JP2006295907A - 無線センサネットワークシステム、基地局、無線センサ及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】無線センサの測定した情報を蓄積する基地局から送信される情報と、他の基地局から送信される情報が衝突して失われることを防ぐ無線センサネットワークシステム、基地局、無線センサ及びプログラムを提供する。
【解決手段】基地局２ａ_１は、複数の無線センサ１ａ_１〜１ｃ_１ごとにポーリング信号を割り当て、ポーリング信号と測定時刻データを、複数の無線センサ１ａ_１〜１ｃ_１に対して送信する。無線センサ１ａ_１〜１ｃ_１は、その測定時刻データに基づいて情報を取得するとともに記録し、基地局２ａ_１が割り当てたポーリング信号を受信した場合に、記録した情報を基地局２ａ_１に送信する。基地局２ａ_１は、無線センサ１ａ_１〜１ｃ_１から送信される情報を記憶し、管理サーバ３が送信するトークンＴを受信した場合に、その情報を管理サーバ３に対して送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線センサが測定する温度、湿度、照度などについての情報を収集する無線センサネットワークシステム、基地局、無線センサ及びプログラムに関する。

従来から、無線センサである子局が測定する情報を、基地局である親局により収集する情報収集システムが知られている（特許文献１）。
この情報収集システムでは、複数台設置される子局がセンサにより温度などの情報を測定した時に、その情報を基地局に対して送信することにより、子局が測定する情報を監視するようにしている。また、子局が測定する情報に急激な変化が生じた時についても、その子局が測定した情報を親局に送信するようにしている。
特開２００１−２１８２８４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の情報収集システムでは、子局がセンサにより情報を測定した時に、親局に対してその情報を送信するようにしていたため、子局が複数台設置される場合には、それぞれの子局から送信される情報が衝突しないように、送信のタイミングをずらす必要があり、それぞれの子局が情報を測定する時刻にばらつきを生じるという問題があった。
また、親局が複数台設置される場合において、それらの親局が無線センサから収集した情報を、管理サーバなどの情報を管理する装置に送信する場合に、複数の親局から送信される情報が衝突して、情報が失われる可能性があるという問題があった。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、無線センサの測定した情報を蓄積する基地局から送信される情報と、他の基地局から送信される情報が衝突して失われることを防ぐ無線センサネットワークシステム、基地局、無線センサ及びプログラムを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、複数の無線センサで測定する情報を第１の基地局を介してトークンリング方式の電力線通信を利用して、情報を管理する管理サーバに送信する無線センサネットワークシステムであって、前記無線センサは、センサ部、無線センサ記憶部、無線センサ通信部を具備し、前記第１の基地局は、基地局制御部、無線送信部、無線受信部、基地局記憶部、電力線通信部を具備し、前記基地局制御部は、前記複数の無線センサごとに、ポーリング周期の間に前記第１の基地局から前記複数の無線センサに送信するポーリング信号を割り当て、前記無線送信部は、前記基地局制御部が割り当てたポーリング信号と、前記複数の無線センサで情報を取得する時刻である測定時刻データを、前記複数の無線センサに対して送信し、前記センサ部は、前記無線送信部から送信される測定時刻データに基づいて情報を取得して出力し、前記無線センサ記憶部は、前記センサ部が出力する情報を記録し、前記無線センサ通信部は、前記基地局制御部が割り当てたポーリング信号を受信した場合に、前記無線センサ記憶部に記録されている情報を前記第１の基地局に対して送信し、前記無線受信部は、前記無線センサ通信部から送信される情報を受信し、前記基地局記憶部は、前記無線受信部が受信する情報を記憶し、前記電力線通信部は、前記管理サーバが送信するトークンを受信した場合に、前記基地局記憶部に記録されている情報を、前記管理サーバに対して送信することを特徴とする無線センサネットワークシステムである。

また、請求項２に記載の発明は、前記ポーリング周期を、前記管理サーバからトークンを送信する周期と同一の周期とすることを特徴とする請求項１に記載の無線センサネットワークシステムである。

また、請求項３に記載の発明は、前記第１の基地局は、自基地局の情報を前記管理サーバに対して送信するノードを有するとともに、前記第１の基地局とは別の第２の基地局から送信される情報をマルチホップ方式の通信を利用して前記管理サーバに対して転送するノードを更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線センサネットワークシステムである。

また、請求項４に記載の発明は、前記無線センサ通信部は、前記ポーリング周期のｎ（ｎは１以上の整数）倍の周期ごとに、前記無線センサ記憶部に記録されている情報を前記第１の基地局に対して送信することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の無線センサネットワークシステムである。

また、請求項５に記載の発明は、前記センサ部は、温度を測定するサーミスタであり、温度の情報を出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の無線センサネットワークシステムである。

