(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測対象の観測データを観測する観測局と、
前記観測データを収集する収集局と、
前記観測局から前記収集局への前記観測データの送信を中継する中継局と、
を備え、
前記観測局は、
観測対象の観測データを測定する測定部と、
前記測定部における観測データを前記中継局に送信する第１無線送信部と、
前記第１無線送信部に、所定の送信周期で前記観測データを間欠送信させる第１制御部と、
電源部と、
を有し、
前記中継局は
前記観測局の前記第１無線送信部から送信される前記観測データを、間欠受信可能な無線受信部と、
前記無線受信部が前記観測データを受信した場合に、該観測データを前記収集局に送信する第２無線送信部と、
前記無線受信部が前記観測データを受信できなかった場合に、現在設定された受信周期を、前記無線受信部における間欠受信の受信休止時間又は受信時間の少なくとも一方を現在の受信休止時間又は現在の受信時間とは異なる時間に設定した受信周期に変更して、次回の受信動作を行い、前記無線受信部が前記観測データを受信できた場合に、前記無線受信部における間欠受信の受信休止時間及び受信時間を予め設定された基本受信休止時間及び基本受信時間に設定した、前記所定の送信周期に対応する基本受信周期で、次回の受信動作を行うように前記無線受信部を制御する中継受信制御部と、
前記無線受信部が前記観測データを受信できた場合に、受信した前記観測データを前記収集局に送信させるように前記第２無線送信部を制御する中継送信制御部と、
電源部と、
を備える観測システム。
【請求項２】
前記無線受信部が前記観測データを複数回受信できなかった場合に、前記中継受信制御部は、前記受信休止時間又は前記受信時間の少なくとも一方の変更を行う
請求項１に記載の観測システム。
【請求項３】
前記無線受信部が前記観測データを受信できなかった場合に、前記中継受信制御部は、前記受信時間を前記基本受信時間より長く設定して、次回の受信動作を行うように前記無線受信部を制御する
請求項１又は２に記載の観測システム。
【請求項４】
前記無線受信部が前記観測データを受信できなかった場合に、前記中継受信制御部は、前記受信休止時間を前記基本受信休止時間より長く設定して、次回の受信動作を行うように前記無線受信部を制御する
請求項１から３のいずれか１項に記載の観測システム。
【請求項５】
前記無線受信部が前記観測データを受信できなかった場合に、前記中継受信制御部は、前記受信休止時間を前記基本受信休止時間より短く設定して、次回の受信動作を行うように前記無線受信部を制御する
請求項１から３のいずれか１項に記載の観測システム。
【請求項６】
前記中継受信制御部は、前記基本受信休止時間を前記所定の送信周期よりも短い時間に
設定し、かつ前記基本受信時間を前記所定の送信周期から前記基本受信休止時間を減算した時間よりも長い時間に設定する
請求項１から５のいずれか１項に記載の観測システム。
【請求項７】
前記中継受信制御部は、前記受信動作中に前記観測データを受信した直後に、受信休止動作を開始する
請求項１から６のいずれか１項に記載の観測システム。
【請求項８】
前記測定部は、一定の降雨量により転倒する転倒ますを含む転倒ます型雨量計を有し、
前記第１制御部は、前記第１制御部に、前記所定の送信周期で前記転倒ますの転倒数に応じたパルス信号を間欠送信する
請求項１から７のいずれか１項に記載の観測システム。
【請求項９】
観測対象の観測データを観測する観測局の第１無線送信部から所定の送信周期で送信される前記観測データを間欠受信可能な無線受信部と、
前記無線受信部が前記観測データを受信した場合に、該観測データを収集局に送信する第２無線送信部と、
前記無線受信部が前記観測データを受信できなかった場合に、現在設定された受信周期を、前記無線受信部における間欠受信の受信休止時間又は受信時間の少なくとも一方を現在の受信休止時間又は現在の受信時間とは異なる時間に設定した受信周期に変更して、次回の受信動作を行い、前記無線受信部が前記観測データを受信できた場合に、前記無線受信部における間欠受信の受信休止時間及び受信時間を予め設定された基本受信休止時間及び基本受信時間に設定した、前記所定の送信周期に対応する基本受信周期で、次回の受信動作を行うように前記無線受信部を制御する中継受信制御部と、
前記無線受信部が前記観測データを受信できた場合に、受信した前記観測データを前記収集局に送信させるように前記第２無線送信部を制御する中継送信制御部と、
電源部と、
を備える中継装置。
【請求項１０】
観測対象の観測データを観測して所定の周期で送信する観測局から該観測データを間欠受信し、
前記観測データを受信できなかった場合に、現在設定された受信周期を、数回から数十回の間欠受信動作の間に受信タイミングが前記観測局の送信タイミングと一致するように、間欠受信の受信休止時間又は受信時間の少なくとも一方を現在の受信休止時間又は現在の受信時間とは異なる時間に設定した受信周期に変更して、次回の受信動作を行い、
前記観測データを受信できた場合に、間欠受信の受信休止時間及び受信時間を予め設定された基本受信休止時間及び基本受信時間に設定した、前記所定の送信周期に対応する基本受信周期で、次回の受信動作を行う
観測データ受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観測システム、中継装置及び観測データ受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
