JP2018101832A - 通信制御装置、および、設備通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】様々な通信速度の設備装置が混在する環境下において設備網の利便性を向上させること。【解決手段】通信能力を有する第１設備装置と、第１設備装置よりも高速の通信能力を有する第２設備装置とが混在して接続される設備網５の通信を制御する管理装置１１であって、管理装置１１は、第１設備装置が行う低性能の第１通信に使用されていない設備網５の空き状態を第２設備装置が行う第２通信に割り当てるサイクル数算出部７７と、設備網５の通信モードを第１通信から第２通信に切り換えるためのトリガ信号を送信する通信制御部７４とを有することを特徴とする。【選択図】 図３

Description

本発明は、通信制御装置、および、設備通信システムに関する。

産業用設備の通信網は、伝達する情報として設備機器の動作状態や制御命令といった少量の情報を扱う。このため、インターネットと比較して低速度のシリアル通信を用い低コスト化を図る方法が知られている。また、近年では設備機器の高機能化、伝達情報の多様化が進んでいる。

特許文献１には、空調管理装置が複数の空調機の動作状態を監視し、停止中の空調機に更新ソフトウェアを配信する方法が記載されている。

国際特許２０１４−１８１４７２公報

ビル内に設置される設備装置は、同じ通信速度の通信能力を持つ複数の装置が同時期に一斉に導入されるケースもあるが、旧製品と新製品とが混在して導入されることも多い。例えば、旧製品では低速通信しか対応していなかったが、新製品では高速通信も対応する。このような様々な通信速度の設備装置が混在する環境下であっても、正しく動作させる必要がある。
仮に、旧製品と新製品とで双方に対応している低速通信だけで通信を行うと、接続性は保証されるものの新製品の高速通信機能が使われないことにより、通信網の利用効率が下がる。

また、高速通信機能だけを利用し続けると、通信網の利用効率は上がるものの、低速通信でしか送信できない空調システムの制御信号が、高速通信により圧迫されてしまう。その結果、直ちに設備装置に反映したい制御信号（空調機の温度変更信号など）の到着が遅れてしまい、ユーザに不便を強いてしまう。このように、設備装置間を接続する設備網の利用には、通信効率の向上と、重要信号の確実な送信とをともに実現する必要がある。

しかし、特許文献１に記載の技術などの従来の技術は、様々な通信速度の設備装置が混在する環境下での、設備網の利便性向上という課題には不向きであった。
特許文献１には、空調機が停止中であるときにソフトウェアを配信する処理が記載されている。しかし、空調機が動作中のときにも設備網には通信可能な空き時間が存在する。よって、その空き時間を活用できておらず、設備網の通信効率が低いままであった。また、２４時間運用される空調機には、そもそも停止期間が存在しない。

そこで、本発明は、様々な通信速度の設備装置が混在する環境下において設備網の利便性を向上させることを、主な課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の通信制御装置は、以下の構成を有する。
つまり、通信能力を有する第１設備装置と、前記第１設備装置よりも高速の通信能力を有する第２設備装置とが混在して接続される設備網の通信を制御する通信制御装置であって、
前記第１設備装置が行う第１通信に使用されていない前記設備網の空き状態を前記第２設備装置が行う第２通信に割り当てる通信割当部と、
前記設備網の通信モードを前記第１通信から前記第２通信に切り換えるためのトリガ信号を送信する通信制御部とを有することを特徴とする。
その他の手段は、後記する。

本発明によれば、様々な通信速度の設備装置が混在する環境下において設備網の利便性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に関する設備通信システムの構成図である。 本発明の一実施形態に関する設備通信システムの装置管理テーブルである。 本発明の一実施形態に関する設備通信システムの各設備装置の詳細な構成図である。 本発明の一実施形態に関する設備通信システムでやりとりされるパケットの説明図である。 本発明の一実施形態に関する設備網の通信モードの説明図である。 本発明の一実施形態に関する各設備装置間での１：１通信のシーケンス図である。 本発明の一実施形態に関する各設備装置間でのマルチキャスト通信のシーケンス図である。 本発明の一実施形態に関する設備通信システムの各装置についての調査処理のシーケンス図である。 本発明の一実施形態に関する設備通信システムの時系列における通信量の成分グラフである。 本発明の一実施形態に関する高速データ配信されるパケットの分割送信処理を示す図である。 本発明の一実施形態に関するパケットの分割送信処理のシーケンス図である。 本発明の一実施形態に関する低速装置の送受信処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に関する送信パケット作成処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に関するパケット送信処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に関する高速装置の受信処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に関する高速装置の送信処理を複数回連続して行うときの、初回分の送信処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に関する高速装置の送信処理の２回分以降を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に関する設備通信システムの通信量をもとにしたデータ分割処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、設備通信システムの構成図である。設備通信システムは、ビル全体の設備を管理するための上位装置９と、設備網５に接続される各設備装置とにより構成される。
ここで、各設備装置とは、エアコンの室内機２１〜２６、エアコンの室外機３１，３２、照明機器やセキュリティ機器などの付随する機器４１，４２、および、それらの各装置を管理するための管理装置１１，１２の総称である。

各設備装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、ハードディスクなどの記憶手段（記憶部）と、ネットワークインタフェースとを有するコンピュータとして構成される。
このコンピュータは、ＣＰＵが、メモリ上に読み込んだプログラム（アプリケーションや、その他のアプリとも呼ばれる）を実行することにより、各処理部により構成される制御部（制御手段）を動作させる。

上位装置９は、設備網５と異なるネットワークで管理装置１１に接続される。上位装置９は、例えばビル全体の消費電力を最適化するために管理装置１１に機器制御の指令を送信することで、その管理装置１１から設備網５を介して、各設備装置を制御する。
なお、設備網５に接続されている各設備装置は、双方向（任意の方向）での送受信が可能である。例えば、管理装置１１から室内機２１にエアコンの温度調整信号を送信したり、室内機２１から管理装置１１に室内温度情報を通知したりする。

