無線管理システム、無線端末装置および伝送管理方法
【課題】屋外で点在して複数配置しても、電池で長期間に亘って安定したシステム運用を行うことができる無線管理システム・無線端末装置および伝送管理方法を提供する。
【解決手段】無線端末装置１０１は、データ取得部と、データを送受信する無線通信部と、データ取得部で取得したデータまたは他装置から無線通信部が受信する他装置宛のデータおよびコマンドを無線通信部から送信する制御部と、時間を計測し、時間が予め設定された時刻になった時にスリープ状態にある記制御部をウェイクアップさせる計時部とを有し、制御部は、無線管理装置が送信した自装置宛のスリープコマンドを受信した場合に計時部を除いてスリープ状態に移行し、計時部によりウェイクアップした場合に、データ取得部が取得したデータの送信や自装置宛のコマンドの受信または他装置宛のデータやコマンドの転送を行う。
【解決手段】無線端末装置１０１は、データ取得部と、データを送受信する無線通信部と、データ取得部で取得したデータまたは他装置から無線通信部が受信する他装置宛のデータおよびコマンドを無線通信部から送信する制御部と、時間を計測し、時間が予め設定された時刻になった時にスリープ状態にある記制御部をウェイクアップさせる計時部とを有し、制御部は、無線管理装置が送信した自装置宛のスリープコマンドを受信した場合に計時部を除いてスリープ状態に移行し、計時部によりウェイクアップした場合に、データ取得部が取得したデータの送信や自装置宛のコマンドの受信または他装置宛のデータやコマンドの転送を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点在して配置された複数の無線端末装置から受信するデータを無線管理装置で管理する無線管理システム、無線端末装置および伝送管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＴ（情報技術）は様々な産業で利用されているが、将来に向けて大きく期待されているのが農業の分野である。特に、生産効率の向上だけでなく、親世代から子世代へと引き継がれた農業のノウハウを広く共有化したい、という狙いが背景にある。生産から経営に至る農業のＩＴ化への実証実験が各地で行われているが、対象となる圃場は法人化などにより複数の農地が集約化されるため、建造物などを挟んで離れた場所に農地が点在している場合が多い。
【０００３】
一方、農業のＩＴ化の例として、温度や湿度などのデータをセンサで取得したり、作物の生育状態や農地の状態を見るために通常画像や色温度画像などの画像データを取得する画像センサ（カメラ）を設置することが考えられている。
【０００４】
ところが、建造物や道路などを挟んで点在している農地からデータを取得して管理するためには、無線でデータを送受信する必要がある。そこで、携帯電話を利用したり、無線ＬＡＮを利用してデータを送受信する方法などが考えられる。例えば、複数の無線装置による分散型の無線ネットワークで時分割多重してデータを伝送する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００２−５３８６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、携帯電話や無線ＬＡＮを用いる場合は、設備費やランニングコストが嵩むため、個人経営の農場で長期的にシステム運用することは難しい。特に農場などでは屋外にあるため電源の確保が難しく、新たな電源の敷設が必要になったり、太陽電池やバッテリーなど大掛かり電源設備が必要になるという問題がある。
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明の目的は、設置が簡単で電源の敷設や大掛かりな電源設備が不要であり、電池で長期間に亘って安定したシステム運用を行うことができる無線管理システム、無線端末装置および伝送管理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る無線管理システムは、点在して配置された複数の無線端末装置と、前記複数の無線端末装置を管理する無線管理装置とを含む無線管理システムにおいて、前記複数の無線端末装置は、データを取得するデータ取得部と、複数の通信チャネルのうち少なくとも１つの通信チャネルを用いてデータを送受信する無線通信部と、前記データ取得部で取得したデータまたは他装置から前記無線通信部が受信する他装置宛のデータおよびコマンドを前記無線通信部から送信する制御部と、時間を計測し、前記時間が予め設定された時刻になった時にスリープ状態にある前記制御部をウェイクアップさせる計時部とを有し、前記制御部は、前記無線管理装置が送信した自装置宛のスリープコマンドを受信した場合に少なくとも前記計時部を除いてスリープ状態に移行し、前記計時部によりウェイクアップした場合に、前記データ取得部が取得したデータの送信や自装置宛のコマンドの受信または他装置宛のデータやコマンドの転送を行い、前記無線管理装置は、前記複数の無線端末装置にコマンドを送信し、前記複数の無線端末装置が互いに中継しながら伝送するデータを受信する送受信部を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る無線端末装置は、点在して複数配置され、データを無線管理装置に送信する無線管理システムに用いられる無線端末装置であって、データを取得するデータ取得部と、複数の通信チャネルのうち少なくとも１つの通信チャネルを用いてデータを送受信する無線通信部と、前記データ取得部で取得したデータまたは他装置から前記無線通信部が受信する他装置宛のデータおよびコマンドを前記無線通信部から送信する制御部と、時間を計測し、前記時間が予め設定された時刻になった時にスリープ状態にある前記制御部をウェイクアップさせる計時部とを有し、前記制御部は、前記無線管理装置が送信した自装置宛のスリープコマンドを受信した場合に少なくとも前記計時部を除いてスリープ状態に移行し、前記計時部によりウェイクアップした場合に、前記データ取得部が取得したデータの送信や自装置宛のコマンドの受信または他装置宛のデータやコマンドの転送を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る伝送管理方法は、点在して配置された複数の無線端末装置と、前記複数の無線端末装置を管理する無線管理装置とを含む無線管理システムに用いられる伝送管理方法おいて、前記無線管理装置は、前記複数の無線端末装置にコマンドを送信し、前記複数の無線端末装置から受信するデータを管理し、前記複数の無線端末装置は、自装置が取得したデータまたは他装置から受信する他装置宛のデータおよびコマンドを送信し、前記無線管理装置が送信した自装置宛のスリープコマンドを受信した場合にスリープ状態に移行し、時間を計測し、前記時間が予め設定された時刻になった時にスリープ状態にある自装置をウェイクアップし、自装置がウェイクアップした場合に、前記取得したデータの送信や自装置宛のコマンドの受信または他装置宛のデータやコマンドの転送を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る無線管理システム、無線端末装置および伝送管理方法は、無線端末装置が稼動していない時にスリープ状態に移行し、予め設定された時刻にウェークアップしてデータの送信やコマンドの受信などを行うので、低消費電力化を実現することができ、電池で長期間に亘る運用が可能になる。
【００１２】
また、少なくとも２つの通信チャネルで、互いに重複しない時間に同一の取得データを無線端末装置から無線管理装置に送信することにより、周波数と時間の両方で簡易的に冗長化を図ることができる。特に、自由に使用可能な特定小電力無線規格を利用する場合は、使用するチャネルが別システムで使用されていたり、ノイズなどによる周波数障害が発生する可能性があるが、冗長化を図ることによって、周波数障害による伝送路の信号不通確率を低減することができ、システムの信頼性を向上することができる。また、特定小電力無線規格を利用することにより、携帯電話や無線ＬＡＮに比べて導入コストやランニングコストが安いシステムを実現できる。
【００１３】
さらに、無線端末装置は、省電力化のための間欠動作を行うために、予めスケジューリングされた時間にスリープ状態からウェイクアップし、前記無線管理装置から受信する時刻設定コマンドによって時刻設定を行うので、常に正確な時刻に補正でき、複数の無線端末装置で時分割伝送が可能になる。
【００１４】
また、無線管理装置は、複数の無線端末装置の中継ルートを保持し、中継ルートのうち遠端の無線端末装置から順に時刻設定コマンドを送信することにより、確実に全ての無線端末装置の設定を行うことができる。
【００１５】
さらに、無線管理装置は、中継ルートのうち近端の無線端末装置から順にウェイクアップするようにスケジューリングされた時刻を設定する時刻設定コマンドを中継ルートにある無線端末装置に送信するので、確実に中継ルートにある無線端末装置をウェークアップさせることができる。
【００１６】
また、無線端末装置は、新たに取得したデータと、前回送信したデータとを比較して、予め設定した閾値以上の変化があった場合に、変化したデータのみを無線管理装置に送信するので、送信するデータ量を削減することができ、動作時間や送信電力を節約して低消費電力化を図り、バッテリの負担を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】無線管理システム１００の一例を示す図である。
【図２】データフォーマット例を示す図である。
【図３】無線端末装置１０１の一例を示す図である。
【図４】無線管理装置１０２の一例を示す図である。
【図５】第１実施形態の動作シーケンス例を示す図である。
【図６】第２実施形態の動作シーケンス例を示す図である。
【図７】第３実施形態の動作シーケンス例を示す図である。
【図８】本実施形態に係る無線管理システム１００の送信データ例を示す図である。
【図９】本実施形態に係る無線管理システム１００全体の動作シーケンス例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る無線管理システム、無線端末装置および伝送管理方法の実施形態について詳しく説明する。尚、本実施形態では、例えば４００ＭＨｚ帯特定小電力無線規格（ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ６７規格）に基づいた無線を利用するものとする。この規格では、チャネル数がｃｈ７からｃｈ４６までの３９ｃｈがあり、送信する場合にキャリアセンスして使用されていないことを確認して、所定の送信時間内で自由に使用することができるようになっている。
【００１９】
尚、本実施形態では、これらの複数のチャネルの内、２つのチャネル（例えばｃｈ７とｃｈ８など）を周波数冗長のために予め決めておくものとするが、無線管理装置により任意に変更できるようにしてもよいし、３つ以上のチャネルで冗長化を図るようにしてもよい。
【００２０】
［無線管理システム１００］
図１は、無線管理システム１００全体の構成例を示す図である。図１において、無線管理システム１００は、離れた場所に点在する９つの各圃場に設置された無線端末装置１０１（１）から無線端末装置１０１（９）と、無線端末装置１０１（９）の圃場と通信可能な場所に設置された１つの無線管理装置１０２とを有する。そして、無線管理装置１０２では、管理者が管理用端末であるパソコン１０３を操作して、各無線端末装置１０１の設定を行ったり、各無線端末装置１０１からデータを集めて管理する。無線端末装置１０１から取得するデータ例として、畑の土壌温度や雰囲気温度、湿度、或いはｐＨ値や水分量、日照量などのデータを取得する。また、作物の生育状態や農地の状態を撮影するカメラを設置して画像データを取得する。このようにして、無線管理装置１０２は、遠隔地から各圃場の状態を確認することができる。
【００２１】
尚、以降の説明において、無線端末装置１０１（１）から無線端末装置１０１（９）に共通の内容を説明する場合は、無線端末装置１０１と記載し、特定の無線端末装置１０１を指す場合は符号に（＊）を付加して例えば無線端末装置１０１（３）のように記載する。
【００２２】
図１において、矢印はシステム設計時に予め決められた通信ルートを示している。尚、矢印は無線管理装置１０２への上り方向の通信を示しているが、下り方向の通信についても同じ通信ルートを時分割で使用する。そして、無線管理装置１０２と直接通信できない無線端末装置１０１は他の無線端末装置１０１を経由して無線管理装置１０２との間で通信を行う。例えば図１において、無線端末装置１０１（９）は無線管理装置１０２と直接通信できるが、無線端末装置１０１（１）から無線端末装置１０１（８）は無線管理装置１０２と直接通信することができない。そこで、例えば無線端末装置１０１（１）は、無線端末装置１０１（７）と、無線端末装置１０１（８）と、無線端末装置１０１（９）とを経由して無線管理装置１０２との間で通信を行う。ここで、無線管理装置１０２を親局、親局の通信先である末端の無線端末装置１０１を子局と定義し、親局と子局との間で中継を行う無線端末装置１０１を中継局と定義する。上記の例では、無線端末装置１０１（１）は子局、無線端末装置１０１（７）、無線端末装置１０１（８）および無線端末装置１０１（９）は中継局として動作する。同様に、無線端末装置１０１（２）または無線端末装置１０１（３）が子局の場合も、無線端末装置１０１（７）、無線端末装置１０１（８）および無線端末装置１０１（９）は中継局として動作する。また、無線端末装置１０１（４）、無線端末装置１０１（５）、無線端末装置１０１（６）または無線端末装置１０１（７）が子局の場合は、無線端末装置１０１（８）および無線端末装置１０１（９）が中継局として動作し、無線端末装置１０１（８）が子局の場合は、無線端末装置１０１（９）だけが中継局として動作する。尚、無線端末装置１０１（９）は無線管理装置１０２と直接通信できるので中継局は不要である。
【００２３】
次に、親局と子局との間で通信するデータフォーマット例を図２（ａ）に示す。尚、本実施形態では、各データはパケットで送受信されるものとする。図２（ａ）において、パケットデータ２０１はヘッダ２０２とペイロード２０３とを有し、ヘッダ２０２は送信先アドレス２５１と、送信元アドレス２５２と、中継ルートにある中継局アドレス２５３とを有する。ペイロード２０３には、子局の取得データや親局のコマンドデータが格納される。尚、パケットデータ２０１に誤り検出符号を付加するようにしてもよい。例えば図１において、親局の無線管理装置１０２から子局の無線端末装置１０１（１）にコマンドデータを送信する場合は、ヘッダ２０２は図２（ｂ）に示すように、送信先アドレス２５１は（１）、送信元アドレス２５２は（１０）、中継局アドレス２５３は（９）＞（８）＞（７）となる。ここで、（９）＞（８）＞（７）は”＞”により転送順序を示している。また、ペイロード２０３には無線管理装置１０２のコマンドデータが格納される。
【００２４】
そして、無線管理装置１０２はパケットデータ２０１ａを送信する。尚、中継ルートについては、システム設計時に予め決められているものとし、無線管理装置１０２内部に中継ルートが記憶されているものとする。
【００２５】
無線管理装置１０２から送信されたパケットデータ２０１ａを受信した無線端末装置１０１（９）は、パケットデータ２０１ａのヘッダ２０２の中継局アドレス２５３を参照して、自装置のアドレスが記載されている場合は、自装置のアドレスを削除後のパケットデータ２０１ａを再送信する。ここで、再送信されたパケットデータ２０１ａのヘッダ２０２の中継局アドレス２５３は（８）＞（７）となる。尚、自装置のデータアドレスを削除するのは、中継局間で無限ループに陥るのを防止するためである。従って、受信したパケットデータ２０１ａのヘッダ２５１の中継局アドレス２５３に自装置のアドレスが無い場合は再送信されない。これにより、仮に無線管理装置１０２が送信したパケットデータ２０１ａを無線端末装置１０１（６）が受信した場合、無線端末装置１０１（６）は、送信先アドレス２５１や中継局アドレス２５３に自局のアドレスが記載されていないので、再送信しない。また、仮に無線管理装置１０２が送信したパケットデータ２０１ａが無線端末装置１０１（８）と無線端末装置１０１（９）とで受信された場合、無線端末装置１０１（８）は中継局アドレス２５３の自局アドレスより前に他局のアドレス（９）が記載されているので、再送信しない。中継局の無線端末装置１０１（７）についても同様に動作する。
