JP6567692B2 - マルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信技術分野に属して、データ処理プログラムに関し、特にマルチノードデータの処理と制御技術に関する。

現在のマルチノードセンサーネットワークにおいて、探知器の提供と機能は、探知器と制御モジュールの総合設計により、専用電子回路と組込みソフトウェアシステムとを一体に統合することで実現している。従来のセンサー制御モジュールは、データ伝送機能又は固定されたデータ処理モードのみを備えているケースが多い。例えば、ＰＥＴ分野で使用されるセンサーでは、データを伝送したり、エネルギー窓と時間窓をスクリーニングしたりすることしかできない。また、エネルギー分散型Ｘ線分光器センサーでは、制御モジュールは、マルチチャネルエネルギースペクトル分析を行う。従来のセンサーコントローラーは殆ど、電圧、ゲイン、閾値などの構成パラメータを予め設定され固定されたものである。

しかしながら、技術の継続的な発展に伴い、センサーネットワークのノードにおいて、配置されるソフトウェアのバージョンがアップデートされつつ、現場に設置されたセンサーネットワークのノードにおけるソフトウェアも従ってアップグレードの必要がよくある。また、異なる応用又はニーズによって、所望のデータ出力も異なるため、制御モジュールのデータ処理モード及び制御モジュール自身の周辺デバイスのパラメータもそれに対応してアップグレードする必要がある。

本発明の目的は、センサーに対する制御をネットワーク化し、センサーのデータをモジュール化し、外部に対して単一インタフェースを提供して、センサーに対して動的配置、インテリジェントモニタリング、データ処理、外部とのインタラクション、及びファームウェアのアップグレードなどを行うインテリジェント制御プラットフォームを形成するマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、マルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置であって、データ交換、パラメータ設定及びファームウェアアップグレードに用いられる処理制御モジュールを含み、前記処理制御モジュールは、指令処理ユニットと、データ処理ユニットと、少なくとも一組のカテゴリ１のインタフェースと、少なくとも一組のカテゴリ２のインタフェースと、一組のカテゴリ５のインタフェース、及び一組のカテゴリ６のインタフェースとを含み、前記カテゴリ５のインタフェースは外部制御デバイスに通信接続され、前記少なくとも一組のカテゴリ１のインタフェースは前記複数のセンサーにそれぞれ通信接続されて前記指令処理ユニットと協働して前記センサーのパラメータ設定及び照会、前記センサー及び処理制御モジュールのファームウェアアップグレード及びフィードバック情報の伝送を行い、前記少なくとも一組のカテゴリ２のインタフェースは前記複数のセンサーにそれぞれ通信接続され、前記カテゴリ６のインタフェースは外部サービス端末に通信接続されて前記データ処理ユニットと協働して前記複数のセンサーのデータを取得して前記外部サービス端末に伝送する、データ伝送・制御装置である。

前記データ処理ユニットによる処理は前処理ステップをさらに含み、前記前処理ステップは、取得と伝送との間に実行され、スクリーニング、フィルタリング、アルゴリズム実装、マーク付け、パッケージ、パケット化、キャッシング及びパケット伝送というデータ操作の一つ又は複数の組み合わせを含む。

前記処理制御モジュールはさらに少なくとも一組のカテゴリ３のインタフェースをさらに含み、前記カテゴリ３のインタフェースは、前記指令処理ユニットと協働して前記複数のセンサーと処理制御モジュールに関する動作状態モニタリングモジュールの接続と処理のための保留制御インタフェースであり、好ましくは、前記動作状態モニタリングモジュールは、センサー及び／又は処理制御モジュールの動作温度モニタリングモジュール、センサー及び／又は処理制御モジュールの環境湿度モニタリングモジュール、センサー及び／又は処理制御モジュールのファン制御モジュール、センサー及び／又は処理制御モジュールの電圧制御モジュール、センサー及び／又は処理制御モジュールのＩＤ情報確認モジュールの一つ又は複数の組み合わせである。

カテゴリ１のインタフェース及びカテゴリ２のインタフェースの数は、当該処理制御モジュールに管理されるセンサーの数に対応して設置され、前記各センサーのそれぞれは一組のカテゴリ１のインタフェースと一組のカテゴリ２のインタフェースを介して前記処理制御モジュールに通信接続される。

前記処理制御モジュールは、パラメータ設定及びファームウェアアップグレードをする第一コントローラーと、複数のセンサーのデータの交換をする第二コントローラーとを含み、前記第一コントローラーは前記指令処理ユニットと、一組のカテゴリ５のインタフェースと、少なくとも一組のカテゴリ１のインタフェースとを含み、前記第二コントローラーは前記一組のカテゴリ６のインタフェース及び少なくとも一組のカテゴリ２のインタフェースを含み、前記カテゴリ３のインタフェースは前記第一コントローラー又は前記第二コントローラーに設置される。

前記第一コントローラー及び前記第二コントローラーはＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、ＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）のうちいずれか一つである。

前記第二コントローラーはＦＰＧＡであり、前記ＦＰＧＡにおいて前記複数のセンサーのデータを取得して前記外部サービス端末に伝送するデータ処理プログラムが、予め前記第一コントローラーに埋め込まれ、前記第一コントローラーと前記ＦＰＧＡとの間にそれぞれ対応するようにカテゴリ４のインタフェースが設置され、前記カテゴリ４のインタフェースは、前記第一コントローラーと前記ＦＰＧＡとの間でファームウェアの構成データを伝送するＪ４０１インタフェースと、前記第一コントローラーと前記ＦＰＧＡとの間で業務データを伝送するＪ４０２インタフェースを含み、好ましくは、前記Ｊ４０１インタフェースはＰＳモードのインタフェースであり、前記Ｊ４０２インタフェースは短距離データ伝送インタフェースであり、前記短距離データ伝送インタフェースは、ＲＳ２３２インタフェース、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＧＰＩＯ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｉｎｐｕｔ Ｏｕｔｐｕｔ）、ＦＳＭＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｓｔａｔｉｃ Ｍｅｍｏｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、ＥＰＩ（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｐａｎｅｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＬＯＣＡＬＢＵＳのうちいずれか一つである。

好ましくは、前記第一コントローラーはＭＣＵであり、前記第二コントローラーはＦＰＧＡである。

前記第一コントローラー及び／又は前記第二コントローラーにカテゴリ７のインタフェースが設置され、前記カテゴリ７のインタフェースは、周辺デバイスにある制御ユニットに接続してＲＡＭ及びＦＬＡＳＨを拡張する周辺拡張インタフェースである。

好ましくは、前記カテゴリ７のインタフェースはＳＲＡＭを拡張するＦＳＭＣインタフェースと、ＦＬＡＳＨを拡張するＳＰＩインタフェース又はＩ２Ｃインタフェースとを含む。

前記カテゴリインタフェース、カテゴリ２のインタフェース、カテゴリ３のインタフェース、カテゴリ５のインタフェース及びカテゴリ６のインタフェースは、ＲＳ２３２インタフェース、ＲＳ４８５インタフェース、イーサネットインタフェース、ＣＡＮインタフェース、光ファイバーインタフェース、ＳＰＩ、Ｉ２Ｃ、ＧＰＩＯ、ＦＳＭＣのうちいずれか一つである。

好ましくは、前記外部制御デバイス及び外部サービス端末は一体的に集積されて設置される。

前記データ伝送・制御装置は、ＰＥＴデバイス内のフロントエンド電子システムの制御装置として、ＰＥＴデバイスに適用される。前記処理制御モジュールは、少なくとも一組のカテゴリ１のインタフェース及び少なくとも一組のカテゴリ２のインタフェースをそれぞれ介して前記フロントエンド電子システム内の探知器のそれぞれに対応して通信接続され、前記センサーのパラメータ設定と照会、ハードウェアのアップグレード、フィードバック情報の伝送に用いられる。

マルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置の制御方法は、下記のステップを含む。
（１）初期化、処理制御モジュールに電源が入れた後に、前記処理制御モジュールのクロックと周辺デバイスを配置すると共に、データ処理プログラムをロードして前記センサーの初期パラメータを設定し、前記複数のセンサーのデータを、前記データ処理プログラムによる初期処理された後に前記外部サービス端末に伝送し、
（２）前記処理制御モジュールは前記外部制御デバイスから発送されてきた制御指令に対し、モニタリング、受信、解析及び処理を行う、
（２−１）前記制御指令が特定されたセンサーのパラメータを照会及び／又は設定する指令であると判定した場合、前記特定されたセンサーに通信接続されるカテゴリ１のインタフェースを介して特定されたセンサーのパラメータ情報を照会及び／又は設定した後、前記カテゴリインタフェースを介して前記外部制御デバイスにフィードバックし、
（２−２）前記制御指令が特定されたセンサーのファームウェアをアップグレードする指令であると判定した場合、処理制御モジュールが前記カテゴリ５のインタフェースを介して特定されたセンサーのアップグレードプログラムをダウンロードした後、前記特定されたセンサーが通信接続されているカテゴリ１のインタフェースを介してアップグレードプログラムをダウンロードして配置し、
（２−３）前記制御指令が処理制御モジュールをアップグレードする指令であると判定した場合、処理制御モジュールは、アップグレードプログラムをダウンロードして前記処理制御モジュールに配置する。

