JP6440810B1 - データ収集システム、制御装置、制御プログラム、ゲートウェイ装置およびゲートウェイプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の機器より収集したデータの中から必要なデータを効率よくサーバ装置に送信する。
【解決手段】制御装置２０は、グループ分けされた複数の機器１１からデータを繰り返し受信し、受信したデータを、メモリの、受信したデータの送信元の機器１１が属するグループに応じたアドレス範囲に格納する。ゲートウェイ装置３０は、サーバ装置６１による監視の対象となる機器１１を監視機器として指定するマスタ情報を参照し、制御装置２０のメモリの、監視機器が属するグループに応じたアドレス範囲に格納されたデータの一括送信を制御装置２０に繰り返し要求し、要求に応じて制御装置２０から送信されたデータを受信し、受信したデータの中から監視機器のデータを抽出し、抽出したデータを変換し、変換したデータをサーバ装置６１に上記要求の頻度以下の頻度で送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、データ収集システム、制御装置、制御プログラム、ゲートウェイ装置およびゲートウェイプログラムに関するものである。

特許文献１から特許文献５には、Ｍ２ＭまたはＩｏＴを利用して複数の機器からデータを収集する技術が開示されている。「Ｍ２Ｍ」は、Ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏ Ｍａｃｈｉｎｅの略語である。「ＩｏＴ」は、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓの略語である。

特開２０１７−０９７８３９号公報 特開２０１５−２２８６１２号公報 特表２０１７−５０４８５９号公報 特開２０１７−０９７７３９号公報 特表２０１７−５２５０４２号公報

従来の技術では、複数の機器より収集したデータの中から必要なデータを効率よくサーバ装置に送信することができない。

本発明は、複数の機器より収集したデータの中から必要なデータを効率よくサーバ装置に送信することを目的とする。

本発明の一態様に係るデータ収集システムは、
グループ分けされた複数の機器からデータを繰り返し受信し、受信したデータを、メモリの、受信したデータの送信元の機器が属するグループに応じたアドレス範囲に格納する制御装置と、
サーバ装置による監視の対象となる機器を監視機器として指定するマスタ情報を参照し、前記メモリの、前記監視機器が属するグループに応じたアドレス範囲に格納されたデータの一括送信を前記制御装置に繰り返し要求し、要求に応じて前記制御装置から送信されたデータを受信し、受信したデータの中から前記監視機器のデータを抽出し、抽出したデータを変換し、変換したデータを前記サーバ装置に前記要求の頻度以下の頻度で送信するゲートウェイ装置と
を備える。

本発明では、制御装置は、監視機器のデータを選別することなく、監視機器が属するグループのデータを一括でゲートウェイ装置に送信すればよいため、高頻度のデータ送信が可能となる。ゲートウェイ装置は、監視機器のデータをサーバ装置に送信する頻度に合わせて、監視機器のデータを選別および変換すればよいため、所望の形式で所望の頻度のデータ送信が可能となる。すなわち、本発明によれば、複数の機器より収集したデータの中から必要なデータを効率よくサーバ装置に送信することができる。

実施の形態１に係るデータ収集システムの構成を示すブロック図。 実施の形態１に係る制御装置の構成を示すブロック図。 実施の形態１に係るゲートウェイ装置の構成を示すブロック図。 実施の形態１に係る制御装置の動作を示すフローチャート。 実施の形態１に係るゲートウェイ装置の動作を示すフローチャート。 実施の形態１に係るイベント通知設定の例を示す表。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。なお、本発明は、以下に説明する実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、以下に説明する実施の形態は、部分的に実施されても構わない。

実施の形態１．
本実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１を参照して、本実施の形態に係るデータ収集システム１０の構成を説明する。

データ収集システム１０は、グループ分けされた複数の機器１１からデータを収集する制御装置２０と、制御装置２０と通信を行うゲートウェイ装置３０とを備える。データ収集システム１０は、必要に応じて、複数の機器１１からデータを収集して制御装置２０に転送する中継装置４０をさらに備える。

制御装置２０は、ＲＳ−４８５等のインタフェースを介して、複数の機器１１と接続される。制御装置２０は、ＲＳ−４８５等のインタフェースを介して、１つまたは複数の中継装置４０と接続される。中継装置４０は、ＲＳ−４８５等のインタフェースを介して、複数の機器１１と接続される。

ゲートウェイ装置３０は、ＬＡＮ等のネットワークを介して、制御装置２０と接続される。「ＬＡＮ」は、Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋの略語である。

データ収集システム１０は、インターネット５０を介して、クラウドシステム６０と接続される。具体的には、ゲートウェイ装置３０が、インターネット５０を介して、クラウドシステム６０のサーバ装置６１と接続される。ゲートウェイ装置３０とサーバ装置６１との間の通信は、任意のプロトコルを用いて行われてよいが、本実施の形態ではＨＴＴＰＳを用いて行われる。「ＨＴＴＰＳ」は、Ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｓｅｃｕｒｅの略語である。

複数の機器１１から直接または中継装置４０を経由して制御装置２０で収集されたデータは、ゲートウェイ装置３０で取得および変換された上でサーバ装置６１に送信される。

各機器１１は、例えば、電流計、電圧計、断路器、遮断器、開閉器、入出力器または計測器といった設備機器である。

制御装置２０は、コンピュータである。制御装置２０は、具体的には、ＰＬＣである。「ＰＬＣ」は、Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒの略語である。