【００２６】
このようにして、無線管理装置１０２が送信するパケットデータ２０１ａは、最終的に送信先の子局である無線端末装置１０１（１）に送信される。尚、送信先の無線端末装置１０１（１）が無線端末装置１０１（７）が再送信する前に無線端末装置１０１（８）が再送信するパケットデータ２０１ａを受信した場合は、中継局アドレス２５３にアドレス（７）が残っているので、パケットデータ２０１ａに記載されているコマンドの実行は行わないように動作する。これにより、同じコマンドを重複して実行することを防止できる。
【００２７】
子局から親局に取得データを送信する場合も上記の説明と同様に動作する。この場合は、データ２０１のヘッダ２０２の送信先アドレス２５１は（１０）、送信元アドレス２５２は（１）、中継局アドレス２５３は（７）＞（８）＞（９）となり、ペイロード２０３には無線端末装置１０１（１）の取得データが格納される。そして、中継局の無線端末装置１０１（７）、無線端末装置１０１（８）および無線端末装置１０１（９）の順番に中継局アドレス２５３に記載された自局のアドレスを削除しながら再送信を繰り返して親局の無線管理装置１０２で受信される。
［無線端末装置１０１の構成例］
次に、無線端末装置１０１の構成例について図３を用いて説明する。図３において、無線端末装置１０１は、ＣＰＵ３０１と、無線モジュール３０２と、センサ３０３と、カメラ３０４と、ＲＴＣ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ）３０５と、メモリ３０６と、乾電池３０７と、フォトモスリレー３０８とで構成される。尚、各ブロックはバス３０９を介して相互に接続されている。
【００２８】
ＣＰＵ３０１は、内部に予め記憶されたプログラムに従って動作する中央演算処理部で、無線端末装置１０１全体の動作を制御する。
【００２９】
無線モジュール３０２は、他の無線端末装置１０１や無線管理装置１０２との間でパケットデータ２０１を送受信するための回路を有している。尚、本実施形態では、先に説明したように、特定小電力無線規格に従った無線通信方法でパケットデータ２０１を送受信し、ＣＰＵ３０１から指令される通信チャネルを用いている。例えば、特定小電力無線規格のｃｈ７を用いて通信するようＣＰＵ３０１から指令された場合は、無線モジュール３０２の通信周波数帯域をｃｈ７を設定する。
【００３０】
センサ３０３は、先に説明したように、畑の土壌温度や雰囲気温度、湿度、或いはｐＨ値や水分量、日照量などのデータを取得するためのセンサモジュールで構成される。
【００３１】
カメラ３０４は、作物の生育状態や農地の状態を撮影して画像データを出力する。尚、画像データは、例えばＶＧＡ（６４０×４８０画素）やＱＶＧＡ（３２０×２４０画素）フォーマットが用いられる。また、画像は、カラー画像であっても構わないし、モノクロ画像であっても構わない。或いは、色温度画像であっても構わない。
【００３２】
ＲＴＣ３０５は、時計機能と予め設定された時間を計測するタイマー機能の少なくとも１つを有し、予め設定された時刻になった場合、或いは予め設定された時間が経過した場合に、ＣＰＵ３０１に割り込み信号を出力し、スリープ状態にあるＣＰＵ３０１を起動する。
【００３３】
メモリ３０６は、センサ３０３の取得データやカメラ３０４が撮影した画像データを一時的に保持する。尚、メモリ３０６は、電源供給がされなくても記憶内容が保持される不揮発性のメモリとする。
【００３４】
乾電池３０７は、無線端末装置１０１に動作電源を供給する。特に、無線端末装置１０１の主要部には乾電池３０７から直接電源が供給され、非主要部にはフォトモスリレー３０８を介して電源が供給される。ここで、主要部とは、無線端末装置１０１をスリープ状態からウェイクアップ状態にするために必要な回路ブロックで、少なくともＲＴＣ３０５と、ＲＴＣ３０５が出力する割り込み信号を検出してＣＰＵ３０１を起動するためのＣＰＵ３０１の一部の回路に対応する。また、非主要部とは、例えば無線モジュール３０２、センサ３０３、カメラ３０４、メモリ３０６およびＣＰＵ３０１内部の回路でスリープ状態からウェイクアップ状態にするために必要ではない部分の回路である。尚、センサ３０３やメモリ３０６およびＣＰＵ３０１全体を主要部としてフォトモスリレー３０８を介さずに乾電池３０７から電源を供給するようにしてもよい。これにより、センサ３０３から取得するデータをメモリ３０６に記憶することができる。
【００３５】
フォトモスリレー３０８は、ＣＰＵ３０１からの指令に応じて乾電池３０７から供給される電源のオンオフを切り替えるためのスイッチである。そして、フォトモスリレー３０８を経由して非主要部に電源が供給される。
【００３６】
バス３０９は、各ブロック間でデータやコマンド或いは制御信号などを入出力するための共通バスである。
［ＣＰＵ３０１の処理］
次に、ＣＰＵ３０１の処理について詳しく説明する。ＣＰＵ３０１は、図３に示したように、データ取得処理部３５１と、通信処理部３５２と、ウェークアップ処理部３５３と、スリープ処理部３５４と、時刻設定処理部３５５と、データ比較処理部３５６とを有する。
【００３７】
データ取得処理部３５１は、センサ３０３から取得するデータやカメラ３０４で撮影した画像データをメモリ３０６に一時的に記憶する処理を行う。尚、ＲＴＣ３０５が日時データを出力する機能を有する場合は、ＲＴＣ３０５が出力する日時データを付加して記憶するようにしてもよい。例えば、センサ３０３の取得データが”土壌温度：１０℃”であった場合、且つその時の日時データが”２０１１年１月１日”の場合は、例えば”土壌温度：１０℃、２０１１年１月１日”のようなデータがメモリ３０６に記憶される。或いは、カメラ３０４が取得した画像データである場合は、一般的な電子カメラのように、ＲＴＣ３０５が出力する日時データを画像ファイルのヘッダ情報として付加し、メモリ３０６に一時的に記憶する。
【００３８】
通信処理部３５２は、無線モジュール３０２で他の無線端末装置１０１または無線管理装置１０２との間で通信を行うための処理を行う。例えば、特定小電力無線規格のｃｈ７を用いて通信する場合は、無線モジュール３０２にｃｈ７を設定する。そして、メモリ３０６に一時的に記憶されているデータを送信したり、無線管理装置１０２や他の無線端末装置１０１からデータやコマンドを受信する。尚、データやコマンドは、図２で説明したようなデータフォーマットのパケットとして送受信される。また、通信処理部３５２は、受信したパケットのヘッダ情報をチェックして、自装置宛ではない場合および中継局として記載されていない場合は無視し、自装置宛の場合はパケット内容に応じた処理を行い、中継局として記載されている場合は無線モジュール３０２から受信したパケットを再送信する。
【００３９】
ウェークアップ処理部３５３は、ＲＴＣ３０５による割り込み信号を検出した場合に、フォトモスリレー３０８をオンして非主要部への電源供給を開始し、ＣＰＵ３０１を通常の動作状態に起動する処理を行う。
【００４０】
スリープ処理部３５４は、無線モジュール３０２を介して無線管理装置１０２からスリープコマンドを受信した場合に、フォトモスリレー３０８をオフして非主要部への電源供給を停止し、ＣＰＵ３０１をスリープ状態にする処理を行う。
【００４１】
時刻設定処理部３５５は、無線モジュール３０２を介して無線管理装置１０２から時刻設定コマンドを受信した場合に、時刻設定コマンドに記載されている時刻にＲＴＣ３０５を設定する。尚、ＲＴＣ３０５に設定する情報は、本実施形態に係る無線管理システム１００ではタイマー機能で計測する時間（例えば１時間など）である場合について説明するが、現在の日時情報（例えば２０１１年１月１日１２時０分０秒など）であってもよい。
【００４２】
データ比較処理部３５６は、センサ３０３の前回の取得データをメモリ３０６に保持しておき、最新の取得データと比較する処理を行う。尚、データ比較処理部３５６は、後で説明する実施形態で使用する処理部で、それ以外の実施形態では無くても構わない。
【００４３】
このように、無線端末装置１０１は、ＣＰＵ３０１の内部に予め記憶されたプログラムに従って動作し、センサ３０３の取得データやカメラ３０４の画像データをメモリ３０６に一時的に取り込み、無線管理装置１０２から送られてくるコマンドに応じてスリープ状態への移行や時刻設定を行い、メモリ３０６に取り込まれた各データは無線モジュール３０２から無線管理装置１０２に向けて送信される。
［無線管理装置１０２の構成例］
次に、無線管理装置１０２の構成例について図４を用いて説明する。図４において、無線管理装置１０２は、ＣＰＵ４０１と、無線モジュール４０２と、ＲＴＣ４０３と、メモリ４０４とで構成される。尚、各ブロックはバス４０５を介して相互に接続されている。
【００４４】
ＣＰＵ４０１は、内部に予め記憶されたプログラムに従って動作する中央演算処理部で、無線管理装置１０２全体の動作を制御する。
【００４５】
無線モジュール４０２は、無線端末装置１０１との間で通信するための無線機である。尚、本実施形態では、先に説明したように、特定小電力無線規格に従った通信方法でコマンドやデータを送受信する。
【００４６】
ＲＴＣ４０３は、現在の日時情報（例えば２０１１年１月１日１２時０分０秒など）を出力する。尚、日時はパソコン１５１から適宜、設定される。
【００４７】
メモリ４０４は、無線端末装置１０１から送られてくるデータ（取得データや画像データ）を記憶する。
【００４８】
尚、無線管理装置１０２は、ＡＣ１００Ｖの商用電源に接続され、ＡＣ／ＤＣ変換を行う電源アダプター１５２から電源が供給される。
【００４９】
ここで、無線管理装置１０２のＣＰＵ４０１は、管理者が操作するための入出力端末としてパソコン（ＰＣ）１５１が接続されている。管理者は、パソコン１５１で各無線端末装置１０１の設定や動作をチェックし、また受信されたデータを確認する。尚、パソコン１５１は、無線管理システム１００を立ち上げ、無線端末装置１０１や無線管理装置１０２の設定を手動で変更する場合、各無線端末装置１０１から受信して無線管理装置１０２のメモリ４０４に蓄積された取得データの確認などに使用され、無線端末装置１０１からデータを収集する通常動作時は、無線管理装置１０２のＣＰＵ４０１の内部に予め記憶されたプログラムに従って無線管理システム１００は自立して動作する。
［ＣＰＵ４０１の処理］
次に、ＣＰＵ４０１の処理について詳しく説明する。ＣＰＵ４０１は、図４に示したように、入出力端末ＩＦ部４５１と、時刻設定処理部４５２と、データ管理処理部４５３と、コマンド発行処理部４５４と、通信処理部４５５とを有する。
【００５０】
入出力端末ＩＦ部４５１は、例えばＵＳＢ規格やＲＳ２３２Ｃ規格などのシリアルインターフェースで接続された入出力端末（パソコン１５１など）との間でコマンドやデータなどを入出力する処理を行う。尚、本実施形態では、入出力端末をパソコン１５１としたが、コマンドを入力するキーボードや、データや画像を表示するモニタなどを有する専用端末であっても構わない。
【００５１】
時刻設定処理部４５２は、パソコン１５１から入力される日時情報（例えば２０１１年１月１日１２時０分０秒など）をＲＴＣ４０３に設定する。
【００５２】
データ管理処理部４５３は、無線端末装置１０１から送られてくるデータ（センサデータや画像データ）をメモリ４０４に記憶する。この時、データを受信した時刻をＲＴＣ４０３から入力して、データに付加してメモリ４０４に記憶する。そして、パソコン１５１はＣＰＵ４０１を介してメモリ４０４に記憶されているデータを読み出し、パソコン１５１のモニタに出力したり、専用のアプリケーションソフトウェアでデータ解析や管理などを行う。
【００５３】
コマンド発行処理部４５４は、パソコン１５１から手動で入力されるコマンドやＣＰＵ４０１がＲＴＣ４０３の時刻に応じて自動的に発行するコマンドなどを図２で説明したデータフォーマットのパケットに格納し、無線モジュール４０２から無線端末装置１０１に送信する。
【００５４】
通信処理部４５５は、無線モジュール４０２で無線端末装置１０１との間で通信を行うための処理を行う。例えば、特定小電力無線規格のｃｈ７を用いて通信する場合は、無線モジュール４０２にｃｈ７を設定する。そして、コマンド発行処理部４５４が作成したコマンドが格納されたパケットを無線端末装置１０１に送信したり、無線端末装置１０１からデータを受信する。
【００５５】
このように、無線管理装置１０２は、ＣＰＵ４０１の内部に予め記憶されたプログラムに従って動作し、各種のコマンドを無線端末装置１０１に送信し、また無線端末装置１０１から受信するデータに日時情報を付加してメモリ４０４に記憶する。
【００５６】
以下、いくつかの動作パターンに対応する実施形態について説明する。尚、以下の各実施形態における無線管理システム１００、無線端末装置１０１および無線管理装置１０２の基本的な構成は上記で説明した通りである。
【００５７】
（第１実施形態）
次に第１実施形態に係る無線管理システム１００における無線端末装置１０１と無線管理装置１０２との間で送受信されるシーケンス例について説明する。尚、本実施形態では、無線管理システム１００全体で予め設定された１つの通信チャネルしか利用しない。図５は、子局である無線端末装置１０１がＲＴＣ３０５に設定された時刻にＣＰＵ３０１をウェイクアップし、親局である無線管理装置１０２にカメラ３０４で撮影した画像データを送信する場合のシーケンス例を示している。
【００５８】
以下、無線端末装置１０１と無線管理装置１０２との間の動作シーケンスについて順番に説明する。尚、送受信されるデータやコマンドは図２で説明したデータフォーマットでパケット化されて送受信される。
【００５９】
（ステップＳ１０１）無線端末装置１０１において、ＲＴＣ３０５は予め設定された時刻にＣＰＵ３０１をウェイクアップさせ、ウェイクアップしたＣＰＵ３０１はウェイクアップ通知データを無線管理装置１０２に送信する。
【００６０】
（ステップＳ１０２）無線端末装置１０１からウェイクアップ通知データを受信した無線管理装置１０２は、画像データ要求コマンドを無線端末装置１０１に送信する。尚、ここでは、画像データ要求コマンドを発行したが、無線端末装置１０１のセンサ３０３が取得データを要求する場合は、センサデータ要求コマンドを発行する。
【００６１】
（ステップＳ１０３）無線管理装置１０２から画像データ要求コマンドを受信した無線端末装置１０１は、カメラ３０４で撮影してメモリ３０６に記憶されている画像データを無線管理装置１０２に送信する。
【００６２】
（ステップＳ１０４）無線端末装置１０１から送信された画像データを受信した無線管理装置１０２は、無線端末装置１０１に対してスリープコマンドを発行する。そして、スリープコマンドを受信した無線端末装置１０１は、スリープ状態に移行する。
【００６３】
このようにして、無線端末装置１０１が稼動していない期間にスリープ状態にしておくことにより、低消費電力化を図り、電池の寿命を延ばすことができる。
【００６４】
ここで、無線端末装置１０１のウェークアップ時刻は、各無線端末装置１０１で異なるように管理者により予めスケジューリングされている。尚、ウェークアップ時刻の設定は、無線管理システム１００を立ち上げる時にパソコン１５１から管理者が設定するようにしてもよいし、運用中にパソコン１５１から変更できるようにしてもよい。また、ここでは、各無線端末装置１０１のＲＴＣ３０５の時刻は同期しているものとするが、部品のばらつきや環境条件によってずれる場合があるので、後に説明するように、各無線端末装置１０１のＲＴＣ３０５の時刻設定を行う。
