(57)【要約】【課題】効率的なセンサネットワークシステムを構築する。【解決手段】メータに対応付けられた複数のセンサノードと、センサノードを通じてメータの情報を収集するセンター装置と、センサノードとセンター装置とを中継する中継機とを備えるセンサネットワークシステムの設計方法は、検定有効期間が満了となるメータに対応付けられたセンサノードである検満ノードが集合住宅に配置される場合、集合住宅におけるパイプシャフト間の距離に応じて、通信の基準となる基準ノードを設定し（Ｓ４００〜Ｓ４０６）、設定された基準ノードに中継機を対応付ける。【選択図】図５
2020088492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メータに対応付けられた複数のセンサノードと、前記センサノードを通じて前記メータの情報を収集するセンター装置と、前記センサノードと前記センター装置とを中継する中継機とを備えるセンサネットワークシステムの設計方法であって、
検定有効期間が満了となるメータに対応付けられた前記センサノードである検満ノードが集合住宅に配置される場合、前記集合住宅におけるパイプシャフト間の距離に応じて、通信の基準となる基準ノードを設定し、
設定された前記基準ノードに前記中継機を対応付けるセンサネットワークシステムの設計方法。
【請求項２】
前記パイプシャフト間の距離が所定ＰＳ距離以上であれば、水平方向の通信を確立できる最大戸数である水平伝搬数に基づいて前記基準ノードを設定し、
前記パイプシャフト間の距離が所定ＰＳ距離未満であれば、通信を確立できる最大戸数である最大許容数に基づいて前記基準ノードを設定する請求項１に記載のセンサネットワークシステムの設計方法。
【請求項３】
住戸を集合住宅と個別住宅とに区分けし、
前記検満ノードが前記個別住宅に配置される場合、
前記検満ノードから基準となる基準ノードを設定する処理と、
前記基準ノードと、前記基準ノードからの距離が所定の距離条件を満たす所定数以下のセンサノードとでグループを生成する処理と、
前記グループに含まれるセンサノードを当該センサネットワークシステムの設計方法の対象から除外する処理と、
を繰り返す請求項１または２に記載のセンサネットワークシステムの設計方法。
【請求項４】
前記集合住宅のうち建物における住戸の数が所定戸数未満の集合住宅は前記個別住宅とみなして処理を行い、
前記個別住宅とみなされた集合住宅に配置されたセンサノードに、いずれの中継機とも通信を確立できない孤立ノードが含まれていれば、前記個別住宅とみなされた集合住宅を、前記集合住宅として処理する請求項３に記載のセンサネットワークシステムの設計方法。
【請求項５】
前記集合住宅のうち建物における住戸の数が所定戸数未満の集合住宅は前記個別住宅とみなして処理を行い、
前記個別住宅とみなされた集合住宅には前記基準ノードを設定しない請求項３に記載のセンサネットワークシステムの設計方法。
【請求項６】
メータに対応付けられた複数のセンサノードと、前記センサノードを通じて前記メータの情報を収集するセンター装置と、前記センサノードと前記センター装置とを中継する中継機とを備えるセンサネットワークシステムを対象として、
コンピュータに、
検定有効期間が満了となるメータに対応付けられた前記センサノードである検満ノードが集合住宅に配置される場合、前記集合住宅におけるパイプシャフト間の距離に応じて、通信の基準となる基準ノードを設定し、
設定された前記基準ノードに前記中継機を対応付ける処理を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のメータを含むセンサネットワークシステムの設計方法、および、そのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス事業者や電力事業者は、需要者が消費したガスや電力の使用量を積算するため、需要箇所にガスメータや電力メータを配置している。また、近年では、通信機能を備え、ガス事業者や電力事業者との間で双方向にデータ通信を行い、ガスや電力の使用量を自動的に遠隔検針可能なスマートメータが脚光を浴びている。かかるスマートメータは、ガスや電力といったインフラ網の安全性や利用効率を高めるための情報源としても利用できる。
【０００３】
また、上述したスマートメータとガス事業者や電力事業者とのデータ通信を実現すべく様々な手段が提案されている。例えば、スマートメータに近距離の無線機を設け、メッシュ型のネットワークを形成したり、３ＧやＬＴＥ（Long Term Evolution）といった携帯電話網によってスター型のネットワークを形成したり、電力線通信によるスター型のネットワークを形成することが考えられる。
【０００４】
また、メッシュ型のネットワークの応用として、基幹ネットワークと無線ＬＡＮによるアドホック通信とを併設し、基幹ネットワークの障害時においてアドホック通信に切り替えることでスマートメータを安定して運用する技術が知られている（例えば、特許文献１）。また、ネットワークのルーティングに関する技術も公開されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−０６５４２２号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０５２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、アドホック通信を通じてセンサノード同士を接続するセンサネットワークシステムを構築することで、検針員がメータを直接検針しなくても、検針情報を収集（自動検針）することが可能となり、業務の効率化を図ることができる。
【０００７】
