CN100501789C - 传感器网络系统管理方法及管理装置、中继网络的管理方法及管理装置 - Google Patents

Abstract

在多个传感器和统一管理这些传感器的服务器通过通信网络连接的传感器网络系统中，管理各传感器的服务器首先获取各传感器中的电池的剩余驱动时间，并使得目标剩余驱动时间。然后，控制各传感器的动作，使得各传感器中的电池的剩余驱动时间与目标剩余驱动时间大致相等。由此，可以减轻系统管理者的维护上的负担，特别是传感器的电池充电处理的负担。

Description

传感器网络系统管理方法及管理装置、中继网络的管理方法及管理装置

技术领域

本发明涉及一种多个传感器和统一管理这些传感器的服务器通过通信网络而连接的传感器网络系统。

背景技术

近年来，为了进行车辆盗窃监视、室内侵入监视、火灾监视等，在我们的生活空间中，设置了很多各种传感器。这些传感器通常根据其设置目的，构成传感器网络系统。通过构成包含多个这样的传感器网络的传感器网络系统，可以统一管理各种传感器信息。

各传感器网络设有传感器网络控制器，各传感器和传感器网络控制器通过有线或无线而可通信地连接。即，各传感器的检测结果等传感器信息通过通信而被传输给传感器网络控制器。

此外，在传感器网络系统中，设有用于统一管理来自于各传感器网络的信息的服务器计算机(以下简称为服务器)。该服务器与各传感器网络中的传感器网络控制器可通信地连接，从而能从这些传感器网络控制器获得各传感器的传感器信息。此外，服务器也可以对各传感器控制其动作。

由于各传感器网络大多覆盖广阔范围而设置，所以服务器和各传感器网络控制器通过可进行长距离通信的通信基础设施(infrastructure)连接。作为该通信基础设施的例子，可以列举将多个中继机相互连接的中继网络。

在上述传感器网络系统中，由于各传感器被设置在各种场所，所以有时需要将传感器设置在不能供电的场所。在该情况下，传感器由电池驱动。

在设置多个电池驱动型传感器的系统的情况下，当存在电池残余容量变为0的传感器时，需要对该传感器进行充电的维护工作。各传感器中的电池的容量和消耗功率是各种各样的，所以电池的残余容量变为0的时刻随各传感器而不同。在该情况下，进行充电处理的频率变高，从而增加了对传感器网络系统的管理者的维护负担。

此外，中继网络内的通信路径，随着与服务器进行数据收发的传感器网络控制器的位置关系等而发生各种各样的变化。此外，由于各中继机可与1个以上的其他中继机进行通信，所以服务器与特定的传感器网络控制器的通信路径也存在多种模式。

在这样的系统的情况下，存在随着通信路径的选择方法的不同，特定的中继机被利用的频率也显著变高的情况。在该中继机是电池驱动方式的情况下，电池的残余容量会迅速减少，从而需要频繁地进行充电。因此，进行用于充电的维护的频率变高，从而增加了对传感器网络系统的管理者的负担。此外，当特定的中继机的使用频率显著变高时，存在该中继机本身和电池的使用寿命缩短的弊端。

本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种在多个传感器和统一管理这些传感器的服务器通过中继网络等通信网络而连接的传感器网络系统中，能减轻系统管理者的维护负担、特别是传感器和中继机的电池充电处理的负担的传感器网络系统管理方法和中继网络的管理方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的传感器网络系统管理方法是在可与多个传感器通信、接收来自于各传感器的传感器信息、并且对各传感器进行动作控制的传感器网络系统管理装置中进行的传感器网络系统管理方法，其特征在于，该管理方法具有以下步骤；获取各传感器中的电池的剩余驱动时间的步骤；设定目标剩余驱动时间的步骤；以及控制上述各传感器的动作，使得上述各传感器中的电池的剩余驱动时间与上述目标剩余驱动时间大致相等的步骤。

在上述方法中，控制各传感器的动作，使得各传感器中的电池的剩余驱动时间与目标剩余驱动时间大致相等。通过这样的控制，可以对包含在传感器网络系统中的电池驱动型传感器的大部分进行设定，使得它们的电池剩余容量在大致相同的时间耗尽。由此，可以通过1次充电处理维护来第多数传感器的电池进行充电，从而能大幅度地减少进行充电处理的频率。因此，能减轻管理传感器网络系统的管理者的维护上的负担。

此外，本发明提供一种中继网络的管理方法，该中继网络利用将多个通信终端彼此可通信地连接的多个中继机的中继来进行通信连接，其特征在于，该管理方法具有以下步骤：获取在特定的2个通信终端之间进行通信时可选择的中继路径的步骤；获取与包含在上述可选择的各中继路径中的中继机的电池剩余容量相关的信息的步骤；确定在上述各中继路径中电池剩余容量最少的中继机的步骤；以及选择包含在上述各中继路径中的电池剩余容量最少的中继机中电池剩余容量最大的中继机的中继路径，将其设定为在上述特定的2个通信终端彼此之间进行信号收发的中继路径的步骤。

在上述方法中，首先，当在特定的2个通信终端之间开始通信时，选择可选择的中继路径。其中，作为中继路径，可以有1个以上的候补。然后，大于所选择的中继路径，确定电池剩余容量最少的中继机，将包含在这些中继机中电池剩余容量最多的中继机的中继路径设定为通信所使用的中继路径。即，由于中继路径是从包含电池剩余容量最多的中继机的中继路径中选择的，所以可以使中继机的电池剩余容量的下降均等化。因此，可以防止由于特定的中继机的使用频率变高，导致该中继机的电池容量迅速耗尽，从而进行充电维护的频率变高的弊端，所以能减轻系统管理者的负担。此外，当特定的中继机的使用频率显著变高时，也存在该中继机自身和电池的使用寿命缩短的弊端，但利用上述方法，也可以解决该问题。

