JP5903627B2 - 負荷制御システム、制御ユニット - Google Patents

Description

本発明は、負荷機器の遠隔制御を行う負荷制御システム、制御ユニットに関するものである。

従来から、通信技術を用いて複数台の負荷機器の遠隔監視制御を行う負荷制御システムが提案されている。この負荷制御システムは、通信技術を用いているから、複数台の負荷機器を一括して制御することが可能になっている。

たとえば、特許文献１には、負荷機器としての照明装置の遠隔監視制御を行う構成で、複数の照明装置を一括して制御する際の点灯制御用データを設定するために用いられる一括制御用端末装置が記載されている。一括制御用端末装置は、一括制御の対象となる照明装置を指定する対象指定部を備え、対象指定部で指定される一括制御の対象となる照明装置とその点灯状態を特定する点灯制御用データを生成している。

一括制御用端末装置で作成された点灯制御用データは伝送制御装置に送信され、伝送制御装置は点灯制御用データを受信すると、点灯制御用データで示された一括制御の対象である照明装置の点灯状態を制御する。点灯制御用データは、遠隔監視制御システム内のすべての照明装置について一括制御の対象か非対象かを示す制御対象情報と、一括制御後の点灯状態を示す制御内容情報とによって構成されている。

特開２０１１−４３３６号公報

特許文献１に記載された技術は、一括制御用端末装置から制御対象情報と制御内容情報とを含む点灯制御用データを送信しているが、一括制御が可能な照明器具の範囲は、１台の伝送制御装置に信号線を介して接続された範囲になる。したがって、一括制御が可能な照明器具の台数は、１台の伝送制御装置による制御が許容された最大数に制限されることになる。たとえば、特許文献１に記載された構成では、照明装置を識別するアドレスが８ビットで表されているから、区別可能な照明装置の回路数は最大で２５６回路に制限される。

事務所ビルや商業ビルのように多数台の負荷機器が使用される施設では、１台の伝送制御装置による管理範囲は１フロア以下とすることが望ましいから、施設全体の負荷機器を管理するには、複数台の伝送制御装置が必要になる。そのため、複数台の伝送制御装置を統括する上位装置を設けることが提案されている。

ところで、上位装置を用いて負荷機器を一括制御する場合、制御対象になる負荷機器が複数台の伝送制御装置に跨って管理されている場合がある。この場合、制御対象である負荷機器を管理している伝送制御装置を指定し、その伝送制御装置の中で負荷機器を指定しなければならないから、一括制御の制御対象を指定するための情報量が増加し、上位装置と伝送制御装置との間のトラフィックが増加する。

本発明は、上位装置から伝送制御装置に一括制御の制御対象を指示する際のトラフィックの増加を抑制する負荷制御システムを提供することを目的とし、さらに、この負荷制御システムで用いる制御ユニットを提供することを目的とする。

本発明に係る負荷制御システムは、上記目的を達成するために、１ないし複数の負荷機器に通信線を通して制御内容を指示する制御ユニットと、前記制御ユニットに１ないし複数の前記負荷機器の前記制御内容を一括して指示する上位装置とを備え、前記上位装置は、制御内容が同種類である前記負荷機器を指定する対象指定情報と、前記対象指定情報で指定した前記負荷機器に与える前記制御内容を示す制御情報とで表された１ないし複数の制御要求を前記制御ユニットに伝送し、前記制御ユニットは、前記上位装置から受け取った１ないし複数の前記制御要求を前記負荷機器に一対一に対応した前記制御内容に展開する解析処理部を備え、前記解析処理部は、前記負荷機器ごとに制御内容を格納するスロットを有した状態バッファを備え、前記上位装置から前記制御要求を受け取ったときに、前記状態バッファの各スロットに格納された制御内容に、前記上位装置から受け取った前記制御要求を反映させる演算を行うことにより、前記負荷機器ごとの制御内容を決定することを特徴とする。
また、本発明に係る他の負荷制御システムは、上記目的を達成するために、１ないし複数の負荷機器に通信線を通して制御内容を指示する制御ユニットと、前記制御ユニットに１ないし複数の前記負荷機器の前記制御内容を一括して指示する上位装置とを備え、前記上位装置は、制御内容が同種類である前記負荷機器を指定する対象指定情報と、前記対象指定情報で指定した前記負荷機器に与える前記制御内容を示す制御情報とで表された１ないし複数の制御要求を前記制御ユニットに伝送し、前記制御ユニットは、前記上位装置から受け取った１ないし複数の前記制御要求を前記負荷機器に一対一に対応した前記制御内容に展開する解析処理部を備え、前記負荷機器の制御内容はオンとオフとから選択され、前記解析処理部は、前記負荷機器ごとに対応付けたビットの位置に制御内容を表すビット値を割り当てて格納するスロットを有した状態バッファを備え、前記上位装置から前記制御要求を受け取ったときに、前記状態バッファの各ビットの位置のビット値と、前記上位装置から受け取った前記対象指定情報の各ビットの位置のビット値とに、前記制御情報に応じた論理演算を行うことにより、前記負荷機器ごとの制御内容を決定することを特徴とする。

この負荷制御システムにおいて、前記対象指定情報は、ビット位置を前記負荷機器に一対一に対応付けたビット列であって、各ビット位置のビット値により前記制御情報の適用の可否を指示することが好ましい。

