CN102595551A - 路径设定装置及方法、管理装置、管理系统及记录介质 - Google Patents

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CN102595551A CN2012100068965A CN201210006896A CN102595551A CN 102595551 A CN102595551 A CN 102595551A CN 2012100068965 A CN2012100068965 A CN 2012100068965A CN 201210006896 A CN201210006896 A CN 201210006896A CN 102595551 A CN102595551 A CN 102595551A
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Abstract

本发明提供一种路径设定装置，其对由无线连接装置和多个无线设备形成的无线网络中建立的无线路径进行设定，该路径设定装置具有：编辑部，其可以与输入指示对应，对无线连接装置及无线设备的位置、无线连接装置和无线设备之间以及无线设备之间的无线路径进行编辑及设定，并且对设定了无线路径的无线连接装置及无线设备的通信定时进行编辑及设定；存储部，其存储无线设备的电能性能信息；以及计算部，其使用由编辑部设定的无线路径、通信定时、以及存储在存储部中的电能性能信息，计算从无线设备至无线连接装置的传输延迟、无线设备间的传输延迟、无线设备的消耗电能以及作为无线设备的电源使用的电池的寿命中的至少1个进行计算。

Description

路径设定装置及方法、管理装置、管理系统及记录介质
技术领域
本发明涉及一种进行无线通信路径的设定的路径设定装置及路径设定方法、对所设定的无线路径进行管理的管理装置及管理系统、以及记录有用于实现该路径设定的程序的计算机可读取的记录介质。本申请基于在2011年1月13日申请的日本专利申请第2011-004751号并要求其优先权，在这里援引其内容。
背景技术
在下面引用了专利、专利申请、专利公报、科学文献等并明确记载，但为了更充分地说明本发明的现有技术，在这里援引它们的内容。
当前，在车间或工厂等中，为了实现高度自动化操作，构筑分布控制系统(DCS：Distributed Control System)，其经由通信总线将称为现场设备的测量器、操作器等现场设备、以及对它们进行管理及控制的管理装置进行连接。现有的现场设备，基本上经由在车间等中铺设的有线通信总线而进行测定信号及控制信号等各种信号的发送/接收。近年来，实现了基于ISA 100或WirelessHART等工业用无线通信标准而利用无线进行各种信号的发送/接收的无线现场设备。ISA 100是国际测量控制协会(ISA：International Society ofAutomation)所制定的工业自动化用无线通信标准。由于ISA 100是车间等中测量·控制等所使用的无线通信标准，所以重视实时性(基本不产生传输延迟(等待时间(latency))。由此，在ISA 100中，基本方式为，设置多个无线连接访问节点装置(与无线现场设备之间进行无线通信的装置)，将无线访问节点装置和无线现场设备一对一地进行连接。
与此相对，WirelessHART是由美国的HART(HighwayAddressable Remote Transducer)通信协会所提议的无线通信用标准。WirelessHART以传感器网络为基础。传感器网络为下述无线网络，即，多个带传感器的无线终端散布在空间中，它们可以协同采集环境或物理状况。因此，在WirelessHART中基本上为下述方式，即，设置1个无线访问节点装置，由无线现场设备及中继装置(转发器)等无线设备形成为网(mesh)状的无线网络与无线访问节点装置连接。在WirelessHART中，由管理装置收集表示各无线设备的通信品质的信息，基于所收集的信息，动态切换无线路径。日本特开2009-111976号公报公开了一种对无线网型网络进行最优化的技术。
但是，如果存在多个上述工业用无线通信标准，则作为提供网络底层结构的供货商，需要针对每个标准设计·开发网络底层结构。另外，作为利用网络底层结构的操作者，需要针对每个标准而使用不同的工具及方法进行网络底层结构的维护·管理。因此，供货商及操作者双方的成本方面的负担增加。因此，近年来，对工业用无线通信标准进行统一并进行标准化的活动变得活跃。
在WirelessHART中，基于设置在现场的无线设备与周围的无线设备或无线访问节点装置之间进行通信而得到的表示通信品质等的信息，形成无线网型网络。因此，在将无线设备实际设置在现场之前，无线路径无法确定。由于无线设备的传输延迟及消耗电能依存于无线路径，所以如果在系统设计阶段无法确定无线路径，则无法预估无线设备的传输延迟及蓄电池的更换周期。因此，在将WirelessHART中使用的技术应用于车间等的控制的情况下，有可能在实时性及保养性方面产生问题。
另外，在WirelessHART中，即使在无线路径确定后，也会与各个无线设备的通信品质对应地动态切换无线路径。因此，无线设备的传输延迟及消耗电能也与无线路径的切换对应而时刻变化。这样，与上述情况相同地，无法预估无线设备的传输延迟及蓄电池的更换周期，有可能在实时性及保养性方面产生问题。
此外，如果如WirelessHART所示与各个无线设备的通信品质对应而无线路径动态变化，则操作者无法把握实际的无线路径。在操作者可以把握实际的无线路径的情况下，可以为了避免可以预想到的将来发生的通信障碍而计划所需的定期作业(例如，对成为无线通信的障碍的树木的树枝进行剪除的作业等)及使用规则(限制成为无线通信的障碍的建筑物的建设等)。但是，在操作者无法把握实际的无线路径的情况下，无法设立上述计划，所以，在维护性方面产生问题。
