特許 6138039 無線通信システム及び無線通信方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6138039

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】無線通信システム及び無線通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04W 40/10 20090101AFI20170522BHJP

   H04W 52/02 20090101ALI20170522BHJP

   H04W 84/18 20090101ALI20170522BHJP

   H04W 4/04 20090101ALI20170522BHJP

   H04W 88/04 20090101ALI20170522BHJP

【ＦＩ】

   H04W40/10

   H04W52/02 130

   H04W84/18 110

   H04W4/04 190

   H04W88/04

【請求項の数】6

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2013-264317(P2013-264317)

(22)【出願日】2013年12月20日

(65)【公開番号】特開2015-122572(P2015-122572A)

(43)【公開日】2015年7月2日

【審査請求日】2016年3月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000153443

【氏名又は名称】株式会社 日立産業制御ソリューションズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100064414

【弁理士】

【氏名又は名称】磯野 道造

(74)【代理人】

【識別番号】100111545

【弁理士】

【氏名又は名称】多田 悦夫

(72)【発明者】

【氏名】水垣 健一

(72)【発明者】

【氏名】中嶋 夕貴

【審査官】 伊東 和重

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１３６００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１５２０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０８１７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１１４５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／２４−７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アドホック無線通信を行う複数の無線通信端末と、複数の前記無線通信端末と直接又は間接に無線通信を行う基地局と、複数の前記無線通信端末から前記基地局を介して送信される信号を処理するサーバと、を備え、
複数の前記無線通信端末はそれぞれ、信号の受信を行う受信回路と、信号の送信を行う送信回路と、少なくとも前記受信回路に接続される発電回路と、制御部と、を備え、
前記発電回路は、発電素子と、前記発電素子の発電電力を蓄電する蓄電素子と、を有し、
前記制御部は、前記蓄電素子の蓄電量が所定値以上である場合、前記発電回路からの電力供給によって前記受信回路を駆動し、他の無線通信端末からの信号の待ち受けを行い、さらに、前記他の無線通信端末から受信した信号の中継を行い、
前記サーバは、信号の送信元である複数の前記無線通信端末のうち、所定期間内にその信号が前記サーバに到達しない信号未達の無線通信端末が存在する場合、前記信号未達の無線通信端末とは別の無線通信端末を、一時的に中継を行う当番端末に指定し、前記当番端末に対して電池の電力で中継を行う旨のコマンド指示を送信し、
前記コマンド指示を受信した前記当番端末は、電池の電力で前記中継を行うこと
を特徴とする無線通信システム。

【請求項2】

前記発電回路は、前記送信回路にも接続され、
前記制御部は、前記発電回路からの電力供給によって前記送信回路を駆動し、前記受信回路の前記待ち受けによって受信された信号を、前記送信回路によって他の無線通信端末に転送することで前記中継を行うこと
を特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。

【請求項3】

前記サーバは、前記信号未達の無線通信端末よりも前記基地局へのホップ数が少なく、かつ、前記信号未達の無線通信端末を介して過去に信号を中継した無線通信端末を前記当番端末の候補とし、前記候補のうち電池残量が最大である無線通信端末を前記当番端末として指定すること
を特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。

【請求項4】

前記発電素子は、太陽電池、振動発電素子、又は熱発電素子のいずれかであること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無線通信システム。

【請求項5】

前記発電素子は、太陽電池、振動発電素子、及び熱発電素子のうち、複数種類が組み合わされてなること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無線通信システム。

【請求項6】

アドホック無線通信を行う複数の無線通信端末と、複数の前記無線通信端末と直接又は間接に無線通信を行う基地局と、複数の前記無線通信端末から前記基地局を介して送信される信号を処理するサーバと、を備える無線通信システムにおいて実行される無線通信方法であって、
前記無線通信端末は、信号の受信を行う受信回路と、信号の送信を行う送信回路と、少なくとも前記受信回路に接続される発電回路と、制御部と、を備えており、
前記発電回路は、発電素子と、前記発電素子の発電電力を蓄電する蓄電素子と、を有し、
前記制御部は、前記蓄電素子の蓄電量が所定値以上である場合、前記発電回路からの電力供給によって前記受信回路を駆動し、他の無線通信端末からの信号の待ち受けを行い、さらに、前記他の無線通信端末から受信した信号の中継を行い、
前記サーバは、信号の送信元である複数の前記無線通信端末のうち、所定期間内にその信号が前記サーバに到達しない信号未達の無線通信端末が存在する場合、前記信号未達の無線通信端末とは別の無線通信端末を、一時的に中継を行う当番端末に指定し、前記当番端末に対して電池の電力で中継を行う旨のコマンド指示を送信し、
前記コマンド指示を受信した前記当番端末は、電池の電力で前記中継を行うこと
を特徴とする無線通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アドホック無線通信を行う無線通信システム等に関する。

【背景技術】

【0002】

橋梁、トンネル、上下水道等のインフラ設備の老朽化が進んでいるため、これらのインフラ設備に多数のセンサを設置し、インフラ設備の状態を監視して補修や交換の優先度を判断することが検討されている。前記したセンサ群からのデータを無線通信で取得できれば、センサの設置箇所の自由度増加や設備コストの低減等、多くのメリットが得られるため、無線センサネットワークの実用化が期待されている。

【0003】

ところで、無線センサネットワークを構築する場合、必要となる無線通信端末の個数が非常に多くなる。また、無線通信端末の設置・交換工事を実施することで、周辺に大きな影響が及ぶことがある。したがって、無線センサネットワークを運用する場合、無線通信端末を長期間継続して動作させ、電池の交換回数を減らすことが望まれる。

【0004】

例えば、特許文献１には、通信ユニットと、自然エネルギを電気エネルギに変換する自立電源部と、原子時計を有する計時部と、この計時部の出力信号に基づいて起動信号を出力する起動時刻設定部と、前記した起動信号に応じて通信ユニットを起動させる電源制御部と、を備える端末装置について記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７-２９５０５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

通常、自然エネルギによる発電電力は、端末装置の設置環境によって大きく異なる。例えば、特許文献１に記載の「自立電源部」が太陽電池である場合、この太陽電池への日射量（時間平均）は、端末装置の設置位置によって大きく異なる。さらに、無線端末を用いてアドホック無線通信を行った場合、中継に利用される無線端末は、他の無線端末よりも通信回数が多くなる。そうすると、自立電源部への日射量が小さい無線端末や、中継を頻繁に行う無線端末では、電池残量が減りやすくなる。

【0007】

特許文献１に記載の技術では、自立電源部の発電電力量に関わらず各無線端末を一律に動作させるため、それぞれの無線端末において電池残量にばらつきが生じる可能性がある。例えば、自立電源部の発電電力量が小さい無線端末を使って中継を行う場合、他の無線端末よりも消費電力量が大きくなる可能性がある。その結果、各無線端末の電池の交換時期にばらつきが生じ、電池の交換作業に要する負担が増大してしまう。

【0008】

そこで、本発明は、発電電力量の小さい無線通信端末の電力消費を抑制する無線通信システム等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】

