JP6968252B1 - ＩｏＴシステム、ノード端末、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】筐体の破損を素早く検知するシステムを提供する。【解決手段】ＩｏＴシステムであって、ノード端末１１００と、管理サーバ１２００とを備え、ノード端末は、防水処理が施された筐体の内部に無線通信モジュールと、複数のセンサとを備え、複数のセンサのうち一つは湿度センサであり、無線通信モジュールは、第１のデータ及び第１のデータ以外のセンサ情報である第２のデータを管理サーバに送信するように構成され、第１のデータは、湿度センサの測定値を示すデータであり、管理サーバは、無線通信モジュールから送られてきた第１のデータが、異常値を示した場合に、ノード端末の防水機能が低下したことを示す警告情報を生成及び送信するように構成される、システム。【選択図】図１

Description

本発明は、ＩｏＴシステム、ノード端末、及びプログラムに関する。より具体的には、湿度センサを利用したＩｏＴシステム、ノード端末、及びプログラムに関する。

近年、あらゆる物をインターネットに接続する構想（ＩｏＴ、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）が提唱されている。こうした分野における応用の一形態において、所定の場所に各種センサを設置して、環境を監視する仕組みがある。

特許文献１では、エンジンコントロールユニットの回路基板を筐体内に備える構成が開示されている。ここで、筐体内には、圧力センサと呼吸部が設けられ、筐体外の圧力を測定することが開示されている。

特許文献２では、吸湿検知機能を有するケーブル線路が開示されており、ケーブルの接続部に接続箱を設けることが開示されている。更には、当該文献では、接続箱の中に光ファイバ型湿度センサを設けることを開示している。

特開２０１９−１２９２２９号公報 特開昭６３−３１１１４８号公報

ノード端末は、屋外に設置されることがしばしばある。屋外においては、風、雨、野生動物等故障を引き起こす様々な要因があり、こうした要因から保護するため、ノード端末等は防水性を備えた筐体内に設けられる。これにより、ノード端末が備える基板、電子部品、配線、コネクタ等が保護される。しかし、筐体が破損した場合、内部に湿気などが侵入し、通電不良、腐蝕、錆等が起こり、ノード端末の故障につながる可能性がある。そこで、本発明は、筐体の破損を素早く検知するシステムを提供することを目的とする。

本発明者らが鋭意検討した結果、筐体内を防水構造にするとともに、湿度センサを設ける構成を思いついた。普通の考えかたからすれば、筐体内を防水構造にして外部からの湿気を遮断しているにもかかわらず、内部に湿度センサを設けるのは、全く湿度センサが用をなさず意味がないように思われる。しかし、いったん筐体が破損することで、尚且つ、外部から湿気が入ることで、湿度センサで検出している湿度に変化が生じることとなる。これにより、筐体に何かしらの異常が発生したことを検知することができ、素早い対応が可能となる。

本発明は、上記知見に基づいて完成され、一側面において、以下の発明を包含する。
（発明１）
ＩｏＴシステムであって、
前記システムは、ノード端末と、管理サーバとを備え、
前記ノード端末は、防水処理が施された筐体の内部に無線通信モジュールと、複数のセンサとを備え、
複数のセンサのうち一つは湿度センサであり、
前記無線通信モジュールは、第１のデータ及び前記第１のデータ以外のセンサ情報である第２のデータを前記管理サーバに送信するように構成され、前記第１のデータは、前記湿度センサの測定値を示すデータであり、
前記管理サーバは、前記無線通信モジュールから送られてきた前記第１のデータが、異常値を示した場合に、前記ノード端末の防水機能が低下したことを示す警告情報を生成及び送信するように構成される、
システム。
（発明２）
発明１のシステムであって、
前記ノード端末は、温度センサと気圧センサとを更に備え、
防水処理が施された筐体は、通気性を備える、
システム。
（発明３）
発明１又は２のシステムであって、
前記管理サーバは、異常判定モジュールを更に備え、
前記異常判定モジュールは、前記湿度センサの測定値のデータに応じて、異なる警告情報を生成するように構成される、
システム。
（発明４）
発明１〜３のいずれか１つに記載のシステムであって、前記管理サーバは、クラウドサーバである、システム。
（発明５）
発明１〜４のいずれか１つに記載のシステムであって、
前記システムは、モニタリング端末を更に備え、
前記モニタリング端末は、前記管理サーバから、前記警告情報を受信するように構成される、システム。
（発明６）
ノード端末であって、
前記ノード端末は、防水処理が施された筐体の内部に無線通信モジュールと、複数のセンサとを備え、
複数のセンサのうち一つは湿度センサであり、
前記無線通信モジュールは、第１のデータ及び前記第１のデータ以外のセンサ情報である第２のデータを管理サーバに送信するように構成され、前記第１のデータは、前記湿度センサの測定値を示すデータである、
ノード端末。
（発明７）
管理サーバにインストールされるプログラムであって、
前記プログラムは、前記管理サーバのプロセッサに命じて、以下の動作を行うように構成される、プログラム：
通信モジュールが、ノード端末から、湿度センサの測定値を示すデータを受信し、
異常判定モジュールが、前記湿度センサの測定値のデータに応じて、異なる警告情報を生成する。

