(57)【要約】【課題】バッテリの消耗を抑えることができる無線通信システムを提供する。【解決手段】間欠駆動無線機２と常時駆動無線機４となる無線通信システム１において、常時駆動無線機４が外部の商用電源６から電源供給を受けて動作し、間欠駆動無線機２が内蔵バッテリにより電源供給を受けて動作する。そして、常時駆動無線機４が、間欠駆動無線機２からのビーコン信号に応答して生存確認要求信号を送信する。【選択図】図１
2018026763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーコン信号を周期的に送信し、前記ビーコン信号を送信後所定期間内に応答情報を受信することにより間欠的に通信を行う無線通信装置を複数有する無線通信システムであって、
前記複数の無線通信装置のうち第１の無線通信装置が外部から電源供給を受けて動作し、第２の無線通信装置が内蔵バッテリにより電源供給を受けて動作し、
前記第１の無線通信装置は、前記第２の無線通信装置から送信された前記ビーコン信号に応答して接続確認信号を送信する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記第１の無線通信装置は、前記第２の無線通信装置からの信号を常時受信可能な状態となっていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記第２の無線通信装置は、前記接続確認信号が所定期間受信できない場合は、前記第１の無線通信装置に対して接続確認要求信号を送信することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記第２の無線通信装置には所定の対象物の検出又は計測を行うセンサ装置が接続され、
前記第１の無線通信装置には前記対象物に関連する監視又は警報を行う機器が接続されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、間欠通信を行う無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばガスメータ等のセンサ装置と警報器等の監視・警報装置とは、有線接続をして通信可能とし、監視・警報装置からの警報等に応じてセンサ装置で対象物の遮断等の処置を行っていた。また、このような有線方式においては、相手側との接続確認を行うことが行われており、上述したセンサ装置と監視・警報装置とからなる通信システムでは、主にセンサ側が監視・警報装置との接続確認を行っていた。
【０００３】
近年、上述したようなセンサ装置と監視・警報装置からなる通信システムにおいても、無線通信により行われるようになっている。センサ装置と監視・警報装置とは電池等のバッテリにより駆動されることが多いため、無線化により消費電力が増大するとバッテリの消耗に繋がってしまう。そこで、間欠駆動を行い、同期用のビーコン信号を送信し合いながらデータ送信を行う場合はビーコン信号を連続受信で同期して、データの授受を行うといった方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２００９−１０７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した方法であってもデータを送信する無線機は、連続受信状態になるため、消費電力が増加し、バッテリを消耗してしまうという問題があった。
【０００６】
そのため、連続受信状態の期間を短縮すべくビーコン信号の送信周期を早めると、干渉により輻輳を助長する可能があるため容易に早めることはできない。
【０００７】
そこで、本発明は、上記のような問題点に鑑み、バッテリの消耗を抑えることができる無線通信システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、ビーコン信号を周期的に送信し、前記ビーコン信号を送信後所定期間内に応答情報を受信することにより間欠的に通信を行う無線通信装置を複数有する無線通信システムであって、前記複数の無線通信装置のうち第１の無線通信装置が外部から電源供給を受けて動作し、第２の無線通信装置が内蔵バッテリにより電源供給を受けて動作し、前記第１の無線通信装置は、前記第２の無線通信装置から送信された前記ビーコン信号に応答して接続確認信号を送信する、ことを特徴とする無線通信システムである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１の無線通信装置は、前記第２の無線通信装置からの信号を常時受信可能な状態となっていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記第２の無線通信装置は、前記接続確認信号が所定期間受信できない場合は、前記第１の無線通信装置に対して接続確認要求信号を送信することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の発明において、前記第２の無線通信装置には所定の対象物の検出又は計測を行うセンサ装置が接続され、前記第１の無線通信装置には前記対象物に関連する監視又は警報を行う機器が接続されている、ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、第１の無線通信装置を外部から電源供給を受けて動作するので、第１の無線通信装置は、バッテリ等の消耗を考慮することなく第２の無線通信装置からのビーコン信号の受信待ちをすることができる。