JP2023008430A - 制御システムおよび制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】センサで計測された複数の計測値を効率的に収集する。
【解決手段】一実施形態に係る制御システムは、送信部と、処理部と、コントローラと、を含む。送信部は、施設に設置されているセンサで時系列に計測された複数の計測値を取得する。送信部は、複数の計測値を変換して圧縮し、まとめてメッセージに格納して処理部に宛てて送信する。処理部は、メッセージを受信すると、メッセージから複数の計測値を復元する。コントローラは、処理部により復元された複数の計測値に基づき生成されている制御情報を受信する。コントローラは、制御情報に基づいて、施設の設備に制御信号を出力する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、制御システムおよび制御方法に関する。

近年、低消費電力、長距離の伝搬、および低通信容量を実現するために、ＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）と呼ばれる通信方式が注目されている。ＬＰＷＡは、例えば、ＩｏＴ（Internet of Things）実現のために利用されている。例えば、ＬＰＷＡは、電気、水道、およびガスで利用されるスマートメータのデータ取集、並びに物流における荷物のトラッキングの領域で利用されている。

これに関し、消費電力を制御することに関連する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１３－７４６９８号公報

しかしながら、ＬＰＷＡでは、１回に送信できるデータ量が制限されることがある。また、ＬＰＷＡでは、１日に通信できる通信回数が制限されることがある。データ量に応じて利用料金が定まることもあり、通信されるデータ量はできるだけ削減されることが望ましい。従って、例えば、ＬＰＷＡといった通信方式をセンサで計測された計測値の収集に用いる場合、センサで計測された複数の計測値を効率的に収集することが求められることがある。

１つの側面では、本発明は、センサで計測された複数の計測値を効率的に収集することを目的とする。

（１）本開示の一つの態様の制御システムは、送信部と、処理部と、コントローラと、を含む。送信部は、施設に設置されているセンサで時系列に計測された複数の計測値を取得する。送信部は、複数の計測値を変換して圧縮し、まとめてメッセージに格納して処理部に宛てて送信する。処理部は、メッセージを受信すると、メッセージから複数の計測値を復元する。コントローラは、処理部により復元された複数の計測値に基づき生成されている制御情報を受信する。コントローラは、制御情報に基づいて、施設の設備に制御信号を出力する。

（２）上記（１）の制御システムにおいて、送信部は、複数の計測値を代表する計測値を示す変換値と、代表する計測値からの他の計測値の差分を示す差分値とをメッセージに格納してもよい。

（３）上記（１）の制御システムにおいて、送信部は、複数の計測値を代表する第１の計測値と、１つ前に送信した前記メッセージに格納された前記複数の計測値を代表する第２の計測値との差分に対する前記第１の計測値と他の計測値との差分、の割合に対応づく割合値を前記メッセージに格納してもよい。

（４）上記（１）から（３）のいずれかの制御システムにおいて、送信部は、第１の時間帯に第１の送信間隔でメッセージを送信し、第２の時間帯に第１の送信間隔よりも送信間隔の長い第２の送信間隔でメッセージを送信してもよい。

（５）本開示の一つの態様の制御方法は、送信部が、施設に設置されているセンサで時系列に計測された複数の計測値を取得し、複数の計測値を変換して圧縮し、まとめてメッセージに格納して処理部に宛てて送信し、処理部が、メッセージを受信すると、メッセージから複数の計測値を復元し、コントローラが、処理部により復元された複数の計測値に基づき生成されている制御情報を受信し、制御情報に基づいて、施設の設備に制御信号を出力する、ことを含む。

センサで計測された複数の計測値を効率的に収集することができる。

例示的な制御システムを示す図である。 実施形態に係る制御システムを例示する図である。 実施形態に係る送信装置の機能ブロック構成を例示する図である。 実施形態に係る処理サーバの機能ブロック構成を例示する図である。 温度変換情報を例示する図である。 温度差分情報を例示する図である。 実施形態に係る温度の計測値からのメッセージの生成を例示する図である。 実施形態に係るメッセージのデータレイアウトの変更を例示する図である。 実施形態に係る空調機と配線用遮断器の積算有効電力量のメッセージレイアウトを例示する図である。 実施形態に係る割合変換情報を例示する図である。 実施形態に係る電力量の計測値からのメッセージの生成を例示する図である。 制御システムが実行する計測値の蓄積処理のシーケンスを例示する図である。 制御システムが実行する空調設備の制御処理のシーケンスを例示する図である。 実施形態に係る情報処理装置を実現するためのコンピュータのハードウェア構成を例示する図である。

以下、図面を参照しながら、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明する。なお、複数の図面において対応する要素には同一の符号を付す。

図１に示すシステム構成は、例示的な制御システム１００を示す図である。図１に示す制御システム１００は、例えば、蓄積サーバ１０１、分析サーバ１０２、ルータ１０３、コントローラ１０４、空調設備１０５、温湿度センサ１０６、および電力量センサ１０７を含む。

空調設備１０５は、例えば、ビルマルチエアコン、パッケージエアコン、熱源機器、ファンコイルユニット（ＦＣＵ）、外調機といった空調を行う設備であってよい。

温湿度センサ１０６は、例えば、温度および湿度を計測するセンサである。温湿度センサ１０６は、例えば、空調設備１０５で空調を行う対象となる部屋およびフロアといった空間における温度および湿度を計測してよい。電力量センサ１０７は、例えば、電力量を計測するセンサである。電力量センサ１０７は、例えば、空調設備１０５が消費する電力量を計測してよい。

蓄積サーバ１０１は、例えば、各種の情報を収集して蓄積する。蓄積サーバ１０１は、例えば、温湿度センサ１０６および電力量センサ１０７による計測値をコントローラ１０４から受信して蓄積してよい。また、蓄積サーバ１０１は、例えば、分析サーバ１０２が分析の結果として出力した制御情報を蓄積してよい。

分析サーバ１０２は、例えば、蓄積サーバ１０１に蓄積された情報、および他の情報を用いて分析を行い、得られた分析結果に基づいて制御情報をコントローラ１０４に宛てて送信する。ルータ１０３は、例えば、ＶＰＮ（Virtual Private Network）機能を備えるＶＰＮルータであってよい。

