JP6903609B2 - センサシステム、データ収集装置及びデータ収集方法 - Google Patents

センサシステム、データ収集装置及びデータ収集方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6903609B2
JP6903609B2 JP2018142430A JP2018142430A JP6903609B2 JP 6903609 B2 JP6903609 B2 JP 6903609B2 JP 2018142430 A JP2018142430 A JP 2018142430A JP 2018142430 A JP2018142430 A JP 2018142430A JP 6903609 B2 JP6903609 B2 JP 6903609B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor
data
sensor terminal
terminal
data collection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018142430A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020021990A (ja
Inventor
司 藤森
司 藤森
真年 森下
真年 森下
大熊　康介
康介 大熊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2018142430A priority Critical patent/JP6903609B2/ja
Priority to US16/523,552 priority patent/US10979987B2/en
Publication of JP2020021990A publication Critical patent/JP2020021990A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6903609B2 publication Critical patent/JP6903609B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/38—TPC being performed in particular situations
    • H04W52/44—TPC being performed in particular situations in connection with interruption of transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0894—Escrow, recovery or storing of secret information, e.g. secret key escrow or cryptographic key storage
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0891—Revocation or update of secret information, e.g. encryption key update or rekeying
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/32—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials
    • H04L9/3236—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials using cryptographic hash functions
    • H04L9/3242—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials using cryptographic hash functions involving keyed hash functions, e.g. message authentication codes [MACs], CBC-MAC or HMAC
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W12/00—Security arrangements; Authentication; Protecting privacy or anonymity
    • H04W12/03—Protecting confidentiality, e.g. by encryption
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W12/00—Security arrangements; Authentication; Protecting privacy or anonymity
    • H04W12/04—Key management, e.g. using generic bootstrapping architecture [GBA]
    • H04W12/041—Key generation or derivation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/38—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for collecting sensor information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L2209/00—Additional information or applications relating to cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communication H04L9/00
    • H04L2209/80—Wireless
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L2209/00—Additional information or applications relating to cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communication H04L9/00
    • H04L2209/80—Wireless
    • H04L2209/805—Lightweight hardware, e.g. radio-frequency identification [RFID] or sensor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W12/00—Security arrangements; Authentication; Protecting privacy or anonymity
    • H04W12/009—Security arrangements; Authentication; Protecting privacy or anonymity specially adapted for networks, e.g. wireless sensor networks, ad-hoc networks, RFID networks or cloud networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/80—Services using short range communication, e.g. near-field communication [NFC], radio-frequency identification [RFID] or low energy communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)

