(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉱山内で稼働する作業機械の稼働状態を管理する鉱山管理サーバ及び前記鉱山内に備えられた端末装置を無線通信接続するための無線通信システムであって、
前記鉱山管理サーバ及び前記端末装置の其々は、広帯域通信回線及びそれよりも帯域が狭い狭帯域通信回線を用いた多重化無線通信接続の制御を行う通信制御部を備え、
各通信制御部は、
前記鉱山管理サーバ及び前記端末装置の間で無線送受信されるデータの種類が、前記作業機械を次の動作に移行させるための第１種データ、又は前記作業機械の稼働状態を管理するために用いられるが前記作業機械を次の動作に移行させない第２種データのどちらに該当するかを規定したデータ種類情報を参照し、前記鉱山管理サーバ又は前記端末装置に対して送信しようとする送信対象データの種類が、前記第１種データ又は前記第２種データのいずれに該当するかを判定するデータ種類判定部と、
前記送信対象データが前記第１種データに該当する場合には、前記広帯域通信回線に接続するための１系無線通信装置及び前記狭帯域通信回線に接続するための２系無線通信装置の双方に前記送信対象データを出力し、前記送信対象データが前記第２種データに該当する場合には、前記１系無線通信装置には前記送信対象データを毎回出力し、前記２系無線通信装置には前記１系無線通信装置に出力する頻度よりも少ない頻度で前記送信対象データを出力する送信制御部と、を含み、
前記送信制御部は、前記第２種データを前記２系無線通信装置に対して出力しない、又は前記送信対象データが通信途絶した際の前記鉱山の操業に与える影響の多寡に基づいて定められた出力頻度で前記２系無線通信装置に対して前記送信対象データを出力し、
前記データ種類情報は、前記無線送受信されるデータの種類に前記出力頻度を関連付けて規定し、
前記データ種類判定部は、前記データ種類情報に規定されている前記出力頻度を参照し、前記送信対象データに応じた前記出力頻度を示す間引き量データを前記送信対象データに付与して前記送信制御部に出力し、
前記送信制御部は、前記送信対象データに付与された前記間引き量データを参照し、前記２系無線通信装置へ出力する頻度を制御する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
鉱山内で稼働する作業機械の稼働状態を管理する鉱山管理サーバ及び前記鉱山内に備えられた端末装置を無線通信接続するための無線通信システムであって、
前記鉱山管理サーバ及び前記端末装置の其々は、広帯域通信回線及びそれよりも帯域が狭い狭帯域通信回線を用いた多重化無線通信接続の制御を行う通信制御部を備え、
各通信制御部は、
前記鉱山管理サーバ及び前記端末装置の間で無線送受信されるデータの種類が、前記作業機械を次の動作に移行させるための第１種データ、又は前記作業機械の稼働状態を管理するために用いられるが前記作業機械を次の動作に移行させない第２種データのどちらに該当するかを規定したデータ種類情報を参照し、前記鉱山管理サーバ又は前記端末装置に対して送信しようとする送信対象データの種類が、前記第１種データ又は前記第２種データのいずれに該当するかを判定するデータ種類判定部と、
前記送信対象データが前記第１種データに該当する場合には、前記広帯域通信回線に接続するための１系無線通信装置及び前記狭帯域通信回線に接続するための２系無線通信装置の双方に前記送信対象データを出力し、前記送信対象データが前記第２種データに該当する場合には、前記１系無線通信装置には前記送信対象データを毎回出力し、前記２系無線通信装置には前記１系無線通信装置に出力する頻度よりも少ない頻度で前記送信対象データを出力する送信制御部と、を含み、
前記送信対象データを生成する機能ブロック部であって、前記送信対象データにどの機能ブロックが生成したデータであるかを示す機能ブロック識別情報を付与し、当該機能ブロック識別情報が付与された前記送信対象データを前記データ種類判定部に出力する機能ブロック部を更に備え、
前記データ種類情報は、前記機能ブロック識別情報と、当該機能ブロック識別情報に対応する前記機能ブロックが生成するデータが前記第１種データであることを示す第１フラグ又は前記機能ブロックが生成するデータが前記第２種データであることを示す第２フラグのいずれを付与するかを示すフラグ情報と、を関連付けて規定し、
前記データ種類判定部は、前記機能ブロック部から取得した前記送信対象データに付与された前記機能ブロック識別情報と、前記データ種類情報に規定された前記機能ブロック識別情報及びそれに対応付けられた前記フラグ情報を参照し、前記送信対象データに前記第１フラグ又は前記第２フラグを付与し、
前記送信制御部は、前記送信対象データに付与された前記第１フラグ又は前記第２フラグに基づいて、前記送信対象データの出力先を決定する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
鉱山内で稼働する作業機械の稼働状態を管理する鉱山管理サーバ及び前記鉱山内に備えられた端末装置を無線通信接続するための無線通信システムであって、
前記鉱山管理サーバ及び前記端末装置の其々は、広帯域通信回線及びそれよりも帯域が狭い狭帯域通信回線を用いた多重化無線通信接続の制御を行う通信制御部を備え、
各通信制御部は、
前記鉱山管理サーバ及び前記端末装置の間で無線送受信されるデータの種類が、前記作業機械を次の動作に移行させるための第１種データ、又は前記作業機械の稼働状態を管理するために用いられるが前記作業機械を次の動作に移行させない第２種データのどちらに該当するかを規定したデータ種類情報を参照し、前記鉱山管理サーバ又は前記端末装置に対して送信しようとする送信対象データの種類が、前記第１種データ又は前記第２種データのいずれに該当するかを判定するデータ種類判定部と、
前記送信対象データが前記第１種データに該当する場合には、前記広帯域通信回線に接続するための１系無線通信装置及び前記狭帯域通信回線に接続するための２系無線通信装置の双方に前記送信対象データを出力し、前記送信対象データが前記第２種データに該当する場合には、前記１系無線通信装置には前記送信対象データを毎回出力し、前記２系無線通信装置には前記１系無線通信装置に出力する頻度よりも少ない頻度で前記送信対象データを出力する送信制御部と、を含み、
前記鉱山管理サーバは、前記鉱山内に予め設置された走行経路に従って自律走行する運搬車両の運行管理を行う運行管理サーバであって、
前記運行管理サーバは、前記走行経路上の部分区間を、前記運搬車両の走行を許可する走行許可区間として設定する走行許可区間設定部を更に備え、
前記データ種類情報において、前記運搬車両から新たな走行許可区間の設定を要求する区間要求情報、及び前記区間要求情報に応じて前記走行許可区間設定部が設定した新たな走行許可区間の位置を前記運搬車両に応答するための区間応答情報は、前記第１種データとして規定される、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
前記データ種類情報において、前記運搬車両の積載状態を示す積載情報、及び前記走行経路を撮像する監視カメラからの画像情報は、前記第２種データとして規定される、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記作業機械を次の動作に移行させるための前記第１種データは、相対的に高いリアルタイム性が要求されるデータであり、
前記作業機械の稼働状態を管理するために用いられるが前記作業機械を次の動作に移行させない前記第２種データは、相対的に低いリアルタイム性が要求されるデータである、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
鉱山内で稼働する作業機械の稼働状態を管理する鉱山管理サーバであって、
前記鉱山内に備えられた端末装置に広帯域通信回線及びそれよりも帯域が狭い狭帯域通信回線を介して多重化無線通信接続するための通信制御部を備え、
前記鉱山管理サーバ及び前記端末装置の間で無線送受信されるデータの種類が、前記作業機械を次の動作に移行させるための第１種データ、又は前記作業機械の稼働状態を管理するために用いられるが前記作業機械を次の動作に移行させない第２種データのどちらに該当するかを規定したデータ種類情報を記憶するデータ種類情報記憶部と、
