JP2016163242A - データ収集システム、データ収集方法、サーバ及びゲートウェイ - Google Patents

Abstract

【課題】中央施設側の計算機やネットワークの負荷の増大を抑制して、センサから収集するデータの粒度を変更可能にする。【解決手段】サーバとゲートウェイとを接続し、監視対象物に設置されてセンサデータを出力する複数のセンサとを有するデータ収集システムであって、サーバは、センサデータに基づいて監視対象物に異常または異常の予兆が発生したことを検出したときにはセンサデータの粒度を変更する収集ルールを選択し、当該収集ルールをゲートウェイに送信し、ゲートウェイは、前記センサの状態を取得して管理し、サーバから受信した収集ルールに応じて第１の条件を選択し、第１の条件とセンサの状態に基づいて、センサデータを取得する設定を変更し、設定に基づいてセンサからセンサデータを取得して、サーバへ送信する。【選択図】図２

Description

本発明は、ゲートウェイ装置が収集ルールに基づいてセンサからデータを収集する技術に関する。

プラントや産業設備などでは、多数のセンサを機械設備等に設置して、センサのデータを計算機で収集し、計算機が機械設備の診断を行う技術が用いられている。機械設備の点検項目は多岐にわたり、また、プラントや産業設備内での監視対象は台数が多く、またセンサが物理量を取得する頻度は数ミリ秒〜数秒であり、ネットワークを介してセンサのデータを収集する場合に、通信コストが高くなるという問題がある。

通信コストを低減するために、例えば、特許文献１は、診断対象の機械設備の運転データをセンサで収集し、収集した運転データを符号化してデータ容量の圧縮を行い、圧縮したデータを機械設備から遠隔地にある中央施設側に送信し、中央施設側の計算機において圧縮化データに基づいて機械設備を診断する機器メンテナンス診断システムである。

機械設備が設置された産業設備側では、センサが収集した運転データで、機械設備の劣化の兆候を予備診断する。産業設備側で精密診断が必要と判断された場合には、精密診断を行う点検項目に関連する圧縮化データを中央施設側に送信する。中央施設側の計算機では受信した精密診断を必要とする点検項目の圧縮化データについて、過去の故障時のデータと対比して精密診断を行うシステムが提案されている。

また、特許文献２では、機器から収集した時系列データに対して実施した異常予兆診断結果に基づき、収集データの圧縮のための許容誤差を設定する。これにより、診断結果が正常である場合はデータ圧縮を行い、機器の異常の予兆が検知された期間はデータ圧縮を制限することにより、データの格納量を低減する技術が提案されている。

特許第４１０３４６７号 特許第５４３５１２６号

上記特許文献１および特許文献２の技術では、異常の予兆診断結果に基づいて機器から収集する時系列のセンサデータを取捨選択したり、収集頻度を変更することはできない。すなわち、機械設備のセンサが取得したデータを、ネットワークを介して中央施設側の計算機が収集するシステムでは、多数のセンサからのデータを受信して、機械設備の監視を行う。中央施設側の計算機が多数のセンサからのデータを処理するのに加えて、各センサを制御するには、計算機の処理の負荷が増大し、また、ネットワークの帯域も逼迫する。このため、中央施設側の計算機で、機械設備から収集する時系列のセンサデータを取捨選択したり、センサデータの収集頻度を変更するのは難しい。

診断対象の機械設備の負荷の度合や、疲労度合および異常度合いを示す値が大きく変化したときにデータの収集方法を制御するには、前記各度合いに応じて機械設備のプログラムやセンサの収集パラメータを変更する必要がある。このため、機械設備やセンサの設定変更の手順が複雑になり、運用コストが増大するといった課題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みて成されたもので、中央施設側の計算機やネットワークの負荷の増大を抑制して、センサから収集するデータの粒度を変更可能なデータ収集システム、データ収集装置およびデータ収集方法を提供することを目的とする。

本発明は、プロセッサとメモリを備えたサーバと、プロセッサとメモリを備えたゲートウェイと、前記サーバとゲートウェイとを接続する第１のネットワークと、監視対象物に設置されてセンサデータを出力する複数のセンサと、前記センサと前記ゲートウェイとを接続する第２のネットワークと、を有するデータ収集システムであって、前記サーバは、前記ゲートウェイから前記センサが出力した前記センサデータを受信して、前記センサデータに基づいて前記監視対象物に異常または異常の予兆が発生したことを検出する異常予兆検出部と、前記監視対象物に異常または異常の予兆が発生したときには、前記異常または異常の予兆に応じて前記センサデータの粒度を変更する収集ルールを選択する収集ルール変更部と、前記選択された収集ルールを前記ゲートウェイに送信する収集ルール送信部と、を有し、前記ゲートウェイは、前記センサの状態を取得して管理するセンサ状態蓄積部と、前記サーバから受信した収集ルールに応じて予め設定された第１の条件を選択し、前記第１の条件と前記センサの状態に基づいて、前記センサデータを取得する設定を変更する収集ルール選択部と、前記設定に基づいて前記センサからセンサデータを取得するセンサ受信部と、前記センサデータを前記サーバへ送信するデータ送信部と、を有する。

本発明によれば、サーバは所定のイベント（監視対象物に異常または異常の予兆）が発生するとゲートウェイに収集ルールを送信し、ゲートウェイは収集ルールを満足するようにセンサデータの粒度を制御する。これにより、センサデータの制御を、サーバが収集ルールの転送のみで実現してネットワークの通信量を低減し、かつ、サーバ側の処理負荷と運用コストの増大を抑制することができる。

本発明の第１の実施例を示し、データ収集システムの概要を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例を示し、データ収集システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例を示し、中央施設サーバの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例を示し、ゲートウェイの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例を示し、データ収集システムで行われる収集ルールの指令とセンサからのデータを収集する処理の一例を示すシーケンス図である。 本発明の第１の実施例を示し、状況パターン蓄積部が管理する状況パターンテーブルの一例を示す図である。 本発明の第１の実施例を示し、収集ルール蓄積部が管理する収集ルールテーブルの一例を示す図である。 本発明の第１の実施例を示し、収集ルール変更条件蓄積部が管理する収集ルール変更条件テーブルの一例を示す図である。 本発明の第１の実施例を示し、センサ状態蓄積部が管理するセンサ状態テーブルの一例を示す図である。 本発明の第１の実施例を示し、中央施設サーバの収集ルール変更部で行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施例を示し、ゲートウェイの収集ルール選択部で行われる処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施例を示し、ゲートウェイ及び配下のネットワークの構成の一例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例を示し、データ収集システムの概要を示すブロック図である。本発明のデータ収集システムでは、監視対象となる機械や設備や構造物に、振動や温度などの物理量を測定するセンサ３−１〜３−ｎを複数配置する。センサ３−１〜３−ｎが測定したデータは、ゲートウェイ２−１〜２−ｎからネットワーク（ＷＡＮ）７０を介して中央施設サーバ１に送信される。なお、センサ３−１〜３−ｎの全体を示すときには「−」以下のない符号「３」で示し、個々のセンサを特定するときには、「−」以下の添え字を付加した符号を用いる。以下、他の構成要素の符号についても同様である。

図１では、センサ３−１に接続されたセンサノード（無線通信部）４−１が無線通ネットワークであるＦＡＮ（Field Area Network）８０−１を介してゲートウェイ２−１に接続される。なお、センサ３とセンサノード４を接続するネットワークは、無線通信に限定されるものではなく、有線によって接続されても良い。なお、ゲートウェイ２は、異なるネットワーク間で通信を中継する中継装置であり、例えば、ルータなどで構成することができる。また、ＦＡＮ８０は無線通信に限定されるものではなく、有線を含んでいてもよい。なお、センサノード４に接続されるセンサ３の個数、およびゲートウェイ２に接続されるセンサノード４の個数は、その個数を限定するものではなく、様々な形態をとることができる。例えば、ゲートウェイ２には、複数のセンサノード４を接続する構成や、センサノード４には、複数のセンサ３を接続する構成でもよい。

また、ゲートウェイ２とセンサノード４は予め対応関係が設定され、ゲートウェイ２は配下のセンサノード４と通信を行う。

ひとつの監視対象にはひとつまたは複数のセンサ３が配置され、監視対象毎に少なくともひとつのゲートウェイ２が設置される。ゲートウェイ２は、センサ３から収集したデータ（以下、センサデータとする）をＷＡＮ７０を介して中央施設サーバ１へ転送する。なお、ゲートウェイ２の配下には、複数の監視対象が存在しても良い。

ゲートウェイ２はセンサデータの収集に加え、配下のセンサ３の状態を監視し、センサ３を制御する。図１の例では、ゲートウェイ２の配下にセンサノード４を介してセンサ３が接続される例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、センサ３の数が多い場合や、監視対象内の機器や設備が離れている場合には、複数のゲートウェイ２を階層的に接続するようにしても良い。また、ひとつのセンサノード４は、複数のゲートウェイ２に接続するようにしても良い。

