(57)【要約】【課題】  マルチホップ無線システムの子局の無駄な動作を省き、バッテリ消費を抑える、電力制御方法を提供する。【解決手段】プラント計装プロセスとプラント計装監視制御装置とが、マルチホップ無線システムを介して接続されるプラント計装監視システムに用いられ、プラント計装プロセスにより検出されるプラントパラメータの測定信号を収集し、当該収集した測定信号に基づきプラント計装プロセスの動特性を予測する第１のステップ（Ｓ３０１〜Ｓ３０４）と、第１のステップにおける数値演算結果に基づきプラント計装プロセスの動特性が安定状態にあるか否かを判定する第２のステップ（Ｓ３０５）と、第２のステップで求めた安定状態の期間に適応してマルチホップ無線システムの子局の起動タイミングを制御する第３のステップ（Ｓ３０６）と、を有して、電力制御を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントのパラメータを測定するプラント計装プロセスと前記プラント計装プロセスを監視制御するプラント計装監視制御装置との間の通信を媒介し、前記プラント計装プロセスにより検出されるプラントパラメータの測定結果を、前記プラント計装監視制御装置に順送りで伝達する２以上の局から構成されるマルチホップ無線システムの電力制御方法であって、
第１のステップでは、
前記マルチホップ無線システムが、前記プラント計装プロセスがプラントパラメータを測定して変換した測定信号を、前記プラント計装監視制御装置に送信し、
前記プラント計装監視制御装置が、前記受信した測定信号に基づき前記プラント計装プロセスの動特性を予測する数値演算処理を実行し、
第２のステップでは、
前記プラント計装監視制御装置が、前記数値演算処理結果に基づいて、前記マルチホップ無線システムを構成する局の起動タイミングを算出し、起動タイマ値を決定し、
第３のステップでは、
前記プラント計装監視制御装置が、前記決定された起動タイマ値を前記マルチホップ無線システムを構成する局に送信するか否かを過去の起動タイマ値に基づいて判定し、前記決定された起動タイマ値を送信し、
該局が、前記決定された起動タイマ値を受信した場合には、その受信した起動タイマ値によって該局の起動タイミングを制御すること、
を特徴とするマルチホップ無線システムの電力制御方法。
【請求項２】
プラントのパラメータを測定するプラント計装プロセスと前記プラント計装プロセスを監視制御するプラント計装監視制御装置との間の通信を媒介し、前記プラント計装プロセスにより検出されるプラントパラメータの測定結果を、前記プラント計装監視制御装置に順送りで伝達する２以上の局から構成されるマルチホップ無線システムの電力制御方法であって、
第１のステップでは、
前記マルチホップ無線システムが、前記プラント計装プロセスがプラントパラメータを測定して変換した測定信号を、前記プラント計装監視制御装置に送信し、
前記プラント計装監視制御装置が、前記受信した測定信号に基づき前記プラント計装プロセスの動特性を予測する数値演算処理を実行し、
第２のステップでは、
前記プラント計装監視制御装置が、前記数値演算処理結果と、予め設定した許容範囲の境界値とを比較して、該数値演算処理結果が該許容範囲内に存在することを表す安定状態の期間を推定し、前記推定された安定状態の期間の範囲内で、前記マルチホップ無線システムを構成する局の起動タイミングを算出し、起動タイマ値を決定し、
第３のステップでは、
前記プラント計装監視制御装置が、前記決定された起動タイマ値を前記マルチホップ無線システムを構成する局に送信するか否かを過去の起動タイマ値に基づいて判定し、前記決定された起動タイマ値と前記過去の起動タイマ値とが異なる場合に、前記決定された起動タイマ値を送信し、
該局が、前記決定された起動タイマ値を受信した場合には、その受信した起動タイマ値によって該局の起動タイミングを制御すること、
を特徴とするマルチホップ無線システムの電力制御方法。
【請求項３】
前記第２のステップにおいて、
前記起動タイミングの時刻の基点として、第１のステップにより得られる数値演算処理結果から、予め時間間隔を定められた周期の倍数にあたる時点の数値演算処理結果を抽出し、
その抽出した周期時点の数値演算処理結果を、前記起動タイミングの時刻に近いものから順に、前記プラントパラメータ毎に設定される許容範囲の境界値と比較し、前記許容範囲内にあった周期時点に係る周期の倍数を求め、
その周期の倍数に基づいて、次の起動タイマ値を決定すること、
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のマルチホップ無線システムの電力制御方法。
【請求項４】
前記第３のステップにおいて、
前記過去の起動タイマ値は、最新に送信した起動タイマ値であること、
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のマルチホップ無線システムの電力制御方法。
【請求項５】
前記プラント計装プロセスの動特性を予測する数値演算処理は、ステップ応答モデルを使用したモデル予測制御によって行うこと、
を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のマルチホップ無線システムの電力制御方法。
【請求項６】
前記プラント計装プロセスの動特性を予測する数値演算処理は、インパルス応答モデルを使用したモデル予測制御によって行うこと、
を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のマルチホップ無線システムの電力制御方法。
【請求項７】
プラントのパラメータを測定するプラント計装プロセスと、前記プラント計装プロセスを監視制御するプラント計装監視制御装置と、前記プラント計装プロセスと前記プラント計装監視制御装置と間の通信を媒介し情報を順送りで伝達する２以上の局から構成されるマルチホップ無線システムと、によって構成されるマルチホップ無線システムの電力制御システムであって、
第１のステップでは、
前記マルチホップ無線システムが、前記プラント計装プロセスがプラントパラメータを測定して変換した測定信号を、前記プラント計装監視制御装置に送信し、
前記プラント計装監視制御装置が、前記受信した測定信号に基づき前記プラント計装プロセスの動特性を予測する数値演算処理を実行し、
第２のステップでは、
前記プラント計装監視制御装置が、前記数値演算処理結果に基づいて、前記マルチホップ無線システムを構成する局の起動タイミングを算出し、起動タイマ値を決定し、
第３のステップでは、
前記プラント計装監視制御装置が、前記決定された起動タイマ値を前記マルチホップ無線システムを構成する局に送信するか否かを過去の起動タイマ値に基づいて判定し、前記決定された起動タイマ値を送信し、
