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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-13
(45)【発行日】2024-06-21
(54)【発明の名称】データロガー及びデータ収集システム
(51)【国際特許分類】
G08C 15/00 20060101AFI20240614BHJP
G01D 9/00 20060101ALI20240614BHJP
G05B 23/02 20060101ALI20240614BHJP
B23K 9/10 20060101ALN20240614BHJP
【ＦＩ】
G08C15/00 E
G01D9/00 A
G05B23/02 301U
B23K9/10 Z
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2021127516
(22)【出願日】2021-08-03
(65)【公開番号】P2023022576
(43)【公開日】2023-02-15
【審査請求日】2023-12-13
(73)【特許権者】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】永尾 剣一
(72)【発明者】
【氏名】錦 尚志
(72)【発明者】
【氏名】吉永 忠史
(72)【発明者】
【氏名】中島 佳之
(72)【発明者】
【氏名】松原 敬信
(72)【発明者】
【氏名】山科 勇輔
【審査官】藤澤 和浩
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－１７３８６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１３３６５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１７４８７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－１８２１１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０８Ｃ １３／００－２５／０４
Ｇ０１Ｄ ９／００－ ９／４２
Ｇ０５Ｂ ２３／０２
Ｂ２３Ｋ ９／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
一つ又は複数のセンサからデータを収集するデータ収集部と、前記データを収集した順に時系列に並べたデータセットを作成するデータ整列部と、
前記データセットを出力する出力部と、
を備えるＰＬＣ（Programmable Logic Controller）と、
前記ＰＬＣが出力した前記データセットを取得し、前記データセットに含まれる各データを所定の固定長データに変換しつつ自装置の時刻に基づいてタイムスタンプを付与し、前記データセットを所定のデータ形式に整形するデータ整形部と、
整形後の前記データセットを所定の周期で他装置へ送信する送信部と、
を備えるゲートウェイと、
を備えるデータロガー。
【請求項2】
前記データ整形部は、前記データを１６進数表記に変換して所定のデータサイズが割り当てられたデータ領域へ格納することにより前記固定長データに変換し、前記データセットをＪＳＯＮ（JavaScript Object Notation）形式に整形する、請求項１に記載のデータロガー。
【請求項3】
前記データ整列部は、第１の周期で収集した前記データを前記第１の周期より長い第２の周期ごとのデータに平滑化して、平滑化後の前記データを時系列順に蓄積する、請求項１または請求項２に記載のデータロガー。
【請求項4】
前記データ整列部は、前記データを１ミリ秒単位で収集して、収集した前記データを時系列順に蓄積する、請求項１から請求項３の何れか１項に記載のデータロガー。
【請求項5】
前記送信部は、ＶＰＮ（Virtual Private Network）通信により前記データセットを前記他装置へ送信する、請求項１から請求項４の何れか１項に記載のデータロガー。
【請求項6】
前記出力部は、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）により前記データセットを前記ゲートウェイへ出力する、請求項１から請求項５の何れか１項に記載のデータロガー。
【請求項7】
前記ゲートウェイは、ＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバと時刻の同期を行う時刻同期部、をさらに備える請求項１から請求項６の何れか１項に記載のデータロガー。
【請求項8】
前記センサからのデータ収集周期が複数存在し、前記データ整列部は収集周期の異なるデータ別に前記データセットを作成する、請求項１から請求項７の何れか１項に記載のデータロガー。
【請求項9】
前記ゲートウェイは、前記送信部が送信した前記データセットを記憶媒体に記録する記録部、をさらに備える請求項１から請求項８の何れか１項に記載のデータロガー。
【請求項10】
請求項１から請求項９の何れか１項に記載のデータロガーと、サーバと、監視端末と、
を備え、
前記サーバは、前記データロガーが送信した前記データセットを受信し、受信した前記データセットの欠落を検出すると、前記データセットの欠落を前記監視端末へ通知する、データ収集システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、データロガー及びデータ収集システムに関する。
【背景技術】
【0002】
溶接の作業現場では、溶接品質の安定化、手戻りの低減など作業の効率化が求められている。溶接品質を安定化するためには、溶接の実施中に、センサ等で計測した溶接パラメータの値を遅延なく高速に取得し、取得した溶接パラメータから現在の溶接品質を分析し、その分析結果を溶接士にフィードバックする必要がある。
【0003】
特許文献１には、地震等の広範囲に影響する事象に関するリアルタイムな状況把握、解析等を実現するために、国内外の広範囲に設置された多数のセンサから計測値を収集し、それらの時刻同期を行って、各観測点から得られた情報をわかりやすく表示するセンサ・クラウドシステムが開示されている。しかし、特許文献１には、溶接作業に要求されるような高速なデータ収集に関する記載は無い。
【0004】
また、市場において、高速なデータ収集が可能な機器が提供されているが、このような機器は高価であり、拡張性に乏しいなどの理由で使用できない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許第６１１２４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
遅延なく高速にデータ収集できるデータロガーが求められている。
【0007】
本開示は、上記課題を解決することができるデータロガー及びデータ収集システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示のデータロガーは、ＰＬＣと、ゲートウェイと、を備える。ＰＬＣは、一つ又は複数のセンサからデータを収集するデータ収集部と、前記データを収集した順に時系列に並べたデータセットを作成するデータ整列部と、前記データセットを出力する出力部と、を備える。ゲートウェイは、前記ＰＬＣが出力した前記データセットを取得し、前記データセットに含まれる各データを所定の固定長データに変換しつつ自装置の時刻に基づいてタイムスタンプを付与し、前記データセットを所定のデータ形式に整形するデータ整形部と、整形後の前記データセットを所定の周期で他装置へ送信する送信部と、を備える。
【0009】
本開示のデータ収集システムは、上記のデータロガーと、サーバと、監視端末とを備え、前記サーバは、前記データロガーが送信した前記データセットを受信し、受信した前記データセットの欠落を検出すると、前記データセットの欠落を前記監視端末へ通知する。
【発明の効果】
【0010】
上述のデータロガー及びデータ収集システムによれは、遅延なく高速にデータを収集することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】実施形態に係るデータ収集システムの一例を示す図である。
【図2】実施形態に係るデータロガーの一例を示す機能ブロック図である。
【図3】実施形態に係るデータ処理について説明する第１の図である。
