JP4358074B2

JP4358074B2 - 無線データ収集システム

Info

Publication number: JP4358074B2
Application number: JP2004264248A
Authority: JP
Inventors: 博志西沢; 徹岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2024-09-10
Also published as: JP2006079442A

Description

この発明は、対象データを検出してセンサデータを生成する複数のセンサ端末が、無線によりセンサデータを中継して集中管理サーバに収集する無線データ収集システムに関するものである。

従来の無線データ収集方法は、例えば特許文献１に開示される。これは、センサが備え付けられた親機と複数の子機および中継機からなり、これらが一列に並び上流側から下流側に順に送受信を繰り返し、データを収集するシステムである。
また、特許文献２の請求項１に示されるように、送信機と受信機が所定時間毎の定期的通報時と異常発生時に電源供給を行って動作状態に切り替え、それ以外の時間は電源供給を行わないようにした状態情報伝送システムがある。この場合、電力消費を最大限に抑えることができる効果がある。

特開２００３−１７３４８８号公報特開平７−２８２３６９号公報

特許文献１に開示された情報伝送システムでは、広域にわたる複数箇所のデータを、中継機能を持たせた端末を介して無線により親機に収集しているが、各端末が常時動作して受信待機状態でなければならず、各端末における消費電力が増大するという課題があった。

また、特許文献２に開示された状態情報伝送システムでは、定期的に動作状態と停止状態を切り替えることによって電力消費を低減することが示されている。動作状態と停止状態の切り替えのタイミングの制御は、各端末に内蔵されるクロックによって行われるが、通常クロック周波数は、製造上のばらつき、環境条件の違い等に起因する誤差を含む。したがって、端末毎のクロック周波数の誤差が原因で動作状態と停止状態の切り替えのタイミングにずれが生じるため、ある端末は動作状態であっても別の端末は停止状態となる場合が生じる。その結果、例えば送信相手先が停止状態、すなわち受信待機状態でないときに送信動作を行った結果、データ伝送ができない場合が起こる。このように、特許文献２の状態情報伝送システムでは、各端末の動作状態と停止状態の切り替えのタイミングがずれる可能性があり、その結果、データ収集ができないという課題があった。以上のように、中継機能を持たせた端末によって複数箇所のデータを無線で収集する場合、端末の低消費電力化を実現することが困難であるという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、広域にわたる複数箇所のデータを各センサ端末を中継して集中管理用サーバに収集する場合に、各センサ端末の消費電力を低減することを可能にした無線データ収集システムを得ることを目的とする。

この発明に係る無線データ収集システムは、各センサ端末は、クロック周期に合わせて動作状態と停止状態を切り替える制御を行う状態制御手段と、動作状態の間、対象データを検出してセンサデータを生成するセンサデータ取得手段と、動作状態の間、複数のセンサ端末のうちの他のセンサ端末との間で無線データ通信を行う無線伝送手段と、状態制御手段に対して停止状態から動作状態までの切り替えを行わせる時間を設定する時間設定手段とを備え、複数のセンサ端末は、各センサ端末を順次中継して集中管理サーバにセンサデータを無線伝送し、無線伝送手段は、センサデータを受信すると、その送信元のセンサ端末に受信確認信号を返信すると共に、受信したセンサデータと自端末の前記センサデータ取得手段が生成したセンサデータとを送信先となるセンサ端末に送信し、時間設定手段は、無線伝送手段が前記送信先のセンサ端末から受信確認信号を受信すると、状態制御手段に対して停止状態に移行するように制御すると共に、当該停止状態から次の動作状態に切り替えを行わせるまでの時間を設定して切り替え周期を補正するものである。