Description

本発明は、センサシステムに関する。
本技術分野の背景技術として、以下の先行技術がある。特許文献１（国際公開２００９／１１９０７９号）には、メモリと、外部端末から無線の起動信号を受信し、受信した前記起動信号により発生する起電力で動作することにより前記外部端末から暗号鍵を受信し、受信した前記暗号鍵をメモリに格納するデータ通信回路と、電力を供給する電源と、前記電源からの電力供給をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切替える絶縁体と、前記電源からの電力供給がＯＮ状態に切替えられた後、前記電源から供給される電力で動作し、前記メモリから前記暗号鍵を読み出し、読み出した前記暗号鍵を用いて計測データを暗号化し、暗号化された計測データを前記メモリに格納するセンサー回路とを具備する可搬型のデータセンサータグが記載されている。このデータセンサータグは、電源に制約のある中で、暗号化を行っている。
また、特許文献２（特開２０１８−１８２０２号公報）には、物理量を電気信号に変換して測定するセンサと、電気信号を増幅する増幅回路と、増幅回路で増幅された信号に基づくデータを無線送信し、外部から無線送信されてくるコマンドを受信する無線通信機と、コマンドに基づいて、増幅回路のパラメータを制御する制御部と、を備える無線センサ端末が記載されている。
国際公開２００９／１１９０７９号 特開２０１８−１８２０２号公報
無線センサネットワークシステムでは、センサ端末の消費電力の制約から、頻繁な双方向通信は困難である。また、センサ端末からの片方向通信でも、１回の通信量は１００バイト程度として、通信回数も数分に１回程度に制限することが望まれている。すなわち、無線センサネットワークシステムでは、可能な限り低電力かつ短文で測定データをセンサ端末から収集し、センサ端末の測定パラメータを変更することが求められている。
また、センサ端末は、環境発電による電源を用いることが多く、電源が不安定なことから、正常な電源が供給されているか、つまり、センサ端末が動いているかが不明なことがある。例えば、電池で動作するセンサ端末は、電池切れ後に自発的に再起動するように構成されていない。
また、上位装置からセンサ端末にコマンド（例えば、測定パラメータの更新）を送信して、センサ端末の動作を制御するシステムでは、通信経路が不安定であるため、送信したコマンドに従ってセンサ端末が動作しない場合がある。このため、センサ端末宛に送信したコマンド（測定パラメータ）が保存されているか確認して、送信したコマンド通りにセンサ端末が測定動作をするように、システムの信頼性を向上する必要がある。しかし、データ要求時に測定パラメータを設定したり、測定パラメータを確認する方法があるが、消費電力の制約から、センサ端末と上位装置との間で状態の確認や測定トリガの送信の頻度は低い方が望ましい。
さらに、センサ端末から送信されるセンサデータの傍受によって不正なデータが収集されると、工場の稼動データが漏洩することがある。また、センサ端末の成りすましによって、不正なデータが収集されると、機器の制御へ影響が生じる可能性がある。
前述した特許文献１は、ＲＦタグに関する技術を開示しているものであり、測定パラメータを変更したり、暗号鍵の定期的な変更は考慮されていない。また、特許文献２では、データの暗号化と測定パラメータの設定の確認は考慮されていない。
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、データを収集するセンサシステムであって、データを収集するセンサ端末と、前記センサ端末と無線を介して接続されるデータ収集装置とを備え、前記センサ端末は、物理量を測定するセンサデバイスと、前記センサデバイスが測定したセンサデータを暗号化する制御部と、前記データ収集装置とデータを送受信する通信部と、を有し、前記データ収集装置は、所定の手順で処理を実行する演算部と、前記演算部に接続された記憶部と、前記センサ端末とデータを送受信する通信部と、を有し、前記データ収集装置は、前記センサ端末に設定される測定パラメータを用いて暗号鍵を生成し、前記測定パラメータ及び生成した暗号鍵を前記センサ端末に送信し、前記センサ端末は、受信した測定パラメータに従って前記センサデバイスが測定したセンサデータを、受信した暗号鍵を用いて暗号化し、前記暗号化されたセンサデータを前記データ収集装置に送信し、前記データ収集装置は、前記センサ端末から受信したセンサデータを復号し、センサデータが正常に復号された場合、前記復号されたセンサデータを前記記憶部に格納し、センサデータが正常に復号されなかった場合、前記復号されなかったセンサデータを破棄し、測定パラメータ及び暗号鍵を前記センサ端末に送信することを特徴とする。