山岳地帯等の厳しい環境にある地域では、雨量、河川の水位、土石流の有無等の環境情報の観測を行うことが望まれている。このため、例えば下記の特許文献１に示すような雨量の観測を行う装置が提案されている。特許文献１に示す雨量の観測装置は、中継局を介して監視局に雨量等の観測データを送信している。そして、この観測装置は、動作用電源として、電源装置として太陽電池と蓄電池とを組み合わせた太陽電池電源を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０１４５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような観測装置の設置が必要とされる地域は、地形や気象等により観測装置を設けること自体が困難である場合も多く、局舎や観測装置が大きくなる程設置が難しくなる。
【０００５】
このため、例えば小型・軽量の観測装置が望まれている。小型・軽量の観測装置によれば、設置スペースの削減が可能となり、また観測装置の設置が容易となる。観測装置を小型・軽量化するためには、例えば太陽電池パネル、蓄電池及び発電装置等の大規模な電源装置を備えないようにすることが好ましい。しかしながら、このような電源装置を備えない場合には、観測装置を省電力化する必要がある。
【０００６】
そこで本発明は、省電力でありながら、観測データの受信精度を高めた観測システム、中継装置及び観測データ受信方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するために、本発明の一態様に係る観測システムは、観測対象の観測データを観測する観測局と、前記観測データを収集する収集局と、前記観測局から前記収集局への前記観測データの送信を中継する中継局と、を備え、前記観測局は、観測対象の観測データを測定する測定部と、前記測定部における観測データを前記中継局に送信する第１無線送信部と、前記第１無線送信部に、所定の送信周期で前記観測データを間欠送信させる第１制御部と、電源部と、を有し、前記中継局は、前記観測局の前記第１無線送信部から送信される前記観測データを、間欠受信可能な無線受信部と、前記無線受信部が前記観測データを受信した場合に、該観測データを前記収集局に送信する第２無線送信部と、前記無線受信部が前記観測データを受信できなかった場合に、現在設定された受信周期を、前記無線受信部における間欠受信の受信休止時間又は受信時間の少なくとも一方を現在の受信休止時間又は現在の受信時間とは異なる時間に設定した受信周期に変更して、次回の受信動作を行い、前記無線受信部が前記観測データを受信できた場合に、前記無線受信部における間欠受信の受信休止時間及び受信時間を予め設定された基本受信休止時間及び基本受信時間に設定した、前記所定の送信周期に対応する基本受信周期で、次回の受信動作を行うように前記無線受信部を制御する中継受信制御部と、前記無線受信部が前記観測データを受信できた場合に、受信した前記観測データを前記収集局に送信させるように前記第２無線送信部を制御する中継送信制御部と、電源部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る中継装置は、観測対象の観測データを観測する観測局の第１無線送信部から所定の送信周期で送信される前記観測データを間欠受信可能な無線受信部と、前記無線受信部が前記観測データを受信した場合に、該観測データを収集局に送信する第２無線送信部と、前記無線受信部が前記観測データを受信できなかった場合に、現在設定された受信周期を、前記無線受信部における間欠受信の受信休止時間又は受信時間の少なくとも一方を現在の受信休止時間又は現在の受信時間とは異なる時間に設定した受信周期に変更して、次回の受信動作を行い、前記無線受信部が前記観測データを受信できた場合に、前記無線受信部における間欠受信の受信休止時間及び受信時間を予め設定された基本受信休止時間及び基本受信時間に設定した、前記所定の送信周期に対応する基本受信周期で、次回の受信動作を行うように前記無線受信部を制御する中継受信制御部と、前記無線受信部が前記観測データを受信できた場合に、受信した前記観測データを前記収集局に送信させるように前記第２無線送信部を制御する中継送信制御部と、電源部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る観測データ受信方法は、観測対象の観測データを観測して所定の周期で送信する観測局から該観測データを間欠受信し、前記観測データを受信できなかった場合に、現在設定された受信周期を、数回から数十回の間欠受信動作の間に受信タイミングが前記観測局の送信タイミングと一致するように、間欠受信の受信休止時間又は受信時間の少なくとも一方を現在の受信休止時間又は現在の受信時間とは異なる時間に設定した受信周期に変更して、次回の受信動作を行い、前記観測データを受信できた場合に、間欠受信の受信休止時間及び受信時間を予め設定された基本受信休止時間及び基本受信時間に設定した、前記所定の送信周期に対応する基本受信周期で、次回の受信動作を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様によれば、省電力でありながら、観測データの受信精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る観測システムの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る観測システムにおける観測局及び中継局の通信タイミングを示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る観測システムにおける観測局及び中継局の通信タイミングを示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る観測システムにおける観測局及び中継局の通信タイミングを示す概略図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る中継局の観測データ受信方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係る中継局の観測データ送信方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態に係る観測システム及び観測データ受信方法について、図１から図６を参照して説明する。まず、本実施形態に係る観測システムの構成について図１を用いて説明する。
