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技術 照明システム

出願人 株式会社リコー
発明者 竹山洋平齊藤葵
出願日 2014年6月23日 (6年0ヶ月経過) 出願番号 2014-128595
公開日 2016年1月18日 (4年5ヶ月経過) 公開番号 2016-009555
状態 特許登録済
技術分野 光源の回路一般
主要キーワード 照明制御処理 伝達距離 一括制御 フレーム制御情報 送信パケット長 最大送信回数 分割パケット エネルギー管理システム
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

複数の照明に対して均一な制御を行なうことを課題とする。

解決手段

照明システムは、照明制御装置照明装置とを有する。照明制御装置は、各照明装置調光を制御するための制御情報と、各照明装置が調光制御を開始するまでの待機時間を示す時間情報とを含む制御パケットを生成し、生成された制御パケットを送信する。照明装置は、制御パケットを受信し、受信された制御パケットに含まれる時間情報が示す待機時間だけ待機したうえで、制御情報に従って調光制御を行なう。

概要

背景

従来、建物全体エネルギーを管理し、照明や空調等を細やかに制御することで、利用者不快感を与えないように、効率良くエネルギーを利用可能なシステムが知られている。かかるシステムは、エネルギー管理システム(BEMS:Building Energy Management System)と呼ばれる。BEMSでは、照明や空調等が管理装置によって自動制御される。また、照明に関しては、中継機を介して、照明器具近距離無線通信により相互に通信し、調光を制御している。

概要

複数の照明に対して均一な制御を行なうことを課題とする。照明システムは、照明制御装置照明装置とを有する。照明制御装置は、各照明装置の調光を制御するための制御情報と、各照明装置が調光制御を開始するまでの待機時間を示す時間情報とを含む制御パケットを生成し、生成された制御パケットを送信する。照明装置は、制御パケットを受信し、受信された制御パケットに含まれる時間情報が示す待機時間だけ待機したうえで、制御情報に従って調光制御を行なう。

目的

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の照明に対して均一な制御を行なうことが可能である照明システムを提供する

効果

実績

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請求項1

照明制御装置照明装置とを有する照明ステムであって、前記照明制御装置は、各前記照明装置の調光を制御するための制御情報と、各前記照明装置が調光制御を開始するまでの待機時間を示す時間情報とを含む制御パケットを生成する生成部と、生成された前記制御パケットを送信する送信部と、を有し、前記照明装置は、前記制御パケットを受信する受信部と、受信された前記制御パケットに含まれる前記時間情報が示す待機時間だけ待機したうえで、前記制御情報に従って調光制御を行なう調光制御部とを有することを特徴とする照明システム。

請求項2

前記生成部は、ひとつの前記制御パケットを複数に分割する場合に、分割する前記制御パケット数と、各前記制御パケットの送信の順番とから、前記待機時間を算出することを特徴とする請求項1に記載の照明システム。

請求項3

前記生成部は、同一の前記制御パケットを複数回送信する場合に、前記制御パケットの送信回数と、送信間隔とから、前記待機時間を算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の照明システム。

請求項4

前記生成部は、前記制御パケットのパケット長と、前記制御パケットを送信する送信速度とから、前記待機時間を算出することを特徴とする請求項1〜3の何れか一つに記載の照明システム。

請求項5

前記生成部は、ブロードキャストアドレスと、各前記照明装置で異なるアドレスとを含む前記制御パケットを生成し、前記送信部は、生成された前記制御パケットをブロードキャスト送信し、前記受信部は、前記照明装置の前記ブロードキャストアドレスに対応する前記制御パケットを受信し、前記調光制御部は、受信された前記制御パケットに自装置の前記アドレスが含まれている場合に、前記時間情報が示す待機時間だけ待機したうえで、前記制御情報に従って調光制御を行なうことを特徴とする請求項1〜4の何れか一つに記載の照明システム。

技術分野

0001

本発明は、照明ステムに関する。

背景技術

0002

従来、建物全体エネルギーを管理し、照明や空調等を細やかに制御することで、利用者不快感を与えないように、効率良くエネルギーを利用可能なシステムが知られている。かかるシステムは、エネルギー管理システム(BEMS:Building Energy Management System)と呼ばれる。BEMSでは、照明や空調等が管理装置によって自動制御される。また、照明に関しては、中継機を介して、照明器具近距離無線通信により相互に通信し、調光を制御している。

