク２２０およびシステム２００を実装する際の柔軟性が増す。たとえば、第１の部分２６０は、施設２０８のある領域内で実装することができ、第２の部分３０５は、限定はしないが、遠い距離で隔てられた領域、異なるレベル／フロアに位置する領域、別個の部屋／区画内の領域、および別個の建物にある領域を含む、施設２０８の別の遠隔領域内で実装することができる。各領域は、ＡＣ電力システム２７０への少なくとも１つの接続、たとえば、壁面コンセント２８５を含む。既存のＡＣ電力システム２７０を使うことによって、多数の冗長無線データノード２６５が必要なくなることにより、ネットワーク２２０およびシステム２００の設置コストを下げ、運用および保守の複雑さを低下させやすくなる。また、障害物を取り除く必要が削減され、そうすることによって、実装コストがさらに下がる。
【００３０】
また、例示的な実施形態において、無線データノード２６５および拡張中継器２７５は、短いデータバーストで比較的少量の情報を送受信する。ただし、ＡＣ電力システム２７０は、ほぼ連続したアナログ送信に、変調デジタルデータバーストを送信する。したがって、より高いデータレートのノード２６５およびより低いデータレートの電力システム２７０により、部分２６０、３０５、３１０の間のデータボトルネックを誘発する可能性が大幅に削減される。
【００３１】
図５は、ネットワーク２２０（図３、４に示す）を構築する例示的な方法４００のフローチャートである。例示的な実施形態において、複数の無線データノード２６５（図３、４に示す）が４０２で提供される。ＡＣ電力システム２７０（図４に示す）が、４０４で、無線データノード２６５の少なくともいくつかに動作可能に結合される。４０６で、無線データノード２６５の少なくともいくつかおよびＡＣ電力システム２７０は、その間でデータを送信するように構成される。
【００３２】
公知のワイヤレスメッシュネットワークおよび監視システムとは対照的に、本明細書に記載する方法、システム、および機器は、監視用データの低コスト送信を可能にする。具体的には、公知のワイヤレスメッシュネットワークとは対照的に、本明細書に記載する監視方法、システム、および機器は、そうしなければ高周波信号を阻止し、かつ／または減衰することになる湾曲した通信経路を定義する障害物を含む施設に関連づけられた運用データの送信を容易にする。また、具体的には、公知のワイヤレスメッシュネットワークとは対照的に、本明細書に記載する監視方法、システム、および機器は、施設全体に拡張する既存のＡＣ電力システムを使う。より具体的には、ワイヤレスメッシュネットワークの部分が、障害物を迂回するように電力システムの部分に結合される。また、具体的には、電力システムを、本明細書に記載するワイヤレスメッシュネットワークおよび監視システムと統合することにより、遠い距離で隔てられ、異なるレベル／フロアに位置し、別個の部屋／区画内、および／または別個の建物に配置された施設の領域の間で運用データを送信することが容易になる。既存のＡＣ電力システムを使うことによって、多数の冗長無線データノードが必要なくなり、かつ／または障害物を取り除く必要が減ることにより、本明細書に記載するワイヤレスメッシュネットワークおよび監視システムの設置コストを下げ、運用および保守の複雑さを低下させやすくなる。
【００３３】
本明細書に記載する方法、システム、および機器の例示的な技術的効果は、（ａ）多数の無線データノードおよび／または障害物の除去なしでは難しいであろう施設エリア内で監視データの送信および受信を可能にすること、ならびに（ｂ）遠隔および／またはアクセスしにくい領域にある施設エリア内で監視データの送信および受信を可能にすることの少なくとも一方を含む。
【００３４】
本明細書に記載した方法およびシステムは、本明細書に記載した具体的実施形態に限定されない。たとえば、各システムの構成要素および／または各方法のステップは、本明細書に記載した他の構成要素および／またはステップとは独立して個別に使用し、かつ／または実施することができる。さらに、各構成要素および／またはステップは、他のアセンブリおよび方法でも使用し、かつ／または実施することができる。
【００３５】
本記載内容では、本発明を開示するために、また、どの当業者も本発明を実施すること、たとえばどの装置またはシステムも作成し利用し、どの組込み方法も実施することを可能にするために、最良の形態を含む例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が考えつく他の例を含み得る。このような他の例は、特許請求の範囲の文言とは違わない構造要素を有する限り、または特許請求の範囲の文言との本質的な違いがない等価な構造要素を含む限り、特許請求の範囲の範囲内であることを意図している。
【００３６】
一部の実施形態は、１つまたは複数の電子またはコンピューティング装置の使用を伴う。このような装置は通常、汎用中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能論理回路（ＰＬＣ）、および／または本明細書に記載した機能を実行することが可能な他のどの回路もしくはプロセッサなどのプロセッサもしくはコントローラも含む。本明細書に記載した方法は、限定はしないが、記憶装置および／またはメモリ装置を含むコンピュータ可読媒体に埋め込まれる実行可能命令としてエンコードすることができる。このような命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、本明細書に記載した方法の少なくとも一部分を実施させる。上記例は、例示に過ぎず、したがって、いかなる意味でも、プロセッサという用語の定義および／または意味を限定することは意図していない。
