(57)【要約】【課題】  安定した無線通信を行うために、無線通信の伝送障害を記録するための無線ネットワークシステムを提供する。例えば、伝送路上に存在する無線信号を、ノイズ等によって検出できなかった場合に、その無線信号の波形情報を記録することを可能とする無線ネットワークシステムを提供する。【解決手段】  連続する第一、第二、第三の無線信号において、第二の無線信号が未検出である場合に、少なくとも、第一の無線信号の受信終了時から第三の無線信号の受信開始前までの波形情報を記録し、出力可能とする。【選択図】  図１
2014165889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続する第一、第二、第三の無線信号において、第二の無線信号が未検出である場合に、少なくとも、第一の無線信号の受信終了時から第三の無線信号の受信開始前までの波形情報を記録し、出力可能なことを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項２】
請求項１において、
前記無線ネットワークシステムは、無線信号のアドレスと、固有情報を有し、無線信号からアドレスを取得する手段と、無線信号から固有情報を取得する手段とを備え、第一の無線信号のアドレスおよび固有情報と、第三の無線信号のアドレスおよび固有情報と、を比較して、第二の無線信号の有無を判定する手段を備えることを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項３】
請求項２において、
第二の無線信号の有無を判定する手段の判定結果に基づいて、波形情報を一次記憶部から二次記憶部へ選択的に記録することを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項４】
請求項２乃至３の何れか１項において、
無線信号のアドレスを取得する手段と、無線信号の固有情報を取得する手段を備え、
前記無線信号のアドレスと固有情報のビット位置を、記録条件情報によって変更可能とすることを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項５】
請求項２乃至４の何れか１項において、
無線信号の固有情報として、シーケンスナンバーを用いることを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項６】
請求項２乃至５の何れか１項において、
波形情報として、無線信号の同相成分または直交成分のいずれか一つまたは両方を記録することを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項７】
請求項６において、
波形情報として、時刻情報を含むことを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項８】
請求項６乃至７の何れか１項において、
波形情報として、受信回路部における内部処理回路の特性値を含むことを特徴とする無線ネットワークシステム
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１項において、
一つまたは複数の無線端末を有するプラント内フィールド無線ネットワークシステムにおいて適用することを特徴とする無線ネットワークシステム
【請求項１０】
請求項１乃至８の何れか１項において、
一つまたは複数の無線端末を有する自動検針無線ネットワークシステムにおいて適用することを特徴とする無線ネットワークシステム
【請求項１１】
請求項１乃至８の何れか１項において、
通信経路の切換制御機能を有することを特徴とする無線ネットワークシステム
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信を利用する無線ネットワークシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、〔特許文献１〕がある。この公報には、ネットワーク構成を変えることなく、実際の通信パケットと伝送波形とに基づいて、伝送障害の要因と障害発生箇所とを自動推定する波形解析装置を得ると記載されている。
【０００３】
