DE60216796T2

DE60216796T2 - Verfahren zum verwalten eines sensornetzwerksystems, programm zum verwalten eines sensornetzwerksystems, aufzeichnungsmedium mit aufgezeichnetem programm zum verwalten eines sensornetzwerksystems, vorrichtung zum verwalten eines sensornetzwerksystems, verfahren zum verwalten eines relaisnetzwerks, programm zum verwalten eines relaisnetzes

Info

Publication number: DE60216796T2
Application number: DE60216796T
Authority: DE
Inventors: c/o OMRON CORP. S. Kyoto-shi OTA; c/o OMRON CORP. Y. Kyoto-shi OTSUKI; c/o OMRON CORP. M. Kyoto-shi OYAGI; c/o OMRON CORP. M. Kyoto-shi YAMATO
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2001-10-04
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: JP2003115092A; JP3671891B2; US7109875B2; EP1439511A1; ATE348378T1; CN1565006A; DE60216796D1; JP2005110288A; WO2003032271A1; EP1439511B1; EP1439511A4; CN100501789C; US20040254652A1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft Sensornetzwerksysteme, in denen mehrere Sensoren über ein Kommunikationsnetz mit einem Server verbunden sind, der die Sensoren gemeinsam verwaltet. Ein derartiges System wird im Dokument US-4 549 169 offenbart.
TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In unserem Alltagsleben sind seit einiger Zeit eine enorme Vielfalt von Sensoren in großer Zahl eingesetzt worden. Sie sind auf bestimmte Zwecke spezialisiert, zu denen die Aufdeckung von Autodiebstählen, Hauseinbrüchen und Bränden gehört. Diese Sensoren bilden typischerweise Sensornetzwerke für besondere Zwecke. Ein Sensornetzwerksystem, das sich aus diesen Sensornetzwerken zusammensetzt, ist imstande, verschiedene Arten von Sensorinformationen gemeinsam zu verwalten.
Jedes Sensornetzwerk weist eine Sensornetzwerksteuerung auf, die durch eine verdrahtete oder drahtlose kommunikationsfähige Verbindung mit den Sensoren verbunden ist. Daher werden Detektionsergebnisse von Sensoren und andere Sensorinformationen durch die Sensornetzwerksteuerung übertragen.
Außerdem weist das Sensornetzwerksystem einen Servercomputer ("Server") auf, der Informationen von den Sensornetzwerken gemeinsam verwaltet. Der Server weist kommunikationsfähige Verbindungen mit den Sensornetzwerksteuerungen der Sensornetzwerke auf, so daß der Server von den Sensoren erzeugte Informationen über die Sensornetzwerksteuerungen erfassen kann. Die Sensoren können auch vom Server angesteuert werden.
Viele Sensornetzwerke überstreichen einen großen geographischen Bereich. Der Server ist daher mit den Sensornetzwerksteuerungen über eine Kommunikationsinfrastruktur verbunden, die Weitverkehrsverbindungen bereitstellt. Ein Beispiel einer solchen Kommunikationsinfrastruktur ist ein Relaisnetzwerk, das eine Vielzahl von Relais miteinander verbindet.
In Sensornetzwerksystemen wie diesem sind Sensoren an verschiedenen Orten installiert. Einige Sensoren müssen an Stellen installiert werden, wo sie sich nicht auf eine externe Stromversorgung stützen können, in welchem Fall der Sensor an einer Batterie zu betreiben ist.
Wenn einem batteriebetriebenen Sensor in einem System der Batteriestrom ausgeht, ist Wartungsarbeit erforderlich, um die Sensorbatterie aufzuladen. Batteriekapazität und Leistungsverbrauch der Sensoren sind unterschiedlich, daher ist der Batteriestrom von einem Sensor zum anderen zu verschiedenen Zeiten erschöpft. Unter diesen Umständen müssen die Batterien häufig nachgeladen werden, wodurch das Wartungsarbeitspensum für den Verwalter des Sensornetzwerksystems vergrößert wird.
Daten bewegen sich auf äußerst unterschiedlichen Wegen in einem Relaisnetzwerk, in Abhängigkeit von der Positionsbeziehung zwischen dem Server und den Sensornetzwerksteuerungen, welche die Daten zum und vom Server übertragen. Außerdem ist jedes Relais mit einem oder mehreren Relais kommunikationsfähig; Daten können auf verschiedenen Wegen zwischen dem Server und einer gegebenen Sensornetzwerksteuerung übertragen werden.
In derartigen Systemen kann ein bestimmtes Relais extrem häufig benutzt werden, je nachdem, wie der Übertragungsweg ausgewählt wird. Wenn das Relais durch eine Batterie betrieben wird, verbraucht es schnell Batteriestrom und erfordert ein häufiges Nachladen der Batterie. Dies bedeutet eine größere Wartungshäufigkeit zum Nachladen und ein größeres Arbeitspensum für den Verwalter des Sensornetzwerksystems. Ein weiteres Problem ist, daß eine extrem häufige Benutzung des Relais die Lebensdauer des Relais und seiner Batterie verkürzt.
Die vorliegende Erfindung, die entwickelt wurde, um diese Probleme anzugehen, hat die Aufgabe, ein Verwaltungsverfahren für Sensornetzwerksysteme und ein Verwaltungsverfahren für Relaisnetzwerke zu bieten, die in einem Sensornetzwerksystem, in dem mehrere Sensoren über ein Relaisnetzwerk oder andere Kommunikationsnetze mit einem Server verbunden sind, der die Sensoren gemeinsam verwaltet, die Wartungsarbeitslast für den Systemverwalter verringern, besonders beim Nachladen von Sensor- und Relaisbatterien.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Zur Lösung der Probleme wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Verwalten eines Sensornetzwerksystems durch eine Vorrichtung zum Verwalten eines Sensornetzwerksystems implementiert, die mit Sensoren kommunikationsfähig ist, wobei die Vorrichtung Sensorinformationen von den Sensoren empfängt und den Betrieb der Sensoren steuert, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Schritte aufweist:
Erfassen von Restbetriebszeiten von Batterien in den Sensoren;
Festlegen einer Zielrestbetriebszeit; und
Steuerung des Betriebs der Sensoren, so daß die Restbetriebszeiten der Batterien in den Sensoren im wesentlichen gleich der Zielrestbetriebszeit sind.
Gemäß dem Verfahren wird der Betrieb der Sensoren so gesteuert, daß die Restbetriebszeiten der Batterien in den Sensoren im wesentlichen gleich der Zielrestbetriebszeit sind. Unter dieser Steuerung ist die Energie der meisten batteriebetriebenen Sensoren in dem Sensornetzwerksystem im wesentlichen zur gleichen Zeit verbraucht. Dies ermöglicht das Nachladen vieler Sensorbatterien in einer einzigen Nachlade-Wartungsrunde, wodurch die Nachladehäufigkeit stark reduziert wird. Daher wird ein Verwalter des Sensornetzwerksystems von einem Teil des Wartungsarbeitspensums entlastet.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Verwaltung eines Relaisnetzwerks verbindet Kommunikationsendgeräte kommunikationsfähig über kommunikationsfähig zusammengeschaltete Relais und ist dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte aufweist:
Erfassen von wählbaren Relaisstrecken, wenn zwei spezielle Kommunikationsendgeräte miteinander kommunizieren;
Erfassen von Informationen über die Batterie-Restenergie von Relais, die auf den wählbaren Relaisstrecken liegen;
Identifikation eines Relais für jede Relaisstrecke, das eine minimale Batterie-Restenergie auf dieser Relaisstrecke aufweist;
Auswahl einer der Relaisstrecken, auf der ein Relais mit einer maximalen Batterie-Restenergie liegt, unter denjenigen Relais, die auf den individuellen Relaisstrecken eine minimale Batterie-Restenergie aufweisen, und
Spezifikation als eine Relaisstrecke zum Senden/Empfangen von Signalen zwischen den beiden konkreten Kommunikationsendgeräten,
wobei es sich bei den Kommunikationsendgeräten um Sensoren und um eine Sensornetzwerksystem-Verwaltungsvorrichtung handelt, die Sensorinformationen von den Sensoren empfängt und den Betrieb der Sensoren steuert.
Gemäß dem Verfahren werden zu Beginn der Kommunikation zwischen zwei konkreten Kommunikationsendgeräten zunächst wählbare Relaisstrecken ausgewählt. Hierbei gibt es einen oder mehrere Kandidaten für die Relaisstrecke. Danach wird für jede ausgewählte Relaisstrecke ein Relais ermittelt, das eine minimale Batterie-Restenergie aufweist. Eine Relaisstrecke, auf der sich ein Relais mit einer maximalen Batterie-Restenergie unter diesen ermittelten Relais befindet, wird als Relaisstrecke für die Kommunikation spezifiziert. Mit anderen Worten, die Relaisstrecke wird unter den Strecken mit Relais mit großer Batterie-Restenergie ausgewählt. Daher nehmen die Batterie-Restenergien der Relais in gleichem Maße ab. Eine Unannehmlichkeit wird verhindert, wobei bestimmte Relais so häufig benutzt würden, daß ihre Batterie schnell verbraucht sein könnte und häufiges Nachladen erfordert. Der Systemverwalter wird von einem Teil des Arbeitspensums entlastet. Das Verfahren beseitigt eine weitere Schwierigkeit, daß eine extrem häu fige Benutzung bestimmter Relais die Lebensdauer der Relais und ihrer Batterien verkürzt.
Weitere Aufgaben, Vorteile und neuartige Merkmale der Erfindung werden teils in der nachstehenden Beschreibung dargelegt und teils für den Fachmann bei der Durchsicht des nachstehenden Texts ersichtlich oder bei der praktischen Ausführung der Erfindung erkennbar.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen Arbeitsablauf bei der Spezifikation einer Operationssteuerungsgröße für einen gegebenen Sensor in einem Sensornetzwerksystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 zeigt ein Blockschema, das eine Konfiguration des Sensornetzwerksystems erläutert.
3 zeigt eine Schemazeichnung, die ein Beispiel überlappender Sensornetzwerke darstellt.
4 zeigt ein Blockdiagramm, das eine interne Struktur der Sensornetzwerksteuerung veranschaulicht.
5 zeigt ein Blockschema, das eine Konfiguration eines Servers darstellt.
6 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Entladung und der Spannung einer Nickel-Wasserstoff-Batterie darstellt, die eine Sekundärbatterie ist.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen Arbeitsablauf bei der Berechnung der geschätzten Batterie-Restenergie und der Restbetriebsdauer darstellt.
8 zeigt ein Blockschema, das eine Konfiguration eines Servers gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
9 zeigt eine Zeichnung, die ein Beispiel von Relaisstrecken in einem Relaisnetzwerk erläutert.
10 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen Arbeitsablauf in einem Relaisstreckenverwaltungsabschnitt darstellt.