本発明の一態様によれば、センサ端末の消費電力を低減しつつ、測定パラメータを確実に変更できる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。
本発明の実施例のセンサシステムの構成例を示す図である。 本実施例のデータ収集・分析装置の物理的な構成を示すブロック図である。 本実施例のセンサシステムの動作を示すフローチャートである。
図１は、本実施例のセンサシステムの構成例を示す図である。
本実施例のセンサシステムは、無線で接続された無線センサ端末１０１とデータ収集・分析装置１０２とを有する。１台のデータ収集・分析装置１０２に対して、複数台の無線センサ端末１０１でセンサシステムを構成できる。以下では簡略化のため、無線センサ端末１０１のうち、１台のみの動作を説明するが、複数台の無線センサ端末１０１が同様の動作を行う。
無線センサ端末１０１は、自立電源システム１を有し、自立電源システム１が発電した電力で測定回路部３を動作させて、センサ機能を実現する端末である。センサ機能は、周囲の各種物理量を測定し、測定した結果を無線でデータ収集・分析装置１０２に送信する機能である。ここで「測定」とは、無線センサ端末１０１が、１度に送信すべきデータを準備する処理の全体である。本実施例では、工場設備に取り付けられた無線センサ端末１０１の振動センサ２が、工場設備の振動を測定する例を説明するが、無線センサ端末１０１は、他の種類のセンサ（温度、明るさ、電流など）を有してもよい。
無線センサ端末１０１は、様々な箇所に設置されることから、電源を供給するための線路の確保が困難なことがある。そこで、自立電源システム１は、無線センサ端末１０１の外部から電力を供給されることなく、測定回路部３に電力を供給できる環境発電を用いている。例えば、自立電源システム１は、光によって発電する太陽電池、振動エネルギーによって発電するピエゾ素子、熱エネルギーによって発電するペルチエ素子、電線からの漏れ磁界によって発電するクランプ発電などの発電素子及び／又は電池などの蓄電素子と、電源制御回路と、整流回路などから構成される。
測定回路部３は、振動センサ２、増幅回路６、アナログデジタル変換回路７、プロセッサ８及び無線通信回路９で構成される。測定回路部３は、振動センサ２の出力信号に整形処理を行った後に、デジタル値へ変換し、そのデジタル値を測定データとして無線でデータ収集・分析装置１０２に送信する。
振動センサ２は、測定対象物の振動を電気信号に変換し、振動の大きさに対応した電圧等を出力する素子であり、圧電型振動センサやＭＥＭＳ加速度センサなど、一般に振動測定用として用いられているセンサ素子を用いることができる。また、振動に伴い発生する音波を測定するマイクロフォンなどでもよい。測定の対象とする振動の帯域は、測定対象により様々であり、適切なセンサが選択して用いられる。本実施例では、１０Ｈｚ〜１００ｋＨｚ程度までの帯域で振動を測定し、振動の大きさに比例した電圧を出力するセンサを用いるとよい。
増幅回路６は、振動センサ２から入力された信号を増幅する回路である。増幅回路６は、プロセッサ８によって制御されて、増幅率、増幅の基準となるオフセット電圧、及びスルーレートの少なくとも一つを変更する機能を有する。また、増幅率、オフセット電圧、及びスルーレートの少なくとも一つが異なる複数の増幅回路をプロセッサ８からの制御によって切り替えてもよい。スルーレートは信号の追従性に関するパラメータであり、増幅回路が取り扱える信号の周波数帯域を規定する。スルーレートを大きくすることによって、広い周波数帯域で信号を検出できるが、消費電力が増えるため、増幅率を下げて全消費電力の増加を抑制するとよい。
アナログデジタル変換回路７は、増幅回路６からの入力信号を、デジタル信号に変換する回路である。必要に応じて、増幅回路６とアナログデジタル変換回路７の間に適切なフィルタ回路を挿入し、アナログ信号のノイズを抑制してもよい。なお、アナログデジタル変換回路７は、プロセッサ８に含めて構成してもよい。アナログデジタル変換回路７のサンプリング周波数は、振動のスペクトル解析が可能な程度に高いとよい。本実施例では、振動センサ２が１００ｋＨｚまで測定可能であることから、１ＭＨｚでサンプリングを行う。
