JP5644785B2 - 制御用ネットワークシステム - Google Patents

Description

本発明は制御用ネットワークシステムに係り、詳しくは、制御装置と被制御装置の間で認証を行う制御用ネットワークシステムに関するものである。

特許文献１には、他の電力線通信装置と電力線通信を行う電力線通信装置であって、電力線通信が可能となった旨を他の電力線通信装置が出力するように、他の電力線通信装置に所定信号を送信する技術が開示されている。
この技術によれば、複数の電力線通信装置が電力線に接続されている場合であっても、確実に希望する電力線通信装置同士で通信を行うことができる。

特開２００８−１９９２７９号公報

制御装置と少なくとも１台以上の被制御装置とから構成された制御用ネットワークシステムでは、外部の機器によって被制御装置が不正に制御操作されるのを防止するため、制御装置と被制御装置の間で認証を行う必要がある。

従来より、制御装置および個々の被制御装置にそれぞれ認証ボタンを装備しておき、制御用ネットワークシステムの管理者が制御用装置の認証ボタンを操作すると、制御装置の生成した認証信号が被制御装置へ送信されるようにした技術が用いられている。

この技術では、制御装置の認証ボタンと被制御装置の認証ボタンとを管理者が略同時に操作し、制御装置の送信した認証信号を被制御装置が受信するのと略同時に、被制御装置の認証ボタンが操作された場合に、被制御装置が制御装置を認証するようになっている。
そのため、外部の機器が認証信号を偽装したダミー信号を生成して送信したとしても、被制御装置がダミー信号を受信するタイミングと、被制御装置の認証ボタンが操作されたタイミングとが偶然合致することはまずあり得ないことから、被制御装置が外部の機器を制御装置として誤認証するおそれはほとんど無く、外部の機器によって被制御装置が不正に制御操作されるのを防止できる。

この技術には、以下の問題がある。
［Ａ］被制御装置が複数台ある場合には、個々の被制御装置毎に認証ボタンを操作するのと略同時に制御装置の認証ボタンを操作しなければならず、全ての被制御装置の認証作業を行うのに多大な時間を要する。
［Ｂ］認証ボタンの操作が困難な場所に被制御装置が設置されている場合には、制御装置の認証ボタンと被制御装置の認証ボタンとを管理者が略同時に操作するのに手間がかかる。
［Ｃ］認証ボタンを設けることによって被制御装置の美観が損なわれる。

例えば、店舗の天井の異なる箇所に設置されている複数台の照明器具を被制御装置とし、１台の制御装置が各種通信（例えば、無線通信、電力線通信を含めた有線通信）を利用し、個々の照明器具の各種制御操作（例えば、点灯・消灯操作、調光操作など）を行うようにした制御用ネットワークシステムが知られている。
この制御用ネットワークシステムでは、愉快犯がいたずらを目論み、外部の通信機器から個々の照明器具に偽の操作情報を送信して不正に制御操作するおそれがあることから、その不正な制御操作を防止するため、個々の照明器具が制御装置を認証する必要がある。

この制御用ネットワークシステムには、以下の問題がある。
［ア］照明器具が複数台あるため、全ての照明器具の認証作業を行うのに多大な時間を要する。
［イ］天井に設置された照明器具に装備した認証ボタンを操作する際に、高所作業を行う必要があるため手間がかかる上に危険である。
［ウ］認証ボタンを操作し易いように照明器具の意匠面に配置すると、照明器具の美観が損なわれる。

ところで、前記の制御用ネットワークシステムにおける制御装置と被制御装置の間の認証について、特許文献１の技術を適用した場合には、各装置内で複雑な処理が必要であるためコストが増大するという問題がある。

本発明は前記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、制御装置と被制御装置の間で認証を行う制御用ネットワークシステムについて、確実な認証を簡便に行うことが可能で、被制御装置の美観を損なわない制御用ネットワークシステムを低コストに提供することにある。

