(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワーク内のノードのエネルギー貯蔵装置の低能力状態を判定する方法であって、
ある期間における電圧測定の最大回数を指定するとともに前記ノードの１以上のアクティビティの間に前記電圧測定を開始することを指定する測定基準を調べ、該測定基準に基づいて、前記エネルギー貯蔵装置の電圧測定を開始するか否かを判断する判断ステップと、
前記電圧測定が前記期間における電圧測定の前記最大回数内であるとき、前記エネルギー貯蔵装置の電圧を測定する測定ステップと、
前記エネルギー貯蔵装置の電圧を測定した後、前記測定電圧が電圧リミットを下回る場合にカウンタを一方向に調整し、前記測定電圧が前記電圧リミットに達する場合に前記カウンタを反対方向に調整するよう、前記測定電圧に基づいて前記ノードのカウンタを調整する調整ステップと、
前記カウンタが低能力閾値に達するか否かを判定する判定ステップであって、前記低能力閾値は前記電圧リミットを下回る測定結果がある複数回数であることに対応する判定ステップとを含み、前記判定ステップでは、
前記カウンタが前記低能力閾値に達する場合、前記エネルギー貯蔵装置が前記低能力状態であると判定し、
前記カウンタが前記低能力閾値を下回る場合、次の電圧測定で利用するために前記カウンタの値を保存する、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記１以上のアクティビティは、前記ネットワークを介したプリアンブルデータの送信を含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記ノードは、アドバンスド  メータリング  インフラストラクチャ（ＡＭＩ）システムの一部として配置されるユーティリティメータである、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
（ｉ）前記低能力閾値、および（ｉｉ）前記期間における電圧測定の最大回数の少なくとも一方が設定可能である、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記電圧の測定ステップでは、複数回の能力測定を行い、
前記カウンタの調整は、ある閾値回数の前記能力測定結果が前記電圧リミットを下回る場合に前記カウンタを前記一方向に１回調整し、前記閾値回数の前記能力測定結果が前記電圧リミットに達するまたはこれを超える場合に前記カウンタを前記反対方向に１回調整する、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、
前記カウンタは合格制限を含み、これにより、前記測定電圧が前記電圧リミットに達するまたはこれを超え、かつ前記カウンタが前記合格制限に達しない場合に、前記カウンタが前記反対方向へ調整される、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
前記ネットワークを介して、前記ノードの前記低能力状態の通知を送信するステップをさらに含む、方法。
【請求項８】
ノードであって、
プロセッサと、
アンテナと、
前記ノードに電力を供給するエネルギー貯蔵装置と、
前記エネルギー貯蔵装置が供給する電圧を測定するセンサと、
前記ノードにアクセス可能なネットワークと通信する無線機と、
前記ノードにおいて実行される管理アプリケーションにより構成されるメモリとを備え、前記管理アプリケーションが、前記ノードに、
前記電圧測定の間に前記ノードにより実行されることになる１以上のアクティビティを指定する測定基準を調べ、該測定基準に基づいて、前記エネルギー貯蔵装置の電圧測定を開始するか否かを判断させる判断処理と、
前記ノードが前記１以上のアクティビティを実行するとき、前記エネルギー貯蔵装置の電圧を測定させる電圧測定処理と、
前記エネルギー貯蔵装置の電圧を測定した後、前記測定電圧が電圧リミットを下回る場合にカウンタを一方向に調整し、前記測定電圧が前記電圧リミットに達する場合に前記カウンタを反対方向に調整するよう、前記測定電圧に基づいて前記ノードの前記カウンタを調整させる調整処理と、
前記カウンタが低能力閾値に達するか否かを判定させる判定処理であって、前記低能力閾値は前記電圧リミットを下回る測定結果がある複数回数であることに対応する判定処理とを行わせるロジックを有し、
前記判定処理では、前記カウンタが前記低能力閾値に達する場合、前記エネルギー貯蔵装置が低能力状態であると判定させ、前記カウンタが前記低能力閾値を下回る場合、次の電圧測定で利用するために前記カウンタの値を保存させる、ノード。
【請求項９】
請求項８に記載のノードであって、
前記１以上のアクティビティは、前記ネットワークを介したプリアンブルデータの送信を含む、ノード。
【請求項１０】
請求項９に記載のノードであって、
前記測定基準は、さらに、前回の電圧測定からの時間、ある期間における最大測定回数、および１以上の定期測定間隔の、少なくとも１つを含む、ノード。
【請求項１１】
請求項８に記載のノードであって、
前記電圧測定処理は、ある間隔内に前記電圧の能力測定を複数回行うことを含み、
前記カウンタの前記一方向への調整は、ある閾値の回数の前記能力測定結果が前記電圧リミットを下回る場合に１回行われ、前記閾値回数の前記能力測定結果が前記電圧リミットに達する場合に前記カウンタが前記反対方向に１回調整される、ノード。
【請求項１２】
請求項８に記載のノードであって、
前記ネットワークは、前記ノードを含む複数のノードの無線メッシュネットワークである、ノード。
【請求項１３】
請求項８に記載のノードであって、
（ｉ）前記低能力閾値、および（ｉｉ）前記測定基準の少なくとも一方を構成可能なものである、ノード。
【請求項１４】
請求項８に記載のノードであって、
前記管理アプリケーションは、さらに、前記カウンタが前記低能力閾値に達する場合、前記ノードの前記低能力状態の指標を前記ネットワークを介して送信する、ノード。
【請求項１５】
ノードのプロセッサによって実行可能なプログラムが記録された非一時的なコンピュータ読取可能媒体であって、前記プログラムは、