この負荷制御システムにおいて、前記負荷機器は、照明器具であることが好ましい。

この負荷制御システムにおいて、前記制御情報は、前記照明器具の調光率を表すことが好ましい。

本発明に係る制御ユニットは、前記負荷制御システムに用いられ、前記上位装置から受け取った１ないし複数の前記制御要求を前記負荷機器に一対一に対応した前記制御内容に展開する解析処理部を備え、前記解析処理部は、前記負荷機器ごとに制御内容を格納するスロットを有した状態バッファを備え、前記上位装置から前記制御要求を受け取ったときに、前記状態バッファの各スロットに格納された制御内容に、前記上位装置から受け取った前記制御要求を反映させる演算を行うことにより、前記負荷機器ごとの制御内容を決定することを特徴とする。
本発明に係る他の制御ユニットは、前記負荷制御システムに用いられ、前記上位装置から受け取った１ないし複数の前記制御要求を前記負荷機器に一対一に対応した前記制御内容に展開する解析処理部を備え、前記負荷機器の制御内容はオンとオフとから選択され、前記解析処理部は、前記負荷機器ごとに対応付けたビットの位置に制御内容を表すビット値を割り当てて格納するスロットを有した状態バッファを備え、前記上位装置から前記制御要求を受け取ったときに、前記状態バッファの各ビットの位置のビット値と、前記上位装置から受け取った前記対象指定情報の各ビットの位置のビット値とに、前記制御情報に応じた論理演算を行うことにより、前記負荷機器ごとの制御内容を決定することを特徴とする。

本発明の構成によれば、上位装置から一括制御の制御対象および制御内容を伝送制御装置に通知する際に、個別の負荷機器を指定するのではなく、伝送制御装置が保有する一括制御の制御内容を指定するから、個々の負荷機器を指定する場合よりも情報量を低減させることになる。すなわち、上位装置から伝送制御装置に一括制御の制御対象を指示する際のトラフィックの増加が抑制される。また、伝送制御装置は、複数の制御内容を受け取ると、負荷機器ごとの制御内容に展開し、受け取った制御内容のうち最新の制御内容を負荷機器に指示するから、同一の負荷機器に対する制御内容の競合が回避される。

（ａ）は実施形態を示す概略構成図、（ｂ）は同上に用いるパケットの構成例を示す図である。 同上を適用するシステム構成例を示す図である。 同上に用いるメンバーリストの例を示す図である。 同上に用いるパケットの構成例を示す図である。 同上における動作特性を示す図である。 同上において制御内容がオンである動作例を示す図である。 同上において制御内容がオフである動作例を示す図である。 同上において制御内容が調光率である動作例を示す図である。 同上において制御内容がパターン名である動作例を示す図である。

以下では、図２に示す構成の負荷制御システムを想定して説明する。この負荷制御システムは、事務所ビルあるいは商業ビルで用いることを想定しているが、病院、ホテル、集合住宅などの建物において使用することを妨げるものではない。すなわち、多数個の負荷機器の動作を集中して管理する負荷制御システムであればよく、以下に説明する技術の適用範囲は実施形態の構成および用途に限定されない。

負荷制御システムは、図２に示すように、伝送制御装置としての制御ユニット１０を用いて構築される下位ネットワークと、コントローラ４１と管理サーバ４２と管理端末５０とが含まれる上位ネットワークとを備える。負荷制御システムは、上位ネットワークと下位ネットワークとを備える階層化されたネットワークを構築している。

制御ユニット１０とコントローラ４１とは通信線Ｌ４を介して互いに通信する。上位ネットワークと下位ネットワークとは、制御ユニット１０とコントローラ４１とを通して相互に情報の伝送を行う。１台のコントローラ４１が通信可能である制御ユニット１０の台数には制限があり、１台のコントローラ４１は、たとえば最大で８台の制御ユニット１０との通信が可能になっている。

まず、下位ネットワークの構成の概要を説明する。図示例では、負荷機器２１が照明器具である場合を想定しているが、管理対象である負荷機器２１が多数存在していれば、以下に説明する技術の要部を適用可能である。たとえば、負荷機器２１は空調装置や換気扇でもよい。ただし、以下の説明は、負荷機器２１が照明器具である場合について説明しているので、照明器具に符号「２１」を付して説明する。

照明器具２１の点灯状態は、所定の事象を検出する監視装置３０での監視情報の変化を契機として変化する。照明器具２１の点灯状態は、点灯および消灯のみであってもよいが、調光可能な照明器具２１であれば調光レベルを含み、調色可能な照明器具２１であれば発光色を含む。

監視装置３０は、人の操作を検出する壁スイッチ３１、照明器具２１が照明する空間における人の存否を検出する人感センサ３２、照明器具２１が照明する空間の明るさを検出する明るさセンサ３３を想定する。これらの監視装置３０は、通信線Ｌ１を介して制御ユニット１０と接続され、監視装置３０が検出した監視情報を制御ユニット１０に伝送するために通信機能を備えている。

つまり、壁スイッチ３１、人感センサ３２、明るさセンサ３３は、所定の事象を検出するためのスイッチないしセンサと、検出した事象の内容を制御ユニット１０に通知する通信機能を備える。壁スイッチ３１は人による操作の有無という事象を検出し、人感センサ３２は人の存否という事象を検出し、明るさセンサ３３は照度が設定範囲か否かという事象を検出する。これらの事象は、いずれも制御対象である照明器具２１の点灯状態を変化させるための契機となる事象である。

監視装置３０は、照明器具２１の点灯状態を変化させるための契機となる事象を検出する構成であれば、上述した例以外の構成であってもよい。たとえば、煙センサや炎センサのように防災用のセンサ、個人を認証する認証装置、カメラを用いて人の存在位置や人数を計測するセンサなども、監視装置３０として用いることが可能である。

照明器具２１は、通信線Ｌ３を介して伝送アダプタ２０に接続され、伝送アダプタ２０は、通信線Ｌ２を介して制御ユニット１０に接続されている。伝送アダプタ２０は、照明器具２１との間でＤＡＬＩ（Digital Addressable Lighting Interface）規格に準拠する通信を行う。ただし、負荷機器２１が照明器具ではない場合、伝送アダプタ２０が省略されるか、伝送アダプタ２０と負荷との間の通信に他の規格が用いられる。１台の伝送アダプタ２０は複数系統（ここでは、最大４系統）の通信線Ｌ３が接続可能であり、通信線Ｌ３の系統ごとに点灯状態を個別に制御可能な照明器具２１が複数台（ここでは、最大１６台）ずつ接続可能になっている。ここに、個別に制御可能な照明器具２１の台数は、個別に制御可能な照明器具２１の回路数を意味する。したがって、１回路に複数台の照明器具２１が含まれている場合でも１台の照明器具２１という。

