JP2015026949A - センサーデータ収集システム - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、センサーである子局が検出したセンシング情報を親局に送信するセンサーデータ収集システムにおいて、子局の消費電力を削減できるセンサーデータ収集システムを提供することを目的とする。
【解決手段】システム全体の基準時間に基づいて、子局のそれぞれが親局と通信可能な送受信可能時間を算出する。複数の子局はそれぞれ、自局に割り当てられた送受信可能時間にのみ送受信機に電力を供給し、自局に割り当てられた送受信可能時間中にポーリング要求パケットに自局が検出したセンシング情報を載せて親局に送信する逆ポーリングを実行する。
【選択図】図４

Description

この発明は、センサーデータ収集システムに係り、特に、センサーである子局の省電力に好適なセンサーデータ収集システムに関する。

従来の親局と子局とが連携動作するための通信方式として、親局から子局へのポーリングが知られている。親局から子局へのポーリングでは、親局からのポーリング要求パケットを受信するために子局は送受信機の電源を常に入れておかなければならず電力消費が大きかった。そのため、電力確保ができずバッテリによる駆動が必要な場所でのセンサーの長期間稼動が困難であるという課題があった。

このような課題を解決する提案として、例えば、送受信機に受信のみ可能なスタンバイモードを設けて、通常よりも消費電力を小さくする方法が提案されている。

また、子局の省電力に関して、例えば、特許第４８５８０９１号では、少なくとも１つの無線ボタン電話機と、無線ボタン電話機と主装置との間のパケットを中継する無線アクセスポイントとを有するボタン電話システムにおける省電力無線通信方式が提案されている。この方式は以下の方式である。親局から子局へ周期的に発信されるビーコン信号に受信希望子局情報を載せる。子局は、通常は無線送受信機の電源を切ったスリープ状態で待機しており、親局からビーコン信号が送られてくる前に、無線送受信機の電源を入れアウェイク状態に移行する。ビーコン信号を受信した子局は、ビーコン信号に載せられた受信希望子局情報を解析して、自局が受信希望子局の場合は、アウェイク状態を維持し然るべきタイミングで親局が送信するデータを受信する。一方、ビーコン信号に載せられた受信希望子局情報を解析して、自局が受信希望子局の場合でない場合は、即座にスリープ状態に移行する。特許第４８５８０９１号はこのようにして省電力を図る方式である。

特許第４８５８０９１号公報

しかしながら、上述のスタンバイモードを設けた送受信機においては、送受信機の電力の消費を少なくすることができるものの、電力を常時消費してしまう問題がある。

また、上述の特許第４８５８０９１号では、ビーコン信号を使い、次に送信するデータのあて先を子局に知らせ、次のデータを受信する子局のみアウェイク状態にし、次のデータを受信する必要がない子局はスリープ状態にするように工夫されている。しかしながら、子局は、ビーコン信号の次に然るべきタイミングで送られてくるパケットが自局あてか否かに関わらず、ビーコン信号を受信するために、すべての子局を定周期でアウェイク状態に移行させなければならない。結果として必要のないデータを受信するために、無線送受信機の電源を入れ無駄な電力を消費するという問題があった。

図１１は、特許第４８５８０９１号において提案された通信方式を表した模式図である。図１１において、Ｂはビーコン信号、ＭＣはマルチキャストパケット、ＵＣはユニキャストパケットである。図１１に示すように、すべての子局は、ビーコン信号を受信するために、親局からビーコン信号が送信される前に無線送受信機の電源を入れてアウェイク状態に移行する必要がある。

さらに、上記特許第４８５８０９１号では、受信希望子局情報を管理する複雑な機能が必要となり、機能を実現するための装置が余計に必要となるという問題があった。また、これらの機能を実現するための装置を動作させるために、これらの機能が無い場合よりも電力を多く消費するという問題もあった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、センサーである子局が検出したセンシング情報を親局に送信するセンサーデータ収集システムにおいて、子局の消費電力を削減できるセンサーデータ収集システムを提供することを目的とする。

この発明は、上記の目的を達成するため、送受信機を有する親局と、外部物理量や環境量を検出するセンシング手段と送受信機とを有する複数の子局とを備えるセンサーデータ収集システムであって、
システム全体の基準時間を管理する基準時計と、
前記基準時間に基づいて、前記子局のそれぞれが前記親局と通信可能な送受信可能時間を算出する子局送受信可能時間算出手段と、を備え、
前記子局はそれぞれ、
自局に割り当てられた送受信可能時間以外は送受信機に電力を供給せず、自局に割り当てられた送受信可能時間にのみ送受信機に電力を供給する電力供給制御装置と、
自局に割り当てられた送受信可能時間中にポーリング要求パケットに自局のセンシング手段が検出したセンシング情報を載せて前記親局に送信する逆ポーリング要求手段と、を備え、
前記親局は、前記ポーリング要求パケットに応答して、前記要求情報を載せたポーリング応答パケットを返信する逆ポーリング応答手段、を備えること、を特徴とする。

