JP2000287281A - データベースネットワークシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 都市ライフライン（水道，電気，ガス供給）
の被災状況等を、都市全般にわたって短時間（数分以
内）で把握できるデータベースネットワークシステムを
提供する。 【解決手段】 本発明よるデータベースネットワークシ
ステムは、センタ局１、中継データベース局（ＲＤＳ）
３₁ 〜３_p1、端末局５₁₁〜５_p1p2を備えている。端末局
グループは、変化する情報を取得してデータとして蓄積
し、要求に応じて送信する複数の端末局を含んでいる。
複数の中継データベース局（ＲＤＳ）は、端末局グルー
プ対応に設けられ、各端末から順次受信した情報を特定
データとその他のデータとして蓄積し、要求に応じて送
信する。センタ局１は、任意の前記中継データベース局
（ＲＤＳ）の特定データとその他のデータの一部を各中
継データベース局から順次受信し、複数回の受信で全デ
ータと前記特定情報データの複数回受信を行い、必要に
応じて蓄積する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広域にわたるガ
ス，水道，電気などのライフラインサービスに関する情
報を収集し、特に緊急事態発生に関するデータ（特定デ
ータ）を迅速に収集できる都市ライフライン情報の収集
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般家庭のライフライン情報、ガス，水
道，電気などの使用状況または好ましくない状態の発生
状況を収集する場合、電話回線を用いた収集システムが
実用されている。しかし、電話回線による情報収集シス
テムは、災害時の通信が輻輳する状況のもとでは有効で
はない。また端末数が２０万以上の規模で、ガス，水
道，電気を含めた端末当たり１００Ｂの情報を収集する
場合、電話回線を用いると、３０秒×２０万端末＝１６
６７時間かかる計算になる。したがって、電話回線を用
いて常時監視システムを実現することは困難である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は次のとおりである。 １．大規模地震による災害時に、都市ライフライン（水
道，電気，ガス供給）の被災状況を、都市全般にわたっ
て短時間（数分以内）で把握する情報収集・監視システ
ムは、わが国でも外国でも開発されていない。このよう
なシステムの開発０００５災害対策の上から、解決が急
がれる問題と考えられる。 ２．本発明は、各家庭に設置されている水道メータ，電
気メータ，ガスメータなどの情報を、都市ライフライン
情報として捉え、それらを都市全般にわたってほぼ実時
間で収集・監視するシステムを開発し、上の問題を解決
しようとするものである。 ５．緊急時における情報収集システムであるので、通信
の輻輳による情報収集の遅れ・中断は許されない。既存
の通信システムを利用したシステムでは解決できない輻
輳問題を、専用情報収集システムを開発することによっ
て解決しようとしている。 ６．専用システムなので、要求される機能，性能が規定
できる。目的に適合したシステムを開発することが技術
的課題となる。 ７．都市全体のライフラインを常時監視し、緊急情報を
短時間で収集する機能と詳細なライフライン情報も収集
する機能を併せもつ情報収集システムを開発することが
具体的な技術課題である。 ８．多層無線ポーリングシステム内に分散配置した高速
データベースを組み合わせた新しいネットワーク構成技
術、すなわち、データベースネットワークでこの技術的
課題を解決している。災害発生時に、その状況を把握す
るためには、数分以内に全家庭のライフラインの状態を
把握することが要求される。また、災害時、同時に発生
する事象により、通信が輻輳をきたす。したがって、こ
のような状況下であっても、通信が確保されることが要
求される。 ９．災害発生時に、その状況を把握するためには、災害
発生時点までのシステムの状態、正常に動作しているこ
と、が把握されていなければならない。

【０００４】本発明の主目的は、既存の通信方式によら
ない新規なデータベースネットワークシステムを提供す
ることにある。本発明のさらに詳細な目的は、大規模地
震による災害時に、都市ライフライン（水道，電気，ガ
ス供給）の被災状況を、都市全般にわたって短時間（数
分以内）で把握する情報収集・監視システムを前記デー
タベースネットワークシステムＤ用いて構成することで
ある。本発明のさらに詳細な目的は、前記大規模地震に
よる災害発生時の直前の状態を把握しておくことができ
るデータベースネットワークシステムを提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明によるデータベースネットワークシステム
は、変化する情報を取得してデータとして蓄積し、要求
に応じて送信する複数の端末局からなる端末局グループ
と、端末局グループ対応に設けられ、各端末から順次受
信した情報を特定データとその他のデータとして蓄積
し、要求に応じて送信する複数の中継データベース局
と、任意の前記中継データベース局の特定データとその
他のデータの一部を各中継データベース局から順次受信
し、複数回の受信で全データと前記特定情報データの複
数回受信を行い、必要に応じて蓄積するセンタ局と、か
ら構成されている。

【０００６】前記複数の中継データベース局は、少なく
とも一つの上層中継データベース局群と前記上層中継デ
ータベース局の一つ当てに設けられている複数の下層中
継データベース局群とを含み、前記下層中継データベー
ス局群の局が前記複数の端末局からなる端末局グループ
から情報を収集し、前記センタ局が前記上層中継データ
ベース局から情報を収集するものとすることができる。
前記変化する情報は、ガス，電気，水道等の都市ライフ
ライン情報であり、前記端末局は家庭等の生活単位端末
とすることができる。変化する家庭端末情報から、緊急
度に応じて特定情報を抽出し、元の家庭端末情報を含め
てｍ種類（ｍ≧２）の情報を生成した上で、それらｍ種
類の情報を緊急度に応じた短さの収集時間でセンタ局に
収集するように構成することができる。前記データベー
スネットワークシステムは、連続して動作させられ、常
時、前記センタ局の主データベースは前記特定情報デー
タ、または前記特定情報データとその他のデータを一定
期間蓄積することにより動作の履歴を保持するように構
成することができる。前記変化する情報の組合せは、各
メータのライフラインデータに含まれているメータ値の
読み取り、各種の保守業務に係わる情報収集・監視のた
めのデータ、、セキュリティ、老人介護、消火栓水圧、
空調機監視等に係わる情報データのいずれかを組み合わ
せとすることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下図面等を参照して本発明によ
る装置の実施の形態を説明する。図１は本発明による。
ータベースネットワークシステムの第１の実施形態であ
る非同期２層ポーリングシステムと高速データベースを
組合せて構成したライフライン情報収集・監視システム
概念図である。

【０００８】センタ局１は収拾したデータを整理して必
要期間蓄積する主データベース１Ａを備えている。セン
タ局１は中継データベース局群３の中継データベース局
３₁ ・・３_p1 を順次ポーリングしてデータを集める。
各中継データベース局３₁ ・・３_p1 はそれぞれの端末
局群に関連しており、端末局群に属する端末局、例えば
生活単位である１世帯に対応する局、を順次ポーリング
してデータを集める。各中継データベース局３₁ ・・３
_p1 はそれぞれ、前記主データベース１Ａと同様な役割
を果たす中継データベース局３₁ ・・３_p1を備えている
が煩瑣となるから図示を省略してある。

【０００９】端末局群５₁ ・・５_p1は、３₁ ・・３_p1中
継データベース局に関連する端末局群である。中継デー
タベース局３₁ に関連する端末局群５₁ はＰ１個の端末
局５₁₁・・５_1p2 を含んでいる。中継データベース局３
₁ は端末局５₁₁・・１５_1p2 を順次ポーリングしてデー
タを集める。中継データベース局３₂ は端末局５₂₁・・
５_2p2 を順次ポーリングしてデータを集める。中継デー
タベース局３_p1は端末局５_p11 ・・５_p1p2を順次ポーリ
ングしてデータを集める。各中継データベース局の順次
ポーリングは並列または並列的に行われる。点線６の示
す上層通信、センタ局１と中継データベース局３₁ 等の
通信の実効データ伝送速度をｒ₁ とし、点線８の示す下
層通信、中継データベース局３₁ 等と端末局等の通信の
実効データ伝送速度をｒ₂ とする。通信媒体とし、特に
下層通信では優先通信を含めて各種の媒体が予想される
が、この実施例は無線通信媒体を使用している。

【００１０】前記データベースネットワークシステムの
第１の実施形態である大規模地震による災害発生時に、
都市ライフライン（水道，電気，ガス供給システム）の
被災状況を、１０分以内に把握するシステムを説明す
る。

【００１１】各家庭に設置されたメータを介して、水
道，ガス，電気供給状況を示す信号（ライフライン情
報）をセンタ局に収集、常時監視する。ライフライン情
報の収集，分析，蓄積・保持は、無線通信装置とコンピ
ュータを組合せて構築した専用ネットワークを用いて行
う。各家庭はこの場合、端末局にあたり、前記ライフラ
イン情報は、いわゆる電子メータ（またはマイコンメー
タ）が用いられる。前記電子メータはライフラインの情
報データ（使用量等）の収集_, 保持_, 発信_, 更新等の機
能を持っている。

【００１２】データベースネットワークシステムシステ
ムの要求条件は次のとおりである。 １．家庭端末数：約２６万 ２．ライフライン情報（１家庭端末当たり） 水道 ： ２０Ｂ （Ｂ：ｂｙｔｅ） ガス ： ２０Ｂ 電気 ： ２０Ｂ その他： ４０Ｂ 合計 ：１００Ｂ 緊急度が高く、常時監視する必要がある情報は、 １０Ｂ／家庭端末 ３．緊急度が高く、常時監視する必要がある情報（１０
Ｂ／家庭端末）は、数分毎に２６万家庭端末から周期的
に収集し、更新する。収集・更新時間は１０分以内とす
る。さらに、直近２４時間の時間記録を常時保持する。 ４．収集した全てのライフライン情報を、必要に応じて
（或いは、定期的に）更新し、その最新内容をシステム
内のデータベースに保持する。

【００１３】上記要求を満たすシステムを実現するシス
テムは、以下に記す技術（の組合せ）を使い、上記要求
を満たすシステムを実現する。 １．無線多層ポーリングシステムを使う。 ２．２層ポーリングシステムと高速データベースを組合
わせて構成した、ライフライン情報収集システムの構成
概念図を図１に示す。 ３．ポーリング方式によって収集される家庭端末ライフ
ライン情報は、（１）付与されたアドレスを持ち、
（２）指定された項目に分類されている。したがって家
庭端末から収集されたライフライン情報は、データベー
ス構造を持つので、これを取得，処理するコンピュータ
（ＰＣ）をデータベースとみなし、データベースとして
の機能と特徴を活用する。 ４．センタ局１に主データベース装置１Ａを配置するこ
とに加えて、中継局３_iにもデータベースを分散配置す
る。 ５．主データベース装置１Ａおよび中継局データベース
装置には、多量のデータを高速度で更新できる能力を有
するものを使う。 ６．高速データ更新能力をもつデータベースが配置され
た中継局を、中継・データベース局（Relay-Database S
tation: 以下ＲＤＳと呼ぶ。)

