JP5059370B2 - 環境情報処理方法、環境情報処理装置及び環境情報処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、所定の環境内に存在する複数の物に設置されたセンサによって検知されたセンサ値を収集し、上記環境内の情報を上記センサ値によって認識する環境情報処理方法及び所定の環境内に設置された複数の物に設置されたアクチュエータを操作する環境情報処理方法、ならびにこれらの環境情報処理方法を実行する環境処理装置および環境情報処理プログラムに関する。

近年、住宅、ビルなどの所定の環境下で、センサや作動装置（アクチュエータ）などの機器が設置されるようになっている。これらの機器がネットワーク網に接続可能な場合は、上記環境の利用者は遠隔からセンサに対する問合せ指示やアクチュエータに対する作動指示などの操作が可能になる。

しかし、これらの機器が複数設置されるようになると、各機器について個々に特定して指示していたのでは利用者の操作が煩雑になり、本来操作すべき機器の特定が欠落し、操作する必要のない機器を特定するという不具合が生じる可能性がある。

上記複数の機器をまとめて操作するためには、これらの機器を属性により概括的または抽象的な表現でグループ化し、この表現によって操作の指示を出さなければならないが、概括的、抽象的な表現であるがゆえに、利用者が所望する機器を漏れのない方法によって特定しなければならない。

そこで、従来、上記複数の機器を所定の属性ごとにまとめて階層化する方法が提供されていた（例えば、非特許文献１参照）。

たとえば、図６（１）で示すように、住宅に設置されたセンサのうち、「安全にかかわるセンサ」という属性で区分すると、「リビング」では、窓Ａ、勝手口Ａに設置されたセンサが指定され、「寝室」では、窓Ｂ、ドアＡ、勝手口Ｂに設置されたセンサが指定される。

従って、たとえば、「寝室の戸締り」という問い合わせの指示をする場合は、上記利用者は、『「安全にかかわるセンサ」で「寝室」にある「ドア」』と指示すれば、ドアＡ及び勝手口Ｂの開閉状態を問い合わせることができる。

このように、機器を属性に応じて階層化すれば、複数のセンサをまとめて指定できるため、上記のような不具合は生じない。
岩谷晶子、高汐一紀、徳田英幸著「情報処理学会研究報告 ２００４−ＵＢＩ−３ センサの偏在環境におけるユーザの周辺情報の蓄積方法に関する考察」情報処理学会ユビキタスコンピューティングシステム研究会、２００４年１月２０日、ｐ．９３−１００

しかしながら、上記従来の方法によれば、階層化した構造は、操作したい環境情報によって異なるため、利用者が所望する機器の操作を的確に実行できないという不都合が生じていた。

たとえば、「（住宅全体の）戸締り」という問い合わせに対しては、外界に接している窓Ａ、窓Ｂ、勝手口Ａ、勝手口Ｂを指定しなればならないが、図６（１）の階層構造では、最下層の窓Ａ、窓Ｂ、勝手口Ａ、勝手口Ｂのセンサを個々に指定せざるを得なかった。

この不都合を解消するためには、図６（２）で示すように、「安全にかかわるセンサ」を「外界に接している」と「部屋の中」とに分けて階層化しなければならない。これによれば、『「安全にかかわるセンサ」で「外界に接している」』とすれば、窓Ａ、窓Ｂ、勝手口Ａ、勝手口Ｂをすべて網羅し、利用者の意思を的確に反映する。

図６（１）の一点鎖線で囲まれた部分『「安全にかかわるセンサ」で「寝室」にある「ドア」』と、図６（２）の一点鎖線で囲まれた部分『「安全にかかわるセンサ」で「外界に接している」』との双方を満たす階層を構成するためには、図６（３）で示す通り、（１）（２）を結合し、多次元階層化して変更するか、個々の階層を必要に応じて使い分ける必要があった。

従って、利用者のあらゆる指示を網羅しようとすると、階層構造が複雑化し、利用者の操作負荷が増大するという不都合があった。

また、環境情報の一部追加や一部変更であっても、階層全体の修正が必要になるため、修正に要する時間、コストが膨大になるという不都合があった。

図６は、センサを例として説明したが、上記不都合は、アクチュエータの場合も同様に生じる。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、上記所定の環境内に存在する複数の機器の操作を概括的または抽象的な表現によって指示する場合に、利用者のあらゆる指示に対して操作負荷を増大させずに対応可能な環境情報処理方法、環境情報処理装置及び環境情報処理プログラムであって、環境情報の一部追加、一部変更があっても、簡単に修正することが可能なものを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明にかかる環境情報処理方法は、所定の環境内に存在する複数の物に設置されたセンサによって検知されたセンサ値を収集し、前記環境内の情報を前記センサ値によって認識する環境情報処理方法であって、前記物の状態を物の属性に応じて概括的または抽象的に問い合わせる指示データを、前記所定の環境を最上位の概念として位置づけ、この環境内に存在する物を環境の下位概念を構成する物とエリアに分類し、前記物またはエリアの下位概念を定義するｉｓ−ａの関係と前記ｉｓ−ａの関係で定義された各下位概念の相互の関係とで前記環境内に存在する物を網羅的に記述するオントロジ記述と、前記センサの数または量と、前記センサの種類とからなる命題データと、前記センサから取得される値と、前記命題データと前記値との関係を示す関係演算子とから構成される条件式に対応させた条件式データを予め蓄積し、前記指示データを受信するステップと、この指示データに対応する前記条件式データを読み出すステップと、この条件式データから、前記物に設置されたセンサを特定するステップと、特定したセンサにアクセスし、各センサから検出されたセンサ値を取得するステップと、取得したセンサ値に基づき前記条件式を計算するステップと、計算結果データを前記指示データの送信元に返信するステップとを実行することを特徴とする。

