JP2022136817A - 給水装置及び給水装置の通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】給水装置と管理装置との間で安定した通信を行い、災害等のトラブル発生時においても迅速な対応を可能とする給水装置を提供する。【解決手段】本発明の給水装置１０は、ポンプ１３と、ポンプ１３を駆動するモータ１４とを有するポンプユニット１２を備える給水装置１０であって、ポンプユニット１２に関する情報を記憶する記憶部２７と、記憶部２７が記憶する情報を、移動体通信回線ＭＮを介して送信する通信器２５と、通信器２５を制御する通信制御部２４と、充電部４３を含み、給水装置１０の各構成に電力を供給する電源部４２と、電力の供給停止を検出する電力停止検出部４４と、を備え、電力停止検出部４４０が電力の供給停止を検出したとき、通信制御部２４は、充電部４３に残存する電力を消費して、無作為なタイミングで通信器２５が情報を送信するように制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、給水装置及び給水装置の通信方法に係り、特に、通信回線に接続する通信器を備える給水装置とその通信方法に関する。

集合住宅、商業施設又は工場等で使用する水を供給するために、給水装置が広く利用されている。そして給水装置は、私たちの日常生活で必要な生活水や、経済活動を実現するための工業用水等を安定的に供給する上で重要な役割を担っている。そのため、給水装置には、その運転状態や故障に関する情報を取得するために種々なセンサが取り付けられおり、センサによって取得された情報を遠隔の管理装置に送信している。これにより、管理装置のオペレータは、安定した運転状態を維持することができるように給水装置を監視し、必要に応じて作業員を派遣して部品の交換やメンテナンス等を行うことができる。また、オペレータは、センサにより取得した情報を遠隔の管理装置に送信することで、例えば停電の発生等によって一時的に運転を中止した場合にも、適切な復旧対応を迅速に行うことが可能となる。

特許文献１には、給水装置と通信装置とが近距離無線通信によって接続されて、給水装置の運転状況や故障に関する情報を遠隔のサーバに送信する技術が開示されている。通信装置としては、給水装置が設置された現場付近の情報端末、又は作業員が所持する携帯端末であって、ＰＣ、タブレット型端末、スマートフォン、ラップトップ型端末などが例示されている。

特開２０１９－１２８７５１号公報

給水装置をインターネット等の広域通信網と接続することによって、給水装置の運転状況や故障情報を遠隔の管理装置に送信することが可能となるものの、給水装置は、生活水や工業用水を供給するという重要な役割を担っていることから、通信の安定性及び天災地変等の災害が発生した際の迅速な復旧能力が求められている。

特に災害が発生したときは、被災者の安否を確認するための通信によって通信回線が混雑し、通信の安定性が低下する。このように、通信回線が混雑することにより通信性能が低下する状態を、輻輳という。災害が発生すると、輻輳によって給水装置と管理装置との間に通信障害が発生し、給水装置に対する迅速な対応が妨げられるおそれがあった。

そこで、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、給水装置と遠隔の管理装置との間で、より安定した通信を行い、災害等のトラブルが発生した際に迅速な対応を可能とする給水装置及び給水装置の通信方法を提供することにある。

前記課題は、本発明の給水装置によれば、ポンプと、該ポンプを駆動する電動機とを有するポンプユニットを備える給水装置であって、前記ポンプユニットに関する情報を記憶する記憶部と、該記憶部が記憶する前記情報を、移動体通信回線を介して送信する通信部と、該通信部を制御する通信制御部と、充電部を有し前記給水装置の各構成に電力を供給する電源部と、前記電力の供給停止を検出する電力停止検出部と、を備え、前記電力停止検出部が前記電力の供給停止を検出したとき、前記通信制御部は、前記充電部に残存する電力を消費して、無作為なタイミングで前記通信部が前記情報を送信するように制御することにより解決される。

停電時、すなわち電力停止検出部が電力の供給停止を検知したとき、停止した給水装置の情報を管理装置等に送信することにより、管理者は給水装置が停止したこと把握できるため、給水装置に対する迅速な対応を行うことができる。しかしながら、停電時は周辺にある他の給水装置からも情報が送信されるため、複数の給水装置が一斉に情報を送信する状態となる輻輳が発生するおそれがあり、正常に情報を送信できない可能性があった。
本発明の給水装置によれば、通信器が無作為なタイミングで情報を送信することにより通信回線の輻輳が抑制され、電源断時においても確実に情報を送信することができる。

前記給水装置において、前記充電部は、平滑コンデンサ、電気二重層コンデンサ、一次電池、又は、二次電池であってよい。平滑コンデンサ、電気二重層コンデンサ、一次電池、又は、二次電池からなる充電部により電力を供給することで、電源断時においても確実に情報を送信することができる。

前記給水装置において、前記充電部は平滑コンデンサ及び電気二重層コンデンサから構成され、通常時は前記平滑コンデンサが使用され、前記電力停止検出部が前記電力の供給停止を検出したときに、前記平滑コンデンサから前記電気二重層コンデンサに切り替えられるとよい。
通常、電源部には平滑コンデンサが搭載されているが、平滑コンデンサで実現できる放電時間は数百ミリ程度であり、通信の開始時間が数百ミリ以上となる端末は電源が低下して通信が困難である。一方、電気二重コンデンサは、平滑コンデンサより多くの電荷を蓄積しておくことが可能で、数秒以上の通信時間が可能である。そのため、電力停止検出部が電力の供給停止を検出したときに、電気二重コンデンサに切り替えることで、より長い時間で、情報を送信するタイミングにばらつきを生じさせることができ、通信回線の輻輳が抑制され、より確実に情報を送信することができる。

また、前記給水装置において、電源断時又は復電時に前記電気二重層コンデンサの容量を測定し、測定結果に基づいて前記電気二重層コンデンサの寿命判断を行う寿命判定部を備え、前記寿命判定部が、前記電気二重層コンデンサが寿命に到達したと判定した場合、前記通信部は、前記電気二重層コンデンサが寿命に到達したことを示す寿命到達情報を送信するとよい。
電気二重層コンデンサの容量は、累積温度により著しく低下する。そのため、一般的には動作時間が保証されていない。また、電気二重層コンデンサが搭載される給水装置の温度環境は、設置環境が様々であることから、電気二重層コンデンサの寿命を予測することは困難である。そのため、従来は定格電圧に対して余裕を持って交換するか、ディレーティングにより寿命を延ばすことが行われていたが、コスト高になると共に余分なスペースも必要となる。
電源断時又は復電時に、電気二重コンデンサの容量を測定し寿命判断を行う寿命判定部を設け、通信部は、電気二重層コンデンサが寿命に到達したとき寿命到達情報を送信する。電気二重層コンデンサの容量を測定することで、例えば電気二重コンデンサによる放電時間に基づいて、情報を送信するタイミングを設定することができると共に、電気二重層コンデンサの交換時期を判定することができる。

また、前記給水装置において、前記寿命判定部は、電源断時において、放電される前記電気二重層コンデンサの端子電圧が所定の電圧に達するまでの放電時間を測定し、測定した前記放電時間に基づいて寿命を判定するとよい。
放電時間を測定することで、より正確に電気二重層コンデンサの寿命を把握することができる。

また、前記給水装置において、前記寿命判定部は、復電時において、充電される前記電気二重層コンデンサの端子電圧が所定の電圧に達するまでの充電時間を測定し、測定した前記充電時間に基づいて寿命を判定するとよい。
充電時間を測定することで、より正確に電気二重層コンデンサの寿命を把握することができる。

また、前記給水装置において、前記通信制御部は、疑似乱数を生成する疑似乱数発生器を有し、該疑似乱数発生器により生成した疑似乱数に基づき前記無作為なタイミングを設定するとよい。
無作為なタイミングを設定するために疑似乱数を用いることで、情報を送信するタイミングに、よりばらつきが生じるようになる。多数の給水装置が同時に情報を送信することが減少し通信回線の輻輳が抑制されるため、より安定した通信を実現することができる。

また、前記給水装置において、前記通信制御部は、システムログを収集し、該システムログを用いて前記疑似乱数発生器により前記疑似乱数を生成して前記無作為なタイミングを設定するとよい。
システムログは、給水装置ごとに固有の情報であって、かつイベントが発生するたびに更新される。システムログを疑似乱数の生成に用いることで、給水装置が管理装置に情報を送信するタイミングによりばらつきが生じるようになる。多数の給水装置が同時に通信することが減少し通信回線の輻輳が抑制されるため、より安定した通信を実現することができる。

