CN106488446B - 无线中继仪器、无线通信系统、以及无线通信方法 - Google Patents

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Abstract

无线中继仪器对经由无线网络的被加密的数据进行中继，具备：判定部，其使用从加入至所述无线网络的无线仪器中属于预先设定的分区的所述无线仪器发送给本机地址的第1数据，判定有无异常；发送控制部，其将表示所述判定部的判定结果的第2数据发送至预先设定的发送目标；以及加密处理部，其将所述第1数据解密，并且将由所述发送控制部发送的所述第2数据加密。

Description

无线中继仪器、无线通信系统、以及无线通信方法
技术领域
本发明涉及一种无线中继仪器、无线通信系统、以及无线通信方法。
本申请基于2015年8月27日向日本申请的特愿2015-168224号而主张优先权，在此引用其内容。
背景技术
在下面引用专利、专利申请、特许公报、科学文献等而使本发明变得明确，为了更充分地说明本发明的现有技术，在此引用它们的内容。
当前，在车间、工厂等中构建有分散控制系统(DCS：Distributed ControlSystem)，实现了高级的自动操作。该分散控制系统是经由通信单元而将被称为现场仪器的当场设备(测定器、操作器)、与对这些仪器进行控制的控制装置连接的系统。构成这种分散控制系统的基础的通信系统的大部分通过有线的方式进行通信。近年来，还实现了进行以ISA100.11a、WirelessHART(注册商标)等工业用无线通信标准为基准的无线通信的无线通信系统。
在这种无线通信系统中，需要确保安全，因此常见使用加密技术将经由无线网络而通信的各种数据加密。例如，在以上述的ISA100.11a为基准的无线通信系统中，由进行无线网络的管理的管理装置使用对各现场仪器发布的密钥而进行加密。对各现场仪器发布的密钥互不相同，因此确保高的安全性。
在山本周二等3人、“世界初ISA100.11a準拠无线フィールド仪器”、横河技報、Vol.53、No.2、2010(非专利文献1)中，公开了以上述ISA100.11a为基准的无线通信系统的概要。另外，在非专利文献1中公开了将网关功能、系统管理功能(系统管理器)、以及安全管理功能(安全管理器)等一体化后的网关。在该网关中，通过安全管理功能而进行完全密钥(密钥)的发布以及更新。
然而，在上述非专利文献1所公开的无线通信系统中，对经由无线网络而通信的数据进行加密以及解密的密钥设置于现场仪器和网关。因此，从现场仪器发送的各种数据在被加密的状态下发送至网关而进行解密，由位于网关的上级的上级装置针对现场仪器进行集中管理。然而，利用这种管理，在实际车间的运用时会产生下面所示的问题。
(1)车间的运用效率下降
如果将从现场仪器得到的信息针对每个现场仪器而进行管理，则有时即使发生了异常的现场仪器不会给车间的运用带来直接影响，但也会从上级装置发出警报。如果发出这种警报，则产生下述问题，即，例如在由运转员确认到安全为止会使车间停止，由此引起车间的运用效率下降。并且，作为极端的例子还考虑下述状况，即，在大规模的无线网络(例如，连接有超过1万台的无线现场仪器等的无线网络)中，只要存在1台异常状态的现场仪器，在运转员确认到警报的内容并进行适当的处置之前，车间停止。
(2)运转员的负担增大
车间的运转员在从上级装置发出警报的情况下，需要针对所发出的警报逐个适当地判断它们给车间的运用带来的影响的程度并应对。因此，可以认为随着对车间构建的无线网络的规模的变大，警报的种类以及警报的发生频率也增加，因此产生运转员的负担增大的问题。
(3)仪器维护的作业效率下降
从现场仪器发送至上级装置的信息还包含表示现场仪器的状态的信息，因此可以认为只要在现场进行维护·维修作业的作业员能够在现场得到从现场仪器发送至上级装置的信息，就能够提高现场的作业效率。然而，从现场仪器发送的各种信息被加密并发送至无线网络而由上级装置集中管理，因此现场的作业员无法有效利用该信息。由此，产生仪器维护的作业效率会大幅下降的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而提出的，目的在于提供一种能够实现车间的运用效率的改善以及运转员的负担的减轻，并且能够防止仪器维护的作业效率的下降的无线中继仪器、无线通信系统、以及无线通信方法。