照明器具２１の点灯状態は、伝送アダプタ２０を通して制御ユニット１０から指示を受けることにより制御される。制御ユニット１０は、伝送アダプタ２０を中継に用いて、制御対象の照明器具２１を特定する識別情報と、制御対象の照明器具２１に指示する点灯状態とを含む情報を伝送することにより、制御対象の照明器具２１の点灯状態を指示する。

通信線Ｌ１における通信は、時分割多重伝送によるポーリング方式を基本にし、監視装置３０が所定の事象を検出したときに監視装置３０から制御ユニット１０に割込信号を送信する構成を採用している。つまり、制御ユニット１０は、常時は、個々の監視装置３０に循環的にアクセスして監視装置３０からの要求を順番に処理するが、いずれかの監視装置３０から割込信号を受信すると、当該監視装置３０が検出した事象に対する応答を割込処理で優先的に行う。このような処理は、割込ポーリング方式と呼ばれ、単純なポーリング方式と比べて事象の検出に対する応答性が高くなる。

制御ユニット１０と監視装置３０との間の通信線Ｌ１は２線式であり、通信線Ｌ１を伝送される信号は、極性が交番するベースバンド信号を用いる。監視装置３０は、通信線Ｌ１を伝送される信号を整流することにより、動作のための電力を得る。また、通信線Ｌ１を伝送される信号の１フレームは、各監視装置３０を特定するアドレスデータおよび制御データを含む送信帯、監視装置３０からの要求を返送する返信帯、フレームの開始位置を示すスタートパルスなどを含む。送信帯に伝送されるアドレスデータ、制御データ、スタートパルスは、通信線Ｌ１の線間電圧を変化させる電圧信号が用いられ、返信帯に伝送される信号は、通信線Ｌ１の線間のインピーダンスを変化させて電流変化により伝送される電流信号が用いられる。制御データは、照明器具２１のオンオフ、調光レベルを含む。

制御ユニット１０と伝送アダプタ２０との間の信号伝送に用いる通信線Ｌ２は、通信専用であってもよいが、ここでは照明器具２１に電力を供給する電力線を通信用に兼用している。通信線Ｌ２は、配電線を通信線としても用い、電力線搬送通信の技術を用いて制御ユニット１０と伝送アダプタ２０との間の通信を行っている。なお、上述した構成からわかるように、図２に示す負荷制御システムにおいて、制御ユニット１０は、個々の照明器具２１の動作を決める制御データを伝送する。

上位ネットワークを構築するコントローラ４１と管理サーバ４２と管理端末５０とは通信線Ｌ５を介して情報を伝送する。コントローラ４１に接続された通信線Ｌ４と通信線Ｌ５とは、汎用の規格が用いられる。ここでは、通信線Ｌ４および通信線Ｌ５を用いる通信の規格は、可変長のパケットを全二重で伝送可能とし、伝送速度が１００Ｍｂｐｓ程度であるEthernet（登録商標）を想定している。

コントローラ４１は、制御ユニット１０と通信することにより、監視装置３０が検出した事象に対応した照明器具２１の点灯状態の指示内容を取得する機能を有する。また、コントローラ４１は、照明器具２１の点灯状態の指示内容を集約した後、制御ユニット１０に振り分けて通知する機能も有している。コントローラ４１の機能は後述する。

管理サーバ４２は、サーバコンピュータであって、照明器具２１の点灯状態をタイムスケジュールに従って変化させるスケジュール制御を行い、アナンシエータとして照明器具２１の動作状態を監視し故障やランプの球切れのような保全監視を行う。また、管理サーバ４２は、後述する管理端末５０と組み合わせることによって、負荷機器２１を手動で制御する機能も備える。

照明器具２１のスケジュール制御を行う場合、制御の対象とする照明器具２１、制御の対象である照明器具２１の点灯状態、当該制御の開始日時および終了日時の組が、タイムスケジュールとして管理サーバ４２に登録される。管理サーバ４２は、現在日時を計時する内蔵時計（リアルタイムクロック）を備える。管理サーバ４２は、タイムスケジュールとして登録された開始時刻が内蔵時計で計時されている現在日時に一致すると登録された制御を開始し、タイムスケジュールとして登録された終了時刻が現在日時に一致すると制御を終了する。

管理端末５０は、個々の照明器具２１の点灯状態、故障や球切れのような保全監視の情報を表示するモニタ装置５１と、モニタ装置５１に表示する内容を選択するための操作部５２とを備えている。ここでは、管理端末５０が適宜のプログラムを実行する汎用のコンピュータで実現されている場合を想定しているが、管理端末５０は、いわゆるタブレット端末で実現されていてもよい。管理端末５０は、モニタ装置５１に表示する内容を管理サーバ４２から取得し、管理サーバ４２を通して操作部５２の操作内容を照明器具２１の点灯状態に反映させる。そのため、管理端末５０は、管理サーバ４２から提供されるサービスを閲覧するブラウザ機能を有する。

ところで、照明器具２１の制御種別には、照明器具２１ごとに１台ずつ点灯状態を指定する「個別制御」と、複数台の照明器具２１の点灯状態をまとめて指定する「グループ制御」および「パターン制御」とがある。グループ制御は、まとめて制御される複数台の照明器具２１について同じ点灯状態を指定する制御であり、パターン制御は、一斉に制御される複数台の照明器具２１について個々に点灯状態を指定する制御である。すなわち、グループ制御を行う場合は、１種類の点灯状態と当該点灯状態とする複数台の照明器具２１とが指定される。

