JP6505587B2 - 放射線センサ情報ネットワーク装置及び放射線センサ情報伝送方法 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、放射線センサ情報ネットワーク装置及び放射線センサ情報伝送方法に関する。
一般に、放射線センサにより検出された放射線センサ情報には、そのセンサの生データ、レートメータによるレート計算データ、及び長時間にわたって積算された積算データ等のように複数の種類がある。これらのデータの全てを一度に伝送しようとすると、高速の伝送路が必要になる。
しかし、上記放射線センサ情報を屋外で長距離伝送する場合、あるいは屋内でも放射線管理区域内の壁面による通信の制約等で、高速の伝送路を容易に設置することができない場合には、特定のデータのみを限定して伝送している。
特許第3877167号公報 特開2007−312056号公報 特開2014−204436号公報
ところで、放射線センサ、レートメータを含む計測装置、及びデータ収集装置が分散して配置された放射線センサ情報ネットワーク装置では、上記放射線センサを有効活用するには、上記放射線センサにより得られる一次データ又は二次データを上記データ収集装置に、より多く伝送することが望ましい。
ここで、上記一次データとは、放射線センサから直接得られた生データである。上記二次データとは、得られた一次データをレート計算したレート計算データ、及び長時間にわたって積算された積算データ等のように処理したデータである。
本実施形態が解決しようとする課題は、一定時間内に効率よく、かつより多くの放射線センサ情報の送信データを伝送可能な放射線センサ情報ネットワーク装置及び放射線センサ情報伝送方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本実施形態に係る放射線センサ情報ネットワーク装置は、複数の無線送信装置から放射線センサ情報の送信データを複数の無線受信装置に送信する放射線センサ情報ネットワーク装置であって、前記複数の無線送信装置のそれぞれは、前記放射線センサ情報のセンサ情報種別を示す情報が記録されたセンサ情報特性テーブルと、複数の種類の無線通信方式による無線伝送路種別の伝送路を示す情報が記録された無線伝送路特性テーブルと、前記センサ情報種別の送信順番を示す情報と前記無線伝送路種別の伝送路を示す情報とが対応して記録された経路決定テーブルと、前記伝送路からの送信順番を、前記経路決定テーブルを用いて決定するデータ分別装置と、前記データ分別装置により決定された送信順番で前記送信データを前記無線伝送路種別の伝送路からそれぞれ前記複数の無線受信装置に送信する複数の無線送信部と、を備えることを特徴とする。
本実施形態の放射線センサ情報伝送方法は、上記実施形態の放射線センサ情報ネットワーク装置を用いて複数の無線送信装置から送信データを複数の無線受信装置に送信することを特徴とする。
本実施形態によれば、一定時間内に効率よく、より多くの放射線センサ情報の送信データを伝送することが可能になる。
第1実施形態の放射線センサ情報ネットワーク装置の全体構成を示すブロック図である。 図1の無線送信装置の内部構成を示すブロック図である。 第1実施形態の制御パラメータテーブルのセンサ情報特性テーブルの構成例を示す説明図である。 第1実施形態の制御パラメータテーブルの無線伝送路特性テーブルの構成例を示す説明図である。 第1実施形態の経路決定テーブルの構成例を示す説明図である。 第1実施形態の放射線センサ情報ネットワーク装置のデータ分別装置の内部構成を示すブロック図である。 図1の無線受信装置の内部構成を示すブロック図である。 第1実施形態の放射線センサ情報ネットワーク装置のデータ分別装置の処理手順を示すフローチャートである。 図8の処理において経路決定テーブルを再計算する場合の処理を示すフローチャートである。
以下、本実施形態に係る放射線センサ情報ネットワーク装置及び放射線センサ情報伝送方法について、図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
図1は第1実施形態の放射線センサ情報ネットワーク装置の全体構成を示すブロック図である。図2は図1の無線送信装置の内部構成を示すブロック図である。
図1に示すように、本実施形態の放射線センサ情報ネットワーク装置は、複数のセンサ装置1と、複数の無線送信装置300と、複数の無線受信装置400と、無線基地局500と、データ収集装置90と、を有する。
