JP2021163573A - 制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の端末装置による対象機器の制御を容易にすること。【解決手段】実施形態に係る制御システムは、第１端末と、第２端末とを具備する。第１端末は、対象機器の設定情報と、複数の対象機器それぞれをノードとするメッシュネットワークに関するセキュリティーキー情報とを生成し、外部装置へアップロードする。第２端末は、外部装置からダウンロードした設定情報と、セキュリティーキー情報とに基づいて対象機器を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、制御システムに関する。

従来、例えば、それぞれ通信機能を備えた複数の対象機器それぞれをノードとするメッシュネットワークを構築する通信システムがある。かかる通信システムでは、対象機器が受信したコマンドをメッシュネットワーク全体に波及させることで、対象機器それぞれを一括または個別に制御することができる。

特開２０１７−１８４１８４号公報

しかしながら、一般的に、メッシュネットワークを各端末装置それぞれで設定する必要がある。そのため、従来技術では、複数の端末装置で対象機器の制御を行ううえで改善の余地があった。

本発明が解決しようとする課題は、複数の端末装置による対象機器の制御を容易にすることができる制御システムを提供することである。

実施形態に係る制御システムは、第１端末と、第２端末とを具備する。前記第１端末は、対象機器の設定情報と、複数の前記対象機器それぞれをノードとするメッシュネットワークに関するセキュリティーキー情報とを生成し、外部装置へアップロードする。前記第２端末は、前記外部装置からダウンロードした前記設定情報と、前記セキュリティーキー情報とに基づいて前記対象機器を制御する。

本発明によれば、複数の端末装置による対象機器の制御を容易にすることができる。

図１は、実施形態に係る制御システムの概要を示す図である。 図２は、実施形態に係る端末装置のブロック図である。 図３は、実施形態に係る鍵情報の一例を示す図である。 図４は、第１端末が設定するメッシュネットワークの一例を示す図である。 図５は、実施形態に係るサーバ装置のブロック図である。 図６は、実施形態に係る照明装置のブロック図である。 図７は、実施形態に係る制御システムの処理手順を示すフローチャートである。 図８は、実施形態に係るサーバ装置が実行する処理手順を示す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、第１端末５０ａと、第２端末５０ｂとを具備する。第１端末５０ａは、照明装置１０（対象機器の一例）の設定情報と、複数の照明装置１０それぞれをノードとするメッシュネットワークＮに関するセキュリティーキー情報とを生成し、サーバ装置１０００（外部装置の一例）へアップロードする。第２端末５０ｂは、サーバ装置１０００からダウンロードした設定情報と、セキュリティーキー情報とに基づいて照明装置１０を制御する。

また、以下で説明する実施形態に係る制御システム１において、第１端末５０ａは、照明装置１０ごとにメッシュネットワークＮに登録し、第２端末５０ｂは、接続が許可されたメッシュネットワークＮに関する設定情報をダウンロードする。

また、以下で説明する実施形態に係る制御システム１において、対象機器は、照明装置１０および照明装置の周囲環境を計測するセンサを含む。

また、以下で説明する実施形態に係る制御システム１において、サーバ装置１０００は、設定情報が紐付けられた照明装置１０の操作履歴に基づいて、照明装置１０の異常箇所のシミュレーションを実行する。

以下、図面を参照して、実施形態に係る制御システムについて説明する。実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する場合がある。なお、以下では、対象機器が図１に示す照明装置１０である場合を例に挙げて説明する。

＜実施形態＞
まず、図１を用いて、実施形態に係る制御システムの概要について説明する。図１は、実施形態に係る制御システムの概要を示す図である。

図１に示す例において、制御システム１は、複数の照明装置１０と、第１端末５０ａと、第２端末５０ｂと、サーバ装置１０００とを具備する。照明装置１０はそれぞれ例えばシーリングライトなどの照明装置であり、照明部１１と、通信部１２を具備する。

各照明装置１０は、自装置の通信エリア内に位置する他の照明装置１０や端末装置５０との間で、通信部１２を用いた双方向通信を行う。複数の照明装置１０は、通信エリア内に位置する他の照明装置１０との間で相互にデータの送受信を行うことにより、各照明装置１０をノードとするメッシュネットワークＮを形成する。

