(57)【要約】【課題】複数のセンサのデータを受信するデータ収集装置の負荷を軽減すること。【解決手段】データ収集システムは、それぞれ同期したタイミングで物理量を検出する複数のセンサと、複数のセンサがそれぞれ検出した物理量を示すデータを、通信回線を通じて収集する収集装置とを備える。複数のセンサのそれぞれは、物理量を検出する毎に、物理量を示すデータを、通信回線を通じて収集装置に送信する送信部と、送信部が物理量を示すデータを収集装置に送信する前に、複数のセンサから収集装置に送信されるデータの送信タイミングが時間的に分散するように、それぞれが検出した物理量を示すデータの送信タイミングを決定する制御部とを有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ同期したタイミングで物理量を検出する複数のセンサと、
前記複数のセンサがそれぞれ検出した前記物理量を示すデータを、通信回線を通じて収集する収集装置と
を備え、
前記複数のセンサのそれぞれは、
前記物理量を検出する毎に、前記物理量を示す前記データを、前記通信回線を通じて前記収集装置に送信する送信部と、
前記送信部が前記物理量を示す前記データを前記収集装置に送信する前に、前記複数のセンサから前記収集装置に送信される前記データの送信タイミングが時間的に分散するように、それぞれが検出した前記物理量を示す前記データの送信タイミングを決定する制御部と
を有するデータ収集システム。
【請求項２】
前記複数のセンサのそれぞれは、第１の検出タイミングで検出した前記物理量を示す前記データを送信する準備ができた第１の送信準備完了タイミングから、前記第１の検出タイミングの次の第２の検出タイミングで検出した前記物理量を示す前記データを送信する準備ができる第２の送信準備完了タイミングまでの期間内における前記送信タイミングを決定する
請求項１に記載のデータ収集システム。
【請求項３】
前記第１の送信準備完了タイミングから、前記第２の送信準備完了タイミングより予め定められた時間だけ前のタイミングまでの期間内における前記送信タイミングを決定する
請求項２に記載のデータ収集システム。
【請求項４】
前記複数のセンサのそれぞれにおいて、複数の前記送信タイミングの周期は一定である
請求項１又は２に記載のデータ収集システム。
【請求項５】
前記物理量を検出したタイミングから当該物理量を示すデータを送信する前記送信タイミングまでの時間が、前記複数のセンサの間で互いに異なる
請求項４に記載のデータ収集システム。
【請求項６】
前記複数のセンサのそれぞれは、前記送信タイミングを時間的にランダムに決定する
請求項１から３のいずれか一項に記載のデータ収集システム。
【請求項７】
前記複数のセンサは、前記複数のセンサに付与されたＩＰアドレスに基づいて、前記送信タイミングを決定する
請求項１から４のいずれか一項に記載のデータ収集システム。
【請求項８】
前記複数のセンサは、前記複数のセンサに付与されたＭＡＣアドレスに基づいて、前記送信タイミングを決定する
請求項１から４のいずれか一項に記載のデータ収集システム。
【請求項９】
前記複数のセンサは、前記収集装置に送信される前記データに含まれる情報に基づいて、前記送信タイミングを決定する
請求項１から３のいずれか一項に記載のデータ収集システム。
【請求項１０】
前記複数のセンサは、前記物理量の値に基づいて、前記送信タイミングを決定する
請求項１から３のいずれか一項に記載のデータ収集システム。
【請求項１１】
前記複数のセンサは、それぞれが備えるメモリの作業用領域内の値に基づいて、前記送信タイミングを決定する
請求項１から３のいずれか一項に記載のデータ収集システム。
【請求項１２】
前記複数のセンサは、構造物に設けられ、前記構造物の加速度、速度及び変位の少なくとも１つを検出する
請求項１から１１のいずれか一項に記載のデータ収集システム。
【請求項１３】
複数のセンサが、それぞれ同期したタイミングで物理量を検出する段階と、
前記物理量を示すデータを通信回線を通じて収集装置に送信する前に、前記複数のセンサから前記収集装置に送信される前記データの送信タイミングが時間的に分散するように、それぞれが検出した前記物理量を示す前記データの送信タイミングを決定する決定段階と、
前記複数のセンサのそれぞれが、前記物理量を検出する毎に、前記決定段階において決定した送信タイミングにおいて、前記物理量を示す前記データを、前記通信回線を通じて前記収集装置に送信する送信段階と
を有するデータ収集方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ収集システム、及びデータ収集方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに同時にパケットを送出する複数の装置が、競合するパケットのセグメント同士を比較することで、パケット間の優先権を判定する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。また、ローカルエリアネットワークにおける衝突回避技術が知られている（例えば特許文献２参照）。
特許文献１  特開昭５７−２０１９３１号公報
特許文献２  特開昭６１−２８７３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
同期したタイミングで検出する複数のセンサを備えるシステムにおいては、複数のセンサからデータ収集装置に送信されるデータが集中して、データ収集装置の負荷が大きくなるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様において、データ収集装置は、それぞれ同期したタイミングで物理量を検出する複数のセンサと、複数のセンサがそれぞれ検出した物理量を示すデータを、通信回線を通じて収集する収集装置とを備える。複数のセンサのそれぞれは、物理量を検出する毎に、物理量を示すデータを、通信回線を通じて収集装置に送信する送信部と、送信部が物理量を示すデータを収集装置に送信する前に、複数のセンサから収集装置に送信されるデータの送信タイミングが時間的に分散するように、それぞれが検出した物理量を示すデータの送信タイミングを決定する制御部とを有する。
【０００５】
複数のセンサのそれぞれは、第１の検出タイミングで検出した物理量を示すデータを送信する準備ができた第１の送信準備完了タイミングから、第１の検出タイミングの次の第２の検出タイミングで検出した物理量を示すデータを送信する準備ができる第２の送信準備完了タイミングまでの期間内における送信タイミングを決定してよい。
【０００６】
第１の送信準備完了タイミングから、第２の送信準備完了タイミングより予め定められた時間だけ前のタイミングまでの期間内における送信タイミングを決定してよい。
【０００７】
複数のセンサのそれぞれにおいて、複数の送信タイミングの周期は一定であってよい。
【０００８】
物理量を検出したタイミングから当該物理量を示すデータを送信する送信タイミングまでの時間が、複数のセンサの間で互いに異なってよい。
【０００９】
複数のセンサのそれぞれは、送信タイミングを時間的にランダムに決定してよい。
【００１０】
複数のセンサは、複数のセンサに付与されたＩＰアドレスに基づいて、送信タイミングを決定してよい。
【００１１】
複数のセンサは、複数のセンサに付与されたＭＡＣアドレスに基づいて、送信タイミングを決定してよい。
【００１２】
複数のセンサは、収集装置に送信されるデータに含まれる情報に基づいて、送信タイミングを決定してよい。
【００１３】
複数のセンサは、物理量の値に基づいて、送信タイミングを決定してよい。
【００１４】
複数のセンサは、それぞれが備えるメモリの作業用領域内の値に基づいて、送信タイミングを決定してよい。
【００１５】
複数のセンサは、構造物に設けられ、構造物の加速度、速度及び変位の少なくとも１つを検出してよい。
【００１６】
第２の態様において、データ収集方法は、複数のセンサが、それぞれ同期したタイミングで物理量を検出する段階と、物理量を示すデータを通信回線を通じて収集装置に送信する前に、複数のセンサから収集装置に送信されるデータの送信タイミングが時間的に分散するように、それぞれが検出した物理量を示すデータの送信タイミングを決定する決定段階と、複数のセンサのそれぞれが、物理量を検出する毎に、決定段階において決定した送信タイミングにおいて、物理量を示すデータを、通信回線を通じて収集装置に送信する送信段階とを有してよい。
【００１７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態におけるモニタリングシステム１００の概略的な構成を示す。
【図２】センサ４０ａの機能構成を概略的に示す。
【図３】収集装置２０の機能構成を概略的に示す。
【図４】センサ４０ａがセンサデータを送信するタイムシーケンスの一例を示す。
【図５】センサ４０がセンサデータを送信するタイムシーケンスの一例を示す。
【図６】センサ４０が加速度を検出する動作に関するフローチャートを示す。
【図７】収集装置２０がセンサデータを収集する動作に関するフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２０】
図１は、一実施形態におけるモニタリングシステム１００の概略的な構成を示す。モニタリングシステム１００は、構造物８０と、構造物８１と、データ収集システム１０と、データ収集システム１１と、サーバ７０とを備える。モニタリングシステム１００は、構造物８０及び構造物８１に関する物理量をモニタリングする。本実施形態のモニタリングシステム１００は、構造物ヘルスモニタリングシステムである。例えば、モニタリングシステム１００は、構造物８０及び構造物８１に関する物理量をモニタリングして、構造物８０及び構造物８１のそれぞれの構造性能を診断する。
【００２１】
構造物８０及び構造物８１は、工作物であってよい。構造物８０及び構造物８１は、例えば、建築物、トンネル、道路、ガードレール、信号機、電柱、照明灯、空港の管制塔、飛行場灯台、駅、鉄道のレール、鉄道信号機、港湾のクレーン、プラント、鋼橋、ダム、堤防、門、塀、トンネル、溝渠等を含んでよい。構造物８０及び構造物８１は、工作物以外物体に、盛土、法面、土手等の土構造物を含んでよい。
【００２２】
データ収集システム１０は、構造物８０の物理量を収集する。データ収集システム１０は、センサ４０ａと、センサ４０ｂと、センサ４０ｃと、センサ４０ｄと、収集装置２０と、通知装置３０と、中継装置５０と、通信回線６０とを備える。本実施形態において、センサ４０ａ、センサ４０ｂ、センサ４０ｃ、及びセンサ４０ｄを、センサ４０と総称する場合がある。
【００２３】
センサ４０は、構造物８０に設けられる。センサ４０は、加速度センサである。センサ４０は、地震や風等により構造物８０が振動するときの振動加速度を検出する。また、センサ４０は、構造物８０の傾き等を検出する。センサ４０は、重力加速度を検出することにより、構造物８０の傾き等を検出する。構造物８０が複数の階を有する建築物である場合、センサ４０は、建築物の互いに異なる階に設けられてよい。センサ４０の少なくとも一部は、建築物の同じ階に設けられてもよい。センサ４０の少なくとも一部は、構造物８０が定着した地盤に設けられてもよい。なお、加速度は、センサ４０が検出する物理量の一例である。センサ４０が検出する物理量として、速度、変位等を例示できる。
【００２４】
センサ４０は、通信回線６０を通じて収集装置２０に接続される。具体的には、センサ４０は、通信回線６０及び中継装置５０を通じて収集装置２０に接続される。収集装置２０は、通知装置３０に接続される。通信回線６０は、コンピュータネットワークにおける通信回線である。本実施形態において、通信回線６０はイーサネット（登録商標）の通信線である。
【００２５】
センサ４０が検出した加速度を示すデータは、通信回線６０を通じて収集装置２０に送信される。収集装置２０は、センサ４０から収集したデータを処理する。収集装置２０は、収集したデータに基づいて、構造物８０の揺れを解析して、解析結果を、通知装置３０を通じて通知する。例えば、収集装置２０は、構造物８０の揺れに基づいて、地震が発生したか否かを判定する。収集装置２０は、複数の階に設けられたセンサ４０で検出した加速度の値に基づいて、複数の階の各階の震度を判定してよい。また、収集装置２０は、構造物８０の層間変位を判定してよい。収集装置２０は、構造物８０の各階の揺れの大きさに基づいて、各階の損傷度合いを判定してよい。収集装置２０は、通知装置３０を通じて、判定結果を通知してよい。
【００２６】
収集装置２０が収集したデータは、サーバ７０に送信される。収集装置２０は、収集したデータのうちの一部のデータを、中継装置５０及びネットワーク９０を通じてサーバ７０に送信してよい。収集装置２０は、収集したデータを時間的に間引いてサーバ７０に送信してよい。サーバ７０は、収集装置２０から受信したデータに基づいて、構造物８０の構造を解析する。例えば、サーバ７０は、収集装置２０から受信したデータに基づいて、構造物８０の構造の長期的な解析を行う。例えば、構造物８０は、構造物８０の建築当時のデータと、現在のデータとを比較して、構造物８０の安全度を判定する。サーバ７０は、構造物８０の変形度合いを測定して、構造物８０の応急危険度判定を行ってよい。サーバ７０による判定結果は、通知装置３０に送信され、通知装置３０から通知される。
【００２７】
なお、構造物８１におけるデータ収集システム１１は、データ収集システム１０が備える構成と同様の構成を有する。そのため、データ収集システム１１の構成要素については図示を省略する。データ収集システム１１は、データ収集システム１０と同様に、構造物８１の揺れを解析し、解析結果を通知する。また、サーバ７０は、データ収集システム１１から受信したデータに基づいて、構造物８１の構造を長期的に解析して、解析結果を通知する。なお、データ収集システム１１が備える構成要素の機能はデータ収集システム１０の構成要素の機能と同様であるので、データ収集システム１１が備える構成要素の具体的な説明は省略する。
【００２８】
データ収集システム１０が備えるセンサ４０及び収集装置２０について説明する。収集装置２０は、計時機能を有する。収集装置２０は、計時機能により計測される内部時刻を、外部の基準時刻に一致させる。例えば、外部の基準時刻は、ネットワーク９０を通じて外部のＮＴＰサーバから提供される。収集装置２０は、内部時刻をＮＴＰサーバの時刻と同期してよい。
【００２９】
センサ４０は、計時機能を有する。センサ４０は、計時機能により計測される内部時刻を、外部の基準時刻に一致させる。外部の基準時刻は、収集装置２０から提供されてよい。具体的には、センサ４０は、基準時刻との差が予め定められた誤差範囲内になるように、内部時刻を外部の基準時刻に一致させる。一例として、センサ４０は、基準時刻との差が０．５ｍｓ以内になるように、内部時刻を外部の基準時刻に一致させる。例えば、センサ４０は、収集装置２０から受信した基準時刻と、通信回線６０における通信の遅延時間とに基づいて、内部時刻を調整する。センサ４０の間における内部時刻は、１ｍｓの誤差範囲内としてよい。
【００３０】
センサ４０は、それぞれ同期したタイミングで加速度を検出する。例えば、センサ４０のそれぞれは、それぞれの内部時刻に基づいて同時刻に加速度を検出する。これにより、センサ４０は、予め定められた誤差範囲内で同時刻に加速度を検出する。センサ４０は、検出した加速度を示すデータを、通信回線６０を通じて収集装置２０に送信する。収集装置２０は、センサ４０がそれぞれ検出した加速度を示すデータを、通信回線６０を通じて収集する。
【００３１】
センサ４０は、それぞれが検出した加速度を示すデータを通信回線６０を通じて収集装置２０に送信する前に、センサ４０から収集装置２０に送信されるデータの送信タイミングが時間的に分散するように、センサ４０のそれぞれが加速度を示すデータの送信タイミングを決定する。
【００３２】
例えば、センサ４０のそれぞれは、送信タイミングを時間的にランダムに決定する。具体的には、データの送信を開始するまでの遅延時間をランダムに決定する。他の方法として、センサ４０は、センサ４０に付与されたＩＰアドレスに基づいて、送信タイミングを決定してよい。例えば、センサ４０は、データの送信を開始するまでの遅延時間を、自身に割り当てられたＩＰアドレスに基づいて決定する。この場合、異なるＩＰアドレスから異なる遅延時間が算出されるロジックをセンサ４０のそれぞれに組み込むことで、センサ４０の遅延時間を異ならせることができる。これにより、データの送信タイミングを実質的に異ならせることができる。
【００３３】
したがって、データ収集システム１０によれば、センサ４０がデータを検出して直ぐに送信する場合に比べて、データの送信タイミングを時間的に分散させることができる。そのため、後述するように、収集装置２０における負荷を低減することができる。
【００３４】
データ収集システム１０においては、センサ４０は、実質的に同一時刻における加速度を検出する。これにより、収集装置２０は、収集したデータの時刻を揃えるための補間処理等をすることなく、センサ４０が設置された場所における同じ時刻の加速度を用いて解析することができる。
【００３５】
係るシステムにおいて、センサ４０のそれぞれの検出時刻の誤差範囲を狭くするほど、各センサ４０からのデータの送信タイミングは時間的に集中する。例えば、センサ４０が加速度を検出して直ぐにデータを送信すると、各センサ４０からのデータの送信タイミングは時間的に集中する。これにより、収集装置２０の処理の負荷が一時的に集中してしまう。
【００３６】
例えば、収集装置２０が受信したデータは、収集装置２０の受信バッファに一時的に記憶されてから、データ処理に供される。ここで、各センサ４０からのデータの送信タイミングが時間的に集中すると、収集装置２０におけるデータ処理が追いつかなくなる場合がある。この場合、送信されるデータが受信バッファの容量を超えてしまい、受信漏れが発生する場合がある。受信漏れを防ぐためには、収集装置２０の受信バッファを大容量にしたり、収集装置２０のデータ処理速度を高めたりする必要がある。
【００３７】
これに対し、データ収集システム１０によれば、センサ４０が送信タイミングを意図的にずらすことで、収集装置２０に負荷が集中しないようにすることができる。そのため、受信バッファを著しく大容量にしたり、収集装置２０のデータ処理速度を著しく高めたりする必要がない。データ収集システム１０によれば、収集装置２０の負荷を分散することができるので、収集装置２０のコストを抑制することができる。
【００３８】
図２は、センサ４０ａの機能構成を概略的に示す。センサ４０ａは、制御部２００と、メモリ２１０と、検出器２２０と、ＡＤ変換器２４０と、通信部２９０とを備える。
【００３９】
なお、図２に関連してセンサ４０ａの機能構成について説明するが、センサ４０ｂ、センサ４０ｃ、及びセンサ４０ｄは、センサ４０ａと同様の構成を有する。そのため、センサ４０ｂ、センサ４０ｃ、及びセンサ４０ｄについての具体的な説明は省略する。
【００４０】
制御部２００は、センサ４０ａの全体を制御する。制御部２００はプロセッサであってよい。メモリ２１０は揮発性メモリである。制御部２００は、メモリ２１０内に記憶された情報を用いて、センサ４０ａの各部を制御する。センサ４０ａは、プログラムを格納する不揮発性記憶媒体を有してよく、制御部２００は、当該不揮発性記憶媒体からメモリ２１０にロードされたプログラムに従って、センサ４０ａの各部を制御してよい。
【００４１】
検出器２２０は、加速度を検出して、検出した加速度の大きさに応じたアナログ信号を出力する。例えば、検出器２２０は、ＭＥＭＳ型加速度センサである。検出器２２０は、シリコン基板、ガラス基板、有機材料等の上に集積化されたＭＥＭＳデバイスを有してよい。検出器２２０は、加速度により変位可能な可動電極を有し、可動電極の変位に応じて変化する静電容量に基づいて、加速度を示すアナログ信号を出力する。検出器２２０は、３軸加速度センサであってよい。
【００４２】
検出器２２０から出力されたアナログ信号は、ＡＤ変換器２４０に出力される。ＡＤ変換器２４０は、検出器２２０から供給されるアナログ信号をサンプリングしてデジタル信号に変換して、制御部２００に出力する。
【００４３】
制御部２００は、ＡＤ変換器２４０によるアナログ信号のサンプリングタイミングを示すタイミング信号を供給する。ＡＤ変換器２４０は、タイミング信号に従ってサンプリングを行う。
【００４４】
上述したように、制御部２００は、内部時刻を計測するための計時機能を有しており、内部時刻は外部の基準時刻に同期されている。制御部２００は、内部時刻における予め定められた検出時刻から予め定められた周期が経過する毎にＡＤ変換器２４０でサンプリングが行われるように、タイミング信号をＡＤ変換器２４０に供給する。
【００４５】
制御部２００は、ＡＤ変換器２４０から供給されるデジタル信号が示す検出データをメモリ２１０に記憶する。制御部２００は、検出データに予め定められた処理を適用して、加速度値を示す加速度データを生成する。また、制御部２００は、ＡＤ変換器２４０に供給したタイミング信号が示すサンプリングタイミングの時刻を、検出時刻とする。制御部２００は、加速度データと、検出時刻を示す時刻データとを含むセンサデータを生成する。センサデータは、加速度を示すデータの一例である。なお、センサデータには、検出時刻を示す時刻データを含めなくてよい。
【００４６】
通信部２９０は、通信回線６０を介した収集装置２０との間の通信を担う。通信部２９０は、制御部２００が生成したセンサデータを通信回線６０に出力する。通信部２９０は、センサ４０において加速度が検出される毎に、通信回線６０を通じてセンサデータを収集装置２０に送信する。また、通信部２９０は、通信回線６０を通じて受信したデータを制御部２００に供給する。受信データとしては、基準時刻を示すデータ等を例示することができる。
【００４７】
制御部２００の動作について説明する。制御部２００は、検出した加速度を示すデータを通信回線６０を通じて収集装置２０に送信する前に、通信部２９０から収集装置２０に送信されるデータの送信タイミングが時間的に分散するように、通信部２９０が加速度を示すデータの送信タイミングを決定する。
【００４８】
例えば、制御部２００は、第１の検出タイミングで検出した加速度を示すデータを送信する準備ができた第１の送信準備完了タイミングから、第１の検出タイミングの次の第２の検出タイミングで検出した加速度を示すデータを送信する準備ができる第２の送信準備完了タイミングまでの期間内における送信タイミングを決定する。例えば、制御部２００は、第１の送信準備完了タイミングから、第２の送信準備完了タイミングより予め定められた時間だけ前のタイミングまでの期間内における送信タイミングを決定してよい。例えば、制御部２００は、第１の送信準備完了タイミングからデータの送信を開始するまでの間の遅延時間を決定してよい。
【００４９】
制御部２００は、送信タイミングをランダムに決定してよい。制御部２００は、加速度の検出毎に発生した疑似乱数に基づいて、送信タイミングを決定してよい。
【００５０】
制御部２００は、通信部２９０に付与されたＩＰアドレスに基づいて、送信タイミングを決定してよい。制御部２００は、通信部２９０に付与されたＭＡＣアドレスに基づいて、送信タイミングを決定してよい。例えば、制御部２００には、互いに異なる入力値を互いに異なる出力値に変換するロジックを用いて、ＩＰアドレスやＭＡＣアドレスから、データを送信するまでの遅延時間を決定してよい。センサ４０が同じネットワークセグメントに属している場合、通信部２９０に付与されたＩＰアドレスは、センサ４０の間で異なる。また、ＭＡＣアドレスは、センサ４０の間で異なる。そのため、センサデータの送信タイミングをセンサ４０の間で分散させることができる。
【００５１】
センサ４０は、センサデータに含まれる情報に基づいて、送信タイミングを決定してよい。制御部２００は、検出された加速度に基づいて、送信タイミングを決定してよい。制御部２００は、センサデータに含まれる加速度データに基づいて、送信タイミングを決定してよい。制御部２００は、加速度以外の物理量の計測値に基づいて、送信タイミングを決定してもよい。例えば、制御部２００は、センサ４０の温度やセンサ４０の各部に供給される基準電圧の計測値に基づいて、送信タイミングを決定してもよい。制御部２００は、メモリ２１０の作業用領域内の値に基づいて、送信タイミングを決定してよい。センサデータ内のビット列や、加速度等の物理量、メモリ２１０内の作業領域内の値は、時間的に変動し得る。また、センサ４０の間で、それらの値は異なり得る。そのため、時間的に変動する情報に基づいて送信タイミングを決定することで、送信タイミングをセンサ４０の間で分散させることができる。
【００５２】
図３は、収集装置２０の機能構成を概略的に示す。収集装置２０は、制御部３００と、メモリ３１０と、データ格納部３２０と、通信部３９０と、通信部３３０とを備える。
【００５３】
制御部３００は、収集装置２０の全体を制御する。制御部３００はプロセッサであってよい。メモリ３１０は揮発性メモリである。制御部３００は、メモリ３１０内に記憶された情報を用いて、収集装置２０の各部を制御する。収集装置２０は、プログラムを格納する不揮発性記憶媒体を有してよく、制御部３００は、当該不揮発性記憶媒体からメモリ３１０にロードされたプログラムに従って、収集装置２０の各部を制御してよい。
【００５４】
通信部３９０は、センサ４０からのセンサデータを受信する。通信部３９０には受信バッファが割り当てられる。例えば、通信部３９０には、メモリ３１０内の予め定められた記憶領域が受信バッファとして割り当てられる。通信部３９０は、通信回線６０を通じてパケットを受信すると、パケットからデータを取り出して、受信バッファに一時的に記憶する。また、通信部３９０は、データを受信した旨を制御部２００に通知する。制御部２００は、受信したデータを受信バッファから読み出してメモリ３１０に記憶する。制御部２００がデータを読み出すことに応じて、当該データは通信部３９０の受信バッファから消去される。
【００５５】
収集装置２０がセンサ４０からのセンサデータを受信した場合、制御部３００は、当該センサデータから時刻データ及び加速度データを抽出する。制御部３００は、時刻データ及び加速度データに対して、例えば、異常チェック、データの加工等の予め定められた処理を行う。制御部３００は、処理済みのデータをデータ格納部３２０に格納する。データ格納部３２０は不揮発性メモリである。
【００５６】
制御部３００は、メモリ３１０に記憶されているデータ及びデータ格納部３２０に格納されているデータの少なくとも一方に基づいて、構造物８０の揺れを解析する。制御部３００は、構造物８０の揺れの解析結果を、通信部３３０を通じて通知装置３０に送信する。
【００５７】
図４は、センサ４０ａがセンサデータを送信するタイムシーケンスの一例を示す。図４は、送信タイミングをランダムに決定する場合のタイムシーケンスを示す。なお、シーケンスを分かり易く説明することを目的として、図４のタイムシーケンスの時間スケールは、実際のタイムシーケンスの時間スケールとは異なり得る。
【００５８】
制御部２００は、時刻ｔ１において検出データをＡＤ変換器２４０から取得する。制御部２００は、時刻ｔｒ１において、検出データに基づく加速度データ及び時刻データを含むセンサデータ１ａを生成する。これにより、送信準備が完了する。なお、加速度データを取得してから送信準備が完了するまでの時間は既知であるとしてよい。
【００５９】
制御部２００は、ＡＤ変換器２４０から検出データを取得する毎に、疑似乱数に基づいてランダム値Ｒｎを発生する。Ｒｎは、０以上１未満の値とする。
【００６０】
制御部２００は、センサデータ１ａにおけるランダム値Ｒｎ１と予め定められた最大遅延時間Ｔｓとの積Ｒｎ１×Ｔｓにより、センサデータ１ａの送信を開始するまでの遅延時間Ｔｄ１を算出する。制御部２００は、時刻ｔｒ１から遅延時間Ｔｄ１が経過したタイミングで、センサデータ１ａを送信する。
【００６１】
なお、最大遅延時間Ｔｓは、次のサンプリングタイミングで得られた加速度データの送信が可能になるまでの時間以下としてよい。例えば、一定の周期ＴでＡＤ変換器２４０にサンプリングさせる場合において、センサデータの送信準備が完了するタイミングは、周期Ｔ毎に生じるとしてよい。この場合、最大遅延時間Ｔｓは、周期Ｔ以下としてよい。
【００６２】
収集装置２０にとっては、サンプリングタイミングの順でセンサデータが送信されることが好ましい。サンプリングタイミングの順番とは異なる順番でセンサデータが送信されると、前のサンプリングタイミングのセンサデータの受信を待つ処理や、センサデータを時間順に整列させたりする等の処理を行う必要が生じるためである。サンプリングタイミングの順でセンサデータが送信される可能性を高めるためには、Ｔｓを周期Ｔ未満とすることが好ましい。例えば、周期Ｔから予め定められたＴｍだけ減算した時間をＴｓとしてよい。Ｔｓは、周期Ｔの半分以下であってよい。Ｔｓは、１回のセンサデータの送信に要する時間、１つの収集装置２０に送信するセンサ４０の数等に基づいて、予め設計されてよい。
【００６３】
制御部２００は、時刻ｔ２において、次の検出データをＡＤ変換器２４０から取得すると、時刻ｔｒ２において、次の検出データに基づく加速度データ及び時刻データを含むセンサデータ２ａを生成する。これにより、送信準備が完了する。
【００６４】
制御部２００は、センサデータ２ａに対する乱数に基づくランダム値Ｒｎ２とＴｓとの積Ｒｎ２×Ｔｓにより、センサデータ２ａの送信を開始するまでの遅延時間Ｔｄ２を算出する。制御部２００は、時刻ｔｒ２から遅延時間Ｔｄ２が経過したタイミングで、センサデータ２ａを送信する。
【００６５】
同様に、制御部２００は、時刻ｔ３において、次の検出データをＡＤ変換器２４０から取得すると、時刻ｔｒ３において、次の検出データに基づく加速度データ及び時刻データを含むセンサデータ３ａを生成する。そして、制御部２００は、センサデータ３ａに対する乱数に基づくランダム値Ｒｎ３とＴｓとの積Ｒｎ３×Ｔｓにより、センサデータ３ａの送信を開始するまでの遅延時間Ｔｄ３を算出する。制御部２００は、時刻ｔｒ３から遅延時間Ｔｄ３が経過したタイミングで、センサデータ３ａを送信する。
【００６６】
図５は、センサ４０がセンサデータを送信するタイムシーケンスの一例を示す。図５は、センサ４０のそれぞれが送信タイミングをランダムに決定する場合のタイムシーケンスを示す。なお、シーケンスを分かり易く説明することを目的として、図５のタイムシーケンスの時間スケールは、実際のタイムシーケンスの時間スケールとは異なり得る。
【００６７】
センサ４０ａがセンサデータを送信するタイムシーケンスについては、図４に関連して説明したとおりである。センサ４０ｂの制御部２００は、時刻ｔ１の検出データに基づく加速度データ及び時刻データを含むセンサデータ１ｂを生成すると、センサデータ１ｂに対して生成した乱数とＴｓとの積から遅延時間を算出し、当該遅延時間が経過したタイミングでセンサデータ１ｂを送信する。また、センサ４０ｄの制御部２００は、時刻ｔ１の検出データに基づく加速度データ及び時刻データを含むセンサデータ１ｄを生成すると、センサデータ１ｄに対して生成した乱数とＴｓとの積から遅延時間を算出し、当該遅延時間が経過したタイミングでセンサデータ１ｄを送信する。センサ４０ｃの制御部２００は、時刻ｔ１の検出データに基づく加速度データ及び時刻データを含むセンサデータ１ｃを生成すると、センサデータ１ｃに対して生成した乱数とＴｓとの積から遅延時間を算出し、当該遅延時間が経過したタイミングでセンサデータ１ｃを送信する。これにより、送信準備完了した時刻から最大遅延時間Ｔｓが経過するまでの間において、センサデータ１ｂ、センサデータ１ｄ、センサデータ１ａ、センサデータ１ｃの順でセンサデータが送信される。
【００６８】
時刻ｔ２の検出データに基づく加速度データ及び時刻データを含むセンサデータ２ａ〜ｄについても同様に、各センサ４０において、時刻ｔ２の検出データに対して生成した乱数とＴｓとの積から遅延時間を決定する。これにより、送信準備完了した時刻から最大遅延時間Ｔｓが経過するまでの間において、センサデータ２ｃ、センサデータ２ｂ、センサデータ２ｄ、センサデータ２ａの順でセンサデータが送信される。
【００６９】
これにより、送信準備完了した時刻ｔｒから最大遅延時間Ｔｓが経過するまでの間において、センサ４０のそれぞれのセンサデータを分散して送信することができる。そのため、収集装置２０における負荷を低減することができる。なお、乱数を用いて遅延時間を決定する場合、乱数が偶然に一致して送信タイミングが衝突する可能性は完全には排除できない。しかし、多数のセンサ４０において乱数が一致する確率は極めて小さい。一方で、少数のセンサ４０において乱数が一致する可能性は考えられる。しかし、少数のセンサ４０の乱数が一致し、かつ、センサデータの送信が連続的に生じたとしても、多数のセンサ４０が一斉に送信しようとする場合に比べると、収集装置２０の負荷の増加量は極めて小さい。
【００７０】
なお、図４及び図５においては、乱数を用いて遅延時間を決定する場合について説明した。センサ４０が各自のＩＰアドレスに基づいて遅延時間を決定する場合について説明する。ＩＰアドレスが３２ビットであり、サブネットマスクが２５５．２５５．２５５．０の場合、通信回線６０の同一のネットワークセグメント内においては、ＩＰアドレスの最下位の８ビットがセンサ４０毎に異なる。ＩＰアドレスの最下位の８ビットの数値をＡｄとすると、Ａｄは通常、０〜２５４の値となる。制御部２００は、例えば、Ｒｎ＝Ａｄ／２５５の演算により、Ｒｎを算出してよい。
【００７１】
センサ４０のＭＡＣアドレスに基づいて遅延時間を決定する場合について説明する。ＭＡＣアドレスは全てのセンサ４０において一意である。そのため、理論上、ＭＡＣアドレスの全桁を用いることで、別個のＲｎを算出することができる。
【００７２】
一方で、ＭＡＣアドレスの一部を用いることもできる。例えば、センサ４０の通信部２９０に割り振られたベンダー識別子が同一である場合、ＭＡＣアドレスにおけるベンダー識別子を除く部分からＲｎを算出してよい。また、ＭＡＣアドレスの最終オクテットの最下位８ビットからＲｎを算出してよい。最下位８ビットが同一のセンサ４０が複数存在する場合には、それらのセンサ４０において同じ遅延時間が決定される場合がある。しかし、多数のセンサ４０の最下位８ビットが一致する確率は極めて小さいので、実用上の問題は小さい。一方で、少数のセンサ４０の最下位８ビットが一致する可能性は考えられる。しかし、少数のセンサ４０で最下位８ビットが一致し、かつ、センサデータの送信が連続的に生じたとしても、多数のセンサ４０が一斉に送信しようとする場合に比べると、収集装置２０の負荷の増加量は極めて小さい。
【００７３】
また、制御部２００は、センサデータ内の特定の部分から、Ｒｎを算出してよい。制御部２００は、センサデータを送信する毎に、センサデータ内の異なる部分を用いてＲｎを算出してもよい。例えば、制御部２００は、第１のセンサデータの遅延時間を算出するためのＲｎを、第１のセンサデータの第１の部分のビット列から算出する。また、第２のセンサデータの遅延時間を算出するためのＲｎを、第２のセンサデータの第２の部分のビット列から算出する。第２の部分は、第１の部分とは異なる部分であってよい。また、制御部２００は、加速度データの計測値等に基づいて、Ｒｎを算出してよい。Ｒｎを算出するための計測値としては、加速度の他に、温度、基準電圧等を例示できる。また、制御部２００は、メモリ３１０における作業領域内の値に基づいて、Ｒｎを算出してよい。制御部２００は、センサデータを送信する毎に、メモリ３１０内の異なる部分を用いてＲｎを算出してもよい。
【００７４】
図６は、センサ４０が加速度を検出する動作に関するフローチャートを示す。図６のフローチャートの処理は、主として制御部２００の制御に従ってセンサ４０の各部が動作することにより、実行される。
【００７５】
Ｓ６００において、制御部２００は、検出タイミングになったか否かを判断する。例えば、制御部２００は、内部時刻に基づいて、予め定められた検出時刻になったか否かを判断する。検出タイミングになっていない場合、制御部２００は検出タイミングになるまで待つ。検出タイミングになった場合、Ｓ６０２において、制御部２００は、加速度の検出を行う。具体的には、制御部２００は、ＡＤ変換器２４０にサンプリング動作を行わせることで、加速度の検出データを取得する。
【００７６】
なお、制御部２００は、予め定められた検出時刻になった場合に、測定信号としてのタイミング信号をＡＤ変換器２４０に供給することによって、ＡＤ変換器２４０にサンプリング動作を行わせてよい。また、制御部２００は、予め定められた検出周期Ｔのクロック信号をタイミング信号としてＡＤ変換器２４０に供給してよい。この場合、制御部２００は、予め定められた検出時刻から当該クロック信号をＡＤ変換器２４０に供給することで、予め定められた検出時刻毎にサンプリング動作をさせてよい。
