JP6889136B2 - データ伝送装置、データ伝送方法、コンピュータプログラム、データ伝送システム及びデータ受信装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、データ伝送装置、データ伝送方法、コンピュータプログラム、データ伝送システム及びデータ受信装置に関する。

昨今、センサネットワーク技術の進化により、監視したい対象物（測定対象）の振動や発する音といった当該測定対象の状態を測定し、測定したデータの解析により、当該測定対象の異常検出や故障予測を行うニーズが高まっている。例えばモーターの振動、橋の振動、あるいは飛行機の振動などをセンサ装置で測定し、測定したデータをセンサ装置から解析装置に送信し、解析装置で、故障を予測する。

しかし測定対象の測定データを全て取得すると、データ量が膨大になってしまう。そこでデータが閾値を超える前はデータを解析装置にデータを送信せず、振幅が閾値以上になってからデータを送信する方法も考えられる。しかしながら、この方法では閾値を超える前のデータを取得できない。したがって、閾値を超える前のデータを必要とするニーズには対応できない。

そこで、以下の方法が提案されている。一定のレートで測定対象の状態を測定し、測定したデータを所定サイズのバッファ（メモリ等）に記録する。バッファが一杯になった場合は、古いデータを消去し、新しいデータで上書きする。バッファには一定量の最新のデータを保存されることになる。データが閾値を超えた場合に、バッファ内のデータをすべて解析装置に送信し、その後は測定されるデータを逐次送信する。この方法によれば、閾値を超える前のデータも取得できるが、閾値を超える前のデータが得られる量はバッファのサイズに制限されてしまう。バッファサイズには制約があるため、閾値を超える前に得られるデータは、短い期間のデータに限られてしまう。

特開２０１６−０６７４０９号公報

本発明の実施形態は、測定対象の状態の情報をより長い期間分、取得できるようにするデータ伝送装置、データ伝送方法、コンピュータプログラム、データ伝送システム及びデータ受信装置を提供する。

本発明の実施形態としてのデータ伝送装置は、無線信号を送信する無線送信部と、測定対象の状態を第１サンプリングレートで測定し、前記測定対象の前記状態の第１測定値を取得する測定部と、前記第１測定値が第１閾値に基づく第１条件を満たしたかを判断する制御部と、を備える。前記無線送信部は、前記第１条件が満たされた場合に、前記第１条件が満たされる以前に取得された複数の前記第１測定値を送信する。前記測定部は、前記第１条件が満たされた場合、前記第１サンプリングレートより高い第２サンプリングレートで前記測定対象の状態を測定して、前記測定対象の前記状態の第２測定値を取得する。前記無線送信部は、前記第２測定値を送信する。

第１の実施形態に係るデータ伝送システム構成を示す図。 第１の実施形態に係る無線センサ装置を示す図。 第１の関連技術の動作説明図。 第２の関連技術の動作説明図。 第１の実施形態に係る無線センサ装置の動作説明図。 第１の実施形態に係る動作例のシーケンス図。 第１の実施形態に係る無線センサ装置の動作例のフローチャート。 第２の実施形態に係る無線センサ装置の動作説明図。 第３の実施形態に係る集約装置を示す図。 第３の実施形態に係る集約装置の動作説明図。 第３の実施形態に係る集約装置の動作例のフローチャート。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図面において同一又は同等の要素には同一の符号を付して、拡張又は変更された処理を除き、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

（第１の実施形態）
図１は本発明の実施形態におけるデータ伝送システムを示す図である。データ伝送システムは、１つ又は複数の無線センサ装置１０２と、集約装置１０１とを備える。

無線センサ装置１０２は、測定対象１０３の状態をサンプリングにより測定し、測定値（センシングデータ）の時系列である時系列データを取得する。一例として、測定対象１０３の振動、測定対象１０３が発する音、測定対象１０３の揺れ（動揺）を測定する。これら振動、音、動揺等の測定値の時系列は、波形データである。ただし、本実施形態の時系列データは、例えばＣＰＵの稼働率など、波形データ以外の時系列データでもよい。測定は、センサを用いたセンシングでもよいし、ＣＰＵの稼働率などのように計算により行ってもよい。測定対象１０３の具体例は、電気機器、建物、地面、自然界に存在する物など何でもよい。なお、以下では、測定は、センサによるセンシングの場合を想定し、時系列データが波形データである場合を想定する。

無線センサ装置１０２は、測定対象１０３に直接取り付けられていてもよいし、測定対象１０３から離れた位置に配置されていてもよい。無線センサ装置１０２が測定対象１０３から離れて配置されている場合も、マイク又はレーザセンサ等により、遠隔から音又は動揺等の測定対象の状態を測定できる。

集約装置１０１は、各無線センサ装置１０２でセンシングされたデータを収集する。集約装置１０１は、各無線センサ装置１０２と直接無線通信することで、データを収集してもよい。または、集約装置１０１と無線センサ装置１０２がマルチホップネットワークを構成し、無線センサ装置１０２間のリレーによりバケツリレー方式で各無線センサ装置１０２のデータを集約装置１０１に伝送してもよい。図１ではマルチホップネットワークの場合が示されている。すなわち、無線センサ装置１０２のデータをリレーにより集約装置１０１に伝送する。なお、集約装置１０１と直接通信する無線センサ装置１０２は、他の無線センサ装置１０２によるリレーを介さずに、直接データを、集約装置１０１に送信する。