プロセッサ８は、無線通信回路９を通してデータ収集・分析装置１０２に送信する測定データを生成及び出力し、また、データ収集・分析装置１０２から受信した信号に基づいて、振動センサ２及び測定回路部３の各ブロックの動作を制御する。プロセッサ８は、メモリに格納されたプログラムを実行する演算装置であり、データ等の記憶のために図示を省略するメモリを有してもよい。プロセッサ８がプログラムを実行して行う処理の一部を、他の演算装置（例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェア）で実行してもよい。
無線通信回路９は、プロセッサ８からの信号を無線で送信し、データ収集・分析装置１０２から送信された無線信号を受信する回路であり、特に無線周波数や無線方式は様々なものを採用できる。例えば、センサシステムで一般に用いられている無線方式である、Ｗｉ−ＳＵＮ（登録商標）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＷｉＦｉ（登録商標）、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの規格に準拠した無線方式を用いることができる。また、独自のプロトコルで通信してもよい。
データ収集・分析装置１０２は、無線センサ端末１０１が送信する測定データを受信し、受信したデータを保存する機能を有する。さらに、データ収集・分析装置１０２は、保存した測定データを解析し、解析結果に基づいて測定パラメータを決定し、決定された測定パラメータを無線により無線センサ端末１０１に送信する機能を有する。データ収集・分析装置１０２からの測定パラメータの送信は、図３を参照して後述する。
測定パラメータは、プロセッサ８に対するコマンドであり、例えば、無線センサ端末１０１の増幅回路６の設定を指示する情報（例えば、増幅回路６のＯＮ／ＯＦＦ、設定する増幅率やオフセット電圧などのパラメータ）を含んでもよい。
図２は、本実施例のデータ収集・分析装置１０２の物理的な構成を示すブロック図である。
本実施例のデータ収集・分析装置１０２は、プロセッサ（ＣＰＵ）２０１、メモリ２０２、補助記憶装置２０３、通信インターフェース２０４、入力インターフェース２０５及び出力インターフェース２０８を有する計算機によって構成される。
プロセッサ２０１は、メモリ２０２に格納されたプログラムを実行する演算装置である。プロセッサ２０１が、各種プログラムを実行することによって、データ収集・分析装置１０２の各種機能が実現される。なお、プロセッサ２０１がプログラムを実行して行う処理の一部を、他の演算装置（例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit））で実行してもよい。
メモリ２０２は、不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ及び揮発性の記憶素子であるＲＡＭを含む。ＲＯＭは、不変のプログラム（例えば、ＢＩＯＳ）などを格納する。ＲＡＭは、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）のような高速かつ揮発性の記憶素子であり、プロセッサ２０１が実行するプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを一時的に格納する。
補助記憶装置２０３は、例えば、磁気記憶装置（ＨＤＤ）、フラッシュメモリ（ＳＳＤ）等の大容量かつ不揮発性の記憶装置である。また、補助記憶装置２０３は、プロセッサ２０１がプログラムの実行時に使用するデータ、及びプロセッサ２０１が実行するプログラムを格納する。すなわち、プログラムは、補助記憶装置２０３から読み出されて、メモリ２０２にロードされて、プロセッサ２０１によって実行されることによって、データ収集・分析装置１０２の各機能を実現する。
通信インターフェース２０４は、所定のプロトコルに従って、他の装置との通信を制御するネットワークインターフェース装置である。すなわち、通信インターフェース２０４は、無線センサ端末１０１と通信する無線通信インターフェースと、他の装置と通信する有線通信インターフェースとを含むとよい。