コントローラ１０４は、例えば、温湿度センサ１０６および電力量センサ１０７といったセンサから計測値の情報を収集し、蓄積サーバ１０１に送信する。また、コントローラ１０４は、例えば、分析サーバ１０２から送られてきた制御情報に基づいて空調設備１０５を制御する。例えば、空調設備１０５には、空調室外機の容量制限をするための外部入力端子が備えられていてよく、コントローラ１０４は、制御情報に基づいて決定した制御信号を空調設備１０５に外部入力し、空調設備１０５による空調の強弱を制御してよい。

例えば、以上のようにして、温湿度センサ１０６および電力量センサ１０７による計測結果を用いて空調設備１０５を制御することができる。

ところで、温湿度センサ１０６および電力量センサ１０７からの計測値の収集は、例えば、コントローラ１０４と、温湿度センサ１０６および電力量センサ１０７とを有線、または無線で接続することで行うことができる。しかしながら、コントローラ１０４と温湿度センサ１０６および電力量センサ１０７との接続には配線等の作業が発生したり、設置場所に制限を受けたりすることがある。また、例えば、施設のレイアウトの変更があった場合にも、センサの設置場所を変更することが難しいことがある。

そこで、センサの計測値を直接、クラウドにあげて、クラウドからコントローラ１０４が計測値のデータを取得することが考えられる。センサの計測値を直接、クラウドにあげるための一例として、ＬＰＷＡといった低消費電力、長距離伝搬、低通信容量を実現するための通信方式を利用することが考えられる。

しかしながら、例えば、ＬＰＷＡでは、１回に送信できるデータ量が制限されることがある。また、例えば、ＬＰＷＡでは、１日に通信できる通信回数が制限されることがある。ＬＰＷＡでは、データ量に応じて利用料金が定まることもあり、通信されるデータ量はできるだけ削減されることが望ましい。例えば、ＬＰＷＡといった通信方式をセンサで計測された計測値の収集に用いる場合、センサで計測された複数の計測値を効率的に収集することが求められる。以下で述べる実施形態では、センサで計測された複数の計測値を変換することでデータの通信量が削減される。従って、センサで計測された複数の計測値を効率的に収集することができる。以下、実施形態を更に詳細に説明する。

図２に示すシステム構成は、実施形態に係る制御システム２００を例示している。図２に示す制御システム２００は、例えば、蓄積サーバ１０１、分析サーバ１０２、ルータ１０３、および空調設備１０５を含む。また更に、図２に示す制御システム２００は、送信装置２０１、クラウドサーバ２０２、処理サーバ２０３、コントローラ２０４、温湿度センサ２０５、および電力量センサ２０６を含む。送信装置２０１は、例えば、温湿度センサ２０５、および電力量センサ２０６のセンサと接続されていてよい。送信装置２０１は、例えば、センサから取得した複数の計測値を示す情報を含むメッセージを処理サーバ２０３に宛てて送信する。一例では、送信装置２０１は、基地局に接続し、クラウドサーバ２０２を介して処理サーバ２０３にメッセージを送信してよい。送信装置２０１は、例えば、ＬＰＷＡで通信を行う装置であってよい。送信装置２０１は、一例ではアンライセンスバンドを用いるSigfox（登録商標）、Eltres（登録商標）、LoRaWAN（登録商標）で通信を行ってよい。

送信装置２０１は、例えば、クラウドサーバ２０２に送信するデータ量を削減するために、計測値を変換してよい。また、送信装置２０１は、例えば、クラウドサーバ２０２への通信回数を削減するために、センサで計測された複数の計測値を集約したメッセージを生成してよい。送信装置２０１は、生成されたメッセージをクラウドサーバ２０２に送信してよい。

クラウドサーバ２０２は、例えば、センサから受信したメッセージを、宛先の処理サーバ２０３に送信する。

処理サーバ２０３は、例えば、復号処理を実行してメッセージから複数の計測値を復元してよい。処理サーバ２０３は、例えば、復元された複数の計測値を蓄積サーバ１０１に送信してよい。

蓄積サーバ１０１は、例えば、処理サーバ２０３により復元された複数の計測値を蓄積することで、温湿度センサ２０５および電力量センサ２０６による計測値を蓄積することができる。蓄積サーバ１０１は、例えば、分析サーバ１０２に、蓄積された温湿度センサ２０５および電力量センサ２０６による計測値の情報を提供してよい。また、蓄積サーバ１０１は、例えば、分析サーバ１０２が分析の結果として出力した制御情報を蓄積してよい。

分析サーバ１０２は、例えば、蓄積サーバ１０１に蓄積された計測値の情報、および他の情報を用いて分析を行う。分析サーバ１０２は、例えば、得られた分析結果に基づいて制御情報をコントローラ２０４に宛てて送信する。

ルータ１０３は、例えば、ＶＰＮ機能を備えるＶＰＮルータであってよい。コントローラ２０４は、例えば、分析サーバ１０２から送られてきた制御情報に基づいて空調設備１０５を制御する。例えば、空調設備１０５には、空調室外機の容量制限をするための外部入力端子が備えられていてよい。コントローラ２０４は、例えば、制御情報に基づいて決定した制御信号を外部入力し、空調設備１０５による空調の調整の強弱を制御してよい。

例えば、以上のようにして、温湿度センサ２０５および電力量センサ２０６による計測結果を送信装置２０１から直接、クラウドサーバ２０２にあげることができる。従って、配線等の作業を低減したり、設置場所の制限を減らしたりすることができる。

図３に示すブロック構成は、実施形態に係る送信装置２０１の機能ブロック構成を例示している。送信装置２０１は、例えば、制御部３０１、記憶部３０２、および通信部３０３を含む。制御部３０１は、例えば送信部３１１を含み、また他の機能部を含んでもよい。送信装置２０１の記憶部３０２は、例えば、後述する温度変換情報５００、温度差分情報６００、割合変換情報１０００を記憶している。通信部３０３は、例えば、制御部３０１の指示に従って、他の装置と通信する。送信装置２０１の各部の詳細及び記憶部３０２に格納されている情報の詳細については後述する。送信装置２０１は、例えば、複数の計測値を圧縮する変換処理を実行する。

