JP2018060330A - 通信システム、計測装置、および、通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】計測装置での電力消費を抑える。【解決手段】通信システムは、センサを用いた計測処理を行う計測装置と、計測装置から計測処理の結果を受信する情報処理装置を備える。計測装置は、計測処理によって得られた計測データが、計測データが得られるまでに行った計測処理の結果を用いて予測される予測値からの誤差範囲内に入らない場合、計測データの情報処理装置への送信を遅延させる。このとき、計測装置は、計測データの送信を、予測値からの誤差範囲内に入らない計測データが所定数得られるまで遅延させる。計測装置は、予測値からの誤差範囲内に入らない計測データが所定数に達すると、予測値からの誤差範囲内に入らない計測データの全てを情報処理装置に送信する。【選択図】図１

Description

本発明は、通信システム、計測装置、通信方法に関する。

センサを含む計測装置から計測結果をサーバ装置に送信させることにより、センシングシステムが実現されることがある。水位や気温などの環境センシングに使用されるシステムでは、設置や運用の利便性から、計測装置をバッテリー駆動型の装置とすることが多い。バッテリー駆動型の計測装置は、一次電池と太陽光による充電が可能な二次電池を備えていることが多い。一次電池と二次電池を備える計測装置では、計測や通信などの処理をできるだけ二次電池のみで行うことにより、一次電池の消費を抑えることで電池交換の頻度を減らすことが重視される。

関連する技術として、予測値と計測値の差分の絶対値が所定値よりも大きい計測値をサーバに送信するセンサを含むデータ通信システムが提案されている（例えば、特許文献１）。管理装置が、端末に対して、その端末が測定データを通知する際のコストを示す送信コスト情報を通知し、端末が測定データの価値と送信コスト情報を用いて、測定データを管理装置に通知するかを決定するシステムも提案されている（例えば、特許文献２）。さらに、センサノードが測定値と自装置の識別子とをバイナリ形式のセンシングデータとして送信し、基地局がセンシングデータをテキスト形式に変換して、サーバにデータを転送するシステムも知られている（例えば、特許文献３）。

特開２０１１−３４４４０号公報 特開２０１４−２０９３１１号公報 特開２００７−２４３４７８号公報

背景技術にも述べたとおり、バッテリー駆動型の計測装置での電力消費を抑えるための試みがされてはいるが、電力消費量の低減は不十分である。

本発明は、計測装置での電力消費を抑えることを目的とする。

ある１つの態様にかかる通信システムは、センサを用いた計測処理を行う計測装置と、前記計測装置から前記計測処理の結果を受信する情報処理装置を備える。前記計測装置は、前記計測処理によって得られた計測データが、当該計測データが得られるまでに行った計測処理の結果を用いて予測される予測値からの誤差範囲内に入らない場合、当該計測データの前記情報処理装置への送信を遅延させる。このとき、計測装置は、計測データの送信を、前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データが所定数得られるまで遅延させる。前記計測装置は、前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データが前記所定数に達すると、前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データの全てを前記情報処理装置に送信する。

計測装置での電力消費を抑えることができる。

実施形態にかかる計測データの通知方法の例を説明するフローチャートである。 計測装置の構成の例を説明する図である。 データ収集サーバの構成の例を説明する図である。 計測装置とデータ収集サーバのハードウェア構成の例を説明する図である。 計測の開始と予測処理の例を説明する図である。 予測処理の例を説明する図である。 計測結果が予測値から外れたときに行われる処理の例を説明する図である。 計測装置およびデータ収集サーバが保持する情報の例を説明する図である。 計測値が変化した後の予測処理の例を説明する図である。 計測装置の処理の例を説明するフローチャートである。 データ収集サーバの処理の例を説明するフローチャートである。 実施形態にかかるシステムと、予測が外れたときに計測値を送信するシステムとの比較例を説明する図である。 予測が外れたときに計測値を送信するシステムでのシミュレーションの例を説明する図である。 第１の実施形態にかかるシステムでのシミュレーション結果の例を説明する図である。 第２の実施形態にかかる計測装置の処理の例を説明するフローチャートである。 誤差範囲の変更に使用されるテーブルの例を説明する図である。 第４の実施形態にかかるシステムの例を説明する図である。 第４の実施形態にかかるシステムの変形例を説明する図である。

図１は、実施形態にかかる計測データの通知方法の例を説明するフローチャートである。実施形態にかかる通信システムは、Ｎ１に示すように、計測装置１０とデータ収集サーバ３０を含んでいる。また、計測装置１０は、センサを備えていて、センサを用いた計測処理を行うと共に、得られた計測データをデータ収集サーバ３０に送信するものとする。図１のフローチャートに示す処理は計測装置１０で行われる。

図１のフローチャートでは、定数Ｎが用いられている。定数Ｎは、得られた計測データをデータ収集サーバ３０に通知するかを判定する際に計測装置１０が使用する閾値である。定数Ｎは、例えば、予測値を計算するために使用可能な計測データの最小数に設定される。この場合、予測値の計算方法に応じて、定数Ｎは変動し得る。

計測装置１０は、過去のデータを用いて、次の予測値を計算する（ステップＳ１）。次に、計測装置１０は、センサを用いて計測処理を行う（ステップＳ２）。計測装置１０は、計測処理で得られた計測データが予測値からの誤差範囲内に含まれているかを判定する（ステップＳ３）。計測処理で得られた計測データが予測値からの誤差範囲内に含まれていない場合、計測装置１０は、計測データが予測から外れた回数を１つ加算する（ステップＳ３でＮｏ、ステップＳ４）。さらに、計測装置１０は、計測データが予測から外れた回数が所定の閾値Ｎ以下であるかを判定する（ステップＳ５）。計測データが予測から外れた回数が所定の閾値Ｎ以下である場合、計測装置１０は、計測データを記憶領域に蓄積して、計測データの送信を抑制する（ステップＳ５でＹｅｓ、ステップＳ６）。その後、ステップＳ１以降の処理が繰り返される。

一方、計測処理で得られた計測データが予測値からの誤差範囲内に含まれている場合も、計測装置１０は、得られた計測データを記憶領域に蓄積して、計測データの送信を抑制する（ステップＳ３でＹｅｓ、ステップＳ６）。その後、ステップＳ１以降の処理が繰り返される。

計測データが予測から外れた回数が所定の閾値Ｎを越えると、計測装置１０は、これまでに記憶領域に蓄積している計測データを、データ収集サーバ３０に一括送信する（ステップＳ５でＮｏ、ステップＳ７）。

このように、予測値から外れた計測データが得られても、計測装置１０は、予測値から外れたデータの数が、新たな計測データの予測に使用可能な数になるまでは、計測データをデータ収集サーバ３０に送信しない。また、予測値から外れたデータの数が、新たな計測データの予測に使用可能な数になると、計測装置１０は、これまで蓄積した計測データを一括してデータ収集サーバ３０に送信する。このため、実施形態にかかる通信方法では、計測装置１０での消費電力を抑えることができる。

さらに、計測装置１０は、計測データを送信する際には、予測値から外れた計測データを新たな計測データの予測に使用可能な数だけ、データ収集サーバ３０に送信している。このため、データ収集サーバ３０は、計測装置１０からのデータの受信後に、予測値から外れている分の計測データを用いて以後の予測処理を行うことにより、計測データの予測精度を向上させることができる。

また、計測装置１０は、予測値から外れた計測データだけでなく、予測値から誤差範囲内に含まれている計測データについても送信を抑制している。しかし、予測値から外れた計測データの数がＮに達すると、予測値から誤差範囲内に含まれている計測データもデータ収集サーバ３０に通知している。このため、データ収集サーバ３０は、予測値から誤差範囲内に入っているデータについても、実測された計測データを取得することができるので、データ収集サーバ３０において正確なデータを収集することができる。

＜装置構成＞
図２は、計測装置１０の構成の例を説明する図である。計測装置１０は、通信部１１、決定部１２、判定部１３、予測値計算部１４、センサ１５、記憶部２０を備える。記憶部２０は、未送信データテーブル２１と予測材料テーブル２２を有する。

未送信データテーブル２１は、計測処理によって得られた計測データのうち、データ収集サーバ３０に送信されていない計測データを保持する。予測材料テーブル２２は、次回の計測データを予測する際に使用するデータを格納する。ここで、計測装置１０は、データ収集サーバ３０で行われる予測値の計算と同じ処理を行うことによって、データ収集サーバ３０で得られる予測値と同じ値を計算する。このため、予測材料テーブル２２には、データ収集サーバ３０に通知済みの計測データや、データ収集サーバ３０が予測値の計算に用いる過去の予測値などが含まれる。未送信データテーブル２１や予測材料テーブル２２の具体例は後述する。