設備網５は、複数の通信モードを時系列で切り換えて通信可能なネットワークである。設備網５は、例えば、第１の通信モードとしての低速通信と、第２の通信モードとしての高速通信とが切り換わる。そして、低速通信の時間帯には、エアコンの温度調整信号などの重要な制御信号を送信し、高速通信の時間帯には、エアコンのファームウェア最新版などの大容量データを送信するなど、各通信モードに応じたデータ内容を送信するようにすれば、設備網５を有効活用することができる。

ここで、通信モードの切り換えは、通常の通信モードを基本とし、通信モードの変更トリガが発生したときには、通信モードを別のモードに切り換えることとする。なお、以下では、低速通信を通常の通信モードとし、高速通信をトリガに起因する通信モードとして説明する。一方、高速通信を通常の通信モードとし、低速通信をトリガに起因する通信モードとしてもよい。

また、設備通信システムの各設備装置は、低速通信だけに対応した低速装置と、低速通信および高速通信の両方に対応した高速装置とのいずれかに分類される。換言すると、低速通信しか対応していない旧型の設備装置である低速装置と、高速通信にも対応した上位互換である新型の設備装置である高速装置とが混在した通信環境が、設備通信システムである。
なお、図１では、装置を囲む四角形を太線で記載したものは高速装置を示し（室内機２１など）、装置を囲む四角形を細線で記載したものは低速装置を示す（室内機２３など）。

そして、図１では、各設備装置を２つのグループにグループ化している。
第１グループ８ａは、管理装置１１と、室内機２１，２２と、室外機３１と、機器４１とを含めて構成される。第２グループ８ｂは、管理装置１２と、室内機２３〜２６と、室外機３２と、機器４２とを含めて構成される。
各グループは、同じ冷媒系統に属する設備装置の集合体である。室内機２１，２２と、室外機３１とは、冷媒ガスを供給するための第１の冷媒配管（破線で図示）で接続されている。室内機２３〜２６と、室外機３２とは、冷媒ガスを供給するための第２の冷媒配管（破線で図示）で接続されている。

図２は、設備通信システムの装置管理テーブルである。装置管理テーブルには、図１の設備通信システムで示した設備装置ごとに、装置種別、装置個別のアドレス、高速通信への対応可否（○が対応する高速装置、×が未対応の低速装置）、装置が属するグループが記載されている。
装置管理テーブルは、各設備装置内に記憶される。なお、各設備装置内に記憶する装置管理テーブルの内容は、テーブルの全エントリとしてもよいし、自身からみて通信相手とならない装置のエントリを除外してもよい。通信相手とならない装置とは、例えば、自身が室内機２１であるときの室内機２２など、自身と同じ装置種別の装置である。

図３は、設備通信システムの各設備装置の詳細な構成図である。図３に示す設備装置は、低速装置の機構、高速装置の機構、および、帯域制御装置（通信制御装置）の機構（帯域制御部７０）を１台の筐体に内蔵している。
設備装置は、記憶部５１と、負荷部５２と、入出力部５３と、制御部５４とを有する。

設備装置を「低速装置」として動作させるときには、入出力部５３内に出力部６１と入力部６３とを備え、かつ、制御部５４内に送信部７１と受信部７３と通信制御部７４とを備えればよい。
設備装置を「高速装置」として動作させるときには、低速装置の機構に加えて、入出力部５３内に速度切換指示部６２を備え、かつ、制御部５４内に速度判断部７２を備えればよい。
設備装置を「帯域制御装置」として動作させるときには、高速装置の機構に加えて、制御部５４内に帯域監視部７５と空期間算出部７６とサイクル数算出部７７とデータ分割部７８とを帯域制御部７０として備えればよい。
負荷部５２は、例えば装置種別「管理装置」の場合は表示ディスプレイ、装置種別「室内機」の場合はファン、装置種別「室外機」の場合は圧縮機、装置種別「機器」の場合は照明ランプや撮像センサなどである。記憶部５１には、ファンの回転速度などの負荷部５２に関する各種パラメータなどが記憶される。

まず、低速装置について、説明する。低速装置は、以下に示すように、パケット送受信の基本的な通信機能を有する。
入力部６３は、設備網５から受信したパケットを受信部７３に通知する。出力部６１は、送信するパケットのデータが送信部７１から通知されると、通知されたデータを含むパケットを設備網５に送信する。なお、送信するパケットを入力部６３にも戻すことで、通信制御部７４はパケットが正しく出力されたかを確認することができる。
通信制御部７４は、受信部７３から受信したパケットの受信情報を元に記憶部５１へのデータアクセス処理および負荷部５２への制御処理を実行する。さらに、通信制御部７４は、他装置に通知するデータを送信部７１から出力部６１に出力する。なお、通信制御部７４は、負荷部５２の状態にもとづき自発的にパケットを送信してもよい。

次に、高速装置について、説明する。高速装置は、低速通信を用いて低速装置と通信を行い、高速通信を用いて高速装置と通信を行うように、高速通信と低速通信とを切り換えることができる。
速度判断部７２は、受信部７３から受信した速度切り換えのトリガ信号に基づき、低速通信と高速通信とを切り換えるか否かを判断する。この判断結果は、速度判断部７２から通信制御部７４と速度切換指示部６２とに通知される。
速度切換指示部６２は、低速通信から高速通信に切り換えてパケットを送受信する旨を、出力部６１と入力部６３とに指示することで、高速通信を実現する。なお、通信制御部７４は、外部からトリガ信号を受信する代わりに、装置自身が高速通信を必要とするときに、低速通信から高速通信に切り換えるトリガを発生させてもよい。

次に、帯域制御部７０について、説明する。帯域制御部７０は、低速通信を行う期間と、高速通信を行う期間とをそれぞれ決定することで、設備網５の帯域を制御する。なお、帯域制御部７０を備える設備装置は、管理装置１１に限定されず、室内機２１、室外機３１、機器４１などの任意の装置種別の装置としてもよい。
帯域監視部７５は、受信部７３を介し設備網５で送受信されている通信量を監視する（詳細は図９の符号１３１）。監視対象となる通信量は、自身が送受信する通信量だけではなく、他の機器が送受信する通信量を含む。

