(57)【要約】【課題】通信効率を向上させる。【解決手段】通信方法において、所定の位置に設置された複数のノードを複数のグループに分けるグループ化ステップと、前記グループ化ステップによりグループ化された各グループに含まれるノードの稼働及び停止のタイミングが他のグループと重ならず、何れか１つのグループのノードが稼働している状態となるように前記複数のノードに稼働制御を行うノード稼働制御ステップと、稼働中のノードに含まれる検出手段からの検出データを取得する検出データ取得ステップとを有する。【選択図】図６
2014036273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の位置に設置された複数のノードを複数のグループに分けるグループ化ステップと、
前記グループ化ステップによりグループ化された各グループに含まれるノードの稼働及び停止のタイミングが他のグループと重ならず、何れか１つのグループのノードが稼働している状態となるように前記複数のノードに稼働制御を行うノード稼働制御ステップと、
稼働中のノードに含まれる検出手段からの検出データを取得する検出データ取得ステップとを有することを特徴とする通信方法。
【請求項２】
前記グループ化ステップは、
前記複数のノードに対して計測された電波強度に基づいて、各グループに含まれるノードの電波強度の平均値が所定の条件を満たすように、前記各グループにノードを割り振ることを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
【請求項３】
前記グループ化ステップは、
前記複数のノードに対して計測された通信時間に基づいて、各グループに含まれるノードの通信時間の平均値が所定の条件を満たすように、前記各グループにノードを割り振ることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信方法。
【請求項４】
前記ノード稼働制御ステップは、
前記グループ化ステップによりグループ化されたグループ数に応じて前記稼働及び停止のタイミングを調整することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の通信方法。
【請求項５】
前記グループ化ステップにより前記複数のノードをグループ化する前に、前記複数のノードに対して問い合わせ情報を送信し、前記複数のノードから得られる応答情報を受信することで、前記グループ化ステップにより前記複数のノードをグループ化するための情報を計測する事前計測ステップを有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の通信方法。
【請求項６】
前記事前計測ステップによる計測において、前記応答情報が受信できない未応答ノードが存在する場合に、前記応答情報を受信した応答ノードから、前記未応答ノードからの応答情報の取得を代理させるノードを選択し、選択した代理ノードに依頼指示を送信する代理ノード制御ステップを有することを特徴とする請求項５に記載の通信方法。
【請求項７】
所定の位置に設置された複数のノードを複数のグループに分けるグループ化手段と、
前記グループ化手段によりグループ化された各グループに含まれるノードの稼働及び停止のタイミングが他のグループと重ならず、何れか１つのグループのノードが稼働している状態となるように前記複数のノードに稼働制御を行うノード稼働制御手段と、
稼働中のノードに含まれる検出手段からの検出データを取得する検出データ取得手段とを有することを特徴とする情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、無線ネットワークの通信方法及び情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、様々なセンサデバイスを用いて情報を収集するセンサネットワーク技術が開発されている。センサネットワーク技術は、例えば温度や湿度、降雨量や風速等の環境を計測するものや、地震等による大規模な構造物の損傷を検出するための構造ヘルスモニタリングシステム等がある。
【０００３】
ここで、上述したセンサデバイスを稼働させるには電力が必要となるが、例えばセンサシステムが屋外に設置されているような場合には、電源供給は容易ではない。従来では、センサデバイスの動力源として、太陽光や振動、風力、熱といった環境エネルギーを電力に変換する（エナジーハーベスト）技術があるが、上述した技術よりも、二次電池等によるバッテリが用いられることの方が多い。なお、バッテリに蓄えられる電力は、有限であるため、できるだけバッテリ寿命を長持ちさせるようなセンサデバイスが求められる。また、センサデバイスのハード面での省電力化と共に、センサデバイスの制御システムといったソフト面からも省電力化が必要になる。
【０００４】
例えば、無線通信方式によるセンサネットワークにおいて、センサデバイスの消費電力が最も大きいのは無線通信のための通信モジュールである。そこで、従来では、通信モジュールを間欠動作させ、稼働モード（Ｗａｋｅ）と停止モード（Ｓｌｅｅｐ）を周期的に繰り返すことで、停止期間の消費電力を抑え、バッテリ寿命を延ばす手法が知られている。この場合、通信モジュール間でのデータの送受信は、稼働期間だけで行われる。
【０００５】
なお、従来では、全端末とゲートウェイとが起動周期、起動位相、及び起動期間を合わせて、起動と停止の切り替え動作を行う手法や、グループ内で交代して代表端末を決定し車と通信を行う手法が存在する。また、従来では、移動体端末をグループに分け、それぞれのグループにおける通信を別々の周波数で行う手法が存在する（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２２３４１９号公報
【特許文献２】特開２００７−１８８１４１号公報
【特許文献３】特開２００９−２７８５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示すような従来手法では、起動モードと停止モードとを交互に繰り返すが、停止モードではデータを送信することはできず、起動モードでのみデータ送信を行うことになる。そのため、従来手法では、起動時にデータ送信が集中してしまうと共にスリープ時にデータを送信することができない。また、特許文献２，３に示すような従来手法では、例えば上述したセンサネットワークに適したグループ化が行われていない。したがって、従来手法では、通信効率を向上させることはできない。
【０００８】
開示の技術は、かかる問題を鑑み、通信効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
開示の一態様における通信方法は、所定の位置に設置された複数のノードを複数のグループに分けるグループ化ステップと、前記グループ化ステップによりグループ化された各グループに含まれるノードの稼働及び停止のタイミングが他のグループと重ならず、何れか１つのグループのノードが稼働している状態となるように前記複数のノードに稼働制御を行うノード稼働制御ステップと、稼働中のノードに含まれる検出手段からの検出データを取得する検出データ取得ステップとを有する。
【発明の効果】
【００１０】
開示の技術によれば、通信効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態におけるセンサネットワークシステムの概略構成の一例を示す図である。
【図２】データ収集装置の機能構成の一例を示す図である。
【図３】データ収集装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図４】ノードの機能構成の一例を示す図である。
【図５】ノードのハードウェア構成の一例を示す図である。
【図６】データ収集装置におけるデータ収集処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】グループ化処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】ノードにおけるデータ収集処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】代理ＧＷ処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本実施形態におけるノードリストの一例を示す図である。
【図１１】電波の到達範囲外にあるノードに対する事前計測手法を説明するための図である。
【図１２】本実施形態におけるグループ化の第１実施例を示す図である。
【図１３】本実施形態におけるグループ化の第２実施例を示す図である。
【図１４】グループ化されたノードの稼働制御の一例を説明するための図である。