複数のセンサ装置1、複数の無線送信装置300、及び複数の無線受信装置400は、互いに離れた場所に設置されている。複数の無線送信装置300は、例えば放射線管理区域内において設置場所を可変とするため可搬型に構成されている。
複数のセンサ装置1により検出された放射線センサ情報(以下、センサ情報と略称する。)は、複数の無線送信装置300に入力する。複数のセンサ装置1は、例えば放射線管理区域内に設置されて放射線を検出する放射線センサと、この放射線センサにより得られた放射線を測定する計測装置としての放射線モニタと、この放射線モニタにて測定された放射線の単位時間あたりの発生量を測定するレートメータと、を備える。
複数の無線送信装置300には、それぞれ複数の送信アンテナ40が設置されている。複数の無線受信装置400には、それぞれ複数の受信アンテナ50が設置されている。複数の無線送信装置300は、それぞれ送信アンテナ40を介して送信データを電波信号として複数の無線受信装置400に送信する。一方、複数の無線受信装置400は、それぞれ受信アンテナ50を介して上記電波信号を受信データとして受信する。データ収集装置90は、複数の無線受信装置400から送出する受信データを取り込んで記録する。
図2に示すように、複数の無線送信装置300は、それぞれ複数のセンサ情報取得部10と、複数の送信データバッファ部20と、データ分別装置100と、複数の無線送信部30と、制御パラメータテーブル110と、経路決定テーブル120と、を有する。複数のセンサ情報取得部10は、それぞれ複数の送信データバッファ部20と対応している。
複数のセンサ情報取得部10は、複数のセンサ装置1から直接得られた一次データ、又は得られた一次データを演算処理した二次データからなる複数のセンサ情報を取得する。すなわち、これらのセンサ情報には、放射線センサの生データ、レートメータによるレート計算データ、及び長時間にわたって積算された積算データ等のように複数の種類がある。
複数の送信データバッファ部20は、それぞれセンサ情報取得部10から得られたセンサ情報を送信可能になるまで一時的に保持する機能を有する。
データ分別装置100は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータ資源によって構成される。データ分別装置100は、後述するセンサ情報特性テーブル110a、無線伝送路特性テーブル110b、及び経路決定テーブル120を用いて送信データの送信スケジュールを決定し、その送信スケジュールに基づいて特定の無線受信装置400に送信データを出力するための処理を実行する。
複数の無線送信部30は、送信データを複数の種類の無線通信方式で送信する。これら複数の種類の無線通信方式には、伝送特性が互いに異なる伝送路が用いられる。複数の種類の無線通信方式には、例えばWi−SUN(Wireless Smart Utility Network),Wi−fi(Wireless Fidelity)(登録商標),3G(3rd Generation),LTE(Long Term Evolution)等が挙げられる。ここで、複数の無線送信部30の無線通信方式に上記3G、LTEを適用した場合には、送信データが無線基地局500を介して複数の無線受信装置400に送信される。
次に、図2、図3乃至図5に基づいて制御パラメータテーブル110及び経路決定テーブル120の構成例について説明する。図3は第1実施形態の制御パラメータテーブルのセンサ情報特性テーブルの構成例を示す説明図である。図4は第1実施形態の制御パラメータテーブルの無線伝送路特性テーブルの構成例を示す説明図である。図5は第1実施形態の経路決定テーブルの構成例を示す説明図である。
図2に示すように、制御パラメータテーブル110は、センサ情報特性テーブル110aと、無線伝送路特性テーブル110bとを備える。
図3に示すように、センサ情報特性テーブル110aには、複数のセンサ装置1a,1b,…1nにより検出されるセンサ情報に対応したセンサ情報種別、周期(要求時間)、優先度、及びデータサイズを示す情報が記録されている。
上記センサ情報種別の情報とは、上述した放射線センサの生データ、レートメータによるレート計算データ、及び長時間にわたって積算された積算データ等のような複数の種類の情報がそれぞれ情報a、情報b、…情報nとして対応する。上記優先度とは、例えばセンサ情報の緊急度に基づいてあらかじめ設定されている。