また、図４に示すブロック構成は、実施形態に係る処理サーバ２０３の機能ブロック構成を例示している。処理サーバ２０３は、例えば、制御部４０１、記憶部４０２、および通信部４０３を含む。制御部４０１は、例えば処理部４１１を含み、また他の機能部を含んでもよい。処理サーバ２０３の記憶部４０２は、例えば、後述する温度変換情報５００、温度差分情報６００、割合変換情報１０００を記憶している。通信部４０３は、例えば、制御部４０１の指示に従って、他の装置と通信する。処理サーバ２０３の各部の詳細及び記憶部４０２に格納されている情報の詳細については後述する。処理サーバ２０３は、例えば、メッセージから複数の計測値を復元する復元処理を実行する。

続いて、送信装置２０１における複数の計測値の変換処理を説明する。例えば、ＬＰＷＡといった低消費電力、長距離伝搬、低通信容量を実現する通信方式では、１回に送信できるデータ量が制限されることがある。また、例えば、ＬＰＷＡといった低消費電力、長距離伝搬、低通信容量を実現する通信方式では、１日に通信できる通信回数が制限されることがある。データ量に応じて利用料金が定まることもある。従って、通信されるデータ量はできるだけ削減されることが望ましい。

例えば、Sigfoxを用いる場合、１日に通信できる通信回数は１４０回に制限されている。例えば、温湿度センサ２０５で計測された１分間隔の計測値をクラウドサーバ２０２に提供しようとする場合、１分に一度送信していると、すぐに１４０回を超えてしまい、１日分のデータをクラウドサーバ２０２に送信することはできない。そこで、実施形態では複数の計測値を集約してデータを送信する。例えば、送信装置２０１は、１０分２０秒の間に１分間隔で計測された１１個のデータを、１回の送信データに集約して送信してよい。

また、Sigfoxを用いる場合、１回線の上りのデータサイズは１２バイトに制限されている。そこで、送信装置２０１は、例えば、１０分２０秒の間に１分間隔で計測された１１個のデータが、１２バイトに収まるように、温度の計測値を、別な形式にデータ変換してよい。以下、温度の変換について例を述べる。

（温度の変換）
例えば、温湿度センサ２０５が計測対象とする温度範囲が－１０．０℃～６０．０℃である場合、送信装置２０１の制御部３０１は、温度の計測値を０～７００（１０ビット）の範囲の変換値に変換して温度を表してよい。なお、湿度が変換値に変換されてもよい。例えば、温湿度センサ２０５が計測対象とする湿度範囲が０．０％～１００．０％であるとすると、制御部３０１は、湿度の計測値を０～１０００（１０ビット）の範囲の変換値に変換して湿度を表してよい。

図５には温度変換情報５００が例示されている。図５の例では温度変換情報５００には、温度と変換値とを対応づけたレコードが登録されている。図５の例では温度の計測値が０～７００（１０ビット）の範囲の変換値に対応づけられている。例えば、送信装置２０１の制御部３０１は、温度変換情報５００を用いて温湿度センサ２０５で計測された温度の計測値を、温度を示すより小さいデータ量の変換値に変換することができる。

図６には温度差分情報６００が例示されている。図６の例では温度差分情報６００には、差分温度と差分値とを対応づけたレコードが登録されている。図６の例では差分温度は、－３．１℃～３．１℃が１～６３（６ビット）の範囲の差分値に対応づけられている。例えば、送信装置２０１の制御部３０１は、温度差分情報６００を用いて温湿度センサ２０５で計測された或る温度を基準温度として用いて、基準温度からの差分を差分値で表して別の温度を示すことができる。即ち、温度を、温度を示すより小さいデータ量の差分値を用いて示すことができる。一例として、送信装置２０１の制御部３０１は、１０分２０秒の期間に計測された複数の計測値のうちの最新の値を基準温度として、他の１０個の計測値を差分値で表してよい。

図７には、実施形態に係る温度の計測値からのメッセージ７０３の生成が例示されている。図７（ａ）には、温湿度センサ２０５の計測結果７０１が例示されている。計測結果７０１には、例えば、温湿度センサ２０５の計測値を示す複数のレコードが登録されている。例えば、計測結果７０１には、時刻、温度、差分、および湿度を対応づけるレコードが登録されていてよい。計測結果７０１の時刻は、例えば、温度の計測時刻である。計測結果７０１の温度は、例えば、レコードの時刻に温湿度センサ２０５で計測された温度である。計測結果７０１の差分は、例えば、計測結果７０１に登録されている最新の時刻の温度からのレコードの温度の差分であってよい。計測結果７０１の湿度は、例えば、レコードの時刻に温湿度センサ２０５で計測された温度である。

また、図７（ｂ）には、送信装置２０１の制御部３０１が、計測結果７０１を変換して得た変換情報７０２が示されている。図７（ｂ）の変換情報７０２には、例えば、温度の変換値、温度の差分値、および湿度の変換値を対応づけるレコードが時系列に登録されている。なお、変換情報７０２には、計測結果７０１の温度を、温度変換情報５００を用いて変換した変換値が登録されている。また、変換情報７０２には、最新の時刻の１０：０９の温度との差分温度を、温度差分情報６００を用いて変換した差分値が登録されている。

図７（ｃ）には、送信装置２０１の制御部３０１が、例えば、クラウドサーバ２０２に送信するメッセージ７０３が示されている。メッセージ７０３には、例えば、先頭のヘッダに続いて、最新の温度が登録されており、その後に、計測結果７０１の最新の時刻の温度からの差分を、温度差分情報６００を用いて変換した差分値が時系列に登録されている。図７（ｃ）の例ではメッセージ７０３には、ヘッダに続いて、１０：０９分の温度の変換値、および１０：００分まで１分ずつ遡った差分値が時系列に登録されている。また、メッセージ７０３の末尾には、例えば、計測結果７０１の最新の時刻の湿度の変換値が登録されている。