好ましくは、前記親局は、前記子局送受信可能時間算出手段を備え、
前記子局送受信可能時間算出手段は、予め定められた通信周期とシステム構成情報とに基づいて、前記子局のそれぞれが前記親局と通信可能な送受信可能時間を算出すること、を特徴とする。

好ましくは、前記子局送受信可能時間算出手段は、前記子局間で重複しない送受信可能時間を算出すること、を特徴とする。

好ましくは、前記ポーリング応答パケットには、前記基準時計が管理する基準時間が載せられ、
前記子局は、前記ポーリング応答パケットに載せられた基準時間に基づいて、自局の時計値を補正する補正機能を更に備えること、を特徴とする。

この発明によれば、自局に割り当てられた送受信可能時間にのみ送受信機に電力を供給するため、センサーである子局の消費電力を削減できる。特に、電源確保が難しくバッテリによる駆動が必要な場所において、センサーの長期間稼動が可能になる。

また、この発明によれば、センサーである子局は、自局に割り当てられた送受信可能時間中に子局から親局へのポーリング（逆ポーリング）を行う。この逆ポーリングに際し、子局は、親局へのポーリング要求パケットにセンシング情報を載せて送信する。したがって、センサーである子局は、親局からの要求を待つこと無く、自局に割り当てられた送受信可能時間の開始直後に、能動的にセンシング情報を親局に送信することが可能であり、要求待ちの時間分の消費電力を削減できる。

また、前記特許第４８５８０９１号で提案されたような、複雑な機能を実現するための装置が不要であり、センサー局としての単純な機能で省電力通信が可能である。

本発明の実施の形態１におけるセンサーデータ収集システムのシステム構成を示した概念図である。 親局１００の機能ブロック図である。 子局２００の機能ブロック図である。 実施の形態１の省電力通信方式による通信の様子を説明するためのタイミングチャートである。 実施の形態１のシステムが実行する制御ルーチンのフローチャートである。 実施の形態２のシステムが実行する制御ルーチンのフローチャートである。 物理局番号に基づいて論理局番号を決定する一例を示した図である。 実施の形態３のシステムが実行する制御ルーチンのフローチャートである。 実施の形態４のシステムが実行する制御ルーチンのフローチャートである。 親局１００と子局２０ｎの時刻同期方式について説明するための図である。 特許第４８５８０９１号において提案された通信方式を表した模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１におけるセンサーデータ収集システムのシステム構成を示した概念図である。
図１に示すように、センサーデータ収集システムは、親局１００と、複数の子局２００、２０１、２０２、２０３、２０４を備える。子局数はこれに限定されるものではない。以下、本明細書において、子局を区別しない場合には、子局２０ｎ（ｎ＝０，１，２，３，・・・）と記載する。子局２０ｎはセンサーであり、例えば、産業プラントを制御する制御装置の状態を監視する。子局２０ｎは外部物理量あるいは環境量を検出するセンシング手段を有する。子局２０ｎが検出するセンシング情報としては、Ａ（電流）、Ｖ（電圧）、Ｐ（電力）、Ｔａ（温度）、Ｈ（湿度）がある。子局２０ｎはセンシング情報を親局１００に送信し、親局１００は、それぞれの子局２０ｎから送信されたセンシング情報を収集する。

なお、図１に示すセンサーデータ収集システムは、無線通信の場合のシステム構成例であるが、本明細書で提案するセンサーデータ収集システムは、無線通信に限らず、ツイストペアケーブルや同軸ケーブルなどの有線通信であってもよい。

図２は、親局１００の機能ブロック図である。
親局１００は、親局内部のアドレスバスやデータバスの役割を果たすバス１６０を備える。バス１６０は、システム全体の基準時間を管理する基準時計１１０と、送受信データを格納する記憶部１２０と、ＭＭ Ｉ／Ｆ（マンマシンインターフェース）１３０と、ＣＰＵ１４０と、子局２０ｎとデータを送受信するための送受信機１５０と接続する。送受信機１５０は伝送路１７０に接続する。伝送路１７０は無線であっても有線であってもよい。

ＣＰＵ１４０は、各種演算、制御を実行する。例えば、ＣＰＵ１４０は、ＭＭ Ｉ／Ｆ１３０から得られる通信周期やシステム構成情報などのパラメータに基づいて後述する子局送受信可能時間を算出する。また、ＣＰＵ１４０は、送受信機１５０を制御したり、送信パケットを生成したり、受信パケットを解析して解析結果に従い処理を実行したりする。バス１６０は、ＣＰＵ１４０が各種ペリフェラルにアクセスする際に使用される。