前記データ種類情報を参照し、前記端末装置に対して送信しようとする送信対象データの種類が、前記第１種データ又は前記第２種データのいずれに該当するかを判定するデータ種類判定部と、
前記送信対象データが前記第１種データに該当する場合には、前記広帯域通信回線に接続するための１系無線通信装置及び前記狭帯域通信回線に接続するための２系無線通信装置の双方に前記送信対象データを出力し、前記送信対象データが前記第２種データに該当する場合には、前記１系無線通信装置には前記送信対象データを毎回出力し、前記２系無線通信装置には前記１系無線通信装置に出力する頻度よりも少ない頻度で前記送信対象データを出力する送信制御部と、を含み、
前記送信制御部は、前記第２種データを前記２系無線通信装置に対して出力しない、又は前記送信対象データが通信途絶した際の前記鉱山の操業に与える影響の多寡に基づいて定められた出力頻度で前記２系無線通信装置に対して前記送信対象データを出力し、
前記データ種類情報は、前記無線送受信されるデータの種類に前記出力頻度を関連付けて規定し、
前記データ種類判定部は、前記データ種類情報に規定されている前記出力頻度を参照し、前記送信対象データに応じた前記出力頻度を示す間引き量データを前記送信対象データに付与して前記送信制御部に出力し、
前記送信制御部は、前記送信対象データに付与された前記間引き量データを参照し、前記２系無線通信装置へ出力する頻度を制御する、
ことを特徴とする鉱山管理サーバ。
【請求項７】
鉱山内で稼働する作業機械の稼働状態を管理する鉱山管理サーバであって、
前記鉱山内に備えられた端末装置に広帯域通信回線及びそれよりも帯域が狭い狭帯域通信回線を介して多重化無線通信接続するための通信制御部を備え、
前記鉱山管理サーバ及び前記端末装置の間で無線送受信されるデータの種類が、前記作業機械を次の動作に移行させるための第１種データ、又は前記作業機械の稼働状態を管理するために用いられるが前記作業機械を次の動作に移行させない第２種データのどちらに該当するかを規定したデータ種類情報を記憶するデータ種類情報記憶部と、
前記データ種類情報を参照し、前記端末装置に対して送信しようとする送信対象データの種類が、前記第１種データ又は前記第２種データのいずれに該当するかを判定するデータ種類判定部と、
前記送信対象データが前記第１種データに該当する場合には、前記広帯域通信回線に接続するための１系無線通信装置及び前記狭帯域通信回線に接続するための２系無線通信装置の双方に前記送信対象データを出力し、前記送信対象データが前記第２種データに該当する場合には、前記１系無線通信装置には前記送信対象データを毎回出力し、前記２系無線通信装置には前記１系無線通信装置に出力する頻度よりも少ない頻度で前記送信対象データを出力する送信制御部と、を含み、
前記送信対象データを生成する機能ブロック部であって、前記送信対象データにどの機能ブロックが生成したデータであるかを示す機能ブロック識別情報を付与し、当該機能ブロック識別情報が付与された前記送信対象データを前記データ種類判定部に出力する機能ブロック部を更に備え、
前記データ種類情報は、前記機能ブロック識別情報と、当該機能ブロック識別情報に対応する前記機能ブロックが生成するデータが前記第１種データであることを示す第１フラグ又は前記機能ブロックが生成するデータが前記第２種データであることを示す第２フラグのいずれを付与するかを示すフラグ情報と、を関連付けて規定し、
前記データ種類判定部は、前記機能ブロック部から取得した前記送信対象データに付与された前記機能ブロック識別情報と、前記データ種類情報に規定された前記機能ブロック識別情報及びそれに対応付けられた前記フラグ情報を参照し、前記送信対象データに前記第１フラグ又は前記第２フラグを付与し、
前記送信制御部は、前記送信対象データに付与された前記第１フラグ又は前記第２フラグに基づいて、前記送信対象データの出力先を決定する、
ことを特徴とする鉱山管理サーバ。
【請求項８】
鉱山内で稼働する作業機械の稼働状態を管理する鉱山管理サーバであって、
前記鉱山内に備えられた端末装置に広帯域通信回線及びそれよりも帯域が狭い狭帯域通信回線を介して多重化無線通信接続するための通信制御部を備え、
前記鉱山管理サーバ及び前記端末装置の間で無線送受信されるデータの種類が、前記作業機械を次の動作に移行させるための第１種データ、又は前記作業機械の稼働状態を管理するために用いられるが前記作業機械を次の動作に移行させない第２種データのどちらに該当するかを規定したデータ種類情報を記憶するデータ種類情報記憶部と、
前記データ種類情報を参照し、前記端末装置に対して送信しようとする送信対象データの種類が、前記第１種データ又は前記第２種データのいずれに該当するかを判定するデータ種類判定部と、
前記送信対象データが前記第１種データに該当する場合には、前記広帯域通信回線に接続するための１系無線通信装置及び前記狭帯域通信回線に接続するための２系無線通信装置の双方に前記送信対象データを出力し、前記送信対象データが前記第２種データに該当する場合には、前記１系無線通信装置には前記送信対象データを毎回出力し、前記２系無線通信装置には前記１系無線通信装置に出力する頻度よりも少ない頻度で前記送信対象データを出力する送信制御部と、を含み、
前記鉱山管理サーバは、前記鉱山内に予め設置された走行経路に従って自律走行する運搬車両の運行管理を行う運行管理サーバであって、
前記運行管理サーバは、前記走行経路上の部分区間を、前記運搬車両の走行を許可する走行許可区間として設定する走行許可区間設定部を更に備え、
前記データ種類情報において、前記運搬車両から新たな走行許可区間の設定を要求する区間要求情報、及び前記区間要求情報に応じて前記走行許可区間設定部が設定した新たな走行許可区間の位置を前記運搬車両に応答するための区間応答情報は、前記第１種データとして規定される、
ことを特徴とする鉱山管理サーバ。
【請求項９】
鉱山内で稼働する作業機械に搭載される無線通信端末装置であって、
前記作業機械の稼働状態を管理する鉱山管理サーバに、広帯域通信回線及びそれよりも帯域が狭い狭帯域通信回線を介して多重化無線通信接続するための通信制御部を備え、
前記鉱山管理サーバ及び前記無線通信端末装置の間で無線送受信されるデータの種類が、前記作業機械を次の動作に移行させるための第１種データ、又は前記作業機械の稼働状態を管理するために用いられるが前記作業機械を次の動作に移行させない第２種データのどちらに該当するかを規定したデータ種類情報を記憶するデータ種類情報記憶部と、
前記データ種類情報を参照し、送信しようとする送信対象データの種類が、前記第１種データ又は前記第２種データのいずれに該当するかを判定するデータ種類判定部と、
前記送信対象データが前記第１種データに該当する場合には、前記広帯域通信回線に接続するための１系無線通信装置及び前記狭帯域通信回線に接続するための２系無線通信装置の双方に前記送信対象データを出力し、前記送信対象データが前記第２種データに該当する場合には、前記１系無線通信装置には前記送信対象データを毎回出力し、前記２系無線通信装置には前記１系無線通信装置に出力する頻度よりも少ない頻度で前記送信対象データを出力する送信制御部と、を含み、
前記送信制御部は、前記第２種データを前記２系無線通信装置に対して出力しない、又は前記送信対象データが通信途絶した際の前記鉱山の操業に与える影響の多寡に基づいて定められた出力頻度で前記２系無線通信装置に対して前記送信対象データを出力し、
前記データ種類情報は、前記無線送受信されるデータの種類に前記出力頻度を関連付けて規定し、
前記データ種類判定部は、前記データ種類情報に規定されている前記出力頻度を参照し、前記送信対象データに応じた前記出力頻度を示す間引き量データを前記送信対象データに付与して前記送信制御部に出力し、
前記送信制御部は、前記送信対象データに付与された前記間引き量データを参照し、前記２系無線通信装置へ出力する頻度を制御する、
ことを特徴とする無線通信端末装置。
【請求項１０】
鉱山内で稼働する作業機械に搭載される無線通信端末装置であって、