また、前記給水装置において、前記通信制御部は、復電時に前記給水装置が起動した場合に、前記無作為なタイミングとは別の無作為なタイミングで前記通信部が通信接続を開始するように前記通信部を制御するとよい。
復電時においても、無作為なタイミングで通信接続を開始することで、例えば複数の給水装置から管理装置に通信接続するタイミングにばらつきが生じる。そのため、多数の給水装置が同時に管理装置に通信接続を行うことによる通信回線の輻輳が抑制され、より安定した通信を実現することができる。

また、前記給水装置において、前記別の無作為なタイミングは、通信接続する接続プログラムの起動が完了するまでの第一の待ち時間と、前記通信接続するプログラムにより通信接続を開始するまでの第二の待ち時間とから構成されるとよい。
無作為なタイミングを第一の待ち時間及び第二の待ち時間により構成することで、より無作為なタイミングで接続を開始することができ、多数の給水装置が同時に接続することによる通信回線の輻輳を回避することが可能になる。
また、第一の待ち時間と第二の待ち時間とにおいて、最小値又は最大値を個別に設定できるため通信回線又は運用に合わせて、「ズレ幅」を設定することもできる。

また、前記課題は、本発明の給水装置の通信方法によれば、ポンプと、該ポンプを駆動する電動機とを有するポンプユニットと、前記ポンプユニットに関する情報を記憶する記憶部と、該記憶部が記憶する前記情報を、移動体通信回線を介して送信する通信部と、該通信部を制御する通信制御部と、コンデンサを含み、電力を供給する電源部と、前記電力の供給停止を検出する電力停止検出部と、を備える給水装置の通信方法であって、前記電力停止検出部が前記電力の供給停止を検出するステップと、前記電力の供給停止を検出したとき、前記通信制御部が、前記コンデンサに残存する電荷を消費して、無作為なタイミングで前記通信部が前記情報を送信するように制御するステップと、を有することにより解決される。

電力停止検出部が電力の供給停止を検出したとき、通信制御部が、無作為なタイミングで通信部が情報を送信するように制御することにより、通信回線の輻輳が抑制され、より確実に情報を送信することができる。
給水装置と遠隔の管理装置との間で、より安定した通信が行われ、災害等のトラブルが発生した際に迅速な対応が可能になる。

本発明に係る給水装置及び給水装置の通信方法によれば、給水装置と遠隔の管理装置との間で、より安定した通信が行われ、災害等のトラブルが発生した際に迅速な対応が可能になる。

給水装置及び管理装置を備える給水装置管理システムの全体構成を示す構成図である。 給水装置を示す斜視図である。 給水装置の機能ブロックを示すブロック図である。 停電時の通信処理の流れを示すフロー図である。 第一寿命測定処理の流れを示すフロー図である。 起動時の接続処理の流れを示すフロー図である。 第二寿命測定処理の流れを示すフロー図である。 接続開始ウェイト処理の流れを示すフロー図である。 起動時の無作為化の概念を示す説明図である。 電源部の回路を示す図である。 回路の一部の別例を示す図である。 電源投入時から電源断後の電圧の状況を示す説明図である。

以下、本発明の一実施形態（以下、本実施形態）について図１～図１２を用いて説明する。

＜＜給水装置管理システム＞＞
本実施形態の給水装置１０を備えた給水装置管理システム１の概要について説明する。
給水装置管理システム１は、天災地変等の災害が発生し、通信回線が混雑した状態においても、適切な通信タイミングを行うよう設定されたシステムである。適切な通信タイミングで、給水装置１０と遠隔の管理装置５０とが通信することにより、給水装置１０と遠隔の管理装置５０との間に安定した通信回線を確保し、給水装置１０に対する迅速な対応を可能にする。

図１は、給水装置管理システム１の全体構成を示す図である。給水装置管理システム１は、複数の給水装置１０と、給水装置１０の運転状態及び異常に関する情報を収集して給水装置１０を集中管理する管理装置５０と、から構成されている。
管理装置５０は、例えばクラウドサーバであり、各給水装置１０から、給水装置１０の運転状態及び異常に関する情報を収集し、これらを集約して蓄積する。管理装置５０は、蓄積した給水装置１０に関する情報の利活用を行ってもよい。
複数の給水装置１０と管理装置５０とは、移動体通信事業者（携帯電話キャリア）が運用する移動体通信回線（携帯電話回線）ＭＮと広域通信網であるインターネット回線ＩＮを介して通信可能に接続される。

移動体通信回線ＭＮは、第四世代移動体通信規格（ＬＴＥ）に準拠し、複数の基地局Ｂと、基地局Ｂの受信信号に対して通信制御を行うＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）（不図示）及びＳＧＷ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｇａｔｅｗａｙ）（不図示）と、インターネット回線ＩＮに接続するゲートウェイとしての役割を担うＰＤＮＧ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｇａｔｅｗａｙ）（不図示）等を含んでいる。また、第三世代移動体通信規格や第五世代移動体通信規格に準拠した通信設備及び通信機器を含んでもよい。

図１において４台の給水装置１０が示されているが、給水装置１０の台数は４台に限定されることはなく、管理装置５０は４台以上の給水装置１０を集中管理してよい。同様に、図１において１社の移動体通信事業者によってそれぞれ運用される移動体通信回線ＭＮが示されているが、２社以上の移動体通信事業者によってそれぞれ運用される２以上の移動体通信回線があってもよい。
また、複数台の給水装置１０は、移動体通信回線ＭＮを介さず、直接インターネット回線ＩＮに有線で接続して管理装置５０と通信してもよい。

給水装置１０は、後述するように、移動体通信回線ＭＮを介して管理装置５０と通信する機能を有している。また、停電等により電源断が発生した場合に、電源が有するコンデンサに残存する電荷を消費して、管理装置５０に対して情報を送信する機能を有する。また、給水装置１０は、停電が発生したとき自動的に情報を送信するが、複数の給水装置１０が同時アクセスすることによる輻輳を回避するために、無作為なウェイト時間を用いて通信するタイミングを遅延させることが可能である。

これにより、給水装置１０は、輻輳の回避を行いつつ、管理装置５０に対してより確実に情報を送信することができる。停電発生時に給水装置１０が、例えば停電時の運転状態、設定情報又は異常に関する情報を管理装置５０に送信することで、管理者は給水装置１０がどのような状態で停止したのかを把握することができ給水装置１０に対して迅速な対応を図ることができる。

＜＜給水装置の概要＞＞
本実施形態の給水装置１０は、集合住宅やビルにおける一般的な給水のために用いられる装置である。給水装置１０は、例えば簡易水道や、農業用水、工業用水の給水のために利用されてもよい。
また、本実施形態では、給水装置１０を、水道管から供給される水道水を一旦受水槽に貯めて、受水槽の水を揚水する貯水槽方式に採用している。しかしながら、これは一例であり、給水装置１０を、水道管に直結して水道管から供給される水道水を直接揚水する直結方式に利用することもできる。

図２は、給水装置１０を示す斜視図である。図２に示すように、給水装置１０は、基台１１と、基台１１上に設置されたポンプユニット１２と、ポンプユニット１２の運転を制御する制御部２２と、制御部２２を収容した制御盤１６とを有する。
ポンプユニット１２は、互いに並べて設置された２台のポンプユニット（第一のポンプユニット１２Ａ及び第二のポンプユニット１２Ｂ）により構成される。

２台のポンプユニット１２Ａ、１２Ｂのそれぞれには、吸込口１７（第一の吸込口１７Ａ、第二の吸込口１７Ｂ）が設けられている。また、２台のポンプユニット１２Ａ、１２Ｂはそれぞれの吐出口が、合流管１８により接続されている。２台のポンプユニット１２Ａ、１２Ｂは、吸込口１７に連結される吸込配管から吸込まれる水を増圧し、合流管１８において吐出水を合流し、合流管１８の合流吐出口１９から吐出水を吐出する。
また、合流管１８には、合流管１８内の水圧を所定の圧力に維持するための蓄圧タンク２０が接続されている。

