(57)【要約】【課題】無線センサ端末の付近に携帯端末を設置しておく必要がなく、またセンサ端末のコストおよび消費電力を削減する。【解決手段】センサネットワークシステムであって、無線センサ端末１は、センサデータをクレードル装置２へ送信する送信部１２を備え、クレードル装置２は、無線センサ端末１が送信するセンサデータを受信する受信部２１と、受信したセンサデータを記憶部２４に記憶する制御部２３と、携帯端末３が設置された場合に記憶部２４に記憶されたセンサデータを携帯端末３に送信する送信部２２とを備え、携帯端末３は、クレードル装置２から送信されたセンサデータを、ネットワーク４に送信する。【選択図】図１
2015026925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの無線センサ端末と、クレードル装置と、携帯端末とを有するセンサネットワークシステムであって、
前記無線センサ端末は、
センサデータを前記クレードル装置へ送信する送信部を備え、
前記クレードル装置は、
前記無線センサ端末が送信するセンサデータを受信する受信部と、
前記受信したセンサデータを記憶部に記憶する制御部と、
当該クレードル装置に前記携帯端末が設置された場合、前記記憶部に記憶されたセンサデータを前記携帯端末に送信する送信部と、を備え、
前記携帯端末は、
前記クレードル装置から送信されたセンサデータを、ネットワークに送信すること
を特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項２】
請求項１記載のセンサネットワークシステムであって、
前記クレードル装置は、
前記携帯端末を充電する充電部を備え、
前記送信部は、前記充電部が前記携帯端末に充電している間に、前記記憶部に記憶されたセンサデータを前記携帯端末に送信すること
を特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項３】
少なくとも１つの無線センサ端末が送信するセンサデータを、携帯端末を介してネットワークに送信するクレードル装置であって、
前記無線センサ端末が送信するセンサデータを受信する受信部と、
前記受信したセンサデータを記憶部に記憶する制御部と、
当該クレードル装置に前記携帯端末が設置された場合、前記記憶部に記憶されたセンサデータを前記携帯端末に送信する送信部と、を備えること
を特徴とするクレードル装置。
【請求項４】
請求項３記載のクレードル装置であって、
前記携帯端末を充電する充電部をさらに備え、
前記送信部は、前記充電部が前記携帯端末に充電している間に、前記記憶部に記憶されたセンサデータを前記携帯端末に送信すること
を特徴とするクレードル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサがセンシングしたサンサデータを収集するセンサネットワークシステムおよびクレードル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多数のセンサを身の回りに配置し、そのセンサデータを収集し、解析することでサービスを提供するセンサネットワークが商用化されつつある。センサネットワークの形態の１つとして、例えば特許文献１では、体温計の情報を近距離無線通信規格により端末へ送信するシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2010-019696号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
センサネットワークとして、センサに無線通信回路を搭載して、ネットワークへ接続可能な通信装置にデータを送信し、通信装置からネットワークへデータを送信し、サーバなどでデータ解析を行うことが考えられる。また、この通信装置にパーソナルユースの携帯端末を利用することも考えられる。携帯端末は、幅広く普及している公衆ITCネットワークサービスのゲートウェイであり、センサデータの情報収集のために利用することは投資を抑えつつセンサネットワークを普及させ上で有望である。
【０００５】
しかしながら、携帯端末を用いて無線センサ端末のデータを収集するには、携帯端末がセンシング時に無線センサ端末の通信エリア内に存在するか、または無線センサ端末がメモリ機能を備えデータを蓄積するとともに、携帯端末の有無を確認し続け通信可能圏内に入った際にデータを送信する必要がある。
【０００６】
