JPWO2014136246A1 - データ収集方法、システム、およびデータ収集プログラム - Google Patents

データ収集方法、システム、およびデータ収集プログラム Download PDF

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Abstract

ノード(#1)〜(#6)、…、(#N)のうちのいずれかのノードが、第1のノードとして、ノード(#1)が有するセンサーから取得されるデータと、第2のノードとして、ノード(#2)が有するセンサーから取得されるデータとの内容が同等であるか否か判断する。データとの内容が同等であると判断された場合、ノード(#1)〜(#6)、…、(#N)のうちのいずれかのノードは、ノード(#2)によるノード(#2)のセンサーから取得されるデータの送信を停める。

Description

本発明は、データ収集方法、システム、およびデータ収集プログラムに関する。
従来、センサー付のノードを所定空間に散在させ、各ノードが協調して環境や物理的状況を採取することを可能とするセンサーネットワーク(WSN:Wireless Sensor Networks)のシステムがある。システム内の各ノードは、マルチホップ通信によってデータを送受信する。
関連する先行技術として、たとえば、センサーを含むあるノードが検出したデータを他ノードに送信し、他ノードは、あるノードから送信されたデータと他ノードのセンサーから検出したデータとが不一致となった場合、異常の発生を通知するものがある。また、センサノードが、所定期間に取得した観測値から特徴量を算出し、特徴量が所定の閾値を超えたと判定したときにのみ、所定期間に取得した観測値をサーバに送信する技術がある。また、監視具に使用する付設用状態センサーの検出する物理量の範囲のみを判別し、異常検出時のみ送信を行う技術がある。(たとえば、下記特許文献1〜3を参照。)
特開2006−285845号公報 特開2010−049584号公報 国際公開第2009/048064号
しかしながら、従来技術によれば、システム内のノードが有するセンサーから取得されたデータをあるノードに集約して収集しようとする場合、各ノードがデータを転送してあるノードにデータを集約することになり、システム全体のデータの通信量が増加する。
1つの側面では、本発明は、システム全体のデータの通信量の抑制を図るデータ収集方法、システム、およびデータ収集プログラムを提供することを目的とする。
本発明の一側面によれば、複数の通信装置の各々の通信装置がマルチホップ通信によりデータを送受信するシステムのデータ収集方法において、複数の通信装置のいずれかが、複数の通信装置のうちの第1の通信装置が有する第1のセンサーから取得されるデータと、複数の通信装置のうちの第2の通信装置が有する第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等である場合、第2の通信装置による第2のセンサーから取得されるデータの送信を停めるデータ収集方法、システム、およびデータ収集プログラムが提案される。
本発明の一態様によれば、システム全体のデータの通信量の抑制を図ることができるという効果を奏する。
図1は、本実施の形態のシステムにかかるデータ収集方法の一例を示す説明図である。 図2は、ノードのハードウェア構成例を示すブロック図である。 図3は、検査員端末のハードウェア構成例を示すブロック図である。 図4は、システムの機能例を示すブロック図である。 図5は、ノードおよび検査員端末が送信する信号一覧の例を示す説明図である。 図6は、グループの作成例を示す説明図(その1)である。 図7は、グループの作成例を示す説明図(その2)である。 図8は、グループの作成例を示す説明図(その3)である。 図9は、グループへのメンバーの追加例を示す説明図(その1)である。 図10は、グループへのメンバーの追加例を示す説明図(その2)である。 図11は、グループからのメンバーの削除例を示す説明図(その1)である。 図12は、グループからのメンバーの削除例を示す説明図(その2)である。 図13は、グループ代表ノードの変更例を示す説明図(その1)である。 図14は、グループ代表ノードの変更例を示す説明図(その2)である。 図15は、グループ代表ノードの変更例を示す説明図(その3)である。 図16は、グループ代表ノードの変更例を示す説明図(その4)である。 図17は、グループの作成例を示すシーケンス図である。 図18は、グループへのメンバーの追加例を示すシーケンス図である。 図19は、グループからのメンバーの削除例を示すシーケンス図である。 図20は、グループ代表ノードの変更例を示すシーケンス図である。 図21は、データ収集時の動作例を示すシーケンス図である。 図22は、データ取得処理手順の一例を示すフローチャートである。 図23は、グループ作成依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図24は、グループ除外依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図25は、グループ作成応答(新規)受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図26は、グループ作成応答(追加)受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図27は、メンバー追加依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図28は、グループ除外応答受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図29は、メンバー除外依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図30は、代表変更依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図31は、代表変更応答受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図32は、グループメンバーID一覧信号受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図33は、代表更新依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図34は、データ収集処理手順の一例を示すフローチャートである。
以下に添付図面を参照して、開示のデータ収集方法、システム、およびデータ収集プログラムの実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本実施の形態のシステムにかかるデータ収集方法の一例を示す説明図である。システム100は、ノード#1〜#6、…、#Nと、検査員端末101とを有する。Nは、正の整数である。ノード#1〜#6、…、#Nは、所定領域A内に配置される。所定領域Aは、たとえば、コンクリート、土、水、空気などの物質で満たされた領域である。ノード#1〜#6、…、#Nは、センサーを有する通信装置である。ノード#1〜#6、…、#Nは、エナジーハーベスト素子を有し、エナジーハーベスト素子により発生する電力により、動作する。ノード#1〜#6、…、#Nは、十分に蓄電されると起動し、データを送信してスリープするという間欠動作を行う。また、エナジーハーベスト素子により発生する電力は限られるため、ノード#1〜#6、…、#Nは、電力消費が少ない短距離無線を有しており、マルチホップ通信によりデータを送受信する。
ノード#1〜#6、…、#Nは、各々が有するセンサーから、所定領域A内の温度、湿度、応力といったデータを検出する。検査員端末101は、ノード#1〜#6、…、#Nが検出したデータを収集する。収集したデータは、サーバに集約されて、解析処理に用いられる。
たとえば、所定領域Aは、辺境のトンネル内のコンクリートである。そして、検査員が月に1度訪れて、検査員端末101に、データ収集するように操作する。操作を受け付けた検査員端末101は、ノード#1〜#6、…、#Nの各センサーから検出された応力を収集する。
データを収集する際、検査員端末101は、データ収集要求をノード#1〜#6、…、#Nに送信する。データ収集要求を受信したノード#1〜#6、…、#Nは、自ノードのデータを短距離無線が届く周辺のノードに送信し、スリープして、再び動作できるまで充電する。他ノードのデータを受信したノードは、受信したデータを周辺のノードに送信し、スリープして、再び動作できるまで充電する。ノード#1〜#6、…、#Nは、検査員端末101にデータが到達するまで転送を繰り返す。
このとき、検査員端末101が、#1〜#6、…、#Nからデータを収集するのに時間がかかる。具体的に、あるノードが、データ発信のために電波を発すると、他ノードは、データ転送のために電波を発する。他ノードは、電波を発した後充電することになるため、次のノードがデータを発生するためには、充電時間後になる。検査員端末101が、全データからデータを収集するには、((データの伝達時間+充電時間)×ノードの個数)で計算される時間がかかる。データの伝達時間が無視できるものとし、充電時間が1分であり、ノードの個数が、1000個であれば、検査員端末101が、全ノードからデータを収集するには、17時間かかることになる。
そこで、本実施の形態にかかるシステム100は、センサーのデータの内容が近いノード群のうちの或るノードがノード群を代表してデータを送信し、他ノードは或るノードにデータの送信を任せて、データの転送のみ行う。これにより、システム100は、システム全体のデータの通信量が減少し、データを送信する際に要求される充電する回数が減少するため、全データの収集にかかる時間を短くすることができる。
初めに、ノード#1〜#6、…、#Nのうちのいずれかのノードが、第1のノードとして、ノード#1が有するセンサーから取得されるデータと、第2のノードとして、ノード#2が有するセンサーから取得されるデータとの内容が同等であるか否か判断する。いずれかのノードは、ノード#1でもよいし、ノード#2でもよいし、ノード#1およびノード#2以外のノードでもよい。
たとえば、いずれかのノードがノード#1であれば、ノード#1は、ノード#2のデータを受信して、受信したデータとノード#1が有するセンサーから取得されるデータとを比較して、データの内容が同等であるか否かを判断する。また、いずれかのノードがノード#4であれば、ノード#4は、ノード#1のデータとノード#2のデータを受信して、受信した2つのデータを比較して、データの内容が同等であるか否か判断する。図1の例では、いずれかのノードをノード#2とし、ノード#2が、ノード#1のデータを受信し、受信したデータとノード#2が有するセンサーから取得されるデータとを比較して、データの内容が同等であるか否かを判断する。
また、データの内容が同等であるか否かについて、いずれかのノードは、2つのデータがシステム100の開発者によって指定された条件を満たした場合、データの内容が同等であると判断する。指定された条件は、たとえば、2つのデータの差分が閾値以内である、2つのデータの差分が閾値を超える、等である。
データの内容が同等であると判断された場合、ノード#1〜#6、…、#Nのうちのいずれかのノードは、ノード#2によるノード#2のセンサーから取得されるデータの送信を停める。送信を停めるいずれかのノードは、判断を行ったノードと同一でもよいし、異なるノードでもよい。異なるノードであれば、判断を行ったノードは、判断結果を、送信を停めるノードに通知する。図1の例では、ノード#2が、ノード#2のセンサーから取得されるデータの送信を停める。転送された結果、検査員端末101は、システム100内のセンサーのデータを収集する。収集されるデータは、たとえば、所定領域Aの応力集中が発生した箇所付近にある各ノードのセンサーのデータと、所定領域Aの応力集中が発生した箇所付近にないノード群のうちのあるノードがノード群を代表して送信した、あるノードのセンサーのデータとなる。
データの送信を停めることにより、システム100は、転送されるデータの量を減らすことができる。転送されるデータの量が減ることにより、検査員端末101は、データ収集要求をノード#1〜#Nに送信してから、データを受信するまでの時間を短くすることができる。たとえば、ノード#2のデータの送信を停めない場合、ノード#2は、周辺のノードとして、充電済みのノード#5にノード#2のデータを送信する。次に、ノード#1がノード#1のデータをノード#5に送信するには、充電時間経過した後となる。これに対し、本実施の形態にかかるシステム100は、ノード#2のデータの送信を停めるため、充電時間待たずにデータを送信できるため、データを受信するまでの時間を短くすることができる。続けて、図2〜図34を用いて、本実施の形態にかかるシステム100について説明する。
(ノードのハードウェア構成例)
図2は、ノードのハードウェア構成例を示すブロック図である。図2の例では、ノード#1を例として、ノード#1のハードウェア構成を示す。他のノードも、ノード#1と同様のハードウェア構成となる。ノード#1は、マイクロプロセッサ(以下、「MCU(Micro Control Unit)」と称する。)201と、センサー202と、無線通信回路203と、RAM(Random Access Memory)204と、ROM(Read Only Memory)205と、不揮発メモリ206と、アンテナ207と、ハーベスタ208と、バッテリ209と、PMU(Power Management Unit)210と、を有する。ノード#1は、MCU201と、センサー202と、無線通信回路203と、RAM204と、ROM205と、不揮発メモリ206と、を接続するバス211を有する。
MCU201は、ノード#1の全体の制御を司る演算処理装置である。たとえば、MCU201は、センサー202が検出したデータを処理する。センサー202は、設置箇所における所定の変位量を検出する装置である。センサー202は、たとえば、設置箇所の圧力を検出する圧電素子や、温度を検出する素子、光を検出する光電素子などを用いることができる。アンテナ207は、親機と無線通信する電波を送受信する。無線通信回路203(RF(Radio Frequency))は、受信した無線電波を受信信号として出力し、送信信号を無線電波としてアンテナ207を介して送信する。無線通信回路203は、数10cm付近にある他ノードと通信可能とする短距離無線が採用された通信回路でよい。
RAM204は、MCU201における処理の一時データを格納する記憶装置である。ROM205は、MCU201が実行する処理プログラムなどを格納する記憶装置である。不揮発メモリ206は、書き込み可能な記憶装置であって、電力供給が途絶えたときにおいても書き込まれた所定のデータを保持する。たとえば、不揮発メモリ206は、フラッシュメモリ等が採用される。
ハーベスタ208は、図1で説明したエナジーハーベスト素子であり、ノード#1の設置箇所における外部環境、たとえば、光、振動、温度、無線電波(受信電波)などのエネルギー変化に基づき発電を行う装置である。また、ハーベスタ208は、センサー202によって検出された変位量に応じて発電を行ってもよい。バッテリ209は、ハーベスタ208により発電された電力を蓄える装置である。すなわち、ノード#1は、外部電源などが不要であり、動作に要求される電力を自装置の内部で生成する。PMU210は、バッテリ209によって蓄えられた電力を、ノードの各部に駆動電源として供給する制御を行う装置である。
また、不揮発メモリ206は、自ノードID(IDentification)と、閾値と、グループ代表ノードIDと、グループメンバーID一覧と、過去のデータとを記憶する領域を有する。自ノードIDは、各ノードに付与された識別情報である。本実施の形態では、#1、…、#NをIDとして説明する。閾値は、グループ化するかしないかに用いる値である。閾値は、システム100の管理者等により指定される。たとえば、同一のグループに所属するノード数を増やして、システム100内の通信量を少なくするならば、システム100の管理者は、閾値を大きく指定する。
グループ代表ノードIDは、自ノードが所属するグループを代表するノードIDである。グループメンバーID一覧は、グループに所属するノードIDの一覧である。過去のデータは、センサー202から取得されたデータである。
(検査員端末101のハードウェア構成例)
図3は、検査員端末のハードウェア構成例を示すブロック図である。検査員端末101は、プロセッサ(CPU(Central Processing Unit))301と、大容量のROM302、RAM303、不揮発メモリ304と、インターフェース(I/O(Input/Output))回路305と、無線通信回路311と、アンテナ312と、ネットワークI/F313と、を有する。CPU301は、ノードのMCU201よりも高性能であってもよい。検査員端末101は、CPU301と、ROM302と、RAM303と、不揮発メモリ304と、I/O回路305と、を接続するバス306を有する。検査員端末101は、ノードと異なり外部電源に基づき動作してもよいし、内部電源に基づき動作してもよい。不揮発メモリ304は、システム100内のノードID一覧を記憶する。
また、I/O回路305には、無線通信回路311およびアンテナ312と、ネットワークI/F313が接続される。これにより、検査員端末101は、無線通信回路311およびアンテナ312を介して、ノードと無線通信することができる。なお、無線通信回路311は、数10cm付近にあるノードと通信可能とする短距離無線が採用された通信回路でもよいし、遠方にあるノードと通信可能とする中長距離無線が採用された通信回路でもよい。さらに、検査員端末101は、ネットワークI/F313を介して、IP(Internet Protocol)のプロトコル処理などにより、インターネットなどのネットワーク314を介してサーバなどの外部装置と通信を行うことができる。
(システム100の機能)
次に、システム100の機能について説明する。図4は、システムの機能例を示すブロック図である。システム100は、送信部401と、受信部402と、判断部403と、設定部404と、制御部405と、を含む。送信部401〜制御部405は、記憶装置に記憶されたプログラムをMCU201が実行することにより、送信部401〜制御部405の機能を実現する。記憶装置は、具体的には、たとえば、図2に示したROM205、RAM204、不揮発メモリ206などである。
また、送信部401〜制御部405は、ノード#1〜#Nのいずれのノードが有してもよい。たとえば、ノード#1が送信部401を有し、ノード#2が受信部402〜制御部405を有してもよい。または、ノード#1、#2が送信部401を有し、ノード#3が受信部402と、判断部403とを有し、ノード#4が設定部404と、制御部405と、を有してもよい。
送信部401は、自ノードのセンサー202から取得されるデータを送信する。また、設定部404が第1および第2のノードを同一のグループに設定した場合、送信部401は、第1のノードにより第1のセンサー202から取得されるデータとともに、第1および第2のノードが同一のグループであることを示す識別情報を送信してもよい。第1および第2のノードが同一のグループであることを示す識別情報は、各ノードの識別情報や他のグループの識別情報と区別ができればどのような値でもよく、たとえば、グループに属するノードの識別情報を結合した値である。
たとえば、設定部404がノード#1、#2を同一のグループに設定した場合、送信部401は、ノード#1のデータと、ノード#1、#2の識別情報を結合した#1#2とを送信する。センサー202から取得するデータは、たとえば、センサー202が圧電素子であれば圧力の値であり、センサー202が温度を検出する素子であれば温度の値であり、センサー202が光を検出する素子であれば照度の値や光度の値である。
また、送信するデータは、センサー202から取得したデータそのままでもよいし、センサー202から取得したデータを符号化したデータでもよい。また、送信部401は、第1のノードによって、第1のセンサー202から取得されるデータと、グループ内のデータの平均値、分散、といったグループ内のセンサー202のデータの特徴値と、を送信してもよい。
また、設定部404が第1のノードと第2のノードとを同一のグループに設定した後に第2のノードをグループから除外した場合、送信部401は、第1のノードによって、第1のセンサー202から取得されるデータと、第1のノードのIDとを送信してもよい。
また、設定部404が第1のノードと第2のノードとを同一のグループに設定した後に第1のノードをグループから除外した場合、送信部401は、第1のノードによって、第1のセンサー202から取得されるデータと、第1のノードのIDとを送信してもよい。