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、従来技術では、複数の照明に対して、均一な制御が困難であるという問題がある。一般に、調光制御は、ブロードキャストによる一括制御と、ユニキャストによる個別制御との何れかで行われる。膨大な数の照明に対して調光制御する場合には、効率の面から、ブロードキャストによる一括制御が利用されることが多い。但し、ブロードキャストによる一括制御を行なう場合であっても、制御対象となる照明の数や領域に応じて異なる制御や複数回に分けて制御を行なうこともあるため、複数の照明に対する調光制御で時間差が生じ、均一な制御が困難となってしまう。

0004

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の照明に対して均一な制御を行なうことが可能である照明システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る照明システムは、照明制御装置照明装置とを有する照明システムであって、前記照明制御装置は、各前記照明装置の調光を制御するための制御情報と、各前記照明装置が調光制御を開始するまでの待機時間を示す時間情報とを含む制御パケットを生成する生成部と、生成された前記制御パケットを送信する送信部と、を有し、前記照明装置は、前記制御パケットを受信する受信部と、受信された前記制御パケットに含まれる前記時間情報が示す待機時間だけ待機したうえで、前記制御情報に従って調光制御を行なう調光制御部とを有する。

発明の効果

0006

本発明の一つの様態によれば、複数の照明に対して均一な制御を行なうことができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0007

図1は、実施の形態1に係る照明システムのシステム構成例を示す図である。
図2は、実施の形態1に係る照明制御装置及び照明装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。
図3は、実施の形態1に係る照明制御装置及び照明装置の機能構成例を示すブロック図である。
図4は、実施の形態1に係る制御パケットの構造例を示す図である。
図5は、実施の形態1に係る照明制御処理の流れの例を示す処理シーケンス図である。

実施例

0008

以下に添付図面を参照して、本発明に係る照明システムの実施の形態を説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。

0009

(実施の形態1)
[実施の形態1に係るシステム構成]
図1を用いて、実施の形態1に係る照明システムのシステム構成を説明する。図1は、実施の形態1に係る照明システムのシステム構成例を示す図である。

0010

図1に示すように、照明システム10は、照明制御装置20と、照明装置30とを有する。照明制御装置20と照明装置30とは、PAN(Personal Area Network)等のネットワーク1に接続される。また、照明システム10には、調光制御の対象となる複数の照明装置30が配置される。

0011

上述した構成において、照明制御装置20は、調光制御のための制御パケットを生成し、生成した制御パケットを照明装置30に対して送信する。照明装置30は、制御パケットを受信し、受信した制御パケットに従い調光制御を行なう。制御パケットは、複数の照明装置30に対してブロードキャストされる。ここで、制御パケットは、制御対象となる照明装置30の数が多い等の理由により、複数に分けられて異なるタイミングでブロードキャストされる場合がある。かかる場合であっても、照明制御装置20は、各照明装置30における調光制御をほぼ同時に実行させるために、各照明装置30が制御パケットを受信してから調光制御を実行するまでの待機時間を含む制御パケットを生成する。

0012

また、制御パケットには、待機時間の他にも調光率等の調光制御で利用される各種情報が含まれる。照明装置30は、制御パケットに含まれる待機時間をもとに、指定された待機時間だけ待機したうえで、指定された調光率等をもとに調光制御を行なう。これらにより、照明システム10では、複数の照明に対する調光制御で時間差を生じさせずに、均一な制御を行なうことができる。なお、照明制御装置20や照明装置30による処理の詳細については後述する。

0013

[実施の形態1に係るハードウェア構成]
次に、図2を用いて、実施の形態1に係る照明制御装置20及び照明装置30のハードウェア構成を説明する。図2は、実施の形態1に係る照明制御装置20及び照明装置30のハードウェア構成例を示すブロック図である。なお、照明制御装置20と照明装置30とのハードウェア構成は同様であるため、ここでは照明制御装置20を例に挙げて説明する。

0014

図2に示すように、照明制御装置20は、CPU(Central Processing Unit)22と、RAM(Random Access Memory)23と、ROM(Read Only Memory)24と、通信I/F(Interface)25とを有する。これらのハードウェアは、バス21に接続されている。

0015

CPU22は、照明制御装置20の動作を統括的に制御する。CPU22は、RAM23をワークエリア(作業領域)として、ROM24等に格納されたプログラムを実行することで、照明制御装置20全体の動作を制御する。通信I/F25は、外部装置(例えば、照明装置30等)と通信するためのインタフェースである。

0016

[実施の形態1に係る機能構成
次に、図3を用いて、実施の形態1に係る照明制御装置20及び照明装置30の機能構成を説明する。図3は、実施の形態1に係る照明制御装置20及び照明装置30の機能構成例を示すブロック図である。