一方で、第２の無線通信装置は、間欠通信を維持することができるので、第２の無線通信装置のバッテリの消耗を抑えることができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、第２の無線通信装置からのビーコン信号を常時受信可能とするので、ビーコン信号を受信した際には、直ちに接続確認信号を送信することができる。したがって、第２の無線通信装置の受信待機時間を短くすることができ、バッテリの消耗を抑えることができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、第１の無線通信装置から接続確認信号が送信されない場合であっても第２の無線通信装置から接続確認要求信号を送信することができる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、センサ装置と監視・警報装置を有する無線通信システムにおいて、バッテリ駆動されるセンサ装置側の無線通信装置のバッテリ消耗を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる無線通信システムの概略構成図である。
【図２】図１に示された間欠駆動無線機の機能構成図である。
【図３】図１に示された常時駆動無線機の機能構成図である。
【図４】従来の無線通信システムにおける死活監視動作のシーケンス図である。
【図５】図１に示された無線通信システムにおける死活監視動作のシーケンス図である。
【図６】図２に示された間欠駆動無線機の死活監視動作のフローチャートである。
【図７】図３に示された常時駆動無線機の死活監視動作のフローチャートである。
【図８】図３に示された常時駆動無線機の死活監視動作のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる無線通信システムの概略構成図である。
【００１８】
無線通信システム１は、第２の無線通信装置としての間欠駆動無線機２と、センサ装置３と、第１の無線通信装置としての常時駆動無線機４と、監視・警報装置５と、商用電源６と、を有している。間欠駆動無線機２には、センサ装置３が一体的に構成又はケーブルやコネクタ等で接続されている。常時駆動無線機４には、監視・警報装置５が一体的に構成又はケーブルやコネクタ等で接続されている。そして、間欠駆動無線機２と常時駆動無線機４とは無線により通信可能となっている。
【００１９】
間欠駆動無線機２の概略構成図を図２に示す。間欠駆動無線機２は、アンテナ２１と、無線部２２と、制御部２３と、間欠動作制御部２４と、バッテリ２５と、を有している。
【００２０】
無線部２２は、アンテナ２１を介して、常時駆動無線機４等と無線通信によるデータの送受信を行う。無線部２２は、無線送信回路２２１と、無線受信回路２２２と、切替部２２３と、を有している。
【００２１】
無線送信回路２２１は制御部２３から出力されたデータを変調して無線により常時駆動無線機４等の目的の無線機に送信する。無線受信回路２２２は常時駆動無線機４等の無線機より送信された信号を受信して復調しデータとして制御部２３に出力する。切替部２２３は制御部２３からの制御信号（不図示）により送受信の切り替え制御を行う。
【００２２】
制御部２３は、間欠駆動無線機２の全体制御を司る。制御部２３は、受信間隔監視装置２３１と、同時転送送受信装置２３２と、中継パケット送受信装置２３３と、中継段数テーブル２３４と、パケット送受信制御装置２３５と、を有している。
【００２３】
受信間隔監視装置２３１は、時間監視タイマを有し後述する生存確認信号の受信間隔を監視する。
【００２４】
同時転送送受信装置２３２は、パケット送受信制御装置２３５の制御に基づいて無線部２２を介して例えばビーコン信号等を他の無線機に同時に出力（転送）する。また、同時転送送受信装置２３２は、パケット送受信制御装置２３５の制御に基づいて間欠駆動無線機２宛のデータ（パケット）を受信したり、他の無線機宛のデータを送信するために無線部２２へ出力したりする。
【００２５】
中継パケット送受信装置２３３は、間欠駆動無線機２において中継されるパケットを一旦受信するとともにパケット送受信制御装置２３５の制御に基づいて宛先の無線機あるいは更なる中継先へ送信する。図１に示した構成では、間欠駆動無線機２と常時駆動無線機４との１対１の通信となっているが、図１に示した無線通信システム１が周知のメッシュネットワーク等の無線ネットワークの一部となるようにしてもよく、その場合は無線ネットワーク内を伝送されるパケットが間欠駆動無線機２において中継される。
