(57)【要約】【課題】本発明は、センサネットシステムで、センサノードの異常をゲートウェイで検出し、上位計算機からポーリング方式によるセンサノードのデータの収集と二重化可能なゲートウェイによるセンサネットシステムを提供する。【解決手段】本発明は、ゲートウェイにセンサノードの計測データの周期更新を行うテーブル部とデータを保存するデータ保持部を設け、テーブル部の計測データの更新周期を監視し、周期が遅延した場合、センサノードの異常を判定する構成とともに、上位計算機にノードの接続情報を設定するＩＤ設定部とゲートウェイの診断部と切替部を設け、複数のゲートウェイを選択して接続可能とする。また、二重化した場合、ゲートウェイ間でテーブルのデータを相互に交換し、相互にバックアップを可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセンサノードと、複数のセンサノードが計測する計測データを直接または中継器を介して受信するゲートウェイを有するセンサネットワーク用ゲートウェイにおいて、
前記ゲートウェイは、計測時刻情報が含まれる前記計測データを周期的に更新保存するテーブル部を有することを特徴とするセンサネットワーク用ゲートウェイ。
【請求項２】
請求項１記載のセンサネットワーク用ゲートウェイにおいて、
前記ゲートウェイは、更新される以前の前記計測データを保持するデータ保持部を有することを特徴とするセンサネットワーク用ゲートウェイ。
【請求項３】
複数のセンサノードと、前記複数のセンサノードからの計測データを直接または中継器を介して受信するゲートウェイと、前記ゲートウェイに設けられ、計測時刻情報が含まれる前記計測データを周期的に更新保存するテーブル部と、前記ゲートウェイに設けられ、前記テーブル部に保存されている前記計測データが適正に更新されているか判定する周期判定部を有することを特徴とするセンサネットワーク用ゲートウェイ。
【請求項４】
請求項３に記載のセンサネットワーク用ゲートウェイにおいて、
前記ゲートウェイは計時動作をするＲＴＣを有し、
前記周期判定部は、前記テーブル部が保存する前記計測データの時刻情報と前記ＲＴＣの時刻情報を基に前記計測データの更新が適正に行われているか判定することを特徴とするセンサネットワーク用ゲートウェイ。
【請求項５】
パソコン、サーバ、コントローラを含む上位計算機と、前記上位計算機に接続される複数のゲートウェイと、個々の前記ゲートウェイに直接または中継器を介して無線で接続される複数のセンサノードを有するセンサネットシステムにおいて、
個々の前記センサノードは、複数の接続先の前記中継器、または複数の接続先の前記ゲートウェイを選択切り替えする切替機能を有し、
個々の前記中継器は、複数の接続先の前記ゲートウェイを選択切り替えする切替機能を有することを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項６】
パソコン、サーバ、コントローラを含む上位計算機と、前記上位計算機に接続される複数のゲートウェイと、個々の前記ゲートウェイに直接または中継器を介して無線で接続される複数のセンサノードを有するセンサネットシステムにおいて、
上位計算機は、前記ゲートウェイ、前記センサノード、前記中継器の接続情報であるＩＤを登録するＩＤ設定部と、診断フレームを流して前記ゲートウェイに接続している前記センサノード、前記中継器の接続情報を収集する診断部と、前記診断部からの切替信号によりデータ収集先の前記ゲートウェイを切替える切替部を備え、
前記ゲートウェイまたは前記中継器の故障や停止時に切替えて動作可能とすることを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項７】
パソコン、サーバ、コントローラを含む上位計算機と、前記上位計算機に接続される複数のゲートウェイと、個々の前記ゲートウェイに直接または中継器を介して無線で接続される複数のセンサノードを有するセンサネットシステムにおいて、
前記複数のゲートウェイは、テーブル部に保存するテーブル情報を互いに相手側でも保存するためのデータ交換部を備え、
相手側が故障などにより停止しても間欠することなくバックアップ可能とすることを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項８】
請求項７に記載のセンサネットワークシステムにおいて、
個々の前記ゲートウェイは、個々の回線を介して前記上位計算機に接続され、
前記上位計算機はテーブル部データ交換部を設け、
前記回線を介して前記ゲートウェイからテーブル部データ交換部に送られるテーブル部のテーブルデータは、別の前記回線を介して別の前記ゲートウェイに送信されることを特徴とするセンサネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、間欠的な動作を行うセンサノードからデータを受信するセンサネットワーク用ゲートウェイ、ならびにセンサネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、センサノードと呼ばれる端末で測定した温度、湿度などの計測データを数十秒から数分の計測周期毎に間歇的に動作、サンプリングし、無線通信手段を用いてリアルタイムに上位計算機である情報処理装置に取り込むネットワークシステム（以下、センサネットワークシステムという）が検討されている。
【０００３】
センサネットワークシステムには、計測データを収集する小型で電池動作し、無線通信を行うセンサノードと、センシングされたデータを無線で収集して、インターネットなどの有線ネットワークに接続するデバイス（以下、ゲートウェイと呼ぶ）とセンサノードとゲートウェイ間に距離がある場合などに無線の中継伝送を行う中継器と呼ぶの３種のデバイス（ノードと呼ぶ）で構成される。
【０００４】
従来、センサネットワークシステムにおいて、センサノードとゲートウェイのハードウェア構成を共有化し、基地局（ゲートウェイ）にセンサノードへのコマンドを順次、表として保持するメモリを設け、センサノードの低消費電力化を図る特開２００６−２１１４３９号公報（特許文献１）に示す発明がある。