中央施設サーバ１は、ゲートウェイ２から受信したセンサデータに基づいて、監視対象のモニタリングや、センサデータの可視化、センサデータの分析あるいは監視対象の故障の予測等の付加価値を加えた情報処理を行って、監視対象を保守するユーザなどの顧客に提供する。

また、中央施設サーバ１は、監視対象のセンサデータに、故障（異常）や故障（異常）の予兆を検出すると、当該センサデータを収集したゲートウェイ２に対して、収集するセンサデータの粒度を向上させる指令を送出する。ゲートウェイ２は、配下のセンサ３の状態に応じて、中央施設サーバ１の指令を満たすように、センサ３の設定を変更し、センサ３から収集するデータの粒度を向上させる。なお、センサ３の設定には、後述するようにセンサ３の数を含めることができる。また、センサデータの粒度とは、センサデータの収集頻度や、収集するセンサ数に応じて増減するデータ数を含むものである。

また、監視対象のセンサデータが、異常から正常に戻ると、収集するセンサデータの粒度を低下させる指令を送出する。ゲートウェイ２は、配下のセンサ３の状態に応じて、中央施設サーバ１の指令を満たすように、センサ３の設定を変更し、センサ３から収集するセンサデータの粒度を低下させる。これにより、ＦＡＮ８０およびＷＡＮ７０の通信負荷を低減し、また、センサ３およびセンサノード４の電力消費を低減できる。

センサデータの粒度は、例えば、センサ３からの収集頻度や、使用するセンサ３の数を変更することで、調整することができる。例えば、ひとつの機械に複数のセンサ３を設置しておき、通常はひとつのセンサ３でセンサデータを測定する。そして、当該センサデータに故障または故障の予兆が検出されると、複数のセンサ３を稼働させてセンサデータの粒度を向上させることができる。または、センサ３からセンサデータを取得する頻度を倍にして、収集するセンサデータを倍増させることで、センサデータの粒度を向上させることができる。

本発明のデータ収集システムでは、監視対象の故障や異常等の状態の変化を中央施設サーバ１で検出し、中央施設サーバ１はゲートウェイ２に対して監視対象からのセンサデータの粒度の変更（収集ルール）を指令する。ゲートウェイ２は、配下のセンサ３のそれぞれの状態を取得または蓄積しておき、中央施設サーバ１の指令（収集ルール）に応じてセンサデータの収集頻度や、センサデータを収集するセンサ３の数の増減などを実施してセンサデータの粒度を変更する。

これにより、中央施設サーバ１がセンサ３を直接制御する必要はなくなり、ゲートウェイ２に対してセンサデータの粒度の変更の指令を送信すれば多数のセンサ３を制御することができる。したがって、ゲートウェイ２で多数のセンサ３をそれぞれ制御しながらも、中央施設サーバ１の処理負荷の増大とＷＡＮ７０の通信負荷増大を抑制できる。

中央施設サーバ１の監視対象としては、プラントや産業設備、輸送機器、自動販売機などの機械の監視の他に、橋梁、道路、トンネルなどの建造物を監視対象とすることができる。また、中央施設サーバ１の監視対象は機械や建造物にとどまらず、映像や市街地の環境（タウン情報）なども監視対象とすることができる。

図２は、データ収集システムの構成の一例を示すブロック図である。図２の例では、中央施設サーバ１がＷＡＮ７０を介してゲートウェイ２に接続され、監視対象の機械９−１、９−２に設置された無線センサ５−１〜５−４からセンサデータを収集する。

機械９−１は、モータ９０と圧縮機９１で構成される。モータ９０には、無線センサ５−１が設置され、圧縮機９１には２つの無線センサ５−２、５−３が設置される。機械９−２には、無線センサ５−４が設置される。ここで、機械９−２は、機械９−１の圧縮機９１を単体の機械（ｉｄ＝ｍ００２）として監視するための論理的なものである。すなわち、圧縮機９１には、無線センサ５−２〜５−４が設置される。そして、無線センサ５−２、５−３が機械ｉｄ＝ｍ００１の機械９−１に所属し、無線センサ５−４が機械ｉｄ＝ｍ００２の機械９−２に所属する。

無線センサ５は、無線センサ５−４で示すように、機械９−２の状態を測定するセンサ３と、センサ３が測定したセンサデータをＦＡＮ８０を介してゲートウェイ２へ送信する無線通信部４０と、を有する。無線センサ５−１〜５−３についても、同様に構成される。なお、無線通信部４０は、図１に示したセンサノード４に相当する。また、無線センサ５の電力は、図示しない電池（または蓄電池）などから供給することができる。なお、無線センサ５に太陽電池パネルを有する構成として電力を供給する構成でもよく、電池による駆動に限定するものではない。

また、センサ３は、例えば、温度センサと、振動周波数及び変位を測定する加速度センサを含む。なお、センサ３が測定する物理量については、監視対象に応じて適宜選択すれば良い。

ゲートウェイ２は、中央施設サーバ１からセンサデータの粒度の変更指令として収集ルールを受信し、各無線センサ５から取得した無線センサ５の状態に応じて、収集ルールを満足するように、センサデータの測定に使用する無線センサ５の数や収集頻度を選択する。

そして、ゲートウェイ２は、選択した無線センサ５に対して収集頻度の指令を送信してセンサデータを収集する。なお、ゲートウェイ２には、配下の無線センサ５の情報や、収集ルールの変更条件（後述）等の書き換えや情報の確認を行うために、入出力装置を含むゲートウェイ保守端末６３が接続される。

ゲートウェイ２の機能要素について以下に説明する。ゲートウェイ２は、ＦＡＮ８０を介して無線センサ５と通信を行う無線送受信部２１０と、無線センサ５からのセンサデータを受け付けるセンサ受信部２２０と、ＷＡＮ７０を介して受信したセンサデータを中央施設サーバ１へ送信するデータ送信部２３０と、ＷＡＮ７０を介して中央施設サーバ１から収集ルールを受け付ける収集ルール送受信部２７０と、収集ルールの変更条件を管理する収集ルール変更条件蓄積部２４０と、配下の無線センサ５の状態を管理するセンサ状態蓄積部２５０と、センサデータを一時的に保持するセンサデータ蓄積部２６０と、センサ状態蓄積部２５０の無線センサ５の状態から、中央施設サーバ１から受け付けた収集ルールを満足する無線センサ５やセンサデータの収集頻度を選択する収集ルール選択部２８０と、選択された無線センサ５からセンサデータの収集を実行する収集ルール適用部２９０と、を含む。これらの機能要素は、図４に示す通信制御プログラム２００として実装される。

無線センサ５からのセンサデータの収集を、ゲートウェイ２がポーリングで行う場合には、センサ受信部２２０が収集ルール選択部２８０で決定されたセンサデータの収集頻度に基づいて無線センサ５に対して処理を実施する。また、ゲートウェイ２の収集ルール送受信部２７０は、後述するように適用中の収集ルールを中央施設サーバ１と送受信することができる。

なお、無線センサ５からのセンサデータの収集を、ゲートウェイ２がポーリングで行う場合を説明したが、ゲートウェイ２の収集ルール選択部２８０で決定した収集ルールを無線センサ５に対して送信し、無線センサ５は受信した収集ルールに基づいてセンサ３の制御を行う構成でもよい。例えば、ゲートウェイ２は、収集ルール選択部２８０で、新たな収集ルールに基づいて、使用するセンサ３と収集頻度が決定されると、選択したセンサ３の制御情報として無線センサ５へ送信する。無線センサ５は、受信した制御情報に基づいて、選択されたセンサ３から所定の収集頻度でセンサデータを取得してゲートウェイ２へ送信する。なお、無線センサ５はセンサデータに機械ｉｄ及びセンサｉｄを付与してゲートウェイ２へ送信する。

ゲートウェイ２は、収集ルール選択部２８０で、新たな収集ルールに基づいて、使用する無線センサ５と収集頻度が決定されると、選択した無線センサ５に収集頻度を送信する。

無線センサ５は、受信した収集頻度に基づいてセンサ３からセンサデータを取得してゲートウェイ２へ送信する。なお、無線センサ５はセンサデータに機械ｉｄ及びセンサｉｄを付与してゲートウェイ２へ送信する。

ＷＡＮ７０を介してゲートウェイ２からセンサデータを収集する中央施設サーバ１の機能要素について、以下に説明する。

中央施設サーバ１は、ゲートウェイ２から受信したセンサデータに基づいて、機械９を監視して故障または故障の予兆を検出する。故障または故障の予兆を検出すると、中央施設サーバ１は、該当する機械９のゲートウェイ２に対して新たな収集ルールを指令する。

中央施設サーバ１は、ゲートウェイ２から送信されたセンサデータを受信してセンサデータ１７０に蓄積するセンサ受信部１１０と、受信したセンサデータに基づいて機械９の故障または故障の予兆を検出し、機械９の状態を状況パターンとして算出する故障予兆検出部１２０と、機械９の状況パターンを状況パターンテーブルに格納する状況パターン蓄積部１３０と、を含む。

