JP6658881B2 - サーバ装置、制御方法、及び制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、サーバ装置、センサ機器、センサネットワーク、制御方法、及び制御プログラムに関する。

環境やインフラ構造物等の広範囲の状況をモニタリングする方法として、複数のセンサ機器を含むセンサネットワークシステムによりモニタリングする方法が知られている。センサネットワークシステムの１つとして、温度センサを含むセンサ機器で周期的に環境温度を計測して外部に発信し、環境温度が徐々に上昇していることやどの程度上昇しているか等を動的に観測するシステムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

センサネットワークシステムでは、観測範囲内に点在させる複数のセンサ機器のそれぞれをバッテリ駆動させることにより、システムの低コスト化を図っている。センサ機器をバッテリ駆動させるセンサセットワークシステムでは、バッテリの消耗を抑えセンサ機器を長時間に渡り動作させることで、バッテリの充電作業やバッテリの交換作業等の手間を省いている。バッテリの消耗を抑える方法として、センサ機器がバッテリの温度特性を考慮した駆動間隔を算出し、当該駆動間隔でセンサを駆動させる方法が知られている（例えば、特許文献２を参照）。また、バッテリの消耗を抑える別の方法として、センサ出力の補正等の演算処理を、センサ機器とは別個に設けた補正装置で行うことにより、センサ機器の電力消費を抑制する方法が知られている（例えば、特許文献３を参照）。

特開２００８−２９２３１８号公報 特開２０１３−０２７１６４号公報 特開２０１３−０３６８１２号公報

センサネットワークシステムのセンサ機器には、バッテリとして二次電池を用い、ソーラーパネル等の環境発電素子と組み合わせることで、長期間動作させることを可能にしたものがある。センサ機器のような小型電子機器には、リチウムイオン電池をバッテリとして用いるものが多い。

しかしながら、リチウムイオン電池等の二次電池は、氷点下等の低温環境下、或いは夏の炎天下等の高温環境下においては、充電特性が著しく低下する。例えば、リチウムイオン電池の多くは、放電特性が−２０℃〜６０℃程度であるのに対し、充電特性が０℃〜４５℃程度である。

二次電池の充電特性が低下した状態でセンサ機器を動作させ続けると、環境発電素子が発電したとしても、二次電池は放電を続け、やがて枯渇状態となる。そのため、寒冷地等に設置されたセンサネットワークシステムでは、冬になると二次電池が枯渇状態となり、複数のセンサ機器が次々に動作しなくなる。この際、センサネットワークにおいて中継ノードとして機能するセンサ機器の動作が停止すると、停止したセンサ機器を経由して測定結果をサーバ装置に送信する他のセンサ機器が動作していても、当該他のセンサ機器の測定結果をサーバ装置に送信することができない。

一つの側面において、本発明は、二次電池で駆動するセンサ機器を点在させたセンサネットワークシステムの効率的な運用を可能にすることを目的とする。

サーバ装置は、複数のセンサ機器と、センサ機器の各々から発信されるデータを直接受信することによって、若しくは他のセンサ機器によって中継されたデータを受信することによって、データを集約する集約装置とを含むセンサネットワークにおけるセンサ機器の動作を制御する。センサ機器は、動作モードとして、発信するデータの取得とデータの中継とを行う第１モードと、取得は行う一方で中継は行わない第２モードとを少なくとも有している。サーバ装置は、記憶部と制御部とを備える。記憶部は、センサネットワークにおけるセンサ機器の各々から集約装置に至るデータの伝送経路の情報であるトポロジ情報を記憶する。制御部は、センサ機器の各々に含まれるセンサデバイスによるセンシングデータとともに、センサデバイスに組み込まれた温度センサの出力値と、センサ機器の各々を駆動する二次電池のステータス情報と、をセンサ機器の各々から取得する。そして、制御部は、センサ機器のうちのいずれかが発信した伝送経路の変更要求を受信した場合に、トポロジ情報に基づいて、変更要求を発信した要求発信元のセンサ機器と隣接するセンサ機器の通信品質を取得し、隣接するセンサ機器における二次電池のステータス情報と、温度センサの出力値と、通信品質とに基づいて、要求発信元のセンサ機器の動作モードを制御する。

上述の態様によれば、二次電池で駆動するセンサ機器を点在させたセンサネットワークシステムの効率的な運用が可能となる。

一実施形態に係るセンサネットワークシステムの構成例を示す図である。 センサ機器の構成を示す図である。 サーバ装置の機能的構成を示す図である。 センサ機器が行う処理を説明するフローチャートである。 スケジューリング処理の内容を説明するフローチャートである。 サーバ装置が行うリンク変更処理を説明するフローチャートである。 センサ機器の設置例を説明する図である。 ある期間におけるセンサ機器の周囲の温度変化を示すグラフ図である。 ある期間における外気温と二次電池の電圧との関係を説明するグラフ図である。 センサネットワークのリンク及び隣接ノードの例を示す図である。 隣接ノードの電池残量及び温度差の例を示す図である。 リンクの変更例を示す図である。 低温環境下におけるセンサ機器の電源電圧の時間変化を説明するグラフ図である。 センサ機器のハードウェア構成を示す図である。 サーバ装置として動作させるコンピュータのハードウェア構成を示す図である。

図１は、一実施形態に係るセンサネットワークシステムの構成例を示す図である。
図１に示すように、センサネットワークシステム１は、複数のセンサ機器２を含むセンサネットワーク３と、サーバ装置４と、を備える。

センサ機器２は、環境やインフラ構造物等における所望の物理量を測定するセンサデバイスを含む電子機器である。複数のセンサ機器２は、所定の観測エリア内に点在させている。各センサ機器２は、センサデバイスによる測定結果（センシングデータ）を含む各種情報を集約装置５に送信する。センサネットワーク３における複数のセンサ機器２は、他のセンサ機器２の測定結果を集約装置５に転送する中継ノードとして機能するセンサ機器２と、中継ノードに対して測定結果を送信するのみの非中継ノードとして機能するセンサ機器２とを含む。集約装置５は、センサネットワーク３内で動作するセンサ機器２が送信した情報を集約してサーバ装置４に送信する。集約装置５とサーバ装置４とは、インターネット等の通信ネットワーク６を介して接続される。以下の説明では、中継ノードとして機能するセンサ機器、及び非中継ノードとして機能するセンサ機器を、それぞれ、単に中継ノード、及び非中継ノードともいう。

図２は、センサ機器の構成を示す図である。
図２に示すように、センサ機器２は、情報処理装置７と、環境発電素子８と、センサ群９と、を含む。

情報処理装置７は、センサ群９のセンサデバイス９０１，９０２等の測定結果、温度センサ９０１Ｔ，９０２Ｔの出力値を取得し、当該情報処理装置７を駆動する二次電池のステータス情報とともに所定の外部装置に送信する装置である。外部装置は、集約装置５又は中継ノードとして機能する他のセンサ機器である。情報処理装置７は、制御部７０１と、記憶部７０２と、電源管理部７０３と、二次電池７０４と、無線通信用のアンテナ７０５を含む。

