JP7147190B2 - 制御システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、制御システムに関する。

近年、例えば、施設内に設置された照明等の電子機器等の被制御装置をスマートフォンなどの端末装置を用いて施設内に構築されたネットワークを介して制御する制御システムがある。

特開２００４－１８５９７８号公報

従来技術では、複数の端末装置を制御装置として任意に登録することができるため、端末装置が不正に制御システムに介在するおそれがあり、セキュリティーを向上させる点において改善の余地があった。

本発明が解決しようとする課題は、セキュリティーを向上させ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、制御装置と、被制御装置とを具備する。被制御装置は、制御装置から送信される制御信号に基づいて動作する。制御装置および被制御装置は、被制御装置の識別情報について鍵情報を用いて暗号化した制御信号を送受信する。

本発明によれば、セキュリティーを向上させることができる。

図１は、実施形態に係る照明システムの構成例を示す図である。 図２は、実施形態に係る制御装置の構成例を示す図である。 図３は、対象機器情報の具体例を示す図である。 図４は、制御信号の具体例を示す図である。 図５は、照明装置の構成例を示す図である。 図６は、実施形態に係る照明システムにおける更新処理を示すシーケンス図である。

以下で説明する実施形態に係る照明システム１(制御システムの一例)は、制御装置１０と、照明装置５０(被制御装置の一例)とを具備する。照明装置５０は、制御装置１０から送信される制御信号に基づいて動作する。制御装置１０および照明装置５０は、照明装置５０の識別情報について鍵情報を用いて暗号化した制御信号を送受信する。

また、以下で説明する実施形態に係る制御装置１０は、照明装置５０を統括して管理する管理装置１００から更新前の鍵情報に対する使用許可を取得した後に、照明装置５０を制御対象機器として登録する。

また、以下で説明する実施形態に係る制御装置１０は、照明装置５０を制御対象機器として登録する場合に、照明装置５０に予め登録された鍵情報を更新し、更新後の鍵情報を更新前の鍵情報を用いて暗号化して照明装置５０へ送信する。

また、以下で説明する実施形態に係る制御装置１０は、製造出荷時までに複数の照明装置５０にそれぞれ登録された共通の鍵情報を更新後の鍵情報へ更新する。

また、以下で説明する実施形態に係る制御装置１０は、照明装置５０を制御対象機器として登録する場合に、照明装置５０に予め登録された識別情報を更新し、更新後の識別情報を更新前の鍵情報を用いて暗号化して照明装置５０へ送信する。

また、以下で説明する実施形態に係る制御装置１０は、鍵情報を所定のタイミングで更新し、更新後の鍵情報を記憶装置２０、管理装置１００(外部装置の一例)へ記憶させる。

また、以下で説明する実施形態に係る照明装置５０は、点検機能を有する非常灯または誘導灯を具備する照明装置であって、制御装置１０は、照明装置５０へ点検指示に対応する制御信号を送信する場合に、鍵情報を更新する。

また、以下で説明する実施形態に係る照明装置５０は、所定の操作を受け付けた場合に、鍵情報を初期化する。

(実施形態)
以下、添付図面を参照して、実施形態に係る制御システムを説明する。実施形態において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、以下では、被制御装置が照明装置である照明システムを例に挙げて説明する。

まず、図１を用いて実施形態に係る照明システム１の構成例について説明する。図１は、実施形態に係る照明システム１の構成例を示す図である。図１に示すように、照明システム１は、制御装置１０と、複数の照明装置５０と、管理装置１００とを具備する。

制御装置１０は、例えば、スマートフォンやタブレット端末等の端末装置であり、管理装置１００から提供される照明システム１用のアプリを介して各照明装置５０を制御する。例えば、制御装置１０は、施設内に構築されたネットワークＮ内に位置する各照明装置５０との間で双方向通信を行う。

制御装置１０と照明装置５０とは、例えば、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）の規格にしたがった通信方式で無線通信を行う。また、制御装置１０は、ユーザの操作に対応する制御信号を生成し、ネットワークＮを介して各照明装置５０へ送信することで、各照明装置５０を制御する。後述するように、かかる制御信号の一例として、制御装置１０は、照明装置５０に対して点検要求が挙げられる。

照明装置５０は、例えば、非常灯などの非常用照明装置である。非常用照明装置としての照明装置５０は、施設内に所定の間隔で設置され、停電時や災害時等の非常時に避難誘導のために室内や廊下を照らす。なお、照明装置５０は、非常口や避難通路を示すために設置される誘導灯であってもよい。また、照明装置５０は、常時は照明装置として点灯し、停電時に避難誘導のために室内や廊下を照らす照明装置であってもよい。

