JP2008294612A - 制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複雑な操作を行うことができる第1プロトコルを、単純な操作しかできない第2プロトコルに変換して制御対象の家電機器を制御することができる制御装置を提供する。
【解決手段】ホームゲートウェイ2は、UPnPプロトコルをECHONETプロトコルの基本関数に変換できない場合には、命令実行部42で、複数の基本関数に分け、その順番で命令を実行できるようにしたものである。
【選択図】 図8

Description

本発明は、家電機器の制御を行う制御装置及びその方法に関する。
最近は、ネットワーク技術の普及に伴い、ネットワークを通して家電機器を制御し、家電機器から情報を取得している場合がある。
ネットワーク通信を用いて機器制御を行う際、送信機器及び受信機器は、制御命令や制御データをやりとりするための通信プロトコルとしてそれぞれ同じものを使う必要がある。しかし、この通信プロトコルについては、複数の標準が存在する。
ECHONET(登録商標)は、主に冷蔵庫、洗濯機、電子レンジ及びエアコンのような白物家電や、センサを対象とした規格で、通信プロトコルと、制御命令及び制御データとを定めている。
UPnP(Universal Plug and Play)は、UIC(UPnP Implementers Corporation)の商標であって、基本的に通信プロトコルを定めており、制御命令や制御データは業界毎に定められている。例えば、ホームルータの設定はUPnP−IGD,AV機器の制御はUPnP−AVといったように、各業界で定められている。
家庭内ネットワーク上に存在する機器をまとめて制御するような、サービス、アプリケーション及びシステムを構築する際に、複数のプロトコルが存在する場合、それぞれのプロトコルを取り扱う必要がある。この場合、各プロトコルにおけるモデルの違いからアプリケーション設計が難しくなる。
そこで、従来よりUPnPプロトコルをECHONETプロトコルに変換するプロトコル変換装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2006−238164公報
ところで、ECHONETプロトコルは、家電機器をオブジェクト化し、家電機器の状態をプロパティと呼ばれるレジスターとして定義して、レジスターを読み書きすることで家電機器の状態を取得したり変化させたりする。例えば、エアコンでの温度を25℃にセットする、といったものである。
しかし、ECHONETプロトコルは、このようにプロパティへの単純な読み書きのみの命令しか定義されていない家電機器制御用のプロトコルである。一方、UPnPプロトコルは、複雑な制御も可能である。そのため、UPnPプロトコルの中には一度の読み書きで対応できない場合がある。例えば、ECHONETプロトコルは、エアコンの温度を一段階(1℃)上げるといったUPnPプロトコルの制御には対応することができないという問題点があった。
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、複雑な操作を行うことができる第1プロトコルを、単純な操作しかできない第2プロトコルに変換して制御対象機器を制御することができる制御装置及びその方法を提供する。
本発明は、制御対象機器の識別情報と第1プロトコルに基づく命令とが入力する入力部と、前記第1プロトコルに基づく命令が、第2プロトコルに基づく一つの動作に変換可能な否かを判断する第1判断部と、前記第1プロトコルに基づく命令に対応する前記第2プロトコルの複数の動作を格納する第1記憶部と、前記第1判断部で変換不可能と判断されたときに、前記第1プロトコルに基づく命令に対応する前記第2プロトコルの複数の動作を、前記第1記憶部から検索する検索部と、前記検索された前記第2プロトコルの複数の動作に基づいて、前記制御対象機器を制御する制御部と、を備える制御装置である。
本発明によれば、第1プロトコルの制御を分解して動作させるため、豊富な命令が定義されている第1プロトコルをあたかも第2プロトコルで制御する制御対象機器が理解しているように動作させることができる。
以下、本発明の一実施形態のネットワーク家電システムについて図1から図10に基づいて説明する。このネットワーク家電システムは、UPnPコントロールポイントから、ホームゲートウェイを介して、ECHONETの複数の家電機器を制御しようとするものである。以下、このネットワークシステムについて詳述する。