制御部７０１は、情報処理装置７の動作を制御する。制御部７０１は、センサデバイス９０１，９０２から測定結果を取得するとともに、電源管理部７０３から二次電池７０４のステータス情報を取得し、取得したそれらの情報を集約装置５又は中継ノードに送信する。センサデバイス９０１，９０２は、それぞれ、温度補正用の温度センサ９０１Ｔ，９０２Ｔが組み込まれている。制御部７０１が各センサデバイス９０１，９０２から取得する計測結果は、所定の物理量についてのセンシングデータと、温度センサ９０１Ｔ，９０２Ｔの出力値とを含む。また、制御部７０１は、センサデバイスから取得した温度センサの出力値と、電源管理部７０３から取得した二次電池７０４のステータス情報とに基づいて、自身を含むセンサ機器２の動作モードを消費電力の低いモードに変更するか否かを判定する。センサ機器２の動作モードは、中継ノードとして動作するモード、非中継ノードとして動作するモード、及びスリープモードの３種のモードを含む。中継ノードとして動作するモードは、自身の計測結果等を他の中継ノード又は集約装置５に送信するとともに、センサネットワークにおける下流のセンサ機器２の計測結果を他の中継ノード又は集約装置５に送信するモードである。非中継ノードとして動作するモードは、自身の計測結果等を他の中継ノード又は集約装置５に送信するのみのモードである。スリープモードは、計測結果を取得する間隔を非中継ノードとして動作するモードよりも長くするとともに、機能（動作）の一部を停止して電力の消費を抑えるモードである。３種の動作モードのうち、消費電力の最も高い動作モードは中継ノードとして動作するモードである。また、３種の動作モードのうち、消費電力の最も低い動作モードはスリープモードである。

記憶部７０２は、センサデバイス９０１，９０２から取得した測定結果や、二次電池７０４のステータス情報等を記憶する。また、記憶部７０２は、計測結果及びステータス情報を送信する際に通信相手となる集約装置５又は中継ノードの情報等、センサ機器２の動作に関わる各種の情報を記憶する。

電源管理部７０３は、二次電池７０４の充放電の管理を行う。電源管理部７０３は、環境発電素子８が発電した電力を二次電池７０４に充電させる。また、電源管理部７０３は、電池残量を含む二次電池７０４のステータス情報を取得し、制御部７０１に通知する。更に、電源管理部７０３は、センサ機器２がスリープモードに移行した場合にスリープモードから復帰するタイミングを管理する。

二次電池７０４は、情報処理装置７及びセンサデバイス９０１，９０２に動作電力を供給する電源である。二次電池７０４には、例えば、リチウムイオン電池を用いる。

図３は、サーバ装置の機能的構成を示す図である。
図３に示すように、サーバ装置４は、制御部４０１と、記憶部４０２と、を含む。

サーバ装置４の制御部４０１は、集約装置５を介して受信した複数のセンサ機器２のそれぞれにおける計測結果及び二次電池のステータス情報を記憶部４０２に記憶させる。また、制御部４０１は、計測結果に含まれる温度情報と、二次電池のステータス情報とに基づいて、センサネットワーク３におけるリンク（すなわち集約装置５とセンサ機器２との接続関係）を制御する。

サーバ装置４の記憶部４０２は、複数のセンサ機器２のそれぞれにおける計測結果及び二次電池のステータス情報に加え、センサネットワーク３のトポロジ情報を記憶する。

センサネットワーク３における集約装置５と複数のセンサ機器２との接続関係は、各センサ機器２の動作状況等に基づいて、サーバ装置４が決定する。サーバ装置４は、まず、初期条件に基づいて、集約装置５と複数のセンサ機器２との接続関係を決定する。初期条件は任意であり、例えば、集約装置５と直接接続するセンサ機器２の数や、センサ機器２間の物理的な距離等に基づいて決定する。また、サーバ装置４は、二次電池の残量が閾値以下となり、かつ当該二次電池が不活性状態（言い換えると二次電池が充電不能な状態）であるセンサ機器２を検出すると、集約装置５と複数のセンサ機器２との接続関係を変更する。

図４は、センサ機器が行う処理を説明するフローチャートである。
センサ機器２は、所定の測定タイミングが到来する毎に、図４に示したステップＳ１〜Ｓ４の処理を行う。センサ機器２は、まず、センサデバイスのセンシングデータ（計測データ）、温度センサの出力値、及び二次電池７０４のステータス情報を取得する（ステップＳ１）。ステップＳ１の処理は、センサ機器２における情報処理装置７の制御部７０１及び電源管理部７０３が行う。制御部７０１は、センサ群９の各センサデバイス９０１，９０２から、各センサデバイスが測定する物理量についてのセンシングデータとともに、温度補正用の温度センサ９０１Ｔ，９０２Ｔの出力値を取得する。また、制御部７０１は、電源管理部７０３を介して、二次電池７０４の残量を含むステータス情報を取得する。

次に、センサ機器２は、情報処理装置７において、温度センサの出力値に基づいてセンシングデータを補正し（ステップＳ２）、補正したセンシングデータ等を中継ノード又は集約装置５に送信する（ステップＳ３）。その後、情報処理装置７は、スケジューリング処理（ステップＳ４）を行う。センサネットワークが寒冷地等の低温環境下に設置されている場合、センサ機器２の情報処理装置７は、スケジューリング処理として図５に示した処理を行う。

図５は、スケジューリング処理の内容を説明するフローチャートである。
スケジューリング処理において、センサ機器２（情報処理装置７）は、まず、ステップＳ１で取得した温度センサの出力値に基づき、センサ機器２の周囲の温度Ｔｎが閾値温度Ｔよりも低いか否かを判定する（ステップＳ４０１）。閾値温度Ｔは、二次電池７０４が充電不能（充電不活性状態）になる温度の目安である。閾値温度Ｔの初期値は、例えば、二次電池７０４の充電特性における下限温度よりも１〜２℃高い温度とする。ステップＳ４０１の判定は、情報処理装置７の制御部７０１が行う。Ｔｎ≧Ｔの場合（ステップＳ４０１；Ｎｏ）、制御部７０１は、スケジューリング処理を終了する（リターン）。この場合、センサ機器２（情報処理装置７）は、現在の動作モードでの動作を継続する。

これに対し、Ｔｎ＜Ｔの場合（ステップＳ４０１；Ｎｏ）、制御部７０１は、次に、二次電池７０４が枯渇状態であるか否かを判定する（ステップＳ４０２）。ステップＳ４０２において、制御部７０１は、二次電池７０４のステータス情報に基づいて、二次電池７０４が枯渇状態であるか否かを判定する。なお、二次電池７０４が枯渇状態であるか否かの判定は、ステータス情報に含まれる電池残量と閾値とを単純に比較するのではなく、例えば、放電状態になる前の電圧ドロップ状態を考慮して行う。二次電池７０４が枯渇状態ではない場合（ステップＳ４０２；Ｎｏ）、制御部７０１は、スケジューリング処理を終了する。この場合も、センサ機器２は、現在の動作モードでの動作を継続する。

二次電池７０４が枯渇状態である場合（ステップＳ４０２；Ｙｅｓ）、制御部７０１は、次に、二次電池７０４を充電中であるか否か、言い換えると二次電池７０４の充電機能が働いているか否かを判定する（ステップＳ４０３）。二次電池を充電中である場合（ステップＳ４０３；Ｙｅｓ）、制御部７０１は、スケジューリング処理を終了する。この場合も、センサ機器２は、現在の動作モードでの動作を継続する。

二次電池７０４が枯渇状態であるにもかかわらず二次電池７０４を充電中ではない場合（ステップＳ４０３；Ｎｏ）、制御部７０１は、次に、閾値温度ＴをＴ−Δｔに更新する（ステップＳ４０４）。閾値温度Ｔを更新する際の温度Δｔは、例えば、センサデバイスに組み込まれた温度センサの出力値における温度の変化量とする。