0017

図3に示すように、照明制御装置20は、生成部210と、送信部220とを有する。生成部210は、各照明装置30の調光を制御するための制御情報と、各照明装置30が調光制御を開始するまでの待機時間を示す時間情報とを含む制御パケットを生成する。より具体的には、生成部210は、ブロードキャストする制御パケットを複数に分ける場合に、各照明装置30が制御パケットを受信してから調光制御を開始するまでの待機時間を算出する。そして、生成部210は、算出した待機時間や、調光率等の調光に関する制御情報を含む制御パケットを生成する。送信部220は、生成部210によって生成された制御パケットをブロードキャストする。

0018

図4は、実施の形態1に係る制御パケットの構造例を示す図である。図4に示すように、制御パケットには、フレーム制御シーケンスNo、宛先PAN ID、宛先PANアドレス送信元PANアドレス、MACペイロード等の情報が含まれる。フレーム制御は、MACフレームフレーム種別等のフレーム制御情報を含む。シーケンスNoは、送信される制御パケットのパケットデータのシーケンス番号を含む。

0019

宛先PAN IDは、制御パケットの宛先となる照明装置30のPANにおける識別情報を含む。宛先PANアドレスは、制御パケットの宛先となる照明装置30のPANにおけるアドレスを含む。この宛先PANアドレスは、ブロードキャストアドレスであり、他の制御パケットにも同一のアドレスが含まれる場合がある。送信元PANアドレスは、制御パケットの送信元となる照明制御装置20のPANにおけるアドレスを含む。MACペイロードには、調光制御情報が含まれる。

0020

例えば、MACペイロードは、コマンドID、データ数、待機時間、PANアドレス、調光率、調光モード等を含む。これらのうち、コマンドID、データ数及び待機時間は、同一の制御パケットで共通する情報である。また、PANアドレス、調光率及び調光モードは、照明装置30ごとの情報である。つまり、MACペイロードには、コマンドID、データ数及び待機時間に対して、照明装置30のPANアドレスごとに、調光率及び調光モードが指定されている。

0021

コマンドIDは、MACペイロードの識別情報を含む。データ数は、調光制御情報の数、すなわち制御対象となっている照明装置30の台数を含む。つまり、PANアドレス、調光率及び調光モード等は、データ数に含まれた数だけ存在する。待機時間は、照明装置30が制御パケットを受信してから、調光制御を行なうまでの待機時間を含む。この待機時間には、異なるタイミングで送信される制御パケットそれぞれで異なる値が設定される。PANアドレスは、照明装置30のアドレスを含む。このPANアドレスは、宛先PANアドレス(ブロードキャストアドレス)とは異なり、各照明装置30でユニークなアドレスである。調光率や調光モードは、照明の調光に関する情報(制御情報)を含み、各照明装置30で異なる情報を指定することができる。

0022

ここで、待機時間の算出例について説明する。照明制御装置20からパケットの送信を開始して、照明装置30において調光制御が開始されるまでの時間(X)は、(数1)により求められる。
調光制御が開始されるまでの時間(X)
=パケットの到達時間(S)+(送信回数(Rc)−1)×送信間隔(Ri)
+(分割パケット数(Dn)−送信の順番(Dc))×分割パケットの送信間隔(Di)
・・・(数1)

0023

照明制御装置20は、制御パケットの受信率向上のために、同一の制御パケットを複数回送信する場合がある。(数1)において、「(送信回数(Rc)−1)×送信間隔(Ri)」は、同一の制御パケットを複数回送信する際に要する時間を求めるためのものである。つまり、同一の制御パケットが複数回送信される場合には、制御パケットの送信間隔に、送信のリトライ回数(送信回数(Rc)−1)を掛けた値が求められる。

0024

また、上述したように、照明制御装置20は、照明装置30の数が多い等の理由で、制御パケットを複数に分けて、異なるタイミングで送信する場合がある。(数1)において、「(分割パケット数(Dn)−送信の順番(Dc))×分割パケットの送信間隔(Di)」は、制御パケットを複数に分けて、異なるタイミングで送信する際に要する時間を求めるためのものである。つまり、制御パケットを複数に分けて、異なるタイミングで送信する場合には、先に送信される制御パケットに対して、分けられた制御パケットの送信間隔に、自身が送信された後の残りの制御パケットの数(分割パケット数(Dn)−送信の順番(Dc))を掛けた値が求められる。

0025

なお、制御パケットの生成に要する時間や、受信後に制御パケットからの情報の取り出しに要する時間、調光制御が開始されてから実際に照明が点灯するまでに要する時間等も考えられるが、制御パケットの送信は、10−3秒のオーダであるため、これらの要素は無視できるほど小さい。