发明内容
本发明提供一种可以进行确保实时性、保养性及维护性的无线路径设定的路径设定装置及路径设定方法、对所设定的无线路径进行管理的管理装置及管理系统、以及记录有实现该路径设定的程序的计算机可读取的记录介质。
一种路径设定装置，其对由无线连接装置和多个无线设备形成的无线网络中建立的无线路径进行设定，其特征在于，具有：编辑部，其可以与输入指示对应，对所述无线连接装置及所述无线设备的位置、所述无线连接装置和所述无线设备之间及所述无线设备间的无线路径进行编辑及设定，并且对设定了无线路径的所述无线连接装置及所述无线设备的通信定时进行编辑及设定；存储部，其存储所述无线设备的电能性能信息；以及计算部，其使用由所述编辑部设定的无线路径和通信定时、以及存储在所述存储部中的所述电能性能信息，对从所述无线设备至所述无线连接装置的传输延迟、所述无线设备间的传输延迟、所述无线设备的消耗电能、以及作为所述无线设备的电源而使用的电池的寿命中的至少1个进行计算。
也可以使所述电能性能信息包含：第1信息，其表示所述无线设备每次进行通信时所消耗的电能；以及第2信息，其表示所述无线设备每次进行规定操作时所消耗的电能。
也可以使所述编辑部可以对于各个所述无线设备，设定作为主要无线路径的第1无线路径、和作为辅助无线路径的第2无线路径。
也可以使所述编辑部可以对所述无线连接装置及所述无线设备的高度位置进行编辑及设定。
也可以还具有显示部，其将由所述编辑部编辑的所述无线连接装置和所述无线设备及无线路径、以及位于所述无线连接装置及所述无线设备周围的构造物，以俯视观察或侧视观察下叠加的状态进行显示。
对由无线连接装置和多个无线设备形成的无线网络进行管理的管理装置，向所述多个无线设备分别发送控制信号，按照所述路径设定装置所设定的无线路径建立无线路径。
也可以使所述管理装置具有所述无线连接装置。
对由无线连接装置和多个无线设备形成的无线网络进行管理的管理系统，具有所述路径设定装置和所述管理装置。
一种路径设定方法，其对由无线连接装置和多个无线设备形成的无线网络中建立的无线路径进行设定，其特征在于，具有下述步骤，即：第1步骤，在该步骤中，与输入指示对应，对所述无线连接装置及所述无线设备的位置、所述无线连接装置和所述无线设备之间以及所述无线设备间的无线路径进行编辑及设定，并且对设定了无线路径的所述无线连接装置及所述无线设备的通信定时进行编辑及设定；以及第2步骤，在该步骤中，使用由所述第1步骤设定的所述无线路径和所述通信定时、以及所述无线设备的所述电能性能信息，对从所述无线设备至所述无线连接装置的传输延迟、所述无线设备间的传输延迟、所述无线设备的消耗电能、以及作为所述无线设备的电源而使用的电池的寿命中的至少1个进行计算。
也可以使所述电能性能信息包含：第1信息，其表示所述无线设备每次进行通信时所消耗的电能；以及第2信息，其表示所述无线设备每次进行规定操作时所消耗的电能。
也可以在所述第1步骤中，可以对于各个所述无线设备，设定作为主要无线路径的第1无线路径、和作为辅助无线路径的第2无线路径。
也可以在所述第1步骤中，可以对所述无线连接装置及所述无线设备的高度位置进行编辑及设定。
也可以使将由所述第1步骤编辑的所述无线连接装置和所述无线设备及无线路径、以及位于所述无线连接装置及所述无线设备周围的构造物，以俯视观察或侧视观察下叠加的状态进行显示。
对由无线连接装置和多个无线设备形成的无线网络进行管理的管理装置，向所述多个无线设备分别发送控制信号，按照所述路径设定方法所设定的无线路径建立无线路径。
对由无线连接装置和多个无线设备形成的无线网络进行管理的管理系统，其具有所述路径设定装置和所述管理装置。
一种记录有路径设定程序的计算机可读取的记录介质，其特征在于，使计算机作为下述单元起作用，即：编辑单元，其可以与输入指示对应，对构成无线网络的一部分的无线连接装置及无线设备的位置、所述无线连接装置和所述无线设备之间以及所述无线设备间的无线路径进行编辑及设定，并且对设定了无线路径的所述无线连接装置及所述无线设备的通信定时进行编辑及设定；存储单元，其存储所述无线设备的电能性能信息；以及计算单元，其使用由所述编辑单元设定的无线路径和通信定时、以及存储在所述存储单元中的所述电能性能信息，对从所述无线设备至所述无线连接装置的传输延迟、所述无线设备间的传输延迟、所述无线设备的消耗电能、以及作为所述无线设备的电源而使用的电池的寿命中的至少1个进行计算。
也可以使所述电能性能信息包含：第1信息，其表示所述无线设备每次进行通信时所消耗的电能；以及第2信息，其表示所述无线设备每次进行规定操作时所消耗的电能。
也可以使所述编辑单元可以对各个所述无线设备，设定作为主要无线路径的第1无线路径、和作为辅助无线路径的第2无线路径。
也可以使所述编辑部可以对所述无线连接装置及所述无线设备的高度位置进行编辑及设定。
也可以还具有显示单元，其将由所述编辑单元编辑的所述无线连接装置和所述无线设备及无线路径、以及位于所述无线连接装置及所述无线设备周围的构造物，以俯视观察或侧视观察下叠加的状态进行显示。
根据本发明，可以与输入指示对应而由编辑部进行无线连接装置及无线设备(无线设备等)的位置、以及无线设备等之间的无线路径的编辑及设定，以及设定了无线路径的无线设备等的通信定时的编辑及设定，由计算部使用由编辑部所设定的无线路径、通信定时、以及存储在存储部中的电能性能信息，对无线设备等之间的传输延迟、无线设备的消耗电能、以及用作为无线设备的电源的电池的寿命中的至少1个进行计算。