【００３７】
本発明を、様々な具体的実施形態によって記載したが、本発明は、特許請求の範囲の精神および範囲内の変更により実施され得ることが当業者には了解されよう。
【符号の説明】
【００３８】
１０５ コンピューティング装置
１１０ メモリ装置
１１５ プロセッサ
１２０ 提示インタフェース
１２５ ユーザ
１３０ ユーザ入力インタフェース
１３５ 通信インタフェース
２００ マシン監視システム
２０５ マシン
２０８ 施設
２１０ マシンコントローラ
２１５ 工場コントローラ
２２０ ネットワーク
２２５ 第１のオペレータ
２３０ 第２のオペレータ
２３５ 監視センサ
２５０ ゲートウェイ装置
２６０ ワイヤレスメッシュネットワークの第１の部分
２６５ 無線データノード
２７０ 交流（ＡＣ）電力システム
２７５ 拡張中継器
２８０ モデム
２８５ 壁面コンセント
２９０ 電力ケーブル
２９３ 相互接続
２９５ 壁
３００ 接続ケーブル
３０５ ワイヤレスメッシュネットワークの第２の部分
３０８ 双方向矢印
３１０ ワイヤレスメッシュネットワークの第３の部分
３１５ 部分の集まり
３１８ 双方向矢印
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載する実施形態は、概して、ワイヤレス通信に関し、より詳細には、ワイヤレスメッシュネットワークを介して送信される通信を強化する方法および機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの公知の通信ネットワークは、ワイヤレスメッシュネットワーク（ＷＭＮ）として構成される。このようなＷＭＮは、メッシュトポロジで編成された複数の無線データノードを含む。無線データノードは、配線／ケーブルを含むネットワークを介した、ほぼ連続したデータ送信と比較して、無線周波数（ＲＦ）スペクトルを使って、短いバーストでデータを転送する送信機および受信機として動作する。少なくともいくつかの公知のＷＭＮは、監視システム内で実装され、無線データノードを経由した収集および／またはさらなる送信のために監視センサ装置からゲートウェイ装置にセンサ情報を送信するのに使われる。通常、このような公知の監視システムおよびＷＭＮにおいて、監視センサ装置とゲートウェイ装置との間の部分において使われる唯一の配線は、センサ装置と無線データノードとの間である。多くの公知の無線データノードは、所望されるビーム重複量に依存して、５０メートル（ｍ）（１６４フィート（ｆｔ））未満の送信および受信範囲を達成しやすくする、ビーム範囲が約２５ｍ（８２ｆｔ）の全方向アンテナをもつ。
【０００３】
このような公知の監視システムおよびＷＭＮの少なくともいくつかは、隣接ノードおよび／またはゲートウェイ装置の間、たとえば、厚い壁または他の構造物の間の無線連結経路が比較的短く、信号減衰が比較的大量である部分を含む施設で使われる。また、一部の監視システムは、施設の領域内の複数の監視センサ装置をグループ化することができ、そうすることによって、データ収集グループを定義する。こうしたデータ収集グループの少なくともいくつかは、施設の遠隔エリア内に位置決めされて遠隔グループを定義することができ、このような遠隔グループは、主グループに動作可能に結合される必要がある。５０ｍ（１６４ｆｔ）の範囲の無線データノードを使って、遠隔グループを主グループに動作可能に結合することは、湾曲した通信経路を定義する、長い距離に渡る多数の物理的障害物により、難しい場合がある。このような長く湾曲した経路により、無線データノードの数が増える可能性があり、そうすることによって、ＷＭＮおよび監視システムの設置コストが増し、動作および保守が複雑になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０１７４５６９号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一態様では、ワイヤレスメッシュネットワークが提供される。ワイヤレスメッシュネットワークは、複数の無線データノードを含む。ワイヤレスメッシュネットワークは、複数の無線データノードの少なくとも２つに結合された少なくとも１つの交流（ＡＣ）導管も含む。少なくとも１つのＡＣ導管は、複数の無線データノードの少なくとも２つの間でデータを送信するように構成される。
【０００６】
別の態様では、ネットワークを構築する方法が提供される。この方法は、交流（ＡＣ）電力システムを、少なくとも２つの無線データノードに結合することを含む。この方法は、少なくとも２つの無線データノードと、ＡＣ電力システムとを、その間でデータを送信するように構成することも含む。
【０００７】
さらに別の態様では、監視システムが提供される。監視システムは、少なくとも１つのセンサ測定装置を含む。このシステムは、少なくとも１つのセンサ測定装置に結合された少なくとも１つのコンピューティング装置も含む。このシステムは、複数の無線データノードをさらに含む。複数の無線データノードの少なくとも１つが、少なくとも１つのコンピューティング装置に結合される。このシステムは、複数の無線データノードの少なくとも２つに結合された少なくとも１つの交流（ＡＣ）導管も含む。少なくとも１つのＡＣ導管は、複数の無線データノードの少なくとも２つの間でデータを送信するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】マシンの動作を監視し、かつ／または制御するのに使うことができる例示的なコンピューティング装置を示すブロック図である。