ここで、「物の状態を物の属性に応じて概括的または抽象的に問い合わせる指示データ」とは、たとえば、「戸締りができているか」「火の元の管理ができているか」など、具体的に個々のセンサを特定せずに、ある条件に合致するセンサの操作を概括、抽象した表現をいう。通常、人間が、何らかの行動をするときは、まず、このように概括的、抽象的な表現（たとえば、「戸締りの確認」）から出発して、最終的に具体的な行動をおこす（たとえば、「玄関のカギの確認」など）。従って、このような指示は、利用者にとって馴染みやすいものといえる。

前記「オントロジ記述」は、所定の環境内に存在する複数の物を普遍的な概念によって定義し、この複数の概念相互の関係を表現するものである。たとえば、庭と家を遮蔽する「窓」は、「オントロジ記述」によれば『「遮蔽対象」が「外界（庭）」と「家」である「窓」』という表現になる。

この方法によれば、前記オントロジ記述で表現した条件式に合致するセンサを特定するので、環境情報の一部に追加、変更があったとしても、前記オントロジ記述の表現を修正する必要はなく、普遍的に使用することができる。

前記方法によれば、たとえば、「ドア」のロックが施錠されていれば「０」、開錠されていれば「１」というようにセンサ値を設定し、前記条件式によって特定されたセンサのセンサ値を収集して条件式を計算すれば、前記抽象的な問い合わせに対して応答することができる。

また、前記指示が、所定の環境内に存在する複数の物に設置されたアクチュエータを物の属性に応じて概括的または抽象的な指示により操作し、物を作動させる指示データである場合も、前記センサ同様、抽象的な指示、たとえば、「戸締りをしろ」「火の元を管理しろ」などの指示に対応したオントロジ記述を含む条件式データによってアクチュエータを特定し、前記指示に従った操作データをこの特定したアクチュエータに送信し、アクチュエータを操作（たとえば、「ドア」の「開閉アクチュエータ」により「ドア」を締めるという操作）すればよい。

さらに、前記計算結果データを生成するとともに、この計算結果データに基づいて前記物を作動させる指示データを自動的に生成し、この物を作動させる指示データによって前記特定したアクチュエータに操作データを送信するようにすれば、前記問い合わせによるセンサ値の確認からアクチュエータの操作までの作業を一連のプロセスで行なうことができる。

前記条件式は、
＜条件式＞：：＝＜量（数）＞＜オントロジ記述＞＜センサ／アクチュエータ（以下両者を総称して「デバイス」という）＞＜関係演算子＞＜値＞
と表現できる。

具体的には、＜量（数）＞とは、「すべての」「すくなくともひとつの」などを意味し、＜デバイス＞とは、「開閉センサ」「温度センサ」「開閉アクチュエータ」「スイッチアクチュエータ」などを意味する。＜量（数）＞と＜デバイス＞と前記＜オントロジ記述＞とを合わせて＜命題データ＞という。

＜値＞とは、デバイスから取得される値、たとえば「１」「０」などである。＜関係演算子＞とは、＜命題データ＞と前記＜値＞との関係を示す演算子、たとえば、「＜」「≦」「＞」「≧」「＝」「≠」などである。

前記問い合わせデータまたは作動指示データが、複数の条件式の計算結果を求めるものである場合は、各条件式を論理演算子で関係付けて条件式を生成してもよい。論理演算子とは、「ＯＲ」「ＡＮＤ」「ＸＯＲ」「ＮＯＲ」などである。

なお、前記条件式データからセンサまたはアクチュエータを特定するステップは、前記オントロジ記述から抽出されたオントロジ概念データとオントロジ概念データによって下位概念及び概念相互間の関係で定義される媒介概念データを予め蓄積し、前記指示データに対応して読み出された条件式データからオントロジ概念データを抽出し、このオントロジ概念データに対応する媒介概念データを取得するステップと、前記環境内に存在する物及びエリアを特定する物・エリアデータを予め蓄積し、前記取得した媒介概念データによって定義されるとともに、前記概念相互間の関係を有する他の物またはエリアによって特定される物・エリアデータを取得するステップと、前記物に設置されたセンサまたはアクチュエータを特定するセンサデータまたはアクチュエータデータを予め蓄積し、前記取得した物データに対応するセンサデータまたはアクチュエータデータを取得するステップとから構成してもよい。

