JP7338866B2 - ゲートウェイ装置、センサノード、データ収集方法、データ送信方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ゲートウェイ装置、センサノード、データ収集方法、データ送信方法及びプログラムに関する。

移動式のゲートウェイ装置（データ収集装置）を用いてセンサノードから情報を収集する方法として、センサノードを必要なときだけ起動させて効率よくデータを収集する方法が研究されている。

特許文献１に、制御したい機器（照明等）を特定し、かつ、その機器を制御するための制御識別子を容易に取得して制御対象の機器を制御できるという無線装置が開示されている。同文献によると、この無線装置は、無線装置の位置情報と機器と機器の制御識別子とを相互に対応付けて格納するデータベースを検索し、無線装置の位置情報に基づいて無線装置の周辺に存在する機器と制御識別子とを取得する。そして、この無線装置は、その取得した機器と制御識別子とに基づいて、制御対象機器を決定するとともに制御対象機器の制御識別子を生成する。そして、この無線装置は、その生成した制御識別子を制御対象機器に搭載された受信機へ無線通信によって送信して制御対象機器を制御する。

特許文献２には、対象物の内部状態の判断に必要なセンサデータを無線タグから車両等に搭載されたリーダに送信して収集し、データ処理によって対象物に関する必要な情報を得ることのできるという無線タグシステムが開示されている。同文献によると、この無線タグは、センサを間欠動作させるタイミングを制御し、センサが動作中に取得したセンサデータを記憶部に記憶するセンサ制御手段と、要求信号を受信したときに、記憶部に記憶 したセンサデータを送信する送受信制御手段とを備える。

国際公開第２０１４／０３０３７７号 特開２０１４－２１９８９１号公報

以下の分析は、本発明者によって与えられたものである。特許文献１の方法では、無線装置の位置情報と機器と機器の制御識別子とを相互に対応付けて格納するデータベースを事前に用意しなければならないという問題点がある（特許文献１の図５参照）。

一方、特許文献２の構成では、リーダから無線タグに要求信号を送信することで、データを収集することが可能となっている。しかしながら、要求信号の到達範囲に複数の無線タグが存在する場合、複数の無線タグがセンサデータを送信することになり、センサデータの競合が起こり得る。今後、ゲートウェイ装置を車両やドローンに搭載し、その移動コースの周囲に散在する様々なセンサノードから、より効率よく、データを収集するといった運用を考えると、上記競合の問題を解決する必要がある。

一般的に、無線分野では、同時に通信を試みる可能性のあるノード間の競合を回避する技術として、ＣＳＭＡ／ＣＡが用いられるが、広範囲に効率よくセンサノードを収集することを考えると、ＣＳＭＡ／ＣＡによる競合回避には限界がある。なお、ＣＳＭＡ／ＣＡは、Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅの略である。

本発明は、移動式のゲートウェイ装置によるデータの収集の効率向上に貢献できるゲートウェイ装置、センサノード、データ収集方法、データ送信方法及びプログラムを提供することを目的とする。

第１の視点によれば、複数のセンサノードに対して、前記応答要否を判定するための条件としてのカウンタ値を含んだ呼び出しメッセージを送信する呼出部と、前記センサノードのキロ程情報（位置）と、自機の位置との距離に基づいて、前記呼び出しメッセージに対し応答があったセンサノードからのデータの収集順序を決定して、データを収集するデータ収集部と、を備え、前記複数のセンサノードのうちデータ送信に成功したセンサノードに、同一のカウンタ値を含んだ呼び出しメッセージに対する応答を抑止させることで、前記複数のセンサノードから順番にデータを収集可能なゲートウェイ装置が提供される。

第２の視点によれば、ゲートウェイ装置からの呼び出しメッセージに応じて、前記呼び出しメッセージに含まれる応答要否を判定するためのカウンタ値に基づいて応答要否を判定する判定部と、前記呼び出しメッセージに応答すると判定した場合、前記呼び出しメッセージに対して、応答メッセージを送信する応答部と、を備えたセンサノードが提供される。

第３の視点によれば、複数のセンサノードに対して、前記応答要否を判定するための条件としてのカウンタ値を含んだ呼び出しメッセージを送信し、前記センサノードのキロ程情報（位置）と、自機の位置との距離に基づいて、前記呼び出しメッセージに対し応答があったセンサノードからのデータの収集順序を決定して、データを収集し、前記複数のセンサノードのうちデータ送信に成功したセンサノードに、同一のカウンタ値を含んだ呼び出しメッセージに対する応答を抑止させることで、前記複数のセンサノードの中から順番にデータを収集する、データ収集方法が提供される。本方法は、上記した呼出部とデータ収集部とを備えるゲートウェイ装置という、特定の機械に結びつけられている。

第４の視点によれば、ゲートウェイ装置からの呼び出しメッセージに応じて、前記呼び出しメッセージに含まれる応答要否を判定するためのカウンタ値に基づいて応答要否を判定し、前記呼び出しメッセージに応答すると判定した場合、前記呼び出しメッセージに対して、応答メッセージを送信するデータ送信方法が提供される。本方法は、上記した判定部と応答部とを備えるセンサノードという、特定の機械に結びつけられている。

第５の視点によれば、上記したゲートウェイ装置又はセンサノードの機能を実現するためのコンピュータプログラムが提供される。このプログラムは、コンピュータ装置に入力装置又は外部から通信インターフェースを介して入力され、記憶装置に記憶されて、プロセッサを所定のステップないし処理に従って駆動させる。また、このプログラムは、必要に応じ中間状態を含めその処理結果を段階毎に表示装置を介して表示することができ、あるいは通信インターフェースを介して、外部と交信することができる。そのためのコンピュータ装置は、一例として、典型的には互いにバスによって接続可能なプロセッサ、記憶装置、入力装置、通信インターフェース、及び必要に応じ表示装置を備える。

