実施の形態1.
本発明の具体的な構成について図1乃至図3にて説明する。図1はこの発明の実施の形態1を示すネットワーク装置の全体構成を示す説明図である。エアコンのような家電機器Aである電気機器1の制御装置には、簡便に着脱可能なカメラ付アダプタ型無線LAN対応インターフェース2が接続されており、このアダプタ2である無線LAN対応インターフェースにはカメラ制御部3が設けられ、既存の電話線、光ファイバーなどで外部と接続されているルータ付アクセスポイント4との間で無線通信にて信号交換が行われる。同様に別の室に設けられた冷蔵庫のような家電機器Bである電気機器5の電気品箱内の基板とも、マイクとカメラ付アダプタ型無線LAN対応インターフェース6が接続され中継機4との間で無線通信をしている。また家庭の外にはこの中継機4と接続された外部ネットワークであるインターネット網7に、ASP(Application Service Provider)8、携帯電話端末9、PC10、PDA11などが接続されている。なお本発明のネットワークシステムに設ける電気機器としてテレビ、照明などの家電機器、換気扇、送風機などの空調設備、電子レンジなどの調理機器、あるいはパソコンPCなどのOA機器などであっても良く、家庭内のホームネットワークシステムだけでなく、オフィス、レストラン、スーパーなどの店舗、学校など多くの場所のネットワークシステムに使用できる。なおアダプタに取り付ける補助機器は先ずセンシング機能を有する機器装置類とすることができる。マイク、カメラのほかに赤外線センサなどの各種センサ等もあり、赤外線センサを人体検知に利用したりサーモパイルセンサを位置検出に利用したりできる。更に補助機器としてそのセンサ類で検知した現象を無線通信で報知できるとともにスピーカや発光素子LEDを利用した照明装置など遠隔操作により対応する機器類を設けることができる。更に無線通信にて他の機器類を操作するリモコン用の赤外線照射装置を補助機器として設けても良い。これらの補助機器により照明を利用した安全対策や室内環境改善等に使用可能である。
次に本発明の具体的な内容について説明する。図2は本発明のネットワーク装置における通信構成を説明するブロック図である。エアコン室内機である電気機器1の内部の電気品箱にはエアコンの制御用基板17が設けられ、この基板17まで電気機器1の電源18が室内のコンセントから引き込まれている。またこの基板17に取り付けられたマイコンなどの素子に記憶手段、演算手段などとしてはエアコンの運転停止、室内空気温度、湿度、エアコンの冷凍サイクルを循環する冷媒の状態などを検出するセンサ類からの信号を受けてあらかじめ設定された温度や湿度に調節するエアコン制御部19が設けられている。エアコン電源18とエアコン制御部19から電力線と信号線がエアコン室内機本体に設けられたコネクタ16へ接続されている。なお電気機器からの通信を電力線搬送方式を使用する場合は接続する配線として2本の電力線だけで良く通信線2本またはそれ以上を省略できることは当然である。また電気機器の電源として太陽電池、燃料電池などを使用する場合はその電源を利用することにもなる。勿論USBやIEEE1349などでも良い。
エアコン1と少なくとも電力線で接続されたアダプタ2のコネクタ16はエアコン基板17のコネクタと直接配線で接続されエアコン室内機から電力を受け取るとともに、2本以上の信号線にて信号のやり取りを行う。アダプタ2に設けられたアダプタ基板31にはこの基板31に取り付けられたマイコン、ROMなどにより制御部30が形成されている。この制御部30は家電機器制御用信号と無線通信信号のように異なる信号システム間の変換などを行うとともに家電機器1の遠隔操作を行う通信信号などを外部から受け取りエアコンに伝送する通信部を制御する家電機器通信部制御部20、外部からの通信信号やエアコンから受け取るデータ信号などを記憶させる記憶素子である記憶装置21が設けられている。更にアダプタに取り付けた補助機器としてレンズ29とこのレンズを通して入手した画像から映像信号を生成するカメラモジュール3から構成するネットワークカメラが設けられている。制御部30にはこれら補助機器に電力を供給し、得られた画像を通信信号に変換するなどの制御を行うカメラ制御部22、中継機4との間で無線にて信号を伝送する処理を行う通信用ドライバ23、この無線通信あるいは有線LANが設けられているときの有線通信など各種通信形態における通信プロトコルを格納しているプロトコル24などが設けられている。有線として通信用の電線あるいは光ファイバーケーブルなどが使用される。
またこのアダプタ基板31には電気機器から供給された電力がきて制御部30などが動作していることやカメラ動作中などの動作表示を点灯して示す発光素子LED33、有線LANと接続可能なコネクタ25、無線通信を行うネットワークモジュール32、エアコンなどやカメラなどの再起動や初期化を行うリセットスイッチ116が設けられている。このネットワークモジュール32には、中継機4との間で無線交信を行うアンテナ部26とこのアンテナでの送受信を制御する通信制御部27、制御部30との信号伝達を受け持つインターフェースI/F28が設けられている。このネットワークモジュールはカード式で差し込むだけでI/Fの接続により送受信が可能になる。また図2に示す補助機器としてネットワークカメラの例を説明したが、これ以外の補助機器を設けても良い。レンズ29の代わりに音声機器であるマイクやスピーカ等を設け、カメラモジュール3の代わりにあるいはカメラとともに音声モジュールを設け電気機器を音声で制御したりする際の話者認識登録などを行うためインターネットを介して通信により認証手続きを行うなども可能である。また音声モジュールへ外部から音楽の配信なども可能である。カメラとマイクとともに、LED33を夜間映写用のカメラと撮影用照明に使用する赤外線照射装置や赤外線検知装置などの発光素子などを一緒に設けても良い。特にマイクとスピーカを使用した音声認識の場合、インターネットを使用して特定個人であることを認証期間に登録することによりその人だけがカメラ、スピーカの操作や情報入手を行う際照合が行われ許可が出た場合だけ操作などが可能になり、他人に悪用されることが無くなりプライバシーの保護や安全に有効である。
以上のように本発明では、図2のブロック図においてアダプタ2には外部ネットワークとの通信制御に使用される機器、装置、素子や制御部としてネットワークモジュール32、有線LANコネクタ25、通信用ドライバ23、プロトコル24などがハード及びソフトとして通信制御領域(1)に設けられている。又エアコンなどの制御に使用されるコネクタ16、家電機器通信部制御部20が電気機器制御領域(2)として設けられている。又カメラなど補助機器関連としてカメラモジュール3、カメラ制御部22が補助機器制御領域(3)として設けられている。又記憶装置21が記憶領域(4)として、更にLED33、リセットスイッチ116などがそのほか入出力領域(5)として設けられている。これらの各領域の個別機器、素子などはほかの領域とは独立して使用されマイコンを介して情報の伝達を行ったり、その領域だけで情報処理するなど機能的に分離させており各モジュールなどを変更したり追加したりしてシステム、電気機器、補助機器等の違いに応じて取替えや追加などが簡単に行えるようになっている。
図3は電気機器1とアダプタ2の取り付け関係をパターン化したもので、イは室内機1の側部壁面にアダプタ2を固定している説明図である。ロはイの図でアダプタを取り付けない状況ではフタ35でコネクタ16を閉鎖し汚れないようにしている説明図である。ハは室内機1の下部にアダプタ2を引っ掛けた吊具でぶら下げている状況を説明している。ニは釣具を室内機1の内部に押し込みコネクタ16をフタ35で覆う説明である。ホは室内機1の側部の開口から室内機1に収納したアダプタ2の一部を突出させている説明図である。アダプタ2は電気機器1の上面に貼り付けたり壁面や天井など離れた位置に固定したり、あるいは持ち運び可能なパソコンなどのような電気機器ではその傍らに置く形でパソコン操作者と対面するように設けても良い。図3(ハ)(ホ)などで示すようにエアコン本体に、或いはエアコンの外側に直接止められるような器具にてアダプタを取り付けられる構造とすれば、壁面などに固定する必要が無く工事業者の工事は不要である。電気機器に差し込みスロットを設けるとより簡単に取り付く。本発明のアダフタの場合ソフトウェア主体の構成でありカード状程度に小型化が出来、補助機器を取り付けたとしてもスロットに差し込む大きさと質量のものが可能である。またスロット部分には側面からアンテナなど一部分を取り出し易いように差し込む構造にしたり、完全に家電機器の外形に合うように埋め込んだ場合に取り出し易いようにメモリースティックのスロットのように家電機器に凹みをつけてツメをつけたり、ノートPCのPCMCIAスロットのように突起可能な取り出しボタンを内蔵してもよい。ユーザーに触れさせたくない場合、家電機器内に組み込んで出荷する事も可能である。