図２は、本実施形態における無線センサ装置１０２を示すブロック図である。無線センサ装置１０２は、測定部２０１、制御部２０２、サンプリングレート設定部２０３、無線送受信部（無線送信部及び無線受信部）２０４、メモリ（記憶部）２０５、及びアンテナ２０６を備える。これらの各要素はＣＰＵ等のプロセッサまたは回路によって構成できる。

サンプリングレート設定部２０３は、測定部２０１の測定のサンプリングレート（サンプリング周波数とも呼ぶ）を設定する。サンプリングレートの例として、低サンプリングレートと、高サンプリングレート（通常のサンプリングレート）がある。具体例として、高サンプリングレートが１００Ｈｚ、低サンプリングレートが２．５Ｈｚまたは１０Ｈｚなどがある。サンプリングレート（サンプリング周波数）の逆数はサンプリング周期である。本実施形態ではサンプリングレートとして、低サンプリングレートと、高サンプリングレート（通常のサンプリングレート）の２種類を扱う。サンプリングレート設定部２０３は、サンプリングレートの設定又は切り替えを、制御部２０２の制御の下、行う。初期状態としてサンプリングレート設定部２０３は低サンプリングレートを測定部２０１に設定する。このための初期状態の設定の指示を制御部２０２がサンプリングレート設定部２０３に行ってもよい。

測定部２０１は、センサ２０１Ａを用いて、サンプリングレート設定部２０３により指示されたサンプリングレートで、測定対象１０３の状態（例えば振動又は発する音等）を測定する。センサ２０１Ａの例として、振動センサ、マイク、ジャイロ、加速度センサ、温度センサ、湿度センサ、レーザセンサなどがあるが、これらに限定されない。測定部２０１は、センサ２０１Ａで検出したアナログ信号をデジタル値に変換する。測定部２０１はメモリ２０５に接続されており、デジタル値のセンシングデータをメモリ２０５に格納する。メモリ２０５が一杯になった場合には、最も古いデータを消去し、新しいデータで上書きする。したがって、メモリ２０５にはサンプリングレートとメモリ容量とに応じた期間長分の最新のデータが格納されている。ここでは測定部２０１はセンサ２０１Ａを用いて測定を行っているが、センサを用いずに測定を行う構成（例えばＣＰＵの稼働率の計算等）も可能である。

メモリ２０５は、センシングデータ等のデータ、および任意の情報を記憶する記憶部である。メモリ２０５は所定のメモリ容量を有する。メモリ２０５は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等の揮発性メモリでも、ＮＡＮＤ、ＦＲＡＭ、ＭＲＡＭ等の不揮発性メモリでもよい。

制御部２０２は、測定部２０１による測定値（センシングデータ）を、センシングデータが取得される毎に受信する。測定部２０１から直接受信してもよいし、メモリ２０５から受信してもよい。制御部２０２は、センシングデータが閾値（第１閾値）に基づく条件（第１条件）を満たしたかを判断する。本実施形態では第１条件を満たす例として、閾値を最初に超える場合とする。但し、閾値を最初に下回った場合に条件が満たされるとする場合、閾値を基準として一定の値範囲内に入った場合など、その他の例も可能である。

制御部２０２は、センシングデータが閾値を超えたと判断した場合は、閾値を超えたことを表す情報をサンプリングレート設定部２０３に送る。当該情報を受信すると、サンプリングレート設定部２０３は、測定部２０１のサンプリングレートを高サンプリングレートに切り換える。また、制御部２０２は、センシングデータが閾値を超えた場合は、無線送受信部２０４にデータ送信指示を出力する。

無線送受信部２０４は、制御部２０２からデータ送信指示を受けると、閾値を超えたと判断される以前（第１条件が満たされる以前）に取得されたデータ、より詳細には、メモリ２０５に記憶されているデータ（低サンプリングレートでサンプリングされたデータ）を順次読み出し、読み出したデータを無線信号に変換して、アンテナを介して送信する（バッチ送信）。読み出す順序として、一例として、時間的に古いデータから順に送信する。但し、受信側でデータを並び替える機構を備える場合は、これに制限されない。例えば、データに、データが測定された時刻に関する情報を付与し、当該情報が付与されたデータを送信することでこれを実現してもよい。無線送受信部２０４は、メモリ２０５から入力されたデータを無線信号に変換して、アンテナを介して送信する。無線信号は、一例として、使用する通信方式に応じたフレーム（パケットと呼ぶ場合もある）の形態を有する。無線信号は、他の無線センサ装置１０２のリレーを介して集約装置１０１に送信、又は直接、集約装置１０１に送信される。メモリ２０５は制御部２０２からの指示に従って、蓄えたデータを無線送受信部２０４へ送る。

無線送受信部２０４は、メモリ２０５内のデータを全て送信した後、測定部２０１から得られるセンシングデータ（高サンプリングレートで測定されたデータ）を順次送信する（リアルタイム送信）。リアルタイム送信の際、センシングデータを測定部２０１から直接受信してもよいし、メモリ２０５をバッファとして利用し、バッファを介してデータを受信してもよい。なお、バッチ送信を行っている間に、測定部２０１から得られるセンシングデータ（高サンプリングレートで測定されたデータ）を、メモリ２０５内の送信済みの領域（空き領域）を利用して一時的に保持しておき、リアルタイム送信の際、保持しておいたデータを読み出して送信してもよい。あるいは、バッチ送信している間に取得されたセンシングデータを別の領域に一時的に保存し、バッチ送信後、当該領域からセンシングデータの続きを読み出して、送信してもよい。バッチ送信とリアルタイム送信とを連続して実行できる限り、どのような方法を用いてもかまわない。