前記ステップ（２−３）において、第一コントローラーはカテゴリ５のインタフェースを介して処理制御モジュール自身のアップグレードを行うか否かを判定し、
（２−３−１）前記第一コントローラーは自身をアップグレードすると判定した場合、前記カテゴリ５のインタフェースを介して外部制御デバイスから第一コントローラーのアップグレードプログラムをダウンロードして配置し、
（２−３−２）前記第一コントローラーは、第二コントローラーをアップグレードすると判定した場合、前記カテゴリ５のインタフェースを介して外部制御デバイスから第二コントローラーのアップグレードプログラムをダウンロードして、前記Ｊ４０１インタフェースを介して前記第二コントローラーに配置し、
又は、前記ステップ（２−３）において、前記第一コントローラーはカテゴリ５のインタフェースを介して処理制御モジュール自身のアップグレードを行うか否かを判定し、前記第二コントローラーはカテゴリ６のインタフェースを介して処理制御モジュール自身のアップグレードを行うか否かを判定し、
（２−３−１’）前記第一コントローラーは自身をアップグレードすると判定した場合、前記カテゴリ５のインタフェースを介して外部制御デバイスから第一コントローラーのアップグレードプログラムをダウンロードして配置し、
（２−３−２’）前記第二コントローラーは自身をアップグレードすると判定した場合、前記カテゴリ６のインタフェースを介して外部制御デバイスから第二コントローラーのアップグレードプログラムをダウンロードして配置する。

（３）センサーの動作状態のモニタリングと処理ステップであって、前記処理制御モジュールは、前記カテゴリ３のインタフェースを介して前記センサーに関する動作状態モニタリングモジュールから伝送されてきたセンサーの動作状態リアリティーパラメータデータをリアルタイムで受信すると、前記外部制御デバイスに伝送し、前記外部制御デバイス又は前記処理制御モジュールは、前記センサーが最適な動作状態になるようにセンサー性能及びパラメータモデルに応じてセンサーの構成パラメータを動的に変更する。

前記センサー性能及びパラメータモデルは前記外部制御デバイスに予め格納されており、前記外部制御デバイスは、前記センサーが最適な動作状態になるように前記センサー性能及びパラメータモデルに応じて特定されたセンサーの構成パラメータを動的に変更すると共に、ステップ（２）で前記特定されたセンサーに発信する。

上述した実施形態を採用すると、本発明の有益な効果は以下のとおりである。

（一）本発明に係るマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置及び制御方法は、汎用プラットフォームとして、ハードウェア構造の全体を変更することなく、センサーのパラメータを柔軟に設定することができ、ファームウェアをオンラインに変更することによりセンサーユニットを様々な分野に適用することができる。また、データ伝送・制御装置自身のアップグレードを柔軟に行ってセンサーのデータの取得と伝送を変更することにより、ユーザの実際のニーズに応じて所望の結果を得られる。具体的には、以下のとおりである。

（１）ユーザのニーズ又はアプリケーションシナリオに応じて、ハードウェア構造の全体を変更することなく、各センサーの動作モード、パラメータ及びハードウェアのアップグレードを主導的に決定し、センサーの機能を設定し、センサーを最適に設定し、センサーをリアルタイムでモニタリングし、その性能を最適化する。

センサーの動作モード設定、処理制御モジュール（第一コントローラー）は、センサーの動作状況を予め収集し、ビッグデータを分析することによって各センサーの最適な動作状態を得て、提案された最適な構成ファイルに応じてセンサーを構成する。電源が投入されて初期化するとき、処理制御モジュール（第一コントローラー）は、各センサーが所定の機能に応じて動作するように、各センサーに対して最適なパラメータ及び動作モードをそれぞれ設定する。

特定されたセンサーのパラメータ照会と設定について、初期化後、処理制御モジュール（第一コントローラー）は、外部制御デバイスからの特定されたセンサーのパラメータに対する照会及び／又は設定の指令を受信・分析した後、前記特定のパラメータと接続されたカテゴリ１のインタフェースを介してセンサーのパラメータの照会及び／又は設定を行ってフィードバックを行う。

センサーのファームウェアのアップグレードについて、特定されたセンサーを動的にアップグレードし、使用ニーズに応じてセンサーの使用方法を変更又はカスタマイズする。具体的に、初期化後、特定されたセンサーの機能を変更する必要がある場合、外部制御デバイスは処理制御モジュール（第一コントローラー）に指令を伝送する。処理制御モジュール（第一コントローラー）が前記指令を解析して、外部制御デバイスからダウンロードした特定のプログラムを、前記特定されたセンサーに通信接続されたカテゴリ１のインタフェースを介して前記特定されたセンサーに埋め込むことにより、当該特定されたセンサーのアップグレード、即ち、機能の変更を実現する。

センサーに対するリアルタイムのモニタリングと最適化について、初期化後、処理制御モジュール（第一コントローラー）は、センサーの状態を自動的に読み取って、センサーの環境データ、エネルギー消費、電源品質に対して記録、モニタリング、及びリアルタイムの制御を行うことにより、センサーの動作情報が明らかに見えるようにする。また、処理制御モジュール（第一コントローラー）は、モニタリング情報を外部制御デバイスに伝送して、センサー性能及びパラメータモデルに応じてセンサーの構成パラメータを動的に変更することができる。

（２）実際のニーズに応じてｎ個のセンサーモジュールのデータに対して取得、処理及び伝送を行う。電源が投入されて初期化するとき、処理制御モジュール（第一コントローラー）は、第一と第二コントローラーのクロック、それぞれの周辺デバイス（即ち、各インタフェースの技術指標）及びセンサーのパラメータを設定した後、第二コントローラーに対してファームウェアの書き込みを行い、データ前処理プログラムを第二コントローラーに埋め込む。データ前処理プログラムの機能は必要に応じて設置され、取得、前処理を含んでもよく、上記前処理は、スクリーニング、フィルタリング、アルゴリズム実装、マーク付け、パッケージ、パケット化、キャッシング及びパケット伝送など一連のデータ操作の一つ又は複数の組み合わせを含む。その後、第二コントローラーは、例えばＦＰＧＡ、ＳＲＡＭ、ＤＤＲ、ＰＨＹのデータ取得と処理センターに基づいて、データ前処理プログラムの所定目的に応じてセンサーのデータについて取得、処理及び伝送を行う。

また、第一コントローラーは、第二コントローラーをオンラインにアップグレードすることもできる。具体的なニーズに応じて、機能の異なるデータ前処理機能を第二コントローラーに埋め込み、処理制御モジュール（第二コントローラー）内に様々なリアルタイムデータ処理アルゴリズムプラットフォームとデータパッケージプラットフォームを実現する。具体的に、リアルタイムデータ処理アルゴリズムプラットフォームは、一連のアルゴリズムＩＰを提供することにより、ユーザに様々な組合せを提供することができる。また、データパッケージプラットフォームは、一連の標準型プロトコルインタフェースを提供することができ、ユーザカスタムインタフェースを提供することもできる。

（３）第一コントローラーはさらに、第一コントローラー自身をオンラインにアップグレードすることができる。保留インタフェースとしてのカテゴリ３のインタフェースに接続されたデバイスが異なると、処理制御モジュール（第一コントローラー）は初期化のときに設定すべき周辺デバイスの指標も異なっており、また、特定されたセンサーの機能を変更する必要がある場合、処理制御モジュール（第一コントローラー）によるセンサーのパラメータ設定のためのプログラムも対応的に変更する必要があるため、第一コントローラーのアップグレードを行う必要があり、それにより、処理制御モジュールの機能上の実際ニーズに応じて第一、第二コントローラーの周辺デバイス及びセンサーのパラメータを効果的かつ合理的に設定することができる。