本発明によれば、移動式のゲートウェイ装置によるデータの収集の効率化に貢献することが可能となる。

本発明の一実施形態の構成を示す図である。 本発明の一実施形態の動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態の動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態の詳細構成を表した機能ブロック図である。 本発明の第１の実施形態のＩｏＴ－ＧＷのノード呼出動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態のセンサ管理サーバが保持するセンサ情報の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態のセンサノードの動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態のＩｏＴ－ＧＷのデータ取得動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の動作を表したシーケンス図である。 本発明の第１の実施形態のＩｏＴ－ＧＷのデータ収集順序の変更機能を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態を、変圧トランスや電柱の劣化診断に適用した例を示す図である。 本発明の第１の実施形態を、高圧電線や鉄塔の劣化診断に適用した例を示す図である。 本発明の第２の実施形態のセンサ管理サーバが保持するセンサ情報の一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態のセンサ管理サーバが保持するセンサ情報の一例を示す図である。 本発明の第４の実施形態のセンサ管理サーバが保持するセンサ情報の一例を示す図である。 本発明の第５の実施形態を説明するための示す図である。 本発明の第５の実施形態の動作を説明するための図である。 本発明の第５の実施形態におけるセンサノードからのデータ収集順序を説明するための図である。 本発明のＩｏＴ－ＧＷ又はセンサノードに搭載されるコンピュータの構成を示す図である。

はじめに本発明の一実施形態の概要について図面を参照して説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。また、以降の説明で参照する図面等のブロック間の接続線は、双方向及び単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号（データ）の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。プログラムはコンピュータ装置を介して実行され、コンピュータ装置は、例えば、プロセッサ、記憶装置、入力装置、通信インターフェース、及び必要に応じ表示装置を備える。また、このコンピュータ装置は、通信インターフェースを介して装置内又は外部の機器（コンピュータを含む）と、有線、無線を問わず、通信可能に構成される。また、図中の各ブロックの入出力の接続点には、ポート乃至インターフェースがあるが図示省略する。また、以下の説明において、「Ａ及び／又はＢ」は、Ａ又はＢ、又はＡ及びＢという意味で用いる。

本発明は、その一実施形態において、図１に示すように、ゲートウェイ装置１０と、センサノード２０Ａ～２０Ｎと、を含む構成にて実現できる。より具体的には、ゲートウェイ装置１０は、呼出部１１と、データ収集部１２と、を備える。センサノード２０Ａ～２０Ｎは、それぞれ判定部２１と、応答部２２と、を備える。

ゲートウェイ装置１０は、車両や無人航空機（Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等に搭載され、あるいは、ユーザーによって携行され、移動中にデータ取得動作を行う。具体的には、図２に示すように、ゲートウェイ装置１０の呼出部１１が、記応答要否を判定するための条件としてのカウンタ値（図２の例ではカウンタ＝１）を含んだ呼び出しメッセージを送信する。図２のセンサノード２０Ａ～２０Ｎは、この呼び出しメッセージを受信可能なエリアに位置するものとする。

センサノード２０Ａ～２０Ｎの判定部２１は、前記呼び出しメッセージに含まれる応答要否を判定するためのカウンタ値に基づいて応答要否を判定する。例えば、センサノード２０Ａ～２０Ｎの判定部２１は、呼び出しメッセージに含まれるカウンタ値と、自装置側で管理している値が一致する場合、応答不要と判定する。そして、センサノード２０Ａ～２０Ｎの応答部２２は、前記呼び出しメッセージに応答すると判定した場合、前記呼び出しメッセージに対して、応答メッセージを送信する。図３の例では、センサノード２０Ｂが呼び出しメッセージに応答すると判定し、応答メッセージを送信している。

以降、ゲートウェイ装置１０のデータ収集部１２は、前記センサノードの位置と、自機の位置との距離に基づいて、前記呼び出しメッセージに対し応答があったセンサノード２０Ｂからのデータの収集順序を決定して、データを収集する。以降、ゲートウェイ装置１０は、センサノード２０Ａ～２０Ｎのうちデータ送信に成功したセンサノード２０Ｂに、同一のカウンタ値を含んだ呼び出しメッセージに対する応答を抑止させる。これにより、残るセンサノードから順番にデータを収集可能となる。なお、呼び出しメッセージに対して、センサノード２０Ｂ以外のセンサノードから応答があった場合、ゲートウェイ装置１０のデータ収集部１２は、これらのセンサノードから、所定の順序でデータを収集する。このデータの収集順序は、例えば、センサノードのキロ程情報（位置）や受信データの信号強度等に基づいて決定することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、センサノードを特定せずに、所定のエリア内に位置するセンサノードに呼び出しメッセージを送信し、データ取得対象とすることができる。加えて、本実施形態では、呼び出しメッセージに応答要否を判定するための条件としてカウンタ値を用いているため、応答するセンサノードの数を制限することができる。これにより、前述したセンサノードを特定しないデータ収集と、データ競合の問題を解決することができる。

［第１の実施形態］
続いて、本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図４は、本発明の第１の実施形態の構成を示す図である。図４を参照すると、複数のセンサノード２００Ａ～２００Ｋと、ＩｏＴ－ＧＷ１００と、端末４００と、クラウド５００とを含む構成が示されている。なお、ＩｏＴとＧＷは、それぞれＩｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓとゲートウェイの略である。