【００６５】
（第２実施形態）
次に第２実施形態に係る無線管理システム１００における無線端末装置１０１と無線管理装置１０２との間で送受信されるシーケンス例について説明する。第１実施形態では、１つの通信チャネルを中継局を含めて時分割で使用したが、本実施形態では複数の通信チャネルを使用する。そして、無線モジュール３０２で使用するチャネル選択を行い、同じデータを周波数と時間で冗長化して送信する。これにより、特定の周波数が他のシステムで使用されている場合やノイズの影響がある場合でも通信できる確立が高くなる。特に特定小電力無線規格は公共的に様々な場所で使用されるものなので、突然の通信障害などで伝送できないことが日常的に起きる可能性が高く、冗長化によりある程度回避することができる。
【００６６】
図６は、子局である無線端末装置１０１において、ＲＴＣ３０５に設定された時刻にＣＰＵ３０１をウェイクアップし、親局である無線管理装置１０２にカメラ３０４で撮影した同一の画像データを異なるチャネルで時間をずらして送信する場合のシーケンス例を示している。尚、図５と同符号のステップは同じ処理を示している。
【００６７】
以下、無線端末装置１０１と無線管理装置１０２との間の動作シーケンスについて順番に説明する。尚、送受信されるデータやコマンドは図２で説明したデータフォーマットに従ってパケット化されて送受信される。
【００６８】
ステップＳ１０１で、無線端末装置１０１は、予め設定された時刻にウェイクアップして、ウェイクアップ通知データを無線管理装置１０２に送信する。
【００６９】
（ステップＳ２０１）無線端末装置１０１からウェイクアップ通知データを受信した無線管理装置１０２は、チャネル設定コマンドを無線端末装置１０１に送信する。ここでは、特定小電力無線規格のｃｈ７に設定するコマンドを発行する。そして、チャネル設定コマンドを受信した無線端末装置１０１は、無線モジュール３０２の通信チャネルをｃｈ７に設定する。尚、チャネル設定コマンドは、ｃｈ７に設定する前のチャネル（例えばｃｈ１０など）で送信される。また、親局と子局との間に中継局を介する場合、通信チャネルの変更は親局から最も遠い端部の子局から実行する。例えば図１において、子局の無線端末装置１０１（１）と、親局の無線管理装置１０２（１０）との間で通信チャネルの変更を行う場合は、最初に無線端末装置１０１（１）の通信チャネルを変更し、２番目に無線端末装置１０１（７）、３番目に無線端末装置１０１（８）、４番目に無線端末装置１０１（９）の通信チャネルを変更する。そして、無線管理装置１０２の通信チャネルも変更し、二回目の通信チャネルの変更を終了する。
【００７０】
（ステップＳ１０２ａ）この処理は図５のステップＳ１０２と同じ処理で、通信チャネルの変更が終了した無線管理装置１０２は、画像データ要求コマンドを無線端末装置１０１に送信する。
【００７１】
（ステップＳ１０３ａ）この処理は図５のステップＳ１０３と同じ処理で、無線端末装置１０１は画像データを無線管理装置１０２に送信する。
【００７２】
（ステップＳ２０２）無線管理装置１０２は、再びチャネル設定コマンドを無線端末装置１０１に送信する。尚、本実施形態では、ステップＳ１０３ａで画像データの受信ができたか否かに拘らず、無線管理装置１０２は予め設定した所定時間が経過後にチャネル設定コマンドを送信するものとする。また、送受信するパケットに誤り検出符号が付加されている場合は受信したデータが正常であるか否かを判別できるので、ステップＳ１０３ａの処理を実行後にステップＳ１０４に進んでも構わない。
【００７３】
本ステップでは、ｃｈ７からｃｈ８に設定するコマンドを発行する。この場合において、親局と子局の間に中継局がある場合は、通信チャネルの変更を親局から最も遠い端部の子局から順番に実行する。
【００７４】
ここで、無線端末装置１０１と無線管理装置１０２との間で使用する通信チャネル数や通信チャネル番号は、管理者により予めスケジューリングされているものとする。
【００７５】
（ステップＳ１０２ｂ）この処理は図５のステップＳ１０２と同じ処理で、通信チャネルの変更が終了した無線管理装置１０２は、画像データ要求コマンドを無線端末装置１０１に送信する。
【００７６】
（ステップＳ１０３ｂ）この処理では、ステップＳ１０３ａと同様に画像データを無線管理装置１０２に送信する。
【００７７】
（ステップＳ１０４）無線端末装置１０１から再送信された画像データを受信した無線管理装置１０２は、無線端末装置１０１に対してスリープコマンドを発行する。尚、ステップＳ１０３ｂで画像データの受信ができたか否かに拘らず、無線管理装置１０２は予め設定した所定時間が経過後にスリープコマンドを送信するものとする。そして、スリープコマンドを受信した無線端末装置１０１は、スリープ状態に移行する。
【００７８】
このようにして、無線端末装置１０１から同一のデータ（センサデータや画像データ）を異なる周波数の通信チャネルで時間をずらして送信することにより簡易的な冗長化を図ることができ、データの信頼性や通信の安定性など伝送品質を向上することができる。また、第１実施形態と同様に、無線端末装置１０１が稼動していない期間にスリープ状態にしておくことにより、低消費電力化を図り、電池の寿命を延ばすことができる。
【００７９】
（第３実施形態）
次に第３実施形態に係る無線管理システム１００における無線端末装置１０１と無線管理装置１０２との間で送受信されるシーケンス例について説明する。第１実施形態では、各無線端末装置１０１は、互いに異なる時間にウェイクアップするようにスケジューリングされているが、各無線端末装置１０１のＲＴＣ３０５の時刻設定にずれがある場合は、無線端末装置１０１がウェイクアップしてウェイクアップ通知コマンドを送信する際に衝突する可能性がある。特に、圃場など屋外に無線端末装置１０１が設置される場合は、環境条件が良くないのでＲＴＣ３０５の時間が変動し易く、時間で管理されたデータ伝送が難しいという問題がある。
【００８０】
そこで、本実施形態では、複数の無線端末装置１０１のＲＴＣ３０５の時刻設定を行うことにより、第１実施形態や第２実施形態で説明したような時分割動作が可能になる。例えば各無線端末装置１０１がウェークアップした時に、無線端末装置１０１からウェークアップ通知データを受信した無線管理装置１０２は、時刻情報が記載された時刻設定コマンドを無線端末装置１０１に送信する。時刻設定コマンドを受信した無線端末装置１０１は、ＲＴＣ３０５の時刻を設定する。これにより、複数の無線端末装置１０１は衝突することなく無線管理装置１０２との間でそれぞれ通信することができる。
【００８１】
図７は、無線管理装置１０２が順番に子局１の無線端末装置１０１と子局２の無線端末装置１０１とに時刻設定コマンドを送信する場合のシーケンス例を示している。尚、図５と同符号のステップは同じ処理を示しているので、詳しい説明は省略する。
【００８２】
図７において、無線管理装置１０２からのスリープコマンドによってスリープ状態にある複数の無線端末装置１０１（図７の例では子局１と子局２）が順番にウェイクアップしてウェイクアップ通知コマンドを無線管理装置１０２に送信する。
【００８３】
以下、無線端末装置１０１と無線管理装置１０２との間の動作シーケンスについて順番に説明する。尚、送受信されるデータやコマンドは図２で説明したデータフォーマットでパケット化されて送受信される。
【００８４】
ステップＳ１０４で、無線管理装置１０２から送信されるスリープコマンドにより、子局１と子局２の無線端末装置１０１は、スリープ状態に移行している。
【００８５】
（ステップＳ１０１ａ）この処理は図５のステップＳ１０１と同じ処理で、子局１の無線端末装置１０１において、ＲＴＣ３０５は予め設定された時刻にＣＰＵ３０１をウェイクアップし、ウェイクアップしたＣＰＵ３０１はウェイクアップ通知データを無線管理装置１０２に送信する。
【００８６】
（ステップＳ３０１）無線端末装置１０１からウェイクアップ通知データを受信した無線管理装置１０２は、時刻設定コマンドを子局１の無線端末装置１０１に送信する。そして、時刻設定コマンドを受信した子局１の無線端末装置１０１は、時刻設定コマンドに記載された時刻にＲＴＣ３０５の時刻を設定する。尚、本実施形態において、設定時刻は、子局１の無線端末装置１０１が次にウェイクアップするまでの時間に対応し、例えば１時間に設定される。この場合はＲＴＣ３０５がタイマーとして動作し、１時間後にスリープ状態にあるＣＰＵ３０１に割り込みを発生してＣＰＵ３０１をウェイクアップさせる。
【００８７】
（ステップＳ１０１ｂ）この処理は図５のステップＳ１０１と同じ処理で、子局２の無線端末装置１０１において、ＲＴＣ３０５は予め設定された時刻にＣＰＵ３０１をウェイクアップし、ウェイクアップしたＣＰＵ３０１はウェイクアップ通知データを無線管理装置１０２に送信する。
【００８８】
（ステップＳ３０２）無線端末装置１０１からウェイクアップ通知データを受信した無線管理装置１０２は、時刻設定コマンドを子局１である無線端末装置１０１に送信する。そして、時刻設定コマンドを受信した子局１の無線端末装置１０１は、時刻設定コマンドに記載された時刻にＲＴＣ３０５の時刻を設定する。尚、この時に設定する時刻は、ステップＳ３０１と同様に、子局２の無線端末装置１０１が次にウェイクアップするまでの時間に対応する。
【００８９】
このようにして、各無線端末装置１０１（図７の例では子局１および子局２）のＲＴＣ３０５の時刻を設定することができ、正確なスケジューリングが可能になる。これにより、複数の無線端末装置１０１のスリープ状態およびウェイクアップ状態の期間を管理することができる。
【００９０】
（第４実施形態）
次に第４実施形態に係る無線管理システム１００について図８を用いて説明する。本実施形態では、無線端末装置１０１から無線管理装置１０２に送信されるデータ量を削減することにより、省電力化を図ることができる。例えば送信データ量が削減されると、データ送信時間や無線端末装置１０１がウェイクアップしている時間が短くなり、また送信時間も短くなるので、電池の消耗を少なくすることができる。
【００９１】
そこで、本実施形態では、無線端末装置１０１のセンサ３０３が取得したデータと前回の取得データとを比較して、変化した部分のみ無線管理装置１０２に送信することにより、送信データ量を削減する。例えば図８に示すように、最初の時刻９：００の取得データはそのまま送信データとして無線管理装置１０２に送信するが、図３のＣＰＵ３０１のデータ比較処理部３５６は、２回目の時刻９：００の取得データと、時刻９：１０の取得データとを比較して変化している部分を検出する。そして、変化したデータのみ無線管理装置１０２に送信する。例えば時刻９：１０の取得データにおいて、下線部で示した８０の”８”が変化している値なので、この値を送信データとする。尚、図８に示したように、変化したデータの位置がわかるように”，”で区切り、且つ変化した桁が分かるように変化していない下の桁に”０”を挿入する。例えば時刻９：１０の場合、送信データは”８０，，，，，”となる。同様に、時刻９：２０の送信データは、時刻９：１０の取得データと比較して変化した値と変化していない桁に”０”を挿入して”９００，６，，，，”となる。また、変化がないデータは送信しないようにしてもよいが、“，，，，，，”のようにデータの区切り記号だけを送信するようにしてもよい。
【００９２】
このようにして、無線端末装置１０１から無線管理装置１０２に送信されるデータ量を削減することにより、省電力化を図ることができる。特に圃場の場合は、畑や水田などの植物の生育を監視するので、取得されるデータの変化が遅く、変化した部分を送信することで大幅なデータ量の削減を行うことができる。
【００９３】
以上、各実施形態で様々なシーケンス例を挙げて説明してきたが、実際には上記の実施形態で説明した内容の全てまたは一部が複合的に行われる。次に示すスケジューリング例では上記の各実施形態で説明したシーケンスが複合的に実行される。図９は、図１で説明した無線管理システム１００において、無線管理装置１０２のパソコン１５１で管理者が予めスケジューリングした内容に従って動作する場合の一例を示している。
【００９４】
図９は、無線管理装置１０２（親局）と、無線端末装置１０１（１）から無線端末装置１０１（６）までの子局と、無線端末装置１０１（７）から無線端末装置１０１（９）までの中継局とのそれぞれの動作の流れを時刻８：０１から時刻９：３９までについて示した図である。尚、無線管理装置１０２は、子局の無線端末装置１０１（１）と通信するために、先に中継局となる無線端末装置１０１（７）、無線端末装置１０１（８）および無線端末装置１０１（９）がウェイクアップするように予めスケジューリングしている。例えば図９では、時刻８：０１に無線端末装置１０１（１）、時刻８：０２に無線端末装置１０１（７）、時刻８：０３に無線端末装置１０１（８）、時刻８：０４に無線端末装置１０１（９）の順番にＲＴＣ３０５により自立的にウェークアップするようになっている。ここで、先に図５および図７で説明したようにウェイクアップ時に各無線端末装置１０１は無線管理装置１０２にウェイクアップ通知コマンドを送信するので、コマンドが衝突しないように時間をずらして順番に行う必要がある。
【００９５】
そして、無線管理装置１０２は、ウェイクアップした無線端末装置１０１に時刻設定コマンドを順番に送信する。図９の例では、時刻８：０５に無線端末装置１０１（１）、時刻８：０６に無線端末装置１０１（７）、時刻８：０７に無線端末装置１０１（８）および時刻８：０８に無線端末装置１０１（９）の時刻リセットをそれぞれ行う。尚、ここでは、ＲＴＣ３０５はタイマーとして動作し、時刻リセットのタイミングから所定時間（例えば５時間）経過後にＣＰＵ３０１に割り込みを発生するものとする。図９の例では、８：０５に時刻リセットするのでＲＴＣ３０５のタイマーが５時間である場合は、１３：０５に再び割り込みが発生してＣＰＵ３０１がウェイクアップし、同様の処理を繰り返し実行する。
【００９６】
次に、無線管理装置１０２は、各無線端末装置１０１の無線モジュール３０２が使用する通信チャネルを設定するために、チャネル設定コマンドを送信する。この場合も時刻設定コマンドと同様に順番にチャネル設定コマンドを送信する。図９の例では、時刻８：０９に無線端末装置１０１（１）、時刻８：１０に無線端末装置１０１（７）、時刻８：１１に無線端末装置１０１（８）および時刻８：１２に無線端末装置１０１（９）の各無線モジュール３０２の通信チャネルをｃｈ７に設定する。尚、このチャネル設定コマンドは、前回設定された通信チャネルで通信される。
【００９７】
このようにして、時刻リセットと通信チャネルの設定を行った後、時刻８：１３に、無線管理装置１０２は、中継局の無線端末装置１０１（７）、無線端末装置１０１（８）および無線端末装置１０１（９）を経由して、無線端末装置１０１（１）にデータ要求コマンドを送信する。これを受けた無線端末装置１０１（１）は、データ要求コマンドがセンサデータを要求している場合はセンサ３０３の取得データを、画像データを要求している場合はカメラ３０４が撮影した画像データを無線管理装置１０２に送信する。そして、時刻８：２２に無線端末装置１０１（１）からデータを受信した無線管理装置１０２は、データを受信した日時を受信データに付加するデータ処理を行ってメモリ３０６に保存する。
【００９８】
そして、冗長性を持たせるために、無線管理装置１０２は各無線端末装置１０１と通信するための通信チャネルをｃｈ７からｃｈ８に変更する処理を行う。図９の例では、時刻８：２３に無線端末装置１０１（１）、時刻８：２４に無線端末装置１０１（７）、時刻８：２５に無線端末装置１０１（８）および時刻８：２６に無線端末装置１０１（９）の各無線モジュール３０２の通信チャネルをｃｈ７からｃｈ８に設定する。尚、このチャネル設定コマンドは、前回使用したｃｈ７で通信される。
【００９９】