図３は、給水装置１０の機能ブロックを示している。図３に示すように、ポンプユニット１２Ａ、１２Ｂのそれぞれには、揚力を発生するポンプ１３（第一のポンプ１３Ａ、第二のポンプ１３Ｂ）と、ポンプ１３に回転動力を伝えるモータ１４（電動機：第一のモータ１４Ａ、第二のモータ１４Ｂ）とが設けられている。また、ポンプユニット１２Ａ、１２Ｂのそれぞれは、ポンプユニット１２Ａ、１２Ｂの運転状況を検出する検出器１５（第一の検出器１５Ａ、第二の検出器１５Ｂ）を有している。

ここで、第一のポンプユニット１２Ａと第二のポンプユニット１２Ｂとは同一の構成を有しているため、以下の説明において、第一のポンプユニット１２Ａと第二のポンプユニット１２Ｂとを特に区別する必要がない場合には、単に「ポンプユニット１２」として説明する。ポンプユニット１２の構成部品であるポンプ１３、モータ１４、検出器１５及び吸込口１７についても、同様である。

制御部２２は、第一のポンプユニット１２Ａ及び第二のポンプユニット１２Ｂを単独で、又は同時に並列運転制御することができる。これにより、給水装置１０から供給可能な水量を、１台のポンプユニット１２の場合と比べて増量することができる。複数台のポンプユニット１２Ａ、１２Ｂによって給水装置１０を構成することにより、１台の大型のポンプユニットで給水装置１０を構成する場合と比べて、所望の給水性能を、よりコンパクトに、かつ高い省エネルギー性と共に実現することができる。
ポンプユニット１２は、所望の給水性能を得ることができればよく、その台数は２台に限定されない。給水装置１０は、３台以上、例えば６台のポンプユニット１２を有することとしてもよい。この場合、制御部２２が６台のポンプユニット１２を制御することができる。

＜制御盤＞
制御盤１６は、ポンプユニット１２（のモータ１４）と電気的に接続され、ポンプユニット１２を制御する。制御盤１６は、各種センサからのセンシング信号に基づいてインバータ２１を介してポンプユニット１２のモータ１４の駆動を制御する。
制御盤１６に収容された制御部２２は、供給すべき水量に応じてモータ１４を回転制御し、複数のポンプユニット１２が単独で、又は同時に並列運転を行うことによって給水を行う。すなわち、制御部２２と共に制御盤１６の内部に収容されたインバータ２１から供給される電気エネルギーをモータ１４が回転動力に変換し、この回転動力によってポンプ１３内に配設された羽根車（不図示）が回転する。羽根車の回転運動は、ポンプ１３の吸込口１７から吸い込まれた水に対して遠心力を与える。この遠心力が揚力となって、吸込み水は増圧された状態で吐き出される。

＜インバータ＞
インバータ２１は、ポンプユニット１２（のモータ１４）に所定周波数の交流電力を供給する装置である。インバータ２１は、制御部２２からインバータ制御信号を受け取り、このインバータ制御信号に応じて動作する。例えば、インバータ２１は、運転停止信号又は運転開始信号に相当するインバータ制御信号を受信して運転を停止又は運転を開始する。インバータ２１は、回転制御信号に相当するインバータ制御信号を受信して、モータ１４の回転数を制御する。

インバータ２１は、図示しないコンバータ回路と、平滑コンデンサと、インバータ回路とを有する。コンバータ回路は、交流電源から交流電力を取り込み、取り込んだ交流電力を整流することで直流電力に変換する。平滑コンデンサはコンバータ回路によって出力される直流電力の電圧を平滑化し、略一定電圧の直流電力にする。インバータ回路は、平滑コンデンサにより平滑化された直流電力を制御盤１６からのインバータ制御信号に応じた所定周波数の交流電力に変換してモータ１４に供給する。

＜モータ＞
本実施形態において、モータ１４は永久磁石同期モータ（ＰＭモータ）であるが、ポンプ１３に対して必要な回転動力を伝えることができればよく、モータ１４は例えば誘導モータ又は電磁石同期モータであってもよい。

＜検出器＞
検出器１５は、給水装置１０の運転情報を検出可能なセンサ類であって、圧力センサや流量センサ等が含まれる。検出器１５の出力は、制御部２２によりポンプユニット１２を制御するために必要な情報として用いられる。

＜制御部＞
制御部２２は、ポンプユニット１２の運転制御を行うと共に、後述する運転情報取得部２３を介して取得する信号等に基づいて異常の有無を判定する。具体的には、制御部２２は、ポンプユニット１２の異常及び受水槽の液面異常を判定し、判定結果を後述する記憶部２７の履歴情報記憶部２８に格納する。そして、災害等が発生した場合の停電及び復電に関する情報、及び、後述する通信制御部２４が検出する通信障害に関する情報も、履歴情報記憶部２８に格納される。

制御部２２は、図示しないＣＰＵ、不揮発性メモリ及び揮発性メモリを有する。不揮発性メモリには、予めＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）プログラム及びポンプユニット１２の運転状態を監視してポンプユニット１２を運転制御するためのプログラムが格納されている。ＣＰＵは、これらのプログラムを不揮発性メモリから揮発性メモリにロードして順次実行する。

また、制御部２２は、電源部４２から電源停止信号を受信し、電源が遮断されたことを検出する電力停止検出部４４と、電源部４２に搭載された電気二重層コンデンサ４３ｂの容量を測定し寿命を判定する寿命判定部４５を有する。電力停止検出部４４と寿命判定部４５の詳細については後述する。

運転情報取得部２３は、ポンプユニット１２の運転情報として、ポンプユニット１２の検出器１５が出力する各種センサ信号とインバータ２１の運転情報とを取得する。そしてさらに、給水装置１０に接続された受水槽の液面に関する情報を取得して、これを制御部２２に対して出力する。
運転情報取得部２３は、Ａ／Ｄ変換器、ＬＰＦ（低域通過フィルタ）、ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）を有しており、必要に応じてアナログ信号をディジタル信号に変換すると共に、不要な周波数帯域のノイズを除去し、所望の周波数成分を有する信号を出力することができる。

＜記憶部＞
記憶部２７は、フラッシュメモリからなる不揮発性メモリであって、履歴情報記憶部２８と、設定記憶部２９と、給水装置識別情報記憶部３１と、待ち時間記憶部３２とを有する。

履歴情報記憶部２８は、記憶部２７が記憶する情報として、給水装置１０の異常に関する履歴データを格納している。履歴データには、異常の発生日時、異常の種類、異常発生時のポンプユニット１２の運転状況を含むことができる。異常の種類には、上述したように、ポンプユニット１２の異常、受水槽の液面異常、停電及び復電を含む電源異常及び通信異常を含むことができる。
ポンプユニット１２の運転状況には、インバータ２１の運転周波数、検出器１５が出力する吸込圧力センサ、流量センサ、そして吐出圧力センサの検出値、ポンプユニット１２の積算運転時間を含むことができる。また、地震等の災害発生時に通知する「緊急停止通知」、水道管の破裂等を検知した場合に通知する「吸込み圧力低下通知」を送信したことが履歴データとして記憶されてもよい。
また、後述するように、給水装置１０の電源部４２には電気二重層コンデンサ４３ｂが設けられているが、この電気二重層コンデンサ４３ｂの容量及び寿命の判定結果も履歴データとして記憶されてよい。
これらの情報は、システムログ４１として履歴情報記憶部２８に記憶される。

設定記憶部２９は、記憶部２７が記憶する情報として、給水装置１０の設定情報を格納している。具体的には、給水装置１０の納入日、設置日、設置場所の他、給水装置１０の運転パラメータである運転圧力設定値、加速時間、減速時間と、を含んでいる。

給水装置識別情報記憶部３１は、記憶部２７が記憶する情報として、給水装置１０の製品種別や製品型番と、給水装置１０を識別可能な給水装置識別情報と、を含む情報を格納している。また、本実施形態の給水装置１０のように複数のポンプユニット１２Ａ、１２Ｂを有している場合、第一のポンプユニット１２Ａ及び第二のポンプユニット１２Ｂをそれぞれ識別可能なポンプユニット識別情報を格納している。

