無線装置の電源制御装置、およびこれを利用した無線型コントローラ、無線型センサ、センサネットワークシステム、並びに無線端末の電源制御方法
【課題】 制御対象プロセスへの制御性能を維持しつつ無線装置の電源寿命を延長させることが可能な無線装置の電源制御装置を提供する。
【解決手段】 制御対象プロセス１１の状態を測定するセンサ機能付き無線端末１３Ａと、制御対象プロセス１１の設備機器を制御するコントローラ機能付き無線端末１２Ｃとに接続され、センサ機能付き無線端末１３Ａで測定された測定データと、この測定データから予測される制御対象プロセス１１の未来の応答に相当する予測制御量に基づいてセンサ機能付き無線端末１３Ａおよびコントローラ機能付き無線端末１２Ｃの電源のスリープ時間を通信周期指令値として算出し、この通信周期指令値を該当するセンサ機能付き無線端末１３Ａおよびコントローラ機能付き無線端末１２Ｃに送信する制御対象プロセス状態推定部１４３を備える。
【解決手段】 制御対象プロセス１１の状態を測定するセンサ機能付き無線端末１３Ａと、制御対象プロセス１１の設備機器を制御するコントローラ機能付き無線端末１２Ｃとに接続され、センサ機能付き無線端末１３Ａで測定された測定データと、この測定データから予測される制御対象プロセス１１の未来の応答に相当する予測制御量に基づいてセンサ機能付き無線端末１３Ａおよびコントローラ機能付き無線端末１２Ｃの電源のスリープ時間を通信周期指令値として算出し、この通信周期指令値を該当するセンサ機能付き無線端末１３Ａおよびコントローラ機能付き無線端末１２Ｃに送信する制御対象プロセス状態推定部１４３を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線センサや無線コントローラなど無線を利用した装置の電源を制御する無線装置の電源制御装置、およびこれを利用した無線型コントローラ、無線型センサ、センサネットワークシステム、並びに無線端末の電源制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線技術は飛躍的な発展を遂げ、通信機器はもとより、センサおよびコントローラに内蔵した無線装置間で情報の送受信を行うセンサネットワーク、微小な無線装置（ＩＤタグや無線タグ）を利用して人やモノを識別・管理するＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）など、多くの産業機器や家電機器で広く利用されている。
【０００３】
図１４に、従来のセンサネットワークの一例を示す。
【０００４】
センサネットワークシステム１００は、親機としての無線基地局１０１が、センサ機能を有する子機としての複数のセンサ無線端末１０２とコントローラ機能を有する子機としての複数のコントローラ無線端末１０３とに無線にて通信可能な状態で構成されている。
【０００５】
このセンサネットワークシステム１００において、センサ無線端末１０２は例えばビルの温度、湿度、照度、プラントの温度、流量、圧力、機器の振動などを測定し、指定された周期でこの測定データを無線通信で親機としての無線基地局１０１に送信する。
【０００６】
親機としての無線基地局１０１は、センサ無線端末１０２から測定データを受信すると、コントローラ無線端末１０３に発信する。
【０００７】
コントローラ無線端末１０３では、指定された周期で親機としての無線基地局１０１から測定データを受信し、制御対象プロセスである例えばビルの空調制御装置、照明制御装置、プラントの温度・流量・圧力制御装置、機器のメカニカル制御装置などを制御する制御信号を算出し、これらの装置に制御信号を出力する。
【０００８】
これらの無線端末は電源ケーブルや通信ケーブルを設置する必要がないことから、既設のビルや社会インフラなどに後から設置しやすい、設置工事費が安価である、仮設期間などの限定された期間のみ設置し期間経過後は移設するなどの一時的利用が可能である、設置の際、建物、設備の壁に穴を開けるような配線工事をする必要がない、などの利点がある。
【０００９】
また一方で、これらの無線端末では電源ケーブルを設置せず端末内に設けられた電源により通信、センシング、センシングしたデータの演算および変換などを行っているため、通信量が増えたり、通信距離を伸ばすために出力電波を大きくしたりすると、電力消費量が増加し、電源交換周期が短くなりメンテナンスのための労力やコストが増加するという問題がある。
【００１０】
この無線端末の電源を管理する方法として、（１）外部から電波や光などのエネルギーを非接触で供給する電力供給方式（ＲＦＩＤなど）、（２）ソーラー電源や温度差発電、振動による発電などの自己発電機能によりエネルギーを得る自己発電方式、（３）通信の工夫により消費電力を減らし、電源の寿命を延ばす電源管理方式、などがある。
【００１１】
非特許文献１では、センサ向け無線通信規格であるZigBeeにおいて、上記（３）に関する電源管理の標準化が考慮されていることが記載されている。
【００１２】
また、特許文献１および２においても、（３）の電源管理方式に関する技術が記載されている。
【００１３】
特許文献１には、周期的に変調搬送波信号を探す受信モードに入り、変調搬送波信号が検出されないときにはスリープモードで動作する無線ラベルに関する技術が記載されている。
【００１４】
また、特許文献２には、遠隔操作を行う通信装置において、データが発生したときのみバインド状態に遷移して通信が可能になり、通信すべきデータないときにはアンバインド状態に遷移して消費電力を抑えることにより、送受信素子の寿命を延ばす技術が記載されている。
【非特許文献１】ＥＤＮ Ｊａｐａｎ ２００６ ７月号 pp.42〜51
【特許文献１】特許３２２６７８４号公報
【特許文献２】特許３５３３４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、これらの特許文献１および特許文献２の技術において、スリープ状態（アンバインド状態）からウエイクアップ状態（バインド状態）に遷移して通信を行うタイミングは制御対象プロセスの状態への影響が考慮されずに制御されているため、これらの技術を用いると制御対象プロセスに対して適切な制御を行うことができない場合があるという問題があった。
【００１６】
例えば、制御対象プロセスが過渡状態にあるときは、適切な制御を行うためには細かなタイミングでセンサによるデータの測定やコントローラによる各種装置の制御が必要であるため、電源の消費電力を減らすために通信回数を減らすと制御性能が低下し、迅速に的確な制御が行われないという問題があった。
【００１７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、制御対象プロセスの制御性能を維持しつつ無線装置の電源寿命を延長させることが可能な無線装置の電源制御装置、およびこれを利用した無線型コントローラ、無線型センサ、センサネットワークシステム、並びに無線端末の電源制御方法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】
【００１８】
以下、本明細書では、一般に空調制御などの制御システムにおいて、空調機と部屋のエネルギー特性を含めた制御対象全体を「制御対象プロセス」、その出力であり制御により所望の値にしたい諸量を「制御量」、制御量の未来の挙動・応答を予測したものを「予測制御量」、制御量を含め、センサで観測する量を「測定データ」、制御を行うために空調機などの設備・装置側に操作量としてコントローラから出力する信号を「制御信号」と称することにする。よって、一般文献における操作量が「制御信号」、一般文献における制御量フィードバック信号が「測定データ」となる。
【００１９】
上記目的を達成するための本発明の無線端末の電源制御装置は、制御対象プロセスの状態を測定するセンサ装置と、前記制御対象プロセスの設備機器を制御するコントローラ装置とのうち、無線端末で構成された少なくとも一方の装置の電源状態を制御するものであり、前記センサ装置で測定された測定データに基づいて、前記コントローラ装置で制御を行うための制御信号を算出する制御演算部と、前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出する推定状態量算出部と、推定状態量算出部で算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出する予測制御量算出部と、前記予測制御量算出部で算出された予測制御量に基づいて、前記センサ装置と前記コントローラ装置との少なくともいずれか一方の制御対象の無線端末の電源のスリープ時間を通信周期指令値として算出する通信周期指令値算出部と、通信周期指令値算出部で算出された通信周期指令値を、前記制御対象の前記センサ装置と前記コントローラ装置との少なくともいずれか一方の無線端末に送信する通信周期発信部とを備えることを特徴とする。
【００２０】
また、この無線端末の電源制御装置は、前記測定データおよび前記制御信号を格納する制御履歴データベースを有し、前記推定状態量算出部は、前記測定データと、前記制御信号と、前記制御履歴データベースに格納された過去の前記測定データおよび前記制御信号の一方または両方とを用いて前記制御対象プロセスの推定状態量を算出するようにしてもよい。
【００２１】
また、本発明の無線型コントローラは、制御対象プロセスの状態を測定するセンサ機能を有する無線端末に接続され、前記制御対象プロセスの設備機器に対する制御を行うものであり、前記センサ機能を有する無線端末で測定された測定データに基づいて前記制御対象プロセスの設備機器を制御するための制御信号を算出する制御演算部と、前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出する推定状態量算出部と、推定状態量算出部で算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出する予測制御量算出部と、前記予測制御量算出部で算出された予測制御量に基づいて、前記センサ機能を有する無線端末のスリープ時間を通信周期指令値として算出する通信周期指令値算出部と、前記通信周期指令値算出部で算出された通信周期指令値を、前記センサ機能を有する無線端末に発信する通信周期発信部とを備えることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の無線型センサは、制御対象プロセスの設備機器の制御を行うコントローラ機能を有する無線端末に接続されたものであり、前記制御対象プロセスの状態を測定するセンサ部と、前記センサ部で測定された前記制御対象プロセスの状態の測定データに基づいて前記コントローラ機能を有する無線端末で制御を行うための制御信号を算出する制御演算部と、前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出する推定状態量算出部と、推定状態量算出部で算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出する予測制御量算出部と、前記予測制御量算出部で算出された予測制御量に基づいて、前記コントローラ機能を有する無線端末のスリープ時間を通信周期指令値として算出する通信周期指令値算出部と、前記通信周期指令値算出部で算出された通信周期指令値を、前記コントローラ機能を有する無線端末に発信する通信周期発信部とを備えることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明のセンサネットワークシステムは、親機としての基地局と、制御対象プロセスの状態を測定する前記基地局の子機としてのセンサ機能付き無線端末と、前記制御対象プロセスの設備機器を制御する前記基地局の子機としてのコントローラ機能付き無線端末とを備えるものであり、前記基地局は、前記センサ機能付き無線端末で測定された測定データに基づいて前記コントローラ機能付き無線端末で制御を行うための制御信号を生成する制御演算部と、前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出する推定状態量算出部と、推定状態量算出部で算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出する予測制御量算出部と、前記予測制御量算出部で算出された予測制御量に基づいて、前記センサ機能付き無線端末および前記コントローラ機能付き無線端末のスリープ時間を通信周期指令値として算出する通信周期指令値算出部と、通信周期指令値算出部で算出された通信周期指令値を、該当する前記センサ機能付き無線端末および前記コントローラ機能付き無線端末に送信する通信周期発信部とを有し、前記センサ機能付き無線端末は、前記制御対象プロセスの状態を測定するセンサ部と、前記センサ部で測定された前記制御対象プロセスの状態の測定データを前記基地局の制御演算部に送信する測定データ発信部と、前記通信周期発信部から前記通信周期指令値を受信する通信周期受信部と、前記測定データ発信部から前記測定データが発信されるとスリープ状態に遷移し、前記通信周期受信部で受信した通信周期指令値に従って前記スリープ状態が解除される電源部とを有し、前記コントローラ機能付き無線端末は、前記基地局の制御演算部から制御信号を受信し、この制御信号を前記制御対象プロセスに発信する制御信号出力部と、前記通信周期発信部から前記通信周期指令値を受信する通信周期受信部と、前記制御信号出力部から前記制御信号が発信されるとスリープ状態に遷移し、前記通信周期受信部で受信した通信周期指令値に従って前記スリープ状態が解除される電源部とを有することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の無線端末の電源制御方法は、制御対象プロセスの状態を測定するセンサ装置から測定データを取得するステップと、前記測定データに基づいて、前記制御対象プロセスの設備機器をコントローラ装置で制御するための制御信号を生成するステップと、