制御部２０２は、予め定めた終了条件が満たされた場合に、高サンプリングレートのサンプリングを終了させる、又は、データ送信を終了させることを決定する。この場合、制御部２０２は、サンプリングレート設定部２０３に低サンプリングレートに戻すことを指示する。また、制御部２０２は、データ送信の停止指示を無線送受信部２０４に出力する。無線送受信部２０４は、停止指示に従って、送信を停止する。予め定めた終了条件の例として、データ送信開始（バッチ送信の開始もしくはリアルタイム送信の開始）から一定時間経過すること、又は、測定部２０１のセンシングデータ又はその平均値（移動平均の場合も含む）が閾値を下回ることがある。例えば、振動の開始から当該一定時間の経過で振動が収まることが期待される場合に、終了条件としてデータ送信開始から一定時間経過することとを用いることがある。

以下、図１の無線センサ装置１０２の動作の具体例を、関連技術と比較して説明する。図３は第１の関連技術の動作例、図４は第２の関連技術の動作例、図５は本実施形態の動作例を説明するための図である。図６は、本実施形態に係るデータ伝送システムの動作例のシーケンス図である。

図３に示す第１の関連技術の動作例では、常に一定のサンプリングレートで測定部が測定対象の状態（例えば振動）をサンプリングにより測定し、測定したセンシングデータを逐次送信する。横軸は時間軸であり、縦軸が振幅値を表す。図中の丸印はセンシングデータを座標系にプロットした点（サンプリング点）を表し、サンプリング点を滑らかに接続した波形が示されている。波形の下側には各サンプリング点で測定されたデータが矩形により模式的に表されている。これらのデータが図に沿って左側から順次、無線で送信される。この方法では、一定のレートでサンプリングしたデータを全て送信するための、データの欠損は無い一方、送信するデータ量が膨大になる。このため、装置の電池を消費し、通信コスト（通信費用等）も高くなるという問題がある。

図４に示す第２の関連技術の動作例では、一定のサンプリングレートでサンプリングしたデータがメモリに書き込まれる。メモリが一杯になった場合は、最も古いデータが消去され、新しいデータで上書きされる。この結果、メモリには一定量の最新のデータを保存されることになる。図における矩形で表す各データＤ１１は、メモリ内で上書きにより消去されたデータである。センシングデータ（振幅）が閾値（正側の閾値α、負側の閾値−αのいずれか）を超えると、まずメモリ内のデータがすべて送信される。その後は測定されるデータが順次に送信される。図の例では、時刻Ｔ１１でセンシングデータが閾値αを超えたため、この時点でメモリ内に存在するデータＤ１２がまず送信され、続けて、時刻Ｔ１１以降に測定（サンプリング）されるデータＤ１３が順次送信される。この方法によれば、閾値を超える前のデータ（図のデータＤ１２）を送信する場合に可能な送信データ量は、メモリのサイズに制限されてしまう。通常、メモリサイズには制約があるため、閾値を超える前に得られたデータのうち送信可能なデータ量は、短い期間分のデータに限られてしまう。

図５に示す本実施形態の動作例では、低サンプリングレートでサンプリングしたデータがメモリ２０５に書き込まれる。図の例では、低サンプリングレートは、第１及び第２の関連技術のサンプリングレートの１／４になっている。メモリ２０５が一杯になった場合は、最も古いデータが消去され、新しいデータで上書きされる。図の各矩形のデータＤ１は、メモリ２０５内で上書きにより消去されたデータ、もしくは、第１及び第２の関連技術ではサンプリングされたが、本実施形態ではサンプリングレートが低くされたことによってサンプリングされなかったデータを示している。各矩形のデータＤ２は、センシングデータ（振幅）が閾値を超える時刻Ｔ２で、メモリ２０５に存在するデータである。すなわち、時刻Ｔ１以降にサンプリングされたデータがまだ上書きされずにメモリ２０５に残っている。各矩形で表すデータＤ３は、第１及び第２の関連技術ではサンプリングされたが、本実施形態ではサンプリングレートが低くされたことによってサンプリングされなかったデータを示している（したがってデータＤ３はメモリ２０５には存在しない）。なお、受信側の集約装置１０１ではデータＤ２に対してデータ補間処理（線形補間、多項式補間又はスプライン補間など）を行うことによりデータＤ３を推定可能である（詳細は第３の実施形態で記載する）。センシングデータ（振幅）が閾値（正側の閾値α又は負側の閾値−αのいずれか）を超えると、メモリ２０５内のデータがすべて送信される（バッチ送信）。図５の例では、時刻Ｔ２で振幅が閾値αを超えるため、この時点でメモリ２０５内に存在するデータＤ２がすべて送信される。図６の動作シーケンスの例では、シーケンスＳ１１において、閾値を超えたことにより、無線センサ装置１０２がバッチ送信を行っている。また、時刻Ｔ２でセンシングデータが閾値を超えると、測定部２０１のサンプリングレートが高サンプリングレート（第１及び第２の関連技術と同じサンプリングレート）に変更される。時刻Ｔ２以降は、高サンプリングレートで、各矩形で表すデータＤ４が測定され、測定されたセンシングデータが集約装置１０１に送信される（リアルタイム送信）。図６の動作シーケンスの例では、バッチ送信のシーケンスＳ１１の後、高サンプリングレートで測定されたセンシングデータが、測定されるごとに順次送信されている（シーケンスＳ１２）。