前記課題を解決するため、本発明にかかる環境情報処理装置は、所定の環境内に存在する複数の物に設置されたセンサによって検知されたセンサ値を収集し、前記環境内の情報を前記センサ値によって認識する環境情報処理装置であって、前記物の状態を物の属性に応じて概括的または抽象的に問い合わせる指示データを、前記所定の環境を最上位の概念として位置づけ、この環境内に存在する物を環境の下位概念を構成する物とエリアに分類し、前記物またはエリアの下位概念を定義するｉｓ−ａの関係と前記ｉｓ−ａの関係で定義された各下位概念の相互の関係とで前記環境内に存在する物を網羅的に記述するオントロジ記述と、前記センサの数または量と、前記センサの種類とからなる命題データと、前記センサから取得される値と、前記命題データと前記値との関係を示す関係演算子とから構成される条件式に対応させた条件式データ蓄積手段と、前記オントロジ記述から抽出されたオントロジ概念データとオントロジ概念データによって下位概念及び概念相互間の関係で定義される媒介概念データとを蓄積する概念データ蓄積手段と、前記媒介概念データによって定義されるとともに、前記概念相互間の関係を有する他の物またはエリアによって定義される物・エリアデータ蓄積手段と、この物に設置されたセンサを示すセンサデータ蓄積手段とを備え、所定の端末から前記指示データを受信する受信手段と、この指示データに対応する条件式データを前記条件式データ蓄積手段から読み出し、この条件式データからオントロジ概念データを抽出し、媒介概念データ蓄積手段から抽出されたオントロジ概念データに対応する媒介概念データを読み出し、この媒介概念データに基づいて物・エリアデータ蓄積手段から物データを読み出して、前記指示データに対応する物データを特定するオントロジ演算手段と、特定された物データに設置されたセンサを前記センサデータ蓄積手段から読み出して、読み出されたセンサデータに基づいて、各センサにアクセスするセンサアクセス手段と、アクセスしたセンサのセンサ値を取得し、このセンサ値に基づいて前記条件式を計算する環境情報計算手段と、算出された計算結果データを前記所定の端末に送信する送信手段とを有するサーバを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、環境情報計算手段による計算は、前記指示データに対応する条件式のオントロジ記述を抽出して環境内の物を具体的に特定し、この物に設置されたセンサからセンサ値を取得して前記条件式にこのセンサ値を代入することによって実行される。

所定の環境内に設置された複数のアクチュエータを操作する場合は、前記サーバは、アクチュエータを物の属性に応じて概括的または抽象的な指示により操作し、物を作動させる指示データに対応する条件式のオントロジ記述を抽出して環境内の物を具体的に特定し、この物に設置されたアクチュエータを前記指示に従い操作する操作データを生成、送信すればよい。

前記サーバは、前記計算結果データを生成し、この計算結果データに基づいて前記物を作動させる指示データを自動的に生成し、この物を作動させる指示データによって前記特定したアクチュエータに操作データを送信するようにしてもよい。

この構成によれば、前記問い合わせの指示によるセンサ値の確認からアクチュエータの操作までの一連の作業をこの装置で行なうことができる。

なお、前記環境情報の計算は、コンピュータを条件式データ蓄積手段と概念データ蓄積手段と物・エリアデータ蓄積手段とセンサデータ蓄積手段と受信手段とオントロジ演算手段とセンサアクセス手段と環境情報計算手段と送信手段として機能させるためのプログラムによって算出するようにしてもよい。

アクチュエータの操作処理をする場合は、コンピュータを前記条件式データ蓄積手段と概念データ蓄積手段と物・エリアデータ蓄積手段とアクチュエータデータ蓄積手段と受信手段とオントロジ演算手段とアクチュエータアクセス手段とアクチュエータ操作処理手段として機能させるためのプログラムによって実行するようにしてもよい。

さらに、前記プログラムは、前記計算結果データを生成し、この計算結果データに基づいて前記物を作動させる指示データを自動的に生成し、この物を作動させる指示データによって前記特定したアクチュエータに操作データを送信するように、コンピュータを機能させるものであってもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明にかかる環境情報処理方法、環境情報処理装置及び環境情報処理プログラムは、上記所定の環境内に存在する複数の機器の操作を概括的または抽象的な表現によって指示する場合に、所定の環境内に存在するすべての物及びエリアを、オントロジ記述を使用した概念データで表現しているので、利用者のあらゆる指示に対して操作負荷を増大させずに漏れなく対応することができるという効果を奏する。

また、環境情報の一部追加、一部変更があった場合でも、上記概念データに包含される物・エリアデータを追加するだけで対応することができるので、修正作業が簡単になり、さらに、利用者にとっても、修正の都度、指示の仕方を変える必要がなく、操作負荷がかからないという効果を奏する。

図１を参照して、１は本発明に係る環境情報処理装置を構成するサーバである。サーバ１は、ユーザ端末Ｕから、サーバ１が管理する環境の情報に関して問い合わせ指示や作動指示を受信する。ユーザ端末Ｕは、上記環境内または上記環境外の遠隔地のいずれに存在するものであってもよい。上記環境外に存在するユーザ端末Ｕは、インターネット網Ｉを介してサーバ１と通信自在なパーソナルコンピュータｕ１、モバイル通信網Ｍ及びインターネット網Ｉを介してサーバ１と通信自在な携帯電話ｕ２が考えられる。また、上記環境内に存在するユーザ端末Ｕは、サーバ１とＬＡＮなどを介して通信自在に接続されたパーソナルコンピュータｕ３や専用リモコンｕ４などが考えられる。

ただし、ユーザ端末Ｕは、上記に限定される趣旨ではない。従って、たとえば、利用者が携帯するＲＦＩＤタグなどの端末に記録された情報を読み取ってサーバ１に送信する仕組みであってもよい。

ユーザ端末Ｕから上記指示データを受け取ったサーバ１は、上記環境内に存在する物に設置されているデバイスＤ、すなわち、センサ、アクチュエータなどの機器と通信自在に接続され、センサの値を問い合わせ、またはアクチュエータを作動させる。なお、本実施の形態では、デバイスＤの例として、エントランス灯ｄ１、玄関ロックｄ２、窓ロックｄ３、エアコンｄ４及びＴＶｄ５を例示した。これらのデバイスＤには、各々センサ及びアクチュエータが設置されている（図示せず）。

