中继器的接收周期的设定方法、通信系统以及中继器与流程

1.本发明涉及用于设定用以接收来自发送器的电波的中继器的接收周期的技术。


背景技术：

2.以往，已知有由发送器和用于接收来自发送器的电波的中继器构成的通信系统。例如，在日本特开2018-152047号公报(专利文献1)中公开了传感器装置。根据专利文献1，传感器装置具有：传感器部，其检测环境信息；传感器装置通信部，其能够向其他传感器装置发送检测到的环境信息；一次电池，其向传感器部和传感器装置通信部供给功率；以及传感器装置侧结合部，其能够装卸向本装置供给功率的辅助电池，在未安装辅助电池的情况下，通过来自一次电池的功率供给而进行动作，在安装有辅助电池的情况下，通过来自一次电池或辅助电池的功率供给而进行动作，传感器装置通信部能够向其他传感器装置进一步发送与电池的电压相关的信息或与辅助电池的电压相关的信息。
3.日本特开2011-13765号公报(专利文献2)中公开了传感器网络系统。根据专利文献2，该传感器网络系统具备：多个传感器网络终端，其具有无线通信功能，由环境发电装置分别驱动；以及系统管理器，其与该传感器网络终端中的任一个有线连接，所述传感器网络终端具备：检测所连接的所述环境发电装置的发电量及蓄电量的单元；将检测到的发电量及蓄电量向所述系统管理器传送的单元；以及基于从所述系统管理器传送的检测周期来变更检测周期的设定的单元，所述系统管理器具备：基于从所述传感器网络终端得到的发电量及蓄电量来运算该传感器网络终端的检测周期的单元；以及将运算结果作为设定值而向该传感器网络终端传送的单元。现有技术文献专利文献
4.专利文献1：日本特开2008-152047号公报专利文献2：日本特开2011-13765号公报


技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题
5.本发明的目的是提供用于更高效地设定中继器的接收周期或发送器的发送周期的技术。用于解决技术问题的技术方案
6.按照本发明的一方式，提供一种中继器的接收周期的设定方法，其具有电池，并接收从一个以上的发送器发送的电波。基于一个以上的发送器的耗电功率pk[wh]和中继器的耗电功率pc[wh]，设定中继器的接收周期。有益效果
[0007]
如上所述，根据本发明，能够设定中继器的接收周期或发送器的发送周期。
附图说明
[0008]
图1是表示第一实施方式的中继器100和发送器200为一对一的通信系统1的整体的主视图。图2是表示第一实施方式的中继器100和发送器200为一对多个的通信系统1整体的主视图。图3是表示第一实施方式的中继器100的构成的框图。图4是表示第一实施方式的发送周期和接收周期的示意图。图5是表示第一实施方式的各设备的耗电功率和合计耗电功率的曲线图。图6是表示第一实施方式的中继器100的处理的流程图。图7是表示第二实施方式的中继器100的构成的框图。图8是表示第二实施方式的中继器100的处理的流程图。图9是表示第三实施方式的目标函数f(x)和g(x)的关系的图表。图10是表示第三实施方式的中继器100的处理的流程图。图11是表示第四实施方式的中继器100的处理的流程图。图12是表示第五实施方式的中继器100和发送器200的各种参数的表。图13是表示第五实施方式的中继器100和发送器200为一对一的通信系统1中的中继器100的每个接收周期的发送器200的发送周期与耗电功率的关系的表。图14是表示第五实施方式的中继器100和发送器200为一对一的通信系统1中的中继器100的接收周期与发送器200的发送周期的优选关系的表。图15是表示第五实施方式的中继器100和发送器200为一对多个的通信系统1中的中继器100的每个接收周期的发送器200的发送周期与耗电功率的关系的表。图16是表示第五实施方式的中继器100和发送器200为一对多个的通信系统1中的中继器100的接收周期与发送器200的发送周期的优选关系的表。
具体实施方式
[0009]
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。在以下的说明中，对于相同的部件标注相同的附图标记。它们的名称以及功能也相同。因此，不重复关于它们的详细的说明。《第一实施方式》《通信系统1的整体构成》
[0010]
首先，对本实施方式的通信系统1的整体构成进行说明。例如，如图1所示，通信系统1可以对1个中继器100包含1个发信器200，如图2所示，通信系统1可以对1个中继器100包含多个发信器200。并且，一个或多个发送器200从无线天线发送包含各种信息的数据，中继器100接收该数据并蓄积，或者发送到其他装置、服务器等。《中继器100的构成》
[0011]