【図２】ネットワークの一部分を介して通信するように結合されたマシンコントローラおよび施設コントローラを含む、例示的なマシン監視システムを示すブロック図である。
【図３】図２に示す監視システムとともに使われ得る複数の例示的な無線データノードを示す概略図である。
【図４】図３に示す無線データノードおよび図２に示す監視システムに統合された例示的な交流（ＡＣ）電力システムを示す概略図である。
【図５】図４に示すネットワークを構築する例示的な方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、マシン（図１には示さず）の動作を監視し、かつ／または制御するのに使うことができる例示的なコンピューティング装置１０５のブロック図である。コンピューティング装置１０５は、メモリ装置１１０と、命令を実行する、メモリ装置１１０に動作可能に結合されたプロセッサ１１５とを含む。一部の実施形態では、実行可能命令がメモリ装置１１０に格納される。コンピューティング装置１０５は、プロセッサ１１５をプログラムすることによって、本明細書に記載する１つまたは複数の動作を実施するように構成可能である。たとえば、プロセッサ１１５は、動作を１つまたは複数の実行可能命令としてエンコードし、実行可能命令をメモリ装置１１０内で提供することによってプログラムされ得る。プロセッサ１１５は、１つまたは複数の処理ユニットを（たとえば、マルチコア構成で）含み得る。
【００１０】
例示的な実施形態において、メモリ装置１１０は、実行可能命令および／または他のデータなどの情報の格納および取出しを可能にする１つまたは複数の装置である。メモリ装置１１０は、限定ではなく、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、固体状態ディスク、ハードディスク、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラム可能ＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能なプログラム可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、および／または不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリなど、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体を含み得る。上記メモリタイプは例示に過ぎず、したがって、コンピュータプログラムの格納に使用可能なメモリのタイプに関して限定するものではない。
【００１１】
さらに、本明細書で使用する「ソフトウェア」および「ファームウェア」という用語は、入換え可能であり、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、クライアントおよびサーバによる実行のために、メモリに格納されたどのコンピュータプログラムも含む。
【００１２】
メモリ装置１１０は、限定はしないが、振動示度、界磁電圧および電流示度、界磁基準設定値、固定子電圧および電流示度、回転子速度示度、保守作業、ならびに／または他のどのタイプのデータも含む動作測定値を格納するように構成され得る。一部の実施形態では、プロセッサ１１５は、データの古さに基づいて、メモリ装置１１０からデータを削除し、または「一掃」する。たとえば、プロセッサ１１５は、後続の時間および／またはイベントに関連づけられた、予め記録され格納されたデータを上書きすることができる。追加的または代替的には、プロセッサ１１５は、所定の時間間隔を超えるデータを削除してよい。
【００１３】
一部の実施形態では、コンピューティング装置１０５は、プロセッサ１１５に結合された提示インタフェース１２０を含む。提示インタフェース１２０は、ユーザインタフェースおよび／またはアラームなどの情報を、ユーザ１２５に提示する。たとえば、提示インタフェース１２０は、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、および／または「電子インク」ディスプレイなどの表示装置（図示せず）に結合され得るディスプレイアダプタ（図示せず）を含み得る。一部の実施形態では、提示インタフェース１２０は、１つまたは複数の表示装置を含む。追加的または代替的には、提示インタフェース１２０は、音声出力装置（図示せず）（たとえば、音声アダプタおよび／もしくはスピーカ）ならびに／またはプリンタ（図示せず）を含み得る。一部の実施形態では、提示インタフェース１２０は、ヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）（図示せず）を使うなどして、同期マシン（図１には示さず）に関連づけられたアラームを提示する。
【００１４】
一部の実施形態では、コンピューティング装置１０５は、ユーザ入力インタフェース１３０を含む。例示的な実施形態において、ユーザ入力インタフェース１３０は、プロセッサ１１５に結合され、ユーザ１２５から入力を受け取る。ユーザ入力インタフェース１３０は、たとえば、キーボード、ポインティングデバイス、マウス、スタイラス、タッチ式パネル（たとえば、タッチパッドやタッチスクリーン）、ジャイロスコープ、加速度計、位置検出装置、および／または音声入力インタフェース（たとえば、マイクロホンを含む）を含み得る。タッチスクリーンなどの単一の構成要素が、提示インタフェース１２０およびユーザ入力インタフェース１３０両方の表示装置として機能することができる。
【００１５】