0026

また、パケットの到達時間(S)は、(数2)により求められる。
パケットの到達時間(S)[msec]
送信パケット長[byte]×8÷送信速度kbps] ・・・(数2)

0027

パケットの到達時間(S)は、伝達距離の差による遅延も存在するものの、大気中を電波波形伝搬する時間は無視できるほど小さいため、送信パケット長に比例する。照明制御装置20と照明装置30との間の近距離無線通信にIEEE802.15.4が利用される場合、送信速度は、250kbpsとなる。例えば、送信パケット長が127byteのデータである場合に、パケットの到達時間(S)は、「127×8÷250=4.064[msec]」となる。

0028

(数1)及び(数2)により、各照明装置30が制御パケットを受信してから、実際に調光制御を開始するまでの待機時間(T)は、(数3)により求められる。
待機時間(T)
定数(Xmax)−調光制御が開始されるまでの時間(X) ・・・(数3)

0029

ここで、定数(Xmax)は、待機時間(T)が負にならないような値をとる。定数(Xmax)は、(数4)により求められる。
定数(Xmax)
=パケットの到達時間の最大値(Smax)
+(最大送信回数(Rcmax)−1)×送信間隔(Ri)
+分割パケット数の最大値(Dnmax)×分割パケットの送信間隔(Di)
・・・(数4)

0030

(数4)において、送信間隔(Ri)、分割パケットの送信間隔(Di)は、設定値として与える定数である。送信間隔(Ri)は、1パケットを十分に送信できる時間をもとに設定される。例えば、送信間隔(Ri)は、1パケット長を250byte程度とすれば、20msec程度に設定すれば良い。また、分割パケットの送信間隔(Di)は、送信間隔(Ri)に送信回数の最大値を掛けた値を目安とする。例えば、分割パケットの送信間隔(Di)は、最大送信回数(Rcmax)を5回とすれば、100msec程度に設定すれば良い。

0031

また、分割パケット数(Dn)は、制御対象とする照明の個数によって変動するものではあるが、照明システム10で管理する照明の個数は、運用時には予め決められている。したがって、(数4)において、分割パケット数の最大値(Dnmax)は、定数とすることができる。また、パケットの到達時間の最大値(Smax)は、送信する最大パケット長を決定することで固定値とすることができる。これらから、定数(Xmax)は、照明システム10のシステム構築時に予め決定しておく。

0032

つまり、照明制御装置20の生成部210は、制御パケットを生成する際に、調光制御が開始されるまでの時間(X)を算出し、算出した調光制御が開始されるまでの時間(X)と、定数(Xmax)とから待機時間(T)を求める。そして、生成部210は、求めた待機時間(T)を、制御パケットに含まれるMACペイロードに設定するとともに、制御パケットに含まれる各種情報を設定することで、制御パケットを生成する。例えば、1パケットを250byte、最大送信回数を3、送信間隔を20msec、分割パケットの送信間隔を100msec、分割パケット数の最大値を5とすると、定数(Xmax)は、「250×8÷250+(3−1)×20+5×100=548msec」となる。

0033

図3の説明に戻り、照明装置30は、受信部310と、調光制御部320とを有する。受信部310は、照明制御装置20によってブロードキャストされた制御パケットを受信する。上述したように、制御パケットは、ブロードキャストアドレスである宛先PANアドレスに対して送信される。つまり、宛先PAN IDに設定されたネットワークに属する全ての照明装置30が、制御パケットを受信することになる。

0034

調光制御部320は、受信部310によって受信された制御パケットに従って調光制御を行なう。より具体的には、調光制御部320は、受信部310によって受信された制御パケットに含まれるMACペイロードを確認する。そして、調光制御部320は、MACペイロードに含まれるPANアドレスを確認し、照明装置30(自身の照明装置30)のPANアドレスと一致するアドレスを検索する。このとき、調光制御部320は、自身のPANアドレスと一致するアドレスがMACペイロードに含まれている場合に、MACペイロードに含まれる待機時間を確認する。その後、調光制御部320は、指定された待機時間だけ待機したうえで、調光率や調光モードをもとに調光制御を行なう。なお、調光制御部320は、自身のPANアドレスと一致するアドレスがMACペイロードに含まれていない場合には、調光制御を行なうことなく処理を終了する。

0035

[実施の形態1に係る照明制御処理]
次に、図5を用いて、実施の形態1に係る照明制御処理の流れを説明する。図5は、実施の形態1に係る照明制御処理の流れの例を示す処理シーケンス図である。