【００１４】７．図１において、ＲＤＳは主として４つ
の役割を果たす。 （１）下ポーリング層の通信制御。 （２）家庭端末からのライフライン情報（１００Ｂ／端
末）の取得。 （３）緊急度の高いデータまたは特定データを抽出し、
（１０Ｂ／端末）×ｐ₂データセット（事象変化情報ま
たは特定データ情報と呼ぶ）を生成。 （４）ライフライン情報（１００Ｂ／端末）の分割（分
割数ｎ）とその一定時間保持。 ８．センタ局１はＲＤＳ×ｐ₁ を順次ポーリングし、情
報を収集する。１ポーリングサイクル間に、各ＲＤＳか
ら、〔（１０＋１００／ｎ）×ｐ₂ 〕Ｂが収集される。 ９．上記７の結果、１ポーリングサイクル毎に、センタ
局には（１０Ｂ／端末）×ｐ₂ ×ｐ₁ の事象変化情報が
収集される。ここで、ｐ₂ ×ｐ₁ は家庭端末の総数であ
る。 １０．上記７の結果、ｎポーリングサイクル毎に、セン
タ局には（１００Ｂ／端末）×ｐ₂ ×ｐ₁ のライフライ
ン情報が収集される。すなわち、ｎサイクル毎に全家庭
端末からのライフライン情報が収集される。

【００１５】１１．上記９と１０をまとめて、次のこと
がいえる：全家庭端末からセンタ局１へ、（１）短時間
で緊急度の高い事象変化情報を送ること、（２）全ライ
フライン情報を送ることの２つの目的を、１つの情報伝
送路を使って達成できる。 １２．上層ポーリング周期Ｔ₁ は次の式で与えられる。 Ｔ₁ ＝〔８×（１０＋１００／ｎ）ｐ₂ ×ｐ₁ 〕／ｒ₁ ここで、ｒ₁ は上ポーリング層の実効データ伝送速度で
ある。全家庭端末数ｐ₂×ｐ₁ が与えられた場合、ポー
リング周期Ｔ₁ は主にｒ₁ によって決まる。 １３．ネットワークの使用目的からＴ₁ の上限が与えら
れた場合には、上式にしたがい、ｒ₁ の下限がほぼ決ま
る。 １４．下ポーリング層のポーリング周期Ｔ₂ は Ｔ₂ ＝８×１００×ｐ₂ ／ｒ₂ で与えられる。ここで、ｒ₂ は下ポーリング層の実効デ
ータ伝送束度である。 １５．上ポーリング層の実効データ伝送速度ｒ₁ は １／ｒ₁ ＝１／ｒ_d1＋１／ｒ_u1 で与えられる。ここでｒ_d1はＲＤＳとセンタ局１を結ぶ
通信線路のデータ伝送速度（ｂｐｓ）、ｒ_u1はセンタ局
内データベースのデータ更新速度である。 １６．下ポーリング層の実効データ伝送速度ｒ₂ は １／ｒ₂ ＝１／ｒ_d2＋１／ｒ_u2 で与えられる。ｒ_d2は家庭端末局とＲＤＳを結ぶ通信線
路のデータ伝送速度、ｒ_u2はＲＤＳ内データベースのデ
ータ更新速度である

【００１６】１７．上ポーリング層と下ポーリング層は
非同期で動作する。センタ局に収集されたデータが、Ｒ
ＤＳに収集された最新データであることを保証するに
は、 Ｔ₁ ≧Ｔ₂ でなければならない。 １８． Ｔ₁ ＝Ｔ₂ のとき、下ポーリング層で収集された全てのデータが、
上ポーリング層に送り込まれるので、データ転送効率は
１００％となる。 １９．このとき、下ポーリング層の実効データ伝送速度
ｒ₂ と上ポーリング層の実効データ伝送速度ｒ₁ の間に
は、 ｒ₂ ＝ｒ₁ ×（１／ｐ₁ ）×〔１００／（１０＋１００
／ｎ）〕 の関係が成り立つ。（１／ｐ₁ ）は下層ポーリングセル
ｐ₁ 個の並列動作による要求速度低減効果、〔１００／
（１０＋１００／ｎ）〕は伝送情報量の比による調整効
果である。 ２０．実際には、これよりわずかに高い値にｒ₂ を設定
する： ｒ₂ ＝ｒ₁ ×（１／ｐ₁ ）×〔１００／（１０＋１００
／ｎ）〕×（１＋δ） δ≪１ ２１．ＲＤＳ内データベースに要求されるメモリ容量： （１）１００×ｐ₂ Ｂ：１００Ｂデータをｐ₂ 家庭端末
から収集・記憶。 （２）１０×ｐ₂ Ｂ：１００Ｂから１０Ｂを抽出、１０
Ｂ×ｐ₂ を記憶。 ２２．センタ局内データベースに要求されるメモリ容
量： （１）１００×ｐ₂ ×ｐ₁ ：全家庭端末から収集したラ
イフライン情報の記憶・保持。 （２）１０×ｐ₂ ×ｐ₁ ×（２４×６０×／Ｔ₁ ）Ｂ：
全家庭端末から収集した事象変化情報の直近２４時間分
を記憶・保持。

【００１７】２３．システム各階層のデータ量

【表１】

【００１８】２４．このシステムは、基本的には、家庭
端末で発生したライフライン情報１００×ｐ₂ ×ｐ₁ Ｂ
の情報を取込み、中継・データベース局（ＲＤＳ）層と
センタ局に蓄積するシステムである。システム内におけ
るデータ処理によって生成されたデータは、生成した層
およびその上の層に蓄積される。 ２５．システムが具備すべきメモリ容量は、基本的には
２倍（２＝層の数）となる。それに、システム内で生成
されたデータ量の２倍（ＲＤＳおよびセンタ局）が加わ
る。 ２６．メモリ量の倍増という代価を払って、緊急度の高
い情報を短時間で収集する機能を手に入れたことにな
る。 ２７．高速データベース装置を分散配置することにより
限られたデータ伝送速度の通信路を使い、目的に適合し
たネットワークを実現することが可能となった。 ２８．高速データベース装置を分散配置し、限られたデ
ータ伝送速度の通信路を有効利用し、目的に適合したネ
ットワークを実現することを可能とするネットワーク
を、データベースネットワークと呼ぶこととする。 ２９．データベースネットワーク技術は、高速データベ
ース技術の進歩，大規模メモリの価格低廉化によって、
現実的に有為な技術となった。 ３０．高速データベースの大略の定義：上ポーリング層
の実効データ伝送速度ｒ₁ は １／ｒ₁ ＝１／ｒ_d1＋１／ｒ_u1 で与えられる。ここでｒ_d1はＲＤＳとセンタ局を結ぶ通
信線路のデータ伝送速度（ｂｐｓ）、ｒ_u1 はセンタ局
内データベースのデータ更新速度である。また、下ポー
リング層の実効データ伝送速度ｒ₂ は １／ｒ₂ ＝１／ｒ_d2＋１／ｒ_u2 で与えられる。ｒ_d2は家庭端末局とＲＤＳを結ぶ通信線
路のデータ伝送速度、ｒ_u2はＲＤＳ内データベースのデ
ータ更新速度である。ｒ_d1＜＜ｒ_u1，ｒ_d2＜＜ｒ_u2を満
たすデータベースを高速データベースと定義する。

【００１９】３１．中継・データベース局（ＲＤＳ）の
数ｐ₁ の決定法 データベースネットワークに対して、次式により、ペナ
ルティ関数を定義する。 ｆ＝ａ₁ ｐ₁ ＋ａ₂ ｐ₂ ここで、ａ₁ ，ａ₂ は、それぞれ上ポーリング層および
下ポーリング層における１回線接続当たりの通信エラー
発生率である。また、ｐ₂ ×ｐ₁ は家庭端末の数Ｃなの
で、 ｐ₂ ×ｐ₁ ＝Ｃ 上の２式を組み合わせて、 ｆ＝ａ₁ ｐ₁ ＋ａ₂ （Ｃ／ｐ₁ ） ペナルティ関数ｆはδｆ／δｐ₁ ＝０のとき極値をと
る： δｆ／δｐ₁ ＝ａ₁ −ａ₂ （Ｃ／ｐ₁ ²）＝０ したがって、 ｐ₁ ＝（ａ₂ ／ａ₁ ）^(1/2) ×（Ｃ）^(1/2) ｐ₂ ＝（ａ₁ ／ａ₂ ）^(1/2) ×（Ｃ）^(1/2) を得る。上式にしたがって、ｐ₁ およびｐ₂ を選択した
場合、ネットワーク全体の通信エラー率の予測値は最小
となる。

【００２０】

【実施例】データベースネットワークの具体例の１つで
ある２層ポーリング情報収集・監視システム（実施例
１）の設計について説明する。 （要求） 全家庭端末数＝ｐ₂ ×ｐ₁ ＝２¹⁸＝２６２１４４ ポーリングサイクル時間Ｔ₁ に対する要求：Ｔ₁ ≦５分 （設計） １００Ｂデータの分割数ｎ＝１０ 必要な上ポーリング層データ伝送速度：ｒ₁ ≧１３９．
８１ｋｂｐｓ ＲＤＳの数：ｐ₁ ＝１０２４（設計者による選択） 家庭端末数／ＲＤＳ：ｐ₂ ＝２６２１４４／１０２４＝
２５６ 必要な下ポーリング層データ伝送速度：ｒ₂ ≧６８２．
７×（１＋δ）＝６８５ｂｐｓ 事象変化情報収集時間：１ポーリングサイクル＝５分 ライフライン詳細情報収集時間：Ｔ₁ ×ｎ＝５０分 ＲＤＳ内データベースメモリ ：２５．６ｋＢ＋２．５
６ｋＢ＝２８．２ｋＢ センタ局内データベースメモリ： ２６．２ＭＢ（ライフライン情報１フレーム） および ２．６２×２４×６０／５＝７５５ＭＢ （事象変化情報２４時間）

【００２１】ｐ₁ ，ｐ₂ 選択の妥当性 仮定１：上ポーリング層回線接続１回当たりのエラー発
生率ａ₁ と下ポーリング層回線接続１回当たりのエラー
発生率ａ₂ の比が１：１であると仮定した場合、ネット
ワーク全体のエラー発生率を最小とするＲＤＳの数は、 ｐ₁ ＝ｐ₂ ＝（Ｃ）^(1/2) ＝（２６２１４４）^(1/2) ＝
５１２ となる。 仮定２：ａ₁ とａ₂ の比が１：４であると仮定した場
合、ネットワーク全体のエラー発生率を最小とするＲＤ
Ｓの数は、 ｐ₁ ＝（ａ₂ ／ａ₁ ）^(1/2) ×（Ｃ）^(1/2) ＝２×５１
２＝１０２４ ｐ₂ ＝（ａ₁ ／ａ₂ ）^(1/2) ×（Ｃ）^(1/2) ＝０．５×
５１２＝２５６ となる。上層通信回線エラー発生率より下層通信回線エ
ラー発生率が高い場合が多いと考えられる。このような
場合には、設計者が選択した数は妥当である。