ある期間における電圧測定の最大回数を指定するとともに前記ノードの１以上のアクティビティの間に前記電圧測定を開始することを指定する測定基準を調べ、該測定基準に基づいて、ノードのエネルギー貯蔵装置の電圧測定を開始するか否かを判断する判断処理と、
前記電圧測定が前記期間における電圧測定の最大回数内であるとき、前記エネルギー貯蔵装置の電圧を測定する電圧測定処理と、
前記エネルギー貯蔵装置の電圧を測定した後、前記測定電圧が電圧リミットを下回る場合にカウンタを一方向に調整し、前記測定電圧が前記電圧リミットに達する場合に前記カウンタを反対方向に調整するよう、前記測定電圧に基づいて前記ノードのカウンタを調整する調整処理と、
前記カウンタが低能力閾値に達するか否かを判定する判定処理であって、前記低能力閾値は前記電圧リミットを下回る測定結果がある複数回数であることに対応する判定処理とを行うためのコードを含み、
当該コードは、前記カウンタが前記低能力閾値に達する場合、前記エネルギー貯蔵装置が低能力状態であると判定し、前記カウンタが前記低能力閾値を下回る場合、次の電圧測定で利用するために前記カウンタの値を保存するものである、コンピュータ読取可能媒体。
【請求項１６】
請求項１５に記載の前記非一時的なコンピュータ読取可能媒体であって、
前記カウンタは合格制限を含み、これにより、前記測定電圧が前記電圧リミットに達し、かつ前記カウンタが前記合格制限に達しない場合に、前記カウンタを前記反対方向へ調整するものである、コンピュータ読取可能媒体。
【請求項１７】
請求項１５に記載の前記非一時的なコンピュータ読取可能媒体であって、
前記測定基準は、さらに、前回の電圧測定からの最短時間、ある期間における最低測定回数、および１以上の定期測定間隔の少なくとも１つの前記測定基準を含む、コンピュータ読取可能媒体。
【請求項１８】
請求項１５に記載の前記非一時的なコンピュータ読取可能な媒体であって、
前記ノードは、アドバンスド  メータリング  インフラストラクチャ（ＡＭＩ）システムの一部として配置されるユーティリティメータである、コンピュータ読取可能媒体。
【請求項１９】
請求項１５に記載の前記非一時的なコンピュータ読取可能媒体であって、
前記電圧測定処理は、ある間隔内に前記電圧の能力測定を複数回行うことを含み、
前記カウンタの前記一方向への調整は、ある閾値の回数の前記能力測定結果が前記電圧リミットを下回る場合に１回行われ、前記閾値回数の前記能力測定結果が前記電圧リミットに達する場合に前記カウンタが前記反対方向に１回調整される、コンピュータ読取可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ガスメータや水道メータなど、バッテリ式の通信モジュールを含むユーティリティメータ（需給用計器）が、数多く配置されている。これらメータのバッテリの使用可能期間は異なるが、最長で２０年ほど持つ。これは主として、効率的なエネルギー貯蔵バッテリの使用、および通信モジュール（無線機）の電力消費を最小限に抑えることにより実現される。消費電力を最小限に抑えるために、無線機は、そのほとんどの時間で低電力の「スリープ」モードとなり、ある程度定期的にスリープ状態から復帰しネットワークとのデータ通信を行い、またスリープ状態に戻ることができる。
【０００２】
多数配置される作動中のそのような装置内の消耗したバッテリを迅速に交換することは、時間のかかる困難なタスクである。これらの計測装置(メータ)内のバッテリが低能力状態（ｌｏｗ  ｃａｐａｃｉｔｙ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）にあることを予測する際の事前通知の精度および量を増やすことで、ダウンタイムを低減し、バッテリ交換の効率的なスケジューリングを可能とすることにより、公共事業者にとって時間と費用が大幅に節約できる。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の様々な態様は、ノードにおけるバッテリなどのエネルギー貯蔵装置の低能力通知を行うことに関する。このため、ノードのバッテリの電圧は、ある一定の測定基準に従って複数回測定される。この測定基準には、例えば、前回の測定からの最短時間や、ある期間中に行われる測定の最小および／または最大回数など、がある。その他の実施形態では、一度ではなく、一連の電圧測定が行われてもよい。
【０００４】
ノードのカウンタは、測定電圧に基づいて調整され、カウンタは、以前の電圧測定値の電圧リミットに対する結果の蓄積を表す。カウンタは、測定電圧が電圧リミットを下回る場合は一方向に調整され、測定電圧が電圧リミットに達する場合は反対方向に調整される。カウンタを調整した後、カウンタの値が所定の低能力閾値（ｌｏｗ  ｃａｐａｃｉｔｙ  ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）に達するか否かが判定される。カウンタが低能力閾値に達する場合、ノードは低能力状態となる。あるいは、カウンタが低能力閾値に達しない場合、カウンタの値が保存される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
本開示における多くの態様は、以下の図面を参照してよりよく理解することができる。各図における要素は、本開示の原理を明確に図示することを重視しており、必ずしも縮尺通りとはなっていない。また、図面において、複数の図を通じて対応する部分には同様な参照番号を付している。
【０００６】
【図１】図１は、本開示の様々な態様にかかるネットワーク環境の図である。
【０００７】
【図２】図２は、本開示の様々な態様にかかる図１のネットワーク環境におけるノードの説明例を示すブロック図である。
【０００８】
【図３】図３は、本開示の様々な態様にかかる図１のネットワーク環境におけるノードのエネルギー貯蔵装置に実装される早期故障警告機能の一例を示すフローチャートである。
【０００９】
【図４】図４は、本開示の様々な態様にかかる図１のネットワーク環境におけるノードのエネルギー貯蔵装置に実装される早期故障警告機能の別の例を示すフローチャートである。