待ち時間記憶部３２は、通信器２５が通信する際に実行するウェイト処理の待ち時間ＷＴを記憶する。待ち時間ＷＴの詳細については後述する。

＜通信制御部及び通信器＞
次に、通信制御部２４及び通信器２５（本発明の通信部）について説明する。通信器２５は、ＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ）を搭載し、移動体通信事業者が運用する移動体通信回線（携帯電話回線）ＭＮを介して通信可能な通信機器である。具体的には、通信器２５は、ｅＳＩＭ（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ ＳＩＭ）を内蔵すると共に、拡張カードとしてＵＳＩＭ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ）を搭載することができる。通信器２５は、移動体通信回線ＭＮを介して遠隔の管理装置５０とパケット通信を行うことができるＬＴＥに準拠した通信モデムである。

通信制御部２４は、通信器２５とシリアル通信接続され、通信器２５に対する通信制御を行う。具体的には、通信制御部２４は、履歴情報記憶部２８に記憶された給水装置１０の履歴データを、給水装置識別情報記憶部３１に記憶された識別情報及び設定記憶部２９に記憶された設定情報と共に管理装置５０に送信するように通信器２５を制御する。これにより、管理装置５０は複数の給水装置１０の異常に関する情報を給水装置１０の識別情報と共に集中管理することができる。なお、通信器２５が送信する情報は、履歴データのみであってもよく、また、管理装置５０からの要求に応じて識別情報又は設定情報のみを送信してもよい。

なお、制御部２２と同様に、通信制御部２４は、図示しないＣＰＵ、不揮発性メモリ、及び揮発性メモリを有する。不揮発性メモリには、あらかじめＯＳプログラム、通信器２５が通信する際の無作為なタイミングを設定するプログラム等が格納されている。ＣＰＵは、これらのプログラムを不揮発性メモリから揮発性メモリにロードして順次実行する。

管理装置５０のオペレータは、給水装置１０の設定情報を確認し、必要に応じて給水装置１０の運転パラメータを変更することができる。通信器２５は、管理装置５０から給水装置１０に対して送信される運転パラメータを受信する。制御部２２は、通信器２５が受信した運転パラメータを上述した設定記憶部２９に格納する。

＜操作パネル＞
操作パネル２６は、オペレータの入力操作を受け付けて、給水装置１０に対する設定情報を入力することができる。また、操作パネル２６は、給水装置１０の運転状態及び異常に関する情報を出力表示することができる。

＜電源部＞
電源部４２は、給水装置１０の各構成（制御盤１６、ポンプユニット１２等）に電力を供給する装置である。本実施形態の給水装置１０は、上述したように、停電等により電源断となった場合、給水装置１０の通信器２５は自動的に情報を送信するが、複数の給水装置１０が同時アクセスすることによる輻輳を回避するために、無作為なウェイト時間を用いて通信するタイミングを遅延させるよう構成されている。輻輳を回避するための通信するタイミングを遅らせる時間は長い方が好ましい。そのため、本実施形態の電源部４２は、電源断となった後でも、内蔵する充電部４３を用いてより長く通信可能に構成されている。

本実施形態の電源部４２の構成について図１０～図１２を用いて説明する。図１０は電源部４２の回路を概略的に示した図、図１１は回路の一部の別例を示す図である。図１２は電源投入時から電源断後の電圧の状況を示す説明図である。

電源部４２は、ＤＣコンバータ６１、平滑コンデンサ４３ａ、昇降圧電源６６を有している。通常動作時においては、ＤＣコンバータ６１により、商用電源からの交流を直流電流に変換し、平滑コンデンサ４３ａにより直流電力の電圧を平滑することで、経路Ａにおいて矢印Ｇ方向に流れる略一定電圧（図１２に示す５Ｖ）の直流電力を得ることができる。
平滑コンデンサ４３ａにより得られた直流電力は、昇降圧電源６６により昇降圧されて、３．３Ｖの電圧を有する電力として、経路Ｃから制御盤１６の各構成（制御部２２、通信制御部２４等）に供給される。

電源断時において、平滑コンデンサ４３ａに蓄積された電荷を消費することで、電力を各構成に供給することが可能である。しかしながら、平滑コンデンサ４３ａにより、実現できる放電時間は数百ミリ秒程度であることから、通信の開始時間が数百ミリ秒以上となると電圧が低下して、通信器２５は通信できなくなる。
本実施形態では、電源が遮断された場合、平滑コンデンサ４２ａから、より多くの電荷を蓄えることができる電気二重層コンデンサ４３ｂに切り替えることで、より長く（例えば数秒以上）の通信時間を確保し、通信器２５による通信を可能にしている。

具体的には、図１０に示すように、電源部４２は、さらに、経路Ｂにおいて設けられた、電気二重層コンデンサ４３ｂと、理想ダイオード６４とを有する。電気二重層コンデンサ４３ｂには充電抵抗６２を経由して電荷が蓄積される。
電気二重層コンデンサ４３ｂは、平滑コンデンサ４３ａより多くの電荷を蓄えるコンデンサであり、スーパーキャパシターとも呼ばれるコンデンサである。
また、２つの理想ダイオード６４では、ＶＩＮの電圧がＶＯＵＴの電圧より高くなった場合、ＶＩＮとＶＯＵＴとが接続される。そのため、ＤＣコンバータ６１から電源断となった場合、電気二重層コンデンサ４３ｂから経路Ｂにおいて矢印Ｈの方向に流れる電力が供給される。電気二重層コンデンサ４３ｂから供給される直流電力は、昇降圧電源６６により昇降圧され、３．３Ｖの電圧を有する電力として、制御盤１６の各構成に供給される。
また、電源断となった場合、理想ダイオード６４のＶＩＮとＶＯＵＴとが接続されるが、この時、理想ダイオード６４のＳＴがＨｉ（ハイレベル）となり、経路Ｄから制御部２２（の電力停止検出部４４）に電源断となったことが電源断通知信号として通知される。本実施形態では、このように電源停止を検出することができる。

なお、電源部４２で設ける理想ダイオード６４は、ダイオードをＦＥＴ ＳＷにすることで、ＶＩＮとＶＯＵＴとの間の電圧降下をなくし電力損失をなくすものである。理想ダイオード６４は一例であり、電力損失があってもよい場合は、図１１に示すように、通常のダイオード６４Ａを用いても構わない。

また、電源部４２には、電気二重層コンデンサ４３ｂの容量を測定するために、二つのヒステリシス・コンパレータ６５（上限電圧コンパレータ６５Ａ、下限電圧コンパレータ６５Ｂ）を備えている。より具体的には、電気二重層コンデンサ４３ｂの充電が完了した場合、上限電圧コンパレータ６５ＡがＬｏｗとなり、充電完了信号が制御部２２（の寿命判定部４５）に通知される。また、電気二重層コンデンサ４３ｂの放電が下限値に達した場合、下限電圧コンパレータ６５ＢがＨｉとなり、放電終止信号が制御部２２（の寿命判定部４５）に通知されるよう構成されている（図１２参照）。

電気二重層コンデンサ４３ｂの寿命は、電圧と温度との関数により求めることが可能である（詳細は後述する）。しかしながら、給水装置１０内の温度は安定していないことから、関数のみで寿命を予測することは困難である。そのため、本実施形態では、復電時において電気二重層コンデンサ４３ｂの充電が完了するまでの時間（充電時間ＣＴ）と、電源断時から電気二重層コンデンサ４３ｂの電荷が下限値まで放電される時間（ＤＴ）を測定することにより、電気二重層コンデンサ４３ｂの実際の容量を計測している。そして実際の容量が所定の値よりも低くなった場合、寿命に達したと判定する。

上述したように、上限電圧コンパレータ６５Ａでは、電気二重層コンデンサ４３ｂの充電が完了しＬｏｗとなった場合、充電完了信号が経路Ｅを経由して制御部２２（寿命判定部４５）に送信される。制御部２２の寿命判定部４５では、電気二重層コンデンサ４３ｂの充電時間を算出し、算出した充電時間から容量を求め、寿命であるか否かを判定する。
下限電圧コンパレータ６５Ｂは、電気二重層コンデンサ４３ｂの電圧が下限値(例えば、図１２のグラフで１．９Ｖ)に到達した場合に、Ｈｉとなり放電終止信号を、経路Ｆを経由して制御部２２の寿命判定部４５に通知する。寿命判定部４５は、電源部４２からの放電終止信号に基づき電気二重層コンデンサ４３ｂの放電時間（ＤＴ）を算出し、容量を求め寿命であるか否かを判定する。