【００１３】
［観測システムの全体構成］
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る観測システム１は、観測対象の観測データを観測する観測局１０と、観測対象の観測データを収集する収集局３０と、観測局１０から収集局３０への観測データの送信を中継する中継局２０と、を備えている。観測局１０及び中継局２０並びに中継局２０及び収集局３０は、互いに無線通信により接続されている。また収集局３０は上位局４０と接続されている。
観測局１０は例えば山間部や河川の近辺に設置され、雨量、河川の水位、土石流の発生の有無等の環境情報を観測対象として観測データを観測する。本発明の一実施形態に係る観測システム１の観測局１０は、雨量の観測を行うものとして説明する。
【００１４】
中継局２０は、観測局１０と収集局３０とが地形等の制約により見通しがきかない場合に設置される。
収集局３０は、例えば防災管理センタ等であり、収集した観測データを上位局４に送信する。
上位局４０は、収集局３０から伝送された計測データに基づいて、河川管理、水資源管理または防災管理等の各種管理を行う。上位局４０は、例えば砂防事務所、河川事務所等である。
以下、観測局１０、中継局２０、収集局３０及び上位局４０のそれぞれについて詳細に説明する。なお、本発明の一実施形態に係る観測システム１は、雨量観測システムとして機能するものとして説明する。
【００１５】
（１−１）観測局
観測局１０は、雨量計１１と、空中線１２と、無線送信部１３と、制御部１４と、電源部である電池１５と、を有している。
（雨量計）
雨量計１１は、観測対象である雨量の観測データを測定する測定部であり、例えば転倒ます型雨量計である。転倒ます型雨量計は、転倒ますを満たす所定量の降雨（例えば０．５ｍｍ又は１．０ｍｍ）があって転倒ますが転倒する毎に転倒ます内の雨を外に排出する。転倒ます型雨量計は、転倒ますが転倒する毎にパルス信号を出力する。転倒ます型雨量計は、雨量の観測の際に電力を必要としない、省電力効果が高い雨量計である。
【００１６】
（制御部）
制御部１４は、無線送信部１３に所定の送信周期（例えば６０秒）で観測対象の観測データを間欠送信させる。
制御部１４は、例えばマイクロプロセッサ（ＭＰＵ：Micro-processing unit）であり、観測局１０内の各部の制御を行う。制御部１４は、カウンタを備え、カウンタによってカウントされた時間に基づいて、観測局１０からの観測データの送信を制御する。
【００１７】
また、制御部１４は、転倒ますの転倒に応じて雨量計１１から入力された雨量パルスの数値をカウントし、雨量パルスカウント値の累積値を得る。制御部１４は、間欠送信時における転倒ます容量と雨量パルスカウント値の累積値とから算出した累積雨量を観測データとして、無線送信部１３を制御して中継局２０に送信させる。また、無線送信部１３は、累積雨量パルスカウント値を観測データとして得てもよい。観測局１０が雨量パルスカウント値の累積値を送信する場合、累積雨量は、収集局３０で演算される。
累積雨量又は雨量パルスカウント値の累積値を観測データとして間欠送信することにより、中継局２０または収集局３０で受信できない場合があっても観測データの欠落を防止することができる。
【００１８】
さらに、制御部１４は、電池１５の残量を監視し、観測データの間欠送信時に電池１５の残量も送信するように無線送信部１３を制御する。制御部１４は、電池１５の残量を示す情報（電池残量情報）として、例えば観測データの間欠送信時における電池１５の電圧情報を監視する。電池１５の電池残量情報は、観測データの間欠送信時に毎回送信されても良く、観測データの送信周期よりも長い周期（例えば１週間毎）に、又は電池１５の残量が所定値以下の場合に送信されてもよい。
【００１９】
また、制御部１４は、無線受信部（図示せず）により中継局２０を介して収集局３０からの制御信号を受信可能とされていてもよい。この場合、制御部１４は、例えば収集局３０から送信された制御信号に従って、観測局１０の制御を行うことができる。例えば、観測局１０は、電池１５の電池残量が少なくなった場合に、収集局３０から送信周期を長くする制御信号を受信する。制御部１４は、このような制御信号に従い、送信周期をより長い時間に変更する制御を行う。
【００２０】
（空中線）
空中線１２は、無線送信部１３の規格に対応し、無線送信部１３から入力された観測データを中継局２０に向けて送信する。
（無線送信部）
無線送信部１３は、制御部１４の制御に従って、雨量計１１における観測データを中継局２０に送信する。無線送信部１３は、例えば、２．４ＧＨｚの帯域で無線通信を行い、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance：搬送波感知多重アクセス／衝突回避方式）により同一周波数を他の一又は複数の観測局（図示せず）との間で共有できる機能を有している。このため、従来の自律型テレメータ装置のようにＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）による正確な時刻情報を必要としない。このため、観測局１０は、低消費電力で、かつ他の一又は複数の観測局（図示せず）の送信タイミングと非同期な一定時間間隔で、観測データを間欠送信することができる。
空中線１２と無線送信部１３との間には、同軸アレスタ等の避雷器（図示せず）が設けられていてもよい。
【００２１】
（電池）
電池１５は、観測局１０内の各部に対して電力供給を行う。電池１５は、例えば乾電池、電池パック等の小型軽量の電池である。電池１５は、一次電池及び二次電池の何れであってもよい。本実施形態の観測局１０は、観測データを所定の送信間隔で間欠送信するため消費電力が顕著に小さい。このため、一般的なアルカリ乾電池を用いた場合でも１年以上使用することができる場合がある。