次に図1、図2の構成及び図4−図7の情報の流れをもとに本発明のアダプタ2の動作を説明する。アダプタ2の電力供給は電気機器1と接続した電力線を通じて行う。外部のインターネット7を通して携帯電話9や可搬式パソコン10、11などから室内の照明やエアコンのオンオフなど電気機器の運転操作を行うだけでなく、調理器の帰宅前事前セットや記憶されているエアコンの不良状態、冷蔵庫に収納されている食品情報、あるいは室内に設置してあるパソコンから過去に作成したドキュメント情報の取り出しを行うことができる。また供給された電力を使用してアダプタ1に取り付けてあるカメラ機能29、3などの補助機器を動作させることができる。これらの補助機器は通信を使用して、例えばパソコンの情報抽出をスピーカ使用により音声指令で行うなど接続されている電気機器と連動させるものであってもよいが、電気機器と補助機器との本来の目的、機能は別々のものであり、空気調和の除湿設定や冷房の温度設定などと、室内の映像信号の取り出し、冷蔵庫の冷却室を急速冷凍させる操作とマイクロホンを利用した話者認識登録などのように、接続された電気機器とはまったく別個に行われる内容のものである。ただし補助機器付きアダプタとしては電源を電気機器を利用して取り付けているので簡単に得られること、室内にほぼ固定されている電気機器の配置を利用できること、アダプタの通信プロトコルを利用するので特別なネットワークを設けなくとも簡単に得られること、等初期投資なしに簡単に補助機器本来の機能を役立てる無線システムを得ることができるものである。
無線通信を利用してエアコンのオンオフ動作を行うなど簡単な操作を次に説明する。外部で携帯電話9を使用して自宅のエアコン1に対し不在時の湿気対策として除湿運転をメールにて指令する。指令はインターネット7を介してモデムゲートウェイ33、ルータ4などのグローバルアドレスを有する中継機へ到達し、ここでローカルアドレスが選択されてエアコン1への指令として無線通信が行われる。この無線通信をネットワークモジュール32が受信しI/F28を介して通信用ドライバ23が受け取り、制御部30にてメールが本人の携帯電話9より届いたことをポート番号などから認識し記憶装置21へ記憶させる。プロトコル24を管理する制御部30は認識した管理番号などから対応するプロトコル、例えばPOP3やIMAP(Internet Message Access Protocol)等で受信し解析して指令を読み取り家電機器通信部制御部20へ指令を伝達する。もし外部のパソコン10や携帯式の小型情報機器であるPDAから書類という形で家庭内パソコンなどへ通信が届けば対応するアダプタはHTTP(Hyper Text Transfer Protocol)やFTP(File Transfer Protocol)などのプロトコルにて解析し指令を読み取ることになる。もしネットワークカメラへの指令であればカメラ制御部22へ伝達する。家電機器通信部制御部20はあらかじめインターネット7を通してASP8からダウンロードしてあるエアコン処理プログラムによりエアコン1への除湿運転指令を信号変換してエアコン制御部19の理解できる信号としてコネクタ16を介し通信線にて伝送する。エアコン制御部は与えられた除湿運転を開始するとともに、指令を行ったことをアダプタ制御部30へ返信する。アダプタ制御部30は記憶装置21に記憶された携帯電話9へメールそのままの返信を作成しネットワークモジュール32から無線通信にて中継機4より外部へ発信する。
以上のように家電機器1との間で電力、信号のやり取りを行う事が可能なインターフェースをアダプタ2、6として各家電機器1、5に近接させ配置している。これらの電気機器に電源を接続させ且つ通信機能をこのアダプタに持たせることによりネットワークシステムを簡単に実現できる。このインターフェース2、6はアダプタ形式で家電機器内部の制御装置にコネクタ16により安全且つ簡単に接続でき、かつ壁面や天井面などにくぎなどで固定し、あるいは電気機器1、5に取り付けることができる。また机の上に置く形式などでも良い。各電気機器に対応するアダプタは同一構成で、唯一異なる家電機器通信部制御部20やカメラ制御部の処理プログラムはASP8より書き換え可能にダウンロードされるため、どのような電気機器や補助機器にも対応することができる。
アダプタ2は家電機器1との間で制御信号や電力をやりとりでき、アダプタ内の通信モジュールを取り替え、或いは複数の通信方式に対応したチップを使用することにより多岐にわたる通信方式に対応できる。また無線通信以外の有線LAN(Local Area Network)に対応するコネクタおよび必要なプロトコルを設けてあるため、既存の家庭内有線LANの通信方式に合わせる事ができる。家庭内LANに他の機器を介さず接続できるので、新たにネットワークの配設や集中管理コントローラーなどを購入する必要がなく安価に家電機器ネットワークを構成できる。
また本発明のアダプタ2は様々な通信方式に対応可能で、無線方式ではルータ付アクセスポイントなどにワイヤレスで接続できるため、機器やアダプタからLANの配線や電源ケーブルが出る事はなく、容易に機器をネットワーク化して外部から家電機器を遠隔制御できる。このアダプタ2にはネットワークプロトコルの上位層、すなわちアプリケーション層であるファイル転送などに対応できるFTP(File Transfer Protocol)、HTMLに代表されるHyperText転送プロトコルでインターネットブラウザと連動してデータリやり取りを行うHTTP(Hyper Text Transfer Prptocol)、メール処理が可能なSMTP(Simple Mail Transfer Prptocol)、インターネットにおけるIPアドレス以外のURLを選択するドメイン名前解決システムであるDNS(Domain Name System)等や、ネットワークプロトコルの下部層、すなわちトランスポート層でデータを一連の流れに乗せる仮想化ソフトであるプロトコルとネットワーク層でIPアドレス識別用のソフトであるプロトコルのTCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet/Internet Protocol)等のネットワークプロトコル処理部、有線LAN制御部、カメラ制御部等が設けられ、S/Wの更新、通信方式の選択、設定自動化、カメラの遠隔操作、セキュリティ初期設定などを行うことが簡単にできる。本発明の場合インターネットを介してのメールなどのやり取り、サーバやパソコンからのソフトウェアの更新、等複数の作業を可能にする複数のプロトコル、例えばインターネットデータをパケットそのままで扱い何もしない信号速度対策用のUDP(User Diagram Protocol)、比較的広い領域に施設されたネットワークWAN(Wide Area Network)使用時のプロトコルであって回線交換方式の通信線におけるデータリンク層のプロトコルであるPPP(Point to PointProtocol)等ネットワーク関連プロトコル以外でも、電気機器との情報の交換、補助機器との情報の交換、他複数の発信源、受信源を有し、これらの間の信号処理のためできるだけ多くの利用できるプロトコル収納が望ましく、最低でも3個以上のプロトコル収納が望ましい。
アダプタ2は容易に取り外し可能なH/Wの一部、例えば有線LAN接続部、ネットワークモジュール32、補助機器モジュール3などを付け替えできる差し込みコネクタ構造で、S/Wの自動更新等により、あらゆる種類の通信方式や家電機器、補助機器のものに変更可能なので、時代が変化し、通信方式や家電機器が変化し、あるいは新製品が登場しても対応する事ができる。またアダプタ2は通信を使用して、例えばネットワーク経由でS/Wを書き換えることができるので様々な機器のドライバを最初から大きなメモリで保有する必要も無く安価なアダプタを製造でき、またアップデートやサービスの際にはサービスマンやユーザーの手を煩わせずに自動更新できる。自動更新を細かく設定する事もでき、ユーザーの任意の設定に従い、有線LANなどの任意の通信方式で接続し、手動更新を外部のPC10や携帯電話9などの端末から通信を介して簡単に行える。このように本発明は自宅のパソコンからあるいはインターネットを介してアダプタにアクセスし、または外部ネットワークに設けられたサーバにアクセスして、アダプタに格納されたネットワーク通信プロトコル、電気機器との信号の処理や補助機器との信号処理を行うプロトコル、運転管理や通信の制御を行うS/W、ドライバ等をアップデートができる。
このように構成された図1の家電機器1において、既存のホームネットワーク(IEEE802.11bなど)に合ったアダプタを数種類生産して用意してもよいし、アダプタにデファクトスタンダード(Compact Flashなど)になっているインターフェースを具備しネットワークモジュールを付け替えるなどしてアダプタ型無線LAN対応インターフェースをホームネットワークの通信方式に合わせて接続しても良い。既存のホームネットワークやルータ4などのアクセスポイントに接続できるので集中管理コントローラーやターミナルに投資しなくてもアダプタのみの初期投資でホームネットワークに接続できる。本発明はこのようにアダプタに設けられた制御部に、アダプタと外部ネットワーク間を無線通信可能なように複数の通信プロトコルを有する。これについて例えばSMTPやIPなどソフトウェアとして説明してきたが、上記のようにIEEE802.11bなどの物理的な面としてこの11b以外も使えるという意味で、周波数が一緒であればアンテナ共通化可能、基板に設けられた素子、チップもこの11bや他のものに対応しているものを格納する。外部ネットワークに設けられたサーバにアダプタに設けられた電気機器もしくは補助機器を制御する制御部のS/W情報、または、アダプタに設けられた制御部に格納されたこのアダプタとの間の通信に使用可能な通信プロトコルやIPアドレスなどの通信相手先や通信方法を記憶させてサーバを介して電気機器、補助機器等の操作を相互間の信号処理により可能にする。もし有線LANと無線LANが両方繋がっている場合に画像情報を要求されたら要求された時の通信方法、例えば11bなら11bで画像を返すことが可能である。また有線LAN、無線LANの順に通信方法に優先度をつけても良い。更に一定時間ごとにHTTPでサーバにアクセスして情報を読む、或いはXMLにするなど各種方式が可能である。
