JP2013172455A - ワイヤレスメッシュネットワーク通信を強化するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】全方向性アンテナを使用してワイヤレスメッシュネットワークでアンテナの方位を判定するための装置および方法を提供する。
【解決手段】プロセッサ４０５は、所定の方位４４５と組み合わせて方位センサ４３５からの方位データを処理することによって全方向性アンテナ４１５の方位を計算し、ネットワークを介してコンピュータデバイスに全方向性アンテナ４１５の方位を送信するようにプログラムすることができる。コンピュータデバイスは、方位の履歴が形成されるように各全方向性アンテナ４１５の方位を記憶し、この履歴を使用して、たとえば、モニタリングセンサ２３５が移動したという警告を提供することができる。
【選択図】図４

Description

本明細書に記載の実施形態は、概して、ワイヤレス通信に関し、より詳細には、ワイヤレスメッシュネットワークを介して送信される通信を強化するための方法および装置に関する。

多数の知られている通信ネットワークは、ワイヤレスメッシュネットワーク（ＷＭＮ）として構成される。そのようなＷＭＮは、メッシュトポロジで編成された複数の無線ノードを含む。少なくともいくつかの知られているＷＭＮは、米国電気電子学会（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ、ＩＥＥＥ）規格８０２．１６（商標）を使用する、時にＷｉ−Ｆｉネットワークと称される、ワイヤレス広帯域ネットワークである。そのようなＷｉ−Ｆｉネットワークは、１０メガビット／秒（Ｍｂｉｔ／ｓ）を超える大量の情報を送信し、２．４ギガヘルツ（ＧＨｚ）を超える周波数範囲で動作することができる。また、そのようなＷｉ−Ｆｉネットワークは、全方向性アンテナ、指向性アンテナ、またはそれらの組合せを使用し、比較的高い率の、たとえば、１ネットワークデバイスにつき４００ミリアンペア（ｍＡ）を超える、電力消費を有することが知られている。

加えて、少なくともいくつかの知られているＷＭＮは、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）仕様もしくはＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（商標）規格のいずれかを、これらの両方が低率のワイヤレスネットワークのためのＩＥＥＥ規格８０２．１５．４（商標）に基づくため、使用する。そのような低率のワイヤレスネットワークは、一般に、比較的少量の情報、たとえば、約２５０キロビット／秒（Ｋｂｉｔ／ｓ）以下、を送信する。さらに、そのような低率のワイヤレスネットワークは、約２．４ギガヘルツ（ＧＨｚ）以下の周波数で動作する。また、そのような低率のワイヤレスネットワークは、Ｗｉ−Ｆｉネットワークに比べて比較的低率の電力消費、たとえば、１デバイスにつき５０ｍＡ未満、を有する。

低率のワイヤレスネットワークは、一般に、複雑ではなく、より高価なＷｉ−Ｆｉネットワークの費用効果のある代替であり、ネットワークトラフィックが通常はセンサ情報に限定される産業施設で一般に使用される。知られている低率のワイヤレスネットワークは、アンテナが最適通信のために実質的な平行配列で方向付けられることを必要とし、トロイダル放射パターンを通常は形成する全方向性アンテナを使用する。したがって、ワイヤレスメッシュネットワークでアンテナの方位を判定するための装置および方法が、ワイヤレスメッシュネットワークを介して送信される通信を強化するために、必要とされる。

米国特許第７８４３８０７号明細書

一態様では、ワイヤレスメッシュネットワークが提供される。本ワイヤレスメッシュネットワークは、第１の方位で位置付けられた第１のアンテナ、第１のプロセッサ、および第１の方位センサを含む、第１のネットワークノードを含む。第１のプロセッサは、第１の方位センサを使用して第１の方位を判定するように、および、第１のアンテナを使用して、コンピュータデバイスに第１の方位を送信するようにプログラムされる。本ネットワークはまた、第２の方位で位置付けられた第２のアンテナ、第２のプロセッサ、および第２の方位センサを含む、第２のネットワークノードも含む。第２のプロセッサは、第２の方位センサを使用して第２の方位を判定するように、および、第２のアンテナを使用して、第１の方位を第２の方位と比較するのに使用するためにコンピュータデバイスに第２の方位を送信するように、プログラムされる。

もう１つの態様では、モニタリングシステムが提供される。本システムは、少なくとも１つのモニタリングセンサ、少なくとも１つのコンピュータデバイス、およびワイヤレスメッシュネットワークを含む。本ワイヤレスメッシュネットワークは、第１の方位で位置付けられた第１のアンテナ、第１のプロセッサ、および第１の方位センサを含む、第１のネットワークノードを含む。第１のプロセッサは、第１の方位センサを使用して第１の方位を判定するように、および、第１のアンテナを使用して、コンピュータデバイスに第１の方位を送信するように、プログラムされる。本ネットワークはまた、第２の方位で位置付けられた第２のアンテナ、第２のプロセッサ、および第２の方位センサを含む、第２のネットワークノードも含む。第２のプロセッサは、第２の方位センサを使用して第２の方位を判定するように、および、第２のアンテナを使用して、第１の方位を第２の方位と比較するのに使用するためにコンピュータデバイスに第２の方位を送信するように、プログラムされる。

さらに別の態様では、ネットワークを動作させる方法が提供される。本方法は、第１の方位で位置付けられた第１のアンテナ、第１のプロセッサ、および第１の方位センサを有する第１のネットワークノードを提供するステップと、第１のプロセッサを使用し、第１の方位センサを使用して第１の方位を判定するステップと、第２の方位で位置付けられた第２のアンテナ、第２のプロセッサ、および第２の方位センサを有する第２のネットワークノードを提供するステップと、第２のプロセッサを使用し、第２の方位センサを使用して第２の方位を判定するステップと、第１の方位を第２の方位と比較するステップとを含む。

本明細書に記載の実施形態は、添付の図面とともに以下の説明を参照することによって、より深く理解され得る。

機械の動作を監視および／または制御するために使用され得る例示的コンピュータデバイスの構成図である。 機械制御装置および施設制御装置を含む、例示的モニタリングシステムの構成図である。 図２に示すモニタリングシステムと使用され得るネットワークの概略図である。 図３に示すネットワークと使用され得る例示的モニタリングセンサの構成図である。 図３に示すネットワークを動作させるために使用され得る例示的方法の流れ図である。

図１は、機械（図１に示さず）の動作を監視および／または制御するために使用され得る例示的コンピュータデバイス１０５の構成図である。いくつかの実施形態では、コンピュータデバイス１０５は、データ収集デバイスである。コンピュータデバイス１０５は、メモリデバイス１１０と、命令を実行するためにメモリデバイス１１０に動作可能なように結合されたプロセッサ１１５とを含む。いくつかの実施形態では、実行可能命令はメモリデバイス１１０内に記憶される。コンピュータデバイス１０５は、プロセッサ１１５をプログラムすることによって、本明細書に記載の１つまたは複数の動作を実行するように構成可能である。たとえば、プロセッサ１１５は、１つまたは複数の実行可能命令として動作をコード化すること、およびメモリデバイス１１０内に実行可能命令を提供することによって、プログラムすることができる。プロセッサ１１５は、１つまたは複数の処理ユニットを含み得る（たとえば、マルチコア構成で）。

本例示的実施形態では、メモリデバイス１１０は、実行可能命令および／または他のデータなどの情報の記憶および検索を可能にする１つまたは複数のデバイスである。メモリデバイス１１０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ソリッドステートディスク、ハードディスク、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、および／または非揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリなどのこれらに限定されない、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体を含み得る。前述のメモリタイプは、単に例示的であり、したがって、コンピュータプログラムの記憶に使用可能なメモリのタイプに関して限定しない。

さらに、本明細書では、「ソフトウェア」および「ファームウェア」という用語は、置換え可能であり、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、クライアント、およびサーバによる実行のためにメモリに記憶された任意のコンピュータプログラムを含む。

