JP6434396B2 - センサデータ収集システムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のセンサで検出したセンサデータを、通信ネットワークやセンサ中継装置を介して収集するセンサデータ収集技術に関する。

施設・道路・気象などの状況を遠隔監視する場合、センサデータ収集システムにより、各種センサで検出したセンサデータを、中継装置や通信ネットワークを介してサーバなどの処理装置へ転送することになる。図４は、従来の一般的なセンサデータ収集システムを示すブロック図である。このセンサデータ収集システム５０は、Ｎ台の低機能センサ＃１，＃２，…，＃Ｎ（ＳＬ）が、無線あるいは有線の通信回線を介してセンサ中継装置５２と接続されている。センサ中継装置５２および高機能センサＳＨは通信ネットワークＮＷを介してサーバなどからなる処理装置５１と接続されている。

各低機能センサＳＬで検出された各種センサデータは、センサ中継装置５２へ送信され、これら低機能センサＳＬからの全センサデータが、センサ中継装置５２から通信ネットワークＮＷを介して処理装置５１へ転送される。また、高機能センサＳＨで検出されたセンサデータは、通信ネットワークＮＷを介して処理装置５１へ送信される。サーバ装置５１では、これらセンサデータを解析することにより、発生した事象の検知、さらには状況が確認される。

低機能センサＳＬは、比較的情報量の少ないセンサデータを出力する基礎的なセンサであり、例えば温度センサ・加速度センサといったものがある。非特許文献１では、温度・湿度をモニタリングしスマートフォンで中継する事例が示されている。対して高機能センサＳＨは、比較的情報量の多いセンサデータを出力するセンサであり、例えば動画や静止画を撮影するカメラなどがある。 非特許文献２では、ライブカメラにより国道の状況がモニタリングされ、一般公開されている。

須山ほか、「センサネットワークによるビニールハウス環境センシング」、マルチメディア、分散、協調とモバイル(DICOMO2013)シンポジウム 「道路のライブカメラ」、国土交通省、東北地方整備局、山形河川国道事務所、http://www.thr.mlit.go.jp/yamagata/camera-road/s-map-13s.html

しかしながら、このような従来技術では、低機能センサおよび高機能センサを常時稼働させてセンサデータを検出し、検出したセンサデータの全てを処理装置へ送信して解析することにより、対象における事象発生を検知している。このため、センサデータが流れる通信ネットワークにおいては通信トラフィックが増大し、ネットワークコストが増加するという問題点があった。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、通信トラヒック量やネットワークコストを低減できるセンサデータ収集技術を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかるセンサデータ収集システムは、高機能センサで対象から検出された高センサデータと、低機能センサで前記対象から検出された、前記高センサデータより少ない情報量の低センサデータとを、通信ネットワークを介して収集するセンサデータ収集部と、前記高センサデータに基づいて前記対象での事象発生を検知する事象発生検知部と、前記高センサデータにより検知された前記事象発生時における前記低センサデータから、前記事象発生と相関関係を有する判定データを特定する判定データ特定部とを備え、前記事象発生検知部は、前記判定データの特定後、前記判定データを用いた前記低センサデータに基づく前記事象発生の判定を開始し、前記センサデータ収集部は、前記判定データを用いた前記事象発生の判定開始に応じて、前記高センサデータの収集を停止するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記センサデータ収集システムの一構成例は、前記センサデータ収集部が、前記低センサデータに基づいて前記事象発生が判定された場合、前記高センサデータを一時的に収集するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記センサデータ収集システムの一構成例は、前記低センサデータに基づいて前記事象発生が判定された場合、発生した前記事象に対応するための設備を稼働するアクチュエータに対し、前記通信ネットワークを介して起動指示を行う機器制御部をさらに備えている。

また、本発明にかかる上記センサデータ収集システムの一構成例は、前記判定データ特定部が、所定の収集回数にわたって前記事象発生ごとに収集された前記低センサデータのそれぞれから特徴量を計算して統計処理し、得られた特徴データと前記事象発生との相関値がしきい値以上である場合、前記特徴データを前記判定データとして特定するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記センサデータ収集システムの一構成例は、前記判定データ特定部が、前記特徴データと前記事象発生との相関値がしきい値未満である場合、前記低機能センサの追加・変更の必要ありと判定するようにしたものである。

