技術標準文書番号：KOB-DS-2024-09

リアルタイムデータ収集および解析プロトコル

神戸都市型スマートワークプレイス基準規則に基づき、執務空間内の環境計測機器群から送出されるテレメトリ情報の収集、フォーマット正規化、およびエッジ解析レイヤへの転送基準を定めます。本技術仕様は、レイテンシ300ミリ秒未満での状態把握と安全な暗号化ストリーム処理を義務付ける公的技術指針です。

仕様書セクションへ移動空間センサー設置基準

データパイプライン解析基盤ラック — エッジ集約ノードにおける多重化ストリーム受信装置

Section 01 // Overview & Protocol Inquiries

パイプライン基本構造とFAQ照会事項

センサー端末からクラウドまたはオンプレミス基幹系に至る情報経路は、単一障害点を排除する冗長化トポロジが適用されます。実務運用における疑問点およびプロトコル選定の技術的根拠を下記に明記します。

Q1. なぜMQTT over TLS 1.3が低層通信プロトコルとして選定されるのか？

大量に散在するIoT温湿度・人感センサーは帯域幅が制限されたネットワークで動作するため、HTTP/RESTよりもオーバーヘッドが小さくパケット損失耐性の高いMQTTが採択されています。QoSレベル1（最低1回の到達保証）とTLS 1.3の暗号化を併用することで、改ざん防止とリアルタイム通信の信頼性が保証されます。関連規定はデータセキュリティおよびプライバシー保護規定に準拠します。

Q2. ネットワーク切断時におけるエッジバッファリングの保持期間は？

各フロアに配置されるローカルゲートウェイは、内蔵不揮発性ストレージを用いて最低72時間分の観測レコードをローカル保持するよう義務付けられています。回線復旧が確認された段階で、タイムスタンプ順に従って基幹ストレージへ段階的フラッシュバックが行われ、欠損の発生を防ぎます。

Q3. 解析データはどのように空調連動およびスケジューリングへ引き渡されるか？

正規化されたJSONストリームは、Apache Kafkaを介してサブスクライバ群にリアルタイム配信されます。一方の系統は室内環境自動調整制御（HVAC・照明）へ供給され、もう一方の系統はハイブリッドワーク向けAIスケジューリングエンジンへとインジェストされます。

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Section 02 // Performance & Reliability

テレメトリ収集基盤の技術的利点と性能指標

公的施設および高集積オフィスビルにおける長期観測結果から、本収集プロトコルが提供する実証的メリットを以下の4項目に集約します。

低遅延ストリーム処理

エッジゲートウェイでの一次前処理により、CO2濃度や在室人数の検知から集計値生成までのエンドツーエンド遅延を280ms以下に抑制します。

計測精度: 99.98% 到達率

帯域圧縮と最適化

静止時の冗長データ伝送を自動間引くアダプティブ・サンプリング機能により、ビル内ネットワークのトラフィック負荷を従来比約64%削減します。

消費帯域: 1.2MB/h/フロア

高耐障害フェイルセーフ

神戸市中央区モデルオフィス実証に基づくローカルリング型冗長化を採用し、主回線遮断時にも自律ローカル解析で空調制御を継続します。

実証参照: field_study.php

完全準拠スキーマ管理

全テレメトリ項目にISO/IEC準拠のスキーマ定義を強制し、複数ベンダーのセンサー導入時におけるデータ形式の不整合を皆無化します。

検証規準: registry.php

Section 03 // Documentary Pipeline Log

データ正規化規程および処理プロセス観測録

センサー計測値が生成されてから、時系列データベースに永続化されるまでの一連の流れを時系列で追跡します。システム内部ではミリ秒単位で厳密なデータ変換が進行しています。

STAGE 01 [T+00ms - T+20ms] : パケット受領と整合性検査

暗号化ペイロードの受領とCRC32チェックサム検証

フロア内に配置された各種マイクロコントローラから、IEEE 802.11ah（Wi-Fi HaLow）またはPoE Ethernetを経由してエッジアグリゲータへバイナリフレームが着信します。ゲートウェイ内部の受領デーモンは即座にCRC32チェックサム照合を実施し、破損したパケットをドロップして再送要求フラグを送信機側へ返送します。

STAGE 02 [T+21ms - T+85ms] : 単位変換とキャリブレーション補正

生電圧値・生カウントから物理単位（ppm, Lux, ℃）への変換

NDIR方式CO2センサーや焦電型熱赤外線素子から得られる未加工データは、個体ごとのゼロ点補正係数テーブルを参照して実効値へと線形マッピングされます。温度センサによる自己発熱影響を相殺するための補正アルゴリズムが実行され、標準化フォーマットへの変換が行われます。

