JP2021027425A - 制御装置、制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信を介して複数の機器を制御する際の柔軟性を高める。【解決手段】無線通信回線を介して複数の機器と通信可能な制御装置１において、同期指示部３０は、複数の機器それぞれに、時刻同期サーバとの時刻同期を指示する時刻同期指示信号を送信する。制御信号生成部３１は、複数の機器のうちの２以上の機器を制御するための制御信号に、動作開始の時刻を示すタイムスタンプを付与してタイムスタンプ付き制御信号を生成する。制御信号送信部３２は、タイムスタンプ付き制御信号を２以上の機器それぞれに送信する。【選択図】図２

Description

本発明は、制御装置、制御方法、及びプログラムに関する。

従来、複数の機器と無線通信を行うことで複数の機器それぞれを制御する技術が知られている。例えば特許文献１には、複数の照明機器との間で無線通信を行うことで、複数の照明機器の点灯等を制御する制御装置が開示されている。

具体的には、特許文献１に開示されている技術では、複数の照明機器を一斉点灯させるために、各照明機器は制御装置と通信するためのキャリアセンスを行う。制御装置は各照明機器のキャリアセンスの応答時間から通信待ち時間を算出し、各照明機器に一斉点灯させるためのタイミングを通知する。

特開２０１６−５８１９７号公報

上記の技術では、制御装置が最後のＡＣＫ応答を特定するために照明機器の数をあらかじめ登録しておく必要がある。このため、制御対象とする照明機器の数を制御中に変更することが難しい等、制御の柔軟性の点で改良の余地があると考えられる。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、無線通信を介して複数の機器を制御する際の柔軟性を高める技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、無線通信回線を介して複数の機器と通信可能な制御装置である。この装置は、前記複数の機器それぞれに、時刻同期サーバとの時刻同期を指示する時刻同期指示信号を送信する同期指示部と、前記複数の機器のうちの２以上の機器を制御するための制御信号に、動作開始の時刻を示すタイムスタンプを付与してタイムスタンプ付き制御信号を生成する制御信号生成部と、前記タイムスタンプ付き制御信号を前記２以上の機器それぞれに送信する制御信号送信部と、を備える。

前記制御装置は、前記複数の機器それぞれとの間の通信に関する遅延時間のうち最長の遅延時間を取得する最長遅延時間取得部をさらに備えてもよく、前記制御信号生成部は、前記２以上の機器の動作開始の時刻が前記最長の遅延時間経過よりも後となるように、前記制御信号に前記タイムスタンプを付与して前記タイムスタンプ付き制御信号を生成してもよい。

前記制御信号は、シリアル通信用データをパケット化して生成されたデータであってもよい。

前記複数の機器はそれぞれ各機器を一意に特定するための電話番号があらかじめ割り当てられていてもよく、前記制御信号送信部は、携帯電話通信回線を介して、前記電話番号に基づいて特定した前記２以上の機器に前記タイムスタンプ付き制御信号を送信してもよい。

前記同期指示部は、前記複数の機器それぞれに、同一の時刻同期サーバとの時刻同期を指示する時刻同期指示信号を送信してもよい。

前記複数の機器は、それぞれ前記タイムスタンプ付き制御信号による制御の下に発光又は消灯する照明機器であってもよい。

本発明の第２の態様は、制御方法である。この方法において、無線通信回線を介して複数の機器と通信可能な制御装置のプロセッサが、前記複数の機器それぞれに、時刻同期サーバとの時刻同期を指示する時刻同期指示信号を送信するステップと、前記複数の機器のうちの２以上の機器を制御するための制御信号に、動作開始の時刻を示すタイムスタンプを付与してタイムスタンプ付き制御信号を生成するステップと、前記タイムスタンプ付き制御信号を前記２以上の機器それぞれに送信するステップと、を実行する。