【図１５】グループ毎の稼働制御例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら実施例について詳細に説明する。なお、以下の説明では、一例として、構造ヘルスモニタリング技術等に用いられるセンサネットワーク（無線ネットワーク）の構成について説明するが、適用範囲等についてはこれに限定されるものではない。
【００１３】
＜センサネットワークシステムの概略構成例＞
図１は、本実施形態におけるセンサネットワークシステムの概略構成の一例を示す図である。図１に示すセンサネットワークシステム１０は、情報処理装置の一例としてのデータ収集装置１１と、複数のノード１２−１〜１２−９（以下、必要に応じて「ノード１２」と総称する）とを有する。なお、データ収集装置１１やノード１２の数、設置位置等については、図１の例に限定されるものではない。
【００１４】
データ収集装置１１は、各ノード１２が取得した情報を収集する。具体的には、データ収集装置１１は、例えば各ノード１２に設けられた所定の情報の検出を行うセンサ（検出手段）によって検出された情報等を収集する。なお、データ収集装置１１は、例えばゲートウェイ装置（ゲートウェイノード）であるが、これに限定されるものではない。
【００１５】
また、データ収集装置１１は、各ノード１２をグループ化するために各ノード１２から所定の情報を取得する。なお、データ収集装置１１は、あるノードから情報が取得できなかった場合には、そのノードの近くに設置されたノードにデータ収集の代理をさせるための各種制御を行う。また、データ収集装置１１は、各ノード１２から得られた情報に基づいて、グループ化を行い、各グループに含まれるノード１２の稼働及び停止のタイミング（周期）が他のグループと重ならないように各ノード１２に稼働制御を行う。また、データ収集装置１１は、例えば全ノードが停止することがないように、センサネットワークシステム１０の稼働時等の所定期間において、複数のグループのうち、何れか１つのグループのノード１２が稼働している状態となるように稼働制御を行う。
【００１６】
ここで、稼働とは、例えばノード１２内の通信モジュール等を稼働させてデータの送受信が可能な状態をいい、停止とは、例えば上述した通信モジュール等を停止させてデータの送受信が不可能な状態をいうが、これに限定されるものではない。また、停止時には、通信モジュール等に対する電力供給を行わなくてよいため、省電力化が図れる。
【００１７】
つまり、本実施形態では、グループ毎のノードのみを稼働させるため、電力消費を抑えることができ、更に全ノードが停止することがないため、通信効率を向上させることができる。
【００１８】
また、データ収集装置１１は、各グループ間で稼働回数や稼働時間が均等になるように、稼働制御を行うことができる。これにより、本実施形態では、あるグループを使用しすぎて劣化が著しくなるようなことがなくなる。
【００１９】
なお、データ収集装置１１は、例えば各ノードに含まれるセンサから得られた検出データを有線又は無線の通信ネットワークを介して、他の装置（例えば、管理サーバ等）に送信することもできる。
【００２０】
ノード１２は、予め設定された位置に設置されており、各ノード１２が取得した問い合わせ情報（例えば、応答要求）に対する応答情報や、センサ等により検出された検出データ等、予め記憶されている情報等を、データ収集装置１１に直接送信する。また、ノード１２は、センサネットワークとして、図１の点線に示すようにリンクされた他のノード１２等を経由して、データを目的地（例えば、データ収集装置１１）に送信する。
【００２１】
なお、ノード１２が送信する情報としては、例えば各ノード１２に設けられたセンサ（ノードセンサ）で検出された検出データ等があるが、これに限定されるものではない。検出データとしては、例えば構造ヘルスモニタリングであれば、モニタリングを行う対象の構造物（例えば、建物や橋、道路等）の変形やひび割れ、破損、破壊時に生じる音を検出し、その音を検知したことを示す情報を含む。また、検出データの例としては、例えば検知した音から推測される構造物の変化や破損等の種類や程度を示す情報等を含むがこれに限定されるものではない。また、ノード１２は、例えばモニタリング対象（例えば、構造物）の内部や近接、又は対象物に接して設置されるが、これに限定されるものではない。
【００２２】
また、ノード１２は、データ収集装置１１からのゲートウェイ代理制御の指示に応じて他のノードからの所定の情報を収集することもできる。その場合、代理ゲートウェイ（以下、「代理ＧＷ」という）として動作しているノード（代理ノード）からの問い合わせ情報を受けた他のノードは、その代理ＧＷに応答情報を送信する。代理ＧＷとして動作している代理ノードは、他のノードから取得した情報をデータ収集装置１１に送信する。
【００２３】
なお、各ノード１２間や、ノード１２とデータ収集装置１１との間でのデータの送受信は、例えば無線通信等により行われる。無線通信の種類としては、例えば近距離無線通信（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉ−Ｆｉ（登録商標）、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ））等を使用することができるが、これに限定されるものではない。
【００２４】
また、上述した図１に示すセンサネットワークシステム１０は、一例として、メッシュ・マルチホップ型センサネットワーク（以下、「メッシュネットワーク」という）を示している。メッシュネットワークとは、ネットワーク上に存在する各ノード１２間で情報の送受信を可能にすることで、例えば無線ネットワーク間に障害物が存在したとしても、その障害物を回避してデータを目的地に送信することができる。そのため、メッシュネットワークは、広範囲にノード１２を設置することができる。
【００２５】
ここで、従来のネットワークでは、ノード１２内で消費電力の大きい通信モジュールを稼働モード（Ｗａｋｅ）や停止モード（Ｓｌｅｅｐ）で動作させると、稼働モード内でしたデータを送信できないため、送信完了までに時間がかかる。そこで、本実施形態では、データ収集装置１１において、各ノード１２を用いて多重停止モードによる制御を行う。つまり、本実施形態では、例えばセンサネットワークシステム１０に含まれるノード１２−１〜１２−９を複数のグループに分け、各グループにおける稼働及び停止のタイミング（Ｗａｋｅ周期、Ｓｌｅｅｐ周期）が重ならないように稼働制御を行う。また、本実施形態では、複数のグループのうち、システム稼働時等の所定期間において、何れか１つのグループに含まれるノード１２が稼働している状態となるように稼働制御を行うことで、全ノードが停止する期間がないため、通信効率を向上させることができる。
【００２６】
具体的には、本実施形態では、図１に示すようにモニタリング対象である所定の位置（領域）に設置された複数のノード１２−１〜１２−９に対して、所定の条件に基づいてグループ化する。また、本実施形態では、グループ化された各グループの停止時間をずらすことによって、ネットワーク全体の消費電力を増やすことなく、通信効率を向上させる。なお、所定の条件とは、例えば各グループ間で、データ収集装置１１における各ノード１２からの電波強度や、各ノード間との通信時間、検出範囲等に基づいて精度が偏ることがないような条件が設定される。
【００２７】
なお、本実施形態では、グループ毎にノードを稼働させ、各ノード間等で送受信を行う場合に、複数の送信周波数を用いることで、同時に複数のデータを送受信させることができる。これにより、本実施形態では、通信効率を向上させることができる。
【００２８】
＜データ収集装置１１の機能構成例＞
次に、上述したセンサネットワークシステム１０におけるデータ収集装置１１の機能構成例について、図を用いて説明する。図２は、データ収集装置の機能構成の一例を示す図である。図２に示すデータ収集装置１１は、入力手段２１と、出力手段２２と、記憶手段２３と、パラメータ設定手段２４と、事前計測手段２５と、代理ゲートウェイ（ＧＷ）設定手段２６と、グループ化手段２７と、ノード稼働制御手段２８と、検出データ取得手段２９と、通信手段３０と、制御手段３１とを有する。
【００２９】
入力手段２１は、データ収集装置１１を使用するユーザ等からの各種指示の開始や終了、設定情報の入力等の各種入力を受け付ける。具体的には、入力手段１１は、例えばセンサネットワークシステム１０に含まれる各ノード１２の管理を行ったり、各ノード１２を所定数のグループにグループ化するための処理を行う。なお、入力手段２１により取得される情報の入力は、例えばキーボードやマウス等の入力インターフェース等による入力でもよく、また画面を用いたタッチパネル形式の入力でもよい。更に、入力手段２１は、例えばマイクロフォン等により音声を入力する音声入力手段を有していてもよい。
【００３０】