また、本発明にかかるセンサデータ収集方法は、高機能センサで対象から検出された高センサデータと、低機能センサで前記対象から検出された、前記高センサデータより少ない情報量の低センサデータとを、通信ネットワークを介して収集するセンサデータ収集ステップと、前記高センサデータに基づいて前記対象での事象発生を検知する事象発生検知ステップと、前記高センサデータにより検知された前記事象発生時における前記低センサデータから、前記事象発生と相関関係を有する判定データを特定する判定データ特定ステップとを備え、前記事象発生検知ステップは、前記判定データの特定後、前記判定データを用いた前記低センサデータに基づく前記事象発生の判定を開始し、前記センサデータ収集ステップは、前記判定データを用いた前記事象発生の判定開始に応じて、前記高センサデータの収集を停止するようにしたものである。

本発明によれば、判定データが特定された後については、高センサデータに代えて低センサデータに基づいて事象発生が判定されることなる。したがって、事象発生を検知するため、高機能センサから高センサデータを収集する必要がなくなり、高センサデータの収集に起因した通信ネットワークにおける通信トラヒック量やネットワークコストを低減することが可能となる。

本発明にかかるセンサデータ収集システムの構成を示すブロック図である。 判定データ特定処理を示すフローチャートである。 事象発生判定処理を示すフローチャートである。 従来の一般的なセンサデータ収集システムを示すブロック図である。

次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
［センサデータ収集システム］
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態にかかるセンサデータ収集システム１について説明する。図１は、本発明にかかるセンサデータ収集システムの構成を示すブロック図である。

このセンサデータ収集システム１は、施設・道路・気象などの状況を遠隔監視する際に用いられて、低機能センサＳＬや高機能センサＳＨで対象から検出したセンサデータを、通信ネットワークＮＷやセンサ中継装置２０を介して処理装置１０で収集し、得られたセンサデータに基づき対象での事象発生を検知する機能を有している。

低機能センサＳＬ（＃１，＃２，…，＃ｎ）は、温度センサ・加速度センサなど、比較的検出機能の低いセンサ端末からなり、比較的情報量の少ない低センサデータを検出して出力する機能を有している。

高機能センサＳＨは、動画や静止画を撮影するカメラなど、比較的検出機能の高いセンサ端末からなり、低機能センサＳＬに比較して情報量の多い高センサデータを検出して出力する機能を有している。

アクチュエータＡＣは、通信ネットワークＮＷを介して処理装置１０と接続し、処理装置１０からの起動指示に応じて、発生した事象に対応するための設備を稼働する機能を有している。例えば、対象となる施設に防火扉などの設備が設けられている場合、火災発生という事象発生が処理装置１０で検知された時点で、処理装置１０からの起動指示に応じて、アクチュエータＡＣが起動して防火扉が閉じられることになる。

センサ中継装置２０は、無線あるいは有線の通信回線を介して低機能センサＳＬと接続するとともに、通信ネットワークＮＷを介して処理装置１０と接続し、これら低機能センサＳＬで検出されて送信された低センサデータを受信し、処理装置１０へ転送する機能を有している。この際、センサ中継装置２０に高機能センサＳＨを接続して、高機能センサＳＨで検出されて送信された高センサデータを受信し、処理装置１０へ転送するようにしてもよい。

処理装置１０は、全体としてサーバ装置などの情報処理装置からなり、通信ネットワークＮＷを介して収集した各種センサデータに基づいて、対象での事象発生を検知する機能を有している。この処理装置１０には、主な機能部として、センサデータ収集部１１、事象発生検知部１２、判定データ特定部１３、および機器制御部１４が設けられている。