为了解决上述课题，本发明的无线中继仪器为对经由无线网络(N1)的被加密的数据进行中继的无线中继仪器(12)，所述无线中继仪器的特征在于，具备：判定部(25)，其使用从加入至所述无线网络的无线仪器(11a～11e)中属于预先设定的分区的所述无线仪器(11a～11c)发送给本机地址的第1数据，判定有无异常；发送控制部(24)，其将表示所述判定部的判定结果的第2数据发送至预先设定的发送目标；以及加密处理部(23)，其将所述第1数据解密，并且将由所述发送控制部发送的所述第2数据加密。
另外，本发明的无线中继仪器的特征在于，所述判定部使用所述第1数据，针对属于所述分区的所述无线仪器分别判定有无异常。
另外，本发明的无线中继仪器的特征在于，所述判定部基于属于所述分区的每个所述无线仪器有无异常的判定结果的组合，判定所述分区中有无异常。
另外，本发明的无线中继仪器的特征在于，具备存储部(27)，该存储部(27)存储第1判定表(TB1)和第2判定表(TB2)，该第1判定表(TB1)设定有用于针对属于所述分区的每个所述无线仪器判定有无异常的第1判定基准，该第2判定表(TB2)是针对所述分区中的每个诊断对象，将针对属于所述分区的每个所述无线仪器有无异常的判定结果的组合、和用于判定所述分区中有无异常的第2判定基准相关联，所述判定部使用所述第1判定表以及所述第2判定表判定所述分区中有无异常。
另外，本发明的无线中继仪器的特征在于，具备储存部(27)，该储存部(27)对由所述加密处理部解密后的所述第1数据以及所述第2数据中的至少一者进行储存。
另外，本发明的无线中继仪器的特征在于，具备：接口部(28)，其能够与外部仪器(TM)连接；以及控制部(26)，其基于来自与所述接口部连接的所述外部仪器的请求，将在所述储存部储存的所述第1数据以及所述第2数据中的至少一者读出，输出至所述接口部。
本发明的无线通信系统是能够进行经由无线网络(N1)的无线通信的无线通信系统(1)，所述无线通信系统的特征在于，具备：以上技术方案中记载的无线中继仪器(12)；以及上级装置(16)，其对从所述无线中继仪器发送的所述第2数据进行收集。
另外，本发明的无线通信系统的特征在于，具备网关(15)，该网关(15)被设定为所述第2数据的发送目标，将从所述无线中继仪器发送来的所述第2数据解密，输出至所述上级装置。
另外，本发明的无线通信系统的特征在于，具备管理装置(14)，该管理装置(14)针对所述无线中继仪器进行所述分区的设定、以及所述第2数据的发送目标的设定。
另外，本发明的无线通信系统的特征在于，所述管理装置针对属于所述分区的所述无线仪器以及所述无线中继仪器设定在所述第1数据的加密处理中使用的第1密钥(K1～K3)，针对所述无线中继仪器以及所述网关设定在所述第2数据的加密处理中使用的第2密钥(K10)。
另外，本发明的无线通信系统的特征在于，所述上级装置针对所述无线中继仪器设定在利用所述判定部判定有无异常中使用的判定表(TB1、TB2)。
本发明的无线通信方法进行经由无线网络(N1)的无线通信，所述无线通信方法的特征在于，具有：第1步骤(S11)，接收从加入至所述无线网络的无线仪器(11a～11e)中属于预先设定的分区的所述无线仪器(11a～11c)发送给本机地址的第1数据；第2步骤(S12)，将由所述第1步骤接收到的所述第1数据解密；第3步骤(S14、S15)，使用在所述第2步骤中解密后的所述第1数据判定有无异常；第4步骤(S16)，将所述第3步骤的判定结果加密并设为第2数据；以及第5步骤(S17)，将所述第2数据发送至所述无线网络。
另外，本发明的无线通信方法的特征在于，所述第3步骤包含：第1判定步骤(S14)，使用所述第1数据针对属于所述分区的每个所述无线仪器分别判定有无异常；以及第2判定步骤(S15)，基于所述第1判定步骤的判定结果的组合，判定所述分区中有无异常。
发明的效果
根据本发明，将无线中继仪器设置于无线网络内，该无线中继仪器将从属于预先设定的分区的无线仪器发送给本机地址的第1数据解密，使用解密后的第1数据判定有无异常，将表示其判定结果的第2数据加密，将加密后的第2数据发送至预先设定的发送目标。因此，具有能够实现车间的运用效率的改善以及运转员的负担的减轻的效果。
另外，根据本发明，在无线中继仪器设置：接口部，其能够与外部仪器连接；以及控制部，其基于来自与接口部连接的外部仪器的请求，将在内部累积的第1数据读出，输出至接口部。因此，具有能够防止仪器维护的作业效率的下降的效果。
附图说明
根据下面说明的实施方式以及随附的附图，上述的本发明的特征以及优点将变得更明确。
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的无线通信系统的整体结构的框图。
图2是表示作为本发明的一个实施方式所涉及的无线中继仪器的无线适配器的要部结构的框图。
