(57)【要約】【課題】センサによる監視データに基づいて自律的に動作し、制御対象をより迅速に制御することが可能な制御システム、制御方法、および制御プログラムを提供すること。【解決手段】被制御機器１２を監視するセンサ１６を備え、センサ１６から取得した監視データを送信し、動作設定情報に基づいて被制御機器１２を制御する制御装置１４と、監視データを受信すると、記憶部２４を参照して動作設定情報を生成するとともに生成した動作設定情報を記憶部２４で管理する生成管理手段２０と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被制御機器を監視するセンサを備え、前記センサから取得した監視データを送信し、動作設定情報に基づいて前記被制御機器を制御する制御装置と、
前記監視データを受信すると、記憶部を参照して前記動作設定情報を生成するとともに生成した前記動作設定情報を前記記憶部で管理する生成管理手段と、
を含む制御システム。
【請求項２】
前記動作設定情報が前記制御装置を動作させるためのプログラムおよび前記プログラムで用いる設定値の少なくとも一方である
請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記制御装置がゲートウエイである
請求項１または請求項２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記記憶部がデータベースである
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項５】
前記データベースがクラウドサーバである
請求項４に記載の制御システム。
【請求項６】
前記センサと前記制御装置との間の第１の通信、および前記制御装置と前記生成管理手段との間の第２の通信の少なくとも一方が無線通信で行われる
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項７】
前記第１の通信の通信方式が、９２０ＭＨｚ帯の無線通信、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＲＳ−２３２のいずれかである
請求項６に記載の制御システム。
【請求項８】
前記第２の通信の通信方式が、無線ＬＡＮ、ＬＴＥ、ＷｉＭＡＸ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のいずれかである
請求項６または請求項７に記載の制御システム。
【請求項９】
前記第１の通信の通信方式が９２０ＭＨｚ帯の無線通信であり、かつ前記第２の通信の通信方式がＬＴＥである
請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項１０】
前記生成管理手段は、ＬＴＥのアクセスポイントを介して前記第２の通信を行う
請求項９に記載の制御システム。
【請求項１１】
前記制御装置を複数備え
前記生成管理手段は、前記制御装置が制御する被制御機器に応じて生成した前記制御装置ごとの前記動作設定情報を複数の前記制御装置の各々に配布する
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項１２】
前記被制御機器が河川に設置された水門であり、
前記センサが前記河川の状態を検知するセンサである
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項１３】
前記センサが水位センサである
請求項１２に記載の制御システム。
【請求項１４】
前記センサは検知されたデータを常時前記制御装置に送信する
請求項１２または請求項１３に記載の制御システム。
【請求項１５】
前記水門は前記河川に沿って複数配置され、
前記河川の最も上流側に配置された水門を制御する前記制御装置は、前記河川の水位が危険水準に達すると下流側の前記制御装置に警報を発出する
請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項１６】
複数の前記制御装置は前記生成管理手段に水位情報を送信し、
前記生成管理手段は、前記水位情報を収集し分析し、複数の前記水門がより適切に制御されるように更新された前記動作設定情報を生成する
請求項１２から請求項１５のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項１７】
前記生成管理手段は、更新された前記動作設定情報を前記河川の最も上流側に配置された水門を制御する制御装置に送信する
請求項１６に記載の制御システム。
【請求項１８】
更新された前記動作設定情報を受信した前記河川の最も上流側に配置された水門を制御する制御装置は、更新された前記動作設定情報を下流側の前記制御装置に配布する
請求項１７に記載の制御システム。
【請求項１９】
被制御機器を監視するセンサを備えた制御装置が、前記センサから取得した監視データを送信するとともに動作設定情報に基づいて前記被制御機器を制御し、
生成管理手段が、前記監視データを受信すると、記憶部を参照して前記動作設定情報を生成するとともに生成した前記動作設定情報を前記記憶部で管理する
制御方法。
【請求項２０】
コンピュータを、
被制御機器を監視するセンサから取得した監視データを送信させるとともに、動作設定情報に基づいて前記被制御機器を制御する制御手段と、
前記監視データを受信すると、記憶部を参照して前記動作設定情報を生成するとともに生成した前記動作設定情報を前記記憶部で管理する生成管理手段と、
として機能させるための制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、制御システム、制御方法、および制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報処理技術、特にＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｇｓ）等の進展を背景として、センサ等によって収集した監視データにより制御対象の状態を可視化し、監視データを分析した結果に基づいて制御対象を制御する制御システムの検討が盛んになってきている。また、これまで検討の遅れてきた社会インフラ、特に公共的な社会インフラの分野への適用の検討もなされつつある。
【０００３】
公共的な社会インフラの制御を目的とした従来技術として、特許文献１に開示された水門遠隔監視システムが知られている。特許文献１に開示された水門遠隔監視システムでは、操作者が、携帯電話からインターネットを介して監視サーバにアクセスして水門のゲート開度を設定すると、監視サーバは水門の携帯電話に電話をかけて水門監視端末を介して制御装置を動作させて水門開度を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１９００７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、社会インフラ、特に公共的な社会インフラは、従来人手によって制御されるのが一般的であった。例えば、特許文献１に開示されたような河川の水門の制御も、従来は一般に自動制御ではなく、拠点ごとに人手により行うものであった。しかしながら、制御システムの公共的な社会インフラへの適用を考えた場合、真に有効なサービスを提供するためには、当該制御システムにおいて極力人の介入が排除され、適切な制御が迅速に実行されることが肝要であると考えられる。このような社会インフラは一般に規模の大きいものが多く、また人の安全に直結する場合も多いためである。
【０００６】
この点、特許文献１に開示された水門遠隔監視システムも情報処理機器を用いているが、あくまで遠隔制御であって水門を自動制御するものではない。すなわち、旧来の手動操作水門の域から大きく改善されたものではない。
【０００７】
この発明の目的は、上記問題に鑑みてなされたものであり、センサによる監視データに基づいて自律的に動作し、制御対象をより迅速に制御することが可能な制御システム、制御方法、および制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するために、本発明に係る制御システムは、被制御機器を監視するセンサを備え、前記センサから取得した監視データを送信し、動作設定情報に基づいて前記被制御機器を制御する制御装置と、前記監視データを受信すると、記憶部を参照して前記動作設定情報を生成するとともに生成した前記動作設定情報を前記記憶部で管理する生成管理手段と、を含むものである。
【０００９】
上述した目的を達成するために、本発明に係る制御方法は、被制御機器を監視するセンサを備えた制御装置が、前記センサから取得した監視データを送信するとともに動作設定情報に基づいて前記被制御機器を制御し、生成管理手段が、前記監視データを受信すると、記憶部を参照して前記動作設定情報を生成するとともに生成した前記動作設定情報を前記記憶部で管理するものである。
【００１０】
上述した目的を達成するために、本発明に係る制御プログラムは、コンピュータを、被制御機器を監視するセンサから取得した監視データを送信させるとともに、動作設定情報に基づいて前記被制御機器を制御する制御手段と、前記監視データを受信すると、記憶部を参照して前記動作設定情報を生成するとともに生成した前記動作設定情報を前記記憶部で管理する生成管理手段と、として機能させるためのものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、センサによる監視データに基づいて自律的に動作し、制御対象をより迅速に制御することが可能な制御システム、制御方法、および制御プログラムを提供することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係る制御システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態に係る水門制御システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態に係る水門制御システムの動作を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１ないし図３を参照して、本実施の形態に係る制御システム、制御方法、および制御プログラムについて詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る制御システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態に係る制御システム１は、制御対象ノード１０−１、１０−２、１０−３（以下、総称する場合は「制御対象ノード１０」）、および処理系２０を含んで構成されている。
【００１５】
制御対象ノード１０は、制御システム１による制御を受ける制御対象が存する拠点である。図１に示すように、制御対象ノード１０−１は、制御対象１２−１、センサ１６−１、およびゲートウエイ１４−１を備えている。同様に、制御対象ノード１０−２は、制御対象１２−２、センサ１６−２、およびゲートウエイ１４−２備え、制御対象ノード１０−３は、制御対象１２−３、センサ１６−３、およびゲートウエイ１４−３備えている。
以下、制御対象１２−１、１２−２、１２−３を総称する場合は「制御対象１２」といい、センサ１６−１、１６−２、１６−３を総称する場合は「センサ１６」といい、ゲートウエイ１４−１、１４−２、１４−３を総称する場合は「ゲートウエイ１４」という。本実施の形態では制御対象ノード１０を３箇所配置する形態を例示して説明するが、むろん制御対象ノード１０は制御対象１２の数等に応じて適宜な数だけ配置してよい。
【００１６】
制御対象１２は特に限定されないが、本実施の形態では特に河川の治水等の社会インフラに関連する制御対象を想定している。センサ１６は制御対象１２のさまざまな状態を検知する機能を有する。河川の治水に関連する水門を例にとれば、水門の開閉度、水門における水位、水流の方向等を検知するセンサである。ゲートウエイ１４は制御対象１２を制御するとともに、センサ１６で検知されたセンサデータ（監視データ）を受信し、処理系２０に送信する。
【００１７】
センサ１６とゲートウエイ１４との間のデータの送受信における通信方式は特に限定されないが、例えば、９２０ＭＨｚ帯の無線通信や無線ＬＡＮ、あるいはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＲＳ−２３２（シリアルケーブル）等の通信方式を用いることができる。
【００１８】
処理系２０は、ロジック群２２およびデータベース２４を含んで構成されている。本実施の形態に係る「ロジック」とは、例えば、ゲートウエイ１４にインストールするプログラムや、ゲートウエイ１４内にインストールされたプログラムに対する設定値等をいう。
なお、データベース２４で生成されるプログラムは、ソースコード（スクリプト）やオブジェクトコードであってもよいし、さらに、ＳＧＭＬ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  Ｍａｒｋｕｐ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）であってもよく、ＨＴＭＬ（Ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ  Ｍａｒｋｕｐ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）やＸＭＬ（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ  Ｍａｒｋｕｐ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）等を含んでもよい。ロジック群２２はこのロジックの集合体である。
【００１９】
データベース２４は、各ゲートウエイ１４からの監視データを集約し、各ゲートウエイ１４に対応する各制御対象１２相互の関連性等も勘案して、分析、判断を実行し、新たなロジックを生成する。データベース２４は、一例としてクラウドサーバである。後述するように、データベース２４は、制御対象ノード１０のゲートウエイ１４から監視データを受信すると、必要に応じ新たなロジックを生成し、各ゲートウエイ１４に送信する（配布する）。ゲートウエイ１４は、データベース２４から受信したロジックによって制御される。
【００２０】
ゲートウエイ１４とデータベース２４とを接続する通信方式は特に限定されず、例えば、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、ＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ  Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ａｃｃｅｓｓ）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等の通信方式を用いることができる。
【００２１】
また、データベース２４はゲートウエイ１４の通信方式と対応させた、無線ＬＡＮの無線ＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｏｉｎｔ）、ＬＴＥの基地局、ＷｉＭＡＸの基地局、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のルータ等の中継装置を介してゲートウエイ１４との通信を行う。
【００２２】
次に、図２を参照して、本実施の形態に係る制御システムの具体的な適用例について説明する。図２は、本実施の形態に係る制御システムを、川の治水における水門の自動制御に適用した、水門制御システム２を示している。
【００２３】
ここで、上述したように、従来の水門の制御は、一般に、自動制御ではなく拠点ごとに人手により制御するものであった。しかしながら、昨今のゲリラ豪雨等の局所的な降雨により上流で急激な水位の増加が発生し、下流での水門の制御が間に合わずに、周辺居住地に冠水等の被害が発生した例もある。つまり、入手による水門制御では間に合わない場合もあることが顕在化してきている。本実施の形態に係る水門制御システム２は、このような問題を解決することが可能な制御システムとなっている。
【００２４】
図２に示すように、水門制御システム２は、河川Ｒに沿って配置された制御対象ノード５０−１、５０−２、５０−３（以下、総称する場合は「制御対象ノード５０」）、および監視センタ６０を含んで構成されている。本実施の形態で例示した河川Ｒは、図２に示すように、上流側の河川が分岐点Ｂで２つに分岐され、２つの支流である支流１と支流２に分かれている河川である。
【００２５】
制御対象ノード５０は、水門制御システム２による制御を受ける水門が存する拠点である。図２に示すように、制御対象ノード５０−１は、水門５２−１、センサ５６−１、およびゲートウエイ５４−１を備えている。同様に、制御対象ノード５０−２は、水門５２−２、センサ５６−２、およびゲートウエイ５４−２備え、制御対象ノード５０−３は、水門５２−３、センサ５６−３、およびゲートウエイ５４−３備えている。以下、水門５２−１、５２−２、５２−３を総称する場合は「水門５２」といい、センサ５６−１、５６−２、５６−３を総称する場合は「センサ５６」といい、ゲートウエイ５４−１、５４−２、５４−３を総称する場合は「ゲートウエイ５４」という。
【００２６】
水門制御システム２に係るセンサ５６は各々水門５２に配置され、一例として水門５２における河川Ｒの水位を検知している。ゲートウエイ５４は図１に示すゲートウエイ１４と同様の機能を有する。監視センタ６０は図１に示す処理系２０に相当する機能を有し、ロジック群６２、データベース６４を備えている。ロジック群６２、データベース６４は図１に示すロジック群２２、データベース２４と同様の機能を有する。水門制御システム２では、ロジックのひとつとして、ゲートウエイ５４が水門５２を制御するための水門制御プログラムが設定されている。そして、データベース６４は、ゲートウエイ５４にインストールする新たな（更新された）水門制御プログラムや、ゲートウエイ５４内にインストールされた水門制御プログラムに対する新たな設定値を生成する。
【００２７】
水門制御システム２では、センサ５６およびゲートウエイ５４は、一例として各々９２０ＭＨｚ帯の無線通信に対応する無線通信部を備え、９２０ＭＨｚ帯の無線通信によってセンサデータを送受信する（図１では、９２０ＭＨｚ帯の電波を電波Ｗ１で表記している）。また、本実施の形態では、一例として、ゲートウエイ１４はＬＴＥの無線通信に対応する無線通信部を有し、ＬＴＥの無線通信によって監視情報、ロジック情報等を送受信する。さらに、本実施の形態ではデータベース２４は、ＬＴＥの基地局を介してゲートウエイ１４との通信を行うものとしている。図１ではＬＴＥで用いる電波を電波Ｗ２として表記している。
【００２８】
次に、図３を参照して水門制御システム２の動作について説明する、図３は、水門制御システム２の各構成間で送受信される信号と、該信号に基づく各構成の動作を説明するシーケンス図である。なお、図３中に＜Ｘ＞（Ｘ＝１から９）で示す符号は、図３中の符号の付された箇所を指し示すものである。
【００２９】
図３の＜１＞で示すように、センサ５６はゲートウエイ５４にセンサデータ（ここでは水位データ）を常時送信している。むろん、この送信は常時の送信に限られず間欠的な送信であってもよい。ゲートウエイ５４にはデータベース６４から初期に送られた初期値としてのロジック（以下、「初期ロジック」）、または初期ロジックを設定してからの稼働によって更新されたロジック、すなわちその時点において最も適切なロジックが配置されている。本実施の形態では、初期ロジックがゲートウエイ５４すでに配置されているものとして説明する。
【００３０】
次に、降雨等の影響があり、＜２＞でゲートウエイ５４−３が、センサ５６−３からの水位情報により水位の上昇を検知している。ゲートウエイ５４−３は最も上流の水門５２−３に配置されているため、水門５２−３における水位がある一定水準（以下、「危険水準」）に達すると、＜３＞で示すように下流のゲートウエイ５４−１および５４−２にアラート（アラーム）を発出する。
【００３１】
一方、ゲートウエイ５４−１および５４−２は＜３＞のアラートを受け、水門の制御を実施する。ここで、初期ロジックでは水門５２−３が危険水準に達した場合、＜４＞で示すように、ゲートウエイ５４−１は水門５２−１を最大限開ける（全開にする）ように制御し、ゲートウエイ５４−２は水門５２−２を全開にするように制御するように設定されている。
【００３２】
一方、＜５＞に示すように、各ゲートウエイ５４は、センサ５６が検知した水位情報を連続して、または間欠的にデータベース６４に送信する。水門５２−１、５２−２が全開とされた結果、水門５２−１、５２−２における水位は下がったものの、制御対象ノード５０−１、５０−２が配置された領域、すなわち支流１、支流２の領域で、＜６＞で示すように冠水が発生している。
【００３３】
データベース６４は、＜７＞で示すように、ＬＴＥ網７０を介して各ゲートウエイ５４から水位情報を収集し、分析する。データベース６４、すなわちクラウドサーバは、各水位情報から支流１、支流２の領域で冠水が発生したと判断し、新たなロジックを検討する。冠水の判断は、例えば以下のようになされる。すなわち、データベース６４には支流１、支流２の領域における冠水値が記憶されており、データベース６４は、各ゲートウエイ５４から受信する水位情報と冠水値とを比較することで冠水であるかどうか判断する。冠水値は、例えば平常水位からの５％増加、３０ｃｍ増加等の形式で記憶されている。
【００３４】
そして、データベース６４は、水門５２の排水能力等のデータ、過去の他の水門における制御例等を参照し、以下のようにロジックを書き換える。すなわち、ゲートウエイ５４−３が危険水準を検知した場合、自己の水門５２−３を３０％閉めるという制御を実行した後に、ゲートウエイ５４−１、５４−２にアラートを発出するという処理が実行されるロジックに変更する（更新する）。データベース６４は、更新後のロジックをＬＴＥ網７０を介してゲートウエイ５４−３に送信する。該更新後のロジックを受信したゲートウエイ５４−３は、更新後のロジックをゲートウエイ５４−１、５４−２に再配布する。このことにより、上流の水門５２−３で危険水準が検知された場合でも、水門５２−１、５２−２が配置された領域、すなわち支流１、支流２の領域で冠水の発生が抑制され、適切な水門の制御が実行される。すなわち、換言すれば、水門制御システム２は、治水に関する学習機能を備え、学習をしつつロジック群を更新している。
【００３５】
以上詳述したように、本実施の形態に係る制御システム、制御方法、および制御プログラムによれば、従来人手に頼っていた水門の制御を自動的に制御することが可能となる。
すなわち、センサによる監視データに基づいて自律的に動作し、制御対象をより迅速に制御することが可能な制御システム、制御方法、および制御プログラムが提供される。
【００３６】
なお、上記実施の形態では、データベースから各ゲートウエイに配布されるロジックが同じである形態を例示して説明したが、これに限られない。例えば、各々のゲートウエイが制御する制御対象の特性、制御対象相互の関連性等を勘案し、各ゲートウエイに異なるロジックを配布してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１        制御システム
２        水門制御システム
１０、１０−１、１０−２、１０−３  制御対象ノード
１２、１２−１、１２−２、１２−３  制御対象
１４、１４−１、１４−２、１４−３  ゲートウエイ
１６、１６−１、１６−２、１６−３  センサ
２０      処理系
２２      ロジック群
２４      データベース
５０、５０−１、５０−２、５０−３  制御対象ノード
５２、５２−１、５２−２、５２−３  水門
５４、５４−１、５４−２、５４−３  ゲートウエイ
５６、５６−１、５６−２、５６−３  水位センサ
６０      監視センタ
６２      ロジック群
６４      データベース
７０      ＬＴＥ網
Ｂ        分岐点
Ｒ        河川
Ｗ１、Ｗ２  電波
【図１】
2018138737.tif 000003
【図２】
2018138737.tif 000004
【図３】
2018138737.tif 000005