メモリデバイス１１０は、振動読取り値、フィールド電圧および電流読取り値、フィールド参照設定点、固定子電圧および電流読取り値、回転子速度読取り値、保守タスク、および／または任意の他のタイプのデータを含むがこれらに限定されない、動作状態測定値を記憶するように構成され得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ１１５は、データの年数に基づいてメモリデバイス１１０からデータを取り除くまたは「パージする」。たとえば、プロセッサ１１５は、その後の時間および／または事象に関連する以前に記録および記憶されたデータを上書きすることができる。加えて、または別法として、プロセッサ１１５は、所定の時間間隔を超えるデータを取り除くことができる。

いくつかの実施形態では、コンピュータデバイス１０５は、プロセッサ１１５に結合された提示インターフェース１２０を含む。提示インターフェース１２０は、ユーザ１２５に、ユーザインターフェースおよび／または警告などの情報を提示する。たとえば、提示インターフェース１２０は、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、および／または「電子インク」ディスプレイなどの表示デバイス（図示せず）に結合可能なディスプレイアダプタ（図示せず）を含み得る。いくつかの実施形態では、提示インターフェース１２０は、１つまたは複数の表示デバイスを含む。加えて、または別法として、提示インターフェース１２０は、音声出力デバイス（図示せず）（たとえば、音声アダプタおよび／またはスピーカ）および／またはプリンタ（図示せず）を含み得る。

いくつかの実施形態では、コンピュータデバイス１０５は、ユーザ入力インターフェース１３０を含む。本例示的実施形態では、ユーザ入力インターフェース１３０は、プロセッサ１１５に結合され、ユーザ１２５から入力を受信する。ユーザ入力インターフェース１３０は、たとえば、キーボード、ポインティングデバイス、マウス、スタイラス、タッチパネル（たとえば、タッチパッドまたはタッチスクリーン）、ジャイロスコープ、加速度計、位置検出器、および／または音声入力インターフェース（たとえば、マイクロホンを含む）を含み得る。タッチスクリーンなどの単一構成要素は、提示インターフェース１２０の表示デバイスおよびユーザ入力インターフェース１３０の両方として機能することができる。

通信インターフェース１３５は、プロセッサ１１５に結合され、センサまたは別のコンピュータデバイス１０５などの１つまたは複数の他のデバイスと通信で結合されるように、およびそのようなデバイスに関して入力および出力動作を実行するように、構成される。たとえば、通信インターフェース１３５は、ワイヤードネットワークアダプタ、ワイヤレスネットワークアダプタ、モバイル電気通信アダプタ、シリアル通信アダプタ、および／またはパラレル通信アダプタを含み得るがこれらに限定されない。通信インターフェース１３５は、１つまたは複数の遠隔デバイスからデータを受信するおよび／またはそこにデータを送信することができる。たとえば、１つのコンピュータデバイス１０５の通信インターフェース１３５は、別のコンピュータデバイス１０５の通信インターフェース１３５に警告を送信することができる。

提示インターフェース１２０および／または通信インターフェース１３５は両方とも、本明細書に記載の方法との使用に適した情報を提供する能力がある（たとえば、ユーザ１２５または別のデバイスに）。したがって、提示インターフェース１２０および通信インターフェース１３５は、出力デバイスと称され得る。同様に、ユーザ入力インターフェース１３０および通信インターフェース１３５は、本明細書に記載の方法との使用に適した情報を受信する能力があり、入力デバイスと称され得る。

図２は、機械２０５を監視するおよび／または動作させるために使用され得る例示的システム２００の構成図である。いくつかの実施形態では、システム２００は、データ収集システム（ＤＡＳ）および／または監視制御とデータ収集システム（ＳＣＡＤＡ）である。機械２０５は、化学プロセスリアクタ、熱回収蒸気発生器、蒸気タービン、ガスタービン、開閉所回路遮断器、および開閉所変圧器を含むがこれらに限定されない任意の産業プロセスのための任意の産業機器でもよい。本例示的実施形態では、機械２０５は、より大きな、総合産業施設２０８の一部である。施設２０８は、複数機械２０５を含み得るがこれらに限定されない。また、本例示的実施形態では、システム２００は、ネットワーク２２０を介して通信でともに結合された機械制御装置２１０および施設制御装置２１５を含む。

