JP5416004B2 - 無線通信システム及びそれに用いられる無線受信器 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システム及びそれに用いられる無線受信器に関するものである。

従来から、部屋や廊下等に設置された照明器具の制御に無線通信システムの適用が検討されている。例えば、特許文献１には、明るさセンサと人体感知センサを備えた無線発信器と、照明器具を制御する機能を有する無線受信器等によって構成される無線通信システムが開示されている。この無線通信システムにあっては、消費電力を抑制するために明るさセンサによる明るさの検知を数秒間隔で行っている関係上、現実の明るさとは異なる照度信号が無線発信器から送信される虞がある。

そこで、明るさの検知を数秒間隔で行いつつ照明器具を適切に制御するために、誤差吸収時間を設定し、この誤差吸収時間内に人の存在を検知した場合には、しばらく待機した後、明るさ検知を行ってから制御信号を送信する技術が示されている（段落（００３２）乃至段落（００３３）参照）。また、照度信号としての「暗」信号によって内部タイマの計数を開始した場合であって誤差吸収時間内に人体感知センサによって人の存在を検知した場合には、無線発信器が明るさの判定値を「暗」に書き換えた照度信号を送信する技術が示されている（段落（００３８）乃至段落（００３９）参照）。

特開２００８−２３４９４０号公報

上記特許文献１に開示された技術は、無線通信システムにおいて無線発信器と無線受信器が一対一の関係、すなわち一の無線受信器に対して単一の無線送信器が存在する場合に有効である。しかしながら、工場、店舗、病院等の廊下やトイレのように、ある程度以上の広大な領域の照明機器を制御するにあたっては、複数の無線送信器を設置する必要があり、下記のような問題が生ずる。

すなわち、特許文献１に示す無線通信システムに複数の無線送信器を導入した場合、それぞれの無線送信器は、他の無線送信器が計数する誤差吸収時間の始期を知得できない。そのため、他の無線送信器が計数する誤差吸収時間内において現実の明るさとは異なる照度信号を送信してしまい、照明機器を適切に制御できない虞がある。

そこで、各無線送信器間において相互に通信を行うことにより誤差吸収時間の始期を通知しようとすると、各無線送信器に受信機能を付与する必要があり、無線通信システムのコストアップを招来する。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、複数の無線送信器を有する無線通信システムにおいて、低消費電力かつ安価な構成によって照明機器等の電気機器を適切に制御できるシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、第１所定時間毎に周囲の明るさを検知する明るさセンサと、所定領域内における人体の存在を感知する人体感知センサと、前記人体感知センサによって人体の存在が感知されたとき、前記明るさセンサによって最後に検知された明るさに関する信号を電波を介して無線送信する無線送信部を有する複数の無線送信器と、前記無線送信部から送信された信号を受信する無線受信部と、接続された負荷を駆動する駆動部と、前記駆動部が負荷を駆動する第２所定時間を計数するタイマと、前記無線受信部によって受信された信号に応じて、前記タイマによって計数された第２所定時間にわたって前記駆動部による駆動状態を制御する制御部とを有する無線受信器を備え、前記無線受信器の制御部は、前記第２所定時間にわたって前記駆動部に負荷を駆動させた後、前記第１所定時間以上の第３所定時間内にいずれかの前記無線送信器から送信された信号を受信したとき、前記無線受信部によって受信された明るさに関する信号の如何に関わらず前記駆動部に負荷を駆動させることを特徴とする無線通信システムである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の無線通信システムにおいて、前記無線受信器の制御部は、前記タイマによって計数される前記第２所定時間内にいずれかの前記無線送信器から送信された信号を受信したとき、前記駆動部に直前の動作状態を維持させることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の無線通信システムにおいて、前記無線受信器の制御部は、前記無線受信部によって受信された信号に含まれる明るさに関する信号が「暗」であるとき、前記駆動部の動作を駆動状態とすることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の無線通信システムにおいて、前記第２所定時間は、前記無線送信器を介して設定可能であり、前記無線送信器は、前記人体感知センサによって人体の存在が感知されたとき、前記明るさに関する信号と、前記第２所定時間に関する信号を前記無線受信部に送信することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の無線通信システムに用いられることを特徴とする無線受信器である。