なお、照明装置１０は、例えば、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Ｅｎｅｒｙ）の通信規格に準じた通信を行うことができ、そのため、メッシュネットワークＮは、ＢＬＥメッシュとも称される。また、図１に示す例では、メッシュネットワークＮが照明装置１０をノードする場合について示したが、メッシュネットワークＮには、照明装置１０以外の通信機器（例えば、センサ）がノードとして含まれるようにしてもよい。なお、センサは、照明装置１０と一体に設けられていてもよく、照明装置１０とは別に設けられていてもよい。

第１端末５０ａおよび第２端末５０ｂは、例えば、ユーザＵが所有する情報処理装置である。第１端末５０ａおよび第２端末５０ｂは、ユーザＵが持ち運び可能な情報処理装置であればどのような情報処理装置であってもよく、たとえば、スマートフォンや、タブレット型端末や、ノート型ＰＣ（Personal Computer）や、携帯電話機や、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等により実現される。なお、以下では、第１端末５０ａおよび第２端末５０ｂを区別する必要がない場合、単に「端末装置５０」と記載する。

サーバ装置１０００は、外部装置の一例であり、各照明装置１０に関する情報を管理するサーバ装置である。サーバ装置１０００は、後述するように、設定情報やセキュリティーキーに関する情報を記憶する。

例えば、第１端末５０ａで複数の照明装置１０やセンサを制御する場合、たとえば、すべての照明装置１０、センサのアドレスを収集し、設定情報を生成する。ここでの設定情報には、各照明装置１０やセンサの設置位置に関する情報、照明装置１０とセンサの紐づけや、グループ情報、スケジュール情報、メッシュネットワークＮに関する情報等が含まれる。

これら複数の照明装置１０やセンサを第２端末５０ｂで制御しようとする場合、第２端末５０ｂで再度アドレスの収集等が必要となり設定時間がかかるため好ましくない。そこで実施形態に係る制御システム１では、第１端末５０ａで設定した設置情報をサーバ装置１０００へアップロードすることとした。

さらに、実施形態に係る制御システム１では、設定情報に加え、設定したメッシュネットワークＮのセキュリティーキーを生成し、上記設定情報とともにアップロードする。なお、メッシュネットワークＮのセキュリティーキーの設定は、いわゆるプロビジョニングと呼ばれる処理によって実行することができる。本実施形態では、後述するように、セキュリティーキーには、ネットワークキー、デバイスキーおよびアプリケーションキーが含まれる。

そして、第２端末５０ｂは、サーバ装置１０００から設定情報およびセキュリティーキーをダウンロードし、各照明装置１０の制御を行う。つまり、実施形態に係る制御システム１では、第１端末５０ａにて生成した設定情報を第２端末５０ｂとの間で共有する。これにより、第２端末５０ｂは、設定情報を再度設定することなく、照明装置１０を制御することが可能となる。

さらに、実施形態に係る制御システム１では、第１端末５０ａでメッシュネットワークＮのセキュリティーキーを生成することで、セキュリティーキーを保有していない端末装置５０によるメッシュネットワークＮへのアクセスを抑制することができる。つまり、メッシュネットワークＮのセキュリティーを確保することも可能となる。

次に、図２を用いて、端末装置５０の構成例について説明する。図２は、実施形態に係る端末装置５０のブロック図である。図２に示す例において、端末装置５０は、第１通信部５１と、第２通信部５２と、記憶部５３と、制御部５４とを具備する。また、ここでは、図示を省略したが、端末装置５０は、操作部や表示部、撮像部等を備えることにしてもよい。

第１通信部５１は、４Ｇ（Generation）またはＬＴＥ（Long Term Evolution）等の通信規格に準じた通信装置である。第２通信部５２は、ＢＬＥの通信規格に準じた通信装置である。図３の例において、端末装置５０は、第１通信部５１を用いて設定端末１００やサーバ装置１０００と双方向通信を行い、第２通信部５２を用いて各照明装置１０と双方向通信を行う。

記憶部５３は、例えば、不揮発性のメモリであり、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置により実現される。

図２の例では、記憶部５３は、設定情報５３ａおよび鍵情報５３ｂを記憶する。設定情報５３ａは、各照明装置１０やセンサの設置位置に関する情報、照明装置１０とセンサの紐づけや、グループ情報、スケジュール情報、メッシュネットワークＮに関する情報などが含まれる。

鍵情報５３ｂは、メッシュネットワークＮのセキュリティーキーに関する情報であり、メッシュネットワークＮおよび各照明装置１０を制御するための鍵に関する情報である。図３は、実施形態に係る鍵情報５３ｂの一例を示す図である。