また、新製品やその時代、時代に普及している通信方式やセキュリティを選択できるためホームネットワークの変更や引越しなど再構築の際の費用も抑えられる。アダプタと家電機器を接続する際、空調機などの家電機器には基板17の外側やケースにコネクタ16を図2、図3の例のように配置し、アダプタ2と家電機器1を接続し易くする。コネクタ16は携帯電話の充電器コネクタのように簡便に取り外しでき、埃を防ぐフタ35を有する構造になっている。アダプタ2が電気機器1のケースに接続するものや、ケースに取り付け可能なタイプにすればデザイン的にすっきりする。
アダプタ2にはHTTP、SMTP、DNS、TCP/IPなど様々なネットワークプロトコルが内蔵されており、外部のインターネット7などに接続された携帯電話9やパソコンであるPC10など様々な種類の端末から通信形態HTTPなどによりアクセスし家電機器1の遠隔操作などを行うことができる。従来の場合家電機器をホームネットワークに接続する為にはネットワーク専用の家電機器を購入する必要があり、基板をネットワーク専用家電機器とそうではないものと分けて製造しなくてはならなかったが本発明では格納されている通信プロトコルの中から必要なものを使用すればよい。本発明の構成ならばアダプタ用のコネクタを用意するだけで後はS/Wの変更で対処できるため家電機器、例えばエアコン基板に通信用コネクタ16を設けるだけでホームネットワーク対応と非対応で基板を分ける必要が無いため、共通基板を流用でき、ホームネットワークを利用しない人にとってもコストアップにならない。
図4乃至図6は外部ネットワークとホームネットワーク間の通信のやり取りを説明する図である。図4は中継機4から並列に複数台の電気機器に接続されたそれぞれのアダプタと通信する説明図であって、複数の家電機器を操作や管理をする場合、図4のように端末側でS/Wをダウンロードしてアプリケーションを用いて複数台と並列で通信し管理する方法が可能である。また図4はアダプタ全てにグローバルアドレスが割り当てられた場合の概念を示している。すなわち携帯電話9からの各電気機器1、5への指令や、この逆に各電気機器の運転状況の携帯電話での確認はインターネット7および中継機4を通して個別に電気機器もしくは個別のアダプタに割り当てられたアドレスに応じて各アダプタに直接行われる。
図5はソフトウエアダウンロードサーバーよりS/Wを端末に取り入れ端末から制御する説明図であって、携帯電話9にてサーバから制御内容である1階のエアコンの冷房を行うS/Wの内容をダウンロードし、それぞれの電気機器へ制御指令を送信することができる。また、複数の指令をまとめるGUI(Graphical User Interface)を設ければまとめて操作を行っているような操作感が得られる
更に図6のようにASPを介して端末から複数台の電気機器を管理する方法もある。図6で先ず携帯電話9からサーバであるASP8にアクセスしグローバルアドレスを指示し家電機器B5の制御内容への指令を送信する。サーバ8から中継機4を通し無線通信を発する。最も受け取りやすい近いところに設けてある電気機器1のアダプタ1が先ず受け取りアダプタ1の制御部30が解析し電気機器5に対応する管理番号などを判断するとそのまま無線通信を中継して送信しなおすことにより、電気機器5のアダプタ2が受け取り送られてきた指令をアダプタ2の家電機器通信部制御部20へ送ることになり必要な処理が行われる。返信も同様なルートをとおり返信される。これらは図6のようにアダプタが他のアダプタと図2の制御部30がネットワークモジュール32や有線LAN25などを用いて通信し、通信した結果をまとめて1台が返す事により、アクセスポイント4などの経由地のネットワークトラフィック(ネットワークの負荷)を減少させ、ネットワークリソースを有効活用する方法にも利用できる。この方法はアダプタタイプ以外のネットワーク家電にも応用できる。このようにインターネットからの通信は先ずゲートウェイで先ず外部アドレスをローカルアドレスに変換する。この際IP制限をしたりしてセキュリティの役割も果たす。次にルータでIPを見てどの経路に転送すべきかを判断する経路選択機として各アダプタやパソコンなどにパケットを振り分ける。HUBのような無線LANをつなぐアクセスポイントがあればアクセスポイントからインフラストラクチャモードで各アダプタと無線通信が行われる。ゲートウェイなしで直接ルータを介しグローバルアドレスで各アダプタが通信を行う場合、ルータ付きアクセスポイントで直接アダプタが通信する場合があり、これらを総称して中継機として説明している。これらの無線通信で各アダプタとアクセスポイント間の無線通信以外に、無線LAN通信方式のひとつであるアドホックモード等を使用してアダプタ間の無線通信を行う。グローバルアドレスが与えられていたり、DDNSなどを使用して名前解決が行える場合は直接アダプタとアクセスできるのでAPSは必要なくてもよい。家電機器とまとめて通信を行いたい場合、どれか一つの家電機器をサーバーにしてもよい。この場合、UPnPで家電機器の認識を行うことでよりスムースに実現することもできる。
図7のようにIPなどがゲートウェイ34で内部IPに変換されている場合、アダプタ2はASPなどに情報を更新し、端末からASP経由でアクセスする方法で対応するなどの方法やS/Wをダウンロードしゲートウェイ34にASPの機能を持たせたりする方法がある。アダプタをアクセスポイントである中継機を通じて、あるいはアダプタとアダプタ間でPeer to Peerでの通信、すなわち接続されたコンピュータ間に上下関係が存在しないネットワークの形態であって、サーバ機とクライアント機の区別が無くすべてのコンピュータがサーバとしてもクライアントとしても機能するので安価なLANやファイルやプリンタ接続が簡単なシステムが得られる。このようにアダプタ間、あるいは中継機で通信させて処理を実行すればゲートウェイやインターネット上のルーティングなど通信が多発する場所の負荷が減少できる。なお図6、図7のように他のアダプタを介して別の電気機器へ送信が行われる場合、制御部30で家電機器通信部制御部20への伝達か再送信かの判断をポート管理などで行ない、無線通信環境の悪いアダプタにも順次中継しながら届くことになる。しかも中継に時間差を設けることにより特定のアダプタや中継機には通信の集中も起こらない。ただし直接電気機器Bを処理するアダプタには何度も同じ信号が届くので一度受け付けた処理内容と同じ内容は除く必要がある。なお、アダプタとアダプタの間の送信を赤外線による伝送に切り替える構成でも良い。すなわち制御部30が特定の電気機器Bへの送信であることを認識すると赤外線照射装置33から当該アダプタの受光部へ送信が行われる。
アダプタ2の通信用ドライバ23などが更新された時や別の家電機器に対応した家電機器通信部制御部20のS/Wが必要になった場合や制御部30で処理されるホームネットワークの通信方式や暗号方式が変わった場合にも、ネットワーク上や有線LAN経由でサーバに接続しS/Wをアダプタの制御部30にダウンロードして更新する事により対応できる。図8のフローチャートのような手順でユーザー任意の設定に従い自動や手動で更新する方法にすれば家電機器側とのインターフェース(コネクタ形状)が同じなら違う種類の通信方式でも、違う家電機器でもS/Wの更新で対応できる。ソフトウェアを更新しようとするきっかけはASPなどからドライバなどのS/W更新情報を取得するとき、ホームネットワークの通信方式を変更するとき、あるいは家電機器を買い換えたとき、引っ越したときなど(ST1)が想定される。このような場合、ネットワーク経由で外部から自動更新可能かどうかの判断(ST2)が行われる。外部から自動更新可能であれば実行(ST3)する。外部から自動更新が無いようであれば更新方法を確認(ST4)し、実行できれば実行し(ST5)、分からなかったり実行できなければ他の対策、すなわちネットワーク経由で更新したり、パソコンを使用して更新する(ST6)。暗号形式などの通信方式などが変わっても対応可能であり、自動更新設定にしてあればユーザーやサービスの手を煩わせない。
また、同様の方法で家電機器本体の制御部9に格納したS/W更新ができ、あるいは家電機器本低の制御部19で記録してある不良情報等も通信を使用して外部のサーバであるASP8で収集できる、或いはアダプタの記憶装置21に保存しておけるためユーザーの同意のもと取得し管理できるため電気機器のサービスなどにも利用できる。家電機器の使用情報もユーザーの同意が得られれば無償または有償で基板などを回収しなくとも管理閲覧がネットワーク経由で可能であり、解析を行うことによって次の開発や不良解析に利用できる上、システムで不良部品の統計もとれ、在庫管理にも利用できる。また、使用状況などの情報を解析することにより省エネマネージメントにそれらの情報を利用できる。