請求項１の発明によれば、第３所定時間内にいずれかの無線送信器から送信された信号を受信したとき、それに含まれる明るさに関する信号の如何に関わらず負荷を駆動させるので、明るさセンサによる検知の直後に現実の明るさが明から暗に変動した場合であっても、負荷が駆動されることになる。従って、明るさセンサによる検知動作を第１所定時間毎に間引くことにより消費電力を抑制しつつ、安価な構成で負荷を適切に制御することができる。

請求項２の発明によれば、第２所定時間内に無線受信器が信号を受信したとき、駆動部動作状態が維持されるので、ユーザが継続的に動いているときは負荷の動作状態も維持されるため、ユーザに違和感を与えることが少なくなる。

請求項３の発明によれば、人体を感知した無線送信器の周辺が暗いとき、駆動部の動作が駆動状態とされるので、システムの利便性が高められる。

請求項４の発明によれば、無線通信システムの設置場所やユーザの行動パターンに合わせて、第２所定時間を設定できるので、システムの利便性が高められる。また、第２所定時間の設定を変更した場合にあっては、人体の存在が感知されたときに第２所定時間に関する信号が無線受信器に送信されるので、駆動部の制御に確実に反映させることができる。また、それぞれの無線送信器について個別に第２所定時間を設定することも可能であるため、それぞれの無線送信器の設置場所等に応じて第２所定時間を異ならせることにより、多様な制御が可能となり、システムの利便性がより一層高められる。

請求項５の発明によれば、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の無線通信システムを容易に構築できるようになる。

本発明の一実施形態による無線通信システムの概略構成図。 同システムの無線送信器及び無線受信器の構成を示すブロック図。 ユーザが移動した際の同システムの動作状態を示す図。 同システムの動作状態を時系列で示すタイムチャート。 同システムの別の動作状態を時系列で示すタイムチャート。 同システムのさらに別の動作状態を時系列で示すタイムチャート。 同システムの無線受信器の動作手順を示すフローチャート。

本発明の一実施形態による無線通信システムについて図面を参照して説明する。図１は無線通信システムの概略構成を示している。無線通信システム１は、複数の無線送信器２と、複数の照明器具（負荷）３と無線受信器４と、交流電源５等によって構成されている。無線送信器２及び照明器具３は、工場、店舗、病院等の廊下やトイレの天井に適宜間隔を隔てて設けられている。無線受信器４は、上記廊下やトイレの壁面等に設けられている。無線送信器２と無線受信器４とは、特定小電力無線などの電波を介して無線により通信可能とされている。無線送信器２は周辺の明るさや人体の存在を検知して、それらに関する信号を無線受信器４に送信する。無線受信器４は２線式のスイッチとしての機能を備え、交流電源５及び照明器具３の間に直列に接続され、無線送信器２から送信された信号に基づいて、照明器具３の動作状態を制御する。

図２は、無線送信器２及び無線受信器４の構成を示している。無線送信器２は、明るさセンサ２１と、人体感知センサ２２と、操作部２３と、無線送信部２４と、制御部２５等によって構成されている。明るさセンサ２１は、無線送信器２の周囲の明るさを検知して、明るさに関する信号を出力する。無線送信器２は、容易に増設できるように電池で駆動されるように構成されているため、電池の消耗を考慮して比較的消費電力の大きい明るさセンサ２１による明るさの検知を第１所定時間毎に行うこととしている。人体感知センサ２２は、無線送信器２の周囲の所定領域内における人体の存在を赤外線等により感知する。操作部２３は、例えばロータリスイッチ等によって構成され、照明器具３の点灯保持時間（後述する第２所定時間）の設定等に用いられる。無線送信部２４は、明るさセンサ２１から出力された明るさに関する信号や操作部２３によって設定された第２所定時間に関する信号を送信する。