【００２６】
中継段数テーブル２３４は、間欠駆動無線機２から上述した無線ネットワーク内の全ての無線機それぞれへの論理中継数（ホップ数）を保持するテーブルで、あらかじめ設定される。
【００２７】
パケット送受信制御装置２３５は、他の無線機を宛先として指定し、当該宛先にデータを伝送するように構成されている。
【００２８】
間欠動作制御部２４は、タイマ等で計測した時間値に基づいて、制御部２３の同時転送送受信装置２３２等を制御し、無線部２２を間欠的に動作状態に移行させる。
【００２９】
バッテリ２５は、間欠駆動無線機２に内蔵され、間欠駆動無線機２内に電力を供給する電源として機能する。バッテリ２５は、交換が可能である。また、バッテリ２５は一次電池であってもよいし二次電池であってもよい。
【００３０】
センサ装置３は、計測対象物の所定の物理量を計測するセンサであり、計測値を出力するだけでなく動作モード等の計測パラメータが設定可能である。センサ装置３は、例えば、所謂センサ単体でなく、ガスメータや水道メータ或いは電気メータ等のセンサを制御する手段も有する計測器等であってもよい。
【００３１】
常時駆動無線機４の概略構成図を図３に示す。常時駆動無線機４は、アンテナ４１と、無線部４２と、制御部４３と、を有している。
【００３２】
無線部４２は、アンテナ４１を介して、間欠駆動無線機２等と無線通信によるデータの送受信を行う。無線部４２は、無線送信回路４２１と、無線受信回路４２２と、切替部４２３と、を有している。
【００３３】
無線送信回路４２１は制御部４３から出力されたデータを変調して無線により間欠駆動無線機２等の目的の無線機に送信する。無線受信回路４２２は間欠駆動無線機２等の無線機より送信された信号を受信して復調しデータとして制御部４３に出力する。切替部４２３は制御部４３からの制御信号（不図示）により送受信の切り替え制御を行う。
【００３４】
制御部４３は、常時駆動無線機４の全体制御を司る。制御部４３は、定期パケット送信装置４３１と、同時転送送受信装置４３２と、中継パケット送受信装置４３３と、中継段数テーブル４３４と、パケット送受信制御装置４３５と、を有している。
【００３５】
定期パケット送信装置４３１は、後述する生存確認要求情報を無線部４２を介して定期的に送信する。
【００３６】
同時転送送受信装置４３２は、パケット送受信制御装置４３５の制御に基づいて無線部４２を介して例えばビーコン信号等を他の無線機に同時に出力（転送）する。また、同時転送送受信装置４３２は、パケット送受信制御装置４３５の制御に基づいて常時駆動無線機４宛のデータ（パケット）を受信したり、他の無線機宛のデータを送信するために無線部４２へ出力したりする。
【００３７】
中継パケット送受信装置４３３は、常時駆動無線機４において中継されるパケットを一旦受信するとともにパケット送受信制御装置４３５の制御に基づいて宛先の無線機あるいは更なる中継先へ送信する。
【００３８】
中継段数テーブル４３４は、常時駆動無線機４から上述した無線ネットワーク内の全ての無線機それぞれへの論理中継数（ホップ数）を保持するテーブルで、あらかじめ設定される。
【００３９】
パケット送受信制御装置４３５は、他の無線機を宛先として指定し、当該宛先にデータを伝送するように構成されている。
【００４０】
監視・警報装置５は、センサ装置３が計測対象とする対象物に関連する異常状態等を監視・警報する機器である。監視・警報装置５の例としては、ガス漏れ警報器、火災警報器等が挙げられる。例えばガス漏れ警報器の場合は、計測対象となるのはガス器具等に供給されるガスであり、対応するセンサ装置３としてはガスメータが挙げられる。なお、監視・警報装置５としては、ガス漏れ警報器のように直接的に計測対象とする対象物を監視・警報するに限らず、例えば火災警報器や一酸化炭素の警報器等のガス器具（対象物）の使用等により関連して発生する異常を監視・警報する装置も含む。
【００４１】
商用電源６は、常時駆動無線機４に対して電源を供給する外部電源である。本実施形態では、商用電源６としているが自家発電装置等でも良く、間欠駆動無線機２のバッテリ２５よりも十分に大きな蓄電量がありバッテリ２５と比較して交換頻度が少なく常時駆動としても差し支えないものであれば大容量の蓄電池であってもよい。
【００４２】
次に、上述した構成の無線通信システム１における死活監視動作を図４及び図５を参照して説明する。死活監視動作とは、接続先の装置が動作しているかを定期的に確認する動作である。図４は、従来のセンサ装置３側、監視・警報装置５側ともバッテリで駆動される場合の図である。
【００４３】