この発明にあるようにアダプタは家電機器等の電気機器に接続しホームネットワークを形成する。それによって家電機器の運転情報などの情報をアダプタやASPサーバに記録し、取り出す事が可能で、その情報を自動や手動で解析する事によりホームネットワークの効率化を測る事ができる。ASPなどから解析用のS/Wを端末やアダプタなど必要な機器に更新し、端末からユーザーがエネルギー効率や費用上限値などを設定できるパラメーターを変えることができる。なお家電機器の運転情報、データ記録を外部のサーバに記憶させる説明を行ってきたが、カメラからの映像情報、音声情報など各情報を含め、自分のパソコンに設けてある記憶装置であるROMあるいは付加記憶装置などにインターネットから直接あるいはパソコン用アダプタを介して記憶させることにより容易に引き出して活用することができる。
また、運転時間や使用した設定や操作状況などの運転状況を解析する事により家電機器の使用状況から個人に最適な設定が可能である。これのより個人を識別できれば個人に最適な設定に変更させる事が可能である。
他の機器の情報と併せることによりリビングの空調などでは気流などの個別の情報を取得し、センサや画像認識などの個人識別情報を基に設定を変化させる、或いは複数の情報を組み合わせて制御する事ができる。また、引越しや買いかえの際にもアダプタを付け替える事により個人設定などを簡便に移行できる。
また、セキュリティなどに利用できるネットワークカメラとして利用できるカメラ付無線LAN対応インターフェースを用いればカメラの焦点を変更したりカメラ位置をモーターにて動かして画像を得る方向を変えたりする遠隔操作も可能で端末から指示すれば画像閲覧が可能だったりASPに画像を保存しておいたりと簡易なセキュリティにも利用できる。ネットワークカメラを高所に設置すると電源などの配線が問題となるが、部屋全体を見渡せるエアコンなどの空調機に接続すれば配線を最短で抑える事ができる。図9のようにカメラの画像認識技術などにより家電機器を反応させ、例えば照射装置であるライトを図2に示すアダプタに具備されている発光素子LED33を用いてON/OFFするなど簡易の防犯対策も行える。或いはLED33を赤外線センサとしたり、照明とすることによりアダプタのカメラなどのセンサーと組み合わせ複合防犯によりセキュリティレベルを高めることもできる。カメラは空調機などに接続する際など家電機器の設置場所に依存しないよう、つまり視野を確保できるように電気機器から供給される電力を利用してモータにより角度を可変できる構造にする。アダプタにACコネクタやバッテリーを具備しておけば単体でネットワークカメラとしても利用できる。
本発明の活用例として、空調機などの家電機器のホームネットワークへの接続がある。具体的な内容を図9、図10で説明する。図9はネットワークシステム構成図で、携帯電話9にてインターネット7、中継機4を介して家庭内ネットワークシステムを遠隔操作することができる。中継機4から無線で各アダプタ2を取り付け室内に配置した電気機器、エアコン1、5c、テレビ5d、ビデオ5e、冷蔵庫5gなどと通信での操作が可能である。エアコン1は冷房気流を直接人間に当てないように人体検知センサが設けられ、且つカメラを搭載しているとともに、これに直結したアダプタ2には赤外線発信装置33がついていて、照明器5a、オーディオ装置5bを遠隔操作できる。また屋外に置かれた洗濯機に接続されたアダプタ2にはスピーカとともに赤外線を使用した人体検知センサ33が設けられ夜間の防犯センサとして使用されている。遠隔操作としてはビデオ5eに接続したアダプタ2の赤外線リモコン33を使用するビデオを予約する、エアコンの感知センサとカメラで室内の不審者を昼夜問わず撮影できる、等があり、もし屋外、室内などに不審者があれば画像を携帯電話で確認した使用者が遠隔操作で照明やオーディオ装置、スピーカなどの操作により不審者への問い合わせや撃退活動が可能になる。このように1つの電気機器のアダプタで複数の機器を同時に制御することもできる。
特にアダプタにUPnP(Universal Plug and Play)を搭載しており、家庭内の家電製品、AV機器、パソコン、その周辺機器、電話などの機器をネットワークを通じて接続して相互に機能を提供しあうことが可能になる。これによりネットワークに接続するだけで複雑な操作や設定作業を伴うことなくネットワークとしての機能を実現できる。例えばアダプタの補助機器であるカメラで撮影された画像をリアルタイムでテレビなどで確認出来る、或いはパソコンやHDD内臓DVDレコーダーなどに記録できる。赤外線センサやカメラの動体検知を利用すれば人やペットの要るときのみ撮影出来る、或いはズームアップして動きを捉え保存することも出来携帯電話など解像度の低い画面でも見ることが出来る。なお赤外線センサ33に複数の検出素子を設けその検出範囲をずらしたり、或いはサーモパイルセンサを使用したりするなどで人の動きを検知できるが、更に連続的に撮影しているカメラからの映像情報を本発明のネットワークに接続されているパソコンなどで各画像間の差分画像より方位ごとに動きの方向を推定し、動きの向きのベクトル和を計算する画像処理により人の手の動きなどを含めた動体検知が可能である。このように人の動きを検知したり、人を判別したり、人の部分的な動きを検知できるので検出された動きが何をしているか迄判別でき、且つネットワークに演算処理可能な装置が接続されていれば、空調機の制御と連動させれば人体の動いている位置を判断しエアコンの気流を調整する、登録された顔を判別し或いは自動的に使用している人の顔を判別しその人の状況に応じた設定を学習して人の好みの温度に調整する、或いは暑がりの人に冷風を送る等が可能になる。この技術はウェブカメラにも適用できアダプタ同様に、動体検知や人認識により、空気調和機の気流制御はもちろん、各家電を適切に操作することができる。
図10は通信構成図で個人端末9などはインターネットを介して自宅を登録してあるサーバ8にアクセスして、自宅に置かれた電気機器対応のアダプタと接触できる。この場合支度にはグローバルアドレス1個だけが登録されているが、中継機4から先はローカルアドレスにより個別の電気機器へアクセス可能である。図9、図10で使用される電気機器は特に無線通信用や有線LAN用など特殊な機械は必要なく普通の家電機器でよい。電気機器内の基板17に簡単な通信線、電力線を接続可能なコネクタ16を具備しておけば後はアダプタだけという少量のコストアップで済み、将来的にネット家電としても活用できる。様々な家電機器がネットワークに接続され、カメラなどのセンサも具備されてくれば家電機器を用いて複合的にセキュリティを高めることができる。通信方式の選択もモジュールなどの付け替えで簡単に行うことができ、今後、空調機などの機器が多機能化し、タスク処理や液晶等の個人の幅が広がり、設定などが増える際には、ネットワークに接続して集中管理する場合や引越しなどによる設定し直しなどもアダプタやサーバなどに蓄えた情報をアダプタの付け替えだけで移管できる。アダプタを取り替えても情報を交換するようにサーバなどに指示をだせば情報の交換もできる。
この発明は係るホームネットワークシステムは家電機器にアダプタ型無線LAN対応インターフェースを接続させるもので、家電機器との間で電力、信号のやり取りを行う事が可能なインターフェースを家電機器に繋ぐ事でホームネットワークシステムを安全に且つ簡単に実現可能である。また、アダプタは家電機器との間で制御信号や電力をやりとりでき、アダプタ内の通信モジュールを取り替える、或いは複数の通信方式に対応したチップを使用すること等により多岐にわたる通信方式に対応でき、あるいは既存の家庭内LANの通信方式に合わせる事ができるため、家庭内LANに他の機器を介さず接続できるので、新たにネットワークや集中管理コントローラーなどを購入する必要がなく安価に家電機器ネットワークを構成できる。
この発明のアダプタは様々な通信方式に対応しており、無線方式ではルータ付アクセスポイントなどにワイヤレスで接続できるため、機器やアダプタからLANの配線や電源ケーブルが出る事はなく、容易に機器をネットワーク化して宅外から家電機器を遠隔制御できる。例えば、アダプタにはホーム頁などブラウザに表示できるプロトコルHTTP(Hyper Text Transfer Prptocol)、メールを送信するプロトコルSMTP(Simple Mail Transfer Prptocol)、DNS(Domain Name System)、TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet/Internet Protocol) 等のネットワークプロトコル処理部、有線LAN制御部、カメラ制御部等があり、S/Wの更新、通信方式の選択、設定の自動化、カメラの遠隔操作、セキュリティ初期設定などを行う。