(1)ネットワーク家電システムの構成
図1はネットワーク家電システムの全体構成の概略を示すもので、住宅やマンション(以下、まとめて「住宅」という)1内の構成とこれに関連する宅外の構成である。
住宅1内には、ホームゲートウェイ2が設けられており、種々の家電機器3〜7が通信可能に接続されている。
ECHONETネットワークにECHONETの家電機器3〜7が接続されている。ECHONET規格によると、ECHONET通信は、例えば電灯線通信や赤外線通信上で行う。また、IP(Internet Protocol)を仮想的に通信媒体としてみなし、IP通信層上でも動作可能である。IP層の下層の実通信媒体としては、ブルートゥース(登録商標)、イーサネット(登録商標)、無線LAN等が用いられる。また、ECHONETは、電灯線通信にも用いられる。
UPnPネットワークに、UPnPコントロールポイントが接続されている。UPnPコントロールポイントは、UPnP機器から情報を取得し、UPnP機器に対して制御命令を発行するコントロール機器である。UPnPコントロールポイントは、例えばデジタルテレビ9のリモコン30である。UPnPは例えばIP層上で動作する。
(1−1)家電機器3〜7
家電機器3〜7は、家庭で使われる一般的な家電機器に加えて住宅設備機器も含んでいる。ここでは、例えば、エアコン3、照明灯4、冷蔵庫5、床暖房機6、給湯機7などであるが、他にIHクッキングヒータ、洗濯機、電子レンジ、炊飯器、オーディオ機器、テレビ、ビデオデッキなど種々のものが適用可能である。
これら家電機器3〜7は、それぞれブルートゥース(登録商標)通信を行うためのインターフェース3a〜7aを備え、ホームゲートウェイ2に接続されたブルートゥースインターフェース2aを介してピコネットを形成することで相互通信が可能な構成となっている。なお、図示の状態では、例えばエアコン3や照明灯4は代表で1個を示しているが、住宅1内の複数の部屋に設けるのが一般的であるから実際には複数個設けられている。そして、これらの家電機器3〜7は、ホームゲートウェイ2より制御コマンドを受け取ると、その制御コマンドに応じた駆動制御を実行するように構成されている。
(1−2)ASPサーバ11
ASP(Application Service Provider)サーバ11には、データベース12が設けられており、多数の住宅1に対応して情報を記憶するように構成されている。このASPサーバ11は、制御手段として機能するもので、家電機器3〜7などについて、その販売者或いはサービス提供業者が設置しており、家電機器3〜7などに関する各種サービスをインターネット10を介して使用者に提供するためのものである。
データベース12には、ユーザ情報データベース、家電機器3〜7の制御アプリケーションソフトウェアを保持する家電アプリケーションデータベースが設けられている。
具体的には、ユーザ情報データベースには、ユーザ登録により受け付けた情報として例えばASPサーバ11へのログインIDやパスワードなどのユーザ情報、ホームゲートウェイ2のネットワークアドレス(MACアドレス)などのホームゲートウェイ2の設定情報、ホームゲートウェイ2に接続された家電機器3〜7などのネットワークアドレスや種類、型名といった設定情報が記憶されている。
家電アプリケーションデータベースには、住宅1の外部などホームゲートウェイ2を使って操作できない場合でも、住宅1内の家電機器3〜7を遠隔制御することができるようにした制御アプリケーションソフトが記憶されている。例えば、携帯電話機13からASPサーバ11にアクセスして制御アプリケーションソフトをダウンロードすることによりこれを実現することができる。上記の場合、インターネット10には、中継サーバ14を介して携帯電話網15が接続されており、携帯電話機13から基地局16を介してASPサーバ11やホームゲートウェイ2などにアクセスすることができる。
(2)ホームセキュリティシステムの構成
次に、住宅1に設置されたホームセキュリティシステムの構成について簡単に説明する。
住宅1の外側部分1aに設けられる玄関ドア17には、電気錠18が設けられており、住宅1の内部に設けたインターホン19に接続されている。インターホン19は、ホームゲートウェイ2にJEM−A端子2dを介して接続されている。また、玄関部分にはドアホン20が設けられ、ホームセキュリティシステムの制御装置として機能するインターホン19に接続されている。