なお、図１２に示すグラフにおいて、細線で示された電圧Ｂ１は、初期時における電気二重層コンデンサ４３ｂの電圧を示しており、細線の一点鎖線で示された電圧Ｂ２は、容量が低下した場合の電気二重層コンデンサ４３ｂの電圧を示している。容量が低下すると充電完了までの時間ＣＴ２は、初期時の充電完了まで時間ＣＴ１より短くなる。また、電源断時において、容量が低下すると下限値までの放電時間ＤＴ２は、初期時の放電時間ＤＴ１よりも短くなることがわかる。

なお、電気二重層コンデンサ４３ｂと理想ダイオード６４との間には、充電電圧制御用の定電圧ダイオード６３が設けられている。定電圧ダイオード６３により、電気二重層コンデンサ４３ｂの充電電圧定格（５Ｖ）よりも低い電圧、例えば３．６Ｖで使用することができる。電気二重層コンデンサ４３ｂの寿命は、定格電圧よりも低い電圧で使用することで、寿命を延ばすことができる。

制御部２２は、寿命判定部４５から電気二重層コンデンサ４３ｂが寿命であると判定された場合、管理装置５０に通知する。通知するタイミングは、電源断時の直後、又は、復電時に実行される。また、そのタイミングは定期通信時であってもよい。

＜電力停止検出部＞
本実施形態では、上述したように電源部４２の電気二重層コンデンサ４３ｂに接続する理想ダイオード６４にＶＩＮの電圧がＶＯＵＴの電圧より高い場合に電流が流れ、電源断の電源断通知信号が制御部２２に送信される。電力停止検出部４４は電源断通知信号を受信することで電力の供給停止を検出することができる。
なお、電力の供給停止を検出する方法はこれに限定されず、例えば電力停止検出部４４は、平滑コンデンサ４３ａの充電量が所定の閾値を下回ることにより、電源部４２による電力供給が停止されたことを検出してもよい。電力停止検出部４４は、平滑コンデンサ４３ａの両端に接続された電圧計（不図示）の検出信号に基づいて、平滑コンデンサ４３ａの充電量を算出することも可能である。

また、電力供給の停止は、電力停止検出部４４が、電源部４２において平滑コンデンサ４３ａよりも後段、すなわち電力を供給される側に設けられた低電圧検出用のオペアンプの出力信号の論理レベルに基づいて検出してもよい。電力停止検出部４４は、電源部４２による電力の供給停止を検出した場合、電力の供給が停止されたことを制御部２２に通知し、制御部２２は通信制御部２４に対して、履歴データ及び給水装置識別情報等の情報を管理装置５０に送信するよう指示する。

＜寿命判定部＞
上述したように、制御部２２は電気二重層コンデンサ４３ｂの寿命を判定する寿命判定部４５を有する。本実施形態の電源部４２は、上述したように、電気二重層コンデンサ４３ｂを備え、電源断時において、通信器２５は、電気二重層コンデンサ４３ｂに残存した電荷を消費して通信する。そのため、電気二重層コンデンサ４３ｂに充分な電荷を蓄積することが可能かどうか把握しておく必要があるが、電気二重層コンデンサ４３ｂの容量は、累積温度により著しく低下する場合がある。とくに給水装置１０内の温度環境は設置環境が様々であるため、給水装置１０毎の電気二重層コンデンサ４３ｂの寿命を予測することは困難である。
従来は、定格電圧に対して余裕を持って交換するか、ディレーティングによりコンデンサの寿命を延ばしていたが、コスト高になると共に、容量の大きいコンデンサを設置するため余分なスペースも必要があった。

そのため、本実施形態では、電源断時又は復電時に、電気二重層コンデンサ４３ｂの容量を測定している。上述したように、電気二重層コンデンサ４３ｂの容量は、電源部４２のヒステリシス・コンパレータ６５からの充電完了信号又は放電下限信号を用いて、放電時間ＤＴ又は充電時間ＣＴを測定することで実現されている。そして、制御部２２は、電気二重層コンデンサ４３ｂが寿命に到達した場合、寿命に到達したことを示す寿命到達情報を管理装置５０に通知するように構成されている。

電気二重層コンデンサ４３ｂの電荷（Ｑ）と、電流（Ｉ）及び時間（Ｔ）との関係は以下の通りである。ただし、Ｃは電気容量、Ｖはコンデンサの極板間電圧である。

Ｑ＝ＣＶ＝∫ＩｄＴ

この関係が示すように、電気二重層コンデンサ４３ｂが劣化して、電気容量（Ｃ）が減少すると、電源断時の放電時間ＤＴが短くなる（図１２の放電時間ＤＴ１、ＤＴ２参照）。そこで、電気二重層コンデンサ４３ｂの端子電圧が放電時に決められた電圧、例えば下限値である１．９３Ｖに到達するまでの時間を測定し、その時間が所定の時間、例えば２秒以下の場合、寿命に到達したと判定し、不揮発メモリである記憶部２７（の履歴情報記憶部２８）に寿命到達情報を記憶する。通信制御部２４は、寿命測定処理の完了時、又は、復電後に寿命到達情報を管理装置５０に送信する。

また、電気二重層コンデンサ４３ｂは、劣化して電気容量（Ｃ）が減少すると復電時の充電時間が短くなる（図１２の充電完了時間ＣＴ１、ＣＴ２参照）。電気二重層コンデンサ４３ｂの端子電圧が充電時に決められた電圧、例えば３．３Ｖに到達するまでの時間を測定し、その時間が所定の時間、例えば１００秒以下の場合、寿命に到達したと判定し、記憶部２７に寿命到達情報を記憶する。通信制御部２４は、寿命測定処理の完了時、又は、稼働中において定期的に情報を送信する定期通信処理を行ったときに管理装置５０に寿命到達情報を送信する。

＜停電時の通信＞
通信制御部２４は、電力停止検出部４４が電源の停止、すなわち電力の供給停止を検出した場合、無作為なタイミングで、通信器２５が管理装置５０に情報を送信するよう制御する。本実施形態では電力の供給停止を検出したとき、電源部４２の平滑コンデンサ４３ａから電気二重層コンデンサ４３ｂに切り替わる。通信制御部２４及び通信器２５は、電気二重層コンデンサ４３ｂに残存する電荷を消費することで、管理装置５０に情報、例えば給水装置１０の識別データと、電力の供給停止及び運転状況を示す履歴データと、を送信する。

停電等により電力の供給が停止した後、給水装置１０はそのまま通信不能に陥るおそれがあるが、電力の供給停止が検出された直後に管理装置５０に電力の供給停止を示す履歴データを報告することは、管理装置５０側において給水装置１０が通信不能に陥る直前の運転状態を推測することに役立つ。運転状況のデータは、例えば、停電等により一時的に電力を取り込むことができなかったのか、地震又は火災等の災害により制御盤１６が破壊されたのか推測するための材料となる。また、運転状況のデータと、給水装置１０が設置された地域の停電情報又は災害情報等と、を組み合わせて利用することにより、給水装置１０の運転状態をより正確に推測することができる。

また、停電時、複数の給水装置１０が一斉に管理装置５０に対して、運転状態データの送信を行うと、給水装置１０と管理装置５０との間の通信回線が輻輳して通信品質が低下するおそれがあった。
そのため、通信制御部２４は、電源の供給停止が検出された場合に、無作為なタイミングを設定し、無作為なタイミングで通信器２５が管理装置５０に通知するよう制御する。これにより、複数の給水装置１０から同時に管理装置５０に対して通信することによる通信品質の低下を抑制することができ、より確実に情報を管理装置５０に送信することができる。無作為なタイミングは、乱数を生成して、乱数に基づいて設定してよい。無作為なタイミングの詳細な生成方法については、後述する。

＜復電時の通信接続＞
通信制御部２４は、復電時において給水装置１０の運転を開始する際に無作為なタイミングで管理装置５０と接続するように通信器２５を制御する。
従来、停電後の復電時に、複数の給水装置１０が一斉に管理装置５０に対して通信接続を開始するため、給水装置１０と管理装置５０との間の通信回線が輻輳して通信品質が低下するおそれがあった。
そこで、通信制御部２４は、復電時に運転を再開した場合においても、無作為なタイミングを設定し、それにより無作為なタイミングで管理装置５０に対して通信接続を行う。複数の給水装置１０から同時に管理装置５０に対して通信接続することが抑制され、通信品質の低下を防ぐことができる。無作為なタイミングは、乱数を生成して、乱数に基づいて設定してよい。