センサデータ収集部１１は、高機能センサＳＨにより対象から検出された高センサデータと、低機能センサＳＬにより対象から検出された低センサデータとを、通信ネットワークＮＷを介して時系列で収集する機能と、事象発生検知部１２による判定データを用いた事象発生の判定開始に応じて、高センサデータの収集を停止する機能と、事象発生検知部１２により低センサデータに基づいて対象での事象発生が判定された場合、高センサデータを一時的に収集する機能とを有している。

事象発生検知部１２は、センサデータ収集部１１で収集された高センサデータに基づいて対象での事象発生を検知する機能と、判定データ特定部１３での判定データの特定後、当該判定データを用いた低センサデータに基づく事象発生の判定を開始する機能とを有している。

判定データ特定部１３は、事象発生検知部１２で高センサデータにより検知された事象発生時において、センサデータ収集部１１で収集された低センサデータから、事象発生と相関関係を有する判定データを特定する機能を有している。
より具体的には、判定データ特定部１３は、所定回数にわたって事象発生ごとに収集された低センサデータのそれぞれから特徴量を計算して統計処理し、得られた特徴データと事象発生との相関値がしきい値以上である場合、特徴データを判定データとして特定する機能を有している。

機器制御部１４は、事象発生検知部１２で低センサデータに基づいて事象発生が判定された場合、発生した事象に対応するための設備を稼働するアクチュエータに対し、通信ネットワークＮＷを介して起動指示を行う機能を有している。

［本実施の形態の動作］
次に、本実施の形態にかかるセンサデータ収集システム１の動作について説明する。

［判定データ特定動作］
まず、図２を参照して、本実施の形態にかかる処理装置１０での判定データ特定動作について説明する。図２は、判定データ特定処理を示すフローチャートである。
処理装置１０は、オペレータの指示に応じて、図２の判定データ特定処理を開始する。

まず、センサデータ収集部１１は、高機能センサＳＨで検出された対象に関する高センサデータの収集を開始し（ステップ１００）、収集した高センサデータにより対象での事象発生を確認する（ステップ１０１）。
ここで、事象発生が検知された場合（ステップ１０１：ＹＥＳ）、センサデータ収集部１１は、事象発生時において低機能センサＳＬで検出された対象に関する低センサデータを収集し（ステップ１０２）、所定収集回数に達するまで（ステップ１０３：ＮＯ）、ステップ１０１へ戻って、事象発生時における低センサデータの収集を繰り替す。

このようにして、所定収集回数分の低センサデータを収集した後（ステップ１０３：ＹＥＳ）、センサデータ収集部１１は、高機能センサＳＨで検出された対象に関する高センサデータの収集を停止する（ステップ１０４）。
次に、判定データ特定部１３は、収集した各低センサデータから特徴量を計算して蓄積し（ステップ１０５）、各特徴量に対して平均化などの統計処理をして特徴データを生成する（ステップ１０６）。これにより、事象発生時に現れる特徴的な波形を有する特徴データが得られる。

続いて、判定データ特定部１３は、収集した各高センサデータと特徴データとの相関値を計算する（ステップ１０７）。この際に用いる高センサデータは、特徴データの生成に用いたものであってもよく、それ以外の予めテストデータとして蓄積しておいたもの、さらには新たに収集したものであってもよい。

この後、判定データ特定部１３は、得られた相関値を予め設定されているしきい値と比較し（ステップ１０８）、相関値がしきい値以上であれば（ステップ１０８：ＹＥＳ）、特徴データを判定データとして特定し（ステップ１０９）、一連の判定データ特定処理を終了する。

一方、相関値がしきい値未満であれば（ステップ１０８：ＮＯ）、特徴データを判定データとして特定せず、一連の判定データ特定処理を終了する。この際、相関値がしきい値未満である場合、あるいは一定回数以上相関値がしきい値未満となった場合、低機能センサＳＬの追加・変更の必要ありと判定するようにしてもよい。

［事象発生判定動作］
次に、図３を参照して、本実施の形態にかかる処理装置１０での事象発生判定動作について説明する。図３は、事象発生判定処理を示すフローチャートである。
処理装置１０は、判定データの特定に応じて、さらには判定データの特定におけるオペレータの指示に応じて、周期的に図３の事象発生判定処理を開始する。