センサノード２００Ａ～２００Ｋ（以下、センサノード２００Ａ～２００Ｋを特に区別しない場合、「センサノード２００」と記す）は、図７に例示される各種のセンサで測定されたデータを送信するノードである。本実施形態では、センサノード２００は、内蔵電池により動作し、起動用の無線信号（呼び出しメッセージ）を受信したときに、待ち受け状態から起動状態に遷移してＩｏＴ－ＧＷ１００と通信するＩｏＴデバイスであるものとして説明する。もちろん、センサノード２００は、このようなＩｏＴデバイスに限られない。例えば、ゲートウェイからの呼び出しメッセージに応じて、センサから受け取ったデータを送信する機能を備えた端末装置などが含まれていてもよい。センサノードの詳細は後に図５を参照して説明する。

ＩｏＴ－ＧＷ１００は、地点Ｐ１から地点Ｐ２への経路を含む所定のコースを移動するとともに、前述の起動用の無線信号（呼び出しメッセージ）をブロードキャストする前述のゲートウェイ装置に相当する機器である。そして、ＩｏＴ－ＧＷ１００は、応答があったセンサノード２００からデータを取得することで、所定のコースに沿って散在するセンサノード２００からデータを収集する。

端末４００は、ＩｏＴ－ＧＷ１００で収集されたデータを受け取り、クラウド５００側に送信し、データの蓄積や分析を依頼する。また、端末４００は、クラウド５００に蓄積されたデータや分析結果の閲覧にも使用される。

クラウド５００は、端末４００からデータを受け取り、管理する。また、クラウド５００は、端末４００からの要求等に応じて、ＩｏＴ－ＧＷ１００で収集されたデータの分析サービスを提供する。なお、クラウド５００におけるデータの管理形態としては、センサの種類や、データの所有者毎など、データの収集目的に応じて、様々な形態を採ることができる。また、本実施形態では、クラウド５００でデータの分析等を行うものとしているが、オンプレミス型の設備で、データの分析や管理を行ってもよいことはもちろんである。

続いて、上記したＩｏＴ－ＧＷ１００と、センサノード２００の構成について図面を参照して詳細に説明する。図５は、本発明の第１の実施形態の詳細構成を表した機能ブロック図である。図５を参照すると、ＩｏＴ－ＧＷ１００は、呼出部１０１と、データ収集部１０２と、センサ情報取得部１０３とを備えている。

呼出部１０１は、所定の時間間隔で起動用の無線信号（呼び出しメッセージ）をブロードキャストする。なお、この所定の時間間隔は、ＩｏＴ－ＧＷ１００のセンサノード２００の配置密度やＩｏＴ－ＧＷ１００の移動速度等に応じて、リアルタイムに変更してもよい。本実施形態の呼び出しメッセージには、応答すべきセンサノード２００を指定する応答制限情報が含まれている。応答制限情報については、後にセンサノード２００の判定部２０１の機能と併せて説明する。

図６は、本発明の第１の実施形態のＩｏＴ－ＧＷ１００のノード呼出動作を説明するための図である。前記呼出部１０１は、ＩｏＴ－ＧＷ１００の走行中に、呼び出しメッセージをブロードキャストする。図６の例では、センサノード２００Ｄ、２００Ｅ、２００Ｆ、２００Ｉに呼び出しメッセージが到達している。なお、図６からも理解されるように、呼び出しメッセージの到達する範囲は、呼び出しメッセージを受信するセンサノード２００の数が適当な範囲に収まるように送信電力や指向性が設定されていることが好ましい。例えば、図６のセンサノード２００Ｇ、２００Ｈ、２００Ｊ、２００Ｋは、ＩｏＴ－ＧＷ１００の進行方向にあり、ＩｏＴ－ＧＷ１００が近づいてから呼び出し、データを取得した方が効率がよいからである。また、図６のセンサノード２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃは、すでにデータを取得した可能性が高く、そのようなセンサノードを再度起動させてしまうことを避ける意味でも、呼び出しメッセージの到達する範囲は適切に設定される必要がある。

センサ情報取得部１０３はセンサ管理サーバ３００からセンサノード２００の情報を取得し、データ収集部１０２に提供する。

図７は、センサ管理サーバ３００が保持するセンサ情報の一例を示す図である。図７を参照すると、センサノード２００のセンサ種別とセンサ位置とを対応付けた情報が示されている。本実施形態では、このセンサ種別を、応答制限情報に設定する。なお、図７の例では、センサ位置として緯度経度情報を用いているが、センサノード２００が鉄道等の線路に沿って配置されている場合、緯度経度情報に代えて、キロ程情報を用いることもできる。ここで、「キロ程情報」とは、起点から基準点までの距離をキロメートルで表わしたものである。

データ収集部１０２は、呼出部１０１からの呼び出しメッセージに対し、応答のあったセンサノード２００に対し、センサデータ要求メッセージを送信し、データを取得する。図８に示すように、呼び出しメッセージに対し、応答したセンサノード２００が複数ある場合、データ収集部１０２は、センサ情報取得部１０３から得られたセンサ位置情報に基づいて、データを取得するセンサノードの順序を決定する。例えば、図８のように、センサノード２００Ｄ、２００Ｅ、２００Ｉから応答があった場合、データ収集部１０２は、自機との距離に基づいて、データを取得するセンサノード２００の順序を決定する。例えば、データ収集部１０２は、図９に示すように、距離が最も近いセンサノード２００Ｄを最初にデータを取得するセンサノードとして選択する。次に、データ収集部１０２は、センサノード２００Ｅとセンサノード２００Ｉとを比較して、センサノード２００Ｉを選択する。最後に、データ収集部１０２は、センサノード２００Ｅを選択する。なお、ＩｏＴ－ＧＷ１００とセンサノード２００間の距離は、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）位置情報からその都度計算してもよい。また、センサノード２００が固定されているならば、前回のデータ収集時に計算したＩｏＴ－ＧＷ１００とセンサノード２００間の距離をキャッシュしておき、再利用してもよい。