图3是表示在作为本发明的一个实施方式所涉及的无线中继仪器的无线适配器中所使用的第1判定表的一个例子的图。
图4是表示在作为本发明的一个实施方式所涉及的无线中继仪器的无线适配器中所使用的第2判定表的一个例子的图。
图5是表示本发明的一个实施方式所涉及的无线通信方法的一个例子的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的一个实施方式所涉及的无线中继仪器、无线通信系统、以及无线通信方法进行详细说明。
〈无线通信系统〉
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的无线通信系统的整体结构的框图。如图1所示，本实施方式的无线通信系统1具备无线设备11a～11e(无线仪器)、无线适配器12(无线中继装置)、基干路由器13a、13b、系统管理器14(管理装置)、网关15、以及监视控制装置16(上级装置)。该结构的无线通信系统1能够利用经由了无线网络N1的TDMA(TimeDivision Multiple Access：时分多址)方式进行无线通信。
该无线通信系统1例如构建于车间或工厂等(以下，在对它们进行统称的情况下，简称为“车间”)。这里，作为上述车间，除了化学等的工业车间以外，还存在对气田、油田等的井场及其周围进行管理控制的车间；对水力·火力·核能等的发电进行管理控制的车间；对阳光、风力等的环境能源发电进行管理控制的车间；对给排水、堤坝等进行管理控制的车间等。
上述的无线网络N1是下述无线网络，即，由在车间的现场所设置的仪器(无线设备11a～11e、无线适配器12、以及基干路由器13a、13b)形成，由系统管理器14进行管理。图1中，对图示进行了简化，但形成无线网络N1的无线设备11a～11e、无线适配器12、以及基干路由器13a、13b的数量是任意的。
另外，在构建有无线通信系统1的车间，除了上述的无线网络N1以外，还设置有基干网络N2以及控制网络N3。基干网络N2是成为无线通信系统1的基干的有线网络，将基干路由器13a、13b、系统管理器14、以及网关15连接。控制网络N3是在基干网络N2的上级设置的有线网络，将网关15以及监视控制装置16连接。这些基干网络N2以及控制网络N3也可以由无线通信网络实现。
无线设备11a～11e是下述现场仪器(无线现场仪器)，即，设置于车间的现场，在监视控制装置16的控制下进行过程控制所需的测定、操作等。具体而言，无线设备11a～11e例如是：流量计、温度传感器等传感器设备；流量控制阀、开闭阀等阀设备；风扇、电动机等致动设备；对车间内的状况、对象物进行拍摄的照相机、摄像机等摄像设备；对车间内的异响等进行收集或是发出警报声等的麦克或扬声器等音响设备；将各仪器的位置信息输出的位置检测设备；以及其他设备。该无线设备11a～11e以电池为电源而进行省电动作(例如，间歇动作)，能够利用以无线通信标准ISA100.11a为基准的TDMA方式进行无线通信。
这里，为了确保安全性，对无线设备11a～11e分别发布互不相同的密钥。例如，对无线设备11a发布密钥K1，对无线设备11b发布密钥K2，对无线设备11c发布密钥K3。此外，在图1中，省略对无线设备11d、11e发布的密钥的图示。
密钥K1是用于在无线设备11a与无线适配器12之间进行加密通信的密钥。密钥K2是用于在无线设备11b与无线适配器12之间进行加密通信的密钥。密钥K3是用于在无线设备11c与无线适配器12之间进行加密通信的密钥。上述这些密钥K1～K3以及省略了图示的无线设备11d、11e的密钥在无线设备11a～11e加入至无线网络N1时由系统管理器14分别发布。
另外，无线设备11a～11e被监视控制装置16预先划分为多个分区。在图1所示的例子中，无线设备11a～11c被划分为属于1个分区，无线设备11d、11e被划分为属于另一个分区。并且，属于前者的分区的无线设备11a～11c由无线适配器12管理，属于后者的分区的无线设备11d、11e由基干路由器13b管理。进行这种分区的原因在于，通过分散管理无线设备11a～11e，从而防止车间的运用效率的下降，并且实现运转员的负担的减轻。
并且，无线设备11a～11e对与上述分区相对应的数据进行发送设定。具体而言，针对无线设备11a～11c设定有无线适配器12作为数据的发送目标，并且设定有数据向无线适配器12的发送定时(timing)(发送间隔)。另外，针对无线设备11d、11e设定有基干路由器13b作为数据的发送目标，并且设定有数据向基干路由器13b的发送定时(发送间隔)。在无线设备11a～11e加入至无线网络N1之后由系统管理器14进行上述设定。