まず、事象発生検知部１２は、センサデータ収集部１１で逐次収集された低センサデータを取得し（ステップ１１０）、得られた低センサデータを判定データと比較する（ステップ１１１）。この際、低センサデータと判定データとの差分や相関値からなる指標値を求めて、予め設定されている基準値と比較すればよい。
ここで、指標値が基準値を満たさず、低センサデータが判定データに相当しない場合（ステップ１１２：ＮＯ）、一連の事象発生判定処理を終了する。

一方、指標値が基準値を満たし、低センサデータが判定データに相当する場合（ステップ１１２：ＹＥＳ）、事象発生検知部１２は、事象発生と判定して、処理装置１０での画面表示やメール通知により、事象発生をオペレータに報知する（ステップ１１３）。
また、これに応じてセンサデータ収集部１１が、事象発生時における高センサデータを高機能センサＳＨから収集し（ステップ１１４）、機器制御部１４が、発生した事象に対応するための設備を稼働するアクチュエータＡＣに対し起動指示を行った後（ステップ１１５）、一連の事象発生判定処理を終了する。

［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、判定データ特定部１３が、高センサデータにより検知された事象発生時における低センサデータから、事象発生と相関関係を有する判定データを特定し、事象発生検知部１２が、判定データの特定後、判定データを用いた低センサデータに基づく事象発生の判定を開始し、センサデータ収集部１１が、判定データを用いた事象発生の判定開始に応じて、高センサデータの収集を停止するようにしたものである。

これにより、判定データが特定された後については、高センサデータに代えて低センサデータに基づいて事象発生が判定されることなる。したがって、事象発生を検知するため、高機能センサＳＨから高センサデータを収集する必要がなくなり、高センサデータの収集に起因した通信ネットワークＮＷにおける通信トラヒック量やネットワークコストを低減することが可能となる。

また、本実施の形態において、センサデータ収集部１１が、低センサデータに基づいて事象発生が判定された場合、高センサデータを一時的に収集するようにしてもよい。これにより、高センサデータの収集を停止している期間に事象が発生しても、高センサデータが自動的に収集されるため、動画や静止画などの高センサデータに基づいて、事象発生の状況をより詳細に把握することができる。また、得られた高センサデータに基づき、事象発生検知部１２が、事象発生の有無を再度確認してもよく、事象発生判定に高い信頼性が得られる。

また、本実施の形態において、機器制御部１４が、低センサデータに基づいて事象発生が判定された場合、発生した事象に対応するための設備を稼働するアクチュエータに対し、通信ネットワークＮＷを介して起動指示を行うようにしてもよい。これにより、事象発生の判定に応じて、発生した事象に対応するための設備を直ちに稼働することができ、特に防災の観点から極めて有用である。

また、本実施の形態において、判定データ特定部１３が、所定の収集回数にわたって事象発生ごとに収集された低センサデータのそれぞれから特徴量を計算して統計処理し、得られた特徴データと事象発生との相関値がしきい値以上である場合、特徴データを判定データとして特定するようにしてもよい。これにより、極めて正確な判定データを特定することができる。

また、本実施の形態において、判定データ特定部１３が、特徴データと事象発生との相関値がしきい値未満である場合、低機能センサＳＬの追加・変更の必要ありと判定するようにしてもよい。これにより、低センサデータによる事象発生判定の実現に向けて、オペレータが低機能センサＳＬの追加や変更に関する検討の必要性を確認することが可能となる。

［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。

また、以上の説明では、判定データを特定する機能や判定データを用いて事象発生を判定する機能を処理装置１０に実装した場合を例として説明したが、これら機能についてはセンサ中継装置２０に実装してもよい。これにより、事象発生のみをセンサ中継装置２０から処理装置１０へ通知すれば、処理装置１０に対する低センサデータの転送を省くことができ、通信ネットワークＮＷにおける通信トラヒック量やネットワークコストをさらに低減することが可能となる。なお、判定データ特定処理時には、高センサデータが必要となるため、高機能センサＳＨあるいは処理装置１０から、センサ中継装置２０が高センサデータを取得すればよい。