しかし、センサノードは、メータに対応させて設置するのが望ましく、その位置がメータの近傍（需要者の近傍）に制限されるため、メータの配置によってはセンサノード間の通信環境も限定されてしまい、効率的なセンサネットワークシステムを構築するのが困難であった。また、メータが交換されるタイミングも、その使用期限時（検定有効期間の満了時）に限られるので、個々のセンサノードが有効に利用可能となる時期も考慮に入れてセンサネットワークシステムを設計しなければならなかった。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、効率的なセンサネットワークシステムを構築することが可能なセンサネットワークシステムの設計方法、および、そのプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、メータに対応付けられた複数のセンサノードと、センサノードを通じてメータの情報を収集するセンター装置と、センサノードとセンター装置とを中継する中継機とを備える本発明のセンサネットワークシステムの設計方法では、検定有効期間が満了となるメータに対応付けられたセンサノードである検満ノードが集合住宅に配置される場合、集合住宅におけるパイプシャフト間の距離に応じて、通信の基準となる基準ノードを設定し、設定された基準ノードに中継機を対応付ける。
【００１０】
パイプシャフト間の距離が所定ＰＳ距離以上であれば、水平方向の通信を確立できる最大戸数である水平伝搬数に基づいて基準ノードを設定し、パイプシャフト間の距離が所定ＰＳ距離未満であれば、通信を確立できる最大戸数である最大許容数に基づいて基準ノードを設定するとしてもよい。
【００１１】
住戸を集合住宅と個別住宅とに区分けし、検満ノードが個別住宅に配置される場合、検満ノードから基準となる基準ノードを設定する処理と、基準ノードと、基準ノードからの距離が所定の距離条件を満たす所定数以下のセンサノードとでグループを生成する処理と、グループに含まれるセンサノードを当該センサネットワークシステムの設計方法の対象から除外する処理と、を繰り返すとしてもよい。
【００１２】
集合住宅のうち建物における住戸の数が所定戸数未満の集合住宅は個別住宅とみなして処理を行い、個別住宅とみなされた集合住宅に配置されたセンサノードに、いずれの中継機とも通信を確立できない孤立ノードが含まれていれば、個別住宅とみなされた集合住宅を、集合住宅として処理するとしてもよい。
【００１３】
集合住宅のうち建物における住戸の数が所定戸数未満の集合住宅は個別住宅とみなして処理を行い、個別住宅とみなされた集合住宅には基準ノードを設定しないとしてもよい。
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明のプログラムは、メータに対応付けられた複数のセンサノードと、センサノードを通じてメータの情報を収集するセンター装置と、センサノードとセンター装置とを中継する中継機とを備えるセンサネットワークシステムを対象として、コンピュータに、検定有効期間が満了となるメータに対応付けられたセンサノードである検満ノードが集合住宅に配置される場合、集合住宅におけるパイプシャフト間の距離に応じて、通信の基準となる基準ノードを設定し、設定された基準ノードに中継機を対応付ける処理を実行させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、効率的なセンサネットワークシステムを構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】センサネットワークシステムの概略的な構成を示した説明図である。
【図２】センサネットワークシステムの設計方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】個別住宅設計方法の手順を説明するためのフローチャートである。
【図４】構築されるセンサネットワークシステムを説明するための説明図である。
【図５】集合住宅設計方法の手順を説明するためのフローチャートである。
【図６】基準ノードの位置を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１８】
（センサネットワークシステム１００）
図１は、センサネットワークシステム１００の概略的な構成を示した説明図である。図１に示すように、センサネットワークシステム１００は、複数のメータ１１０と、複数のセンサノード１１２と、複数の中継機１１４と、センター装置１１６とを含んで構成される。
【００１９】
メータ（スマートメータ）１１０は、例えば、需要者、すなわち、個別住宅や集合住宅の各住戸単位で設置され、ガス事業者から需要者にガスを供給したり、電力事業者から需要者に電力を供給する場合に、少なくともガスや電力の使用量を自動的に検針する装置である。本実施形態では、説明の便宜上、ガス事業者によるガスのメータ１１０について例示するが、電力（電気）にも適用できることは言うまでもない。
【００２０】
センサノード１１２は、メータ１１０それぞれに対し１対１に対応付けられて設置され、少なくともメータ１１０で利用される情報（データ）の送受信を行う。
【００２１】
中継機（ゲートウェイ機器）１１４は、複数のセンサノード１１２のいずれかに対応付けられて設置され、その対応付けられたセンサノード１１２と有線通信を確立するとともに、基地局１１８を通じてセンター装置１１６と無線通信を確立する。そして、中継機１１４は、対応付けられたセンサノード１１２を通じて、周囲の１または複数のセンサノード１１２と無線通信を確立する。
【００２２】
ただし、センサノード１１２の通信は、近距離無線で実現されているため、全てのセンサノード１１２が、中継機１１４に対応付けられたセンサノード１１２と、無線通信を直接確立できるとは限らない。この場合、センサノード１１２は、無線通信可能な他のセンサノード１１２を１または複数回ホップ（経由）して中継機１１４に接続される。こうして、中継機１１４は、対応付けられたセンサノード１１２および周囲の他のセンサノード１１２を通じて、各センサノード１１２の情報をセンター装置１１６に転送するとともに、センター装置１１６の情報を周囲のセンサノード１１２に送信することができる。なお、このとき、伝達される情報には、情報が伝達される際に経由した中継機１１４を特定する識別子も含まれるので、センター装置１１６は、その情報の発信元と経路を特定することができる。