无线适配器12能够进行以上述无线通信标准ISA100.11a为基准的无线通信，以能够进行通信的方式与无线网络N1连接，进行经由无线网络N1的数据(加密后的数据)的中继。另外，无线适配器12使用从加入至无线网络N1的无线设备11a～11e中属于本机所管理的分区的无线设备(无线设备11a～11c)发送给本机地址的数据(第1数据)，判定有无异常，将表示其判定结果的数据(第2数据)发送至预先设定的发送目标。此外，在本实施方式中，假设将表示无线适配器12的判定结果的数据的发送目标设定于网关15。
无线适配器12在进行上述处理时，将发送给本机地址的数据解密，并且在将表示上述判定结果的数据加密后发送至预先设定的发送目标(网关15)。将从无线设备11a～11c发送给本机地址的数据解密是为了判断有无异常所需的，并且为了能够在车间的现场进行参照，另外，将表示有无异常的判定结果的数据加密是为了确保安全性。此外，在无线适配器12被解密的数据累积在无线适配器12内。
如图1所示，为了确保安全性，对无线适配器12分别发布互不相同的密钥。具体而言，在前述密钥K1～K3的基础上，还发布密钥K10。密钥K10是用于在无线适配器12与网关15之间进行加密通信的密钥。在无线适配器12加入至无线网络N1时由系统管理器14发布上述这些密钥K1～K3、K10。
另外，无线适配器12构成为能够与智能机、手写板型的计算机、笔记本型计算机等信息终端装置TM(外部仪器)进行通信。例如，无线适配器12构成为能够在与信息终端装置TM之间进行红外线通信或者NFC(Near field communication)等无线通信。也可以构成为能够进行USB(Universal Serial Bus)通信等有线通信。无线适配器12基于来自信息终端装置TM的请求，将在内部累积的数据输出至信息终端装置TM。后面叙述无线适配器12的内部结构。
基干路由器13a、13b将无线网络N1和基干网络N2连接，对在无线网络N1与基干网络N2之间发送接收的数据进行中继。基干路由器13a、13b也进行以上述无线通信标准ISA100.11a为基准的无线通信。这里，对基干路由器13b设置有与前述的无线适配器12相同的功能，使用从属于本机所管理的分区的无线设备(无线设备11d、11e)发送给本机地址的数据(第1数据)，判定有无异常，将表示其判定结果的数据(第2数据)发送至预先设定的发送目标(网关15)。
系统管理器14对经由无线网络N1而进行的无线通信进行控制。具体而言，针对无线设备11a～11e、无线适配器12、基干路由器13a、13b、以及网关15而进行通信资源(时隙以及通信信道)的分配控制，通过经由无线网络N1的TDMA而实现无线通信。另外，系统管理器14进行是否使无线设备11a～11e、无线适配器12、以及基干路由器13a、13b加入至无线网络N1的处理(加入处理)。
另外，系统管理器14在使无线设备11a～11e、无线适配器12、以及基干路由器13a、13b加入至无线网络N1时，进行密钥(例如，前述的密钥K1～K3、K10)的发布。并且，系统管理器14针对无线适配器12，进行无线设备11a～11e所属的分区的设定、以及无线适配器12的判定结果的发送目标的设定。
网关15将基干网络N2和控制网络N3连接，对在无线设备11a～11e以及系统管理器14等、与监视控制装置16之间发送接收的各种数据进行中继。通过设置该网关15，从而能够维持安全性，并能够将基干网络N2和控制网络N3相互连接。此外，在网关15发布有前述的密钥K10。网关15使用密钥K10而将从无线适配器12发送来的数据解密并输出至监视控制装置16。
监视控制装置16进行无线设备11a～11e等的监视以及管理。具体而言，监视控制装置16通过对从无线适配器12以及基干路由器13b发送来的数据(包含表示有无异常的判定结果的数据)进行收集而进行无线设备11a～11e等的监视。另外，监视控制装置16基于收集到的各种数据求出无线设备的控制量，通过经由网关15以一定的时间间隔对表示该控制量的控制数据进行发送，从而对无线设备(例如，无线设备11c)进行控制。
〈无线中继仪器〉
图2是表示作为本发明的一个实施方式所涉及的无线中继仪器的无线适配器的要部结构的框体。如图2所示，无线适配器12具备无线通信部21、数据包中继部22、加密处理部23、发送控制部24、判定部25、控制部26、存储器27(存储部、储存部)、以及接口部28，对经由无线网络N1的被加密的数据进行中继。