＜無作為なタイミングの生成方法＞
ここで、無作為なタイミングの生成方法について説明する。無作為なタイミングは電源断時の待ち時間ＷＴとして生成され、通信器２５は、情報の送信が可能な状態になってから、電源断時の待ち時間ＷＴが経過した後、情報の送信を実行する。
本実施形態において、通信制御部２４は、疑似的な乱数を発生する疑似乱数発生器４０を備えており、通信制御部２４は、疑似乱数発生器４０を用いて、電源断時の待ち時間ＷＴを生成する。具体的には、通信制御部２４は、エントロピープールを収集し、収集したエントロピープールに基づいて電源断時の待ち時間ＷＴを生成する。エントロピープールとは、通信制御部２４が取得する不規則かつ予測できないイベント情報の集合である。本実施形態において、通信制御部２４は、通信制御部２４のＯＳが取得するシステムログ４１からエントロピープールを収集する。

より詳細に述べると、システムログ４１は、通信制御部２４の機能を実行するＣＰＵに搭載されたＯＳによって取得されるデータである。システムログ４１には、通信制御部２４の起動と共に発生した各種イベントに関する情報が記録されている。システムログ４１には、例えば、制御部２２や通信器２５との通信メッセージ、通信制御部２４の起動と終了、ＯＳが取得する警告やエラー情報などが、その発生時刻と共に蓄積されている。
そのため、通信制御部２４のシステムログ４１は、複数の給水装置１０のそれぞれに固有のイベント履歴データとなり、イベントの発生と共にその内容が更新される。
したがって、複数の給水装置１０の通信制御部２４は、それぞれ固有のエントロピープール（不規則かつ予測できないイベント情報の集合）に基づいて疑似乱数を生成することができる。

電源断時の待ち時間ＷＴは、この通信制御部２４のＯＳが取得するシステムログ４１に基づいて生成されたエントロピープールを疑似乱数発生器４０に入力することによって生成される。なお、本実施形態では、このシステムログ４１は履歴情報記憶部２８に記録されている。
疑似乱数発生器４０が出力する疑似乱数は、所定の最大待ち時間を上限とする無作為な数値である。電源断時の待ち時間ＷＴの最大待ち時間については、電気二重層コンデンサ４３ｂに残存した電荷を用いて可能な通信時間を考慮して１秒～３秒の間で設定するのがよく、２秒とするの望ましい。これは一例であり、電源断時の最大待ち時間の設定は、設置された電気二重層コンデンサ４３ｂの性能に応じて変更されてよい。

また、疑似乱数を生成する際、上述したシステムログ４１と共に、給水装置１０の固有情報を組み合わせてもよい。給水装置１０の固有情報として、例えば、給水装置識別情報記憶部３１に記憶された識別情報、制御盤１６の製造番号、給水装置１０の故障来歴、及び、給水装置１０の位置情報等が含まれてよい。
なお、疑似乱数の生成方法は上述した方法に限定されない。例えば線形合同法など、公知の疑似乱数生成アルゴリズムを用いて疑似乱数を生成してもよい。

また、本実施形態では疑似乱数の発生にソフトウェアによる疑似乱数発生器４０を用いているが、乱数を物理的な手法で取得してもよい。例えば、電気的にランダムノイズを発生させ、任意の時刻におけるノイズの値を時間に変換することにより、無作為なタイミングを設定する。電気的に発生させたノイズであるため定期的にその値を取得してもランダム値になる。このランダムノイズは、例えば定電圧ダイオードに電圧を加え、ダイオードのカソード側から発生させたアバランシェノイズ、所謂ホワイトノイズであってもよく、また、－３ｄＢのフィルタを通したピンクノイズであってもよい。なお、ホワイトノイズ又はピンクノイズは測定機の周波数特性を測定する際にも使用される。

＜停電時の通信処理＞
停電時において給水装置１０と管理装置５０との間で行われる停電時通信処理について説明する。停電時通信処理は、停電時において、管理装置５０に情報を送信されるまでに実行される情報送信処理と、電気二重層コンデンサ４３ｂの寿命を測定する寿命測定処理とを含む。
以下では、まず、停電時に実施される情報送信処理について説明する。

図４は、給水装置１０の停電時に通信制御部２４によって実行される停電時通信処理の全体の流れを示している。停電時通信処理は、停電等により急な電源断が発生した場合に、給水装置１０の制御盤１６が情報を管理装置５０に送信するときに実行する処理である。
ステップＳ１０において、電力停止検出部４４が電力の状態を監視する。停電等による電源断は突発的に発生する事象であるため、電力停止検出部４４は、給水装置１０が稼働している間は電力の状態を常に監視している。ステップＳ１１で電力の供給停止の判定を行い、電力の供給停止が検出されない場合（ステップＳ１１でＮｏ）は、引き続き電力の状態を監視して、ステップＳ１０に戻る。電力の供給停止が検出された場合（ステップＳ１１でＹｅｓ）、電源部４２で使用している平滑コンデンサ４３ａが電気二重層コンデンサ４３ｂに切り替わる（ステップＳ１２）。電力の供給停止の判定は、例えば電源部４２の理想ダイオード６４から出力される電源停止信号を基に行う。

次に、通信制御部２４は、無作為な電源断時の待ち時間ＷＴを生成するためにエントロピープールを収集する（ステップＳ１３）。具体的には、通信制御部２４は、ＣＰＵに搭載されたＯＳが蓄積し、履歴情報記憶部２８に記録されたシステムログ４１を取得する。

次に、通信制御部２４は、電源断時の待ち時間ＷＴを生成する（ステップＳ１４）。通信制御部２４は、ステップＳ１４において、ステップＳ１３で収集したエントロピープールを疑似乱数発生器４０に入力することによって、待ち時間ＷＴを生成する。

続いて通信制御部２４は、ウェイト処理を実行、すなわち電源断時の待ち時間ＷＴが経過するまで待機する（ステップＳ１５）。待ち時間ＷＴ経過した後、通信器２５を用いて情報を管理装置５０に送信する（ステップＳ１６）。

本実施形態の給水装置１０では、通信器２５が情報を送信した後、さらに設置された電気二重層コンデンサ４３ｂの容量を測定し、寿命であるか否かを判定する（第一寿命測定処理：ステップＳ１７）。

＜第一寿命測定処理＞
以下、図５を用いて、電源断時に実行される第一寿命測定処理について説明する。まず、寿命判定部４５は、電気二重層コンデンサ４３ｂの放電時間ＤＴを測定する（ステップＳ２０）。寿命判定部４５は、例えば、電気二重層コンデンサ４３ｂの端子電圧が放電時に決められた電圧、例えば１．９３Ｖに到達するまでの放電時間ＤＴを測定する（図１２参照）。電源部４２は、下限値に達した時点でＨｉの放電下限信号を制御部２２の寿命判定部４５に通知する。

次に、寿命判定部４５は、測定した放電時間ＤＴと、所定の閾値ＤＴＨ（例えば２秒）とを比較する（ステップＳ２１）。放電時間ＤＴが、閾値ＤＴＨより大きい場合は、まだ寿命に到達していないと判定（ステップＳ２１でＮｏ）とし、第一寿命測定処理を終了する。
測定した放電時間ＤＴが、閾値ＤＴＨ以下だった場合、寿命に到達したと判定する（ステップＳ２１でＹｅｓ）。その後、寿命判定部４５は、測定結果を寿命到達情報として記憶部２７に記憶する。通信器２５により情報が送信可能である場合は、寿命到達情報を管理装置５０に送信する（ステップＳ２３）。送信できなかった場合は、寿命到達情報の記録のみを行い処理を終了する。そして、復電後、管理装置５０に対して再接続したときに測定結果を送信する。

＜起動時の通信接続処理＞
次に、図６～図９を用いて、起動時において給水装置１０と管理装置５０の間で行われる通信接続処理について説明する。図６は、起動時の通信接続処理全体の流れを示している。
起動時の通信接続処理は、例えば停電が発生した後の復電によって給水装置１０が復旧し、管理装置５０と通信接続を行うときに実行される処理である。また、起動時の通信接続処理は、給水装置１０に対するメンテナンス作業の終了後に給水装置１０を再起動して管理装置５０と通信接続するときに実行される処理でもある。