空期間算出部７６は、帯域監視部７５で監視する通信量をもとに、設備網５の空期間を算出する（詳細は図９の符号１３２）。ここでの「空期間」とは、パケットが１つも流れていない無データ期間だけでなく、少数パケットが流れているが通信帯域（通信能力）に余裕がある期間も該当する。つまり、空期間算出部７６は、設備網５が対応する通信量の上限から、帯域監視部７５が監視した現在使用している通信量を減じた結果である余裕通信量を計算し、その余裕通信量が存在する期間を空期間とする。

サイクル数算出部７７は、空期間算出部７６で算出した通信ネットワークの空期間を元に、高速通信を行う送受信のサイクルを算出する（詳細は図１０の符号１４１）。ここでの「サイクル」とは、空期間におけるデータ通信を割り当てる単位である。空期間の余裕通信量が大きいほど、割り当て可能なサイクルも多くすることができる。
データ分割部７８は、サイクル数算出部７７で算出したサイクル数にもとづき、記憶部５１に記憶された送信対象のデータを分割する。（詳細は図１０の符号１４２）。分割されたデータは、それぞれ別々のパケットに含められ、個別に送信される。つまり、送信側の通信制御部７４は、サイクル数算出部７７で算出したサイクル数に基づき、データ分割部７８で分割された通信データを送信するように、入出力部５３を制御する。また、受信側の通信制御部７４は、分割されたパケットの集合体から、分割前の１つのデータを復元する。

図４は、設備通信システムでやりとりされるパケットの説明図である。パケットフォーマット８０は、先頭から順に、ヘッダ欄８１と、データ欄８２と、パリティ欄８３とを含めて構成される。なお、パケットフォーマット８０内の各欄のかっこ書きは、各欄のデータ量（単位Ｂ：バイト）を示す。例えば、ヘッダ欄８１は８バイトの固定長であり、データ欄８２は可変長である。
ヘッダ欄８１は、さらに、装置種別欄８４と、送信元アドレス欄８５と、送信先アドレス欄８６と、通信種別欄８７と、データ長欄８８とを含めて構成される。データ長欄８８は、データ欄８２のデータ長を示す。
なお、低速通信と高速通信で同じデータフォーマットを用いてもよい。高速通信を行う場合は、高速装置は、低速通信を用いてヘッダ欄８１を送信した後、後続するデータ欄８２と、パリティ欄８３とを高速通信に切り換えて送信してもよい。または、高速装置は、ヘッダ欄８１と、データ欄８２と、パリティ欄８３とをすべて高速通信でまとめて送信してもよい。

なお、送信元アドレス欄８５にはパケットの送信元装置のアドレスが記載され、送信先アドレス欄８６にはパケットの送信先装置のアドレスが記載される。または、パケットの送信先装置を複数一括で指定するときには、送信先装置のアドレスとして、全装置を指定するマルチキャストアドレス「0xFFFF」、または、特定のビットを用いてグループ分けされた装置群を指定するマルチキャストアドレスが記載される。
また、本実施形態では、複数の送信先装置への送信を総称する意味で「マルチキャスト」という用語を用いている。この広義のマルチキャストを実現するために、例えば、ＩＰ（Internet Protocol）で既定される狭義のマルチキャストやブロードキャストを用いてもよい。

テーブル１１１は、送信元装置の装置種別を示す装置種別欄８４の記載例を示す。例えば、送信元装置が室内機２１であるときには、装置種別欄８４には室内機を示す「0x02」が記載される。また、装置種別「機器」は、その設備の種類に基づいてさらに細分化して別々の値を割り当ててもよい。

テーブル１１２は、パケットの目的を示す通信種別欄８７の記載例を示す。No.1（制御）からNo.6（高速通信）までの各値は、それぞれＯＮまたはＯＦＦのいずれかを指定できる。よって、通信種別欄８７には、図４で示す各値の論理和が記載される。例えば、「応答要」と「一括制御」とを同時に指定したいときには、「0x80」と「0x04」との論理和「0x84」が通信種別欄８７に記載される。また、「0x0F」は、低速装置では未定義の値であり、高速装置ではヘッダ欄８１に後続する通信が高速であることを示す。

テーブル１１３は、データ長欄８８の記載例を示す。データ長欄８８の値が0x0000〜0x0030のときは、その値がそのままデータ長となる。一方、データ長欄８８の値が0x0040〜のときは、図４で示したように、高速装置の場合に限り、その高速通信についての情報（高速通信回数、高速通信期間）が指定できる。

図５は、設備網５の通信モードの説明図である。時系列グラフ１２１，１２２は、それぞれ上から順に、低速通信で送信されるパケット、高速通信で送信されるパケット、設備網５の通信モード（状態）を示す。設備網５の通信モードは、「高速」と記載された期間が高速通信の期間であり、その他が低速通信の期間である。

時系列グラフ１２１では１回トリガにより１回の高速通信が行われる例を示す。低速通信のデータパケット送信後、１回の高速通信を可能にするためのトリガが低速通信で送信される。このトリガは、通信種別欄８７に0x0Fを設定したヘッダ欄８１であり、以下では高速トリガとも呼ぶ。
この高速トリガを受信した高速装置は高速通信でのパケット受信の準備ができるので、続くパケットが高速通信で送信される。そして、１回の高速通信の後に送受信が所定期間発生しないことで、設備網５の通信モードは、通常の低速通信に戻る。なお、もし低速装置が高速トリガを受信してしまっても、低速装置にとっては通信種別欄８７の「0x0F」という値は未定義なので、高速トリガは適切に無視される。