【００７７】
続いて、Ｓ６０４において、制御部２００はセンサデータを生成する。センサデータは、加速度データ及び時刻データを含む。センサデータは、時刻データを含まなくてよい。
【００７８】
Ｓ６０６において、制御部２００は、センサデータを送信するまでの遅延時間を決定する。具体的には、制御部２００は、ランダム値Ｒｎを算出し、Ｒｎ×Ｔｓにより遅延時間を算出する。
【００７９】
続いて、Ｓ６０８において、遅延時間が経過したか否かを判断する。遅延時間が経過していない場合、遅延時間が経過するまで待つ。遅延時間が経過した場合、Ｓ６１０において、制御部２００は、センサデータを通信部２９０から送信させる。
【００８０】
Ｓ６１２において、制御部２００は、計測を終了するか否かを判断する。例えば、制御部２００は、計測を終了する旨の指示を収集装置２０から受信した場合に、計測を終了すると判断する。計測を終了する場合は、本フローチャートの処理を終了する。計測を終了しない場合は、Ｓ６００に進む。
【００８１】
図７は、収集装置２０がセンサデータを収集する動作に関するフローチャートを示す。図７のフローチャートの処理は、主として制御部３００の制御に従って収集装置２０の各部が動作することにより、実行される。
【００８２】
Ｓ７００において、制御部３００は、通信部３９０がデータを受信したか否かを判断する。例えば、制御部３００は、通信部３９０がデータ受信に応じて生成されるイベントが生じたか否かを判断することにより、データを受信したか否かを判断する。データを受信していない場合は、通信部３９０がデータを受信するまで待つ。
【００８３】
通信部３９０がデータを受信した場合、制御部３００は、Ｓ７０２において通信部３９０の受信バッファからデータを読み出し、Ｓ７０４において受信バッファからデータを削除する。
【００８４】
Ｓ７０６において、制御部３００は、受信したデーがセンサ４０からのセンサデータであるか否かを判断する。受信したデータがセンサ４０からのセンサデータでない場合は、Ｓ７２０において、受信したデータの種別に応じて予め定められた処理を行い、Ｓ７１２に処理を進める。
【００８５】
受信したデーがセンサ４０からのセンサデータである場合、制御部３００は、センサデータを処理する。センサデータの処理としては、加速度データの異常チェック、加速度データのオフセット処理等の予め定められた処理を行う。続いて、Ｓ７１０において、加速度データをメモリ３１０及びデータ格納部３２０の少なくとも一方に格納する。
【００８６】
Ｓ７１２において、制御部３００は、動作を終了するか否かを判断する。例えば、制御部３００は、外部端末からの指示や操作スイッチ等を通じて動作停止が指示された場合に、本フローチャートの動作を終了すると判断する。動作を終了しない場合は、Ｓ７００に進む。
【００８７】
以上に説明したデータ収集システム１０によれば、収集装置２０の負荷を分散することができる。そのため、データ収集システム１０のコストを抑制することができる。
【００８８】
なお、モニタリングシステム１００において、データ収集システム１０による構造物８０の加速度の検出タイミングと、データ収集システム１１による構造物８１の加速度の検出タイミングとは、同期されていてよい。例えば、データ収集システム１１は、データ収集システム１０が構造物８０の加速度を検出する時刻と同じ時刻に、構造物８１の加速度を検出してよい。データ収集システム１０による構造物８０の加速度の検出タイミングと、データ収集システム１１による構造物８１の加速度の検出タイミングとは、同期されていなくてよい。
【００８９】
また、モニタリングシステム１００において、１つの構造物８０に１つのモニタリングシステム１００を設けた形態を説明した。しかし、複数の構造物に１つのモニタリングシステム１００を設けてもよい。
【００９０】
センサ４０の検出対象は加速度に限られない。センサ４０は、磁場、電場、光、放射線等、様々な物理量を検出してよい。１つのデータ収集システム１０が備えるセンサ４０の数は４個に限らず、２個以上であってよい。
【００９１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００９２】
特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００９３】
１０  データ収集システム
１１  データ収集システム
２０  収集装置
３０  通知装置
４０  センサ
５０  中継装置
６０  通信回線
７０  サーバ
８０  構造物
８１  構造物
９０  ネットワーク
１００  モニタリングシステム
２００  制御部
２１０  メモリ
２２０  検出器
２４０  ＡＤ変換器
２９０  通信部
３００  制御部
３１０  メモリ
３２０  データ格納部
３３０  通信部
３９０  通信部
【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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