該局が、前記決定された起動タイマ値を受信した場合には、その受信した起動タイマ値によって該局の起動タイミングを制御すること、
を特徴とするマルチホップ無線システムの電力制御システム。
【請求項８】
プラントのパラメータを測定するプラント計装プロセスと、前記プラント計装プロセスを監視制御するプラント計装監視制御装置と、前記プラント計装プロセスと前記プラント計装監視制御装置と間の通信を媒介し情報を順送りで伝達する２以上の局から構成されるマルチホップ無線システムと、によって構成されるマルチホップ無線システムの電力制御システムであって、
第１のステップでは、
前記マルチホップ無線システムが、前記プラント計装プロセスがプラントパラメータを測定して変換した測定信号を、前記プラント計装監視制御装置に送信し、
前記プラント計装監視制御装置が、前記受信した測定信号に基づき前記プラント計装プロセスの動特性を予測する数値演算処理を実行し、
第２のステップでは、
前記プラント計装監視制御装置が、前記数値演算処理結果と、予め設定した許容範囲の境界値とを比較して、該数値演算処理結果が該許容範囲内に存在することを表す安定状態の期間を推定し、前記推定された安定状態の期間の範囲内で、前記マルチホップ無線システムを構成する局の起動タイミングを算出し、起動タイマ値を決定し、
第３のステップでは、
前記プラント計装監視制御装置が、前記決定された起動タイマ値を前記マルチホップ無線システムを構成する局に送信するか否かを過去の起動タイマ値に基づいて判定し、前記決定された起動タイマ値と前記過去の起動タイマ値とが異なる場合に、前記決定された起動タイマ値を送信し、
該局が、前記決定された起動タイマ値を受信した場合には、その受信した起動タイマ値によって該局の起動タイミングを制御すること、
を特徴とするマルチホップ無線システムの電力制御システム。
【請求項９】
前記第２のステップにおいて、
前記起動タイミングの時刻の基点として、第１のステップにより得られる数値演算処理結果から、予め時間間隔を定められた周期の倍数にあたる時点の数値演算処理結果を抽出し、
その抽出した周期時点の数値演算処理結果を、前記起動タイミングの時刻に近いものから順に、前記プラントパラメータ毎に設定される許容範囲の境界値と比較し、前記許容範囲内にあった周期時点に係る周期の倍数を求め、
その周期の倍数に基づいて、次の起動タイマ値を決定すること、
を特徴とする請求項７または請求項８に記載のマルチホップ無線システムの電力制御システム。
【請求項１０】
前記第３のステップにおいて、
前記過去の起動タイマ値は、最新に送信した起動タイマ値であること、
を特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載のマルチホップ無線システムの電力制御システム。
【請求項１１】
前記プラント計装プロセスの動特性を予測する数値演算処理は、ステップ応答モデルを使用したモデル予測制御によって行うこと、
を特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか一項に記載のマルチホップ無線システムの電力制御システム。
【請求項１２】
前記プラント計装プロセスの動特性を予測する数値演算処理は、インパルス応答モデルを使用したモデル予測制御によって行うこと、
を特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか一項に記載のマルチホップ無線システムの電力制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチホップ無線システムを構成する局の消費電力の低減に係るマルチホップ無線システムの電力制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マルチホップ無線システムを、計装監視分野に応用することが注目されている。マルチホップ無線システムは、分散した計測点に設けたセンサによって計測された物理量を計測信号に変換して、無線により、集中監視装置に伝送する。このマルチホップ無線システムは、マルチホップの名が示すように、計測点と集中監視装置との間に障害物が存在し、計測点と集中監視装置との間が１対１の直接通信ができない場合に、複数の中継局を配置し、これらの中継局を経由して広範囲の通信範囲を確保するものである。
【０００３】
従来、マルチホップ無線システムの適用例として、汚染された土壌の各箇所に設置されたＣＯ２ガスセンサから送信されてくるＣＯ２濃度計測信号を、マルチホップ無線システムの子局で取得し、中継局を経て親局に接続されたホストコンピュータに送る監視システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
前記した特許文献１に開示された技術によれば、土壌中のＣＯ２濃度を連続的に測定し、これらの測定されたＣＯ２濃度の連続的な変化からホストコンピュータによって土壌浄化の進捗状況を予測することができる。通常、子局は、測定と通信を常時連続的に行うのではなく、間欠的に行う。その間欠的な動作は、タイマを作動させ、予め定められた一定間隔、またはランダムな間隔で、測定と通信の処理を実行することによって行われる。
【０００５】
子局は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、センサ信号入力インターフェース、無線通信インターフェースおよび電源部を有する小型のコンピュータで実現される。そして、測定と通信の処理を実行する場合にのみ、このコンピュータが起動され、処理実行後は、コンピュータがスリープモードになり、タイマのみが動作している状態となる。スリープモード中のタイマは、ＣＰＵを駆動するクロック回路により駆動制御されている。そして、予め設定された所定の起動タイマ値に到ると、電源部が起動され、コンピュータはスリープモードから動作状態に移行する。
【特許文献１】特開２００６−２７５９４０号公報（段落［００１２］〜［００２２］、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記したマルチホップ無線システムは、有線での通信ケーブルが不要であることから、機動性、移動性に富むといった利点があり、これらの利点をより生かすために、マルチホップ無線システムを構成する子局はバッテリ駆動であることが強く望まれている。
そのために、タイマ動作により間欠的にデータ収集と通信を行うことによって、バッテリ消費を抑え、長期間に渡る可用性と電池交換などの手間を省く保守性を確保する課題がある。