前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出するステップと、算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出するステップと、算出された予測制御量に基づいて前記センサ装置と前記コントローラ装置とのうち無線端末で構成された少なくともいずれか一方の装置の電源のスリープ時間を通信周期指令値として算出するステップと、算出された通信周期指令値を、該当する前記センサ装置および前記コントローラ装置の少なくともいずれか一方の装置に送信するステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の無線装置の電源制御装置、およびこれを利用した無線型コントローラ、無線型センサ、センサネットワークシステム、並びに無線端末の電源制御方法によれば、制御対象となるプロセスの内部状態に応じてセンサおよびコントローラの通信周期を制御することにより、制御対象プロセスへの制御性能を維持しつつ無線装置の電源寿命を延長させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
《第１実施形態》
〈第１実施形態によるセンサネットワークシステム１の構成〉
本発明の第１実施形態によるセンサネットワークシステム１の構成について、図１を参照して説明する。
【００２７】
本実施形態によるセンサネットワークシステム１は、制御対象プロセス１１と、親機として機能するコントローラ機能付き無線基地局１２Ａと、コントローラ機能付き無線基地局１２Ａの子機として機能する複数のセンサ機能付き無線端末１３Ａとを有する。
【００２８】
制御対象プロセス１１は、コントローラ機能付き無線基地局１２Ａにより制御される対象であり、例えばビルの空調制御装置、照明制御装置、プラントの温度・流量・圧力制御装置、機器のメカニカル制御装置などである。
【００２９】
親機としてのコントローラ機能付き無線基地局１２Ａは、測定データ受信部１２１と、制御履歴データベース１２２と、制御対象プロセス状態推定部１２３と、通信周期発信部１２４と、制御信号出力部１２５とを有する。
【００３０】
測定データ受信部１２１は、後述するセンサ機能付き無線端末１３Ａから無線通信にて発信された測定データを受信する。
【００３１】
制御履歴データベース１２２は、測定データと制御対象プロセスへの制御信号とを制御履歴データベースとして記憶・格納する。
【００３２】
制御対象プロセス状態推定部１２３は、測定データ受信部１２１から受信した測定データに基づいて制御対象プロセスの状態を推定する。
【００３３】
制御対象プロセス状態推定部１２３の詳細な構成を図２に示す。
【００３４】
制御対象プロセス状態推定部１２３は、制御演算部１２３ａと、推定状態量算出部１２３ｂと、予測制御量算出部１２３ｃと、通信周期指令値算出部１２３ｄとを有する。
【００３５】
制御演算部１２３ａは、測定データ受信部１２１から取得した測定データから、制御対象プロセス１１に対する制御信号を算出し、制御信号出力部１２５および推定状態量算出部１２３ｂに送出する。
【００３６】
同時に、前記測定データと前記制御信号は制御履歴データベースに送信、格納される。
【００３７】
推定状態量算出部１２３ｂは、測定データと、制御演算部１２３ａで算出された制御信号とにより制御対象プロセスの推定状態量を算出する。
【００３８】
この推定状態量の算出には例えばカルマンフィルタや状態観測機（オブザーバー）などの手法を用いる。その用途は、算出した推定状態量に応じて、制御対象プロセスは安定した状態か否かを推定するためのものである。
【００３９】
予測制御量算出部１２３ｃは、推定状態量算出部１２３ｂで算出された推定状態量を基に制御対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出する。
【００４０】
通信周期指令値算出部１２３ｄは、予測制御量算出部１２３ｃで算出された予測制御量から、次の測定データの入手までの周期であるセンサ機能付き無線端末１３Ａのスリープ時間を通信周期指令値として算出する。
【００４１】
通信周期発信部１２４は、制御対象プロセス状態推定部１２３の通信周期指令値算出部１２３ｄで算出された通信周期指令値を、センサ機能付き無線端末１３Ａに無線通信により送信する。
【００４２】
制御信号出力部１２５は、制御対象プロセス状態推定部１２３の制御演算部１２３ａで演算された制御信号を受信し、制御対象プロセス１１を制御するために出力する。
【００４３】
子機としてのセンサ機能付き無線端末１３Ａは制御対象プロセス１１近傍に設置され、センサ部１３１と、演算部１３２と、測定データ発信部１３３と、通信周期受信部１３４と、タイマーセット部１３５と、スリープタイマー部１３６と、電源部１３７とを有する。
【００４４】
センサ部１３１は、制御対象プロセス１１の状態をセンシングして測定データを取得する。測定内容としては、例えばビルの温度、湿度、照度、プラントの温度、流量、圧力、機器の振動などがある。
【００４５】
演算部１３２は、センサ部１３１から測定データを取得してスケーリングおよびデータ補正などの補正処理を施す。
【００４６】
測定データ発信部１３３は、演算部１３２で補正処理が施された測定データをコントローラ機能付き無線基地局１２Ａ宛てに無線通信にて発信する。
【００４７】
通信周期受信部１３４は、コントローラ機能付き無線基地局１２Ａから後述する通信周期指令値を受信する。
【００４８】
タイマーセット部１３５は、通信周期受信部１３４で受信した通信周期指令値に従ってタイマーをセットするためのタイマーセット指示を送出する。
【００４９】
スリープタイマー部１３６は、タイマーであり、タイマーセット部１３５から送出されたタイマーセット指示に従ってスリープ時間を計測し、スリープ時間が終了するとスリープ終了指示を電源部１３７に送出する。
【００５０】
電源部１３７は、センサ機能付き無線端末１３Ａが動作するための電源であり、測定データ発信部１３３で測定データが発信されるとスリープ状態になり、スリープタイマー部１３６からスリープ終了指示を取得すると通常状態に戻りセンサ部１３１にセンシングを行わせる。
【００５１】
〈第１実施形態によるセンサネットワークシステム１の動作〉
次に、本実施形態によるセンサネットワークシステム１の動作について図３のシーケンス図を参照して説明する。
【００５２】
まず、制御対象プロセス１１近傍に設置された複数のセンサ機能付き無線端末１３Ａのセンサ部１３１において制御対象プロセス１１の状態がセンシングされ、ビルの温度、湿度、照度、プラントの温度、流量、圧力、機器の振動などの測定データが取得される（Ｓ１）。
【００５３】
センサ部１３１で取得された測定データは演算部１３２でスケーリングおよびデータ補正などの補正処理が施され、測定データ発信部１３３から親機であるコントローラ機能付き無線基地局１２Ａ宛てに無線通信にて発信される（Ｓ２）。
【００５４】
コントローラ機能付き無線基地局１２Ａでは、複数のセンサ機能付き無線端末１３から受信した測定データに基づいて、制御対象プロセス１１を制御するための制御信号およびセンサ機能付き無線端末１３Ａの電源を管理するための通信周期指令値が生成される（Ｓ３）。
【００５５】
コントローラ機能付き無線基地局１２Ａにおいて制御信号および通信周期指令値が生成されるときの動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００５６】
まず、測定データ発信部１３３から無線通信にて発信された測定データが、コントローラ機能付き無線基地局１２Ａの測定データ受信部１２１で受信される（Ｓ１１）。
【００５７】
測定データ受信部１２１で受信された測定データは制御対象プロセス状態推定部１２３の制御演算部１２３ａに送出され、制御対象プロセス１１に対する制御信号が生成される（Ｓ１２）。
【００５８】
生成された制御信号は、制御信号出力部１２５および推定状態量算出部１２３ｂに送出される。
【００５９】
制御信号出力部１２５では、取得された制御信号が制御対象プロセス１１に出力される。
【００６０】
また推定状態量算出部１２３ｂでは、測定データと制御信号および、制御履歴データベース１２２に格納された過去の測定データ、制御信号に基づき、制御対象プロセスの推定状態量が算出される（Ｓ１３）。
【００６１】
推定状態量算出部１２３ｂにおいて制御対象プロセスの推定状態量が算出されると、予測制御量算出部１２３ｃにおいてこの推定状態量を基に制御対象プロセスで応答されると予測される予測制御量が算出される（Ｓ１４）。
【００６２】
予測制御量算出部１２３ｃにおいて予測制御量が算出されると、この予測制御量から、通信周期指令値算出部１２３ｄにおいて次の測定データの入手までの周期であるセンサ機能付き無線端末１３Ａのスリープ時間が通信周期指令値として算出される（Ｓ１５）。
【００６３】
通信周期指令値算出部１２３ｄで算出する通信周期指令値について説明する。
【００６４】
計測開始時刻をｔ０、センサ機能付き無線端末１３Ａの最小サンプリング周期をτ、推定される最長のサンプリング周期（スリープ時間）をｎτ（ｎは整数とする）とすると、最小サンプリング周期によるサンプリング時刻はそれぞれ、ｔ０、ｔ０＋τ、ｔ０＋２τ、・・・ｔ０＋ｎτである。また、時刻ｔにおける予測制御量をｙ（ｔ）とする。
【００６５】
このときに、制御対象プロセス１１が制御動作をあまり必要としない安定した状態であるか、制御動作をきめ細かく必要とする過渡状態であるかを判断するために、あらかじめ設定された予測制御量の閾値をεとして下記式（１）が成り立つサンプリング周期ｋτが求められる。
【００６６】
〔数１〕
｜ｙ（ｔ０＋ｋτ）−ｙ（ｔ０）｜≧ε （１）
通信周期指令値であるスリープ時間ｔｓとしては、上記式（１）が成り立つ直前のサンプリング周期が無線端末の電源スリープ時間、すなわち、次の無線通信のタイミングを意味する無線通信周期指令値の候補として採用され、下記式（２）で表される。
【００６７】
〔数２〕
ｔｓ＝（ｋ−１）τ （２）
以上で、通信周期指令値算出部１２３ｄにおいて通信周期指令値が生成されるときの動作の説明を終了する。
【００６８】
図３のフローチャートに戻り、通信周期指令値算出部１２３ｄで算出された通信周期指令値は、通信周期発信部１２４から対象となるセンサ機能付き無線端末１３Ａに無線通信により送信される（Ｓ４）。
【００６９】
それぞれのセンサ機能付き無線端末１３Ａでは、通信周期発信部１２４から送信された通信周期指令値が通信周期受信部１３４で受信され、受信された通信周期指令値に従って生成されたタイマーを設定するためのタイマーセット指示がタイマーセット部１３５によりスリープタイマー部１３６に送出される。
【００７０】
スリープタイマー部１３６では、取得したタイマーセット指示に従ってスリープ時間が計測され（Ｓ５）、スリープ時間が終了するとスリープ終了指示がセンサ機能付き無線端末１３Ａを動作させるための電源部１３７に送出される。
【００７１】
電源部１３７では、ステップＳ１２において通信周期指令値が生成されるための測定データが測定データ発信部１３３から発信されるとスリープ状態に遷移しており、スリープタイマー部１３６からスリープ終了指示が取得されるとスリープ状態が解除されて通常の電源投入状態に戻る（Ｓ６）。
【００７２】
電源部１３７が通常の電源投入状態に戻るとセンサ部１３１で再度センシングが行われるようになる（Ｓ７）。
【００７３】
以上の第１実施形態によれば、親機である無線基地局において対象となるプロセスの内部状態に応じて生成される通信周期指令値により、制御性能に支障をきたすことのない安全な範囲で子機であるセンサの電源部のスリープ時間ができるだけ長くなるように制御し、従来の電源延命技術よりもさらに無線装置の電源寿命を延長させることができる。
【００７４】
また、通信周期指令値を生成する機能を親機に備えることで、子機の構成を簡易にすることができる。
【００７５】
《第２実施形態》
〈第２実施形態によるセンサネットワークシステム２の構成〉
本発明の第２実施形態によるセンサネットワークシステム２の構成について、図５を参照して説明する。
【００７６】
本実施形態によるセンサネットワークシステム２は、制御対象プロセス１１と、親機として機能するコントローラ機能付き無線基地局１２Ｂと、コントローラ機能付き無線基地局１２Ｂの子機として機能する複数のセンサ機能付き無線端末１３Ｂとを有する。
【００７７】
コントローラ機能付き無線基地局１２Ｂは、制御信号出力部１２５のみを有する。
【００７８】
センサ機能付き無線端末１３Ｂは、センサ部１３１と、演算部１３２と、タイマーセット部１３５と、スリープタイマー部１３６と、電源部１３７と、制御履歴データベース１３８と、制御対象プロセス状態推定部１３９とを有する。
【００７９】
各部の機能は、第１実施形態における同名称の各部の機能と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００８０】
〈第２実施形態によるセンサネットワークシステム２の動作〉
次に、本実施形態によるセンサネットワークシステム２の動作について図６のシーケンス図を参照して説明する。
【００８１】
まず、制御対象プロセス１１近傍に設置された複数のセンサ機能付き無線端末１３Ｂのセンサ部１３１において制御対象プロセス１１の状態がセンシングされ、ビルの温度、湿度、照度、プラントの温度、流量、圧力、機器の振動などの測定データが取得される（Ｓ２１）。