ステップＳ４０４の後、制御部７０１は、自身を含むセンサ機器２が中継ノードであるか否かを判定する（ステップＳ４０５）。自身を含むセンサ機器２が中継ノードではない場合（ステップＳ４０５；Ｎｏ）、制御部７０１は、タイマを設定しセンサ機器２の動作モードをスリープモードに移行し（ステップＳ４０６）、スケジューリング処理を終了する（リターン）。制御部７０１は、ステップＳ４０５の処理を、電源管理部７０３と協働して行う。ステップＳ４０５において、制御部７０１は、自身を含むセンサ機器２がスリープモードに移行することをサーバ装置４（集約装置５）に通知する。また、制御部７０１は、電源管理部７０３に、タイマを設定させるとともに、制御部７０１及びセンサモジュール９０１，９０２への電力の供給を止めさせる。電源管理部７０３は、次回のスケジューリング処理を行うタイミング（時刻）を、通常動作時における時間間隔よりも長い時間間隔に設定する。通常動作時における時間間隔は、例えば、数分〜数十分程度である。これに対し、ステップＳ４０６では、例えば、次の日没時刻を、次回のスケジューリング処理を行うタイミング（時刻）として設定する。

一方、自身を含むセンサ機器２が中継ノードである場合（ステップＳ４０５；Ｙｅｓ）、制御部７０１は、サーバ装置４に集約装置５と複数のセンサ機器２とのリンクの変更を要求し（ステップＳ４０７）、サーバ装置４からリンクの変更処理の結果を取得する。センサ機器２からのリンクの変更要求を受けると、サーバ装置４は、例えば、図６に示した処理を行い、処理結果をセンサ機器２に通知する。

リンクの変更要求に対する処理結果をサーバ装置４から取得すると、制御部７０１は、次に、自身を含むセンサ機器２が中継ノードから非中継ノードに変更可能であるか否かを判定する（ステップＳ４０８）。非中継ノードに変更可能である場合（ステップＳ４０８；Ｙｅｓ）、制御部７０１は、自身を含むセンサ機器２を中継ノードから非中継ノードに変更し（ステップＳ４０９）、スケジューリング処理を終了する（リターン）。

一方、非中継ノードに変更不可である場合（ステップＳ４０８；Ｎｏ）、制御部７０１は、電源管理部７０３と協働してセンサ機器２の動作モードをスリープモードに移行し（ステップＳ４０６）、スケジューリング処理を終了する。

このように、二次電池７０４が枯渇状態であり、かつ充電不能な状態（充電不活性状態）である場合、センサ機器２の制御部７０１は、サーバ装置４に対し、集約装置５と各センサ機器２とのリンクの変更要求を送信する。センサ機器２からリンクの変更要求を受信すると、サーバ装置４は、図６に示した処理を行う。

図６は、サーバ装置が行うリンク変更処理を説明するフローチャートである。
リンクの変更要求を受信すると、サーバ装置４の制御部４０１は、まず、現在のトポロジ情報に基づいて、変更要求を送信したセンサ機器２（以下、要求ノードという）と隣接関係にあるノード（隣接ノード）を選出する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１において、制御部４０１は、記憶部４０２から現在のトポロジ情報を読み出し、要求ノードと直接接続関係（親子関係）にあるノード、及び要求ノードの親ノードからの接続距離が同じノードを、隣接ノードとして選出する。

次に、制御部４０１は、隣接ノードの通信品質を取得し、品質の高い順に隣接ノードをソートする（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、制御部４０１は、隣接ノードの通信品質として、各隣接ノードのLink Quality Indication（ＬＱＩ）値を取得する。

次に、サーバ装置４の制御部４０１は、各隣接ノードの電池残量を取得し、電池残量の多い順に隣接ノードをソートする（ステップＳ１３）。

次に、制御部４０１は、各隣接ノードにおける現在の温度Ｔｎと閾値温度Ｔとの温度差（Ｔｎ−Ｔ）を取得し、温度差の大きい順に隣接ノードをソートする（ステップＳ１４）。

その後、制御部４０１は、各隣接ノードの通信品質、電池残量、及び温度差（Ｔｎ−Ｔ）に基づいて、代替中継ノードの候補を選出する（ステップＳ１５）。中継ノードとして動作するセンサ機器２は、自身から見て下流のノード（子ノード）となるセンサ機器２とも通信を行うため、非中継ノードとして動作するセンサ機器２と比べて電力の消費量が多くなる。そのため、中継ノードとして動作させるセンサ機器２は、電池残量の多いセンサ機器であることが好ましい。しかしながら、電池残量が多いセンサ機器であっても、温度差（Ｔｎ−Ｔ）が小さい場合には、早期に二次電池７０４が充電不能な充電不活性状態に陥り、二次電池７０４が枯渇状態となる可能性が高い。更に、中継ノードとして動作するセンサ機器２の通信品質（ＬＱＩ値）が低い場合、中継ノードと他のノードとの通信が切断される頻度が高くなり、各ノード（センサ機器２）からの情報を安定して集約しサーバ装置４に送信することが難しくなる。

よって、ステップＳ１５において、サーバ装置４の制御部４０１は、例えば、まず、複数の隣接ノードのなかから、通信品質及び電池残量がそれぞれ所定の基準値以上である隣接ノードを中継ノードの候補として抽出する。そして、複数の隣接ノードが中継ノードの候補として抽出された場合、制御部４０１は、抽出された複数の隣接ノードにおける温度差（Ｔｎ−Ｔ）のソート順位を中継ノードの候補順位とする。

ステップＳ１５の処理を終えると、サーバ装置４の制御部４０１は、代替中継ノードの候補があるか否かを判定する（ステップＳ１６）。候補がある場合（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、制御部４０１は、中継ノードの候補順位と、トポロジ情報とに基づいて、トポロジ情報のリンクを変更し、リンクが変更されたノードに対して新たなリンク先を通知する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７において、制御部４０１は、要求ノードの下流に位置するノード（センサ機器２）が孤立しないようにリンクを変更する。また、ステップＳ１７において、制御部４０１は、要求ノードに対し中継ノードから非中継ノードに変更可能であることを通知する。更に、ステップＳ１７において、制御部４０１は、リンクを変更したトポロジ情報を、現在のトポロジ情報として記憶部４０２に記憶させる。

一方、代替中継ノードの候補がない場合（ステップＳ１６；Ｎｏ）、制御部４０１は、要求ノードに対し、代替中継ノードの候補がないこと、言い換えると中継ノードから非中継ノードに変更不可であることを通知する（ステップＳ１８）。

ステップＳ１７又はＳ１８の処理を終えると、サーバ装置４の制御部４０１は、リンク変更処理を終了する。

このように、本実施形態に係るセンサネットワークシステム１では、二次電池７０４が枯渇状態であり、かつ充電不能な充電不活性状態であるセンサ機器２は、消費電力の少ない動作モードに移行する。また、二次電池７０４が枯渇状態であり、かつ充電不活性状態であるセンサ機器２が中継ノードである場合、代わりとなる中継ノードを選出して下流のノードの接続先（リンク）を変更する。そのため、電力不足により中継ノード（センサ機器２）の動作が停止し、当該中継ノードの下流で動作しているセンサ機器２の測定結果を含む情報がサーバ装置４に送信されなくなる事態を防ぐことが可能となる。よって、本実施形態によれば、二次電池で駆動するセンサ機器を点在させたセンサネットワークシステムの効率的な運用が可能となる。