また、設定部404が第1のノードと複数の第2のノードとを同一のグループに設定した後に、第1のノードをグループから除外したとする。このとき、送信部401は、グループ内の第2のノードのいずれかにより、複数の第2のノードのセンサー202から取得されるデータとともに、グループ内のノードの識別情報を送信してもよい。
たとえば、第1のノードがノード#1であり、第2のノードがノード#2、#3であり、ノード#1がグループから除外されたとする。このとき、送信部401は、ノード#2、#3のうちのいずれかのノードによって、いずれかのノードのデータと、ノード#1、#2の識別情報となる#1、#2とを送信する。また、送信部401の送信先は、無線通信回路203によって通信可能な位置にある、周辺のノードである。
受信部402は、他ノードのセンサー202から取得されるデータを受信する。たとえば、受信部402は、送信部401によって送信されたデータを受信する。なお、受信したデータは、RAM204、不揮発メモリ206等の記憶領域に記憶される。
判断部403は、第1のノードが有する第1のセンサー202から取得されるデータと、複数のノードのうちの第2のノードが有する第2のセンサー202から取得されるデータとの内容が同等であるか否かを判断する。第1のノードと第2のノードは、ホップせずに直接通信可能であってもよいし、所定のホップ数で通信可能であってもよい。所定のホップ数は、システム100の管理者等により指定される。たとえば、システム100の管理者は、所定領域Aや、センサー202が測定する対象等によってホップ数を設定する。
また、判断部403は、第1のセンサー202から新たに取得されるデータと第2のセンサー202から新たに取得されるデータとの内容が同等であるか判断してもよい。このとき、第1のセンサー202から新たに取得されるデータが前回判断時の第1のセンサー202から取得されるデータから変化したとする。このとき、判断部403は、第1のセンサー202から新たに取得されるデータと第2のセンサー202から新たに取得されるデータとの内容が同等でないと判断してもよい。第2のセンサー202から新たに取得されるデータが前回判断時の第2のセンサー202から取得されるデータが変化した際も同様である。
なお、受信したデータは、RAM204、不揮発メモリ206等の記憶領域に記憶される。また、判断部403は、判断結果を、判断部403を実行したノードと異なる他のノードに送信してもよい。
設定部404は、判断部403によって第1のセンサー202から取得されるデータと第2のセンサー202から取得されるデータとの内容が同等であると判断された場合、第1のノードと第2のノードとを同一のグループに設定する。
また、設定部404は、第2のノードによる第2のセンサー202から取得されるデータの送信を再開する場合、第2のノードをグループから除外する。
また、設定部404は、第2のノードによる第2のセンサー202から取得されるデータの送信を停めた後に、第1のセンサー202から取得されるデータの内容が変化した場合、第1のノードをグループから除外する。なお、設定結果は、不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧を記憶する領域に記憶される。
制御部405は、判断部403が第1のセンサー202から取得されるデータと第2のセンサー202から取得されるデータとの内容が同等であると判断した場合、第2のノードによる第2のセンサー202から取得されるデータの送信を停める。
また、制御部405は、次の条件を満たす場合、第2のノードによる第2のセンサー202から取得されるデータの送信を再開してもよい。次の条件とは、判断部403が第1のセンサー202から取得されるデータと第2のセンサー202から取得されるデータとの内容が同等ではないと判断した場合である。
図5は、ノードおよび検査員端末が送信する信号一覧の例を示す説明図である。表501は、ノードおよび検査員端末101が送信する信号の一覧を示す。ノードおよび検査員端末101は、13種類の信号を送信する。具体的には、グループ作成に用いられる信号は、グループ作成依頼と、グループ作成応答(新規)とである。グループの変更に用いられる信号は、グループ作成応答(追加)と、メンバー追加依頼と、グループ除外依頼と、グループ除外応答と、メンバー除外依頼と、代表変更依頼と、代表変更応答と、グループメンバーID一覧信号と、代表更新依頼とである。データ収集に用いられる信号は、データ収集要求と、データ収集応答とである。
グループ作成依頼は、グループに未所属であり、センサー202が検出したデータの変化が閾値超となった際に送信される信号である。グループ作成依頼の送信元は、閾値超となったノードである。グループ作成依頼の送信先は、周辺のノードである。グループ作成依頼の付属データは、送信元IDと、送信元のセンサーが検出したデータとである。
グループ作成応答(新規)は、グループ作成依頼を受信し、グループに未所属であり、かつ、グループ作成依頼のデータと自ノードのデータとの差分が閾値以内となった際に送信される信号である。以下、2つデータの差分とは、2つのデータの差の絶対値であるとする。グループ作成応答(新規)の送信元は、グループ作成依頼を受信したノードである。グループ作成応答(新規)の送信先は、グループ作成依頼を送信したノードである。グループ作成応答(新規)の付属データは、送信元IDである。
グループ作成応答(追加)は、グループ作成依頼を受信し、グループに所属し、かつ、グループ作成依頼のデータと自ノードのデータとの差分が閾値以内となった際に送信される信号である。グループ作成応答(追加)の送信元は、グループ作成依頼を受信したノードである。グループ作成応答(追加)の送信先は、グループ作成依頼を送信したノードである。グループ作成応答(追加)の付属データは、グループ代表ノードIDである。
メンバー追加依頼は、グループ作成応答(追加)を送信した際に送信される信号である。メンバー追加依頼の送信元は、グループ作成応答(追加)を送信したノードである。メンバー追加依頼の送信先は、グループ代表ノードである。メンバー追加依頼の付属データは、追加するノードのIDである。
グループ除外依頼は、グループに所属し、かつ、センサーが検出したデータの変化が閾値超となった際に送信される信号である。グループ除外依頼の送信元は、閾値超となったノードである。グループ除外依頼の送信先は、周辺のノードである。グループ除外依頼の付属データは、送信元IDと、送信元のセンサーが検出したデータとである。
グループ除外応答は、グループ除外依頼を受信し、グループに所属し、かつ、グループ除外依頼のデータと自身のデータの差分が閾値超となった際に送信される信号である。グループ除外応答の送信元は、グループ除外依頼を受信したノードである。グループ除外応答の送信先は、グループ除外依頼を送信したノードである。グループ除外応答の付属データは、グループ代表ノードIDである。
メンバー除外依頼は、グループ除外応答を送信した際に送信される信号である。メンバー除外依頼の送信元は、グループ除外応答を送信したノードである。メンバー除外依頼の送信先は、グループ代表ノードである。メンバー除外依頼の付属データは、削除するノードのIDである。
データ収集要求は、データを収集する際に送信される信号である。データ収集要求の送信元は、検査員端末である。データ収集要求の送信先は、全てのノードである。
データ収集応答は、データ収集要求を受信して、グループ未所属またはグループ代表ノードとなるノードが送信する信号である。データ収集応答の送信元は、グループ未所属のノード、またはグループ代表ノードである。データ収集応答の送信先は、周辺のノードである。データ収集応答の付属データは、送信元IDと、グループメンバーのIDと、送信元のセンサーが検出したデータとである。
代表変更依頼は、自ノードがグループ代表ノードであり、かつ、センサー202が検出したデータの変化が閾値超となった際に送信される信号である。代表変更依頼の送信元は、閾値超となったグループ代表ノードである。代表変更依頼の送信先は、周辺のノードである。代表変更依頼の付属データは、送信元IDと、送信元のセンサーが検出したデータとである。送信元IDは、グループ代表ノードIDと同一となる。
代表変更応答は、代表変更依頼を受信し、代表変更依頼の送信元が自ノードのグループ代表ノードであり、かつ、代表変更依頼のデータと自ノードのデータの差分が閾値超となった際に送信される信号である。代表変更応答の送信元は、代表変更依頼を受信したノードである。代表変更応答の送信先は、代表変更依頼を送信したノードである。代表変更応答の付属データは、自ノードIDである。
グループメンバーID一覧信号は、代表変更応答を受信し、かつ、自ノードがグループ代表ノードであるノードが送信する信号である。グループメンバーID一覧信号の送信元は、代表変更応答を受信したグループ代表ノードである。グループメンバーID一覧信号の送信先は、代表変更応答を最初に発信したノードである。グループメンバーID一覧信号の付属データは、グループメンバーID一覧である。
代表更新依頼は、グループメンバーID一覧信号を受信し、自ノードが新グループ代表ノードとなったノードが送信する信号である。代表更新依頼の送信元は、新グループ代表ノードである。代表更新依頼の送信先は、同じグループのノードである。代表更新依頼の付属データは、旧グループ代表ノードIDと、新グループ代表ノードIDとである。新グループ代表ノードIDは、自ノードIDと一致する。
なお、図5に示した信号以外の信号があってもよい。たとえば、検査員端末は、閾値を変更する信号を、全てのノードに送信してもよい。閾値を変更する信号を受信したノードは、閾値を変更する。
次に、図5にて示した信号を用いて、グループの作成と、グループへのメンバーの追加と、グループからのメンバーの削除と、グループの代表ノードの変更との一例を、図6〜図16を用いて説明する。
図6は、グループの作成例を示す説明図(その1)である。図6に示すシステム100は、ノード#1〜#9を含む。ノード#1の周辺のノードは、ノード#2〜#9とする。また、ノードID#1のセンサー202から取得したデータは、15であるとする。同様に、ノード#2〜#9の各センサー202から取得したデータは、それぞれ、17、13、11、9、12、14、18、21であるとする。
ノード#1は、取得したデータと前回のデータとを比較して、2つのデータの差分が閾値Aを超えたら、周辺のノードに問い合わせを行う。ここで、閾値Aを、4とし、前回のデータを、10とする。ここで、前回のデータと比較せずに、過去のデータの平均値を用いてもよい。また、ノード#1は、2つのデータの差分でなく、2つのデータの割合が閾値を超えるか否かを判断してもよい。
図6の例では、|15−10|=5>閾値A=4であり、差分が閾値Aを超えたため、ノード#1は、周辺のノードであるノード#2〜#9に、グループ作成依頼を送信する。なお、|x|は、xの絶対値を示す。グループ作成依頼の付属データは、送信元ID:#1と、送信元となるノード#1のセンサー202が検出したデータ:15とである。
図7は、グループの作成例を示す説明図(その2)である。図7に示すシステム100は、ノード#1がグループ作成依頼を送信した後の状態である。グループ作成依頼を受信したノード#2〜#9は、自ノードのセンサー202から取得した第1のデータと、受信したノード#1のセンサー202から取得した第2のデータとの差分が閾値B以内であれば、第1と第2のデータの内容が同等であると判断する。ここで、閾値Bを、5とする。
たとえば、ノード#2は、|17−15|=2≦閾値B=5であるため、ノード#2は、第1と第2のデータの内容が同等であると判断する。同様に、ノード#3、#4、#6〜#8も、第1と第2のデータの内容が同等であると判断する。ノード#5、#9は、第1と第2のデータの差分が閾値Bより大きくなったため、第1と第2のデータの内容が同等でないと判断する。
第1と第2のデータの内容が同等であると判断した、ノード#2〜#4、#6〜#8は、ノード#1と同一のグループであるという情報を登録するとともに、グループ作成応答(新規)をノード#1に送信する。グループ作成応答(新規)は、各送信元ノードのIDとなる。同一のグループであるという情報は、たとえば、グループの代表であるグループ代表ノードのIDでもよいし、グループを唯一識別可能な値でもよい。また、グループの代表ノードは、同一のグループ内ならどのノードであってもよい。本実施の形態では、グループ作成依頼を送信したノード#1をグループ代表ノードとする。したがって、ノード#2〜#4、#6〜#8は、ノード#1のID:#1をグループ代表ノードとして不揮発メモリ206に記憶する。
グループ作成応答(新規)を受信したノード#1は、グループ作成応答(新規)の送信元IDを同一グループに所属するメンバーとして不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧に記憶する。図7の例では、ノード#1は、同一グループに所属するメンバーとして、#2〜#4、#6〜#8を不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧に記憶する。
図8は、グループの作成例を示す説明図(その3)である。図8に示すシステム100は、グループを登録した後の状態である。図8に示す通り、ノード#1〜#4、#6〜#8が同一グループとなる。さらに、ノード#1がグループ代表ノードとなり、ノード#2〜#4、#6〜#8が、グループ所属ノードとなる。
図9は、グループへのメンバーの追加例を示す説明図(その1)である。図9に示すシステム100は、ノード#10を含み、ノード#1〜#4、#6〜#8が同一グループとなった後の状態を示す。ノード#10の周辺のノードは、ノード#6であるとする。また、ノード#10は、グループに所属していない。さらに、ノード#10のセンサー202から取得したデータは、16であるとする。
ノード#10は、取得したデータと過去のデータとを比較して、差分が閾値Aを超えたら、周辺のノードに問い合わせを行う。ここでは、差分が閾値Aを超えたとして、ノード#10は、グループ作成依頼を、周辺のノードであるノード#6に送信する。グループ作成依頼の付属データは、送信元ID:#10と、送信元となるノード#10のセンサー202から取得したデータ:16とである。
図10は、グループへのメンバーの追加例を示す説明図(その2)である。図10に示すシステム100は、ノード#6がグループ作成依頼を受信した後の状態である。ノード#6は、自ノードとなるノード#6のセンサー202から取得した第1のデータと、ノード#10のセンサー202から取得した第2のデータとを比較して、差分が閾値B以内か否かを判断する。具体的には、ノード#6は、|16−12|=4≦閾値B=5であるため、ノード#6は、第1のデータと第2のデータの内容が同等であると判断する。
第1のデータと第2のデータの内容が同等であると判断した場合、ノード#10をノード#6が所属するグループに所属させるために、ノード#6は、グループ作成応答(追加)をノード#10に送信する。グループ作成応答(追加)の付属データは、グループ代表ノードID:#1である。グループ作成応答(追加)を受信したノード#10は、ノード#1のID:#1をグループ代表ノードとして不揮発メモリ206に記憶する。
また、第1のデータと第2のデータの内容が同等であると判断した場合、ノード#10をノード#6が所属するグループに所属させることをグループ代表ノードに通知するために、ノード#6は、メンバー追加依頼をグループ代表ノードであるノード#1に送信する。メンバー追加依頼の付属データは、追加するノードのID:#10である。メンバー追加依頼を受信したノード#1は、同一グループに所属するメンバーとして、#10を不揮発メモリ206に記憶する。以上により、ノード#1〜#4、#6〜#8、#10が同一のグループとなる。
図11は、グループからのメンバーの削除例を示す説明図(その1)である。図11に示すシステム100は、ノード#10を、ノード#1〜#4、#6〜#8と同一のグループに追加した状態である。そして、図11では、ノード#10のデータが変化して、40になったとする。図11の例では、|40−16|=24>閾値A=4であるため、ノード#10は、データが変化したことを検出する。
データが変化したことを検出した場合、ノード#10は、所属中のグループから自ノードを除外するべく、グループ除外依頼を、周辺のノードであるノード#6に送信する。グループ除外依頼の付属データは、送信元ID:#10と、送信元のセンサー202が検出したデータ:40とである。
図12は、グループからのメンバーの削除例を示す説明図(その2)である。図12に示すシステム100は、ノード#6がグループ除外依頼を受信した後の状態である。ノード#6は、自ノードとなるノード#6のセンサー202から取得した第1のデータと、ノード#10のセンサー202から取得した第2のデータとを比較して、差分が閾値B以内か否かを判断する。具体的には、ノード#6は、|40−12|=28>閾値B=5であるため、ノード#6は、第1のデータと第2のデータの内容が同等でないと判断する。
第1のデータと第2のデータの内容が同等でないと判断した場合、ノード#10をノード#6が所属するグループから除外させるために、ノード#6は、グループ除外応答をノード#10に送信する。グループ除外応答の付属データは、グループ代表ノードID:#1である。グループ除外応答を受信したノード#10は、不揮発メモリ206のグループ代表ノードを消去する。
また、第1のデータと第2のデータの内容が同等でないと判断した場合、ノード#10をノード#6が所属するグループから除外させるために、ノード#6は、メンバー除外依頼をグループ代表ノードであるノード#1に送信する。メンバー除外依頼の付属データは、削除するノードのID:#10である。メンバー除外依頼を受信したノード#1は、不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧から、メンバー除外依頼の削除するノードのIDを削除する。以上により、ノード#1〜#4、#6〜#8が同一のグループとなる。
図13は、グループ代表ノードの変更例を示す説明図(その1)である。図13に示すシステム100は、ノード#1〜#3、#7、#8が同一のグループとなった状態である。また、ノードID#1の周辺のノードは、ノード#2〜#9である。そして、図13では、ノード#1のデータが変化して、36になったとする。図13の例では、|36−15|=21>閾値A=4であるため、ノード#1は、データが変化したことを検出する。
データが変化したことを検出した場合、ノード#1は、グループ代表ノードを変更すべく、代表変更依頼を、周辺のノードであるノード#2〜#9に送信する。代表変更依頼の付属データは、送信元ID:#1と、送信元となるノード#1のセンサー202が検出したデータ:36とである。
図14は、グループ代表ノードの変更例を示す説明図(その2)である。図14に示すシステム100は、ノード#1が代表変更依頼を送信した後の状態である。また、図14の状態では、ノード#2が、初めに代表変更依頼の応答である代表変更応答を、ノード#1に送信したとする。代表変更応答の付属データは、自ノードID:#2である。
なお、ノード#3、#7、#8も、代表変更応答をノード#1に送信するが、ノード#1は、初めに受信した代表変更応答以外の代表変更応答を破棄する。また、ノード#4〜#6、#9は、代表変更依頼を受信した後、代表変更依頼の送信元IDと、不揮発メモリ206のグループ代表ノードの記憶内容が一致しないため、他のグループに関する依頼であるとして、代表変更依頼を破棄する。
図15は、グループ代表ノードの変更例を示す説明図(その3)である。図15に示すシステム100は、ノード#1が代表変更応答を受信した後の状態である。ノード#1は、初めに代表変更応答を送信したノード#2を新グループ代表ノードとして、グループメンバーID一覧信号を、ノード#2に送信する。グループメンバーID一覧信号の付属データは、グループメンバーID一覧である。図15に示すグループメンバーID一覧の記憶内容は、#2、#3、#7、#8である。
グループメンバーID一覧信号を受信したノード#2は、グループメンバーID一覧信号のグループメンバーID一覧から、自ノードIDである#2を取り除く。そして、ノード#2は、自ノードIDである#2を取り除いた#3、#7、#8を同一グループに所属するメンバーとして不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧に記憶する。
図16は、グループ代表ノードの変更例を示す説明図(その4)である。図16に示すシステム100は、ノード#2がグループメンバーID一覧信号を受信した後の状態である。新グループ代表ノードとなったノード#2は、不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧を参照して、代表更新依頼を、同一のグループであるノード#3、#7、#8に送信する。代表更新依頼の付属データは、旧グループ代表ノードID:#1と、新グループ代表ノードID:#2とである。
