JP2005110288A - 中継ネットワークの管理方法、中継ネットワーク管理プログラム、中継ネットワーク管理プログラムを記録した記録媒体、および中継ネットワーク管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のセンサと、これらを統括管理するサーバとが通信ネットワークによって接続されたセンサネットワークシステムにおいて、システム管理者のメンテナンス上の負担、特にセンサのバッテリ充電処理の負担を軽減することができるセンサネットワークシステム管理方法を提供する。
【解決手段】 中継経路を管理するサーバは、まず、２つの通信端末の間で通信が行われる際に、選択可能な中継経路に含まれる中継機のバッテリ残存容量に関する情報を取得する。そして、サーバは、各中継経路における最もバッテリ残存容量が少ない中継機の中で、最もバッテリ残存容量が大きい中継機を含んでいる中継経路を選択し、上記特定の２つの通信端末同士の間での信号の送受信を行う中継経路として設定する。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、複数のセンサと、これらのセンサを統括管理するサーバとが、通信ネットワークによって接続されたセンサネットワークシステムに関するものである。

近年、我々の生活空間等には、車両盗難監視、屋内侵入監視、火災監視等の目的に応じた多種、多様なセンサが数多く設置されている。これらのセンサは、通常、その設置目的ごとにセンサネットワークを構成している。そして、このようなセンサネットワークを複数含んだセンサネットワークシステムを構成することによって、多種多様なセンサ情報を統合して管理することが可能となっている。

各センサネットワークはセンサネットワークコントローラを備えており、各センサとセンサネットワークコントローラとが有線あるいは無線によって通信可能に接続されている。すなわち、各センサによる検出結果などのセンサ情報は、センサネットワークコントローラに通信によって伝送される。

また、センサネットワークシステムには、各センサネットワークからの情報を統括管理するためのサーバコンピュータ（以降、サーバと略称する）が設けられている。このサーバは、各センサネットワークにおけるセンサネットワークコントローラと通信可能に接続されており、これらセンサネットワークコントローラから各センサのセンサ情報を得ることが可能となっている。また、サーバは、各センサに対して、その動作を制御することも可能となっている。

各センサネットワークは、広範囲にわたって設けられていることが多いので、サーバと各センサネットワークコントローラとは、長距離通信が可能な通信インフラによって接続されることになる。この通信インフラの例としては、複数の中継機が相互に接続された中継ネットワークが挙げられる。

以上のようなセンサネットワークシステムにおいて、各センサは様々な場所に設置されることになるので、電源供給を行えない場所にセンサを設置する必要が生じる場合もある。この場合、センサはバッテリによって駆動されることになる。

バッテリ駆動型センサが複数設けられているシステムの場合、バッテリの残存容量が０になったセンサが発生すると、そのセンサに対して充電を行うメンテナンスが必要となる。各センサにおけるバッテリの容量および消費電力は様々であり、バッテリの残存容量が０となるタイミングは各センサによって異なることになる。この場合、充電処理を行う頻度が多くなり、センサネットワークシステムの管理者に対するメンテナンス上の負担が増大することになる。

また、中継ネットワーク内における通信経路は、サーバとデータの送受信を行うセンサネットワークコントローラとの位置関係などに応じて様々に変化するものとなっている。また、各中継機は１つ以上の他の中継機と通信可能となっているので、サーバと、特定のセンサネットワークコントローラとの通信経路も、複数のパターンが存在することになる。

このようなシステムの場合、通信経路の選択方法によっては、特定の中継機が利用される頻度が著しく高くなる場合も考えられる。この中継機がバッテリ駆動方式である場合には、すぐにバッテリの残存容量が減ることになり、充電を頻繁に行う必要が生じることになる。したがって、充電のためのメンテナンスを行う頻度が高くなり、センサネットワークシステムの管理者に対する負担が増大することになる。また、特定の中継機の使用頻度が著しく高くなると、その中継機自身およびバッテリの使用寿命が短くなるという弊害もある。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、複数のセンサと、これらを統括管理するサーバとが中継ネットワークなどの通信ネットワークによって接続されたセンサネットワークシステムにおいて、システム管理者のメンテナンス上の負担、特にセンサや中継機のバッテリ充電処理の負担を軽減することができる中継ネットワークの管理方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る中継ネットワークの管理方法は、複数の通信端末同士を、互いに通信可能に接続された複数の中継機を中継することによって通信接続する中継ネットワークの管理方法であって、特定の２つの通信端末の間で通信が行われる際に、選択可能な中継経路を取得するステップと、上記選択可能な各中継経路に含まれる中継機のバッテリ残存容量に関する情報を取得するステップと、上記各中継経路において、最もバッテリ残存容量が少ない中継機を特定するステップと、上記各中継経路における最もバッテリ残存容量が少ない中継機の中で、最もバッテリ残存容量が大きい中継機を含んでいる中継経路を選択し、上記特定の２つの通信端末同士の間での信号の送受信を行う中継経路として設定するステップとを有しており、上記複数の通信端末が、複数のセンサと通信可能であり、各センサからのセンサ情報を受信するとともに、各センサに対して動作制御を行うことを特徴としている。

上記の方法では、まず、特定の２つの通信端末の間で通信が開始されると、選択可能な中継経路が選択される。ここで、中継経路としては１つ以上候補が挙がることになる。その後、選択された各中継経路において、最もバッテリ残存容量が少ない中継機が特定され、これらの中で最もバッテリ残存容量が大きい中継機を含んだ中継経路が、通信で使用する中継経路として設定される。すなわち、中継経路は、バッテリの残存容量が多い中継機を含んでいるものから選択されることになるので、各中継機におけるバッテリの残存容量の低下を均等化することができる。よって、特定の中継機の使用頻度が高くなることによって、その中継機のバッテリがすぐになくなり、充電メンテナンスを行う頻度が高くなるというような弊害を防止することができ、システムの管理者の負担を軽減することができる。また、特定の中継機の使用頻度が著しく高くなると、その中継機自身およびバッテリの使用寿命が短くなるという弊害もあるが、上記の方法によれば、この問題も解消することができる。

なお、上記複数の通信端末が、複数のセンサ、および、各センサからのセンサ情報を受信するとともに、各センサに対して動作制御を行うセンサネットワークシステム管理装置であってもよい。

そして、上記の方法では、複数のセンサと、これらセンサを管理するセンサネットワークシステム管理装置とを備えたセンサネットワークシステムに適用されるものとなっている。このようなセンサネットワークシステムでは、各センサは多種多様な場所に設置されるものであり、各センサとセンサネットワークシステム管理装置との距離は、比較的遠くなる場合が多くなる。このような場合には、各センサと、センサネットワークシステム管理装置とを通信可能とするために、上記のような中継ネットワークが必要となる。このような中継ネットワークにおいて、各中継機は互いに遠く離れている場合も多く、中継機のバッテリに対する充電処理のメンテナンスは、比較的労力のかかるものとなる。ここで、上記の方法のように、充電メンテナンスを行う頻度を少なくすることは、システムの管理者の負担を大きく減少させることができるものである。

また、本発明に係る中継ネットワーク管理プログラムは、上記本発明に係る中継ネットワークの管理方法をコンピュータに実現させることを特徴としている。

上記プログラムをコンピュータシステムにロードすることによって、上記中継ネットワークの管理方法をユーザに提供することが可能となる。

また、本発明に係る中継ネットワーク管理プログラムを記録した記録媒体は、上記本発明に係る中継ネットワークの管理方法をコンピュータに実現させる中継ネットワーク管理プログラムを記録していることを特徴としている。