さらに、中央施設サーバ１は、状況パターン蓄積部１３０が管理する状況パターンテーブルに蓄積された情報と、故障予兆検出部１２０からの状況パターンに基づいて、ゲートウェイ２の収集ルールを変更する収集ルール変更部１５０と、収集ルールを収集ルールテーブルに蓄積する収集ルール蓄積部１４０と、収集ルールをゲートウェイ２との間で送受信する収集ルール送受信部１６０とを含む。これらの機能要素は、図３に示す故障予兆検知プログラム１００として実装される。

また、中央施設サーバ１には中央施設監視端末６２が接続され、センサ受信部１１０で受信したセンサデータを保守員等が中央施設監視端末６２によって監視する。また、中央施設サーバ１には、収集ルール蓄積部１４０に対して収集ルールの書込み、および収集ルールの変更を実施するための保守端末６１が接続される。

なお、中央施設サーバ１、ゲートウェイ２、無線センサ５、機械９の数は、図２に限定されるものではない。

図３は、中央施設サーバ１の構成の一例を示すブロック図である。中央施設サーバ１は、演算処理を行うＣＰＵ１１と、プログラムやデータを格納するメモリ１２と、ＣＰＵ１１に接続されたＩ／Ｏインターフェース１３と、Ｉ／Ｏインターフェース１３に接続されてプログラムやデータを保持するストレージ装置１４と、Ｉ／Ｏインターフェース１３に接続されてＷＡＮ７０との間で通信を行う通信装置１５と、を含む。

Ｉ／Ｏインターフェース１３は、例えば、ＰＣＩｅｘｐｒｅｓｓで構成され、ＣＰＵ１１とＩ／Ｏデバイスと間の通信を行う。なお、図２に示したセンサデータ１７０は、ストレージ装置１４に格納される。

メモリ１２には、ＯＳ１８０がロードされてＣＰＵ１１によって実行される。また、メモリ１２には、故障予兆検知プログラム１００がロードされてＣＰＵ１１によって実行される。故障予兆検知プログラム１００は、メモリ１２に格納された状況パターンテーブル１３００と、収集ルールテーブル１４００を利用する。なお、図２に示した中央施設保守端末６１と中央施設監視端末６２は、図示しないＬＡＮを介して中央施設サーバ１に接続される。

故障予兆検知プログラム１００は、図２に示したセンサ受信部１１０〜収集ルール送受信部１６０の各機能要素を含む。センサ受信部１１０〜収集ルール送受信部１６０の各機能要素は故障予兆検知プログラム１００としてメモリ１２にロードされる。

ＣＰＵ１１は、各機能部のプログラムに従って処理することによって、所定の機能を提供する機能部として稼働する。例えば、ＣＰＵ１１は、収集ルール変更プログラムに従って処理することで収集ルール変更部１５０として機能する。他のプログラムについても同様である。さらに、ＣＰＵ１１は、各プログラムが実行する複数の処理のそれぞれの機能を提供する機能部としても稼働する。計算機及び計算機システムは、これらの機能部を含む装置及びシステムである。

センサ受信部１１０〜収集ルール送受信部１６０の各機能を実現するプログラム、テーブル等の情報は、ストレージ装置１４や不揮発性半導体メモリ、ハードディスクドライブ、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶デバイス、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の計算機読み取り可能な非一時的データ記憶媒体に格納することができる。

図４は、ゲートウェイ２の構成の一例を示すブロック図である。ゲートウェイ２は、演算処理を行うＣＰＵ２１と、プログラムやデータを格納するメモリ２２と、ＣＰＵ２１に接続されたＩ／Ｏインターフェース２３と、Ｉ／Ｏインターフェース２３に接続されてＷＡＮ７０との間で通信を行うＷＡＮ側通信装置２４と、Ｉ／Ｏインターフェース２３に接続されてＦＡＮ８０との間で通信を行うＦＡＮ側通信装置２５と、を含む。Ｉ／Ｏインターフェース２３は、例えば、ＰＣＩｅｘｐｒｅｓｓで構成され、ＣＰＵ１１とＩ／Ｏデバイスと間の通信を行う。

メモリ２２には、ＯＳ２９０がロードされてＣＰＵ２１によって実行される。また、メモリ２２には、通信制御プログラム２００がロードされてＣＰＵ２１によって実行される。

通信制御プログラム２００は、メモリ２２に格納されたセンサ状態テーブル２５００と、収集ルール変更条件テーブル２４００を利用する。なお、図２に示したゲートウェイ保守端末６３は、図示しないＬＡＮを介してゲートウェイ２に接続される。

通信制御プログラム２００は、図２に示した無線送受信部２１０〜収集ルール適用部２９０の各機能要素を含む。無線送受信部２１０〜収集ルール適用部２９０の各機能要素は通信制御プログラム２００としてメモリ２２にロードされる。

ＣＰＵ２１は、各機能部のプログラムに従って処理することによって、所定の機能を提供する機能部として稼働する。例えば、ＣＰＵ２１は、収集ルール選択プログラムに従って処理することで収集ルール選択部２８０として機能する。他のプログラムについても同様である。さらに、ＣＰＵ２１は、各プログラムが実行する複数の処理のそれぞれの機能を提供する機能部としても稼働する。計算機及び計算機システムは、これらの機能部を含む装置及びシステムである。

無線送受信部２１０〜収集ルール適用部２９０の各機能を実現するプログラム、テーブル等の情報は、ストレージ装置や不揮発性半導体メモリ、ハードディスクドライブ、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶デバイス、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の計算機読み取り可能な非一時的データ記憶媒体に格納することができる。

図６は、状況パターン蓄積部１３０が管理する状況パターンテーブル１３００の一例を示す図である。状況パターンテーブル１３００は、中央施設サーバ１がゲートウェイ２から受信したセンサデータに基づいて故障予兆検出部１２０が状況パターン１３１１を算出し、状況パターン蓄積部１３０が状況パターン１３１１やセンサ受信部１１０で受信したセンサデータに基づき現況温度１３０８、現況振動周波数１３０９、現況変位１３１０を更新する。

状況パターンテーブル１３００は、機械ｉｄ１３０１と、種別１３０２と、型番１３０３と、ロット番号１３０４と、製造月１３０５と、設置月１３０６と、拠点識別子１３０７と、現況温度１３０８と、現況振動周波数１３０９と、現況変位１３１０と、状況パターン１３１１と、をひとつのレコードに含む。

機械ｉｄ１３０１には、データ収集システムで監視の対象となる機械９の識別子が設定される。なお、機械ｉｄ１３０１は、データ収集システム内でユニークであればよい。種別１３０２には、データ収集システムで監視の対象となる機械９の種類を示す名称（または識別子）が設定される。

機械の種類は、例えばモータ、圧縮機などである。図６の例では、機械ｉｄ１３０１がｍ００１で示すものに、モータと圧縮機が設定されていることを示す。これは、機械設備に付属する機械にモータと圧縮機が存在することを示す。このように、機械９毎に機械ｉｄ１３０１を割り振っても良く、また、機械設備に付属する機械毎に機械ｉｄを割り振っても良く、データ収集システムで監視する対象を任意に設定することができる。

型番１３０３には、データ収集システムで監視の対象となる機械９の型式番号が設定される。ロット番号１３０４には、データ収集システムで監視の対象となる機械９が製造されたときのロット番号が設定される。ロット番号１３０４には、生産した工場などの情報が含まれる。

製造月１３０５には、データ収集システムで監視の対象となる機械９の製造年と製造月を設定する。設置月１３０６には、データ収集システムで監視の対象となる機械９の設置年と設置月が設定される。

拠点識別子１３０７には、データ収集システムで監視の対象となる機械９が設置されている場所を示す名称または識別子が設定される。なお、拠点識別子１３０７では、機械９が設置されている場所が区別できればよく、緯度や経度および住所などを用いても良い。

このように、機械ｉｄ１３０１、種別１３０２、型番１３０３、ロット番号１３０４、製造月１３０５、設置月１３０６、拠点識別子１３０７を状況パターンテーブル１３００に保存し、データ収集システムにおいて監視の対象となる機械９の情報を管理する。

現況温度１３０８には、無線センサ５が測定した機械９の最新の温度データが格納される。機械９の温度データとは、機械設備のカバー表面の温度や、機械９の内部の温度など、様々な温度データを含むことができる。

現況振動周波数１３０９には、無線センサ５が測定した機械９の最新の振動周波数が格納される。現況振動周波数１３０９とは、機械９の縦方向や横方向の振動周波数である。現況変位１３１０には、機械９の振動の振幅の値が格納される。

なお、ひとつの機械９について複数の無線センサ５のセンサデータを収集している場合には、現況温度１３０８〜現況振動周波数１３０９には、複数のセンサデータの平均値や代表値など、予め設定した値を格納したり、複数の無線センサ５あるいは複数のセンサ３を示す識別子とともにセンサデータを複数格納すれば良い。

現況温度１３０８、現況振動周波数１３０９、現況変位１３１０は、図５で説明するシーケンス図に基づいて中央施設サーバ１が受信する。なお、現況温度、現況振動周波数、現況変位を取得するために無線センサ５は、現況温度については温度センサ、現況振動周波数と現況変位については振動（加速度）センサを用いる。

