JP5195521B2 - センサデータ統合装置 - Google Patents

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Description

本発明は、アプリケーション端末からのリクエストに応じてセンサネットワークから集信したデータを効率的に配信するセンサデータ統合装置に関するものである。
従来のセンサネットワークシステムでは、センサノードの出力は1つのセンサネットワークシステムに対応しているだけであり、複数の異なるセンサネットワークシステム間で、センサノードの出力を共有することは難しかった。また、無線通信を利用するセンサノードでは、電池の消費電力を抑制して長期間の使用を実現するため、通信時間を極めて短時間に抑制したいという要求がある。一方、複数のセンサネットワークシステムで、センサノードの出力を共有するには、センサノードの出力に詳細な情報が付加されていることが望ましい。このため、消費電力の抑制を優先して、センシングデータに簡素な情報しか付加しない場合には、詳細な情報が欠落して、センサノードが出力するセンシングデータを複数のセンサネットワークで共有できなくなるという問題があった。逆に、センサノードに詳細な情報を付加したデータを送信すると、通信するデータ量が増えた分だけ消費電力が増大するので、センサノードの長期間の使用ができなくなると共に、多数のセンサノードを利用する際には1つのセンサノードが冗長な通信を行うことで、有限の無線通信帯域の利用効率が低下するという問題があった。
これらの対策として、無線ネットワークから受信したセンシングデータに予め設定した意味情報を付加してから有線ネットワークに送信することで、リソースの制約が多い無線ネットワークの負荷を低減して利用効率を向上させ、情報量が豊かなデータによりサーバやユーザ計算機のアプリケーションでは、データの利用を容易にする提案がある(例えば、特許文献1参照)。そして、サーバに格納されるセンシングデータには、ゲートウェイ(基地局)で意味情報が付加されているので、サーバがセンシングデータに加工を施すことなく、センシングデータをユーザ計算機のアプリケーションで容易に利用することができる。
特開2007−156779号公報
しかし、上記特許文献1に記載のシステムでは、ゲートウェイでセンシングデータに意味情報を付加しているのでゲートウェイにおける情報処理の負荷が大きくなり、しかも、複数のゲートウェイで複数のセンサネットワークを管理していてアプリケーション端末からは必要なデータがどのゲートウェイにあるのかわからないので、ゲートウェイは不要なデータにも意味情報を付加して送信するという無駄が生じることがあるという問題がある。
また、上記特許文献1に記載のシステムでは、意味情報を変更する場合には、複数のゲートウェイで意味情報を変更しなければならないという問題がある。
また、上記特許文献1に記載のシステムでは、複数のゲートウェイからデータを受け取るシステムでは、複数のアプリケーション端末のそれぞれで物理量変換の処理を行うことが必要になり、しかも、物理量の単位が複数存在する場合は単位を統一するための物理量変換の処理も必要になるという問題がある。
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ゲートウェイ及びアプリケーション端末における情報処理の負荷の軽減及びゲートウェイからアプリケーション端末への通信量の削減を図ることができるセンサデータ統合装置を提供することにある。
本発明のセンサデータ統合装置は、少なくとも1つのアプリケーション端末並びにセンサノード及びゲートウェイを含む複数のセンサネットワークと、通信網を介して通信可能なセンサデータ統合装置であって、前記アプリケーション端末からのリクエスト及び前記ゲートウェイからのデータを集信する集信部と、前記複数のセンサネットワークの各ゲートウェイと、各センサノードの配置を示す空間名との対応を含む空間情報テーブルを記憶する情報管理手段と、記リクエストに含まれる空間名に関するデータが存在するゲートウェイを特定する処理を行う情報解決手段と、前記特定されたゲートウェイから集信されたデータを前記リクエストを送信したアプリケーション端末に配信する配信部とを有することを特徴としている。
本発明のセンサデータ統合装置によれば、アプリケーション端末からのリクエストに応じてセンサネットワークから集信したデータを効率的に配信するシステムにおいて、ゲートウェイ及びアプリケーション端末における情報処理の負荷を軽減することができ、また、ゲートウェイからアプリケーション端末への通信量を削減することができるという効果がある。
