JP2016181796A - 制御装置、制御システムおよび制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的な通信を行う制御装置、制御システムおよび制御方法を提供すること。【解決手段】実施形態の一例に係る制御装置は、選択部と送信部とを有する。選択部は、複数の命令をノードに送信する場合は、送信後に所定時間だけ応答を待機する電文で前記複数の命令を送信する第１送信形式、または、前記応答を待機する時間が前記所定時間よりも短い複数の電文で前記複数の命令を送信する第２送信形式を、ノードとの通信状態に基づいて選択する。送信部は、前記選択部が選択した送信形式で、前記ノードに命令を送信する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、制御装置、制御システムおよび制御方法に関する。

近年、電化製品等を制御するエネルギー管理システムが普及しつつある。このようなエネルギー管理システムの一種として、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）と呼ばれるシステムが知られている。かかるＨＥＭＳでは、電化製品等のノードを制御するコントローラが、１つの命令若しくは複数の命令を含んだ電文と呼ばれるフレームをノードに送信することで、かかるノードを遠隔制御することができる。

ここで、ＨＥＭＳでは、コントローラからノードに対して電文を送信した場合に、電文の数等によって異なるタイムタウト時間だけ応答を待機するよう定められている。例えば、コントローラは、太陽光発電機に１つの命令を含む電文を送信した場合は、２０秒間応答を待機し、２つ以上の命令を含む電文を送信した場合は、６０秒間応答を待機するので、効率的な通信を行えない場合がある。

"経産省HEMSタスクフォースHEMS重点機器運用ガイドライン）"、［online］、［平成２７年３月１６日検索］、インターネット＜http://www.meti.go.jp/press/2013/05/20130515004/20130515004-6.pdf＞

本発明が解決しようとする課題は、効率的な通信を行うことができる制御装置、制御システムおよび制御方法を提供することである。

実施形態の一例に係る制御装置は、選択部と送信部とを有する。選択部は、複数の命令をノードに送信する場合は、送信後に所定時間だけ応答を待機する電文で前記複数の命令を送信する第１送信形式、または、前記応答を待機する時間が前記所定時間よりも短い複数の電文で前記複数の命令を送信する第２送信形式を、ノードとの通信状態に基づいて選択する。送信部は、前記選択部が選択した送信形式で、前記ノードに命令を送信する。

実施形態の一例に係る制御装置、制御システムおよび制御方法によれば、効率的な通信を行うことができる。

図１は、実施形態に係る制御システムの構成例を示す図である。 図２は、実施形態に係るコントローラの機能構成の一例を示すブロック図である。 図３は、実施形態に係る判定テーブルに登録される情報の一例を示す図である。 図４は、実施形態にかかるログテーブルに格納される情報の一例を示す図である。 図５は、実施形態にかかるコントローラが第１送信形式で送信する電文の一例を示す図である。 図６は、実施形態にかかるコントローラが第２送信形式で送信する電文の一例を示す図である。 図７は、コントローラが表示する使用電力量表示画面の一例を示す図である。 図８は、複数の制御命令を一括して送信する場合の処理の流れを示すシーケンス図である。 図９は、複数の制御命令をそれぞれ個別に送信する場合の処理の流れを示すシーケンス図である。 図１０は、通信状態が良好ではない場合の処理の流れを示すシーケンス図である。 図１１は、実施形態にかかるコントローラが実行する処理の流れを説明するフローチャートである。

以下で説明する実施形態に係る制御システム１は、選択部４６と送信部４８とを有する。選択部４６は、複数の命令をノード１０に送信する場合は、送信後に所定時間だけ応答を待機する電文で複数の命令を送信する第１送信形式、または、応答を待機する時間が所定時間よりも短い複数の電文で複数の命令を送信する第２送信形式を、ノード１０との通信状態に基づいて選択する。送信部４８は、選択した送信形式で、ノード１０に命令を送信する。

また、制御システム１は、第１送信形式として、１つの電文に複数の命令を含める送信形式を選択し、第２送信形式として、１つの電文に１つの命令を含める送信形式を選択することを特徴とする。

また、制御システム１は、電文を送信するまでの通信履歴に基づいて、第１送信形式または第２送信形式を選択する。

また、制御システム１は、電文の送信先となるノード１０との通信履歴に基づいて、ノード１０との通信状態を判断する。

また、制御システム１は、ノード１０との通信に用いる電波の強度に基づいて、ノード１０との通信状態を判断する。

また、制御システム１は、ノード１０の位置に基づいて、ノード１０との通信状態を判断する。

また、制御システム１は、通信状態に基づいて、ノード１０に電文を送信した際にタイムアウトが生じる可能性を特定し、特定した可能性に基づいて、ノード１０との通信状態を判断する。

以下、図面を参照して、実施形態に係る制御装置、制御システムおよび制御方法を説明する。実施形態において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、以下の実施形態で説明する制御装置、制御システムおよび制御方法は、一例を示すに過ぎず、実施形態を限定するものではない。また、以下の各実施形態は、矛盾しない範囲内で適宜組みあわせてもよい。

ここで、以下の実施形態では、制御システムの一例である制御システムを説明するが、これ以外にも、ノードを制御する任意のシステムに適用することができる。ここで、ノードとは、家電装置等の電化製品であり、照明器具、空調装置、洗濯機、給湯器、電気錠、インターホン（ドアホン）などの生活家電、テレビジョンセット、テレビジョン録画機などのオーディオ・ビジュアル機器などであってもよい。また、ノードは、ゲーム機などのアミューズメント家電、パーソナルコンピュータなどの情報家電、太陽光発電関連機器などであってもよい。すなわち、ノードは、利用者の居住施設に付随する電化機器一般を含むものである。

（実施形態）
［制御システムの構成］
図１は、実施形態に係る制御システムの構成例を示す図である。図１に示した制御システム１は、例えば、宅内に設置されている家電等の制御や監視を実現するシステムであり、ＨＥＭＳなどと呼ばれる。実施形態に係る制御システム１は、ＨＥＭＳ標準プロトコルのＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅが適用されているものとする。