ネットワークに流れる電文を取り込んでその内容を解析するための装置であって、ネットワークに流れる電文を取り込む電文入力手段と、ネットワークに流れる電文の波形データを取り込む波形入力手段と、電文入力手段及び波形入力手段が取り込んだデータを格納する記憶手段と、電文と波形データの対応関係を所定の規則に従って判定する同期判定手段と、を備え、同期判定手段は、電文と波形データの対応関係を表す情報を、記憶手段に格納することを特徴とすると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６０３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１には、伝送障害としてチェックサムエラーなどの電文パケットの電文の異常をトリガーとして、プリトリガー機能によりバッファ内に蓄積した過去の波形データを取得すると記載されている。しかし、特許文献１の波形解析装置では、伝送路上の一つないし複数の電文パケットの存在を検出しないことで、電文の異常を抽出しなかった場合の波形データを取得することはできない。またプリトリガー機能によって蓄積する範囲はバッファの容量の範囲内と、伝送路から直接取得することができる範囲内に限られるため、伝送障害に関係する波形データを記録することを保証することはできない。
【０００６】
そこで、本発明は、安定した無線通信を行うために、無線通信の伝送障害を記録するための無線ネットワークシステムを提供する。例えば、伝送路上に存在する無線信号を、ノイズ等によって検出できなかった場合に、その無線信号の波形情報を記録することを可能とする無線ネットワークシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の無線ネットワークシステムでは、連続する第一、第二、第三の無線信号において、第二の無線信号が未検出である場合に、少なくとも、第一の無線信号の受信終了時から第三の無線信号の受信開始前までの波形情報を記録し、出力可能なことを特徴とするものである。
【０００８】
更に、本発明では無線ネットワークシステムにおいて、
無線信号のアドレスと、固有情報を有し、無線信号からアドレスを取得する手段と、無線信号から固有情報を取得する手段とを備え、第一の無線信号のアドレスおよび固有情報と、第三の無線信号のアドレスおよび固有情報と、を比較して、第二の無線信号の有無を判定する手段を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
更に、本発明では無線ネットワークシステムにおいて、
第二の無線信号の有無を判定する手段の判定結果に基づいて、波形情報を一次記憶部から二次記憶部へ選択的に記録することを特徴とするものである。
【００１０】
更に、本発明では無線ネットワークシステムにおいて、
無線信号のアドレスを取得する手段と、無線信号の固有情報を取得する手段を備え、
前記無線信号のアドレスと固有情報のビット位置を、記録条件情報によって変更可能とすることを特徴とするものである。
【００１１】
更に、本発明では無線ネットワークシステムにおいて、
無線信号の固有情報として、シーケンスナンバーを用いることを特徴とするものである。
【００１２】
更に、本発明では無線ネットワークシステムにおいて、
波形情報として、無線信号の同相成分または直交成分のいずれか一つまたは両方を記録することを特徴とするものである。
【００１３】
更に、本発明では無線ネットワークシステムにおいて、
波形情報として、時刻情報を含むことを特徴とするものである。
【００１４】
更に、本発明では無線ネットワークシステムにおいて、
波形情報として、受信回路部における内部処理回路の特性値を含むことを特徴とするものである。
更に、本発明では無線ネットワークシステムにおいて、
一つまたは複数の無線端末を有するプラント内フィールド無線ネットワークシステムにおいて適用することを特徴とするものである。
【００１５】
更に、本発明では無線ネットワークシステムにおいて、
一つまたは複数の無線端末を有する自動検針無線ネットワークシステムにおいて適用することを特徴とするものである。
【００１６】
更に、本発明では無線ネットワークシステムにおいて、
通信経路の切換制御機能を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、無線通信の信頼性を向上させ、安定した無線通信を実現することが可能な無線ネットワークシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】無線ネットワークシステムの構成図の例。
【図２】無線障害解析装置の構成図の例。
【図３】波形情報の構成の例。