図３は、子局２００の機能ブロック図である。
子局２００は、子局内部のアドレスバスやデータバスの役割を果たすバス２７０を備える。バス２７０は、外部物理量あるいは環境量を検出するセンシング手段２１０と、センサー入力のアナログ／ディジタル変換を実施するＡ／Ｄ変換器２２０と、時計２３０と、演算結果やＡ／Ｄ変換結果や送受信データを格納する記憶部２４０と、電力供給制御機能２５０と、ＣＰＵ２６０と、親局１００とデータを送受信するための送受信機２８０と接続する。送受信機２８０は伝送路２９０に接続する。伝送路２９０は無線であっても有線であってもよい。

ＣＰＵ２６０は、各種演算、制御を実行する。例えば、ＣＰＵ２６０は、親局１００から受信した基準時刻に従って時計２３０の時刻を修正したり、送受信機２８０を制御したり、電力供給制御機能２５０にＯＮ／ＯＦＦ指示を出したり、送信パケットを生成したり、受信パケットを解析し解析結果に従い処理を実行したりする。バス２７０は、ＣＰＵ２６０が各種ペリフェラルにアクセスする際に使用される。

［実施の形態１における特徴的制御］
（制御概要）
まず、実施の形態１における省電力通信方式の制御概要について説明する。
親局１００は、予め定められた通信周期やシステム構成情報（図１）に基づいて、それぞれの子局２０ｎが親局１００と通信可能な送受信可能時期を算出する。親局１００は、システム全体の通信開始時に行われる通信初期化処理において、各子局２０ｎにこの送受信可能時間情報を送信する。各子局２０ｎは、送受信可能時間情報を受信後、直ちに送受信機２８０に供給される電力を切ってスリープ状態に移行する。各子局２０ｎは、自局に割り当てられた送受信可能時間にのみ送受信機２８０に電力を供給してアウェイク状態に移行する。それ以外の時間は送受信機２８０に供給される電力を切りスリープ状態となる。通信方式は子局２０ｎから親局１００に問い合わせる逆ポーリングを採用する。

一般的なポーリングは、親局１００から各子局２０ｎに対して順番に定期的に問い合わせを行い、一定の条件を満たした場合に送受信や処理を行う通信及び処理方式である。これに対し、本実施の形態では、子局２０ｎから親局１００に対して問い合わせを行う方式を採用する。本明細書では、これを「逆ポーリング」と称することとする。

逆ポーリングの場合、子局２０ｎは、自局に割り当てられた送受信可能時間になると送受信機２８０に電力を供給しアウェイク状態に移行する。子局２０ｎは、この時間中に自局のセンシング情報を載せたポーリング要求パケットを親局１００へ送信する。これを親局１００に対するポーリングとみなし、親局１００は、子局２０ｎへの要求情報、例えば、子局２０ｎへのコマンドなどを、子局２０ｎからのポーリングに対する応答として返信する。これを受信した子局２０ｎは、親局１００から受信した要求情報の中身を解析し、解析結果に対する処理を実施し、処理完了後ただちに送受信機２８０をスリープ状態とする。

具体的な通信の様子について図４を用いて説明する。図４は、実施の形態１の省電力通信方式による通信の様子を説明するためのタイミングチャートである。
図４には、親局１００と子局２０ｎ（子局２００〜子局２０３）との通信の様子が示されている。上述した逆ポーリングによれば、子局２０ｎは、１回の通信周期のうち自局に割り当てられた送受信可能時間にのみ送受信機２８０に電力を供給して、アウェイク状態になる。子局２０ｎは、この送受信可能時間中にセンシング情報を載せたポーリング要求パケット５０２を親局１００に送信する。親局１００は、ポーリング要求パケット５０２に応答して、要求情報を載せたポーリング応答パケット５０３を子局２０ｎに返信する。子局２０ｎは、１回の通信周期のうち自局の送受信可能時間以外の時間は送受信機２８０の電力を切り、スリープ状態になる。

（制御詳細）
次に、実施の形態１における省電力通信方式の制御詳細について説明する。
図５は、上述の省電力通信方式を実現するために、本システムが実行する制御ルーチンのフローチャートである。図５の左側は親局１００の動作を示したものである。一方、図５の右側は子局２０ｎの動作を示したものである。

まず、親局１００の動作について説明する。親局１００は、リセットシーケンスが解除されると、通常の電子機器が行うＬＳＩ初期化、送受信機初期化、レジスタ初期化、メモリー初期化などの各種デバイスやペリフェラルＩＯの初期化処理を行う（ステップ３０１）。

次に、ＣＰＵ１４０は、子局２０ｎの送受信可能時間を算出する（ステップ３０２）。送受信可能時間は、あらかじめ設定された通信周期とシステム構成情報（図１）より得られる総子局台数を用いて所定の計算式によって算出される。計算式は、例えば、次の式（１）のようなものである。
子局送受信可能時間 ＝ 通信周期 ÷ 総子局台数 ・・・（１）