図３に示す例において、鍵情報５３ｂは、「ネットワークＩＤ」、「セキュリティーキー」を互いに対応付けた情報である。「ネットワークＩＤ」は、メッシュネットワークＮを識別する識別子である。

「セキュリティーキー」は、対応するメッシュネットワークＮを構築する対象機器を制御するための鍵情報であり、図４に示すように、「ネットワークキー」、「デバイスキー」および「アプリケーションキー」が含まれる。

「ネットワークキー」は、対応するメッシュネットワークＮへアクセスする際に使用する鍵情報であり、「デバイスキー」は、対応するメッシュネットワークＮを構築する対象機器それぞれを制御するための鍵情報である。

また、「アプリケーションキー」は、対応する対象機器のアプリケーションを制御するための鍵情報である。より詳細には、端末装置５０は、「ネットワークキー」を保有するメッシュネットワークＮと通信接続（いわゆるペアリング）を行うことができ、メッシュネットワークＮを構成する対象機器のうち、「デバイスキー」を保持する対象機器を制御することができる。また、端末装置５０は、対象機器が複数のアプリケーションで動作可能である場合、保有するアプリケーションキーに対応するアプリケーションのみを制御することができる。

図２の説明に戻り、制御部５４について説明する。制御部５４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路や、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路を採用できる。

図２の例において、制御部５４は、アプリ実行部５４ａを備える。アプリ実行部５４ａは、照明装置１０を制御するアプリケーションを実行する処理部である。例えば、制御部５４は、記憶部５３に記憶されたプログラムを実行することによってアプリ実行部５４ａとして機能する。

端末装置５０が第１端末５０ａとして機能する場合、アプリ実行部５４ａは、対象機器の設定情報と、メッシュネットワークＮのセキュリティーキーとを生成し、記憶部５３に格納するとともに、サーバ装置１０００へアップロードする。

図４は、第１端末５０ａが設定するメッシュネットワークＮの一例を示す図である。図６に示す例において、アプリ実行部５４ａは、メッシュネットワークＮ１と、メッシュネットワークＮ２とに関するセキュリティーキーを生成する。

図４の例において、メッシュネットワークＮ１は、全ての照明装置１０をノードとするネットワークであり、メッシュネットワークＮ２は、一部の照明装置１０をノードとするネットワークである。

このように、第１端末５０ａのアプリ実行部５４ａは、各メッシュネットワークＮにそれぞれ登録する照明装置１０を自由に設定することができ、対象機器ごとに異なるメッシュネットワークＮのノードに設定することができる。

また、第２端末５０ｂのアプリ実行部５４ａは、サーバ装置１０００から第１端末５０ａによって生成された設定情報のダウンロードを行うことで、各照明装置１０に関する設定情報を把握することができる。

また、第２端末５０ｂのアプリ実行部５４ａは、サーバ装置１０００から鍵情報をダウンとロードし、かかる鍵情報に基づき、メッシュネットワークＮと通信接続を行う。具体的には、第２端末５０ｂのアプリ実行部５４ａは、メッシュネットワークＮとネットワークキーを交換することで、メッシュネットワークＮと通信接続を行うことができ、各照明装置１０とデバイスキーを交換することで、各照明装置１０と通信接続を行うことができる。

さらに、アプリ実行部５４ａは、デバイスキーを交換した照明装置１０とアプリケーションキーを交換することで、アプリケーションキーに対応するアプリケーションを制御することができる。

次に、図５を用いて、サーバ装置１０００の構成例について説明する。図５は、実施形態に係るサーバ装置１０００のブロック図である。図５に示す例において、サーバ装置１０００は、通信部１００１と、記憶部１００２と、制御部１００３とを具備する。

通信部１００１は、４Ｇ（Generation）またはＬＴＥ（Long Term Evolution）等の通信規格に準じた通信装置である。通信部１００１は、各端末装置５０と双方向の通信を行う。その他、通信部１００１は、例えば、サーバ装置１０００を運営する管理者の管理者端末（不図示）等とも双方向通信を行うことも可能である。

記憶部１００２は、例えば、不揮発性のメモリであり、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置により実現される。

図５の例において、記憶部１００２は、設定情報ＤＢ１００２ａと、鍵情報ＤＢ１００２ｂと、操作履歴ＤＢ１００２ｃとを記憶する。設定情報ＤＢ１００２ａは、各端末装置５０（第１端末５０ａ）において設定された設定情報を記憶するデータベースである。