【図4】実施形態に係るデータ処理について説明する第２の図である。
【図5】実施形態に係るデータロガーの動作の一例を示すフロー図である。
【図6】実施形態に係るデータ収集システムの動作の一例を示すフロー図である。
【図7】実施形態に係るデータ収集システムのハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本開示のデータロガー及びデータ収集システムについて、図１～図７を参照して説明する。
＜実施形態＞
（システム構成）
図１に、本実施形態に係るデータ収集システム１０を溶接現場に適用した、溶接支援システム１００の構成例を示す。溶接支援システム１００は、溶接機１と、データ収集システム１０と、表示装置６と、を備える。溶接機１は、溶接電流などの溶接条件を調整するためのレバー、スイッチ等と計器類が設けられた操作パネルを備えている。溶接士８０は、溶接機１の操作パネルで溶接条件を調整しながら、溶接機１に接続された溶接棒２を用いて、被溶接物３の溶接を実施する。データ収集システム１０のデータロガー４は、溶接機１および溶接部位付近に設置された図示しないセンサと接続されていて、溶接中に、溶接機１が備えるセンサ、溶接部位付近に設けられたセンサが計測した計測値（プロセスデータ）をリアルタイムに取得する。データロガー４によって取得される計測値を溶接パラメータとよぶ。溶接パラメータは、溶接の品質や状態を判定するために必要な情報である。溶接パラメータには、溶接電圧、溶接電流など、溶接の品質等の判断に必要とされる複数のパラメータが含まれている。
＜実施形態＞
（システム構成）
図１に、本実施形態に係るデータ収集システム１０を溶接現場に適用した、溶接支援システム１００の構成例を示す。溶接支援システム１００は、溶接機１と、データ収集システム１０と、表示装置６と、を備える。溶接機１は、溶接電流などの溶接条件を調整するためのレバー、スイッチ等と計器類が設けられた操作パネルを備えている。溶接士８０は、溶接機１の操作パネルで溶接条件を調整しながら、溶接機１に接続された溶接棒２を用いて、被溶接物３の溶接を実施する。データ収集システム１０のデータロガー４は、溶接機１および溶接部位付近に設置された図示しないセンサと接続されていて、溶接中に、溶接機１が備えるセンサ、溶接部位付近に設けられたセンサが計測した計測値（プロセスデータ）をリアルタイムに取得する。データロガー４によって取得される計測値を溶接パラメータとよぶ。溶接パラメータは、溶接の品質や状態を判定するために必要な情報である。溶接パラメータには、溶接電圧、溶接電流など、溶接の品質等の判断に必要とされる複数のパラメータが含まれている。
【0013】
データ収集システム１０は、データロガー４と、エッジサーバ５と、クラウドサーバ７と、ＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバ８と、監視端末９と、を備える。データ収集システム１０は、データロガー４が収取したデータを、エッジサーバ５とクラウドサーバ７の両方へ送信し、各サーバでデータロガー４が収集したデータを活用したり、蓄積したりすることができる。エッジサーバ５と、クラウドサーバ７と、ＮＴＰサーバ８と、監視端末９は、コンピュータで構成されたサーバ端末装置やＰＣ（personal computer）等である。エッジサーバ５は、データロガー４の比較的近くに設置されていて、データロガー４とエッジサーバ５とはローカルなネットワークで通信可能に接続されている。図１の溶接支援システム１００の場合、エッジサーバ５には、溶接士８０の溶接作業を支援する機能が搭載されている。例えば、エッジサーバ５は、データロガー４が収集した溶接パラメータから作業中の溶接品質が良好かどうかを判定する学習済みの判定モデルを備えている。エッジサーバ５は、データロガー４からリアルタイムに送られてくる溶接パラメータを学習済みの判定モデルによって判定し、その判定結果を表示装置６へ表示する。溶接士８０は、表示装置６に表示される情報を参考にしながら溶接作業を行う。
【0014】
また、クラウドサーバ７は、データセンタなどに設置されており、データロガー４とクラウドサーバ７とは、携帯電話通信網（キャリア網）やインターネット網などのネットワークＮＷを経由したＶＰＮ（Virtual Private Network）接続によるセキュアな閉域網を介して通信可能に接続されている。溶接支援システム１００では、データロガー４は、収集した溶接パラメータをリアルタイムにエッジサーバ５へ送信するとともにクラウドサーバ７へ送信し、クラウドサーバ７は、図示しないストレージシステムにデータロガー４から受信したデータを蓄積する。蓄積されたデータは、例えば、上述の判定モデルを構築する際の学習データとして用いられる。
【0015】
ＮＴＰサーバ８は、ネットワークＮＷを介してデータロガー４と通信可能に接続されている。ＮＴＰサーバ８は時刻を管理するサーバ端末装置であり、データロガー４の時刻同期に用いられる。エッジサーバ５とクラウドサーバ７は、データロガー４から受信したデータに欠落が無いかどうかを検出する機能を有している。欠落があった場合、エッジサーバ５とクラウドサーバ７は、監視端末９へエラーを通知する。監視端末９は、エッジサーバ５とローカルなネットワークで通信可能に接続され、クラウドサーバ７とネットワークＮＷを介して通信可能に接続されている。監視端末９は、エッジサーバ５またはクラウドサーバ７からエラーが通知されると、データの欠落を通知する表示などを行う。
【0016】
溶接品質を判定するためには、例えば、１ｍｓｅｃ程度の高周期で遅延なく溶接パラメータを取得する必要があり、このような周期でデータを収集する高速データロガーは一般に提供されていない。また、仮に存在したとしても高速データロガーは高価で、そのうえ、継続的にデータを取得するうえでストレージ容量の確保が困難、外部のストレージシステムにデータを蓄積する場合に安全性が確保できないなどの課題を有する場合が多い。そこで、本実施形態では、これらの要求を満たすデータロガー４およびデータ収集システム１０を提供する。
【0017】
（データロガーの構成）
図２に実施形態に係るデータロガーの一例を示す機能ブロック図を示す。
データロガー４は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）４１と、ＰＬＣ４２と、ゲートウェイ４３（以下、ＧＷ４３のように記載する。）と、を備える。ＰＬＣ４１、４２は、一般に市場で提供されているプログラマブルロジックコントローラである。ＧＷ４３は、一般に市場で提供されているゲートウェイ端末装置である。本実施形態では、これらの汎用品を組み合わせて、高速データロガーを構成する。
図２に実施形態に係るデータロガーの一例を示す機能ブロック図を示す。
データロガー４は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）４１と、ＰＬＣ４２と、ゲートウェイ４３（以下、ＧＷ４３のように記載する。）と、を備える。ＰＬＣ４１、４２は、一般に市場で提供されているプログラマブルロジックコントローラである。ＧＷ４３は、一般に市場で提供されているゲートウェイ端末装置である。本実施形態では、これらの汎用品を組み合わせて、高速データロガーを構成する。
【0018】
（ＰＬＣ：高速系）
ＰＬＣ４１は、高速系のデータを収集するために設けられたＰＬＣである。高速系のデータとは、例えば、溶接電流や溶接電圧などの１ｍｓｅｃ単位で収集する必要があるデータである。ＰＬＣ４１は、入力部４１１と、データ整列部４１２と、出力部４１３とを備える。
入力部４１１は、センサによる計測値を入力する入力ポート等のインタフェースを含んで構成され、各種センサから計測値などのデータを取得する。例えば、入力部４１１は、溶接電流などの溶接パラメータ（連続値）を取得する。
データ整列部４１２は、入力部４１１が取得したデータから所定の周期ごとのデータをサンプリングして、入力部４１１によって取得された順にサンプリングしたデータを並べたデータセットを作成する。データ整列部４１２は、データセットに含まれるデータ数が所定個となるまで（又は所定時間だけ）、データセットの最後に次々と新たにサンプリングしたデータを追加しながら、このデータセットをＰＬＣ４１のメモリ上に保持する。例えば、入力部４１１が、溶接電流値を連続して取得している場合、データ整列部４１２は、連続的に取得された電流値から１ｍｓｅｃごとの値を選択して、時系列にこの値を並べて管理する。ここで、１ｍｓｅｃとは、ＰＬＣの処理速度の限界に近い速度、周期である。