本例示的実施形態では、ネットワーク２２０は、無線メッシュネットワークであり、より具体的には、低率のワイヤレスメッシュネットワーク（ＷＭＮ）である。ネットワーク２２０は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）仕様（ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）は、ＺｉｇＢｅｅ Ａｌｌｉａｎｃｅ、Ｓａｎ Ｒａｍｏｎ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、Ｕ．Ｓ．Ａ．の登録商標である）、ハイウェイアドレス可能遠隔トランスジューサ（Ｈｉｇｈｗａｙ Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ Ｒｅｍｏｔｅ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ、ＨＡＲＴ（登録商標））プロトコルに基づくＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（商標）規格（ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（商標）は商標であり、ＨＡＲＴ（登録商標）はＨＡＲＴ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ、Ａｕｓｔｉｎ、Ｔｅｘａｓ、Ｕ．Ｓ．Ａ．の登録商標である）、および／または、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）規格８０２．１５．４（商標）（ＩＥＥＥ規格８０２．１５．４（商標）は、ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ、Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ、Ｕ．Ｓ．Ａ．の商標である）に基づく任意の他の通信規格を使用することができる。別法として、ネットワーク２２０は、システム２００が本明細書に記載するように機能できるようにする任意のメッシュネットワーク規格、仕様および／またはプロトコル、たとえば、ＩＥＥＥ規格８０２．１６（商標）を使用することができる。

低率のワイヤレスネットワーク２２０は、比較的少量の情報を、たとえば、約２５０キロビット／秒（Ｋｂｉｔ／ｓ）もしくはそれ未満、および、たとえば、約２．４ＧＨｚもしくはそれ未満の周波数で、送信する。ネットワーク２２０の実施形態は、インターネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、ワイヤレスＬＡＮ（ＷＬＡＮ）、および／または仮想プライベートネットワーク（ＶＰＮ）を含み得るがこれらに限定されない。ある特定の動作は特定のコンピュータデバイス１０５に関して以下に記載されるが、任意のコンピュータデバイス１０５が記載された動作の１つまたは複数を実行し得ることが企図される。たとえば、制御装置２１０および制御装置２１５は、以下の動作のすべてを実行し得る。

図１および２を参照すると、本例示的実施形態では、機械制御装置２１０、および施設制御装置２１５は、コンピュータデバイス１０５である。さらに、各コンピュータデバイス１０５は、通信インターフェース１３５を介してネットワーク２２０に結合される。一代替実施形態では、制御装置２１０は、制御装置２１５と統合される。

制御装置２１０は、第１のオペレータ２２５と対話する（たとえば、ユーザ入力インターフェース１３０および／または提示インターフェース１２０を介して）。たとえば、制御装置２１０は、オペレータ２２５に、警告など、機械２０５に関する情報を提示することができる。施設制御装置２１５は、第２のオペレータ２３０と対話する（たとえば、ユーザ入力インターフェース１３０および／または提示インターフェース１２０を介して）。たとえば、施設制御装置２１５は、第２のオペレータ２３０に警告および／または保守タスクを提示することができる。本明細書において、「オペレータ」という用語は、シフト操作員、保守技術者、および施設管理者を含むがこれらに限定されない施設２０８の操作および保守に関連する任意の立場にある任意の人物を含む。

機械２０５は、ネットワーク２２０と通信する１つまたは複数のモニタリングセンサ２３５を含む。例示的実施形態では、モニタリングセンサ２３５は、振動読取り値、フィールド電圧および電流読取り値、フィールド参照設定点、固定子電圧および電流読取り値、回転子速度読取り値、保守タスク、および／または任意の他のタイプのデータを含むがこれらに限定されない動作状態測定値を収集する。モニタリングセンサ２３５は、現在の時刻の動作状態測定読取り値を繰り返して（たとえば、周期的に、連続して、および／または要求に応じて）送信する。加えて、モニタリングセンサ２３５は、ハートビート信号を送信して動作状態（たとえば、電源が入っている、故障状態、通常の動作状態など）を示すことができる。そのようなデータは、ネットワーク２２０を横切って送信され、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、およびパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）（いずれも図示せず）を含むがこれらに限定されない、ネットワーク２２０にアクセス可能な任意のデバイスによってアクセスされ得る。送信は、ネットワーク２２０と通信する任意のコンピュータデバイス１０５、たとえば、施設制御装置２１５または制御装置２１０、に選択的に向けることができる。

