JP7367840B2 - データ収集システム及びデータ収集方法 - Google Patents

Description

本開示は、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）におけるセンシングデータ収集に関する。

標準規格化されており、かつ、高い性能を要求しない軽量の通信プロトコルで、端末や機器のネットワーク構成情報や機器情報を取得する。例えば、非特許文献１では、ＬＬＤＰ（Ｌｉｎｋ Ｌａｙｅｒ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いた方法が報告されている。

ＩｏＴにおいては、数多くのセンサー端末をネットワーク接続し、それらが生成するデータ（センシングデータ）を収集する必要がある。また、ＩｏＴにおけるデータ活用においては、センサー端末が生成するセンシングデータそのものだけではなく、メタデータと呼ばれる、センシングデータに関するデータの重要性が報告されており（非特許文献２など）、センシングデータとメタデータを合わせて取得且つ流通させることで、利用者がセンシングデータを安全かつ容易に活用することが期待されている。例えば、非特許文献１に開示されるＬＬＤＰを利用すれば、経済的なシステム構成で、センシングデータに関するメーカ名や型番などのメタデータ（機器情報）を収集できる。

美原 義行、山崎 毅文、岡本 学、佐藤 敦、「ホームネットワークマップ特定プロトコルＨＴＩＰの設計と診断ツールへの適用」、情報処理学会論文誌 コンシューマ・デバイス＆システム、Ｖｏｌ．２、 Ｎｏ．３、 ｐｐ．３４－４５、Ｄｅｃ． ２０１２． 小田 利彦、今井 紘、内藤 丈嗣、竹林 一、「センシングデータ流通市場におけるメタデータの定義・生成・活用の一方式」、２０１８年度人工知能学会全国大会（第３２回）、Ｊｕｎｅ ２０１２． ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１ＡＢ－２０１６， "ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｌｏｃａｌ ａｎｄ ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋｓ－Ｓｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ" ＴＴＣ標準 ＪＪ－３００．００、「ホームＮＷ接続構成特定プロトコル 第３．０版」、２０１７年５月２５日

ＩｏＴシステムとしては、ＩｏＴ端末／機器からのセンシングデータを効率的に収集し、かつ、機器情報やネットワーク構成情報などのメタデータとセンシングデータとを関連付けて管理し、活用する必要がある。

これらを実現するには、センシングデータを収集するための個別の通信プロトコルを動作させること、かつ、専用のシステムを開発／構築、又はセンシングデータと別途収集したメタデータとを人手を介して関連付けることが考えられる。しかし、この手法には以下のような困難性がある。
（１）複数システムの開発／構築や人手の収集稼働によるコストの増大や運用の煩雑化が発生する。
（２）別個に取得したセンシングデータとメタデータの関連付けの際のエラー発生（例えば、ヒューマンエラー）が発生する。

これらの困難性を解決する収集方法が期待されるが、具体的な手段は明らかにされていない。そこで、本発明は、上記課題を解決するために、単独の通信プロトコルでセンシングデータと各種のメタデータを収集することができ、且つエラー無くセンシングデータとメタデータとを関連付けることができるデータ収集システム及びデータ取集方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るデータ収集システムは、ＬＬＤＰのような軽量の通信プロトコルを用い、フレームの独自拡張領域にセンシングデータを格納し、センシングデータと各種のメタデータを一括で送信することとした。

具体的には、本発明に係るデータ収集システムは、端末からデータ収集部への通信を標準規格化された通信プロトコルで行うデータ収集システムであって、
前記端末は、センサーデバイスが検出したセンシングデータを、前記通信プロトコルで規定されるフレーム内の、メタデータを格納する領域とは異なる拡張領域に格納し、
前記データ収集部は、前記フレームに記載される前記端末を識別する情報に基づいて、前記センシングデータと前記メタデータとを関連付ける
ことを特徴とする。

また、本発明に係るデータ収集方法は、端末からデータ収集部への通信を標準規格化された通信プロトコルで行うデータ収集方法であって、
前記端末で、センサーデバイスが検出したセンシングデータを、前記通信プロトコルで規定されるフレーム内の、メタデータを格納する領域とは異なる拡張領域に格納すること、及び前記データ収集部で、前記フレームに記載される前記端末を識別する情報に基づいて、前記センシングデータと前記メタデータとを関連付けること
を特徴とする。