前記作業機械の稼働状態を管理する鉱山管理サーバに、広帯域通信回線及びそれよりも帯域が狭い狭帯域通信回線を介して多重化無線通信接続するための通信制御部を備え、
前記鉱山管理サーバ及び前記無線通信端末装置の間で無線送受信されるデータの種類が、前記作業機械を次の動作に移行させるための第１種データ、又は前記作業機械の稼働状態を管理するために用いられるが前記作業機械を次の動作に移行させない第２種データのどちらに該当するかを規定したデータ種類情報を記憶するデータ種類情報記憶部と、
前記データ種類情報を参照し、送信しようとする送信対象データの種類が、前記第１種データ又は前記第２種データのいずれに該当するかを判定するデータ種類判定部と、
前記送信対象データが前記第１種データに該当する場合には、前記広帯域通信回線に接続するための１系無線通信装置及び前記狭帯域通信回線に接続するための２系無線通信装置の双方に前記送信対象データを出力し、前記送信対象データが前記第２種データに該当する場合には、前記１系無線通信装置には前記送信対象データを毎回出力し、前記２系無線通信装置には前記１系無線通信装置に出力する頻度よりも少ない頻度で前記送信対象データを出力する送信制御部と、を含み、
前記送信対象データを生成する機能ブロック部であって、前記送信対象データにどの機能ブロックが生成したデータであるかを示す機能ブロック識別情報を付与し、当該機能ブロック識別情報が付与された前記送信対象データを前記データ種類判定部に出力する機能ブロック部を更に備え、
前記データ種類情報は、前記機能ブロック識別情報と、当該機能ブロック識別情報に対応する前記機能ブロックが生成するデータが前記第１種データであることを示す第１フラグ又は前記機能ブロックが生成するデータが前記第２種データであることを示す第２フラグのいずれを付与するかを示すフラグ情報と、を関連付けて規定し、
前記データ種類判定部は、前記機能ブロック部から取得した前記送信対象データに付与された前記機能ブロック識別情報と、前記データ種類情報に規定された前記機能ブロック識別情報及びそれに対応付けられた前記フラグ情報を参照し、前記送信対象データに前記第１フラグ又は前記第２フラグを付与し、
前記送信制御部は、前記送信対象データに付与された前記第１フラグ又は前記第２フラグに基づいて、前記送信対象データの出力先を決定する、
ことを特徴とする無線通信端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、鉱山管理サーバ及び無線通信端末装置に係り、特に鉱山管理システムを構成する装置間を無線通信接続するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には無線技術を適用した列車通信システムの例として、「列車に搭載された車上システムおよび地上に設置された地上システムから構成され、車上システムおよび地上システムが複数の回線で接続し、いずれかの回線を使用して通信を行う列車通信システムであって、車上システムが、地上システムとの間の通信を制御する車上通信サーバを備え、地上システムが、車上システムとの間の通信を制御する地上通信サーバを備え、車上通信サーバおよび地上通信サーバは、複数の回線の通信状態を示す通信情報を周期的に収集し、収集した通信情報および回線を切り替えてからの経過時間に基づいて、通信に使用する回線を切り替えるかどうかを判定する」（要約抜粋）構成が開示されている。
【０００３】
また特許文献２には無線技術を適用した建設機械の遠隔操作技術の例として、「操作機から、機械操作指令データに誤り検出符号データを付加した信号を、操作信号／ＬＡＮ信号変換手段へ入力して、インターネットプロトコルに対応する信号に変換し、この信号をＬＡＮ集線手段で多重化して、無線ＬＡＮ通信手段によって、基地ステーションから操作中継ステーションに送信する。操作中継ステーションでは、受信した信号を分配してＬＡＮ信号／操作信号変換手段に与え、ＬＡＮ信号／操作信号変換手段からの信号が出力される無線送信手段で、入力されてきた信号を高周波信号に変換した操作指令を、建設機械に対して特定小電力無線により送信する」（要約抜粋）構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−０６０６４４号公報
【特許文献２】特開２００６−１３２２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鉱山では、ダンプトラックの運行管理や自律走行制御、ショベルの遠隔操縦などの無線通信を利用して作業機械を稼働させる鉱山管理システムがあり、それらの鉱山管理システムにおいては無線通信が安定して利用可能であることが鉱山管理システムの稼働率向上、ひいては鉱山の生産性向上のために必要な条件となる。鉱山管理システムにおいて無線通信回線で送受信されるデータの中には、データの通信途絶が作業機械の稼働に直接的に影響を及ぼすものとそうではないものとが混在している。従って、鉱山管理システムではデータの種別に応じて無線通信の安定性の重要度が異なる。この点につき、特許文献１、２ではデータの種別に関係なく通信回線の切替やＬＡＮ集線手段での多重化により通信環境の改善を図る技術であり、鉱山管理システムにおけるデータの特有性については考慮されていない。
【０００６】
本発明は上記実情を鑑みてなされたものであり、無線通信技術を用いた鉱山管理システムにおいて無線途絶による鉱山の生産性の低下を抑制することを目的とする。
【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、本発明は、鉱山内で稼働する作業機械の稼働状態を管理する鉱山管理サーバ及び前記鉱山内に備えられた端末装置を無線通信接続するための無線通信システムであって、前記鉱山管理サーバ及び前記端末装置の其々は、広帯域通信回線及びそれよりも帯域が狭い狭帯域通信回線を用いた多重化無線通信接続の制御を行う通信制御部を備え、各通信制御部は、前記鉱山管理サーバ及び前記端末装置の間で無線送受信されるデータの種類が、前記作業機械を次の動作に移行させるための第１種データ、又は前記作業機械の稼働状態を管理するために用いられるが前記作業機械を次の動作に移行させない第２種データのどちらに該当するかを規定したデータ種類情報を参照し、前記鉱山管理サーバ又は前記端末装置に対して送信しようとする送信対象データの種類が、前記第１種データ又は前記第２種データのいずれに該当するかを判定するデータ種類判定部と、前記送信対象データが前記第１種データに該当する場合には、前記広帯域通信回線に接続するための１系無線通信装置及び前記狭帯域通信回線に接続するための２系無線通信装置の双方に前記送信対象データを出力し、前記送信対象データが前記第２種データに該当する場合には、前記１系無線通信装置には前記送信対象データを毎回出力し、前記２系無線通信装置には前記１系無線通信装置に出力する頻度よりも少ない頻度で前記送信対象データを出力する送信制御部と、を含み、前記送信制御部は、前記第２種データを前記２系無線通信装置に対して出力しない、又は前記送信対象データが通信途絶した際の前記鉱山の操業に与える影響の多寡に基づいて定められた出力頻度で前記２系無線通信装置に対して前記送信対象データを出力し、前記データ種類情報は、前記無線送受信されるデータの種類に前記出力頻度を関連付けて規定し、前記データ種類判定部は、前記データ種類情報に規定されている前記出力頻度を参照し、前記送信対象データに応じた前記出力頻度を示す間引き量データを前記送信対象データに付与して前記送信制御部に出力し、前記送信制御部は、前記送信対象データに付与された前記間引き量データを参照し、前記２系無線通信装置へ出力する頻度を制御する、ことを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、上記無線通信システムに接続される鉱山管理サーバ及び無線通信端末装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、無線通信技術を用いた鉱山管理システムにおいて無線途絶による鉱山の生産性の低下を抑制することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一実施形態に係る無線通信システム１の概略構成を示す図