また、バッテリ消費をより低減するために、子局自身の電力消費を抑えるだけでなく、起動する回数を減らすという課題もある。
【０００７】
しかしなから、前記した従来のマルチホップ無線システムによれば、子局がタイマ動作によって自律的に起動して、データ収集するときに、その対象がどのような状態（例えば、定常状態あるいは非定常状態など）になっているかについては考慮されていない。すなわち、子局のタイマ動作時間は、予め定められた値に設定されていて、起動を単調に繰り返す仕組みになっていた。
特に、前記したマルチホップ無線システムをプラントプロセス計装監視に適用した場合には、子局が収集するデータに有意な変化が現れない場合には、子局の動作が無駄になってしまい、不要なバッテリ消費を招く可能性があった。
【０００８】
本発明は前記した課題を解決するためになされたものであり、子局の無駄な動作を省き、バッテリ消費を抑えることのできる、マルチホップ無線システムの電力制御技術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】
【０００９】
本発明のマルチホップ無線システムの電力制御方法は、特に、子局の無駄な動作を省き、無駄な電力消費につながる測定と通信を子局にさせないために、監視対象となるプラントの動特性を、モデル予測制御（ＭＰＣ：Model Predictive Control）により定式化して予測し、その予測結果から重要な変化が見られない安定状態であることを判別して、安定状態には子局を起動させないように、子局の起動タイミングをその変化に適応させる制御を行うこととした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、子局の無駄な動作を省き、バッテリ消費を抑える、マルチホップ無線システムの電力制御技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本願発明の概要は、プラント計装プロセスと前記プラント計装プロセスを監視制御するプラント計装監視制御装置との間の通信を媒介し、前記プラント計装プロセスにより検出されるプラントパラメータの測定結果を、前記プラント計装監視制御装置に順送りで伝達する２以上の局から構成されるマルチホップ無線システムの電力制御方法であって、第１のステップでは、前記プラント計装プロセスが、プラントパラメータを測定し、その測定値を測定信号に変換し、前記マルチホップ無線システムが、前記測定信号を、前記プラント計装監視制御装置に送信し、前記プラント計装監視制御装置が、前記受信した測定信号に基づき前記プラント計装プロセスの動特性を予測する数値演算処理を実行し、第２のステップでは、前記数値演算処理結果と、予め設定した許容範囲の境界値とを比較して、該数値演算処理結果が該許容範囲内に存在することを表す安定状態の期間を推定し、前記推定された安定状態の期間の範囲内で、前記マルチホップ無線システムを構成する局の起動タイミングを算出し、起動タイマ値を決定し、第３のステップでは、前記プラント計装監視制御装置が、前記決定された起動タイマ値を前記マルチホップ無線システムを構成する局に送信するか否かを過去の起動タイマ値に基づいて判定し、前記決定された起動タイマ値と前記過去の起動タイマ値とが異なる場合に、前記決定された起動タイマ値を送信し、該局が前記決定された起動タイマ値を受信した場合には、その受信した起動タイマ値によって該局の起動タイミングを制御すること、を特徴とする。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態にかかわるプラント計装監視システム１のシステム構成の一例を示す図である。
図１に示されるように、プラント計装監視システム１は、プラント計装監視制御装置１１と、検出器１２３を含むプラント計装プロセス１２とが、マルチホップ無線システム１４を介して接続され、また、検出器１２１、操作部１２２を含むプラント計装プロセス１２が複数のコントローラ１３を介して有線で接続された構成を有する。  
【００１３】
プラント計装プロセス１２には、プラントパラメータである、流量、液面水位、圧力、温度、濃度等の物理量を検出するための検出器１２１、１２３と、ポンプやバルブ等のプラントを構成する制御対象部品を駆動操作するための操作器１２２とが含まれている。
プラント計装監視制御装置１１は、検出器１２３が検出したプラントパラメータの物理量をマルチホップ無線システム１４を介して受け付ける検出無線データ伝送部１１４と、無線データ伝送部１１４が受け付けたプラントパラメータの物理量を収集して処理し、格納するプロセスデータ処理格納部１１２と、このプロセスデータ処理格納部１１２に蓄えられたプラントパラメータの物理量の時系列データをもとに、プラントの動特性を予測演算するプラント動特性予測演算部１１５と、プラント動特性予測演算部１１５の予測演算結果にもとづき、プラントの安定状態を判定するプラント安定状態判定処理部１１６と、プラント安定状態判定処理部１１６の判定結果にもとづき、安定状態を示すプラントパラメータに該当する検出器１２３に対応して設けられるマルチホップ無線システム１４の子局の起動（スリープモード）を管理する無線子局起動管理部１１７とを備えている。
【００１４】
なお、前記した本発明の実施形態に係るプラント計装監視システム１においては、プラントの動特性を予測演算する際に、マルチホップ無線システム１４を介して収集されるプラントパラメータの物理量のみを利用するだけでなく、従来から使用されるフィールドバス等のコントローラ１３を経由した有線データ伝送により監視制御を行う形態で収集したプラントパラメータの物理量も合わせて利用することとしている。
このため、プラント計装監視制御装置１１は、前記したマルチホップ無線システム１４に係る構成部だけでなく、プラント計装プロセス１２の検出器１２１、操作器１２２に接続され、いわゆる、ループ制御あるいはシーケンス制御を実行するコントローラ１３（入出力装置）との信号伝送を行う有線データ伝送部１１１と、前記したプロセスデータ処理格納部１１２との間で有線データ伝送部１１１が検出信号、および操作信号を伝送し、その検出信号の表示及び操作信号の入力に使用される監視制御ヒューマンインタフェース（ＨＭＩ:Human Machine Interface）処理部１１３とを含んでいるものとする。
【００１５】
有線データ伝送部１１１は、コントローラ１３を介して、検出器１２１からの信号を取り込み、監視制御ＨＭＩ処理部１１３から入力される操作器１２２への制御量を規定する設定信号をコントローラ１３に出力する。監視制御ＨＭＩ処理部１１３は、有線データ伝送部１１１が受け付けた信号を操業オペレータに伝え、操業オペレータの判断による操作指示値を受け付ける。