本発明の第３の態様は、プログラムである。このプログラムは、無線通信回線を介して複数の機器と通信可能なコンピュータに、前記複数の機器それぞれに、時刻同期サーバとの時刻同期を指示する時刻同期指示信号を送信する機能と、前記複数の機器のうちの２以上の機器を制御するための制御信号に、動作開始の時刻を示すタイムスタンプを付与してタイムスタンプ付き制御信号を生成する機能と、前記タイムスタンプ付き制御信号を前記２以上の機器それぞれに送信する機能と、を実行させる。

このプログラムを提供するため、あるいはプログラムの一部をアップデートするために、このプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供されてもよく、また、このプログラムが通信回線で伝送されてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、データ構造、記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、無線通信を介して複数の機器を制御する際の柔軟性を高めることができる。

実施の形態に係る同期制御システムの概要を説明するための図である。 実施の形態に係る制御装置の機能構成を模式的に示す図である。 実施の形態に係る制御装置が実行する制御処理の流れを説明するためのフローチャートである。 実施の形態に係る制御装置の利用シーンの一例を模式的に示す図である。 実施の形態に係る電話番号データベースのデータ構造を模式的に示す図である。

＜実施の形態の概要＞
実施の形態の概要を述べる。実施の形態に係る制御装置は、時刻同期サーバを用いて制御対象である各機器を時刻同期させた後に、動作開始のタイミングを示すタイムスタンプ付きの制御信号を各機器に送信する。各機器は互いに時刻が同期しているため、制御装置から受信した制御信号に含まれるタイムスタンプにしたがって動作すれば、各機器の動作は自然に同期される。

図１は、実施の形態に係る同期制御システムＳの概要を説明するための図である。実施の形態に係る同期制御システムＳは、制御装置１、時刻同期サーバＴ、及び制御装置１の制御対象となる複数の機器Ｄを含む。制御装置１、時刻同期サーバＴ、及び各機器Ｄは、無線通信ネットワークＮを介して互いに通信可能な態様で接続されている。無線通信ネットワークＮは、例えば携帯電話通信回線及びインターネットを含む通信回線である。

図１は、制御装置１の制御対象が２つの照明機器である場合の例を示している。しかしながら、制御装置１の制御対象は照明機器に限られず、他の機器であってもよい。また、制御装置１が制御対象とする機器Ｄの数は２に限られず、３以上であってもよい。

以下、実施の形態に係る同期制御システムＳにおける処理の流れの概要を（１）から（７）の順に述べるが、その番号は図１における（１）から（７）と対応する。

（１）制御装置１は、無線通信ネットワークＮを介して各機器Ｄに同一の時刻同期サーバＴにより時刻同期との時刻同期を指示する時刻同期指示信号を送信する。
（２）各機器Ｄは、時刻同期指示信号を受信することを契機として、それぞれ同一の時刻同期サーバＴを用いて時刻を合わせる。
（３）各機器Ｄは同一の時刻同期サーバＴから時刻情報を受信し、各機器Ｄがそれぞれ備える内部時計（不図示）の時刻を調整する。これにより、各機器Ｄの時刻は同期される。

（４）各機器Ｄは、時刻調整が済んだことを示す情報を制御装置１に送信する。
（５）制御装置１は、各機器Ｄそれぞれの動作開始の時刻を示すタイムスタンプを付与してタイムスタンプ付き制御信号を生成する。
（６）制御装置１は、タイムスタンプ付き制御信号を各機器Ｄに送信する。

（７）各機器Ｄは、タイムスタンプ付き制御信号に含まれるタイムスタンプにしたがって動作する。各機器Ｄの時刻は同期しているため、各機器Ｄは同期して動作することができる。ひとたび各機器Ｄが時刻同期を済ませれば、制御装置１は各機器Ｄにタイムスタンプ付き制御信号を送信するだけで、各機器Ｄを同期して動作させることができる。このため、制御装置１は、タイムスタンプ付き制御信号を送信する機器Ｄを変更することができ、また、各機器Ｄの動作のタイミングも変更することができる。したがって、制御装置１は、無線通信ネットワークＮを介して複数の機器Ｄを制御する際の柔軟性を高めることができる。