続いて、センサノード２００の構成について、再度図５を参照して説明する。図５を参照すると、センサノード２００は、判定部２０１と、応答部２０２と、を備えている。

判定部２０１は、ＩｏＴ－ＧＷ１００から呼び出しメッセージを受信すると、呼び出しメッセージに含まれる応答制限情報を参照して、自機が応答制限情報に定められた条件を満たすか否かを確認し、その結果を応答部２０２に送信する。なお、センサノードが自身のセンサ種別を識別する方法としては、予め定めたレジスタ等にセンサ種別を示す値を保持させておけばよい。例えば、応答制限情報として、センサ種別＝変圧トランスが設定されている場合、判定部２０１は、自機のセンサ種別が変圧トランスである場合、応答要と判定する。一方、自機のセンサ種別が電柱である場合、判定部２０１は、応答不要と判定する。例えば、図６に示すように、センサノード２００Ｄ、２００Ｅ、２００Ｆ、２００Ｉが、応答制限情報に変圧トランスを指定した呼び出しメッセージを受信した場合、それぞれのセンサノード２００の判定部２０１が判定を行う。具体的には、それぞれのセンサノード２００の判定部２０１は、自機が応答制限情報に定められた条件を満たすか否かを確認する。図８の例では、センサ種別が変圧トランスであるセンサノード２００Ｄ、２００Ｅ、２００Ｉが応答を行ない、センサ種別が電柱であるセンサノード２００Ｆの判定部２０１は応答を抑止する。

応答部２０２は、判定部２０１の判定結果が応答要である場合、ＩｏＴ－ＧＷ１００に対し、呼び出しメッセージに対する応答（ノード応答）をユニキャストで送信する。一方、判定部２０１の判定結果が応答不要である場合、応答部２０２は、ＩｏＴ－ＧＷ１００の呼び出しメッセージに対する応答（ノード応答）を行わない。

さらに、前記呼び出しメッセージに対する応答（ノード応答）を送信した場合において、ＩｏＴ－ＧＷ１００からセンサデータ要求メッセージを受け取ると、応答部２０２は、ＩｏＴ－ＧＷ１００に対し、センサデータを送信する（図９参照）。

続いて、本実施形態の動作について図面を参照して詳細に説明する。図１０は、第１の実施形態のＩｏＴ－ＧＷ１００が所定の周期で行うデータ収集動作を表したシーケンス図である。図１０を参照すると、まず、ＩｏＴ－ＧＷ１００は、予め定められた送信電力で、呼び出しメッセージをブロードキャストする（ステップＳ００１；ノード呼出）。

図１０の例では、センサノード２００Ｄ、２００Ｅ、２００Ｆ、２００Ｉに呼び出しメッセージが到達している。呼び出しメッセージを受信したセンサノード２００Ｄ、２００Ｅ、２００Ｆ、２００Ｉは、呼び出しメッセージに含まれる応答制限情報を参照して応答するか否かを判定する。図１０の例では、このうちのセンサノード２００Ｄ、２００Ｅ、２００Ｉが応答を送信している（ステップＳ００２；ノード応答）。

センサノード２００Ｄ、２００Ｅ、２００Ｉから応答を受信したＩｏＴ－ＧＷ１００は、センサ管理サーバ３００から取得したセンサノード２００の情報を参照して、データ収集順序を決定する（ステップＳ００３）。

図１１は、ＩｏＴ－ＧＷ１００におけるデータ収集順序の変更機能を説明するための図である。例えば、図１１の左側に示すように、ＩｏＴ－ＧＷ１００は、センサノード２００Ｅ、２００Ｄ、２００Ｉの順で、ノード応答を受信したものとする。なお、センサノード２００からの応答には、ＣＳＭＡ／ＣＡが用いられ、ランダムに待ち時間が設定される。このため、必ずしもＩｏＴ－ＧＷ１００から近いセンサノード２００からの応答が最も早く届くという保証はない。

ここで、センサノード２００Ｅ、２００Ｄ、２００Ｉと、ＩｏＴ－ＧＷ１００の位置関係は、図８に示すとおりであったものとする。この場合、ノード応答の受信順、即ち、センサノード２００Ｅ、２００Ｄ、２００Ｉの順で、データを取得すると、ＩｏＴ－ＧＷ１００から最も遠いセンサノード２００Ｅからデータを取得することになってしまい非効率である。そこで、ＩｏＴ－ＧＷ１００は、センサ管理サーバ３００から取得したセンサノード２００の位置情報を用いて、自機との距離が近い順に、センサノード２００Ｅ、２００Ｄ、２００Ｉのデータ収集順序を決定する。図１１の例では、ＩｏＴ－ＧＷ１００は、は、センサノード２００Ｄ、２００Ｉ、２００Ｅの順でデータを取得することを決定している。

その後、ＩｏＴ－ＧＷ１００は、前記決定したデータ収集順序に従い、センサノード２００Ｄ、２００Ｉ、２００Ｅの順でデータを取得する（ステップＳ００４～Ｓ００９）。このデータ収集順序は、図８に示すとおり、ＩｏＴ－ＧＷ１００から近いセンサノード２００から順にデータを取得するものであり、データの取得を効率化するものとなっている。

以上説明したように、本実施形態によれば、ゲートウェイ装置（ＩｏＴ－ＧＷ１００）が移動しながらデータを収集する際に、呼び出しメッセージに対し、その処理能力を超える数のセンサノード２００が応答してしまう事態を回避することが可能となる。その理由は、呼び出しメッセージに含まれる応答制限情報を用いて、応答するセンサノード２００の数を調整可能としたことにある。