また、照明装置５０は、通信部５１と、光源５２とを具備する。通信部５１は、ネットワークＮを介して制御装置１０から制御信号を受信する。照明装置５０は、かかる制御信号に基づいて動作する。

また、照明装置５０は、上記の点検要求に対応する制御信号を受信した場合に、点検動作を開始する。点検動作は、例えば、法令で定められた時間連続して光源５２を点灯させる動作である。その後、照明装置５０は、点検動作の結果を制御装置１０へ送信する。

管理装置１００は、例えば、照明装置５０を製造する製造メーカによって運営されるサーバであり、照明装置５０を統括して管理する。例えば、管理装置１００は、制御装置１０に対して照明システム１用のアプリを提供し、照明システム１に制御装置１０の登録管理を行う。

ところで、このような照明システム１においては、複数の制御装置１０を照明システム１に登録することが可能となる。このため、照明システム１に不正な制御装置１０が介在するおそれがある。

そこで、実施形態に係る照明システム１では、鍵情報を用いて制御信号を暗号化し、所定のタイミングで鍵情報を更新する。これにより、実施形態に係る照明システム１は、セキュリティーを向上させることができる。

＜制御装置の構成＞
次に、実施形態に係る制御装置１０の構成例について図２を参照して説明する。図２は、実施形態に係る制御装置１０の構成例を示す図である。

図２に示すように、制御装置１０は、通信部１１と、入出力部１２と、記憶部１３と、制御部１４とを具備する。通信部１１は、照明装置５０の通信部５１(図５参照)との間でデータ通信を行う。入出力部１２は、データの入出力を行う。入出力部１２には、ディスプレイ、タッチパネル、マウス、キーボード等が含まれる。

記憶部１３は、ＨＤＤ、ＳＳＤ、光ディスク等の記憶装置である。記憶部１３は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＮＶＳＲＡＭ等のデータを書き換え可能な半導体メモリであってもよい。

また、図２に示すように、記憶部１３は、対象機器情報１３ａと、制御信号情報１３ｂとを記憶する。図３は、対象機器情報１３ａの具体例を示す図である。図３に示すように、対象機器情報１３ａは、「ネットワークＩＤ」と、「機器ＩＤ」と、「アドレス」と、「ネットワークキー」とが対応付けられた情報である。

ネットワークＩＤは、照明装置５０と通信を行う施設内に構築されたネットワークＮを識別するための識別子である。図３に示すＮＥＴ．１は、例えば、制御装置１０が、照明装置５０と通信を行うネットワークＮである。

機器ＩＤは、各照明装置５０を識別するための識別子である。図３に示す例では、各照明装置５０に対してＬＤ００１～ＬＤ００３の機器ＩＤがそれぞれ割り当てられていることを示す。なお、本実施形態では、機器ＩＤを更新することで、セキュリティーを向上させることも可能であるが、この点の詳細については、図６を用いて後述する。

アドレスは、例えば、ネットワークＮ内で各照明装置５０に割り当てられたいわゆる仮想アドレスである。なお、アドレスは、各照明装置５０に割り当てられた物理アドレスであってもよい。

ネットワークキーは、各ネットワークＮ上で暗号化に用いる鍵情報である。図３に示す例では、ＮＥＴ．１においては、「ｘｘｘｘｘｙｙｙｙｙ」のネットワークキーを用いて暗号化されることを示す。なお、制御装置１０は、かかるネットワークキーを更新することで、セキュリティーを向上させることが可能であるが、かかる点の詳細については、図６を用いて後述する。なお、対象機器情報１３ａは、制御装置１０によって適宜更新される。

図３の説明に戻り、制御信号情報１３ｂについて説明する。制御信号情報１３ｂは、例えば、入出力部１２から入力される操作コマンドに対応する制御コマンドが対応付けられた情報である。

制御部１４は、制御装置１０の各部を制御するコントローラである。制御部１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等のプロセッサであってもよいし、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の集積回路であってもよい。

また、制御部１４は、１つの素子で構成されていてもよいし、複数の素子で構成されていてもよい。制御部１４が複数の素子で構成される場合、これら複数の素子は、照明装置５０内の離れた場所に配置されていてもよい。例えば、複数の素子が別々の基板に実装されていてもよい。