【００２３】
センター装置１１６は、コンピュータ等で構成され、ガス事業者や電力事業者といったセンサネットワークシステム１００の管理者側に属する機器で、１または複数の中継機１１４の情報を収集したり、または、１または複数の中継機１１４に対して情報を送信したりする。なお、メータ１１０が設置されている位置（座標情報）は、センター装置１１６において導管マッピング（ＧＩＳシステム）を通じて管理されている。したがって、センサノード１１２や中継機１１４の位置も導管マッピングによって特定できる。
【００２４】
ここで、各装置間の通信について説明する。例えば、中継機１１４とセンター装置１１６との間は、基地局１１８を含む携帯電話網やＰＨＳ（Personal Handyphone System）網等の、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）といった、通信量に応じて通信料が生じる既存の有料通信網を通じた無線通信が確立される。また、センサノード１１２同士は、例えば、９２０ＭＨｚ帯を利用するスマートメータ用無線システム（Ｕ−Ｂｕｓ  Ａｉｒ）を通じた無線通信が確立される。かかるセンサノード１１２同士の無線通信は無料であることを想定しているが、有料か無料かは問わず、少なくとも中継機１１４とセンター装置１１６との間の無線通信より通信コストが低ければよい。このような無線通信により、中継機１１４は、有料通信網を通じて、センター装置１１６と接続されると共に、スマートメータ用無線システムを通じて各センサノード１１２と接続される。
【００２５】
センサネットワークシステム１００では、需要者単位で、メータ１１０およびセンサノード１１２が配置されている。また、上述したように、メータ１１０およびセンサノード１１２に対し、中継機１１４が併設される場合もある。センター装置１１６は、センサノード１１２や中継機１１４を通じてメータ１１０の情報を収集、または、メータ１１０を制御する。したがって、センサノード１１２や中継機１１４は、需要者が存在するあらゆる位置に配置されることとなる。
【００２６】
ここでは、中継機１１４の設置箇所において、センサノード１１２によるスマートメータ用無線システムと中継機１１４による有料通信網とを併用し、スマートメータ用無線システム専用の基地局を別途設けることなく、既存の有料通信網を利用することで、センター装置１１６とセンサノード１１２との通信を簡易かつ安価に確立することができる。
【００２７】
また、中継機１１４とその周囲の複数のセンサノード１１２との組み合わせにおいて、中継機１１４のみが有料通信網を利用し、他のセンサノード１１２はすべて通信料が生じないスマートメータ用無線システムを利用している。したがって、通信コストを大幅に削減することが可能となる。例えば、中継機１１４は、自己に対応付けられたセンサノード１１２を通じ、周囲の複数のセンサノード１１２からスマートメータ用無線システムを通じて情報を収集し、その収集した情報を、日単位で有料通信網を通じてセンター装置１１６に送信する。こうして、中継機１１４の有料通信網の利用を最小限に留めることができ、通信コストを削減することが可能となる。
【００２８】
また、上記スマートメータ用無線システムは、近距離無線を想定しているため、無線通信に費やす電力は比較的少ない。したがって、センサノード１１２の電源は、電池等で賄うことができ、センサネットワークシステム１００の消費電力を削減することが可能となる。有料通信網は、スマートメータ用無線システムと比べると相対的に電力を消費し易いので、大容量の電池もしくは別途の電源を要する。しかし、センサノード１１２に対して中継機１１４の絶対数が少ないので、全てのメータ１１０から携帯電話網を利用する場合に比べ、消費電力を極めて低く抑えることができる。以下、センサノード１１２や中継機１１４の配置について詳述する。
【００２９】
（センサネットワークシステム１００の設計方法）
上述したように、センサノード１１２同士を接続するセンサネットワークシステム１００を構築することで、ガス事業者の検針員がメータ１１０を直接検針しなくても、検針情報を収集（自動検針）することが可能となり、業務の効率化を図ることができる。
【００３０】
しかし、センサノード１１２は、メータ１１０と対応付けられて設置するのが望ましく、その位置がメータ１１０の近傍（需要者の近傍）に制限され、メータ１１０の配置条件によってはセンサノード１１２間の通信環境も限定されてしまう。そうすると、効率的なセンサネットワークシステム１００を構築するのが困難であった。また、メータ１１０が交換されるタイミングも、その使用期限時（検定有効期間の満了時）に限られるので、個々のセンサノード１１２が有効に利用可能となる時期も考慮に入れてセンサネットワークシステム１００を設計しなければならなかった。
【００３１】
そこで、本実施形態では、中継機１１４を不要に多く設置することなく、効率的なセンサネットワークシステム１００を構築する。
【００３２】
図２は、センサネットワークシステム１００の設計方法を説明するためのフローチャートである。メータ１１０は、検定有効期間が、例えば、１０年といったように決まっており、その検定有効期間の満了に伴って交換しなければならない。ただし、全てのメータ１１０を一度に交換するのではなく、例えば、１年毎に全量の１／１０を交換することで少なくとも１０年後に全量の交換を完了させることを目標とする。
【００３３】
