(57)【要約】      （修正有）【課題】通信帯域が制限されたシステムでは、重要なデータを効率的に送信する必要がある。【解決手段】ネットワーク６０を介して接続される管理計算機４０にセンサデータを送信する計算機３０であって、センサデータを解析用データとして管理する格納部１１２と、解析用データを用いてセンサデータを解析し、管理計算機４０に送信するセンサデータのデータ量である送信データ量を決定するための第１指標を算出する解析部１１３と、第１指標に基づいてセンサデータの送信データ量を決定し、送信データ量を調整するための圧縮処理を制御する第２指標を算出するデータ量決定部１１４と、第２指標に基づいて圧縮処理の方式及びパラメータを決定し、センサデータに対して圧縮処理を実行する圧縮処理部１１５と、を備える。【選択図】図１
2019040394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサが計測した値を含むセンサデータを取得し、ネットワークを介して接続される管理計算機に前記センサデータを送信する計算機であって、
前記計算機は、
前記センサデータを取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記センサデータを解析用データとして管理する格納部と、
前記解析用データを用いて前記センサデータを解析し、前記管理計算機に送信する前記センサデータのデータ量である送信データ量を決定するための第１指標を算出する解析部と、
前記第１指標に基づいて前記センサデータの送信データ量を決定し、前記センサデータの送信データ量を調整するための圧縮処理を制御する第２指標を算出するデータ量決定部と、
前記第２指標に基づいて、前記センサデータに対して実行する前記圧縮処理の方式及び前記圧縮処理に使用する第１パラメータを決定し、前記決定された圧縮処理の方式及び前記第１パラメータに基づいて、前記センサデータに対して前記圧縮処理を実行し、前記圧縮処理が実行されたセンサデータを前記管理計算機に送信する圧縮処理部と、を備えることを特徴とする計算機。
【請求項２】
請求項１に記載の計算機であって、
前記解析部は、
前記センサデータの解析結果に基づいて前記センサデータの重要性を示す第３指標を算出し、
前記管理計算機を操作するユーザが設定した前記センサデータの重要性を示す第４指標を受け付け、
前記第３指標及び前記第４指標を用いて前記第１指標を算出することを特徴とする計算機。
【請求項３】
請求項２に記載の計算機であって、
前記計算機は、前記センサを有する複数のセンサノードと接続し、
前記第４指標は、複数のセンサデータの各々に対して設定され、
前記計算機と前記管理計算機との間を接続する通信経路には送信するデータのデータ量の制限値を規定する設定帯域が設定され、
前記取得部は、前記複数のセンサノードから前記センサデータを取得し、
前記解析部は、前記複数のセンサデータを解析することによって、前記複数のセンサデータの各々の前記第３指標を算出し、
前記データ量決定部は、
前記取得部が取得した前記複数のセンサデータの各々のデータ量である受信データ量及び前記複数のセンサデータの各々の前記第１指標を用いて、前記複数のセンサデータの各々のデータ量の割当比率を算出し、
前記複数のセンサデータの各々のデータ量の割当比率に基づいて、前記複数のセンサデータの各々の送信データ量の合計値が前記設定帯域を超えないように、前記複数のセンサデータの各々の送信データ量を決定し、
前記複数のセンサデータの各々の受信データ量及び送信データ量に基づいて、前記複数のセンサデータの各々の圧縮率を前記第２指標として算出することを特徴とする計算機。
【請求項４】
請求項３に記載の計算機であって、
前記第２指標と、前記圧縮処理の方式及び前記第１パラメータとを対応付けたレコードを含む圧縮方式管理情報を保持し、
前記圧縮処理部は、前記複数のセンサデータの各々の前記第２指標に基づいて前記圧縮方式管理情報を参照して、前記複数のセンサデータの各々に対して実行する前記圧縮処理の方式及び前記第１パラメータを決定することを特徴とする計算機。
【請求項５】
請求項３に記載の計算機であって、
前記第２指標と、前記センサノードを制御する第２パラメータとを対応付けたレコードを含むセンサノード設定情報を保持し、
前記圧縮処理部は、
前記複数のセンサデータの各々の前記第２指標に基づいて前記センサノード設定情報を参照して、前記複数のセンサノードの各々に対して適用する前記第２パラメータを決定し、
前記複数のセンサノードの各々に、前記決定した第２パラメータを送信することを特徴とする計算機。
【請求項６】
監視対象を計測するセンサを有するセンサノード、前記センサノードからセンサデータを取得する計算機、及びネットワークを介して接続される前記計算機から前記センサデータを受信する管理計算機を備える計算機システムであって、
前記計算機は、
前記センサデータを取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記センサデータを解析用データとして管理する格納部と、
前記解析用データを用いて前記センサデータを解析し、前記管理計算機に送信する前記センサデータのデータ量である送信データ量を決定するための第１指標を算出する解析部と、
前記第１指標に基づいて前記センサデータの送信データ量を決定し、前記センサデータの送信データ量を調整するための圧縮処理を制御する第２指標を算出するデータ量決定部と、
前記第２指標に基づいて、前記センサデータに対して実行する前記圧縮処理の方式及び前記圧縮処理に使用する第１パラメータを決定し、前記決定された圧縮処理の方式及び前記第１パラメータに基づいて、前記センサデータに対して前記圧縮処理を実行し、前記圧縮処理が実行されたセンサデータを前記管理計算機に送信する圧縮処理部と、を備えることを特徴とする計算機システム。
【請求項７】
請求項６に記載の計算機システムであって、
前記解析部は、
前記センサデータの解析結果に基づいて前記センサデータの重要性を示す第３指標を算出し、
前記管理計算機を操作するユーザが設定した前記センサデータの重要性を示す第４指標を受け付け、
前記第３指標及び前記第４指標を用いて前記第１指標を算出することを特徴とする計算機システム。
【請求項８】
請求項７に記載の計算機システムであって、
前記計算機は、前記センサを有する複数のセンサノードと接続し、
前記第４指標は、複数のセンサデータの各々に対して設定され、
前記計算機と前記管理計算機との間を接続する通信経路には送信するデータのデータ量の制限値を規定する設定帯域が設定され、
前記取得部は、前記複数のセンサノードから前記センサデータを取得し、
前記解析部は、前記複数のセンサデータを解析することによって、前記複数のセンサデータの各々の前記第３指標を算出し、
前記データ量決定部は、
前記取得部が取得した前記複数のセンサデータの各々のデータ量である受信データ量及び前記複数のセンサデータの各々の前記第１指標を用いて、前記複数のセンサデータの各々のデータ量の割当比率を算出し、
前記複数のセンサデータの各々のデータ量の割当比率に基づいて、前記複数のセンサデータの各々の送信データ量の合計値が前記設定帯域を超えないように、前記複数のセンサデータの各々の送信データ量を決定し、
前記複数のセンサデータの各々の受信データ量及び送信データ量に基づいて、前記複数のセンサデータの各々の圧縮率を前記第２指標として算出することを特徴とする計算機システム。
【請求項９】
請求項８に記載の計算機システムであって、
前記第２指標と、前記圧縮処理の方式及び前記第１パラメータとを対応付けたレコードを含む圧縮方式管理情報を保持し、
前記圧縮処理部は、前記複数のセンサデータの各々の前記第２指標に基づいて前記圧縮方式管理情報を参照して、前記複数のセンサデータの各々に対して実行する前記圧縮処理の方式及び前記第１パラメータを決定することを特徴とする計算機システム。
【請求項１０】
請求項８に記載の計算機システムであって、
前記第２指標と、前記センサノードを制御する第２パラメータとを対応付けたレコードを含むセンサノード設定情報を保持し、
前記圧縮処理部は、
前記複数のセンサデータの各々の前記第２指標に基づいて前記センサノード設定情報を参照して、前記複数のセンサノードの各々に対して適用する前記第２パラメータを決定し、
前記複数のセンサノードの各々に、前記決定した第２パラメータを送信することを特徴とする計算機システム。
【請求項１１】
請求項７に記載の計算機システムであって、
前記管理計算機は、前記第４指標を入力するための操作画面を表示する第１表示情報を生成することを特徴とする計算機システム。
【請求項１２】
請求項６に記載の計算機システムであって、
前記圧縮処理部は、前記圧縮処理が実行されたセンサデータを前記管理計算機に送信する場合に、前記決定された圧縮処理の方式及び前記第１パラメータを含むメタ情報を送信し、
前記管理計算機は、前記圧縮処理が実行されたセンサデータ及び前記メタ情報に基づいて、前記圧縮処理の結果を示す画面を表示するための第２表示情報を生成することを特徴とする計算機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークを介して接続される管理計算機にセンサデータを送信する計算機に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械設備の遠隔監視保守では、プラント及び工場等の現場サイトを監視する中央処理サイトが、現場サイトに設置された複数のセンサの各々からネットワーク経由でセンサデータを取得して、現場サイトの設備状態を監視する。
【０００３】
状態監視の精度を向上させるためには、センサの種類及び数を増やす必要がある。したがって、状態監視の精度の向上に伴って、センサから取得するセンサデータのデータ量は増加する。一方で、ネットワークの通信帯域は有限であることから、状態監視のために割り当てられる通信帯域が制限される場合がある。状態監視のために割り当てられる通信帯域が制限されている場合、ネットワークを介して送信するセンサデータのデータ量を削減する必要がある。このため、状態監視の精度の向上と通信帯域の制限とは、トレードオフの関係にある。
【０００４】
遠隔監視を実現するシステムは、複数のセンサ及びエッジサーバが現場サイトに設置される。エッジサーバは、通常、センサの近くに配置される。エッジサーバは、センサからセンサデータを取得し、ネットワークを介して接続される遠隔地の中央処理サイトに送信する。中央処理サイトには中央処理サーバが設置されており、中央処理サーバがネットワークを介して各現場サイトのエッジサーバから送信されたセンサデータを取得する。
【０００５】
中央処理サイトに送信されるセンサデータのデータ量を削減する技術として特許文献１及び特許文献２に記載の技術が知られている。
【０００６】
特許文献１には、「サーバとゲートウェイとを接続し、監視対象物に設置されてセンサデータを出力する複数のセンサとを有するデータ収集システムであって、サーバは、センサデータに基づいて監視対象物に異常または異常の予兆が発生したことを検出したときにはセンサデータの粒度を変更する収集ルールを選択し、当該収集ルールをゲートウェイに送信し、ゲートウェイは、前記センサの状態を取得して管理し、サーバから受信した収集ルールに応じて第１の条件を選択し、第１の条件とセンサの状態に基づいて、センサデータを取得する設定を変更し、設定に基づいてセンサからセンサデータを取得して、サーバへ送信する」ことが記載されている。
【０００７】
特許文献２には、「制御機器は、デバイスからのデータを収集し、収集した収集データをサーバ装置に送信する。サーバ装置は、デバイスからの収集データを所定のステートごとに解析し、ステートごとに最適なデータ量低減加工方式を決定し、決定したステートごとのデータ量低減加工方式を制御機器に通知する。制御機器は、ステートごとに、サーバ装置から通知されたデータ量低減加工方式で収集データを加工し、加工後の収集データをサーバ装置に送信する」ことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１６−１６３２４２号公報
【特許文献２】特開２０１２−１７５３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
通信帯域が制限されているシステムにおいて、状態監視の精度を向上させるためには、状態監視に有用なデータ、すなわち、価値の高いデータを判別し、優先的に送信する必要がある。
【００１０】
現場サイトには計測する物理量が異なるセンサが設置されており、センサデータの価値は物理量の種類に応じて異なる。また、現場サイトの状態変化に伴ってセンサデータの価値も変動する。例えば、監視対象の装置の場合、正常な状態では温度のデータは重要でないが、劣化等により装置が異常発熱する場合、温度のデータは重要となる。
【００１１】
特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、中央処理サイトに設置されたサーバが、収集したデータを解析することによってセンサの取得ルール又はデータ量低減加工方式を決定する。そのため、現場サイトにおいて突発的な変化等が発生した場合、前述した取得ルール及びデータ量低減方式はすぐには変更されないため、重要なデータが中央処理サイトに送信されない可能性がある。
【００１２】
本発明は、通信帯域が制限されたシステムにおいて、重要なデータを効率的に送信する装置及びシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、センサが計測した値を含むセンサデータを取得し、ネットワークを介して接続される管理計算機に前記センサデータを送信する計算機であって、前記計算機は、前記センサデータを取得する取得部と、前記取得部が取得した前記センサデータを解析用データとして管理する格納部と、前記解析用データを用いて前記センサデータを解析し、前記管理計算機に送信する前記センサデータのデータ量である送信データ量を決定するための第１指標を算出する解析部と、前記第１指標に基づいて前記センサデータの送信データ量を決定し、前記センサデータの送信データ量を調整するための圧縮処理を制御する第２指標を算出するデータ量決定部と、前記第２指標に基づいて、前記センサデータに対して実行する前記圧縮処理の方式及び前記圧縮処理に使用する第１パラメータを決定し、前記決定された圧縮処理の方式及び前記第１パラメータに基づいて、前記センサデータに対して前記圧縮処理を実行し、前記圧縮処理が実行されたセンサデータを前記管理計算機に送信する圧縮処理部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、センサデータを収集する管理計算機にセンサデータを送信する計算機が、通信帯域を有効に利用しつつ、重要なデータを優先的に管理計算機に送信できる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１のセンシングシステムの構成例を示す図である。
【図２】実施例１のエッジサーバのハードウェア構成及びソフトウェア構成の詳細を説明するブロック図である。
【図３】実施例１の重み管理情報のデータ構造の一例を示す図である。
【図４】実施例１のデータレート管理情報のデータ構造の一例を示す図である。
【図５】実施例１の圧縮方式管理情報のデータ構造の一例を示す図である。
【図６】実施例１のエッジサーバがセンサデータを送信する場合に実行する処理の流れを示すシーケンス図である。
【図７】実施例１の端末に表示されるＧＵＩの一例を示す図である。
【図８】実施例１のデータレート決定部が実行する送信データレート決定処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図９Ａ】実施例１の変形例のセンサデータの送信タイミングの調整方法の一例を示す図である。
【図９Ｂ】実施例１の変形例のセンサデータの送信タイミングの調整方法の一例を示す図である。
【図１０】実施例２のセンシングシステムの構成例を示す図である。
【図１１】実施例２のエッジサーバのハードウェア構成及びソフトウェア構成の詳細を説明するブロック図である。
【図１２】実施例２のセンサノード設定情報のデータ構造の一例を示す図である。
【図１３】実施例２のエッジサーバがセンサデータを送信する場合に実行する処理の流れを示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。
【００１７】
以下に説明する発明の構成において、同一又は類似する構成又は機能には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」等の表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数又は順序を限定するものではない。
【００１９】
図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、及び範囲等は、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、及び範囲等を表していない場合がある。したがって、本発明では、図面等に開示された位置、大きさ、形状、及び範囲等に限定されない。
【実施例１】
【００２０】
図１は、実施例１のセンシングシステムの構成例を示す図である。
【００２１】
図１に示すセンシングシステムは、エッジ処理型センシングシステムであり、装置１０、複数のセンサノード２０−１、２０−２、２０−３、エッジサーバ３０、及び中央処理サーバ４０から構成される。
【００２２】
エッジサーバ３０は、ネットワーク６０を介して中央処理サーバ４０と接続する。また、中央処理サーバ４０には、端末５０が接続される。本実施例では、複数の装置１０及び複数のセンサノード２０を含む工場等の拠点に対して一つ以上のエッジサーバ３０が設置されているものとする。また、本実施例では、エッジサーバ３０及び中央処理サーバ４０との間には、使用可能な帯域が予め設定されているものとする。
【００２３】
ここで、帯域は、通信経路を送信するデータ（センサデータ）のデータ量を表す。以下の説明では、予め設定された帯域を設定帯域とも記載する。なお、本実施例の設定帯域は、単位時間当たりに送信されるデータのデータ量として設定されているものとする。
【００２４】
装置１０は監視対象の装置である。本実施例の装置１０には、三つのセンサノード２０−１、２０−２、２０−３が設置されている。以下の説明では、センサノード２０−１、２０−２、２０−３を区別しない場合、センサノード２０と記載する。
【００２５】
なお、装置１０に対して設置するセンサノード２０の数は、二つ以下でもよいし、又は三つより多くてもよい。
【００２６】
なお、センサノード２０は、装置１０に接触するように設置されてもよいし、装置１０に接触しないように設置されてもよい。例えば、センサ１０１が装置１０の周囲の温度を計測する温度センサである場合、センサノード２０は、装置１０から離れた場所に設置される。このとき、温度センサのみが装置１０に接触するようにしてもよい。
【００２７】
センサノード２０は、センサ１０１、増幅器１０２、及びＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１０３を有する。なお、センサノード２０は、図示しない通信装置等も有する。
【００２８】
図１に示す例では、センサノード２０−１は、センサ１０１−１、増幅器１０２−１、及びＡＤＣ１０３−１を有し、センサノード２０−２は、センサ１０１−２、増幅器１０２−２、及びＡＤＣ１０３−２を有し、センサノード２０−３は、センサ１０１−３、増幅器１０２−３、及びＡＤＣ１０３−３を有する。以下の説明では、センサ１０１−１、１０１−２、１０１−３を区別しない場合、センサ１０１と記載し、増幅器１０２−１、１０２−２、１０２−３を区別しない場合、増幅器１０２と記載し、ＡＤＣ１０３−１、１０３−２、１０３−３を区別しない場合、ＡＤＣ１０３と記載する。
【００２９】
なお、センサノード２０が有するセンサ１０１、増幅器１０２、及びＡＤＣ１０３の数は、それぞれ一つであるが、二つ以上でもよい。例えば、ＡＤＣ１０３が多チャンネル入力端子を有する場合、センサ１０１及び増幅器１０２の個数は複数でもよい。
【００３０】
センサ１０１は、装置１０の状態等を示す物理量を計測し、計測値をアナログ信号として増幅器１０２に出力する。例えば、センサ１０１は、温度センサ及び加速度センサである。
【００３１】
なお、本実施例はセンサ１０１によって計測される物理量の種別に限定されない。計測する物理量の種別は測定対象に応じて変更できる。また、本実施例はアナログ信号の種別に限定されない。アナログ信号は、例えば、容量、電圧又は電流の変化を表す値である。
【００３２】
増幅器１０２は、アナログ信号を適切な振幅に増幅し、増幅後のアナログ信号をＡＤＣ１０３に出力する。
【００３３】
ＡＤＣ１０３は、アナログ信号をデジタル信号に変換し、図示しない通信装置を介して、変換されたデジタル信号をエッジサーバ３０に送信する。以下の説明では、送信されるデジタル信号をセンサデータと記載する。
【００３４】
センサノード２０及びエッジサーバ３０の間の通信は、無線通信又は有線通信の何れでよい。本実施例では、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）シリアルバスを用いた有線通信を想定している。ただし、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等の無線通信をでもよい。
【００３５】
なお、センサ１０１、増幅器１０２、及びＡＤＣ１０３は、一つの装置内に実装されているが、各構成を別々の装置が実装してもよい。例えば、エッジサーバ３０が、増幅器１０２及びＡＤＣ１０３を有してもよい。また、増幅器１０２及びＡＤＣ１０３を有する中継器をセンサノード２０とエッジサーバ３０との間に設けてもよい。
【００３６】
エッジサーバ３０は、各センサノード２０からセンサデータを取得し、センサデータに対して圧縮処理を実行し、ネットワーク６０を介して、圧縮センサデータを中央処理サーバ４０に送信する。
【００３７】
エッジサーバ３０は、単位時間に送信するセンサデータのデータ量（データレート）が設定帯域を超えないようにセンサデータを圧縮する。
【００３８】
具体的には、エッジサーバ３０は、センサデータを解析し、解析結果に基づいてセンサデータの重要性を示す指標を算出する。エッジサーバ３０は、算出された指標に基づいてセンサデータの圧縮処理を制御するための制御指標を算出し、制御指標に基づいて圧縮方式を決定する。さらに、エッジサーバ３０は、圧縮方式にしたがってセンサデータを圧縮した後、中央処理サーバ４０に圧縮センサデータを送信する。
【００３９】
以下の説明では、エッジサーバ３０が算出するセンサデータの重要性を示す指標を解析重要度と記載し、また、センサデータの圧縮を制御するための指標を重みと記載する。
【００４０】
中央処理サーバ４０は、エッジサーバ３０から圧縮センサデータを受信し、必要に応じて圧縮センサデータを用いた処理を実行し、また、圧縮センサデータ及び処理結果等をユーザに提示する。本実施例の中央処理サーバ４０には、ユーザが操作する端末５０が接続される。
【００４１】
端末５０は、ユーザが操作する計算機である。端末５０は、図示しないプロセッサ、主記憶装置、副記憶装置、ネットワークインタフェース、入出力装置を備える。端末５０は、入出力装置を用いて、ユーザからの入力を受け付け、また、ユーザにセンサデータ等を提示する。
【００４２】
本実施例では、ユーザは、端末５０を操作して後述する重要度情報を入力する。ここで、重要度情報は、センサ１０１の識別情報及び入力重要度の組を一つ以上含む情報である。また、入力重要度は、ユーザが入力したセンサデータの重要性を示す指標である。すなわち、入力重要度は、ユーザの判断によって決定されるセンサデータの重要性を示す指標である。
【００４３】
例えば、ユーザは、センサ１０１−２及びセンサ１０１−３が計測する値が重要でないと考えている場合、センサ１０１−２及びセンサ１０１−３の入力重要度を「０％」に設定し、また、センサ１０１−１の入力重要度を「１００％」に設定する。これによって、ユーザが重要と考えているセンサデータに対して優先的に帯域を割り当てることができる。
【００４４】
端末５０及び中央処理サーバ４０は、直接接続されてもよいし、また、ネットワークを介して接続されてもよい。また、端末５０及び中央処理サーバ４０は、同一サイト内に配置されてもよいし、異なるサイトに配置されてもよい。
【００４５】
ここで、エッジサーバ３０及び中央処理サーバ４０の機能構成について説明する。
【００４６】
まず、エッジサーバ３０について説明する。エッジサーバ３０は、センサデータ取得部１１１、解析用データ格納部１１２、解析部１１３、データレート決定部１１４、及び圧縮処理部１１５を有し、また、解析用データベース１１６を保持する。
【００４７】
センサデータ取得部１１１は、センサノード２０から送信されたセンサデータを受信し、センサデータを圧縮処理部１１５に出力し、また、センサ種別及び時刻情報が付与されたセンサデータを解析用データ格納部１１２に出力する。
【００４８】
センサ種別は、センサノード２０によって付与されてもよいし、また、センサデータ取得部１１１によって付与されてもよい。例えば、センサノード２０がセンサ種別を付与する場合、センサノード２０がセンサ１０１に対応したセンサ種別をセンサデータに付与し、センサデータ取得部１１１がセンサ種別を付与する場合、センサデータ取得部１１１がセンサノード２０を特定し、センサノード２０が有するセンサ１０１に対応するセンサ種別をセンサデータに付与する。
【００４９】
時刻情報は、センサノード２０によって付与されてもよいし、また、センサデータ取得部１１１によって付与されてもよい。例えば、センサノード２０が時刻情報を付与する場合、センサ１０１が値を計測した時刻を時刻情報として付与し、また、センサデータ取得部１１１がセンサデータを受信した時刻を時刻情報と付与する。
【００５０】
解析用データ格納部１１２は、時刻情報が付与されたセンサデータを解析用データベース１１６に登録する。解析用データ格納部１１２は、一定時間経過した場合、又は、保存されたセンサデータのデータ量が閾値より大きい場合、時間情報に基づいて、所定の数又は所定のデータ量のセンサデータを解析用データベース１１６から削除する。
【００５１】
例えば、解析用データ格納部１１２は、周期的にセンサデータに付与された時刻情報を監視し、現時刻から１時間以前の時刻情報が付与されたセンサデータを解析用データベース１１６から削除する。
【００５２】
解析部１１３は、重要なセンサデータを特定するために、解析用データベース１１６に格納されるセンサデータを解析し、解析結果に基づいて解析重要度を算出する。例えば、解析部１１３は、センサデータのトレンドを特定するための解析処理を実行する。
【００５３】
本実施例では、トレンドを特定するためのセンサデータの解析方法の一つである外れ値検出手法を用いる。例えば、任意の時刻から３０分間、計測した値が一定であったセンサ１０１が、突然、これまでとは異なる値を計測した場合、装置等の状態が異常である可能性が高いため、当該センサ１０１から受信したセンサデータは重要である。
【００５４】
なお、トレンドを特定するためのセンサデータの解析方法は、外れ値検出手法以外の方法でもよい。例えば、ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）に基づく周波数解析、ＤＴＷ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｔｉｍｅ  Ｗａｒｐｉｎｇ）法に基づく時系列波形の距離尺度計算、ＨＭＭ（Ｈｉｄｄｅｎ  Ｍａｒｋｏｖ  Ｍｏｄｅｌ）による時系列波形のクラスタリング等を用いた手法でもよい。
【００５５】
データレート決定部１１４は、解析部１１３から出力された算出重要度に基づいて、複数のセンサ１０１が送信するセンサデータの各々に割り当てられる帯域の比率を決定する。また、データレート決定部１１４は、設定帯域、圧縮前のデータレート、及び帯域の割当比率に基づいてデータレートを決定する。以下の説明では、データレート決定部１１４が決定したデータレートを送信データレートと記載する。データレート決定部１１４は、センサノード２０が送信したセンサデータのデータ量及び送信データレートに基づいて圧縮率を算出する。
【００５６】
本実施例では、データレート決定部１１４は、算出重要度と、さらに、端末５０から受け付けた入力重要度とを用いてセンサデータの各々の帯域の割当比率を決定する。また、後述するように、データレート決定部１１４は、複数のセンサデータの各々のデータレートの総和が設定帯域以下となるように送信データレートを決定する。
【００５７】
圧縮処理部１１５は、圧縮率に基づいて、複数のセンサデータの各々の圧縮方式を決定する。圧縮処理部１１５は、決定された圧縮方式に基づいて、複数のセンサデータの各々に対して圧縮処理を実行する。また、圧縮処理部１１５は、ネットワークインタフェース２０３（図２参照）等の通信装置を介して、圧縮処理が実行されたセンサデータを中央処理サーバ４０に送信する。
【００５８】
なお、本発明は圧縮方法に限定されない。圧縮方法としては、例えば、サンプリングレートの変更及びデータ分解能の変更等がある。また、統計処理を実行して、センサデータの平均値及び分散値等の統計量に変換する圧縮方法、又は、センサデータに対してＤＦＴ処理を実行して、スペクトルに変換する圧縮方法でもよい。
【００５９】
エッジサーバ３０は、送信データレート及び圧縮方式等をメタ情報として中央処理サーバ４０に送信する。メタ情報には、メタ情報が生成された時刻を示す時刻情報が付与される。なお、メタ情報はセンサデータよりデータ量が小さいため、メタ情報の送信はセンサデータの送信に影響を与えない。
【００６０】
次に、中央処理サーバ４０について説明する。中央処理サーバ４０は、処理済センサデータ収集部１２１、センサデータ表示部１２２、及び重要度入力部１２３を有し、また、センサデータデータベース１２４を保持する。なお、中央処理サーバ４０は、図示しないメタ情報も保持する。
【００６１】
処理済センサデータ収集部１２１は、エッジサーバ３０から圧縮センサデータを受信し、センサデータデータベース１２４に登録する。なお、処理済センサデータ収集部１２１は、エッジサーバ３０のＩＰアドレス等に基づいて、エッジサーバ３０が設置された場所を特定し、場所の情報が付与された圧縮センサデータをセンサデータデータベース１２４に登録する。
【００６２】
センサデータ表示部１２２は、センサデータデータベース１２４に格納されるセンサデータを表示するための表示情報を生成し、端末５０に表示情報を送信する。
【００６３】
重要度入力部１２３は、端末５０が送信した重要度情報をデータレート決定部１１４に送信する。
【００６４】
図２は、実施例１のエッジサーバ３０のハードウェア構成及びソフトウェア構成の詳細を説明するブロック図である。
【００６５】
エッジサーバ３０は、ハードウェアとして、演算装置２０１、記憶装置２０２、及びネットワークインタフェース２０３を有する。各ハードゥエア構成は内部バス等を介して互いに接続される。なお、エッジサーバ３０は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）及びＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の副記憶装置を有してもよい。
【００６６】
演算装置２０１は、演算処理を実行する装置であり、例えば、プロセッサ、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、及びＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）等である。
【００６７】
本実施例の演算装置２０１は、記憶装置２０２に格納されるプログラムを実行する。演算装置２０１がプログラムにしたがって処理を実行することによって、特定の機能を実現するモジュールとして動作する。以下の説明では、モジュールを主語に処理を説明する場合、ＣＰＵが当該モジュールを実現するプログラムを実行していることを示す。
【００６８】
記憶装置２０２は、演算装置２０１が実行するプログラム及び情報を格納する装置であり、例えば、メモリ等である。記憶装置２０２は、プログラムが一時的に使用するワークエリアを含む。記憶装置２０２に格納されるプログラム及び情報については後述する。
【００６９】
ネットワークインタフェース２０３は、ネットワークを介して他の装置と通信するインタフェースである。
【００７０】
ここで、記憶装置２０２に格納されるプログラム及び情報について説明する。本実施例の記憶装置２０２は、センサデータ取得部１１１、解析用データ格納部１１２、解析部１１３、データレート決定部１１４、及び圧縮処理部１１５を実現するプログラムを格納する。また、記憶装置２０２は、解析用データベース１１６、重み管理情報２１１、データレート管理情報２１２、圧縮方式管理情報２１３、及びセンサノード設定情報２１４を格納する。
【００７１】
重み管理情報２１１は、センサデータに対して設定する重みを管理する情報である。重み管理情報２１１の詳細は図３を用いて説明する。
【００７２】
データレート管理情報２１２は、センサデータのデータレートを管理する情報である。データレート管理情報２１２の詳細は図４を用いて説明する。
【００７３】
圧縮方式管理情報２１３は、センサデータの圧縮処理の方式及びパラメータを管理する情報である。圧縮方式管理情報２１３の詳細は図５を用いて説明する。
【００７４】
なお、エッジサーバ３０が有する各モジュールについては、複数のモジュールを一つのモジュールにまとめてもよいし、一つのモジュールを機能毎に複数のモジュールに分けてもよい。
【００７５】
なお、中央処理サーバ４０のハードウェア構成は、エッジサーバ３０と同様のハードウェア構成であるものとする。
【００７６】
図３は、実施例１の重み管理情報２１１のデータ構造の一例を示す図である。
【００７７】
重み管理情報２１１は、センサＩＤ３０１、解析重要度３０２、入力重要度３０３、及び重み３０４から構成されるレコードを含む。一つのレコードが一つのセンサデータに対応する。
【００７８】
センサＩＤ３０１は、センサ１０１を一意に識別するための識別情報を格納するフィールドである。センサＩＤ３０１は、重み管理情報２１１のレコードを識別する識別情報としても用いられる。
【００７９】
本実施例では、一つのセンサ１０１は一種類のセンサデータを送信するものと仮定しているため、センサデータは、センサ１０１の識別情報を用いて識別される。
【００８０】
なお、一つのセンサ１０１が、複数種類のセンサデータを送信する場合、センサ１０１の識別情報及びデータ種別の組に対して、重みを設定すればよい。この場合、データ種別を格納するフィールドをレコードに追加すればよい。
【００８１】
解析重要度３０２は、解析部１１３によって算出された解析重要度を格納するフィールドである。入力重要度３０３は、ユーザが入力した入力重要度を格納するフィールドである。
【００８２】
重み３０４は、解析重要度３０２及び入力重要度３０３を用いて算出される重みを格納するフィールドである。例えば、解析重要度及び入力重要度の積を重みとして算出する方法が考えられる。
【００８３】
図３に示す例では、エッジサーバ３０は、「センサ１」が送信するセンサデータが最も解析重要度が低く、「センサ２」が送信するセンサデータが最も解析重要度が高い。一方、「センサ４」が送信するセンサデータに対するユーザの興味が高く、他のセンサ１０１が送信するセンサデータに対するユーザの興味が低い。そこで、エッジサーバ３０は、センサデータの解析結果及びユーザの興味、すなわち、解析重要度及び入力重要度に基づいて重みを算出する。また、エッジサーバ３０は、重みに基づいて、複数のセンサデータの各々のデータレート、すなわち、複数のセンサデータの各々に割り当てる帯域を決定する。
【００８４】
レコードの重み３０４の値が小さい場合、レコードに対応するセンサデータに割り当てる帯域は少なくなるため、利用価値が低いセンサデータの送信に伴う帯域の逼迫を回避できる。重み３０４の値が「０」であるセンサデータには帯域は割り当てられないため、エッジサーバ３０は、利用価値のないセンサデータが送信されないように制御できる。レコードの重み３０４の値が大きい場合、レコードに対応するセンサデータに割り当てる帯域は多くなるため、利用価値が高いセンサデータに多くの帯域を割り当てることができる。
【００８５】
例えば、メンテナンス時期のように一時的に特定のセンサデータの重要度が高くなる場合、ユーザは入力重要度を調整することによって、設定帯域内で特定のセンサデータが優先的に送信されるように割り当てる帯域を制御できる。
【００８６】
図４は、実施例１のデータレート管理情報２１２のデータ構造の一例を示す図である。
【００８７】
データレート管理情報２１２は、センサＩＤ４０１、センサ種別４０２、受信データレート４０３、重み４０４、重み付けデータレート４０５、送信データレート４０６、圧縮率４０７、及び圧縮方式４０８から構成されるレコードを含む。一つのレコードが一つのセンサデータに対応する。
【００８８】
センサＩＤ４０１及び重み４０４は、センサＩＤ３０１及び重み３０４と同一のフィールドである。
【００８９】
センサ種別４０２は、センサ１０１が計測する値の種別を格納するフィールドである。例えば、振動数を計測するセンサ１０１の場合、センサ種別４０２には「振動」が格納され、電流を計測するセンサ１０１の場合、センサ種別４０２には「電流」が格納される。
【００９０】
受信データレート４０３は、エッジサーバ３０がセンサノード２０から受信したセンサデータのデータレートを格納するフィールドである。すなわち、受信データレート４０３には、圧縮前のセンサデータのデータレートが格納される。
【００９１】
重み付けデータレート４０５は、圧縮前のデータレート及び重みを用いて算出されたデータレート（重み付けデータレート）を格納するフィールドである。
【００９２】
重み付けデータレートは、例えば、式（１）に示すように、帯域及び重みの積として算出される。なお、ａｎは受信データレート４０３の値を表し、ｂｎは重み４０４の値を表し、ｃｎは重み付けデータレートを表す。また、ｎはセンサデータを識別する添字を表す。
【００９３】
【数１】
2019040394.tif 000003
【００９４】
送信データレート４０６は、データレート決定部１１４によって決定されたセンサデータのデータレートを格納するフィールドである。本実施例では、エッジサーバ３０は、各レコードの重み付けデータレート４０５の比率を用いて、送信データレート４０６の合計値が設定帯域以下となるように送信データレートを算出する。例えば、エッジサーバ３０は、式（２）に基づいて送信データレートを算出する。なお、ｄｎは送信データレートを表し、Ｓは設定帯域を表す。
【００９５】
【数２】
2019040394.tif 000004
【００９６】
式（２）に含まれる式（３）の値は、複数のセンサデータの各々の送信データレートの比率を表す。なお、式（２）の値が小数を含む場合、有効桁数を設けてもよい。本実施例では、小数点以下を切り捨てて、整数を算出するものとする。
【００９７】
【数３】
2019040394.tif 000005
【００９８】
圧縮率４０７は、帯域の圧縮率を格納するフィールドである。圧縮率は、式（４）に基づいて算出される。ここで、ｅｎは圧縮率を表す。
【００９９】
【数４】
2019040394.tif 000006
【０１００】
圧縮方式４０８は、決定された圧縮方式に関する情報を格納するフィールドである。圧縮方式４０８には、圧縮方式の種別及び圧縮方式に使用するパラメータが格納される。なお、送信されないセンサデータに対応するレコードの圧縮方式４０８は空欄となる。
【０１０１】
図５は、実施例１の圧縮方式管理情報２１３のデータ構造の一例を示す図である。
【０１０２】
圧縮方式管理情報２１３は、行列形式の情報であり、行は圧縮率５０１に対応し、列はセンサ種別５０２に対応する。すなわち、圧縮方式は、圧縮率及びセンサ種別の組合せで特定される。
【０１０３】
圧縮率５０１は、圧縮方式を選択するための圧縮率を示す。本実施例では、予め、圧縮率の幅が決定されているものとする。ただし、圧縮率の幅は任意に設定できる。
【０１０４】
センサ種別５０２は、センサ１０１の種別を格納するフィールドである。センサ種別５０２に対して、圧縮方式を指定するデータ送信形式５１０が定義される。任意の圧縮率に対して選択可能な圧縮処理には、圧縮処理に使用するパラメータが格納される。
【０１０５】
センサ種別５０２が「振動センサ」である場合、時間波形５１１、スペクトル５１２、及び実効値５１３の三つの圧縮方式が定義されている。
【０１０６】
圧縮率５０１が「１００％」、「８０％以上かつ１００％未満」、又は、「４０％以上かつ８０％未満」の場合、時間波形５１１が選択される。時間波形５１１は、時間波形であるセンサデータのパラメータを変更する圧縮方式を表す。
【０１０７】
圧縮率が「１００％」の場合、時間波形５１１の列の一番上の行の圧縮方式が適用される。当該圧縮方式は、時間波形で表されるセンサデータを圧縮しない圧縮方式を表す。圧縮率が「８０％以上かつ１００％未満」の場合、サンプリングレートを８００ｋＨｚに変更した時間波形に圧縮される。同じ時間波形であってもサンプリングレートを小さくすることによって送信データレートを削減できる。
【０１０８】
圧縮率５０１が「１０％以上かつ４０％未満」又は「１％以上１０％未満」の場合、スペクトル５１２が選択される。スペクトル５１２は、時間波形であるセンサデータをスペクトルに変換する圧縮方式を表す。
【０１０９】
圧縮率５０１が「０％より大きくかつ１％未満」の場合、実効値５１３が選択される。実効値５１３は、時間波形であるセンサデータを一定時間における平均値及び最大値等に変換する圧縮方式を表す。
【０１１０】
圧縮率５０１が「０％」の場合、圧縮処理及びデータの送信は行われない。
【０１１１】
なお、前述した圧縮方式は一例であって、センサデータに対して定義する圧縮方式は任意に設定できる。例えば、平均値及び差分値等の圧縮方式がある。
【０１１２】
図６は、実施例１のエッジサーバ３０がセンサデータを送信する場合に実行する処理の流れを示すシーケンス図である。図７は、実施例１の端末５０に表示されるＧＵＩの一例を示す図である。
【０１１３】
図６では、センサデータ取得部１１１がセンサデータを取得し、解析用データ格納部１１２が取得したセンサデータを解析用データベース１１６に登録した後の処理を示す。このとき、エッジサーバ３０には、重要度入力部１２３によって入力重要度が入力されているものとする。
【０１１４】
なお、入力重要度は図７に示すようなＧＵＩ７００に基づいて予め設定されているものとする。ここで、ＧＵＩ７００について説明する。
【０１１５】
端末５０は、表示要求を中央処理サーバ４０に送信する。表示要求には、例えば、施設の名称又は場所等の情報が含まれる。
【０１１６】
中央処理サーバ４０は、表示要求を受信した場合、指定された施設に設置されたエッジサーバ３０を特定する。中央処理サーバ４０は、特定されたエッジサーバ３０から受信したセンサデータ（圧縮センサデータ）をセンサデータデータベース１２４から読み出し、また、特定されたエッジサーバ３０から取得したメタ情報を読み出す。中央処理サーバ４０は、読み出した情報に基づいて、ＧＵＩ７００を表示するための表示情報を生成し、端末５０に表示情報を送信する。
【０１１７】
このとき、中央処理サーバ４０は、読み出したセンサデータ及びメタ情報を適宜加工してもよい。例えば、中央処理サーバ４０は、解析重要度の範囲に基づいて、解析重要度を「高」、「中」、「低」のいずれかに変換し、変換された解析重要度を表示情報に含める。
【０１１８】
なお、表示要求に、表示するセンサデータの時間範囲を指定する値が含まれる場合、中央処理サーバ４０は、センサデータデータベース１２４から指定された時間範囲に含まれるセンサデータを取得し、また、指定された時間範囲に使用されたメタ情報を読み出す。
【０１１９】
端末５０は、表示情報に基づいてＧＵＩ７００を表示する。ＧＵＩ７００は、三つの表示領域７１０、７２０、７３０を含む。表示領域７１０は、監視場所の情報を表示する領域である。表示領域７２０は、監視場所から送信されるセンサデータに対する帯域（データレート）の割当状態を表示する領域である。表示領域７３０は、装置１０に設置されたセンサノード２０から送信されたセンサデータ等を表示する領域である。ＧＵＩ７００には装置１０の数だけ表示領域７３０が存在する。
【０１２０】
表示領域７３０は、センサ表示領域７３１、センサデータ表示領域７３２、データレート表示領域７３３、データ送信形式表示領域７３４、解析重要度表示領域７３５、及び重みチューニング７３６を含む。
【０１２１】
センサ表示領域７３１は、装置１０に設置されたセンサノード２０が有するセンサ１０１の識別情報及び種別を表示する。
【０１２２】
センサデータ表示領域７３２は、センサ１０１が計測したセンサデータを表示する。なお、センサデータ表示領域７３２には、圧縮センサデータが表示される。データレート表示領域７３３は、圧縮センサデータの送信に割り当てられた帯域（データレート）を表示する。データ送信形式表示領域７３４は、圧縮方式を表示する。解析重要度表示領域７３５は、センサデータの解析重要度を表示する。
【０１２３】
重みチューニング７３６は、重みを調整するパラメータである入力重要度を入力するための操作部（ダイヤル）である。一番左端の状態は入力重要度が「５０」を表す。本実施例では、時計回りにダイヤルを操作することによって、入力重要度を大きくすることができ、反時計回りにダイヤルを操作することによって入力重要度を小さくすることができる。なお、重みチューニング７３６は、ダイヤル以外の操作部でもよい。
【０１２４】
ユーザが重みチューニング７３６を操作した場合、端末５０は、センサ１０１の識別情報と操作結果に応じた入力重要度との組を中央処理サーバ４０に送信する。
【０１２５】
中央処理サーバ４０は、重要度入力部１２３を介して、センサ１０１の識別情報及び入力重要度の組を受信し、当該組をエッジサーバ３０に送信する。
【０１２６】
エッジサーバ３０は、データレート決定部１１４を介して、センサ１０１の識別情報及び入力重要度の組を受信する。データレート決定部１１４は、重み管理情報２１１を参照し、センサＩＤ３０１が受信した組に含まれるセンサ１０１の識別情報に一致するレコードを検索する。エッジサーバ３０は、検索されたレコードの入力重要度３０３に、受信した組に含まれる入力重要度を設定する。
【０１２７】
以上がＧＵＩ７００の説明である。図６の説明に戻る。
【０１２８】
まず、解析部１１３は、解析用データベース１１６に格納されるセンサデータを用いて、センサデータのトレンドを特定するための解析処理を実行する（ステップＳ６０１）。
【０１２９】
次に、解析部１１３は、解析の結果に基づいて、各センサデータの解析重要度を算出する（ステップＳ６０２）。また、解析部１１３は、センサ１０１の識別情報及び解析重要度の組を含む解析結果をデータレート決定部１１４に出力する（ステップＳ６０３）。
【０１３０】
データレート決定部１１４は、解析結果が入力された場合、重み管理情報２１１に解析重要度を登録する（ステップＳ６０４）。
【０１３１】
具体的には、データレート決定部１１４は、解析結果に含まれるセンサ１０１の識別情報及び解析重要度の組の中から一つの組を選択する。データレート決定部１１４は、センサＩＤ３０１が選択された組のセンサ１０１の識別情報に一致するレコードを検索する。データレート決定部１１４は、検索されたレコードの解析重要度３０２に選択された組の解析重要度を設定する。データレート決定部１１４は、解析結果に含まれる全ての組に対して同様の処理を実行する。
【０１３２】
次に、データレート決定部１１４は、解析重要度及び入力重要度に基づいて重みを算出する（ステップＳ６０５）。具体的には、以下のような処理が実行される。
【０１３３】
データレート決定部１１４は、重み管理情報２１１からターゲットレコードを一つ選択し、ターゲットレコードの解析重要度３０２及び入力重要度３０３から値を読み出す。
【０１３４】
データレート決定部１１４は、読み出された値を所定の計算式に入力することによって重みを算出する。例えば、データレート決定部１１４は、解析重要度及び入力重要度の積として重みを算出する。なお、本発明は、重みの算出方法に限定されない。
【０１３５】
データレート決定部１１４は、ターゲットレコードの重み３０４に算出された重みを設定する。
【０１３６】
データレート決定部１１４は、重み管理情報２１１の全てのレコードについて同様の処理を実行する。以上がステップＳ６０５の処理の説明である。
【０１３７】
次に、データレート決定部１１４は、複数のセンサデータの各々の送信データレートを決定するために、設定帯域及び重みに基づいて送信データレート決定処理を実行する（ステップＳ６０６）。送信データレート決定処理の詳細は図９を用いて説明する。当該処理によって圧縮率が算出される。
【０１３８】
次に、データレート決定部１１４は、完了通知を圧縮処理部１１５に出力する（ステップＳ６０７）。
【０１３９】
圧縮処理部１１５は、完了通知が入力された場合、圧縮率に基づいて複数のセンサデータの各々の圧縮方式を決定する（ステップＳ６０８）。具体的には、以下のような処理が実行される。
【０１４０】
圧縮処理部１１５は、データレート管理情報２１２を参照し、レコードの中からターゲットレコードを選択する。圧縮処理部１１５は、選択されたターゲットレコードのセンサ種別４０２及び圧縮率４０７からセンサ種別及び圧縮率を読み出す。圧縮処理部１１５は、圧縮方式管理情報２１３を参照し、圧縮率を包含する範囲に対応する行を検索する。
【０１４１】
圧縮処理部１１５は、検索された行に含まれる列の中から、パラメータが設定された列を特定する。圧縮処理部１１５は、特定された列に対応する圧縮方式の種別及びパラメータをターゲットレコードの圧縮方式４０８に設定する。
【０１４２】
圧縮処理部１１５は、データレート管理情報２１２の全てのレコードに対して同様の処理を実行する。以上がステップＳ６０８の処理の説明である。
【０１４３】
次に、圧縮処理部１１５は、複数のセンサデータの各々の圧縮処理を実行する（ステップＳ６０９）。
【０１４４】
次に、圧縮処理部１１５は、圧縮センサデータを中央処理サーバ４０に送信する（ステップＳ６１０）。圧縮センサデータには時刻情報が付与されている。
【０１４５】
このとき、圧縮処理部１１５は、センサデータとともに、時刻情報を付与したデータレート管理情報２１２をメタ情報として送信する。例えば、圧縮処理部１１５は、ステップＳ６０８又はステップＳ６０９の処理が完了した時刻を示す時刻情報をデータレート管理情報２１２に付与する。
【０１４６】
図８は、実施例１のデータレート決定部１１４が実行する送信データレート決定処理の詳細を説明するフローチャートである。
【０１４７】
データレート決定部１１４は、データレート管理情報２１２を初期化する（ステップＳ８０１）。具体的には、以下のような処理が実行される。
【０１４８】
データレート決定部１１４は、データレート管理情報２１２を空にした後、重み管理情報２１１に登録されるレコードの数だけ、データレート管理情報２１２にレコードを追加する。
【０１４９】
データレート決定部１１４は、重み管理情報２１１の各レコードのセンサＩＤ３０１及び重み４０４から値を読み出し、追加されたレコードのセンサＩＤ４０１及び重み４０４に値を設定する。また、データレート決定部１１４は、解析用データベース１１６を参照して、各センサのセンサ種別を取得し、各レコードのセンサ種別４０２に取得したセンサ種別を設定する。
【０１５０】
データレート決定部１１４は、圧縮処理部１１５又はセンサデータ取得部１１１に問い合わせることによって、複数のセンサデータの圧縮前の帯域を取得し、追加されたレコードの受信データレート４０３に値を設定する。
【０１５１】
なお、データレート決定部１１４は、中央処理サーバ４０に、初期化前のデータレート管理情報２１２を送信してもよい。以上がステップＳ８０１に処理の説明である。
【０１５２】
次に、データレート決定部１１４は、複数のセンサデータの各々の重み付けデータレートを算出する（ステップＳ８０２）。
【０１５３】
具体的には、データレート決定部１１４は、各レコードについて式（１）に示す演算を実行する。また、データレート決定部１１４は、各レコードの重み付けデータレート４０５に算出された重み付けデータレートを設定する。
【０１５４】
次に、データレート決定部１１４は、複数のセンサデータの各々の重み付けデータレートの合計値が設定帯域より大きいか否かを判定する（ステップＳ８０３）。すなわち、圧縮処理が必要であるか否かが判定される。
【０１５５】
複数のセンサデータの各々の重み付けデータレートの合計値が設定帯域より大きいと判定された場合、データレート決定部１１４は、センサデータの各々の送信データレートを算出する（ステップＳ８０４）。
【０１５６】
具体的には、データレート決定部１１４は、各レコードについて式（２）に示す演算を実行する。データレート決定部１１４は、各レコードの送信データレート４０６に算出された送信データレートを設定する。
【０１５７】
次に、データレート決定部１１４は、各センサデータの圧縮率を算出する（ステップＳ８０５）。
【０１５８】
具体的にはデータレート決定部１１４は、各レコードについて式（４）に示す演算を実行する。データレート決定部１１４は、各レコードの圧縮率４０７に算出された圧縮率を設定する。
【０１５９】
次に、データレート決定部１１４は、センサデータの圧縮を指示する完了通知を圧縮処理部１１５に出力し（ステップＳ８０６）、その後、処理を終了する。この場合、圧縮処理部１１５は、圧縮比率に基づいて圧縮方式及びパラメータを決定し、決定された圧縮方式及びパラメータにしたがってセンサデータを圧縮する。さらに、圧縮処理部１１５は、圧縮されたセンサデータを中央処理サーバ４０に送信する。
【０１６０】
ステップＳ８０３において、複数のセンサデータの各々の重み付けデータレートの合計値が設定帯域以下であると判定された場合、データレート決定部１１４は、完了通知を圧縮処理部１１５に出力し（ステップＳ８０７）、その後、処理を終了する。この場合、圧縮処理部１１５は、センサデータをそのまま中央処理サーバ４０に送信する。
【０１６１】
このとき、データレート決定部１１４は、データレート管理情報２１２の各レコードの送信データレート４０６に受信データレート４０３と同一の値を設定し、また、各レコードの圧縮率４０７に「１００」を設定する。また、データレート決定部１１４は、データレート管理情報２１２の各レコードの圧縮方式４０８は空欄のままにする。
【０１６２】
ここで、図４を用いて具体的な処理について説明する。なお、設定帯域が１００ｋｂｐｓであるものとする。ステップＳ８０３において、重み付けデータレートの合計値は７２０ｋｂｐｓであり、設定帯域より大きいため、データレート決定部１１４は、ステップＳ８０４に進む。ステップＳ８０４では、データレート決定部１１４は、式（２）に基づいて送信データレートを算出する。ステップＳ８０５及びステップＳ８０６では、データレート決定部１１４は、圧縮率を算出し、圧縮を指示する完了通知を圧縮処理部１１５に出力する。
【０１６３】
なお、エッジサーバ３０は、解析重要度及び入力重要度から算出された重みに基づいて送信データレートを決定していたが、これに限定されない。例えば、複数のセンサデータの各々の入力重要度が同一である場合、又は、入力重要度が設定されていない場合、エッジサーバ３０は、解析重要度を重みとして用いてもよい。
【０１６４】
実施例１によれば、エッジサーバ３０は、センサデータの解析結果等に基づいて、送信するセンサデータのデータレート、すなわち、センサデータの送信に割り当てる帯域を制御できる。これによって、限られた帯域を有効に活用して、重要なセンサデータを中央処理サーバ４０に送信できる。
【０１６５】
また、施設等に設置されるエッジサーバ３０は、センサデータのトレンドの変化等を考慮して、自動的に送信データレートを制御するため、柔軟かつ迅速な帯域制御を実現できる。
【０１６６】
（変形例）
圧縮処理部１１５は、帯域以外の外的要因に基づいて、圧縮されたセンサデータの送信タイミングを調整するスケジューリングを行ってもよい。
【０１６７】
図９Ａ及び図９Ｂは、実施例１の変形例のセンサデータの送信タイミングの調整方法の一例を示す図である。図９Ａは、平日におけるセンサデータの送信タイミングの一例を示す。図９Ｂは、休日におけるセンサデータの送信タイミングの一例を示す。
【０１６８】
圧縮処理部１１５は、図示しない通信料金を管理する情報及びセンサノード２０の稼働時間を管理する情報を保持する。
【０１６９】
時間帯に応じて通信料金が変動する場合、圧縮処理部１１５は、通信料金が低い時間帯に圧縮センサデータを送信するようにスケジューリングを行う。拠点の活動時間帯では、拠点内のネットワークを有効に活用するために、圧縮センサデータの送信に伴う帯域の消費は望ましくない。そこで、圧縮処理部１１５は、拠点の活動状態に合わせて圧縮センサデータを送信するようにスケジューリングを行う。
【０１７０】
圧縮処理部１１５は、通信料金及び拠点の活動状態を考慮して、圧縮センサデータを送信する。図９Ａ及び図９Ｂでは、以下のようなスケジューリングが行われる。
【０１７１】
通信料金が低額かつ拠点が休止状態の場合、圧縮処理部１１５は、バッファに格納された圧縮センサデータを送信する。通信料金が通常料金かつ拠点が活動状態の場合、圧縮処理部１１５は、圧縮センサデータをバッファに格納する。通信料金が通常料金かつ拠点が休止状態の場合、圧縮処理部１１５は、バッファに格納された圧縮センサデータを送信する。
【０１７２】
このように、帯域以外の外的要因に基づいて圧縮センサデータの送信タイミングを調整することによって、通信料金の削減、及び、拠点内のネットワークが圧迫されることを避けることができる。
【実施例２】
【０１７３】
実施例２では、エッジサーバ３０が、センサデータのデータレートを制御するとともに、センサノード２０を制御する点が実施例１と異なる。以下、実施例１との差異を中心に実施例２について説明する。
【０１７４】
センサノード２０は、電池及び環境発電を利用した電力供給等、限られた電力で動作する形態が多い。したがって、通信処理に使用する電力等を制御して、装置全体の消費電力を小さくすることが望ましい。
【０１７５】
圧縮率は送信データレートを決定するための指標である。圧縮率が大きいセンサデータについては、データ量を予め削減することができる。そこで、エッジサーバ３０は、センサノード２０が送信するデータ量を削減する制御を行って、センサデータの取得及び送信に使用する電力量を削減する。
【０１７６】
図１０は、実施例２のセンシングシステムの構成例を示す図である。
【０１７７】
実施例２では、エッジサーバ３０がセンサノード制御部１００１を有する。実施例２の装置１０、センサノード２０、及び中央処理サーバ４０の構成は、実施例１の構成と同一である。
【０１７８】
実施例２の解析部１１３は、センサノード制御部１００１に完了通知を出力する。センサノード制御部１００１は、データレート管理情報２１２の圧縮率４０７を参照してセンサノード２０の制御内容を決定し、決定された制御内容を含む制御命令をセンサノード２０に送信する。
【０１７９】
図１１は、実施例２のエッジサーバ３０のハードウェア構成及びソフトウェア構成の詳細を説明するブロック図である。
【０１８０】
実施例２のエッジサーバ３０のハードウェア構成は、実施例１のエッジサーバ３０のハードウェア構成と同一である。実施例２のエッジサーバ３０のソフトウェア構成は、実施例１のエッジサーバ３０のソフトウェア構成と一部異なる。
【０１８１】
具体的には、記憶装置２０２は、センサノード制御部１００１を実現するプログラムを格納し、また、センサノード設定情報１１０１を格納する。
【０１８２】
センサノード設定情報１１０１は、センサノード２０の各種設定を管理する情報である。センサノード設定情報１１０１の詳細は図１１を用いて説明する。
【０１８３】
図１２は、実施例２のセンサノード設定情報１１０１のデータ構造の一例を示す図である。
【０１８４】
センサノード設定情報１１０１は、行列形式の情報であり、行は圧縮率１２０１に対応し、列はセンサ種別１２０２に対応する。すなわち、センサノード２０の制御内容は、圧縮率及びセンサ種別の組合せで特定される。
【０１８５】
圧縮率１２０１は、センサノード２０の制御内容を選択するための圧縮率を示す。本実施例では、予め、圧縮率の幅が決定されているものとする。ただし、圧縮率の幅は任意に設定できる。
【０１８６】
センサ種別１２０２は、センサ１０１の種別を格納するフィールドである。センサ種別１２０２に対して、センサノード２０の設定を指定するセンサノード設定１２１０及び消費電力１２２０が定義される。
【０１８７】
センサノード設定１２１０には、センサ１０１を制御するパラメータを格納するセンサ１２１１、増幅器１０２を制御するパラメータを格納する増幅器１２１２、及びＡＤＣ１０３を制御するパラメータを格納するＡＤＣ１２１３が含まれる。なお、センサノード２０の制御内容は任意に設定できる。
【０１８８】
消費電力１２２０は、センサノード設定１２１０に格納されたパラメータを設定した場合のセンサノード２０の消費電力を格納する。
【０１８９】
図１３は、実施例２のエッジサーバ３０がセンサデータを送信する場合に実行する処理の流れを示すシーケンス図である。
【０１９０】
実施例２の圧縮処理部１１５が実行する処理は実施例１の圧縮処理部１１５が実行する処理と同一であるため、図１３では省略している。
【０１９１】
ステップＳ６０１からステップＳ６０６までの処理は、実施例１で説明した処理と同一である。データレート決定部１１４は、送信データレート決定処理を終了した後、完了通知をセンサノード制御部１００１に出力する（ステップＳ１３０１）。
【０１９２】
センサノード制御部１００１は、完了通知が入力された場合、圧縮率に基づいて複数のセンサノード２０の制御方式を決定する（ステップＳ１３０２）。具体的には、以下のような処理が実行される。
【０１９３】
センサノード制御部１００１は、データレート管理情報２１２を参照し、レコードの中からターゲットレコードを選択する。圧縮処理部１１５は、選択されたターゲットレコードのセンサ種別４０２及び圧縮率４０７からセンサ種別及び圧縮率を読み出す。
【０１９４】
センサノード制御部１００１は、センサノード設定情報１１０１を参照し、センサ種別１２０２がセンサ種別に一致する列を検索する。さらに、センサノード制御部１００１は、検索された列に含まれる行の中から、圧縮率を包含する範囲に対応する行を特定する。センサノード制御部１００１は、特定された行のパラメータを取得する。
【０１９５】
センサノード制御部１００１は、データレート管理情報２１２の全てのレコードに対して同様の処理を実行する。以上がステップＳ１３０２の処理の説明である。
【０１９６】
次に、センサノード制御部１００１は、取得したパラメータを制御内容として含む制御命令を中央処理サーバ４０に送信する（ステップＳ１３０３）。
【０１９７】
センサノード２０は、制御命令を受信した場合、制御命令に含まれる制御内容にしたがって、センサ１０１、増幅器１０２、及びＡＤＣ１０３の設定を変更する。
【０１９８】
実施例２によれば、エッジサーバ３０は、センサデータの解析結果等から算出される圧縮率に基づいてセンサノード２０を制御することによって、センサノード２０の消費電力を最適化することができる。
【０１９９】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために構成を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成に追加、削除、置換することが可能である。
【０２００】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、本発明は、実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をコンピュータに提供し、そのコンピュータが備えるプロセッサが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどが用いられる。
【０２０１】
また、本実施例に記載の機能を実現するプログラムコードは、例えば、アセンブラ、Ｃ／Ｃ＋＋、ｐｅｒｌ、Ｓｈｅｌｌ、ＰＨＰ、Ｊａｖａ（登録商標）等の広範囲のプログラム又はスクリプト言語で実装できる。
【０２０２】
さらに、実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信することによって、それをコンピュータのハードディスクやメモリ等の記憶手段又はＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ等の記憶媒体に格納し、コンピュータが備えるプロセッサが当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしてもよい。
【０２０３】
上述の実施例において、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていてもよい。
【符号の説明】
【０２０４】
１０  装置
２０  センサノード
３０  エッジサーバ
４０  中央処理サーバ
４０  圧縮方式
５０  端末
６０  ネットワーク
１０１  センサ
１０２  増幅器
１０３  ＡＤＣ
１１１  センサデータ取得部
１１２  解析用データ格納部
１１３  解析部
１１４  データレート決定部
１１５  圧縮処理部
１１６  解析用データベース
１２１  処理済センサデータ収集部
１２２  センサデータ表示部
１２３  重要度入力部
１２４  センサデータデータベース
２０１  演算装置
２０２  記憶装置
２０３  ネットワークインタフェース
２１１  重み管理情報
２１２  データレート管理情報
２１３  圧縮方式管理情報
２１４  センサノード設定情報
１００１  センサノード制御部
１１０１  センサノード設定情報
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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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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