図７は、本実施形態に係る無線センサ装置１０２の動作例のフローチャートである。測定部２０１は、低サンプリングレートのサンプリングにより測定対象の状態を測定し（Ｓ１０１）、測定したデータ（センシングデータ）をメモリ２０５に格納する（Ｓ１０２）。メモリ２０５が一杯の場合は、最も古いデータに上書きする。制御部２０２は、センシングデータを閾値と比較し、センシングデータが閾値を超えたかを判断する（Ｓ１０３）。閾値を超えていない場合は（ＮＯ）、ステップＳ１０１に戻る。閾値を超えた場合は（ＹＥＳ）、制御部２０２は、無線送受信部２０４を介して、メモリ２０５内のデータをすべて送信する（Ｓ１０４）。この際、メモリ２０５内の古いデータから順番に送信する。各データに測定された時刻の情報を付与し、時刻が付与されたデータを送信してもよい。この場合、集約装置１０１では時刻の情報を元にデータを時系列に並べることができる。送信されたデータは、他の無線センサ装置のリレーにより集約装置１０１、もしくは集約装置１０１に直接届けられる。制御部２０２は閾値を超えたとの情報をサンプリングレート設定部２０３に送り、サンプリングレート設定部２０３は測定部２０１のサンプリングレートを高サンプリングレートに切り換えるよう指示する。サンプリングレート設定部２０３は、サンプリングレートを低サンプリングレートから高サンプリングレートに切り換える。測定部２０１は、高サンプリングレートのサンプリングにより測定対象の状態を測定し（Ｓ１０５）、無線送受信部２０４は、測定されたデータ（センシングデータ）を送信する（Ｓ１０６）。制御部２０２は、終了条件が成立したかを判断し（Ｓ１０７）、終了条件が成立していない場合は（ＮＯ）、ステップＳ１０５に戻り、成立した場合は（ＹＥＳ）、本処理を終了する。

以上、第１の実施形態によれば、センシングデータが閾値を超える前は低サンプリングレートで測定を行って、センシングデータをメモリ２０５に蓄える。センシングデータが閾値を超えた場合に、メモリ２０５に蓄えられたセンシングデータを一括送信し、その後は、高サンプリングレートで測定されるセンシングデータを順次送信する。集約装置１０１では、例えば、低サンプリングデータで取得されたセンシングデータ群に対して、高サンプリングレートのサンプリング周期（サンプリング周波数の逆数）と同じ周期のデータ列になるようデータ補間処理を行う。これにより、当該センシングデータ群が取得された期間における測定対象の状態を表すデータを、高サンプリングレートと同じサンプリング周期で取得できる（詳細は後述する第３の実施形態を参照）。集約装置１０１では、取得したデータと、高サンプリングレートで測定されたセンシングデータとを時間方向に結合することで、閾値を超える前からの測定対象の状態に関する情報を含む時系列データ（波形データ）を取得し、閾値を超える前からの測定対象の状態に関する情報を必要とする解析を行うことができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では２つのサンプリングレート（低サンプリングレート、高サンプリングレート）を切り換えたが、本実施形態では３つのサンプリングレートを切り換える。低サンプリングレート、中サンプリングレート、高サンプリングレート（通常のサンプリングレート）である。本実施形態の無線センサ装置１０２のブロック図は第１の実施形態の図２と同じである。

本実施形態ではサンプリングレートを変更するための閾値を複数設ける。例えば正側に閾値αと閾値β、負側に閾値−αと閾値−βを設ける。α及びβは正の実数であり、−α及び−βは、α及びβと絶対値が同じ負の実数である。閾値α又は閾値−α（以下、α／−α）は第１閾値に対応し、閾値β又は閾値−β（以下、β／−β）は第２閾値に対応する。本実施形態では、α／−αに基づく条件（第１条件）を満たす前は低サンプリングレート、α／−αに基づく条件を満たしてからβ／−βに基づく条件（第２条件）を満たす前は、中サンプリングレート、β／−βに基づく条件を満たした後は、高サンプリングレートを用いる。第１条件を満たすことは、α／−αを超える場合とし、第２条件を満たすことは、β／−βを超える場合とする。但し、第１条件および第２条件の内容はこれらに限定されず、第１の実施形態の場合と同様に、他にも様々な例が可能である。

制御部２０２の動作として、測定部２０１のセンシングデータがα／−αを超えたことを検出すると、α／−αを超えたことを表す情報をサンプリングレート設定部２０３に送る。また、制御部２０２は、測定部２０１のセンシングデータがβ／−βを超えると、β／−βを超えたことを表す情報をサンプリングレート設定部２０３に送る。また、制御部２０２は、センシングデータがβ／−βを超えた場合は、無線送受信部２０４に対してデータ送信指示を出力する。データ送信指示を受けたときの無線送受信部２０４の動作は、第１の実施形態と同じである。逆に制御部２０２は、測定部２０１のセンシングデータがα／−α以下になったことを検出すると、α／−α以下になったことを表す情報をサンプリングレート設定部２０３に送ってもよい。また、制御部２０２は、測定部２０１のセンシングデータがβ／−β以下になると、β／−β以下になったことを表す情報をサンプリングレート設定部２０３に送ってもよい。