本実施形態に係るセンサネットワークシステム１は、上記のように、寒冷地でのモニタリングに適している。寒冷地に設置されたセンサネットワークシステム１では、氷点下の環境におけるセンサ機器２の継続的な動作が求められる。氷点下等の低温環境下で動作させるセンサ機器２では、バッテリとしてリチウムイオン電池を用いることが難しい。リチウムイオン電池の多くは、放電特性が−２０℃〜６０℃、充電特性が０℃〜４５℃程度である。更に、何らかの断熱構造を適用したとしても、センサ機器２の性質上、測定部（センサデバイス）は露出している。そのため、露出した測定部を介した熱伝導によりバッテリ部分も外気温度の影響を受けることとなり、氷点下環境ではバッテリ（二次電池）が充電不活性状態になる。したがって、センサネットワークシステム１を寒冷地に設置する場合、センサ機器２の情報処理装置７及びセンサ群９を地中に埋設することが好ましい。

図７は、センサ機器の設置例を説明する図である。
寒冷地においては、冬になると、図７に示した地面１００１付近の土１００２が凍結土となる。凍結土となる土１００２の深さは、例えば、１０〜２０ｃｍ程度である。低温環境下では空気中（地上）よりも地中の方が温度は高いが、凍結土（土１００２）の温度は、更に下部の凍結していない土１００３よりも温度が低い。そのため、凍結土よりも更に深い土１００３中に情報処理装置７及びセンサ群９を埋設することにより、断熱処理が期待でき、二次電池７０４が充電不活性状態に陥ることを抑制することが可能となる。この際、センサ機器２における環境発電素子８や通信アンテナ７０５は、図７に示すように、地面１００１に立設した柱１１、或いは樹木等に設置する。

なお、センサ機器２の情報処理装置７やセンサ群９を土中に埋設した場合、センサ群９（センサデバイスの温度センサ）で外気温を計測するわけではないため、情報処理装置７は、外気温の変化の傾向を把握するにとどまる。しかしながら、センサ機器２に搭載されたセンサデバイス９０１．９０２に組み込まれた温度センサによる簡易的な温度測定であっても、十分な傾向判断が可能である。

図８は、ある期間におけるセンサ機器の周囲の温度変化を示すグラフ図である。図９は、ある期間における外気温と二次電池の電圧との関係を説明するグラフ図である。

図８の上段には、地上に設置したセンサ機器２（露出したセンサ機器）が検出した約３日分の温度データ２１１と、土中に埋設したセンサ機器が同期間に検出した温度データ２１２とを重ねて示している。図８の下段には、センサ機器２が設置されたエリアにおいて、センサ機器２の温度センサとは別の温度計で計測した当該エリアの外気温の温度変化１２を示している。更に、図９には、図８に示した日時Ｄ４〜Ｄ５の期間における二次電池の電圧の変化を示している。

図８に示したように、露出したセンサ機器で検出した温度データ２１１における温度は、センサ機器の動作による発熱に伴い、実際の外気温よりも高めの温度を示している。しかしながら、外気温の低下に伴い検出温度も低下する。ここで、閾値温度Ｔを１℃とすると、日時Ｄ１において、露出したセンサ機器の検出温度が閾値温度を下回り、二次電池７０４が充電不活性状態（充電不能な状態）に陥っている。更に、土中に埋設したセンサ機器の温度データ２１２における各点の温度は、露出したセンサ機器の温度データ２１１における温度よりも高いが、外気温の低下とともに低下する。そして、日時Ｄ１より後であり、かつ日時Ｄ１よりも外気温が低い日時Ｄ２において、土中のセンサ機器は、検出温度が閾値温度Ｔ（＝１℃）を下回り、二次電池７０４が充電不活性状態に陥っている。

このように、センサ機器２に搭載されたセンサデバイス９０１．９０２に組み込まれた温度センサによる簡易的な温度測定を行った場合、センサ機器２の周囲の温度と他の温度計で計測した外気温１２とに差があるものの、温度変化の傾向は判断可能である。

氷点下の状態が続いて二次電池７０４が充電不活性状態に陥ると、環境発電素子８において発電が行われていても、二次電池７０４では放電のみが行われる。このため、温度データ２１１を検出したセンサ機器では、図９に示すように、充電不活性状態に陥った日時Ｄ１以降、二次電池７０４の電圧３１１が徐々に低下している。更に、図９に示した日時Ｄ４〜Ｄ５の期間において他のセンサ機器の二次電池７０４が充電不活性状態に陥った場合、それぞれ、充電不活性状態に陥った後、二次電池７０４の電圧３１４，３１５が徐々に低下する。一方、温度データ２１２を検出した土中のセンサ機器では、図９に示した日時Ｄ４〜Ｄ５の期間よりも後の日時Ｄ２において二次電池７０４が充電不活性状態に陥る。すなわち、温度データ２１２を検出したセンサ機器では、日時Ｄ４〜Ｄ５の期間に環境発電素子８において発電が行われると、二次電池７０４は充電される。そのため、温度データ２１２を検出したセンサ機器では、日時Ｄ４〜Ｄ５の期間における二次電池７０４の電圧３１２が略一定の値で推移する。しかしながら、温度データ２１２は、日時Ｄ４〜Ｄ５の期間よりも後の日時Ｄ２において閾値温度Ｔを下回る。そのため、温度データ２１２を検出したセンサ機器では、日時Ｄ２以降、二次電池７０４が充電不活性状態に陥る。よって、温度データ２１２を検出したセンサ機器は、日時Ｄ２以降に最初に行われるスケジューリング処理において、図５のステップＳ４０２以降の処理を行う。

ところが、充電不活性状態に陥った二次電池は、すでに放電状態が始まっている。このため、センサ機器２では、上記のように閾値温度Ｔに補正をかけることとなる（ステップＳ４０４）。実測値としての変化量Δtは−１℃であるため、ステップＳ４０４において、センサ機器２は、閾値温度ＴをＴ＝１−（−１）に補正する。このため、センサ機器２が行う次回のスケジューリング処理におけるステップＳ４０１の判定では、閾値温度Ｔが２℃となる。

放電状態（すなわち二次電池が充電不活性状態であり、放電により電池残量が減っていくのみの状態）である場合に図５のようなスケジューリング処理を行わないと、センサ機器２は、早期にダウン状態となる。センサ機器２がダウン状態になると、二次電池の復元がより困難となるだけでなく、仮にダウンが始まった状態から復元するにしてもより高いエネルギーが必要となり、二次電池が常に枯渇状態となってしまう。

これに対し、本実施形態に係るセンサ機器２は、周囲温度が低下して二次電池が放電状態に陥ると、電力の消費量が少なくなるよう動作モードを変更する。センサ機器２が中継ノードである場合、当該センサ機器２は、中継ノードから非中継ノードに移行し電力の消費量を抑える。また、センサ機器２が非中継ノードである場合、当該センサ機器２は、スリープモードに移行し電力の消費量を更に低減させる。すなわち、本実施形態に係るセンサ機器２は、ダウン状態になる前に非中継モード又はスリープモードに移行して電力の消費量を少なくし、センサ機器２がダウン状態になることを抑制する。このため、本実施形態に係るセンサ機器２は、ダウン状態に陥り二次電池の復元が困難となる事態の発生を抑制することが可能となる。