例えば、図７に示すように、計測結果７０１に含まれる複数の温度をそのまま全てメッセージに格納して送信するよりも、変換した値をメッセージに格納して送信する方が、データ量を削減することができる。

なお、図７のメッセージ７０３では、湿度の情報が最新の１つしか登録されていないが、実施形態はこれに限定されるものではない。別の実施形態では複数の湿度の情報が、データ量が小さくなるように変換されてメッセージ７０３に時系列に登録されていてもよい。また、湿度の情報は、例えば、空調機の温度制御に用いられていなくてもよいし、用いられていてもよい。一例では湿度の情報は、空調設備１０５の利用者に湿度の情報を提供するために登録されていてよい。

なお、実施形態に係るメッセージ７０３のデータレイアウトはこれに限定されるものではない。例えば、別の実施形態では、複数の温度の変換値が一回のメッセージ７０３に、含められてもよい。

一例として、上述の実施形態では温度差分情報６００において、温度の差分が±３．１℃の範囲に収まるものとして、差分温度と差分値とが対応づけられている。しかしながら、例えば、実際の差分温度が±３．１℃を超過する可能性もある。そこで、差分が±３．１℃を超過する場合に、送信装置２０１の制御部３０１は、メッセージ７０３のデータレイアウトを自動的に切り替えてもよい。

図８には実施形態に係るメッセージ７０３のデータレイアウトの変更が例示されている。図８（ａ）には、図７（ｃ）で示したメッセージ７０３のデータレイアウトが例示されている。

また、図８（ｂ）には、一回のメッセージ７０３に、温度の変換値のデータを１０ビットで６件含めるデータレイアウトが例示されている。例えば、１０ビットにすることで、先頭の最新の温度データと同じように、差分ではなく温度の変換値を格納できる。従って、正確な温度をクラウドサーバ２０２に送信することができる。なお、処理サーバ２０３は、例えば、データ数を減らしたことで不足する４個分のデータを、前後の値から推測して補完してよい。このような急激な温度変化は１日の中でも頻繁に起こるものではないと想定されるため、補間された温度が多少不正確であったとしても、影響は最小限に抑えられる。

送信装置２０１の制御部３０１は、例えば、メッセージ７０３を生成すると、クラウドサーバ２０２に送信する。

クラウドサーバ２０２は、メッセージ７０３を受信すると、メッセージ７０３にタイムスタンプを付加し、処理サーバ２０３に送信する。例えば、クラウドサーバ２０２は、メッセージ７０３の受信時刻を示す情報をタイムスタンプとしてメッセージ７０３に付加してよい。

処理サーバ２０３は、メッセージ７０３を受信すると、メッセージ７０３から複数の計測値を復元する処理を実行してよい。例えば、処理サーバ２０３の記憶部４０２には、温度変換情報５００および温度差分情報６００が記憶されている。処理サーバ２０３は、例えば、温度変換情報５００および温度差分情報６００を用いて、送信装置２０１が実行した変換処理と逆の手順を実行し、メッセージ７０３から計測結果７０１の温度の情報を復元してよい。例えば、処理サーバ２０３は、メッセージ７０３に含まれる最新の時刻の温度の変換値から、温度変換情報５００を用いて温度を復元してよい。また、例えば、処理サーバ２０３は、メッセージに含まれる差分値から温度差分情報６００を用いて差分温度を取得し、最新の温度と差分温度とから、各時刻の温度を取得してよい。

なお、時刻については、一例では、制御部４０１は、メッセージ７０３に付加されたタイムスタンプに基づいて、メッセージ７０３から復元された各計測値と対応する時刻を生成してよい。例えば、処理サーバ２０３の制御部４０１は、メッセージ７０３の最新の温度の変換値から、温度変換情報５００を用いて実際の温度を復元し、メッセージ７０３に付加されたタイムスタンプの時刻の温度として用いてよい。更に、処理サーバ２０３の制御部４０１は、復元された最新の時刻の温度と、差分の温度とを用いて１分間隔で時系列の温度を復元し、計測結果７０１の温度の情報を復元してよい。なお、復元された計測結果７０１の温度の情報は、タイムスタンプの時刻に基づいて時刻が設定されているため、計測結果７０１と時刻に多少のずれがあってもよい。

続いて、電力量の複数の計測値を送信するためのメッセージの生成について述べる。上述のように、例えば、Sigfoxを用いる場合、１回線の上りのデータサイズは１２バイトに制限されている。そこで、実施形態では送信装置２０１は、例えば、１０分２０秒の間に１分間隔で計測された１１個のデータが、１２バイトに収まるように、電力量の計測値を、別な形式にデータ変換してよい。以下、例えば、電力量の変換について述べる。

（電力量の変換）
例えば、電力量センサ２０６で計測される積算有効電力量（ｗｈ）の値域が、０～９９９，９９９，９９９の範囲であるとする。また、例えば、エアコンの消費電力量は、０～２，０９７，１５１（２１ビット）の範囲に収まるとする。一方、主幹の配線用遮断器（ＭＣＣＢ：Molded Case Circuit Breaker）の消費電力量は、０～８，３８８，６０７（２３ビット）の範囲に収まるとする。積算有効電力量の情報をそのまま表すと大きなビット数となる。それゆえ、より少ないビット数で表現できるように積算有効電力量を変換してメッセージに格納することが望ましい。

そこで、以下で述べる実施形態では、制御部３０１は、積算有効電力量の変化量を７ビットの割合値で表現してよい。なお、空調機と配線用遮断器との積算有効電力量の用途及びデータサイズの違いから、メッセージには異なるレイアウトが用いられてもよい。

図９には、実施形態に係る積算有効電力量を示す情報を格納するメッセージ９０１のレイアウトが例示されている。例えば、空調機の積算有効電力量を示す情報を収集する場合、図９（ａ）に示すように、送信装置２０１は、最新の積算有効電力量と、１件が７ビットで表された１分間隔の１０件分の計測値の変化量を示す割合値を含むメッセージを送信してよい。