BESTE AUSFÜHRUNGSART DER ERFINDUNG
[Ausführungsform 1]
Unter Bezugnahme auf 1 bis 7 wird nachstehend eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
[Gesamtstruktur]
2 zeigt ein Blockschema, das eine Konfiguration eines Sensornetzwerksystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Das Sensornetzwerksystem enthält Sensornetzwerke 1a, 1b, 1c, ein Relaisnetzwerk 2 und einen Server 3 (Verwaltungsvorrichtung für Sensornetzwerksysteme oder Verwaltungsvorrichtung für Relaisnetzwerke).
Jedes Sensornetzwerk 1a, 1b und 1c enthält eine Sensornetzwerksteuerung 4 und einen Satz von Sensoren 5. 2 stellt eine interne Struktur nur für das Sensornetzwerk 1a dar; die Sensornetzwerke 1b, 1c haben eine ähnliche Struktur. Nachstehend wird auf ein gegebenes Netzwerk von den Sensornetzwerken 1a, 1b, 1c als "Sensornetzwerk 1" bezuggenommen, wenn keine Notwendigkeit besteht, zwischen den Netzwerken 1a, 1b, 1c zu unterscheiden.
Das Relaisnetzwerk 2 enthält eine Gruppe von Relais 6a, 6b, 6c, 6d. Jedes Relais ist zur drahtlosen Kommunikation mit anderen fähig. Hierbei ist im Hinblick auf die Reichweite der drahtlosen Kommunikation jedes Relais nicht unbedingt kommunikationsfähig mit allen Relais im Relaisnetzwerk 2, sondern dürfte nur mit einem oder mehreren anderen Relais kommunikationsfähig sein. Jedes Relais ist nicht unbedingt zur drahtlosen Kommunikation fähig, sondern das System kann teilweise eine Drahtübertragung einbeziehen. Die Gruppe von Relais 6a, 6b, 6c, 6d, die auf die vorstehende Weise zu einem Netzwerk verbunden sind, können ein Relaisnetzwerk bilden, das einen großen geographischen Bereich überstreicht, auch wenn eine gegebene Kommunikationseinrichtung eine geringe Übertragungsreichweite aufweist. Nachstehend wird ein gegebenes Relais von den Relais 6a, 6b, 6c, 6d als "Relais 6" bezeichnet, wenn keine Notwendigkeit besteht, zwischen den Relais 6a, 6b, 6c, 6d zu unterscheiden.
Der Server 3 ist der zentrale Block des Sensornetzwerksystems. Der Server 3 ist imstande, Sensorinformationen von den Sensornetzwerken 1 allein zu verwalten, um jedes Auftreten einer Schwierigkeit in dem Sensornetzwerksystem zu erfassen. Der Server 3 ist zur Kommunikation mit einem bestimmten Relais 6 des Relaisnetzwerks 2 verbunden und ist daher imstande, über das Relaisnetzwerk 2 zu kommunizieren. Der Server 3 und das Relais 6 können unter Anwendung irgendeines drahtlosen oder drahtgebundenen Verfahrens verbunden werden.
Das Sensornetzwerk 1 enthält, wie weiter oben erwähnt, die eine Sensornetzwerksteuerung 4 und die mehreren Sensoren 5, die zur Datenübertragung mit der Sensornetzwerksteuerung 4 fähig sind. Nachstehend wird ein Datenübertragungsschema zwischen der Sensornetzwerksteuerung 4 und den Sensoren 5 erläutert. Die Sensornetzwerksteuerung 4 und die Sensoren 5 sind jeweils mit Kommunikationseinrichtungen ausgestattet. Die Kommunikationseinrichtung für die Sensornetzwerksteuerung 4 ist der Host bzw. Leitrechner, während die Kommunikationseinrichtungen für die Sensoren 5 Endgeräte sind. Die Datenübertragung bzw. Datenkommunikation wird zwischen dem Host und den Endgeräten durchgeführt.
Die Datenübertragung zwischen dem Host und den Endgeräten kann drahtgebunden oder drahtlos sein. Einige Beispiele für letztere nutzen ein drahtloses Kurzstreckensystem, das auf schwachen Funkwellen basiert, wie bei drahtlosen Lokalnetz-(WLAN-)Standards und Bluetooth-Standards (eingetragenes Warenzeichen), oder ein spezifiziertes drahtloses System niedriger Leistung. Andere nutzen ein optisches drahtloses System oder ein Kurzstrecken-Infrarotübertragungssystem. Drahtgebundene Übertragung kann auf einem Lokalnetz (LAN) basieren oder Standleitungen nutzen.
Die Kommunikation zwischen dem Host und den Endgeräten kann bidirektional oder unidirektional sein, in Abhängigkeit vom Typ der Sensoren 5. Die Kommunikation ist bidirektional, wenn die Sensoren 5 über Steuersignale durch die Sensornetzwerksteuerung 4 gesteuert werden. Indessen ist die Kommunikation unidirektional vom Endgerät zum Host gerichtet, wenn die Sensoren 5 Signale an die Sensornetzwerksteuerung 4 senden, ohne daß Signale in der entgegengesetzten Richtung übertragen werden.
Im Sensor 5 kann die Schnittstelle zwischen dem Sensorabschnitt für die Signalerfassung und den Kommunikationseinrichtungen (Endgeräten) zum Beispiel RS-232C, RS-485 oder DeviceNET sein. Über diese Schnittstelle sendet der Sensor 5 ein analoges Strom/Spannungs- oder Impulssignal, das ein Erfassungsergebnis der Sensorabschnitte anzeigt, an die Sensornetzwerksteuerung 4, nachdem das Signal in einem A/D-Umsetzer in Digitalform umgewandelt wird.
Die Sensornetzwerksteuerung 4 empfängt Signale von den Sensoren 5 und leitet sie über das Relaisnetzwerk 2 zum Server 3 weiter. Die Sensornetzwerksteuerung 4 ist kommunikationsfähig mit einem bestimmten Relais 6 im Relaisnetzwerk 2 verbunden und daher über das Relaisnetzwerk 2 kommunikationsfähig. Die Sensornetzwerksteuerung 4 und das Relais 6 können unter Anwendung irgendeines drahtlosen oder drahtgebundenen Verfahrens verbunden werden.
Als nächstes wird die Konfiguration des Sensornetzwerks 1 beschrieben. Die eine Sensornetzwerksteuerung 4 verwaltet typischerweise zwei oder mehr Sensoren 5 (z. B. maximal 256 Sensoren 5 oder in einem Sicherheitsverwaltungs-Sensornetzwerk 3 etwa 10 Sensoren 5) die ein Sensornetzwerk 1 bilden. Sensornetzwerke 1 können einander überlappen, wie in 3 dargestellt.
3 zeigt eine Schemazeichnung, die ein Beispiel überlappender Sensornetzwerke 3 darstellt. In dem Beispiel von 3 gehören einige Sensoren 5 zu mehr als einem Sensornetzwerk 1, und in einem Sensornetzwerk 1 gibt es zwei Sensornetzwerksteuerungen 4. Wenn ein Sensor 5 von zwei oder mehr Sensornetzwerksteuerungen 4 verwaltet wird, wie in diesem Beispiel, beeinflußt ein Ausfall oder eine andere Störung einer der Sensornetzwerksteuerungen 4 nicht den normalen Betrieb des Sensors 5, da eine andere Sensornetzwerksteuerung 4 die Verwaltungsaufgabe übernimmt. Daher ist es wünschenswert, Sensoren 5, bei denen ein hoher Zuverlässigkeitsgrad erforderlich ist, wie in diesem Beispiel durch zwei oder mehr Sensornetzwerksteuerungen 4 verwalten zu lassen.
In dem System von 2 ist jeder Sensor 5 durch eine eindeutige Sensorkennung gekennzeichnet, die diesem Sensor 5 zugewiesen wird. Die Verwendung großer Mengen von Sensoren 5 in einem Sensornetzwerk ermöglicht verschiedene Arten der Erfassung. Die größere Menge verfügbarer Informationen trägt dazu bei, die Situation aus verschiedenen Perspektiven zu betrachten. Um viele Sensoren 5 zu verwenden, sollte die Sensorkennung eine größere Bitzahl aufweisen (z. B. 64 Bits oder mehr).
(Sensor)
Als Sensoren 5 in dem Sensornetzwerk 1 können verschiedene Sensortypen eingesetzt werden. Nachstehend werden Beispiele angeführt.
Zu den Sensoren für Personenerkennung gehören fotoelektronische Sensoren, Lichtschranken, Ultraschallsensoren und Infrarotsensoren. Zu den Sensoren zur Erfassung einer Bewegung oder Zerstörung eines Gegenstands gehören Vibrationssensoren und Beschleunigungssensoren (3D-Sensoren, Halbleiter-Hallgeber). Zu den Schallerfassungssensoren gehören Mikrophone, Tonhöhensensoren und akustische Sensoren. Zu den Bilderfassungssensoren gehören Videokameras. Zu den Sensoren zur Erfassung von Bränden gehören Temperaturfühler, Rauchmelder und Feuchtigkeitssensoren. Hauptsächlich an Fahrzeugen montiert sind unter anderem GPS-Geräte (Global Positioning System – weltweites Ortungssystem), Beschleunigungssensoren, Scheibenwischer-EIN/AUS-Sensoren, Vibrationssensoren und Neigungssensoren. In Innenräumen installiert sind unter anderem Licht-EIN/AUS-Sensoren und Wasserleck-Sensoren. Im Freien installiert sind unter anderem Regenmesser, Windmesser und Thermometer. Es gibt verschiedene weitere Sensoren, nämlich: Kapazitäts-Füllstandsensoren, kapazitive Einbruchmelder, elektrische Stromgeber, Spannungsgeber, Reedschalter zum Erfassen des Öffnens/Schließens von Türen und Zeitmeßuhren.
Wie vorstehend diskutiert, sind die Sensoren 5 im Sensornetzwerk 1 nicht auf Geräte beschränkt, die allgemein als "Sensoren" bezeichnet werden. Die Sensoren 5 können irgendeine Art von Gerät sein, das ein Ereignis erfaßt und beispielsweise ein Erfassungsergebnis für die Übertragung zur Sensornetzwerksteuerung 4 in ein elektrisches Signal umwandelt.