住宅1内においては、インターホン19により、玄関に居る来客者とドアホン20と通話をすることができる。また、このインターホン19には、住宅1の窓や人の侵入が予想されるところに各種のセンサ21a〜21cなどが設けられていて、外部からの侵入者を検知すると、インターホン19に設けられている制御装置によりこれを判断して自動的に警備会社に通報することができるようになっている。この場合、センサ21a〜21cとしては、例えば、ドアや窓に設置されるマグネットスイッチや、人体検知センサなどの防犯用センサ、火災センサやガス漏れセンサなどの防災用センサなどの種々のセキュリティに対応したセンサが設けられている。
インターホン19には、上記したドアホン20との間でのやり取りを行う機能と、センサ21a〜21cなどによる監視機能と、これに加えて外出時などに監視を行うためのおでかけモードを設定したりこれを解除したりする機能が設けられている。
インターホン19とホームゲートウェイ2との接続構成では、インターホン装置19はJEM−A端子19aを有しており、JEM−A端子19aを通じてホームゲートウェイ2と接続されている。このJEM−A端子19aは、住宅用設備の制御/監視用インターフェースであり、制御用の信号を入力するための2個の制御端子と、外部に監視用の信号を出力するための2個の監視端子を備えて構成されている。
(3)ホームゲートウェイ2
次に、ホームゲートウェイ2について図2から図6に基づいて説明する。
(3−1)概要
ホームゲートウェイ2には、LANインターフェース2bを介してパソコン8やデジタルテレビ9が接続可能に構成されている。パソコン8やデジタルテレビ9は、操作手段として機能するものである。
ホームゲートウェイ2は、モデム2cを介してインターネット10に接続可能に設けられている。インターネット10に接続されるASPサーバ11にアクセスすることができる。
また、ホームゲートウェイ2は、図1に示すように、UPnPネットワーク32とECHONETネットワーク34とを接続する。ゲートウェイ15は、UPnPコントロールポイントであるリモコン30から受け取ったUPnPプロトコルによる制御命令及び制御データをそれぞれ、ECHONETプロトコルに変換する。また、ホームゲートウェイ2は、この制御命令に対する家電機器からの応答をECHONETプロトコルからUPnPプロトコルに変換してリモコン30に渡す。
(3−2)規格の説明
(3−2−1)UPnP規格
UPnP規格では、UPnP機器の機器情報がUPnP device descriptionとして、XML(eXtendable Markup Language)形式によって記述される。図3に、UPnP device descriptionの例を示す。UPnP機器が提供するサービス、つまり機器が受け付けることのできる制御命令と制御データとがUPnP service descriptionとして、XML形式によって記述される。UPnP service descriptionにおいて、制御命令はaction情報、制御データ、stateVariable情報として記述される。
図4は、UPnP service descriptionの例を示す。
<actionList></actionList>で囲まれた部分が制御命令群の記述であり、その中の<action></action>で囲まれた部分が個々の制御命令に対する記述である。
制御命令には<name></name>で囲まれた文字列("SetMode")によって名称がつけられている。<argument></argument>で囲まれた部分には、制御命令で用いられる制御データが記述されている。
通常、これらUPnP device descriptionとUPnP service descriptionとが、UPnPコントロールポイントであるリモコン30からの取得要求に応じて、UPnP機器からリモコン30に渡される。
リモコン30はUPnP規格に従い、UPnP service descriptionに記載されている情報を元に機器の制御を行う。すなわち、機器への制御命令を発行する。
(3−2−2)ECHONET規格
ECHONET規格では、家電機器3〜7への制御命令はESV(ECHONET Service)コードとEPC(ECHONETプロパティコード)との2つの値で表される。