時系列グラフ１２２では期間トリガにより複数回の高速通信が行われる例を示す。低速通信のデータパケット送信から期間Ｔ１の後に、所定期間の間ずっと高速通信を可能にするための期間トリガが低速通信で送信される。このトリガは、通信種別欄８７に0x0Fを設定し、かつ、データ長欄８８に高速通信期間（または高速通信回数）を指定したヘッダ欄８１である。
この高速トリガを受信した全ての高速装置は高速通信でのパケット送受信の準備ができる。そして、高速通信期間内であれば、どの高速装置でも高速通信を行ってもよい。高速通信で送信される各パケットは、互いに衝突しないように期間Ｔ２の余裕を持たせている。そして、高速通信期間を終了した後は、設備網５にパケットが流れない未試用期間Ｔ３の後に、低速通信に戻る。なお、期間Ｔ１≦期間Ｔ３、期間Ｔ２＜期間Ｔ３とすることにより、低速装置が高速通信期間中にデータ送信を行うことを回避できる。

図６は、各設備装置間での１：１通信のシーケンス図である。図６を含む各シーケンス図では、図１と同様にして図面上部の動作主体を囲う枠について、高速装置を太線、低速装置を細線とするように区別して記載している。また、各シーケンス図での動作主体は、あくまで高速装置の動作と、低速装置の動作とをわかりやすく説明するための例示であり、この例示以外の装置を高速装置や低速装置として動作させてもよい。

Ｓ１１として、管理装置１２は、各設備装置（室内機２３、室内機２１、管理装置１１）に、低速通信により１：１で（個別に）テーブル１１２で説明した「応答要」のパケットを送信する（「send」と図示）。各設備装置は、管理装置１２に対して、低速通信により個別にパケット応答を行う（「ack」と図示）。
Ｓ１２は、パケット送信だけを高速通信する例である。室内機２１は、時系列グラフ１２１で示した１回の高速トリガを管理装置１１に送信する（破線矢印はトリガを示す）。これにより、続くパケットは室内機２１から管理装置１１に高速通信される（太線矢印は高速通信を示し、細線矢印は低速通信を示す）。一方、管理装置１１から室内機２１へのパケット応答は、低速通信のモードに戻る。
Ｓ１３は、パケット送信とその応答との組み合わせを高速通信する例である。Ｓ１２と同様に、管理装置１１は高速トリガを室内機２１に送信することで、続くパケットを室内機２１に高速通信する。さらに、室内機２１は高速トリガを管理装置１１に送信することで、続く応答パケットを管理装置１１に送信する。

Ｓ１４は、高速通信期間を指定して、パケット送信とその応答との組み合わせを連続して高速通信する例である。管理装置１１は時系列グラフ１２２で示した高速トリガを室内機２１に送信することで、その後の高速通信期間は、室内機２１と管理装置１１との間のパケット送受信は、高速通信で行われる。
一方、高速通信期間が経過した後は低速通信のモードに戻る。よって、Ｓ１５では、室内機２１から管理装置１１へのパケット送信、および、管理装置１１から室内機２１へのパケット応答は、低速通信で行われる。

このように、図６では、高速トリガを活用することで、同じ設備網５上での通信として、低速装置間での低速通信も、低速装置と高速装置との間での低速通信も、高速装置間での低速通信も、高速装置間での高速通信も、それぞれ可能となる。さらに、Ｓ１４では高速通信期間を指定した高速トリガを用いることで、毎回高速トリガを送信する方法に比べ、効率的に高速通信できる。

図７は、各設備装置間でのマルチキャスト通信のシーケンス図である。
Ｓ２１として、管理装置１２は、各設備装置（室内機２３、管理装置１１、室内機２１、室内機２２）に対して、応答要のパケットをマルチキャストで送信する（図ではマルチキャストを示す「Ｍ」の後に送信パケットを示す「send」）。各設備装置は、低速通信により個別に管理装置１２に応答する。ここで、１台の管理装置１２に対して、４つのパケット応答が到着するので、各到着時刻が衝突しないように、各設備装置は別装置とは異なる送信待ち時間（オフセット時間）だけ待ってから応答するとよい。このオフセット時間は、例えば、各設備装置の装置アドレスなどから計算される。

Ｓ２２として、管理装置１１は、応答要かつ高速通信期間を指定した高速トリガを、各高速装置（室内機２１、室内機２２）にマルチキャストで通知する（「Ｍ−期間トリガ」と図示）。そして、管理装置１１は、各高速装置にマルチキャストでパケットを高速通信する。各高速装置は、高速通信期間内に応答パケットを個別に高速通信する。
Ｓ２３として、Ｓ２２の高速通信期間が終了した後、管理装置１１は、各設備装置（左右４台）に応答不要のマルチキャスト送信を行う。
このように、図７では、マルチキャスト通信を高速トリガと併用することで、同じ設備網５上での通信として、低速通信での一斉通信や、高速通信での一斉通信を行うことができる。

図８は、設備通信システムの各装置についての調査処理のシーケンス図である。調査とは、帯域制御装置が他装置それぞれの装置種別を装置種別欄８４で通知してもらう処理である。この調査結果は、設備網５の今後の通信制御を計画するための基礎データとなる。例えば、調査結果が高速装置である装置へのユニキャストには高速通信を利用することで通信効率を向上させ、調査結果が低速装置である装置へのユニキャストには低速通信を利用することで確実な送信を可能とする。
以下では、帯域制御装置として管理装置１１を用いる場合を説明する。

Ｓ３１として、管理装置１１は、各設備装置（室内機２３、室外機３２、室内機２１、室外機３１）に対して、装置種別を応答させるための通信種別欄８７「状態取得」＆応答要を指定したパケットをマルチキャストで送信する（M-send（装置種別？））。各設備装置は、自身の装置種別を装置種別欄８４に含めたパケットを、低速通信により個別に管理装置１２に応答する（ack）。

Ｓ３２として、管理装置１１は、各設備装置に対して、高速通信期間を指定したトリガ（M-期間トリガ）をマルチキャストして高速通信の準備をした後、通信種別欄８７＝「応答要＆高速通信」としたパケット（M-send（高速対応？））を高速通信でマルチキャストする。このパケットの送信目的は、各設備装置が低速装置か高速装置かを調べることである。
高速装置（室内機２１、室外機３１）は、通信種別欄８７「高速通信」を読み取ることができるので、高速通信でパケットに応答する（ack）。低速装置（室内機２３、室外機３２）は、通信種別欄８７「高速通信」を読み取ることができないので、異常データとして読み捨てることで応答しない。これにより、管理装置１１は、応答のあった室内機２１、室外機３１が高速装置であることを把握できる。