【図２】運行管理サーバ及び車載端末装置のハードウェア構成図
【図３】運行管理サーバ、無線中継局、及び車載端末装置の主な機能を示す機能ブロック図
【図４】第一実施形態に係る通信制御部の詳細を示す機能ブロック図
【図５】データ種類情報の構成例を示す図であって、（ａ）は運行管理サーバ３１、（ｂ）は無線中継局４１、（ｃ）は車載端末装置２６で用いられるものを示す。
【図６】走行許可区間設定処理を示す図であって、（ａ）は各ダンプトラックに対して設定された走行許可区間を示し、（ｂ）は、後続のダンプトラックに対して新たに設定された走行許可区間を示し、（ｃ）は、解放区間を示す。
【図７】二重化制御フォーマットを示す図
【図８】第一実施形態に係る通信制御部の送信制御処理における動作の流れを示すフローチャート
【図９】第一実施形態に係る通信制御部の受信制御処理における動作の流れを示すフローチャート
【図１０】第二実施形態に係るデータ種類情報の構成例を示す図であって、（ａ）は、運行管理サーバ３１の通信制御部３１１ｂが持つ管理テーブルの構成を示す図であり、（ｂ）は、無線中継局４１の通信制御部１３１が持つ管理テーブルの構成を示す図であり、（ｃ）は、車載端末装置２６の通信制御部２６１ｂが持つ管理テーブルの構成を示す図である。
【図１１】第二実施形態に係る二重化制御フォーマットを示す図
【図１２】第二実施形態に係る通信制御部の機能構成を示すブロック
【図１３】第二実施形態に係る通信制御部の送信系処理の流れを示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。なお、以下の実施の形態において、その構成要素（処理ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須ではない。
【００１２】
また、以下の実施の形態における各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路その他のハードウェアとして実現しても良い。また、後述する各構成、機能、処理部、処理手段等は、コンピュータ上で実行されるプログラムとして実現しても良い。すなわち、ソフトウェアとして実現しても良い。各構成、機能、処理部、処理手段等を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記憶媒体に格納することができる。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００１４】
＜第一実施形態＞
［システム構成］
第一実施形態は、鉱山内で稼働する作業機械、ショベルやホイールローダ等の積込機やダンプトラックなどの運搬車両の稼働状態を管理する鉱山管理サーバ及び鉱山内に備えられた端末装置を無線通信接続するための無線通信システムに係り、特に鉱山管理サーバ及び端末装置の其々を、広帯域通信回線及びそれよりも帯域が狭い狭帯域通信回線を併用した多重化無線通信接続し、通信データのうち作業機械を次の動作に移行させるためのデータ（以下「第１種データ」という）は広帯域通信回線及び狭帯域通信回線を併用して多重化通信を行い、作業機械の稼働状態を管理するために用いられるが作業機械を次の動作に移行させないデータ（以下「第２種データ」という）は、広帯域通信回線でのみ送信し、狭帯域通信回線では送信しない点に特徴がある。本実施形態では、第２種データは、広帯域通信回線による通信のみが行われることで狭帯域通信回線が第２種データにより通信混雑・逼迫することを避けつつ、第１種データは、広帯域通信回線及び狭帯域通信回線を併用して二重にデータ通信が行われる。これにより、本実施形態は、第１種データのデータ通信の安定性を確保し、無線通信の途絶による作業機械の稼働停止を避けて鉱山の生産性の向上を図る。
【００１５】
以下では、作業機械としてオペレータが操縦することなく自律走行をするダンプトラックを、鉱山管理サーバとして鉱山内に予め設置された走行経路に従って自律走行するダンプトラックの運行管理を行う運行管理サーバを例に挙げて説明する。以下、本発明の第一実施形態に係る無線通信システムについて、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
まず、図１に基づいて第一実施形態に係る無線通信システムの概略構成について説明する。図１は、第一実施形態に係る無線通信システム１の概略構成を示す図である。図１に示す無線通信システム１は、鉱山などの採石場で土砂や鉱石の積込作業を行うショベル１０と、土砂や鉱石等の積荷を搬送するダンプトラック２０と、採石場の近傍若しくは遠隔の管制センタ３０に設置された運行管理サーバ３１とを広帯域通信回線及びそれよりも帯域が狭い狭帯域通信回線を組み合わせ、無線通信を多重化して接続することにより構成される。本実施形態では、多重化無線通信回線４０（以下「無線通信回線」と略記する）は、帯域が異なる２系統の通信回線を併用して構成される。以下において、広帯域通信回線を１系、狭帯域通信回線を２系と称することがある。更に、無線通信回線４０を３系統以上の多重構成としても良い。
【００１７】
ダンプトラック２０は、鉱山内であらかじめ設定された走行経路６０に沿って、ショベル１０及び図示しない放土場の間を往復し、積荷を搬送する。
【００１８】
鉱山内には、複数の無線中継局４１−１、４１−２、４１−３が設置される。そしてこれらの基地局を経由して、無線通信の電波が送受信される。電波は、各無線中継局４１−１、４１−２、４１−３から距離が離れるに従って減衰する。図１の符号４２−１、４２−２、４２−３は、各無線中継局４１−１、４１−２、４１−３と各ダンプトラック２０とが電波の送受信ができる範囲（以下「通信エリア」という）を示す。各無線中継局４１−１、４１−２、４１−３は、通信エリア４２−１、４２−２、４２−３が互いに重なるように設置されることで、走行経路６０上であればどの地点からも無線通信回線４０に接続できるようにすることが好ましい。図１では、通話エリアを円形に図示しているが、実際には、地形の影響を受けて円形にはならないこともある。無線中継局４１−１、４１−２、４１−３の構成は同じであるので、以下では無線中継局４１−１、４１−２、４１−３を区別することなく総称する場合は無線中継局４１と記載する。
【００１９】
ショベル１０及びダンプトラック２０は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）の少なくとも３つの航法衛星５０−１、５０−２、５０−３から測位電波を受信して自車両の位置を取得するための位置算出装置（図１では図示を省略する）を備える。ＧＮＳＳとして、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＧＡＬＩＬＥＯを用いてもよい。
【００２０】
ショベル１０は、超大型の油圧ショベルであって、ショベル１０における見通しの良い場所、例えば運転室の上部に、無線通信回線４０に接続するためのアンテナ１８が設置されている。
【００２１】
ダンプトラック２０は、本体を形成するフレーム２１と、前輪２２及び後輪２３と、フレーム２１の後方部分に設けられたヒンジピン（図示せず）を回動中心として上下方向に回動可能な荷台２４と、この荷台２４を上下方向に回動させる左右一対のホイストシリンダ（図示せず）と、を含む。また、ダンプトラック２０は、見通しの良い場所、例えば、ダンプトラック２０の上面前方に、無線通信回線４０に接続するためのアンテナ２５が設置される。また、ダンプトラック２０は、無線通信回線４０を介して運行管理サーバ３１と通信し、ダンプトラック２０の自律走行制御を行う車載端末装置２６（無線通信端末装置に相当する）を備える。
【００２２】
運行管理サーバ３１は有線通信回線３３（図２参照）を介してアンテナと接続され、無線通信回線４０に通信接続する。
【００２３】
次に図２を参照して、図１の運行管理サーバ３１及び車載端末装置２６のハードウェア構成について説明する。図２は、運行管理サーバ及び車載端末装置のハードウェア構成図である。
【００２４】
図２に示すように、運行管理サーバ３１は、サーバ側制御装置３１１、サーバ側入力装置３１２、サーバ側表示装置３１３、通信バス３１５、マスタ地図情報データベース（以下データベースを「ＤＢ」と略記する）３１６、運行管理情報ＤＢ３１７、及びサーバ側データ種類情報記憶部３１８を含んで構成される。