管理サーバ４２が管理するタイムスケジュールにおいて、制御の対象とする照明器具２１が、グループ制御あるいはパターン制御である場合には、一斉に制御される複数台の照明器具２１の集合に対して付与された名称が用いられる。ここでは、グループ制御の対象になる複数台の照明器具２１を指定する名称を「グループ名」と呼び、パターン制御の対象になる複数台の照明器具２１を指定する名称を「パターン名」と呼ぶ。グループ名で指定される複数台の照明器具２１は、別途に点灯状態を指定してタイムスケジュールを登録する必要がある。一方、パターン名で指定される複数台の照明器具２１は、点灯状態がすでに指定されているから、タイムスケジュールにはパターン名のみを登録すればよい。

上述したコントローラ４１と管理サーバ４２との機能は、物理的には１台のコンピュータで構成されていてもよい。したがって、図１に示す構成例では、コントローラ４１と管理サーバ４２とを一体化した上位装置４０を構成し、コントローラ４１として機能する第１処理部４３と、管理サーバ４２として機能する第２処理部４４とを上位装置４０に設けている。

本実施形態は、上位ネットワークと下位ネットワークとを備えているから、グループ制御およびパターン制御の対象である複数台の照明器具２１を、１つの下位ネットワークの範囲内で指定する場合と、複数の下位ネットワークに跨る範囲で指定する場合とがある。

前者の場合、グループ名やパターン名に対応付けられる照明器具２１は、１台の制御ユニット１０の管理下であるから、グループ名やパターン名と一群の照明器具２１との対応付けは、制御ユニット１０が行う。後者の場合、グループ名やパターン名に対応付けられる照明器具２１が複数台の制御ユニット１０で管理されるから、グループ名やパターン名と一群の照明器具２１との対応付けは、コントローラ４１（つまり、第１処理部４３）が行う。

ここで、コントローラ４１は複数の制御ユニット１０が管理する照明器具２１に跨る範囲でグループ制御やパターン制御が可能であるから、管理サーバ４２（つまり、第２処理部４４）は、１個以上のグループ名の集合や１個以上のパターン名の集合を扱うことが可能である。以下では、グループ名の集合の名称を「コントローラグループ名」と呼び、パターン名の集合の名称を「コントローラパターン名」と呼ぶ。

いま、コントローラグループ名をＣＧｒｊ、コントローラパターン名をＣＰｔｋ、グループ名をＧｒｍ、パターン名をＰｔｎで表す。ただし、ｊ，ｋ，ｍ，ｎは自然数である。この符号を用いると、たとえば、ＣＧｒ１＝（Ｇｒ１，Ｇｒ２，Ｇｒ４）、ＣＧｒ２＝（Ｇｒ４，Ｇｒ５，Ｇｒ６）のように、１個以上のグループ名で表される照明器具２１の集合を、１つのコントローラグループ名ＣＧｒｊで表すことが可能になる。また、たとえば、ＣＰｔ１＝（Ｐｔ１，Ｐｔ３）、ＣＰｔ３＝（Ｐｔ２，Ｐｔ４，Ｐｔ５）のように、１個以上のパターン名で表される照明器具２１の集合を、１つのコントローラパターン名ＣＰｔｋで表すことが可能になる。

コントローラグループ名とグループ名との対応関係、およびコントローラパターン名とパターン名との対応関係は、コントローラ４１に登録される。コントローラ４１は、コントローラグループ名をグループ名の集合に展開し、コントローラパターン名をパターン名の集合に展開する。ここに、個別の照明器具２１とグループ名やパターン名は、制御ユニット１０において対応付けられている。

一方、照明器具２１の点灯状態は、管理サーバ４２が管理するタイムスケジュールだけではなく、上述のように、監視装置３０が検出した監視情報によっても変化する。下位ネットワークの範囲内での照明器具２１に対する点灯状態の指示は、実際には、制御ユニット１０が行うから、制御ユニット１０は個々の照明器具２１に対して点灯状態を指示しなければならない。一方、複数台の制御ユニット１０に跨る制御を行う場合、個々の制御ユニット１０だけでは、他の制御ユニット１０と連携して照明器具２１を制御することはできない。

コントローラ４１は、複数の制御ユニット１０に管理されている照明器具２１をまとめて取り扱うことと、個々の制御ユニット１０が管理下の照明器具２１に指示を与えることとを両立させる機能を有している。コントローラ４１は、管理サーバ４２がタイムスケジュールに従って送出した制御対象の情報を取得する機能と、監視装置３０が検出した監視情報に対応する制御対象の情報を取得する機能とを備える。

管理サーバ４２は、上述したように、タイムスケジュールにおける制御の対象を、グループ名やパターン名、あるいはコントローラグループ名として登録している。したがって、コントローラ４１は、それぞれの制御ユニット１０に通知すべきグループ名やパターン名を取得する。

上述したように、コントローラ４１は、制御ユニット１０と管理サーバ４２とから取得した情報を用いることにより、すべての制御ユニット１０に対して、制御の対象となる照明器具２１を含んでいるか否かを知ることができる。そのため、コントローラ４１は、制御ユニット１０と管理サーバ４２とから取得した制御の対象の情報を用いて、制御ユニット１０ごとに制御の対象を仕分ける機能を有する。コントローラ４１は、制御ユニット１０ごとに仕分けた制御の対象を、それぞれの制御ユニット１０に送信する。このように、複数の装置から取得した情報を仕分け、送り先である制御ユニット１０ごとにまとめて送る処理を、以下では「まとめ送り処理」という。

「まとめ送り処理」の対象となる情報は、実質的に同時とみなされる程度の比較的短い時間である受付時間内にコントローラ４１が取得する情報である。たとえば、タイムスケジュールによる照明器具２１の制御情報と、監視装置３０による照明器具２１の制御情報とが受付時間内に入力され、かつ送り先が同じ制御ユニット１０である制御情報が含まれている場合、まとめ送り処理がなされる。