Ｓ３３として、管理装置１１は、各設備装置に対して、高速通信期間を指定したトリガ（M-期間トリガ）をマルチキャストして高速通信の準備をした後、通信種別欄８７＝「応答要＆状態通知」としたパケット（M-send（装置情報））を高速通信でマルチキャストする。このパケットの送信目的は、各設備装置の装置種別などの装置情報を調べることである。
高速装置（室内機２１、室外機３１）は、自身の装置種別などの装置情報を装置種別欄８４に含めたパケットを、高速通信により個別に管理装置１２に応答する（ack）。

Ｓ３４として、管理装置１１は、Ｓ３２で高速通信に対応していないことから応答の無かった各低速装置（室内機２３、室外機３２）に対して、個別に装置情報を通知してもらう（send（装置情報）とack）。ここで、図５の時系列グラフ１２２で示したように、Ｓ３２の高速通信とＳ３３の低速通信との間に、期間Ｔ３だけ通信を行わない待ち時間を設けることが望ましい。
これにより、管理装置１１は、各設備装置が高速通信に対応しているか否かの情報、および、各設備装置の装置種別などの装置情報を効率的に収集することができる。

図９は、設備通信システムの時系列における通信量の成分グラフである。
時系列グラフ１３１は、帯域監視部７５が監視する設備網５の通信データ量の時間別推移の一例である。このグラフの横軸は時刻、縦軸は単位時間あたりに送受信される通信データ量を示す。例えば、期間t4〜t5のデータ量はd1であり、通信時刻t7〜t8の期間のデータ量はd2である。

時系列グラフ１３２は、時系列グラフ１３１のデータ量の未使用箇所に対して、高速制御通信（斜線の棒グラフ）と、高速データ配信（白の棒グラフ）とを割り当てたものである。
縦軸のデータ量について、設備網５の通信能力の最大値から所定のマージンを差し引いたdtMaxが、高速制御通信と高速データ配信とを割り当てる上限となる。このようにマージンというデータ量の余裕を持たせることで、通信の衝突や輻輳の発生確率を下げることができる。
例えば、空期間算出部７６は、期間t4〜t5のデータ量はdt1であるので、設備網５の通信能力には（dtMax-dt1）分のデータ量の余裕があると算出する。そこで、まず空期間算出部７６は、優先度の高い制御信号を高速通信する「高速制御通信」をデータ量（dt1h-dt1）だけ割り当てる。設備網５の通信能力の余裕は、（dtMax-dt1h）となる。サイクル数算出部７７は、（dtMax-dt1h）のデータ量を優先度の低い通常のデータ信号を高速通信する「高速データ配信」に割り当てる。

図１０は、高速データ配信されるパケットの分割送信処理を示す図である。
符号１４１で示すように、なお、エアコンのソフトウェアなどの通常のデータ信号は、送信側でのデータ量が多いため（#0〜#9など）、１つのパケットに収まらないことも多い。そこで、サイクル数算出部７７は、データ信号のサイズを所定サイズ（#0,#1,#2,…のサイズ）で除算した（分割した）サイクル数を計算する。

さらに、データ分割部７８は、サイクル数算出部７７で算出したサイクル数と、図９で確保した高速データ配信のデータ量とにもとづき、送信対象のデータを分割する。そのため、空期間算出部７６は、これから送信する対象である高速データ配信のデータ量を設備網５の高速通信における通信速度で除算することで、そのデータ量の通信に要する空期間を求める。そして、サイクル数算出部７７は、求められた空期間をサイクルの単位時間で除算することで、データ量の通信に要するサイクル数を求める。

図１０では、１つの送信データを４つのパケットＰ１〜Ｐ４に分割する例を示している。例えば、データ分割部７８は、#0〜#6という合計７つのサイクルから構成されるパケットＰ１を送信するように、パケットＰ１の空期間に見合ったデータ量のパケットＰ１を作成する。なお、図１０では、パケットのデータ（#0〜#6）の上部に、各サイクルで送信可能なタイミングを示す線上の●印も併記している。

このように、１つのファイルを複数のパケットに分割することで、通信不良時に誤り訂正したりパケット再送したりすることで、通信を安定化することができる。そして、分割されたパケットＰ１〜Ｐ４の受信側は、連番#0,#1,#2,…の順にパケットを結合することで、送信対象のデータを復元することができる。
なお、各分割されたパケットＰ１〜Ｐ４のサイズが互いに異なるのは、図９の時系列グラフ１３２で説明したように、高速データ配信に割り当てられるデータ量が、時間帯ごとにばらつく未使用の領域であるためである。

図１１は、パケットの分割送信処理のシーケンス図である。このシーケンス図では、帯域制御装置が管理装置１１および室外機３１であるとしたときの動作を示す。
Ｓ４１として、管理装置１１は、室内機２１，２２などの設備網５に接続されているすべての室内機２１〜２６に対して、状態確認のコマンド（通信種別欄８７＝状態取得＆応答要）を低速通信でマルチキャスト送信する（M-send（状態確認？））。ここでは、低速装置の室内機も存在することを考慮して、状態確認のコマンド送信には低速通信を用いる。これにより、管理装置１１は、室内機２１，２２などの各室内機から通知（通信種別欄８７＝状態通知）を受ける（ack）。

Ｓ４２として、室外機３１は、同じ第１グループ８ａ内の室内機２１，２２に対して、高速通信期間を指定した高速トリガ（M-期間トリガ）による状態確認のコマンドを高速通信でマルチキャスト送信する（M-send（状態確認？））。これにより、室外機３１は、室内機２１，２２からＳ４１と同様の通知（通信種別欄８７＝状態通知）を受信する（ack）。
Ｓ４３として、管理装置１１は、Ｓ４１と同様に室外機３１からも、状態確認のコマンドへの応答（ack）を受ける。ここで、管理装置１１も室外機３１も高速装置であることから、高速通信期間を指定した高速トリガを用いた高速通信を用いることができる。