上記記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムにロードすることによって、上記中継ネットワークの管理方法をユーザに提供することが可能となる。

また、本発明に係る中継ネットワーク管理装置は、複数の通信端末同士を、互いに通信可能に接続された複数の中継機を中継することによって通信接続する中継ネットワークを管理する中継ネットワーク管理装置であって、各中継機から送られてくるバッテリに関する情報に基づいて、中継ネットワークにおける中継経路を設定する中継経路管理部を備え、上記中継経路管理部が、上記本発明に係る中継ネットワークの管理方法を実現することを特徴としている。

上記の構成によれば、上記した中継ネットワークの管理方法を実現する中継経路管理部を備えているので、上記したように、特定の中継機の使用頻度が高くなることによって、その中継機のバッテリがすぐになくなり、充電メンテナンスを行う頻度が高くなるというような弊害を防止することができ、システムの管理者の負担を軽減することができる。

また、本発明に係るセンサネットワークシステム管理方法は、複数のセンサと通信可能であり、各センサからのセンサ情報を受信するとともに、各センサに対して動作制御を行うセンサネットワークシステム管理装置において行われるセンサネットワークシステム管理方法であって、各センサにおけるバッテリの残り駆動時間を取得するステップと、目標残り駆動時間を設定するステップと、上記各センサにおけるバッテリの残り駆動時間と、上記目標残り駆動時間とが略等しくなるように、各センサの動作を制御するステップとを有している方法としてもよい。

上記の方法では、各センサにおけるバッテリの残り駆動時間と、目標残り駆動時間とが略等しくなるように、各センサの動作を制御している。このような制御によれば、センサネットワークシステムに含まれるバッテリ駆動型のセンサのほとんどを、ほぼ同じ時期にバッテリの残存容量がなくなるように設定することができる。これによって、１回の充電処理メンテナンスによって多くのセンサのバッテリを充電することが可能となり、充電処理を行う頻度を大幅に減少することが可能となる。したがって、センサネットワークシステムを管理する管理者のメンテナンス上の負担を軽減することが可能となる。

また、本発明に係るセンサネットワークシステム管理方法は、上記の方法において、上記目標残り駆動時間が、その時点でバッテリの残り駆動時間が最も長いセンサにおけるバッテリの残り駆動時間に設定される方法としてもよい。

上記の方法では、バッテリの残り駆動時間が最も長いセンサにおけるバッテリの残り駆動時間を目標残り駆動時間に設定するので、その他のセンサは、バッテリの残り駆動時間を長くするように動作制御されることになる。よって、充電が必要となるまでの期間を長くすることができるので、充電処理の頻度を少なくすることができ、メンテナンスの負担を軽減することができる。

また、本発明に係るセンサネットワークシステム管理方法は、上記の方法において、バッテリの残存容量を検出するとともに、該残存容量と、上記目標残り駆動時間とによって、目標平均消費電力を算出し、該目標平均消費電力を実現するように、該当センサの動作を制御する方法としてもよい。

上記の方法では、まず、センサのバッテリの残存容量を検出している。そして、この残存容量と目標残り駆動時間とによって目標平均消費電力が算出される。このようにして目標平均消費電力が設定されれば、該当センサをどのように動作させれば目標残り駆動時間を実現することができるのかを把握することが可能となる。よって、各センサをどのように動作制御すればよいかを的確に把握することができる。

また、本発明に係るセンサネットワークシステム管理方法は、上記の方法において、各センサに対して、最低限の機能を実現するための動作制御最低値を設定しておくとともに、各センサに対する動作の制御が、上記動作制御最低値を下回らないようにする方法としてもよい。

上記の方法では、まず、各センサにおける最低限の機能を実現するための動作制御最低値を設定している。なお、この動作制御最低値は、あくまでセンサにおける動作量の最低限度の値を示しているものであり、実際の動作パラメータでは、動作制御最低値が最大値となる場合も考えられる。例えば、動作パラメータが、検知動作を報告する間隔である場合には、報告間隔の最大値が動作制御最低値となる。

そして、目標残り駆動時間を実現するために必要とされる動作の制御量が、動作制御最低値を下回る場合には、該当センサに対して動作制御最低値による制御を行うようにしている。これにより、目標残り駆動時間を実現することのみを考慮してしまうことによって、必要とする検知動作を行えなくなってしまうことを防止することができる。すなわち、センサに最低限必要とされる動作を保証することが可能となる。

なお、各センサに対する動作の制御が、動作制御最低値を下回らないということは、あくまで動作量の最低限度を下回らないということを示しているものであり、実際の動作パラメータでは、動作制御最低値としての最大値を上回らないようにする場合も考えられる。

また、本発明に係るセンサネットワークシステム管理プログラムは、上記本発明に係るセンサネットワークシステム管理方法をコンピュータに実現させるようにしてもよい。

上記プログラムをコンピュータシステムにロードすることによって、上記センサネットワークシステム管理方法をユーザに提供することが可能となる。

また、本発明に係るセンサネットワークシステム管理プログラムを記録した記録媒体は、上記本発明に係るセンサネットワークシステム管理方法をコンピュータに実現させるセンサネットワークシステム管理プログラムを記録しているようにしてもよい。

上記記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムにロードすることによって、上記センサネットワークシステム管理方法をユーザに提供することが可能となる。

また、本発明に係るセンサネットワークシステム管理装置は、複数のセンサと通信可能であり、各センサからのセンサ情報を受信するとともに、各センサに対して動作制御を行うセンサネットワークシステム管理装置であって、各センサから送られてくるバッテリに関する情報に基づいて、該当センサに対する動作制御量を算出する駆動時間制御部を備え、上記駆動時間制御部が、上記本発明に係るセンサネットワークシステム管理方法を実現する構成としてもよい。

上記の構成によれば、上記したセンサネットワークシステム管理方法を実現する駆動時間制御部を備えているので、上記したように、１回の充電処理メンテナンスによって多くのセンサのバッテリを充電することが可能となり、充電処理を行う頻度を大幅に減少することが可能となる。したがって、センサネットワークシステムを管理する管理者のメンテナンス上の負担を軽減することが可能となる。

以上のように、本発明に係る中継ネットワークの管理方法は、複数の通信端末同士を、互いに通信可能に接続された複数の中継機を中継することによって通信接続する中継ネットワークの管理方法であって、特定の２つの通信端末の間で通信が行われる際に、選択可能な中継経路を取得するステップと、上記選択可能な各中継経路に含まれる中継機のバッテリ残存容量に関する情報を取得するステップと、上記各中継経路において、最もバッテリ残存容量が少ない中継機を特定するステップと、上記各中継経路における最もバッテリ残存容量が少ない中継機の中で、最もバッテリ残存容量が大きい中継機を含んでいる中継経路を選択し、上記特定の２つの通信端末同士の間での信号の送受信を行う中継経路として設定するステップとを有しており、上記複数の通信端末が、複数のセンサと通信可能であり、各センサからのセンサ情報を受信するとともに、各センサに対して動作制御を行う方法である。

これにより、各中継機におけるバッテリの残存容量の低下を均等化することができるので、特定の中継機の使用頻度が高くなることによって、その中継機のバッテリがすぐになくなり、充電メンテナンスを行う頻度が高くなるというような弊害を防止することができ、システムの管理者の負担を軽減することができるという効果を奏する。また、特定の中継機の使用頻度が著しく高くなると、その中継機自身およびバッテリの使用寿命が短くなるという弊害もあるが、上記の方法によれば、この問題も解消することができるという効果を奏する。