接着，说明中继器100的构成。如图3所示，中继器100具备控制部110、电池120、功率调整部121、检测部150以及通过无线通信天线等实现的接收部160。
[0012]
控制部110通过利用来自电池120的功率来驱动接收部160。控制部110经由接收部160接收来自发送器200的数据，并存储在自身的存储器中，或者转发给服务器等其他装置。
[0013]
在本实施方式中，控制部110利用检测部150，如图4所示那样，在每个接收周期tc启动接收部160而接收数据，或者在经过接收期间tc时使接收部160停止。
[0014]
特别是在本实施方式中，以下述的控制方法降低中继器100的耗电功率或发送器200的耗电功率或者两者的合计的方式构成。《发送器200的构成》
[0015]
另外，由于发送器200的构成与中继器100相同，因此在此不重复说明。例如，发送器200的控制部110利用检测部150，如图4所示那样，针对每个发送周期tk启动接收部160而发送数据，或者在经过了发送期间tk时使接收部160停止。《中继器100的接收周期的确定方法》
[0016]
在此，对本实施方式的中继器100的接收周期的确定方法进行说明。首先，以下表示导出发送器200和中继器100的耗电功率的公式。pk＝{qk tk (rk
–
qk)*tk}*3600/tk]
…
(1)pk：发送器的耗电功率[wh]qk：待机功率(常数)rk：发送时功率(常数)tk：发送期间[sec]tk：发送周期[sec]pc＝{(rc
–
qc)*tk qc tc}*3600/tc
…
(2)pc：中继器的耗电功率[wh]qc：待机功率(常数)rc：接收时功率(常数)tc(tk)：接收期间(发送器的周期)[sec]tc：接收周期[sec]
[0017]
图5是代入并导出实际的中继器100、发送器200的发送接收功率和待机功率的图表。更详细而言，图5是基于以下的条件通过将实际的中继器100、发送器200的发送接收功率和待机功率代入式(1)和(2)而制作的曲线图。将发送器的发送期间固定为1秒；将发送器的发送周期变更为1秒～200秒；将中继器的接收周期固定为600秒(10分钟)；qk＝0.1[w]，rk＝0.4[w]，qc＝0.000021[w]，rc＝0.557[w]。另外，在图5中，实线表示发送器200的耗电功率，虚线表示中继器100的耗电功率，点划线表示中继器100和发送器200的合计耗电功率。
[0018]
通过该图表理解为以下内容。(1)可知发送器200的耗电功率、中继器100的耗电功率以及合计耗电功率根据发送器200的发送周期而变化。(2)如果增大发送周期，则耗电功率被削减。(3)如果发送周期变大，则中继器的耗电功率就会增加。另外，最小点附近的中继器的耗电功率与平时接收待机的情况相比，有约55倍的差异。(4)如上所述，通过缩短中继器的接收期间和增大发送器的发送周期，可大幅降低
合计耗电功率。(5)在本实施方式中，可知发送器200和中继器100的耗电功率的合计为最小的点是发送器的发送周期为11秒附近的点。
[0019]
在存在多个发送器200的情况下，中继器100的所需最低接收期间为发送器200的发送周期的总和。此外，中继器100的最佳接收期间为各发送器200的最佳接收期间的总和。
[0020]
根据以上内容，通过计算针对当前条件下的接收周期的中继器100的耗电功率、针对发送周期的发送器200的耗电功率，能够求出当前条件下的合计耗电功率的最小值。《中继器100的接收周期的设定处理》
[0021]
接下来，参照图6，对本实施方式的中继器100的控制部110所执行的信息处理进行说明。首先，控制部110从存储器读出当前的接收周期tc、接收期间tc，或者从检测部150获取(步骤s112)。此外，控制部110从存储器读出电池120的待机功率rc、接收待机功率qc，或者从功率调整部121获取(步骤s112)。
[0022]
然后，如上所述，控制部110根据式(2)计算pc：中继器的耗电功率[wh](步骤s114)。
[0023]
控制部110从存储器读出发送器200的发送周期tk、接收期间tk，或者经由接收部160从发送器200获取(步骤s122)。此外，控制部110从存储器读出电池120的待机功率rk、发送时功率qk，或者从功率调整部121获取(步骤s122)。
[0024]
然后，如上所述，控制部110按照式(1)，计算pk：发送器的耗电功率[wh](步骤s124)。
[0025]
控制部110计算合计耗电功率σp＝pk pc(步骤s130)。
[0026]
控制部110基于当前的条件下的图5的图表，判断在当前的条件下合计耗电功率是否低(步骤s132)。
[0027]
在当前的条件下合计耗电功率比较低的情况下(在步骤s132中为“是”的情况下)，控制部110不变更参数，即继续当前的运转(步骤s134)。