本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。

＜第１の局面＞
第１の局面は、制御装置と、同一の電源から同一の電源スイッチを介して電源が供給される少なくとも１台以上の被制御装置とから構成された制御用ネットワークシステムであって、
前記制御装置は、
制御用ネットワークシステムの管理者が操作する認証ボタンと、
前記認証ボタンの操作時点からの経過時間を計測する第１タイマと、
前記被制御装置を制御するための制御情報と共に、その制御情報の送信時点で第１タイマが計測している第１時間情報を、前記被制御装置へ送信する送信装置とを備え、
前記被制御装置は、
前記電源スイッチの投入時点からの経過時間である第２時間情報を計測する第２タイマと、
前記制御情報および第１時間情報を受信する受信装置とを備え、
管理者は、前記認証ボタンの操作時点から、予め設定しておいたタイムラグの時間範囲内で前記電源スイッチを投入し、
前記被制御装置は、
第１時間情報と第２時間情報との差分が前記タイムラグの時間範囲内に収まっている場合には、前記制御情報が真正なものであると判定して前記制御装置を認証し、
第１時間情報と第２時間情報の差分が前記タイムラグを超えた場合には、前記制御情報が不正なものであると判定して前記制御装置を認証しないものである。

愉快犯がいたずらを目論み、例えば、外部の機器から偽の制御情報のみを被制御装置へ送信した場合、被制御装置は、第１時間情報を受信しないことに基づいて、制御情報が不正なものであると判定するため、外部の機器が不正に認証されるのを防止できる。
また、外部の機器から偽の制御情報と共に偽の第１時間情報が被制御装置へ送信された場合には、タイムラグを十分に短い時間に設定しておけば、偽の第１時間情報が真正な第１時間情報と偶然合致することはまずあり得ない。
そのため、被制御装置は、第１時間情報と第２時間情報の差分がタイムラグの時間範囲内に収まっているかどうかを判定することにより、外部の機器が不正に認証されるのを防止できる。

ここで、第１タイマと第２タイマとは、タイムラグの時間範囲内で同期し、各タイマが計測した時間の差分はタイムラグの時間範囲内に収まる。
尚、タイムラグは、認証ボタンの操作と電源スイッチの投入とに要する管理者の手間を勘案し、適宜な時間（例えば、数十秒間）に設定すればよく、できるだけ短時間に設定することが望ましい。

第１の局面では、被制御装置に認証ボタンを装備する必要がないため、被制御装置に認証ボタンを装備した場合に起こる前記問題［Ａ］〜［Ｃ］を全て解決することが可能になり、確実な認証を簡便に行うことが可能で、被制御装置の美観を損なわない制御用ネットワークシステムを提供できる。
そして、第１の局面によれば、特許文献１の技術に比べて、制御装置および被制御装置における処理が簡単であるため、低コスト化を図ることができる。

＜第２の局面＞
第２の局面は、第１の局面において、前記制御情報はパスワードである。

＜第３の局面＞
第３の局面は、第２の局面において、前記被制御装置が前記制御装置を認証した後に、前記制御装置が前記被制御装置に対して所定の制御操作を行わせるとき、
前記制御装置は、制御操作を行わせるための操作情報と共にパスワードを、前記送信装置を用いて前記被制御装置へ送信し、
前記被制御装置は、送信されてきたパスワードと、前記制御装置の認証時に受信した前記制御情報であるパスワードとが一致しているかどうかを判定し、一致しているならば送信されてきた前記操作情報が真正なものであると認定し、前記操作情報に従った制御操作を実行する。

第３の局面では、被制御装置が外部の機器を認証しなければ、外部の機器から個々の被制御装置に偽の操作情報が送信されたとしても、被制御装置はパスワードの一致判定により偽の操作情報を撥ねることが可能であるため、外部の機器による不正な制御操作を拒否して防止できる。
ここで、制御装置は、認証ボタンの操作後に最初に制御情報であるパスワードを送信する際にだけ第１時間情報を併せて送信し、操作情報を送信する際には第１時間情報は送信しない。
そのため、第３の局面によれば、被制御装置が制御装置を最初に認証した後は、パスワードの一致判定だけを行えばよく、制御装置が個々の被制御装置へ操作情報を送信する度毎に、被制御装置が制御装置を認証する必要がないことから、認証に要する手間を削減することができる。

＜第４の局面＞
第４の局面は、第１の局面において、前記制御情報は、前記被制御装置に所定の制御操作を行わせるための操作情報である。
すなわち、第３の局面に係るパスワードの送信を省き、制御装置が個々の被制御装置へ操作情報を送信する度毎に、被制御装置が制御装置を認証するようにしてもよい。

本発明を具体化した一実施形態の制御用ネットワークシステム１０の構成を示すブロック図。

図１に示すように、本実施形態の制御用ネットワークシステム１０は、１台の制御装置Ｍ、被制御装置としての３台の照明器具Ｓａ〜Ｓｃ、商用電源Ｐ、電源スイッチＫ、屋内電源配線Ｈから構成されており、外部の機器Ｉによる照明器具Ｓａ〜Ｓｃの不正な制御操作を防止することができる。

