(57)【要約】【課題】  監視制御対象を監視制御するコントローラとセンサーノードとの間の通信の安全性を確保することにより、通信の盗聴や改ざん等の不正アクセスを防ぐようにした広域分散配置型の監視制御システムを得る。【解決手段】  監視制御対象２５の監視データをセンサーノード２２、２４で取得し、センサーノード２２からは公衆ネットワーク２１を介してコントローラ１５に監視データを送信し、センサーノード２４からは無線ネットワーク２３を介してコントローラ１５に送信して、コントローラ１５は、この監視データに基づき、監視制御対象２５を制御すると共に、監視制御データ管理装置１３でこれらの監視データをデータ蓄積装置１４に保存し、また、監視制御専用ネットワーク１６に接続された監視制御端末装置１１からの制御指令をコントローラ１５から監視制御対象２５に伝達する。【選択図】図１
2006171895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視制御対象から監視データを取得する複数のセンサーノード、及びこのセンサーノー
ドから広域ネットワークを介して上記監視データが送信され、この送信された監視データ
に基づき上記監視制御対象を監視制御するコントローラを備え、上記センサーノード及び
上記コントローラ間の上記広域ネットワークを介する通信は、暗号化されたデータにより
行われることを特徴とする監視制御システム。
【請求項２】
監視制御専用ネットワークに接続され、マンマシンインターフェースを有する監視制御
端末装置、及び上記広域ネットワーク及び上記監視制御専用ネットワークを結ぶように接
続されたノードゲートウェイを備え、上記コントローラは、上記広域ネットワークを介し
て上記ノードゲートウェイに接続されると共に、上記コントローラ及び上記ノードゲート
ウェイ間の上記広域ネットワークを介する通信は、暗号化されたデータにより行われるこ
とを特徴とする請求項１記載の監視制御システム。
【請求項３】
上記センサーノード及びコントローラ間の上記広域ネットワークを介する通信は、送信
側で上記暗号化されたデータを分割して並び替え、この並び替えられた分割データを予め
決められたタイミングで送信することにより行われることを特徴とする請求項１または請
求項２記載の監視制御システム。
【請求項４】
上記センサーノード及び上記コントローラ間で上記広域ネットワークを介して通信され
るデータには、上記複数のセンサーノードを順次経由するような経路情報が含まれ、上記
データは、この経路情報にしたがって上記センサーノードを順次送信されることを特徴と
する請求項１または請求項２記載の監視制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、監視制御対象を監視制御するコントローラと、監視制御対象の設備の状態
や環境状態の計測を行うセンサーノードとを、地理的もしくはネットワーク的に広域に分
散配置させた監視制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の遠隔コントローラ／センサーノードを用いた広域分散配置型の監視制御システム
では、遠隔にある監視制御対象を監視制御する遠隔コントローラと、遠隔コントローラか
らの監視データの管理や、監視制御対象を制御するためにコントローラに対して制御デー
タの送信を行う上位システムとの公衆ネットワークを介した通信に関しては、その通信の
安全性を確保するために、通信データの暗号化や、ゲートウェイ装置による通信データの
フィルタリングなどを行っている。
特許文献１では、監視制御対象である設備を制御するサブシステムと、監視制御システ
ムの上位システムとを、公衆のネットワークであるインターネットを介して通信を行い、
この通信の安全性を確保するために、通信データの暗号化を行うものが、示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３０５６２１号公報（第３〜５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、遠隔にある監視制御対象を監視制御する監視制御システムのサブシステ
ムとしての遠隔コントローラと、監視制御システムの上位システムとの通信については、
その通信の安全性を確保する施策が施されるようになってきたが、コントローラとセンサ
ーノードとの通信に関しては、その安全性などの確保が不十分であった。
近年は、センサーノードの高機能化とともに、その役割も高度になっており、センサー
ノード単体で、より多くの機能を担うようになってきている。これにともない、センサー
ノードをより広範囲に配置して、より多様な計測を行うことが求められるようになってき
た。また、それだけでなく、他の機器に対するデータ通信のように、コントローラが担っ
てきた機能を部分的にまかなうようになってきている。
このため、センサーノードとコントローラとの通信では、専用に敷設したネットワーク
だけによるものでは、コスト的、物理的に不可能な場合も多くなってきており、インター
ネットのような公衆ネットワークや、無線ネットワークを使うことを考慮する必要が出て
きた。このため、コントローラとセンサーノード間の通信に関しても、その安全性を十分
配慮する必要がある。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、監視制御対象を
監視制御するコントローラと、監視制御対象の状態の計測を行うセンサーノードとの間の
通信の安全性を確保することにより、通信の盗聴や改ざん等の不正アクセスを防ぐように
した広域分散配置型の監視制御システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わる監視制御システムにおいては、監視制御対象から監視データを取得す
る複数のセンサーノード、及びこのセンサーノードから広域ネットワークを介して監視デ
ータが送信され、この送信された監視データに基づき監視制御対象を監視制御するコント
ローラを備え、センサーノード及びコントローラ間の広域ネットワークを介する通信は、
暗号化されたデータにより行われるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、以上説明したように、監視制御対象から監視データを取得する複数のセン
サーノード、及びこのセンサーノードから広域ネットワークを介して監視データが送信さ
れ、この送信された監視データに基づき監視制御対象を監視制御するコントローラを備え
、センサーノード及びコントローラ間の広域ネットワークを介する通信は、暗号化された
データにより行われるので、通信データが盗聴や改ざんなどの不正アクセスされるのを防
ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による広域分散配置型の監視制御システムを示す構成
図である。
図１において、監視制御端末装置１１は、監視制御システム１のマンマシンインターフ
ェース機能を持つ。オペレータは、監視制御端末装置１１に接続された操作卓１２を通し
て監視制御システムの監視と制御の指示をシステムに伝える。監視制御データ管理装置１
３は、監視制御システムが監視制御を行っている監視制御対象の設備や環境から得られた
計測データや、監視制御に必要なエンジニアリングデータ、各種履歴データなどを蓄積し
たデータ蓄積装置１４を有しており、監視制御端末装置１１やコントローラ１５からの要
求に応えてデータ蓄積装置１４の各データを提供する機能を有する。また、監視制御デー
タ管理装置１３は、監視データや制御データを分析して、監視制御システムにおける監視
制御に有用なデータを抽出する機能も有している。
【０００９】
コントローラ１５は、監視制御対象の設備／環境からの監視データを取得し、そのデー
タを分析処理することで、各設備の制御を行う機能を有している。また、そのデータをま
とめて監視制御データ管理装置１３に伝送する機能や、監視制御端末装置１１からオペレ
ータが行った制御指示を、監視制御データ管理装置１３を介して受け取り、その制御指示
に沿った具体的な制御を各制御対象の設備に対して行う。
監視制御端末装置１１と監視制御データ管理装置１３とコントローラ１５は、監視制御
専用ネットワーク１６を介して通信を行っている。監視制御専用ネットワーク１６は、外
部のネットワークとは直接接続されていないため、監視制御専用ネットワーク１６内の通
信には暗号化などの施策は行っていない。コントローラ１５は、地理的もしくはネットワ
ーク的に広域に配置されたセンサーノード２２、２４によって、監視制御対象２５の設備
や環境から得られた監視データを受信している。また、コントローラ１５は、センサーノ
ード２２、２４に対して監視方法の指示などをデータとして送信している。コントローラ
１５とセンサーノード２２とは、広域ネットワークである公衆ネットワーク２１を介して
通信を行っている。また、コントローラ１５とセンサーノード２４とは、無線の広域ネッ
トワークである無線ネットワーク２３を介して通信を行っている。
【００１０】
次に、動作について説明する。
コントローラ１５は、監視制御対象２５を監視しているセンサーノード２２、２４との
間で、公衆ネットワーク２２もしくは無線ネットワーク２３を介した通信を行っている。
この通信は、外部からのアクセスが容易であるため、盗聴や改ざん等の不正アクセスを受
ける危険性が高い。このため、不正アクセスを受けた場合でも、盗聴者が通信内容を判別
できないように、通信データに対して暗号化を施し、そのデータをコントローラ１５とセ
ンサーノード２２、２４の間で受け渡しするようにしている。
また、通信データが改ざんされた場合でも、改ざんされたことが通信データの内容から
容易に判別できるように、コントローラ１５とセンサーノード２２、２４の間で、通信デ
ータの内容から、ある１つの数値を導き出す方式を取り決めておき、その数値を通信デー
タ内の決められた位置に埋め込んでおくことにより、通信データの受信側は、通信データ
と、通信データに埋め込まれた数値データとを比較することで、そのデータが正しいもの
であるかを判別できるようにしている。
【００１１】
実施の形態１によれば、コントローラとセンサーノード間の通信を暗号化して行い、さ
らに通信データ中に数値データを埋め込み、それを受信側で検証して改ざんを判別するよ
うにしたので、通信データが盗聴や改ざんなどの不正アクセスされるのを防ぐことができ
る。
【００１２】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２による広域分散配置型の監視制御システムを示す構成
図である。
図２において、１、１１〜１４、１６、２１〜２５は図１におけるものと同一のもので
ある。図２では、監視制御専用ネットワーク１６と、公衆ネットワーク２１及び無線ネッ
トワーク２３とを結ぶノードゲートウェイ１７に、公衆ネットワーク２１及び無線ネット
ワーク２３を介して遠隔コントローラ２０が、接続されている。
【００１３】
実施の形態１では、コントローラ１５は、監視制御システム１の上位の装置である監視
制御端末装置１１や監視制御データ管理装置１３と、監視制御専用ネットワーク１６によ
って結ばれているが、実施の形態２は、図２に示すように、遠隔コントローラ２０を監視
制御システム１の上位の装置監視制御端末装置１１及び監視制御データ管理装置１３とは
、地理的もしくはネットワーク的に離れたところに設置する場合のものである。
この場合には、遠隔コントローラ２０と上位装置とは、公衆ネットワーク２１もしくは
無線ネットワーク２３を介して通信する方が、コスト的にも物理的にも合理的な場合が多
い。
この場合、遠隔コントローラ２０と、監視制御システム１の上位装置とは、公衆ネット
ワーク２１もしくは無線ネットワーク２３と監視制御専用ネットワーク１６の両方に接続
されたノードゲートウェイ１７を介して通信を行う。このため、ノードゲートウェイ１７
と遠隔コントローラ２０との間の通信に関しても、実施の形態１と同様な施策を施した通
信を行い、監視制御システム１の通信の安全性を確保するようにしている。
【００１４】
実施の形態２によれば、遠隔コントローラは、地理的またはネットワーク的に離れたと
ころに設置され、ノードゲートウェイを介して監視制御専用ネットワークに接続されて、
この遠隔コントローラ及びノードゲートウェイ間の通信を暗号化して行い、さらに通信デ
ータ中に数値データを埋め込み、それを受信側で検証して改ざんを判別するようにしたの
で、遠隔コントローラ及びノードゲートウェイ間の通信でも、通信データが盗聴や改ざん
などの不正アクセスされるのを防ぐことができる。
【００１５】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３による広域分散配置型の監視制御システムのデータ送
信を示す概念図である。
図３において、送信側４０では、元の送信データ４０１の順番を入れ替えて、送信順番
を入れ替えられた送信データ４０２として、予め決められたタイミング、例えば一定時間
間隔によりデータ送信５０１を行い、受信側６０では、受信した受信データ６０１の順番
を復元して、データ順番が復元された受信データ６０２を得るようにしている。
【００１６】
実施の形態１及び実施の形態２の広域分散配置型コントローラ１５、遠隔コントローラ
２０や、センサーノード２２、２４を用いた監視制御システム１において、コントローラ
１５、遠隔コントローラ２０と、センサーノード２２、２４間は、それほど頻繁に通信す
る必要がない場合も多く、この場合には通信データ量は少量となる。
実施の形態３は、この特性を利用し、さらに通信を盗聴や改ざんをし難くするために、
図３に示すような施策を施す。まず、送信側４０で、暗号化された通信データ４０１をい
くつかに分割し、その分割された送信データを、送信側４０と受信側６０で予め決められ
た法則に従って並び替え、その並び替えられた順番で、送信側４０は分割されたデータを
送信する。
このときの送信タイミングは、送信側４０と受信側６０とで予め決められた、タイミン
グでデータ送信５０１を行う。
受信側６０では、初めに届いた受信データから、送信時間が予め決められたタイミング
になっているデータのみを採用し、全ての受信データ６０１を受信し終えた段階で、デー
タを元の順番に並び替えることにより、送信されたデータを復元された受信データ６０２
として得ることができる。
【００１７】
この通信方法は、通信データを細分化することになるので、ある程度の通信効率は低下
するが、データの細分化と、そのデータ順番が、暗号化されたデータであることと相まっ
て、盗聴者からは解読がより困難になる効果がある。さらに予め決められたタイミング、
例えば一定時間間隔で通信されるため、その時間の合間には他の通信データも混ざり合う
ことになり、正当な受信者以外には解読は困難となる。
【００１８】
実施の形態３によれば、コントローラまたは遠隔コントローラと、センサーノードとの
間の通信を、データの並び替えを行って、分割されたデータを順次、予め決められたタイ
ミングで送信するようにしたので、一層、盗聴者からは解読が困難になる効果がある。
【００１９】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４による広域分散配置型の監視制御システムのコントロ
ーラ及びセンサーノード間の公衆ネットワークを介する通信を示す図である。
図４において、コントローラ１５（遠隔コントローラ２０を含む。以下、同じ）とセン
サーノード２２は、公衆ネットワーク２１を介して通信を行う。
図５は、この発明の実施の形態４による広域分散配置型の監視制御システムのコントロ
ーラ及びセンサーノード間の無線ネットワークを介する通信を示す図である。
図５において、コントローラ１５とセンサーノード２４は、無線ネットワーク２３を介
して通信を行う。
図６は、この発明の実施の形態４による広域分散配置型の監視制御システムのコントロ
ーラ及びセンサーノード間の通信方法を示す図である。
【００２０】
実施の形態３では、通信データを分割することにより、不正なアクセスから通信データ
を守る施策について述べたが、実施の形態４は、図４と図５に示すように、コントローラ
１５とセンサーノード２２、２４間の通信において、その通信経路情報を用いることで、
通信の安全性を高めるようにしたものである。
コントローラ１５とセンサーノード２２、２４間の通信は、一対多の通信の形態をとる
ことが普通であるが、実施の形態４では、これをコントローラ１５と複数のセンサーノー
ド２２、２４を一つの通信経路に見立て、コントローラ１５から各センサーノード２２、
２４、もしくは、各センサーノード２２、２４からコントローラ１５へ、順次センサーノ
ードを経由して送られるバケツリレー形式の通信を行うようにした。
このように、コントローラ１５と１つのセンサーノード間、２つのセンサーノード間の
一対一の形態の通信を繰り返し行って、通信データを伝えていく。この通信方式を図６に
示す。
【００２１】
図６で、コントローラ１５から各センサーノード２２、２４への通信を行う場合は、ま
ずコントローラ１５で、データを送信するセンサーノードのアドレスとそのセンサーノー
ドへ送信するデータを１組とする送信データ（例えば１番目のセンサーノード１への送信
データ７０６）を、センサーノード毎に生成し、コントローラ１５は、各センサーノード
への送信データを通信経路順番に並べ、先頭にコントローラ自身のアドレス７０５を追加
して、ひとまとまりの送信データ７０１として、１番目のセンサーノードに送信する。
コントローラ１５からの送信データを受け取った１番目のセンサーノードは、受信デー
タ７０２を解析し、その通信経路が予めコントローラ１５から指示されていた通信経路で
あることが確認されれば、その受信データ７０２を受理し、受信データ内にある１番目の
センサーノードに対して添付された送信データ７０６を取得する。そして、１番目のセン
サーノードは、２番目のセンサーノードに対して、受信したデータから１番目のセンサー
ノードに対しての送信データ７０６を抜き取った送信データ７０３を送信する。
以降のセンサーノードは、１番目のセンサーノードと同じ処理を繰り返して、最後のセ
ンサーノードｎまでコントローラ１５からの送信データを伝えていき、センサーノードｎ
により受信データ７０４が受信される。
【００２２】
センサーノード２２、２４からコントローラ１５への通信は、この逆で、まず通信経路
の最後のセンサーノードｎで、通信経路を表すセンサーノードのアドレスとコントローラ
１５のアドレス８０５と、センサーノードｎがコントローラ１５に伝えるべきデータとを
、ひとまとまりの送信データ８０４として生成する。このとき、コントローラ１５に伝え
るべきデータは、通信経路の最後のセンサーノードｎのデータしか入っていない。
他のセンサーノードのデータは、そのセンサーノードに送信データが到着したときに、
送信データに挿入される。例えば、コントローラ１５への送信データが１番目のセンサー
ノードに到達した場合、受信データ８０３を解析し、その通信経路情報が予めコントロー
ラ１５から指示されていた通信経路であることが確認されると、１番目のセンサーノード
がコントローラ１５に伝えるべきデータ８０６を送信データに挿入して、コントローラ１
５への送信データ８０２を構成し、コントローラ１５へ送信する。
【００２３】
センサーノードとコントローラ１５間の通信は、常に通信する必要はなく、ある間隔で
通信することが大半であり、本通信方式は、この特性の上で成り立つものである。つまり
、コントローラ１５は、一定間隔で１つのセンサーノードに対してデータを送信すればよ
く、またセンサーノードからのデータは、一定間隔毎に１つのデータが送信されてくるの
で、同時に多数の通信が到達することがなく、データの送受信処理が簡単になる利点があ
る。
また、この通信方法により、予め決められた通信経路で送信されてきたデータのみが正
当な通信データとして認識されるので、不正なデータが送信されてきても、それを正当な
データと認識されることはなく、通信の安全性が向上する。
【００２４】
実施の形態４によれば、コントローラは、一定間隔で１つのセンサーノードに対してデ
ータを送信すればよく、またセンサーノードからのデータは、一定間隔毎に１つのデータ
がコントローラに送られてくるので、同時に多数の通信が到達することがなく、データの
送受信処理が簡単になる利点がある。
また、予め決められた通信経路で送信されてきたデータのみが正当な通信データとして
認識されるので、不正なデータが送信されてきても、それを正当なデータと認識されるこ
とはなく、通信の安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施の形態１による広域分散配置型の監視制御システムを示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２による広域分散配置型の監視制御システムを示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３による広域分散配置型の監視制御システムのデータ送信を示す概念図である。
【図４】この発明の実施の形態４による広域分散配置型の監視制御システムのコントローラ及びセンサーノード間の公衆ネットワークを介する通信を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態４による広域分散配置型の監視制御システムのコントローラ及びセンサーノード間の無線ネットワークを介する通信を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態４による広域分散配置型の監視制御システムのコントローラ及びセンサーノード間の通信方法を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  監視制御システム
１１  監視制御端末装置
１２  操作卓
１３  監視制御データ管理装置
１４  データ蓄積装置
１５  コントローラ
１６  監視制御専用ネットワーク
１７  ノードゲートウェイ
２０  遠隔コントローラ
２１  公衆ネットワーク
２２  センサーノード
２３  無線ネットワーク
２４  センサーノード
２５  監視制御対象
４０  送信側
６０  受信側 
【図１】
2006171895.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006171895.tif 000006
【図５】
2006171895.tif 000007
【図６】
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