予測値計算部１４は、予測材料テーブル２２を用いて、次回の計測処理で得られる計測データの予測値を計算する。センサ１５は、計測処理を行うことにより、計測データを生成する。判定部１３は、予測値計算部１４で計算された予測値と、センサ１５で得られた計測データを比較することにより、計測データが予測値から誤差範囲内に含まれているかを判定する。決定部１２は、計測データと予測値の比較結果や、予測値からの誤差範囲内に入っていない計測データの数などに応じて、データ収集サーバ３０に計測データを送信するかを決定する。決定部１２は、未送信データテーブル２１や予測材料テーブル２２の更新処理も行う。通信部１１は、データ収集サーバ３０との間で通信する。

図３は、データ収集サーバ３０の構成の例を説明する図である。データ収集サーバ３０は、通信部３１、保存データ決定部３２、抽出部３３、予測値計算部３４、記憶部４０を備える。記憶部４０は、計測値テーブル４１と予測材料テーブル４２を有する。

計測値テーブル４１は、計測装置１０で得られた計測結果を記憶する。計測装置１０から計測結果が送信されてくるまでは、計測値テーブル４１は、測定値の代わりに暫定的な値として、計測データの予測値を記憶するが、計測装置１０が計測データを受信すると予測値を計測データで置き換える。なお、予測値は予測値計算部３４で計算される。

予測材料テーブル４２は、予測値計算部３４が予測値を計算するときに使用するデータを格納したテーブルである。抽出部３３は、計測値テーブル４１中の情報から、計測データの予測に使用するデータを抽出し、抽出したデータを予測材料テーブル４２に記録する。通信部３１は、計測装置１０と通信する。保存データ決定部３２は、通信部３１で受信したデータや、予測値計算部３４で得られた予測値を用いて、計測値テーブル４１を更新する。

図３では、計測装置１０からデータを取得する情報処理装置がデータ収集サーバ３０である場合を例として説明したが、計測装置１０からデータを取得する情報処理装置は、１つ以上の計測装置１０からデータを収集して転送可能なゲートウェイであっても良い。すなわち、データ収集サーバ３０は、ゲートウェイ装置において実現されても良い。

図４は、計測装置１０とデータ収集サーバ３０のハードウェア構成の例を説明する図である。計測装置１０は、プロセッサ１０１、メモリ１０２、センサ１５、バス１０４、クロック１０５、記憶装置１０６、通信インタフェース１０７を有する。プロセッサ１０１は、任意の処理回路であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とすることができる。プロセッサ１０１は、メモリ１０２をワーキングメモリとして使用して、プログラムを実行することにより、様々な処理を実行する。メモリ１０２には、ＲＡＭ（Random Access Memory）が含まれ、さらに、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性のメモリも含まれる。メモリ１０２や記憶装置１０６は、プログラムやプロセッサ１０１での処理に使用されるデータの格納に使用される。クロック１０５は、時間の計測処理を行う。通信インタフェース１０７は、ネットワークを介した他の装置との通信に使用される。バス１０４は、プロセッサ１０１、メモリ１０２、センサ１５、クロック１０５、記憶装置１０６、通信インタフェース１０７を、互いにデータの入出力が可能になるように接続する。

計測装置１０において、通信部１１は、通信インタフェース１０７によって実現される。プロセッサ１０１は、決定部１２、判定部１３、予測値計算部１４として動作する。メモリ１０２と記憶装置１０６は、記憶部２０として動作する。センサ１５は、クロック１０５から時刻情報を取得して、計測処理を行う。

データ収集サーバ３０は、プロセッサ１１１、メモリ１１２、バス１１３、記憶装置１１４、通信インタフェース１１５、クロック１１６を備える。プロセッサ１１１は、任意の処理回路であり、例えば、ＣＰＵとすることができる。メモリ１１２には、ＲＡＭとＲＯＭが含まれる。メモリ１１２や記憶装置１１４は、プログラムやプロセッサ１１１での処理に使用されるデータを格納する。クロック１１５は、時間の計測処理を行う。通信インタフェース１１５は、ネットワークを介した他の装置との通信に使用される。バス１１３は、プロセッサ１１１、メモリ１１２、記憶装置１１４、通信インタフェース１１５、クロック１１６を、互いにデータの入出力が可能になるように接続する。

データ収集サーバ３０において、通信部３１は、通信インタフェース１１５によって実現される。プロセッサ１１１は、保存データ決定部３２、抽出部３３として動作する。予測値計算部３４は、プロセッサ１１１とクロック１１６によって実現される。メモリ１１２と記憶装置１１４は、記憶部４０として動作する。

＜第１の実施形態＞
以下、計測装置１０とデータ収集サーバ３０のいずれでも、２つ以上の計測データを用いて、次回の計測データの予測値を計算する場合を例として説明する。従って、計測装置１０が計測データを送信するかの判定に使用する閾値Ｎは２であるとする。すなわち、予測値から誤差範囲内に入っていない計測データが２つ得られると、計測装置１０は、データ収集サーバ３０に得られたデータを通知するものとする。

図５は、計測の開始と予測処理の例を説明する図である。以下、計測装置１０での計測の開始の際に、計測装置１０とデータ収集サーバ３０の各々で行われる処理を説明する。図５の最初の時点では、決定部１２は、予測値から誤差範囲内に入っていない未送信の計測データの数を０と認識しているとする。

ステップＳ１１において、計測装置１０中のセンサ１５は、時刻Ｔ１に計測処理を行うことにより計測データＤ１を取得し、得られた計測データを判定部１３に出力する。時刻Ｔ１の時点では、計測を開始しているが予測値を計算するだけの計測データが得られていないので、判定部１３には、予測値が通知されていない。そこで、判定部１３は、判定処理を行わずに、計測データを決定部１２に出力する。判定部１３から判定結果が通知されていないことから、決定部１２は、計測データＤ１が予測値から誤差範囲内に入っていないと判定し、予測値から誤差範囲内に入っていない未送信の計測データの数を１に設定する。予測値から誤差範囲内に入っていない未送信の計測データの数が閾値Ｎに達していないので、決定部１２は、計測データＤ１を送信しないことを決定し、計測データＤ１を未送信データテーブル２１に格納する。

未送信データテーブル２１−１は、ステップＳ１１の処理で得られる未送信データテーブル２１の例である。未送信データテーブル２１は、時刻、データ、および、判定結果フラグを含む。なお、図中では、判定結果フラグの欄を「判定」と記載している。時刻は計測データが計測された時刻である。未送信データテーブル２１中に格納されるデータは、計測データである。判定結果フラグは、計測データが予測値から誤差範囲内に含まれているかの判定結果を表わす。未送信データテーブル２１−１では、時刻Ｔ１での計測データがＤ１であることが記録される。さらに、時刻Ｔ１の時点では、計測データの予測が行われていないので、判定結果は未送信データテーブル２１−１には記録されない。

ステップＳ１２において、時刻Ｔ２になると、センサ１５は、再度、計測処理を行うことにより、計測データＤ２を取得したとする。判定部１３は、計測データＤ２に対して、ステップＳ１１での処理と同様の処理を行うので、計測データＤ２は決定部１２に出力される。決定部１２は、計測データＤ２を取得すると、判定部１３から判定結果が通知されていないことから、計測データＤ２が予測値から誤差範囲内に入っていないと判定し、予測値から誤差範囲内に入っていない未送信の計測データの数を２に設定する。予測値から誤差範囲内に入っていない未送信の計測データの数が閾値Ｎに達したので、決定部１２は、未送信データテーブル２１−１中のデータと共に、計測データＤ２を送信することを決定する。そこで、決定部１２は、以下の情報を含む送信データを生成すると共に、未送信データテーブル２１を初期化する。
時刻Ｔ１ 計測データＤ１
時刻Ｔ２ 計測データＤ２
決定部１２で生成された送信データは、通信部１１を介してデータ収集サーバ３０に送信される（ステップＳ１３）。決定部１２は、送信済みのデータを予測材料テーブル２２に格納する。このため、ステップＳ３の処理後に得られる予測材料テーブル２２は、予測材料テーブル２２−１に示す通りになる。さらに、決定部１２は、予測値から誤差範囲内に入っていない未送信の計測データの数を０に設定する。

一方、データ収集サーバ３０では、通信部３１がデータを受信すると、受信データを保存データ決定部３２に出力する。保存データ決定部３２は、通知されたデータを計測値テーブル４１に記録する。計測値テーブル４１−１は、ステップＳ３での受信処理が終わったときに得られる計測値テーブル４１の例である。計測値テーブル４１−１は、時刻、データ、実測値フラグを含む。図中では、実測値フラグの欄を「実測値」と記載している。実測値フラグは、エントリ中の情報が計測装置１０で実際に測定された計測データであるかを示す。実測値フラグ＝Ｙｅｓの場合、エントリ中の情報は、計測装置１０で測定された計測データである。一方、実測値フラグ＝Ｎｏの場合、エントリ中の情報は、予測値計算部３４によって計算された予測値であり、計測装置１０から通知された計測データではない。計測値テーブル４１−１の場合は、計測データＤ１とＤ２のいずれも計測装置１０から通知された計測データであるので、実測値フラグ＝Ｙｅｓに設定される。

