JP7389611B2 - 時系列データ収集・分析支援システム及びプログラム - Google Patents
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Description
はじめに、本実施例で使用される用語の定義を行う。
[iPNT]
iPNTとは、「Indoor Position, Navigation, Timing」の略称であり、GNSS互換信号を用いて、屋内空間に高精度な時刻、タイミング、位置座標、メッセージ情報を放送して高精度時刻同期を実現する仕組みをいう。
具体的には、上空のGNSS信号を受信したTAS装置で独自の時刻メッセージを生成し、そのメッセージを既存のTV共視聴システムなどの伝送経路を利用して、建物内に放送として配信するなどがある。ここで、GPS信号(iPNT信号)を送信したい任意の場所にiPNT送信機を設置して、IMESS同様にiPNT信号(GNSS信号)を送信する。そのiPNTを受信したGNSS受信機では、位置情報やメッセージを読み取ると同時に時刻メッセージを読みとることで、高精度な同期信号(1PPS)を出力できることとなる。
[IMES]
IMESとは、「Indoor Messaging System」の略称であり、IMES信号は、GNSS信号を補完するための疑似的な信号である。
[IMESS-TS信号]
IMESS-TSとは、「Indoor Messaging System - Timing Sync」の略称であり、IMESS-TS信号は、典型的には、位置(Position)、時刻(Clock)、タイミング信号(Timing)を含む信号である。
[IMESS-TAS信号]
IMESS-TASとは、「Indoor Messaging System - Timing Authentication Sync」の略称であり、IMESS-TAS信号は、IMESS-TS信号に認証情報が付加されたものである。
[刻印]
本実施形態における刻印とは、到来ないし受信したデータに対して時刻情報や認証情報を付加する処理をいう。時刻情報や認証情報が付加されたデータは、以後新たなデータのセットとして取り扱われることができる。
本発明の理解のために、まず、本発明の基本動作概念について説明する。本発明が適用された典型的なシーンは、ビルや施設に設置されたセンサデータからのデータを集約し、PIMS(操業情報管理システム)等の解析サーバへ伝送するものであるが、データを集約する装置としては、ゲートウェイ(Gateway、GW)やハブ(Hub)といったネットワークノードが採用される。そして、本発明の一実施形態におけるネットワークノードでは、次の機能が実現される。
(2)上記(1)のネットワークノードの地理的位置を示す位置情報を刻印する機能。
(3)屋内においては、iPNT送信機信号を受信したGNSS端末から出力される位置情報・時刻情報・タイミングを利用してデータパケットごとにそのパケットが生成された時刻、位置(及び必要に応じて認証キー)を格納する機能。
(4)iPNTからの送信を受信したGNSS受信機からの出力を用いて、位置、時刻(及び必要に応じて認証キー)を刻印する機能。
(5)位置および時刻を利用した認証サービスの提供
「いつ」および「どこで」を証明するための認証サービス(例えば、後述するTOTP)を提供できる。クラウドサービスやEコーマスサービスなどにおいて、「だれが」を証明するためのユーザ認証に加えて、「いつ」および「どこで」という制約を制御できる。このような認証サービスを利用することで、例えば、クラウドサービスに対するジオフェンスとして優位に機能する。
また、本発明は、加速度センサ以外にも、設備周辺のIoTセンサデータを収集及び伝送することも想定している。それらのデータには、センシングされた時点での時刻データ(時刻情報)が含まれていないことが多く、また、仮に時刻データ(時刻情報)が含まれていても時刻の基準が統一されていないので、たとえば異なる種類のセンサ同士のデータを組み合わせて解析する場合には時刻の統一化が必要であり、本発明はこれらを実現すべく構成されている。
また、IoTゲートウェイ(GW)120は、IoT機器またはIoT端末であり、振動センサ131、IoTセンサ132等のIoTセンサは、IoT端末またはIoTデバイスである。この点、IoTゲートウェイ(GW)120と振動センサ131、IoTセンサ132等のIoTセンサは、ともにIoT端末としての機能を発揮するという性質を有する。
さらに、本発明の他の実施形態においては、本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムを含む時刻同期システムとしても実現される(図2~図6を参照して後述)。
IoTゲートウェイ120に対して無線接続されるIoTセンサ151~153についても同様である。
本発明の一実施形態において、解析システムには、OSIsoft社のPI Systemを採用することができる。PI Systemは、設備等の操業パフォーマンス管理に必要な情報(生産実績、品質情報、設備稼働率など)をリアルタイムに視覚化及び共有化する、PIMS(操業情報管理システム)である。
本発明の一実施形態において、解析システムは、リアルタイムで時系列の予測的な情報を提供することができ、一例として、多種業種(石油・ガス、電力、採鉱、製造等)にわたるユーザやシステムと、複数のデータソースとから、高い信頼性を有する時系列データを収集、分析、可視化、及び共有することができる。
図1に示されるシステムは、本発明の一実施形態にかかる時系列データ収集・分析支援システムの最良の形態の一つではあるがこれに制限されるものではない。図2に示されるシステムは、図1に示されるシステム構成の着想の元となるシステム構成例である。図2に示されるシステム内には、図1に示されるシステムの各機能が備わっているが、当業者は、設計上の種々のバリエーションを採用することができ、各モジュール間の対応関係は必ずしも固定的ではない。
以下、本発明の理解のために、図2に示されるシステムをベースとして、図1に示されるシステムにおけるモジュールとの対応関係を明らかにしながら、本発明の一実施形態における個別のモジュール機能等について説明する。
(1)屋内における測位サービスの提供