このようにして、通信チャネルの変更を行った後、時刻８：２７に、無線管理装置１０２は、中継局の無線端末装置１０１（７）、無線端末装置１０１（８）および無線端末装置１０１（９）を経由して、無線端末装置１０１（１）にデータ要求コマンドを送信する。これを受けた無線端末装置１０１（１）は、時刻８：１３の場合と同様に、データ要求コマンドでセンサデータを要求している場合はセンサ３０３の取得データを、画像データを要求している場合はカメラ３０４が撮影した画像データを無線管理装置１０２に送信する。そして、時刻８：３６に無線端末装置１０１（１）からデータを受信した無線管理装置１０２は、データを受信した日時を受信データに付加するデータ処理を行ってメモリ３０６に保存する。そして、時刻８：３７に無線管理装置１０２は、無線端末装置１０１（１）にスリープコマンドを発行し、無線端末装置１０１（１）はスリープ状態に移行する。
【０１００】
同様に、子局の無線端末装置１０１（２）は、時刻８：３８に自立してウェークアップする。そして、無線端末装置１０１（１）と同様に、ウェークアップ通知コマンドを無線管理装置１０２に送信する。そして、時刻８：３９に無線管理装置１０２は時刻設定コマンドを送信して無線端末装置１０１（２）のＲＴＣ３０５を時刻リセットする。以降、時刻８：４０のチャネル設定から時刻９：０８のスリープ状態への移行までの動作は、無線端末装置１０１（１）の時刻８：０９から時刻８：３７までの処理と同じである。
【０１０１】
さらに、子局の無線端末装置１０１（３）は、時刻９：０９に自立してウェークアップしてから、時刻９：３９にスリープ状態へ移行するまでの動作は、無線端末装置１０１（２）の時刻８：３８から時刻９：０８までの処理と同じである。
【０１０２】
尚、図９において、中継局である無線端末装置１０１（７）、無線端末装置１０１（８）および無線端末装置１０１（９）は、無線端末装置１０１（１）から無線端末装置１０１（３）までの通信動作が終了後にスリープ状態に移行する。図９の例では、時刻９：４０に無線端末装置１０１（７）、時刻９：４１に無線端末装置１０１（８）、時刻９：４２に無線端末装置１０１（７）にそれぞれスリープコマンドを送信してスリープ状態にする。
【０１０３】
また、図９の例では１分単位で各動作を行うようにスケジューリングしたが、これに限らず、秒単位でもよい。また、無線端末装置１０１（１）と無線端末装置１０１（２）のウェークアップの時間差も１分間隔でなくても構わない。
【０１０４】
このようにして、無線端末装置１０１の非稼動期間はスリープ状態にしておくことにより、低消費電力化を図り、電池の寿命を延ばすことができる。また、無線端末装置１０１から同一のデータ（センサデータや画像データ）を異なる周波数チャネルで時間をずらして送信することにより簡易的な冗長化を図ることができ、通信不良やデータ誤りなどがある場合でも伝送品質を向上することができる。さらに、各無線端末装置１０１のＲＴＣ３０５の時刻を設定することができ、正確なスケジューリングが可能になる。
【０１０５】
尚、本実施形態では、点在する圃場に無線端末装置１０１を設置して、センサ３０３が取得するセンサデータやカメラ３０４で撮影した画像データを無線管理装置１０２に送信して管理する無線管理システム１００について説明したが、圃場に限らず、例えば、点在する水道設備の水漏れを監視するシステム、動的対象物（家畜等）を監視するシステム、遊園地やイベント会場の迷子を防止するシステムなどへの適用が可能である。さらに、作業員に衛星利用測位システム（ＧＰＳ）付きの無線端末装置１０１を持たせて、逐次、作業位置を収集して管理するシステム、或いは各作業員がどこでどれだけ作業したかを記録して作業の効率化を図るシステムなどへの適用も可能である。
【０１０６】
以上説明したように、本発明に係る無線管理システム、無線端末装置および伝送管理方法は、大掛かりな電源設備が不要で、電池だけで長期間に亘って安定したシステム運用を行うことができる。
【０１０７】
尚、本発明に係る無線管理システム、無線端末装置および伝送管理方法について、各実施例を挙げて説明してきたが、その精神またはその主要な特徴から逸脱することなく他の多様な形で実施することができる。そのため、上述した実施例はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明は、特許請求の範囲によって示されるものであって、本発明は明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内である。
【符号の説明】
【０１０８】
１００・・・無線管理システム
１０１・・・無線端末装置
１０２・・・無線管理装置
３０１・・・ＣＰＵ
３０２・・・無線モジュール
３０３・・・センサ
３０４・・・カメラ
３０５・・・ＲＴＣ
３０６・・・メモリ
３０７・・・乾電池
３０８・・・フォトモスリレー
３０９・・・バス
３５１・・・データ取得処理部
３５２・・・通信処理部
３５３・・・ウェークアップ処理部
３５５・・・時刻設定処理部
３５６・・・データ比較処理部
４０１・・・ＣＰＵ
４０２・・・無線モジュール
４０３・・・ＲＴＣ
４０４・・・メモリ
４０５・・・バス
４５１・・・入出力端末ＩＦ部
４５２・・・時刻設定処理部
４５３・・・データ管理処理部
４５４・・・コマンド発行処理部
４５５・・・通信処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点在して配置された複数の無線端末装置から受信するデータを無線管理装置で管理する無線管理システム、無線端末装置および伝送管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＴ（情報技術）は様々な産業で利用されているが、将来に向けて大きく期待されているのが農業の分野である。特に、生産効率の向上だけでなく、親世代から子世代へと引き継がれた農業のノウハウを広く共有化したい、という狙いが背景にある。生産から経営に至る農業のＩＴ化への実証実験が各地で行われているが、対象となる圃場は法人化などにより複数の農地が集約化されるため、建造物などを挟んで離れた場所に農地が点在している場合が多い。
【０００３】
一方、農業のＩＴ化の例として、温度や湿度などのデータをセンサで取得したり、作物の生育状態や農地の状態を見るために通常画像や色温度画像などの画像データを取得する画像センサ（カメラ）を設置することが考えられている。
【０００４】
ところが、建造物や道路などを挟んで点在している農地からデータを取得して管理するためには、無線でデータを送受信する必要がある。そこで、携帯電話を利用したり、無線ＬＡＮを利用してデータを送受信する方法などが考えられる。例えば、複数の無線装置による分散型の無線ネットワークで時分割多重してデータを伝送する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００２−５３８６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、携帯電話や無線ＬＡＮを用いる場合は、設備費やランニングコストが嵩むため、個人経営の農場で長期的にシステム運用することは難しい。特に農場などでは屋外にあるため電源の確保が難しく、新たな電源の敷設が必要になったり、太陽電池やバッテリーなど大掛かり電源設備が必要になるという問題がある。
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明の目的は、設置が簡単で電源の敷設や大掛かりな電源設備が不要であり、電池で長期間に亘って安定したシステム運用を行うことができる無線管理システム、無線端末装置および伝送管理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る無線管理システムは、点在して配置された複数の無線端末装置と、前記複数の無線端末装置を管理する無線管理装置とを含む無線管理システムにおいて、前記複数の無線端末装置は、データを取得するデータ取得部と、複数の通信チャネルのうち少なくとも１つの通信チャネルを用いてデータを送受信する無線通信部と、前記データ取得部で取得したデータまたは他装置から前記無線通信部が受信する他装置宛のデータおよびコマンドを前記無線通信部から送信する制御部と、時間を計測し、前記時間が予め設定された時刻になった時にスリープ状態にある前記制御部をウェイクアップさせる計時部とを有し、前記制御部は、前記無線管理装置が送信した自装置宛のスリープコマンドを受信した場合に少なくとも前記計時部を除いてスリープ状態に移行し、前記計時部によりウェイクアップした場合に、前記データ取得部が取得したデータの送信や自装置宛のコマンドの受信または他装置宛のデータやコマンドの転送を行い、前記無線管理装置は、前記複数の無線端末装置にコマンドを送信し、前記複数の無線端末装置が互いに中継しながら伝送するデータを受信する送受信部を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る無線端末装置は、点在して複数配置され、データを無線管理装置に送信する無線管理システムに用いられる無線端末装置であって、データを取得するデータ取得部と、複数の通信チャネルのうち少なくとも１つの通信チャネルを用いてデータを送受信する無線通信部と、前記データ取得部で取得したデータまたは他装置から前記無線通信部が受信する他装置宛のデータおよびコマンドを前記無線通信部から送信する制御部と、時間を計測し、前記時間が予め設定された時刻になった時にスリープ状態にある前記制御部をウェイクアップさせる計時部とを有し、前記制御部は、前記無線管理装置が送信した自装置宛のスリープコマンドを受信した場合に少なくとも前記計時部を除いてスリープ状態に移行し、前記計時部によりウェイクアップした場合に、前記データ取得部が取得したデータの送信や自装置宛のコマンドの受信または他装置宛のデータやコマンドの転送を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る伝送管理方法は、点在して配置された複数の無線端末装置と、前記複数の無線端末装置を管理する無線管理装置とを含む無線管理システムに用いられる伝送管理方法おいて、前記無線管理装置は、前記複数の無線端末装置にコマンドを送信し、前記複数の無線端末装置から受信するデータを管理し、前記複数の無線端末装置は、自装置が取得したデータまたは他装置から受信する他装置宛のデータおよびコマンドを送信し、前記無線管理装置が送信した自装置宛のスリープコマンドを受信した場合にスリープ状態に移行し、時間を計測し、前記時間が予め設定された時刻になった時にスリープ状態にある自装置をウェイクアップし、自装置がウェイクアップした場合に、前記取得したデータの送信や自装置宛のコマンドの受信または他装置宛のデータやコマンドの転送を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る無線管理システム、無線端末装置および伝送管理方法は、無線端末装置が稼動していない時にスリープ状態に移行し、予め設定された時刻にウェークアップしてデータの送信やコマンドの受信などを行うので、低消費電力化を実現することができ、電池で長期間に亘る運用が可能になる。
【００１２】
また、少なくとも２つの通信チャネルで、互いに重複しない時間に同一の取得データを無線端末装置から無線管理装置に送信することにより、周波数と時間の両方で簡易的に冗長化を図ることができる。特に、自由に使用可能な特定小電力無線規格を利用する場合は、使用するチャネルが別システムで使用されていたり、ノイズなどによる周波数障害が発生する可能性があるが、冗長化を図ることによって、周波数障害による伝送路の信号不通確率を低減することができ、システムの信頼性を向上することができる。また、特定小電力無線規格を利用することにより、携帯電話や無線ＬＡＮに比べて導入コストやランニングコストが安いシステムを実現できる。
【００１３】
さらに、無線端末装置は、省電力化のための間欠動作を行うために、予めスケジューリングされた時間にスリープ状態からウェイクアップし、前記無線管理装置から受信する時刻設定コマンドによって時刻設定を行うので、常に正確な時刻に補正でき、複数の無線端末装置で時分割伝送が可能になる。
【００１４】
また、無線管理装置は、複数の無線端末装置の中継ルートを保持し、中継ルートのうち遠端の無線端末装置から順に時刻設定コマンドを送信することにより、確実に全ての無線端末装置の設定を行うことができる。
【００１５】
さらに、無線管理装置は、中継ルートのうち近端の無線端末装置から順にウェイクアップするようにスケジューリングされた時刻を設定する時刻設定コマンドを中継ルートにある無線端末装置に送信するので、確実に中継ルートにある無線端末装置をウェークアップさせることができる。
【００１６】
また、無線端末装置は、新たに取得したデータと、前回送信したデータとを比較して、予め設定した閾値以上の変化があった場合に、変化したデータのみを無線管理装置に送信するので、送信するデータ量を削減することができ、動作時間や送信電力を節約して低消費電力化を図り、バッテリの負担を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】無線管理システム１００の一例を示す図である。
【図２】データフォーマット例を示す図である。
【図３】無線端末装置１０１の一例を示す図である。
【図４】無線管理装置１０２の一例を示す図である。
【図５】第１実施形態の動作シーケンス例を示す図である。
【図６】第２実施形態の動作シーケンス例を示す図である。
【図７】第３実施形態の動作シーケンス例を示す図である。
【図８】本実施形態に係る無線管理システム１００の送信データ例を示す図である。
【図９】本実施形態に係る無線管理システム１００全体の動作シーケンス例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る無線管理システム、無線端末装置および伝送管理方法の実施形態について詳しく説明する。尚、本実施形態では、例えば４００ＭＨｚ帯特定小電力無線規格（ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ６７規格）に基づいた無線を利用するものとする。この規格では、チャネル数がｃｈ７からｃｈ４６までの３９ｃｈがあり、送信する場合にキャリアセンスして使用されていないことを確認して、所定の送信時間内で自由に使用することができるようになっている。
【００１９】
尚、本実施形態では、これらの複数のチャネルの内、２つのチャネル（例えばｃｈ７とｃｈ８など）を周波数冗長のために予め決めておくものとするが、無線管理装置により任意に変更できるようにしてもよいし、３つ以上のチャネルで冗長化を図るようにしてもよい。
【００２０】
［無線管理システム１００］
図１は、無線管理システム１００全体の構成例を示す図である。図１において、無線管理システム１００は、離れた場所に点在する９つの各圃場に設置された無線端末装置１０１（１）から無線端末装置１０１（９）と、無線端末装置１０１（９）の圃場と通信可能な場所に設置された１つの無線管理装置１０２とを有する。そして、無線管理装置１０２では、管理者が管理用端末であるパソコン１０３を操作して、各無線端末装置１０１の設定を行ったり、各無線端末装置１０１からデータを集めて管理する。無線端末装置１０１から取得するデータ例として、畑の土壌温度や雰囲気温度、湿度、或いはｐＨ値や水分量、日照量などのデータを取得する。また、作物の生育状態や農地の状態を撮影するカメラを設置して画像データを取得する。このようにして、無線管理装置１０２は、遠隔地から各圃場の状態を確認することができる。
【００２１】
尚、以降の説明において、無線端末装置１０１（１）から無線端末装置１０１（９）に共通の内容を説明する場合は、無線端末装置１０１と記載し、特定の無線端末装置１０１を指す場合は符号に（＊）を付加して例えば無線端末装置１０１（３）のように記載する。
