WO2018207266A1

WO2018207266A1 - 無線センサ集約局、無線センサ装置、サーバ装置、無線センサシステム、および無線センサ制御方法

Info

Publication number: WO2018207266A1
Application number: PCT/JP2017/017597
Authority: WO
Inventors: 正夫大賀; 木下　裕介; 青山　哲也; 裕士三宅; 啓二郎武
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2017-05-09
Filing date: 2017-05-09
Publication date: 2018-11-15
Also published as: JPWO2018207266A1

Abstract

収集した環境情報に基づいてイベント検出を行う複数の無線センサ装置を統括制御する無線センサ集約局であって、無線センサ装置のイベント検出条件と、受信した環境情報との比較評価により、判定閾値を満足しているか否かを判断するイベント検出条件制御部と、データベースを参照することで、関連するイベント検出条件を有する無線センサ装置を選択し、選択した無線センサ装置に対して関連するイベント検出条件を設定する無線センサ選択部とを有する。

Description

無線センサ集約局、無線センサ装置、サーバ装置、無線センサシステム、および無線センサ制御方法

　本発明は、地理的に分散して設置された複数の無線センサ間で特定の無線センサの環境情報に基づき、関連する他の無線センサの動作を変更する機能を実現するための無線センサ集約局、無線センサ装置、サーバ装置、無線センサシステム、および無線センサ制御方法に関する。

　近年、道路、橋、トンネル、上下水道など社会インフラの老朽化や自然災害による被害を、加速度、温度、水分含有量などを測定する様々なセンサから環境情報を収集することで、危険予知に繋がる事象の早期検出を実現するシステムが期待されている。

　しかしながら、センサの設置場所の制約により、電源供給が難しい場合が多い。また、センサの長期間稼働を実現するために、デバイスの低消費電力化に加えて、情報収集の頻度を下げるなどの対応が必要となる。しかしながら、ネットワーク側では、情報収集頻度が低下するため、環境情報の精度が下がるという課題があった。

　また、危険予知に繋がる事象を検出するためには、複数のセンサから収集する環境情報だけではなく、地理的に異なる場所の環境情報と連係することが有効となる。このことから、環境情報の精度向上には、センサから収集する環境情報の精度に加えて、異なる場所に設置された関連するセンサ間の連係も必要となる。

　このような課題の解決方法として、以下のような従来技術がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１は、センサシステムに搭載される複数のセンサのうち、一部のセンサの出力値に応じてイベント発生を判定する。さらに、特許文献１は、関連するイベント発生の判定に必要な他センサの設定を変更可能とし、省電力化を図る技術が開示されている。

　一方で、以下のような従来技術もある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２は、生体に取り付けた複数のセンサから、生体または生体の周辺に発生する事象の状態量を取得する。そして、特許文献２は、取得した状態量が条件を満足した場合には、他のセンサにおける状態量の測定を開始させ、省電力化を図る技術が開示されている。

特願２０１５－０４８７４７公報特許４５７５１３３号公報

　しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
　特許文献１で開示された技術は、複数のセンサ群と１つの通信機能部とから構成されるセンサシステム内であれば、連係したイベント発生の検知および省電力化は、可能である。しかしながら、特許文献１は、異なる場所に設置されたセンサシステム間でのセンサ間の連係には寄与しない、という問題があった。

　また、特許文献２で開示された技術は、センサが測定する状態量の変化に伴い、段階的に異なるセンサの状態量の測定を開始することで、省電力化に効果がある。しかしながら、特許文献２は、連係するセンサ間で状態量の測定方法を制御することには、寄与しない、という問題があった。

　本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって広範囲な無線センサネットワークにおいて、危険予知などに必要となるネットワーク側の環境情報の精度向上と省電力化の両立を図ることのできる無線センサ集約局、無線センサ装置、サーバ装置、無線センサシステム、および無線センサ制御方法を得ることを目的とする。

　本発明に係る無線センサ集約局は、センサを介してそれぞれの設置場所における環境情報を収集し、環境情報の異常あるいは環境情報の変化に相当するイベント検出を行うように地理的に異なる場所に設置された複数の無線センサ装置を統括制御する無線センサ集約局であって、複数の無線センサ装置のそれぞれから環境情報を受信し、データベースに格納されたそれぞれの無線センサ装置のイベント検出条件と、受信した環境情報との比較評価により、イベント検出条件に含まれる１つのパラメータである判定閾値を満足しているか否かを判断するイベント検出条件制御部と、受信した環境情報が、イベント検出条件制御部により判定閾値を満足していると判断された場合には、データベースを参照することで、関連するイベント検出条件を有する他の無線センサ装置を、連係する無線センサ装置として選択し、連係する無線センサ装置に対して関連するイベント検出条件を設定可能とする無線センサ選択部とを有し、無線センサネットワークを構成するある無線センサ装置から受信した環境情報に応じて、連係する無線センサ装置のイベント検出条件の更新処理を実行するものである。

　本発明に係る無線センサ装置は、本発明に係る無線センサ集約局と相互通信を行う無線センサ装置であって、自身のイベント検出条件を格納するメモリと、センサから取得した環境情報が、メモリに格納された自身のイベント検出条件に含まれる１つのパラメータである判定閾値を満足している場合には、イベントが発生したと判断し、通信部を介して環境情報を無線センサ集約局に送信するイベント検出部と、無線センサ集約局から、更新すべきイベント検出条件を受信することで、メモリに格納された自身のイベント検出条件を更新するイベント検出条件更新部とを有するものである。