ＬＬＤＰは、ＩｏＴのデータ収集システムにおいて標準規格化されており、かつ、高い性能を要求しない軽量の通信プロトコルである。本データ収集システムは、ＬＬＤＰのような軽量で標準規格化された通信プロトコルを利用して、センシングデータと各種のメタデータを一括して収集する。このため、従来の方法で課題となっていた、コスト向上や運用の煩雑化、および、センシングデータとメタデータの関連付けの際のエラー発生を回避して、経済的かつ信頼性の高いシステムを実現できる。

従って、本発明は、単独の通信プロトコルでセンシングデータと各種のメタデータを収集することができ、且つエラー無くセンシングデータとメタデータとを関連付けることができるデータ収集システム及びデータ取集方法を提供することができる。

標準規格化された通信プロトコルのフレームでは拡張領域の大きさに制限がある。このため、前記端末は、前記拡張領域に収まるように前記センシングデータを加工して格納すること又は前記拡張領域に収まるように前記センシングデータを分割して複数のフレームに格納することが好ましい。

また、前記端末は、前記センサーデバイスが取得した情報を一定期間蓄積した記録、又は特定の計算を行った結果を前記センシングデータとしてもよい。

前記端末は、前記センシングデータの種別、前記センシングデータの検出タイミング、及び前記フレームの送信周期の少なくとも１つを自発的又は前記データ収取部からの指示で変更してもよい。

冗長化のために、本発明に係るデータ収集システムは、前記データ収集部は複数あり、
前記端末はそれぞれの前記データ収集部へ同じ内容の前記フレームを送信すること
を特徴とする。

本発明は、単独の通信プロトコルでセンシングデータと各種のメタデータを収集することができ、且つエラー無くセンシングデータとメタデータとを関連付けることができるデータ収集システム及びデータ取集方法を提供することができる。

本発明に係るデータ収集システムを説明する図である。 本発明に係るデータ収集システムが備える端末を説明する図である。 本発明に係るデータ収集システムが備えるデータ取集部を説明する図である。 本発明に係るデータ収集システムがフレームへセンサデータ及びメタデータを格納する例を説明する図である。 本発明に係るデータ収集システムがフレームへセンサデータ及びメタデータを格納する例を説明する図である。 本発明に係るデータ収集システムを説明する図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図１は、本実施形態のデータ収集システム３０１を説明する図である。データ収集システム３０１は、端末１１からデータ収集部１２への通信を標準規格化された通信プロトコル（ＬＬＤＰやＨＴＩＰ）で行うデータ収集システムであって、
端末１１は、センサーデバイスが検出したセンシングデータを、前記通信プロトコルで規定されるフレーム内の、メタデータを格納する領域とは異なる拡張領域に格納し、
データ収集部１２は、前記フレームに記載される前記端末を識別する情報に基づいて、前記センシングデータと前記メタデータとを関連付ける
ことを特徴とする。

データ収集ネットワーク１５は、特定の範囲に存在するセンサー端末１１とデータ収集部１２とを接続するネットワークである。データ収集ネットワーク１５は、例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、フィールドエリアネットワーク（ＦＡＮ）、ＩｏＴエリアネットワークなどである。

センサー端末１１は、観測対象に関するセンシングを行い、センシングデータを生成する。同じデータ収集ネットワーク１５内に、単一種類のセンサー端末１１が複数存在する場合と、複数種類のセンサー端末が存在する場合がある。センサー端末１１は、例えば、ＬＬＤＰもしくはＨＴＩＰのような軽量で標準規格化された通信プロトコルを用い、センシングデータと、製品名/型番などの機器情報やネットワーク構成情報などの各種のメタデータを一括してデータ収集部１２へ送信する。センサー端末１１の詳細については後述する。

データ収集部１２は、例えば、ＩｏＴゲートウェイ、アクセスポイント、その他の各種収容装置である。データ収集部１２は、収集したセンシングデータ及びメタデータをセンサー端末１１に関連付けた状態の情報とし、データ分析部１３へ渡す。データ収集部１２の詳細についても後述する。

データ分析部１３は、データ収集部１２から渡された前記情報を保管し、分析に供する。データ分析部１３は、データ収集部１２と同一装置内にある場合と別装置内にある場合がある。別装置内の場合は、ネットワークを介してデータ収集部１２から離れた場所にあってもよい。