サンプリングレート設定部２０３は、初期動作として低サンプリングレートを測定部２０１に設定する。メモリ２０５には低サンプリングレートで測定されたセンシングデータが格納されていく。サンプリングレート設定部２０３は、制御部２０２からα／−αを超えたことを表す情報を受信すると、測定部２０１のサンプリングレートを中サンプリングレートに変更する。以降、メモリ２０５には中サンプリングレートでサンプリングされたデータが格納されていく。また、サンプリングレート設定部２０３は、制御部２０２からβ／−βを超えたことを表す情報を受信すると、サンプリングレートを高サンプリングレートに変更する。サンプリングレート設定部２０３は、制御部２０２からα／−α以下になったことを表す情報を受信すると、測定部２０１のサンプリングレートを中サンプリングレートから低サンプリングレートに変更してもよい。サンプリングレート設定部２０３は、制御部２０２からβ／−β以下になったことを表す情報を受信すると、測定部２０１のサンプリングレートを高サンプリングレートから中サンプリングレートに変更してもよい。

図８は第２の実施形態の動作例を説明するための図である。図の各矩形のデータＤ２１は、時刻Ｔ２１より前において、メモリ２０５内で上書きにより消去されたデータ、もしくは、サンプリングされなかったデータを示している。

各矩形のデータＤ２２は、時刻Ｔ２１以降において低サンプリングレートでサンプリングされたデータのうち、メモリ２０５に残っているデータである。すなわち、時刻Ｔ２１以降にサンプリングされたデータが上書きされずにメモリ２０５に残っている。データＤ２３は、時刻Ｔ２１以降で、低サンプリングレートでサンプリングされなかったデータである。

時刻Ｔ２２でセンシングデータが閾値αを超えると、サンプリングレートが低サンプリングレートから中サンプリングレートに変更される。各矩形のデータＤ２４は、中サンプリングレートでサンプリングされ、メモリ２０５に残っているデータであり、矩形のデータＤ２５は、中サンプリングレートでサンプリングされなかったデータである。なお、時刻Ｔ２２で測定（サンプリング）されたデータは、中サンプリングレートで最初に測定されたデータでもあるし、低サンプリングデータで最後にサンプリングされたデータであるともいえる。

時刻Ｔ２３でセンシングデータが閾値−βを超えると、この時点でメモリ２０５内に存在するデータＤ２２、Ｄ２４がすべて時系列に送信される。すなわち、本例ではメモリ２０５内には時刻Ｔ２１から時刻Ｔ２２の前まで低サンプリングレートで測定されたセンシングデータＤ２２と、時刻Ｔ２２から時刻Ｔ２３の前まで中サンプリングレートで測定されたセンシングデータＤ２３が格納されており、これらデータが測定時刻の早い順に読み出され、送信される（バッチ送信）。また、サンプリングレートが中サンプリングレートから高サンプリングレートに変更され、以降、高サンプリングレートで、各矩形で表すデータＤ４がサンプリングにより取得され、順次送信（リアルタイム送信）される。なお、時刻Ｔ２３で測定（サンプリング）されたデータは、高サンプリングレートで最初に測定されたデータでもあるし、中サンプリングデータで最後に測定されたデータであるともいえる。

本実施形態では正側及び負側に複数の閾値を設け、データ送信開始前までに段階的にサンプリングレートを上げることにより、β／−βに近いセンシングデータをより高いレートで取得できると同時に、β／−βを超える前までに取得するセンシングデータの期間を長くできる。

（第３の実施形態）
本実施形態では集約装置１０１の構成及び動作を説明する。本実施形態の集約装置１０１は、第１の実施形態及び第２の実施形態のいずれの集約装置１０１としても用いることができる。本実施形態の集約装置１０１は、無線センサ装置１０２から集約したセンシングデータのうち低い又は中サンプリングレートで測定されたデータを、高サンプリングレート（通常のサンプリングレート）のサンプリング周期と同じ周期のデータになるよう補間（データ補間処理）する。補間方式としては、線形補間、多項式補間、スプライン補間など、公知の任意の方式を用いることができる。ここでは補間の対象とするレートとして高サンプリングレートを対象とするが、元のサンプリングレートより高ければ他のレートを対象としてもよい。

図９は第３の実施形態に係る集約装置（データ受信装置）１０１の装置構成を示す図である。集約装置１０１は、判定部３０１、データ補間部３０２、無線送受信部（無線送信部及び無線受信部）３０３、アンテナ３０４及び記憶部３０５を備える。

無線送受信部３０３は、アンテナを介して無線信号を受信し、受信した無線信号を復調することにより、フレームを取得する。無線送受信部３０３は、フレームから送信元に関する情報及びセンシングデータを抽出する。送信元から受信したセンシングデータは時刻（例えば測定時刻）に関連づけられている。送信元に関する情報の例として、センシングデータを生成した無線センサ装置１０２の識別情報（例えばアドレス）がある。また、フレームには、その他の情報が含まれてもよい。例えばセンシングデータの測定時刻に関する情報が含まれていてもよい。無線送受信部３０３は、送信元からセンシングデータを測定時刻の速い順に受信する。もしくは、測定時刻に基づき受信したセンシングデータを並べ替える。