GNSS(GPSや準天頂衛星(Quasi-Zenith Satellite System:QZSS)など)からのGNSS信号を受信できない屋内であっても、GNSSと互換性を有する測位サービスおよび階層情報を提供できる。
GNSSに同期した西暦年、月、日、時、分、秒の情報を提供できる。うるう年やうるう秒についても考慮される。
GNSS(GPSやQZSSなど)に同期したタイミング信号(例えば、1秒パルス信号/1PPS信号)を提供できる。
GNSS(GPSやQZSSなど)との比較校正に利用できる周波数源(クロック)を提供できる。
「いつ」および「どこで」を証明するための認証サービス(例えば、後述するTOTP)を提供できる。クラウドサービスやEコーマスサービスなどにおいて、「だれが」を証明するためのユーザ認証に加えて、「いつ」および「どこで」という制約を制御できる。このような認証サービスを利用することで、例えば、クラウドサービスに対するジオフェンスとして優位に機能する。
図3に示されるとおり、IF信号生成回路121は、変調回路122と、ローパスフィルタ(LPF:Low Pass Filter)123と、デジタルアナログ変換器(DAC:Digital Analog Converter)124とを含む。
IMES-TAS信号にシークレットコードが含まれる場合には、伝送RF信号の復調結果に含まれるシークレットコードをセキュアに出力するためのインターフェイスをさらに実装するようにしてもよい。
また、図6においては、デジタル処理ブロック221とアナログ処理ブロック223とが別個に示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、1つのチップ上に混載ないし実装されてもよい。
また、図10中、t1~t11は時系列の流れを示し、経時的に後述する動作や処理が行われるものである。
なお、本発明の一実施形態において、時刻情報を刻印するとは、集約した各生計測データに時刻情報を付加して1つのデータセットとする処理を行うことをいう。
また、本発明の一実施形態において、各生計測データには、計測値データのほか、各センサの位置情報を含めることができる(この場合は、各センサが自身の位置情報を記憶しているか、あるいは、各センサ自身が位置情報を記憶していない場合であっても、ゲートウェイの位置情報を代表的に利用して各センサの位置とすることもできる。)。
ここで、アプリケーション等によって利用されるデータのデータ形式等について、図12を参照して説明する。
あるいは、センサの位置情報に関し、GWの位置情報が代表的に利用されて、各センサの位置情報とされてもよい。
本発明の一実施形態において、これらの情報は、IoTGW120へ送信される。
そして、ステップS1107に進み、IoTGW120において収集されたデータ(群)に対する時間情報の刻印処理がなされる。一実施形態において、ここでの刻印処理で採用される時刻情報は、IoTGW120におけるデータの受付時間である。これらの刻印処理は、一例として、図10のステップ1003、S1008、S1012、S1017である。
101 iPNT送信機
110 iPNT受信機
120 IoTゲートウェイ(GW)
131 振動センサ
132 IoTセンサ
141a、141b LPW
142a、142b BT
143a、143b WiFi
151、152、153 IoTセンサ
160 ネットワーク(専用線、ローカルネットワーク、インターネット等)
170 解析サーバ
199 インターネット
Claims (4)
- GNSS信号を受信できないIoT端末に対してiPNTからの時刻情報を提供し、前記IoT端末から非同期で送信されるデータを時系列データとして収集し、前記時系列データの分析を支援するシステムあって、
前記iPNTからの時刻情報を管理し、
前記システムと同期をとっている無線通信端末のうちの親端末に対し、前記管理している前記iPNTの時刻情報を提供するものであって、
前記親端末は、前記IoT端末から非同期で受信したデータを、時刻刻印タイミングとなる単位時間ごとに集約し、前記集約されたデータに対して前記iPNTからの前記時刻刻印タイミングでの時刻情報を刻印する
ことを特徴とするシステム。 - GNSS信号を受信できないIoT端末から非同期で受信したデータに対してiPNTからの時刻情報を与え、前記時刻情報が与えられた前記データを時系列データとして収集し、前記時系列データの分析を支援するためのシステムであって、
前記iPNTからの時刻情報を管理し、
前記IoT端末から非同期で収集したデータを時刻刻印タイミングとなる単位時間ごとに集約し、
前記集約したデータに対して前記iPNTからの前記時刻刻印タイミングでの時刻情報を刻印する
ことを特徴とするシステム。 - GNSS信号を受信できないIoT端末に対してiPNTからの時刻情報を提供し、前記IoT端末から非同期で送信されるデータを時系列データとして収集し、前記時系列データの分析を支援するシステム上で動作するプログラムあって、前記システム上で実行されたとき、
前記iPNTからの時刻情報を管理させるステップと、
前記システムと同期をとっている無線通信端末のうちの親端末に対し、前記管理している前記iPNTの時刻情報を提供させるステップと、
前記親端末に、前記IoT端末から非同期で受信したデータを、時刻刻印タイミングとなる単位時間ごとに集約させ、前記集約されたデータに対して前記iPNTからの前記時刻刻印タイミングでの時刻情報を刻印させるステップと
を実行することを特徴とするプログラム。 - GNSS信号を受信できないIoT端末から非同期で受信したデータに対してiPNTからの時刻情報を与え、前記時刻情報が与えられた前記データを時系列データとして収集し、前記時系列データの分析を支援するためのシステム上で動作するプログラムであって、前記システム上で実行されたとき、
前記iPNTからの時刻情報を管理させるステップと、
前記IoT端末から非同期で収集したデータを時刻刻印タイミングとなる単位時間ごとに集約させるステップと、
前記集約されたデータに対して前記iPNTからの前記時刻刻印タイミングでの時刻情報を刻印させるステップと
を実行することを特徴とするプログラム。
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