また、請求項６に記載の発明は、複数の無線センサで測定する情報を受信し、トークンリング方式の電力線通信を利用して、情報を管理する管理サーバに送信する基地局であって、前記複数の無線センサごとに、ポーリング周期の間に前記複数の無線センサに送信するポーリング信号を割り当てる基地局制御部と、前記基地局制御部が割り当てたポーリング信号と、前記複数の無線センサで情報を取得する時刻である測定時刻データを、前記複数の無線センサに対して送信する無線送信部と、前記無線送信部が送信した測定時刻データに基づいて前記複数の無線センサで取得され送信される情報を受信する無線受信部と、前記無線受信部が受信する情報を記憶する基地局記憶部と、前記管理サーバが送信するトークンを受信した場合に、前記基地局記憶部に記録されている情報を、前記管理サーバに対して送信する電力線通信部とを有することを特徴とする基地局である。

また、請求項７に記載の発明は、基地局を介してトークンリング方式の電力線通信を利用して、情報を管理する管理サーバに情報を送信する無線センサであって、前記基地局から送信される、前記基地局が割り当てたポーリング信号と、無線センサで情報を取得する時刻である測定時刻データに基づいて情報を取得して出力する無線センサ部と、前記センサ部が出力する情報を記録する無線センサ記憶部と、前記基地局が割り当てたポーリング信号を受信した場合に、前記無線センサ記憶部に記録されている情報を前記基地局に対して送信する無線センサ通信部とを有することを特徴とする無線センサである。

また、請求項８に記載の発明は、複数の無線センサで測定する情報を受信し、トークンリング方式の電力線通信を利用して、情報を管理する管理サーバに送信する基地局のコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記複数の無線センサごとに、ポーリング周期の間に前記複数の無線センサに送信するポーリング信号を割り当てさせる第１のステップと、前記第１のステップで割り当てたポーリング信号と、前記複数の無線センサで情報を取得する時刻である測定時刻データを、前記複数の無線センサに対して送信させる第２のステップと、前記第２のステップで送信した測定時刻データに基づいて前記複数の無線センサで取得され送信される情報を受信させる第３のステップと、前記第３のステップで受信した情報を記憶させる第４のステップと、前記管理サーバが送信するトークンを受信した場合に、前記第４のステップで記憶した情報を、前記管理サーバに対して送信させる第５のステップとを基地局のコンピュータに実行させるためのプログラムである。

また、請求項９に記載の発明は、基地局を介してトークンリング方式の電力線通信を利用して、情報を管理する管理サーバに情報を送信する無線センサのコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記基地局から送信される、前記基地局が割り当てたポーリング信号と、無線センサで情報を取得する時刻である測定時刻データに基づいて情報を取得して出力させる第１のステップと、前記第１のステップで出力した情報を記録させる第２のステップと、前記基地局が割り当てたポーリング信号を受信した場合に、前記第２のステップで記録した情報を前記基地局に対して送信させる第３のステップとを無線センサのコンピュータに実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、基地局制御部により複数の無線センサにポーリング信号を割り当てるとともに、電力線通信部によりトークンを受信した場合にのみ管理サーバに対して情報を送信するようにした。
これにより、複数の無線センサは第１の基地局に対して異なるタイミングで情報を送信するため、各無線センサから基地局に送信される情報が衝突して失われることを防ぐことができる。また、基地局が複数設置される場合であっても、各基地局はトークンを受信した時にだけ情報を管理サーバに送信するため、複数の基地局から管理サーバに送信される情報が衝突して失われることを防ぐことができる。

また、請求項３に記載の発明では、第１の基地局の情報を管理サーバに対して送信するノードを有するとともに、第２の基地局から送信される情報をマルチホップ方式の通信を利用して前記管理サーバに対して転送するノードを更に有するようにした。
これにより、マルチホップ方式を利用する転送ノードを備えた基地局を中継することにより、電力線がリング状に配線されていなくても、トークンリング方式の電力線通信を利用して情報を送信することができる。従って、情報を送信する際に必要な電力が隣接基地局までの電力で足りるので、送信電力を小さくすることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態による無線センサネットワークシステムについて説明する。
図１は、本発明の実施形態による無線センサネットワークシステムの構成を示す概略平面図である。この図は、コンビニエンスストアなどの店舗に本実施形態の無線センサネットワークシステムを適用した場合を示している。

店舗内には、電力を供給するための電力線７が備え付けられている。この電力線７には、基地局２ａ_１、２ａ_２、２ｂ、管理サーバ３、照明装置４、空調装置５、冷蔵装置６が接続されている。
また、基地局２ａ_１、２ａ_２と無線通信が可能な店舗内の領域には、無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１、無線センサ１ａ_２、１ｂ_２、１ｃ_２がそれぞれ設置されている。無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１、１ａ_２、１ｂ_２、１ｃ_２は、例えば、店舗内に配置される棚などに取り付けられ、その棚に陳列される商品についての照度、湿度、温度などの情報を取得する。無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１が取得した情報は無線通信により基地局２ａ_１に送信される。また、無線センサ１ａ_２、１ｂ_２、１ｃ_２が取得した情報は無線通信により基地局２ａ_２に送信される。基地局２ａ_１、２ａ_２が無線センサ１ａ_１〜１ｃ_１、１ａ_２〜１ｃ_２からそれぞれ受信した情報は、電力線７を介して、管理サーバ３に送信される。