制御装置（コントローラ）Ｍは、第１タイマＡ、無線通信装置Ｃ、認証装置Ｒを内蔵し、認証ボタンＧが装備されている。
制御用ネットワークシステム１０の管理者が認証ボタンＧを操作すると、認証装置ＲはタイマＡに時間計測を開始させる。
そして、認証装置Ｒは、管理者が予め設定しておいたパスワードを、個々の照明器具Ｓａ〜Ｓｃへ無線通信装置Ｃを用いて順次送信するが、その送信時点でタイマＡが計測している第１時間情報（認証ボタンＧの操作時点から送信時点までの経過時間）をパスワードと共に送信する。
ここで、パスワードは、制御装置Ｍが照明器具Ｓａ〜Ｓｃを制御するための制御情報である。

例えば、認証ボタンＧの操作時点から２分後に制御装置Ｍが照明器具Ｓａへパスワードを送信する場合には、タイマＡが計測した第１時間情報である「２分」をパスワードと共に送信する。
そして、認証ボタンＧの操作時点から４分後に制御装置Ｍが照明器具Ｓｂへパスワードを送信する場合には、タイマＡが計測した第１時間情報である「４分」をパスワードと共に送信する。

照明器具Ｓａ〜Ｓｃは、第２タイマＢ、無線通信装置Ｄ、認証装置Ｕを内蔵し、店舗の天井（図示略）の異なる箇所に設置されており、屋内電源配線Ｈを介して同一の商用電源Ｐおよび同一の電源スイッチＫに接続されて電源が供給されている。
尚、制御装置Ｍの電源については特に限定するものではなく、商用電源Ｐから供給してもよく、照明器具Ｓａ〜Ｓｃとは別個に設けてもよい（例えば、内蔵電池など）。

電源スイッチＫは店舗内の適宜な箇所（例えば、壁面）に設置されており、制御用ネットワークシステム１０の管理者が電源スイッチＫを投入すると、全ての照明器具Ｓａ〜Ｓｃに電源が供給される。
管理者は、制御装置Ｍの認証ボタンＧの操作時点から、予め設定しておいたタイムラグＴの時間範囲内で電源スイッチＫを投入する。
電源スイッチＫが投入されて電源が供給されると、個々の照明器具Ｓａ〜Ｓｃにおいて、認証装置ＵはタイマＢに時間計測を開始させる。

そのため、制御装置ＭのタイマＡと照明器具Ｓａ〜ＳｃのタイマＢとは、タイムラグＴの時間範囲内で同期し、タイマＡ，Ｂが計測した時間の差分はタイムラグＴの時間範囲内に収まる。
尚、タイムラグＴは、認証ボタンＧの操作と電源スイッチＫの投入とに要する管理者の手間を勘案し、適宜な時間（例えば、数十秒間）に設定すればよく、できるだけ短時間に設定することが望ましい。

そして、個々の照明器具Ｓａ〜Ｓｃにおいて、制御装置Ｍの送信したパスワードおよび第１時間情報を無線通信装置Ｄが受信すると、認証装置Ｕは、制御装置Ｍの送信した第１時間情報（タイマＡの計測時間＝認証ボタンＧの操作時点から送信時点までの経過時間）と、その受信時点でタイマＢが計測している第２時間情報（電源スイッチＫの投入時点から受信時点までの経過時間）とを比較し、両者の差分がタイムラグＴの時間範囲内に収まっている場合には、パスワードが真正なものであると判定して制御装置Ｍを認証する。
また、認証装置Ｕは、第１時間情報と第２時間情報の差分がタイムラグＴを超えた場合には、パスワードが不正なものであると判定して制御装置Ｍを認証しない。
ここで、無線通信装置Ｃの送信タイミングと、無線通信装置Ｄの受信タイミングとは略同時である。

例えば、タイムラグＴが２０秒間に設定され、制御装置Ｍの認証ボタンＧの操作時点から１０秒後に電源スイッチＫが投入され、制御装置Ｍが認証ボタンＧの操作時点から２分後に照明器具Ｓａへパスワードを送信したとする。
この場合、第１時間情報は「２分」であり、第２時間情報は「２分１０秒」であるため、照明器具Ｓａの認証装置Ｕは、第１時間情報と第２時間情報の差分である「１０秒」がタイムラグＴ（＝２０秒）の時間範囲内に収まっていることから、パスワードが真正なものであると判定して制御装置Ｍを認証する。