前記課題を解決するために、本発明は、アドホック無線通信を行う複数の無線通信端末と、複数の前記無線通信端末と直接又は間接に無線通信を行う基地局と、複数の前記無線通信端末から前記基地局を介して送信される信号を処理するサーバと、を備え、複数の前記無線通信端末はそれぞれ、信号の受信を行う受信回路と、信号の送信を行う送信回路と、少なくとも前記受信回路に接続される発電回路と、制御部と、を備え、前記発電回路は、発電素子と、前記発電素子の発電電力を蓄電する蓄電素子と、を有し、前記制御部は、前記蓄電素子の蓄電量が所定値以上である場合、前記発電回路からの電力供給によって前記受信回路を駆動し、他の無線通信端末からの信号の待ち受けを行い、さらに、前記他の無線通信端末から受信した信号の中継を行い、前記サーバは、信号の送信元である複数の前記無線通信端末のうち、所定期間内にその信号が前記サーバに到達しない信号未達の無線通信端末が存在する場合、前記信号未達の無線通信端末とは別の無線通信端末を、一時的に中継を行う当番端末に指定し、前記当番端末に対して電池の電力で中継を行う旨のコマンド指示を送信し、前記コマンド指示を受信した前記当番端末は、電池の電力で前記中継を行うことを特徴とする。
なお、詳細については、発明を実施するための形態において説明する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、発電電力量の小さい無線通信端末の電力消費を抑制する無線通信システム等を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態に係る無線通信システムの構成図である。

【図2】無線通信端末の機能ブロック図である。

【図3】無線通信端末が備える発電回路の機能ブロック図である。

【図4】基地局の構成を示す機能ブロック図である。

【図5】無線通信システムでの上り通信に関する説明図である。

【図6】上り通信におけるメッセージシーケンスである。

【図7】上り通信においてデータ信号の通信が完了しなかった場合のメッセージシーケンスである。

【図8】信号の中継処理を行う場合において、送信側・受信側の無線通信端末の電源状態を示す説明図である。

【図9】無線通信端末による送信処理の動作を示すフローチャートである。

【図10】無線通信端末による中継処理の動作を示すフローチャートである。

【図11】無線通信端末を管理するための端末管理テーブルの説明図である。

【図12】それぞれの無線通信端末の位置ブロックを示す説明図である。

【図13】サーバから無線端末装置にコマンド指示信号を送信する処理のメッセージシーケンスである。

【図14】本発明の第２実施形態に係る無線通信システムにおいて、無線通信端末による中継処理の動作を示すフローチャートである。

【図15】無線通信端末による中継処理の動作を示すフローチャートである。

【図16】本発明の第３実施形態に係る無線通信システムにおいて、サーバの動作を示すフローチャートである。

【図17】当番端末となる無線通信端末の動作を示すフローチャートである。

【図18】本発明の第４実施形態に係る無線通信システムにおいて、無線通信端末による中継処理の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、一例として、無線通信システムＳ（図１参照）が、センサ１（図２参照）の検出値に基づいて機器の稼働監視や異常検知を行う場合について説明する。

【0013】

≪第１実施形態≫
＜無線通信システムの構成＞
図１は、本実施形態に係る無線通信システムの構成図である。無線通信システムＳは、設備や機器の状態（例えば、橋梁の歪み）を表す物理量をセンサ１（図２参照）で検出し、その検出結果を基地局２０を介してサーバ３０に送信するシステムである。図１に示すように、無線通信システムＳは、複数の無線通信端末１１〜１９と、基地局２０と、サーバ３０と、を備えている。

【0014】

（無線通信端末）
無線通信端末１１〜１９は、アドホック無線通信を行うことで周囲の他の無線通信端末を自律的に認識してネットワークを構築する機能を有している。無線通信システムＳでは、無線通信端末１４〜１９と基地局２０との情報をやり取りを、他の無線通信端末１１〜１３によって中継する（マルチホップ通信）。無線通信端末１１〜１９は、自身が送信した情報が基地局２０に到達するまでのホップ数に応じて、複数のランクに分類される。以下では、Ｍ段のホップで基地局２０に接続可能な無線通信端末を「ランクＭの無線通信端末」と記す。

【0015】

例えば、図１に示す無線通信端末１１からの情報は、基地局２０に対し直接的に送信される。したがって、無線通信端末１１は、ランク１の無線通信端末である。また、無線通信端末１４からの情報は、ランク１の無線通信端末１１を経由することで基地局２０に対し間接的に送信される。したがって、無線通信端末１４は、ランク２の無線通信端末である。
なお、図１では、ランク１又はランク２の無線通信端末１１〜１９を図示したが、実際にはランク３以上の無線通信端末も存在している。

【0016】

図２は、無線通信端末の機能ブロック図である。無線通信端末１１は、センサ１と、制御部２と、メモリ３と、送信回路４と、アンテナ５と、受信回路６と、スイッチ回路７と、電池８と、発電回路９と、を備えている。なお、図２ではバスＢを一本線で簡略化して図示したが、実際には、データバス（図示せず）、アドレスバス（図示せず）等、複数のバスが制御部２に接続されている。

【0017】

センサ１は、設備の状態（例えば、橋梁の歪み具合）を表す物理量を検出するものである。センサ１として、歪センサ、破断センサ、温度センサ、傾斜センサ等、様々な種類のセンサを用いることができる。センサ１によって取得された情報（検出値）は、送信回路４及びアンテナ５を介し、基地局２０に向けて送信される。

【0018】

制御部２は、例えばマイコン（Microcomputer：図示せず）であり、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭ（Random Access Memory）に展開し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が各種処理を実行するようになっている。
制御部２は、無線通信端末１１の動作を統括制御する機能を有し、バスＢを介してセンサ１、メモリ３、送信回路４、受信回路６、スイッチ回路７、電池８、及び発電回路９に接続されている。なお、制御部２が実行する処理の詳細については後記する。

【0019】

メモリ３は、無線通信端末１１の端末ＩＤ・ランク、センサ１の検出値、電池８の残量、サーバ３０からのコマンド指示、他の無線端末装置から受信した情報等を記憶するものである。メモリ３として、例えば、半導体記憶素子が用いられる。

【0020】

送信回路４は、制御部２によってメモリ３から読み出された信号を送信する回路である。送信回路４は、高周波を発生させる発振回路（図示せず）、搬送波の振幅又は周波数を変化させて変調する変調回路（図示せず）等を有している。送信回路４の入力側は制御部２に接続され、出力側はスイッチ回路７に接続されている。

【0021】

アンテナ５は、送信回路４から入力される電気信号を電磁波に変換して放出したり（送信）、空間を介して伝播してきた電磁波を電気信号に変換したり（受信）するものである。アンテナ５は、スイッチ回路７に接続されている。
受信回路６は、アンテナ５から入力される電気信号を受信する回路である。受信回路６は、前記した電気信号を復調して元の信号を取得するための復調回路（図示せず）を有している。受信回路６の入力側はスイッチ回路７に接続され、出力側は制御部２に接続されている。

【0022】

スイッチ回路７は、制御部２からの指令に従って、送信回路４とアンテナ５との接続、及び、アンテナ５と受信回路６との接続を切り替える回路である。すなわち、信号送信時においてスイッチ回路７は、送信回路４とアンテナ５とを接続し、アンテナ５と受信回路６とを遮断する。一方、信号受信時においてスイッチ回路７は、アンテナ５と受信回路６とを接続し、送信回路４とアンテナ５とを遮断する。

【0023】

なお、スイッチ回路７を省略し、送信用アンテナ（図示せず）と受信用アンテナ（図示せず）とを別体で設けてもよい。この場合、前記した送信用アンテナは送信回路４に接続され、受信用アンテナは受信回路６に接続される

【0024】

電池８は、例えば、一次電池であり、センサ１、制御部２、メモリ３、送信回路４、及び受信回路６に対して給電可能に設置されている。なお、電池８として、充放電可能な二次電池を用いてもよい。