通过参照以下所述的内容，可以充分理解本发明的其他目的、特征和优点。此外，在参照附图的以下说明中，本发明的优点将变得更加清楚。

附图说明

图1表示本发明一个实施方式的传感器网络系统中的各传感器的动作控制量设定处理流程的流程图。

图2是表示上述传感器网络系统的简要构成的模块图。

图3是表示多个传感器网络重叠的例子的示意图。

图4是表示传感器网络控制器的内部构成的模块图。

图5是表示服务器的简要构成的模块图。

图6是表示作为二次电池的镍氢蓄电池的放电容量与电池电压的关系的曲线图。

图7是表示进行电池剩余容量的推算和剩余驱动时间的计算时的处理流程的流程图。

图8是表示本发明一个实施方式的服务器的简要构成的模块图。

图9是表示中继网络的中继路径的一个例子的说明图。

图10是表示中继路径管理部的处理流程的流程图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下根据图1至图7，对本发明的一个实施方式进行说明。

(整体构成)

图2是表示本实施方式的传感器网络系统的简要构成的模块图。该传感器网络系统由传感器网络1a、1b、1c、中继网络2和服务器(传感器网络系统管理装置以及中继网络管理装置)3构成。

传感器网络1a、1b、1c分别由传感器网络控制器4以及多个传感器5……构成。在图2中，仅对传感器网络1a示出了其内部构成，但传感器网络1b、1c也采用同样的构成。以下在不特别区分传感器网络1a、1b、1c的情况下，将其记为“传感器网络1”。

中继网络2由多个中继机6a、6b、6c、6d构成。各中继机可以通过无线而彼此通信。其中，某一中继机的无线通信范围不必是能与包含在中继网络2内的所有中继机进行通信，只要能与1个以上的其他中继机进行通信即可。另外，各中继机不必都能进行无线通信，可以是一部分进行有线通信的系统。这样，通过将多个中继机6a、6b、6c、6d连接成网络状，即使1个通信机的通信范围狭窄，也能构筑覆盖广阔范围的中继网络。以下在不特别区分中继机6a、6b、6c、6d的情况下，将其记为“中继机6”。

服务器3是传感器网络系统的中枢模块，它具有对来自于各传感器网络1的传感器信息进行统一管理，并且检测传感器网络系统内的缺陷的发生等功能。该服务器3与中继网络2中的特定中继机6可通信地连接，由此可以通过中继网络2进行通信。另外，服务器3与中继机6的连接方式不特别限定，可以采用无线通信和有线通信中的任意一种。

如上所述，传感器网络1具有一个传感器网络控制器4以及可与该传感器网络控制器4进行数据通信的多个传感器5……。以下，对传感器网络控制器4与传感器5……的数据通信方式进行说明。在传感器网络控制器4和各传感器5中分别具有通信机，传感器网络控制器4的通信机是母机，各传感器5的通信机是子机。在母机和子机之间进行数据通信。

母机和子机之间的数据通信可以是无线通信，也可以是有线通信。作为无线通信，例如可以考虑利用无线LAN(Local Area Network)标准或Bluetooth(注册商标)标准的微弱电波、特定小功率无线等的近距离无线的通信、利用光无线的通信、近距离红外线通信等。作为有线通信，可以考虑利用LAN的通信或利用专用的通信线路的通信等。

作为母机和子机之间的通信方式，有双向通信或单向通信，它随传感器5的种类而不同。在传感器5从传感器网络控制器4接收控制信号而进行控制的情况下，通信方式采用双向通信。另一方面，在传感器5单方面向传感器网络控制器4发送信号的情况下，通信方式采用从子机向母机的单向通信。

在传感器5中，进行检测的检测部和通信机(子机)之间的接口可以利用例如RS-232C、RS-485、DeviceNET等。作为检测部的检测结果的模拟电流和模拟电压、脉冲信号等被D/A转换器转换为数字信号，然后经由上述接口，从传感器5传输到传感器网络控制器4。

传感器网络控制器4接收从传感器5……发送来的信号，并对这些信号进行汇总，然后经由中继网络2传输给服务器3。该传感器网络控制器4与中继网络2中的特定中继机6可通信地连接，由此，可以通过中继网络2进行通信。另外，传感器网络控制器4与中继机6的连接方式不特别限定，可以使用无线通信或有线通信中的任意一种。

以下，对传感器网络1的构成进行说明。一个传感器网络控制器4通常管理多个传感器5……(例如最多256台传感器5，如果是用于进行安全管理的传感器网络3，则管理10台左右的传感器5)，由此构成了传感器网络1。另外，传感器网络1可以如图3所示彼此重叠。

图3是表示多个传感器网络3重叠的例子的示意图。在图3的例子中，一个传感器5属于多个传感器网络1……，或者在一个传感器网络1中存在2个传感器网络控制器4。这样，当由多个传感器网络控制器4管理传感器5时，即使一个传感器网络控制器4发生故障等，也可以借助于另一个传感器网络控制器4来使该传感器5正常动作。因此，对于要求高可靠性的传感器5，优选如上述那样用多个传感器网络控制器4来管理。

在图2所示的系统中，各个传感器5借助于分别被分配的固有传感器ID而被识别。在传感器网络中，使用多个传感器5……可以进行各种检测，所获得的信息也增多，由此可以掌握更全面的情况。为了使用多个传感器5……，可以增加传感器ID的位数(例如64位以上)。

(传感器)

作为设在传感器网络1中的传感器5，使用各种传感器。以下列举其一个例子。

作为检测人体等的传感器，有光电传感器、光束传感器、超声波传感器、红外线传感器等。作为检测物体运动和破坏等的传感器，有振动传感器、加速度传感器(3D传感器、球面半导体型传感器)等。作为检测声音的传感器，有麦克风、音调传感器、声音传感器等。作为检测影像的传感器，有摄像机等。作为检测火灾的传感器，有温度传感器、烟雾传感器等。作为安装在车辆等上的传感器，有GPS(GlobalPositioning System)、加速度传感器、刮水器开/关传感器、振动传感器、倾斜传感器等。作为设置在室内的传感器，有照明开/关传感器、漏水传感器等。作为设置在室外的传感器，有雨量计、风速计、温度计等。除此之外，还有静电容量电平传感器、静电容量侵入传感器、电流传感器、电压传感器、检测门开/闭的簧片开关、检测时刻的时钟等多种传感器。