【００８２】
センサ部１３１で取得された測定データは演算部１３２でスケーリングおよびデータ補正などの補正処理が施され、制御対象プロセス状態推定部１３９に送出される。
【００８３】
制御対象プロセス状態推定部１３９における制御信号の生成処理および通信周期指令値の生成処理は、第１実施形態の図４の動作と同様であるため詳細な説明は省略する。
【００８４】
制御対象プロセス状態推定部１３９において生成された制御信号はコントローラ機能付き無線基地局１２Ｂの制御信号出力部１２５に送出され、制御対象プロセス１１に出力される（Ｓ２３）。
【００８５】
また、制御対象プロセス状態推定部１３９において生成された通信周期指令値は（Ｓ２４）、タイマーセット部１３５に送出される。
【００８６】
タイマーセット部１３５では取得した通信周期指令値に従ってタイマーを設定するためのタイマーセット指示が生成され、スリープタイマー部１３６に送出される。
【００８７】
以降のステップＳ２５〜Ｓ２７の処理は、第１実施形態におけるステップＳ５〜Ｓ７の処理と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００８８】
以上の第２実施形態によれば、子機自身で対象となるプロセスの内部状態に応じて生成される通信周期指令値により、制御性能に支障をきたすことのない安全な範囲でセンサの電源部のスリープ時間ができるだけ長くなるように制御し、従来の電源延命技術よりもさらに無線装置の電源寿命を延長させることができる。
【００８９】
また、通信周期指令値を生成する機能を子機に備えることで、親機の構成を簡易にすることができる。
【００９０】
《第３実施形態》
〈第３実施形態によるセンサネットワークシステム３の構成〉
本発明の第３実施形態によるセンサネットワークシステム３の構成について、図７を参照して説明する。
【００９１】
本実施形態によるセンサネットワークシステム３は、制御対象プロセス１１と、子機として機能する複数のコントローラ機能付き無線端末１２Ｃと、コントローラ機能付き無線端末１２Ｃの親機として機能するセンサ機能付き無線基地局１３Ｃとを有する。
【００９２】
コントローラ機能付き無線端末１２Ｃは、制御信号出力部１２５と、通信周期受信部１２６と、タイマーセット部１２７と、スリープタイマー部１２８と、電源部１２９とを有する。
【００９３】
センサ機能付き無線基地局１３Ｃは、センサ部１３１と、演算部１３２と、制御履歴データベース１３８と、制御対象プロセス状態推定部１３９と、通信周期発信部１４０とを有する。
【００９４】
各部の機能は、第１実施形態における同名称の各部の機能と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００９５】
〈第３実施形態によるセンサネットワークシステム３の動作〉
次に、本実施形態によるセンサネットワークシステム３の動作について図８のシーケンス図を参照して説明する。
【００９６】
図８のステップＳ３１〜Ｓ３４の処理は、第２実施形態における図６のステップＳ２１〜Ｓ２４の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００９７】
ステップＳ３４において生成された通信周期指令値は、通信周期発信部１４０から対象となるコントローラ機能付き無線端末１２Ｃに無線通信により送信される（Ｓ３５）。
【００９８】
それぞれのコントローラ機能付き無線端末１２Ｃでは、通信周期発信部１４０から送信された通信周期指令値が通信周期受信部１２６で受信され、受信された通信周期指令値に従って生成されたタイマーを設定するためのタイマーセット指示がタイマーセット部１２７によりスリープタイマー部１２８に送出される。
【００９９】
スリープタイマー部１２８では、取得したタイマーセット指示に従ってスリープ時間が計測され（Ｓ３６）、スリープ時間が終了するとスリープ終了指示がコントローラ機能付き無線端末１２Ｃを動作させるための電源部１２９に送出される。
【０１００】
電源部１２９では、ステップＳ３３において制御対象プロセス１１を制御するための制御信号が制御信号出力部１２５から出力されるとスリープ状態に遷移しており、スリープタイマー部１２８からスリープ終了指示が取得されるとスリープ状態が解除されて通常の電源投入状態に戻る（Ｓ３７）。
【０１０１】
電源部１２９が通常の電源投入状態に戻ると制御信号出力部１２５で再度制御信号の出力が行われるようになる（Ｓ３８）。
【０１０２】
以上の第３実施形態によれば、親機である無線基地局において対象となるプロセスの内部状態に応じて生成される通信周期指令値により、制御性能に支障をきたすことのない安全な範囲で子機であるコントローラの電源部のスリープ時間ができるだけ長くなるように制御し、従来の電源延命技術よりもさらに無線装置の電源寿命を延長させることができる。
【０１０３】
また、通信周期指令値を生成する機能を親機に備えることで、子機の構成を簡易にすることができる。
【０１０４】
《第４実施形態》
〈第４実施形態によるセンサネットワークシステム４の構成〉
本発明の第４実施形態によるセンサネットワークシステム４の構成について、図９を参照して説明する。
【０１０５】
本実施形態によるセンサネットワークシステム４は、制御対象プロセス１１と、子機として機能する複数のコントローラ機能付き無線端末１２Ｄと、コントローラ機能付き無線端末１２Ｃの親機として機能するセンサ機能付き無線基地局１３Ｄとを有する。
【０１０６】
コントローラ機能付き無線端末１２Ｄは、測定データ受信部１２１と、制御履歴データベース１２２と、制御対象プロセス状態推定部１２３と、制御信号出力部１２５と、タイマーセット部１２７と、スリープタイマー部１２８と、電源部１２９とを有する。
【０１０７】
センサ機能付き無線基地局１３Ｄは、センサ部１３１と、演算部１３２と、測定データ発信部１３３とを有する。
【０１０８】
各部の機能は、第１実施形態における同名称の各部の機能と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１０９】
〈第４実施形態によるセンサネットワークシステム４の動作〉
次に、本実施形態によるセンサネットワークシステム４の動作について図１０のシーケンス図を参照して説明する。
【０１１０】
図１０のステップＳ４１〜Ｓ４３の処理は、第１実施形態における図３のステップＳ１〜Ｓ３の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１１１】
ステップＳ４４において生成された通信周期指令値は、タイマーセット部１２７に送出される。
【０１１２】
タイマーセット部１２７では取得した通信周期指令値に従ってタイマーを設定するためのタイマーセット指示が生成され、スリープタイマー部１２８に送出される。
【０１１３】
以降のステップＳ４４〜Ｓ４６の処理は、第３実施形態におけるステップＳ３６〜Ｓ３８の処理と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【０１１４】
以上の第４実施形態によれば、子機自身で対象となるプロセスの内部状態に応じて生成される通信周期指令値により、制御性能に支障をきたすことのない安全な範囲でコントローラの電源部のスリープ時間ができるだけ長くなるように制御し、従来の電源延命技術よりもさらに無線装置の電源寿命を延長させることができる。
【０１１５】
また、通信周期指令値を生成する機能を子機に備えることで、親機の構成を簡易にすることができる。
【０１１６】
《第５実施形態》
〈第５実施形態によるセンサネットワークシステム５の構成〉
本発明の第５実施形態によるセンサネットワークシステム５の構成について、図１１を参照して説明する。
【０１１７】
本実施形態によるセンサネットワークシステム５は、制御対象プロセス１１と、子機として機能する複数のコントローラ機能付き無線端末１２Ｃと、子機として機能する複数のセンサ機能付き無線端末１３Ａと、コントローラ機能付き無線端末１２Ｃおよびセンサ機能付き無線端末１３Ａの親機として機能する無線端末の電源制御装置としての基地局１４Ａとを有する。
【０１１８】
複数のコントローラ機能付き無線端末１２Ｃは第３実施形態におけるコントローラ機能付き無線端末１２Ｃの構成と同様であり、複数のセンサ機能付き無線端末１３Ａは第１実施形態におけるセンサ機能付き無線端末１３Ａの構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１１９】
基地局１４Ａは、測定データ受信部１４１と、制御履歴データベース１４２と、制御対象プロセス状態推定部１４３と、通信周期発信部１４４とを有する。
【０１２０】
基地局１４Ａの各部の機能は、第１実施形態における同名称の各部の機能と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１２１】
〈第５実施形態によるセンサネットワークシステム５の動作〉
次に、本実施形態によるセンサネットワークシステム５の動作について図１２のシーケンス図を参照して説明する。
【０１２２】
図１２のステップＳ５１およびＳ５２の処理は、第１実施形態における図３のステップＳ１およびＳ２の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１２３】
ステップＳ２で各センサ機能付き無線端末１３Ａの測定データ発信部１３３から発信された測定データは、基地局１４Ａの測定データ受信部１４１で受信される。
【０１２４】
測定データ受信部１４１で受信された測定データは制御対象プロセス状態推定部１４３に送出され、制御対象プロセス状態推定部１４３において第１実施形態と同様の制御信号の生成処理および通信周期指令値の生成処理が行われる（Ｓ５３）。
【０１２５】
この制御対象プロセス状態推定部１４３において生成された制御信号はコントローラ機能付き無線端末１２Ｃの制御信号出力部１２５に送出され、制御対象プロセス１１に出力される（Ｓ２３）。
【０１２６】
また制御対象プロセス状態推定部１４３において生成された通信周期指令値は、コントローラ機能付き無線端末１２Ｃの通信周期受信部１２６およびセンサ機能付き無線端末１３Ａの通信周期受信部１３４に送出される（Ｓ５４）。
【０１２７】
それぞれのセンサ機能付き無線端末１３Ａで通信周期指令値が受信された以降の処理（Ｓ５５〜Ｓ５７）は、第１実施形態における図３のステップＳ５〜Ｓ７の処理と同様であるため詳細な説明は省略する。
【０１２８】
また、それぞれのコントローラ機能付き無線端末１２Ｃで通信周期指令値が受信された以降の処理（Ｓ５８〜Ｓ６０）は、第３実施形態における図３のステップＳ３６〜Ｓ３８の処理と同様であるため詳細な説明は省略する。
【０１２９】
以上の第５実施形態によれば、親機である基地局において対象となるプロセスの内部状態に応じて生成される通信周期指令値により、制御性能に支障をきたすことのない安全な範囲で子機であるコントローラおよびセンサの電源部のスリープ時間ができるだけ長くなるように制御し、従来の電源延命技術よりもさらに無線装置の電源寿命を延長させることができる。
【０１３０】
また、通信周期指令値を生成する機能を親機に備えることで、子機の構成を簡易にすることができる。
【０１３１】
《第６実施形態》
〈第６実施形態によるセンサネットワークシステム６の構成〉
本発明の第６実施形態によるセンサネットワークシステム６の構成について、図１３を参照して説明する。
【０１３２】
本実施形態によるセンサネットワークシステム６は、制御対象プロセス１１と、子機として機能する複数のコントローラ機能付き無線端末１２Ｄと、子機として機能する複数のセンサ機能付き無線端末１３Ｂとを有する。
【０１３３】
複数のコントローラ機能付き無線端末１２Ｄは第４実施形態におけるコントローラ機能付き無線端末１２Ｄの構成と同様であり、複数のセンサ機能付き無線端末１３Ｂは第２実施形態におけるセンサ機能付き無線端末１３Ｂの構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１３４】
本実施形態のセンサネットワークシステム６は、複数のコントローラ機能付き無線端末１２Ｄおよび機能する複数のセンサ機能付き無線端末１３Ｂのうちのいずれかが状態によって子機から親機になって機能することにより、第１実施形態〜第４実施形態のいずれかのセンサネットワークシステムと同様の構成となる。
【０１３５】
〈第６実施形態によるセンサネットワークシステム６の動作〉
本実施形態によるセンサネットワークシステム６の動作は、子機の無線端末いずれかが親機として機能することにより、第１実施形態〜第４実施形態のいずれかのセンサネットワークシステムと同様の動作が行われるため、詳細な説明は省略する。
【０１３６】
以上の第６実施形態によれば、各無線装置が自装置の電源を制御する機能を有するとともに状態に応じて他の無線装置の親機となる機能を有しているため、ZigBeeのような技術を用いる際にも各無線装置の電源寿命を延長させることができる。
【０１３７】
上記の第１実施形態〜第６実施形態のセンサネットワークシステムによれば、制御対象プロセスの制御性能に支障をきたすことのない範囲でセンサまたはコントローラの通信周期を調整してシステム内の子機のスリープ時間をできるだけ長くすることで、センサまたはコントローラの電源寿命を延命化することができる。
【０１３８】
すなわち第１実施形態〜第６実施形態のセンサネットワークシステムによれば、制御が行われないスリープ時間がありながら、制御性能を損なわない。
【０１３９】