【００２２】
以上のような観測局１０は、観測データを常時送信するのではなく、所定の送信周期で間欠送信するため、電力消費を抑制することができる。
【００２３】
（１−２）中継局
中継局２０は、受信部２１と、送信部２２と、制御部２３と、電源部である電池２４とを備えている。
（受信部）
受信部２１は、空中線２１１及び無線受信部２１２を含み、無線通信により観測局１０から観測データを受信する。
空中線２１１は、観測局１０の空中線１２から送信された観測データの受信が可能であり、例えば空中線１２と同様の空中線を用いることができる。また、空中線２１１は、他の観測局（図示せず）から送信された観測データを受信することも可能である。
無線受信部２１２は、制御部２３の制御に従って、観測局１０の無線送信部１３から送信される観測データを間欠的に受信可能となっている。無線受信部２１２は、空中線２１１を介した無線通信により、観測データの間欠受信を行う。
【００２４】
（送信部）
送信部２２は、空中線２２１及び無線送信部２２２を含み、無線通信により収集局３０に対して観測データを送信する。
空中線２２１は、受信部２１から入力された観測データを収集局３０に向けて送信可能である。空中線２２１は、受信部２１から入力された観測データを収集局３０に向けて送信可能であれば、観測局１０の空中線１２又は受信部２１の空中線２１１と同様の空中線を用いても良く、他の空中線を用いてもよい。
無線送信部２２２は、制御部２３の制御に従って、受信部２１の無線受信部２１２が観測局１０から観測データを受信した場合に、受信した観測データを収集局３０に送信する。
【００２５】
（制御部）
制御部２３は、観測局１０の無線送信部１３から観測データが送信されるタイミングに合わせて、間欠受信の受信動作を行う。また、制御部２３は、受信部２１の無線受信部２１２が観測局１０から観測データを受信した場合に、受信した観測データを収集局３０に送信するように、無線送信部２２２を制御する。すなわち、制御部２３は、中継局２０における受信制御と、送信制御の双方を行う。制御部２３は、図示しないカウンタを備え、カウンタによってカウントされた時間に基づいて受信部２１における受信動作を制御する。
制御部２３において制御される具体的な観測データ受信方法は、後に詳細に説明する。
【００２６】
制御部２３は、電池２４の残量を監視し、観測局１０から受信した観測データ及び電池残量情報を収集局３０へ送信する際に、電池２４の電池残量情報も併せて送信するように無線送信部２２２を制御する。制御部２３は、電池残量情報として、例えば観測データの間欠送信時における電池２４の電圧情報を監視する。電池２４の電池残量情報は、観測データの送信時に毎回送信されても良く、観測データの送信周期よりも長い周期（例えば１週間毎）に、又は電池２４の残量が所定値以下の場合に送信されてもよい。
また、制御部２３は、無線受信部（図示せず）により収集局３０からの制御信号を受信可能とされていてもよい。この場合、制御部２３は、観測局１０と同様に、収集局３０から送信された制御信号に従って、例えば送信周期をより長い時間に変更する制御等の中継局２０の制御を行うことができる。
【００２７】
（電池）
電池２４は、中継局２０内の各部に対して電力供給を行う。電池２４は、観測局１０で用いる電池１５と同様に、例えば乾電池、電池パック等の小型軽量の電池であり、一次電池及び二次電池の何れであってもよい。
【００２８】
以上のような中継局２０は、受信部２１が観測データを常時受信するのではなく、所定の受信周期で間欠受信するため、電力消費を抑制することができる。また、中継局２０の送信部２２は、受信部２１が観測データを受信した場合のみ収集局３０への観測データの送信を行うため、電力消費を抑制することができる。
そして、後述する観測データの受信方法により、ＧＰＳ等の装置を用いることなく観測データの受信精度を高めることができる。また、中継局２０は、観測データの受信ができなくなった場合でも、早期に正常受信状態に復帰させることができる。
【００２９】
（１−３）収集局
収集局３０は、屋外通信装置３１と、屋内通信装置３２と、演算装置３３とを有している。収集局３０は、図示しない商用電源に接続されている。
（屋外通信装置）
屋外通信装置３１は、空中線３１１及び無線受信部３１２を有している。
空中線３１１は、中継局２０の送信部２２の空中線２２１から送信された観測データの受信が可能であり、例えば空中線２２１と同様の空中線を用いることができる。また、空中線２１１は、他の中継局（図示せず）から送信された観測データを受信することも可能である。
無線受信部３１２は、空中線３１１を介して中継局２０から送信された観測データを受信する。屋外通信装置３１では、空中線３１１の近くに無線受信部３１２を設置することで、接続ケーブルを短くし、受信した観測データの伝送よる損失を抑制している。
【００３０】
（屋内通信装置）
屋内通信装置３２は、受信部３２１及び制御部３２２を有している。
受信部３２１は、観測局１０から中継局２０を介して観測データを収集する。また、屋内通信装置３２は、観測局１０内の電池１５及び中継局２０内の電池２４の電池残量情報も収集する。
制御部３２２は、観測局１０から中継局２０を介して収集した観測データを、演算装置３３に送信する。また、制御部３２２は、電池残量情報に基づく観測局１０内の電池１５及び中継局２０内の電池２４の電池残量の監視を行う。例えば、電池残量情報が電池電圧情報である場合、制御部３２２は、電池電圧が予め設定した所定の電圧値を下回ると警報を出力する。また、制御部３２２は、電池電圧が予め設定した所定の電圧値を下回った場合に、屋外通信装置３１の無線送信部（図示せず）を介して観測局１０又は中継局２０に送信周期を長くする制御信号を送信してもよい。これにより、観測局１０内の電池１５及び中継局２０内の電池２４の寿命を延ばすことができる。
【００３１】
（演算装置）