EPCの値は、家電機器3〜7の状態変数の識別子となる。例えばEPC=0x80の場合、これは機器の電源状態(ON/OFF)を表すものとECHONET規格で定義されている。同様に様々な家電機器3〜7それぞれにおいて、EPCの値に対し所定の機能が定義されている。
ESVコードはEPCに対する操作の種類を表す。例えばESV=0x61の場合、これはEPCに対する書き込み要求(レジスタに対する書き込み要求)を示し、ESV=0x71は、その書き込み要求に対する応答を示すものと、ECHONET規格で定められている。
上記のUPnP機器記述は、UPnP service descriptionにおける制御命令及び制御データのそれぞれに対して、独自の識別子によりUPnPプロトコル−ECHONETプロトコル間の変換ルールを追加している。
(3−3)ホームゲートウェイ2の構成
次に、ホームゲートウェイ2の構成について図2に基づいて説明する。
ホームゲートウェイ2は、プロトコル変換部40、命令実行部42、命令定義データベース44、プロパティ名変換データベース46、ECHONETプロトコル処理部48とから構成されている。
プロトコル変換部40は、UPnPプロトコルとECHONETプロトコルの主要な変換、即ち接続されている家電機器3〜7の管理や、両者のプロトコル間のアドレス変換等を行う部分である。
命令実行部42は、命令定義データベース44で新たに定義された命令を解釈し、処理する部分である。
命令定義データベース44は、新たな制御関数を記述した情報を格納する部分である。この命令定義データベース44は幾つかの命令定義ファイルの集まりであり、ECHONETプロトコルで既に定義されている関数、GETまたはSETを基本関数として、それらの基本関数及び数式演算等の組合せによって作られる新たな関数を定義する。
具体的には、図5のように記述する。Funcの部分が基本関数である。それぞれ「警報器のボリュームを一段階上げる」、「エアコンの温度をn℃上げる」といった場合に用いる。即ち、プロパティの値を読み出し(GET)した後、その値に1または引数nを加え、結果の値をプロパティに書き込む(SET)するという命令を順番に実行させる新たな命令を定義している。これらの情報が命令定義ファイルに記述され、命令定義データベース44に格納される。
この命令定義ファイルは家電機器3〜7毎に用意される。同じ種類の家電機器であれば同じ命令定義ファイルを用いてもよいし、メーカー、型番等によって異なったものを用いてもよい。
本実施形態では、家電機器の起動時、若しくは接続時に命令データベース44から当該家電機器向けの命令定義ファイルを読み出す。
この命令定義ファイルの取得方法としては、家電機器自身がファイルを保持していて、ネットワークに接続されたときに自動的にホームゲートウェイ2に送信される。また、家電機器がネットワーク接続されたことをホームゲートウェイ2が自動的に検出し、家電機器のメーカーや型番等の情報を元に外部サイト(インターネットを通じて接続されているサイト)等から命令定義ファイルをホームゲートウェイ2にダウンロードするといった方法がある。
プロパティ名変換データベース46は、図6のように命令定義データベース44内に表れる文字表記のプロパティと、ECHONETプロトコルで用いる数値のプロパティの対応表である。
ECHONETプロトコル処理部48は、実際に家電機器とECHONETプロトコルを使って制御命令の送受信を行うものである。
(4)動作状態
次に、図7及び図8のフローチャートに基づいて、ホームゲートウェイ2の動作状態について説明する。この動作は、命令定義データベース44で新たに定義された命令が、リモコン30から呼び出された場合の動作である。UPnPプロトコルでは命令は上記したようにXML形式で伝達されるが、ここには制御対象となる家電機器、実行される命令及び引数が記述されている。
まず、図7のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ1において、プロトコル変換部40がこのXML形式の命令を受け取る。
ステップ2において、その内容を解析して、制御対象となる家電機器をECHONETアドレス及びECHONETオブジェクトに変換する。この変換は、特許文献1に詳しく記載されている。なお、このECHONETアドレスは、例えば制御対象となるエアコンを示し、ECHONETオブジェクトはこのエアコンの中で例えば寝室のエアコンを示す識別情報である。