这样，设在传感器网络1中的传感器5不限于一般所称的“传感器”，它包括了能检测现象，并将其检测结果转换为电信号，然后传输给传感器网络控制器4的所有设备。

此外，在传感器网络1的传感器5中，可以包括能动型传感器。能动型传感器是能根据情况的变化而使检测功能变化的传感器。作为该能动型传感器的例子，可以列举摄像机构成的传感器。该能动型摄像机传感器除了作为进行检测的检测部的CCD(Charge CoupledDevice)之外，还具有变焦功能和自动对焦功能、用于切换摄影方向的方向切换功能等，可以自动地或根据来自于传感器网络控制器4的控制信号而进行动作。利用这样的能动型传感器，可以根据现象进行更准确地检测。例如，在上述摄像机的例子中，检测到在摄影范围内运动的物体(烟雾等)，通过将摄影方向切换到该方向，可以更准确地对该运动物体进行摄影。

此外，在传感器网络1的传感器5中，可以包括自律型传感器。该自律型传感器是经由传感器网络控制器4，例如周期地将检测结果和与该传感器自身相关的信息(传感器信息)一同向服务器3报告的传感器。传感器信息是例如该传感器的种类(包含能检测的内容)和配置(位置、设置场所)的信息。

传感器有时安装在车辆等移动体上。当传感器移动时，由该传感器的检测结果而获得的信息可以变化。例如，当在车辆上安装作为传感器的温度计时，在利用该传感器来检测气温的情况下，随着车辆位置即传感器位置的不同，检测结果是表示哪一地点的气温这一点是不同的。在该情况下，利用自律型传感器，总是能识别检测的是哪一地点的气温。

传感器5通常根据特定的目的，例如车辆盗窃监视、室内侵入监视、火灾监视等目的进行选择，并且设置在与该目的对应的合适场所。此外，通常根据每一目的来构成传感器网络1，用于实现该目的的监视、通报等处理由服务器3来进行。

另外，根据检测结果的通报方式即向传感器网络控制器4发送检测结果的检测数据的方式，传感器5可以大致分为周期型、事件型、查询型等3类。周期型传感器是在规定的时间周期内通报检测结果的传感器。事件型传感器是当传感器5检测到规定的现象时，例如检测到规定阈值以上的物理量时，通报检测结果的传感器。查询型传感器是在接收到来自于传感器网络控制器4的检测结果通报指令时，通报检测结果的传感器。

此外，传感器5有从外部供电而工作的传感器，以及不从外部供电，而是借助于内置的电池而工作的传感器。其中，将借助于电池而工作的传感器5称为电池驱动型传感器5。一般，传感器5可以设置在任何场所，有时需要设置在难以供电的场所。在该情况下，必须使用电池驱动型传感器5。

这样的电池驱动型传感器5可以将与电池剩余容量相关的信息与所检测到的检测结果一同发送给传感器网络控制器4。作为与电池剩余容量相关的信息，可以列举可驱动的剩余时间、充电比例和电池输出电压等。是否输出这些信息，由设在电池驱动型传感器5中的电池控制单元的能力决定。如果为了以尽可能低的成本构成电池驱动型传感器5，则优选采用将电池的输出电压的测定结果原封不动地输出的构成。在本实施方式中，电池驱动型传感器5将电池的输出电压的测定结果作为电池信息而输出给传感器网络控制器4。

(传感器网络控制器)

图4是表示传感器网络控制器4的内部构成的模块图。传感器网络控制器4设有进行各种运算处理的运算处理部41、存储各种数据的存储部42、作为与中继网络2的接口的通信接口43和作为与传感器5……的接口的传感器接口44。

运算处理部41由例如微型计算机等的运算电路构成，根据其运算功能，进行各种运算处理和对各种控制电路进行指示。由此，运算处理部41进行传感器网络控制器4整体的控制。该运算处理部41借助于上述运算功能，实现了信号处理部45、检测数据处理部46、传感器控制部47和电池信息获取部48的各种功能模块。这些功能模块例如是利用微型计算机来执行用于实现各功能的程序来实现的。

信号处理部45根据经由中继网络2、通信接口43而从服务器3发送来的控制信号，控制如下处理，即用于通过检测数据处理部46进行的检测数据的处理以及通过传感器控制部47进行的传感器5的控制的处理。

检测数据处理部46根据需要，对经由传感器网络控制器4而从传感器5发送来的、作为检测结果的检测数据(一次数据)进行规定的处理，然后将进行了该处理后的检测数据(二次数据)经由通信接口43、中继网络2而向服务器3发送。

另外，检测数据处理部46可以将二次数据存储在存储部42中，然后根据来自于服务器3的请求，将二次数据发送给服务器3。

检测数据处理部46对检测数据进行什么样的处理，由信号处理部45进行控制。由此，通过仅向服务器3发送来自于传感器5的检测数据中的有用检测数据，可以减少向服务器3发送的数据量。

例如，作为来自于传感器5即摄像机的一次数据即图像数据，存在常时地发送每秒3个画面、每个画面为20～30千字节左右的数据的情况。针对该一次数据，检测数据处理部46对变化小的图像进行按时间采样等处理，从而生成有用的且数据量小的二次数据。

传感器控制部47经由传感器接口44向传感器5发送控制信号，由此来控制传感器5。作为传感器5的控制，有对周期型传感器的检测数据发送周期的控制、对事件型传感器的阈值控制、对查询型传感器的查询控制、或者对能动型传感器的动作控制等。利用传感器控制部47对传感器5进行什么样的控制，是根据来自于信号处理部45的指令来进行的。

电池信息获取部48是获取经由传感器接口44而被输入的、从电池驱动型传感器5发送来的电池信息的模块。这里获取的电池信息暂时存储在存储部42中，然后经由通信接口43和中继网络2而被发送给服务器3。

存储部42存储用于进行运算处理部41的各种处理的各种程序和数据，由例如快速EEPROM等来实现。

(服务器)

图5是表示服务器3的简要构成的模块图。服务器3是设在传感器网络系统的监视中心等中的计算机，进行来自于设在传感器网络系统中的所有传感器5……的传感器输出的监视、各传感器5的电池剩余容量管理和各传感器5的动作控制等。

服务器3设有作为与中继网络2的接口的通信接口33、进行各种运算处理的运算处理部31以及存储与各传感器5相关的各种数据的存储部32。此外，服务器3还设有向操作者显示监视状况等的显示部38以及接收操作者的各种输入的输入部39。