Ｓ４４として、管理装置１１は、Ｓ４１〜Ｓ４３の各通信などを帯域監視部７５が監視することで取得したデータ通信量（時系列グラフ１３１でのデータ量）をもとに計算したサイクル数に従い、１つの送信データを複数個（ここでは３個）のパケットに分割する。そして、管理装置１１は、サイクル数である高速通信回数＝３を指定したデータ長欄８８に指定した回数トリガ（M-回数トリガ）を室内機２１、２２に送信した後、その３つの分割パケットを室内機２１、２２に対して高速通信で送信する（M-send（分割データ））。４回目以降のパケット送信では、設備網５は低速通信状態に戻る。

図１２は、低速装置の送受信処理を示すフローチャートである。以下では、低速通信で送信されるパケットを「低速パケット」とし、高速通信で送信されるパケットを「高速パケット」とする。
Ｓ１０１として、低速装置は、低速パケットの受信を待つ。
Ｓ１０２として、低速装置は、低速パケットの受信があるか否かを判定する。Ｓ１０２でＹｅｓならＳ１０３に進み、ＮｏならＳ１１１に進む。
Ｓ１０３として、低速装置は、低速パケットを受信する。
Ｓ１０４として、低速装置は、受信したパケットが正常であるか否かを判定する。Ｓ１０４でＹｅｓならＳ１０５に進み、ＮｏならＳ１０１に戻る。
Ｓ１０５として、低速装置は、受信したパケットが自身宛であるか否かを判定する。受信したパケットの送信先アドレス欄８６において、自身のアドレスまたは自身が属するマルチキャスト宛先であるときには、受信したパケットは自身宛である。Ｓ１０５でＹｅｓならＳ１０６に進み、ＮｏならＳ１０１に戻る。

Ｓ１０６として、低速装置は、受信したパケットにもとづいた処理を行った後、受信したパケットへの応答が必要か否かを判定する。Ｓ１０６でＹｅｓならＳ１１３に進み、ＮｏならＳ１０１に戻る。
Ｓ１１１として、低速装置は、自身から送信するパケットが存在するか否かを判定する。Ｓ１１１でＹｅｓならＳ１１２に進み、ＮｏならＳ１０１に戻る。
Ｓ１１２として、低速装置は、これから送信するパケット（送信パケット）の作成処理（詳細は図１３）を行う。
Ｓ１１３として、低速装置は、Ｓ１１２で新規作成されたパケット、または、Ｓ１０６での応答するパケットについて、期間Ｔ３の待ち時間の後に、パケット送信処理（詳細は図１４）を行う。

図１３は、送信パケット作成処理の詳細を示すフローチャートである。以下、このフローチャートの動作主体をパケット送信元の設備機器として説明する。
Ｓ２０１として、設備機器は、送信パケットのヘッダを作成するか否かを判定する。Ｓ２０１でＹｅｓならＳ２０２に進み、ＮｏならＳ２０８に進む。
Ｓ２０２として、設備機器は、送信パケットの宛先は１台であるか否か（複数台か）を判定する。Ｓ２０２でＹｅｓならＳ２０３に進み、ＮｏならＳ２０４に進む。
Ｓ２０３として、設備機器は、ユニキャストとして、送信先となる１台分のアドレスを送信パケットのヘッダ欄８１に記載する。
Ｓ２０４として、設備機器は、マルチキャストとして、複数の送信先を示すアドレスを送信パケットのヘッダ欄８１に記載する。

Ｓ２０５として、設備機器は、送信パケットへの応答が必要であるか否かを判定する。Ｓ２０５でＹｅｓならＳ２０６に進み、ＮｏならＳ２０７に進む。
Ｓ２０６として、設備機器は、送信パケットの通信種別欄８７に応答要を記載する。
Ｓ２０７として、設備機器は、送信パケットの通信種別欄８７に応答要を記載しない。なお、通信種別欄８７には、図４で列挙したその他必要な種別値を記載してもよい。

Ｓ２０８として、設備機器は、送信パケットのデータを作成するか否かを判定する。この分岐は、ヘッダ欄８１だけを先行して送信する場合は、Ｎｏとなる。Ｓ２０８でＹｅｓならＳ２０９に進み、Ｎｏなら処理を終了する。
Ｓ２０９として、設備機器は、送信パケットのデータ欄８２とそのデータ長欄８８とを作成する。

図１４は、パケット送信処理の詳細を示すフローチャートである。
Ｓ２２１として、設備機器は、図１４のフローチャートの呼出元から指定された期間（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３のいずれか）を待つことで、設備網５が空いて通信可能となる。
Ｓ２２２として、設備機器は、送信パケット（データ）を設備網５に送信する。ここで、高速通信にするか、低速通信にするかは、図１４のフローチャートの呼出元から指定されたとおりである。
Ｓ２２３として、設備機器は、Ｓ２２のデータが正常に送信できたか否かを判定する。Ｓ２２３でＹｅｓなら処理を終了し、ＮｏならＳ２２１に戻る。なお、データの再送信を複数回繰り返しても正常に送信できない場合は異常状態として、再送信を終了する。

図１５は、高速装置の受信処理を示すフローチャートである。
Ｓ３０１として、高速装置は、低速パケットの受信を待つ。
Ｓ３０２として、高速装置は、低速パケットを受信したか否かを判定する。Ｓ３０２でＹｅｓならＳ３０３に進み、Ｎｏなら端子Ｂ１（図１６のＳ４０１）に進む。
Ｓ３０３として、高速装置は、低速パケットを受信する。この低速パケットは、例えば、高速通信の準備をするための高速トリガである。
Ｓ３０４として、高速装置は、受信したパケットが正常であるか否かを判定する。Ｓ３０４でＹｅｓならＳ３０５に進み、ＮｏならＳ３０１へ戻る。