无线通信部21在控制部26的控制下进行无线信号的发送接收。具体而言，无线通信部21对经由无线网络N1而以无线信号发送来的数据(数据包)进行接收，并且将经由无线网络N1应当发送的数据(数据包)变为无线信号而进行发送。数据包中继部22在控制部26的控制下进行由无线通信部21发送接收的数据包的中继处理。具体而言，数据包中继部22在由无线通信部21接收到的数据包是本机地址的情况下，将该数据包输出至加密处理部23，在不是本机地址的情况下，将该数据包输出至无线通信部21。另外，数据包中继部22将从加密处理部23输出的数据(应当发送至网关15的数据)输出至无线通信部21。
加密处理部23在控制部26的控制下，使用图1所示的密钥K1～K3、K10进行加密处理。具体而言，加密处理部23对从数据包中继部22输出的数据包进行解密并输出至控制部26，对从发送控制部24输出的数据进行加密并输出至数据包中继部22。例如，加密处理部23分别使用密钥K1～K3而将经由无线网络N1从无线设备11a～11c发送来的本机地址的数据包解密并输出至控制部26。另外，加密处理部23使用密钥K10而将从发送控制部24输出的数据包加密并输出至数据包中继部22。
发送控制部24在控制部26的控制下，进行将表示判定部25的判定结果发送至预先设定的发送目标(网关15)的发送处理。判定部25使用从无线设备11a～11c发送来的数据，判定有无异常。具体而言，判定部25参照存储在存储器27的第1判定表TB1，使用从属于本机所管理的分区的无线设备11a～11c发送来的数据，判定每个11a～11c有无异常。
另外，判定部25参照在存储器27储存的第2判定表TB2，基于属于本机所管理的分区的每个无线设备11a～11c有无异常的判定结果的组合，综合判定上述分区中的诊断对象有无异常。例如，判定部25基于多个振动传感器有无异常的判定结果的组合，综合地判定压缩机(诊断对象)有无异常。压缩机有无异常的判定仅基于1个振动传感器有无异常的判定结果难以进行，通过考虑多个振动传感器有无异常的判定结果，从而能够进行压缩机有无异常的判定。
控制部26集中控制无线适配器12的动作。例如，控制部26控制无线通信部21～判定部25，使它们将从属于本机所管理的分区的无线设备11a～11c发送来的数据作为仪器数据D1而累积于存储器27，判定本机所管理的分区中有无异常，将表示其判定结果的数据发送至网关15。另外，控制部26基于来自图1所示的信息终端装置TM的请求，进行将在存储器27存储的仪器数据D1读出并输出至信息终端装置TM的控制。
存储器27例如是非易失性的半导体存储器，对第1判定表TB1(判定表)、第2判定表TB2(判定表)、以及仪器数据D1进行存储。此外，针对存储器27的数据的写入以及来自存储器27的数据的读出由控制部26进行控制。上述的仪器数据D1是从无线设备11a～11c发送来的数据，例如包含由无线设备11a～11c测定的流量等的数据(传感器数据)、表示无线设备11a～11c的状态的数据(状态数据)。
图3是表示在作为本发明的一个实施方式所涉及的无线中继仪器的无线适配器中所使用的第1判定表的一个例子的图。如图3所示，第1判定表TB1是下述表，即，针对属于无线适配器12所管理的分区的每个无线设备11a～11c所分配的每个设备编号，设定有用于判定每个无线设备11a～11c有无异常的下限阈值以及上限阈值(第1判定基准)。
例如，图3所述的“Dev1”是分配给无线设备11a的设备编号，图3所示的“Dev2”是分配给无线设备11b的设备编号，图3所示的“Dev3”是分配给无线设备11c的设备编号。另外，在图3所示的例子中，针对设备编号“Dev1”“Dev2”，“Dev3”分别设定下限阈值“0”并设定上限阈值“80”。
图4是表示在作为本发明的一个实施方式所涉及的无线中继仪器的无线适配器中所使用的第2判定表的一个例子。如图4所示，第2判定表TB2是下述表，即，针对无线适配器12所管理的分区中的每个诊断对象，将测定个数、判定组合、以及判定基准(第2判定基准)相关联。
上述的诊断对象是在无线适配器12所管理的分区中，成为诊断有无异常的对象的仪器或设备。在图4所示的例子中，作为诊断对象举出“泵”、“风扇”、“阀”。上述的测定个数是在诊断对象有无异常的判定中使用的无线设备的数量。上述的判定组合是对在诊断对象有无异常的判定中使用的无线设备的组合进行规定的信息。上述的判定基准是用于判定为诊断对象异常的基准值，表示由上述的判定组合所规定的无线设备中被判定为异常的无线设备所占的比例。
在图4所示的例子中，针对诊断对象“泵”关联有作为测定个数的“10”、作为判定各组合的“Dev1”～“Dev10”、作为判定基准的“10％”。另外，针对诊断对象“风扇”关联有作为测定个数的“5”、作为判定组合的“Dev11”～“Dev15”、作为判定基准的“30％”。此外，针对需要在早期进行异常判定的诊断对象(例如“泵”)，关联有值较小的判定基准。