この発明によれば、無線データ収集システムは、各センサ端末が、クロック周期に合わせて動作状態と停止状態を切り替える制御を行う状態制御手段と、動作状態の間、対象データを検出してセンサデータを生成するセンサデータ取得手段と、動作状態の間、複数のセンサ端末のうちの他のセンサ端末との間で無線データ通信を行う無線伝送手段と、状態制御手段に対して停止状態から動作状態までの切り替えを行わせる時間を設定する時間設定手段とを備え、複数のセンサ端末は、各センサ端末を順次中継して集中管理サーバにセンサデータを無線伝送し、無線伝送手段は、センサデータを受信すると、その送信元のセンサ端末に受信確認信号を返信すると共に、受信したセンサデータと自端末の前記センサデータ取得手段が生成したセンサデータとを送信先となるセンサ端末に送信し、時間設定手段は、無線伝送手段が前記送信先のセンサ端末から受信確認信号を受信すると、状態制御手段に対して停止状態に移行するように制御すると共に、当該停止状態から次の動作状態に切り替えを行わせるまでの時間を設定して切り替え周期を補正するように構成したので、広域にわたる複数箇所のデータを集中管理用サーバに収集する場合に、各中継端末の消費電力を低減することができる効果がある。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による無線データ収集システムのセンサデータの収集について説明する図である。本システムは、複数のセンサ端末が広い領域に渡って設置され、各センサ端末が生成するセンサデータを１台の集中管理用サーバに収集するものである。監視員は集中管理用サーバのみを監視することによって全センサ端末の状態を監視することができる。本システムは多数の情報を収集するアプリケーションに適用され、例えば、プラント、工場内の機器状態（電流値、電圧値、機器の動作状態（異常／正常）、温度、ひずみ等）の監視、広い工事現場における立入禁止区域の監視（エリアセンサによる人の侵入監視等）、建物内の全フロア・全室に設置される照明のオン／オフ検知（玉切れ検知）、空調効果を把握するための、多点の温度センサによる温度分布測定等がある。

各センサ端末は上記のような情報を検出してセンサデータを生成する。図１に示すように、最初のセンサ端末１は生成したセンサデータをセンサ端末２に伝送し、センサ端末２は受信したセンサデータと自端末が生成したセンサデータとをセンサ端末３に伝送する。以下同様に伝送し、センサ端末がＮ台あった場合、センサ端末Ｎはセンサ端末１，２，３，・・・，Ｎ−１のすべてのデータをセンサ端末（Ｎ−１）から受け取り、センサ端末Ｎ自身のデータと合わせて集中管理用サーバ１０５に伝送する。この結果、Ｎ台のセンサ端末により生成されたＮ点のセンサデータすべてが集中管理用サーバ１０５に伝送され、多点かつ広域の情報を得ることができる。

図２は、図１に示したデータ伝送経路と異なる経路、すなわちセンサ端末４およびセンサ端末５からのセンサデータをセンサ端末３に伝送する経路を加えたことを示す図である。この経路を用いると、図１に示した経路よりもさらに広域のセンサデータを収集することが可能となる。

ところで、このような多点のセンサデータを各センサ端末を中継して集中管理用サーバ１０５まで無線により伝送する場合、各センサ端末は送信元のセンサ端末からセンサデータを受け取るために受信待機状態である必要がある。受信待機状態では電力はある程度消費されるため、この状態が長く続くと消費電力量が増大する。各センサ端末はセンサデータを無線により伝送するため、「ワイヤレス」であるという利点を持つが、必要な電力を商用電力などの給電線から得ることになれば完全にワイヤレスでは利用できないため、ワイヤレス伝送のメリットが半減する。したがって、各センサ端末は電池駆動あるいは太陽電池などの自己給電を行うことによって給電線からの電力が不要となることが重要であり、これを実現するためにはセンサ端末自身の消費電力を低減することが求められる。前述のとおり、受信待機状態が長く続くと内蔵電池による駆動は極めて短い時間に限られるため、実用に供することができないという問題がある。

低消費電力化を実現するために、例えば各センサ端末が無線機能の動作状態と停止状態とを繰り返す間欠動作を行う方法がある。しかしながら、この方法では各センサ端末がそれぞれ異なるタイミングで動作状態と停止状態とを切り替える場合があり、送信相手先が停止状態であるときはセンサデータを伝送することができない。また、データ伝送ができなかった場合、送信側は再度送信を試み送信相手先が動作状態になるまで何度も送信を繰り返すため、余分な電力を消費することになる。さらに、送信が成功するまでセンサデータをメモリに保存しておく必要があるので、メモリ保存のための電力も必要となる。

図３は、センサ端末１，２，３，・・・，Ｎの動作状態と停止状態の切り替えのタイミングを同期させた場合を示す図である。各センサ端末はクロック周波数に合わせて動作状態と停止状態とを切り替える。集中管理用サーバは常に動作状態とする。全センサ端末が動作状態となったときにセンサデータを集中管理用サーバまで伝送し、それ以外のときは停止状態となる。このような方式によりデータ伝送を行うことができれば、各センサ端末の消費電力を低減することができる。