演算装置３３は、データ処理部３３１及び通信処理部３３２を有している。
データ処理部３３１は、観測局１０から中継局２０を介して受信した観測データ（累積雨量等）を、定時観測データとする処理を行う。定時観測データは、例えば１０分毎の観測データ（毎１０分定時観測データ）である。データ処理部３３１は、後述する上位局４０のＮＴＰ（Network Time Protocol：ネットワーク・タイム・プロトコル）サーバ４３の時計情報に基づいて上述の処理を行う。
通信処理部３３２は、データ処理部３３１において処理した定時観測データを上位局４０の上位装置４１に対して送信する。
【００３２】
（１−４）上位局
上位局４０は、上位装置４１と、ＮＴＰサーバ４２とを有している。上位局４０は、図示しない商用電源に接続されている。
（上位装置）
上位装置４１は、データ処理部３３１において処理された定時観測データを受信する。上位装置４１は、観測局１０から収集局３０を介して受信した観測データに基づいて、雨量を用いた河川管理や防災管理を行う。上位装置４１は、例えばサーバ型処理装置を用いている。
（ＮＴＰサーバ）
ＮＴＰサーバ４２は、収集局３０に時計情報を出力するサーバである。
【００３３】
以上のような観測システム１を利用して、雨量等の観測対象の観測データが測定、収集される。
【００３４】
［中継局における観測データ受信方法］
次に、中継局２０の制御部２３によって制御される観測データ受信方法について、図２から図６を参照して説明する。
図２（ａ）から図２（ｃ）は、観測局１０の運用開始時における観測データの送信及び受信のタイミングを示す概略図であり、図２（ａ）は観測局１０における観測データの送信タイミング、図２（ｂ）は中継局２０における観測データの受信タイミング、図２（ｃ）は中継局２０における観測データの送信タイミングを示す。図２（ｂ）において、白枠で示す部分は受信動作を休止し、斜線枠で示す部分は受信動作を行っているものとする。
【００３５】
図２（ａ）に示すように、観測局１０の電源がＯＦＦ状態からＯＮ状態とされる。観測局１０の電源がＯＮ状態とされると、観測局１０からは、送信周期Ｔ＝６０秒で観測データが間欠送信される（ステップＳ１）。
図２（ｂ）に示すように、中継局２０の受信部２１では、観測局１０の電源がＯＮ状態とされて正常に観測局１０からの観測データを受信するまでの間の受信待ち状態において「引込動作」を行う（ステップＳ２）。また、受信部２１が観測データを正常に受信した場合には、その後観測データの受信を行う間「中継動作」を行う（ステップＳ３）。
引込動作中及び中継動作中においては、それぞれ受信動作の休止と受信動作とを交互に繰り返す間欠受信を行う。
【００３６】
まず、「中継動作」中における間欠受信について説明する。
中継動作中において、受信部２１は、受信休止時間ｔ１の間受信動作を休止する受信休止動作と、受信時間ｔ２の間受信動作を行う受信動作とを繰り返す、受信周期ｔでの間欠受信を行う。以下、中継動作中における受信休止時間ｔ１を「基本受信休止時間ｔ１」と記載し、中継動作中における受信時間ｔ２を「基本受信時間ｔ２」と記載する。また、中継動作中における受信周期ｔを「基本受信周期ｔ」と記載する。「基本受信周期ｔ」は、「基本受信休止時間ｔ１」と「基本受信時間ｔ２」との合計で示される。
基本受信休止時間ｔ１は、観測局１０からの観測データの送信周期Ｔよりも短い時間（ｔ１＜Ｔ）に設定される。また、受信時間ｔ２は、観測局１０の観測データ送信周期Ｔから受信休止時間ｔ１を減算した時間より長い時間に設定される（ｔ２＞Ｔ−ｔ１）。これにより、観測データが観測局１０からの送信周期Ｔどおりに送信される限り、受信部２１は常に受信動作中に観測データを受信することができる。
【００３７】
図２（ｂ）を参照して、具体例を挙げて説明する。例えば、観測局１０からの観測データの送信周期Ｔが６０秒、受信部２１における基本受信休止時間ｔ１が５９．５秒、基本受信時間ｔ２が１秒に設定される。この場合、基本受信周期ｔは６０．５秒となる。
ステップＳ７において、受信部２１が観測局１０からの観測データを受信する。このとき、次回の観測データの予測受信タイミングは、観測データの受信時（ステップＳ７）から６０秒後（観測データの送信周期Ｔ後）となる。一方、受信部２１は、観測局１０からの観測データの受信時（ステップＳ７）から、基本受信休止時間ｔ１＝５９．５秒での受信休止動作が開始される（ステップＳ７）。このため、受信休止動作は、観測データの予測受信タイミングよりも０．５秒前に終了して受信時間ｔ２＝１秒での受信動作が開始される（ステップＳ８）。
【００３８】
受信動作が開始された時点（ステップＳ８）から０．５秒後に、受信部２１は観測局１０からの観測データを受信して、再度基本受信休止時間ｔ１＝５９．５秒での受信動作が休止される（ステップＳ９）。このとき、受信動作は、基本受信時間ｔ２＝１秒の間行われることが設定されているが、観測データを受信した場合には直ちに受信動作が休止される。このため、受信動作は、実際には０．５秒間継続することとなる。その後、基本受信時間ｔ２＝１秒の受信動作中に観測局１０からの観測データを受信する限り、上述したような受信休止動作と受信動作とが繰り返される。
【００３９】
図２（ｃ）に示すように、中継局２０の送信部２２は、受信部２１が観測データを受信できた場合（ステップＳ７）に、受信した観測データを収集局３０に送信させるように無線送信部２２２（図１参照）を制御する（ステップＳ１０）。
【００４０】
次に、「引込動作」中における間欠受信について説明する。
受信部２１の無線受信部２１２が観測データを受信できなかった場合、引込動作を行う。引込動作中において、受信部２１は、中継動作中の基本受信周期ｔとは異なる受信周期ｔ’で間欠受信を行う。すなわち、受信休止時間ｔ’１での受信休止動作と、受信時間ｔ’２での受信動作とを繰り返す。