有線データ伝送部１１１と監視制御ＨＭＩ処理部１１３との間には、コントローラ１３からの信号を処理・格納し、さらにコントローラ１３への設定信号を処理・格納するためのプロセスデータ処理格納部１１２が設けられている。プロセスデータ処理格納部１１２は、時系列データを格納するメモリを備えており、当該メモリには、時系列データの信号値と測定時刻、ならびに、制御量の設定値と設定時刻とを対応づけて格納する構成になっている。
【００１６】
一方、マルチホップ無線システム１４は、親局１４１、中継局１４２、および子局１４３から構成されている。なお、子局１４３は、プラント計装プロセス１２のプラントパラメータである、流量、液面水位、圧力、温度、濃度等の物理量を検出する検出器１２３と接続されている。
子局１４３は、検出器１２３からの信号を取り込み、その信号は、中継局１４２と親局１４１とを経由して、プラント計装監視制御装置１１の無線データ伝送部１１４に送られる。
【００１７】
そして、検出器１２３から無線データ伝送部１１４に送られた信号は、プロセスデータ処理格納部１１２に送られ、有線データ伝送部１１１から格納される信号とともに、時系列データとして格納される。
この処理の流れは、従来の有線データ伝送、および無線データ伝送による、プラント計装プロセスからの検出信号、およびプラント計装プロセスへの操作信号の流れと同様である。
【００１８】
次に、プラントの動特性を判定して、マルチホップ無線システム１４の電力制御を行う構成および方法について詳細に説明する。
【００１９】
図２に、プラント計装プロセス１２の一例を示す。図２に示すプラント計装プロセス１２は、典型的な化学プラントにおける、原料から製品までの調製過程を示す。
ここでは、バッファタンクに蓄えられた原料を、蒸発缶で加熱し、第１溶媒Ａを除去した後、熱交換器で温度調整し、最後に希釈タンクで第２溶媒Ｂを混合して濃度調整して製品を得るプロセスを示す。
【００２０】
ここで、図２に示すプラント計装プロセス１２の構成について説明する（適宜図１参照）。ＬＩＣは、液面水位制御のためにバルブ開度またはポンプ回転数を操作するコントローラ、ＰＩＣは、圧力制御のためにポンプ回転数を操作するコントローラ、ＴＩＣは、温度制御のために冷却水流量調整弁の開度を操作するコントローラ、ＤＩＣは、濃度制御のために、熱媒の流量調整弁の開度を操作し、あるいは第２溶媒Ｂの流量調整弁の開度を操作するコントローラである。
【００２１】
すなわち、ＬＩＣ、ＰＩＣ、ＴＩＣ、ＤＩＣは、例えば、図１に示すプラント計装プロセス１２のコントローラ１３に相当し、液面水位計、圧力計、温度計、流量計、濃度計（不図示）は、検出器１２１に相当する。
なお、ＤＩＣに接続され溶媒Ｂの流量調整弁の開度を制御するコントローラは、図１に示すコントローラ１３に相当し、流量調整弁の駆動器は操作器１２２に相当する。第２溶媒Ｂの流量制御のためのコントローラＦＩＣは、図１に示すコントローラ１３に相当し、流量計として検出器１２１が接続されている。図１では、複数のコントローラ１３は独立して存在しているが、２つの検出器１２１（濃度計、流量計）からの信号は、コントローラ１３間で多重化されていてもよい。一方、仮設または増設される複数の濃度計は、マルチホップ無線システム１４の子局１４３に接続された検出器１２３に相当する。このように、コントローラ１３を介して、希釈タンク中の成分物質の濃度と、第２溶媒Ｂの流量が計測値としてプラント計装監視制御装置１１に収集され、それらには各々の設定値が定義されて、第２溶媒Ｂの流量調整弁の開度を操作量としてプラント計装プロセス１２に送信される。
【００２２】
図３は、本発明の実施形態に係るプラント計装監視システム１の動作を示すフローチャートである。
以下、図２のプラント計装プロセス１２における希釈タンク中の成分濃度計測を例として、有線データ伝送による検出器１２１および操作器１２２の監視と、マルチホップ無線システム１４の無線データ伝送による検出器１２３の監視を併用した際の、プラント動特性の予測演算制御によるマルチホップ無線システム１４の子局１４３の電力制御について、図３に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する（適宜図１参照）。
【００２３】
希釈タンクには、蒸発缶で原料から抽出された成分物質を熱交換器で温度調整したものが流れ込むが、タンク内には成分物質の濃度分布が発生する。第２溶媒Ｂとの混合によりタンク内での均一な濃度分布を達成するために攪拌器が用いられる。ここでは、単一の濃度計だけでは濃度分布の把握が不十分となる物質成分の場合を想定し、複数の濃度計（検出器１２１、１２３）が仮設または増設され、濃度監視が行なわれるものとして説明する。
【００２４】
まず、希釈タンク中の成分物質の濃度と、第２溶媒Ｂの流量の設定値は、プラント計装監視制御装置１１の監視制御ＨＭＩ処理部１１３により操業オペレータが設定し、プロセスデータ処理格納部１１２がその設定値を取得する（ステップＳ３０１）。
それらの設定値は、プロセスデータ処理格納部１１２から有線データ伝送部１１１を介してコントローラ１３に与えられ、コントローラ１３での流量調整弁（操作器１２２）への開度指令信号を決定するための制御演算に用いられる。この開度については、プロセスデータ処理格納部１１２に時系列データとして格納され、その表示は、例えば、トレンドグラフ表示などの形態で、監視制御ＨＭＩ処理部１１３により画面表示され、操業オペレータに対して通知される。
【００２５】
そして、希釈タンク中の成分物質の濃度と、第２溶媒Ｂの流量は、それぞれ検出器１２１により検出、収集され、時系列データとして、有線データ伝送部１１１を介し伝送され、プロセスデータ処理格納部１１２に時系列データとして蓄積される（ステップＳ３０２、ステップＳ３０３）。また、その出力は、例えば、トレンドグラフ表示などの形態で、監視制御ＨＭＩ処理部１１３を介してプロセス計装監視制御装置１１に画面表示され、操業オペレータに対して通知される。
【００２６】
一方、マルチホップ無線システム１４の子局１４３に接続された仮設または増設された複数の濃度計（検出器１２３）で測定された希釈タンクの濃度信号は、子局１４３、中継局１４２、親局１４１を介して、無線データ伝送部１１４に送られ、プロセスデータ処理格納部１１２に時系列データとして蓄積され（ステップＳ３０２、ステップＳ３０３）、その表示は、例えば、トレンドグラフ表示などの形態で、監視制御ＨＭＩ処理部１１３により操業オペレータに対し通知される。
【００２７】
