(57)【要約】  少なくとも、電力線に接続するように構成された電気インタフェースおよび第１の解除可能なインタフェースを含むホスト装置と、電力線を介して情報を送信および受信する電力線通信モジュールと、少なくとも、第１の解除可能なインタフェースに相互接続される第２の解除可能なインタフェース、デジタル処理部、ならびに処理部に動作可能に接続され電力線通信モジュールを介して電力線上で処理部に情報を受信および送信させる命令を含んで構成された記憶部を含む知能モジュールとを有するシステム。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、電力線に接続するように構成された電気インタフェース、および、
第１の解除可能なインタフェースを含むホスト装置と、
前記電力線を介して情報を送信および受信する電力線通信モジュールと、
少なくとも、前記第１の解除可能なインタフェースに解除可能に係合する第２の解除可能なインタフェース、
デジタル処理部、ならびに、
該処理部に動作可能に接続され、該処理部に前記電力線通信モジュールを介して前記電力線上で情報を受信および送信させる命令を含んで構成された記憶部を含む知能モジュールとを有するシステム。
【請求項２】
請求項１のシステムにおいて、前記電力線通信モジュールは前記ホスト装置に配置されているシステム。
【請求項３】
請求項１のシステムにおいて、前記電力線通信モジュールは前記知能モジュールに配置されているシステム。
【請求項４】
請求項１のシステムにおいて、前記記憶部は、前記処理部を少なくとも第１の設定または第２の設定で動作させる命令を含んで構成され、
前記第１の設定では、前記処理部は、前記電力線通信モジュールを介して前記電力線から情報を受信し、該情報に基づいて前記ホスト装置を制御し、
前記第２の設定では、前記処理部は、データ収集装置からデータを取得し、前記電力線通信モジュールを介して前記電力線上で前記データに基づく信号を送信するシステム。
【請求項５】
請求項１のシステムにおいて、前記ホスト装置は前記データ収集装置を含むシステム。
【請求項６】
請求項１のシステムにおいて、前記知能モジュールは前記データ収集装置を含むシステム。
【請求項７】
請求項６のシステムにおいて、前記データ収集装置はセンサであるシステム。
【請求項８】
請求項７のシステムにおいて、前記センサは前記知能モジュールと一体であるシステム。
【請求項９】
請求項７のシステムにおいて、前記センサは、周囲光検出器、動き検出器、マイクロフォン、カメラ、煙探知器、ＣＯ検出器、温度計、湿度監視器またはメタン検出器のうちの少なくともいずれかであるシステム。
【請求項１０】
請求項１のシステムにおいて、前記知能モジュールはさらに、無線インタフェースを含むシステム。
【請求項１１】
請求項１のシステムにおいて、該システムはさらに、前記知能モジュールと通信可能にリンクされたネットワークゲートウェイを有するシステム。
【請求項１２】
請求項１１のシステムにおいて、前記ネットワークゲートウェイは、前記知能モジュールの無線インタフェースに無線リンクされるシステム。
【請求項１３】
請求項１のシステムにおいて、前記ホスト装置はランプであるシステム。
【請求項１４】
請求項１のシステムにおいて、前記知能モジュールは、前記第２の解除可能なインタフェースを介してその全電力を受信するように構成されたシステム。
【請求項１５】
電力線に接続されたホスト装置に取り付けられるように構成された知能モジュールにおいて、該知能モジュールは、
前記ホスト装置と協働する解除可能なインタフェースに電気的に相互接続するように構成された解除可能なインタフェースと、
デジタル処理部と、
該処理部に動作可能に接続され、処理部に電力線通信モジュールを介して電力線上で情報を送信および受信させる命令を含んで構成された記憶部とを有するモジュール。
【請求項１６】
請求項１５のモジュールにおいて、前記記憶部は、前記処理部を少なくとも第１の設定または第２の設定で動作させる命令を含んで構成され、
前記第１の設定では、前記処理部は、前記電力線通信モジュールを介して前記電力線から情報を受信し、該情報に基づいて前記ホスト装置を制御し、
前記第２の設定では、前記処理部は、データ収集装置からデータを取得し、前記電力線通信モジュールを介して、前記電力線上で前記データに基づく信号を送信するモジュール。
【請求項１７】
請求項１５のモジュールにおいて、前記知能モジュールはセンサを含むモジュール。
【請求項１８】
請求項１７のモジュールにおいて、前記センサは、周囲光検出器、動き検出器、マイクロフォン、カメラ、煙探知器、ＣＯ検出器、温度計、湿度監視器またはメタン検出器のうちの少なくともいずれかであるモジュール。
【請求項１９】
請求項１６のモジュールにおいて、前記知能モジュールはさらに、無線インタフェースを含むモジュール。
【請求項２０】
請求項１６のモジュールにおいて、前記知能モジュールは、前記解除可能なインタフェースを介してその全電力を受信するように構成されたモジュール。
【請求項２１】
知能モジュールを有するネットワークに接続するように構成された装置において、該装置は、
電力線に接続するように構成された電気インタフェースと、
前記電力線を介して情報を送信および受信する電力線通信モジュールと、
動作要素と、
該動作要素を制御する制御回路と、
デジタル処理部と、
該処理部に動作可能に接続され、該処理部を少なくとも第１のモードで動作させる命令を含んで構成された記憶部とを有し、前記第１のモードでは、前記電力線通信モジュールを介して前記電力線で情報を受信し、該情報に基づいて前記制御回路を制御する装置。
【請求項２２】
請求項２１の装置において、前記処理部は簡易装置管理プロトコル（ＳＤＭＰ）に基づいて命令を処理するように構成された装置。
【請求項２３】
請求項２１の装置において、前記動作要素は、光源、熱源、モータ、タイマ、表示部、音源または映像源である装置。
【請求項２４】
請求項２３の装置において、前記動作要素は１または複数の発光ダイオードを含む装置。
【請求項２５】
請求項２１の装置において、該装置はさらに、知能モジュールの第２の解除可能なインタフェースと相互接続するように構成された第１の解除可能なインタフェースを有する装置。
【請求項２６】
請求項２１の装置において、該装置はさらに暗号化チップを含む装置。
【請求項２７】
２つ以上のコンセントを有する電力線と、
前記２つ以上のコンセントに接続され、前記電力線に電気的に接続され、前記電力線を介して通信するように構成された第１および第２の装置と、
前記第１の装置に物理的および電気的に接続され、これにより第１の装置を介して前記電力線に電気的に接続され、前記第１および第２の装置の間で前記電力線を介して情報を送信させるように構成されたＩＭとを有するネットワーク。
【請求項２８】
請求項２７のネットワークにおいて、前記第１および第２の装置はランプであるネットワーク。
【請求項２９】
請求項２７のネットワークにおいて、前記第１の装置は前記第２の装置とは異なる部屋にあるネットワーク。
【請求項３０】
請求項２７のネットワークにおいて、前記第２の装置はＩＭに接続されていないネットワーク。
【請求項３１】
請求項２７のネットワークにおいて、前記ＩＭは無線装置との間で前記情報を無線で通信するように構成されたネットワーク。
【請求項３２】
請求項３１のネットワークにおいて、前記ＩＭは少なくとも第１または第２の設定として構成され、前記第１の設定では、該ＩＭは前記無線装置から前記情報を無線で受信し、該情報が前記電力線を介して前記第２の装置に送信されるようにし、前記第２の設定では、前記第２の装置は、前記電力線を介して前記情報を前記ＩＭに送信し、該ＩＭは前記情報を前記無線装置に無線で送信するネットワーク。
【請求項３３】
請求項３２のネットワークにおいて、前記無線装置は、タブレット、スマートフォン、時計、スイッチ、遠隔操作装置、センサ、ＲＤＩＦタグ、スピーカ、マイクロフォンまたはインターネットハブであるネットワーク。
【請求項３４】
請求項２７のネットワークにおいて、前記情報は、制御信号、事象信号またはデータ信号から選択されるネットワーク。
【請求項３５】
請求項３４のネットワークにおいて、前記制御信号は、前記第１の装置または前記第２の装置を制御するネットワーク。
【請求項３６】
請求項３５のネットワークにおいて、前記制御信号は、前記第１または第２の装置を作動させ、または作動停止させるネットワーク。
【請求項３７】
請求項２７のネットワークにおいて、前記ＩＭは、解除可能なインタフェースによって前記第１の装置に解除可能に接続され、前記解除可能なインタフェースを介して電力の供給を受けるネットワーク。
【請求項３８】
請求項２７のネットワークにおいて、該ネットワークは建造物内のローカルエリアネットワークにあるネットワーク。
【請求項３９】
請求項３８のネットワークにおいて、該ネットワークは住宅内のローカルエリアネットワークにあるネットワーク。
【請求項４０】
無線装置と電力線を介して通信可能に接続された２つ以上のノードとの間での通信方法において、該方法は、
前記電力線上の少なくとも１つの第１のノードと前記無線装置との間で、無線リンクを介して少なくとも１つの第１の信号を通信し、
前記少なくとも１つの第１のノードと少なくとも１つの第２のノードとの間で前記電力線を介して少なくとも１つの第２の信号を通信し、前記少なくとも１つの第１または第２のノードのうちの少なくとも１つは装置に動作可能に接続され、該装置は少なくとも第１の設定および第２の設定に構成され、前記第１の設定では、前記第２の信号が前記第１の信号に応答して、前記第２の信号が前記装置を制御し、前記第２の設定では、前記第１の信号が前記第２の信号に応答し、前記第２の信号は前記装置からのデータを含む通信方法。
【請求項４１】
請求項４０の方法において、前記少なくとも１つの第１のノードは、前記電気回路上のランプコネクタに電気的に接続される方法。
【請求項４２】
請求項４０の方法において、前記装置は、ＨＶＡＣコンポーネント、視聴覚コンポーネント、照明、スイッチ、サーモスタット、オーブン、動作検出器、温度撮像素子、カメラからなるグループから選択される方法。
【請求項４３】
請求項４０の方法において、前記装置は前記第１および第２の設定の両方で構成された方法。
【請求項４４】
請求項４０の方法において、前記少なくとも１つの第２の信号は、前記装置の前記動作を制御する少なくとも１つの制御信号と、少なくとも該装置から得られるデータとを含む方法。
【請求項４５】
請求項４４の方法において、前記データは前記装置の前記状態に関連している方法。
【請求項４６】
領域内の対象体の位置を特定する位置特定方法において、前記対象体は固有の識別子を有し、該方法は、
前記対象体を探索可能な固有の識別子と相関させ、
電力線のコンセントに設置された少なくとも１つのＩＭを用いて、前記探索可能な固有の識別子を対象にして前記領域を探査し、
前記探索可能な固有の識別子が前記領域内で発見されたか否かに基づいて、ユーザに信号を伝達する位置特定方法。
【請求項４７】
請求項４６の方法において、前記対象体は、鍵、電話、遠隔制御装置、スマートフォン、財布、小銭入れ、服、首輪、物品または在庫、人体またはペットの身体を含む位置特定方法。
【請求項４８】
請求項４６の方法において、前記固有の識別子は、画像、音プロファイル、熱プロファイルまたは電磁署名を含む位置特定方法。
【請求項４９】
請求項４８の方法において、前記固有の被識別体は電磁署名である位置特定方法。
【請求項５０】
請求項４９の方法において、前記電磁署名はＲＦＩＤタグから送信され、前記ＩＭはＲＦＩＤスキャナを有する位置特定方法。
【請求項５１】
請求項４６の方法において、該方法はさらに、前記対象体の探索を開始するよう指示する位置特定方法。
【請求項５２】
請求項４６の方法において、該方法はさらに、誘因となる事象に基づいて前記対象体の探索を自動的に促す位置特定方法。
【請求項５３】
請求項５２の方法において、前記事象はユーザが領域を離れることである位置特定方法。
【請求項５４】
請求項４６の方法において、前記信号伝達は視覚的または聴覚的信号を含む位置特定方法。
【請求項５５】
請求項４６の方法において、前記信号伝達は、前記対象体に最も近い前記電力線に接続されたランプの前記光を変調することを含む位置特定方法。
【請求項５６】
請求項４６の方法において、前記信号伝達は、無線装置に無線で信号を送信することを含む位置特定方法。
【請求項５７】
請求項４６の方法において、前記信号伝達は、前記電力線上で別の装置に信号を送信することを含む方法。
【請求項５８】
請求項４６の方法において、前記電力線は複数のコンセントを有し、該コンセントの少なくとも一部は、ＩＭに探査をさせる構成をとるように接続される位置特定方法。
【請求項５９】
請求項５８の方法において、前記ＩＭは前記対象体の前記位置を三角測量するように構成された少なくとも３つのＩＭを有する位置特定方法。
【請求項６０】