（二）本発明は、フロントエンド電子システムと、マルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置と、外部制御システムとを含むＰＥＴデバイスをさらに開示する。前記外部制御システムは、プログラム格納及び指令発信に用いられる外部制御デバイスと、オペレーティングシステムにマッチできる外部サービス端末とを含む。前記データ伝送・制御装置の複数のカテゴリ１のインタフェースは前記フロントエンド電子システムの複数の探知器とそれぞれ通信接続され、カテゴリ５のインタフェースは前記外部制御デバイスと通信接続されてセンサーとデータ伝送・制御装置のファームウェアの配置及びアップグレードに用いられる。前記データ伝送・制御装置の複数のカテゴリ２のインタフェースは前記フロントエンド電子システムの複数の探知器とそれぞれ通信接続され、カテゴリ６のインタフェースは前記外部サービス端末と通信接続されて複数の探知器のデータの取得、伝送及び処理に用いられる。

（１）プログラミング可能でかつカスタマイズ可能なアルゴリズムセンターをデータ処理プラットフォームとして提供することにより、探知器に対してマルチチャネルを介してデータ取得を行うことができ、データに対して前処理、マーク付け、スクリーニング、パッケージを自由に行うことができるようになって、柔軟性の高いデータ処理が実現される。

（２）全ての探知器モジュールが外部制御デバイスにオンラインに接続され、外部制御デバイスとデータ及び制御指令の対話をリアルタイムで行うことができ、探知器とデータ伝送・制御装置のパラメータ設定、及びファームウェアのアップグレードにより、データ伝送・制御装置が探知器の異常状態をリアルタイムで伝送できるようになって、システムの通常動作を保障できる。

（３）データ伝送・制御装置は、探知器の状態を自動的に読み取って、探知器の環境データ、エネルギー消費、電源品質に対して記録、モニタリング、及びリアルタイムの制御を行うことにより、センサーの動作情報が明らかに見えるようになる。

本発明に係るデータ伝送・制御装置の第一実施形態を示す概略構成図である。 図１に示す実施形態の動作フローチャートである。 本発明に係るデータ伝送・制御装置の第二実施形態を示す概略構成図である。 図３に示す実施形態の動作フローチャートである。

以下では、図面に示された実施形態を参照して本発明をさらに説明する。

第一実施形態では、本発明は、マルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置を開示し、図１に示すように、データ交換、パラメータ設定及びアップグレードに用いられる処理制御モジュール１１０を含み、当該処理制御モジュール１１０が汎用性の高い一体構造のプロセッサーであり、全てのセンサー１４０が外部制御デバイス１２０にオンラインにアクセスして、外部制御デバイス１２０との間でデータと制御指令をリアルタイムで対話することができるようになっており、所定機能に応じて各センサー１４０のパラメータを設定した後に、複数のセンサー１４０に対してマルチチャネルのデータ取得を実現でき、また、データに対して前処理、マーク付け、スクリーニング、パッケージを自由に行うことができるようになり、柔軟性の高いデータ処理が実現される。また、同時にセンサー１４０と処理制御モジュール１１０のパラメータ設定及びファームウェアのアップグレードを行うことができ、ハードウェアを変更することなく、必要に応じて特定されたセンサー１４０の機能を変更したり、データの取得、処理と伝送を行ったりすることができる。

具体的に、上記処理制御モジュール１１０は、指令処理ユニット及びデータ処理ユニット、少なくとも一組のカテゴリ１のインタフェースＪ１０１〜Ｊ１０ｎ、少なくとも一組のカテゴリ２インタフェースＪ２０１〜Ｊ２０ｎ、一組のカテゴリ５のインタフェースＪ５００及び一組のカテゴリ６のインタフェースＪ６００を含む。

ここで、カテゴリ５のインタフェースＪ５００は、データ伝送・制御装置の外部制御デバイス１２０と通信接続され、制御メッセージ及びデータメッセージの配信とフィードバック情報のコレクションに用いられる。外部制御デバイス１２０は、制御指令及びファームウェアのアップグレードプログラム（センサー１４０と処理制御モジュール１１０のアップグレード指令及びプログラム、特定されたセンサー１４０のパラメータ情報の照会などを含むがこれらに限定されない）を、Ｊ５００を介して処理制御モジュール１１０の指令処理ユニットに配信すると、指令処理ユニットはＪ５００を介して関連制御情報を外部制御デバイス１２０にフィードバックする。カテゴリ５のインタフェースＪ５００は、ＲＳ２３２インタフェース、ＲＳ４８５、イーサネットインタフェース、ＣＡＮインタフェース、光ファイバインタフェース、ＳＰＩ、Ｉ２Ｃ、ＧＰＩＯ、及びＦＳＭＣのうちいずれか一つであってよいが、本実施形態において、ＣＡＮインタフェース又はＩＰインタフェースであるのが好ましい。

少なくとも一組のカテゴリ１のインタフェースＪ１０１〜Ｊ１０ｎは複数のセンサー１４０とそれぞれ通信接続されて指令処理ユニット及び外部制御デバイス１２０と協働してセンサー１４０のパラメータの照会、設定及びアップグレードを行う。外部制御デバイス１２０は、カテゴリ５のインタフェースＪ５００、指令処理ユニット及びＪ１０１〜Ｊ１０ｎを介して、センサー１４０１〜センサー１４０ｎをそれぞれ制御して、例えば、センサー１４０の閾値を設定し、センサー１４０に対して正規化較正を実行し、環境の変化に応じてセンサー１４０の関連パラメータを動的に設定してセンサー１４０が最適な状態で動作するようにすることなどの制御を行う。カテゴリ１のインタフェースＪ１０１〜Ｊ１０ｎは、ＲＳ２３２インタフェース、ＲＳ４８５、イーサネットインタフェース、ＣＡＮインタフェース、光ファイバインタフェース、ＳＰＩ、Ｉ２Ｃ、ＧＰＩＯ、及びＦＳＭＣのうちいずれか一つであってよいが、本実施形態において、Ｊ１０１〜Ｊ１０ｎは全てＲＳ２３２インタフェースであって、それに、各センサー１４０と処理制御モジュールとの間の情報対話がスムーズにできるように、センサー１４０の数に対応する数で設置されるのが好ましい。

少なくとも一組のカテゴリ２のインタフェースＪ２０１〜Ｊ２０ｎはセンサー１４０にそれぞれ通信接続され、データ処理ユニットと協働して複数のセンサー１４０のデータを取得する。カテゴリ６のインタフェースＪ６００は外部サービス端末１３０に通信接続され、データ処理部１３０によって前処理された後の複数のセンサー１４０のデータを後続処理のために外部サービス端末１３０に伝送する。処理制御モジュール１１０のＦＬＡＳＨには、データの取得及び伝送に用いられるデータ処理プログラムが埋め込まれてデータ処理ユニットを形成し、複数のセンサー１４０のデータの取得及び伝送を実現する。また、データ処理プログラムは、データの取得と伝送との間で実行される前処理ステップをさらに含み、前処理ステップは、スクリーニング、フィルタリング、アルゴリズム実装、マーク付け、パッケージ、パケット化、キャッシング及びパケット伝送のデータ操作の一つ又は複数の組み合わせを含み、それに、上記データ処理プログラムは、ユーザのニーズに応じてアップデート可能で、外部制御デバイス１２０又は他のデバイスを介して処理制御モジュール１１０に埋め込まれることにより、異なる状況に応じて所望のデータフローを得ることができる。

電源投入後、データ処理プログラムが初期化の過程でロードされ、処理制御モジュール１１０のデータ処理ユニットは、カテゴリ２のインタフェースＪ２０１〜Ｊ２０ｎを介して複数のセンサー１４０の生データをそれぞれ取得し始め、前処理ステップで前記生データを初歩的に処理する。前処理の結果は、必要に応じて異なるデータ処理プログラムに埋め込まれてよく、一般的に、マルチチャネル出力からシングルチャネル出力への変更、スクリーニング、フィルタリング、アルゴリズム実装、マーク付け、パッケージ、パケット化、キャッシング及びパケット伝送などのデータ操作の一つ又は複数の組み合わせを含む。通常使用の場合、処理制御モジュール１１０には前処理ステップで決定されたデータ処理プログラムが予め埋め込まれ、使用中の動作効率を高めることができ、コストも節約できる。処理制御モジュール１１０は、外部制御指令に応じて、初期化の後に処理制御モジュール１１０自身のアップデートを行ってもよく、すなわち、Ｊ５００インタフェース又はＪ６００インタフェースを介して外部サービスデバイスからアップデートを処理制御モジュール１１０にダウンロードしてから、複数のセンサー１４０に対してデータ取得、処理と伝送を行う。