入力インターフェース２０５は、キーボード２０６やマウス２０７などの入力装置が接続され、オペレータからの入力を受けるインターフェースである。出力インターフェース２０８は、ディスプレイ装置２０９やプリンタ（図示省略）などの出力装置が接続され、プログラムの実行結果をオペレータが視認可能な形式で出力するインターフェースである。なお、データ収集・分析装置１０２にネットワークを介して接続された端末が入力装置及び出力装置を提供してもよい。
プロセッサ２０１が実行するプログラムは、リムーバブルメディア（ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュメモリなど）又はネットワークを介してデータ収集・分析装置１０２に提供され、非一時的記憶媒体である不揮発性の補助記憶装置２０３に格納される。このため、データ収集・分析装置１０２は、リムーバブルメディアからデータを読み込むインターフェースを有するとよい。
データ収集・分析装置１０２は、物理的に一つの計算機上で、又は、論理的又は物理的に構成された複数の計算機上で構成される計算機システムであり、複数の物理的計算機資源上に構築された仮想計算機上で動作してもよい。
データ収集・分析装置１０２は、前述したように、コンピュータに通信インターフェースを加えて構成できるが、専用ハードウェアで構成してもよい。
図３は、本実施例のセンサシステムの動作を示すフローチャートである。以下、図３を参照して、無線センサ端末１０１とデータ収集・分析装置１０２のそれぞれの動作を順に説明する。
データ収集・分析装置１０２は、受信したデータに基づいて測定パラメータを算出する（Ｓ２０１）。
本実施例では、無線センサ端末１０１の測定パラメータは、センサデータによって変更される。例えば、初期状態では未知の信号を測定するため、高精度の検出が必要であり、増幅回路６を高増幅率、低オフセット、高スルーレートに設定して高精度で検出する。このとき、自立電源システム１の供給可能な電力を超えないように、測定及びデータ送信の頻度を低くする（例えば、１時間に１回程度）。
その後、無線センサ端末１０１は、データ収集・分析装置１０２からの指示に従って、振動データの測定に必要な周波数帯域に制限し、初期状態よりもスルーレートを低くするとよい。これによって、消費電流を低減し、余剰の消費電力で、増幅率を増加して、微弱な信号も測定できるようにしたり、測定頻度を高くしてもよい。
前述したものの他に、季節、周辺温度、時刻（昼、夜）、イベント発生時などの詳細なデータを取得したいタイミングなどに測定パラメータを変更するとよい。本実施例のセンサシステムでは、前述したタイミングで測定パラメータを変更し、そのタイミングで暗号鍵が変更されるので、通信の秘匿性を向上でき、セキュリティを向上できる。
次に、データ収集・分析装置１０２は、測定パラメータに基づいて暗号鍵と復号鍵を生成する（Ｓ２０２）。例えば、測定パラメータを引数としたハッシュ関数を用いて計算されたハッシュ値を暗号鍵としてもよい。また、公開鍵暗号方式によって公開鍵と秘密鍵を生成し、公開鍵を無線センサ端末１０１に送信してもよい。
その後、データ収集・分析装置１０２は、予め定められた所定のタイミング（無線センサ端末１０１が無線信号を待ち受けている時間帯）で、生成した暗号鍵と測定パラメータを無線センサ端末１０１に送信する（Ｓ２０３）。
その後、無線センサ端末１０１では、プロセッサ８が受信した測定パラメータによる設定を行い、受信した暗号鍵をメモリに保存する（Ｓ２０４）。
そして、無線センサ端末１０１は、振動センサ２による測定タイミングになるまで待機し（Ｓ２０５）、測定タイミングになるとスリープを解除し（Ｓ２０６）、振動センサ２による測定を行う（Ｓ２０７）。
その後、無線センサ端末１０１は、メモリに格納された暗号鍵を用いて、センサデータを暗号化して、送信データを生成する（Ｓ２０８）。受信側のデータ収集・分析装置１０２で復号時の検証のために、暗号化時のチェックコードを入れておくとよい。チェックコードは、固定値でもよいし、センサデータのチェックサムでもよい。ステップＳ２０８における暗号化は、加算や乗算やＸＯＲ演算など、単純で演算量が少なく、消費電力が小さい方法を採用するとよい。ステップＳ２０８における暗号化は、プロセッサ８がプログラムを実行することによって行ってもよいが、集積回路（例えばマイコン）に内蔵された暗号計算用のハードウェアを使用してもよい。