したがって、図２のフローチャートは、１年に１回、検定有効期間が満了となるメータ１１０に対して行われる。これは、全てのメータ１１０に対し、一度に、センサネットワークシステム１００の設計を完了してしまうと、１０年間で住戸が増減した場合に、１０年後には、その設計が最適ではなくなる可能性があるからである。ただし、各メータ１１０について、検定有効期間の満了時が予め把握されているので、住戸の増減に余裕（マージン）を持たせて設計すれば、１０年分の処理を一度に行うことも可能である。この場合、検定有効期間が満了となるメータ１１０を対象として図２のフローチャートを実行し、これを１０年分（１０回）繰り返せばよい。
【００３４】
なお、検定有効期間が満了となるメータ１１０を「検満メータ」と呼ぶ場合があり、検満メータに対応付けられて配置されるセンサノード１１２を「検満ノード」と呼ぶ場合がある。また、以下では、センター装置１１６がセンサネットワークシステム１００の設計方法を実現する例を挙げて説明するが、かかる場合に限らず、中央処理装置（ＣＰＵ）を有する任意のコンピュータを用いてセンサネットワークシステム１００の設計方法を実現することができる。
【００３５】
まず、センター装置１１６は、電波の伝搬範囲毎に複数の地域に区分けし、対象となる任意の地域に対し、今回の処理で、まだ区分けされていない検満ノード（検満メータ）があるか否か判定する（Ｓ２００）。そして、対象となる地域に、まだ区分けされていない検満ノードがあれば（Ｓ２００におけるＹＥＳ）、その検満ノードに対し、いずれの住宅を対象とする設計方法を使ってセンサネットワークシステム１００を構築するか決定する。ここでは、住宅として、集合住宅と個別住宅とを挙げている。集合住宅は、主としてマンション等の鉄筋集合住宅を示し、不特定多数の業種、業態の店（テナント）や住戸が混在する雑居ビルも含む概念であり、また、個別住宅は、主として戸建てや木造集合住宅を含む概念である。
【００３６】
具体的に、センター装置１１６は、その検満ノードが配置される需要者の住戸が含まれる建物における住戸の数（戸数）が所定戸数、例えば、２０戸以上であるか否か判定する（Ｓ２０２）。その結果、戸数が２０戸以上であれば、その検満ノードを集合住宅として区分けする（Ｓ２０４）。一方、戸数が２０戸以上でなければ（２０戸未満であれば）、センター装置１１６は、その検満ノードを個別住宅として区分けする（Ｓ２０６）。したがって、建物としては集合住宅であっても、その戸数が所定戸数未満の集合住宅は、本実施形態において個別住宅とみなされて処理が行われる。
【００３７】
ここで、所定戸数を２０戸としたのは、２０戸以上の集合住宅では、コンクリートに囲繞され、給排水管やガス管等を、上下階を貫通して縦に通わせるパイプシャフト内にメータ１１０を設けることが多く、かつ、個別住宅と高さが異なり、個別住宅とは独立した１の集合体として基準ノードを配した方が効率的であるからである。また、２０戸未満の集合住宅は、メータ１１０がパイプシャフト内に設けられず、屋外に設置されることが多く、かつ、個別住宅と高さに差がなく（個別住宅との直線距離が短く）、各戸をそれぞれ個別住宅として基準ノードを配した方が効率的であるからである。なお、ここでは、実験値や経験値から所定戸数を２０戸としたが、外部環境や中継機１１４の機能に応じて、様々な値を適用できるのは言うまでもない。
【００３８】
そして、検満ノード判定処理Ｓ２００において、対象となる地域に、区分けされていない検満ノードがなくなれば（Ｓ２００におけるＮＯ）、センター装置１１６は、個別住宅に区分けされた検満ノードを対象に、個別住宅を対象とする設計方法（以下、個別住宅設計方法という）で設計を行う（Ｓ２０８）。また、センター装置１１６は、集合住宅に区分けされた検満ノードを対象に、集合住宅を対象とする設計方法（以下、集合住宅設計方法という）で設計を行う（Ｓ２１０）。このような個別住宅設計方法および集合住宅設計方法においては、複数の検満ノードのいずれかを、通信の基準となる基準ノードとして設定し、個別住宅設計方法や集合住宅設計方法により設定された基準ノード全てに中継機１１４を対応付けて（Ｓ２１２）、当該センサネットワークシステム１００の設計方法を終了する。かかる個別住宅設計方法（Ｓ２０８）および集合住宅設計方法（Ｓ２１０）については、後程、詳述する。
【００３９】
ただし、センター装置１１６は、個別住宅設計方法（Ｓ２０８）で設計した結果、孤立ノードが生じているか否か判定し（Ｓ２１４）、孤立ノードが生じていれば（Ｓ２１４におけるＹＥＳ）、改めて、その個別住宅とみなされた集合住宅に含まれる全ての検満ノードを集合住宅に区分けする（Ｓ２１６）。ここで、孤立ノードは、個別住宅とみなされた集合住宅において、個別住宅設計方法により個別住宅とみなされた集合住宅の他のセンサノード１１２が中継機１１４と通信を確立できている（何れかのグループに含まれている）状況下で、自己がいずれの中継機１１４とも通信を確立できないセンサノード１１２をいう。こうして、孤立ノードが生じている、個別住宅とみなされた集合住宅に配置された検満ノードを、再度、集合住宅に区分けし直し、集合住宅設計方法で設計することで、集合住宅内の全てのセンサノード１１２を基準ノードに対応させることが可能となり、孤立ノードが生じるのを回避することができる。
【００４０】
なお、詳細は後程説明するが、グループ化したセンサノード１１２それぞれには、そのグループを特定するグループＩＤが付与される。したがって、いずれのグループにも属さなかったセンサノード１１２にはグループＩＤが付与されない。このような、いずれのグループにも属さなかった（グループＩＤが付与されなかった）センサノード１１２は、中継機１１４との通信を確立できない可能性が高い。したがって、センター装置１１６は、個別住宅設計方法で設計した結果、そのセンサノード１１２にグループＩＤが付与されていなければ、そのセンサノード１１２を孤立ノードとみなすことができる。
【００４１】