各センサ端末が停止状態から次の動作状態に移行するまでの時間は各々のセンサ端末のクロック周波数に従ってタイマーによりカウントされる。したがって、同一カウント数であっても各々のセンサ端末のクロック周波数の誤差により、次の動作開始時刻が端末ごとにずれる可能性がある。現在得られるクロック周波数の誤差は比較的小さいので、通常はこのずれはわずかなものとなる。したがって、毎回の動作時において次の動作開始までの時間を再設定することにより、実運用上はほぼ同期が取れることになる。仮に大幅なずれが生じたとしても、各センサ端末間の通信が成功した時点で次の動作状態に移行するまでの時間を再設定することを隣同士のセンサ端末で逐次行うことにより、すべての端末で同期が取れることになる。そこで、この実施の形態１では隣同士のセンサ端末で動作状態と停止状態を逐次同期調整する方法について説明する。

図４は、センサ端末１０１の構成を示すブロック図である。図４に示すように、センサ端末１０１は、センサ１１、センサデータ取得部（センサデータ取得手段）１２、無線伝送部（無線伝送部手段）１３、メモリ１４、ＭＰＵ（状態制御手段）１５、時間設定部（時間設定手段）１６、アンテナ１９を備える。無線伝送部１３は、送信部１７、受信部１８を含む。センサ１１はその地点における情報、例えば、プラントや工場内の機器状態、人の侵入、温度等を検知する。センサデータ取得部１２は、センサ１１が検知した情報からセンサデータを生成する。メモリ１４は当センサ端末１０１の動作プログラムおよびデータ伝送の経路等を記憶する。ＭＰＵ１５は、メモリ１４が記憶するプログラムに従って当センサ端末１０１を動作させると共に、クロック周波数に合わせて当センサ端末１０１が動作状態と停止状態とを繰り返すように制御する。

無線伝送部１３の送信部１７、受信部１８は、メモリ１４に記憶されるデータ伝送の経路に従って、アンテナ１９を介して他のセンサ端末とセンサデータの無線伝送を行う。受信部１８はまた、送信元のセンサ端末からセンサデータを受信すると受信確認信号を時間設定部１６に通知する。時間設定部１６は、受信確認信号を受け取ると、ＭＰＵ１５に対して停止状態に移行させるように指示すると共に、次に動作状態に移行させるまでの一定時間を設定する。ＭＰＵ１５は時間設定部１６から一定時間の設定があった場合はその時間に基づいて状態を切り替える制御を行う。

ところで、センサ端末１０１全体の消費電力を低減するためには、センサ端末１０１の各構成要素の消費電力を低減する必要がある。特に、ＭＰＵ１５の消費電力を低減することが効果的である。ＭＰＵ１５の消費電力を低減するためには、動作クロック周波数を低くすることのほか、動作プログラムの容量をできるだけ小さくすることによってメモリ１４の容量を小さくすることが必要となる。

センサ端末１，２，３，・・・，Ｎのセンサデータを集中管理用サーバに伝送するためには、各々のセンサ端末が自律的にネットワークを構築して最終的に集中管理用サーバまでデータを伝送する方法も考えられるが、この場合はＭＰＵ１５に搭載するプログラム容量が大きなものになる可能性があり、消費電力を低減することが容易でない。そこで、本発明では、図１および図２に示すようにデータ伝送の経路をあらかじめ決めておき、その経路に従ってデータ伝送するようにしている。この方法は、各々のセンサ端末が自律的にネットワークを構築して集中管理用サーバまでデータを伝送する方法よりもプログラム容量を小さくすることができる。この場合、各センサ端末はその伝送経路にしたがって設置すればよいため、設置のための制限も最小限に抑えることができる。

図５は全センサ端末のうちセンサ端末１〜３の動作状態と停止状態の切り替えのタイミングの一例を示す図である。各センサ端末はそれぞれ、自身に内蔵されたクロックに従って動作状態と停止状態とを繰り返す間欠動作運転を行っている。図５では、センサ端末１のクロック周期が他のセンサ端末より短い場合、すなわち、センサ端末１が停止状態から動作状態に移行させるタイミングがセンサ端末２および３よりも早い場合を示す。