式（１）を用いる場合、例えば、通信周期６０秒、総子局台数１５台の場合、各子局の送受信可能時間は次のように計算される。
子局送受信可能時間 ＝ ６０秒 ÷ １５局 ＝ ４秒

次に、親局１００は、全子局に対して、通信を実施するための各種パラメータと共に時刻と各子局２０ｎの送受信可能時間などの情報を載せた通信初期化パケット５０１を送信する通信初期化処理を実施する（ステップ３０３）。このあと親局１００は子局２０ｎからのポーリング要求パケット５０２を待つ受信待ち状態に移行する（ステップ３０４）。

次に、親局１００は、子局２０ｎからのポーリング要求パケット５０２を受信する。ポーリング要求パケット５０２の中には、子局２０ｎのセンシング情報が格納されている。センシング情報の処理については、本提案とは直接関連がないためここでは説明を省略する。このあと、親局１００は、ポーリング要求パケット５０２を送信した子局２０ｎに対してポーリング応答パケット５０３を送信するが、このときポーリング応答パケット５０３に子局２０ｎに対するコマンド、例えばパラメータ変更要求などを載せて送信する（ステップ３０５）。

次に親局１００は、再び子局２０ｎからのポーリング要求パケット５０２を待つ受信待ち状態に移行する（ステップ３０４）。再び子局２０ｎからポーリング要求パケット５０２を受信すると前述のステップ３０５を実施し、その後はステップ３０４とステップ３０５を繰り返す。

次に、子局２０ｎの動作について説明する。子局２０ｎは、リセットシーケンスが解除されると、通常の電子機器が行うＬＳＩ初期化、送受信機初期化、レジスタ初期化、メモリー初期化などの各種デバイスやペリフェラルＩＯの初期化処理を行う（ステップ４０１）。その後、親局１００からの通信初期化パケット５０１の受信待ち状態に移行する（ステップ４０２）。

子局２０ｎは、親局１００からの通信初期化パケット５０１を受信すると、そのパケットに載っている時刻情報と送受信可能時間の情報を取り出し、自局時間を修正し（ステップ４０３）、送受信可能時間を記憶部２４０に格納し、さらに親局１００からの送受信可能時間と自局に設定された局番号と所定の計算式より、自局に割り当てられる送受信可能時間を生成し、時計（タイマー）部２３０に設定する（ステップ４０４）。例えば、自局に割り当てられる送受信可能時間を求める計算式としては次の式（２）がある。
自局に割り当てられる送受信可能時間＝ｎ×（送受信可能時間×局番号）
（ｎ＝：１，２，３，４，……） ・・・（２）

ここで子局２０ｎは、自局に割り当てられた送受信可能時間が判明したので電力供給制御機能２５０により送受信機２８０の電源を切る（ステップ４０５）。この後、子局２０ｎは、タイマーがカウントアップし自局に割り当てられた送受信可能時間の到来を待つ（ステップ４０６）。タイマーがカウントアップし自局に割り当てられた送受信可能時間が到来すると、子局２０ｎは、センシング情報を取得する（ステップ４０７）。その後、電力供給制御機能２５０により送受信機２８０の電源を入れる（ステップ４０８）。

次に子局２０ｎは、親局１００に対するポーリング要求パケット５０２を送信する（ステップ４０９）。このとき、ステップ４０７で取得したセンシング情報をこのポーリング要求パケット５０２に載せて送信する。好ましくは、自局に割り当てられた送受信可能時間の開始直後にポーリング要求パケット５０２を送信する。

その後、子局２０ｎは、親局１００からのポーリング応答パケット５０３の受信を待つ（ステップ４１０）。ポーリング応答パケット５０３には自局に対するコマンド、例えばパラメータ変更要求など、が含まれているので、子局２０ｎは、親局１００からのポーリング応答パケット５０３を受信し、受信したコマンドに対応した処理を実施する（ステップ４１１）。

次に子局２０ｎは、ステップ４０５に戻り、電力供給制御機能２５０により送受信機２８０の電源を切る。以後、ステップ４０５からステップ４１１を繰り返す。

（効果）
以上説明したように、本実施の形態におけるセンサーデータ収集システムによれば、各子局２０ｎは、自局に割り当てられた送受信可能時間にのみ送受信機２８０に電力を供給するため、センサーである子局２０ｎの消費電力を削減できる。特に、電源確保が難しくバッテリによる駆動が必要な場所において、センサーの長期間稼動が可能になる。

また、上述した特許第４８５８０９１号のシステム（ボタン電話システム）では、親局から周期的に送信されるビーコン信号を受信するために、その都度すべての子局の送受信機に電力を供給する必要がある。これに対し、本実施の形態におけるセンサーデータ収集システムによれば、各子局２０ｎは、自局に割り当てられた送信可能時間の間にのみ送受信機２８０に電力を供給すればよいため、特許第４８５８０９１号のシステムに比して子局２０ｎの消費電力を削減できる。