出力手段２２は、入力手段２１により入力された内容や、入力内容に基づいて実行された内容等の出力を行う。なお、出力手段２２は、例えば画面表示により出力する場合には、ディスプレイ等の表示手段を有し、音声により出力する場合には、例えばスピーカ等の音声出力手段を有していてもよい。また、入力手段２１及び出力手段２２は、例えばタッチパネル等のように入出力が一体型であってもよい。
【００３１】
記憶手段２３は、本実施形態における各処理の実行に必要な各種情報を記憶する。具体的には、本実施形態におけるグループ化するための各種パラメータや事前計測結果、代理ＧＷによる計測結果、グループ化結果、ノードに代理ＧＷとしての処理を行わせるための各種情報、各ノード１２に含まれるセンサから検出された検出データ等を記憶する。記憶手段２３に記憶される情報は、これに限定されるものではなく、例えば各処理の実行結果等のログ情報やエラー情報等も記憶される。
【００３２】
また、記憶手段２３は、記憶された各種情報を必要に応じて所定のタイミングで読み出したり、書き込んだりすることができる。また、記憶手段２３は、上述したような多種の情報の集合物であり、それらの情報を、例えばキーワード等を用いて検索し、抽出することができるように体系的に構成されているデータベースとしての機能を有していてもよい。記憶手段２３は、例えばハードディスクやメモリ等からなる。
【００３３】
パラメータ設定手段２４は、ノード１２をどの程度のグループに分けるか（グループ数）、又は分けるときの基準となる各種パラメータや閾値等の情報を設定する。なお、グループ数を設定する場合には、例えばセンサネットワークシステム１０に含まれるノード数に応じてグループ数を設定してもよく、また１グループに含まれる最小ノード数や最大ノード数等を設定しておき、この設定値に基づいてグループ数を設定してもよい。
【００３４】
事前計測手段２５は、各ノード１２をグループ化する場合に、各グループ間で電波強度や通信時間等に大きな差（偏り）が生じないように、グループ化する前に、グループ化するときの基準となる所定の情報の計測を行う。具体的には、事前計測手段２５は、データ収集装置１１の周囲のノード１２に対して問い合わせ情報（応答要求）を送信し、その応答情報を各ノード１２から取得することで、各ノード１２の電波強度や通信時間等のうち、少なくとも１つを取得する。なお、電波強度や通信時間は、例えばデータ収集装置１１が各ノード１２から直接信号の送受信を行って計測してもよく、代理ＧＷとしてのノード１２と他のノードとにおける電波強度や通信時間を用いて計測してもよい。
【００３５】
また、事前計測手段２５は、計測結果に基づいて応答ノードリストや未応答ノードリストを生成する。本実施形態では、上述した未応答ノードリストを用いて代理ＧＷに未応答ノードに対する計測を行わせ、応答ノードリストを用いて各ノードのグループ化を行う。
【００３６】
なお、事前計測手段２５は、例えば各ノード１２を接続しているネットワーク（トポロジ）を、事前計測時に所定のネットワーク（例えば、ツリー型ネットワーク）に切り換えるように各ノード１２を制御する信号を生成して各ノード１２に送信することもできる。これにより、本実施形態では、ノード間の通信経路を制限することができるため、例えば各通信時間を図るときに、予め設定されたツリー型ネットワークに基づき通信時間を取得することができ、適切かつ効率的に対象ノードからの通信時間を取得することができる。
【００３７】
代理ＧＷ制御手段２６は、事前計測手段２５等において、例えば障害物等による電波障害や問い合わせ情報が届いていない等の理由により、応答情報が得られないノードが存在する場合に、データ収集装置１１に変わって応答情報を取得する代理ＧＷを設定する。なお、代理ＧＷとなるノードは、例えばデータ収集装置１１との通信が可能であり、また所定の計測結果が得られていないノード間での通信も可能なノードが好ましいが、これに限定されるものではない。例えば、代理ＧＷ制御手段２６は、電波強度を取得できたノード１２のうち、強度の値が最も弱いノード又は通信時間が最も長いノード等を、データ収集装置１１から最も遠い位置にあるノードとして代理ＧＷに設定してもよい。また、代理ＧＷ制御手段２６は、例えば未応答ノードがある領域に多く存在する場合には、予め設定されたノードの設置位置情報に基づいて、その領域の近くで応答のあったノード１２を選択し、選択したノードを代理ＧＷに設定してもよい。本実施形態では、未応答ノードに近いノードを選択することで、未応答ノード間との電波障害等が生じにくく、応答を受信し易くなる。
【００３８】
また、代理ＧＷ制御手段２６は、選択されたノードに対して代理ＧＷの依頼指示（依頼コマンド）を送信する。このとき、代理ＧＷ制御手段２６は、未応答ノードリストも送信する。また、代理ＧＷ制御手段２６は、代理ＧＷから得られる応答ノードリスト、未応答ノードリストを取得する。代理ＧＷ制御手段２６は、事前計測手段２５により得られた応答ノードリストの情報を、代理ＧＷから取得した応答ノードリストの情報で更新する。また、代理ＧＷ制御手段２６は、代理ＧＷから未応答ノードリストの情報を取得した場合には、更に別の代理ＧＷとなるノードを選択し、選択したノードに依頼指示等を送信する。
【００３９】
代理ＧＷ制御手段２６は、上述した制御を所定時間又は所定回数繰り返すことで、できる限り多くのノードを含む応答ノードリストを生成する。なお、代理ＧＷ制御手段２６は、上述した制御を所定時間又は所定回数繰り返しても未応答ノードが存在する場合には、そのノードをグループ化の対象に含めなかったり、エラーリスト等を生成することもできる。
【００４０】
グループ化手段２７は、事前計測手段２５や代理ＧＷ制御手段２６により得られる各ノード１２の計測結果（応答ノードリスト）と、パラメータ設定手段２４により設定されたグループ数等の条件とを含む情報に基づいて、各ノード１２のグループ化を行う。また、グループ化手段２７は、所定のタイミングや所定の条件に基づいて、再グループ化を行ってもよい。なお、再グループ化を行う所定のタイミングや所定の条件とは、例えばセンサネットワークシステム１０に新たなノードが所定数以上追加（増設）した場合や、故障したノードが所定数以上存在する場合等であるが、これに限定されるものではない。
【００４１】
ノード稼働制御手段２８は、各ノード１２に対する稼働指示を制御する。具体的には、ノード稼働制御手段２８は、例えばグループ化手段２７において、グループ化された各グループに含まれるノード１２に対して、グループ毎に稼働や停止のタイミング（周期等）を制御する。このとき、ノード稼働制御手段２８は、例えば各グループにおいて、停止モードに移動するタイミングが他のグループを重ならず、更にシステム稼働時等の所定期間において、何れか１つのグループのノード１２が稼働している状態となるように制御する。これにより、データ送信ができない期間がなくなり、ノード１２が稼働するまで待つといった時間制御がなくなるため、通信効率を向上させることができる。また、ノード稼働制御手段２８は、各グループが交互又は所定の順番で稼働するように制御したり、稼働回数や稼働時間が他のグループと均等になるように制御することができる。これにより、本実施形態では、あるグループを使用しすぎて劣化が著しくなるようなことがなくなる。ノード稼働制御手段２８は、上述した各ノード１２に対する稼働制御内容を所定のコマンド等により各ノード１２に送信する。
【００４２】
検出データ取得手段２９は、各ノード１２から送信された情報を取得する。具体的には、検出データ取得手段２９は、例えば構造ヘルスモニタリング等の処理において、構造物の変形やひび割れ、破損、破壊等を検知したセンサの検出データ（例えば、位置情報や、種類、破損の程度等を含む）等を取得する。また、検出データ取得手段２９は、取得した検出データ等を用いて構造物の解析等を行ってもよい。検出データ取得手段２９により取得した検出データ等は、記憶手段２３等に記憶される。
【００４３】
通信手段３０は、例えばインターネットやＬＡＮ等に代表される通信ネットワークを介してノード１２やその他の外部装置とデータの送受信を行うための送受信手段である。ここで、送受信手段２０は、ノード１２や外部装置等に記憶されている各種情報等を受信することができ、またデータ収集装置１１で処理された結果を、通信ネットワークを介してノード１２や外部装置等に送信することもできる。
【００４４】
制御手段３１は、コード収集装置１１の各構成部全体の制御を行う。具体的には、制御手段３１は、例えばユーザ等による入力手段２１からの指示等に基づいて、グループ化されたノード１２を用いた稼働制御等の各制御を行う。ここで、上述したデータ収集装置１１としては、例えばＰｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ（ＰＣ）やサーバ等を用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００４５】