前記によりプロセスデータ処理格納部１１２に格納された時系列データは、プラント動特性予測演算部１１５によって読み出され、プラント動特性予測演算部１１５は、モデル予測制御（ＭＰＣ）によりプラント計装プロセス１２の動特性を予測する数値演算処理を実行する（ステップＳ３０４）。
なお、モデル予測制御（ＭＰＣ）では、被制御量が設定値に一致するように操作量を決定するという制御の根本について、プロセスの動的モデルが存在すれば、そのモデルに基づいて未来の被制御量の変化を予測可能であるという考え方に基づいて、プロセス動特性の予測式が用いられる。具体的には、プラント動特性予測演算部１１５は、プロセスデータ処理格納部１１２から、検出器１２１で測定した信号の時系列データと、操作器１２２で操作した信号の時系列データとを読み出し、プラントプロセスの動特性を模擬する数値演算処理を行う。
【００２８】
通常は、精密な物理モデルの構築は極めて困難であるため、一般に利用されている、インパルス応答モデル、あるいはステップ応答モデルを使用するものとする。これらは、時間領域でのプロセス量の変化を直接定義するものであり、実際のプラントの操業データにより検証することも可能である。なお、積分プロセスや不安定プロセスを取り扱うために、伝達関数モデルやＡＲＸ（Auto-Regressive eXogneous Input）モデルを用いるものもある。以下に説明する本発明の実施形態では、ステップ応答モデルを例示してプラント動特性の予測方法について説明する。
【００２９】
ここでは、例えば、図４（ａ）に示されるような、大きさ１のステップ状入力に対する応答を考える。ステップ応答の各サンプリング時刻における値を｛ａｉ｝で表すことにする。このステップ応答係数｛ａｉ｝は、有限時間で一定値に収斂すると見なしても現実的には問題ない。ｓステップ以降のステップ応答係数は一定値、すなわち、
ａｉ＝ａｓ for ｉ≧ｓ                      ・・・（１）
とする。図４（ｂ）にステップ応答による測定波形の一例を示す。なお、Ｔｄステップの無駄時間が存在する場合には、
ａｉ=０   for ｉ＝１，２，・・ ，Ｔｄ            ・・・（２）
と定義するが、ここでは適用しない。
【００３０】
プラント動特性は線形と仮定し、時刻ｔで大きさΔｕ（ｔ）のステップ状入力をプラントプロセスに加える場合、この入力に対する時刻ｔ＋ｊでの出力の大きさは、
ｙＭ（ｔ＋ｊ）＝ａｊΔｕ（ｔ）                     ・・・（３）
で与えられる。時刻ｔ＋ｊから過去に遡った各時点でのステップ状入力による出力を重ね合わせて、時刻ｔ＋ｊの出力値の一般解が得られる原理により、以下の演算式（４）で示されるステップ応答モデルを得る。
【００３１】
【数１】
2008217055.tif 000003
【００３２】
ここで、出力を予測する区間を、現時点から先のステップＬ以降のＰ−１ステップまでとする。さらに、予測値と参照軌道(設定値)とを一致させる対象区間（一致区間）は、ステップＬからＰ−１ステップまでとし、入力を決定する対象区間（制御区間）は、現時点からＭステップまでと定義する。このとき、制御区間は、一致区間の開始する前に終了するため、Ｍ＜Ｌである。
【００３３】
前記した演算式（４）を、現時刻から見て、過去の入力と、未来の入力とを分離して表現すると、以下に示す演算式（５）で表現される。
【００３４】
【数２】
2008217055.tif 000004
【００３５】
さらに、現時刻ｔ＋Ｍ以降の入力はｕ（ｔ＋Ｍ−１）に等しい、すなわち、
Δｕ（ｔ＋１）＝０ for ｉ≧Ｍ                     ・・・（６)
と仮定すれば、以下の演算式（７）が成立する。
【００３６】
【数３】
2008217055.tif 000005
【００３７】
ここで、∞の加算部分を現実的なモデルとして見直す。前記した演算式（４）より、現時刻ｔでの推定値が、
【００３８】
【数４】
2008217055.tif 000006
【００３９】
このことから、演算式（７）の推定値ｙＭ（ｔ＋ｊ）を現時刻の推定値ｙＭ（ｔ）からの変化として表現すると、次の演算式（９）が得られる。
【００４０】
【数５】
2008217055.tif 000007
【００４１】
ここで、ｊについて、一致区間の開始ステップ（Ｌ）から、終了ステップ（Ｌ＋Ｐ−１）での推定値に対応するマトリックス表現は、次の演算式（１０）で定義される。
【００４２】
【数６】
2008217055.tif 000008
【００４３】
ここで、
【００４４】
【数７】
2008217055.tif 000009
【００４５】
さらに、プロセスへの外乱やモデル化誤差のために生じる推定値ｙＭ（ｔ＋ｊ）の誤差を補正する項を導入する。通常、現時刻tでの実測値と推定値との差が補正項として用いられる。この場合、予測演算式は、
ｙＰ（ｔ＋ｊ）＝ｙＭ（ｔ＋ｊ）＋ｙ（ｔ）−ｙＭ（ｔ）  ・・・（１１）
で与えられる。
この補正項［ｙ（ｔ）−ｙＭ（ｔ）］の意味は、「現時刻でのプロセスとモデルとの差ｙ（ｔ）−ｙＭ（ｔ）、すなわちモデル化誤差や外乱などの影響は将来一定に保たれる」という仮説に基づくものである。
【００４６】
前記した演算式（１１）で示される予測演算式について、一致区間の開始ステップ（Ｌ）から、終了ステップ（Ｌ＋Ｐ−１）に対応したマトリックス表現は、以下の演算式で定義される。
ＹＰ＝ＹＭ＋Ｙ−ＹＭ０                          ・・・（１２）
【００４７】
ここで、ＹＰは、
【数８】
2008217055.tif 000010
である。
【００４８】
設定値（目標値）ｒと予測演算値ｙＰとが一致するように操作量を決定する際に、ｙＰ（ｔ＋ｊ）＝ｒ（ｔ＋ｊ）とすれば、予測演算値ｙＰ（ｔ＋ｊ）にモデル化誤差が存在する場合に、操作量が必要以上に大きく変化し、結果として制御性能が悪くなることが考えられる。このような状況を回避するためには、徐々に設定値に近づくような目標値を作り、予測演算値がその目標値と一致するように操作量を決めるという方法を採用する。目標値の描く軌道は、参照軌道(Reference Trajectory) と呼ばれる。この参照軌道は、制御系に要求される、相反する二つの側面、制御性能（目標値への追従即応性）とロバスト性（制御系が許容できるモデル化誤差、あるいはプロセスの特性変化の程度）の間の妥協点を求める調整パラメータを導入するものである。
【００４９】
なお、前記した参照軌道のほかに、調整パラメータを導入するものとして、操作量に対するペナルティ（最適化手法での制約条件に対する重み付けに相当）があるが、説明は割愛する。
【００５０】
ここで、一致区間の定義に従って、参照軌道を以下の演算式（１３）で定義する。
【００５１】
【数９】
2008217055.tif 000011
