JP2005520957A - ロック・システム、ロック・システム・デバイス、及びロック・システムの構成方法 - Google Patents

Abstract

複数のロック・システム・デバイスを備えたロック・システムを構成する方法を提供する。この方法は、複数のコマンド及びステータス・メッセージを定義するステップであって、コマンド及びステータス・メッセージの各々は、デバイスによって受信されたときに、特定の機能を有する、ステップと、複数のデバイス種別を定義するステップであって、種別の各々は、所定のコマンド及びステータス・メッセージを送ることが可能である、ステップと、各デバイスから要求メッセージを送るステップであって、特定のデバイスからの要求メッセージは、当該特定のデバイスが送ることができる所定のメッセージに関する情報を備えている、ステップと、デバイスの各々において、他の各デバイスが送ることができる所定のメッセージに関する情報を格納するステップとから成る。この方法によって、システムを設置する人の関与がなくても、単純なロック・システムを設定することができる。この方法を用いるロック・システム及びロック・システム・デバイスも提供する。

Description

本発明はロック・システム一般に関する。より詳細には、電子式又は電子機械式ロック、カード・リーダ、退出ボタン、開扉装置(door opener) 等のような複数の異なるユニットから成る、自己構成型ロック・システムに関する。

電子及び電子機械式ロック・システムは、増々複雑化しつつある。ロック・システムは、ロック・シリンダなどのロック・デバイス自体の他にも、センサ、非常用かんぬき(panic bar) 、緊急用電源等などの補助装置を備えている。多くのシステムは、例えば、セキュリティ又は環境制御のために用いられる組扉や１対の連動扉のように、ロック・デバイスを有する２枚の扉を備える。

ロック・システムにおける異なるデバイス間のインターフェースは複雑であり、ロックの技術分野だけでなく、電子回路の分野の当業者による設置が必要となる。これらのデバイスには異なる種類の入力／出力を設けることができ、その機能はデバイス毎に異なる。

電子ロック・システムを構成する一般的な方法の１つは、全てのデバイスを、コンピュータなどの共通マスタ・ユニットに接続することである。機械的スイッチを所望のアドレスに対応する位置に設定することによって、全てのデバイスには、特定のアドレスを割り当てる。マスタ・ユニットによって、システム全体が所望の態様で動作するように設定することができる。

しかしながら、この手法では、２段階の設置工程、即ち、デバイスを設置し配線する第１工程と、システムを構成する第２工程とを必要とする。また、多くの場合、設置には２人の別々の人が設置に携わる。この手法に伴う更に別の欠点は、スイッチの設定を１つ間違えると、時間のかかる検査を行ってシステム内の不良を見つけなければならない場合があることである。

本発明の目的は、従来技術の欠点を回避し、付属するデバイスのプログラミングが不要の、自己構成型(self-configuring)ロック・システムを提供することにある。つまり、ワイヤ・システムによって配線を簡略化し、本発明を適用する扉の環境を、設置者にとって理解し易くすることを目的とする。

本発明の別の目的は、中心的なマスタ・ユニットがない、自己構成型ロック・システムを提供することにある。

本発明は、多数の許容されたコマンドを定義し、全てのデバイスに要求メッセージを送出させ、異なるデバイスが送信することができるコマンドの取り決めを行うことにより、自己構成ロック・システムを提供することができるという認識に基づいている。

本発明によれば、請求項１に規定した電子ロック・システムを構成するための方法を提供する。請求項８に規定した電子ロック・システム・デバイス、及び請求項１０に規定したロック・システムも提供する。

ロック・システムを設けることにより、起動時に、接続されている各デバイスが、当該デバイスが送ることができるコマンドのリストを含む要求メッセージを送出し、各デバイスにおいてコマンド・マトリクスを作成する。これらのマトリクスを用いてロック・システム内におけるコマンドのフローを制御することによって、自己構成型電子ロック・デバイス・システムを機能させる。

特に好適な実施形態では、要求メッセージは、システムに接続されているデバイスに、異なるアドレスを割り当てるために用いられる。これによって、設置の間におけるスイッチなどの設定が不要となる。

別の好適な実施形態では、同じ製品種別のデバイスを異なるデバイス・グループに割り当てることによって、自己構成二扉システムを可能にする。
更に別の好適な実施形態は、従属項によって規定されている。