代表更新依頼を受信したノード#3、#7、#8は、代表更新依頼の旧グループ代表ノードと、不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDを比較して一致した場合に、代表更新依頼の新グループ代表ノードを不揮発メモリ206のグループ代表ノードに記憶する。
次に、図6〜図16を用いて説明したグループの作成と、グループへのメンバーの追加と、グループからのメンバーの削除と、グループの代表ノードの変更とを、図17〜図21に示すシーケンス図を用いて説明する。図17〜図21に示すシステム100は、ノードID#1〜#Nを含む。
図17は、グループの作成例を示すシーケンス図である。図17に示すノード#1〜#Nは、グループに所属していない。また、ノード#1の周辺のノードは、ノード#2〜#Nであるとする。
ノード#1は、十分充電した後に、データ取得処理を実行する(ステップS1701)。データ取得処理の詳細は、図22にて後述する。また、ノード#1は、データ取得処理が実行可能な電力量を充電すればよい。図17の例では、ノード#1は、今回のデータと前回のデータとの差分が閾値Aを超えたとして、グループ作成依頼を周辺のノードであるノード#2、#3、…、#Nに送信する(ステップS1702)。
グループ作成依頼を受信したノード#2、#3、…、#Nは、グループ作成依頼受信処理を実行する(ステップS1703)。グループ作成依頼受信処理の詳細は、図23にて後述する。図17の例では、ノード#3、…#Nは、グループ作成依頼の送信元のセンサー202が検出したデータと、自ノードのセンサー202が検出したデータとを比較して、差分が閾値Bより大きくなったため、グループ作成依頼に対する応答を行わない。一方、ノード#2は、グループ作成依頼の送信元のセンサー202が検出したデータと、自ノードのセンサー202が検出したデータとの差分が閾値B以内となったため、グループ作成依頼に対するグループ作成応答(新規)をノード#1に送信する(ステップS1704)。
グループ作成依頼を受信したノード#1は、グループ作成応答(新規)受信処理を実行する(ステップS1705)。グループ作成応答(新規)受信処理の詳細は、図25にて後述する。
図18は、グループへのメンバーの追加例を示すシーケンス図である。図18に示すノード#1は、グループに所属していない。そして、ノード#2〜#Nは、同一グループに所属する。ノード#3は、ノード#2〜#Nが所属するグループのグループ代表ノードである。また、ノード#1の周辺のノードは、ノード#2、#Nであるとする。
ノード#1は、十分充電した後に、データ取得処理を実行する(ステップS1801)。図18の例では、ノード#1は、今回のデータと前回のデータとの差分が閾値Aを超えたとして、グループ作成依頼を周辺のノードであるノード#2、#Nに送信する(ステップS1802)。
グループ作成依頼を受信したノード#2、#Nは、グループ作成依頼受信処理を実行する(ステップS1803)。図18の例では、ノード#Nは、グループ作成依頼の送信元のセンサー202が検出したデータと、自ノードのセンサー202が検出したデータとの差分が閾値Bより大きくなったため、グループ作成依頼に対する応答を行わない。一方、ノード#2は、送信元のセンサー202が検出したデータと自ノードのセンサー202が検出したデータとの差分が閾値B以内であり、かつ自ノードがグループに所属するため、グループ作成依頼に対するグループ作成応答(追加)をノード#1に送信する(ステップS1804)。
グループ作成応答(追加)を受信したノード#1は、グループ作成応答(追加)受信処理を実行する(ステップS1805)。グループ作成応答(追加)受信処理の詳細は、図26にて後述する。
また、ノード#2は、グループ作成依頼受信処理の中で、メンバー追加依頼を、グループ代表ノードであるノード#3に送信する(ステップS1806)。メンバー追加依頼を受信したノード#3は、メンバー追加依頼受信処理を実行する(ステップS1807)。メンバー追加依頼受信処理の詳細は、図27にて後述する。
図19は、グループからのメンバーの削除例を示すシーケンス図である。図19に示すノード#1〜#Nは、同一グループに所属する。ノード#3は、ノード#1〜#Nが所属するグループのグループ代表ノードである。また、ノード#1の周辺のノードは、ノード#2、#Nであるとする。
ノード#1は、十分充電した後に、データ取得処理を実行する(ステップS1901)。図19の例では、ノード#1は、今回のデータと前回のデータとの差分が閾値Aを超えており、かつ、グループに所属するため、グループ除外依頼を周辺のノードであるノード#2、#Nに送信する(ステップS1902)。
グループ除外依頼を受信したノード#2、#Nは、グループ除外依頼受信処理を実行する(ステップS1903)。グループ除外依頼受信処理の詳細は、図24にて後述する。ノード#Nは、グループ作成依頼の送信元のセンサー202が検出したデータと、自ノードのセンサー202が検出したデータとの差分が閾値B以内となったため、グループ除外依頼に対する応答を行わない。一方、ノード#2は、グループ作成依頼の送信元のセンサー202が検出したデータと自ノードのセンサー202が検出したデータとの差分が閾値Bより大きくなったため、グループ除外応答をノード#1に送信する(ステップS1904)。
グループ除外応答を受信したノード#1は、グループ除外応答受信処理を実行する(ステップS1905)。グループ除外応答受信処理の詳細は、図28にて後述する。
また、ノード#2は、グループ除外依頼受信処理の中で、メンバー除外依頼を、グループ代表ノードであるノード#3に送信する(ステップS1906)。メンバー除外依頼を受信したノード#3は、メンバー除外依頼受信処理を実行する(ステップS1907)。メンバー除外依頼受信処理の詳細は、図29にて後述する。
図20は、グループ代表ノードの変更例を示すシーケンス図である。図20に示すノード#1は、グループに所属していない。そして、ノード#2〜#Nは、同一グループに所属する。ノード#2は、ノード#2〜#Nが所属するグループのグループ代表ノードである。また、ノード#2の周辺のノードは、ノード#1、#3、#Nであるとする。
ノード#2は、十分充電した後に、データ取得処理を実行する(ステップS2001)。図20の例では、ノード#2は、今回のデータと前回のデータとの差分が閾値Aを超えたとして、代表変更依頼を周辺のノードであるノード#1、#3、#Nに送信する(ステップS2002)。
代表変更依頼を受信したノード#1、#3、#Nは、代表変更依頼受信処理を実行する(ステップS2003)。代表変更依頼受信処理の詳細は、図30にて後述する。ノード#1は、受信した代表変更依頼の送信元IDと不揮発メモリ206の代表ノードIDとが異なるため、自ノードに関する代表変更依頼ではないと判断し、代表変更依頼に対する応答を行わない。ノード#3、#Nは、受信した代表変更依頼の送信元IDと不揮発メモリ206の代表ノードIDとが一致し、自ノードに関する代表変更依頼であると判断し、代表変更依頼に対する応答である代表変更応答をノード#2に送信する(ステップS2004)。図20の例では、ノード#3が、ノード#Nより先に代表変更応答を送信したとする。
ノード#3からの代表変更応答を受信したノード#2は、代表変更応答受信処理を実行する(ステップS2005)。代表変更応答受信処理の詳細は、図31にて後述する。ノード#2は、代表変更応答受信処理の中で、ノード#3をグループの新グループ代表ノードとして、グループメンバーID一覧信号をノード#3に送信する(ステップS2006)。
グループメンバーID一覧信号を受信したノード#3は、グループメンバーID一覧信号受信処理を実行する(ステップS2007)。グループメンバーID一覧信号受信処理の詳細は、図32にて後述する。ノード#3は、グループメンバーID一覧信号受信処理の中で、代表変更依頼を、同一のグループに所属するノード#Nに送信する(ステップS2008)。代表変更依頼を受信したノード#Nは、代表変更依頼受信処理を実行する(ステップS2009)。代表変更依頼受信処理の詳細は、図33に後述する。
図21は、データ収集時の動作例を示すシーケンス図である。図21に示すノード#1は、グループに所属していない。また、ノード#2〜#Nは、同一グループに所属する。ノード#3は、ノード#2〜#Nが所属するグループのグループ代表ノードである。さらに、ノード#1の周辺の装置として、検査員端末101と、ノード#2とがあるとする。さらに、ノード#2の周辺の装置は、ノード#1、#Nであるとする。さらに、ノード#3の周辺の装置は、ノード#2であるとする。
検査員端末101は、検査員端末101を操作する検査員からの指示等により、データ収集要求処理を実行する(ステップS2101)。データ収集要求処理は、図34に示すデータ収集処理の一部である。データ収集要求処理については、図34にて後述する。検査員端末101は、データ収集要求処理の中で、データ収集要求を、ノード#1〜#3、#Nに送信する(ステップS2102)。データ収集要求を受信したノード#1〜#3、#Nは、データ収集要求受信処理を実行する(ステップS2103)。データ収集要求受信処理は、図34に示すデータ収集処理の一部である。データ収集要求受信処理については、図34にて後述する。
ノード#1は、グループ未所属であるため、データ収集要求受信処理の中で、自ノードのセンサー202が検出したデータを含むデータ収集応答を、周辺の装置に送信する(ステップS2104)。図21の例では、ノード#1の周辺の装置として、検査員端末101と、ノード#2があるため、ノード#1は、検査員端末101と、ノード#2とに、自ノードのセンサー202が検出したデータを送信する。図21では、ノード#2への送信についての図示を省略する。これにより、検査員端末101は、ノード#1のセンサー202が検出したデータを収集することができる。
また、ノード#2、#Nは、グループ所属であり、グループ代表でないため、データ収集要求受信処理の中で、自ノードのセンサー202が検出したデータを、周辺の装置に送信しない。
一方、ノード#3は、グループ代表であるため、データ収集要求受信処理の中で、自ノードのセンサー202が検出したデータを含むデータ収集応答を、周辺の装置に送信する(ステップS2105)。図21の例では、ノード#3の周辺の装置として、ノード#2があるため、ノード#3は、ノード#2に、データ収集応答を送信する。ノード#3からデータ収集応答を受信したノード#2は、受信したデータ収集応答を周辺の装置に転送する(ステップS2106)。図21の例では、ノード#2の周辺の装置として、ノード#1とノード#3があり、ノード#3はデータ収集応答の転送元であるため、ノード#2は、ノード#1に、データ収集応答を転送する。
ノード#2からデータ収集応答を受信したノード#1は、受信したデータ収集応答を周辺の装置に転送する(ステップS2107)。図21の例では、ノード#1の周辺の装置として、検査員端末101とノード#2があり、ノード#2はデータ収集応答の転送元であるため、ノード#1は、検査員端末101に、データ収集応答を転送する。これにより、検査員端末101は、ノード#2、#3、#Nが所属するグループを代表するノード#3のセンサー202が検出したデータを収集することができる。
次に、図17〜図21を用いて説明したシーケンス図にて示した処理のフローチャートを、図22〜図34を用いて説明する。
図22は、データ取得処理手順の一例を示すフローチャートである。データ取得処理は、センサー202からデータを取得して、取得した結果に応じて他ノードに信号を送信する処理である。また、データ取得処理は、全てのノードにより実行される。
ノードは、センサーが検出したデータを取得する(ステップS2201)。次に、ノードは、取得したデータと前回のデータとの差分が閾値A以上か否かを判断する(ステップS2202)。取得したデータと前回のデータとの差分が閾値A以上である場合(ステップS2202:Yes)、ノードは、続けて、自ノードが代表ノードか否かを判断する(ステップS2203)。具体的には、ノードは、自ノードの不揮発メモリ206に格納された代表ノードIDに格納された値が自ノードのIDであれば、自ノードが代表ノードであると判断する。
自ノードが代表ノードでない場合(ステップS2203:No)、ノードは、続けて、自ノードがグループに所属するか否かを判断する(ステップS2204)。自ノードがグループに所属しない場合(ステップS2204:No)、ノードは、周辺のノードに、グループ作成依頼を送信する(ステップS2205)。
自ノードがグループに所属する場合(ステップS2204:Yes)、ノードは、周辺のノードに、グループ除外依頼を送信する(ステップS2206)。自ノードが代表ノードである場合(ステップS2203:Yes)、ノードは、周辺のノードに、代表変更依頼を送信する(ステップS2207)。取得したデータと前回のデータとの差分が閾値A以上でない場合(ステップS2202:No)、または、ステップS2205〜ステップS2207のいずれかの処理終了後、ノードは、データ取得処理を終了する。データ取得処理を実行することにより、ノードは、グループの作成や、グループからの除外、グループ代表ノードであるときの変更の契機を検出することができる。
図23は、グループ作成依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。グループ作成依頼受信処理は、グループ作成依頼を受信したときに行われる処理である。グループ作成依頼受信処理は、グループ作成依頼を受信するノードにより実行され、グループ作成依頼は周辺のノードに送信されるため、実質、どのノードでも実行される可能性がある。
ステップS2205の処理により、グループ作成依頼を受信した場合、ノードは、センサー202が検出したデータを取得する(ステップS2301)。次に、ノードは、取得したデータとグループ作成依頼のデータとの差分が閾値B以内か否かを判断する(ステップS2302)。取得したデータとグループ作成依頼のデータとの差分が閾値B以内である場合(ステップS2302:Yes)、ノードは、続けて、自ノードがグループに所属するか否かを判断する(ステップS2303)。
自ノードがグループに所属しない場合(ステップS2303:No)、ノードは、グループ作成依頼を送信したノードに、グループ作成応答(新規)を送信する(ステップS2304)。続けて、ノードは、グループ作成依頼の送信元IDを、グループ代表ノードIDとして不揮発メモリ206に登録する(ステップS2305)。なお、ノードは、ステップS2305の処理を、ステップS2304の処理の前に実行してもよい。
自ノードがグループに所属する場合(ステップS2303:Yes)、ノードは、グループ作成依頼を送信したノードに、グループ作成応答(追加)を送信する(ステップS2306)。続けて、ノードは、メンバー追加依頼を、グループ代表ノードに送信する(ステップS2307)。なお、ノードは、ステップS2307の処理を、ステップS2306の処理の前に実行してもよい。
取得したデータとグループ作成依頼のデータとの差分が閾値B以内でない場合(ステップS2302:No)、ステップS2305の処理終了後、または、ステップS2307の処理終了後、ノードは、グループ作成依頼受信処理を終了する。グループ作成依頼受信処理を実行することにより、ノードは、センサー202の値が近くなったノードを同一グループに設定することができる。
図24は、グループ除外依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。グループ除外依頼受信処理は、グループ除外依頼を受信したときに行われる処理である。グループ除外依頼受信処理は、グループ除外依頼を受信するノードにより実行され、グループ除外依頼は、周辺のノードに送信されるため、実質、どのノードでも実行される可能性がある。
ステップS2206の処理により、グループ除外依頼を受信した場合、ノードは、自ノードがグループに所属するか否かを判断する(ステップS2401)。自ノードがグループに所属する場合(ステップS2401:Yes)、ノードは、センサー202が検出したデータを取得する(ステップS2402)。次に、ノードは、取得したデータとグループ除外依頼のデータとの差分が閾値Bより大きいか否かを判断する(ステップS2403)。
取得したデータとグループ除外依頼のデータとの差分が閾値Bより大きい場合(ステップS2403:Yes)、ノードは、グループ除外依頼の送信元ノードに、グループ除外応答を送信する(ステップS2404)。続けて、ノードは、代表ノードに、メンバー除外依頼を送信する(ステップS2405)。なお、ノードは、ステップS2405の処理を、ステップS2404の処理の前に実行してもよい。
自ノードがグループに所属しない場合(ステップS2401:No)、取得したデータとグループ除外依頼のデータとの差分が閾値B以内である場合(ステップS2403:No)、または、ステップS2405の処理実行後、ノードは、グループ除外依頼受信処理を終了する。グループ除外依頼受信処理を実行することにより、センサー202のデータが離れたノードを同一グループから除外することができる。
図25は、グループ作成応答(新規)受信処理手順の一例を示すフローチャートである。グループ作成応答(新規)受信処理は、グループ作成応答(新規)を受信したときに行われる処理である。グループ作成応答(新規)受信処理は、グループ作成依頼を送信したノードにより実行される。
ステップS2304の処理により、グループ作成応答(新規)を受信した場合、ノードは、不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧に、グループ作成応答(新規)の送信元IDを追加する(ステップS2501)。次に、ノードは、不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDに、自ノードのIDを登録する(ステップS2502)。ステップS2502の実行終了後、ノードは、グループ作成応答(新規)受信処理を終了する。グループ作成応答(新規)受信処理を実行することにより、ノードは、センサー202のデータが近いセンサー202同士でグループを作成することができる。
図26は、グループ作成応答(追加)受信処理手順の一例を示すフローチャートである。グループ作成応答(追加)受信処理は、グループ作成応答(追加)を受信したときに行われる処理である。グループ作成応答(追加)受信処理は、グループ作成依頼を送信したノードにより実行される。
ステップS2306の処理により、グループ作成応答(追加)を受信した場合、ノードは、不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDに、グループ作成応答(追加)のグループ代表ノードIDを登録する(ステップS2601)。ステップS2601の実行終了後、ノードは、グループ作成応答(追加)受信処理を終了する。グループ作成応答(追加)受信処理を実行することにより、ノードは、センサー202のデータが近いノード同士で作成されたグループに追加することができる。
図27は、メンバー追加依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。メンバー追加依頼受信処理は、メンバー追加依頼を受信したときに行われる処理である。メンバー追加依頼受信処理は、グループ代表ノードによって実行される。したがって、図27の説明では、実行主体をグループ代表ノードとして説明する。
ステップS2307の処理により、メンバー追加依頼を受信した場合、グループ代表ノードは、不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧に、メンバー追加依頼の追加するノードのIDを登録する(ステップS2701)。ステップS2701の実行終了後、グループ代表ノードは、メンバー追加依頼受信処理を終了する。メンバー追加依頼受信処理を実行することにより、グループ代表ノードは、センサー202のデータが近いノードをグループに追加することができる。
図28は、グループ除外応答受信処理手順の一例を示すフローチャートである。グループ除外応答受信処理は、グループ除外応答を受信したときに行われる処理である。グループ除外応答受信処理は、グループ除外依頼を送信したノードによって実行される。
ステップS2404の処理により、グループ除外応答を受信した場合、ノードは、不揮発メモリ206から、代表ノードIDを取得する(ステップS2801)。次に、ノードは、受信したグループ除外応答の代表ノードIDと不揮発メモリ206の代表ノードIDが一致するか否かを判断する(ステップS2802)。
グループ除外応答の代表ノードIDと不揮発メモリ206の代表ノードIDが一致する場合(ステップS2802:Yes)、ノードは、不揮発メモリ206の代表ノードIDを消去する(ステップS2803)。ステップS2803の実行終了後、または、グループ除外応答の代表ノードIDと不揮発メモリ206の代表ノードIDが一致しない場合(ステップS2802:No)、ノードは、グループ除外応答受信処理を終了する。グループ除外応答受信処理を実行することにより、ノードは、センサー202のデータが変化した場合に、グループから除外することができる。
