JP2017028598A

JP2017028598A - タイムシフト再送システム

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Publication number: JP2017028598A
Application number: JP2015147413A
Authority: JP
Inventors: 善郎水野; Yoshiro Mizuno
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2035-07-27
Also published as: EP3331184A1; EP3331184A4; WO2017017974A1; US20180210666A1; US10235067B2; JP5844936B1; EP3331184B1

Abstract

【課題】再送リクエストやロジックの必要がなく、送信容量が少なく、安定的に動き、また、通信にかかる負荷や消費電力が少なく、安定的に動く再送システムを提供する。【解決手段】通信回線１００１に接続されたリモートセンサの通信を管理するシステムにおいて、リモートセンサ１００４ａ〜１００４ｄがサンプリングスケジュールに従って測定をした測定値を所定の間隔で一時記憶をする一時記憶手段と、測定から再送までの遅延時間を設けた再送スケジュールに従って、測定値の再送をする再送手段と、を含む。遅延時間は、延時間内に一時記憶される測定値群のデータ量が一時記憶手段の記憶容量に収まる範囲に設定される。再送は、リモートセンサによってリアルタイムに測定された測定値の送信と同一通信によって実行される。【選択図】図１

Description

本発明は、リモートセンサの測定値の再送システムに関し、特にサンプリングスケジュールに従って測定された測定値を一定の遅延時間をおいて再送するタイムシフト再送システムに関する。

従来、リモートセンサの管理システム内において、通信回線が止まるなどの障害時の欠損データを取れるように、リモートセンサもしくはローカル（測定場所）に置かれたローカルサーバにバックアップ用の記憶装置を設けて、管理サーバから通信回線を介して再送リクエストを送り、必要なデータを再送させる再送システムを採用していた。

しかしながら、障害後の再送システムの動作を堅牢にするためにバックアップ用の記憶装置を不揮発性とする必要や、管理サーバから再送のリクエストを発信して欠損データを受信する通信動作を安定させる必要があるなどの問題があった。

特許文献１には、フィールドバス通信方式を利用した計装制御システムにおいて、アクチュエータ等のフィールド機器が、計測器等のフィールド機器から送信された測定データに基づいて、期待通りの処理を確実に実行するための再送システムが記載されている。
この再送システムによれば、フィールドバス通信方式を利用した計装制御システム（フィールドネットワークシステム）において、第２フィールド機器（アクチュエータ）は、所定の処理を実行するためのデータが正規のデータでない場合にデータの再送を要求する。そして、第１フィールド機器（計測器）は、このデータ再送要求に対してデータを再送する。
したがって、第２フィールド機器においては、第１フィールド機器から送信された正規のデータに基づく期待通りの処理が確実に行われることとなるので、過去のデータに基づいて所定の処理が行われることにより不具合が生じるのを有効に防止できる。
しかしながら、第１フィールド機器は、
第２フィールド機器に対して送信するデータを格納する送信バッファと、第２フィールド機器からのデータ再送要求に対して、送信バッファに格納されているデータを再送する問合せ処理部と、を備え、
第２フィールド機器は、
第１フィールド機器から送信されたデータを格納する受信バッファと、受信バッファに格納されているデータが正規のデータか否かを判定するとともに、正規のデータでない場合にデータの再送を第１フィールド機器に対して要求する確認部と、を備え、確認部において正規のデータであると判定されたデータに基づいて所定の処理を行うといった煩雑なロジックに基づく動作が必要となる。
特開2009-278391号公報

本発明の課題は、自動的に古いデータを送ることで特別な再送リクエストやロジックの必要がなく、送信容量が少なく、安定的に動く再送システムを提供することである。
また、自動的に古いデータを新しいデータと一緒に再送することで通信にかかる負荷や消費電力を少なく、安定的に動く再送システムを提供することも課題となる。