復電した際、給水装置１０は、制御部２２及び通信制御部２４を起動して、ＯＳをロードする等の起動処理（ステップＳ３０）を行う。次に、復電時に電気二重層コンデンサ４３ｂの容量を測定し寿命を判定する寿命測定処理（以下、第二寿命測定処理：ステップＳ３１）が実施される。
その後、管理装置５０と接続する接続開始ウェイト処理（ステップＳ３２）が実施される。管理装置５０と接続が完了（ステップＳ３３）した後、通信器２５及び通信制御部２４により情報が送信される（ステップＳ３４）。

＜第二寿命測定処理＞
図７を用いて、第二寿命測定処理の詳細について説明する。まず、寿命判定部４５は、電気二重層コンデンサ４３ｂの充電時間ＣＴを測定する（ステップＳ４０）。寿命判定部４５は、例えば、電気二重層コンデンサ４３ｂの端子電圧が充電時に決められた電圧、例えば３．３Ｖに到達するまでの充電時間ＣＴを測定する。

次に、測定した充電時間ＣＴと、所定の閾値ＣＴＨ（例えば１００秒）とを比較する（ステップＳ４１）。充電時間ＣＴが、閾値ＣＴＨより大きい場合は、まだ寿命に到達していないと判定（ステップＳ４１でＮｏ）とし、第二寿命測定処理を終了する。
この所定の閾値ＣＴＨは、設置された電気二重層コンデンサ４３ｂの初期の容量等によって設定される。測定した充電時間ＣＴが、閾値ＣＴＨ以下だった場合、寿命に到達したと判定する（ステップＳ４１でＹｅｓ）。その後、寿命判定部４５は、測定結果を寿命到達情報として記憶部２７に記憶する（ステップＳ４２）。記憶された寿命到達情報は、管理装置５０と接続した後、すなわち接続開始ウェイト処理（ステップＳ３２）に送信される。なお、寿命到達情報は、給水装置１０の稼働中に定期的に情報を送信する定期通信処理を行ったときに送信されてもよい。
なお、第二寿命測定処理は、接続開始ウェイト処理と並行して実行されてもよい。
すなわち、電気二重層コンデンサ４３ｂの充電中に接続開始ウェイト処理が実行されてもよい。

＜接続開始ウェイト処理＞
図６に示すように、通信制御部２４は、第二寿命測定処理の後、又は平行して、接続開始ウェイト処理(ステップＳ３２)を行う。具体的には、複数の給水装置１０が同時に管理装置５０に対して通信接続することによる輻輳の発生を防止する目的で、給水装置１０の通信器２５が管理装置５０に対して通信接続するタイミングを無作為に遅延させる処理を行う。すなわち、乱数に基づく無作為な待ち時間を算出し、その待ち時間を経過した後、管理装置５０に対する接続処理（ステップＳ３３）を実行し、接続完了後に情報送信処理（ステップＳ３４）を実行する。

図９に接続タイミングの無作為化の概念を示す。図９に示すように、通信制御部２４が起動してから管理装置５０に対して接続を開始するまでの間に、２種類の待ち時間（第一の待ち時間ＷＴ１及び第二の待ち時間ＷＴ２）が設定されている。

＜第一の待ち時間ＷＴ１＞
第一の待ち時間ＷＴ１は、通信制御部２４が起動してから、管理装置５０に接続する接続プログラムの起動が終了するまでの時間である。言い換えれば、接続プログラムがメモリにロードされ、そのロードが完了するまでの待ち時間である。本実施形態では、最大の待ち時間を６０秒とした無作為な時間が、第一の待ち時間ＷＴ１として設定されている。

＜第二の待ち時間ＷＴ２＞
第二の待ち時間ＷＴ２は、接続プログラムの起動が終了してから、実際に管理装置５０に対して接続処理を開始するまでの待ち時間である。言い換えれば、接続プログラムのロードが完了してから、管理装置５０への接続を開始するまでの時間である。本実施形態では、最大の待ち時間を６００秒（１０分）とした無作為な時間が、第二の待ち時間ＷＴ２として設定されている。

第一の待ち時間ＷＴ１及び第二の待ち時間ＷＴ２は、電源断時の待ち時間ＷＴと同様に、疑似乱数発生器４０を用いて生成される。具体的には、通信制御部２４は、エントロピープールを収集し、収集したエントロピープールに基づいて第一の待ち時間ＷＴ１及び第二の待ち時間ＷＴ２を生成する。通信制御部２４は、通信制御部２４のＯＳが取得するシステムログ４１からエントロピープールを収集する。

第一の待ち時間ＷＴ１の最大待ち時間については、接続プログラムの起動時間を考慮して３０秒～９０秒の間で設定するのがよく、６０秒とするの望ましい。
第二の待ち時間ＷＴ２の最大値については、例えば管理装置５０が管理する給水装置１０の台数を考慮して設定するのがよい。本実施形態では、第二の待ち時間ＷＴ２の最大待ち時間を６００秒（１０分）とした。これは一例であり、最大の待ち時間の設定は、給水装置管理システム１の構成に応じて変更されてよい。

図８に、通信制御部２４が実行する接続開始ウェイト処理の流れを示す。通信制御部２４は、先ず、エントロピープールを収集する（ステップＳ５０）。具体的には、通信制御部２４は、ＣＰＵに搭載されたＯＳが蓄積し、履歴情報記憶部２８に記録されたシステムログ４１を取得する。

次に、通信制御部２４は、第一の待ち時間ＷＴ１を生成する（ステップＳ５１）。続いいて第二の待ち時間ＷＴ２を生成する（ステップＳ５２）。通信制御部２４は、例えばステップＳ５１及びＳ５２において、ステップＳ５０で収集したエントロピープールを疑似乱数発生器４０に入力することによって、第一の待ち時間ＷＴ１及び第二の待ち時間ＷＴ２を生成する。

続いて通信制御部２４は、第一のウェイト処理（ステップＳ５３）を実行する。すなわち、通信制御部２４が起動してからステップＳ５１で生成した第一の待ち時間ＷＴ１経過するまで待機する。第一の待ち時間ＷＴ１経過後、通信制御部２４は、管理装置５０に接続する接続プログラムを起動、具体的には不揮発性メモリ（不図示）から揮発性メモリに接続プログラムをロードする（ステップＳ５４）。

そして通信制御部２４は、第二のウェイト処理（ステップＳ５５）を実行し、ステップＳ５２で生成した第二の待ち時間ＷＴ２の経過後に、接続開始ウェイト処理を終了し、引き続き、管理装置５０に対する接続処理（図６のステップＳ３３）を実行する。管理装置５０と接続が完了した後、通信制御部２４は情報を送信する（図６のステップＳ３４）。

このように通信制御部２４を起動してから管理装置５０との接続処理を開始するまでの時間を、２つの無作為な待ち時間（第一の待ち時間ＷＴ１及び第二の待ち時間ＷＴ２）によって遅延させる処理が、接続開始ウェイト処理である。２段階で無作為な待ち時間を設定することにより、１段階で無作為な待ち時間を設定するよりも、給水装置１０から管理装置５０に対する接続タイミングのばらつきの度合いが大きくなる。そのため、複数の給水装置１０が管理装置５０に対して同時に通信接続を行うことが抑制され、同時接続による輻輳の発生を抑制することができる。
また、第一の待ち時間ＷＴ１と第二の待ち時間ＷＴ２とにおいて、最小値又は最大値を個別に設定できるため通信回線又は運用に合わせて、「ズレ幅」を設定することもできる。

なお、本実施形態では２段階で無作為な待ち時間を設定して接続を開始しているが、これは一例であり、無作為な待ち時間を設けるのは一段階でもよく、第一の待ち時間ＷＴ１又は第二の待ち時間ＷＴ２のいずれか一方を無作為な待ち時間にし、管理装置５０との接続を開始してもよい。また、２段階目の第二の待ち時間ＷＴ２の後に、さらに無作為な待ち時間を設定して、管理装置５０との接続を開始してもよい。

＜管理装置に対する接続処理＞
次に、図６の管理装置５０に対する接続処理（ステップＳ３３）について説明する。管理装置５０に対する接続処理は、移動体通信回線ＭＮに接続する処理と、接続した移動体通信回線ＭＮ及びインターネット回線ＩＮの通信品質を測定する処理とを含む。具体的には、通信制御部２４は、所定時間内に管理装置５０から受信した通信パケット数又は通信時間に基づいて、通信回線の品質を測定する。