次に図1の構成における情報の流れを、図11乃至図15にて具体的に説明し、その後でアダプタのハードとソフトの関係と情報の流れを説明する。図11はこの発明のアダプタ2を使用したネットワーク上の情報の流れであって、情報(a)はアダプタ2からルータ4など中継機及びインターネット7を通してASP8へ流れるエアコン1のモニタ情報を送信する流れである。情報(b)は逆の流れでASP8からアダプタ2へ、エアコンの温度などを設定する設定情報送信の流れである。実線矢印の現在の運転状態、例えばエアコンにて検出された室温情報に基づいて破線のような温度設定を変更する設定情報がサーバからアダプタ2を介してエアコン1へ送信される。
図12はこの発明のネットワーク上の情報の流れであって、情報(c)はインターネット7の端末である携帯電話9、パソコン10、PDA11すなわち携帯式の小型情報機器Personal Digital AssistanceからASP8へ流れるエアコン1のモニタ情報要求やエアコン温度などの設定要求を送信する流れである。情報(d)は逆の流れでASP8からインターネット端末への、要求されたエアコンモニタ情報や設定情報を回答する送信の流れである。
図13はこの発明のネットワーク上の情報の流れであって、情報(e)ASP8からインターネット端末への、要求されたエアコン設定情報に対してエアコン設定要求を受理したことを通報する送信の流れである。
図14はこの発明のアダプタ2を使用したネットワーク上の情報の流れであって、情報(f)はアダプタ2からルータ4など中継機及びインターネット7を通してASP8へ流れるアダプタに設けた補助機器のカメラ3の画像信号を送信する流れである。
図15はこの発明のネットワーク上の情報の流れであって、情報(g)はインターネット7の端末である携帯電話9、パソコン10、PDA11すなわち携帯式の小型情報機器からASP8へ流れるカメラ画像を要求する送信の流れである。情報(h)は逆の流れでASP8からインターネット端末への、要求されたカメラ画像を送信する流れである。以上のようにASP8には電気機器の現在の運転状態や設定値などの情報や補助機器の情報、例えばカメラであれば画像情報、センサであれば計測した情報がアダプタ2から間隔を置いて常に送信されこのASPのサーバに蓄えられている。したがって、何処からでもインターネット端末などを介してこれらの情報にアクセスすることが出来る。
次に図1乃至図15の間で説明してきたアダプタ2のハードウェア構成を図2と対応させて図16にて、またソフトウェア構成を図17にて説明する。図16のアダプタのハード構成においてアダプタ本体101の内部には主として演算処理などを担当する制御部であるマイコン102と、このマイコンに設けあるいは接続されたり、アダプタ2の外郭に取り付けられたり内蔵される機器、装置、素子類などが存在する。図の破線領域で区分けした通信制御の領域(1)に関連する構成として不揮発記憶媒体であるコンパクトフラッシュ(登録商標)CFカード118と接続されるスロットとコネクタであるCF Card Interface103及び有線無線LAN送信部119における無線LANの信号変換を行う無線LANカード104と有線LANの信号変換を行う10/100EtherMAC105に接続されるコネクタであるEthernet(登録商標)106が設けられている。この領域は区分けはされているがほかの領域と接続され、例えば記憶領域(4)である家電機器通信部制御部20に接続された記憶装置21に格納されたフラッシュ112と接続されている。この構造で無線LANカード104の代わりにCFカードを挿入しても良いし、両方挿入できる構造でも良い。通信制御領域(1)は仮想された区分けではあるがアダプタ基板内や取り付け部品としては主として通信に便利な外郭周囲に集められる。更にCFカードは記憶装置として扱い機能的に区分けした仮想領域であるがメインテナンス時や部品交換時に取り扱い易い様にアダプタ基板内で集められたりあるいは外郭近傍に配置されマイコンに設けられたりあるいは接続された記憶制御領域(4)に設けると良い。家電機器制御領域(2)における構成としてマイコン及びアダプタ基板31にてコネクタ16と接続されて家電機器通信部制御部20に格納されシリアル信号の内容を判断し信号を受け取り送信処理するUART107(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)がある。この汎用非同期通信処理装置はシリアル信号の信号速度が決まっているのを利用して信号を制御している。
図16の破線領域で区分けした補助機器制御領域(3)に関連する構成としてマイコン及びカメラモジュール3に接続され受け取った画像を圧縮しビッドの塊をマイコンへ出力するJPEGエンコーダ121とこのシリアル通信信号を出力するI2C109が設けられている。JPEG(Joint Photographic Experts Group)は非可逆型圧縮画像フォーマットであってエンコーダ内部で信号処理しマイコンに記憶させる。図16の破線領域で区分けした記憶制御領域(4)に関連する構成としてマイコンに接続され情報を記憶する記憶装置21である書き換え可能なリードオンリーメモリーROMのFlash112とリードアクセスメモリー素子SDRAM113及びこれらの記憶素子の制御を行う装置であるMEMC(MEMory Controller)111がある。図16の破線領域で区分けした入出力などを扱うその他領域(5)に関連する構成として、其の他入出力123であるアダプタに取り付けられたセンサとして、他の機器を操作する信号送信装置として、或いは機器状態を示す発信装置として取り扱いが可能な信号装置であるLED33やカメラ等の補助機器の動作或いは電気機器の動作をマイコンを介して再起動したり初期化したりする手動のリセットスイッチ116とマイコン102との間に汎用入出力装置GP10(General Purpose Input/Output)114が設けられ、これらも主としてアダプタ外郭に集められる。なお補助機器にカメラを使用する場合などでこの補助機器を使用したくない場合は最初の設定で行ったり、パソコンから設定変更して使用できなくすることが出来る。又アダプタ内に別のスイッチを設けてオンオフしても良い。
次にアダプタ2のソフトウェア構成を図17にて説明する。図17のアダプタのソフトウェア構成においてアダプタ本体151の内部には図17の破線領域で区分けした図16と同一の仮想領域が設定される。但しソフトウェアとしては主としてマイコンに搭載されることが多くハードウェアとはその点が異なるが、ハードウェアとソフトウェアは領域内で一体で表現できる。通信制御領域(1)に関連するソフト構成として図2に示すマイコンの通信用ドライバ23に収納された有線/無線LAN通信部174に無線LANドライバ157と有線LANドライバ159があり、更にプロトコル24にネットワークプロトコルTCP/IP157と、マイコン内に各種データ演算処理領域に設けられたソフトウェアHTTPクライアント152、空調機データ153、HTTPサーバ154、SMTPクライアント155、FTPクライアント156が存在する。図17の家電機器制御領域(2)におけるソフト構成としてマイコンの家電機器通信部制御部20に格納されたソフトウェア175のUARTドライバ162と、IT端子通信用プロトコルを有するソフトウェアIT端子通信161と、空調機データ管理のソフトウェア160がある。
図17の破線領域で区分けした補助機器制御領域(3)に関連するソフトウェア構成としてカメラ制御部22に収納されたソフトウェア176にはカメラドライバ165とカメラ制御通信用プロトコルであるカメラ制御164があり、圧縮画像を一時記憶させる処理を行うJPEGフレームバッファがある。ほかの補助機器、例えば音声制御を行う場合には別のドライバと別のプロトコルを有する音声制御ソフトウェアが必要であるし、カメラ制御と音声制御を両方設けても良い。図17の破線領域で区分けした記憶制御領域(4)に関連するソフト構成としてマイコンに接続され情報を記憶する記憶装置21のソフトウェア177にFlashドライバ167と、RAM DiskやBackup Diskなどの処理を行うソフトウェアであるファイルシステム166がある。図17の破線領域で区分けしたその他領域(5)に関連するソフト構成として、其の他入出力を制御するソフトウェア178に個々の入出力信号を処理するLED制御やリセット制御などの取りつける部品や装置に関するソフトウェア169、170があり、更にその処理された信号を制御する制御ソフトウェア168が存在する。
図18はアダプタ本体101におけるハードウェアのエアコン通信の流れを説明する図である。先ずアダプタ101よりエアコン1に図の点線で示すようなモニタ要求が行われる。マイコンに接続されているタイマーにより自動的且つ周期的にモニタ要求がアダプタ2の家電機器制御領域(2)のUART107を介してエアコンへ送信される。エアコンからのモニタ要求に対する応答は実線で示す様に家電機器制御領域(2)に送信される。エアコン1から実線で示されるエアコンモニタ要求に応答する例えば運転データなど通信の信号を先ずアダプタのコネクタ16と接続されて家電機器通信部制御部20に格納されたUART107(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)にて受け取りマイコン102にて演算処理しその後記憶領域にある装置の一つであるSDRAM113へMEMC111の制御により記憶させる。
