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センサーネットワークとは?

  • 2011年1月10日 2:17 PM

センサーネットワーク

 センサーネットワークとは、設置環境のデータを計測する複数のセンサが相互に接続されたネットワークです(図1)。技術革新によりセンサーは小型化、省電力で動作するようになりました。また、単に物理量を計測できる機能にとどまらず、簡単な情報処理機能と通信機能を有するスマートセンサーが開発され使われるようになりました。


図1 センサーネットワークの概要

 現在では、センサーは安価に大量生産できるようになり、温度や電力など多種多様な量をいたるところで計測できるようになりました。次に問題になることは、ありとあらゆる場所に設置可能となったセンサから効率よくデータを収集し、どう観測やモニタリングに役立てることです。森林に設置される電池駆動の二酸化炭素センサーのように、電源確保に制約がある場合もあり、できるだけ電力を使用しないに通信する必要があります(図2)。


図2 森林での観測における電池駆動センサー

 多量のセンサーを設置し、膨大なデータを取得できるようになりましたが、信頼のできるセンサーを選別する必要もあります。センサーの中には、長期間稼動した結果、物理的に故障し異常な値を観測値として計測するものが出てきます。センサーネットワークからこれらセンサーを取り除き、データに含めないようにする必要もあります。

センサーネットワークの事例

 センサーネットワークを用いた研究をいくつか紹介したいと思います。さまざまな方面でセンサーネットワークは研究されていますが、例えば高齢者向けの見守りシステムが挙げられます。これは、高齢者が住む宅内にセンサーを複数設置し、それから収集できるデータを利用して病気で倒れていないかどうか生活を見守るシステムです(図3)。


図3 急病向けの見守りシステム

 他の例としては、愛地球博で運用された「万博アメダス」という地球環境を観測するセンサーネットワークがあります。会場内に設置されたセンサーで気温や二酸化炭素濃度を計測し、それをインターネットからリアルタイムに閲覧できるシステムです。温暖化が地球規模の問題としてその対策が多方面で議論されていますが、センサーネットワークはそれらの議論を支える貴重なデータを提供することになるでしょう。

センサーネットワークの研究

 当研究室では、センサーネットワークの技術を構築する基礎と応用の研究を進めています。基礎研究としては、センサーネットワークで故障したセンサーを検知する異常診断(図4)があります。応用研究としては、上記で紹介した宅内向け高齢者見守りシステムや、他にも人工衛星や地上観測などのデータを用いて宇宙の環境を予報する宇宙天気予報(図5)があります。


図4 センサーの異常診断ネットワーク(動的関係ネットワーク)。プラスの記号はセンサーを正常、マイナスの記号は異常と診断している。

図5 観測データを用いた宇宙天気予報

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