ステップ3において、実行される命令の文字列から、ECHONETプロトコルの基本関数で処理できる命令かどうかを判断する。例えば、命令がTemp Getであれば温度のプロパティの読み出しを行えば良いので、ECHONETプロトコルの基本関数で処理できる。その場合にはステップ4に進む。処理できない場合は、ステップ8に進む。
ステップ4において、プロトコル変換部40が処理し、実行する命令と引数をECHONETプロトコルの基本関数(SETまたはGET)、プロパティ、引数に変換して、先程変換して得られている制御対象となる家電機器のECHONETアドレス及びECHONETプロトコル処理部48に渡す。
ステップ6において、ECHONETプロトコル処理部48は、その結果を受け取る。
ステップ7において、ECHONETプロトコル処理部48は、家電機器の制御を行う。そして、家電機器からその制御を行った結果をECHONETプロトコル処理部48を介してプロトコル変換部40が受け取り、XML形式に再変換し、コントロールポイントであるリモコン30へ変換する。
ステップ3における判断で実行されるアクションが基本関数で処理できない場合は、ステップ8に進む。このステップ8の内容について図8のフローチャートに基づいて説明する。基本関数で処理できないものとして、例えば命令がTemp Upの場合であり、命令実行部42にその制御が引き渡される。この場合は、実行される命令と引数、そして先程変換して得られている制御対象となる家電機器のECHONETアドレス及びECHONETオブジェクトがECHONETプロトコル処理部48に直接渡される。
ステップ81において、命令実行部42は、家電機器のECHONETアドレス、ECHONETオブジェクト、命令、引数を受け取る。
ステップ82において、受け取った家電機器のECHONETアドレスと命令を元に命令定義データベース44を検索し、一致するエントリーを探す。
ステップ83において、一致するエントリーが無い場合はステップ84に進んで、プロトコル変換部40にエラー信号を送り返す。プロトコル変換部40では、エラー信号が受信されると、その旨をリモコン30に返信する。一方、一致するエントリーがある場合はステップ85に進む。
ステップ85において、一致するエントリーがあるので、エントリー内に記述されている命令規則の定義を先頭から順に実行する。
ステップ86において、最後の行まで、各行の命令が基本関数か否かを判定し、基本関数のときはステップ87に進み、そうでない場合はステップ90に進む。
ステップ87〜89において、命令規則の定義内に引数が定義されている場合には、プロトコル変換部40から受け取っている引数を使って命令を実行する。引数の数が一致しない場合にはその旨のエラーをプロトコル変換部40に返信する。図5の例では、基本関数の呼び出しを表すFuncのところでECHONETプロトコル処理部48に命令を送る。
このとき、プロトコル変換部40から受け取った家電機器のECHONETアドレス、ECHONETオブジェクトを付加する。
また、Funcのプロパティ(図5ではTemp)をプロパティ変換データベース46を検索してプロパティコード(図6では0x9A)に変換する。
ECHONETプロトコル処理部48は、プロトコル変換部40や命令実行部42から受け取った内容通りに、家電機器に対しECHONETプロトコルを使って制御命令の送信を行い、その家電機器から結果を得る。得た結果を呼び出し元であるプロトコル変換部40や命令実行部42へ返す。
ステップ90において、変換規則内に数式処理等の基本関数の実行以外の要素が表れているので、指定された処理を行う。
そして、ステップ91において最後まで実行されたか否かを判断する。
ステップ92において、最後の行まで実行されたので、その結果得られた内容をプロトコル変換部40に返す。結果とは、最後の命令がSETなら実行の成否、GETなら取得した家電機器の状態となる。
プロトコル変換部40では、命令実行部42から受け取った結果をUPnPプロトコルの形式に変換してリモコン30に返信する。
(5)効果
以上により本実施形態のホームゲートウェイ2であると、複雑な制御を行うことができるUPnPプロトコルを、簡単な構成のECHONETプロトコルに変換して制御を行うことができる。
(6)変更例
本発明は上記各実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。