また、本実施形態によれば、複数のセンサノード２００が応答した場合におけるデータ収集順序が最適化される。これにより、ＩｏＴ－ＧＷ１００の単位時間あたりのデータ取得性能を向上させることが可能となる。その理由は、センサ管理サーバ３００から取得したセンサノード２００の位置情報を用いて、距離を考慮してデータ収集順序を入れ替える構成を採用したことにある。

また上記した実施形態ではセンサノード２００とＩｏＴ－ＧＷ１００間の距離に基づいてデータの収集順序を決定するものとして説明したが、この距離に代えて、センサノード２００から受信したデータの信号強度等を用いて、データの収集順序を決定することもできる。例えば、受信データの信号強度が強いセンサノード２００は、ＩｏＴ－ＧＷ１００の近くに位置していると推定できるので、これらのセンサノード２００のデータ収集を優先することが考えられる。もちろん、センサノード２００とＩｏＴ－ＧＷ１００間の距離と、受信データの信号強度との双方に基づいて、データの収集順序を決定するものとしてもよい。

上記した第１の実施形態の構成は、ＩｏＴ－ＧＷ１００を用いて、架空配電線路上に配置されている変圧トランスや電柱そのものの劣化診断を行う構成に適用できる。例えば、図１２に示すように、ＩｏＴ－ＧＷ１００を車両に搭載し、架空配電線路に沿って移動させる。車両に搭載されたＩｏＴ－ＧＷ１００は、上記した第１の実施形態と同様に、所定の時間間隔で、応答制限情報で変圧トランスを指定した呼び出しメッセージを送信する。このようにすることで、ＩｏＴ－ＧＷ１００は、センサ種別が変圧トランスであるセンサノード２００からデータ（例えば、変圧トランスの振動データ）を効率よく収集することができる。また、同様に、応答制限情報で電柱を指定した呼び出しメッセージを送信することで、センサ種別が電柱であるセンサノード２００からデータ（例えば、電柱の振動データや傾きデータ）を効率よく収集することができる。これらのデータをクラウド５００側で分析することで、変圧トランスや電柱の劣化診断を行うことが可能となる。

上記した第１の実施形態のＩｏＴ－ＧＷ１００は、車両に限らず、ドローン（ＵＡＶ）に搭載することもできる。例えば、図１３に示すように、ＩｏＴ－ＧＷ１００をドローン（ＵＡＶ）１００Ａに搭載し、鉄塔に張られた高圧電線に沿って移動させる。ドローン（ＵＡＶ）１００Ａに搭載されたＩｏＴ－ＧＷ１００は、上記した第１の実施形態と同様に、所定の時間間隔で、応答制限情報で鉄塔を指定した呼び出しメッセージを送信する。このようにすることで、ＩｏＴ－ＧＷ１００は、センサ種別が鉄塔であるセンサノード２００からデータ（例えば、鉄塔の振動データ）を効率よく収集することができる。また、同様に、応答制限情報で高圧電線を指定した呼び出しメッセージを送信することで、センサ種別が高圧電線であるセンサノード２００からデータ（例えば、高圧電線の振動データ）を効率よく収集することができる。また、ＩｏＴ－ＧＷ１００をドローン（ＵＡＶ）１００Ａに搭載した場合、ドローン（ＵＡＶ）１００Ａのカメラで鉄塔や高圧電線の画像を撮影することもできる。これらのデータをクラウド５００側で分析することで、高圧電線や鉄塔の劣化診断を行うことが可能となる。

［第２の実施形態］
続いて、本発明の第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。上記した第１の実施形態では、ＩｏＴ－ＧＷ１００が応答制限情報として、センサ種別を設定した呼び出しメッセージを送信したが、応答制限情報として設定可能な情報は、センサ種別に限られない。第２の実施形態では、応答制限情報として各センサノード２００の管理部門情報を設定する。なお、センサノードが自身の管理部門を識別する方法としては、予め定めたレジスタ等に管理部門を示す値を保持させておけばよい。第２の実施形態の構成は、基本的に第１の実施形態と同様であるので、以下その相違点を中心に説明する。

図１４は、第２の実施形態のセンサ管理サーバ３００が保持するセンサ情報の一例を示す図である。図１４を参照すると、センサノード２００の管理部門とセンサ位置とを対応付けた情報が示されている。なお、図１４のセンサノード２００Ｃのように、１つのセンサノードが複数の管理部門に属していてもよい。例えば、図１４のセンサノード２００Ｃは、電力部門を指定した呼び出しメッセージと、信号部門を指定した呼び出しメッセージとのそれぞれに応答することになる。

本実施形態のＩｏＴ－ＧＷ１００の呼出部１０１は、応答制限情報として、管理部門を指定した呼び出しメッセージをブロードキャストする。前記呼び出しメッセージを受信したセンサノード２００の判定部２０１は、呼び出しメッセージに含まれる応答制限情報を参照して、自機が応答制限情報に定められた管理部門に属するか否かを確認し、その結果を応答部２０２に送信する。そして、センサノード２００の応答部２０２は、判定部２０１の判定結果が応答要である場合、ＩｏＴ－ＧＷ１００に対し、呼び出しメッセージに対する応答を送信する。