接口部28是用于将信息终端装置TM连接至无线适配器12的接口。该接口部28例如构成为能够进行红外线通信或NFC等的无线通信。此外，也可以构成为能够进行USB通信等的有线通信。
〈无线通信方法〉
图5是表示本发明的一个实施方式所涉及的无线通信方法的一个例子的流程图。此外，图5所示的流程的处理是由无线适配器12进行的处理，在从无线设备11a～11c发送的数据被输入至无线适配器12的情况下开始。
此外，为了使说明简单化，预先假设针对无线设备11a～11e的数据的发送设定、以及针对无线适配器12的各种设定(无线设备11a～11e所述分区的设定、以及无线适配器12的判定结果的发送目标的设定)通过系统管理器14而进行。另外，预先假设针对无线适配器12的判定表(第1判定表TB1以及第2判定表TB2)的设定通过监视控制装置16而进行。
如果开始处理，则首先，从无线设备11a～11c经由无线网络N1而发送来的数据由无线适配器12的无线通信部21接收(步骤S11：第1步骤)。由无线通信部21接收的数据被输出至数据包中继部22。这里，从无线设备11a～11c发送来的数据是以无线适配器12为目标的数据，因此输出至数据包中继部22的数据被输出至加密处理部23。
这样，在加密处理部23中，进行使用密钥K1～K3(参照图1)将从无线设备11a～11c发送来的数据解密的处理(步骤S12：第2步骤)。解密后的数据被从加密处理部23输出至控制部26，通过控制部26的控制而作为仪器数据D1储存至存储器27(步骤S13)。此外，从无线设备11a发送来的数据使用密钥K1而进行解密，从无线设备11b发送来的数据使用密钥K2而进行解密，从无线设备11c发送来的数据使用密钥K3而进行解密。
如果以上的处理结束，则将通过控制部26的控制而在存储器27存储的仪器数据D1以及第1判定表TB1被读出。然后，参照所读出的第1判定表TB1，由判定部25进行使用所读出的仪器数据D1而分别判定每个无线设备11a～11c有无异常的处理(步骤S14：第3步骤、第1判定步骤)。此外，在该处理中得到的判定部25的判定结果累积于存储器27。
例如，将从分配了设备编号“Dev1”的无线设备11a发送来的传感器数据的值设为“28”。该传感器数据的值“28”不小于图3所示的对第1判定表TB1的设备编号“Dev1”设定的下限阈值“0”且不大于上限阈值“80”。因此，判定部25针对无线设备11a判定为无异常(合格)。
另外，例如将从分配了设备编号“Dev2”的无线设备11b发送来的传感器数据的值设为“120”。该传感器数据的值“120”大于图3所示的对第1判定表TB1的设备编号“Dev2”设定的上限阈值“80”。因此，判定部25针对无线设备11b判定为存在异常(故障)。
此外，在存储于存储器27的仪器数据D1中，除了传感器数据以外，还包含状态数据(表示无线设备11a～11c的状态的数据)。判定部25针对状态数据异常(故障)的无线设备，无论传感器数据如何均判定为存在异常(故障)。即，即使传感器数据不小于下限阈值、且不大于上限阈值，针对状态数据异常(故障)的无线设备，判定部25也判定为存在异常(故障)。
接着，通过控制部26的控制将在存储器27存储的第2判定表TB2读出。然后，参照所读出的第2判定表TB2，由判定部25进行基于步骤S14的判定结果的组合而判定无线适配器12所管理的分区中的诊断对象有无异常的处理(步骤S15：第3步骤、第2判定步骤)。此外，通过该处理得到的判定部25的判定结果累积于存储器27。
例如，在诊断对象是“泵”的情况下，判定部25参照图4所示的第2判定表TB2，将设定了设备编号“Dev1”～“Dev10”的10台无线设备有无异常的判定结果用于诊断对象“泵”有无异常的判定。假设上述10台无线设备中被判定为存在异常(故障)的无线设备所占的比例为“20％”。该比例“20％”大于图4所示的与第2判定表TB2的诊断对象“泵”相关联的判定基准“10％”。因此，判定部25针对诊断对象“泵”，判定为存在异常(故障)。
另外，例如在诊断对象为“风扇”的情况下，判定部25参照图4所示的第2判定表TB2，将设定了设备编号“Dev11”～“Dev15”的5台无线设备有无异常的判定结果用于诊断对象“风扇”有无异常的判定。假设上述5台无线设备中被判定为存在异常(故障)的无线设备所占的比例与上述的例子相同为“20％”。该比例“20％”小于图4所示的与第2判定表TB2的诊断对象“风扇”相关联的判定基准“30％”。因此，判定部25针对诊断对象“风扇”，判定为无异常(合格)。