【００５２】
一致区間に対応した参照軌道を、マトリックス表現すると以下の演算式（１４）で定義される。
ＹＲ＝αＹ＋（Ｉ−α）ｒ                      ・・・（１４）
【００５３】
ここで、
【００５４】
【数１０】
2008217055.tif 000012
【００５５】
、
この参照軌道ＹＲと予測演算値ＹＰに一致するように、現時点以降の操作量Δｕｆを決定し、制御則を求める。参照軌道と予測値の近さを表す指標として、通常ユークリッドノルムの二乗を用いた場合、下記の評価関数Jを最小にする操作量ｕ（ｔ＋ｊ） for ｉｊ＝０，１，…,Ｍ−１を求める問題を解けばよい。
Ｊ＝‖ＹＰ−ＹＲ‖                              ・・・（１５）
【００５６】
予測演算値ＹＰは、前記した演算式（１０）および演算式（１２）より、
Ｙｐ＝Ｙ＋ＡｆΔｕｆ＋Ａ０Δｕ０                 ・・・（１６）
である。評価関数Jは、
Ｊ＝（Ｙ＋ＡｆΔｕｆ＋Ａ０Δｕ−ＹＲ）Ｔ（Ｙ＋ＡｆΔｕｆ＋Ａ０Δｕ−ＹＲ）  
・・・（１７）となる。
【００５７】
演算式（１７）が、Δｕｆについて最小となるためには、Ｊに対するにΔｕｆよる偏微分値が０となることが必要条件となる。すなわち、
【００５８】
【数１１】
2008217055.tif 000013
【００５９】
より、ＡｆＴＡｆが正則であると仮定し、現時点以降の操作量Δｕｆは、以下の演算式（１９）で示される。
【００６０】
【数１２】
2008217055.tif 000014
【００６１】
演算式（１９）の操作量Δｕｆを、演算式（１０）に代入して、モデル予測値ＹＭは、以下の演算式（２０）で求めることができる。
【００６２】
【数１３】
2008217055.tif 000015
【００６３】
前記した本発明の実施形態では、前記のようにしてプロセス動特性を予測する演算式（２０）を定義した。
プラント動特性予測演算部１１５は、演算式（２０）を演算することにより、検出器１２３からの濃度信号を予測する。その際の、ＹＭ０は、検出器１２３から得られた、現在時刻における濃度値であり、定数行列Ａｆ、およびＡ０は、濃度値に対する流入調整弁開度のステップ応答を実測あるいはシミュレーションで求めた値であり、現在時刻までの入力値Δｕ０は、流入調整弁開度の過去の操作量である。
【００６４】
これらの数値は、いずれも、プロセスデータ処理格納部１１２に格納されたものを、プラント動特性予測演算部１１５に入力して演算した結果得られる。さらに、式（２０）中の、現時点以降の操作量Δｕｆに相当する部分を、演算式（１４）で与えられた参照軌道ＹＲから計算する際、チューニングパラメータαを設定する必要があるが、実際の実測結果と予測結果とを比較して、的確な値を設定しておく必要がある。
以上の説明に基づき、プラント動特性予測演算部１１５は、現在時刻より先の時点での、検出器１２３で検出する濃度値を予測することができる。
前記した説明は、ステップ応答モデルを例示してプラント動特性の予測方法について示したものである。
【００６５】
次に、インパルス応答モデルを用いた場合についてのプラントの動特性の予測方法について説明する。図５は、プラント動特性のインパルス応答モデルの一例を示す図である。
【００６６】
この場合、例えば、図５（ａ）に示すようなパルス状入力は、大きさ１で１ステップ間加えられるものとし、インパルス応答の各サンプリング時刻における値を｛ａｉ｝で表すことにする。このステップ応答係数｛ａｉ｝は、あるステップでゼロと見なしても現実的には問題ない。そこで、ｓ＋１ステップ以降のインパルス応答係数はゼロ、すなわち、
ａｉ＝０ for ｉ＞ｓ                           ・・・（２１）
とする。図５（ｂ）にステップ応答による測定波形の一例を示す。なお、Ｔｄステップの無駄時間が存在する場合には、
ａｉ＝０  for ｉ＝１，２ ，・・ ,Ｔｄ           ・・・（２２）
と定義するが、ここでは適用しない。
【００６７】
プラント動特性は線形と仮定し、時刻ｔで大きさｕ（ｔ）のパルス状入力をプラントプロセスに加える場合、この入力に対する時刻ｔ＋ｊでの出力の大きさは、
ｙＭ（ｔ＋ｊ）＝ａｊｕ（ｔ）                ・・・（２３）
で与えられる。時刻ｔ＋ｊから過去に遡った各時点でのパルス状入力による出力を重ね合わせて、時刻ｔ＋ｊの出力値の一般解が得られる原理により、以下の演算式（２４）で示されるインパルス応答モデルを得る。
【００６８】
【数１４】
2008217055.tif 000016
【００６９】
以下、演算式（２４）で与えられるインパルス応答モデルから前記したステップ応答同様のアルゴリズムにしたがい、一致区間の開始ステップ（Ｌ）から、終了ステップ（Ｌ＋Ｐ−１）におけるモデル予測値は、以下の演算式（２５）のように表わすことができる。
ＹＭ＝ＹＭ０＋ＡｆΔｕｆ＋ＡｆΔｕ０            ・・・（２５）
【００７０】
プラント動特性予測演算部１１５は、演算式（２５）を演算することにより、検出器１２３によって検出されると予測される濃度値を推定する。その際の、ＹＭ０は、検出器１２３から得られた、現在時刻における濃度値であり、定数行列Ａｆ、およびＡ０は、濃度値に対する流入調整弁開度のステップ応答を実測あるいはシミュレーションで求めた値であり、現在時刻までの入力値Δｕ０は、流入調整弁開度の過去の操作量である。
これらの数値は、いずれも、プロセスデータ処理格納部１１２に格納された時系列データをプラント動特性予測演算部１１５に入力して演算した結果から得られるものである。
以上の説明に基づき、インパルス応答モデルを用いても、プラント動特性予測演算部１１５は、現在時刻より先の時点での、検出器１２３で検出されると予測される濃度値を推定することができる。
【００７１】
図３（適宜図１参照）に戻って、このようにして、プラント動特性予測演算部１１５で予測される検出器１２３の濃度値は、プラント安定状態判定処理部１１６によって取り込まれ、プラント安定状態判定処理部１１６によって、予測される濃度値に重要な変化が見られるか否かについて判定される。ここでは予め濃度に対する許容上限値と許容下限値とを定義しておき、これら許容範囲の値と予測された濃度値とを比較することにより、予測された濃度値に重要な変化が見られない安定状態を判定するものとする（ステップＳ３０５）。そして、プラントが安定状態にあると判定された場合に、無線子局起動管理部１１７は、マルチホップ無線システム１４の子局１４３の起動タイミングを、その安定状態の時間長に合わせて制御する（ステップＳ３０６）。
【００７２】