出力部４１３は、データ出力用の出力ポート等のインタフェースを含んで構成され、データ整列部４１２によって作成、保持されたデータセットをＧＷ４３へ出力する。例えば、出力部４１３は、データ処理速度を確保するためにイーサネットポートからＵＤＰ（User Datagram Protocol）によりデータセットをＧＷ４３へ送信する。イーサネットポートは出力ポートの一例である。
ＰＬＣ４１は、高速系のデータを収集するために設けられたＰＬＣである。高速系のデータとは、例えば、溶接電流や溶接電圧などの１ｍｓｅｃ単位で収集する必要があるデータである。ＰＬＣ４１は、入力部４１１と、データ整列部４１２と、出力部４１３とを備える。
入力部４１１は、センサによる計測値を入力する入力ポート等のインタフェースを含んで構成され、各種センサから計測値などのデータを取得する。例えば、入力部４１１は、溶接電流などの溶接パラメータ（連続値）を取得する。
データ整列部４１２は、入力部４１１が取得したデータから所定の周期ごとのデータをサンプリングして、入力部４１１によって取得された順にサンプリングしたデータを並べたデータセットを作成する。データ整列部４１２は、データセットに含まれるデータ数が所定個となるまで（又は所定時間だけ）、データセットの最後に次々と新たにサンプリングしたデータを追加しながら、このデータセットをＰＬＣ４１のメモリ上に保持する。例えば、入力部４１１が、溶接電流値を連続して取得している場合、データ整列部４１２は、連続的に取得された電流値から１ｍｓｅｃごとの値を選択して、時系列にこの値を並べて管理する。ここで、１ｍｓｅｃとは、ＰＬＣの処理速度の限界に近い速度、周期である。
出力部４１３は、データ出力用の出力ポート等のインタフェースを含んで構成され、データ整列部４１２によって作成、保持されたデータセットをＧＷ４３へ出力する。例えば、出力部４１３は、データ処理速度を確保するためにイーサネットポートからＵＤＰ（User Datagram Protocol）によりデータセットをＧＷ４３へ送信する。イーサネットポートは出力ポートの一例である。
【0019】
（ＰＬＣ：低速系）
ＰＬＣ４２は、低速系のデータを収集するために設けられたＰＬＣである。低速系のデータとは、１ｍｓｅｃといった高速、高周期で収集する必要がないデータである。ＰＬＣ４２は、入力部４２１と、データ整列部４２２と、出力部４２３とを備える。
入力部４２１は、センサの計測値等を入力するインタフェースを含んで構成され、各種センサから計測値などのデータを取得する。
データ整列部４２２は、入力部４２１が取得したデータから所定の周期ごとのデータをサンプリングして、これを平滑化し、平滑化後のデータを、入力部４２１によって取得された順に並べたデータセットを作成する。データ整列部４２２は、データセットに含まれるデータ数が所定個となるまで（又は所定時間だけ）、データセットの最後に次々と平滑化後のデータを追加しながら、このデータセットを保持する。例えば、入力部４２１が、ある計測値を１０ｍｓｅｃごとに取得し（又は連続して取得し）、データをサンプリングする周期が５０ｍｓｅｃであるとすると、データ整列部４２２は、５０ｍｓｅｃの間に１０ｍｓｅｃごとに取得した５個のデータを用いて平滑化処理を行う。平滑化処理とは、例えば、外れ値の除去や、平均値、中央値などを計算することである。データ整列部４２２は、例えば、５個のデータの平均値を計算して、1つ前のデータセットの最後にこの値を追加する。計測値が連続して得られる場合には、データ整列部４２２は、５０ｍｓｅｃごとに直前の５０ｍｓｅｃの間に取得された計測値の平均値を計算して、計算後の値を時系列順に並べて管理する。
出力部４２３は、データ出力のインタフェースを含んで構成され、データ整列部４２２によって作成、保持されたデータセットをＧＷ４３へ出力する。例えば、出力部４２３は、データ処理速度を確保するためにイーサネットポートからＵＤＰ（User Datagram Protocol）によりデータセットをＧＷ４３へ送信する。
ＰＬＣ４２は、低速系のデータを収集するために設けられたＰＬＣである。低速系のデータとは、１ｍｓｅｃといった高速、高周期で収集する必要がないデータである。ＰＬＣ４２は、入力部４２１と、データ整列部４２２と、出力部４２３とを備える。
入力部４２１は、センサの計測値等を入力するインタフェースを含んで構成され、各種センサから計測値などのデータを取得する。
データ整列部４２２は、入力部４２１が取得したデータから所定の周期ごとのデータをサンプリングして、これを平滑化し、平滑化後のデータを、入力部４２１によって取得された順に並べたデータセットを作成する。データ整列部４２２は、データセットに含まれるデータ数が所定個となるまで（又は所定時間だけ）、データセットの最後に次々と平滑化後のデータを追加しながら、このデータセットを保持する。例えば、入力部４２１が、ある計測値を１０ｍｓｅｃごとに取得し（又は連続して取得し）、データをサンプリングする周期が５０ｍｓｅｃであるとすると、データ整列部４２２は、５０ｍｓｅｃの間に１０ｍｓｅｃごとに取得した５個のデータを用いて平滑化処理を行う。平滑化処理とは、例えば、外れ値の除去や、平均値、中央値などを計算することである。データ整列部４２２は、例えば、５個のデータの平均値を計算して、1つ前のデータセットの最後にこの値を追加する。計測値が連続して得られる場合には、データ整列部４２２は、５０ｍｓｅｃごとに直前の５０ｍｓｅｃの間に取得された計測値の平均値を計算して、計算後の値を時系列順に並べて管理する。
出力部４２３は、データ出力のインタフェースを含んで構成され、データ整列部４２２によって作成、保持されたデータセットをＧＷ４３へ出力する。例えば、出力部４２３は、データ処理速度を確保するためにイーサネットポートからＵＤＰ（User Datagram Protocol）によりデータセットをＧＷ４３へ送信する。
【0020】
（ゲートウェイ）
ＧＷ４３は、通信装置である。ＧＷ４３は、ＰＬＣ４１、４２が出力したデータセットを取得し、各データセットにタイムスタンプを付与し、さらに処理負荷低減のためにデータサイズを小さくする工夫を行って、エッジサーバ５とクラウドサーバ７へ整形後のデータを送信する。
ＧＷ４３は、データ取得部４３１と、時刻同期部４３２と、タイムスタンプ付与部４３３と、データ形式変換部４３４と、データ管理部４３５と、送信部４３６と、記憶媒体記録部４３７と、を備える。
データ取得部４３１は、イーサネットポート等の入力用インタフェースを含んで構成され、ＰＬＣ４１、４２が出力したデータセット群を取得する。
時刻同期部４３２は、ＮＴＰサーバ８と通信を行って、ＧＷ４３の時刻同期を行う。
タイムスタンプ付与部４３３は、ＰＬＣ４１、４２から取得したデータセットごとに、それぞれのデータが取集された時刻のタイムスタンプを付与する。
データ形式変換部４３４は、データサイズを小さくするために、タイムスタンプ付与後のデータセットを整形する。データ形式変換部４３４は、データセットを構成する各データ（可変長の計測値）を１６進数に変換して所定のデータサイズを割り当てたデータ領域に格納することで固定長データに変換する。数値を１６進数表記に変換することでデータサイズを小さくすることができるので、元の計測値が占めるデータサイズよりも小さなデータサイズを有する固定長のデータ領域に計測値を格納することができる。また、データ形式変換部４３４は、固定長に変換され、タイムスタンプが付与されたデータセットをＪＳＯＮ（JavaScript Object Notation）形式に変換する。データセットを簡易なＪＳＯＮ形式にすることでデータサイズを抑えることができる。
データ管理部４３５は、データ形式変換部４３４が作成した整形後のデータを保持し、１秒ごとに送信部４３６へデータ送信を指示する。送信されるデータの中には、例えば、１ｍｓｅｃ単位でサンプリングされたデータが１０００個含まれ、５０ｍｓｅｃ単位でサンプリングされたデータが２０個含まれる。
送信部４３６は、イーサネットポート等の出力用インタフェースと通信用モジュールを含んで構成され、データ管理部４３５の指示に基づいて、ＪＳＯＮ形式に変換されたデータをエッジサーバ５とクラウドサーバ７へ送信する。
記憶媒体記録部４３７は、ＳＤメモリカードの読み書きができるＳＤカードユニットおよびそのドライバ等を含んで構成され、データ送信に失敗した場合のバックアップ用として、ＳＤメモリカードへ送信対象のデータを記録する。なお、記憶媒体はＳＤメモリカードに限定されず、他の記憶媒体でも良い。