ここで、コントローラ４１が受け取った制御情報にコントローラグループ名が含まれている場合、コントローラ４１は、コントローラグループ名を個々の制御ユニット１０に対応付けられたグループ名に展開する。また、コントローラ４１が受け取った制御情報にコントローラパターン名が含まれている場合、コントローラ４１は、コントローラパターン名を個々の制御ユニット１０に対応付けられたパターン名に展開する。コントローラグループ名やコントローラパターン名を展開した後には、コントローラ４１が扱う制御情報は、個別制御、グループ制御、パターン制御のいずれかになるから、コントローラ４１は、制御情報を送り先の制御ユニット１０ごとにまとめ、制御ユニット１０ごとに制御情報をまとめて送信する。コントローラ４１から制御ユニット１０へは、コントローラ４１が制御情報を受け取った時間順で制御情報がシリアル伝送により伝送される。

コントローラ４１から１個のパケットで制御ユニット１０に伝送されるペイロードの容量には制限があるから、まとめ送り処理によって伝送される情報の情報量が多い場合は、複数のパケットに分割して伝送される。この場合、制御ユニット１０は、まとめ送り処理によって複数回に分割されて受け取った情報を、一連のまとまった情報として扱うことが必要になる。

以下では、図２に示した構成の一部を簡略化した図１の構成を用いて説明する。図１（ａ）に示す構成は、図２に示した構成についてコントローラ４１と管理サーバ４２との機能をまとめて上位装置４０として記載している。コントローラ４１の機能は第１処理部４３で実現され、管理サーバ４２におけるタイムスケジュールの管理のようなトランザクションの管理は第２処理部４４で実現される。制御ユニット１０、第１処理部４３、第２処理部４４は、いずれもマイコンのようにプログラムに従って動作するデバイスをハードウェア要素として備える。ここでは、制御ユニット１０、第１処理部４３、第２処理部４４をそれぞれ構成する主要なハードウェア要素としてＲＩＳＣプロセッサを想定している。上位装置４０には、実際は、複数台の制御ユニット１０が接続されるが、図１（ａ）では制御ユニット１０を１台だけ記載している。

上位装置４０は、上述したように、制御ユニット１０に伝送する情報を制御ユニット１０ごとにまとめて送信する「まとめ送り処理」を行う。すなわち、第１処理部４３は、コントローラグループ名をグループ名に展開し、コントローラパターン名をパターン名に展開した後、送信先の制御ユニット１０ごとにグループ名およびパターン名を仕分け、送信先の制御ユニット１０にそれぞれ送信する。

制御ユニット１０は、コントローラグループ名をグループ名に展開し、コントローラパターン名をパターン名に展開するために、たとえば、図３に示すようなメンバーリスト１２を備える。図示するメンバーリスト１２において、各行は、コントローラグループ名（ＣＧｒ１，ＣＧｒ２，…，ＣＧｒ２０４８）を表し、各列は、制御ユニット１０と各制御ユニット１０が管理するグループ名との組合せを表している。たとえば、「１−２」は、１番の制御ユニット１０のグループ名Ｇｒ２を表し、「８−２５６」は８番の制御ユニット１０のグループ名Ｇｒ２５６を表している。

また、メンバーリスト１２において、行と列とが交差する区画（マス目）に記入された数値が「０」である場合はメンバー外を意味し、数値が「１」である場合はメンバーを意味する。図示例であれば、グローバルグループ名ＣＧｒ２は、「１−２」「１−２５６」はメンバーであるが、「１−１」「８−１」はメンバー外になる。

このようなメンバーリスト１２を用いることによって、コントローラグループ名の制御対象としてのグループ名がビット列で表されることになる。また、コントローラグループ名に対応したビット列から、制御ユニット１０に応じた位置のビット列を切り出すことによって、制御ユニット１０ごとに伝送するビット列を抽出することができる。このような構成のメンバーリスト１２を用いることによって、コントローラグループ名を制御ユニット１０ごとのグループ名に簡単に展開することができる。コントローラパターン名についても、同様のメンバーリスト１２を構成しておけば、制御ユニット１０ごとのパターン名に容易に展開することができる。

上位装置４０は、上述したまとめ送り処理を行って、制御ユニット１０ごとに制御要求をまとめて伝送する。すなわち、上位装置４０は、制御ユニット１０に伝送する制御要求が発生するとすぐに制御ユニット１０に伝送するのではなく、所定の受付時間内に第１処理部４３に入力された制御要求を、制御ユニット１０ごとに仕分けたバッファに一時的に保存する。したがって、１台の制御ユニット１０に伝送する制御要求が受付時間内に複数発生した場合でも、バッファに保存された複数個の制御要求を、図４に示すように、パケットとしてまとめて制御ユニット１０に伝送することが可能になる。

図４に示すパケットは、待ち行列として保持された複数の制御要求（制御Ａ、制御Ｂ、…制御Ｅ）を直列に連結し、送信元（上位装置４０）のアドレスＳＡと送信先（制御ユニット１０）のアドレスＤＡとを含むヘッダを先頭に付加してある。コントローラグループ名を展開した場合のグループ名を制御ユニット１０に伝送する場合、制御要求は、制御対象としてのグループ名を表すビット列と、当該グループ名で表される照明器具２１の集合に指示する点灯状態とで表される。

言い換えると、制御要求は、制御対象を指定する「対象指定情報」と、制御対象に指示する「制御情報」との組合せになる。そのため、図４に示したパケットは、より具体的には、図１（ｂ）の形式になる。図１（ｂ）における「ヘッダ」は図４のアドレスＳＡ，ＤＡに相当し、「制御情報」と「対象指定情報」との組合せは図４の「制御Ａ」などに相当する。なお、図１（ｂ）に示すパケットの末尾には、エラー検出用のチェックビット「ＣＲＣ」を付加している。

いま、コントローラグループＣＧｒ１，ＣＧｒ３について点灯状態として「オン」が指示され、コントローラグループＣＧｒ２について点灯状態として「オフ」が指示されたとする。この場合、第１処理部４３は、まずメンバーリスト１２からＣＧｒ１，ＣＧｒ２，ＣＧｒ３にそれぞれ対応するビット列を抽出し、制御ユニット１０ごとのビット列に切り分ける。次に、第１処理部４３は、切り分けたビット列を対象指定情報とし、それぞれのビット列に「オン」または「オフ」の制御情報を結合し、送信元の上位装置４０のアドレスと送信先の制御ユニット１０のアドレスとをヘッダとしたパケットを生成する。生成されたパケットは、それぞれの制御ユニット１０に伝送され、制御ユニット１０においてグループ名がさらに展開されて照明器具２１の制御に用いられる。