また第１実施形態〜第６実施形態のセンサネットワークシステムによれば、制御対象プロセスが安定した定常状態であるか、きめ細かい制御を必要とする過渡状態であるかを判定することにより、センサまたはコントローラに最適な通信周期を設定することができる。
【０１４０】
また第１実施形態〜第６実施形態のセンサネットワークシステムによれば、電源寿命が延長されることにより、センサネットワークシステムの信頼性が向上する。
【０１４１】
また第１実施形態〜第６実施形態のセンサネットワークシステムによれば、電源寿命が延長されることにより、センサネットワークシステムの保守コストを低減させることができる。
【０１４２】
第１実施形態〜第６実施形態のセンサネットワークシステムによれば、通信プロトコルの階層構造におけるアプリケーション層に関与した制御が行われるため、従来の下位のデータリンク層、ネットワーク層、アプリケーションインターフェース層などの通信プロトコルの部分は改良すること無しに既存の技術や方式をそのまま利用でき、しかもそれらの既存の方式よりも細かな制御を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】本発明の第１実施形態によるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態〜第６実施形態によるセンサネットワークシステムの制御対象プロセス状態推定部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるセンサネットワークシステムの動作を示すシーケンス図である。
【図４】本発明の第１実施形態〜第６実施形態によるセンサネットワークシステムの制御対象プロセス状態推定部の動作を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態によるセンサネットワークシステムの動作を示すシーケンス図である。
【図７】本発明の第３実施形態によるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３実施形態によるセンサネットワークシステムの動作を示すシーケンス図である。
【図９】本発明の第４実施形態によるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第４実施形態によるセンサネットワークシステムの動作を示すシーケンス図である。
【図１１】本発明の第５実施形態によるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第５実施形態によるセンサネットワークシステムの動作を示すシーケンス図である。
【図１３】本発明の第６実施形態によるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図１４】従来のセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１…センサネットワークシステム
２…センサネットワークシステム
３…センサネットワークシステム
４…センサネットワークシステム
５…センサネットワークシステム
６…センサネットワークシステム
１１…制御対象プロセス
１２Ａ…コントローラ機能付き無線基地局
１２Ｂ…コントローラ機能付き無線基地局
１２Ｃ…コントローラ機能付き無線端末
１２Ｄ…コントローラ機能付き無線端末
１３Ａ…センサ機能付き無線端末
１３Ｂ…センサ機能付き無線端末
１３Ｃ…センサ機能付き無線基地局
１３Ｄ…センサ機能付き無線基地局
１４Ａ…基地局
１００…センサネットワークシステム
１０１…無線基地局
１０２…センサ無線端末
１０３…コントローラ無線端末
１２１…測定データ受信部
１２２…制御履歴データベース
１２３…制御対象プロセス状態推定部
１２３ａ…制御演算部
１２３ｂ…推定状態量算出部
１２３ｃ…予測制御量算出部
１２３ｄ…通信周期指令値算出部
１２４…通信周期発信部
１２５…制御信号出力部
１２６…通信周期受信部
１２７…タイマーセット部
１２８…スリープタイマー部
１２９…電源部
１３１…センサ部
１３２…演算部
１３３…測定データ発信部
１３４…通信周期受信部
１３５…タイマーセット部
１３６…スリープタイマー部
１３７…電源部
１３８…制御履歴データベース
１３９…制御対象プロセス状態推定部
１４０…通信周期発信部
１４１…測定データ受信部
１４２…制御履歴データベース
１４３…制御対象プロセス状態推定部
１４４…通信周期発信部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線センサや無線コントローラなど無線を利用した装置の電源を制御する無線装置の電源制御装置、およびこれを利用した無線型コントローラ、無線型センサ、センサネットワークシステム、並びに無線端末の電源制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線技術は飛躍的な発展を遂げ、通信機器はもとより、センサおよびコントローラに内蔵した無線装置間で情報の送受信を行うセンサネットワーク、微小な無線装置（ＩＤタグや無線タグ）を利用して人やモノを識別・管理するＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）など、多くの産業機器や家電機器で広く利用されている。
【０００３】
図１４に、従来のセンサネットワークの一例を示す。
【０００４】
センサネットワークシステム１００は、親機としての無線基地局１０１が、センサ機能を有する子機としての複数のセンサ無線端末１０２とコントローラ機能を有する子機としての複数のコントローラ無線端末１０３とに無線にて通信可能な状態で構成されている。
【０００５】
このセンサネットワークシステム１００において、センサ無線端末１０２は例えばビルの温度、湿度、照度、プラントの温度、流量、圧力、機器の振動などを測定し、指定された周期でこの測定データを無線通信で親機としての無線基地局１０１に送信する。
【０００６】
親機としての無線基地局１０１は、センサ無線端末１０２から測定データを受信すると、コントローラ無線端末１０３に発信する。
【０００７】
コントローラ無線端末１０３では、指定された周期で親機としての無線基地局１０１から測定データを受信し、制御対象プロセスである例えばビルの空調制御装置、照明制御装置、プラントの温度・流量・圧力制御装置、機器のメカニカル制御装置などを制御する制御信号を算出し、これらの装置に制御信号を出力する。
【０００８】
これらの無線端末は電源ケーブルや通信ケーブルを設置する必要がないことから、既設のビルや社会インフラなどに後から設置しやすい、設置工事費が安価である、仮設期間などの限定された期間のみ設置し期間経過後は移設するなどの一時的利用が可能である、設置の際、建物、設備の壁に穴を開けるような配線工事をする必要がない、などの利点がある。
【０００９】
また一方で、これらの無線端末では電源ケーブルを設置せず端末内に設けられた電源により通信、センシング、センシングしたデータの演算および変換などを行っているため、通信量が増えたり、通信距離を伸ばすために出力電波を大きくしたりすると、電力消費量が増加し、電源交換周期が短くなりメンテナンスのための労力やコストが増加するという問題がある。
【００１０】
この無線端末の電源を管理する方法として、（１）外部から電波や光などのエネルギーを非接触で供給する電力供給方式（ＲＦＩＤなど）、（２）ソーラー電源や温度差発電、振動による発電などの自己発電機能によりエネルギーを得る自己発電方式、（３）通信の工夫により消費電力を減らし、電源の寿命を延ばす電源管理方式、などがある。
【００１１】
非特許文献１では、センサ向け無線通信規格であるZigBeeにおいて、上記（３）に関する電源管理の標準化が考慮されていることが記載されている。
【００１２】
また、特許文献１および２においても、（３）の電源管理方式に関する技術が記載されている。
【００１３】
特許文献１には、周期的に変調搬送波信号を探す受信モードに入り、変調搬送波信号が検出されないときにはスリープモードで動作する無線ラベルに関する技術が記載されている。
【００１４】
また、特許文献２には、遠隔操作を行う通信装置において、データが発生したときのみバインド状態に遷移して通信が可能になり、通信すべきデータないときにはアンバインド状態に遷移して消費電力を抑えることにより、送受信素子の寿命を延ばす技術が記載されている。
【非特許文献１】ＥＤＮ Ｊａｐａｎ ２００６ ７月号 pp.42〜51
【特許文献１】特許３２２６７８４号公報
【特許文献２】特許３５３３４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、これらの特許文献１および特許文献２の技術において、スリープ状態（アンバインド状態）からウエイクアップ状態（バインド状態）に遷移して通信を行うタイミングは制御対象プロセスの状態への影響が考慮されずに制御されているため、これらの技術を用いると制御対象プロセスに対して適切な制御を行うことができない場合があるという問題があった。
【００１６】
例えば、制御対象プロセスが過渡状態にあるときは、適切な制御を行うためには細かなタイミングでセンサによるデータの測定やコントローラによる各種装置の制御が必要であるため、電源の消費電力を減らすために通信回数を減らすと制御性能が低下し、迅速に的確な制御が行われないという問題があった。
【００１７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、制御対象プロセスの制御性能を維持しつつ無線装置の電源寿命を延長させることが可能な無線装置の電源制御装置、およびこれを利用した無線型コントローラ、無線型センサ、センサネットワークシステム、並びに無線端末の電源制御方法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】
【００１８】
以下、本明細書では、一般に空調制御などの制御システムにおいて、空調機と部屋のエネルギー特性を含めた制御対象全体を「制御対象プロセス」、その出力であり制御により所望の値にしたい諸量を「制御量」、制御量の未来の挙動・応答を予測したものを「予測制御量」、制御量を含め、センサで観測する量を「測定データ」、制御を行うために空調機などの設備・装置側に操作量としてコントローラから出力する信号を「制御信号」と称することにする。よって、一般文献における操作量が「制御信号」、一般文献における制御量フィードバック信号が「測定データ」となる。
【００１９】
上記目的を達成するための本発明の無線端末の電源制御装置は、制御対象プロセスの状態を測定するセンサ装置と、前記制御対象プロセスの設備機器を制御するコントローラ装置とのうち、無線端末で構成された少なくとも一方の装置の電源状態を制御するものであり、前記センサ装置で測定された測定データに基づいて、前記コントローラ装置で制御を行うための制御信号を算出する制御演算部と、前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出する推定状態量算出部と、推定状態量算出部で算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出する予測制御量算出部と、前記予測制御量算出部で算出された予測制御量に基づいて、前記センサ装置と前記コントローラ装置との少なくともいずれか一方の制御対象の無線端末の電源のスリープ時間を通信周期指令値として算出する通信周期指令値算出部と、通信周期指令値算出部で算出された通信周期指令値を、前記制御対象の前記センサ装置と前記コントローラ装置との少なくともいずれか一方の無線端末に送信する通信周期発信部とを備えることを特徴とする。
【００２０】
また、この無線端末の電源制御装置は、前記測定データおよび前記制御信号を格納する制御履歴データベースを有し、前記推定状態量算出部は、前記測定データと、前記制御信号と、前記制御履歴データベースに格納された過去の前記測定データおよび前記制御信号の一方または両方とを用いて前記制御対象プロセスの推定状態量を算出するようにしてもよい。
【００２１】