また、上記のような中継ネットワークにおいて、各中継機は互いに遠く離れている場合も多く、中継機のバッテリに対する充電処理のメンテナンスは、比較的労力のかかるものとなるが、上記のように、充電メンテナンスを行う頻度を少なくすることができるので、システムの管理者の負担を大きく減少させることができるという効果を奏する。

［参考例としての実施の形態］
本発明の参考例としての実施の一形態について図１ないし図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

（全体構成）
図２は、本実施形態に係るセンサネットワークシステムの概略構成を示すブロック図である。このセンサネットワークシステムは、センサネットワーク１ａ・１ｂ・１ｃ、中継ネットワーク２、およびサーバ（センサネットワークシステム管理装置、中継ネットワーク管理装置）３を備えた構成となっている。

センサネットワーク１ａ・１ｂ・１ｃは、それぞれセンサネットワークコントローラ４と、複数のセンサ５…とを備えた構成となっている。なお、図２においては、センサネットワーク１ａについてのみ、その内部構成を示しているが、センサネットワーク１ｂ・１ｃにおいても、同様の構成となっている。なお、以下では、センサネットワーク１ａ・１ｂ・１ｃを特に区別しない場合には、「センサネットワーク１」と記すものとする。

中継ネットワーク２は、複数の中継機６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄによって構成されている。各中継機は、無線によって互いに通信可能となっている。ここで、ある中継機の無線通信範囲は、中継ネットワーク２に含まれる全ての中継機と通信可能である必要はなく、１つ以上の他の中継機と通信可能であればよい。なお、各中継機はすべて無線による通信を行うものである必要はなく、一部有線による通信を行うシステムであってもよい。このように、複数の中継機６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄをネットワーク状に接続することによって、１つの通信機の通信範囲が狭くても、広範囲にわたる中継ネットワークを構築することができる。なお、以下では、中継機６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄを特に区別しない場合には、「中継機６」と記すものとする。

サーバ３は、センサネットワークシステムにおける中枢ブロックであり、各センサネットワーク１からのセンサ情報を一元管理するとともに、センサネットワークシステム内での不具合の発生などを検知する機能を有している。このサーバ３は、中継ネットワーク２における特定の中継機６と通信可能に接続されており、これによって、中継ネットワーク２を介した通信を行うことが可能となっている。なお、サーバ３と中継機６との接続形態としては特に限定するものではなく、無線による通信や、有線による通信のどちらを適用してもかまわない。

センサネットワーク１は、上記したように、１つのセンサネットワークコントローラ４と、このセンサネットワークコントローラ４とデータ通信可能な複数のセンサ５…とを備えている。ここで、センサネットワークコントローラ４とセンサ５…とのデータ通信形態について説明する。センサネットワークコントローラ４および各センサ５にはそれぞれ通信機が備えられており、センサネットワークコントローラ４の通信機が親機、各センサ５の通信機が子機となる。そして、親機と子機との間でデータ通信が行われる。

親機と子機との間のデータ通信は、無線通信でもよく、有線通信でもよい。無線通信としては、例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）規格やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格の微弱電波、特定小電力無線等の近距離無線を利用するもの、光無線を利用するもの、近距離赤外線通信等が考えられる。有線通信としては、ＬＡＮを利用するものや専用の通信線を利用するものなどが考えられる。

親機と子機との間の通信方式としては、双方向通信または単方向通信があり、センサ５の種類によって異なる。センサ５がセンサネットワークコントローラ４から制御信号等を受けて制御等されるものである場合には、通信方式は双方向通信となる。一方、センサ５が一方的にセンサネットワークコントローラ４に対して信号を送るようなものである場合には、通信方式は子機から親機への単方向通信となる。

センサ５において、検知を行う検知部と通信機（子機）との間のインターフェイスは、例えば、ＲＳ−２３２Ｃ、ＲＳ−４８５、ＤｅｖｉｃｅＮＥＴ等を利用することができる。検知部による検知結果としてのアナログ電流やアナログ電圧、パルス信号等は、Ｄ／Ａコンバータによってデジタル信号に変換され、上記インターフェイスを介して、センサ５からセンサネットワークコントローラ４に送られる。

センサネットワークコントローラ４は、センサ５…から送られてくる信号を受信し、これらをまとめて中継ネットワーク２を介してサーバ３に伝送する。このセンサネットワークコントローラ４は、中継ネットワーク２における特定の中継機６と通信可能に接続されており、これによって、中継ネットワーク２を介した通信を行うことが可能となっている。なお、センサネットワークコントローラ４と中継機６との接続形態としては特に限定するものではなく、無線による通信や、有線による通信のどちらを適用してもかまわない。

次に、センサネットワーク１の構成について説明する。１つのセンサネットワークコントローラ４は、通常、複数のセンサ５…（例えば最大２５６台のセンサ５、セキュリティ管理のためのセンサネットワーク３では１０台程度のセンサ５）を管理しており、これらによりセンサネットワーク１が構成される。なお、センサネットワーク１は図３に示すように互いに重なりあっていてもよい。

図３は、複数のセンサネットワーク３が重なり合っている例を示す概念図である。図３の例では、１つのセンサ５が複数のセンサネットワーク１…に属していたり、１つのセンサネットワーク１に２つのセンサネットワークコントローラ４が存在したりしている。このように、センサ５が複数のセンサネットワークコントローラ４によって管理されていると、そのセンサ５は、１つのセンサネットワークコントローラ４が故障等しても他のセンサネットワークコントローラ４によって正常な動作が可能となる。したがって、高い信頼性が要求されるセンサ５については、上記のように複数のセンサネットワークコントローラ４によって管理することが望ましい。

図２のシステムにおいて、個々のセンサ５は、それぞれに付与された固有のセンサＩＤによって識別される。図２のシステムでは、多数のセンサ５…を用いる方が、様々なセンシングを行うことが可能であり、得られる情報が増大することによって、より多面的な状況把握を行うことができる。多数のセンサ５…を用いるためには、センサＩＤを高ビット（例えば６４ビット以上）化すればよい。

（センサ）
センサネットワーク１のセンサ５としては、様々なセンサが用いられる。その一例を挙げると、次の通りである。

人体等を検知するものとしては、光電センサ、ビームセンサ、超音波センサ、赤外線センサ等がある。物体の動きや破壊等を検知するものとしては、振動センサ、加速度センサ（３Ｄセンサ、ボールセミコンダクタ型センサ）等がある。音を検知するものとしては、マイクロホン、音感センサ、音響センサ等がある。映像を検知するものとしては、ビデオカメラ等がある。火災等を検知するものとしては、温度センサ、煙センサ、湿度センサ等がある。車両等に搭載されるものとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）、加速度センサ、ワイパＯＮ／ＯＦＦセンサ、振動センサ、傾斜センサ等がある。室内に設置されるものとしては、照明ＯＮ／ＯＦＦセンサ、水漏れセンサ等がある。屋外に設置されるものとしては、雨量計、風速計、温度計等がある。これら以外にも、静電容量レベルセンサ、静電容量浸入センサ、電流センサ、電圧センサ、ドアの開閉を検知するリードスイッチ、時刻を検知する時計等、多種多様なものがある。