ｎ個のセンサー１４０の生データは、それぞれＪ２０１〜Ｊ２０ｎを介して処理制御モジュール１１０に入力され、処理制御モジュール１１０は各センサー１４０のデータを受信した後、データ取得プロセスにおける前処理ステップによってセンサー１４０のデータの前処理を行い、Ｊ６００インタフェースを介してこれらのデータを出力する。カテゴリ２のインタフェースＪ２０１〜Ｊ２０ｎとカテゴリ６インタフェースＪ６００は、ＲＳ２３２インタフェース、ＲＳ４８５、イーサネットインタフェース、ＣＡＮインタフェース、光ファイバインタフェース、ＳＰＩ、Ｉ２Ｃ、ＧＰＩＯ及びＦＳＭＣのうちいずれか一つであってもよく、本実施形態では、センサー１４０と処理制御モジュール１１０との間の大きいデータ伝送量を考慮して、カテゴリ２のインタフェースＪ２０１〜Ｊ２０ｎとカテゴリ６のインタフェースＪ６００をギガビットイーサネットインタフェースとし、また、カテゴリ２のインタフェースＪ２０１〜Ｊ２０ｎを、複数のセンサー１４０の数に対応する数で設置する。

また、本実施形態では、処理制御モジュール１１０にはさらに、少なくとも一組のカテゴリ３のインタフェースが保留され、カテゴリ３のインタフェースは保留制御インタフェースとして、複数のセンサー１４０及び処理制御モジュール１１０の動作状態モニタリングモジュールの接続及び処理に用いられ、それによりセンサー１４０及び処理制御モジュール１１０の動作パラメータをモニタリングし、迅速に調整設定することで、これらが最適な動作状態で動作するようにすることができる。動作状態モニタリングモジュールは、センサー１４０及び／又は処理制御モジュール１１０の動作環境温度モニタリングモジュール、センサー１４０及び／又は処理制御モジュール１１０の環境湿度モニタリングモジュール、センサー１４０及び／又は処理制御モジュール１１０のファン制御モジュール、センサー１４０及び／又は処理制御モジュール１１０の電圧制御モジュール、センサー１４０及び／又は処理制御モジュール１１０のＩＤ情報確認モジュールの一つ又は複数の組み合わせである。本実施形態では、一組のカテゴリ３のインタフェースが設置され、センサー１４０の動作状態モニタリングモジュールと通信接続され、センサー１４０のパラメータをリアルタイムでモニタリングして、センサー１４０の性能とパラメータモデルに基づいてセンサー１４０の構成パラメータを動的に変更することにより、センサー１４０が常に最適な動作状態で動作するようにできる。

そして、コストの節約と操作上の容易さから考えると、外部制御デバイス１２０と外部サービス端末１３０は、サーバーとして集積化される。サーバーのＦＬＡＳＨにセンサー１４０のアップグレードプログラム、処理制御モジュール１１０のアップグレードプログラム、データ処理プログラム、センサー１４０の性能とパラメータモデルなど、全てのセンサー１４０及び処理制御モジュール１１０が常に正常に動作することに必要なプログラムが格納されており、それにより、ユーザーのニーズに応じて所望のプログラムを所定のハードウェアデバイスに配置することができる。

以下では、第一実施形態に係る一体的構造のデータ伝送・制御装置の制御方法について説明する。ここで、前記マルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置は、センサー１４０の数に対応して設置される複数組のカテゴリ１のインタフェース及びカテゴリ２のインタフェースと、センサー１４０をモニタリングする動作状態モニタリングモジュールと通信接続されるカテゴリ３のインタフェースと、ファームウェアのアップグレードとセンサー１４０のパラメータデータの設定と照会に用いられるカテゴリ５のインタフェースと、データ伝送に用いられるカテゴリ６のインタフェースを含む。まず図２を参照する。

（１）初期化。通常動作の場合に、まず、処理制御モジュール１１０の電源を投入し、その後、処理制御モジュール１１０は、処理制御モジュール１１０のクロックと周辺機器、すなわち各インタフェースのパラメータを設定することと、データ処理プログラムをロードすることと、各センサー１４０の動作パラメータを設定することとを含む初期化を行う。

センサー１４０の動作状態を予め収集してビッグデータ分析によって各センサー１４０の最適動作状態を得て、それにより初期化において、提案された最適構成ファイルに応じて各センサー１４０を設定する。ここで、一般的に、各センサー１４０の最適構成ファイルは処理制御モジュール１１０に予め格納されている。初期化が完了した後、データ処理プログラムがロードされたため、処理制御モジュール１１０は、Ｊ２０１〜Ｊ２０ｎを介して複数のセンサー１４０のデータの取得及び前処理を行い、その後、カテゴリ６のインタフェースＪ６００を介して外部サービス端末１３０に伝送し、所望のセンサー１４０の初歩的データを得る。

（２）従来のセンサーのコントローラーでは、電圧、ゲイン、閾値などを含む構成パラメータは全て予め設定されており、変更することはできない。本発明に係るマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置では、上述したセンサー１４０のデータの取得、処理、伝送を行う時に、処理制御モジュール１１０は、カテゴリ５のインタフェースを介して外部制御デバイス１２０からの制御指令をモニタリングして受信し、センサー１４０が常に最適な動作状態で動作するように、センサー１４０又は処理制御モジュール１１０自身のソフトウェア及びパラメータを必要に応じて迅速に調整する。

（２−１）前記制御指令が特定されたセンサー１４０のパラメータの照会及び設定に関する指令であると判定された場合、カテゴリ１のインタフェースを介して前記特定されたセンサー１４０のパラメータを照会及び／又は設定して、前記カテゴリ５のインタフェースを介してフィードバック情報を外部制御デバイス１２０に伝送する。

処理制御モジュール１１０は、外部制御デバイス１２０からの指令が特定されたセンサー１４０の動作パラメータ、例えば、電圧値の照会指令であると判定した場合、当該センサー１４０と通信接続されるカテゴリ１のインタフェースを介してセンサー１４０に照会指令を発信し、センサー１４０が当該パラメータ情報を照会した後、通信接続されているカテゴリ１のインタフェースを介して上記パラメータ情報を処理制御モジュール１１０に伝送し、処理制御モジュール１１０は、当該パラメータ情報をカテゴリ５のインタフェースを介して外部制御デバイス１２０に伝送して表示される。

処理制御モジュール１１０は、外部制御デバイス１２０からの指令が特定されたセンサー１４０の動作パラメータの設定指令であると判定した場合、カテゴリ５のインタフェースを介してパラメータの設定情報をダウンロードして、それを当該センサー１４０に通信接続されているカテゴリ１のインタフェースＪ１０ｎを介してセンサー１４０に配置し、配置完了の情報を同じ経路に沿って外部制御デバイス１２０に返信して配置が完了したことをオペレーターに知らせる。

（２−２）処理制御モジュール１１０は、外部制御デバイス１２０からの指令が特定されたセンサー１４０のアップグレード指令であると判定した場合に、カテゴリ５のインタフェースＪ５００を介して前記特定されたセンサー１４０のアップグレードプログラムをダウンロードして、当該センサー１４０に接続されるカテゴリ１のインタフェースＪ１０ｎを介して当該センサー１４０に配置して当該センサー１４０のパラメータを設定する。

処理制御モジュール１１０は、外部制御デバイス１２０からの指令が特定されたセンサー１４０のアップグレード指令であると判定した場合に、センサー１４０のパラメータの設定と同様に、特定されたセンサー１４０のアップグレードプログラムをカテゴリ５のインタフェースを介してダウンロードして、それを当該特定されたセンサー１４０に通信接続されるカテゴリ１のインタフェースＪ１０ｎを介してセンサー１４０に配置して配置完了の情報を同じ経路に沿って外部制御デバイス１２０に返信し、当該センサー１４０がアップグレードできたことをオペレーターに知らせる。

（２−３）前記制御指令が処理制御モジュール１１０のアップグレード指令であると判定した場合、データ伝送・制御装置は、前記カテゴリ５のインタフェースＪ５００を介してアップグレードプログラムをダウンロードして、それをデータ伝送・制御装置自身に設定する。

処理制御モジュール１１０にインタフェースが追加され、又は特定されたセンサー１４０がアップグレードされた場合に、各インタフェース及びセンサー１４０が初期化後に正常に動作できるように、処理制御モジュール１１０自身もアップグレードする必要がある。処理制御モジュール１１０は、外部制御デバイス１２０からの指令が処理制御モジュール１１０自身のアップグレード指令であると判定した場合、カテゴリ５のインタフェースを介して処理制御モジュール１１０のアップグレードプログラムをダウンロードして配置する。