一方、配線用遮断器では、送信装置２０１は、図９（ｂ）に示すように、最新の積算有効電力量と、それよりも過去の３回分の積算有効電力量とを１つのメッセージで送信してよい。

続いて、電力量の割合値の取得について述べる。

図１０には、実施形態に係る割合変換情報１０００が例示されている。割合変換情報１０００では、例えば、割合値、割合算出式、および割合が対応づけられたレコードが登録されている。なお、図１０の割合変換情報１０００では、割合値を７ビットで表す例を示している。７ビットは、例えば、０～１２７までの値を表現することができるため、図１０では１００％を１２７分割した割合と割合値とが対応づけられている。例えば１２７分割では、割合は０．８％以下の誤差に抑えて表すことができる。割合値は、例えば、パーセントではなく、１２７分割した何番目の割合に該当するかを示す情報である。割合変換情報１０００の割合算出式には、割合値と対応する割合を算出する式が示されている。割合変換情報１０００の割合には、レコードの割合算出式で算出された割合が登録されている。

図１１には、実施形態に係る電力量を通知するためのメッセージ９０１の生成が例示されている。

図１１（ａ）には、電力量センサ２０６で計測される積算有効電力量（ｗｈ）の計測結果１１０１が例示されている。計測結果１１０１には、例えば、電力量センサ２０６の計測結果を示すレコードが登録されている。例えば、計測結果１１０１には、時刻、および積算有効電力量を対応づけるレコードが登録されていてよい。計測結果１１０１の時刻は、例えば、計測時刻である。計測結果１１０１の積算有効電力量は、例えば、レコードの時刻に電力量センサ２０６で計測された積算有効電力量である。

また、図１１（ｂ）には、送信装置２０１の制御部３０１が、計測結果１１０１を変換して得た変換情報１１０２が示されている。図１１（ｂ）の変換情報１１０２には、例えば、電力量差分、差分割合、および割合値を対応づけるレコードが時系列に登録されている。なお、変換情報１１０２では、計測結果１１０１の積算有効電力量が、差分割合で表されている。差分割合は、例えば、以下のように求めることができる。

例えば、メッセージ９０１の送信対象の計測値を含む計測結果１１０１に含まれる最新の積算有効電力量（第１の計測値）と、その１つ前の時刻に送信したメッセージ９０１に最新の積算有効電力量として登録されている電力量（第２の計測値）との差分を１００％とする。例えば、メッセージ９０１の送信対象の計測値を含む計測結果１１０１に登録されている最新の積算有効電力量（第１の計測値）が５００であるとする。また、１つ前の時刻に送信したメッセージ９０１に最新の積算有効電力量として登録されている積算有効電力量（第２の計測値）が３００であるとする。この場合、制御部３０１は、２つの積算有効電力量の差分をとって、５００‐３００＝２００を取得してよい。制御部３０１は、得られた差分の電力量：２００を１００％として、各時刻における電力量の増加が何％にあたるかの割合を特定し、割合と対応する割合値を割合変換情報１０００から取得してよい。

例えば、計測結果１１０１に登録されている時刻が１０：００の積算有効電力量である３１０は、１つ前の時刻に送信したメッセージ９０１に最新の積算有効電力量である３００から１０だけ増加している。即ち、制御部３０１は、１０／２００＝５％を差分割合として特定することができる。

同様に、例えば、計測結果１１０１に登録されている時刻が１０：０１の積算有効電力量である３６０は、１つ前の時刻に送信したメッセージ９０１に最新の積算有効電力量である３００から６０だけ増加している。即ち、制御部３０１は、６０／２００＝３０％を差分割合として特定することができる。

例えば、以上のようにして、制御部３０１は、図１１（ｂ）の変換情報１１０２に示されるように、各時刻における電力量差分と、差分割合を取得することができる。また、制御部３０１は、得られた差分割合を、割合変換情報１０００を用いて対応する割合値へと変換する。図１１（ｂ）の変換情報１１０２には、差分割合と対応する割合値が登録されている。

続いて、制御部３０１は、図１１（ｃ）に示すように、変換情報１１０２からメッセージ９０１を生成し、クラウドサーバ２０２に送信してよい。図１１（ｃ）の例では、メッセージ９０１には、ヘッダ情報を先頭に、その後ろに時系列に、最新の積算有効電力量と、１０件分の割合値とが時系列に登録されている。

例えば、以上で述べたように、制御部３０１は、所定期間における積算有効電力量の増加量を１００％とした場合に、その増加量に対して、所定の時刻までに増加した増加量が占める割合を示す割合値を、メッセージ９０１に含めてよい。それにより、複数の積算有効電力量をそのままメッセージに格納するよりも、データ量を削減することができる。

続いて、送信装置２０１の制御部３０１は、例えば、メッセージ９０１をクラウドサーバ２０２に送信する。

クラウドサーバ２０２は、メッセージ９０１を受信すると、メッセージ９０１にタイムスタンプを付加し、処理サーバ２０３に送信する。例えば、クラウドサーバ２０２は、メッセージ９０１の受信時刻を示す情報をタイムスタンプとしてメッセージ９０１に付加してよい。

処理サーバ２０３は、メッセージ９０１を受信すると、メッセージ９０１から複数の計測値を復元する処理を実行してよい。例えば、処理サーバ２０３の記憶部４０２には、割合変換情報１０００が記憶されている。処理サーバ２０３は、例えば、割合変換情報１０００を用いて、送信装置２０１が実行した変換処理と逆の手順を実行し、メッセージ９０１から計測結果１１０１の積算有効電力量の情報を復元してよい。例えば、処理サーバ２０３は、メッセージ９０１から最新時刻の積算有効電力量を取得してよい。また、処理サーバ２０３は、前回受信されたメッセージ９０１の最新時刻の積算有効電力量と、今回受信したメッセージ９０１の最新時刻の積算有効電力量とから電力量の全体の増加量を取得してよい。処理サーバ２０３は、例えば、メッセージ９０１に含まれる割合値から割合変換情報１０００を用いて割合を取得する。処理サーバ２０３は、例えば、電力量の全体の増加量と割合とから各時刻に対する積算有効電力量を求めてよい。