ここで、引込動作中の間欠受信は、受信周期ｔ’が基本受信周期ｔと異なっていれば良い。すなわち、引込動作中は、間欠受信の受信休止時間ｔ’１又は受信時間ｔ２’の少なくとも一方を基本受信休止時間ｔ１又は受信時間ｔ２とは異なる時間に設定した受信周期ｔ’に設定して間欠受信を行う。このため、受信休止時間ｔ’１が基本受信休止時間ｔ１と同一であるか、又は受信時間ｔ’２が基本受信時間ｔ２と同一であってもよい。
【００４１】
図２（ｂ）を参照して、具体例を挙げて説明する。例えば、観測局１０からの観測データの送信周期Ｔが６０秒、受信部２１における受信休止時間ｔ’１が５９．５秒、受信時間ｔ２’が２秒に設定される。この場合、受信周期ｔ’は６１．５秒となり、基本受信周期ｔとは異なる。
受信部２１が観測データを受信できない場合、制御部２３は、受信時間ｔ２’を基本受信時間ｔ２＝１秒よりも長く設定して、次回の受信動作を行うように無線受信部２１２を制御する。これにより、受信部２１は、観測データを受信しやすくなる。
受信部２１は、受信休止時間ｔ’１＝５９．５秒での受信休止動作（ステップＳ４）と、受信時間ｔ２’＝２秒での受信動作（ステップＳ５）とを、観測局１０からの観測データを受信するまで繰り返す。
【００４２】
このように、引込動作中における受信周期ｔ’を、観測局１０からの送信周期Ｔと対応する基本受信周期ｔと異なる周期に設定することにより、観測局１０の送信タイミングと中継局２０での受信タイミングを徐々にずらしてくことができる。このため、数回〜数十回の間欠受信動作の間に観測局１０の送信タイミングと中継局２０での受信タイミングとを一致させることができる。
例えば、図２（ｂ）のように、観測局１０からの観測データの送信周期Ｔ＝６０秒、受信周期ｔ’＝６１．５秒に設定した場合、受信部２１での受信タイミングが観測局１０の送信タイミングに１．５秒ずつ近づいて行く。このため、受信部２１は、最大４０回（平均２０回）の受信動作で観測局１０からの観測データを受信することができる。
【００４３】
そして、受信動作が開始後（ステップＳ６）、設定された受信時間ｔ２’＝２秒経過前に受信部２１が観測データを受信できた場合（ステップＳ７）、引込動作が中継動作に移行する（ステップＳ３）。このとき、制御部２３は、受信時間ｔ２’＝２秒が基本受信時間ｔ２＝１秒に変更される。なお、受信休止時間ｔ’１についても基本受信休止時間ｔ１に変更されるが、図２（ｂ）においては受信休止時間ｔ’１＝基本受信休止時間ｔ１であるため、設定値の変更はない。
すなわち、制御部２３は、無線受信部２１２が観測データを受信できた場合に、無線受信部２１２における間欠受信の受信休止時間ｔ１’及び受信時間ｔ２’（受信周期ｔ’）を、送信周期Ｔに対応する基本受信休止時間ｔ１及び基本受信時間ｔ２（基本受信周期ｔ）に変更して、次回の受信動作を行うように無線受信部２１２を制御する。
【００４４】
［中継動作、引込動作間の移行］
図３（ａ）に示すように、観測局１０からの観測データの送信タイミングが基本送信周期Ｔ＝６０秒からずれた場合について説明する。観測局１０からの観測データの送信周期は、ステップＳ１１においては基本送信周期Ｔ＝６０秒であり、ステップＳ１２では送信周期Ｔ’’＝６０．５秒、ステップＳ１３では送信周期Ｔ’’’＝６３秒となり、その後ステップＳ１４以降は基本送信周期Ｔ＝６０秒となるものとする。
この場合、図３（ｂ）に示すように、ステップＳ３１では通常の中継動作中であるため（ステップＳ２１）、基本受信休止時間ｔ１＝５９．５秒及び基本受信時間ｔ２＝１秒の設定で間欠受信が行われる。そして、基本受信時間ｔ２＝１秒の設定で受信動作を開始した０．５秒後に観測データを受信して、受信動作が休止される（ステップＳ３２）。
【００４５】
観測局１０における送信周期がＴ’’＝６０．５秒となると（ステップＳ１２）、受信部２１は、受信動作開始後１秒で観測データを受信する（ステップＳ３３）。その後、観測局１０における送信周期が送信周期Ｔ’’’＝６３秒となると（ステップＳ１３）、受信部２１は、基本受信時間ｔ２＝１秒に設定された受信動作中に観測データを受信することができない（ステップＳ３４）。このとき、受信部２１は、受信動作で設定時間（基本受信時間ｔ２＝１秒）を消費したため、観測局１０の基本送信周期Ｔ＝６０秒に対応させるために、基本受信休止時間ｔ１＝５９．５秒を受信休止時間ｔ’’１＝５９秒に変更する。これにより、受信休止時間ｔ’’１＝５９秒、基本受信時間ｔ２＝１秒の受信周期ｔ’’＝６０秒に設定される。
【００４６】
その後、受信部２１は、受信周期ｔ’’＝６０秒で受信動作を行うが、観測局１０の送信周期も基本送信周期Ｔ＝６０秒であり（ステップＳ１４）、観測データの受信ができなくなる。受信部２１は、観測データの受信失敗を複数回（例えばステップＳ３４，３５，３６の３回）繰り返すと、中継動作から引込動作に移行する（ステップＳ２１→ステップＳ２２）。このとき、制御部２３は、受信休止時間ｔ’’１＝５９秒を、受信休止時間ｔ’１＝５９．５秒に変更する（ステップＳ３６）。続いて、制御部２３は、受信休止時間ｔ’１＝５９．５秒経過後に基本受信時間ｔ２＝１秒を、受信時間ｔ’２＝２秒に変更する（ステップＳ３７）。これにより、現在設定されている受信周期ｔ’’＝６０秒を、新たな受信周期ｔ’＝６１．５秒に変更する。
上述の例では、受信休止時間及び受信時間の双方を変更しているが、受信休止時間及び受信時間の少なくとも一方を現在の受信休止時間及び受信時間とは異なる時間に設定してもよい。観測データの受信失敗を複数回許容することにより、例えば観測データの送信タイミングのずれ以外の理由で偶然受信できなかった場合に直ちに設定変更を行わないようにすることができる。
【００４７】
その後、設定された受信周期ｔ’での受信動作中に観測データの受信ができなかった場合には、引込動作が継続する（ステップＳ３８、ステップＳ２２）。また、設定された受信周期ｔ’での受信動作中に観測データの受信ができた場合には、中継動作に移行する（ステップＳ３９、ステップＳ２３）。