抽出部３３は、計測値テーブル４１−１から、予測値の計算に使用するデータを抽出して、予測材料テーブル４２に記録する。抽出部３３は、計測装置１０から通知された計測データを、計測時刻が新しい順に、閾値Ｎと同数だけ抽出する。図５の例では閾値Ｎ＝２であるため、ステップＳ３の処理の後では、抽出部３３は、予測材料テーブル４２−１を生成する。予測値計算部３４は、予測材料テーブル４２−１を用いて、時刻Ｔ３に得られる計測データの予測値ｄ３を計算する（ステップＳ１４）。なお、予測値の計算方法は、予め予測値計算部３４が記憶しているものとする。予測値計算部３４は、得られた予測値を保存データ決定部３２に出力する。

一方、計測装置１０の予測値計算部１４も、予測材料テーブル２２−１を用いて、時刻Ｔ３に得られる計測データの予測値ｄ３を計算する（ステップＳ１５）。なお、予測値計算部１４は、予め、予測値計算部３４が保持する計算方法と同じ計算方法を、予測値の計算方法として記憶しているとする。このため、ステップＳ１５で予測値計算部１４は、時刻Ｔ３での計測データの予測値として、ステップＳ１４で予測値計算部１４が計算する予測値ｄ３と同じ値を計算する。予測値計算部１４は、得られた予測値を判定部１３に通知する。

ステップＳ１６において、時刻Ｔ３になると、センサ１５は、計測処理を行うことにより、計測データＤ３を取得する。判定部１３は、時刻Ｔ３での計測データの予測値ｄ３から誤差範囲内に、計測データＤ３が入っているかを判定する。ステップＳ１６では、判定部１３は、計測データＤ３が計測データの予測値ｄ３から誤差範囲内に入っている（Ｄ３≒ｄ３）と判定したとする。すると、決定部１２は、現時点では計測データＤ３をデータ収集サーバ３０に通知しないことを決定し、計測データＤ３を判定結果や計測時刻の情報と共に、未送信データテーブル２１−２に格納する。決定部１２は、計測データＤ３をデータ収集サーバ３０に通知しないため、データ収集サーバ３０での予測値の計算では予測値ｄ３が使用されると判定する。そこで、決定部１２は、予測値ｄ３と時刻Ｔ３の組み合わせを、予測材料テーブル２２−１に追加するので、予測材料テーブル２２−２が得られる。

データ収集サーバ３０の保存データ決定部３２は、時刻Ｔ３での計測データを待ち合わせる期間のタイムアウトを検出する（ステップＳ１７）。計測データを待ち合わせる期間のタイムアウトが発生した場合、保存データ決定部３２は、予測値からの誤差範囲内に計測データが含まれていると判定する。そこで、保存データ決定部３２は、予測値ｄ３と時刻Ｔ３の組み合わせを、計測値テーブル４１に追加する。このため、計測値テーブル４１−２が得られる。なお、予測値ｄ３は、予測値計算部３４が計算した予測値であるので、計測値テーブル４１−２において、予測値ｄ３に対応付けられた実測値フラグはＮｏに設定されている。抽出部３３は、計測値テーブル４１−２に新たに追加された予測値ｄ３の情報を読み出して、予測材料テーブル４２に追加する。このため、予測材料テーブル４２−２が得られる。

図６は、予測処理の例を説明する図である。図６は図５の処理の後で行われる処理の例である。データ収集サーバ３０中の予測値計算部３４は、予測材料テーブル４２−２（図５）を用いて、時刻Ｔ４に得られる計測データの予測値ｄ４を計算する（ステップＳ２１）。一方、計測装置１０の予測値計算部１４も、予測材料テーブル２２−２（図５）を用いて、時刻Ｔ４に得られる計測データの予測値ｄ４を計算し、得られた予測値ｄ４を判定部１３に通知する（ステップＳ２２）。

ステップＳ２３において、時刻Ｔ４になると、センサ１５は、計測処理を行うことにより、計測データＤ４を取得する。判定部１３は、時刻Ｔ４での計測データの予測値ｄ４から誤差範囲内に、計測データＤ４が入っているかを判定する。ステップＳ２３では、判定部１３は、計測データＤ４が計測データの予測値ｄ４から誤差範囲内に入っている（Ｄ４≒ｄ４）と判定したとする。すると、決定部１２は、現時点では計測データＤ４をデータ収集サーバ３０に通知しないことを決定し、計測データＤ４を判定結果や計測時刻の情報と共に、未送信データテーブル２１−２に格納する。このため、未送信データテーブル２１−３が得られる。決定部１２は、計測データＤ４をデータ収集サーバ３０に通知しないため、データ収集サーバ３０での予測値の計算では、時刻Ｔ４の情報として予測値ｄ４が使用されると判定する。そこで、決定部１２は、予測値ｄ４と時刻Ｔ４の組み合わせを、予測材料テーブル２２−２に追加し、予測材料テーブル２２−３を生成する。

データ収集サーバ３０の保存データ決定部３２は、時刻Ｔ４での計測データを待ち合わせる期間のタイムアウトを検出する（ステップＳ２４）。すると、保存データ決定部３２は、予測値からの誤差範囲内に計測データが含まれていると判定して、予測値ｄ４と時刻Ｔ４の組み合わせを、計測値テーブル４１に追加する。このため、計測値テーブル４１−２（図５）は、計測値テーブル４１−３に更新される。抽出部３３は、計測値テーブル４１−３に新たに追加された予測値ｄ４の情報を読み出して、予測材料テーブル４２に追加する。このため、予測材料テーブル４２−３が得られる。

図７は、計測結果が予測値から外れたときに行われる処理の例を説明する図である。図７は図６の処理の後で行われる処理の例である。データ収集サーバ３０中の予測値計算部３４は、予測材料テーブル４２−３（図６）を用いて、時刻Ｔ５に得られる計測データの予測値ｄ５を計算する（ステップＳ３１）。一方、計測装置１０の予測値計算部１４も、予測材料テーブル２２−３（図６）を用いて、時刻Ｔ５に得られる計測データの予測値ｄ５を計算し、得られた予測値ｄ５を判定部１３に通知する（ステップＳ３２）。

ステップＳ３３において、時刻Ｔ５になると、センサ１５は、計測処理を行うことにより、計測データＤ５を取得する。判定部１３は、時刻Ｔ５での計測データの予測値ｄ５から誤差範囲内に、計測データＤ５が入っていない（Ｄ５≠ｄ５）と判定したとする。すると、決定部１２は、予測値から誤差範囲内に入っていない未送信の計測データの数を０から１に変更する。予測値から誤差範囲内に入っていない未送信の計測データの数が閾値Ｎに達していないので、決定部１２は、計測データＤ５を送信しないことを決定し、計測データＤ５を未送信データテーブル２１に格納する（ステップＳ３４）。このため、未送信データテーブル２１−３（図６）は未送信データテーブル２１−４に示すように更新される。決定部１２は、計測データＤ５をデータ収集サーバ３０に通知しないため、データ収集サーバ３０での予測値の計算では、時刻Ｔ５の情報として予測値ｄ５が使用されると判定する。そこで、決定部１２は予測値ｄ５と時刻Ｔ５の組み合わせを予測材料テーブル２２−３に追加するので、予測材料テーブル２２−４が得られる。

データ収集サーバ３０の保存データ決定部３２は、時刻Ｔ５での計測データを待ち合わせる期間のタイムアウトを検出する（ステップＳ３５）。すると、保存データ決定部３２は、予測値からの誤差範囲内に計測データが含まれていると判定して、予測値ｄ５と時刻Ｔ５の組み合わせを、計測値テーブル４１に追加する。このため、計測値テーブル４１−３（図６）は、計測値テーブル４１−４に更新される。抽出部３３は、計測値テーブル４１−４に新たに追加された予測値ｄ５の情報を読み出して、予測材料テーブル４２に追加する。このため、予測材料テーブル４２−４が得られる。

データ収集サーバ３０中の予測値計算部３４は、予測材料テーブル４２−４を用いて、時刻Ｔ６に得られる計測データの予測値ｄ６を計算する（ステップＳ３６）。計測装置１０の予測値計算部１４も、予測材料テーブル２２−４を用いて、時刻Ｔ６に得られる計測データの予測値ｄ６を計算する（ステップＳ３７）。

ステップＳ３８において、時刻Ｔ６になると、センサ１５は、計測処理を行うことにより、計測データＤ６を取得する。判定部１３は、時刻Ｔ６での計測データの予測値ｄ６から誤差範囲内に、計測データＤ６が入っていない（Ｄ６≠ｄ６）と判定したとする。すると、決定部１２は、予測値から誤差範囲内に入っていない未送信の計測データの数を１から２に変更する。すると、予測値から誤差範囲内に入っていない未送信の計測データの数が閾値Ｎに達するので、決定部１２は、今までに得られた未送信の計測データと共に計測データＤ６を、データ収集サーバ３０に送信することを決定する。未送信データテーブル２１−４には、計測データＤ３〜Ｄ５が含まれているので、計測データＤ３〜Ｄ５と計測データＤ６が送信対象になる。決定部１２は、計測データＤ３〜Ｄ６を含む送信データを生成すると共に、未送信データテーブル２１を初期化する。決定部１２で生成された送信データは、通信部１１を介してデータ収集サーバ３０に送信される（ステップＳ３９）。