ゲートウェイ装置３０は、コンピュータである。

中継装置４０は、コンピュータである。中継装置４０は、具体的には、ＰＬＣである。

サーバ装置６１は、サーバコンピュータである。

ゲートウェイ装置３０は、「データ収集」、「データ送信」、「データ変換」、「データ蓄積」、「認証／認可」、「マスタ管理」、「エラー検知」、「データ再送」および「ログ蓄積」等の機能を備える。

「データ収集」は、制御装置２０のデバイスコードを指定し、メモリマップを取得する機能である。具体的には、アナログ情報、デジタル状態および故障、または、パルス情報といった信号情報にて、デバイスマップ情報を定義しており、その範囲を一括取得する機能である。収集周期は、プロパティファイルにて保持する。例えば、２４時間に１回、３０分に１回、６０秒に１回、３０秒に１回、１０秒に１回、あるいは、即時といった指定が可能である。

「データ送信」は、収集および変換したデータおよびイベントログを定期的にクラウド上に送信する機能である。

「データ変換」は、収集したデータを送信形式に変換する機能である。具体的には、収集したデータを１６進数化したり、各設備でマッピングしたりする機能である。より具体的には、アナログ情報、デジタル状態および故障、または、パルス情報といった接点情報を制御装置２０から取得し、監視機器グループに応じて、データを結合する機能である。監視機器識別情報の送信データ形式としては、「拠点識別情報＋監視機器１の監視機器情報＋監視機器２の監視機器情報＋監視機器３の監視機器情報＋監視機器４の監視機器情報＋・・・」という形式が用いられる。拠点識別情報および監視機器情報は１６進数化される。拠点識別情報は、ゲートウェイ装置３０が設置された工場等の拠点を一意に識別するＩＤである。「ＩＤ」は、Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒの略語である。データ種別情報の送信データ形式としては、「ゲートウェイ装置の識別番号＋信号種別＋中継機器番号＋データ収集時刻」という形式が用いられる。データ値の送信データ形式としては、「信号１の信号情報｜信号２の信号情報｜信号３の信号情報｜信号４の信号情報｜・・・」という形式が用いられる。信号情報は１６進数化される。タイムスタンプとしては、データ送信時刻が用いられる。

「データ蓄積」は、変換したデータに信号種別、機器ＩＤ、タイムスタンプおよびシーケンス番号を付加して保存する機能である。

「認証／認可」は、クライアント証明書の登録、変更または削除を行い、ＳＳＬ通信を実行する機能である。「ＳＳＬ」は、Ｓｅｃｕｒｅ Ｓｏｃｋｅｔｓ Ｌａｙｅｒの略語である。

「マスタ管理」は、機器情報および収集情報の登録、変更、削除、検索または表示を行う機能である。

「エラー検知」は、ネットワーク障害および取得データの異常値を判定し、イベントログとして保持する機能である。具体的には、設定された収集周期で制御装置２０のデバイスデータの読み出しを行う際に、エラーを検知する機能である。収集周期のデフォルト値は、任意の値でよいが、本実施の形態では１秒である。
・アナログ値の場合、カウント計測値以外であれば、エラーと判定する。カウント計測値は、あらかじめ設定されたデフォルト値である。平均値を算出時に、通信エラーまたはデータ取得不可等の異常が発生していれば、正常値のみで平均値を算出し、異常判定回数に応じて、エラー判定を行う。測定データがない場合は、ＲＳ−４８５通信エラー等を「Ｎ」で表す。測定データが異常な場合は、データが範囲外等を「Ｏ」で表す。
・定期通報のデジタル値の場合、デジタルの計測値以外であれば、エラーと判定する。計測値は、０または１である。測定データが異常な場合は、ＲＳ−４８５通信エラーまたはデータが範囲外等を「１」で表す。
・イベント通報のデジタル値の場合、デジタルの計測期間内のＡ接点、Ｂ接点および現在計測値の３点を結合した３桁の２進数のイベント通報情報をもとに異常が発生していないかを１６進数で表し、計測値以外の場合、エラーと判定する。Ａ接点は、２つ前のデフォルト収集周期の計測値、すなわち、２秒前の計測値である。Ｂ接点は、１つ前のデフォルト収集周期の計測値、すなわち、１秒前の計測値である。測定データがない場合は、ＲＳ−４８５通信エラー等を「Ｎ」で表す。測定データが異常な場合は、データが範囲外等を「Ｏ」で表す。
・パルス値の場合、正常値以外であれば、エラーと判定する。正常値は、あらかじめ設定されたデフォルト値である。測定データがない場合は、ＲＳ−４８５通信エラー等を「Ｎ」で表す。測定データが異常な場合は、データが範囲外等を「Ｏ」で表す。

「データ再送」は、通信異常により、送信不可状態からの復旧時に蓄積データを再送する機能である。

「ログ蓄積」は、障害発生時の詳細情報、送信失敗履歴および標準ログを保管する機能である。

図２を参照して、制御装置２０の構成を説明する。

制御装置２０は、プロセッサ２１を備えるとともに、メモリ２２および通信デバイス２３といった他のハードウェアを備える。プロセッサ２１は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。

制御装置２０は、機能要素として、受信部２４と、格納部２５と、取得部２６と、送信部２７とを備える。受信部２４、格納部２５、取得部２６および送信部２７の機能は、ソフトウェアにより実現される。

プロセッサ２１は、制御プログラムを実行する装置である。制御プログラムは、受信部２４、格納部２５、取得部２６および送信部２７の機能を実現するプログラムである。プロセッサ２１は、例えば、ＣＰＵである。「ＣＰＵ」は、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔの略語である。