本発明の実施の形態に係るセンサデータ統合装置を含むシステム全体の構成を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態に係るセンサデータ統合装置の内部構成の一例を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態におけるセンサ情報管理部内のセンサノード情報テーブルの例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるセンサ情報管理部内のセンサ種別情報テーブルの例を示す図である。 (a)及び(b)は、本発明の実施の形態における空間情報管理部内の空間情報テーブルの例を示す図である。 (a)〜(e)はそれぞれ、センサノードの配置例、空間IDの例、他の空間IDの例、ゲートウェイID(GWID)の例、各センサノードのセンサIDの例を示す図である。 本発明の実施の形態に係るセンサデータ統合装置の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における空間情報解決部の動作の一例を示すフローチャートである。
図1は、本発明の実施の形態に係るセンサデータ統合装置2を含むシステム全体の構成を概略的に示す図である。図1に示されるシステムは、少なくとも1つのセンサネットワーク1(個々のセンサネットワークを区別する場合には、符号1a,1bを用いる。)と、センサデータ統合装置2と、少なくとも1つのアプリケーション端末3(個々のアプリケーション端末を区別する場合には、符号3a,3bを用いる。)とを有している。センサネットワーク1、センサデータ統合装置2、及びアプリケーション端末3は、通信網4を介して通信可能に接続されている。
センサネットワーク1は、通常、1つ以上のセンサノード11(個々のセンサノードを区別する場合には、符号11a,11bを用いる。)と、センサノード11を管理するゲートウェイ12とから成る。センサノード11は、例えば、状態量を検出(計測)して検出結果を出力するセンサ(図示せず)と、通信部(図示せず)とを有する装置である。センサノード11の通信部が無線通信部である場合には、センサノード11は、電力を供給する電池などの電源部(図示せず)をも有する。センサノード11のセンサによる検出結果であるセンシングデータは、センサノード11の通信部からゲートウェイ12に送信され、ゲートウェイ12から通信網4を介してセンサデータ統合装置2に供給される。
アプリケーション端末3は、通信網4を介してセンサデータ統合装置2にリクエストを送信し、センサデータ統合装置2から通信網4を介して配信されたデータを処理するアプリケーションを持つ端末である。センサデータ統合装置2は、センサネットワーク1のゲートウェイ12から供給されたデータを通信網4を介して集信し、集信したデータのうちのアプリケーション端末3から送信されたリクエストに一致したデータを、通信網4を介してアプリケーション端末3に配信する。
図2は、センサデータ統合装置2の内部構成の一例を概略的に示すブロック図である。図2に示されるように、センサデータ統合装置2は、集信部21と、リクエスト管理部22と、センサ情報管理部23と、空間情報管理部24と、空間情報解決部25と、フィルタ管理部26と、データ管理部27と、配信部28と、通信インタフェース29とを有する。センサ情報管理部23及び空間情報管理部24は、情報管理手段31を構成する。また、リクエスト管理部22及び空間情報解決部25は、情報解決手段32を構成する。また、フィルタ管理部26及びデータ管理部27は、フィルタ手段33を構成する。
集信部21は、アプリケーション端末3からのリクエストやセンサネットワーク1からのデータを集信する。リクエスト管理部22は、センサ情報管理部23と空間情報管理部24に格納されている情報を利用して、アプリケーション端末3からのリクエストの情報を解決して、リクエストを管理する。
センサ情報管理部23は、センサノード情報テーブル23aとセンサ種別情報テーブル23bとを保持しており、これらのテーブルによりセンサ情報を管理する。図3は、センサ情報管理部23内のセンサノード情報テーブル23aの例を示す図であり、図4は、センサ情報管理部23内のセンサ種別情報テーブル23bの例を示す図である。センサ情報管理部23のセンサノード情報テーブル23aは、センサに関する情報を解決するために、センサノードと複数のセンサとの対応を記憶するものである。本実施の形態においては、図3に示されるように、センサノード情報テーブル23aは、ノードID(例えば、N01〜N25)と、センサID(例えば、S01〜S03)とからなる。なお、図3は例示にすぎず、ノードIDの数、センサIDの数、これらの対応関係は、図示の例に限定されない。ここで、「解決する」とは、例えば、リクエストにノードIDの情報が含まれる場合に、そのノードIDに対応するセンサIDの情報を得る(例えば、絞り込む)ことなどをいう。また、センサ情報管理部23のセンサ種別情報テーブル23bは、センサに関する情報を解決するために、センサ種別と複数の単位との対応を記憶するものである。本実施の形態においては、図4に示されるように、センサ種別情報テーブル23bは、センサID(例えば、S01〜S03)と、センサ種別(例えば、温度、湿度)と、単位(例えば、℃、%、F)とからなる。なお、図4は例示にすぎず、センサIDの数、センサ種別、単位、これらの対応関係は、図示の例に限定されない。ここで、「解決する」とは、例えば、センサ種別と単位が指定された場合に、センサ種別及び単位の両方の条件に対応するセンサIDの情報を得る(例えば、絞り込む)ことなどをいう。