また、上述した特許第４８５８０９１号のシステム（ボタン電話システム）では、子局は、親局からビーコンを待ち、求めに応じて受動的に情報を送信する。これに対し、本実施の形態におけるセンサーデータ収集システムによれば、センサーである子局２０ｎは、自局に割り当てられた送受信可能時間中に子局２０ｎから親局１００へのポーリング（逆ポーリング）を行う。逆ポーリングに際し、子局２０ｎは、センシング情報を載せたポーリング要求パケット５０２を親局１００に送信する。そのため、親局１００からの要求を待つこと無く、自局に割り当てられた送受信可能時間の開始直後に、能動的にセンシング情報を親局に送信することが可能であり、親局からの要求を待つ時間分の消費電力を削減できる。

以上より、この発明によれば、子局が検出したセンシング情報を親局に送信するセンサーデータ収集システムにおいて、単純な構成と方式で、センサーである子局の消費電力を削減できる。

ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、子局間で送受信可能時間を重複しないように設定することで、子局２０ｎと親局１００との間の通信に必要なチャンネル数を１つとしている。しかし、チャンネル数はこれに限定されるものではなく、チャンネル数に余裕がある場合には一部の送受信可能時間を重複させてもよい。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。

尚、上述した実施の形態１においては、基準時計１１０がこの発明における「基準時計」に相当している。
また、ここではＣＰＵ１４０が、上記ステップ３０２の処理を実行することによりこの発明における「子局送受信可能時間算出手段」が、上記ステップ３０５の処理を実行することによりこの発明における「逆ポーリング応答手段」が、それぞれ実現されている。
また、ここではＣＰＵ２６０が、電力供給制御機能２５０と共に上記ステップ４０５、４０６、４０８の処理を実行することによりこの発明における「電力供給制御装置」が、上記ステップ４０９の処理を実行することによりこの発明における「逆ポーリング要求手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
［実施の形態２のシステム構成］
次に、図６と図７を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示す構成において、図６のルーチンを実施することで実現することができる。

［実施の形態２における特徴的制御］
上述した実施の形態１では、親局１００が子局の送受信可能時間を算出する機能を有し、子局２０ｎに通知している。これに比して、本実施の形態では、子局２０ｎが送受信可能時間を算出する機能を有する点に主な特徴を有している。

実施の形態２における省電力通信方式の制御詳細について説明する。
図６は、上述の省電力通信方式を実現するために、本システムが実行する制御ルーチンのフローチャートである。図６の左側は親局１００の動作を示したものである。一方、図６の右側は子局２０ｎの動作を示したものである。

まず、親局１００の動作について説明する。親局１００は、ステップ３０１において初期化処理を行う。この処理は実施の形態１で述べた図５のステップ３０１と同様であるため説明を省略する。

次に、ＣＰＵ１４０は、子局２０ｎの論理局番号を決定する（ステップ３０２ａ）。具体的には、まず、ＣＰＵ１４０は、ＭＭ Ｉ／Ｆ１３０から得られるシステム構成情報に含まれる子局２０ｎの局番号（物理局番号）を取得し、これに基づいて論理局番号を決定する。論理局番号は、物理局番号が連番で設定されていなくても、通信を効率よく実施するために考案したものである。論理局番号の定め方の一例として、システムを構成する子局の物理局番号の最も小さいものを論理局番号１とする。次に物理局番号の小さい子局の論理局番号を２とする。以下、論理局番号は物理局番号の小さい順に３、４、５、・・・と連番を割り振る。図７は、物理局番号に基づいて論理局番号を決定する一例を示した図である。

次に親局１００は、すべての子局２０ｎに対して、通信を実施するための各種パラメータと共に、時刻と、各子局の論理局番号と、総子局台数の情報を載せた通信初期化パケット５０１を送信する通信初期化処理を実施する（ステップ３０３）。

次に親局１００は、ステップ３０４、ステップ３０５の処理を実施する。これらの処理は実施の形態１で述べた図５のステップ３０４、ステップ３０５と同様であるため説明を省略する。

次に、子局２０ｎの動作について説明する。子局２０ｎは、ステップ４０１、ステップ４０２の処理を実施する。これらの処理は実施の形態１で述べた図５のステップ４０１、ステップ４０２と同様であるため説明を省略する。

次に、子局２０ｎは、親局１００からの通信初期化パケット５０１を受信すると、そのパケットに載っている時刻情報と論理局番号、および、総子局台数の情報を取り出し、自局時間を修正し（ステップ４０３）、送受信可能時間の計算を所定の計算式を用いて実施する（ステップ４０４ａ）。送受信可能時間の計算をする式として例えば次の式（３）がある。
子局送受信可能時間 ＝ 通信周期 ÷ 総子局台数 ・・・（３）