このように、センサネットワーク１に備えられているセンサ５は、一般に「センサ」と呼ばれるものに限られておらず、現象を検知してその検知結果を電気信号に変換するなどしてセンサネットワークコントローラ４に送ることができるあらゆる機器を含んでいる。

また、センサネットワーク１のセンサ５の中には、能動型センサが含まれていてもよい。能動型センサとは、状況の変化に応じてセンシング機能を変化させることが可能なセンサのことである。この能動型センサの例としては、ビデオカメラによるセンサが挙げられる。この能動型ビデオカメラセンサは、検知を行う検知部としてのＣＣＤ（Charge Coupled Device）以外に、ズーム機能やオートフォーカス機能、撮影方向を切り換えるための方向切り換え機能等を備え、自動的に、あるいはセンサネットワークコントローラ４からの制御信号により動作可能なものをいう。このような能動型センサでは、現象に応じてより的確な検知を行うことができる。例えば、上記ビデオカメラの例では、撮影範囲内で動く物（煙等）を検知して、その方向に撮影方向を切り換えることにより、その動く物をより的確に撮影することが可能となる。

さらに、センサネットワーク１のセンサ５の中には、自律型センサが含まれていてもよい。ここでは、自律型センサとは、そのセンサ自身に関する情報（センサ情報）ならびに検知結果を、センサネットワークコントローラ４を介してサーバ３に対して、例えば周期的に報知するものをいう。センサ情報とは、例えばそのセンサの種類（検知できる内容等を含む）および配置（位置、設置場所）の情報である。

センサは車両等の移動体に取り付けられる場合もある。センサが移動すると、そのセンサでの検知結果により得られる情報は変化し得る。例えば、センサとして車両に取り付けられた温度計を考えると、そのセンサで気温を検知する場合、車両の位置、つまりセンサの位置によって検知結果がどの地点での気温を表しているかが異なることになる。このような場合に自律型センサを用いると、常にどの地点での気温を検知しているかを認識することができる。

センサ５は、通常、特定の目的、例えば車両盗難監視、屋内侵入監視、火災監視等の目的に応じて選択され、その目的に応じた適切な場所に設置される。また、通常、その目的ごとにセンサネットワーク１が構成され、その目的を達成するための監視、通報等の処理はサーバ３にて行われる。

なお、センサ５は、検知結果の報知方式、つまり検知結果のセンサネットワークコントローラ４への検知データの送り方によって周期型、イベント型、ポーリング型の３種類にほぼ分類することができる。ここで、周期型センサは、所定の時間的周期において検知結果を報知するものである。イベント型センサは、センサ５が所定の現象を検知したとき、例えば所定の閾値以上の物理量等を検知したときに検知結果を報知するものである。ポーリング型センサは、センサネットワークコントローラ４側からの検知結果の報知指令を受けたときに検知結果を報知するものである。

また、センサ５は、電源が供給されて動作するものと、電源の供給は行われずに、内蔵するバッテリによって動作するものとが存在している。ここで、バッテリによって動作するセンサ５を、バッテリ駆動型センサ５と呼ぶことにする。一般に、センサ５はあらゆる場所に設置されるものであり、電源の供給が困難であるような場所にも設置する必要が生じることもある。このような場合に、バッテリ駆動型センサ５が用いられることになる。

このようなバッテリ駆動型センサ５は、センシングによる検出結果とともに、バッテリの残量に関する情報をセンサネットワークコントローラ４に送信するものとする。バッテリの残量に関する情報としては、残り駆動可能時間、充電割合、およびバッテリ出力電圧などが挙げられる。これらのどの情報を出力するかは、バッテリ駆動型センサ５に備えられたバッテリ制御手段の能力によって決定されるが、バッテリ駆動型センサ５をなるべく安価に構成することを目的とすれば、バッテリの出力電圧の測定結果をそのまま出力する構成とすることが好ましい。本実施形態では、バッテリ駆動型センサ５が、バッテリの出力電圧の測定結果をバッテリ情報としてセンサネットワークコントローラ４に対して出力するものとする。

（センサネットワークコントローラ）
図４は、センサネットワークコントローラ４の内部構成を示すブロック図である。センサネットワークコントローラ４は、各種演算処理を行う演算処理部４１、各種データを記憶している記憶部４２、通信網６とのインターフェイスとなる通信インターフェイス４３、およびセンサ５とのインターフェイスとなるセンサインターフェイス４４を備えている。

演算処理部４１は、例えばマイクロコンピュータなどの演算回路によって構成されており、その演算機能に基づいて、各種データ処理や各種制御回路への指示を行うものである。これにより、演算処理部４１は、センサネットワークコントローラ４全体の制御を司っている。この演算処理部４１は、上記の演算機能によって、信号処理部４５、検知データ処理部４６、センサ制御部４７、およびバッテリ情報取得部４８の各機能ブロックを実現する。これらの機能ブロックは、例えば各機能を実現するプログラムをマイクロコンピュータによって実行することによって実現される。

信号処理部４５は、中継ネットワーク２、通信インターフェイス４３を介してサーバ３から送られてくる制御信号に基づいて、検知データ処理部４６で行う検知データの処理やセンサ制御部４７で行うセンサ５の制御のための処理を制御する。

検知データ処理部４６は、センサインターフェイス４４を介してセンサ５から送られてくる検知結果としての検知データ（１次データ）に対して必要に応じて所定の処理を施し、その処理を施した検知データ（２次データ）を通信インターフェイス４３、中継ネットワーク２を介してサーバ３へ送る。

なお、検知データ処理部４６は、２次データを記憶部４２に記憶させ、サーバ３からの要求に応じて２次データをサーバ３に送ってもよい。

検知データ処理部４６にて検知データにどのような処理を行うかは、信号処理部４５により制御される。これにより、センサ５からの検知データの中から有用な検知データのみをサーバ３に送るようにして、サーバ３へ送るデータ量の削減を図っている。

例えば、センサ５としてのビデオカメラからの１次データ、つまり画像データとしては、１画面につき２０〜３０キロビット程度のデータが毎秒３画面分、常時送られてくるような場合がある。検知データ処理部４６では、この１次データに対して、変化の小さい画像を間引くなどの処理を施し、有用かつデータ量の小さい２次データを生成する。

センサ制御部４７は、センサインターフェイス４４を介してセンサ５に制御信号を送ることにより、センサ５を制御する。センサ５の制御としては、周期型センサにおける検知データの発信周期の制御や、イベント型センサの閾値の制御、ポーリング型センサに対するポーリング制御、あるいは能動型センサの動作制御等がある。センサ制御部４７によりセンサ５をどのように制御するかは、信号処理部４５からの指令に基づく。

バッテリ情報取得部４８は、センサインターフェイス４４を介して入力された、バッテリ駆動型センサ５から送られてきたバッテリ情報を取得するブロックである。ここで取得されたバッテリ情報は、一旦記憶部４２に格納された後、通信インターフェイス４３および中継ネットワーク２を介してサーバ３に送信される。

記憶部４２は、演算処理部４１における各種処理を行うための各種プログラムやデータを記憶しており、例えばフラッシュＥＥＰＲＯＭなどによって実現される。

（サーバ）
図５は、サーバ３の概略構成を示すブロック図である。サーバ３は、センサネットワークシステムにおける監視センターなどに設けられるコンピュータであり、センサネットワークシステムに設けられた全てのセンサ５…からのセンサ出力の監視、各センサ５のバッテリ残量管理、および各センサ５の動作制御などを行うものである。