　本発明に係るサーバ装置は、センサを介してそれぞれの設置場所における環境情報を収集し、環境情報の異常あるいは環境情報の変化に相当するイベント検出を行うように地理的に異なる場所に設置された複数の無線センサ装置と、複数の無線センサ装置を統括制御する無線センサ集約局とを備えた無線センサネットワークと広域無線通信網を介して接続されるサーバ装置であって、複数の無線センサ装置のそれぞれで収集された環境情報を無線センサ集約局および広域無線通信網を介して受信し、記憶装置に格納する監視機能部と、複数の無線センサ装置のイベント検出条件の設定、更新、削除の入力操作を処理する入力部とを備え、監視機能部は、入力部で受け付けた入力操作に基づいて、記憶装置に格納された環境情報を分析することで、それぞれの無線センサ装置のイベント検出条件の更新の要否を決定し、イベント検出条件の更新を決定した場合には、イベント検出条件の設定要求を無線センサ集約局に送信し、無線センサ集約局に個々の無線センサ装置と通信させることで、所望の無線センサ装置のイベント検出条件を更新可能とするものである。

　本発明に係る無線センサシステムは、センサを介してそれぞれの設置場所における環境情報を収集し、環境情報の異常あるいは環境情報の変化に相当するイベント検出を行うように地理的に異なる場所に設置された複数の無線センサ装置と、複数の無線センサ装置と相互通信を行う無線センサ集約局とを含む単位無線センサネットワーク構成が、広域ネットワークに複数接続されている無線センサネットワークと、広域ネットワークに接続され、無線センサネットワーク内に含まれるすべての無線センサ装置および無線センサ集約局を統括制御する制御装置とを備える無線センサシステムであって、制御装置は、無線センサネットワーク内に含まれる無線センサ集約局を介して、無線センサ集約局と相互通信を行う複数の無線センサ装置のそれぞれから環境情報を受信し、データベースに格納されたそれぞれの無線センサ装置のイベント検出条件と、受信した環境情報との比較評価により、イベント検出条件に含まれる１つのパラメータである判定閾値を満足しているか否かを判断するイベント検出条件制御部と、受信した環境情報が、イベント検出条件制御部により判定閾値を満足していると判断された場合には、データベースを参照することで、無線センサシステムに含まれる全ての無線センサ装置の中から、関連するイベント検出条件を有する他の無線センサ装置を、連係する無線センサ装置として選択し、連係する無線センサ装置に対して関連するイベント検出条件を設定可能とする無線センサ選択部とを有し、無線センサシステムを構成するある無線センサ装置から受信した環境情報に応じて、無線センサシステム内の連係する無線センサ装置のイベント検出条件の更新処理を実行するものである。

　本発明に係る無線センサ制御方法は、センサを介してそれぞれの設置場所における環境情報を収集し、環境情報の異常あるいは環境情報の変化に相当するイベント検出を行うように地理的に異なる場所に設置された複数の無線センサ装置と、複数の無線センサ装置を統括制御する無線センサ集約局とを備えて構成された無線センサネットワークにおいて実行される無線センサ制御方法であって、複数の無線センサ装置のそれぞれにおいて、環境情報を収集し、無線センサ集約局に対して収集した環境情報を転送する情報収集ステップと、情報収集ステップにより収集された環境情報に基づいて、イベント検出を行う検出ステップと、を有し、無線センサ集約局において、複数の無線センサ装置のそれぞれから、環境情報を受信する受信ステップと、データベースに格納されたそれぞれの無線センサ装置のイベント検出条件と、受信した環境情報との比較評価により、イベント検出条件に含まれる１つのパラメータである判定閾値を満足しているか否かを判断するイベント検出ステップと、受信した環境情報が、イベント検出ステップにより判定閾値を満足していると判断された場合には、データベースを参照することで、関連するイベント検出条件を有する他の無線センサ装置を、連係する無線センサ装置として選択する選択ステップと、連係する無線センサ装置に対して関連するイベント検出条件を設定する要求指令を転送ステップとを有し、複数の無線センサ装置のそれぞれにおいて、無線センサ集約局から要求指令を受信した場合には、関連するイベント検出条件により自身のイベント検出条件の更新処理を実行する更新ステップを有するものである。

　本発明によれば、地理的に分散して設置された複数の無線センサ装置間で、特定の無線センサ装置の環境情報に基づき、関連する他の無線センサの動作を変更することのできる構成を備えている。この結果、広範囲な無線センサネットワークにおいて、危険予知などに必要となるネットワーク側の環境情報の精度向上と省電力化の両立を図ることのできる無線センサ集約局、無線センサ装置、サーバ装置、無線センサシステム、および無線センサ制御方法を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る無線センサ装置および無線センサ集約局を含んで構成される無線センサシステムの構成例を示す図である。本発明の実施の形態１に係る無線センサ装置の構成例を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係る無線センサ集約局の構成例を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係るデータベースに格納されるイベント検出条件の情報構成例を示す図である。本発明の実施の形態１に係るイベント検出条件に含まれている無線デバイスＩＤの採番規定の一例を示す図である。本発明の実施の形態１に係るサーバ装置の構成例を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係るサーバ装置の構成例を示した図である。本発明の実施の形態１に係る無線センサ装置による、環境情報の計測処理手順およびサーバ装置への情報送信処理手順の一例を示すシーケンス図である。本発明の実施の形態１に係る無線センサ装置のイベント検出判定処理の一例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１に係る無線センサ装置の状態遷移を例示した説明図である本発明の実施の形態１に係る無線センサ装置における環境情報の計測動作および無線送信動作の一例を示す図である。本発明の実施の形態１に係る無線センサ装置のイベント検出条件の更新手順の一例を示すシーケンス図である。本発明の実施の形態１に係る地理的に異なる場所に設置された無線センサ装置間で連係して行われるイベント検出条件の更新手順の一例を示すシーケンス図である。本発明の実施の形態１に係る無線センサ装置のイベント検出条件更新例を示す図であり、イベント検出条件の更新前のイベント設定例を示した図である。本発明の実施の形態１に係る無線センサ装置のイベント検出条件更新例を示す図であり、イベント検出条件の更新後のイベント設定例を示した図である。本発明の実施の形態１に係る無線センサ装置に関連するイベント検出条件の構成例を示す図である。本発明の実施の形態２に係る無線センサ装置および無線センサ集約局を含んで構成される無線センサシステムの構成例を示す図である。本発明の実施の形態２に係る制御装置の構成例を示すブロック図である。