図１では、サーバ１は、住宅の環境情報処理を行なう装置として例示したが、これに限定される趣旨ではない。所定の環境内のエリアに物が存在し、その物が、利用者によって操作される場合は、サーバ１を設置し、本発明にかかる環境情報処理を行なうことができる。

図２は、サーバ１の機能ブロック図を示したものである。サーバ１は、ユーザ端末Ｕから指示データを送受信部１０１で受信すると、ＣＰＵ１０２は、環境情報処理をメモリ１０３で各種処理を実行する。

上記送受信部１０１で指示データを受信した場合、環境情報処理は、環境情報計算部１０４に送られる。環境情報計算部１０４では、指示データに対応する条件式を環境辞書データベース１０６から読み出す。読み出された条件式は、オントロジ記述が抽出され、オントロジ演算部１０７で、上記指示データの対象となる物が特定される。

ここで、オントロジ記述とは、所定の環境内に存在する複数の物を普遍的な概念によって定義し、この複数の概念相互の関係を表現するものである。

図３は、図１で説明した住宅を例に、遮蔽物に着目してオントロジ記述に基づいて表現した環境内の構造図である。

この図は、下記の通り、物やエリアについてのオントロジ記述による普遍的な概念をふまえて表現されたものである。

ある環境を最上位の「概念」として位置づけると、この概念は「物」と「エリア」という下位概念を包含することになる。

「物」の下位概念として「遮蔽物」があり、「遮蔽物」の下位概念は「ドア」や「窓」ということになる。この「遮蔽物」は、また、「遮蔽対象」として２つの「エリア」という概念で表現されるが、これらの関係は、水平的な概念相互の関係となる。

一方、「エリア」の下位概念として「外界」と「人の住む所」があり、「人の住む所」の下位概念は「寝室」「リビング」ということになる。この「エリア」は、また、「サブエリア」としての「エリア」と「設置物」として「物」とで表現されるが、これらの関係は、水平的な概念相互の関係となる。

以下、このオントロジ記述による普遍的な概念をふまえて、図３で示した住宅における「物」と「エリア」について説明する。

図３で、住宅における遮蔽物は、「遮蔽物」自体と「遮蔽対象」によって表現することが可能である。すなわち、一般に「遮蔽物」は、「遮蔽対象」を持つものとして定義される。図３では、囲み線Ａで「遮蔽物」を中心に住宅という環境を表現し、囲み線Ｂで「遮蔽対象」を中心に住宅という環境を表現している。

まず、「遮蔽物」の下位概念は、「ドア」と「窓」である。すなわち、「ドア」や「窓」は、「遮蔽物」の一種であり、特殊な「遮蔽物」であるといえる。この「ドア」と「窓」は、本住宅内に設置された具体的な物、すなわち、「勝手口A」「勝手口Ｂ」「窓Ａ」「窓Ｂ」「ドアＡ」の定義になる。

従って、「勝手口A」「勝手口Ｂ」「窓Ａ」「窓Ｂ」「ドアＡ」は、「ドア」「窓」によって定義され、「ドア」「窓」は、上位概念「遮蔽物」によって定義される。

このような上位概念と下位概念の関係を「ｉｓ−ａの関係」という。

次に、「遮蔽物」の「遮蔽対象」は２つの「エリア」という概念で表現することができることを示している。これらの関係は、上位概念と下位概念という関係ではなく、水平的な概念相互の関係となる。

なお、下位概念は、上位概念のもつ水平的な概念相互間の関係を承継している。すなわち、「ドア」という下位概念は「遮蔽物」という上位概念の持つ「遮蔽対象」という関係も持っている。

例えば、「勝手口Ａ」は「遮蔽物」の下位概念である「ドア」なので、「リビングＡ」「庭Ａ」という具体的な「エリア」との間に「遮蔽対象」という関係を持っている。

ところで、囲み線Ｂ内では、たとえば、「リビングＡ」は「リビング」で定義されている。「リビング」の上位概念は、「人の住む所」であり、また、「人の住む所」の上位概念は「エリア」である。すなわち、「リビング」は「エリア」に対しても下位概念である。

次に、「リビングＡ」は「エリア」の下位概念である「リビング」なので、「勝手口Ａ」「窓Ａ」との間に「設置物」という関係があることを示している。これは、概念間相互の関係である。

上記図６で説明したとおり、従来の階層構造によれば、利用者のあらゆる指示を網羅しようとすると、階層構造が複雑化し、利用者の操作負荷が増大するという不都合があった。また、環境情報の一部追加や一部変更であっても、階層全体の修正が必要になるため、修正に要する時間、コストが膨大になるという不都合があった。

上記オントロジ構造によれば、「ｉｓ−ａの関係」と概念相互間の関係で環境内の物を網羅的に記述できるので、上記のような不都合は生じない。

たとえば、「住宅全体の戸締り」と「寝室全体の戸締り」という指示について、従来は、各々の指示に対応する階層構造が必要であるが（図６参照）、図３のオントロジ記述による構造では、下記の通りいずれの指示にも対応可能である。

「住宅全体の戸締り」を指示する場合は、「ドア」で定義される物であって、かつ、遮蔽対象が「リビングＡ」と「庭Ａ」である物を指示すればよく、結果として、「勝手口Ａ」「勝手口Ｂ」「窓Ａ」「窓Ｂ」が特定される。