判定部３０１は、受信したセンシングデータが閾値に基づく条件を満たしたかを判断する。ここでは条件として、センシングデータが閾値を最初に超えた場合とする。但し、条件はこれに限定されず、第１又は第２の実施形態の場合と同様に他にも様々な例が可能である。判定部３０１は、センシングデータが閾値を超えたか否かを表す判定結果をデータ補間部３０２へ送る。例えば、第１の実施形態の場合では閾値α／−αを超えたかを判定する。第２の実施形態の場合では、閾値α／−αを超えたか、又は閾値β／−βを超えたかを判定する。

データ補間部３０２は、判定部３０１から判定結果を受け取り、また無線送受信部３０３からセンシングデータと送信元に関する情報とを取得する。判定結果に基づきセンシングデータが測定（サンプリング）されたときのサンプリングレートを特定する。例えば、第１の実施形態の場合、判定結果がα／−αを超えていないことを示すならば、低サンプリングレートを特定し、α／−αを超えていることを示すならば、高サンプリングレートを特定する。第２の実施形態の場合、判定結果がα／−αを超えていないことを示すならば、低サンプリングレートを特定し、α／−αを超えているがβ／−βを超えていないことを示すならば、中サンプリングレートを特定する。また、β／−βを超えていることを示すならば、高サンプリングレートを特定する。

データ補間部３０２は、特定したサンプリングレートが低サンプリングレートであれば、低サンプリングレートに対応するデータ補間処理を行い、これにより、高サンプリングレートのサンプリング周期と同じ周期となるように補間されたデータを得る。例えば、高サンプリングレートが低サンプリングレートの４倍であれば、各センシングデータ間に追加すべき３つのデータを補間により求め、求めたデータ（補間データ）を追加する。これにより、高サンプリングレートのサンプリング周期と同じ周期のデータ（低サンプリングレートの各センシングデータ間に３つの補間データを追加したもの）を得ることができる。

データ補間部３０２は、特定したサンプリングレートが中サンプリングレートであれば、中サンプリングレートに対応するデータ補間処理を行い、高サンプリングレートのサンプリング周期と同じ周期となるように補間されたデータを得る。例えば、高サンプリングレートが中サンプリングレートの２倍であれば、各センシングデータ間に追加すべき１つのデータを補間により求め、求めたデータ（補間データ）を追加する。これにより、高サンプリングレートのサンプリング周期と同じ周期のデータ（中サンプリングレートの各センシングデータ間に１つの補間データを補間したもの）を得ることができる。

データ補間部３０２は、特定したサンプリングレートが高サンプリングレートであれば、データ補間処理は行わない。

記憶部３０５は、データ補間部３０２の処理が完了したデータ（例えば低又は中サンプリングレートのセンシングデータと、当該センシングデータに補間により追加された補間データと、高サンプリングレートのデータ補間処理されていないセンシングデータ）を、時系列データとして、送信元の識別情報に関連づけて内部に記憶する。記憶部３０５は、メモリでも、ストレージでもよいし、その他の情報を記憶する媒体でもよい。

図１０は集約装置１０１の動作の具体例を示す模式図である。ここでは第２の実施形態の図８の動作を無線センサ装置１０２が行った場合の集約装置１０１の動作を示す。

時刻Ｔ３１で無線送受信部３０３がセンシングデータの受信を開始する。判定部３０１は、時刻Ｔ３１ではセンシングデータはα／−αを超えていないと判断する。データ補間部３０２は、α／−αを超えたと判断されるまで、低サンプリングレートに対応するデータ補間処理を行う。ここでは、判定部３０１は、時刻Ｔ３２で、閾値αを超えたと判断するため、データ補間部３０２は、時刻Ｔ３１以降時刻Ｔ３２より前までの時刻のセンシングデータに対して、低サンプリングレートに対応するデータ補間処理を行う。データ補間処理により追加されたデータ（補間データ）を表す点（斜線の丸）９１で座標系にプロットされている。各点９１の下には、追加された補間データＤ３３が矩形で表されている。すなわち、２つのセンシングデータ間ごとに３つの補間データが求められ、追加されている。なお、受信されたセンシングデータを表す点（白抜きの丸）９２が座標系にプロットされており、各点９２の下には、受信されたセンシングデータＤ３２が矩形で表示されている。

判定部３０１は、時刻Ｔ３２で閾値αを超えたと判断する。このため、データ補間部３０２は、次にβ／−βを超えたと判断されるまで、中サンプリングレートに対応するデータ補間処理を行う。ここでは、判定部３０１は、時刻Ｔ３３で、閾値−βを超えたと判断するため、データ補間部３０２は、時刻Ｔ３２以降時刻Ｔ３３より前までの時刻のセンシングデータに対して、中サンプリングレートに対応するデータ補間処理を行う。データ補間処理により追加されたデータ（補間データ）を表す点（斜線の丸）９３が座標系にプロットされている。各点９３の下には、追加された補間データＤ３５が矩形で表されている。すなわち、２つのセンシングデータ間ごとに１つの補間データが求められ、追加されている。なお、受信されたセンシングデータを表す点（白抜きの丸）９４がプロットされており、各点９４の下には、受信されたセンシングデータＤ３４が矩形で表示されている。