図29は、メンバー除外依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。メンバー除外依頼受信処理は、メンバー除外依頼を受信したときに行われる処理である。メンバー除外依頼受信処理は、グループ代表ノードによって実行される。したがって、図29の説明では、実行主体をグループ代表ノードとして説明する。
ステップS2405の処理により、メンバー除外依頼を受信した場合、グループ代表ノードは、不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧から、メンバー除外依頼の削除するノードのIDを削除する(ステップS2901)。ステップS2901の実行終了後、グループ代表ノードは、メンバー除外依頼受信処理を終了する。メンバー除外依頼受信処理を実行することにより、グループ代表ノードは、センサー202のデータが変化したノードを、グループから除外することができる。
図30は、代表変更依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。代表変更依頼受信処理は、代表変更依頼を受信したときに行われる処理である。代表変更依頼受信処理は、代表変更依頼を受信したノードによって実行され、代表変更依頼を送信するグループ代表ノードは、周辺のノードに代表変更依頼を送信するため、実質、どのノードでも実行される可能性がある。
ステップS2207の処理により、代表変更依頼を受信したノードは、不揮発メモリ206から、グループ代表ノードIDを取得する(ステップS3001)。次に、ノードは、受信した代表変更依頼の送信元IDと不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDが一致するか否かを判断する(ステップS3002)。受信した代表変更依頼の送信元IDと不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDが一致する場合(ステップS3002:Yes)、ノードは、センサー202が検出したデータを取得する(ステップS3003)。次に、ノードは、取得したデータと代表変更依頼のデータとの差分が閾値Bより大きいか否かを判断する(ステップS3004)。取得したデータと代表変更依頼のデータとの差分が閾値Bより大きい場合(ステップS3004:Yes)、ノードは、代表変更依頼の送信元となる旧代表ノードに、代表変更応答を送信する(ステップS3005)。
ステップS3005の実行終了後、代表変更依頼の送信元IDと不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDが一致しない場合(ステップS3002:No)、または、取得したデータと代表変更依頼のデータとの差分が閾値B以内である場合(ステップS3004:No)、ノードは、代表変更依頼受信処理を終了する。代表変更依頼受信処理を実行することにより、グループ代表ノードのセンサー202のデータが変化した際に、新たなグループ代表ノードとなり得るノードが、グループ代表ノードとして通知することができる。
図31は、代表変更応答受信処理手順の一例を示すフローチャートである。代表変更応答受信処理は、代表変更応答を受信したときに行われる処理である。代表変更応答受信処理は、代表変更依頼を送信した旧グループ代表ノードによって実行される。したがって、図31の説明では、実行主体を旧グループ代表ノードとして説明する。
ステップS3005の処理により、代表変更応答を受信した旧グループ代表ノードは、代表変更応答を初めて受信したか否かを判断する(ステップS3101)。代表変更応答を初めて受信した場合(ステップS3101:Yes)、旧グループ代表ノードは、代表変更応答の送信元に、グループメンバーID一覧信号を送信する(ステップS3102)。
次に、旧グループ代表ノードは、不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧を消去する(ステップS3103)。また、旧グループ代表ノードは、不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDを消去する(ステップS3104)。なお、旧グループ代表ノードは、ステップS3104の処理を、ステップS3103の処理の前に実行してもよい。
ステップS3104の実行終了後、または、2回目以降の代表変更応答を受信した場合(ステップS3101:No)、旧グループ代表ノードは、代表変更応答受信処理を終了する。代表変更応答受信処理を実行することにより、旧グループ代表ノードは、グループに所属するノードのIDを、新グループ代表ノードに引き継ぐことができる。
図32は、グループメンバーID一覧信号受信処理手順の一例を示すフローチャートである。グループメンバーID一覧信号受信処理は、グループメンバーID一覧信号を受信したときに行われる処理である。グループメンバーID一覧信号受信処理は、グループメンバーID一覧信号を受信する新グループ代表ノードにより実行される。したがって、図32の説明では、実行主体を新グループ代表ノードとして説明する。
ステップS3102の処理により、グループメンバーID一覧信号を受信した新グループ代表ノードは、受信したグループメンバーID一覧信号のグループメンバーID一覧を、不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧に登録する(ステップS3201)。次に、新グループ代表ノードは、不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDに、自ノードのIDを登録する(ステップS3202)。続けて、新グループ代表ノードは、グループメンバーとなるノードに、代表更新依頼を送信する(ステップS3203)。ステップS3203の実行終了後、新グループ代表ノードは、グループメンバーID一覧信号受信処理を終了する。グループメンバーID一覧信号受信処理を実行することにより、新グループ代表ノードは、同一のグループに所属するノードに、新たにグループ代表ノードとなった新グループ代表ノードのIDを通知することができる。
図33は、代表更新依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。代表更新依頼受信処理は、代表更新依頼を受信したときに行われる処理である。代表更新依頼受信処理は、グループに所属するノードによって実行される。
ステップS3203の処理により、代表更新依頼を受信したノードは、不揮発メモリ206から、グループ代表ノードIDを取得する(ステップS3301)。次に、ノードは、受信した代表更新依頼の旧代表ノードIDが不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDと一致するか否かを判断する(ステップS3302)。受信した代表更新依頼の旧代表ノードIDが不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDと一致した場合(ステップS3302:Yes)、ノードは、受信した代表更新依頼の新代表ノードIDを、不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDに登録する(ステップS3303)。
ステップS3303の実行終了後、または、受信した代表更新依頼の旧代表ノードIDが不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDと一致しない場合(ステップS3302:No)、ノードは、代表更新依頼受信処理を終了する。代表更新依頼受信処理を実行することにより、グループに所属するノードは、新たにグループ代表ノードとなったIDをグループ代表ノードとして認識することができる。
図34は、データ収集処理手順の一例を示すフローチャートである。データ収集処理は、システム100内のセンサー202のデータを収集する処理である。データ収集処理は、検査員端末101が行う処理と、ノードが行う処理とがある。検査員端末101が行う処理を、データ収集要求処理とする。一方、ノードが行う処理を、データ収集要求受信処理とする。
検査員端末101は、データ収集要求を、各ノードに送信する(ステップS3401)。検査員端末101は、一定時間待機する(ステップS3402)。なお、無線通信回路311が、短距離無線が採用された通信回路であれば、検査員端末101は、データ収集要求をマルチホップ通信により各ノードに送信する。
ノードは、データ収集要求を受信する(ステップS3403)。次に、ノードは、自ノードがグループ代表ノードか否かを判断する(ステップS3404)。自ノードがグループ代表ノードでない場合(ステップS3404:No)、ノードは、続けて、自ノードがグループに所属するか否かを判断する(ステップS3405)。自ノードがグループに所属する場合(ステップS3405:Yes)、ノードは、データ収集要求受信処理を終了する。
自ノードがグループ代表ノードである場合(ステップS3404:Yes)、または、自ノードがグループに所属しない場合(ステップS3405:No)、ノードは、データ収集応答を周辺のノードに送信する(ステップS3406)。ステップS3406の実行終了後、ノードは、データ収集要求受信処理を終了する。データ収集応答を受信したノードは、データ収集応答を周辺のノードに転送する。
検査員端末101は、データ収集応答を受信する(ステップS3407)。次に、検査員端末101は、所定量のデータを収集できたか否かを判断する(ステップS3408)。所定量のデータは、システム100の管理者等により指定される。たとえば、所定量のデータは、全データの80[%]である。所定量のデータを収集できた場合(ステップS3408:Yes)、検査員端末101は、正常終了を出力する(ステップS3409)。所定量のデータを収集できなかった場合(ステップS3408:No)、検査員端末101は、異常終了を出力する(ステップS3410)。ステップS3409の実行終了後、または、ステップS3410の実行終了後、検査員端末101は、データ収集要求処理を終了する。データ収集処理を実行することにより、検査員端末101は、センサー202のデータを収集することができる。
以上説明したように、システム100は、第1のノードが有する第1のセンサー202から取得されるデータと、第2のノードが有する第2のセンサー202から取得されるデータとの内容が同等なら、第2のセンサー202から取得されるデータの送信を停める。これにより、システム100は、システム100全体のデータの通信量が減少し、データを送信する際に要求される充電する回数が減少するため、全データの収集にかかる時間を短くすることができる。
また、システム100は、第1のセンサー202から取得されるデータと第2のセンサー202から取得されるデータとの内容が同等ではないと判断した場合、第2のセンサー202から取得されるデータの送信を再開する。これにより、システム100は、内容が変化したデータを、検査員端末101に送信することができる。
また、システム100は、第1のセンサー202から取得されるデータと第2のセンサー202から取得されるデータとの内容が同等であると判断した場合、第1のノードと第2のノードとを同一のグループに設定する。そして、システム100は、第1のセンサー202から取得されるデータとともに、グループ内のノードのIDを送信してもよい。これにより、システム100は、システム100内で送信されるデータ量を削減するとともに、検査員端末101にノードのIDも併せて通知することができる。ノードのIDが付与されることにより、ノードのIDからノードの位置が特定できれば、データを解析するサーバは、データが応力であれば応力分布、データが温度であれば温度分布といった、位置情報を用いた解析を行うことができる。
また、あるグループに第1のノードと第2のノードのみが存在するとする。このとき、システム100は、第2のセンサー202から取得されるデータの送信を再開させる場合、第2のノードをあるグループから除外し、第1のセンサー202から取得されるデータとともに、第1のノードのIDを送信してもよい。これにより、システム100は、内容が変化した第2のノードのデータと該当のデータを取得したノードのIDとを、検査員端末101に送信することができる。また、システム100は、第1のセンサー202から取得されるデータとともに、第1のノードのIDを送信することにより、あるグループが解消されたことを検査員端末101に通知することができる。
また、あるグループに第1のノードと複数の第2のノードが存在するとする。このとき、システム100は、第1のセンサー202から取得されるデータの内容が変化したと判断された場合、第1のノードをグループから除外する。そして、システム100は、グループ内の複数の第2のノードのいずれかにより、複数の第2のノードのセンサー202から取得されるデータとともに、グループ内のノードの識別情報を送信してもよい。これにより、システム100は、グループ代表ノードのデータが変化しても、グループを維持でき、通信量を削減することができる。
また、第1のノードと第2のノードは、直接通信可能、または、所定のホップ数にて通信可能であってもよい。これにより、システム100は、グループを作成することにかかる通信量を抑えつつ、システム100内の通信量を削減することができる。また、センサー202から取得されるデータは距離が近ければ似たような値になりやすい。したがって、システム100は周辺のノードを対象にグループ化できるか否かを探索することにより、システム100は、遠方のノードまで問い合わせなくとも、グループを作成できる可能性が高い。
また、第1のノードが第1のセンサー202から取得されるデータを送信する。そして、第2のノードは、第1のセンサー202から取得されるデータを受信した場合に、第1のセンサー202から取得されるデータと第2のセンサー202から取得されるデータとの内容が同等であるか否かを判断する。そして、第1のセンサー202から取得されるデータと第2のセンサー202から取得されるデータとの内容が同等であると判断した場合、第2のノードは、第2のセンサー202から取得されるデータの送信を停めてもよい。これにより、判断結果を他のノードに送信しなくともよく、さらに、自ノードの送信を停めればよいため、通信回数を少なくして、システム100にかかる通信量を削減することができる。
なお、本実施の形態で説明したデータ収集方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。本データ収集プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、CD−ROM、MO、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また本データ収集プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布してもよい。
#1、…、#N ノード
100 システム
101 検査員端末
401 送信部
402 受信部
403 判断部
404 設定部
405 制御部
本発明は、データ収集方法、システム、およびデータ収集プログラムに関する。
従来、センサー付のノードを所定空間に散在させ、各ノードが協調して環境や物理的状況を採取することを可能とするセンサーネットワーク(WSN:Wireless Sensor Networks)のシステムがある。システム内の各ノードは、マルチホップ通信によってデータを送受信する。
関連する先行技術として、たとえば、センサーを含むあるノードが検出したデータを他ノードに送信し、他ノードは、あるノードから送信されたデータと他ノードのセンサーから検出したデータとが不一致となった場合、異常の発生を通知するものがある。また、センサノードが、所定期間に取得した観測値から特徴量を算出し、特徴量が所定の閾値を超えたと判定したときにのみ、所定期間に取得した観測値をサーバに送信する技術がある。また、監視具に使用する付設用状態センサーの検出する物理量の範囲のみを判別し、異常検出時のみ送信を行う技術がある。(たとえば、下記特許文献1〜3を参照。)
特開2006−285845号公報 特開2010−049584号公報 国際公開第2009/048064号
しかしながら、従来技術によれば、システム内のノードが有するセンサーから取得されたデータをあるノードに集約して収集しようとする場合、各ノードがデータを転送してあるノードにデータを集約することになり、システム全体のデータの通信量が増加する。
1つの側面では、本発明は、システム全体のデータの通信量の抑制を図るデータ収集方法、システム、およびデータ収集プログラムを提供することを目的とする。
本発明の一側面によれば、複数の通信装置の各々の通信装置がマルチホップ通信によりデータを送受信するシステムのデータ収集方法において、複数の通信装置のいずれかが、複数の通信装置のうちの第1の通信装置が有する第1のセンサーから取得されるデータと、複数の通信装置のうちの第2の通信装置が有する第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等である場合、第2の通信装置による第2のセンサーから取得されるデータの送信を停めるデータ収集方法、システム、およびデータ収集プログラムが提案される。
本発明の一態様によれば、システム全体のデータの通信量の抑制を図ることができるという効果を奏する。
図1は、本実施の形態のシステムにかかるデータ収集方法の一例を示す説明図である。 図2は、ノードのハードウェア構成例を示すブロック図である。 図3は、検査員端末のハードウェア構成例を示すブロック図である。 図4は、システムの機能例を示すブロック図である。 図5は、ノードおよび検査員端末が送信する信号一覧の例を示す説明図である。 図6は、グループの作成例を示す説明図(その1)である。 図7は、グループの作成例を示す説明図(その2)である。 図8は、グループの作成例を示す説明図(その3)である。 図9は、グループへのメンバーの追加例を示す説明図(その1)である。 図10は、グループへのメンバーの追加例を示す説明図(その2)である。 図11は、グループからのメンバーの削除例を示す説明図(その1)である。 図12は、グループからのメンバーの削除例を示す説明図(その2)である。 図13は、グループ代表ノードの変更例を示す説明図(その1)である。 図14は、グループ代表ノードの変更例を示す説明図(その2)である。 図15は、グループ代表ノードの変更例を示す説明図(その3)である。 図16は、グループ代表ノードの変更例を示す説明図(その4)である。 図17は、グループの作成例を示すシーケンス図である。 図18は、グループへのメンバーの追加例を示すシーケンス図である。 図19は、グループからのメンバーの削除例を示すシーケンス図である。 図20は、グループ代表ノードの変更例を示すシーケンス図である。 図21は、データ収集時の動作例を示すシーケンス図である。 図22は、データ取得処理手順の一例を示すフローチャートである。 図23は、グループ作成依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図24は、グループ除外依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図25は、グループ作成応答(新規)受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図26は、グループ作成応答(追加)受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図27は、メンバー追加依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図28は、グループ除外応答受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図29は、メンバー除外依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図30は、代表変更依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図31は、代表変更応答受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図32は、グループメンバーID一覧信号受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図33は、代表更新依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。 図34は、データ収集処理手順の一例を示すフローチャートである。