制御部２５は、上記各部の制御を司る。例えば、制御部２５は、人体感知センサ２２によって人体の存在が感知されたとき、明るさセンサ２１によって最後に検知され出力された明るさに関する信号や操作部２３によって設定された第２所定時間に関する信号を、無線送信部２４から送信させる。上述した明るさに関する信号の具体例としては、「明」信号又は「暗」信号が挙げられる。明るさセンサ２１によって検知された値が所定の閾値以上のときは「明」信号が、所定の閾値未満のときは「暗」信号が無線送信部２４から送信される。

無線受信器４は、無線受信部４１と、駆動部４２と、タイマ４３と、制御部４４等によって構成されている。無線受信部４１は、無線送信部２４から送信された信号を受信する。駆動部４２は、制御部４４によって制御されて、照明器具３を駆動（点灯又は消灯）する。タイマ４３は、駆動部４２が照明器具３を駆動（点灯）する第２所定時間を計数する。制御部４４は、上記各部の制御を司る。例えば、制御部４４は、無線受信部４１によって受信された信号、すなわち明るさセンサ２１によって最後に検知・出力された明るさに関する信号及び操作部２３によって設定された第２所定時間に関する信号に基づいて駆動部４２の動作を制御する。これにより、点灯保持時間として設定された第２所定時間にわたって照明器具３が点灯する。

ところで、無線送信部２４と無線受信部４１による通信には、ある程度の時間が必要とされている（図４等参照）。また、無線送信器２に内蔵される電池の消耗を考慮して、明るさセンサ２１による明るさの検知は第１所定時間毎に行われる。従って、第２所定時間が経過するタイミングによっては、照明器具３が点灯状態になく、現実の明るさが暗いにも関わらず、「明」の信号が、無線送信部２４から送信され無線受信部４１に受信されることがある。この信号を受けた無線受信器４の制御部４４は、昼間等において照明器具３を点灯する必要がない状態にあると誤認し、駆動部４２による駆動が再開されず照明器具３が消灯状態に制御され、ユーザにとって不都合が生ずる虞がある。

そこで、本実施形態の無線受信器４は、点灯保持時間として第２所定時間にわたって駆動部４２に照明器具３を駆動させた後、第３所定時間（上記特許文献１における誤差吸収時間に相当）内にいずれかの無線送信器２から送信された信号を受信したとき、その信号に「明」の信号が含まれている場合であっても、すなわち明るさに関する信号の如何に関わらず、駆動部４２に照明器具３を駆動させるように構成されている。ここで、第３所定時間は、無線送信部２４と無線受信部４１による通信に要する時間を考慮しつつ、明るさセンサ２１による明るさの検知タイミングの基準（検知間隔）となる第１所定時間と同等以上に設定されている。

また、第３所定時間を無線受信器４の側のタイマ４３によって計数することにより、図３に示すように、ユーザの移動に伴って複数の無線送信器２から信号が順次送信される場合であっても、第３所定時間の始期を無線受信器４の制御部４４によって管理することができる。これにより、それぞれの無線送信器２に無線受信機能を付与することなく、それぞれの無線送信器２から送信される信号を連携させて駆動部４２の制御の判断基準とすることができ、簡素な構成で照明器具３を適切に制御することができる。

無線受信器４の動作について、図４乃至図７を参照して説明する。図４乃至図６は、無線送信器２及び無線受信器４の動作を示すタイムチャートである。図７は、無線受信器４の動作を示すフローチャートである。また、図４は図７における＃５→＃６→＃１０の流れに対応する。同様に、図５は図７において＃５→＃６→＃７→＃９の流れ、図６は図７において＃５→＃６→＃７→＃８→＃９の流れにそれぞれ対応する。なお、図４乃至図６においては無線送信器２が２つ（無線送信器２Ａ、２Ｂ）の場合について説明しているが、無線送信器２の数が増えても同様の動作を行う。