また、制御部１４は、更新部１４ａと、生成部１４ｂとを備える。更新部１４ａは、上述のネットワークキーや機器ＩＤを更新する。更新部１４ａは、ネットワークキーや機器ＩＤを更新した場合に、更新後のネットワークキーや機器ＩＤを用いて記憶部１３の対象機器情報１３ａを更新する。

また、更新部１４ａは、更新後のネットワークキーや機器ＩＤを記憶装置２０へ記憶するとともに、管理装置１００(図１参照)へ通知する処理を行う。例えば、記憶装置２０は、ＵＳＢメモリや、ＳＤカード等の記憶媒体である。

すなわち、更新部１４ａは、更新後のネットワークキーや機器ＩＤについてバックアップしておく。これにより、仮に、制御装置１０が故障した場合や、記憶部１３に記憶したデータが破損した場合であっても、記憶装置２０や管理装置１００に記憶されたネットワークキーや機器ＩＤを用いて他の制御装置１０で照明装置５０を制御することが可能となる。

生成部１４ｂは、記憶部１３の制御信号情報１３ｂを参照し、入出力部１２から入力される操作コマンドを照明装置５０の制御コマンドへ変換した制御信号を生成する。また、生成部１４ｂは、対象機器情報１３ａを参照し、制御信号をネットワークキーで暗号化した後に、通信部１１を介して各照明装置５０へ送信する。

図４は、実施形態に係る制御信号の具体例を示す図である。図４に示すように、例えば、制御信号は、「ヘッダー」、「アドレス」、「ペイロード」、「チェックサム」等を含む。ヘッダーは、送信元(制御装置１０)等の情報や、送信日時等の情報が格納された領域である。

アドレスは、送信先(照明装置５０)のアドレスが格納される領域である。また、ペイロードは、制御信号に付加された制御コマンドや、機器ＩＤ等が格納される領域である。本実施形態において、制御装置１０は、ペイロードについてネットワークキーを用いて暗号化する。

このように、照明システム１では、ペイロードを暗号化することで、不正な制御装置１０の介在を排除することができ、セキュリティーを向上させることができる。なお、少なくとも機器ＩＤを暗号化していれば、ペイロードの全てを暗号化する必要はない。

チェックサムは、例えば、上記のペイロードのデータ列の総和を示す。例えば、ペイロードが正しいネットワークキーで解凍された場合、ペイロードのデータ列の総和と、チェックサムとが一致する。

言い換えれば、ペイロードが誤ったネットワークキーで解凍された場合には、ペイロードのデータ列の総和と、チェックサムとが一致しないので、ネットワークキーの誤りを容易に検出することができる。

＜照明装置の構成＞
次に、図５を参照して実施形態に係る照明装置５０の構成例について説明する。図５は、実施形態に係る照明装置５０の構成例を示す図である。照明装置５０は、通信部５１と、光源５２、制御部５３と、点灯回路５４と、非常用点灯回路５５と、蓄電池５６とを有する。

通信部５１は、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）によって実現される。通信部５１は、上述のネットワークＮと有線又は無線で接続される。そして、通信部５１は、ネットワークＮを介して、制御装置１０等との間で情報の送受信を行う。

光源５２は、例えば蛍光灯やＬＥＤ等である。また、光源５２は、点灯回路５４または非常用点灯回路５５から入力される電力によって点灯する。例えば、正常時においては、商用電源ＣＰから供給される電力が点灯回路５４を介して光源５２へ供給される。また、停電時等の非常時においては、蓄電池５６から供給される電力が非常用点灯回路５５を介して光源５２へ供給されることとなる。なお、点灯回路５４、非常用点灯回路５５および蓄電池５６については、光源５２の種類に応じて任意に変更することが可能である。

制御部５３は、制御装置１０から送信される制御信号を通信部５１を介して取得し、かかる制御信号に基づいて光源５２を制御する。例えば、制御部５３は、正常時において、光源５２を点灯させる場合、スイッチＳＷ１を点灯回路５４側へ切り替えるとともに、スイッチＳＷ２をオンにし、商用電源ＣＰから点灯回路５４を介して光源５２へ電力を供給する。

また、制御部５３は、非常時において、光源５２を点灯させる場合、スイッチＳＷ１を非常用点灯回路５５側へ切り替えるとともに、スイッチＳＷ３をオンにし、蓄電池５６から非常用点灯回路５５を介して光源５２へ電力を供給する。また、制御部５３は、光源５２の点検要求に対応する制御信号を取得した場合、上記の非常時の制御に対応する点検動作を行い、点検結果を制御装置１０へ送信する。