根据本发明，与输入指示对应，编辑部进行无线设备等的位置、以及无线设备等之间的无线路径的编辑及设定，以及设定了无线路径的无线设备等的通信定时的编辑及设定。计算部使用由编辑部所设定的无线路径、通信定时、以及存储在存储部中的电能性能信息，对无线设备等之间的传输延迟、无线设备的消耗电能、以及用作为无线设备的电源的电池的寿命中的至少1个进行计算。由此，由于可以在设计阶段得知无线路径、传输延迟、消耗电能等，所以可以确保实时性、保养性及维护性。
附图说明
本申请所添加的用于参照的附图，构成本发明的公开的一部分。
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的管理系统的整体结构的图。
图2是表示本发明的第1实施方式所涉及的路径设定装置的要部结构的框图。
图3是表示实现本发明的第1实施方式所涉及的管理系统的大致流程的流程图。
图4是表示本发明的第1实施方式所涉及的路径设定方法的流程图。
图5是表示在本发明的第1实施方式所涉及的路径设定装置所显示的编辑窗口的图。
图6是表示在本发明的第1实施方式所涉及的路径设定装置所显示的另一个编辑窗口的图。
图7是表示在本发明的第1实施方式所涉及的路径设定装置所显示的设备设定窗口的图。
图8A、图8B、图8C是表示本发明的第1实施方式所涉及的路径设定装置所生成的输出文件的一部分的图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。本发明的实施方式的下述说明，仅是对附带的权利要求书所规定的发明及其等同物进行具体说明的内容，其目的并不是对它们进行限定，这对于本领域的技术人员基于本公开内容是显而易见的。
下面，参照附图，详细说明本发明的第1实施方式所涉及的路径设定装置、路径设定方法、管理装置、管理系统及记录介质。图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的管理系统的整体结构的图。如图1所示，本发明的第1实施方式的管理系统MS具有无线设备1a～1d、无线访问节点装置2(无线连接装置)、网络管理装置3(管理装置)、网关装置4及路径设定装置5。无线设备1a～1d及无线访问节点装置2构成无线网络N1。网络管理装置3管理无线网络N1。此外，在图1中表示了4台无线设备1a～1d，但无线设备的数量是任意的。
无线设备1a～1d例如为流量计或温度传感器等传感器设备、流量控制阀或开闭阀等阀设备、风扇及电动机等致动器设备等设置在车间或工厂中的无线现场设备，基于ISA 100.11a或WirelessHART等进行无线通信。无线设备1a～1d具有中继装置(转发器)的功能，除了与无线访问节点装置2之间进行无线通信之外，还可以与其它无线设备之间进行无线通信。无线设备1a～1d的动作是基于从网络管理装置3经由无线访问节点装置2发送来的控制数据被控制的。利用无线设备1a～1d得到的测定数据经由无线访问节点装置2而收集在网络管理装置3中。
无线访问节点装置2与无线设备1a～1d所连接的无线网络N1，以及网络管理装置3、网关装置4、以及路径设定装置5所连接的基干网N2进行连接，对无线设备1a～1d和网络管理装置3等之间发送/接收的各种数据进行中继。此外，无线访问节点装置2也基于上述ISA 100.11a或WirelessHART等进行无线通信。
网络管理装置3对由无线设备1a～1d及无线访问节点装置2构成的无线网络N1进行管理。具体地说，网络管理装置3通过基于路径设定文件F10向无线设备1a～1d及无线访问节点装置2发送控制信号，从而在无线设备1a～1d之间以及无线设备1a～1d和无线访问节点装置2之间，按照在路径设定文件F10中设定的无线路径建立无线路径。路径设定文件F10通过操作者(例如设计管理系统MS的设计者)操作路径设定装置5而生成，规定在无线网络N1中建立的无线路径。
通过使用路径设定文件F10对无线网络N1中建立的无线路径进行管理，在管理系统MS中确保实时性、保养性及维护性。通过在管理系统MS的设计阶段中规定无线路径，并且禁止如WirelessHART这样的动态的无线路径变更，从而可以正确地预估无线设备1a～1d的传输延迟及蓄电池(电池)的更换周期，确保实时性及保养性。另外，通过正确把握无线路径，可以计划定期作业及使用规则，确保维护性。
另外，网络管理装置3一边经由无线访问节点装置2与无线设备1a～1d之间进行通信，一边进行与无线网络N1连接的无线设备1a～1d的控制(例如，阀的开闭等的控制)、以及对由与无线网络N1连接的无线设备1a～1d所测定的测定数据进行收集等。而且，还进行是否有新的无线设备加入无线网络N1中的加入处理等。
网关装置4与基干网N2、以及连接有用于实现分布控制系统(DCS)的上位管理装置等(省略图示)的控制网络N3进行连接，对无线设备1a～1d及网络管理装置3与上位管理装置之间发送/接收的各种数据进行中继。路径设定装置5进行由无线设备1a～1d及无线访问节点装置2所构成的无线网络N1中应建立的无线路径的设定，生成路径设定文件F10等。
路径设定装置5例如由具有键盘或定位设备等输入装置5a、液晶显示装置等显示装置5b、通信装置5c(在图1中省略图示，参照图2)及驱动器装置5d等的笔记本型个人计算机等实现。驱动器装置5d对例如记录在CD-ROM或DVD-ROM等的计算机可读取的记录介质M中的数据进行读出。此外，路径设定装置5的功能(无线路径的编辑·设定功能等)，是通过利用驱动器装置5d读出记录在记录介质M中的程序(路径设定程序)并进行安装而以软件方式实现的。