こうして、検定有効期間が満了となった既設のメータ１１０は、新たなメータ１１０に交換される。そして、新たなメータ１１０にはセンサノード１１２が対応付けられている。また、基準ノードとして設定されたセンサノード１１２（もしくは、それに対応付けられたメータ１１０）には、メータ１１０およびセンサノード１１２に加え、中継機１１４が併設される。こうして、検定有効期間が満了するタイミングで、中継機１１４を適切に配置したセンサネットワークシステム１００が更新される。
【００４２】
上記のセンサネットワークシステム１００の設計方法は、少なくとも所定年（例えば１０年）後に、全てのメータ１１０がセンサノード１１２に対応付けられたメータ１１０に交換され、全てのメータ１１０がセンサノード１１２によって通信可能になった場合を想定して設計されている。しかし、上述したように、実際は、検満ノードに対応するメータ１１０のみの交換なので、毎年、所定の割合（例えば、１／１０）でしかセンサノード１１２が追加されない。したがって、当該方法によって、初年度に、センサネットワークシステム１００が完全に構築されるものではなく、交換されたメータ１１０であってもセンター装置１１６と通信できない場合もある。その場合は、不要に中継機１１４を設置せず、検針員が個別に検針することとする。
【００４３】
以下、センサノード１１２や中継機１１４を適切に配置するための個別住宅設計方法および集合住宅設計方法をその順に説明する。
【００４４】
（個別住宅設計方法Ｓ２０８）
図３は、個別住宅設計方法の手順を説明するためのフローチャートであり、図４は、構築されるセンサネットワークシステム１００を説明するための説明図である。なお、図４では、検満メータ（もしくはそれに対応付けられる検満ノード）を白抜きで示し、まだ検定有効期間が満了とはならないメータ１１０を黒の塗り潰しで示す。
【００４５】
まず、センター装置１１６は、個別住宅設計方法の対象となる複数の検満ノードのうちの１のメータ１１０を任意に選択し、基準ノードとして設定する（Ｓ３００）。ここでは、図４（ａ）中、「Ａ」で示した検満ノードを基準ノードとする。
【００４６】
ただし、検満ノードが、建物としては集合住宅ではあるものの、その戸数が２０戸未満であることを理由に個別住宅とみなされた住宅に配置される場合、その検満ノードを基準ノードとして設定することを禁止する。これは、集合住宅の方が戸建てよりも通信環境が劣る場合が多いからである。したがって、２０戸未満の集合住宅では、各戸のセンサノード１１２が戸建てに設置された中継機１１４と通信を確立することとなる。
【００４７】
続いて、センター装置１１６は、全てのセンサノード１１２を対象として、基準ノードからの距離が所定の距離条件を満たす、個別住宅（個別住宅とみなされた２０戸未満の集合住宅を含む）に配置されるセンサノード１１２が所定数あるか否か判定する（Ｓ３０２）。ここで、所定の距離条件は、センサノード１１２同士が隣接するとみなされる距離以内にあることである。具体的には、基準ノードから所定距離（例えば、３０ｍ）内にセンサノード１１２が位置するか、または、所定距離に位置すると判断されたセンサノード１１２からさらに所定距離内に他のセンサノード１１２が位置するかどうかということである。かかる所定距離としては、実験等により、安定的に通信を実現可能な適切な値（ここでは、３０ｍ）を採用する。したがって、基準ノードまで複数回ホップするセンサノード１１２間の距離が全て所定距離内であれば、かかるセンサノード１１２は全て距離条件を満たすこととなる。
【００４８】
例えば、図４（ａ）の例では、「Ａ」の基準ノードに対して、「Ｂ」で示した３つのセンサノード１１２が対象となる。ここでは、所定の距離条件を満たすセンサノード１１２同士を破線で結んで示している。なお、ここで、距離条件を判定する対象を検満ノードのみではなく、まだ、検定有効期間に到達していないセンサノード１１２も含む全てのセンサノード１１２としている理由は、以下の通りである。すなわち、１０年後には全てのメータ１１０にセンサノード１１２が対応付けられているはずなので、そのときにグループが完成するように、現時点で、所定の距離条件を満たす近傍のセンサノード１１２を所定数確保しておくためである。また、所定の距離条件を満たすセンサノード１１２に検満ノードが含まれていてもよいことは言うまでもない。
【００４９】
また、所定数は、中継機１１４が接続可能なセンサノード１１２の最大許容数よりも小さい数である。このように所定数を最大許容数よりも小さくすることで、次年度以降に新たにメータ１１０が追加され、そのセンサノード１１２が基準ノードに隣接していた場合に、その基準ノードで追加されるセンサノード１１２との通信を許容することができる。なお、所定数は、所定年（例えば１０年）後に各中継機１１４が最大許容数以下のセンサノード１１２との通信を許容できることを想定した適切な値であり、例えば、最大許容数「５０」に対し所定数を「３０」とする。ただし、図４においては、説明の便宜上、所定数を「３」として説明している。
【００５０】
このように、所定の距離条件を満たすセンサノード１１２を抽出している途中で、所定数に至った場合（Ｓ３０２におけるＹＥＳ）、さらに所定の距離条件を満たすセンサノード１１２があるか否かに拘わらず、その基準ノードと、抽出した、基準ノードからの距離が所定の距離条件を満たす所定数以下のセンサノード１１２とでグループを生成する（Ｓ３０４）。例えば、図４（ａ）の例では、「Ａ」を基準ノードとする３つの「Ｂ」のセンサノード１１２を含んだグループ「Ｃ」が生成される。このとき、グループ「Ｃ」内のセンサノード１１２には、生成されたグループを特定するグループＩＤが付与される。
【００５１】
このように生成されたグループに含まれるセンサノード１１２は、センサネットワークシステム１００として確立されたこととなる。したがって、生成されたグループに含まれるセンサノード１１２を、次年度以降のセンサネットワークシステム１００の設計方法の対象から除外する（Ｓ３０６）。そうすると、対象から除外されたセンサノード１１２は、検満ノードとして、検満ノード判定処理Ｓ２００、検満ノード判定処理Ｓ３１４、基準ノード設定処理Ｓ３００の対象となったり、センサノード１１２として、距離条件判定処理（Ｓ３０２）の対象となることはない。