図８は、計測装置およびデータ収集サーバが保持する情報の例を説明する図である。図７のステップＳ３９において、計測装置１０からデータ収集サーバ３０に送信される送信データに含まれる情報の例をＲ１に示す。なお、Ｒ１は一例である。例えば、送信データには、各データについての判定結果フラグは含められていなくても良い。送信データに判定結果フラグが含まれない場合、データ収集サーバ３０では、計測値テーブル４１の値と受信データを用いて、判定処理を行うことにより、判定結果を認識することができる。

データ収集サーバ３０の保存データ決定部３２は、通信部３１を介して、受信データを取得する。保存データ決定部３２は、通知されたデータを計測値テーブル４１に記録する。このとき、既に計測値テーブル４１に予測値が記録されているエントリについては、保存データ決定部３２は、計測装置１０から通知された計測データで予測値を置き換える。このため、計測値テーブル４１−４（図７）のうち、時刻Ｔ３〜Ｔ５の予測値は、計測データＤ３〜Ｄ５で置き換えられる。さらに、予測値を計測データに置き換えることにより、時刻Ｔ３〜Ｔ５のデータに対応付けられた実測値フラグをＹｅｓに変更する。さらに、保存データ決定部３２は、計測データＤ６の情報を計測値テーブル４１に含めるので、計測値テーブル４１−４は計測値テーブル４１−５に更新される。

抽出部３３は、計測値テーブル４１が更新されたことから、予測値が計測データから外れ始めたと判定する。予測値が実測データから外れ始めていることから、現在の予測材料テーブル４２に含まれている情報を予測に使用すると、計測データを正しく予測できるようになるまで時間がかかってしまうおそれがある。そこで、抽出部３３は、予測材料テーブル４２を初期化する。さらに、抽出部３３は、計測値テーブル４１−５から、予測値の計算に使用するデータを抽出して、初期化した後の予測材料テーブル４２に記録する。このとき、抽出部３３は、計測値テーブル４１−５に記録されている計測データを、計測時刻が新しいものほど優先的に、閾値Ｎと同数だけ抽出する。図８の例では閾値Ｎが２であるため、抽出部３３は、計測値テーブル４１−５に含まれている情報のうち、時刻Ｔ５とＴ６の情報を、次回の予測値を求める際に用いるデータとして抽出する。このため、抽出部３３は、予測材料テーブル４２−５を生成する。

一方、計測装置１０では、決定部１２は、送信データによってデータ収集サーバ３０が以後の予測に使用する予測材料テーブル４２を更新することが予測されるので、予測材料テーブル４２の更新に合わせて、予測材料テーブル２２を更新する。従って、決定部１２は、現在の予測材料テーブル２２を初期化した上で、送信データに含まれている計測データのうちで、測定時刻が相対的に新しいものを、閾値Ｎと同数だけ予測材料テーブル２２に含める。その結果、予測材料テーブル２２−５が生成される。

図９は、計測値が変化した後の予測処理の例を説明する図である。図９は図８のデータが得られた後で行われる処理の例である。予測値計算部３４は、予測材料テーブル４２−５（図８）を用いて、時刻Ｔ７に得られる計測データの予測値ｄ７を計算する（ステップＳ５１）。同様に、計測装置１０の予測値計算部１４も、予測材料テーブル２２−５（図８）を用いて、時刻Ｔ７に得られる計測データの予測値ｄ７を計算する（ステップＳ５２）。

ステップＳ５３において、時刻Ｔ７になると、センサ１５は、計測処理により、計測データＤ７を取得する。判定部１３は、時刻Ｔ７での計測データの予測値ｄ７から誤差範囲内に、計測データＤ７が入っているかを判定する。ステップＳ５３では、計測データＤ７が計測データの予測値ｄ７から誤差範囲内に入っている（Ｄ７≒ｄ７）とする。すると、決定部１２は、現時点では計測データＤ７をデータ収集サーバ３０に通知しないことを決定し、計測データＤ７を未送信データテーブル２１に格納するので、未送信データテーブル２１−５が得られる。決定部１２は、計測データＤ７をデータ収集サーバ３０に通知しないため、データ収集サーバ３０での予測値の計算では、時刻Ｔ７の情報として予測値ｄ７が使用されると判定し、予測材料テーブル２２−５を予測材料テーブル２２−６に更新する。

データ収集サーバ３０の保存データ決定部３２は、時刻Ｔ７での計測データを待ち合わせる期間のタイムアウトを検出する（ステップＳ５４）。すると、保存データ決定部３２は、予測値からの誤差範囲内に計測データが含まれていると判定して、予測値ｄ７と時刻Ｔ７の組み合わせを、計測値テーブル４１に追加する。このため、計測値テーブル４１−５（図８）は、計測値テーブル４１−６に更新される。さらに、抽出部３３は、計測値テーブル４１−５に新たに追加された予測値ｄ７の情報を、予測材料テーブル４２に追加する。このため、予測材料テーブル４２−６が得られる。

以後も、図５〜図９を用いて説明した処理と同様の処理が行われる。このため、予測値が計測データから外れても、予測値から外れている分のデータがデータ収集サーバ３０において新たな予測値の計算に使用可能な数になるまでは、計測装置１０はデータ収集サーバ３０に計測データを通知しない。従って、計測装置１０での消費電力が抑えられる。

図１０は、計測装置１０の処理の例を説明するフローチャートである。予測値計算部１４は、予測材料テーブル２２を用いて、次の予測値を計算する（ステップＳ６１）。センサ１５は、計測処理を行う（ステップＳ６２）。判定部１３は、予測値と計測データを比較することにより、計測データが予測値からの誤差範囲内に含まれているかを判定する（ステップＳ６３）。

計測データが予測値からの誤差範囲内に含まれていない場合、決定部１２は、予測が外れた回数を１つインクリメントし、予測が外れた回数が閾値Ｎ未満であるかを判定する（ステップＳ６３でＮｏ、ステップＳ６４、Ｓ６５）。予測が外れた回数が閾値Ｎ未満である場合、決定部１２は、計測データを未送信データテーブル２１に格納するとともに、計測データの送信を抑制する（ステップＳ６５でＹｅｓ、ステップＳ６６）。さらに、決定部１２は、計測データとの比較処理に使用された予測値を予測材料テーブル２２に追加し、ステップＳ６１に戻る（ステップＳ６７）。

予測が外れた回数が閾値Ｎ以上である場合、決定部１２は、計測データと未送信データテーブル２１に格納されているデータを一括して、データ収集サーバ３０に向けて送信する（ステップＳ６５でＮｏ、ステップＳ６８）。さらに、決定部１２は、予測材料テーブル２２中のデータを、予測が外れたＮ回分のデータに置き換える（ステップＳ６９）。さらに、決定部１２は、予測が外れた回数のカウント値を０に戻し、ステップＳ６１に戻る（ステップＳ７０）。

一方、計測データが予測値からの誤差範囲内に含まれている場合、決定部１２は、ステップＳ６６以降の処理を行う（ステップＳ６３でＹｅｓ）。

なお、図１０は処理の一例であり、実装に応じて変更され得る。例えば、ステップＳ６９とＳ７０の順序は互いに変更され得る。また、ステップＳ６５では、図１を参照しながら説明したように、予測が外れた回数が閾値Ｎを超えたかを判定するように変更されてもよい。

図１１は、データ収集サーバ３０の処理の例を説明するフローチャートである。予測値計算部３４は、予測材料テーブル４２を用いて、次の予測値を計算する（ステップＳ８１）。保存データ決定部３２は、想定期間内に、計測装置１０からの計測データの受信があったかを判定する（ステップＳ８２）。想定期間内に、計測装置１０からの計測データの受信がない場合、保存データ決定部３２は、予測値を計測値テーブル４１に保存する（ステップＳ８２でＮｏ、ステップＳ８３）。なお、ステップＳ８３の処理の際に、保存データ決定部３２は、実測値フラグを用いることにより、格納されているデータが予測値であることも併せて計測値テーブル４１に記録する。抽出部３３は、計測値テーブル４１に追加された予測値を、予測材料テーブル４２に追加する（ステップＳ８４）。

一方、想定期間内に、計測装置１０から計測データを受信した場合、保存データ決定部３２は、受信データに対応付けられたタイムスタンプが合致する予測値を、受信データ中の計測データで上書きする（ステップＳ８２でＹｅｓ、ステップＳ８５）。なお、このとき、保存データ決定部３２は、実測値フラグを変更することにより、格納されているデータが計測装置１０での計測データであることも記録する。抽出部３３は、更新後の計測値テーブル４１のうち、計測時刻の新しい順にＮ個のデータを抽出して、予測材料テーブル４２中のデータとする（ステップＳ８６）。ステップＳ８６の処理により、データ収集サーバ３０が受信データを受信する前に使用していた予測値は、今後の予測には使用されなくなる。