そして、無線センサ端末１０１は、生成されたデータを送信する（Ｓ２０９）。
データ収集・分析装置１０２は、無線センサ端末１０１から送信されたデータを復号する（Ｓ２１０）。そして、データ収集・分析装置１０２は、データが正しく復号できたかを判定する（Ｓ２１１）、例えば、暗号化時にデータに含められたチェックコードを用いて復号結果が正しいかを判定できる。そして、復号結果が正しければ、測定パラメータが正しく設定されていると判定し、復号したデータをメモリ２０２に保存する（Ｓ２１２）。
一方、チェックコードが正しく復号されていなければ、測定パラメータが正しく設定されていないと判定し、受信したセンサデータをメモリ２０２に保存せず破棄する（Ｓ２１３）。その後、ステップＳ２０１に戻り、測定パラメータを算出し（Ｓ２０１）、暗号鍵と復号鍵を生成し（Ｓ２０２）、暗号鍵と測定パラメータを無線センサ端末１０１に送信する（Ｓ２０３）。なお、ステップＳ２０１の測定パラメータの算出は、必要に応じて行われればよい。例えば、同じ測定パラメータを再設定する場合は、ステップＳ２０３で暗号鍵と測定パラメータを無線センサ端末１０１に送信すればよい。
以上に説明したように、本発明の実施例によると、データ収集・分析装置１０２（データ収集装置）は、無線センサ端末１０１（センサ端末）に設定される測定パラメータを用いて暗号鍵を生成し、測定パラメータ及び生成した暗号鍵を無線センサ端末１０１に送信し、無線センサ端末１０１は、受信した測定パラメータに従ってセンサデバイスが測定したセンサデータを、受信した暗号鍵を用いて暗号化し、暗号化されたセンサデータをデータ収集・分析装置１０２に送信し、データ収集・分析装置１０２は、無線センサ端末１０１から受信したセンサデータを復号し、センサデータが正常に復号された場合、復号されたセンサデータをメモリ２０２（記憶部）に格納し、センサデータが正常に復号されなかった場合、復号されなかったセンサデータを破棄し、測定パラメータを無線センサ端末１０１に送信するので、無線センサ端末１０１の消費電力を低減しつつ、測定パラメータを確実に変更できる。すなわち、センサデータの復号結果によって測定パラメータを検証でき、データが正しく復号されていなければ測定パラメータを無線センサ端末１０１に再度設定するので、測定パラメータの確認用の特別なシーケンスを設けることなく、データ収集・分析装置１０２から設定した測定パラメータで測定されていることを確認でき、正しいデータを収集できる。
また、センサデータを暗号化して送信するので、センサデータの傍受や成りすましを防止して、セキュリティを向上できる。また、測定パラメータを変更する毎に新しい暗号鍵が生成されるので、定期的に暗号鍵が変更されることから、高いセキュリティを提供できる。また、消費電力が大きい暗号鍵を、電源の制約がないデータ収集・分析装置１０２側で生成し、無線センサ端末１０１は、乗算等を用いた暗号化のみでよく、計算量を抑制して、消費電力を低減できる。
また、無線センサ端末１０１は、センサデバイス（例えば、振動センサ２）が測定したセンサデータを増幅する増幅回路６を有し、データ収集・分析装置１０２から送信された測定パラメータに従って、増幅回路６の動作を制御することを特徴とするので、消費電力が大きい部位の動作を制御して、無線センサ端末１０１の消費電力を効果的に低減できる。
また、無線センサ端末１０１は、環境発電（太陽電池、振動発電、熱発電、クランプ発電など）を用いた電源を有するので、商用電源を供給する必要がなく、自立電源によって動作させて、大規模な設置が可能となる。
また、データ収集・分析装置１０２は、ハッシュ関数を用いて暗号鍵を生成するので、少ない計算量で暗号鍵を生成できる。
なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。
また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。
１ 自立電源システム
２ 振動センサ
３ 測定回路部
６ 増幅回路
７ アナログデジタル変換回路
８ プロセッサ
９ 無線通信回路
１０１ 無線センサ端末
１０２ データ収集・分析装置