【００２２】
図１において、矢印はシステム設計時に予め決められた通信ルートを示している。尚、矢印は無線管理装置１０２への上り方向の通信を示しているが、下り方向の通信についても同じ通信ルートを時分割で使用する。そして、無線管理装置１０２と直接通信できない無線端末装置１０１は他の無線端末装置１０１を経由して無線管理装置１０２との間で通信を行う。例えば図１において、無線端末装置１０１（９）は無線管理装置１０２と直接通信できるが、無線端末装置１０１（１）から無線端末装置１０１（８）は無線管理装置１０２と直接通信することができない。そこで、例えば無線端末装置１０１（１）は、無線端末装置１０１（７）と、無線端末装置１０１（８）と、無線端末装置１０１（９）とを経由して無線管理装置１０２との間で通信を行う。ここで、無線管理装置１０２を親局、親局の通信先である末端の無線端末装置１０１を子局と定義し、親局と子局との間で中継を行う無線端末装置１０１を中継局と定義する。上記の例では、無線端末装置１０１（１）は子局、無線端末装置１０１（７）、無線端末装置１０１（８）および無線端末装置１０１（９）は中継局として動作する。同様に、無線端末装置１０１（２）または無線端末装置１０１（３）が子局の場合も、無線端末装置１０１（７）、無線端末装置１０１（８）および無線端末装置１０１（９）は中継局として動作する。また、無線端末装置１０１（４）、無線端末装置１０１（５）、無線端末装置１０１（６）または無線端末装置１０１（７）が子局の場合は、無線端末装置１０１（８）および無線端末装置１０１（９）が中継局として動作し、無線端末装置１０１（８）が子局の場合は、無線端末装置１０１（９）だけが中継局として動作する。尚、無線端末装置１０１（９）は無線管理装置１０２と直接通信できるので中継局は不要である。
【００２３】
次に、親局と子局との間で通信するデータフォーマット例を図２（ａ）に示す。尚、本実施形態では、各データはパケットで送受信されるものとする。図２（ａ）において、パケットデータ２０１はヘッダ２０２とペイロード２０３とを有し、ヘッダ２０２は送信先アドレス２５１と、送信元アドレス２５２と、中継ルートにある中継局アドレス２５３とを有する。ペイロード２０３には、子局の取得データや親局のコマンドデータが格納される。尚、パケットデータ２０１に誤り検出符号を付加するようにしてもよい。例えば図１において、親局の無線管理装置１０２から子局の無線端末装置１０１（１）にコマンドデータを送信する場合は、ヘッダ２０２は図２（ｂ）に示すように、送信先アドレス２５１は（１）、送信元アドレス２５２は（１０）、中継局アドレス２５３は（９）＞（８）＞（７）となる。ここで、（９）＞（８）＞（７）は”＞”により転送順序を示している。また、ペイロード２０３には無線管理装置１０２のコマンドデータが格納される。
【００２４】
そして、無線管理装置１０２はパケットデータ２０１ａを送信する。尚、中継ルートについては、システム設計時に予め決められているものとし、無線管理装置１０２内部に中継ルートが記憶されているものとする。
【００２５】
無線管理装置１０２から送信されたパケットデータ２０１ａを受信した無線端末装置１０１（９）は、パケットデータ２０１ａのヘッダ２０２の中継局アドレス２５３を参照して、自装置のアドレスが記載されている場合は、自装置のアドレスを削除後のパケットデータ２０１ａを再送信する。ここで、再送信されたパケットデータ２０１ａのヘッダ２０２の中継局アドレス２５３は（８）＞（７）となる。尚、自装置のデータアドレスを削除するのは、中継局間で無限ループに陥るのを防止するためである。従って、受信したパケットデータ２０１ａのヘッダ２５１の中継局アドレス２５３に自装置のアドレスが無い場合は再送信されない。これにより、仮に無線管理装置１０２が送信したパケットデータ２０１ａを無線端末装置１０１（６）が受信した場合、無線端末装置１０１（６）は、送信先アドレス２５１や中継局アドレス２５３に自局のアドレスが記載されていないので、再送信しない。また、仮に無線管理装置１０２が送信したパケットデータ２０１ａが無線端末装置１０１（８）と無線端末装置１０１（９）とで受信された場合、無線端末装置１０１（８）は中継局アドレス２５３の自局アドレスより前に他局のアドレス（９）が記載されているので、再送信しない。中継局の無線端末装置１０１（７）についても同様に動作する。
【００２６】
このようにして、無線管理装置１０２が送信するパケットデータ２０１ａは、最終的に送信先の子局である無線端末装置１０１（１）に送信される。尚、送信先の無線端末装置１０１（１）が無線端末装置１０１（７）が再送信する前に無線端末装置１０１（８）が再送信するパケットデータ２０１ａを受信した場合は、中継局アドレス２５３にアドレス（７）が残っているので、パケットデータ２０１ａに記載されているコマンドの実行は行わないように動作する。これにより、同じコマンドを重複して実行することを防止できる。
【００２７】
子局から親局に取得データを送信する場合も上記の説明と同様に動作する。この場合は、データ２０１のヘッダ２０２の送信先アドレス２５１は（１０）、送信元アドレス２５２は（１）、中継局アドレス２５３は（７）＞（８）＞（９）となり、ペイロード２０３には無線端末装置１０１（１）の取得データが格納される。そして、中継局の無線端末装置１０１（７）、無線端末装置１０１（８）および無線端末装置１０１（９）の順番に中継局アドレス２５３に記載された自局のアドレスを削除しながら再送信を繰り返して親局の無線管理装置１０２で受信される。
［無線端末装置１０１の構成例］
次に、無線端末装置１０１の構成例について図３を用いて説明する。図３において、無線端末装置１０１は、ＣＰＵ３０１と、無線モジュール３０２と、センサ３０３と、カメラ３０４と、ＲＴＣ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ）３０５と、メモリ３０６と、乾電池３０７と、フォトモスリレー３０８とで構成される。尚、各ブロックはバス３０９を介して相互に接続されている。
【００２８】
ＣＰＵ３０１は、内部に予め記憶されたプログラムに従って動作する中央演算処理部で、無線端末装置１０１全体の動作を制御する。
【００２９】
無線モジュール３０２は、他の無線端末装置１０１や無線管理装置１０２との間でパケットデータ２０１を送受信するための回路を有している。尚、本実施形態では、先に説明したように、特定小電力無線規格に従った無線通信方法でパケットデータ２０１を送受信し、ＣＰＵ３０１から指令される通信チャネルを用いている。例えば、特定小電力無線規格のｃｈ７を用いて通信するようＣＰＵ３０１から指令された場合は、無線モジュール３０２の通信周波数帯域をｃｈ７を設定する。
【００３０】
センサ３０３は、先に説明したように、畑の土壌温度や雰囲気温度、湿度、或いはｐＨ値や水分量、日照量などのデータを取得するためのセンサモジュールで構成される。
【００３１】
カメラ３０４は、作物の生育状態や農地の状態を撮影して画像データを出力する。尚、画像データは、例えばＶＧＡ（６４０×４８０画素）やＱＶＧＡ（３２０×２４０画素）フォーマットが用いられる。また、画像は、カラー画像であっても構わないし、モノクロ画像であっても構わない。或いは、色温度画像であっても構わない。
【００３２】
ＲＴＣ３０５は、時計機能と予め設定された時間を計測するタイマー機能の少なくとも１つを有し、予め設定された時刻になった場合、或いは予め設定された時間が経過した場合に、ＣＰＵ３０１に割り込み信号を出力し、スリープ状態にあるＣＰＵ３０１を起動する。
【００３３】
メモリ３０６は、センサ３０３の取得データやカメラ３０４が撮影した画像データを一時的に保持する。尚、メモリ３０６は、電源供給がされなくても記憶内容が保持される不揮発性のメモリとする。
【００３４】
乾電池３０７は、無線端末装置１０１に動作電源を供給する。特に、無線端末装置１０１の主要部には乾電池３０７から直接電源が供給され、非主要部にはフォトモスリレー３０８を介して電源が供給される。ここで、主要部とは、無線端末装置１０１をスリープ状態からウェイクアップ状態にするために必要な回路ブロックで、少なくともＲＴＣ３０５と、ＲＴＣ３０５が出力する割り込み信号を検出してＣＰＵ３０１を起動するためのＣＰＵ３０１の一部の回路に対応する。また、非主要部とは、例えば無線モジュール３０２、センサ３０３、カメラ３０４、メモリ３０６およびＣＰＵ３０１内部の回路でスリープ状態からウェイクアップ状態にするために必要ではない部分の回路である。尚、センサ３０３やメモリ３０６およびＣＰＵ３０１全体を主要部としてフォトモスリレー３０８を介さずに乾電池３０７から電源を供給するようにしてもよい。これにより、センサ３０３から取得するデータをメモリ３０６に記憶することができる。
【００３５】
フォトモスリレー３０８は、ＣＰＵ３０１からの指令に応じて乾電池３０７から供給される電源のオンオフを切り替えるためのスイッチである。そして、フォトモスリレー３０８を経由して非主要部に電源が供給される。
【００３６】
バス３０９は、各ブロック間でデータやコマンド或いは制御信号などを入出力するための共通バスである。
［ＣＰＵ３０１の処理］
次に、ＣＰＵ３０１の処理について詳しく説明する。ＣＰＵ３０１は、図３に示したように、データ取得処理部３５１と、通信処理部３５２と、ウェークアップ処理部３５３と、スリープ処理部３５４と、時刻設定処理部３５５と、データ比較処理部３５６とを有する。
【００３７】
データ取得処理部３５１は、センサ３０３から取得するデータやカメラ３０４で撮影した画像データをメモリ３０６に一時的に記憶する処理を行う。尚、ＲＴＣ３０５が日時データを出力する機能を有する場合は、ＲＴＣ３０５が出力する日時データを付加して記憶するようにしてもよい。例えば、センサ３０３の取得データが”土壌温度：１０℃”であった場合、且つその時の日時データが”２０１１年１月１日”の場合は、例えば”土壌温度：１０℃、２０１１年１月１日”のようなデータがメモリ３０６に記憶される。或いは、カメラ３０４が取得した画像データである場合は、一般的な電子カメラのように、ＲＴＣ３０５が出力する日時データを画像ファイルのヘッダ情報として付加し、メモリ３０６に一時的に記憶する。
【００３８】
通信処理部３５２は、無線モジュール３０２で他の無線端末装置１０１または無線管理装置１０２との間で通信を行うための処理を行う。例えば、特定小電力無線規格のｃｈ７を用いて通信する場合は、無線モジュール３０２にｃｈ７を設定する。そして、メモリ３０６に一時的に記憶されているデータを送信したり、無線管理装置１０２や他の無線端末装置１０１からデータやコマンドを受信する。尚、データやコマンドは、図２で説明したようなデータフォーマットのパケットとして送受信される。また、通信処理部３５２は、受信したパケットのヘッダ情報をチェックして、自装置宛ではない場合および中継局として記載されていない場合は無視し、自装置宛の場合はパケット内容に応じた処理を行い、中継局として記載されている場合は無線モジュール３０２から受信したパケットを再送信する。
【００３９】
ウェークアップ処理部３５３は、ＲＴＣ３０５による割り込み信号を検出した場合に、フォトモスリレー３０８をオンして非主要部への電源供給を開始し、ＣＰＵ３０１を通常の動作状態に起動する処理を行う。
【００４０】
スリープ処理部３５４は、無線モジュール３０２を介して無線管理装置１０２からスリープコマンドを受信した場合に、フォトモスリレー３０８をオフして非主要部への電源供給を停止し、ＣＰＵ３０１をスリープ状態にする処理を行う。
【００４１】
時刻設定処理部３５５は、無線モジュール３０２を介して無線管理装置１０２から時刻設定コマンドを受信した場合に、時刻設定コマンドに記載されている時刻にＲＴＣ３０５を設定する。尚、ＲＴＣ３０５に設定する情報は、本実施形態に係る無線管理システム１００ではタイマー機能で計測する時間（例えば１時間など）である場合について説明するが、現在の日時情報（例えば２０１１年１月１日１２時０分０秒など）であってもよい。
【００４２】
データ比較処理部３５６は、センサ３０３の前回の取得データをメモリ３０６に保持しておき、最新の取得データと比較する処理を行う。尚、データ比較処理部３５６は、後で説明する実施形態で使用する処理部で、それ以外の実施形態では無くても構わない。
【００４３】
このように、無線端末装置１０１は、ＣＰＵ３０１の内部に予め記憶されたプログラムに従って動作し、センサ３０３の取得データやカメラ３０４の画像データをメモリ３０６に一時的に取り込み、無線管理装置１０２から送られてくるコマンドに応じてスリープ状態への移行や時刻設定を行い、メモリ３０６に取り込まれた各データは無線モジュール３０２から無線管理装置１０２に向けて送信される。
［無線管理装置１０２の構成例］
次に、無線管理装置１０２の構成例について図４を用いて説明する。図４において、無線管理装置１０２は、ＣＰＵ４０１と、無線モジュール４０２と、ＲＴＣ４０３と、メモリ４０４とで構成される。尚、各ブロックはバス４０５を介して相互に接続されている。
【００４４】
ＣＰＵ４０１は、内部に予め記憶されたプログラムに従って動作する中央演算処理部で、無線管理装置１０２全体の動作を制御する。
【００４５】
無線モジュール４０２は、無線端末装置１０１との間で通信するための無線機である。尚、本実施形態では、先に説明したように、特定小電力無線規格に従った通信方法でコマンドやデータを送受信する。
【００４６】
ＲＴＣ４０３は、現在の日時情報（例えば２０１１年１月１日１２時０分０秒など）を出力する。尚、日時はパソコン１５１から適宜、設定される。
【００４７】
メモリ４０４は、無線端末装置１０１から送られてくるデータ（取得データや画像データ）を記憶する。
【００４８】
尚、無線管理装置１０２は、ＡＣ１００Ｖの商用電源に接続され、ＡＣ／ＤＣ変換を行う電源アダプター１５２から電源が供給される。
【００４９】
ここで、無線管理装置１０２のＣＰＵ４０１は、管理者が操作するための入出力端末としてパソコン（ＰＣ）１５１が接続されている。管理者は、パソコン１５１で各無線端末装置１０１の設定や動作をチェックし、また受信されたデータを確認する。尚、パソコン１５１は、無線管理システム１００を立ち上げ、無線端末装置１０１や無線管理装置１０２の設定を手動で変更する場合、各無線端末装置１０１から受信して無線管理装置１０２のメモリ４０４に蓄積された取得データの確認などに使用され、無線端末装置１０１からデータを収集する通常動作時は、無線管理装置１０２のＣＰＵ４０１の内部に予め記憶されたプログラムに従って無線管理システム１００は自立して動作する。
［ＣＰＵ４０１の処理］
次に、ＣＰＵ４０１の処理について詳しく説明する。ＣＰＵ４０１は、図４に示したように、入出力端末ＩＦ部４５１と、時刻設定処理部４５２と、データ管理処理部４５３と、コマンド発行処理部４５４と、通信処理部４５５とを有する。
【００５０】
入出力端末ＩＦ部４５１は、例えばＵＳＢ規格やＲＳ２３２Ｃ規格などのシリアルインターフェースで接続された入出力端末（パソコン１５１など）との間でコマンドやデータなどを入出力する処理を行う。尚、本実施形態では、入出力端末をパソコン１５１としたが、コマンドを入力するキーボードや、データや画像を表示するモニタなどを有する専用端末であっても構わない。
【００５１】
時刻設定処理部４５２は、パソコン１５１から入力される日時情報（例えば２０１１年１月１日１２時０分０秒など）をＲＴＣ４０３に設定する。
【００５２】
データ管理処理部４５３は、無線端末装置１０１から送られてくるデータ（センサデータや画像データ）をメモリ４０４に記憶する。この時、データを受信した時刻をＲＴＣ４０３から入力して、データに付加してメモリ４０４に記憶する。そして、パソコン１５１はＣＰＵ４０１を介してメモリ４０４に記憶されているデータを読み出し、パソコン１５１のモニタに出力したり、専用のアプリケーションソフトウェアでデータ解析や管理などを行う。
【００５３】