　以下に、本発明の実施の形態に係る無線センサ集約局、無線センサ装置、サーバ装置、無線センサシステム、および無線センサ制御方法について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明においては、無線センサネットワークとして９２０ＭＨｚ帯を用いたＷｉｒｅｌｅｓｓ　Ｓｍａｒｔ　Ｕｔｉｌｉｔｙ　Ｎｅｔｗｏｒｋ（Ｗｉ－ＳＵＮ）等の特定小電力無線ネットワークを前提に説明するが、本発明は、これに限定されない。

　実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係る無線センサ装置および無線センサ集約局を含んで構成される無線センサシステムの構成例を示す図である。無線センサネットワーク４０は、監視対象となる監視エリア２０ａ、２０ｂ、２０ｃに、センサ等により周辺の環境情報を取得する無線センサ装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃが配置されている。無線センサ装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、取得した環境情報を、センサ無線信号１２ａ、１２ｂ、１２ｃを経由して、無線センサ集約局１１に送信する。

　無線センサ集約局１１は、携帯電話などの広域無線通信手段により、無線信号３４を経由して、無線センサ装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃで取得された環境情報を、携帯基地局３０に転送する。環境情報は、携帯基地局３０から広域ネットワーク３１に転送され、サーバ装置３２に蓄積される。

　以降の説明において、無線センサ装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃを区別しないときには、無線センサ装置１０と称することがある。同様に、監視エリア２０ａ、２０ｂ、２０ｃを区別しないときには、監視エリア２０と称することがあり、センサ無線信号１２ａ、１２ｂ、１２ｃを区別しないときには、センサ無線信号１２と称することがある。

　無線センサ集約局１１は、複数の無線センサ装置１０と無線通信可能な上位装置である。また、無線センサ集約局１１は、広域無線通信網４１との無線通信手段も有している。具体的には、無線センサ集約局１１は、監視エリア２０で構成される無線センサネットワーク４０上の情報を、携帯基地局３０、広域ネットワーク３１、サーバ装置３２で構成される広域無線通信網４１に中継するための転送機能を有する。

　無線センサ集約局１１が有する、広域無線通信網４１との無線通信手段としては、携帯電話で利用されるＷ－ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ－Ｃｏｄｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）やＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）などがある。

　携帯基地局３０は、広域無線通信網４１において複数の携帯端末を集約する装置である。本実施の形態１では、携帯端末の機能は、無線センサ集約局１１内に搭載されている。そして、この機能により、無線センサ集約局１１は、携帯基地局３０との間の無線回線制御、およびセキュリティなどの処理を行う。また、携帯基地局３０は、無線センサ集約局１１とサーバ装置３２との間の通信を中継する中継装置としての機能も有する。

　携帯基地局３０とサーバ装置３２との間は、主に有線回線で構成される広域ネットワーク３１により接続されている。広域ネットワーク３１は、複数のルータや光回線などを用いてＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ネットワークを構成する。

　なお、以下、広域ネットワーク３１を介した通信では、通信プロトコルとしてＩＰを用いる例を説明する。ただし、広域ネットワーク３１を介して通信で用いることのできる通信プロトコルは、これに限定されない。

　サーバ装置３２は、無線センサ装置１０により取得された環境情報を蓄積する装置である。サーバ装置３２は、様々なセンサから収集した環境情報を用いて、危険予知に繋がる事象を検出する機能、無線センサ装置１０、無線センサ集約局１１の動作に関する情報を設定する機能、装置状態に関する監視情報を収集する機能、取得した環境情報を表示する機能等を有する。

　なお、サーバ装置３２は、無線センサネットワーク４０に１つの装置を配備すれば良いが、これに限定されるものではない。サーバ装置３２の負荷分散による冗長化に応じて、あるいは監視対象となる目的に応じて、異なる拠点にサーバ装置３２を設置する構成としても良い。

　図２は、本発明の実施の形態１に係る無線センサ装置１０の構成例を示すブロック図である。無線センサ装置１０において、通信部１００は、センサ無線信号１２の送受信処理を行う無線ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）機能と、無線センサ集約局１１と無線接続するための制御を行うモデム機能とから構成される。アンテナ部（以下、ＡＮＴ（Ａｎｔｅｎｎａ）部とする）１０１は、無線センサ集約局１１との間で、センサ無線信号１２の電波を送受信する。

　センシング部１０２は、加速度や土壌の水分などの環境情報を計測する機能を持つセンサ１０３の設定および制御を行っている。そして、センシング部１０２は、センサ１０３で計測された環境情報を取得する。

　メモリ１０４は、無線センサ装置１０が動作するための無線パラメータなどの設定情報を格納している。そして、この無線パラメータは、無線センサ装置１０の起動時に、読み出される。また、メモリ１０４は、センシング部１０２がセンサ１０３より取得した環境情報を一時的に保存する時にも使用される。

　イベント検出部１０５は、メモリ１０４に格納されるイベント検出条件を使用して、センシング部１０２で計測した環境情報の評価を行う。そして、イベント検出部１０５は、イベント検出条件を満足した場合には、イベントが発生したと判断する。

　イベント検出条件更新部１０６は、無線センサ集約局１１またはサーバ装置３２によりイベント検出条件の更新が判断されたときに、イベント検出部１０５が使用するイベント検出条件を、無線センサ集約局１１と通信することで更新し、メモリ１０４に格納する。

　バッテリー１０７は、無線センサ装置１０内の各構成に電源を供給する機能を有している。バッテリー１０７は、停電時には太陽光や発電装置と連動して電源供給することも可能である。