Einige von den Sensoren 5 im Sensornetzwerk 1 können aktive Sensoren sein. Der aktive Sensor bezieht sich auf ein Gerät, das imstande ist, seine Erfassungsfunktionalität entsprechend einer Änderung der Situation zu verändern. Eine Videokamera ist ein Beispiel des aktiven Sensors. Der aktive Videokamerasensor weist Zoom- und Autofokusfunktionen und eine Richtungsänderungsfunktion zur Änderung der Aufnahmerichtung sowie CCDs (ladungsgekoppelte Bauelemente) als Sensorabschnitt zur Durchführung der Erfassung auf und arbeitet automatisch unter der Steuerung der Sensornetzwerksteuereinrichtung 4 mit Hilfe von Steuersignalen. Solche aktiven Sensoren sind zu einer Erfassung mit relativ hoher Präzision imstande, die für die Ereignisse geeignet ist. Bei Erfassung eines beweglichen Objekts (z. B. Rauch) in ihrem Aufnahmebereich richtet sich zum Beispiel die Videokamera selbst auf das Objekt, um es zweckmäßiger aufzunehmen.
Einige von den Sensoren 5 im Sensornetzwerk 1 können autonom sein. Der autonome Sensor bezieht sich hier auf einen Sensor, der dem Server 3 über die Sensornetzwerksteuerung 4 Informationen über den Sensor selbst (Sensorinformationen) und Erfassungsergebnisse übermittelt, z. B. in regelmäßigen Abständen. Die Sensorinformation zeigt z. B. den oder die Typen (einschließlich ihres Erfassungsziels) und die Anordnung (Positionen) des Sensors an.
In bestimmten Fällen werden die Sensoren an beweglichen Objekten angebracht, wie etwa Fahrzeugen. Die Bewegung eines Sensors kann die Information ändern, die man von einem Erfassungsergebnis erhält, das durch den Sensor übergeben wird. Wenn man als Beispiel ein Thermometer nimmt, das an einem Fahrzeug als Lufttemperaturfühler montiert ist, dann stellen die Erfassungsergebnisse Lufttemperaturen an verschiedenen Orten dar, je nach der Position des Fahrzeugs und damit des Sensors. In derartigen Situationen ermöglicht die Verwendung eines autonomen Sensors, ständig zu verfolgen, wo der Sensor die Lufttemperatur mißt.
Normalerweise werden die Typen der Sensoren 5 für bestimmte Zwecke ausgewählt: zum Beispiel Aufdeckung von Autodiebstählen, Hauseinbrüchen oder Bränden. Die Sensoren 5 werden an Stellen installiert, die für diese Zwecke geeignet sind. Im allgemeinen bilden die Sensoren 5 Sensornetzwerke 1 für besondere Zwecke mit dem Server 3, der die Überwachung, Benachrichtigung und andere Prozesse zum Erreichen der Zielstellung handhabt.
Die Sensoren 5 können hinsichtlich der Meldung eines Erfassungsergebnisses in drei Haupttypen unterteilt werden, d. h. hinsichtlich der Art, wie sie Erfassungsdaten zur Sensornetzwerksteuerung 4 übertragen: zyklisch, ereignisabhängig und auf Abfrage. Ein zyklischer Sensor übermittelt ein Erfassungsergebnis in einem vorgegebenen Zeitzyklus. Ein ereignisabhängiger Sensor übermittelt ein Erfassungsergebnis, wenn er ein vorgegebenes Ereignis erfaßt hat, z. B., wenn er eine physikalische Größe erfaßt hat, die größer oder gleich einem vorgegebenen Schwellwert ist. Ein auf Abfrage arbeitender Sensor übermittelt ein Erfassungsergebnis, wenn er durch die Sensornetzwerksteuerung 4 dazu angewiesen wird.
Einige von den Sensoren 5 werden an einer externen Stromversorgung betrieben, und die anderen werden an einer eingebauten Batterie ohne externe Stromversorgung betrieben. Hier werden diejenigen, die an einer Batterie betrieben werden, als batteriebetriebene Sensoren 5 bezeichnet. Im allgemeinen können die Sensoren 5 überall installiert werden, einschließlich, falls nötig, an Stellen, wo eine externe Stromversorgung schwer zu finden ist. Dort wird ein batteriebetriebener Sensor 5 eingesetzt.
Angenommen, der batteriebetriebene Sensor 5 sendet Information über die Batterie-Restenergie sowie Erfassungsergebnisse zur Sensornetzwerksteuerung 4. Beispiele von Informationen über die Batterie-Restenergie sind unter anderem die Restbetriebsdauer, das Nachladeverhältnis und die Batterieausgangsspannung. Welche Informationen gesendet werden, wird auf der Basis der Fähigkeit der Batteriesteuereinrichtung in dem batteriebetriebenen Sensor 5 festgelegt. Um den batteriebetriebenen Sensor 5 mit minimalen Kosten aufzubauen, weist der Sensor 5 vorzugsweise eine solche Konstruktion auf, daß ein Meßwert der Batterieausgangsspannung direkt ausgegeben wird. In der vorliegenden Ausführungsform gibt der batteriebetriebene Sensor 5 einen Meßwert der Batterieausgangsspannung als Batterieinformation zur Sensornetzwerksteuerung 4 aus.
(Sensornetzwerksteuerung)
4 zeigt ein Blockdiagramm, das eine innere Struktur der Sensornetzwerksteuerung 4 darstellt. Die Sensornetzwerksteuerung 4 enthält einen Rechenabschnitt 41, der verschiedene Berechnungen durchführt, einen Speicherabschnitt 42, der verschiedene Daten speichert, eine Kommunikationsschnittstelle 43, die eine Schnittstelle zum Relaisnetzwerk 2 bereitstellt und eine Sensorschnittstelle 44, die eine Schnittstelle zu den Sensoren 5 bereitstellt.
Der Rechenabschnitt 41 ist von einer Rechenschaltung aus eingerichtet, z. B. einem Mikrocomputer, so daß er aufgrund seiner Rechenfunktionalität verschiedene Datenverarbeitungsaufgaben durchführen und Anweisungen an verschiedene Steuerschaltungen geben kann. Daher übt der Rechenabschnitt 41 die Kontrolle über die gesamte Sensornetzwerksteuerung 4 aus. Der Rechenabschnitt 41 verkörpert wegen seiner Rechenfunktionalität die folgende Funktionsblöcke: einen Signalverarbeitungsabschnitt 45, einen Meßdatenverarbeitungsabschnitt 46, einen Sensorsteuerungsabschnitt 47 und einen Batteriedatenerfassungsabschnitt 48. Diese Funktionsblöcke werden z. B. realisiert, wenn ein Computerprogramm, das die Funktionalität verkörpert, durch einen Mikrocomputer ausgeführt wird.
Der Signaldatenverarbeitungsabschnitt 45 steuert die Meßdatenverarbeitung im Meßdatenverarbeitungsabschnitt 46 und die Sensorsteuerungsverarbeitung im Sensorsteuerungsabschnitt 47 auf der Basis des Steuersignals, das vom Server 3 über das Relaisnetzwerk 2 und die Kommunikationsschnittstelle 43 gesendet wird.
Der Meßdatenverarbeitungsabschnitt 46 führt vorgegebene Prozesse an Meßdaten (Primärdaten) als Erfassungsergebnissen aus, die von den Sensoren 5, falls nötig, über die Sensorschnittstelle 44 übermittelt werden, und sendet die verarbei teten Meßdaten (Sekundärdaten) über die Kommunikationsschnittstelle 43 und das Relaisnetzwerk 2 zum Server 3.
Der Meßdatenverarbeitungsabschnitt 46 kann die Sekundärdaten im Speicherabschnitt 42 speichern und auf Anforderung die Sekundärdaten zum Server 3 übertragen.
Die Prozesse, die durch den Meßdatenverarbeitungsabschnitt 46 an den Meßdaten durchgeführt werden, werden durch den Signalverarbeitungsabschnitt 45 gesteuert. Als Ergebnis werden von den Meßdaten, die durch die Sensoren 5 bereitgestellt werden, nur brauchbare Meßdaten zum Server 3 gesendet, was dazu beiträgt, die zum Server 3 übermittelte Datenmenge zu verringern.
Zum Beispiel können Primärdaten von einer Videokamera als Sensor 5, d. h. Bilddaten, in bestimmten Fällen kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 30 kbit/Bild und 3 Bildern/Sekunde übertragen werden. Im Meßdatenverarbeitungsabschnitt 46 werden die Primärdaten durch Entfernen von Bildern mit kleinen Änderungen ausgedünnt, um brauchbare Sekundärdaten mit geringem Datenumfang zu erzeugen.
Der Sensorsteuerungsabschnitt 47 steuert die Sensoren 5, indem er Steuersignale über die Sensorschnittstelle 44 zu den Sensoren 5 sendet. Typische Steuerungsvorgänge der Sensoren 5 sind die Steuerung eines Übertragungszyklus der Meßdaten für zyklische Sensoren; die Steuerung eines Schwellwerts für ereignisabhängige Sensoren; die Abfragesteuerung für Abfrage-Sensoren und die Funktionssteuerung von aktiven Sensoren. Die Steuerung der Sensoren 5 durch den Sensorsteuerungsabschnitt 47 basiert auf Anweisungen vom Signalverarbeitungsabschnitt 45.
Der Batteriedatenerfassungsabschnitt 48 ist ein Block, der Batterieinformationen erfaßt, die von den batteriebetriebenen Sensoren 5 übertragen und über die Sensorschnittstelle 44 empfangen werden. Die erfaßten Batterieinformationen werden im Zwischenspeicherabschnitt 42 gespeichert, bevor sie über die Kommunikationsschnittstelle 43 und das Relaisnetzwerk 2 zum Server 3 übertragen werden.
Der Speicherabschnitt 42 speichert verschiedene Computerprogramme und Daten für verschiedene Verarbeitungsaufgaben im Rechenabschnitt 41 und wird z. B. durch einen Flash EEPROM implementiert.
(Server)
5 zeigt ein Blockschema, das eine Konfiguration des Servers 3 darstellt. Der Server 3 ist ein Computer, der in einer Überwachungszentrale in dem Sensornetzwerksystem installiert ist. Der Server 3 überwacht Sensorausgangssignale von allen Sensoren 5 im Sensornetzwerksystem, verwaltet die Batterierestenergie der Sensoren 5 und steuert den Betrieb der Sensoren 5.
Der Server 3 enthält: eine Kommunikationsschnittstelle 33, die eine Schnittstelle zum Relaisnetzwerk 2 bereitstellt, einen Rechenabschnitt 31, der verschiedene Berechnungen durchführt, und einen Speicherabschnitt 32, der verschiedene, auf die Sensoren 5 bezogene Daten enthält. Außerdem ist der Server 3 mit einem Sichtanzeigeabschnitt 38, der für die Bedienungsperson eine Sichtanzeige beispielsweise der gerade überwachten Situation bereitstellt, und einem Eingabeabschnitt 39 ausgestattet, der verschiedene Eingaben von der Bedienungsperson empfängt.