図１０は、センサネットワークのリンク及び隣接ノードの例を示す図である。
図１０の（ａ）には、リンクを変更する前のノード（センサ機器）の接続関係の例として、第１のノード２０１から第９のノード２０９までの９個のノードと、それらの接続関係とを示している。図１０の（ａ）において、Ｒ０と記載された第１のノード２０１、及びＲ１と記載された第３のノード２０３、及びＲ２と記載された第６のノード２０６は、それぞれ、中継ノードとして動作しているセンサ機器を表している。図１０の（ａ）において、Ｅ１と記載された第２のノード２０２、及びＥ４と記載された第４のノード２０４は、それぞれ、第１のノード２０１と直接接続され、非中継ノードとして動作しているセンサ機器を表している。図１０の（ａ）において、Ｅ２と記載された第５のノード２０５、及びＥ３と記載された第７のノード２０７は、それぞれ、第３のノード２０３と直接接続され、非中継ノードとして動作しているセンサ機器を表している。図１０の（ａ）において、Ｅ５と記載された第８のノード２０８、及びＥ６と記載された第９のノード２０９は、それぞれ、第６のノード２０６と直接接続され、非中継ノードとして動作しているセンサ機器を表している。

図１０の（ａ）において第３のノード２０３で表されるセンサ機器２は、自身の測定結果等はもちろん、下流の第５のノード２０５から第９のノード２０９の各ノードで表されるセンサ機器２の測定結果等も第１のノード２０１で表されるセンサ機器に送信する。このため、第３のノード２０３（センサ機器２）がダウンすると、第３のノード２０３の下流に位置する第５のノード２０５から第９のノード２０９までの５個のノードがセンサネットワークから孤立してしまう。すなわち、第３のノード２０３（センサ機器２）がダウンすると、下流に位置する第５のノード２０５から第９のノード２０９までの各ノードが動作をしていても、各ノードの計測結果等を集約装置５に送信することができない。このような事態を防ぐため、本実施形態のセンサ機器２は、上記のように、ダウン状態となる前に、自身の動作モードを電力消費量の少ないモードに変更する。この際、サーバ装置４では、図６のリンク変更処理を開始し、まず、第３のノード２０３の隣接ノードを選出する（特定する）。隣接ノードは、第３のノード２０３と直接接続関係にある子ノード、及び第３のノード２０３の親ノードからの接続距離が第３のノード２０３と子ノードとの接続距離と同じノードである。したがって、図１０の（ａ）のセンサネットワークにおける第３のノード２０３の隣接ノードは、第５のノード２０５、第６のノード２０６、第７のノード２０７、第２のノード２０２、及び第４のノード２０４の５個のノードとなる。

隣接ノードを選出すると、サーバ装置４は、各隣接ノードの通信品質（ＬＱＩ値）、電池残量、及び温度差（Ｔｎ−Ｔ）を取得する（ステップＳ１２〜Ｓ１４）。

ステップＳ１２において、サーバ装置４は、例えば、図１０の（ｂ）に示すように、隣接ノードのＬＱＩ値Ｑ１〜Ｑ７等を取得する。図１０の（ｂ）では、各隣接ノードのＬＱＩ値Ｑ１〜Ｑ７を、矢印線の太さで表しており、ＬＱＩ値が高いほど線を太くしている。すなわち、図１０の（ｂ）では、第２のノード２０２及び第５のノード２０５のＬＱＩ値Ｑ１，Ｑ２が、Ｅ３のノード２０７及びＥ４のノード２０４のＬＱＩ値Ｑ４〜Ｑ７よりも高い。

また、ステップＳ１３及びＳ１４で取得した各隣接ノードの電池残量及び温度差が、それぞれ、図１１に示すような結果であったとする。図１１は、隣接ノードの電池残量及び温度差の例を示す図である。

図１１に示したテーブル１３には、各隣接ノードにおける電池残量及び温度差（Ｔｎ−Ｔ）とともに、二次電池の余裕の度合いを示している。テーブル１３の二次電池の余裕の度合いにおいて、二重丸の印（◎）は十分に余裕があることを示し、丸印（○）は余裕があることを示す。また、テーブル１３の二重電池の余裕の度合いにおいて、×印は、余裕がないことを示す。

テーブル１３において二次電池に最も余裕があるのは、Ｅ４のノード（第４のノード２０４）と対応するセンサ機器である。また、Ｅ１のノード（第２のノード２０２）と対応するセンサ機器及びＥ３のノード（第７のノード２０７）と対応するセンサ機器は、それぞれ、Ｅ４のノードと対応するセンサ機器ほどではないものの、二次電池に余裕がある。これに対し、Ｅ２のノード（第５のノード２０５）と対応するセンサ機器は、電池残量が少なく、かつ温度差が小さいため、二次電池に余裕がない。このため、Ｅ２のノード（第５のノード２０５）と対応するセンサ機器は、他の隣接ノードと対応するセンサ機器に比べ、早期に二次電池が枯渇状態となり、かつ充電不活性状態に陥ると予想される。また、Ｒ２のノード（第６のノード２０６）と対応するセンサ機器は、二次電池に余裕があるものの、すでに中継ノードとして動作している。

したがって、サーバ装置４は、図１１のテーブル１３、及び各隣接ノードの通信品質に基づいて、例えば、図１０の（ａ）に示したトポロジ（リンク）を、図１２に示したトポロジ（リンク）に変更する。図１２は、リンクの変更例を示す図である。

サーバ装置４は、まず、リンクの変更を要求した第３のノード２０３と、第３のノード２０３の子ノード（第５のノード２０５、第６のノード２０６、及び第７のノード２０７）とのリンクを消去し、第３のノード２０３を非中継ノード（Ｅのノード）に変更する。

更に、サーバ装置４は、電池残量及び温度差に最も余裕があるＥ４のノード（第４のノード２０４）を中継ノード（Ｒ３のノード）に変更し、Ｒ３のノード２０４の下流にできるだけ多くのノードを接続させる。ただし、Ｒ３のノード（第４のノード２０４）は、図１０の（ｂ）に示したように、Ｅ２のノード（第５のノード２０５）との間のＬＱＩ値が低い。また、Ｒ３のノード（第４のノード２０４）に直接接続されるノードの数が多くなると、第４のノード２０４と対応するセンサ機器２の電力消費量が増大し、当該センサ機器の二次電池が早期に枯渇する可能性がある。第４のノード２０４と対応するセンサ機器のように温度差に余裕があるセンサ機器は、例えば、周囲温度が更に低下し他の隣接ノードと対応するセンサ機器の二次電池が充電不活性状態に陥った場合でも、二次電池を充電することが可能であると考えられる。このため、冬季のように周囲温度が低い状態が長期間続く場合、情報収集の観点では、第４のノード２０４のような温度差に余裕があるノードと対応するセンサ機器の電池残量の低減を可能な限り抑え、当該センサ機器の動作期間を長くすることが好ましい。したがって、サーバ装置４は、電池残量及び温度差に余裕があり、かつ第４のノード２０４及び第６のノード２０６とのＬＱＩ値が比較的高い第７のノード２０７を中継ノード（Ｒ４のノード）に変更し、第４のノード２０４と第６のノード２０６とを、第７のノード２０７を介して接続する。

更に、サーバ装置４は、二次電池に余裕があり、かつ第５のノード２０５との間のＬＱＩ値が高い第２のノード２０２を中継ノード（Ｒ５のノード）に変更し、第５のノード２０５とのリンクを設定する。これにより、電池残量及び温度差に余裕のないＥ２のノード（第５のノード２０５）と対応するセンサ機器は、リンクを変更した後も、電力の消費量が少ない非中継ノードとして動作させることが可能となる。また、第５のノード２０５は、ＬＱＩ値の高い第２のノード２０２と接続されるので、Ｅ５のノード２０５と第２のノード２０２との間での通信は切断されにくい。そのため、Ｅ２のノードにおける通信による二次電池の消費電力を抑えることが可能である。