また、本発明の無線型コントローラは、制御対象プロセスの状態を測定するセンサ機能を有する無線端末に接続され、前記制御対象プロセスの設備機器に対する制御を行うものであり、前記センサ機能を有する無線端末で測定された測定データに基づいて前記制御対象プロセスの設備機器を制御するための制御信号を算出する制御演算部と、前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出する推定状態量算出部と、推定状態量算出部で算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出する予測制御量算出部と、前記予測制御量算出部で算出された予測制御量に基づいて、前記センサ機能を有する無線端末のスリープ時間を通信周期指令値として算出する通信周期指令値算出部と、前記通信周期指令値算出部で算出された通信周期指令値を、前記センサ機能を有する無線端末に発信する通信周期発信部とを備えることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の無線型センサは、制御対象プロセスの設備機器の制御を行うコントローラ機能を有する無線端末に接続されたものであり、前記制御対象プロセスの状態を測定するセンサ部と、前記センサ部で測定された前記制御対象プロセスの状態の測定データに基づいて前記コントローラ機能を有する無線端末で制御を行うための制御信号を算出する制御演算部と、前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出する推定状態量算出部と、推定状態量算出部で算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出する予測制御量算出部と、前記予測制御量算出部で算出された予測制御量に基づいて、前記コントローラ機能を有する無線端末のスリープ時間を通信周期指令値として算出する通信周期指令値算出部と、前記通信周期指令値算出部で算出された通信周期指令値を、前記コントローラ機能を有する無線端末に発信する通信周期発信部とを備えることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明のセンサネットワークシステムは、親機としての基地局と、制御対象プロセスの状態を測定する前記基地局の子機としてのセンサ機能付き無線端末と、前記制御対象プロセスの設備機器を制御する前記基地局の子機としてのコントローラ機能付き無線端末とを備えるものであり、前記基地局は、前記センサ機能付き無線端末で測定された測定データに基づいて前記コントローラ機能付き無線端末で制御を行うための制御信号を生成する制御演算部と、前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出する推定状態量算出部と、推定状態量算出部で算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出する予測制御量算出部と、前記予測制御量算出部で算出された予測制御量に基づいて、前記センサ機能付き無線端末および前記コントローラ機能付き無線端末のスリープ時間を通信周期指令値として算出する通信周期指令値算出部と、通信周期指令値算出部で算出された通信周期指令値を、該当する前記センサ機能付き無線端末および前記コントローラ機能付き無線端末に送信する通信周期発信部とを有し、前記センサ機能付き無線端末は、前記制御対象プロセスの状態を測定するセンサ部と、前記センサ部で測定された前記制御対象プロセスの状態の測定データを前記基地局の制御演算部に送信する測定データ発信部と、前記通信周期発信部から前記通信周期指令値を受信する通信周期受信部と、前記測定データ発信部から前記測定データが発信されるとスリープ状態に遷移し、前記通信周期受信部で受信した通信周期指令値に従って前記スリープ状態が解除される電源部とを有し、前記コントローラ機能付き無線端末は、前記基地局の制御演算部から制御信号を受信し、この制御信号を前記制御対象プロセスに発信する制御信号出力部と、前記通信周期発信部から前記通信周期指令値を受信する通信周期受信部と、前記制御信号出力部から前記制御信号が発信されるとスリープ状態に遷移し、前記通信周期受信部で受信した通信周期指令値に従って前記スリープ状態が解除される電源部とを有することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の無線端末の電源制御方法は、制御対象プロセスの状態を測定するセンサ装置から測定データを取得するステップと、前記測定データに基づいて、前記制御対象プロセスの設備機器をコントローラ装置で制御するための制御信号を生成するステップと、
前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出するステップと、算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出するステップと、算出された予測制御量に基づいて前記センサ装置と前記コントローラ装置とのうち無線端末で構成された少なくともいずれか一方の装置の電源のスリープ時間を通信周期指令値として算出するステップと、算出された通信周期指令値を、該当する前記センサ装置および前記コントローラ装置の少なくともいずれか一方の装置に送信するステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の無線装置の電源制御装置、およびこれを利用した無線型コントローラ、無線型センサ、センサネットワークシステム、並びに無線端末の電源制御方法によれば、制御対象となるプロセスの内部状態に応じてセンサおよびコントローラの通信周期を制御することにより、制御対象プロセスへの制御性能を維持しつつ無線装置の電源寿命を延長させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
《第１実施形態》
〈第１実施形態によるセンサネットワークシステム１の構成〉
本発明の第１実施形態によるセンサネットワークシステム１の構成について、図１を参照して説明する。
【００２７】
本実施形態によるセンサネットワークシステム１は、制御対象プロセス１１と、親機として機能するコントローラ機能付き無線基地局１２Ａと、コントローラ機能付き無線基地局１２Ａの子機として機能する複数のセンサ機能付き無線端末１３Ａとを有する。
【００２８】
制御対象プロセス１１は、コントローラ機能付き無線基地局１２Ａにより制御される対象であり、例えばビルの空調制御装置、照明制御装置、プラントの温度・流量・圧力制御装置、機器のメカニカル制御装置などである。
【００２９】
親機としてのコントローラ機能付き無線基地局１２Ａは、測定データ受信部１２１と、制御履歴データベース１２２と、制御対象プロセス状態推定部１２３と、通信周期発信部１２４と、制御信号出力部１２５とを有する。
【００３０】
測定データ受信部１２１は、後述するセンサ機能付き無線端末１３Ａから無線通信にて発信された測定データを受信する。
【００３１】
制御履歴データベース１２２は、測定データと制御対象プロセスへの制御信号とを制御履歴データベースとして記憶・格納する。
【００３２】
制御対象プロセス状態推定部１２３は、測定データ受信部１２１から受信した測定データに基づいて制御対象プロセスの状態を推定する。
【００３３】
制御対象プロセス状態推定部１２３の詳細な構成を図２に示す。
【００３４】
制御対象プロセス状態推定部１２３は、制御演算部１２３ａと、推定状態量算出部１２３ｂと、予測制御量算出部１２３ｃと、通信周期指令値算出部１２３ｄとを有する。
【００３５】
制御演算部１２３ａは、測定データ受信部１２１から取得した測定データから、制御対象プロセス１１に対する制御信号を算出し、制御信号出力部１２５および推定状態量算出部１２３ｂに送出する。
【００３６】
同時に、前記測定データと前記制御信号は制御履歴データベースに送信、格納される。
【００３７】
推定状態量算出部１２３ｂは、測定データと、制御演算部１２３ａで算出された制御信号とにより制御対象プロセスの推定状態量を算出する。
【００３８】
この推定状態量の算出には例えばカルマンフィルタや状態観測機（オブザーバー）などの手法を用いる。その用途は、算出した推定状態量に応じて、制御対象プロセスは安定した状態か否かを推定するためのものである。
【００３９】
予測制御量算出部１２３ｃは、推定状態量算出部１２３ｂで算出された推定状態量を基に制御対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出する。
【００４０】
通信周期指令値算出部１２３ｄは、予測制御量算出部１２３ｃで算出された予測制御量から、次の測定データの入手までの周期であるセンサ機能付き無線端末１３Ａのスリープ時間を通信周期指令値として算出する。
【００４１】
通信周期発信部１２４は、制御対象プロセス状態推定部１２３の通信周期指令値算出部１２３ｄで算出された通信周期指令値を、センサ機能付き無線端末１３Ａに無線通信により送信する。
【００４２】
制御信号出力部１２５は、制御対象プロセス状態推定部１２３の制御演算部１２３ａで演算された制御信号を受信し、制御対象プロセス１１を制御するために出力する。
【００４３】
子機としてのセンサ機能付き無線端末１３Ａは制御対象プロセス１１近傍に設置され、センサ部１３１と、演算部１３２と、測定データ発信部１３３と、通信周期受信部１３４と、タイマーセット部１３５と、スリープタイマー部１３６と、電源部１３７とを有する。
【００４４】
センサ部１３１は、制御対象プロセス１１の状態をセンシングして測定データを取得する。測定内容としては、例えばビルの温度、湿度、照度、プラントの温度、流量、圧力、機器の振動などがある。
【００４５】
演算部１３２は、センサ部１３１から測定データを取得してスケーリングおよびデータ補正などの補正処理を施す。
【００４６】
測定データ発信部１３３は、演算部１３２で補正処理が施された測定データをコントローラ機能付き無線基地局１２Ａ宛てに無線通信にて発信する。
【００４７】
通信周期受信部１３４は、コントローラ機能付き無線基地局１２Ａから後述する通信周期指令値を受信する。
【００４８】
タイマーセット部１３５は、通信周期受信部１３４で受信した通信周期指令値に従ってタイマーをセットするためのタイマーセット指示を送出する。
【００４９】
スリープタイマー部１３６は、タイマーであり、タイマーセット部１３５から送出されたタイマーセット指示に従ってスリープ時間を計測し、スリープ時間が終了するとスリープ終了指示を電源部１３７に送出する。
【００５０】
電源部１３７は、センサ機能付き無線端末１３Ａが動作するための電源であり、測定データ発信部１３３で測定データが発信されるとスリープ状態になり、スリープタイマー部１３６からスリープ終了指示を取得すると通常状態に戻りセンサ部１３１にセンシングを行わせる。
【００５１】
〈第１実施形態によるセンサネットワークシステム１の動作〉
次に、本実施形態によるセンサネットワークシステム１の動作について図３のシーケンス図を参照して説明する。
【００５２】
まず、制御対象プロセス１１近傍に設置された複数のセンサ機能付き無線端末１３Ａのセンサ部１３１において制御対象プロセス１１の状態がセンシングされ、ビルの温度、湿度、照度、プラントの温度、流量、圧力、機器の振動などの測定データが取得される（Ｓ１）。
【００５３】
センサ部１３１で取得された測定データは演算部１３２でスケーリングおよびデータ補正などの補正処理が施され、測定データ発信部１３３から親機であるコントローラ機能付き無線基地局１２Ａ宛てに無線通信にて発信される（Ｓ２）。
【００５４】
コントローラ機能付き無線基地局１２Ａでは、複数のセンサ機能付き無線端末１３から受信した測定データに基づいて、制御対象プロセス１１を制御するための制御信号およびセンサ機能付き無線端末１３Ａの電源を管理するための通信周期指令値が生成される（Ｓ３）。
【００５５】
コントローラ機能付き無線基地局１２Ａにおいて制御信号および通信周期指令値が生成されるときの動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００５６】
まず、測定データ発信部１３３から無線通信にて発信された測定データが、コントローラ機能付き無線基地局１２Ａの測定データ受信部１２１で受信される（Ｓ１１）。
【００５７】
測定データ受信部１２１で受信された測定データは制御対象プロセス状態推定部１２３の制御演算部１２３ａに送出され、制御対象プロセス１１に対する制御信号が生成される（Ｓ１２）。
【００５８】
生成された制御信号は、制御信号出力部１２５および推定状態量算出部１２３ｂに送出される。
【００５９】
制御信号出力部１２５では、取得された制御信号が制御対象プロセス１１に出力される。
【００６０】
また推定状態量算出部１２３ｂでは、測定データと制御信号および、制御履歴データベース１２２に格納された過去の測定データ、制御信号に基づき、制御対象プロセスの推定状態量が算出される（Ｓ１３）。
【００６１】
推定状態量算出部１２３ｂにおいて制御対象プロセスの推定状態量が算出されると、予測制御量算出部１２３ｃにおいてこの推定状態量を基に制御対象プロセスで応答されると予測される予測制御量が算出される（Ｓ１４）。
【００６２】
予測制御量算出部１２３ｃにおいて予測制御量が算出されると、この予測制御量から、通信周期指令値算出部１２３ｄにおいて次の測定データの入手までの周期であるセンサ機能付き無線端末１３Ａのスリープ時間が通信周期指令値として算出される（Ｓ１５）。
【００６３】
通信周期指令値算出部１２３ｄで算出する通信周期指令値について説明する。
【００６４】
計測開始時刻をｔ０、センサ機能付き無線端末１３Ａの最小サンプリング周期をτ、推定される最長のサンプリング周期（スリープ時間）をｎτ（ｎは整数とする）とすると、最小サンプリング周期によるサンプリング時刻はそれぞれ、ｔ０、ｔ０＋τ、ｔ０＋２τ、・・・ｔ０＋ｎτである。また、時刻ｔにおける予測制御量をｙ（ｔ）とする。
【００６５】
このときに、制御対象プロセス１１が制御動作をあまり必要としない安定した状態であるか、制御動作をきめ細かく必要とする過渡状態であるかを判断するために、あらかじめ設定された予測制御量の閾値をεとして下記式（１）が成り立つサンプリング周期ｋτが求められる。
【００６６】
〔数１〕
｜ｙ（ｔ０＋ｋτ）−ｙ（ｔ０）｜≧ε （１）
通信周期指令値であるスリープ時間ｔｓとしては、上記式（１）が成り立つ直前のサンプリング周期が無線端末の電源スリープ時間、すなわち、次の無線通信のタイミングを意味する無線通信周期指令値の候補として採用され、下記式（２）で表される。
【００６７】
〔数２〕
ｔｓ＝（ｋ−１）τ （２）
以上で、通信周期指令値算出部１２３ｄにおいて通信周期指令値が生成されるときの動作の説明を終了する。
【００６８】
図３のフローチャートに戻り、通信周期指令値算出部１２３ｄで算出された通信周期指令値は、通信周期発信部１２４から対象となるセンサ機能付き無線端末１３Ａに無線通信により送信される（Ｓ４）。
【００６９】