サーバ３は、中継ネットワーク２とのインターフェイスとなる通信インターフェイス３３、各種演算処理を行う演算処理部３１、および各センサ５に関する各種データを記憶している記憶部３２を備えている。また、サーバ３は、監視状況などをオペレータに対して表示する表示部３８、および、オペレータの各種入力を受け付ける入力部３９を備えている。

演算処理部３１は、例えばマイクロコンピュータなどの演算回路によって構成されており、その演算機能に基づいて、各種データ処理や各種制御回路への指示を行うものである。これにより、演算処理部３１は、サーバ３全体の制御を司っている。この演算処理部３１は、上記の演算機能によって、入出力処理部３４、センサ制御部３５、センサ信号判定部３６、および駆動時間制御部３７の各機能ブロックを実現する。これらの機能ブロックは、例えば各機能を実現するプログラムをマイクロコンピュータによって実行することによって実現される。

入出力処理部３４は、センサネットワークコントローラ４、中継ネットワーク２、通信インターフェイス３３を介して、センサ５…との間で各種信号の入出力に関する処理を行うブロックである。

センサ信号判定部３６は、センサ５から送られてきたセンサ信号、すなわち、センサ５による検出結果の情報を解析し、異常があるか否かを判定するブロックである。この判定は、記憶部３２に記憶されているセンサデータベース４０ａに基づいて行われる。センサ信号判定部３６における判定結果は、適宜表示部３８において表示される。

駆動時間制御部３７は、バッテリ駆動型センサ５から送られてきたバッテリ情報を解析し、該バッテリ駆動型センサ５の残り駆動時間を算出するとともに、残り駆動時間に応じて、該バッテリ駆動型センサ５の動作状態の制御方法を算出するブロックである。これらの処理、記憶部３２に記憶されているセンサデータベース４０ａおよび出力電圧−残存容量テーブル４０ｂに基づいて行われる。この駆動時間制御部３７における処理の詳細については後述する。駆動時間制御部３７における処理の内容は、適宜表示部３８において表示される。

センサ制御部３５は、センサネットワークシステムに備えられているセンサ５…の動作状態を制御するブロックである。センサ５…の動作状態の制御は、センサデータベース４０ａに記憶されている制御内容や、センサ信号判定部３６による判定結果、駆動時間制御部３７によって算出された動作状態の制御方法、および、入力部３９からのオペレータによる入力指示などに基づいて行われる。このセンサ制御部３５から、指定されたセンサ５に対しての制御信号が、入出力処理部３４を介して、通信インターフェイス３３から該当センサ５に対して送信される。

記憶部３２は、センサデータベース４０ａおよび出力電圧−残存容量テーブル４０ｂを記憶するとともに、演算処理部３１における各種処理を行うための各種プログラムやデータを記憶するブロックである。この記憶部３２は、例えばハードディスクドライブなどの記憶装置によって実現される。

次に、センサデータベース４０ａについて説明する。センサデータベース４０ａは、センサネットワークシステムに備えられている全てのセンサ５…に関する情報を記憶しているデータベースである。以下に、センサデータベース４０ａに含まれる各センサ５に関する情報の例を挙げる。

まず、該当センサ５が設置されている場所および位置に関する情報が挙げられる。これは、例えばそのセンサ５が設置されている地域（地名、あるいは経度・緯度など）や、設置形態（地上、地中、壁面、地上からの高さなど）などの情報である。

次に、そのセンサ５が検出するセンシング対象に関する情報、言い換えれば、そのセンサ５がどのような種類のセンサであるかということに関する情報が挙げられる。これは、上記したセンサの種類、例えば温度センサや超音波センサなどの情報となる。また、上記したセンサの分類、例えば能動型、自律型というような区分や、周期型、イベント型、ポーリング型というような区分についても情報に含まれる。

次に、該当センサ５が所属しているセンサネットワーク１に関する情報が挙げられる。この情報によって、該当センサ５が、どのセンサネットワーク１に属しており、どのセンサネットワークコントローラ４によってコントロールされているかを把握することができる。

次に、該当センサ５による検出結果が異常であるか否かを判定するための条件に関する情報が挙げられる。この条件としては、例えば、検出結果がある閾値を超えた際に、これを異常と判断する、というような条件が想定される。

次に、該当センサ５が、バッテリ駆動型か否かに関する情報が挙げられる。バッテリ駆動型であるセンサ５の場合、バッテリとして使用している電池の種類、該センサ５の平均消費電力、などがセンサデータベース４０ａに格納される。

次に、該当センサ５が周期型である場合に、検出結果を通知する周期に関する情報がセンサデータベース４０ａに格納される。また、該当センサ５がポーリング型である場合に、ポーリングの間隔、あるいはポーリングを行う条件に関する情報がセンサデータベース４０ａに格納される。また、該当センサ５がイベント型である場合に、検出結果を通知するきっかけとなるイベントの条件に関する情報がセンサデータベース４０ａに格納される。

以上のような情報が、センサデータベース４０ａに、各センサ５ごとに格納されることになる。ここで、各センサ５は、上記したセンサＩＤによって識別され、サーバ３に送られる信号には、ヘッダとしてセンサＩＤが含まれているものとする。

次に、駆動時間制御部３７における処理について説明する。駆動時間制御部３７は、上記したように、バッテリ駆動型センサ５から送られてきたバッテリ情報に基づいて、残り駆動時間を算出する処理と、残り駆動時間に応じて、該バッテリ駆動型センサ５の動作状態の制御方法を算出する処理とを行う。これらの２つの処理について以下に詳細に説明する。

まず、バッテリ駆動型センサ５における残り駆動時間を算出処理について説明する。バッテリ駆動型センサ５は、上記したように、バッテリ出力電圧の測定結果をバッテリ情報としてサーバ３に向けて送信するようになっている。駆動時間制御部３７は、このバッテリ出力電圧に基づいて、まず、バッテリの残存容量を算出する。なお、バッテリ駆動型センサ５からサーバ３に向けてのバッテリ情報の送信は、定期的に自発的に行われてもよいし、サーバ３からの要求に応じて行われてもよい。

図６は、バッテリの一例として、二次電池であるニッケル・水素蓄電池における、放電容量と電池電圧との関係を示すグラフである。同図に示すように、二次電池は、放電容量が増大する、すなわち、残存容量が低下するとともに、出力電圧が低下する特性を有している。この特性を用いることによって、出力電圧から残存容量を推定することができる。

例えば、図６に示すニッケル・水素蓄電池の場合、出力電圧と残存容量との関係は、グラフから次のように読み取ることが可能である。出力電圧１．４０Ｖの場合、残存容量割合は９０％であり、１６００ｍＡｈをフル充電容量とすると、残存容量は、１４４０ｍＡｈと推定される。同様に、出力電圧１．２７Ｖの場合、残存容量割合が５０％、残存容量が８００ｍＡｈ、出力電圧１．１５Ｖの場合、残存容量割合が１０％、残存容量が１６０ｍＡｈと推定される。

したがって、まず、記憶部３２に、センサネットワークシステムに含まれているセンサ５において用いられているバッテリの種類ごとに、図６に示すような出力電圧と残存容量との関係を示す出力電圧−残存容量テーブル４０ｂを記憶しておくようにする。そして、駆動時間制御部３７がこの出力電圧−残存容量テーブル４０ｂを参照することによって、バッテリ情報を送信してきたセンサ５の残存容量を把握することが可能となる。