センサ端末１は動作状態になると、メモリ１４に書き込まれたプログラムに従ってセンサ１１により情報を検出する。センサデータ取得部１２は検出された情報からセンサデータを生成する。センサデータ生成のタイミングは任意に設定でき、例えば、動作状態に切り換えられて１秒後に１回センサデータを生成するようにしてもよいし、動作状態に切り換えられた直後にセンサデータを生成し、１秒間に１０回生成するようにしてもよい。

センサデータ取得部１２は、生成したセンサデータを無線伝送部１３に通知する。無線伝送部１３は、取得したセンサデータを送信部１７からセンサ端末２に送信する動作を開始する。センサ端末２は、受信部１８においてセンサデータを受信した場合は、受信確認信号を返信する。しかしながら図５の場合は、このときセンサ端末２は停止状態であるため受信確認信号は返信されない。センサ端末１の受信部１８は、受信確認信号を受け取るまでＭＰＵ１５に動作状態を継続するように指示する。送信部１７は動作状態の間送信動作を繰り返す。

続いて、センサ端末１の受信部１８がセンサ端末２から受信確認信号を受信すると、時間設定部１６にその旨を通知する。時間設定部１６は、ＭＰＵ１５に対して停止状態に移行するよう制御すると共に、この停止状態から次の動作状態に切り替えるまでの一定時間を設定して切り替え周期を補正する。センサ端末１は停止状態に移行し、上記設定された時間の経過後に再び動作状態となる。以降クロック周波数に合わせて動作状態と停止状態とを繰り返す。

センサ端末２は、センタ端末１と同様に、クロック周波数に合わせて動作状態と停止状態とを繰り返し、動作状態になるとメモリ１４に書き込まれたプログラムに従ってセンサ１１が情報を検出し、センサデータ取得部１２がセンサデータを生成する。受信部１８がセンサ端末１からセンサデータを受信すると、上述したように受信確認信号を返信すると共に、センサデータ取得部１２が生成したセンサデータと合わせて送信部１７からセンサ端末３に送信する。センサ端末３から受信確認信号を受信すると、センサ端末１と同様に受信部１８は時間設定部１６にその旨を通知する。時間設定部１６は、ＭＰＵ１５に停止状態に移行するよう制御すると共に、この停止状態から次の動作状態に切り替えるまでの一定時間を設定して切り替え周期を補正する。センサ端末２は停止状態に移行し、上記設定された時間の経過後に再び動作状態となる。以降クロック周波数に合わせて動作状態と停止状態とを繰り返す。

センサ端末３以降も同様に動作し、センサ端末Ｎがセンサ端末１〜Ｎまでのセンサデータを収集した後、集中管理用サーバ１０５に送信する。このように、センサ端末１が停止状態から動作状態に移行するタイミングが他のセンサ端末より早い場合でも、センサ端末１が送信動作を繰り返し、かつ次に停止状態から動作状態に移行するまでの時間を設定することによって、次の状態移行からは他のセンサ端末と移行のタイミングが同期するようになる。なお、図５ではセンサ端末１，２，３のすべてが完全に同期した図を示しているが、実際には各端末でのデータ処理に多少の時間を要するため、センサ端末１から２、２から３、３から集中管理用サーバへと順々にデータが送られるときにわずかなタイミングのずれが生じる。しかし、この時間のずれは小さいため、図では無視している。

一方、図６はセンサ端末１のクロック周期が長く、センサ端末１が停止状態から動作状態に移行するタイミングがセンサ端末２および３よりも遅い場合を示す。この場合でも、各センサ端末の動作は図５の場合と同じシーケンスにしたがって動作する。すなわち、センサ端末１はセンサデータ取得部１２が生成したセンサデータを送信部１７が送信し、送信相手先であるセンサ端末２が動作状態に移行して受信確認信号を返信するまで送信動作を繰り返す。センサ端末１は受信確認信号を受信すると次に停止状態から動作状態に移行するまでの一定時間を設定し、停止状態に移行する。その後の動作は図５の場合と同様であり、最終的に全センサ端末の動作状態と停止状態のタイミングが同期するように補正できる。

図７はセンサ端末２のクロック周期が短い場合を、図８はセンサ端末２のクロック周期が長い場合を示す。図７の場合はセンサ端末１がセンサデータの送信動作を開始し、センサ端末２から受信確認信号を受け取るまで送信動作を繰り返す。センサ端末２が動作状態に移行してセンサデータを受信すると、受信確認信号が返信され、センサ端末１は次に停止状態から動作状態に移行するまでの一定時間を設定し、停止状態に移行する。