それぞれのセンサ機能付き無線端末１３Ａでは、通信周期発信部１２４から送信された通信周期指令値が通信周期受信部１３４で受信され、受信された通信周期指令値に従って生成されたタイマーを設定するためのタイマーセット指示がタイマーセット部１３５によりスリープタイマー部１３６に送出される。
【００７０】
スリープタイマー部１３６では、取得したタイマーセット指示に従ってスリープ時間が計測され（Ｓ５）、スリープ時間が終了するとスリープ終了指示がセンサ機能付き無線端末１３Ａを動作させるための電源部１３７に送出される。
【００７１】
電源部１３７では、ステップＳ１２において通信周期指令値が生成されるための測定データが測定データ発信部１３３から発信されるとスリープ状態に遷移しており、スリープタイマー部１３６からスリープ終了指示が取得されるとスリープ状態が解除されて通常の電源投入状態に戻る（Ｓ６）。
【００７２】
電源部１３７が通常の電源投入状態に戻るとセンサ部１３１で再度センシングが行われるようになる（Ｓ７）。
【００７３】
以上の第１実施形態によれば、親機である無線基地局において対象となるプロセスの内部状態に応じて生成される通信周期指令値により、制御性能に支障をきたすことのない安全な範囲で子機であるセンサの電源部のスリープ時間ができるだけ長くなるように制御し、従来の電源延命技術よりもさらに無線装置の電源寿命を延長させることができる。
【００７４】
また、通信周期指令値を生成する機能を親機に備えることで、子機の構成を簡易にすることができる。
【００７５】
《第２実施形態》
〈第２実施形態によるセンサネットワークシステム２の構成〉
本発明の第２実施形態によるセンサネットワークシステム２の構成について、図５を参照して説明する。
【００７６】
本実施形態によるセンサネットワークシステム２は、制御対象プロセス１１と、親機として機能するコントローラ機能付き無線基地局１２Ｂと、コントローラ機能付き無線基地局１２Ｂの子機として機能する複数のセンサ機能付き無線端末１３Ｂとを有する。
【００７７】
コントローラ機能付き無線基地局１２Ｂは、制御信号出力部１２５のみを有する。
【００７８】
センサ機能付き無線端末１３Ｂは、センサ部１３１と、演算部１３２と、タイマーセット部１３５と、スリープタイマー部１３６と、電源部１３７と、制御履歴データベース１３８と、制御対象プロセス状態推定部１３９とを有する。
【００７９】
各部の機能は、第１実施形態における同名称の各部の機能と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００８０】
〈第２実施形態によるセンサネットワークシステム２の動作〉
次に、本実施形態によるセンサネットワークシステム２の動作について図６のシーケンス図を参照して説明する。
【００８１】
まず、制御対象プロセス１１近傍に設置された複数のセンサ機能付き無線端末１３Ｂのセンサ部１３１において制御対象プロセス１１の状態がセンシングされ、ビルの温度、湿度、照度、プラントの温度、流量、圧力、機器の振動などの測定データが取得される（Ｓ２１）。
【００８２】
センサ部１３１で取得された測定データは演算部１３２でスケーリングおよびデータ補正などの補正処理が施され、制御対象プロセス状態推定部１３９に送出される。
【００８３】
制御対象プロセス状態推定部１３９における制御信号の生成処理および通信周期指令値の生成処理は、第１実施形態の図４の動作と同様であるため詳細な説明は省略する。
【００８４】
制御対象プロセス状態推定部１３９において生成された制御信号はコントローラ機能付き無線基地局１２Ｂの制御信号出力部１２５に送出され、制御対象プロセス１１に出力される（Ｓ２３）。
【００８５】
また、制御対象プロセス状態推定部１３９において生成された通信周期指令値は（Ｓ２４）、タイマーセット部１３５に送出される。
【００８６】
タイマーセット部１３５では取得した通信周期指令値に従ってタイマーを設定するためのタイマーセット指示が生成され、スリープタイマー部１３６に送出される。
【００８７】
以降のステップＳ２５〜Ｓ２７の処理は、第１実施形態におけるステップＳ５〜Ｓ７の処理と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００８８】
以上の第２実施形態によれば、子機自身で対象となるプロセスの内部状態に応じて生成される通信周期指令値により、制御性能に支障をきたすことのない安全な範囲でセンサの電源部のスリープ時間ができるだけ長くなるように制御し、従来の電源延命技術よりもさらに無線装置の電源寿命を延長させることができる。
【００８９】
また、通信周期指令値を生成する機能を子機に備えることで、親機の構成を簡易にすることができる。
【００９０】
《第３実施形態》
〈第３実施形態によるセンサネットワークシステム３の構成〉
本発明の第３実施形態によるセンサネットワークシステム３の構成について、図７を参照して説明する。
【００９１】
本実施形態によるセンサネットワークシステム３は、制御対象プロセス１１と、子機として機能する複数のコントローラ機能付き無線端末１２Ｃと、コントローラ機能付き無線端末１２Ｃの親機として機能するセンサ機能付き無線基地局１３Ｃとを有する。
【００９２】
コントローラ機能付き無線端末１２Ｃは、制御信号出力部１２５と、通信周期受信部１２６と、タイマーセット部１２７と、スリープタイマー部１２８と、電源部１２９とを有する。
【００９３】
センサ機能付き無線基地局１３Ｃは、センサ部１３１と、演算部１３２と、制御履歴データベース１３８と、制御対象プロセス状態推定部１３９と、通信周期発信部１４０とを有する。
【００９４】
各部の機能は、第１実施形態における同名称の各部の機能と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００９５】
〈第３実施形態によるセンサネットワークシステム３の動作〉
次に、本実施形態によるセンサネットワークシステム３の動作について図８のシーケンス図を参照して説明する。
【００９６】
図８のステップＳ３１〜Ｓ３４の処理は、第２実施形態における図６のステップＳ２１〜Ｓ２４の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００９７】
ステップＳ３４において生成された通信周期指令値は、通信周期発信部１４０から対象となるコントローラ機能付き無線端末１２Ｃに無線通信により送信される（Ｓ３５）。
【００９８】
それぞれのコントローラ機能付き無線端末１２Ｃでは、通信周期発信部１４０から送信された通信周期指令値が通信周期受信部１２６で受信され、受信された通信周期指令値に従って生成されたタイマーを設定するためのタイマーセット指示がタイマーセット部１２７によりスリープタイマー部１２８に送出される。
【００９９】
スリープタイマー部１２８では、取得したタイマーセット指示に従ってスリープ時間が計測され（Ｓ３６）、スリープ時間が終了するとスリープ終了指示がコントローラ機能付き無線端末１２Ｃを動作させるための電源部１２９に送出される。
【０１００】
電源部１２９では、ステップＳ３３において制御対象プロセス１１を制御するための制御信号が制御信号出力部１２５から出力されるとスリープ状態に遷移しており、スリープタイマー部１２８からスリープ終了指示が取得されるとスリープ状態が解除されて通常の電源投入状態に戻る（Ｓ３７）。
【０１０１】
電源部１２９が通常の電源投入状態に戻ると制御信号出力部１２５で再度制御信号の出力が行われるようになる（Ｓ３８）。
【０１０２】
以上の第３実施形態によれば、親機である無線基地局において対象となるプロセスの内部状態に応じて生成される通信周期指令値により、制御性能に支障をきたすことのない安全な範囲で子機であるコントローラの電源部のスリープ時間ができるだけ長くなるように制御し、従来の電源延命技術よりもさらに無線装置の電源寿命を延長させることができる。
【０１０３】
また、通信周期指令値を生成する機能を親機に備えることで、子機の構成を簡易にすることができる。
【０１０４】
《第４実施形態》
〈第４実施形態によるセンサネットワークシステム４の構成〉
本発明の第４実施形態によるセンサネットワークシステム４の構成について、図９を参照して説明する。
【０１０５】
本実施形態によるセンサネットワークシステム４は、制御対象プロセス１１と、子機として機能する複数のコントローラ機能付き無線端末１２Ｄと、コントローラ機能付き無線端末１２Ｃの親機として機能するセンサ機能付き無線基地局１３Ｄとを有する。
【０１０６】
コントローラ機能付き無線端末１２Ｄは、測定データ受信部１２１と、制御履歴データベース１２２と、制御対象プロセス状態推定部１２３と、制御信号出力部１２５と、タイマーセット部１２７と、スリープタイマー部１２８と、電源部１２９とを有する。
【０１０７】
センサ機能付き無線基地局１３Ｄは、センサ部１３１と、演算部１３２と、測定データ発信部１３３とを有する。
【０１０８】
各部の機能は、第１実施形態における同名称の各部の機能と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１０９】
〈第４実施形態によるセンサネットワークシステム４の動作〉
次に、本実施形態によるセンサネットワークシステム４の動作について図１０のシーケンス図を参照して説明する。
【０１１０】
図１０のステップＳ４１〜Ｓ４３の処理は、第１実施形態における図３のステップＳ１〜Ｓ３の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１１１】
ステップＳ４４において生成された通信周期指令値は、タイマーセット部１２７に送出される。
【０１１２】
タイマーセット部１２７では取得した通信周期指令値に従ってタイマーを設定するためのタイマーセット指示が生成され、スリープタイマー部１２８に送出される。
【０１１３】
以降のステップＳ４４〜Ｓ４６の処理は、第３実施形態におけるステップＳ３６〜Ｓ３８の処理と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【０１１４】
以上の第４実施形態によれば、子機自身で対象となるプロセスの内部状態に応じて生成される通信周期指令値により、制御性能に支障をきたすことのない安全な範囲でコントローラの電源部のスリープ時間ができるだけ長くなるように制御し、従来の電源延命技術よりもさらに無線装置の電源寿命を延長させることができる。
【０１１５】
また、通信周期指令値を生成する機能を子機に備えることで、親機の構成を簡易にすることができる。
【０１１６】
《第５実施形態》
〈第５実施形態によるセンサネットワークシステム５の構成〉
本発明の第５実施形態によるセンサネットワークシステム５の構成について、図１１を参照して説明する。
【０１１７】
本実施形態によるセンサネットワークシステム５は、制御対象プロセス１１と、子機として機能する複数のコントローラ機能付き無線端末１２Ｃと、子機として機能する複数のセンサ機能付き無線端末１３Ａと、コントローラ機能付き無線端末１２Ｃおよびセンサ機能付き無線端末１３Ａの親機として機能する無線端末の電源制御装置としての基地局１４Ａとを有する。
【０１１８】
複数のコントローラ機能付き無線端末１２Ｃは第３実施形態におけるコントローラ機能付き無線端末１２Ｃの構成と同様であり、複数のセンサ機能付き無線端末１３Ａは第１実施形態におけるセンサ機能付き無線端末１３Ａの構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１１９】
基地局１４Ａは、測定データ受信部１４１と、制御履歴データベース１４２と、制御対象プロセス状態推定部１４３と、通信周期発信部１４４とを有する。
【０１２０】
基地局１４Ａの各部の機能は、第１実施形態における同名称の各部の機能と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１２１】
〈第５実施形態によるセンサネットワークシステム５の動作〉
次に、本実施形態によるセンサネットワークシステム５の動作について図１２のシーケンス図を参照して説明する。
【０１２２】
図１２のステップＳ５１およびＳ５２の処理は、第１実施形態における図３のステップＳ１およびＳ２の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１２３】
ステップＳ２で各センサ機能付き無線端末１３Ａの測定データ発信部１３３から発信された測定データは、基地局１４Ａの測定データ受信部１４１で受信される。
【０１２４】
測定データ受信部１４１で受信された測定データは制御対象プロセス状態推定部１４３に送出され、制御対象プロセス状態推定部１４３において第１実施形態と同様の制御信号の生成処理および通信周期指令値の生成処理が行われる（Ｓ５３）。
【０１２５】
この制御対象プロセス状態推定部１４３において生成された制御信号はコントローラ機能付き無線端末１２Ｃの制御信号出力部１２５に送出され、制御対象プロセス１１に出力される（Ｓ２３）。
【０１２６】
また制御対象プロセス状態推定部１４３において生成された通信周期指令値は、コントローラ機能付き無線端末１２Ｃの通信周期受信部１２６およびセンサ機能付き無線端末１３Ａの通信周期受信部１３４に送出される（Ｓ５４）。
【０１２７】
それぞれのセンサ機能付き無線端末１３Ａで通信周期指令値が受信された以降の処理（Ｓ５５〜Ｓ５７）は、第１実施形態における図３のステップＳ５〜Ｓ７の処理と同様であるため詳細な説明は省略する。
【０１２８】
また、それぞれのコントローラ機能付き無線端末１２Ｃで通信周期指令値が受信された以降の処理（Ｓ５８〜Ｓ６０）は、第３実施形態における図３のステップＳ３６〜Ｓ３８の処理と同様であるため詳細な説明は省略する。
【０１２９】