一方、「寝室の戸締り」を指示する場合は、「寝室」で定義される物であって、かつ、設置物を指示すればよく、結果として、「勝手口Ｂ」「窓Ａ」「ドアＡ」が特定される。

上記抽出されたオントロジ記述は、概念データベース１０８から、上記図３で示す定義となる上位概念や概念間の相互関係が読み出され、この特定された概念及び概念間の相互関係に基づき、環境内の具体的な物・エリアデータが物・エリアデータベース１０９から読み出される。オントロジ演算部１０７では、この読み出された物・エリアデータを特定して、環境情報計算部１０４に返す。環境情報演算部１０４では、デバイスデータベース１１０から、上記物・エリアデータに設置されているデバイス（センサ）データを読み出し、上記条件式の対象となるデバイスデータを特定する。特定されたデバイスデータは、デバイスデータアクセス部１１１に送られ、デバイスＤに送信される。デバイスＤのセンサ値を読み取り、デバイスアクセス部１１１を介して、環境情報計算部１０４にセンサ値を返し、上記条件式にセンサ値を代入して計算し、計算結果データを送受信部１０１からユーザ端末Ｕに送信する。ユーザ端末Ｕでは、この計算結果に基づき、たとえば、現在、戸締りがなされているのか、あるいは冷房が効いているのか、などを確認することができる。

なお、上記送受信部１０１でアクチュエータの作動指示データを受信した場合は、環境情報処理は、アクチュエータ操作処理部１０５で実行される。アクチュエータ操作処理部１０５では、作動指示データに対応する条件式を環境辞書データベース１０６から読み出す。読み出された条件式は、オントロジ記述が抽出され、オントロジ演算部１０７で、上記作動指示データの対象となる物が特定される。抽出されたオントロジ記述は、概念データベース１０８から、上記図３で示す定義となる上位概念や概念間の相互関係が読み出され、この特定された概念及び概念間の相互関係に基づき、環境内の具体的な物・エリアデータが物・エリアデータベース１０９から読み出される。オントロジ演算部１０７では、この読み出された物・エリアデータを特定して、アクチュエータ操作処理部１０５に返す。アクチュエータ操作処理部１０５では、デバイスデータベース１１０から、上記物・エリアデータに設置されているデバイス（アクチュエータ）データを読み出し、上記条件式の対象となるデバイスデータを特定する。特定されたデバイスデータは、アクチュエータ操作処理部１０５に送られ、アクチュエータを上記作動指示データに基づき作動させるデータが生成される。この生成されたデータは、デバイスアクセス部１１１を介してデバイスＤに送信され、デバイスＤ（アクチュエータ）が作動する。

なお、図２では、サーバ１は、環境情報計算部１０４とアクチュエータ操作処理部１０５とを備えたものになっているが、いずれか一方だけを備え、センサに対する問い合わせ指示のみを実行するもの、またはアクチュエータに対する動作指示のみを実行するものであってもよい。

また、環境情報計算部１０４とアクチュエータ操作処理部１０５とを備えたものであっても、センサに対する問い合わせ指示、またはアクチュエータに対する動作指示を各々別々に実行させるようにしてもよいが、センサに対する問い合わせに対して、計算結果データを算出し、自動的にこの算出結果に基づいてアクチュエータ作動指示データを生成し、アクチュエータを作動させるようにしてもよい。

図４は、図２で説明した各データベースのデータテーブルを例示したものである。

図４（ａ）は、環境辞書データベースのデータテーブルである。環境辞書とは、問い合わせ指示と条件式、作動指示と条件式を対応させた条件式データ蓄積手段である。

問い合わせ指示は、センサの状態を確認するものであり、作動指示は、アクチュエータを作動させるものである。いずれも、「戸締りができている」「戸締りをしろ」というように、概括的または抽象的な表現である。

条件式は、この概括的または抽象的な表現の指示を下記のような式で表現したものである。
＜条件式＞：：＝＜量（数）＞＜オントロジ記述＞＜センサ／アクチュエータ（以下両者を総称して「デバイス」という）＞＜関係演算子＞＜値＞

ここで、＜量（数）＞とは、「すべての」「すくなくともひとつの」などを意味し、＜デバイス＞とは、「開閉センサ」「温度センサ」「開閉アクチュエータ」「スイッチアクチュエータ」などを意味する。＜量（数）＞と＜デバイス＞と図３で説明した＜オントロジ記述＞とを合わせて＜命題データ＞という。

＜値＞とは、デバイスから取得される値、たとえば「１」「０」などである。＜関係演算子＞とは、＜上記命題データ＞と上記＜値＞との関係を示す演算子、たとえば、「＜」「≦」「＞」「≧」「＝」「≠」などである。

従って、たとえば、問い合わせ指示「戸締りができている」に対応する条件式は、『{すべての}{「遮蔽対象」が「外界」と「家」である「遮蔽物」}の{開閉センサ}が{閉まっている}』となる。

なお、上記問い合わせ指示データまたは作動指示データが、複数の条件式の計算結果を求めるものである場合は、各条件式を論理演算子で関係付けて条件式を生成してもよい。論理演算子とは、「ＯＲ」「ＡＮＤ」「ＸＯＲ」「ＮＯＲ」などである。

図４（ｂ）は、概念データベースのデータテーブルである。上記条件式のうち、オントロジ記述に該当する部分からオントロジ概念データを抽出し、オントロジ概念データとオントロジ概念データによって下位概念及び概念相互間の関係で定義される媒介概念データとを対応付けたものである。