センサ端末２は、センサ端末１からセンサデータを受信して自身のセンサデータと合わせてセンサ端末３に送信したときは、センサ端末３は停止状態であるため、動作状態になるまで送信動作を繰り返す。センサ端末３が動作状態に移行して受信確認信号が返信されると、次に停止状態から動作状態に移行するまでの一定時間を設定し、停止状態に移行する。ここで、センサ端末１は上記設定された時間経過後、再び動作状態に移行してセンサデータの送信を試みるが、このときセンサ端末２は停止状態であるため送信動作を繰り返す。その後送信に成功すると、上記と同様に一定時間を設定して停止状態に移行する。

図８の場合は、センサ端末１がセンサデータの送信動作を開始し、センサ端末２から受信確認信号を受け取るまで送信動作を繰り返す。センサ端末２が動作状態に移行して受信確認信号を返信すると、センサ端末１は次に停止状態から動作状態に移行するまでの一定時間を設定し、停止状態に移行する。センサ端末２は、受信したセンサデータと自端末のセンサデータとをセンサ端末３に送信する動作を開始し、センサ端末３から受信確認信号を返信されるまで、送信動作を繰り返す。以降同様に、各センサ端末はセンサデータの送受信と次の動作状態に切り替えるまでの一定時間を設定して切り替え周期を補正する。

以上のように、この実施の形態１によれば、送信元のセンサ端末が、送信先のセンサ端末から受信確認信号を受け取るまでセンサデータの送信動作を繰り返し、受信確認信号を受け取ると次の動作状態に移行する時間を設定することにより切り替え周期を補正するようにしたので、最終的に全センサ端末の動作状態と停止状態の切り替えのタイミングが合致するようにできる。このような方法により、本発明による無線データ収集システムはセンサ端末ごとに動作状態と停止状態の切り替えのタイミングがずれたときは一時的に送信動作を繰り返すが、大半は全センサ端末の動作状態と停止状態のタイミングが同期するため、余分な送信動作の繰り返しによる電力消費を防ぐことができる効果が得られる。また、各センサ端末は送信元からデータを受け取り即座に送信先に伝送するので、メモリの保持時間をきわめて短くすることができ、低消費電力化が可能となる。さらに、定期的なセンサデータの取得を遅延なく行うことができる。

実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２による無線データ収集システムの全センサ端末のうちセンサ端末１〜３の動作状態と停止状態の切り替えのタイミングの一例を示す図である。図９は、センサ端末１のクロック周期が長く、停止状態から動作状態に移行させるタイミングがセンサ端末２および３よりも遅い場合を示す。センサ端末２および３は、ＭＰＵ１５により動作状態に移行すると、メモリ１４に書き込まれたプログラムに従ってセンサ１１が情報を検出してセンサデータ取得部１２がセンサデータを生成する。センサ端末１は状態切り替えのタイミングが遅れているため、センサ端末２および３の受信部１８はセンサデータを受信しない。センサ端末２および３のＭＰＵ１５は、受信部１８から受信確認信号を受け取った旨の通知を受けるまで、動作状態、すなわち受信待機状態を継続する。

続いて、センサ端末１が動作状態に移行して、センサデータ取得部１２が生成したセンサデータを送信部１７がセンサ端末２に送信すると、センサ端末２は受信部１８においてセンサデータを受信すると共に、自身のセンサデータと合わせて送信部１７からセンサ端末３に送信する。センサ端末２はセンサ端末１からセンサデータを受信したときに、受信部１８から受信確認信号を返信する。同様に、センサ端末３はセンサ端末２からセンサデータを受信すると、受信部１８から受信確認信号を返信する。

センサ端末１とセンサ端末２の受信部１８は、受信確認信号を受け取ると時間設定部１６にその旨を通知する。時間設定部１６は、ＭＰＵ１５に対して停止状態に移行するよう制御すると共に、この停止状態から次の動作状態に切り替えるまでの一定時間を設定して切り替え周期を補正する。センサ端末１とセンサ端末２は停止状態に移行し、上記設定された時間の経過後に再び動作状態となる。以降各センサ端末はクロック周波数に合わせて動作状態と停止状態とを繰り返す。