これより、一例として、添付図面を参照しながら本発明を説明する。
以下に、本発明の好適な実施形態の詳細な説明を示す。
本明細書において、ロック・システムにおける異なるデバイス間の相互接続性とは、扉に設置したデバイスの単純な接続を可能にすることを意味する。殆どの用途では、ロック・システム又はその環境には、１つ又は２つの扉が設けられている。システムが２つの扉を備えている場合、例えば、セキュリティや環境制御のために用いられる組扉又は１対の連動扉など、ある種の依存性を有する扉のみを考慮することとする。

この発明の詳細な説明において、「ロック・システム・デバイス」又は単に「デバイス」との用語は、カード・リーダ、非常ボタンなど、電子ロック・システム内に設けられるあらゆる種類のデバイスに及ぶものであって、ロック自体を構成するデバイスには限定されない。

図１を参照して、単純な電子ロック・システムについて説明する。図１は、その全体が参照符号１をもて示されている、一扉システムを示す。扉２内には、電子ロック・システムにおいて公知の種類の電子ロック１０が設けられている。電子ロックとは、電子機械式ロックを含む、あらゆる種類の電気的に作動及び制御されるロック・デバイスを意味する。ロックは、扉の外側に設置されているカード・リーダ２０によって制御されている。内側には、退出ボタン３０が設けられており、扉の内側にいる人がこれを開錠するために用いる。

扉の開放位置と閉鎖位置の間における移動は、モーションセンサを一体化して備えた扉作動部４０によって制御される。図１に示すデバイスは全て、バス９０を構成する二線配線によって相互接続されている。これは、図１のロック・システムに備えられている全てのデバイスをブロック図で示す、図２に示されている。図２から明らかなように、従来の電子ロック・システムでは大抵の場合見られる中心的な「マスタ」ユニットがシステム内にない。代わりに、全てのデバイスがそれら自体を設定し、相互接続システムを設けるようにしている。これを可能にしているのは、本発明が提供する相互接続性である。これについて以下に説明する。

本発明によるロック・システムにある殆どのデバイスは異なる機能を有する。しかしながら、これらは全て、以下に述べる、共通のハードウェア及びソフトウェア構造を有する。

図３には、その全体に参照符号１００が付され、破線で示されたロック・システム・デバイスが示されている。このデバイスは単一チップのマイクロ・コントローラ１０２を備え、マイクロ・コントローラ１０２は、図２に示したバスに接続すべく形成されたバス・トランシーバ１０３に接続されている。マイクロ・コントローラ１０２は、外部電源としてデバイスに接続されて１２又は２４ＶＤＣの電圧を供給すべく形成されている電源１０４によって給電されている。

マイクロ・コントローラ自体は、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）などの種類の電子メモリを内蔵するが、マイクロ・コントローラには不揮発性メモリ１０６が接続されて、システム動作パラメータ及び／又は診断データなどの不揮発性データを格納する。また、スイッチ１０７も設けられており、当該デバイスが２つの規定したデバイス・グループのいずれか又は双方に属するか否かを示す。これについては、図６及び図７を参照して以下により詳細に説明する。

デバイス１００には、キー・パッド１０８又は発光インディケータ１０９など更に別の要素を設けてもよい。
デバイスは、２つの異なるモード、即ち、予備動作モード及び動作モードのうちの一方に設定可能である。デバイスが電源に接続されると、予備動作モードであるブートアップ・シーケンスが開始される。ブートアップ・シーケンスが完了した後には、デバイスは動作モードに切り替えられている。

この明細書に記載する種類のデバイスのネットワークでは、各デバイスは、動作段階の前に、一意のノード識別（ノードＩＤ）を有さなければならない。システムの構成を担当する中心的ユニットがないので、全てのデバイスは、ブートアップ・シーケンスの間に、それら自体を識別し、この識別はアドレス要求手順を含み、この手順において、システムに接続されている全てのデバイスには、一意のアドレスが割り当てられる。アドレス要求手順は、いずれかの都合のいい方法で実行され、それを実行する正確な方法は、本発明の一部をなすものではない。しかしながら、この手順が正確に動作するためには、各デバイスでは一意の連番がメモリに格納されていなければならない。