运算处理部31由例如微型计算机等的运算电路构成，根据其运算功能，进行各种数据处理和对各种控制电路的指示。由此，运算处理部31可以进行服务器3整体的控制。该运算处理部31借助于上述运算功能，实现了输入输出处理部34、传感器控制部35、传感器信号判断部36以及驱动时间控制部37的各种功能模块。这些功能模块例如是通过微型计算机执行用于实现各功能的程序来实现的。

输入输出处理部34是进行与经由传感器网络控制器4、中继网络2、通信接口33而在与传感器5……之间进行各种信号的输入输出相关的处理的模块。

传感器信号判断部36对从传感器5发送来的传感器信号即传感器5的检测结果的信息进行解析，并判断是否异常的模块。该判断是基于存储在存储部32中的传感器数据库40a而进行的。传感器信号判断部36的判断结果被适当地显示在显示部38上。

驱动时间控制部37是对从电池驱动型传感器5发送来的电池信息进行解析，计算出该电池驱动型传感器5的剩余驱动时间，并且根据剩余驱动时间，计算出该电池驱动型传感器5的工作状态控制方法的模块。这些处理是基于存储在存储部32中的传感器数据库40a和输出电压-剩余容量表40b来进行的。对于该驱动时间控制部37的处理，将在后面详细说明。驱动时间控制部37的处理内容被适当地显示在显示部38上。

传感器控制部35是对设置在传感器网络系统中的传感器5……的工作状态进行控制的模块。传感器5……的工作状态的控制是根据存储在传感器数据库40a中的控制内容、传感器信号判断部36的判断结果、由驱动时间控制部37计算出的工作状态控制方法以及操作者从输入部39输入的指示等来进行的。针对所指定的传感器5的控制信号从该传感器控制部35经由输入输出处理部34，从通信接口33发送给该传感器5。

存储部32是存储传感器数据库40a和输出电压-剩余容量表40b，并存储用于进行运算处理部31的各种处理的各种程序和数据的模块。该存储部32由例如硬盘等存储装置来实现。

以下，对传感器数据库40a进行说明。传感器数据库40a是存储与设在传感器网络系统中的所有传感器5……相关的信息的数据库。以下举例说明包含在传感器数据库40a中的、与各传感器5相关的信息的例子。

首先，列举与相应的传感器5设置的场所和位置相关的信息。例如该传感器5设置的地域(地名或经度、纬度等)和设置方式(地上、地中、壁面、离地高度等)的信息。

以下，列举与该传感器5检测的检测对象相关的信息，即与该传感器5是哪种传感器相关的信息。它是上述传感器的种类，例如温度传感器或超声波传感器等的信息。此外，在该信息中也包含上述传感器的分类，例如能动型、自律型的区分，或周期型、事件型、查询型的区分的信息。

以下，列举与该传感器5所属的传感器网络1相关的信息。利用该信息，可以掌握相应的传感器5属于哪一个传感器网络1，由哪一个传感器网络控制器4控制。

以下，列举与用于判断相应的传感器5的检测结果是否异常的条件相关的信息。作为该条件，例如可以假想为当检测结果超过某一阈值时，则判断为异常这样的条件。

以下，列举与相应的传感器5是否是电池驱动型相关的信息。如果是电池驱动型的传感器5，则在传感器数据库40a中存储被用作电池的电池种类、该传感器5的平均消耗功率等。

如果相应的传感器5是周期型，则在传感器数据库40a中存储与通报检测结果的周期相关的信息。此外，如果相应的传感器5是查询型，则在传感器数据库40a中存储与查询的间隔或者进行查询的条件相关的信息。此外，如果相应的传感器5是事件型，则在传感器数据库40a中存储与作为通报检测结果的触发事件的条件相关的信息。

上述信息按照各传感器5而存储在传感器数据库40a中。其中，各传感器5借助于上述传感器ID而被识别，在发送给服务器3的信号中，包含有作为头信息的传感器ID。

以下，对驱动时间控制部37的处理进行说明。驱动时间控制部37如上所述，进行如下处理，即根据从电池驱动型传感器5发送来的电池信息而计算出剩余驱动时间的处理，以及根据剩余驱动时间而计算出该电池驱动型传感器5的工作状态控制方法的处理。以下将对这2个处理进行详细说明。

首先，对计算电池驱动型传感器5的剩余驱动时间的处理进行说明。电池驱动型传感器5如上所述，可以将电池输出电压的测定结果作为电池信息而向服务器3发送。驱动时间控制部37根据该电池输出电压，首先计算出电池的剩余容量。电池信息从电池驱动型传感器5向服务器3的发送，可以定期地自动进行，也可以根据来自于服务器3的请求而进行。

图6是表示作为电池一例的二次电池即镍氢蓄电池的放电容量与电池电压的关系的曲线图。如该图所示，二次电池具有如下特性，即随着放电容量增大即剩余容量降低，输出电压下降。利用该特性，可以根据输出电压推算剩余容量。

例如，在图6所示的镍氢蓄电池的情况下，可以如下方式从曲线图中读出输出电压与剩余容量的关系。在输出电压为1.40V的情况下，如果剩余容量比例为90％，满充电容量为1600mAh，则可以推算剩余容量为1440mAh。同样，在输出电压为1.27v的情况下，剩余容量比例为50％，推算剩余容量为800mAh，在输出电压为1.15V的情况下，剩余容量比例为10％，推算剩余容量为160mAh。

因此，首先按照包含在传感器网络系统中的传感器5所使用的电池种类，将表示图6所示的输出电压与剩余容量的关系的输出电压-剩余容量表40b存储在存储部32中。然后，驱动时间控制部37通过参照该输出电压-剩余容量表40b，就可以掌握发送来电池信息的传感器5的剩余容量。

当确认了剩余容量之后，据此进行剩余驱动时间的计算。各传感器5的平均消耗功率存储在传感器数据库40a中。因此，利用计算式剩余驱动时间＝剩余容量/平均消耗功率，可以计算出剩余驱动时间。这里计算出的剩余驱动时间记录在传感器数据库40a中的相应传感器5的栏中。