図4に示すように、無線伝送路特性テーブル110bには、複数の無線送信部30から伝送特性が互いに異なる伝送路から送信データを送信するためのデータが記録されている。具体的には、無線伝送路特性テーブル110bには、互いに異なる無線通信方式により区別された無線伝送路種別、スループット、伝送コスト、遅延時間、無線周波数を示す情報が記録されている。上記スループットとは、無線伝送路種別の各伝送路が単位時間あたりに処理可能なデータ量である。上記遅延時間とは、送信データを送信してから無線受信装置400が受信するまでの時間である。
図5に示すように、経路決定テーブル120には、複数のセンサ装置1により検出されたセンサ情報のセンサ情報種別、パケット番号、データサイズ、送信順番、及び無線伝送路種別を示す情報が記録されている。この無線伝送路種別は、伝送路x,伝送路y,及び伝送路zで表され、図4に示す無線伝送路種別に記録された伝送路x,伝送路y,及び伝送路zに対応し、複数の無線送信部30から複数の送信アンテナ40を介して送信される上記Wi−SUN,Wi−fi(登録商標)等の伝送路のことである。例えば、一例として伝送路xが上記Wi−SUNに、伝送路yがWi−fi(登録商標)に、伝送路zが3G又はLTEに、それぞれ対応している。
経路決定テーブル120のセンサ情報種別において、情報bは、パケット番号b−1,b−2,及びb−3の3つにパケット分割されている。情報nは、パケット番号n−1,n−2,n−3,及びn−4の4つにパケット分割されている。
経路決定テーブル120では、センサ情報種別に対して送信順番及び無線伝送路種別が設定されている。無線伝送路種別の伝送路の送信順番は、例えば図3に示すセンサ情報特性テーブル110aの周期及び優先度によってあらかじめ設定されている。あるいは、図4に示す無線伝送路特性テーブル110bの遅延時間の短い伝送路を優先的に送信するようにしてもよい。このように伝送路の送信順番は、適宜設定可能である。
次に、データ分別装置100の内部構成について具体的に説明する。図6は第1実施形態の放射線センサ情報ネットワーク装置のデータ分別装置の内部構成を示すブロック図である。
図6に示すように、データ分別装置100は、データ総量算出部101、無線伝送路種別決定部102、送信順番決定部103、伝送路空き判定部104、送信データ送出部105、及び再計算決定部106を備える。
データ総量算出部101は、センサ情報特性テーブル110aに記録された周期及びデータサイズから一定時間に発生する放射線センサ情報のデータの総量を算出する。無線伝送路種別決定部102は、無線伝送路特性テーブル110bから送信可能な無線伝送路種別の伝送路を決定する。
送信順番決定部103は、経路決定テーブル120から伝送路の送信順番を決定する。伝送路空き判定部104は、送信順番決定部103により決定された伝送路に空きがあるか否かを判定する。送信データ送出部105は、伝送路空き判定部104にて伝送路に空きがあった場合にその伝送路に送信データを送出する。
再計算決定部106は、伝送路空き判定部104にて上記伝送路に空きがない場合、経路決定テーブル120を再計算により決定する。
図7は図1の無線受信装置の内部構成を示すブロック図である。
図7に示すように、複数の無線受信装置400は、複数の無線受信部60と、複数の受信データバッファ部70と、データ混合装置200と、を有する。
複数の無線受信部60は、複数の無線送信装置300から送信された送信データを複数の受信アンテナ50を介して受信する。複数の受信データバッファ部70は、複数の受信アンテナ50により受信した受信データを一時的に保持する機能を有する。データ混合装置200は、複数の受信データバッファ部70からの受信データの時分割多重化処理を行う。データ収集装置90は、データ混合装置200により時分割多重化処理された受信データを取り込んで記録する。
次に、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態では、複数の無線送信装置300と複数の無線受信装置400が互いに離れた場所に設置され、これら複数の無線送信装置300と複数の無線受信装置400を組み合わせることで、放射線センサ情報ネットワークを構成する。この場合の伝送距離は、数十mから数十kmを想定し、伝送距離が長くなると、使用可能な無線伝送路が減少する。