図２は、センサー端末１１を説明する図である。センサー端末１１は、センサーデバイス１１ａ、機器情報格納処理部１１ｃ、センシングデータ格納処理部１１ｂ、及びプロトコル動作部１１ｄを有する。センサーデバイス１１ａは、観測対象に関するセンシングを行う。機器情報格納処理部１１ｃは、観測対象の機器情報（例えば、機器のメーカ名、機種名、型番等）を収集し、フレームの所定位置に当該情報を格納する。センシングデータ格納処理部１１ｂは、センサーデバイス１１ａからのセンシングデータをフレームの独自拡張領域に格納する。プロトコル動作部１１ｄは、独自拡張領域にセンシングデータが格納されたフレームをデータ収集部１２へ送信する。通信プロトコルは、ＬＬＤＰやＨＴＩＰ（ＪＪ－３００．００）が例示される。

センシングデータ格納処理部１１ｂは、フレームの独自拡張領域の様式／制限に適合するように、センシングデータを、ある短縮コードに変換して格納したり、分割して複数フレームに分けて格納（フラグメンテーション）するなど、加工した後にフレームに格納してもよい。

センシングデータ格納処理部１１ｂは、センシングデータをフレームに格納する格納タイミングを任意に設定することができる。例えば、当該格納タイミングをセンシングデータ更新の都度とすることもできるし、センシングデータを逐次格納ではなく一定期間蓄積したタイミングで格納してもよい。また、センシングデータ格納処理部１１ｂは、センシングデータを一定期間蓄積した場合、その記録（ログ）や、特定の計算／統計処理をした結果をフレームに格納してもよい。

フレームに格納するセンシングデータの種別や格納タイミングは固定されていても変動してもよい。センサー端末１１自身の判断、データ分析部１３やデータ収集部１２からの指示でセンシングデータの種別や格納タイミングを動的に変更してもよい。
また、フレームの送信周期も固定されていてもよいし変動してもよい。センサー端末１１自身の判断、データ分析部１３やデータ収集部１２からの指示でフレームの送信周期を動的に変更してもよい。

図３は、データ収集部１２を説明する図である。データ収集部１２は、プロトコル動作部１２ａ、収集データ処理部１２ｂ及びデータ一括送信部１２ｃを有する。プロトコル動作部１２ａは、センサー端末１１からの独自拡張領域にセンシングデータが格納されたフレームを受信する。通信プロトコルは、ＬＬＤＰやＨＴＩＰ（ＪＪ－３００．００）が例示される。収集データ処理部１２ｂは、受信したフレームからセンシングデータと各種のメタデータを取り出し、これらをセンサー端末１１の個体を識別する情報（例：ＭＡＣアドレス）を基にデータベースに整理する。データ一括送信部１２ｃは、所定のタイミングで、前記データベースに整理されたデータをフレームのペイロード部分に格納し、当該フレームをデータ分析部１３へ送信する。データ一括送信部１２ｃは、データ分析部１３の要件に応じて、前記データベース内の一部のデータのみを送信してもよいし、全てのデータを送信してもよい。

図４は、データ収集システム３０１が通信プロトコルとしてＬＬＤＰ（例えば非特許文献３を参照。）を採用する場合、フレームへセンサデータ及びメタデータを格納する例を説明する図である。図４（Ａ）は、ＬＬＤＰのフレーム構成を説明する図である。ＬＬＤＰのフレームは、ヘッダーとデータユニットで構成される。図４（Ｂ）は、データユニットのフォーマットを説明する図である。データユニットは、必須ＴＬＶ、任意ＴＬＶ、及び終端ＴＬＶで構成される。図４（Ｃ）は、１つの任意ＴＬＶのフォーマットを説明する図である。任意ＴＬＶは、ＴＬＶタイプ、ＴＬＶ長、及び情報領域で構成される。図４（Ｄ）は、任意ＴＬＶのタイプの一覧である。ＴＬＶタイプに“１”～“８”を入力すると、当該任意ＴＬＶの情報領域に装置名、メーカー名、ＭＡＣアドレス、あるいはＩＰアドレスなどの各種情報をメタデータとして格納することができる。また、ＴＬＶタイプに“１２７”を入力すると、当該任意ＴＬＶの情報領域が拡張領域となり、センシングデータを格納することができる。