なお、時刻については、一例では、制御部４０１は、メッセージ９０１に付加されたタイムスタンプに基づいて、メッセージ９０１から復元された各計測値と対応する時刻を生成してよい。

続いて、実施形態に係る計測値の蓄積処理の流れを説明する。図１２には、制御システム２００が実行する計測値の蓄積処理のシーケンスが例示されている。

Ｓ１２０１において送信装置２０１は、センサから時系列の複数の計測値を取得してよい。例えば、送信装置２０１は、センサが所定の時間間隔で計測した所定期間における時系列の複数の計測値を取得してよい。

Ｓ１２０２において送信装置２０１は、センサから取得した複数の計測値を圧縮変換する。例えば、センサから取得した複数の計測値が温度である場合、制御部３０１は、温度変換情報５００を用いて複数の温度のそれぞれを変換値に変換してよい。また、制御部３０１は、例えば、温度差分情報６００を用いて、複数の温度を代表する代表値との他の温度の差分を差分値に変換してよい。

Ｓ１２０３において送信装置２０１は、例えば、メッセージを生成する。例えば、送信装置２０１は、変換値および差分値を含むメッセージを生成してよい。それにより、複数の計測値を変換して圧縮し、まとめて格納したメッセージを生成することができる。従って、メッセージの通信回数を削減したり、メッセージのデータサイズを小さくしたりすることができる。

Ｓ１２０４において送信装置２０１は、例えば、メッセージを処理サーバ２０３に宛てて送信する。例えば、送信装置２０１は、処理サーバ２０３に宛てたメッセージをクラウドサーバ２０２に送信してよい。

Ｓ１２０５においてクラウドサーバ２０２は、例えば、メッセージを受信すると、タイムスタンプをメッセージに付加する。例えば、クラウドサーバ２０２は、メッセージの受信時刻をメッセージに付加してよい。

Ｓ１２０６においてクラウドサーバ２０２は、例えば、タイムスタンプを付加したメッセージを、宛先として指定されている処理サーバ２０３に送信する。

Ｓ１２０７において処理サーバ２０３は、例えば、メッセージから時系列の計測値を復元する。例えば、処理サーバ２０３は、送信装置２０１が実行したのと逆の手順を実行して、複数の計測値を復元してよい。例えば、処理サーバ２０３は、メッセージに含まれる最新の時刻の温度の変換値から、温度変換情報５００を用いて温度を復元してよい。また、例えば、処理サーバ２０３は、メッセージに含まれる差分値から温度差分情報６００を用いて差分温度を取得し、最新の温度と差分温度とから、各時刻の温度を取得してよい。なお、処理サーバ２０３は、メッセージに含まれる最新の計測値の計測時刻として、タイムスタンプの時刻を用いてよい。また、例えば、処理サーバ２０３は、タイムスタンプの時刻から計測間隔ずつ時系列に時刻をずらすことで、他の計測値の計測時刻を生成してよい。

Ｓ１２０８において処理サーバ２０３は、例えば、得られた複数の計測値を蓄積サーバ１０１に通知する。Ｓ１２０９において蓄積サーバ１０１は、受信した複数の計測値を蓄積サーバ１０１の記憶装置に格納する。

例えば、以上のように、実施形態によれば、センサで計測された複数の計測値を、蓄積サーバ１０１に蓄積することができる。

また、実施形態によれば送信装置２０１は、無線通信を用いてクラウドに直接データを送信することができるため、施設の設備にセンサおよび送信装置２０１を設置する際に、配線に気を配らなくてもセンサを設置して情報を収集することができる。

また、実施形態によれば送信装置２０１は、センサの計測値を、よりデータ量の少ない変換値へと変換している。従って、より少ないデータ量で計測値を表すことができる。

また更に、例えば、上述の実施形態では、計測値が温度の場合、複数の計測値を代表する代表値からの差分を示す差分値で、他の計測値を表している。従って、より少ないデータ量で計測値を表すことができる。

また更に、例えば、上述の実施形態では、計測値が電力量の場合、所定期間における電力量の増加量を１００％とし、その増加量に対して、所定の時刻までに増加した増加量が占める割合を示す割合値で他の計測値を表している。従って、より少ないデータ量で計測値を表すことができる。

そのため、例えば、ＬＰＷＡといった通信方式を利用する場合、上りのデータサイズが制限されることがあるが、実施形態によれば定められたデータサイズ内でより多くの計測値を格納することができる。

また、例えば、１つのメッセージに格納できる計測値を示す情報の数を増やすことができるため、実施形態によれば、センサの情報をクラウドに上げるのにかかるメッセージの数も削減することができる。

続いて、実施形態に係る空調設備１０５の制御処理の流れを説明する。図１３には、制御システム２００が実行する空調設備１０５の制御処理のシーケンスが例示されている。

Ｓ１３０１において分析サーバ１０２は、蓄積サーバ１０１から最新の計測値を含む時系列の複数の計測値を取得し、分析して制御情報を生成する。例えば、制御情報は、コントローラ２０４が空調設備１０５の制御するための処理で利用するパラメータであってよい。

Ｓ１３０２において分析サーバ１０２は、制御情報をコントローラ２０４に宛てて送信する。

Ｓ１３０３においてコントローラ２０４は、例えば、ルータ１０３を介して制御情報を受信すると、制御情報に含まれるパラメータの情報を用いて演算を行い、空調設備をどのように制御するか決定する。

Ｓ１３０４においてコントローラ２０４は、例えば、決定した制御を指示する制御信号を空調設備１０５に出力する。

Ｓ１３０５において空調設備１０５は、受信した制御信号に従って、空調設備１０５を制御し、施設の温度を調整する。

以上に述べたように、例えば、クラウド上に配置された蓄積サーバ１０１に蓄積された複数の計測値の情報に基づいて、コントローラ２０４に制御情報が通知される。コントローラ２０４は、通知された制御情報に従って、制御信号を空調設備１０５に出力する。空調設備１０５は、制御信号に従って施設内の温度を制御する。