通信インタフェース１３５は、プロセッサ１１５に結合され、センサや別のコンピューティング装置１０５など、他の１つまたは複数の装置に結合されて通信するように、また、このような装置に対して入力および出力動作を実施するように構成される。たとえば、通信インタフェース１３５は、限定はしないが、ワイヤードネットワークアダプタ、ワイヤレスネットワークアダプタ、移動遠隔通信アダプタ、シリアル通信アダプタ、および／またはパラレル通信アダプタを含み得る。通信インタフェース１３５は、１つまたは複数の遠隔装置からデータを受信し、かつ／またはデータを送信することができる。たとえば、あるコンピューティング装置１０５の通信インタフェース１３５が、別のコンピューティング装置１０５の通信インタフェース１３５にアラームを送信することができる。
【００１６】
提示インタフェース１２０および／または通信インタフェース１３５は両方とも、本明細書に記載する方法で使用するのに適した情報を（たとえば、ユーザ１２５や別の装置に）提供することが可能である。したがって、提示インタフェース１２０および通信インタフェース１３５は、出力装置と呼ぶことができる。同様に、ユーザ入力インタフェース１３０および通信インタフェース１３５は、本明細書に記載する方法で使用するのに適した情報を受信することが可能であり、入力装置と呼ぶことができる。
【００１７】
図２は、マシン２０５を監視し、かつ／または操作するのに使うことができる例示的なシステム２００のブロック図である。マシン２０５は、限定はしないが、化学プロセス反応器、排熱回収ボイラ、蒸気タービン、ガスタービン、開閉所回路遮断器、および開閉所変圧器を含む、どの工業プロセス用のどの工業機器でもよい。例示的な実施形態において、マシン２０５は、比較的大きい、統合型工業施設２０８の一部分である。施設２０８は、限定はしないが、複数台のマシン２０５を含み得る。また、例示的な実施形態において、施設２０８は、限定はしないが、山岳地形および延長水路（図示せず）を含む、凹凸のある地理的地形を含む。さらに、例示的な実施形態において、システム２００は、ネットワーク２２０を介して、結合されて互いと通信するマシンコントローラ２１０および施設コントローラ２１５を含む。
【００１８】
例示的な実施形態において、ネットワーク２２０は、どのプロトコルも使用し、本明細書に記載するようにネットワーク２２０の動作を可能にするどの仕様および標準の要件も満たす無線メッシュネットワークである。ネットワーク２２０は、小規模な短いバースト、すなわち、毎秒約２５０キロビット（Ｋｂｉｔ／秒）またはそれ未満で、また、送信帯域中の約２．４ＧＨｚの周波数で、比較的少量の情報を送信する。ネットワーク２２０の実施形態は、限定ではなく、インターネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、ワイヤレスＬＡＮ（ＷＬＡＮ）、および／または仮想私設ネットワーク（ＶＰＮ）との動作結合を含み得る。いくつかの動作について、特定のコンピューティング装置１０５を参照して後で説明するが、どのコンピューティング装置１０５も、記載する動作の１つまたは複数を実施し得ることが企図される。たとえば、コントローラ２１０およびコントローラ２１５は、以下の動作すべてを実施することができる。
【００１９】
図１、２を参照すると、マシンコントローラ２１０、および施設コントローラ２１５は、コンピューティング装置１０５である。例示的な実施形態において、各コンピューティング装置１０５は、通信インタフェース１３５を介してネットワーク２２０に結合される。代替実施形態では、コントローラ２１０は、コントローラ２１５と統合される。
【００２０】
コントローラ２１０は、第１のオペレータ２２５と（たとえば、ユーザ入力インタフェース１３０および／または提示インタフェース１２０を介して）対話する。たとえば、コントローラ２１０は、アラームなど、マシン２０５についての情報をオペレータ２２５に提示することができる。施設コントローラ２１５は、第２のオペレータ２３０と（たとえば、ユーザ入力インタフェース１３０および／または提示インタフェース１２０を介して）対話する。たとえば、施設コントローラ２１５は、第２のオペレータ２３０にアラームおよび／または保守作業を提示することができる。本明細書で使用する「オペレータ」という用語は、限定はしないが、シフト業務スタッフ、保守技師、および施設管理者を含む、施設２０８の運用および保守に関連した、どの立場にあるどの人も含む。
【００２１】
マシン２０５は、１つまたは複数の監視センサ２３５を含む。例示的な実施形態において、監視センサ２３５は、限定はしないが、振動示度、界磁電圧および電流示度、界磁基準設定値、固定子電圧および電流示度、回転子速度示度、保守作業、ならびに／または他のどのタイプのデータも含む動作測定値を収集する。監視センサ２３５は、繰り返し（たとえば、周期的に、連続して、および／または要求されたときに）、現時点での動作測定示度を送信する。たとえば、監視センサ２３５は、最小値（たとえば、４ミリアンペア（ｍａ））と最大値（たとえば、２０ｍａ）との間の電流を生じ得る。最小値は、界磁電流が検出されないという指示を表す。最大値は、検出可能な最も高い量の界磁電流が検出されるという指示を表す。コントローラ２１０は、動作測定示度を受け取り、処理する。
【００２２】
施設２０８は、限定はしないが、冗長マシン２０５からのデータを含む、施設２０８の残りに関連づけられた運用データ測定値と、限定はしないが、局地的風速、局地的風速量、および局地的外気温を含む施設環境データとを収集する、監視センサ２３５と同様の追加監視センサ（図示せず）を含む。このようなデータは、ネットワーク２２０を超えて送信され、限定はしないが、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、および携帯情報端末（ＰＤＡ）（いずれも図示せず）を含む、ネットワーク２２０にアクセスすることが可能などの装置によってもアクセスすることができる。