【００１０】
【図５】図５は、本開示の様々な態様にかかる図１のネットワーク環境において採用されるノードの別の説明例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書は、ユーティリティメータなどのノードのエネルギー貯蔵装置が所定の低能力状態に到達する時期を確実に予測し、残存能力が尽きる前にエネルギー貯蔵装置の交換をスケジュールすることができるようにするための技術を開示する。バッテリまたはその他のエネルギー貯蔵装置が低能力状態に到達したという判定の結果、ノードはネットワークを介して監視システムに通知を送信してもよく、また、場合よってノード自身が備えるインジケータ（表示器）を作動または停止することもできる。例えば、ノードは、オンまたはオフして低能力状態を示すＬＥＤインジケータを備えてもよい。監視システムに送信される通知は、公共事業者（ユーティリティオペレータ）にノードのバッテリが交換時期を迎えていることを知らせる役割を果たす。
【００１２】
本明細書に記載の、「ノード」は、メッシュネットワーク内でのメッセージの配信に関する機能を実行することができるインテリジェント装置を含む。あるシステムでは、ノードは、家やアパートなどの施設にある、ガス、水道、または電力などの公共資源の消費量を測定するメータであってもよい。このようなメータは、ＡＭＩ（アドバンスド・メータリング・インフラストラクチャ）に用いられるＲＦネットワークの一部であってもよい。ノードの他の例としては、ネットワークに取り付けられ、通信チャネル上で情報を送受信または転送することができる、ルータ、コレクタもしくは収集点、ホストコンピュータ、ハブ、またはその他の電子機器がある。
【００１３】
ノードは、本発明の実施例においてノードを機能させることができる複数の要素を含んでもよい。例えば、ノードは、ノードをメッシュネットワーク内の同様のノードおよび／または他の装置と通信可能とすることができる無線機を含んでもよい。各ノードの無線機は、ノードをコンピュータのように機能させることができるマイクロコントローラまたはその他のプロセッサと通信することができ、コンピュータ機能およびコマンド機能を実行し、本明細書に記載される本発明の実施例を実現することができる。また、ノードは、他のノードとの通信に関する情報を保存する記憶媒体を含んでもよい。このような記憶媒体には、例えば、ノードの内部に設けられた、またはネットワークを介してノードがアクセス可能な、メモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、またはその他の記憶装置を含むことができる。また、ノードは、計時を行う水晶発振器（すなわち、クロック）と、バックアップ電源を供給するエネルギー貯蔵装置（例えば、バッテリ）とを含んでもよい。ノードには、エネルギー貯蔵装置のみにより電力供給されるものもある。以下の説明では、本システムおよびその構成要素の一般的な説明を行い、続いてその動作について説明する。
【００１４】
本明細書に記載の、「ネットワーク」または「データネットワーク」は、リソースと情報を共有可能とする通信チャネルによって相互に接続された装置群を指す。通信チャネルは、銅ケーブル、光ファイバーケーブル、無線伝送、電力線通信など（ただしこれに限らない）、ネットワーク上でデータを通信するための任意の適切な手段を含むことができる。
【００１５】
本明細書に記載の、「メッシュネットワーク」はデータネットワークを指し、このデータネットワークにおいて、各ノードは、ノードによって用いられるデータを送受信、および他のノードによって用いられるデータをデータネットワークを介して伝達するために中継するよう構成されてもよい。
【００１６】
本明細書に記載の、「プリアンブル」は、ペイロードデータに追加された補足データを指し、これはペイロードデータの１以上の特徴および／またはネットワーク経由でのペイロードデータの送信に関連付けられた１以上の特徴を識別することができる。
【００１７】
図１に、ＡＭＩまたはその他の計測ネットワークの一部として採用しうるメッシュネットワークを例示的に示す。ヘッドエンドシステム１０３は、ネットワーク１０６を通して通信することにより計測ネットワークを制御する。ノード１０９との通信にヘッドエンドシステム１０３が利用することのできるネットワーク１０６は、他のノード１１０〜１１２、コレクタ１１５、ルータ１１８、および場合よってはその他の装置などの装置を含んでもよい。ノード１０９〜１１２は、任意の適切なプロトコルおよび任意の適切なネットワーク構成を利用して、単方向および／または双方向通信を用いた通信を行うことができる。ネットワーク１０６によって用いられるプロトコルには、ＩＥＥＥ８０２．１５．４、ＰＲＩＭＥ、Ｇ３、および／またはＴＣＰ／ＩＰプロトコルがあるが、これに限らない。複数のノード１０９〜１１２は、データをルータ１１８に送信することができる。次に、ルータ１１８は、データをネットワーク１０６内のコレクタ１１５に転送することができる。コレクタは、複数のルータからデータを受信することができる。コレクタ１１５は、ヘッドエンドシステム１０３と通信する。ヘッドエンドシステムは、複数のコレクタと情報の送受信を行うことができる。
【００１８】
ノード１０９などのノードは、家庭やオフィスなど、通常は地理的に分散した位置にあるメータであってもよい。メータは、電力、水道、天然ガスなどの公共資源を監視し、その使用量を測定するために用いられる。あるメータは、様々なサービスコマンドをサポートするスマートメータであってもよい。これらのサービスコマンドは、遠隔操作または手動で、ユーティリティがメータでのサービスを停止または制限することができるようにする。加えて、あるメータは、そのメータが行った機能の登録を含むイベントログを保存することができる。サービスコマンドは、ヘッドエンドシステム１０３から発信されてノード１０９〜１１２にネットワーク１０６を介して送信されてもよい。
【００１９】