残存容量が確認されると、これに基づいて残り駆動時間の算出が行われる。各センサ５における平均消費電力は、センサデータベース４０に格納されている。したがって、残り駆動時間＝残存容量／平均消費電力という式によって、残り駆動時間を算出することができる。ここで算出された残り駆動時間は、センサデータベース４０ａにおける該当センサ５の欄に記録される。

ここまでの処理の流れを、図７に示すフローチャートを参照しながら説明すると次のようになる。まず、ステップ１（以降、Ｓ１のように称する）において、駆動時間制御部３７が、入出力処理部３４より、あるセンサ５からのバッテリ情報を受け取ると、そのヘッダに示されているセンサＩＤを抽出する（Ｓ２）。そして、センサデータベース４０ａに問い合わせることによって、該バッテリ情報を送信してきたセンサ５において用いられているバッテリの種類が確認される（Ｓ３）。その後、出力電圧−残存容量テーブル４０ｂに問い合わせて、出力電圧の情報に基づいて、残存容量が確認される（Ｓ４）。そして、センサデータベース４０ａに問い合わせることによって、該当センサ５の平均消費電力を特定し（Ｓ５）、残存容量と平均消費電力とに基づいて、該当センサ５における残り駆動時間が算出される（Ｓ６）。

次に、駆動時間制御部３７において行われる、残り駆動時間に応じてバッテリ駆動型センサ５の動作状態の制御方法を算出する処理について説明する。

本実施形態に係るセンサネットワークシステムのように、バッテリ駆動型センサ５が複数設けられているシステムの場合、バッテリの残存容量が０になったセンサ５が発生すると、そのセンサ５に対して充電を行うメンテナンスが必要となる。各センサ５におけるバッテリの容量および消費電力は様々であり、バッテリの残存容量が０となるタイミングは各センサ５によって異なることになる。この場合、充電処理を行う頻度が多くなり、センサネットワークシステムの管理者に対するメンテナンス上の負担が増大することになる。

そこで、本実施形態においては、各センサ５におけるバッテリの残存容量に応じてそのセンサ５の動作状態を制御することによって、残り駆動時間が各センサ５の間でほぼ等しくなるようにしている。これにより、１回の充電処理メンテナンスによって多くのセンサ５のバッテリを充電することが可能となり、充電処理を行う頻度を大幅に減少することが可能となる。ここで、残り駆動時間の目標値を目標残り駆動時間と称することにすると、上記の制御は、各センサ５における残り駆動時間が目標残り駆動時間となるように、各センサ５の動作制御を行うことになる。以下に、この制御方法について詳細に説明する。

まず、目標残り駆動時間は次のように設定される。センサネットワークシステムに含まれるセンサ５のうち、残り駆動時間の制御対象となるセンサ５の残り駆動時間は、上記したように、センサデータベース４０ａに記録されていることになる。そこで、ある時点において、駆動時間制御部３７が、センサデータベース４０ａに記録されている各センサ５の残り駆動時間の中から、最も長い残り駆動時間を抽出する。そして、この最も長い残り駆動時間を目標残り駆動時間として設定し、記憶部３２に記憶する。なお、この目標残り駆動時間は、後述するように、各センサ５の動作状態に応じて適宜変更されることになる。

各センサ５に対する具体的な制御手法としては、(1)検知時間の制御、(2)検知・報告回数の制御、(3)無線出力の制御、(4)動作許可温度の制御、(5)駆動電力の制御などが挙げられる。

まず、(1)検知時間の制御について説明する。センサ５は、その検知対象や検知動作によって、検知を実際に行っている時間（検知時間）が異なっている。大きく分けると、センサ５は、ある一定の期間で連続して検知動作を続ける連続型と、ある一定の周期で検知動作を一時的に行う周期型との２つに分類される。連続型の例としては、例えば、１日２４時間、年中無休で検知を行うもの、１日のうちで検知を行う時間が設定されているもの、曜日に応じて検知を行う時間が設定されているもの、などが挙げられる。周期型の例としては、センサ５側で検知を行う周期を管理するもの、サーバ２側からの指示によって検知を行うもの、などが挙げられる。この周期型では、一定の周期で行われる１回の検知動作の動作期間が所定の値に設定されており、例えばこの動作期間中で検知したデータを平均化してサーバ２に通知する、というような制御が行われる。

連続型の場合には、デフォルトとして設定されている検知時間を短くすることによって残り駆動時間を長くし、目標残り駆動時間に近づけることが可能となる。また、周期型の場合には、デフォルトとして設定されている１回の検知動作の動作期間を短くすることによって残り駆動時間を長くし、目標残り駆動時間に近づけることが可能となる。

次に、(2)検知・報告回数の制御について説明する。この制御の対象となるセンサ５は、上記の周期型のセンサ５となる。周期型のセンサ５は、上記のように、ある一定の周期で検知動作を一時的に行うものとなっており、この検知動作を行う頻度を少なくする、および、検知結果をサーバ２に通知する頻度を少なくすることによって、残り駆動時間を長くすることが可能となり、目標残り駆動時間に近づけることが可能となる。

次に、(3)無線出力の制御について説明する。この制御の対象となるセンサ５は、無線によってセンサネットワークコントローラ４に検知結果を通信するセンサ５となる。無線通信方式のセンサ５の中には、図３で示したように、複数のセンサネットワーク１…に属しているものがあり、このようなセンサ５は、複数のセンサネットワークコントローラ４…と通信が可能となっている。この場合、無線の出力は、通信可能なセンサネットワークコントローラ４…のうち、最も遠い、あるいは電波が届きにくいセンサネットワークコントローラ４と通信可能な程度に設定されていることになる。そこで、通信可能なセンサネットワークコントローラ４が存在しなくならない程度に無線の出力を低減することによって、残り駆動時間を長くすることが可能となり、目標残り駆動時間に近づけることが可能となる。

次に、(4)動作許可温度の制御について説明する。この制御の対象となるセンサ５は、抵抗値や化学電池の温度依存性に起因して、高温環境下での電力消費が増大するようなセンサ５となる。このようなセンサ５に対して、環境温度が所定値以上である場合に動作を停止するような制御を行うことによって、残り駆動時間を長くすることが可能となり、目標残り駆動時間に近づけることが可能となる。

次に、(5)駆動電力の制御について説明する。この制御の対象となるセンサ５は、検知動作に必要とされる駆動電力を増減することが可能なセンサ５となる。一例としては、例えばミリ波やマイクロ波などの電磁波を出射して侵入物体を検知するような侵入センサが考えられる。この侵入センサでは、電磁波の出力を上げればセンサ範囲をより広くすることができ、逆に電磁波の出力を下げればセンサ範囲を狭くすることができる。すなわち、電磁波の出力に相当する駆動電力を減少させることによって、残り駆動時間を長くすることが可能となり、目標残り駆動時間に近づけることが可能となる。

なお、以上では、各センサ５に対する具体的な制御手法として(1)〜(5)の制御について説明したが、その他、センサ５における残り駆動時間を長くすることが可能となるような動作制御があれば、それを適用してもよい。

以上のように、センサ５における残り駆動時間を長くするために、駆動時間制御部３７は、各センサ５における各種動作を抑制する方向で制御することになる。具体的には次のようにして動作制御量が算出される。