次に、子局２０ｎは、所定の計算式で計算した送受信可能時間を記憶部２４０に格納し、さらに親局１００から受信した送受信可能時間と論理局番号より自局に割り当てられる送受信可能時間を所定の計算式を用いて計算し、時計（タイマー）部２３０に設定する（ステップ４０４ａ）。たとえば、自局に割り当てられる送受信可能時間を求める計算式として次の式（４）がある。
自局に割り当てられる送受信可能時間＝ｎ×（送受信可能時間×論理局番号）
（ｎ＝：１，２，３，４、……）・・・（４）

ここで子局２０ｎは、自局に割り当てられる送受信可能時間が判明したので電力供給制御機能２５０により送受信機２８０の電源を切る（ステップ４０５）。

その後、子局２０ｎは、ステップ４０６〜ステップ４１１の処理を実施する。これらの処理は実施の形態１で述べた図５のステップ４０６〜ステップ４１１と同様であるため説明を省略する。

以上説明したように、実施の形態２におけるセンサーデータ収集システムによれば、実施の形態１で述べた図４に示す通信動作を実現することができ、実施の形態１のシステムと同様の効果を得ることができる。

尚、上述した実施の形態２においては、ＣＰＵ１４０が、上記ステップ３０２ａの処理を実行することによりこの発明における「論理子局番号生成手段」が、上記ステップ３０３の処理を実行することによりこの発明における「通信初期化パケット送信手段」が、それぞれ実現されている。また、ＣＰＵ２６０が、上記ステップ４０４ａの処理を実行することによりこの発明における「子局送受信可能時間算出手段」が実現されている。

実施の形態３．
［実施の形態３のシステム構成］
次に、図８を参照して本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示す構成において、図８のルーチンを実施することで実現することができる。

［実施の形態３における特徴的制御］
上述した実施の形態１では、子局２０ｎから親局１００へのポーリング（逆ポーリング）を行っている。これに比して、本実施の形態では、親局１００から子局２０ｎへの通常のポーリングを行う点が異なっている。

通常のポーリングを採用する場合は、親局１００は、子局２０ｎへ送信しなければならないデータ、例えば、子局２０ｎへのコマンドなどを子局２０ｎへのポーリング要求パケット５０２に載せて、通信周期に従い各子局２０ｎに順次送信する。子局２０ｎは自局に割り当てられた送受信可能時間になると送受信機２８０に電力を供給してアウェイク状態に移行する。そして親局１００からのポーリング要求パケット５０２を受信し、親局１００の要求に従ってセンシング情報などを載せたポーリング応答パケット５０３を送信する。ポーリング応答パケット５０３を送信後、子局２０ｎは直ちに送受信機２８０に供給する電力を停止しスリープ状態に移行する。

実施の形態３における省電力通信方式の制御詳細について説明する。
図８は、上述の省電力通信方式を実現するために、本システムが実行する制御ルーチンのフローチャートである。図８の左側は親局１００の動作を示したものである。一方、図８の右側は子局２０ｎの動作を示したものである。

まず、親局１００の動作について説明する。親局１００は、ステップ３０１〜ステップ３０３の処理を実施する。これらの処理は、実施の形態１で述べた図５のステップ３０１〜ステップ３０３と同様であるため説明を省略する。

その後、子局２０ｎの送信可能時間になると親局１００は子局２０ｎ（例えば子局２００）に対してデータを要求するポーリング要求パケット５０２を送信する（ステップ４０９）。このとき、ポーリング要求パケット５０２に子局２００に対するコマンドを載せることもできる。

次に、親局１００は子局２００からのポーリング応答を待つ受信待ちモードに移行する（ステップ３０４）。子局２００からのポーリング応答パケット５０３を受信すると、このパケットの中に子局２００のセンシング情報が格納されているので、親局１００はセンシング情報の処理を実施しなければならないが、本提案とは直接関連がないためここでは説明を省略する。

次に親局１００は、次の子局２０ｎ（例えば子局２０１）の送信可能時間になると子局２０１に対してデータを要求するポーリング要求パケット５０２を送信し（ステップ４０９）、子局２０１からのポーリング応答を待つ受信待ちモードに移行する（ステップ３０４）。その後、各子局２０ｎについてステップ４０９とステップ３０４を繰り返す。

次に、子局２０ｎの動作について説明する。子局２０ｎはステップ４０１〜ステップ４０７の処理を実施する。これらの処理は、実施の形態１で述べた図５のステップ４０１〜ステップ４０７と同様であるため説明を省略する。

その後、電力供給制御機能２５０により送受信機２８０の電源を入れ（ステップ４０８）、親局１００からのポーリング要求パケット５０２の受信を待つ受信待ちモードに移行する（ステップ４１０）。

次に子局２０ｎは、親局１００からのポーリング要求パケット５０２を受信する。ポーリング要求パケット５０２には自局に対するコマンド、例えばパラメータ変更要求など、が含まれているので、子局２０ｎは、受信したコマンドに対応した処理を実施する（ステップ４１１）。