図19はアダプタ本体101におけるハードウェアのインターネットを介し外部に設けたサーバであるASPとの通信の流れを説明する図である。先ず図の点線で示す様にアダプタ2からルータ4を介してインターネット7に接続されるASP8へ周期的にモニタ情報を提供する。エアコンのモニタ情報は図18にて説明された様に常に最新の情報が記憶制御領域(4)のSDRAM113に記憶されている。マイコン内のタイマー設定に基づき周期的にモニタ情報が通信制御領域(1)から中継機などを介して外部のサーバ8へ提供される。対象となる電気機器が運転状態になくモニタ情報が存在しない時はモニタ情報無しと言う情報が無線にて通信される。この様にアダプタ本体101ではマイコンから記憶されていた情報が有線無線LAN送信部119における無線LANの信号変換を行う無線LANカード104にて外部ネットワークへ無線通信される。なおアダプタ2から外部のサーバ8には常に周期的にこのモニタ情報や記憶制御領域(4)に記憶されている情報、例えば画像情報などが周期的に送信されている。一方ASP8からはサーバ内に記憶されている設定情報が実線で示す様に周期的にアダプタ2へ応答送信される。ルータを介した無線通信は先ず有線無線LAN送信部119における無線LANの信号変換を行う無線LANカード104にて受信する。その後この通信制御領域(1)からコネクタ記憶装置21に格納された記憶制御領域(4)の記憶装置に記憶される。もし、不揮発記憶媒体であるコンパクトフラッシュ(登録商標)CFカード118に記憶させる場合は接続されるスロットとコネクタであるCF Card Interface103を介することになる。この無線にて受信した設定情報は記憶制御領域の装置、例えばSDRAM113へMEMC111の制御により記憶させる。
図20はアダプタ本体101におけるソフトウェアのエアコン通信の流れを説明する図である。図18のハードウェアに対応するソフトウェアを説明する図であって、先ずモニタ要求信号が周期的に家電機器制御領域(2)の空調機データ管理ソフトウェア160、プロトコルであるIT端子通信ソフトウェア161を介して、UARTドライバ162からエアコンへ送信される。アダプタ2はエアコン1から実線で示されるエアコン通信の受信信号を先ず家電機器制御領域(2)の家電機器通信部制御部ソフトウェア175内UARTドライバ162とIT端子通信用プロトコルを有するソフトウェアIT端子通信161にて信号を変換し空調機データ管理のソフトウェアにて受け取り、マイコンにて演算処理し解析された受信信号はマイコン内のソフトウェア空調機データ153に一時的に記録される。図21はアダプタ本体101におけるソフトウェアのインターネットを介したASP通信の流れを説明する図である。図20にてエアコンへモニタ要求を出しエアコンからデータの応答を受けたアダプタ2はデータを記憶しているが、図21の点線の様にHTTPクライアント152がサーバ8へ定期的にエアコン設定情報を要求するとともにこの記憶された情報をモニタ情報として通信制御領域のHTTPクライアント152から通信プロトコルTCP/IP、無線LAN通信ドライバ174を介して外部のネットシステムへ送信する。図21の実線の様にASP8からの周期的な設定情報は通信制御領域で無線にて受信した信号をソフトウェア有線無線LAN通信部174における無線LAN通信ドライバ174と通信プロトコルTCP/IPを介して信号変換を行う。この信号変換された情報はHTTPクライアント152を介してマイコン内のソフトウェア空調機データ153に記憶される。この登録されたことの返信をサーバへ送信される。なお無線の代わりに有線を使用する場合は、有線無線LAN送信部119における有線LANの信号変換を行う10/100EtherMAC105に接続されるコネクタであるEthernet(登録商標)106にて送受信し、有線LANドライバ159を介してネットワークプロトコルTCP/IP157にて信号変換させる。
なおエアコンの現在の運転情報であるモニタ情報を外部の情報機器で除きに行く時や、冷房か除湿かなどの運転モードの設定状態、温度設定値等を外部の情報機器、例えばパソコン10などで変更する時は、情報機器に入力してトリガをかけインターネット7を介してサーバ8にアクセスしてモニタ要求や設定要求を出す。サーバ8は定期的にエアコンとアダプタの間でやり取りした情報が記憶されており、この情報を端末機器である情報機器、携帯電話9、パソコン10などからの要求に応じて直ちに応答することが出来る。本発明ではアダプタ2とサーバ8間の情報交換通信、サーバーと情報端末機器との情報交換は独立しており何時でも使用者は端末からサーバを覗けば良いことになる。なおパソコンなどを介して直接アダプタの中の情報を確認することも出来る。この場合は通信制御領域の無線なら無線LAN通信ドライバ174と通信プロトコルTCP/IPを介し、あるいはほかの通信システムに関するソプロトコルなどを介してHTTPサーバ154に要求すれば良い。
次に図2で説明してきたアダプタ2のハードウェア構成に対し、LANを使用しないで直接電話線などに接続するなど広い地域に施設されたネットワークに適用する場合のハードウェア構成、すなわちWANカードを使用する場合を図22にて説明する。またソフトウェア構成を図23にて説明する。なお大半の構成は図16、図17と同一であり同じ番号のものは説明を省略する。図16のアダプタのハード構成において通信制御領域(1)の有線無線LAN送信部119における無線LANカード104の代わりに図22では有線LAN/WAN通信部124にWANカード117を設けて、これにより外部との送受信を行う。変えたところをハッチングしているように他のハード構成は図16の説明と同じである。次にフトウェア構成を図23にて説明する。図17のアダプタのソフトウェア構成において無線LANドライバ158を有線/無線LAN通信部174に設けていたが、この代わりに図23では有線LAN/WAN通信部179にWANドライバ172と、WAN通信専用のプロトコルであるPPP171を必要としている。変えたところをハッチングしているように他のソフト構成は図17の説明と同じである。
図22、23のようにWANカードを使用する場合の通信ネットワーク構成図を図24にて説明する。図24はエアコンとASP間をインターネットで接続したネットワーク構成図であり、アダプタ2にもうけたWANカードの中に相手先のリストがあるため電話線等を介して直接アダプタをインターネットに接続できるのでルータなどの中継機が不要となる。他の構成は図1などのものと同一である。
図25、図26は無線LANカードの代わりにCFカードを挿入した場合のアダプタ2のハードウェアとソフトウェアの構成に関する説明である。図25のハードにおける構造でCFカード118を記憶装置21に挿入し、そのカードに接続されるスロットとコネクタであるCF Card Interface103を介してカードに記憶された情報を外部との間のやり取りに使用する。CFカードにはほかの記憶装置と同様に補助機器であるカメラからの画像情報やエアコンの動作記録などを記憶させることが出来る。このようにコネクタに挿入された不揮発記憶媒体であるコンパクトフラッシュ(登録商標)CFカード118にて情報を記憶させることによりアダプタ自身に大量の情報、例えば画像データを蓄積することが出来る。或いは本体の有線LANを利用して外部からデータを蓄積させても良い。一方無線LANカード挿入個所と別の個所にCFカードを挿入する個所を設ければ無線で入手したデータの取り込みも出来る。図26のソフトウェア構成に示すように記憶装置との間にはほかのドライバと同様な役割を果たす、CFカードを認識させ起動して記憶させるCFカードドライバが設けられる。CFカードの代わりに小型の記憶装置、例えばHDDなどをアダプタと接続したりアダプタに搭載し上記と同様な接続で大量の記憶を蓄積させることも出来る。
図27は、図18、図20で説明したアダプタ本体101の内部におけるエアコン通信の流れに対し、アダプタ2とエアコン1との間の通信シーケンスを説明する図である。アダプタ内でこの情報を伝える信号を変換するプロトコルは図20で説明したようにIT端子通信161である。例えば図のように1秒周期でアダプタ2からエアコン1へのモニタ要求の送信とエアコン1からアダプタ2へのモニタ要求を受け取ったこととその要求された情報であるデータが含まれる返信が繰り返される。アダプタ2に対し外部から或いはアダプタ2内のタイマ設定により自動的にエアコン1の温度設定などの設定トリガがかかると、アダプタ2は次の周期でモニタ要求の代わりに指定された或いは自動的に設定された設定信号をエアコン1に送信しその信号を受け取ったという返信がエアコン1からアダプタ2に返信される。図27にはこの1秒毎に繰り返されるIT端子通信におけるモニタシーケンスであるIT端子通信モニタシーケンス181のモニタ要求と応答と、このモニタシーケンス181の合間に設定トリガである設定要求発生時にモニタシーケンスの代わりに行われるIT端子通信設定シーケンス182の設定要求と応答が、アダプタ2とエアコン1の間で行われる情報交換の動作を示している。図のように設定トリガがなければ、モニタシーケンス181が繰り返され、設定トリガがかかるその時だけ設定シーケンス182の情報交換が行われる。