ロック・システムは、非常に単純又は単純のいずれかに分類することができる。用いられる各製品種別のデバイスが１つのみである限り、システムは非常に単純であり、全てのデバイスは１つのグループに属する。グループの概念については、図６，７を参照しながら以下で更に説明する。単純なシステムは、少なくとも１つの製品グループの２つのデバイスを備えており、これらのデバイスは、これらを異なるグループに割り当てることによって、区別しなければならない。非常に単純なシステム又は単純なシステムは、ある基本的規則にしたがって、常にそれ自体を構成する。

ロック・システム・デバイスは、３つの異なるデバイス・クラス、即ち、アクティベータ、アクチュエータ、及びセンサに分割される。
アクティベータとは、コマンドをアクチュエータに送るあらゆるデバイスである。アクティベータの例は、退出押しボタン、カード・リーダ、非常退出ボタン等とすることができる。また、アクティベータは、ロック・システムのアクセスに関連するタイミングにも関与する。

アクチュエータとは、ある作用、通常はクラッチを解除する、又は扉を開くというような、ある種の機械的活動を行うデバイスである。これは、ブザー又はフラッシュ・ライトとすることもできる。アクチュエータの中にはアクセス・コマンドを送る必要があるものもあり、したがってアクティベータでもある。以下を参照のこと。

センサは、アクセスに関連する情報を提供せず、センサ・ステータス情報のみを提供する。その一例は、扉作動部安全スイッチである。
以上の例では、電子ロック１０及び扉作動部４０がアクチュエータであり、一方カード・リーダ２０及び退出ボタン３０がアクティベータである。

図１に示したシステムの機能的デバイス接続について、これより図４を参照しながら説明する。図４では、「アクティベータ１」はカード・リーダ２０に対応し、「アクティベータ２」は退出ボタン３０に対応し、「アクチュエータ１」はロック１０に対応し、「アクチュエータ２」は扉作動部４０に対応する。

あるデバイスと別のデバイスとの間に論理的接続がない場合、デバイスは別のデバイスからデータを受信することはできない（図２に示す物理的接続とは逆）。論理接続とは、本質的に、バス上にある既知のデバイスからメッセージを受信する「判断」である。予備動作段階におけるアドレス要求手順の中で、バス上の各デバイスは、他のどのデバイスと論理接続を確立するか決定する。要求元のデバイスは、要求メッセージの中でメッセージ・マトリクスを送る。このようにして、バス上の他のデバイスは、どのコマンド及びステータス・メッセージに応答すべきか判断することができる。

図４における論理接続は、当該接続を通じて搬送が許可されたメッセージの方向を示す矢印によって表されている。アクティベータはメッセージを送ることはできるが受け取ることはできず、アクチュエータはメッセージを送ることも受け取ることもできることがわかる。

図４において、アクチュエータ１は、他の全てのデバイスに対する論理接続、即ち、３カ所の接続を設定してある。各接続部は多数の異なるメッセージを搬送することができる。どのメッセージに応答し、どのメッセージを破棄すべきか定義する具体的な規則がある。例えば、ロック・デバイス、即ち、図３ではアクチュエータ１は、「Ｉｄデバイス・イベント」メッセージを破棄し、「開錠」メッセージを受け付ける。メッセージについては、以下で更に詳しく説明する。

全てのメッセージが以下のリストに纏められている。割り当てられているメッセージ・インデックス値は一意であり、メッセージは特定のデバイスに関係付けられている。いずれのデバイスでもあらゆるメッセージを送ることができるが、全てのデバイスが監視(listen)する訳ではない。これは、デバイス構成によって制御される。

メッセージは２つの分類、コマンド・メッセージ及びステータス・メッセージに分割される。コマンド・メッセージのメッセージ・インデックス範囲は０から１２７までであり、ステータス・メッセージのメッセージ・インデックス範囲は１２８から２５５までである。これらのメッセージを以下の表２及び表３に示す。

要求メッセージの構造を図５に示す。これは、３２ビットを収容し、当該デバイスからどのメッセージを送ることができるか記述する。これらの３２ビットは、コマンド・メッセージのための１６ビットと、ステータス・メッセージのための１６ビットに分割される。