以下参照图7所示的流程图，对到此为止的流程进行说明。首先，在步骤1(以下称为S1)中，当驱动时间控制部37借助于输入输出处理部34而接收到来自于某一传感器5的电池信息时，抽取出该头信息所表示的传感器ID(S2)。然后，通过查询传感器数据库40a，确认发送来该电池信息的传感器5所使用的电池的种类(S3)。然后，查询输出电压-剩余容量表40b，根据输出电压的信息，确认剩余容量(S4)。然后，通过查询传感器数据库40a，确定该传感器5的平均消耗功率(S5)，并根据剩余容量和平均消耗功率，计算出相应的传感器5的剩余驱动时间(S6)。

以下对驱动时间控制部37进行的、根据剩余驱动时间计算电池驱动型传感器5的工作状态控制方法的处理进行说明。

在如本实施方式的传感器网络系统那样设置多个电池驱动型传感器5的情况下，当存在电池的剩余容量变为0的传感器5时，需要对该传感器5进行充电的维护工作。各传感器5的电池容量和消耗功率是各种各样的，所以电池的剩余容量变为0的时刻对各传感器5是不同的。在该情况下，进行充电处理的频率变高，对传感器网络系统的管理者的维护负担增大。

因此，在本实施方式中，根据各传感器5的电池的剩余容量来控制该传感器5的工作状态，由此使剩余驱动时间在各传感器5之间大致相等。由此，可以通过1次充电处理维护来对多个传感器5的电池进行充电，从而能大幅度地减少进行充电处理的频率。其中，将剩余驱动时间的目标值称为目标剩余驱动时间，进行各传感器5的工作控制，使得各传感器5的剩余驱动时间为目标剩余驱动时间。以下，对该控制方法进行详细说明。

首先，以如下方式设定目标剩余驱动时间。在传感器网络系统所包含的传感器5中，成为剩余驱动时间的控制对象的传感器5的剩余驱动时间如上所述，被记录在传感器数据库40a中。因此，在某一时刻，驱动时间控制部37从记录在传感器数据库40a中的各传感器5的剩余驱动时间中抽取出最长的剩余驱动时间。然后，将该最长的剩余驱动时间设定为目标剩余驱动时间，并存储在存储部32中。另外，该目标剩余驱动时间如后所述，可以根据各传感器5的工作状态而进行适当变更。

作为对各传感器5的具体控制方法，可以列举①检测时间的控制、②检测·报告次数的控制、③无线输出的控制、④工作许可温度的控制、⑤驱动功率的控制等。

首先，对①检测数据的控制进行说明。随着检测对象和检测动作的不同，传感器5实际进行检测的时间(检测数据)是不同的。从大的方面划分，传感器5被分为在某一一定的期间连续进行检测动作的连续型和以某一一定的周期进行不连续的检测动作的周期型两类。作为连续型的例子，可以列举例如在1天24小时、全年都进行检测的传感器、设定在1天中进行检测的时间的传感器、与星期对应地设定进行检测的时间的的传感器等。作为周期型的例子，可以列举在传感器5侧管理进行检测的周期的传感器、借助于来自于服务器3侧的指示而进行检测的传感器等。利用该周期型，可以进行如下控制，即将以一定周期进行的1次检测动作的动作期间设定为规定的值，对在例如该动作期间中检测到的数据取平均值，并通知给服务器3。

在连续型的情况下，通过缩短作为缺省值而设定的检测时间，可以延迟剩余驱动时间，使其接近目标剩余驱动时间。此外，在周期型的情况下，通过缩短作为缺省值而设定的1次检测动作的动作期间，可以延长剩余驱动时间，使其接近目标剩余驱动时间。

以下，对②检测·报告次数的控制进行说明。作为该控制对象的传感器5是上述周期型传感器5。周期型传感器5如上所述，以某一一定的周期不连续地进行检测动作，通过减少进行该检测动作的频率和/或减少将检测结果通知给服务器2的频率，可以延长剩余驱动时间，使其接近目标剩余驱动时间。

以下，对③无线输出的控制进行说明。作为该控制对象的传感器5是利用无线向传感器网络控制器4发送检测结果的传感器5。在无线通信方式的传感器5中，如图3所示，属于多个传感器网络1……，所以这样的传感器5可与多个传感器网络控制器4……进行通信。在该情况下，无线输出被设定为可与能进行通信的传感器网络控制器4……中最远或电波难以到达的传感器网络控制器4进行通信的程度。因此，在不存在不能通信的传感器网络控制器4的程度内，通过减小无线输出，可以延长剩余驱动时间，使其接近目标剩余驱动时间。

以下，对④工作许可温度的控制进行说明。作为该控制的对象的传感器5是由于阻抗值和化学电池的温度依存性，导致在高温环境下的功率消耗增大的传感器5。对于这样的传感器5，通过进行控制，使得在环境温度为规定值以上时停止工作，由此可以延长剩余驱动时间，使其接近目标剩余驱动时间。

以下，对⑤驱动功率的控制进行说明。作为该控制的对象的传感器5是可增减检测动作所需要的驱动功率的传感器5。作为一个例子，可以考虑发射出毫米波或微米波等电磁波来检测侵入物体这样的侵入传感器。利用该侵入传感器，如果提高电磁波的输出，则能扩大检测范围，相反，如果减小电磁波的输出，则能缩小检测范围。即，通过减小与电磁波的输出相当的驱动功率，可以延长剩余驱动时间，使其接近目标剩余驱动时间。

以上，作为对各传感器5的具体控制方法，对①～⑤的控制进行了说明，但只要是能延长传感器5的剩余驱动时间的动作控制，也可以使用其他方法。

如上所述，为了延长传感器5的剩余驱动时间，驱动时间控制部37在减小各传感器5的各种动作的方面进行控制。具体地讲，以如下方式计算出动作控制量。

首先，以表的形式将各动作种类的动作控制量与该动作控制量的平均消耗功率的关系记录在传感器数据库40a中。然后，根据相应的传感器5的剩余容量和目标剩余驱动时间，求出用于实现目标剩余驱动时间的目标平均消耗功率。具体地讲，利用计算式目标平均消耗功率＝剩余容量/目标剩余驱动时间来求出。然后，参照传感器数据库40a，来确定与该目标平均消耗功率最接近的平均消耗功率。