以上の第５実施形態によれば、親機である基地局において対象となるプロセスの内部状態に応じて生成される通信周期指令値により、制御性能に支障をきたすことのない安全な範囲で子機であるコントローラおよびセンサの電源部のスリープ時間ができるだけ長くなるように制御し、従来の電源延命技術よりもさらに無線装置の電源寿命を延長させることができる。
【０１３０】
また、通信周期指令値を生成する機能を親機に備えることで、子機の構成を簡易にすることができる。
【０１３１】
《第６実施形態》
〈第６実施形態によるセンサネットワークシステム６の構成〉
本発明の第６実施形態によるセンサネットワークシステム６の構成について、図１３を参照して説明する。
【０１３２】
本実施形態によるセンサネットワークシステム６は、制御対象プロセス１１と、子機として機能する複数のコントローラ機能付き無線端末１２Ｄと、子機として機能する複数のセンサ機能付き無線端末１３Ｂとを有する。
【０１３３】
複数のコントローラ機能付き無線端末１２Ｄは第４実施形態におけるコントローラ機能付き無線端末１２Ｄの構成と同様であり、複数のセンサ機能付き無線端末１３Ｂは第２実施形態におけるセンサ機能付き無線端末１３Ｂの構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１３４】
本実施形態のセンサネットワークシステム６は、複数のコントローラ機能付き無線端末１２Ｄおよび機能する複数のセンサ機能付き無線端末１３Ｂのうちのいずれかが状態によって子機から親機になって機能することにより、第１実施形態〜第４実施形態のいずれかのセンサネットワークシステムと同様の構成となる。
【０１３５】
〈第６実施形態によるセンサネットワークシステム６の動作〉
本実施形態によるセンサネットワークシステム６の動作は、子機の無線端末いずれかが親機として機能することにより、第１実施形態〜第４実施形態のいずれかのセンサネットワークシステムと同様の動作が行われるため、詳細な説明は省略する。
【０１３６】
以上の第６実施形態によれば、各無線装置が自装置の電源を制御する機能を有するとともに状態に応じて他の無線装置の親機となる機能を有しているため、ZigBeeのような技術を用いる際にも各無線装置の電源寿命を延長させることができる。
【０１３７】
上記の第１実施形態〜第６実施形態のセンサネットワークシステムによれば、制御対象プロセスの制御性能に支障をきたすことのない範囲でセンサまたはコントローラの通信周期を調整してシステム内の子機のスリープ時間をできるだけ長くすることで、センサまたはコントローラの電源寿命を延命化することができる。
【０１３８】
すなわち第１実施形態〜第６実施形態のセンサネットワークシステムによれば、制御が行われないスリープ時間がありながら、制御性能を損なわない。
【０１３９】
また第１実施形態〜第６実施形態のセンサネットワークシステムによれば、制御対象プロセスが安定した定常状態であるか、きめ細かい制御を必要とする過渡状態であるかを判定することにより、センサまたはコントローラに最適な通信周期を設定することができる。
【０１４０】
また第１実施形態〜第６実施形態のセンサネットワークシステムによれば、電源寿命が延長されることにより、センサネットワークシステムの信頼性が向上する。
【０１４１】
また第１実施形態〜第６実施形態のセンサネットワークシステムによれば、電源寿命が延長されることにより、センサネットワークシステムの保守コストを低減させることができる。
【０１４２】
第１実施形態〜第６実施形態のセンサネットワークシステムによれば、通信プロトコルの階層構造におけるアプリケーション層に関与した制御が行われるため、従来の下位のデータリンク層、ネットワーク層、アプリケーションインターフェース層などの通信プロトコルの部分は改良すること無しに既存の技術や方式をそのまま利用でき、しかもそれらの既存の方式よりも細かな制御を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】本発明の第１実施形態によるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態〜第６実施形態によるセンサネットワークシステムの制御対象プロセス状態推定部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるセンサネットワークシステムの動作を示すシーケンス図である。
【図４】本発明の第１実施形態〜第６実施形態によるセンサネットワークシステムの制御対象プロセス状態推定部の動作を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態によるセンサネットワークシステムの動作を示すシーケンス図である。
【図７】本発明の第３実施形態によるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３実施形態によるセンサネットワークシステムの動作を示すシーケンス図である。
【図９】本発明の第４実施形態によるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第４実施形態によるセンサネットワークシステムの動作を示すシーケンス図である。
【図１１】本発明の第５実施形態によるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第５実施形態によるセンサネットワークシステムの動作を示すシーケンス図である。
【図１３】本発明の第６実施形態によるセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図１４】従来のセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１…センサネットワークシステム
２…センサネットワークシステム
３…センサネットワークシステム
４…センサネットワークシステム
５…センサネットワークシステム
６…センサネットワークシステム
１１…制御対象プロセス
１２Ａ…コントローラ機能付き無線基地局
１２Ｂ…コントローラ機能付き無線基地局
１２Ｃ…コントローラ機能付き無線端末
１２Ｄ…コントローラ機能付き無線端末
１３Ａ…センサ機能付き無線端末
１３Ｂ…センサ機能付き無線端末
１３Ｃ…センサ機能付き無線基地局
１３Ｄ…センサ機能付き無線基地局
１４Ａ…基地局
１００…センサネットワークシステム
１０１…無線基地局
１０２…センサ無線端末
１０３…コントローラ無線端末
１２１…測定データ受信部
１２２…制御履歴データベース
１２３…制御対象プロセス状態推定部
１２３ａ…制御演算部
１２３ｂ…推定状態量算出部
１２３ｃ…予測制御量算出部
１２３ｄ…通信周期指令値算出部
１２４…通信周期発信部
１２５…制御信号出力部
１２６…通信周期受信部
１２７…タイマーセット部
１２８…スリープタイマー部
１２９…電源部
１３１…センサ部
１３２…演算部
１３３…測定データ発信部
１３４…通信周期受信部
１３５…タイマーセット部
１３６…スリープタイマー部
１３７…電源部
１３８…制御履歴データベース
１３９…制御対象プロセス状態推定部
１４０…通信周期発信部
１４１…測定データ受信部
１４２…制御履歴データベース
１４３…制御対象プロセス状態推定部
１４４…通信周期発信部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象プロセスの状態を測定するセンサ装置と、前記制御対象プロセスの設備機器を制御するコントローラ装置とのうち、無線端末で構成された少なくとも一方の装置の電源状態を制御する電源制御装置において、
前記センサ装置で測定された測定データに基づいて、前記コントローラ装置で制御を行うための制御信号を算出する制御演算部と、
前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出する推定状態量算出部と、
推定状態量算出部で算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出する予測制御量算出部と、
前記予測制御量算出部で算出された予測制御量に基づいて、前記センサ装置と前記コントローラ装置との少なくともいずれか一方の制御対象の無線端末の電源のスリープ時間を通信周期指令値として算出する通信周期指令値算出部と、
通信周期指令値算出部で算出された通信周期指令値を、前記制御対象の前記センサ装置と前記コントローラ装置との少なくともいずれか一方の無線端末に送信する通信周期発信部と、
を備えることを特徴とする無線端末の電源制御装置。
【請求項２】
前記測定データおよび前記制御信号を格納する制御履歴データベースを有し、
前記推定状態量算出部は、前記測定データと、前記制御信号と、前記制御履歴データベースに格納された過去の前記測定データおよび前記制御信号の一方または両方とを用いて前記制御対象プロセスの推定状態量を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線端末の電源制御装置。
【請求項３】
制御対象プロセスの状態を測定するセンサ機能を有する無線端末に接続され、前記制御対象プロセスの設備機器に対する制御を行う無線型コントローラにおいて、
前記センサ機能を有する無線端末で測定された測定データに基づいて前記制御対象プロセスの設備機器を制御するための制御信号を算出する制御演算部と、
前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出する推定状態量算出部と、
推定状態量算出部で算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出する予測制御量算出部と、
前記予測制御量算出部で算出された予測制御量に基づいて、前記センサ機能を有する無線端末のスリープ時間を通信周期指令値として算出する通信周期指令値算出部と、
前記通信周期指令値算出部で算出された通信周期指令値を、前記センサ機能を有する無線端末に発信する通信周期発信部と
を備えることを特徴とする無線型コントローラ。
【請求項４】
前記測定データおよび前記制御信号を格納する制御履歴データベースを有し、
前記推定状態量算出部は、前記測定データと、前記制御信号と、前記制御履歴データベースに格納された過去の前記測定データおよび前記制御信号の一方または両方とを用いて前記制御対象プロセスの推定状態量を算出する
ことを特徴とする請求項３に記載の無線型コントローラ。
【請求項５】
前記無線型コントローラは親機として機能し、子機として機能する複数の前記センサ機能を有する無線端末に接続され、
前記通信周期発信部は、前記複数のセンサ機能を有する無線端末にそれぞれ通信周期指令値を発信する
ことを特徴とする請求項３または４に記載の無線型コントローラ。
【請求項６】
前記無線型コントローラは、親機である前記センサ機能を有する無線端末の子機として機能する
ことを特徴とする請求項３または４に記載の無線型コントローラ。
【請求項７】
制御対象プロセスの設備機器の制御を行うコントローラ機能を有する無線端末に接続された無線型センサにおいて、
前記制御対象プロセスの状態を測定するセンサ部と、
前記センサ部で測定された前記制御対象プロセスの状態の測定データに基づいて前記コントローラ機能を有する無線端末で制御を行うための制御信号を算出する制御演算部と、
前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出する推定状態量算出部と、
推定状態量算出部で算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出する予測制御量算出部と、
前記予測制御量算出部で算出された予測制御量に基づいて、前記コントローラ機能を有する無線端末のスリープ時間を通信周期指令値として算出する通信周期指令値算出部と、
前記通信周期指令値算出部で算出された通信周期指令値を、前記コントローラ機能を有する無線端末に発信する通信周期発信部と
を備えることを特徴とする無線型センサ。
【請求項８】
前記測定データおよび前記制御信号を格納する制御履歴データベースを有し、
前記推定状態量算出部は、前記測定データと、前記制御信号と、前記制御履歴データベースに格納された過去の前記測定データおよび前記制御信号の一方または両方とを用いて前記制御対象プロセスの推定状態量を算出する
ことを特徴とする請求項７に記載の無線型センサ。
【請求項９】
前記無線型センサは親機として機能し、子機として機能する複数の前記コントローラ機能を有する無線端末に接続され、
前記通信周期発信部は、前記複数のコントローラ機能を有する無線端末にそれぞれ通信周期指令値を発信する
ことを特徴とする請求項７または８に記載の無線型センサ。
【請求項１０】
前記無線型センサは、親機である前記コントローラ機能を有する無線端末の子機として機能する
ことを特徴とする請求項７または８に記載の無線型センサ。
【請求項１１】
親機としての基地局と、制御対象プロセスの状態を測定する前記基地局の子機としてのセンサ機能付き無線端末と、前記制御対象プロセスの設備機器を制御する前記基地局の子機としてのコントローラ機能付き無線端末とを備えるセンサネットワークシステムにおいて、
前記基地局は、
前記センサ機能付き無線端末で測定された測定データに基づいて前記コントローラ機能付き無線端末で制御を行うための制御信号を生成する制御演算部と、
前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出する推定状態量算出部と、
推定状態量算出部で算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出する予測制御量算出部と、