図４乃至図６において、無線送信器２Ａ及び２Ｂは、点灯保持時間として設定された第２所定時間Ｔ２を定期的に読み込み、第１所定時間Ｔ１毎に明るさセンサ２１によって明るさを検知する。図４乃至図６においては、夜間等で無線送信器２Ａ及び２Ｂの周辺が暗い状態を示している。この状態で無線送信器２Ａの人体感知センサ２２によって人体が感知されると、無線送信器２Ａは、第２所定時間Ｔ２に関する無線信号と、明るさに関する無線信号、すなわち「暗」信号を無線受信器４に送信する。無線送信器２Ａから送信された無線信号を受信した無線受信器４（図７において＃１（以下、同様））は、受信した無線信号に含まれる明るさに関する信号を判定する（＃２）。ここでは明るさに関する信号が「暗」であるため（＃２において暗）、＃４に移行して照明器具３の点灯が開始される。照明器具３の点灯は第２所定時間Ｔ２にわたって継続される。なお、昼間等において、照明器具３が消灯していても、外光等によって無線送信器２Ａ、２Ｂの周辺が十分に明るい場合は（＃２において明）、照明器具３の消灯状態を維持し（＃３）、＃１に戻る。

＃４において照明器具３の点灯が開始された後、無線送信器２Ｂの人体感知センサ２２によって人体が感知されると、無線送信器２Ｂは、第２所定時間Ｔ２に関する無線信号と、明るさに関する無線信号を無線受信器４に送信する。ここで第２所定時間Ｔ２は無線送信器毎に設定できるので、無線送信器２Ａによって設定される第２所定時間Ｔ２と無線送信器２Ｂによって設定される第２所定時間Ｔ２が異なっていてもよい。無線送信器２Ｂから送信された無線信号を受信（＃５）した無線受信器４の制御部４４は、＃４において照明器具３を点灯させてから第２所定時間Ｔ２が経過したか否かを判定する（＃６）。

ここで図４に示すように、点灯保持時間である第２所定時間Ｔ２の計数中すなわち照明器具３の点灯中に、無線送信器２Ｂから送信された無線信号を受信した場合は（＃６においてＮＯ）、照明器具３の点灯状態を維持する（＃１０）。照明器具３の点灯は、再度計数し直した第２所定時間Ｔ２にわたって継続され、＃５に戻る。

また、図７における＃４の後、図５に示すように、点灯保持時間である第２所定時間Ｔ２の経過後すなわち照明器具３の消灯中に、無線送信器２Ｂの人体感知センサ２２によって人体が感知されると、無線送信器２Ｂは、第２所定時間Ｔ２に関する無線信号と、明るさに関する無線信号を無線受信器４に送信する（＃５）。この場合は、第２所定時間Ｔ２が経過しており（＃６においてＹＥＳ）、照明器具３は消灯しているため現実の明るさは「暗」となっているが、無線送信器２Ｂから送信される明るさに関する信号は、最後に明るさセンサ２１によって検知・出力された「明」となる虞がある。このような現実の明るさと受信した明るさに関する信号の不一致に伴う照明器具３の制御不具合を回避するため、無線受信器４の制御部４４は、照明器具３の消灯後無線受信器４が無線信号を受信するまでの時間ｔと第３所定時間Ｔ３を比較する（＃７）。図５に示す場合、ｔ＜Ｔ３であるので（＃７においてＹＥＳ）、＃８をスキップして（すなわち、明るさに関する信号が「明」であるか、「暗」であるかに関わらず）＃９に移行し、再び第２所定時間Ｔ２にわたって照明器具３が点灯され、＃５に戻る。

また、図６に示すように、第２所定時間Ｔ２が経過しさらに第３所定時間Ｔ３が経過後、無線送信器２Ｂの人体感知センサ２２によって人体が感知されると、照明器具３は消灯しているため現実の明るさは「暗」となる。このとき、無線送信器２Ｂから送信される明るさに関する信号、すなわち最後に明るさセンサ２１によって検知・出力された信号は「暗」信号であるから、現実の明るさと受信した明るさに関する信号が一致する。そこで、無線受信器４の制御部４４は、明るさに関する「暗」信号に応じて（＃８において暗）、＃９に移行し、再び第２所定時間Ｔ２にわたって照明器具３が点灯され、＃５に戻る。一方、無線送信器２Ｂの周囲が明るくなって（＃８において明）、照明器具３の点灯が不要になると、照明器具３の消灯状態を維持する（＃１１）。