メータの機能性および継続運転をサポートするために、ノード１０９は、補助／バックアップ電源または単独の電源として、エネルギー貯蔵装置（例：バッテリ、超コンデンサ、コンデンサ、その他）を含んでもよい。本開示ではわかりやすくするためにバッテリをエネルギー貯蔵装置の代表として用いるが、言うまでもなく、バッテリの代わりまたはこれに加えて、他のタイプのエネルギー貯蔵装置を用いることもできる。これらのメータのバッテリは耐用年数が１５〜２０年となるように設計されているが、最終的には全てのバッテリが機能しなくなり交換が必要になる。消耗したバッテリをすぐに交換することは、特にそのバッテリを用いる計測装置が様々な位置に配置されて稼働している場合には、時間のかかる困難なタスクである。これらの計測装置で低バッテリ状態にあることを正確に予測する際に与えられる事前通知の精度および量を増やすことは、ダウンタイムを短縮しバッテリ交換の効率的なスケジューリングを可能とすることにより、公共事業者にとっては時間と費用の大幅な節約につながる。
【００２０】
しかしながら、バッテリをいつ使用開始したかに基づいてバッテリ交換の理想的な時期を正確に予測することは、バッテリによって耐用年数が著しく異なるため、困難である。一見すると同じバッテリであっても、環境条件、製造誤差、運転時の要求、その他様々な要因によって耐用年数が異なってくる。加えて、通常のノードの運転過程での電圧変化により、バッテリ交換の理想的な時期を予測するには一度のバッテリ電圧の測定では正確ではない。例えば、大電流利用、低温、および／またはその他の考えられる要因の期間においては、電圧の一時的な低下（すなわち、「電圧降下」）が起こりうる。通常、古いバッテリでは、新しいバッテリに比べて、これらの期間における電圧の低下がより大きい。結果として、バッテリ能力が許容レベルを下回る時期を正確に予測することが困難となる。
【００２１】
本明細書に開示の技術は、ノード１０９などのノードのエネルギー貯蔵装置の耐用年数が所定の低能力状態に到達する時期を確実に予測する。バッテリまたはその他のエネルギー貯蔵装置が低能力（または「低バッテリ」）状態に到達したという判定の結果、ノードは、ネットワーク１０６を介してヘッドエンドシステム１０３および場合によっては他の装置に通知を送信してもよく、また、場合によってノード１０９自身が備えるインジケータを点灯または消灯することもできる。ヘッドエンドシステム１０３に送信される通知は、公共事業者にノード１０９のバッテリが交換時期を迎えていることを知らせる役割を果たす。
【００２２】
ノードのバッテリは、複数回のバッテリ電圧測定を用いて評価することができ、これにより、カウンタ（本明細書では不足電圧カウンタとも呼ぶ）を用いて最低電圧リミットに対する過去の電圧測定の結果の累積図を提示する。例えば、カウンタは、ノードのバッテリの測定電圧が最低電圧リミットを下回るたびにインクリメントし、測定電圧が電圧リミットに達するまたはこれを超えるたびにデクリメントしてもよい。不足電圧カウンタが「合格」電圧測定を上回る「不合格」電圧測定の所定の閾値回数に到達すると、ノードについて低能力状態を決定することができる。低能力状態が決定される閾値の正確な数値は、一定期間に電圧測定が行われた回数、特定のタイプのノードおよびエネルギー貯蔵装置、望ましい事前通知量（例：バッテリの消耗予定の一か月前通知）、および／またはその他の考えられる要因に基づく。
【００２３】
様々な時期に行われる複数回のバッテリ電圧測定と不足電圧カウンタにより表される累積結果を利用することにより、バッテリが低能力状態に到達したという判定が、高電流の使用、低温、その他の期間に起こることがある測定されたバッテリ電圧の一時的な変動に影響されにくくなる。結果として、バッテリを適切な時期、すなわち、バッテリ能力は十分ではないが電圧レベルが許容レベルを超えて低下する前に交換することができるよう、バッテリまたはその他のエネルギー貯蔵装置の低能力状態を正確に予測することができる。
【００２４】
言うまでも無く、本開示を通じて、結果に基づくカウンタ値の調整の特定の「方向」（すなわち、インクリメントまたはデクリメント）は、適切な開始値およびカウンタ閾値を用いるならば上記の例とは反対であってもよい。例えば、本明細書の技術を実施する際に、カウンタ値は、測定電圧が最低電圧リミットを下回るたびにデクリメントし、測定電圧が電圧リミットに達するまたはこれを超えるたびにインクリメントしてもよい。
【００２５】
ある実施形態では、電圧測定を行う前に様々な測定基準を満たす必要がある。この測定基準には、例えば、前回の測定からの最短時間、一期間における最小および／または最大測定回数、測定を行うことができる１以上の定期測定間隔、その間に測定を行うことができるまたは行うことができないノードの１以上のイベントまたはアクティビティのアクティビティ、および／またはその他の言うまでも無く考えられる基準がある。測定基準は、ノードの様々な特徴に従って行われる電圧測定の多様性または均一性の程度が様々である測定を、確実に安定させるために用いられてもよい。
【００２６】
例えば、測定基準は、一日に最大１０回の電圧測定を最低１時間間隔で行うものとし、ノードがデータを送信している間に測定を行うことを指定することができる。この基準例を用いると、ノードの現在の状態が全ての指定基準を満たす場合、ノードはバッテリの電圧の測定を行って能力を評価することができる。そうでない場合には、条件が指定された基準を満たすまで測定が延期される。
【００２７】
ある実施形態では、一度の電圧測定の代わりに、一連の「能力測定」が行われる。このため、電圧の能力測定を行い、最低電圧リミットと比較してもよい。能力測定が最低電圧リミットに達しない場合、能力カウンタをインクリメントすることができる。通常は短期間に立て続けに、１以上の他の能力測定が行われ、これにより電圧リミットに達しない場合ごとに能力カウンタがインクリメントされる。所定回数の能力測定が行われると、能力カウンタが能力閾値と比較される。能力カウンタが閾値を超える（すなわち、能力測定が任意の回数電圧リミットに達しない）場合、不足電圧カウンタを１インクリメントすることができる。ただし、能力カウンタが閾値を下回る（すなわち、能力測定が任意の回数電圧リミットに達する）場合、不足電圧カウンタを１デクリメントすることができる。能力測定は、一度の電圧測定を行う場合よりも電圧測定の精度を向上させるために行うことができる。