以下に添付図面を参照して、開示のデータ収集方法、システム、およびデータ収集プログラムの実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本実施の形態のシステムにかかるデータ収集方法の一例を示す説明図である。システム100は、ノード#1〜#6、…、#Nと、検査員端末101とを有する。Nは、正の整数である。ノード#1〜#6、…、#Nは、所定領域A内に配置される。所定領域Aは、たとえば、コンクリート、土、水、空気などの物質で満たされた領域である。ノード#1〜#6、…、#Nは、センサーを有する通信装置である。ノード#1〜#6、…、#Nは、エナジーハーベスト素子を有し、エナジーハーベスト素子により発生する電力により、動作する。ノード#1〜#6、…、#Nは、十分に蓄電されると起動し、データを送信してスリープするという間欠動作を行う。また、エナジーハーベスト素子により発生する電力は限られるため、ノード#1〜#6、…、#Nは、電力消費が少ない短距離無線を有しており、マルチホップ通信によりデータを送受信する。
ノード#1〜#6、…、#Nは、各々が有するセンサーから、所定領域A内の温度、湿度、応力といったデータを検出する。検査員端末101は、ノード#1〜#6、…、#Nが検出したデータを収集する。収集したデータは、サーバに集約されて、解析処理に用いられる。
たとえば、所定領域Aは、辺境のトンネル内のコンクリートである。そして、検査員が月に1度訪れて、検査員端末101に、データ収集するように操作する。操作を受け付けた検査員端末101は、ノード#1〜#6、…、#Nの各センサーから検出された応力を収集する。
データを収集する際、検査員端末101は、データ収集要求をノード#1〜#6、…、#Nに送信する。データ収集要求を受信したノード#1〜#6、…、#Nは、自ノードのデータを短距離無線が届く周辺のノードに送信し、スリープして、再び動作できるまで充電する。他ノードのデータを受信したノードは、受信したデータを周辺のノードに送信し、スリープして、再び動作できるまで充電する。ノード#1〜#6、…、#Nは、検査員端末101にデータが到達するまで転送を繰り返す。
このとき、検査員端末101が、#1〜#6、…、#Nからデータを収集するのに時間がかかる。具体的に、あるノードが、データ発信のために電波を発すると、他ノードは、データ転送のために電波を発する。他ノードは、電波を発した後充電することになるため、次のノードがデータを発生するためには、充電時間後になる。検査員端末101が、全データからデータを収集するには、((データの伝達時間+充電時間)×ノードの個数)で計算される時間がかかる。データの伝達時間が無視できるものとし、充電時間が1分であり、ノードの個数が、1000個であれば、検査員端末101が、全ノードからデータを収集するには、17時間かかることになる。
そこで、本実施の形態にかかるシステム100は、センサーのデータの内容が近いノード群のうちの或るノードがノード群を代表してデータを送信し、他ノードは或るノードにデータの送信を任せて、データの転送のみ行う。これにより、システム100は、システム全体のデータの通信量が減少し、データを送信する際に要求される充電する回数が減少するため、全データの収集にかかる時間を短くすることができる。
初めに、ノード#1〜#6、…、#Nのうちのいずれかのノードが、第1のノードとして、ノード#1が有するセンサーから取得されるデータと、第2のノードとして、ノード#2が有するセンサーから取得されるデータとの内容が同等であるか否か判断する。いずれかのノードは、ノード#1でもよいし、ノード#2でもよいし、ノード#1およびノード#2以外のノードでもよい。
たとえば、いずれかのノードがノード#1であれば、ノード#1は、ノード#2のデータを受信して、受信したデータとノード#1が有するセンサーから取得されるデータとを比較して、データの内容が同等であるか否かを判断する。また、いずれかのノードがノード#4であれば、ノード#4は、ノード#1のデータとノード#2のデータを受信して、受信した2つのデータを比較して、データの内容が同等であるか否か判断する。図1の例では、いずれかのノードをノード#2とし、ノード#2が、ノード#1のデータを受信し、受信したデータとノード#2が有するセンサーから取得されるデータとを比較して、データの内容が同等であるか否かを判断する。
また、データの内容が同等であるか否かについて、いずれかのノードは、2つのデータがシステム100の開発者によって指定された条件を満たした場合、データの内容が同等であると判断する。指定された条件は、たとえば、2つのデータの差分が閾値以内である、2つのデータの差分が閾値を超える、等である。
データの内容が同等であると判断された場合、ノード#1〜#6、…、#Nのうちのいずれかのノードは、ノード#2によるノード#2のセンサーから取得されるデータの送信を停める。送信を停めるいずれかのノードは、判断を行ったノードと同一でもよいし、異なるノードでもよい。異なるノードであれば、判断を行ったノードは、判断結果を、送信を停めるノードに通知する。図1の例では、ノード#2が、ノード#2のセンサーから取得されるデータの送信を停める。転送された結果、検査員端末101は、システム100内のセンサーのデータを収集する。収集されるデータは、たとえば、所定領域Aの応力集中が発生した箇所付近にある各ノードのセンサーのデータと、所定領域Aの応力集中が発生した箇所付近にないノード群のうちのあるノードがノード群を代表して送信した、あるノードのセンサーのデータとなる。
データの送信を停めることにより、システム100は、転送されるデータの量を減らすことができる。転送されるデータの量が減ることにより、検査員端末101は、データ収集要求をノード#1〜#Nに送信してから、データを受信するまでの時間を短くすることができる。たとえば、ノード#2のデータの送信を停めない場合、ノード#2は、周辺のノードとして、充電済みのノード#5にノード#2のデータを送信する。次に、ノード#1がノード#1のデータをノード#5に送信するには、充電時間経過した後となる。これに対し、本実施の形態にかかるシステム100は、ノード#2のデータの送信を停めるため、充電時間待たずにデータを送信できるため、データを受信するまでの時間を短くすることができる。続けて、図2〜図34を用いて、本実施の形態にかかるシステム100について説明する。
(ノードのハードウェア構成例)
図2は、ノードのハードウェア構成例を示すブロック図である。図2の例では、ノード#1を例として、ノード#1のハードウェア構成を示す。他のノードも、ノード#1と同様のハードウェア構成となる。ノード#1は、マイクロプロセッサ(以下、「MCU(Micro Control Unit)」と称する。)201と、センサー202と、無線通信回路203と、RAM(Random Access Memory)204と、ROM(Read Only Memory)205と、不揮発メモリ206と、アンテナ207と、ハーベスタ208と、バッテリ209と、PMU(Power Management Unit)210と、を有する。ノード#1は、MCU201と、センサー202と、無線通信回路203と、RAM204と、ROM205と、不揮発メモリ206と、を接続するバス211を有する。
MCU201は、ノード#1の全体の制御を司る演算処理装置である。たとえば、MCU201は、センサー202が検出したデータを処理する。センサー202は、設置箇所における所定の変位量を検出する装置である。センサー202は、たとえば、設置箇所の圧力を検出する圧電素子や、温度を検出する素子、光を検出する光電素子などを用いることができる。アンテナ207は、親機と無線通信する電波を送受信する。無線通信回路203(RF(Radio Frequency))は、受信した無線電波を受信信号として出力し、送信信号を無線電波としてアンテナ207を介して送信する。無線通信回路203は、数10cm付近にある他ノードと通信可能とする短距離無線が採用された通信回路でよい。
RAM204は、MCU201における処理の一時データを格納する記憶装置である。ROM205は、MCU201が実行する処理プログラムなどを格納する記憶装置である。不揮発メモリ206は、書き込み可能な記憶装置であって、電力供給が途絶えたときにおいても書き込まれた所定のデータを保持する。たとえば、不揮発メモリ206は、フラッシュメモリ等が採用される。
ハーベスタ208は、図1で説明したエナジーハーベスト素子であり、ノード#1の設置箇所における外部環境、たとえば、光、振動、温度、無線電波(受信電波)などのエネルギー変化に基づき発電を行う装置である。また、ハーベスタ208は、センサー202によって検出された変位量に応じて発電を行ってもよい。バッテリ209は、ハーベスタ208により発電された電力を蓄える装置である。すなわち、ノード#1は、外部電源などが不要であり、動作に要求される電力を自装置の内部で生成する。PMU210は、バッテリ209によって蓄えられた電力を、ノードの各部に駆動電源として供給する制御を行う装置である。
また、不揮発メモリ206は、自ノードID(IDentification)と、閾値と、グループ代表ノードIDと、グループメンバーID一覧と、過去のデータとを記憶する領域を有する。自ノードIDは、各ノードに付与された識別情報である。本実施の形態では、#1、…、#NをIDとして説明する。閾値は、グループ化するかしないかに用いる値である。閾値は、システム100の管理者等により指定される。たとえば、同一のグループに所属するノード数を増やして、システム100内の通信量を少なくするならば、システム100の管理者は、閾値を大きく指定する。
グループ代表ノードIDは、自ノードが所属するグループを代表するノードIDである。グループメンバーID一覧は、グループに所属するノードIDの一覧である。過去のデータは、センサー202から取得されたデータである。
(検査員端末101のハードウェア構成例)
図3は、検査員端末のハードウェア構成例を示すブロック図である。検査員端末101は、プロセッサ(CPU(Central Processing Unit))301と、大容量のROM302、RAM303、不揮発メモリ304と、インターフェース(I/O(Input/Output))回路305と、無線通信回路311と、アンテナ312と、ネットワークI/F313と、を有する。CPU301は、ノードのMCU201よりも高性能であってもよい。検査員端末101は、CPU301と、ROM302と、RAM303と、不揮発メモリ304と、I/O回路305と、を接続するバス306を有する。検査員端末101は、ノードと異なり外部電源に基づき動作してもよいし、内部電源に基づき動作してもよい。不揮発メモリ304は、システム100内のノードID一覧を記憶する。
また、I/O回路305には、無線通信回路311およびアンテナ312と、ネットワークI/F313が接続される。これにより、検査員端末101は、無線通信回路311およびアンテナ312を介して、ノードと無線通信することができる。なお、無線通信回路311は、数10cm付近にあるノードと通信可能とする短距離無線が採用された通信回路でもよいし、遠方にあるノードと通信可能とする中長距離無線が採用された通信回路でもよい。さらに、検査員端末101は、ネットワークI/F313を介して、IP(Internet Protocol)のプロトコル処理などにより、インターネットなどのネットワーク314を介してサーバなどの外部装置と通信を行うことができる。
(システム100の機能)
次に、システム100の機能について説明する。図4は、システムの機能例を示すブロック図である。システム100は、送信部401と、受信部402と、判断部403と、設定部404と、制御部405と、を含む。送信部401〜制御部405は、記憶装置に記憶されたプログラムをMCU201が実行することにより、送信部401〜制御部405の機能を実現する。記憶装置は、具体的には、たとえば、図2に示したROM205、RAM204、不揮発メモリ206などである。
また、送信部401〜制御部405は、ノード#1〜#Nのいずれのノードが有してもよい。たとえば、ノード#1が送信部401を有し、ノード#2が受信部402〜制御部405を有してもよい。または、ノード#1、#2が送信部401を有し、ノード#3が受信部402と、判断部403とを有し、ノード#4が設定部404と、制御部405と、を有してもよい。
送信部401は、自ノードのセンサー202から取得されるデータを送信する。また、設定部404が第1および第2のノードを同一のグループに設定した場合、送信部401は、第1のノードにより第1のセンサー202から取得されるデータとともに、第1および第2のノードが同一のグループであることを示す識別情報を送信してもよい。第1および第2のノードが同一のグループであることを示す識別情報は、各ノードの識別情報や他のグループの識別情報と区別ができればどのような値でもよく、たとえば、グループに属するノードの識別情報を結合した値である。
たとえば、設定部404がノード#1、#2を同一のグループに設定した場合、送信部401は、ノード#1のデータと、ノード#1、#2の識別情報を結合した#1#2とを送信する。センサー202から取得するデータは、たとえば、センサー202が圧電素子であれば圧力の値であり、センサー202が温度を検出する素子であれば温度の値であり、センサー202が光を検出する素子であれば照度の値や光度の値である。
また、送信するデータは、センサー202から取得したデータそのままでもよいし、センサー202から取得したデータを符号化したデータでもよい。また、送信部401は、第1のノードによって、第1のセンサー202から取得されるデータと、グループ内のデータの平均値、分散、といったグループ内のセンサー202のデータの特徴値と、を送信してもよい。
また、設定部404が第1のノードと第2のノードとを同一のグループに設定した後に第2のノードをグループから除外した場合、送信部401は、第1のノードによって、第1のセンサー202から取得されるデータと、第1のノードのIDとを送信してもよい。
また、設定部404が第1のノードと第2のノードとを同一のグループに設定した後に第1のノードをグループから除外した場合、送信部401は、第1のノードによって、第1のセンサー202から取得されるデータと、第1のノードのIDとを送信してもよい。
また、設定部404が第1のノードと複数の第2のノードとを同一のグループに設定した後に、第1のノードをグループから除外したとする。このとき、送信部401は、グループ内の第2のノードのいずれかにより、複数の第2のノードのセンサー202から取得されるデータとともに、グループ内のノードの識別情報を送信してもよい。
たとえば、第1のノードがノード#1であり、第2のノードがノード#2、#3であり、ノード#1がグループから除外されたとする。このとき、送信部401は、ノード#2、#3のうちのいずれかのノードによって、いずれかのノードのデータと、ノード#1、#2の識別情報となる#1、#2とを送信する。また、送信部401の送信先は、無線通信回路203によって通信可能な位置にある、周辺のノードである。
受信部402は、他ノードのセンサー202から取得されるデータを受信する。たとえば、受信部402は、送信部401によって送信されたデータを受信する。なお、受信したデータは、RAM204、不揮発メモリ206等の記憶領域に記憶される。
判断部403は、第1のノードが有する第1のセンサー202から取得されるデータと、複数のノードのうちの第2のノードが有する第2のセンサー202から取得されるデータとの内容が同等であるか否かを判断する。第1のノードと第2のノードは、ホップせずに直接通信可能であってもよいし、所定のホップ数で通信可能であってもよい。所定のホップ数は、システム100の管理者等により指定される。たとえば、システム100の管理者は、所定領域Aや、センサー202が測定する対象等によってホップ数を設定する。
また、判断部403は、第1のセンサー202から新たに取得されるデータと第2のセンサー202から新たに取得されるデータとの内容が同等であるか判断してもよい。このとき、第1のセンサー202から新たに取得されるデータが前回判断時の第1のセンサー202から取得されるデータから変化したとする。このとき、判断部403は、第1のセンサー202から新たに取得されるデータと第2のセンサー202から新たに取得されるデータとの内容が同等でないと判断してもよい。第2のセンサー202から新たに取得されるデータが前回判断時の第2のセンサー202から取得されるデータが変化した際も同様である。
なお、受信したデータは、RAM204、不揮発メモリ206等の記憶領域に記憶される。また、判断部403は、判断結果を、判断部403を実行したノードと異なる他のノードに送信してもよい。
設定部404は、判断部403によって第1のセンサー202から取得されるデータと第2のセンサー202から取得されるデータとの内容が同等であると判断された場合、第1のノードと第2のノードとを同一のグループに設定する。
また、設定部404は、第2のノードによる第2のセンサー202から取得されるデータの送信を再開する場合、第2のノードをグループから除外する。
また、設定部404は、第2のノードによる第2のセンサー202から取得されるデータの送信を停めた後に、第1のセンサー202から取得されるデータの内容が変化した場合、第1のノードをグループから除外する。なお、設定結果は、不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧を記憶する領域に記憶される。
制御部405は、判断部403が第1のセンサー202から取得されるデータと第2のセンサー202から取得されるデータとの内容が同等であると判断した場合、第2のノードによる第2のセンサー202から取得されるデータの送信を停める。
また、制御部405は、次の条件を満たす場合、第2のノードによる第2のセンサー202から取得されるデータの送信を再開してもよい。次の条件とは、判断部403が第1のセンサー202から取得されるデータと第2のセンサー202から取得されるデータとの内容が同等ではないと判断した場合である。
図5は、ノードおよび検査員端末が送信する信号一覧の例を示す説明図である。表501は、ノードおよび検査員端末101が送信する信号の一覧を示す。ノードおよび検査員端末101は、13種類の信号を送信する。具体的には、グループ作成に用いられる信号は、グループ作成依頼と、グループ作成応答(新規)とである。グループの変更に用いられる信号は、グループ作成応答(追加)と、メンバー追加依頼と、グループ除外依頼と、グループ除外応答と、メンバー除外依頼と、代表変更依頼と、代表変更応答と、グループメンバーID一覧信号と、代表更新依頼とである。データ収集に用いられる信号は、データ収集要求と、データ収集応答とである。
グループ作成依頼は、グループに未所属であり、センサー202が検出したデータの変化が閾値超となった際に送信される信号である。グループ作成依頼の送信元は、閾値超となったノードである。グループ作成依頼の送信先は、周辺のノードである。グループ作成依頼の付属データは、送信元IDと、送信元のセンサーが検出したデータとである。
グループ作成応答(新規)は、グループ作成依頼を受信し、グループに未所属であり、かつ、グループ作成依頼のデータと自ノードのデータとの差分が閾値以内となった際に送信される信号である。以下、2つデータの差分とは、2つのデータの差の絶対値であるとする。グループ作成応答(新規)の送信元は、グループ作成依頼を受信したノードである。グループ作成応答(新規)の送信先は、グループ作成依頼を送信したノードである。グループ作成応答(新規)の付属データは、送信元IDである。
グループ作成応答(追加)は、グループ作成依頼を受信し、グループに所属し、かつ、グループ作成依頼のデータと自ノードのデータとの差分が閾値以内となった際に送信される信号である。グループ作成応答(追加)の送信元は、グループ作成依頼を受信したノードである。グループ作成応答(追加)の送信先は、グループ作成依頼を送信したノードである。グループ作成応答(追加)の付属データは、グループ代表ノードIDである。
メンバー追加依頼は、グループ作成応答(追加)を送信した際に送信される信号である。メンバー追加依頼の送信元は、グループ作成応答(追加)を送信したノードである。メンバー追加依頼の送信先は、グループ代表ノードである。メンバー追加依頼の付属データは、追加するノードのIDである。
グループ除外依頼は、グループに所属し、かつ、センサーが検出したデータの変化が閾値超となった際に送信される信号である。グループ除外依頼の送信元は、閾値超となったノードである。グループ除外依頼の送信先は、周辺のノードである。グループ除外依頼の付属データは、送信元IDと、送信元のセンサーが検出したデータとである。
グループ除外応答は、グループ除外依頼を受信し、グループに所属し、かつ、グループ除外依頼のデータと自身のデータの差分が閾値超となった際に送信される信号である。グループ除外応答の送信元は、グループ除外依頼を受信したノードである。グループ除外応答の送信先は、グループ除外依頼を送信したノードである。グループ除外応答の付属データは、グループ代表ノードIDである。