図４に示したように、センサ装置３側の無線機と監視・警報装置５側の無線機とも所定の間欠周期でビーコン信号を送信する。ビーコン信号には従来技術と同様に自装置の識別情報等が含まれ、周囲の無線機に対して同報送信する。そして、各無線機は、その後短い受信状態となってから長い休止状態になるという間欠動作を繰り返す。
【００４４】
センサ装置３側の無線機は、定期的に死活監視を行う。死活監視を開始するとセンサ装置３側の無線機は連続受信状態となり、監視・警報装置５側の無線機からのビーコン信号を受信するとその応答信号として生存確認要求信号（接続確認要求信号）を監視・警報装置５側の無線機に送信する。この生存確認要求信号は、監視・警報装置５が正常に動作しているかの確認要求をする信号であり、この信号を受信した監視・警報装置５側の無線機は、接続されている監視・警報装置５に対して生存確認を行う。
【００４５】
また、監視・警報装置５側の無線機は、生存確認要求信号を受信し生存確認が完了すると連続受信状態となり、センサ装置３側の無線機からのビーコン信号を受信するとその応答信号として生存応答信号をセンサ装置３側の無線機に送信する。生存応答信号は監視・警報装置５側の無線機は、接続されている監視・警報装置５に対して生存確認した結果が含まれる信号である。このようにして１回の生存確認（死活確認）が終了する。
【００４６】
図４に示した従来の方法の場合、生存確認要求信号等のデータを送信する無線機はビーコン信号を受信するために連続受信状態となるため消費電力が増加し、バッテリの消耗が早まるという問題があった。また、ビーコン信号の送信間隔を早めると干渉により輻輳を助長する可能性があり容易に早めることができない。
【００４７】
そこで、本実施形態では、センサ装置３側の間欠駆動無線機２をバッテリ駆動、監視・警報装置側の常時駆動無線機４を外部電源による常時駆動とした上で、常時駆動無線機４が間欠駆動無線機２からのビーコン信号に応答して接続確認信号として生存確認信号を送信することで生存確認を行う。この生存確認信号は、監視・警報装置５が正常に動作しているかを示す信号である。詳細を図５を参照して説明する。
【００４８】
図５に示したように、間欠駆動無線機２と常時駆動無線機４とも図４と同様に所定の間欠周期でビーコン信号を送信する。そして、センサ装置３側の間欠駆動無線機２は死活監視を開始すると受信間隔監視装置２３１内の時間監視タイマを起動させる。
【００４９】
一方、監視・警報装置５側の常時駆動無線機４は、バッテリ消耗の心配が無いため連続受信状態を起動時から継続する。そして、間欠駆動無線機２からのビーコン信号の応答として生存確認信号を送信する。なお、生存確認信号を送信する時点で監視・警報装置５が正常に動作しているかの確認は完了している。また、この生存確認信号は定期的に送信する。間欠駆動無線機２からのビーコン信号は所定の間欠周期で送信されるので、例えば常時駆動無線機４の定期パケット送信装置４３１がビーコン信号を受信した何回かに１回生存確認信号を送信すれば定期的な送信となる。
【００５０】
即ち、常時駆動無線機４（第１の無線通信装置）は、間欠駆動無線機２（第２の無線通信装置）から送信されたビーコン信号に応答して生存確認信号（接続確認信号）を送信する。また、常時駆動無線機４（第１の無線通信装置）は、間欠駆動無線機２（第２の無線通信装置）からの信号を常時受信可能な状態となっている。
【００５１】
なお、図５に記載したように、常時駆動無線機４から生存確認要求信号が受信できなくて時間監視タイマがタイマアップした場合は、そのままだと生存未確認となってしまうため、間欠駆動無線機２から図４に示したように生存確認要求信号を送信するようにしてもよい。即ち、間欠駆動無線機２（第２の無線通信装置）は、生存確認信号（接続確認信号）が所定期間受信できない場合は、常時駆動無線機４（第１の無線通信装置）に対して生存確認要求信号（接続確認要求信号）を送信する。
【００５２】
ここで、上述した動作説明を図６乃至図８に示したフローチャートにまとめる。図６は、間欠駆動無線機２の動作のフローチャートである。
【００５３】
まず、ステップＳ１０１において、受信間隔監視装置２３１の時間監視タイマを起動させて死活監視を開始する。次に、ステップＳ１０２において、常時駆動無線機４から生存確認信号を受信したか否かを判断して、受信した場合（ＹＥＳの場合）は生存確認が完了となる。
【００５４】
一方、ステップＳ１０２で生存確認信号を受信しない場合（ＮＯの場合）はステップＳ１０３で時間監視タイマがタイマアップしたか否かを判断して、タイマアップした場合（ＹＥＳの場合）は常時駆動無線機４からの生存確認でなく間欠駆動無線機２から生存確認要求をするように切り替える。そして、ステップＳ１０４で常時駆動無線機４からビーコン信号を受信したか否かを判断する。ビーコン信号を受信した場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ１０５で生存確認要求信号を常時駆動無線機４に送信する。
【００５５】