空間情報管理部24は、空間情報テーブル24aを保持しており、このテーブルにより空間情報を管理する。図5(a)及び(b)は、空間情報管理部24内の空間情報テーブル24aの例を示す図である。本実施の形態においては、図5(a)及び(b)に示されるように、空間情報管理部24の空間情報テーブル24aは、空間に関する情報を解決するために、複数のゲートウェイ11と複数の空間名との対応、複数のセンサノード1と複数の空間名との対応などを記憶する。本実施の形態においては、空間情報テーブル24aは、複数の空間ID(例えば、A1〜A4,B1〜B3)と、複数のゲートウェイID(GWID)(例えば、GW1〜GW5)と、複数のノードID(例えば、N01〜N25)と、複数の空間名(例えば、第1〜第5チーム、居室1窓側など)とからなる。ここで、「空間名」とは、座標上の位置ではなく、特定の場所に対して人が命名した名称である。空間情報解決部25は、空間情報管理部24の空間情報テーブル24aの情報を利用して空間情報を解決する。なお、図5(a)及び(b)は例示にすぎず、空間IDの数、GWIDの数、センサIDの数、空間名の数及び名称、これらの対応関係は、図示の例に限定されない。ここで、「解決する」とは、例えば、空間名が指定された場合に、GWID及びノードIDの情報を得る(例えば、絞り込む)ことなどをいう。
図6(a)〜(e)はそれぞれ、ノードID(例えば、N01〜N25)を持つ複数のセンサノードについての、配置例、空間IDの例(例えば、A1〜A4)、他の空間IDの例(例えば、B1〜B3)、ゲートウェイ(GW)IDの例(例えば、GW1〜GW5)、センサIDの例(例えば、S01〜S03)を示す図である。図6(a)〜(d)には、図5(a)及び(b)に示される空間情報テーブル24aが示すセンサノード11の配置例が示されている。また、図6(e)には、図3に示されるセンサノード情報テーブル23aのセンサノード11の配置例が示されている。
図2において、フィルタ管理部26は、データの絞り込みや物理量変換のためのフィルタを保持する。データ管理部27は、空間情報解決部25からのデータにフィルタ管理部26が保持するフィルタを適用してデータを管理する。配信部28は、データ管理部27からのデータを配信する。通信インタフェース29は、センサデータ統合装置2と通信網4との間でリクエストやデータを送受信するためのインタフェースである。
アプリケーション端末3からのリクエストは、センサネットワーク1からのデータに対する要求条件をまとめたものである。本実施の形態では、リクエストは、例えば、センサ情報管理部23のセンサ種別及び/又は単位(図4のセンサ種別情報テーブル23bにおけるセンサ種別及び/又は単位など)、及び、空間情報管理部24の空間名(図5(a)及び(b)の空間情報テーブル24aにおける空間名など)の中のいずれか1つ以上を指定する。ただし、これはリクエストの例示にすぎず、いずれかのセンサネットワークが提供する情報をリクエストの項目に含めることができる。
次に、センサデータ統合装置2の動作について説明する。図7は、本実施の形態に係るセンサデータ統合装置2の動作の一例を示すフローチャートである。また、図8は、本実施の形態における空間情報解決部25の動作の一例を示すフローチャートであり、空間情報解決部25が空間情報管理部24の空間情報テーブル24aの情報を利用して空間情報を解決する動作の一例を示す。
図7に示されるように、センサデータ統合装置2においては、先ず、集信部21が、アプリケーション端末3からリクエストを受け取り(ステップST1)、次に、リクエスト管理部22が、センサ情報管理部23のセンサノード情報テーブル23aのセンサに関する情報(図3のセンサID)とセンサノードに関する情報(図3のノードID)を参照する(ステップST2)。次に、リクエスト管理部22が、空間情報管理部24の空間情報テーブル24aの空間名に関する情報(図5(a)及び(b)の空間ID)とセンサノードに関する情報(図5(a)及び(b)のノードID)を参照し(ステップST3)、次に、リクエスト管理部22で参照した情報を利用して、サプリケーション端末3からのリクエストを解決する(ステップST4)。
次に、集信部21が、センサネットワーク1からデータを受け取り(ステップST5)、空間情報解決部25が、空間情報を解決する(ステップST6)。次に、データ管理部27が、センサネットワーク1から受け取ったデータに、リクエスト管理部22で解決した情報を付加する(ステップST7)。次に、データ管理部27が、データにフィルタ管理部26の絞り込みのフィルタを適用し(ステップST8)、次に、データにフィルタ管理部26の物理量変換のフィルタを適用する(ステップST9)。次に、配信部28が、通信インタフェース29及び通信網4を介して、アプリケーション端末3からのリクエストに応じたデータをアプリケーション端末3に配信する(ステップST10)。