メンバー除外依頼は、グループ除外応答を送信した際に送信される信号である。メンバー除外依頼の送信元は、グループ除外応答を送信したノードである。メンバー除外依頼の送信先は、グループ代表ノードである。メンバー除外依頼の付属データは、削除するノードのIDである。
データ収集要求は、データを収集する際に送信される信号である。データ収集要求の送信元は、検査員端末である。データ収集要求の送信先は、全てのノードである。
データ収集応答は、データ収集要求を受信して、グループ未所属またはグループ代表ノードとなるノードが送信する信号である。データ収集応答の送信元は、グループ未所属のノード、またはグループ代表ノードである。データ収集応答の送信先は、周辺のノードである。データ収集応答の付属データは、送信元IDと、グループメンバーのIDと、送信元のセンサーが検出したデータとである。
代表変更依頼は、自ノードがグループ代表ノードであり、かつ、センサー202が検出したデータの変化が閾値超となった際に送信される信号である。代表変更依頼の送信元は、閾値超となったグループ代表ノードである。代表変更依頼の送信先は、周辺のノードである。代表変更依頼の付属データは、送信元IDと、送信元のセンサーが検出したデータとである。送信元IDは、グループ代表ノードIDと同一となる。
代表変更応答は、代表変更依頼を受信し、代表変更依頼の送信元が自ノードのグループ代表ノードであり、かつ、代表変更依頼のデータと自ノードのデータの差分が閾値超となった際に送信される信号である。代表変更応答の送信元は、代表変更依頼を受信したノードである。代表変更応答の送信先は、代表変更依頼を送信したノードである。代表変更応答の付属データは、自ノードIDである。
グループメンバーID一覧信号は、代表変更応答を受信し、かつ、自ノードがグループ代表ノードであるノードが送信する信号である。グループメンバーID一覧信号の送信元は、代表変更応答を受信したグループ代表ノードである。グループメンバーID一覧信号の送信先は、代表変更応答を最初に発信したノードである。グループメンバーID一覧信号の付属データは、グループメンバーID一覧である。
代表更新依頼は、グループメンバーID一覧信号を受信し、自ノードが新グループ代表ノードとなったノードが送信する信号である。代表更新依頼の送信元は、新グループ代表ノードである。代表更新依頼の送信先は、同じグループのノードである。代表更新依頼の付属データは、旧グループ代表ノードIDと、新グループ代表ノードIDとである。新グループ代表ノードIDは、自ノードIDと一致する。
なお、図5に示した信号以外の信号があってもよい。たとえば、検査員端末は、閾値を変更する信号を、全てのノードに送信してもよい。閾値を変更する信号を受信したノードは、閾値を変更する。
次に、図5にて示した信号を用いて、グループの作成と、グループへのメンバーの追加と、グループからのメンバーの削除と、グループの代表ノードの変更との一例を、図6〜図16を用いて説明する。
図6は、グループの作成例を示す説明図(その1)である。図6に示すシステム100は、ノード#1〜#9を含む。ノード#1の周辺のノードは、ノード#2〜#9とする。また、ノードID#1のセンサー202から取得したデータは、15であるとする。同様に、ノード#2〜#9の各センサー202から取得したデータは、それぞれ、17、13、11、9、12、14、18、21であるとする。
ノード#1は、取得したデータと前回のデータとを比較して、2つのデータの差分が閾値Aを超えたら、周辺のノードに問い合わせを行う。ここで、閾値Aを、4とし、前回のデータを、10とする。ここで、前回のデータと比較せずに、過去のデータの平均値を用いてもよい。また、ノード#1は、2つのデータの差分でなく、2つのデータの割合が閾値を超えるか否かを判断してもよい。
図6の例では、|15−10|=5>閾値A=4であり、差分が閾値Aを超えたため、ノード#1は、周辺のノードであるノード#2〜#9に、グループ作成依頼を送信する。なお、|x|は、xの絶対値を示す。グループ作成依頼の付属データは、送信元ID:#1と、送信元となるノード#1のセンサー202が検出したデータ:15とである。
図7は、グループの作成例を示す説明図(その2)である。図7に示すシステム100は、ノード#1がグループ作成依頼を送信した後の状態である。グループ作成依頼を受信したノード#2〜#9は、自ノードのセンサー202から取得した第1のデータと、受信したノード#1のセンサー202から取得した第2のデータとの差分が閾値B以内であれば、第1と第2のデータの内容が同等であると判断する。ここで、閾値Bを、5とする。
たとえば、ノード#2は、|17−15|=2≦閾値B=5であるため、ノード#2は、第1と第2のデータの内容が同等であると判断する。同様に、ノード#3、#4、#6〜#8も、第1と第2のデータの内容が同等であると判断する。ノード#5、#9は、第1と第2のデータの差分が閾値Bより大きくなったため、第1と第2のデータの内容が同等でないと判断する。
第1と第2のデータの内容が同等であると判断した、ノード#2〜#4、#6〜#8は、ノード#1と同一のグループであるという情報を登録するとともに、グループ作成応答(新規)をノード#1に送信する。グループ作成応答(新規)は、各送信元ノードのIDとなる。同一のグループであるという情報は、たとえば、グループの代表であるグループ代表ノードのIDでもよいし、グループを唯一識別可能な値でもよい。また、グループの代表ノードは、同一のグループ内ならどのノードであってもよい。本実施の形態では、グループ作成依頼を送信したノード#1をグループ代表ノードとする。したがって、ノード#2〜#4、#6〜#8は、ノード#1のID:#1をグループ代表ノードとして不揮発メモリ206に記憶する。
グループ作成応答(新規)を受信したノード#1は、グループ作成応答(新規)の送信元IDを同一グループに所属するメンバーとして不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧に記憶する。図7の例では、ノード#1は、同一グループに所属するメンバーとして、#2〜#4、#6〜#8を不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧に記憶する。
図8は、グループの作成例を示す説明図(その3)である。図8に示すシステム100は、グループを登録した後の状態である。図8に示す通り、ノード#1〜#4、#6〜#8が同一グループとなる。さらに、ノード#1がグループ代表ノードとなり、ノード#2〜#4、#6〜#8が、グループ所属ノードとなる。
図9は、グループへのメンバーの追加例を示す説明図(その1)である。図9に示すシステム100は、ノード#10を含み、ノード#1〜#4、#6〜#8が同一グループとなった後の状態を示す。ノード#10の周辺のノードは、ノード#6であるとする。また、ノード#10は、グループに所属していない。さらに、ノード#10のセンサー202から取得したデータは、16であるとする。
ノード#10は、取得したデータと過去のデータとを比較して、差分が閾値Aを超えたら、周辺のノードに問い合わせを行う。ここでは、差分が閾値Aを超えたとして、ノード#10は、グループ作成依頼を、周辺のノードであるノード#6に送信する。グループ作成依頼の付属データは、送信元ID:#10と、送信元となるノード#10のセンサー202から取得したデータ:16とである。
図10は、グループへのメンバーの追加例を示す説明図(その2)である。図10に示すシステム100は、ノード#6がグループ作成依頼を受信した後の状態である。ノード#6は、自ノードとなるノード#6のセンサー202から取得した第1のデータと、ノード#10のセンサー202から取得した第2のデータとを比較して、差分が閾値B以内か否かを判断する。具体的には、ノード#6は、|16−12|=4≦閾値B=5であるため、ノード#6は、第1のデータと第2のデータの内容が同等であると判断する。
第1のデータと第2のデータの内容が同等であると判断した場合、ノード#10をノード#6が所属するグループに所属させるために、ノード#6は、グループ作成応答(追加)をノード#10に送信する。グループ作成応答(追加)の付属データは、グループ代表ノードID:#1である。グループ作成応答(追加)を受信したノード#10は、ノード#1のID:#1をグループ代表ノードとして不揮発メモリ206に記憶する。
また、第1のデータと第2のデータの内容が同等であると判断した場合、ノード#10をノード#6が所属するグループに所属させることをグループ代表ノードに通知するために、ノード#6は、メンバー追加依頼をグループ代表ノードであるノード#1に送信する。メンバー追加依頼の付属データは、追加するノードのID:#10である。メンバー追加依頼を受信したノード#1は、同一グループに所属するメンバーとして、#10を不揮発メモリ206に記憶する。以上により、ノード#1〜#4、#6〜#8、#10が同一のグループとなる。
図11は、グループからのメンバーの削除例を示す説明図(その1)である。図11に示すシステム100は、ノード#10を、ノード#1〜#4、#6〜#8と同一のグループに追加した状態である。そして、図11では、ノード#10のデータが変化して、40になったとする。図11の例では、|40−16|=24>閾値A=4であるため、ノード#10は、データが変化したことを検出する。
データが変化したことを検出した場合、ノード#10は、所属中のグループから自ノードを除外するべく、グループ除外依頼を、周辺のノードであるノード#6に送信する。グループ除外依頼の付属データは、送信元ID:#10と、送信元のセンサー202が検出したデータ:40とである。
図12は、グループからのメンバーの削除例を示す説明図(その2)である。図12に示すシステム100は、ノード#6がグループ除外依頼を受信した後の状態である。ノード#6は、自ノードとなるノード#6のセンサー202から取得した第1のデータと、ノード#10のセンサー202から取得した第2のデータとを比較して、差分が閾値B以内か否かを判断する。具体的には、ノード#6は、|40−12|=28>閾値B=5であるため、ノード#6は、第1のデータと第2のデータの内容が同等でないと判断する。
第1のデータと第2のデータの内容が同等でないと判断した場合、ノード#10をノード#6が所属するグループから除外させるために、ノード#6は、グループ除外応答をノード#10に送信する。グループ除外応答の付属データは、グループ代表ノードID:#1である。グループ除外応答を受信したノード#10は、不揮発メモリ206のグループ代表ノードを消去する。
また、第1のデータと第2のデータの内容が同等でないと判断した場合、ノード#10をノード#6が所属するグループから除外させるために、ノード#6は、メンバー除外依頼をグループ代表ノードであるノード#1に送信する。メンバー除外依頼の付属データは、削除するノードのID:#10である。メンバー除外依頼を受信したノード#1は、不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧から、メンバー除外依頼の削除するノードのIDを削除する。以上により、ノード#1〜#4、#6〜#8が同一のグループとなる。
図13は、グループ代表ノードの変更例を示す説明図(その1)である。図13に示すシステム100は、ノード#1〜#3、#7、#8が同一のグループとなった状態である。また、ノードID#1の周辺のノードは、ノード#2〜#9である。そして、図13では、ノード#1のデータが変化して、36になったとする。図13の例では、|36−15|=21>閾値A=4であるため、ノード#1は、データが変化したことを検出する。
データが変化したことを検出した場合、ノード#1は、グループ代表ノードを変更すべく、代表変更依頼を、周辺のノードであるノード#2〜#9に送信する。代表変更依頼の付属データは、送信元ID:#1と、送信元となるノード#1のセンサー202が検出したデータ:36とである。
図14は、グループ代表ノードの変更例を示す説明図(その2)である。図14に示すシステム100は、ノード#1が代表変更依頼を送信した後の状態である。また、図14の状態では、ノード#2が、初めに代表変更依頼の応答である代表変更応答を、ノード#1に送信したとする。代表変更応答の付属データは、自ノードID:#2である。
なお、ノード#3、#7、#8も、代表変更応答をノード#1に送信するが、ノード#1は、初めに受信した代表変更応答以外の代表変更応答を破棄する。また、ノード#4〜#6、#9は、代表変更依頼を受信した後、代表変更依頼の送信元IDと、不揮発メモリ206のグループ代表ノードの記憶内容が一致しないため、他のグループに関する依頼であるとして、代表変更依頼を破棄する。
図15は、グループ代表ノードの変更例を示す説明図(その3)である。図15に示すシステム100は、ノード#1が代表変更応答を受信した後の状態である。ノード#1は、初めに代表変更応答を送信したノード#2を新グループ代表ノードとして、グループメンバーID一覧信号を、ノード#2に送信する。グループメンバーID一覧信号の付属データは、グループメンバーID一覧である。図15に示すグループメンバーID一覧の記憶内容は、#2、#3、#7、#8である。
グループメンバーID一覧信号を受信したノード#2は、グループメンバーID一覧信号のグループメンバーID一覧から、自ノードIDである#2を取り除く。そして、ノード#2は、自ノードIDである#2を取り除いた#3、#7、#8を同一グループに所属するメンバーとして不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧に記憶する。
図16は、グループ代表ノードの変更例を示す説明図(その4)である。図16に示すシステム100は、ノード#2がグループメンバーID一覧信号を受信した後の状態である。新グループ代表ノードとなったノード#2は、不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧を参照して、代表更新依頼を、同一のグループであるノード#3、#7、#8に送信する。代表更新依頼の付属データは、旧グループ代表ノードID:#1と、新グループ代表ノードID:#2とである。
代表更新依頼を受信したノード#3、#7、#8は、代表更新依頼の旧グループ代表ノードと、不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDを比較して一致した場合に、代表更新依頼の新グループ代表ノードを不揮発メモリ206のグループ代表ノードに記憶する。
次に、図6〜図16を用いて説明したグループの作成と、グループへのメンバーの追加と、グループからのメンバーの削除と、グループの代表ノードの変更とを、図17〜図21に示すシーケンス図を用いて説明する。図17〜図21に示すシステム100は、ノードID#1〜#Nを含む。
図17は、グループの作成例を示すシーケンス図である。図17に示すノード#1〜#Nは、グループに所属していない。また、ノード#1の周辺のノードは、ノード#2〜#Nであるとする。
ノード#1は、十分充電した後に、データ取得処理を実行する(ステップS1701)。データ取得処理の詳細は、図22にて後述する。また、ノード#1は、データ取得処理が実行可能な電力量を充電すればよい。図17の例では、ノード#1は、今回のデータと前回のデータとの差分が閾値Aを超えたとして、グループ作成依頼を周辺のノードであるノード#2、#3、…、#Nに送信する(ステップS1702)。
グループ作成依頼を受信したノード#2、#3、…、#Nは、グループ作成依頼受信処理を実行する(ステップS1703)。グループ作成依頼受信処理の詳細は、図23にて後述する。図17の例では、ノード#3、…#Nは、グループ作成依頼の送信元のセンサー202が検出したデータと、自ノードのセンサー202が検出したデータとを比較して、差分が閾値Bより大きくなったため、グループ作成依頼に対する応答を行わない。一方、ノード#2は、グループ作成依頼の送信元のセンサー202が検出したデータと、自ノードのセンサー202が検出したデータとの差分が閾値B以内となったため、グループ作成依頼に対するグループ作成応答(新規)をノード#1に送信する(ステップS1704)。
グループ作成依頼を受信したノード#1は、グループ作成応答(新規)受信処理を実行する(ステップS1705)。グループ作成応答(新規)受信処理の詳細は、図25にて後述する。
図18は、グループへのメンバーの追加例を示すシーケンス図である。図18に示すノード#1は、グループに所属していない。そして、ノード#2〜#Nは、同一グループに所属する。ノード#3は、ノード#2〜#Nが所属するグループのグループ代表ノードである。また、ノード#1の周辺のノードは、ノード#2、#Nであるとする。
ノード#1は、十分充電した後に、データ取得処理を実行する(ステップS1801)。図18の例では、ノード#1は、今回のデータと前回のデータとの差分が閾値Aを超えたとして、グループ作成依頼を周辺のノードであるノード#2、#Nに送信する(ステップS1802)。
グループ作成依頼を受信したノード#2、#Nは、グループ作成依頼受信処理を実行する(ステップS1803)。図18の例では、ノード#Nは、グループ作成依頼の送信元のセンサー202が検出したデータと、自ノードのセンサー202が検出したデータとの差分が閾値Bより大きくなったため、グループ作成依頼に対する応答を行わない。一方、ノード#2は、送信元のセンサー202が検出したデータと自ノードのセンサー202が検出したデータとの差分が閾値B以内であり、かつ自ノードがグループに所属するため、グループ作成依頼に対するグループ作成応答(追加)をノード#1に送信する(ステップS1804)。
グループ作成応答(追加)を受信したノード#1は、グループ作成応答(追加)受信処理を実行する(ステップS1805)。グループ作成応答(追加)受信処理の詳細は、図26にて後述する。
また、ノード#2は、グループ作成依頼受信処理の中で、メンバー追加依頼を、グループ代表ノードであるノード#3に送信する(ステップS1806)。メンバー追加依頼を受信したノード#3は、メンバー追加依頼受信処理を実行する(ステップS1807)。メンバー追加依頼受信処理の詳細は、図27にて後述する。
図19は、グループからのメンバーの削除例を示すシーケンス図である。図19に示すノード#1〜#Nは、同一グループに所属する。ノード#3は、ノード#1〜#Nが所属するグループのグループ代表ノードである。また、ノード#1の周辺のノードは、ノード#2、#Nであるとする。
ノード#1は、十分充電した後に、データ取得処理を実行する(ステップS1901)。図19の例では、ノード#1は、今回のデータと前回のデータとの差分が閾値Aを超えており、かつ、グループに所属するため、グループ除外依頼を周辺のノードであるノード#2、#Nに送信する(ステップS1902)。
グループ除外依頼を受信したノード#2、#Nは、グループ除外依頼受信処理を実行する(ステップS1903)。グループ除外依頼受信処理の詳細は、図24にて後述する。ノード#Nは、グループ作成依頼の送信元のセンサー202が検出したデータと、自ノードのセンサー202が検出したデータとの差分が閾値B以内となったため、グループ除外依頼に対する応答を行わない。一方、ノード#2は、グループ作成依頼の送信元のセンサー202が検出したデータと自ノードのセンサー202が検出したデータとの差分が閾値Bより大きくなったため、グループ除外応答をノード#1に送信する(ステップS1904)。
グループ除外応答を受信したノード#1は、グループ除外応答受信処理を実行する(ステップS1905)。グループ除外応答受信処理の詳細は、図28にて後述する。
また、ノード#2は、グループ除外依頼受信処理の中で、メンバー除外依頼を、グループ代表ノードであるノード#3に送信する(ステップS1906)。メンバー除外依頼を受信したノード#3は、メンバー除外依頼受信処理を実行する(ステップS1907)。メンバー除外依頼受信処理の詳細は、図29にて後述する。
図20は、グループ代表ノードの変更例を示すシーケンス図である。図20に示すノード#1は、グループに所属していない。そして、ノード#2〜#Nは、同一グループに所属する。ノード#2は、ノード#2〜#Nが所属するグループのグループ代表ノードである。また、ノード#2の周辺のノードは、ノード#1、#3、#Nであるとする。
ノード#2は、十分充電した後に、データ取得処理を実行する(ステップS2001)。図20の例では、ノード#2は、今回のデータと前回のデータとの差分が閾値Aを超えたとして、代表変更依頼を周辺のノードであるノード#1、#3、#Nに送信する(ステップS2002)。
代表変更依頼を受信したノード#1、#3、#Nは、代表変更依頼受信処理を実行する(ステップS2003)。代表変更依頼受信処理の詳細は、図30にて後述する。ノード#1は、受信した代表変更依頼の送信元IDと不揮発メモリ206の代表ノードIDとが異なるため、自ノードに関する代表変更依頼ではないと判断し、代表変更依頼に対する応答を行わない。ノード#3、#Nは、受信した代表変更依頼の送信元IDと不揮発メモリ206の代表ノードIDとが一致し、自ノードに関する代表変更依頼であると判断し、代表変更依頼に対する応答である代表変更応答をノード#2に送信する(ステップS2004)。図20の例では、ノード#3が、ノード#Nより先に代表変更応答を送信したとする。