また、図３（ｃ）に示すように、送信部２２は、受信部２１で観測データが受信された場合に、収集局３０に対して観測データを送信する（ステップＳ４１，４２，４３，４４，４５）。
【００４８】
なお、引込動作の他の例として、図４（ｂ）に示すように、受信部２１が観測データを受信できなかった場合に、制御部３は受信休止時間ｔ’１を基本受信休止時間ｔ１より長く設定して、次回の受信動作を行うように無線受信部２１２を制御してもよい。例えば、図４（ｂ）中では、受信休止時間を基本受信休止時間ｔ１＝５９．５秒からｔ’１＝６０秒に変更する例を示している。これにより、受信周期ｔ’を基本受信周期ｔよりも長くして、電力の消費を抑制することができる。
また、引込動作の他の例として、図４（ｃ）に示すように、受信部２１が観測データを受信できなかった場合に、制御部３は受信休止時間ｔ’１を基本受信休止時間ｔ１より短く設定して、次回の受信動作を行うように無線受信部２１２を制御してもよい。例えば、図４（ｃ）中では、受信休止時間を基本受信休止時間ｔ１＝５９．５秒からｔ’１＝５８秒に変更する例を示している。これにより、受信周期ｔ’を基本受信周期ｔよりも短くして、受信動作の回数を増加させることで、早いタイミングで観測データを受信し、中継動作に移ることができる。
【００４９】
ここで、図４（ａ）は、比較のために記載した基本受信周期ｔ（基本受信休止時間ｔ１＝５９．５秒、基本受信時間ｔ＝１秒）での受信周期である。図４（ａ）では、観測局１０における観測データの送信周期Ｔ＝６０秒であり、受信部２１は、受信動作開始後０．５秒の時点で観測データを受信して受信動作を休止する。
また、上述のような観測データ受信方法を実行する中継局２０では、引込動作中においては受信部２１のみが稼働し、中継動作中においては受信部２１及び送信部２２の双方が交互に動作する。このため、受信部２１の無線受信部２１２及び制御部２３の受信制御機構とを第１の無線モジュールで構築し、送信部２２の無線送信部２２２及び制御部２３の送信制御機構とを第２の無線モジュールで構築する場合、第１及び第２の無線モジュールは同時に使用されることはない。したがって、中継局２０は、複数の無線モジュール運用時に懸念される無線モジュール間の感度抑圧等に影響されることなく構築することができる。
【００５０】
図５のフローチャートを参照して、中継局２０における観測データ受信方法を説明する。なお、図５に示す処理は、中継局２０の制御部２３における処理である。
ステップＳ５０において、制御部２３は、受信部２１における受信モードが中継モードであるか否かを判定する。ステップＳ５０において、制御部２３が中継モードであると判断した場合には（ステップＳ５０のＹｅｓ）、受信部２１において中継動作が開始され、処理がステップＳ５１に移行する。ステップＳ５１において、制御部２３は、間欠受信における受信休止時間ｔ１を５９．５秒に設定する。ステップＳ５２において、制御部２３は、ステップＳ５１で設定した受信休止時間ｔ１（５９．５秒）が経過したか否かを判断する。ステップＳ５２において受信休止時間ｔ１（５９．５秒）が経過していないと判断された場合（ステップＳ５２のＮｏ）、制御部２３はステップＳ５２の処理を継続する。ステップＳ５２において受信休止時間ｔ１（５９．５秒）が経過したと判断された場合（ステップＳ５２のＹｅｓ）、処理がステップＳ５３に移り、制御部２３は、受信時間ｔ２を１秒に設定する。
続いて、ステップＳ５４において、制御部２３は、受信部２１における受信時間ｔ２（１秒）での受信動作（受信周期６０．５秒）を開始させる。ステップＳ５５において、制御部２３は、観測データの受信の有無を判断し、観測データの受信が行われたと判断した場合には（ステップＳ５５のＹｅｓ）、処理がステップＳ５６に移行する。
【００５１】
ステップＳ５６において、受信部２１で観測データが受信されると、ステップＳ５７において、制御部２３は、送信部２２に対して観測データの収集局３０への送信を要求する。ステップＳ５８において、制御部２３は、動作モードを中継モードに設定する。ステップＳ５９において、制御部２３は、受信処理を継続するか否かを判断し、受信処理の継続を行うと判断した場合には（ステップＳ５９のＹｅｓ）、処理がステップＳ５０に戻る。これにより、次回の処理時においても中継動作が継続して行われる。
一方、ステップＳ５９において制御部２３が受信処理の継続を行わないと判断した場合には（ステップＳ５９のＮｏ）、処理が終了する。
【００５２】
ステップＳ５５において、制御部２３が観測データの受信が行われなかったと判断した場合（すなわち受信失敗の場合）には（ステップＳ５５のＮｏ）、処理がステップＳ６０に移行する。ステップＳ６０において、制御部２３は、設定された受信時間ｔ２（１秒）が経過したか否かを判断し、受信時間ｔ２（１秒）が経過したと判断した場合には、処理がステップＳ６１に移る。ステップＳ６１において、制御部２３は、受信エラーカウントをインクリメントする。続いて、ステップＳ６２において、制御部２３は、受信エラーカウントが２を超えているか否かを判断する。制御部２３は、受信エラーカウントが２を超えていると判断した場合には（ステップＳ６２のＹｅｓ）、３回以上受信が失敗したことを理由としてステップＳ６３において動作モードを引込モードに設定する。続いて、ステップＳ６４において受信エラーカウントＥＣを０に戻す。最後に、ステップＳ５９において、制御部２３が、受信処理の継続を行うか否かを判断し、継続する場合には（ステップＳ５９のＹｅｓ）、処理がステップＳ５０に戻る。これにより、次回の処理時には引込動作が行われる。
一方、ステップＳ５９において制御部２３が受信処理の継続を行わないと判断した場合には（ステップＳ５９のＮｏ）、処理が終了する。
【００５３】
ステップＳ６２において、制御部２３が受信エラーカウントが２を超えていないと判断した場合には（ステップ６２のＮｏ）、処理がステップＳ６５に移る。ステップＳ６５では、前回の受信動作が１秒間（受信時間ｔ２）行われたために、受信休止時間をｔ’’１＝５９秒に変更し（図３のステップＳ３４参照）、処理がステップＳ５２に戻る。この後、ステップＳ５２において、制御部２３は、設定した受信休止時間ｔ’’１（５９秒）が経過したか否かを判断し、受信休止時間ｔ’’１（５９秒）が経過したと判断した場合に（ステップＳ５２のＹｅｓ）、処理がステップＳ５３に移行する。