状況パターン１３１１には、中央施設サーバ１の故障予兆検出部１２０において計算された機械９の状態を示す内容が格納される。故障予兆検出部１２０は、例えば、現況温度の閾値を３０℃、現況振動周波数の閾値を７０Ｈz、現況変位の閾値を２．５μｍとする、機械９の状態を把握するための閾値を含む情報を有する。

そして、故障予兆検出部１２０は、現況温度と現況振動周波数と現況変位のうちいずれの値も閾値を超えていない状態を現況パターンｌｅｖｅｌ＝０と判定する。また、故障予兆検出部１２０は、現況温度と現況振動周波数と現況変位のうちいずれかひとつの値が閾値を超えていた状態を現況パターンｌｅｖｅｌ＝１と判定する。また、故障予兆検出部１２０は、現況温度と現況振動周波数と現況変位のうちいずれかふたつの値が閾値を超えていた状態を現況パターンｌｅｖｅｌ＝２と判定する。

故障予兆検出部１２０は、上記閾値による判定結果を状況パターン蓄積部１３０に出力し、状況パターン蓄積部１３０が状況パターンテーブル１３００に状況パターン１３１１を格納する。

図６の例では、機械ｉｄがｍ００１の圧縮機においては、前記閾値のいずれも超えていないので、状況パターンはｌｅｖｅｌ＝０と判定され、状況パターン１３１１に判定内容が保存される。また、機械ｉｄがｍ００１のモータにおいては、現況温度が閾値の３０℃を超えているため、状況パターンはｌｅｖｅｌ＝１と判定され、状況パターン１３１１に判定内容が保存される。機械ｉｄがｍ００４のモータにおいては、現況温度が閾値の３０℃を超え、現況振動周波数が閾値を超え、かつ、現況変位も閾値を超えているため、状況パターンはｌｅｖｅｌ＝２と判定され、状況パターン１３１１に当該判定内容が保存される。

閾値は、ひとつではなく複数の閾値を用いて故障または故障の予兆を判定することができる。例えば、現況変位１３１０の閾値を、第１の閾値が「０．４μｍ」、第２の閾値が「１μｍ」、第３の閾値が「２．５μｍ」とする。

そして、故障予兆検出部１２０は、現況変位１３１０が第１の閾値未満であれば正常と判定して、状況パターンはｌｅｖｅｌ＝０と判定する。故障予兆検出部１２０は、現況変位１３１０が第２の閾値以上、かつ、第３の閾値未満であれば故障の予兆と判定して、状況パターンはｌｅｖｅｌ＝１と判定する。さらに、故障予兆検出部１２０は、現況変位１３１０が第３の閾値を超えていれば故障と判定して、状況パターンはｌｅｖｅｌ＝２と判定する。

このように、故障予兆検出部１２０は、ゲートウェイ２から無線センサ５のセンサデータを受信すると、機械９の現況温度、現況振動周波数、現況変位に基づいて、機械９の状況を判定することができる。この判定により、例えば、機械９が正常に稼働しているか、あるいは冷却不足や高負荷の運転に伴う温度上昇があることや、機械９の据え付けボルトの緩みに伴う振動周波数と変位の上昇を判定することができる。

また、ひとつ機械ｉｄ１３０１に複数の無線センサ５が設置される場合、故障予兆検出部１２０は、図９のセンサｉｄ２５０２毎に複数の状況パターンを算出し、ひとつの機械９の状況パターンのうち最も悪い値を状況パターンテーブル１３００の状況パターン１３１１に設定する。あるいは、状況パターンを数値で表す場合には、ひとつの機械９の複数の状況パターンの平均値を状況パターン１３１１に設定してもよい。

なお、本実施例では、現況温度１３０８と、現況振動周波数１３０９と、現況変位１３１０について、それぞれ閾値を用いて状況パターン１３１１を算出する例を示したが、これに限定されるものではなく。現況振動周波数１３０９を高速フーリエ変換などによって周波数解析した結果に応じて、状況パターンの判定を行うようにしてもよい。

図７は、中央施設サーバ１の収集ルール蓄積部１４０が管理する収集ルールテーブル１４００の一例を示す図である。収集ルールテーブル１４００は、中央施設保守端末６１等によって予め設定され、収集ルール蓄積部１４０によってメモリ１２に格納される。

収集ルールテーブル１４００は、機械ｉｄ１４０１と、状況パターン１４０２と、収集ゲートウェイ１４０３と、収集ルール１４０４と、をひとつのレコードに含む。

収集ルールテーブル１４００は、機械ｉｄ１４０１と状況パターン１４０２ｌｅｖｅｌ＝０〜２の組み合わせに基づいて、センサデータを収集するゲートウェイ２に設定する収集ルールを予め設定したテーブルである。このテーブル１４００は、保守端末６１等によって予め設定され、収集ルール蓄積部１４０によってメモリ１２に格納される。

機械ｉｄ１４０１は、前述の図６の状況パターンテーブル１３００の機械ｉｄ１３０１と同様であり、状況パターン１４０２も、前述の図６の状況パターンテーブル１３００の状況パターン１３１１と同様である。

収集ゲートウェイ１４０３は、機械ｉｄ１４０１で特定される機械９の監視を、いずれのゲートウェイ２が担っているかに基づいて、収集ゲートウェイの名称または識別子が設定される。例えば、機械ｉｄ１４０１がｍ００１で設定された機械は、収集ゲートウェイ１４０３がｇｗ１に設定され、機械ｉｄ１４０１がｍ００２に設定された機械９は、収集ゲートウェイ１４０３がｇｗ１に設定されて、監視するように設定される。

収集ルール１４０４は、機械ｉｄ１４０１と状況パターン１４０２の組み合わせに基づいて、適用する収集ルールの名称または識別子が設定される。例えば、機械ｉｄ１４０１がｍ００１で、状況パターンがｌｅｖｅｌ＝０の場合はｐｔ１−０で示す収集ルールが設定される。この例では、機械９が正常な状態での収集ルール１４０４がｐｔ１−０として設定される。

なお、収集ルールテーブル１４００に設定される収集ルールの名称または識別子は、図８で後述する収集ルール変更条件テーブル２４００の収集ルール２４０２の名称または識別子に対応する。

図８は、ゲートウェイ２の収集ルール変更条件蓄積部２４０が管理する収集ルール変更条件テーブル２４００の一例を示す図である。

収集ルール変更条件テーブル２４００は、機械ｉｄ２４０１と、収集ルール２４０２と、適用状況２４０３と、収集センサ数２４０４と、収集頻度２４０５と、をひとつのレコードに含む。収集ルール変更条件テーブル２４００は、ゲートウェイ２が無線センサ５からセンサデータを収集する条件を機械と収集ルールの組み合わせに基づいて予め設定したテーブルである。

機械ｉｄ２４０１には、前述の図６、図７と同様に、機械９の識別番号が設定される。収集ルール２４０２には、前述の図７と同様に、当該機械９に適用可能な収集ルールが設定される。

適用状況２４０３には、当該機械ｉｄ２４０１に適用されている収集ルール２４０２を設定する。適用状況２４０３が「適用中」のレコードの収集ルール２４０２が、現在機械ｉｄ２４０１の機械９に設定されていることを示す。なお、適用されていない収集ルール２４０２については、適用状況２４０３に「未適用中」が設定される。

収集センサ数２４０４には、機械ｉｄ２４０１の機械９を監視する無線センサ５の数が設定される。無線センサ５の数は、例えば、初期値は１であり、収集ルール＝Ｐｔ１−１が指令される度に「＋１」となり、収集ルール選択部２８０は、機械ｉｄ２４０１に設置された複数の無線センサ５からひとつを選択して監視用に追加する。

図示の例では、収集ルール２４０２＝ｐｔ１−０であれば、無線センサ５の数（２４０４）と収集頻度（２４０５）は変更されない。一方、収集ルール２４０２＝ｐｔ１−１であれば、無線センサ５の数をひとつ追加し、収集する頻度を２倍（周期を半分）に変更する。また、収集ルール２４０２＝ｐｔ１−２であれば、無線センサ５の数を５つ追加し、収集する頻度を１０倍に変更する。

なお、図示の例では、収集センサ数２４０４を増大する例を示したが、故障箇所の修理後などでは状況パターンが正常に戻る。このように、状況パターンが故障（ｌｅｖｅｌ＝２）または故障の予兆（ｌｅｖｅｌ＝１）から正常（ｌｅｖｅｌ＝０）に戻る場合もあるので、収集センサ数２４０４を減少させる収集ルール２４０２を設定しておくことが望ましい。

収集頻度２４０５は、ゲートウェイ２が無線センサ５からセンサデータを取得する頻度（または周期）を設定する。例えば、ゲートウェイ２が無線センサ５からセンサデータを取得する周期の初期値を１０秒とする。