上述のように、上位装置４０が、複数の制御要求を可変長のパケットにまとめてから制御ユニット１０に伝送するから、制御要求ごとに個別のパケットで伝送する場合と比べて、通信線Ｌ４におけるトラフィックの総量を低減させることが可能になる。しかも、上位装置４０は、照明器具２１を個別に指定した情報を制御ユニット１０に伝送するのではなく、グループ名あるいはパターン名を制御ユニット１０に伝送するから、個々の照明器具２１ごとの情報を伝送するよりもペイロードの容量を低減できる。

制御ユニット１０は、上位装置４０から受け取ったパケットを照明器具２１ごとの制御内容に展開して再構成し、通信線Ｌ２を通して伝送アダプタ２０に伝送するための解析処理部１１を備える。解析処理部１１は、上位装置４０から受け取った制御データを一時的に保存する受信バッファを備え、受信バッファに格納された制御要求を用いて伝送アダプタ２０に送信するデータを再構成する機能を有する。

制御ユニット１０は、監視装置３０の識別情報に制御対象となる照明器具２１の識別情報を対応付けた関係テーブル（図示せず）を備えている。関係テーブルにおける監視装置３０の識別情報は、制御種別が、個別制御、グループ制御、パターン制御のいずれであるかに応じて異なる。グループ制御の場合はグループ名が用いられ、パターン制御の場合はパターン名が用いられる。グループ名やパターン名が識別情報に用いられる場合、制御対象となる照明器具２１の識別情報は複数個になる。個別制御の場合は、監視装置３０の識別情報と照明器具２１の識別情報とは一対一に対応付けられる。

解析処理部１１は、上位装置４０から受け取ったグループ名あるいはパターン名を関係テーブルに照合することによって、個々の照明器具２１ごとに指示する制御内容に展開する。また、監視装置３０における監視状態の変化が検出されている場合も照明器具２１に対する制御内容が発生する。これらの制御内容は、個々の照明器具２１ごとに指示するオンオフや調光レベルの内容である。ただし、上位装置４０から複数のグループ名や複数のパターン名を受け取った場合、あるいは上位装置４０からの制御要求に加えて監視装置３０の監視状態の変化が検出された場合には、１台の照明器具２１に対する制御内容が競合する場合がある。

そのため、解析処理部１１は、照明器具２１ごとに制御内容を一対一に対応付けるように制御要求を整理する「重ね合わせ処理」を行う。具体的には、照明器具２１に一対一に対応付けたスロットを備える状態バッファを解析処理部１１に設けておき、解析処理部１１が展開した制御内容に応じて状態バッファの各スロットの内容を更新する。言い換えると、状態バッファは、照明器具２１の識別情報ごとに制御内容を書き込むスロットを備え、それぞれのスロットの制御内容は上書きされる。このような処理を行って、最終的に状態バッファの各スロットに残った制御内容を照明器具２１に指示すれば、照明器具２１ごとに制御内容を一対一に対応付けることができる。

ところで、上位装置４０から制御ユニット１０に伝送されるパケットは、上述したように、「制御情報」と「対象指定情報」とを含んでいる。解析処理部１１は、上位装置４０から受け取ったパケットの「制御情報」ごとに「対象指定情報」に含まれるグループ名あるいはパターン名を制御対象である個別の照明器具２１の識別内容に展開する。グループ名の場合は「制御情報」が制御内容になり、パターン名の場合は展開することにより制御内容が定まる。

以下、解析処理部１１の処理を具体例を挙げて説明する。まず、上位装置４０から受け取るパケットに含まれる制御情報が「ＯＮ」または「ＯＦＦ」である場合について説明する。「ＯＮ」は照明器具２１を点灯させることを意味し、「ＯＦＦ」は照明器具２１を消灯させることを意味する。上位装置４０から受け取ったパケットに含まれる内容を状態バッファに反映させる際に、状態バッファには、照明器具２１のそれまでの制御内容が設定されているから、解析処理部１１は、前の制御内容を新たな制御内容によって更新する。

解析処理部１１は、状態バッファに書き込まれた制御内容を更新する際に、パケットの制御情報が「ＯＮ」である場合、状態バッファの前の制御内容とパケットを展開した内容との論理和を演算し、演算した結果を状態バッファに書き込む。また、解析処理部１１は、パケットの制御情報が「ＯＦＦ」である場合、状態バッファの前の制御内容とパケットを展開した内容の否定との論理積を演算し、その結果を状態バッファに書き込む。パケットを展開した内容については後述する。

いま、状態バッファの制御内容が図６（ａ）に示す状態である場合を考える。図６（ａ）において、それぞれのマス目は個々の照明器具２１に対応したスロットを表し、マス目に「１」が書き込まれているときには点灯、マス目に「０」が書き込まれているときには消灯を表す。

ここで、上位装置４０から受け取ったパケットの内容を制御情報ごとに展開することにより、図６（ｂ）に示す内容が得られたとする。すなわち、パケットを展開した内容は図６（ｂ）のような形式で表される。図６（ｂ）では左端のマス目に記入した「ＯＮ」が制御情報を表し、残りのマス目は状態バッファにおける各スロットの位置に対応した制御の可否を表す。制御の可否は、マス目に「１」が書き込まれているときには制御を行うこと（アクティブ）を表し、「０」が書き込まれているときには制御を行わないこと（非アクティブ）を表す。つまり、制御情報が「ＯＮ」であれば、「１」は「ＯＮ」を表し、「０」は「ＯＦＦ」を表す。逆に、制御情報が「ＯＦＦ」であれば、「１」は「ＯＦＦ」を表し、「０」は「ＯＮ」を表す。