図１２は、第１の実施形態にかかるシステムと、予測が外れたときに計測値を送信するシステムとの比較例を説明する図である。ケースＣ１１とＣ１２は、第１の実施形態にかかるシステムでの予測値の変動を表している。一方、ケースＣ１とＣ２は、予測が外れたときに計測値を送信するシステムでの予測値の変動を表している。図１２では、１つずつ送信された計測データを塗りつぶした四角（■）、一括送信の対象となった計測データを白抜きの四角（□）で示す。さらに、誤差範囲内に計測データが含まれている予測値を塗りつぶした丸（●）、誤差範囲内に計測データが含まれていない予測値を×印（×）で表わす。いずれのケースにおいても、時刻Ｔ１〜Ｔ４までは、計測データが予測値から誤差範囲の間に含まれているとする。このため、いずれのシステムでも、時刻Ｔ１およびＴ２の計測データと、時刻Ｔ３およびＴ４の予測値を用いて、時刻Ｔ５の計測データを予測する。

予測が外れたときに計測値を送信するシステムでは、ケースＣ１のＡに示す時刻Ｔ１〜Ｔ４の情報が、時刻Ｔ５での予測値の計算に使用される。ケースＣ１では、時刻Ｔ５において、計測データが予測値から誤差範囲の間に含まれていない。このため、センサを含む装置は、矢印Ｔｒ１に示すように、計測データをサーバに送信する。すると、時刻Ｔ６での予測値の予想には、時刻Ｔ２の実測値、時刻Ｔ３およびＴ４での予測値、時刻Ｔ５の実測値が使用される。この場合、時刻Ｔ５でデータの傾向に変化が出たにも関わらず、データに変化が発生する前に計測された時刻Ｔ２の値や時刻Ｔ３〜Ｔ４の予測値を用いて予測しているので、ケースＣ２に示すように、時刻Ｔ６での予測値も計測データから外れている。そこで、センサを含む装置は、矢印Ｔｒ２に示すように、計測データをサーバに送信する。時刻Ｔ７での予測値の計算には、ケースＣ２のＢに示すように、時刻Ｔ３およびＴ４での予測値、時刻Ｔ５およびＴ６での実測値が使用される。時刻Ｔ７のデータの予測の際にも、データに変化が発生する前の傾向に合致している時刻Ｔ３〜Ｔ４の予測値を用いて予測しているので、ケースＣ２に示すように、時刻Ｔ７での予測値も計測データから外れる。そこで、センサを含む装置は、矢印Ｔｒ３に示すように、時刻Ｔ７の計測処理の後にも、計測データをサーバに送信する。

第１の実施形態にかかるシステムでは、ケースＣ１１の予測材料テーブル４２の点線の四角に示すように、時刻Ｔ１〜Ｔ４の情報が、時刻Ｔ５での予測値の計算に使用される。ケースＣ１１でも、時刻Ｔ５において、計測データが予測値から誤差範囲の間に含まれていない。しかし、予測に合致しないデータの数が閾値に達しないので、計測装置１０は、データ収集サーバ３０への計測データの通知を抑制する。その後、予測に合致しないデータの数が閾値に達すると、計測データが計測装置１０からデータ収集サーバ３０に一括で送信される（矢印Ｔｒ１１）。このため、時刻Ｔ６の測定処理後に、時刻Ｔ３〜Ｔ６で得られた計測データがデータ収集サーバ３０に通知される。さらに、計測装置１０とデータ収集サーバ３０は、データの傾向の変化が始まった時刻Ｔ５以降の情報を、次回の予測に使用する。従って、時刻Ｔ７での計測データの予測には、ケースＣ１２に示すように、時刻Ｔ５の計測データと時刻Ｔ６の計測データが使用されるが、傾向が変化する前の時刻Ｔ１〜Ｔ４の計測データは使用されない。このため、時刻Ｔ７での予測値からの誤差範囲に時刻Ｔ７での計測データが含まれる。

このように、第１の実施形態にかかるシステムでは、データの傾向が変化する前の情報を用いずに計測データの予測が行われるため、データの時間変化の傾向に変化が発生した場合にも、早い段階で正しい予測値を計算することができ、予測精度が高い。さらに、第１の実施形態にかかるシステムでは、計測装置１０とデータ収集サーバ３０の間の通信を削減することもできている。例えば、予測が外れたときに計測値を送信するシステムでは、センサが時刻Ｔ５〜Ｔ７の全てでの計測データをサーバに送信している。一方、第１の実施形態にかかるシステムでは、計測装置１０とデータ収集サーバ３０の間の通信は、矢印Ｔｒ１１に示す１回である。

さらに、第１の実施形態にかかるシステムでは、データの傾向が変化すると、データの傾向が変化する前に蓄積された計測データも、計測装置１０からデータ収集サーバ３０に送信される。このため、データ収集サーバ３０は、予測が正しかったかどうかにかかわらず、計測時刻の全てについて実測値を取得することができる。

〔シミュレーション結果〕
次に、図１３と図１４を参照しながらシミュレーション結果の例を説明する。図１３と図１４は、いずれも、水位センサを用いて、河川の水位の変動の計測を行う場合のシミュレーション結果である。なお、図１３と図１４のシミュレーションでは、いずれのシステムでも、４つ以上のデータを用いて予測値を計算するが、予測値の計算には、５つまでのデータが使用されるとする。すなわち、６回以上前の計測値は予測値の計算には使用されない。

図１３は、第１の実施形態にかかるシステムとの比較対象のシステムでのシミュレーションの結果であり、予測が外れたときに計測値を送信するシステムでの予測値と保持されるデータの例を説明する図である。図１３において、回数は計測回数を表し、実測値はセンサで計測された計測データである。予測値は、予測が外れたときに計測値を送信するシステムにおいて、センサを備える装置とサーバとの両方で予測される値である。送信の欄は、その測定で得られた計測データのサーバ側への送信が行われるかを示す。送信の欄に「有」と記載されている回では、計測データがサーバに送信され、送信の欄が空欄の回では、計測データはサーバに送信されない。記録−１〜記録−５は、予測値の計算に使用されている値である。「記録」の文字列とハイフンの後に続けて示される数字は、そのデータがエントリの回よりも何回前の計測に関する値であるかを示す。例えば、５回目の情報のエントリにおいての記録−１は、４回目の計測に関するデータであることを示し、５回目の情報のエントリにおいての記録−２は、４回目の計測に関するデータであることを示す。なお、図１３のシステムでは、各回の記録−１〜記録−５に含まれている値は、センサ側からサーバ側に計測データが送信される場合は計測データであり、センサ側からサーバ側に計測データが送信されていない場合は予測値である。図１３では、分かりやすくするために、予測値を通常のフォントで示し、計測データを太字で示す。

予測が外れたときに計測値を送信するシステムでは、予測に使用される数のデータが得られる前でも、センサ側からサーバ側に毎回、計測データを送信する。このため、１回目〜４回目の計測結果はセンサ側からサーバ側に送信される。１回目〜４回目の計測データを用いて５回目の計測の予測値が求められるが、５回目の計測では、計測データが予測値の範囲に入っているとする。すると、センサ側からサーバ側に計測データが送信されない。このため、６回目の計測の予測値は、１回目〜４回目の計測データと５回目の計測に対する予測値を用いて求められる。６回目の計測でも、計測データが予測値の範囲に入っているとする。すると、６回目の計測の際も、センサ側からサーバ側に計測データが送信されない。このため、７回目の計測の予測値は、２回目〜４回目の計測データと５回目〜６回目の計測に対する予測値を用いて求められる。７回目の計測でも、計測データが予測値の範囲に入っているとする。すると、７回目の計測では、センサ側からサーバ側に計測データが送信されない。このため、８回目の計測の予測値は、３回目〜４回目の計測データと５回目〜７回目の計測に対する予測値を用いて求められる。

８回目の計測では、計測データが予測値の範囲に入っていないとする。すると、８回目の計測で得られた計測データは、センサ側からサーバ側に送信される。このため、９回目の計測の予測値は、４回目の計測データ、５回目〜７回目の計測に対する予測値、および、８回目の計測データを用いて求められる。この場合、計測データの傾向が変化する前に求められた５回目〜７回目の計測に対する予測値や４回目の計測データも９回目の計測に対する予測に使用されてしまう。そこで、９回目の計測でも、計測データが予測値の範囲に入っていないとする。すると、９回目の計測で得られた計測データも、センサ側からサーバ側に送信される。このため、１０回目の計測の予測値は、５回目〜７回目の計測に対する予測値と、８回目〜９回目の計測データを用いて求められる。１０回目の計測でも、計測データが予測値の範囲に入っていない場合、同様に、センサ側からサーバ側に計測データが送信される。その結果、１１回目での計測に使用されるデータでは、予測値と計測データが誤差範囲内で合致したので、計測データの送信が行われない。しかし、１２回目の計測で予測値と計測データが誤差範囲内で合致しなくなると、再度、計測データの送信が行われる。