【００５２】
このように、図４（ａ）において、グループ化された「Ａ」の検満ノードと「Ｂ」のセンサノード１１２は基準ノードの候補から除外されるので、次の基準ノード設定処理Ｓ３００では、図４（ｂ）のように、「Ａ」の検満ノードを除いた検満ノード、例えば、「Ｄ」で示した検満ノードが基準ノードとして設定される。そうすると、ステップＳ３０４において、図４（ｂ）における「Ｄ」の基準ノードに対して、「Ｅ」で示した３つのセンサノード１１２が対象となり、「Ｄ」を基準ノードとする３つの「Ｅ」のセンサノード１１２を含んだグループ「Ｆ」が生成される。このようにして、順次新たなグループが生成されることとなる。
【００５３】
また、所定の距離条件を満たすセンサノード１１２が所定数未満である場合（Ｓ３０２におけるＮＯ）、センター装置１１６は、基準ノードと、抽出された所定数未満のセンサノード１１２とのセンサノード群が、既に生成されている他のグループと所定の距離条件を満たすか否か判定する（Ｓ３０８）。ここで、センサノード群が他のグループと所定の距離条件を満たさなければ（Ｓ３０８におけるＮＯ）、当該センサノード群、すなわち、基準ノードと、抽出された所定数未満のセンサノード１１２とでグループを生成する（Ｓ３１０）。
【００５４】
例えば、図４（ｃ）の「Ｇ」を基準ノードとする２つの「Ｈ」のセンサノード１１２を含むセンサノード群が、他のグループ「Ｃ」、「Ｆ」と所定の距離条件を満たさない場合、「Ｇ」を基準ノードとする２つの「Ｈ」のセンサノード１１２を含んでグループ「Ｉ」が生成される。このとき、グループ「Ｉ」内のセンサノード１１２には、生成されたグループを特定するグループＩＤが付与される。
【００５５】
かかるセンサノード群は、他のグループと所定の距離条件を満たしていないので、本年度のみならず、次年度以降に通信が確立される可能性も低い。ここでは、このようなセンサノード群が所定数未満であったとしても、独立したグループとして扱うことで、多くのセンサノード１１２と通信を確立することが可能となる。
【００５６】
そして、グループ生成処理Ｓ３０４でグループを生成した場合と同様に、生成されたグループに含まれるセンサノード１１２を、次年度以降のセンサネットワークシステム１００の設計方法の対象から除外する（Ｓ３０６）。
【００５７】
また、センサノード群が他のグループと所定の距離条件を満たす場合（Ｓ３０８におけるＹＥＳ）、その基準ノードの設定を解除して単なる検満ノードとする（Ｓ３１２）。例えば、図４（ｄ）の「Ｊ」を基準ノードとする「Ｋ」のセンサノード１１２を含むセンサノード群が、他のグループ「Ｃ」、「Ｆ」と所定の距離条件を満たす場合、「Ｊ」の基準ノードの設定を解除する。ここで、センサノード群をグループ化しないのは、他のグループと所定の距離条件を満たしているので、他のグループのセンサノード１１２と通信を確立することが想定され、また、本年度に通信を確立しなくても、次年度以降に通信を確立する可能性が高いからである。このように、基準ノードを不要に多く設定しないようにすることで、中継機１１４の絶対数を抑制しつつ、効率的なセンサネットワークシステム１００を構築することができる。
【００５８】
また、基準ノードの設定を解除しただけでは、基準ノード設定処理Ｓ３００において、同一の検満ノードが再び基準ノードとして設定され得るので、ここでは、不要な処理を繰り返すのを防止するため、抽出されたすべての検満ノードを、基準ノードの候補から除外すべきである。また、所定の距離条件を満たすセンサノード１１２が所定数未満であり（Ｓ３０２におけるＮＯ）、センサノード群が他のグループと所定の距離条件を満たす（Ｓ３０８におけるＹＥＳ）センサノード群の各センサノード１１２は、以後の処理で他のグループに含まれることもない。したがって、グループ生成処理Ｓ３０４でグループを生成した場合と同様に、抽出されたセンサノード群に含まれるセンサノード１１２を、次年度以降のセンサネットワークシステム１００の設計方法の対象から除外する（Ｓ３０６）。
【００５９】
このように、グループ化されなかった検満ノードやセンサノード１１２は、例えば、次年度以降に新たに建物が建設され、所定の距離条件を満たすセンサノード１１２が増えることで、センサノード１１２が所定数以上となり、グループ化が可能になる場合がある。
【００６０】
なお、上述したように、中継機１１４の最大許容数は、所定数より大きい。したがって、検満ノードがグループに含まれていない場合であっても、その検満ノードが、グループに属する他のセンサノード１１２や基準ノードと通信を確立し、センター装置１１６と通信できる場合もある。この場合、その時点や過去の接続実績を参照し、安定して通信を確立している中継機１１４とセンサノード１１２との組合せがあれば、その通信は既に成り立っているものとみなし、その通信経路を固定した（検満ノード判定処理Ｓ３１４や基準ノード設定処理Ｓ３００の対象から除外した）上で、他のセンサノード１１２に関し、上記の個別住宅設計方法を実行してもよい。
【００６１】
なお、所定年に近づいても、または、所定年が経過しても、センサネットワークシステム１００として構築されなかった検満ノードに相当するメータ１１０については、所定の距離条件を満たすメータ１１０が所定数に満たない場合であっても、いずれかの検満ノードを基準ノードとしてもよい。こうして、全てのメータ１１０との通信が可能となる。
【００６２】
そして、センター装置１１６は、個別住宅に区分けされたがまだ選択されていない検満ノードがあるか否か判定する（Ｓ３１４）。その結果、まだ選択されていない検満ノードがあれば（Ｓ３１４におけるＹＥＳ）、その検満ノードのうちの１のメータ１１０を任意に選択し、基準ノード設定処理Ｓ３００からを繰り返す。一方、選択されていない検満ノードがなくなれば（Ｓ３１４におけるＮＯ）、当該サブルーチンから戻る。
【００６３】