（３）上述したセンサー１４０のデータの取得、処理及び伝送において、処理制御モジュール１１０はさらに、カテゴリ３のインタフェースＪ３０ｎを介してセンサー１４０の外部パラメータをモニタリングして処理し、センサー１４０の通常動作に電源構成、電源管理、動作状態モニタリング及びレポートなどを提供し、センサー１４０に対する全面的なモニタリングを実現できる。

処理制御モジュール１１０は、カテゴリ３のインタフェースを介して前記センサー１４０の動作状態モニタリングモジュールが伝送してきたリアルタイムのパラメータデータを受信した後、カテゴリ５のインタフェースを介して上記リアルタイムパラメータデータを外部制御デバイス１２０にアップロードして各センサー１４０のリアルタイム動作状態をユーザに知らせる。また、外部制御デバイス１２０又は処理制御モジュール１１０には、センサー性能及びパラメータモデルが予め格納されており、特定されたセンサー１４０の動作状態のリアルタイムパラメータをセンサー性能及びパラメータモデルに代入することにより、センサー１４０のパラメータの再設定が必要であるかどうかを判定する。必要である場合、センサー性能及びパラメータモデルに基づいてセンサー１４０の構成パラメータを動的に変更してセンサー１４０が常に最適な動作状態で動作するようにする。

ここで、センサー性能及びパラメータモデルは、繰り返したシミュレーション実験の統計により得られた。データ処理量が大きいため、一般的に、センサー性能及びパラメータモデルを外部制御デバイス１２０に格納させる。外部制御デバイス１２０は、特定されたセンサー１４０の動作パラメータの再設定が必要であると判定した場合に、ステップ（２）で当該センサー１４０に発信し、これにより、処理制御モジュール１１０のタスク量を削減し、装置全体の処理及び反応速度を向上させる。

本発明に係るマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置によれば、複数のセンサー１４０のデータの取得、処理、伝送を効率的に実現すると同時に、センサー１４０を能動的に制御することができるようになり、ハードウェアを変更することなく、各センサー１４０とデータ伝送・制御装置自身のソフトウェアを適応的に調整でき、高い汎用性及び互換性を持つ。さらに、各センサー１４０をインテリジェントモジュールによって独立したオンラインユニットとして提供することができる。ユーザは、外部制御デバイス１２０によって各センサー１４０にアクセスし、制御、対話すること、センサー１４０の状態情報を収集して取得すること、ローカルデータを収集して分析する、異なるアプリケーションシナリオに対処するために、ファームウェアのアップデートバージョンをダウンロードしてセンサー１４０の機能とワークフローを改善することなどができる。

上述した複数のプロセスに対する制御を同時に達成するため、処理制御モジュールが高い性能を備えなければならず、処理制御モジュールの研究及び製造コストが高くなることを考慮して、本発明は、第二実施形態では、マルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置をさらに開示する。図３に示すように、処理制御モジュールは、パラメータ設定及びアップグレードに用いられる第一コントローラー２１８と、データ交換に用いられる第二コントローラー２１９とを含む。第一コントローラー２１８は、一組のカテゴリ５のインタフェースと、少なくとも一組のカテゴリ１のインタフェースと、指令処理ユニットとを含む。第二コントローラー２１９は、一組のカテゴリ６のインタフェースと、少なくとも一組のカテゴリ２のインタフェースと、データ処理ユニットとを含む。カテゴリ３のインタフェースは、第一コントローラー２１８又は第二コントローラー２１９に設けられ、データ処理プログラムは、第一コントローラー２１８又は第二コントローラー２１９のＦＬＡＳＨに予め埋め込まれてもよい。

処理すべきプロセス及びデータの量が多すぎると、第一コントローラー２１８又は第二コントローラー２１９の処理能力が不足になる可能性があることを考慮して、第一コントローラー２１８及び／又は第二コントローラー２１９にはさらにカテゴリ７のインタフェースＪ７００が設けられ、カテゴリ７のインタフェースＪ７００は、周辺機器制御ユニットと接続するための周辺機器拡張インタフェースであり、ＲＡＭ及びＦＬＡＳＨの拡張に用いられる。第一コントローラー２１８に対してカテゴリ７のインタフェースを介して外部ＦＬＡＳＨが設置された場合、前記データ処理プログラムは周辺ＦＬＡＳＨに埋め込まれることが多い。ここで、カテゴリ７のインタフェースはＲＡＭの拡張のためのＦＳＭＣインタフェースと、ＦＬＡＳＨの拡張のためのＳＰＩインタフェース又はＩ２Ｃとを含む。

上記第一コントローラー２１８は第二コントローラー２１９とミラーリングするように設けられており、両者の機能がお互いに入れ替え可能で、データ及び指令の制御にそれぞれ用いられる。

第一コントローラー２１８及び第二コントローラー２１９は、ＭＣＵ、ＤＳＰ、ＣＰＬＤ、及びＦＰＧＡのうちいずれか一つであってよい。コストと効率のバランスをとるために、本実施形態に係る処理制御モジュールでは、第一コントローラー２１８は、ＭＣＵ、ＤＳＰ、ＣＰＬＤのうちいずれか一つであってよく、センサー２４０の最適化配置とオンライン管理、ファームウェアのオンラインアップグレード及びメンテナンスの機能を実現する、第二コントローラー２１９はＦＰＧＡであって、複数のセンサーのデータ交換に用いられる。

第二コントローラー２１９がＦＰＧＡである場合、電源が切れる度に、ＦＰＧＡに格納されたデータが失われてしまうことを考慮して、データ処理プログラムを予め第一コントローラー２１８に格納しており、カテゴリ４のインタフェースを第一コントローラー２１８と第二コントローラー２１９との間に設置して、データ及び指令の交換に用いる。カテゴリ４のインタフェースはＪ４０１インタフェースとＪ４０２インタフェースを含み、Ｊ４０１インタフェースは、第一コントローラー２１８と第二コントローラー２１９との間のファームウェア構成データ（複数のセンサー２４０のデータの取得と伝送機能を達成するためのデータ処理プログラムを含む）の伝送に用いられ、Ｊ４０２インタフェースは、第一コントローラー２１８と第二コントローラー２１９との間の業務データの伝送、すなわち、第二コントローラー２１９の周辺機器の構成データの伝送及び第一コントローラー２１８と第二コントローラー２１９との間の非アップグレード用データの伝送に用いられる。好ましい実施形態として、Ｊ４０１インタフェースはＰＳモードのインタフェースであり、Ｊ４０２インタフェースは短距離データ伝送用のインタフェースであり、前記短距離データ伝送用のインタフェースは、ＲＳ２３２インタフェース、ＳＰＩ、Ｉ２Ｃ、ＧＰＩＯ、及びＦＳＭＣのうちいずれか一つであってよい。

次に、第二実施形態に係るマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置について詳しく説明する。ここで、第一コントローラー２１８がＭＣＵであり、第二コントローラー２１９がＦＰＧＡであり、プログラミング可能でかつアルゴリズムのカスタマイズが可能なセンサーがデータ処理プラットフォームを提供する。

上述した分割構造を備えるマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置の制御方法について説明する。ここで、第一コントローラー２１８はＡＲＭによって構築されたＭＣＵであり、第二コントローラー２１９はＦＰＧＡである。

（１）初期化。電源投入後、第一コントローラー２１８及び第二コントローラー２１９のクロックと周辺機器を配置し、センサー２４０の初期パラメータを設定してデータ処理プログラムをロードする。

第一コントローラー２１８にデータ処理プログラムが予め埋め込まれている場合、第一コントローラー２１８は、Ｊ４０１インタフェースを介してデータ処理プログラムを第二コントローラー２１９に伝送してロードし、それにより、ＦＰＧＡが複数のセンサー２４０のデータを取得でき、データ処理プログラムによってデータを初歩的に処理して外部サービス端末２３０に伝送することができる。一方、第一コントローラー２１８にデータ処理プログラムが予め埋め込まれていない場合、初期化が完了した後、第一コントローラー２１８は、カテゴリ５のインタフェースＪ５００を介して外部制御デバイス２２０からデータ処理プログラムをダウンロードして、Ｊ４０１インタフェースを介して第二コントローラー２１９にロードしてから、複数のセンサー２４０のデータの取得、処理、及び伝送を行う。

（２）初期化後、処理制御モジュールがセンサー２４０のデータの取得、処理、及び伝送を行うと同時に、第一コントローラー２１８はさらに、カテゴリ５のインタフェースを介して、外部制御デバイス２２０からの制御指令のモニタリング、受信、解析、及び処理を行う。具体的なステップは、下記のとおりである。