メモリ２２は、制御プログラムを記憶する装置である。メモリ２２は、例えば、フラッシュメモリまたはＲＡＭである。「ＲＡＭ」は、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙの略語である。

メモリ２２には、複数の機器１１から送信されるデータが格納される。データの送信元の機器１１が属するグループによってデータの格納先のアドレス範囲があらかじめ設定されている。本実施の形態では、複数の機器１１から送信されるデータとして、複数種別のデータがあり、データの送信元の機器１１が属するグループとデータの種別との組み合わせによってデータの格納先のアドレス範囲があらかじめ設定されている。データの種別としては、アナログ値を持つアナログデータと、単位時間における数量を示すパルス値を持つパルスデータと、デジタル値を持つデジタルデータとの少なくとも３つの種別がある。そのため、本実施の形態では、メモリ２２に対して、アナログデータが格納されるアドレス範囲であるアナログ情報領域７１と、デジタルデータが格納されるアドレス範囲であるデジタル情報領域７２と、パルスデータが格納されるアドレス範囲であるパルス情報領域７３とがあらかじめ設定されている。アナログ情報領域７１には、アナログ値が８ビット長のワード単位で格納される。デジタル情報領域７２には、デジタル値がビット単位で格納される。パルス情報領域７３には、パルス値が８ビット長のワード単位で格納される。

通信デバイス２３は、制御プログラムに入力されるデータを受信するレシーバと、制御プログラムから出力されるデータを送信するトランスミッタとを含む。通信デバイス２３は、例えば、通信チップまたはＮＩＣである。「ＮＩＣ」は、Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄの略語である。

制御プログラムは、メモリ２２からプロセッサ２１に読み込まれ、プロセッサ２１によって実行される。メモリ２２には、制御プログラムだけでなく、ＯＳも記憶されている。「ＯＳ」は、Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍの略語である。プロセッサ２１は、ＯＳを実行しながら、制御プログラムを実行する。なお、制御プログラムの一部または全部がＯＳに組み込まれていてもよい。

制御プログラムおよびＯＳは、補助記憶装置に記憶されていてもよい。補助記憶装置は、例えば、フラッシュメモリまたはＨＤＤである。「ＨＤＤ」は、Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅの略語である。制御プログラムおよびＯＳは、補助記憶装置に記憶されている場合、メモリ２２にロードされ、プロセッサ２１によって実行される。

制御装置２０は、プロセッサ２１を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、制御プログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、例えば、ＣＰＵである。

制御プログラムにより利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値および変数値は、メモリ２２、補助記憶装置、または、プロセッサ２１内のレジスタまたはキャッシュメモリに記憶される。

制御プログラムは、受信部２４、格納部２５、取得部２６および送信部２７により行われる手順をそれぞれ受信手順、格納手順、取得手順および送信手順としてコンピュータに実行させるプログラムである。制御プログラムは、コンピュータ読取可能な媒体に記録されて提供されてもよいし、記録媒体に格納されて提供されてもよいし、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

制御装置２０は、１台のコンピュータで構成されていてもよいし、複数台のコンピュータで構成されていてもよい。制御装置２０が複数台のコンピュータで構成されている場合は、受信部２４、格納部２５、取得部２６および送信部２７の機能が、各コンピュータに分散されて実現されてもよい。

図３を参照して、ゲートウェイ装置３０の構成を説明する。

ゲートウェイ装置３０は、プロセッサ３１を備えるとともに、メモリ３２および通信デバイス３３といった他のハードウェアを備える。プロセッサ３１は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。

ゲートウェイ装置３０は、機能要素として、要求部３４と、受信部３５と、抽出部３６と、変換部３７と、送信部３８とを備える。要求部３４、受信部３５、抽出部３６、変換部３７および送信部３８の機能は、ソフトウェアにより実現される。

プロセッサ３１は、ゲートウェイプログラムを実行する装置である。ゲートウェイプログラムは、要求部３４、受信部３５、抽出部３６、変換部３７および送信部３８の機能を実現するプログラムである。プロセッサ３１は、例えば、ＣＰＵである。

メモリ３２は、ゲートウェイプログラムを記憶する装置である。メモリ３２は、例えば、フラッシュメモリまたはＲＡＭである。

メモリ３２には、サーバ装置６１による監視の対象となる機器１１を監視機器として指定するマスタ情報３９があらかじめ記憶されている。本実施の形態では、マスタ情報３９には、監視機器について、サーバ装置６１による監視の対象となるデータの種別を監視種別として指定する情報が含まれている。マスタ情報３９は、前述したプロパティファイルの内容に相当する。

通信デバイス３３は、ゲートウェイプログラムに入力されるデータを受信するレシーバと、ゲートウェイプログラムから出力されるデータを送信するトランスミッタとを含む。通信デバイス３３は、例えば、通信チップまたはＮＩＣである。

ゲートウェイプログラムは、メモリ３２からプロセッサ３１に読み込まれ、プロセッサ３１によって実行される。メモリ３２には、ゲートウェイプログラムだけでなく、ＯＳも記憶されている。プロセッサ３１は、ＯＳを実行しながら、ゲートウェイプログラムを実行する。なお、ゲートウェイプログラムの一部または全部がＯＳに組み込まれていてもよい。

ゲートウェイプログラムおよびＯＳは、補助記憶装置に記憶されていてもよい。補助記憶装置は、例えば、フラッシュメモリまたはＨＤＤである。ゲートウェイプログラムおよびＯＳは、補助記憶装置に記憶されている場合、メモリ３２にロードされ、プロセッサ３１によって実行される。