一般的に短距離の無線伝送路は、スルーレートが高く低コストであり、短距離の伝送路を組み合わせることが望ましい。制御パラメータテーブル110内の無線伝送路特性テーブル110bには、使用可能な無線伝送路種別の伝送路の一覧が記録されている。
次に、本実施形態のデータ分別装置100の処理手順について説明する。
図8は第1実施形態の放射線センサ情報ネットワーク装置のデータ分別装置の処理手順を示すフローチャートである。図9は図8の処理において経路決定テーブルを再計算する場合の処理を示すフローチャートである。
まず、データ分別装置100は、送信スケジュールの事前処理として、図6に示すデータ総量算出部101がセンサ情報特性テーブル110aの周期及びデータサイズを示す情報を用いて、複数のセンサ装置1により検出されたセンサ情報の単位時間あたりに発生するデータの総量を算出する(ステップS1)。
次いで、ステップS2では、無線伝送路種別決定部102が無線伝送路特性テーブル110bから送信可能な無線伝送路種別を決定する。具体的には、ステップS1で算出されたデータ量は、無線伝送路特性テーブル110bに記録された伝送路の全てを組み合わせて伝送可能であるかを算出する。不可能な場合には、例えばセンサ情報特性テーブル110aからセンサ情報種別の優先度により、優先度が低いセンサ情報種別から廃棄し、伝送可能なデータ量で満たすように処理する。
そして、ステップS3では、送信順番決定部103が経路決定テーブル120から無線伝送路種別の伝送路の送信順番を決定する。
ステップS4では、経路決定テーブル120の送信順番に従って送信パケットを取り込む。この送信スケジュール処理では、図5に示すように送信順番が1のパケット番号a−1の送信データを最初に伝送路yに取り込む。次いで、送信順番が2のパケット番号n−1の送信データを伝送路xに取り込む。同様に、経路決定テーブル120の送信順番に従ってパケット番号の送信データを該当する伝送路に順次取り込んでいく。
ステップS5では、伝送路空き判定部104が経路決定テーブル120で決定(指定)された伝送路に空きがあるかを判定する。すなわち、送信順番に従って送信データを該当する伝送路に順次取り込んだ場合、その伝送路に空きがあるかを判定する。指定された伝送路に空きがある場合(ステップS5:YES)には、ステップS6に進み、送信データ送出部105がその空きがある伝送路に対して送信パケットを送出する。
一方、指定された伝送路に空きがない場合(ステップS5:NO)には、ステップS7に進み、これ以上、伝送路に送信データを取り込むことができないので、その送信データを廃棄する。すなわち、ステップS7では、パケットを廃棄することになる。そして、ステップS8では、経路再計算フラグをセットする。
さらに、ステップS9では、全ての送信パケットを送出処理したか否かを判定し、全ての送信データを送出した場合(ステップS9:YES)には、図9のステップS10に進む。全ての送信データを送出していない場合(ステップS9:NO)には、再度ステップS4の処理に戻り、全ての送信データを送出するまでステップS4〜ステップS9までの処理を繰り返す。
図9に示すように、ステップS10では、経路再計算フラグがセットされたか否かを判定する。経路再計算フラグがセットされた場合(ステップS10:YES)、ステップS12でセンサ情報特性テーブル110aが変更された場合(ステップS11:YES)、及びステップS12で無線伝送路特性テーブル110bが変更された場合(ステップS12:YES)には、直接ステップS13に進む。ステップS13では、再計算決定部106がデータ分別装置100により経路決定テーブル120を再計算により決定する。
なお、ステップS10で経路再計算フラグがセットされない場合(ステップS10:NO)の場合、ステップS11でセンサ情報特性テーブル110aが変更されない場合(ステップS11:NO)、又は無線伝送路特性テーブル110bが変更されない場合(ステップS12:NO)には、再度ステップS4の処理に戻る。
以上の処理によって送信スケジュール処理が終了する。このようにしてスケジュール処理された送信データは、複数の無線送信部30に送出される。
複数の無線送信部30では、取り込まれた送信データを変調等により高周波化し、送信アンテナ40から指定されたWi−SUN,Wi−fi(登録商標)等の伝送路により電波として複数の無線受信装置400に送出する。