Claims (10)

  1. データを収集するセンサシステムであって、
    データを収集するセンサ端末と、
    前記センサ端末と無線を介して接続されるデータ収集装置とを備え、
    前記センサ端末は、
    物理量を測定するセンサデバイスと、
    前記センサデバイスが測定したセンサデータを暗号化する制御部と、
    前記データ収集装置とデータを送受信する通信部と、を有し、
    前記データ収集装置は、
    所定の手順で処理を実行する演算部と、
    前記演算部に接続された記憶部と、
    前記センサ端末とデータを送受信する通信部と、を有し、
    前記データ収集装置は、
    前記センサ端末に設定される測定パラメータを用いて暗号鍵を生成し、
    前記測定パラメータ及び生成した暗号鍵を前記センサ端末に送信し、
    前記センサ端末は、
    受信した測定パラメータに従って前記センサデバイスが測定したセンサデータを、受信した暗号鍵を用いて暗号化し、
    前記暗号化されたセンサデータを前記データ収集装置に送信し、
    前記データ収集装置は、
    前記センサ端末から受信したセンサデータを復号し、
    センサデータが正常に復号された場合、前記復号されたセンサデータを前記記憶部に格納し、
    センサデータが正常に復号されなかった場合、前記復号されなかったセンサデータを破棄し、測定パラメータ及び暗号鍵を前記センサ端末に送信することを特徴とするセンサシステム。
  2. 請求項１に記載のセンサシステムであって、
    前記センサ端末は、
    前記センサデバイスが測定したセンサデータを増幅する増幅回路を有し、
    前記データ収集装置から送信された測定パラメータに従って、前記増幅回路の動作を制御することを特徴とするセンサシステム。
  3. 請求項１に記載のセンサシステムであって、
    前記センサ端末は、環境発電を用いた電源を有することを特徴とするセンサシステム。
  4. 請求項１に記載のセンサシステムであって、
    前記データ収集装置は、ハッシュ関数を用いて前記暗号鍵を生成することを特徴とするセンサシステム。
  5. データを収集するセンサ端末と無線を介して接続されるデータ収集装置であって、
    所定の手順で処理を実行する演算部と、
    前記演算部に接続された記憶部と、
    前記センサ端末とデータを送受信する通信部と、を有し
    前記センサ端末に設定される測定パラメータを用いて暗号鍵を生成し、
    前記測定パラメータ及び生成した暗号鍵を前記センサ端末に送信し、
    前記センサ端末が前記暗号鍵を用いて暗号化したセンサデータを復号し、
    センサデータが正常に復号された場合、前記復号されたセンサデータを前記記憶部に格納し、
    センサデータが正常に復号されなかった場合、前記復号されなかったセンサデータを破棄し、測定パラメータ及び暗号鍵を前記センサ端末に送信することを特徴とするデータ収集装置。
  6. 請求項５に記載のデータ収集装置であって、
    前記センサ端末は、測定したセンサデータを増幅する増幅回路を有し、
    前記データ収集装置は、前記増幅回路の動作を制御するための測定パラメータを送信することを特徴とするデータ収集装置。
  7. 請求項５に記載のデータ収集装置であって、
    ハッシュ関数を用いて前記暗号鍵を生成することを特徴とするデータ収集装置。
  8. センサシステムがデータを収集するデータ収集方法であって、
    前記センサシステムは、データを収集するセンサ端末と、前記センサ端末と無線を介して接続されるデータ収集装置とを有し、
    前記センサ端末は、物理量を測定するセンサデバイスと、前記センサデバイスが測定したセンサデータを暗号化する制御部と、前記データ収集装置とデータを送受信する通信部と、前記データ収集装置から送信される信号を受信する受信部とを有し、
    前記データ収集装置は、所定の手順で処理を実行する演算部と、前記演算部に接続された記憶部と、前記センサ端末とデータを送受信する通信部と、を有し
    前記データ収集方法は、
    前記データ収集装置が、前記センサ端末に設定される測定パラメータを用いて暗号鍵を生成し、
    前記データ収集装置が、前記測定パラメータ及び生成した暗号鍵を前記センサ端末に送信し、
    前記センサ端末が、受信した測定パラメータに従ってセンサデバイスが測定したセンサデータを、受信した暗号鍵を用いて暗号化し、
    前記センサ端末が、前記暗号化されたセンサデータを前記データ収集装置に送信し、
    前記データ収集装置が、前記センサ端末から受信したセンサデータを復号し、
    前記データ収集装置が、センサデータが正常に復号された場合、前記復号されたセンサデータを前記記憶部に格納し、
    前記データ収集装置が、センサデータが正常に復号されなかった場合、前記復号されなかったセンサデータを破棄し、測定パラメータ及び暗号鍵を前記センサ端末に送信することを特徴とするデータ収集方法。
  9. 請求項８に記載のデータ収集方法であって、
    前記データ収集装置は、前記センサデバイスが測定したセンサデータを増幅する増幅回路を有し、
    前記データ収集方法は、
    前記データ収集装置が、前記データ収集装置から送信された測定パラメータに従って、前記増幅回路の動作を制御することを特徴とするデータ収集方法。
  10. 請求項８に記載のデータ収集方法であって、
    前記データ収集装置は、ハッシュ関数を用いて前記暗号鍵を生成することを特徴とするデータ収集方法。
JP2018142430A 2018-07-30 2018-07-30 センサシステム、データ収集装置及びデータ収集方法 Active JP6903609B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018142430A JP6903609B2 (ja) 2018-07-30 2018-07-30 センサシステム、データ収集装置及びデータ収集方法
US16/523,552 US10979987B2 (en) 2018-07-30 2019-07-26 Sensor system for collecting data using an encryption key