図５は、データ収集システム３０１が通信プロトコルとしてＨＴＩＰ（例えば非特許文献４を参照。）を採用する場合、フレームへセンサデータ及びメタデータを格納する例を説明する図である。図５（Ａ）は、ＨＴＩＰのフレーム構成を説明する図である。ＨＴＩＰのフレームは、ＴＬＶタイプや長さを記述する領域とデータ領域で構成される。図５（Ｂ）は、データ領域のフォーマットを説明する図である。データ領域は、機器情報ＩＤ、機器情報データ長、及び機器情報で構成される。図５（Ｃ）は、機器情報ＩＤの一覧である。機器情報ＩＤに“１”～“４”、“２０”～“２７”、“５０”～“５４”を入力すると、当該データ領域の機器情報領域に装置名、メーカー名、ＭＡＣアドレス、あるいはＩＰアドレスなどの各種情報をメタデータとして格納することができる。また、機器情報ＩＤに“２５５”を入力すると、当該データ領域の機器情報領域がベンダ独自拡張領域となり、センシングデータを格納することができる。

（実施形態２）
図６は、本実施形態のデータ収集システム３０２を説明する図である。データ収集システム３０２は、データ収集部１２が複数になったことが図１のデータ収集システム３０１との相違点である。つまり、データ収集システム３０２は、データ収集部１２が複数あり、端末１１がそれぞれのデータ収集部１２へ同じ内容のフレームを送信することを特徴とする。

センサー端末１１の動作は実施形態１で説明した動作と同じである。ただし、フレーム送信時に、センサー端末１１は、ＬＬＤＰもしくはＨＴＩＰのブロードキャスト動作により、当該フレームをデータ収集ネットワーク１５にある複数のデータ収集部１２に同報送信する。

各データ収集部１２の動作は実施形態１で説明した動作と同じである。データ分析部１３は、複数のデータ収集部１２からセンサー端末１１毎に整理されたセンシングデータとメタデータを取得することができる。データ分析部１３は、複数のデータ収集部１２からのデータが同一であればいずれかのデータ収集部１２からのデータを採用すればよい。また、あるデータ収集部１２からのデータが欠けている場合、他のデータ収集部１２からのデータを採用することで、データの欠落を回避することができる。

つまり、データ収集システム３０２は、図１のデータ収集システム３０１と比べて、冗長化によりシステム信頼性を向上させることができる。

（他の実施形態）
上述したセンサー端末１１及びデータ収集部１２は、コンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

１１：センサー端末
１１ａ：センサーデバイス
１１ｂ：センシングデータ格納部
１１ｃ：機器情報格納部
１１ｄ：プロトコル動作部
１２：データ収集部
１２ａ：プロトコル動作部
１２ｂ：収集データ処理部
１２ｃ：データ一括送信部
１３：データ分析部
１５：データ収集ネットワーク
３０１、３０２：データ収集システム

Claims (7)

1. 端末からデータ収集部への通信を標準規格化された通信プロトコルで行うデータ収集システムであって、
   前記端末は、センサーデバイスが検出したセンシングデータを、前記通信プロトコルで規定されるフレーム内の、機器情報ないしネットワーク構成情報であるメタデータを格納する領域とは異なる、任意のデータを格納できる領域である拡張領域に格納し、センシングデータとメタデータを一括して送信すること、及び
   前記データ収集部は、前記フレームに記載される前記端末を識別する情報に基づいて、前記センシングデータと前記メタデータとを関連付けること
   を特徴とするデータ収集システム。
2. 前記端末は、前記拡張領域に収まるように前記センシングデータを加工して格納することを特徴とする請求項１に記載のデータ収集システム。
3. 前記端末は、前記拡張領域に収まるように前記センシングデータを分割して複数のフレームに格納することを特徴とする請求項１に記載のデータ収集システム。
4. 前記端末は、前記センサーデバイスが取得した情報を一定期間蓄積した記録、又は特定の計算を行った結果を前記センシングデータとすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のデータ収集システム。
5. 前記端末は、前記センシングデータの種別、前記センシングデータの検出タイミング、及び前記フレームの送信周期の少なくとも１つを自発的又は前記データ収集部からの指示で変更することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のデータ収集システム。
6. 前記データ収集部は複数あり、
   前記端末はそれぞれの前記データ収集部へ同じ内容の前記フレームを送信すること
   を特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のデータ収集システム。
7. 端末からデータ収集部への通信を標準規格化された通信プロトコルで行うデータ収集方法であって、
   前記端末で、センサーデバイスが検出したセンシングデータを、前記通信プロトコルで規定されるフレーム内の、機器情報ないしネットワーク構成情報であるメタデータを格納する領域とは異なる、任意のデータを格納できる領域である拡張領域に格納し、センシングデータとメタデータを一括して送信すること、及び
   前記データ収集部で、前記フレームに記載される前記端末を識別する情報に基づいて、前記センシングデータと前記メタデータとを関連付けること
   を特徴とするデータ収集方法。

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