（１−１）第一コントローラー２１８は、前記処理制御モジュール（第一コントローラー２１８と第二コントローラー２１９を含む）のクロック及び周辺機器を主導的に配置し、
（１−２）第二コントローラー２１９は、データ処理プログラムをロードし、
（１−３）第一コントローラー２１８は、前記センサーの動作電圧を設定して検出し、センサー２４０への電源投入を確保する。その後、第一コントローラー２１８は、センサー２４０が動作を開始してデータを伝送するように、センサー２４０の初期動作パラメータを設定し、
（１−４）前記複数のセンサー２４０のデータは、前記データ処理プログラムによって取得されて前処理された後、カテゴリ６のインタフェースを介して前記外部サービス端末２３０に伝送されて後続の処理をなされる。

本発明に係るマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置を介して、外部サービス端末２３０に伝送されるデータのタイプ及びデータ量がユーザのニーズを満たす場合、本発明に係るデータ伝送・制御装置は、他の調整を必要とすることなく、初期化完了の直後に、データの取得と伝送動作を正常に実行開始してもよい。一方、センサー２４０の動作現場やユーザのニーズが変更した場合、本発明に係るデータ伝送・制御装置は、実際状況に合わせて、カテゴリ５のインタフェースを介して外部制御デバイス２２０からの制御指令に対するリアルタイムのモニタリング、受信、解析及び処理を行うことにより、具体的な動作状態のフィードバックに基づいて主導的に調整を行ったり、ユーザのニーズに応じて適応的に調整を行ったりすることで、各センサー２４０の動作モード、パラメータ及びファームウェア、第一コントローラー２１８及び第二コントローラー２１９の動作パラメータを主導的に決定することができる。

（２−１）第一コントローラー２１８は、受信した制御指令が特定されたセンサー２４０のパラメータの照会と設定の指令であると判定する場合、第一コントローラー２１８は、カテゴリ１のインタフェースを介してセンサー２４０の特定のパラメータの照会及び／又は設定を行い、照会及び／又は設定のフィードバック情報をカテゴリ５のインタフェースＪ５００を介して前記処理制御モジュールに伝送する。

（２−２）第一コントローラー２１８は、外部制御デバイス２２０からの制御指令が特定されたセンサー２４０のアップグレード指令であると判定する場合、制御指令に基づいてカテゴリ５のインタフェースＪ５００を介して特定されたセンサー２４０用のアップグレードプログラムをダウンロードして、当該センサー２４０と接続されているカテゴリ１のインタフェースＪ１０ｎを介してアップグレードプログラムをセンサー２４０に配置することにより、必要に応じてセンサー２４０の機能及び役割を動的に調整する。

外部制御デバイス２２０は、カテゴリ５のインタフェース（本実施形態ではイーサネット通信）を介して、各センサー２４０の構成パラメータを第一コントローラー２１８（ＡＲＭ制御パネル）に伝送する。第一コントローラー２１８（ＡＲＭ制御パネル）は、外部処理デバイスから伝送されてきた全ての構成パラメータ及びファームウェアをローカルファイルシステムに格納した後に、センサー２４０と接続されているカテゴリ１のインタフェースＪ１０ｎを介して、アップグレードすべきセンサー２４０の動作モード、パラメータ及びファームウェアを伝送する。伝送が完了した後に、各センサー２４０の制御ユニットはそれ自身のアップグレードを行ってセンサー２４０アレイのファームウェアのアップデートを完了することにより、様々な検出機能を実現する。

（２−３）第一コントローラー２１８は、前記制御指令が処理制御モジュール自身のアップグレード指令であると判定した場合、カテゴリ１のインタフェースを介してアップグレードプログラムをダウンロードして処理制御モジュールに配置する。

（２−３−１）第一コントローラー２１８は、前記制御指令が第一コントローラー２１８自身のアップグレード指令であると判定した場合、カテゴリ５のインタフェースを介して外部制御デバイス２２０から第一コントローラー２１８のアップグレードプログラムをダウンロードして配置する。外部制御デバイス２２０は、第一コントローラー２１８（ＡＲＭ制御パネル）のファームウェアをイーサネット通信により第一コントローラー２１８（ＡＲＭ制御パネル）に伝送し、第一コントローラー２１８（ＡＲＭ制御パネル）は、外部制御デバイス２２０から伝送されてきたすべてのパラメータ及びファームウェアをローカルファイルシステムに格納してその自身のアップグレードを行う。

（２−３−２）第一コントローラー２１８は、前記制御指令が第二コントローラー２１９のアップグレード指令であると判定した場合、カテゴリ５のインタフェースを介して外部制御デバイス２２０から第二コントローラー２１９のアップグレードプログラムをダウンロードしてＪ４０１を介して第二コントローラー２１９に配置する。アプリケーション適応型のファームウェアはＡＲＭプラットフォームにオンラインに埋め込まれることができ、これにより、ＡＲＭがＦＰＧＡを動的にロードして特定のカスタムアルゴリズムモジュールと探知器のデータ処理フローを実現することができる。

また、第二コントローラー２１９がＭＣＵ、ＤＳＰ、ＣＰＬＤのいずれか一つである場合、第二コントローラー２１９は、カテゴリ６のインタフェースを介して外部制御デバイス２２０と直接通信するようにしてもよい。前記制御指令が第二コントローラー２１９自身のアップグレード指令であると判定した場合、外部制御デバイス２２０は、第二コントローラー２１９のファームウェアをイーサネット通信により第二コントローラー２１９に伝送し、第二コントローラー２１９は、外部制御デバイス２２０によって伝送されてきた全てのパラメータ及びファームウェアをローカルファイルシステムに格納してその自身のアップグレードを行う。

（３）センサー２４０のパラメータの動的設定。複数のセンサー２４０のデータの取得及び伝送において、予め配置されたセンサー２４０は、動作持続時間、外部環境など様々な原因によって、常に最適な動作状態で動作することはできない。それを考慮して、本発明に係るデータ伝送・制御装置は、カテゴリ３のインタフェースを介してセンサー２４０のパラメータの動的設定を行う。

初期化の後、本発明に係るデータ伝送・制御装置はデータの取得と伝送を正常に行うとき、さらにカテゴリ３のインタフェースを介してセンサー自身の動作状態をモニタリングして調整することもできる。カテゴリ３のインタフェースが第一コントローラー２１８に設置されている場合、第一コントローラー２１８は、カテゴリ３のインタフェースを介してセンサー２４０の動作状況モニタリングモジュールにより伝送されてきたリアルタイムのパラメータデータを受信してセンサー２４０の動作状態をリアルタイムでモニタリングすると同時に、センサー２４０の性能とパラメータモデルに基づいてセンサー２４０の構成パラメータを動的に変更する。一方、カテゴリ３のインタフェースが第二コントローラー２１９に設置されている場合、第二コントローラー２１９は、カテゴリ３のインタフェースを介してセンサー２４０の動作状態モニタリングモジュールにより伝送されてきたリアルタイムのパラメータデータを受信した後、センサー２４０の性能とパラメータモデルに基づいて、センサー２４０の構成パラメータを動的に変更し、又は、各センサー２４０のリアルタイムのパラメータデータをＪ４０２インタフェースを介して第一コントローラー２１８に伝送し、第一コントローラー２１８は、センサー２４０の性能とパラメータモデルに基づいてセンサー２４０の構成パラメータを動的に変更する。通常、センサー２４０の動作状態モニタリングモジュールは、電圧検出、電流検出、電力検出、温度検出、湿度検出などのモニタリングを含み、センサー２４０の電源状態や環境状態をリアルタイムでモニタリングすることができる。さらに、取得したモニタリング情報に基づいて探知器に対してリアルタイムの校正を行って、センサー２４０の最適な性能を保証することができる。

第三実施形態では、本発明は、本発明に係るマルチノード探知器ネットワークのデータ伝送・制御装置がフロントエンド電子システムの制御装置として適用されるＰＥＴデバイスを開示し、フロントエンド電子システム内の複数の探知器によって送信されるデータの取得と伝送に用いられる。処理制御モジュールは、それぞれ少なくとも一組のカテゴリ１のインタフェース及び少なくとも一組のカテゴリ２のインタフェースを介して、前記フロントエンド電子システム内の各探知器とそれぞれ通信接続され、探知器のパラメータ設定と照会、ファームウェアのアップグレード、及びフィードバック情報の伝送に用いられる。具体的には、前記データ伝送・制御装置を適用したＰＥＴデバイスは、フロントエンド電子システムと、マルチノード探知器ネットワークのデータ伝送・制御装置と、外部制御システムとを含み、外部制御システムは、プログラム格納と指令送信に用いられる外部制御デバイスと、画像再構成に用いられる外部サービス端末とを含む。データ伝送・制御装置の複数のカテゴリ１のインタフェースは、前記フロントエンド電子システム内の複数の探知器とそれぞれ通信接続され、カテゴリ５のインタフェースは、前記外部制御デバイスと通信接続され、探知器とデータ伝送・制御装置のファームウェアの配置とアップグレードに用いられる。前記データ伝送・制御装置の複数のカテゴリ２のインタフェースは、前記フロントエンドの電子システムにおける複数の探知器とそれぞれ通信接続され、カテゴリ６のインタフェースは前記外部サービス端末と通信接続され、複数の探知器のデータの取得、伝送及び処理に用いられる。