【００２８】
例えば、測定基準において、電圧測定がプリアンブルデータのネットワーク１０６への送信中に能力測定を連続して４回行うこと、および能力カウンタの閾値が５０％であることを指定してもよい。すなわち、能力測定の５０％（例では２回以上）で電圧リミット以上に達しない場合には不足電圧カウンタを１回インクリメントし、能力測定の５０％未満（例では０または１）で電圧閾値以上に達しない場合には不足電圧カウンタを１回デクリメントすることになる。
【００２９】
図２に、ノードのエネルギー貯蔵装置の低能力状態の予測に関する技術を実施する、ノード１０９の例示的実施例のブロック図を示す。ノード１０９は、アンテナ２０１に代表される１以上のアンテナを含み、アンテナ２０１はノード１０９の通信の送受信に用いることができる。アンテナ２０１の設計は、ノードがネットワーク１０６内で通信する１もしくは複数の無線周波数帯域、またはノードが高周波放出を補足する１もしくは複数の無線周波数帯域の影響を受けてもよい。例えば、アンテナ２０１は、１．８〜１．９ＧＨｚの無線周波数帯域で用いるもう一つのアンテナに加えて、無認可の９００ＭＨｚ産業・科学・医療（ＩＳＭ）帯域用のアンテナを含んでもよい。
【００３０】
エネルギー貯蔵装置２０９は、バッテリ、コンデンサ、超コンデンサ、および／またはその他の電気エネルギー貯蔵装置など、１以上のエネルギー貯蔵装置を代表するものである。図２に示す実施例ではエネルギー貯蔵装置２０９がノード１０９の唯一の電力源であるが、ローカルのエネルギー貯蔵装置と合わせて外部電源を用いるその他の構成も可能である。
【００３１】
マイクロコントローラ２１１は、ノード１０９の動作およびデータ通信の管理を担当する。このため、マイクロコントローラ２１１は、無線機２１３、パワーマネージメント部２１５、センサ２１７、およびノード１０９の図示しないそのほかの考えられる要素を管理する。無線機２１３は、アンテナ２０１とのデータの送受信を容易にする。
【００３２】
ノード１０９の様々な要素は、エネルギー貯蔵装置２０９、および可能性としては図に示すＡＣ電源などの外部電源から電力をうけとることができる。エネルギー貯蔵装置２０９および他の電源からの電力は、様々な電気要素の電気的要求に合せるために、パワーマネージメント部２１５によって調整される。例えば、パワーマネージメント部２１５は、電圧調整、電圧ステップアップ／ステップダウン変換、出力オン／オフ切替、単入力多出力変換、電流制限、および／または言うまでもないがその他の考えられる電力操作を行うことができる。ある実施形態では、マイクロコントローラ２１１は、エネルギー貯蔵装置２０９により最終的に供給される入力電圧の測定を行うセンサ２１７を含んでもよく、またはこれと通信状態にあってもよい。ある変形例では、測定は、電圧が最低電圧リミットに達するか否かのバイナリ判定であってもよい。別の変形例では、測定は、電圧の数的測定であってもよい。例えば、あるノードは、低バッテリ電圧の検出に、マイクロコントローラと合わせて利用できる低電圧検出機構を用いてもよく、別のノードは、エネルギー貯蔵装置からマイクロコントローラの入力へ供給される電圧を測定してもよい。
【００３３】
加えて、パワーマネージメント部２１５は、マイクロコントローラ２１１によって管理されて、無線機２１３など、ノード１０９の特定の要素への電力を有効化または無効化するスイッチとして作用してもよい。例えば、無線機２１３への電力を、ノードが低電力の「スリープ」モードの間はオフにして、データの送受信の際など、ノードがアクティブであるときはオンにすることができる。
【００３４】
図３に、様々な実施例にかかるノード１０９などのノードのエネルギー貯蔵装置の低能力状態の予測に関する技術を例示的に実施するフローチャートを示す。言うまでもないが、図３のフローチャートは、本明細書に記載の方法３００の早期警告動作を実施するために採用可能な様々なタイプの機能構成を例示するためのものである。図３のフローチャートに示す動作は、電圧評価の実行、および現在・以前双方の評価の累積結果に基づく、エネルギー貯蔵装置の能力が許容レベルを下回ったかどうかの判定を示している。
【００３５】
ブロック３０３から始めると、方法３００は、電圧測定を今行うべきかどうかを判定する。ある実施形態では、電圧測定を行うもしくは利用する前に様々な測定基準を満たす必要がある。この測定基準には、例えば、前回の測定から経過した最短時間、一期間における最小および／または最大測定回数、測定を行うことができる１以上の定期測定間隔、ノードの測定を行うことができるまたは行うことができない１以上のイベントまたはアクティビティ、および／またはその他の言うまでも無く考えられる基準がある。測定基準は、ノードの様々な特徴に従って行われる電圧測定を、確実に安定させるために用いられてもよい。
【００３６】
例えば、運転の観察結果では、電圧測定は、データ送信中など、ノードが特定のアクティビティを行っている間に行われた場合には、より正確なものとなることを示すこともある。結果として、ノードの測定基準を、ノードによるデータ送信中に電圧測定を行うように構成することもでき、例では、ノードのロジックは２４時間の間にデータ送信を１０回行う。涼しい時間帯にはより低い電圧の測定を行うなど、一日の気温変化を相殺するために、ノードは、丸２４時間の間に行われることになる測定回数に基づいて、低能力閾値が同じく１０となるように構成してもよい。一日に期待される測定回数よりも低能力閾値が小さい場合には、一日の気温変化などの変動の影響を受けやすくなり、一日に期待される測定回数よりも低能力閾値が大きい場合には、ノードのエネルギー貯蔵装置の能力低下に関する事前通知の回数が減少することがある。しかしながら、低能力閾値および各種の測定基準は、特定のタイプのノードおよびエネルギー貯蔵装置、運転中の環境条件、望ましい事前通知量（例：バッテリの消耗予定の一か月前通知）、および／またはその他の考えられる要因など、様々な要因に基づいて構成または再構成することができる。