一方、基地局２ｂ内には、センサ部２１ａ、２１ｂ、２１ｃが設けられており、その基地局２ｂが設置されている場所の照度、湿度、温度などの情報を取得する。センサ２１ａ〜２１ｃが取得した情報は、基地局２ｂから電力線７を介して、管理サーバ３に送信される。
管理サーバ３は、基地局２ａ_１、２ａ_２、２ｂから受信した情報を、データベースなどに保存することにより管理し、また、データベースに保存されている無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１、１ａ_２、１ｂ_２、１ｃ_２が取得した情報、センサ部２１ａ〜２１ｃが取得した情報に基づいて、照明装置４、空調装置５、冷蔵装置６などを制御する。

なお、上述した説明では、店舗内に基地局２ａ_１、２ａ_２に対して無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１、無線センサ１ａ_２、１ｂ_２、１ｃ_２がそれぞれ３台ずつ設置され、基地局２ｂに対してセンサ部２１ａ〜２１ｃが合計３台設けられる場合について説明したが、基地局２ａ_１、２ａ_２、２ｂに対して設置する無線センサ、センサ部の台数はこれに限定されるものではない。
また、上述した説明では、電力線７に基地局２ａ_１、２ａ_２、基地局２ｂ、管理サーバ３、照明装置４、空調装置５、冷蔵装置６がそれぞれ１台ずつ接続されている場合について説明しているが、これに限定されるものではなく、複数台接続するようにしてもよい。

管理サーバ３は、トークンリング方式の通信により、リング状に設置された電力線７にトークンＴを巡回させる。図において、管理サーバ３から送信されるトークンＴは、基地局２ｂ、基地局２ａ_２、基地局２ａ_１の順番でリング状の電力線７を反時計回りに巡回する。トークンＴを受信した基地局のみが、管理サーバ３に対して情報を送信することができる。このように、電力線７を利用したトークンリング方式の通信を用いることにより、各基地局２ａ_１、２ａ_２、２ｂから管理サーバ３に対して同時に情報が送信されることによって情報が失われることを防ぐことができる。

図２は、本実施形態による無線センサネットワークシステムの無線センサ１ａ_１の構成を示すブロック図である。無線センサ１ａ_１は、センサ部１１、無線センサ記憶部１２、無線センサ制御部１３、無線センサ通信部１４、タイマ１５、無線センサ電源部１６を有する。なお、無線センサ制御部１３は、センサ制御部１３ａ、データ処理部１３ｂ、通信制御部１３ｃを有する。
なお、図２では、無線センサ１ａ_１の構成について説明するが、図１の無線センサ１ｂ_１、１ｃ_１、１ａ_２、１ｂ_２、１ｃ_２や後述する無線センサ１ａ_３、１ｂ_３、１ｃ_３の構成（図８参照）についても図２と同様である。

センサ制御部１３ａは、サーミスタなどから構成されるセンサ部１１により温度を測定する。また、タイマ１５は、現在時刻のデータを出力する。
センサ制御部１３ａは、基地局２ａ_１から受信するポーリング信号によって指定される温度測定時刻と、タイマ１５から出力される現在時刻とを比較し、温度測定時刻と現在時刻とが一致した場合に、センサ部１１により温度の情報を取得するように制御する。基地局２ａ_２と無線センサ１ａ_２、１ｂ_２、１ｃ_２との間でも同様の処理を行う。

全ての無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１、又は、１ａ_２、１ｂ_２、１ｃ_２が（図１参照）が、基地局２ａ_１、２ａ_２から受信するポーリング信号に含まれる温度測定時刻のデータに基づいて温度の情報を取得するため、全ての無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１、１ａ_２、１ｂ_２、１ｃ_２で同一の時刻に温度を測定することができる。よって、それぞれの無線センサごとに温度を測定する時刻にばらつきが生じるのを防止することができる。
データ処理部１３ｂは、センサ部１１が測定した温度の情報と、その温度の情報を取得した温度測定時刻と、その温度の情報を取得した無線センサ１ａ_１の識別情報などを関連付けて無線センサ記憶部１２に記録する。無線センサ記憶部１２としては、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）などが用いられる。

無線センサ通信部１４は、基地局２ａ_１から送信されるポーリング信号を受信する。複数台設置される無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１、１ａ_２、１ｂ_２、１ｃ_２は、それぞれの無線センサに固有のポーリング信号が基地局２ａ_１あるいは２ａ_２によって割り当てられる。無線センサ１ａ_１の通信制御部１３ｃは、自端末に割り当てられたポーリング信号を受信した場合にのみ、無線センサ記憶部１２に記録されている情報を読み出し、無線センサ通信部１４から基地局２ａ_１に対して情報を送信する。
無線センサ電源部１６は、電池などにより構成され、無線センサ１ａ_１を構成するセンサ部１１、無線センサ記憶部１２、無線センサ制御部１３、無線センサ通信部１４、タイマ１５に対して電力を供給する。