この制御システム１には、図１に示すように、ホームネットワークシステム２と、ユーザ端末３と、管理サーバ４とが含まれる。ホームネットワークシステム２、ユーザ端末３および管理サーバ４は、インターネットやＬＡＮ（Local Area Network）等であるネットワーク５を介して、有線又は無線により通信可能に接続される。なお、制御システム１には、複数のホームネットワークシステム２や、複数台のユーザ端末３や、複数台の管理サーバ４が含まれてもよい。

ホームネットワークシステム２は、例えばユーザ宅内や店舗内などに構築され、スマートメータ１０_１、家電１０_２、家電１０_３、コントローラ４０、ユーザ端末３０、アクセスポイント２０、通信装置１００_１〜１００_３などを有する。

スマートメータ１０_１は、例えばユーザ宅内の壁などに設けられ、各種ブレーカーを有し、家電１０_２や家電１０_３へ電力を供給する。家電１０_２や家電１０_３は、ユーザ宅内に設置されている電化製品である。例えば、家電１０_２や家電１０_３は、冷蔵庫、テレビ、エアコン、クッキングヒーター、暖房器具、給湯器、電気錠、インターホン（ドアホン）、照明器具、洗濯機などのいわゆる電化製品に該当する。

ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅにおいて、このようなスマートメータ１０_１、家電１０_２及び１０_３は、「ＥＣＨＯＮＥＴオブジェクト」などと呼ばれる。そして、各ＥＣＨＯＮＥＴオブジェクトには、設定値や状態といった属性が「ＥＣＨＯＮＥＴプロパティ」として定義される。このようなＥＣＨＯＮＥＴオブジェクトは、後述するコントローラ４０から、アクセスポイント２０を介して、「ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ電文（以下、単に「電文」と表記する場合がある）」を受信することにより、ＥＣＨＯＮＥＴプロパティを書き込む処理や読み出す処理を行う。

例えば、ＥＣＨＯＮＥＴオブジェクトは、ＥＣＨＯＮＥＴプロパティに所定のプロパティ値を書き込む旨の書込命令が設定されている電文を受信した場合に、ＥＣＨＯＮＥＴプロパティに所定のプロパティ値を書き込む。これにより、ＥＣＨＯＮＥＴオブジェクトは、コントローラ４０によって「電源のオン／オフ」や「動作モードの切り替え」などの各種制御が行われる。

また、例えば、ＥＣＨＯＮＥＴオブジェクトは、ＥＣＨＯＮＥＴプロパティに設定されているプロパティ値を読み出す旨の読出命令が設定されている電文を受信した場合に、ＥＣＨＯＮＥＴプロパティに設定されているプロパティ値をコントローラ４０に送信する。これにより、ＥＣＨＯＮＥＴオブジェクトは、コントローラ４０によって動作状況の監視などが行われる。

以下では、スマートメータ１０_１、家電１０_２及び１０_３などのＥＣＨＯＮＥＴオブジェクトを区別する必要がない場合には、単に「ノード１０」と表記し、ＥＣＨＯＮＥＴプロパティを単に「プロパティ」と表記する。

アクセスポイント２０は、アクセスポイントとしての役割を担い、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの近距離無線技術や宅内ＬＡＮを用いて、コントローラ４０やユーザ端末３０や通信装置１００_１〜１００_３との通信を中継する。

コントローラ４０は、アクセスポイント２０と接続され、各ノード１０の制御を行う制御装置である。また、コントローラ４０は、ホームネットワークシステム２を外部のネットワーク５に接続する通信機器であり、いわゆるゲートウェイとしても動作する。例えば、コントローラ４０は、ホームネットワークシステム２内のアクセスポイント２０と、ホームネットワークシステム２外のユーザ端末３や管理サーバ４とをネットワーク５を介して接続する。

かかるコントローラ４０は、ユーザ端末３０やユーザ端末３から入力された各種制御命令に基づいて、「プロパティ値の書き込み」や「プロパティ値の読み出し」といった命令が設定されている電文をノード１０に送信したり、ノード１０から受信した応答電文から得られる各種情報をユーザ端末３０やユーザ端末３に送信したりする。なお、アクセスポイント２０は、コントローラ４０と一体となって形成されてもよい。

ユーザ端末３０は、例えば、タブレット端末、ＰＣ（Personal Computer）、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Data Assistance）などであり、無線ＬＡＮ（Local Area Network）や有線ＬＡＮなどを介してアクセスポイント２０に接続される。かかるユーザ端末３０は、ユーザ操作に従ってノード１０に対する制御命令をアクセスポイント２０に送信したり、アクセスポイント２０から受信したノード１０に関する各種情報を表示したりする。

通信装置１００_１〜１００_３は、ノード１０とコントローラ４０との間で送受信される電文を中継する。図１の例の場合、通信装置１００_１は、スマートメータ１０_１とアクセスポイント２０との間に設置され、通信装置１００_２は、家電１０_２とアクセスポイント２０との間に設置され、通信装置１００_３は、家電１０_３とアクセスポイント２０との間に設置される。なお、以下では、通信装置１００_１〜１００_３を区別する必要がない場合には、単に「通信装置１００」と表記する場合がある。家電１０が通信装置１００の機能を有する場合は、家電１０と通信装置１００が一体であってもよい。

このように、ホームネットワークシステム２を利用するユーザは、ユーザ端末３０を用いることで、コントローラ４０を介してノード１０を制御することができる。例えば、ユーザ端末３０がスマートフォン等の携帯電話機である場合、ユーザは、宅内で携帯電話機を操作するだけで、ノード１０の動作を制御したり、ノード１０の動作状況を監視したりすることができる。