【００２３】
図３は、マシン監視システム２００の概略図である。例示的な実施形態において、コンピューティング装置１０５は、マシンコントローラ２１０および／または施設コントローラ２１５の一方である。また、例示的な実施形態において、各コンピューティング装置１０５は、通信インタフェース１３５を介してネットワーク２２０に結合される。ネットワーク２２０は、ゲートウェイ装置２５０を含み、装置２５０は、限定はしないが、ルータ、モデム、およびスイッチを含む、本明細書に記載するようにネットワーク２２０内での通信を可能にする任意のゲートウェイ装置である。ネットワーク２２０は、ワイヤレスメッシュネットワーク２２０の第１の部分２６０も含む。第１の部分２６０は、メッシュトポロジで編成された複数の無線データノード２６５を含む。各無線データノード２６５は、全方向アンテナを含み、各無線データノード２６５は、より具体的には、中継装置および全方向性ワイヤレスセンサインタフェースモジュール（ｗＳＩＭ）の一方である。あるいは、無線データノード２６５は、本明細書に記載するようにマシン監視システム２００の動作を可能にする任意の装置である。一部の実施形態では、一部の無線データノード２６５は、指向性アンテナを含む。少なくとも１つの無線データノード２６５は、ゲートウェイ装置２５０と通信するように、動作可能に結合される。また、各無線データノード２６５は、少なくとも１つの隣接無線データノード２６５と通信するように、動作可能に結合される。さらに、各無線データノード２６５は、約２５メートル（ｍ）（８２フィート（ｆｔ））の範囲をもち、隣接し合うノード２６５は、互いの間に重複領域（図示せず）が定義されるように、互いの５０ｍ（１６４ｆｔ）以内に位置決めされる。
【００２４】
図４は、監視システム２００内に統合された無線データノード２６５および例示的な交流（ＡＣ）電力システム２７０の概略図である。例示的な実施形態において、ＡＣ電力システム２７０は、ほとんどの施設において通常見られる大型の１１０ボルトＡＣ（ＶＡＣ）電力システムであり、ＡＣシステム２７０の一部分のみを図示してある。あるいは、ＡＣ電力システム２７０は、どの電圧を有してもよい。ＡＣ電力システム２７０は、５０ヘルツ（Ｈｚ）または６０Ｈｚで動作し得る。あるいは、ＡＣ電力システム２７０は、どの周波数も有し得る。ＡＣ電力システム２７０は、単一の、統合型システムであり、すなわち、システム２７０は、１つのユーティリティ電力網内で、限定ではなく、電圧および周波数を含む電気パラメータの統一をとりやすくするように形成される。
【００２５】
また、例示的な実施形態において、ＡＣ電力システム２７０は、複数の追加無線データノード、または、より具体的には、拡張中継器２７５を含む。各拡張中継器２７５は、無線データノード２６５との通信用の全方向アンテナ（図示せず）を含む。各拡張中継器２７５は、モデム２８０も含む。各モデム２８０は、別のモデム２８０に送信されるアナログキャリア信号を介して、無線データノード２６５から受信したデジタル信号を変調する。各モデム２８０はまた、別のモデム２８０から受信したアナログキャリア信号を復調し、またはフィルタ除去し、そうすることによってデジタル信号は、無線データノード２６５にさらに送信される。
【００２６】
さらに、例示的な実施形態において、各モデム２８０は、信号の変調および復調を監視し制御するように動作可能に結合された十分なメモリおよび処理ハードウェア（いずれも図示せず）を含み、そうすることによって、本明細書に記載するようにシステム２００およびネットワーク２２０の動作を可能にする。モデム２８０は、信号送信を容易にするための１つまたは複数の動作を実施するようプロセッサに命じるための、メモリに格納された実行可能命令を含む。さらに、例示的な実施形態において、各モデム２８０内のメモリ装置は、限定はしないが、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、および／またはＮＶＲＡＭを含むファームウェア装置であり、実行可能命令は、ファームウェア内にある。あるいは、各モデム２８０は、比較的大きいコンピューティング装置の一部分でよく、その結果メモリ装置は、限定はしないが、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、固体状態ディスク、ハードディスク、およびＲＯＭを含み得る。上記メモリタイプは、例示に過ぎず、したがって、コンピュータプログラムおよびその実行可能命令の格納に使用可能なメモリのタイプに関して限定するものではない。
【００２７】
また、例示的な実施形態において、ＡＣ電力システム２７０は、複数の標準壁面コンセント２８５を含み、少なくとも２つのコンセント２８５が、標準電力ケーブル２９０を介して互いと結合される。分かりやすくするために、図４では、ケーブル２９０を、２つの個々のチャネルとして示す。ただし、典型的な１１０ＶＡＣ電気システムが、相互接続２９３によって示すように相互接続される。コンセント２８５は、壁２９５に結合され、各ケーブル２９０は、壁２９５の中で伸びる。さらに、例示的な実施形態において、各モデム２８０は、接続ケーブル３００を介して壁面コンセント２８５に結合され、接続ケーブル３００は、モデム２８０によって生成されたアナログキャリア信号ならびにＡＣ電力を各拡張中継器２７５に送信する。各モデム２８０は、５０Ｈｚおよび６０Ｈｚ干渉の大部分をフィルタ除去するのに十分なフィルタリングハードウェアおよび実行可能命令を含む。
【００２８】