【００２５】
サーバ側制御装置３１１は、運行管理サーバ３１の各構成要素の動作を制御するものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算・制御装置、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置を含むハードウェアと、サーバ側制御装置３１１により実行されるソフトウェアとを含んで構成される。これらのハードウェアが本発明に係る無線通信プログラムや、ダンプトラック２０の自律走行制御を実行するための自律走行プログラムなどのソフトウェアを実行することにより、運行管理サーバ３１の各機能が実現される。
【００２６】
サーバ側入力装置３１２は、マウス、キーボードなどの入力装置により構成され、オペレータからの入力操作を受け付けるインターフェースとして機能する。
【００２７】
サーバ側表示装置３１３は、液晶モニタ等により構成され、オペレータに対して情報を表示して提供するインターフェースとして機能する。
【００２８】
通信バス３１５は、各構成要素を互いに電気的に接続する。
【００２９】
マスタ地図情報ＤＢ３１６は、地図情報を固定的に記憶可能な記憶装置、例えばＨＤＤを用いて構成される。地図情報は、走行経路６０上の各地点（以下「ノード」という）と、隣接するノードを連結するサブリンクとにより定義される。地図情報は、鉱山の地形情報や、各ノードの絶対座標（測位電波を基に算出される３次元実座標）を含んでもよい。各ノード、及びサブリンクには、そのノードを固有に識別する位置識別情報（以下「ノードＩＤ」、「リンクＩＤ」という）が付与される。
【００３０】
運行管理情報ＤＢ３１７は、運行管理情報を固定的に記憶可能な記憶装置、例えばＨＤＤを用いて構成される。運行管理情報は、各ダンプの現在位置、走行速度、各ダンプトラックに付与された走行許可区間の位置情報を含む。
【００３１】
上記の各データベースは、マスタ地図情報、運行管理情報を記憶する記憶部だけを備え、サーバ側制御装置３１１がそれらのデータベースの更新・検索処理を行ってもよいし、各データベースに上記記憶部の情報の更新・検索処理を行うエンジンを搭載したものでもよい。後述する各種データベースについても同様である。
【００３２】
サーバ側データ種類情報記憶部３１８は、無線送受信されるデータの種類が第１種データ、又は第２種データのどちらに該当するかを規定したデータ種類情報を記憶する。
【００３３】
無線基地局３２は、広帯域通信回線網に接続するための１系基地無線機１０１と、狭帯域通信回線網に接続するための２系基地無線機１０２とを含み、それらの各無線機がそれぞれアンテナに接続される。
【００３４】
無線中継局４１の其々は、１系中継無線機１１１と２系中継無線機１１２とを含み、それらの各無線機がそれぞれアンテナを備える。また無線中継局４１は、走行経路６０の状態を監視するための監視カメラ１３０に接続され、監視カメラ１３０の画像データを運行管理サーバ３１に送信する。
【００３５】
ダンプトラック２０は、車載無線局４５、車載端末装置２６、走行制御装置２７、荷重センサ２８１、周囲監視センサ２８２（荷重センサ２８１、周囲監視センサ２８２を総称して「各種センサ」２８という。）、及び位置算出装置２９を搭載する。
【００３６】
車載無線局４５は、１系車載無線機１２１と、２系車載無線機１２２とを含み、それらの各無線機がそれぞれアンテナを備える。無線基地局３２、無線中継局４１、車載無線局４５の其々に含まれる１系、２系の各無線機は、１系無線機同士、２系無線機同士と通信を行うものとする。
【００３７】
車載端末装置２６は、端末側制御装置２６１、端末側入力装置２６２、端末側表示装置２６３、通信バス２６５、端末側地図情報ＤＢ２６６、及び端末側データ種類情報記憶部２６７を含む。車載端末装置２６は、走行制御装置２７、荷重センサ２８１、周囲監視センサ２８２、及び位置算出装置２９のそれぞれと電気的に接続される。
【００３８】
端末側制御装置２６１、端末側入力装置２６２、端末側表示装置２６３、通信バス２６５、端末側地図情報ＤＢ２６６及び端末側データ種類情報記憶部２６７のハードウェア構成は運行管理サーバ３１と同様であるので重複説明を省略する。車載端末装置２６はその機能を実現するためのソフトウェアを含み、車載端末装置２６を構成するハードウェアがソフトウェアを実行することにより、車載端末装置２６の各機能が実現される。
【００３９】
走行制御装置２７は、ダンプトラック２０の加速装置、制動装置、及びステアリング装置等、ダンプトラック２０の走行に関わる走行駆動装置に対し、加減速量、制動量、ステアリング角度を伝達するための制御装置である。
【００４０】
荷重センサ２８１は、ダンプトラック２０の荷台２４の荷重を検出し、この検出値を基に車載端末装置２６が空荷、積載状態を判定する。
【００４１】
周囲監視センサ２８２は、前方障害物を検知するためのステレオカメラや、ミリ波レーダを含む。
【００４２】
位置算出装置２９は、航法衛星５０−１、５０−２、５０−３（図１参照）からの測位電波を基に自車両の現在位置を算出する。
【００４３】
次に図３及び図４を参照して、図１の運行管理サーバ３１、無線中継局４１及び車載端末装置２６の機能構成について説明する。図３は、運行管理サーバ、無線中継局、及び車載端末装置の主な機能を示す機能ブロック図である。図４は第一実施形態に係る通信制御部の詳細を示す機能ブロック図である。
【００４４】
図３に示すように、運行管理サーバ３１のサーバ側制御装置３１１は、走行許可区間設定部３１１ａ、通信制御部３１１ｂ、入力制御部３１１ｃ、及び表示制御部３１１ｄを備える。
【００４５】
走行許可区間設定部３１１ａは、各ダンプトラックから２０の走行許可付与要求に応じて、走行経路６０上の部分区間を当該ダンプトラック２０のみが走行することを許可する区間（以下「走行許可区間」という）に設定すると共に、走行許可区間の解除処理を行う。
【００４６】
通信制御部３１１ｂは、無線中継局４１及び車載端末装置２６との間で無線通信を行う制御を行う。詳細は後述する。
【００４７】
入力制御部３１１ｃはサーバ側入力装置３１２からの入力操作を受け付け、車載端末装置２６に対して出力すべき入力データを通信制御部３１１ｂに出力する。
【００４８】
表示制御部３１１ｄはサーバ側表示装置３１３に対する表示制御処理を行い、例えば監視カメラ１３０から受信した画像を表示するための処理を実行する。
【００４９】
無線中継局４１は通信制御部１３１を備え、監視カメラ１３０からの映像信号を２系中継無線機１１２に出力し、運行管理サーバ３１に送信する。また、無線中継局４１は車載端末装置２６や運行管理サーバ３１から送信されたデータを１系中継無線機１１１又は２系中継無線機１１２で受信し、送信データの宛先に対して転送する。
【００５０】
車載端末装置２６は、走行制御部２６１ａ、通信制御部２６１ｂ、及び要求情報処理部２６１ｃを備える。
【００５１】
走行制御部２６１ａは、位置算出装置２９から取得した自車両の現在位置、端末側地図情報ＤＢ２６６の地図情報及び運行管理サーバ３１から受信した走行許可区間に従って自律走行させるための制御を走行制御装置２７に対して行う。
【００５２】
通信制御部２６１ｂは、運行管理サーバ３１及び無線中継局４１との間で無線通信を行う制御を行う。詳細は後述する。
【００５３】
要求情報処理部２６１ｃは、運行管理サーバ３１に対して、新たな走行許可区間の設定付与を要求するための区間要求情報を生成する。また、ダンプトラック２０の走行開始にあたり、目的地が設定されていない場合には目的地の設定を要求するための目的地要求情報を生成する。
【００５４】
図４に示すように運行管理サーバ３１に備えられる通信制御部３１１ｂ、無線中継局４１の通信制御部１３１、及び車載端末装置２６に備えられる通信制御部２６１ｂのそれぞれは、データ種類判定部４１１、送信制御部４１２、及び受信制御部４２１を含む。
【００５５】