図28は本発明のネットワーク装置を使用して行うインターネット通信シーケンスを説明する図である。アダプタ2とASP8と携帯9、PC10、PDA11などの情報機器や情報端末などとの情報交換を行うシーケンスであって、アダプタ2とASP8間、及び携帯などの情報機器とインターネットを介して行うASP8との間の信号処理はHTTP通信であるプロトコルを使用している。図に示すようにアダプタ2からASP8に対してモニタ情報送信、設定情報受信、カメラ画像送信を所定の時間間隔周期、例えば1、2分或いは10−30分等の変更可能にあらかじめ選択されて設定したn分周期で繰り返し行われている。PC10や携帯電話9などに指定されたトリガがかかりインターネット7を通してモニタ要求、設定要求、カメラ画像要求など特定の要求が情報端末からASP8へ発せられると、この要求に対しASP8とアダプタ2間で行っている周期的な情報送受信の情報交換動作とは独立してASP8内の情報をもとに情報端末への送信がASP8から携帯電話などの情報端末へ行われ、情報端末操作者は本発明のネットワーク装置を介してn分周期で行われている現状の最新の情報を得ることが出来る。このようにアダプタ2からは現在のエアコンの運転状態であるモニタ情報やアダプタ2に設けられた補助機器からのカメラ画像情報が特定の周期で最新情報としてサーバ8へ繰り返し送信される。一方サーバ8からアダプタへは現在のエアコン設定条件や設定が無い時は設定がないという設定情報が同様に繰り返し送信される。このシーケンスによりアダプタ2とサーバ8間は定常的な情報交換を継続しているだけで情報端末からのトリガの影響はほとんど存在しない。この場合アダプタ2から送信するモニタ情報は図18、図20で説明したエアコンとアダプタ101間の送受信しアダプタ内に記憶されている情報が使用される。一方画像情報はカメラが連続して撮影しアダプタ内で画像圧縮フォーマットとJPEGプロトコルによって、例えばJPEG制御装置からDMAにて画像データを記憶素子に渡す。また一端トリガをうけるとマイコンからI2C経由でカメラに制御データを渡す。即ち制御を担当するシリアル通信規格であるI2Cが制御してどんどん画像情報を流しサーバへ送信する。更に設定情報はASPが過去に受信した設定条件であっても良いし、サーバ8内に蓄積され判断された情報を繰り返し送信しても良い。或いはアダプタ2とサーバ8間は定常的な情報交換量を減少させるため、図28における情報機器にトリガがかかったときであって、ASPがそのトリガからの指令を受信した時にのみその設定情報をアダプタに送信し、定常的な設定情報交換の繰り返しを行わないとするシーケンスであってもかまわない。
この様に先ずアダプタからサーバへ対象とする電気機器のIDを元に情報を定期的に送信続ける。サーバの中では契約され登録されたIDとユーザパスワードに基づき情報を記憶させる。情報端末機器9などからサーバ8へアクセスする際にユーザパスワードを使用するとサーバは対象となる電気機器1のIDを認識してサーバ中の登録された機器対応の情報を端末へ応答することが出来る。以上はエアコンの運転データや画像情報で情報交換のやり取りを説明してきたがほかのデータなどの情報でも同一である。例えば煙検知機、高温検知機などの火災警報やカメラを使用した動体検知などの検知機であらかじめ設定された異常状態を検知した場合は、アダプタからトリガを掛けてサーバに送信するとともにサーバー内では所定の文章のメールを直ちにユーザパスワード登録時に指定された相手、例えば登録者本人や警備会社などへメール発信を行うことが出来る。補助機器として画像情報のように連続して撮影された情報や間欠的であっても継続して送信される情報は図27、図28のような処理でも良い。又アダプタにマイクを取りつけてアダプタ側から音声情報を送るような場合は図28の画像情報のような送信とアダプタ側からトリガをかけて登録された指定先にそのまま送信することも出来る。外部から契約し登録された相手先からトリガが掛かり音楽が配信されるような場合は、図28画像情報とは逆の流で情報をサーバに記憶させ、アダプタから音声などで要求して必要な時に配信させることが出来る。
なお図22−図24の構成においてアダプタから電話線などを使用して直接インターネットを介してサーバへ接続するネットワークを説明している。図21までの無線LAN/有線LANを使用する場合は通信プロトコルはTCP/IPで行う。このネットワークはサーバ8や中継機であるルータなどを介する構成で説明してきている。グローバルアドレスからプライベートアドレスの変換は中継機で行う。いずれにしろASP8のようなサーバに先ず携帯などがアクセスすることが必要である。インターネットで使用するグローバルアドレスと宅内のみで通用するプライベートアドレスとの相互変換を中継機で行うため、例えばアダプタにグローバルアドレスを設けたり、ルータにポートを設け直接アクセスできる様にすることでも良い。IPマスカレードではTCPのポート番号まで動的に変換できるので一つのアドレスで複数のPCからの同時接続などが行えるが、インターネット側からアクセスできないことや対応できないサービスや毎回違うプライベートアドレスが割り当てられる場合は対応できないなどがある。すなわち家庭内の個別のエアコンや冷蔵庫に設けられた個別のアドレスとホスト名が分からないとインターネット側からアクセスできないためサーバを不要にすると機能が制限される。しかしながら固定されているグローバルアドレスを有するアダプタを使用するとサーバが不要になる。その場合は直接アダプタから情報を端末機器で引き出すことが出来る。通信システムとしてIpv6のようにアドレスを大幅に増やすことが出来る通信システムを使用すればアドレス変換する必要が無くなり各家庭に多くのグローバルアドレスが割り当てられインターネットからその個別のアドレスに接触できる。この場合アダプタに設ける通信プロトコルとしてNAT部分にDDNSがあればサブドメインとして指定でき接続が簡単に行え、且つ、サーバが不要になる。
本発明は家庭内の家電製品、AV機器、パソコン、その周辺機器、電話などの機器をネットワークを通じて接続して相互に機能を提供しあうことが可能になるだけでなく、アダプタに複数のセンサを設けさまざまな用途に活用できる。例えばアダプタの補助機器であるカメラで撮影された画像を人やペットの動きのセンサに利用できる。連続的に撮影しているカメラから時刻的に連続する複数枚の映像情報を記憶させ各画像間の差分画像を求め、この差分画像を参照して画像の全画素について方位毎に動きの方向を推定し、この動きの向のベクトル和平均を計算して各が素の近傍の動きベクトルを得ることにより、人間のジェスチャーなどの動きまでを求めることが出来る。このような演算処理をアダプタ2にも受けたマイコンで行ったり、本発明のネットワークに接続されているパソコンなどで各画像間の差分画像より方位ごとに動きの方向を推定し、動きの向きのベクトル和を計算する画像処理により人の手の動きなどを含めた動体検知が可能である。一方、LED33と同様な位置に人体の発熱を検知して人の存在を検出する赤外線センサを設けても良い。この赤外線検出素子を複数設け室内の領域をカバーさせれば人が領域をまたがる動きを検出することも出来る。或いはサーモパイルセンサを使用しても良い。サーモパイルセンサは放射温度計のセンサ2次元的に素子を並べると熱分布を測定できるので室内の領域を分割して人がいる場所を判断できる。このようにこれらのセンサを単独であるいは組合せることにより、人の存在や部分的な動きを検知できるので検出された動きが何をしているか迄判別でき、空調機の制御と連動させれば人体の動いている位置を判断しエアコンの気流を調整する、登録された顔を判別し或いは自動的に使用している人の顔を判別しその人の状況に応じた設定を学習して人の好みの温度に調整する、或いは暑がりの人に冷風を送る等が可能になる。
本発明は上記で説明した様に、アダプタに通信制御領域、電気機器制御領域、補助機器制御領域、記憶制御領域の少なくとも4種類の領域が設けられ、それぞれ各領域には他の領域とは独立して使用するハードウェア及びソフトウェアを設けたことにより機能別の制御が可能になりサービスなどでの取り扱いが簡単になる。更にこの領域はマイコンを中心に重なる領域であるが外郭に必要な機器、装置、部品類を集めることにより部品などの取り替えや追加することが容易になる。
本発明は以上のように、アダプタと外部ネットワークとの間の無線や有線通信の信号変換を行うプロトコル、アダプタと電気機器との間のデータなどの信号変換を行うプロトコル、アダプタと補助機器であるカメラなどからの画像や音声情報信号を変換するプロトコル、など用途や目的に応じた少なくとも3種類以上の複数のプロトコルをアダプタに搭載しておりさまざまな情報を簡単に処理できる。或いは本発明のアダプタには有線、無線だけでなく直接インターネットに接続して情報できる通信プロトコル、或いは多量の記憶容量を有する装置や機器を接続して、設定値や映像、音声、検出データなどさまざまな種類のデータを信号変換処理できるプロトコル、等さまざまな信号変換が可能なソフトウェアを搭載することにより使い勝手の良いネットワーク装置を構築できる。