【0025】

発電回路９は、発電素子９ａ（図３参照）によって得られる発電電力を、制御部２からの指令に応じて受信回路６に給電する回路である。
図３は、無線通信端末が備える発電回路の機能ブロック図である。図３に示すように、発電回路９は、発電素子９ａと、昇圧部９ｂと、キャパシタ９ｃと、電力供給制御部９ｄと、を有している。

【0026】

発電素子９ａは、例えば、太陽光の光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池であり、１つ又は複数の太陽電池セル（図示せず）を有している。発電素子９ａは、配線Ｋ１を介して昇圧部９ｂに接続されている。
昇圧部９ｂは、発電素子９ａから入力される電圧を、キャパシタ９ｃの蓄電に適した電圧に昇圧する機能を有している。昇圧部９ｂは、配線Ｋ２，Ｋ３を介してキャパシタ９ｃに接続されるとともに、配線Ｋ２を介して電力供給制御部９ｄに接続されている。

【0027】

キャパシタ９ｃ（蓄電素子）は、発電素子９ａで生成された電荷を蓄えたり放出したりする素子であり、配線Ｋ３を介して配線Ｋ２に接続されている。キャパシタ９ｃには、発電素子９ａからの発電電力が蓄電される。また、後記する電力供給制御部９ｄによって、キャパシタ９ｃから受信回路６に向けて放電される。なお、キャパシタ９ｃとして、例えば、電気二重層キャパシタを用いることができる。

【0028】

電力供給制御部９ｄは、配線Ｋ４を介した受信回路６への電力供給を、制御部２からの指令に応じて制御するものである。キャパシタ９ｃの蓄電量（電圧値）が所定値以上である場合、電力供給制御部９ｄは、キャパシタ９ｃを放電させることで受信回路６に電力供給する。発電回路９から受信回路６に供給される電力は、後記する転送待ち受けに用いられる。

【0029】

一方、キャパシタ９ｃの蓄電量（電圧値）が所定値未満である場合、電力供給制御部９ｄは、受信回路６への電力供給を行わない。つまり、発電素子９ａから充分な発電電力量が得られていない間、受信回路６による転送待ち受けは行われない。このように本実施形態では、発電素子９ａによる発電電力量が充分である無線通信端末のみを用いて、他の無線通信端末からの信号を中継するようにした。
なお、図１に示す無線通信端末１２〜１９も、前記した無線通信端末１１と同様の構成（図２、図３参照）を備えている。

【0030】

（基地局）
図１に示す基地局２０は、ランク１の無線通信端末１１〜１３との間で直接的に無線通信を行ったり、ランク２以上の無線通信端末１４〜１９との間で間接的に（つまり、ランク１の無線通信端末１１〜１３を介して）無線通信を行ったりする。基地局２０は、自身が取得した情報をネットワークＮを介してサーバ３０に送信する。その他、基地局２０は、ネットワークＮを介してサーバ３０から受信したコマンド指示を、無線通信端末１１〜１９に向けて送信する機能も有している。

【0031】

図４は、基地局の構成を示す機能ブロック図である。図４に示すように、基地局２０は、アンテナ２１と、スイッチ回路２２と、信号を送信する送信回路２３と、信号を受信する受信回路２４と、基地局２０全体の動作を制御する制御部２５と、各種情報が格納されるメモリ２６と、を備えている。基地局２０には、外部の電源Ｅ（例えば、商用電力系統）から電力供給される。
なお、スイッチ回路２２を省略し、送信用アンテナ（図示せず）と受信用アンテナ（図示せず）とを別体で設けてもよい。基地局２０の各構成の詳細については説明を省略する。

【0032】

（サーバ）
図１に示すサーバ３０は、ネットワークＮを介して基地局２０から送信される信号を処理する機能を有している。また、サーバ３０は、基地局２０を介して無線通信端末１１〜１９にコマンド指示を送信する機能も有している。サーバ３０は、無線通信システムＳの管理者のコンピュータ（図示せず）に接続されている。

【0033】

＜無線通信端末の動作＞
まず、図５を参照して無線通信端末１１〜１９の動作の概要を説明した後、図６〜図１３を参照しつつ無線通信端末１１〜１９の各動作について詳細に説明する。
図５は、無線通信システムでの上り通信に関する説明図である。図５に示す無線通信端末１１，１３，１５，１７，１８（白抜きの三角印）では、発電素子９ａ（図３参照）の発電電力量が充分であり、受信回路６によってデータ信号の中継が行われている。一方、無線通信端末１２，１４，１６，１９（斜線入りの三角印）では、発電素子９ａの発電電力量が充分でなく、データ信号の中継が行われていない。

【0034】

以下では、一例として、図５に示す無線通信端末１７が、基地局２０に向けてデータ信号を送信する場合について説明する。無線通信端末１７は、センサ１（図２参照）の検出値を含むデータ信号を、基地局２０に向けて定期的に送信する。
まず、無線通信端末１７は、自身のランク（＝２）を含む送信予告信号を周囲の無線通信端末１２，１３，１６，１８にブロードキャストする。この送信予告信号は、周囲の無線通信端末１２，１３，１６，１８の中で、発電回路９（図２参照）から受信回路６に電力供給されている無線通信端末１３，１８によって受信される。なお、無線通信端末１２，１６では、発電素子９ａの発電電力量が充分でなく受信回路６が動作していないため、送信予告信号を受信できない。

【0035】

送信予告信号を受信した無線通信端末１３，１８のうち、送信元の無線通信端末１７よりも上位ランクである無線通信端末１３によって、無線通信端末１７とのコネクションが確立される。ランク１である無線通信端末１３は、ランク２である無線通信端末１７から受信したデータ信号を基地局２０に送信する。なお、基地局２０に送信されたデータ信号は、ネットワークＮを介してサーバ３０に送信される。

【0036】

（送信処理）
図６は、上り通信におけるメッセージシーケンスである。以下では、図５に示す無線通信端末１３を「上位ランクの端末」とし、無線通信端末１７を「下位ランクの端末」として説明する。
下位ランクの無線通信端末１７は、センサ１（図２参照）の検出値を含むデータ信号を基地局２０に向けて定期的に送信する。ステップＳ１０１において無線通信端末１７は、周囲の無線通信端末１２，１３，１６，１８（図５参照）に送信予告信号をブロードキャストする。この送信予告信号には、無線通信端末１７の端末ＩＤと、ランク（＝２）と、が含まれる。ステップＳ１０２において無線通信端末１７は、後記する受信通知信号の待ち受けを行う。

【0037】

一方、上位ランクの無線通信端末１３は、ステップＳ２０１において送信予告信号の待ち受け（転送待ち受け）を行う。転送待ち受けには、発電回路９（図３参照）の電力が用いられる。
無線通信端末１７から送信予告信号を受信すると、ステップＳ２０２において無線通信端末１３は、無線通信端末１７に対して受信通知信号を送信する。これによって、無線通信端末１３，１７との間でコネクションが確立される。

【0038】

ちなみに、受信通知信号を送信する無線通信端末が複数存在する場合、その送信タイミングをずらすことによって、無線通信端末１７における受信通知信号の衝突を防止することが好ましい。例えば、送信予告信号を受信してから受信通知信号を送信するまでの遅延時間として、受信した送信予告信号の信号強度に反比例した値を用いることができる。これによって、信号の受信状態が最も良い無線通信端末１３からの受信通知信号が無線通信端末１７に最初に届くことになる。

【0039】

なお、ステップＳ２０２の処理を行う際、無線通信端末１３の制御部２（図２参照）は、電力の供給源を発電回路９から電池８に切り替える。つまり、ステップＳ２０１の処理には発電回路９の電力が用いられ、ステップＳ２０２，Ｓ２０３，Ｓ２０４の処理には電池８の電力が用いられる。なお、電源の切り替えの詳細については後記する。
ステップＳ２０３において無線通信端末１３は、データ信号の待ち受け（データ待ち受け）を実行する。