【図４】無線信号の構成の例。
【図５】判定部の判定条件と判定結果の例。
【図６】記録履歴情報の例。
【図７】プラント内フィールド無線ネットワークシステムの構成図の例。
【図８】自動検針無線ネットワークシステムの構成図の例。
【図９】自動検針無線ネットワークシステムの構成図の例。
【図１０】無線障害解析装置による通信経路の切換制御機能を用いた例。
【図１１】通信経路の切換制御機能を付加した無線障害解析装置の構成図の例。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２０】
＜無線ネットワークシステム＞
本実施例では、無線ネットワークシステム１０００の一実施例を説明する。
図１は、本実施例の無線ネットワークシステム１０００の構成図の例である。無線障害解析装置１００に対して、入力信号１０を入力し、波形情報１１を出力する機能を有する。  入力信号１０は、少なくとも、第一の無線信号２１、第二の無線信号２２、第三の無線信号２３と、第一のバックグラウンド信号３１、第二のバックグラウンド信号３２を含む。第一の無線信号２１と、第二の無線信号２２は、第一のバックグラウンド信号３１を間に含んで、時間的に連続している。同様に、第二の無線信号２２と、第三の無線信号２３は、第二のバックグラウンド信号３２を間に含んで、時間的に連続している。すなわち、第一の無線信号２１と、第二の無線信号２２と、第三の無線信号２３は、連続して入力される。
【００２１】
なお、入力信号１０には、第一の無線信号２１より以前に入力される無線信号またはバックグラウンド信号を含んでも良い。同様に、入力信号１０には、第三の無線信号２３より以後に入力される、無線信号またはバックグラウンド信号を含んでも良い。
【００２２】
このような入力信号１０を無線障害解析装置１００に入力すると、後述する、無線障害解析装置１００の機能によって、無線障害解析装置１００では、入力１０の波形情報を記録する。そして、第二の無線信号２２が未検出である場合に、波形情報１１を出力する。波形情報１１は、少なくとも、第二の無線信号２２、第一のバックグラウンド信号３１、第二のバックグラウンド信号３２を含む。
【００２３】
すなわち、無線ネットワークシステム１０００は、連続する第一の無線信号２１、第二の無線信号２２、第三の無線信号２３において、第二の無線信号２２が未検出である場合に、少なくとも、第一の無線信号２１の受信終了時から第三の無線信号２３の受信開始前までの波形情報を記録し、出力可能なことを特徴とする。
【００２４】
本構成により、無線ネットワークシステム１０００は、未検出の無線信号２２を波形情報１１に記録して出力することが可能となる。そして、波形情報１１を解析することで、無線信号２２が未検出となった原因を特定し、対策を講じることで、無線通信を高信頼化する効果を得ることができる。その結果、安定した無線通信を行うことが可能となる。
【００２５】
＜無線障害解析装置の構成＞
図２は、本実施例の無線障害解析装置１００の構成図の例である。入力信号１０を受信するアンテナ部１０１では、例えば２．４ＧＨｚ帯などの無線信号を受信することが可能な特性を有する。受信回路部１０２では、アンテナ部１０１とのマッチング回路や、不要な帯域のノイズなどを除去するためのフィルタ処理、搬送波周波数をベースバンド周波数に変換するためのミキサー回路、入力信号１０を受信するためのアンプのゲインを可変するためのＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路などを備え、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換処理を行う機能を備える。
【００２６】
受信回路部１０２において入力信号１０はデジタル信号に変換された波形情報１２１となり、一次記憶部１０３では、メモリやハードディスクなどの記録媒体に波形情報１２１を記録する機能を備える。Ａ／Ｄ変換処理のサンプリング周波数が高速である場合に、波形情報１２１の一部を記録し損なわないようにするため、できるだけ高速に記録可能な記憶媒体を使用するとよい。そうすることで波形情報１２１を正確に記録することが可能になる効果が得られる。
【００２７】
波形情報１２１としては、少なくとも、Ａ／Ｄ変換した無線信号のデジタル値を時間的に連続もしくは時間的に間引きした値を記録する機能を有する。時間的に連続な値を記録する場合は、波形情報をより正確に記録することができるため、無線障害の原因解析を高精度に行うことが可能となる。時間的に間引きした値を記録する場合は、障害原因の解析に必要な程度に波形情報を記録すればよいため、記憶媒体で使用する記録容量を少なくすることが可能となる。