ＧＷ４３は、通信装置である。ＧＷ４３は、ＰＬＣ４１、４２が出力したデータセットを取得し、各データセットにタイムスタンプを付与し、さらに処理負荷低減のためにデータサイズを小さくする工夫を行って、エッジサーバ５とクラウドサーバ７へ整形後のデータを送信する。
ＧＷ４３は、データ取得部４３１と、時刻同期部４３２と、タイムスタンプ付与部４３３と、データ形式変換部４３４と、データ管理部４３５と、送信部４３６と、記憶媒体記録部４３７と、を備える。
データ取得部４３１は、イーサネットポート等の入力用インタフェースを含んで構成され、ＰＬＣ４１、４２が出力したデータセット群を取得する。
時刻同期部４３２は、ＮＴＰサーバ８と通信を行って、ＧＷ４３の時刻同期を行う。
タイムスタンプ付与部４３３は、ＰＬＣ４１、４２から取得したデータセットごとに、それぞれのデータが取集された時刻のタイムスタンプを付与する。
データ形式変換部４３４は、データサイズを小さくするために、タイムスタンプ付与後のデータセットを整形する。データ形式変換部４３４は、データセットを構成する各データ（可変長の計測値）を１６進数に変換して所定のデータサイズを割り当てたデータ領域に格納することで固定長データに変換する。数値を１６進数表記に変換することでデータサイズを小さくすることができるので、元の計測値が占めるデータサイズよりも小さなデータサイズを有する固定長のデータ領域に計測値を格納することができる。また、データ形式変換部４３４は、固定長に変換され、タイムスタンプが付与されたデータセットをＪＳＯＮ（JavaScript Object Notation）形式に変換する。データセットを簡易なＪＳＯＮ形式にすることでデータサイズを抑えることができる。
データ管理部４３５は、データ形式変換部４３４が作成した整形後のデータを保持し、１秒ごとに送信部４３６へデータ送信を指示する。送信されるデータの中には、例えば、１ｍｓｅｃ単位でサンプリングされたデータが１０００個含まれ、５０ｍｓｅｃ単位でサンプリングされたデータが２０個含まれる。
送信部４３６は、イーサネットポート等の出力用インタフェースと通信用モジュールを含んで構成され、データ管理部４３５の指示に基づいて、ＪＳＯＮ形式に変換されたデータをエッジサーバ５とクラウドサーバ７へ送信する。
記憶媒体記録部４３７は、ＳＤメモリカードの読み書きができるＳＤカードユニットおよびそのドライバ等を含んで構成され、データ送信に失敗した場合のバックアップ用として、ＳＤメモリカードへ送信対象のデータを記録する。なお、記憶媒体はＳＤメモリカードに限定されず、他の記憶媒体でも良い。
【0021】
（高速系のデータ処理）
次に図３、図４を用いて、センサからデータを収集してからエッジサーバ５等へデータを送信するまでのデータ処理について説明する。図３に、高速系のデータ処理の概要を示す。例えば、ＰＬＣ４１は、１ｍｓｅｃ単位でパラメータ１～５の５種類のデータをサンプリングするとする。時刻ｔに取得されたパラメータ１～５をそれぞれＶ１ｔ、Ｖ２ｔ、Ｖ３ｔ、Ｖ４ｔ、Ｖ５ｔとすると、データ整列部４１２は、Ｖ１ｔ～Ｖ５ｔを１つのデータセット（データセット１とする。）としてＰＬＣ４１が備えるメモリに書き込んで保持する。データセット内のＶ１ｔ～Ｖ５ｔのデータの並び順は任意に定められた所定の並び順であり、以降も同様である。次に１ｍｓｅｃ後の時刻ｔ＋１にパラメータ１～５のデータＶ１ｔ１～Ｖ５ｔ１をサンプリングすると、データ整列部４１２は、Ｖ１ｔ１～Ｖ５ｔ１を１つのデータセット（データセット２とする。）として、データセット１の後ろにデータセット２を追加してメモリ上に保持する。さらに１ｍｓｅｃ後にＶ１ｔ２～Ｖ５ｔ２をサンプリングすると、データ整列部４１２は、Ｖ１ｔ２～Ｖ５ｔ２を同様に並べたデータセット３をデータセット２の後ろに追加してメモリ上で保持する。データ整列部４１２は、メモリ上に保持するデータセットの数がＫ個となるまで、データセットの並び順をサンプリングした順番（時系列順）に管理しながら、同様の処理を繰り返す。保持しているデータセットの数がＫ個となると、ＰＬＣ４１は、Ｋ個のデータセットの並び順を維持したまま、Ｋ個のデータセット群をＧＷ４３へ出力する。
次に図３、図４を用いて、センサからデータを収集してからエッジサーバ５等へデータを送信するまでのデータ処理について説明する。図３に、高速系のデータ処理の概要を示す。例えば、ＰＬＣ４１は、１ｍｓｅｃ単位でパラメータ１～５の５種類のデータをサンプリングするとする。時刻ｔに取得されたパラメータ１～５をそれぞれＶ１ｔ、Ｖ２ｔ、Ｖ３ｔ、Ｖ４ｔ、Ｖ５ｔとすると、データ整列部４１２は、Ｖ１ｔ～Ｖ５ｔを１つのデータセット（データセット１とする。）としてＰＬＣ４１が備えるメモリに書き込んで保持する。データセット内のＶ１ｔ～Ｖ５ｔのデータの並び順は任意に定められた所定の並び順であり、以降も同様である。次に１ｍｓｅｃ後の時刻ｔ＋１にパラメータ１～５のデータＶ１ｔ１～Ｖ５ｔ１をサンプリングすると、データ整列部４１２は、Ｖ１ｔ１～Ｖ５ｔ１を１つのデータセット（データセット２とする。）として、データセット１の後ろにデータセット２を追加してメモリ上に保持する。さらに１ｍｓｅｃ後にＶ１ｔ２～Ｖ５ｔ２をサンプリングすると、データ整列部４１２は、Ｖ１ｔ２～Ｖ５ｔ２を同様に並べたデータセット３をデータセット２の後ろに追加してメモリ上で保持する。データ整列部４１２は、メモリ上に保持するデータセットの数がＫ個となるまで、データセットの並び順をサンプリングした順番（時系列順）に管理しながら、同様の処理を繰り返す。保持しているデータセットの数がＫ個となると、ＰＬＣ４１は、Ｋ個のデータセットの並び順を維持したまま、Ｋ個のデータセット群をＧＷ４３へ出力する。
【0022】
ＧＷ４３では、タイムスタンプ付与部４３３が、Ｋ個のデータセットごとにタイムスタンプを付与する。例えば、タイムスタンプ付与部４３３は、ＮＴＰサーバ８と同期させた現在時刻から「Ｋ×１ｍｓｅｃ」分だけ過去の時刻を計算し（必要に応じて、ＰＬＣ４１からＧＷ４３へ転送されタイムスタンプを付与するまでの時間の分を考慮して、その時間の分だけさらに過去に遡った時刻を計算してもよい。）、計算した時刻を高速系のデータセット１に対するタイムスタンプとして付与し、さらにその１ｍｓｅｃ後の時刻を高速系のデータセット２に対するタイムスタンプとして付与する。また、データ形式変換部４３４は、高速系のデータセット１のＶ１ｔ～Ｖ５ｔを１６進数に変換して固定長データとし、タイムスタンプと１６進数変換後のデータを含めて、高速系のデータセット１をＪＳＯＮ形式のデータに変換する（図３の下段）。ＧＷ４３は、高速系のデータセット２～データセットＫについても同様に処理する。データ管理部４３５は、整形後の高速系データセット１～データセットＫをＧＷ４３が備えるメモリ上に保持する。
【0023】
このように本実施形態では、１ｍｓｅｃの高速データ収集を実現するために、ＰＬＣ４１ではデータロギング処理に注力し、タイムスタンプ付与などの後処理は、ＧＷ４３にて実行するように処理負荷を分散するように設計されている。
【0024】
ＰＬＣ４１は、Ｋ個のデータセットをＵＤＰ通信によりＧＷ４３に出力すると、その後も、次々とセンサから送信されるパラメータ１～５のデータに対して１ｍｓｅｃ周期でサンプリングし、新たにデータセット１～データセットＫからなるデータセット群を作成、保持し、ＫｍｓｅｃごとにＫ個のデータセット群をＧＷ４３へ出力するという処理を繰り返し行う。例えば、Ｋ＝２００であれば、ＰＬＣ４１は、２００ｍｓｅｃごとに時系列順に並べた２００個のデータセット群をＧＷ４３へ出力する。
【0025】
ＧＷ４３は、ＫｍｓｅｃごとにＫ個のデータセット群をＰＬＣ４１から受け取り、データセット単位でタイムスタンプ付与、データセット内の各データの固定長データへの変換、データセット単位でＪＳＯＮ形式に変換、という処理を継続して行う。データ管理部４３５は、タイムスタンプが古い順にデータセットを並べてメモリ上に保持し、所定の周期（例えば１秒）で、保持したデータセット群をエッジサーバ５とクラウドサーバ７へ送信する。
【0026】
（低速系のデータ処理）