要求メッセージは、アドレス要求手順の間に各デバイスによって送られることは先に述べた。この要求メッセージの内部には、要求元デバイスの機能性を特定する追加の属性がある。

データ１
これは、要求元デバイスのノードＩＤである。
データ２ − 属性
属性の中には、グループ・スイッチの位置がある。デバイスがマルチ・グループ・デバイスとして構成されている場合、これを要求メッセージの中で表さなければならない。属性を以下の表１に示す。

グループ・スイッチの使用については、図６，７を参照して以下で更に説明する。
データ３−４ − コマンド・マトリクス
これは、二進アレイであり、要求元デバイスが送ることができる１６種類までの制御メッセージを表す。ビット値が「１」の場合、対応するメッセージを送ることができる。

データ５−６ − ステータス・マトリクス
これは、二進アレイであり、要求元デバイスが送ることができる１６種類までのステータス・メッセージを表す。ビット値が「１」の場合、対応するメッセージを送ることができる。

自己構成の間、各デバイスは、どのデバイスがどの制御メッセージ及びステータス・メッセージを送ることができるのかを示すマトリクスを構築する。

このように、ロック・システムを構成する、即ち、設定する方法は、図６のフロー・チャートに示すステップ１１０〜１４０から成る。
ロック・システムの中核は、扉制御コマンドである。扉制御コマンドは、複雑なコマンド・セットであり、扉環境において扉への接近を処理する全てのアクチュエータに送られる。この機能は、扉状態全体を制御する。全てのデバイスは、既定の命令及び規則集に準拠しなければならない。扉制御コマンド構造を以下の表４に示す。

システムには多数の扉制御コマンドがあり得る。各アクチュエータはバス上にある全てのアクティベータを把握しているので、全てのアクティベータからドア制御メッセージを収集し、優先順プロセスによって、実際の扉状態を算出することができる。優先順プロセスでは、アクティブなメッセージのみが関与する。

非常／緊急退出デバイス以外のアクティベータはいずれも禁止することができる。禁止されたアクティベータでも、バス上にデータを送ることはできるが、（メッセージの内側で）当該デバイスが禁止されていることを示す。デフォルトでは、全てのアクティベータがアクティブ・モード（禁止されていない）になっている。いずれのシステムでも、システムのアクティベータの禁止状態を制御するデバイスは、唯一でなければならない。

図１に示したロック・デバイス・システムの構成及び動作の一例についてこれより示す。
電源投入後、各デバイスは要求メッセージを送り、ノードｉｄ、デバイス属性、及びメッセージ接続マトリクスに関する情報を、他の全デバイスに渡す。

全ての接続は論理的だけなので、各デバイスは、どのメッセージを送るか、他の全てのデバイスに伝えなければならない。どのメッセージを受信し、どれを破棄するかは、各デバイス次第である。

自動構成の間、合計３２のメッセージをデバイスから送ることができ、これは要求メッセージ内の二進データによって表される。論理値「０」は「メッセージを接続しない」を意味し、論理「１」は「メッセージを接続する」を意味する。

接続を行うとき、デバイス間では特定の順序を考えていない。各デバイスは、内部に工場でプログラムされた一意の連番を有する。この番号を用いて、所与の各時点において要求メッセージを送っているのは何か判断する。

図１に示すデバイスが次の順序で要求を行うことによって、対応するノードＩＤが割り当てられたと仮定する。

電力投入後、この結果、一連のイベントが生ずる。これについて以下に詳細に説明する。

退出ボタン３０はその要求メッセージを送り、ノードｉｄ１を要求する。以下の接続マトリクスも送られる。
コマンド：０００４_ｈｅｘ、 ステータス：０００４_ｈｅｘ
コマンド・マトリクスは、次の二進シーケンスに対応する。

００００ ００００ ００００ ０１００
コマンド及びステータス・マトリクスの詳細について、表２及び表３をそれぞれ参照すると、これは、右から左に、即ち、ビット０からビット１５まで読んで行くと、退出ボタンはコマンド３番、扉制御コマンドを送出可能であることを示す。このコマンドは、システム内にある他のデバイス全てが受信することができる。