【０００５】
また、上位計算機からの一連のコマンドを簡易言語で記述してスクリプト化し、各ノードであるゲートウェイ、ルータ、センサノードでスクリプトを解析し、実行することにより動的にシステムの動作フローを構築する特開２００６−３４４０１７号公報（特許文献２）に示される発明や無線の通信規格としてジグビー（ＺｉｇＢｅｅ：登録商標）を利用し、複数のセンサネットワークを情報管理サーバで統合するシステムにおけるサービス情報（信号）の授受に関する特開２００７−２７２３９９号公報（特許文献３）に示す発明が提示されている。
【０００６】
更に、特開２００５−３２８２３０号公報（特許文献４）には、ゲートウェイにゲートウェイを備えた内容も示されている。
【０００７】
しかし、上記従来技術では以下の問題があった。
【０００８】
上位計算機はゲートウェイを介して、計測周期毎に伝送されてくる複数のセンサノードの計測データを非同期にイベントとして処理する必要があり、リアルタイムな処理性能が求められる。このため、適用できるハードウェアの制限と迅速で同時に複数の非同期処理を可能とするイベント処理ソフトが必要という欠点がある。
【０００９】
上位計算機が異常となったときに、ゲートウェイにセンサノードからの計測データを保持する手段がなく、上位計算機が復帰時には再度センサノードから計測データを読み出す必要があり、この読み出しのために余分な消費電流が消費され、電池動作を行うセンサノードの動作時間が減少するという欠点がある。
【００１０】
センサノードが異常になった場合は無線通信がゲートウェイまたは中継器に計測データが伝送されないがゲートウェイでセンサノードの異常を判別する手段が設けられていないため、上位計算機にてセンサノードの異常を検出する必要があり、上位計算機側の処理が煩雑となるという欠点がある。
【００１１】
複数のセンサネットワークシステムに於いても、ゲートウェイは１台であり、ゲートウェイの故障などにより停止した場合の考慮されておらず、センサノードからの計測データが上位計算機に伝送されず、停止したゲートウェイ毎のセンサネットワークシステムの停止となる欠点があった。
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−２１１４３９号公報
【特許文献２】特開２００６−３４４０１７号公報
【特許文献３】特開２００７−２７２３９９号公報
【特許文献４】特開２００５−３２８２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の解決しようとする課題は、上記従来技術のセンサネットワークシステムのゲートウェイはセンサノードからの計測データの収集を行うが、データの保持および異常判断することなく、イベントとして計測データを上位計算機へ伝送する点、かつ単一のゲートウェイで構成されるためゲートウェイの停止でシステム停止となる点にある。
【００１４】
本発明は、ゲートウェイでセンサノードの計測データの保持、および周期的な更新により、上位計算機の簡素化や高信頼化したセンサネットワークシステムを提供することにある。
と異常判断を行うことにより、上位計算機の簡素化を図るとともに、複数台のゲートウェイを構成可能とする高信頼化したセンサネットワークシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、複数のセンサノードと、複数のセンサノードが計測する計測データを直接または中継器を介して受信するゲートウェイを有するセンサネットワーク用ゲートウェイにおいて、前記ゲートウェイは、計測時刻情報が含まれる前記計測データを周期的に更新保存するテーブル部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、センサネットワーク用ゲートウェイ及びセンサネットワークシステムはセンサノードからの計測データをゲートウェイで処理できる。
【００１７】
このため、上位計算機はセンサネットワークシステムのゲートウェイ、中継器、センサノードの各ノード間の伝送手順を意識することなく、ゲートウェイに対するデータ収集などのコマンドの発行と、そのレスポンス受信で処理できるため、上位計算機の負担が軽減され、簡易な上位計算機でデータ収集とノードの異常判定ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、ゲートウェイにセンサノードが計測した計測データを周期的に更新しながら保存するテーブル部と、計測データの更新が周期的に行われらか判定する周期判定部を設け、さらにゲートウェイの上位になる上位計算機にＩＤ設定部と診断部と切替部を設けることにより実現した。
【００１９】
以下、図面を用いて、本発明の一実施例について説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１において、複数からなるセンサノード２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは電池で動作し、予め設定した計測周期毎に電池による電源で計測作動が駆動される。電池の電力消耗を抑えるため計測作動は、出来だけ短いのが望ましい。通常、電池の寿命は１年程度を目処にしている。
【００２１】
センサノードは温度、湿度センサを内蔵し、計測周期毎に温度、湿度を計測し、計測データ（温度、湿度）とステータス（電池残量、電波強度（ＲＳＳＩ）、通信品質（ＬＱＩ）、自己診断情報）を集合してセンサノードデータとし、一つのデータパケットにして、無線（ＺｉｇＢｅｅ）を用い伝送する。
【００２２】
中継器３ａ，３ｂはゲートウェイとセンサノードの間に設置し、センサノード２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄからの計測周期毎に伝送されたデータパケットをゲートウェイ１へ中継伝送する。
【００２３】