一側面において、ノード端末は、防水処理が施された筐体の内部に湿度センサを備える。これにより、平常時（即ち、筐体が破損しておらず防水性が維持できている間）は、湿度センサによって検出される湿度に大きな変化がなく、通常稼働していることが示され、一方で、非常時（即ち、筐体が破損して防水性が損なわれているとき）は、湿度センサによって検出される湿度に大きな変化が生じ、素早く検知して、素早い対応を行うことが可能となる。

一実施形態における本発明のシステムの構成を示す。 一実施形態における本発明のシステムが備えるノード端末の構成を示す。 一実施形態における本発明のシステムが備えるノード端末の筐体等の模式図を示す。 一実施形態における本発明のシステムが備える管理サーバの構成を示す。 一実施形態における本発明のシステムを利用した監視方法のフローを示す。

以下、本発明を実施するための具体的な実施形態について説明する。以下の説明は、本発明の理解を促進するためのものである。即ち、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。

１．システム全体の構成（図１）
一実施形態において、本発明は、ＩｏＴシステムに関する。前記システムは、ノード端末と管理サーバを少なくとも備える。好ましくは、前記システムは、モニタリング端末、及び／又はゲートウェイを更に備えてもよい。図１にシステム（１０００）の具体例を示す。

例えば、管理サーバ（１２００）は、ノード端末（１１００）とネットワークを通して接続されてもよい。ネットワークは、有線であってもよく、無線であってもよく、或いは両者の組み合わせであってもよい。

管理サーバ（１２００）は、特定の形態に限定されず、クラウド形態であってもよく、オンプレミス形態であってもよい。また、オンプレミスの管理サーバは、当分野で公知の情報処理装置（典型的には、プロセッサ、メモリ、記憶媒体、通信モジュール（例えばネットワークアダプタ等）を備える物）を用いて構成されてもよい。また、管理サーバは、所望のプログラムがインストールされており、当該プログラムがプロセッサに命じることにより所定のモジュール、データベース等が実装され、所定の動作を実行することができる。管理サーバにて実装されるモジュール、データベース等については、後述する。

ノード端末（１１００）と管理サーバ（１２００）の間には、ゲートウェイ（１３００）が介在してもよい。管理サーバ（１２００）とゲートウェイ（１３００）の間は、有線ネットワークで接続されてもよい。また、ゲートウェイ（１３００）とノード端末（１１００）との間は、無線ネットワークで接続されてもよい。

更には、前記管理サーバ（１２００）とゲートウェイ（１３００）をつなぐネットワークには、モニタリング端末（１４００）が更に接続されてもよい。

上述した各々の構成要素の数は限定されず、１台であってもよく、又は、複数であってもよい。典型的には、一実施形態における本発明のＩｏＴシステム（１０００）では、複数台のゲートウェイ（１３００）が備えられる。そして、典型的には、各ゲートウェイ（１３００）には、複数のノード端末（１１００）が接続される。モニタリング端末（１４００）についても、典型的には複数接続される。

２．ノード端末（図２）
一実施形態において、上記ＩｏＴシステムに備えられるノード端末（１１００）は、無線通信モジュール（２２００）と、センサ（２１００）を備える（図２）。上記ＩｏＴシステムは、複数のセンサを備えてもよいが、少なくとも湿度センサを備える。