ステータス情報は、同じ内容を有する。即ち、退出ボタンは、ステータス・メッセージ３番、デバッグ・ステータスを送ることができる。しかしながら、このステータス・メッセージを用いるのは、例えば、トラブル・シューティングの間システムに接続されるコンピュータ・ユニットだけであり、通常システムに接続されている全てのデバイスはこれを破棄する。

したがって、退出ボタンが送った要求メッセージによって、以下のシステム構成が得られる。

次に、ロック・デバイス１０は、ノードｉｄ２を要求し、以下の接続マトリクスを送る。

コマンド：０００１_ｈｅｘ． ステータス：０００５_ｈｅｘ
この接続マトリクスは、次のメッセージに対応する。
コマンド・メッセージ： 扉制御コマンド
ステータス・コマンド： 施錠デバイス・ステータス、デバッグ・ステータス
扉制御コマンド及び施錠デバイス・ステータス・メッセージは、他の全てのデバイスが受信することができる。しかしながら、既に述べたように、デバッグ・ステータス・メッセージは、全てのデバイスによって破棄される。

この結果、以下の構成が得られる。

次に、扉作動部４０は、ノードＩＤ３を要求し、以下の接続マトリクスを送る。
コマンド： ０００５_ｈｅｘ、 ステータス：００１４_ｈｅｘ
このデバイスは、緊急コマンド及び扉制御コマンド、ならびにデバッグ・ステータス及び扉作動部ステータスを送る。しかしながら、デバッグ・ステータスは、全てのデバイスによって破棄され、ロック１０は緊急コマンドを破棄する。

最後に、カード・リーダ２０は、ノードＩＤ４を要求し、以下の接続マトリクスを送る。
コマンド：００１Ｆ_ｈｅｘ、 ステータス：００６４_ｈｅｘ
このデバイスは、緊急制御コマンド、扉制御コマンド、禁止コマンド、及び識別デバイ
ス制御コマンド、ならびにステータス・メッセージ・デバッグ・ステータス、識別デバイス・タグ・データ、及び識別デバイス・イベントを送る。しかしながら、他のデバイスは、緊急制御コマンド、識別デバイス制御コマンド、及び全てのステータス・メッセージを破棄する。また、ロック１０は禁止コマンドを破棄する。

この結果、以下の構成が得られる。

この時点で、全ての接続が確定する。
以上の例から次のことがわかる。

各デバイスは、要求元デバイスから送信されるメッセージを規定する「ビット・パターン」を含むメッセージを送出する。
各デバイスは、デバイスの種類及び機能性に応じて、他のデバイスからの３２までのメッセージの接続を確定するか否か判断する。

図７に、二重扉システムを示す。これは、図１に示したデバイスの他に、第２扉作動部４０’、ならびに第１及び第２扉作動部安全センサ５０、５０’を備えている。かかるシステムでは、同じ機能を有する、即ち、同じ製品種別の２つのデバイスを備えているので、グループ・スイッチを用いて、デバイスが属するグループを特定する。同じグループ内にあるデバイスは相互作用を行い、一方異なるグループ内のデバイスは相互作用を行わない。グループ・スイッチによって、かなり複雑なロック・システムでも、集中自己構成プロセスによって設置することが可能となる。

図７に示すシステムでは、第１扉作動部４０及び第１安全センサ５０は第１デバイス・グループに属し、一方同じ種類の第２デバイス４０’及び５０’は、第２デバイス・グループに属する。他のデバイスは全て、第１及び第２グループ双方に属する。属するグループは、要求メッセージ内の属性情報によって伝達される。表１を参照のこと。ここでは、３つの選択：グループ１、グループ２、又はグループ１＋グループ２が可能であることがわかる。したがって、機能的デバイス相互接続は、図８に示すようになる。その中では、センサ１、即ち、第１安全センサ５０はメッセージをアクチュエータ２、即ち、第１開扉装置４０に送ることができるが、アクチュエータ３、即ち、第２開扉装置４０’には送ることができないことがわかる。センサ２、即ち、第２安全センサ５０’には逆が成り立つ。これによって、第１センサが第２開扉装置にメッセージを送ったり、第２センサが第１
開扉装置にメッセージを送る等となる構成を防止する。