中継器は通常センサノードとゲートウェイ１の間に距離があり、電波が微弱で直接センサノードとゲートウェイが交信できない場合に設置する。ゲートウェイ１は中継器３ａ，３ｂまたはセンサノード２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄから無線伝送されるデータパケットをＺｉｇＢｅｅ  ＩＦ７で受信する。
【００２４】
ゲートウェイ１は、ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ７で取り込んだデータパケットをテーブル部５へ格納する。テーブル部５は各ノード毎のＩＤ（ＭＡＣアドレスまたはＮＷＫアドレス）毎に分け、受信したデータパケットから、センサノードデータである計測データ（温度、湿度）とステータスのデータを取り出し、該当するＩＤへ格納する。
【００２５】
テーブル部５に格納されるセンサノードデータはセンサノードからの計測周期毎のデータパケットが来るたびに更新を行う。このため、過去のデータパケットのセンサノードデータがそのままでは消失し、過去のデータを参照可能とするため、周期的にテーブル部５のデータをデータ保持部６に格納保存する手段を設ける。
【００２６】
ＰＣ、サーバまたはコントローラで構成する上位計算機４と、ゲートウェイ１はＥＴＨＥＲＮＥＴ（登録商標）などのＬＡＮを使用して接続する。各センサノードのセンサノードデータを収集するため、上位計算機４にセンサネットデータ処理部１０を設ける。センサネットデータ処理部１０はＬＡＮ・ＩＦ９を介して、センサノードの計測周期とは独立して、上位計算機４の更新周期で周期的にゲートウェイ１へポーリングを行い、データ収集コマンドを発行する。
【００２７】
ゲートウェイ１はＬＡＮ・ＩＦ８介してデータ収集コマンドを受け、先にテーブル部５に格納した各センサノードデータ（計測データ、ステータス）を取り出し、レスポンスとしてＬＡＮ・ＩＦ８を介して上位計算機へ返信する。上位計算機４は返信されたセンサノードデータを一旦内部ファイルへ格納する。
【００２８】
上位計算機４はＧＵＩの機能としてファイルに格納された各センサノードデータを取り出し、温度、湿度のトレンドの表示、温度、湿度が規定値を超えた場合にアラーム出力、通信状況の表示を行い、上位計算機を使用するオペレータに知らせる。
【００２９】
図２は各ノードと上位計算機の構成を示す。
【００３０】
センサノード２ａはセンサ部１５で温度、湿度を計測する。温度センサはサーミスタ、半導体の順電圧降下の温度依存性を利用したもの、熱電対、測温抵抗体などがある。湿度センサは静電容量変化やインピーダンス変化で捉えるものがある。いずれも温度、湿度の変化を電気信号に変化し、出力する。
【００３１】
センサデータ入力部１６は温度、湿度データの電気信号を受け、センサ部の出力がアナログ信号で出力するものはＡＤ変換を行い、温度、湿度のデジタル信号に変換する。センサ部でＡＤ変換を行いシリアル通信信号で出力する場合、センサデータ入力部にシリアル通信部を設け、シリアル通信信号から温度、湿度のデジタル信号に変換する。
【００３２】
センサデータ伝送ＩＦ部１７は温度、湿度のデジタル信号から計測データ（温度、湿度）とＲＴＣ１９から現在の時刻を読込み計測時刻を作成する。またセンサデータ伝送ＩＦ部１７は電池駆動部１９から出力される電池残量信号とＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ２１から出力される電波強度、通信品質のデータとセンサ部の断線、短絡などの自己診断情報からステータスを作成する。
【００３３】
センサデータ伝送ＩＦ部１７は計測時刻、計測データ（温度、湿度）とステータスを集合してセンサノードデータとし、データパケットを作成して出力する。ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ２１はセンサデータ伝送ＩＦ部１７で作成したデータパケットを送り先アドレス（ＡｄｄｒｅｓｓＩＤ）をゲートウェイまたは中継器として無線出力し、データパケットを受信したことを示すＡＣＫの受信を待つ。
【００３４】
ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ２１はＡＣＫの受信でデータパケットの伝送を終了する。ＡＣＫが来ない場合はタイムアウトとなり、ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ２１はデータパケットの再送を行う。
【００３５】
センサノードは上記以外に長期間に亘り、電池動作を可能とするため、電池の消費を減らすため、上記計測時の動作以外はセンサ部１５、センサデータ入力部１６、センサデータ伝送ＩＦ部１７、ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ２１を動作停止とし、消費電流を低減させ、間歇的に動作を行う。
【００３６】
電池駆動部１９は電池から電気を受け、センサノードの各部に電気を供給するとともに、電池電圧を基準電圧と比較し、例えば３Ｖ電池の場合は基準電圧２．８Ｖと比較し、これより電池電圧が高い場合は電池残量十分、降下した場合は電池残量小とする電池残量信号を出力する。
【００３７】
駆動制御部１８は計時動作を行うＲＴＣ２０から出力される時刻と前回動作した時刻の減算を行い、これが予め設定した計測周期（ｈｈ：ｍｍ：ｓｓ）より以上となった場合、センサ部１５、センサデータ入力部１６、センサデータ伝送ＩＦ部１７、ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ２１を起動し、ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ２１のデータパケットを送信し、ＡＣＫの受信で停止を行う。センサノード２ｂ、２ｃ、２ｄも同様に構成する。
【００３８】
中継器３ａはＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ２３でセンサノードからのデータパケットを受信し、データパケットを受信したことを示す返信のＡＣＫを無線でセンサノードへ返送する。ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ２３はデータパケットをセンサデータ中継伝送部２２へ出力する。センサデータ中継伝送部２２はデータパケットの送り先アドレス（ＡｄｄｒｅｓｓＩＤ）をゲートウェイにしてデータパケットを作成し、ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ２３へ出力する。