データ種類判定部４１１は、機能ブロック又は無線通信回線４０で通信接続された他の通信装置から受信した送信対象データ（転送対象となるデータも含む）が第１種データ、又は第２種データのいずれに該当するかを判定する。ここでいう機能ブロックとは、運行管理サーバ３１であれば走行許可区間設定部３１１ａ及び入力制御部３１１ｃが相当する。また、無線中継局４１の通信制御部１３１であれば、監視カメラ１３０が相当する。更に車載端末装置２６であれば、要求情報処理部２６１ｃや各種センサ２８が相当する。
【００５６】
送信制御部４１２は、送信対象データが第１種データに該当する場合には、１系無線機及び２系無線機の双方に送信対象データを出力し、送信対象データが第２種データに該当する場合には、１系無線機にのみ送信対象データを出力する。
【００５７】
受信制御部４２１は、受信したデータをどの機能ブロックに出力するか、またどの通信装置に対して転送するかを判定し、出力又は転送処理を実行する。更に、運行管理サーバ３１及び車載端末装置２６に搭載される通信制御部３１１ｂ、２６１ｂの受信制御部４２１は、同一のデータ本体部を含む第１種データを１系無線機及び２系無線機の両方で受信した場合には、後から受信したデータを廃棄する後着廃棄処理を行う。なお、無線中継局４１の通信制御部１３１は後着廃棄処理を行わず、１系無線機及び２系無線機の両方で受信した転送対象となるデータを、１系無線機及び２系無線機の双方で送信する。
【００５８】
図５を参照し、運行管理サーバ３１、無線中継局４１、及び車載端末装置２６で用いられるデータ種類情報について説明する。図５は、データ種類情報の構成例を示す図であって、（ａ）は運行管理サーバ３１、（ｂ）は無線中継局４１、（ｃ）は車載端末装置２６で用いられるものを示す。
【００５９】
図５に示すようにデータ種類情報は、「機能ブロック名」レコード５０１、「機能ブロック識別情報」レコード５０２、及び「フラグ情報」レコード５０３を含む。
【００６０】
「機能ブロック名」レコード５０１は、送信対象となるデータを生成する機能ブロック名が格納される。例えば図５（ａ）の「機能ブロック名」レコード５０１は、運行管理サーバ３１に備えられる機能ブロック例として「走行許可区間設定部」及び「入力制御部」が格納される。図５（ｂ）では、機能ブロック名として「監視カメラ」が格納される。更に図５（ｃ）では、機能ブロック名として「要求情報処理部」及び「荷重センサ」が格納される。
【００６１】
また「機能ブロック識別情報」レコード５０２には、各機能ブロックに対し固有に割り当てられたアドレス情報が格納される。アドレス情報とは、例えばＩＰアドレスや、予め定めた、個々の機能ブロックを識別可能な固有の数字列を用いても良い。
【００６２】
「フラグ情報」レコード５０３は、各機能ブロックが生成するデータに対して、第１種データであることを示す「第１フラグ」又は第２種データであることを示す「第２フラグ」のいずれを付与するかを規定するための情報を格納する。
【００６３】
図５に示すとおり、各データ種類情報が保有する情報は、そのデータ種類情報が備えられる装置によって異なる。またデータ種類情報の保有態様は、運行管理サーバ３１では、サーバ側データ種類情報記憶部３１８にデータ種類情報（図５（ａ））が記憶され、車載端末装置２６では端末側データ種類情報記憶部２６７にデータ種類情報（図５（ｃ））が記憶されるが、無線中継局４１では、送信対象データが監視カメラ１３０の画像データしかないと決まっているので、データ種類情報（図５（ｂ））を記憶するのではなく、通信制御部１３１が監視カメラ１３０から取得した画像を２系中継無線機１１２に出力するように構成されてもよい。この場合、図５（ｂ）のデータ種類情報の構成例は、ロジックを説明するものであって具体的なデータ構造を示すものではない。
【００６４】
次に、図６を参照して、運行管理サーバ３１による走行許可設定処理について説明する。図６は、走行許可区間設定処理を示す図であって、（ａ）は各ダンプトラックに対して設定された走行許可区間を示し、（ｂ）は、後続のダンプトラックに対して新たに設定された走行許可区間を示し、（ｃ）は、解放区間を示す。
【００６５】
図６（ａ）に示すダンプトラック２０−１（後続車両）、２０−２（先行車両）は、矢印Ａ方向に向かって走行中のダンプトラックである。走行許可区間８３ａはダンプトラック２０−１に対して設定された走行許可区間である。走行許可区間８３ｂはダンプトラック２０−２に対して設定された走行許可区間である。Ｄ１は、ダンプトラック２０−１の現在位置から走行許可区間８３ａの前方境界点（終端）までの走行経路６４に沿った距離を示す走行許可残存距離である。Ｄ２は、区間要求情報の送信を開始する走行許可要求開始距離である。以下においてダンプトラック２０−１、２０−２を区別しない場合は、ダンプトラック２０と記載する。
【００６６】
走行許可要求開始距離Ｄ２は、ダンプトラック２０が停止可能な距離（以下「停止可能距離」といい、ＵＶＳＬで表す）よりも長い距離であり、例えばＵＶＳＬに所定のオフセット距離ｍを加えた距離として定義される。この場合、走行許可要求開始距離Ｄ２は下式（１）で表せる。また、ＵＶＳＬは、ダンプトラック２０の現在の速度から停止できる距離を基に算出され、例えば下式（２）により表せる。
【数１】
0006537330.tif 000002
但し  ｍ：マージン
【数２】
0006537330.tif 000003
但し  ｃ：ダンプトラックの停止可能距離を求めるために定められた係数
Ｍ：ダンプトラックの積荷を含めた質量
ｖ：ダンプトラックの現在速度
ｆ：ダンプトラックの制動力
【００６７】
所定のオフセット距離ｍの値は、例えば無線通信にかかる時間や無線通信の障害の発生度合いなどを考慮して設定する。ダンプトラック２０の速度ｖは、ダンプトラック２０の現在速度を車輪の回転数などから測定したものであってもよく、また、ダンプトラック２０の現在の走行位置に対してマスタ地図情報ＤＢ３１６及び端末側地図情報ＤＢ２６６に格納された地図情報に設定されている最大許容速度を用いてもよい。
【００６８】
ダンプトラック２０の走行許可残存距離Ｄ１が走行許可要求開始距離Ｄ２以下となったとき、ダンプトラック２０は、運行管理サーバ３１に対して区間要求情報を送信する。区間要求情報はダンプトラック２０の現在位置情報を含む。
【００６９】
走行許可区間設定部３１１ａは、ダンプトラック２０−１から区間要求情報を受信すると、送られてきた区間要求情報に含まれる位置情報に基づいてダンプトラック２０−１の存在する区間（隣接するノード間の走行経路に相当する）を特定する。そして、ダンプトラック２０−１の進行方向前方に向かって、ダンプトラック２０−１の存在する区間の終端から走行許可付与長さ以上となる区間について走行許可を与える。但し、他の車両に許可が与えられている区間がある場合には、その手前までについて走行許可区間を与える。
【００７０】
図６（ｂ）に示す例では、ダンプトラック２０−１の存在する区間は９０であり、その終端から走行許可付与長さ９５に含まれる区間は、区間９１、９２、９３、９４となる。但し、区間９３、９４は、既にダンプトラック２０−２に走行許可区間８３ｂとして与えられている。そこでダンプトラック２０−１に対して新たに設定できる走行許可区間の候補は、区間９１、９２となるが、区間９１は既にダンプトラック２０−１に対して設定されている走行許可区間８３ａに含まれている。従って、走行許可区間設定部３１１ａは、区間９２のみを新たな走行許可区間として設定する。
【００７１】
走行許可区間設定部３１１ａは、走行許可を与えられた区間のうちダンプトラック２０が通過した区間を所定のタイミングで解除する。具体的には、図６（ｃ）に示すように、走行許可区間設定部３１１ａは、解除対象となる区間の終端からダンプトラック２０−２の位置までの距離Ｄ４が、予め定められた走行許可解除距離Ｄ３以上となったときに解除する。解除された区間は、後続のダンプトラック２０−１の走行許可区間として設定可能になる。
【００７２】
以上の説明において、走行許可残存距離が走行許可要求開始距離以下となったときに走行許可を要求するメッセージを送信して走行許可を取得する処理は、車載端末装置２６の要求情報処理部２６１ｃが実行する。
【００７３】