Ｓ３０５として、高速装置は、受信したパケットに高速トリガが指定されているか否かを判定する。Ｓ３０５でＹｅｓならＳ３０６に進み、Ｎｏなら端子Ａ（図１２のＳ１０５）に進む。なお、端子Ａから処理を実行した後にＳ１０１に戻るときには、そのＳ１０１ではなく、Ｓ３０１へと戻る。
Ｓ３０６として、高速装置は、受信した高速トリガに高速通信の期間指定があるか否かを判定する。Ｓ３０６でＹｅｓならＳ３０７に進み、ＮｏならＳ３１１に進む。
Ｓ３０７として、高速装置は、高速通信期間（または高速送受信回数）のカウンタを開始する。このカウンタは、図１５などのフローチャートの本処理とは別に常時監視を行い、指定された範囲内で高速通信できるようにカウンタを更新する。

Ｓ３１１として、高速装置は、高速パケットを受信する。
Ｓ３１２として、高速装置は、受信した高速パケットが正常であるか否かを判定する。Ｓ３１２でＹｅｓならＳ３１３に進み、ＮｏならＳ３２０に進む。
Ｓ３１３として、高速装置は、受信した高速パケットが自身宛であるか否かを判定する。Ｓ３１３でＹｅｓならＳ３１４に進み、ＮｏならＳ３２０に進む。

Ｓ３１４として、高速装置は、受信したパケットにもとづいた処理を行った後、受信したパケットへの応答が必要であるか否かを判定する。Ｓ３１４でＹｅｓならＳ３１５に進み、ＮｏならＳ３２０に進む。
Ｓ３１５として、高速装置は、所定の待ち時間（低速通信中なら期間Ｔ１、高速通信中なら期間Ｔ２）を指定して、図１４のパケット送信処理を呼び出すことで、「応答要」の応答パケットを送信する。

Ｓ３２０として、高速装置は、Ｓ３０７のカウンタが現在、有効期間（または有効回数）であるか否かを判定する。Ｓ３２０でＹｅｓならＳ３２１に進み、ＮｏならＳ３０１に戻る。
Ｓ３２１として、高速装置は、高速パケットの受信を待つ。
Ｓ３２２として、高速装置は、高速パケットの受信があるか否かを判定する。Ｓ３２２でＹｅｓならＳ３２３に進み、Ｎｏなら端子Ｂ２（図１７のＳ４２１）に進む。
Ｓ３２３として、高速装置は、高速パケットを受信する。
Ｓ３２４として、高速装置は、受信したパケットが正常であるか否かを判定する。Ｓ３２４でＹｅｓなら端子Ｃ（Ｓ３０６）に戻り、ＮｏならＳ３２０に戻る。

図１６は、高速装置の送信処理を複数回連続して行うときの、初回分の送信処理を示すフローチャートである。
Ｓ４０１として、高速装置は、自身から送信するパケットが存在するか否かを判定する。Ｓ４０１でＹｅｓならＳ４０２に進み、Ｎｏなら端子Ｄ（図１５のＳ３０１）に進む。
Ｓ４０２として、高速装置は、高速通信を行うか否かを判定する。Ｓ４０２でＹｅｓならＳ４０３に進み、Ｎｏなら端子Ｆ（図１２のＳ１１２）に進む。なお、図１２のフローにおいてＳ１０１に戻る代わりに、Ｓ３０１に戻る。
Ｓ４０３として、高速装置は、送信パケットの通信種別欄８７に高速トリガを設定する。
Ｓ４０４として、高速装置は、高速通信期間の指定を行うか否かを判定する。Ｓ４０４でＹｅｓならＳ４０５に進み、ＮｏならＳ４０６に進む。

Ｓ４０５として、高速装置は、送信パケットのデータ長欄８８に高速通信期間（または高速通信回数）を設定する。
Ｓ４０６として、高速装置は、高速トリガのデータ欄８２を含む送信パケットを作成する。
Ｓ４０７として、高速装置は、待ち時間Ｔ３だけ待った後、Ｓ４０６で作成されたパケットを送信する。

Ｓ４１１として、高速装置は、Ｓ３０７と同様に、高速通信期間のカウンタを開始する。なお、高速通信期間を指定しない場合は、本ステップを省略する。
Ｓ４１２として、高速装置は、高速通信により通信データを送信する。
Ｓ４１３として、高速装置は、Ｓ４１２で正常に送信できたか否かを判定する。Ｓ４１３でＹｅｓなら端子Ｅ（図１５のＳ３２０）に進み、ＮｏならＳ４１４に進む。なお、再送信を複数回繰り返しても正常に送信できない場合は異常状態として、再送信を終了する。
Ｓ４１４として、高速装置は、待ち時間Ｔ２だけ設備網５が空くのを待ち、Ｓ４１２に処理を戻す。

図１７は、高速装置の送信処理の２回分以降を示すフローチャートである。
Ｓ４２１として、高速装置は、自身から送信するパケットが存在するか否かを判定する。Ｓ４２１でＹｅｓならＳ４２２に進み、Ｎｏなら端子Ｅ（図１５のＳ３２０）に進む。
Ｓ４２２として、高速装置は、高速通信を行うか否かを判定する。Ｓ４２２でＹｅｓならＳ４２４に進み、ＮｏならＳ４２３に進む。
Ｓ４２３として、高速装置は、高速通信期間のカウンタ終了を待ってから、端子Ｆ（図１２のＳ１１２）に進む。なお、図１２のフローにおいてＳ１０１に戻る代わりに、Ｓ３０１に戻る。
Ｓ４２４として、高速装置は、現在の高速通信期間を見直すか否かを判定する。Ｓ４２４でＹｅｓならＳ４２５に進み、ＮｏならＳ４２６に進む。
Ｓ４２５として、高速装置は、送信パケットのデータ長欄８８に高速通信期間を再指定する。

Ｓ４２６として、高速装置は、通信データを含めた送信パケットを作成する。
Ｓ４２７として、高速装置は、待ち時間Ｔ２だけ待ってから高速通信でパケットを送信する。
Ｓ４３１として、高速装置は、Ｓ４１１と同様に、再設定した高速通信期間のカウンタを開始し、端子Ｅ（図１５のＳ３２０）に進む。