【００３７】
予測のために、ランダムに分布した電圧測定の合格／不合格の割合が固定であると仮定して、ノードが低能力状態に達するまでのおおよその日数を、以下の式を用いて予測することができる。
Ｔ＝Ｓ／（２×（Ｍ／Ｎ）−１）
ここで、
Ｔ＝低能力閾値に達するまでの日数
Ｓ＝電圧測定の日数で表される低能力閾値
Ｎ＝一日当たりの電圧測定の回数
Ｍ＝一日当たりの期待される電圧測定不合格回数
【００３８】
上記の式を先に述べた例に当てはめると、一日当たりの期待される測定回数が１０であるためＮ＝１０となり、低能力閾値は一日に行われることになる測定回数に等しいためＳ＝１となる。例えば、毎日の電圧測定１０回のうち６回が電圧リミットに達しない場合に低能力状態に達する推定日数を判定するには、Ｍ＝６となる。これらの値を上記の式に当てはめると、以下のようになる
Ｔ＝１／（２×（６／１０）−１）
【００３９】
上記の式を解くとＴ＝５であり、低能力閾値が一日に行われる測定回数に等しい場合の上記環境下で低能力状態に達するまでは、５日かかると予期されることを示す。なお、上記の式の計算結果は低能力状態に達するまでの推定日数を示すだけであり、電圧測定の合格／不合格の結果がランダムに分布していない場合には、これよりも早く低能力状態になることもある。
【００４０】
以上のように、上記の式が低能力閾値に達するまでの日数（Ｔ）について意味のある結果をもたらすためには、不合格測定の回数（Ｍ）が一日に行われる測定回数の総数（Ｎ）の５０％を超える必要がある。そうではない場合には、上記の式に代入される５０％以下であるＭ／Ｎの値は、Ｍ／Ｎ値が示すように電圧測定の少なくとも半分が合格であることが期待されるため、カウンタが定常状態または低能力閾値から離れる状態であることを示すことになる。新しいバッテリの例では、電圧測定のほとんど（すなわち半分以上）が最低電圧リミットに達すると期待される。その結果、短期的に低能力閾値に達するとは期待されない。しかしながら、バッテリが老朽化するにつれ、最低電圧リミットに達しない電圧測定の回数が増加し、やがて５０％を超えることが予期される。電圧測定の半分以上が電圧リミットに達しない場合、カウンタは閾値に達するまで徐々に低能力閾値に向って変化する。ノードが、ノードにおける電圧測定の不合格が５０％を超えるポイントに達すると、低能力閾値に達するまでの日数の予測に上記の式が役にたつようになる。加えて、上記の式は、望ましいＴの値を得るためにノードを構成するＳおよびＮの値を決定する際にも有用である。
【００４１】
次に、ブロック３０６において、ノードのエネルギー貯蔵装置の電圧を測定する。ある変形例では、測定は、電圧が最低電圧リミットに達するか否かのバイナリ判定であってもよい。例えば、マイクロコントローラが受け取る実際の電圧を判定するのではなく、単純に、３．４５Ｖなどの最低電圧リミットに達するか達しないかで電圧を判定するものである。別の変形例では、測定は、３．２Ｖなどの、電圧の数的測定であってもよい。
【００４２】
次に、ブロック３０９において、ノードは、電圧がノードの最低電圧リミットよりも低いか否かを判定する。電圧が最低電圧リミットに達しない場合、ブロック３１２において、不足電圧カウンタを１回インクリメントする。代替的に、電圧が最低電圧リミットに達するまたはこれを超える場合、ブロック３１５において、不足電圧カウンタを１回デクリメントする。ブロック３０６に示すように、あるノードの実施例においては、最終的にエネルギー貯蔵装置により与えられる電圧のバイナリ判定は、ブロック３０９に記載の判定ステップを含まれていてもよい。ある実施形態では、ノードは、電圧リミットに達する電圧の測定用のカウンタの調節を大量に累積することを避けるために、「合格制限」を実装してもよい。例えば、新しいエネルギー貯蔵装置が最初にノードに組み込まれたときには、電圧測定のほとんどが電圧リミットに達する。カウンタに何か月または何年もの可能性がある「合格」調整が蓄積されないようにするため、例えばカウンタを０に初期化して、カウンタ値が１以上である場合にのみ「合格」電圧測定でデクリメントするようにしてもよい。
【００４３】
次に、ブロック３１８において、ノードは、不足電圧カウンタが「合格」電圧測定を上回る「不合格」電圧測定の所定の閾値回数に達したかどうかを判定する（すなわち、「合格」とは、最低電圧リミットに達するまたはこれを超える測定を意味する）。不足電圧カウンタの現在値がこの低能力閾値に達するまたはこれを超える場合、ブロック３２１において、ノードについて低能力状態を決定することができる。低能力状態が決定されると、ノードはヘッドエンドシステムおよび／またはその他の装置にネットワークを介して通知を送信、ノードのローカルインジケータを点灯または消灯、および／またはその他の考えられるアクションをとることができる。ある実施形態では、ブロック３０３で説明した測定基準のチェックを含むことにより、低能力状態が決定されたあとはこれ以上の測定や電圧評価を中止してもよい。別の実施例では、低能力状態が決定されると、方法３００のこの部分の実行を終了してもよい。
【００４４】
ブロック３１８に戻ると、まだ低能力閾値に達していない場合には、ノードにおける方法３００の実行はブロック３２４に進む。ブロック３２４において、ノードは、ブロック３１８に説明するカウンタの評価に後で利用するために、不足電圧カウンタの現在値を保存する。その後、ノードにおける方法３００の実行はブロック３０３に戻ってもよい。
【００４５】
次に、図４に、様々な実施例にかかるノード１０９などのノードのエネルギー貯蔵装置の低能力状態の予測に関する技術を実施する別の例のフローチャートを示す。言うまでもないが、図４のフローチャートは、本明細書に記載の方法４００の早期警告動作を実施するために採用可能な様々なタイプの機能構成を例示するためのものである。図４のフローチャートに示す動作は、電圧の能力測定を含む電圧評価の実行、および現在・以前双方の評価の累積結果に基づく、エネルギー貯蔵装置が低能力状態となったかどうかの判定を示している。
【００４６】