以上説明したように、本実施形態によれば、ゲートウェイ装置（ＩｏＴ－ＧＷ１００）が移動しながらデータを収集する際に、管理部門を指定して、応答するセンサノード２００の数を調整しつつ、データを効率よく収集することが可能となる。例えば、ＩｏＴ－ＧＷ１００が、図１４の通信部門、電力部門、信号部門のいずれか１つ以上を設定し、該当する管理部門からデータを収集することが可能となる。本実施形態では、センサノードを管理する管理部門ごとにデータを収集することが可能となるため、管理部門ごとに、異なる周期でデータを収集するといった用途に好適に適用することが可能となる。

［第３の実施形態］
続いて、本発明の第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第３の実施形態では、応答制限情報として各センサノード２００のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスを設定する。第３の実施形態の構成は、基本的に第１の実施形態と同様であるので、以下その相違点を中心に説明する。

図１５は、第３の実施形態のセンサ管理サーバ３００が保持するセンサ情報の一例を示す図である。図１５を参照すると、センサノード２００のセンサ種別とセンサ位置とＭＡＣアドレスとを対応付けた情報が示されている。

本実施形態のＩｏＴ－ＧＷ１００の呼出部１０１は、特定のセンサノード２００からデータを取得するための応答制限情報としてＭＡＣアドレスを指定した呼び出しメッセージをブロードキャストする。前記呼び出しメッセージを受信したセンサノード２００の判定部２０１は、呼び出しメッセージに含まれる応答制限情報を参照して、応答要否を判定し、その結果を応答部２０２に送信する。そして、センサノード２００の応答部２０２は、判定部２０１の判定結果が応答要である場合、ＩｏＴ－ＧＷ１００に対し、呼び出しメッセージに対する応答を送信する。

以上説明したように、本実施形態によれば、ゲートウェイ装置（ＩｏＴ－ＧＷ１００）が移動しながらデータを収集する際に、センサノードを指定して、データを収集することが可能となる。特に、センサノード２００自身が移動するケースや、センサノード２００自身が、他のセンサノード２００からデータを集める機能を有するケースに好適に使用することができる。

［第４の実施形態］
続いて、本発明の第４の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第４の実施形態では、応答制限情報として各センサノード２００のセンサ種別に加えて、データ取得履歴を設定する。なお、センサノードが自身のセンサ種別やデータ送信履歴を識別する方法としては、予め定めたレジスタ等にセンサ種別やデータ送信履歴を示す値を保持させておけばよい。第４の実施形態の構成は、基本的に第１の実施形態と同様であるので、以下その相違点を中心に説明する。

図１６は、第４の実施形態のセンサ管理サーバ３００が保持するセンサ情報の一例を示す図である。図１６を参照すると、センサノード２００のセンサ種別とセンサ位置とデータ送信履歴とを対応付けた情報が示されている。

本実施形態のＩｏＴ－ＧＷ１００の呼出部１０１は、応答制限情報として、センサ種別に加えて、データ送信履歴が未送信であるセンサノードを指定した呼び出しメッセージをブロードキャストする。前記呼び出しメッセージを受信したセンサノード２００の判定部２０１は、呼び出しメッセージに含まれる応答制限情報を参照して、自機のセンサ種別と、データ送信履歴に基づいて、応答要否を判定し、その結果を応答部２０２に送信する。そして、センサノード２００の応答部２０２は、判定部２０１の判定結果が応答要である場合、ＩｏＴ－ＧＷ１００に対し、呼び出しメッセージに対する応答を送信する。

以上説明したように、本実施形態によれば、ゲートウェイ装置（ＩｏＴ－ＧＷ１００）が移動しながらデータを収集する際に、センサノードの種別とデータ送信履歴とを指定して、データを収集することが可能となる。特に、本実施形態では、データ送信履歴を指定可能であるため、呼び出しメッセージの到達圏内に多数のセンサノード２００が存在するケースに好適に使用することができる。

［第５の実施形態］
続いて、本発明の第５の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明は、鉄道車両や路線バス等の予め定められた経路を巡回する車両等に、ＩｏＴ－ＧＷ１００を搭載する形態にも好適に適用できる。図１７は、本発明の第５の実施形態を説明するための示す図である。図１７を参照すると、鉄道車両に搭載されたＩｏＴ－ＧＷ１００と、このＩｏＴ－ＧＷ１００がデータを取得するセンサノード２００の配置例が示されている。

図１７の例では、センサノード２００は、電化柱やバランサー（テンションバランサー）、吊架線やトロリー線、踏切や障害物検知装置、レールやバラスト、信号機、転轍機や軌道回路に配置されている。

図１８は、鉄道車両に搭載された第５の実施形態のＩｏＴ－ＧＷ１００の動作を説明するための図である。鉄道車両の場合、所定のダイヤグラムに従い、ＩｏＴ－ＧＷ１００は、決められた経路を往復することになる。また、図１８のセンサノード２００－１～２００－１０はそれぞれカウンタを備えているものとして説明する。カウンタの初期値は１であり、データ未送信の状態を示す。そして、データ送信に成功した際に、センサノード２００－１～２００－１０はカウンタの値を０に変更する。

例えば、図１８に示すとおり、１回目の走行の際に、ＩｏＴ－ＧＷ１００は、応答制限情報としてカウンタ＝１とした呼び出しメッセージをブロードキャストする（図１８の上段「ノード呼び出し（カウンタ＝１）参照」）。

前記１回目の走行の結果、センサノード２００－１～２００－１０から応答があったものとする（図１８の（ａ）参照）。このうちのセンサノード２００－１～２００－３、２００－５～２００－７、２００－９からデータ収集に成功したものとする。この時点で、センサノード２００－１～２００－３、２００－５～２００－７、２００－９は、カウンタの値を０に変更する。この結果、センサノード２００－１～２００－３、２００－５～２００－７、２００－９は、２回目以降のノード呼び出しに対し応答を行わなくなる（図１８の（ｂ）参照）。