無線通信モジュール（２２００）は、図１に示すようなゲートウェイ（１３００）との無線通信接続に寄与することができる。無線通信規格は、特に限定されず、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉｆｉ（登録商標）、ＬＰＷＡなど、当分野で公知の通信規格を利用することができる。好ましい通信規格はＬＰＷＡである。この理由として、ノード端末は、屋外に設置される場合に、電力を大量に消費するとバッテリ交換などのメンテナンスが発生したり、或いは設置時に電源ケーブルを引くなどの手間が生じたりしてしまう。しかし、ＬＰＷＡの場合には、低消費電力という特性があるため、こうした手間が生じることを回避できる。更には、ＬＰＷＡは到達距離が長いため、屋外のような非限定的な空間に設置する場合に適している。

ＬＰＷＡは、当分野で公知の規格を含むことができ、例えば、「ＬｏＲａ」「ＳＩＧＦＯＸ」「ＮＢ−ＩｏＴ」等が挙げられる。特に好ましいのは、「ＬｏＲａ」である。この理由として、無料で使用可能であること、消費電流が小さいこと、自営網が自由に作れることなどが挙げられる。

上述したセンサ（２１００）と、無線通信モジュール（２２００）は、筐体内に設置され、これにより、外部環境から保護される。材料は特に限定されず、空気及び水を遮断できる材料であればよい。典型的には、図３に示すように、筐体（３０００）は複数のパーツ（３１００、３２００）を組み合わせることで構成される。また、複数のパーツ（３１００、３２００）を組み合わせる場合にはパーツ（３１００、３２００）同士の隙間を埋めるために防水性の材料（３３００）を使用する。典型的には、ゴム製のガスケットを使用することができる。これにより、パーツ（３１００、３２００）同士の隙間から、水、埃、外気が侵入することを防止することができる。

防塵性の度合いについては、特に限定されないが、典型的には、ＩＰ６Ｘ以上である。防水性の度合いについても、特に限定されないが、典型的には、ＩＰＸ８以上である。

また、完全に外気を遮断してしまうと、外部との温度差及び／又は気圧差により、筐体（３０００）に負荷がかかり、破損につながる可能性がある。従って、筐体（３０００）には別途圧力ベント（３４００）を設けることができる。これにより、筐体内外の気圧差及び／又は温度差が解消され、筐体への負荷を解消できる。

圧力ベント（３４００）は、好ましくは、防塵性、且つ、防水性である。更に好ましくは、圧力ベント（３４００）は、通気性があり水や埃を通さない構造のメンブレンフィルターを使用する。

また、上記のような圧力ベント（３４００）を設けることで、より具体的には、通気性を確保することで、例えば、筐体（３０００）内に温度センサ、気圧センサを搭載しても、筐体外の温度、気圧などを検知することが可能となる。

更には、上記のような圧力ベント（３４００）を設けることで、筐体（３０００）外からの水分の侵入は防止されるため、ノード端末（１１００）は、全体として防水加工された筐体（３０００）を有することとなる。従って、本来ならば湿度センサは不要となる。しかしながら、あえてこれを内蔵させることで、筐体破損（例えば、筐体パーツの破損、防水性材料の劣化、ベントの劣化等）を検出することが可能となる。

湿度センサの原理は特に限定されず、伸縮式、電子式（例、抵抗式、容量式）など当分野で公知の湿度センサを利用することができる。温度センサ、気圧センサについても同様である。

また、これら以外のセンサとして例えば、以下のセンサのいずれか１種以上を使用することができる：加速度センサ（例えば、振動を検出する目的で使用）、ジャイロセンサ（例えば、筐体の傾きを検出する目的で使用）、音センサ、磁気センサ、ガスセンサ、ＧＰＳセンサ、カメラ、光センサ等。

湿度センサ以外については、センサとしての機能を損なわない限りは、筐体内部に設けてもよく、或いは、筐体外部に設けてもよい。例えば、カメラ、光センサ等は、筐体内部だと感知できないが、加速度センサ、ジャイロセンサ、音センサ、磁気センサ、ガスセンサ、ＧＰＳセンサなどは、筐体内部であっても十分に機能することができる。一方で、筐体外部に設けるセンサとしては、カメラセンサ、光センサ、人感センサなどが挙げられる。

無線通信モジュール（２２００）は、上述したセンサが検知した情報を、ゲートウェイ（１３００）を通して、管理サーバ（１２００）に送信することができる。無線通信モジュール（２２００）が送信する情報として、例えば、以下の情報が含まれてもよい：ノード端末の識別情報、センサの識別情報、タイムスタンプ、センサが検知した測定値（例えば、湿度センサが検知した湿度の数値情報、その他のセンサが検知した数値情報、ノード端末の動作ログ、ノードの死活監視情報等）。