従って、図１３に示すシステムでは、１２回の計測の際に、センサ側からサーバ側に計測データが８回送信されることになる。特に、計測データの傾向が変化してからは、頻繁にセンサからサーバへの計測データの通知が行われる。しかも、８回目〜１０回目の太線で示すように、計測データが予測値とずれ出しても計測データの送信を繰り返すことにより、少しずつ予測値を計測データの変化に合わせていくので、正しい予測が得られるまでに行われる送信の回数が大きくなる。さらに、計測データの送信が再開されてから、正しい予測が得られるまでにかかる時間も長い。

図１４は、第１の実施形態にかかるシステムでの予測値の例を説明する図である。図１４では、図１３とは異なり、各回の測定に対応付けて、その回の予測値の計算で使用される予測材料テーブル（２２、４２）の値を示している。図１４の例でも、４つ以上のデータが予測に使用され、予測に使用されるデータ数は５個までであるとする。また、予測材料テーブル（２２、４２）中の値のうち、予測値を通常のフォントで示し、計測データを太字で示す。なお、図１４に示す予測値は、計測装置１０とデータ収集サーバ３０で計算される予測値である。

第１の実施形態にかかるシステムでは、予測に使用される数のデータが得られるまでは、計測装置１０からデータ収集サーバ３０に、計測データを送信しない。このため、１回目〜３回目の計測の際には計測データが計測装置１０からデータ収集サーバ３０に送信されず、４回目の計測の際に、１回目〜４回目の計測データがまとめてデータ収集サーバ３０に送信される。５回目の計測では、１回目〜４回目の計測データを用いて計算された予測値からの誤差範囲内に計測データが入っているとする。すると、計測装置１０はデータ収集サーバ３０に計測データを送信しない。このため、６回目の計測の予測値は、１回目〜４回目の計測データと５回目の計測に対する予測値を用いて求められる。６回目の測定から８回目の測定結果の予測に対する処理は、図１４でのシミュレーション結果も、図１３でのシミュレーション結果と同様である。

図１４でも、図１３と同様に、８回目〜１０回目では計測データが予測値の範囲に入っていないとする。この場合、第１の実施形態では、計測装置１０は、予測に使用される数と同数だけ、予測値の範囲に含まれないデータが得られるまでは、データ収集サーバ３０に計測データを送信しない。このため、８回目〜１０回目では計測データが予測値の範囲に入っていなくても計測データの送信は抑制される。従って、点線で示す予測値は、計測データとのずれがあっても予測材料テーブルに含まれている。１１回目で計測データが予測値の範囲に入っていないと、計測データが予測値から誤差範囲に入っていない回数が予測値の計算に使用されるデータ数と同じになるので、計測装置１０は、８回目〜１１回目の計測データをまとめてデータ収集サーバ３０に送信する。従って、太線で示す予測値を用いた予測結果と計測データの比較後に、８回目〜１１回目の計測データが一括してデータ収集サーバ３０に送信される。

計測データの送信が行われると、データ収集サーバ３０では、まとめて送られたデータのうち、相対的に測定時刻の新しいデータを予測に使用される数だけ選択して、以後の予測値が求められる。このため、１２回目の測定値の予測では、８回目〜１１回目の計測データは使用されるが、データの傾向の変更が発生する前の７回目の計測データは使用されない。このため、１２回目での計測に使用されるデータでは、予測値と計測データが誤差範囲内で合致する。

このように、第１の実施形態にかかるシステムでは、１２回の計測の際に、計測装置１０からデータ収集サーバ３０への計測データの送信は２回で済む。さらに、計測データが予測値とずれ出しても、予測に使用される数のデータが得られてから計測データを一括送信しているので、送信処理の効率が良い。さらに、計測データの傾向の変化が始まった時点以降のデータを用いて以後のデータを予測するので、計測データがデータ収集サーバ３０に送信されてから、正しい予測が得られるまでにかかる時間も、図１３のシステムより短くて済む。従って、第１の実施形態にかかるシステムでは、計測装置１０での消費電力を抑えつつ、計測データの更新に即した予測値を計算することができる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、計測データが予測値から所定値以上大きく外れた場合は、計測データをデータ収集サーバ３０に通知するように設定する場合の例を説明する。例えば、河川の水位が急激に増加した場合には、津波や越水が発生する恐れがある。このような場合、データ収集サーバ３０側に計測データを早く知らせることが望ましい。

図１５は、第２の実施形態にかかる計測装置の処理の例を説明するフローチャートである。ステップＳ９１〜Ｓ９３の処理は、図１０を参照しながら説明した処理と同様である。決定部１２は、計測データと予測値との差が所定値以下であるかを判定する（ステップＳ９４）。ステップＳ９４において、所定値は、実装に応じて設定される。例えば、所定の値は、重大な災害や異常事態の発生が想定されない計測値の上限と平均的な計測データとの差に設定されてもよい。また、所定値は、計測データの８０％など、計測データの値を基準に決定されても良い。さらに、所定値は、誤差範囲の２倍など、誤差範囲を基準に求められても良い。決定部１２は、計測データと予測値との差が所定値を超えたと判定すると、計測データをデータ収集サーバ３０に送信する（ステップＳ９４でＮｏ、ステップＳ９５）。ステップＳ９６〜Ｓ１０２の処理は、図１０を参照しながら説明したステップＳ６４〜Ｓ７０の処理と同様である。

第２の実施形態にかかるシステムは、第１の実施形態にかかるシステムで得られる利点と同じ利点を有しつつ、計測データの値の変動から災害や異常事態が予測される場合、いち早くデータ収集サーバ３０でこれらの事態を特定できるという利点も有している。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態では、計測データの値に応じて誤差範囲を変更することが可能なシステムの例を説明する。以下、水位センサを用いて河川や水道管の水位が計測される場合を例とするが、計測の対象などに応じて、誤差範囲の設定は任意に変更され得る。

図１６は、誤差範囲の変更に使用されるテーブルの例を説明する図である。図１６のＤは、河川の水位の計測に使用されるシステムでの誤差範囲の変更に使用されるテーブルの例である。例えば、監視対象の河川の水位の上限は２．５ｍであり、水位が２ｍ以上になると越水に対する警戒を行うとする。一方、水位が１ｍ以上では、水位の変動に注意するが越水に対する警戒の対象にはならないとする。さらに、水位が１ｍ以下の場合は、この河川での状況は特に注意する対象にならないとする。すると、水位が１ｍ未満であるときの誤差範囲は、水位が１ｍ以上になっているときに適用する誤差範囲よりも大きく設定される。同様に、水位が１ｍ以上かつ２ｍ未満であるときの誤差範囲は、水位が２ｍ以上になっているときに適用する誤差範囲よりも大きく設定される。図１６のＤの場合、水位が１ｍ未満の場合の誤差範囲は０．１ｍであり、水位が１ｍ以上かつ２ｍ未満であるときの誤差範囲は０．０７ｍである。さらに、水位が２ｍ以上になっているときに適用する誤差範囲は０．０３ｍである。

計測装置１０中の判定部１３は、図１６のＤに示すテーブルを保持しているとする。判定部１３は、センサ１５から得られた計測データの値が含まれているエントリを図１６のＤのテーブルから選択する。判定部１３は、予測値を基準として、選択したエントリ中の誤差範囲の中に、センサ１５で得られた計測データが、含まれているかを判定する。計測データが予測値から誤差範囲に含まれている場合、計測装置１０は、データ収集サーバ３０に計測データを通知しない。一方、計測データが予測値から誤差範囲に含まれていないデータが連続して所定の閾値以上の回数だけ得られると、計測装置１０は、得られた計測データをデータ収集サーバ３０に通知する。

図１６のＥは、筒状の水道管の水位の計測に使用されるシステムでの誤差範囲の変更に使用されるテーブルの例である。筒状の水道管の場合、水道管の下方と上方は狭いので、水位の変動が激しいが、水位が水道管の半径付近である場合は、水位の変動が大きくならないことが想定される。すると、半径が１．２ｍ程度の水道管の場合、例えば、水位が０．３ｍ未満であるときの誤差範囲は、水位が０．３ｍ〜１ｍのときの誤差範囲よりも小さく設定される。同様に、水位０．３ｍ以上かつ１ｍ未満であるときの誤差範囲は、水位が１ｍ以上になっているときに適用される誤差範囲よりも大きく設定される。図１６のＥの場合、水位が０．３ｍ未満の場合の誤差範囲は０．０５ｍであり、水位が０．３ｍ以上かつ１ｍ未満であるときの誤差範囲は０．１０ｍである。さらに、水位が１ｍ以上になっているとき誤差範囲は０．０５ｍである。なお、Ｅに示すテーブルも、Ｄのテーブルと同様に計測装置１０で使用される。

このように、計測データに応じて誤差範囲を変更することにより、警戒を行う場合には、計測データの測定対象が警戒対象ではない場合よりも細かく監視することができる。さらに、図１６のＤとＥに示すように、予測されるデータの変動の傾向や警戒される領域などに応じて、異なる誤差範囲を設定することもできる。