　図３は、本発明の実施の形態１に係る無線センサ集約局１１の構成例を示すブロック図である。無線センサ集約局１１において、通信部２００は、センサ無線信号１２の送受信処理を行う無線ＩＦ機能と、無線センサ装置１０と無線接続のための制御を行うモデム機能とから構成される。ＡＮＴ部２０１は、無線センサ装置１０との間で、センサ無線信号１２の電波を送受信する。

　広域網インタフェース部２０２は、携帯電話網などの広域無線通信網４１と通信するための無線通信手段を有している。そして、広域網インタフェース部２０２は、無線センサ装置１０から受信する環境情報を、広域無線通信網４１に中継するための転送機能を有する。

　ＡＮＴ部２０３は、広域無線通信網４１の携帯基地局３０との間で、無線信号３４の電波を送受信する。

　イベント検出条件制御部２０４は、無線センサ装置１０のメモリ１０４に格納されるイベント検出条件に関する情報の設定、更新、削除を行う機能を有する。イベント検出条件の更新対象となる無線センサ装置１０は、無線センサ選択部２０５により決定される。

　データベース２０６は、無線センサ集約局１１が管理する無線センサ装置１０のリストおよび関連するイベント検出条件、無線センサ集約局１１が動作するための無線パラメータ、などの設定情報を格納している。

　図４は、本発明の実施の形態１に係るデータベース２０６に格納されるイベント検出条件の情報構成例を示す図である。イベント検出条件は、無線センサ集約局１１が収容する無線センサ装置１０ごとに、無線デバイスＩＤ、イベント登録数、センサ種別が登録されており、イベント登録数およびセンサ種別に応じて、イベント設定を規定している。本例では、センサ種別として、傾斜計、土壌水分計、および温度計を示しているが、センサ種別は、これに限定されない。また、本例では、イベント処理としてセンサの計測間隔と無線送信間隔の例を示しているが、これに限定されず、センサによる環境情報の取得回数などを使用しても良い。

　図５は、本発明の実施の形態１に係るイベント検出条件に含まれている無線デバイスＩＤの採番規定の一例を示す図である。この例では、無線デバイスＩＤは、１６進数４桁の数字で構成されている。

　最上位の数字Ａは、無線センサ装置１０に接続されるセンサ１０３の種類を示し、２桁からなる数字ＢＣは、無線デバイス固有の識別子を示し、最下位の数字Ｄは、無線センサ装置１０に設定可能なイベント検出条件のリストを示すイベント設定副番である。

　イベント設定には、イベント検出を行うための判定閾値と、イベント設定におけるセンサ１０３からの環境情報の計測間隔と、広域無線通信網４１に環境情報を送信する無線送信間隔と、が設定される。無線センサ装置１０のメモリ１０４には、無線センサ集約局１１の保有するイベント検出条件のうち、自装置に関わるイベント検出条件のみが格納される。

　電源部２０７は、無線センサ集約局１１内の各構成に電源を供給する機能を有している。電源部２０７は、停電時には、太陽光や発電装置と連動して電源供給することも可能である。

　なお、本実施の形態１では、広域網インタフェース部２０２を無線センサ集約局１１に内蔵する構成の一例を示した。しかしながら、無線センサ集約局１１の外部に広域網インタフェース機能を接続する構成とすることもできる。また、無線デバイスＩＤの採番規定に関しても、図５に例示したものには限定されず、識別子の桁数や各桁に割当てられる意味などは柔軟に変更可能である。

　図６は、本発明の実施の形態１に係るサーバ装置３２の構成例を示すブロック図である。サーバ装置３２において、有線ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）部３００は、携帯基地局３０および広域ネットワーク３１で構成される広域無線通信網４１と接続される。

　監視機能部３０１は、複数の無線センサ装置１０から受信する環境情報の収集、管理を行う。また、監視機能部３０１は、無線センサ装置１０のイベント検出条件の設定、更新、削除を行う機能部である。

　表示部３０２は、監視機能部３０１で管理される無線センサ装置１０の環境情報の表示を行う。また、入力部３０３は、無線センサ装置１０のイベント検出条件の設定、更新、削除を行うための入力インタフェースを提供する。

　記憶装置３０４は、サーバ装置３２の運用に必要な内部情報、監視機能部３０１が管理する無線センサ装置１０の環境情報、およびイベント検出条件などの制御情報、を記憶する。電源部３０５は、サーバ装置３２の各構成に電源を供給する。

　図７は、本発明の実施の形態１に係るサーバ装置３２の構成例を示した図である。サーバ装置３２の監視機能部３０１がＣＰＵを備える制御回路で実現される場合には、この制御回路は、例えば、図７に示す構成の制御回路４００として構成される。

　監視機能部３０１が図７に示す制御回路４００の構成を有する場合には、プロセッサ４０１がメモリ４０２に記憶された、監視機能部３０１の処理に対応するプログラムを読み出して実行することにより、監視機能部３０１の機能が実現される。また、メモリ４０２は、プロセッサ４０１が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。

　続いて、装置起動後に、無線センサ装置１０と無線センサ集約局１１とが無線接続され、無線センサ装置１０で計測した環境情報を、無線センサ集約局１１が広域無線通信網４１を介してサーバ装置３２に格納する手順について説明する。図８は、本発明の実施の形態１に係る無線センサ装置１０による、環境情報の計測処理手順およびサーバ装置３２への情報送信処理手順の一例を示すシーケンス図である。

　無線センサ集約局１１の装置起動が行われると、無線センサ集約局１１は、データベース２０６から無線パラメータなど、サービスを開始するために必要な設定情報を読み出す（ＳＴ１００）。無線センサ集約局１１の通信部２００は、周波数帯域や使用するチャネル情報などの無線パラメータを用いて、ＡＮＴ２０１を介したセンサ無線信号１２の送信を開始する。

　また、無線センサ装置１０は、装置起動後にメモリ１０４から無線パラメータ設定情報を読み出す（ＳＴ１０１）。そして、センシング部１０２は、取得した無線センサ装置１０のイベント判定条件に基づき、無線センサ装置１０に接続するセンサ１０３の設定を行う（ＳＴ１０２）。