【００３９】
ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ２３はデータパケットを無線出力する。中継器３ａは中継器自身のＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ２３から出力される電波強度、通信品質のデータと自己診断情報をステータスとし、ＲＴＣ２４から現在の時刻を読込み計測時刻として中継器データのデータパケットを作成し、ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ２３で送信する。中継器３ｂも同様に構成する。
【００４０】
ゲートウェイ１はＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ７で中継器または直接センサノードからデータパケットを受信し、データパケットを受信したことを示す返信のＡＣＫを無線で中継器またはセンサノードへ返送する。ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ７は受信したデータパケットを出力する。
【００４１】
テーブル部５はデータパケットを受けてセンサノードデータを取り出し、データパケットに含まれる発信元アドレス（Ｓｏｕｒｃｅ・Ａｄｄｒｅｓｓ）をノードのＩＤとして、テーブル部内の該当するノードＩＤへ計測時刻、計測データ（温度、湿度）とステータスを格納する。
【００４２】
テーブル部５は一定周期のテーブル保存周期毎にテーブルデータを出力する。データ保持部６は出力されたテーブルデータをバッファに格納する。バッファはゲートウェイのデータ保持容量により決まるｎ個分のテーブルデータを保持し、これを超える場合は一番古い時刻のテーブルデータを破棄する。
【００４３】
周期判定部１１はノードＩＤ毎にテーブル部に格納された計測時刻と計測周期を読出し、計時動作を行うＲＴＣ１２から出力される時刻を比較し、ＲＴＣ出力時刻＞「計測時刻  ＋  ｎ  Ｘ  計測周期」（ｎは２以上で設定する）の判定をする。
【００４４】
「計測時刻  ＋  ｎ  Ｘ  計測周期」がＲＴＣ出力時刻を超えた場合、センサノードのセンサデータが更新されないと判定し、センサノードの異常（ＥＲＲＯＲ）とし、テーブルの各ノードＩＤ毎に設けた正常／異常ステータスを異常と出力する。
【００４５】
ＲＴＣ出力時刻が超えていない場合は正常／異常ステータスを正常（ＮＯＲＭＡＬ）と出力する。これにより、センサノードの正常／異常が判定される。
【００４６】
上位計算機４のセンサネットデータ処理部１０のセンサデータ収集警報チェック部２６は各ノードデータを収集するため、ＬＡＮ・ＩＦ９を介して、収集するノードＩＤを含むデータ収集コマンドを発行する。ゲートウェイ１はＬＡＮ・ＩＦ８を介してデータ収集コマンドを受ける。
【００４７】
ＬＡＮ・ＩＦ８はコマンド処理部１４に上位計算機からのデータ収集コマンドを出力する。コマンド処理部１４は上位計算機のコマンドの種類を判定し、テーブル部５より該当するノードＩＤの計測時刻、計測データ（温度、湿度）とステータスを読み出し、ＬＡＮＩＦ８を介して上位計算機へ返信する。
【００４８】
センサデータ収集警報チェック部２６は返信されたセンサノードデータをＬＡＮ・ＩＦ９を介し受け取り、温湿度記録ファイル２７へ格納する。上位計算機４は温湿度記録ファイル２７に格納された各センサノードデータを取り出し、温度、湿度のトレンドの表示を行い、正常／異常ステータスが異常の場合、センサノードの故障のアラーム表示を行う。
【００４９】
上位計算機４はノードの接続情報を予め登録し、データ収集を行うため、ＩＤ設定部２８を設ける。ＩＤ設定部２８は、上位計算機にＧＵＩ３０（トレンドグラフ、アラーム）、ＧＵＩ３１を設けているＧＷ／ルータ／センサノードのＩＤ新規、追加、削除と計測周期設定からシステムとして構成を行う各ノードの種別とノードＩＤとセンサノードの計測周期を入力し、ノード登録ＩＤファイル２９に格納する。
【００５０】
センサデータ収集警報チェック部２６はデータを収集するノードＩＤをＩＤ設定部２８を介して、ノード登録ＩＤファイル２９から読み出す。ＩＤ設定部２８はノード登録ＩＤファイル２９をＬＡＮ・ＩＦ９を介して、ノード登録ＩＤファイルを含むノード登録コマンドを発行する。ゲートウェイ１はＬＡＮ・ＩＦ８を介してノード登録コマンドを受ける。
【００５１】
ＬＡＮ・ＩＦ８はコマンド処理部１４に上位計算機からのノード登録コマンドを出力する。コマンド処理部１４は上位計算機のコマンドの種類を判定し、テーブル部５へ、ノード種別とノードＩＤと計測周期を書き込む。これにより、ゲートウェイの電源ＯＮ後の初期化時におけるテーブル部５の各ノードのＩＤを指定可能とする。また、テーブル部５に書き込まれた計測周期はＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ７を介して、無線で出力する。
【００５２】
センサノードは中継器を介してまたは直接ゲートウェイからＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ２１で受ける。ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ２１は計測周期を駆動制御部１８へ出力する。駆動制御部１８は計測周期を保存する。
【００５３】
これにより、センサノードの上位からの計測周期を設定可能とする。また、ＩＤ設定部２８はＲＴＣ２５より出力される時刻をＬＡＮ・ＩＦ９を介して、ＲＴＣ時刻を含む時刻登録コマンドを発行する。
【００５４】
ゲートウェイ１はＬＡＮ・ＩＦ８を介して時刻登録コマンドを受ける。ＬＡＮ・ＩＦ８はコマンド処理部１４に上位計算機からの時刻登録コマンドを出力する。コマンド処理部１４は上位計算機のコマンドの種類を判定し、ＲＴＣ１２へ時刻を設定する。