たとえば、抽出したオントロジ概念データに「遮蔽物」という概念がある場合、「遮蔽物」によって定義される下位概念として、「エリア」「ドア」「窓」が対応付けられる。また、「遮蔽物」と相互関係にある概念として遮蔽対象「エリア」が対応付けられる。なお、「定義の属性」とは、定義される数などを示すものである。すなわち、遮蔽対象「エリア」は、１つの環境空間を２分するものであるから、必ず２つの概念が指定されるため、「２つ指定」となる。

図４（ｃ）は、物・エリアデータベースのデータテーブルである。上記環境内に存在する物及びエリアを特定する物・エリアデータと上記媒介概念データ及び他の物・エリアデータとを対応付けたものである。すなわち、この物・エリアデータは、媒介概念データとは物・エリアデータの定義としての関係を有し、上記他の物・エリアデータとは、上記概念相互の関係に対応する関係を有する。

たとえば、媒介概念データ「ドア」によって定義される物・エリアデータは「勝手口Ａ」「勝手口Ｂ」である。また、物・エリアデータ「勝手口Ａ」と上記相互関係（ここでは、「遮蔽対象」という関係）にある物・エリアデータは「リビングＡ」と「庭Ａ」である。

図４（ｄ）は、デバイスデータベースのデータテーブルである。上記物データによって特定された物と、この物に設置されているデバイス（センサ、アクチュエータ）と、このデバイスの種類を対応付けたものである。

たとえば、物「勝手口Ａ」に設置されているデバイスは、「センサＤ」と「アクチュエータＤ」である。これらのデバイスは、勝手口の開閉に関わるものであるから、デバイスの種類は「開閉センサ」「開閉アクチュエータ」となる。

なお、デバイスの種類としては、他に、スイッチセンサ及びスイッチアクチュエータ、温度センサ及び温度アクチュエータなどがある。

図５は、本発明にかかる環境情報処理方法のフロー図である。図５（ａ）は、問い合わせ指示に関する環境情報処理方法のフロー図である。

ユーザ端末から所定の環境内に存在する物の状態を確認する問い合わせ指示データがサーバに送信されると（Ｓ１）、サーバは、受信した問い合わせ指示データに対応した条件式データを取得する（Ｓ２）。この条件式データは、少なくとも上記環境内に存在する物と物が存在するエリアとを定義する概念及び各概念の相互関係によって表現したオントロジ記述を含むものであり、上記問い合わせ指示の記述と、条件式とを対応させたものを蓄積し、ここから該当する条件式データを読み出すことによって取得することができる。

取得された条件式データからオントロジ記述の内容を解析するオントロジ演算処理を実行する（Ｓ３）。オントロジ演算処理によって、上記環境内に存在する物・エリアデータを取得して、上記指示データに関わる物データを取得する（Ｓ４）。取得した物データから、物に設置されているセンサデータを取得する（Ｓ５）。取得したセンサデータから、センサ値を問い合わせるために、センサにアクセスする（Ｓ６）。

デバイス側では、センサ値の問い合わせを受信すると（Ｓ７）、センサ値データをサーバに送信する（Ｓ８）。

センサ値を受信したサーバは、上記条件式にセンサ値を代入して環境情報の計算処理を実行する（Ｓ９）。サーバは、計算結果をユーザ端末に送信し（Ｓ１０）、ユーザ端末は、上記問い合わせに対する応答（計算結果データ）を受信する（Ｓ１１）。

従って、たとえば、ユーザ端末から「戸締りができている」という問い合わせ指示データがサーバに送信されると、上記処理フローに従って住宅の戸締り状態（ドア、窓の鍵が施錠されているか否か）をセンサの開閉の有無によって検出し、ユーザ端末のその結果を通知することができる。

図５（ｂ）は、作動指示に関する環境情報処理方法のフロー図である。

ユーザ端末から所定の環境内に存在する物の作動を指示するデータがサーバに送信されると（Ｓ１２）、サーバは、受信した作動指示データに対応した条件式データを取得する（Ｓ１３）。この条件式データは、少なくとも上記環境内に存在する物と物が存在するエリアとを定義する概念及び各概念の相互関係によって表現したオントロジ記述を含むものであり、上記作動指示の記述と、条件式とを対応させたものを蓄積し、ここから該当する条件式データを読み出すことによって取得することができる。

取得された条件式データからオントロジ記述の内容を解析するオントロジ演算処理を実行する（Ｓ１４）。オントロジ演算処理によって、上記環境内に存在する物・エリアデータを取得して、上記指示データに関わる物データを取得する（Ｓ１５）。取得した物データから、物に設置されているアクチュエータデータを取得する（Ｓ１６）。取得したアクチュエータデータから、アクチュエータ操作処理のデータを生成し、アクチュエータに送信する（Ｓ１７）。

デバイス側では、上記アクチュエータ操作処理データに基づきアクチュエータを作動させる（Ｓ１８）。

従って、たとえば、ユーザ端末から「戸締りをしろ」という作動指示データがサーバに送信されると、上記処理フローに従って住宅の戸締りに関わるアクチュエータ（ドア、窓の鍵を施錠または開錠する機器）を作動させるためにデータを生成し、このデータを上記作動指示によって特定されたアクチュエータに送信して作動させることができる。

図５（ｃ）は、図５（ａ）のＳ３「条件式に基づくオントロジ演算処理」のサブモジュール例を示したフロー図である。なお、図５（ｂ）のＳ１４も同様の処理によって実行することができる。

条件式データを取得すると、条件式データからオントロジ概念データを抽出する（Ｓ３１）。抽出されたオントロジ概念データから媒介概念データを取得し（Ｓ３２）、取得された媒介概念データが定義となる環境内に存在する物データ（Ａ）を取得する（Ｓ３３）。また、物データ（Ａ）との関係で、オントロジ概念データと概念相互間の関係で定義される媒介概念データに対応する物データ（Ｂ）も取得する（Ｓ３４）。