【００２８】
なお、一次記憶部１０３で記録する波形情報１２１は、通信データを伝送するための有意な無線信号２１、２２、２３に限定されるものでは無く、単なるノイズなどのバックグラウンド信号３１，３２などについても含む。それらの全てを一次記憶部１０３では記録する機能を有する。
【００２９】
図３に波形情報１２１の一例を示す。波形情報１２１としては、入力信号１０のＩ（同相）成分およびＱ（直交）成分を共に記録することが可能である。１０ビットのＡ／Ｄ変換処理を一例として、Ｉ成分とＱ成分の数値の例を図３に示した。また、入力信号１０をＡ／Ｄ変換してデジタルな値を取得した際の時刻情報を含めても良い。時刻情報としては、絶対時間としても良いし、または、基準時刻からの相対時間のいずれであっても構わない。図３では無線障害解析装置の起動時からの相対時間の例を示した。
【００３０】
また、さらに受信回路部１０２における内部処理回路の特性値を含めてもよい。例えば、ＡＧＣ回路の可変ゲインアンプのゲイン設定値を含めても良い。ＡＧＣ回路のアンプのゲイン設定値が変更されると、入力信号１０の振幅値が、波形情報１２１では不連続に変化するため、記録した波形情報を解析する際に、波形を再現することができなくなる可能性がある。そのため、アンプのゲイン設定値を一緒に記録しておくことで、記録した波形情報１２１を解析する際に、ゲイン設定値を用いて波形情報１２１を補正することが可能となる。その結果、無線障害の原因解析を高精度化することが可能になる効果が得られる。
【００３１】
受信復調部１０４では、一次記憶部１０３で記録した波形情報１２１に基づき、無線信号２１，２２，２３の同期を検出し、復調処理や誤り訂正処理、必要に応じてインターリーブ処理などを行うことで、無線信号２１，２２，２３で伝送される通信データ１２２を取得する機能を有する。
【００３２】
図４に無線信号２１の構成の例を示す。無線信号２２，２３についても同様の構成とすればよい。無線信号２１は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格のフレーム構成を参考としている。無線信号２１は、先頭からプリアンブル、フレーム検出、フレーム長、フレームコントロール、シーケンスナンバー、アドレスフィールド、セキュリティヘッダ、データペイロード、ＦＣＳ（フレームチェックシーケンス）で構成される。それぞれ項目の下に示した数字は、バイト数を表す。
【００３３】
通信データ１２２は、例えば、フレーム長、フレームコントロール、シーケンスナンバー、アドレスフィールド、セキュリティヘッダ、データペイロード、ＦＣＳ（フレームチェックシーケンス）で構成すればよい。
【００３４】
エラー判定部１０５では、得られた通信データ１２２について、ＣＲＣ（巡回冗長検査）符号や、ＳＵＭチェックなどの誤り検出方法を用いて、通信データ１２２が正しいか、または誤っているかについての判定を行う。ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格の場合、ＦＣＳとしてＣＲＣ符号を使用することで誤り検出を行う。そして、エラー判定部１０５で通信データ１２２が正しいと判定した場合、正常データ１２３を得ることができる。正常データ１２３は、例えば、通信データ１２２と同一の構成とすればよい。あるいはＦＣＳは不要なため、ＦＣＳを除いた構成などとしてもよい。
【００３５】
以上の結果、得られた正常データ１２３に基づき、波形記録判定部１１０では、記録選択部１０６への判定信号１２４を出力するための処理を行う。
【００３６】
記録条件入力部１１５では、記録条件情報１３を入力することで、正常データ１２３に含まれるアドレス１２５ａを示すビット位置１２７と、固有情報１２６ａとを示すビット位置１２８の情報を、それぞれアドレス取得部１１１と、固有情報取得部１１２へ入力する。
【００３７】
例えば、図４に示した無線信号２１において、アドレス１２５ａはアドレスフィールド２０２から取得し、固有情報１２６ａはシーケンスナンバー２０１から取得するとする。アドレス１２５ａは、ｂ３番目からｂ４番目までのフィールドに配置されている場合、記録情報入力部１１５ではｂ３番目からｂ４番目をアドレス１２５ａのビット位置１２７としてアドレス取得部１１１に設定する。
【００３８】