＜更新処理の例＞
次に、図６を用いて照明システム１におけるネットワークキーや機器ＩＤの切り替え処理の一例について説明する。図６は、照明システム１における更新処理を示すシーケンス図である。

図６に示すように、制御装置１０が照明装置５０を制御対象機器として登録する場合、まず、照明装置５０は、機器ｉｄを共通キーを用いて暗号化して制御装置１０へ通知する。ここで、機器ｉｄとは、例えば、照明装置５０の製造出荷時までに照明装置５０毎にそれぞれ登録された識別子である。

また、共通キーは、照明装置５０の製造出荷時までに照明装置５０のそれぞれに共通して登録された鍵情報である。すなわち、機器ｉｄは、照明装置５０に個別の情報であるのに対して、共通キーは、全ての照明装置５０で共通の情報である。

制御装置１０は、例えば、照明システム１用のアプリをインストールする際に、共通キーが管理装置１００から通知される。そして、制御装置１０は、アプリを起動すると共通キーの許可要求を管理装置１００へ送信する。

管理装置１００は、許可要求を取得すると、制御装置１０を照明システム１へ登録し、共通キーの許可通知を制御装置１０へ送信する。例えば、許可通知は、共通キーのアクティベーションコードを含む。

その後、制御装置１０は、照明装置５０から機器ｉｄを取得すると、上記の許可通知に基づき、共通キーをアクティベートし、機器ｉｄを取得するとともに、共通キーおよび機器ｉｄの更新を行う。ここで、共通キーを更新したものが「ネットワークキー」であり、機器ｉｄを更新したものが「機器ＩＤ」となる。

そして、制御装置１０は、ネットワークキーおよび機器ＩＤを上記の共通キーで暗号化し、照明装置５０へ通知する。照明装置５０は、ネットワークキーおよび機器ＩＤに基づき、自装置内の情報を更新し、更新の完了通知をネットワークキーを用いて暗号化し、制御装置１０へ通知する。

制御装置１０と、照明装置５０とは、その後の通信において、かかるネットワークキーを用いて暗号化して情報を送受信することとなる。つまり、照明システム１において、各照明装置５０に共通に割り当てられた共通キーをネットワークＮに固有のネットワークキーへ更新し、更新したネットワークキーを用いて情報の送受信を行う。

これにより、照明システム１では、セキュリティーを向上させることが可能となる。また、照明システム１では、製造時に登録された機器ｉｄを機器ＩＤへ更新する。このため、仮に、他の制御装置１０がネットワークキーまたは機器ＩＤのうち、一方を不正に入手したとしても、ネットワークキーおよび機器ＩＤの双方を入手しない限りは、照明装置５０を制御することができない。

つまり、照明システム１では、ネットワークキーおよび機器ＩＤの双方を鍵として用いることで、セキュリティーを向上させることが可能となる。

その後、制御装置１０は、点検指示を受け付けた場合に、ネットワークキーや機器ＩＤの更新を行う。ここで、非常灯の点検は、所定の周期で行うことが法定で義務付けられている。このため、点検にあわせてネットワークキーや機器ＩＤを更新することとすれば、定期的にネットワークキーや機器ＩＤを更新することになるので、セキュリティーをさらに向上させることが可能となる。

図６に示す例では、制御装置１０が点検指示を受け付けた後、点検要求をネットワークキーを用いて照明装置５０へ通知し、照明装置５０が点検動作を行い、点検結果をネットワークキーを用いて暗号化し、制御装置１０へ通知する。

その後、制御装置１０は、ネットワークキーを更新し、更新後の新ネットワークキーを更新前のネットワークキーを用いて暗号化し、照明装置５０へ通知する。照明装置５０は、自装置内に記憶されたネットワークキーを更新し、更新の完了通知を新ネットワークキーを用いて暗号化し、制御装置１０へ通知する。

なお、ここでは、点検時にネットワークキーを更新する場合について示したが、機器ＩＤについても同様である。また、図６の例に限られず、点検指示を受け付けた後、直ちにネットワークキーや機器ＩＤを更新し、更新後のネットワークキーを用いて点検要求を通知するようにしてもよい。また、更新するタイミングは、任意に変更することも可能である。かかる場合に、制御信号毎に、ネットワークＩＤや機器ＩＤを更新することも可能である。