ゲートウェイ装置３０は、プロセッサ３１を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、ゲートウェイプログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、例えば、ＣＰＵである。

ゲートウェイプログラムにより利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値および変数値は、メモリ３２、補助記憶装置、または、プロセッサ３１内のレジスタまたはキャッシュメモリに記憶される。

ゲートウェイプログラムは、要求部３４、受信部３５、抽出部３６、変換部３７および送信部３８により行われる手順をそれぞれ要求手順、受信手順、抽出手順、変換手順および送信手順としてコンピュータに実行させるプログラムである。ゲートウェイプログラムは、コンピュータ読取可能な媒体に記録されて提供されてもよいし、記録媒体に格納されて提供されてもよいし、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

ゲートウェイ装置３０は、１台のコンピュータで構成されていてもよいし、複数台のコンピュータで構成されていてもよい。ゲートウェイ装置３０が複数台のコンピュータで構成されている場合は、要求部３４、受信部３５、抽出部３６、変換部３７および送信部３８の機能が、各コンピュータに分散されて実現されてもよい。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図４および図５を参照して、本実施の形態に係るデータ収集システム１０の動作を説明する。データ収集システム１０の動作は、本実施の形態に係るデータ収集方法に相当する。

ステップＳ１において、制御装置２０の受信部２４は、グループ分けされた複数の機器１１からデータを繰り返し受信する。いずれかの機器１１からのデータが受信部２４により受信される度に、ステップＳ２以降の処理が実行される。

ステップＳ２からステップＳ７において、制御装置２０の格納部２５は、受信部２４により受信されたデータを、メモリ２２の、受信部２４により受信されたデータの送信元の機器１１が属するグループに応じたアドレス範囲に格納する。

具体的には、格納部２５は、受信部２４により受信されたデータを、メモリ２２の、受信部２４により受信されたデータの送信元の機器１１が属するグループと受信部２４により受信されたデータの種別との組み合わせに応じたアドレス範囲に格納する。

より具体的には、ステップＳ２において、格納部２５は、受信部２４により受信されたデータの種別がアナログデータであるかどうかを判定する。アナログデータであれば、ステップＳ３において、格納部２５は、受信部２４により受信されたデータを、メモリ２２のアナログ情報領域７１の、受信部２４により受信されたデータの送信元の機器１１が属するグループに応じたアドレス範囲に格納する。アナログデータでなければ、ステップＳ４の処理が実行される。

ステップＳ４において、格納部２５は、受信部２４により受信されたデータの種別がデジタルデータであるかどうかを判定する。デジタルデータであれば、ステップＳ５において、格納部２５は、受信部２４により受信されたデータを、メモリ２２のデジタル情報領域７２の、受信部２４により受信されたデータの送信元の機器１１が属するグループに応じたアドレス範囲に格納する。デジタルデータでなければ、ステップＳ６の処理が実行される。

ステップＳ６において、格納部２５は、受信部２４により受信されたデータの種別がパルスデータであるかどうかを判定する。パルスデータであれば、ステップＳ７において、格納部２５は、受信部２４により受信されたデータを、メモリ２２のパルス情報領域７３の、受信部２４により受信されたデータの送信元の機器１１が属するグループに応じたアドレス範囲に格納する。

ステップＳ１１において、ゲートウェイ装置３０の要求部３４は、マスタ情報３９を参照する。本実施の形態では、マスタ情報３９には、収集周期を指定する情報が含まれている。収集周期としては、例えば、１秒が指定される。要求部３４は、収集周期が到来したかどうかを判定する。収集周期が到来する度に、ステップＳ１２以降の処理が実行される。

ステップＳ１２において、ゲートウェイ装置３０の要求部３４は、マスタ情報３９を参照する。前述したように、マスタ情報３９は、サーバ装置６１による監視の対象となる機器１１を監視機器として指定する情報である。監視機器は、例えば、機器１１を一意に識別する機器ＩＤ、または、グループを一意に識別するグループＩＤと機器１１をグループ内で識別する機器ＩＤとの組み合わせによって指定される。収集単位となる監視機器の数は、任意の数でよいが、本実施の形態では、１０００個の機器１１が属するグループ内で４個の機器１１といったようにグループ内の一部の機器１１が監視機器として指定される。本実施の形態では、マスタ情報３９には、制御装置２０のメモリ２２の、監視機器が属するグループに応じたアドレス範囲を指定する情報がさらに含まれているが、機器ＩＤ、または、グループＩＤと機器ＩＤとの組み合わせから、該当するアドレス範囲を特定できる場合には、この情報は省略してもよい。要求部３４は、制御装置２０のメモリ２２の、監視機器が属するグループに応じたアドレス範囲に格納されたデータの一括送信を制御装置２０に要求する。

具体的には、要求部３４は、マスタ情報３９をさらに参照する。前述したように、本実施の形態では、マスタ情報３９には、監視機器について、サーバ装置６１による監視の対象となるデータの種別を監視種別として指定する情報が含まれている。要求部３４は、制御装置２０のメモリ２２の、監視機器が属するグループと監視種別との組み合わせに応じたアドレス範囲に格納されたデータの一括送信を制御装置２０に要求する。

ステップＳ１３において、制御装置２０の取得部２６は、ゲートウェイ装置３０からの要求に応じて、メモリ２２の該当するアドレス範囲に格納されたデータを取得する。制御装置２０の送信部２７は、取得部２６により取得されたデータをゲートウェイ装置３０に送信する。ゲートウェイ装置３０の受信部３５は、要求部３４による要求に応じて制御装置２０から送信されたデータを受信する。