そして、照明器具Ｓａ〜Ｓｃが制御装置Ｍを認証した後に、制御装置Ｍが個々の照明器具Ｓａ〜Ｓｃに対して各種制御操作（例えば、点灯・消灯操作、調光操作など）を行わせるとき、制御装置Ｍの認証装置Ｒは、操作内容を示す操作情報と共にパスワードを、無線通信装置Ｃを用いて照明器具Ｓａ〜Ｓｃへ送信する。
照明器具Ｓａ〜Ｓｃの認証装置Ｕは、送信されてきたパスワードと、制御装置Ｍの認証時に受信したパスワードとが一致しているかどうかを判定し、一致しているならば送信されてきた操作情報が真正なものであると認定し、その操作情報に従った制御操作を実行させる。

ここで、制御装置Ｍは、認証ボタンＧの操作後に最初にパスワードを送信する際にだけ第１時間情報を併せて送信し、操作情報を送信する際には第１時間情報は送信しない。
そのため、照明器具Ｓａ〜Ｓｃが制御装置Ｍを最初に認証した後は、パスワードの一致判定だけを行えばよく、制御装置Ｍが個々の照明器具Ｓａ〜Ｓｃへ操作情報を送信する度毎に、照明器具Ｓａ〜Ｓｃが制御装置Ｍを認証する必要がないことから、認証に要する手間を削減することができる。

ところで、制御用ネットワークシステム１０では、愉快犯がいたずらを目論み、外部の機器Ｉから個々の照明器具Ｓａ〜Ｓｃに偽のパスワードを送信して不正な認証を得た後に、外部の機器Ｉから個々の照明器具Ｓａ〜Ｓｃに偽の操作情報を送信して不正に制御操作しようとするおそれがある。

例えば、外部の機器Ｉから無線通信装置Ｅを用いて偽のパスワードのみが照明器具Ｓａ〜Ｓｃへ送信された場合、照明器具Ｓａ〜Ｓｃの認証装置Ｕは、無線通信装置Ｄが第１時間情報を受信しないことに基づいて、パスワードが不正なものであると判定するため、外部の機器Ｉが不正に認証されるのを防止できる。

また、外部の機器Ｉから無線通信装置Ｅを用いて偽のパスワードと共に偽の第１時間情報が照明器具Ｓａ〜Ｓｃへ送信された場合には、タイムラグＴを十分に短い時間に設定しておけば、偽の第１時間情報が真正な第１時間情報と偶然合致することはまずあり得ない。
そのため、照明器具Ｓａ〜Ｓｃの認証装置Ｕは、前記のように、第１時間情報と第２時間情報の差分がタイムラグＴの時間範囲内に収まっているかどうかを判定することにより、外部の機器Ｉが不正に認証されるのを防止できる。

そして、照明器具Ｓａ〜Ｓｃが外部の機器Ｉを認証しなければ、外部の機器Ｉから個々の照明器具Ｓａ〜Ｓｃに偽の操作情報が送信されたとしても、照明器具Ｓａ〜Ｓｃの認証装置Ｕによるパスワードの一致判定により偽の操作情報を撥ねることが可能であるため、外部の機器Ｉによる不正な制御操作を拒否して防止できる。

以上のように、本実施形態では、照明器具Ｓａ〜Ｓｃに認証ボタンを装備する必要がないため、照明器具Ｓａ〜Ｓｃに認証ボタンを装備した場合に起こる前記問題［ア］〜［ウ］を全て解決することが可能になり、確実な認証を簡便に行うことが可能で、照明器具Ｓａ〜Ｓｃの美観を損なわない制御用ネットワークシステム１０を提供できる。
そして、制御用ネットワークシステム１０によれば、特許文献１の技術に比べて、制御装置Ｍおよび照明器具Ｓａ〜Ｓｃにおける処理が簡単であるため、低コスト化を図ることができる。

＜別の実施形態＞
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、前記実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。