同様に、固有情報１２６ａを示すビット位置１２８も設定可能とする。固有情報１２６ａとしては、例えば、無線信号ごとに個別に設定され、無線信号ごとに数値が連続するシーケンスナンバー２０１を用いれば良い。そのため固有情報１２６ａは、ｂ１番目からｂ２番目までのフィールドに配置されている場合、記録情報入力部１１５ではｂ１番目からｂ２番目を固有情報１２６ａのビット位置１２８として固有情報取得部１１２に設定する。
【００３９】
このようにアドレス１２５ａのビット位置１２７と、固有情報１２６ａのビット位置１２８を変更可能とすることで、例えば無線方式のプロトコルが変更となった場合でも、装置のハード構成を変更することなく、ソフト処理の変更によって、同様の機能を実現することが可能となるという効果を得ることができる。
【００４０】
アドレス取得部１１１では正常データ１２３から、無線信号の送信元や受信先を示すアドレス１２５ａを取得する。同様に、固有情報取得部１１２では、例えばシーケンスナンバーなどの固有情報１２６ａを取得する。なお、アドレス取得部１１１と固有情報取得部１１２の接続構成は、図２に示した構成としても良いし、逆の並びとしてもよい。または並列に処理する構成としてもよい。
【００４１】
取得したアドレス１２５ａおよび固有情報１２６ａは、参照情報記憶部１１３へ入力して記憶すると共に、判定部１１４へ入力される。判定部１１４では、参照情報記憶部１１３において過去に入力されて予め記憶されていたアドレス１２５ｂ、固有情報１２６ｂとともに、新規に入力されたアドレス１２５ａと固有情報１２６ａを比較することで、記録選択部１０６において記録するかどうかの判定信号１２４を出力する。
【００４２】
ここで、例えば、図１に示した第二の無線信号２２が未検出である場合に、アドレス１２５ａと固有情報１２６ａを第三の無線信号２３から取得し、アドレス１２５ｂと固有情報１２６ｂを第一の無線信号２１から取得することで、判定部１１４において無線信号２２の有無を判定することができる。
【００４３】
記録選択部１０６において記録を選択するための判定信号１２４の内容は、図５に示す表の判定条件に基づいて判定し、判定結果を判定信号１２４で出力すればよい。本実施例では、固有情報としてシーケンスナンバーを用いているため、アドレス１２５ａとアドレス１２５ｂが同じであり、シーケンスナンバーである固有情報１２６ａと固有情報１２６ｂが不連続である場合、判定信号１２４では「記録する」ための信号となる。その他の判定条件では、「記録しない」ための信号となる。
【００４４】
記録選択部１０６では、判定部１１４から出力される判定信号１２４に従って、一次記憶部１０３から二次記憶部１０７へ波形情報１２１を選択的に記録する。波形情報１２１から一部を選択された波形情報を、波形情報１１とする。図１に示したように波形情報１１として、第二の無線信号２２と、第一のバックグラウンド信号３１、第二のバックグラウンド信号３２を含む。波形情報１１の内容は、図３に示した構成において、波形情報１２１の一部を選択すればよい。その際に、波形情報１１のほかに、どの波形情報を二次記憶部１０７へ記録したかを示す記録履歴情報１２を付加する。記録履歴情報１２としては、例えば、記録箇所の前後に受信した無線信号のアドレスや固有情報を含めてもよい。アドレスや固有情報を含める場合は、判定信号１２４において、判定結果の他に、アドレスおよび固有情報を付加して出力すればよい。あるいは記録した箇所の取得時刻やその記録時間を示す情報を記録履歴情報１２に含めてもよい。取得時刻や記録時間を示す情報は、波形情報１２１から参照すればよい。
【００４５】
二次記憶部１０７では、記録選択部１０６から入力された波形情報１１と、記録履歴情報１２を、メモリやハードディスクなどの記憶媒体に記録する処理を行う。記録する際には複数の波形情報が記録されるため、後で記録情報を参照し易いように番号タグを付けて、記録履歴情報１２に付加してもよい。
【００４６】
最後に二次記憶部１０７に保存されたデータは、外部Ｉ／Ｆ部１０８を介して、波形情報１１と記録履歴情報１２を外部へ出力することが可能である。外部Ｉ／Ｆ部１０８としては、例えば、ＲＳ２３２Ｃや、イーサネット（登録商標）など、汎用的なインターフェースを用いることが可能である。
【００４７】
次に無線障害解析装置１００の動作に関するフローチャートを図７に示す。動作の開始ステップＳ００（以下、ステップＳ００と称す）の後、記録条件入力部１１５からビット位置１２７、１２８を入力するための記録条件入力（Ｓ０１）を実施する。入力信号１０はあるか（Ｓ０２）を判定し、Yesの場合は次ステップ（Ｓ０３）へ進む。Noの場合は動作を終了する（Ｓ１３）。