＜実施の形態に係る制御装置１の機能構成＞
図２は、実施の形態に係る制御装置１の機能構成を模式的に示す図である。制御装置１は、記憶部２と制御部３とを備える。図２において、矢印は主なデータの流れを示しており、図２に示していないデータの流れがあってもよい。図２において、各機能ブロックはハードウェア（装置）単位の構成ではなく、機能単位の構成を示している。そのため、図２に示す機能ブロックは単一の装置内に実装されてもよく、あるいは複数の装置内に分かれて実装されてもよい。機能ブロック間のデータの授受は、データバス、ネットワーク、可搬記憶媒体等、任意の手段を介して行われてもよい。

記憶部２は、制御装置１を実現するコンピュータのＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）や制御装置１の作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）、ＯＳ（Operating System）やアプリケーションプログラム、当該アプリケーションプログラムの実行時に参照される種々の情報を格納するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記憶装置である。

制御部３は、制御装置１のＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサであり、記憶部２に記憶されたプログラムを実行することによって同期指示部３０、制御信号生成部３１、制御信号送信部３２、及び最長遅延時間取得部３３として機能する。

なお、図２は、制御装置１が単一の装置で構成されている場合の例を示している。しかしながら、制御装置１は、例えばクラウドコンピューティングシステムのように複数のプロセッサやメモリ等の計算リソースによって実現されてもよい。この場合、制御部３を構成する各部は、複数の異なるプロセッサの中の少なくともいずれかのプロセッサがプログラムを実行することによって実現される。

上述したように、制御装置１は、無線通信ネットワークＮを介して複数の機器Ｄと通信可能である。同期指示部３０は、無線通信ネットワークＮを介して接続する複数の機器Ｄそれぞれに、時刻同期サーバＴとの時刻同期を指示する時刻同期指示信号を送信する。なお、時刻同期サーバＴは、既知のＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバを用いて実現できる。あるいは、時刻同期サーバＴは、既知のＰＴＰ（Precision Time Protocol）を用いて各機器Ｄの時刻同期を実現してもよい。

制御信号生成部３１は、複数の機器Ｄのうちの２以上の機器Ｄを制御するための制御信号に、各機器Ｄの動作開始の時刻を示すタイムスタンプを付与してタイムスタンプ付き制御信号を生成する。制御信号送信部３２は、制御信号生成部３１が生成したタイムスタンプ付き制御信号を制御対象とする２以上の機器Ｄそれぞれに送信する。

ここで、制御信号生成部３１は、記憶部２にあらかじめ格納された情報を読み出すことで制御対象とする機器Ｄを選択してもよいし、タイムスタンプ付き制御信号を生成するタイミングで制御対象とする機器Ｄを都度選択してもよい。

制御装置１からタイムスタンプ付き制御信号を受信した各Ｄは、それぞれあらかじめ時刻同期サーバＴと時刻同期している。このため、制御装置１から受信したタイムスタンプ付き制御信号に含まれるタイムスタンプにしたがって動作することにより、各機器Ｄは協調して動作することができる。また、制御装置１は、タイムスタンプ付き制御信号を送信する各機器Ｄを都度選択することにより、制御対象とする機器Ｄを柔軟に変更できる。このように、実施の形態に係る制御装置１は、無線通信ネットワークＮを介して複数の機器Ｄを柔軟に制御することができる。

ここで、制御装置１と各機器Ｄとの間で通信するためには一定の時間を要する。そのため、制御信号生成部３１は、制御装置１と機器Ｄとの間の通信に要する時間を考慮して制御信号にタイムスタンプを付与する。このとき、制御装置１と機器Ｄとの間の通信に要する時間を正確に測れれば、制御信号生成部３１は、動作開始の時刻をより精密に設定することができる。