鍵情報ＤＢ１００２ｂは、各端末装置５０（各第１端末５０ａ）において設定された鍵情報（セキュリティーキー）を記憶するデータベースである。また、操作履歴ＤＢ１００２ｃは、各照明装置１０の操作履歴を記憶するデータベースである。

制御部１００３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路や、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路を採用できる。

図７の例において、制御部１００３は、配信部１００３ａおよびシミュレーション部１００３ｂを備える。配信部１００３ａは、設定情報ＤＢ１００２ａおよび鍵情報ＤＢ１００２ｂに記憶された設定情報および鍵情報を各端末装置５０へ配信する。

この際、配信部１００３ａは、鍵情報を配信条件を満たす端末装置５０へ配信する。ここで、配信条件は、例えば、鍵情報をそれぞれ設定したユーザＵによって設定される。

例えば、第１端末５０ａのユーザＵは、第１端末５０ａを操作し、鍵情報の配信を許可する端末装置５０あるいはユーザＵのアカウント名を配信条件として鍵情報毎に設定することができる。

この際、例えば、鍵情報においては、「ネットワークキー」、「デバイスキー」、「アプリケーションキー」それぞれに配信条件を設定することにしてもよい。具体的には、特定のユーザアカウントに対して、同じメッシュネットワークＮのうち、一部の対象機器に関するデバイスキーやアプリケーションキーのみを配信するように配信条件を設定することにしてもよい。

このように、配信部１００３ａは、配信条件に基づいて設定情報および鍵情報を配信することで、第２端末５０ｂでは、自装置に許可された鍵情報のみをダウンロードすることになる。

これにより、メッシュネットワークＮや各照明装置１０のセキュリティーを確保することができる。なお、設定情報についても同様に配信条件を設定することにしてもよい。

シミュレーション部１００３ｂは、設定情報が紐付けられた対象機器の操作履歴に基づいて、対象機器の異常箇所のシミュレーションを実行する。制御システム１において、端末装置５０は、照明装置１０と通信接続した場合に、照明装置１０の操作履歴に関する情報（例えば、制御内容や、点灯時間、点灯時の照度など）を照明装置１０から取得し、サーバ装置１０００へ設定情報を対応付けてアップロードし、かかる操作履歴に関する情報が操作履歴ＤＢ１００２ｃへ格納される。

サーバ装置１０００には、例えば、照明装置１０を管理する管理者の管理端末（不図示）から照明装置１０に対するシミュレーション要求を取得した場合に、シミュレーションを実行する。ここで、例えば、管理者は、照明装置１０の保守・メンテナンスを行う人物であり、照明装置１０の利用者からの要求に応じて、管理端末からシミュレーション要求をサーバ装置１０００へ送信することができる。

その後、シミュレーション部１００３ｂは、操作履歴ＤＢ１００２から対象となる照明装置１０の操作履歴に関する情報を取得し、所定のアルゴリズムを用いて、照明装置１０の異常箇所のシミュレーションを実行し、シミュレーション結果を管理端末へ送信する。

これにより、管理者は、照明装置１０が設置された現場へ行かずとも、異常箇所を把握することが可能となる。なお、管理者が現場に行った際に、各照明装置１０の操作履歴に関する情報を取得し、サーバ装置１０００へアップロードすることにしてもよい。

次に、図６を用いて、実施形態に係る照明装置１０の構成例について説明する。図６は、実施形態に係る照明装置１０のブロック図である。図６に示すように、照明装置１０は、照明部１１と、通信部１２と、記憶部１３と、制御部１４とを備える。

照明部１１は、図示しない素子モジュールを備える。素子モジュールは、チップオンボード（ＣＯＢ：Chip On Board）型のモジュールであり、基板と発光素子とを備えている。なお、素子モジュールとしては、発光素子であるＳＭＤ（Surface Mount Device）やＣＳＰ（Chip Scale Package）を基板に１つまたは複数並べたものでも良い。

通信部１２は、例えば、ＢＬＥの通信規格に準じた通信装置である。通信部１２は、各端末装置５０と双方向の通信を行うとともに、他の通信部１２との間でメッシュネットワークＮを形成する。

記憶部１３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置により実現される。記憶部１３には、第１端末５０ａによって設定された設定情報および鍵情報や、上述の操作履歴に関する情報などが格納される。

制御部１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路や、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路を採用できる。