0036

図5に示すように、照明制御装置20は、各照明装置30が制御パケットを受信してから調光制御を開始するまでの待機時間を算出し、算出した待機時間や、調光を制御するための制御情報等を含む制御パケットを生成する(ステップS101)。そして、照明制御装置20は、生成した制御パケットを各照明装置30に対してブロードキャストにより送信する(ステップS102)。各照明装置30に対する制御パケットの送信は、ブロードキャストアドレスである宛先PANアドレスに対して行なわれる。また、複数に分けられた制御パケットは、分割パケットの送信間隔で送信される。加えて、制御パケットは、各照明装置30の制御パケットの受信率向上のために、複数回送信される場合がある。

0037

照明装置30は、照明制御装置20によって送信された制御パケットを受信する(ステップS103)。そして、照明装置30は、制御パケットに含まれるPANアドレスを確認し、自身のPANアドレスと一致するアドレスが存在する場合に、指定された待機時間だけ待機する(ステップS104)。続いて、照明装置30は、制御パケットに含まれる調光率や調光モードをもとに調光制御を行なう(ステップS105)。上述した照明装置30による処理は、各照明装置30によって行なわれる。

0038

[実施の形態1による効果]
照明制御装置20は、照明装置30に調光制御を行なわせるための制御パケットの生成に際して、照明装置30が制御パケットを受信してから調光制御を開始するまでの待機時間を算出し、算出した待機時間を含む制御パケットを生成し、生成した制御パケットをブロードキャストする。照明装置30は、照明制御装置20によってブロードキャストされた制御パケットを受信し、自身に対応する制御パケットに従い、待機時間だけ待機したうえで調光制御を行なう。これらの結果、照明システム10は、複数の照明に対する調光制御で発生する時間差を抑制し、複数の照明に対して均一な制御を行なわせることができる。

0039

また、照明システム10は、各照明装置30に対する宛先情報と、調光を制御するための制御情報とを含む制御パケットをブロードキャストするので、ブロードキャストであっても、各照明装置30による調光制御を個別に指定することができる。

0040

(実施の形態2)
さて、これまで本発明に係る照明システム10の実施の形態について説明したが、上述した実施の形態以外にも種々の異なる形態にて実施されて良いものである。そこで、(1)待機時間、(2)構成、(3)プログラム、について異なる実施の形態を説明する。

0041

(1)待機時間
上記実施の形態では、制御パケットの送信において、同一の制御パケットを複数回送信するとともに、ひとつの制御パケットを複数に分けて送信する場合を説明した。また、このような制御パケットに含まれる待機時間の算出については、同一の制御パケットを複数回送信する際に要する時間と、ひとつの制御パケットを複数に分けて送信する際に要する時間とを、待機時間に含める場合を説明した。かかる待機時間には、上記の何れかの時間を含めるようにしても良い。例えば、待機時間には、少なくとも、ひとつの制御パケットを複数に分けて送信する際に要する時間を含めれば良い。詳細には、(数1)において、「(送信回数(Rc)−1)×送信間隔(Ri)」は、待機時間の算出に利用しなくても良い。また、このほか、パケットの到達時間(S)を除いた待機時間を算出するようにしても良い。これらのように、待機時間の算出に何れかの情報を利用する場合であっても、ブロードキャストによる一括制御が行なわれる従来技術と比較して、複数の照明に対してより均一な制御を行なうことができる。

0042

(2)構成
また、上記文書中や図面中等で示した処理手順制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメタ等を含む情報は、特記する場合を除いて任意に変更することができる。また、図示した装置の各構成要素は、機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、装置の分散又は統合の具体的形態は、図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の負担や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に、分散又は統合することができる。

0043

(3)プログラム
また、照明制御装置20や照明装置30で実行されるプログラムは、一つの様態として、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルCD−ROMフレキシブルディスクFD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。また、照明制御装置20や照明装置30で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するようにしても良い。また、照明制御装置20や照明装置30で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供又は配布するように構成しても良い。また、照明制御装置20や照明装置30で実行されるプログラムを、ROM等に予め組み込んで提供するように構成しても良い。

0044

照明制御装置20や照明装置30で実行されるプログラムは、上述した各部(生成部210、送信部220、受信部310、調光制御部320)を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはCPU(プロセッサ)が記憶媒体から上記プログラムを読み出して実行することにより、上記各部が主記憶装置上にロードされ、生成部210、送信部220、受信部310、調光制御部320が主記憶装置上に生成されるようになっている。

0045

10照明システム
20照明制御装置
30照明装置
210 生成部
220 送信部
310 受信部
320調光制御部

先行技術

0046

特開2011−065825号公報
特開2011−065826号公報
特開2014−032807号公報

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