次に子局２０ｎ（ｎ＝０、１、２、３、……）は、親局１００へステップ４０７で取得したセンシング情報を載せたポーリング応答パケット５０３を送信する（ステップ３０５）。

次に子局２０ｎは、ステップ４０５に戻り送受信機２８０の電源を切る。以後、ステップ４０５からステップ３０５を繰り返す。

以上説明したように、実施の形態３におけるセンサーデータ収集システムによれば、実施の形態１で述べたように、単純な構成と方式で、センサーである子局２０ｎの消費電力を削減できる。

実施の形態４．
［実施の形態４のシステム構成］
次に、図９を参照して本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示す構成において、図９のルーチンを実施することで実現することができる。

［実施の形態４における特徴的制御］
上述した実施の形態２では、子局２０ｎから親局１００へのポーリング（逆ポーリング）を行っている。これに比して、本実施の形態では、親局１００から子局２０ｎへの通常のポーリングを行う点が異なっている。

実施の形態４における省電力通信方式の制御詳細について説明する。
図９は、上述の省電力通信方式を実現するために、本システムが実行する制御ルーチンのフローチャートである。図９の左側は親局１００の動作を示したものである。一方、図９の右側は子局２０ｎの動作を示したものである。

まず、親局１００の動作について説明する。親局１００は、ステップ３０１、ステップ３０２ａ、およびステップ３０３の処理を実施する。これらの処理は、実施の形態２で述べたステップ３０１、ステップ３０２ａ、およびステップ３０３と同様であるため説明を省略する。

その後、親局１００は自配下のすべての子局２０ｎについて、各子局に割り当てられる送受信可能時間を所定の計算式（例えば式（４））を用いて計算し、親局１００の記憶部１２０に記憶する（ステップ４０４ｂ）。

その後、子局２０ｎ（例えば子局２００）の送信可能時間になると親局１００は子局２００に対してデータを要求するポーリング要求パケット５０２を送信する（ステップ４０９）。このとき、ポーリング要求パケット５０２に子局２００に対するコマンドを載せることができる。

次に、親局１００は子局２００からのポーリング応答を待つ受信待ちモードに移行する（ステップ３０４）。子局２００からのポーリング応答パケット５０３を受信すると、このパケットの中に子局２００のセンシング情報が格納されているので、親局１００はセンシング情報の処理を実施しなければならないが、本提案とは直接関連がないためここでは説明を省略する。

次に親局１００は、子局２０ｎ（例えば子局２０１）の送信可能時間になると子局２０１に対してデータを要求するポーリング要求パケット５０２を送信し（ステップ４０９）、子局２０１からのポーリング応答を待つ受信待ちモードに移行する（ステップ３０４）。その後、各子局２０ｎについてステップ４０９とステップ３０４を繰り返す。

次に、子局２０ｎの動作について説明する。子局２０ｎはステップ４０１〜ステップ４０３、ステップ４０４ａ、ステップ４０５〜ステップ４０８の処理を実施する。これらの処理は、実施の形態２で述べたステップ４０１〜ステップ４０３、ステップ４０４ａ、ステップ４０５〜ステップ４０８と同様であるため説明を省略する。

その後、電力供給制御機能２５０により送受信機２８０の電源を入れ（ステップ４０８）、親局１００からのポーリング要求パケット５０２の受信を待つ受信待ちモードに移行する（ステップ４１０）。

次に子局２０ｎは、親局１００からのポーリング要求パケット５０２を受信する。ポーリング要求パケット５０２には自局に対するコマンド、例えばパラメータ変更要求など、が含まれているので、子局２０ｎは、受信したコマンドに対応した処理を実施する（ステップ４１１）。

次に子局２０ｎは、親局１００へステップ４０７で取得したセンシング情報を載せたポーリング応答パケット５０３を送信する（ステップ３０５）。

次に子局２０ｎは、ステップ４０５に戻り送受信機２８０の電源を切る。以後、ステップ４０５からステップ３０５を繰り返す。

以上説明したように、実施の形態４におけるセンサーデータ収集システムによれば、実施の形態２で述べたように、単純な構成と方式で、センサーである子局２０ｎの消費電力を削減できる。

なお、上述した実施の形態１〜実施の形態４では、送受信機２８０が子局の中で最も電力を消費するため、送受信機２８０についてのみ電力供給を制御する旨記述したが、ＣＰＵ２６０と時計２３０と記憶部２４０以外のすべてのペリフェラルの供給電力を制御すれば、さらなる省電力が期待できる。

実施の形態５．
［実施の形態５のシステム構成］
次に、図１０を参照して本発明の実施の形態５について説明する。実施の形態５では、親局１００と子局２０ｎの時刻同期について説明する。