また、図１において、ホームネットワークシステム２の外部に示したユーザ端末３は、例えば、携帯電話機、ＰＤＡ、タブレット端末、ＰＣなどであり、無線ＬＡＮや有線ＬＡＮなどを介してネットワーク５に接続される。かかるユーザ端末３は、ユーザ端末３０と同様に、ユーザ操作に従ってノード１０に対する制御命令を管理サーバ４に送信したり、管理サーバ４から受信したノード１０に関する各種情報を表示したりする。なお、ユーザ端末３は、ユーザ端末３０と同一の端末装置であってもよい。

管理サーバ４は、ネットワーク５を介してユーザ端末３から受信した各種制御命令をコントローラ４０に送信する。これにより、コントローラ４０は、ホームネットワークシステム２の外部に位置するユーザ端末３から送信された制御命令に基づいて、ノード１０を制御する。

また、管理サーバ４は、ネットワーク５を介してコントローラ４０から受信したノード１０に関する各種情報をユーザ端末３に送信する。これにより、ユーザ端末３は、ホームネットワークシステム２内に設置されているノード１０に関する各種情報を表示する。このように、ユーザ端末３のユーザは、ホームネットワークシステム２内に所在しない場合であっても、ノード１０を制御することや、ノード１０の動作状況を監視したりすることができる。

このような制御システム１では、コントローラ４０からノード１０に対して制御命令を含む電文を送信することで、ノード１０を制御する。かかる電文には、１つ又は複数の制御命令を含めて送信することができるが、通信先となるノードの種別と、送信する制御命令の数とに応じて、応答を待機する時間（以下、タイムアウト時間と記載する場合がある）が規定されている。一般に、複数の制御命令を含む電文には、１つの制御命令を含む電文よりも長いタイムアウト時間が規定されている。

ここで、ノード１０とコントローラ４０との間の通信状態が良い場合には、制御命令を個別に送信するよりも、全ての制御命令を１つの電文に含め、一括して送信した方が効率的な通信を実現できる。しかしながら、通信装置１００とアクセスポイント２０との間の無線の電波強度が弱い場合や、他の機器によるノイズが生じた場合等、通信障害が発生し、パケットロスが発生するような場合には、コントローラ４０が応答を受信できず、タイムアウトが生じる場合がある。

このような場合には、コントローラ４０は、タイムアウト値だけ待機しなければならないため、命令を一括で送信するよりも、個別に送信した方が効率的に通信を行うことができる。そこで、実施形態に係るコントローラ４０は、以下に説明する制御処理を実行することで、効率的な通信を実現する。

［コントローラの構成］
図２は、実施形態に係るコントローラの機能構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、実施形態に係るコントローラ４０は、通信部４１と、記憶部４２と、制御部４３とを有する。

通信部４１は、無線通信処理や有線通信処理を行う。例えば、通信部４１は、図１に示したノード１０との間で、無線通信又は有線通信により電文等の各種情報を送受信する。また、通信部４１は、いわゆるゲートウェイとしての機能を有し、ホームネットワークシステム２で用いられる通信プロトコルとネットワーク５で用いられる通信プロトコルとの変換を行う。

記憶部４２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory)、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子等の記憶装置によって実現される。かかる記憶部４２は、図３および図４に示すような、判定テーブル４２ａとログテーブル４２ｂとを有する。

判定テーブル４２ａは、ノードと電文に含める制御命令の数ごとに、規定されたタイムアウト時間の値を対応付けて記憶する。例えば、図３は、実施形態に係る判定テーブルに登録される情報の一例を示す図である。図３に示す例では、判定テーブル４２ａには、「機器」、「条件」、「タイムアウト値」、「サポートＯＰＣ（処理対象プロパティカウンタ）数」、「接続形態」等が対応付けて登録されている。

ここで、図３の「機器」とは、電文送信先のノードが何であるかを示す情報であり、例えば、スマートメータ、エアコン、太陽光発電、蓄電池、給湯器、燃料電池、照明等といった、電文の送信先となる家電装置の情報が登録される。また、「条件」とは、どのタイムアウト時間を採用するかを判定するための条件であり、１つの電文に含める制御命令の数が格納される。例えば、条件として格納された「ＯＰＣ＝１」とは、１つの電文に１つの制御命令が含まれている旨を示し、「ＯＰＣ≧２」とは、１つの電文に２つ以上の制御命令が含まれている旨を示す。また、「ＥＰＣ（アクセス先プロパティ）に履歴要求無し」とは、後述するように、電文に含まれる「ＥＰＣ」に電力使用履歴を要求する情報が含まれていない旨を示す。

また、「タイムアウト値」とは、タイムアウト時間の値であり、「２０秒」や「６０秒」といった値が格納される。また、「サポートＯＰＣ数」とは、対応付けられた機器が１つの電文で最低限受信可能な制御命令の数である。また、「接続形態」とは、対応付けられた機器とコントローラ４０とが一対一もしくは一対多のどちらで接続されているかを示す情報である。

例えば、図３に示す例では、「スマートメータ」に対して、１つの制御命令が含まれ、かつ、ＥＰＣに履歴要求が含まれない電文を送信する場合は、送信後から「２０秒」の間、応答を待機する旨を示す。また、図３に示す例では、「スマートメータ」に対して、２つの制御命令が含まれる電文を送信する場合、若しくは、ＥＰＣに履歴要求が含まれる電文を送信する場合は、送信後から「６０秒」の間、応答を待機する旨を示す。なお、図３に示す条件やタイムアウト値は、あくまで一例であり、規則等で家電装置ごとに規定された内容に基づいて、異なる値を設定してもよく、ホームネットワークシステム２の構成等に応じた値が設定されていてもよい。

図４は、実施形態にかかるログテーブルに格納される情報の一例を示す図である。ログテーブル４２ｂには、ノード１０との間の通信履歴が登録されている。図４に示す例では、ログテーブル４２ｂには、「通信先」、「時刻」、「結果」が対応付けて格納される。「通信先」とは、コントローラ４０との通信先を示す情報であり、「スマートメータ」や「エアコン＃１」等といった通信先を示す情報が登録される。「時刻」は、対応付けられた通信先に電文を送信した時刻を示す情報である。「結果」とは、通信の結果を示す情報であり、対応付けられた時刻に送信した電文に対して応答があったか否か、リトライを行ったか否か等の情報が登録される。