前者の場合、例えば体温計や体重計などセンサデータを取得するタイミングが短くかつユーザー自身で制御できるものであれば問題ないが、室内の温度や湿度などの環境変化や家電のエネルギー消費量を定期的にセンシングするような場合では、携帯端末を無線センサ端末に近い場所へ置いておく必要があり、携帯端末自身の利便性を損なってしまう。後者の場合、無線センサ端末の機能が増えるため、コスト上昇や消費電力の増大が課題となる。特に、センサネットワークでは、無線センサ端末の数量は携帯端末に比べ数倍〜数千倍程の規模となるため、これら課題はセンサネットワークの膨大なコスト増を招いてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、携帯端末を用いてセンサデータをネットワークに送信する場合に、無線センサ端末の付近に携帯端末を設置しておく必要がなく、また無線センサ端末のコストおよび消費電力を削減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は、少なくとも１つの無線センサ端末と、クレードル装置と、携帯端末とを有するセンサネットワークシステムであって、前記無線センサ端末は、センサデータを前記クレードル装置へ送信する送信部を備え、前記クレードル装置は、前記無線センサ端末が送信するセンサデータを受信する受信部と、前記受信したセンサデータを記憶部に記憶する制御部と、当該クレードル装置に前記携帯端末が設置された場合、前記記憶部に記憶されたセンサデータを前記携帯端末に送信する送信部と、を備え、前記携帯端末は、前記クレードル装置から送信されたセンサデータを、ネットワークに送信する。
【０００９】
上記センサネットワークシステムにおいて、前記クレードル装置は、前記携帯端末を充電する充電部を備え、前記送信部は、前記充電部が前記携帯端末に充電している間に、前記記憶部に記憶されたセンサデータを前記携帯端末に送信することとしてもよい。
【００１０】
また、本発明は、少なくとも１つの無線センサ端末が送信するセンサデータを、携帯端末を介してネットワークに送信するクレードル装置であって、前記無線センサ端末が送信するセンサデータを受信する受信部と、前記受信したセンサデータを記憶部に記憶する制御部と、当該クレードル装置に前記携帯端末が設置された場合、前記記憶部に記憶されたセンサデータを前記携帯端末に送信する送信部と、を備える。
【００１１】
上記クレードル装置は、前記携帯端末を充電する充電部をさらに備え、前記送信部は、前記充電部が前記携帯端末に充電している間に、前記記憶部に記憶されたセンサデータを前記携帯端末に送信することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、携帯端末を用いてセンサデータをネットワークに送信する場合に、無線センサ端末の付近に携帯端末を設置しておく必要がなく、また無線センサ端末のコストおよび消費電力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態におけるセンサネットワークシステムの全体構成図である。
【図２】無線センサ端末の構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態のクレードル装置の構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態の動作例を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態におけるセンサネットワークシステムの全体構成図である。
【図６】第２の実施形態のクレードル装置の構成を示すブロック図である。
【図７】比較例のセンサネットワークシステムを説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態におけるセンサネットワークシステムの構成例を示す図である。センサネットワークシステムは、無線センサ端末からのセンサデータを収集し、ネットワークへ集約するシステムである。
【００１６】
本実施形態のセンサネットワークシステムは、少なくとも１つの無線センサ端末１と、クレードル装置２と、携帯端末３と、携帯端末３が接続されるネットワーク４と、ネットワーク４に接続されているサーバ５（情報処理装置）とを備える。
【００１７】
図２は、本実施形態の各無線センサ端末１の構成を示すブロック図である。無線センサ端末１は、センシングしたセンサデータをクレードル装置２に送信する。図示する無線センサ端末１は、センサ１１と、無線通信回路１２と、電源１３とを備える。センサ１１は、例えば温度、湿度、振動などの情報をセンシング（取得、検知）する。
【００１８】
無線通信回路１２（送信部）は、センサ１１がセンシングしたセンサデータを、例えば近距離無線通信などによりクレードル装置２へ送信する。なお、無線通信回路１２は、定期的に測定するセンサデータについては定期的にクレードル装置２に送信し、また、異常検知のセンサデータについてはセンサ値が閾値を越えた場合など必要に応じてクレードル装置２に送信することが考えられる。
【００１９】
電源１３は、センサ１１および無線通信回路１２に電力を供給する。無線センサ端末１として、電源１３に電池（バッテリー）を用いた電池駆動型の無線センサ端末１や、電源１３に太陽光、温度、振動などの環境エネルギーを用いた環境エネルギー駆動型の無線センサ端末１などを用いることができる。
【００２０】