【００２２】次に、データベースネットワーク技術を拡
張してネットワークの層数を２層から３層に増すことに
より、上述のようなデータベースネットワークが持つ特
徴をさらに拡張することができる。 １．図２に第２の実施態様である３層データベースネッ
トワークの構成概念図を示す。この構成は中継データベ
ースが上、下の２層になっている。センタ局１０１は、
主データベース１０１Ａを備えている。センタ局１０１
は、上層中継データベース局群１０３に含まれる上層中
継データベース局１０３₁ ，１０３₂ ・・１０３_p1をポ
ーリングして各上層中継データベース局のデータを収集
する。各上層中継データベース局は局単位で、関連下層
中継データベース局群の下層中継データベース局をポー
リングして各下層中継データベース局のデータを収集す
る。上層中継データベース局１０３₁ はその局関連下層
中継データベース局１０４₁₁〜１０４_1p1 をポーリング
して各下層中継データベース局のデータを収集する。

【００２３】下層中継データベース局はその局関連端末
局群の端末局をポーリングして各端末局のデータを収集
する。例えば下層中継データベース局１０４₁₁はその局
関連端末局群の端末１０５₁₁₁ ・・１０５_11p3をポーリ
ングする。また下層中継データベース局１０４_p1p2はそ
の局関連端末局群の端末局１０５_p1p21 ・・１０５_p1p2
p3をポーリングする。点線１０６は上層通信を示し、そ
の実効データ伝送速度をｒ₁ とする。点線１０７は中層
通信を示し、その実効データ伝送速度をｒ₁ とする。点
線１０８は下層通信を示し、その実効データ伝送速度を
ｒ₃ とする。

【００２４】２．すなわち、センタ局１０１に主データ
ベース１０１Ａを配置することに加えて、下層中継局お
よび上層中継局にもデータベース（図示を省略）を分散
配置する。 ３．高速データベースが配置された下層および上層中継
局を、それぞれ、下層中継・データベース局（下層ＲＤ
Ｓ）および上層中継・データベース局（上層ＲＤＳ）と
呼ぶ。 ４．図２において、下層ＲＤＳは主として４つの役割を
果たす。（１）下ポーリング層の通信制御。（２）家庭
端末からのライフライン情報（１００Ｂ／端末）の取
得。（３）緊急度の高いデータを抽出し、（１０Ｂ／端
末）×ｐ₃ データセット（事象変化情報）を生成。
（４）ライフライン情報（１００Ｂ／端末）の分割（分
割数ｎ₃ ）とその一定時間保持。

【００２５】５．図２において、上層ＲＤＳは主として
５つの役割を果たす。 （１）中ポーリング層の通信制御。 （２）下層ＲＤＳからの事象変化情報（１０Ｂ×ｐ₃ ）
の取得。 （３）下層ＲＤＳから、ライフライン情報（（１００Ｂ
／ｎ₃ ）×ｐ₃ ）の取得。 （４）ｐ₂ 局の下層ＲＤＳから取得したライフライン情
報（（１００Ｂ／ｎ３）×ｐ₃ ）×ｐ₂ を蓄積・保持。 （５）ライフライン情報から、緊急度が中程度のデータ
を抽出し、（２０Ｂ／端末）×ｐ₃ ×ｐ₂ データセット
（保守情報と呼ぶ）を生成。 （６）保守情報（２０Ｂ／端末）×ｐ₃ ×ｐ₂ の分割
（分割数ｎ₂ ）とその一定時間保持。

【００２６】６．センタ局はｐ₁ 局の上層ＲＤＳを順次
ポーリングし、事象変化情報と保守情報あるいは事象変
化情報と詳細情報を収集する。１ポーリングサイクル間
に、各上層ＲＤＳから〔（１０＋２０／ｎ₂ ）×ｐ₃ ×
ｐ₂ 〕Ｂを収集する。 ７．上記６の結果、１ポーリングサイクル毎に、センタ
局には（１０Ｂ／端末）×ｐ₃ ×ｐ₂ ×ｐ₁ の事象変化
情報が収集される。ここで、ｐ₃ ×ｐ₂ ×ｐ₁ は家庭端
末の総数である。 ８．上記６の結果ｎ₂ ポーリングサイクル毎に、センタ
局には（２０Ｂ／端末）×ｐ₃ ×ｐ₂ ×ｐ₁ の保守情報
が収集される。即ち、ｎ₂ サイクル毎に全家庭端末から
の保守情報が収集される。 ９．ライフライン情報（１００Ｂ／端末）×ｐ₃ ×ｐ₂
は、一定時間、各上層ＲＤＳ内データベースに蓄積・保
持される。 １０．必要に応じて保守情報に代えて、ライフライン情
報をセンタ局へ送る。５×ｎ₂ ポーリングサイクルを要
する。 １１．各上層ＲＤＳはｐ₂ 局の下層ＲＤＳを順次ポーリ
ングし、事象変化情報およびライフライン情報を収集す
る。１ポーリングサイクル間に、各下層ＲＤＳから、
〔（１０＋２０／ｎ₃ ）×ｐ₃ 〕Ｂを収集する。

【００２７】１２．上記７〜１１をまとめて、次のこと
がいえる：全家庭端末からセンタ局へ（１）緊急度の高
い事象変化情報を短時間で（１ポーリングサイクルＴ１
毎に）送ること、（２）２番目に緊急度の高い保守情報
をｎ₂ ポーリングサイクルで送ること、（３）必要に応
じてライフライン情報を５×ｎ₂ ポーリングサイクルで
送ることの３つの目的を１つの情報伝送路を使って達成
できる。

【００２８】１３．上層ポーリング周期Ｔ₁ は次の式で
与えられる。 Ｔ₁ ＝〔８×（１０＋２０／ｎ₂ ）×ｐ₃ ×ｐ₂ ×ｐ
₁ 〕／ｒ₁ ｒ₁ は上ポーリング層の実効データ伝送速度である。 １４．中層ポーリング周期Ｔ₂ は次の式で与えられる。 Ｔ₂ ＝〔８×（１０＋１００／ｎ₃ ）×ｐ₃ ×ｐ₂ 〕／
ｒ₂ ｒ₂ は中ポーリング層の実効データ伝送速度である。 １５．下層ポーリング周期Ｔ₃ は次の式で与えられる。 Ｔ₃ ＝（８×１００×ｐ₃ ）／ｒ₃ ｒ₃ は下ポーリング層の実効データ伝送速度である。

【００２９】１６．センタ局および上層ＲＤＳに収集さ
れるデータが最新データであることを保証するには、 Ｔ₁ ≧ Ｔ₂ ≧ Ｔ₃ でなければならない。 １７． Ｔ₁ ＝ Ｔ₂ ＝ Ｔ₃ のとき、データ転送効率が１００％となる。この条件の
もとでは、ｒ₁ ，ｒ₂ ，ｒ₃ の間に、次の関係が成り立
っている。 ｒ₂ ＝ｒ₁ ×（１／ｐ₁ ）×（１０＋１００／ｎ₃ ）／
（１０＋２０／ｎ₂ ） ｒ₃ ＝ｒ₂ ×（１／ｐ₂ ）×〔１００／（１０＋１００
／ｎ₃ ）〕＝ｒ₁ ×（１／ｐ₁ ）×（１／ｐ₂ ）×〔１
００／（１０＋２０／ｎ₂ ）〕 １８．実際には、これよりわずかに高い値にｒ₂ ，ｒ₃
を設定する。 ｒ₂ ＝ｒ₁ ×（１／ｐ₁ ）×（１０＋１００／ｎ₃ ）／
（１０＋２０／ｎ₂ ）×（１＋δ） ｒ₃ ＝ｒ₁ ×（１／ｐ₁ ）×（１／ｐ₂ ）×〔１００／
（１０＋２０／ｎ₂ ）〕×（１＋δ）

【００３０】１９．下層ＲＤＳ内データベースに要求さ
れるメモリ容量：（１）１００×ｐ₃Ｂ：１００Ｂデー
タを家庭端末から収集・記憶。（２）１０×ｐ₃ Ｂ：１
００Ｂから１０Ｂを抽出・記憶。 δ＜＜１ ２０．上層ＲＤＳ内データベースに要求されるメモリ容
量：（１）１００×ｐ₃×ｐ₂ Ｂ：家庭端末から１００
Ｂデータを収集・記憶・保持。（２）２０×ｐ₃×ｐ
₂ ：１００Ｂから２０Ｂデータを抽出・保持。（３）１
０×ｐ₃ ×ｐ₂ Ｂ：ｐ₃ ×ｐ₂ 家庭端末分の事象変化デ
ータを収集・記憶。 ２１．センタ局内データベースに要求されるメモリ容
量：（１）１００×ｐ₃ ×ｐ₂ ×ｐ₁ Ｂ：全家庭端末か
ら収集したライフライン情報の記憶・保持。（２）２０
×ｐ₃ ×ｐ₂ ×ｐ₁ Ｂ：全家庭端末から収集した保守情
報の直近Ｆフレームを記憶・保持。（３）１０×ｐ₃ ×
ｐ₂ ×ｐ₁ ×（２４×６０／Ｔ₁ ）：事象変化情報の直
近２４時間分を記憶・保持。

【００３１】２２．システム各階層のデータ量

【表２】

【００３２】２３．３種の情報の収集に必要な時間

【表３】

【００３３】２４．情報収集の緊急度にしたがって、ラ
イフライン情報を３種に分ける。 ２５．緊急度が最も高い事象変化情報を短時間（Ｔ₁
分）で収集する。 ２６．１つの通進路を使い、３種類の情報を家庭端末か
らセンタ局へ送る。これを可能とするために、通進路の
途中に下層ＲＤＳおよび上層ＲＤＳを分散配置する。下
層ＲＤＳでは事象変化情報を生成し、上層ＲＤＳでは保
守情報を生成する。 ２７．分散配置された高速データベースに、必要なメモ
リ量を付加することにより、様々なデータ処理機能を持
たせることができる。目的に応じた特性を持つデータベ
ースネットワークを構築できる。