図３は、本実施形態による無線センサネットワークシステムの基地局２ａ_１の構成を示すブロック図である。基地局２ａ_１は、基地局制御部２０、電力線接続部２３、サージ除去回路部２４、電源回路部２５、結合器２６、電力線通信部２７、アンテナ部２８、無線送受信部２９を有する。なお、基地局制御部２０は更に、無線制御部２０ａ、データ変換部２０ｂ、電力線通信制御部２０ｃを有する。
なお、図３では、基地局２ａ_１の構成について説明するが、図１の基地局２ａ_２や後述する基地局２ａ_３、２ａ_４、２ａ_５の構成（図８参照）についても図３と同様である。

電力線接続部２３は、コンセント端子を備えている。コンセント端子をコンセントに差し込むことにより、電力線接続部２３は電力線７に接続される。これにより、基地局２ａ_１は、電力線７に接続されている管理サーバ３などと、電力線７を介して情報の送受信を行うことができるようになる。
サージ除去回路部２４は、電力線接続部２３に電圧異常などによりサージが発生した場合に、そのサージを吸収して基地局２ａ_１が破壊されるのを防ぐ。サージ除去回路部２４としては、例えば、特開２００４−１４４３７に記載されているマイクロギャップ式のサージアブソーバなどを使用することができる。
電源回路部２５は、基地局制御部２０、電力線接続部２３から電力の供給を受けて、その電力を電力線通信部２７、無線送受信部２９などに配分する。

結合器２６は、電力線７から電力線接続部２３に供給される電力に重畳されている情報を読み取り、電力線通信部２７に出力する。また、結合器２６は、電力線通信部２７から出力されるデータを、電力に重畳して電力線接続部２３から電力線７を介して送信する。
電力線通信部２７は、結合器２６から出力される情報をデータに変換して基地局制御部２０に出力する。また、電力線通信部２７は、基地局制御部２０からデータを受け取り、電力に重畳する情報に変換して結合器２６に出力する。

一方、アンテナ部２８は、電波に乗せて送信された情報を受信し、無線送受信部２９に出力する。また、アンテナ部２８は、無線送受信部２９から情報を受け取り、その情報を電波に乗せて無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１に対して送信する。
無線送受信部２９（無線送信部、無線受信部）は、アンテナ部２８から出力される情報をデータに変換して基地局制御部２０に出力する。また、無線送受信部２９は、基地局制御部２０からデータを受け取り、電波に乗せる情報に変換してアンテナ部２８に出力する。

基地局制御部２０は、基地局２ａ_１の各部の制御を行う。具体的には、無線制御部２０ａは、無線送受信部２９から出力されるデータを基地局記憶部（図示省略）に記録したり、基地局記憶部に記録されているデータを読み出して、無線送受信部２９に出力する。また、無線制御部２０ａは、無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１に対して温度などの情報を測定する時刻や、無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１が測定した温度などの情報を基地局２ａ_１に対して送信する時刻などについての測定時刻データを、無線送受信部２９を制御することによりアンテナ部２８から送信する。

また、データ変換部２０ｂは、電力線通信部２７や無線送受信部２９において、データ変換を行う際の制御を行う。電力線通信制御部２０ｃは、電力線通信部２７から出力される情報を基地局記憶部に記録したり、基地局記憶部に記録されている情報を読み出して、電力線通信部２７に出力する。
電力線通信制御部２０ｃは、リング状の電力線７（図１参照）を巡回するトークンＴを受信するまで、基地局２ａ_１の基地局記憶部に各無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１から受信する情報を蓄積し、トークンＴを受信後、基地局記憶部から蓄積している情報を読み出して、管理サーバ３に対して送信する。

なお、上述した図３の説明では、本実施形態による無線センサネットワークシステムに基地局２ａ_１を使用する場合について説明したが、基地局２ａ_１の代わりに図４に示した基地局２ｂを使用することもできる。基地局２ｂが基地局２ａ_１と同じ構成を採る部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図３の基地局２ａ_１では、無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１が取得する情報を無線通信により受信していたが、図４の基地局２ｂは自らセンサ部２１を有しており、温度などの情報を取得する。
基地局２ｂは、基地局２ａ_１におけるアンテナ部２８、無線送受信部２９を有しない代わりにセンサ部２１を有する。また、基地局２ａ_１の無線制御部２０ａの代わりにセンサ制御部２０ｄを有する。制御部２０ｄは、センサ部２１が温度などの情報を取得する際の制御を行う。