以下、プラント安定状態判定処理部１１６によるプラントの安定状態に係る判定と、無線子局起動管理部１１７によるマルチホップ無線システム１４の子局１４３の起動タイミング（起動タイマ値）の制御について図６と図７を用いて詳細に説明する。
【００７３】
図６と図７は、プラント動特性の予測値の時系列変化の一例を示す図である。ここでは、検出された濃度値の時間変化と、マルチホップ無線システム１４の子局１４３の起動タイミングとの一般的な時間関係を説明する。
図６（ａ）において、子局１４３は、予め、子局１４３の内部メモリ（不図示）に格納された起動タイマ値に従い、例えば、Ｔ１の一定間隔で起動する。起動中は、前処理区間６１１において、電力管理、経路制御などの通信が可能となるまでの処理を実行し、通信処理区間６１２において、検出器１２３からのデータ収集と加工、中継局１４２へのデータ送信を行い、処理を停止して待機（スリープ）状態となる。この一連の処理は、タイマ間隔Ｔ１ごとに繰り返し行われる。
【００７４】
図６（ｂ）において、曲線６０２は、濃度値（Ｄ）の時系列変化を示している。前記のとおり、Ｔ１のタイマ間隔で起動される子局１４３は、時刻ｔ０、ｔ１、ｔ２、・・で濃度値を検出し、Ｄ（ｔ０）、Ｄ（ｔ１）、Ｄ（ｔ２）、・・を取得する。
Ｔ１のタイマ間隔による子局１４３の動作により、所定の時間領域６２１では許容範囲内（許容上限値（Ｄｍａｘ）〜許容下限値（Ｄｍｉｎ））内であった濃度値（Ｄ）が、時間領域６２２において、許容上限値（Ｄｍａｘ）を超えた場合である。すなわち、Ｄ（ｔｃ）＝Ｄｍａｘとなる時刻ｔｃが、ｔ１とｔ２の間に存在している状況である。時刻ｔｃの直後の子局１４３の起動時刻ｔ２において、子局１４３は、濃度値Ｄ（ｔ２）を検出し、Ｄ（ｔｃ）＝Ｄｍａｘとなる時刻ｔｃの存在を検出することができる。
【００７５】
なお、濃度値Ｄ（ｔｎ）と記す際は、正確には「時刻ｔｎで起動される子局１４３で測定した濃度値（Ｄ）」を表すため、必ずしも時間軸上の時刻ｔｎの測定値を表す訳ではないが、説明を簡単化するために、図中の濃度値（Ｄ）の曲線に黒丸をつけたところにＤ（ｔｎ）を付記した。このように曲線に丸をつける考え方は、後記する図７においても同様である。
【００７６】
次に、図７に、プラント動特性予測演算部１１５で予測された濃度値に基づく、プラント安定状態判定処理部１１６における判定処理、すなわち、図３のステップＳ３０５（予測結果が安定状態（許容範囲内）にあるか否かの判定）の具体的な処理内容を示す。
なお、本実施例では、予測結果が安定状態にあることを、「プラントの監視データ値が、上下限値で定義された許容範囲内に留まっている状態」と定義して、そのような安定の種類について説明する。しかし、プラントの安定状態としては、「許容範囲内に留まっている状態」の他にも、「許容範囲内に留まってはいるが、一定あるいは変動する周期で振動する状態」や「許容範囲内に留まってはいるが、急峻な変動が一定あるいは不定期に発生する」など、様々なものが定義できる。いずれもが、プラントを制御可能な状態で運転し、経済的な制御効率を生み出す目的からは外れる状態、いわゆる「不安定な状態」の範囲に含まれる一例として考えられる。
図７では、プラント動特性予測演算部１１５が、現在時刻ｔ０において、時刻ｔ０での濃度値Ｄ（ｔ０）の取得後、予測演算に基づいて、時刻ｔ１以降の濃度値を、二点鎖線の仮想線で示した曲線７０２のように推移するものと予測した場合を示している。ここでは、実際に取得した濃度値Ｄ（ｔ０）は黒塗り丸で示し、予測した濃度値Ｄ（ｔ１）、Ｄ（ｔ２）、Ｄ（ｔ３）、Ｄ（ｔ４）、Ｄ（ｔ５）は、白抜きの丸で示している。予測を行った時点は、時刻ｔ０、すなわちグラフ横軸の原点である。
【００７７】
この予測によれば、現在時刻ｔ０より先の、時間領域７２１の間は、濃度は許容範囲内に収まるが、時間領域７２２において、許容上限値（Ｄｍａｘ）を上回る（許容範囲外となる）状況になる。すなわち、Ｄ（ｔｃ）＝Ｄｍａｘとなる時刻ｔｃが、時刻ｔ４と時刻ｔ５の間に存在している状況である。もし、時刻ｔ１から時刻ｔ４に到るまでの間、すなわち、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３で起動される子局１４３により、濃度値Ｄ（ｔ１）、Ｄ（ｔ２）、Ｄ（ｔ３）を検出した場合には、これらの値は許容上限値Ｄｍａｘを超えることはなく、プラント状態は安定状態になると予測できる。この予測結果に基づき、プラント安定状態判定処理部１１６は、時刻ｔ４と時刻ｔ１の間の時間が、起動タイマ値Ｔ１の整数倍（ここでは３倍）となる関係により、３×Ｔ１を新たな起動タイマ値Ｔ２とすることが可能であると判定する。
【００７８】
一方、濃度値（Ｄ）が破線で示した曲線７０３のように推移するものと予測した場合には、許容上限値（Ｄｍａｘ）を上回るまでの時間領域を検出可能な領域とするためには、起動タイマ値はＴ１のままであることが必要であると判定する。起動タイマ値がＴ１のままであることの妥当性は、図６を用いて説明済みであるため、重複を回避する意味でここでの説明は省略する。
【００７９】
次に、無線局起動管理部１１７による子局の起動タイミングの制御（ステップＳ３０６）について説明する。プラント安定状態判定部１１６が、プラント状態が安定状態にあると判定し、起動タイマ値を変更要とした場合、無線局起動管理部１１７は、次のタイマ起動の時点で（この時点では、前の起動タイマ値Ｔ１で起動されているものとする）、子局１４３の前処理セクション７１１の間に、無線データ伝送部１１４、親局１４１、さらには中継局１４２を経由して、子局１４３に対して新たな起動タイマ値Ｔ２を設定データとして送信する。そして、これを受信した子局１４３では、起動タイマ値をＴ１からＴ２に書き換える。
さらに、起動タイマ値Ｔ２が経過して、子局１４３が起動した際には、プラント計装監視制御装置１１のプラント動特性予測演算部１１５が予測演算を行い、起動タイマ値Ｔ２の見直しと必要な更新を行う。
【００８０】
図８に、安定状態の判定（ステップＳ３０５）と子局の起動タイミングの制御（ステップＳ３０６）の具体的な処理を示す。
図８に示す処理については、図７に示す二点鎖線曲線７０２を例として、説明する。
まず、濃度値（Ｄ）が、周期Ｔ１の何倍先まで、許容範囲内に存在するかを探索する。スタート時点は、ｔ０である。すなわち、周期Ｔ１の倍数ｎを１に設定する（ステップＳ８０１）。そして、ｔｎ＝ｔ０＋Ｔ１×ｎの演算によって、ｎ周期先の時刻を求める（ステップＳ８０２）。次に、その時刻の濃度値Ｄ（ｔｎ）を求めて、濃度値Ｄ（ｔｎ）が許容範囲内か否かを比較判断する（Ｓ８０３）。濃度値Ｄ（ｔｎ）が許容範囲内である場合（ステップＳ８０３でＹｅｓ）には、ｎ＝ｎ＋１（ｎに１を加算）演算をおこない（ステップＳ８０４）、再びステップＳ８０２へ戻る。