图2是表示本发明的第1实施方式所涉及的路径设定装置的要部构成的框图。如图2所示，本发明的第1实施方式的路径设定装置5，除了输入装置5a、显示装置5b、通信装置5c及驱动器装置5d之外，还具有存储装置5e(存储部、存储单元)及处理装置5f。存储装置5e是例如硬盘等外部存储装置，存储有利用上述驱动器装置5d从记录介质M读出而安装的路径设定程序P1，还存储有地图文件F1、设备性能文件F2、路径设定文件F10及输出文件F11等各种文件。
地图文件F1是存储设置无线设备1a～1d及无线访问节点装置2的场所的地图信息(map)的文件。例如，在无线设备1a～1d等的设置场所是车间等建筑用地内的情况下，地图文件F1存储表示在建筑用地内设置的各种装置(构造物)的配置的地图信息。在无线设备1a～1d等的设置场所是车间等建筑用地之外的情况下，地图文件F1存储表示周围的建筑物(构造物)的地图信息。
设备性能文件F2是存储表示无线设备1a～1d及无线访问节点装置2的各种性能的信息的文件。具体地说，设备性能文件F2存储表示无线设备1a～1d及无线访问节点装置2的电能性能的电能性能信息、表示通信性能的通信性能信息以及其它信息。电能性能信息包括表示数据发送时所消耗的电能的发送时消耗电能(第1信息)、表示数据接收时所消耗的电能的接收时消耗电能(第1信息)、表示驱动传感器或致动器等时所消耗的电能的传感器等驱动消耗电能(第2信息)、表示由传感器检测出被测定量时所消耗的电能的传感器检测消耗电能(第2信息)等。通信性能信息包括表示最小传输延迟量的信息及可以无线通信的距离等。
路径设定文件F10如前述所示，是规定在无线网络N1中建立的无线路径的文件。路径设定文件F10是通过操作者操作路径设定装置5而生成的。输出文件F11是存储与由路径设定装置5设定的无线路径相关的各种信息的文件。输出文件F11包含设置计划图文件、侧视图文件、累计台数表文件、设备一览文件及传送路径计划表文件等。输出文件F11用于在设计阶段向操作者提示管理系统MS的性能。
设置计划图文件是存储表示无线设备1a～1d等的设置预定位置的平面图(设置计划图)的文件。具体地说，设置计划图文件存储下述设置计划图，即，相对于表示位于无线设备1a～1d等周围的构造物的地图信息，在俯视观察下叠加无线设备1a～1d等的设置预定位置及无线设备1a～1d等之间建立的无线路径而成的设置计划图。侧视图文件是存储表示无线设备1a～1d等的设置预定位置的侧视图的文件。具体地说，侧视图文件存储下述侧视图，即，将侧面观察下位于无线设备1a～1d等的周围的构造物、无线设备1a～1d等、以及无线设备1a～1d等之间建立的无线路径重叠而成的侧视图。
累计台数表文件是存储表示构成管理系统MS整体的所有设备的数量的信息的文件，该管理系统MS包含进行无线路径设定的无线设备1a～1d等。设备一览文件是存储构成管理系统MS的无线设备1a～1d的详细信息的文件。具体地说，设备一览文件存储有：表示对每一个无线设备1a～1d预估的蓄电池寿命及传输延迟(等待时间)的信息、表示针对每一个无线设备1a～1d所设定的天线的高度的信息等。传送路径计划表文件是存储表示在无线设备1a～1d等之间设定的每一个无线路径的通信品质等的信息的文件。
处理装置5f例如是CPU(中央处理装置)，集中控制路径设定装置5的动作。通过路径设定装置5的电源接通，或者根据操作路径设定装置5的操作者的指示，处理装置5f读取存储在存储装置1e中的路径设定程序P 1并执行，由此，实现图2所示的编辑部11(编辑单元)、计算部12(计算单元)、以及显示控制部13(显示部·显示单元)。
编辑部11与操作者操作输入装置5a而进行的输入指示对应，对无线设备1a～1d及无线访问节点装置2所设置的位置、无线设备1a～1d和无线访问节点装置2之间的无线路径、以及无线设备1a～1d之间的无线路径进行编辑及设定。另外，编辑部11与操作者操作输入装置5a而进行的输入指示对应，对设定了无线路径的无线设备1a～1d及无线访问节点装置2的通信定时进行编辑及设定。
具体地说，编辑部11读出存储在存储装置5e中的地图文件F1，控制显示控制部13，使显示装置5b显示在背景上表示地图信息的编辑画面(编辑窗口)。并且，与对该编辑窗口操作而产生的输入指示对应，进行上述无线路径等的编辑，在操作者进行无线路径的设定指示的情况下，生成路径设定文件F10。
在这里，编辑部11可以针对各个无线设备1a～1d，设定主要无线路径(第1无线路径)和辅助无线路径(第2无线路径)。主要无线路径是通常使用的无线路径。辅助无线路径是在例如发生异常而无法经由主要无线路径进行无线通信的情况下使用的无线路径。另外，编辑部11还可以对无线设备1a～1d及无线访问节点装置2的高度位置进行编辑及设定。由于可以对高度位置进行编辑及设定，所以可以避开存在于无线设备1a～1d等之间的建筑物而设定无线路径。
另外，编辑部11在进行了无线路径的设定之后，与操作者的输入指示对应，对无线设备1a～1d及无线访问节点装置2的通信定时进行编辑及设定(时序安排)。具体地说，由于无线设备1a～1d及无线访问节点装置2可以使用例如16信道进行无线通信，所以为了尽可能减小各无线设备1a～1d的传输延迟，并且不超过过程控制的控制周期，而针对使用哪个信道以哪个定时进行通信这一情况进行编辑及设定。
计算部12使用由编辑部11设定的无线路径及通信定时、和存储装置5e所存储的设备性能文件F2，计算从无线装置1a～1d至无线访问节点装置2以及无线设备1a～1d之间的传输延迟、无线设备1a～1d的消耗电能、以及无线设备1a～1d的蓄电池的寿命等。并且，计算部12基于计算结果，生成前述输出文件F11，或者，与操作者的指示对应而控制显示控制部13，将计算结果显示在显示装置5b上。此外，并不一定必须对上述传输延迟、消耗电能及蓄电池的寿命全部进行计算，也可以根据需要而计算它们中的1个或几个。