上述したように、データ収集装置１１では、各ノード１２をグループ化し、各グループ毎にスリープ時間をずらすことにより、ネットワーク全体の消費電力を増やすことなく通信効率を向上させることができる。なお、本実施形態では、グループ毎に複数の送信周波数を用いることもできる。これにより、複数のノードが同時に通信を行うこともできる。
【００４６】
＜データ収集装置１１：ハードウェア構成＞
ここで、上述したデータ収集装置１１においては、各機能をコンピュータに実行させることができる実行プログラム（データ収集プログラム）を生成し、例えば汎用のＰＣ等にその実行プログラムをインストールすることにより、本実施形態におけるデータ収集処理を実現することができる。ここで、本実施形態におけるデータ収集処理が実現可能なコンピュータのハードウェア構成例について図を用いて説明する。
【００４７】
図３は、データ収集装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図３に示すハードウェア構成は、入力装置４１と、出力装置４２と、ドライブ装置４３と、補助記憶装置４４と、主記憶装置４５と、各種制御を行うＣｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）４６と、ネットワーク接続装置４７とを有するよう構成されており、これらはシステムバスＢで相互に接続されている。
【００４８】
入力装置４１は、ユーザ等が操作するキーボード及びマウス等のポインティングデバイスや、マイクロフォン等の音声入力デバイスを有しており、ユーザ等からのプログラムの実行指示、各種操作情報、ソフトウェアを稼働するための情報等を入力する。
【００４９】
出力装置４２は、本実施形態における処理を行うためのコンピュータ本体を操作するのに必要な各種ウィンドウやデータ等を表示するディスプレイを有し、ＣＰＵ４６が有する制御プログラムによりプログラムの実行経過や結果等を表示することができる。また、出力装置４２は、上述の処理結果等を紙等の印刷媒体に印刷して、ユーザ等に提示することができる。
【００５０】
ここで、本実施形態においてコンピュータ本体にインストールされる実行プログラムは、例えばＵｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ（ＵＳＢ）メモリやＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬型の記録媒体４８等により提供される。プログラムを記録した記録媒体４８は、ドライブ装置４３にセット可能であり、ＣＰＵ４６からの制御信号に基づき、記録媒体４８に含まれる実行プログラムが、記録媒体４８からドライブ装置４３を介して補助記憶装置４４にインストールされる。
【００５１】
補助記憶装置４４は、ハードディスク等のストレージ手段であり、ＣＰＵ４６からの制御信号に基づき、本実施形態における実行プログラムや、コンピュータに設けられた制御プログラム等を蓄積し、必要に応じて入出力を行うことができる。補助記憶手段４４は、ＣＰＵ４６からの制御信号等に基づいて、記憶された各情報から必要な情報を読み出したり、書き込むことができる。
【００５２】
主記憶装置４５は、ＣＰＵ４６により補助記憶装置４４から読み出された実行プログラム等を格納する。なお、主記憶装置４５は、Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ）やＲａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ）等からなる。
【００５３】
ＣＰＵ４６は、オペレーティングシステム等の制御プログラム、及び主記憶装置４５に格納されている実行プログラムに基づいて、各種演算や各ハードウェア構成部とのデータの入出力等、コンピュータ全体の処理を制御して各処理を実現することができる。なお、プログラムの実行中に必要な各種情報等は、補助記憶装置４４から取得することができ、また実行結果等を格納することもできる。
【００５４】
具体的には、ＣＰＵ４６は、例えば入力装置４１から得られるプログラムの実行指示等に基づき、補助記憶装置４４にインストールされたデータ収集プログラムを実行させることにより、主記憶装置４５上でプログラムに対応する処理を行う。
【００５５】
例えば、ＣＰＵ４６は、上述したようにデータ収集プログラムを実行させることで、上述したパラメータ設定手段２４におけるパラメータ設定処理や事前計測手段２５における事前計測処理、グループ化手段２５による各ノード１２のグループ化処理等を行う。また、ＣＰＵ４６は、上述したようにデータ収集プログラムを実行させることで、ノード稼働制御手段２８によるノード稼働制御処理や代理ＧＷ制御手段２６による代理ＧＷ設定処理、検出データ取得手段２９による検出データ取得処理等を行う。なお、ＣＰＵ４６における処理内容は、これに限定されるものではない。ＣＰＵ４６により実行された内容は、必要に応じて補助記憶装置４４に記憶させることができる。
【００５６】
ネットワーク接続装置４７は、ＣＰＵ４６からの制御信号に基づき、通信ネットワーク等と接続することにより、実行プログラムやソフトウェア、ユーザ情報等を、通信ネットワークに接続されている外部装置等から取得する。また、ネットワーク接続装置４７は、プログラムを実行することで得られた実行結果又は本実施形態における実行プログラム自体を外部装置等に提供することができる。
【００５７】
上述したようなハードウェア構成により、本実施形態におけるデータ収集処理を実行することができる。また、プログラムをインストールすることにより、汎用のＰＣやサーバ等で本実施形態におけるデータ収集処理を容易に実現することができる。
【００５８】
＜ノード１２の機能構成例＞
次に、上述したセンサネットワークシステム１０におけるノード１２の機能構成例について、図を用いて説明する。図４は、ノードの機能構成の一例を示す図である。図４に示すノード１２は、検出手段５１と、通信手段５２と、代理ＧＷ手段５３と、稼働制御手段５４と、トポロジ切換制御手段５５と、制御手段５６とを有する。
【００５９】
検出手段５１は、予め設定されたセンサ等を用いて音や光、温度、圧力、流量等の計測の対象となる物理量等の情報を検知し、検知した情報を処理しやすい信号（検出データ等）に変換する。なお、本実施形態では、センサの一例として、例えば材料や構造物の変形やひび割れ、破損、破壊時等に生じる音を検知するアコースティック・エミッション（ＡＥ）センサを用いることができるが、これに限定されるものではない。例えば、他のセンサとして、超音波探傷（ＵＴ）センサ等を用いることができる。
【００６０】
通信手段５２は、他のノード１２やデータ収集装置１１とのデータの送受信を行う送受信手段である。具体的には、通信手段５２は、無線通信を行うことができるが、これに限定されるものではなく、一部又は全部で有線通信を用いてもよい。また、本実施形態では、上述したようにメッシュネットワークを構築するための通信手段を用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００６１】
代理ＧＷ手段５３は、ゲートウェイ（ＧＷ）としてのデータ収集装置１１からの依頼指示により、データ収集装置１１の代理ＧＷ（代理ノード）として、データ収集装置１１における処理の一部（例えば、事前計測手段２５等）と同様の処理を行う。具体的には、代理ＧＷ手段５３は、通信可能な他のノード１２に対して、グループ化する前に、グループ化するときの基準となる所定の情報の計測を行う。
【００６２】
例えば、代理ＧＷ手段５３は、データ収集装置１１からの依頼指示と共に受信する未応答ノードリストに基づいて、自己のノードの周囲にある未応答ノードに対して問い合わせ情報を送信する。また、代理ＧＷ手段５３は、問い合わせ情報に対応する応答情報を未応答ノードから取得することで、各ノード１２の電波強度や通信時間等のうち、少なくとも１つを取得する。代理ＧＷ手段５３は、取得した電波強度や通信時間等の計測結果に基づいて、上述した応答ノードリストや未応答ノードリスト等を生成し、通信手段５２を介してデータ収集装置１１に送信する。
【００６３】
稼働制御手段５４は、データ収集装置１１から得られる稼働制御情報に基づいて、自分が所属するグループに対応する稼働タイミング（Ｗａｋｅ）や停止タイミング（Ｓｌｅｅｐ）に合わせて稼働制御を行う。
【００６４】
トポロジ切換制御手段５５は、データ収集装置１１から得られるトポロジ設定の変更制御に基づいて、通信ネットワークの接続形態を変更して各ノード間等におけるデータの送受信を行う。なお、通信ネットワークの接続形態の変更としては、例えばメッシュネットワークとツリー型ネットワークとの変更等があるが、これに限定されるものではない。
【００６５】
制御手段５６は、ノード１２の各構成部全体の制御を行う。具体的には、制御手段５６は、通信制御や代理ＧＷ制御、稼働制御、トポロジ切換制御等の各制御を行う。
【００６６】
＜ノード１２：ハードウェア構成＞