従来、通信品質については、無線電波の受信信号レベルに基づいて、すなわち、通信器２５が接続する基地局Ｂによって送信される無線電波に基づいて測定されていた。
しかしながら、基地局Ｂから高い信号レベルの無線電波を受信することができても、基地局Ｂから先のインターネット回線ＩＮが輻輳状態にある場合、送信した通信パケットが、相手先（管理装置５０）まで到達することなく失われる可能性がある。
そのため、測定した無線電波の受信信号レベルが高いときでも、管理装置５０と正常に通信できない場合があった。
本実施形態では、確実に接続されているか否かを判定するため、無線電波の受信信号レベルではなく、管理装置５０から受信した通信パケット数又は通信時間に基づいて通信回線の品質を測定する。所定の通信時間において実際に通信相手に到達した通信パケット数を算出することにより通信回線の品質を測定することにより、通信回線の信頼性を高めることができる。

管理装置に対する接続処理が実施された後、通信制御部２４は、情報を管理装置５０に送信する。送信する情報には、ポンプユニット１２の運転情報、履歴情報記憶部に記憶された給水装置１０の異常に関する情報の履歴データが含まれる。第二寿命測定処理（ステップＳ３１）で電気二重層コンデンサ４３ｂの寿命が検出された場合は、送信する情報に寿命到達情報が含まれる。

給水装置１０と管理装置５０とが上述した起動時接続処理によって接続した後、定期的に情報を送信する定期通知処理が実施されてもよい。定期通知処理によって、運転情報、履歴データ、及び設定情報は、給水装置識別情報と共に管理装置５０に送信される。管理装置５０のオペレータは、給水装置識別情報ごとに運転情報、履歴データ、及び設定情報を確認することができるため、複数の給水装置１０を集中管理することができる。

また、管理装置５０のオペレータは、履歴データに何らかの異常がある場合に、履歴データと共に受信した運転情報及び設定情報を確認し、設定情報の変更の要否を判断することができる。設定情報の変更が必要な場合には、新たな設定情報を給水装置１０に送信する。給水装置１０は新たな設定情報を受信し、受信した設定情報に基づいて設定を変更する。定期的に給水装置の運転情報等を確認できるため、管理装置５０のオペレータは、給水装置１０に異常が発生した場合に迅速な対応をとることができる。

以上、図を用いて本発明の実施形態及び変形例を説明したが、この実施形態及び変形例は、本発明の理解を容易にするための一例であり、本発明を限定するものではない。つまり、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
本実施形態では、充電部４３を平滑コンデンサ４３ａと電気二重層コンデンサ４３ｂとにより構成していたが、充電部４３を、平滑コンデンサ４３ａのみ、又は、電気二重層コンデンサ４３ｂのみで構成してもよい。また、充電部４３を一次電池又は充電可能な二次電池で構成しても構わない。

１ 給水装置管理システム
１０ 給水装置
１１ 基台
１２ ポンプユニット
１２Ａ 第一のポンプユニット
１２Ｂ 第二のポンプユニット
１３ ポンプ
１３Ａ 第一のポンプ
１３Ｂ 第二のポンプ
１４ モータ（電動機）
１４Ａ 第一のモータ
１４Ｂ 第二のモータ
１５ 検出器
１５Ａ 第一の検出器
１５Ｂ 第二の検出器
１６ 制御盤
１７ 吸込口
１７Ａ 第一の吸込口
１７Ｂ 第二の吸込口
１８ 合流管
１９ 合流吐出口
２０ 蓄圧タンク
２１ インバータ
２２ 制御部
２３ 運転情報取得部
２４ 通信制御部
２５ 通信器（通信部）
２６ 操作パネル
２７ 記憶部
２８ 履歴情報記憶部
２９ 設定記憶部
３１ 給水装置識別情報記憶部
３２ 待ち時間記憶部
４０ 疑似乱数発生器
４１ システムログ
４２ 電源部
４３ 充電部
４３ａ 平滑コンデンサ
４３ｂ 電気二重層コンデンサ
４４ 電力停止検出部
４５ 寿命判定部
５０ 管理装置
６１ ＤＣコンバータ
６２ 充電抵抗
６３ 定電圧ダイオード
６４ 理想ダイオード
６５ ヒステリシス・コンパレータ
６５Ａ 上限電圧コンパレータ
６５Ｂ 下限電圧コンパレータ
６６ 昇降圧電源
ＷＴ 待ち時間
ＷＴ１ 第一の待ち時間
ＷＴ２ 第二の待ち時間
ＣＴ、ＣＴ１、ＣＴ２ 充電時間
ＤＴ、ＤＴ１、ＤＴ２ 放電時間
Ｂ 基地局
ＩＮ インターネット回線
ＭＮ 移動体通信回線

Claims (11)

1. ポンプと、該ポンプを駆動する電動機とを有するポンプユニットを備える給水装置であって、
   前記ポンプユニットに関する情報を記憶する記憶部と、
   該記憶部が記憶する前記情報を、移動体通信回線を介して送信する通信部と、
   該通信部を制御する通信制御部と、
   充電部を有し、前記給水装置の各構成に電力を供給する電源部と、
   前記電力の供給停止を検出する電力停止検出部と、を備え、
   前記電力停止検出部が前記電力の供給停止を検出したとき、前記通信制御部は、前記充電部に残存する電力を消費して、無作為なタイミングで前記通信部が前記情報を送信するように制御することを特徴とする給水装置。
2. 前記充電部は、平滑コンデンサ、電気二重層コンデンサ、一次電池、又は、二次電池であることを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
3. 前記充電部は平滑コンデンサ及び電気二重層コンデンサから構成され、通常時は前記平滑コンデンサが使用され、前記電力停止検出部が前記電力の供給停止を検出したときに、前記平滑コンデンサから前記電気二重層コンデンサに切り替えられることを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
4. 電源断時又は復電時に前記電気二重層コンデンサの容量を測定し、測定結果に基づいて前記電気二重層コンデンサの寿命を判定する寿命判定部を備え、
   前記寿命判定部が、前記電気二重層コンデンサが寿命に到達したと判定した場合、前記通信部は、前記電気二重層コンデンサが寿命に到達したことを示す寿命到達情報を送信することを特徴とする請求項３に記載の給水装置。
5. 前記寿命判定部は、電源断時において、放電される前記電気二重層コンデンサの端子電圧が所定の電圧に達するまでの放電時間を測定し、測定した前記放電時間に基づいて寿命を判定することを特徴とする請求項４に記載の給水装置。
6. 前記寿命判定部は、復電時において、充電される前記電気二重層コンデンサの端子電圧が所定の電圧に達するまでの充電時間を測定し、測定した前記充電時間に基づいて寿命を判定することを特徴とする請求項４に記載の給水装置。
7. 前記通信制御部は、
   疑似乱数を生成する疑似乱数発生器を有し、
   該疑似乱数発生器により生成した疑似乱数に基づき前記無作為なタイミングを設定することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の給水装置。
8. 前記通信制御部は、システムログを収集し、該システムログを用いて前記疑似乱数発生器により前記疑似乱数を生成して前記無作為なタイミングを設定することを特徴とする請求項７に記載の給水装置。
9. 前記通信制御部は、復電時に前記給水装置が起動した場合に、前記無作為なタイミングとは別の無作為なタイミングで前記通信部が通信接続を開始するように前記通信部を制御することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の給水装置。
10. 前記別の無作為なタイミングは、通信接続する接続プログラムの起動が完了するまでの第一の待ち時間と、前記通信接続するプログラムにより通信接続を開始するまでの第二の待ち時間とから構成されることを特徴とする請求項９に記載の給水装置。
11. ポンプと、該ポンプを駆動する電動機とを有するポンプユニットと、
    前記ポンプユニットに関する情報を記憶する記憶部と、
    該記憶部が記憶する前記情報を、移動体通信回線を介して送信する通信部と、
    該通信部を制御する通信制御部と、
    コンデンサを含み、電力を供給する電源部と、
    前記電力の供給停止を検出する電力停止検出部と、を備える給水装置の通信方法であって、
    前記電力停止検出部が前記電力の供給停止を検出するステップと、
    前記電力の供給停止を検出したとき、前記通信制御部が、前記コンデンサに残存する電荷を消費して、無作為なタイミングで前記通信部が前記情報を送信するように制御するステップと、を有することを特徴する給水装置の通信方法。

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