図示の例では、収集ルール２４０２＝ｐｔ１−０であれば、収集頻度は変更されない。一方、収集ルール２４０２＝ｐｔ１−１であれば、収集頻度は２倍となり、すなわち、５秒周期でゲートウェイ２がセンサデータを取得する。さらに、収集ルール２４０２＝ｐｔ１−２であれば、収集頻度は１０倍となり、初期値からの変更であれば、１秒周期でゲートウェイ２がセンサデータを取得する。

収集ルール変更条件テーブル２４００は、機械９に設置された無線センサ５の数に応じて収集センサ数２４０４を設定する必要があるので、機械９の近くのゲートウェイ保守端末６３から収集ルール変更条件テーブル２４００を設定することが望ましい。あるいは、中央施設サーバ１が、収集ルール変更条件テーブル２４００をゲートウェイ２へ送信し、ゲートウェイ保守端末６３で調整するようにしてもよい。

なお、図示の例では、収集頻度２４０５を増大する例を示したが、故障箇所の修理後などでは状況パターンが故障（ｌｅｖｅｌ＝２）から正常（ｌｅｖｅｌ＝０）に戻るので、状況パターンが故障または故障の予兆から正常に戻る場合には、収集頻度２４０５を減少させる収集ルール２４０２を設定しておくことが望ましい。

図９は、ゲートウェイ２のセンサ状態蓄積部２５０が管理するセンサ状態テーブル２５００の一例を示す図である。センサ状態テーブル２５００は、ゲートウェイ２によって管理され、無線センサ５の状態及びセンサデータの測定条件が設定される。また、センサ状態テーブル２５００は、無線センサ５の品質を示すテーブルとしても利用される。

センサ状態テーブル２５００は、機械ｉｄ２５０１と、センサｉｄ２５０２と、送信状況２５０３と、収集頻度２５０４と、電波状態２５０５と、ホップ数２５０６と、電池残量２５０７と、をひとつのレコードに含む。

機械ｉｄ２５０１は、状況パターンテーブル１３００と同様に機械９の識別子が設定される。センサｉｄ２５０２には、機械ｉｄ２５０１の機械９に設置された無線センサ５の識別子が付与される。なお、センサｉｄ２５０２は、ゲートウェイ２の配下でユニークであればよい。

送信状況２５０３は、当該無線センサ５のセンサデータをゲートウェイ２が中央施設サーバ１へ送信しているか否かを示す。例えば、当該無線センサ５のセンサデータを中央施設サーバ１が取得していれば「送信中」の値が格納される。一方、ゲートウェイ２が当該無線センサ５のセンサデータを中央施設サーバ１へ送信していなければ「停止中」の値が格納される。

収集頻度２５０４には、ゲートウェイ２が当該無線センサ５のセンサデータを取得する周期が格納される。電波状態２５０５には、当該無線センサ５が送信する電波の強度を評価した値が格納される。例えば、ゲートウェイ２は、無線センサ５が送信する電波強度が予め設定された閾値を超えていれば「良」を設定し、閾値以下であれば「悪」を設定する。なお、電波強度は、例えば無線の受信信号強度ＲＳＳI（Received Signal Strength Indication）や、無線センサ５がゲートウェイ２に送信したデータの到達率などから推定する情報を用いる。

ホップ数２５０６には、ゲートウェイ２が当該無線センサ５と通信する経路の中継局（または中継設備）の数が格納される。無線センサ５は、ゲートウェイ２からの距離が離れている場合などでは、ゲートウェイ２の配下の中継局を介して通信することができる。なお、中継局としては他の無線センサ５が当該無線センサ５のセンサデータを転送してもよい。また、図示の例ではゲートウェイ２をホップ数＝１としてカウントしている。

電池残量２５０７には、無線センサ５に電力を供給する図示しない電池の残量が格納される。ゲートウェイ２は、無線センサ５と通信する際に電波強度やホップ数及び電池残量を取得することができる。ゲートウェイ２は、収集頻度とは異なる所定のタイミングで無線センサ５に電池残量２５０７等を問い合わせて、センサ状態テーブル２５００に格納してもよい。なお、無線センサ５の電波状態２５０５、ホップ数２５０６、および電池残量２５０７は、無線センサ５がゲートウェイ２に送信するセンサデータに含めても良く、あるいはゲートウェイ２が所定のタイミングで無線センサ５に問い合わせても良く、さらに無線センサ５が自発的にゲートウェイ２に送信しても良い。

ゲートウェイ２は、センサ状態テーブル２５００を読み込んで、無線センサ５の品質情報を評価し、無線センサ５の品質状態を算出する。なお、ゲートウェイ２は、センサ状態テーブル２５００を読み込んで、無線センサ５が出力するセンサデータの品質情報を評価し、無線センサ５が出力するセンサデータの品質状態を算出してもよい。

品質情報は、無線センサ５を評価するデータを示す。品質状態は同一の機械９の複数の無線センサ５のセンサデータうち、ゲートウェイ２がいずれの無線センサ５のセンサデータを選択するかの指標を示す。

無線センサ５の品質情報とは、例えば、電波状態２５０５、ホップ数２５０６、電池残量２５０７を含む。ゲートウェイ２は、新たに無線センサ５を追加する場合、電波状態２５０５が「停止中」の無線センサ５のうち、最も品質状態の良い無線センサ５を選択する。

ここで、無線センサ５の品質状態は、第１に電波状態２５０５が「良」であり、第２にホップ数２５０６が少なく、第３に電池残量２５０７が最も多いセンサｉｄ２５０２が、品質状態の良い無線センサ５とする。この場合、センサデータを選択する指標は、電波状態２５０５が所定値＝「良」であり、ホップ数２５０６が最小で、電池残量２５０７が最大となる。

品質状態から使用する無線センサ５を選択する際には、上記の他に、品質状態が予め設定した条件を満たし、かつ、収集ルールを満たす無線センサ５を選択することができる。例えば、品質状態は電波状態２５０５、ホップ数２５０６、電池残量２５０７を数値化して各数値の和や積などに基づいて、最も品質状態がよく、かつ収集ルールを満たす無線センサ５を選択しても良い。例えば、電波状態２５０５が「良」であれば品質状態の値は「１」とし、「悪」であれば品質状態の値は「０」とする。ホップ数２５０６の品質状態の値は、１／ホップ数とする。電池残量２５０７の品質状態の値は、電池残量（％）とする。そして、各品質情報の値の積が最大となる無線センサ５で、収集ルールを満たす無線センサ５を、最適の無線センサ５として選択すれば良い。

また、ゲートウェイ２は、現在使用中の無線センサ５の電波状態２５０５や電池残量２５０７が低下した場合、同一の機械ｉｄ２５０１で送信状況２５０３が現在「送信中」のセンサｉｄ２５０２に、現在使用中の無線センサ５よりも品質状態が良いものがあれば交替してもよい。なお、電波状態２５０５や電池残量２５０７の低下の判定は、電波状態２５０５が「悪」に変化した場合や、電池残量２５０７が所定の閾値未満になった場合である。また、ゲートウェイ２は、電波状態２５０５や電池残量２５０７を取得したときに前記低下の判定を行うことができる。

また、センサ状態テーブル２５００のうち、送信状況２５０３と収集頻度２５０４は、センサデータを測定する条件（収集ルール変更条件テーブル２４００）に応じた設定が格納される。この設定は、センサデータの取得に関する設定で、無線センサ５の数と、無線センサ５からセンサデータを取得する周期が決定される。

なお、無線センサ５の「停止中」は、ゲートウェイ２が当該無線センサ５のセンサデータを中央施設サーバ１に送信していない状態を示す。このため、「停止中」は、無線センサ５の電源がＯＮでスタンバイの状態や、スリープ状態あるいは電源ＯＦＦの状態を含むものとする。

図５は、中央施設サーバ１で行われる収集ルールの指令と無線センサ５からのデータを収集する処理の一例を示すシーケンス図である。この処理は、中央施設サーバ１の故障予兆検出部１２０が故障の予兆を検知して状況パターン１３１１を変更し、収集ルールの変更をゲートウェイ２へ指令する例を示す。

中央施設サーバ１の収集ルール変更部１５０は、状況パターンテーブル１３００から機械９の状況パターン１３１１の変更を検出して、変更された状況パターン１３１１及び機械ｉｄ１３０１に対応する収集ルール１４０４と収集ゲートウェイ１４０３を取得する（Ｓ１）。中央施設サーバ１の収集ルール送受信部１６０は、取得した収集ルール１４０４と機械ｉｄ１３０１を収集ゲートウェイ１４０３（ｇｗ１）へ送信する（Ｓ２）。なお、ゲートウェイ２の配下に監視対象の機械９がひとつしかない場合には、機械ｉｄ１３０１を特定する必要がないので、省略してもよい。