上述したように、実施形態に係る照明システム１(制御システムの一例)は、制御装置１０と、照明装置５０(被制御装置の一例)とを具備する。照明装置５０は、制御装置１０から送信される制御信号に基づいて動作する。制御装置１０は、照明装置５０との通信において少なくとも照明装置５０に割り当てられた機器ｉｄまたは機器ＩＤ(識別情報の一例)について共通キーまたはネットワークキー(鍵情報の一例)を用いて暗号化した制御信号を送信する。したがって、実施形態に係る照明システム１によれば、セキュリティーを向上させることができる。

ところで、上述した実施形態では、被制御装置が照明装置５０であ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、被制御装置は、宅内や施設内のネットワークＮに接続された機器であれば、テレビ、オーディオ等のその他の機器であってもよい。

また、上述した実施形態では、１つのネットワークＮについて１つのネットワークキーを割り当て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、１つのネットワークＮについて複数のネットワークキーを割り当てることにしてもよい。かかる場合に、例えば、それぞれの被対象装置に対して異なるネットワークキーを用いることにしてもよいし、ネットワークキーに対してさらにネットワークキーを割り当てることにしてもよい。

また、上述した実施形態では、各照明装置５０がそれぞれ通信部５１を有する場合について説明したが、複数の照明装置５０で通信部５１を共有して用いることにしてもよい。かかる場合、通信部５１は、ルータとして機能する。

また、上述した実施形態では、制御装置１０が、鍵情報や識別情報を更新毎に記憶装置２０等に記憶させることでバックアップをとることとしたが、制御装置１０および記憶装置２０に記憶された鍵情報が消失することも考えられる。このため、照明装置５０は、鍵情報を初期化することも可能である。

例えば、照明装置５０は、所定の操作を受け付けた場合に、鍵情報を初期化、すなわち、ネットワークキーから共通キーへ初期化する。所定の操作は、照明装置５０に設けられ、通常操作されない特殊スイッチに対する操作である。このように、照明装置５０に鍵情報を初期化する機能を設けることで、新たな制御装置１０と通信を行うことが可能となる。なお、照明装置５０は、管理装置１００からの指示に基づいて鍵情報を初期化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 照明システム(制御システムの一例)
１０ 制御装置
１１ 通信部
１２ 入出力部
１４ａ 更新部
１４ｂ 生成部
２０ 記憶装置
５０ 照明装置(被制御装置の一例)
５１ 通信部
５２ 光源
５４ 点灯回路
５５ 非常用点灯回路
５６ 蓄電池

Claims (6)

1. 第１の鍵情報を有する制御装置と；
   前記制御装置からネットワークを介して送信される制御信号に基づいて動作し、前記第１の鍵情報が予め登録された被制御装置と；
   を具備し、
   前記制御装置は、
   前記被制御装置を統括して管理する管理装置から前記第１の鍵情報に対する使用許可を取得した後に、前記第１の鍵情報を前記ネットワーク上で暗号化に用いる鍵情報である第２の鍵情報に更新し、前記第２の鍵情報を前記第１の鍵情報を用いて暗号化して前記被制御装置へ送信することで前記被制御装置を制御対象機器として登録し、登録した前記被制御装置に対して、予め取得された前記被制御装置の識別情報を前記第２の鍵情報を用いて暗号化した信号を含む制御信号を送信すること
   を特徴とする制御システム。
2. 前記制御装置は、
   前記第２の鍵情報を前記第１の鍵情報を用いて暗号化して前記被制御装置へ送信する場合に、前記被制御装置に予め取得された前記識別情報を更新し、更新後の識別情報を前記第２の鍵情報を用いて暗号化して前記被制御装置へ送信し、
   前記制御信号は、前記更新後の識別情報を前記第２の鍵情報を用いて暗号化した情報を含むこと
   を特徴とする請求項１に記載の制御システム。
3. 前記第１の鍵情報は、
   製造出荷時までに複数の前記被制御装置にそれぞれ登録された共通の鍵情報であること
   を特徴とする請求項１または２に記載の制御システム。
4. 前記制御装置は、
   前記第１の鍵情報を前記第２の鍵情報へ更新した場合に、更新後の前記第２の鍵情報を外部装置へ記憶させること
   を特徴とする請求項１、２または３に記載の制御システム。
5. 前記被制御装置は、
   点検機能を有する非常灯または誘導灯を具備する照明装置であって、
   前記制御装置は、
   前記照明装置へ点検指示に対応する前記制御信号を送信する場合に、前記第２の鍵情報を前記ネットワーク上で暗号化に用いる鍵情報である第３の鍵情報へ更新すること
   を特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の制御システム。
6. 前記被制御装置は、
   前記第２の鍵情報を前記第１の鍵情報へ初期化する機能を有すること
   を特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の制御システム。

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