図8に示されるように、空間情報解決部25で空間情報を解決するには、空間情報解決部25が、空間情報管理部24の空間情報テーブル24aの空間名とゲートウェイの情報(図5(a)及び(b)の空間名及びGWID)を参照し(ステップST61)、参照した情報を利用して空間情報を解決し(ステップST62)、空間情報でデータを絞り込む(ステップST63)。
次に、図6(a)〜(e)及び図7を用いて具体例を説明する。センサデータ統合装置2がいずれかのアプリケーション端末3から受け取ったリクエストを、空間名が「第1チーム」で、センサ種別が「温度」で、単位が「℃」とする(ステップST1)。図4のセンサ種別情報テーブル23bを参照すると、センサ種別が「温度」であり且つ単位が「℃」であるのは、センサIDが「S01」であるセンサである。また、センサ種別が「温度」であり且つ単位が「F」であるのは、センサIDが「S03」であるセンサである。また、図3のセンサノード情報テーブル23aを参照すると、センサIDが「S01」であるのは、ノードIDが「N01,N02,…,N15」であるセンサノードである。また、センサIDが「S03」であるのは、ノードIDが「N16,N17,…,N25」であるセンサノードである(ステップST2)。
図5(a)及び(b)の空間情報管理部24の空間情報テーブル24aを参照すると、空間名が「第1チーム」であるセンサノードは、ノードIDが「N01,N02,N03,N04,N05」であるセンサノードである(ステップST3)。よって、センサ情報を解決すると、センサ種別が「温度」であり且つ単位が「℃」であるのは、ノードID「N01,N02,…,N15」のセンサノードであり、センサ種別が「温度」であり且つ単位が「F」であるのは、ノードID「N16,N17,…,N25」のセンサノードである。また、ノード情報を解決すると、空間名が「第1チーム」であるのは、ノードID「N01,N02,N03,N04,N05」のセンサノードである(ステップST4)。
複数のゲートウェイ「GW1,GW2,GW3,GW4,GW5」からのデータを受け取って(ステップST5)、空間情報を参照すると、空間名が「第1チーム」であるのは、GWIDが「GW1」のゲートウェイであり、空間情報を解決すると、空間名が「第1チーム」であるのは、GWIDが「GW1」のゲートウェイであるので、データ管理部27に渡されるデータは、GWIDが「GW1」のゲートウェイからのデータに絞り込まれる(ステップST6)。データ管理部27で解決した情報をデータに付加し(ステップST7)、絞り込みのフィルタを適用して、空間情報のノードIDで絞り込むと、データは、ノードID「N01,N02,N03,N04,N05」のセンサノードからのデータに絞り込まれる。その後に、センサ情報のセンサ種別で絞り込むと、データは、ノードID「N01,N02,N03,N04,N05」のセンサノードからのデータに絞り込まれる(ステップST8)。ノードID「N01,N02,N03,N04,N05」のセンサノードからの絞り込まれたデータは、センサ種別が「温度」である且つ単位が「℃」であるので、摂氏の温度のセンサのデータを摂氏に物理量変換するフィルタを適用する(ステップST9)。そして、フィルタを適用してリクエストに一致させたデータをアプリケーション端末3に配信する(ステップST10)。
以上に説明したように、本実施の形態に係るセンサデータ統合装置2においては、空間情報管理部24の空間情報テーブル24aによって、複数のゲートウェイ(例えば、図5(a)及び(b)のGWIDがGW1〜GW5のゲートウェイ))と空間名(例えば、図5(a)及び(b)の「第1チーム」など)との対応を記憶して管理しているので、アプリケーション端末3が要求する空間名のデータが、複数のゲートウェイ12のいずれに存在するかを判定することができ、配信すべきデータが存在するゲートウェイを複数のゲートウェイ12の内の1つ又は複数に絞り込むことができる。このため、本実施の形態のセンサデータ統合装置2によれば、ゲートウェイ12からセンサデータ統合装置2を介してアプリケーション端末3へ配信されるデータの通信量を削減することができるという効果がある。
また、複数のゲートウェイの内の1つに絞り込まれたゲートウェイ12からセンサデータ統合装置2を介してアプリケーション端末3にデータを配信するときに、センシングデータに多くの意味情報を付加する必要がなくなるので、ゲートウェイ12における情報処理の負荷を軽減することができる。
また、複数のゲートウェイの内の1つに絞り込まれたゲートウェイ12からセンサデータ統合装置2を介してアプリケーション端末3にデータを配信するときには、ゲートウェイ12で付加される意味情報を変更する場合には、1つのゲートウェイ12で意味情報を変更すればよいので、各ゲートウェイにおける情報処理の負荷が軽減される。
さらに、フィルタによる処理を実行することにより、アプリケーション端末3における物理量変換の負荷を軽減することができて、「単位」が複数存在する場合にアプリケーション端末3で複数の物理量変換をしなくてよいという効果がある。