例えば、図４に示す例では、ログテーブル４２ｂは、通信先「スマートメータ」に対して時刻「１０：００：５２」に送信した電文に対し、タイムアウト時間が経過する前に応答があった旨を示す。また、ログテーブル４２ｂは、通信先「エアコン＃１」に対し、時刻「１０：１５：２５」および「１０：１６：２５」に送信した電文に対し、タイムアウト時間が経過する前に応答を受信できず、リトライを行った旨を示す。また、ログテーブル４２ｂは、通信先「エアコン＃１」に対し、時刻「１０：１７：２５」に送信した電文に対し、タイムアウト時間が経過する前に応答があった旨を示す。なお、図４に示す例以外にも、例えば、ログテーブル４２ｂには、電文を各ノードから受信した際の時刻等を示す履歴が含まれていてもよい。

図２の説明に戻って、制御部４３は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路により実現される。また、制御部４３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等によって、内部の記憶装置（例えば、記憶部４２）に記憶されているプログラムがＲＡＭを作業領域として実行されることにより実現される。かかる制御部４３は、受信部４４、表示制御部４５、選択部４６、生成部４７、および送信部４８を有する。

受信部４４は、管理サーバ４から制御命令を受信し、ノード１０から応答を含む電文を受信する。例えば、受信部４４は、管理サーバ４からノード１０に送信する制御命令を受信すると、受信した制御命令を選択部４６に出力する。また、受信部４４は、ノード１０から応答を含む電文を受信すると、受信した電文に含まれる応答を表示制御部４５に出力するとともに、応答があった旨を送信部４８に出力する。

表示制御部４５は、受信部４４から受信した応答の内容をユーザ端末３０に表示させるための情報を生成する。例えば、表示制御部４５は、利用者の操作に従って、スマートメータ１０_１の瞬間電力使用量と積算電力使用量とを取得するための画面を生成する。

また、表示制御部４５は、各制御命令に対する応答として、スマートメータ１０_１の瞬間電力使用量と積算電力使用量とを受信部４４から受信した場合は、受信したノード１０の瞬間電力使用量と積算電力使用量とを表示する画面を生成する。そして、表示制御部４５は、通信部４１を介して、生成した各画面をユーザ端末３０に送信する。

選択部４６は、複数の制御命令をノード１０に送信する場合は、コントローラ４０と各ノード１０との通信状態に基づいて、制御命令の送信形式を選択する。具体的には、選択部４６は、受信部４４や表示制御部４５から送信対象となる制御命令を複数受信した場合は、１つの電文で複数の制御命令を送信する第１送信形式、または、タイムアウト時間が第１送信形式で送信する電文よりも短い複数の電文で制御命令を送信する第２送信形式のいずれかを選択する。その後、選択部４６は、受信部４４や表示制御部４５から受信した制御命令を生成部４７に出力するとともに、選択した送信形式を生成部４７に通知する。

例えば、選択部４６は、ノード１０に送信する複数の制御命令を受信すると、ログテーブル４２ｂを参照し、それまでの通信履歴を参照する。また、選択部４６は、ログテーブル４２ｂに登録された通信履歴に基づいて、ノード１０に電文を送信した際にタイムアウトが生じる可能性を算出する。

そして、選択部４６は、算出した可能性が所定の閾値よりも低い場合には、タイムアウト値がより長い電文を送信する第１送信形式を選択する。一方、選択部４６は、算出した可能性が所定の閾値よりも高い場合は、タイムアウト値がより短い電文を繰り返し送信する第２送信形式を選択する。

以下、選択部４６が実行する処理の具体例を説明する。例えば、選択部４６は、スマートメータ１０_１の瞬間電力使用量を取得するための制御命令と積算電力使用量を取得するための制御命令とを表示制御部４５から受信する。かかる場合、選択部４６は、判定テーブル４２ａを参照し、スマートメータ１０_１に電文を送信する際の条件とタイムアウト値を参照する。

図３に示す例では、判定テーブル４２ａには、「ＯＰＣ＝１かつＥＰＣに履歴要求無し」の電文を送信する際のタイムアウト値が「２０秒」であり、「ＯＰＣ≧２またはＥＰＣに履歴要求あり」の電文を送信する際のタイムアウト値が「６０秒」である旨が登録されている。一方で、本例で送信する制御命令の数は２つであり、履歴要求は含まれていない。そこで、選択部４６は、瞬間電力使用量を取得するための制御命令と積算電力使用量を取得するための制御命令とを両方含む電文を１つ送信する形式を第１送信形式として特定し、各制御命令をそれぞれ個別に含む２つの電文を順に送信する形式を第２送信形式として特定する。

また、選択部４６は、ログテーブル４２ｂを参照し、スマートメータ１０_１との通信でタイムアウトが生じる可能性を算出する。ここで、可能性の算出方法としては、任意の方法が適用可能であるが、例えば、全てのノード１０との通信回数のうち応答を受信した回数の割合、電文の送信先となるノード１０との通信回数のうち応答を受信した回数の割合、直近の時間帯における通信のうち応答を受信した回数の割合、パケットロスが生じた割合等をタイムアウトが生じる可能性として採用可能である。

例えば、図４に示す例では、ログテーブル４２ｂには、スマートメータ１０_１との通信履歴が１つであり、係る履歴には「応答あり」が対応付けて登録されている。このような例では、スマートメータ１０_１とコントローラ４０との間の通信状態が良好であると予測されるため、選択部４６は、制御命令の送信形式として、リトライ時間が長いが制御命令を効率的に送信可能な第１送信形式を選択する。そして、選択部４６は、スマートメータ１０_１に送信する制御命令を生成部４７に出力するとともに、第１送信形式を生成部４７に通知する。