如果以上的处理结束，则判定部25的判定结果被输出至发送控制部24，进行用于将表示判定部25的判定结果的数据向网关15发送的发送处理。具体而言，将网关15的地址设为目标地址，进行生成将表示上述的判定结果的数据储存于有效载荷部的数据包的处理。如果以上的发送处理结束，则所生成的数据包被从发送控制部24输出至加密处理部23。这样，由加密处理部23进行使用密钥K10(参照图1)将数据包加密的处理(步骤S16：第4步骤)。被加密的数据包P20从加密处理部23经由数据包中继部22而被输出至无线通信部21，并发送至无线网络N1(步骤S17：第5步骤)。
从无线适配器12发送的数据经由无线网络N1而由基干路由器13a接收。由基干路由器13a接收到的数据经由基干网络N2而由网关15接收。由网关15接收到的数据使用对网关15发布的密钥K10而进行解密，经由控制网络N3而发送至监视控制装置16。这样，表示无线适配器12的判定结果的数据被收集于监视控制装置16。
这里，假设现场的作业员在无线适配器12的设置场所的附近操作信息终端装置TM而发出对在无线适配器12累积的数据(仪器数据D1、表示判定部25的判定结果的数据)的获取指示。这样，首先在信息终端装置TM与无线适配器12之间开始通信，成为信息终端装置TM与无线适配器12的接口部28连接的状态。
然后，从信息终端装置TM针对无线适配器12的控制部26发送在无线适配器12累积的数据的发送请求。如果接收到该发送请求，则由控制部26进行将在存储器27累积的数据读出而从接口部28发送至信息终端装置TM的控制。这样，在无线适配器12的存储器27累积的数据被读出至信息终端装置TM。被读出至信息终端装置TM的数据在现场的作业员进行维护·维修作业时被有效利用。
如以上所述，在本实施方式中，使用从属于预先设定的分区的无线设备11a～11c发送给本机地址的数据而判定有无异常，将无线适配器12设置于无线网络N1内，该无线适配器12将该判定结果发送至预先规定的发送目标(网关15)。由此，能否防止监视控制装置16发出不必要的警报的状况，因此能够实现车间的运用效率的改善以及运转员的负担的减轻。
另外，在本实施方式中，将从无线设备11a～11c发送至无线适配器12的数据解密并累积于存储器27，并且将无线适配器12的判定部25的判定结果累积于存储器27，能够在信息终端装置TM获取在无线适配器12的存储器27累积的数据。由此，能够使得现场的作业员在现场确认在无线适配器12累积的数据，因此能够防止仪器维护的作业效率的下降。
上面，对本发明的一个实施方式所涉及的无线中继仪器、无线通信系统、以及无线通信方法进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，能够在本发明的范围内自由地变更。例如，在上述实施方式中，以在经由无线网络N1的无线通信中使用的通信协议为以无线通信标准ISA100.11a为基准的通信协议的情况为例，但在经由无线网络N1的无线通信中使用的通信协议也可以为以WirelessHART(注册商标)或者ZigBee(注册商标)为基准的通信协议。
另外，在上述的实施方式中，对将第1判定表TB1、第2判定表TB2、仪器数据D1、以及判定部25的判定结果存储于在无线适配器12设置的1个存储器27为例进行了说明。然而，无线适配器12也可以为具备存储第1判定表TB1以及第2判定表TB2的存储器、和存储仪器数据D1以及判定部25的判定结果的存储器的结构。
另外，在上述的实施方式中，对系统管理器14统一管理无线网络N1的例子进行了说明。然而，可以将系统管理器14的功能设置于无线适配器12，划分为系统管理器14所管理的无线网络、和由无线适配器12所管理的无线网络(无线适配器12下辖的无线设备11a～11c所形成的无线网络)。
另外，在上述实施方式中，为了容易理解对下述例子进行了说明，即，如图1所示，划分为3个无线设备11a～11c属于1分区，划分为2个无线设备11d、11e属于另外1分区。然而，分区的数量是任意的，另外属于各个分区的无线设备的数量也是任意的。
另外，在上述的实施方式中，对基干路由器13a、13b、系统管理器14、以及网关15分别作为独立的装置而实现的例子进行了说明。然而，可以将它们中的大于或等于2个的任意装置作为1个装置而实现。
在本说明书中，“前、后、上、下、右、左、垂直、水平、下、横、行以及列”等的表示方向的词语，是指本发明的装置中的这些方向。因此，本发明的说明书中的这些词语应当在本发明的装置中相对地进行解释。