データ補間部３０２は、時刻Ｔ３３以降に受信されるセンシングデータについては、高サンプリングレートで測定されているため、データ補間処理を行わないことを決定する。図において、時刻Ｔ３３以降に受信されたセンシングデータを表す点（白抜きの丸）９５が座標系にプロットされている。各点９５の下には、受信されたセンシングデータＤ３６が矩形により示されている。

以上のデータ補間処理により、集約装置１０１は、受信した無線信号から、高速サンプリングレート（通常サンプリングレート）と同じサンプリング周期のデータを復元することができる。

本実施形態では、集約装置１０１がセンシングデータを閾値と比較することで、当該センシングデータが測定されたサンプリングレートを特定したが、他の方法として無線センサ装置１０２が送信する無線信号のフレームに、使用されたサンプリングレートを特定する情報を含めてもよい。この場合、集約装置１０１の判定部３０１は、フレームにおける当該情報を解釈することで、受信したセンシングデータが測定されたときのサンプリングレートを特定してもよい。

図１１は、本実施形態に係る集約装置１０１の動作例のフローチャートである。ここでは第１の実施形態の場合に無線センサ装置１０２のセンシングデータを受信する場合を想定する。

無線送受信部３０３が、無線信号を介して、複数のデータ（センシングデータすなわち測定値）を時系列に受信する（Ｓ２０１）。データに時刻に関する情報が付与されている場合は、時刻の順番に、受信したデータを並べてもよい。判定部３０１は、各データを順番に閾値と比較し、閾値を超えたかを判断する（Ｓ２０２）。データ補間部３０２は、閾値を超えていないと判断されたデータ群について（ＮＯ）、低サンプリングレートに対応するデータ補間処理を行う（Ｓ２０３）。閾値を超えたと判断した場合（ＹＥＳ）、以降のデータに対してデータ補間処理を行わないことを決定する（Ｓ２０４）。データ受信が終了したか否かを判定し（Ｓ２０５）、データ受信が終了していない場合（ＮＯ）は、ステップＳ２０１に戻る。データ受信が終了している場合は（ＹＥＳ）、データ補間部３０２は、データ補間処理後のデータと、閾値を超えた後に受信されたデータとを含む時系列データを生成し、時系列データを記憶部３０５に格納する（Ｓ２０６）。時系列データを記憶部３０５に格納する際、当該時系列データに、送信元の無線センサ装置１０２の識別情報に対応づけてもよい。上述した図１０の例では、図の下に配置された矩形で表すデータ群（Ｄ３２、Ｓ３３、Ｄ３４、Ｄ３５、Ｄ３６）が、当該時系列データに対応する。

なお、各実施形態の無線センサ装置１０２及び集約装置１０１は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることでも実現することが可能である。すなわち、無線センサ装置１０２及び集約装置１０１における各ブロックは、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、無線センサ装置１０２及び集約装置１０１は、上記のプログラムをコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、あるいはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。また、無線センサ装置１０２及び集約装置１０１における記憶部３０５は、上記のコンピュータ装置に内蔵あるいは外付けされたメモリ、ハードディスクもしくはＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒなどの記憶媒体などを適宜利用して実現することができる。

本実施形態で用いられる用語は、広く解釈されるべきである。例えば用語“プロセッサ”は、汎用目的プロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、コントローラ、マイクロコントローラ、状態マシンなどを包含してもよい。状況によって、“プロセッサ”は、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラム可能論理回路 （ＰＬＤ）などを指してもよい。“プロセッサ”は、複数のマイクロプロセッサのような処理装置の組み合わせ、ＤＳＰ及びマイクロプロセッサの組み合わせ、ＤＳＰコアと協働する１つ以上のマイクロプロセッサを指してもよい。

別の例として、用語“メモリ”は、電子情報を格納可能な任意の電子部品を包含してもよい。“メモリ”は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラム可能読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、フラッシュメモリ、磁気または光学データストレージを指してもよく、これらはプロセッサによって読み出し可能である。プロセッサがメモリに対して情報を読み出しまたは書き込みまたはこれらの両方を行うならば、メモリはプロセッサと電気的に通信すると言うことができる。メモリは、プロセッサに統合されてもよく、この場合も、メモリは、プロセッサと電気的に通信していると言うことができる。

また、用語“ストレージ”は、磁気技術、光学技術、または不揮発性メモリを利用して、永久的にデータを記憶できるに任意の装置を包含してもよい。例えば、ストレージは、ＨＤＤ、光学ディスク、ＳＳＤ等でもよい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨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、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０１ 集約装置
１０２ 無線センサ装置
１０３ 測定対象
２０１ 測定部
２０１Ａ センサ
２０２ 制御部
２０３ サンプリングレート設定部
２０４ 無線送受信部
２０５ メモリ（記憶部）
２０６ アンテナ
３０１ 判定部
３０２ データ補間部
３０３ 無線送受信部
３０４ アンテナ
３０５ 記憶部

Claims (9)