　さらに、無線センサ装置１０は、装置起動後、センサ１０３から取得した環境情報を送信する無線センサ集約局１１の探索を行い、センサ無線信号１２を介して無線通信路の設定を行う（ＳＴ１０３）。

　その一方で、無線センサ集約局１１の広域網インタフェース部２０２は、広域無線通信手段を用いて広域無線通信網４１と接続するために、携帯基地局３０と無線信号３４を介して接続する（ＳＴ１０４）。

　無線センサ集約局１１は、携帯基地局３０と無線信号３４により通信路を確立後、広域無線通信網４１への位置登録およびパケット接続を行い、サーバ装置３２と通信可能な状態となる（ＳＴ１０５）。これらのＳＴ１０３～ＳＴ１０５の手順が完了後、各通信路が確立され、無線センサネットワーク４０によるサービスが開始される。

　無線センサ装置１０のセンシング部１０２は、メモリ１０４から取得したイベント検出条件の計測間隔で、センサ１０３から環境情報を取得する（ＳＴ１０６）。ここでは、図４のイベント検出条件のうち、無線デバイス＃１の設定を前提に説明する。

　センシング部１０２から環境情報の取得要求を受信したセンサ１０３は、環境情報の計測を行い、センシング部１０２に計測結果を応答する（ＳＴ１０７）。

　センサ１０３から環境情報を取得したセンシング部１０２は、メモリ１０４に環境情報を格納後、環境情報とイベント検出条件の判定閾値を評価し、該当するイベント設定を選択する（ＳＴ１０８）。

　本イベント判定処理において、イベント設定に変更が無い場合には、センシング部１０２は、同一のイベント設定に基づき次の環境情報取得のスケジューリングを行う。また、イベント設定が変更された場合には、センシング部１０２は、次の環境情報取得を新しいイベント設定を用いて開始する（ＳＴ１０９）。

　センシング部１０２は、イベント検出条件の無線送信間隔に到達した場合には、センサ１０３から取得した環境情報をサーバ装置３２に送信する処理を開始する（ＳＴ１１０）。無線送信間隔内に計測した環境情報が複数個存在する場合には、センシング部１０２は、環境情報を多重化して無線センサ集約局１１に送信しても良い。

　無線センサ装置１０から環境情報を受信した無線センサ集約局１１のイベント検出条件制御部２０４は、環境情報とイベント検出条件の評価を行う。そして、イベント検出条件制御部２０４は、無線センサ装置１０のイベント設定に対応する関連無線デバイスの有無を確認後、広域網インタフェース部２０２を介して、携帯基地局３０に環境情報を中継する。

　携帯基地局３０は、受信した環境情報を、広域ネットワーク３１経由で、サーバ装置３２に転送する（ＳＴ１１１）。サーバ装置３２は、受信した環境情報を記憶装置３０４に格納する（ＳＴ１１２）。以降、無線センサ装置１０のセンシング部１０２による環境情報の取得処理と、当該環境情報のサーバ装置３２への送信処理とが、繰返し行われる（ＳＴ１１３）。

　本手順により、サーバ装置３２は、無線センサネットワーク４０内の複数の無線センサ装置１０から環境情報を取得可能となる。この結果、サーバ装置３２は、社会インフラの状態把握や危険予知などを目的とした評価を実施できる。

　図９は、本発明の実施の形態１に係る無線センサ装置１０のイベント検出判定処理の一例を示すフローチャートである。先の図４のイベント検出条件のうち、無線デバイス＃２の例を用いて、無線センサ装置１０のイベント検出判定処理の動作を説明する。

　無線デバイス＃２では、イベント設定として３つのイベント検出条件が登録されており、初期状態をイベント設定＃１とする。

　センサ種別は、傾斜計であり、センサ１０３で計測する環境情報は、加速度情報である。無線センサ装置１０のセンシング部１０２は、センサ１０３から環境情報である加速度情報を取得するための周期に到達したか否かを判定する（Ｓ１００）。環境情報の取得周期に到達した場合、センシング部１０２は、センサ１０３から環境情報を取得する（Ｓ１０１）。

　センシング部１０２は、イベント検出条件に登録されるイベント登録数が複数存在するか否かを検証する（Ｓ１０２）。そして、センシング部１０２は、複数のイベント登録数が存在する場合には、判定閾値との照合を行う（Ｓ１０３）。

　図１０は、本発明の実施の形態１に係る無線センサ装置１０の状態遷移５００を例示した説明図である。各イベント設定は、図１０に示したような各状態遷移に対応させる。ここでは、状態Ａ５０１は、無線デバイス＃２のイベント設定＃１、状態Ｂ５０２は、無線デバイス＃２のイベント設定＃２、状態Ｃ５０３は、無線デバイス＃２のイベント設定＃３に対応する。

　つまり、無線センサ装置１０が状態Ａ５０１の場合には、イベント検出部１０５は、センサ１０３から取得した加速度がイベント設定＃２の判定閾値＃２の条件を満足すると、状態Ａ５０１から状態Ｂ５０２のイベント処理パラメータを、センシング部１０２に設定する（Ｓ１０４、Ｓ１０５）。

　図１１は、本発明の実施の形態１に係る無線センサ装置１０における環境情報の計測動作および無線送信動作の一例を示す図である。無線センサ装置１０は、各状態遷移５００のイベント処理パラメータに基づき、無線送信動作６００と計測動作６０１を周期的に実施する。このとき、無線センサ装置１０の無線送信動作６００は、計測動作６０１のみを行う場合と比較して、消費電力が大きくなる。

　なお、本実施の形態１における状態遷移の動作では、各状態を段階的に変更する方法について説明しているが、これに限定されない。

　図１２は、本発明の実施の形態１に係る無線センサ装置１０のイベント検出条件の更新手順の一例を示すシーケンス図である。無線センサ装置１０は、センサ１０３から取得した環境情報を、サーバ装置３２に周期的に送信し、無線センサネットワーク４０による社会インフラ監視サービスを運用中であるとする（ＳＴ２００）。