図４に、低速系のデータ処理の概要を示す。ＰＬＣ４２は、例えば、５０ｍｓｅｃ単位でパラメータ６～１５の１０種類のデータをサンプリングするとする。データ整列部４２２は、時刻ｔ～時刻ｔ＋Δｔ（Δｔは５０ｍｓｅｃ）に得られたデータ（所定の周期で取得されたデータでも連続して取得されたデータでも良い）の平均値を計算し、この値を時刻ｔ＋Δｔにサンプリングしたパラメータ６～１５の値（それぞれＶ６ｔ、Ｖ７ｔ、・・・、Ｖ１５ｔ）とする。データ整列部４２２は、Ｖ６ｔ～Ｖ１５ｔを１つのデータセット（データセット１とする。）としてＰＬＣ４２が備えるメモリに書き込んで保持する。データセット内のＶ６ｔ～Ｖ１５ｔのデータの並び順は任意に定められた所定の並び順であり、以降も同様である。データ整列部４２２は、次の５０ｍｓｅｃ間に取得されたデータについても同様の処理を行って時刻ｔ＋２ΔｔにサンプリングしたデータＶ６ｔ１～Ｖ１５ｔ１を計算する。データ整列部４１２は、Ｖ６ｔ１～Ｖ１５ｔ１をデータセット２として、データセット１の後ろに追加してメモリ上にて保持する。データ整列部４２２は、メモリ上に保持するデータセットの数がＮ個となるまで、データセットの並び順をサンプリングした順番（時系列順）に管理しながら、同様の処理を繰り返す。保持しているデータセットの数がＮ個となると、ＰＬＣ４２は、Ｎ個のデータセットの並び順を維持したまま、Ｎ個のデータセット群をＵＤＰ通信によりＧＷ４３へ出力する。
図４に、低速系のデータ処理の概要を示す。ＰＬＣ４２は、例えば、５０ｍｓｅｃ単位でパラメータ６～１５の１０種類のデータをサンプリングするとする。データ整列部４２２は、時刻ｔ～時刻ｔ＋Δｔ（Δｔは５０ｍｓｅｃ）に得られたデータ（所定の周期で取得されたデータでも連続して取得されたデータでも良い）の平均値を計算し、この値を時刻ｔ＋Δｔにサンプリングしたパラメータ６～１５の値（それぞれＶ６ｔ、Ｖ７ｔ、・・・、Ｖ１５ｔ）とする。データ整列部４２２は、Ｖ６ｔ～Ｖ１５ｔを１つのデータセット（データセット１とする。）としてＰＬＣ４２が備えるメモリに書き込んで保持する。データセット内のＶ６ｔ～Ｖ１５ｔのデータの並び順は任意に定められた所定の並び順であり、以降も同様である。データ整列部４２２は、次の５０ｍｓｅｃ間に取得されたデータについても同様の処理を行って時刻ｔ＋２ΔｔにサンプリングしたデータＶ６ｔ１～Ｖ１５ｔ１を計算する。データ整列部４１２は、Ｖ６ｔ１～Ｖ１５ｔ１をデータセット２として、データセット１の後ろに追加してメモリ上にて保持する。データ整列部４２２は、メモリ上に保持するデータセットの数がＮ個となるまで、データセットの並び順をサンプリングした順番（時系列順）に管理しながら、同様の処理を繰り返す。保持しているデータセットの数がＮ個となると、ＰＬＣ４２は、Ｎ個のデータセットの並び順を維持したまま、Ｎ個のデータセット群をＵＤＰ通信によりＧＷ４３へ出力する。
【0027】
ＰＬＣ４２（低速系）からＧＷ４３へデータセット群を出力する処理と、ＰＬＣ４１（高速系）からＧＷ４３へデータセット群を出力する処理は同期して行われてもよいし（例えば、両方が２００ｍｓｅｃごと）、非同期的に行われてもよい（例えば、一方が２００ｍｓｅｃごと、他方が２５０ｍｓｅｃごと）。
【0028】
ＧＷ４３では、タイムスタンプ付与部４３３が、ＰＬＣ４２から取得したＮ個のデータセットごとにタイムスタンプを付与する。この処理は、ＰＬＣ４１から取得したＫ個のデータセットに対する処理と同様である。また、データ形式変換部４３４は、低速系のデータセット１のＶ６ｔ～Ｖ１５ｔを１６進数に変換して固定長データとし、タイムスタンプと１６進数変換後のデータを含めて、低速系のデータセット１をＪＳＯＮ形式のデータに変換する（図４の下段）。ＧＷ４３は、低速系のデータセット２～データセットＮについても同様に処理する。データ管理部４３５は、整形後の低速系データセット１～データセットＮをメモリ上に保持する。
【0029】
このように本実施形態では、ＰＬＣ処理速度の限界までには至らない周期で収集するデータについては、平滑化処理を行って所定の周期でデータをサンプリングし記録する。低速系においても、ＰＬＣ４２ではデータロギング処理に注力し、タイムスタンプ付与などの後処理は、ＧＷ４３にて実行するように構成されている。
【0030】
ＰＬＣ４２は、Ｎ個のデータセット群をＧＷ４３に出力すると、その後も次々と取得されるパラメータ６～１５のデータに対して５０ｍｓｅｃ周期でサンプリングし、新たにデータセット１～データセットＮからなるデータセット群を作成、保持し、Ｎ×５０ｍｓｅｃごとにＮ個のデータセット群をＧＷ４３へ出力するという処理を繰り返し行う。例えば、Ｎ＝５であれば、ＰＬＣ４２は、２５０ｍｓｅｃごとに時系列順に並べた５個のデータセット群をＧＷ４３へ出力する。
【0031】
ＧＷ４３は、Ｎ×５０ｍｓｅｃごとにＮ個のデータセット群をＰＬＣ４２から受け取り、データセット単位でタイムスタンプ付与、データセット内の各データの固定長データへの変換、データセット単位でＪＳＯＮ形式に変換、という処理を継続して行う。データ管理部４３５は、タイムスタンプが古い順に低速系のデータセットを並べてメモリ上に保持する。データ管理部４３５は、ＰＬＣ４１から受け取った高速系のデータセットと、ＰＬＣ４２から受け取った低速系のデータセットとを別々に管理する。例えば、データ管理部４３５は、高速系のデータを１つの電子ファイル、低速系のデータを高速系とは別の１つの電子ファイルに保存する。データ管理部４３５は、例えば１秒単位で、直前の１秒間に蓄積された高速系と低速系のデータセット群をエッジサーバ５とクラウドサーバ７へ送信する。例えば、高速系において１ｍｓｅｃ単位でサンプリングしたデータを１秒単位で送信し、低速系において５０ｍｓｅｃ単位でサンプリングしたデータを１秒単位で送信する場合、データ管理部４３５は、１秒間に得られた高速系の１０００個のデータセット群と低速系の２０個のデータセット群とを同時にエッジサーバ５等へ送信する。このようにデータ管理部４３５は、異なる周期でサンプリングされた高速系と低速系のデータを別々に管理し、１秒ごとにこれらを同期してエッジサーバ５等へ送信する。
【0032】
【0033】
・高速系の処理
ＰＬＣ４１では、入力部４１１が、高速サンプリングが必要な溶接パラメータのデータを取得する。データ整列部４１２は、入力部４１１が取得したデータを所定の周期（例えば、１ｍｓｅｃ）でサンプリングする（ステップＳ１０）。データ整列部４１２は、データセットの並び順をサンプリングした順に管理しながらメモリ上でデータセット群を保持する（ステップＳ１１）。データ整列部４１２は、データセットをＫ個蓄積したか判定する（ステップＳ１２）。又は、データ整列部４１２は、最初のデータセットを保持してからＫｍｓｅｃが経過したかどうかを判定する。Ｋ個蓄積していない場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、ステップＳ１０～Ｓ１１の処理を繰り返し行う。Ｋ個蓄積すると（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、出力部４１３が、Ｋ個のデータセット群をＧＷ４３へ出力する（ステップＳ１３）。ＧＷへの出力後も、ＰＬＣ４１では、ステップＳ１０～Ｓ１３の処理が繰り返し実行される。
ＰＬＣ４１では、入力部４１１が、高速サンプリングが必要な溶接パラメータのデータを取得する。データ整列部４１２は、入力部４１１が取得したデータを所定の周期（例えば、１ｍｓｅｃ）でサンプリングする（ステップＳ１０）。データ整列部４１２は、データセットの並び順をサンプリングした順に管理しながらメモリ上でデータセット群を保持する（ステップＳ１１）。データ整列部４１２は、データセットをＫ個蓄積したか判定する（ステップＳ１２）。又は、データ整列部４１２は、最初のデータセットを保持してからＫｍｓｅｃが経過したかどうかを判定する。Ｋ個蓄積していない場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、ステップＳ１０～Ｓ１１の処理を繰り返し行う。Ｋ個蓄積すると（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、出力部４１３が、Ｋ個のデータセット群をＧＷ４３へ出力する（ステップＳ１３）。ＧＷへの出力後も、ＰＬＣ４１では、ステップＳ１０～Ｓ１３の処理が繰り返し実行される。
【0034】