生成部４７は、選択部４６から通知された送信形式で各制御命令を送信するための電文を生成する。例えば、生成部４７は、選択部４６からスマートメータ１０_１に送信する２つの制御命令を受信するとともに、両方の制御命令を含む電文を１つ送信する第１送信形式の通知を受信する。かかる場合、生成部４７は、スマートメータ１０_１に送信する２つの制御命令を両方とも含む１つの電文、すなわち、タイムアウト値が「６０秒」である１つの電文を生成し、生成した電文を送信部４８に出力する。

一方、生成部４７は、選択部４６からスマートメータ１０_１に送信する２つの制御命令を受信するとともに、各制御命令を個別の電文に含める第２送信形式の通知を受信した場合は、各制御命令を個別に含む２つの電文を生成し、生成した２つの電文を送信部４８に出力する。

［生成部が生成する電文の一例］
以下、図５、図６を用いて、生成部４７が生成する電文の一例について説明する。図５は、実施形態にかかるコントローラが第１送信形式で送信する電文の一例を示す図である。図５には、コントローラ４０から出力する電文Ｄ１０として、ｍ個の制御命令を含む電文のフォーマットを示した。

図５の上段に示すように、電文Ｄ１０には、「ＥＨＤ１」、「ＥＨＤ２」、「ＴＩＤ」、「ＳＥＯＪ」、「ＤＥＯＪ」、「ＥＳＶ」、「ＯＰＣ」、「ＥＰＣ１」、「ＰＤＣ１」、「ＥＤＴ１」、・・・、「ＥＰＣｍ」、「ＰＤＣｍ」、「ＥＤＴｍ」といった項目が含まれる。

「ＥＨＤ１」及び「ＥＨＤ２」は、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ電文のヘッダを示し、プロトコル種別等が設定される。「ＴＩＤ」は、電文を識別するための識別子を示す。かかる「ＴＩＤ」は、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ通信において、送信側（例えば、アクセスポイント２０）が、電文と応答電文とを紐付ける際に用いる。「ＳＥＯＪ」は、送信元ＥＣＨＯＮＥＴオブジェクトを識別するための識別子を示す。「ＤＥＯＪ」は、送信先ＥＣＨＯＮＥＴオブジェクトを識別するための識別子を示す。

「ＥＳＶ」は、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅサービスを示す。例えば、電文Ｄ１０に含まれる命令が「プロパティ値の書き込み」である場合、「ＥＳＶ」には「０ｘ６１」が設定され、電文Ｄ１０に含まれる命令が「プロパティ値の読み出し」である場合、「ＥＳＶ」には「０ｘ６２」が設定される。

「ＯＰＣ」は、処理対象プロパティカウンタを示し、電文Ｄ１０に含まれる命令数に該当する。具体的には、「ＯＰＣ」には、「プロパティ値の書き込み対象となるプロパティの数」や「プロパティ値の読み出し対象となるプロパティの数」として、後段の「ＥＰＣ」、「ＰＤＣ」及び「ＥＤＴ」の組合せの数が設定される。

「ＥＰＣ」、「ＰＤＣ」及び「ＥＤＴ」は、１個の制御命令に該当する。このうち、「ＥＰＣ」は、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅプロパティを示す。「ＰＤＣ」は、後段の「ＥＤＴ」のバイト数を示す。「ＥＤＴ」は、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅプロパティの値を示す。

このように、第１送信形式で送信する電文Ｄ１０には、「ＥＰＣ」、「ＰＤＣ」及び「ＥＤＴ」の組合せがｍ個存在するので、制御命令がｍ個含まれている。生成部４７は、選択部４６が第１送信形式を選択した場合は、図５に示すように、各制御命令を含む１つの電文Ｄ１０を生成し、生成した電文Ｄ１０を送信部４８に出力する。

一方、図６は、実施形態にかかるコントローラが第２送信形式で送信する電文の一例を示す図である。図６に示すように、生成部４７は、第２送信形式で複数の制御命令を送信する場合には、各制御命令をそれぞれ異なる電文に含めて送信する。例えば、生成部４７は、２つの制御命令を送信する場合、一方の制御命令を含む電文Ｄ１１と、他方の制御命令を含む電文Ｄ１２とを生成し、生成した電文Ｄ１１、Ｄ１２を送信部４８に出力する。

送信部４８は、制御命令を、選択部４６が選択した送信形式で送信する。例えば、送信部４８は、生成部４７から第１送信形式で送信される電文Ｄ１０を受信すると、電文Ｄ１０をノード１０に送信するとともに、送信してから規定されたタイムアウト時間である「６０秒」の間、応答の受信を待機する。

そして、送信部４８は、タイムアウト時間が経過するまでの間に、受信部４４から応答があった旨を受信した場合は、ログテーブル４２ｂに通信先、電文Ｄ１０の送信時刻、および結果「応答あり」を対応付けて格納し、処理を終了する。一方、送信部４８は、タイムアウト時間が経過するまでの間に、受信部４４から応答があった旨を受信しなかった場合は、ログテーブル４２ｂに通信先、電文Ｄ１０の送信時刻、および結果「リトライ」を対応付けて格納するとともに、電文Ｄ１０を再送信する。

また、送信部４８は、生成部４７から第２送信形式で送信される電文Ｄ１１、Ｄ１２を受信すると、電文Ｄ１１をノード１０に送信するとともに、送信してから規定されたタイムアウト時間である「２０秒」の間、応答の受信を待機する。そして、送信部４８は、タイムアウト時間が経過するまでの間に、受信部４４から応答があった旨を受信した場合は、電文Ｄ１２の送信を開始する。

［コントローラが実行する処理の一例］
次に、図７〜図１０を用いて、コントローラ４０が実行する処理の一例を説明する。図７は、コントローラが表示する使用電力量表示画面の一例を示す図である。例えば、コントローラ４０は、ユーザ端末３０に、図７に示すような使用電力量表示画面を送信し、ユーザ端末３０が有する表示画面３１等に表示させる。かかる使用電力量表示画面には、スマートメータ１０_１の「現在の瞬間使用電力量」や「これまでの積算使用電力量」を表示するとともに、各電力量の値を更新するための更新ボタンＣ１０が配置される。そして、コントローラ４０は、更新ボタンＣ１０が押された場合は、アプリケーション等から、スマートメータ１０_１のアドレス、瞬間使用電力量を表すプロパティおよび、積算使用電力量を表すプロパティの情報を取得し、取得した情報に基づいて、電文を作成する。