施設２０８は、現地の風速、現地の風の相対速度、および現地の外部温度を含むがこれらに限定されない、冗長機械２０５からのデータおよび施設環境データを含むがこれらに限定されない、施設２０８の残りに関連する動作データ測定値を収集するモニタリングセンサ２３５と同様の追加のモニタリングセンサ（図示せず）を含み得る。

図３は、ネットワーク２２０の概略図である。本例示的実施形態では、ネットワーク２２０は、固有のアドレスを使用してそれぞれ個々にアドレス指定可能な複数のノード２６５を含む。各ノード２６５は、メッセージ発信者、リピータ、および／またはメッセージ受信者として機能することができる。メッセージ発信者の役割を実行するとき、ノード２６５は、宛先アドレスおよびデータペイロードを含むがこれらに限定されないデータメッセージを生成する。その宛先アドレスは、所定のノードの固有のアドレスである。そのデータペイロードは、センサ測定データ、ハートビートメッセージ、ネットワーク／センサ構成メッセージ、制御コマンド、および／または任意のデータメッセージを含み得る。データメッセージは、必要ならば、データメッセージの宛先アドレスにデータメッセージを経路指定することができるリピータを介してメッセージ発信者からメッセージ受信者にネットワーク２２０を使用して中継される。ネットワーク２２０はゲートウェイデバイス２５０を含み、デバイス２５０は、ルータ、モデム、ＵＳＢアダプタ、およびスイッチを含むがこれらに限定されない、本明細書に記載するようなネットワーク２２０内の通信を可能にする任意のゲートウェイデバイスである（すなわち、ネットワーク２２０内のノードである）。本例示的実施形態では、各コンピュータデバイス１０５は、ゲートウェイデバイス２５０に結合された通信インターフェース１３５を介してネットワーク２２０に結合される。別法として、コンピュータデバイス１０５は、通信インターフェース１３５を介してネットワーク２２０に結合可能であり、インターフェース１３５は、ネットワーク２２０上のノードである。

図４は、ネットワーク２２０と使用するための例示的モニタリングセンサ２３５の構成図である。各センサ２３５は、ネットワーク２２０内のノード２６５であり、ネットワーク２２０を介して測定値を提供する能力がある。本例示的実施形態では、モニタリングセンサ２３５は、全方向性アンテナ４１５に結合された、プロセッサ１１５と同様の、プロセッサ４０５を含む。別法として、全方向性アンテナ４１５は、システム２００が本明細書に記載するように機能できるようにする任意のアンテナ、たとえば、指向性アンテナ、でもよい。プロセッサ４０５は、アンテナ４１５およびプロセッサ４０５の両方におよびそれらから信号を送信／受信する能力のある通信インターフェース（図示せず）を介してアンテナ４１５に結合され得る。プロセッサ４０５は、測定デバイス４２５から測定データおよび／または信号を受信し、その測定データ／信号に基づいてデータメッセージを生成し、アンテナ４１５を介してネットワーク２２０でそのデータメッセージを送信するようにプログラムされる。

本例示的実施形態では、モニタリングセンサ２３５は、方位センサ４３５を含む。方位センサ４３５は、重力ベクトルに基づくセンサ、ジャイロスコープ、多軸スタティック加速度計、および／または、地球、３次元空間内の固定点、磁石および／または別のセンサに対する方位を判定する能力のある任意のセンサでもよい。方位センサ４３５は、全方向性アンテナ４１５に関して所定の方位４４５を有する。一実施形態では、方位４４５は、モニタリングセンサ２３５の設計仕様に基づく。もう１つの実施形態では、方位４４５が測定される。所定の方位４４５は、メモリデバイス１１０と同様に、メモリデバイス４５５に記憶される。