上記の区間要求情報及び区間応答情報が無線通信の途絶により運行管理サーバ３１及び車載端末装置２６間で送受信ができない場合、ダンプトラック２０は現在付与されている走行許可区間の前方境界点で停止し、鉱山の操業効率の低下を招く。一方、ダンプトラック２０が積込場又は放土場において積載状態が空荷状態又は積荷所帯であるかを示す積載状態情報を送信するが、積載情報が通信途絶してもダンプトラック２０は走行することはできる。このように、鉱山内の無線通信回線には、通信途絶が鉱山の操業に直接的に影響するデータ、換言すれば鉱山の操業シーケンスを次のステップに遷移させるために必要なデータ（第１種データ）と、通信が途絶しても直ちには操業停止にはつながらないデータ（第２種データ）とが流れている。そこで、本実施形態では、無線通信回線４０を多重化通信回線として形成し、第１種データは広帯域通信回線及び狭帯域通信回線の両方でデータの送受信を行い、第２種データは広帯域通信回線のみでデータの送受信を行う。これにより、第１種データ及び第２種データのデータ送受信を行う際に、狭帯域通信回線における通信コリジョンの発生を抑止して広帯域通信回線を補間する機能を担保することで、第１種データの通信安定性を優先的に確保し、無線途絶が鉱山の操業に及ぼす影響を低減させることができる。
【００７４】
第１種データと第２種データとの弁別基準としてリアルタイムの要求度を適用し、相対的に要求度が高いものを第１種データ、低いものを第２種データとしてもよい。本実施形態では送信対象データを生成した機能ブロックを上記弁別基準として適用する（図５参照）。
【００７５】
図７を参照して第１種データ及び第２種データを送信するためのデータフォーマットを説明する。図７は、二重化制御フォーマットを示す図である。
【００７６】
図７に示すように、二重化制御フォーマットは、送信先のＩＰアドレス及び送信元アドレスが入力されるＩＰヘッダ部７０１と、第１フラグ又は第２フラグが入力される二重化制御ヘッダ部７０２と、データ本体部７１０とを含んで構成される。
【００７７】
区間要求情報フォーマットにおけるデータ本体部７２０は、区間要求情報であることを示すデータ種別識別情報７２１と、そのデータ種別においてシーケンシャルに割り当てられたデータ番号７２２とを含む。データ種別識別情報７２１及びデータ番号７２２を組み合わせることで、複数の区間要求情報が送信されていても固有に識別可能となる。更にデータ本体部７２０は、データ本体部を生成した機能ブロックを示す機能ブロック識別情報７２３（区間要求情報においては要求情報処理部の機能ブロック識別情報）と、位置算出装置２９が算出した自車両の現在位置を示すダンプ現在位置情報７２４と、走行速度やタイヤ空気圧等ダンプの状態を示す状態情報７２５を含む。
【００７８】
区間応答情報フォーマットにおけるデータ本体部７３０は、区間応答情報であることを示すデータ種別識別情報７３１、データ番号７３２、及び機能ブロック識別情報（区間応答情報においては走行許可区間設定部の機能ブロック識別情報）７３３を含む。データ番号７３２は、当該区間応答情報に対応する区間要求情報のデータ番号７２２と同じ番号を含み、ＩＰヘッダ部７０１には区間要求情報のあて先アドレスが含まれるので、これらを組み合わせることで、区間応答情報が無線通信回線４０を通じて運行管理サーバ３１からブロードキャスト送信されても、各ダンプトラック２０が、自車両が発行したどの区間要求情報に対応する区間応答情報であるかを識別することができる。
【００７９】
更にデータ本体部７３０は、新たに設定された走行許可区間の前方境界点の座標７３４、後方境界点の座標７３５、及び制限速度７３６を含む。
【００８０】
ペイロード通知情報のデータ本体部７４０、及び監視画像情報のデータ本体部７５０のそれぞれは、上記と同様データ種別識別情報７４１、７５１、データ番号７４２、７５２、及び機能ブロック識別情報７４３、７５３を含む。
【００８１】
ペイロード通知情報のデータ本体部７４０はダンプトラック２０の積載状態が空荷又は積載状態であるかを示す積載状態７４４を更に含む。
【００８２】
監視画像情報のデータ本体部７５０は、監視カメラ１３０が撮像して生成した画像データ７５４（静止画、動画を問わない）を更に含む。
【００８３】
次に図８及び図９を参照して、本実施形態に係る運行管理サーバ３１、無線中継局４１及び車載端末装置２６の其々に含まれる通信制御部の動作の流れについて説明する。図８は、第一実施形態に係る通信制御部の送信制御処理における動作の流れを示すフローチャートである。図９は、第一実施形態に係る通信制御部の受信制御処理における動作の流れを示すフローチャートである。通信制御部の処理の流れは運行管理サーバ３１、無線中継局４１、及び車載端末装置２６のいずれに含まれるかを問わず共通する。
【００８４】
以下の処理を実行する前提を説明する。第１の前提条件として、各機能ブロックは送信対象となるデータを生成し、生成したデータにそれにいずれの機能ブロックが生成したかを示す機能ブロック識別情報を付与して通信制御部に出力するものとする。
【００８５】
以下、図８のステップ順に沿って運行管理サーバ３１、無線中継局４１、及び車載端末装置２６に搭載される通信制御部の送信系処理について説明する。
【００８６】
データ種類判定部４１１は、起動後、各機能ブロックからのデータが出力されるのを待つ（Ｓ８０１）。
【００８７】
データ種類判定部４１１は、機能ブロックから出力されたデータ（データ本体部の一部を構成する）を取得すると、そのデータに付与された機能ブロック識別情報を読み出す（Ｓ８０２）。
【００８８】
そしてデータ種類判定部４１１は、データ種別情報記憶部（サーバ側データ種類情報記憶部３１８または端末側データ種類情報記憶部２６７）に記憶されたデータ種別情報の機能ブロック情報及びそれに関連付けられたフラグ情報を参照し、取得したデータが第１種データ又は第２種データのどちらに相当するかを決定する（Ｓ８０３）。
【００８９】
そして、判定した結果を元に、データ種類判定部４１１は取得したデータに二重化制御ヘッダ部７０２を設け、第１フラグ又は第２フラグを設定し（Ｓ８０４）、送信制御部４１２に出力する。
【００９０】
送信制御部４１２は、二重化制御ヘッダ部７０２が付与されたデータに、更にＩＰヘッダ部７０１を設定し、あて先アドレス及び送信元アドレス（自機に割り当てられたＩＰアドレス）を付与する（Ｓ８０５）。これが送信対象データとなる。
【００９１】
そして、二重化制御ヘッダ部７０２を参照し、第１フラグが設定されていれば（Ｓ８０６／Ｙｅｓ）、２系無線機に送信対象データを出力するとともに（Ｓ８０７）、１系無線機にも送信対象データを出力する（Ｓ８０８）。
【００９２】
一方、送信制御部４１２は、二重化制御ヘッダ部７０２を参照した結果、第２フラグが設定されていれば（Ｓ８０６／Ｎｏ）、１系無線機にのみ送信対象データを出力する（Ｓ８０８）。
【００９３】
一方、受信系処理では、受信制御部４２１が外部通信装置からデータの受信を待機する（Ｓ９０１）。
【００９４】
受信制御部４２１は、受信したデータに付与されたＩＰヘッダ部７０１のあて先アドレスを参照し、このアドレスが自機に割り当てられたＩＰアドレスと一致し（Ｓ９０２／Ｙｅｓ）、かつ二重化制御ヘッダ部７０２に第２フラグが入力されていれば（Ｓ９０３／Ｙｅｓ）、データ種別識別情報７２１、７３１、７４１、７５１を参照し、データ内容に応じた機能ブロックに受信データを出力する。
【００９５】
二重化制御ヘッダ部７０２に第１フラグが入力されていれば（Ｓ９０３／Ｎｏ）、受信したデータに含まれるＩＰヘッダ部７０１のＩＰアドレス、及びデータ本体部内のデータ種別識別情報及びデータ番号を一時的に記憶する。そして、一時的に記憶したデータ種別識別情報及びデータ番号と同じデータが未だ届いていない場合、すなわち受信したデータが新着データである場合には（Ｓ９０４／Ｙｅｓ）、データの内容に応じた機能ブロックに受信したデータを出力する（Ｓ９０５）。
【００９６】
新着データでなければ（Ｓ９０４／Ｎｏ）、後着廃棄処理を実行して機能ブロックへの出力を行わない（Ｓ９０６）。
【００９７】
また受信制御部４２１は、受信したデータに付与されたＩＰヘッダ部７０１のあて先アドレスが、このアドレスが自機に割り当てられたＩＰアドレスと一致しない場合（Ｓ９０２／Ｎｏ）、あて先アドレスに向けて転送処理を実行する（Ｓ９０７）。
【００９８】