ノード#3からの代表変更応答を受信したノード#2は、代表変更応答受信処理を実行する(ステップS2005)。代表変更応答受信処理の詳細は、図31にて後述する。ノード#2は、代表変更応答受信処理の中で、ノード#3をグループの新グループ代表ノードとして、グループメンバーID一覧信号をノード#3に送信する(ステップS2006)。
グループメンバーID一覧信号を受信したノード#3は、グループメンバーID一覧信号受信処理を実行する(ステップS2007)。グループメンバーID一覧信号受信処理の詳細は、図32にて後述する。ノード#3は、グループメンバーID一覧信号受信処理の中で、代表変更依頼を、同一のグループに所属するノード#Nに送信する(ステップS2008)。代表変更依頼を受信したノード#Nは、代表変更依頼受信処理を実行する(ステップS2009)。代表変更依頼受信処理の詳細は、図33に後述する。
図21は、データ収集時の動作例を示すシーケンス図である。図21に示すノード#1は、グループに所属していない。また、ノード#2〜#Nは、同一グループに所属する。ノード#3は、ノード#2〜#Nが所属するグループのグループ代表ノードである。さらに、ノード#1の周辺の装置として、検査員端末101と、ノード#2とがあるとする。さらに、ノード#2の周辺の装置は、ノード#1、#Nであるとする。さらに、ノード#3の周辺の装置は、ノード#2であるとする。
検査員端末101は、検査員端末101を操作する検査員からの指示等により、データ収集要求処理を実行する(ステップS2101)。データ収集要求処理は、図34に示すデータ収集処理の一部である。データ収集要求処理については、図34にて後述する。検査員端末101は、データ収集要求処理の中で、データ収集要求を、ノード#1〜#3、#Nに送信する(ステップS2102)。データ収集要求を受信したノード#1〜#3、#Nは、データ収集要求受信処理を実行する(ステップS2103)。データ収集要求受信処理は、図34に示すデータ収集処理の一部である。データ収集要求受信処理については、図34にて後述する。
ノード#1は、グループ未所属であるため、データ収集要求受信処理の中で、自ノードのセンサー202が検出したデータを含むデータ収集応答を、周辺の装置に送信する(ステップS2104)。図21の例では、ノード#1の周辺の装置として、検査員端末101と、ノード#2があるため、ノード#1は、検査員端末101と、ノード#2とに、自ノードのセンサー202が検出したデータを送信する。図21では、ノード#2への送信についての図示を省略する。これにより、検査員端末101は、ノード#1のセンサー202が検出したデータを収集することができる。
また、ノード#2、#Nは、グループ所属であり、グループ代表でないため、データ収集要求受信処理の中で、自ノードのセンサー202が検出したデータを、周辺の装置に送信しない。
一方、ノード#3は、グループ代表であるため、データ収集要求受信処理の中で、自ノードのセンサー202が検出したデータを含むデータ収集応答を、周辺の装置に送信する(ステップS2105)。図21の例では、ノード#3の周辺の装置として、ノード#2があるため、ノード#3は、ノード#2に、データ収集応答を送信する。ノード#3からデータ収集応答を受信したノード#2は、受信したデータ収集応答を周辺の装置に転送する(ステップS2106)。図21の例では、ノード#2の周辺の装置として、ノード#1とノード#3があり、ノード#3はデータ収集応答の転送元であるため、ノード#2は、ノード#1に、データ収集応答を転送する。
ノード#2からデータ収集応答を受信したノード#1は、受信したデータ収集応答を周辺の装置に転送する(ステップS2107)。図21の例では、ノード#1の周辺の装置として、検査員端末101とノード#2があり、ノード#2はデータ収集応答の転送元であるため、ノード#1は、検査員端末101に、データ収集応答を転送する。これにより、検査員端末101は、ノード#2、#3、#Nが所属するグループを代表するノード#3のセンサー202が検出したデータを収集することができる。
次に、図17〜図21を用いて説明したシーケンス図にて示した処理のフローチャートを、図22〜図34を用いて説明する。
図22は、データ取得処理手順の一例を示すフローチャートである。データ取得処理は、センサー202からデータを取得して、取得した結果に応じて他ノードに信号を送信する処理である。また、データ取得処理は、全てのノードにより実行される。
ノードは、センサーが検出したデータを取得する(ステップS2201)。次に、ノードは、取得したデータと前回のデータとの差分が閾値A以上か否かを判断する(ステップS2202)。取得したデータと前回のデータとの差分が閾値A以上である場合(ステップS2202:Yes)、ノードは、続けて、自ノードが代表ノードか否かを判断する(ステップS2203)。具体的には、ノードは、自ノードの不揮発メモリ206に格納された代表ノードIDに格納された値が自ノードのIDであれば、自ノードが代表ノードであると判断する。
自ノードが代表ノードでない場合(ステップS2203:No)、ノードは、続けて、自ノードがグループに所属するか否かを判断する(ステップS2204)。自ノードがグループに所属しない場合(ステップS2204:No)、ノードは、周辺のノードに、グループ作成依頼を送信する(ステップS2205)。
自ノードがグループに所属する場合(ステップS2204:Yes)、ノードは、周辺のノードに、グループ除外依頼を送信する(ステップS2206)。自ノードが代表ノードである場合(ステップS2203:Yes)、ノードは、周辺のノードに、代表変更依頼を送信する(ステップS2207)。取得したデータと前回のデータとの差分が閾値A以上でない場合(ステップS2202:No)、または、ステップS2205〜ステップS2207のいずれかの処理終了後、ノードは、データ取得処理を終了する。データ取得処理を実行することにより、ノードは、グループの作成や、グループからの除外、グループ代表ノードであるときの変更の契機を検出することができる。
図23は、グループ作成依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。グループ作成依頼受信処理は、グループ作成依頼を受信したときに行われる処理である。グループ作成依頼受信処理は、グループ作成依頼を受信するノードにより実行され、グループ作成依頼は周辺のノードに送信されるため、実質、どのノードでも実行される可能性がある。
ステップS2205の処理により、グループ作成依頼を受信した場合、ノードは、センサー202が検出したデータを取得する(ステップS2301)。次に、ノードは、取得したデータとグループ作成依頼のデータとの差分が閾値B以内か否かを判断する(ステップS2302)。取得したデータとグループ作成依頼のデータとの差分が閾値B以内である場合(ステップS2302:Yes)、ノードは、続けて、自ノードがグループに所属するか否かを判断する(ステップS2303)。
自ノードがグループに所属しない場合(ステップS2303:No)、ノードは、グループ作成依頼を送信したノードに、グループ作成応答(新規)を送信する(ステップS2304)。続けて、ノードは、グループ作成依頼の送信元IDを、グループ代表ノードIDとして不揮発メモリ206に登録する(ステップS2305)。なお、ノードは、ステップS2305の処理を、ステップS2304の処理の前に実行してもよい。
自ノードがグループに所属する場合(ステップS2303:Yes)、ノードは、グループ作成依頼を送信したノードに、グループ作成応答(追加)を送信する(ステップS2306)。続けて、ノードは、メンバー追加依頼を、グループ代表ノードに送信する(ステップS2307)。なお、ノードは、ステップS2307の処理を、ステップS2306の処理の前に実行してもよい。
取得したデータとグループ作成依頼のデータとの差分が閾値B以内でない場合(ステップS2302:No)、ステップS2305の処理終了後、または、ステップS2307の処理終了後、ノードは、グループ作成依頼受信処理を終了する。グループ作成依頼受信処理を実行することにより、ノードは、センサー202の値が近くなったノードを同一グループに設定することができる。
図24は、グループ除外依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。グループ除外依頼受信処理は、グループ除外依頼を受信したときに行われる処理である。グループ除外依頼受信処理は、グループ除外依頼を受信するノードにより実行され、グループ除外依頼は、周辺のノードに送信されるため、実質、どのノードでも実行される可能性がある。
ステップS2206の処理により、グループ除外依頼を受信した場合、ノードは、自ノードがグループに所属するか否かを判断する(ステップS2401)。自ノードがグループに所属する場合(ステップS2401:Yes)、ノードは、センサー202が検出したデータを取得する(ステップS2402)。次に、ノードは、取得したデータとグループ除外依頼のデータとの差分が閾値Bより大きいか否かを判断する(ステップS2403)。
取得したデータとグループ除外依頼のデータとの差分が閾値Bより大きい場合(ステップS2403:Yes)、ノードは、グループ除外依頼の送信元ノードに、グループ除外応答を送信する(ステップS2404)。続けて、ノードは、代表ノードに、メンバー除外依頼を送信する(ステップS2405)。なお、ノードは、ステップS2405の処理を、ステップS2404の処理の前に実行してもよい。
自ノードがグループに所属しない場合(ステップS2401:No)、取得したデータとグループ除外依頼のデータとの差分が閾値B以内である場合(ステップS2403:No)、または、ステップS2405の処理実行後、ノードは、グループ除外依頼受信処理を終了する。グループ除外依頼受信処理を実行することにより、センサー202のデータが離れたノードを同一グループから除外することができる。
図25は、グループ作成応答(新規)受信処理手順の一例を示すフローチャートである。グループ作成応答(新規)受信処理は、グループ作成応答(新規)を受信したときに行われる処理である。グループ作成応答(新規)受信処理は、グループ作成依頼を送信したノードにより実行される。
ステップS2304の処理により、グループ作成応答(新規)を受信した場合、ノードは、不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧に、グループ作成応答(新規)の送信元IDを追加する(ステップS2501)。次に、ノードは、不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDに、自ノードのIDを登録する(ステップS2502)。ステップS2502の実行終了後、ノードは、グループ作成応答(新規)受信処理を終了する。グループ作成応答(新規)受信処理を実行することにより、ノードは、センサー202のデータが近いセンサー202同士でグループを作成することができる。
図26は、グループ作成応答(追加)受信処理手順の一例を示すフローチャートである。グループ作成応答(追加)受信処理は、グループ作成応答(追加)を受信したときに行われる処理である。グループ作成応答(追加)受信処理は、グループ作成依頼を送信したノードにより実行される。
ステップS2306の処理により、グループ作成応答(追加)を受信した場合、ノードは、不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDに、グループ作成応答(追加)のグループ代表ノードIDを登録する(ステップS2601)。ステップS2601の実行終了後、ノードは、グループ作成応答(追加)受信処理を終了する。グループ作成応答(追加)受信処理を実行することにより、ノードは、センサー202のデータが近いノード同士で作成されたグループに追加することができる。
図27は、メンバー追加依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。メンバー追加依頼受信処理は、メンバー追加依頼を受信したときに行われる処理である。メンバー追加依頼受信処理は、グループ代表ノードによって実行される。したがって、図27の説明では、実行主体をグループ代表ノードとして説明する。
ステップS2307の処理により、メンバー追加依頼を受信した場合、グループ代表ノードは、不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧に、メンバー追加依頼の追加するノードのIDを登録する(ステップS2701)。ステップS2701の実行終了後、グループ代表ノードは、メンバー追加依頼受信処理を終了する。メンバー追加依頼受信処理を実行することにより、グループ代表ノードは、センサー202のデータが近いノードをグループに追加することができる。
図28は、グループ除外応答受信処理手順の一例を示すフローチャートである。グループ除外応答受信処理は、グループ除外応答を受信したときに行われる処理である。グループ除外応答受信処理は、グループ除外依頼を送信したノードによって実行される。
ステップS2404の処理により、グループ除外応答を受信した場合、ノードは、不揮発メモリ206から、代表ノードIDを取得する(ステップS2801)。次に、ノードは、受信したグループ除外応答の代表ノードIDと不揮発メモリ206の代表ノードIDが一致するか否かを判断する(ステップS2802)。
グループ除外応答の代表ノードIDと不揮発メモリ206の代表ノードIDが一致する場合(ステップS2802:Yes)、ノードは、不揮発メモリ206の代表ノードIDを消去する(ステップS2803)。ステップS2803の実行終了後、または、グループ除外応答の代表ノードIDと不揮発メモリ206の代表ノードIDが一致しない場合(ステップS2802:No)、ノードは、グループ除外応答受信処理を終了する。グループ除外応答受信処理を実行することにより、ノードは、センサー202のデータが変化した場合に、グループから除外することができる。
図29は、メンバー除外依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。メンバー除外依頼受信処理は、メンバー除外依頼を受信したときに行われる処理である。メンバー除外依頼受信処理は、グループ代表ノードによって実行される。したがって、図29の説明では、実行主体をグループ代表ノードとして説明する。
ステップS2405の処理により、メンバー除外依頼を受信した場合、グループ代表ノードは、不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧から、メンバー除外依頼の削除するノードのIDを削除する(ステップS2901)。ステップS2901の実行終了後、グループ代表ノードは、メンバー除外依頼受信処理を終了する。メンバー除外依頼受信処理を実行することにより、グループ代表ノードは、センサー202のデータが変化したノードを、グループから除外することができる。
図30は、代表変更依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。代表変更依頼受信処理は、代表変更依頼を受信したときに行われる処理である。代表変更依頼受信処理は、代表変更依頼を受信したノードによって実行され、代表変更依頼を送信するグループ代表ノードは、周辺のノードに代表変更依頼を送信するため、実質、どのノードでも実行される可能性がある。
ステップS2207の処理により、代表変更依頼を受信したノードは、不揮発メモリ206から、グループ代表ノードIDを取得する(ステップS3001)。次に、ノードは、受信した代表変更依頼の送信元IDと不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDが一致するか否かを判断する(ステップS3002)。受信した代表変更依頼の送信元IDと不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDが一致する場合(ステップS3002:Yes)、ノードは、センサー202が検出したデータを取得する(ステップS3003)。次に、ノードは、取得したデータと代表変更依頼のデータとの差分が閾値Bより大きいか否かを判断する(ステップS3004)。取得したデータと代表変更依頼のデータとの差分が閾値Bより大きい場合(ステップS3004:Yes)、ノードは、代表変更依頼の送信元となる旧代表ノードに、代表変更応答を送信する(ステップS3005)。
ステップS3005の実行終了後、代表変更依頼の送信元IDと不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDが一致しない場合(ステップS3002:No)、または、取得したデータと代表変更依頼のデータとの差分が閾値B以内である場合(ステップS3004:No)、ノードは、代表変更依頼受信処理を終了する。代表変更依頼受信処理を実行することにより、グループ代表ノードのセンサー202のデータが変化した際に、新たなグループ代表ノードとなり得るノードが、グループ代表ノードとして通知することができる。
図31は、代表変更応答受信処理手順の一例を示すフローチャートである。代表変更応答受信処理は、代表変更応答を受信したときに行われる処理である。代表変更応答受信処理は、代表変更依頼を送信した旧グループ代表ノードによって実行される。したがって、図31の説明では、実行主体を旧グループ代表ノードとして説明する。
ステップS3005の処理により、代表変更応答を受信した旧グループ代表ノードは、代表変更応答を初めて受信したか否かを判断する(ステップS3101)。代表変更応答を初めて受信した場合(ステップS3101:Yes)、旧グループ代表ノードは、代表変更応答の送信元に、グループメンバーID一覧信号を送信する(ステップS3102)。
次に、旧グループ代表ノードは、不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧を消去する(ステップS3103)。また、旧グループ代表ノードは、不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDを消去する(ステップS3104)。なお、旧グループ代表ノードは、ステップS3104の処理を、ステップS3103の処理の前に実行してもよい。
ステップS3104の実行終了後、または、2回目以降の代表変更応答を受信した場合(ステップS3101:No)、旧グループ代表ノードは、代表変更応答受信処理を終了する。代表変更応答受信処理を実行することにより、旧グループ代表ノードは、グループに所属するノードのIDを、新グループ代表ノードに引き継ぐことができる。
図32は、グループメンバーID一覧信号受信処理手順の一例を示すフローチャートである。グループメンバーID一覧信号受信処理は、グループメンバーID一覧信号を受信したときに行われる処理である。グループメンバーID一覧信号受信処理は、グループメンバーID一覧信号を受信する新グループ代表ノードにより実行される。したがって、図32の説明では、実行主体を新グループ代表ノードとして説明する。
ステップS3102の処理により、グループメンバーID一覧信号を受信した新グループ代表ノードは、受信したグループメンバーID一覧信号のグループメンバーID一覧を、不揮発メモリ206のグループメンバーID一覧に登録する(ステップS3201)。次に、新グループ代表ノードは、不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDに、自ノードのIDを登録する(ステップS3202)。続けて、新グループ代表ノードは、グループメンバーとなるノードに、代表更新依頼を送信する(ステップS3203)。ステップS3203の実行終了後、新グループ代表ノードは、グループメンバーID一覧信号受信処理を終了する。グループメンバーID一覧信号受信処理を実行することにより、新グループ代表ノードは、同一のグループに所属するノードに、新たにグループ代表ノードとなった新グループ代表ノードのIDを通知することができる。
図33は、代表更新依頼受信処理手順の一例を示すフローチャートである。代表更新依頼受信処理は、代表更新依頼を受信したときに行われる処理である。代表更新依頼受信処理は、グループに所属するノードによって実行される。
ステップS3203の処理により、代表更新依頼を受信したノードは、不揮発メモリ206から、グループ代表ノードIDを取得する(ステップS3301)。次に、ノードは、受信した代表更新依頼の旧代表ノードIDが不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDと一致するか否かを判断する(ステップS3302)。受信した代表更新依頼の旧代表ノードIDが不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDと一致した場合(ステップS3302:Yes)、ノードは、受信した代表更新依頼の新代表ノードIDを、不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDに登録する(ステップS3303)。