まず、センサデータベース４０ａに、各動作種類における動作制御量と、その動作制御量における平均消費電力との関係がテーブルの形式で記録されているものとする。そして、該当センサ５における残存容量と、目標残り駆動時間とによって、目標残り駆動時間を実現するための目標平均消費電力が求められる。具体的には、目標平均消費電力＝残存容量／目標残り時間という式によって求められる。そして、この目標平均消費電力に最も近い平均消費電力となる動作制御量を、センサデータベース４０ａを参照することによって特定する。

ここで、残り駆動時間を長くしようとして、センサ５における各種動作を必要以上に抑制してしまうと、残り駆動時間は延びるが、必要とされるセンシング動作が得られないという状態になることも考えられる。

したがって、各センサ５において、動作制御が可能な動作のパラメータについて、その最低限度の値となる動作制御最低値を、センサデータベース４０ａに記録しておくことにする。例えば、(1)検知時間の制御に関しては、該当センサ５において必要とされる検知時間の最小値を動作制御最低値としてセンサデータベース４０ａに記録しておく。そして、目標残り駆動時間を実現するために必要とされる動作制御量が、動作制御最低値よりも下回る場合には、動作制御最低値に動作制御を設定するとともに、その動作制御によって実現される残り駆動時間を算出し、これを新たに目標残り駆動時間として設定する。

ここでの目標残り駆動時間の算出は、次のようにして行われる。まず、センサデータベース４０ａに、動作制御最低値に各センサ５が設定された際の平均消費電力が記録されているものとする。そして、駆動時間制御部３７が、該当センサ５に対する平均消費電力をセンサデータベース４０ａから読み出すとともに、該当センサ５における残存容量が確認される。そして、残り駆動時間＝残存容量／平均消費電力という式によって、残り駆動時間を算出し、これを目標残り駆動時間として設定する。

以上をまとめて、駆動時間制御部３７における、各センサ５の動作制御量の設定処理について、図１に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、Ｓ１１において、前記した図７に示すフローチャートの処理によって、該当センサ５における残り駆動時間が算出される。そして、この残り駆動時間が、前記した方法によって算出された目標残り駆動時間以下であるか否かが判定される（Ｓ１２）。

Ｓ１２においてＮＯ、すなわち、残り駆動時間が目標残り駆動時間よりも大きいと判定された場合、この残り駆動時間を、新たな目標残り駆動時間として設定し（Ｓ１３）、記憶部３２に登録する。そして、このセンサ５に対しては、現状の動作制御量がそのまま適用される。

一方、Ｓ１２においてＹＥＳ、すなわち、残り駆動時間が目標残り駆動時間以下であると判定された場合、該当センサにおける制御可能な動作種類を、センサデータベース４０ａを参照することによって特定する（Ｓ１４）。その後、該当センサ５における残存容量と目標残り駆動時間とによって、上記した計算式によって目標平均消費電力を算出する（Ｓ１５）。ここで求められた目標平均消費電力と、センサデータベース４０ａに格納されている、各動作制御量に対する平均消費電力とを比較し、目標平均消費電力に最も近い平均消費電力となる動作制御量を特定する（Ｓ１６）。

そして、Ｓ１６において特定された動作制御量が、センサデータベース４０ａに格納されている動作制御最低値以上であるか否かが判定される（Ｓ１７）。ここで、動作制御量が動作制御最低値よりも小さいと判定された場合（Ｓ１７においてＮＯ）、動作制御最低値を、該当センサ５における動作制御量として設定し、その旨を該当センサ５に対して通知、指示する（Ｓ１８）。一方、動作制御量が動作制御最低値以上であると判定された場合（Ｓ１７においてＹＥＳ）、この動作制御量を、該当センサ５における動作制御量として設定し、その旨を該当センサ５に対して通知、指示する（Ｓ１９）。

なお、センサ５の中には、デフォルトで設定されている動作制御量で動作しないと意味をなさない、すなわち、動作を縮小することのできないような重要なセンサが存在することも考えられる。このようなセンサに対しては、上記のような動作制御の適用外としてセンサデータベース４０ａに登録することにする。

なお、本実施形態では、サーバ３に駆動時間制御部３７を設けた構成としたが、これに限定されるものではなく、その他の通信端末に設ける構成や、あるいは通信ネットワークコントローラ４に設ける構成としてもかまわない。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について図８ないし図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、前記した参考例としての実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には同一の符号を付記し、その説明を省略する。

本実施形態に係るセンサネットワークシステムは、参考例としての実施の形態におけるセンサネットワークシステムの機能に加えて、中継ネットワーク２における中継経路を制御することが可能となっている。なお、本実施形態に係るセンサネットワークシステムの構成は、参考例としての実施の形態において図２を参照して説明した構成と同様となっており、相違点としては、サーバ３の構成が異なる点である。このサーバ３の構成については後述する。

本実施形態に係るセンサネットワークシステムでは、中継ネットワーク２は、複数の中継機６…を中継してサーバ３と各センサネットワーク１とのデータの送受信が行われる構成となっている。中継機６は、電源供給が可能であるものもあるが、設置条件によっては、電源供給を行うことが困難である場合もあり、このような場合には、バッテリによる駆動が行われることになる。

中継ネットワーク２内における通信経路は、サーバ３とデータの送受信を行うセンサネットワークコントローラ４との位置関係などに応じて様々に変化するものとなっている。また、前記したように、各中継機６…は１つ以上の他の中継機６と通信可能となっているので、サーバ３と、特定のセンサネットワークコントローラ４との通信経路も、複数のパターンが存在することになる。

このようなシステムの場合、通信経路の選択方法によっては、特定の中継機６が利用される頻度が著しく高くなる場合も考えられる。この中継機６がバッテリ駆動方式である場合には、すぐにバッテリの残存容量が減ることになり、充電を頻繁に行う必要が生じることになる。したがって、充電のためのメンテナンスを行う頻度が高くなり、センサネットワークシステムの管理者に対する負担が増大することになる。また、特定の中継機６の使用頻度が著しく高くなると、その中継機６自身およびバッテリの使用寿命が短くなるという弊害もある。

そこで、本発明においては、中継ネットワーク２における中継経路を制御して、中継動作を行わせる中継機６を選択することによって、各中継機６の使用頻度を均等化するようにしている。これにより、特定の中継機６の使用頻度が著しく高くなることによる上記のような弊害を防止することができる。

なお、本実施形態では、バッテリ駆動型の中継機６は、サーバ３に対して例えば周期的にバッテリ情報を通知するようになっているものとする。ここでのバッテリ情報とは、実施の形態１におけるセンサ５が送出するバッテリ情報と同様のものとする。以下に、この制御方法について詳細に説明する。

まず、中継ネットワーク２における中継経路について、図９を参照しながら、その概略を説明する。図９に示すように、一例として、中継ネットワーク２が、４つの中継機６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄから構成されているものとする。そして、あるセンサネットワーク１が通信可能な中継機が中継機６ａのみであり、サーバ３が通信可能な中継機が中継機６ｄのみであるとする。

中継ネットワーク２内では、中継機６ａは、中継機６ｂおよび中継機６ｃのみと通信可能であり、中継機６ｄも、中継機６ｂおよび中継機６ｃのみと通信可能であるとする。この場合、センサネットワーク１とサーバ３との間で通信を行う際には、中継機６ａ〜中継機６ｂ〜中継機６ｄを経由する経路Ｒ１と、中継機６ａ〜中継機６ｃ〜中継機６ｄを経由する経路Ｒ２とが存在することになる。