＜第４の実施形態＞
非線形の変動を繰り返す計測では、過去の変動の推移を予測に利用しやすいことがある。例えば、満ち潮のときの海面の変化は過去の変動と似ている傾向がある。また、河川の上流で雨が降った場合の河川の水量の変化等も、過去の変動と同様の傾向を示すことがある。なお、過去の計測データの推移が使用可能なシステムでの計測対象は水位の変化に限られず、気温や湿度等の他の情報であっても良い。過去の計測データの推移が使用可能なケースでは、計測データの推移モデルを予め生成しておき、計測装置１０やデータ収集サーバ３０が推移モデルデータベースを記憶することにより過去のデータを予測に使用できる。

図１７は、第４の実施形態にかかるシステムの例を説明する図である。第４の実施形態では、計測装置５０とデータ収集サーバ６０が用いられる。計測装置５０は、通信部１１、決定部１２、判定部１３、予測値計算部１４、センサ１５、記憶部５１、選択部５３を備える。記憶部５１は、推移モデルＤＢ５２を備え、さらに、未送信データテーブル２１と予測材料テーブル２２も格納している。推移モデルＤＢ５２は、そのシステムで計測された過去の計測データの変化のモデルである。各推移モデルには、モデル番号とそのモデルでの時刻ごとの計測データが記録されている。

選択部５３は、過去の計測データの変化を表す推移モデルと予測結果やセンサ１５での計測結果を用いて、現在の状況に近い推移モデルを選択する。さらに、選択部５３は、選択したモデルを現在の計測データの傾向に合わせる場合に使用する時間軸の差分（オフセット値）を求める。選択部５３は、例えば、モデル番号Ｎｏ．１の推移モデルの時刻情報を、５時間遅くすると、現在の計測データの変動に近いなどと判定する。選択部５３は、選択したモデル番号とオフセット時間を、通信部１１を介して、データ収集サーバ６０に送信する。さらに、選択部５３は、選択したモデル番号とオフセット時間を予測値計算部１４にも通知する。このため、計測装置５５での以後の予測値は、選択部５３が選択したモデル番号とオフセット時間を用いて求められる。

一方、データ収集サーバ６０は、通信部３１、保存データ決定部３２、抽出部３３、予測値計算部３４、記憶部６１を有する。記憶部６１は、推移モデルＤＢ６２を備え、計測値テーブル４１と予測材料テーブル４２も備える。推移モデルＤＢ６２は、データ収集サーバ３０が有する推移モデルＤＢ５２と同様のデータベースである。

通信部３１は、計測装置５５から、選択したモデル番号とオフセット時間を含むパケットを受信すると、予測値計算部３４にこれらの情報を通知する。すると、予測値計算部３４は、通知された情報と推移モデルＤＢ６２を用いて予測値を計算する。

第４の実施形態においても、予測に推移モデルが使用される以外は、第１〜第３の実施形態と同様の処理が行われる。このため、推移モデルを用いて予測される予測値から計測データが誤差範囲内にある場合や、誤差範囲から外れた計測データの数が所定値に達するまでの間は、計測装置５０からデータ収集サーバ６０への通信が抑制される。なお、計測装置５０とデータ収集サーバ６０のいずれも推移モデルを使用することにより、予測の計算を簡略化することができる上、予測精度を高めることができる。

図１８は、第４の実施形態にかかるシステムの変形例を説明する図である。図１８のシステムでは、予測に用いられる推移モデルはデータ収集サーバ６５で選択される。図１８に示すシステムでは、計測装置５５とデータ収集サーバ６５が用いられる。計測装置５５は、通信部１１、決定部１２、判定部１３、予測値計算部１４、センサ１５、記憶部５１を備える。

一方、データ収集サーバ６５は、通信部３１、保存データ決定部３２、抽出部３３、予測値計算部３４、記憶部６１、取得部６６、選択部６７を有する。取得部６６は、ネットワーク中の気象情報サーバなどの他の装置（図示せず）から、天気予報情報などを取得する。変形例で用いられる推移モデルＤＢ６２は、モデル番号とそのモデルでの時刻ごとの計測データが、そのモデルが得られた気象条件などと対応付けているものとする。例えば、推移モデルＤＢ６２は、河川の上流で集中豪雨が発生したという条件と、その条件で得られた水位の変化を対応付けて保持している。選択部６７は、過去の計測データの変化を表す推移モデルの中から、取得部６６が取得した条件と似た状況で得られた推移モデルを選択する。

選択部６７は、過去の計測データの変化を表す推移モデルと計測値テーブル４１に記録されている計測データを用いて、現在の状況に近い推移モデルを選択する。さらに、選択部６７は、選択したモデルに現在の計測データを合わせる場合に使用する時間軸の差分（オフセット値）を求める。選択部６７は、例えば、モデル番号Ｎｏ．３の推移モデルの時刻情報を、２時間遅くすると、現在の計測データの変動に近いなどと判定する。選択部６７は、選択したモデル番号とオフセット時間を、通信部３１を介して、計測装置５５に送信する。なお、計測装置５５への通知は、計測装置５５からの計測データの通知に対する応答に含めて送信されてもよい。

計測装置５５の通信部１１は、データ収集サーバ６５から、選択したモデル番号とオフセット時間を含むパケットを受信すると、予測値計算部１４にこれらの情報を通知する。すると、予測値計算部１４は、通知された情報と推移モデルＤＢ５２を用いて、予測値を計算する。

図１８に示すように変形した場合、予測モデルの選択はデータ収集サーバ６５で行われるので、計測装置５５では予測モデルを選択しない。従って、変形例では、図１７のシステムに比べて計測装置５５での処理負荷が低くなっている。

＜その他＞
なお、実施形態は上記に限られるものではなく、様々に変形可能である。以下にその例をいくつか述べる。

計測装置（１０、５０、５５）において、計測データが周期的に得られる場合、データ収集サーバ（３０、６０、６５）への送信データ中のタイムスタンプは一部省略してもよい。例えば、先頭のデータの計測時刻と計測周期の組み合わせと、計測データを時系列に並べたデータ群がデータ収集サーバに通知されてもよい。

計測装置（１０、５０、５５）において、連続して所定回数と同数回だけ予測が外れていない場合は、外れた回数のカウンタを０に戻すように変形されても良い。すると、突発的に１回だけセンサ１５で異常値が計測された場合を、予測値から外れた計測データが得られた測定としてカウントすることを防止できる。

システム中に可視化サーバが含まれていても良い。可視化サーバは、管理サーバが保持する計測値テーブル中の情報を用いて、得られたデータのグラフ化などを行う。なお、異常値が含まれている計測結果がデータ収集サーバ３０で得られたとしても、異常値の前後に正常な値が含まれている場合、可視化サーバは、欠落しているデータの推定値を求めて、グラフに含めても良い。この場合、可視化サーバでは、データの推定値であることが分かるように、計測データや予測値とは異なる記号などを用いて推定値を表示するものとする。

計測装置（１０、５０、５５）は、計測に失敗したときに、計測が失敗していることを通知するために異常値を含めてデータ収集サーバ（３０、６０、６５）に通知してもよい。

いずれの実施形態においても、計測データが予測値の範囲に入り続けていたとしても、所定期間ごとに、計測装置（１０、５０、５５）からデータ収集サーバ（３０、６０、６５）に、複数の計測データを一括送信するように変形されても良い。このように変形すると、計測データが予測値の範囲に入り続けていても、所定期間ごとに、データ収集サーバ３０に計測データが通知されるので、例えば、可視化サーバなどで計測データと予測値をグラフ化する場合などに、所定期間ごとに、計測データの推移を表示できる。