次に、本実施形態による無線センサネットワークシステムの動作について説明する。
図５は、本実施形態による無線センサネットワークシステムの動作を示すシーケンス図である。このシーケンス図による処理を行う前提として、基地局２ａ_１は無線通信が可能な領域に配置されている無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１に対して、それぞれの無線センサごとに異なるポーリング信号を割り当てるとともに、無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１が同時刻に情報を取得するための測定時刻データを送信している。

始めに、基地局２ａ_１は、前回ポーリング信号を送信した時刻から所定時間ｔ１（後述する図６（ａ）参照）が経過しているか否かについて判断する（ステップＳ１１）。所定時間ｔ１が経過していない場合には、ステップＳ１１において「ＮＯ」と判断し、再度ステップＳ１１に進む。一方、所定時間ｔ１が経過している場合には、ステップＳ１１において「ＹＥＳ」と判断し、ステップＳ１２へ進む。

基地局２ａ_１の無線送受信部２９は、無線制御部２０ａの制御に基づいて、ポーリング信号を無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１に対して送信する（ステップＳ１２）。無線送受信部２９が送信するポーリング信号の一例を図６（ａ）に示す。ここでは、図６（ａ）に示すように、ポーリング周期がｔ２であり、ポーリング周期ｔ２の間に「０」〜「１５」の合計１６個のポーリング信号を無線センサに対して送信する場合について説明する。
この場合、本実施形態による無線センサネットワークシステムを使用することにより、最大で１６台の無線センサを識別することができる。基地局２ａ_１は、「０」から「１５」のポーリング信号を送信し終わると、再度、「０」から「１５」のポーリング信号の送信を繰り返す。
なお、本実施形態では、ポーリング周期ｔ２と、管理サーバ３がトークンを送信する周期を、同じ時間間隔に設定している。これにより、無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１から基地局２ａ_１、基地局２ａ_１から管理サーバ３に対して効率良く情報を送信することができる。

図５に戻り、無線センサ１ａ_１のセンサ制御部１３ａは、タイマ１５から出力される現在時刻と、ポーリング信号で指定される温度測定時刻とを比較し、両者が一致するか否かについて判断する（ステップＳ２１）。両者が一致しない場合には、ステップＳ２１において「ＮＯ」と判断し、再度ステップＳ２１へ進む。一方、両者が一致する場合には、ステップＳ２１において「ＹＥＳ」と判断し、ステップＳ２２へ進む。ポーリング信号で指定される温度測定時刻の一例を図６（ｂ）に示す。ここでは、温度測定時刻の間隔ｔ３がポーリング信号の「０」、「２」、「４」、・・・に同期している場合、つまり、温度測定時刻の間隔ｔ３が、所定時間ｔ１の２倍である場合について示している。

図５に戻り、無線センサ１ａ_１のセンサ部１１は、センサ制御部１３ａの制御に基づき、温度測定時刻になった場合に温度の情報を測定する（ステップＳ２２）。
データ処理部１３ｂは、センサ部１１が測定した温度の情報を、その温度の情報を測定した温度測定時刻や、その温度の情報を測定した無線センサ１ａ_１の識別情報とともに無線センサ記憶部１２に記録する（ステップＳ２３）。

無線センサ通信部１４は、基地局２ａ_１から送信されるポーリング信号を受信する（ステップＳ２４）。そして、そのポーリング信号が自端末に割り当てられたポーリング信号であるか否かについて判断する。自端末に割り当てられたポーリング信号ではない場合には、基地局２ａ_１から自端末に割り当てられたポーリング信号が送信されるまで無線センサ記憶部１２に情報を蓄積する。一方、基地局２ａ_１から自端末に割り当てられたポーリング信号を受信した場合には、通信制御部１３ｃは、無線センサ記憶部１２に記録されている情報を読み出して、無線センサ通信部１４から無線通信により基地局２ａ_１に送信する（ステップＳ２５）。

図６（ｃ）、（ｄ）は、例えば、無線センサ１ａ_１、１ｂ_１（図１参照）の無線センサ記憶部１２にそれぞれ記録されている情報を基地局２ａ_１に送信するタイミングについて示す図である。図６（ｃ）に示すように、無線センサ１ａ_１には、ポーリング信号「５」（図６（ａ）参照）が割り当てられており、無線センサ１ａ_１はポーリング信号「５」の受信後に、無線センサ１ａ_１の無線センサ記憶部１２に記録されている情報を基地局２ａ_１に対して送信する。
一方、図６（ｄ）に示すように、無線センサ１ｂ_１には、ポーリング信号「２」（図６（ａ）参照）が割り当てられており、無線センサ１ｂ_１はポーリング信号「２」の受信後に、無線センサ１ｂ_１無線センサ記憶部１２に記録されている情報を基地局２ａ_１に対して送信する。