具体的には、制御装置２０の取得部２６は、メモリ２２の、監視機器が属するグループに応じたアドレス範囲に格納されたデータをすべて取得する。制御装置２０の送信部２７は、取得部２６により取得されたデータを、取得元のアドレス順に並べてゲートウェイ装置３０に送信する。ゲートウェイ装置３０の受信部３５は、アドレス順に並んだデータを受信する。

ステップＳ１４において、ゲートウェイ装置３０の抽出部３６は、受信部３５により受信されたデータの中から、監視機器のデータを抽出する。

具体的には、抽出部３６は、マスタ情報３９を参照する。本実施の形態では、マスタ情報３９には、制御装置２０のメモリ２２の、監視機器に応じたアドレスを指定する情報がさらに含まれている。例えば、１０００個の機器１１が属するグループ内で４個の機器１１が監視機器として指定されていれば、それら４個の機器１１のデータが格納される４つのアドレスが指定される。抽出部３６は、アドレス順に並んだデータの中から、監視機器に応じたアドレスに相当する位置のデータを監視機器のデータとして抽出する。

ステップＳ１５において、ゲートウェイ装置３０の変換部３７は、マスタ情報３９を参照する。本実施の形態では、マスタ情報３９には、送信周期を指定する情報が含まれている。送信周期としては、例えば、１０秒が指定される。要求部３４は、送信周期が到来したかどうかを判定する。送信周期が到来していなければ、ステップＳ１１からステップＳ１４の処理が再び実行される。送信周期が到来していれば、ステップＳ１６以降の処理が実行される。

ステップＳ１６において、ゲートウェイ装置３０の変換部３７は、抽出部３６により抽出されたデータを変換する。

具体的には、変換部３７は、抽出部３６により抽出されたデータを変換する処理として、データの種別によって異なる処理を実行する。すなわち、変換部３７は、監視種別に応じた処理を実行することで、抽出部３６により抽出されたデータを変換する。

監視種別がアナログデータであれば、変換部３７は、抽出部３６により抽出されたデータを変換する処理として、前回ステップＳ１６で変換したアナログデータがステップＳ１７でサーバ装置６１に送信された後に複数回ステップＳ１４で抽出されたアナログデータのアナログ値の平均値を算出する処理を実行する。例えば、収集周期が１秒、送信周期が１０秒であれば、変換部３７は、１０個のアナログ値の平均値を算出する。

監視種別が定期通報のデジタルデータであれば、変換部３７は、抽出部３６により抽出されたデータを変換する処理として、前回ステップＳ１６で変換したデジタルデータがステップＳ１７でサーバ装置６１に送信された後に複数回ステップＳ１４で抽出されたデジタルデータのデジタル値の最新値を選択する処理を実行する。例えば、収集周期が１秒、送信周期が１０秒であれば、変換部３７は、１０個のデジタル値のうち最後のステップＳ１４で抽出されたデジタル値を選択する。

監視種別がイベント通報のデジタルデータであれば、変換部３７は、抽出部３６により抽出されたデジタルデータを変換する処理として、複数回ステップＳ１４で抽出されたデジタルデータのデジタル値の変化を表す変化値を算出する処理を実行する。例えば、収集周期が１秒、送信周期が１秒であれば、変換部３７は、直近の複数回のステップＳ１４で抽出されたデジタル値がどのように変化しているかを表す変化値を算出する。

具体例として、図６に示すように、デジタル計測期間内のＡ接点、Ｂ接点および現在の計測値の３点を結合して変化値を算出することが考えられる。結合データは、１６進数化されて０からＦの範囲内の変化値として出力される。Ａ接点は、デジタル値が０から１に変化したかどうかを表す値である。Ｂ接点は、デジタル値が１から０に変化したかどうかを表す値である。現在の計測値は、現在のデジタル値が０か１かを表す値である。

図６は、監視種別がイベント通報のデジタルデータの場合に、Ａ接点、Ｂ接点および現在の計測値を結合して変化値を算出する処理を例示している。図６では、２秒前、１秒前および現在のデジタル値、すなわち、前々回、前回および今回抽出されたデジタル値を用いて３つのデジタル値の変化値をＡ接点、Ｂ接点および現在の計測値に反映している。例えば、Ｎｏ．３のデータでは２秒前から１秒前の変化（０→１）と、１秒前から現在の変化（１→０）とに基づき、Ａ接点が１、Ｂ接点が１となっている。

変形例として、１秒前および現在のデジタル値、すなわち、前回および今回抽出されたデジタル値を用いて２つのデジタル値によりＡ接点、Ｂ接点および現在の計測値を定めてもよい。この場合は、後述するステップＳ１７でデータを受信したサーバ装置６１は、Ａ接点およびＢ接点を、現在のデジタル値とその直近のデジタル値との変化値として扱うことができる。

監視種別がパルスデータであれば、変換部３７は、抽出部３６により抽出されたデータを変換する処理として、前回ステップＳ１６で変換したパルスデータがステップＳ１７でサーバ装置６１に送信された後に複数回ステップＳ１４で抽出されたパルスデータのパルス値の最新値を選択する処理を実行する。例えば、収集周期が１秒、送信周期が１０秒であれば、変換部３７は、１０個のパルス値のうち最後のステップＳ１４で抽出されたパルス値を選択する。