[0028]
在当前的条件下合计耗电功率比较高的情况下(在步骤s132中为“否”的情况下)，控制部110向合计耗电功率变低的方向变更接收周期、接收期间(步骤s136)。控制部110通过重复该处理，将中继器100的接收周期调整为最佳的接收周期。《第二实施方式》
[0029]
在上述实施方式中，中继器100是具有电池120的中继器。在本实施方式中，中继器100是搭载环境发电部225的中继器。
[0030]
更详细而言，如图7所示，中继器100具备控制部110、蓄电池220、功率调整部121、第二检测部222、检测部150以及接收部160。
[0031]
环境发电部225通过太阳能电池、振动发电装置、热电发电装置等环境发电装置来实现，将发电的功率储存于蓄电池220。第二检测部222检测环境发电部225的发电量。控制部110通过利用来自蓄电池220的功率，驱动接收部160，或执行接收周期的设定处理。
[0032]
参照图8，对本实施方式的中继器100的控制部110所执行的信息处理进行说明。另外，关于步骤s112、s114、s122、s124、s130，与上述的实施方式相同，因此在此不重复说明。
[0033]
控制部110从第二检测部222获取环境发电部225的发电量e(步骤s242)。
[0034]
控制部110判断发电量e是否比合计耗电功率σp＝pk pc大(步骤s232)。
[0035]
在当前的条件下发电量比合计耗电功率大的情况下(在步骤s232中为“是”的情况下)，控制部110不变更参数，即继续当前的运转(步骤s134)。
[0036]
在当前的条件下合计耗电功率为发电量以上的情况下(在步骤s232中为“否”的情况下)，控制部110向合计耗电功率变低的方向变更接收周期、接收期间(步骤s136)。控制部110通过重复该处理，能够调整为合计耗电功率不超过发电量。《第三实施方式》
[0037]
为了使接收周期最佳，控制部110也可以进行多目标优化。在本实施方式中，也使用上述的式(1)和(2)。条件也如下所示，与上述实施方式相同。qk＝0.1[w]，rk＝0.4[w]，qc＝0.000021[w]，rc＝0.557[w]。
[0038]
将该条件代入式(1)和(2)。pk＝1080*tk/tk 360pc＝2005.2*tk/tc 0.0756关于这2个式，如下进行3变量2目标的多目标优化。另外，当然，限制函数根据中继器100、发送器200的利用环境而变化。x＝tk，y＝tk，z＝tc。pk pc
→
最小化pk＝1080*y/x 360pc＝2005.2*x/z 0.0756tc》tk》tk》0目标函数：f(x)＝pk＝1080*y/x 360g(x)＝pc＝2005.2*x/z 0.0756在本实施方式中，利用nsga-2来优化。图9表示本实施方式的多目标优化的结果。
[0039]
如上所述，可以确定在当前条件下目标函数f(x)和g(x)的总和，即，合计耗电功率减少的x＝tk，y＝tk，z＝tc。
[0040]
参照图10，对本实施方式的中继器100的控制部110所执行的信息处理进行说明。此外，关于步骤s112、s114、s122、s124，与上述的实施方式相同，因此在此不重复说明。
[0041]
控制部110通过制作当前的条件下的目标函数：f(x)＝pk以及目标函数：g(x)＝pc来执行多目标优化(步骤s330)。
[0042]
控制部110基于优化的结果，确定中继器100的接收周期tc并重新设定(步骤s332)。《第四实施方式》
[0043]
在上述实施方式中，不仅利用中继器100的参数，还利用发送器200的发送周期tk、接收期间tk等来确定中继器100的接收周期。但是，在本实施方式中，主要利用中继器100的参数来确定中继器100的接收周期。
[0044]
参照图11，对本实施方式的中继器100的控制部110所执行的信息处理进行说明。首先，控制部110从存储器读出当前的接收周期tc、接收期间tc，或者从检测部150获取(步骤s112)。此外，控制部110从存储器读出电池120的待机功率rc、接收待机功率qc，或者从功率调整部121获取(步骤s112)。
[0045]
然后，如上所述，控制部110按照式(2)，计算pc：中继器的耗电功率[wh](步骤s114)。
[0046]
控制部110从第二检测部222获取环境发电部225的发电量e(步骤s242)。
[0047]
控制部110判断发电量e是否比中继器100的耗电功率pc大(步骤s232)。
[0048]
在当前的条件下，在发电量e比中继器100的耗电功率pc大的情况下(在步骤s232中为“是”的情况下)，控制部110不变更参数，即继续当前的运转(步骤s134)。