本発明の第1の観点の発明では、
リモートセンサの通信を管理するシステムにおいて、
１）前記リモートセンサがサンプリングスケジュールに従って測定をした測定値を所定の間隔で一時記憶をする一時記憶手段と、
２）前記測定から再送までの遅延時間を設けた再送スケジュールに従って、前記測定値の再送をする再送手段と、
を含み、
前記遅延時間は、該遅延時間内に一時記憶される測定値群のデータ量が前記一時記憶手段の記憶容量に収まる範囲に設定されることを特徴とするタイムシフト再送システムが提供される。

ここで、上記再送スケジュールとして、上記遅延時間が異なる複数のスケジュールが設けられているとしてもよい。

また、上記再送は、上記リモートセンサによってリアルタイムに測定された測定値の
送信と同一通信によって実行されるとしてもよい。

図１は、再送システムの全体図である。図２は、リモートセンサの機能構成を示したにブロック図である。図３は、サンプリング及び一時記憶の動作を示したフローチャートである。図４は、時刻Tの時点において、第１バッファメモリに一時記憶された測定データを示したブロック図である。図５は、時刻Tの時点において、第２バッファメモリに一時記憶された測定データを示したブロック図である。図６は、時刻Tの時点において、第３バッファメモリに一時記憶された測定データを示したブロック図である。図７は、第１再送スケジュールによる再送動作のフローチャートである。図８は、第２再送スケジュールによる再送動作のフローチャートである。図９は、第３再送スケジュールによる再送動作のフローチャートである。図１０は、サンプリング時刻と送信されるリアルタイム測定値及び再送測定値との関係を示したタイムテーブルである。

以下、本発明を実施するための形態につき図面を用いて説明する。
ここで示すシステムの動作もしくは機能は、予め組み込まれたファームウエア等の制御プログラムを所定の回路のプロセッサーで実行し、実装された各種デバイスと協働することにより実現される。また、これらのプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、当該プロセッサーによって記録媒体から読み出され、ユーザが操作すること又はシステムを構成するデバイスからの信号を受信することにより実行される。

図１は、実施例１の再送システムを示す全体図である。
通信回線１００１に接続された管理サーバ１００２、測定エリア１００３に配置されたリモートセンサ１００４ａ〜１００４ｄ、これらリモートセンサと通信回線１００１との通信接続やローカルでの管理動作をするローカルサーバ１００５というシステム構成である。ここでは、測定エリアにリモートセンサを４台記載したが、本発明の再送システムが管理するリモートセンサの台数は、これに限られるものではなく適用する測定対象に応じて適宜変更されうる。

ここで通信回線１００１は、３Ｇ／ＬＴＥの無線通信回線を含む構成を採用するが、本発明で採用可能な通信回線はこれに限定されるものではない。

（管理サーバ）管理サーバ１００２は、リモートセンサ１００４ａ〜１００４ｄから測定時刻にリアルタイムで送信されたリアルタイム測定値及び再送された再送測定値を受信する。管理サーバは、測定値を測定時刻との関連付けをして記憶し、通信障害によるリアルタイム測定値の欠損を補うなどの必要に応じて呼び出し可能に管理する。ここで送信するリモートセンサと受信する管理サーバは、測定時刻に関するプロトコルを共有しており、測定時刻に関する時間同期をすることによって再送時における測定時刻のタイムスタンプを不要としている。これにより、送信の負荷率を減らすことができ、通信に要する消費電力も節約できる。

（リモートセンサ）図２は、リモートセンサの機能構成を示したにブロック図である。ここでは、１００４ａ〜１００４ｄで示した４つのリモートセンサは同一の構成を採用するものとする。測定エリア１００３の温度を測定するセンサ部２００１、センサ部の測定動作、測定値の記憶動作及びデータ送信動作を制御する制御部２００２、サンプリングスケジュールと再送スケジュールと制御プログラムを記憶するメインメモリ２００３、第１の再送スケジュールのために１分間隔で測定値を測定時刻と関連付けて一時記憶する第１バッファメモリ２００４、第２の再送スケジュールのために１０分間隔で測定値を測定時刻と関連付けて一時記憶する第２バッファメモリ２００５、第３の再送スケジュールのために１時間間隔で測定値を測定時刻と関連付けて一時記憶する第３バッファメモリ２００６、測定エリア内に形成されたセンサネットワーク内の通信を行うローカル通信部２００７そしてタイマー２００８という機能構成ブロックを含んでいる。