【００３４】２８．上層中継・データベース局数ｐ₁ お
よび下層中継・データベース局数ｐ₂の決定法３層構造
を持つデータベースネットワークに対して、次式によ
り、ペナルティ関数を定義する。 ｆ＝ａ₁ ×ｐ₁ ＋ａ₂ ×ｐ₂ ＋ａ₃ ×ｐ₃ ここで、 ｐ₁ ×ｐ₂ ×ｐ₃ ＝Ｃ は家庭端末の数Ｃを与える。ｐ₁ ，ｐ₂ ，ｐ₃ の決定手
順を２段に分けて考える。先ず、ｐ₁ を定数とみなしｐ
₂ とｐ₃ の関係を決める。次に、この条件のもとで、ｐ
₁ の値を決める。 ｐ₂ ×ｐ₃ ＝Ｃ／ｐ₁ 右辺を定数とみなしているので、 ｐ₃ ＝（Ｃ／ｐ₁ ）（１／ｐ₂ ） ここで、ｐ₂ とｐ₃ の関係についてのペナルティ関数ｆ
₂ を定義する。 ｆ₂ ＝ａ₂ ｐ₂ ＋ａ₃ ｐ₃＝ａ₂ ｐ₂ ＋ａ₃ （Ｃ／ｐ
₁ ）（１／ｐ₂ ） ｆ₂ の極値を与えるｐ₂ を求める。 δｆ₂ ／δｐ₂ ＝ａ₂ ｐ₂ −ａ₃ （Ｃ／ｐ₁ ）（１／ｐ
₂ ²）＝０ 上の式から、 ｐ₂ ＝（ａ₃ ／ａ₂ ）^(1/2) ×（Ｃ／ｐ₁ ）^(1/2) を得る。したがって、ｐ₃ は ｐ₃ ＝（ａ₂ ／ａ₃ ）^(1/2) ×（Ｃ／ｐ₁ ）^(1/2) となる。これらの値をｆの定義式に入れれば ｆ＝ａ₁ ｐ₁ ＋ａ₂ （ａ₃ ／ａ₂ ）^(1/2) ×（Ｃ／ｐ
₁ ）^(1/2)＋ａ₃ （ａ₂ ／ａ₃ ）^(1/2) ×（Ｃ／ｐ₁ ）
^(1/2)＝ａ₁ ｐ ₁＋２（ａ₂ ａ₃ ）^(1/2) ×（Ｃ／ｐ
₁ ）^(1/2) となる。上の式から、ｆの極値を与えるｐ₁ を求める。 δｆ／ｐ₁ ＝ａ₁ −（ａ₂ ａ₃ Ｃ）^(1/2) ×〔１／（ｐ
₁ ^(3/2) ）〕＝０ したがって、 ｐ₁ ³＝ａ₂ ａ₃ Ｃ／ａ₁ ² または、 ｐ₁ ＝（ａ₂ ａ₃ ／ａ₁ ²）^(1/3) ×（Ｃ）^(1/3) この結果をｐ₂ とｐ₃ の表現式に代入して、 ｐ₂ ＝（ａ₃ ／ａ₂ ）^(1/2) ×（Ｃ／ｐ₁ ）^(1/2)＝
（ａ₁ ａ₃ ／ａ₃ ²）^(1/3) ×（Ｃ）^(1/3) ｐ₃ ＝（ａ₂ ／ａ₃ ）^(1/2) ×（Ｃ／ｐ₁ ）^(1/2)＝
（ａ₁ ａ₂ ／ａ₃ ²）^(1/3) ×（Ｃ）^(1/3) これらの値はｐ₁ ×ｐ₂ ×ｐ₃ ＝Ｃを満たす。ａ₁ ，ａ
₂ ，ａ₃ をそれぞれ、上層ポーリング、中層ポーリン
グ、下層ポーリングの回線接続１回当たりの通信エラー
発生率とすれば、ｐ₁ ，ｐ₂ ，ｐ₃ を上記の値に設定し
た場合に、ネットワーク全体の通信エラー発生率は最小
となる。

【００３５】

【実施例】次にデータベースネットワークの具体例（実
施例２）を示して、３層ポーリング情報収集・監視シス
テム設計例を説明する。３層ポーリング情報収集・監視
システム設計例 （要求） 全家庭端末数：ｐ₃ ×ｐ₂ ×ｐ₁ ＝２¹⁹＝５２４２８８ ポーリングサイクル時間Ｔ₁ に対する要求：Ｔ₁ ≦５分 （設計） ２０Ｂデータの分割数：ｎ₂ ＝４（設計者の選択） 必要な上ポーリング層データ伝送速度：ｒ₁ ≧２０９．
７ｋｂｐｓ 上層ＲＤＳの数：ｐ₁ ＝５１２（設計者の選択） １００Ｂデータの分割数：ｎ₃ ＝５（設計者の選択） 必要な中ポーリング層データ伝送速度：ｒ₂ ≧８１９．
１×（１＋δ）＝８２０ｂｐｓ 下層ＲＤＳの数／上層ＲＤＳ：ｐ₂ ＝３２（設計者の選
択） 家庭端末数／中層ＲＤＳ：ｐ₃ ＝５２４２８８／５１２
×６４＝１６ 必要な下ポーリング層データ伝送速度：ｒ₃ ≧４２．７
×（１＋δ）＝４３ｂｐｓ 事象変化情報収集時間：１ポーリングサイクル＝５分 保守情報収集時間：Ｔ₁ ×（ｎ₃ ＋ｎ₂ ）＝４５分 ライフライン詳細情報収集時間：Ｔ１×（ｎ₃ ＋ｎ₂ ×
５）＝１２５分 下層ＲＤＳ内データベースメモリ：１．６ｋＢ＋０．１
６ｋＢ＝１．７６ｋＢ 上記を３２７６８台 上層ＲＤＳ内データベースメモリ：１０２．４ｋＢ＋１
０．２４ｋＢ＋２０．４８ｋＢ＝１３３．１３ｋＢ 上記を５１２台 センタ局内データベースメモリ：５２．４３ＭＢ（ライ
フライン情報１フレーム） および １０４．９ＭＢ（保守情報１０フレーム） および １．５１ＧＢ（事象変化情報２４時間）

【００３６】次にｐ₁ ，ｐ₂ ，ｐ₃ の選択の妥当性につ
いて検証する。 （Ｃ）^(1/3) ＝（５２４２８８）^(1/3) ＝８０．６４ 以下を仮定する。 （ａ₂ ／ａ₁ ）＝８ （ａ₃ ／ａ₁ ）＝１６ 上の仮定のもとに、ｐ₁ ，ｐ₂ ，ｐ₃ を計算すると、 ｐ₁ ＝〔ａ₂ ａ₃ ／ａ₁ ²〕^(1/3) （Ｃ）^(1/3)＝５．０
４×８０．６４＝４０６．４ ｐ₂ ＝〔ａ₁ ａ₃ ／ａ₂ ²〕^(1/3) （Ｃ）^(1/3)＝０．６
３０×８０．６４＝５０．８ ｐ₃ ＝〔ａ₂ ａ₁ ／ａ₃ ²〕^(1/3) （Ｃ）^(1/3)＝０．３
１５×８０．６４＝２５．４ 設計者の選択：ｐ₁ ＝５１２ ｐ₂ ＝６４ ｐ₃ ＝１６ は通信エラーを最小とする設計値に近い。

【００３７】本発明によるデータベースネットワークシ
ステムを大規模地震発生時の緊急通報用に用いようとす
るとき、その目的に照らして、問題の時点にこのデータ
ベースネットワークシステムが正常に動作していたとい
う保証が必要である。すくなくとも、動作状態が的確に
把握されていなければならない。そのためこの前記デー
タベースネットワークシステムは、連続して動作させら
れ、常時、前記センタ局の主データベースは前記特定情
報データ、または特定情報データと前記その他のデータ
を一定期間蓄積することにより動作の履歴を保持するよ
うに構成してある。これにより事故等が災害に起因する
ものであったかなかったかの判断が可能となる。

【００３８】本発明によるデータベースネットワークシ
ステムは前述のように絶え間なく情報を収集するもので
あるから、膨大な情報の収集が可能である。そのために
前述のライフラインデータのみならず、より多くの情報
を収集対象とすることができる。すなわち、前記変化す
る情報の組合せは、各メータのライフラインデータに含
まれているメータ値の読み取り、各種の保守業務に係わ
る情報収集・監視のためのデータ、セキュリティ、老人
介護、消火栓水圧、空調機監視等に係わる情報データの
いずれかを組み合わせとすることができる。

【００３９】以上詳しく説明した実施例について本発明
の範囲内で種々の変形を施すことができる。ＲＤＳが１
層の例と２層の例を示したが、これを３層以上に拡張す
ることは可能であり、その場合においても、前述した設
計の方法が同様に適用できる。本発明によるデータベー
スネットワークシステムを都市ライフラインの緊急情報
の収集を例にして詳しく説明したが、その他の情報の収
集にも利用できることは上述のとおりである。前記実施
例は通信媒体として、無線を利用する例を示したが、光
ファイバ通信を含む有線通信網を新設して利用すること
もできる。有線と無線を層別に使い分けたり、地域別
（例えば群単位での選択）も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるデータベースネットワークシステ
ムの第１の実施形態である非同期２層ポーリングシステ
ムと高速データベースを組合せて構成したライフライン
情報収集・監視システム概念図である。

【図２】本発明によるデータベースネットワークシステ
ムの第２の実施例である非同期３層ポーリングシステム
と高速データベースを組合せて構成したライフライン情
報収集・監視システム概念図である。

【符号の説明】

１ センタ局 １Ａ 主データベース ３ 中継データベース局群 ３₁ ・・３_i ・・３_p1 中継データベース局 ５₁ ・・５_p1・・ 端末局群 ５₁₁・・５_1p2 ３₁ 局関連端末局 ５₂₁・・５_2p2 ３₂ 局関連端末局 ５_p11 ・・５_p1p2 ３_p1 局関連端末局 ６ 上層通信（実効データ伝送速度＝ｒ₁ ） ８ 下層通信（実効データ伝送速度＝ｒ₂ ） １０１ センタ局 １０１Ａ 主データベース １０３ 上層中継データベース局群 １０３₁ ，１０３₂ ・・１０３_p1 上層中継データベー
ス局 １０４₁₁〜１０４_1p1 １０３₁ 局関連下層中継デー
タベース局 １０４_p11 〜１０４_p1p2 １０３_p1局関連下層中継デー
タベース局 １０４₁ ・・１０４_p1 下層中継データベース
局群 １０５₁₁₁ ・・１０５_11p3 下層中継データベース
局１０４₁₁の関連端末局 １０５_p1p21 ・・１０５_p1p2p3 下層中継データベース
局１０４_p1p2局の関連端末局 １０５₁₁・・１０５_p1p2 端末局群 １０６ 上層通信（実効データ伝送速度＝ｒ₁ ） １０７ 中層通信（実効データ伝送速度＝ｒ₂ ） １０８ 下層通信（実効データ伝送速度＝ｒ₃ ）

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年２月２８日（２０００．２．２
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 データベースネットワークシステム