ここで、例えば中継機６ｂのバッテリ残存容量が少なくなっている場合を想定する。この場合、センサネットワーク１とサーバ３との間で通信を行う際に、経路Ｒ２を経由するように制御すれば、中継機６ｂに中継動作を行わせずに済むことになるので、中継機６ｂのバッテリの減少を抑制することが可能となる。以下に、本実施形態における中継経路の制御について詳しく説明する。

図８は、本実施形態におけるサーバ３の概略構成を示すブロック図である。このサーバ３は、図５に示すサーバ３と比較して、演算処理部３１に中継経路管理部５１がさらに備えられている点、および、記憶部３２に中継機データベース４０ｃがさらに含まれている点が異なっている。その他の構成については、同様である。

中継経路管理部５１は、中継機６から送信され、通信インターフェイス３３および入出力処理部３４を介して入力されたバッテリ情報に基づいて、最適な中継経路を設定し、設定された中継経路を実現するための信号を、入出力処理部３４および通信インターフェイス３３を介して、中継ネットワーク２における各中継機６に送信する。この中継経路管理部５１における処理内容は、適宜表示部３８に表示されるとともに、オペレータによる入力部３９からの入力によって、適宜設定などを変更することも可能となっている。

中継機データベース４０ｃは、中継ネットワーク２に含まれる全ての中継機６…に関する情報を記憶しているデータベースである。以下に、各中継機６に関する情報の例を挙げる。

まず、該当中継機６が設置されている場所および位置に関する情報が挙げられる。これは、例えばその中継機６が設置されている地域（地名、あるいは経度・緯度など）や、設置形態（地上、地中、壁面、地上からの高さなど）などの情報である。

次に、該当中継機６が、バッテリ駆動型か否かに関する情報が挙げられる。バッテリ駆動型である中継機６の場合、バッテリとして使用している電池の種類、該中継機６が中継動作を行う際の平均消費電力、などが中継機データベース４０ｃに格納される。

次に、該当中継機６が通信可能な他の中継機６に関する情報が挙げられる。ここでは、さらに、通信可能な他の中継機６との距離に関する情報も記録される。

以上のような情報が、中継機データベース４０ｃに、各中継機６ごとに格納されることになる。ここで、各中継機６は、中継機ＩＤによって識別され、サーバ３に送られるバッテリ信号には、ヘッダとして中継機ＩＤが含まれているものとする。

さらに、中継機データベース４０ｃには、センサネットワークシステムに含まれる全てのセンサネットワークコントローラ４…に関して、選択可能な全ての中継経路に関する情報が記憶されている。

次に、中継経路管理部５１における処理の流れについて、図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、Ｓ２１において、サーバ３と特定のセンサネットワークコントローラ４との間で信号の送受信を行う需要が発生したことが検知される。この検知は、例えば信号の送受信を開始することを示すイニシャル信号シーケンスが行われたことを検知することによって実現される。なお、このイニシャル信号シーケンスの中継経路は、それ以前に設定された中継経路を用いるものとする。

次に、該当センサネットワークコントローラ４との間で選択可能な全ての中継経路に関する情報が、中継機データベース４０ｃに問い合わせることによって取得される（Ｓ２２）。そして、各中継経路に含まれる中継機６…のバッテリ残存容量に関する情報が、中継機データベース４０ｃに問い合わせることによって取得される（Ｓ２３）。

その後、各中継経路において、最もバッテリ残存容量が少ない中継機６を特定する（Ｓ２４）。そして、各中継経路における最もバッテリ残存容量が少ない中継機６の中で、最もバッテリ残存容量が大きい中継機６を含んでいる中継経路を選択し、信号の送受信を行う中継経路として設定する（Ｓ２５）。

なお、上記の例では、中継機データベース４０ｃに、センサネットワークシステムに含まれる全てのセンサネットワークコントローラ４…に関して、選択可能な全ての中継経路に関する情報が記憶されているものとなっている。しかしながら、この情報を中継機データベース４０ｃに記憶せずに、中継経路選択処理において、中継経路管理部５１が、該当センサネットワークコントローラ４に関する選択可能な中継経路を算出するようにしてもよい。これは、中継経路管理部５１が、中継機データベース４０ｃに記憶されている、各中継機６がどの中継機６と通信可能であるかという情報を読み出すことによって算出可能である。

なお、本実施形態では、サーバ３に中継経路管理部を設けた構成としたが、これに限定されるものではなく、その他の通信端末に設ける構成としてもかまわない。

本発明は、車両盗難監視、屋内侵入監視、火災監視等の目的に応じた多種、多様な複数のセンサと、これらのセンサを統括管理するサーバとが、通信ネットワークによって接続されたセンサネットワークシステムに適用可能である。

本発明の参考例としての一実施形態に係るセンサネットワークシステムにおける各センサの動作制御量の設定処理の流れを示すフローチャートである。 上記センサネットワークシステムの概略構成を示すブロック図である。 複数のセンサネットワークが重なり合っている例を示す概念図である。 センサネットワークコントローラの内部構成を示すブロック図である。 サーバの概略構成を示すブロック図である。 二次電池であるニッケル・水素蓄電池における、放電容量と電池電圧との関係を示すグラフである。 バッテリの残存容量の推定、および残り駆動時間の算出を行う際の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態におけるサーバの概略構成を示すブロック図である。 中継ネットワークにおける中継経路の一例を示す説明図である。 中継経路管理部における処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１・１ａ・１ｂ・１ｃ センサネットワーク
２ 中継ネットワーク
３ サーバ（センサネットワークシステム管理装置、中継ネットワーク管理装置）
４ センサネットワークコントローラ
５ センサ
６・６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄ 中継機
３１ 演算処理部
３２ 記憶部
３５ センサ制御部
３６ センサ信号判定部
３７ 駆動時間制御部
４０ａ センサデータベース
４０ｂ 出力電圧−残存容量テーブル
４０ｃ 中継機データベース
５１ 中継経路管理部

Claims (4)

1. 複数の通信端末同士を、互いに通信可能に接続された複数の中継機を中継することによって通信接続する中継ネットワークの管理方法であって、
   特定の２つの通信端末の間で通信が行われる際に、選択可能な中継経路を取得するステップと、
   上記選択可能な各中継経路に含まれる中継機のバッテリ残存容量に関する情報を取得するステップと、
   上記各中継経路において、最もバッテリ残存容量が少ない中継機を特定するステップと、
   上記各中継経路における最もバッテリ残存容量が少ない中継機の中で、最もバッテリ残存容量が大きい中継機を含んでいる中継経路を選択し、上記特定の２つの通信端末同士の間での信号の送受信を行う中継経路として設定するステップとを有しており、
   上記複数の通信端末が、複数のセンサと通信可能であり、各センサからのセンサ情報を受信するとともに、各センサに対して動作制御を行うことを特徴とする中継ネットワークの管理方法。
2. 請求項１に記載の中継ネットワークの管理方法をコンピュータに実現させる中継ネットワーク管理プログラム。
3. 請求項１に記載の中継ネットワークの管理方法をコンピュータに実現させる中継ネットワーク管理プログラムを記録した記録媒体。
4. 複数の通信端末同士を、互いに通信可能に接続された複数の中継機を中継することによって通信接続する中継ネットワークを管理する中継ネットワーク管理装置であって、
   各中継機から送られてくるバッテリに関する情報に基づいて、中継ネットワークにおける中継経路を設定する中継経路管理部を備え、
   上記中継経路管理部が、請求項１に記載の中継ネットワークの管理方法を実現することを特徴とする中継ネットワーク管理装置。

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