　サーバ装置３２は、記憶装置３０４に蓄積された環境情報の分析結果より、無線センサ装置１０のイベント検出条件の更新を決定した場合には、サーバ装置３２の入力部３０３からイベント検出条件のうち、変更するパラメータを入力することで、記憶装置３０４に格納されるイベント検出条件を更新する（ＳＴ２０１）。

　次に、サーバ装置３２は、無線センサ集約局１１にイベント検出条件の設定を要求する（ＳＴ２０２）。サーバ装置３２からイベント検出条件設定要求を受信した無線センサ集約局１１は、データベース２０６のイベント検出条件を更新する（ＳＴ２０３）。

　一方、無線センサ装置１０のセンシング部１０２は、メモリ１０４から取得したイベント検出条件の計測間隔で、センサ１０３から環境情報を取得する。センサ１０３から環境情報を取得したセンシング部１０２は、メモリ１０４に環境情報を格納後、環境情報とイベント検出条件の判定閾値を評価する（ＳＴ２０４）。

　無線センサ装置１０は、イベント検出条件の無線送信間隔に到達した場合には、センサ１０３から取得した環境情報をサーバ装置３２に送信する処理を開始し（ＳＴ２０５）、無線センサ集約局１１に環境情報を送信する（ＳＴ２０６）。

　無線センサ装置１０から環境情報を受信した無線センサ集約局１１のイベント検出条件制御部２０４は、データベース２０６に格納される無線センサ装置１０のイベント検出条件更新有無を確認する（ＳＴ２０７）。そして、イベント検出条件制御部２０４は、更新を検出した場合には、無線センサ装置１０にイベント検出条件を転送する（ＳＴ２０８）。

　無線センサ集約局１１から新たなイベント検出条件を受信した無線センサ装置１０のイベント検出条件更新部１０６は、メモリ１０４に格納されるイベント検出条件の内容を更新し、センシング部１０２にイベント処理パラメータの設定を行う（ＳＴ２０９）。これらの一連処理により、サーバ装置３２により変更されたイベント検出条件のイベント処理パラメータが、無線センサ装置１０に反映される。

　無線センサ集約局１１は、先のＳＴ２０８で無線センサ装置１０にイベント検出条件を送信後、環境情報をサーバ装置３２に転送する（ＳＴ２１０）。上述したイベント検出条件更新方法は、無線センサ装置１０の環境情報送信を契機に、イベント検出条件の更新手順を実行する。このため、無線センサ装置１０の低消費電力化に効果がある。ただし、イベント検出条件の更新手順はこれに限定されず、無線センサ集約局１１からイベント検出条件の更新手順を開始しても良い。

　また、イベント検出条件の更新方法として、サーバ装置３２から入力する方法を説明したが、これに限定されない。事前に複数のイベント検出条件を準備しておき、無線センサ装置１０から取得した環境情報の評価結果から更新するイベント検出条件を自動的に選択する更新方法を採用しても良い。また、この環境情報の評価は、無線センサ集約局１１で実行しても良い。

　図１３は、本発明の実施の形態１に係る地理的に異なる場所に設置された無線センサ装置１０間で連係して行われるイベント検出条件の更新手順の一例を示すシーケンス図である。ここでは、イベント検出条件の更新手順を無線センサ集約局１１が自動的に実行する方法について説明する。

　また、図１４Ａおよび図１４Ｂは、本発明の実施の形態１に係る無線センサ装置１０のイベント検出条件更新例を示す図である。具体的には、図１４Ａは、イベント検出条件の更新前のイベント設定例であり、図１４Ｂは、イベント検出条件の更新後のイベント設定例である。

　無線センサ装置１０ａは、センサ１０３ａから、計測間隔で周期的に環境情報を取得し、イベント検出判定処理を行う（ＳＴ３００）。さらに、無線センサ装置１０ａは、無線送信間隔に到達すると、サーバ装置３２に計測した環境情報を送信する（ＳＴ３０１、ＳＴ３０２）。

　この時、無線センサ装置１０ａから環境情報を受信した無線センサ集約局１１のイベント検出条件制御部２０４は、データベース２０６に格納された無線センサ装置１０ａのイベント検出条件と、受信した環境情報との比較評価を行う（ＳＴ３０３）。

　イベント検出条件評価の結果、イベント検出条件制御部２０４によって、無線センサ装置１０ａが図１４Ａに示す判定閾値＃２を満足したと判定されると、無線センサ集約局１１の無線センサ選択部２０５は、当該状態における関連無線デバイスＩＤの有無を確認し、関連無線デバイスＩＤとして無線センサ装置１０ｂの無線デバイスＩＤを取得する（ＳＴ３０４、ＳＴ３０５）。

　図１５は、本発明の実施の形態１に係る無線センサ装置に関連するイベント検出条件の構成例を示す図である。無線センサ集約局１１の無線センサ選択部２０５が選択した関連無線デバイスＩＤと、無線センサ装置１０ｂの無線デバイスＩＤは、異なる。しかしながら、図１５に示すように、１つの無線デバイスＩＤは、複数のイベント検出条件を定義することが可能である。

　従って、無線センサ集約局１１のイベント検出条件制御部２０４は、関連無線デバイスＩＤの最下位の桁であるイベント設定副番により、イベント検出条件リストから特定のイベント検出条件を選択できる。イベント検出条件制御部２０４は、関連無線デバイスＩＤから選択した無線センサ装置１０ｂのイベント検出条件を、無線センサ装置１０ｂに設定する処理を行う（ＳＴ３０６）。

　ここでは、イベント検出条件の更新処理は、無線センサ集約局１１から開始しているが、これに限定されない。また、無線センサ装置１０ｂが無線センサ集約局１１に環境情報を送信するタイミングで更新しても良い。

　無線センサ装置１０ｂのイベント検出条件更新部１０６は、無線センサ集約局１１から受信した新しいイベント検出条件を受信すると、メモリ１０４に格納されるイベント検出条件を更新し、イベント検出条件のパラメータをセンシング部１０２に設定する（ＳＴ３０７）。

　図１４Ｂは、無線センサ装置１０ｂのイベント検出条件更新後の設定であり、イベント登録数および計測間隔、無線送信間隔を更新することにより、計測精度を向上させることができる。センシング部１０２は、更新されたイベント検出条件を用いてセンサ１０３ｂからの環境情報取得、およびイベント検出判定処理を行う（ＳＴ３０８）。

　無線センサ装置１０ｂは、更新されたイベント検出条件の無線送信間隔に到達した場合には、センサ１０３ｂから取得した環境情報を、サーバ装置３２に送信する処理を開始し（ＳＴ３０９）、無線センサ集約局１１に環境情報を送信する（ＳＴ３１０）。

　無線センサ装置１０ｂより環境情報を受信したサーバ装置３２は、無線センサ装置１０ａから受信する環境情報と、無線センサ装置１０ｂから受信する環境情報とから、監視エリア２０の状況を高精度に確認することが可能となる（ＳＴ３１１）。

　図１３では、地理的に異なる場所に設置された２つの無線センサ装置間で、連係したイベント検出条件の更新を行う手順について説明した。図１４の無線センサ装置１０ｃのように、無線センサ装置１０ａの関連無線デバイスＩＤに複数の無線デバイスＩＤを設定することで連係する無線センサ装置１０を、柔軟に選択することが可能である。

　関連する無線デバイスの選定方法に関しては、上述した方法には限定されない。例えば、設置場所の位置関係から関連する無線デバイスを決定しても良いし、過去の測定情報に基づいてセンサ種別と無線センサ装置との位置情報から関連性を設計しても良いく、本実施の形態では、関連する無線デバイスの選定方法に関しては、特に規定しない。

　以上説明したように、本実施の形態１によれば、無線センサ装置と無線センサ集約局およびサーバ装置に、環境情報を収集する計測精度および無線送信間隔を更新する機能と、関連する他の無線センサ装置を選択する機能とを設ける構成を備えている。

　このような構成を備えることで、地理的に分散して設置された複数の無線センサ間で特定の無線センサ装置の環境情報に基づき、関連する他の無線センサ装置の動作を変更することができる。この結果、広範囲な無線センサネットワークにおいて、危険予知などに必要となる環境情報の精度向上と、省電力化とを両立できる無線センサシステムおよび装置を得ることができる。

　実施の形態２．
　図１６は、本発明の実施の形態２に係る無線センサ装置１０および無線センサ集約局１１を含んで構成される無線センサシステムの構成例を示す図である。本実施の形態２の無線センサネットワーク４０’は、先の実施の形態１における無線センサネットワーク４０の無線センサ集約局１１のイベント検出条件制御部２０４、無線センサ選択部２０５の機能部を、広域ネットワーク３１に設置する制御装置３５上に備える以外は、先の実施の形態１の無線センサネットワーク４０と同様である。

　実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

　図１７は、本発明の実施の形態２に係る制御装置３５の構成例を示すブロック図である。制御装置３５において、有線ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）部８００は、広域ネットワーク３１上でＩＰ通信を行い、携帯基地局３０ａ、３０ｃ、サーバ装置３２と接続される。

　イベント検出条件制御部８０１は、無線センサ装置１０のメモリ１０４に格納されるイベント検出条件に関する情報の設定、更新、削除を行う機能を有する。そして、イベント検出条件の更新対象となる無線センサ装置１０は、無線センサ選択部８０２により決定される。データベース８０３は、無線センサ装置１０のリストおよび関連するイベント検出条件を格納する。

　電源部８０４は、制御装置３５の各構成に電源を供給する機能を有する。制御装置３５は、広域無線通信網４１上に配置されることから、より広範囲な無線センサネットワーク上で、複数の無線センサ集約局１１ａ、１１ｂ、１１ｃと接続する無線センサ装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃを連係させることが可能となる。

　以上説明したように、本実施の形態２によれば、無線センサ装置、無線センサ集約局、サーバ装置および制御装置に、環境情報を収集する計測精度および無線送信間隔を更新する機能と、関連する他の無線センサ装置を選択する機能とを設ける構成を備えている。

　１０ａ、１０ｂ、１０ｃ　無線センサ装置、１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ　無線センサ集約局、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ　センサ無線信号、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ　監視エリア、３０、３０ａ、３０ｃ　携帯基地局、３１　広域ネットワーク、３２　サーバ装置、３４、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ　無線信号、３５　制御装置、４０、４０’　無線センサネットワーク、４１、４１’　広域無線通信網、１００、２００　通信部、１０１、２０１、２０３　アンテナ部、１０２　センシング部、１０３　センサ、１０４　メモリ、１０５　イベント検出部、１０６　イベント検出条件更新部、１０７　バッテリー、２０２　広域網インタフェース部、２０４、８０１　イベント検出条件制御部、２０５、８０２　無線センサ選択部、２０６、８０３　データベース、２０７、３０５、８０４　電源部、３０１　監視機能部、３０２　表示部、３０３　入力部、３０４　記憶装置、４００　制御回路、４０１　プロセッサ、４０２　メモリ、