上記実施形態では、警報機の音量を上げる場合、温度の設定を上げる場合について説明したが、例えばこれ以外に図9に示すようなエアコンのオフタイマーを30分に設定した上で、電源をONにするような命令定義ファイルや、エアコンの温度センサで取得できる外気温がn℃以上だったらエアコンの電源をONする命令定義ファイルを予め準備しておいてもよい。
本発明の一実施形態のネットワーク家電システムのブロック図である。 ホームゲートウェイのブロック図である。 UPnP device desriptionの例を示す。 UPnP service desriptionの例を示す。 上段は警報機のボリュームを上げるときの例であり、下段はエアコンの温度を1℃上げる例である。 プロトコル名変換データベースの内容である。 ホームゲートウェイの第1の動作を示すフローチャートである。 ホームゲートウェイの動作の第2のフローチャートである。 エアコンのオフタイマーを30分に設定した上で電源をONにする例である。 エアコンの温度センサーで取得できる外気温がn℃以上だったらエアコンの電源をONする例である。
符号の説明
2 ホームゲートウェイ
40 プロトコル変換部
42 命令実行部
44 命令定義データベース
46 プロパティ名変換データベース
48 ECHONETプロトコル処理部

Claims (7)

  1. 制御対象機器の識別情報と第1プロトコルに基づく命令とが入力する入力部と、
    前記第1プロトコルに基づく命令が、第2プロトコルに基づく一つの動作に変換可能な否かを判断する第1判断部と、
    前記第1プロトコルに基づく命令に対応する前記第2プロトコルの複数の動作を格納する第1記憶部と、
    前記第1判断部で変換不可能と判断されたときに、前記第1プロトコルに基づく命令に対応する前記第2プロトコルの複数の動作を、前記第1記憶部から検索する検索部と、
    前記検索された前記第2プロトコルの複数の動作に基づいて、前記制御対象機器を制御する制御部と、
    を備える制御装置。
  2. 前記制御部は、
    前記第1判断部で変換可能と判断されたときは、前記第1プロトコルに基づく命令を前記第2プロトコルに基づく一つの動作に変換して、前記変換された一つの動作に基づいて、前記制御対象機器を制御する、
    請求項1記載の制御装置。
  3. 前記検索部は、前記検索された前記第2プロトコルの複数の動作のそれぞれを、前記第2プロトコルのプロパティにそれぞれ変換する変換部を備える、
    請求項1記載の制御装置。
  4. 前記第1プロトコルはUPnPプロトコルである、
    請求項1記載の制御装置。
  5. 前記第2プロトコルはECHONETプロトコルである、
    請求項1記載の制御装置。
  6. 制御対象機器の識別情報と第1プロトコルに基づく命令とが入力する入力ステップと、
    前記第1プロトコルに基づく命令が、第2プロトコルに基づく一つの動作に変換可能な否かを判断する第1判断ステップと、
    前記第1プロトコルに基づく命令に対応する前記第2プロトコルの複数の動作を格納する第1記憶ステップと、
    前記第1判断ステップで変換不可能と判断されたときに、前記第1プロトコルに基づく命令に対応する前記第2プロトコルの複数の動作を、前記第1記憶ステップから検索する検索ステップと、
    前記検索された前記第2プロトコルの複数の動作に基づいて、前記制御対象機器を制御する制御ステップと、
    を備える制御方法。
  7. 制御対象機器の識別情報と第1プロトコルに基づく命令とが入力する入力機能と、
    前記第1プロトコルに基づく命令が、第2プロトコルに基づく一つの動作に変換可能な否かを判断する第1判断機能と、
    前記第1プロトコルに基づく命令に対応する前記第2プロトコルの複数の動作を格納する第1記憶機能と、
    前記第1判断機能で変換不可能と判断されたときに、前記第1プロトコルに基づく命令に対応する前記第2プロトコルの複数の動作を、前記第1記憶機能から検索する検索機能と、
    前記検索された前記第2プロトコルの複数の動作に基づいて、前記制御対象機器を制御する制御機能と、
    をコンピュータによって実現する制御プログラム。
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