また、以上の説明では、事象発生の判定に用いる低センサデータが１つの低機能センサＳＬで検出されたものである場合を前提として説明したが、これに限定されるものではなく、複数の低機能センサＳＬから検出された低センサデータごとに判定データを特定し、実際の事象発生判定時には、複数の低機能センサＳＬから検出された低センサデータを、それぞれの判定データと比較するようにしてもよい。これにより、事象判定の信頼性を向上させることができる。また、これら比較結果が異なる場合には、最終的な事象発生と判定しない、あるいは一定数や一定比率で事象発生と判定された場合にのみ最終的な事象発生と判定するなどの判定を行えばよい。

１…センサデータ収集システム、１０…処理装置、１１…センサデータ収集部、１２…事象発生検知部、１３…判定データ特定部、１４…機器制御部、２０…センサ中継装置、ＳＬ…低機能センサ、ＳＨ…高機能センサ、ＮＷ…通信ネットワーク。

Claims (6)

1. 高機能センサで対象から検出された高センサデータと、低機能センサで前記対象から検出された、前記高センサデータより少ない情報量の低センサデータとを、通信ネットワークを介して収集するセンサデータ収集部と、
   前記高センサデータに基づいて前記対象での事象発生を検知する事象発生検知部と、
   前記高センサデータにより検知された前記事象発生時における前記低センサデータから、前記事象発生と相関関係を有する判定データを特定する判定データ特定部とを備え、
   前記事象発生検知部は、前記判定データの特定後、前記判定データを用いた前記低センサデータに基づく前記事象発生の判定を開始し、
   前記センサデータ収集部は、前記判定データを用いた前記事象発生の判定開始に応じて、前記高センサデータの収集を停止する
   ことを特徴とするセンサデータ収集システム。
2. 請求項１に記載のセンサデータ収集システムにおいて、
   前記センサデータ収集部は、前記低センサデータに基づいて前記事象発生が判定された場合、前記高センサデータを一時的に収集することを特徴とするセンサデータ収集システム。
3. 請求項１に記載のセンサデータ収集システムにおいて、
   前記低センサデータに基づいて前記事象発生が判定された場合、発生した前記事象に対応するための設備を稼働するアクチュエータに対し、前記通信ネットワークを介して起動指示を行う機器制御部をさらに備えることを特徴とするセンサデータ収集システム。
4. 請求項１に記載のセンサデータ収集システムにおいて、
   前記判定データ特定部は、所定の収集回数にわたって前記事象発生ごとに収集された前記低センサデータのそれぞれから特徴量を計算して統計処理し、得られた特徴データと前記事象発生との相関値がしきい値以上である場合、前記特徴データを前記判定データとして特定することを特徴とするセンサデータ収集システム。
5. 請求項４に記載のセンサデータ収集システムにおいて、
   前記判定データ特定部は、前記特徴データと前記事象発生との相関値がしきい値未満である場合、前記低機能センサの追加・変更の必要ありと判定することを特徴とするセンサデータ収集システム。
6. 高機能センサで対象から検出された高センサデータと、低機能センサで前記対象から検出された、前記高センサデータより少ない情報量の低センサデータとを、通信ネットワークを介して収集するセンサデータ収集ステップと、
   前記高センサデータに基づいて前記対象での事象発生を検知する事象発生検知ステップと、
   前記高センサデータにより検知された前記事象発生時における前記低センサデータから、前記事象発生と相関関係を有する判定データを特定する判定データ特定ステップとを備え、
   前記事象発生検知ステップは、前記判定データの特定後、前記判定データを用いた前記低センサデータに基づく前記事象発生の判定を開始し、
   前記センサデータ収集ステップは、前記判定データを用いた前記事象発生の判定開始に応じて、前記高センサデータの収集を停止する
   ことを特徴とするセンサデータ収集方法。

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