以上の動作によって、各センサ端末が次の動作状態に移行する時刻が同じ値に設定されるため、全センサ端末の動作状態と停止状態のタイミングを同期することができる。

一方、図１０はセンサ端末２のクロック周期が短く、停止状態から動作状態に移行するタイミングがセンサ端末１および３より早い場合を示す。センサ端末２は、センサ端末１および３よりも早く動作状態に移行し、メモリ１４に書き込まれたプログラムに従ってセンサ１１が情報を検出してセンサデータ取得部１２がセンサデータを生成する。このときセンサ端末１は停止状態であるためセンサ端末２はデータを受け取らず、センサ端末２のＭＰＵ１５は動作状態、すなわち受信待機状態を継続する。

続いて、センサ端末１が動作状態に移行して、センサデータをセンサ端末２に送信すると、センサ端末２は受信部１８において受信すると共に、自身のセンサデータと合わせて送信部１７からセンサ端末３に送信する。センサ端末２はセンサ端末１からセンサデータを受信したときに受信確認信号を返信する。同様に、センサ端末３はセンサ端末２からセンサデータを受信すると、受信確認信号を返信する。

センサ端末１の受信部１８は、受信確認信号を受け取ると時間設定部１６にその旨を通知する。時間設定部１６は、ＭＰＵ１５に対して停止状態に移行するよう制御すると共に、この停止状態から次の動作状態に切り替えるまでの一定時間を設定して切り替え周期を補正する。センサ端末１は停止状態に移行し、上記設定された時間の経過後に再び動作状態となる。以降センサ端末１はクロック周波数に合わせて動作状態と停止状態とを繰り返す。センサ端末２および３も同様に、次のセンサ端末にデータを送信し、その応答として受信確認信号を受け取ると、時間設定部１６がＭＰＵ１５に停止状態に移行するよう指示すると共に、次の動作状態に切り替えるまでの時間を設定して切り替え周期を補正する。

さらに、図１１はセンサ端末２のクロック周期が長く、停止状態から動作状態に移行するタイミングがセンサ端末１および３より遅い場合を示す。センサ端末１および３はクロック周期に従って停止状態から動作状態に移行し、メモリ１４に書き込まれたプログラムに従ってセンサ１１が情報を検出してセンサデータ取得部１２がセンサデータを生成する。センサ端末１は送信部１７からセンサデータを送信するが、このときセンサ端末２は停止状態であるため、受信確認信号は返信されない。センサ端末１は受信部１８がセンサ端末２から受信確認信号を受け取るまでＭＰＵ１５に動作状態、すなわち受信待機状態を継続するよう指示し、この動作状態の間、送信部１７は送信動作を繰り返す。同様に、センサ端末３は停止状態から動作状態に移行してセンサ端末２からのデータを受信するべく受信待機状態となるが、このときはデータを受信しないため、受信するまで受信待機状態を継続する。

センサ端末２が動作状態に移行して受信部１８がセンサ端末１からセンサデータを受信すると、受信確認信号を返信する。センサ端末１は受信部１８において受信確認信号を受け取ると、時間設定部１６にその旨を通知する。時間設定部１６は、ＭＰＵ１５に対して停止状態に移行するよう制御すると共に、この停止状態から次の動作状態に切り替えるまでの一定時間を設定して切り替え周期を補正する。センサ端末１は停止状態に移行し、上記設定された時間の経過後に再び動作状態となる。以降クロック周波数に合わせて動作状態と停止状態とを繰り返す。

センサ端末２は受信部１８においてセンサ端末１からセンサデータを受信すると、受信確認信号を返信すると共に、受信したセンサデータと自身のセンサデータと合わせてセンサ端末３に送信する。センサ端末３から受信確認信号を受信するとセンサ端末２は停止状態に移行する。以降クロック周波数に合わせて動作状態と停止状態とを繰り返す。

同様に、センサ端末３は受信部１８においてセンサ端末２からセンサデータを受信すると、受信確認信号を返信する。受信部１８はセンサデータを受信した旨を時間設定部１６に通知する。時間設定部１６は、ＭＰＵ１５に対して停止状態に移行するよう制御すると共に、この停止状態から次の動作状態に切り替えるまでの一定時間を設定して切り替え周期を補正する。センサ端末３は停止状態に移行し、上記設定された時間の経過後に再び動作状態となる。以降クロック周波数に合わせて動作状態と停止状態とを繰り返す。

以上のように、この実施の形態２によれば、センサ端末が動作状態に移行したときにセンサデータを受信しない場合は、ＭＰＵ１５が動作状態を継続するようにし、センサデータを受信すると停止状態に移行する共に次の動作状態に切り替えるまでの一定時間を設定して切り替え周期を補正するようにしたので、最終的に全センサ端末の動作状態と停止状態の切り替えのタイミングが同期するようになる。したがって、最終的に全センサ端末の動作状態と停止状態の切り替えのタイミングを同期することができ、広域にわたる複数個のセンサデータを無線でデータ伝送する際の消費電力を低減することができる効果が得られる。

本発明の実施の形態１による無線データ収集システムのセンサデータ伝送経路を示す図である。同実施の形態１による無線データ収集システムの別のセンサデータ伝送経路を示す図である。同実施の形態１に係るセンサ端末の動作状態と停止状態の切り替えのタイミングを示す図である。同実施の形態１に係るセンサ端末の構成を示すブロック図である。同実施の形態１に係るセンサ端末の動作状態と停止状態の切り替えのタイミングの一例を示す図である。同実施の形態１に係るセンサ端末の動作状態と停止状態の切り替えのタイミングの一例を示す図である。同実施の形態１に係るセンサ端末の動作状態と停止状態の切り替えのタイミングの一例を示す図である。同実施の形態１に係るセンサ端末の動作状態と停止状態の切り替えのタイミングの一例を示す図である。同実施の形態２に係るセンサ端末の動作状態と停止状態の切り替えのタイミングの一例を示す図である。同実施の形態２に係るセンサ端末の動作状態と停止状態の切り替えのタイミングの一例を示す図である。同実施の形態２に係るセンサ端末の動作状態と停止状態の切り替えのタイミングの一例を示す図である。

符号の説明

１１センサ、１２センサデータ取得部（センサデータ取得手段）、１３無線伝送部（無線伝送手段）、１４メモリ、１５ＭＰＵ（状態制御手段）、１６時間設定部（時間設定手段）、１７送信部、１８受信部、１９アンテナ、１０１〜１０４センサ端末、１０５集中管理用サーバ。

Claims

対象データを検出してセンサデータを生成する複数のセンサ端末と、無線伝送により前記複数のセンサ端末から前記センサデータを収集する集中管理サーバとを備えた無線データ収集システムにおいて、
前記各センサ端末は、
クロック周期に合わせて動作状態と停止状態を切り替える制御を行う状態制御手段と、
前記動作状態の間、対象データを検出してセンサデータを生成するセンサデータ取得手段と、
前記動作状態の間、前記複数のセンサ端末のうちの他のセンサ端末との間で無線データ通信を行う無線伝送手段と、
前記状態制御手段に対して停止状態から動作状態までの切り替えを行わせる時間を設定する時間設定手段とを備え、
前記複数のセンサ端末は、各センサ端末を順次中継して前記集中管理サーバにセンサデータを無線伝送し、
前記無線伝送手段は、センサデータを受信すると、その送信元のセンサ端末に受信確認信号を返信すると共に、受信したセンサデータと自端末の前記センサデータ取得手段が生成したセンサデータとを送信先となるセンサ端末に送信し、
前記時間設定手段は、前記無線伝送手段が前記送信先のセンサ端末から受信確認信号を受信すると、前記状態制御手段に対して停止状態に移行するように制御すると共に、当該停止状態から次の動作状態に切り替えるまでの時間を設定して切り替え周期を補正することを特徴とする無線データ収集システム。
無線伝送手段は、送信先となるセンサ端末から受信確認信号を受信するまで、状態制御手段に動作状態を継続するように指示すると共に、当該動作状態の間、センサデータの送信動作を繰り返すことを特徴とする請求項１記載の無線データ収集システム。
無線伝送手段は、送信元のセンサ端末からセンサデータを受信するまで状態制御手段に動作状態を継続するように指示し、前記センサデータを受信すると受信確認信号を返信すると共に、当該受信したセンサデータと自端末のセンサデータ取得手段が生成したセンサデータとを送信先となるセンサ端末に送信することを特徴とする請求項１記載の無線データ収集システム。