したがって、解析処理部１１は、状態バッファが図６（ａ）の状態であるときに、図６（ｂ）に示す内容を新たに受け取ると、図６（ａ）の各マス目と図６（ｂ）の各マス目とのビット値の論理和を求め、状態バッファの内容を図６（ｃ）のようにする。要するに、すでに点灯している照明器具２１は点灯状態を維持し、消灯していて新たに制御の対象になった照明器具２１のみを点灯させる。

一方、上位装置４０から受け取った制御情報が「ＯＦＦ」であるときには、点灯していて新たに制御の対象になった照明器具２１のみを消灯させる。つまり、状態バッファでは、ビット値が「１」である場合に照明器具２１がオンであることを示しているから、制御情報が「ＯＦＦ」である場合、ビット値が「０」である照明器具２１の動作を維持しなければならない。

そこで、解析処理部１１は、状態バッファが図７（ａ）に示す状態（図６（ａ）と同状態）であるときに、図７（ｂ）に示す内容を新たに受け取ると、図７（ａ）の各マス目と図７（ｂ）の各マス目の否定とのビット値の論理積を求める。論理積の結果は、状態バッファに書き込まれれ、結果的に、状態バッファの内容は図７（ｃ）のようになる。要するに、図７（ｂ）の制御情報が「ＯＦＦ」であるから、図７（ｂ）の各ビット値を反転させ、図７（ａ）の各ビット値との論理積が、状態バッファの新たな内容として書き込まれる。

上述した例では、制御情報として「ＯＮ」と「ＯＦＦ」との場合について説明したが、制御情報は調光率であってもよい。上位装置４０から受け取るパケットに含まれる制御情報が調光率である場合、制御情報で調光率が指定され、対象指定情報で制御対象となる照明器具２１が指定される。たとえば、調光率を３０％とする場合、制御情報が「３０」になり、対象指定情報を展開した制御の可否は、オンやオフの場合と同様にアクティブと非アクティブとを表すビット列になる。ここに、調光率の値もビット列で表される。

解析処理部１１は、制御の可否が「１」であれば制御情報で指定した調光率を用い、制御の可否が「０」であれば状態バッファの該当するスロットに書き込まれている調光率をそのまま用いる。要するに、解析処理部１１は、制御の可否が「０」である照明器具２１は状態バッファの調光率を維持し、制御の可否が「１」である照明器具２１については制御情報で指示された調光率を適用する。言い換えると、解析処理部１１は、状態バッファに存在する調光率のビット列と制御の可否のビット値を反転させた値との論理積と、制御情報で指示された調光率のビット列と制御の可否のビット値との論理積との論理和で、状態バッファの内容を更新する。

たとえば、状態バッファが図８（ａ）に示す状態であるときに、一部の照明器具２１の調光率を３０％に変化させようとする場合、図８（ｂ）に示すように、調光率を変化させる照明器具２１に対応したマス目のビット値を「１」にする。解析処理部１１は、状態バッファが図８（ａ）の状態であるときに、図８（ｂ）の内容が指示されると、図８（ｂ）においてビット値が「１」である照明器具２１のみの調光率を３０％にし、ビット値が「０」の照明器具２１の調光率は変化させずに維持する。つまり、状態バッファの各スロットは、図８（ｃ）のようになる。

制御情報がパターン名であるときにも、制御情報が調光率である場合と同様に扱うことが可能である。図９に示す例において、「Ｐｔｎ」（ｎ＝１，２，…）は、それぞれパターン名を示している。調光率と同様に、パターン名はビット列で表される。

パターン名は、状態バッファではなく、上位装置４０からのパケットを受信する受信バッファに格納される。受信バッファには、パターン名が上位装置４０から受信した順に格納される。ここで、前に受信したパターン名のうちの一部のパターン名を変更する場合、上位装置４０は、変更しようとするパターン名の位置（順番）を対象指定情報とし、変更しようとするパターン名を制御情報とするパケットを送信する。

一方、制御ユニット１０の解析処理部１１は、受信バッファに格納されている１ないし複数個のパターン名を、上位装置４０から受け取ったパケットで指示されたパケット名に変更する。ここでの解析処理部１１の処理は、調光率を変更する場合の処理と同様であって、制御の可否が「１」であれば制御情報で指定したパターン名を用い、制御の可否が「０」であれば受信バッファの該当する位置に書き込まれているパターン名をそのまま用いる。すなわち、解析処理部１１は、制御の可否が「０」であるパターン名は受信バッファのパターン名を維持し、制御の可否が「１」であるパターン名は制御情報で指示されたパターン名に置き換える。言い換えると、解析処理部１１は、受信バッファに存在するパターン名のビット列と制御の可否のビット値を反転させた値との論理積と、制御情報で指示されたパターン名のビット列と制御の可否のビット値との論理積との論理和で、受信バッファの内容を更新する。

たとえば、受信バッファが図９（ａ）の状態であって、一部のパターン名を変更するときには、図９（ｂ）に示すように、変更後のパターン名と変更する位置とを指定する変更の可否の情報とを用いる。図９（ｂ）において、「１」は制御情報として指定したパターン名に置換することを意味し、「０」は制御情報として用いないことを意味する。したがって、図９（ａ）の状態に、図９（ｂ）を適用すると、図９（ａ）における左から３番目のパターン名Ｐｔ３と、右端のパターン名Ｐｔ５とが、図９（ｂ）の左端に示した制御情報であるパターン名Ｐｔ１に置換される。その結果、図９（ｃ）のように、パターン名が変更されることになる。

上述したように、状態バッファを更新するための演算処理は、状態バッファの既存のビット値と上位装置４０から受け取った対象指定情報のビット値とを、制御情報の内容に応じた演算式で行うビット列の論理演算（論理積、論理和、否定の組合せ）である。したがって、解析処理部１１にＲＩＳＣプロセッサを用いる場合、この演算処理を、１クロックサイクルで行うことが可能である。そのため、処理負荷が小さくなり処理の高速化が可能である。