ここで、コントローラ４０が各制御命令を１つの電文でスマートメータ１０_１に送信する場合、規定されたタイムアウト時間は「６０秒」であるため、この間は新たな電文を送出できない。一方、各制御命令を個別の電文で１つずつ送付した場合、規定されたタイムアウト時間は「２０秒」であるため、一括で送信する場合より短い。

例えば、図８は、複数の制御命令を一括して送信する場合の処理の流れを示すシーケンス図である。例えば、コントローラ４０は、更新ボタンが押下されると（ステップＳ１０１）、「ＥＳＶ＝Ｇｅｔ」、「ＥＰＣ１＝瞬時電力量」、「ＥＰＣ２＝積算電力量」を設定した１つの電文をノード１０に送信する（ステップＳ１０２）。かかる場合、ノード１０は、「ＥＳＶ＝ＧｅｔＲｅｓ」、「ＥＰＣ１＝瞬時電力量」「ＥＤＴ１＝７２Ｗ」、「ＥＰＣ２＝積算電力量」、「ＥＤＴ２＝４２４９．５ｋＷｈ」を格納した応答をコントローラ４０に送信する（ステップＳ１０３）。そして、コントローラ４０は、受信した情報を表示させる（ステップＳ１０４）。

一方、図９は、複数の制御命令をそれぞれ個別に送信する場合の処理の流れを示すシーケンス図である。例えば、コントローラ４０は、更新ボタンが押下されると（ステップＳ２０１）、「ＥＳＶ＝Ｇｅｔ」、「ＥＰＣ＝瞬時電力量」を設定した電文をノード１０に送信する（ステップＳ２０２）。かかる場合、ノード１０は、「ＥＳＶ＝ＧｅｔＲｅｓ」、「ＥＰＣ＝瞬時電力量」、「ＥＤＴ＝７２Ｗ」を格納した応答をコントローラ４０に送信する（ステップＳ２０３）。

続いて、コントローラ４０は、「ＥＳＶ＝Ｇｅｔ」、「ＥＰＣ＝積算電力量」を設定した１つの電文をノード１０に送信する（ステップＳ２０４）。かかる場合、ノード１０は、「ＥＳＶ＝ＧｅｔＲｅｓ」、「ＥＰＣ＝積算電力量」、「ＥＤＴ＝４２４９．５ｋＷｈ」を格納した応答をコントローラ４０に送信する（ステップＳ２０５）。そして、コントローラ４０は、受信した情報を表示させる（ステップＳ２０６）。

このように、コントローラ４０と制御対象機器との間の通信状態が良好で、パケットロス等が生じる可能性が小さい場合は、各制御命令を一括して送付した方が、通信時間が短く済むため、効率が良い。一方で、通信状態が悪く、途中でパケットロスが起こる可能性が所定の閾値よりも大きい場合には、制御命令を一括で送信した際に、「６０秒」の間、電文を送出できずにユーザを待たせるよりも、各制御命令を個別に送出して順次表示を更新し、電文が途中で失われたとしても「２０秒」の間待機する方が効率的であると言える。

例えば、図１０は、通信状態が良好ではない場合の処理の流れを示すシーケンス図である。例えば、コントローラ４０は、更新ボタンが押下されると（ステップＳ３０１）、「ＥＳＶ＝Ｇｅｔ」、「ＥＰＣ１＝瞬時電力量」、「ＥＰＣ２＝積算電力量」を設定した１つの電文をノード１０に送信する（ステップＳ３０２）。かかる場合、ノード１０は、応答をコントローラ４０に送信しようとするが、通信状態が悪く、パケットロス等が生じた場合は、応答を送信することができない（ステップＳ３０３）。かかる場合、コントローラ４０は、規定の「６０秒」だけ待機し（ステップＳ３０４）、その後、「ＥＳＶ＝Ｇｅｔ」、「ＥＰＣ１＝瞬時電力量」、「ＥＰＣ２＝積算電力量」を設定した１つの電文をノード１０に再送する（ステップＳ３０５）。

一方で、コントローラ４０は、通信状態が悪い場合に、各制御命令を個々の電文で送信していた場合は、図１０中の点線で示すように、電文を送信してから「２０秒」だけ待機し（ステップＳ３０６）、その後、電文を再送することができるので（ステップＳ３０７）より効率的な通信を行うことができる。

そこで、コントローラ４０は、ノード１０との通信状態に応じて、電文の送信回数が少ない第１送信形式または、タイムアウト時間が第１送信形式よりも短いが、送信する電文の数が多い第２送信形式のいずれか１つを選択し、選択した方式で制御命令を送信する。この結果、コントローラ４０は、通信状態が良い場合には、タイムアウト時間が長いが、電文の送信回数が少ない送信形式で制御命令を送信し、通信状態が悪い場合には、電文の送信回数が多いが、タイムアウト時間が短い送信形式で制御命令を送信する。このため、コントローラ４０は、ノード１０との通信を効率良く行うことができる。

［送信形式の特定について］
上述した実施形態では、コントローラ４０は、電文の送信先と、判定テーブル４２ａに登録された条件およびタイムアウト値と、送信する制御命令の数とに応じて、第１送信形式および第２送信形式を特定した。しかしながら、実施形態は、上述した処理に限定されるものではない。

例えば、選択部４６は、３つの制御命令を送信する際、「ＯＰＣ≦２」の際のタイムアウト値が「２０秒」であり、「ＯＰＣ≧３」の際のタイムアウト値が「６０秒」である場合は、第１送信形式として３つの制御命令すべてを含む１つの電文を送信する形式を特定し、第２送信形式として２つの制御命令を含む電文および１つの制御命令を含む電文を順に送信する形式を選択してもよい。