上記構成要素に加えて、例えば、ノード端末（１１００）は、バッテリ、外部からの電源供給を受けるための電源ユニット、記憶媒体などを更に備えてもよい。

３．ゲートウェイ
ゲートウェイ（１３００）は、ノード端末（１１００）と管理サーバ（１２００）との間の情報の送受信を仲介するのに寄与することができる。典型的には、ノード端末（１１００）との間では無線通信で接続され、管理サーバ（１２００）との間では有線通信で接続されてもよい。これに対応して、ゲートウェイ（１３００）は、無線通信モジュール、有線通信モジュールを備えることができる。ゲートウェイ（１３００）については、特に限定されず、当分野で公知の装置を使用することができる。

４．管理サーバ
管理サーバ（１２００）は、図４に示すように、通信モジュール（４２００）及び異常判定モジュール（４１００）を備えることができる。通信モジュール（４２００）は、ノード端末（１１００）、及び、後述するモニタリング端末（１４００）と、情報の送受信を行うことができる。異常判定モジュール（４１００）は、湿度センサの情報を収集し、異常が発生していないかどうかを判定することができる。更には異常が発生していると判定した場合には警告情報を生成及び送信することができる。判定方法については、特に限定されず、例えば、湿度に関する許容値の上限及び／又は下限を設定しておき、これらの値と、湿度センサの測定値とを比較することで、判定を行ってもよい。或いは、直近の複数日数間の平均湿度などを算出し、当該平均湿度から、一定以上乖離した湿度が検出されたかどうかを判定してもよい。

好ましくは、異常判定モジュール（４１００）は、湿度センサの測定値のデータに応じて、異なる警告情報を生成してもよい。例えば、異常判定モジュール（４１００）は、単に正常・異常といった２段階の判定ではなく、３段階以上の判定を行うように構成されてもよい。例えば、異常判定モジュール（４１００）が、正常、注意、警告、緊急などといったように、３段階以上での判定を行うことで、通知を受けた側が適正な対処を行うことができる。こうした段階を設定していないと、通知を受けた時点で、常に最悪の事態を想定（例えば緊急の状態を想定）しながら対処を行わなければならない。しかし、段階を設定しておけば、担当者レベルで動けばよいのか、それとも上長への報告が必要かなど、段階に応じたアクションを可能にすることができる。こうした判定方法についても、特定の方法に限定されず、任意の方法で判定してもよい。例えば、湿度の変化率（緩やかな変化なのか、急激な変化なのか）を判定することで、経年劣化による筐体の破損の可能性や、物理的な衝撃による筐体の破損の可能性を判定することができる。そして、前者の場合には、緊急度合いの低い判定（例えば、注意）を出力し、後者の場合には、緊急度合いの高い判定（例えば、至急）を出力するようにしてもよい。

別の好ましい形態においては、異常判定モジュール（４１００）は、複数のノード端末（１１００）からの湿度センサの測定値のデータに応じて警告情報を生成することができる。例えば、１か所のノード端末（１１００）だけ湿度の異常があった場合と、同じエリアの複数個所のノード端末（１１００）で同時に湿度の異常があった場合とでは、深刻度合いが異なる可能性がある。複数のノード端末（１１００）からの情報を考慮した判定方法についても、具体的な方法に限定されず、任意の方法で判定してもよい。例えば、各ノード端末（１１００）での湿度の異常度合いに加えて、同じ時間帯に異常を示した、各ノード端末（１１００）間の距離に応じて、係数を乗じるようにしてもよい。このようにすれば、２か所で湿度の異常が同じ時間帯に生じたとしても、距離の大小に応じて違った判定を行うことができる。

こうした判定の機構は、ノード端末（１１００）側に、異常判定モジュール（４１００）を組み込むことで実現してもよい。しかし、上述の様に消費電力の観点から、異常判定モジュール（４１００）による判定は、管理サーバ（１２００）側で行うことが好ましい。また、ノード端末（１１００）側の通信回線速度が限られている場合には、異常を知らせる情報を送信する分、通信に負荷がかかる。この点、ノード端末（１１００）と比べて、管理サーバ（１２００）側ではこうした通信回線速度の制限や消費電力の制限が生じる蓋然性が低い。このような理由からも、異常判定モジュール（４１００）による判定は、管理サーバ（１２００）側で行うことが好ましい。