ゲートウェイ２（ｇｗ１）は収集ルール送受信部２７０で、収集ルールと機械ｉｄを受信する（Ｓ３）。

次に、収集ルール選択部２８０は、受信した機械ｉｄに対応する収集ルール２４０２で、現在、適用状況２４０３が「適用中」となっているフィールドを「未適用中」に更新する。収集ルール選択部２８０は、受信した機械ｉｄと収集ルール２４０２に対応する適用状況２４０３を「適用中」に更新する。そして、当該レコードの収集センサ数２４０４と収集頻度２４０５を取得する。収集ルール選択部２８０は、収集センサ数２４０４と収集頻度２４０５に応じて、追加または変更する無線センサ５を選択し、収集頻度を算出する（Ｓ４）。

収集ルール選択部２８０は、選択したセンサｉｄ２５０２の送信状況２５０３を「送信中」に更新し、収集頻度２５０４を設定してセンサ状態テーブル２５００を更新する。

収集ルール適用部２９０は、選択したセンサｉｄ２５０２の無線センサ５に対して、新たに設定した収集頻度２５０４でセンサデータを要求する（Ｓ５）。無線センサ５は、ゲートウェイ２からの要求を受け付けるとセンサ３からセンサデータを取得し、ゲートウェイ２へ応答する（Ｓ６）。

なお、無線センサ５からのセンサデータの収集を、ゲートウェイ２がポーリングで行う場合を説明したが、ゲートウェイ２の収集ルール選択部２８０で決定した収集ルールを無線センサ５に対して送信し、無線センサ５は受信した収集ルールに基づいてセンサ３の制御を行う構成でもよい。例えば、ゲートウェイ２は、収集ルール選択部２８０で、新たな収集ルールに基づいて、使用するセンサ３と収集頻度が決定されると、選択したセンサ３の制御情報として無線センサ５へ送信する。無線センサ５は、受信した制御情報に基づいて、選択されたセンサ３から所定の収集頻度でセンサデータを取得してゲートウェイ２へ送信する。なお、無線センサ５はセンサデータに機械ｉｄ及びセンサｉｄを付与してゲートウェイ２へ送信する。

ゲートウェイ２は、収集ルール選択部２８０で選択した新たな収集ルールに基づいて、使用する無線センサ５と収集頻度が決定されると、選択した無線センサ５に収集頻度を送信する。

無線センサ５は、受信した収集頻度に基づいてセンサ３からセンサデータを取得してゲートウェイ２へ送信する。なお、無線センサ５はセンサデータに機械ｉｄ及びセンサｉｄを付与してゲートウェイ２へ送信する。

ゲートウェイ２のセンサ受信部２２０は、無線センサ５からのセンサデータを受信すると（Ｓ７）。ゲートウェイ２は、センサデータに機械ｉｄとセンサｉｄを付加してセンサデータ蓄積部２６０とデータ送信部２３０へ送信する。データ送信部２３０は、中央施設サーバ１にセンサデータに機械ｉｄとセンサｉｄを付加して送信する（Ｓ８）。なお、ゲートウェイ２の配下にひとつの機械９のみが監視対象となっている場合には、機械ｉｄを省略しても良い。

中央施設サーバ１では、センサ受信部１１０がセンサデータを受け付けて、故障予兆検出部１２０が当該センサデータを解析して故障または故障の予兆を検出する（Ｓ９）。

以上の処理により、中央施設サーバ１による故障または故障の予兆を検出と、収集ルールの変更が行われ、中央施設サーバ１は、故障などの状態の変化が発生した機械ｉｄを管理するゲートウェイ２へ新たな収集ルールを通知する。ゲートウェイ２は、収集ルールと機械ｉｄに基づいて、追加や変更する無線センサ５のｉｄと収集頻度２５０４を決定し、センサデータの取得を開始する。

このように、中央施設サーバ１は、センサデータの粒度を変更する機械９と、収集ルールを決定してゲートウェイ２へ送信するだけで良く、ゲートウェイ２が無線センサ５の詳細な選択と収集頻度の設定及び品質状態の管理を実行する。このため、中央施設サーバ１は無線センサ５を制御する必要はないので、多数のセンサを有するデータ収集システムであっても中央施設側の計算機の処理負荷の増大を抑制することができる。また、中央施設サーバ１は、センサデータの粒度を変更する機械９と収集ルールをゲートウェイ２へ送信すれば良いので、多数のセンサを制御するためにＷＡＮ７０の通信負荷が増大するのを抑制できる。

また、ゲートウェイ２は、同一の機械９に余剰の無線センサ５がある場合、品質状態が低下した無線センサ５に代わって、余剰の無線センサ５のうち品質状態のよいものに交換することができる。ゲートウェイ２が自律的に配下の無線センサ５を管理することで、中央施設サーバ１が無線センサ５を管理する場合に比してＷＡＮ７０の通信負荷をさらに低減できる。

図１０は、中央施設サーバ１の収集ルール変更部１５０で行われる処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、故障予兆検出部１２０から状況パターン１３１１が出力されたときに実行される。

まず、収集ルール変更部１５０は、故障予兆検出部１２０が状況パターンテーブル１３００の状況パターン１３１１を変更したか否かを判定する（Ｓ２１）。状況パターン１３１１が変更されていればステップＳ２２へ進む。一方、状況パターン１３１１が変更されていない場合は、そのまま処理を終了する。

ステップＳ２２では、収集ルール変更部１５０が状況パターンテーブル１３００を参照して、状況パターン１３１１が変更された機械ｉｄ１３０１と状況パターン１３１１を読み込む。これにより、故障または故障の予兆が発生した機械９が特定され、当該機械９の状況パターンが選択される。

ステップＳ２３では、収集ルール変更部１５０が、上記読み込んだ機械ｉｄ１３０１と状況パターン１３１１で収集ルールテーブル１４００を検索して、収集ゲートウェイ１４０３と収集ルール１４０４を選択する。

ステップＳ２４では、収集ルール変更部１５０が、上記選択した収集ゲートウェイ１４０３に対して、上記読み込んだ収集ルール１４０４と機械ｉｄ１３０１を送信する。これにより、ゲートウェイ２の配下に複数の機械９が設置される場合、ゲートウェイ２は、いずれの機械９に対する収集ルールであるかを特定できる。

以上の処理によって、機械９の故障や故障の予兆が検出されると、収集ルール変更部１５０は、状況パターン１３１１に対応する収集ルールを収集ゲートウェイ１４０３に対して送信し、センサデータの粒度の変更を要求する。

図１１は、ゲートウェイ２の収集ルール選択部２８０で行われる処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、ゲートウェイ２が中央施設サーバ１から収集ルールを受信したときに実行される。

まず、ゲートウェイ２の収集ルール送受信部２７０は、中央施設サーバ１から収集ルールを受信する（Ｓ３１）。収集ルール選択部２８０は、中央施設サーバ１が収集ルールを変更したか否かを判定する（Ｓ３２）。

収集ルール選択部２８０は、受信した収集ルールと機械ｉｄで収集ルール変更条件テーブル２４００を参照し、該当するレコードの適用状況２４０３が「未適用中」であれば、収集ルールが変更されたと判定する。収集ルールが変更されていればステップＳ３３へ進む。一方、収集ルールが変更されていない場合には、そのまま処理を終了する。

ステップＳ３３では、収集ルール選択部２８０が収集ルール変更条件テーブル２４００を参照し、収集ルール２４０２に該当する収集センサ数２４０４と収集頻度２４０５を取得する。

ステップＳ３４では、収集ルール選択部２８０が、収集センサ数２４０４を満たすように無線センサ５を選択する。例えば、収集センサ数が増加する場合、収集ルール選択部２８０は、センサ状態テーブル２５００で、送信状況２５０３が「停止中」の無線センサ５から品質状態のよいものを選択し、送信状況２５０３を「送信中」に更新する。

ステップＳ３５では、収集ルール選択部２８０が、収集頻度２４０５を満たすように新たな値を算出する。

例えば、収集頻度を高める場合、収集ルール選択部２８０は、センサ状態テーブル２５００の収集頻度２５０４を取得して、収集ルール変更条件テーブル２４００の収集頻度２４０５に応じて新たな値を算出し、センサ状態テーブル２５００の収集頻度２５０４を更新する。

ステップＳ３６は、収集ルール選択部２８０が更新したセンサ状態テーブル２５００を適用し、新たな無線センサ５の数と収集頻度でセンサデータの取得を開始する。

以上の処理によって、中央施設サーバ１から収集ルールを受信すると、ゲートウェイ２は収集ルールの変更条件に応じて、機械９を監視する無線センサ５の数や、センサデータの収集頻度を変更し、センサデータの粒度を変更することができる。ゲートウェイ２は、配下の複数の無線センサ５の品質状態を監視しているので、無線センサ５の中から通信状態が良く、安定したものを選択することができる。

以上のように、本実施例によれば、中央施設サーバ１が所定の状態の変化が発生するとゲートウェイ２（中継装置）に新たな収集ルールを送信し、ゲートウェイ２は無線センサ５の品質状態に基づいて、収集ルールを満足するように無線センサ５が出力するセンサをデータの粒度を制御する。これにより、無線センサ５の制御を収集ルールの転送のみで実現することでＷＡＮ７０の通信量を低減し、かつ、中央施設サーバ１側の処理負荷と運用コストの増大を抑制することができるのである。