請求項４６の方法において、前記電力線は複数のコンセントを備え、該コンセントの少なくとも一部は、前記電力線を介して前記少なくとも１つのＩＭと通信するように構成されたランプに接続され、該ランプは変調を行って前記ユーザを前記対象体に案内する位置特定方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、２０１６年６月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／３５３２７５号、および２０１６年１２月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／４４０６９４号に基づくものであり、両出願の開示内容全体を参照により本願に取り込む。
【付録の参照】
【０００２】
付録Ａは、本願の一部として提出され、簡易装置管理プロトコル(ＳＤＭＰ)について説明するものである。
【技術分野】
【０００３】
本発明は、概ね住宅および建造物に用いる知能システムに関するものであり、より具体的には、既存のインフラストラクチャを知能システムのネットワークバックボーンに転用するモジュール装置に関する。
【背景技術】
【０００４】
エネルギー効率、保安性および安全性は、住宅および建造物における、光および熱などの環境条件を制御する知能システムを必要とする懸案の数例にすぎない。本明細書で使用されるように、知能システムは、住宅または建造物内の環境条件（例えば、光強度、光質、温度、換気、湿度、濾過作用／空気質、音など）を監視し、１または複数の所定のパラメータまたは事象（例えば、時刻、使用率、温度など）および論理（例えば、ｘならばｙである、または他の一般的な論理演算子)に基づいて、同じまたは別の環境条件を潜在的に制御する。一般的に、必ずしも必要ではないが、このような知能システムは、環境の変化（例えば、光の増加／減少、温度の増加／減少）をもたらす環境装置（例えば、ランプ、ＨＶＡＣ装置、除湿器）を要して、所望の環境条件（例えば、増光／減光、加熱／徐熱）を満たしてもよい。
【０００５】
例えば、プログラム制御可能なサーモスタットは、簡易な知能システムの一例である。サーモスタットは時刻に基づいて室温を設定するものであり、ＨＶＡＣ装置を反応させ、部屋を所望の温度に冷却または暖房する。より高度な知能システムの例としては、空間が使用されているか否かに応じて特定の空間で照明をオン／オフする知能照明システム、ならびに住宅または建造物の内部および周囲の動きを監視し、その動きがその特定の時刻にそこにいるべきではない人物の動きであると判断されると、警報（例えば、ライトを点滅、または音を発生、またはモバイル装置への通知）を作動させる保安システムがある。動きを感知し、広範囲の環境条件を測定する能力の信頼性がより高くなり、またより安価になるのに伴い、さらに別の知能システムが開発されている。
【０００６】
多くの場合、これらの知能システムは、異なるシステムコンポーネント(例えば、環境を制御するセンサ、処理部および環境装置)間の無線技術に依拠する。無線技術が好ましいのは、システムコンポーネント間の金属接続が必要であるところ、壁／天井を通す配線をすることなく、システムコンポーネントを既存の住宅または建造物内に設置することができるからである。
【０００７】
無線通信は便利ではあるが、特に信頼できるというものでもない。例えば、そのような用途に指定された無線帯域幅は狭く、混雑しやすくなってきている。このような空間における異なる装置間の競合は、しばしば、信号の低下、毀損、またはさもなければ途絶の原因となる。例えば、このような帯域幅で動作する古いコードレス電話は、送話時に他の無線装置の通信を途絶する可能性がある。さらに、無線通信は、住宅および建造物内の距離、信号遮断壁および他の構造物によって制限されがちである。そのため、設置が容易で、なおかつ上述した無線通信の制限という問題がないコンポーネントを有する知能システムが必要とされている。本発明は、とりわけこの必要性を満たす。
【発明の概要】
【０００８】
以下に、本発明のいくつかの態様の基本的な理解を目的として、本発明の概要を簡単に述べる。本概要は、本発明の詳細な全体像を示すものではない。本概要は、本発明の主要な／重要な要素を認識すること、または本発明の範囲を詳述することを意図するものではない。単に、後に提示する、より詳細な説明の前置きとして、本発明のいくつかの概念を簡略的な形式で提示することを目的とする。
【０００９】
本発明は、住宅または建造物の既存の知能インフラストラクチャを知能システムのネットワークバックボーンに転用する。具体的には、一実施形態において、本発明は、知能システムネットワークのバックボーンとして住宅／建造物の電力線を利用し、知能モジュール（ＩＭ）または「スマートスナップ（商標）」モジュールを導入して、電力線上の既存のコンセント（例えば、電気／光ソケット）をネットワーク上のノードに転用して、電力線に接続された装置間で情報の通信を行う。
【００１０】
電力線をネットワークバックボーンとして使用することにより、センサの広範な配列を構成することができる。ほとんどの現代の住宅および建造物は、住宅または建造物全体における様々なコンセントおよびランプソケットに電力を供給する配線の知能インフラストラクチャを有していると、出願人は理解している。また、出願人は、コンセントおよびランプソケットの数が、ほとんどの住宅用知能システムにおいて必要とされるセンサの一般的な数を大幅に上回ることを認識している。例えば、典型的なアメリカの住宅は、ＨＶＡＣを制御するサーモスタットを１つまたは２つ有するが、住宅には平均して５１を超える照明用ソケットがある。同様に、オフィスビルには、１０００平方フィート当たり平均２５個のランプがある。したがって、コンセントに接続されたランプまたは他の装置とうまく相互係合するＩＭを使用することによって、これらのコンセントをネットワークノードに転用して、家屋の既存の電力線を、住宅または建造物の知能ネットワークの通信バックボーンに転用する。
【００１１】
電力線を介した通信は、公知の電力線通信（ＰＬＣ）プロトコルを用いて行われる。また、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）およびＷｉ-Ｆｉなどの他の無線技術を使用して、電力線ネットワークと無線でインタフェース接続することも可能である。
【００１２】
ＩＭの特徴の１つは、特定のアプリケーション(例えば、光、動き、音、熱、湿度、画像などの検知)を実行するために必要なハードウェア／センサおよび／またはソフトウェアを組み込むことによって、特定のアプリケーション用に構成できることである。一実施形態では、ＩＭモジュールは、その機能にかかわらず、フォームファクタが同一であり、したがって、それぞれが解除可能なインタフェースのホスト装置にプラグインすることができ、これによって、ホスト装置を変更することなく、ホスト装置の機能を変更することができる。
【００１３】
したがって、本発明の一態様は、ＩＭを１または複数のホスト装置と組み合わせる知能システムである。一実施形態では、知能システムは、（ａ）少なくとも、電力線に接続するように構成された電気インタフェース、および知能モジュールの第２の解除可能なインタフェースと相互接続される第１の解除可能なインタフェースを含むホスト装置と、（ｂ）電力線を介して情報を送信および受信する電力線通信モジュールと、（ｃ）少なくとも、第１の解除可能なインタフェースに相互接続される第２の解除可能なインタフェース、デジタル処理部、ならびに、処理部に動作可能に接続され、処理部に電力線通信モジュールを介して電力線上で情報を受信および送信させる命令を含んで構成された記憶部を含む知能モジュールとを有する。このようなシステムは、様々な用途に使用することができる。特定の一実施形態では、本システムは、照明に用いるよう構成され、様々なセンサを有することにより情報処理機能をもつ照明を提供して、例えば、ほんの数例を挙げると、より高い効率、概日周期調節、治療的な眼の処置および細菌抑制など、様々な目的を達成する。
【００１４】
本発明の別の態様は、電力線に接続された装置とインタフェース接続し電力線を介して通信するように構成されたＩＭである。一実施形態では、ＩＭは、電力線に接続されたホスト装置に取り付けられるように構成され、ホスト装置と協働する解除可能なインタフェースと電気的に相互接続するように構成された解除可能なインタフェースと、デジタル処理部と、処理部に動作可能に接続され、処理部に電力線通信モジュールを介して電力線上で情報を受信および送信させる命令を含んで構成された記憶部とを有する。
【００１５】
本発明のさらに別の態様は、ＩＭを収容するように構成されたホスト装置である。一実施形態では、ホスト装置は、知能モジュールを有するネットワークに取り付けられるように構成され、電力線に接続するように構成された電気インタフェースと、電力線を介して情報を送信および受信する電力線通信モジュールと、動作要素と、動作要素を制御する制御回路と、デジタル処理部と、処理部に動作可能に接続され、処理部を少なくとも第１のモードで動作させる命令を含んで構成された記憶部とを有し、第１のモードでは、処理部は、電力線通信モジュールを介して電力線で情報を受信し、情報に基づいて制御回路を制御する。
【００１６】
本発明のさらに別の態様は、知能モジュールを有するネットワークに接続するように構成された装置である。一実施形態では、装置は、（ａ）電力線に接続するように構成された電気インタフェース、（ｂ）電力線を介して情報を送信および受信する電力線通信モジュール、（ｃ）動作要素、（ｄ）動作要素を制御する制御回路、（ｅ）デジタル処理部、および（ｆ）処理部に動作可能に接続され、処理部を少なくとも第１のモードで動作させる命令を含んで構成された記憶部を有し、第１のモードでは、処理部は電力線通信モジュールを介して電力線で情報を受信し、情報に基づいて制御回路を制御する。特定の一実施形態では、処理部は、簡易装置管理プロトコル（ＳＤＭＰ）に基づいて命令を処理するように構成されている。
【００１７】
本発明のさらに別の態様は、複数のホスト装置のうちの１つに設置された少なくとも１つのＩＭを有する知能システムネットワークである。一実施形態では、ネットワークは、（ａ）２つ以上のコンセントを有する電力線、（ｂ）上述の２つ以上のコンセントに接続され、電力線に電気的に接続され、電力線を介して通信するように構成された第１および第２の装置、ならびに（ｃ）第１の装置に物理的および電気的に接続され、これにより第１の装置を介して電力線に電気的に接続され、第１および第２の装置の間で電力線を介して情報を送信させるように構成されたＩＭを有する。
【００１８】
本発明の別の態様は、無線装置と電力線を介して通信可能に接続された２つ以上のノードとの間での通信方法である。一実施形態では、本方法は以下の工程を含む。すなわち、（ａ）電力線上の少なくとも１つの第１のノードと無線装置との間で、無線リンクを介して少なくとも１つの第１の信号を通信し、および（ｂ）少なくとも１つの第１のノードと少なくとも１つの第２のノードとの間で電力線を介して少なくとも１つの第２の信号を通信し、少なくとも１つの第１のノードまたは第２のノードのうちの少なくとも１つは装置に動作可能に接続され、装置は少なくとも第１の設定および第２の設定に構成され、第１の設定では、第２の信号が第１の信号に応答して第２の信号が装置を制御し、第２の設定では、第１の信号が第２の信号に応答し、第２の信号は装置からのデータを含む。
【００１９】
本発明のさらに別の態様は、領域内で対象体の位置を特定する位置特定システムおよび方法である。一実施形態では、対象体は固有の識別子を有し、本方法は、（ａ）対象体を探索可能な固有の識別子と相関させ、（ｂ）電力線のコンセントに設置された少なくとも１つのＩＭを用いて、探索可能な固有の識別子を対象にして領域を探査し、（ｃ）探索可能な固有の識別子が領域内で発見されたか否かに基づいて、ユーザに信号を伝達する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１ａ】本発明のＩＭを収容しようとしている、本発明のランプホスト装置の一実施形態の斜視図である。
【図１ｂ】ＩＭが取り付けられた図１ａのランプホスト装置の斜視図である。
【図２】ＩＭに接続されたホスト装置の知能システムの一実施形態のブロック図である。
【図３】ＩＭの有無にかかわらず、様々な異なるホスト装置を使用する本発明のネットワークの一実施形態を示す。
【図４】ホスト装置の処理部がホスト装置のマスタとなる場合のホスト装置のブロック図を示す。
【図５】ホスト装置の処理部がＩＭの処理部のスレーブとなる場合のホスト装置のブロック図を示す。
【図６ａ】レガシー制御システムとインタフェース接続された本発明のシステムの実施形態を示す。
【図６ｂ】スマートゲートウェイボックスを使用する別の実施形態を示す。
【詳細な説明】
【００２１】
図１（ａ）は、知能モジュール（ＩＭ）１００がホスト装置１５０に差し込まれるよう配置されている本発明の一実施形態を示し、この実施形態では、装置１５０はランプ１５１である。そして、図１（ｂ）は、ホスト装置１５０に差し込まれたＩＭ１００を示す。ホスト装置１５０は、一般的なランプレセプタクルを介して電力線（図示せず）に接続する電気インタフェース１５９を備える。ＩＭ１００は、協働するプラグ接続可能なコネクタ１０１ａおよび１０１ｂを使用してホスト装置１５０に取り付けられるように構成され、これによって、ホスト装置１５０を介してＩＭ１００を電力線に接続する。このようにして、ホスト装置およびＩＭが協働して電力線上の既存のコンセント（例えば、電気／光ソケット）をネットワークのノードに転用し、電力線に接続された装置間でデータ／制御信号の通信を行う。