コマンド発行処理部４５４は、パソコン１５１から手動で入力されるコマンドやＣＰＵ４０１がＲＴＣ４０３の時刻に応じて自動的に発行するコマンドなどを図２で説明したデータフォーマットのパケットに格納し、無線モジュール４０２から無線端末装置１０１に送信する。
【００５４】
通信処理部４５５は、無線モジュール４０２で無線端末装置１０１との間で通信を行うための処理を行う。例えば、特定小電力無線規格のｃｈ７を用いて通信する場合は、無線モジュール４０２にｃｈ７を設定する。そして、コマンド発行処理部４５４が作成したコマンドが格納されたパケットを無線端末装置１０１に送信したり、無線端末装置１０１からデータを受信する。
【００５５】
このように、無線管理装置１０２は、ＣＰＵ４０１の内部に予め記憶されたプログラムに従って動作し、各種のコマンドを無線端末装置１０１に送信し、また無線端末装置１０１から受信するデータに日時情報を付加してメモリ４０４に記憶する。
【００５６】
以下、いくつかの動作パターンに対応する実施形態について説明する。尚、以下の各実施形態における無線管理システム１００、無線端末装置１０１および無線管理装置１０２の基本的な構成は上記で説明した通りである。
【００５７】
（第１実施形態）
次に第１実施形態に係る無線管理システム１００における無線端末装置１０１と無線管理装置１０２との間で送受信されるシーケンス例について説明する。尚、本実施形態では、無線管理システム１００全体で予め設定された１つの通信チャネルしか利用しない。図５は、子局である無線端末装置１０１がＲＴＣ３０５に設定された時刻にＣＰＵ３０１をウェイクアップし、親局である無線管理装置１０２にカメラ３０４で撮影した画像データを送信する場合のシーケンス例を示している。
【００５８】
以下、無線端末装置１０１と無線管理装置１０２との間の動作シーケンスについて順番に説明する。尚、送受信されるデータやコマンドは図２で説明したデータフォーマットでパケット化されて送受信される。
【００５９】
（ステップＳ１０１）無線端末装置１０１において、ＲＴＣ３０５は予め設定された時刻にＣＰＵ３０１をウェイクアップさせ、ウェイクアップしたＣＰＵ３０１はウェイクアップ通知データを無線管理装置１０２に送信する。
【００６０】
（ステップＳ１０２）無線端末装置１０１からウェイクアップ通知データを受信した無線管理装置１０２は、画像データ要求コマンドを無線端末装置１０１に送信する。尚、ここでは、画像データ要求コマンドを発行したが、無線端末装置１０１のセンサ３０３が取得データを要求する場合は、センサデータ要求コマンドを発行する。
【００６１】
（ステップＳ１０３）無線管理装置１０２から画像データ要求コマンドを受信した無線端末装置１０１は、カメラ３０４で撮影してメモリ３０６に記憶されている画像データを無線管理装置１０２に送信する。
【００６２】
（ステップＳ１０４）無線端末装置１０１から送信された画像データを受信した無線管理装置１０２は、無線端末装置１０１に対してスリープコマンドを発行する。そして、スリープコマンドを受信した無線端末装置１０１は、スリープ状態に移行する。
【００６３】
このようにして、無線端末装置１０１が稼動していない期間にスリープ状態にしておくことにより、低消費電力化を図り、電池の寿命を延ばすことができる。
【００６４】
ここで、無線端末装置１０１のウェークアップ時刻は、各無線端末装置１０１で異なるように管理者により予めスケジューリングされている。尚、ウェークアップ時刻の設定は、無線管理システム１００を立ち上げる時にパソコン１５１から管理者が設定するようにしてもよいし、運用中にパソコン１５１から変更できるようにしてもよい。また、ここでは、各無線端末装置１０１のＲＴＣ３０５の時刻は同期しているものとするが、部品のばらつきや環境条件によってずれる場合があるので、後に説明するように、各無線端末装置１０１のＲＴＣ３０５の時刻設定を行う。
【００６５】
（第２実施形態）
次に第２実施形態に係る無線管理システム１００における無線端末装置１０１と無線管理装置１０２との間で送受信されるシーケンス例について説明する。第１実施形態では、１つの通信チャネルを中継局を含めて時分割で使用したが、本実施形態では複数の通信チャネルを使用する。そして、無線モジュール３０２で使用するチャネル選択を行い、同じデータを周波数と時間で冗長化して送信する。これにより、特定の周波数が他のシステムで使用されている場合やノイズの影響がある場合でも通信できる確立が高くなる。特に特定小電力無線規格は公共的に様々な場所で使用されるものなので、突然の通信障害などで伝送できないことが日常的に起きる可能性が高く、冗長化によりある程度回避することができる。
【００６６】
図６は、子局である無線端末装置１０１において、ＲＴＣ３０５に設定された時刻にＣＰＵ３０１をウェイクアップし、親局である無線管理装置１０２にカメラ３０４で撮影した同一の画像データを異なるチャネルで時間をずらして送信する場合のシーケンス例を示している。尚、図５と同符号のステップは同じ処理を示している。
【００６７】
以下、無線端末装置１０１と無線管理装置１０２との間の動作シーケンスについて順番に説明する。尚、送受信されるデータやコマンドは図２で説明したデータフォーマットに従ってパケット化されて送受信される。
【００６８】
ステップＳ１０１で、無線端末装置１０１は、予め設定された時刻にウェイクアップして、ウェイクアップ通知データを無線管理装置１０２に送信する。
【００６９】
（ステップＳ２０１）無線端末装置１０１からウェイクアップ通知データを受信した無線管理装置１０２は、チャネル設定コマンドを無線端末装置１０１に送信する。ここでは、特定小電力無線規格のｃｈ７に設定するコマンドを発行する。そして、チャネル設定コマンドを受信した無線端末装置１０１は、無線モジュール３０２の通信チャネルをｃｈ７に設定する。尚、チャネル設定コマンドは、ｃｈ７に設定する前のチャネル（例えばｃｈ１０など）で送信される。また、親局と子局との間に中継局を介する場合、通信チャネルの変更は親局から最も遠い端部の子局から実行する。例えば図１において、子局の無線端末装置１０１（１）と、親局の無線管理装置１０２（１０）との間で通信チャネルの変更を行う場合は、最初に無線端末装置１０１（１）の通信チャネルを変更し、２番目に無線端末装置１０１（７）、３番目に無線端末装置１０１（８）、４番目に無線端末装置１０１（９）の通信チャネルを変更する。そして、無線管理装置１０２の通信チャネルも変更し、二回目の通信チャネルの変更を終了する。
【００７０】
（ステップＳ１０２ａ）この処理は図５のステップＳ１０２と同じ処理で、通信チャネルの変更が終了した無線管理装置１０２は、画像データ要求コマンドを無線端末装置１０１に送信する。
【００７１】
（ステップＳ１０３ａ）この処理は図５のステップＳ１０３と同じ処理で、無線端末装置１０１は画像データを無線管理装置１０２に送信する。
【００７２】
（ステップＳ２０２）無線管理装置１０２は、再びチャネル設定コマンドを無線端末装置１０１に送信する。尚、本実施形態では、ステップＳ１０３ａで画像データの受信ができたか否かに拘らず、無線管理装置１０２は予め設定した所定時間が経過後にチャネル設定コマンドを送信するものとする。また、送受信するパケットに誤り検出符号が付加されている場合は受信したデータが正常であるか否かを判別できるので、ステップＳ１０３ａの処理を実行後にステップＳ１０４に進んでも構わない。
【００７３】
本ステップでは、ｃｈ７からｃｈ８に設定するコマンドを発行する。この場合において、親局と子局の間に中継局がある場合は、通信チャネルの変更を親局から最も遠い端部の子局から順番に実行する。
【００７４】
ここで、無線端末装置１０１と無線管理装置１０２との間で使用する通信チャネル数や通信チャネル番号は、管理者により予めスケジューリングされているものとする。
【００７５】
（ステップＳ１０２ｂ）この処理は図５のステップＳ１０２と同じ処理で、通信チャネルの変更が終了した無線管理装置１０２は、画像データ要求コマンドを無線端末装置１０１に送信する。
【００７６】
（ステップＳ１０３ｂ）この処理では、ステップＳ１０３ａと同様に画像データを無線管理装置１０２に送信する。
【００７７】
（ステップＳ１０４）無線端末装置１０１から再送信された画像データを受信した無線管理装置１０２は、無線端末装置１０１に対してスリープコマンドを発行する。尚、ステップＳ１０３ｂで画像データの受信ができたか否かに拘らず、無線管理装置１０２は予め設定した所定時間が経過後にスリープコマンドを送信するものとする。そして、スリープコマンドを受信した無線端末装置１０１は、スリープ状態に移行する。
【００７８】
このようにして、無線端末装置１０１から同一のデータ（センサデータや画像データ）を異なる周波数の通信チャネルで時間をずらして送信することにより簡易的な冗長化を図ることができ、データの信頼性や通信の安定性など伝送品質を向上することができる。また、第１実施形態と同様に、無線端末装置１０１が稼動していない期間にスリープ状態にしておくことにより、低消費電力化を図り、電池の寿命を延ばすことができる。
【００７９】
（第３実施形態）
次に第３実施形態に係る無線管理システム１００における無線端末装置１０１と無線管理装置１０２との間で送受信されるシーケンス例について説明する。第１実施形態では、各無線端末装置１０１は、互いに異なる時間にウェイクアップするようにスケジューリングされているが、各無線端末装置１０１のＲＴＣ３０５の時刻設定にずれがある場合は、無線端末装置１０１がウェイクアップしてウェイクアップ通知コマンドを送信する際に衝突する可能性がある。特に、圃場など屋外に無線端末装置１０１が設置される場合は、環境条件が良くないのでＲＴＣ３０５の時間が変動し易く、時間で管理されたデータ伝送が難しいという問題がある。
【００８０】
そこで、本実施形態では、複数の無線端末装置１０１のＲＴＣ３０５の時刻設定を行うことにより、第１実施形態や第２実施形態で説明したような時分割動作が可能になる。例えば各無線端末装置１０１がウェークアップした時に、無線端末装置１０１からウェークアップ通知データを受信した無線管理装置１０２は、時刻情報が記載された時刻設定コマンドを無線端末装置１０１に送信する。時刻設定コマンドを受信した無線端末装置１０１は、ＲＴＣ３０５の時刻を設定する。これにより、複数の無線端末装置１０１は衝突することなく無線管理装置１０２との間でそれぞれ通信することができる。
【００８１】
図７は、無線管理装置１０２が順番に子局１の無線端末装置１０１と子局２の無線端末装置１０１とに時刻設定コマンドを送信する場合のシーケンス例を示している。尚、図５と同符号のステップは同じ処理を示しているので、詳しい説明は省略する。
【００８２】
図７において、無線管理装置１０２からのスリープコマンドによってスリープ状態にある複数の無線端末装置１０１（図７の例では子局１と子局２）が順番にウェイクアップしてウェイクアップ通知コマンドを無線管理装置１０２に送信する。
【００８３】
以下、無線端末装置１０１と無線管理装置１０２との間の動作シーケンスについて順番に説明する。尚、送受信されるデータやコマンドは図２で説明したデータフォーマットでパケット化されて送受信される。
【００８４】
ステップＳ１０４で、無線管理装置１０２から送信されるスリープコマンドにより、子局１と子局２の無線端末装置１０１は、スリープ状態に移行している。
【００８５】
（ステップＳ１０１ａ）この処理は図５のステップＳ１０１と同じ処理で、子局１の無線端末装置１０１において、ＲＴＣ３０５は予め設定された時刻にＣＰＵ３０１をウェイクアップし、ウェイクアップしたＣＰＵ３０１はウェイクアップ通知データを無線管理装置１０２に送信する。
【００８６】
（ステップＳ３０１）無線端末装置１０１からウェイクアップ通知データを受信した無線管理装置１０２は、時刻設定コマンドを子局１の無線端末装置１０１に送信する。そして、時刻設定コマンドを受信した子局１の無線端末装置１０１は、時刻設定コマンドに記載された時刻にＲＴＣ３０５の時刻を設定する。尚、本実施形態において、設定時刻は、子局１の無線端末装置１０１が次にウェイクアップするまでの時間に対応し、例えば１時間に設定される。この場合はＲＴＣ３０５がタイマーとして動作し、１時間後にスリープ状態にあるＣＰＵ３０１に割り込みを発生してＣＰＵ３０１をウェイクアップさせる。
【００８７】
（ステップＳ１０１ｂ）この処理は図５のステップＳ１０１と同じ処理で、子局２の無線端末装置１０１において、ＲＴＣ３０５は予め設定された時刻にＣＰＵ３０１をウェイクアップし、ウェイクアップしたＣＰＵ３０１はウェイクアップ通知データを無線管理装置１０２に送信する。
【００８８】
（ステップＳ３０２）無線端末装置１０１からウェイクアップ通知データを受信した無線管理装置１０２は、時刻設定コマンドを子局１である無線端末装置１０１に送信する。そして、時刻設定コマンドを受信した子局１の無線端末装置１０１は、時刻設定コマンドに記載された時刻にＲＴＣ３０５の時刻を設定する。尚、この時に設定する時刻は、ステップＳ３０１と同様に、子局２の無線端末装置１０１が次にウェイクアップするまでの時間に対応する。
【００８９】
このようにして、各無線端末装置１０１（図７の例では子局１および子局２）のＲＴＣ３０５の時刻を設定することができ、正確なスケジューリングが可能になる。これにより、複数の無線端末装置１０１のスリープ状態およびウェイクアップ状態の期間を管理することができる。
【００９０】
（第４実施形態）
次に第４実施形態に係る無線管理システム１００について図８を用いて説明する。本実施形態では、無線端末装置１０１から無線管理装置１０２に送信されるデータ量を削減することにより、省電力化を図ることができる。例えば送信データ量が削減されると、データ送信時間や無線端末装置１０１がウェイクアップしている時間が短くなり、また送信時間も短くなるので、電池の消耗を少なくすることができる。
【００９１】
そこで、本実施形態では、無線端末装置１０１のセンサ３０３が取得したデータと前回の取得データとを比較して、変化した部分のみ無線管理装置１０２に送信することにより、送信データ量を削減する。例えば図８に示すように、最初の時刻９：００の取得データはそのまま送信データとして無線管理装置１０２に送信するが、図３のＣＰＵ３０１のデータ比較処理部３５６は、２回目の時刻９：００の取得データと、時刻９：１０の取得データとを比較して変化している部分を検出する。そして、変化したデータのみ無線管理装置１０２に送信する。例えば時刻９：１０の取得データにおいて、下線部で示した８０の”８”が変化している値なので、この値を送信データとする。尚、図８に示したように、変化したデータの位置がわかるように”，”で区切り、且つ変化した桁が分かるように変化していない下の桁に”０”を挿入する。例えば時刻９：１０の場合、送信データは”８０，，，，，”となる。同様に、時刻９：２０の送信データは、時刻９：１０の取得データと比較して変化した値と変化していない桁に”０”を挿入して”９００，６，，，，”となる。また、変化がないデータは送信しないようにしてもよいが、“，，，，，，”のようにデータの区切り記号だけを送信するようにしてもよい。
【００９２】
このようにして、無線端末装置１０１から無線管理装置１０２に送信されるデータ量を削減することにより、省電力化を図ることができる。特に圃場の場合は、畑や水田などの植物の生育を監視するので、取得されるデータの変化が遅く、変化した部分を送信することで大幅なデータ量の削減を行うことができる。
【００９３】
以上、各実施形態で様々なシーケンス例を挙げて説明してきたが、実際には上記の実施形態で説明した内容の全てまたは一部が複合的に行われる。次に示すスケジューリング例では上記の各実施形態で説明したシーケンスが複合的に実行される。図９は、図１で説明した無線管理システム１００において、無線管理装置１０２のパソコン１５１で管理者が予めスケジューリングした内容に従って動作する場合の一例を示している。
【００９４】