ステップＳ１７において、ゲートウェイ装置３０の送信部３８は、変換部３７により変換されたデータをサーバ装置６１に送信する。

監視種別がアナログデータであれば、送信部３８は、変換部３７により変換されたアナログデータとして、ステップＳ１６で算出された平均値を示すデータをサーバ装置６１に送信する。

監視種別が定期通報のデジタルデータであれば、送信部３８は、変換部３７により変換されたデジタルデータとして、ステップＳ１６で選択された最新値を示すデータをサーバ装置６１に送信する。

監視種別がイベント通報のデジタルデータであれば、送信部３８は、変換部３７により変換されたデジタルデータとして、ステップＳ１６で算出された変化値を示すデータをサーバ装置６１に送信する。

監視種別がパルスデータであれば、送信部３８は、変換部３７により変換されたパルスデータとして、ステップＳ１６で選択された最新値を示すデータをサーバ装置６１に送信する。

ステップＳ１２からステップＳ１４の処理は、収集周期に相当する頻度で実行される。一方、ステップＳ１６およびステップＳ１７の処理は、送信周期に相当する頻度で実行される。送信周期は、収集周期と同じ周期か、収集周期よりも長い周期に設定される。よって、ステップＳ１７におけるデータの送信の頻度は、ステップＳ１２における要求の頻度以下の頻度になる。

なお、ステップＳ２からステップＳ７において、制御装置２０の格納部２５は、受信部２４により受信されたデータと紐付けて、当該データの送信元の機器１１の機器ＩＤをメモリ２２に格納してもよい。ステップＳ１３において、制御装置２０の送信部２７は、監視機器が属するグループに応じたアドレス範囲に格納されたデータと紐付けて、当該データの送信元の機器１１の機器ＩＤをゲートウェイ装置３０に送信してもよい。ステップＳ１４において、ゲートウェイ装置３０の抽出部３６は、受信部３５により受信されたデータの中から、監視機器の機器ＩＤに紐付けられたデータを監視機器のデータとして抽出してもよい。

＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態では、制御装置２０は、監視機器のデータを選別することなく、監視機器が属するグループのデータを一括でゲートウェイ装置３０に送信すればよいため、高頻度のデータ送信が可能となる。ゲートウェイ装置３０は、監視機器のデータをサーバ装置６１に送信する頻度に合わせて、監視機器のデータを選別および変換すればよいため、所望の形式で所望の頻度のデータ送信が可能となる。すなわち、本実施の形態によれば、複数の機器１１より収集したデータの中から必要なデータを効率よくサーバ装置６１に送信することができる。

比較例として、設備機器の管理システムが、設備機器ごとに独自の接続形態を持っているとする。設備ごとに中継装置を設置し、中継装置は収集したデータをそのままクラウド上に送信し、負荷の高いデータ解析処理はクラウド上で行っているとする。このようなシステムでは、広域網での通信データの増大、および、データ解析処理の集中による処理の遅れ等の問題がある。

本実施の形態では、設備機器の情報をＰＬＣである制御装置２０経由で、ＩｏＴ技術が適用されたゲートウェイ装置３０が収集する。ゲートウェイ装置３０は信号種別ごとに閾値との比較、および、過去取得データの差分チェック等により異常判定を行う。また取得したデータを信号種類別に１６進数化し、送信データの圧縮を行い、監視対象機器のデータをグループ化してクラウド上のサーバ装置６１に送信する。これにより、上記のような問題を解消することが可能となる。

アナログ、デジタルおよびパルス情報を収集する対象となる設備機器は、多種多様であり、一般的に、接続形態および通信プロトコルが独自に存在することが多い。上記の比較例では、設備ごとに中継装置を設置し、各種データを収集し、そのままクラウド上に送信し、高負荷の解析処理は、拠点側ではなく、クラウド上にて行っている。そのため、設備機器の接続形態がケーブルまたは通信プロトコルに依存したり、通信データ量が増大したり、異常判定が遅延したり、収集データの統一性および整合性が図りづらくなったりする。多種多様な設備機器全般を監視する立場からすると、データ収集の容易化、通信データ量の削減、設備異常の早期発見、および、監視対象となる設備機器データの統一化が必要となる。

本実施の形態では、エッジ側で定期的に設備データを収集後、エラー判定を行い、異常時には即時イベント通知を行う。さらに、監視対象機器のグルーピングを行い、正常時のデータ送信形式の変換を行う。結果として、設備の異常判定速度の改善、および、データ通信量の削減を実現することができる。

本実施の形態では、設備機器情報をＰＬＣ経由にて、信号種別ごとにデバイス範囲の定義情報にマッピングして、データ一括取得を行う。次に、取得したデータについて、信号種別ごとに閾値以外かどうか、および、過去取得データ値との差分に異常がないかを判定する。また、取得したデータを信号種別ごとに１６進数化し、送信データを圧縮し、複数データを１回の通信で送信可能なように監視対象機器グループで結合するとともに、送信データを識別する情報である監視機器情報および拠点情報も同様に１６進数化し、結合する。

アナログおよびパルス値については、カウントレンジ上限および下限の閾値以内に含まれているかの判定によって異常判定が行われる。あるいは、データ収集周期の整数倍であるデータ送信周期の範囲内のデータに異常値が含まれていないかの判定によって異常判定が行われる。

接点情報であるデジタル値については、カウントレンジ上限および下限の閾値以内に含まれているかの判定によって異常判定が行われる。あるいは、前々回計測値、前回計測値および現在計測値による連続計測値に異常が発生していないかの判定によって異常判定が行われる。