なお、このＳ３３及びＳ３４の処理は、該当する物データが複数存在する場合もあるので、繰り返し実行される。たとえば、取得された下位概念が「ドア」の場合、「ドア」が定義となる物データは、「勝手口Ａ」「勝手口Ｂ」「窓Ａ」などが取得され、物データ「勝手口Ａ」の関係先の物データとしては、遮蔽対象となる「リビングＡ」と「庭Ａ」が取得される。

取得された物データ（Ａ）と物データ（Ｂ）との関係が上記条件式に合致する関係かどうかを判断し（Ｓ３５）、合致する関係の場合には、取得した物データをメインモジュールに返す（Ｓ３６）。合致しない場合には、他の物データについてＳ３３、Ｓ３４及びＳ３５を繰り返す（Ｓ３５）。

本発明は主に環境情報の問い合わせ処理、または環境状態を作動させる処理を実行するものとして、情報処理関連産業等で利用される。

環境情報処理装置を構成するサーバとユーザ端末及びデバイスとを示す構成図 サーバの機能ブロック図 オントロジ記述に基づいて表現した環境内の構造図 （ａ）環境辞書データテーブル、（ｂ）概念データテーブル、（ｃ）物データテーブル、（ｄ）デバイスデータテーブル （ａ）問い合わせ指示に関する環境情報処理方法のフロー図、（ｂ）作動指示に関する環境情報処理方法のフロー図、（ｃ）オントロジ演算処理のフロー図 安全にかかわるセンサを階層化して表現した環境の構造図

１ サーバ
１０１ 送受信部
１０２ ＣＰＵ
１０３ メモリ
１０４ 環境情報計算部
１０５ アクチュエータ操作処理部
１０６ 環境辞書データベース
１０７ オントロジ演算部
１０８ 概念データベース
１０９ 物データベース
１１０ デバイスデータベース
１１１ デバイスアクセス部
Ｕ ユーザ端末
Ｄ デバイス

Claims (11)

1. 所定の環境内に存在する複数の物に設置されたセンサによって検知されたセンサ値を収集し、前記環境内の情報を前記センサ値によって認識する環境情報処理方法であって、
   前記物の状態を物の属性に応じて概括的または抽象的に問い合わせる指示データを、前記所定の環境を最上位の概念として位置づけ、この環境内に存在する物を環境の下位概念を構成する物とエリアに分類し、前記物またはエリアの下位概念を定義するｉｓ−ａの関係と前記ｉｓ−ａの関係で定義された各下位概念の相互の関係とで前記環境内に存在する物を網羅的に記述するオントロジ記述と、前記センサの数または量と、前記センサの種類とからなる命題データと、前記センサから取得される値と、前記命題データと前記値との関係を示す関係演算子とから構成される条件式に対応させた条件式データを予め蓄積し、前記指示データを受信するステップと、この指示データに対応する前記条件式データを読み出すステップと、この条件式データから、前記物に設置されたセンサを特定するステップと、特定したセンサにアクセスし、各センサから検出されたセンサ値を取得するステップと、取得したセンサ値に基づき前記条件式を計算するステップと、計算結果データを前記指示データの送信元に返信するステップとを実行することを特徴とする環境情報処理方法。
2. 所定の環境内に存在する複数の物に設置されたアクチュエータを操作する環境情報処理方法であって、
   前記アクチュエータを物の属性に応じて概括的または抽象的な指示により操作し、物を作動させる指示データを、前記所定の環境を最上位の概念として位置づけ、この環境内に存在する物を環境の下位概念を構成する物とエリアに分類し、前記物またはエリアの下位概念を定義するｉｓ−ａの関係と前記ｉｓ−ａの関係で定義された各下位概念の相互の関係とで前記環境内に存在する物を網羅的に記述するオントロジ記述と、前記アクチエータの数または量と、前記アクチエータの種類とからなる命題データと、前記アクチュエータから取得される値と、前記命題データと前記値との関係を示す関係演算子とから構成される条件式に対応させた条件式データを予め蓄積し、前記指示データを受信するステップと、この指示データに対応する前記条件式データを読み出すステップと、この条件式データから、前記物に設置されたアクチュエータを特定するステップと、特定したアクチュエータを前記指示に従って操作する操作データを生成し、前記特定したアクチュエータにこの操作データを送信するステップとを実行することを特徴とする環境情報処理方法。
3. 前記計算結果データを生成するステップと、この計算結果データに基づいて前記物を作動させる指示データを自動的に生成するステップと、この物を作動させる指示データによって前記特定したアクチュエータに操作データを送信するステップとを実行することを特徴とする請求項１および請求項２記載の環境情報処理方法。
4. 前記指示データが、複数の条件式の計算結果を求めるものである場合は、各条件式を前記論理演算子で関係付けて条件式を生成することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の環境情報処理方法。
5. 前記条件式データからセンサまたはアクチュエータを特定するステップは、前記オントロジ記述から抽出されたオントロジ概念データとオントロジ概念データによって下位概念及び概念相互間の関係で定義される媒介概念データを予め蓄積し、前記指示データに対応して読み出された条件式データからオントロジ概念データを抽出し、このオントロジ概念データに対応する媒介概念データを取得するステップと、前記環境内に存在する物及びエリアを特定する物・エリアデータを予め蓄積し、前記取得した媒介概念データによって定義されるとともに、前記概念相互間の関係を有する他の物またはエリアによって特定される物・エリアデータを取得するステップと、前記物に設置されたセンサまたはアクチュエータを特定するセンサデータまたはアクチュエータデータを予め蓄積し、前記取得した物データに対応するセンサデータまたはアクチュエータデータを取得するステップとから構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の環境情報処理方法。
   