所定の方位４４５は、全方向性アンテナ４１５の方位を判定するために、方位センサ４３５からの方位データと組み合わせて使用される。一実施形態では、プロセッサ４０５は、所定の方位４４５と組み合わせて方位センサ４３５からの方位データを処理することによってアンテナ４１５の方位を計算する。プロセッサ４０５は、ネットワーク２２０を介して所定のコンピュータデバイス１０５に全方向性アンテナ４１５の方位を送信するようにプログラムすることができる。別法として、プロセッサ４０５は、ネットワーク２２０を介して所定のコンピュータデバイス１０５に方位センサ４３５からの方位データおよび所定の方位４４５を送信するようにプログラムすることができ、その所定のコンピュータデバイス１０５は、その方位データおよび所定の方位４４５に基づいて全方向性アンテナの方位を計算するように構成される。方位情報（たとえば、全方向性アンテナ４１５および／または方位センサ４３５の方位）を含むプロセッサ４０５によって送信されるデータメッセージは、「方位メッセージ」と称され得る。

適切なコンピュータデバイス１０５、たとえば、制御装置２１０および／または２１５、は、モニタリングセンサ２３５から方位メッセージを受信する。コンピュータデバイス１０５は、２つ以上の全方向性アンテナ４１５の方位を比較および／または表示して、そのようなアンテナ４１５の整列を容易にする。たとえば、コンピュータデバイス１０５は、全方向性アンテナ４１５の方位を含むネットワーク２２０の３次元ビューを表示することができる。本表示は、コンピュータデバイス１０５のオペレータがネットワーク２２０内で全方向性アンテナ４１５の方位を調節して、アンテナ４１５の位置合わせ、ひいてはネットワーク２２０に亘る通信を改善できるようにすることになる。より詳細には、コンピュータデバイス１０５によって表示される方位情報は、アンテナ４１５が互いに実質的に平行に方向付けられるように、ネットワーク２２０内の２つ以上のアンテナ４１５の方向を合わせるために使用され得る。本表示は、モニタリングセンサ２３５の全方向性アンテナ４１５の方位の視覚的表示を有するネットワーク２２０内の各モニタリングセンサ２３５の視覚的表現を含み得る。たとえば、３次元空間での矢印は、方位を表すことができる。加えて、または別法として、本表示は、ネットワーク２２０におけるその近隣に対するアンテナの方位を含み得る。

一実施形態では、コンピュータデバイス１０５は、方位の履歴が形成されるように各全方向性アンテナ４１５の方位を記憶する。コンピュータデバイス１０５は、全方向性アンテナ、したがってモニタリングセンサ２３５、が動かされた場合に、この履歴を使用して検出することができる。たとえば、コンピュータデバイス１０５は、モニタリングセンサ２３５が移動したという提示インターフェース１２０を介する警告を提供することができる。

図５は、オペレーティングシステム２００で使用するための例示的方法の流れ図５００である。最初に、モニタリングセンサが提供され５１０、そして、全方向性アンテナがモニタリングセンサに結合される５２０。方位センサは、全方向性アンテナに対する所定の方位を有するモニタリングセンサに結合される５３０。モニタリングセンサは、その方位センサから方位データを受信する５４０。モニタリングセンサは、たとえば、プロセッサ４０５を使用し、方位センサから送信される所定の相対的方位および方位データを使用する全方向性アンテナの方位を判定する５５０。方位メッセージは、全方向性アンテナのその判定された方位に基づいて、全方向性アンテナを介し、モニタリングセンサによって送信される５６０。

知られているワイヤレスメッシュネットワークとは対照的に、本明細書に記載の方法、システム、および装置は、データの改善された送信を提供する。具体的には、知られているワイヤレスメッシュネットワークとは対照的に、本明細書に記載のモニタリング方法、システム、および装置は、ワイヤレスメッシュネットワークノードで使用される全方向性アンテナの方向を均一に合わせることを容易にする。より具体的には、知られているワイヤレスメッシュネットワークとは対照的に、本明細書に記載のモニタリング方法、システム、および装置は、方位センサを使用することによってより効果的にワイヤレスメッシュネットワークにおいて全方向性アンテナの方位が判定されることを可能にする。多軸スタティック加速度計は、ノードアンテナに関して所定の方位を有するメッシュネットワークノードに結合される。加速度計の出力は、現地の重力ベクトルにアンテナ方位を関連付けるために使用される。アンテナの方位は、計算され、恐らくはルーチンメッセージの部分として、コンピュータデバイスに送信される。方位は、コンピュータデバイス上のソフトウェアツール内に表示され、ユーザが低品質の通信の潜在的原因を識別し、ワイヤレスメッシュネットワークへの改善を行えるようにする。全方向性アンテナは通常はトロイダル放射パターンを形成するので、実質的に平行な方位でワイヤレスメッシュネットワーク内の各アンテナを整列させることは、それにより通信を改善することになる。