以下では、本発明に係るＰＥＴデバイスをさらに説明する。ここで、ＰＥＴデバイスは、第二実施形態に係る分割構造のデータ伝送・制御装置を含む。

ここで、前記フロントエンド電子システムは複数の探知器を含み、外部制御システムは、一体的に設置された外部制御デバイスと外部サービス端末とを備え、サーバであることが好ましい。データ伝送・制御装置は第一コントローラーと第二コントローラーを含む。

第一コントローラーは、ＡＲＭ＋Ｌｉｎｕｘプラットフォームに基づき、そのハードウェアアーキテクチャは、ＣｏｒｔｅｘＭ４カーネルを備えるＡＲＭと外部ＳＲＡＭを含んで最低限システムを形成し、複数のプログラミング可能な電圧モジュールを制御して、電圧、電子回路、温度・湿度探知器を統合する。制御情報の伝送は、二本のＣＡＮバスを介して行われる。ソフトウェアシステムとして、ＳａｆｅＲＴＯＳリアルタイムオペレーティングシステムが採用され、ユーザーにＡＰＩインタフェースを提供し、主に以下の三つの作業、すなわち、（Ａ）探知器を正常に動作させるための基本要素である複数の電源の配置、探知器のパラメータの設定を提供し、（Ｂ）探知器を効果的に動作させる保障であるリアルタイムのモニタリングを提供し、（Ｃ）探知器を安定に動作させるための基礎となる、モニタリング情報と既知の探知器性能モデルに基づいた探知器最適性能較正を行う。

第二コントローラーはＦＰＧＡに基づき、ユーザの使用上のニーズに応じてＦＰＧＡの内部で、様々なデータ取得フロー、様々なデータ処理メカニズム及び様々なデータ出力フォーマットを実現することができる。データ入力とデータ出力のインタフェースとして、カテゴリ２のインタフェースとカテゴリ６のインタフェースは、いずれもギガビットネットワークインタフェースであり、十分なデータチャンネルを保証する。これは主に、アルゴリズムプラットフォームと、データ処理フローと、データ出力構造との三つの部分を含む。（Ａ）アルゴリズムプラットフォームは、ユーザの使用に応じて所定モードでのアルゴリズムパケットを提供し、アルゴリズムをカスタマイズする機能も提供する。ＰＥＴ分野において、位置、時間、エネルギー情報の計算、エネルギー窓の配置などを実現することができる。（Ｂ）データ処理フローは、ユーザのニーズに応じて、例えば、ＰＥＴ分野におけるエネルギー計算、エネルギー窓のスクリーニング、特定のサイズのパケットのパケット化と伝送など特定のデータ処理フローを提供する。（Ｃ）データ出力構造は、ユーザのニーズに応じて、カスタマイズされたデータフォーマットを備えるパッケージ、マーキング、データ出力を提供する。標準ＴＣＰ、ＵＤＰ、ＣＡＮバスなどの標準フォーマットを備えるデータパケットと、様々なカスタムフォーマットを備えるデータパケットを実現できる。

また、第一コントローラー及び第二コントローラーは協働してカスタムファームウェアを動的メンテナンスする。カスタム探知器ファームウェアの動的メンテナンスは、探知器のオンラインアップグレードに用いられ、異なる使用に応じて、ファームウェアを主導的に変更して異なる検出ユニットを達成する。現段階には、主に以下を含む。（Ａ）制御情報に対するＣＡＮバス制御について、探知器のアレイ化及び探知器グループそれぞれに対する制御のために、マルチノード探知器ネットワーク内の全てのデータ伝送・制御装置を、独立したユニットとしてＣＡＮバスに搭載する。ＣＡＮバスによって、制御情報を外部制御デバイスとデータ伝送・制御装置との間で二方向に伝送することができ、また、探知器のファームウェアを特定のプロトコルに応じて処理制御モジュールに書き込むことにより、ＡＲＭとＦＰＧＡのプログラムを変更し、検出機能の多様化を実現することができる。（Ｂ）探知器アレイへのネットワークアクセスについて、複数の探知器がアレイとして配列された場合、全ての探知器に対して、ＣＡＮバスとＣＡＮバススイッチを介して特定対象にアクセスすることができる。（Ｃ）ファームウェア情報（ＡＲＭとＦＰＧＡを含む）の自動ロードについて、アプリケーション適応型のファームウェアはＡＲＭプラットフォームにオンラインに埋め込まれることができ、ＡＲＭがＦＰＧＡを動的にロードすることにより特定のカスタムアルゴリズムモジュールと探知器のデータの処理プロセスを実現することができ、これにより、探知器アセンブリ全体のファームウェアのアップデートを完了し、使用上のニーズに応じて探知器の使用を変更して、又はカスタマイズすることができる。

当業者が本発明を理解して使用することを容易にするため、上述の実施形態を説明した。当業者であれば、創造的活動をしなくても、これら実施形態について様々な変更を容易に行え、本明細書に記載された一般的な原理を他の実施形態に適用できることは明らかである。従って、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、当業者が本発明の範囲から逸脱せずに本発明の開示に基づいて行う改善と修正は本発明の範囲内にある。

Claims (13)

1. マルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置であって、データ交換、パラメータ設定及びファームウェアアップグレードに用いられる処理制御モジュールを含み、前記処理制御モジュールは、指令処理ユニットと、データ処理ユニットと、少なくとも一組のカテゴリ１のインタフェースと、少なくとも一組のカテゴリ２のインタフェースと、一組のカテゴリ５のインタフェース、及び一組のカテゴリ６のインタフェースとを含み、
   前記処理制御モジュールは、前記少なくとも一組のカテゴリ１のインタフェース及び前記少なくとも一組のカテゴリ２のインタフェースを介して、前記複数のセンサーに通信接続して、各々の前記センサーは、前記カテゴリ１のインタフェース及び前記カテゴリ２のインタフェースにそれぞれ通信接続し、前記処理制御モジュールは、前記カテゴリ５のインタフェースを介して外部制御デバイスに通信接続し、前記カテゴリ６のインタフェースを介して外部サービス端末に通信接続し、
   前記カテゴリ５のインタフェース及び前記少なくとも一組のカテゴリ１のインタフェースは、前記指令処理ユニットと協働して前記センサーのパラメータ設定及び照会、前記センサー及び処理制御モジュールのファームウェアアップグレード及びフィードバック情報の伝送を行い、
   前記少なくとも一組のカテゴリ２のインタフェース及び前記カテゴリ６のインタフェースは、前記データ処理ユニットと協働して前記複数のセンサーのデータを取得して前記外部サービス端末に伝送する
   ことを特徴とするマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置。
2. 前記データ処理ユニットによる処理は前処理ステップをさらに含み、前記前処理ステップは、取得と伝送との間に実行され、スクリーニング、フィルタリング、アルゴリズム実装、マーク付け、パッケージ、パケット化、キャッシング及びパケット伝送というデータ操作の一つ又は複数の組み合わせを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載されたマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置。
3. 前記処理制御モジュールはさらに少なくとも一組のカテゴリ３のインタフェースをさらに含み、前記カテゴリ３のインタフェースは、前記指令処理ユニットと協働して前記複数のセンサーと処理制御モジュールの動作状態モニタリングモジュールの接続と処理のための保留制御インタフェースであり、
   前記動作状態モニタリングモジュールは、センサー及び／又は処理制御モジュールの動作温度モニタリングモジュール、センサー及び／又は処理制御モジュールの環境湿度モニタリングモジュール、センサー及び／又は処理制御モジュールのファン制御モジュール、センサー及び／又は処理制御モジュールの電圧制御モジュール、センサー及び／又は処理制御モジュールのＩＤ情報確認モジュールの一つ又は複数の組み合わせである
   ことを特徴とする請求項１に記載されたマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置。
4. 各処理制御モジュールに接続されるカテゴリ１のインタフェース及びカテゴリ２のインタフェースの数は、当該処理制御モジュールに管理されるセンサーの数に対応して設置され、前記センサーのそれぞれは一組のカテゴリ１のインタフェースと一組のカテゴリ２のインタフェースを介して前記処理制御モジュールに通信接続される
   ことを特徴とする請求項１に記載されたマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置。
5. 前記処理制御モジュールは、パラメータ設定及びファームウェアアップグレードのための第一コントローラーと、複数のセンサーのデータ交換のための第二コントローラーとを含み、前記第一コントローラーは前記指令処理ユニットと、一組のカテゴリ５のインタフェースと、少なくとも一組のカテゴリ１のインタフェースとを含み、前記第二コントローラーは前記一組のカテゴリ６のインタフェース及び少なくとも一組のカテゴリ２のインタフェースを含み、前記カテゴリ３のインタフェースは前記第一コントローラー又は前記第二コントローラーに設置される
   ことを特徴とする請求項１に記載されたマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置。
6. 前記第一コントローラー及び前記第二コントローラーはＭＣＵ、ＤＳＰ、ＣＰＬＤ、ＦＰＧＡのうちいずれか一つである
   ことを特徴とする請求項５に記載されたマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置。
7. 前記第二コントローラーはＦＰＧＡであり、前記ＦＰＧＡにおいて前記複数のセンサーのデータを取得して前記外部サービス端末に伝送するデータ処理プログラムが、予め前記第一コントローラーに埋め込まれ、前記第一コントローラーと前記ＦＰＧＡとの間にそれぞれ対応するようにカテゴリ４のインタフェースが設置され、前記カテゴリ４のインタフェースは、前記第一コントローラーと前記ＦＰＧＡとの間でファームウェアの構成データを伝送するためのＪ４０１インタフェースと、前記第一コントローラーと前記ＦＰＧＡとの間で業務データを伝送するためのＪ４０２インタフェースを含み、
   前記Ｊ４０１インタフェースはＰＳモード（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ）のインタフェースであり、前記Ｊ４０２インタフェースは短距離データ伝送インタフェースであり、前記短距離データ伝送インタフェースは、ＲＳ２３２インタフェース、ＳＰＩ、Ｉ２Ｃ、ＧＰＩＯ、ＦＳＭＣ、ＥＰＩ、ＬＯＣＡＬ ＢＵＳのうちいずれか一つであり、
   前記第一コントローラーはＭＣＵであり、前記第二コントローラーはＦＰＧＡであり、
   前記カテゴリ３のインタフェースは前記第一コントローラーに設置される
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載されたマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置。
8. 前記第一コントローラー及び／又は前記第二コントローラーにカテゴリ７のインタフェースが設置され、前記カテゴリ７のインタフェースは、周辺デバイスにある制御ユニットに接続してＲＡＭ及びＦＬＡＳＨを拡張するための周辺拡張インタフェースであり、
   前記カテゴリ７のインタフェースはＳＲＡＭを拡張するＦＳＭＣインタフェースと、ＦＬＡＳＨを拡張するＳＰＩインタフェース又はＩ２Ｃインタフェースとを含む
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載されたマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置。
9. 前記カテゴリ１のインタフェース、カテゴリ２のインタフェース、カテゴリ３のインタフェース、カテゴリ５のインタフェース及びカテゴリ６のインタフェースは、ＲＳ２３２インタフェース、ＲＳ４８５インタフェース、イーサネットインタフェース、ＣＡＮインタフェース、光ファイバーインタフェース、ＳＰＩ、Ｉ２Ｃ、ＧＰＩＯ、ＦＳＭＣのうちいずれか一つであり、
   前記外部制御デバイス及び外部サービス端末は一体的に集積されて設置される
   ことを特徴とする請求項１又は５に記載されたマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載されたマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置による制御方法であって、
    （１）初期化、処理制御モジュールに電源が投入された後に、前記処理制御モジュールのクロックと周辺デバイスを配置すると共に、データ処理プログラムをロードし、前記センサーの初期パラメータを設定し、前記複数のセンサーのデータは、前記データ処理プログラムにより前処理された後に前記外部サービス端末に伝送され、
    （２）前記処理制御モジュールは前記外部制御デバイスから発送されてきた制御指令に対し、モニタリング、受信、解析及び処理を行い、
    （２−１）前記制御指令が特定されたセンサーのパラメータを照会及び／設定する指令であると判定した場合、前記特定されたセンサーに通信接続されているカテゴリ１のインタフェースを介して特定されたセンサーのパラメータ情報を照会及び／設定した後、前記カテゴリ１のインタフェースを介して前記外部制御デバイスにフィードバックし、
    （２−２）前記制御指令が特定されたセンサーのファームウェアをアップグレードする指令であると判定した場合、処理制御モジュールは、前記カテゴリ５のインタフェースを介して特定されたセンサーのアップグレードプログラムをダウンロードした後、前記特定されたセンサーが通信接続されているカテゴリ１のインタフェースを介して前記処理制御モジュールからアップグレードプログラムをダウンロードして配置し、
    （２−３）前記制御指令が処理制御モジュールをアップグレードする指令であると判定した場合、処理制御モジュールは、アップグレードプログラムをダウンロードして前記処理制御モジュールに配置する
    というステップを含むことを特徴とするマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置の制御方法。
11. 前記ステップ（２−３）において、第一コントローラーはカテゴリ５のインタフェースを介して処理制御モジュール自身のアップグレードを行うか否かを判定し、
    （２−３−１）前記第一コントローラーは自身をアップグレードすると判定した場合、前記カテゴリ５のインタフェースを介して外部制御デバイスから第一コントローラーのアップグレードプログラムをダウンロードして配置し、
    （２−３−２）前記第一コントローラーは、第二コントローラーをアップグレードすると判定した場合、前記カテゴリ５のインタフェースを介して外部制御デバイスから第二コントローラーのアップグレードプログラムをダウンロードして、前記Ｊ４０１インタフェースを介して前記第二コントローラーに配置し、
    又は、前記ステップ（２−３）で、前記第一コントローラーはカテゴリ５のインタフェースを介して処理制御モジュール自身のアップグレードを行うか否かを判定し、前記第二コントローラーはカテゴリ６のインタフェースを介して処理制御モジュール自身のアップグレードを行うか否かを判定し、
    （２−３−１’）前記第一コントローラーは自身をアップグレードすると判定した場合、前記カテゴリ５のインタフェースを介して外部制御デバイスから第一コントローラーのアップグレードプログラムをダウンロードして配置し、
    （２−３−２’）前記第二コントローラーは自身をアップグレードすると判定した場合、前記カテゴリ６のインタフェースを介して外部制御デバイスから第二コントローラーのアップグレードプログラムをダウンロードして配置する
    ことを特徴とする請求項１０に記載されたマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置の制御方法。
12. さらにセンサーの動作状態のモニタリングと処理のステップであるステップ（３）を含み、前記処理制御モジュールは、前記カテゴリ３のインタフェースを介して前記センサーに対する動作状態モニタリングモジュールから伝送されてきたセンサーの動作状態のパラメータデータをリアルタイムで受信すると、前記外部制御デバイスに伝送し、前記外部制御デバイス又は前記処理制御モジュールは、前記センサーが最適な動作状態になるように、センサー性能及びパラメータモデルに応じてセンサーの構成パラメータを動的に変更し、
    前記センサー性能及びパラメータモデルは前記外部制御デバイスに予め格納されており、前記外部制御デバイスは、前記センサーが最適な動作状態になるように、前記センサー性能及びパラメータモデルに基づいて特定されたセンサーの構成パラメータを動的に変更すると共に、ステップ（２）で前記特定されたセンサーに発信する
    ことを特徴とする請求項１０に記載されるマルチノードセンサーネットワークのデータ伝送・制御装置の制御方法。
13. フロントエンド電子システムを含むＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）デバイスであって、さらに請求項１〜９に記載されたデータ伝送・制御装置と外部制御システムを含み、前記外部制御システムは、プログラム格納及び指令発信に用いられる外部制御デバイスと、画像再構成に用いられる外部サービス端末とを含み、前記処理制御モジュールは、少なくとも一組のカテゴリ１のインタフェース及び少なくとも一組のカテゴリ２のインタフェースをそれぞれ介して前記フロントエンド電子システムの各探知器に対応して通信接続され、前記センサーのパラメータ設定、照会とハードウェアアップグレード、及びフィードバック情報の伝送のために前記カテゴリ５のインタフェースを介して前記外部制御デバイスと接続して、画像再構成のために、前記カテゴリ６のインタフェースを介して外部サービス端末と通信接続する
    ことを特徴とするＰＥＴデバイス。

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