【００２２】
本明細書で使用されるように、電力線上の「コンセント」は、電力線へのアクセスを提供する電力線に沿った任意の電気レセプタクル、ランプレセプタクル、ジャンクションボックス、差入口、または他のポイントを広く指す。１つの特定の実施形態では、コンセントは、電気レセプタクルまたはランプレセプタクルである。極めて特定の実施形態では、コンセントはランプレセプタクルである。本明細書で用いられる「電気インタフェース」は、上述のようにコンセントに接続するあらゆる公知のインタフェースである。例えば、コンセントが壁ソケットである場合、電気インタフェースは従来の突起状物であってもよく、コンセントがランプレセプタクルである場合、電気インタフェースは、レセプタクルの種類に応じて、ねじ付き基部、プラグ、または突起状物であってもよい。あるいは、コンセントがジャンクションボックスである場合、電気インタフェースは、周知のコネクタ（例えば、ワイヤナット）を使用してジャンクションボックス内の導体に接続されるワイヤであってもよい。当業者には明らかなことであるが、本開示を考慮して、さらに他の電気コンセントおよびインタフェースを用いることもできる。
【００２３】
上述のように、ＩＭの１つの特徴として、上述した異なるアプリケーションを実行する異なる機能を、同じフォームファクタおよび解除可能なインタフェースを有するＩＭに包含させ、これにより異なるＩＭが同じホスト装置と互換性をもたせるようにできる。ゆえに、ホスト装置を変更することなく、ホスト装置の機能性を変更できる。さらに、図１に示す実施形態では、ホスト装置１５０は、一般的なランプのフォームファクタを有するランプ１５１であり、一般的なランプレセプタクルまたは既存のランプに接続する一般的な電気インタフェース１５９を有する。このように、本発明のホストランプおよびＩＭは、標準的なランプレセプタクルを有する既存の電力線を、強力なネットワークに変換することができる。その実施形態を図３に示す。
【００２４】
図２を参照すると、ホスト装置２５０に接続されたＩＭ２００を含む本発明のシステム２９０の一実施形態の概略図が示されている。ホスト装置２５０は、電力線（図示せず）に接続するように構成された電気インタフェース２５９を有する。電力線は電源２５３に電力を供給する。この特定の実施形態では、ホスト装置はさらに、電力線を介して情報を送信および受信する電力線通信（ＰＬＣ）モジュール２５４を有する（この実施形態は、ホスト装置内の電力線通信モジュールを用いて構成されているが、例えば、ＩＭ２００内に配置されるＰＬＣモジュール２０８、またはシステムのスタンドアロン型コンポーネントであるＰＬＣモジュールを含む別の構成とすることも可能であると理解すべきである）。システム２９０はまた、ＩＭ２００とホスト装置２５０との間に解除可能な電気インタフェース２１０を有する。一実施形態では、ホスト装置は、ＩＭ２００の第２の解除可能なインタフェース２１０ｂと協働する第１の解除可能なインタフェース２１０ａを有し、これにより、図２の実施形態におけるＩＭによるＰＬＣモジュール２５４および電力線へのアクセスが容易になる。ＩＭ２００は、デジタル処理部２０１、ならびに、処理部に動作可能に接続され、処理部にＰＬＣモジュールを介して電力線上で情報を受信および送信させる命令を含んで構成された記憶部２０２を有する。一実施形態では、ＩＭ２００は、インタフェース２１０を介した電気インタフェース２５９を通じて電力線から電力を受け取る。
【００２５】
図３を参照すると、本発明のネットワーク３００の一実施形態の概略図が示されている。ネットワークは、電力線３２０に電気的に接続される少なくとも１つの第１のノード３３１を有し、少なくとも１つの第１のノード３３１は、電力線上のコンセント（図示せず）に電気的に接続されるホスト装置３５０に物理的および電気的に接続されるＩＭ  ３０１を有する。これにより、ＩＭ  ３０１は、コンセントを介して電力線に電気的に接続される。ネットワークはまた、電力線３２０に電気的に接続された少なくとも１つの第２のノード３３２を有し、少なくとも１つの第２のノード３３２は、電力線を介して通信するように構成されたホスト装置３５０を有し、少なくとも１つの第１および第２のノード３３１、３３２は、電力線３２０を介して両者間で情報を送信するように構成されている。一実施形態では、ネットワーク３００は、電力線を介してＩＭ  ３０１から情報を受信するように、または電力線を介してＩＭ  ３０１に情報を送信するように構成され、電力線に接続された付加装置を有する。本願で使用されるように、用語「情報」は、制御信号、事象信号および／またはデータ信号を広く指す。例えば、制御信号は、ネットワーク上の装置へのコマンドであり、例えば、「歌を再生せよ」ということである。事象信号は、出来事に関するデータであり、例えば、「ユーザが再生／一時停止ボタンを押した」ことである。データ信号は、歌または映像などのコンテンツを表す。
【００２６】
図３を参照すると、本発明のネットワーク上で通信する方法の一実施形態が示されている。第１の信号は、電力線３２０上のＩＭ  ３０１ａを有する１つの第１のノード３３１と無線装置３８０との間で無線リンク３９１を介して通信され、第２の信号は、電力線３２０上のＩＭ  ３０１ａを有する第１のノード３３１と少なくとも１つの第２のノード３３２との間で通信される。第２のノードは、以下に述べるように、ホスト装置３５０、例えば、ランプ３５１、ステレオ３５２、ストーブ３５３またはスイッチ／コンセント３５５を有する。装置３５０は、少なくとも第１の設定または第２の設定に構成される。第１の設定では、第２の信号は第１の信号に応答し、第２の信号は装置を制御する。例えば、第１の信号は、無線装置３８０からの昇音コマンドであってもよく、電力線３２０を通じて送信される第２の信号は、当該コマンドに基づくものである。すなわち、音響システムの音量の増加を要求する。第２の設定では、第１の信号は第２の信号に応答し、第２の信号は装置から得たデータを含む。例えば、装置３５３はオーブンであり、電力線３２０を通じてＩＭ  ３０１ａを有する第１のノード３３１に第２の信号を送信して、オーブンの状態、例えば予熱されていることを示す。そして、第１のノードは、オーブンが予熱されていることを示す第１の信号を無線装置３８０に送信する。第１のノードと第２のノードとの間の距離は、無線信号の通常の範囲を超えることができると理解すべきである。
【００２７】
上述の各要素について、以下に、選択した別の実施形態に関連して、より詳細に述べる。
【００２８】
ホスト装置
再び図１を参照すると、本発明の一態様は、電力線に接続されたホスト装置１５０とインタフェース接続するＩＭ１００の性能である。ホスト装置は、電力線に電気的に接続可能な任意の装置であってもよく、ＩＭとインタフェース接続するように、および／または、電力線を介してＩＭと通信するように構成されている。ホスト装置の例には、ランプ、天井ファン、照明器具、照明設備、産業用／商業用／オフィス用建造物照明器具／照明システム、電気コンセント、スイッチ、調光器、ＩＭアダプタ、および、オーブン、食器洗い機、コーヒーマシン、ステレオ、ディスプレイスクリーンまたはＨＶＡＣ装置などの電化機器が含まれる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、ホスト装置は、上述したように、電気コンセントによって電力供給される。しかし、実施形態によっては、別の装置を介して電力を供給してもよい。例えば、ホスト装置は、ＵＳＢケーブルによってコンピュータにプラグ接続してもよく、ＵＳＢケーブルを介して電力を受信し、コンピュータを介してＰＬＣ信号を送信してもよい。実施形態によってはまた、電力線と併せて、または電力線に代えて、別の電源を使用してもよい。例えば、別の電源は、バッテリ（電力線が電力を供給しないときに、装置への電力供給を維持するために使用できる）および無線エネルギー伝送（エバネセント電力伝送および誘導電力伝送を含む）を含む。いくつかのホスト装置は、電力線から物理的に切断されてもよいが、無線通信（ホスト装置自体によって、またはホスト装置に連結されたＩＭによって実行可能）を介して、ネットワークシステムの別の部分（電力線に接続されている）と通信可能であってもよい。
【００３０】
図２を参照すると、ホスト装置は、必ずしも必要ではないが、一般的には、ＩＭをサポートすることの他に、いくつかの機能を備えている。この機能は、制御回路と、場合によっては作業を行う動作要素とを含んでいてもよい。機能は大きく異なっていてもよい。例えば、装置がランプまたは表示部として働く場合、制御回路は、図２に示すように、ＬＥＤ光ドライバ回路２５７ａおよび２５７ｂを有していてもよく、動作要素は、ドライバ回路２５７ａおよび２５７ｂによってそれぞれ駆動されるＬＥＤ２５８ａおよび２５８ｂとしてもよい。制御回路および動作要素の他の多くの実施形態は、本発明の範囲内である。例えば、ホスト装置が、オーブン、食器洗い機、コーヒーマシン、ＨＶＡＣ装置または洗濯機などの機器である場合、動作要素は、熱源および／またはモータであってもよく、制御回路は、加熱要素および／またはモータに電力を供給し、制御する公知の電子機器であってもよい。さらに別の例では、ホスト装置が、ステレオまたは可聴アラームなどのオーディオコンポーネントである場合、動作要素は、スピーカでよく、制御回路は、増幅器および制御装置でよい。別の実施形態では、ホスト装置はスイッチなどの制御装置であってもよく、制御装置は動作要素を有さないが、その機能には電力および／または信号の制御が含まれる。例えば、装置が調光器スイッチとして働く場合、制御回路は、例えば、ツェナーダイオードを有していてもよい。さらに別の実施形態では、ホスト装置は、ＩＭを支援する機能（例えば、ＩＭ  ３０１を支援するアダプタ３５６（図３を参照））以外の機能を有していなくてもよい。
【００３１】
一実施形態では、ホスト装置は、電力線を介して通信する性能を有するように構成されている。具体的には、一実施形態では、ホスト装置２５０は、電力線通信モジュール２５４を有する。電力線通信（ＰＬＣ）は、電気配線を用いてデータの伝送ならびに交流（ＡＣ）電力の伝送および分配の双方を同時に行う通信プロトコルである。また、電力線キャリア、電力線デジタル加入者回線（ＰＤＳＬ）、幹線通信、電力線電気通信、または電力線ネットワーキング（ＰＬＮ）としても知られている。特定の一実施形態では、ＰＬＣプロトコルはＨｏｍｅＰｌｕｇ  ＰＬＣであるが、他のＰＬＣプロトコルを使用してもよいことを理解されたい。このようなＰＬＣは技術分野において周知のものであり、例えば、https://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_1901に説明が載っている。
【００３２】
ＰＬＣモジュール、無線モジュールおよび／または機能回路の動作を容易にするために、ホスト装置は、デジタル処理部２５１および記憶部２５２を有していてもよい。このような処理部は周知のものであり、上述したさまざまなモジュールまたは機能回路に統合してもよい。機能回路の性能の高さによって、および、ホスト装置がＰＬＣまたは無線通信モジュールを有しているか否かによって、処理部を必要としない場合がある。
【００３３】
一実施形態では、ＰＬＣモジュールは、ＰＬＣモジュールを介したホスト装置の制御を容易にする制御インタフェースを有する。具体的には、制御インタフェースは、ＰＬＣモジュール内のソフトウェアモジュールであり、データバスとインタフェース接続して、ホスト装置と通信を行う。しかしながら、他の実施形態を採ってもよいと理解すべきである。例えば、制御インタフェースは、個別のモジュールであってもよいし、あるいは別のコンポーネント（例えば、ＩＭ）に組み込まれていてもよい。
【００３４】
インタフェースは、さまざまな方法で構成されてよい。例えば、インタフェースは、ネットワークからＰＬＣ制御信号、例えば、オン／オフ、色、明るさ、音量の増加、音量の低減を受信し、次いで、制御信号をホスト装置コントローラに伝送することにより、ホスト装置がコマンドを実行する。好ましくは、このようなインタフェースを軽快にすることで、ハードウェアのコストを削減する。例えば、一実施形態では、ＰＬＣモジュール／インタフェースは、ＮＸＰ Ｉｎｃ.が販売するＬＰＣ８２４チップを有する。
【００３５】
一実施形態では、制御インタフェースに関連して簡易なコマンドプロトコルが使用される。例えば、一実施形態では、簡易装置管理プロトコル（ＳＤＭＰ）を使用して、ランプおよび電化機器などのホスト装置を動作させる軽量コマンドプロトコルを提供する。ＳＤＭＰの詳細な説明を付録Ａとして本明細書に添付する。このような簡易プロトコルは、ＺｉｇＢｅｅなどのＩＰベースの通信と比較して、簡易で、汎用性が高く、安価なハードウェアの使用を容易にするが、本発明の特定の実施形態では、ＺｉｇＢｅｅのようなＩＰベースの通信もまた、ホスト装置の制御に使用できることを理解されたい。
【００３６】
図２に関連して述べたように、ＰＬＣ通信および／または無線通信用に構成されたホスト装置を有することは、装置がそれ自体のＩＭを有することなくネットワーク上で動作することができるので望ましいことがある。すなわち、一実施形態では、一部のホスト装置だけがＩＭを有し、残りのホスト装置はネットワークをリッスンするだけである。例えば、図３に示すように、ネットワーク３００はホスト装置３５０を含む多数の第２のノード３３２を有しているが、必ずしもＩＭが設けられていなくてもよい。このような構成では、第２のノードホスト装置をそれぞれ、ＩＭ  ３０１を有する第１のノード３３１のホスト装置３５０によって制御してもよい。各第２のノードホスト装置はＰＬＣ機能を備えているため、ＩＭから動作命令を受信し、その命令に従って動作することができる。換言すれば、そのように構成されたホスト装置は、ネットワークをリッスンして、ＩＭの有無にかかわらずコマンドを受信／実行することができる。
【００３７】
ホスト装置がＩＭを収容することを意図していない場合、ホスト装置は、ＩＭ収容用のインタフェースを有してもよく、あるいは有していなくてもよい。しかしながら、一実施形態では、ＩＭを収容するようにすべてのホスト装置を構成することで、ネットワークが適応性のあるものとなり、ＩＭを１つの装置から別の装置に移せるように、またはホスト装置を変更または再構成することなく別のＩＭを追加することができる。さらに、すべてが比較的安価なＩＭインタフェースを有するホスト装置を製造することで、在庫レベルを低減でき、規模の経済性を活用することができる。
【００３８】
ホスト装置は、無線で通信する機能を備えていてもよい。例えば、一実施形態では、ホスト装置２５０は、Ｗｉ-Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ、ＺｉｇＢｅｅ、Ｚ−Ｗａｖｅ、セルラ方式、および任意の他の公知の無線通信技術など、公知の無線技術を支援することができる無線通信モジュール（ＷＣＭ）２６０を有する。ＷＣＭ２６０との通信に使用される無線装置は、例えば、いくつか例を挙げると、タブレット、スマートフォン、スマートウォッチ、スイッチ、遠隔コントローラ、センサ、追跡装置／スマートタグ（例えば、www.thetileapp.com）、スピーカ、マイクロフォン、またはスマートハブ（例えば、http://www.amazon.com/Amazon-Echo-Bluetooth-Speaker-with-WiFi-Alexa/dp/B00X4WHP5E）を含む任意の公知の無線装置でもよい。
【００３９】
上述のように、他の実施形態では、ホスト装置は、ＰＬＣおよび／または無線通信モジュールを有していないと理解すべきである。例えば、以下に述べるように、ＰＬＣまたは無線機能は、ＩＭを介してホスト装置に付与してもよい。
【００４０】
さらに、いくつかの実施形態は、電力線上の情報を単独で受信して、対応できるホスト装置のコンポーネントを有していてもよい。例えば、一実施形態では、スマート表示システムは、グラフィックが表示されているコンピュータを介して受信されたデータとは別に、データを受信することができる。例えば、スマートモニタは、デスクトップコンピュータに接続され、さらに電力線を介して電力を受け取る。モニタは、その電力線を通じてデータを受信し、当該データは、その放射スペクトルを調整するようにモニタに指示するものでもよい（例えば、夕方に青色成分を減少させ、朝に青色成分を増加させる）。これにより、各個別のコンピュータが青色光強度を制御するのではなく、オフィスビルなどの建造物内の青色光の制御を行う集約型ポリシーを有効にすることができる。
【００４１】
一実施形態では、ネットワーク３００は、端末相互間のデータ暗号化、ならびに匿名性およびデータアクセス権に対する緻密な制御を行う。これを受けて、一実施形態において、ホスト装置１５０は暗号化モジュール２５６を備え、暗号化モジュールは専用チップを有していてもよい。このようなチップは一般的に入手可能であり、しばしば処理部チップに組み込まれる。例えば、このようなチップは、Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐを通じて市販されている。
【００４２】
上述のコンポーネント同士は、公知の通信プロトコルおよびバスを使用して相互接続させてもよい。例えば、図２に示すように、一実施形態では、処理部２５１は、シリアルペリフェラルインタフェース（ＳＰＩ）バスを介して記憶部２５２、ＰＬＣ２５４およびインタフェース２１０に接続され、Ｉ２Ｃ内部集積回路（Ｉ２Ｃ）バスを介して暗号化部２５６に接続され、さらに、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号によって駆動回路２５７ａ、２５７ｂに接続される。
【００４３】
ホスト装置は、電源２５３も含む。電源２５３は、電気インタフェース２５９を介してＡＣ電力線（図示せず）に電気的に接続されている。電源は、電力を必要とするホスト装置およびＩＭのすべてのコンポーネントに電力を供給するが、そのようなコンポーネントへの接続は、簡略化のために図２には示されていないと理解すべきである。例えば、ＩＭは、インタフェース２１０を介して電源２５３から電力を受け取る。このような電源は周知のものであり、他の公知のコンポーネント、例えば、ＡＣ-ＤＣ変換器、電圧調整器または他の電力線変調回路を含んでいてもよい。
【００４４】
知能モジュール
上述したように、ＩＭ１００は、少なくとも１つのホスト装置１５０に電気的に接続される。一実施形態では、このような接続を容易にするために、ＩＭは、ホスト装置の優先的に解除可能なインタフェース１０１ｂに接続する解除可能なインタフェース１０１ａを有する。一実施形態では、インタフェース１０１は、制御／データ信号および電力の両方を供給する。このような接続は周知のものであり、例えば、カードエッジコネクタ、ＵＳＢコネクタ、シリアルペリフェラルインタフェース（ＳＰＩ）コネクタ、または他の公知の電気コネクタを含む。例えば、一実施形態では、簡易で標準的な２０ピンＳＰＩコネクタが使用される。したがって、本発明の一態様は、ランプ、電化機器、ＡＶ機器、アダプタ、および電力線に接続された他の装置など、既存の装置と解除可能に相互係合するＩＭの性能がある。
【００４５】
別の実施形態では、インタフェース１０１は、例えば米国特許出願第１４／５４３，１６４号に開示されているような磁気インタフェースである。いくつかの実施形態では、インタフェースは、異なる極性（すなわち、一部の磁性体はＮ極を示し、一部の磁性体はＳ極を示す）およびさまざまな位置を有する複数の磁性体を有する。このように、モジュール上の磁性体とランプとが適切に整合されるときにのみ、モジュールを取り付けることができる。いくつかの実施形態では、磁性体は、ポリマグネット（www.polymagnet.com）で採られているような、複雑な極構造からなる。いくつかの実施形態では、インタフェースは、複数の磁性体を有し、複数の磁性体のうちの一部は、電気信号（電力および／またはデータ）を搬送することができる。
【００４６】
ＩＭおよびホスト装置は、解除可能なインタフェースを有するものとして示されているが、実施形態によっては、ＩＭはホスト装置と一体化して、容易に取り外せないようにしてもよいと理解すべきである。このような実施形態は、例えば、ＩＭの追加費用がホスト装置に比較してわずかである場合に好ましい。
【００４７】
一実施形態では、ＩＭは、ＰＬＣ通信モジュール２０８および／または無線通信モジュール（ＷＣＭ）２０７を有する。モジュール２０７には、例えば、ホスト装置に関連して上述したものが挙げられる。ＰＬＣおよび／またはＷＣＭをＩＭに組み込むことは、ホスト装置１５０が任意のＰＬＣ通信モジュール１５５または無線通信モジュール１５４を有していない場合に好ましい。上述のように、ＰＬＣは、電気配線を用いてデータの伝送、および交流（ＡＣ）電力の伝送または分配を同時に行う公知の通信プロトコルである。同様に、上述したように、無線通信モジュール（ＷＣＭ）２７０は、Ｗｉ-Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ、ＺｉｇＢｅｅ、Ｚ-Ｗａｖｅ、セルラ方式、およびあらゆる他の公知無線通信技術など、公知の無線技術をサポートしてもよい。ＷＣＭ２７０との通信に使用される無線装置は、例えばいくつか例を挙げると、タブレット、スマートフォン、スマートウォッチ、スイッチ、遠隔操作装置、センサ、追跡装置／スマートタグ、スピーカ、マイクロフォンまたはスマートハブを含む、任意の公知の無線装置であってもよい。
【００４８】
ＩＭは、デジタル処理部２０１（すなわち、システムオンチップまたは「ＳｏＣ」）、および本明細書で述べるように、処理部２０１を動作させる命令を含んで構成される関連する記憶部２０２を有する。一実施形態では、記憶部は、処理部に動作可能に接続され、処理部に電力線通信モジュールを介して電力線上で情報を受信および送信させる命令を含んで構成されている。処理部および記憶部のハードウェア構成は広く知られているため、本明細書では詳述しない。
【００４９】
一実施形態では、上述の１または複数のコンポーネントは、単一のチップに集積される。例えば、一実施形態では、デジタル処理部、記憶部およびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）無線モジュールは、共通のチップに集積される。このようなモジュールは、一般に入手可能である（例えば、ＮＦＲ５２シリーズのＳｏＣチップを使用するＲｉｇａｄｏ製のＢＭＤ３００）。一実施形態では、ＢＭＤ３００は、カードエッジコネクタによって調整され、ホスト装置とのプラグ接続を補助する。記憶部は、アプリケーション要件を満たすように構成してもよい。例えば、一実施形態では、６４ＫのＲＡＭおよび５１２Ｋのフラッシュ記憶部が使用される。
【００５０】
上述のコンポーネント同士は、公知の通信プロトコルおよびバスを使用して相互接続することができる。例えば、図２に示すように、一実施形態では、処理部２０１は、ＳＰＩバスを介して記憶部２０２およびインタフェース２１０に接続され、例えば、Ｉ２Ｃバス、アナログまたはＳＰＩバスを含む様々なリンクを使用して、センサモジュール２０３内の様々なセンサに接続される。
【００５１】
一実施形態では、処理部２０１は、第１および第２の２つのモードの少なくとも一方のモードで動作する。第１のモードでは、処理部は、ＰＬＣモジュールまたは無線モジュールのいずれかを介してコマンド信号を受信し、次いで、コマンド信号またはその一種をホスト装置に送信して、ホスト装置を制御する。例えば、ＩＭはランプホスト装置に接続され、電力線上の別の装置から、または無線装置から、ランプを減光する制御信号を受信してもよく、その場合、ＩＭは、ランプの機能回路を制御してランプを減光できるであろう。別の例では、ＩＭは、電圧低下保護エネルギー監視装置としてエネルギー供給部にインタフェース接続される。電圧が低下した状況では、網状電極はユーザに十分な電力を供給することができず、電力量が低下する。この状況では、ＩＭは、例えば、クラウドを介して、エネルギー供給部と通信する。エネルギー供給部は、起こり得る電圧低下状況を予測する際に、ＩＭと交信して、住宅における全体的な消費の削減を求める。これは、知能ネットワークによって、例えば、いくつかの機能に優先順位を付け、重要ではない機能または装置を停止することによって可能となる。十分な数の住宅が要求に応じると、電圧低下またはバックアウトを回避できる。
【００５２】
第２のモードでは、処理部は、データ生成モジュール１０３からデータを取得し、次いで、ＰＬＣモジュールを介して電力線上で、または無線通信モジュールを介して無線で、データまたはデータに基づく信号を送信する。以下に詳細に述べるように、データ収集モジュールから得るデータは、例えば、センサデータ、音声／映像データ、またはホスト装置のデータであってもよい。例えば、データは、使用率に関するセンサデータであってもよく、ＩＭは、使用率に基づいて出力を減少／増加させる信号を、電力線上の特定のグループ内の他のランプに送信してもよい。電力線上の特定のグループ内の他のランプに信号を送って出力を低減／増加させる以外に、ＩＭは、ホスト装置を制御して出力を低減／増加させてもよいと理解すべきである。
【００５３】
データ収集
一実施形態では、ＩＭは、データ収集モジュール２０３を備え、データ収集モジュールはＩＭ２００を介して電力線または無線で送信するデータを収集するように働く。データ収集モジュール２０３は、様々な異なる実施形態を有し、例えば、センサ、音声／映像装置、ホストモニタインタフェース、およびサードパーティモニタを含んでいてもよい。一実施形態では、グループデータ収集装置は、単一のモジュールで構成されている。例えば、図２を参照すると、一実施形態では、マイクロフォン２０４、受動赤外線検出器（ＰＩＲ）２０５、および周囲光センサ（ＡＬＳ）２０６が、データ収集モジュール２０３内に一括され、データ収集モジュールは、上述の処理部を含むＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュールとインタフェース接続するように構成されている。このようなセンサの組合せは、スマート照明を補助することに有効であることが判っている。他の組合せを用いて、他の用途を補助してもよいと理解すべきである。例えば、一実施形態では、ＰＩＲ、マイクロフォンおよびネットカムは、保安または監視用途で使用されるモジュールに一括収納される。
【００５４】
一実施形態では、ＩＭ（またはＩＭからの任意の通信）によって収集されたデータは、公開鍵基盤（ＰＫＩ）を使用して保護される。これは、ハードウェアベースの装置認証である。端末相互間のデータ暗号化、ならびに匿名性およびデータアクセス権に対するきめ細かい制御が行われる。そのために、一実施形態では、システム２００は、暗号化モジュール２５６を有している。図２に示す実施形態では、暗号化モジュール２５６はホスト装置内に配置されるが、他の構成を採ってもよい。例えば、暗号化機能は、ＩＭ内に配置または統合されてもよく、あるいは独立型のコンポーネントとして存在してもよい。
【００５５】
以下に、本発明のＩＭに組込み可能な様々なセンサの一部について簡単に説明する。さらに他のデータ収集装置も、本開示に照らして当業者の知るところとなるであろう。
【００５６】
ａ．占有センサ
例えば、一実施形態では、ＩＭ１００は、建造物または住宅内の特定の部屋または空間の占有を判断するように構成されている。占有は、空間の照明をいつ点けるか、または空間の温度をいつ調整するかの判断を行う際の重要なパラメータとなる傾向がある。本発明のネットワークは、数が非常に多くなりがちな電力線のコンセントを使用するため、ネットワークは、住宅または建造物内の多くの異なる場所から使用者の高分解能データを収集する性能を有する。
【００５７】
占有センサは、技術分野で周知である。例えば、一実施形態では、占有センサは、動きに依拠して住人の存在を確認する赤外線動作センサであってもよい。特定の一実施形態では、占有センサは、受動赤外線センサ（ＰＩＲセンサ）であり、受動赤外線センサは、その視野に存在する対象体から放射される赤外線（ＩＲ）光を測定する電子センサである。本発明に適したモーションセンサは周知のものであり、例えばＭｕｒａｔａから市販されている。
【００５８】
あるいは、一実施形態では、占有センサは、空間内の使用者の熱プロファイリングによって占有性を判断してもよい。このような手法は、熱プロファイルを利用して、同一空間または部屋を占有する可能性がある様々な動物を区別することができるため、赤外線モーションセンサよりも信頼性の高い結果を提供することができる。とくに、多くの住宅で猫や犬などのペットを飼っているが、ペットは例えば赤外線動作検出を用いる通常のモーションセンサの作動の誘因となる場合があるため、ペットまたは動物が部屋の温度または光に関心を示さなくても、センサは空間または部屋が占用されていると示して、照明をオンにし、あるいは部屋の温度を調節してしまうことがある。そこで、一実施形態では、ＩＭは、人間の熱プロファイルに基づいて占有性を判断する高精度の占有センサを含む。本発明に適したモーションセンサおよび占有センサは周知のものであり、例えばＧＯＯＥＥから市販されている。さらに別の実施形態では、使用率は、ソフトウェアによって定義づけられる３Ｄ画像センサによって判断される。このようなセンサとして、http://www.vayyar.comを参照されたい。さらに別の占有センサは、レーダまたはソナー技術に拠るものである。一実施形態では、センサは、１または複数のレンズを使用して、その視野を拡大させる。
【００５９】
ｂ．光センサ
別の実施形態では、ＩＭのセンサは、光センサを有する。光センサを用いて、光の強度または光の質／スペクトルのいずれかを感知することができる。例えば、室内に自然太陽光が比較的多い場合、ランプの光出力を低減させることが、効率の観点から一般に好ましい。周囲光（例えば、自然太陽光）の強度を測定する周囲光センサ（ＡＬＳ）は周知のものであり、例えば、Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｌａｂｓから市販されている。
【００６０】
他の実施形態において、光の質（すなわち、光のスペクトルまたはそこから得られる量)を監視して一定の治療光照射線量をもたらして、眼の状態を矯正したり、概日周期の制御を行ったりする。このような用途は、例えば、米国特許出願第１５/１３５，２８７号、第１５／３８３，８９７号および第１５／２２９，９５９号に開示されている。これらの文献を、参照により本願に取り込む。本願の用途に適したスペクトルセンサは周知のものであり（例として、分光計）、例えばＯｃｅａｎ  Ｏｐｔｉｃｓから市販されている。
【００６１】
ｃ．熱センサ
別の実施形態では、センサは、部屋の温度を監視する熱センサである。室温を知ることは、建造物の住居全体にわたる聴覚／空調を調節するために重要である。さらに、温度データを占有データと組み合わせると、住宅／建造物をより効率良く暖房／空調することができる。熱データを使用して、火災が起きていないか、または火災が生じる可能性がないかの判断を行うこともできる。このような熱センサは、一般的には、サーモスタット、温度計、赤外線検出器、または他の公知の熱検出装置を含む。このような用途に適した熱測定装置は周知のものであり、例えばＳｉｌｉｃｏｎ  Ｌａｂｓから市販されている。
【００６２】
ｄ．音センサ
別の実施形態では、センサは音センサである。例えば、ユーザは、育児室または子供部屋に音響検出器を設けて、乳児／子供が目覚めた時に気付くようにしたいと望む場合がある。あるいは、聴覚障害者は、音センサを使用して、ドアベル、目覚まし時計、または他の可聴信号を検知したいと望むこともある。大きな住宅に住んでいる人々も、音を検出する音センサを設けなければ音が聞こえない可能性があることから、音センサを必要とすることがある。マイクロフォンのような適切な音センサはよく知られたものであり、例えばＫｎｏｗｌｅｓから市販されている。ＩＭは、音を検出すると、光を点滅させるか、または別の方法によって信号を送信するようにプログラムすることができる。
【００６３】
一実施形態では、ＩＭは、上述のように音を検出する以外にも、可聴命令を記録するマイクロフォンを搭載することにより、可聴命令を処理して、ネットワーク上の任意のホスト装置に対するコマンドを生成することができる。可聴命令の処理は公知であり、例えばクラウド処理（後述する）またはローカル音声認識モジュールを含む様々な方法で行ってもよい。
【００６４】
ｅ．バイオメトリックセンサ
別の実施形態では、センサは、使用者の生体測定値（例えば、心拍動および心拍リズム）を測定するように構成されている。例えば、ＩＭはセンサを用いて構成して、心拍および心拍リズムを検出することにより、人間を観察し、人間または緊急隊員に潜在的な健康問題を適宜警告してもよい。このような用途は、病院または老人ホームなど、居住者の健康が問題となり得る場所において好ましいであろう。このような用途に適したバイオメトリックセンサは周知のものであり、例えばＭｏｄｅｒｎ  Ｄｅｖｉｃｅから市販されている。
【００６５】
ｆ．ＲＦＩＤセンサ
さらに別の実施形態では、センサは、ＲＦＩＤタグの位置を突き止めて識別する無線自動識別（ＲＦＩＤ）読取器である。例えば、ＲＦＩＤタグ（必須ではないが、好ましくは受動ＲＦＩＤタグ）を対象体に取り付けて、対象体を建造物内で追跡し、動向を把握することができる。このようなセンサは、誤って置かれた対象物の位置を突き止めたり、ペットおよび子供（首輪および衣服）を追跡したりしてもよく、さらには、物品を監視して、適切な在庫レベルを維持したり、または盗難を監視したりしてもよい。
【００６６】
ｇ．種々のセンサ
さらに他のセンサを使用して、湿気／湿度を検出したり、煙などの有害ガス、一酸化炭素、放射線量などを含む様々な危険因子または脅威因子を測定したりしてもよい。このようなセンサは周知のものであり、一般に入手可能である。
【００６７】
ｈ．サードパーティセンサ
別の実施形態では、センサは、政府または公益事業体などのサードパーティに情報を提供するサードパーティセンサであってもよい。例えば、一実施形態では、センサは、住宅または建造物の動きを感知する地震センサである。このようなデータを使用して、居住者に地震が間もなく発生するという警報を発することができ、または、このようなデータをクラウドもしくは他のサードパーティに送信して、クラウドもしくは他のサードパーティは、異なる情報源から地震データを収集して地震パターンを判断する。地震パターンは、地震などの地震性事象を示すものでよい。用途に適する地震センサは、動きを感知するように構成された加速度計または他の装置を含んでいてもよい。これらのセンサは周知のものであり、Ｗｉｌｃｏｘｏｎから市販されている。サードパーティセンサの別の例は、エネルギー使用に関するデータを収集するエネルギー供給部センサであってもよい。サードパーティデータ収集のさらに他の例は、本願を鑑みれば自明であろう。
【００６８】
ｉ．音声／視覚モニタリング
データ収集モジュール２０３は、画像および／または音声を記録するマイクロフォン、スチルカメラまたはビデオカメラなどの音声／視覚／視聴覚機器を備えていてもよい。このようなマイクロフォンおよびカメラは周知のものであり、例えばインターネットカメラ／ウェブカムを含む。カメラを用いて、可視光スペクトルまたは可視光スペクトル外の電磁スペクトル（例えば、赤外線）において画像化してもよい。さらに、カメラは、パン／チルト／ズームなどの他の機能的制御部を有してもよく、これらの制御部はＩＭによって、もしくはＩＭを介して制御されてもよく、または制御されなくてもよい。
【００６９】
ホスト装置の知能モジュール管理
別の実施形態では、ＩＭは、ホスト装置とインタフェース接続して、データを収集するように、および／または、ホスト装置を制御するように働く。具体的には、ホスト装置インタフェースは、例えば、アラーム、動作パラメータ（例えば、動作温度、動作時間、効率、強度）を含むデータをホスト装置から収集するように構成されていてもよく、および／または、動作パラメータを変更するコマンドなどをホスト装置に送信するように構成されていてもよい。
【００７０】
いくつかの実施形態では、ホスト装置はある程度の計算能力を備えている。例えば、標準的な機能を実行する（所定の温度プロファイルを維持する、またはプログラムされた洗浄工程を実行する）のに十分な計算能力を有する冷蔵庫または食器洗い機であってもよい。しかし、このような計算能力は、高度な計算機能（スマートネットワークとのコマンドの送信または受信、複雑な命令の実行など）を実行するには十分ではない。このような実施形態では、そのような付加的な計算能力をＩＭが提供する。例えば、ＩＭは、ネットワーク通信機能（機器が他の装置と「対話する」ことを可能にする）を提供し、当該機器をスマート機器に変えることができる。特定の例では、食器洗い機は、動作センサおよび存在センサを有するスマートネットワークに接続するＩＭを収容する。ネットワークの人工知能は、全員が家を出たと判断すると、その情報を食器洗い機に送信して、食器洗い機内が十分に溜まっていれば、洗浄動作を開始する。
【００７１】
いくつかの実施形態では、ホスト装置の制御は、ＩＭが設置されるとＩＭに移る。制御を実現する方法はたくさんある。図４の実施形態では、ホスト装置の処理部４０２はマスタ装置であり、１つ以上のスレーブ装置４０４および４０６と通信する。処理部４０２は、クロックライン（４１０）を介して各スレーブ装置にクロック信号を供給し、マスタアウトスレーブイン（ＭＯＳＩ）ライン（４１２）を介して各スレーブ装置にコマンドおよびデータを送信し、マスタインスレーブアウト（ＭＩＳＯ）ライン（４１４）を介して各スレーブ装置からデータを受信する。処理部４０２は、チャネル選択ラインＣＳ１またはＣＳ２を介して相互作用するスレーブ装置を選択する。例えば、ＣＳ１に切り替えることによりスレーブ装置１を選択し、ＣＳ２に切り替えることによりスレーブ装置２を選択してもよい。図４の実施形態はさらに、コネクタ４０８および対応するデータ回線を示す。図示した実施形態では、コネクタを介したモジュールの接続は行われていない。処理部４０２は、割込みライン、すなわちＩｎｔライン上の信号極性を監視して、ＩＭなどのモジュールがいつ接続されたかを判断する。
【００７２】
一実施形態では、スレーブ装置１こと４０４は、他の装置と通信するように構成されたネットワーキングモジュールである。ネットワーキングモジュールは、電力線通信方法を用いて電力線を介して通信するように構成されていてもよい。例えば、ネットワーキングモジュールは、ＰＬＣモジュール２５４または２０８などのＰＬＣモジュールであってもよい。様々な実施形態において、ネットワーキングモジュールは、無線方法または有線方法を使用して通信するように構成可能である。処理部４０２は、対応するチャネル選択信号、例えばＣＳ１を切り替えることによって、ネットワーキングモジュールを選択する。対応するチャネルが選択されると、コマンドおよび／またはデータはＭＯＳＩライン４１２を介してネットワーキングモジュールに送信され、データは、ＭＩＳＯライン４１４を介して処理部に提供される。
【００７３】
図５に示す実施形態では、ＩＭ５０８は処理部５０２に接続されている。上述したように、処理部は、割込みラインすなわちＩｎｔライン上の信号極性を監視して、いつＩＭがシステムに接続されたかを判断する。接続されると、ＩＭ５０８は、割込みラインを切り替えて、ＩＭ５０８が接続されたことを処理部５０２に通知する。ＩＭが検出されると、処理部５０２は、マスタ装置としての動作から、スレーブ装置としての動作に切り替わり、これにより、マスタの責務をＩＭ５０８に渡す。さらに、ＭＯＳＩおよびＭＩＳＯラインが別の経路に切り替えられ、これにより、処理部はシステム内の他のスレーブ装置と同じ方法でＩＭと通信する。ＭＯＳＩおよびＭＩＳＯラインは、処理部内部で別の経路に切り替えられてもよいし、あるいは、１以上の外部切替装置を使用して、信号の経路を切り替えることによって、別の経路に切り替えられてもよい。図４および図５を参照すると、処理部においてＭＯＳＩラインおよびＭＩＳＯラインを切り換えた順序が分かる。さらに、処理部は、接続されているスレーブ装置、これらのスレーブ装置の性能および各スレーブ装置の識別情報をＩＭに伝送する。
【００７４】
ＩＭは、通信回線５１２を用いて各スレーブ装置にコマンドを送信し、通信回線５１４を介して各スレーブ装置からデータを受信する。知能モジュールはさらに、システムのクロック信号を送出する５１０を介して、クロック信号を提供してもよい。一実施形態では、第１のスレーブ装置を選択するために、ＩＭは、第１のスレーブ装置に対応するチャネル、例えばＣＳ１を選択するように処理部に命令する。第１のスレーブ装置が選択されると、ＩＭは、通信回線５１２および５１４を介して第１のスレーブ装置と直接通信することができる。
【００７５】
これにより、ＩＭ５０８は、処理部５０２を各スレーブ装置とＩＭ５０８との間の仲介手段として動作させる必要なく、各スレーブ装置との高速接続を直接行うことができる。記憶部または速度の制限により、処理部５０２の帯域幅を制限して、処理部がデータを受信および送信できる速度を制限してもよい。例えば、処理部が大きなデータパケットをバッファリングするのに十分な記憶部を有していないことで、処理部とＩＭの間の通信データ転送速度が制限される場合がある。このような実施形態では、処理部は、約１ＭＨｚのデータ速度でＩＭにデータを提供することができ、一方、ネットワーキングモジュールは、約８ＭＨｚ以上の速度でデータを提供することができる。したがって、各スレーブ装置と直接通信することによって、ＩＭは、より速いデータ転送速度でデータを送信および受信することができる。これにより、直接接続すれば、処理部が最初にデータを受信してデータをＩＭに伝送した場合よりも速い速度で、データをＩＭに伝送することが可能になる。例えば、ＩＭ５０８は、高解像度動画をネットワーク内の別の装置にストリーミングできるカメラを有する場合、最初に動画データを処理部５０２に送信し、次に処理部からネットワーキングモジュールに送信するよりも速い速度で、動画データをカメラからネットワーキングモジュール（スレーブ装置１である５０４）に直接送信する。これにより、速いデータ伝送速度が求められる高画質の動画をストリーミングすることが可能になる。
【００７６】
一実施形態では、ＩＭ５０８は、ネットワーキングモジュール（スレーブ装置１である５０４）を介してコマンドを受信し、コマンドを復号して、復号したコマンドを対応する電子コンポーネントに送信する。例えば、ＩＭ５０８は、ネットワーキングモジュールから第１のコマンドを受信し、コマンドを復号して、コマンドがホスト装置の照明コンポーネントに対応するかを判断する。その後、ＩＭは、復号されたコマンドを照明コンポーネントに伝送してもよい。ＩＭは、復号されていないコマンドをホスト装置に提供してもよい。ＩＭは、ネットワーキングモジュールを介してコマンドを受信し、コマンドがホスト装置の電子コンポーネントに対応するかを確認し、復号されていないコマンドを適切なコンポーネントまたはホスト装置の処理部５０２に送信して当該コマンドを復号し、さらに対応するコンポーネントに伝送してもよい。
【００７７】
ＩＭシステムとレガシー制御システムの統合
【００７８】
一実施形態では、ＩＭは、レガシー制御システムとインタフェース接続するように構成されている。このような制御システムは、例えば、０〜１０Ｖ、ＤＡＬＩまたはＤＭＸなどのプロトコルを使用するハードワイヤード制御部を含む。これらの制御部は、調光器、占有／不在センサなどを含んでいてもよい。通常、制御部は、電力線とは別の、１組の電気回線上で情報を送信する。このような制御部は、装置（例えば、光源に接続された調光器）に直接配線されてもよく、または制御入力および他の入力（ソフトウェア設定、日時など）に基づいて、制御部から入力を受信し、装置に命令を送るレガシー中央制御システム（ＬＣＣＳ）に接続されてもよい。ＬＣＣＳは、建造物内の制御部を調整するコンピュータを基盤としたシステムであってもよい。
【００７９】
既存の建造物は、そのようなレガシー制御部および配線を有することがあるため、本発明の実施形態は、これらと互換性を有することが望ましい場合がある。このような互換性は、様々な方法で得ることができる。いくつかの「ハードワイヤード」の実施形態では、ＩＭが接続されるホスト装置は、レガシー制御システムへの接続を直接受け入れる（例えば、さらに２本のワイヤをホスト装置に接続することができる）。ＩＭはさらに、他のデータ源（本願の他の箇所で述べるように、電力線および無線を含む）から入力されたデータに加えて、制御システムから得た入力されたデータも考慮する。ホスト装置への接続は、中間処理部を介して制御信号を処理してもよく、または、このような接続を受け入れるホスト装置内の規格ドライバに直接接続されてもよい。このような実施形態は、建造物がすでにそのようなレガシーシステムに結線されている場合に有利となり得る。ハードワイヤードの実施形態は、個別制御部（例えば、スイッチ）またはＬＣＣＳなどのレガシー制御システムの任意のノードに接続してもよい。
【００８０】
「配線されていない」実施形態では、レガシー制御システムは中間システムに接続され、中間システムは、レガシーシステムから制御データを受信し、別の通信プロトコルを使用してデータ信号を知能システムに送信する。例えば、一実施形態では、ゲートウェイは、レガシー制御システムから１または複数のハードワイヤード通信を受信する。次に、ゲートウェイは、制御データを変換し、電力線または無線プロトコルを介してＩＭに信号を送信する。レガシーハードワイヤード接続はゲートウェイに対してのみ行われるので、このような実施形態は有利なものとなり得る。
【００８１】
図６ａは、レガシー制御システムへの接続に関する実施形態を示す。レガシー制御装置６０１は、レガシー接続部６０４（１〜１０Ｖなど、細い接続線として示す）を介してレガシー中央制御システム６０２に接続される。レガシーシステムはさらに、スマートホスト装置６０３の１つに接続される。スマートホスト装置は、電力線６０５（太い接続線として示す）を介して接続され、電力線は、他の要素（図示せず）に向かって延びている。ホスト装置の１つは、知能モジュール６０５を有する。ここで、レガシーシステムは、制御命令をホスト装置に直接送信するものであり、本例では、ホスト装置は照明システムであってもよい。
【００８２】
図６ｂは別の実施形態を示し、本形態では、スマートゲートウェイボックス６０６が使用される。ゲートウェイは、レガシーシステムに接続し、レガシー命令をスマートシステムの他の部分に送る。スマートホストは、電力線を介してゲートウェイに接続する。この場合、知能モジュールは、スマート要素（６０５または６０６を含む）のうち１つに存在してもよく、または、システムは、（例えば、各コンポーネントがＰＬＣ通信チップおよび処理部を有する場合）知能モジュールを必要としない内蔵型であってもよい。
【００８３】
いくつかの実施形態では、無線通信はまた、いくつかのネットワーク要素間で使用することも可能である。いくつかの実施形態では、スマートゲートウェイ６０６およびスマートホスト６０５は、レガシー制御システムに接続されることなく、建造物内に配置される。このような場合、スマートゲートウェイボックスは、ネットワークの中枢として働き、命令（例えば、無線命令）を受信し、これらの指令を他の要素に送ってもよい。
【００８４】
ＩＭは、レガシーシステムから得たデータを様々な方法で処理することができる。例えば、レガシーシステムから得たデータは、一次元（例えば、調光制御部の位置）であってもよいが、ＩＭは、複数の次元または１つのパラメータに沿って放射光を変調することができる（すなわち、スペクトルパワー分布（ＳＰＤ）形状または相関色温度（ＣＣＴ）に関係なく光強度を変化させる)。一実施形態では、ＩＭは、レガシーシステムから得たデータを変換して、ホスト装置の１つのパラメータを制御する。例えば、レガシー調光部は光強度を制御するが、放射光の他のパラメータは、他のデータに基づき独立して決定される。例えば、光のＳＰＤは、時刻によって決定されてもよく、または、他のセンサ（レガシーセンサもしくは他のセンサのいずれか）の影響を受けるものでもよい。別の実施形態では、ＩＭは、レガシーシステムから得たデータを、放射光のパラメータに関連する制御手段に変換する。例えば、レガシー調光部は、光強度とＣＣＴ／ＳＰＤを同時に制御し、強度とＳＰＤは直接相互に結び付けられる。様々なパラメータ（例えば、強度およびＳＰＤ）間の関係は、予め決定されてもよく（例えば、フィラメントランプの「暖かい調光」に倣う曲線であってもよく）、またはユーザの好みとして定義されてもよい（例えば、ユーザはＳＰＤ内の青色部を、高強度の時に最大化し、低強度の時に最小化すると決定してもよい)。異なる出力パラメータ間のこのような関係は、記憶部またはファームウェアに存在していてもよい。これらの関係は、数値ルックアップテーブル、または、出力パラメータを一緒にレガシー入力に結び付ける数式の形態を採ってもよい。他の実施形態では、レガシーシステムから得たデータは多次元である。例えば、２つの個別の調光部が、照明システムにデータを送ってもよい。２つのデータストリームは、放射光の異なるパラメータ、例えば強度およびＳＰＤを、個々に変調することができる。
【００８５】
上述の方法は、ＩＭ照明システムをレガシー制御システムと統合するものとみなしているが、他のＩＭシステムをレガシー制御システムに統合してもよいと理解すべきである。例えば、ＩＭシステムは、出力温度がレガシー制御ボックスによって制御される暖房装置であってもよい。
【００８６】
ネットワーク
ＩＭは、住宅または建造物の電力線をバックボーンとして使用する異なるネットワーク構成に適している。例えば、図３を再び参照すると、ネットワーク３００は、第２のノード３３２とともに電力線３２０に電気的に接続される第１のノード３３１を有し、第１および第２のノード３３１、３３２は、相互間で電力線３２０を介して情報を伝送するように構成されている（電力線３２０は、通常は壁の内側に設けられ視認できないが、簡略かつ例示的に説明するために、アパートの壁の外側に描かれていると理解すべきである）。上述のように、第１および第２のノードのホスト装置３５０は、同一のものであってもよいし、異なるものであってもよい。一実施形態では、電力線に接続されたノードは、ＰＬＣ通信機能を有する。
【００８７】
本願において想定されるネットワークは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を含む。場合によっては、ネットワークは、部屋、家、商業／オフィスフロア、商業／オフィスビル、倉庫に及ぶ。場合によっては、すべてのホスト装置および知能モジュールが、同じネットワークに属する。また、場合によっては、ネットワークは、通信可能なサブネットワークに分割される。例えば、複数の階床を有する大規模な建造物では、各階（または建造物の他の区画）でネットワーク（アドレスなどの個別のリストを伴う）を有していてもよく、ゲートウェイによりサブネットワーク間の通信が可能となる。一部の用途では、ＬＡＮはさらに、ＷＡＮ、インターネットまたは何らかのクラウドサービスなどのより大きなネットワークに接続される。場合により、ＬＡＮの物理的範囲は、１０００ｍ未満、３００ｍ未満、１００ｍ未満、３０ｍ未満である。
【００８８】
本発明のネットワークは、異なるノードにおいて、異なるホスト装置を用いて、異なった構成にすることができる。例えば、図３を再度参照すると、ホスト装置は、ランプ３５１、ステレオ３５２、ストーブ３５３、コンセント３５４、調光器３５５、アダプタ３５６およびインターネットゲートウェイ３５７を含み、これらはすべて電力線３２０に接続されている。これらはそれぞれが、ネットワーク上の異なるノードである。そのうちの多くは第１のノードであり、これらにはＩＭが設置されていることを意味する一方で、その他は第２のノードであり、ＩＭが設置されていないことを意味する。具体的には、ＩＭ  ３０１は、いくつかのランプ３５１ａ、３５１ｂ、３５１ｃ、コンセント３５４およびプラグイン式アダプタ３５６に組み込まれる。残りのホスト装置３５０は第２のノード３３２の一部であり、第１のノード３３１と通信可能にリンクされているが、必ずしもＩＭが設置されているとは限らない。一実施形態では、すべてのノード間の接続は、ＰＬＣ通信を使用する電力線３２０を通じて行われる。
【００８９】
一実施形態では、ネットワーク上のノードは、グループに割り当てられ、各グループは、グループを制御する少なくとも１つの第１のノードを有する。グループは、例えば、ホスト装置の機能（例えば、照明、音、温度）、建造物内におけるホスト装置の位置（例えば、居間、台所、寝室等）、および／もしくはこれらの使用パターン（例えば、日常的な使用、事象駆動的使用）、または基準の任意の組合せを含む、様々な基準に基づいて割り当てることができる。例えば、ランプ３５１は、居間で一群にされるため、グループ３７０に割り振られてもよい（位置ベース）。寝室３４１および隣接するトイレ３４３のランプ３５１は、寝室および隣接するトイレで使用されるランプが、通常は夕方および朝に一緒に使用されるため、グループ３７２に割り振られてもよい(日常的な使用ベース)。育児室３４１、廊下３４６および台所３４５のランプ３５１は、真夜中に乳児が目を覚ました際に一緒に使用されるため、これらの空間の照明がグループ３７１に割り振られてもよい(事象駆動的使用ベース)。
【００９０】
さらに、ノードは、複数のグループに属し得ると理解すべきである。例えば、玄関間３４７、寝室３４１および居間３４０のランプは、誰かがドアベルを鳴らした場合に、ユーザがそれらの部屋を照明したいと望む場合もあるため、グループ３７３に割り振られてもよい（事象駆動的使用）。本例では、グループ３７３は、グループ３７０および３７２のランプの一部を含む。
【００９１】
さらに、いくつかの実施形態では、ネットワーク３００は、Ｗｉ-Ｆｉ  ３８５およびモデム３８６を介して、クラウド３８４と２４／７接続を行うインターネットゲートウェイ３５７を有していてもよい。このような特定のネットワークでは、ＩＭ  ３０１ａは、スマートフォン３８０または他の無線遠隔制御装置から送信される無線信号３９１と相互作用するように構成されている。同様に、ＩＭ  ３０１ｂは、ステレオ３３２の遠隔制御装置３８１と通信するように、無線を用いて構成されている。
【００９２】
用途
ネットワーク３００は、多様な用途に役立つ。
【００９３】
スマート照光
一実施形態では、１つ以上のＩＭをホストランプ装置と組み合わせて使用して、スマート照明システムを構成する。このようなスマート照明システムをさまざまな方法で構成することにより、いくつかの例として、光強度もしくは光スペクトルのいずれかあるいはその両方を変更したり、または、効率、均一な光強度、概日周期もしくは細菌抑制などのパラメータを最適化したりすることができる。
【００９４】
ａ．効率
一実施形態では、スマート照明システムは、効率を最大化するように構成されている。例えば、一実施形態では、システムは、ランプのネットワークグループ３７０を含む。すなわち、ホストランプ３５１ａにはＩＭ  ３０１ａが設置され、他のホストランプ３５０はＰＬＣモジュールを有するが、必ずしもＩＭを有していなくてもよい。本システムにおけるＩＭ  ３０１ａは多数のセンサを含んで構成され、これらのセンサを使用してデータを収集して、ランプの効率的な動作を支援する。このような特定の実施形態では、センサは、ＰＩＲ、マイクロフォンおよびＡＬＳを含む。センサのこのような選択は、所定の空間／部屋の占有および周囲光を測定するために重要となるデータ、すなわち、ランプ３７０のグループをオン／オフすべきか、およびランプ３７０が動作すべき強度を判断する際の、２つの重要なパラメータを提供するように示されている。具体的には、ＰＩＲとマイクロフォンが組み合わされて動作し、占有の有無を判断する。すなわち、ＰＩＲが赤外線を検出し、マイクロフォンが音を検出する。２つのセンサが組み合わさることにより、各装置を単独で使用する場合よりも高い信頼性で占有を表示できる。次に、占有データを使用して、いつ照明を点灯すべきかを判断することができる。さらに、以下に述べるように、占有データを使用して占用者のパターンおよび習慣を学習することにより、ホスト装置をより良好に動作させることができる。ＡＬＳは、室内の光の周囲レベルを検出して、室内のランプ３５１の全体的な光強度を、１日の様々な時間を通じて制御する。さらに他の構成を採るセンサを使用して効率を最適化してもよい。このような構成は、当業者であれば、本願に照らして理解の及ぶものであろう。
【００９５】
ｂ．概日周期への適応
別の構成では、ＩＭおよびその関連装置は、人の概日周期に適応するように構成されている。光の強度および質は、人の概日周期に有意な影響を与えることが明らかになっている。例えば、米国特許出願第１５／１３５，２８７号および第１５／２２９，９５９号を参照されたい（同文献を参照により本願に取り込む）。例えば、比較的高い青色光成分を有する白色光は、人間の概日周期に刺激を与える傾向があり、代謝を増加させるのに対し、比較的低い青色光成分を有する白色光は、代謝を低下させ、これにより安静／睡眠を誘発する傾向があることが一般に知られている。したがって、時刻によって、光中の青色光成分を増加または減少させるように光を調整してもよい。
【００９６】
例えば、人々は、メラトニン濃度を高く維持すべきである夜間およびメラトニン濃度を低くすべきである朝に、寝室および隣接するトイレを使用する傾向がある。したがって、一実施形態では、寝室３４１やトイレ３４３のライト３５１は、ＩＭ  ３０１ｂを含むアダプタ３５６とともにネットワークグループ３７２に属している（本例では、寝室およびトイレのランプだけを同じグループにしているが、すべてのランプを同一グループにして、人間の概日周期に適応させてもよいと理解すべきである）。ＩＭ  ３０１ｂは、光の特性（すなわち、光のレベルやスペクトル）を調整して、夜遅い時間における白色光中の青色光量を最小にするように構成されている。具体的には、ＩＭは光センサを含んで構成されていてもよく、光のＣＣＴを感知してランプのＣＣＴを調整することで、１日を通して太陽に追随する。例えば、日中は、ランプのＣＣＴは３０００Ｋ〜６５００Ｋのフルスペクトルであり、日没時には、ＣＣＴが１８００Ｋ〜２７００Ｋまで低下するにつれて、ランプは青色光を低下させるように指示を受ける。一方、ルーメン出力は、日中は比較的一定に、例えば８５０ルーメンに維持され、夜間は例えば６００ルーメンに低減される。したがって、この実施形態では、メラトニン濃度が低い早朝および昼間は、ランプによって放出される光は、人間を刺激することが知られている青色光が豊富である。簡単なＣＣＴ調整を超えた、より高度なスペクトル調整を用いて、例えば、紫色光を使用することによって、所定のＣＣＴに対する青色光（または概日刺激光）の量を減少させてもよい。
【００９７】
本発明のネットワーク通信機能を使用して、複数の発光体のスペクトルを一斉に調整してもよい。例えば、表示部および電球が放出するスペクトルを調整して、青色含有量を同時に減少させてもよい。このような調整命令は、ＰＬＣ信号と無線信号とを組み合わせることによって送信されてもよい。
【００９８】
ｃ．細菌抑制
別の構成では、ＩＭおよびその関連装置は、細菌が特に問題となり得る部屋および建造物、例えば、台所、育児室および病院において細菌を抑制するように構成されている。例えば、一実施形態では、台所３４５および育児室３４４はランプ３５１を用いて構成され、ランプ３５１は、４０５ナノメートル（可視紫色）を放射および誘導するブースト機能を有する制御されたＬＥＤを配列して構成され、細菌抑制効果を得る。研究者らは、４０５ナノメートルの紫色光が細菌のＤＮＡに影響を及ぼすことを発見した。このような波長は、ＵＶ-Ｃよりも弱いものの、ＵＶ-Ｃの有害な影響を回避でき、安全な光と同等であることから、光で細菌を抑制できる。したがって、ランプを調節して白色光の紫色光成分を増加させることにより、細菌の発生を減少させることができる。特に、動的ソフトウェア制御ＬＥＤ配列は、１００％のより高い細菌抑制効果を得るために、４０５ナノメートル（可視紫色）を放射して導くブースト機能を含む。このような紫色光発光照明は、技術分野において周知のものである。例えば、所定の位置で最も高効率の紫色光を生成できる独自の技術、特にＳｏｒａａは、白色ＬＥＤランプの励起光として、通常は４〜５個の紫色発光ダイオードを点灯する。あるいは、スペクトル内の紫色光成分を増加させるのではなく、ＩＭおよびその関連装置は、部屋に人がいないと判断すると紫色光を発するように構成されてもよい。
【００９９】
拡張無線通信
また、本発明のネットワークを利用して、電力線バックボーンを使用することで無線通信を強化して、無線ネットワークにおける範囲を拡張するか、または障害を回避することもできる。例えば、図３を再び参照すると、一実施形態において、ネットワーク３００は、部屋３４１に設けられた無線使用可能なＩＭ  ３０１を含む第１のノード３３１ｂと、別の部屋３４０に設けられたホストステレオ装置３５２を備える第２のノード３３２とを有する。第２のノード（すなわち、ホストステレオ装置３５２）および第１のノード（すなわち、ＩＭ  ３０１）は、図３に示すように、電力線３２０を介して通信可能にリンクされる。部屋３４１の無線遠隔制御装置３８１を使用して、ステレオ装置３５２を制御する（注記：当該無線装置は上述したように任意の無線装置でよい）。通常、部屋３４１の無線装置３８１は、２つの装置間に壁３４２およびその他の構造物が存在するため、部屋３４０内のステレオ装置３５３を制御することができない。しかしながら、ネットワーク３００は、第１および第２のノード３３１、３３２を接続する電力線３２０を介して通信することによって、無線装置３８１とステレオ装置３５３との通信を補助する。すなわち、壁３４２が装置３８１と３５３との間の無線信号を遮断していたとしても、第１のノード３３１のＩＭ  ３０１ｂは、装置３８１から無線信号を受信して、ホスト装置（この場合、ＩＭアダプタ３５６）と協働して、無線信号に基づく信号を、電力線３２０に沿って、ホストステレオ装置３５２が取り付けられている第２のノード３３２に送信するように構成される。本実施形態では、ホストステレオ装置はＰＬＣモジュールを含み、ＩＭ  ３０１ｂから信号を受信し、それに応じて、例えば音量の増減または電源のオン、オフなどの応答をステレオに命令する。
【０１００】
いくつかの実施形態では、ネットワークは、インターネットへの接続が制限されたスタンドアロン型ネットワークであるため、ネットワークは住宅／建造物のインターネットとの接続性の影響を受けない。例えば、一実施形態では、ネットワーク内の１つの「ゲート」装置だけが、外界（例えば、インターネットクラウド）にアクセスできる。その他の装置は、ローカルネットワークアクセスのみを有するＰＡＮ装置（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））である。これらの装置は、ネットワークを介してゲートと通信することによって、外界とアクセスできる。例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続を有するスマートフォン３８０は、ＩＭ  ３０１ａを有する近くのランプ３５１ａに接続する。ランプ３５１ａはＰＬＣを介してインターネットモデム３８６に接続するため、スマートフォンは、図３に示すように、壁または他の構造物によって無線ルータ３８５のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の直接的な動作範囲にない場合でも、インターネットアクセスを行うことができる。
【０１０１】
別の例では、ネットワークはゲートウェイハブ３５７を有し、ゲートウェイハブ３５７は、Ｗｉ-Ｆｉ３８５およびインターネットモデム３８６などの公知の無線リンクを使用して音声起動され、インターネットに無線でリンクされる。このようなゲートウェイは公知のものであり、市販されている（例えば、Ａｍａｚｏｎ Ｅｃｈｏ）。一実施形態では、ゲートウェイ３５７は、ユーザからの可聴命令を「リッスンして」、この命令をクラウド（例えば、Ａｍａｚｏｎ Ｃｌｏｕｄ）に送信し、そこで命令は、第１または第２のノード上の特定の装置（例えば、特定の製造業者によって供給される上述のホストランプ装置）に関するものとして認識される。次いで、命令は、クラウドから製造業者のクラウドに送信され、製造業者のクラウドによって処理され、住宅内の特定の装置（すなわち、ホストランプ装置）の、実行されるべき機能部に対して送り返される。このようなネットワークアーキテクチャの利点は、ホスト装置が、ハブのソフトウェアに特定の命令プログラミングを行うことなく、汎用ゲートウェイハブと互換性をもつことができることである。
【０１０２】
無線通信は、第１のノード３３１と第２のノード３３２との間のＰＬＣ通信によって実行されるものとして図３に示しているが、通信は、２つの第１のノード間で実行してもよく（すなわち、ホストステレオ装置３５６を有するノードもＩＭを有してもよい)、または２つの第２のノード間で実行してもよい（すなわち、第２のノード上のホスト装置はＰＬＣモジュールを有し、無線通信を受信する装置は無線通信モジュールを有する）。
【０１０３】
別の実施形態では、無線通信は、無線対応の第２のノードと、ＰＬＣを有さないか、さもなければ電力線に接続されていないためにネットワーク上にない無線対応の装置との間で行われる。ネットワーク上にない無線対応装置の一例は、スタンドアロン型のバッテリ作動式煙探知器である。装置が無線信号（例えば、煙の検知）を送信すると、無線通信機能を有する第２のノードは、当該信号を受信し、ＰＬＣを使用して電力線に沿って適切なネットワークノード、例えば、煙の検知を示す（可聴および／または可視式）警報器を有するノードにその信号を転送する。このようにして、ネットワークは、ネットワーク化されていない／電池で動作する無線装置の有効範囲を拡大する。
【０１０４】
無線の有効範囲を拡大するさらに他の構成は、本開示に照らして明らかである。
【０１０５】
位置特定システム
一実施形態では、知能ネットワークは、対象体の位置を特定し、および／または監視する位置特定システムとして構成されている。対象体は、本発明のＩＭ内の対応するセンサによって検出される固有の識別子を有する任意の物でよく、識別子は例えば、固有の物理的、可聴的、温度的または電気的特徴である。多数のＩＭが住宅または建造物中のコンセントで使用される可能性があるため、本発明は独自のプラットフォームを構築して、住宅または建造物内の対象体の位置を高精度で探し出す。したがって、位置特定システムは、例えば鍵、電話、リモコン、スマートフォン、財布または小銭入れなど、住宅内で紛失、置き間違え、または置き忘れることが多い対象体を見つけるように適合される。さらに、本システムを使用して、住宅／建造物内を動き回る子供／ペットを、彼らの身体または彼らが身に着けている服／首輪のいずれかを追跡することによって監視することができる。さらに別の実施形態では、本システムを使用して店舗または工場における製品または在庫を監視し、在庫レベルの観測や、盗難の防止をすることができる。位置特定システムのさらに他の用途は、本開示を考慮すれば、当業者には明らかであろう。
【０１０６】
一実施形態では、少なくとも１つのＩＭは、所定の領域を探査し、その領域内における対象体の有無を信号で知らせるように構成される。ＩＭによる上記領域の探査を可能にする様々な方法があり、例えば、画像認識、音響プロファイル、熱プロファイル、そしてさらには、ＲＦＩＤタグによって伝送または反射される電磁署名が含まれる。システムは、対象体を、探索可能な特有の識別子（例えば、画像認識変換（例としてフーリエ領域画像）、音響プロファイル、熱プロファイル、ＲＦＩＤタグ等）と関連付けるように構成される。これにより、ＩＭは、領域を探査して固有の被識別体を探索し、対象体がその領域において検出されたか否かをユーザに知らせる。システムは、様々な方法で探索を実行するように構成することができる。例えば、ユーザは、特定の対象体を探索する（例えば、鍵を探索する）ようにシステムに直接指示することができ、または、探索を自動的に開始させる規則を確立することができる（例えば、ユーザが家を出ようとしている場合、ユーザが財布を持っているかの確認を行い、持っていなければユーザに信号を送る）。
【０１０７】
例えば、図３を参照すると、位置特定システムの一実施形態を示している。ここでは、少なくとも１つのＩＭ  ３０１ａは、ＲＦＩＤ読取部を有して構成され、ＲＦＩＤタグに関し居間３４０の領域３４８ａを探査する。このようなＲＦＩＤタグは周知のものであり、受動型および能動型ＲＦＩＤタグを含む。ユーザが対象体を探索したいと欲する場合、おそらくはスマートフォン３８０または他のユーザインタフェースを使用して、メニューから対象体を選択することになる。次に、対象体が固有のＲＦＩＤタグと関連付けられる。ＩＭ  ３０１ａは、ＲＦＩＤ読取部が領域３４８ａ内で対象体のタグを検出したときに、信号が送信されるようにする。
【０１０８】
信号の種類は変更してもよい。一実施形態では、信号は、ＩＭ  ３０１ａまたはＩＭが接続されるホスト装置３５０によって送信される視覚信号または可聴信号（例えば、点滅光またはビープ音）である。例えば、ホスト装置がランプ３５１である場合、ランプは、発せられている光を変調して、探している対象体がランプの領域内にあることをユーザに示してもよい。別の実施形態では、信号は、ネットワーク３００から無線装置３８０に無線で送信して、ユーザに通知する。例えば、本システムは、ユーザの財布が領域３４８ａ内にあることを知らせる電子メールを、ユーザのスマートフォンまたはコンピュータに送信してもよい。
【０１０９】
上述の例では、位置特定システムは、単一のＩＭに関連して検討されている。しかしながら、システムの柔軟性、信頼性および精度は、複数のＩＭを使用する場合に、特に複数のＩＭがネットワーク接続される場合に、著しく向上すると理解すべきである。一実施形態では、複数の第１のノードはＲＦＩＤ読取部を含んで構成されたＩＭを有し、複数のＩＭに対する対象体の位置の表示を行う。好ましい実施形態では、領域３４８ａ、３４８ｂおよび３４８ｃに及ぶ少なくとも３つのＩＭ  ３０１ａ、３０１ｃおよび３０１ｄを使用して、対象体のＲＦＩＤタグの位置を三角測量する。三角測量は周知の概念であり、３つのＩＭ内およびその周囲の対象体の正確な位置を得ることができる。
【０１１０】
図３に示すように、ＩＭをネットワーク化することにより、別の便益を得ることができる。第１に、ネットワーク３００が実質的にすべての第１のノードを位置特定システムで使用できるようにするため、ＩＭの三角測量を容易にすることができる。上述のように、典型的な住宅または建造物は多くのコンセントを有することから、本発明の位置特定システムは多くのセンサを搭載して、住宅または建造物内の対象体の位置の高分解能表示を行うことができる。さらに、ネットワークは、探している対象体の位置を信号で知らせる別の方法を支援する。例えば、ＩＭがランプに関連付けられている場合、ランプが所定の連続的な点滅を行って、ユーザを探索対象体に案内することができる。さらに別の実施形態では、位置情報は、別のノード、例えば、コンピュータ、スマートフォンまたはクラウドに送信される。
【０１１１】
さらに、機械学習（後述）を位置特定システムと統合して、ユーザの習慣を学習し、ユーザが通常携帯する物を持ち忘れているときに、ユーザに知らせることも可能であろう。例えば、図３を参照すると、ユーザが財布を持たずに玄関間３４７から出て行こうとしている場合、システムは、財布を持ち忘れていることをユーザに警告する。本実施形態では、システムは、特定のユーザが玄関間３４７を通過して玄関ドアに向かって歩くときに、財布を持っているか否かを自動的に探査し、財布が検出されない場合、ユーザに信号を送るようにプログラムされる。システムは、様々な方法でユーザに警告してもよい。例えば、一実施形態では、システムは、玄関間の照明を点滅させてもよい。または、システムは、ユーザのスマートフォンまたは自動車に警告を送ってもよい。
【０１１２】
ネットワークは、図３に開示するパーソナルエリアネットワーク３００を越えて、大規模領域ネットワーク通信を行うマルチロケーションネットワークを含むように拡張することも可能である。例えば、ユーザの作業ネットワークにおいて、ユーザは、「財布を自宅に忘れた」または「鍵をオフィスに忘れた」などの警告を受信することができる。同様に、ネットワークをホテルの部屋まで拡張させて、ユーザがチェックアウト後に忘れ物をした場合、ユーザにその旨を知らせてもよい。
【０１１３】
一般的な部類の実施形態では、スマートネットワークは、機械学習を利用してユーザの行動について学習し、この学習に基づいて知能ネットワークの動作を適応させる。言い換えれば、ネットワーク３００が、家中の様々なコンセントに多数のＩＭを有し、これによって、ユーザの行動、例えば、ユーザの位置／在室状況（例として、上述したＩＰＳ）、所定のランプの所定光度での使用、電化機器の使用、ステレオの音量、温度設定やその他を、時間、日、季節、周囲光、温度、湿度などの環境条件の関数として、および／または、ドアベルが鳴る、乳児が泣く、犬が吠える、テレビを見る、音楽を聴く、寝る、調理をする、浴槽で乳児を洗うなどの事象を観測して記録する性能により、ネットワークは、ユーザの様々な正確かつ洞察に満ちた行動を学習する。これにより、ネットワークはネットワーク上のホスト装置の制御、例えば、照明器具、暖房機器、電化機器の制御を行って、ユーザの行動に適合させることが可能になる。撮像能を有する装置を使用して、顔認識を含む視覚情報によってユーザを認識／識別してもよい。データ入力は、センサから取得されるか、またはネットワークを介して送信されるデータの他に、日付、時刻、気象／環境データ、屋外光量、室内でのユーザ位置、位置に対する時間、ユーザの動き、ユーザの一般的な活動レベル、特定の言葉または仕草、ユーザの装置操作、ユーザの過去の行動（起床時間または過去の睡眠パターンなど）を含む。
【０１１４】
ネットワークを様々な方法で構成して、機械学習を行うことができる。一実施形態では、様々なノード上の様々なセンサを使用することで、ネットワークは、深層学習（深層構造学習、階層学習または深層機械学習としても知られる）を使用して、特定の事象および／または環境条件に関係するユーザの特定の行動を学習する。これは、データ内の高レベルの抽象的概念をモデル化しようと試みる一連のアルゴリズムに基づく機械学習から派生したものである。単純な事例では、２組のニューロンを有してもよく、その一方は入力信号を受信し、他方は出力信号を送信する。入力層は、入力を受信すると、入力の修正版を次層に渡す。深層ネットワークでは、入力と出力の間に多くの層があり（層はニューロンで構成されていないものの、ニューロンの考え方を補助することができる)、アルゴリズムは複数の線形変換と非線形変換で構成される多重処理層を使用できるようになる。別の実施形態では、ネットワークは、ニューラルネットワーク（コネクショニストシステムとも呼ばれる）として構成され、ニューラルネットワークは、生物学的脳が軸索によって連結された生体ニューロンの大きなクラスタに関する問題を解決する方法を、大まかにモデル化するニューラル装置の大きな集合体に基づく計算手法を採り入れる。各ニューラル装置は、他の多くのニューラル装置と接続され、リンクは、接続されたニューラル装置の活性化状態に対するリンクの効果において、強制的または抑制的であり得る。個々のニューラル装置はそれぞれに、そのすべての入力値を一緒に組み合わせる加算関数を有していてもよい。別の実施形態では、ベイズ推定を用いる。ベイズ推定は、ベイズの定理が、より多くの証拠または情報が利用可能になるにつれて、仮説の確率を更新するために使用される、統計的推論方法である。ベイズ更新は、一連のデータの動的分析において特に重要である。
【０１１５】
特定の一実施形態において、ネットワーク３００は、屋内測位システム（ＩＰＳ）を支援する。ＩＰＳは、占有データを、時間や事象データなどの他のデータと統合して、住宅または建造物内の人の位置を監視および予測する。一般に、住宅または建造物における人々の動きは、時間および／または事象に関係する傾向がある。ネットワークは、住宅や建造物に居住する人々の様々なパターン、例えば、帰宅時間の傾向、および、１日の様々な時間帯において占用する部屋の傾向を学習することができる。本発明のネットワークは非常に多くなりがちな電力線のコンセントを使用するため、ネットワークは、住宅または建造物内の多くの異なる場所から居住者の特定の高分解能データを収集する性能を有する。住宅または建造物内の人々の典型的な動きを理解し学習することによって、スマートシステムは、人々が住宅内を移動するときに、例えば、所望の光および温度を提供するように適応することができる。
【０１１６】
占有データを日時および／または事象データ（例えば、育児室の音やドアベル）などの他のデータとともに使用して、ネットワーク３００をＩＰＳとして用いることにより、住宅または建造物内における人の位置だけでなく、その予測される動作も判断することができる。１つの単純な例として、ＩＰＳは、夜の特定の時間に、ある人が寝室３４１から起き出てトイレ３４３を使用することを学習する。これに基づき、人が午後１０時から午前５時の間に起き上がって寝室３４１から出る場合、ランプ群３７２は、（上述したように）その人を覚醒させないように、低強度で低青色光成分の照光すべきである、という規則を確立することができる。
【０１１７】
もっと複雑な例では、ＩＰＳは、午前１時から午前３時までの間に育児室３４４で物音が発生すると、寝室３４１にいる人が起き上がり、廊下３４６を移動し、居間３４０を通って台所３４５に入り、電子レンジ３５３を１分間使用して哺乳瓶を加熱した後に、居間および廊下を戻って育児室３４４に入る、ということを学習する。この学習に基づいて、ネットワーク（またはネットワークに接続されたコンピュータ）は、例えば、午前１時から午前３時までの間に育児室で音がしたとき、電子レンジに哺乳瓶が入っていたら、レンジを１分間加熱し、低青色光でランプ群３７１を点灯するという規則を作る。本例に付言すると、寝室にいる人が乳児の世話をするまでになかなか目を覚まさないことが多い場合、システムは、その人がベッドから出るまで、乳児がしばしば長時間（例えば、５分超）物音を立てることを学習する。このような場合、上述の規則を一部修正して、１〜３時の間に育児室で物音が５分以上続いても人が寝室３４１のベッドを離れていない場合、強度の青色光を使用してランプ群３７２を点滅させる（すなわち、人の目を覚まさせる）。基本的に、ユーザの行動に基づいて任意の規則を作ることができる。
【０１１８】
ネットワーク設定
一実施形態では、ＩＭおよびホスト装置は、ネットワークを確立する目的で自己識別するように構成される。自己識別を実現する様々な手法が、本発明の範囲内で可能である。以下の例は、ランプの自己識別を考慮するものであるが、ホスト装置は上述したように任意のホスト装置であってもよい。以下の例では、ランプ（または他のホスト装置）は、シリアル番号（すなわち、それらのハードウェアを示す固有の番号）と、ネットワーク上で通信を行う用に供するネットワークＩＤとを有する。ＩＤは、ある場所（すなわち、ランプソケット）固有のものであるため、ランプを別のものに交換する場合、交換したランプのＩＤを取得すべきことになる。
【０１１９】
例えば、新規の設置では、４つの新しいランプ（そのうち、ＩＭを有するのは１つだけ)が真新しいネットワークに組み込まれて、最初は同時にオン状態となっている。ＩＭは、ＰＬＣを使用して電力線を介して信号を送信し、上述のようにