(57)【要約】  センサシステムが提供される。センサシステムは、センサシステムに電力を供給するバッテリと、センサシステムの固有の識別子を記憶する無線周波数識別(RFID)タグと、センサシステムのための感知データを提供するセンサと、IoTシステム内のアクセスポイントと通信するインターネットオブシングス(IoT)トランシーバと、センサから感知データを受信し、センサの活性化と、IoTトランシーバのアクセスポイントとの通信の頻度とを制御するプロセッサとを含む。
2020503730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサシステムであって、
前記センサシステムに電力を供給するバッテリと、
前記センサシステムの固有の識別子を記憶する無線周波数識別(RFID)タグと、
前記センサシステムのための感知データを提供するセンサと、
インターネットオブシングス(IoT)システム内のアクセスポイントと通信するIoTトランシーバと、
前記センサから前記感知データを受信し、
前記センサの活性化と、前記IoTトランシーバの前記アクセスポイントとの通信の頻度とを制御する
プロセッサと
を備えるセンサシステム。
【請求項２】
前記バッテリの充電を制御し、
バッテリ状態情報を監視し、
前記バッテリ状態情報を前記プロセッサに通信する
充電コントローラと、
前記充電コントローラに電力を提供する太陽電池と
をさらに備える、請求項1に記載のセンサシステム。
【請求項３】
前記プロセッサによって受信された前記バッテリ状態情報が低バッテリレベルを示すイベントにおいて、前記プロセッサが、
前記IoTトランシーバを使用して前記バッテリ状態情報を前記アクセスポイントに通知し、
前記IoTトランシーバの前記アクセスポイントとの通信の前記頻度を低減し、
前記センサを不活性化する、
請求項2に記載のセンサシステム。
【請求項４】
前記センサシステムの地理的位置を決定するためにエフェメリスデータを捕捉する全地球測位システム(GPS)受信機をさらに備える、請求項1に記載のセンサシステム。
【請求項５】
前記センサシステムの運動を追跡するための加速度計をさらに備える、請求項1に記載のセンサシステム。
【請求項６】
前記センサが、アナログ形式またはデジタル形式の環境データまたは生理学的データを前記センサシステムに提供する、請求項1に記載のセンサシステム。
【請求項７】
前記IoTトランシーバが、
前記アクセスポイントからのタイムベースと、前記センサシステムに関する構成と、前記プロセッサのためのファームウェアとを受信し、
前記センサからの前記感知データと、前記バッテリ状態情報を含む前記センサシステムの状態とを送信する、
請求項2に記載のセンサシステム。
【請求項８】
前記IoTシステムの生体内センサと通信する生体内トランシーバをさらに備え、
前記センサシステムが前記生体内センサと関連付けられる、
請求項1に記載のセンサシステム。
【請求項９】
前記センサシステムが、ピンまたはマウントを使用して資産に取り付けられるタグセンサである、請求項1に記載のセンサシステム。
【請求項１０】
センサシステムであって、
前記センサシステムに電力を供給するバッテリと、
前記センサシステムのための感知データを提供するセンサと、
IoTシステム内のIoTセンサシステムと通信するトランシーバと、
前記センサから前記感知データを受信し、
前記センサの活性化と、前記トランシーバの前記IoTセンサとの通信の頻度とを制御する
プロセッサと
を備えるセンサシステム。
【請求項１１】
前記バッテリの充電を制御し、
バッテリ状態情報を監視し、
前記バッテリ状態情報を前記プロセッサに通信する
充電コントローラをさらに備える、請求項10に記載のセンサシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサによって受信された前記バッテリ状態情報が低バッテリレベルを示すイベントにおいて、前記プロセッサが、
前記トランシーバを使用して前記バッテリ状態情報を前記IoTセンサに通知し、
前記トランシーバの前記IoTセンサとの通信の前記頻度を低減し、
前記センサを不活性化する、
請求項11に記載のセンサシステム。
【請求項１３】
前記トランシーバが前記IoTシステム内のタグセンサの生体内トランシーバと通信し、
前記センサシステムが前記タグセンサと関連付けられる、
請求項10に記載のセンサシステム。
【請求項１４】
前記センサシステムが、前記IoTセンサによって送信されるビーコンメッセージを探索し、前記IoTセンサとの関連付けを確立するために前記ビーコンメッセージと同期する、請求項10に記載のセンサシステム。
【請求項１５】
前記センサシステムが、前記感知データを含むデータパケットを前記IoTセンサに送信し、前記データパケットが送信された後にディープスリープモードに入り、
ディープスリープモードに入ると、カウントダウンタイマの満了時に活性モードに入るように前記カウントダウンタイマを活性化する、
請求項14に記載のセンサシステム。
【請求項１６】
前記センサシステムの前記IoTセンサとの前記同期が、前記センサシステムが前記ディープスリープモードと前記活性モードとの間で移行するたびに更新される、請求項14に記載のセンサシステム。
【請求項１７】
前記プロセッサが、前記IoTセンサの動作周波数とは異なる動作周波数において周波数シフトキー(FSK)または最小シフトキー(MSK)変調方式を利用する、請求項10に記載のセンサシステム。
【請求項１８】
前記センサシステムが、疎水性材料で作られた気密封止カプセル内に配置される、請求項10に記載のセンサシステム。
【請求項１９】
前記センサシステムが、資産の表面に取り付けられる皮膚センサ内に配置される、請求項10に記載のセンサシステム。
【請求項２０】
前記センサシステムが生体内センサである、請求項15に記載のセンサシステム。
【請求項２１】
インターネットオブシングス(IoT)センサと、前記IoTセンサと関連付けられる1つまたは複数の生体内センサと、IoTシステム内のアクセスポイントとの間の通信方法であって、
前記IoTセンサを前記アクセスポイントと同期させるステップと、
同期が失われたとき所定の期間中に前記IoTセンサを前記アクセスポイントと再同期させるステップと、
前記IoTセンサおよび前記1つまたは複数の生体内センサによって感知データを測定するステップと、
1つまたは複数の生体内センサによって測定された前記感知データを前記1つまたは複数の生体内センサによって前記IoTセンサに送信するステップと、
前記IoTセンサによって、前記1つまたは複数の生体内センサによって測定された前記感知データを前記IoTセンサによって測定された前記感知データとマージするステップと、
前記IoTセンサによって、前記マージされた感知データを前記アクセスポイントに送信するステップと
を含む、通信方法。
【請求項２２】
前記IoTセンサおよび前記1つまたは複数の生体内センサによる前記感知データの測定レートが、時刻と、前記アクセスポイントによって発行されるコマンドとに基づいて調整され、
前記1つまたは複数の生体内センサが、ローバッテリ警報を含むバッテリ状態情報を前記IoTセンサに送信する、
請求項21に記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
様々な物理的資産の状態の利用可能性は、有益であるか、または不可欠でさえあり得る。例えば、セキュリティを提供すること、例えば、工業環境もしくは物流用途において特定の動作を最適化すること、および/または追跡される人に有用な指示を提供することのような様々な理由のため、移動するアイテムまたは人の位置を追跡することは有用であり得る。さらに、静止物体を監視することも有用であり得る。そのような静止物体は、例えば、センサを取り囲む環境に関する情報を取得するために問い合わせられ得るセンサであり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
概して、一態様では、本発明は、センサシステムに電力を供給するバッテリと、センサシステムの固有の識別子を記憶する無線周波数識別(RFID)タグと、センサシステムのための感知データを提供するセンサと、IoTシステム内のアクセスポイントと通信するインターネットオブシングス(IoT)トランシーバと、センサから感知データを受信し、センサの活性化と、IoTトランシーバのアクセスポイントとの通信の頻度とを制御するプロセッサとを備えるセンサシステムに関する。
【０００３】
概して、一態様では、本発明は、センサシステムに電力を供給するバッテリと、センサシステムのための感知データを提供するセンサと、IoTシステム内のIoTセンサシステムと通信するトランシーバと、センサから感知データを受信し、センサの活性化と、トランシーバのIoTセンサとの通信の頻度とを制御するプロセッサとを備えるセンサシステムに関する。
【０００４】
概して、一態様では、本発明は、インターネットオブシングス(IoT)センサと、IoTセンサと関連付けられる1つまたは複数の生体内センサと、IoTシステム内のアクセスポイントとの間の通信方法に関し、通信方法は、IoTセンサをアクセスポイントと同期させるステップと、同期が失われたとき所定の期間中にIoTセンサをアクセスポイントと再同期させるステップと、IoTセンサおよび1つまたは複数の生体内センサによって感知データを測定するステップと、1つまたは複数の生体内センサによって測定された感知データを1つまたは複数の生体内センサによってIoTセンサに送信するステップと、IoTセンサによって、1つまたは複数の生体内センサによって測定された感知データをIoTセンサによって測定された感知データとマージするステップと、IoTセンサによって、マージされた感知データをアクセスポイントに送信するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１Ａ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムを示す図である。
【図１Ｂ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムを示す図である。
【図１Ｃ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムを示す図である。
【図１Ｄ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムを示す図である。
【図１Ｅ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムを示す図である。
【図１Ｆ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムを示す図である。
【図１Ｇ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムを示す図である。
【図１Ｈ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムを示す図である。
【図２Ａ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムのハブ-クラウド構成を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムのハブ-クラウド構成を示す図である。
【図３Ａ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムのアクセスポイントを示す図である。
【図３Ｂ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムのアクセスポイントを示す図である。
【図３Ｃ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムのアクセスポイントを示す図である。
【図３Ｄ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムのアクセスポイントを示す図である。
【図３Ｅ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムのアクセスポイントを示す図である。
【図３Ｆ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムのアクセスポイントを示す図である。
【図３Ｇ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムのアクセスポイントを示す図である。
【図４Ａ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムに関する監視デバイスの図である。
【図４Ｂ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムに関する監視デバイスの図である。
【図４Ｃ】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムに関する監視デバイスの図である。
【図５Ａ】1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムに関する周辺センサシステムの図である。
【図５Ｂ】1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムに関する周辺センサシステムの図である。
【図５Ｃ】1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムに関する周辺センサシステムの図である。
【図６】本発明の1つまたは複数の実施形態による、インターネットオブシングス(IoT)通信プロトコルオーバレイを示す図である。
【図７】本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するための方法を説明するフローチャートである。
【図８】1つまたは複数の実施形態による、図4A〜図4Cの監視デバイスに関するセンサ送信プロトコルのフローチャートである。
【図９】1つまたは複数の実施形態による、センサプロトコル図である。
【図１０】1つまたは複数の実施形態による、図9のIoTセンサプロトコル図を使用する感知データ送信のフローチャートである。
【図１１】1つまたは複数の実施形態による、生体内センサ活性化プロトコルのフローチャートである。
【図１２】本発明の1つまたは複数の実施形態による、コンピューティングシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
ここで本発明の具体的な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。様々な図中の同様の要素は、一貫性のために同様の参照番号によって示される。簡潔にするために、同様の要素は、すべての図においてラベル付けされているとは限らない。
【０００７】
本発明の実施形態の以下の詳細な説明では、本発明のより完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が述べられる。しかしながら、本発明がこれらの具体的な詳細なしで実施され得ることは、当業者に明らかであろう。他の例では、説明を不必要に複雑にすることを避けるために、よく知られた特徴は、詳細に説明されていない。
【０００８】
本出願全体を通して、要素(すなわち、本出願における任意の名詞)に対する形容詞として序数(例えば、第1の、第2の、第3のなど)が使用される場合がある。序数の使用は、明示的に開示されていない限り、「の前」、「の後」、「単一の」のような用語および他のそのような専門用語の使用によるような、要素の特定の順序付けを暗示もしくは作成すること、または任意の要素を単一の要素のみに限定することを意味しない。むしろ、序数の使用は、要素間を区別することである。一例として、第1の要素が第2の要素とは異なり、第1の要素は、2つ以上の要素を包含してもよく、要素の順序付けにおいて第2の要素に続いても(先行しても)よい。
【０００９】
以下の図1A〜図12の説明において、本発明の様々な実施形態において、図に関して説明される任意の構成要素は、任意の他の図に関して説明される1つまたは複数の同様の名称の構成要素と同等であり得る。簡潔さのために、これらの構成要素の説明は、各図に関して繰り返されない。したがって、各図の構成要素の各々かつすべての実施形態は、参照によって組み込まれ、1つまたは複数の同様の名称の構成要素を有するすべての他の図内にオプションで存在すると仮定される。加えて、本発明の様々な実施形態によれば、図の構成要素の任意の説明は、任意の他の図中の対応する同様の名称の構成要素に関して説明される実施形態に加えて、それと併せて、またはその代わりに実施され得るオプションの実施形態として解釈されるべきである。
【００１０】
単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈が明らかにそうでないことを指示しない限り、複数の指示対象を含むことが理解されるべきである。したがって、例えば、「水平ビーム」への言及は、1つまたは複数のそのようなビームへの言及を含む。
【００１１】
「ほぼ」、「実質的に」などのような用語は、列挙された特性、パラメータ、または値が正確に達成される必要はないが、例えば、公差、測定誤差、測定精度限界、または当業者に知られている他の要因を含む偏差または変動が、特性が提供することを意図した効果を妨げない量で起こり得ることを意味する。
【００１２】
フローチャート内に示されたステップのうちの1つまたは複数は、省略され得、繰り返され得、および/または示された順序とは異なる順序で実行され得ることが理解されるべきである。したがって、本発明の範囲は、フローチャート内に示されたステップの特定の配置に限定されると考えられるべきではない。
【００１３】
複数の従属請求項が導入されていないが、1つまたは複数の実施形態の従属請求項の主題が他の従属請求項と組み合わされてもよいことは、当業者には明らかであろう。
【００１４】
概して、本発明の実施形態は、センサシステムと、システム内で使用されるセンサシステム通信方法と、資産を監視するための方法とに向けられる。資産は、資産の状態に関する情報を収集する価値がある、興味のあるおよび/または価値のある何かであり得る。以下の例を検討する。
認知症の患者の治療を専門とする病院。これらの患者が病院環境内で自由に移動することを許可されている場合、いつでも彼らの位置を特定できることが重要であり得る。さらに、これらの患者は、心拍数、血圧などのような他の変数の継続的な監視を必要とする可能性がある追加の状態で苦しむ可能性がある。
主要空港の手荷物輸送システムにおいて、手荷物輸送システムによって処理されている間に任意の手荷物アイテムをいつでも位置特定する能力が非常に有益である。
石油およびガス産業において、安全性と生産性とを保証するために、パイプラインまたは他の機器を監視することが有益であり得る。
倉庫において、作業を最適化するために、作業員、商品、および/または機器を追跡することが有用であり得る。
牧場環境において、ウシ、ヒツジ、ヤギ、および他の家畜の群れの位置と生理学的状態とを追跡することが有益であり得る。
【００１５】
当業者は、本発明が上記の例に限定されないことを理解するであろう。本発明の実施形態は、限定はしないが、人間、動物、デバイス、製品、または任意の他のタイプのアイテムを含む移動資産または静止資産を監視するために、任意のサイズの商用環境、工業環境、住宅環境、および自然環境を含む任意の環境において使用され得る。さらに、監視することは、位置または任意の変数の測定値のような任意のタイプの情報を取得することを含む。
【００１６】
図1A〜図1Hは、本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムを示す。図1Aに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態による被監視環境(100)が示されている。被監視環境(100)は、監視システム(110)を使用して監視される任意のタイプの環境であり得る。被監視環境は、例えば、例えば、石油およびガス産業における屋外環境、または、例えば、国立公園における、環境監視が行われる領域であり得る。被監視環境は、屋内環境、例えば、倉庫、学校、病院、刑務所などでもあり得る。被監視環境はまた、例えば、公的機関または私設機関のキャンパスが監視されるとき、屋内環境と屋外環境の組合せを含んでもよい。監視システム(110)を備える任意の環境は、被監視環境(100)と考えられ得る。
【００１７】
被監視環境(100)内で、被監視資産(102)は、監視システム(110)によって追跡または監視され得る。被監視資産(102)は、静止資産および/または移動資産を含んでもよい。移動資産は、人間、動物、機器(例えば、フォークリフト)、商品、製品、または、手荷物、箱もしくはコンテナのような積荷などを含む他のアイテムであり得る。静止資産は、機能および/または環境状態を監視するためにセンサを備えた何かであり得る。そのような静止資産の例は、測候所、ポンプ、パイプライン、冷凍機器、大気質センサなどを含む。監視することは、被監視資産によって運搬されるか、または被監視資産に取り付けられるかもしくは設置される監視デバイス(104)によって実行され得る。
【００１８】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、被監視資産(102)は、監視システム(110)を介してさらに制御され得る。監視デバイス(104)は、例えば、機能を活性化するかまたは不活性化する、モードを切り替えるなどのために、被監視資産(102)とインターフェースしてもよい。監視デバイス(104)が感知するためにも使用される場合、監視システム(110)を介する閉ループ動作が実施され得る。感知された状態に基づいて、被監視資産は、感知された状態を変更するために制御され得る。
【００１９】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、アクセスポイント(112)は、インターネットオブシングス(IoT)リンク(106)を介して被監視資産(102)の監視デバイス(104)と通信するように構成される。アクセスポイントは、ハブ(118)とさらにインターフェースしてもよく、ハブ(118)は、以下でさらに説明するように、アクセスポイントを介して被監視資産から受信されたデータの処理を実行してもよい。本発明の1つまたは複数の実施形態において、被監視資産から収集されたデータは、クラウド環境(150)にアップロードされ、クラウド環境(150)からそれらのデータは、ユーザにアクセス可能であり得る。加えて、または代替的に、データは、以下でさらに説明するように、ハブを介して、またはアクセスポイントを介して、ローカルにアクセス可能でもあり得る。資産を監視するためのシステムの構成要素の各々について、図2A〜図7を参照して後に詳細に説明する。
【００２０】
図1Bに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステム(110)の代替構成が示されている。図1Aに示すシステムとは異なり、図1Bのシステムは、複数のアクセスポイント(112A、112B)を含む。各アクセスポイントは、アクセスポイントの送信電力だけでなく、被監視資産(102)の監視デバイス(104)の送信電力にも依存し得る制限された範囲を有し得る。したがって、監視サービスでより大きい環境(100)をカバーするために、複数のアクセスポイントは、環境内の異なる場所に配置され得る。図1Bは、一次アクセスポイント(112A)と、2つの二次アクセスポイント(112B)とを示す。一次アクセスポイント(112A)は、例えば、イーサネット（登録商標、以下同じ）インターフェースのような有線広帯域リンクを使用してハブ(118)と直接インターフェースしてもよいが、二次アクセスポイントは、例えば、Wi-Fi規格に基づくワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)のような広帯域リンク(120)を使用して一次アクセスポイント(112A)とインターフェースしてもよい。したがって、被監視環境(100)にわたって分散された追加のアクセスポイントを使用して、資産を監視するためのシステム(110)によってより大きい領域がカバーされ得る。当業者は、本発明から逸脱することなく、複数のアクセスポイントの様々な構成が実行可能であることを理解するであろう。例えば、資産を監視するためのシステムは、任意のサイズの環境を監視するために任意の数のアクセスポイントを含んでもよい。さらに、複数のアクセスポイントは、(一次アクセスポイント(112A)と同様に)ハブと直接インターフェースしてもよい。代替的に、または加えて、複数のアクセスポイントは、デイジーチェーン構成を使用して被監視環境を増大させてもよい(すなわち、二次アクセスポイントが一次アクセスポイントとどのようにインターフェースするかに類似して、三次アクセスポイントが二次アクセスポイントとインターフェースしてもよい)。さらに、ハイブリッド構成において、いくつかのアクセスポイントがデイジーチェーン接続されてもよいが、他のアクセスポイントがハブと直接インターフェースしてもよい。本発明の一実施形態において、例えば、クラウドへの信頼できる接続が継続的に利用可能であるとき、アクセスポイントまたは複数のアクセスポイントがクラウドに直接接続されてもよい。
【００２１】
図1Cに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムの別の代替構成が示されている。システムは、監視システムの使用を容易にし得るおよび/または追加の機能を提供し得る追加の構成要素を含む。本発明の一実施形態において、アクセスポイント(112)の広帯域リンク(120)は、監視システム(110)へのユーザアクセスを提供するために使用される。より具体的には、スマートフォン(128)またはラップトップ(130)のようなユーザデバイスは、監視データを取得する、監視システムを構成するなどのために、広帯域リンク(120)を介してアクセスポイント(112)に接続してもよい。監視デバイス(104)によって提供されるデータ、ならびに/または、以前にハブ(118)によって収集、処理、および/もしくは記憶された監視デバイスデータが、図2Aおよび図2Bにおいて記載されたハブ/クラウドプラットフォームを介して取得されてもよい。
【００２２】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、広帯域リンクは、追加のデバイスを監視システム(110)のアクセスポイント(112)とインターフェースさせるためにさらに使用されてもよい。図1Cにおいて、広帯域リンク(120)を介してアクセスポイント(112)と通信するドローン(118)が示されている。ドローンは、監視システム(110)の監視能力をさらに高め得る。ドローンは、例えば、カメラおよび/または他のセンサを備えてもよく、被監視環境(100)内のドローンの現在位置に応じて様々なアクセスポイントと接触してもよい。ドローンはさらに、必ずしもアクセスポイントと連続的に接触しなくてもよく、代わりに自律的に動作してもよく、アクセスポイントとの定期的な接触のみを必要としてもよい。1つまたは複数のドローン(118)は、環境を視覚的に検査するために使用されてもよい。追加の分析ソフトウェアを使用して環境状態および/または被監視環境内の活動を監視するために、マルチスペクトルカメラおよび/またはモザイク写真が使用されてもよい。
【００２３】
アクセスポイント(112)のうちの1つを介して広帯域リンク(160)に依存する他のセンサも、同様に監視システムの一部であり得る。例えば、被監視環境(100)の特定の領域を視覚的に監視するために、Wi-Fiインターフェースを備えるカメラが使用されてもよい。そのようなカメラは、予想されるまたは所望の活動だけでなく、侵入のような予想外の活動も含む活動を検出するために、動き検出を含んでもよい。加えて、または代替的に、カメラは、静止写真、ビデオクリップ、もしくはライブビデオを提供してもよく、および/または、ビデオまたは写真内の特定のイベントの検出に基づいてアラームを提供してもよい。加えて、広帯域リンク(160)は、ボイスオーバIPのような任意の他の目的のためおよび/または任意の他の高データレートサービスのために使用され得る。
【００２４】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、IoTリンク(106)を使用する監視システム(110)は、監視デバイス(104)とだけでなく他のセンサ(122)ともインターフェースする。他のセンサは、気温、湿度のような環境測定を実行してもよく、または、ポンプ、貯蔵タンク、パイプラインなどのような機器を監視するために使用されてもよい。
【００２５】
本発明の1つまたは複数の実施形態は、周辺センサ(124)の形態における追加の感知機器をさらにサポートする。監視デバイス(104)自体によって取得可能ではない可能性がある追加の測定値を取得するために周辺センサが使用されてもよい。したがって、周辺センサは、監視デバイス(104)によって提供される監視機能をさらに拡張する。監視デバイス(104)と共に任意の数の周辺センサ(124)が使用されてもよい。ローカルセンサリンク(126)が、周辺センサ(124)によって取得された測定値を監視デバイス(104)に送信してもよく、監視デバイス(104)は、これらの測定値をアクセスポイント(112)のうちの1つに中継してもよい。例示的な周辺センサについて、図5A〜図5Cを参照して以下にさらに論じる。
【００２６】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、アクセスポイント(112)は、第1層広帯域通信インターフェースと第2層狭帯域通信インターフェースとを備える2層アクセスポイントである。第1層広帯域通信インターフェースは、広帯域リンク(120)を提供し、第2層狭帯域インターフェースは、IoTリンク(106)を提供する。狭帯域リンクは、監視デバイス(104)および他のセンサ(122)に特に適する場合がある低減されたデータレートにおいて比較的大きい領域のカバレッジを提供し得るが、広帯域リンクは、ラップトップ(130)、スマートフォン(128)、または、ドローン(118)、カメラ(図示せず)などを含む他の広帯域機器のような他のデバイスにサービスするのに適する場合があるより高いデータレートにおいて比較的より小さい領域のカバレッジを提供し得る。広帯域リンクは、先に図1Bに示したように、他のアクセスポイントとのメッシュを確立するためにさらに使用されてもよい。本発明の一実施形態において、監視システムは、アクセスポイントの2層に加えて、前述のように、ローカルセンサリンク(126)によって形成される第3層を含む3層ネットワークを含む。
【００２７】
図1Cは、無線周波識別(RFID)ワンドをさらに示す。RFIDワンドは、RFID送信機によって提供される基本情報を読み出すために、RFID送信機の近くで使用され得る。RFID送信機は、監視デバイス(104)のまたは周辺センサ(124)の構成要素であってもよく、IDのような静的情報を提供してもよい。例えば、空港において手荷物を追跡するための監視デバイス(104)の使用を検討する。空港セキュリティは、このとき、RFIDワンドを使用して監視デバイスを備える手荷物の識別情報を取得することができてもよい。RFIDワンド(または据え置き型RFIDリーダ)は、施設の入口および出口における検査シナリオ、出勤/退勤用途などのような、他のセキュリティおよび/または監視用途においてさらに使用されてもよい。RFIDワンドは、RFID情報がRFID送信機から取得されるときの位置を取得することができるGPSユニットを備えてもよい。加えて、または代替的に、RFIDワンドは、位置を取得するためおよび/またはRFID送信機から取得されたRFID情報をアップロードするために、RFIDワンド(132)が1つまたは複数のアクセスポイント(112)と通信することを可能にするIoTインターフェースを備えてもよい。さらに、本発明の1つまたは複数の実施形態によれば、RFIDワンドは、スマートフォン(128)またはラップトップ(130)のような別のデバイスとの狭帯域リンク(136)、例えば、Bluetooth（登録商標、以下同じ）リンクを確立するために狭帯域通信インターフェースを備えてもよい。狭帯域リンクは、自発的に、例えば、RFID送信機が読み取られるときに、または、いくつかのRFID送信機が走査された後に一括読み出しにおいて、ユーザがRFIDデータにアクセスすることを可能にし得る。
【００２８】
図1Dに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態による、例えば、インターネットを使用して、ハブ(118)をクラウド(150)内のコンピューティングデバイスとインターフェースさせるための様々なオプションが示されている。ハブ(118)をクラウドコンピューティングデバイス、例えば、クラウドサーバ(152)とインターフェースさせるために、有線バックホールアップリンク(140)、セルラバックホールアップリンク(142)、および/または衛星バックホールアップリンクが使用され得る。代替的には、少なくとも一時的に利用可能な任意の種類のポイントツーポイントまたはマルチポイント接続を含む任意の他のデータ接続がバックホールリンクとして使用され得る。本発明の一実施形態において、バックホールリンクが使用されず、すなわち、ハブ(118)は、クラウド(150)とのインターフェースなしで動作しており、したがって、図1Cを参照して前に説明したように、アクセスポイント(112)を介してハブ(118)にアクセスするローカルコンピューティングデバイスを使用してのみアクセスされ得る。代替的には、本発明の一実施形態において、ハブが使用されず、すなわち、アクセスポイントは、バックホールリンクに直接接続されてもよい。そのような構成は、バックホールリンクが非常に信頼できると考えられる場合に適している可能性がある。代替的には、バックホールリンクの信頼性が低いと考えられる場合、ハブは、クラウドに到達できない間、完全なまたは少なくとも部分的な機能を提供してもよい。
【００２９】
有線バックホールリンク(140)は、例えば、インターネットサービスプロバイダへの有線イーサネット接続、光ファイバ接続、DSLインターネット接続、ケーブルインターネット接続などであり得る。ハブをクラウド環境(150)に接続するのに適した任意のタイプの有線データインターフェースが使用され得る。セルラバックホールリンクは、3G、LTE、または5Gデータ接続のような任意のタイプのセルラデータ接続であり得る。当業者は、本発明から逸脱することなく、任意のタイプの有線またはワイヤレスデータリンクがバックホールリンクとして使用され得ることを理解するであろう。
【００３０】
図1Eに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態による、単一のアクセスポイント(112)による例示的な無線信号カバレッジが示されている。図示のように、アクセスポイントを囲むより小さい領域は、例えば、アクセスポイントのWi-Fi信号を介して広帯域カバレッジ(破線の円)を受信する。このゾーン内では、広帯域リンクを必要とするセンサ、例えば、カメラが設置され得る。アクセスポイントを囲むより大きい領域は、IoTリンク(108)による狭帯域カバレッジ(実線の円)を受信する。IoTリンクを使用してより少ないデータが送信され得るが、IoTリンクを使用するデータ送信は、広帯域リンクと比較して、より少ない電力を必要とし得、より長い距離にわたって実行可能であり得る。したがって、典型的には電池式の監視デバイス(104)は、広帯域リンクではなくIoTリンクを使用してもよい。当業者は、広帯域カバレッジおよび狭帯域カバレッジを受信する領域が、データ送信に関与する構成要素の送信電力、使用されているアンテナのタイプ、地形特徴などを含む様々な要因に依存することを理解し得る。
【００３１】
図1Fに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態による、複数のアクセスポイント(112)による例示的な無線信号カバレッジが示されている。図示の構成では、アクセスポイントは、異なるアクセスポイントによって提供される広帯域カバレッジ(破線の円)間でかなり重複するだけでなく、異なるアクセスポイントによって提供される狭帯域カバレッジ(実線の円)間でもかなり重複するように離間される。アクセスポイントのセットを使用し、少なくとも3つのアクセスポイントの狭帯域信号によってカバレッジ領域(196)が完全にカバーされる。本発明の1つまたは複数の実施形態において、複数のアクセスポイントによって提供される狭帯域カバレッジの重複が望ましい。具体的には、センサが少なくとも3つの狭帯域信号(例えば、IoT信号)による狭帯域カバレッジを受信する領域において、少なくとも3つのアクセスポイントによって受信される監視デバイスの信号は、監視デバイスの位置を決定するために使用され得、したがって、例えば、監視デバイス(104)を備える被監視資産(102)の位置追跡を可能にする。監視デバイスの位置は、到着時間差(TDOA:time difference of arrival)法を使用して決定されてもよい。したがって、TDOA法を使用する位置追跡は、少なくとも3つのアクセスポイントが監視デバイスによって送信される送信を受信し得るカバレッジ領域(196)において実行され得る。TDOA測位は、適度に正確な位置情報を(例えば、約30〜75mの精度で)提供し得るが、精度は、アクセスポイントのうちの1つまたは複数における受信の品質が悪いとき、悪化する可能性がある。しかしながら、測定精度は、建物および木の葉の存在によって強く影響されない可能性がある。代替的には、受信信号強度指標(RSSI:received signal strength indication)測位は、限られた精度(しばしば、約75mを超えない精度)で位置情報を提供し得、困難な条件下、例えば、3つよりも少ないアクセスポイントが利用可能なときでさえ、測位を可能にし得る。さらに、全地球測位システム(GPS)受信機が装備されている場合、監視デバイスの位置は、GPS受信機を使用して決定され得る。GPS測位は、アクセスポイントとの信号の交換に依存せず、したがって、カバレッジ領域(196)の外側でさえ、どこでも利用可能であり得るが、GPSに依存する場合、電力要件がかなり高くなり得る。さらに、GPS信号は、構造物、木の葉などによってブロックされる可能性がある。しかしながら、精度は、典型的には、TDOA法およびRSSI法の精度よりも高い。
【００３２】
したがって、特定の領域におけるエネルギー効率的な位置決定を可能にするために、アクセスポイントは、重複するカバレッジ領域を有するように戦略的に配置され得、それによって、電力を消費するGPS測位の使用を必要としない。TDOAベースの位置特定サービスが望まれる領域では、重複するカバレッジが少なくとも3つのアクセスポイントによって提供されることを確実にするために、高い程度の重複を有するアクセスポイントの密なグリッドが設置され得、他の領域ではアクセスポイントの疎なグリッドが設置され得る。これらの他の領域では、より正確でないRSSI測位が使用され得、または、正確な位置が要求される場合、GPS測位が使用され得る。
【００３３】
図1Gに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態による、複数のアクセスポイント(112A、112B)による例示的な無線信号カバレッジが示されている。数年に及ぶ延長されたバッテリ寿命を可能にしながら大きい領域を効率的にカバーするために、アクセスポイントが所望の被監視環境をカバーするように戦略的に配置される必要があり得る。図1Gに示す構成は、一次アクセスポイント(112A)を使用し、一次アクセスポイント(112A)は、ハブ(118)と直接インターフェースし、二次アクセスポイント(112B)へのインターフェースを提供する。アクセスポイントのセットを使用し、カバレッジ領域(198)は、狭帯域信号(実線の円)によって完全にカバーされ、いくつかの領域は、広帯域信号(破線の円)によってもカバーされる。図1Gに示す例示的な構成において、カバレッジ領域(198)の左部分は、疎に配置されたアクセスポイントによってカバーされ、そこでは、広帯域カバレッジ領域は、重複していない。対照的に、カバレッジ領域(198)の右部分は、密に配置されたアクセスポイントによってカバーされ、そこでは、広帯域カバレッジが重複しており、したがって、広帯域信号カバレッジを有する隣接領域を確立する。したがって、それらの領域は、異なる目的に役立ち得る。例えば、左部分は、単に狭帯域通信インターフェースを必要とする、例えば、TDOA追跡を必要としない資産のための気象センサまたは監視デバイスなどのセンサを監視するために使用され得る。対照的に、右部分は、連続的な広帯域信号を必要とするドローン監視のために使用され得る。当業者は、図1Gは、ハブ(118)とインターフェースする一次アクセスポイント(112A)を示しているが、ハブは、必ずしも必要とされないことを理解するであろう。例えば、一次アクセスポイント(112A)は、クラウド環境(150)と直接インターフェースしてもよい。さらに、より大きい領域および/または追跡されるべきより多くの資産のためのカバレッジを提供するために、一次および/または二次アクセスポイントおよび/または追加のハブを含む追加のアクセスポイントが配置されてもよい。
【００３４】
図1Hに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態による、複数のネットワークセグメント(192、194)を含む例示的な監視システム(110)が示されている。ネットワークセグメント(192、194)の各々は、監視カバレッジを提供するハブ(118)と複数のアクセスポイント(112)とを備える。代替的には、これらのネットワークセグメントは、ハブなしで動作されてもよい。さらに、両方のネットワークセグメントは、同じRFプランを使用して、すなわち、図6においてさらに説明する同じ送信プロトコルと周波数とを使用して動作する。ネットワークセグメント1(192)は、マルチテナントサイトとして構成され、すなわち、複数の顧客(顧客1〜4、サイトA)がネットワークセグメントによってサービスされる。例えば、複数のケア提供者によって共有されるヘルスケア施設内に設置される監視システム(110)を考える。これらのケア提供者は、自分の患者が監視を必要とするという共通点を有すると仮定する。したがって、ケア提供者は、監視をサービスとして提供する監視サービス提供者によって設置される共通監視システムを有することに同意する。顧客1は、認知症に罹患している可能性があり、したがって、自分の環境内で方向感覚を失う可能性がある患者を有するアシステッドリビング提供者である。したがって、スタッフは、これらの患者を位置特定できる必要がある。顧客2は、一時的にサポートを必要とし、援助を自発的に必要とする可能性があり、したがって、援助を必要とすることきはいつでも患者の位置特定を必要とする患者を有する養護施設提供者である。顧客3は、メンタルヘルスケアセンターである。患者は、暴力的である可能性があるか、または逃走を試みる可能性があり、したがって、同様に監視される必要がある。顧客4は、患者が同様に暴力的である可能性があり、逃走を試みる可能性があり、したがって、同様に監視される必要がある薬物リハビリテーションセンターである。アシステッドリビング施設および養護施設の患者は、アシステッドリビング施設と養護施設との間で自由に移動することが許可されてもよい。対照的に、メンタルヘルスセンターおよび薬物リハビリテーションセンターの患者の許可される移動は、それらの患者のそれぞれの施設内の領域に厳密に限定される。アシステッドリビング提供者は、サイトAとは別個の、ネットワークセグメント2(194)によってカバーされるサイトBにおいて第2のアシステッドリビング施設をさらに運営する。ネットワークセグメント1および2は、同じ監視システムに属するので、デバイスに関する情報は、ネットワークセグメント間で交換され得る。したがって、サイトAとサイトBとの間で患者を移動させることは、簡単である。したがって、図1Hのシナリオは、本発明の1つまたは複数の実施形態によるマルチテナント、マルチサイト監視システムを示す。当業者は、本発明の1つまたは複数の実施形態による監視システムが完全にスケーラブルであることを理解するであろう。例えば、監視システムは、任意の数のサイト、任意の数の顧客、および任意の数の患者、または一般的に言えば、監視されるべき資産を含んでもよい。さらに、本発明の1つまたは複数の実施形態による監視システムは、世界的に分散されてもよい。例えば、サイトAおよびBは、異なる大陸上にあっても���い。ネットワークセグメントは、任意の数のアクセスポイントおよび/または監視デバイスを用いて、任意に大きくなってもよい。しかしながら、結局は、多数のデバイスを有するネットワークセグメントは、混雑するようになる可能性があり、または、ネットワークセグメントのハブは、入ってくるデータの量によって圧倒される可能性がある。そのようなシナリオでは、ネットワークセグメントは、各々がそれ自体のハブとアクセスポイントとを有する2つ以上の別個のネットワークセグメントに分割されてもよい。
【００３５】
図2Aに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムのハブ-クラウド構成が示されている。ハブ-クラウド構成は、ハブ(210)と、クラウド(230)と、ユーザアプリケーション(250)とを含む。ハブ(210)上およびクラウド(230)内で、分散方式で協働して実行されるハブ/クラウドプラットフォーム(270)は、図2Bを参照してさらに説明するように、監視システム(110)の様々な構成要素のためのバックエンドサポートを提供する。ユーザアプリケーション(250)は、ハブ(210)を介しておよび/またはクラウド(230)を介してハブ/クラウドプラットフォーム(270)にアクセスするためにユーザによって依存され得る。これらの構成要素の各々について、後に説明する。
【００３６】
ハブ/クラウドプラットフォーム(270)を介して利用可能にされるサービスは、例えば、監視システム(110)によって収集されたデータをユーザに提供すること、ユーザが監視システムを構成することを可能にすることなどを含み得る。ハブ/クラウドプラットフォーム(270)は、スマートフォンまたはラップトップのようなコンピューティングデバイス上で実行されていてもよいユーザアプリケーション(250)を使用してユーザによってアクセスされ得る。したがって、ユーザアプリケーション(250)は、ユーザがハブ/クラウドプラットフォームにアクセスすること、および重大なイベントに関する通知を受信することを可能にするように構成されるユーザインターフェースを提供してもよい。ユーザアプリケーションは、例えば、警報表示、状態メッセージ、データ視覚化機能、制御および構成機能などを含んでもよい。ユーザアプリケーションは、(例えば、監視システムを構成するための)データ入力フィールド、(例えば、ドローンを制御するための)専用制御インターフェース、ボイスオーバIP(VoIP)および/またはプッシュツートークインターフェース、ならびにアクセスポイントによって提供される広帯域リンクによってサポートされる他の通信インターフェースをさらに提供してもよい。ユーザアプリケーション(250)の代替実施形態は、他のデバイス上、例えば、音声警報デバイス上で動作してもよい。
【００３７】
ユーザアプリケーション(250)がハブ(210)またはクラウド(230)のどちらを介してハブ/クラウドプラットフォーム(270)にアクセスするかに応じて、ユーザアプリケーション(250)は、(例えば、スマートフォンのWi-Fiインターフェースを使用して)ハブ(210)のアプリサービス(212)を介して、または(例えば、スマートフォンのLTEインターフェースを使用して)クラウド(230)のアプリサービス(232)を介してハブ/クラウドプラットフォームとインターフェースしてもよい。ユーザが現場にいるとき、例えば、Wi-Fiリンクを使用してアクセスポイントに直接接続されているとき、ハブ/クラウドプラットフォーム(270)にアクセスすることは、ユーザのコンピューティングデバイスとハブとの相互作用はローカルであるので、特に低遅延であり得る。
【００３８】
ハブ(210)は、図8のフローチャートを参照して説明するステップのうちの少なくともいくつかを実行するように構成されるコンピューティングデバイスと、ハブが、1つまたは複数のアクセスポイント(112)、クラウド(230)、およびユーザアプリケーション(250)を実行するコンピューティングデバイスとインターフェースすることを可能にする1つまたは複数の通信インターフェースとを含む。ハブのコンピューティングデバイスは、例えば、単一のプリント基板回路(PCB)上にコンピューティングデバイスのすべての構成要素を含む組み込みシステム、または、システムオンチップ(SOC)、すなわち、コンピューティングデバイスのすべての構成要素を単一のチップに集積する集積回路(IC)であり得る。コンピューティングデバイスは、1つまたは複数のプロセッサコアと、関連するメモリ(例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、キャッシュメモリ、フラッシュメモリなど)と、1つまたは複数のネットワークインターフェース(例えば、イーサネットインターフェース、Wi-Fiインターフェース、Bluetoothインターフェースなど)と、記憶デバイス、入力および出力デバイスなどへのインターフェースとを含んでもよい。コンピューティングデバイスは、1つまたは複数の記憶デバイス(例えば、ハードディスク、コンパクトディスク(CD)ドライブまたはデジタル多用途ディスク(DVD)ドライブのような光学ドライブ、フラッシュメモリなど)と、多数の他の要素および機能とをさらに含んでもよい。本発明の一実施形態において、コンピューティングデバイスは、以下でさらに説明する方法を実行するための機能を含み得るオペレーティングシステムを含む。当業者は、本発明が前述のコンピューティングデバイスの構成に限定されないことを理解するであろう。
【００３９】
本発明の1つまたは複数の実施形態によるクラウド(230)は、複数の/多くのネットワーク化コンピューティングデバイスによって形成されてもよい。これらのコンピューティングデバイスは、任意の方法で地理的および組織的に分散されてもよい。例えば、これらのコンピューティングデバイスのうちのいくつかは、データセンター内に配置されてもよく、他のそのようなコンピューティングデバイスは、個々の物理的または仮想サーバであってもよい。例示的なコンピューティングシステムが、クラウド内で使用され得るように図7に示されている。コンピューティングデバイスのうちの1つまたは複数は、ハブ/クラウドプラットフォームがハブ(210)においてどのようにホストされるかに類似して、ハブ/クラウドプラットフォーム(270)をホストしてもよい。ハブ(210)上で実行されているハブ/クラウドプラットフォームの構成要素、およびクラウド(230)内のコンピューティングデバイス上で実行されているハブ/クラウドプラットフォームの構成要素は、別々に動作してもよいが、それらは、例えば、バックホールリンク(140)を介して相互接続され、したがって、これらの構成要素間の同期を可能にする。したがってユーザアプリケーションが、ハブ(210)を介して接続するかまたはクラウド(230)を介して接続するかにかかわらず、同じ情報が利用可能であり得る。しかしながら、例えば、バックホールリンク(140)が中断され、したがって、同期化が利用不可能であるとき、一時的な矛盾が存在する可能性がある。さらに、追加の、例えば、より複雑なデータ処理がクラウド内で実行され得るので、追加の処理から生じる追加のデータは、クラウドを介してハブ/クラウドプラットフォーム(270)に接続するときに利用可能であり得る。しかしながら、そのようなデータはまた、それらがバックホールリンク(140)を介してハブ(210)に同期される場合に、ハブ(210)を介して利用可能であり得る。クラウドは、多くのサイトおよび/または多くのユーザの負荷をサポートするために、ハブ/クラウドプラットフォームの複数のインスタンスを実行してもよい。ハブ/クラウドプラットフォームの構成に応じて、入ってくるデータ、すなわち、特定のハブ、特定のデバイス、特定のサイト、または特定の顧客から受信されるデータは、複数のインスタンス間で分散されてもよく、または、例えば、一貫したハッシュリング構成を使用して、同じインスタンスに一貫して割り当てられてもよい。
【００４０】
当業者は、本発明から逸脱することなく、図2Aにおいて導入した構成からはずれる他の構成が存在し得ることを理解するであろう。例えば、クラウド(230)へのインターフェースを含まない監視システム(110)において、ハブ/クラウドプラットフォーム(270)は、ハブ上で、単独で実行され得る。そのようなシナリオでは、ハブは、「自己バックホール」するように構成され、すなわち、ハブは、監視デバイスデータを収集および統合してもよく、そうでなければクラウド内で実行される処理の一部またはすべてでさえ実行してもよい。同様に、アクセスポイント(112)がクラウド(230)と直接インターフェースする監視システムでは、ハブ/クラウドプラットフォーム(270)は、クラウド内で単独で実行されてもよい。この場合、すべての機能が、典型的にはハブによって提供される機能でさえ、クラウド内で提供されてもよい。本発明の1つまたは複数の実施形態において、ハブを有するまたは有さない監視システムの構成は、透明であってもよく、すなわち、監視デバイスまたは他のデバイスは、ハブの存在にかかわらず、同じように動作してもよい。同様に、ハブが存在するかどうかにかかわらず、ユーザは、同じ監視システムを経験し得る。
【００４１】
図2Bに進むと、ハブ/クラウドプラットフォーム(270)の追加の詳細が示されている。本発明の1つまたは複数の実施形態において、ハブ/クラウドプラットフォームは、層において編成される。コアサービス(276)は、データ記憶、ネットワーク、およびメッセージングのような基本機能を提供する。コアサービス(276)の上で、IoTサービス(274)は、IoTネットワークに特有であるが、必ずしもヘルスケア環境における使用のような特定の用途に特有ではないサービスを提供する。したがって、IoTサービスは、例えば、位置特定サービス(例えば、GPS、TDOA、またはRSSIベース)、IoTネットワークサービスおよび構成などを含んでもよい。最上層は、用途および/または環境特有のサービス(272)を含む。ヘルスケア環境の場合、これらのサービスは、例えば、患者のバイタルサインの分析、患者の位置追跡インターフェースなどを含んでもよい。対照的に、油田環境の場合、これらのサービスは、パイプライン運転分析を含んでもよい。本発明から逸脱することなく、追加の用途特有の層が追加されてもよい。したがって、ハブ/クラウドプラットフォームは、モジュール式であり、ハブ/クラウドプラットフォーム上での実行のために選択されたサービスに応じて、多くの用途への適用を可能にする。
【００４２】
本発明の1つまたは複数の実施形態によれば、これらのサービスは、ハブ(210)を介しておよび/またはクラウド(230)を介して利用可能であり得る。クラウド内で実行されているサービスとハブ上で実行されているサービスとの間で同期が実行されてもよく、したがって、ハブとクラウドとの間の一貫性を維持する。通信リンク(例えば、バックホールリンク(140))が利用可能である限り、ハブを介しておよびクラウドを介して利用可なデータは、同一であり得る。しかしながら、通信リンクが一時的に利用不可能になる場合、ハブ上に蓄積されたデータは、クラウドを介して利用可能ではない可能性がある。ハブ上で利用可能なデータでクラウドを更新するために、通信リンクが回復されたら、同期が実行され得る。したがって、本発明の1つまたは複数の実施形態によれば、ハブおよびクラウドを介して一貫したデータビューが利用可能である。
【００４３】
図3Aおよび図3Bに進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態によるアクセスポイント(300)が示されている。図3Aにおいて、例示的なアクセスポイントの一般的な設計が示されており、図3Bにおいて、アクセスポイントのアーキテクチャが示されている。図3Aに示す例示的なアクセスポイントは、広帯域インターフェースアンテナ(302)と、GPSアンテナ(312)と、IoT無線アンテナ(322)と、太陽電池(332)とを含む。図3Bに示すように、アクセスポイントは、広帯域インターフェース(304)と、GPSインターフェース(314)と、IoT無線インターフェース(324)とをさらに含む。
【００４４】
広帯域インターフェース(304)は、図1Bに示すように、例えば、他のアクセスポイントと、ならびに/または、同様に広帯域インターフェースを備えるスマートフォン、ラップトップ、カメラ、および/もしくはドローンのような他のデバイスと接触しているときに広帯域データ送信を送信および受信するために、広帯域アンテナ(302)を使用する。広帯域インターフェースは、メッシュ接続、ポイントツーポイント接続、およびマルチポイント接続をサポートしてもよい。広帯域インターフェースは、例えば、2.4および/または5GHz無線帯域を使用するWi-Fi規格に基づいてもよい。代替的には、広帯域インターフェースは、本発明から逸脱することなく、セルラデータインターフェース、例えば、3Gもしくは4G/LTEもしくは5Gインターフェース、または任意の他のワイヤレスデータインターフェースであってもよい。
【００４５】
GPSインターフェース(314)は、全地球測位システムから、または代替の衛星ナビゲーションサービスから位置信号を取得するために、GPSアンテナ(312)を使用する。位置信号は、アクセスポイントがそれ自体の位置を正確に決定することを可能にする。本発明の1つまたは複数の実施形態において、GPSインターフェースは、以下でさらに説明するように、TDOA法を使用して位置特定タスクを実行するためにアクセスポイントによって使用され得る正確なタイムベースをさらに取得する。
【００４６】
IoT無線インターフェース(324)は、監視デバイス(104)のような1つまたは複数のIoTデバイスと通信するためにIoT無線アンテナ(322)を使用する。IoTインターフェースは、例えば、LoRaのような低電力広域ネットワーク規格に基づいてもよい。結果として生じる狭帯域リンクは、その低電力要件、長距離、ならびに、多くの監視デバイスおよび/または他のデバイスとインターフェースするその能力のために、アクセスポイントと監視デバイスまたは他のセンサとの間の通信に特に適している。本発明の1つまたは複数の実施形態において、IoT無線インターフェース(324)は、図6を参照して以下でさらに論じるように、スケジュールされた通信とタイミングビーコンとを提供するために、既存のIoT通信プロトコルの上に実装される通信プロトコル拡張をサポートする。
【００４７】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、アクセスポイント(300)は、アクセスポイント処理エンジン(342)をさらに含む。アクセスポイント処理エンジンは、監視デバイスおよび他のセンサから受信したデータの処理を取り扱ってもよく、処理されたデータのハブまたはクラウドのいずれかへのアップロードを調整してもよい。データの処理は、例えば、データ集約、データフィルタリング、データ融合、データ圧縮、および/またはデータ暗号化を含んでもよい。
【００４８】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、アクセスポイント(300)は、監視デバイス位置特定エンジン(344)をさらに含む。監視デバイス位置特定エンジンは、アクセスポイントのカバレッジ領域内にある監視デバイスの位置を決定するために使用されてもよい。位置特定は、例えば、TDOA法を使用して実行されてもよい。TDOA法を使用し、少なくとも3つのアクセスポイントによって受信される、監視デバイスによるデータ送信の時間遅延における差に基づく三角測量が実行されてもよい。アクセスポイントの監視デバイス位置特定エンジンは、データ送信を担当する監視デバイスの位置を決定するために、この時間遅延情報を使用してもよい。TDOA法は、その位置が決定されるべき監視デバイスの正確なタイムベースの利用可能性に依存するので、図6を参照して論じるように、IoTリンクを介する監視デバイスへの正確なタイムベースの伝搬を可能にする通信プロトコル拡張がアクセスポイントによって使用される。代替的には、監視デバイス位置特定エンジンは、GPSユニットを備えるセンサによって提供されるメッセージから監視デバイスの位置を抽出してもよい。さらに、監視デバイス位置特定エンジンはまた、RSSI法を使用して監視デバイスから取得されたデータ送信の信号強度に基づいて監視デバイスの位置を決定してもよい。当業者は、監視デバイス位置特定エンジンによって実行される方法が監視デバイスに関して説明されているが、IoTインターフェースを備え、アクセスポイントと通信することができる任意のデバイスが監視デバイス位置特定エンジンによって位置特定され得ることを理解するであろう。
【００４９】
アクセスポイント処理エンジン(342)および監視デバイス位置特定エンジン(344)は、アクセスポイント(300)のコンピューティングデバイス(図示せず)上で実行されるソフトウェアであってもよい。ハブのコンピューティングデバイスは、例えば、単一のプリント基板回路(PCB)上にコンピューティングデバイスのすべての構成要素を含む組み込みシステム、または、システムオンチップ(SOC)、すなわち、コンピューティングデバイスのすべての構成要素を単一のチップに集積する集積回路(IC)であり得る。コンピューティングデバイスは、1つまたは複数のプロセッサコアと、関連するメモリ(例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、キャッシュメモリ、フラッシュメモリなど)と、記憶デバイス、入力および出力デバイスなどへのインターフェースとを含んでもよい。コンピューティングデバイスは、1つまたは複数の記憶デバイス(例えば、ハードディスク、コンパクトディスク(CD)ドライブまたはデジタル多用途ディスク(DVD)ドライブのような光学ドライブ、フラッシュメモリなど)と、多数の他の要素および機能とをさらに含んでもよい。本発明の一実施形態において、コンピューティングデバイスは、以下でさらに説明する方法を実行するための機能を含み得るオペレーティングシステムを含む。当業者は、本発明が前述のコンピューティングデバイスの構成に限定されないことを理解するであろう。
【００５０】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、アクセスポイントは、アクセスポイントに電力を供給する、太陽電池(332)と、バッテリ(334)と、充電コントローラ(336)とを含み得る電力システムをさらに含む。バッテリは、太陽電池によって提供される電力が不十分であるとき、夜間または曇りの状況下での継続的な動作を保証することができるディープサイクルであってもよい。太陽電池は、バッテリの再充電もしながらアクセスポイントに電力を供給することができるように寸法決めされてもよい。代替的には、アクセスポイントは、例えば、パワーオーバイーサネット(PoE:power over Ethernet)を使用して、または専用電力入力を使用して、外部から電力を供給されてもよい。アクセスポイント処理エンジン(342)と組み合わされた充電コントローラは、充電と、バッテリ状態と、電力消費分析とを提供してもよく、アクセスポイントの電力管理を可能にする。DC電力リンク上の直流(DC)電力およびデータは、電力システムによってアクセスポイントに電極を供給するだけでなく、充電コントローラが(バッテリレベル、温度などのような)状態情報をアクセスポイントに通信することを可能にするためにも使用されてもよい。
【００５１】
図3C〜図3Gは、ハブおよびアクセスポイントが組み合わされてポール上に設置される例示的なアクセスポイントおよびハブアセンブリを示す。アセンブリ(390)は、アクセスポイント(300)と、アンテナポール(392)と、太陽電池(332)と、ハブおよびバッテリボックス(394)とを含む。代替的には、アクセスポイントおよびハブアセンブリは、連続的にまたは断続的にACライン電圧によって電力を供給されてもよい。この場合、アクセスポイントおよびハブアセンブリは、太陽電池を備えていなくてもよく、代わりに、アクセスポイントおよびハブアセンブリに電力を供給するため、ならびに/またはバッテリを充電するためにAC-DC変換回路を含んでもよい。アクセスポイント(300)は、改善された受信のためにアンテナポール(392)の頂部付近に取り付けられているが、ハブ(318)は、アンテナポール(392)の基部付近でバッテリ(334)および充電コントローラ(336)と共にハブおよびバッテリボックス(394)内に収容されてもよく、そのようにしてアクセスを容易にする。アクセスポイント(300)は、イーサネットケーブルを使用してハブ(318)に接続されてもよく、イーサネットケーブルはまた、PoEを使用してアクセスポイントに電力を供給してもよい。本発明の一実施形態において、アンテナポール(392)は、水平位置に旋回され得、それによって、図3Gに示すようにアンテナポールの頂部付近のアクセスポイント(300)の設置および整備を容易にする。
【００５２】
図4A〜図4Cは、本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するためのシステムの監視デバイスの図を示す。
【００５３】
図4Aは、図1A〜図1Hを参照して上記で説明した監視システム(110)において使用され得る本発明の1つまたは複数の実施形態による監視デバイス(400)(本明細書では、「IoTセンサ」と呼ばれる場合もある)を示す。監視デバイス(400)は、後に論じるように、資産の位置と他の変数とを含む資産を監視するために使用されるセンサシステムであり得る。監視デバイスは、用途特定の据え付け要素または取り付け要素を備えてもよい。例えば、産業用途または商業用途では、監視デバイスは、監視されるべき機器に恒久的にボルト留めされてもよい。動物および/または人間の用途では、監視デバイスは、耳ピン、首輪、および/または皮膚パッチを使用して取り付けられてもよい。さらに、人間の用途では、監視デバイスは、リストバンドとして、足首のモニタとして、皮膚パッチとして、またはポケットに入れることができるユニットとして設計されてもよい。監視デバイスはさらに、それが石油およびガス産業、建築産業、精製産業、ならびに他の産業における労働者によって着用され得るので、安全帽上に設置されてもよい。そのような用途では、監視デバイスは、安全帽の前面または後面に取り付けられるタグであってもよい。自動車用途では、監視デバイスは、バックミラーから吊り下げられているタグであってもよい。監視デバイスが、プロパンタンクのような携帯用タンクの位置、温度、および/または充填レベルを追跡するために使用される場合、これらの監視デバイスは、監視デバイスをこれらのタンクに恒久的にまたは一時的に取り付けるためのマウントを備えてもよい。当業者は、監視デバイスが、多くの用途に適しており、したがって、必要に応じて据え付け要素を含むように適合されてもよいことを認識するであろう。監視デバイスは、さらにRFIDタグ(404)を備えてもよい。RFIDタグ(404)は、固有の資産特有の識別子のような情報を電子的に記憶してもよい。タグは、受動的であってもよく、すなわち、バッテリを必要としなくてもよく、近くの読み取り器、例えば、図1Cにおいて前に論じたRFIDワンド(132)によって電磁気的に電力を供給されてもよい。監視デバイスは、1つまたは複数の外部センサ(406)をさらに含んでもよい。そのようなセンサは、生理学的センサ(例えば、血圧センサまたは心拍数センサ)、または、温度、湿度などのような環境変数のためのセンサであってもよい。これらのセンサは、監視デバイスへの有線または光学インターフェース(例えば、赤外線)を有してもよい。
【００５４】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、監視デバイス(400)は、IoTトランシーバ(410)を含む。IoTトランシーバ(410)は、LoRaのようなIoTプロトコルを使用して1つまたは複数のアクセスポイントと通信するように構成されてもよい。通信は、限定はしないが、1つもしくは複数のアクセスポイントからのタイムベースの受信、構成の受信、ファームウェアの受信、監視デバイスデータ、例えば、後で説明するセンサのうちの1つによって以前に収集されたデータの送信、および/または、エラー、バッテリレベルなどのような監視デバイス状態データの送信を含んでもよい。IoTトランシーバの活動は、電力消費を最小にするように最適化されてもよい。例えば、IoTトランシーバは、データの送信が必要とされないときいつでもディープスリープモードになっていてもよい。
【００５５】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、監視デバイス(400)は、プロセッサ(412)をさらに含む。プロセッサは、後で説明するセンサのうちの1つまたは複数からデータを収集してもよく、IoTトランシーバを介する送信のためにデータを処理してもよい。送信は、他の監視デバイスによって送信されるデータとの衝突のような通信の非効率性を最小化するため、および/またはバッテリ電力を節約するために、図6を参照してさらに説明するIoT通信プロトコルオーバレイによって指定されるように実行されてもよい。IoT通信プロトコルオーバレイによって指示されるようなデータの編成は、プロセッサ(412)によって実行されてもよい。プロセッサは、システムオンチップ(SOC)として実装され得るマイクロコントローラユニット(MCU)であってもよい。プロセッサは、計算要件およびバッテリ寿命要件に基づいて選択されてもよい。
【００５６】
本発明の一実施形態において、監視デバイス(400)は、GPS受信機(414)、感知デバイス(416)、および/または周辺生体内トランシーバ(418)を含んでもよい。GPS受信機は、存在する場合、位置を決定するための(TDOAおよび/またはRSSIのような)他のより電力効率的な方法が利用可能ではないとき、例えば、監視デバイスと同時に通信するアクセスポイントの数が不十分であるか、または結果として生じる位置データが十分に正確ではないとき、資産の位置を決定するために使用されてもよい。使用していないとき、GPS受信機は、ディープスリープモードになっているか、または完全に電源オフにされてもよい。被監視資産(102)または周囲の環境から測定値を取得するために、1つまたは複数の感知デバイス(416)が使用されてもよい。これらの感知デバイスは、限定はしないが、気体および/または液体用途のための圧力センサ、空気またはガス漏れセンサ、例えば、貯蔵タンク用の充填レベルセンサ、(例えば、弁の機能を監視するための)弁位置センサ、重量および/または歪みセンサ(曲げ、ねじりなどを含む)、ならびに、温度センサ、(基本的なガス感知を超えて化学的分析を実行するための)分光センサ、エネルギー使用または送達センサなどを含んでもよい。1つまたは複数の感知デバイス(416)は、デジタルおよび/またはアナログインターフェースを使用してプロセッサ(412)とインターフェースされてもよい。感知デバイス(416)の一例は、限定はしないが、加速度計であってもよい。
【００５７】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、監視デバイス(400)は、制御インターフェース(図示せず)をさらに備える。制御インターフェースは、通信バスシステム、および/もしくはリレー、モータ、または、被監視資産(102)の機能を制御するために使用され得る任意の他の機器および/もしくは被監視資産の近傍の他の構成要素を含む、アナログまたはデジタル出力を含んでもよい。当業者は、制御インターフェースが、被監視資産の任意の機能、または被監視環境内の他の構成要素の機能を制御するために使用されてもよいことを認識するであろう。
【００５８】
本発明の一実施形態において、オプションで存在する周辺生体内センサトランシーバ(418)は、図5A〜図5Cを参照して以下に論じるセンサのような1つまたは複数の周辺生体内型センサへのデータリンクを確立する。データリンクは、例えば、3〜6フィートのみの範囲に限定された非常に低い電力であってもよい。送信周波数は、組織を貫通するのに適した範囲内であってもよい。特に、小さいバッテリを使用して動作する必要がある可能性がある生体内センサ側において、電力消費を最小限に抑えるために、(クラスC増幅のような)高度に電力効率的な回路が使用されてもよい。データリンクは、図6を参照して以下にさらに説明するプロトコルと類似の通信プロトコルを使用してもよいが、簡略化されたバージョン(例えば、より少ない通信スロット)が提供されてもよい。
【００５９】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、監視デバイスの構成要素は、バッテリ式である。バッテリ(424)は、指定された持続時間、例えば、数ヶ月または数年の間、監視デバイスの構成要素に電力を供給するように選択された、交換可能であってもなくてもよい充電式または非充電式バッテリであってもよい。バッテリが充電式である場合、電力または充電コントローラ(426)は、例えば、太陽電池(422)、または、誘導的に提供される電力のような他の外部電源からのバッテリの充電を制御してもよい。電力/充電コントローラは、バッテリ状態情報をプロセッサ(412)にさらに通信してもよい。この状態情報は、例えば、低バッテリレベルが検出されたときにアクセスポイントに通信されてもよい。加えて、バッテリレベルは、監視デバイスの動作を直接管理してもよい。例えば、低バッテリレベルが検出されたとき、通信周波数が低減されてもよい、特定のセンサが非活性化されてもよい、などである。例えば、監視デバイスが静止している場合、外部電源が使用されてもよい。
【００６０】
図4Bおよび図4Cは、牧場用途のためのタグセンサシステム(本明細書では「タグセンサ」と呼ばれる)としての監視デバイス(400)の例示的な設計を示す。タグセンサは、後に論じるように、動物の位置と他の変数とを含む動物を監視するために使用されてもよい。タグセンサは、タグセンサが数年までの長期間の間動物に取り付けられたままでいることを可能にする耳ピン(402)のような留め具を備えてもよい。他の設計は、耳ピンを含まない場合がある。例えば、代替的には、タグは、動物によって着用される首輪に組み込まれてもよい。タグセンサは、1つまたは複数の外部センサ(406)を含む能動構成要素をさらに含んでもよい。1つまたは複数の実施形態において、外部センサ(406)はまた、内部センサとしてタグセンサ(すなわち、監視デバイス(400))内に埋め込まれてもよい。これらのセンサからのデータは、IoTリンクを使用して、以前に導入されたアクセスポイントのうちの1つまたは複数に送信されてもよい。外部センサ(406)は、タグセンサとの有線または光学インターフェース(例えば、赤外線)を有し得る生理学的センサであってもよい。センサは、限定はしないが、動物の生理学的状態を監視することができる、(例えば、外耳道を介する)動物の温度センサ、周囲温度センサ、脈拍数センサ、および血圧センサを含んでもよい。動物の温度は、例えば、動物の外耳道に挿入された温度プローブを使用して取得されてもよい。周囲温度は、例えば、プロセッサ(412)の温度センサまたは専用の温度センサを使用して取得されてもよい。さらに、心拍数および/または血圧は、LED光源と光センサとを使用して評価されてもよい。加えて、または代替的に、他のタイプのセンサがタグセンサ(400)内に組み込まれてもよい。アナログまたはデジタルインターフェースを使用してプロセッサ(412)とインターフェースされ得る任意のセンサがタグセンサに追加されてもよい。
【００６１】
図5A〜図5Cは、1つまたは複数の実施形態による周辺センサシステムの図を示す。
【００６２】
図5Aは、一般的な周辺システム(500)(本明細書では、「生体内センサ」および「周辺センサ」と呼ばれる場合もある)を示す。周辺センサ(500)は、後で論じるように、資産の位置および他の変数を含む生きた資産を監視するために使用される1つまたは複数のセンサであってもよく、図1A〜図1Hおよび図4A〜図4Cを参照して上記で説明した監視システム(110)内の監視デバイス(400)と組み合わせて使用されてもよい。周辺センサ(500)は、感知計装(502)と、電子回路(510)と、バッテリ(532)とを含んでもよい。周辺センサ(500)が設計されている環境に応じて、周辺センサは、例えば、流体がセンサに入るのを防ぐために、気密封止されてもよい。感知機器は、限定はしないが、気体および/または液体用途のための圧力センサ、空気またはガス漏れセンサ、例えば、貯蔵タンク用の充填レベルセンサ、(例えば、弁の機能を監視するための)弁位置センサ、重量および/または歪みセンサ(曲げ、ねじりなどを含む)、ならびに、温度センサ、(基本的なガス感知を超えて化学的分析を実行するための)分光センサ、エネルギー使用または送達センサなどを含んでもよい。例えば、採鉱環境、精製環境、または工業環境における監視デバイスおよび周辺センサの用途を考える。周辺センサは、個別的に労働者に早期危険警報を提供するように構成されたガスセンサを含んでもよい。代替的には、別のシナリオでは、貯蔵タンクの充填レベルを監視するために監視デバイスが使用される。振動、静的もしくは過渡的なエネルギー消費を含むエネルギー消費を監視するため、および/または、ポンプ、したがって間接的に貯蔵タンクの充填レベルを制御するために、監視デバイスとインターフェースする周辺センサがポンプをさらに監視してもよい。当業者は、周辺センサが、制御インターフェースを備えているとき、被監視資産の任意の機能または被監視環境内の他の構成要素の機能を制御するために使用されてもよいことを認識するであろう。
【００６３】
本発明の1つまたは複数の実施形態による電子回路(510)は、プロセッサ(504)と周辺センサトランシーバ(506)とを含む。プロセッサ(504)は、システムオンチップ(SOC)として実装され得るマイクロコントローラのような、特にエネルギー効率的なユニットであってもよい。プロセッサは、計算要件およびバッテリ寿命要件に基づいて選択されてもよい。一時的に使用される周辺センサは、数日間動作し続けることのみを必要とする可能性があるが、周辺センサの恒久的に設置されるバージョンは、生きた被監視資産の存続期間中は動作可能である必要がある可能性がある。周辺センサトランシーバ(506)は、収集された周辺データを監視デバイスに通信するために、最小限の電力要件を有する低電力信号を使用して短距離にわたって周辺センサを監視デバイス(400)にインターフェースするように構成され、収集された周辺データは、監視デバイスからアクセスポイントに転送されてもよい。
【００６４】
バッテリ(532)は、数日から資産の存続期間までの範囲の指定された持続時間の間、周辺センサの構成要素に電力を供給するように選択された、充電式または非充電式バッテリであってもよい。バッテリが充電式である場合、電力コントローラ(534)は、誘導的に供給される電力からのバッテリの充電を制御してもよい。電力コントローラは、バッテリ状態情報をプロセッサ(504)にさらに通信してもよい。この状態情報は、例えば、低バッテリレベルが検出されたときにアクセスポイントに通信されてもよい。加えて、バッテリレベルは、周辺センサの動作を直接管理してもよい。例えば、低バッテリレベルが検出されたとき、通信周波数が低減されてもよい、特定のセンサが非活性化されてもよい、などである。
【００６５】
図5Bは、周辺センサ(500)の一例を示す図である。具体的には、1つまたは複数の実施形態において、周辺センサ(500)は、生体内感知カプセルセンサシステムであり得る。生体内感知カプセルセンサシステムは、周辺センサトランシーバ(506)に接続されるアンテナ(522)をさらに含んでもよい。周辺センサ(500)は、埋め込まれたカプセル(例えば、皮下注入されたカプセル)、または、消化管を通過しており、生理学的データを収集するために使用され得る摂取されたカプセルであってもよい。カプセルは、例えば、プラスチック、エポキシ、セラミック、またはガラスから製造されてもよい。感知計装(502)は、生きている資産から生理学的データを収集することができる温度センサ、心拍数センサ、血圧センサなどであってもよい。
【００６６】
図5Cは、周辺センサ(500)の一例を示す。具体的には、1つまたは複数の実施形態において、周辺センサ(500)は、生体内皮膚パッチセンサシステムであってもよい。生体内皮膚パッチセンサシステムは、皮膚パッチセンサの内部に埋め込まれたおよび/またはその表面上に配置された生体内感知カプセル内に含まれる内部および/または外部感知計装(502)、電子回路(510)、アンテナ(522)、ならびにバッテリ(532)のすべてを含んでもよい。周辺センサ(500)は、資産の表面(例えば、皮膚)に取り付けられ、資産から生理学的データを収集するために使用され得る埋め込み型皮膚パッチ(例えば、薬品を皮膚に送達するために皮膚上に配置される皮膚パッチおよび/または薬用粘着パッチ)であってもよい。皮膚パッチは、例えば、医療用低アレルギー性密封プラスチック材料および可撓性外科用ラテックス材料から作成されてもよい。例えば、皮膚パッチは、外科用ラテックスパッチおよび/または包帯であってもよい。1つまたは複数の実施形態において、内部および/または外部感知計装(502)、電子回路(510)、アンテナ(522)、およびバッテリ(532)は、ステンレス鋼を用いてカプセル化され、皮膚パッチの材料内に埋め込まれてもよい。
【００６７】
感知計装(502)は、資産から生理学的データを収集することができる、温度センサ、心拍数センサ、血圧センサなどであってもよい。1つまたは複数の実施形態において、バッテリ(532)は、充電式であってもよく、皮膚パッチセンサシステムは、図4A〜図4Cを参照して上記で説明したように、監視デバイスの電力または充電コントローラ(図示せず)と太陽電池(図示せず)とを含んでもよい。太陽電池は、直接日光に曝されるように資産の表面(例えば、皮膚)から反対の方向に面する皮膚パッチセンサの表面上に配置される可撓性太陽電池パネルとして設けられてもよい。
【００６８】
図6に進むと、本発明の1つまたは複数の実施形態によるIoT通信プロトコルオーバレイが示されている。IoT通信プロトコルオーバレイは、アクセスポイントによる正確なタイムベースの、監視デバイスへの、またはアクセスポイントと通信する他のデバイスへの分配を可能にするように設計される。IoT通信プロトコルオーバレイは、そうでなければ複数の監視デバイスが同時にデータを送信することを試みるときに生じる可能性がある衝突を低減または排除するために、通信のために使用されるべき周波数帯域およびタイムスロットの形態においてデータ交換のための規則をさらに確立する。本発明の1つまたは複数の実施形態において、IoT通信プロトコルオーバレイは、LoRaまたはSigFoxのような既存のIoTプロトコルだけでなく、802.11Wi-Fiプロトコルのような他のプロトコルを拡張するためにも使用されてもよい。図6は、スーパフレーム(602)およびフレーム(604)が確立されるIoT通信プロトコルオーバレイ(600)を示す。各フレームの始まりは、アクセスポイントによって発信されるビーコン(612)によってマークされる。ビーコンは、アクセスポイントの範囲内のIoTデバイスへの様々なデータの通信を含み得るか、またはそれが続けられ得る。データは、アクセスポイントがそのGPSユニットから取得した可能性がある正確なタイムベースを含んでもよい。データは、IoT通信プロトコルオーバレイの仕様をさらに含んでもよく、したがって、アクセスポイントに通信することになっているIoTデバイスに、データ送信のためにそれらに割り当てられたタイムスロットのタイミングおよび周波数を知らせる。
【００６９】
ビーコンには次いで、通信スロット(616)におけるセンサデータの送信が続けられてもよい。各通信スロットは、固定された持続時間であってもよく、設定された周波数において配置されてもよい。図6の例示的なIoT通信プロトコルオーバレイ(600)において、フレームは、24の通信スロットを含む。8の通信スロットのグループは、異なる周波数を使用して同時に送信されてもよい。通信スロットは、任意の方法において割り当てられてもよい。例えば、特定のIoTデバイスによる通信は、単一の割り当てられた通信スロット、または、必要ならば、異なる周波数(チャネル)において並列におよび/もしくはその後に生じ得る複数の通信スロットを使用して実行されてもよい。通信衝突を防ぐために、通信スロットは、複数のデイバスに割り当てられ得ない。フレーム(x04)は、ビーコンガード時間(x14)で終了し、その間、IoT通信プロトコルオーバレイに依存するIoTデバイスのうちのいずれによる通信も許可され得ない。しかしながら、基礎となるIoT通信プロトコルを使用し、IoT通信プロトコルオーバレイを使用しないで単に通信することができる他のIoTデバイスは、ビーコンガード時間中に通信してもよい。
【００７０】
合計で、IoT通信プロトコルオーバレイ(600)は、72の通信スロット(616)を提供する。したがって、単一のスーパフレーム(602)内で最大72の個々の通信が実行され得る。これらの72の通信がすべてのIoTデバイスにサービスするのに不十分である場合、プロトコルオーバレイは、本発明から逸脱することなく様々な方法において修正されてもよい。例えば、スーパフレームは、4つ以上のフレームを含むように構成されてもよい。加えて、または代替的には、フレームは、4つ以上の連続した通信スロットを含んでもよく、および/または、追加の通信スロットの同時送信を可能にするために、追加の周波数(チャネル)が使用されてもよい。同じIoT通信プロトコルオーバレイは、サイトにわたるすべてのアクセスポイントによって使用されてもよい。
【００７１】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、基礎となるIoT通信プロトコルにおいて利用可能なすべてのチャネルがIoT通信プロトコルオーバレイによって使用されるわけではない。基礎となるIoTプロトコルを使用することはできるが、IoT通信プロトコルオーバレイと共に働くように設計されていないデバイスをサポートするために、利用可能にされていないチャネルが使用されてもよい。そのようなチャネルはまた、無線で提供されるファームウェアのような長い送信に使用されてもよい。
【００７２】
図7は、本発明の1つまたは複数の実施形態による、資産を監視するための方法を説明するフローチャートを示す。方法は、例えば、個人もしくは機器の位置、および/または追跡される個人の生理学的信号を追跡するために使用されてもよい。方法は、時間とともに繰り返し実行されてもよく、したがって、ユーザが資産を経時的に監視し、例えば、資産が移動したとき、それらの状態が変化したとき、または環境状態が変化したときなど、変化を検出することを可能にする。
【００７３】
ステップ700において、監視デバイスを備える資産から監視データが収集される。データは、監視デバイスの様々なセンサからだけでなく、周辺センサが使用される場合、周辺センサからも収集され得る。収集は、例えば、IoT通信プロトコルオーバレイによって提供されるタイムベースに基づいてスケジュールされるように生じてもよく、または、例えば、要求に応じてもしくは特定のイベントが検出されたときに自発的に生じてもよい。1つの監視デバイスによるデータ収集は、他の監視デバイスによるデータ収集から独立してもよい。収集されたデータは、アクセスポイントに送信され得るまで、監視デバイスによってバッファリングされてもよい。
【００７４】
ステップ702において、監視デバイスは、IoTリンクを使用して、収集されたデータを1つまたは複数のアクセスポイントに提供する。各監視デバイスは、IoT通信プロトコルオーバレイによって指定されるように、特定の時間および特定の周波数帯域において通信スロットを使用し、したがって、同じ通信スロットを使用する複数の監視デバイスによる送信干渉を回避する。監視デバイスの送信は、範囲内の1つまたは複数のアクセスポイントによって受信されてもよい。
【００７５】
ステップ704において、受信されたデータは、データを受信したアクセスポイントによって処理されてもよい。処理は、データを集約すること、データをフィルタリングすること、データを融合すること、データを圧縮すること、および/またはデータを暗号化することを含んでもよい。処理は、他のアクセスポイントとのデータの交換をさらに含んでもよい。例えば、TDOAデータは、アクセスポイントに対するタグセンサの位置を決定するために、アクセスポイント間で交換されてもよい。
【００７６】
ステップ706において、処理されたデータは、アクセスポイントとハブとをインターフェースする広帯域リンクを使用してハブに提供される。ステップ806は、オプションであり、使用されるシステム構成内にハブが存在する場合にのみ実行される。ハブが存在しない場合、処理されたデータは、代替的にクラウドに提供されてもよい。システムがハブ、クラウド、またはその両方を使用するように構成されているかどうかにかかわらず、処理されたデータは、ハブ上、クラウド内、またはハブ上およびクラウド内で実行されているハブ/クラウドプラットフォームによって受信される。
【００７７】
ステップ708において、データ分析は、ハブ上で実行されるハブ/クラウドプラットフォームによって実行される。データ分析は、位置追跡のような様々な用途に一般的なモジュールと、石油およびガス産業における機器の追跡、患者の生理学的パラメータの監視などのような特定の用途に特有の他のモジュールとを含んでもよい。データ分析は、加えて、または代替的にクラウド内で実行されてもよい。
【００７８】
ステップ710において、処理された監視データは、クラウドにアップロードされる。このステップは、クラウド環境を含むシステムにおいて、およびハブとクラウドの組合せを含むシステムにおいて実行されてもよい。加えて、タグセンサから取得されたデータは、クラウドを介しておよびハブを介して等しくアクセス可能であってもよい。
【００７９】
ステップ712において、ユーザは、ハブ上で実行されている、クラウド内で実行されている、またはハブ上およびクラウド内で実行されているハブ/クラウドプラットフォームを使用して、処理された監視データへのアクセスを提供される。ユーザは、ハブ/クラウドプラットフォームとインターフェースすることができる任意のタイプのコンピューティングデバイスを使用して、処理された監視データにアクセスしてもよい。ユーザは、テキスト、グラフィックス、チャートなどを含み得る、処理された監視データの視覚化を取得してもよい。ユーザは、処理された監視データの時間履歴にアクセスしてもよく、さらにまた、タグセンサから取得された未処理のまたは部分的に処理されたデータにアクセスしてもよい。特定の構成可能な条件下で、ユーザに警報が提供されてもよい。例えば、被追跡機器が駐車場のような特定の領域を離れている場合、(潜在的な問題を示す高齢の患者の運動の欠如のような)異常な運動パターンが検出された場合、または生理学的測定値が指定された範囲を超えている場合、警報が提供されてもよい。
【００８０】
図8は、1つまたは複数の実施形態による、図4A〜図4Cの監視デバイスに関する監視デバイス通信プロトコルのフローチャートを示す。1つまたは複数の実施形態において、図8に示すような方法は、図4A〜図4Cを参照して上記で説明した監視デバイスのプロセッサによって実施され得るコンピュータ実施方法である。1つまたは複数の実施形態において、図8の監視デバイス送信プロトコルは、図7を参照して上記で説明した資産を監視するための方法と共に使用されてもよい。
【００８１】
ステップ805において、現在の時刻が昼間であるかどうかを判定するために判定が行われる。1つまたは複数の実施形態において、監視デバイスの監視頻度が時刻に基づいて調整されてもよい。活動度の高い時間(すなわち、昼間)において、監視デバイスは、活動度の低い時間(すなわち、夜間)よりも高い監視頻度で構成されてもよい。例えば、環境が牧場であると仮定し、監視されている資産が家畜であると仮定する。さらに、監視されているウシの目覚めている時間が「昼間」に設定され、監視されているウシの睡眠している時間が「夜間」に設定されていると仮定する。昼間の時間の間、監視デバイスは、後で説明するように、活動的なウシの活動全体を正確に監視することができるように、高い監視頻度で構成されてもよい。夜間の時間において、より低い監視頻度が必要とされ、監視デバイスはまた、ウシが活動的でなくなるにつれて受動モード(すなわち、スリープモード)に切り替えられてもよく、それはまた、監視デバイスが電力を節約して使うことを可能にする。
【００８２】
ステップ805における判定がイエスであるイベントにおいて、プロセスは、ステップ810に進み、そこで、監視デバイスは、第1の所定のタイムスロットにおける感知データの第1のセットを測定し、IoTシステムのアクセスポイントに送信する。
【００８３】
ステップ815において、監視デバイスは、第2の所定のタイムスロットにおける感知データの第2のセットを測定し、IoTシステムのアクセスポイントに送信する。
【００８４】
ステップ820において、監視デバイスは、第3の所定のタイムスロットにおける感知データの第3のセットを測定し、IoTシステムのアクセスポイントに送信する。
【００８５】
1つまたは複数の実施形態において、第1、第2、第3の所定のタイムスロットは、任意の時間ベースの値(例えば、秒、分、時など)であってもよく、また同じ値に設定されてもよい。例えば、第1、第2、および第3の所定のタイムスロットは、すべて10分であってもよい。
【００８６】
1つまたは複数の実施形態において、ステップ810、815、820は、N分ごとに繰り返されるシーケンスとして実行されてもよい。Nの値は、資産に対して確立された活動の頻度、および/または監視デバイスのバッテリ寿命に基づいて設定されてもよい。例えば、N=30である。感知データの第1、第2、および第3のセットは、監視デバイスによって捕捉される任意の位置データ(例えば、GPS、TDoA、RSSI)、環境データ、および/もしくは生理学的感知データ、ならびに/または周辺センサから監視デバイスに送信される任意の生理学的感知データを含んでもよい。感知データのセットに含まれるデータは、ステップ810、815、および820の各々において異なってもよく、監視デバイスのバッテリ寿命に基づいて変更されてもよい。
【００８７】
1つまたは複数の実施形態において、ステップ810からステップ820において説明したシーケンスは、説明したように3つよりも多くの送信ステップを含んでもよい。送信ステップの数は、資産に対して確立された活動の頻度、および/または監視デバイスのバッテリ寿命に基づいて調整されてもよい。
【００８８】
ステップ805における判定がノーであるイベントにおいて、プロセスは、ステップ825に進み、そこで、監視デバイスは、第1の能動タイムスロットにおいて、感知データの第1のセットを測定し、第1の能動タイムスロットにおいてIoTシステムのアクセスポイントに送信する。感知データの第1のセットの送信が完了すると、監視デバイスは、休止モードに入り、ステップ830において起動して同期を実行するために内部カウンタを開始する。
【００８９】
ステップ830において、監視デバイスが内部カウンタの満了時に起動すると、監視デバイスは、IoTアクセスポイントビーコン送信を待ち受け、受動タイムスロットの第1のセットにおいてIoTアクセスポイントと同期する。1つまたは複数の実施形態において、IoTアクセスポイントからの送信ビーコンを受信すると、監視デバイスは、IoTアクセスポイントと再同期する。
【００９０】
ステップ835において、監視デバイスがIoTアクセスポイントと再同期すると、監視デバイスは、第2の能動タイムスロットにおいて、感知データの第2のセットを測定し、第2の能動タイムスロットにおいてIoTシステムのアクセスポイントに送信する。感知データの第2のセットの送信が完了すると、監視デバイスは、休止モードに入り、ステップ840において起動して同期を実行するために内部カウンタを開始する。
【００９１】
ステップ840において、監視デバイスが内部カウンタの満了時に起動すると、監視デバイスは、IoTアクセスポイントビーコン送信を待ち受け、受動タイムスロットの第2のセットにおいてIoTアクセスポイントと同期する。1つまたは複数の実施形態において、IoTアクセスポイントからの送信ビーコンを受信すると、監視デバイスは、IoTアクセスポイントと再同期する。
【００９２】
ステップ845において、監視デバイスがIoTアクセスポイントと再同期すると、監視デバイスは、第3の能動タイムスロットにおいて、感知データの第3のセットを測定し、第3の能動タイムスロットにおいてIoTシステムのアクセスポイントに送信する。感知データの第3のセットの送信が完了すると、監視デバイスは、休止モードに入り、ステップ850において起動して同期を実行するために内部カウンタを開始する。
【００９３】
ステップ850において、監視デバイスが内部カウンタの満了時に起動すると、監視デバイスは、IoTアクセスポイントビーコン送信を待ち受け、受動タイムスロットの第3のセットにおいてIoTアクセスポイントと同期する。1つまたは複数の実施形態において、IoTアクセスポイントからの送信ビーコンを受信すると、監視デバイスは、IoTアクセスポイントと再同期する。
【００９４】
1つまたは複数の実施形態において、第1、第2、第3の能動タイムスロットは、任意の時間ベースの値(例えば、秒、分、時など)であってもよく、また同じ値に設定されてもよい。例えば、第1、第2、および第3の能動タイムスロットは、すべて10分であってもよい。同様に、第1、第2、および第3の受動タイムスロットは、任意の時間ベースの値(例えば、秒、分、時など)であってもよく、また同じ値に設定されてもよい。例えば、第1、第2、および第3の受動タイムスロットは、すべて10分であってもよい。
【００９５】
1つまたは複数の実施形態において、ステップ835からステップ850は、M分ごとに繰り返されるシーケンスとして実行されてもよい。Mの値は、資産に対して確立された活動の頻度、および/または監視デバイスのバッテリ寿命に基づいて設定されてもよい。例えば、M=90である。ステップ810からステップ820と同様に、感知データの第1、第2、および第3のセットは、監視デバイスによって捕捉される任意の位置データ(例えば、GPS、TDoA、RSSI)、環境データ、および/もしくは生理学的感知データ、ならびに/または周辺センサから監視デバイスに送信される任意の生理学的感知データを含んでもよい。感知データのセットに含まれるデータは、ステップ825、835、および845の各々において異なってもよく、監視デバイスのバッテリ寿命に基づいて変更されてもよい。
【００９６】
1つまたは複数の実施形態において、休止モードに入ることによって、監視デバイスは、資産に対して確立される活動の頻度および/または監視デバイスのバッテリ寿命によって決定されるように、感知データの測定および送信が必要とされない時間(すなわち、受動タイムスロット)の間、バッテリ寿命を節約して使うことができる。
【００９７】
1つまたは複数の実施形態において、ステップ825からステップ830において説明したシーケンスは、説明したように3対よりも多くの送信ステップおよび同期ステップを含んでもよい。送信および同期対の数は、資産に対して確立された活動の頻度、および/または監視デバイスのバッテリ寿命に基づいて調整されてもよい。
【００９８】
図9は、1つまたは複数の実施形態によるセンサプロトコル図を示す。1つまたは複数の実施形態において、センサプロトコル図は、監視デバイス、監視デバイスと関連付けられる1つまたは複数の周辺センサ、およびIoTシステム内のアクセスポイントによって使用される通信および同期方法である。監視デバイス、周辺センサ、およびアクセスポイントについては、図3〜図5を参照して上記で説明した。
【００９９】
1つまたは複数の実施形態において、そして図6のIoT通信プロトコルを参照して上記で論じたように、IoTアクセスポイントは、IoTアクセスポイントスーパフレームビーコン(903)を送信する。この時点で、監視デバイスおよび周辺センサは、活性化されており、IoTシステムと関連付けられている。
【０１００】
1つまたは複数の実施形態において、IoTアクセスポイントフレームビーコン(905)は、IoTアクセスポイントフレームビーコン(905)が監視デバイスによって受信されたときに監視デバイスがIoTアクセスポイントと同期することを可能にするIoTアクセスポイントによって送信されるビーコン信号である。アクセスポイントと同期されると、監視デバイスは、図4および図8を参照して上記で説明したように、感知データのセットを監視デバイス送信スロット(907)内でアクセスポイントに送信することができる。
【０１０１】
1つまたは複数の実施形態において、監視デバイス周辺ビーコン(909)は、監視デバイス周辺ビーコン(909)が周辺センサのうちの1つまたは複数によって受信されたときに1つまたは複数の周辺センサが監視デバイスと同期することを可能にする、監視デバイスによって送信されるビーコン信号である。アクセスポイントと同期されると、1つまたは複数の周辺センサは、図5を参照して上記で説明したように、可能な周辺センサ送信スロット(911)のうちの任意の1つまたは複数において転送され得る周辺センサ送信スロット(913)内で感知データのセットを監視デバイスに送信することができる。
【０１０２】
1つまたは複数の実施形態において、周辺センサは、監視デバイスによって利用される動作周波数と干渉しない動作周波数において周波数シフトキー(FSK)または最小シフトキー(MSK)変調方式のような異なる変調方式を使用するように構成されてもよい。例えば、周辺センサの動作周波数は、250MHzから900MHzの間であってもよい。
【０１０３】
図10は、1つまたは複数の実施形態による、図9のIoTセンサプロトコル図を使用する感知データ送信の例示的なフローチャートを示す。1つまたは複数の実施形態において、図10に示すような方法は、図4A〜図4Cおよび図5A〜図5Bを参照して上記で説明した監視デバイスのプロセッサおよび周辺センサのプロセッサによって実施され得るコンピュータ実施方法である。図10のフローチャートに記載されたステップについて、監視デバイスと関連付けられている単一の周辺センサのみの観点から説明する。しかしながら、1つまたは複数の実施形態において、監視デバイスは、2つ以上の周辺センサ(すなわち、1からXの数の周辺センサ、ここで、Xは、1よりも大きい任意の整数であり得る)と関連付けられてもよい。
【０１０４】
ステップ1005において、監視デバイスおよび周辺センサが活性化されIoTシステムと関連付けられたかどうかを判定するために判定が行われる。
【０１０５】
ステップ1005における判定がノーであるイベントにおいて、監視デバイスおよび周辺センサは、活性化され、IoTシステムと関連付けられる。1つまたは複数の実施形態において、IoTシステム内の監視デバイスと周辺センサとの相関関係は、以下の関連付けツリーに関して説明され得る。
・各々が1つまたは複数の監視デバイスに結合され、IoTリンクを介して監視デバイスと通信する1つまたは複数のアクセスポイントを含むIoTシステム。
・図9を参照して上記で説明したように、各監視デバイスは、それぞれのアクセスポイントと通信するために、監視デバイス送信スロットを割り当てられる。
・各監視デバイスは、図9において上記で説明したように、感知データを監視デバイスに送信するために各々周辺センサ送信スロットを与えられる周辺センサのうちの1つまたは複数のためのローカルアクセスポイントとして機能するように構成される。
周辺センサの活性化および監視デバイスへの関連付けについて、図11を参照して以下により詳細に説明する。
【０１０６】
ステップ1005における判定がイエスであるイベントにおいて、プロセスは、ステップ1020に直接進み、そこで、監視デバイスおよび周辺センサは、1つまたは複数の感知データを捕捉するためにそれぞれの測定を開始する。
【０１０７】
ステップ1025において、監視デバイスは、周辺センサが監視デバイスと同期するための周辺センサ同期化ビーコンを送信する。
【０１０８】
ステップ1030において、監視デバイスから周辺センサ同期化ビーコンを受信すると、周辺センサは、1つまたは複数の感知データを監視デバイスに送信し、ディープスリープモード(すなわち、休止モード)に入る。ディープスリープモードに入ると、周辺センサは、内部カウンタの満了時に起動し、監視デバイスとの再同期化を実行するために、内部カウンタを開始する。1つまたは複数の実施形態において、周辺センサによって送信される感知データは、関連する監視デバイスと同期するための同期化データを含むヘッダと、1つまたは複数の感知データを含む可変サイズの1つまたは複数のパケットスロットとを含む。
【０１０９】
ステップ1035において、監視デバイスは、周辺センサから受信した感知データをフォーマットし、フォーマットされた感知データを、監視デバイスによって収集された(すなわち、測定された)感知データとマージする。1つまたは複数の実施形態において、監視デバイスによって送信されるフォーマットされた感知データは、関連するアクセスポイントとの同期化のための同期化データを有するヘッダと、監視デバイスの1つまたは複数の感知データと周辺センサから受信した1つまたは複数の感知データとを含む可変サイズの1つまたは複数のパケットスロットとを含む。
【０１１０】
ステップ1040において、アクセスポイントから監視デバイス同期化ビーコンを受信した後にIoTシステムのアクセスポイントと同期化すると、監視デバイスは、マージされた感知データをアクセスポイントに送信する。1つまたは複数の実施形態において、監視デバイスは、マージされたデータが送信された後にディープスリープモード(すなわち、休止モード)に入ってもよい。ディープスリープモードに入ると、監視デバイスは、起動してアクセスポイントおよび周辺センサとの再同期化を実行するために、内部カウンタを開始する。
【０１１１】
図11は、1つまたは複数の実施形態による、生体内センサ活性化プロトコルのフローチャートを示す。1つまたは複数の実施形態において、図11に示すような方法は、図5A〜図5Bを参照して上記で説明した周辺センサのプロセッサによって実施され得るコンピュータ実施方法である。図10のフローチャートに記載されたステップについて、単一の周辺センサのみの観点から説明する。しかしながら、1つまたは複数の実施形態において、単一の監視デバイスは、2つ以上の周辺センサ(すなわち、1からXの数の周辺センサ、ここで、Xは、1よりも大きい任意の整数であり得る)と関連付けられてもよい。
【０１１２】
ステップ1110において、周辺センサが初期化され活性化される。周辺センサは、元の工場パッケージングから取り出され、オンにされる(すなわち、電源が投入される)。IoTシステムに既に関連付けられたデバイスが、活性化された周辺センサを識別できるようにするために、活性化時に、周辺センサに関連付けられた識別子データ(例えば、デバイスアドレス、固有のデバイスID、固有のデバイスキーなど)がIoTシステムバックエンドシステムに入力される。
【０１１３】
ステップ1115において、初期化され活性化された周辺センサは、IoTシステムに既に関連付けられた監視デバイスから、参加メッセージを伴うコマンドを含む同期化ビーコンを受信する。1つまたは複数の実施形態において、監視デバイスは、IoTシステムが初期化され活性化された周辺センサからシステムに参加する要求を受信したとき、IoTシステムからコマンドを受信した後に、周辺センサに送信される同期化ビーコンを送信する。1つまたは複数の実施形態において、コマンドは、一連の動作、アドミニストレーション、管理、およびプロビジョニング(OAM&P:operations, administration, management, and provisioning)メッセージであってもよい。
【０１１４】
ステップ1120において、周辺センサによって、参加メッセージが周辺センサの識別子データと一致する識別子データを含むかどうかの判定が行われる。1つまたは複数の実施形態において、正確さを確実にするために、ステップ1120における判定は、監視デバイスから受信される少なくとも2つの同期化ビーコンに対して実行される。
【０１１５】
ステップ1120における判定がノーであるイベントにおいて、プロセスは、ステップ1115に戻り、周辺センサは、周辺センサの識別子データと一致する識別子を有する参加メッセージを含むIoTシステムと関連付けられた監視デバイスからの同期化ビーコンを継続的に待ち受ける(すなわち、ステップ1115および1120は、周辺センサが周辺センサの識別子データと一致する識別子データを有する参加メッセージを伴う同期化ビーコンを受信するまで繰り返される)。
【０１１６】
ステップ1120における判定がイエスであるイベントにおいて、プロセスは、ステップ1125に進み、そこで、周辺センサは、周辺センサの識別子データを含む参加要求メッセージを、同期化ビーコンを送信した監視デバイスに送信する。1つまたは複数の実施形態において、ステップ1125において送信される周辺センサの識別子データは、周辺センサデバイスアドレスおよびデバイスキーを含んでもよい。
【０１１７】
ステップ1130において、周辺センサは、監視デバイスから参加確認メッセージを受信し、周辺センサは、ここで、IoTシステム内のそのそれぞれの監視デバイスに関連付けられる。1つまたは複数の実施形態において、参加確認メッセージは、参加確認メッセージが周辺センサによって受信されることを確実にするために、監視デバイスによって、同期化ビーコンを使用して繰り返し送信される。
【０１１８】
1つまたは複数の実施形態において、周辺センサはまた、関連する監視デバイスから受信される取り外しおよび/または不活性化メッセージを介して、関連する監視デバイスから取り外されてもよい。不活性化された周辺センサは、動作のために更新される(すなわち、更新される)ために、取り出されて物理的にオンにされ(すなわち、電源を投入され)なければならない。監視に関連する周辺センサは、関連する監視デバイスが損傷、ローバッテリ、アップグレードなどのために交換される必要があるとき、取り外されてもよい。取り外された周辺センサは、次いで、IoTシステムにおける新しい監視デバイスを探し、新しい監視デバイスと関連付けられるように、上記で説明した活性化プロトコルを開始する。
【０１１９】
図12は、本発明の1つまたは複数の実施形態によるコンピューティングシステムを示す。本発明の実施形態は、コンピューティングシステム上で実施されてもよい。モバイルタイプ、デスクトップタイプ、サーバタイプ、埋め込み型、または他のタイプのハードウェアの任意の組合せが使用されてもよい。例えば、図12に示すように、コンピューティングシステム(1200)は、1つまたは複数のコンピュータプロセッサ(1202)と、関連するメモリ(1304)(例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、キャッシュメモリ、フラッシュメモリなど)と、1つまたは複数の記憶デバイス(1206)(例えば、ハードディスク、コンパクトディスク(CD)ドライブまたはデジタル多用途ディスク(DVD)ドライブのような光学ドライブ、フラッシュメモリスティックなど)と、多数の他の要素および機能とを含んでもよい。コンピュータプロセッサ(1202)は、命令を処理するための集積回路であってもよい。例えば、コンピュータプロセッサは、1つまたは複数のコア、またはプロセッサのマルチコアであってもよい。コンピューティングシステム(1200)はまた、タッチスクリーン、キーボード、マウス、マイクロフォン、タッチパッド、電子ペン、または任意の他のタイプの入力デバイスのような、1つまたは複数の入力デバイス(1210)を含んでもよい。さらに、コンピューティングシステム(1200)は、スクリーン(例えば、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ、タッチスクリーン、陰極線管(CRT)モニタ、プロジェクタ、または他のディスプレイデバイス)、プリンタ、外部記憶装置、または任意の他の出力デバイスのような、1つまたは複数の出力デバイス(1208)を含んでもよい。出力デバイスのうちの1つまたは複数は、入力デバイスと同じであっても異なっていてもよい。コンピューティングシステム(1200)は、ネットワークインターフェース接続(図示せず)を介してネットワーク(1212)(例えば、ローカルエリアネットワーク(LAN)、インターネットのようなワイドエリアネットワーク(WAN)、モバイルネットワーク、または任意の他のタイプのネットワーク)に接続されてもよい。入力デバイスおよび出力デバイスは、コンピュータプロセッサ(1202)、メモリ(1204)、および記憶デバイス(1206)にローカルにまたはリモートに(例えば、ネットワーク(1212)を介して)接続されてもよい。多くの異なるタイプのコンピューティングシステムが存在し、前述の入力および出力デバイスは、他の形態をとってもよい。
【０１２０】
本発明の実施形態を実行するためのコンピュータ可読プログラムコードの形態におけるソフトウェア命令は、CD、DVD、記憶デバイス、ディスケット、テープ、フラッシュメモリ、物理メモリ、または任意の他のコンピュータ可読記憶媒体のような非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に、全体的にまたは部分的に、一時的にまたは恒久的に記憶されてもよい。具体的には、ソフトウェア命令は、プロセッサによって実行されると、本発明の実施形態を実行するように構成されるコンピュータ可読プログラムコードに対応してもよい。
【０１２１】
さらに、前述のコンピューティングシステム(1200)の1つまたは複数の要素は、遠隔地に配置され、ネットワーク(1212)を介して他の要素に接続されてもよい。さらに、本発明の実施形態は、複数のノードを有する分散システム上で実施されてもよく、本発明の各部分は、分散システム内の異なるノード上に配置されてもよい。本発明の一実施形態において、ノードは、別個のコンピューティングデバイスに対応する。代替的には、ノードは、関連する物理メモリを有するコンピュータプロセッサに対応してもよい。代替的には、ノードは、共有メモリおよび/またはリソースを有するコンピュータプロセッサまたはコンピュータプロセッサのマイクロコアに対応してもよい。
【０１２２】
本発明の様々な実施形態は、以下の利点のうちの1つまたは複数を有する。本発明の実施形態は、物理的資産の包括的な監視を可能にする。監視は、資産位置の監視と、資産または資産を取り囲む環境から取得される多数の他の測定値の監視とを含んでもよい。本発明の1つまたは複数の実施形態による、監視システムによって提供されるカバレッジは、小さい空間から数万エーカーまでスケーラブルである。本発明の1つまたは複数の実施形態によれば、監視システムによって監視される資産の数は、例えば、屋内環境、屋外環境、または混合環境において、少数の資産から数十万の資産までスケーラブルである。さらに、監視されるべき資産の性質に応じて、異なる監視デバイスが依存されてもよい。これらの監視デバイスは、静止資産および移動資産、機器、商品、動物、人間などの監視に適している。監視システムの様々な構成要素は、本発明の1つまたは複数の実施形態によれば、送電網へのアクセスなしでバッテリおよび/または太陽電力において動作してもよく、ならびに、限定はしないが、広い温度範囲、風、雨、塵埃、昆虫、または機械的ストレスを含む過酷な条件下で動作してもよい。本発明の1つまたは複数の実施形態による監視システムは、配線型、ワイヤレス、または非広帯域インターネットアクセスを提供する環境において動作してもよい。
【０１２３】
以下のユースケースシナリオは、本発明の1つまたは複数の実施形態による、物理的資産を監視するためのシステムの可能な用途の例を提供することを意図している。ユースケースシナリオは、説明目的のためだけのものであり、物理的資産を監視するためのシステムは、以下に論じる用途に限定されない。
【０１２４】
ユースケースI:石油およびガス産業
【０１２５】
本発明の一実施形態において、監視システムは、石油および/またはガス産業において使用される。車両のような非静止機器は、監視デバイスを使用して追跡され得、したがって、いつでも位置および適切な使用を監視することを可能にする。さらに、ポンプ、パイプライン、貯蔵タンクなどのような静止機器も、監視デバイスを使用して監視および/または制御されてもよい。例えば、適切なセンサを備える監視デバイスは、流れ、圧力、ガスの存在、充填レベル、温度などを測定してもよい。加えて、監視デバイスは、機器を遠隔制御するために使用されてもよい。例えば、ポンプが遠隔的に起動または停止されてもよい、それらの電力レベルが調整されてもよい、弁が開閉されてもよい、照明がオンオフされてもよい、などである。したがって、監視システムは、石油および/またはガス産業における円滑な作動と生産性とを促進する。
【０１２６】
ユースケースII:ヘルスケア
【０１２７】
本発明の一実施形態において、監視システムは、ヘルスケアにおいて使用される。監視デバイスを使用して患者の位置が追跡されてもよく、それは、高齢の患者、行動障害を有する患者、および/または記憶喪失、見当識の喪失などを患っている患者を監視するときに有利であり得る。さらに、監視デバイスおよび/または監視デバイスとインターフェースする周辺センサはまた、患者から生理学的パラメータを取得するために使用されてもよい。これらの生理学的パラメータは、限定はしないが、心拍数、血圧、血糖、体温、運動パターンなどを含んでもよい。したがって、監視システムは、患者の健康を確保するのに役立つ。
【０１２８】
ユースケースIII:車両販売代理店、レンタカー代理店
【０１２９】
本発明の一実施形態において、監視システムは、車両販売代理店および/またはレンタカー代理店の車両を追跡するために使用される。多数の車両が広い土地に保管されている場合があり、これらの車両は、監視システムを使用していつでも位置特定され追跡され得る。そのような追跡は、従業員による許可されていない車両の使用を思いとどまらせる可能性があり、それによって、使用、摩耗、および事故による損失を減らす。加えて、車両はまた、これらの車両が試乗中に過度に使用されないことを確実にするために、潜在的な購入者によって試乗されるときに追跡されてもよい。したがって、監視システムは、車両販売代理店もしくはレンタカー代理店の作業を促進し得、および/またはコストを低減し得る。
【０１３０】
ユースケースIV:キャンパス管理およびセキュリティ
【０１３１】
本発明の一実施形態において、監視システムは、大学のキャンパス、公共の場所、美術館、図書館、工場、公園などのようなキャンパス内の個人を追跡するために使用される。個人は、訪問者、従業員、警備員などであってもよい。タグセンサまたは生体内タイプのセンサは、例えば、生徒に対して配置されてもよく、GPSが利用できない建物の中でさえ、生徒の正確な位置に関する情報が常に送信され得る。個人の位置を知ることは、セキュリティ目的のために有益であり得、例えば、追跡された個人の位置に基づいて、ドアが施錠または解錠され得る。さらに、位置に依存する方法で、追跡される個人に情報が提供されてもよく、それによって、キャンパスの訪問者の体験を向上させ、セキュリティを高め、作業を合理化する。
【０１３２】
ユースケースV:農業
【０１３３】
本発明の1つまたは複数の実施形態において、本明細書で説明する監視システムは、農産業において使用されてもよい。例えば、土壌の肥沃さおよび土壌の含水量に関する情報を取得するために、上記で説明したもののようなセンサが使用されてもよい。システムは、具体的には、エネルギー水資源を保護するために使用されてもよく、作物生産性を高めるために水位の検出に使用されてもよい。次いで、異なるパラメータに基づいて灌漑を制御するための選択方法が学習され、適用されてもよい。具体的には、内部の水量を追跡するために水槽にタグが配置されてもよい。また、大きい圃場内の非静止型農業機器の正確な位置を知るために、そのような機器にタグが配置されてもよい。加えて、圃場にわたってドローンが使用されてもよく、ドローンは、作物上および/または土壌内のセンサと通信するアクセスポイントを収容/搬送するように構成される。
【０１３４】
ユースケースVI:倉庫業
【０１３５】
本発明の一実施形態において、監視システムは、機器、商品、積荷などを追跡するために使用される。追跡される機器は、限定はしないが、フォークリフト、他のタイプの車両、工作機器などを含んでもよい。さらに、同様に他の設定において、例えば、手荷物が空港の手荷物処理施設を通過しているときに手荷物を追跡するために空港の手荷物処理施設において同様の構成が使用されてもよい。そのようなシステムは、手荷物の紛失の低減をもたらし得る。監視システムは、ボトルネックを検出する、必要とされる場所に機器を戦略的に移動するなどのためにさらに使用されてもよく、そのようにして、全体的な動作を改善する。
【０１３６】
本発明について、限られた数の実施形態に関して説明したが、本開示の利益を有する当業者は、本明細書で開示される本発明の範囲から逸脱しない他の実施形態が考案され得ることを認識するであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【符号の説明】
【０１３７】
100  被監視環境、環境
102  被監視資産
104  監視デバイス
106  インターネットオブシングス(IoT)リンク、IoTリンク
110  監視システム、システム
112  アクセスポイント
112A  アクセスポイント、一次アクセスポイント
112B  アクセスポイント、二次アクセスポイント
118  ハブ、ドローン
120  広帯域リンク
122  他のセンサ
124  周辺センサ
126  ローカルセンサリンク
128  スマートフォン
130  ラップトップ
132  RFIDワンド
136  狭帯域リンク
140  有線バックホールアップリンク、有線バックホールリンク、バックホールリンク
142  セルラバックホールアップリンク
150  クラウド環境、クラウド
152  クラウドサーバ
192  ネットワークセグメント、ネットワークセグメント1
194  ネットワークセグメント、ネットワークセグメント2
196  カバレッジ領域
198  カバレッジ領域
210  ハブ
212  アプリサービス
230  クラウド
232  アプリサービス
250  ユーザアプリケーション
270  ハブ、ハブ/クラウドプラットフォーム
272  用途および/または環境特有のサービス
274  IoTサービス
276  コアサービス
300  アクセスポイント
302  広帯域インターフェースアンテナ、広帯域アンテナ
304  広帯域インターフェース
312  GPSアンテナ
314  GPSインターフェース
322  IoT無線アンテナ
324  IoT無線インターフェース
332  太陽電池
334  バッテリ
336  充電コントローラ
342  アクセスポイント処理エンジン
344  監視デバイス位置特定エンジン
390  アセンブリ
392  アンテナポール
394  ハブおよびバッテリボックス
400  監視デバイス
402  耳ピン
404  RFIDタグ
406  外部センサ
410  IoTトランシーバ
412  プロセッサ
414  GPS受信機
416  感知デバイス
418  周辺生体内トランシーバ
422  太陽電池
424  バッテリ
426  電力または充電コントローラ
500  周辺センサ
502  感知計装
504  プロセッサ
506  周辺センサトランシーバ
510  電子回路
522  アンテナ
532  バッテリ
534  電力コントローラ
600  IoT通信プロトコルオーバレイ
602  スーパフレーム
604  フレーム
612  ビーコン
616  通信スロット
903  IoTアクセスポイントスーパフレームビーコン
907  監視デバイス送信スロット
909  監視デバイス周辺ビーコン
911  可能な周辺センサ送信スロット
913  周辺センサ送信スロット
1200  コンピューティングシステム
1202  コンピュータプロセッサ
1204  メモリ
1206  記憶デバイス
1208  出力デバイス
1210  入力デバイス
1212  ネットワーク
1304  メモリ
【図１Ａ】
2020503730.tif 000003
【図１Ｂ】
2020503730.tif 000004
【図１Ｃ】
2020503730.tif 000005
【図１Ｄ】
2020503730.tif 000006
【図１Ｅ】
2020503730.tif 000007
【図１Ｆ】
2020503730.tif 000008
【図１Ｇ】
2020503730.tif 000009
【図１Ｈ】
2020503730.tif 000010
【図２Ａ】
2020503730.tif 000011
【図２Ｂ】
2020503730.tif 000012
【図３Ａ】
2020503730.tif 000013
【図３Ｂ】
2020503730.tif 000014
【図３Ｃ】
2020503730.tif 000015
【図３Ｄ】
2020503730.tif 000016
【図３Ｅ】
2020503730.tif 000017
【図３Ｆ】
2020503730.tif 000018
【図３Ｇ】
2020503730.tif 000019
【図４Ａ】
2020503730.tif 000020
【図４Ｂ】
2020503730.tif 000021
【図４Ｃ】
2020503730.tif 000022
【図５Ａ】
2020503730.tif 000023
【図５Ｂ】
2020503730.tif 000024
【図５Ｃ】
2020503730.tif 000025
【図６】
2020503730.tif 000026
【図７】
2020503730.tif 000027
【図８】
2020503730.tif 000028
【図９】
2020503730.tif 000029
【図１０】
2020503730.tif 000030
【図１１】
2020503730.tif 000031
【図１２】
2020503730.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月9日(2019.7.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサシステムであって、
前記センサシステムに電力を供給するバッテリと、
前記センサシステムの固有の識別子を記憶する無線周波数識別(RFID)タグと、
前記センサシステムのための感知データを提供するセンサと、
インターネットオブシングス(IoT)システム内のアクセスポイントと通信するIoTトランシーバと、
前記センサから前記感知データを受信し、
前記センサの活性化と、前記IoTトランシーバの前記アクセスポイントとの通信の頻度とを制御する
プロセッサと、
前記バッテリの充電を制御し、
バッテリ状態情報を監視し、
前記バッテリ状態情報を前記プロセッサに通信する
充電コントローラと、
前記充電コントローラに電力を提供する太陽電池とを備え、
前記プロセッサによって受信された前記バッテリ状態情報が低バッテリレベルを示すイベントにおいて、前記プロセッサが、
前記IoTトランシーバを使用して前記バッテリ状態情報を前記アクセスポイントに通知し、
前記IoTトランシーバの前記アクセスポイントとの通信の前記頻度を低減し、
前記センサを不活性化する、
センサシステム。
【請求項２】
前記センサシステムの地理的位置を決定するためにエフェメリスデータを捕捉する全地球測位システム(GPS)受信機をさらに備える、請求項1に記載のセンサシステム。
【請求項３】
前記センサシステムの運動を追跡するための加速度計をさらに備える、請求項1に記載のセンサシステム。
【請求項４】
前記センサが、アナログ形式またはデジタル形式の環境データまたは生理学的データを前記センサシステムに提供する、請求項1に記載のセンサシステム。
【請求項５】
前記IoTトランシーバが、
前記アクセスポイントからのタイムベースと、前記センサシステムに関する構成と、前記プロセッサのためのファームウェアとを受信し、
前記センサからの前記感知データと、前記バッテリ状態情報を含む前記センサシステムの状態とを送信する、
請求項1に記載のセンサシステム。
【請求項６】
前記IoTシステムの生体内センサと通信する生体内トランシーバをさらに備え、
前記センサシステムが前記生体内センサと関連付けられる、
請求項1に記載のセンサシステム。
【請求項７】
前記センサシステムが、ピンまたはマウントを使用して資産に取り付けられるタグセンサである、請求項1に記載のセンサシステム。
【請求項８】
センサシステムであって、
前記センサシステムに電力を供給するバッテリと、
前記センサシステムのための感知データを提供するセンサと、
IoTシステム内のIoTセンサシステムと通信するトランシーバと、
前記センサから前記感知データを受信し、
前記センサの活性化と、前記トランシーバの前記IoTセンサとの通信の頻度とを制御する
プロセッサと
を備え、
前記センサシステムが、前記IoTセンサによって送信されるビーコンメッセージを探索し、前記IoTセンサとの関連付けを確立するために前記ビーコンメッセージと同期する、センサシステム。
【請求項９】
前記バッテリの充電を制御し、
バッテリ状態情報を監視し、
前記バッテリ状態情報を前記プロセッサに通信する
充電コントローラをさらに備える、請求項8に記載のセンサシステム。
【請求項１０】
前記プロセッサによって受信された前記バッテリ状態情報が低バッテリレベルを示すイベントにおいて、前記プロセッサが、
前記トランシーバを使用して前記バッテリ状態情報を前記IoTセンサに通知し、
前記トランシーバの前記IoTセンサとの通信の前記頻度を低減し、
前記センサを不活性化する、
請求項9に記載のセンサシステム。
【請求項１１】
前記トランシーバが前記IoTシステム内のタグセンサの生体内トランシーバと通信し、
前記センサシステムが前記タグセンサと関連付けられる、
請求項8に記載のセンサシステム。
【請求項１２】
前記センサシステムが、前記感知データを含むデータパケットを前記IoTセンサに送信し、前記データパケットが送信された後にディープスリープモードに入り、
ディープスリープモードに入ると、カウントダウンタイマの満了時に活性モードに入るように前記カウントダウンタイマを活性化する、
請求項8に記載のセンサシステム。
【請求項１３】
前記センサシステムの前記IoTセンサとの前記同期が、前記センサシステムが前記ディープスリープモードと前記活性モードとの間で移行するたびに更新される、請求項8に記載のセンサシステム。
【請求項１４】
前記プロセッサが、前記IoTセンサの動作周波数とは異なる動作周波数において周波数シフトキー(FSK)または最小シフトキー(MSK)変調方式を利用する、請求項8に記載のセンサシステム。
【請求項１５】
前記センサシステムが、疎水性材料で作られた気密封止カプセル内に配置される、請求項8に記載のセンサシステム。
【請求項１６】
前記センサシステムが、資産の表面に取り付けられる皮膚センサ内に配置される、請求項8に記載のセンサシステム。
【請求項１７】
前記センサシステムが生体内センサである、請求項12に記載のセンサシステム。
【請求項１８】
インターネットオブシングス(IoT)センサと、前記IoTセンサと関連付けられる1つまたは複数の生体内センサと、IoTシステム内のアクセスポイントとの間の通信方法であって、
前記IoTセンサを前記アクセスポイントと同期させるステップと、
同期が失われたとき所定の期間中に前記IoTセンサを前記アクセスポイントと再同期させるステップと、
前記IoTセンサおよび前記1つまたは複数の生体内センサによって感知データを測定するステップと、
1つまたは複数の生体内センサによって測定された前記感知データを前記1つまたは複数の生体内センサによって前記IoTセンサに送信するステップと、
前記IoTセンサによって、前記1つまたは複数の生体内センサによって測定された前記感知データを前記IoTセンサによって測定された前記感知データとマージするステップと、
前記IoTセンサによって、前記マージされた感知データを前記アクセスポイントに送信するステップと
を含む、通信方法。
【請求項１９】
前記IoTセンサおよび前記1つまたは複数の生体内センサによる前記感知データの測定レートが、時刻と、前記アクセスポイントによって発行されるコマンドとに基づいて調整され、
前記1つまたは複数の生体内センサが、ローバッテリ警報を含むバッテリ状態情報を前記IoTセンサに送信する、
請求項18に記載の通信方法。
【国際調査報告】
2020503730.tif 000033
2020503730.tif 000034
2020503730.tif 000035