【００５５】
また、ゲートウェイ１はＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ７を介して、時刻データを無線で出力する。中継器またはセンサノードはＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ２３またはＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ２１を介して受けてＲＴＣ２４またはＲＴＣ２０へ時刻データを設定する。これにより、センサノードの初期起動が行なわれるともにシステムで統一した時刻をもつことを可能とする。
【００５６】
図３は無線のデータパケットとテーブル部５の関係図を示す。
【００５７】
無線のデータパケットは制御フィールドとデータフィールドで構成される。制御フィールドは同期をとるためのＰｒｅａｍｂｌｅｓとパケットの開始を示すＳＤ（Ｓｔａｒｔ
ｏｆ  Ｆｒａｍｅ  Ｄｅｌｉｍｉｔｅｒ）と以下のパケット長を示すＦｒａｍｅ  Ｌｅｎｇｔｈとパケットの種類を示すＦｒａｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌとパケットの番号を示すＳｅｑｕｅｎｃｅ  Ｎｏと送り先アドレスを示すＡｄｄｒｅｓｓ  ＩＤとパケットの末尾に付けてＦｒａｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌからデータフィールドまでのビット誤りチェックを行うためのＦＣＳ（ｆｒａｍｅ  ｃｈｅｃｋ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）からなる。
【００５８】
データフィールドはデータフィールドの以下の長さを示すＤａｔａ  Ｌｅｎｇｔｈと最終の受け取り手のアドレスを示すＴａｒｇｅｔ  Ａｄｄｒｅｓｓとデータパケットの送信元のアドレスを示すＳｏｕｒｃｅ  Ａｄｄｒｅｓｓとデータパケットの種別を示すＤａｔａ  Ｔｙｐｅと送信元の種別を示すノード種別とセンサデータである計測時刻と計測データ  温度と計測データ  湿度と電池残量と電波強度＿通信品質と計測周期と自己診断情報のデータ群とノード種別から自己診断情報までのチェックを行うため、バイト加算または排他的論理和の演算結果のデータを示すＳｕｍ＿ｃｈｅｃｋで構成する。
【００５９】
上位計算機のＩＤ設定部よりＬＡＮ・ＩＦを介してノード登録ＩＤファイル２９のノードＩＤとノード種別と計測周期がテーブル部５に書き込まれる。（１）で無線データパケットの受信でデータパケットのＳｏｕｒｃｅ  Ａｄｄｒｅｓｓと一致するテーブル部５のノードＩＤを検索する。（２）で一致したノードＩＤの項番のノード種別と計測周期を確認する。（３）で（２）で一致した項番にデータフィールドの計測時刻から自己診断情報までを書き込む。以下同様に無線データパケットが来る度に処理を実行する。
【００６０】
周期判定部１１はノードＩＤ毎にテーブル部に格納された計測時刻と計測周期を読出し、計時動作を行うＲＴＣ１２から出力される時刻を比較し、計測時刻の更新チェックを実行する。更新されない場合は正常／異常ステータスを異常（ＥＲＲＯＲ）に設定する。
【００６１】
図４は伝送手順（フロー）を示す。
【００６２】
上位計算機は（１）の起動でイニシャルを実行する。（２）でイニシャル終了後、ＬＡＮを介して、ＧＷリセットを発行する。ゲートウェイ（以下、図中ＧＷとする）は（１）の電源ＯＮまたは上位計算機からのＧＷリセットでイニシャルを実行する。中継器は（１）の電源ＯＮでイニシャルを実行する。
【００６３】
センサノードは（１）の電源ＯＮでイニシャルを実行する。ＧＷは（１）のイニシャル時にテーブル部のクリアを行い、正常／異常ステータスをクリア（Ｎｕｌｌ）とする。ＧＷは（２）でイニシャル終了後、ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦで保持しているＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｏｗｋ）をリセットを行うため、デストロイＰＡＮを実行する。
【００６４】
ＧＷは（３）のＰＡＮ構築でＺｉｇＢｅｅ・ＩＦで保持するＰＡＮを再構築する。ＰＡＮ構築はＧＷから中継器またはセンサノードに無線でネットワーク加入コマンドを発行し、これを受けた中継器またはセンサノードは加入応答を返す。ＧＷから無線で直接伝送できないセンサノードは中継器で中継伝送を行う。
【００６５】
ＧＷは中継器またはセンサノードの加入応答から、どの中継器とセンサノードが接続しているかをＺｉｇＢｅｅ・ＩＦで保持し、ＰＡＮを構築する。ＧＷはＧＷ自身およびこの加入応答のあった中継器またはセンサノードの正常／異常ステータスをＩＮＩＴに設定する。
【００６６】
これにより、上位計算機のノード登録ＩＤファイルの内容とＰＡＮ応答で繋がる中継器またはセンサノードとの差異を確認する。また、センサノードが無線で接続可能となったが、まだ計測を開始していないことを判別可能とする。上位計算機は（３）でＧＷステータス確認をＬＡＮを介して行う。
【００６７】
ＧＷはテーブル部よりＧＷの正常／異常ステータスをリードしＩＮＩＴを返す。上位計算機はＧＷのステータスがＩＮＩＴで以下の（４）、（５）、（６）を実行する。（４）でＩＤ設定部からノード登録ファイルを読込みＧＷへ設定する。ＧＷはノード登録ファイルのデータをテーブル部へ設定する。上位計算機は（５）でＲＴＣより時刻を読出し、ＧＷ、中継器、センサノードへ設定する。
【００６８】
ＧＷはＲＴＣへ時刻を設定するとともに中継器、センサノードへ時刻設定を行う。中継器はＲＴＣへ時刻設定するとともに中継伝送でセンサノードへ時刻設定の中継伝送を行う。センサノードはＲＴＣへ時刻設定する。ＧＷはＧＷ自身と中継器の正常／異常ステータスをＮＯＲＭＡＬ（正常）に設定する。
【００６９】