ブロック４０３から始めると、方法４００は、電圧測定を今行うべきかどうかを判定する。ある実施形態では、電圧測定を行う前に様々な測定基準を満たす必要がある。この測定基準には、例えば、前回の一連の能力測定からの最短時間、一期間における最小および／または最大測定回数、測定を行うことができる１以上の定期測定間隔、ノードの測定を行うことができるまたは行うことができない１以上のイベントまたはアクティビティ、および／またはその他の言うまでも無く考えられる基準がある。測定基準は、ノードの様々な特徴に従って行われる電圧測定を、確実に安定させるために用いられてもよい。
ある実施形態では、測定基準は、不足電圧カウンタの調整に用いられる電圧測定情報が一度の電圧測定ではなく複数回の能力測定に基づくことを指定するために用いられてもよい。ノードの現在の状態が全ての基準を満たす場合、方法はブロック４０６に進むことができる。そうでない場合には、条件が指定された基準を満たすまで測定は延期され、方法４００の実行はブロック４０３に戻る。
【００４７】
次に、ブロック４０６において、ノードのエネルギー貯蔵装置の電圧を測定する。ある変形例では、測定は、電圧が最低電圧リミットに達するか否かのバイナリ判定であってもよい。別の変形例では、測定は、３．２Ｖなどの、電圧の数的測定であってもよい。
【００４８】
次に、ブロック４０９において、ノードは、電圧がノードの最低電圧リミットよりも低いか否かを判定する。電圧が最低電圧リミットに達しない場合、ブロック４１２において、能力カウンタを１回インクリメントする。代替的に、電圧が最低電圧リミットに達するまたはこれを超える場合、能力カウンタの調整は行わず、ノードにおける方法４００の実行はブロック４１５までスキップする。ブロック４０６に示すように、あるノードの実施例においては、最終的にエネルギー貯蔵装置により与えられる電圧のバイナリ判定は、ブロック４０９に記載の判定ステップを含まれていてもよい。
【００４９】
次に、ブロック４１５において、ノードは能力測定期間が終了したか否かを判定する。能力測定期間は、時間の長さ、行われた能力測定の回数、ノードにより行われている動作（例：プリアンブルの送信中に測定する）の期間、その他に基づいて決定することができる。測定期間が終了していない場合、ノードにおける方法４００の実行は、ブロック４０６に戻る。代替的に、方法４００の実行は、ブロック４１８に進んでもよい。
【００５０】
その後、ブロック４１８において、ノードは、能力カウンタが能力限界に達したまたはこれを超えたかどうかを判定する。能力カウンタが能力限界を下回る（すなわち、電圧の能力測定で十分な回数が電圧リミット以上であることを意味する）場合、ブロック４２１において、不足電圧カウンタを１回デクリメントする。代替的に、能力カウンタが能力限界に達するまたはこれを超える（すなわち、電圧の能力測定で電圧リミット以上であることが少なすぎること意味する）場合、ブロック４２１において、不足電圧カウンタを１回インクリメントする。
【００５１】
次に、ブロック４２７において、ノードは、不足電圧カウンタが「合格」電圧測定を上回る「不合格」電圧測定の所定の閾値回数に達したかどうかを判定する（すなわち、「合格」とは、最低電圧リミットに達するまたはこれを超える測定を意味する）。不足電圧カウンタの現在値がこの低能力閾値に達するまたはこれを超える場合、ブロック４３０において、ノードについて低能力状態を決定することができる。低能力状態が決定されると、ノードはヘッドエンドシステムおよび／またはその他の装置にネットワークを介して通知を送信、ノードのローカルインジケータを点灯または消灯、および／またはその他の考えられるアクションをとることができる。ある実施形態では、ブロック４０３で説明した測定基準のチェックを含むことにより、低能力状態が決定されたあとはこれ以上の測定や電圧評価を中止してもよい。別の実施例では、低能力状態が決定されると、方法４００のこの部分の実行を終了してもよい。
【００５２】
ブロック４２７に戻ると、不足電圧カウンタがまだ低能力閾値に達していない場合には、ノードにおける方法４００の実行はブロック４３３に進む。ブロック４３３において、ノードは、ブロック４２７に説明するカウンタの評価に後で利用するために、不足電圧カウンタの現在値を保存する。その後、ノードにおける方法４００の実行はブロック４０３に戻ることができる。
【００５３】
次に、図５に、本明細書に開示する技術を実施するために用いられるノード１０９〜１１２の例を示す別のブロック図を示す。ノード１０９〜１１２は、処理装置５０２を含むことができる。処理装置５０２の非限定的な例には、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、ステートマシン、その他の適した処理装置などがある。処理装置５０２は、１を含む任意の数の処理装置を含んでもよい。処理装置５０２は、メモリデバイス５０４などのコンピュータ読取可能媒体に通信可能に連結することができる。処理装置５０２は、メモリデバイス５０４に保存されたコンピュータ実行可能プログラムのインストラクションを実行、および／またはメモリデバイス５０４に保存された情報にアクセスすることができる。ある実施形態では、プロセッサ５０２およびメモリ５０４は、マイクロコントローラ２１１などのマイクロコントローラの要素として組み込んでもよい。
【００５４】
メモリデバイス５０４は、処理装置５０２によって実行されたときに、本明細書に記載された動作を処理装置５０２に行わせるインストラクションを保存してもよい。メモリデバイス５０４は、電子、光学、磁気、またはその他の記憶装置などの（ただしこれに限定されない）、プロセッサにコンピュータ読取可能なインストラクションを与えるコンピュータ読取可能媒体であってもよい。このような光学、磁気、またはその他の記憶装置の非限定的な例として、リードオンリー（「ＲＯＭ」）装置、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）装置、磁気ディスク、磁気テープ、またはその他の磁気ストレージ、メモリチップ、ＡＳＩＣ構成のプロセッサ、光学記憶装置、またはコンピュータプロセッサがインストラクションを読み取ることができるその他任意の媒体がある。インストラクションは、任意の適切なコンピュータプログラム言語で記述されたコードから、コンパイラおよび／またはインタープリターによって生成された、特定プロセッサ用インストラクションを含んでもよい。適切なコンピュータプログラム言語の非限定的な例として、Ｃ言語、Ｃ++、Ｃ#、Ｖｉｓｕａｌ  Ｂａｓｉｃ、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｐｅｒｌ、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ（登録商標）、などがある。