Der Rechenabschnitt 31 ist von einer Rechenschaltung aus eingerichtet, z. B. einem Mikrocomputer, so daß er auf der Basis seiner Rechenfunktionalität verschiedene Datenverarbeitungsaufgaben ausführen und Anweisungen an verschiedene Steuerschaltungen geben kann. Daher übt der Rechenabschnitt 31 die Kontrolle über den gesamten Server 3 aus. Der Rechenabschnitt 31 implementiert wegen seiner Rechenfunktionalität die folgenden Funktionsblöcke: einen Eingabe/Ausgabe-Verarbeitungsabschnitt 34, einen Sensorsteuerungsabschnitt 35, einen Sensorsignalermittlungsabschnitt 36 und einen Betriebszeit-Steuerungsabschnitt 37. Diese Funktionsblöcke werden z. B. implementiert, wenn ein Computerprogramm, das die Funktionalität verkörpert, durch einen Mikrocomputer ausgeführt wird.
Der Eingabe/Ausgabe-Steuerungsabschnitt 34 ist ein Block, der Prozesse ausführt, die sich auf die Eingabe/Ausgabe verschiedener Signale von/nach den Sensoren 5 über die Sensor netzwerksteuerung 4, das Relaisnetzwerk 2 und die Kommunikationsschnittstelle 33 beziehen.
Der Sensorsignalermittlungsabschnitt 36 ist ein Block, der Sensorsignale von den Sensoren 5 analysiert, d. h. Informationen über Meßergebnisse von den Sensoren 5, um das Auftreten einer Unregelmäßigkeit zu ermitteln. Die Ermittlung erfolgt auf der Basis einer Sensordatenbank 40a, die im Speicherabschnitt 32 gespeichert ist. Ergebnisse der Ermittlung, die durch den Sensorsignalermittlungsabschnitt 36 durchgeführt wird, werden auf geeignete Weise am Sichtanzeigeabschnitt 38 angezeigt.
Der Betriebszeitsteuerungsabschnitt 37 ist ein Block, der Batteriedaten von den batteriebetriebenen Sensoren 5 analysiert, um Restbetriebszeiten für die batteriebetriebenen Sensoren 5 zu berechnen und ein Steuerungsverfahren für den Betrieb der batteriebetriebenen Sensoren 5 entsprechend den Restbetriebszeiten zu berechnen. Diese Prozesse werden auf der Basis der Sensordatenbank 40a und der Tabellen 40b der Ausgangsspannung als Funktion der Restenergie durchgeführt, die im Speicherabschnitt 32 gespeichert sind. Die Prozesse im Betriebszeitsteuerungsabschnitt 37 werden später ausführlich beschrieben. Der Inhalt der Prozesse, die durch den Betriebszeitsteuerungsabschnitt 37 implementiert werden, wird am Sichtanzeigeabschnitt 38 auf geeignete Weise angezeigt.
Der Sensorsteuerungsabschnitt 35 ist ein Block, der den Betriebszustand der Sensoren 5 im Sensornetzwerksystem steuert. Die Steuerung des Betriebszustands der Sensoren 5 erfolgt auf der Basis des in der Sensordatenbank 40a enthaltenen Steuerungsinhalts, der Ermittlungsergebnisse der Sensorsignalermittlungsabschnitts 36, des durch den Betriebszeitsteuerungsabschnitt 37 berechneten Steuerungsverfahrens für den Betriebszustand, der Befehlseingaben von der Bedienungsperson des Eingabeabschnitts 39 usw. Der Sensorsteuerungsabschnitt 35 überträgt Steuersignale zu spezifizierten Sensoren 5 über den Eingabe/Ausgabe-Verarbeitungsabschnitt 34 und die Kommunikationsschnittstelle 33.
Der Speicherabschnitt 32 ist ein Block, der die Sensordatenbank 40a und die Tabellen 40b der Ausgangsspannung als Funktion der Restenergie sowie verschiedene Computerprogramme und Daten für den Rechenabschnitt 31 zur Implementierung verschiedener Prozesse enthält. Der Speicherabschnitt 32 wird durch ein Festplattenlaufwerk oder einen ähnlichen Speicher implementiert.
Als nächstes wird die Sensordatenbank 40a beschrieben. Die Sensordatenbank 40a ist eine Datenbank, die Informationen enthält, die sich auf alle Sensoren 5 in dem Sensornetzwerksystem beziehen. Im folgenden werden Beispiele von Informationen in der Sensordatenbank 40a angegeben, die sich auf die Sensoren 5 beziehen.
Ein erstes Beispiel sind Informationen über die Orte der Sensoren 5. Genauer gesagt, die Information repräsentiert die geographischen Bereiche, wo die Sensoren 5 installiert sind (Ortsbezeichnung oder geographische Länge/Breite) und ihre Installationsanordnungen (am Boden, in der Luft, an einer Mauer, Höhe über dem Boden).
Ein nächstes Beispiel sind Informationen über das Ziel der Erfassung für die Sensoren 5, mit anderen Worten, Informationen über den Typ der Sensoren 5. Die Informationen geben die oben erwähnten Sensortypen an: z. B. Temperaturfühler und Ultraschallsensoren. Diese Art von Information enthält die oben erwähnte Einteilung der Sensoren in aktive und autonome Kategorien sowie in zyklische, ereignisabhängige und Abfrage-Kategorien.
Ein nächstes Beispiel sind Informationen über das Sensornetzwerk 1, zu dem die Sensoren 5 gehören. Diese Informationen geben an, zu welchem Sensornetzwerk 1 die Sensoren 5 gehören und von welcher Sensornetzwerksteuerung 4 sie gesteuert werden.
Ein nächstes Beispiel sind Informationen über Bedingungen, unter denen ermittelt wird, ob ein durch die Sensoren 5 erfaßtes Ergebnis eine Unregelmäßigkeit bzw. Normabweichung anzeigt. Die Bedingungen enthalten zum Beispiel einen Schwellwert, bei dessen Überschreitung festgelegt wird, daß ein Erfassungsergebnis eine Unregelmäßigkeit anzeigt.
Ein nächstes Beispiel sind Informationen darüber, ob die Sensoren 5 von einer Batterie betrieben werden oder nicht.
Für batteriebetriebene Sensoren 5 werden der als Batterie eingesetzte Batterietyp, ein mittlerer Leistungsverbrauch durch die Sensoren 5 und weitere Informationen in der Sensordatenbank 40a aufgezeichnet.
Ein nächstes Beispiel sind in der Sensordatenbank 40a aufgezeichnete Informationen über den Berichtszyklus von Erfassungsergebnissen, wenn die Sensoren 5 zyklisch sind. Für Abfragesensoren 5 werden Informationen über Abfrageintervalle oder Abfragebedingungen in der Sensordatenbank 40a aufgezeichnet. Wenn die Sensoren 5 ereignisabhängig sind, werden Informationen über Bedingungen für Ereignisse, die einen Bericht über ein Erfassungsergebnis auslösen, in der Sensordatenbank 40a aufgezeichnet.
Diese Informationsarten werden für jeden Sensor 5 in der Sensordatenbank 40a aufgezeichnet. Es wird angenommen, daß die Sensoren 5 durch die oben erwähnten Sensorkennungen identifizierbar sind und daß das zum Server 3 übermittelte Signal im Nachrichtenkopf eine Sensorkennung enthält.
Nachstehend werden Prozesse im Betriebszeitsteuerungsabschnitt 37 beschrieben. Der Betriebszeitsteuerungsabschnitt 37 berechnet, wie weiter oben erwähnt, Restbetriebszeiten auf der Basis der Batterie-Informationen von den batteriebetriebenen Sensoren 5 und berechnet ein Steuerungsverfahren für den Betriebszustand der batteriebetriebenen Sensoren 5 entsprechend den Restbetriebszeiten. Diese beiden Prozesse werden nachstehend ausführlich beschrieben.
Der Prozeß der Berechnung einer Restbetriebszeit für den batteriebetriebenen Sensor 5 wird zuerst beschrieben. Der batteriebetriebene Sensor 5 ist, wie weiter oben erwähnt, daran angepaßt, einen Meßwert der Batterieausgangsspannung als Batterie-Information zum Server 3 zu übertragen. Auf der Basis dieser Batterieausgangsspannung berechnet der Betriebszeitsteuerungsabschnitt 37 zunächst eine Batterie-Restenergie. Die Batterie-Information kann von dem batteriebetriebenen Sensor 5 automatisch und regelmäßig oder als Reaktion auf eine Anforderung vom Server 3 zum Server 3 übertragen werden.
6 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Entladezustand und der Batteriespannung einer Nickel- Wasserstoff-Sekundärbatterie darstellt, die ein Beispiel für die Batterie ist. Wie in der Zeichnung dargestellt, weist eine Sekundärbatterie eine Kennlinie auf, wonach die Ausgangsspannung um so niedriger ist, je mehr sich die Batterie entlädt, d. h. je niedriger die Restenergie ist. Diese Kennlinie kann zur Abschätzung der Restenergie aus der Ausgangsspannung genutzt werden.
Zum Beispiel kann im Fall der in 6 beschriebenen Nickel-Wasserstoff-Batterie die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung und der Restenergie aus dem Diagramm wie folgt aufgefaßt werden: wenn die Ausgangsspannung 1,40 V beträgt, ist die Restenergierate gleich 90%. Unter Annahme einer vollen Kapazität von 1600 mAh wird die Restenergie auf 1440 mAh geschätzt. Entsprechend ist für die Ausgangsspannung = 1,27 V die Restenergierate 50%, und die Restenergie wird auf 800 mAh geschätzt. Für die Ausgangsspannung = 1,15 V beträgt die Restenergierate 10%, und die Restenergie wird auf 160 mAh geschätzt.
Daher werden zunächst Tabellen 40b der Ausgangsspannung als Funktion der Restenergie, welche wie die Tabelle in 6 eine Beziehung zwischen der Ausgangsspannung und der Restenergie darstellen, im Speicherabschnitt 32 aufgezeichnet, eine für jeden Batterietyp, der in den Sensoren 5 im Sensornetzwerksystem verwendet wird. Unter Bezugnahme auf diese Tabellen 40b der Ausgangsspannung als Funktion der Restenergie kann der Betriebszeitsteuerungsabschnitt 37 eine Kenntnis der Restenergie des Sensors 5 vermitteln, von dem die Batteriedaten empfangen worden sind.