上述の第１〜第４の実施形態を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
センサを用いた計測処理を行う計測装置と、
前記計測装置から前記計測処理の結果を受信する情報処理装置
を備え、
前記計測装置は、
前記計測処理によって得られた計測データが、当該計測データが得られるまでに行った計測処理の結果を用いて予測される予測値からの誤差範囲内に入らない場合、当該計測データの前記情報処理装置への送信を、前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データが所定数得られるまで遅延させ、
前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データが前記所定数に達すると、前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データの全てを前記情報処理装置に送信する
ことを特徴とする通信システム。
（付記２）
前記計測装置は、前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データの各々を各計測データの測定時刻とともに前記情報処理装置に送信し、
前記情報処理装置は、
前記所定数以上の計測データを受信すると、前記予測値の計算に使用中のデータを前記予測値の計算に使用するデータから除外し、
前記計測装置から受信した計測データのうち計測時刻が相対的に新しい計測データを前記所定数と同数選択するとともに、選択した計測データを、次回の計測データに対する予測値の計算に使用する
ことを特徴とする付記１に記載の通信システム。
（付記３）
前記計測装置は、前記予測値からの誤差範囲内に入らず、かつ、前記予測値との間の差分が、予め設定された閾値を超えている計測データを、次回の計測処理の結果を待たずに前記情報処理装置に送信する
ことを特徴とする付記１または２に記載の通信システム。
（付記４）
前記計測装置は、
前記計測処理により得られる計測データの値に対応付けて前記誤差範囲を記憶する記憶部を備え、
前記計測データの値に応じて、前記予測値との比較に使用する誤差範囲を前記記憶部中の情報から選択する
ことを特徴とする付記１〜３のいずれか１項に記載の通信システム。
（付記５）
前記情報処理装置と前記計測装置の各々は、過去に発生した天候状況に対応付けて過去に測定された計測データの推移モデルを記録した推移モデルデータベースを備え、
前記情報処理装置は、
前記現在の天候状況を他のサーバから取得するとともに、取得した天候状況に合致した推移モデルを前記推移モデルデータベースから選択し、
前記計測装置に選択した推移モデルを通知し、
前記計測装置は、前記情報処理装置から通知された推移モデルを用いて求めた予測値の誤差範囲内に、前記計測処理によって得られた計測データが含まれているかを判定する
ことを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載の通信システム。
（付記６）
計測処理に使用するセンサと、
前記計測処理の結果の通知先の情報処理装置と通信する通信部と、
前記計測処理によって得られた計測データが、当該計測データが得られるまでに行った計測処理の結果を用いて予測される予測値からの誤差範囲内に入らない場合、当該計測データの前記情報処理装置への送信を、前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データが所定数得られるまで遅延させることを決定する決定部
を備え、
前記通信部は、前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データが前記所定数に達すると、前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データの全てを前記情報処理装置に送信する
ことを特徴とする計測装置。
（付記７）
前記予測値を計算する計算部と、
前記センサで得られた計測データと過去の予測値のうちで前記予測値の計算に用いるデータを記憶する記憶部
をさらに備え、
前記決定部は、前記所定数以上の計測データを前記通信部から前記情報処理装置に送信すると、前記予測値の計算に使用中のデータを前記予測値の計算に使用するデータから除外し、
前記計算部は、計測時刻が相対的に新しい計測データを前記所定数と同数選択するとともに、選択した計測データを、次回の計測データに対する予測値の計算に使用する
ことを特徴とする付記６に記載の計測装置。
（付記８）
前記決定部は、前記予測値からの誤差範囲内に入らず、かつ、前記予測値との間の差分が、予め設定された閾値を超えている計測データを、次回の計測処理の結果を待たずに前記情報処理装置に送信することを決定する
ことを特徴とする付記６または７に記載の計測装置。
（付記９）
前記計測処理により得られた計測データが前記予測値との比較に使用する誤差範囲に含まれているかを判定する判定部をさらに備え、
前記記憶部は、前記計測処理により得られる計測データの値に対応付けて、前記誤差範囲を記憶し、
前記判定部は、前記計測データの値に応じて、前記予測値との比較に使用する誤差範囲を前記記憶部中の情報から選択する
ことを特徴とする付記６〜８のいずれか１項に記載の計測装置。
（付記１０）
センサを用いた計測処理を行い、
前記計測処理によって得られた計測データが、当該計測データが得られるまでに行った計測処理の結果を用いて予測される予測値からの誤差範囲内に入らない場合、当該計測データの通知先である情報処理装置への当該計測データの送信を、前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データが所定数得られるまで遅延させ、
前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データが前記所定数に達すると、前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データの全てを前記情報処理装置に送信する
処理を、計測装置が行うことを特徴とする通信方法。
（付記１１）
前記所定数以上の計測データを前記情報処理装置に送信すると、前記予測値の計算に使用中のデータを、次回の予測値の計算に使用するデータから除外し、
計測時刻が相対的に新しい計測データを前記所定数と同数選択するとともに、選択した計測データを、次回の計測データに対する予測値の計算に使用する
処理を前記計測装置が行うことを特徴とする付記１０に記載の通信方法。
（付記１２）
前記計測装置は、前記予測値からの誤差範囲内に入らず、かつ、前記予測値との間の差分が、予め設定された閾値を超えている計測データを、次回の計測処理の結果を待たずに前記情報処理装置に送信する
ことを特徴とする付記１０または１１に記載の通信方法。
（付記１３）
前記計測装置は、
前記計測処理により得られる計測データの値に対応付けて前記誤差範囲を記憶し、
前記計測データの値に応じて、前記予測値との比較に使用する誤差範囲を選択する
ことを特徴とする付記１０〜１２のいずれか１項に記載の通信方法。
（付記１４）
前記情報処理装置と前記計測装置の各々は、過去に発生した天候状況に対応付けて過去に測定された計測データの推移モデルを記録した推移モデルデータベースを備えており、
前記情報処理装置は、
前記現在の天候状況を他のサーバから取得するとともに、取得した天候状況に合致した推移パターンを前記推移モデルデータベースから選択し、
前記計測装置に選択した推移モデルを通知し、
前記計測装置は、前記情報処理装置から通知された推移モデルを用いて求めた予測値の誤差範囲内に、前記計測処理によって得られた計測データが含まれているかを判定する
ことを特徴とする付記１０〜１３のいずれか１項に記載の通信方法。

１０、５０、５５ 計測装置
１１、３１ 通信部
１２ 決定部
１３ 判定部
１４ 予測値計算部
１５ センサ
２０、４０、５１、６１ 記憶部
２１ 未送信データテーブル
２２ 予測材料テーブル
３０、６０、６５ データ収集サーバ
３２ 保存データ決定部
３３ 抽出部
３４ 予測値計算部
４１ 計測値テーブル
４２ 予測材料テーブル
５２、６２ 推移モデルＤＢ
５３、６７ 選択部
６６ 取得部
１０１、１１１ プロセッサ
１０２、１１２ メモリ
１０４、１１３ バス
１０５、１１６ クロック
１０６、１１４ 記憶装置
１０７、１１５ 通信インタフェース

Claims (7)

1. センサを用いた計測処理を行う計測装置と、
   前記計測装置から前記計測処理の結果を受信する情報処理装置
   を備え、
   前記計測装置は、
   前記計測処理によって得られた計測データが、当該計測データが得られるまでに行った計測処理の結果を用いて予測される予測値からの誤差範囲内に入らない場合、当該計測データの前記情報処理装置への送信を、前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データが所定数得られるまで遅延させ、
   前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データが前記所定数に達すると、前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データの全てを前記情報処理装置に送信する
   ことを特徴とする通信システム。
2. 前記計測装置は、前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データの各々を各計測データの測定時刻とともに前記情報処理装置に送信し、
   前記情報処理装置は、
   前記所定数以上の計測データを受信すると、前記予測値の計算に使用中のデータを前記予測値の計算に使用するデータから除外し、
   前記計測装置から受信した計測データのうち計測時刻が相対的に新しい計測データを前記所定数と同数選択するとともに、選択した計測データを、次回の計測データに対する予測値の計算に使用する
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記計測装置は、前記予測値からの誤差範囲内に入らず、かつ、前記予測値との間の差分が、予め設定された閾値を超えている計測データを、次回の計測処理の結果を待たずに前記情報処理装置に送信する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
4. 前記計測装置は、
   前記計測処理により得られる計測データの値に対応付けて前記誤差範囲を記憶する記憶部を備え、
   前記計測データの値に応じて、前記予測値との比較に使用する誤差範囲を前記記憶部中の情報から選択する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信システム。
5. 前記情報処理装置と前記計測装置の各々は、過去に発生した天候状況に対応付けて過去に測定された計測データの推移モデルを記録した推移モデルデータベースを備え、
   前記情報処理装置は、
   前記現在の天候状況を他のサーバから取得するとともに、取得した天候状況に合致した推移モデルを前記推移モデルデータベースから選択し、
   前記計測装置に選択した推移モデルを通知し、
   前記計測装置は、前記情報処理装置から通知された推移モデルを用いて求めた予測値の誤差範囲内に、前記計測処理によって得られた計測データが含まれているかを判定する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信システム。
6. 計測処理に使用するセンサと、
   前記計測処理の結果の通知先の情報処理装置と通信する通信部と、
   前記計測処理によって得られた計測データが、当該計測データが得られるまでに行った計測処理の結果を用いて予測される予測値からの誤差範囲内に入らない場合、当該計測データの前記情報処理装置への送信を、前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データが所定数得られるまで遅延させることを決定する決定部
   を備え、
   前記通信部は、前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データが前記所定数に達すると、前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データの全てを前記情報処理装置に送信する
   ことを特徴とする計測装置。
7. センサを用いた計測処理を行い、
   前記計測処理によって得られた計測データが、当該計測データが得られるまでに行った計測処理の結果を用いて予測される予測値からの誤差範囲内に入らない場合、当該計測データの通知先である情報処理装置への当該計測データの送信を、前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データが所定数得られるまで遅延させ、
   前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データが前記所定数に達すると、前記予測値からの誤差範囲内に入らない計測データの全てを前記情報処理装置に送信する
   処理を、計測装置が行うことを特徴とする通信方法。

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