例示的な実施形態において、ネットワーク２２０の第１の部分２６０は、ネットワーク２２０の第２の部分３０５に動作可能に結合される。データは、双方向矢印３０８で示すように、第１の部分２６０と第２の部分３０５との間で送信される。代替実施形態では、第１の部分２６０は、第３の部分３１０（想像線で示す）にも動作可能に結合することができ、第２の部分３０５および第３の部分３１０が、ネットワーク２２０のいくつかの部分からなる集まり３１５を定義する。データは、双方向矢印３１８で示すように、第１の部分２６０と第３の部分３１０との間で送信される。
【００２９】
ＡＣ電力システム２７０を使って部分２６０、３０５、３１０の間でデータを送信することにより、そうしないと高周波信号を阻止し、かつ／または減衰することになる、湾曲した通信経路を定義する障害物を含む施設２０８（図２に示す）の領域内でのデータ収集および転送が容易になる。このような障害物は、壁および大型のいくつかの機器、たとえば、限定ではなく、貯蔵タンクおよびサイロ、ならびにターボ機械を含み得る。また、ＡＣ電力システム２７０を通るデータ送信により、ユーザがネットワーク２２０およびシステム２００を実装する際の柔軟性が増す。たとえば、第１の部分２６０は、施設２０８のある領域内で実装することができ、第２の部分３０５は、限定はしないが、遠い距離で隔てられた領域、異なるレベル／フロアに位置する領域、別個の部屋／区画内の領域、および別個の建物にある領域を含む、施設２０８の別の遠隔領域内で実装することができる。各領域は、ＡＣ電力システム２７０への少なくとも１つの接続、たとえば、壁面コンセント２８５を含む。既存のＡＣ電力システム２７０を使うことによって、多数の冗長無線データノード２６５が必要なくなることにより、ネットワーク２２０およびシステム２００の設置コストを下げ、運用および保守の複雑さを低下させやすくなる。また、障害物を取り除く必要が削減され、そうすることによって、実装コストがさらに下がる。
【００３０】
また、例示的な実施形態において、無線データノード２６５および拡張中継器２７５は、短いデータバーストで比較的少量の情報を送受信する。ただし、ＡＣ電力システム２７０は、ほぼ連続したアナログ送信に、変調デジタルデータバーストを送信する。したがって、より高いデータレートのノード２６５およびより低いデータレートの電力システム２７０により、部分２６０、３０５、３１０の間のデータボトルネックを誘発する可能性が大幅に削減される。
【００３１】
図５は、ネットワーク２２０（図３、４に示す）を構築する例示的な方法４００のフローチャートである。例示的な実施形態において、複数の無線データノード２６５（図３、４に示す）が４０２で提供される。ＡＣ電力システム２７０（図４に示す）が、４０４で、無線データノード２６５の少なくともいくつかに動作可能に結合される。４０６で、無線データノード２６５の少なくともいくつかおよびＡＣ電力システム２７０は、その間でデータを送信するように構成される。
【００３２】
公知のワイヤレスメッシュネットワークおよび監視システムとは対照的に、本明細書に記載する方法、システム、および機器は、監視用データの低コスト送信を可能にする。具体的には、公知のワイヤレスメッシュネットワークとは対照的に、本明細書に記載する監視方法、システム、および機器は、そうしなければ高周波信号を阻止し、かつ／または減衰することになる湾曲した通信経路を定義する障害物を含む施設に関連づけられた運用データの送信を容易にする。また、具体的には、公知のワイヤレスメッシュネットワークとは対照的に、本明細書に記載する監視方法、システム、および機器は、施設全体に拡張する既存のＡＣ電力システムを使う。より具体的には、ワイヤレスメッシュネットワークの部分が、障害物を迂回するように電力システムの部分に結合される。また、具体的には、電力システムを、本明細書に記載するワイヤレスメッシュネットワークおよび監視システムと統合することにより、遠い距離で隔てられ、異なるレベル／フロアに位置し、別個の部屋／区画内、および／または別個の建物に配置された施設の領域の間で運用データを送信することが容易になる。既存のＡＣ電力システムを使うことによって、多数の冗長無線データノードが必要なくなり、かつ／または障害物を取り除く必要が減ることにより、本明細書に記載するワイヤレスメッシュネットワークおよび監視システムの設置コストを下げ、運用および保守の複雑さを低下させやすくなる。
【００３３】
本明細書に記載する方法、システム、および機器の例示的な技術的効果は、（ａ）多数の無線データノードおよび／または障害物の除去なしでは難しいであろう施設エリア内で監視データの送信および受信を可能にすること、ならびに（ｂ）遠隔および／またはアクセスしにくい領域にある施設エリア内で監視データの送信および受信を可能にすることの少なくとも一方を含む。
【００３４】
本明細書に記載した方法およびシステムは、本明細書に記載した具体的実施形態に限定されない。たとえば、各システムの構成要素および／または各方法のステップは、本明細書に記載した他の構成要素および／またはステップとは独立して個別に使用し、かつ／または実施することができる。さらに、各構成要素および／またはステップは、他のアセンブリおよび方法でも使用し、かつ／または実施することができる。
【００３５】
本記載内容では、本発明を開示するために、また、どの当業者も本発明を実施すること、たとえばどの装置またはシステムも作成し利用し、どの組込み方法も実施することを可能にするために、最良の形態を含む例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が考えつく他の例を含み得る。このような他の例は、特許請求の範囲の文言とは違わない構造要素を有する限り、または特許請求の範囲の文言との本質的な違いがない等価な構造要素を含む限り、特許請求の範囲の範囲内であることを意図している。