図１８は、設備通信システムの通信量をもとにしたデータ分割処理を示すフローチャートである。
Ｓ５０１として、帯域制御装置の帯域監視部７５は、設備網５の帯域（データ通信量）を監視する。
Ｓ５０２として、帯域制御装置は、タイマで計測した所定の期間に到達するまで、Ｓ５０１の帯域監視を継続する。
Ｓ５０３として、帯域制御装置の空期間算出部７６は、Ｓ５０１，Ｓ５０２で計測した所定の期間におけるデータ通信量をもとに、通信期間の空期間を算出する（図９で説明）。

Ｓ５０４として、帯域制御装置は、Ｓ５０３で計算した空期間が存在するか否かを時間帯ごとに判定する。例えば、図９の時刻t7〜t8は低速通信のデータ量がマージンの水準まで使用されているため、空期間が存在しない。一方、時刻t8〜t9は低速通信のデータ量に余裕があるため、空期間が存在する。Ｓ５０４でＹｅｓならＳ５０５に進み、ＮｏならＳ５０１に戻る。
Ｓ５０５として、帯域制御装置のサイクル数算出部７７は、Ｓ５０３の空期間をもとに高速通信のサイクル数を算出する（図１０で説明）。なお、サイクル数算出部７７は、高速通信のサイクル数を算出する代わりに、高速通信期間を算出してもよい。
Ｓ５０６として、帯域制御装置のデータ分割部７８は、Ｓ５０５のサイクル数を元にデータを分割し、分割パケットを生成する。
Ｓ５０７として、帯域制御装置の通信制御部７４は、Ｓ５０６の分割パケットを送信する。なお、分割パケットの送信処理は、図９の高速データ配信だけでなく、高速制御通信にも適用してもよい。また、

以上説明した本実施形態の設備通信システムでは、低速装置と高速装置とが混在する設備網５であっても、高速トリガにより適宜通信モードを切り換える。低速通信と高速通信とを同じ設備網５で使い分けることができるので、システムの可用性を高めることができる。
また、室外機であっても帯域制御装置の機構を持たせるなど、装置種別「室外機、室内機、管理装置、機器」と、通信制御における機能分け「低速装置、高速装置、帯域制御装置」とをそれぞれ制約なしに構成することで、双方向の通信を実現することができる。

さらに、高速トリガのオプションとして、複数回のパケット送信に対してまとめて高速通信ができるような一括指定（高速通信回数、高速通信期間）により、高速トリガを毎回送信する必要がなくなり、設備網５のネットワーク効率を高めることができる。
そして、図９に示したように、帯域制御装置は、低速通信の空き期間に高速制御通信を割り当て、高速制御通信の空き期間に高速データ配信を割り当てるように、優先度をつけて各通信を計画する。これにより、低速通信で行われる空調システムの全体制御という優先度が最高の通信帯域が他の通信により圧迫されないで済む。また、高速データ配信において緊急度が低いソフトウェアの配信を行うことができる。

なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段などは、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。
また、前記の各構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの記録装置、または、ＩＣ（Integrated Circuit）カード、ＳＤカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
さらに、各装置を繋ぐ通信手段は、無線ＬＡＮに限定せず、有線ＬＡＮやその他の通信手段に変更してもよい。

５ 設備網
９ 上位装置
１１，１２ 管理装置
２１〜２６ 室内機
３１，３２ 室外機
４１，４２ 機器
５１ 記憶部
５２ 負荷部
５３ 入出力部
５４ 制御部
６１ 出力部
６２ 速度切換指示部
６３ 入力部
７０ 帯域制御部
７１ 送信部
７２ 速度判断部
７３ 受信部
７４ 通信制御部
７５ 帯域監視部
７６ 空期間算出部（空き状態算出部）
７７ サイクル数算出部（通信割当部）
７８ データ分割部
８１ ヘッダ欄
８２ データ欄
８３ パリティ欄
８４ 装置種別欄
８５ 送信元アドレス欄
８６ 送信先アドレス欄
８７ 通信種別欄
８８ データ長欄

Claims (6)

1. 通信能力を有する第１設備装置と、前記第１設備装置よりも高速の通信能力を有する第２設備装置とが混在して接続される設備網の通信を制御する通信制御装置であって、
   前記第１設備装置が行う第１通信に使用されていない前記設備網の空き状態を前記第２設備装置が行う第２通信に割り当てる通信割当部と、
   前記設備網の通信モードを前記第１通信から前記第２通信に切り換えるためのトリガ信号を送信する通信制御部とを有することを特徴とする
   通信制御装置。
2. 前記通信制御装置は、さらに、前記第２通信の時間帯に送信可能なデータ量よりも大きいデータ量のデータを送信するときには、連続しない複数の前記第２通信の時間帯それぞれに送信可能なデータ量に送信対象のデータを分割してから、その分割後の各データを複数の前記第２通信の時間帯に分けて送信させるデータ分割部を有することを特徴とする
   請求項１に記載の通信制御装置。
3. 前記通信制御部は、
   前記第１通信を用いて送信する信号として、前記第１設備装置および前記第２設備装置の制御信号を送信し、
   前記第２通信を用いて送信する信号として、前記第２設備装置で動作するソフトウェアの更新信号を送信することを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の通信制御装置。
4. 前記通信制御部は、前記設備網の前記通信モードを切り換えるための前記トリガ信号として、そのトリガ信号を起点とした所定期間において、前記設備網に接続される各前記第２設備装置が前記第２通信を実行できるようにする期間指定の前記トリガ信号を送信することを特徴とする
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の通信制御装置。
5. 前記通信制御部は、さらに、前記設備網に接続される各設備装置に対して、それぞれ自身が前記第１設備装置であるか前記第２設備装置であるかを応答させる調査信号を送信し、その調査信号の応答により各設備装置に対して前記第１通信を用いるか前記第２通信を用いるかを決定することを特徴とする
   請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の通信制御装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の通信制御装置は、前記第１設備装置および前記第２設備装置のうちのいずれかの装置に内蔵され、
   前記第１設備装置と前記第２設備装置とが前記設備網で接続されて構成されること特徴とする
   設備通信システム。

Images