Claims

　センサを介してそれぞれの設置場所における環境情報を収集し、前記環境情報の異常あるいは前記環境情報の変化に相当するイベント検出を行うように地理的に異なる場所に設置された複数の無線センサ装置を統括制御する無線センサ集約局であって、
　前記複数の無線センサ装置のそれぞれから前記環境情報を受信し、データベースに格納されたそれぞれの無線センサ装置のイベント検出条件と、受信した前記環境情報との比較評価により、前記イベント検出条件に含まれる１つのパラメータである判定閾値を満足しているか否かを判断するイベント検出条件制御部と、
　受信した前記環境情報が、前記イベント検出条件制御部により前記判定閾値を満足していると判断された場合には、前記データベースを参照することで、関連するイベント検出条件を有する他の無線センサ装置を、連係する無線センサ装置として選択し、前記連係する無線センサ装置に対して前記関連するイベント検出条件を設定可能とする無線センサ選択部と
　を有し、無線センサネットワークを構成するある無線センサ装置から受信した環境情報に応じて、連係する無線センサ装置のイベント検出条件の更新処理を実行する無線センサ集約局。
　請求項１に記載の無線センサ集約局と相互通信を行う無線センサ装置であって、
　自身のイベント検出条件を格納するメモリと、
　前記センサから取得した前記環境情報が、前記メモリに格納された前記自身のイベント検出条件に含まれる１つのパラメータである判定閾値を満足している場合には、イベントが発生したと判断し、通信部を介して前記環境情報を無線センサ集約局に送信するイベント検出部と、
　前記無線センサ集約局から、更新すべきイベント検出条件を受信することで、前記メモリに格納された前記自身のイベント検出条件を更新するイベント検出条件更新部と
　を有する
　無線センサ装置。
　センサを介してそれぞれの設置場所における環境情報を収集し、前記環境情報の異常あるいは前記環境情報の変化に相当するイベント検出を行うように地理的に異なる場所に設置された複数の無線センサ装置と、前記複数の無線センサ装置を統括制御する無線センサ集約局とを備えた無線センサネットワークと広域無線通信網を介して接続されるサーバ装置であって、
　前記複数の無線センサ装置のそれぞれで収集された前記環境情報を前記無線センサ集約局および前記広域無線通信網を介して受信し、記憶装置に格納する監視機能部と、
　前記複数の無線センサ装置のイベント検出条件の設定、更新、削除の入力操作を処理する入力部と
　を備え、
　前記監視機能部は、
　　前記入力部で受け付けた前記入力操作に基づいて、前記記憶装置に格納された前記環境情報を分析することで、それぞれの無線センサ装置のイベント検出条件の更新の要否を決定し、
　　前記イベント検出条件の更新を決定した場合には、イベント検出条件の設定要求を前記無線センサ集約局に送信し、前記無線センサ集約局に個々の無線センサ装置と通信させることで、所望の無線センサ装置のイベント検出条件を更新可能とする
　サーバ装置。
　センサを介してそれぞれの設置場所における環境情報を収集し、前記環境情報の異常あるいは前記環境情報の変化に相当するイベント検出を行うように地理的に異なる場所に設置された複数の無線センサ装置と、
　前記複数の無線センサ装置と相互通信を行う無線センサ集約局と
　を含む単位無線センサネットワーク構成が、広域ネットワークに複数接続されている無線センサネットワークと、
　前記広域ネットワークに接続され、無線センサネットワーク内に含まれるすべての無線センサ装置および無線センサ集約局を統括制御する制御装置と
　を備える無線センサシステムであって、
　前記制御装置は、
　　前記無線センサネットワーク内に含まれる無線センサ集約局を介して、前記無線センサ集約局と相互通信を行う複数の無線センサ装置のそれぞれから前記環境情報を受信し、データベースに格納されたそれぞれの無線センサ装置のイベント検出条件と、受信した前記環境情報との比較評価により、前記イベント検出条件に含まれる１つのパラメータである判定閾値を満足しているか否かを判断するイベント検出条件制御部と、
　　受信した前記環境情報が、前記イベント検出条件制御部により前記判定閾値を満足していると判断された場合には、前記データベースを参照することで、前記無線センサシステムに含まれる全ての無線センサ装置の中から、関連するイベント検出条件を有する他の無線センサ装置を、連係する無線センサ装置として選択し、前記連係する無線センサ装置に対して前記関連するイベント検出条件を設定可能とする無線センサ選択部と
　を有し、前記無線センサシステムを構成するある無線センサ装置から受信した環境情報に応じて、前記無線センサシステム内の連係する無線センサ装置のイベント検出条件の更新処理を実行する無線センサシステム。
　センサを介してそれぞれの設置場所における環境情報を収集し、前記環境情報の異常あるいは前記環境情報の変化に相当するイベント検出を行うように地理的に異なる場所に設置された複数の無線センサ装置と、前記複数の無線センサ装置を統括制御する無線センサ集約局とを備えて構成された無線センサネットワークにおいて実行される無線センサ制御方法であって、
　前記複数の無線センサ装置のそれぞれにおいて、
　　前記環境情報を収集し、前記無線センサ集約局に対して収集した前記環境情報を転送する情報収集ステップと、
　　前記情報収集ステップにより収集された前記環境情報に基づいて、前記イベント検出を行う検出ステップと、
　を有し、
　前記無線センサ集約局において、
　　前記複数の無線センサ装置のそれぞれから、前記環境情報を受信する受信ステップと、
　　データベースに格納されたそれぞれの無線センサ装置のイベント検出条件と、受信した前記環境情報との比較評価により、前記イベント検出条件に含まれる１つのパラメータである判定閾値を満足しているか否かを判断するイベント検出ステップと、
　　受信した前記環境情報が、前記イベント検出ステップにより前記判定閾値を満足していると判断された場合には、前記データベースを参照することで、関連するイベント検出条件を有する他の無線センサ装置を、連係する無線センサ装置として選択する選択ステップと、
　　前記連係する無線センサ装置に対して前記関連するイベント検出条件を設定する要求指令を転送ステップと
　を有し、
　前記複数の無線センサ装置のそれぞれにおいて、
　　前記無線センサ集約局から前記要求指令を受信した場合には、前記関連するイベント検出条件により自身のイベント検出条件の更新処理を実行する更新ステップ
　を有する
　無線センサ制御方法。