そこで、最長遅延時間取得部３３は、複数の機器Ｄそれぞれとの間の通信に関する遅延時間のうち最長の遅延時間を取得する。具体的には、最長遅延時間取得部３３は、制御対象とする各機器Ｄそれぞれの往復遅延時間（round-trip time）を複数回計測し、その平均値を２分することで各機器Ｄとの間の通信遅延時間を推定する。その後、最長遅延時間取得部３３は、各機器Ｄそれぞれの通信遅延時間のうち最大の長さの時間を最長遅延時間として取得する。

制御信号生成部３１は、制御対象とする２以上の機器Ｄの動作開始の時刻が最長遅延時間経過よりも後となるように、制御信号にタイムスタンプを付与してタイムスタンプ付き制御信号を生成する。これにより、制御信号生成部３１は、通信遅延時間が最長となる機器Ｄであっても他の機器Ｄと同期して動作させることができる。

一般に、無線通信ネットワークＮ上には複数の異なる時刻同期サーバＴが存在しうる。各時刻同期サーバＴの時刻の正確性は高いと考えられるが、各機器Ｄがそれぞれ同じ時刻同期サーバＴにより時刻調整する方が時刻同期の観点から好ましい。そこで、同期指示部３０は、複数の機器Ｄそれぞれに、同一の時刻同期サーバＴとの時刻同期を指示する時刻同期指示信号を送信してもよい。

具体的には、同期指示部３０は、単一の時刻同期サーバＴに関連付けられたＵＲＬ（Uniform Resource Locator）を時刻同期指示信号に含めて各機器Ｄに送信する。機器Ｄは、制御装置１から受信した時刻同期指示信号に含まれるＵＲＬにしたがって時刻同期サーバＴと接続し、時刻調整を実行する。これにより、制御装置１は、各機器Ｄの時刻同期の精度をより向上させることができる。

＜制御装置１が実行する制御方法の処理フロー＞
図３は、実施の形態に係る制御装置１が実行する制御処理の流れを説明するためのフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、例えば制御装置１が起動したときに開始する。

同期指示部３０は、制御対象とする複数の機器Ｄそれぞれに、時刻同期サーバＴとの時刻同期を指示する時刻同期指示信号を送信する（Ｓ２）。最長遅延時間取得部３３は、各機器Ｄとの間の通信の遅延時間を取得する（Ｓ４）。最長遅延時間取得部３３が通信の遅延時間を全ての機器Ｄから取得するまでの間（Ｓ６のＮｏ）、最長遅延時間取得部３３は遅延時間の取得を継続する。

通信の遅延時間を全ての機器Ｄから取得すると（Ｓ６のＹｅｓ）、最長遅延時間取得部３３は、取得した遅延時間のうち最長の遅延時間である最長遅延時間を取得する（Ｓ８）。制御信号生成部３１は、制御対象とする２以上の機器Ｄの動作開始の時刻が最長遅延時間経過よりも後となるように、制御信号にタイムスタンプを付与してタイムスタンプ付き制御信号を生成する（Ｓ１０）。制御信号送信部３２は、制御信号生成部３１が生成したタイムスタンプ付き制御信号を制御対象とする２以上の機器Ｄそれぞれに送信する（Ｓ１２）。

制御信号送信部３２が２以上の機器Ｄそれぞれにタイムスタンプ付き制御信号を送信すると、本フローチャートにおける処理は終了する。制御装置１は上記の処理を継続することにより、機器Ｄの制御を継続する。

＜実施の形態に係る制御装置１の利用シーン＞
続いて、実施の形態に係る制御装置１の利用シーンを説明する。

実施の形態に係る制御装置１は、例えばＲＳ２３２（Recommended Standard 232）等のシリアル通信用のデータの送信に用いられる。従来のシリアル通信では、例えばプリンタとＰＣ（Personal Computer）とのように、ケーブル等で接続された送信元と送信先とが１対１で通信する。これに対し、実施の形態に係る制御装置１は、従来のシリアル通信用のデータをパケット化し、無線通信ネットワークＮを介して制御対象とする機器Ｄに送信する。