図５に戻り、基地局２ａ_１の無線送受信部２９はアンテナ部２８を介して、無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１からそれぞれ無線通信により送信される情報を受信する（ステップＳ１３）。
基地局２ａ_１の基地局制御部２０は、無線送受信部２９が無線センサ１から受信した情報を、基地局記憶部に書き込むことにより、各無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１が測定した温度の情報などを蓄積する（ステップＳ１４）。

一方、管理サーバ３は、トークンを送信するタイミングであるか否かについて判断を行う（ステップＳ３１）。トークンを送信するタイミングではない場合には、ステップＳ３１で「ＮＯ」と判断し、再度、ステップＳ３１へ進む。なお、トークンは、管理サーバ３から電力線７に対して所定の時間間隔で送信される。一方、トークンを送信するタイミングである場合には、ステップＳ３１で「ＹＥＳ」と判断し、管理サーバ３は、リング状の電力線７に対してトークンを巡回させる（ステップＳ３２）。
基地局２ａ_１の基地局制御部２０は、トークンを受信した場合に、基地局記憶部に記録されている情報を読み出して、電力線７を介して管理サーバ３に対して送信する（ステップＳ１５）。管理サーバ３は、基地局２ａ_１から送信される情報を電力線７を介して受信し（ステップＳ３３）、データベースとして保存する。
その後、管理サーバ３は、リング状の電力線７に再度、トークンを巡回させる。今度は、基地局２ａ_２がトークンを受信し、基地局２ａ_２の基地局記憶部に記録されている情報を読み出して、電力線７を介して管理サーバ３に対して送信する。管理サーバ３は、基地局２ａ_２から送信される情報を電力線７を介して受信し、データベースとして保存する。
基地局２ｂについても同様の処理が行われる。これにより、管理サーバ３は、基地局２ａ_１、２ａ_２、２ｂのそれぞれの基地局記憶部に記録された情報を取得することができる。

上述した本実施形態による無線センサネットワークシステムによれば、管理サーバ３に記録されるデータベースを参照することにより、無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１、１ａ_２、１ｂ_２、１ｃ_２（図１参照）が同時刻に測定する温度などの情報を管理することができる。そして、その情報に基づいて、照明装置４、空調装置５、冷蔵装置６（図１参照）を制御することにより、無線センサが取り付けられる商品等の保管状況を適切に管理することが可能となる。

また、基地局２ａ_１や２ａ_２から送信されるポーリング信号に含まれる温度測定時刻のデータに基づいて、無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１、１ａ_２、１ｂ_２、１ｃ_２で温度を測定するようにした。このため、全ての無線センサが同一の時刻に測定した温度の情報を取得することができる。
更に、それぞれの無線センサ１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１、無線センサ１ａ_２、１ｂ_２、１ｃ_２に異なるポーリング信号を割り当て、その無線センサに割り当てられたポーリング信号を受信した場合にのみ基地局２ａ_１、基地局２ａ_２に対して情報を送信するようにした。このため、各無線センサから送信される情報が相互に同時刻に送信されることにより、情報が失われることを防ぐことができる。

また、管理サーバ３に対して基地局を多数接続した場合であっても、管理サーバ３からトークンを受信した基地局だけが情報を送信することができるようにしたため、複数の基地局から情報が同時に送信されることにより情報が失われることを防ぐことができる。
更に、本実施形態による無線センサネットワークシステムを利用すれば、基地局や管理サーバをコンセントに接続するだけでネットワークを構築することができるため、店舗等の模様替えを行う場合に、ネットワークの再構築を行うための多大な費用や労力を軽減できるというメリットがある。また、ネットワークを構築する際の時間も短縮することができるため、店舗の営業が長期間妨げられるという問題をなくすことができる。

なお、上述した実施形態では、図６（ｂ）に示したように、温度測定時刻の間隔ｔ３が経過するごとに、各無線センサが無線センサ記憶部１２に記録している情報を基地局に対して送信する場合について説明したが、このような構成に限定されるものではない。
例えば、図７に示すように、ポーリング周期ｔ２のｎ（ｎは１以上の整数）周期分の送信間隔ｔ４が経過するごとに、各無線センサが無線センサ記憶部１２に記録している情報を基地局に対して送信するようにしてもよい。なお、図７ではｎ＝３の場合について説明している。このようにすれば、無線センサから基地局に対して情報を送信する回数を減少させることが可能となり、無線センサが消費する電力を減少させることができる。

また、図１におけるループ状の電力線７の設備が使用できない店舗等においては、図８に示す構成の電力線通信を利用して、無線センサからの情報を収集することも可能である。図８（ａ）では、基地局２ａ_１のみが、ループ状の電力線７に接続されており、基地局２ａ_３、基地局２ａ_４、基地局２ａ_５はループ状の電力線７ではなく、直線状の電力線７１に接続されている。

ここで、基地局２ａ_５は基地局２ａ_４と、基地局２ａ_４は基地局２ａ_３と、基地局２ａ_３は基地局２ａ_１との間で情報の送受信を行うことができるものとする。基地局２ａ_５が無線センサ１ａ_３、１ｂ_３、１ｃ_３から収集した温度などの情報は、基地局２ａ_５から基地局２ａ_４へ、基地局２ａ_４から基地局２ａ_３へ、基地局２ａ_３から基地局２ａ_１へと順番にマルチホップ通信により送られる。その情報は基地局２ａ_１に保存され、基地局２ａ_１がトークンを受信した場合に、トークンリング方式の通信を利用して管理サーバ３に情報を送信する。このマルチホップ通信を行う際には、情報を送信する基地局をマスターモードに設定し、情報を受信する基地局をスレーブモードに設定して、両者で時間同期を取ることにより通信を行う。

このように、トークンリング方式の電力線通信と、マルチホップ方式の電力線通信とを組み合わせることにより、トークンを受信できない基地局２ａ_５が無線センサ１ａ_３、ｂ_３、１ｃ_３から受信した情報についても管理サーバ３に送信することができる。よって、電力線通信の信号電力が小さい場合や、無線センサにより情報を測定する範囲が広いなどの理由により、基地局と管理サーバが直接通信できない場合であっても、上述したマルチホップ方式の通信を利用することにより、情報を管理サーバへ送信することが可能となる。

一方、上述した図８（ａ）のマルチホップ方式の通信以外の方法として、直線状の電力線７１に接続される基地局２ａ_１、２ａ_３、２ａ_４、２ａ_５にそれぞれ図８（ｂ）に示すようにノード８ａ、８ｂ及び８ｆ、８ｃ及び８ｅ、８ｄを設定することにより、仮想的に直線状の電力線７１をループ状の電力線として使用することもできる。
この場合、基地局２ａ_１のノード８ａがトークンを受信した場合には、基地局２ａ_３のノード８ｂ、基地局２ａ_４のノード８ｃ、基地局２ａ_５のノード８ｄ、基地局２ａ_４のノード８ｅ、基地局２ａ_３のノード８ｆを経由させることにより、仮想的にトークンリング方式の通信を行うことができる。これにより、ループ状の電力線７に接続されていない基地局２ａ_５からも情報を収集することが可能となる。

上述した図８の通信方法を利用すれば、マルチホップ方式を利用する転送ノード８ａを備えた基地局２ａ_１を中継することにより、電力線がリング状に配線されていなくても、トークンリング方式の電力線通信を利用して情報を送信することができる。従って、情報を送信する際に必要な電力が隣接基地局までの電力で足りるので、送信電力を小さくすることができる。

なお、以上説明した実施形態において、図２の無線センサ制御部１３、センサ制御部１３ａ、データ処理部１３ｂ、通信制御部１３ｃや、図３、図４の電力線通信部２７、無線送受信部２９、基地局制御部２０、無線制御部２０ａ、データ変換部２０ｂ、電力線通信制御部２０ｃ、センサ制御部２０ｄなどの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この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読み込ませ、実行することにより無線センサや基地局の制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本実施形態による無線センサネットワークシステムの構成を示す概略平面図である。 本実施形態による無線センサネットワークシステムの無線センサ１ａ_１の構成を示すブロック図である。 本実施形態による無線センサネットワークシステムの基地局２ａ_１の構成を示すブロック図である。 本実施形態による無線センサネットワークシステムの基地局２ｂの構成を示すブロック図である。 本実施形態による無線センサネットワークシステムの動作を示すシーケンス図である。 無線センサから基地局に対して情報を送信するタイミング等を示す図である。 無線センサから基地局に対して情報を送信するタイミングを示す図である。 トークンリング方式以外の電力線通信の方法について示す図である。

符号の説明

１ａ_１、１ｂ_１、１ｃ_１、１ａ_２、１ｂ_２、１ｃ_２、１ａ_３、１ｂ_４、１ｃ_５・・・無線センサ、２ａ_１、２ａ_２、２ａ_３、２ａ_４、２ａ_５、２ｂ・・・基地局、３・・・管理サーバ、４・・・照明装置、５・・・空調装置、６・・・冷蔵装置、７・・・電力線、１１・・・センサ部、１２・・・無線センサ記憶部、１３・・・無線センサ制御部、１４・・・無線センサ通信部、１５・・・タイマ、１６・・・無線センサ電源部、２０・・・基地局制御部、２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・センサ部、２３・・・電力線接続部、２４・・・サージ除去回路部、２５・・・電源回路部、２６・・・結合器、２７・・・電力線通信部、２８・・・アンテナ部、２９・・・無線送受信部

Claims (9)