なお、照明器具２１の点灯状態を指示するデータを制御ユニット１０から伝送アダプタ２０に送信する際に、通信線Ｌ２の通信速度（帯域）は、たとえば、図５のように変化する。図示例では、データ量が比較的少ない領域ではデータ量が増大すると通信速度も増大するが、データ量が１００バイトを超える程度になると、通信速度の上昇率が低減してほぼ横這いになる。このことから、制御ユニット１０から伝送アダプタ２０に伝送するデータ量は１００バイト程度を越えないことが望ましい。

したがって、制御ユニット１０と伝送アダプタ２０との間でも、上位装置４０から制御ユニット１０へのデータの受け渡しと同様に、制御情報と対象指定情報とを組み合わせてデータを伝送すればよい。つまり、個々の照明器具２１の識別情報を伝送アダプタ２０に送信せずに、照明器具２１の点灯状態を指示する制御情報と、制御の対象する照明器具２１をビット列におけるビット位置で表した対象指定情報とを組み合わせて伝送アダプタ２０に送信する。伝送アダプタ２０は、制御ユニット１０から受信したデータに含まれる対象指定情報のビット位置によって照明器具２１を特定し、該当する照明器具２１に対して制御情報で指定された制御内容を指示するのである。

上述の動作により、制御ユニット１０から伝送アダプタ２０に送信する信号自身のデータ量が低減され、結果的に、照明器具２１ごとに制御内容を対応付けた信号を伝送する場合に比較するとデータ量が低減される。言い換えると、情報量を減らすことなくデータ量を減らすことによって、通信線Ｌ２のトラフィックの低減が可能になる。また、通信線Ｌ２のトラフィックが低減されることにより、通信線Ｌ２は、たとえば、３０ｋｂｐｓ程度の狭い帯域で実現可能になる。

１０ 制御ユニット
２１ 照明器具（負荷機器）
４０ 上位装置
Ｌ１ 通信線
Ｌ２ 通信線

Claims (7)

1. １ないし複数の負荷機器に通信線を通して制御内容を指示する制御ユニットと、
   前記制御ユニットに１ないし複数の前記負荷機器の前記制御内容を一括して指示する上位装置とを備え、
   前記上位装置は、
   制御内容が同種類である前記負荷機器を指定する対象指定情報と、前記対象指定情報で指定した前記負荷機器に与える前記制御内容を示す制御情報とで表された１ないし複数の制御要求を前記制御ユニットに伝送し、
   前記制御ユニットは、
   前記上位装置から受け取った１ないし複数の前記制御要求を前記負荷機器に一対一に対応した前記制御内容に展開する解析処理部を備え、
   前記解析処理部は、
   前記負荷機器ごとに制御内容を格納するスロットを有した状態バッファを備え、
   前記上位装置から前記制御要求を受け取ったときに、前記状態バッファの各スロットに格納された制御内容に、前記上位装置から受け取った前記制御要求を反映させる演算を行うことにより、前記負荷機器ごとの制御内容を決定する
   ことを特徴とする負荷制御システム。
2. １ないし複数の負荷機器に通信線を通して制御内容を指示する制御ユニットと、
   前記制御ユニットに１ないし複数の前記負荷機器の前記制御内容を一括して指示する上位装置とを備え、
   前記上位装置は、
   制御内容が同種類である前記負荷機器を指定する対象指定情報と、前記対象指定情報で指定した前記負荷機器に与える前記制御内容を示す制御情報とで表された１ないし複数の制御要求を前記制御ユニットに伝送し、
   前記制御ユニットは、
   前記上位装置から受け取った１ないし複数の前記制御要求を前記負荷機器に一対一に対応した前記制御内容に展開する解析処理部を備え、
   前記負荷機器の制御内容はオンとオフとから選択され、
   前記解析処理部は、
   前記負荷機器ごとに対応付けたビットの位置に制御内容を表すビット値を割り当てて格納するスロットを有した状態バッファを備え、
   前記上位装置から前記制御要求を受け取ったときに、前記状態バッファの各ビットの位置のビット値と、前記上位装置から受け取った前記対象指定情報の各ビットの位置のビット値とに、前記制御情報に応じた論理演算を行うことにより、前記負荷機器ごとの制御内容を決定する
   ことを特徴とする負荷制御システム。
3. 前記対象指定情報は、ビット位置を前記負荷機器に一対一に対応付けたビット列であって、各ビット位置のビット値により前記制御情報の適用の可否を指示する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の負荷制御システム。
4. 前記負荷機器は、照明器具であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の負荷制御システム。
5. 前記制御情報は、前記照明器具の調光率を表すことを特徴とする請求項４記載の負荷制御システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の負荷制御システムに用いられる制御ユニットであって、
   前記上位装置から受け取った１ないし複数の前記制御要求を前記負荷機器に一対一に対応した前記制御内容に展開する解析処理部を備え、
   前記解析処理部は、
   前記負荷機器ごとに制御内容を格納するスロットを有した状態バッファを備え、
   前記上位装置から前記制御要求を受け取ったときに、前記状態バッファの各スロットに格納された制御内容に、前記上位装置から受け取った前記制御要求を反映させる演算を行うことにより、前記負荷機器ごとの制御内容を決定する
   ことを特徴とする制御ユニット。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の負荷制御システムに用いられる制御ユニットであって、
   前記上位装置から受け取った１ないし複数の前記制御要求を前記負荷機器に一対一に対応した前記制御内容に展開する解析処理部を備え、
   前記負荷機器の制御内容はオンとオフとから選択され、
   前記解析処理部は、
   前記負荷機器ごとに対応付けたビットの位置に制御内容を表すビット値を割り当てて格納するスロットを有した状態バッファを備え、
   前記上位装置から前記制御要求を受け取ったときに、前記状態バッファの各ビットの位置のビット値と、前記上位装置から受け取った前記対象指定情報の各ビットの位置のビット値とに、前記制御情報に応じた論理演算を行うことにより、前記負荷機器ごとの制御内容を決定する
   ことを特徴とする制御ユニット。

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