本明細書に記載の方法およびシステムは、ワイヤレスメッシュネットワーク内のノード間の通信を改善するための効率的および費用効果のある手段を提供する。知られているワイヤレスメッシュネットワークに比べて、本明細書に記載のネットワークおよびノードは、改善された通信効率のためのノードアンテナの位置合わせを可能にする。結果は、より信頼性の高い信号およびより高速なデータ送信を含み得る。

本明細書に記載の方法、システムおよび装置の例示的な技術的効果は、（ａ）ワイヤレスメッシュネットワークで使用されるネットワークノード内の全方向性アンテナの方位の判定を可能にすること、および、（ｂ）ワイヤレスメッシュネットワーク内の全方向性アンテナの位置合わせまたは均一の方位を可能にし、それによって、ネットワークノード間のワイヤレス送信の強さおよび信頼性を増すことのうちの少なくとも１つを含む。

本明細書に記載されるのは、システムおよび／または施設のモニタリングデータの送信および受信を可能にすることを容易にするワイヤレスメッシュネットワークおよびモニタリングシステムの例示的実施形態である。具体的には、本明細書に記載のワイヤレスメッシュネットワークおよびモニタリングシステムは、そのようなネットワークおよびモニタリングシステムを拡張することを容易にするために、全方向性アンテナを使用する。また、具体的には、本明細書に記載のワイヤレスメッシュネットワークおよびモニタリングシステムは、方位センサを使用して全方向性アンテナの方位を判定し、それによって全方向性アンテナの実質的に平行な位置合わせまたは方位合わせを容易にする。

本明細書に記載の方法およびシステムは、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されない。たとえば、各システムの構成要素および／または各方法のステップは、本明細書に記載の他の構成要素および／またはステップとは独立しておよび別個に使用および／または実行され得る。加えて、各構成要素および／またはステップはまた、他のアセンブリおよび方法で使用および／または実行され得る。

いくつかの実施形態は、１つまたは複数の電子またはコンピュータデバイスの使用を含む。そのようなデバイスは、通常は、汎用中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理回路（ＰＬＣ）、および／または、本明細書に記載の機能を実行する能力のある任意の他の回路もしくはプロセッサなどのプロセッサまたは制御装置を含む。本明細書に記載の方法は、記憶デバイスおよび／またはメモリデバイスを含むがこれらに限定されないコンピュータ可読媒体内で実施される実行可能命令としてコード化され得る。そのような命令は、プロセッサによって実行されるとき、そのプロセッサに本明細書に記載の方法の少なくとも一部を実行させる。前述の例は、単に例示的であり、したがって、プロセッサという用語の定義および／または意味を如何なる方法でも限定するものではない。

本発明は様々な特定の実施形態に関して説明されているが、本発明は本特許請求の趣旨および範囲内の修正とともに実行され得ることが、当業者には理解されよう。

１０５ コンピュータデバイス
１１０ メモリデバイス
１１５ プロセッサ
１２０ 提示インターフェース
１２５ ユーザ
１３０ ユーザ入力インターフェース
１３５ 通信インターフェース
２００ システム
２０５ 機械
２０８ 産業施設
２１０ 機械制御装置
２１５ 施設制御装置
２２０ ネットワーク
２２５ 第１のオペレータ
２３０ 第２のオペレータ
２３５ モニタリングセンサ
２５０ ゲートウェイデバイス
２６５ ノード
４０５ プロセッサ
４１５ 全方向性アンテナ
４２５ 測定デバイス
４３５ 方位センサ
４４５ 所定の方位
４５５ メモリデバイス
５００ 流れ図
５１０ モニタリングセンサを提供する
５２０ 全方向性アンテナをモニタリングセンサに結合する
５３０ モニタリングセンサに、全方向性アンテナに関して所定の相対的方位を有する方位センサを結合する
５４０ 方位センサから方位データを受信する
５５０ 方位センサからの所定の相対的方位および方位データを使用し、全方向性アンテナの方位を判定する
５６０ 全方向性アンテナの判定された方位に基づいて、方位メッセージを送信する

Claims (10)

1. 第１の方位で位置付けられた第１のアンテナ（４１５）、第１のプロセッサ（４０５）、および第１の方位センサ（４３５）を備える、第１のネットワークノード（２６５）であって、前記第１のプロセッサが、前記第１の方位センサを使用して前記第１の方位を判定するように、および、前記第１のアンテナを使用して、コンピュータデバイス（１０５）に前記第１の方位を送信するようにプログラムされた、第１のネットワークノード（２６５）と、
   第２の方位で位置付けられた第２のアンテナ、第２のプロセッサ、および第２の方位センサを備える、第２のネットワークノードであって、前記第２のプロセッサが、前記第２の方位センサを使用して前記第２の方位を判定するように、および、前記第２のアンテナを使用して、前記第１の方位を前記第２の方位と比較するのに使用するために前記コンピュータデバイスに前記第２の方位を送信するようにプログラムされた、第２のネットワークノードと
   を備える、ワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
2. 前記第１のネットワークノード（２６５）が、少なくとも１つの動作状態測定値を測定するように構成された少なくとも１つの測定デバイス（４２５）をさらに備える、請求項１記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
3. 前記第１のアンテナが、前記第１の方位センサ（４３５）に関して所定の方位（４４５）を有する、請求項１記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
4. 前記第１のネットワークノード（２６５）が、前記所定の方位（４４５）を記憶するように構成された少なくとも１つのメモリデバイス（４５５）をさらに備える、請求項３記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
5. 前記第１のプロセッサ（４０５）が、前記少なくとも１つのメモリデバイス（４５５）に記憶された前記所定の方位（４４５）を使用し、前記第１の方位を判定するようにプログラムされた、請求項４記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
6. 前記コンピュータデバイス（１０５）が、前記第１のネットワークノード（２６５）が移動されたかどうかを判定するための前記第１の方位を記憶するように構成された、請求項１記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
7. 前記コンピュータデバイス（１０５）が、第１の方位および第２の方位を表示するように構成された、請求項１記載のワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）。
8. 少なくとも１つのモニタリングセンサ（２３５）と、
   少なくとも１つのコンピュータデバイス（１０５）と、
   第１の方位で位置付けられた第１のアンテナ、第１のプロセッサ（４０５）、および第１の方位センサ（４３５）を備える、第１のネットワークノード（２６５）であって、前記第１のプロセッサが、前記第１の方位センサを使用して前記第１の方位を判定するように、および、前記第１のアンテナを使用して、前記少なくとも１つのコンピュータデバイスに前記第１の方位を送信するようにプログラムされた、第１のネットワークノード（２６５）、ならびに、
   第２の方位で位置付けられた第２のアンテナ、第２のプロセッサ、および第２の方位センサを備える、第２のネットワークノードであって、前記第２のプロセッサが、前記第２の方位センサを使用して前記第２の方位を判定するように、および、前記第２のアンテナを使用して、前記第１の方位を前記第２の方位と比較するのに使用するために前記少なくとも１つのコンピュータデバイスに前記第２の方位を送信するようにプログラムされた、第２のネットワークノード
   を備える、ワイヤレスメッシュネットワーク（２２０）と
   を備える、モニタリングシステム（２００）。
9. 前記第１のネットワークノード（２６５）が、少なくとも１つの動作状態測定値を測定するように構成された少なくとも１つの測定デバイス（４２５）をさらに備える、請求項８記載のモニタリングシステム（２００）。
10. 前記第１のアンテナが、前記第１の方位センサ（４３５）に関して所定の方位（４４５）を有する、請求項８記載のモニタリングシステム（２００）。