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広域にわたるガ
ス，水道，電気などのライフラインサービスに関する情
報を収集し、特に緊急事態発生に関するデータ（特定デ
ータ）を迅速に収集できる都市ライフライン情報の収集
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般家庭のライフライン情報、ガス，水
道，電気などの使用状況または好ましくない状態の発生
状況を収集する場合、電話回線を用いた収集システムが
実用されている。しかし、電話回線による情報収集シス
テムは、災害時の通信が輻輳する状況のもとでは有効で
はない。また端末数が２０万以上の規模で、ガス，水
道，電気を含めた端末当たり１００Ｂの情報を収集する
場合、電話回線を用いると、３０秒×２０万端末＝１６
６７時間かかる計算になる。したがって、電話回線を用
いて常時監視システムを実現することは困難である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は次のとおりである。 １．大規模地震による災害時に、都市ライフライン（水
道，電気，ガス供給）の被災状況を、都市全般にわたっ
て短時間（数分以内）で把握する情報収集・監視システ
ムは、わが国でも外国でも開発されていない。このよう
なシステムの開発が災害対策の上から、解決が急がれる
問題と考えられる。 ２．本発明は、各家庭に設置されている水道メータ，電
気メータ，ガスメータなどの情報を、都市ライフライン
情報として捉え、それらを都市全般にわたってほぼ実時
間で収集・監視するシステムを開発し、上の問題を解決
しようとするものである。 ３．緊急時における情報収集システムであるので、通信
の輻輳による情報収集の遅れ・中断は許されない。既存
の通信システムを利用したシステムでは解決できない輻
輳問題を、専用情報収集システムを開発することによっ
て解決しようとしている。 ４．専用システムなので、要求される機能，性能が規定
できる。目的に適合したシステムを開発することが技術
的課題となる。 ５．都市全体のライフラインを常時監視し、緊急情報を
短時間で収集する機能と詳細なライフライン情報も収集
する機能を併せもつ情報収集システムを開発することが
具体的な技術課題である。 ６．多層無線ポーリングシステム内に分散配置した高速
データベースを組み合わせた新しいネットワーク構成技
術、すなわち、データベースネットワークでこの技術的
課題を解決している。災害発生時に、その状況を把握す
るためには、数分以内に全家庭のライフラインの状態を
把握することが要求される。また、災害時、同時に発生
する事象により、通信が輻輳をきたす。したがって、こ
のような状況下であっても、通信が確保されることが要
求される。 ７．災害発生時に、その状況を把握するためには、災害
発生時点までのシステムの状態、正常に動作しているこ
と、が把握されていなければならない。

【０００４】本発明の主目的は、既存の通信方式によら
ない新規なデータベースネットワークシステムを提供す
ることにある。本発明のさらに詳細な目的は、大規模地
震による災害時に、都市ライフライン（水道，電気，ガ
ス供給）の被災状況を、都市全般にわたって短時間（数
分以内）で把握する情報収集・監視システムを前記デー
タベースネットワークシステムを用いて構成することで
ある。本発明のさらに詳細な目的は、前記大規模地震に
よる災害発生時の直前の状態を把握しておくことができ
るデータベースネットワークシステムを提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明によるデータベースネットワークシステム
は、変化する情報を取得してデータとして蓄積し、要求
に応じて送信する複数の端末局からなる端末局グループ
と、端末局グループ対応に設けられ、各端末から順次受
信した情報を特定データとその他のデータとして蓄積
し、要求に応じて送信する複数の中継データベース局
と、任意の前記中継データベース局の特定データとその
他のデータの一部を各中継データベース局から順次受信
し、複数回の受信で全データと前記特定情報データの複
数回受信を行い、必要に応じて蓄積するセンタ局と、か
ら構成されている。

【０００６】前記複数の中継データベース局は、少なく
とも一つの上層中継データベース局群と前記上層中継デ
ータベース局の一つ当てに設けられている複数の下層中
継データベース局群とを含み、前記下層中継データベー
ス局群の局が前記複数の端末局からなる端末局グループ
から情報を収集し、前記センタ局が前記上層中継データ
ベース局から情報を収集するものとすることができる。
前記変化する情報は、ガス，電気，水道等の都市ライフ
ライン情報であり、前記端末局は家庭等の生活単位端末
とすることができる。変化する家庭端末情報から、緊急
度に応じて特定情報を抽出し、元の家庭端末情報を含め
てｍ種類（ｍ≧２）の情報を生成した上で、それらｍ種
類の情報を緊急度に応じた短さの収集時間でセンタ局に
収集するように構成することができる。前記データベー
スネットワークシステムは、連続して動作させられ、常
時、前記センタ局の主データベースは前記特定情報デー
タ、または前記特定情報データとその他のデータを一定
期間蓄積することにより動作の履歴を保持するように構
成することができる。前記変化する情報の組合せは、各
メータのライフラインデータに含まれているメータ値の
読み取り、各種の保守業務に係わる情報収集・監視のた
めのデータ、、セキュリティ、老人介護、消火栓水圧、
空調機監視等に係わる情報データのいずれかを組み合わ
せとすることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下図面等を参照して本発明によ
る装置の実施の形態を説明する。図１は本発明によるデ
ータベースネットワークシステムの第１の実施形態であ
る非同期２層ポーリングシステムと高速データベースを
組合せて構成したライフライン情報収集・監視システム
概念図である。

【０００８】センタ局１は収拾したデータを整理して必
要期間蓄積する主データベース１Ａを備えている。セン
タ局１は中継データベース局群３の中継データベース局
３₁ ・・３_p1 を順次ポーリングしてデータを集める。
各中継データベース局３₁ ・・３_p1 はそれぞれの端末
局群に関連しており、端末局群に属する端末局、例えば
生活単位である１世帯に対応する局、を順次ポーリング
してデータを集める。各中継データベース局３₁ ・・３
_p1 はそれぞれ、前記主データベース１Ａと同様な役割
を果たすものを備えているが煩瑣となるから図示を省略
してある。

【０００９】端末局群５₁ ・・５_p1は、３₁ ・・３_p1中
継データベース局に関連する端末局群である。中継デー
タベース局３₁ に関連する端末局群５₁ はＰ２個の端末
局５₁₁・・５_1p2 を含んでいる。中継データベース局３
₁ は端末局５₁₁・・５_1p2 を順次ポーリングしてデータ
を集める。中継データベース局３₂ は端末局５₂₁・・５
_2p2 を順次ポーリングしてデータを集める。中継データ
ベース局３_p1は端末局５ _p11 ・・５_p1p2を順次ポーリン
グしてデータを集める。各中継データベース局の順次ポ
ーリングは並列または並列的に行われる。点線６の示す
上層通信、センタ局１と中継データベース局３₁ 等の通
信の実効データ伝送速度をｒ₁ とし、点線８の示す下層
通信、中継データベース局３₁ 等と端末局等の通信の実
効データ伝送速度をｒ₂ とする。通信媒体とし、特に下
層通信では優先通信を含めて各種の媒体が予想される
が、この実施例は無線通信媒体を使用している。

【００１０】前記データベースネットワークシステムの
第１の実施形態である大規模地震による災害発生時に、
都市ライフライン（水道，電気，ガス供給システム）の
被災状況を、１０分以内に把握するシステムを説明す
る。

【００１１】各家庭に設置されたメータを介して、水
道，ガス，電気供給状況を示す信号（ライフライン情
報）をセンタ局に収集、常時監視する。ライフライン情
報の収集，分析，蓄積・保持は、無線通信装置とコンピ
ュータを組合せて構築した専用ネットワークを用いて行
う。各家庭はこの場合、端末局にあたり、前記ライフラ
イン情報は、いわゆる電子メータ（またはマイコンメー
タ）が用いられる。前記電子メータはライフラインの情
報データ（使用量等）の収集_, 保持_, 発信_, 更新等の機
能を持っている。

【００１２】データベースネットワークシステムシステ
ムの要求条件は次のとおりである。 １．家庭端末数：約２６万 ２．ライフライン情報（１家庭端末当たり） 水道 ： ２０Ｂ （Ｂ：ｂｙｔｅ） ガス ： ２０Ｂ 電気 ： ２０Ｂ その他： ４０Ｂ 合計 ：１００Ｂ 緊急度が高く、常時監視する必要がある情報は、 １０Ｂ／家庭端末 ３．緊急度が高く、常時監視する必要がある情報（１０
Ｂ／家庭端末）は、数分毎に２６万家庭端末から周期的
に収集し、更新する。収集・更新時間は１０分以内とす
る。さらに、直近２４時間の時間記録を常時保持する。 ４．収集した全てのライフライン情報を、必要に応じて
（或いは、定期的に）更新し、その最新内容をシステム
内のデータベースに保持する。

【００１３】上記要求を満たすシステムを実現するシス
テムは、以下に記す技術（の組合せ）を用いる。 １．無線多層ポーリングシステムを使う。 ２．２層ポーリングシステムと高速データベースを組合
わせて構成した、ライフライン情報収集システムの構成
概念図を図１に示す。 ３．ポーリング方式によって収集される家庭端末ライフ
ライン情報は、（１）付与されたアドレスを持ち、
（２）指定された項目に分類されている。したがって家
庭端末から収集されたライフライン情報は、データベー
ス構造を持つので、これを取得，処理するコンピュータ
（ＰＣ）をデータベースとみなし、データベースとして
の機能と特徴を活用する。 ４．センタ局１に主データベース装置１Ａを配置するこ
とに加えて、中継局３_iにもデータベースを分散配置す
る。 ５．主データベース装置１Ａおよび中継局データベース
装置には、多量のデータを高速度で更新できる能力を有
するものを使う。 ６．高速データ更新能力をもつデータベースが配置され
た中継局を、中継・データベース局（Relay-Database S
tation: 以下ＲＤＳ）と呼ぶ。

【００１４】７．図１において、ＲＤＳは主として４つ
の役割を果たす。 （１）下ポーリング層の通信制御。 （２）家庭端末からのライフライン情報（１００Ｂ／端
末）の取得。 （３）緊急度の高いデータまたは特定データを抽出し、
（１０Ｂ／端末）×ｐ₂データセット（事象変化情報ま
たは特定データ情報と呼ぶ）を生成。 （４）ライフライン情報（１００Ｂ／端末）の分割（分
割数ｎ）とその一定時間保持。 ８．センタ局１はＲＤＳ×ｐ₁ を順次ポーリングし、情
報を収集する。１ポーリングサイクル間に、各ＲＤＳか
ら、〔（１０＋１００／ｎ）×ｐ₂ 〕Ｂが収集される。 ９．上記７の結果、１ポーリングサイクル毎に、センタ
局には（１０Ｂ／端末）×ｐ₂ ×ｐ₁ の事象変化情報が
収集される。ここで、ｐ₂ ×ｐ₁ は家庭端末の総数であ
る。 １０．上記７の結果、ｎポーリングサイクル毎に、セン
タ局には（１００Ｂ／端末）×ｐ₂ ×ｐ₁ のライフライ
ン情報が収集される。すなわち、ｎサイクル毎に全家庭
端末からのライフライン情報が収集される。