なお、ここでは、センサノード１１２同士が隣接するとみなされる距離（電波伝搬距離）として共通する所定距離（例えば、３０ｍ）を用いた。しかし、グループ化における電波伝搬距離は、センサノード１１２が配置される住戸の構造（戸建て、木造集合住宅、鉄筋集合住宅）の組み合わせに基づいて個々に値が設定される。したがって、センサノード１１２同士が隣接するとみなされる距離を、その対象となる住戸の構造の組合せによって変更するとしてもよい。例えば、センサノード１１２同士が隣接するとみなされる距離として、戸建て同士の間は３０ｍ、戸建てと木造集合住宅との間は３０ｍ、戸建てと鉄筋集合住宅との間は２０ｍ、木造集合住宅同士の間は３０ｍ、木造集合住宅と鉄筋集合住宅との間は２０ｍ、鉄筋集合住宅同士の間は１０ｍと設定することができる。
【００６４】
（集合住宅設計方法Ｓ２１０）
上述したように、集合住宅は、主としてマンション等の鉄筋集合住宅を指す。このような集合住宅では、その建築時において、複数のメータ１１０を各戸に一度に設置することが多い。しかし、設置後、メータ１１０の不具合等により、一部のメータ１１０のみ交換され、そのメータ１１０の検定有効期間が変わる場合がある。また、メータ１１０の検定有効期間は、その設置時ではなく、製造後の検査時を起点としている。すなわち、集合住宅にメータ１１０を一度に設置したとしても、そのメータ１１０の検査時は同じとは限らない。このような理由から、集合住宅においても、検定有効期間が満了となる時期が必ずしも等しいとは限らず、検満ノードは、集合住宅においても他のセンサノード１１２と独立して個々に生じ得ることとなる。
【００６５】
また、上述したように、集合住宅においては、パイプシャフト内にメータ１１０が設けられることが多い。したがって、センサノード１１２間の距離は、パイプシャフト間の距離とほぼ等しくなる。観点を変えると、パイプシャフト間の距離が把握できれば、センサノード１１２間の距離を特定できることになる。以下では、センサノード１１２間の距離に代えて、パイプシャフト間の距離を用い、パイプシャフト間の距離に応じて設計ロジックを切り換える。なお、センサノード１１２間の距離を直接把握できる場合、パイプシャフト間の距離をセンサノード１１２間の距離に置き換えて処理することが可能なのは言うまでもない。
【００６６】
具体的に、パイプシャフト間の距離が所定ＰＳ距離（例えば、１０ｍ）以上であれば、水平伝搬数（水平方向の通信を確立できる最大戸数）と鉛直伝搬数（鉛直方向の通信を確立できる最大階数）とに基づいて第１ロジックにより基準ノードを設定する。一方、パイプシャフト間の距離が所定ＰＳ距離未満であれば、最大許容数（通信を確立できる最大戸数）に基づいて第２ロジックにより基準ノードを設定する。
【００６７】
ここで、所定ＰＳ距離を１０ｍとしたのは、１０ｍ未満の場合、センサノード１１２間の距離が電波の伝搬に影響しないので、中継機１１４の最大能力である最大許容数のみ考慮すれば足りるからである。また、１０ｍ以上の場合、隣り合うセンサノード１１２間で電波が伝搬しないおそれが高いので、水平伝搬数や鉛直伝搬数を考慮しなければならないからである。なお、センサノード１１２間が１０ｍ以上離れている場合、電波が伝搬しないおそれが高いので、通常、水平伝搬数は１となる。ただし、作業性を考慮し、１本のパイプシャフト内に２つのメータ１１０が設けられることがある。その場合、水平伝搬数は２となる。また、鉛直方向のセンサノード１１２間の距離は１階分の２〜４ｍとなるので、鉛直伝搬数は、ホップ回数に距離や時間の制限がなければ、鉛直伝搬数＝最大許容数／水平伝搬数によって導出でき、制限があれば、そのホップ回数に従い、制限された値となる。また、水平伝搬数および鉛直伝搬数の条件を満たしたものは、必然的に、最大許容数の条件も満たすこととなる。また、ここでは、実験値や経験値から所定ＰＳ距離を１０ｍとしたが、外部環境や中継機１１４の機能に応じて、様々な値を適用できるのは言うまでもない。
【００６８】
図５は、集合住宅設計方法の手順を説明するためのフローチャートである。ここでは、センサノード１１２の通信に関する性能が、水平伝搬数＝２、鉛直伝搬階数＝６、最大許容数＝４０であったとする。
【００６９】
ここで、鉛直伝搬階数が水平伝搬数より大きいのは、以下の理由による。すなわち、集合住宅の住戸は、一般的に、水平方向の長さより鉛直方向の長さの方が短く、また、水平方向には電波を遮蔽する金属扉や金属枠等が配されるが、鉛直方向には金属扉や金属枠等を配する必要がないので鉛直方向の方が通信を確立し易い。また、パイプシャフト内におけるセンサノード１１２（メータ１１０）が配置される位置の水平方向には電波を遮蔽する金属扉が設置されているものの、垂直方向には金属扉が設置されていない。さらに、住戸の水平方向の距離は床面積に応じてさらに長くなり得るが、鉛直方向の距離は床面積に拘わらず、ほぼ所定の値となるからである。
【００７０】
まず、センター装置１１６は、隣接するパイプシャフト間距離が、所定ＰＳ距離、例えば、１０ｍ以上であるか否か判定する（Ｓ４００）。その結果、パイプシャフト間距離が１０ｍ以上であれば（Ｓ４００におけるＹＥＳ）、第１ロジックによる設計を行うためステップＳ４０２に移行する。一方、パイプシャフト間距離が１０ｍ以上でなければ（Ｓ４００におけるＮＯ）、第２ロジックによる設計を行うためステップＳ４０６に移行する。
【００７１】
図６は、基準ノードの位置を説明するための説明図である。ステップＳ４０２において、センター装置１１６は、第１ロジックに基づき、基準ノードの水平方向の個数を求める。具体的には、集合住宅の水平方向の総戸数を、上記水平伝搬数（ここでは２）で除算し、小数点以下を切り上げる。例えば、図６（ａ）のように、水平方向の総戸数が５戸であった場合、５／２（水平伝搬数）＝２．５となり、小数点以下を切り上げて、基準ノードの水平方向の個数は３となる。
【００７２】