一方、濃度値Ｄ（ｔｎ）が許容範囲内でない場合（ステップＳ８０３でＮｏ）には、起動タイマ値Ｔ２を算出する（ステップＳ８０５）。図７の場合には、時刻がｔ５の時に、許容範囲外となるため、ｎ＝５となっている。なお、ステップＳ８０５の演算式において、（ｎー２）となっている理由は、図７に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの時間（３周期）を求めるためである。
そして、Ｔ２が前回の起動タイマ値と異なるか否かを判定し（ステップＳ８０６）、異なる場合（ステップＳ８０６でＹｅｓ）には、Ｔ２を送信し（ステップＳ８０７）、処理を終了する。一方、Ｔ２が前回の起動タイマ値と異ならない場合（ステップＳ８０６でＮｏ）には、起動タイマ値は送信せず、処理を終了する。
ここで、子局における起動タイミングの制御（ステップＳ３０６）の例を以下に具体的に説明する。
子局の起動タイマ値は、通常、周期Ｔ１に設定されている。そして、時刻ｔ０で、起動タイマ値がＴ１と異なるＴ２に変更するものと演算された場合（ステップＳ３０５）には、時刻ｔ１（時刻ｔ０の１周期Ｔ１後）のタイミングに、起動タイマ値Ｔ２を、子局に送信する。そして、それを受信した子局は、時刻ｔ１から時間Ｔ２後に起動する。すなわち、起動タイマ値がＴ１以外の場合に、起動タイマ値Ｔ２を送信することになる。そして、その後、起動タイマ値が送信されなかった場合には、子局の起動タイミングは、再び周期Ｔ１に戻る。
別の方法としては、子局が、前回受信した起動タイマ値Ｔ２を記憶しているものとする。そして、この起動タイマ値Ｔ２に変更がない場合には、送信しない。その場合には、子局の起動タイミングは、時刻ｔ０から、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ１、Ｔ２・・・を繰り返すことになる。一方、起動タイマ値Ｔ２をＴ１に変更する場合には、Ｔ１を送信する。言い換えると、前回送信した起動タイマ値Ｔ２に変更があるときにのみ、起動タイマ値を送信する。
【００８１】
なお、図１に示すプラント計装監視制御装置１１のプロセスデータ処理格納部１１２で実行される、コントローラ１３の操作量を決定する制御則演算に対しても、式（２０）で与えた操作量を適用すれば、式（１０）で予測した被制御量に近い制御が実現可能であり、プラントプロセスの安定状態の判定精度が向上する。
【００８２】
以上の説明のように、本発明の実施形態に係るプラント計装監視システム１によれば、プラント計装監視制御装置１１は、プラントが安定状態にあると判定した場合に、マルチホップ無線システム１４の子局１４３の起動タイミングを、プラント動特性の予測に基づく安定状態の期間に合わせて定めているため、プラント状態の判定に有意（許容範囲外になるという予測）となる状況でのみマルチホップ無線システム１４の子局１４３を起動することができる。
【００８３】
また、本発明の実施形態に係るプラント計装監視システム１によれば、連続した物理量を扱うプロセスオートメーションであって、プラント動特性の予測モデルのみを例示したが、離散的な物の流れを扱うＦＡ（ファクトリーオートメーション）の分野においても、同様に、マルチホップ無線システムの電力制御を適用することが可能である。
例えば、工場・プラント内での、資材、加工品、製品を追跡し、それらの位置管理のために、移動体として子局を運用する場合などである。この例では、「位置情報」が予測の対象となり、「しばらくは位置が変わらない」、「もうすぐ位置が動く」、「遠くに移動する」、「近くに移動する」等を判定することになる。
【００８４】
この場合、プラント計装制御監視装置１１に含まれるプロセスデータ処理格納部１１２、および監視制御ＨＭＩ処理部１１３において、操業オペレータが指定したプラント操業計画データを参照することにより、子局１４３が、例えば、位置検出のための検出器１２３と一体となって搭載された移動体の運用計画をもとに、移動位置の予測が可能である。例えば、子局１４３の運用状況を判定すると、「しばらく動かない」と予測できる子局１４３に対しては、位置検出のための子局１４３の起動タイマ値を長く設定し、消費電力を低減するような電力制御を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明によるマルチホップ無線システムの電力制御方法は、プラント計装監視制御に適用する際に、有意なプロセス変化のみを検出するように局を起動制御し、省電力を目的としたセンサネットワーク上のセンサノードや、移動端末等としても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施形態に係るプラント計装監視システムの構成例を示す図である。
【図２】図１に示すプラント計装プロセスの一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るプラント計装監視システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】プラント動特性のステップ応答モデルの一例を示す図である。
【図５】プラント動特性のインパルス応答モデルの一例を示す図である。
【図６】プラント動特性の予測値の時系列変化の一例を示す図である。
【図７】マルチホップ無線システムの子局の起動タイミングの一例を示す図である。
【図８】図７に示すマルチホップ無線システムの子局の安定状態の判定と起動タイミングの制御の具体的な処理を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１      プラント計装監視システム
１１    プラント計装監視制御装置
１２    プラント計装プロセス
１３    コントローラ
１４    マルチホップ無線システム
１１１  有線データ伝送部
１１２  プロセスデータ処理格納部
１１３  監視制御ＨＭＩ処理部
１１４  無線データ伝送部
１１５  プラント動特性予測演算部
１１６  プラント安定状態判定処理部
１１７  無線子局起動管理部
１２１、１２３  検出器
１２２  操作器
１４１  親局
１４２  中継局
１４３  子局
【図１】
2008217055.tif 000017
【図２】
2008217055.tif 000018
【図３】
2008217055.tif 000019
【図４】
2008217055.tif 000020
【図５】
2008217055.tif 000021
【図６】
2008217055.tif 000022
【図７】
2008217055.tif 000023
【図８】
2008217055.tif 000024