【００１５】１１．上記９と１０をまとめて、次のこと
がいえる：全家庭端末からセンタ局１へ、（１）短時間
で緊急度の高い事象変化情報を送ること、（２）全ライ
フライン情報を送ることの２つの目的を、１つの情報伝
送路を使って達成できる。 １２．上層ポーリング周期Ｔ₁ は次の式で与えられる。 Ｔ₁ ＝〔８×（１０＋１００／ｎ）ｐ₂ ×ｐ₁ 〕／ｒ₁ ここで、ｒ₁ は上ポーリング層の実効データ伝送速度で
ある。全家庭端末数ｐ₂×ｐ₁ が与えられた場合、ポー
リング周期Ｔ₁ は主にｒ₁ によって決まる。 １３．ネットワークの使用目的からＴ₁ の上限が与えら
れた場合には、上式にしたがい、ｒ₁ の下限がほぼ決ま
る。 １４．下ポーリング層のポーリング周期Ｔ₂ は Ｔ₂ ＝８×１００×ｐ₂ ／ｒ₂ で与えられる。ここで、ｒ₂ は下ポーリング層の実効デ
ータ伝送速度である。 １５．上ポーリング層の実効データ伝送速度ｒ₁ は １／ｒ₁ ＝１／ｒ_d1＋１／ｒ_u1 で与えられる。ここでｒ_d1はＲＤＳとセンタ局１を結ぶ
通信線路のデータ伝送速度（ｂｐｓ）、ｒ_u1はセンタ局
内データベースのデータ更新速度である。 １６．下ポーリング層の実効データ伝送速度ｒ₂ は １／ｒ₂ ＝１／ｒ_d2＋１／ｒ_u2 で与えられる。ｒ_d2は家庭端末局とＲＤＳを結ぶ通信線
路のデータ伝送速度、ｒ_u2はＲＤＳ内データベースのデ
ータ更新速度である

【００１６】１７．上ポーリング層と下ポーリング層は
非同期で動作する。センタ局に収集されたデータが、Ｒ
ＤＳに収集された最新データであることを保証するに
は、 Ｔ₁ ≧Ｔ₂ でなければならない。 １８． Ｔ₁ ＝Ｔ₂ のとき、下ポーリング層で収集された全てのデータが、
上ポーリング層に送り込まれるので、データ転送効率は
１００％となる。 １９．このとき、下ポーリング層の実効データ伝送速度
ｒ₂ と上ポーリング層の実効データ伝送速度ｒ₁ の間に
は、 ｒ₂ ＝ｒ₁ ×（１／ｐ₁ ）×〔１００／（１０＋１００
／ｎ）〕 の関係が成り立つ。（１／ｐ₁ ）は下層ポーリングセル
ｐ₁ 個の並列動作による要求速度低減効果、〔１００／
（１０＋１００／ｎ）〕は伝送情報量の比による調整効
果である。 ２０．実際には、これよりわずかに高い値にｒ₂ を設定
する： ｒ₂ ＝ｒ₁ ×（１／ｐ₁ ）×〔１００／（１０＋１００
／ｎ）〕×（１＋δ） δ≪１ ２１．ＲＤＳ内データベースに要求されるメモリ容量： （１）１００×ｐ₂ Ｂ：１００Ｂデータをｐ₂ 家庭端末
から収集・記憶。 （２）１０×ｐ₂ Ｂ：１００Ｂから１０Ｂを抽出、１０
Ｂ×ｐ₂ を記憶。２２．センタ局内データベースに要求
されるメモリ容量： （１）１００×ｐ₂ ×ｐ₁ ：全家庭端末から収集したラ
イフライン情報の記憶・保持。 （２）１０×ｐ₂ ×ｐ₁ ×（２４×６０×／Ｔ₁ ）Ｂ：
全家庭端末から収集した事象変化情報の直近２４時間分
を記憶・保持。

【００１７】２３．システム各階層のデータ量

【表１】

【００１８】２４．このシステムは、基本的には、家庭
端末で発生したライフライン情報１００×ｐ₂ ×ｐ₁ Ｂ
の情報を取込み、中継・データベース局（ＲＤＳ）層と
センタ局に蓄積するシステムである。システム内におけ
るデータ処理によって生成されたデータは、生成した層
およびその上の層に蓄積される。 ２５．システムが具備すべきメモリ容量は、基本的には
２倍（２＝層の数）となる。それに、システム内で生成
されたデータ量の２倍（ＲＤＳおよびセンタ局）が加わ
る。 ２６．メモリ量の倍増という代価を払って、緊急度の高
い情報を短時間で収集する機能を手に入れたことにな
る。 ２７．高速データベース装置を分散配置することにより
限られたデータ伝送速度の通信路を使い、目的に適合し
たネットワークを実現することが可能となった。 ２８．高速データベース装置を分散配置し、限られたデ
ータ伝送速度の通信路を有効利用し、目的に適合したネ
ットワークを実現することを可能とするネットワーク
を、データベースネットワークと呼ぶこととする。 ２９．データベースネットワーク技術は、高速データベ
ース技術の進歩，大規模メモリの価格低廉化によって、
現実的に有為な技術となった。 ３０．高速データベースの大略の定義：上ポーリング層
の実効データ伝送速度ｒ₁ は １／ｒ₁ ＝１／ｒ_d1＋１／ｒ_u1 で与えられる。ここでｒ_d1はＲＤＳとセンタ局を結ぶ通
信線路のデータ伝送速度（ｂｐｓ）、ｒ_u1 はセンタ局
内データベースのデータ更新速度である。また、下ポー
リング層の実効データ伝送速度ｒ₂ は １／ｒ₂ ＝１／ｒ_d2＋１／ｒ_u2 で与えられる。ｒ_d2は家庭端末局とＲＤＳを結ぶ通信線
路のデータ伝送速度、ｒ_u2はＲＤＳ内データベースのデ
ータ更新速度である。ｒ_d1＜＜ｒ_u1，ｒ_d2＜＜ｒ_u2を満
たすデータベースを高速データベースと定義する。

【００１９】３１．中継・データベース局（ＲＤＳ）の
数ｐ₁ の決定法 データベースネットワークに対して、次式により、ペナ
ルティ関数を定義する。 ｆ＝ａ₁ ｐ₁ ＋ａ₂ ｐ₂ ここで、ａ₁ ，ａ₂ は、それぞれ上ポーリング層および
下ポーリング層における１回線接続当たりの通信エラー
発生率である。また、ｐ₂ ×ｐ₁ は家庭端末の数Ｃなの
で、 ｐ₂ ×ｐ₁ ＝Ｃ 上の２式を組み合わせて、 ｆ＝ａ₁ ｐ₁ ＋ａ₂ （Ｃ／ｐ₁ ） ペナルティ関数ｆはδｆ／δｐ₁ ＝０のとき極値をと
る： δｆ／δｐ₁ ＝ａ₁ −ａ₂ （Ｃ／ｐ₁ ²）＝０ したがって、 ｐ₁ ＝（ａ₂ ／ａ₁ ）^(1/2) ×（Ｃ）^(1/2) ｐ₂ ＝（ａ₁ ／ａ₂ ）^(1/2) ×（Ｃ）^(1/2) を得る。上式にしたがって、ｐ₁ およびｐ₂ を選択した
場合、ネットワーク全体の通信エラー率の予測値は最小
となる。

【００２０】

【実施例】データベースネットワークの具体例の１つで
ある２層ポーリング情報収集・監視システム（実施例
１）の設計について説明する。 （要求） 全家庭端末数＝ｐ₂ ×ｐ₁ ＝２¹⁸＝２６２１４４ ポーリングサイクル時間Ｔ₁ に対する要求：Ｔ₁ ≦５分 （設計） １００Ｂデータの分割数ｎ＝１０ 必要な上ポーリング層データ伝送速度：ｒ₁ ≧１３９．
８１ｋｂｐｓ ＲＤＳの数：ｐ₁ ＝１０２４（設計者による選択） 家庭端末数／ＲＤＳ：ｐ₂ ＝２６２１４４／１０２４＝
２５６ 必要な下ポーリング層データ伝送速度：ｒ₂ ≧６８２．
７×（１＋δ）＝６８５ｂｐｓ 事象変化情報収集時間：１ポーリングサイクル＝５分 ライフライン詳細情報収集時間：Ｔ₁ ×ｎ＝５０分 ＲＤＳ内データベースメモリ ：２５．６ｋＢ＋２．５
６ｋＢ＝２８．２ｋＢ センタ局内データベースメモリ： ２６．２ＭＢ（ライフライン情報１フレーム） および ２．６２×２４×６０／５＝７５５ＭＢ （事象変化情報２４時間）

【００２１】ｐ₁ ，ｐ₂ 選択の妥当性 仮定１：上ポーリング層回線接続１回当たりのエラー発
生率ａ₁ と下ポーリング層回線接続１回当たりのエラー
発生率ａ₂ の比が１：１であると仮定した場合、ネット
ワーク全体のエラー発生率を最小とするＲＤＳの数は、 ｐ₁ ＝ｐ₂ ＝（Ｃ）^(1/2) ＝（２６２１４４）^(1/2) ＝
５１２ となる。 仮定２：ａ₁ とａ₂ の比が１：４であると仮定した場
合、ネットワーク全体のエラー発生率を最小とするＲＤ
Ｓの数は、 ｐ₁ ＝（ａ₂ ／ａ₁ ）^(1/2) ×（Ｃ）^(1/2) ＝２×５１
２＝１０２４ ｐ₂ ＝（ａ₁ ／ａ₂ ）^(1/2) ×（Ｃ）^(1/2) ＝０．５×
５１２＝２５６ となる。上層通信回線エラー発生率より下層通信回線エ
ラー発生率が高い場合が多いと考えられる。このような
場合には、設計者が選択した数は妥当である。

【００２２】次に、データベースネットワーク技術を拡
張してネットワークの層数を２層から３層に増すことに
より、上述のようなデータベースネットワークが持つ特
徴をさらに拡張することができる。 １．図２に第２の実施態様である３層データベースネッ
トワークの構成概念図を示す。この構成は中継データベ
ースが上、下の２層になっている。センタ局１０１は、
主データベース１０１Ａを備えている。センタ局１０１
は、上層中継データベース局群１０３に含まれる上層中
継データベース局１０３₁ ，１０３₂ ・・１０３_p1をポ
ーリングして各上層中継データベース局のデータを収集
する。各上層中継データベース局は局単位で、関連下層
中継データベース局群の下層中継データベース局をポー
リングして各下層中継データベース局のデータを収集す
る。上層中継データベース局１０３₁ はその局関連下層
中継データベース局１０４₁₁〜１０４_1p2 をポーリング
して各下層中継データベース局のデータを収集する。

【００２３】下層中継データベース局はその局関連端末
局群の端末局をポーリングして各端末局のデータを収集
する。例えば下層中継データベース局１０４₁₁はその局
関連端末局群の端末１０５₁₁₁ ・・１０５_11p3をポーリ
ングする。また下層中継データベース局１０４_p1p2はそ
の局関連端末局群の端末局１０５_p1p21 ・・１０５_p1p2
p3をポーリングする。点線１０６は上層通信を示し、そ
の実効データ伝送速度をｒ₁ とする。点線１０７は中層
通信を示し、その実効データ伝送速度をｒ₂ とする。点
線１０８は下層通信を示し、その実効データ伝送速度を
ｒ₃ とする。