【００５５】
ノード１０９〜１１２は、ノード１０９〜１１２の１以上の要素を通信可能に連結することができるバス５０６を含んでもよい。プロセッサ５０２、メモリ５０４、およびバス５０６は、図５では互いに通信可能な別要素として描かれているが、別の形で実施することも可能である。例えば、プロセッサ５０２、メモリ５０４、およびバス５０６は、ノード１０９〜１１２に配置してプログラムコードを保存および実行することのできるプリント回路基板またはその他の適切な装置の要素であってもよい。
【００５６】
また、ノード１０９〜１１２は、無線機２１３によって実装することもできるネットワークインターフェース装置５０８を含んでもよい。ネットワークインターフェース装置５０８は、アンテナ２０１を介して１以上の無線通信リンクを確立するよう構成された送受信装置とすることができる。ネットワークインターフェース装置５０８の非限定的な例の一つが無線トランシーバであり、メッシュネットワーク１０６内の他のノード１０９〜１１２との間で無線通信リンクを確立する１以上の要素を含むことができる。
【００５７】
本明細書においては、請求の主題の十分な理解を与えられるよう、数多くの具体的詳細を説明している。しかしながら、これらの具体的詳細がなくても請求の主題が実現可能であることは、当業者には言うまでもないことであろう。当業者に知られるその他の例、方法、装置、またはシステムについては、請求の主題を曖昧なものにしないためにも詳細に説明していない。
【００５８】
コンピュータメモリなどのコンピュータシステムメモリに保存されるデータビットや２値デジタル信号での動作のアルゴリズムや記号表現との関連で提示する部分もある。これらのアルゴリズム的記述または表現は、データ処理分野の当業者によって仕事の内容を別の当業者に伝達するために用いられる技術の例である。アルゴリズムは、所望の結果をもたらすための、首尾一貫した動作のシーケンスまたは類似の処理である。この文脈では、動作または処理は、物理量を有する物理的処置を含むものである。通常、必須ではないが、このような物理量は、保存、転送、結合、比較、またはその他の操作を行うことが可能な電気または磁気信号の形をとる。このような信号を、ビット、データ、数値、要素、記号、特徴、項、番号、数字、などと呼ぶことが、主として一般的な用法上の理由から、便利な場合があることがわかっている。しかしながら、これら全ておよび類似の用語が適切な物理量と関連付けられるべきものであり、単に便利な標識にすぎないことは言うまでもない。特に記載がない限り、本明細書を通じて、「処理」「演算」「計算」「判定」「識別」などの用語を用いた議論は、メモリ、レジスタ、またはその他の記憶装置内の物理的な電子量または磁気量として表現されるデータの操作または変換を行う１以上のコンピュータまたは類似の電子計算装置などの計算装置、送信装置、またはコンピュータプラットフォームの表示装置の、動作または処理を指すものであることは言うまでもない。
【００５９】
本明細書で論じたシステムまたは複数のシステムは、特定のハードウェア構造や構成に限定されるものではない。計算装置は、１以上の関数呼び出しによって条件付けられる結果をもたらす要素の任意の適切な配列を含んでもよい。適切な計算装置は、本主題の１以上の態様を実施するものである汎用演算装置から専用演算装置までを含む演算システムをプログラムするまたは構成する保存されたソフトウェアにアクセスする、多目的マイクロプロセッサベースのコンピュータシステムを含むことができる。任意の適切なプログラム、スクリプト、またはその他のタイプの言語、または言語の組み合わせを用いて、計算装置のプログラムまたは構成に用いられることになるソフトウェアにおいて、本明細書に記載の技術を実施することができる。
【００６０】
本開示の方法の態様は、このような計算装置の動作において行うことができる。上の例で提示されたブロックの順番は、例えばブロックの並び替え、結合、および／またはサブブロックへの分解など、変更可能である。いくつかのブロックまたは処理を並行して行うこともできる。
【００６１】
本明細書における「に適している」または「よう構成される」の使用は、非限定的かつ包括的な言語を意味し、追加的なタスクやステップを行うことに適したりそのように構成されたりする装置を除外するものではない。加えて、「基づく」の使用は、非限定的かつ包括的な意味であり、１以上の規定の条件または値に「基づく」プロセス、ステップ、計算、またはその他の動作は、実際には、規定外の追加的な条件または値に基づいてもよい。本明細書の見出し、リスト、および番号は、単に説明をわかりやすくするためのものであり、限定を意味するものではない。
【００６２】
本明細書の主題をその具体的な態様に関連して詳細に説明したが、先の説明の理解が得られるならば、これらの態様の修正例、変形例、およびその等価例を容易に生み出すことができることは、当業者には言うまでもない。したがって、本開示は、限定ではなく例示を目的として提示されたものであり、当業者には容易にわかるように、本明細書の主題に対する修正、変形、および／または追加の包含を除外するものではないことは、言うまでもない。
【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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