なお、図１２は、変更後のリンクの一例に過ぎない。トポロジ（リンク）を変更する際の各隣接ノードの通信品質、電池残量、及び温度差の優先度や、中継ノードの候補とする条件等は、適宜変更可能である。

ところで、本実施形態のセンサネットワークシステム１におけるセンサ機器２は、スリープモードに移行することで電力の消費量を抑え、ダウン状態となることを抑制している。しかしながら、スリープモードのセンサ機器は、わずかではあるものの電力を消費している。そのため、例えば、氷点下の日が長期間続くと、二次電池の残量が低下し、やがてはダウン状態となる。ダウン状態となったセンサ機器２は、低温環境下であっても、二次電池が充電活性状態（すなわち充電される状態）になり電池残量が増すと、動作を再開する。ところが、センサ機器２が動作を再開する際にセンサ機器２内の全てのデバイス（電子回路部品）に電力を供給すると、センサ機器２は、突入電流によりすぐに十分な電力が供給されない状態となり、二次電池が充電されない状態に戻ってしまう。

図１３は、低温環境下におけるセンサ機器の電源電圧の時間変化を説明するグラフ図である。

図１３の上段には、センサ機器２において図５のスケジューリング処理を行わない場合の電源電圧の時間変化１４を示している。図１３の下段には、センサ機器２において図５のスケジュール処理を行った場合の電源電圧の時間変化１５を示している。

また、図１３に示した時間変化１４，１５は、それぞれ、実験室内に再現した低温環境下において、センサ機器２の二次電池を充電したときに電源管理部７０３が出力する電圧の時間変化である。より具体的には、０℃付近に冷却した二次電池に環境発電素子（ソーラーパネル）の発電量と同等の電力を供給したときの、電源管理部７０３の出力電圧の時間変化を示している。

二次電池が充電され、電源電圧がセンサ機器２の情報処理装置７及びセンサ群９を駆動可能な最低起電力（図１３では２．２Ｖ）を超えると、センサ機器２の情報処理装置７は動作を開始する。ところが、スケジューリング処理を行わない場合、情報処理装置７における、他のセンサ機器又は集約装置５との無線通信を行う通信部にも電力が供給される。情報処理装置７が無線通信により消費する電力量は、情報処理装置７が行う各種の処理で消費される電力量のなかでも比較的多い。よって、スケジューリング処理を行わない場合、動作を再開したセンサ機器２の電源電圧は、図１３の上段に示した時間変化１４のように、起動時１４Ａの突入電流により一気に下降して駆動可能な最低起電力を下回る。そのため、スケジューリング処理を行わない場合、動作を再開したセンサ機器２は、短時間のうちに二次電池から十分な電力が供給されない状態に戻ってしまう。

センサ機器２がダウン状態に戻った後、引き続き外部電力を二次電池に供給すると、図１３の上段に示したように、電源電圧が再び最低起電力を上回り、センサ機器が動作を再開する。しかしながら、２回目の動作の再開においても、起動時１４Ａの突入電流により電源電圧は一気に下降し、センサ機器２は、短時間のうちに二次電池から十分な電力が供給されない状態に戻ってしまう。

その後、外部電力を二次電池に供給し続けても電源電圧が最低起電力を上回ることはなく、センサ機器２は、二次電池が充電されない状態が続く。これは、低温環境下における過放電状態であり、二次電池の充放電を繰り返した携帯電話等において二次電池が充電されない或いは充電に要する時間が長くなる現象や、冬季にみられる起動してもすぐにダウンしたり起動しなかったりする現象と同様のものである。

これに対し、本実施形態に係るセンサ機器２は、スケジューリング処理によりスリープモードに移行する際にタイマを設定し、スリープモードに移行してから所定の期間が経過すると再度動作を開始する。あるセンサ機器がスリープモードに移行した場合、本実施形態に係るシステムでは、動作を続けている集約装置５及びセンサ機器２のいずれかが、スリープモードであるセンサ機器２の動作の再開を待ち受ける。スリープモードから復帰し動作を再開したセンサ機器２は、図４に示したステップＳ１〜Ｓ３の処理を行い集約装置５又はセンサ機器２にセンシングデータや二次電池のステータス情報を送信する。しかしながら、動作を再開したセンサ機器２における二次電池の残量が不十分である場合は、次のステップＳ４の処理において再度スリープモードに移行する。スリープモードのセンサ機器では情報処理装置７の通信部（無線モジュール）は動作しないため、この間にわずかながらも二次電池への電力供給を反復させることが可能となる。すなわち、本実施形態のセンサ機器２は、スケジューリング処理によりスリープモードから復帰と、スリープモードへの移行とを繰り返すことで、徐々に電力状態を回復させることが可能となる。

スリープモードに遷移したノード（センサ機器２）は、上記のように、一定の期間スリープした後、再度起動する。これは二次電池の経過状態を観測するためであり、例えば環境発電素子としてソーラーパネルを用いている場合、スリープの期間は日照時間と連動させる。この場合、環境に任せて立ち上がる突入電流は通常日中に発生するため、スリープ期間は日没時刻までとすることが好ましい。これは最大限に光発電により電力を吸収させるためである。

待ち受けからキャッチされたノードが突入電流において更に放電する場合を除き、突入電流が発生してもすぐにスリープモードに移行可能な状態であれば、図１３の下段に示した時間変化１５のように、突入電流による電圧の降下を抑制することが可能となる。本実施形態のセンサ機器２は、上記のように、二次電池７０４のステータス情報に含まれる電池残量と閾値とを単純に比較するのではなく、放電状態になる前の電圧ドロップ状態を考慮して、二次電池７０４が枯渇状態であるか否かを判定する。そのため、過放電状態のセンサ機器２が動作を再開したときには、図５のステップＳ２０２の判定において電池が枯渇状態であると判定される。更に、低温環境下においては、ステップＳ２０３の判定において充電中ではないと判定される。しかも、センサ機器２は、非中継ノードとして動作を再開する。よって、過放電状態のセンサ機器２が動作を再開した場合、短時間のうちにスリープモードに移行する。このため、本実施形態のセンサ機器２では、図１３の下段に示した時間変化１５のように、突入電流によるわずかな電位低下１５Ａを繰り返しながら、徐々に安定電位（３Ｖ）に収束している。このように、センサ機器２においてスケジューリング処理を行い電源電圧が安定電位に収束すると、その後のスケジューリング処理におけるステップＳ２０３の判定で充電中（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）となる。よって、センサ機器２は、スリープモードに移行することなく、動作を再開することが可能となる。

なお、図４のフローチャートは、センサ機器２が行う処理の一例に過ぎない。センサ機器２が行う処理は、図４に示した内容に限らず、適宜変更可能である。同様に、図５のフローチャートは、センサ機器２が行うスケジューリング処理の一例に過ぎない。スケジューリング処理は、図５に示した内容に限らず、適宜変更可能である。更に、図６のフローチャートは、サーバ装置４が行うリンク変更処理の一例に過ぎない。リンク変更処理は、図６に示した内容に限らず、適宜変更可能である。

また、図２は、センサ機器２の構成の一例に過ぎない。センサ機器２の構成は、適宜変更可能であり、例えば、１個のセンサ機器２に含まれるセンサデバイスが１個であってもよい。また、センサ機器２は、温度以外の物理量を計測するセンサデバイスと、温度センサとして機能するセンサデバイスとを含むものであってもよい。更に、環境発電素子８は、上記のソーラーパネルに限らず、例えば、風力発電機等であってもよい。