本実施形態によれば、鉱山の操業を次のシーケンスに移行させないデータ（第２種データ）は広帯域通信回線のみで送信を行うことで狭帯域通信回線の帯域を確保し、鉱山の操業を次のシーケンスに移行させるためのデータ（第１種データ）は広帯域通信回線及び狭帯域通信回線を併用した多重化通信を行うことで、無線通信帯域に起因するデータ通信量の制約を受けつつも、鉱山の稼働に直結するデータの通信安定性を確保することができる。その結果、無線途絶による操業活動の停止を抑止し、鉱山の生産性の向上が期待できる。
【００９９】
また、広帯域通信回線及びそれよりも帯域が狭い狭帯域通信回線に対応した汎用の無線規格は既に社会への普及が進んでおり、安価で高品質なモジュールが入手できることから、これらを活用して鉱山の無線通信システムを構築することでコスト削減を図ることができる。
【０１００】
また、上記汎用の通信規格は元々ＰＣ間のデータ通信を目的として設計された背景があり、それらを単純に組み合わせただけでは、鉱山における無線通信システムが要求する性能に見合わない場合があるが、本実施形態によれば、データの通信途絶が作業機械の稼働を止めるデータは多重化通信を行うことで、重要度が高いデータの通信安定性の確保を汎用品の組み合わせで実現することができる。
【０１０１】
＜第二実施形態＞
第二実施形態は、第２種データを送信する際に、完全に広帯域通信回線の無線機のみを使って送信するのではなく、狭帯域通信回線も広帯域通信回線網における通信頻度よりも小さい頻度で使用する点が、第一実施形態と異なる。以下、図１０、図１１、図１２を参照して第二実施形態について説明する。
【０１０２】
次に、図１０を参照して第二実施形態に係るデータ種別情報の構成例について説明する。図１０は、第二実施形態に係るデータ種類情報の構成例を示す図であり、（ａ）は、運行管理サーバ３１の通信制御部３１１ｂが持つ管理テーブルの構成を示す図であり、（ｂ）は、無線中継局４１の通信制御部１３１が持つ管理テーブルの構成を示す図であり、（ｃ）は、車載端末装置２６の通信制御部２６１ｂが持つ管理テーブルの構成を示す図である。
【０１０３】
図１０の例に示すとおり、第二実施形態に係るデータ種類情報では、第一実施形態のデータ種類情報に加えて「間引き量」レコード５０４を含む。ここでいう「間引く」とは狭帯域通信回線による通信頻度を、広帯域通信回線の通信頻度より低くすることをいう。
【０１０４】
「間引き量」レコード５０４は、狭帯域通信回線で第２種データを間引く割合を示す情報を格納する。例えば、図１０（ａ）で入力制御部３１１ｃに対して間引き量が１／２に規定されている場合、通信制御部３１１ｂに対して入力制御部３１１ｃから２回データを取得した場合、１回は狭帯域通信回線を用いた送信を行わないことを意味する。別例として、監視カメラ１３０では、１５フレームに１フレームの割合でキーフレームを生成する場合には、キーフレームのみを送信するように間引き量が１／１５に規定される。更に荷重センサ２８１については、ペイロードが積込場又は放土場からダンプトラック２０が発車する場合に１度送信すれば、目的地に到着するまで大きくは変化しないので、間引き量が１／１００に規定されてもよい。
【０１０５】
図１１を参照して、二重化制御を行うためのフォーマットについて説明する。図１１は、第二実施形態に係る二重化制御フォーマットを示す図である。図１１に示すように、本実施形態に係る二重化制御フォーマットは、二重化制御ヘッダ部７０２が第１フラグ又は第２フラグ７０２ａに加え、間引きパラメータ７０２ｂを含む点が異なる。間引きパラメータ７０２ｂには、図１０の「間引き量」レコード５０４の値が設定される。
【０１０６】
図１２は第二実施形態に係る通信制御部の機能構成を示すブロックである。第一実施形態との違いは、各通信制御部が間引きカウンタ４１３を更に備える点である。間引きカウンタ４１３の動作は、図１３を参照して説明する。図１３は、第二実施形態に係る通信制御部の送信系処理の流れを示すフローチャートである。図１３に示す処理において、第一実施形態（図８参照）と同じステップには同一のステップ番号を付して重複説明を省略する。
【０１０７】
図１３の処理を開始するにあたり、間引きカウンタ４１３（図１２参照）は０に初期化しているものとする。
【０１０８】
通信制御部のデータ種類判定部４１１は、ステップＳ８０４でデータ種別に応じて二重化制御ヘッダ部７０２に第１フラグ又は第２フラグを設定した後（Ｓ８０４）、機能ブロック識別情報に対応する間引き量をデータ種別情報から読み出し、その間引き量の値をデータフォーマットの間引きパラメータ７０２ｂに設定する（Ｓ１３０１）。その後、送信制御部４１２がＩＰヘッダ部７０１を設定し送信対象データが生成される（Ｓ８０５）。
【０１０９】
第１フラグが設定されている場合（Ｓ８０６／Ｙｅｓ）、送信制御部４１２は２系無線機（Ｓ８０７）、及び１系無線機（Ｓ８０８）に送信対象データを出力する。
【０１１０】
第２フラグが設定されていて（Ｓ８０６／Ｎｏ）、送信制御部４１２は間引きパラメータの値に基づく設定値と間引きカウンタの数値、すなわち現時点で間引いた回数とを比較する（Ｓ１３０２）。間引いた回数が設定値に達していれば（Ｓ１３０２／Ｙｅｓ）、送信制御部４１２は間引きカウンタをクリアし（Ｓ１３０３）、送信対象データを２系無線機に出力（Ｓ８０７）、その後１系無線機にも出力する（Ｓ８０８）。
【０１１１】
間引いた回数が上記設定値間引きパラメータの値に達していなければ（Ｓ１３０２／Ｎｏ）、間引きカウンタを１インクリメントし（Ｓ１３０４）、１系無線機にのみ送信対象データを出力する（Ｓ８０９）。
【０１１２】
受信系処理は第一実施形態と同様であるので重複説明を省略する。
【０１１３】
本実施形態によれば、第２種データも通信頻度を下げて（間引いて）狭帯域通信網でも送信するので、第２種データが狭帯域通信網の通信量を圧迫することを抑止しつつ、第１種データ及び第２種データの双方において多重化通信を実現することができる。これにより、無線途絶が及ぼす鉱山の操業への影響をより緩和することができ、鉱山の生産性の向上が期待できる。
【０１１４】
上記実施形態は、本発明の一実施形態を例示したものに過ぎず、本発明を限定するものではない。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、さまざまな変更態様がありうる。
【０１１５】
例えば、上記実施形態では運行管理サーバ３１とダンプトラック２０との間で送受信される送信データを例に挙げて説明したが、ショベル１０とそのショベルの稼働状態を管理する鉱山管理サーバとの間で送受信されるデータにも本発明を適用することができる。
【０１１６】
また第１種データの例として区間要求情報及び区間応答情報を挙げ、第２種データの例としてペイロード通知情報及び監視画像情報を用いるが、これらの例には限定されない。例えば、第１種データの他例として、ダンプトラック２０が走行を開始する際に、目的地を運行管理サーバ３１に対して要求する目的地要求情報、及びそれに対し運行管理サーバ３１が設定した目的地（積込場入口、放土場入口等）をダンプトラック２０に通知する目的地応答情報でもよいし、掘削場内、放土場内における停止位置（積込点、放土点）の移動に伴って設定される場内の走行経路（動的パス）情報でもよい。
【０１１７】
また、第２種データの他例として、運行管理サーバ３１のオペレータが入力したダンプトラック２０に対する指示、例えば周囲監視センサ２８２の検知結果の送信要求情報やダンプトラック２０の車体診断情報（排気温度や燃料残量）の要求情報や、それに応答してダンプトラック２０の周囲監視センサ２８２が検知した走行経路上の障害物情報や車体診断情報がある。
【符号の説明】
【０１１８】
１：無線通信システム、１０：ショベル、２０：ダンプ、３１：運行管理サーバ（鉱山管理サーバ）、４０：無線通信回線、４１：無線中継局、６０：走行経路
【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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【図１２】
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【図１３】
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