其中，如果为了延长剩余驱动时间而过度地减小传感器5的各种动作，则虽然剩余驱动时间时间延长，但却处于不能进行必要的检测动作的状态。

因此，在各传感器5中，对于可进行动作控制的动作的参数，预先在传感器数据库40a中记录作为其最低限度的值的动作控制最低值。例如，对于①检测时间的控制，将相应的传感器5所需要的检测时间的最小值作为动作控制最低值而记录在传感器数据库40a中。如果为了实现目标剩余驱动时间所需要的动作控制量小于动作控制最低值，则将动作控制设定为动作控制最低值，并且计算出由该动作控制实现的剩余驱动时间，将该剩余驱动时间设定为新的目标剩余驱动时间。

目标剩余驱动时间的计算以如下方式进行。首先，将各传感器5被设定为动作控制最低值时的平均消耗功率记录在传感器数据库40a中。然后，驱动时间控制部37从传感器数据库40a读出针对相应的传感器5的平均消耗功率，并且确认相应的传感器5的剩余容量。然后，利用计算式剩余驱动时间＝剩余容量/平均消耗功率，计算出剩余驱动时间，并将其设定为目标剩余驱动时间。

以下对上述内容进行整理，根据图1所示的流程图，对驱动时间控制部37中的各传感器5的动作控制量的设定处理进行说明。首先，在S11中，按照上述图7所示的流程图的处理，计算出该传感器5的剩余驱动时间。然后，判断该剩余驱动时间是否小于由上述方法计算出的目标剩余驱动时间(S12)。

如果在S12中判断为“否”，即剩余驱动时间比目标剩余驱动时间大，则将该剩余驱动时间设定为新的目标剩余驱动时间(S13)，并存储在存储部32中。然后，对各传感器5仍然使用当前的动作控制量。

另一方面，如果在S12中判断为“是”，即判断剩余驱动时间小于目标剩余驱动时间，则参照传感器数据库40a来确定相应的传感器的可控制动作种类(S14)。然后，根据相应的传感器5的剩余容量和目标剩余驱动时间，利用上述计算式计算出目标平均消耗功率(S15)。然后，对这里求出的目标平均消耗功率和存储在传感器数据库40a中的、针对各动作控制量的平均消耗功率进行比较，确定与目标平均消耗功率最接近的平均消耗功率对应的动作控制量(S16)。

然后，判断在S16中确定的动作控制量是否大于存储在传感器数据库40a中的动作控制最低值(S17)。其中，如果判断动作控制量比动作控制最低值小(S17中的“否”)，则将动作控制最低值设定为相应的传感器5的动作控制量，并对相应的传感器5进行通知、指示(S18)。另一方面，如果判断动作控制量大于动作控制最低值(S17中的“是”)，则将该动作控制量设定为相应的传感器5的动作控制量，并对相应的传感器5进行通知、指示(S19)。

在传感器5中，存在如果在被设定为缺省值的动作控制量下不动作就没有意义的重要传感器，即存在不能减小动作的重要传感器。对于这样的传感器，作为上述动作控制的例外而登录在传感器数据库40a中。

另外，在本实施方式中，采用将驱动时间控制部37设置在服务器3中的构成，但不限于此，也可以采用将其设置在其他通信终端中的构成，或者采用将其设置在通信网络控制器4中的构成。

(第二实施方式)

以下根据图8至图10，对本发明的另一个实施方式进行说明。例外，对与在上述第一实施方式中说明的构成具有相同功能的构成，标注相同的标号，并省略其说明。

本实施方式的传感器网络系统在第一实施方式的传感器网络系统的功能的基础上，可以控制中继网络2的中继路径。例外，本实施方式的传感器网络系统的构成与在第一实施方式中参照图2进行说明多级构成相同，其不同点在于服务器3的构成。对于该服务器3的构成，将在后面进行说明。

在本实施方式的传感器网络系统中，中继网络2采用利用多个中继机6……进行中继，进行服务器3与各传感器网络1的数据收发的构成。中继机6是可被供电的中继机，但根据设置条件，有时难以进行供电，在该情况下，利用电池进行驱动。

根据服务器3与进行数据收发的传感器网络控制器4的位置关系等，中继网络2内的通信路径可以发生各种变化。此外，如上所述，由于各中继机6……可与1个以上的其他中继机6进行通信，所以服务器3与特定的传感器网络控制器4的通信路径也存在多种模式。

在这样的系统的情况下，根据通信路径的选择方法，存在特定的中继机6被利用的频率显著变高的情况。如果该中继机6是电池驱动方式，则电池的残余容量会迅速减少，从而需要频繁地进行充电。因此，进行用于充电的维护的频率变高，从而增加了对传感器网络系统的管理者的负担。此外，当特定的中继机6的使用频率显著变高时，存在该中继机本身和电池的使用寿命缩短的弊端。

因此，在本发明中，通过控制中继网络2的中继路径，选择进行中继动作的中继机6，来使各中继机6的使用频率平均化。由此，可以防止特定的中继机6的使用频率显著变高导致的上述弊端。

例外，在本实施方式中，电池驱动型的中继机6例如周期地向服务器3通报电池信息。这里所说的电池信息，与第一实施方式的传感器5发送的电池信息相同。以下，对其控制方法进行详细说明。

首先，参照图9，对中继网络2的中继路径进行简要说明。如图9所示，作为一个例子，中继网络2由4个中继机6a、6b、6c、6d构成。可与某一传感器网络1进行通信的中继机仅为中继机6a，可与服务器3进行通信的中继机仅为中继机6d。

在中继网络2内，中继机6a仅可与中继机6b和中继机6c通信，中继机6d也仅可与中继机6b和中继机6c通信。在该情况下，当在传感器网络1和服务器3之间进行通信时，存在经由中继机6a～中继机6b～中继机6d的路径R1和经由中继机6a～中继机6c～中继机6d的路径R2。

其中，假定例如中继机6b的电池剩余容量少的情况。在该情况下，当在传感器网络1和服务器3之间进行通信时，如果进行控制，使得经由路径R2进行通信，则不必使中继机6b进行中继动作。以下，对本实施方式的中继路径的控制进行详细说明。