コントローラ２０４は、例えば、蓄積サーバ１０１に蓄積された複数の計測値に基づき分析サーバ１０２から通知されるパラメータに従って、空調設備１０５に制御信号を出力することができる。従って、コントローラ２０４は、センサで計測された温度に応じて施設の温度を制御することができる。

以上において、実施形態を例示したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、上述のシーケンスは例示であり、実施形態はこれに限定されるものではない。シーケンスは、処理の順番を変更して実行されてもよく、別に更なる処理を含んでもよく、又は、一部の処理が省略されてもよい。また、シーケンスの各処理は、別の装置で実行されてもよい。

また、上述の実施形態ではメッセージの送信タイミングとして、例えば、一定間隔でメッセージ９０１を送信する例を述べているが、実施形態はこれに限定されるものではない。別の実施形態では、メッセージの送信タイミングとして複数の時間間隔が用いられてもよい。

例えば、２４時間にわたって等間隔でメッセージを送信するのではなく、２４時間を複数の時間帯に分けて、時間帯によって、メッセージの送信間隔を密にする時間帯と疎にする時間帯を設けてもよい。例えば、送信装置２０１は、第１の時間帯に第１の送信間隔でメッセージを送信し、第２の時間帯に第１の送信間隔よりも送信間隔の長い第２の送信間隔でメッセージを送信してよい。また、メッセージのヘッダには、送信間隔が第１の送信間隔と第２の送信間隔のいずれであるかを示す情報が含まれていてもよい。

例えば、空調機の管理の場合に、９時から１９時の人が多くいる時間帯には、送信装置２０１は、メッセージの送信を５分間隔として１２０回送信し、密に温度および湿度の情報を送信してよい。それにより、人がいる時間帯には快適に過ごせるように温度制御を実行することができる。なお、メッセージ７０３には、約３０秒間隔で計測された１０件の計測値を示す情報が登録されていてよい。

一方、１９時から９時の人があまりいない時間帯には、送信装置２０１は、メッセージの送信を６０分間隔として１４回送信し、疎に温度および湿度の情報を送信してよい。なお、メッセージ７０３には約１０分間隔で計測された６件の計測値を示す情報が登録されていてよい。

この様に送信間隔を変更することで、施設に居る人の快適さを高めつつ、メッセージの通信回数を節約することができる。なお、ここでは２つの時間帯でメッセージの送信間隔を制御する例を述べているが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、制御部３０１は、３以上の複数の時間帯でメッセージの送信間隔を、異なる間隔に制御してもよい。

また更に、別の実施形態では送信装置２０１は、複数のセンサと通信してもよい。例えば、１日に通信できる通信回数が１４０回に制限されている場合に、接続されたセンサによっては、１４０回もの通信が不要なセンサも存在し得る。この場合に、残りの通信回数は、別のセンサの計測値をクラウドサーバ２０２に送信するために利用されてもよい。即ち、複数の異なるセンサで計測された計測値をクラウドサーバ２０２にあげるために、送信装置２０１が共有されてもよい。

また、上述の実施形態の制御システム２００は、例示であり、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、蓄積サーバ１０１、分析サーバ１０２、クラウドサーバ２０２、および処理サーバ２０３は、統合された１つのサーバであってもよいし、より少ない数のサーバまたはより多い数のサーバで構成されていてもよい。例えば、上述の送信装置２０１に配置されている送信部３１１、および処理サーバ２０３に配置されている処理部４１１は、他の装置に配置されていてもよい。

また、上述の実施形態では制御システム２００を空調設備１０５の制御に適用する例を述べているが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、実施形態にかかる制御システム２００は、蓄電池設備、受変電設備、太陽光発電設備などの蓄エネルギーおよび創エネルギーのための設備を制御するために利用されてもよい。例えば、メッセージには、ＳＯＣ（State Of Charge）などのバッテリーの状態を示す複数の計測値が、データ量が小さくなるように変換されて格納されていてもよい。或いは、メッセージには、ＣＯ_２濃度などの他の計測値が、データ量が小さくなるように変換されて格納されていてもよい。

なお、上述の実施形態において、例えば、Ｓ１２０１からＳ１２０４の処理では、送信装置２０１の制御部３０１は、送信部３１１として動作する。また、例えば、Ｓ１２０７からＳ１２０８の処理では、処理サーバ２０３の制御部４０１は、処理部４１１として動作する。

図１４には、実施形態に係る送信装置２０１、クラウドサーバ２０２、処理サーバ２０３、コントローラ２０４、蓄積サーバ１０１、または分析サーバ１０２などの情報処理装置を実現するためのコンピュータ１４００のハードウェア構成が例示されている。図１４のコンピュータを実現するためのハードウェア構成は、例えば、プロセッサ１４０１、メモリ１４０２、記憶装置１４０３、読取装置１４０４、通信インタフェース１４０６、及び入出力インタフェース１４０７を備える。なお、プロセッサ１４０１、メモリ１４０２、記憶装置１４０３、読取装置１４０４、通信インタフェース１４０６、および入出力インタフェース１４０７は、例えば、バス１４０８を介して互いに接続されている。

プロセッサ１４０１は、例えば、シングルプロセッサであっても、マルチプロセッサやマルチコアであってもよい。プロセッサ１４０１は、メモリ１４０２を利用して手順を記述したプログラムを実行することにより、上述した送信装置２０１、クラウドサーバ２０２、処理サーバ２０３、コントローラ２０４、蓄積サーバ１０１、または分析サーバ１０２の一部または全部の機能を提供する。例えば、送信装置２０１のプロセッサ１４０１は、記憶装置１４０３に格納されているプログラムを読み出して実行することで、制御部３０１および送信部３１１として動作する。また、処理サーバ２０３のプロセッサ１４０１は、例えば、記憶装置１４０３に格納されているプログラムを読み出して実行することで制御部４０１および処理部４１１として動作する。