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018142430A JP6903609B2 (ja) 2018-07-30 2018-07-30 センサシステム、データ収集装置及びデータ収集方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020021990A JP2020021990A (ja) 2020-02-06
JP6903609B2 true JP6903609B2 (ja) 2021-07-14

Family

ID=69177268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018142430A Active JP6903609B2 (ja) 2018-07-30 2018-07-30 センサシステム、データ収集装置及びデータ収集方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10979987B2 (ja)
JP (1) JP6903609B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202020100622U1 (de) * 2020-02-05 2021-05-06 Tridonic Gmbh & Co Kg Autonomer drahtloser Sensor für die Gebäudetechnik
JP2023017540A (ja) 2021-07-26 2023-02-07 セイコーグループ株式会社 センサデータ収集装置、センサデータ収集システム、及びセンサデータ収集方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4336479B2 (ja) * 2002-05-17 2009-09-30 キヤノン株式会社 通信装置、通信方法、記憶媒体及びプログラム
JP2009088641A (ja) * 2007-09-27 2009-04-23 Kyocera Corp 送受信方法、通信システムおよび送信装置
EP2244414A1 (en) * 2008-03-25 2010-10-27 Panasonic Corporation Data encryption device
JP5647938B2 (ja) * 2011-04-20 2015-01-07 パナソニック株式会社 送信端末、受信端末、およびｉｄ発番装置
JP6018980B2 (ja) * 2013-07-05 2016-11-02 株式会社日立製作所 自立電源システム
JP2017192117A (ja) * 2016-04-15 2017-10-19 富士通株式会社 センサ装置、情報収集システム、および情報収集方法
US10732621B2 (en) * 2016-05-09 2020-08-04 Strong Force Iot Portfolio 2016, Llc Methods and systems for process adaptation in an internet of things downstream oil and gas environment
JP6711720B2 (ja) * 2016-07-26 2020-06-17 株式会社日立製作所 無線センサ端末、無線センサシステムおよびセンサデータ収集方法
DE102017002775A1 (de) * 2017-03-23 2018-09-27 Drägerwerk AG & Co. KGaA Medizintechnisches System mit verbesserter Sicherheit bei einer Zusammenwirkung eines medizintechnischen Messsystems mit einem Beatmungs- oder Anästhesiegerät über ein Datennetzwerk

Also Published As

Publication number Publication date
US20200037272A1 (en) 2020-01-30
US10979987B2 (en) 2021-04-13
JP2020021990A (ja) 2020-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107786504B (zh) Elf文件发布方法、elf文件校验方法、服务器及终端
CN104303190A (zh) 提供对系统的地理保护
JP6903609B2 (ja) センサシステム、データ収集装置及びデータ収集方法
CN105493097A (zh) 用于远程存储的数据的保护方案
KR101887632B1 (ko) Bmc 기반의 서버 랙 시스템
US20200358763A1 (en) Information processing system
KR102241415B1 (ko) 보안 IoT 스마트 센서 디바이스
US11153136B2 (en) Electrical systems and methods for performing out-of-band communications
KR102288271B1 (ko) 인공위성 진동 가진 시험 방법 및 그 장치
WO2021038684A1 (ja) 情報処理装置、ノード、データ記録方法及びコンピュータ可読媒体
CN110971657A (zh) 用于提供云服务的系统和方法
JP6350652B2 (ja) 通信装置、方法、およびプログラム
US20210400439A1 (en) Electronic Device
KR20210009895A (ko) 대기환경 분석 가능형 교통신호 처리 장치
JP2001100632A (ja) 情報認証装置及び認証局
CN109922056B (zh) 数据安全处理方法及其终端、服务器
US11157613B2 (en) Systems and methods for monitoring power consumption
EP4020283A1 (en) Threat prevention by selective feature deprivation
US11663366B2 (en) Side-channel attack mitigation for secure devices with embedded sensors
US11281430B2 (en) Random number generation device, information processing device, and random number generation method
CN110161895B (zh) 监控数字控制单元的功能安全的装置和方法以及控制器
US11963003B2 (en) Network-connectable sensing device
TWI670671B (zh) 基於區塊鏈的環境偵測方法及其系統
US11205007B2 (en) Method for executing falsification check of data transmitted from data recording device including processor and A/D converter, and data recording device for performing the method
WO2024070001A1 (ja) 情報処理装置、情報処理装置の制御方法及びプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201015

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210528

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210615

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210623

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6903609

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150