次に、ステップＳ４０４において、センター装置１１６は、第１ロジックに基づき、基準ノードの鉛直方向の個数を求める。具体的には、集合住宅の階数を、上記鉛直伝搬数（ここでは６）で除算し、小数点以下を切り上げる。例えば、図６（ａ）のように、集合住宅の階数が１０階であった場合、１０／６（鉛直伝搬数）＝１．６７となり、小数点以下を切り上げて、基準ノードの鉛直方向の個数は２となる。
【００７３】
したがって、第１ロジックにおいては、中継機１１４と対応付ける基準ノードを、図６（ａ）においてハッチングで示したように、水平方向に３個、鉛直方向に２個、均等に配置することとなる。なお、電波の伝搬は鉛直上方ほど良好となるので、鉛直方向の配置は、検満ノードの対象となる範囲において、鉛直上方よりとするのが好ましい。
【００７４】
一方、ステップＳ４０６において、センター装置１１６は、第２ロジックに基づき、基準ノードの水平方向の個数を求める。具体的には、集合住宅の総戸数を、上記最大許容数で除算し、小数点以下を切り上げる。例えば、図６（ｂ）のように、集合住宅の総戸数が５０戸であった場合、５０／４０（最大許容数）＝１．２５となり、小数点以下を切り上げて、基準ノードの水平方向の個数は２となる。
【００７５】
したがって、第２ロジックにおいては、中継機１１４と対応付ける基準ノードを、図６（ｂ）においてハッチングで示したように、鉛直方向中央の水平方向に２個、均等に配置することとなる。
【００７６】
なお、図６（ａ）では、水平方向に均等に配される３個の基準ノードの鉛直方向の位置（階）が、３Ｆと８Ｆとで等しくなっている。このように、基準ノード同士の鉛直方向の位置は統一するのが望ましい。集合住宅においては、階によって床面積や戸数が異なる場合がある。例えば、低階層では小床面積の住戸が配され、高階層では大床面積の住戸が配され、低階層の方が高階層より戸数が多いような場合である。この場合、階が異なると、中継機１１４の取付位置も異なってしまうため、水平方向に中継機１１４を均等に配せない場合が生じる。ここでは、複数の基準ノードを同一階に配することで、その水平方向の位置を均等にすることが可能となる。
【００７７】
図５に戻り、センター装置１１６は、基準ノードと、基準ノードからの距離が所定の距離条件を満たす所定数以下のセンサノード１１２とでグループを生成する（Ｓ４０８）。ここでは、全てのセンサノード１１２が必ずいずれかのグループに含まれるように配置している。そして、センサノード１１２には、生成されたグループを特定するグループＩＤが付与される。
【００７８】
続いて、このように生成されたグループに含まれるセンサノード１１２は、センサネットワークシステム１００として確立されたこととなる。したがって、生成されたグループに含まれるセンサノード１１２を、次年度以降のセンサネットワークシステム１００の設計方法の対象から除外する（Ｓ４１０）。そうすると、対象から除外されたセンサノード１１２は、検満ノードとして、検満ノード判定処理Ｓ２００、検満ノード判定処理Ｓ４１２の対象となったり、センサノード１１２として、グループ生成処理（Ｓ４０８）の対象とはなることはない。これは、グループに含まれるセンサノード１１２は、すでに基準ノードに設置される中継機１１４を通じてセンター装置１１６と通信確立可能と判断されているので、改めて次年度以降のセンサネットワークシステム１００の設計方法の対象とする必要がないからである。こうして、集合住宅設計方法Ｓ２１０の処理負荷を軽減することができる。
【００７９】
そして、集合住宅に区分けされたがまだ選択されていない検満ノードがあるか否か判定する（Ｓ４１２）。その結果、まだ選択されていない検満ノードがあれば（Ｓ４１２におけるＹＥＳ）、その検満ノードのうちの１のメータ１１０を任意に選択し、パイプシャフト間距離判定処理Ｓ４００からを繰り返す。一方、まだ選択されていない検満ノードがなくなれば（Ｓ４１２におけるＮＯ）、当該サブルーチンから戻る。
【００８０】
かかる個別住宅設計方法および集合住宅設計方法により、毎年、検定有効期間が満了したメータを新たなメータ１１０に適切に交換し、所定の規則に則って画一的、かつ効率的に中継機１１４を配置することができる。したがって、所定年後を見据えて、中継機１１４の絶対数を抑制しつつ、かつ、その少ない中継機１１４が適切に配分された（バランスよく配分された）効率的なセンサネットワークシステム１００を構築することが可能となる。
【００８１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８２】
また、コンピュータを、上記センサネットワークシステム１００を設計する装置、メータ１１０、センサノード１１２、または、センター装置１１６として機能させるプログラムや、当該プログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能なフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の記憶媒体も提供される。ここで、プログラムは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理手段をいう。
【００８３】
なお、本明細書に示した各処理は、必ずしもフローチャートに記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、複数のメータを含むセンサネットワークシステムの設計方法、および、そのプログラムに利用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１００  センサネットワークシステム
１１０  メータ
１１２  センサノード
１１４  中継機
１１６  センター装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020088492.tif 000007
【図６】
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