显示控制部13位于编辑部11及计算部12的下游，对显示装置5b进行显示控制而提供GUI(Graphical User Interface)。例如，将由编辑部11编辑后的无线设备1a～1d、无线访问节点装置2及无线路径，和位于无线设备1a～1d及无线访问节点装置2周围的构造物，以俯视观察或侧视观察下叠加的状态进行显示。通过这样进行显示，可以容易地确认无线设备1a～1d及无线访问节点装置2的设置位置、以及它们之间建立的无线路径。
下面，说明实现上述所说明的管理系统MS的流程。图3是表示实现本发明的第1实施方式所涉及的管理系统的大致流程的流程图。如图3所示，管理系统MS大致经由无线路径等的设定工序(工序S1)、管理系统MS的性能确认工序(工序S2)、设备的设置工序(工序S3)、路径设定文件F10的下载工序(工序S4)、以及无线路径的建立工序(工序S5)而实现。
无线路径等的设定工序(工序S1)主要是由图1所示的管理系统MS实现的对无线网络N1进行设计的工序。具体地说，在无线路径等的设定工序(工序S1)中，通过操作者操作路径设计装置5，使路径设计装置5进行基于图4所示的流程图的处理，从而对设置无线设备1a～1d及无线访问节点装置2的位置进行编辑及设定，对它们之间的无线路径进行编辑及设定，以及对设定了无线路径的无线设备1a～1d及无线访问节点装置2的通信定时进行编辑及设定。
图4是表示本发明的第1实施方式所涉及的路径设定方法的流程图。图4所示流程图，通过操作者接通路径设定装置5的电源或对路径设定装置5进行执行路径设定程序P1的指示而开始。通过从存储装置5e读出路径设定程序P1并由处理装置5f执行，从而实现图2所示的编辑部11、计算部12及显示控制部13。
如果在上述状态下，操作者操作输入装置5a，进行指示以选择设置无线设备1a～1d的位置的地图文件F1，则被选择指示的地图文件F1由编辑部11从存储装置5e中读出。这样，由编辑部11控制显示控制部13，使显示装置5b显示将所读出的地图文件F1中存储的地图信息显示在背景中的编辑窗口(步骤S11)。
如果显示编辑窗口，则与操作者进行的输入装置5a的操作对应，由编辑部11进行对设置无线设备1a～1d及无线访问节点装置2的位置的编辑、它们之间的无线路径的编辑、以及设定了无线路径的无线设备1a～1d及无线访问节点装置2的通信定时的编辑(步骤S12：第1步骤)。图5是表示本发明的第1实施方式所涉及的路径设定装置中显示的编辑窗口的图。
如图5所示，在路径设定装置5中显示的编辑窗口W1中，设置有设备一览显示区域R1、编辑区域R2、以及编辑菜单显示区域R3。在设备一览显示区域R1中，可以将与操作者的操作对应而配置在编辑区域R2内的无线设备及无线访问节点装置以树状形式进行一览显示。在图5所示的例子中，显示有1台无线访问节点装置(BBR)和10台无线设备(现场设备)。此外，无线设备是按照无线设备的各个种类或各个提供无线设备的每个供货商而汇总显示的。
在编辑区域R2中，在背景中显示在上述步骤S11中读出的地图文件F1所存储的地图信息。由此，可以在俯视观察下对无线设备1a～1d及无线访问节点装置2的位置和它们之间的无线路径进行编辑。在图5所示的例子中，在背景中显示“主楼”、“停车场”、“5号楼”等构造物，与操作者的指示对应而配置的表示无线访问节点装置的图标A1及表示无线设备的图标B1～B7、和与操作者的指示对应而确定的无线路径(实线箭头或虚线箭头所表示的路径)，以在俯视观察下叠加在背景上的状态进行显示。此外，在图5中，以实线箭头表示的路径为主要无线路径，以虚线箭头表示的路径为辅助无线路径。
此外，在编辑区域R2中，除了上述背景及图标A1、B1～B7之外，还可以与操作者的指示对应而显示使操作者的编辑作业变得容易的信息。例如，可以与操作者的指示对应，显示与编辑区域R2中显示的背景的放大率对应而长度变化的比例尺C1或各个无线设备的可通信范围D1。操作者如果参照比例尺C1或可通信范围D1，则可以容易地把握无线设备及无线访问节点装置的距离及位置关系，所以编辑作业变得容易。
在编辑菜单显示区域R3中，显示可以配置在编辑区域R2中的无线访问节点装置及无线设备的图标等。在图5所示的例子中，在编辑菜单显示区域R3中显示表示无线访问节点(BBR)的倒三角形的图标IC1、表示无线设备(现场设备)的圆形的图标IC2、表示无线设备组(现场设备组)的由3个圆形构成的图标IC3、以及表示其它公司的无线设备的圆形的图标IC4。此外，也可以将上述的表示比例尺C1及可通信范围D1的图标设置在编辑菜单显示区域R3中。
在上述编辑窗口W1中，如果操作者使用输入装置5a而对显示在编辑菜单显示区域R3中的图标IC1～IC4等进行特定操作(例如，向编辑区域R2拖拽的操作)，则可以在编辑区域R2中新配置无线设备或无线访问节点装置。此外，新配置在编辑区域R2中的无线设备或无线访问节点装置，也追加在设备一览显示区域R1中。另外，如果进行使已经显示在编辑区域R2中的图标A1、B1～B7移动的操作，则可以改变无线访问节点装置或无线设备的位置。
此外，可以通过对已经显示在编辑区域R2中的图标A1、B1～B7进行选择通信源和通信目标的操作，从而设定无线路径。例如，在图5所示的例子中，如果选择图标B1作为通信源，并且选择图标A1作为通信目标，则可以规定从由图标B1表示的无线设备向由图标A1表示的无线访问节点装置的无线路径。相同地，如果选择图标B1作为通信源，并且选择图标B5作为通信目标，则可以规定从由图标B1表示的无线设备向由图标B5表示的无线设备的无线路径。此外，与操作者的指示对应而设定所规定的无线路径是主要无线路径还是辅助无线路径。