その後、２回目の走行で、ＩｏＴ－ＧＷ１００が、応答制限情報としてカウンタ＝１とした呼び出しメッセージをブロードキャストする。この場合、カウンタ値が１のままであるセンサノード２００－４、２００-８、２００－１０が、前記呼び出しメッセージに応答することになる（図１８の（ｃ）参照）。そして、センサノード２００－４、２００－８、２００－１０はデータ送信に成功すると、カウンタの値を０に変更する。この結果、センサノード２００－１～２００－１０のカウンタ値が０になり、３回目以降の走行では、ノード呼び出しに応答するセンサノードは存在しなくなる。これにより、センサノードの電力消費や無用の通信が削減される。

その後、センサノード２００－１～２００－１０が、任意のタイミングで、カウンタ値を１に戻すと、センサノード２００－１～２００－１０は、再びノード呼び出しに応答する状態に復帰する（図１８の（ｃ）参照）。

もちろん、上記カウンタに加えて、応答制限情報として、第１～第４の実施形態と同様に、センサ種別や管理部門を設定してもよい。これにより、応答するノードをさらに減らすことが可能となる。

なお、本実施形態のように鉄道や路線バスにＩｏＴ－ＧＷ１００を搭載することを前提とする場合、センサ管理サーバ３００に、各センサノードのキロ程情報を保持させることが好ましい。そして、ＩｏＴ－ＧＷ１００は、センサ管理サーバ３００から、このセンサ情報を取得することで、より簡便に、センサノード２００からのデータ取得順序を決定することができる。例えば、図１９の左側のテーブルに示すように、センサノード２００Ａ～２００Ｎのキロ程情報が得られているものとする。一方、本実施形態のＩｏＴ－ＧＷ１００は、鉄道車両に搭載されて、線路上を一定方向に移動する。従って、ＩｏＴ－ＧＷ１００は、呼び出しメッセージに対する応答があったセンサノードについて、キロ程情報を用いてデータ収集順序を決定することで、自機からの距離の近い順に、センサノードからデータを収集することができる。例えば、ＩｏＴ－ＧＷ１００が、キロ程の少ない方向から多い方向（往路とする。）に移動する場合、ＩｏＴ－ＧＷ１００は、図１９の右図のテーブルに示すように、センサノード２００Ｃ、センサノード２００Ａ、センサノード２００Ｂ・・・センサノード２００Ｎの順で、データを収集することで、効率よくデータを収集することが可能となる。同様に、復路についても、ＩｏＴ－ＧＷ１００は、センサノード２００Ｎ・・・、センサノード２００Ｂ、センサノード２００Ａ、センサノード２００Ｃの順で、データを収集することで、効率よくデータを収集することが可能となる。

以上説明したように、本発明は、鉄道車両や路線バス等の予め定められた経路を運行する車両等にＩｏＴ－ＧＷ１００を搭載する形態でのデータ収集にも好適に適用することができる。

上記した実施形態では、センサノード２００－１～２００－１０が、呼び出し応答状態を管理するためのカウンタを持つものとして説明したが、カウンタに代えて、呼び出しメッセージに含まれるカウンタ値を記憶する構成も採用可能である。この場合、センサノード２００－１～２００－１０は、前回応答した呼び出しメッセージに含まれていたカウンタ値を記憶する。そして、センサノード２００－１～２００－１０は、再度同じカウンタ値を含む呼び出しメッセージを受けた場合、応答制限情報に該当するとして呼び出しメッセージに対する応答を抑止する。一方、ＩｏＴ－ＧＷ１００は、必要なセンサノード２００からのデータ取得に成功すると、次回の呼び出しメッセージに含めるカウンタ値を更新する（例えば、インクリメントする）。そして、ＩｏＴ－ＧＷ１００が、更新後のカウンタ値を設定した呼び出しメッセージを送信することで、新しいデータの収集を開始することができる。このように、センサノード２００－１～２００－１０がカウンタを持たない場合でも、上記した実施形態と同様に効率よくデータを収集することが可能となる。

以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形・置換・調整を加えることができる。例えば、各図面に示した装置間の接続構成、各要素の構成、データの表現形態は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。

また、上記した第１～第５の実施形態に示した手順は、ＩｏＴ－ＧＷ１００やセンサノード２００として機能するコンピュータ（図２０の９０００）に、これらの装置としての機能を実現させるプログラムにより実現可能である。このようなコンピュータは、図２０のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９０１０、通信インターフェース９０２０、メモリ９０３０、補助記憶装置９０４０を備える構成に例示される。すなわち、図２０のＣＰＵ９０１０にて、ノード呼び出しプログラムやデータ収集プログラムを実行し、その補助記憶装置９０４０等に保持された各計算パラメーターの更新処理を実施させればよい。

また、上記した各実施形態に示したＩｏＴ－ＧＷ１００やセンサノード２００の各部（処理手段、機能）は、これらの装置に搭載されたプロセッサに、そのハードウェアを用いて、上記した各処理を実行させるコンピュータプログラムにより実現することができる。