【００３６】
一部の実施形態は、１つまたは複数の電子またはコンピューティング装置の使用を伴う。このような装置は通常、汎用中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能論理回路（ＰＬＣ）、および／または本明細書に記載した機能を実行することが可能な他のどの回路もしくはプロセッサなどのプロセッサもしくはコントローラも含む。本明細書に記載した方法は、限定はしないが、記憶装置および／またはメモリ装置を含むコンピュータ可読媒体に埋め込まれる実行可能命令としてエンコードすることができる。このような命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、本明細書に記載した方法の少なくとも一部分を実施させる。上記例は、例示に過ぎず、したがって、いかなる意味でも、プロセッサという用語の定義および／または意味を限定することは意図していない。
【００３７】
本発明を、様々な具体的実施形態によって記載したが、本発明は、特許請求の範囲の精神および範囲内の変更により実施され得ることが当業者には了解されよう。
【符号の説明】
【００３８】
１０５ コンピューティング装置
１１０ メモリ装置
１１５ プロセッサ
１２０ 提示インタフェース
１２５ ユーザ
１３０ ユーザ入力インタフェース
１３５ 通信インタフェース
２００ マシン監視システム
２０５ マシン
２０８ 施設
２１０ マシンコントローラ
２１５ 工場コントローラ
２２０ ネットワーク
２２５ 第１のオペレータ
２３０ 第２のオペレータ
２３５ 監視センサ
２５０ ゲートウェイ装置
２６０ ワイヤレスメッシュネットワークの第１の部分
２６５ 無線データノード
２７０ 交流（ＡＣ）電力システム
２７５ 拡張中継器
２８０ モデム
２８５ 壁面コンセント
２９０ 電力ケーブル
２９３ 相互接続
２９５ 壁
３００ 接続ケーブル
３０５ ワイヤレスメッシュネットワークの第２の部分
３０８ 双方向矢印
３１０ ワイヤレスメッシュネットワークの第３の部分
３１５ 部分の集まり
３１８ 双方向矢印
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線データノード（２６５）と、
前記複数の前記無線データノード（２６５／２７５）の少なくとも２つに結合された少なくとも１つの交流（ＡＣ）導管（２９０／３００）であって、前記複数の無線データノードの前記少なくとも２つの間でデータを送信するように構成された少なくとも１つのＡＣ導管とを備えるワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
【請求項２】
前記複数の無線データノード（２６５／２７５）の前記少なくとも２つが、
少なくとも１つのアンテナと、
少なくとも１つのモデム（２８０）とを備える拡張中継器（２７５）である、請求項１記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
【請求項３】
前記少なくとも１つのモデム（２８０）が、５０ヘルツ（Ｈｚ）および６０Ｈｚ干渉の大部分をフィルタ除去するためのフィルタリングハードウェアを備える、請求項２記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
【請求項４】
前記複数の無線データノード（２６５）が複数のワイヤレスセンサインタフェースモジュール（２６５）を備え、各ワイヤレスセンサインタフェースモジュール（２６５）が少なくとも１つのアンテナを備える、請求項１記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
【請求項５】
前記複数のワイヤレスセンサインタフェースモジュール（２６５）の少なくとも１つが、
コンピューティング装置（１０５）と、
前記少なくとも１つのＡＣ導管（２９０／３００）に動作可能に結合された少なくとも１つの拡張中継器（２７５）との少なくとも１つに動作可能に結合される、請求項４記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
【請求項６】
前記少なくとも１つのＡＣ導管（２９０／３００）が壁面コンセント（２８５）に動作可能に結合される、請求項１記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
【請求項７】
前記少なくとも１つのＡＣ導管（２９０／３００）が、複数の壁面コンセント（２８５）に結合された複数の相互接続ＡＣ導管（２９３）を備えるＡＣ電力システム（２７０）を備える、請求項１記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
【請求項８】
前記少なくとも１つのＡＣ導管（２９０／３００）が、前記ワイヤレスメッシュネットワークの複数の部分（２６０／３０５）に動作可能に結合され、前記複数の部分の各部分が、
壁面コンセント（２８５）を介して前記少なくとも１つのＡＣ導管に動作可能に結合された少なくとも１つの拡張中継器（２７５）と、
前記少なくとも１つの拡張中継器に動作可能に結合された少なくとも１つのワイヤレスセンサインタフェースモジュール（２６５）とを備える、請求項１記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
【請求項９】
少なくとも１つのセンサ測定装置（２３５）と、