このように、エッジ処理にてデータ判定および変換処理を行うことで、大規模な設備監視点数を保有する拠点に対しても監視用の導入機器を削減し、異常検知の早急化およびデータ通信量の削減を行うことができる。さらに、汎用的に使用できる定義情報により、信号種別ごとのデータ一括収集、変換および結合をプログラムレスで実現できる。

本実施の形態では、収集周期を短い周期に設定することで、ＩｏＴサービスにおいて求められる機器１１からの大量のデータの収集を制御装置２０およびゲートウェイ装置３０で行うことができる。それと同時に、送信周期を収集周期の１０倍といった長い周期に設定することで、収集したデータの中から必要なデータを選別したり、データを必要な形式に変換したりする処理をゲートウェイ装置３０の限られたリソースで行うことができる。

本実施の形態では、制御装置２０のメモリ２２に、ワード単位で値を格納する領域と、ビット単位で格納する領域とを別々に設け、データの種別によって格納先を振り分けることで、データの書き込みおよび読み出しの効率を高めることができる。

＊＊＊他の構成＊＊＊
本実施の形態では、制御装置２０の受信部２４、格納部２５、取得部２６および送信部２７の機能がソフトウェアにより実現されるが、変形例として、受信部２４、格納部２５、取得部２６および送信部２７の機能がハードウェアにより実現されてもよい。すなわち、受信部２４、格納部２５、取得部２６および送信部２７の機能が専用の電子回路により実現されてもよい。専用の電子回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣである。「ＩＣ」は、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略語である。「ＧＡ」は、Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略語である。「ＦＰＧＡ」は、Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略語である。「ＡＳＩＣ」は、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略語である。

別の変形例として、受信部２４、格納部２５、取得部２６および送信部２７の機能がソフトウェアとハードウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。すなわち、受信部２４、格納部２５、取得部２６および送信部２７の機能の一部が専用の電子回路により実現され、残りがソフトウェアにより実現されてもよい。

プロセッサ２１および専用の電子回路は、いずれも処理回路である。すなわち、制御装置２０の受信部２４、格納部２５、取得部２６および送信部２７の機能がソフトウェアにより実現されるか、ハードウェアにより実現されるか、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせにより実現されるかに関わらず、受信部２４、格納部２５、取得部２６および送信部２７の動作は、処理回路により行われる。

本実施の形態では、ゲートウェイ装置３０の要求部３４、受信部３５、抽出部３６、変換部３７および送信部３８の機能がソフトウェアにより実現されるが、変形例として、要求部３４、受信部３５、抽出部３６、変換部３７および送信部３８の機能がハードウェアにより実現されてもよい。すなわち、要求部３４、受信部３５、抽出部３６、変換部３７および送信部３８の機能が専用の電子回路により実現されてもよい。専用の電子回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣである。

別の変形例として、要求部３４、受信部３５、抽出部３６、変換部３７および送信部３８の機能がソフトウェアとハードウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。すなわち、要求部３４、受信部３５、抽出部３６、変換部３７および送信部３８の機能の一部が専用の電子回路により実現され、残りがソフトウェアにより実現されてもよい。

プロセッサ３１および専用の電子回路は、いずれも処理回路である。すなわち、ゲートウェイ装置３０の要求部３４、受信部３５、抽出部３６、変換部３７および送信部３８の機能がソフトウェアにより実現されるか、ハードウェアにより実現されるか、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせにより実現されるかに関わらず、要求部３４、受信部３５、抽出部３６、変換部３７および送信部３８の動作は、処理回路により行われる。

１０ データ収集システム、１１ 機器、２０ 制御装置、２１ プロセッサ、２２ メモリ、２３ 通信デバイス、２４ 受信部、２５ 格納部、２６ 取得部、２７ 送信部、３０ ゲートウェイ装置、３１ プロセッサ、３２ メモリ、３３ 通信デバイス、３４ 要求部、３５ 受信部、３６ 抽出部、３７ 変換部、３８ 送信部、３９ マスタ情報、４０ 中継装置、５０ インターネット、６０ クラウドシステム、６１ サーバ装置、７１ アナログ情報領域、７２ デジタル情報領域、７３ パルス情報領域。

Claims (14)