1. 無線信号を送信する無線送信部と、
   測定対象の状態を第１サンプリングレートで測定し、前記測定対象の前記状態の第１測定値を取得する測定部と、
   前記第１測定値が第１閾値に基づく第１条件を満たしたかを判断する制御部と、
   を備え、
   前記無線送信部は、前記第１条件が満たされた場合に、前記第１条件が満たされる以前に取得された複数の前記第１測定値を送信し、
   前記測定部は、前記第１条件が満たされた場合、前記第１サンプリングレートを、前記第１サンプリングレートより高い第２サンプリングレートに切り替え、前記第２サンプリングレートで前記測定対象の状態を測定して、前記測定対象の前記状態の第２測定値を取得し、
   前記無線送信部は、前記第２測定値を送信する
   データ伝送装置。
2. 前記判断部は、前記第１測定値が前記第１閾値を超えた場合に、前記第１条件が満たされたことを決定する
   請求項１に記載のデータ伝送装置。
3. 前記測定部により取得された前記第１測定値を保持するメモリを備え、
   前記無線送信部は、前記第１条件が満たされた場合に、前記メモリにおける前記第１測定値を送信する
   請求項１又は２に記載のデータ伝送装置。
4. 前記測定部は、前記測定対象の状態を前記第１サンプリングレートより低い第３サンプリングレートで測定し、前記測定対象の前記状態の第３測定値を取得する測定部と、
   前記制御部は、前記第３測定値が第２閾値に基づく第２条件を満たしたかを判断し、
   前記測定部は、前記第２条件が満たされた場合に、前記第３サンプリングレートを前記第１サンプリングレートに切り替え、前記第１サンプリングレートで前記測定対象の状態を測定して、前記第１測定値を取得し、
   前記制御部は、前記第１測定値が前記第１条件を満たしたかを判断し、
   前記無線送信部は、前記第１条件が満たされた場合に、前記第１条件が満たされる以前に取得された、複数の前記第３測定値と複数の前記第１測定値とを送信する
   請求項１に記載のデータ伝送装置。
5. 前記測定部により取得された前記第３測定値及び前記第１測定値を保持するメモリを備え、
   前記無線送信部は、前記第１条件が満たされた場合に、前記メモリにおける前記第３測定値及び前記第１測定値を送信する
   請求項４に記載のデータ伝送装置。
6. 測定対象の状態を第１サンプリングレートで測定し、前記測定対象の前記状態の第１測定値を取得する第１測定ステップと、
   前記第１測定値が第１閾値に基づく第１条件を満たしたかを判断するステップと、
   前記第１条件が満たされた場合に、前記第１条件が満たされる以前に取得された複数の前記第１測定値を、無線送信する第１送信ステップと、
   前記第１条件が満たされた場合に、前記第１サンプリングレートを、前記第１サンプリングレートより高い第２サンプリングレートに切り替え、前記第２サンプリングレートで前記測定対象の状態を測定して、前記測定対象の前記状態の第２測定値を取得する第２測定ステップと、
   前記第２測定値を送信する第２送信ステップと、
   を備えたデータ伝送方法。
7. 測定対象の状態を第１サンプリングレートで測定し、前記測定対象の前記状態の第１測定値を取得する第１測定ステップと、
   前記第１測定値が第１閾値に基づく第１条件を満たしたかを判断するステップと、
   前記第１条件が満たされた場合に、前記第１条件が満たされる以前に取得された複数の前記第１測定値を、無線送信する第１送信ステップと、
   前記第１条件が満たされた場合に、前記第１サンプリングレートを、前記第１サンプリングレートより高い第２サンプリングレートに切り替え、前記第２サンプリングレートで前記測定対象の状態を測定して、前記測定対象の前記状態の第２測定値を取得する第２測定ステップと、
   前記第２測定値を送信する第２送信ステップと、
   をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
8. 少なくとも１台の無線センサ装置と、データ受信装置とを備え、
   前記少なくとも１台の無線センサ装置は、
   無線信号を送信する無線送信部と、
   測定対象の状態を第１サンプリングレートで測定し、前記測定対象の前記状態の第１測定値を取得する測定部と、
   前記第１測定値が第１閾値に基づく第１条件を満たしたかを判断する制御部と、
   を備え、
   前記無線送信部は、前記第１条件が満たされた場合に、前記第１条件が満たされる以前に取得された複数の前記第１測定値を送信し、
   前記測定部は、前記第１条件が満たされた場合に、前記第１サンプリングレートを、前記第１サンプリングレートより高い第２サンプリングレートに切り替え、前記第２サンプリングレートで前記測定対象の状態を測定して、前記測定対象の前記状態の第２測定値を取得し、
   前記無線送信部は、前記第２測定値を送信し、
   前記データ受信装置は、
   無線信号を受信する無線受信部と、
   前記無線センサ装置から前記無線受信部を介して、複数の前記第１測定値と前記第２測定値とを取得し、複数の前記第１測定値に対して前記第１サンプリングレートに応じた補間処理を行い、補間処理された複数の前記第１測定値と、前記第２測定値とを含む時系列データを取得するデータ補間部と
   を備えるデータ伝送システム。
9. それぞれ時刻に関連づけられた複数の測定値を受信する無線受信部と、
   前記複数の測定値について時系列の順に、前記第１閾値に基づく第１条件を満たしたかを判断する判定部と、
   前記第１条件が満たされた前記測定値を特定し、特定した前記測定値の前記時刻以前の前記測定値に対して補間処理を行い、補間処理された前記測定値と、特定した前記測定値の前記時刻より後の前記測定値とを含む時系列データを取得するデータ補間部と
   を備えるデータ受信装置。

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