【００２４】２．すなわち、センタ局１０１に主データ
ベース１０１Ａを配置することに加えて、下層中継局お
よび上層中継局にもデータベース（図示を省略）を分散
配置する。 ３．高速データベースが配置された下層および上層中継
局を、それぞれ、下層中継・データベース局（下層ＲＤ
Ｓ）および上層中継・データベース局（上層ＲＤＳ）と
呼ぶ。 ４．図２において、下層ＲＤＳは主として４つの役割を
果たす。（１）下ポーリング層の通信制御。（２）家庭
端末からのライフライン情報（１００Ｂ／端末）の取
得。（３）緊急度の高いデータを抽出し、（１０Ｂ／端
末）×ｐ₃ データセット（事象変化情報）を生成。
（４）ライフライン情報（１００Ｂ／端末）の分割（分
割数ｎ₃ ）とその一定時間保持。

【００２５】５．図２において、上層ＲＤＳは主として
５つの役割を果たす。 （１）中ポーリング層の通信制御。 （２）下層ＲＤＳからの事象変化情報（１０Ｂ×ｐ₃ ）
の取得。 （３）下層ＲＤＳから、ライフライン情報（（１００Ｂ
／ｎ₃ ）×ｐ₃ ）の取得。 （４）ｐ₂ 局の下層ＲＤＳから取得したライフライン情
報（（１００Ｂ／ｎ₃ ）×ｐ₃ ）×ｐ₂ を蓄積・保持。 （５）ライフライン情報から、緊急度が中程度のデータ
を抽出し、（２０Ｂ／端末）×ｐ₃ ×ｐ₂ データセット
（保守情報と呼ぶ）を生成。 （６）保守情報（２０Ｂ／端末）×ｐ₃ ×ｐ₂ の分割
（分割数ｎ₂ ）とその一定時間保持。

【００２６】６．センタ局はｐ₁ 局の上層ＲＤＳを順次
ポーリングし、事象変化情報と保守情報あるいは事象変
化情報と詳細情報を収集する。１ポーリングサイクル間
に、各上層ＲＤＳから〔（１０＋２０／ｎ₂ ）×ｐ₃ ×
ｐ₂ 〕Ｂを収集する。 ７．上記６の結果、１ポーリングサイクル毎に、センタ
局には（１０Ｂ／端末）×ｐ₃ ×ｐ₂ ×ｐ₁ の事象変化
情報が収集される。ここで、ｐ₃ ×ｐ₂ ×ｐ₁ は家庭端
末の総数である。 ８．上記６の結果ｎ₂ ポーリングサイクル毎に、センタ
局には（２０Ｂ／端末）×ｐ₃ ×ｐ₂ ×ｐ₁ の保守情報
が収集される。即ち、ｎ₂ サイクル毎に全家庭端末から
の保守情報が収集される。 ９．ライフライン情報（１００Ｂ／端末）×ｐ₃ ×ｐ₂
は、一定時間、各上層ＲＤＳ内データベースに蓄積・保
持される。 １０．必要に応じて保守情報に代えて、ライフライン情
報をセンタ局へ送る。５×ｎ₂ ポーリングサイクルを要
する。 １１．各上層ＲＤＳはｐ₂ 局の下層ＲＤＳを順次ポーリ
ングし、事象変化情報およびライフライン情報を収集す
る。１ポーリングサイクル間に、各下層ＲＤＳから、
〔（１０＋２０／ｎ₃ ）×ｐ₃ 〕Ｂを収集する。

【００２７】１２．上記７〜１１をまとめて、次のこと
がいえる：全家庭端末からセンタ局へ（１）緊急度の高
い事象変化情報を短時間で（１ポーリングサイクルＴ１
毎に）送ること、（２）２番目に緊急度の高い保守情報
をｎ₂ ポーリングサイクルで送ること、（３）必要に応
じてライフライン情報を５×ｎ₂ ポーリングサイクルで
送ることの３つの目的を１つの情報伝送路を使って達成
できる。

【００２８】１３．上層ポーリング周期Ｔ₁ は次の式で
与えられる。 Ｔ₁ ＝〔８×（１０＋２０／ｎ₂ ）×ｐ₃ ×ｐ₂ ×ｐ
₁ 〕／ｒ₁ ｒ₁ は上ポーリング層の実効データ伝送速度である。 １４．中層ポーリング周期Ｔ₂ は次の式で与えられる。 Ｔ₂ ＝〔８×（１０＋１００／ｎ₃ ）×ｐ₃ ×ｐ₂ 〕／
ｒ₂ ｒ₂ は中ポーリング層の実効データ伝送速度である。 １５．下層ポーリング周期Ｔ₃ は次の式で与えられる。 Ｔ₃ ＝（８×１００×ｐ₃ ）／ｒ₃ ｒ₃ は下ポーリング層の実効データ伝送速度である。

【００２９】１６．センタ局および上層ＲＤＳに収集さ
れるデータが最新データであることを保証するには、 Ｔ₁ ≧ Ｔ₂ ≧ Ｔ₃ でなければならない。 １７． Ｔ₁ ＝ Ｔ₂ ＝ Ｔ₃ のとき、データ転送効率が１００％となる。この条件の
もとでは、ｒ₁ ，ｒ₂ ，ｒ₃ の間に、次の関係が成り立
っている。 ｒ₂ ＝ｒ₁ ×（１／ｐ₁ ）×（１０＋１００／ｎ₃ ）／
（１０＋２０／ｎ₂ ） ｒ₃ ＝ｒ₂ ×（１／ｐ₂ ）×〔１００／（１０＋１００
／ｎ₃ ）〕＝ｒ₁ ×（１／ｐ₁ ）×（１／ｐ₂ ）×〔１
００／（１０＋２０／ｎ₂ ）〕 １８．実際には、これよりわずかに高い値にｒ₂ ，ｒ₃
を設定する。 ｒ₂ ＝ｒ₁ ×（１／ｐ₁ ）×（１０＋１００／ｎ₃ ）／
（１０＋２０／ｎ₂ ）×（１＋δ） ｒ₃ ＝ｒ₁ ×（１／ｐ₁ ）×（１／ｐ₂ ）×〔１００／
（１０＋２０／ｎ₂ ）〕×（１＋δ） δ＜＜１

【００３０】１９．下層ＲＤＳ内データベースに要求さ
れるメモリ容量：（１）１００×ｐ₃Ｂ：１００Ｂデー
タを家庭端末から収集・記憶。（２）１０×ｐ₃ Ｂ：１
００Ｂから１０Ｂを抽出・記憶。 ２０．上層ＲＤＳ内データベースに要求されるメモリ容
量：（１）１００×ｐ₃×ｐ₂ Ｂ：家庭端末から１００
Ｂデータを収集・記憶・保持。（２）２０×ｐ₃×ｐ
₂ ：１００Ｂから２０Ｂデータを抽出・保持。（３）１
０×ｐ₃ ×ｐ₂ Ｂ：ｐ₃ ×ｐ₂ 家庭端末分の事象変化デ
ータを収集・記憶。 ２１．センタ局内データベースに要求されるメモリ容
量：（１）１００×ｐ₃ ×ｐ₂ ×ｐ₁ Ｂ：全家庭端末か
ら収集したライフライン情報の記憶・保持。（２）２０
×ｐ₃ ×ｐ₂ ×ｐ₁ Ｂ：全家庭端末から収集した保守情
報の直近Ｆフレームを記憶・保持。（３）１０×ｐ₃ ×
ｐ₂ ×ｐ₁ ×（２４×６０／Ｔ₁ ）：事象変化情報の直
近２４時間分を記憶・保持。

【００３１】２２．システム各階層のデータ量

【表２】

【００３２】２３．３種の情報の収集に必要な時間

【表３】

【００３３】２４．情報収集の緊急度にしたがって、ラ
イフライン情報を３種に分ける。 ２５．緊急度が最も高い事象変化情報を短時間（Ｔ₁
分）で収集する。 ２６．１つの通信路を使い、３種類の情報を家庭端末か
らセンタ局へ送る。これを可能とするために、通信路の
途中に下層ＲＤＳおよび上層ＲＤＳを分散配置する。下
層ＲＤＳでは事象変化情報を生成し、上層ＲＤＳでは保
守情報を生成する。 ２７．分散配置された高速データベースに、必要なメモ
リ量を付加することにより、様々なデータ処理機能を持
たせることができる。目的に応じた特性を持つデータベ
ースネットワークを構築できる。

【００３４】２８．上層中継・データベース局数ｐ₁ お
よび下層中継・データベース局数ｐ₂の決定法 ３層構造を持つデータベースネットワークに対して、次
式により、ペナルティ関数を定義する。 ｆ＝ａ₁ ×ｐ₁ ＋ａ₂ ×ｐ₂ ＋ａ₃ ×ｐ₃ ここで、 ｐ₁ ×ｐ₂ ×ｐ₃ ＝Ｃ は家庭端末の数Ｃを与える。ｐ₁ ，ｐ₂ ，ｐ₃ の決定手
順を２段に分けて考える。先ず、ｐ₁ を定数とみなしｐ
₂ とｐ₃ の関係を決める。次に、この条件のもとで、ｐ
₁ の値を決める。 ｐ₂ ×ｐ₃ ＝Ｃ／ｐ₁ 右辺を定数とみなしているので、 ｐ₃ ＝（Ｃ／ｐ₁ ）（１／ｐ₂ ） ここで、ｐ₂ とｐ₃ の関係についてのペナルティ関数ｆ
₂ を定義する。 ｆ₂ ＝ａ₂ ｐ₂ ＋ａ₃ ｐ₃＝ａ₂ ｐ₂ ＋ａ₃ （Ｃ／ｐ
₁ ）（１／ｐ₂ ） ｆ₂ の極値を与えるｐ₂ を求める。 δｆ₂ ／δｐ₂ ＝ａ₂ ｐ₂ −ａ₃ （Ｃ／ｐ₁ ）（１／ｐ
₂ ²）＝０ 上の式から、 ｐ₂ ＝（ａ₃ ／ａ₂ ）^(1/2) ×（Ｃ／ｐ₁ ）^(1/2) を得る。したがって、ｐ₃ は ｐ₃ ＝（ａ₂ ／ａ₃ ）^(1/2) ×（Ｃ／ｐ₁ ）^(1/2) となる。これらの値をｆの定義式に入れれば ｆ＝ａ₁ ｐ₁ ＋ａ₂ （ａ₃ ／ａ₂ ）^(1/2) ×（Ｃ／ｐ
₁ ）^(1/2)＋ａ₃ （ａ₂ ／ａ₃ ）^(1/2) ×（Ｃ／ｐ₁ ）
^(1/2)＝ａ₁ ｐ ₁＋２（ａ₂ ａ₃ ）^(1/2) ×（Ｃ／ｐ
₁ ）^(1/2) となる。上の式から、ｆの極値を与えるｐ₁ を求める。 δｆ／ｐ₁ ＝ａ₁ −（ａ₂ ａ₃ Ｃ）^(1/2) ×〔１／（ｐ
₁ ^(3/2) ）〕＝０ したがって、 ｐ₁ ³＝ａ₂ ａ₃ Ｃ／ａ₁ ² または、 ｐ₁ ＝（ａ₂ ａ₃ ／ａ₁ ²）^(1/3) ×（Ｃ）^(1/3) この結果をｐ₂ とｐ₃ の表現式に代入して、 ｐ₂ ＝（ａ₃ ／ａ₂ ）^(1/2) ×（Ｃ／ｐ₁ ）^(1/2)＝
（ａ₁ ａ₃ ／ａ₃ ²）^(1/3) ×（Ｃ）^(1/3) ｐ₃ ＝（ａ₂ ／ａ₃ ）^(1/2) ×（Ｃ／ｐ₁ ）^(1/2)＝
（ａ₁ ａ₂ ／ａ₃ ²）^(1/3) ×（Ｃ）^(1/3) これらの値はｐ₁ ×ｐ₂ ×ｐ₃ ＝Ｃを満たす。ａ₁ ，ａ
₂ ，ａ₃ をそれぞれ、上層ポーリング、中層ポーリン
グ、下層ポーリングの回線接続１回当たりの通信エラー
発生率とすれば、ｐ₁ ，ｐ₂ ，ｐ₃ を上記の値に設定し
た場合に、ネットワーク全体の通信エラー発生率は最小
となる。