另外，如果对在编辑区域R2中所规定的无线路径进行特定操作(例如右键点击操作)，则可以显示图6所示的编辑窗口W2而对无线设备及无线访问节点装置的高度位置进行编辑。图6是表示本发明的第1实施方式所涉及的路径设定装置中显示的其它编辑窗口的图。此外，图6所示的编辑窗口W2是在对编辑窗口W1的编辑区域R2中显示的图标A1、B3之间的无线路径进行特定操作的情况下显示的。
在图6所示的例子中，将由图标B3表示的无线设备及由图标A1表示的无线访问节点装置、位于它们之间的“构造物A”、以及在它们之间所规定的无线路径PT，以在侧视观察下叠加的状态进行显示。并且，显示对由图标B3表示的无线设备、由图标A1表示的无线访问节点装置以及“构造物A”的高度位置进行输入的输入框，以及输入它们之间的距离的输入框。如果改变窗口W2中显示的输入框的值，则与所输入的值对应地，无线路径PT和“构造物A”的位置关系自动改变。由此，可以确认无线路径PT是否被“构造物A”干涉。
另外，如果对配置在编辑区域R2中的无线设备进行特定操作(例如右键点击操作)，则可以显示图7所示的设备设定窗口W3而对无线设备进行设定。图7是表示本发明的第1实施方式所涉及的路径设定装置中显示的设备设定窗口的图。在图7所示的例子中，在设备设定窗口W3内设置有复选框BX1和输入框BX2、BX3。
复选框BX1用于设定无线设备是否具有中继功能、是否为IO设备等的无线设备功能。输入框BX2用于设定是固定无线路径，还是与周围的无线环境对应而动态切换无线路径。输入框BX3用于设定无线设备的天线高度。输入框BX3与图6所示的编辑窗口W2的用于输入无线设备的高度位置的输入框联动。此外，对于配置在编辑区域R2中的无线访问节点装置，也可以通过进行相同的操作而设定无线访问节点装置的天线高度等。
如果使用上述编辑窗口W1、W2及设备设定窗口W3进行了无线路径的编辑，则与操作者进行的输入装置5a的操作对应而进行通信定时的编辑(时序安排)。具体地说，与操作者想要进行的过程控制的内容相对应，以尽可能减少各无线设备的传输延迟，且不超过过程控制的控制周期的方式，与操作者的操作对应地，对使用在无线通信中可以利用的多个信道(例如16信道)中的哪一个信道且以哪个定时进行通信进行编辑。
在进行上述的无线路径的编辑及无线设备的编辑的期间，路径设定装置5的编辑部11判断是否产生了由操作者发出的编辑结束的指示(步骤S13)。在没有产生由操作者发出的编辑结束的指示的情况下，判断结果为“否”，与操作者的指示对应而重复步骤S12的处理。在产生了由操作者发出的编辑结束的指示的情况下，步骤S13的判断结果为“是”，基于步骤S12的编辑结果，进行无线设备等的位置、无线路径以及通信定时的设定(步骤S14：第1步骤)。如果进行了上述设定，则由编辑部11生成反映上述内容的路径设定文件F10，并存储在存储装置5e中(步骤S15)。
如果上述处理结束，则将步骤S14的设定内容从编辑部11向计算部12输出，并且计算部12读出存储在存储装置5e中的设备性能文件F2，进行对从无线装置至无线访问节点装置或无线设备间的传输延迟、无线设备消耗电能、以及无线设备的蓄电池的寿命等进行计算的处理(步骤S16：第2步骤)。
具体地说，使用由编辑部11所设定的无线路径和每个无线装置的通信定时，对于从无线装置至无线访问节点装置或无线设备间的传输延迟进行计算。例如，在图1所示的设定为从无线设备1c经由无线设备1a中继而到达无线访问节点装置2的无线路径的情况下，由于无线设备1c和无线设备1a之间的通信所需的时间、以及无线设备1a和无线访问节点装置2之间的通信所需的时间可以忽略，所以基于针对无线设备1c、1a设定的通信定时，将各个无线设备1c、1a的延迟时间相加而计算传输延迟。例如，无线设备1c的延迟时间是从取得测定值至开始向无线设备1a发送为止的时间。无线设备1a的延迟时间是从接收来自无线设备1c的测定值至开始向无线访问节点装置2发送为止的时间。
另外，无线设备的消耗电能(单位时间消耗电能)如下面的算式(1)所示，是使用存储在设备性能文件F2中的电能性能信息(发送时消耗电能、接收时消耗电能、传感器等驱动消耗电能、传感器检测消耗电能)和时序安排结果而计算出的。此外，在下面的算式(1)中，根据时序安排结果所确定的值是“单位时间的发送次数”及“单位时间的接收次数”。
单位时间消耗电能
＝发送时消耗电能×单位时间的发送次数
+接收时消耗电能×单位时间的接收次数
+传感器等驱动消耗电能×单位时间的驱动次数
+传感器检测消耗电能×单位时间的检测次数        …(1)
另外，蓄电池的寿命如下面的算式(2)所示，是使用根据上述算式(1)求出的单位时间消耗电能而计算出的。
蓄电池的寿命＝(电池的初始容量÷单位时间消耗电能)×单位时间            …(2)
上述算式(2)中的电池的初始容量是电池为新电池时的电池剩余量，用于使用新电池的情况。在电池已经被使用而电池剩余量减少的情况下，取代上述算式(2)中的电池的初始容量，而使用根据下面的算式(3)求出的电池剩余量计算蓄电池的寿命。此外，下面的算式(3)中的“无线设备的工作时间”是将无线设备的工作时间以“单位时间消耗电能”的时间单位(例如为1秒单位)所表示的。
电池剩余量＝电池的初始容量-(单位时间消耗电能×无线设备的工作时间)        …(3)
如果上述处理结束，则计算部12的计算结果向存储装置5e输出而存储为输出文件F11，或者，由计算部12控制显示控制部13而在显示装置5b上显示计算部12的计算结果(步骤S17)。在这里，如前述所示，输出文件F11中包括设置计划图文件、侧视图文件、累计台数表文件、设备一览文件、以及传送路径计划表文件等。在设置计划图文件中，存储与利用图5所示的编辑窗口W1的编辑结束时在编辑区域R2中显示的内容相同的内容，在侧视图文件中存储图6所示的内容。