本说明书中使用的“大体”、“大约”、“大致”等表示程度的词语代表在不会显著地表改变最终结果的范围内，存在合理范围的波动。因此，“大致相等”这类词语也包含“完全相等”的情况。
“构成”这一词语为了表示包含为了执行功能而构成的硬件及编程后的软件在内的设备的结构、要素、部分而使用。
并且，技术方案中表述为“方法加功能”的词语，应当包含能够用于执行本发明所具有的功能的所有构造。
“部”这一用语为了记述构成为执行所需的功能/编程后的硬件及软件的构件、部件或者零件而使用。作为该硬件的代表例而包含装置及电路，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、举例论证，但这些实施方式毕竟是发明的示例，不应进行限定性的考虑，能够在不脱离本发明的范围的范围内进行追加、删除、置换以及其他变更。即，本发明并未由前述实施方式限定，而是由所附的权利要求书来限定。

Claims (9)

1.一种无线中继仪器，其对经由无线网络的被加密的数据进行中继，
所述无线中继仪器的特征在于，具备：
判定部，其使用从加入至所述无线网络的无线仪器中属于预先设定的分区的所述无线仪器发送给本机地址的第1数据，判定有无异常；
发送控制部，其将表示所述判定部的判定结果的第2数据发送至预先设定的发送目标；
加密处理部，其将所述第1数据解密，并且将由所述发送控制部发送的所述第2数据加密；以及
存储部，该存储部存储第1判定表和第2判定表，该第1判定表设定有用于针对属于所述分区的每个所述无线仪器判定有无异常的第1判定基准，该第2判定表是针对所述分区中的每个诊断对象，将针对属于所述分区的每个所述无线仪器有无异常的判定结果的组合、和用于判定诊断对象中有无异常的第2判定基准相关联，
其中，所述判定部使用所述第1数据以及所述第1判定表，针对属于所述分区的每个所述无线仪器分别判定有无异常，并使用属于所述分区的每个所述无线仪器有无异常的判定结果的组合以及所述第2判定表，判定所述分区中有无异常。
2.根据权利要求1所述的无线中继仪器，其特征在于，
所述存储部还存储由所述加密处理部解密后的所述第1数据以及所述第2数据中的至少一者。
3.根据权利要求2所述的无线中继仪器，其特征在于，
具备：接口部，其能够与外部仪器连接；以及
控制部，其基于来自与所述接口部连接的所述外部仪器的请求，将在所述存储部存储的所述第1数据以及所述第2数据中的至少一者读出，并将读出数据输出至所述接口部。
4.一种无线通信系统，其能够进行经由无线网络的无线通信，
所述无线通信系统的特征在于，具备：
权利要求1所记载的无线中继仪器；以及
上级装置，其对从所述无线中继仪器发送的所述第2数据进行收集。
5.根据权利要求4所述的无线通信系统，其特征在于，
具备网关，该网关被设定为所述第2数据的发送目标，将从所述无线中继仪器发送来的所述第2数据解密，输出至所述上级装置。
6.根据权利要求5所述的无线通信系统，其特征在于，
具备管理装置，该管理装置针对所述无线中继仪器进行所述分区的设定、以及所述第2数据的发送目标的设定。
7.根据权利要求6所述的无线通信系统，其特征在于，
所述管理装置针对属于所述分区的所述无线仪器以及所述无线中继仪器，设定在所述第1数据的加密处理中使用的第1密钥，针对所述无线中继仪器以及所述网关设定在所述第2数据的加密处理中使用的第2密钥。
8.根据权利要求4所述的无线通信系统，其特征在于，
所述上级装置针对所述无线中继仪器，设定在利用所述判定部判定有无异常中使用的所述第1判定表以及所述第2判定表。
9.一种无线通信方法，其进行经由无线网络的无线通信，
所述无线通信方法的特征在于，具有：
第1步骤，接收从加入至所述无线网络的无线仪器中属于预先设定的分区的所述无线仪器发送给本机地址的第1数据；
第2步骤，将由所述第1步骤接收到的所述第1数据解密；
第3步骤，使用在所述第2步骤中解密后的所述第1数据判定有无异常；
第4步骤，将所述第3步骤的判定结果加密并设为第2数据；以及
第5步骤，将所述第2数据发送至所述无线网络，
其中，所述第3步骤包含：
使用所述第1数据以及第1判定表，针对属于所述分区的每个所述无线仪器分别判定有无异常，该第1判定表设定有用于针对属于所述分区的每个所述无线仪器判定有无异常的第1判定基准；以及
使用属于所述分区的每个所述无线仪器有无异常的判定结果的组合以及第2判定表，判定诊断对象中有无异常，该第2判定表是针对所述分区中的每个诊断对象，将针对属于所述分区的每个所述无线仪器有无异常的判定结果的组合、和用于判定所述分区中有无异常的第2判定基准相关联。
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