最後に、本発明の好ましい形態を要約する。
［第１の形態］
（上記第１の視点によるゲートウェイ装置参照）
［第２の形態］
上記したゲートウェイ装置は、
前記呼び出しメッセージに含めるカウンタの値を更新することで、前記センサノードからの新しいデータの収集を開始する構成を採ることができる。
［第３の形態］
上記したゲートウェイ装置は、
前記カウンタ値として、前記センサノード側で、データ送信の成功時に更新されるカウンタの値を用いる構成を採ることができる。
［第４の形態］
上記したゲートウェイ装置は、さらに、前記センサノードの位置情報を取得可能であり、前記データ収集部は、前記センサノードの位置と、自機の位置との距離に基づいて、前記センサノードからのデータの収集順序を決定する構成を採ることができる。
［第５の形態］
上記したゲートウェイ装置の前記データ収集部は、
前記センサノードから受信したデータの信号強度に基づいて、前記センサノードからのデータの収集順序を決定する構成を採ることができる。
［第６の形態］
上記したゲートウェイ装置は、
前記応答要否を判定するための条件として、さらに、前記センサノードの種別を設定する構成を採ることができる。
［第７の形態］
（上記第２の視点によるセンサノード装置参照）
［第８の形態］
（上記第３の視点によるデータ収集方法参照）
［第９の形態］
（上記第４の視点によるデータ送信方法参照）
［第１０の形態］
（上記第５の視点によるコンピュータプログラム参照）
なお、上記第７～第１０の形態は、第１の形態と同様に、第２～第６の形態に展開することが可能である。

なお、上記の特許文献の各開示は、本書に引用をもって繰り込み記載されているものとし、必要に応じて本発明の基礎ないし一部として用いることが出来るものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし選択（部分的削除を含む）が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。さらに、上記引用した文献の各開示事項は、必要に応じ、本発明の趣旨に則り、本発明の開示の一部として、その一部又は全部を、本書の記載事項と組み合わせて用いることも、本願の開示事項に含まれるものと、みなされる。

１０ ゲートウェイ装置
１１、１０１ 呼出部
１２、１０２ データ収集部
２０Ａ～２０Ｎ、２００、２００Ａ～２００Ｋ、２００－１～２００－１０ センサノード
２１、２０１ 判定部
２２、２０２ 応答部
１００ ＩｏＴ－ＧＷ
１００Ａ ドローン
１０３ センサ情報取得部
２１０Ａ、２１０Ｂ 振動センサ
３００ センサ管理サーバ
４００ 端末
５００ クラウド
９０００ コンピュータ
９０１０ ＣＰＵ
９０２０ 通信インターフェース
９０３０ メモリ
９０４０ 補助記憶装置

Claims (10)

1. 複数のセンサノードに対して、応答要否を判定するための条件としてのカウンタ値を含んだ呼び出しメッセージを送信する呼出部と、
   前記センサノードのキロ程情報と、自機の位置との距離に基づいて、前記呼び出しメッセージに対し応答があったセンサノードからのデータの収集順序を決定して、データを収集するデータ収集部と、を備え、
   前記複数のセンサノードのうちデータ送信に成功したセンサノードに、同一のカウンタ値を含んだ呼び出しメッセージに対する応答を抑止させることで、前記複数のセンサノードから順番にデータを収集可能なゲートウェイ装置。
2. 前記呼び出しメッセージに含めるカウンタの値を更新することで、前記センサノードからの新しいデータの収集を開始する請求項１のゲートウェイ装置。
3. 前記カウンタ値として、前記センサノード側で、データ送信の成功時に更新されるカウンタの値を用いる請求項１又は２のゲートウェイ装置。
4. 前記データ収集部は、さらに、前記センサノードから受信したデータの信号強度に基づいて、前記センサノードからのデータの収集順序を決定する請求項１から３いずれか一のゲートウェイ装置。
5. 前記応答要否を判定するための条件として、さらに、前記センサノードの種別が設定されている請求項１から４いずれか一のゲートウェイ装置。
6. ゲートウェイ装置からの呼び出しメッセージに応じて、前記呼び出しメッセージに含まれる応答要否を判定するためのカウンタ値に基づいて応答要否を判定する判定部と、
   前記呼び出しメッセージに応答すると判定した場合、前記呼び出しメッセージに対して、応答メッセージを送信する応答部と、
   を備えたセンサノード。
7. 複数のセンサノードに対して、応答要否を判定するための条件としてのカウンタ値を含んだ呼び出しメッセージを送信し、
   前記センサノードのキロ程情報と、自機の位置との距離に基づいて、前記呼び出しメッセージに対し応答があったセンサノードからのデータの収集順序を決定して、データを収集し、
   前記複数のセンサノードのうちデータ送信に成功したセンサノードに、同一のカウンタ値を含んだ呼び出しメッセージに対する応答を抑止させることで、前記複数のセンサノードの中から順番にデータを収集する、
   データ収集方法。
8. ゲートウェイ装置からの呼び出しメッセージに応じて、前記呼び出しメッセージに含まれる応答要否を判定するためのカウンタ値に基づいて応答要否を判定し、
   前記呼び出しメッセージに応答すると判定した場合、前記呼び出しメッセージに対して、応答メッセージを送信する、
   データ送信方法。
9. 複数のセンサノードに対して、応答要否を判定するための条件としてのカウンタ値を含んだ呼び出しメッセージを送信する処理と、
   前記センサノードのキロ程情報と、自機の位置との距離に基づいて、前記呼び出しメッセージに対し応答があったセンサノードからのデータの収集順序を決定して、データを収集する処理と、
   前記複数のセンサノードのうちデータ送信に成功したセンサノードに、同一のカウンタ値を含んだ呼び出しメッセージに対する応答を抑止させることで、前記複数のセンサノードの中から順番にデータを収集する処理とを、
   ゲートウェイ装置に実行させるプログラム。
10. ゲートウェイ装置からの呼び出しメッセージに応じて、前記呼び出しメッセージに含まれる応答要否を判定するためのカウンタ値に基づいて応答要否を判定する処理と、
    前記呼び出しメッセージに応答すると判定した場合、前記呼び出しメッセージに対して、応答メッセージを送信する処理とを、
    センサノードに実行させるプログラム。

Images