前記少なくとも１つのセンサ測定装置に結合された少なくとも１つのコンピューティング装置（１０５）と、
複数の無線データノード（２６５／２７５）であって、前記複数の無線データノードの少なくとも１つが、前記少なくとも１つのコンピューティング装置に結合される複数の無線データノードと、
前記複数の前記無線データノードの少なくとも２つに結合された少なくとも１つの交流（ＡＣ）導管（２９０／３００）であって、前記複数の無線データノードの前記少なくとも２つの間でデータを送信するように構成された少なくとも１つのＡＣ導管とを備える監視システム（２００）。
【請求項１０】
前記複数の無線データノードの前記少なくとも２つ（２６５）が、
少なくとも１つのアンテナと、
少なくとも１つのモデム（２８０）とを備える拡張中継器（２７５）である、請求項９記載の監視システム（２００）。
【請求項１】
複数の無線データノード（２６５）と、
前記複数の前記無線データノード（２６５／２７５）の少なくとも２つに結合された少なくとも１つの交流（ＡＣ）導管（２９０／３００）であって、前記複数の無線データノードの前記少なくとも２つの間でデータを送信するように構成された少なくとも１つのＡＣ導管とを備えるワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
【請求項２】
前記複数の無線データノード（２６５／２７５）の前記少なくとも２つが、
少なくとも１つのアンテナと、
少なくとも１つのモデム（２８０）とを備える拡張中継器（２７５）である、請求項１記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
【請求項３】
前記少なくとも１つのモデム（２８０）が、５０ヘルツ（Ｈｚ）および６０Ｈｚ干渉の大部分をフィルタ除去するためのフィルタリングハードウェアを備える、請求項２記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
【請求項４】
前記複数の無線データノード（２６５）が複数のワイヤレスセンサインタフェースモジュール（２６５）を備え、各ワイヤレスセンサインタフェースモジュール（２６５）が少なくとも１つのアンテナを備える、請求項１記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
【請求項５】
前記複数のワイヤレスセンサインタフェースモジュール（２６５）の少なくとも１つが、
コンピューティング装置（１０５）と、
前記少なくとも１つのＡＣ導管（２９０／３００）に動作可能に結合された少なくとも１つの拡張中継器（２７５）との少なくとも１つに動作可能に結合される、請求項４記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
【請求項６】
前記少なくとも１つのＡＣ導管（２９０／３００）が壁面コンセント（２８５）に動作可能に結合される、請求項１記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
【請求項７】
前記少なくとも１つのＡＣ導管（２９０／３００）が、複数の壁面コンセント（２８５）に結合された複数の相互接続ＡＣ導管（２９３）を備えるＡＣ電力システム（２７０）を備える、請求項１記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
【請求項８】
前記少なくとも１つのＡＣ導管（２９０／３００）が、前記ワイヤレスメッシュネットワークの複数の部分（２６０／３０５）に動作可能に結合され、前記複数の部分の各部分が、
壁面コンセント（２８５）を介して前記少なくとも１つのＡＣ導管に動作可能に結合された少なくとも１つの拡張中継器（２７５）と、
前記少なくとも１つの拡張中継器に動作可能に結合された少なくとも１つのワイヤレスセンサインタフェースモジュール（２６５）とを備える、請求項１記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
【請求項９】
少なくとも１つのセンサ測定装置（２３５）と、
前記少なくとも１つのセンサ測定装置に結合された少なくとも１つのコンピューティング装置（１０５）と、
複数の無線データノード（２６５／２７５）であって、前記複数の無線データノードの少なくとも１つが、前記少なくとも１つのコンピューティング装置に結合される複数の無線データノードと、
前記複数の前記無線データノードの少なくとも２つに結合された少なくとも１つの交流（ＡＣ）導管（２９０／３００）であって、前記複数の無線データノードの前記少なくとも２つの間でデータを送信するように構成された少なくとも１つのＡＣ導管とを備える監視システム（２００）。
【請求項１０】
前記複数の無線データノードの前記少なくとも２つ（２６５）が、
少なくとも１つのアンテナと、
少なくとも１つのモデム（２８０）とを備える拡張中継器（２７５）である、請求項９記載の監視システム（２００）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１３０７８（Ｐ２０１３−１３０７８Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１４２８３２（Ｐ２０１２−１４２８３２）
【出願日】平成２４年６月２６日（２０１２．６．２６）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１４２８３２（Ｐ２０１２−１４２８３２）
【出願日】平成２４年６月２６日（２０１２．６．２６）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]