【００４８】
ステップＳ０３では、入力信号１０を受信し、波形情報１２１を取得する（Ｓ０３）。次に波形情報１２１を一次記憶部１０３で一次記憶する（Ｓ０４）。続いて受信復調部１０４にて波形情報１２１を復調する（Ｓ０５）。得られた通信データ１２２について、エラー判定部１０５では通信エラーを判定し、エラー無しかを判定する（Ｓ０６）。エラー無しがYesの場合は次ステップ（Ｓ０７）へ進み、Noの場合は動作を終了する（Ｓ１３）。
【００４９】
ステップＳ０７では、アドレス取得部１１１、固有情報取得部１１２において、正常データ１２３からアドレスと固有情報を取得する（Ｓ０７）。次に得られたアドレス１２５ａ，と固有情報１２６ａを、参照情報記憶部１１３からのアドレス１２５ｂ、固有情報１２６ｂと比較し、波形情報１２１を二次記憶部１０７へ二次記憶するかを判定する（Ｓ０８）。Yesの場合は判定部１１４から判定信号１２４を出力し、記録選択部１０６において、波形情報１１と記録履歴情報１２を二次記憶部１０７へ記録する処理を行う（Ｓ０９）。更に参照情報記憶部１１３の情報を新規のアドレス、固有情報に更新する（Ｓ１０）。Noの場合は参照情報１１３の情報を新規のアドレス、固有情報に更新するステップ（Ｓ１１）だけを行い、入力信号はあるかを判定するステップ（Ｓ０２）へ戻る。
【００５０】
最後に外部I/F１０８から波形情報１１と記録履歴情報１２を出力し（Ｓ１２）、動作を終了する（Ｓ１３）。以上が無線障害解析装置１００の動作を示すフローチャートの処理内容であるが、適宜必要に応じて開始から終了までを繰り返して動作することも実現できる。
【００５１】
＜プラント内フィールド無線ネットワークシステム＞
次に本発明による無線ネットワークシステムの適用例について説明する。図８は発電プラントなどにおけるプラント内フィールド無線ネットワークシステム１００１の構成例である。
【００５２】
プラント機器の監視・制御のために無線通信を導入することで有線ネットワークと比較して、ケーブル敷設コストを低減し、低コストでネットワークを導入してシステムを構築できるというメリットを有する。また高所や回転体などのケーブルを敷設することが困難な場所にもネットワークを導入可能である。さらに設備保守時などに一時的にセンサ機器を設置して情報を取得したい場合にも、ケーブルを敷設する必要が無いため、容易にネットワークを導入することが可能である。
【００５３】
このように、無線通信は有線と比較して様々なメリットを有するため、導入へのニーズが増加してきている。しかし、一般的に、無線通信では有線通信と比較して通信エラーが起き易く、通信信頼性が低いことが課題である。特に発電プラントなどの計装制御に用いる場合には、携帯電話のような情報系の無線とは異なり、高い信頼性が求められる。
【００５４】
さらに無線通信の課題としては、不具合時の原因解析が困難であるという課題がある。有線とは異なり、無線信号の伝搬経路を特定することが困難であるため、周囲環境の状態によって無線通信の信頼性が変化するためである。
【００５５】
このようにプラント内フィールドにおける無線通信には様々な課題があるため、本発明によるプラント内フィールド無線ネットワークシステムを用いることで、無線通信を高信頼化することが可能である。
【００５６】
サーバーなどに繋がる基幹ネットワーク３０４に無線ＡＰ（アクセスポイント）３００が接続されている。無線ＡＰ３００に対して、フィールド上に複数の無線端末３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄ，３０１ｅ，３０１ｆ，３０１ｇが設置されている。またフィールド上には温度、圧力等のセンサ情報を吸い上げるためのセンサ３０２ａ，３０２ｂや、あるいは弁を開閉するためのアクチュエータ３０３などがあり、有線で無線端末に接続され、監視または制御情報を複数の無線端末で伝送することが可能である。
【００５７】
無線端末３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄ，３０１ｅ，３０１ｆ，３０１ｇは、メッシュ型、スター型、ツリー型などのトポロジーを構成し、１ホップもしくはマルチホップによって無線ＡＰ３００へ接続される。また無線通信に対するノイズ源となるプラント機器３０５からはノイズ３１２が発生される。
【００５８】