図４は、実施の形態に係る制御装置１の利用シーンの一例を模式的に示す図である。図４は、制御装置１と機器Ｄとが無線通信ネットワークＮを介して接続している。ここで、制御装置１は計算機Ｃと通信端末Ｉとを含み、機器Ｄは照明機器Ｌと通信端末Ｉとを含む。通信端末Ｉは無線通信機能を備える機器であり、携帯通信端末用の既知のＯＳを実行することで動作が制御されている。

通信端末Ｉはシリアル通信回線用のインタフェースを備えている。このため、計算機Ｃと通信端末Ｉとの間、及び照明機器Ｌと通信端末Ｉとの間はシリアル通信用のプロトコルを用いて通信することができる。ここで、複数の機器Ｄは、それぞれタイムスタンプ付き制御信号による制御の下に発光又は消灯する照明機器Ｌを含んでいる。

図４に示す例では、計算機Ｃと通信端末Ｉとは異なる機器である。しかしながら、計算機Ｃと通信端末Ｉとは一体となっていてもよい。同様に、図４に示す例では照明機器Ｌと通信端末Ｉとは異なる機器であるが、照明機器Ｌに通信端末Ｉの機能を含めて照明機器Ｌが単体で機器Ｄとして機能してもよい。

制御信号生成部３１は、照明機器Ｌの点灯を制御するためのシリアル通信用データをパケット化して制御信号を生成する。制御信号送信部３２は、パケット化された制御信号を無線通信ネットワークＮを介して各機器Ｄに送信する。機器Ｄに含まれる通信端末Ｉは、受信した制御信号に基づいてシリアル通信用データを再現する。通信端末Ｉは、シリアル通信回線を介してシリアル通信用データを照明機器Ｌに送信する。照明機器Ｌは、受信したシリアル通信用データに基づいて点灯又は消灯の動作を実行することができる。

このように、制御装置１は、従来型のシリアル通信用データをパケット化して機器Ｄに送信することにより、従来であれば１対１でしか通信できなかった複数の照明機器Ｌのそれぞれに制御信号を送信することができる。これにより、制御装置１は、従来型の照明機器Ｌを利用しつつ、複数の照明機器Ｌを同期して動作させることができる。機器Ｄをテレビやコンサート、演劇やテーマパークのイルミネーション等に採用して制御装置１で制御すれば、例えば音楽等にあわせて複数の照明機器Ｌの点灯を同期させることができる。

図４において、通信端末ＩがＳＩＭ（Subscriber Identity Module）カードを読み込むための機能とＳＩＭカードとを含んでいる場合、制御信号生成部３１は、各ＳＩＭカードに割り当てられている電話番号に基づいて各通信端末Ｉを特定してもよい。この場合、複数の機器Ｄはそれぞれ各機器Ｄを一意に特定するための電話番号があらかじめ割り当てられていることになる。

図５は、実施の形態に係る電話番号データベースのデータ構造を模式的に示す図である。電話番号データベースは記憶部２に格納されており、制御信号生成部３１によって管理されている。

図５に示すように、各機器Ｄには、各機器Ｄそれぞれを一意に特定するための機器識別子の他、電話番号も割り当てられている。例えば、図５において、機器識別子がＤＩＤ００００１である機器Ｄには、電話番号として０８０−ａａａａ−ｂｂｂｂが割り当てられている。制御信号送信部３２は、携帯電話通信回線を介して、電話番号に基づいて特定した２以上の機器Ｄにタイムスタンプ付き制御信号を送信する。これにより、制御装置１は、既存の携帯電話通信回線の設備を流用して、複数の機器Ｄにタイムスタンプ付き制御信号を送信することができる。