上位計算機は（６）で（４）で読込んだノード登録ＩＤファイルの計測周期を個々のセンサノードへ設定する。ＧＷは（５）でセンサノードへ計測周期の設定を行う。中継器を経由するセンサノードは中継器で中継伝送を行いセンサノードへ伝送する。センサノードは（４）で駆動制御部に計測周期を設定する。
【００７０】
センサノードはＲＴＣの時刻設定と計測周期の設定を受けてセンサデータの収集を開始する。以上で上位計算機からのＧＷ、中継器、センサノードへのイニシャルからの起動を終了する。
【００７１】
センサノードは計測周期毎に（６）でセンサのデータを取り込みを行う。（７）でセンサデータをゲートウェイへ伝送する。中継器がある場合は中継器で中継伝送を行い、ゲートウェイへ伝送する。ＧＷは（６）でセンサデータから、該当するＩＤのテーブルデータを更新する。
【００７２】
また、更新したＩＤのセンサノードの正常／異常ステータスをＮＯＲＭＡＬ（正常）とする。ＧＷは（７）で周期判定を行う。周期判定部でセンサノードの計測時刻とＲＴＣの比較を行い、ＲＴＣ出力時刻＞（計測時刻  ＋  ｎ  ×  計測周期）でセンサノードの正常／異常ステータスをＥＲＲＯＲ（異常）に設定する。
【００７３】
ＧＷは（８）で予め定めたテーブル保存周期毎にテーブルデータをデータ保持部に保存する。ＧＷは（９）で追加加入ノードの検索を周期的に実行する。ネットワーク加入コマンドを発行し、中継器またはセンサノードが新たな追加がないかを確認する。センサノードが追加となる場合は追加センサノードが加入応答を返し、中継器が追加となる場合は中継器が加入応答を返す。
【００７４】
ＧＷはセンサノードが追加となる場合はＧＷ内のＲＴＣ時刻とテーブルの計測周期を読み出し、引き続き（４）と（５）を実行し、センサノードをセンサデータ収集開始とする。中継器が追加の場合はＧＷ内のＲＴＣ時刻を読出し、引き続き（４）を行い、中継器の正常／異常ステータスをＮＯＲＭＡＬ（正常）とする。
【００７５】
これにより、ＧＷでのノードの追加を可能とする。ＧＷは（６）〜（９）を周期的に実行する。
【００７６】
上位計算機はＧＷのテーブルに格納されたセンサデータを以下の手順で読出し、処理を行う。（７）でＧＷのステータスを確認する。ＧＷはテーブルのＧＷの正常／異常ステータスを返す。
【００７７】
上位計算機はステータスがＮＯＲＭＡＬの時は（８）を行い、ＩＮＩＴ時は（４）、（５）、（６）を実行する。（８）でＧＷのテーブルのセンサデータをリードする。ＧＷは指定されたＩＤのテーブルのセンサデータを返信する。（９）でＧＷ、中継器、センサノードの正常／異常ステータスがＥＲＲＯＲ（異常）でないかチェックし、異常の場合はアラームを出力する。（１０）でセンサノードのセンサデータを温湿度記録ファイルへデータを保存する。（１１）で温湿度のデータから、トレンド／グラフなどの表示を行う。
【００７８】
上位計算機は（７）〜（１１）を繰り返す。上位計算機が過去のテーブルデータを参照する場合は（１２）でＧＷからデータ保持部に保存されているテーブルデータを読み出す。ＧＷはデータ保持部よりテーブルデータを読出し、返信する。読出したデータは温湿度記録ファイルへ保存する。
【００７９】
図５はゲートウェイをマスタとスレーブの２台とし、二重化した時の構成を示す。
【００８０】
ゲートウェイ（マスタ）１ａとゲートウェイ（スレーブ）１ｂは図２で示したゲートウェイ１と同様に構成する。また、ゲートウェイはＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ７ａ（マスタ）、ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ７ｂ（スレーブ）、周期判定部１１ａ（マスタ）、周期判定部１１ｂ（スレーブ）、ＲＴＣ１２ａ（マスタ）、ＲＴＣ１２ｂ（スレーブ）を有する。
【００８１】
ゲートウェイ（マスタ）１ａとゲートウェイ（スレーブ）１ｂは無線部のアドレスを識別するため、テーブル部５ａと５ｂのＧＷ（マスタ）とＧＷ（スレーブ）のノードＩＤを変えて設定する。また、ＬＡＮも同様にＧＷ（マスタ）とＧＷ（スレーブ）と識別するため、（マスタ）１ａのＬＡＮ  ＩＦ８ａとゲートウェイ（スレーブ）１ｂのＬＡＮ  ＩＦ８ｂのＩＰアドレスを変えて設定する。
【００８２】
無線の伝送異常が発生した場合、図５において例えばセンサノード２ａから中継器３ａへ伝送中に再送を含め失敗した場合、センサノード２ａは他の中継器３ｂにアドレスを切替える。これに成功した場合はセンサノード２ａは送り先を中継器３ａから中継器３ｂに切替えを実行する。
【００８３】
中継器３ａも同様にゲートウェイ（マスタ）１ａへ伝送中に再送を含め失敗した場合、中継器３ａは他のゲートウェイ（スレーブ）１ｂにアドレスを切替える。これに成功した場合は中継器３ａは送り先をゲートウェイ（マスタ）１からゲートウェイ（スレーブ）１ｂに切替えを実行する。
【００８４】
これにより、中継器及びゲートウェイが１台故障しても別の中継器及びゲートウェイに切替えることにより、センサノードのセンサデータを伝送可能とする。
【００８５】
上位計算機は複数に設けたゲートウェイに対応するため、センサネットデータ処理部にＬＡＮ・ＩＦ９とセンサデータ収集警報チェック部２６及びＩＤ設定部２８間に切替部３４と診断部３２および接続ＩＤファイル３３を設ける。
【００８６】
診断部３２はＩＤ設定部２８からゲートウェイへ伝送するノード登録ＩＤファイルを受け、ゲートウェイへＬＡＮ・ＩＦ９を介して伝送するとともに、接続ＩＤファイル３３のノード種類、ノードＩＤへ書き込み、ゲートウェイ、センサノード、中継器の接続情報を登録する。診断部３２は周期的にゲートウェイ（マスタ）１ａとゲートウェイ（スレーブ）１ｂへ診断コマンドをＬＡＮ・ＩＦ９を介して伝送する。
【００８７】
ゲートウェイ（マスタ）１ａとゲートウェイ（スレーブ）１ｂはＬＡＮ・ＩＦ８ａまたはＬＡＮ・ＩＦ８ｂを介してデータ収集コマンドを受ける。ＬＡＮ・ＩＦ８ａまたはＬＡＮ  ＩＦ８ｂはコマンド処理部１４ａまたはコマンド処理部１４ｂに上位計算機からの診断コマンドを出力する。
【００８８】