ＧＷ４３では、データ取得部４３１が、ＰＬＣ４１からデータセット群を取得する（ステップＳ１４）。タイムスタンプ付与部４３３は、各データセットにタイムスタンプを付与する（ステップＳ１５）。ＧＷ４３では、所定の制御周期で時刻同期部４３２が、ＮＴＰサーバ８と通信を行ってＧＷ４３のシステム時刻がＮＴＰサーバ８の時刻に合うようにシステム時刻の調整を行っている。タイムスタンプ付与部４３３は、ＮＴＰサーバ８と同期した時刻を使って、各データセットに含まれるデータがＰＬＣ４１に取得された時刻（又はセンサによって計測された時刻）を逆算し、逆算した時刻をタイムスタンプとして各データセットに付与する。タイムスタンプは後に各時刻のセンサ値と溶接品質との関係を評価、分析等する際に重要な情報となる。また、データ形式変換部４３４は、各データセットに含まれる各計測値の可変長データを１６進数表記に変換し、固定長データに整形する（ステップＳ１６）。ステップＳ１５とステップＳ１６の処理順は任意であって、同時並行的に実行されてもよいし、ステップＳ１６、Ｓ１５の順で実行されてもよい。次にデータ形式変換部４３４は、タイムスタンプが付与され、固定長データに変換された各データセットをＪＳＯＮ形式に変換する（ステップＳ１７）。データ管理部４３５は、データ形式変換部４３４によって整形された各時刻のデータセットを送信タイミングが到来するまでの間、メモリ上で蓄積する（ステップＳ１８）。
【0035】
・低速系の処理
ＰＬＣ４２では、ＰＬＣ４１とは独立して以下の処理を行う。まず、入力部４２１が、高速サンプリングが不要な溶接パラメータのデータを取得する（ステップＳ２０）。データ整列部４２２は、入力部４２１が取得した所定期間分（＝サンプリング周期の長さ）のデータを、平均値を計算する等して平滑化し、平滑化後のデータをサンプリングした値として取得する（ステップＳ２１）。データ整列部４２２は、データセットの並び順をサンプリングした順に管理しながらメモリ上で保持する（ステップＳ２２）。データ整列部４２２は、データセットをＮ個蓄積したか判定する（ステップＳ２３）。又は、データ整列部４１２は、最初のデータセットを保持してからＮ×（サンプリング周期）ｍｓｅｃが経過したかどうかを判定する。Ｎ個蓄積していない場合（ステップＳ２３；Ｎｏ）、ステップＳ２０～Ｓ２２の処理を繰り返し行う。Ｎ個蓄積すると（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、出力部４２３は、Ｎ個のデータセット群をＧＷ４３へ出力する（ステップＳ２４）。ＧＷ４３への出力後も、ＰＬＣ４２では、ステップＳ２０～Ｓ２４の処理が繰り返し実行される。
ＰＬＣ４２では、ＰＬＣ４１とは独立して以下の処理を行う。まず、入力部４２１が、高速サンプリングが不要な溶接パラメータのデータを取得する（ステップＳ２０）。データ整列部４２２は、入力部４２１が取得した所定期間分（＝サンプリング周期の長さ）のデータを、平均値を計算する等して平滑化し、平滑化後のデータをサンプリングした値として取得する（ステップＳ２１）。データ整列部４２２は、データセットの並び順をサンプリングした順に管理しながらメモリ上で保持する（ステップＳ２２）。データ整列部４２２は、データセットをＮ個蓄積したか判定する（ステップＳ２３）。又は、データ整列部４１２は、最初のデータセットを保持してからＮ×（サンプリング周期）ｍｓｅｃが経過したかどうかを判定する。Ｎ個蓄積していない場合（ステップＳ２３；Ｎｏ）、ステップＳ２０～Ｓ２２の処理を繰り返し行う。Ｎ個蓄積すると（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、出力部４２３は、Ｎ個のデータセット群をＧＷ４３へ出力する（ステップＳ２４）。ＧＷ４３への出力後も、ＰＬＣ４２では、ステップＳ２０～Ｓ２４の処理が繰り返し実行される。
【0036】
ＧＷ４３では、データ取得部４３１が、ＰＬＣ４２からデータセット群を取得する（ステップＳ２５）。タイムスタンプ付与部４３３は、各データセットにタイムスタンプ付与する（ステップＳ２６）。タイムスタンプ付与部４３３は、ＮＴＰサーバ８と同期した時刻を使って、各データセットに含まれるデータがＰＬＣ４２に取得された時刻（又はセンサによって計測された時刻）を逆算し、逆算した時刻をタイムスタンプとして各データセットに付与する。例えば、時刻ｔ～時刻ｔ＋Δｔの間に取得されたデータをサンプリングして得られたデータセットについて、タイムスタンプ付与部４３３は、時刻ｔ＋Δｔや時刻ｔ、又は（時刻ｔ＋時刻ｔ＋Δｔ）÷２などのタイムスタンプを付与する。また、データ形式変換部４３４は、各データセットに含まれる各計測値の可変長データを１６進数表記に変換し、固定長データに整形する（ステップＳ２７）。ステップＳ２６とステップＳ２７の処理順は任意であって、同時並行的に実行されてもよいし、ステップＳ２６、Ｓ２７の順で実行されてもよい。次にデータ形式変換部４３４は、タイムスタンプが付与され、固定長データに変換された各データセットをＪＳＯＮ形式に変換する（ステップＳ２８）。データ管理部４３５は、データ形式変換部４３４によって整形された各時刻のデータセットを送信タイミングが到来するまでの間、メモリ上で蓄積する（ステップＳ２９）。
【0037】
・送信処理
次にデータ管理部４３５は、送信タイミングが到来したかどうかを判定する（ステップＳ３０）。例えば、１秒ごとに高速系と低速系のデータセット群を送信する場合、１秒ごとの送信タイミングが到来しない間は（ステップＳ３０；Ｎｏ）、ＧＷ４３は、ステップＳ１４～Ｓ１８の処理と、ステップＳ２５～Ｓ２９の処理とを、それぞれＰＬＣ４１、ＰＬＣ４２からデータセット群を取得したタイミングに合わせて実行し、データ管理部４３５は、ＧＷ４３が備えるメモリ上で、高速系のデータセット群と低速系のデータセット群とを別々の電子ファイルに蓄積する。
次にデータ管理部４３５は、送信タイミングが到来したかどうかを判定する（ステップＳ３０）。例えば、１秒ごとに高速系と低速系のデータセット群を送信する場合、１秒ごとの送信タイミングが到来しない間は（ステップＳ３０；Ｎｏ）、ＧＷ４３は、ステップＳ１４～Ｓ１８の処理と、ステップＳ２５～Ｓ２９の処理とを、それぞれＰＬＣ４１、ＰＬＣ４２からデータセット群を取得したタイミングに合わせて実行し、データ管理部４３５は、ＧＷ４３が備えるメモリ上で、高速系のデータセット群と低速系のデータセット群とを別々の電子ファイルに蓄積する。
【0038】
送信タイミングが到来すると（ステップＳ３０；Ｙｅｓ）。データ管理部４３５は、メモリ上に蓄積した高速系のデータセット群を含む電子ファイルと低速系のデータセット群を含む電子ファイルの送信を通信部４４６に指示する。通信部４４６は、高速系と低速系の電子ファイルをエッジサーバ５とクラウドサーバ７へ送信する。次に記憶媒体記録部４３７は、ＧＷ４３が備えるＳＤカードユニットに装着されたＳＤメモリカードへ、ステップＳ３６にて送信したものと同じ高速系の電子ファイルと低速系の電子ファイルを書き込んで保存する（ステップＳ３７）。データロガー４は、図５の処理を繰り返し実行する。
【0039】
これにより、エッジサーバ５とクラウドサーバ７には、時刻同期された高速系のデータセット群と低速系のデータセット群が１秒ごとに継続して送信される。例えば、エッジサーバ５では、１秒間に収集された溶接パラメータを判定モデルによって評価し、その判定結果を表示装置６へ出力する。これにより、溶接士８０は、溶接品質をリアルタイムに確認しながら作業を進め、要すれば溶接条件の調整を行って溶接品質を維持しながら作業を継続することができる。
【0040】
［データ収集システムの動作］
次に図６を参照してデータ収集システム１０の動作について説明する。
図６は、実施形態に係るデータ収集システムの動作の一例を示すフロー図である。
まず、図５で説明した処理により、データロガー４は、高速系と低速系のデータセット群を含んだ電子ファイルをエッジサーバ５とクラウドサーバ７へ送信する（ステップＳ４０）。クラウドサーバ７は、データに欠落があるかどうかを判定する（ステップＳ４１）。例えば、高速系の電子ファイルに１０００個のデータセットが含まれていない場合、クラウドサーバ７は、データの欠落があると判定する。あるいは、高速系の電子ファイルの各データセットのタイムスタンプが１ｍｓｅｃ単位に並んでおらず、抜けがある場合、クラウドサーバ７は、高速系にデータの欠落があると判定する。また、低速系については、例えば、低速系の電子ファイルに２０個のデータセットが含まれていない場合、クラウドサーバ７は、データの欠落があると判定する。あるいは、低速系の電子ファイルの各データセットのタイムスタンプが５０ｍｓｅｃ単位に並んでおらず、抜けがある場合、クラウドサーバ７は、低速系にデータの欠落があると判定する。高速系と低速系の何れにもデータの欠落が無い場合（ステップＳ４１；Ｎｏ）、クラウドサーバ７は、データロガー４から１秒ごとに送信される高速系と低速系のデータセット群の受信処理を継続する。高速系と低速系の何れかでデータの欠落がある場合（ステップＳ４１；Ｙｅｓ）、クラウドサーバ７は、データ欠落が検知されたことを示すエラー通知を監視端末９へ送信する（ステップＳ４２）。エラー通知には、高速系と低速系の何れでデータの欠落があったか、欠落が推測される時刻などの情報が含まれていてもよい。