本発明によるプラント内フィールド無線ネットワークシステム１００１は、このような構成において、無線ＡＰ３００および無線端末３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄ，３０１ｅ，３０１ｆ，３０１ｇの間の無線通信３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ，３１１ｄ，３１１ｅ，３１１ｆ，３１１ｇの状態を監視および解析する目的で使用する。
【００５９】
このような構成において、例えば、無線障害解析装置１００を無線端末３０１ａの近隣に、又は内部に設置する。このとき無線障害解析装置１００が受信する入力信号１０は、無線端末が受信する無線信号とある程度の誤差を含むが、信号強度などほぼ同等の信号を受信することができる。ある程度の誤差はあるものの、例えばプラント外部からの外来ノイズであったり、プラント内に一時的に持ち込まれた機器によるノイズやフェージング環境の影響によって無線通信に不具合が生じた場合、無線端末のみでは、エラーの原因を後で推定することは困難である。
【００６０】
しかし、無線障害解析装置１００を予め設置しておくことで、そのような一時的または再現性の無い事象であっても、波形情報１１を記録しておくことで、通信エラーの原因を解析するための記録を残し、対策を行うことを簡易化し、短期的に実施することを可能とする。
【００６１】
そのため無線障害解析装置１００を設置することによって、無線通信３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ，３１１ｄ，３１１ｅ，３１１ｆ，３１１ｇ、およびノイズ３１２、のいずれか一つまたは複数を入力信号１０とし、無線端末３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄ，３０１ｅ，３０１ｆ，３０１ｇにおける通信エラーに対して、フェージングやノイズなどの影響を近似的に解析することが可能となる。特に図８では、無線端末３０１ａの近傍、又は内部に無線障害解析装置１００を設置しているため、無線端末３０１ａが行う無線通信３１１ａ，３１１ｂについて波形情報を記録し、通信エラーの原因を解析することを可能とする。
【００６２】
このようなプラント内フィールド無線ネットワークシステムを構築することで、プラント設備の運用率向上に寄与し、コスト低減にも繋げることが可能である。
【実施例２】
【００６３】
＜自動検針無線ネットワークシステム＞
本実施例では、本発明による自動検針無線ネットワークシステムの適用例について説明する。図９は電力量計の検針値を無線通信によって伝送する自動検針無線ネットワークシステム１００２の構成図の例である。図９の自動検針無線ネットワークシステム１００２のうち、既に説明した図８に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、同様の内容であるので説明を省略する。
【００６４】
図９では、無線端末３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄ，３０１ｅ，３０１ｆ，３０１ｇに対して、それぞれ電力量計３０６ａ，３０６ｂ，３０６ｃ，３０６ｄ，３０６ｅ，３０６ｆ，３０６ｇが付設されている。そして電力量計３０６ａ，３０６ｂ，３０６ｃ，３０６ｄ，３０６ｅ，３０６ｆ，３０６ｇの検針値を無線端末３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄ，３０１ｅ，３０１ｆ，３０１ｇによって無線ＡＰ３００まで伝送することが可能となっている。
【００６５】
また自動検針無線ネットワークシステムは、一般的に屋外に設置されることが多いため、汎用の無線機器３０７などが近隣に設置されるため、無線機器３０７が出力する無線信号は、無線端末３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄ，３０１ｅ，３０１ｆ，３０１ｇにとっては、ノイズ３１２となって通信エラーの原因となる場合がある。
【００６６】
自動検針無線ネットワークシステムでは、一つ乃至複数の電力量計の検針値を、ノイズなどの影響によって無線通信で収集できない場合、検針員が巡回して人的に検針値を収集する。そのため無線通信に障害が起きると、検針員のコストが増加する。また検針員が頻繁に収集することは困難であるため、電力使用量の監視の頻度が低下するという悪影響も生じる。