以上、本発明によるロック・システムの好適な実施形態、及びそれを構成する方法について説明した。これは、添付した特許請求の範囲内で様々に変更可能であることを当業者は理解するであろう。

１つ又は２つの扉を備えた実施形態について説明した。更に進んだ状況では、インテリジェント扉コントローラ、又は特殊構成ツールを用いてシステムを設定することも可能であることは認められよう。

外部から給電するデバイスについて記載したが、一次電源又は二次電源のようないずれかの内部電源も設けることができる。
図７における開扉装置及び開扉装置安全センサは、２つの異なるデバイスとして説明した。しかしながら、内部接続バス９０に至る単一の接続部でこれらを物理的に単一のデバイスに統合することができる。その場合でも、これらはバス上では２つの異なる論理ユニットとして作用し、表３に示す属性によって示されるように、これらのデバイスの１つはサブデバイスとして機能する。この構造により、自己構成の柔軟性及び機能性を維持しつつ、ロック・システムの設置を一層容易にすることができる。

典型的な電子ロック・システムを備えた扉の全体を示す概念図。 図１に示した異なるデバイス間の接続を示すブロック図。 本発明によるロック・システム・デバイスの構成を示すブロック図。 図１に示したシステムの機能的デバイス接続を示すブロック図。 本発明による要求メッセージの構造を示す表。 本発明による方法の主要ステップを示すフロー・チャート。 関連付けされた２つの扉を備えたロック・システムの全体図。 図７のシステム内に設けられたデバイスの機能的デバイス接続を示すブロック図。

Claims (10)

1. 複数のロック・システム・デバイスを備えたロック・システムを構成する方法であって、
   ａ）デバイスによって受信されたときに特定の機能を有する複数のコマンド及びステータス・メッセージを定義するステップと、
   ｂ）前記複数のコマンド及びステータス・メッセージのうち、所定のコマンド及びステータス・メッセージを送ることが可能である、複数のデバイス種別を定義するステップと、
   ｃ）当該特定のデバイスが送ることができる前記所定のコマンド及びステータス・メッセージに関する情報を備えている要求メッセージを、前記複数のデバイスの各々から送るステップと、
   ｄ）前記複数のデバイスの各々において、他の各デバイスが送ることができる前記所定のコマンド及びステータス・メッセージに関する前記情報を格納するステップとからなる方法。
2. 前記コマンド及びステータス・メッセージの各々には、一意のインデックス値が割り当てられている請求項１記載の方法。
3. 前記コマンド及びステータス・メッセージの各々は、特定のデバイス種別に関係する請求項１又は２記載の方法。
4. 前記要求メッセージは、２つの異なるグループ（グループ１、グループ２）のいずれか又は双方に属することを示す属性インディケータを備えている、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記要求メッセージは、二進フィールドを備えており、各ビットが、対応するメッセージを送ることができるか否か指定する、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記要求メッセージは、後続にサブデバイスがあるか否かについて示す属性インディケータを備えている、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 各デバイスを、アクティベータ、アクチュエータ、又はセンサのいずれかに分類するステップを備えており、アクティベータはコマンドをアクチュエータに送るように構成され、アクチュエータは機械的活動を行うように構成され、センサはセンサ・ステータス情報を供給するように構成されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 電子ロック・システム・デバイスであって、
   処理ユニット（１０２）と、
   前記処理ユニットに接続されている電子メモリ（１０６）と、
   入出力ポート（１０３）とを備える電子ロック・システム・デバイスにおいて、
   前記デバイスは、起動されたときに当該デバイスが送ることができる所定のコマンド及びステータス・メッセージに関する情報を備えた要求メッセージを前記入出力ポート上に送信し、
   前記入出力ポートを介して受信した要求メッセージから、他のデバイスが送ることができる前記所定のコマンド及びステータス・メッセージに関する情報を格納する、
   ことを特徴とする電子ロック・システム・デバイス。
9. ２つの異なるグループ（グループ１、グループ２）のいずれか又は双方に属することを示すグループ・スイッチ（１０７）を備えている、請求項８記載のデバイス。
10. 複数のロック・システム・デバイスを含み、該デバイスの全てが、バスによって相互接続されているロック・システムであって、
    前記デバイスが請求項８又は９記載のデバイスであることを特徴とするロック・システム。

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