次に図６を参照してデータ収集システム１０の動作について説明する。
図６は、実施形態に係るデータ収集システムの動作の一例を示すフロー図である。
まず、図５で説明した処理により、データロガー４は、高速系と低速系のデータセット群を含んだ電子ファイルをエッジサーバ５とクラウドサーバ７へ送信する（ステップＳ４０）。クラウドサーバ７は、データに欠落があるかどうかを判定する（ステップＳ４１）。例えば、高速系の電子ファイルに１０００個のデータセットが含まれていない場合、クラウドサーバ７は、データの欠落があると判定する。あるいは、高速系の電子ファイルの各データセットのタイムスタンプが１ｍｓｅｃ単位に並んでおらず、抜けがある場合、クラウドサーバ７は、高速系にデータの欠落があると判定する。また、低速系については、例えば、低速系の電子ファイルに２０個のデータセットが含まれていない場合、クラウドサーバ７は、データの欠落があると判定する。あるいは、低速系の電子ファイルの各データセットのタイムスタンプが５０ｍｓｅｃ単位に並んでおらず、抜けがある場合、クラウドサーバ７は、低速系にデータの欠落があると判定する。高速系と低速系の何れにもデータの欠落が無い場合（ステップＳ４１；Ｎｏ）、クラウドサーバ７は、データロガー４から１秒ごとに送信される高速系と低速系のデータセット群の受信処理を継続する。高速系と低速系の何れかでデータの欠落がある場合（ステップＳ４１；Ｙｅｓ）、クラウドサーバ７は、データ欠落が検知されたことを示すエラー通知を監視端末９へ送信する（ステップＳ４２）。エラー通知には、高速系と低速系の何れでデータの欠落があったか、欠落が推測される時刻などの情報が含まれていてもよい。
【0041】
一方、エッジサーバ５においても、高速系と低速系のそれぞれについてデータの欠落があるかどうかを判定する（ステップＳ４３）。判定の方法は、クラウドサーバ７と同様である。高速系と低速系の何れにもデータの欠落が無い場合（ステップＳ４３；Ｎｏ）、エッジサーバ５は、データロガー４から送信される高速系と低速系のデータセット群の受信処理を継続する。高速系と低速系の何れかでデータの欠落がある場合（ステップＳ４３；Ｙｅｓ）、エッジサーバ５は、欠落の検知を示すエラー通知を監視端末９へ送信する（ステップＳ４４）。監視端末９は、エッジサーバ５又はクラウドサーバ７からエラー通知を受信すると、アラームを通知する（ステップＳ４５）。監視端末９からアラームが通知されると、監視員は、ステップＳ３２の処理でＳＤメモリカードに保存されたデータなどを使ってデータのリカバリを行ってもよい。データ収集システム１０は、図６の処理を繰り返し実行する。
【0042】
（効果）
以上説明したように、本実施形態のデータ収集システム１０によれば、データロガー４にて１ｍｓｅｃの高周期でデータを収集し、ＶＰＮ接続により、クラウドサーバ７等へリアルタイム（１秒）にデータを送信することができる。また、上述したコスト面、安全性、ストレージ容量制限などに対する要求を満たすデータロガー４およびデータ収集システム１０を実現している。具体的には、高速なデータ収集とセキュアなデータ送信を実現するために、データ収取が得意なＰＬＣ４１～４２と、データ通信が得意なＧＷ４３の２段構成としたうえで各機器に必要な機能を搭載し、これらを組み合わせることによってデータロガー４を構成する。例えば、ＧＷ４３がＮＴＰサーバ８との同期を定期的に行い、ＧＷ４３が時刻同期を保証しながらタイムスタンプを付与することで各プロセスデータの時間管理を行う。これと引き換えにＰＬＣ４１等では、データのサンプリングとサンプリングしたデータの並びを時系列順に保持することに処理を制限し高速化を実現している。また、ＧＷ４３によって、送信データ形式をＪＳＯＮ形式にすることでファイルサイズを下げ、さらに各プロセスデータのアナログ値を１６進数として扱うことで可変長データサイズの固定化を図り、処理速度の改善、データ軽量化による通信負担の軽減を実現している。また、通信の安全性については、ＶＰＮ通信を介してデータ送信し、セキュアな環境で管理されているクラウドサーバ７やストレージシステムにデータを蓄積することでセキュアな環境を実現している。また、データ容量の制限については、外部のクラウドサーバ７やストレージシステムにデータを蓄積することで制限なくデータを収集できるように構成している。また、ＰＬＣ４１～４２、ＧＷ４３、クラウドサーバ７、エッジサーバ５については、一般的に提供されている汎用品を用いることができるので、データロガー４およびデータ収集システム１０を低コストで構築することができる。また、汎用品の組み合わせにより拡張性、耐環境性に優れるデータロガー４およびデータ収集システム１０を構築することができる。
以上説明したように、本実施形態のデータ収集システム１０によれば、データロガー４にて１ｍｓｅｃの高周期でデータを収集し、ＶＰＮ接続により、クラウドサーバ７等へリアルタイム（１秒）にデータを送信することができる。また、上述したコスト面、安全性、ストレージ容量制限などに対する要求を満たすデータロガー４およびデータ収集システム１０を実現している。具体的には、高速なデータ収集とセキュアなデータ送信を実現するために、データ収取が得意なＰＬＣ４１～４２と、データ通信が得意なＧＷ４３の２段構成としたうえで各機器に必要な機能を搭載し、これらを組み合わせることによってデータロガー４を構成する。例えば、ＧＷ４３がＮＴＰサーバ８との同期を定期的に行い、ＧＷ４３が時刻同期を保証しながらタイムスタンプを付与することで各プロセスデータの時間管理を行う。これと引き換えにＰＬＣ４１等では、データのサンプリングとサンプリングしたデータの並びを時系列順に保持することに処理を制限し高速化を実現している。また、ＧＷ４３によって、送信データ形式をＪＳＯＮ形式にすることでファイルサイズを下げ、さらに各プロセスデータのアナログ値を１６進数として扱うことで可変長データサイズの固定化を図り、処理速度の改善、データ軽量化による通信負担の軽減を実現している。また、通信の安全性については、ＶＰＮ通信を介してデータ送信し、セキュアな環境で管理されているクラウドサーバ７やストレージシステムにデータを蓄積することでセキュアな環境を実現している。また、データ容量の制限については、外部のクラウドサーバ７やストレージシステムにデータを蓄積することで制限なくデータを収集できるように構成している。また、ＰＬＣ４１～４２、ＧＷ４３、クラウドサーバ７、エッジサーバ５については、一般的に提供されている汎用品を用いることができるので、データロガー４およびデータ収集システム１０を低コストで構築することができる。また、汎用品の組み合わせにより拡張性、耐環境性に優れるデータロガー４およびデータ収集システム１０を構築することができる。
【0043】
上述の実施形態では、データ収集システム１０を溶接現場へ適用する場合を例として説明を行ったが、これに限定されない。データ収集システム１０は、各種データ分析、機械学習等に必要なサンプリング周期で多数のプロセスデータを収集し、時系列データとしてそれらを蓄積するような任意の用途に用いることができる。また、実施形態のデータロガー４では、ＰＬＣが２台構成となっているが、ＰＬＣは１台だけでもよいし、３台以上備える構成としてもよい。また、ＧＷ４３は、１台に限定されない。例えば、ＰＬＣ４１、４２毎にＧＷを設ける構成としてもよい。
【0044】
図７は、実施形態に係るデータ収集システムのハードウェア構成の一例を示す図である。コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、入出力インタフェース９０４、通信インタフェース９０５を備える。データロガー４、エッジサーバ５、クラウドサーバ７、監視端末９は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各機能は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置９０３に確保する。
【0045】