ステップＳ５１からステップＳ６５は、中継動作を示している。
【００５４】
一方、ステップＳ５０において、制御部２３が、受信部２１における受信モードが中継モードではないと判断した場合には（ステップＳ５０のＮｏ）、受信部２１において引込動作（図２のステップＳ２、図３のステップＳ２２参照）が開始され、処理がステップＳ７１に移行する。
ステップＳ７１において、制御部２３は、間欠受信における受信休止時間ｔ１’を５９．５秒に設定する（図３のステップＳ３６参照）。続いて、ステップＳ７２において、制御部２３は、ステップＳ７１で設定した受信休止時間ｔ’１（５９．５秒）が経過したか否かを判断する。ステップＳ７２において受信休止時間ｔ’１（５９．５秒）が経過していないと判断された場合（ステップＳ７２のＮｏ）、制御部２３はステップＳ７２の処理を継続する。ステップＳ７２において受信休止時間ｔ’１（５９．５秒）が経過したと判断された場合には（ステップＳ７２のＹｅｓ）、処理がステップＳ７３に移り、受信時間ｔ２’が２秒に設定される（図３のステップＳ３７参照）。
【００５５】
ステップＳ７４において、制御部２３は、受信部２１における受信時間ｔ’２（２秒）での受信動作（受信周期６１．５秒）を開始させる。ステップＳ７５において、制御部２３は、観測データの受信の有無を判断し、観測データの受信が行われたと判断された場合には（ステップＳ７５のＹｅｓ）、処理がステップＳ５６に移行し、中継動作に移る。
また、ステップＳ７５において観測データの受信が行われなかったと判断した場合（すなわち受信失敗の場合）には（ステップＳ７５のＮｏ）、処理がステップＳ７６に移る。
ステップＳ７６において、制御部２３は、設定された受信時間ｔ’２（２秒）が経過したか否かを判断し、受信時間ｔ’２（２秒）が経過したと判断した場合には（ステップＳ７６のＹｅｓ）、処理がステップＳ７１に戻る。これにより、引込動作が継続される。一方、ステップＳ７６において、制御部２３が、受信時間ｔ’２（２秒）が経過していないと判断した場合には（ステップＳ７６のＮｏ）、処理がステップＳ７５に戻り、ステップＳ７５の処理を継続する。
ステップＳ７１からステップＳ７６は、引込動作を示している。
【００５６】
図６のフローチャートを参照して、中継局２０における観測データ送信方法を説明する。なお、図６に示す処理は、中継局２０の送信部２２における処理である。
ステップＳ８１において、送信部２２は、制御部２３からの観測データの送信要求の有無を判断する。制御部２３は、受信部２１が観測局１０から観測データを受信した場合に、観測データの送信を要求する（図５のステップＳ５６、ステップＳ５７参照）。送信部２２が、観測データの送信要求があると判断した場合には（ステップＳ８１のＹｅｓ）、処理がステップＳ８２に移り、送信部２２が観測データを収集局３０に送信する（ステップＳ８２）。続いて、ステップＳ８３において、送信部２２は、送信処理を継続するか否かを判断し、送信処理の継続を行うと判断した場合には（ステップＳ８３のＹｅｓ）、処理がステップＳ８１に戻る。これにより、送信処理が継続して行われる。
一方、ステップＳ８３において、送信部２２が送信処理を継続しないと判断した場合には（ステップＳ８３のＮｏ）、処理が終了する。
【００５７】
一方、ステップＳ８１において、送信部２２が観測データの送信要求がないと判断した場合には（ステップＳ８１のＮｏ）、処理がステップＳ８３に移る。ステップＳ８３において、送信部２２は、送信処理を継続するか否かを判断し、送信処理の継続を行うと判断した場合には（ステップＳ８３のＹｅｓ）、処理がステップＳ８１に戻る。
一方、ステップＳ８３において、送信部２２が送信処理を継続しないと判断した場合には（ステップＳ８３のＮｏ）、処理が終了する。
したがって、送信部２２は、常時送信処理を行わず、制御部２３からの要求があった場合のみ送信処理を行う。このため、送信部２２は、少ない電力消費で動作する。
【００５８】
以上のようにして、中継局２０が観測局１０から送信される観測データを間欠受信し、かつ収集局３０に観測データを送信することにより、省電力でありながら、中継局２０における観測データの受信精度を高めることができる。中継局２０では、ＧＰＳ等による正確な時刻情報基づく処理は行っていないが、観測データの受信ができなくなった場合でも、引込動作を行うことにより早期に正常受信状態に復帰させることができる。また、ＧＰＳ等の装置を用いないことにより、中継局２０は、より電力消費が少なくなる。このため、大型の電源装置が不要となり、小型軽量の中継局２０とすることができる。
【００５９】
本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。
【００６０】
例えば、上述した送信周期、受信周期、受信休止時間、受信時間等は一例であり、任意の時間を設定することができる。また、測定部としては、上述した実施形態で記載した雨量計１１に限らず種々の測定部を用いることができ、例えば土石流検知用のワイヤーセンサ等を用いることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  観測システム
１０  観測局
１１  雨量計
１５  電池
２０  中継局
２１  受信部
２２  送信部
３０  収集局
４０  上位局
【図１】
0006533119.tif 000002
【図２】
0006533119.tif 000003
【図３】
0006533119.tif 000004
【図４】
0006533119.tif 000005
【図５】
0006533119.tif 000006
【図６】
0006533119.tif 000007