另外，在累计台数表文件、设备一览文件及传送路径计划表文件中，分别存储图8A～8C所示的内容。图8A～图8C是表示本发明的第1实施方式所涉及的路径设定装置所生成的输出文件的一部分的图。图8A是表示累计台数表文件的图。图8B是表示设备一览文件的图。图8C是表示传送路径计划表文件的图。
如图8A所示，累计台数表文件存储表示构成管理系统MS整体的所有设备的台数的信息。另外，如图8B所示，设备一览文件是表示构成管理系统MS的无线设备的蓄电池寿命及传输延迟(等待时间)的信息，存储表示每一个无线设备所设定的天线的高度的信息等。另外，如图8C所示，传送路径计划表文件存储表示无线设备等之间设定的每一个无线路径的通信品质等的信息。
如果利用路径设定装置5的上述工序结束，则进行管理系统MS的性能确认工序(工序S2)。在性能确认工序(工序S2)中，向操作者提示由路径设定装置5生成的输出文件F11，使操作者确认所设计的管理系统MS的无线网络N1是否满足操作者的要求。例如，在性能确认工序(工序S2)中，使操作者确认无线设备的数量、配置、及初始成本是否落在可以允许的范围内，管理系统MS工作时的无线设备的传输延迟(等待时间)是否落在可以允许的范围内，根据蓄电池寿命而所需的定期保养时期及费用等(例如，电池更换时期及费用)是否落在可以允许的范围内等。
如果上述性能确认工序结束，则进行设备的设置工序(工序S3)。在设备的设置工序(工序S3)中，在使用路径设定装置5而设定的位置处，设置构成管理系统MS的无线设备及无线访问节点装置。此外，构成管理系统MS的网络管理装置3及网关装置4的设置、以及基干网N2及控制网络N3的铺设也同时进行。
如果上述设置工序结束，则进行路径设定文件F10的下载工序(工序S4)。具体地说，在下载工序(工序S4)中，进行下述处理，即，将路径设定装置5与基干网N2连接，成为可以与网络管理装置3通信的状态，将存储在路径设定装置5的存储装置5e中的路径设定文件F10下载至网络管理装置3中。
如果下载工序(工序S4)结束，则进行无线路径的建立工序(工序S5)。在无线路径的建立工序(工序S5)中，首先，将在工序S3中所设置的无线设备及无线访问节点装置(图1所示的无线设备1a～1d及无线访问节点装置2)的电源接通，在网络管理装置3的管理下，进行使无线设备1a～1d加入无线网络N1的处理。通过进行上述处理，使加入无线网络N1的无线设备1a～1d成为可以与网络管理装置3通信的状态。
然后，使网络管理装置3读出在工序S4中从路径设定装置5下载的路径设定文件F10的内容，将与该路径设定文件F10的内容相应的控制信号向无线设备1a～1d及无线访问节点装置2发送。由此，在无线设备1a～1d之间、以及无线设备1a～1d和无线访问节点装置2之间，按照路径设定文件F10中所设定的无线路径建立无线路径。如上所述设定的无线路径，除了从网络管理装置3发送了要变更无线路径这一内容的控制信号，或者在产生异常而无法经由主要无线路径进行无线通信之外，不发生变更。
如以上说明所示，在本发明的第1实施方式中，使用路径设定装置5生成对无线设备1a～1d等的位置及无线路径等进行规定的路径设定文件F10，在无线网络N1中建立由该路径设定文件F10规定的无线路径。由此，可以在管理系统MS的设计阶段规定无线路径，并且在管理系统MS工作时，原则上不进行无线路径的变更，因此，可以正确地估计无线设备1a～1d的传输延迟及蓄电池的更换周期，可以确保实时性及保养性。另外，由于可以正确把握无线路径，所以可以计划定期作业及使用规则，可以确保维护性。
以上，针对本发明的第1实施方式所涉及的路径设定装置、路径设定方法、管理装置、管理系统及记录介质进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，可以在本发明的范围内自由变更。例如，在上述实施方式中，针对无线访问节点装置2、网络管理装置3、网关装置4及路径设定装置5作为不同的装置而实现的例子进行了说明，但上述中的任意大于或等于2个的装置也可以作为1个装置而实现。
另外，在上述实施方式中，针对使网络管理装置3下载使用路径设定装置5而生成的路径设定文件F10的例子进行了说明。但是，也可以在无线设备1a～1d、无线访问节点装置2或网关装置4中设置存储路径设定文件F10的区域，使网络管理装置3从其中下载路径设定文件F10。
此外，在上述实施方式中，举出基于ISA 100.11a或WirelessHART等进行无线通信的无线设备1a～1d及无线访问节点装置2为例进行了说明。但是，本发明也可以应用于使用下述无线设备及无线访问节点装置的管理系统中，即，无线设备及无线访问节点装置基于可以形成无线网型网络的无线通信标准进行无线通信。
“构成”这个词，用于表示为了执行本发明的功能而构成、或者编程的包含硬件或软件的装置的结构、要素、部分。
另外，在权利要求书中，表示“方法·优点·功能”的词，是包括可以用于执行本发明中包含的功能的所有构造的词。
用语“部(单元)”是为了记述装置的部件、部分以及零件而使用的，包括以执行期望的功能的方式构成的或者编程的硬件及/或软件的概念。作为该硬件的典型例包括设备以及电路，但并不限定于此。
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明并进行了例证，但这些只是发明的例示，不应限定性地进行考虑，可以在不脱离本发明的精神或者范围的范围内进行追加、删除、置换以及其他变更。即，本发明并不受上述的实施方式限定，而是通过权利要求书的范围进行限定。

Claims (20)

1.一种路径设定装置，其对由无线连接装置和多个无线设备形成的无线网络中建立的无线路径进行设定，
其特征在于，具有：