＜実施の形態に係る制御装置１が奏する効果＞
以上説明したように、実施の形態に係る制御装置１によれば、無線通信ネットワークＮを介して複数の機器Ｄを制御する際の柔軟性を高めることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果をあわせ持つ。

＜変形例＞
上記では、制御装置１が送信した時刻同期指示信号を受信することを契機として、機器Ｄは時刻同期サーバＴと時刻同期をする場合について説明した。これに替えて、あるいはこれに加えて、機器Ｄは例えば起動時や１日のうちの所定の時刻等に自発的に時刻同期サーバＴと接続して時刻調整してもよい。これにより、制御装置１が機器Ｄに時刻同期指示信号を送信することを省略しても、複数の機器Ｄが時刻同期していることを保証できる。

１・・・制御装置
２・・・記憶部
３・・・制御部
３０・・・同期指示部
３１・・・制御信号生成部
３２・・・制御信号送信部
３３・・・最長遅延時間取得部
Ｃ・・・計算機
Ｄ・・・機器
Ｉ・・・通信端末
Ｌ・・・照明機器
Ｎ・・・無線通信ネットワーク
Ｓ・・・同期制御システム
Ｔ・・・時刻同期サーバ

Claims (8)

1. 無線通信回線を介して複数の機器と通信可能な制御装置であって、
   前記複数の機器それぞれに、時刻同期サーバとの時刻同期を指示する時刻同期指示信号を送信する同期指示部と、
   前記複数の機器のうちの２以上の機器を制御するための制御信号に、動作開始の時刻を示すタイムスタンプを付与してタイムスタンプ付き制御信号を生成する制御信号生成部と、
   前記タイムスタンプ付き制御信号を前記２以上の機器それぞれに送信する制御信号送信部と、
   を備える制御装置。
2. 前記複数の機器それぞれとの間の通信に関する遅延時間のうち最長の遅延時間を取得する最長遅延時間取得部をさらに備え、
   前記制御信号生成部は、前記２以上の機器の動作開始の時刻が前記最長の遅延時間経過よりも後となるように、前記制御信号に前記タイムスタンプを付与して前記タイムスタンプ付き制御信号を生成する、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記制御信号は、シリアル通信用データをパケット化して生成されたデータである、
   請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記複数の機器はそれぞれ各機器を一意に特定するための電話番号があらかじめ割り当てられており、
   前記制御信号送信部は、携帯電話通信回線を介して、前記電話番号に基づいて特定した前記２以上の機器に前記タイムスタンプ付き制御信号を送信する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記同期指示部は、前記複数の機器それぞれに、同一の時刻同期サーバとの時刻同期を指示する時刻同期指示信号を送信する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 前記複数の機器は、それぞれ前記タイムスタンプ付き制御信号による制御の下に発光又は消灯する照明機器である、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の制御装置。
7. 無線通信回線を介して複数の機器と通信可能な制御装置のプロセッサが、
   前記複数の機器それぞれに、時刻同期サーバとの時刻同期を指示する時刻同期指示信号を送信するステップと、
   前記複数の機器のうちの２以上の機器を制御するための制御信号に、動作開始の時刻を示すタイムスタンプを付与してタイムスタンプ付き制御信号を生成するステップと、
   前記タイムスタンプ付き制御信号を前記２以上の機器それぞれに送信するステップと、
   を実行する制御方法。
8. 無線通信回線を介して複数の機器と通信可能なコンピュータに、
   前記複数の機器それぞれに、時刻同期サーバとの時刻同期を指示する時刻同期指示信号を送信する機能と、
   前記複数の機器のうちの２以上の機器を制御するための制御信号に、動作開始の時刻を示すタイムスタンプを付与してタイムスタンプ付き制御信号を生成する機能と、
   前記タイムスタンプ付き制御信号を前記２以上の機器それぞれに送信する機能と、
   を実行させるプログラム。

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