複数の無線受信装置400では、図2に示す複数の無線送信装置300からの電波信号は、複数の受信アンテナ50を介し、それに対応する無線受信部60に受信データとして出力される。この受信データは、各無線受信部60に対応する受信データバッファ部70に一時的に保持され、データ混合装置200を用いて、データ収集装置90の入力が可能になり次第、複数の受信データバッファ部70から出力される。データ収集装置90では、受信データを記録装置に記録し、センサ情報に応じた演算を行い、不必要となった受信データの廃棄を行う。
したがって、本実施形態では、センサ情報を、情報a、情報b、…情報nの特性と、伝送路x、伝送路y、…伝送路zの特性に基づいて、どの情報をどの伝送路に送るかといったスケジュール処理を行い、センサ情報がデータの発生頻度及び使われ方に応じた要求時間内に伝送が終わるようにしている。
このように本実施形態によれば、伝送路からの送信順番を経路決定テーブル120を用いてデータ分別装置100により決定し、この送信順番で送信データを複数の無線送信部30により複数の種類の無線通信方式による伝送路から複数の無線受信装置400に送信することにより、例えば低速の無線受信部60を複数種類組み合わせて使用することで、放射線センサ情報の発生頻度や使われ方に応じた時間内に効率よく、より多くの送信データを伝送することが可能になる。
また、本実施形態によれば、経路決定テーブル120の送信順番に従って、送信パケットを取り込み、経路決定テーブル120で指定された伝送路に空きがある場合に、その伝送路に対して送信パケットを送出するようにしたので、廃棄する送信パケットの量を減少させることが可能になる。
さらに、本実施形態によれば、経路決定テーブル120は、再計算により決定することができるので、廃棄する送信パケットの量を減少させることが可能になる。
本実施形態によれば、センサ情報種別において、情報b及び情報nは、それぞれが複数にパケット分割されているので、データ分別装置100の処理時に、伝送路の小さな空きを、分割されたセンサ情報で埋めることができる。その結果、伝送路の使用効率を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、伝送コストの低い伝送路を優先的に使用し、かつデータに余裕のある伝送路を共有することで、伝送コストを下げることができる。
(第2実施形態)
本実施形態は、前記第1実施形態において、無線伝送路特性テーブル110bの記録内容を刻々と更新するようにしている。
具体的に、無線伝送路特性テーブル110bのデータを更新するには、複数の無線受信装置400側での電波強度、遅延時間、受信エラー率等の情報を、複数の無線送信装置300側に通知する必要がある。
そのため、複数の無線送信装置300及び複数の無線受信装置400の双方に、それぞれ送信機能及び受信機能の双方の機能を持たせる必要がある。すなわち、図1に示すように複数の無線送信装置300にそれぞれ無線受信機301が設置され、無線受信装置400にそれぞれ無線送信機401が設置されている。
無線伝送路特性テーブル110bの記録内容を更新するには、複数の無線受信装置400側で得られた電波強度、遅延時間、受信エラー率等の情報を複数の無線送信装置300側に送信する。複数の無線送信装置300側では、複数の無線受信装置400からの上記の情報を受信し、データ分別装置100により無線伝送路特性テーブル110bの記録内容を更新する処理が実行される。
無線伝送路特性テーブル110bの更新後のデータ分別装置100によるスケジューリング処理では、要求された時間内に伝送することができないことが判明した場合、その旨を複数の無線受信装置400側にセンサ情報に先立ち通知することで、伝送することができないデータが明確になり、複数の無線受信装置400側でのデータ欠落による誤動作を減少させることができる。
このように本実施形態によれば、スケジューリング処理後に伝送路の特性劣化が発生し、要求された時間内による伝送が停滞するのを減少させることができる。
(その他の実施形態)
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
なお、上記第1実施形態及び第2実施形態をそれぞれ組み合わせて構成することも可能である。