ステップS3303の実行終了後、または、受信した代表更新依頼の旧代表ノードIDが不揮発メモリ206のグループ代表ノードIDと一致しない場合(ステップS3302:No)、ノードは、代表更新依頼受信処理を終了する。代表更新依頼受信処理を実行することにより、グループに所属するノードは、新たにグループ代表ノードとなったIDをグループ代表ノードとして認識することができる。
図34は、データ収集処理手順の一例を示すフローチャートである。データ収集処理は、システム100内のセンサー202のデータを収集する処理である。データ収集処理は、検査員端末101が行う処理と、ノードが行う処理とがある。検査員端末101が行う処理を、データ収集要求処理とする。一方、ノードが行う処理を、データ収集要求受信処理とする。
検査員端末101は、データ収集要求を、各ノードに送信する(ステップS3401)。検査員端末101は、一定時間待機する(ステップS3402)。なお、無線通信回路311が、短距離無線が採用された通信回路であれば、検査員端末101は、データ収集要求をマルチホップ通信により各ノードに送信する。
ノードは、データ収集要求を受信する(ステップS3403)。次に、ノードは、自ノードがグループ代表ノードか否かを判断する(ステップS3404)。自ノードがグループ代表ノードでない場合(ステップS3404:No)、ノードは、続けて、自ノードがグループに所属するか否かを判断する(ステップS3405)。自ノードがグループに所属する場合(ステップS3405:Yes)、ノードは、データ収集要求受信処理を終了する。
自ノードがグループ代表ノードである場合(ステップS3404:Yes)、または、自ノードがグループに所属しない場合(ステップS3405:No)、ノードは、データ収集応答を周辺のノードに送信する(ステップS3406)。ステップS3406の実行終了後、ノードは、データ収集要求受信処理を終了する。データ収集応答を受信したノードは、データ収集応答を周辺のノードに転送する。
検査員端末101は、データ収集応答を受信する(ステップS3407)。次に、検査員端末101は、所定量のデータを収集できたか否かを判断する(ステップS3408)。所定量のデータは、システム100の管理者等により指定される。たとえば、所定量のデータは、全データの80[%]である。所定量のデータを収集できた場合(ステップS3408:Yes)、検査員端末101は、正常終了を出力する(ステップS3409)。所定量のデータを収集できなかった場合(ステップS3408:No)、検査員端末101は、異常終了を出力する(ステップS3410)。ステップS3409の実行終了後、または、ステップS3410の実行終了後、検査員端末101は、データ収集要求処理を終了する。データ収集処理を実行することにより、検査員端末101は、センサー202のデータを収集することができる。
以上説明したように、システム100は、第1のノードが有する第1のセンサー202から取得されるデータと、第2のノードが有する第2のセンサー202から取得されるデータとの内容が同等なら、第2のセンサー202から取得されるデータの送信を停める。これにより、システム100は、システム100全体のデータの通信量が減少し、データを送信する際に要求される充電する回数が減少するため、全データの収集にかかる時間を短くすることができる。
また、システム100は、第1のセンサー202から取得されるデータと第2のセンサー202から取得されるデータとの内容が同等ではないと判断した場合、第2のセンサー202から取得されるデータの送信を再開する。これにより、システム100は、内容が変化したデータを、検査員端末101に送信することができる。
また、システム100は、第1のセンサー202から取得されるデータと第2のセンサー202から取得されるデータとの内容が同等であると判断した場合、第1のノードと第2のノードとを同一のグループに設定する。そして、システム100は、第1のセンサー202から取得されるデータとともに、グループ内のノードのIDを送信してもよい。これにより、システム100は、システム100内で送信されるデータ量を削減するとともに、検査員端末101にノードのIDも併せて通知することができる。ノードのIDが付与されることにより、ノードのIDからノードの位置が特定できれば、データを解析するサーバは、データが応力であれば応力分布、データが温度であれば温度分布といった、位置情報を用いた解析を行うことができる。
また、あるグループに第1のノードと第2のノードのみが存在するとする。このとき、システム100は、第2のセンサー202から取得されるデータの送信を再開させる場合、第2のノードをあるグループから除外し、第1のセンサー202から取得されるデータとともに、第1のノードのIDを送信してもよい。これにより、システム100は、内容が変化した第2のノードのデータと該当のデータを取得したノードのIDとを、検査員端末101に送信することができる。また、システム100は、第1のセンサー202から取得されるデータとともに、第1のノードのIDを送信することにより、あるグループが解消されたことを検査員端末101に通知することができる。
また、あるグループに第1のノードと複数の第2のノードが存在するとする。このとき、システム100は、第1のセンサー202から取得されるデータの内容が変化したと判断された場合、第1のノードをグループから除外する。そして、システム100は、グループ内の複数の第2のノードのいずれかにより、複数の第2のノードのセンサー202から取得されるデータとともに、グループ内のノードの識別情報を送信してもよい。これにより、システム100は、グループ代表ノードのデータが変化しても、グループを維持でき、通信量を削減することができる。
また、第1のノードと第2のノードは、直接通信可能、または、所定のホップ数にて通信可能であってもよい。これにより、システム100は、グループを作成することにかかる通信量を抑えつつ、システム100内の通信量を削減することができる。また、センサー202から取得されるデータは距離が近ければ似たような値になりやすい。したがって、システム100は周辺のノードを対象にグループ化できるか否かを探索することにより、システム100は、遠方のノードまで問い合わせなくとも、グループを作成できる可能性が高い。
また、第1のノードが第1のセンサー202から取得されるデータを送信する。そして、第2のノードは、第1のセンサー202から取得されるデータを受信した場合に、第1のセンサー202から取得されるデータと第2のセンサー202から取得されるデータとの内容が同等であるか否かを判断する。そして、第1のセンサー202から取得されるデータと第2のセンサー202から取得されるデータとの内容が同等であると判断した場合、第2のノードは、第2のセンサー202から取得されるデータの送信を停めてもよい。これにより、判断結果を他のノードに送信しなくともよく、さらに、自ノードの送信を停めればよいため、通信回数を少なくして、システム100にかかる通信量を削減することができる。
なお、本実施の形態で説明したデータ収集方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。本データ収集プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、CD−ROM、MO、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また本データ収集プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布してもよい。
上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)複数の通信装置の各々の通信装置がマルチホップ通信によりデータを送受信するシステムのデータ収集方法において、
前記複数の通信装置のいずれかが、
前記複数の通信装置のうちの第1の通信装置が有する第1のセンサーから取得されるデータと、前記複数の通信装置のうちの第2の通信装置が有する第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等である場合、前記第2の通信装置による前記第2のセンサーから取得されるデータの送信を停める、
処理を実行することを特徴とするデータ収集方法。
(付記2)前記複数の通信装置のいずれかが、
前記第2のセンサーから取得されるデータの送信を停めた後に、前記第1のセンサーから取得されるデータと前記第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等ではなくなった場合、前記第2の通信装置による前記第2のセンサーから取得されるデータの送信を再開する、
処理を実行することを特徴とする付記1に記載のデータ収集方法。
(付記3)前記複数の通信装置のいずれかが、
前記第1のセンサーから取得されるデータと前記第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等である場合、前記第1の通信装置と前記第2の通信装置とを同一のグループに設定し、
前記第1の通信装置が、
前記複数の通信装置のいずれかが前記第1の通信装置と前記第2の通信装置とを同一のグループに設定した場合、前記第1のセンサーから取得されるデータとともに、前記第1および第2の通信装置が同一のグループであることを示す識別情報を送信する、
処理を実行することを特徴とする付記2に記載のデータ収集方法。
(付記4)前記複数の通信装置のいずれかが、
前記第2の通信装置による前記第2のセンサーから取得されるデータの送信を再開する場合、前記第2の通信装置を前記グループから除外し、
前記第1の通信装置が、
前記複数の通信装置のいずれかが前記第2の通信装置を前記グループから除外した場合、前記第1のセンサーから取得されるデータとともに、前記第1の通信装置の識別情報を送信する、
処理を実行することを特徴とする付記3に記載のデータ収集方法。
(付記5)前記複数の通信装置のいずれかが、
前記第1の通信装置と前記第2の通信装置とを同一のグループに設定した後に、前記第1のセンサーから取得されるデータの内容が変化した場合、前記第1の通信装置を前記グループから除外し、
前記第1の通信装置が、
前記複数の通信装置のいずれかが前記第1の通信装置を前記グループから除外した場合、前記第1のセンサーから取得されるデータとともに、前記第1の通信装置の識別情報を送信する、
処理を実行することを特徴とする付記3または4に記載のデータ収集方法。
(付記6)前記複数の通信装置のいずれかが、
前記第1の通信装置と同一のグループに設定した第2の通信装置が複数存在する時に、前記第1のセンサーから取得されるデータの内容が変化した場合、前記第1の通信装置を前記グループから除外し、
複数の第2の通信装置のいずれかが、
前記複数の通信装置のいずれかが前記第1の通信装置を前記グループから除外した場合、前記複数の第2の通信装置のいずれかのセンサーから取得されるデータとともに、前記複数の第2の通信装置が同一のグループであることを示す識別情報を送信する、
処理を実行することを特徴とする付記5に記載のデータ収集方法。
(付記7)前記停める処理は、
前記第1の通信装置が有する第1のセンサーから取得されるデータと、前記複数の通信装置のうちの前記第1の通信装置と直接通信可能な第2の通信装置が有する第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等である場合、前記第2の通信装置による前記第2のセンサーから取得されるデータの送信を停めることを特徴とする付記1〜6のいずれか一つに記載のデータ収集方法。
(付記8)前記第1の通信装置が、
前記第1のセンサーから取得されるデータを送信し、
前記第2の通信装置が、
前記第1のセンサーから取得されるデータを受信した場合、前記第1のセンサーから取得されるデータと、前記第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等であるか否かを判断し、
前記第1のセンサーから取得されるデータと前記第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等であると判断した場合、前記第2の通信装置による前記第2のセンサーから取得されるデータの送信を停める、
処理を実行することを特徴とする付記1〜7のいずれか一つに記載のデータ収集方法。
(付記9)複数の通信装置の各々の通信装置がマルチホップ通信によりデータを送受信するシステムにおいて、
前記複数の通信装置のうちの第1の通信装置が有する第1のセンサーから取得されるデータと、前記複数の通信装置のうちの第2の通信装置が有する第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等であるか否かを判断する判断部と、
前記判断部によって前記第1のセンサーから取得されるデータと前記第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等であると判断された場合、前記第2の通信装置による前記第2のセンサーから取得されるデータの送信を停める制御部と、
を有することを特徴とするシステム。
(付記10)複数の通信装置の各々の通信装置がマルチホップ通信によりデータを送受信するシステムのデータ収集プログラムにおいて、
前記複数の通信装置のいずれかに、
前記複数の通信装置のうちの第1の通信装置が有する第1のセンサーから取得されるデータと、前記複数の通信装置のうちの第2の通信装置が有する第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等である場合、前記第2の通信装置による前記第2のセンサーから取得されるデータの送信を停める、
処理を実行させることを特徴とするデータ収集プログラム。
#1、…、#N ノード
100 システム
101 検査員端末
401 送信部
402 受信部
403 判断部
404 設定部
405 制御部

Claims (10)

  1. 複数の通信装置の各々の通信装置がマルチホップ通信によりデータを送受信するシステムのデータ収集方法において、
    前記複数の通信装置のいずれかが、
    前記複数の通信装置のうちの第1の通信装置が有する第1のセンサーから取得されるデータと、前記複数の通信装置のうちの第2の通信装置が有する第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等である場合、前記第2の通信装置による前記第2のセンサーから取得されるデータの送信を停める、
    処理を実行することを特徴とするデータ収集方法。
  2. 前記複数の通信装置のいずれかが、
    前記第2のセンサーから取得されるデータの送信を停めた後に、前記第1のセンサーから取得されるデータと前記第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等ではなくなった場合、前記第2の通信装置による前記第2のセンサーから取得されるデータの送信を再開する、
    処理を実行することを特徴とする請求項1に記載のデータ収集方法。
  3. 前記複数の通信装置のいずれかが、
    前記第1のセンサーから取得されるデータと前記第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等である場合、前記第1の通信装置と前記第2の通信装置とを同一のグループに設定し、
    前記第1の通信装置が、
    前記複数の通信装置のいずれかが前記第1の通信装置と前記第2の通信装置とを同一のグループに設定した場合、前記第1のセンサーから取得されるデータとともに、前記第1および第2の通信装置が同一のグループであることを示す識別情報を送信する、
    処理を実行することを特徴とする請求項2に記載のデータ収集方法。
  4. 前記複数の通信装置のいずれかが、
    前記第2の通信装置による前記第2のセンサーから取得されるデータの送信を再開する場合、前記第2の通信装置を前記グループから除外し、
    前記第1の通信装置が、
    前記複数の通信装置のいずれかが前記第2の通信装置を前記グループから除外した場合、前記第1のセンサーから取得されるデータとともに、前記第1の通信装置の識別情報を送信する、
    処理を実行することを特徴とする請求項3に記載のデータ収集方法。
  5. 前記複数の通信装置のいずれかが、
    前記第1の通信装置と前記第2の通信装置とを同一のグループに設定した後に、前記第1のセンサーから取得されるデータの内容が変化した場合、前記第1の通信装置を前記グループから除外し、
    前記第1の通信装置が、
    前記複数の通信装置のいずれかが前記第1の通信装置を前記グループから除外した場合、前記第1のセンサーから取得されるデータとともに、前記第1の通信装置の識別情報を送信する、
    処理を実行することを特徴とする請求項3または4に記載のデータ収集方法。
  6. 前記複数の通信装置のいずれかが、
    前記第1の通信装置と同一のグループに設定した第2の通信装置が複数存在する時に、前記第1のセンサーから取得されるデータの内容が変化した場合、前記第1の通信装置を前記グループから除外し、
    複数の第2の通信装置のいずれかが、
    前記複数の通信装置のいずれかが前記第1の通信装置を前記グループから除外した場合、前記複数の第2の通信装置のいずれかのセンサーから取得されるデータとともに、前記複数の第2の通信装置が同一のグループであることを示す識別情報を送信する、
    処理を実行することを特徴とする請求項5に記載のデータ収集方法。
  7. 前記停める処理は、
    前記第1の通信装置が有する第1のセンサーから取得されるデータと、前記複数の通信装置のうちの前記第1の通信装置と直接通信可能な第2の通信装置が有する第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等である場合、前記第2の通信装置による前記第2のセンサーから取得されるデータの送信を停めることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載のデータ収集方法。
  8. 前記第1の通信装置が、
    前記第1のセンサーから取得されるデータを送信し、
    前記第2の通信装置が、
    前記第1のセンサーから取得されるデータを受信した場合、前記第1のセンサーから取得されるデータと、前記第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等であるか否かを判断し、
    前記第1のセンサーから取得されるデータと前記第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等であると判断した場合、前記第2の通信装置による前記第2のセンサーから取得されるデータの送信を停める、
    処理を実行することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載のデータ収集方法。
  9. 複数の通信装置の各々の通信装置がマルチホップ通信によりデータを送受信するシステムにおいて、
    前記複数の通信装置のうちの第1の通信装置が有する第1のセンサーから取得されるデータと、前記複数の通信装置のうちの第2の通信装置が有する第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等であるか否かを判断する判断部と、
    前記判断部によって前記第1のセンサーから取得されるデータと前記第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等であると判断された場合、前記第2の通信装置による前記第2のセンサーから取得されるデータの送信を停める制御部と、
    を有することを特徴とするシステム。
  10. 複数の通信装置の各々の通信装置がマルチホップ通信によりデータを送受信するシステムのデータ収集プログラムにおいて、
    前記複数の通信装置のいずれかに、
    前記複数の通信装置のうちの第1の通信装置が有する第1のセンサーから取得されるデータと、前記複数の通信装置のうちの第2の通信装置が有する第2のセンサーから取得されるデータとの内容が同等である場合、前記第2の通信装置による前記第2のセンサーから取得されるデータの送信を停める、
    処理を実行させることを特徴とするデータ収集プログラム。
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