1. 複数の無線センサで測定する情報を第１の基地局を介してトークンリング方式の電力線通信を利用して、情報を管理する管理サーバに送信する無線センサネットワークシステムであって、
   前記無線センサは、センサ部、無線センサ記憶部、無線センサ通信部を具備し、
   前記第１の基地局は、基地局制御部、無線送信部、無線受信部、基地局記憶部、電力線通信部を具備し、
   前記基地局制御部は、前記複数の無線センサごとに、ポーリング周期の間に前記第１の基地局から前記複数の無線センサに送信するポーリング信号を割り当て、
   前記無線送信部は、前記基地局制御部が割り当てたポーリング信号と、前記複数の無線センサで情報を取得する時刻である測定時刻データを、前記複数の無線センサに対して送信し、
   前記センサ部は、前記無線送信部から送信される測定時刻データに基づいて情報を取得して出力し、
   前記無線センサ記憶部は、前記センサ部が出力する情報を記録し、
   前記無線センサ通信部は、前記基地局制御部が割り当てたポーリング信号を受信した場合に、前記無線センサ記憶部に記録されている情報を前記第１の基地局に対して送信し、
   前記無線受信部は、前記無線センサ通信部から送信される情報を受信し、
   前記基地局記憶部は、前記無線受信部が受信する情報を記憶し、
   前記電力線通信部は、前記管理サーバが送信するトークンを受信した場合に、前記基地局記憶部に記録されている情報を、前記管理サーバに対して送信する、ことを特徴とする無線センサネットワークシステム。
2. 前記ポーリング周期を、前記管理サーバからトークンを送信する周期と同一の周期とすることを特徴とする請求項１に記載の無線センサネットワークシステム。
3. 前記第１の基地局は、
   自基地局の情報を前記管理サーバに対して送信するノードを有するとともに、前記第１の基地局とは別の第２の基地局から送信される情報をマルチホップ方式の通信を利用して前記管理サーバに対して転送するノードを更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線センサネットワークシステム。
4. 前記無線センサ通信部は、前記ポーリング周期のｎ（ｎは１以上の整数）倍の周期ごとに、前記無線センサ記憶部に記録されている情報を前記第１の基地局に対して送信することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の無線センサネットワークシステム。
5. 前記センサ部は、温度を測定するサーミスタであり、温度の情報を出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の無線センサネットワークシステム。
6. 複数の無線センサで測定する情報を受信し、トークンリング方式の電力線通信を利用して、情報を管理する管理サーバに送信する基地局であって、
   前記複数の無線センサごとに、ポーリング周期の間に前記複数の無線センサに送信するポーリング信号を割り当てる基地局制御部と、
   前記基地局制御部が割り当てたポーリング信号と、前記複数の無線センサで情報を取得する時刻である測定時刻データを、前記複数の無線センサに対して送信する無線送信部と、
   前記無線送信部が送信した測定時刻データに基づいて前記複数の無線センサで取得され送信される情報を受信する無線受信部と、
   前記無線受信部が受信する情報を記憶する基地局記憶部と、
   前記管理サーバが送信するトークンを受信した場合に、前記基地局記憶部に記録されている情報を、前記管理サーバに対して送信する電力線通信部と、を有することを特徴とする基地局。
7. 基地局を介してトークンリング方式の電力線通信を利用して、情報を管理する管理サーバに情報を送信する無線センサであって、
   前記基地局から送信される、前記基地局が割り当てたポーリング信号と、無線センサで情報を取得する時刻である測定時刻データに基づいて情報を取得して出力する無線センサ部と、
   前記センサ部が出力する情報を記録する無線センサ記憶部と、
   前記基地局が割り当てたポーリング信号を受信した場合に、前記無線センサ記憶部に記録されている情報を前記基地局に対して送信する無線センサ通信部と、
   を有することを特徴とする無線センサ。
8. 複数の無線センサで測定する情報を受信し、トークンリング方式の電力線通信を利用して、情報を管理する管理サーバに送信する基地局のコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記複数の無線センサごとに、ポーリング周期の間に前記複数の無線センサに送信するポーリング信号を割り当てさせる第１のステップと、
   前記第１のステップで割り当てたポーリング信号と、前記複数の無線センサで情報を取得する時刻である測定時刻データを、前記複数の無線センサに対して送信させる第２のステップと、
   前記第２のステップで送信した測定時刻データに基づいて前記複数の無線センサで取得され送信される情報を受信させる第３のステップと、
   前記第３のステップで受信した情報を記憶させる第４のステップと、
   前記管理サーバが送信するトークンを受信した場合に、前記第４のステップで記憶した情報を、前記管理サーバに対して送信させる第５のステップと、
   を基地局のコンピュータに実行させるためのプログラム。
9. 基地局を介してトークンリング方式の電力線通信を利用して、情報を管理する管理サーバに情報を送信する無線センサのコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記基地局から送信される、前記基地局が割り当てたポーリング信号と、無線センサで情報を取得する時刻である測定時刻データに基づいて情報を取得して出力させる第１のステップと、
   前記第１のステップで出力した情報を記録させる第２のステップと、
   前記基地局が割り当てたポーリング信号を受信した場合に、前記第２のステップで記録した情報を前記基地局に対して送信させる第３のステップと、
   を無線センサのコンピュータに実行させるためのプログラム。
   

Images