【0040】

無線通信端末１３から受信通知信号を受信すると、ステップＳ１０３において無線通信端末１７は、無線通信端末１３に対してデータ信号を送信する。このデータ信号には、無線通信端末１７の端末ＩＤと、ランク（＝２）と、電池残量と、センサ１の検出値と、が含まれる。データ信号を送信した後、ステップＳ１０４において無線通信端末１７は、Ａｃｋ信号の待ち受けを行う。

【0041】

無線通信端末１７からデータ信号を受信すると、ステップＳ２０４において無線通信端末１３は、無線通信端末１７に対してＡｃｋ信号を送信する。これによって、無線通信端末１３の受信処理が完了する。また、ステップＳ２０４で送信されたＡｃｋ信号を受信することで、無線通信端末１７の送信処理が完了する。

【0042】

図７は、上り通信においてデータ信号の通信が完了しなかった場合のメッセージシーケンスである。下位ランクの無線通信端末１７（図５参照）は、データ信号を送信した後（Ｓ１０３１）、ステップＳ１０４１において無線通信端末１３からのＡｃｋ信号の待ち受けを行う。所定時間経過後もＡｃｋ信号を受信しない場合、ステップＳ１０３２において無線通信端末１７は、データ信号を再送する。

【0043】

このようにして無線通信端末１７は、Ａｃｋ信号を受信するまで所定の最大再送回数（例えば、３回）に達するまでデータ信号の再送を行う。最大再送回数以内にＡｃｋ信号が得られなかった場合、無線通信端末１７は通信失敗を記録して送信処理を停止する。当該通信で送り損ねたデータ信号は、次の信号送信時に併せて送信される。

【0044】

図８は、信号の中継処理を行う場合において、送信側・受信側の無線通信端末の電源状態を示す説明図である。図８では、発電回路９（図２参照）の電力で行われる処理を斜線で図示し、電池８（図２参照）の電力で行われる処理を白抜きで図示した。なお、かっこ中に示すステップ番号は、図６に対応している。

【0045】

送信側の無線通信端末１７（図５参照）は、送信予告信号の送信（Ｓ１０１）、受信通知信号の待ち受け（Ｓ１０２）、データ信号の送信（Ｓ１０３）、及びＡｃｋ信号の待ち受け（Ｓ１０４）を行う際、電池８の電力を用いる。
一方、受信側の無線通信端末１３（図５参照）は、発電回路９の電力で転送信号の待ち受けを行う（Ｓ２０１：斜線部分）。このとき、受信回路６以外の各構成については電池８の電力で動作しており、制御部２をスリープ状態にして電池８の消耗を最低限に抑えている。

【0046】

送信側の無線通信端末１７から送信予告信号（Ｓ１０１）を受信した後、無線通信端末１３の制御部２（図２参照）は、受信回路６も含めた各構成の電源を電池８に切り替える。そして、制御部２は、電池８の電力を用いて受信通知信号の送信（Ｓ２０２）、データ信号の待ち受け（Ｓ２０３）、及びＡｃｋ信号の送信（Ｓ２０４）を行う。このように電池８の電力を用いることで、ステップＳ２０２〜Ｓ２０４の処理を確実に行うことができる。

【0047】

図９は、無線通信端末による送信処理の動作を示すフローチャートである。以下では、一例として、図５に示す無線通信端末１７から無線通信端末１３を介してデータ信号を転送する場合について説明する。
ステップＳ３０１において無線通信端末１７は、送信すべきデータが発生したか否かを判定する。送信すべきデータの発生には、定期的な信号送信時刻の到来や、他の無線通信端末からのデータ信号の受信が含まれる。

【0048】

送信すべきデータが発生していない場合（Ｓ３０１→Ｎｏ）、無線通信端末１７はステップＳ３０１の処理を繰り返す。一方、送信すべきデータが発生した場合（Ｓ３０１→Ｙｅｓ）、ステップＳ３０２において無線通信端末１７は、周囲の無線通信端末１２，１３，１６，１８（図５参照）に送信予告信号をブロードキャストする。次に、ステップＳ３０３において無線通信端末１７は、送信予告信号を送信してから所定時間内に受信通知信号を受信したか否かを判定する。

【0049】

受信通知信号を受信していない場合（Ｓ３０３→Ｎｏ）、ステップＳ３０４において無線通信端末１７は、送信予告信号の再送回数が所定回数（最大再送回数）に達したか否かを判定する。送信予告信号の再送回数が所定回数に達した場合（Ｓ３０４→Ｙｅｓ）、ステップＳ３１０において無線通信端末１７は送信処理を停止する。
一方、送信予告信号の再送回数が所定回数に達していない場合（Ｓ３０４→Ｎｏ）、無線通信端末１７の処理はステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０５において無線通信端末１７は、再び送信予告信号をブロードキャストし、ステップＳ３０３の処理に戻る。

【0050】

ステップＳ３０３において受信通知信号を受信した場合（Ｓ３０３→Ｙｅｓ）、ステップＳ３０６において無線通信端末１７は、受信通知信号に含まれる端末ＩＤ及びランクを参照して、無線通信端末１３（図５参照）にデータ信号を送信する。
なお、複数の無線通信端末から受信通知信号を受信した場合、無線通信端末１７は、最初に受信した受信通知信号の送信元である無線通信端末１３に対して、データ信号を送信することが好ましい。前記したように、信号の受信状態が最も良い無線通信端末１３からの受信通知信号が、最も早いタイミングで無線通信端末１７に届くからである。

【0051】

ステップＳ３０７において無線通信端末１７は、データ信号を送信してから所定時間内に無線通信端末１３からＡｃｋ信号を受信したか否かを判定する。
Ａｃｋ信号を受信していない場合（Ｓ３０７→Ｎｏ）、ステップＳ３０８において無線通信端末１７は、データ信号の再送回数が所定回数（最大再送回数）に達したか否かを判定する。

【0052】

データ信号の再送回数が所定回数に達していない場合（Ｓ３０８→Ｎｏ）、無線通信端末１７の処理はステップＳ３０９に進む。ステップＳ３０９において無線通信端末１７は、無線通信端末１３に対してデータ信号を再送し、ステップＳ３０７の処理に戻る。
一方、データ信号の再送回数が所定回数に達した場合（Ｓ３０８→Ｙｅｓ）、ステップＳ３１０において無線通信端末１７は、送信処理を停止する。なお、今回送信できなかったデータは、次回の通信でまとめて送られる。

【0053】

また、ステップＳ３０７においてＡｃｋ信号を受信した場合（Ｓ３０７→Ｙｅｓ）、無線通信端末１７は送信処理を終了する（ＥＮＤ）。前記したように、ステップＳ３０１〜Ｓ３１０までの一連の処理には、電池８の電力が用いられる（図８参照）。

【0054】

（中継処理）
図１０は、無線通信端末による中継処理の動作を示すフローチャートである。なお、「ＳＴＡＲＴ」時において無線通信端末１３は、待ち受けを行っていない待機状態とする。
ステップＳ４０１において無線通信端末１３は、電力供給制御部９ｄ（図３参照）によって、発電素子９ａの発電電力量（つまり、キャパシタ９ｃの蓄電量）が所定値以上であるか否かを判定する。前記した「所定値」は、転送の待ち受けを所定時間継続して行うことができるか否かの判定基準となる閾値であり、予め設定されている。