Nach der Kontrolle der Restenergie wird die Restbetriebsdauer aus der Restenergie berechnet. Der mittlere Leistungsverbrauch durch den Sensor 5 ist in der Sensordatenbank 40 aufgezeichnet. Daher ist die Restbetriebsdauer durch die folgende Gleichung gegeben: (Restbetriebsdauer) = (Restenergie)/(mittlerer Leistungsverbrauch)
Die resultierende Restbetriebsdauer wird in einem Eintrag für den Sensor 5 in der Sensordatenbank 40a aufgezeichnet.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in 7 der Arbeitsablauf erläutert. Im Schritt 1 ("S1"), nach Empfang der Batterie-Information von einem der Sensoren 5 über den Eingabe/Ausgabe-Verarbeitungsabschnitt 34, ermittelt zunächst der Betriebszeitsteuerungsabschnitt 37 die Sensorkennung aus dem Nachrichtenkopf der Information (S2). Unter Bezugnahme auf die Sensordatenbank 40a wird der Batterietyp überprüft, der in dem Sensor 5 verwendet wird, von dem die Batterie-Information empfangen worden ist (S3). Danach wird unter Bezugnahme auf die Tabellen 40b der Ausgangsspannung als Funktion der Restenergie die Restenergie auf der Basis der Information über die Ausgangsspannung überprüft (S4). Dann wird unter Bezugnahme auf die Sensordatenbank 40a der mittlere Leistungsverbrauch für den Sensor 5 bestimmt (S5). Die Restbetriebsdauer des Sensors 5 wird auf der Basis der Restenergie und des mittleren Leistungsverbrauchs berechnet (S6).
Als nächstes wird der Prozeß zur Berechnung eines Steuerungsverfahrens für den Betriebszustand des batteriebetriebenen Sensors 5 beschrieben, der durch den Betriebszeitsteuerungsabschnitt 37 entsprechend der Restbetriebsdauer durchgeführt wird.
Wenn im Fall eines Systems, in dem mehrere batteriebetriebene Sensoren installiert sind, wie in dem Sensornetzwerksystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform, der Batteriestrom eines der Sensoren 5 verbraucht ist, dann ist eine Wartungsarbeit zum Nachladen des Sensors 5 erforderlich. Die Sensoren 5 weisen eine unterschiedliche Batteriekapazität und unterschiedlichen Leistungsverbrauch auf, daher ist der Batteriestrom von einem Sensor 5 zum anderen zu unterschiedlichen Zeitpunkten verbraucht. Unter diesen Umständen müssen die Batterien häufig nachgeladen werden, wodurch das Wartungsarbeitspensum für den Verwalter des Sensornetzwerksystems vergrößert wird.
Dementsprechend wird in der vorliegenden Ausführungsform durch Steuerung des Betriebszustands der Sensoren 5 entsprechend der Batterie-Restenergie der Sensoren 5 erreicht, daß die Sensoren 5 im wesentlichen gleiche Restbetriebsdauern aufweisen. Daher können die Batterien in vielen Sensoren 5 in einer einzigen Runde der Wartungsarbeit nachgeladen werden, wodurch ermöglicht wird, die Häufigkeit der Durchführung des Nachladens stark zu verringern. Wenn ein Zielwert für die Restbetriebszeit als Zielrestbetriebszeit bezeichnet wird, kann hierbei die obige Steuerung so beschrieben werden, daß der Betrieb des Sensors 5 so gesteuert wird, daß die Restbetriebszeit des Sensors 5 gleich der Zielrestbetriebszeit wird. Im folgenden wird dieses Steuerungsverfahren ausführlicher beschrieben.
Zunächst wird die Zielrestbetriebszeit wie folgt definiert: die Restbetriebszeiten derjenigen Sensoren 5 in dem Sensornetzwerksystem, welche die Steuerungsziele bezüglich der Restbetriebszeit darstellen, werden, wie weiter oben erwähnt, in der Sensordatenbank 40a aufgezeichnet. Dementsprechend gewinnt der Betriebszeitsteuerungsabschnitt 37 die längste Restbetriebszeit zu einem bestimmten Zeitpunkt aus den in der Sensordatenbank 40a aufgezeichneten Restbetriebszeiten der Sensoren 5. Der Betriebszeitsteuerungsabschnitt 37 setzt dann die Zielrestbetriebszeit auf die längste Restbetriebszeit und speichert sie im Speicherabschnitt 32. Die Zielrestbetriebszeit wird (wie weiter unten ausführlich erläutert), entsprechend dem Betriebszustand der Sensoren 5 geeignet modifiziert.
Spezifische Hauptsteuerungsverfahren für Sensoren 5 sind: Steuerung (i) der Erfassungszeitpunkte, (ii) der Anzahl der Erfassungsberichte, (iii) der drahtlos übertragenen Ausgangssignale, (iv) der Betriebstemperaturen und (v) der Antriebsenergie.
Zunächst wird die Steuerung (i) von Erfassungszeiten beschrieben. Die Sensoren 5 weisen in Abhängigkeit von ihren Erfassungszielen und Erfassungsvorgängen unterschiedliche Zeiten auf, zu denen sie tatsächlich eine Erfassung durchführen (Erfassungszeit). Die Sensoren sind grob in zwei Kategorien unterteilt: den "kontinuierlichen Typ", der während einer ge samten spezifizierten Zeitdauer eine Erfassungsoperation durchführt, und den "zyklischen Typ", der in einem spezifizierten Zyklus zeitweilig eine Erfassungsoperation durchführt. Beispiele des kontinuierlichen Typs sind unter anderem Sensoren, die eine Erfassung rund um die Uhr, zu festgelegten Tageszeiten und zu festgelegten Zeiten, die von einem Wochentag zum anderen variieren können, durchführen. Beispiele der zyklischen Typen sind unter anderem Sensoren, welche die Erfassungszyklen selbst verwalten, und Sensoren, die eine Erfassung nach Anweisungen vom Server 3 durchführen. Ein zyklischer Sensor kann z. B. so gesteuert werden, daß die Betriebsdauer für eine einzige Runde der Erfassungsoperation, die in einem festgelegten Zyklus durchgeführt wird, auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird und Daten, die aus der Erfassung während der Betriebsdauer gewonnen werden, gemittelt und zum Server 3 gesendet werden.
Ein kontinuierlicher Sensortyp ist imstande, die Restbetriebszeit zu verlängern und daher näher an die Zielrestbetriebszeit heranzubringen, indem er die Einstellung der Standarderfassungszeit verkürzt. Der zyklische Sensortyp ist imstande, die Restbetriebszeit zu verlängern und daher näher an die Zielrestbetriebszeit heranzubringen, indem er die Einstellung der Standardbetriebsdauer für eine einzelne Runde der Erfassungsoperation verkürzt.
Als nächstes wird die Steuerung (ii) der Anzahl der Erfassungsberichte beschrieben. Die durch dieses Verfahren gesteuerten Sensoren 5 sind zyklisch. Zyklische Sensoren 5 führen, wie oben erwähnt, zeitweilig eine Erfassungsoperation in einem festgelegten Zyklus durch. Der zyklische Sensor 5 ist imstande, die Restbetriebszeit zu verlängern und daher näher an die Zielrestbetriebszeit heranzubringen, indem er entweder die Häufigkeit der Erfassungsoperation reduziert und/oder die Häufigkeit der Übertragung eines Erfassungsergebnisses zum Server 3 reduziert.
Als nächstes wird die Steuerung (iii) der drahtlosen Ausgangssignale beschrieben. Die durch dieses Verfahren gesteuerten Sensoren 5 sind diejenigen, die Erfassungsergebnisse drahtlos zur Sensornetzwerksteuerung 4 übertragen. Einige Sen soren 5 mit drahtloser Kommunikation gehören, wie in 3 dargestellt, zu zwei oder mehr Sensornetzwerken 1 und können mit mehr als einer Sensornetzwerksteuerung 4 kommunizieren. Unter diesen Bedingungen wird die Reichweite der drahtlosen Ausgangssignale so eingestellt, daß die am weitesten entfernte kommunikationsfähige Sensornetzwerksteuerung 4 oder die durch Funkwellen am wenigsten erreichbare Sensornetzwerksteuerung 4 erreicht wird. Dementsprechend kann die Restbetriebszeit verlängert und näher an die Zielrestbetriebszeit herangebracht werden, indem das drahtlose Ausgangssignal so weit verringert wird, daß mindestens eine kommunikationsfähige Sensornetzwerksteuerung 4 erreicht wird.
Als nächstes wird die Steuerung (iv) von Betriebstemperaturen beschrieben. Die durch dieses Verfahren gesteuerten Sensoren 5 verbrauchen wegen der Temperaturabhängigkeit der Widerstandswerte und der chemischen Batterie bei hohen Temperaturen eine zunehmende elektrische Energie. Der Sensor 5 von diesem Typ ist imstande, die Restbetriebszeit zu verlängern und daher näher an die Zielrestbetriebszeit heranzubringen, indem er den Betrieb aussetzt, wenn die Umgebungstemperatur größer oder gleich einem vorgegebenen Wert ist.
Als nächstes wird die Steuerung (v) von Betriebsleistung beschrieben. Die durch dieses Verfahren gesteuerten Sensoren 5 sind imstande, ihre für die Erfassungsoperation benötigte Betriebsleistung zu erhöhen/zu vermindern. Ein Beispiel ist ein Einbruchsensor, der ein eindringendes Objekt mittels Emission von elektromagnetischen Wellen, z. B. von Millimeterwellen oder Mikrowellen, erfaßt. Der Einbruchsensor weist eine Sensorreichweite auf, die mit steigender Ausgangsleistung der elektromagnetischen Welle zunimmt und umgekehrt mit fallender Ausgangsleistung der elektromagnetischen Welle abnimmt. Mit anderen Worten, der Sensor kann die Restbetriebszeit verlängern und daher näher an die Zielrestbetriebszeit heranbringen, indem er die Betriebsleistung und die Ausgangsleistung der elektromagnetischen Welle reduziert.
In der obigen Beschreibung wurden konkrete Steuerungsverfahren (i) bis (v) für die Sensoren 5 angegeben. Andere Betriebssteuerungsverfahren zur Verlängerung der Restbetriebs zeit der Sensoren 5, falls vorhanden, sind gleichfalls anwendbar.
Wie vorstehend erläutert, werden zur Verlängerung der Restbetriebszeit der Sensoren 5 die verschiedenen Operationen der Sensoren 5 durch den Betriebszeitsteuerungsabschnitt 37 eingeschränkt, statt verstärkt. Konkret wird eine Betriebssteuerungsgröße auf die folgende Weise berechnet.
Angenommen, die Sensordatenbank 40a enthält eine Tabelle von Aufzeichnungen der Beziehung zwischen Betriebssteuerungsgrößen für jeden Betriebstyp und dem mittleren Leistungsverbrauch für die Betriebssteuerungsgrößen. Ein mittlerer Zielleistungsverbrauch, durch den eine Zielrestbetriebszeit erreicht wird, wird aus der Restenergie und der Zielrestbetriebszeit des Sensors 5 berechnet. Konkret basiert die Berechnung auf der Gleichung (Mittlerer Zielleistungsverbrauch) = (Restenergie/Zielrestbetriebszeit). Die Betriebssteuerungsgröße, die den mittleren Leistungsverbrauch erzeugt, der dem mittleren Zielleistungsverbrauch am nächsten kommt, wird unter Bezugnahme auf die Sensordatenbank 40a identifiziert.