すなわち、選択部４６は、第２送信形式で送信する電文のタイムアウト値が、第１送信形式で送信する電文のタイムアウト値よりも短いのであれば、送信する制御命令の数や各タイムアウト値に対応付けられた条件の内容等に応じて、第１送信形式および第２送信形式として自由に特定してよい。かかる特定方法は、機器ごとや装置ごとに任意の手法で最適化してもよい。

また、選択部４６は、ノード１０ごとに、第１送信形式と第２送信形式とを予め記憶し、電文の送信先となるノード１０に応じた第１送信形式と第２送信形式とのいずれかを選択してもよい。例えば、選択部４６は、スマートメータ１０_１に電文を送信する場合には、判定テーブル４２ａに登録された条件に係らず、１つの電文に全ての制御命令を含めて送信する第１送信形式と、各制御命令を別個の電文に含めて送信する第２送信形式とのいずれか一方を選択してもよい。

［パケットロスの可能性を用いた選択について］
上述した実施形態では、コントローラ４０は、通信履歴を用いて、タイムアウトが生じる可能性を算出し、算出した可能性が所定の閾値よりも高い場合は、タイムアウト時間がより短い第２送信形式を選択した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、コントローラ４０は、タイムアウトが生じる可能性のみならず、パケットロスが生じた割合や、パケットロスが生じた割合等に基づいて、送信形式を選択してもよい。

例えば、パケットロスの可能性が２０パーセントであり、複数の制御命令を一括で送信した際のタイムアウト時間が６０秒であり、各制御命令を個別に送出した際のタイムアウト時間が２０秒であるものとする。また、正常に通信できた場合のラウンドトリップタイムが３秒であり、リトライ後の通信は必ず成功するものとする。このような場合、複数の制御命令を一括で送信した場合は、３秒間で通信が成功する確率が８０パーセント、６３秒間（タイムアウト時間とラウンドトリップタイムとの和）で通信が成功する確率が２０パーセントとなるため、平均で１５秒の通信時間を要する。

一方、２つの制御命令を個別に送信した場合は、両方の通信が成功し、６秒間（２回のラウンドトリップタイム）で通信を行う可能性が６４パーセントとなる。また、一方の通信が成功し一方の通信が失敗した結果、２６秒（１回のタイムアウトと２回のラウンドトリップタイムとの和）で通信を行う可能性が３２パーセントとなる。また、両方とも通信が失敗し、４６秒（２回のタイムアウトと２回のラウンドトリップタイムとの和）で通信を行う可能性が４パーセントとなる。この結果、２つの制御命令を個別に送信した場合は、平均で１４秒の通信時間を要し、制御命令を一括で送信するよりも効率的に通信を行うことができる。

［電波強度に基づいた選択］
上述した例では、選択部４６は、通信履歴に基づいて、タイムアウトが生じる可能性を算出し、算出した可能性に基づいて、送信形式を選択した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、選択部４６は、通信履歴以外にも、電波強度等の現在の通信状態を示す任意の情報に基づいて、タイムアウトが生じる可能性を算出し、算出した可能性に基づいて送信形式を選択してもよい。

また、選択部４６は、電波の強度をタイムアウトが生じる可能性として採用してもよい。例えば、選択部４６は、ノード１０との通信に用いる電波の強度を示すＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication, Received Signal Strength Indicator）の値を計測する。そして、選択部４６は、計測した値が所定の閾値（例えば、−９０ｄＢｍ）よりも高い場合は、複数の制御命令を一括して送信する第１送信形式を選択し、計測した値が所定の閾値よりも低い場合は、タイムアウトの時間が短い第２送信形式を選択してもよい。

［通信状態の動向に基づいた選択］
また、選択部４６は、ノード１０との通信状態の動向に基づいて、タイムアウトが生じる可能性を予測してもよい。例えば、選択部４６は、電文の送信先となるノード１０との間の過去５分間における通信履歴を取得し、取得した通信履歴において生じていたパケットロスの発生率が１５パーセント以下である場合は、複数の制御命令を一括して送信する第１送信形式を選択してもよい。

ここで、宅内での人の動きには、朝食や夕食時にリビングに集まる、昼間はあまり人がいない等といった時間帯によった傾向が存在すると予測される。また、電子レンジの使用タイミングや他の無線ＬＡＮネットワークの使用タイミング等にも、時間帯によった傾向が存在すると予測される。一方で、無線ＬＡＮの通信状態は、人の動きや他の機会の動作の影響により変化することが多い。この結果、宅内に設置されている通信装置１００とアクセスポイント２０との通信状態は、ノード１０が設置された位置毎や、時間帯毎等で通信状態に傾向が生じると考えられる。

そこで、選択部４６は、通信履歴から、ノード１０ごと若しくは時間帯ごとに、通信状態の傾向を解析し、解析結果に基づいて、タイムアウトが生じる可能性を予測してもよい。例えば、選択部４６は、ログテーブル４２ｂに格納された通信履歴を解析し、各ノード１０ごとに、正常に通信できるか否かの傾向を特定する。そして、選択部４６は、例えば、「１７：００」〜「２２：００」までの間、あるノード１０との通信状態が悪化している場合は、かかるノード１０に対して「１７：００」〜「２２：００」までの間に電文を送信する際に、タイムアウトの時間が短い第２送信形式を選択する。

なお、選択部４６は、予め傾向を解析しておいてもよく、電文を送信する際に傾向を解析してもよい。また、傾向を解析する手法については、任意の手法を適用可能である。

［ノードの位置に基づいた選択］
また、無線ＬＡＮの通信状態は、通信先となるノード１０の設置位置によっても変化する。例えば、アクセスポイント２０から離れた場所に設置された通信装置１００では、パケットロスが生じる可能性が高くなる。