ここでセンサ部として、温度センサを採用しているが、本発明で採用可能なセンサはこれに限られるものではない。温湿センサ（温度センサと湿度センサを一体化したセンサ）、湿度センサ、振動センサ、加速度センサなどが、測定対象の性質に応じて、適宜採用されうる。

（ローカルサーバ）ローカルサーバ１００５は、センサネットワークを構成するリモートセンサ１００４ａ〜１００４ｄとローカル通信を行い、さらに広域通信によってセンサネットワークと通信回線１００１との接続を可能にし、管理サーバと通信接続する。

（サンプリングスケジュール及び再送スケジュール）サンプリングスケジュールは、リモートセンサが１分間隔のサンプリング時刻に測定し、リアルタイム測定値を送信するように設定されている。第１再送スケジュールは、リモートセンサが上記毎分生成されるリアルタイム測定値をそのまま1分間隔で取得し（1分間隔で設定された取得時刻を以下「第１バッファ時刻」という）、第１バッファメモリ２００４に一時記憶し、リアルタイムのサンプリング時刻から１時間後のサンプリング時刻（遅延時間１時間の再送時刻）に一時記憶された測定値を再送するように設定されている。第２再送スケジュールは、遅延時間２４時間に設定されている。ここでは、リモートセンサが上記リアルタイム測定値のうち１０分間隔で取得し（10分間隔で設定された取得時刻を以下「第２バッファ時刻」という）、第２バッファメモリ２００５に一時記憶し、リアルタイムから２４時間後のサンプリング時刻（遅延時間２４時間の再送時刻）に一時記憶された２４時間前の測定値を再送するように設定されている。第３再送スケジュールは、遅延時間５日間に設定されている。ここで、リモートセンサが上記リアルタイム測定値を１時間間隔で取得し（1時間間隔で設定された取得時刻を以下「第３バッファ時刻」という）、第３バッファメモリ２００６に一時記憶し、リアルタイムから５日後のサンプリング時刻（遅延時間５日間の再送時刻）に一時記憶された５日間前の測定値を再送するように設定されている。上記において、リアルタイム測定値の送信のための通信に、再送に係る過去の測定値を乗せて通信回数を節約する方式を採用しているが、サンプリングスケジュールで設定されたリアルタイム測定値の送信と、別々の通信としてもよい。

図３は、サンプリング及び一時記憶の動作を示したフローチャートである。サンプリング時刻判断ステップ３００１において、リモートセンサの制御部２００２が、タイマー２００８から現在時刻を取得して、設定したサンプリング時刻か、否かの判断を実行する。ここでサンプリング時刻ではない（Ｎｏ）との判断がなされると、スタートに戻り再度現在時刻を判断する。サンプリング時刻である（Ｙｅｓ）との判断がされると、第1バッファ時刻判断ステップ３００２にシステム動作がうつる。ここで、制御部２００２は、タイマー２００８から取得した上記現在時刻が、設定した第１バッファ時刻か、否かの判断を実行する。ここで第1バッファ時刻ではない（Ｎｏ）との判断がなされると、データ通信ステップ３００３にシステム動作が移り、リモートセンサは、この時刻にリモートセンサが測定した測定値を、ローカルサーバ１００５を介して、管理サーバ１００２に送信する。第１バッファ時刻である（Ｙｅｓ）との判断がされると、第２バッファ時刻判断ステップ３００４にシステム動作がうつる。ここで、制御部２００２は、タイマー２００８から取得した上記現在時刻が、設定した第２バッファ時刻か、否かの判断を実行する。ここで第２バッファ時刻ではない（Ｎｏ）との判断がなされると、ステップ３００５にシステム動作が移り、リモートセンサは、この時刻にリモートセンサが測定した測定値を管理サーバ１００２に送信すると同時に、第１バッファメモリ２００４に一時記憶する。第２バッファ時刻である（Ｙｅｓ）との判断がされると、第３バッファ時刻判断ステップ３００６にシステム動作がうつる。ここで、制御部２００２は、タイマー２００８から取得した上記現在時刻が、設定した第３バッファ時刻か、否かの判断を実行する。ここで第３バッファ時刻ではない（Ｎｏ）との判断がなされると、ステップ３００７にシステム動作が移り、リモートセンサは、この時刻にリモートセンサが測定した測定値を管理サーバ１００２に送信すると同時に、第１バッファメモリ２００４及び第２バッファメモリ２００５に一時記憶する。第３バッファ時刻である（Ｙｅｓ）との判断がされると、ステップ３００８にシステム動作がうつる。ここで、リモートセンサは、この時刻にリモートセンサが測定した測定値を管理サーバ１００２に送信すると同時に、第１バッファメモリ２００４、第２バッファメモリ２００５及び第３バッファメモリ２００６に一時記憶する。