以上のように、本実施形態の無線通信システム１によれば、第２所定時間Ｔ２にわたって駆動部４２に照明器具３を駆動させた後、第３所定時間Ｔ３内にいずれかの無線送信器２から送信された信号を受信したとき、明るさに関する信号の如何に関わらず照明器具３を駆動させる。これにより、明るさセンサ２１による検知の直後に現実の明るさが明から暗に変動した場合であっても、照明器具３が駆動されることになる。従って、明るさセンサ２１による検知動作を第１所定時間Ｔ１毎に間引くことにより消費電力を抑制しつつ、安価な構成で照明器具３を適切に制御することができる。

また、第２所定時間Ｔ２内に無線受信器４が信号を受信したとき、駆動部４２の動作状態が維持されるので、ユーザが継続的に動いているときは照明器具３の点灯状態も維持されるため、ユーザに違和感を与えることが少なくなる。また、人体を感知した無線送信器２の周辺が暗いとき、駆動部４２の動作が駆動状態とされるので、システムの利便性が高められる。また、無線通信システム１の設置場所やユーザの行動パターンに合わせて、第２所定時間Ｔ２を設定できるので、システムの利便性が高められる。また、第２所定時間Ｔ２の設定を変更した場合にあっては、人体の存在が感知されたときに第２所定時間Ｔ２に関する信号が無線受信器４に送信されるので、駆動部４２の制御に確実に反映させることができる。また、それぞれの無線送信器２について個別に第２所定時間Ｔ２を設定することも可能であるため、それぞれの無線送信器２の設置場所等に応じて第２所定時間Ｔ２を異ならせることにより、多様な制御が可能となり、システムの利便性がより一層高められる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも第２所定時間Ｔ２にわたって駆動部４２に照明器具３を駆動させた後、第１所定時間Ｔ１と同等の時間内にいずれかの無線送信器２から送信された信号を受信したとき、照明器具３を駆動させるように構成されていればよい。また、本発明は種々の変形が可能であり、例えば、無線受信器４によって制御される負荷は、照明器具３に限られることなく、明るさに応じて動作状態を変動させる電気機器であれば特に限定されない。

１ 無線通信システム
２ 無線送信器
２Ａ 無線送信器
２Ｂ 無線送信器
３ 照明器具（負荷）
４ 無線受信器
５ 交流電源
２１ 明るさセンサ
２２ 人体感知センサ
２４ 無線送信部
４１ 無線受信部
４２ 駆動部
４３ タイマ
４４ 制御部

Claims (5)

1. 第１所定時間毎に周囲の明るさを検知する明るさセンサと、所定領域内における人体の存在を感知する人体感知センサと、前記人体感知センサによって人体の存在が感知されたとき、前記明るさセンサによって最後に検知された明るさに関する信号を電波を介して無線送信する無線送信部を有する複数の無線送信器と、
   前記無線送信部から送信された信号を受信する無線受信部と、接続された負荷を駆動する駆動部と、前記駆動部が負荷を駆動する第２所定時間を計数するタイマと、前記無線受信部によって受信された信号に応じて、前記タイマによって計数された第２所定時間にわたって前記駆動部による駆動状態を制御する制御部とを有する無線受信器を備え、
   前記無線受信器の制御部は、前記第２所定時間にわたって前記駆動部に負荷を駆動させた後、前記第１所定時間以上の第３所定時間内にいずれかの前記無線送信器から送信された信号を受信したとき、前記無線受信部によって受信された明るさに関する信号の如何に関わらず前記駆動部に負荷を駆動させることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記無線受信器の制御部は、前記タイマによって計数される前記第２所定時間内にいずれかの前記無線送信器から送信された信号を受信したとき、前記駆動部に直前の動作状態を維持させることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記無線受信器の制御部は、前記無線受信部によって受信された信号に含まれる明るさに関する信号が「暗」であるとき、前記駆動部の動作を駆動状態とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記第２所定時間は、前記無線送信器を介して設定可能であり、
   前記無線送信器は、前記人体感知センサによって人体の存在が感知されたとき、前記明るさに関する信号と、前記第２所定時間に関する信号を前記無線受信部に送信することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の無線通信システム。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の無線通信システムに用いられることを特徴とする無線受信器。

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