Wenn unter diesen Umständen die verschiedenen Operationen der Sensoren 5 mehr als nötig eingeschränkt werden, um die Restbetriebszeit zu verlängern, dann wird die Restbetriebszeit in der Tat verlängert, jedoch wird unter Umständen die erforderliche Erfassungsoperation nicht erreicht.
Dementsprechend enthält die Sensordatenbank 40a einen Mindestwert für die Betriebssteuerung, der den unteren Grenzwert eines Betriebsparameters angibt, bei dem der Betrieb der Sensoren 5 gesteuert werden kann. Zum Beispiel enthält im Fall der Steuerung (i) der Erfassungszeiten die Sensordatenbank 40a Minimalwerte der erforderlichen Erfassungszeiten für die Sensoren 5 als minimalen Betriebssteuerungswert. Wenn die zur Realisierung der Zielrestbetriebszeit erforderliche Betriebssteuerungsgröße unter dem minimalen Betriebssteuerungswert liegt, wird die Betriebssteuerung auf der Basis des minimalen Betriebssteuerungswerts durchgeführt. Eine Restbetriebszeit wird auf der Basis dieser Betriebssteuerung berechnet, um die Zielrestbetriebszeit auf die berechnete Restbetriebszeit einzustellen.
Die Berechnung der Zielrestbetriebszeit wird wie folgt ausgeführt: zunächst enthält die Sensordatenbank 40a den mittleren Leistungsverbrauch, wenn der Sensor 5 so eingestellt wird, daß er auf der Basis des minimalen Betriebssteuerungswerts arbeitet. Der Betriebszeitsteuerungsabschnitt 37 ruft den mittleren Leistungsverbrauch für den Sensor 5 aus der Sensordatenbank 40a ab und überprüft die Restenergie des Sensors 5. Dann berechnet der Betriebszeitsteuerungsabschnitt 37 die Restbetriebszeit, die wie folgt gegeben ist: (Restbetriebszeit) = (Restenergie)/(mittlerer Leistungsverbrauch). Die Zielrestbetriebszeit wird auf die berechnete Restbetriebszeit eingestellt.
Nachstehend wird als Zusammenfassung der obigen Diskussion unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in 1 der Festlegungsprozeß der Betriebssteuerungsgröße für den Sensor 5 beschrieben, wie er durch den Betriebszeitsteuerungsabschnitt 37 implementiert wird. Zunächst wird in S11 die Restbetriebszeit für den Sensor 5 durch den Prozeß berechnet, der in dem weiter oben ausführlich beschriebenen Ablaufdiagramm von 7 dargestellt ist. Dann wird ermittelt, ob die Restbetriebszeit kleiner oder gleich der durch das oben erwähnte Verfahren berechneten Zielrestbetriebszeit ist (S12).
Wenn die Antwort in S12 NEIN ist, d. h. wenn die ermittelte Restbetriebszeit größer als die Zielrestbetriebszeit ist, dann wird die Zielrestbetriebszeit auf diese neue Restbetriebszeit eingestellt (S13), wobei die Einstellung im Speicherabschnitt 32 registriert wird. Die aktuelle Betriebssteuerungsgröße wird ohne Änderung auf den Sensor 5 angewandt.
Wenn dagegen die Antwort in S12 JA ist, d. h. wenn die ermittelte Restbetriebszeit kleiner oder gleich der Zielrestbetriebszeit ist, dann wird unter Bezugnahme auf die Sensordatenbank 40a die Betriebsart identifiziert, unter welcher der Sensor betriebsfähig ist (S14). Danach wird aus der Restenergie und der Zielrestbetriebszeit für den Sensor 5 gemäß der oben erwähnten Auswertungsgleichung ein mittlerer Zielleistungsverbrauch berechnet (S15). Der berechnete mittlere Zielleistungsverbrauch wird mit dem mittleren Leistungsverbrauch für die in der Sensordatenbank 40a enthaltenen Betriebssteue rungsgrößen verglichen, um die Betriebssteuerungsgröße zu identifizieren, die den mittleren Leistungsverbrauch erzeugt, der dem mittleren Zielleistungsverbrauch am nächsten kommt (S16).
Dann wird ermittelt, ob die in S16 ermittelte Betriebssteuerungsgröße größer oder gleich dem in der Sensordatenbank 40a enthaltenen minimalen Betriebssteuerungswert ist (S17). Wenn festgestellt wird, daß die Betriebssteuerungsgröße kleiner als der minimale Betriebssteuerungswert ist (NEIN in S17), wird die Betriebssteuerungsgröße auf den minimalen Betriebssteuerungswert für den Sensor 5 eingestellt, und dem Sensor 5 wird die neue Einstellung mitgeteilt und angewiesen (S18). Wenn dagegen festgestellt wird, daß die Betriebssteuerungsgröße größer oder gleich dem minimalen Betriebssteuerungswert ist (JA in S17), dann wird die Betriebssteuerungsgröße für den Sensor 5 auf die Betriebssteuerungsgröße eingestellt, und dem Sensor 5 wird die neue Einstellung mitgeteilt und angewiesen (S19).
Möglicherweise können einige der Sensoren 5 bedeutungslos sein, wenn sie nicht auf der Basis der Standardeinstellung der Betriebssteuerungsgröße arbeiten. Mit anderen Worten, diese Sensoren sind wichtig, und ihr Betrieb kann nicht gedrosselt werden. Diese Sensoren werden in der vorstehenden Betriebssteuerungsanwendung in der Sensordatenbank 40a als Ausnahme registriert.
In der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, daß der Betriebszeitsteuerungsabschnitt 37 im Server 3 bereitgestellt wird. Dies ist nicht die einzige Möglichkeit. Der Betriebszeitsteuerungsabschnitt 37 kann in einem anderen Kommunikationsendgerät oder in der Kommunikationsnetzwerksteuerung 4 bereitgestellt werden.
(Ausführungsform 2)
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 8 bis 10 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Hierbei werden der Bequemlichkeit halber Elemente der vorliegenden Ausführungsform, welche die gleiche Anordnung und Funktion wie Elemente der Ausführungsform 1 aufweisen und in dieser Ausführungsform erwähnt sind, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Ein Sensornetzwerksystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist imstande, Relaisstrecken in einem Relaisnetzwerk 2 ebenso wie die Funktionen des Sensornetzwerksystems gemäß Ausführungsform 1 zu steuern. Das Sensornetzwerksystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ähnlich angeordnet wie die in Ausführungsform 1 unter Bezugnahme auf 2 beschriebene Anordnung. Unterschiede liegen in der Konfiguration eines Servers 3, die später ausführlich beschrieben wird.
In einem Sensornetzwerksystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform setzt sich das Relaisnetzwerk 2 aus einer Gruppe von Relais 6 zusammen, die als Relais arbeiten, das die Übertragung/den Empfang von Daten zwischen dem Server 3 und dem Sensornetzwerk 1 ermöglicht. Einige von den Relais 6 können auf externe Stromversorgung angewiesen sein und unter bestimmten Aufbaubedingungen, unter denen die Bereitstellung einer externen Stromversorgung schwierig ist, von Batterien betrieben werden.
Kommunikationswege in dem Relaisnetzwerk 2 werden stark verändert, beispielsweise auf der Basis der Positionsbeziehung zwischen dem Server 3 und einer Sensornetzwerksteuerung 4, die Daten zu/von dem Server 3 sendet/empfängt. Wie früher erwähnt, ist jedes Relais 6 mit mindestens einem anderen Relais 6 kommunikationsfähig; daher besteht zwischen dem Server 3 und einer bestimmten Sensornetzwerksteuerung 4 mehr als ein Kommunikationsweg.
In einem solchen System können bestimmte Relais 6 mit extrem hoher Häufigkeit genutzt werden, in Abhängigkeit von dem Verfahren zur Auswahl eines Kommunikationswegs. Wenn die jeweiligen Relais 6 von Batterien betrieben werden, wird ihr Batteriestrom schnell verbraucht, und die Batterien müssen häufig nachgeladen werden. Dies bedeutet eine vergrößerte Häufigkeit der Wartungsarbeiten zum Nachladen und ein höheres Arbeitspensum für den Verwalter des Sensornetzwerksystems. Ein weiteres Problem ist, daß eine extrem häufige Nutzung der Re lais 6 die Lebensdauer der Relais 6 und ihrer Batterien verkürzt.
Dementsprechend wird bei der vorliegenden Erfindung erreicht, daß die Relais 6 mit gleicher Häufigkeit genutzt werden, indem die Relaisstrecke in dem Relaisnetzwerk 2 gesteuert wird, um Relais 6 auszuwählen, die für den Relaisbetrieb eingesetzt werden. Auf diese Weise können die vorstehenden schädlichen Auswirkungen einer häufigen Nutzung bestimmter Relais 6 vermieden werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, daß die batteriebetriebenen Relais 6 Batterie-Informationen an den Server 3 übermitteln, z. B. in regelmäßigen Abständen. Diese Batterie-Informationen sind ähnlich den Batterie-Informationen, die von den Sensoren 5 in der Ausführungsform 1 ausgegeben werden. Nachstehend wird das Steuerungsverfahren ausführlich beschrieben.
Zunächst werden unter Bezugnahme auf 9 Relaisstrecken in dem Relaisnetzwerk 2 kurz beschrieben. Als Beispiel wird, wie in 9 dargestellt, das Relaisnetzwerk 2 durch vier Relais 6a, 6b, 6c, 6d gebildet. Ein Sensornetzwerk 1 ist nur mit dem Relais 6a kommunikationsfähig. Der Server 3 ist nur mit dem Relais 6d kommunikationsfähig.
In dem Relaisnetzwerk 2 ist das Relais 6a nur mit den Relais 6b, 6c kommunikationsfähig. Das Relais 6d ist nur mit den Relais 6b, 6c kommunikationsfähig. Für die Kommunikation zwischen dem Sensornetzwerk 1 und dem Server 3 existiert eine Strecke R1, welche die Relais 6a-6b-6d verbindet, und eine Strecke R2, welche die Relais 6a-6c-6d verbindet.
Wir wollen annehmen, daß z. B. der Batteriestrom des Relais 6b nahezu verbraucht ist. Wenn für die Kommunikation zwischen dem Sensornetzwerk 1 und dem Server 3 die Strecke R2 benutzt wird, braucht das Relais 6b an dem Relaisbetrieb nicht beteiligt zu sein und verbraucht seinen Batteriestrom nicht. Nachstehend wird die Steuerung der Relaisstrecken gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
8 zeigt ein Blockschema, das eine Konfiguration des Servers 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Der Server 3 unterscheidet sich von dem in 5 dar gestellten Server 3 darin, daß der erstere einen Relaisstreckenverwaltungsabschnitt 51 aufweist, sowie in dem Rechenabschnitt 31 und einer Relaisdatenbank 40c im Speicherabschnitt 32. Sonst sind die beiden Server 3 identisch.