図３は、本実施形態のクレードル装置２の構成を示すブロック図である。クレードル装置２は、携帯端末３に付属する拡張装置であって、例えばパソコンと携帯端末３間でデータの転送を行う、携帯端末３を充電するなどの機能を携帯端末３に提供する。クレードル装置２は、例えば、携帯端末３を据え置く台（スタンド）であって、携帯端末３を当該クレードル装置２に設置する（据え置く、載せる）ことで、携帯端末３と接触または非接触接続される。
【００２１】
本実施形態のクレードル装置２は、各無線センサ端末１から送信されるセンサデータを収集して蓄積するとともに、携帯端末３が当該クレードル装置２に設置された際に、蓄積しておいたセンサデータを携帯端末３へ送信する。図示するクレードル装置２は、無線通信回路２１と、通信回路２２と、制御部２３と、メモリ２４とを備える。
【００２２】
無線通信回路２１（受信部）は、各無線センサ端末１と通信する。ここでは、無線通信回路２１は、各無線センサ端末１が送信するセンサデータを、無線通信により受信する。本実施形態では、クレードル装置２は、各無線センサ端末１の付近、具体的には、無線通信（例えば、Bluetooth、ZigBee、無線LANなど近距離無線通信）で各無線センサ端末１と通信可能な通信圏内に設置されるものとする。
【００２３】
通信回路２２（送信部）は、携帯端末３が当該クレードル装置２に設置されることで、携帯端末３と通信する。なお、携帯端末３と、クレードル装置２との間の通信は、接触端子（通信インタフェース）を介した接触通信であっても、非接触の近距離無線通信であってもよい。ここでは、通信回路２２は、メモリ２４に蓄積されたセンサデータを、携帯端末３に送信する。
【００２４】
制御部２３は、無線通信回路２１、通信回路２２、メモリ２４を制御するとともに、無線通信回路２１が受信したセンサデータをメモリ２４に記憶する。メモリ２４には、無線通信回路２１が各無線センサ端末１から受信したセンサデータが蓄積される。
【００２５】
なお、クレードル装置２は、例えば、ＣＰＵと、メモリと、ＨＤＤ等の外部記憶装置などを備えた汎用的なコンピュータシステムを用いることができる。このコンピュータシステムにおいて、ＣＰＵがメモリ上にロードされたクレードル装置２のプログラムを実行することにより、クレードル装置２の各機能が実現される。また、クレードル装置２用のプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶することも、ネットワークを介して配信することもできる。
【００２６】
携帯端末３は、例えば携帯電話、スマートフォンなどの携帯無線端末であって、基地局を介してネットワーク４に接続する通信回線を有する。携帯端末３は、自身の通信回線を用いてネットワーク４に接続し、クレードル装置２から送信されたセンサデータをネットワーク４に接続されたサーバ５に送信する。
【００２７】
サーバ５は、携帯端末３を介して送信されたセンサデータを受信および収集してデータベースに蓄積し、当該センサデータを解析する。
【００２８】
次に、本実施形態の処理について説明する。
【００２９】
図４は、本実施形態のセンサネットワークシステムの動作例を示す図である。
【００３０】
各無線センサ端末１は、各々に搭載されているセンサ１１によりセンシングを行い、温度、湿度、振動などのセンサデータを取得する（Ｓ１１）。そして、無線センサ端末１は、無線通信回路１２によりセンサデータを定期的または必要に応じてクレードル装置２へ送信する（Ｓ１２）。なお、無線センサ端末１自体が動き回る場合、当該無線センサ端末１は、クレードル装置２との通信圏内に移動したときのみ、センサデータをクレードル装置２に送信することとしてもよい。
【００３１】
クレードル装置２の無線通信回路２１は、各無線センサ端末１から送信されたセンサデータを受信する。制御部２３は、無線通信回路２１が受信したセンサデータをメモリ２４に蓄積・記憶する（Ｓ１３）。また、制御部２３は、受信したセンサデータの解析、データ圧縮などの所定のデータ処理を行うこととしてもよい。センサデータの解析としては、例えば、定期的に送信されるセンサデータのうち、必要なデータのみを抽出すること、また、センサデータをフーリエ変換し波形の特徴を抽出することなどが考えられる。
【００３２】
そして、制御部２３は、携帯端末３が当該クレードル装置２に設置されたことを検知すると（Ｓ１４）、通信回路２２を制御して、メモリ２４に蓄積しておいたセンサデータを、携帯端末３に送信する（Ｓ１５）。すなわち、クレードル装置２は、携帯端末３が設置された際に、メモリ２４に記憶されたセンサデータを、携帯端末３を介してネットワーク４に接続されたサーバ５に送信する。
【００３３】
携帯端末３は、クレードル装置２から送信されたセンサデータを、自身の通信回線を使用してネットワーク４に接続されたサーバ５に送信する（Ｓ１６）。サーバ５は、携帯端末３を介して送信されたセンサデータを受信して、データベースに蓄積し、解析する（Ｓ１７）。すなわち、サーバ５は、各無線センサ端末１から収集した膨大なセンサデータから意味のある（特徴的な）データを抽出する。例えば、収集した身体情報（脈拍、体温など）と、健康的なパターンとを比較し、ユーザーの健康状態を判断し、ユーザーに通知することなどが考えられる。この場合、サーバ５は、処理されたデータを、再び携帯端末３に送信し、ユーザーに提示することとしてもよい。
【００３４】
なお、サーバ５は、複数の携帯端末３（複数のクレードル装置２）から、それぞれ送信されるセンサデータを受信し、蓄積および解析する。
【００３５】
＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態におけるセンサネットワークシステムの構成例を示す図である。第２の本実施形態のセンサネットワークシステムは、クレードル装置２Ａが、携帯端末３に充電を行う点が第１の実施形態と異なり、無線センサ端末１、携帯端末３、ネットワーク４およびサーバ５については第１の実施形態と同様である。
【００３６】
図６は、本実施形態のクレードル装置２Ａの構成を示すブロック図である。本実施形態のクレードル装置２Ａは、無線通信回路２１と、通信回路２２と、制御部２３と、メモリ２４とを備え、これらは第１の実施形態のクレードル装置２と同様である。そして、本実施形態のクレードル装置２Ａは、携帯端末３を充電する充電部２５をさらに備える。
【００３７】
充電部２５は、クレードル装置２Ａに携帯端末３が設置されると、接触または非接触方式で携帯端末３を充電する。制御部２３は、携帯端末３が当該クレードル装置２Ａに設置され、充電部２５が充電していることを検知すると、充電が行われている間に、メモリ２４に蓄積しておいたセンサデータを、通信回路２２を制御して携帯端末３に送信する。なお、携帯端末３と、クレードル装置２Ａとの間の通信は、第１の実施形態と同様に、接触端子を介した接触通信であっても、非接触の近距離無線通信であってもよい。
【００３８】
携帯端末３は、クレードル装置２Ａに設置することで、接触または非接触方式で充電される。通常、充電している間は、ユーザーは携帯端末３を使用せずに放置していることが多い。本実施形態では、この充電時間を利用して、クレードル装置２Ａに蓄積されたセンサデータのデータ転送を行うことで、ユーザーがストレスを感じることなくセンサデータをネットワーク上のサーバ５に送信することができる。
【００３９】
また、携帯端末３の充電を行うという操作は、ユーザーの日常の動作に組み込まれているため、意識してセンサデータを送信するという非日常的な動作ではなく、自然な充電するという動作により、サーバ５へのデータ収集を可能にすることができる。
【００４０】
以上説明した第１および第２の本実施形態では、各無線センサ端末がセンシングしたセンサデータを、クレードル装置に一旦蓄積して、集約しておき、その後、ユーザーが携帯端末をクレードル装置に設置した際に、クレードル装置は蓄積しておいたセンサデータを携帯端末へ送信し、携帯端末からネットワークを介してサーバへセンサデータを送信する。
【００４１】
これにより、本実施形態では、携帯端末を用いてセンサデータをネットワークに送信する場合であっても、携帯端末を常に各無線センサ端末の付近に設置しておく必要がなくなる。また、無線センサ端末の機能を削減することでコストおよび消費電力を削減し、センサデータをネットワークのサーバへ送信し、集約することができる。
【００４２】
なお、本実施形態のクレードル装置を有しない、図７に示す比較例のセンサネットワークシステムでは、無線センサ端末は、携帯端末が付近に存在しない場合に備え、無線センサ端末自身がセンシングしたデータを保管する処理を行いつつ、常に携帯端末が通信可能な位置に存在するか否かを確認する必要がある。すなわち、比較例の無線センサ端末は、センシングを行い（Ｓ２１）、携帯端末が付近に存在するか否を確認し（Ｓ２２）、携帯端末が存在しない場合はデータを自身が備えるメモリに蓄積しておき（Ｓ２３）、携帯端末が存在する場合に携帯端末を介してサーバにデータを送信する（Ｓ２４）。サーバは、送信されたデータを処理・蓄積する（Ｓ２５）。比較例では、無線センサ端末がこのような処理を行う必要があるため、無線センサ端末１を駆動させるための消費電力が増加するとともに、データを蓄積するためのメモリや携帯端末を監視する処理のためのモジュールが必要となり無線センサ端末のコストが増加してしまう。
【００４３】
これに対し、本実施形態では、クレードル装置を無線センサ端末の付近に設置しておくことで、クレードル装置が、無線センサ端末の代わりにセンサデータを蓄積するとともに、携帯端末にセンサデータを送信する。これにより、無線センサ端末自体は、センサデータを保管するためのメモリや携帯端末の存在を監視する処理が不要となり、無線センサ端末を小型化および低コスト化できるとともに、消費電力を低減することができる。
【００４４】
また、センサネットワークシステムでは、無線センサ端末の個数は、ネットワーク接続のための装置、すなわち、クレードル装置および携帯端末の個数に対して、例えば１００倍以上の規模になりうるため、本実施形態のようにクレードル装置に無線センサ端末の機能を集約することで、センサネットワークシステム全体のコスト低減を実現することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、無線センサ端末の消費電力を低減することができるため、電源が不安定な環境エネルギーで駆動する無線センサ端末を使用することができる。環境エネルギーは、太陽光、温度、振動などが該当するが、エネルギーの収支が不安定であるため、常に通信ができるとは限らず、また、通信可能な場合であっても通信相手の機器が近くに存在している必要がある。本実施形態では、無線センサ端末の近くにクレードル装置が常に存在し、いつでも通信が可能であるため、無線センサ端末が携帯端末の有無を確認する動作が不要ととなり、この分の電力を削減することができる。したがって、本実施形態では、環境エネルギーで駆動する無線センサ端末を使用して、センサネットワークシステムを構築することができる。
【００４６】
また、図７に示すような比較例でセンサデータを収集する場合、各無線センサ端末はセンシングする度に携帯端末へセンサデータを送信する動作が必要となる。無線センサ端末から携帯端末に非接触通信でセンサデータを送信する場合、無線センサ端末に通信設定を行った後、無線センサ端末を携帯端末へかざすという動作が必要になり、Bluetoothなどでは、無線センサ端末と携帯端末間でペアリング設定を行った後にデータの送信が必要となる。これに対し、本実施形態では、クレードル装置を用いてセンサデータを送信するために、無線センサ端末から携帯端末にセンサデータを送信する際のユーザーの操作負荷を解消し、ユーザーの利便性を向上することができる。
【００４７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。
【００４８】
例えば、クレードル装置へ集約されたセンサデータは、携帯端末へ送信された後、携帯端末によってデータ処理・演算処理が行われてもよい。スマートフォンなどの携帯端末は様々なアプリケーションをダウンロードすることが可能であり、センサデータの解析処理のアプリケーションをインストールして携帯端末上でデータ処理を行えば、即座にユーザーがセンサデータの解析結果を取得できるとともに、ネットワーク上のトラフィック量を抑制することができる。
【００４９】
また、無線センサ端末の無線通信回路は、クレードル装置への送信のみを行う片方向通信を行うものであってもよい。通常、無線通信でデータを送信する場合、確実にデータを送信するには、無線センサ端末とクレードル装置との間で双方向に通信を行い、タイムスロットや周波数などを相互に取り決め通信を確立した後にデータを送信する。しかし、本実施形態のようなセンサネットワークでは、クレードル装置１台に対し、無線センサ端末は数千以上の数量になる場合もある。このような場合、１台ずつ無線センサ端末との通信を確立する手順の煩雑さの回避や、同一の無線センサ端末が大量に配置されている場合の相補関係より、クレードル装置側では全てのデータを確実に収集する必要が無い場合も想定される。このような場合には、無線センサ端末側は任意のタイミングでデータをクレードル装置に送信し、クレードル装置は、受信できたデータのみをメモリに記憶し、携帯端末に送信する。
【００５０】
なお、無線センサ端末がリアルタイムクロックなどの時計情報を有している場合、予め送信タイミングを設定しておくことで、他の無線センサ端末のデータとの衝突なしにデータをクレードル装置に送信することができる。また、無線センサ端末のセンサとして、閾値センサ（例えば、人の侵入があった場合に検知する人感センサなど）を利用している場合は、常に通信を行う必要が無く、異常を検知した場合のみにデンサデータが送信される。このような場合では、同時に複数の無線センサ端末がセンサデータを送信する確率が低いため信号の衝突確率が低く、センサデータがクレードル装置に送信される確率が高い。また、センサデータが衝突した場合は、それ自身がデータとなり得る。また、送信頻度が高いセンサデータであっても、そのセンサ値が前後のセンサデータから類推できるような場合であれば、データの欠損が許されるため、片方向通信でもよく、代わりに無線センサ端末の低コスト化や低消費電力化が可能となる。
【符号の説明】
【００５１】
１  ：無線センサ端末
１１：センサ
１２：無線通信回路
１３：電源
２  ：クレードル装置
２１：無線通信回路
２２：通信回路
２３：制御部
２４：メモリ
２５：充電部
３  ：携帯端末
４  ：ネットワーク
５  ：サーバ
【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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