また、上記の実施形態では、センサ機器２を低温環境下で動作させる場合を挙げたが、センサ機器２は、これに限らず、高温により二次電池が充電不活性状態に陥る環境等に適用することも可能である。

また、センサ機器２の情報処理装置７及びサーバ装置４は、それぞれ、コンピュータと、コンピュータに実行させるプログラムとにより実現可能である。

図１４は、センサ機器のハードウェア構成を示す図である。
図１４に示すように、センサ機器２は、コンピュータ１４と、パワーモジュール１５と、環境発電素子８と、二次電池７０４と、センサ群９とを備える。コンピュータ１４は、Central Processing Unit（ＣＰＵ）１４０１と、メモリ１４０２と、入出力インタフェース１４０３と、無線通信装置１４０４と、タイマ１４０５と、を含む。コンピュータ１４のこれらの要素１４０１〜１４０５は、バス１４１０により相互に接続されており、要素間でのデータの受け渡しが可能になっている。

ＣＰＵ １４０１は、オペレーティングシステムを含む各種のプログラムを実行することにより、コンピュータ１４の全体の動作を制御する。また、ＣＰＵ １４０１は、例えば、図５に示したスケジューリング処理を含む各種の処理を行う。

メモリ１４０２は、図示しないRead Only Memory（ＲＯＭ）及びRandom Access Memory（ＲＡＭ）を含む。メモリ１４０２のＲＯＭには、例えば、コンピュータ１４の起動時にＣＰＵ １４０１が読み出す所定の基本制御プログラム等が予め記録されている。また、メモリ１４０２のＲＡＭは、ＣＰＵ １４０１が、各種のプログラムを実行する際に必要に応じて作業用記憶領域として使用する。メモリ１４０２のＲＡＭは、例えば、温度閾値Ｔ、通信を行うセンサ機器２の情報、センサデバイスの計測結果、二次電池のステータス情報等の記憶に利用可能である。

入出力インタフェース１４０３は、コンピュータ１４と、センサデバイスとを接続する装置である。入出力インタフェース１４０３は、例えば、Universal Serial Bus（ＵＳＢ）規格のコネクタ等を備える。

無線通信装置１４０４は、コンピュータ１４と、他のセンサ機器２のコンピュータ、或いは集約装置５との間で無線通信を行う装置である。無線通信装置１４０４は、所定の無線通信規格に従って変調した信号をアンテナ７０５に出力するとともに、アンテナ７０５で受信した信号を復調する。

コンピュータ１４のタイマ１４０５は、センサデバイスから計測結果や二次電池のステータス情報を取得するタイミング、計測結果やステータス情報を送信するタイミング等の設定に用いる。

また、パワーモジュール１５は、Power Management Unit（ＰＭＵ）１５０１と、タイマ１５０２と、を含む。ＰＭＵ １５０１は、二次電池７０４のステータス情報を取得してコンピュータ１４に報告する。パワーモジュール１５のタイマ１５０２は、スリープモードに移行した際にスリープモードから復帰するタイミング等の設定に用いる。

コンピュータ１４は、センサデバイスの測定結果を取得する処理とともに、図５の処理を定期的に行う。この際、ＣＰＵ １４０１及びメモリ１４０２は、それぞれ、図２の情報処理装置７における制御部７０１及び記憶部７０２として機能する（動作する）。また、パワーモジュール１５は、図２の情報処理装置７における電源管理部７０３として機能する（動作する）。

なお、コンピュータ１４は、図１４に示した要素１４０１〜１４０５の他に、例えば、入力装置や出力装置等を含むものでもよい。また、コンピュータ１４は、例えば、Secure Digital（ＳＤ）規格のメモリカード等の可搬型記録媒体にアクセス可能な媒体駆動装置を含むものでもよい。

図１５は、サーバ装置として動作させるコンピュータのハードウェア構成を示す図である。

図１５に示すように、サーバ装置４として動作させるコンピュータ１６は、ＣＰＵ １６０１と、主記憶装置１６０２と、補助記憶装置１６０３と、入力装置１６０４と、出力装置１６０５と、通信制御装置１６０６と、入出力インタフェース１６０７と、媒体駆動装置１６０８と、を備える。コンピュータ１６におけるこれらの要素１６０１〜１６０８は、バス１６１０により相互に接続されており、要素間でのデータの受け渡しが可能になっている。

ＣＰＵ １６０１は、オペレーティングシステムを含む各種のプログラムを実行することにより、コンピュータ１６の全体の動作を制御する。また、ＣＰＵ １６０１は、例えば、図６に示したリンク変更処理等を行う。

主記憶装置１６０２は、図示しないＲＯＭ及びを含む。主記憶装置１６０２のＲＯＭには、例えば、コンピュータ１６の起動時にＣＰＵ １６０１が読み出す所定の基本制御プログラム等が予め記録されている。また、主記憶装置１６０２のＲＡＭは、ＣＰＵ １６０１が、各種のプログラムを実行する際に必要に応じて作業用記憶領域として使用する。主記憶装置１６０２のＲＡＭは、例えば、センサネットワークのトポロジ情報の記憶、隣接ノードの通信品質、電池残量、及び温度差の記憶等に利用可能である。

補助記憶装置１６０３は、例えば、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ（Solid State Drive（ＳＳＤ）を含む）やHard Disk Drive（ＨＤＤ）である。補助記憶装置１６０３には、プロセッサ１６０１によって実行される各種のプログラムや各種のデータ等を記憶させることができる。補助記憶装置１６０３は、例えば、図６のリンク変更処理を含む制御プログラム等の記憶に利用可能である。また、補助記憶装置１６０３は、例えば、センサネットワークのトポロジ情報の記憶、各センサ機器２による計測結果の記憶、隣接ノードの通信品質、電池残量、及び温度差の記憶等の記憶に利用可能である。

入力装置１６０４は、例えば、キーボード装置やタッチパネル装置等である。コンピュータ１６のオペレータ（利用者）が入力装置１６０４に対して所定の操作を行うと、入力装置１６０４は、その操作内容に対応付けられている入力情報をプロセッサ１６０１に送信する。

出力装置１６０５は、例えば、液晶表示装置等のディスプレイ装置を含む。出力装置１６０５は、例えば、コンピュータ１６の動作状態や、各センサ機器２から収集した計測結果等の表示に利用可能である。

通信制御装置１６０６は、コンピュータ１６を通信ネットワークに接続し、通信ネットワークを介したコンピュータ１６と他の電子機器との各種通信を制御する装置である。通信制御装置１６０６は、例えば、コンピュータ１６と集約装置５との通信に利用可能である。

入出力インタフェース１６０７は、コンピュータ１６と、他の電子機器とを接続する。入出力インタフェース１６０７は、例えば、ＵＳＢ規格のコネクタ等を備える。

媒体駆動装置１６０８は、可搬型記憶媒体１７に記録されているプログラムやデータの読み出し、補助記憶装置１６０３に記憶されたデータ等の可搬型記憶媒体１７への書き込みを行う。媒体駆動装置１６０８は、例えば、１種類又は複数種類の規格に対応したメモリカード用リーダ／ライタが利用可能である。媒体駆動装置１６０８としてメモリカード用リーダ／ライタを用いる場合、可搬型記憶媒体１７としては、メモリカード用リーダ／ライタが対応している規格、例えば、ＳＤ規格のメモリカード（フラッシュメモリ）等を利用可能である。また、可搬型記録媒体１７としては、例えば、ＵＳＢ規格のコネクタを備えたフラッシュメモリが利用可能である。可搬型記録媒体１７は、センサネットワークのトポロジ情報の記憶、センサ機器２から収集した計測結果の記憶、隣接ノードの通信品質、電池残量、及び温度差の記憶等に利用可能である。