ここでは、３つの異なる再送スケジュールを採用しているが、本発明で採用可能な再送スケジュールの種類はこれに限られるものではなく、バッファメモリの容量、サンプリングスケジュールにおけるサンプリング間隔あるいは一回の測定で取得されるデータ量に応じて適宜変更されうる。

図４は、時刻Tの時点において、第１バッファメモリ２００４に一時記憶された測定データを示したブロック図である。測定時刻４００１、測定値４００２というデータ構造である。時刻Tの時点で、時刻T−１ｍ（時刻Tから1分前）における測定データ４００３から1分ごとに、時刻T−６０ｍ（時刻Tから1時間前）における測定データ４００４まで６０個のデータが蓄えられている。第１バッファメモリは、１時間の遅延時間をおいて再送するために、１分間隔で測定データを１時間分だけ一時記憶する構成を採用しているが、上記のように再送スケジュールに応じて適宜変更されうる。

図５は、時刻Tの時点において、第２バッファメモリ２００５に一時記憶された測定データを示したブロック図である。測定時刻５００１、測定値５００２というデータ構造である。時刻Tの時点で、時刻T−１０ｍ（時刻Tから1０分前）における測定データ５００３から1０分ごとに、時刻T−６０ｍ（時刻Tから１４４０分すなわち２４時間前）における測定データ５００４まで１４４個のデータが蓄えられている。第２バッファメモリは、２４時間の遅延時間をおいて再送するために、１０分間隔で測定データを２４時間分だけ一時記憶する構成を採用しているが、上記のように再送スケジュールに応じて適宜変更されうる。

図６は、時刻Tの時点において、第３バッファメモリ２００６に一時記憶された測定データを示したブロック図である。測定時刻６００１、測定値６００２というデータ構造である。時刻Tの時点で、時刻T−１ｈ（時刻Tから1時間前）における測定データ６００３から1時間ごとに、時刻T−１２０ｈ（時刻Tから１２０時間すなわち５日前）における測定データ６００４まで１２０個のデータが蓄えられている。第３バッファメモリは、５日間の遅延時間をおいて再送するために、１時間間隔で測定データを５日分だけ一時記憶する構成を採用しているが、上記のように再送スケジュールに応じて適宜変更されうる。

図７は、第１再送スケジュールによる再送動作のフローチャートである。ここで第1再送スケジュールによる再送に係るデータは、サンプリングスケジュールに従って1分間隔で取得された測定値のすべてが、第１バッファメモリに格納されている。ステップ７００１において、リモートセンサの制御部２００２が、タイマー２００８から現在時刻ｔを取得して、一時記憶された測定値の測定時刻について、設定した６０分間の遅延時間を経過したかの判断を実行する。ここで遅延時間が経過していない（Ｎｏ）との判断がなされると、スタートに戻り再度遅延時間の経過を判断する。遅延時間が経過した（Ｙｅｓ）との判断がされると、測定データ再送ステップ７００２にシステムの動作がうつる。制御部２００２によって、６０分前（ｔ−６０ｍ）に取得された過去の測定値A（ｔ−６０ｍ）が第１バッファメモリ２００４から抽出され、再送される。次に上書きステップ７００３において、制御部２００２によって、測定時刻（ｔ−６０ｍ）における測定値A（ｔ−６０ｍ）から構成される測定データが、現在時刻ｔにおける測定値A（ｔ）から構成される測定データによって上書きされる。