図９は、無線管理装置１０２（親局）と、無線端末装置１０１（１）から無線端末装置１０１（６）までの子局と、無線端末装置１０１（７）から無線端末装置１０１（９）までの中継局とのそれぞれの動作の流れを時刻８：０１から時刻９：３９までについて示した図である。尚、無線管理装置１０２は、子局の無線端末装置１０１（１）と通信するために、先に中継局となる無線端末装置１０１（７）、無線端末装置１０１（８）および無線端末装置１０１（９）がウェイクアップするように予めスケジューリングしている。例えば図９では、時刻８：０１に無線端末装置１０１（１）、時刻８：０２に無線端末装置１０１（７）、時刻８：０３に無線端末装置１０１（８）、時刻８：０４に無線端末装置１０１（９）の順番にＲＴＣ３０５により自立的にウェークアップするようになっている。ここで、先に図５および図７で説明したようにウェイクアップ時に各無線端末装置１０１は無線管理装置１０２にウェイクアップ通知コマンドを送信するので、コマンドが衝突しないように時間をずらして順番に行う必要がある。
【００９５】
そして、無線管理装置１０２は、ウェイクアップした無線端末装置１０１に時刻設定コマンドを順番に送信する。図９の例では、時刻８：０５に無線端末装置１０１（１）、時刻８：０６に無線端末装置１０１（７）、時刻８：０７に無線端末装置１０１（８）および時刻８：０８に無線端末装置１０１（９）の時刻リセットをそれぞれ行う。尚、ここでは、ＲＴＣ３０５はタイマーとして動作し、時刻リセットのタイミングから所定時間（例えば５時間）経過後にＣＰＵ３０１に割り込みを発生するものとする。図９の例では、８：０５に時刻リセットするのでＲＴＣ３０５のタイマーが５時間である場合は、１３：０５に再び割り込みが発生してＣＰＵ３０１がウェイクアップし、同様の処理を繰り返し実行する。
【００９６】
次に、無線管理装置１０２は、各無線端末装置１０１の無線モジュール３０２が使用する通信チャネルを設定するために、チャネル設定コマンドを送信する。この場合も時刻設定コマンドと同様に順番にチャネル設定コマンドを送信する。図９の例では、時刻８：０９に無線端末装置１０１（１）、時刻８：１０に無線端末装置１０１（７）、時刻８：１１に無線端末装置１０１（８）および時刻８：１２に無線端末装置１０１（９）の各無線モジュール３０２の通信チャネルをｃｈ７に設定する。尚、このチャネル設定コマンドは、前回設定された通信チャネルで通信される。
【００９７】
このようにして、時刻リセットと通信チャネルの設定を行った後、時刻８：１３に、無線管理装置１０２は、中継局の無線端末装置１０１（７）、無線端末装置１０１（８）および無線端末装置１０１（９）を経由して、無線端末装置１０１（１）にデータ要求コマンドを送信する。これを受けた無線端末装置１０１（１）は、データ要求コマンドがセンサデータを要求している場合はセンサ３０３の取得データを、画像データを要求している場合はカメラ３０４が撮影した画像データを無線管理装置１０２に送信する。そして、時刻８：２２に無線端末装置１０１（１）からデータを受信した無線管理装置１０２は、データを受信した日時を受信データに付加するデータ処理を行ってメモリ３０６に保存する。
【００９８】
そして、冗長性を持たせるために、無線管理装置１０２は各無線端末装置１０１と通信するための通信チャネルをｃｈ７からｃｈ８に変更する処理を行う。図９の例では、時刻８：２３に無線端末装置１０１（１）、時刻８：２４に無線端末装置１０１（７）、時刻８：２５に無線端末装置１０１（８）および時刻８：２６に無線端末装置１０１（９）の各無線モジュール３０２の通信チャネルをｃｈ７からｃｈ８に設定する。尚、このチャネル設定コマンドは、前回使用したｃｈ７で通信される。
【００９９】
このようにして、通信チャネルの変更を行った後、時刻８：２７に、無線管理装置１０２は、中継局の無線端末装置１０１（７）、無線端末装置１０１（８）および無線端末装置１０１（９）を経由して、無線端末装置１０１（１）にデータ要求コマンドを送信する。これを受けた無線端末装置１０１（１）は、時刻８：１３の場合と同様に、データ要求コマンドでセンサデータを要求している場合はセンサ３０３の取得データを、画像データを要求している場合はカメラ３０４が撮影した画像データを無線管理装置１０２に送信する。そして、時刻８：３６に無線端末装置１０１（１）からデータを受信した無線管理装置１０２は、データを受信した日時を受信データに付加するデータ処理を行ってメモリ３０６に保存する。そして、時刻８：３７に無線管理装置１０２は、無線端末装置１０１（１）にスリープコマンドを発行し、無線端末装置１０１（１）はスリープ状態に移行する。
【０１００】
同様に、子局の無線端末装置１０１（２）は、時刻８：３８に自立してウェークアップする。そして、無線端末装置１０１（１）と同様に、ウェークアップ通知コマンドを無線管理装置１０２に送信する。そして、時刻８：３９に無線管理装置１０２は時刻設定コマンドを送信して無線端末装置１０１（２）のＲＴＣ３０５を時刻リセットする。以降、時刻８：４０のチャネル設定から時刻９：０８のスリープ状態への移行までの動作は、無線端末装置１０１（１）の時刻８：０９から時刻８：３７までの処理と同じである。
【０１０１】
さらに、子局の無線端末装置１０１（３）は、時刻９：０９に自立してウェークアップしてから、時刻９：３９にスリープ状態へ移行するまでの動作は、無線端末装置１０１（２）の時刻８：３８から時刻９：０８までの処理と同じである。
【０１０２】
尚、図９において、中継局である無線端末装置１０１（７）、無線端末装置１０１（８）および無線端末装置１０１（９）は、無線端末装置１０１（１）から無線端末装置１０１（３）までの通信動作が終了後にスリープ状態に移行する。図９の例では、時刻９：４０に無線端末装置１０１（７）、時刻９：４１に無線端末装置１０１（８）、時刻９：４２に無線端末装置１０１（７）にそれぞれスリープコマンドを送信してスリープ状態にする。
【０１０３】
また、図９の例では１分単位で各動作を行うようにスケジューリングしたが、これに限らず、秒単位でもよい。また、無線端末装置１０１（１）と無線端末装置１０１（２）のウェークアップの時間差も１分間隔でなくても構わない。
【０１０４】
このようにして、無線端末装置１０１の非稼動期間はスリープ状態にしておくことにより、低消費電力化を図り、電池の寿命を延ばすことができる。また、無線端末装置１０１から同一のデータ（センサデータや画像データ）を異なる周波数チャネルで時間をずらして送信することにより簡易的な冗長化を図ることができ、通信不良やデータ誤りなどがある場合でも伝送品質を向上することができる。さらに、各無線端末装置１０１のＲＴＣ３０５の時刻を設定することができ、正確なスケジューリングが可能になる。
【０１０５】
尚、本実施形態では、点在する圃場に無線端末装置１０１を設置して、センサ３０３が取得するセンサデータやカメラ３０４で撮影した画像データを無線管理装置１０２に送信して管理する無線管理システム１００について説明したが、圃場に限らず、例えば、点在する水道設備の水漏れを監視するシステム、動的対象物（家畜等）を監視するシステム、遊園地やイベント会場の迷子を防止するシステムなどへの適用が可能である。さらに、作業員に衛星利用測位システム（ＧＰＳ）付きの無線端末装置１０１を持たせて、逐次、作業位置を収集して管理するシステム、或いは各作業員がどこでどれだけ作業したかを記録して作業の効率化を図るシステムなどへの適用も可能である。
【０１０６】
以上説明したように、本発明に係る無線管理システム、無線端末装置および伝送管理方法は、大掛かりな電源設備が不要で、電池だけで長期間に亘って安定したシステム運用を行うことができる。
【０１０７】
尚、本発明に係る無線管理システム、無線端末装置および伝送管理方法について、各実施例を挙げて説明してきたが、その精神またはその主要な特徴から逸脱することなく他の多様な形で実施することができる。そのため、上述した実施例はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明は、特許請求の範囲によって示されるものであって、本発明は明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内である。
【符号の説明】
【０１０８】
１００・・・無線管理システム
１０１・・・無線端末装置
１０２・・・無線管理装置
３０１・・・ＣＰＵ
３０２・・・無線モジュール
３０３・・・センサ
３０４・・・カメラ
３０５・・・ＲＴＣ
３０６・・・メモリ
３０７・・・乾電池
３０８・・・フォトモスリレー
３０９・・・バス
３５１・・・データ取得処理部
３５２・・・通信処理部
３５３・・・ウェークアップ処理部
３５５・・・時刻設定処理部
３５６・・・データ比較処理部
４０１・・・ＣＰＵ
４０２・・・無線モジュール
４０３・・・ＲＴＣ
４０４・・・メモリ
４０５・・・バス
４５１・・・入出力端末ＩＦ部
４５２・・・時刻設定処理部
４５３・・・データ管理処理部
４５４・・・コマンド発行処理部
４５５・・・通信処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点在して配置された複数の無線端末装置と、前記複数の無線端末装置を管理する無線管理装置とを含む無線管理システムにおいて、
前記複数の無線端末装置は、
データを取得するデータ取得部と、
複数の通信チャネルのうち少なくとも１つの通信チャネルを用いてデータを送受信する無線通信部と、
前記データ取得部で取得したデータまたは他装置から前記無線通信部が受信する他装置宛のデータおよびコマンドを前記無線通信部から送信する制御部と、
時間を計測し、前記時間が予め設定された時刻になった時にスリープ状態にある前記制御部をウェイクアップさせる計時部と
を有し、
前記制御部は、前記無線管理装置が送信した自装置宛のスリープコマンドを受信した場合に少なくとも前記計時部を除いてスリープ状態に移行し、前記計時部によりウェイクアップした場合に、前記データ取得部が取得したデータの送信や自装置宛のコマンドの受信または他装置宛のデータやコマンドの転送を行い、
前記無線管理装置は、
前記複数の無線端末装置にコマンドを送信し、前記複数の無線端末装置が互いに中継しながら伝送するデータを受信する送受信部を有する
ことを特徴とする無線管理システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線管理システムにおいて、
前記制御部は、少なくとも２つの通信チャネルのいずれかで互いに重複しない時間に同一の取得データを前記無線通信部から送信する
ことを特徴とする無線管理システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の無線管理システムにおいて、
前記制御部は、スリープ状態から前記計時部によりウェイクアップした場合に、前記無線管理装置にウェイクアップ通知データを送信し、該ウェイクアップ通知データに応じて前記無線管理装置から受信する時刻設定コマンドにより、前記計時部の時刻設定を行う
ことを特徴とする無線管理システム。
【請求項４】
請求項３に記載の無線管理システムにおいて、
前記無線管理装置は、前記複数の無線端末装置の中継ルートを保持し、前記中継ルートのうち遠端の前記無線端末装置から順に前記時刻設定コマンドを送信する
ことを特徴とする無線管理システム。
【請求項５】
請求項４に記載の無線管理システムにおいて、
前記無線管理装置は、前記中継ルートのうち近端の前記無線端末装置から順にウェイクアップするように前記時刻設定コマンドを前記中継ルートにある前記無線端末装置に送信する
ことを特徴とする無線管理システム。
【請求項６】
請求項５に記載の無線管理システムにおいて、
前記無線端末装置は、前記無線管理装置から自装置宛のデータ要求コマンドを受信した場合に、前記データを前記無線管理装置に送信する
ことを特徴とする無線管理システム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の無線管理システムにおいて、
前記制御部は、前記データ取得部で取得したデータと、前回送信したデータとを比較して、予め設定した閾値以上の変化があった場合に前記データ取得部で取得したデータを前記無線通信部から送信する
ことを特徴とする無線管理システム。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の無線管理システムにおいて、
前記無線端末装置と前記無線管理装置との間で使用する無線は、特定小電力無線規格を使用し、
前記データ取得部が取得するデータは、温度センサ、湿度センサ、ｐＨセンサ、水分センサ、日照量センサ、画像センサの少なくとも１つのセンサが出力するデータである
ことを特徴とする無線管理システム。
【請求項９】
点在して複数配置され、データを無線管理装置に送信する無線管理システムに用いられる無線端末装置であって、
データを取得するデータ取得部と、
複数の通信チャネルのうち少なくとも１つの通信チャネルを用いてデータを送受信する無線通信部と、
前記データ取得部で取得したデータまたは他装置から前記無線通信部が受信する他装置宛のデータおよびコマンドを前記無線通信部から送信する制御部と、
時間を計測し、前記時間が予め設定された時刻になった時にスリープ状態にある前記制御部をウェイクアップさせる計時部と
を有し、
前記制御部は、前記無線管理装置が送信した自装置宛のスリープコマンドを受信した場合に少なくとも前記計時部を除いてスリープ状態に移行し、前記計時部によりウェイクアップした場合に、前記データ取得部が取得したデータの送信や自装置宛のコマンドの受信または他装置宛のデータやコマンドの転送を行う
ことを特徴とする無線端末装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の無線端末装置において、
前記制御部は、少なくとも２つの通信チャネルのいずれかで互いに重複しない時間に同一の取得データを前記無線通信部から送信する
ことを特徴とする無線端末装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の無線端末装置において、
前記制御部は、スリープ状態から前記計時部によりウェイクアップした場合に、前記無線管理装置にウェイクアップ通知データを送信し、該ウェイクアップ通知データに応じて前記無線管理装置から受信する時刻設定コマンドにより、前記計時部の時刻設定を行う
ことを特徴とする無線端末装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の無線端末装置において、
前記無線管理装置は、前記複数の無線端末装置の中継ルートを保持し、前記中継ルートのうち遠端の前記無線端末装置から順に前記時刻設定コマンドを送信する
ことを特徴とする無線端末装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の無線端末装置において、
前記無線管理装置は、前記中継ルートのうち近端の前記無線端末装置から順にウェイクアップするように前記時刻設定コマンドを前記中継ルートにある前記無線端末装置に送信する
ことを特徴とする無線端末装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の無線端末装置において、
前記無線端末装置は、前記無線管理装置から自装置宛のデータ要求コマンドを受信した場合に、前記データを前記無線管理装置に送信する
ことを特徴とする無線端末装置。
【請求項１５】
請求項９から１４のいずれか一項に記載の無線端末装置において、
前記制御部は、前記データ取得部で取得したデータと、前回送信したデータとを比較して、予め設定した閾値以上の変化があった場合に前記データ取得部で取得したデータを前記無線通信部から送信する
ことを特徴とする無線端末装置。
【請求項１６】
請求項９から１５のいずれか一項に記載の無線端末装置において、