编辑部，其可以与输入指示对应，对所述无线连接装置及所述无线设备的位置、所述无线连接装置和所述无线设备之间及所述无线设备间的无线路径进行编辑及设定，并且对设定了无线路径的所述无线连接装置及所述无线设备的通信定时进行编辑及设定；
存储部，其存储所述无线设备的电能性能信息；以及
计算部，其使用由所述编辑部设定的无线路径和通信定时、以及存储在所述存储部中的所述电能性能信息，对从所述无线设备至所述无线连接装置的传输延迟、所述无线设备间的传输延迟、所述无线设备的消耗电能、以及作为所述无线设备的电源而使用的电池的寿命中的至少1个进行计算。
2.根据权利要求1所述的路径设定装置，其中，
所述电能性能信息包含：第1信息，其表示所述无线设备每次进行通信时所消耗的电能；以及第2信息，其表示所述无线设备每次进行规定操作时所消耗的电能。
3.根据权利要求1所述的路径设定装置，其中，
所述编辑部可以对于各个所述无线设备，设定作为主要无线路径的第1无线路径、和作为辅助无线路径的第2无线路径。
4.根据权利要求1所述的路径设定装置，其中，
所述编辑部可以对所述无线连接装置及所述无线设备的高度位置进行编辑及设定。
5.根据权利要求1所述的路径设定装置，其中，
还具有显示部，其将由所述编辑部编辑的所述无线连接装置和所述无线设备及无线路径、以及位于所述无线连接装置及所述无线设备周围的构造物，以俯视观察或侧视观察下叠加的状态进行显示。
6.一种管理装置，其对由无线连接装置和多个无线设备形成的无线网络进行管理，
其特征在于，
向所述多个无线设备分别发送控制信号，按照权利要求1所述的路径设定装置设定的无线路径建立无线路径。
7.根据权利要求6所述的管理装置，其中，
所述管理装置具有所述无线连接装置。
8.一种管理系统，其对由无线连接装置和多个无线设备形成的无线网络进行管理，
其特征在于，具有：
权利要求1所述的路径设定装置；以及
权利要求6所述的管理装置。
9.一种路径设定方法，其对由无线连接装置和多个无线设备形成的无线网络中建立的无线路径进行设定，
其特征在于，具有下述步骤，即：
第1步骤，在该步骤中，与输入指示对应，对所述无线连接装置及所述无线设备的位置、所述无线连接装置和所述无线设备之间以及所述无线设备间的无线路径进行编辑及设定，并且对设定了无线路径的所述无线连接装置及所述无线设备的通信定时进行编辑及设定；以及
第2步骤，在该步骤中，使用由所述第1步骤设定的所述无线路径和所述通信定时、以及所述无线设备的所述电能性能信息，对从所述无线设备至所述无线连接装置的传输延迟、所述无线设备间的传输延迟、所述无线设备的消耗电能、以及作为所述无线设备的电源而使用的电池的寿命中的至少1个进行计算。
10.根据权利要求9所述的路径设定方法，其中，
所述电能性能信息包含：第1信息，其表示所述无线设备每次进行通信时所消耗的电能；以及第2信息，其表示所述无线设备每次进行规定操作时所消耗的电能。
11.根据权利要求9所述的路径设定方法，其中，
在所述第1步骤中，可以对于各个所述无线设备，设定作为主要无线路径的第1无线路径、和作为辅助无线路径的第2无线路径。
12.根据权利要求9所述的路径设定方法，其中，
在所述第1步骤中，可以对所述无线连接装置及所述无线设备的高度位置进行编辑及设定。
13.根据权利要求9所述的路径设定方法，其中，
将由所述第1步骤编辑的所述无线连接装置和所述无线设备及无线路径、以及位于所述无线连接装置及所述无线设备周围的构造物，以俯视观察或侧视观察下叠加的状态进行显示。
14.一种管理装置，其对由无线连接装置和多个无线设备形成的无线网络进行管理，
其特征在于，
向所述多个无线设备分别发送控制信号，按照权利要求9所述的路径设定方法所设定的无线路径建立无线路径。
15.一种管理系统，其对由无线连接装置和多个无线设备形成的无线网络进行管理，
其特征在于，
具有权利要求1所述的路径设定装置；以及
权利要求14所述的管理装置。
16.一种记录有路径设定程序的计算机可读取的记录介质，
其特征在于，
使计算机作为下述单元起作用，即：
编辑单元，其可以与输入指示对应，对构成无线网络的一部分的无线连接装置及无线设备的位置、所述无线连接装置和所述无线设备之间以及所述无线设备间的无线路径进行编辑及设定，并且对设定了无线路径的所述无线连接装置及所述无线设备的通信定时进行编辑及设定；
存储单元，其存储所述无线设备的电能性能信息；以及
计算单元，其使用由所述编辑单元设定的无线路径和通信定时、以及存储在所述存储单元中的所述电能性能信息，对从所述无线设备至所述无线连接装置的传输延迟、所述无线设备间的传输延迟、所述无线设备的消耗电能、以及作为所述无线设备的电源而使用的电池的寿命中的至少1个进行计算。
17.根据权利要求16所述的记录有路径设定程序的计算机可读取的记录介质，其中，
所述电能性能信息包含：第1信息，其表示所述无线设备每次进行通信时所消耗的电能；以及第2信息，其表示所述无线设备每次进行规定操作时所消耗的电能。
18.根据权利要求16所述的记录有路径设定程序的计算机可读取的记录介质，其中，
所述编辑单元可以对各个所述无线设备，设定作为主要无线路径的第1无线路径、和作为辅助无线路径的第2无线路径。
19.根据权利要求16所述的记录有路径设定程序的计算机可读取的记录介质，其中，
所述编辑部可以对所述无线连接装置及所述无线设备的高度位置进行编辑及设定。
20.根据权利要求16所述的记录有路径设定程序的计算机可读取的记录介质，其中，
还具有显示单元，其将由所述编辑单元编辑的所述无线连接装置和所述无线设备及无线路径、以及位于所述无线连接装置及所述无线设备周围的构造物，以俯视观察或侧视观察下叠加的状态进行显示。
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