1…センサ装置、10…センサ情報取得部、20…送信データバッファ部、30…無線送信部、40…送信アンテナ、50…受信アンテナ、60…無線受信部、70…受信データバッファ部、90…データ収集装置、100…データ分別装置、101…データ総量算出部、102…無線伝送路種別決定部、103…送信順番決定部、104…伝送路空き判定部、105…送信データ送出部、106…再計算決定部、110…制御パラメータテーブル、110a…センサ情報特性テーブル、110b…無線伝送路特性テーブル、120…経路決定テーブル、200…テータ混合装置、300…無線送信装置、301…無線受信機、400…無線受信装置、401…無線送信機、500…無線基地局

Claims (7)

  1. 複数の無線送信装置から放射線センサ情報の送信データを複数の無線受信装置に送信する放射線センサ情報ネットワーク装置であって、
    前記複数の無線送信装置のそれぞれは、
    前記放射線センサ情報のセンサ情報種別を示す情報が記録されたセンサ情報特性テーブルと、
    複数の種類の無線通信方式による無線伝送路種別の伝送路を示す情報が記録された無線伝送路特性テーブルと、
    前記センサ情報種別の送信順番を示す情報と前記無線伝送路種別の伝送路を示す情報とが対応して記録された経路決定テーブルと、
    前記伝送路からの送信順番を、前記経路決定テーブルを用いて決定するデータ分別装置と、
    前記データ分別装置により決定された送信順番で前記送信データを前記無線伝送路種別の伝送路からそれぞれ前記複数の無線受信装置に送信する複数の無線送信部と、
    を備えることを特徴とする放射線センサ情報ネットワーク装置。
  2. 前記センサ情報特性テーブルに前記センサ情報種別ごとの前記放射線センサ情報の周期及びそのデータサイズを示す情報が記録され、前記無線伝送路特性テーブルに前記無線伝送路種別ごとの伝送路のスループットを示す情報が記録されており、
    前記データ分別装置は、
    前記センサ情報特性テーブルに記録された前記周期及び前記データサイズから一定時間に発生する前記放射線センサ情報のデータの総量を算出するテータ総量算出部と、
    前記無線伝送路特性テーブルから送信可能な前記無線伝送路種別の伝送路を決定する無線伝送路種別決定部と、
    前記経路決定テーブルから前記伝送路の送信順番を決定する送信順番決定部と、
    前記送信順番決定部により決定された前記伝送路に空きがあるか否かを判定する伝送路空き判定部と、
    前記伝送路空き判定部にて前記伝送路に空きがあった場合にその伝送路に前記送信データを送出する送信データ送出部と、
    を有することを特徴とする請求項1に記載の放射線センサ情報ネットワーク装置。
  3. 前記データ分別装置は、前記伝送路空き判定部にて前記伝送路に空きがない場合、前記経路決定テーブルを再計算により決定する再計算決定部をさらに有することを特徴とする請求項2に記載の放射線センサ情報ネットワーク装置。
  4. 前記経路決定テーブルの前記センサ情報種別ごとの前記放射線センサ情報の送信順番を示す情報は、前記センサ情報特性テーブルに記録された優先度を示す情報によってあらかじめ設定されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の放射線センサ情報ネットワーク装置。
  5. 前記経路決定テーブルの前記センサ情報種別ごとの前記放射線センサ情報の送信順番を示す情報は、前記無線伝送路特性テーブルにおいて前記送信データを送信してから前記無線受信装置が受信するまでの遅延時間を示す情報によってあらかじめ設定されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の放射線センサ情報ネットワーク装置。
  6. 前記複数の無線送信装置は、それぞれ無線受信機を有する一方、前記複数の無線受信装置は、それぞれ無線送信機を有し、前記複数の無線受信装置で得られた情報を前記複数の無線送信装置に送信し、前記複数の無線送信装置では前記情報を受信し、前記データ分別装置により前記無線伝送路特性テーブルの記録内容を更新することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の放射線センサ情報ネットワーク装置。
  7. 請求項1ないし6のいずれか一項に記載の放射線センサ情報ネットワーク装置を用いて複数の無線送信装置から送信データを複数の無線受信装置に送信することを特徴とする放射線センサ情報伝送方法。
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