【００６７】
このような環境において無線障害解析装置１００を自動検針無線ネットワークシステム１００２に設置することで、無線通信に障害が起きている無線端末の波形情報を記録することを可能とする。
【００６８】
以上、本実施例では、本発明による自動検針無線ネットワークシステムの構成の例を示した。本発明によって、無線通信の障害を解析し、検針員のコスト低減や、電力使用量の監視の頻度を改善することが可能となるという効果を得ることが可能である。
【実施例３】
【００６９】
次に無線障害解析装置４００による通信経路の切換制御機能を用いた場合について、プラント内フィールド無線ネットワークシステム１００３における適用例を図１０によって説明する。図１０では無線障害解析装置４００が無線端末３０１ａと、通信線４０１によって接続されている。その他の構成は図８のプラント内フィールド無線ネットワークシステムと基本的に同等である。無線通信装置４００では、無線通信３１１ａにおける通信エラーを検出した結果、無線端末３０１ａが用いる通信経路を無線通信３１１ａから無線通信３１１ｈへと切り替えるために、無線通信装置４００では通信線４０１を介して通信経路を切り替えるように無線端末３１１ａを制御することが可能である。通信経路を切り替えることで、無線端末３０１ａはより信頼性の高い無線通信を行うことが可能となる。
【００７０】
このような通信経路の切換制御機能を付加するために、無線障害解析装置４００は図１１のような構成とすればよい。図１１は、図２に示した無線障害解析装置１００と基本的に同等の構成であるが、切換信号生成部１１６を追加してある。判定部１１４からの判定信号１２４を切換信号生成部１１６へと入力し、切換信号１４を外部I/F１０８から出力可能とする。この切換信号１４は、図１０の通信線４０１を介して無線端末３０１ａへと送られる。なお、本実施例では、通信線４０１を介した有線通信によって切換制御を行う構成としたが、無線通信によって切換制御を行うこととしても構わない。
【００７１】
このように無線障害解析装置４００が無線端末の通信経路の切換制御機能を有することでプラント内フィールド無線ネットワークシステムをより高信頼化することが可能であるという効果を得ることが可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１０  入力信号
１１  波形情報
１２  記録履歴情報
１３  記録条件情報
１４  切換信号
２１  （第一の）無線信号
２２  （第二の）無線信号
２３  （第三の）無線信号
３１  （第一の）バックグラウンド信号
３２  （第二の）バックグラウンド信号
１００  無線障害解析装置
１０１  アンテナ部
１０２  受信回路部
１０３  一次記憶部
１０４  受信復調部
１０５  エラー判定部
１０６  記録選択部
１０７  二次記憶部
１０８  外部Ｉ／Ｆ部
１１０  波形記録判定部
１１１  アドレス取得部
１１２  固有情報取得部
１１３  参照情報記憶部
１１４  判定部
１１５  記録条件入力部
１１６  切換信号生成部
１２１  波形情報
１２２  通信データ
１２３  正常データ
１２５ａ，１２５ｂ  アドレス
１２６ａ，１２６ｂ  固有情報
１２７  ビット位置
１２８  ビット位置
２０１  シーケンスナンバー
２０２  アドレスフィールド
３００  無線ＡＰ
３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄ，３０１ｅ，３０１ｆ，３０１ｇ  無線端末
３０２ａ，３０２ｂ  センサ
３０３  アクチュエータ
３０４  基幹ネットワーク
３０５  プラント機器
３０６ａ，３０６ｂ，３０６ｃ，３０６ｄ，３０６ｅ，３０６ｆ，３０６ｇ  電力量計
３０７  無線機器
３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ，３１１ｄ，３１１ｅ，３１１ｆ，３１１ｇ，３１１ｈ  無線通信
３１２  ノイズ
４００  無線障害解析装置
４０１  通信線
１０００  無線ネットワークシステム
１００１，１００３  プラント内フィールド無線ネットワークシステム
１００２  自動検針無線ネットワークシステム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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