图8是表示本实施方式的服务器3的简要构成的模块图。该服务器3与图5所示的服务器3相比，不同点在于，在运算处理部31中还设有中继路径管理部51，在存储部32中还包含有中继机数据库40c。其他的构成是相同的。

中继路径管理部51根据从中继机6发送来的、经由通信接口33和输入输出处理部34而输入的电池信息，设定最佳的中继路径，然后将用于实现所设定的中继路径的信号经由输入输出处理部34和通信接口33而发送给中继网络2的各中继机6。该中继路径管理部51的处理内容被适当地显示在显示部38上，并且可以根据操作者从输入部39的输入而适当地变更设定等。

中继机数据库40c是存储与包含在中继网络2中的所有中继机6……相关的信息的数据库。以下列举与各中继机6相关的信息的例子。

首先，列举与该中继机6设置的场所和位置相关的信息。它是例如该中继机6设置的地域(地名或经度、纬度等)和设置方式(地上、地中、壁面、离地高度等)的信息。

以下，列举与该中继机6是否是电池驱动型相关的信息。如果是电池驱动型的中继机6，则在中继机数据库40c中存储被用作电池的电池种类、该中继机6进行中继动作时的平均消耗功率等。

以下，列举与该中继机6可通信的其他中继机6相关的信息。其中，还记录有与可通信的其他中继机6的距离相关的信息。

上述信息按照各中继机6而存储在中继机数据库40c中。其中，借助于中继机ID来识别各中继机6，在发送给服务器3的电池信息中，包含有作为头信息的中继机ID。

此外，在中继机数据库40c中，对于包含在传感器网络系统中所有传感器网络控制器4……，存储有与可选择的所有中继路径相关的信息。

以下，根据图10所示的流程图，对中继路径管理部51的处理流程进行说明。首先，在S21中，检测是否需要在服务器3和特定的传感器网络控制器4之间进行信号的收发。该检测是通过检测是否进行了例如表示开始信号收发的启动信号序列而实现的。另外，该启动信号序列的中继路径是在此之前设定的中继路径。

然后，通过查询中继机数据库40c，获取与在与该传感器网络控制器4之间可选择的所有中继路径相关的信息(S22)。然后，通过查询中继机数据库40c，获取与包含在各中继路径中的中继机6……的电池剩余容量相关的信息(S23)。

然后，确定在各中继路径中电池剩余容量最少的中继机6(S24)。然后在各中继路径的电池剩余容量最少的中继机6中，选择包含电池剩余容量最大的中继机6的中继路径，将其设定为进行信号收发的中继路径(S25)。

另外，在上述例子中，在中继机数据库40c中，对于包含在传感器网络系统中的所有传感器网络控制器4……，存储有与可选择的所有中继路径相关的信息。但是，也可以不将该信息存储在中继机数据库40c中，而是在中继路径选择处理中，由中继路径管理部51计算出对该传感器网络控制器4可选择的中继路径。这可以由中继路径管理部51通过读出存储在中继机数据库40c中的、各中继机6可与哪一个中继机6通信这样的信息来计算出。

在本实施方式中，采用将中继路径管理部设置在服务器3中的构成，但不限于此，也可以采用将其设置在其他通信终端的构成。

(本发明的作用、效果)

如上所述，本发明的传感器网络系统管理方法是在可与多个传感器通信、接收来自于各传感器的传感器信息、并且对各传感器进行动作控制的传感器网络系统管理装置中进行的传感器网络系统管理方法，该管理方法具有以下步骤：获取各传感器中的电池的剩余驱动时间的步骤；设定目标剩余驱动时间的步骤；以及控制各传感器的动作，使得上述各传感器中的电池的剩余驱动时间与上述目标剩余驱动时间大致相等的步骤。

此外，本发明的传感器网络系统管理方法在上述方法的基础上，上述目标剩余驱动时间可以被设定为在此时电池的剩余驱动时间最长的传感器中的电池的剩余驱动时间。

在上述方法中，由于将电池的剩余驱动时间最长的传感器中的电池的剩余驱动时间设定为目标剩余驱动时间，所以能对其他的传感器进行动作控制，使得电池剩余驱动时间延长。由此，由于能延长到必须进行充电为止的期间，所以能减少充电处理的频率，减轻维护的负担。

此外，本发明的传感器网络系统管理方法在上述方法的基础上，检测出电池的剩余容量，并且根据该剩余容量和上述目标剩余驱动时间，计算出目标平均消耗功率，然后控制相应的传感器的动作，使得实现该目标平均消耗功率。

在上述方法中，首先检测出传感器的电池的剩余容量。然后根据该剩余容量和目标剩余驱动时间，计算出目标平均消耗功率。通过这样设定目标平均消耗功率，就能掌握如何使有关传感器动作才能实现目标剩余驱动时间。由此，就能准确地掌握如何对各传感器进行动作控制最佳。

此外，本发明的传感器网络系统管理方法在上述方法的基础上，对于各传感器设定用于实现最低限度功能的动作控制最低值，并且对各传感器的动作的控制使得小于上述动作控制最低值。

在上述方法中，首先对各传感器设定用于实现最低限度功能的动作控制最低值。该动作控制最低值仅是表示传感器的动作量的最低限度的值，在实际的动作参数中，还有动作控制最低值为最大值的情况。例如，在动作参数是报告检测动作的间隔的情况下，报告间隔的最大值是动作控制最低值。

在为了实现目标剩余驱动时间所必需的动作的小于动作控制最低值的情况下，对有关传感器进行动作控制最低值的控制。由此，可以防止仅考虑实现表示而导致的不能进行必要的检测动作的情况。即，可以保持器的最低限度必要的动作。

另外，对各传感器动作的控制不小于动作控制最低值，仅是表示不小于动作量的最低限度，在实际的动作参数中，有不大于作为动作控制最低值的最大值的情况。

此外，本发明的传感器网络系统管理程序使计算机实现上述本发明的传感器网络系统管理方法。

此外，记录有本发明的传感器网络系统管理程序的记录介质记录使计算机实现上述本发明的传感器网络系统管理方法的传感器网络系统管理程序。

通过将上述程序或记录在上述记录介质上的程序装载在计算机系统中，可以向用户提供上述传感器网络系统管理方法。

此外，本发明的传感器网络系统管理装置，可与多个传感器通信、接收来自于各传感器的传感器信息，并且对各传感器进行动作控制，该管理装置设有驱动时间控制部，根据从各传感器发送来的与电池相关的信息，计算出针对该传感器的动作控制量，上述驱动时间控制部实现上述本发明的传感器网络系统管理方法。