Der Relaisstreckenverwaltungsabschnitt 51 sendet über einen Eingabe/Ausgabe-Verarbeitungsabschnitt 34 und eine Kommunikationsschnittstelle 33 ein Signal an die Relais 6 im Relaisnetzwerk 2, um eine optimale Relaisstrecke auf der Basis der ankommenden Batterieinformation zu spezifizieren, die von den Relais 6 über die Kommunikationsschnittstelle 33 und den Eingabe/Ausgabe-Verarbeitungsabschnitt 34 übermittelt wird, und die spezifizierte Relaisstrecke festzulegen. Der Inhalt des Prozesses, der durch den Relaisstreckenverwaltungsabschnitt 51 implementiert wird, wird auf geeignete Weise am Sichtanzeigeabschnitt 38 angezeigt, und die Einstellungen des Prozesses können durch Eingaben der Bedienungsperson am Eingabeabschnitt 39 auf geeignete Weise verändert werden.
Die Relaisdatenbank 40c ist eine Datenbank, die Informationen über alle Relais 6 im Relaisnetzwerk 2 aufzeichnet. Im folgenden werden einige Beispiele von Informationen über die Relais 6 dargestellt.
Ein erstes Beispiel sind Informationen über die Orte der Relais 6. Genauer gesagt, die Informationen repräsentieren den geographischen Bereich, wo die Relais 6 installiert sind (Ortsbezeichnung oder geographische Länge/Breite) und ihre Installationsanordnung (auf dem Boden, in der Luft, an einer Mauer, Höhe über dem Boden).
Ein nächstes Beispiel sind Informationen darüber, ob die Relais 6 von einer Batterie betrieben werden oder nicht. Für batteriebetriebene Relais 6 werden der als Batterie eingesetzte Batterietyp, ein mittlerer Leistungsverbrauch durch die Relais 6 für den Relaisbetrieb und weitere Informationen in der Relaisdatenbank 40c aufgezeichnet.
Ein nächstes Beispiel sind Informationen über Relais 6, mit denen die einzelnen Relais 6 kommunizieren können. Hier werden auch Informationen über die Entfernung zu anderen kommunikationsfähigen Relais 6 aufgezeichnet.
Diese Informationsarten werden für jedes Relais 6 in der Relaisdatenbank 40c aufgezeichnet. Es wird angenommen, daß die Relais 6 durch Relaiskennungen identifizierbar sind und daß das zum Server 3 gesendete Batteriesignal eine Relaiskennung im Nachrichtenkopf enthält.
Außerdem enthält die Relaisdatenbank 40c Informationen über alle auswählbaren Relaisstrecken für alle Sensornetzwerksteuerungen 4 im Sensornetzwerksystem.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in 10 ein Arbeitsablauf im Relaisstreckenverwaltungsabschnitt 51 beschrieben. Zunächst wird in S21 das Auftreten eines Bedarfs für die Übertragung/den Empfang eines Signals zwischen dem Server 3 und einer bestimmten Sensornetzwerksteuerung 4 erfaßt. Ein Bedarf gilt als aufgetreten, wenn beispielsweise eine Implementierung einer Anfangssignalfolge erfaßt wird, die einen Beginn einer Signalübertragung/eines Signalempfangs anzeigt. Die Relaisstrecke für die Anfangssignalfolge wird vorher festgelegt.
Als nächstes werden Informationen über alle auswählbaren Relaisstrecken zur Sensornetzwerksteuerung 4 durch eine Anfrage an die Relaisdatenbank 40c ermittelt (S22). Informationen über die Batterie-Restenergie der Relais 6 auf den Relaisstrecken werden durch eine Anfrage an die Relaisdatenbank 40c ermittelt (S23).
Danach wird für jede Relaisstrecke ein Relais 6 mit einer minimalen Batterie-Restenergie identifiziert (S24). Von den Relais 6 mit minimaler Batterie-Restenergie für die individuellen Relaisstrecken wird die Relaisstrecke ausgewählt, auf der sich ein Relais 6 mit maximaler Batterie-Restenergie befindet, und als Relaisstrecke für Signalübertragung/Signalempfang gekennzeichnet (S25).
In diesem Beispiel enthält die Relaisdatenbank 40c Informationen über alle auswählbaren Relaisstrecken für alle Sensornetzwerksteuerungen 4 in dem Sensornetzwerksystem. Die Relaisdatenbank 40c braucht die Informationen jedoch nicht unbedingt zu enthalten; der Relaisstreckenverwaltungsabschnitt 51 kann statt dessen in einem Relaisstrecken-Auswahlprozeß eine auswählbare Relaisstrecke für die Sensornetzwerksteuerung 4 durch Berechnung ermitteln. Die Berechnung ist möglich, wenn der Relaisstreckenverwaltungsabschnitt 51 aus der Relaisdatenbank 40c Informationen darüber abruft, welches Relais 6 mit welchen (anderen) Relais 6 kommunikationsfähig ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, daß der Relaisstreckenverwaltungsabschnitt im Server 3 bereitgestellt wird. Dies ist nicht die einzige Möglichkeit. Der Relaisstreckenverwaltungsabschnitt kann in einem anderen Kommunikationsendgerät bereitgestellt werden.
(Funktionsweise und Auswirkungen der vorliegenden Erfindung)
Wie vorstehend beschrieben, wird ein Verwaltungsverfahren für ein Sensornetzwerksystem gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Verwaltungsvorrichtung für ein Sensornetzwerksystem implementiert, die mit Sensoren kommunikationsfähig ist, Sensorinformationen von den Sensoren empfängt und den Betrieb der Sensoren steuert und die folgenden Schritte erfordert: Erfassen der Restbetriebszeiten von Batterien in den Sensoren; Spezifizieren einer Zielrestbetriebszeit und Steuerung des Betriebs der Sensoren, so daß die Restbetriebszeiten der Batterien in den Sensoren im wesentlichen gleich der Zielrestbetriebszeit sind.
Ein weiteres Verwaltungsverfahren für ein Sensornetzwerksystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei dem vorstehenden Verfahren so eingerichtet werden, daß die Zielrestbetriebszeit auf die Restbetriebszeit einer Batterie in einem Sensor eingestellt wird, dessen Batterie zu diesem Zeitpunkt die längste Restbetriebszeit aufweist.
Gemäß dem Verfahren wird die Zielrestbetriebszeit auf die Restbetriebszeit einer Batterie in einem Sensor eingestellt, dessen Batterie die längste Restbetriebszeit aufweist; daher wird der Betrieb der anderen Sensoren so gesteuert, daß die Restbetriebszeiten der Batterien verlängert werden. Die Sensoren können daher länger betrieben werden, bevor sie nachgeladen werden müssen. Die Nachladehäufigkeit und das Wartungsarbeitspensum werden beide reduziert.
Ein weiteres Verwaltungsverfahren für ein Sensornetzwerksystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei dem vor stehenden Verfahren so eingerichtet werden, daß die Batterie-Restenergie erfaßt wird; ein mittlerer Zielleistungsverbrauch aus der Restenergie und der Zielrestbetriebszeit berechnet wird und der Betrieb des Sensors so gesteuert wird, daß der mittlere Zielleistungsverbrauch erreicht wird.
Gemäß dem Verfahren wird zunächst die Batterie-Restenergie eines Sensors erfaßt. Aus der Restenergie und der Zielrestbetriebszeit wird ein mittlerer Zielleistungsverbrauch berechnet. Nachdem auf diese Weise der mittlere Zielleistungsverbrauch bestimmt worden ist, erkennt man, wie die Sensoren zu betreiben sind, um die Zielrestbetriebszeit zu erreichen. Daher läßt sich auf geeignete Weise erkennen, wie der Betrieb der Sensoren zu steuern ist.
Ein weiteres Verwaltungsverfahren für ein Sensornetzwerksystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei dem vorstehenden Verfahren so eingerichtet werden, daß für jeden Sensor im Voraus ein minimaler Betriebssteuerungswert spezifiziert wird, bei dem ein Mindestmaß an Funktionen erzielt wird; und der Betrieb der Sensoren so gesteuert wird, daß er nicht unter den minimalen Betriebssteuerungswert abfällt.
Gemäß dem Verfahren wird zunächst für jeden Sensor ein minimaler Betriebssteuerungswert spezifiziert, bei dem ein Mindestmaß an Funktionen erzielt wird. Der minimale Betriebssteuerungswert zeigt lediglich den unteren Grenzwert einer Betriebsgröße für einen Sensor an. Im Fall eines aktuellen Betriebsparameters kann der minimale Betriebssteuerungswert ein Maximalwert sein. Wenn z. B. der Betriebsparameter das Zeitintervall zwischen Berichten ist, die über die Erfassungsoperation übermittelt werden, ist der Maximalwert des Berichtsintervalls der minimale Betriebssteuerungswert.
Wenn die zum Erreichen der Zielrestbetriebszeit erforderliche Betriebssteuerungsgröße unter dem minimalen Betriebssteuerungswert liegt, wird der Sensor auf der Basis des minimalen Betriebssteuerungswerts gesteuert. Dadurch wird verhindert, daß lediglich durch Berücksichtigung des Erreichens der Zielrestbetriebszeit der Sensor nicht imstande ist, die notwendige Erfassungsoperation durchzuführen. Mit anderen Worten, dadurch wird das von dem Sensor geforderte minimale Betriebsniveau gewährleistet.
Zu beachten ist, daß die Aussage "der Betrieb der Sensoren wird so gesteuert, daß sie nicht unter den minimalen Betriebssteuerungswert abfallen" bedeutet, daß die Betriebsgröße nicht unter den unteren Grenzwert abfällt. Im Fall eines aktuellen Betriebsparameters kann die Betriebsgröße so festgelegt werden, daß als minimaler Betriebssteuerungswert ein Maximalwert nicht überschritten wird.
Ein Verwaltungsprogramm für ein Sensornetzwerksystem gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt, daß ein Computer das erfindungsgemäße Verwaltungsverfahren für ein Sensornetzwerksystem implementiert.
Ein Speichermedium, das ein erfindungsgemäßes Verwaltungsprogramm für ein Sensornetzwerksystem enthält, ist so eingerichtet, daß es ein Verwaltungsprogramm für ein Sensornetzwerksystem enthält, das bewirkt, daß ein Computer das erfindungsgemäße Verwaltungsprogramm für ein Sensornetzwerksystem implementiert.
Durch Laden des Computerprogramms oder eines in dem Speichermedium enthaltenen Computerprogramms in ein Computersystem wird das Verwaltungsverfahren für das Sensornetzwerksystem für den Nutzer bereitgestellt.