また、コンピュータ１６が媒体駆動装置１６０８として利用可能な光ディスクドライブを搭載している場合、当該光ディスクドライブで認識可能な各種の光ディスクを可搬型記録媒体１７として利用可能である。可搬型記録媒体１７として利用可能な光ディスクには、例えば、Compact Disc（ＣＤ）、Digital Versatile Disc（ＤＶＤ）、Blu-ray Disc（Blu-rayは登録商標）等がある。

コンピュータ１６は、ＣＰＵ １６０１が補助記憶装置１６０３等から図７のリンク変更処理を含む制御プログラムを読み出して実行する。この際、ＣＰＵ １６０１は、図３のサーバ装置４における制御部４０１として機能する（動作する）。また、補助記憶装置１６０３、主記憶装置１６０２のＲＡＭ、及び可搬型記録媒体１７は、サーバ装置４の記憶部４０２として機能する。

なお、サーバ装置４として動作させるコンピュータ１６は、図１５に示した全ての要素１６０１〜１６０８を含む必要はなく、用途や条件に応じて一部の要素を省略することも可能である。例えば、コンピュータ１６は、媒体駆動装置１６０８が省略されたものであってもよい。

１ センサネットワークシステム
２ センサ機器
３ センサネットワーク
４ サーバ装置
５ 集約装置
６ 通信ネットワーク
７ 情報処理装置
８ 環境発電素子
９ センサ群
１１ 柱
１４，１６ コンピュータ
１５ パワーモジュール
１７ 可搬型記録媒体
２０１〜２０９ ノード
４０１，７０１ 制御部
４０２，７０２ 記憶部
７０３ 電源管理部
７０４ 二次電池
９０１，９０２ センサデバイス
９０１Ｔ，９０２Ｔ 温度センサ
１００１ 地面
１４０１，１６０１ ＣＰＵ
１４０２ メモリ
１４０３，１６０７ 入出力インタフェース
１４０４ 無線通信装置
１４０５ タイマ
１６０２ 主記憶装置
１６０３ 補助記憶装置
１６０４ 入力装置
１６０５ 出力装置
１６０６ 通信制御装置
１６０８ 媒体駆動装置

Claims (5)

1. 複数のセンサ機器と、前記センサ機器の各々から発信されるデータを直接受信することによって、若しくは他の前記センサ機器によって中継された前記データを受信することによって、前記データを集約する集約装置とを含むセンサネットワークにおける前記センサ機器の動作を制御するサーバ装置であって、
   前記センサ機器は、動作モードとして、発信する前記データの取得と前記データの中継とを行う第１モードと、前記取得は行う一方で前記中継は行わない第２モードとを少なくとも有しており、
   前記サーバ装置が、
   前記センサネットワークにおける前記センサ機器の各々から前記集約装置に至る前記データの伝送経路の情報であるトポロジ情報を記憶する記憶部と、
   前記センサ機器の各々に含まれるセンサデバイスによるセンシングデータとともに、前記センサデバイスに組み込まれた温度センサの出力値と、前記センサ機器の各々を駆動する二次電池のステータス情報と、を前記センサ機器の各々から取得し、前記センサ機器のうちのいずれかが発信した前記伝送経路の変更要求を受信した場合に、前記トポロジ情報に基づいて、前記変更要求を発信した要求発信元のセンサ機器と隣接するセンサ機器の通信品質を取得し、前記隣接するセンサ機器における前記二次電池のステータス情報と、前記温度センサの出力値と、前記通信品質とに基づいて、前記要求発信元のセンサ機器の前記動作モードを制御する制御部と、
   を備えることを特徴とするサーバ装置。
2. 前記制御部は、前記要求発信元のセンサ機器の動作モードを前記第１モードから前記第２モードへ切り替える制御を行う場合には、前記要求発信元のセンサ機器が前記中継を行う際に受け取る中継対象のデータを前記要求発信元のセンサ機器へ直接送付する送付元のセンサ機器における前記中継対象のデータの直接送付先を、前記要求発信元のセンサ機器から前記隣接するセンサ機器に変更する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のサーバ装置。
3. 前記制御部は、前記要求発信元のセンサ機器の動作モードを前記第１モードから前記第２モードへ切り替える制御を行う場合において、前記要求発信元のセンサ機器と隣接するセンサ機器が複数である場合には、当該複数の前記隣接するセンサ機器のそれぞれから取得した前記温度センサの出力値、前記二次電池のステータス情報、及び前記通信品質に基づいて、複数の前記隣接するセンサ機器のなかから候補を選出し、前記直接送付先を前記候補のいずれかに変更する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のサーバ装置。
4. 複数のセンサ機器と、前記センサ機器の各々から発信されるデータを直接受信することによって、若しくは他の前記センサ機器によって中継された前記データを受信することによって、前記データを集約する集約装置とを含むセンサネットワークにおける前記センサ機器の動作を制御する制御方法であって、
   前記センサ機器は、動作モードとして、発信する前記データの取得と前記データの中継とを行う第１モードと、前記取得は行う一方で前記中継は行わない第２モードとを少なくとも有しており、
   コンピュータが、
   前記センサネットワークにおける前記センサ機器の各々から前記集約装置に至る前記データの伝送経路の情報であるトポロジ情報を取得し、
   前記センサ機器の各々を駆動する二次電池のステータス情報と、前記センサ機器の各々に含まれるセンサデバイスに組み込まれた温度センサの出力値とを前記センサ機器の各々から取得し、
   前記センサ機器のうちのいずれかが発信した前記伝送経路の変更要求を受信した場合に、前記トポロジ情報に基づいて、前記変更要求を発信した要求発信元のセンサ機器と隣接するセンサ機器の通信品質を取得し、前記隣接するセンサ機器における前記二次電池のステータス情報と、前記温度センサの出力値と、前記通信品質とに基づいて、前記要求発信元のセンサ機器の前記動作モードを制御する、
   ことを特徴とする制御方法。
5. 複数のセンサ機器と、前記センサ機器の各々から発信されるデータを直接受信することによって、若しくは他の前記センサ機器によって中継された前記データを受信することによって、前記データを集約する集約装置とを含むセンサネットワークにおける前記センサ機器の動作の制御をコンピュータに実行させる制御プログラムであって、
   前記センサ機器は、動作モードとして、発信する前記データの取得と前記データの中継とを行う第１モードと、前記取得は行う一方で前記中継は行わない第２モードとを少なくとも有しており、
   前記コンピュータに、
   前記センサネットワークにおける前記センサ機器の各々から前記集約装置に至る前記データの伝送経路の情報であるトポロジ情報を取得し、
   前記センサ機器の各々を駆動する二次電池のステータス情報と、前記センサ機器の各々に含まれるセンサデバイスに組み込まれた温度センサの出力値とを前記センサ機器の各々から取得し、
   前記センサ機器のうちのいずれかが発信した前記伝送経路の変更要求を受信した場合に、前記トポロジ情報に基づいて、前記変更要求を発信した要求発信元のセンサ機器と隣接するセンサ機器の通信品質を取得し、前記隣接するセンサ機器における前記二次電池のステータス情報と、前記温度センサの出力値と、前記通信品質とに基づいて、前記要求発信元のセンサ機器の前記動作モードを制御する、
   処理を実行させる制御プログラム。

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