なお、センサデータ統合装置2は、実装時には、他の装置(例えば、アプリケーション端末3のいずれか1つなど)と同一の装置上に配置されてもよい。
1,1a,1b センサネットワーク、 2 センサデータ統合装置、 3,3a,3b アプリケーション端末、 4 通信網、 11,11a,11b センサノード、 12 ゲートウェイ、 21 集信部、 22 リクエスト管理部、 23 センサ情報管理部、 23a センサノード情報テーブル、 23b センサ種別情報テーブル、 24 空間情報管理部、 24a 空間情報テーブル、 25 空間情報解決部、 26 フィルタ管理部、 27 データ管理部、 28 配信部、 29 通信インタフェース、 31 情報管理手段、 32 情報解決手段、 33 フィルタ手段、 A1〜A5,B1〜B3 空間ID、 GW1〜GW5 ゲートウェイ(GW)ID、 N01〜N25 ノードID、 S01〜S03 センサID。

Claims (12)

  1. 少なくとも1つのアプリケーション端末並びにセンサノード及びゲートウェイを含む複数のセンサネットワークと、通信網を介して通信可能なセンサデータ統合装置であって、
    前記アプリケーション端末からのリクエスト及び前記ゲートウェイからのデータを集信する集信部と、
    前記複数のセンサネットワークの各ゲートウェイと、各センサノードの配置を示す空間名との対応を含む空間情報テーブルを記憶する情報管理手段と、
    記リクエストに含まれる空間名に関するデータが存在するゲートウェイを特定する処理を行う情報解決手段と、
    前記特定されたゲートウェイから集信されたデータを前記リクエストを送信したアプリケーション端末に配信する配信部と
    を有することを特徴とするセンサデータ統合装置。
  2. 前記情報管理手段は、各センサノードとセンサとの対応を含むセンサノード情報テーブルを記憶し、
    前記情報解決手段は、前記センサノード情報テーブルのセンサ情報と前記空間情報テーブルの空間情報を利用して前記リクエストの情報を解決する
    ことを特徴とする請求項1に記載のセンサデータ統合装置。
  3. 前記情報管理手段は、各センサとセンサ種別と検出値の単位との対応を含むセンサ種別情報テーブルを記憶し、
    前記情報解決手段は、前記センサ種別情報テーブルのセンサ情報と前記センサノード情報テーブルのセンサ情報と前記空間情報テーブルの空間情報を利用して前記リクエストの情報を解決する
    ことを特徴とする請求項2に記載のセンサデータ統合装置。
  4. 前記配信部によって配信される前のデータに適用するフィルタを有するフィルタ手段をさらに有し、
    前記情報解決手段は、前記いずれかのテーブルを利用して、前記配信部によって配信される前のデータに適用する前記フィルタを決定する
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のセンサデータ統合装置。
  5. 前記空間情報テーブルは、ゲートウェイと複数の空間名との対応を記憶することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のセンサデータ統合装置。
  6. 前記空間情報テーブルは、センサノードと複数の空間名との対応を記憶することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のセンサデータ統合装置。
  7. 前記空間情報テーブルは、空間IDとゲートウェイIDとノードIDと空間名の対応を記憶す
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のセンサデータ統合装置。
  8. 前記情報解決手段は、前記空間情報テーブルを利用して、どのセンサネットワークのゲートウェイのデータを取得すればよいかを解決することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のセンサデータ統合装置。
  9. 前記情報解決手段は、前記空間情報テーブルを利用して、配信されるデータを絞り込むことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のセンサデータ統合装置。
  10. 前記情報解決手段によって決定された前記フィルは、センサ情報でデータを絞り込むことを特徴とする請求項に記載のセンサデータ統合装置。
  11. 前記情報解決手段によって決定された前記フィルは、データを複数の単位に変換することができる物理量変換を行うことを特徴とする請求項に記載のセンサデータ統合装置。
  12. 前記フィルタ手段は、前記集信部から受け取ったデータに前記情報解決手段で参照した情報を付加し、前記情報解決手段によって決定された前記フィルタによる処理を行って前記配信部に渡すことを特徴とする請求項に記載のセンサデータ統合装置。
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