また、本実施例の無線センサ５の制御は、センサデータの粒度の制御であり、ひとつの機械９の状態を監視する無線センサ５の数を増大させることで、センサデータの粒度を向上させることができる。また、無線センサ５からセンサデータを収集する頻度を高める（周期を短縮）ことで、センサデータの粒度を向上させることができる。

本発明では、特に大規模なデータ収集システムにおいて有意な効果を奏する。例えば、ゲートウェイ２の数が１０００台、各ゲートウェイ２の配下に無線センサ５が５００台接続されているとする。

前記従来例では、中央施設のサーバで無線センサの制御を行うため、全ての無線センサを制御するには、サーバからすべての無線センサへ指令を送信する必要があるので、サーバは５０万回の指令を送信する必要がある。

これに対して、本発明では、各ゲートウェイ２へ１回だけ収集ルールを送信すればよいので、中央施設サーバ１は１０００回の指令を送信すればよいので、前記従来例に比して大幅にＷＡＮ７０の通信負荷を低減することができる。

なお、上記実施例１では、監視対象の一例として機械９に無線センサ５（センサ３）を設置する例を示したが、これに限定されるものではない。監視対象としては、上述のように、プラントや産業設備、輸送機器、自動販売機などの機械の監視の他に、橋梁、道路、トンネルなどの建造物や、映像や市街地の環境（タウン情報）なども監視対象とすることができる。

また、上記実施例１では、センサデータの粒度の変更の一例として、無線センサ５からの収集頻度を変更する例を示したが、無線センサ５（またはセンサ３）のサンプリング周期を変更するようにしてもよい。すなわち、センサデータを取得する周期を変更すればよく、収集頻度またはサンプリング周期の一方、あるいは、収集頻度とサンプリング周期の双方を変更しても良い。

また、上記実施例１では、収集ルール変更条件テーブル２４００では、ひとつの収集ルールで、収集センサ数２４０４と収集頻度２４０５を変更する例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、ひとつの収集ルールで、収集センサ数２４０４または収集頻度２４０５のいずれか一方を変更してもよい。

図１２は、第２の実施例を示し、ゲートウェイ２及び配下のネットワークの構成の一例を示すブロック図である。第２の実施例では、所定の収集頻度でセンサ３からセンサデータを取得する機能をＰＬＣ（Programmable Logic Controller）にオフロードした構成を示す。なお、センサ３は、前記実施例１の無線センサ５の構成要素と同様である。

センサ３は、ＰＬＣ２６−１、２６−２に接続され、ＰＬＣ２６はＦＡＮ８０を介してゲートウェイ２に設定される。なお、本実施例２では、ＰＬＣ２６に無線送受信部を含んでＦＡＮ８０と通信を行うものとする。

ゲートウェイ２は、前記実施例１の図２の構成の収集ルール適用部２９０を、収集ルール送信部２９０Ａに変更したもので、その他の構成は前記実施例１と同様である。

ゲートウェイ２は、収集ルール選択部２８０で、新たな収集ルールに基づいて、使用するセンサ３と収集頻度が決定されると、選択したセンサ３の制御情報としてＰＬＣ２６へ送信する。

ＰＬＣ２６は、受信した制御情報に基づいて、選択されたセンサ３から所定の収集頻度でセンサデータを取得してゲートウェイ２へ送信する。なお、ＰＬＣ２６はセンサデータに機械ｉｄ及びセンサｉｄを付与してゲートウェイ２へ送信する。

ゲートウェイ２では、ＰＬＣ２６から受信したセンサデータをセンサ受信部２２０で受信し、前記実施例１と同様に処理を行う。

以上のように、実施例２では、前記実施例１の効果に加え、ひとつのゲートウェイ２に多数のセンサ３を所属させる場合、センサ３からセンサデータを収集する処理をＰＬＣ２６に委託することで、ゲートウェイ２の処理負荷を低減できる。

また、中継装置としてのゲートウェイ２の配下に、センサデータを収集するデータ収集装置としてＰＬＣ２６を用いる例を示したが、収集ルールまたはセンサ３の制御情報に基づいてセンサデータを収集可能な装置であればよく、ＰＬＣ２６に限定されるものではない。

なお、上記実施例２では、ＰＬＣ２６とゲートウェイ２をＦＡＮ８０で接続する例を示したが、有線のＬＡＮを用いることができる。

＜まとめ＞
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、又は置換のいずれもが、単独で、又は組み合わせても適用可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、及び処理手段等は、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、上記の各構成、及び機能等は、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、テーブル、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、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

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。

＜補足＞
１６．
１４．に記載のゲートウェイであって、
前記収集ルール選択部は、
前記第１の条件と前記品質情報に基づいて、前記センサの数または前記センサからセンサデータを収集する頻度を変更することを特報とするゲートウェイ。

１７．
プロセッサとメモリを備えて、監視対象物のセンサを有するゲートウェイからセンサデータを受信するサーバの制御方法であって、
前記プロセッサが、前記ゲートウェイから前記センサが出力したセンサデータを受信する第１のステップと、
前記プロセッサが、前記センサデータに基づいて前記監視対象物に異常または異常の予兆が発生したことを検出する第２のステップと、
前記プロセッサが、前記監視対象物に異常または異常の予兆が発生したときには、前記異常または異常の予兆に応じて前記センサデータの粒度を変更するルールを選択する第３のステップと、
前記プロセッサが、前記選択された収集ルールを前記ゲートウェイに送信する第４のステップと、
を含むことを特報とするサーバの制御方法。

１８．
１７．に記載のサーバの制御方法であって、
前記第４のステップは、
前記異常または異常の予兆が発生した前記監視対象物を特定して前記選択された収集ルールを前記ゲートウェイに送信することを特報とするサーバの制御方法。

１９．
プロセッサとメモリを備えて、第１のネットワークを介して接続されたサーバへ、第２のネットワークを介して接続されたセンサから取得したセンサデータを送信するゲートウェイの制御方法であって、
前記プロセッサが、前記センサの状態を取得して管理する第１のステップと、
前記プロセッサが、前記サーバから受信した収集ルールに応じて予め設定された第１の条件を選択し、前記第１の条件と前記センサの状態に基づいて、前記センサデータを取得する設定を変更する第２のステップと、
前記プロセッサが、前記設定に基づいて前記センサからセンサデータを取得する第３のステップと、
前記プロセッサが、前記センサデータを前記サーバへ送信する第４のステップと、
を含むことを特報とするゲートウェイの制御方法。

２０．
１９．に記載のゲートウェイの制御方法であって、
前記第２のステップは、
前記センサの状態から前記センサの品質情報を取得し、前記第１の条件と前記品質情報に基づいて、前記センサデータを取得する設定を変更することを特報とするゲートウェイの制御方法。

２１．
２０．に記載のゲートウェイの制御方法であって、
前記第２のステップは、
前記品質情報から前記センサの品質状態を算出し、前記品質状態が予め設定した第２の条件を満たし、かつ、前記第１の条件を満たすセンサを選択することで前記センサデータを取得する設定を変更することを特報とするゲートウェイの制御方法。

２２．
２０．に記載のゲートウェイの制御方法であって、
前記第２のステップは、
前記第１の条件と前記品質情報に基づいて、前記センサの数または前記センサからセンサデータを収集する頻度を変更することを特報とするゲートウェイの制御方法。

２３．
プロセッサとメモリを備えたサーバで、監視対象物のセンサを有するゲートウェイからセンサデータを受信するプログラムであって、
前記ゲートウェイから前記センサが出力したセンサデータを受信する第１のステップと、
前記センサデータに基づいて前記監視対象物に異常または異常の予兆が発生したことを検出する第２のステップと、
前記監視対象物に異常または異常の予兆が発生したときには、前記異常または異常の予兆に応じて前記センサデータの粒度を変更するルールを選択する第３のステップと、
前記選択された収集ルールを前記ゲートウェイに送信する第４のステップと、
を前記サーバに実行させることを特徴とするプログラム。

２４．
プロセッサとメモリを備えたゲートウェイで、第１のネットワークを介して接続されたサーバへ、第２のネットワークを介して接続されたセンサから取得したセンサデータを送信するプログラムであって、
前記センサの状態を取得して管理する第１のステップと、
前記サーバから受信した収集ルールに応じて予め設定された第１の条件を選択し、前記第１の条件と前記センサの状態に基づいて、前記センサデータを取得する設定を変更する第２のステップと、
前記設定に基づいて前記センサからセンサデータを取得する第３のステップと、
前記センサデータを前記サーバへ送信する第４のステップと、
を前記ゲートウェイに実行させることを特徴とするプログラム。

２５．
２３に記載のプログラムであって、
前記第４のステップは、
前記異常または異常の予兆が発生した前記監視対象物を特定して前記選択された収集ルールを前記ゲートウェイに送信することを特報とするプログラム。

２６．
１９．に記載のゲートウェイの制御方法であって、
前記第２のステップは、
前記センサの状態から前記センサの品質情報を取得し、前記第１の条件と前記品質情報に基づいて、前記センサデータを取得する設定を変更することを特報とするゲートウェイの制御方法。