本発明はまた補助機器付アダプタを自動車や電車の電気機器近傍に設け広域の無線通信で送受信することも可能である。これにより移動体の内部のアダプタとの情報交換や車内の映像など状況把握が情報端末で何時でも何処でも可能になる。また図22、図23にて説明したようにアダプタにプロトコルPPPを搭載しWANカードを設けることにより、自動車など移動体から携帯電話でアダプタを介しての電気機器との情報交換や、アダプタに取り付けられた補助機器であるカメラの映像なども簡単に入手できる。
以上のように本発明のアダプタは容易に取り外し可能なH/Wの一部を取り替えたり、S/Wの自動更新等により、あらゆる種類の通信方式や家電機器のものに変更可能なので、時代が変化し、通信方式や家電機器が変化したとしても対応する事ができる。アダプタはネットワーク経由でS/Wを書き換えることができるので様々な機器のドライバを最初から大きなメモリで保有する必要も無く安価なアダプタを製造でき、またアップデートやサービスの際にはサービスマンやユーザーの手を煩わせずに自動更新できる。自動更新を細かく設定する事もでき、ユーザーの任意の設定に従い、有線LANなどの任意の通信方式で接続し、手動更新をPCや携帯などの端末から簡単に行える。又例え機能、装置や部品などを変更する場合でも同じ機能のものは同じ領域にあるため例えどのように時間がたってからでも簡単に取り扱える。
本発明のアダプタにはカメラ制御部があり、カメラを実装する事により、家電機器を操作できる簡易セキュリティシステムや簡易監視システム等が構築できる。カメラ付アダプタは様々な家電機器に取り付けられるのでカメラの設置場所に依存しないように可動する構成とし、機器から給電されるので外部電源は不要になる。特にカメラ付アダプタ型無線LAN対応インターフェースはエアコンなどの部屋全体を見渡せる空調機に取り付ける事により、セキュリティに利用したり、ペットなどの様子を見る事に利用できる。またカメラ付アダプタ型無線LAN対応インターフェースはエアコンなどの部屋全体を見渡せる空調機に取り付ける事により、従来ネットワークカメラなどが必要としていた信号線、電源線の配線が空調機までで済むのでデザインもすっきりし、配線コストも節約できる。
アダプタにグローバルアドレスが与えられている場合は家電機器を管理したり、カメラで状況を確認したりする事が直接できるが、仮に中継機としてゲートウェイでプライベートアドレスが設定されている場合でもゲートウェイや端末ごとに設備やS/Wを新しくしなくてもASP等のサーバが用意してあればアダプタからのアクセスにより同期をとられた最新の情報を携帯で閲覧することができ、その情報を基に遠隔操作することもでき、システム構築費用も削減できる。
ASPサーバやアダプタ内蔵S/Wにより、アダプタを複数の家電機器に1:1で取り付けて操作したり、アダプタに具備されている赤外線センサなどで家庭内の複数の機器を遠隔操作できる。またアダプタやASPサーバに家電機器の運転状況を記録し、取り出す事が可能で、解析を依頼したり、自宅PCに解析S/Wをダウンロードする事によってホームネットワークの効率化が測れる。また、エアコンなどの運転状況を記録する事により家電機器の設定を個人により合わせたものに自動的に変化させることが出来る。アダプタ間同士で通信させほかのアダプタに情報を蓄積させたり、パソコンなどに保存しておけば、個人に都合の良い設定が新しいアダプタにそのまま流用できる等、アダプタを付け替えるたりした場合、あるいは違うエアコンなどほかの家電機器に個人設定や情報を簡便に移行できる。
アダプタへは給電用ポートも具備でき、集中コントローラーや端末から指示があるまで家電機器の電源を元から断っておく事により家電機器の待機時消費電力を抑える事ができる。アダプタは小型なので電気機器に内蔵したり、カードやスロットなどを使ってデザインもすっきりする事もできる。空調機など電気機器にアダプタを具備した場合、プライバシーの問題もあり、カメラの起動が確認できるように光照射装置であるLEDや物理的なレンズカバーを具備する。
この発明のネットワーク装置は、信号の送受信線、電源線を具備した家電機器にアダプタを付けるだけでホームネットワークを利用できる。これによりホームネットワークを利用しない人には、家電機器に組み込んであるネットワーク対応部品の費用負担を最小限に減らすことができる効果がある。アダプタはネットワークモジュールの付け替えが可能で、様々な通信方式を選択できるため、既存のホームネットワークを利用する事ができるので集中管理コントローラーやターミナルなどを介す必要がない。この為、ホームネットワークへの初期費用を最小限に抑える効果がある。また、家電機器から給電されるのでネットワークカメラとして利用する場合も家電機器の配置されている空調機のような部屋全体を見渡せる場所の家電機器であれば電源線などの配線を気にすることなくネットワークカメラを利用できる効果がある。
本発明は以上までの説明として、ホームネットワーク装置における構成動作などを主体にしてきたが、工場、事務所、店舗、や公共施設などでもよいことは当然である。製造ラインのある工場ではラインの照明や空調とともに相互に無線通信を行うアダプタを設け長大な距離を有するライン稼動・保守状態を簡単に無線引継ぎの通信で管理できる。店舗・学校・図書館などでは天井など高い位置にある全体を見渡せる天井埋め込み空調機毎あるいは照明装置毎に取り付け電源をアダプタまでは常時生かする等により夜間の無人状態における火災監視や侵入者など安全を確認できる。工事現場・駅などでは仮設設備に取りつけることにより太陽電池などの電源との併用で工事中の安全が確実に確保されるし、恒久施設として設けられた電光掲示板や照明などの機器にアダプタ用の端子や給電できる電源さえあれば広い地域に対し危険箇所監視にも利用できる。以上本発明は倉庫、グラウンド、空港、公園などの広大な面を点在して照明する照明装置他のスイッチ類、運転・監視装置などの情報を送信する無線通信器具を取り付けたアダプタ群にてネットワーク網を構築させ、その上に安全などを監視するカメラやマイクやスピーカーを取り付けることができる。あるいは交通機関や交通施設など長い線上の本来の機能に追加できる機能を有するネットワーク網を構築できる。これによりネットワークとしての設備投資がほとんどかからずに個別機器の管理や省エネルギーを確保できるだけでなく安心して使用できる信頼性が高く簡便なネットワークシステムを構築できる。またサーバでいちいち処理することなくネットワーク内で処理してその結果を纏めてインターネットなど外部に通信するので処理負荷も少なくなる。
1 家電機器A、2 カメラ付アダプタ型無線LAN対応インターフェース、3 カメラモジュール、4 ルータ付アクセスポイント、5 家電機器B、6 アダプタ型無線LAN対応インターフェース、7 インターネット網、8 ASP(Application Service Provider)、9 携帯電話端末、10 PC、11 PDA(Personal Digital Assistance)、12 内蔵型ネットワークモジュール、13 家電機器専用アクセスポイント、14 ネットワークカメラ、15 ネットワークカメラ電源コード、16 コネクタ、17 エアコン基板、18 エアコン電源、19 エアコン制御部、20 家電機器通信制御部、21 記憶装置、22 カメラ制御部、23 通信用ドライバ、24 プロトコル、23 通信用ドライバ、25 有線LANコネクタ、26 無線LANアンテナ部、27 無線LAN制御部、28 ネットワークモジュール用I/F(インターフェース)、29 カメラ用レンズ、30 アダプタ制御部(マイコン)、31 アダプタ基板、32 ネットワークモジュール、33 LED、34 ゲートウェイ、35 フタ、101 アダプタ本体、102 CPU、 103CF CARD、104 無線LANカード、105 10/100 EtherMAC、106 Ethernet(登録商標)、 107 UART、108 JPEGエンコーダ、109 I2C、111 MEMC、112 FLASH、113 SDRAM、114 GPIO、116 リセットスイッチ、117 WANカード、118 CFカード、19 有線/無線LAN通信部、123 その他入出力、124 有線LAN/WAN通信部、125 有線LAN通信部、151 アダプタ本体、152 HTTPクライアント、153 空調機データ、154 HTTPサーバ、155 SMTPクライアント、156 FTPクライアント、157 TCP/IP、158 無線LANドライバ、159 有線LANドライバ、160 空調機データ管理、161 IT端子通信、162 UARTドライバ、163 JPEGフレームバッファ、164 カメラ制御、165 カメラドライバ、166 ファイルシステム、167 Flashドライバ、168 LEDリセット制御、169 LED制御、170 リセット制御、171 PPP、172 WAN ドライバ、173 CF Cardドライバ、174 有線/無線LAN通信部、175 家電機器通信部制御部、176 カメラ制御部、177 記憶装置、178 その他入出力、179 有線LAN/WAN通信部、180 有線/無線LAN通信部、181 IT端子通信モニタシーケンス(IT端子通信における、周期的に行われるモニタシーケンスである)、182 IT端子通信設定シーケンス(IT端子通信における、設定要求発生時にモニタシーケンスの代わりに行われる設定シーケンスである)。