メモリ１４０２は、例えば半導体メモリであり、ＲＡＭ領域及びＲＯＭ領域を含んでいてよい。記憶装置１４０３は、例えばハードディスク、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、又は外部記憶装置である。なお、ＲＡＭは、Random Access Memoryの略称である。また、ＲＯＭは、Read Only Memoryの略称である。

読取装置１４０４は、プロセッサ１４０１の指示に従って着脱可能記憶媒体１４０５にアクセスする。着脱可能記憶媒体１４０５は、例えば、半導体デバイス、磁気的作用により情報が入出力される媒体、光学的作用により情報が入出力される媒体により実現される。なお、半導体デバイスは、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリである。また、磁気的作用により情報が入出力される媒体は、例えば、磁気ディスクである。光学的作用により情報が入出力される媒体は、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、Blu-ray Disc等（Blu-rayは登録商標）である。ＣＤは、Compact Discの略称である。ＤＶＤは、Digital Versatile Diskの略称である。

例えば、上述の記憶部３０２および記憶部４０２は、メモリ１４０２、記憶装置１４０３、及び着脱可能記憶媒体１４０５を含んでいる。例えば、送信装置２０１および処理サーバ２０３の記憶装置１４０３には、温度変換情報５００、温度差分情報６００、および割合変換情報１０００が格納されている。

通信インタフェース１４０６は、プロセッサ１４０１の指示に従って、他の装置と通信する。通信インタフェース１４０６は、例えば、上述の通信部３０３および通信部４０３の一例である。

入出力インタフェース１４０７は、例えば、入力装置及び出力装置との間のインタフェースであってよい。入力装置は、例えばユーザからの指示を受け付けるキーボード、マウス、タッチパネルのデバイスである。出力装置は、例えばディスプレイ表示装置、及びスピーカの音声装置である。

実施形態に係る各プログラムは、例えば、下記の形態でコンピュータ１４００に提供される。
（１）記憶装置１４０３に予めインストールされている。
（２）着脱可能記憶媒体１４０５により提供される。
（３）プログラムサーバのサーバから提供される。

なお、図１４を参照して述べた送信装置２０１、クラウドサーバ２０２、処理サーバ２０３、コントローラ２０４、蓄積サーバ１０１、または分析サーバ１０２などの情報処理装置を実現するためのコンピュータ１４００のハードウェア構成は、例示であり、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、上述の構成の一部が、削除されてもよく、また、新たな構成が追加されてもよい。また、別の実施形態では、例えば、上述の制御部３０１および制御部４０１の一部または全部の機能がＦＰＧＡ、ＳｏＣ、ＡＳＩＣ、およびＰＬＤによるハードウェアとして実装されてもよい。なお、ＦＰＧＡは、Field Programmable Gate Arrayの略称である。ＳｏＣは、System-on-a-chipの略称である。ＡＳＩＣは、Application Specific Integrated Circuitの略称である。ＰＬＤは、Programmable Logic Deviceの略称である。

以上において、いくつかの実施形態が説明される。しかしながら、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、上述の実施形態の各種変形形態および代替形態を包含するものとして理解されるべきである。例えば、各種実施形態は、本発明の趣旨および範囲を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、本発明は、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせた実施形態や、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除して、または実施形態に示される構成要素にいくつかの構成要素を追加した実施形態も含まれる。

１００ ：制御システム
１０１ ：蓄積サーバ
１０２ ：分析サーバ
１０３ ：ルータ
１０４ ：コントローラ
１０５ ：空調設備
１０６ ：温湿度センサ
１０７ ：電力量センサ
２００ ：制御システム
２０１ ：送信装置
２０２ ：クラウドサーバ
２０３ ：処理サーバ
２０４ ：コントローラ
２０５ ：温湿度センサ
２０６ ：電力量センサ
３０１ ：制御部
３０２ ：記憶部
３０３ ：通信部
３１１ ：送信部
４０１ ：制御部
４０２ ：記憶部
４０３ ：通信部
４１１ ：処理部
１４００ ：コンピュータ
１４０１ ：プロセッサ
１４０２ ：メモリ
１４０３ ：記憶装置
１４０４ ：読取装置
１４０５ ：着脱可能記憶媒体
１４０６ ：通信インタフェース
１４０７ ：入出力インタフェース
１４０８ ：バス

Claims (5)

1. 施設に設置されているセンサで時系列に計測された複数の計測値を取得し、前記複数の計測値を変換して圧縮し、まとめてメッセージに格納して処理部に宛てて送信する送信部と、
   前記メッセージを受信すると、前記メッセージから前記複数の計測値を復元する前記処理部と、
   前記処理部により復元された前記複数の計測値に基づき生成されている制御情報を受信し、前記制御情報に基づいて、前記施設の設備に制御信号を出力するコントローラと、
   を含む、制御システム。
2. 前記送信部は、前記複数の計測値を代表する計測値を示す変換値と、前記代表する計測値からの他の計測値の差分を示す差分値とを前記メッセージに格納する、請求項１に記載の制御システム。
3. 前記送信部は、前記複数の計測値を代表する第１の計測値と、１つ前に送信した前記メッセージに格納された前記複数の計測値を代表する第２の計測値との差分に対する前記第１の計測値と他の計測値との差分、の割合に対応付く割合値を前記メッセージに格納する、請求項１に記載の制御システム。
4. 前記送信部は、第１の時間帯に第１の送信間隔で前記メッセージを送信し、第２の時間帯に前記第１の送信間隔よりも送信間隔の長い第２の送信間隔で前記メッセージを送信する、請求項１から３のいずれか１項に記載の制御システム。
5. 送信部が、施設に設置されているセンサで時系列に計測された複数の計測値を取得し、前記複数の計測値を変換して圧縮し、まとめてメッセージに格納して処理部に宛てて送信し、
   前記処理部が、前記メッセージを受信すると、前記メッセージから前記複数の計測値を復元し、
   コントローラが、前記処理部により復元された前記複数の計測値に基づき生成されている制御情報を受信し、前記制御情報に基づいて、前記施設の設備に制御信号を出力する、
   ことを含む、制御システムが実行する制御方法。
   
   
   

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