前記無線端末装置と前記無線管理装置との間で使用する無線は、特定小電力無線規格を使用し、
前記データ取得部が取得するデータは、温度センサ、湿度センサ、ｐＨセンサ、水分センサ、日照量センサ、画像センサの少なくとも１つのセンサが出力するデータである
ことを特徴とする無線端末装置。
【請求項１７】
点在して配置された複数の無線端末装置と、前記複数の無線端末装置を管理する無線管理装置とを含む無線管理システムに用いられる伝送管理方法おいて、
前記無線管理装置は、
前記複数の無線端末装置にコマンドを送信し、前記複数の無線端末装置から受信するデータを管理し、
前記複数の無線端末装置は、
自装置が取得したデータまたは他装置から受信する他装置宛のデータおよびコマンドを送信し、
前記無線管理装置が送信した自装置宛のスリープコマンドを受信した場合にスリープ状態に移行し、
時間を計測し、前記時間が予め設定された時刻になった時にスリープ状態にある自装置をウェイクアップし、
自装置がウェイクアップした場合に、前記取得したデータの送信や自装置宛のコマンドの受信または他装置宛のデータやコマンドの転送を行う
ことを特徴とする無線管理システムに用いられる伝送管理方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の無線管理システムに用いられる伝送管理方法において、
少なくとも２つの通信チャネルのいずれかで互いに重複しない時間に同一の取得データを前記無線端末装置から前記無線管理装置に送信する
ことを特徴とする無線管理システムに用いられる伝送管理方法。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載の無線管理システムに用いられる伝送管理方法において、
前記無線端末装置は、スリープ状態からウェイクアップした場合に、前記無線管理装置にウェイクアップ通知データを送信し、該ウェイクアップ通知データに応じて前記無線管理装置から受信する時刻設定コマンドにより、前記時刻の設定を行う
ことを特徴とする無線管理システムに用いられる伝送管理方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の無線管理システムに用いられる伝送管理方法において、
前記無線管理装置は、前記複数の無線端末装置の中継ルートを保持し、前記中継ルートのうち遠端の前記無線端末装置から順に前記時刻設定コマンドを送信する
ことを特徴とする無線管理システムに用いられる伝送管理方法。
【請求項２１】
（近くの無線端末装置からウェイクアップ）
請求項２０に記載の無線管理システムに用いられる伝送管理方法において、
前記無線管理装置は、前記中継ルートのうち近端の前記無線端末装置から順にウェイクアップするように前記時刻設定コマンドを前記中継ルートにある前記無線端末装置に送信する
ことを特徴とする無線管理システムに用いられる伝送管理方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の無線管理システムに用いられる伝送管理方法において、
前記無線端末装置は、前記無線管理装置から自装置宛のデータ要求コマンドを受信した場合に、前記データを前記無線管理装置に送信する
ことを特徴とする無線管理システムに用いられる伝送管理方法。
【請求項２３】
請求項１７から２２のいずれか一項に記載の無線管理システムに用いられる伝送管理方法において、
前記無線端末装置は、新たに取得したデータと、前回送信したデータとを比較して、予め設定した閾値以上の変化があった場合に前記データを前記無線管理装置に送信する
ことを特徴とする無線管理システムに用いられる伝送管理方法。
【請求項２４】
請求項１７から２３のいずれか一項に記載の無線管理システムに用いられる伝送管理方法において、
前記無線端末装置と前記無線管理装置との間で使用する無線は、特定小電力無線規格を使用し、
前記無線端末装置が取得するデータは、温度センサ、湿度センサ、ｐＨセンサ、水分センサ、日照量センサ、画像センサの少なくとも１つのセンサが出力するデータである
ことを特徴とする無線管理システムに用いられる伝送管理方法。
【請求項１】
点在して配置された複数の無線端末装置と、前記複数の無線端末装置を管理する無線管理装置とを含む無線管理システムにおいて、
前記複数の無線端末装置は、
データを取得するデータ取得部と、
複数の通信チャネルのうち少なくとも１つの通信チャネルを用いてデータを送受信する無線通信部と、
前記データ取得部で取得したデータまたは他装置から前記無線通信部が受信する他装置宛のデータおよびコマンドを前記無線通信部から送信する制御部と、
時間を計測し、前記時間が予め設定された時刻になった時にスリープ状態にある前記制御部をウェイクアップさせる計時部と
を有し、
前記制御部は、前記無線管理装置が送信した自装置宛のスリープコマンドを受信した場合に少なくとも前記計時部を除いてスリープ状態に移行し、前記計時部によりウェイクアップした場合に、前記データ取得部が取得したデータの送信や自装置宛のコマンドの受信または他装置宛のデータやコマンドの転送を行い、
前記無線管理装置は、
前記複数の無線端末装置にコマンドを送信し、前記複数の無線端末装置が互いに中継しながら伝送するデータを受信する送受信部を有する
ことを特徴とする無線管理システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線管理システムにおいて、
前記制御部は、少なくとも２つの通信チャネルのいずれかで互いに重複しない時間に同一の取得データを前記無線通信部から送信する
ことを特徴とする無線管理システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の無線管理システムにおいて、
前記制御部は、スリープ状態から前記計時部によりウェイクアップした場合に、前記無線管理装置にウェイクアップ通知データを送信し、該ウェイクアップ通知データに応じて前記無線管理装置から受信する時刻設定コマンドにより、前記計時部の時刻設定を行う
ことを特徴とする無線管理システム。
【請求項４】
請求項３に記載の無線管理システムにおいて、
前記無線管理装置は、前記複数の無線端末装置の中継ルートを保持し、前記中継ルートのうち遠端の前記無線端末装置から順に前記時刻設定コマンドを送信する
ことを特徴とする無線管理システム。
【請求項５】
請求項４に記載の無線管理システムにおいて、
前記無線管理装置は、前記中継ルートのうち近端の前記無線端末装置から順にウェイクアップするように前記時刻設定コマンドを前記中継ルートにある前記無線端末装置に送信する
ことを特徴とする無線管理システム。
【請求項６】
請求項５に記載の無線管理システムにおいて、
前記無線端末装置は、前記無線管理装置から自装置宛のデータ要求コマンドを受信した場合に、前記データを前記無線管理装置に送信する
ことを特徴とする無線管理システム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の無線管理システムにおいて、
前記制御部は、前記データ取得部で取得したデータと、前回送信したデータとを比較して、予め設定した閾値以上の変化があった場合に前記データ取得部で取得したデータを前記無線通信部から送信する
ことを特徴とする無線管理システム。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の無線管理システムにおいて、
前記無線端末装置と前記無線管理装置との間で使用する無線は、特定小電力無線規格を使用し、
前記データ取得部が取得するデータは、温度センサ、湿度センサ、ｐＨセンサ、水分センサ、日照量センサ、画像センサの少なくとも１つのセンサが出力するデータである
ことを特徴とする無線管理システム。
【請求項９】
点在して複数配置され、データを無線管理装置に送信する無線管理システムに用いられる無線端末装置であって、
データを取得するデータ取得部と、
複数の通信チャネルのうち少なくとも１つの通信チャネルを用いてデータを送受信する無線通信部と、
前記データ取得部で取得したデータまたは他装置から前記無線通信部が受信する他装置宛のデータおよびコマンドを前記無線通信部から送信する制御部と、
時間を計測し、前記時間が予め設定された時刻になった時にスリープ状態にある前記制御部をウェイクアップさせる計時部と
を有し、
前記制御部は、前記無線管理装置が送信した自装置宛のスリープコマンドを受信した場合に少なくとも前記計時部を除いてスリープ状態に移行し、前記計時部によりウェイクアップした場合に、前記データ取得部が取得したデータの送信や自装置宛のコマンドの受信または他装置宛のデータやコマンドの転送を行う
ことを特徴とする無線端末装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の無線端末装置において、
前記制御部は、少なくとも２つの通信チャネルのいずれかで互いに重複しない時間に同一の取得データを前記無線通信部から送信する
ことを特徴とする無線端末装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の無線端末装置において、
前記制御部は、スリープ状態から前記計時部によりウェイクアップした場合に、前記無線管理装置にウェイクアップ通知データを送信し、該ウェイクアップ通知データに応じて前記無線管理装置から受信する時刻設定コマンドにより、前記計時部の時刻設定を行う
ことを特徴とする無線端末装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の無線端末装置において、
前記無線管理装置は、前記複数の無線端末装置の中継ルートを保持し、前記中継ルートのうち遠端の前記無線端末装置から順に前記時刻設定コマンドを送信する
ことを特徴とする無線端末装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の無線端末装置において、
前記無線管理装置は、前記中継ルートのうち近端の前記無線端末装置から順にウェイクアップするように前記時刻設定コマンドを前記中継ルートにある前記無線端末装置に送信する
ことを特徴とする無線端末装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の無線端末装置において、
前記無線端末装置は、前記無線管理装置から自装置宛のデータ要求コマンドを受信した場合に、前記データを前記無線管理装置に送信する
ことを特徴とする無線端末装置。
【請求項１５】
請求項９から１４のいずれか一項に記載の無線端末装置において、
前記制御部は、前記データ取得部で取得したデータと、前回送信したデータとを比較して、予め設定した閾値以上の変化があった場合に前記データ取得部で取得したデータを前記無線通信部から送信する
ことを特徴とする無線端末装置。
【請求項１６】
請求項９から１５のいずれか一項に記載の無線端末装置において、
前記無線端末装置と前記無線管理装置との間で使用する無線は、特定小電力無線規格を使用し、
前記データ取得部が取得するデータは、温度センサ、湿度センサ、ｐＨセンサ、水分センサ、日照量センサ、画像センサの少なくとも１つのセンサが出力するデータである
ことを特徴とする無線端末装置。
【請求項１７】
点在して配置された複数の無線端末装置と、前記複数の無線端末装置を管理する無線管理装置とを含む無線管理システムに用いられる伝送管理方法おいて、
前記無線管理装置は、
前記複数の無線端末装置にコマンドを送信し、前記複数の無線端末装置から受信するデータを管理し、
前記複数の無線端末装置は、
自装置が取得したデータまたは他装置から受信する他装置宛のデータおよびコマンドを送信し、
前記無線管理装置が送信した自装置宛のスリープコマンドを受信した場合にスリープ状態に移行し、
時間を計測し、前記時間が予め設定された時刻になった時にスリープ状態にある自装置をウェイクアップし、
自装置がウェイクアップした場合に、前記取得したデータの送信や自装置宛のコマンドの受信または他装置宛のデータやコマンドの転送を行う
ことを特徴とする無線管理システムに用いられる伝送管理方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の無線管理システムに用いられる伝送管理方法において、
少なくとも２つの通信チャネルのいずれかで互いに重複しない時間に同一の取得データを前記無線端末装置から前記無線管理装置に送信する
ことを特徴とする無線管理システムに用いられる伝送管理方法。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載の無線管理システムに用いられる伝送管理方法において、
前記無線端末装置は、スリープ状態からウェイクアップした場合に、前記無線管理装置にウェイクアップ通知データを送信し、該ウェイクアップ通知データに応じて前記無線管理装置から受信する時刻設定コマンドにより、前記時刻の設定を行う
ことを特徴とする無線管理システムに用いられる伝送管理方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の無線管理システムに用いられる伝送管理方法において、
前記無線管理装置は、前記複数の無線端末装置の中継ルートを保持し、前記中継ルートのうち遠端の前記無線端末装置から順に前記時刻設定コマンドを送信する
ことを特徴とする無線管理システムに用いられる伝送管理方法。
【請求項２１】
（近くの無線端末装置からウェイクアップ）
請求項２０に記載の無線管理システムに用いられる伝送管理方法において、
前記無線管理装置は、前記中継ルートのうち近端の前記無線端末装置から順にウェイクアップするように前記時刻設定コマンドを前記中継ルートにある前記無線端末装置に送信する
ことを特徴とする無線管理システムに用いられる伝送管理方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の無線管理システムに用いられる伝送管理方法において、
前記無線端末装置は、前記無線管理装置から自装置宛のデータ要求コマンドを受信した場合に、前記データを前記無線管理装置に送信する
ことを特徴とする無線管理システムに用いられる伝送管理方法。
【請求項２３】
請求項１７から２２のいずれか一項に記載の無線管理システムに用いられる伝送管理方法において、
前記無線端末装置は、新たに取得したデータと、前回送信したデータとを比較して、予め設定した閾値以上の変化があった場合に前記データを前記無線管理装置に送信する
ことを特徴とする無線管理システムに用いられる伝送管理方法。
【請求項２４】
請求項１７から２３のいずれか一項に記載の無線管理システムに用いられる伝送管理方法において、
前記無線端末装置と前記無線管理装置との間で使用する無線は、特定小電力無線規格を使用し、
前記無線端末装置が取得するデータは、温度センサ、湿度センサ、ｐＨセンサ、水分センサ、日照量センサ、画像センサの少なくとも１つのセンサが出力するデータである
ことを特徴とする無線管理システムに用いられる伝送管理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２３９１３７（Ｐ２０１２−２３９１３７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０８４１５（Ｐ２０１１−１０８４１５）
【出願日】平成２３年５月１３日（２０１１．５．１３）
【出願人】（０００２３７６６２）富士通テレコムネットワークス株式会社 (682)
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１３日（２０１１．５．１３）
【出願人】（０００２３７６６２）富士通テレコムネットワークス株式会社 (682)
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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