6. 所定の環境内に存在する複数の物に設置されたセンサによって検知されたセンサ値を収集し、前記環境内の情報を前記センサ値によって認識する環境情報処理装置であって、
   前記物の状態を物の属性に応じて概括的または抽象的に問い合わせる指示データを、前記所定の環境を最上位の概念として位置づけ、この環境内に存在する物を環境の下位概念を構成する物とエリアに分類し、前記物またはエリアの下位概念を定義するｉｓ−ａの関係と前記ｉｓ−ａの関係で定義された各下位概念の相互の関係とで前記環境内に存在する物を網羅的に記述するオントロジ記述と、前記センサの数または量と、前記センサの種類とからなる命題データと、前記センサから取得される値と、前記命題データと前記値との関係を示す関係演算子とから構成される条件式に対応させた条件式データ蓄積手段と、前記オントロジ記述から抽出されたオントロジ概念データとオントロジ概念データによって下位概念及び概念相互間の関係で定義される媒介概念データとを蓄積する概念データ蓄積手段と、前記媒介概念データによって定義されるとともに、前記概念相互間の関係を有する他の物またはエリアによって定義される物・エリアデータ蓄積手段と、この物に設置されたセンサを示すセンサデータ蓄積手段とを備え、所定の端末から前記指示データを受信する受信手段と、この指示データに対応する条件式データを前記条件式データ蓄積手段から読み出し、この条件式データからオントロジ概念データを抽出し、媒介概念データ蓄積手段から抽出されたオントロジ概念データに対応する媒介概念データを読み出し、この媒介概念データに基づいて物・エリアデータ蓄積手段から物データを読み出して、前記指示データに対応する物データを特定するオントロジ演算手段と、特定された物データに設置されたセンサを前記センサデータ蓄積手段から読み出して、読み出されたセンサデータに基づいて、各センサにアクセスするセンサアクセス手段と、アクセスしたセンサのセンサ値を取得し、このセンサ値に基づいて前記条件式を計算する環境情報計算手段と、算出された計算結果データを前記所定の端末に送信する送信手段とを有するサーバを備えたことを特徴とする環境情報処理装置。
7. 所定の環境内に存在する複数の物に設置されたアクチュエータを操作する環境情報処理装置であって、
   前記アクチュエータを物の属性に応じて概括的または抽象的な指示により操作し、物を作動させる指示データを、前記所定の環境を最上位の概念として位置づけ、この環境内に存在する物を環境の下位概念を構成する物とエリアに分類し、前記物またはエリアの下位概念を定義するｉｓ−ａの関係と前記ｉｓ−ａの関係で定義された各下位概念の相互の関係とで前記環境内に存在する物を網羅的に記述するオントロジ記述と、前記アクチエータの数または量と、前記アクチエータの種類とからなる命題データと、前記アクチュエータから取得される値と、前記命題データと前記値との関係を示す関係演算子とから構成される条件式に対応させた条件式データ蓄積手段と、前記オントロジ記述から抽出されたオントロジ概念データとオントロジ概念データによって下位概念及び概念相互間の関係で定義される媒介概念データとを蓄積する概念データ蓄積手段と、前記媒介概念データによって定義されるとともに、前記概念相互間の関係を有する他の物またはエリアによって定義される物・エリアデータ蓄積手段と、この物に設置されたセンサを示すセンサデータ蓄積手段とを備え、所定の端末から前記指示データを受信する受信手段と、この指示データに対応する条件式データを前記条件式データ蓄積手段から読み出し、この条件式データからオントロジ概念データを抽出し、媒介概念データ蓄積手段から抽出されたオントロジ概念データに対応する媒介概念データを読み出し、この媒介概念データに基づいて物・エリアデータ蓄積手段から物データを読み出して、前記指示データに対応する物データを特定するオントロジ演算手段と、特定された物に設置されたアクチュエータを前記アクチュエータデータ蓄積手段から読み出して、読み出されたアクチュエータデータに基づいて、各アクチュエータにアクセスするアクチュエータアクセス手段と、アクセスしたアクチュエータを前記指示に従い操作する操作データを生成、送信するアクチュエータ操作処理手段とを有するサーバを備えたことを特徴とする環境情報処理装置。
8. 前記サーバが、前記計算結果データを生成し、この計算結果データに基づいて前記物を作動させる指示データを自動的に生成し、この物を作動させる指示データによって前記特定したアクチュエータに操作データを送信することを特徴とする請求項６および請求項７記載の環境情報処理装置。
9. コンピュータを請求項６記載の条件式データ蓄積手段と概念データ蓄積手段と物・エリアデータ蓄積手段とセンサデータ蓄積手段と受信手段とオントロジ演算手段とセンサアクセス手段と環境情報計算手段と送信手段として機能させるためのプログラム。
10. コンピュータを請求項７記載の条件式データ蓄積手段と概念データ蓄積手段と物・エリアデータ蓄積手段とアクチュエータデータ蓄積手段と受信手段とオントロジ演算手段とアクチュエータアクセス手段とアクチュエータ操作処理手段として機能させるためのプログラム。
11. コンピュータを請求項８記載のサーバとして機能させるためのプログラム。

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