図８は、第２再送スケジュールによる再送動作のフローチャートである。ここで第２再送スケジュールによる再送に係るデータは、サンプリングスケジュールに従って取得された測定データから1０分間隔で抽出された測定値が、第２バッファメモリに格納されている。ステップ８００１において、リモートセンサの制御部２００２が、タイマー２００８から現在時刻ｔを取得して、一時記憶された測定値の測定時刻について、設定した２４時間の遅延時間を経過したかの判断を実行する。ここで遅延時間が経過していない（Ｎｏ）との判断がなされると、スタートに戻り再度遅延時間の経過を判断する。遅延時間が経過した（Ｙｅｓ）との判断がされると、測定データ再送ステップ８００２にシステムの動作がうつる。制御部２００２によって、２４時間前（ｔ−２４ｈ）に取得された過去の測定値B（ｔ−２４ｈ）が第２バッファメモリ２００５から抽出され、再送される。次に上書きステップ８００３において、制御部２００２によって、測定時刻（ｔ−２４ｈ）における測定値B（ｔ−２４ｈ）から構成される測定データが、現在時刻ｔにおける測定値B（ｔ）から構成される測定データによって上書きされる。

図９は、第３再送スケジュールによる再送動作のフローチャートである。ここで第３再送スケジュールによる再送に係るデータ
は、サンプリングスケジュールに従って取得された測定値から１時間の間隔で抽出された測定データが、第３バッファメモリに格納されている。ステップ９００１において、リモートセンサの制御部２００２が、タイマー２００８から現在時刻ｔを取得して、一時記憶された測定値の測定時刻について、設定した５日間の遅延時間を経過したかの判断を実行する。ここで遅延時間が経過していない（Ｎｏ）との判断がなされると、スタートに戻り再度遅延時間の経過を判断する。遅延時間が経過した（Ｙｅｓ）との判断がされると、測定データ再送ステップ９００２にシステムの動作がうつる。制御部２００２によって、５日前（ｔ−５ｄ）に取得された過去の測定値C（ｔ−５ｄ）が第３バッファメモリ２００５から抽出され、再送される。次に上書きステップ９００３において、制御部２００２によって、測定時刻（ｔ−５ｄ）における測定値C（ｔ−５ｄ）から構成される測定データが、現在時刻ｔにおける測定値C（ｔ）から構成される測定データによって上書きされる。

図１０は、サンプリング時刻と送信されるリアルタイム測定値及び再送測定値との関係を示したタイムテーブルである。サンプリング時刻１０００１においてリモートセンサから送信されるリアルタイム送信データ１０００２、第１再送データ１０００３、第２再送データ１０００４、第３再送データ１０００５の値を示してある。１０００６は、時刻（ｔ＝T）におけるリアルタイム送信データ１０００２、第１再送データ１０００３、第２再送データ１０００４、第３再送データ１０００５の値である。１０００７は、時刻（ｔ＝T+1m）における上記値を示している。この時刻では、リアルタイム送信データDtと第１再送データA（t-60m）のみで、他の項目のデータは送信されない。１０００８は、時刻（ｔ＝T+2m）における上記値を示している。この時刻でも、リアルタイム送信データと第１再送データのみで、他の項目のデータは送信されない。１０００９で示す時刻（ｔ＝T+10m）では、リアルタイム送信データDt、第１再送データA(t-60m)、第２再送データB(t-24h)が送信される。１００１０で示す時刻（ｔ＝T+20m）では、リアルタイム送信データDt、第１再送データA(t-60m)、第２再送データB(t-24h)が送信される。１００１１で示す時刻（ｔ＝T+1h）では、リアルタイム送信データDt、第１再送データA(t-60m)＝A(T)、第２再送データB(t-24h)、第３再送データC(ｔ−５ｄ)が送信される。１００１２で示す時刻（ｔ＝T+2h）では、リアルタイム送信データDt、第１再送データA(t-60m)、第２再送データB(t-24h)、第３再送データC(ｔ−５ｄ)が送信される。１００１３で示す時刻（ｔ＝T+1d）では、リアルタイム送信データDt、第１再送データA(t-60m)、第２再送データB(t-24h)＝B(T)、第３再送データC(ｔ−５ｄ)が送信される。１００１４で示す時刻（ｔ＝T+2d）では、リアルタイム送信データDt、第１再送データA(t-60m)、第２再送データB(t-24h)、第３再送データC(ｔ−５ｄ)が送信される。１００１５で示す時刻（ｔ＝T+5d）では、リアルタイム送信データDt、第１再送データA(t-60m)、第２再送データB(t-1d)、第３再送データC(t-5d)＝C(T)が送信される。