STAGE 03 [T+86ms - T+190ms] : プライバシーマスキングとUUIDハッシュ化

個人識別情報の排除と匿名化処理

光学式TOFセンサーから得られる動線追跡座標に対しては、個人を特定可能な生の特徴量を即座に不可逆ハッシュ値へと変換します。神戸都市型スマートワークプレイス基準規則第14条に基づき、画像や個体シリアル番号を生データのまま上位ネットワークへ送出することは厳格に禁止されています。

STAGE 04 [T+191ms - T+280ms] : メッセージブローカーへのキューイング

分散パブリッシュ／サブスクライブクラスタへの格納

加工済みレコードは、Avro形式でシリアライズされた上で、Kafkaパーティション「kobe-central-zone1-telemetry」に確実に追加されます。ここから分析モデル、モニタリングコンソール、およびHVAC制御エンジンへの同時ファンアウトが行われ、1秒以内のフィードバックループが完了します。

「計測データの価値は、その鮮度と改変不可能性に直結する。リアルタイム処理系において遅延が500ミリ秒を超過した瞬間、空調フィードバックの動的追従性能は理論上約30%低下する。」 — 神戸技術実証実験運用日誌抜粋記録より

Section 04 // Infrastructure Topology

エッジサーバー配置トポロジと通信階層

フロアレベルの局所性とビル全体の広域解析を両立させる階層アーキテクチャを採用しています。各階層のハードウェア要件および通信標準は下記条項によって標準化されています。

階層名	配備機器種別	通信プロトコル	サンプリング頻度	許容レイテンシ
Tier 1: 端末層	環境複合センサー（CO2/温湿度/気圧）	BLE 5.2 / Modbus RTU	1秒〜5秒周期	< 50ms
Tier 2: 集約層	フロア局所エッジゲートウェイ（Linux ARM64）	MQTT over TLS 1.3	リアルタイムバッファリング	< 150ms
Tier 3: ビル幹層	ビル内コアサーバークラスタ（オンプレミス）	gRPC / Apache Kafka	10秒平均ストリーム	< 300ms
Tier 4: 解析層	空間最適化AI統合解析エンジン	REST API (JSON Schema)	5分周期最適化計算	< 2000ms

階層運用における規制遵守事項（第8条第2項）

Tier 1からTier 2への通信は、有線PoE接続を原則とし、電波干渉が発生する執務ゾーンにおいては遮蔽ツイストペアケーブル（STP）の使用を義務付ける。
すべてのエッジゲートウェイはNTPタイムサーバーとマイクロ秒単位で同期し、パケットヘッダにUTCミリ秒タイムスタンプを付与しなければならない。
ビル幹層のデータストレージはRAID 10構成とし、日次スナップショットを最低90日間保持することを義務付ける。詳細運用は実証実験記録：中央区モデルオフィス観測録に定める手順に従う。

Section 05 // Formal Document Clauses

APIスキーマ規程および形式定義標準

外部サブシステムおよび連携設備（中央監視盤・空調BAS）がアクセスするAPIエンドポイントは、以下のデータスキーマ形式に準拠していなければなりません。

// テレメトリ標準JSONペイロード構造例

{  "$schema": "https://kobe-smart-office.org/schemas/v2/telemetry.json",  "node_id": "KOBE-CTR-FL04-NODE09",  "timestamp_utc": "2024-10-24T08:30:15.124Z",  "zone_metrics": {  "occupancy_headcount": 14,  "temperature_celsius": 23.4,  "humidity_rh_percent": 48.2,  "co2_concentration_ppm": 712,  "illuminance_lux": 520,  "voc_index": 82  },  "signal_integrity": {  "snr_db": 42.1,  "battery_status": "line_powered",  "firmware_rev": "3.4.12-kobe"  }
}

スキーマ検証ルールの強制執行

APIエンドポイントへのPOSTリクエストは、インジェスト時にJSON Schema検証エンジンによって構文解析されます。未定義フィールドが含まれている場合、HTTP 422（Unprocessable Entity）コードが即時返送され、パイプライン汚染を遮断します。

ダウンストリーム連携と認可ポリシー

外部システムからのデータ取得にはOAuth 2.0に基づくスコープ制限トークンが必要です。認可規定および監査ログの取扱基準はデータセキュリティおよびプライバシー保護規定および技術ポータル利用規則および免責事項に詳述されています。

データパイプライン技術基準の運用方針について

本ページに開示されたデータパイプラインアーキテクチャおよび通信仕様は、神戸都市型スマートワークプレイス構想における技術的相互運用性を担保するための公式解説です。導入設計またはベンダーシステム適合性の検証にあたっては、関連するガイドライン文書を統合的にご参照ください。

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