1. グループ分けされた複数の機器からデータを繰り返し受信し、受信したデータを、メモリの、受信したデータの送信元の機器が属するグループに応じたアドレス範囲に格納する制御装置と、
   サーバ装置による監視の対象となる機器を監視機器として指定するマスタ情報を参照し、前記メモリの、前記監視機器が属するグループに応じたアドレス範囲に格納されたデータの一括送信を前記制御装置に繰り返し要求し、要求に応じて前記制御装置から送信されたデータを受信し、受信したデータの中から前記監視機器のデータを抽出し、抽出したデータを変換し、変換したデータを前記サーバ装置に前記要求の頻度以下の頻度で送信するゲートウェイ装置と
   を備えるデータ収集システム。
2. 前記制御装置は、前記複数の機器から複数種別のデータを繰り返し受信し、受信したデータを、前記メモリの、受信したデータの送信元の機器が属するグループと受信したデータの種別との組み合わせに応じたアドレス範囲に格納し、
   前記マスタ情報には、前記監視機器について、前記サーバ装置による監視の対象となるデータの種別を監視種別として指定する情報が含まれ、
   前記ゲートウェイ装置は、前記メモリの、前記監視機器が属するグループと前記監視種別との組み合わせに応じたアドレス範囲に格納されたデータの一括送信を前記制御装置に繰り返し要求する請求項１に記載のデータ収集システム。
3. 前記ゲートウェイ装置は、抽出したデータを変換する処理として、データの種別によって異なる処理を実行する請求項２に記載のデータ収集システム。
4. 前記メモリに対して、アナログ値を持つアナログデータが格納されるアドレス範囲があらかじめ設定されている請求項２または３に記載のデータ収集システム。
5. 前記ゲートウェイ装置は、抽出したアナログデータを変換する処理として、前回変換したアナログデータを前記サーバ装置に送信した後に複数回抽出したアナログデータの前記アナログ値の平均値を算出する処理を実行し、変換したアナログデータとして、算出した平均値を示すデータを前記サーバ装置に送信する請求項４に記載のデータ収集システム。
6. 前記メモリに対して、単位時間における数量を示すパルス値を持つパルスデータが格納されるアドレス範囲があらかじめ設定されている請求項２から５のいずれか１項に記載のデータ収集システム。
7. 前記ゲートウェイ装置は、抽出したパルスデータを変換する処理として、前回変換したパルスデータを前記サーバ装置に送信した後に抽出したパルスデータの前記パルス値の最新値を選択する処理を実行し、変換したパルスデータとして、選択した最新値を示すデータを前記サーバ装置に送信する請求項６に記載のデータ収集システム。
8. 前記メモリに対して、デジタル値を持つデジタルデータが格納されるアドレス範囲があらかじめ設定されている請求項２から７のいずれか１項に記載のデータ収集システム。
9. 前記ゲートウェイ装置は、抽出したデジタルデータを変換する処理として、前回変換したデジタルデータを前記サーバ装置に送信した後に抽出したデジタルデータの前記デジタル値の最新値を選択する処理を実行し、変換したデジタルデータとして、選択した最新値を示すデータを前記サーバ装置に送信する請求項８に記載のデータ収集システム。
10. 前記ゲートウェイ装置は、抽出したデジタルデータを変換する処理として、複数回抽出したデジタルデータの前記デジタル値の変化を表す変化値を算出する処理を実行し、変換したデジタルデータとして、算出した変化値を示すデータを前記サーバ装置に送信する請求項８に記載のデータ収集システム。
11. グループ分けされた複数の機器からデータを繰り返し受信する受信部と、
    前記受信部により受信されたデータを、メモリの、前記受信部により受信されたデータの送信元の機器が属するグループに応じたアドレス範囲に格納する格納部と、
    サーバ装置による監視の対象となる機器である監視機器のデータを変換して前記サーバ装置に繰り返し送信するゲートウェイ装置から、前記メモリの、前記監視機器が属するグループに応じたアドレス範囲に格納されたデータの一括送信が要求される度に、要求に応じて、前記メモリの該当するアドレス範囲に格納されたデータを取得する取得部と、
    前記取得部により取得されたデータを前記ゲートウェイ装置に送信する送信部と
    を備える制御装置。
12. コンピュータに、
    グループ分けされた複数の機器からデータを繰り返し受信する受信手順と、
    前記受信手順により受信されたデータを、メモリの、前記受信手順により受信されたデータの送信元の機器が属するグループに応じたアドレス範囲に格納する格納手順と、
    サーバ装置による監視の対象となる機器である監視機器のデータを変換して前記サーバ装置に繰り返し送信するゲートウェイ装置から、前記メモリの、前記監視機器が属するグループに応じたアドレス範囲に格納されたデータの一括送信が要求される度に、要求に応じて、前記メモリの該当するアドレス範囲に格納されたデータを取得する取得手順と、
    前記取得手順により取得されたデータを前記ゲートウェイ装置に送信する送信手順と
    を実行させる制御プログラム。
13. グループ分けされた複数の機器からデータを繰り返し受信し受信したデータを、メモリの、受信したデータの送信元の機器が属するグループに応じたアドレス範囲に格納する制御装置と通信を行うゲートウェイ装置であって、
    サーバ装置による監視の対象となる機器を監視機器として指定するマスタ情報を参照し、前記メモリの、前記監視機器が属するグループに応じたアドレス範囲に格納されたデータの一括送信を前記制御装置に繰り返し要求する要求部と、
    前記要求部による要求に応じて前記制御装置から送信されたデータを受信する受信部と、
    前記受信部により受信されたデータの中から、前記監視機器のデータを抽出する抽出部と、
    前記抽出部により抽出されたデータを変換する変換部と、
    前記変換部により変換されたデータを前記サーバ装置に前記要求の頻度以下の頻度で送信する送信部と
    を備えるゲートウェイ装置。
14. グループ分けされた複数の機器からデータを繰り返し受信し受信したデータを、メモリの、受信したデータの送信元の機器が属するグループに応じたアドレス範囲に格納する制御装置と通信を行うコンピュータに、
    サーバ装置による監視の対象となる機器を監視機器として指定するマスタ情報を参照し、前記メモリの、前記監視機器が属するグループに応じたアドレス範囲に格納されたデータの一括送信を前記制御装置に繰り返し要求する要求手順と、
    前記要求手順による要求に応じて前記制御装置から送信されたデータを受信する受信手順と、
    前記受信手順により受信されたデータの中から、前記監視機器のデータを抽出する抽出手順と、
    前記抽出手順により抽出されたデータを変換する変換手順と、
    前記変換手順により変換されたデータを前記サーバ装置に前記要求の頻度以下の頻度で送信する送信手順と
    を実行させるゲートウェイプログラム。

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