前記予測制御量算出部で算出された予測制御量に基づいて、前記センサ機能付き無線端末および前記コントローラ機能付き無線端末のスリープ時間を通信周期指令値として算出する通信周期指令値算出部と、
通信周期指令値算出部で算出された通信周期指令値を、該当する前記センサ機能付き無線端末および前記コントローラ機能付き無線端末に送信する通信周期発信部とを有し、
前記センサ機能付き無線端末は、
前記制御対象プロセスの状態を測定するセンサ部と、
前記センサ部で測定された前記制御対象プロセスの状態の測定データを前記基地局の制御演算部に送信する測定データ発信部と、
前記通信周期発信部から前記通信周期指令値を受信する通信周期受信部と、
前記測定データ発信部から前記測定データが発信されるとスリープ状態に遷移し、前記通信周期受信部で受信した通信周期指令値に従って前記スリープ状態が解除される電源部とを有し、
前記コントローラ機能付き無線端末は、
前記基地局の制御演算部から制御信号を受信し、この制御信号を前記制御対象プロセスに発信する制御信号出力部と、
前記通信周期発信部から前記通信周期指令値を受信する通信周期受信部と、
前記制御信号出力部から前記制御信号が発信されるとスリープ状態に遷移し、前記通信周期受信部で受信した通信周期指令値に従って前記スリープ状態が解除される電源部とを有する
ことを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項１２】
前記基地局は、前記測定データおよび前記制御信号を格納する制御履歴データベースを有し、
前記推定状態量算出部は、前記測定データと、前記制御信号と、前記制御履歴データベースに格納された過去の前記測定データおよび前記制御信号の一方または両方とを用いて前記制御対象プロセスの推定状態量を算出する
ことを特徴とする請求項１１に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項１３】
制御対象プロセスの状態を測定するセンサ装置から測定データを取得するステップと、
前記測定データに基づいて、前記制御対象プロセスの設備機器をコントローラ装置で制御するための制御信号を生成するステップと、
前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出するステップと、
算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出するステップと、
算出された予測制御量に基づいて前記センサ装置と前記コントローラ装置とのうち無線端末で構成された少なくともいずれか一方の装置の電源のスリープ時間を通信周期指令値として算出するステップと、
算出された通信周期指令値を、該当する前記センサ装置および前記コントローラ装置の少なくともいずれか一方の装置に送信するステップと、
を備えることを特徴とする無線端末の電源制御方法。
【請求項１４】
前記測定データおよび前記制御信号を制御履歴データベースに格納するステップを有し、
前記推定状態量を算出するときは、前記測定データと、前記制御信号と、前記制御履歴データベースに格納された過去の前記測定データおよび前記制御信号の一方または両方とを用いて前記制御対象プロセスの推定状態量を算出する
ことを特徴とする請求項１３に記載の無線端末の電源制御方法。
【請求項１】
制御対象プロセスの状態を測定するセンサ装置と、前記制御対象プロセスの設備機器を制御するコントローラ装置とのうち、無線端末で構成された少なくとも一方の装置の電源状態を制御する電源制御装置において、
前記センサ装置で測定された測定データに基づいて、前記コントローラ装置で制御を行うための制御信号を算出する制御演算部と、
前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出する推定状態量算出部と、
推定状態量算出部で算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出する予測制御量算出部と、
前記予測制御量算出部で算出された予測制御量に基づいて、前記センサ装置と前記コントローラ装置との少なくともいずれか一方の制御対象の無線端末の電源のスリープ時間を通信周期指令値として算出する通信周期指令値算出部と、
通信周期指令値算出部で算出された通信周期指令値を、前記制御対象の前記センサ装置と前記コントローラ装置との少なくともいずれか一方の無線端末に送信する通信周期発信部と、
を備えることを特徴とする無線端末の電源制御装置。
【請求項２】
前記測定データおよび前記制御信号を格納する制御履歴データベースを有し、
前記推定状態量算出部は、前記測定データと、前記制御信号と、前記制御履歴データベースに格納された過去の前記測定データおよび前記制御信号の一方または両方とを用いて前記制御対象プロセスの推定状態量を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線端末の電源制御装置。
【請求項３】
制御対象プロセスの状態を測定するセンサ機能を有する無線端末に接続され、前記制御対象プロセスの設備機器に対する制御を行う無線型コントローラにおいて、
前記センサ機能を有する無線端末で測定された測定データに基づいて前記制御対象プロセスの設備機器を制御するための制御信号を算出する制御演算部と、
前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出する推定状態量算出部と、
推定状態量算出部で算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出する予測制御量算出部と、
前記予測制御量算出部で算出された予測制御量に基づいて、前記センサ機能を有する無線端末のスリープ時間を通信周期指令値として算出する通信周期指令値算出部と、
前記通信周期指令値算出部で算出された通信周期指令値を、前記センサ機能を有する無線端末に発信する通信周期発信部と
を備えることを特徴とする無線型コントローラ。
【請求項４】
前記測定データおよび前記制御信号を格納する制御履歴データベースを有し、
前記推定状態量算出部は、前記測定データと、前記制御信号と、前記制御履歴データベースに格納された過去の前記測定データおよび前記制御信号の一方または両方とを用いて前記制御対象プロセスの推定状態量を算出する
ことを特徴とする請求項３に記載の無線型コントローラ。
【請求項５】
前記無線型コントローラは親機として機能し、子機として機能する複数の前記センサ機能を有する無線端末に接続され、
前記通信周期発信部は、前記複数のセンサ機能を有する無線端末にそれぞれ通信周期指令値を発信する
ことを特徴とする請求項３または４に記載の無線型コントローラ。
【請求項６】
前記無線型コントローラは、親機である前記センサ機能を有する無線端末の子機として機能する
ことを特徴とする請求項３または４に記載の無線型コントローラ。
【請求項７】
制御対象プロセスの設備機器の制御を行うコントローラ機能を有する無線端末に接続された無線型センサにおいて、
前記制御対象プロセスの状態を測定するセンサ部と、
前記センサ部で測定された前記制御対象プロセスの状態の測定データに基づいて前記コントローラ機能を有する無線端末で制御を行うための制御信号を算出する制御演算部と、
前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出する推定状態量算出部と、
推定状態量算出部で算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出する予測制御量算出部と、
前記予測制御量算出部で算出された予測制御量に基づいて、前記コントローラ機能を有する無線端末のスリープ時間を通信周期指令値として算出する通信周期指令値算出部と、
前記通信周期指令値算出部で算出された通信周期指令値を、前記コントローラ機能を有する無線端末に発信する通信周期発信部と
を備えることを特徴とする無線型センサ。
【請求項８】
前記測定データおよび前記制御信号を格納する制御履歴データベースを有し、
前記推定状態量算出部は、前記測定データと、前記制御信号と、前記制御履歴データベースに格納された過去の前記測定データおよび前記制御信号の一方または両方とを用いて前記制御対象プロセスの推定状態量を算出する
ことを特徴とする請求項７に記載の無線型センサ。
【請求項９】
前記無線型センサは親機として機能し、子機として機能する複数の前記コントローラ機能を有する無線端末に接続され、
前記通信周期発信部は、前記複数のコントローラ機能を有する無線端末にそれぞれ通信周期指令値を発信する
ことを特徴とする請求項７または８に記載の無線型センサ。
【請求項１０】
前記無線型センサは、親機である前記コントローラ機能を有する無線端末の子機として機能する
ことを特徴とする請求項７または８に記載の無線型センサ。
【請求項１１】
親機としての基地局と、制御対象プロセスの状態を測定する前記基地局の子機としてのセンサ機能付き無線端末と、前記制御対象プロセスの設備機器を制御する前記基地局の子機としてのコントローラ機能付き無線端末とを備えるセンサネットワークシステムにおいて、
前記基地局は、
前記センサ機能付き無線端末で測定された測定データに基づいて前記コントローラ機能付き無線端末で制御を行うための制御信号を生成する制御演算部と、
前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出する推定状態量算出部と、
推定状態量算出部で算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出する予測制御量算出部と、
前記予測制御量算出部で算出された予測制御量に基づいて、前記センサ機能付き無線端末および前記コントローラ機能付き無線端末のスリープ時間を通信周期指令値として算出する通信周期指令値算出部と、
通信周期指令値算出部で算出された通信周期指令値を、該当する前記センサ機能付き無線端末および前記コントローラ機能付き無線端末に送信する通信周期発信部とを有し、
前記センサ機能付き無線端末は、
前記制御対象プロセスの状態を測定するセンサ部と、
前記センサ部で測定された前記制御対象プロセスの状態の測定データを前記基地局の制御演算部に送信する測定データ発信部と、
前記通信周期発信部から前記通信周期指令値を受信する通信周期受信部と、
前記測定データ発信部から前記測定データが発信されるとスリープ状態に遷移し、前記通信周期受信部で受信した通信周期指令値に従って前記スリープ状態が解除される電源部とを有し、
前記コントローラ機能付き無線端末は、
前記基地局の制御演算部から制御信号を受信し、この制御信号を前記制御対象プロセスに発信する制御信号出力部と、
前記通信周期発信部から前記通信周期指令値を受信する通信周期受信部と、
前記制御信号出力部から前記制御信号が発信されるとスリープ状態に遷移し、前記通信周期受信部で受信した通信周期指令値に従って前記スリープ状態が解除される電源部とを有する
ことを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項１２】
前記基地局は、前記測定データおよび前記制御信号を格納する制御履歴データベースを有し、
前記推定状態量算出部は、前記測定データと、前記制御信号と、前記制御履歴データベースに格納された過去の前記測定データおよび前記制御信号の一方または両方とを用いて前記制御対象プロセスの推定状態量を算出する
ことを特徴とする請求項１１に記載のセンサネットワークシステム。
【請求項１３】
制御対象プロセスの状態を測定するセンサ装置から測定データを取得するステップと、
前記測定データに基づいて、前記制御対象プロセスの設備機器をコントローラ装置で制御するための制御信号を生成するステップと、
前記測定データと前記制御信号とを用いて前記制御対象プロセスの状態を示す推定状態量を算出するステップと、
算出された推定状態量を基に前記対象プロセスの未来の応答に相当する予測制御量を算出するステップと、
算出された予測制御量に基づいて前記センサ装置と前記コントローラ装置とのうち無線端末で構成された少なくともいずれか一方の装置の電源のスリープ時間を通信周期指令値として算出するステップと、
算出された通信周期指令値を、該当する前記センサ装置および前記コントローラ装置の少なくともいずれか一方の装置に送信するステップと、
を備えることを特徴とする無線端末の電源制御方法。
【請求項１４】
前記測定データおよび前記制御信号を制御履歴データベースに格納するステップを有し、
前記推定状態量を算出するときは、前記測定データと、前記制御信号と、前記制御履歴データベースに格納された過去の前記測定データおよび前記制御信号の一方または両方とを用いて前記制御対象プロセスの推定状態量を算出する
ことを特徴とする請求項１３に記載の無線端末の電源制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−１６５４１９（Ｐ２００８−１６５４１９Ａ）
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５３０５３（Ｐ２００６−３５３０５３）
【出願日】平成１８年１２月２７日（２００６．１２．２７）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２７日（２００６．１２．２７）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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