制御部１４は、各端末装置５０との通信の接続開始時にセキュリティーキーの交換など各種処理を実行する。また、制御部１４は、端末装置５０から送信されるパケットを解読し、パケットに含まれる制御コマンドが自装置宛てである場合に、かかる制御コマンドを実行し、照明部１１の照明態様を制御する。

また、制御部１４は、自装置宛ての制御コマンドでなかった場合には、制御コマンドを含むパケットをメッシュネットワークＮによって他の照明装置１０へ転送する。かかるパケットを受け取った照明装置１０は、同様に自身宛ての制御コマンドであれば実行し、自身宛ての制御コマンドでなかった場合には、他の照明装置１０へ転送することになる。なお、端末装置５０は、全ての照明装置１０宛ての制御コマンドを照明装置１０に対して送信することも可能である。

次に、図７を用いて、実施形態に係る制御システム１が実行する処理手順について説明する。図７は、実施形態に係る制御システム１が実行する処理手順を示すフローチャートである。

図７に示すように、第１端末５０ａは、対象機器に関する設定情報および鍵情報を生成すると（ステップＳ１１）、生成した設定情報および鍵情報をサーバ装置１０００へアップロードする（ステップＳ１２）。その後、第２端末５０ｂは、サーバ装置１０００に対して設定情報および鍵情報のダウンロード要求を送信する（ステップＳ１３）。

その後、第２端末５０ｂは、サーバ装置１０００から設定情報および設定情報のダウンロードを行い（ステップＳ１４）、処理を終了する。なお、ステップＳ１３〜ステップＳ１４の処理において、サーバ装置１０００は、ダウンロード要求に基づき、第２端末５０ｂに操作権限やアクセス権限が付与された設定情報や鍵情報のみを配信し、第２端末５０ｂは、自装置に操作権限やアクセス権限が付与された設定情報や鍵情報のみダウンロードする。

次に、図８を用いて、実施形態に係るサーバ装置１０００が実行する処理手順について説明する。図８は、実施形態に係るサーバ装置１０００が実行する処理手順を示すフローチャートである。なお、以下では、シミュレーションに伴うサーバ装置１０００の一連の処理について説明する。

図８に示すように、まず、サーバ装置１０００は、シミュレーション要求を取得したか否かを判定し（ステップＳ１０１）、シミュレーション要求を取得した場合（ステップＳ１０２）、異常箇所のシミュレーションを実行する（ステップＳ１０３）。

その後、サーバ装置１０００は、ステップＳ１０３において実行したシミュレーション結果を送信し（ステップＳ１０３）、処理を終了する。また、サーバ装置１０００は、ステップＳ１０１の判定において、シミュレーション要求を取得していない場合には（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、処理を終了する。

ところで、上述した実施形態では、端末装置５０（第１端末５０ａ、第２端末５０ｂ）がメッシュネットワークＮに登録された照明装置１０を制御する場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、端末装置５０は、メッシュネットワークＮに登録された家電製品など、各種対象機器を制御することにしてもよい。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この実施形態は、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
１０ 照明装置（対象機器の一例）
１１ 照明部
１２ 通信部
１３ 記憶部
１４ 制御部
５０ 端末装置
５０ａ 第１端末
５０ｂ 第２端末
５１ 第１通信部
５２ 第２通信部
５３ 記憶部
５４ 制御部
５４ａ アプリ実行部
１０００ サーバ装置

Claims (4)

1. 対象機器の設定情報と、複数の前記対象機器それぞれをノードとするメッシュネットワークに関するセキュリティーキー情報とを生成し、外部装置へアップロードする第１端末と；
   前記外部装置からダウンロードした前記設定情報と、前記セキュリティーキー情報とに基づいて前記対象機器を制御する第２端末と；
   を具備する、制御システム。
2. 前記第１端末は、
   前記対象機器ごとに前記メッシュネットワークへ登録し、
   前記第２端末は、
   接続が許可された前記メッシュネットワークに関する前記設定情報をダウンロードする、
   請求項１に記載の制御システム。
3. 前記対象機器は、
   照明装置および前記照明装置の周囲環境を計測するセンサ
   を含む、請求項１または２に記載の制御システム。
4. 前記外部装置は、
   前記設定情報が紐付けられた前記対象機器の操作履歴に基づいて、前記対象機器の異常箇所のシミュレーションを実行する、
   請求項１または２に記載の制御システム。

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