そこで、選択部４６は、電文の送信先となるノード１０の位置に応じて、第１送信形式または第２送信形式を選択してもよい。例えば、コントローラ４０は、各ノード１０が設置された位置を示す位置情報を記憶する。そして、選択部４６は、電文の送信先となるノード１０が、アクセスポイント２０から遠い場所に設置されている場合は、かかるノードに電文を送信する形式として、タイムアウトの時間が短い第２送信形式を選択してもよい。また、選択部４６は、ログテーブル４２ｂに登録された通信履歴を解析し、パケットロスが生じやすい位置に設置されたノード１０に対して電文を送信する場合は、タイムアウトの時間が短い第２送信形式を選択してもよい。ここで言う位置とは、たとえばリビング、子ども部屋、屋外など、部屋の領域であってもよい。

［複数の情報を用いた選択］
なお、選択部４６は、上述した各種の情報を総合的に用いて、タイムアウトが生じる可能性を算出してもよい。例えば、選択部４６は、ノード１０の位置、通信を行う時間帯、ノード１０との通信履歴、電波強度等をそれぞれ重みづけして、タイムアウトが生じる可能性を算出してもよい。

また、選択部４６は、電文の送信先となるノード１０との通信履歴のみを用いて、送信形式を選択してもよく、他のノードとの通信履歴に基づいて、送信形式を選択してもよい。例えば、選択部４６は、家電１０_２と家電１０_３とが近傍に配置されている際に、家電１０_２に対して電文を送信する場合は、家電１０_３との通信履歴を用いて、送信形式を選択してもよい。この結果、選択部４６は、家電１０_２に対して電文を初めて送信する場合であっても、効率的な通信を実現することができる。

［実行主体について］
なお、上述した例では、コントローラ４０が電文を送信する際に、通信状態に応じて送信形式を選択する処理について説明した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、通信装置１００は、コントローラ４０と同様に、コントローラ４０との通信状態に応じて送信形式を選択してもよい。また、上述した選択部４６、生成部４７、送信部４８が発揮する処理は、アクセスポイント２０が有することとしてもよい。

［処理手順］
図１１は、実施形態にかかるコントローラが実行する処理の流れを説明するフローチャートである。例えば、コントローラ４０は、電文を送信するか否かを判定し（ステップＳ４０１）、送信しない場合は（ステップＳ４０１：Ｎｏ）、再度ステップＳ４０１を行う。また、コントローラ４０は、電文を送信すると判定した場合は（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）、通信状態に基づいて、タイムアウトの可能性を算出する（ステップＳ４０２）。

そして、コントローラ４０は、タイムアウトの可能性が所定の閾値よりも大きいか否かを判定し（ステップＳ４０３）、小さい場合は（ステップＳ４０３：Ｎｏ）、複数の制御命令を含む１つの電文を送信し（ステップＳ４０４）、処理を終了する。一方、コントローラ４０は、タイムアウトの可能性が所定の閾値よりも大きい場合は（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）、制御命令ごとに電文を送信し（ステップＳ４０５）、処理を終了する。

上述してきたように、実施形態に係るコントローラ４０は、複数の制御命令をノード１０に送信する場合は、送信後に所定時間だけ応答を待機する電文で複数の制御命令を送信する第１送信形式、または、応答を待機する時間が所定時間よりも短い複数の電文で複数の制御命令を送信する第２送信形式を、ノード１０との通信状態に基づいて選択する。そして、コントローラ４０は、選択した送信形式で、ノード１０に制御命令を送信する。このため、コントローラ４０は、ノード１０との間で効率的な通信を実現することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 制御システム
２ ホームネットワークシステム
３ ユーザ端末
４ 管理サーバ
５ ネットワーク
１０ ノード
２０ アクセスポイント
３０ ユーザ端末
４０ コントローラ
４１ 通信部
４２ 記憶部
４２ａ 判定テーブル
４２ｂ ログテーブル
４３ 制御部
４４ 受信部
４５ 表示制御部
４６ 選択部
４７ 生成部
４８ 送信部
１００ 通信装置

Claims (8)

1. 複数の命令をノードに送信する場合は、送信後に所定時間だけ応答を待機する電文で前記複数の命令を送信する第１送信形式、または、前記応答を待機する時間が前記所定時間よりも短い複数の電文で前記複数の命令を送信する第２送信形式を、前記ノードとの通信状態に基づいて選択する選択部と；
   前記選択部が選択した送信形式で、前記ノードに命令を送信する送信部と；
   を具備することを特徴とする制御装置。
2. 前記選択部は、前記第１送信形式として、１つの電文に複数の命令を含める送信形式を選択し、前記第２送信形式として、１つの電文に１つの命令を含める送信形式を選択することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記選択部は、前記電文を送信するまでの通信履歴に基づいて、前記ノードとの通信状態を判断することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記選択部は、ノードとの通信に用いる電波の強度に基づいて、前記ノードとの通信状態を判断することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
5. 前記選択部は、前記ノードの位置に基づいて、前記ノードとの通信状態を判断することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
6. 前記選択部は、前記通信状態に基づいて、前記ノードに電文を送信した際にタイムアウトが生じる可能性を特定し、特定した可能性に基づいて、前記ノードとの通信状態を判断することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の制御装置。
7. 複数の命令をノードに送信する場合は、送信後に所定時間だけ応答を待機する電文で前記複数の命令を送信する第１送信形式、または、前記応答を待機する時間が前記所定時間よりも短い複数の電文で前記複数の命令を送信する第２送信形式を、ノードとの通信状態に基づいて選択する選択部と；
   前記選択部が選択した送信形式で、前記ノードに命令を送信する送信部と；
   を有することを特徴とする制御システム。
8. 制御装置が実行する制御方法において、
   複数の命令をノードに送信する場合は、送信後に所定時間だけ応答を待機する電文で前記複数の命令を送信する第１送信形式、または、前記応答を待機する時間が前記所定時間よりも短い複数の電文で前記複数の命令を送信する第２送信形式を、ノードとの通信状態に基づいて選択する選択ステップと；
   前記選択ステップで選択した送信形式で、前記ノードに命令を送信する送信ステップと；
   を含んだ制御方法。

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