コマンド処理部１４ａまたはコマンド処理部１４ｂは上位計算機のコマンドの種類を判定し、テーブル部５ａまたはテーブル部５ｂより診断データである全ノードの正常／異常ステータスを一括して読み出し、ＬＡＮ・ＩＦ８ａまたはＬＡＮ・ＩＦ８ｂを介して上位計算機へ返信する。
【００８９】
上位計算機の診断部３２はＬＡＮ・ＩＦ９を介して診断データを受ける。ゲートウェイ（マスタ）１ａの診断データで正常（ＮＯＲＭＡＬ）のものはＧＷ（マスタ）を接続ＩＤファイルの接続ＩＤに書き込む。またゲートウェイ（スレーブ）１ｂの診断データで正常（ＮＯＲＭＡＬ）のものはＧＷ（スレーブ）を接続ＩＤファイルの接続ＩＤに書き込む。
【００９０】
ゲートウェイ（マスタ）１ａとゲートウェイ（スレーブ）１ｂとも正常（ＮＯＲＭＡＬ）でない場合はゲートウェイ（マスタ）を優先し、ＧＷ（マスタ）を書き込む。
【００９１】
図５に接続ＩＤファイル構成を示す。
【００９２】
（１）ゲートウェイ（マスタ）のみで動作していることを示し、（２）ゲートウェイ（スレーブ）はゲートウェイ（マスタ）が故障などにより、停止した場合にゲートウェイ（スレーブ）で動作していることを示し、（３）ゲートウェイ（マスタ／スレーブ）は各ノード間で無線状況が変わり、ゲートウェイ（マスタ／スレーブ）両方で動作していることを示す。
【００９３】
これによりこの接続ＩＤにより、各ノードがゲートウェイ（マスタ）１ａまたはゲートウェイ（スレーブ）１ｂのどちらに接続しているのかを示し、接続しているゲートウェイからテーブルのセンサデータの読出しを行う。
【００９４】
上位計算機のセンサデータ収集警報チェック部２６は各ノードデータを収集するため、収集するノードＩＤを含むデータ収集コマンドを発行する。切替部３４は診断部３２を介して接続ＩＤファイル３３を読出し、接続ＩＤファイル３３の接続ＩＤから、データ収集コマンドの発行先をゲートウェイ（マスタ）１ａまたはゲートウェイ（スレーブ）１ｂへ切替える。これにより、ゲートウェイが故障や停止時に切替えて動作可能とする。
【００９５】
図６はゲートウェイを二重化したときに、ゲートウェイ同士でテーブルのセンサデータの授受を可能とする構成を示す。
【００９６】
上位計算機４は図５と同様に構成する。テーブルのセンサデータの交換を可能とするため、ゲートウェイ（マスタ）１ａとゲートウェイ（スレーブ）１ｂにデータ交換部３５ａとデータ交換部３５ｂを設ける。
【００９７】
ゲートウェイ（マスタ）１ａ又はゲートウェイ（スレーブ）１ｂは図２の構成で示したとおり、テーブル部５ａまたはテーブル部５ｂのデータを一定周期のテーブル保存周期毎にデータ保持部６ａまたはデータ保持部６ｂに格納する。
【００９８】
このときにデータ交換部３５ａまたはデータ交換部３５ｂはテーブル部５ａまたはテーブル部５ｂの保存するテーブルデータをデータ保持部６ａまたはデータ保持部６ｂを介して読出し、ゲートウェイ（マスタ）１ａはゲートウェイ（スレーブ）１ｂへ、ゲートウェイ（スレーブ）１ｂはゲートウェイ（マスタ）１ａへＬＡＮ・ＩＦ８ａまたはＬＡＮ・ＩＦ８ｂを介して伝送する。
【００９９】
受取側のデータ交換部３５ａまたはデータ交換部３５ｂは送られたテーブルデータの各ノードの正常／異常ステータスを判別し、正常（ＮＯＲＡＭＬ）のノードのセンサデータをデータ保存部６ａまたはデータ保存部６ｂに格納している保存した最新のテーブルデータに書き込む。
【０１００】
これにより、ゲートウェイ（マスタ）１ａまたはゲートウェイ（スレーブ）１ｂのいずれかが故障などにより停止しても、停止以前のテーブルデータはデータ保持部に保存されるため、残りのゲートウェイにて、間欠することなく、データのバックアップを可能とする。
【０１０１】
図７はゲートウェイ二重化時において、ＬＡＮの回線がａ回線、ｂ回線と二重化されている場合のゲートウェイ同士でテーブルのセンサデータの授受を可能とする構成を示す。
【０１０２】
ゲートウェイ（マスタ）１ａとゲートウェイ（スレーブ）１ｂは図６と同様に構成する。上位計算機を介してテーブルのセンサデータの授受を可能とするため、上位計算機４にａ回線、ｂ回線の各々にＬＡＮ・ＩＦ９ａとＬＡＮ・ＩＦ９ｂを設け、かつテーブルデータ中継部３６を設ける。
【０１０３】
ゲートウェイ（マスタ）１ａまたはゲートウェイ（スレーブ）１ｂはデータ交換部３５ａまたはデータ交換部３５ｂで、相手側へテーブルデータをＬＡＮ・ＩＦ８ａまたはＬＡＮ  ＩＦ８ｂを介して伝送するが、回線が二重化されている場合は直接接続されていないため、上位計算機４のテーブルデータ中継部３６はデータ交換部３５ａまたはデータ交換部３５ｂで送られてくるテーブルデータをＬＡＮ・ＩＦ９ａまたはＬＡＮ・ＩＦ９ｂを介して受ける。
【０１０４】
テーブルデータ中継部３６はａ回線で受けたテーブルデータはｂ回線にｂ回線で受けたテーブルデータはａ回線に各々ＬＡＮ・ＩＦ９ａまたはＬＡＮ・ＩＦ９ｂを介して送信する。
【０１０５】
ゲートウェイ（マスタ）１ａまたはゲートウェイ（スレーブ）１ｂのデータ交換部３５ａまたはデータ交換部３５ｂは図６で示した構成と同様に受けたテーブルデータをデータ保持部６ａまたはデータ保持部６ｂへ書き込む。これにより、回線が二重化された場合でも間歇することなくバックアップを可能とする。ゲートウェイが３個のときは３回線にする。ゲートウェイの増加にともない、３回線を増すことが望まれる。
【０１０６】
上述した実施例の主な特徴を列挙する。
（１）．ゲートウェイには、計測時刻情報が含まれる計測データを周期的に更新保存するテーブル部を備えたことを特徴とする。
【０１０７】
ゲートウェイが計測データを周期的に更新保存するので、上位計算機はセンサノードの計測データ更新管理の負担が除かれるため上位計算機を簡易な計算機にすることができる。
（２）．ゲートウェイには、更新される以前の計測データを保持するデータ保持部を備えたことを特徴とする。ゲートウェイは、上位計算機の要請に応じて過去の計測データを提供できるようにした。
（３）．ゲートウェイには、計測時刻情報が含まれる計測データを周期的に更新保存するテーブル部と、計測データが適正に更新されているか判定する周期判定部を備えたことを特徴とする。
【０１０８】
計測データの更新は、周期判定部による適正管理のもとで実行されるので、上位計算機側に適正な計測データを提供できる。
（４）．上記周期判定部には、テーブル部が保存する計測データの時刻情報と計時動作をするＲＴＣを備え、ＲＴＣに時刻精度の更新管理ができるようにした。
【０１０９】
計測データの更新管理はＲＴＣの時刻に則って行われるので、更新の時刻精度が向上する。
（５）．個々のセンサノードは、複数の接続先の中継器、または複数の接続先のゲートウェイを選択切り替えする切替機能を有し、個々の中継器は、複数の接続先のゲートウェイを選択切り替えする切替機能を備えた。
【０１１０】
上記の選択切り替えにより、通信不通等の障害を速やかに解消できる。
（６）．上位計算機は、ゲートウェイ、センサノード、中継器の接続情報であるＩＤを登録するＩＤ設定部と、診断フレームを流してゲートウェイに接続しているセンサノード、中継器の接続情報を収集する診断部と、診断部からの切替信号によりデータ収集先のゲートウェイを切替える切替部を備え、ゲートウェイまたは中継器の故障や停止時に切替えて動作可能とした。
【０１１１】
故障や停止時の特定診断を的確にして故障や停止時を速やかに解消できる。
（７）．複数のゲートウェイは、テーブル部に保存するテーブル情報を互いに相手側でも保存するためのデータ交換部を備え、相手側が故障などにより停止しても間欠することなくバックアップ可能とした。
【０１１２】
データ交換部により計測データのバックアップが行われているので、故障などが生じたときは、他方のゲートウェイに保存したバックアップが速やかに解消できる。
（８）・個々のゲートウェイは、個々の回線を介して上位計算機に接続され、上位計算機はテーブル部データ交換部を設け、回線を介して前記ゲートウェイからテーブル部データ交換部に送られるテーブル部のテーブルデータは、別の回線を介して別のゲートウェイに送信されるようにした。
【０１１３】
いずれかの回線が通信不良になったときは、残りの回線に通信を集約して通信の継続維持ができる。また、回線、テーブル部データ交換部を通じて別のゲートウェイにバックアップを保管したり、取り出したりできる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
無線を利用し、有線にはない、無線の特徴である配線コストがない、自由な場所に設置可能であることなどを活かして現場の温湿度をセンサで測るセンサネットワークシステムにおいて、簡易に上位計算機と接続および変更可能で二重化により高信頼化したネットワークを構築することが可能となる。
【０１１５】
また、センサの種類は温湿度だけだなく、例えば４／２０ｍＡの電流信号、加速度センサなど各種センサにもセンサノードのセンサ部を対応することにより適用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】センサネットワークの実施方法を示した説明図である（実施例１）。
【図２】各ノードと上位計算機の実施方法を示した説明図である（実施例２）。
【図３】無線のデータパケットとテーブル部５の関係を示した説明図である。
【図４】伝送手順（フロー図）を示した説明図である。
【図５】ゲートウェイをマスタとスレーブと二重化した時を示した説明図である（実施例３）。
【図６】ゲートウェイを二重化した場合、ゲートウェイ同士でテーブルデータの交換を示した説明図である（実施例４）。
【図７】ＬＡＮの回線を二重化した場合、ゲートウェイ同士でテーブルデータの交換を示した説明図である（実施例５）。
【符号の説明】
【０１１７】
１…ゲートウェイ、１ａ…ゲートウェイ（マスタ）、１ｂ…ゲートウェイ（スレーブ）、２ａ…センサノード、２ｂ…センサノード、２ｃ…センサノード、２ｄ…センサノード、３ａ…中継器、３ｂ…中継器、４…上位計算機、５…テーブル部、５ａ…テーブル部（マスタ）、５ｂ…テーブル部（スレーブ）、６…データ保持部、６ａ…データ保持部（マスタ）、６ｂ…データ保持部（スレーブ）、７…ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ、７ａ…ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ（マスタ）、７ｂ…ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ（スレーブ）、８…ＬＡＮ・ＩＦ、８ａ…ＬＡＮ・ＩＦ・ＩＦ（マスタ）、８ｂ…ＬＡＮ・ＩＦ・ＩＦ（スレーブ）、９…ＬＡＮ・ＩＦ、９ａ…ＬＡＮ・ＩＦ（ａ回線）、９ｂ…ＬＡＮ・ＩＦ・ＩＦ（ｂ回線）、１０…センサネットデータ処理部、１１…周期判定部、１１ａ…周期判定部（マスタ）、１１ｂ…周期判定部（スレーブ）、１２…ＲＴＣ、１２ａ…ＲＴＣ（マスタ）、１２ｂ…ＲＴＣ（スレーブ）、１４…コマンド処理部、１４ａ…コマンド処理部（マスタ）、１４ｂ…コマンド処理部（スレーブ）、１５…センサ部、１６…センサデータ入力部、１７…センサデータ伝送ＩＦ部、１８…駆動制御部、１９…電池駆動部、２０…ＲＴＣ、２１…ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ、２２…センサデータ中継伝送部、２３…ＺｉｇＢｅｅ・ＩＦ、２４…ＲＴＣ、２５…ＲＴＣ、２６…センサデータ収集警報チェック部、２７…温湿度記録ファイル、２８…ＩＤ設定部、２９…ノード登録ＩＤファイル、３０…ＧＵＩ（トレンドグラフ、アラーム）、３１…ＧＵＩ（ＧＷ／ルータ／センサノード：ＩＤ新規、追加、削除：計測周期設定）、３２…診断部、３３…接続ＩＤファイル、３４…切替部、３５…データ交換部、３５ａ…データ交換部（マスタ）、３５ｂ…データ交換部（スレーブ）、３６…テーブルデータ中継部。
【図１】
2009260778.tif 000003
【図２】
2009260778.tif 000004
【図３】
2009260778.tif 000005
【図４】
2009260778.tif 000006
【図５】
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【図６】
2009260778.tif 000008
【図７】
2009260778.tif 000009