JP6375717B2 - 照明システム - Google Patents

Description

本発明は、照明システムに関する。

従来、建物全体の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、利用者に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、照明器具と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。

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。

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。

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、照明制御装置と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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

［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。

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。

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フレームの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。

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。

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。

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。

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（Ｒ_ｃ）−１）×送信間隔（Ｒ_ｉ）
＋（分割パケット数（Ｄ_ｎ）−送信の順番（Ｄ_ｃ））×分割パケットの送信間隔（Ｄ_ｉ）
・・・（数１）

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（Ｒ_ｃ）−１）×送信間隔（Ｒ_ｉ）」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（Ｒ_ｃ）−１）を掛けた値が求められる。

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（Ｄ_ｎ）−送信の順番（Ｄ_ｃ））×分割パケットの送信間隔（Ｄ_ｉ）」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（Ｄ_ｎ）−送信の順番（Ｄ_ｃ））を掛けた値が求められる。

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。

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）

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、大気中を電波波形が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。

（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（Ｘ_ｍａｘ）−調光制御が開始されるまでの時間（Ｘ） ・・・（数３）

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

（数４）において、送信間隔（Ｒ_ｉ）、分割パケットの送信間隔（Ｄ_ｉ）は、設定値として与える定数である。送信間隔（Ｒ_ｉ）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（Ｒ_ｉ）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（Ｄ_ｉ）は、送信間隔（Ｒ_ｉ）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（Ｄ_ｉ）は、最大送信回数（Ｒ_ｃｍａｘ）を５回とすれば、１００ｍｓｅｃ程度に設定すれば良い。

また、分割パケット数（Ｄ_ｎ）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（Ｄ_ｎｍａｘ）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（Ｓ_ｍａｘ）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（Ｘ_ｍａｘ）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。

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（Ｘ_ｍａｘ）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（Ｘ_ｍａｘ）は、「２５０×８÷２５０＋（３−１）×２０＋５×１００＝５４８ｍｓｅｃ」となる。

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。

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。

［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。

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。

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。

［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。

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。

（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。

（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（Ｒ_ｃ）−１）×送信間隔（Ｒ_ｉ）」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。

（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。

（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でＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで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。

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。

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

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

Claims (4)

1. 照明制御装置と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。
2. 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に記載の照明システム。
3. 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又は２に記載の照明システム。
4. 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１〜３の何れか一つに記載の照明システム。

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