[0049]
在当前的条件下中继器100的耗电功率pc在发电量e的情况下(在步骤s232中为“否”的情况下)，控制部110在中继器100的耗电功率变低的方向上变更接收周期、接收期间(步骤s136)。控制部110通过重复该处理，能够调整为合计耗电功率不超过发电量。《第五实施方式》
[0050]
接下来，对用于设定发送器200的发信周期的构成进行说明。首先，对将中继器100和发送器200为一对一配置的情况进行说明。
[0051]
如图12所示，计算出发送器200中的耗电功率的最小值、中继器100中的耗电功率的最小值、发送器200中的耗电功率的最大值以及中继器100中的耗电功率的最大值。
[0052]
然后，利用这些数值，计算每个中继器100的接收周期的、发送器200和中继器100中的耗电功率最小的情况下的最佳的接收期间、合计耗电功率、发送器200和中继器100中的耗电功率最大的情况下的最佳的接收期间、以及合计耗电功率。图13表示计算结果。
[0053]
基于图13，能够获取中继器100和发送器200一对一配置的情况下的中继器100的接收周期与发送器200的接收周期的关系。如图14所示，(a)在中继器的接收周期为8h以上且24h以内的情况下，优选将发送器的发送周期设定为3.3秒以上且700秒以下。(b)在中继器的接收周期为3h以上且小于8h的情况下，优选将发送器的发送周期设定为2.0秒以上且400秒以下。(c)中继器的接收周期在1h以上且3h以内的情况下，优选将发送器的发送周期设定为1.0秒以上且250秒以下。(d)在中继器的接收周期为1秒以上且小于1h的情况下，优选将发送器的发送周期设定为0.02秒以上且150秒以下。
[0054]
接下来，对将中继器100和发送器200以一对十配置的情况进行说明。
[0055]
如图14所示，计算出发送器200中的耗电功率的最小值、中继器100中的耗电功率的最小值、发送器200中的耗电功率的最大值、中继器100中的耗电功率的最大值。
[0056]
然后，利用这些数值，计算每个中继器100的接收周期的、发送器200和中继器100中的耗电功率最小的情况下的最佳的接收期间、合计耗电功率、发送器200和中继器100中的耗电功率最大的情况下的最佳的接收期间、以及合计耗电功率。图15表示计算结果。
[0057]
基于图15，能够获取中继器100和发送器200以一对十配置的情况下的中继器100的接收周期与发送器200的接收周期的关系。如图15所示，(a)在中继器的接收周期为8h以上且24h以内的情况下，优选将发送器的发送周期设定为33秒以上且7000秒以下。(b)在中继器的接收周期为3h以上且小于8h的情况下，优选将发送器的发送周期设定为20秒以上且4000秒以下。(c)在中继器的接收周期在1h以上且3h以内的情况下，优选将发送器的发送周期设定为10秒以上且2500秒以下。(d)在中继器的接收周期为1秒以上且小于1h的情况下，优选将发送器的发送周期设定为0.2秒以上且1500秒以下。
[0058]
基于图16，能够预测在中继器100和发送器200以一对n(个)配置的情况下的中继器100的接收周期与发送器200的接收周期的关系。即，(a)在中继器的接收周期为8h以上且24h以内的情况下，优选将发送器的发送周期设定为3.3
×
n秒以上且700
×
n秒以下。(b)在中继器的接收周期为3h以上且小于8h的情况下，优选将发送器的发送周期设定为2.0
×
n秒以上且400
×
n秒以下。(c)在中继器的接收周期为1h以上且3h以内的情况下，优选将发送器的发送周期设定为1.0
×
n秒以上且250
×
n秒以下。(d)在中继器的接收周期为1秒以上且小于1h的情况下，优选将发送器的发送周期设定为0.02
×
n秒以上且150
×
n秒以下。
[0059]
另外，关于发送器200的发送周期的设定，也可以由作业员获取中继器100、发送器200的参数，从而基于上述规则确定最佳的发送周期，发送器200的控制部通过利用无线通信天线从中继器100接收接收周期、或者从操作部接收发送器200相对于中继器100的个数的输入，从而自动地设定适合于中继器100的接收周期的发送周期。
[0060]
应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示而非限制性的。本发明的范围不是由上述的说明表示，而是由权利要求书表示，意图包含与权利要求书均等的意思以及范围内的所有变更。附图标记说明
[0061]
1：通信系统100：中继器110：控制部112：步骤114：步骤120：电池121：功率调整部150：检测部160：接收部200：发送器220：蓄电池222：第二检测部225：环境发电部