根据上述构成，由于设有用于实现上述传感器网络系统管理方法的驱动时间控制部，所以如上所述，通过1次充电处理维护，就能对多数传感器的电池进行充电，从而能大幅度地减少进行充电处理的频率。因此，能减轻对传感器网络系统进行管理的管理者的维护上的负担。

此外，本发明提供一种中继网络的管理方法，该中继网络利用将多个通信终端彼此可通信地连接的多个中继机来进行通信连接，该管理方法具有以下步骤：获取在特定的2个通信终端之间进行通信时可选择的中继路径的步骤；获取与包含在上述可选择的各中继路径中的中继机的电池剩余容量相关的信息的步骤；确定在上述各中继路径中电池剩余容量最少的中继机的步骤；以及在上述各中继路径中的电池剩余容量最少的中继机中，选择包含电池剩余容量最大的中继机的中继路径，将其设定为在上述特定的2个通信终端彼此之间进行信号收发的中继路径的步骤。

此外，本发明的中继网络的管理方法在上述方法的基础上，上述多个通信终端是多个传感器，以及接收来自于各传感器的传感器信息、并且对各传感器进行动作控制的传感器网络系统管理装置。

上述方法适用于设有多个传感器以及管理这些传感器的传感器网络系统管理装置的传感器网络系统。在这样的传感器网络系统中，各传感器被设置在各种场所，各传感器与传感器网络系统管理装置的距离较远的情况很多。在这样的情况下，为了使各传感器与传感器网络系统管理装置可通信，需要所示中继网络。在这样的中继网络中，各中继机彼此相隔较远的情况也很多，对中继机的电池进行充电处理的维护工作比较浪费劳力。其中，如上述方法所述，减少进行充电维护的频率，可以较大地减少系统管理者的负担。

此外，本发明的中继网络管理程序使计算机实现上述本发明的中继网络的管理方法。

此外，记录有本发明的中继网络管理程序的记录介质记录使计算机实现上述本发明的中继网络的管理方法的中继网络管理程序。

通过将上述程序或记录在上述记录介质上的程序装载在计算机系统中，可以向用户提供上述中继网络的管理方法。

此外，本发明提供一种中继网络管理装置，用于管理中继网络，该中继网络利用将多个通信终端彼此可通信地连接的多个中继机来进行通信连接，该管理装置设有中继路径管理部，根据与从各中继机发送来的电池相关的信息，设定中继网络的中继路径，上述中继路径管理部实现上述本发明的中继网络的管理方法。

根据上述构成，由于设有用于实现上述中继网络的管理方法的中继路径管理部，所以如上所述，可以防止由于特定的中继机的使用频率变高，导致该中继机的电池容量迅速耗尽，从而进行充电维护的频率变高的弊端，所以能减轻系统管理者的负担。

本发明详细说明中的具体实施方式或实施例仅是为了说明本发明的技术内容，不应将本发明限定于这些具体实施例而作出狭义的解释，在本发明的实质和权利要求的范围内，可以对本发明进行各种变更而实施。

产业上利用的可能性

本发明的传感器网络系统可以适用于由多个传感器网络构成的传感器网络系统，实施传感器网络中设有与例如车辆盗窃监视、室内侵入监视、火灾监视等目的相应的多种传感器。

Claims (7)

1.一种传感器网络系统管理方法，在可与多个传感器通信、接收来自于各传感器的传感器信息、并且对各传感器进行动作控制的传感器网络系统管理装置中进行，其特征在于，该管理方法具有以下步骤：

获取各传感器中的电池的剩余驱动时间的步骤；

设定目标剩余驱动时间的步骤；以及

控制上述各传感器的动作，使得上述各传感器中的电池的剩余驱动时间与上述目标剩余驱动时间相等的步骤。

2.根据权利要求1所述的传感器网络系统管理方法，其特征在于，上述目标剩余驱动时间被设定为在此时电池的剩余驱动时间最长的传感器中的电池的剩余驱动时间。

3.根据权利要求1或2所述的传感器网络系统管理方法，其特征在于，检测出电池的剩余容量，并且根据该剩余容量和上述目标剩余驱动时间，计算出目标平均消耗功率，然后控制相应的传感器的动作，使得实现该目标平均消耗功率。

4.根据权利要求1或2所述的传感器网络系统管理方法，其特征在于，对于各传感器设定用于实现最低限度功能的动作控制最低值，并且对各传感器的动作的控制使得小于上述动作控制最低值。

5.一种传感器网络系统管理装置，可与多个传感器通信，接收来自于各传感器的传感器信息，并且对各传感器进行动作控制，其特征在于，

设有驱动时间控制部，根据从各传感器发送来的与电池相关的信息，计算出针对相应的传感器的动作控制量，

上述驱动时间控制部实现权利要求1至4任意一项所述的传感器网络系统管理方法。

6.一种中继网络的管理方法，该中继网络利用将多个通信终端彼此可通信地连接的多个中继机的中继来进行通信连接，其特征在于，该管理方法具有以下步骤：

获取在特定的2个通信终端之间进行通信时可选择的中继路径的步骤；

获取与包含在上述可选择的各中继路径中的中继机的电池剩余容量相关的信息的步骤；

确定在上述各中继路径中电池剩余容量最少的中继机的步骤；以及

选择包含在上述各中继路径中的电池剩余容量最少的中继机中电池剩余容量最大的中继机的中继路径，将其设定为在上述特定的2个通信终端彼此之间进行信号收发的中继路径的步骤，

上述多个通信终端可与多个传感器通信，接收来自于各传感器的传感器信息，并且对各传感器进行动作控制。

7.一种中继网络管理装置，用于管理中继网络，该中继网络利用将多个通信终端彼此可通信地连接的多个中继机的中继来进行通信连接，其特征在于，

设有中继路径管理部，根据从各中继机发送来的、与电池相关的信息，设定中继网络的中继路径，

上述中继路径管理部实现权利要求6所述的中继网络的管理方法。

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