［実施の形態５における特徴的制御］
図１０は、親局１００と子局２０ｎの時刻同期方式について説明するための図である。図１０に示すとおり、実施の形態５では、親局１００は、通信初期化時、および、子局２０ｎとのポーリング実施時に、パケットに基準時間（基準時計値）を載せて送信する。これを受信した子局２０ｎは、親局１００がシステム基準時計値を取得するのに要した時間７０１、親局１００がパケット生成処理に要した時間７０２、通信に要する時間８０１、８０２、８０３、自局がデータ処理に要する時間９０１、および自局時計に値をセットする時間９０２を差し引いて親局１００が基準時計値を取得した時間との差分Ｔを算出し、その時間Ｔを受信した基準時計値から差し引いて自局の時計に設定する。こうすることにより局間の時間の誤差を僅差に保つことができ、システム全体の時刻同期を容易にし、送受信可能時間の局間の間隔を精度よく設定することができる。時刻同期により各子局２０ｎの送受信可能時間の重なりを防ぐためのマージンを低減することが可能であり、通信効率を高めることができる。

なお、近年の時計ＬＳＩ（通称リアルタイムクロック）の精度はよく、その誤差は１ヶ月に±１分程度のものが一般的である。すると、先の例で示した通信周期が６０秒、子局台数１５台のシステムで通信周期毎に時刻同期を行うと、その誤差は±０．７ミリ秒程度である。システムによって、例えば通信周期が長いなど誤差に関して寛大である場合は、時刻同期処理がポーリング毎には必要ない場合がある。例えば、時刻同期を１時間に１回としても、その誤差は±４２ミリ秒程度となる。これが許されるシステムの場合は、時刻同期は１時間に１回でよく、これにより、子局２０ｎにおいてシステム基準時計値を受信する処理、自局の時計の補正をかける処理の実施回数を大幅に減らすことができる。このように、システム許容範囲内で時刻同期の回数を調整することができ、特別な機能や回路を必要とすることなく、単純な構成と方式で、センサーである子局の消費電力を削減できる。

１００ 親局
２００−２０４ 子局
２０ｎ 子局
１１０ 基準時計
１２０ 記憶部
１３０ ＭＭ Ｉ／Ｆ
１４０ ＣＰＵ
１５０ 送受信機
１６０ バス
１７０ 伝送路
２１０ センシング手段
２２０ Ａ／Ｄ変換器
２３０ 時計
２４０ 記憶部
２５０ 電力供給制御機能
２６０ ＣＰＵ
２７０ バス
２８０ 送受信機
２９０ 伝送路
５０１ 通信初期化パケット
５０２ ポーリング要求パケット
５０３ ポーリング応答パケット

Claims (5)

1. 送受信機を有する親局と、外部物理量や環境量を検出するセンシング手段と送受信機とを有する複数の子局とを備えるセンサーデータ収集システムであって、
   システム全体の基準時間を管理する基準時計と、
   前記基準時間に基づいて、前記子局のそれぞれが前記親局と通信可能な送受信可能時間を算出する子局送受信可能時間算出手段と、を備え、
   前記子局はそれぞれ、
   自局に割り当てられた送受信可能時間以外は送受信機に電力を供給せず、自局に割り当てられた送受信可能時間にのみ送受信機に電力を供給する電力供給制御装置と、
   自局に割り当てられた送受信可能時間中にポーリング要求パケットに自局のセンシング手段が検出したセンシング情報を載せて前記親局に送信する逆ポーリング要求手段と、を備え、
   前記親局は、前記ポーリング要求パケットに応答して、前記要求情報を載せたポーリング応答パケットを返信する逆ポーリング応答手段、を備えること、
   を特徴とするセンサーデータ収集システム。
2. 前記親局は、前記子局送受信可能時間算出手段を備え、
   前記子局送受信可能時間算出手段は、予め定められた通信周期とシステム構成情報とに基づいて、前記子局のそれぞれが前記親局と通信可能な送受信可能時間を算出すること、
   を特徴とする請求項１に記載のセンサーデータ収集システム。
3. 前記親局は、
   予め定められたシステム構成情報に基づいて、前記子局の物理局番号を連番に振り直すことにより論理局番号を生成する論理子局番号生成手段と、
   通信初期化時に、総子局台数とパケット送信先の前記子局の論理局番号と予め定められた通信周期とを含む通信初期化パケットを前記各子局に送信する通信初期化パケット送信手段と、を備え、
   前記子局は、前記子局送受信可能時間算出手段を備え、
   前記子局送受信可能時間算出手段は、前記通信初期化パケットに含まれる総子局台数と論理局番号と通信周期とに基づいて、自局に割り当てられる送受信可能時間を算出すること、
   を特徴とする請求項１記載のセンサーデータ収集システム。
4. 前記子局送受信可能時間算出手段は、前記子局間で重複しない送受信可能時間を算出すること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセンサーデータ収集システム。
5. 前記ポーリング応答パケットには、前記基準時計が管理する基準時間が載せられ、
   前記子局は、前記ポーリング応答パケットに載せられた基準時間に基づいて、自局の時計値を補正する補正機能を更に備えること、
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のセンサーデータ収集システム。

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