ここで、上述したノード１２においては、各機能をコンピュータに実行させることができる実行プログラム（データ収集プログラム）を生成し、汎用のノード装置等にその実行プログラムをインストールすることにより、本実施形態におけるデータ収集処理を実現することができる。ここで、本実施形態におけるデータ収集処理が実現可能なコンピュータのハードウェア構成例について図を用いて説明する。
【００６７】
図５は、ノードのハードウェア構成の一例を示す図である。図５に示すハードウェア構成は、センサ６１と、マイクロコントローラユニット６２と、メモリ６３と、バッテリ６４と、通信モジュール６５と、アンテナ６６とを有する。
【００６８】
センサ６１は、上述したように音や光、温度、圧力、流量等の計測の対象となる物理量等の情報を検出する検出手段である。なお、センサ６１は、検出条件に応じて選択的に設けられていてもよく、例えば構造ヘルスモニタリングであれば、上述したＡＥセンサやＵＴセンサ等を用いることができる。なお、センサの種類は、これに限定されるものではなく、例えば１種類のセンサでもよく、複数種類のセンサでもよい。
【００６９】
マイクロコントローラユニット６２は、ノード１２全体を制御する制御手段である。マイクロコントローラユニット６２は、センサ６１からの検出信号を受信したり、メモリ６３に対して、記憶されている情報の読み出しや、検出信号等の書き込み等を行う。また、マイクロコントローラユニット６２は、通信モジュール６５に対して検出信号を出力したり、通信モジュール６５から得られる情報の取得等を行う。また、マイクロコントローラユニット６２は、上述した代理ＧＷ手段５３や稼働制御手段５４、トポロジ切換制御手段５５等における各処理を行う。
【００７０】
メモリ６３は、ノード１２の識別情報（例えば、ノードＮＯ）やセンサ６１により検出された情報を記憶したり、データ収集装置１１からの所属するグループに基づく稼働制御情報等を記憶する記憶手段である。また、代理ＧＷとしての処理を実行する場合には、応答ノードリストや未応答ノードリスト等が記憶される。
【００７１】
バッテリ６４は、ノード１２全体を稼働させるための電力を供給する電源手段である。具体的には、バッテリ６４は、センサ６１、マイクロコントローラユニット６２、及び通信モジュール６３に対する駆動電源等を供給する。なお、バッテリ６４は、例えばリチウムイオン等の充電式電池や乾電池等を用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００７２】
通信モジュール６５は、アンテナ６６を介して外部と無線によるデータの送受信等を行う。なお、通信モジュール６５による通信制御は、マイクロコントローラ６２により行われる。
【００７３】
アンテナ６６は、通信モジュール６５による制御により、他のノード１２やデータ収集装置１１に対して無線電波による各種データの送受信を行う。
【００７４】
上述したようなハードウェア構成により、本実施形態におけるデータ収集処理を実行することができる。また、プログラムをインストールすることにより、本実施形態におけるデータ収集処理を容易に実現することができる。
【００７５】
＜データ収集処理＞
次に、本実施形態におけるデータ収集処理の具体例について、フローチャートを用いて説明する。なお、本実施形態におけるデータ収集処理では、データ収集装置１１における処理と、ノード１２における処理とを含むため、それぞれの処理を分けて説明する。
【００７６】
＜データ収集装置１１におけるデータ収集処理＞
図６は、データ収集装置におけるデータ収集処理の一例を示すフローチャートである。図６に示すデータ収集処理は、ノード１２をどの程度のグループに分けるか、又は、分けるときの基準となる各種パラメータや閾値等の情報を設定する（Ｓ０１）。その後、データ収集処理は、事前計測処理によるグループ化処理を行う（Ｓ０２）。なお、Ｓ０２の処理の具体例については、後述する。
【００７７】
また、データ収集処理は、グループ化されたノード１２に対して、例えば稼働及び停止のタイミングが各グループで重ならず、何れか１つのグループが稼働している状態となるように稼働制御コマンドを生成して、各グループのノード１２に送信する（Ｓ０３）。
【００７８】
次に、データ収集処理は、例えば各グループに含まれるノード１２に設けられたセンサ等により検出され、ノード１２から送信された検出データを受信したか否かを判断する（Ｓ０４）。データ収集処理は、検出データを受信した場合（Ｓ０４において、ＹＥＳ）、その検出データを記憶手段２３等に記憶する（Ｓ０５）。
【００７９】
データ収集処理は、Ｓ０５の処理が終了後、又は、Ｓ０４の処理において、検出データを受信していない場合（Ｓ０４において、ＮＯ）、センサ等からの検出データの収集を終了するか否かを判断する（Ｓ０６）。データ収集処理は、データの収集を終了しない場合（Ｓ０６において、ＮＯ）、Ｓ０４の処理に戻る。また、データ収集処理は、データの収集を終了する場合（Ｓ０６において、ＹＥＳ）、処理を終了する。
【００８０】
＜Ｓ０２：事前計測処理によるグループ化処理＞
次に、上述したＳ０２の処理における事前計測処理によるグループ化処理（以下、単に「グループ化処理」という）の一例について、フローチャートを用いて説明する。図７は、グループ化処理の一例を示すフローチャートである。図７に示すグループ化処理は、ネットワーク上の全ノード１２に対してトポロジの変更要求を行う（Ｓ１１）。なお、トポロジの変更要求は、例えば変更要求コマンドを全ノード１２に送信することにより行うが、これに限定されるものではない。なお、トポロジの変更内容としては、例えば各ノードのメッシュネットワークから、予め設定されたノード間のツリー型ネットワークへの変更があるが、これに限定されるものではない。ツリー型ネットワークに変更することで、後述する通信時間の計測をツリー型ネットワークで設定した通信経路に基づいて適切に計測することができる。
【００８１】
グループ化処理は、トポロジが変更された全ノード１２に対して、問い合わせ情報の一例である応答要求を行い（Ｓ１２）、ノード１２から応答があったか否かを判断する（Ｓ１３）。グループ化処理は、応答がない場合（Ｓ１３において、ＮＯ）、Ｓ１２の処理に戻り繰り返し処理を行う。また、グループ化処理は、応答があった場合（Ｓ１３において、ＹＥＳ）、その応答情報から得られる電波強度、通信時間のリスト（応答ノードリスト）を生成する（Ｓ１４）。なお、Ｓ１４の処理では、電波強度又は通信時間の何れかを含むリストでもよく、両方を含むリストでもよい。
【００８２】
次に、グループ化処理は、所定時間内に全ノード１２から応答があったか否かを判断し（Ｓ１５）、全ノードから応答がなかった場合（Ｓ１５において、ＮＯ）、応答がなかったノードに対応する未応答ノードリストを生成する（Ｓ１６）。
【００８３】
また、グループ化処理は、ノード１２の中から代理ＧＷを選択し、選択したノード１２に対して代理ＧＷを設定し、依頼コマンド送信する（Ｓ１７）。なお、Ｓ１７の処理において、代理ＧＷの設定方法としては、例えば、上述したように電波強度が最も弱いノード又は通信時間が最も長いノード等をデータ収集装置１１と通信可能な最も遠い位置にあるノードとして、代理ＧＷとして設定することができる。また、代理ＧＷの他の設定方法としては、例えば未応答ノードがある領域に多く存在する場合には、その領域の近くで応答のあったノードを代理ＧＷとして設定することができるが、設定方法については、これに限定されるものではない。
【００８４】
ここで、グループ化処理は、代理ＧＷによる計測を終了するか否かを判断する（Ｓ１８）。なお、Ｓ１８の処理では、代理ＧＷによって計測された未応答ノードの電波強度や通信時間に対してもＳ１４と同様にリストが生成される。
【００８５】
グループ処理は、Ｓ１８の処理において、代理ＧＷによる計測を終了しない場合（Ｓ１８において、ＮＯ）、再度未応答ノードリストを生成し（Ｓ１９）、Ｓ１７の処理に戻る。なお、Ｓ１９の処理では、代理ＧＷを用いてもノードの電波強度や通信時間が取得できなかったノードを対象に未応答ノードリストが生成される。
【００８６】
また、グループ化処理は、代理ＧＷによる計測を終了する場合（Ｓ１８において、ＹＥＳ）、つまり、代理ＧＷにより全ノードから応答のあった場合、又は、上述したＳ１５の処理において、全ノードから応答があった場合（Ｓ１５において、ＹＥＳ）、それまでに得られた応答ノードリスト等の条件や予め設定されたグループ数等に基づいてグループ化を行う（Ｓ２０）。
【００８７】
次に、グループ化処理は、グループ結果を各ノード１２に送信し（Ｓ２１）、更にトポロジリセットコマンドを各ノード１２に送信する（Ｓ２２）。Ｓ２２の処理により、各ノードは、例えばツリー型ネットワークから元のメッシュネットワークへ変更する。これにより、各ノード１２は、所定のタイミングでグループ毎に稼働を行い、全てが停止することがないようにすることができる。
【００８８】
＜ノード１２におけるデータ収集処理＞
次に、ノード１２におけるデータ収集処理の一例について、フローチャートを用いて説明する。図８は、ノードにおけるデータ収集処理の一例を示すフローチャートである。図８に示すデータ収集処理は、まず、ノード１２を稼働すると前回までのパラメータ設定を初期化する（Ｓ３１）。次に、データ収集処理は、例えばゲートウェイであるデータ収集装置１１から代理ＧＷになるように要求（依頼指示）があったか否かを判断する（Ｓ３２）。
【００８９】
データ収集処理は、代理ＧＷの依頼指示があった場合（Ｓ３２において、ＹＥＳ）、代理ＧＷとしての各処理を行う（Ｓ３３）。なお、Ｓ３３の処理の具体例については、後述する。
【００９０】
また、データ収集処理は、Ｓ３２の処理において、代理ＧＷの依頼指示がなかった場合（Ｓ３２において、ＮＯ）、又は、Ｓ３３の処理後、各ノード１２に設けられたセンサ等による計測を開始する（Ｓ３４）。
【００９１】
ここで、データ収集処理は、ノード１２に含まれるセンサ等により所定の検知信号等を検出したか否かを判断し（Ｓ３５）、信号を検出した場合（Ｓ３５において、ＹＥＳ）、その検出データを上述したメモリ６３等に記憶する（Ｓ３６）。なお、所定の検知信号とは、例えば構造ヘルスモニタリング等において、モニタリングを行う対象の構造物の変形やひび割れ、破損、破壊時に生じる音等があるが、これに限定されるものではない。
【００９２】
また、データ収集処理は、信号を検出していない場合（Ｓ３５において、ＮＯ）、又は、Ｓ３６の処理後、送信時刻であるか否かを判断する（Ｓ３７）。なお、Ｓ３７の処理は、予め送信する時刻が設定されており、その時刻と現時刻とを比較して、現時刻が設定時刻に達しているか否かで判断することができるが、これに限定されるものではない。また、定期的に送信を行う場合には、Ｓ３７の処理において、前回の送信時点を基準として所定の時間が経過しているか否かを判断してもよい。
【００９３】
ここで、データ収集処理は、送信時間に達していない場合（Ｓ３７において、ＮＯ）、Ｓ３５の処理に戻る。また、データ収集処理は、送信時間に達している場合（Ｓ３７において、ＹＥＳ）、その時点でメモリ６３等に記憶されたデータをデータ収集装置１１に送信する（Ｓ３８）。ここで、データ収集処理は、処理を終了するか否かを判断し（Ｓ３９）、処理を終了しない場合（Ｓ３９において、ＮＯ）Ｓ３５の処理に戻る。また、データ収集処理は、ユーザの終了指示等の所定の操作等により処理を終了する場合（Ｓ３９において、ＹＥＳ）、ノード１２におけるデータ収集処理を終了する。
【００９４】
＜Ｓ３３：代理ＧＷ処理＞
次に、上述したＳ３３の処理における代理ＧＷ処理の一例について、フローチャートを用いて説明する。図９は、代理ＧＷ処理の一例を示すフローチャートである。図９において、代理ＧＷ動作処理は、まず、データ収集装置１１から未応答ノードリストを受信し（Ｓ４１）、未応答のノード１２に対して問い合わせ情報の一例である応答要求を行う（Ｓ４２）。なお、Ｓ４２の処理では、未応答ノードに近いノードから応答要求を出しているため、電波障害等が生じにくく、応答を受信し易い。
【００９５】
ここで、代理ＧＷ処理は、未応答ノードから応答があったか否かを判断し（Ｓ４３）、応答がない場合（Ｓ４３において、ＮＯ）、Ｓ４２の処理に戻る。また、代理ＧＷ処理は、Ｓ４３の処理において、未応答ノードから応答があった場合（Ｓ４３において、ＹＥＳ）、電波強度、通信時間のリスト（応答ノードリスト）を生成する（Ｓ４４）。なお、Ｓ４４の処理では、電波強度又は通信時間の何れかを含むリストでもよく、両方を含むリストでもよい。
【００９６】
ここで、代理ＧＷ処理は、所定時間経過後に、Ｓ４１にて受信した未応答ノードリストに含まれる全ノードから応答があったか否かを判断する（Ｓ４５）。代理ＧＷ処理は、全ノードから応答がなかった場合（Ｓ４５において、ＮＯ）、応答がなかったノードに対応する未応答ノードリストを生成する（Ｓ４６）。また、代理ＧＷ処理は、Ｓ４５の処理において、全ノードから応答があった場合（Ｓ４５において、ＹＥＳ）、応答ノードリストを生成する（Ｓ４７）。なお、本実施形態では、Ｓ４５の処理において、Ｓ４１の処理で得られた未応答ノードリストに含まれる一部のノードから応答があった場合にも、Ｓ４７において、その一部の応答リストに対する応答ノードリストを生成する。
【００９７】
その後、代理ＧＷ処理は、Ｓ４７の処理で得られた応答ノードリスト、Ｓ４６の処理で得られた未応答ノードリストをデータ収集装置１１に送信する（Ｓ４８）。
【００９８】
つまり、本実施形態におけるグループ化処理では、上述した各処理に示すように、ＧＷ（データ収集装置１１）から各ノード１２へ問い合わせ（応答要求）を行い、所定時間を経過しても応答がないノードを未応答ノードリストとしてリストアップする。このとき、ＧＷは、応答のあったノードも応答ノードリストとしてリストアップする。なお、応答ノードリストには、例えばノードの識別情報（ノードＮＯ）、電波強度、通信時間等を含むがこれに限定されるものではなく、例えば電波強度又は通信時間の何れかの情報を含んでいてもよい。
【００９９】
ここで、ＧＷは、全ノードからの応答が得られなかった場合に、応答の得られたノードのうち、電波強度が最も弱い又は通信時間が最も長いノードを代理ＧＷとして設定する。また、ＧＷは、代理ＧＷに設定されたノードに対して、代理ＧＷになるように制御コマンド及び未応答ノードリストを送信する。代理ＧＷは、受信した未応答ノードリストに基づいて、未応答ノードに対して応答要求を行い、未応答ノードリストの全ノードからの応答があった場合には、その結果（電波強度、通信時間等の応答ノードリスト）をＧＷに送信する。また、応答しないノードが残った場合には、対応する未応答ノードリスト化を生成してＧＷに送信する。ＧＷは、未応答ノードが存在する場合には、代理ＧＷから受信した未応答ノードリストに基づいて別の代理ＧＷを設定し、その代理ＧＷに制御コマンド及び未応答ノードリストを送信する。
【０１００】
なお、上述の処理では、代理ＧＷによる処理結果をＧＷに送信し、ＧＷが別の代理ＧＷを設定しているが、これに限定されるものではなく、例えば代理ＧＷが未応答ノードリストに基づいて別の代理ＧＷを設定してもよい。その場合、代理ＧＷは、設定した別の代理ＧＷに対して制御コマンド及び未応答ノードリストを送信することになる。
【０１０１】
また、本実施形態では、ＧＷにおいて、全ノードからの応答結果が得られた時点で、その応答ノードリストに基づいて各ノード１２をグループ化する。なお、ＧＷは、上述の処理を所定時間又は所定回数行ったとしても応答結果が得られなかったノードについては、故障している可能性もあるため、グループ化する対象には含めない。グループ化する対象に含めないノードは、例えばエラーリスト等を生成してもよい。
【０１０２】
＜ノードリスト例＞
図１０は、本実施形態におけるノードリストの一例を示す図である。図１０（Ａ）では、応答ノードリストの一例を示し、図１０（Ｂ）は、未応答ノードリストの一例を示している。
【０１０３】
図１０（Ａ）に示す応答ノードリストの項目は、一例として、ノード１２を識別するための「ノードＮＯ」、「電波強度（ｍＷ）」、「通信時間（ｍｓｅｃ）」、「グループ」等を含むが、これに限定されるものではない。例えば、「電波強度（ｍＷ）」、「通信時間（ｍｓｅｃ）」は、何れかであってもよく、「グループ」の項目は含まれていなくてもよい。
【０１０４】
また、図１０（Ｂ）に示す未応答ノードリストの項目は、一例として、ノード１２を識別するための「ノードＮＯ」、「電波強度（ｍＷ）」、「通信時間（ｍｓｅｃ）」等を含むが、これに限定されるものではない。例えば、「電波強度（ｍＷ）」、「通信時間（ｍｓｅｃ）」は、何れかであってもよい。なお、図１０（Ｂ）における「ＮＡ」は、例えばデータが未計測であることを示す。
【０１０５】
本実施形態では、上述したように、ＧＷ（データ収集装置１１）からの問い合わせ情報（応答要求）に対して応答のあったノードに対して電波強度や通信時間等を計測し、計測結果から図１０（Ａ）に示す応答ノードリストを生成する。
【０１０６】
また、応答のなかったノードに対しては、図１０（Ｂ）に示す未応答ノードリストを生成する。なお、本実施形態では、予めセンサネットワークシステム１０に存在する全ノードリストを生成しておき、その中から応答ノードリストにないノードを未応答ノードリストとして抽出することができる。未応答ノードリストは、問い合わせ情報を送信してから、予め設定された時間の経過後に生成することができるが、これに限定されるものではない。
【０１０７】
また、未応答ノードリストは、上述したように代理ＧＷのノードに送信される。また、本実施形態では、代理ＧＷにより得られる応答ノードリストに基づいて図１０（Ａ）の応答ノードリストが更新される。
【０１０８】
また、図１０（Ａ）に示す応答ノードリストには、グループ化により、各ノードがどのグループに属するかの情報を「グループ」の項目に記憶させることもできる。本実施形態では、図１０に示すような、応答ノードリストを生成することで、適切なグループ化を行うことができる。
【０１０９】
＜電波の到達範囲外にあるノード１２に対する事前計測手法＞
次に、データ収集装置１１（ＧＷ）からの電波の到達範囲外にあるノード１２に対する事前計測手法の具体例について、図を用いて説明する。図１１は、電波の到達範囲外にあるノードに対する事前計測手法を説明するための図である。
【０１１０】
図１１（Ａ）の例では、上述した電波強度や通信時間等の事前計測を行う際に、ＧＷからの問い合わせ情報を含む電波の到達範囲内にノード（例えば、ノード１２−１）が存在している。このような場合に、データ収集装置１１は、ノード１２−１からの応答情報の受信時の電波強度を計測する。また、データ収集装置１１は、データ収集装置１１からノード１２−１に対して問い合わせ情報（応答要求）を送信してから、その応答情報を受信するまでの時間を通信時間として計測する。これらの計測結果は、応答ノードリストに記憶される。
【０１１１】
ここで、図１１（Ｂ）の例では、データ収集装置１１から直接電波（問い合わせ情報）が届かない位置にノード（例えば、ノード１２−２）が設置されている。このような場合には、ノード１２−２から応答情報が送信されない。そこで、本実施形態では、データ収集装置１１からの電波の到達範囲外にあるノードも計測するために、上述したように代理ＧＷを用いて応答情報を取得する。
【０１１２】
具体的には、図１１（Ｃ）に示すように、データ収集装置１１から直接電波が届かない場所に設置されたノード１２−２に対しては、例えば電波の到達範囲にあるノード（例えば、ノード１２−１）を代理ＧＷする。代理ＧＷは、応答ノードリストに含まれる計測結果により選択される。そして、本実施形態では、代理ＧＷ（例えば、ノード１２−１）とノード１２−２との間で、上述した問い合わせ情報と応答情報とによる計測を行い、その結果をデータ収集装置１１に送信する。
【０１１３】
ここで、例えばデータ収集装置１１との電波強度がＷＡの代理ＧＷ（ノード１２−１）が、ノード１２−２からの電波強度ＷＢを計測した場合には、データ収集装置１１からみたノード１２−２の電波強度を以下の手法により求める。
【０１１４】
例えば、データ収集装置１１が既に受信した電波強度のうち、最も大きな電波強度をＷｏとすると、代理ＧＷでの電波強度係数αは、例えば「α＝（ＷＡ／Ｗｏ）」として求めることができる。したがって、データ収集装置１１でノード１２−２からの信号を受信したと仮定した場合の信号強度ＷＢｖは、代理ＧＷがノード１２−２から受信した信号強度ＷＢと電波強度係数αとを用いて「ＷＢｖ＝ＷＢ×α」として求めることができる。
【０１１５】
また、図１１（Ｃ）の場合において、データ収集装置１１からみたノード１２−２の通信時間は、以下の手法により求める。例えば、本実施形態では、データ収集装置１１とノード１２−１との通信時間（第１通信時間）を求め、次にノード１２−１とノード１２−２との通信時間（第２通信時間）とを求める。そして、得られた第１通信時間と第２通信時間の加算値を、データ収集装置１１からみたノード１２−２の通信時間とする。
【０１１６】
なお、本実施形態では、ノード１２の設置直後に、ネットワークのトポロジをメッシュネットワークではなく、ツリー型のネットワークにして行うことができる。したがって、本実施形態では、メッシュメットワークのように経路が迂回することなく、所定のノード経路による適切な通信時間を計測することができる。また、グループ化の完了後は、ネットワークトポロジを元のネットワーク（例えば、メッシュネットワーク）に変更する。
【０１１７】
＜グループ化手法＞
次に、本実施形態におけるグループ化手法の各実施例について、図を用いて説明する。
【０１１８】
＜第１実施例＞
図１２は、本実施形態におけるグループ化の第１実施例を示す図である。第１実施例では、各センサノード（ノード１２）とＧＷ（データ収集装置１１）間の電波強度を事前に計測し、計測された電波強度に基づいてグループ化を行う。
【０１１９】
例えば、第１実施例では、予め設定されたパラメータの設定条件により２つにグループ化する場合には、上述した応答ノードリスト等に基づいて、図１２に示すように、ノード１２−１〜１２−１２を電波強度の強い順に並べ、順番にグループａ，ｂに割り振る。なお、割り振る場合には、例えば図１２に示すように、各グループに属するセンサ数や電波強度平均が所定の条件を満たすように割り振る。具体的には、センサ数や電波強度平均がグループ間で均等になるように割り振るのが好ましい。なお、本実施形態による均等とは、同一だけでなく、所定の許容範囲も含む。
【０１２０】
図１２の例では、グループａのセンサ数が６、強度平均が５．８であり、グループｂのセンサ数が６、強度平均が５．５であるため、均等にグループ化されている。もし均等に割り振りできなかった場合には、再グループ化を行う。その場合、ノードの割り振りが前回と同一にならないように制御される。
【０１２１】
また、第１実施例において、ノード１２がセンサネットワークに追加（増設）された場合には、追加ノードからの電波強度を計測し、グループ内のノード数や電波強度分布が一定となるように、既存のグループに対して割り振りを行う。また、第１実施例において、ノードが予め設定された閾値以上追加されたり、同一グループから削除されることで、各グループ内のセンサノード数や電波強度分布が偏った場合には、再度グループ化処理を行ってもよい。
【０１２２】
なお、上述した電波強度は、図１２の処理を複数回繰り返し、その積算値又は平均値を用いて、上記と同様にグループ化を行ってもよい。
【０１２３】
＜第２実施例＞
次に、グループ化手法の第２実施例について、図を用いて説明する。図１３は、本実施形態におけるグループ化の第２実施例を示す図である。第２実施例では、各ノード１２とゲートウェイ（データ収集装置１１）間の通信時間を事前に計測し、計測された通信時間に基づいてグループ化を行う。
【０１２４】
例えば、第２実施例では、予め設定されたパラメータの設定条件により２つにグループ化する場合には、上述した応答ノードリスト等に基づいて、図１３に示すように、ノード１２―１〜１２−１２を通信時間の短い順に並べ、順番にグループａ，ｂに割り振る。なお、割り振る場合には、例えば図１３に示すように、各グループに属するセンサ数や通信時間平均が所定の条件を満たすように割り振る。具体的には、センサ数や通信時間平均がグループ間で均等になるように割り振るのが好ましい。図１３の例では、グループａのセンサ数が６、強度平均が５．５であり、グループｂのセンサ数が６、強度平均が５．８であるため、均等にグループ化されている。もし均等に割り振りできなかった場合には、再グループ化を行う。その場合には、ノードの割り振りが前回と同一にならないように制御される。
【０１２５】
なお、上述した通信時間は、図１３の処理を複数回繰り返し、その積算値又は平均値を用いて、上記と同様にグループ化を行ってもよい。
【０１２６】
また、上述した第１実施例及び第２実施例において、各グループとして選択された各ノードの設置位置に偏りがある場合には、上述した再グループ化を行う。これにより、グループ間での稼働と停止の切り換わりによるモニタリング対象領域が変動することなく、高精度な構造ヘルスモニタリングを実現することができる。上述した第１実施例及び第２実施例を適宜組み合わせてグループ化を行ってもよい。
【０１２７】
＜グループ化されたノードの稼働制御について＞
ここで、グループ化されたノードの稼働制御について、具体的に説明する。図１４は、グループ化されたノードの稼働制御の一例を説明するための図である。本実施形態では、いわゆる多重停止モードが用いられる。具体的には、センサネットワークに属するノード１２（センサノード）を２つ以上のグループにグループ化し、それぞれの停止（Ｓｌｅｅｐ）周期（又は稼働（Ｗａｋｅ）周期）が互いに異なる時間で、所定時間間隔で交互に稼働するよう制御する。これにより、何れかのグループが常に稼働していることになり、従来手法のような全くノードが稼働していない時間帯がないため、データ送信時のデータの集中を緩和することができる。
【０１２８】
図１４（Ａ）の例では、例えば、２つのセンサグループ（グループａ、グループｂ）を有し、それぞれのセンサグループが異なる時間に稼働するようにする。なお、各グループを構成する位置については、図１４（Ｂ）に示すように、各グループの位置が同じ位置に偏ることがないように、センサの設置領域を基準として各グループのノードが分散して選択される。なお、データ収集装置１１については、常に稼働状態（Ｗａｋｅ状態）である。
【０１２９】
また、本実施形態において、停止及び稼働を繰り返すタイミングは、各グループ内の全てのセンサノードにおいて同時である必要がある。メッシュネットワークにおいて、通信データは、バケツリレーのように各ノードを経由して目的地に送られるため、グループ内でタイミングがずれると、通信データを送りたい時にｓｌｅｅｐ状態のノードが存在し、通信データを目的地まで送れなくなるからである。