データロガー４、エッジサーバ５、クラウドサーバ７、監視端末９の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各機能部による処理を行ってもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行しても良い。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【0046】
以上のとおり、本開示に係るいくつかの実施形態を説明したが、これら全ての実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【0047】
＜付記＞
各実施形態に記載のデータロガー及びデータ収集システムは、例えば以下のように把握される。
各実施形態に記載のデータロガー及びデータ収集システムは、例えば以下のように把握される。
【0048】
（１）第１の態様に係るデータロガー４は、一つ又は複数のセンサからデータを収集するデータ収集部（入力部４１１、４２１）と、前記データを収集した順に時系列に並べたデータセットを作成するデータ整列部４１２、４２２と、前記データセットを出力する出力部４１３、４２３と、を備えるＰＬＣ４１、４２と、前記ＰＬＣが出力した前記データセットを取得し、前記データセットに含まれる各データを所定の固定長データに変換しつつ自装置の時刻に基づいてタイムスタンプを付与し、前記データセットを所定のデータ形式に整形するデータ整形部（タイムスタンプ付与部４３３、データ形式変換部４３４）と、整形後の前記データセットを所定の周期で他装置へ送信する送信部（データ管理部４３５、送信部４３６）と、を備えるゲートウェイ（ＧＷ４３）と、を備える。
これにより、遅延なく高速にデータを収集することができる。また、ＰＬＣとＧＷを組み合わせてデータロガーを構築することで汎用的なデータロガーとすることができる。
これにより、遅延なく高速にデータを収集することができる。また、ＰＬＣとＧＷを組み合わせてデータロガーを構築することで汎用的なデータロガーとすることができる。
【0049】
（２）第２の態様に係るデータロガーは、（１）のデータロガーであって、前記データ整形部は、前記データを１６進数表記に変換して所定のデータサイズが割り当てられたデータ領域へ格納することにより前記固定長データに変換し、前記データセットをＪＳＯＮ（JavaScript Object Notation）形式に整形する。
これにより数値を１６進数表記にすることによりデータサイズを小さくし、データ送信の負荷を低減することができる。データセットをＪＳＯＮ形式で表すことにより、データサイズを小さくし、データ送信の負荷を低減することができる。
これにより数値を１６進数表記にすることによりデータサイズを小さくし、データ送信の負荷を低減することができる。データセットをＪＳＯＮ形式で表すことにより、データサイズを小さくし、データ送信の負荷を低減することができる。
【0050】
（３）第３の態様に係るデータロガーは、（１）～（２）のデータロガーであって、前記データ収集部は、第１の周期で収取（データ取得）した前記データを前記第１の周期より長い第２の周期ごとのデータに平滑化して、平滑化後の前記データを時系列に蓄積する。
これにより、外れ値等の影響を除外してデータ収集することができる。
これにより、外れ値等の影響を除外してデータ収集することができる。
【0051】
（４）第４の態様に係るデータロガーは、（１）～（３）のデータロガーであって、前記データ収集部は、前記データを１ミリ秒単位で収集（サンプリング）して、収集した前記データを時系列に蓄積する。
１ｍｓｅｃという高周期でデータを収集することができる。
１ｍｓｅｃという高周期でデータを収集することができる。
【0052】
（５）第５の態様に係るデータロガーは、（１）～（４）のデータロガーであって、前記送信部は、ＶＰＮ（Virtual Private Network）通信により前記データセットをサーバへ送信する。
これにより、閉域網を使ったセキュアな通信を確立して収集したデータを送信することができる。
これにより、閉域網を使ったセキュアな通信を確立して収集したデータを送信することができる。
【0053】
（６）第６の態様に係るデータロガーは、（１）～（５）のデータロガーであって、前記出力部は、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）により前記データセットを前記ゲートウェイへ出力する。
これにより、ＰＬＣとＧＷ間のデータ受け渡しの処理速度を高速に維持することができる。
これにより、ＰＬＣとＧＷ間のデータ受け渡しの処理速度を高速に維持することができる。
【0054】
（７）第７の態様に係るデータロガーは、（１）～（６）のデータロガーであって、前記ゲートウェイは、ＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバと時刻の同期を行う時刻同期部をさらに備える。
これにより、データセットに付与するタイムスタンプ時刻の精度を保つことができる。
これにより、データセットに付与するタイムスタンプ時刻の精度を保つことができる。
【0055】
（８）第８の態様に係るデータロガーは、（１）～（７）のデータロガーであって、前記センサからのデータ収集周期が複数存在し、前記データ整列部は収集周期の異なるデータ別に前記データセットを作成する。
これにより。例えば、高速系、低速系などサンプリング周期が異なるデータを混合すること無く管理することができる。
これにより。例えば、高速系、低速系などサンプリング周期が異なるデータを混合すること無く管理することができる。
【0056】
（９）第９の態様に係るデータロガーは、（１）～（８）のデータロガーであって、前記ゲートウェイは、前記送信部が送信した前記データセットを記憶媒体に記録する記録部をさらに備える。
何らかの理由により送信に失敗した場合でもデータを確保することができる。
何らかの理由により送信に失敗した場合でもデータを確保することができる。
【0057】
（１０）第１０の態様に係るデータ収集システムは、（１）～（９）のデータロガーと、サーバと、監視端末と、を備え、前記サーバは、前記データロガーが送信した前記データセットを受信し、受信した前記データセットの欠落を検出すると、前記データセットの欠落を前記監視端末へ通知する。
これにより、データロガーが収取したデータをサーバにて蓄積することができる。また、送信データに欠落があれば、その欠落を把握することができる。
これにより、データロガーが収取したデータをサーバにて蓄積することができる。また、送信データに欠落があれば、その欠落を把握することができる。
【符号の説明】
【0058】
１・・・溶接機
２・・・溶接棒
４・・・データロガー
５・・・エッジサーバ
６・・・表示装置
７・・・クラウドサーバ
８・・・ＮＴＰサーバ
９・・・監視端末
１０・・・データ収集システム
４１、４２・・・ＰＬＣ
４１１、４２１・・・入力部
４１２、４２２・・・データ整列部
４１３、４２３・・・出力部
４３・・・ゲートウェイ
４３１・・・データ取得部
４３２・・・時刻同期部
４３３・・・タイムスタンプ付与部
４３４・・・データ形式変換部
４３５・・・データ管理部
４３６・・・送信部
４３７・・・記憶媒体記録部
１００・・・溶接支援システム
９００・・・コンピュータ
９０１・・・ＣＰＵ
９０２・・・主記憶装置
９０３・・・補助記憶装置
９０４・・・入出力インタフェース
９０５・・・通信インタフェース
２・・・溶接棒
４・・・データロガー
５・・・エッジサーバ
６・・・表示装置
７・・・クラウドサーバ
８・・・ＮＴＰサーバ
９・・・監視端末
１０・・・データ収集システム
４１、４２・・・ＰＬＣ
４１１、４２１・・・入力部
４１２、４２２・・・データ整列部
４１３、４２３・・・出力部
４３・・・ゲートウェイ
４３１・・・データ取得部
４３２・・・時刻同期部
４３３・・・タイムスタンプ付与部
４３４・・・データ形式変換部
４３５・・・データ管理部
４３６・・・送信部
４３７・・・記憶媒体記録部
１００・・・溶接支援システム
９００・・・コンピュータ
９０１・・・ＣＰＵ
９０２・・・主記憶装置
９０３・・・補助記憶装置
９０４・・・入出力インタフェース
９０５・・・通信インタフェース
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】