管理サーバ（１２００）は、更に分析モジュール（図には示さず）を備えることができる。分析モジュールは、各所のノード端末（１１００）の各種のセンサからの情報を収集し、集計することができる。例えば、時系列でデータを記憶したり、或いは、グラフ等の形式でデータを出力したりすることができる。こうした出力データは、通信モジュール（４２００）を通してモニタリング端末に送信されてもよい。

５．モニタリング端末
モニタリング端末（１４００）は、管理サーバ（１２００）と接続され、ノード端末（１１００）のモニタリング状況の情報を管理サーバ（１２００）から受信することができる。

モニタリング端末（１４００）は、当分野で公知の情報処理装置（典型的には、プロセッサ、メモリ、記憶媒体、通信モジュール（例えばネットワークアダプタ等）を備える物）であってもよい。典型的には、パソコン、タブレット端末、スマートフォン等が挙げられる。

モニタリング端末（１４００）は、監視モジュールを備えることができる。監視モジュールは、管理サーバ（１２００）の異常判定モジュール（４１００）が出力した異常判定の通知を受信し、ディスプレイ表示、音声出力、バイブレーションなどの手段を通して、モニタリング端末（１４００）を使用するユーザに通知を行うことができる。

６．監視方法
上述したＩｏＴシステムを利用することで、各所に配置したノード端末の監視を行うことができる。典型的には、図５に示すような順序で行うことができる。まず、ノード端末は、湿度センサが検知した湿度情報を管理サーバに送信することができる（５１００）。これに対応して、管理サーバの通信モジュールは、湿度センサが検知した湿度情報を受信することができる。また、管理サーバの異常判定モジュールは、上述した仕組みで正常又は異常の判定を行う（５２００）。正常の場合には、引き続きノード端末から湿度情報の送信が行われる（５１００）。しかし、異常の場合には、モニタリング端末に異常が発生した旨の通知を行う（５３００）。通知を行った後は、引き続きノード端末から湿度情報の送信が行われる（５１００）。こうした一連の動作は、例えば、管理サーバにプログラムをインストールし（必要に応じて、ノード端末側にもプログラムをインストールし）、当該プログラムがプロセッサに命じることで実現できる。

以上、本発明の具体的な実施形態について説明してきた。上記実施形態は、本発明の具体例に過ぎず、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上述の実施形態の１つに開示された技術的特徴は、他の実施形態に適用することができる。また、特記しない限り、特定の方法については、一部の工程を他の工程の順序と入れ替えることも可能であり、特定の２つの工程の間に更なる工程を追加してもよい。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定される。

１１００ ノード端末
１２００ 管理サーバ
１３００ ゲートウェイ
１４００ モニタリング端末
２１００ センサ
２２００ 無線通信モジュール
３１００ 筐体パーツ
３２００ 筐体パーツ
３３００ 防水性材料
３４００ ベント
４１００ 異常判定モジュール
４２００ 通信モジュール

Claims (6)

1. ＩｏＴシステムであって、
   前記システムは、ノード端末と、管理サーバとを備え、
   前記ノード端末は、防水処理が施された筐体の内部に無線通信モジュールと、複数のセンサとを備え、
   複数のセンサのうち一つは湿度センサであり、
   前記無線通信モジュールは、第１のデータ及び前記第１のデータ以外のセンサ情報である第２のデータを前記管理サーバに送信するように構成され、前記第１のデータは、前記湿度センサの測定値を示すデータであり、
   前記管理サーバは、前記無線通信モジュールから送られてきた前記第１のデータが、異常値を示した場合に、前記ノード端末の筐体の破損により防水機能が低下したことを示す警告情報を生成及び送信するように構成される、
   システム。
2. 請求項１のシステムであって、
   前記ノード端末は、温度センサと気圧センサとを更に備え、
   防水処理が施された筐体は、通気性を備える、
   システム。
3. 請求項１又は２のシステムであって、
   前記管理サーバは、異常判定モジュールを更に備え、
   前記異常判定モジュールは、前記湿度センサの測定値のデータに応じて、異なる警告情報を生成するように構成される、
   システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステムであって、前記管理サーバは、クラウドサーバである、システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステムであって、
   前記システムは、モニタリング端末を更に備え、
   前記モニタリング端末は、前記管理サーバから、前記警告情報を受信するように構成される、システム。
6. 請求項１〜５いずれか１項に記載のシステムであって、前記筐体は圧力ベントを備える、システム。

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