【０１３０】
図１５は、グループ毎の稼働制御例を説明するための図である。図１５（Ａ）は、２つのグループ（グループａ，ｂ）に分けた場合の稼働制御の一例を示している。また、図１５（Ｂ）は、３つのグループ（グループａ，ｂ,ｃ）に分けた場合の稼働制御の一例を示している。また、図１５（Ｃ）は、Ｎ個のグループ（グループａ，ｂ，ｃ,・・・，Ｎ）に分けた場合の稼働制御の一例を示している。
【０１３１】
本実施形態では、図１５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、複数のノード（センサノード）を複数のグループに分け、各グループの稼働及び停止のタイミングが重ならないように制御する。また、本実施形態では、図１５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、システム稼働時等の所定期間において、何れか１つのグループが切れ間なく稼働している状態となるように制御する。これにより、本実施形態では、全ノードが停止することなく、ノード１２に含まれるセンサ等からの検出データを迅速に送信することができるため、通信効率を向上させることができる。
【０１３２】
なお、各グループの稼働（Ｗａｋｅ）及び停止（Ｓｌｅｅｐ）するタイミングは、図１５（Ａ）〜（Ｃ）に示すようにお互いが交互になるように制御される。これにより、通信の空き時間をなくすことができ、通信効率を向上させることができる。また、本実施形態では、全てのグループで稼働時間や稼働回数が均等になるように制御することで、あるグループを使用しすぎて劣化が著しくなるようなことがなくなる。
【０１３３】
例えば、図１５（Ｃ）に示すように、稼働（Ｗａｋｅ）している時間をＴｗａｋｅとし、停止（Ｓｌｅｅｐ）している時間をＴＳｌｅｅｐとすると、Ｎ個のグループに分けた場合に、（Ｎ−１）＊Ｔｗａｋｅ＝ＴＳｌｅｅｐとして時間を設定する。このように、本実施形態では、グループ数に応じて起動（Ｗａｋｅ）、停止（Ｓｌｅｅｐ）のタイミング等を調整することができる（図１５（Ａ）〜（Ｃ））。
【０１３４】
なお、図１５（Ａ）〜（Ｃ）の例では、所定期間内において、何れか１つのグループが切れ間なく稼働している例を示しているが、これに限定されるものではなく、グループ間で多少の切れ間があってもよい。
【０１３５】
また、本実施形態において、グループ化されるグループ数は、予め設定された固定のグループ数でもよく、ノードの数やユーザの指示等に応じてグループ数を変更してもよい。例えば、ノードの増設や故障等により事前計測における応答ノードの数が前回と異なる場合がある。そのような場合には、事前計測により得られる応答ノードの数に応じてグループ数を設定する。また、ユーザが１グループ内のセンサ数（例えば、１グループ１００個以内等）を指示した場合には、その指示内容に応じてグループ数を設定することができる。
【０１３６】
ここで、上述したノード１２は、中継装置としての機能も有している。また、データ収集装置１１は、ゲートウェイ（データ収集ノード）でもよく、他のネットワーク、例えばＬＡＮ等に接続され、そのＬＡＮ等に接続されている管理サーバに収集データを送信されることができる。
【０１３７】
また、本実施形態では、電力消費の観点から、グループ化された複数のグループのうち、稼働しているグループが重ならないように制御するのが好ましい。しかしながら、本実施形態は、これに限定されるものではなく、例えば一部のグループに対して他のグループより稼働頻度を多くしたり、稼働時間を長くすることもできる。
【０１３８】
上述した実施形態によれば、通信効率を向上させることができる。具体的には、省電力化のためにセンサネットワーク用の無線ネットワークシステムを周期的な間欠動作させながら、通信効率を向上したセンサネットワーク用無線ネットワークシステムを提供することができる。
【０１３９】
なお、本実施形態では、グループ毎にノードを稼働させ、各ノード間等で送受信を行う場合に、複数の送信周波数を用いることで、同時に複数のデータを送受信させることができる。これにより、本実施形態では、通信効率を向上させることができる。
【０１４０】
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、上記変形例以外にも種々の変形及び変更が可能である。
【０１４１】
なお、以上の実施例に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
所定の位置に設置された複数のノードを複数のグループに分けるグループ化ステップと、
前記グループ化ステップによりグループ化された各グループに含まれるノードの稼働及び停止のタイミングが他のグループと重ならず、何れか１つのグループのノードが稼働している状態となるように前記複数のノードに稼働制御を行うノード稼働制御ステップと、
稼働中のノードに含まれる検出手段からの検出データを取得する検出データ取得ステップとを有することを特徴とする通信方法。
（付記２）
前記グループ化ステップは、
前記複数のノードに対して計測された電波強度に基づいて、各グループに含まれるノードの電波強度の平均値が所定の条件を満たすように、前記各グループにノードを割り振ることを特徴とする付記１に記載の通信方法。
（付記３）
前記グループ化ステップは、
前記複数のノードを、前記電波強度の強い順に、前記各グループに対して順番に割り振ることを特徴とする付記２に記載の通信方法。
（付記４）
前記グループ化ステップは、
前記複数のノードに対して計測された通信時間に基づいて、各グループに含まれるノードの通信時間の平均値が所定の条件を満たすように、前記各グループにノードを割り振ることを特徴とする付記１又は２に記載の通信方法。
（付記５）
前記グループ化ステップは、
前記複数のノードを、前記通信時間の短い順に、前記各グループに対して順番に割り振ることを特徴とする付記４に記載の通信方法。
（付記６）
前記ノード稼働制御ステップは、
前記グループ化ステップによりグループ化されたグループ数に応じて前記稼働及び停止のタイミングを調整することを特徴とする付記１乃至５の何れか１項に記載の通信方法。
（付記７）
前記グループ化ステップにより前記複数のノードをグループ化する前に、前記複数のノードに対して問い合わせ情報を送信し、前記複数のノードから得られる応答情報を受信することで、前記グループ化ステップにより前記複数のノードをグループ化するための情報を計測する事前計測ステップを有することを特徴とする付記１乃至６の何れか１項に記載の通信方法。
（付記８）
前記事前計測ステップによる計測において、前記応答情報が受信できない未応答ノードが存在する場合に、前記応答情報を受信した応答ノードから、前記未応答ノードからの応答情報の取得を代理させるノードを選択し、選択した代理ノードに依頼指示を送信する代理ノード制御ステップを有することを特徴とする付記７に記載の通信方法。
（付記９）
前記グループ化ステップは、
所定の条件に基づいて再度グループ化を行うことを特徴とする付記１乃至８の何れか１項に記載の通信方法。
（付記１０）
所定の位置に設置された複数のノードを複数のグループに分けるグループ化手段と、
前記グループ化手段によりグループ化された各グループに含まれるノードの稼働及び停止のタイミングが他のグループと重ならず、何れか１つのグループのノードが稼働している状態となるように前記複数のノードに稼働制御を行うノード稼働制御手段と、
稼働中のノードに含まれる検出手段からの検出データを取得する検出データ取得手段とを有することを特徴とする情報処理装置。
【符号の説明】
【０１４２】
１０  センサネットワークシステム
１１  データ収集装置（情報処理装置）
１２  ノード
２１  入力手段
２２  出力手段
２３  記憶手段
２４  パラメータ設定手段
２５  事前計測手段
２６  代理ゲートウェイ（ＧＷ）設定
２７  グループ化手段
２８  ノード稼働制御手段
２９  検出データ取得手段
３０，５２  通信手段
３１，５６  制御手段
４１  入力装置
４２  出力装置
４３  ドライブ装置
４４  補助記憶装置
４５  主記憶装置
４６  Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）
４７  ネットワーク接続装置
４８  記録媒体
５１  検出手段
５３  代理ＧＷ手段
５４  稼働制御手段
５５  トポロジ切換制御手段
６１  センサ
６２  マイクロコントローラユニット
６３  メモリ
６４  バッテリ
６５  通信モジュール
６６  アンテナ
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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