【００３５】

【実施例】次にデータベースネットワークの具体例（実
施例２）を示して、３層ポーリング情報収集・監視シス
テム設計例を説明する。 ３層ポーリング情報収集・監視システム設計例 （要求） 全家庭端末数：ｐ₃ ×ｐ₂ ×ｐ₁ ＝２¹⁹＝５２４２８８ ポーリングサイクル時間Ｔ₁ に対する要求：Ｔ₁ ≦５分 （設計） ２０Ｂデータの分割数：ｎ₂ ＝４（設計者の選択） 必要な上ポーリング層データ伝送速度：ｒ₁ ≧２０９．
７ｋｂｐｓ 上層ＲＤＳの数：ｐ₁ ＝５１２（設計者の選択） １００Ｂデータの分割数：ｎ₃ ＝５（設計者の選択） 必要な中ポーリング層データ伝送速度：ｒ₂ ≧８１９．
１×（１＋δ）＝８２０ｂｐｓ 下層ＲＤＳの数／上層ＲＤＳ：ｐ₂ ＝３２（設計者の選
択） 家庭端末数／中層ＲＤＳ：ｐ₃ ＝５２４２８８／５１２
×６４＝１６ 必要な下ポーリング層データ伝送速度：ｒ₃ ≧４２．７
×（１＋δ）＝４３ｂｐｓ 事象変化情報収集時間：１ポーリングサイクル＝５分 保守情報収集時間：Ｔ₁ ×（ｎ₃ ＋ｎ₂ ）＝４５分 ライフライン詳細情報収集時間：Ｔ₁ ×（ｎ₃ ＋ｎ₂ ×
５）＝１２５分 下層ＲＤＳ内データベースメモリ：１．６ｋＢ＋０．１
６ｋＢ＝１．７６ｋＢ 上記を３２７６８台 上層ＲＤＳ内データベースメモリ：１０２．４ｋＢ＋１
０．２４ｋＢ＋２０．４８ｋＢ＝１３３．１３ｋＢ 上記を５１２台 センタ局内データベースメモリ：５２．４３ＭＢ（ライ
フライン情報１フレーム） および １０４．９ＭＢ（保守情報１０フレーム） および １．５１ＧＢ（事象変化情報２４時間）

【００３６】次にｐ₁ ，ｐ₂ ，ｐ₃ の選択の妥当性につ
いて検証する。 （Ｃ）^(1/3) ＝（５２４２８８）^(1/3) ＝８０．６４ 以下を仮定する。 （ａ₂ ／ａ₁ ）＝８ （ａ₃ ／ａ₁ ）＝１６ 上の仮定のもとに、ｐ₁ ，ｐ₂ ，ｐ₃ を計算すると、 ｐ₁ ＝〔ａ₂ ａ₃ ／ａ₁ ²〕^(1/3) （Ｃ）^(1/3)＝５．０
４×８０．６４＝４０６．４ ｐ₂ ＝〔ａ₁ ａ₃ ／ａ₂ ²〕^(1/3) （Ｃ）^(1/3)＝０．６
３０×８０．６４＝５０．８ ｐ₃ ＝〔ａ₂ ａ₁ ／ａ₃ ²〕^(1/3) （Ｃ）^(1/3)＝０．３
１５×８０．６４＝２５．４ 設計者の選択：ｐ₁ ＝５１２ ｐ₂ ＝６４ ｐ₃ ＝１６ は通信エラーを最小とする設計値に近い。

【００３７】本発明によるデータベースネットワークシ
ステムを大規模地震発生時の緊急通報用に用いようとす
るとき、その目的に照らして、問題の時点にこのデータ
ベースネットワークシステムが正常に動作していたとい
う保証が必要である。すくなくとも、動作状態が的確に
把握されていなければならない。そのためこの前記デー
タベースネットワークシステムは、連続して動作させら
れ、常時、前記センタ局の主データベースは前記特定情
報データ、または特定情報データと前記その他のデータ
を一定期間蓄積することにより動作の履歴を保持するよ
うに構成してある。これにより事故等が災害に起因する
ものであったかなかったかの判断が可能となる。

【００３８】本発明によるデータベースネットワークシ
ステムは前述のように絶え間なく情報を収集するもので
あるから、膨大な情報の収集が可能である。そのために
前述のライフラインデータのみならず、より多くの情報
を収集対象とすることができる。すなわち、前記変化す
る情報の組合せは、各メータのライフラインデータに含
まれているメータ値の読み取り、各種の保守業務に係わ
る情報収集・監視のためのデータ、セキュリティ、老人
介護、消火栓水圧、空調機監視等に係わる情報データの
いずれかを組み合わせとすることができる。

【００３９】以上詳しく説明した実施例について本発明
の範囲内で種々の変形を施すことができる。ＲＤＳが１
層の例と２層の例を示したが、これを３層以上に拡張す
ることは可能であり、その場合においても、前述した設
計の方法が同様に適用できる。本発明によるデータベー
スネットワークシステムを都市ライフラインの緊急情報
の収集を例にして詳しく説明したが、その他の情報の収
集にも利用できることは上述のとおりである。前記実施
例は通信媒体として、無線を利用する例を示したが、光
ファイバ通信を含む有線通信網を新設して利用すること
もできる。有線と無線を層別に使い分けたり、地域別
（例えば群単位での選択）も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるデータベースネットワークシステ
ムの第１の実施形態である非同期２層ポーリングシステ
ムと高速データベースを組合せて構成したライフライン
情報収集・監視システム概念図である。

【図２】本発明によるデータベースネットワークシステ
ムの第２の実施例である非同期３層ポーリングシステム
と高速データベースを組合せて構成したライフライン情
報収集・監視システム概念図である。

【符号の説明】 １ センタ局 １Ａ 主データベース ３ 中継データベース局群 ３₁ ・・３_i ・・３_p1 中継データベース局 ５₁ ・・５_p1・・ 端末局群 ５₁₁・・５_1p2 ３₁ 局関連端末局 ５₂₁・・５_2p2 ３₂ 局関連端末局 ５_p11 ・・５_p1p2 ３_p1 局関連端末局 ６ 上層通信（実効データ伝送速度＝ｒ₁ ） ８ 下層通信（実効データ伝送速度＝ｒ₂ ） １０１ センタ局 １０１Ａ 主データベース １０３ 上層中継データベース局群 １０３₁ ，１０３₂ ・・１０３_p1 上層中継データベー
ス局 １０４₁₁〜１０４_1p1 １０３₁ 局関連下層中継デー
タベース局 １０４_p11 〜１０４_p1p2 １０３_p1局関連下層中継デー
タベース局 １０４₁ ・・１０４_p1 下層中継データベース
局群 １０５₁₁₁ ・・１０５_11p3 下層中継データベース
局１０４₁₁の関連端末局 １０５_p1p21 ・・１０５_p1p2p3 下層中継データベース
局１０４_p1p2局の関連端末局 １０５₁₁・・１０５_p1p2 端末局群 １０６ 上層通信（実効データ伝送速度＝ｒ₁ ） １０７ 中層通信（実効データ伝送速度＝ｒ₂ ） １０８ 下層通信（実効データ伝送速度＝ｒ₃ ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安達 惇 静岡県浜名郡雄踏町宇布見3339−１−511 Ｆターム(参考） 5K033 AA02 BA08 BA11 BA17 CA01 DA01 DA03 DB12 DB18 5K048 AA08 BA36 CA03 DA02 DB01 DC01 EB08 EB10 EB13 HA01 HA02 HA03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変化する情報を取得してデータとして蓄
   積し、要求に応じて送信する複数の端末局からなる端末
   局グループと、端末局グループ対応に設けられ、各端末
   から順次受信した情報を特定データとその他のデータと
   して蓄積し、要求に応じて送信する複数の中継データベ
   ース局と、任意の前記中継データベース局の特定データ
   とその他のデータの一部を各中継データベース局から順
   次受信し、複数回の受信で全データと前記特定情報デー
   タの複数回受信を行い、必要に応じて蓄積するセンタ局
   と、から構成した情報を収集するデータベースネットワ
   ークシステム。
2. 【請求項２】 前記複数の中継データベース局は、少な
   くとも一つの上層中継データベース局群と前記上層中継
   データベース局の一つ当てに設けられている複数の下層
   中継データベース局群とを含み、前記下層中継データベ
   ース局群の局が前記複数の端末局からなる端末局グルー
   プから情報を収集し、前記センタ局が前記上層中継デー
   タベース局から情報を収集するものである請求項１記載
   のデータベースネットワークシステム。
3. 【請求項３】 前記変化する情報は、ガス，電気，水道
   等の都市ライフライン情報であり、前記端末局は家庭等
   の生活単位端末である請求項１または２記載のデータベ
   ースネットワークシステム。
4. 【請求項４】 変化する家庭端末情報から、緊急度に応
   じて特定情報を抽出し、元の家庭端末情報を含めてｍ種
   類（ｍ≧２）の情報を生成した上で、それらｍ種類の情
   報を緊急度に応じた短さの収集時間でセンタ局に収集す
   る請求項１または２記載のデータベースネットワークシ
   ステム。
5. 【請求項５】 前記データベースネットワークシステム
   は、連続して動作させられ、常時、前記センタ局の主デ
   ータベースは前記特定情報データ、または特定情報デー
   タと前記その他のデータを一定期間蓄積することにより
   動作の履歴を保持するように構成した請求項１または２
   記載のデータベースネットワークシステム。
6. 【請求項６】 前記変化する情報の組合せは、各メータ
   のライフラインデータに含まれているメータ値の読み取
   り、各種の保守業務に係わる情報収集・監視のためのデ
   ータ、セキュリティ、老人介護、消火栓水圧、空調機監
   視等に係わる情報データのいずれかの組み合わせとする
   ことができる。