Eine weitere erfindungsgemäße Verwaltungsvorrichtung für ein Sensornetzwerksystem ist mit Sensoren kommunikationsfähig, empfängt Sensorinformationen von den Sensoren und steuert den Betrieb der Sensoren und ist so eingerichtet, daß sie einen Betriebszeitsteuerungsabschnitt aufweist, der Betriebssteuerungsgrößen für die Sensoren auf der Basis der durch die Sensoren übermittelten Informationen über Batterien berechnet, wobei der Betriebszeitsteuerungsabschnitt das erfindungsgemäße Verwaltungsverfahren für ein Sensornetzwerksystem implementiert.
Entsprechend der Einrichtung wird ein Betriebszeitsteuerungsabschnitt bereitgestellt, der das Verwaltungsverfahren für ein Sensornetzwerksystem implementiert. Wie früher erwähnt, wird dadurch das Nachladen vieler Sensorbatterien in einer einzigen Runde der Nachladewartungsarbeit ermöglicht, wodurch die Nachladehäufigkeit stark reduziert wird. Daher wird ein Verwalter, der das Sensornetzwerksystem verwaltet, von einem Teil des Wartungsarbeitspensums entlastet.
Ein erfindungsgemäßes Verwaltungsverfahren für ein Relaisnetzwerk stellt über kommunikationsfähig miteinander verbundene Relais eine kommunikationsfähige Verbindung zwischen Kommunikationsendgeräten her und ist dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte aufweist:
Erfassen von auswählbaren Relaisstrecken, wenn zwei bestimmte Kommunikationsendgeräte miteinander kommunizieren;
Erfassen von Informationen über die Batterie-Restenergie von Relais, die sich auf den auswählbaren Relaisstrecken befinden;
Ermitteln eines Relais für jede Relaisstrecke, das auf dieser Relaisstrecke eine minimale Batterie-Restenergie aufweist; und
Auswahl einer der Relaisstrecken, auf der sich ein Relais befindet, das unter den Relais mit minimaler Batterie-Restenergie auf den einzelnen Relaisstrecken eine maximale Batterie-Restenergie aufweist, und Festlegen der Relaisstrecke für das Senden/Empfangen von Signalen zwischen den beiden konkreten Kommunikationsendgeräten.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verwaltungsverfahren für ein Relaisnetzwerk kann bei dem vorstehenden Verfahren so eingerichtet werden, daß die Kommunikationsendgeräte Sensoren und eine Verwaltungsvorrichtung für ein Sensornetzwerksystem sind, die Sensorinformationen von den Sensoren empfängt und den Betrieb der Sensoren steuert.
Gemäß dem Verfahren wird die Erfindung auf ein Sensornetzwerksystem angewandt, das Sensoren und eine diese Sensoren verwaltende Sensornetzwerksystem-Verwaltungsvorrichtung enthält. In derartigen Sensornetzwerksystemen sind Sensoren an so vielen verschiedenen Orten installiert, daß die Sensoren in vielen Fällen relativ weit entfernt von der Verwaltungsvorrichtung für das Sensornetzwerksystem installiert sein können. In diesen Fällen wird ein Relaisnetzwerk wie das vorstehend beschriebene benötigt, um eine kommunikationsfähige Verbindung zwischen den Sensoren und der Verwaltungsvorrichtung des Sen sornetzwerksystems herzustellen. In diesen Relaisnetzwerken sind die Relais in vielen Fällen so weit voneinander angeordnet, daß Wartungsarbeiten zum Nachladen von Relaisbatterien einen relativ großen Arbeitsaufwand erfordern. Hier entlastet eine Verminderung der Nachladehäufigkeit ebenso wie bei dem vorstehenden Verfahren einen Systemverwalter von vielen Arbeitslasten.
Ein erfindungsgemäßes Verwaltungsprogramm für ein Relaisnetzwerk bewirkt, daß ein Computer das erfindungsgemäße Verwaltungsverfahren für das Relaisnetzwerk implementiert.
Ein Speichermedium, das ein erfindungsgemäßes Verwaltungsprogramm für ein Relaisnetzwerk enthält, ist so eingerichtet, daß es ein Verwaltungsprogramm für ein Relaisnetzwerk enthält, das bewirkt, daß ein Computer ein erfindungsgemäßes Verwaltungsverfahren für das Relaisnetzwerk implementiert.
Durch Laden des Computerprogramms oder eines in dem Speichermedium enthaltenen Computerprogramms in ein Computersystem wird das Verwaltungsverfahren für das Relaisnetzwerk für den Nutzer bereitgestellt.
Eine erfindungsgemäße Verwaltungsvorrichtung für ein Relaisnetzwerk verwaltet ein Relaisnetzwerk, das über kommunikationsfähig miteinander verbundene Relais Kommunikationsendgeräte kommunikationsfähig miteinander verbindet, und ist so eingerichtet, daß es einen Relaisstreckenverwaltungsabschnitt enthält, der auf der Basis von Informationen über Batterien, die durch die Relais übermittelt werden, eine Relaisstrecke in dem Relaisnetzwerk festlegt, wobei der Relaisstreckenverwaltungsabschnitt das Relaisnetzwerk-Verwaltungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert.
Entsprechend der Einrichtung wird ein Relaisstreckenverwaltungsabschnitt bereitgestellt, der das Verwaltungsverfahren für das Relaisnetzwerk implementiert; daher wird, wie weiter oben erwähnt, die Schwierigkeit verhindert, daß bestimmte Relais so häufig genutzt werden, daß ihre Batterie schnell erschöpft wäre und nachgeladen werden müßte. Der Systemverwalter wird von einem Teil des Arbeitspensums entlastet.
Die im Abschnitt "Beste Ausführungsart der Erfindung" beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele dienen lediglich zu Erläuterungszwecken und schränken keineswegs den Umfang der vorliegenden Erfindung ein.
ANWENDBARKEIT IN DER INDUSTRIE
Das Sensornetzwerksystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf Sensornetzwerksysteme anwendbar, die eine Gruppe von Sensornetzwerken mit vielen verschiedenen Sensoren für Zielstellungen wie die Erfassung von Autodiebstählen, Hauseinbrüchen und Bränden enthalten.

Claims

Verfahren zum Verwalten eines Sensornetzwerksystems, das durch eine Vorrichtung zum Verwalten eines Sensornetzwerksystems implementiert wird, die mit Sensoren kommunikationsfähig ist, wobei die Vorrichtung Sensorinformationen von den Sensoren empfängt und den Betrieb der Sensoren steuert, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Schritte aufweist: Erfassen von Restbetriebszeiten von Batterien in den Sensoren; Festlegen einer Zielrestbetriebszeit; und Steuerung des Betriebs der Sensoren, so daß die Restbetriebszeiten der Batterien in den Sensoren im wesentlichen gleich der Zielrestbetriebszeit sind.
Sensornetzwerksystem-Verwaltungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Zielrestbetriebszeit auf eine Restbetriebszeit einer Batterie in einem Sensor eingestellt wird, dessen Batterie zu dem Zeitpunkt die längste Restbetriebszeit aufweist.
Sensornetzwerksystem-Verwaltungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei die Restenergie der Batterie erfaßt wird; und aus der Restenergie und der Zielrestbetriebszeit ein mittlerer Zielenergieverbrauch berechnet wird; und der Betrieb des Sensors so gesteuert wird, daß der mittlere Zielenergieverbrauch erreicht wird.
Sensornetzwerksystem-Verwaltungsverfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, wobei ein minimaler Operationssteuerungswert, bei dem ein minimales Funktionsniveau erreicht wird, im Voraus für jeden Sensor spezifiziert wird; und der Betrieb der Sensoren so gesteuert wird, daß sie nicht unter den minimalen Operationssteuerungswert abfallen.
Verwaltungsprogramm für ein Sensornetzwerksystem, das einen Computer veranlaßt, das Sensornetzwerksystem-Verwaltungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zu implementieren.
Speichermedium, das ein Sensornetzwerksystem-Verwaltungsprogramm enthält, das einen Computer veranlaßt, das Sensornetzwerksystem-Verwaltungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zu implementieren.
Sensornetzwerksystem-Verwaltungsvorrichtung, die mit Sensoren kommunikationsfähig ist, wobei die Vorrichtung Sensorinformationen empfängt und den Betrieb der Sensoren steuert, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aufweist: einen Betriebszeitsteuerungsabschnitt, der die Operationssteuerungsgröße für die Sensoren auf der Basis von Informationen über Batterien berechnet, die durch die Sensoren übermittelt werden, wobei der Betriebszeitsteuerungsabschnitt das Sensornetzwerksystem-Verwaltungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 implementiert.
Relaisnetzwerk-Verwaltungsverfahren zur kommunikationsfähigen Verbindung von Kommunikations-Endgeräten miteinander über kommunikationsfähig zusammengeschaltete Zwischenstationen bzw. Relais, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Schritte aufweist: Erfassen von wählbaren Relaisstrecken, wenn zwei spezielle Kommunikations-Endgeräte miteinander kommunizieren; Erfassen von Informationen über die Batterie-Restenergie von Relais, die auf den wählbaren Relaisstrecken liegen; Identifikation eines Relais für jede Relaisstrecke, das eine minimale Batterie-Restenergie auf dieser Relaisstrecke aufweist; Auswahl einer der Relaisstrecken, auf der ein Relais mit einer maximalen Batterie-Restenergie liegt, unter denjenigen Relais, die auf den individuellen Relaisstrecken eine minimale Batterie-Restenergie aufweisen, und Festlegen als eine Relaisstrecke für eine Signalübertragung/-Empfang zwischen zwei spezifischen Kommunikations-Endgeräten, wobei es sich bei den Kommunikations-Endgeräten um Sensoren und um eine Sensornetzwerksystem-Verwaltungsvorrichtung handelt, die Sensorinformationen von den Sensoren empfängt und den Betrieb der Sensoren steuert.
Relaisnetzwerk-Verwaltungsprogramm, das einen Computer veranlaßt, das Relaisnetzwerk-Verwaltungsverfahren nach Anspruch 8 zu implementieren.
Speichermedium, das ein Relaisnetzwerk-Verwaltungsprogramm enthält, das einen Computer veranlaßt, das Relaisnetzwerk-Verwaltungsverfahren nach Anspruch 8 zu implementieren.
Relaisnetzwerk-Verwaltungsvorrichtung, die ein Relaisnetzwerk verwaltet, das Kommunikations-Endgeräte über kommunikationsfähig zusammengeschaltete Relais kommunikationsfähig miteinander verbindet, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen Relaisstrecken-Verwaltungsabschnitt aufweist, der auf der Basis von durch die Relais übermittelten Informationen über Batterien eine Relaisstrecke in dem Relaisnetzwerk spezifiziert, wobei der Relaisstrecken-Verwaltungsabschnitt das Relaisnetzwerk-Verwaltungsverfahren nach Anspruch 8 implementiert.