このような送信及び再送の方式を採用することにより、障害によりリアルタイム送信データの欠損が生じた場合でも、所定の遅延時間後に自動送信される再送データにより補充することが可能になる。すなわち、60分以内の障害によりリアルタイム送信データが欠損した場合では、1分間隔の測定解像度の測定データを60分後の第1再送により取得できる。60分を超えて24時間以内の障害により送信データが欠損した場合では、1０分間隔の測定解像度の測定データを24時間後の第2再送により取得できる。24時間を超える障害の場合、5日間以内であれば、1時間間隔の測定解像度の測定データを5日後の第３再送により取得できる。このように障害が継続する時間の長さに応じて、適当な測定解像度の測定データを通常のシステム動作に従って、再取得することが可能になる、すなわち、限られた記憶容量のバッファメモリによって、短時間の障害には高い測定解像度の測定データを再取得可能とする一方で、長時間の障害には低い測定解像度の測定データを再送することにより、より長い期間に渡る欠損データの再取得を可能とする。

本発明は、各種の環境を監視するために、リモートセンサを使用する業界、例えば運送業、食品業界、医療品業界、人工衛星や惑星探査などの宇宙産業、アニマルトラッキングの自然観測業界など様々な業界において、適用可能である。

１００１通信回線
１００２管理サーバ
１００３測定エリア
１００４ａリモートセンサ
１００５ローカルサーバ

本発明の第1の観点では、
リモートセンサの通信を管理するシステムにおいて、
１）上記リモートセンサがサンプリングスケジュールに従って測定をした測定値を所定の
間隔で一時記憶をする一時記憶手段と、
２）異なる複数の周期を設けた再送スケジュールに従って上記測定値の再送をする再送手段と、
を含み、
上記測定から上記再送までの遅延時間は、上記周期に応じて異なっており、
前記遅延時間は、この遅延時間内に上記一時記憶される測定値群のデータ量が前記一時記憶手段の記憶容量に収まる範囲に設定されることを特徴とするタイムシフト再送システムが提供される。

（削除）

Claims

リモートセンサの通信を管理するシステムにおいて、
１）前記リモートセンサがサンプリングスケジュールに従って測定をした測定値を所定の間隔で一時記憶をする一時記憶手段と、
２）前記測定から再送までの遅延時間を設けた再送スケジュールに従って、前記測定値の再送をする再送手段と、
を含み、
前記遅延時間は、該遅延時間内に一時記憶される測定値群のデータ量が前記一時記憶手段の記憶容量に収まる範囲に設定されることを特徴とするタイムシフト再送システム。
前記再送スケジュールとして、前記遅延時間が異なる複数のスケジュールが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のタイムシフト再送システム。
前記再送は、前記リモートセンサによってリアルタイムに測定された測定値の送信と同一通信によって実行されることを特徴とする請求項1 又は２に記載のタイムシフト再送システム。