ステップＳ１０５で生存確認要求信号を送信すると、ステップＳ１０６において、生存応答信号を受信したか否かを判断し、受信した場合（ＹＥＳの場合）は生存確認が完了となる。生存応答信号が受信できなかった場合は生存未確認となり、例えばログとして記録する、或いは上位のホスト装置等に生存未確認である旨の通知をするなどの処理をする。
【００５６】
次に、常時駆動無線機４の生存確認要求信号を送信する動作を図７のフローチャートを参照して説明する。まず、ステップＳ２０１において、定期パケット送信装置４３１において生存確認信号を送信する時期か否かを判断して、送信する時期である場合はステップＳ２０２で生存確認信号を間欠駆動無線機２へ送信する。
【００５７】
図８は、常時駆動無線機４が生存確認要求信号を受信した場合の動作（図６のステップＳ１０５以降に対応）のフローチャートである。まず、ステップＳ３０１において、間欠駆動無線機２から生存確認要求信号を受信したか否か判断し、受信した場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ３０２において、間欠駆動無線機２からビーコン信号を受信したか否か判断する。ステップＳ３０２でビーコン信号を受信した場合は、ステップＳ３０３において生存応答信号を間欠駆動無線機２へ送信する。
【００５８】
以上説明した無線通信システム１によれば、間欠駆動無線機２と常時駆動無線機４とからなる無線通信システム１において、常時駆動無線機４が外部の商用電源６から電源供給を受けて動作し、間欠駆動無線機２が内蔵のバッテリ２５により電源供給を受けて動作する。そして、常時駆動無線機４が、間欠駆動無線機２からのビーコン信号に応答して生存確認信号を送信する。このようにすることにより、常時駆動無線機４は、商用電源６により電源供給されるのでバッテリの消耗を考慮することなく間欠駆動無線機２からのビーコン信号の受信待ちをすることができる。また、生存確認信号をバッテリ駆動される間欠駆動無線機２からのビーコン信号の応答として送信することで、間欠駆動無線機２は間欠通信を維持することができるので、連続受信状態を最小限にすることができる。したがって、バッテリ駆動される間欠駆動無線機２のバッテリの消耗を抑えることができる。
【００５９】
また、常時駆動無線機４は、間欠駆動無線機２からの信号を常時受信可能な状態となっているので、ビーコン信号を受信した際には、直ちに生存確認信号を送信することができる。したがって、間欠駆動無線機２の受信待機時間を短くすることができ、バッテリの消耗を抑えることができる。
【００６０】
また、間欠駆動無線機２は、生存確認信号が所定期間受信できない場合は、常時駆動無線機４に対して生存確認要求信号を送信するので、常時駆動無線機４から生存確認要求信号が送信されない場合であっても間欠駆動無線機２から生存確認要求信号を送信して死活監視をすることができる。この間欠駆動無線機２からの生存確認要求信号送信は、常時駆動無線機４から生存確認要求信号を受信できない場合のみ行うので、通常は発生頻度も高くなくバッテリに与える影響は少ない。
【００６１】
また、間欠駆動無線機２には所定の対象物の検出又は計測を行うセンサ装置３が接続され、常時駆動無線機４には対象物に関する監視又は警報を行う監視・警報装置５が接続されている。このようにすることにより、センサ装置３と監視・警報装置５を有する無線通信システム１において、バッテリ駆動されるセンサ装置３側の間欠駆動無線機２のバッテリ消耗を抑えることができる。
【００６２】
なお、上述の実施形態では、センサ装置３側を間欠駆動無線機２、監視・警報装置５側を常時駆動無線機４としていたが、センサ装置３側で外部電源から容易に電源供給を受けることができる場合は、センサ装置３側を常時駆動無線機４としてもよい。
【００６３】
また、上述した実施形態では、１対１の通信で説明したが、３以上無線機がある場合は、少なくとも１つが常時駆動無線機であればよい。
【００６４】
また、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の無線通信システムの構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６５】
１            無線通信システム
２            間欠駆動無線機（第２の無線通信装置）
３            センサ装置
４            常時駆動無線機（第１の無線通信装置）
５            監視・警報装置（監視又は警報を行う機器）
【図１】
2018026763.tif 000003
【図２】
2018026763.tif 000004
【図３】
2018026763.tif 000005
【図４】
2018026763.tif 000006
【図５】
2018026763.tif 000007
【図６】
2018026763.tif 000008
【図７】
2018026763.tif 000009
【図８】
2018026763.tif 000010