２７．
２０．に記載のゲートウェイの制御方法であって、
前記第２のステップは、
前記品質情報から前記センサの品質状態を算出し、前記品質状態が予め設定した第２の条件を満たし、かつ、前記第１の条件を満たすセンサを選択することで前記センサデータを取得する設定を変更することを特報とするゲートウェイの制御方法。

２８．
２０．に記載のゲートウェイの制御方法であって、
前記第２のステップは、
前記第１の条件と前記品質情報に基づいて、前記センサの数または前記センサからセンサデータを収集する頻度を変更することを特報とするゲートウェイの制御方法。

１ 中央施設サーバ
２ ゲートウェイ
５ 無線センサ
７０ ＷＡＮ
８０ ＦＡＮ
１００ 故障予兆検知プログラム
１１０ センサ受信部
１２０ 故障予兆検知部
１３０ 状況パターン蓄積部
１４０ 収集ルール蓄積部
１５０ 収集ルール変更部
１６０ 収集ルール送受信部
２００ 通信制御プログラム
２１０ 無線送受信部
２２０ センサ受信部
２３０ データ送信部
２４０ 収集ルール変更条件蓄積部
２５０ センサ状態蓄積部
２６０ センサデータ蓄積部
２７０ 収集ルール送受信部
２８０ 収集ルール選択部
２９０ 収集ルール適用部
１３００ 状況パターンテーブル
１４００ 収集ルールテーブル
２４００ センサ状態テーブル
２５００ 収集ルール変更条件テーブル

Claims (15)

1. プロセッサとメモリを備えたサーバと、
   プロセッサとメモリを備えたゲートウェイと、
   前記サーバとゲートウェイとを接続する第１のネットワークと、
   監視対象物に設置されてセンサデータを出力する複数のセンサと、
   前記センサと前記ゲートウェイとを接続する第２のネットワークと、を有するデータ収集システムであって、
   前記サーバは、
   前記ゲートウェイから前記センサが出力した前記センサデータを受信して、前記センサデータに基づいて前記監視対象物に異常または異常の予兆が発生したことを検出する異常予兆検出部と、
   前記監視対象物に異常または異常の予兆が発生したときには、前記異常または異常の予兆に応じて前記センサデータの粒度を変更する収集ルールを選択する収集ルール変更部と、
   前記選択された収集ルールを前記ゲートウェイに送信する収集ルール送信部と、を有し、
   前記ゲートウェイは、
   前記センサの状態を取得して管理するセンサ状態蓄積部と、
   前記サーバから受信した収集ルールに応じて予め設定された第１の条件を選択し、前記第１の条件と前記センサの状態に基づいて、前記センサデータを取得する設定を変更する収集ルール選択部と、
   前記設定に基づいて前記センサからセンサデータを取得するセンサ受信部と、
   前記センサデータを前記サーバへ送信するデータ送信部と、
   を有することを特報とするデータ収集システム。
2. 請求項１に記載のデータ収集システムであって、
   前記収集ルール選択部は、
   前記センサ状態蓄積部の前記センサの状態から前記センサの品質情報を取得し、前記第１の条件と前記品質情報に基づいて、前記センサデータを取得する設定を変更することを特報とするデータ収集システム。
3. 請求項２に記載のデータ収集システムであって、
   前記収集ルール選択部は、
   前記品質情報から前記センサの品質状態を算出し、前記品質状態が予め設定した第２の条件を満たし、かつ、前記第１の条件を満たすセンサを選択することで前記センサデータを取得する設定を変更することを特報とするデータ収集システム。
4. 請求項２に記載のデータ収集システムであって、
   前記収集ルール選択部は、
   前記第１の条件と前記品質情報に基づいて、前記センサの数または前記センサからセンサデータを収集する頻度を変更することを特報とするデータ収集システム。
5. 請求項１に記載のデータ収集システムであって、
   前記ゲートウェイは、
   複数の前記監視対象物にそれぞれ設置された前記複数のセンサが接続され、
   前記サーバの前記収集ルール送信部は、
   前記異常または異常の予兆が発生した前記監視対象物を特定して前記選択された収集ルールを前記ゲートウェイに送信することを特報とするデータ収集システム。
6. プロセッサとメモリを備えたサーバと、プロセッサとメモリを備えたゲートウェイと、前記サーバとゲートウェイとを接続する第１のネットワークと、監視対象物に設置されてセンサデータを出力する複数のセンサと、前記センサと前記ゲートウェイとを接続する第２のネットワークと、を有して、前記サーバが前記ゲートウェイからセンサデータを収集するデータ収集方法であって、
   前記サーバが、前記ゲートウェイから前記センサが出力したセンサデータを受信する第１のステップと、
   前記サーバが、前記センサデータに基づいて前記監視対象物に異常または異常の予兆が発生したことを検出する第２のステップと、
   前記サーバが、前記監視対象物に異常または異常の予兆が発生したときには、前記異常または異常の予兆に応じて前記センサデータの粒度を変更する収集ルールを選択する第３のステップと、
   前記サーバが、前記選択された収集ルールを前記ゲートウェイに送信する第４のステップと、
   前記ゲートウェイが、前記センサの状態を取得して管理する第５のステップと、
   前記ゲートウェイが、前記サーバから受信した収集ルールに応じて予め設定された第１の条件を選択し、前記第１の条件と前記センサの状態に基づいて、前記センサデータを取得する設定を変更する第６のステップと、
   前記ゲートウェイが、前記設定に基づいて前記センサからセンサデータを取得し、前記サーバへ送信する第７のステップと、
   を含むことを特報とするデータ収集方法。
7. 請求項６に記載のデータ収集方法であって、
   前記第６のステップは、
   前記センサの状態から前記センサの品質情報を取得し、前記第１の条件と前記品質情報に基づいて、前記センサデータを取得する設定を変更することを特報とするデータ収集方法。
8. 請求項７に記載のデータ収集方法であって、
   前記第６のステップは、
   前記品質情報から前記センサの品質状態を算出し、前記品質状態が予め設定した第２の条件を満たし、かつ、前記第１の条件を満たすセンサを選択することで前記センサデータを取得する設定を変更することを特報とするデータ収集方法。
9. 請求項７に記載のデータ収集方法であって、
   前記第６のステップは、
   前記第１の条件と前記品質情報に基づいて、前記センサの数または前記センサからセンサデータを収集する頻度を変更することを特報とするデータ収集方法。
10. 請求項６に記載のデータ収集方法であって、
    前記ゲートウェイは、
    複数の前記監視対象物にそれぞれ設置された前記複数のセンサが接続され、
    前記第４のステップは、
    前記異常または異常の予兆が発生した前記監視対象物を特定して前記選択された収集ルールを前記ゲートウェイに送信することを特報とするデータ収集方法。
11. プロセッサとメモリを備えて、監視対象物のセンサを有するゲートウェイからセンサデータを受信するサーバであって、
    前記ゲートウェイから前記センサが出力した前記センサデータを受信して、前記センサデータに基づいて前記監視対象物に異常または異常の予兆が発生したことを検出する異常予兆検出部と、
    前記監視対象物に異常または異常の予兆が発生したときには、前記異常または異常の予兆に応じて前記センサデータの粒度を変更する収集ルールを選択する収集ルール変更部と、
    前記選択された収集ルールを前記ゲートウェイに送信する収集ルール送信部と、
    を有することを特報とするサーバ。
12. 請求項１１に記載のサーバであって、
    前記収集ルール送信部は、
    前記異常または異常の予兆が発生した前記監視対象物を特定して前記選択された収集ルールを前記ゲートウェイに送信することを特報とするサーバ。
13. プロセッサとメモリを備えて、第１のネットワークを介して接続されたサーバへ、第２のネットワークを介して接続されたセンサから取得したセンサデータを送信するゲートウェイであって、
    前記センサの状態を取得して管理するセンサ状態蓄積部と、
    前記サーバから受信した収集ルールに応じて予め設定された第１の条件を選択し、前記第１の条件と前記センサの状態に基づいて、前記センサデータを取得する設定を変更する収集ルール選択部と、
    前記設定に基づいて前記センサからセンサデータを取得するセンサ受信部と、
    前記センサデータを前記サーバへ送信するデータ送信部と、
    を有することを特報とするゲートウェイ。
14. 請求項１３に記載のゲートウェイであって、
    前記収集ルール選択部は、
    前記センサ状態蓄積部の前記センサの状態から前記センサの品質情報を取得し、前記第１の条件と前記品質情報に基づいて、前記センサデータを取得する設定としてセンサの数または前記センサからセンサデータを収集する頻度を変更することを特報とするゲートウェイ。
15. 請求項１４に記載のゲートウェイであって、
    前記収集ルール選択部は、
    前記品質情報から前記センサの品質状態を算出し、前記品質状態が予め設定した第２の条件を満たし、かつ、前記第１の条件を満たすセンサを選択することで前記センサデータを取得する設定を変更することを特報とするゲートウェイ。