［１］パスワードの送信を省き、制御装置Ｍが個々の照明器具Ｓａ〜Ｓｃへ操作情報を送信する度毎に、照明器具Ｓａ〜Ｓｃが制御装置Ｍを認証するようにしてもよい。

すなわち、制御装置Ｍの認証装置Ｒは、操作情報と共に、その操作情報の送信時点でタイマＡが計測している第１時間情報を、無線通信装置Ｃを用いて個々の照明器具Ｓａ〜Ｓｃへ送信する。
そして、個々の照明器具Ｓａ〜Ｓｃにおいて、制御装置Ｍの送信した操作情報および第１時間情報を無線通信装置Ｄが受信すると、認証装置Ｕは、第１時間情報と第２時間情報との差分がタイムラグＴの時間範囲内に収まっている場合には、操作情報が真正なものであると判定して制御装置Ｍを認証し、操作情報に従った操作を実行させる。
また、認証装置Ｕは、第１時間情報と第２時間情報の差分がタイムラグＴを超えた場合には、操作情報が不正なものであると判定して制御装置Ｍを認証しない。
ここで、操作情報は、制御装置Ｍが照明器具Ｓａ〜Ｓｃを制御するための制御情報である。

［２］商用電源Ｐをその他の電源（例えば、専用の交流電源、電池など）に置き換えてもよい。

［３］制御装置Ｍを複数台設けてもよく、その場合には、個々の制御装置Ｍと個々の照明器具Ｓａ〜Ｓｃとの間で前記と同様の認証動作を行えばよい。

［４］無線通信装置Ｃ，Ｄを各種の有線通信装置に置き換えてもよく、その場合には、どのような通信回線（例えば、専用回線、インターネット回線、電力線など）を用いてもよい。
例えば、電力線通信を用いる場合には、無線通信装置Ｃ，Ｄを電力線通信装置に置き換えると共に、それら電力線通信装置を屋内電源配線Ｈに接続すればよいため、専用の通信回線を設ける必要が無く、低コスト化を図ることができる。

［５］照明器具Ｓａ〜Ｓｃに限らず、制御装置と少なくとも１台以上の被制御装置とから構成された制御用ネットワークシステムであれば、どのような被制御装置に適用してもよい。

本発明は、前記各局面および前記実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。

１０…制御用ネットワークシステム
Ｍ…制御装置
Ｓａ〜Ｓｃ…照明器具（被制御装置）
Ｐ…商用電源
Ｋ…電源スイッチ
Ｈ…屋内電源配線
Ｉ…外部の機器
Ａ…第１タイマ
Ｂ…第２タイマ
Ｃ，Ｅ…無線通信装置（送信装置）
Ｄ…無線通信装置（受信装置）
Ｒ，Ｕ…認証装置
Ｇ…認証ボタン

Claims (4)

1. 制御装置と、同一の電源から同一の電源スイッチを介して電源が供給される少なくとも１台以上の被制御装置とから構成された制御用ネットワークシステムであって、
   前記制御装置は、
   制御用ネットワークシステムの管理者が操作する認証ボタンと、
   前記認証ボタンの操作時点からの経過時間を計測する第１タイマと、
   前記被制御装置を制御するための制御情報と共に、その制御情報の送信時点で第１タイマが計測している第１時間情報を、前記被制御装置へ送信する送信装置とを備え、
   前記被制御装置は、
   前記電源スイッチの投入時点からの経過時間である第２時間情報を計測する第２タイマと、
   前記制御情報および第１時間情報を受信する受信装置とを備え、
   管理者は、前記認証ボタンの操作時点から、予め設定しておいたタイムラグの時間範囲内で前記電源スイッチを投入し、
   前記被制御装置は、
   第１時間情報と第２時間情報との差分が前記タイムラグの時間範囲内に収まっている場合には、前記制御情報が真正なものであると判定して前記制御装置を認証し、
   第１時間情報と第２時間情報の差分が前記タイムラグを超えた場合には、前記制御情報が不正なものであると判定して前記制御装置を認証しない制御用ネットワークシステム。
2. 前記制御情報はパスワードである、請求項１に記載の制御用ネットワークシステム。
3. 前記被制御装置が前記制御装置を認証した後に、前記制御装置が前記被制御装置に対して所定の制御操作を行わせるとき、
   前記制御装置は、制御操作を行わせるための操作情報と共にパスワードを、前記送信装置を用いて前記被制御装置へ送信し、
   前記被制御装置は、送信されてきたパスワードと、前記制御装置の認証時に受信した前記制御情報であるパスワードとが一致しているかどうかを判定し、一致しているならば送信されてきた前記操作情報が真正なものであると認定し、前記操作情報に従った制御操作を実行する、請求項２に記載の制御用ネットワークシステム。
4. 前記制御情報は、前記被制御装置に所定の制御操作を行わせるための操作情報である、請求項１に記載の制御用ネットワークシステム。

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