【0055】

発電素子９ａの発電電力量が所定値未満である場合（Ｓ４０１→Ｎｏ）、無線通信端末１３はステップＳ４０１の処理を繰り返す。つまり、無線通信端末１３は、発電電力量が所定値に達するか、又は、送信すべきデータが発生するまで待機する。なお、送信すべきデータが発生した場合、無線通信端末１３は、前記した送信処理（図９参照）を実行する。

【0056】

発電素子９ａの発電電力量が所定値以上である場合（Ｓ４０１→Ｙｅｓ）、ステップＳ４０２において無線通信端末１３は、送信予告信号の待ち受け（転送待ち受け）を開始する。つまり、無線通信端末１３は、発電回路９（図３参照）からの電力によって受信回路６を動作させ、他の無線通信端末からの送信予告信号の待ち受けを行う。

【0057】

ステップＳ４０３において無線通信端末１３は、制御部２（図３参照）によって、下位ランクの無線通信端末から送信予告信号を受信したか否かを判定する。送信予告信号を受信していない場合（Ｓ４０３→Ｎｏ）、無線通信端末１３の処理はステップＳ４０１に戻る。一方、送信予告信号を受信した場合（Ｓ４０３→Ｙｅｓ）、ステップＳ４０４において無線通信端末１３は、電力供給制御部９ｄ（図３参照）によって、受信回路６の電源を発電素子９ａから電池８に切り替える。

【0058】

ステップＳ４０５において無線通信端末１３は、送信予告信号の送信元である無線通信端末１７に対して受信通知信号を送信する。
ステップＳ４０６において無線通信端末１３は、無線通信端末１７からデータ信号を受信したか否かを判定する。データ信号を受信した場合（Ｓ４０６→Ｙｅｓ）、ステップＳ４０７において無線通信端末１３は、無線通信端末１７に対してＡｃｋ信号を送信する。

【0059】

次に、ステップＳ４０８において無線通信端末１３は、データ信号を転送（中継）する。すなわち、無線通信端末１３は、無線通信端末１７から受信したデータ信号に自身の端末ＩＤ等を付加した上で、このデータ信号を基地局２０（図１参照）に送信する。これによって、データ信号がどのような経路で到達したかをサーバ３０側で把握できる。なお、ステップＳ４０８の処理内容は、図９で説明した送信処理と同様である。

【0060】

一方、ステップＳ４０６においてデータ信号を受信していない場合（Ｓ４０６→Ｎｏ）、ステップＳ４０９において無線通信端末１３は、受信通知信号を送信してから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過していない場合（Ｓ４０９→Ｎｏ）、無線通信端末１３の処理はステップＳ４０６に戻る。一方、所定時間が経過した場合（Ｓ４０９→Ｙｅｓ）、ステップＳ４１０において無線通信端末１３は、データ信号の待ち受けを停止する。

【0061】

ステップＳ４１１において無線通信端末１３は、受信回路６（図３参照）の電源を電池８から発電素子９ａに切り替える。次に、無線通信端末１３の処理はＳＴＡＲＴに戻り（ＲＥＴＵＲＮ）、発電回路９において転送待ち受けに充分な電力が得られるまで待機する。

【0062】

（端末管理テーブルについて）
図１１は、無線通信端末を管理するための端末管理テーブルの説明図である。
サーバ３０（図１参照）は、自身に送信されたデータ信号を用いて端末管理テーブルＴを作成する。端末管理テーブルＴには、送信元である無線通信端末の端末ＩＤ・ランク・位置ブロックと、過去に受信した信号の伝達ルートと、データ周期と、前回のデータ受信時刻と、電池残量と、を含む情報が記録される。
サーバ３０は、例えば、電池８（図２参照）の電圧値に基づいて、無線通信端末の電池残量を推定する。なお、無線通信端末の合計起動時間、又は信号送受信の合計回数に基づいて電池残量を推定するようにしてもよい。

【0063】

図１１に示す端末管理テーブルＴのうち端末ＩＤ、ランク、過去の伝達ルート、及び電池残量は、無線通信端末から送信されるデータ信号に含まれている。また、データ周期（例えば、３００ｓｅｃ）は、予め設定されている。サーバ３０は、端末管理テーブルＴのうち「データ周期」及び「前回のデータ受信時刻」に基づいて、無線通信端末１１〜１９からの定期的なデータ通信が途切れていないかを監視する。

【0064】

また、サーバ３０は、過去に受信した信号の伝達ルートに基づいて、無線通信端末１１〜１９の位置を推定し、位置ブロックとして記録する。
図１２は、それぞれの無線通信端末の位置ブロックを示す説明図である。図１２に示す例では、無線通信端末１１，１４，１５を位置ブロックＡとして分類し、無線通信端末１２，１５，１６，１７を位置ブロックＢとして分類し、無線通信端末１３，１７，１８，１９を位置ブロックＣとして分類している。
図１２に示すように、その設置位置によって、１個の無線通信端末が複数の位置ブロックに重複して登録されることもある。また、ランク１の無線通信端末１個当たりに１つの位置ブロックが割り当てるとは限らない。

【0065】

（サーバからのコマンド指示）
図１３は、サーバから無線端末装置にコマンド指示信号を送信する処理のメッセージシーケンスである。以下では、図１２に示すサーバ３０から無線通信端末１３（上位ランクの端末）を介して、無線通信端末１７（下位ランクの端末）にコマンド指示を送る場合について説明する。
ステップＳ５０１においてサーバ３０は、基地局２０に対してコマンド指示信号を送信する。コマンド指示信号には、コマンド指示の内容（例えば、データ周期の変更）に加えて、指示対象となる無線通信端末１３の端末ＩＤ及び位置ブロックも含まれる。

【0066】

基地局２０は、無線通信端末１７が所属する位置ブロックのうち、無線通信端末１７よりもランクが１つ上の無線通信端末１３から送信予告信号を受信すると（Ｓ５０２）、受信通知信号にコマンド指示信号の内容を含めて無線通信端末１３に送信する（Ｓ５０３）。ちなみに、ステップＳ５０２の処理は、上位ランクの無線通信端末１３自身が取得したデータ（センサ１の検出値を含む：図２参照）を基地局２０に送信するために、電池８の電力を用いて定期的に実行される。
基地局２０は、上位ランクの無線通信端末１３からデータ信号を受信した後（Ｓ５０４）、この無線通信端末１３にＡｃｋ信号を送信する（Ｓ５０５）。

【0067】

次に、上位ランクである無線通信端末１３は、下位ランクである無線通信端末１７から送信予告信号を受信すると（Ｓ５０６）、受信通知信号にコマンド指示信号の内容を含めて無線通信端末１７に送信する（Ｓ５０７）。
無線通信端末１７は、自身が受信した信号の中からコマンド指示を読み取り、これに対するコマンド指示Ａｃｋを含めたデータ信号を無線通信端末１３に送信する（Ｓ５０８）。これに対して、無線通信端末１３から無線通信端末１７にＡｃｋ信号が送信される（Ｓ５０９）。

【0068】

前記したコマンド指示Ａｃｋを含むデータ信号は、通常のデータ信号のやり取りと同様の手順で基地局２０まで転送される（Ｓ５１０〜Ｓ５１３）。基地局２０は、指示Ａｃｋ信号を含むデータ信号を無線通信端末１３から受信した場合（Ｓ５１２）、この無線通信端末１３にＡｃｋ信号を送信するとともに（Ｓ５１３）、サーバ３０に指示Ａｃｋ信号を送信する（Ｓ５１４）。

【0069】

なお、無線通信端末１７から指示Ａｃｋ信号を含むデータ信号を受け取った無線通信端末１３は（Ｓ５０８）、それ以後のブロードキャストを停止し、自身のメモリ３（図２参照）に格納されたコマンド指示信号を消去する。コマンド指示信号の中継に使われた他の無線通信端末は、自身よりも下位の無線通信端末に下り信号を一定期間ブロードキャストした後、この信号を消去してブロードキャストを停止する。

【0070】

＜効果＞
本実施形態では、無線通信端末１１〜１９のうち発電素子９ａの発電電力量（キャパシタ９ｃの蓄電量）が所定値以上である無線通信端末のみを用いて信号の中継を行うようにした。このように発電回路９からの電力で受信回路６が転送待ち受けを行うことで、中継処理を行う際の電池８の消耗を抑制できる。
また、本実施形態では、発電電力量が所定値未満である無線通信端末は転送待ち受けを行わない。このように中継を行う際の転送待ち受けに電池８の電力を使う必要がないため、発電電力量の小さい無線通信端末の電力消費を抑制できる。

【0071】

仮に、発電素子９ａの発電電力量が充分でない無線通信端末も電池８の電力で中継を行うこととした場合、設置環境や中継の有無によって、特定の無線通信端末で電池８の残量が急速に減っていく可能性がある。例えば、日当たりの悪い位置に設置され、かつ、頻繁に中継を行う無線通信端末は、他の無線通信端末よりも電池８の残量が急速に減っていく。その結果、無線通信端末間で電池８の消費電力量に大きな差が生じ、電池８の交換時期にばらつきが生じてしまう。

【0072】

これに対して本実施形態では、発電回路９の電力で転送待ち受け可能な無線通信端末のみを用いて中継を行う（そうでないものは、中継を行わない）。したがって、無線通信端末間において電池８の消費電力量の差が小さくなり、電池８の残量を均一化することができる。その結果、電池８の交換時期のばらつきが小さくなり、各無線通信端末１１〜１９に関して電池８の交換作業を一括して行うことが可能になる。したがって、電池８の交換作業に必要なコストを低減できるとともに、交換作業を短期間で済ませることができる。

【0073】

また、無線通信端末１１〜１９は、発電回路９の電力で転送待ち受けを行った後、受信通知信号の送信、データ信号の待ち受け、及びＡｃｋ信号の送信を電池８の電力で行う。これによって、信号の中継処理を中断することなく確実に実行できる。

【0074】

≪第２実施形態≫
第２実施形態は、他の無線通信端末から受信した複数のデータ信号をまとめて転送する点が第１実施形態と異なるが、各無線通信端末１１〜１９の構成（図２、図３参照）については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
以下では、一例として、図１に示す無線通信端末１３によって信号を中継する場合について説明する。

【0075】

図１４、図１５は、無線通信端末による中継処理の動作を示すフローチャートである。なお、図１４のステップＳ４０１〜Ｓ４０４、図１５のステップＳ４０５〜Ｓ４０７，Ｓ４０９〜Ｓ４１１の処理は、第１実施形態で説明した中継処理（図１０参照）と同様である。

【0076】

図１５のステップＳ４０６でデータ信号を受信した場合（Ｓ４０６→Ｙｅｓ）、無線通信端末１３はＡｃｋ信号を送信した後（Ｓ４０７）、ステップＳ６０１においてデータ数が所定値に達したか否かを判定する。前記したデータ数は、下位ランクの無線通信端末から受信して一時的にメモリ３（図２参照）に格納しておくデータ数の上限値である。つまり、無線通信端末１３は、下位ランクの無線通信端末から受信したデータ信号をすぐに転送することなく、データ数が所定値（例えば、３つ）に達するまでメモリ３に記憶しておく。

【0077】

データ数が所定値に達していない場合（Ｓ６０１→Ｎｏ）、無線通信端末１３の処理は図１４のステップＳ４０１に戻る。一方、データ数が所定値に達した場合（Ｓ６０１→Ｙｅｓ）、無線通信端末１３の処理はステップＳ６０２に進む。
ステップＳ６０２において無線通信端末１３は、データ信号の送信時刻になったか否かを判定する。この送信時刻の周期（例えば、３００ｓｅｃ：図１１参照）は予め設定されている。データ信号の送信時刻になっていない場合（Ｓ６０２→Ｎｏ）、無線通信端末１３はステップＳ６０２の処理を繰り返す。一方、データ信号の送信時刻になった場合（Ｓ６０２→Ｙｅｓ）、無線通信端末１３の処理はステップＳ６０３に進む。

【0078】

ステップＳ６０３において無線通信端末１３は、メモリ３（図２参照）に格納されたデータを読み出し、上位ランクの無線通信端末に転送すべきデータと、自身のデータ（端末ＩＤ、ランク、電池残量、センサ１の検出値等）と、を合わせた合同データを生成する。
ステップＳ６０４において無線通信端末１３は、ステップＳ６０３で生成した合同データの信号を基地局２０に送信（転送）する。

【0079】

＜効果＞
本実施形態によれば、他の無線通信端末からの信号をその都度転送する場合と比較して、データ信号の送信（中継）回数を減らすことができる。したがって、第１実施形態よりもさらに電池８の消費電力を削減できる。

【0080】

≪第３実施形態≫
第３実施形態は、無線通信端末の周囲に中継可能な他の無線通信端末が存在しない場合、サーバ３０が指定した無線通信端末を用いて中継を行う点が第１実施形態と異なるが、その他の点については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。

【0081】

＜サーバの動作＞
図１６は、サーバの動作を示すフローチャートである。
ステップＳ７０１においてサーバ３０は、定期的なデータ通信（定時データ通信）が途絶えている無線通信端末が存在するか否かを判定する。つまり、サーバ３０は、端末管理テーブルＴ（図１１参照）を参照し、データ周期と、前回のデータ受信時刻と、に基づいて、データ周期（所定期間）ごとにデータ通信が行われているか否かを各無線通信端末について判定する。

【0082】

定時データ通信が途絶えている無線通信端末が存在しない場合（Ｓ７０１→Ｎｏ）、サーバ３０は処理を終了する（ＥＮＤ）。一方、定時データ通信が途絶えている無線通信端末が存在する場合（Ｓ７０１→Ｙｅｓ）、サーバ３０の処理はステップＳ７０２に進む。
以下では、図１２に示す無線通信端末１７（ランク２、位置ブロックＣ）で定時データ通信が途絶えているものとして説明する。

【0083】

ステップＳ７０２においてサーバ３０は、ステップＳ７０１で特定した無線通信端末１７の周囲に位置する同ランクの無線通信端末について、データ信号が途絶えているか否かを判定する。つまり、サーバ３０は、端末管理テーブルＴ（図１１参照）を参照し、無線通信端末１７と同じ位置ブロックＣに属し、かつ、無線通信端末１７と同ランクである無線通信端末１８，１９（図１２参照）について、データ信号が途絶えていないか否かを判定する。

【0084】

無線通信端末１７の周囲に位置する同ランクの無線通信端末１８，１９について、データ信号が途絶えているものが存在する場合（Ｓ７０２→Ｙｅｓ）、サーバ３０の処理はステップＳ７０３に進む。この場合、上位ランクの無線通信端末が中継を行っていない可能性が高い。
ステップＳ７０３においてサーバ３０は、無線通信端末１７よりも１つ上のランクの無線通信端末１１〜１３の中から、信号未達の端末群をカバーできる無線通信端末を抽出する。つまり、サーバ３０は、信号未達の無線通信端末よりも基地局２０へのホップ数が少なく、かつ、信号未達の無線通信端末を介して過去に信号を中継したことのある無線通信端末（当番端末の候補）を抽出する。当該処理は、端末管理テーブルＴ（図１１参照）のランクと、過去の伝達ルートと、を参照することで行われる。

【0085】

ステップＳ７０４においてサーバ３０は、ステップＳ７０３で抽出した候補の中から当番端末を決定する。ここで「当番端末」とは、それまで中継（待ち受け）を行っていなかった無線通信端末のうち、電池８（図１参照）の電力で一時的に中継を行うよう指示される無線通信端末である。
サーバ３０は、例えば、ステップＳ７０３で抽出した候補の中で、電池残量が最大であるものを当番端末にする。つまり、サーバ３０は、端末管理テーブルＴ（図１１参照）を参照して電池残量を比較し、電池残量が最大であるものを当番端末として指定する。なお、上位側から階層的に複数の無線通信端末を当番端末に指定してもよい。

【0086】

ステップＳ７０５においてサーバ３０は、ステップＳ７０４で決定した当番端末（例えば、無線通信端末１３：図１２参照）に対して、電池８の電力で転送の待ち受けを行う旨のコマンド指示信号を送信する。
前記したコマンド指示信号は、図１３で説明した手順で送信される。つまり、それまで中継を行っていなかった無線通信端末１３が電池８の電力でデータ送信を行った際、基地局２０からの受信通知信号にコマンド信号（当番端末の指定）を含めるようにする。
なお、当番端末を指定した後もデータ信号の到達状況が改善しない場合、サーバ３０によって、別の無線通信端末を当番端末に指定することが好ましい。

【0087】

一方、ステップＳ７０２において、無線通信端末１７の周囲に位置する同ランクの無線通信端末１８，１９の中で、データ信号が途絶えているものが存在しない場合（Ｓ７０２→Ｎｏ）、サーバ３０の処理はステップＳ７０６に進む。
ステップＳ７０６においてサーバ３０は、ステップＳ７０１で特定した無線通信端末１７の接続先が、１つ上のランクである他の無線通信端末を介した伝達ルートに含まれているか否かを判定する。前記した「接続先」とは、無線通信端末１７と過去にデータのやり取りがあった他の無線通信端末を意味している。

【0088】

無線通信端末１７の接続先が、１つ上のランクである他の無線通信端末を介した伝達ルートに含まれている場合（Ｓ７０６→Ｙｅｓ）、サーバ３０の処理はステップＳ７０７に進む。ステップＳ７０７においてサーバ３０は、ステップＳ７０６で特定した伝達ルート（例えば、無線通信端末１８→無線通信端末１３→基地局２０）が、無線通信端末１７のデータ途絶後も使用されているか否かを判定する。

【0089】

ステップＳ７０６で特定した伝達ルートが、無線通信端末１７のデータ途絶後も使用されている場合（Ｓ７０７→Ｙｅｓ）、サーバ３０の処理はステップＳ７０８に進む。この場合、上位ランクの無線通信端末１３は正常であるため、信号未達の無線通信端末１７自体に異常がある可能性が高い。ステップＳ７０８においてサーバ３０は、無線通信端末１７が故障しているかをチェックすべき旨の情報を、管理者のコンピュータ（図示せず）に送信する。

【0090】

一方、無線通信端末１７の接続先が、他の無線通信端末を介した伝達ルートに含まれていない場合（Ｓ７０６→Ｎｏ）、サーバ３０の処理はステップＳ７０９に進む。この場合、上位の無線通信端末１３が中継を行っていない可能性が高い。
ステップＳ７０９においてサーバ３０は、無線通信端末１７の接続先である上位ランクの無線通信端末１３に中継の開始を指示する。この場合、上位ランクの無線通信端末１３は、前記した「当番端末」と同様に電池８の電力で中継（転送の受信待ち受け）を行う。
また、ステップＳ７０６で特定した伝達ルートが、無線通信端末１７のデータ途絶後に使用されていない場合も（Ｓ７０７→Ｎｏ）、サーバ３０はステップＳ７０９の処理を実行する。

【0091】

＜当番端末の動作＞
図１７は、当番端末となる無線通信端末の動作を示すフローチャートである。以下では、無線通信端末１３（図１２参照）が当番端末に指定されるものとして説明する。
ステップＳ８０１において無線通信端末１３は、自身が当番端末に指定されたか否かを判定する。すなわち、無線通信端末１３は、定期的なデータ通信を行う際の受信通知信号（Ｓ５０３：図１３参照）に、無線通信端末１３を当番端末として動作させる旨のコマンド指示が含まれるか否かを判定する。
前記した受信通知信号は、無線通信端末１３自身が取得したデータ（センサ１の検出値を含む：図２参照）を送信するために電池８の電力を用いて定期的な送信予告信号を送信した際（Ｓ５０２：図１３参照）、基地局２０から返信される信号である。

【0092】

当番端末に指定されていない場合（Ｓ８０１→Ｎｏ）、無線通信端末１３はステップＳ８０１の処理を繰り返す。一方、当番端末に指定された場合（Ｓ８０１→Ｙｅｓ）、無線通信端末１３の処理はステップＳ８０２に進む。
ステップＳ８０２において無線通信端末１３は、受信回路６の電源を発電素子９ａ（図３参照）から電池８に切り替える。
ステップＳ８０３において無線通信端末１３は、受信回路６によって、送信予告信号の待ち受け（転送待ち受け）を開始する。

【0093】

ステップＳ８０４において無線通信端末１３は、他の無線通信端末から送信予告信号を受信したか否かを判定する。送信予告信号を受信していない場合（Ｓ８０４→Ｎｏ）、無線通信端末１３の処理はステップＳ８０５に進む。
ステップＳ８０５において無線通信端末１３は、自身が当番端末として指定されてから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過していない場合（Ｓ８０５→Ｎｏ）、無線通信端末１３の処理はステップＳ８０４に戻る。一方、所定時間が経過した場合（Ｓ８０５→Ｙｅｓ）、無線通信端末１３の処理はステップＳ８０８に進む。

【0094】

一方、ステップＳ８０４において送信予告信号を受信した場合（Ｓ８０４→Ｙｅｓ）、ステップＳ４０５において無線通信端末１３は、下位ランクの無線通信端末に受信通知信号を送信する。
なお、送信予告信号を受信してから受信通知信号を送信するまでの遅延時間を、通常の中継処理時よりも長くする（つまり、時間稼ぎをする）ことが好ましい。発電素子９ａの電力で自発的に中継を開始した他の無線通信端末が無線通信端末１３の近くに存在する可能性があるからである。他の無線通信端末からの受信通知信号が、下位ランクの無線通信端末に先に届けば、無線通信端末１３自身が中継を行う必要がなくなり、電池８の消耗を抑制できる。

【0095】

受信通知信号を送信した後（Ｓ４０５）、データ信号を受信しないまま（Ｓ４０６→Ｎｏ）、所定時間が経過した場合（Ｓ８０６→Ｙｅｓ）、無線通信端末１３の処理はステップＳ８０８に進む。
ステップＳ８０８において無線通信端末１３は、当番端末としての動作を終了する旨をサーバ３０に通知する。これによって、転送の受信待ちを無用に長時間行うことを回避し、電池８の消耗を抑制できる。
ステップＳ８０９において無線通信端末１３は、受信回路６の電源を電池８から発電素子９ａに切り替える。つまり、無線通信端末１３は、当番端末としての役割を終了して待機する。

【0096】

図１７に示すステップＳ４０５〜Ｓ４０８の処理については、第１実施形態で説明した中継処理（図１０参照）と同様であるから説明を省略する。無線通信端末１３が当番端末として中継を行うことで、それまで信号未達であった無線通信端末１７等のデータ信号が基地局２０を介してサーバ３０に送信される。

【0097】

ステップＳ８１０において無線通信端末１３は、発電素子９ａの発電電力量が所定値以上であるか否かを判定する。前記した「所定値」は、転送の待ち受けを所定時間継続して行うことができるか否かの判定基準となる閾値である。
発電電力量が所定値未満である場合（Ｓ８１０→Ｎｏ）、無線通信端末１３の処理はステップＳ８０４に戻る。一方、発電電力量が所定値以上である場合（Ｓ８１０→Ｙｅｓ）、無線通信端末１３の処理はステップＳ８１１に進む。

【0098】

ステップＳ８１１において無線通信端末１３は、受信回路６の電源を電池８から発電素子９ａに切り替える。この場合、無線通信端末１３は、発電素子９ａの発電電力を用いて中継処理（図１０参照）を実行する。

【0099】

＜効果＞
本実施形態によれば、無線通信端末１７の周囲に中継可能な無線通信端末が存在しない場合、サーバ３０によって指定された無線通信端末１３（当番端末）が、電池８の電力を用いて中継を行う。このように、それまで中継を行っていなかった（発電素子９ａの発電電力量が充分でない）無線通信端末１３を用いて一時的に中継を行うことで、各無線通信端末からのデータ信号を定期的に取得できる。

【0100】

また、サーバ３０は、当番端末の候補となる無線通信端末が複数存在する場合、電池残量が最大であるものを当番端末に指定する。これによって、無線通信端末１１〜１９の電池残量の均一化が促される。
また、サーバ３０は、過去の伝達ルートを調べることで、定時データ通信が途絶えている無線通信端末１７について故障している可能性が高いか否かを判定する。これによって、無線通信システムＳの管理者は、修理又は交換すべき無線通信端末を容易に把握できる。

【0101】

≪第４実施形態≫
第４実施形態は、中継に関わる動作を全て発電回路９の電力で行う点が第１実施形態と異なるが、その他の点については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
なお、図示は省略するが、本実施形態において無線通信端末１１〜１９の発電回路９（図２参照）は受信回路６に接続されるとともに、送信回路４にも接続されている。つまり、制御部２からの指令に応じて、発電回路９から送信回路４にも電力供給できるようになっている。

【0102】

図１８は、無線通信端末による中継処理の動作を示すフローチャートである。図１８に示すフローチャートでは、前記した中継処理のフローチャート（図１０参照）からステップＳ４０４，Ｓ４１１の処理（受信回路６の電源切替）を省略し、中継処理に用いる電源を全て発電回路９としている。以下では、一例として、無線通信端末１３（図１２参照）によって中継処理を行う場合について説明する。

【0103】

ステップＳ４０１において発電素子９ａの発電電力量が所定値以上である場合（Ｓ４０１→Ｙｅｓ）、ステップＳ４０２ａにおいて無線通信端末１３は、発電回路９からの電力で転送待ち受けを開始する。なお、転送待ち受けを行う間、電池８の電力は受信回路６に供給されない。
また、ステップＳ４０３において送信予告信号を受信した場合（Ｓ４０３→Ｙｅｓ）、ステップＳ４０５ａにおいて無線通信端末１３は、発電回路９からの電力で受信通知信号を送信する。

【0104】

また、ステップＳ４０６においてデータ信号を受信した場合（Ｓ４０６→Ｙｅｓ）、無線通信端末１３は、発電回路９からの電力でＡｃｋ信号を送信し（Ｓ４０７ａ）、さらに発電回路９からの電力でデータ信号を転送する（Ｓ４０８ａ）。データ信号を転送した後、無線通信端末１３の処理はＳＴＡＲＴに戻り（ＲＥＴＵＲＮ）、中継処理に必要な電力を発電回路９から得られるまで待機する。
なお、待機中に送信すべきデータが発生した場合、無線通信端末１３は待機を中止し、電池８の電力でデータ信号を送信する。

【0105】

＜効果＞
本実施形態によれば、中継処理を行う際の転送待ち受けだけでなく、その後に行う受信通知信号の送信、Ａｃｋ信号の送信、及びデータ信号の転送も、発電回路９の電力で行う。このように一連の中継処理に発電回路９の電力を用いるため、第１実施形態よりもさらに電池８の消費電力を削減できる。

【0106】

≪変形例≫
以上、本発明に係る無線通信システムＳについて各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、各実施形態では、発電素子９ａが太陽電池である場合について説明したが、これに限らない。すなわち、発電素子９ａとして、振動（圧力の変化）に伴うエネルギを電気エネルギに変換する振動発電素子を用いてもよい。振動発電素子は、例えば、圧電素子を敷き詰めてなる板状を呈しており、モータ等の機器に設置される。

【0107】

また、発電素子９ａとして、デバイスの温度差から電力を得る熱電素子を用いてもよい。熱電素子は、２種類の金属（又は、ｐ型半導体とｎ型半導体）を接合することで構成され、温度差に伴って起電力を生じる（ゼーベック効果）。熱電素子は、例えば、発熱体であるサーバに設置されたり、高温水が流れる配管に設置されたりする。
また、前記した太陽電池、振動発電素子、熱電素子のうち２種類又は３種類を組み合わせる（並列接続する）ことで発電素子９ａを構成してもよい。

【0108】

また、各実施形態では、センサ１（図２参照）の検出値に基づいて機器の稼働状況を管理するセンサネットシステムとして無線通信システムＳを用いる場合について説明したが、これに限らない。例えば、機器の消費電力を測定して、その出力を制御するエネルギマネジメントシステムとして無線通信システムＳを用いてもよい。エネルギマネジメントシステムの例として、複数の空気調和機の消費電力を測定し、その測定結果に応じて設定温度等を変更することが考えられる。

【0109】

また、第３実施形態では、ランク２の無線通信端末１７（図１２参照）からのデータ信号がサーバ３０に届かない場合について説明したが、これに限らない。すなわち、ランク３以上の無線通信端末についても、過去の伝達ルートを調べることで信号未達の端末群をカバーできる上位ランクの無線通信端末（当番端末の候補：Ｓ７０３）を１つ又は複数抽出できる。

【0110】

また、例えば、第３実施形態と第４実施形態を組み合わせてもよい。すなわち、信号未達の無線通信端末が存在する場合（Ｓ７０２：図１６参照）、信号未達の無線通信端末とは別の無線通信端末を当番端末に指定し（Ｓ７０４：図１６参照）、この当番端末によって電池８の電力で中継処理を行ってもよい。なお、発電素子９ａの発電電力量が所定値以上になった場合（Ｓ８１０→Ｙｅｓ：図１７参照）、それまで当番端末だった無線通信端末は、発電素子９ａの発電電力を用いて一連の中継処理を行う（図１８参照）。

【0111】

また、図２、図３に示す各構成は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、前記の各構成は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テープ、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。

【0112】

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

【符号の説明】

【0113】

Ｓ 無線通信システム
１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９ 無線通信端末
１ センサ
２ 制御部
４ 送信回路
６ 受信回路
８ 電池
９ 発電回路
９ａ 発電素子（太陽電池、振動発電素子、熱発電素子）
９ｂ 昇圧部
９ｃ キャパシタ（蓄電素子）
９ｄ 電力供給制御部（制御部）
２０ 基地局
３０ サーバ
Ｎ ネットワーク
Ｔ 端末管理テーブル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】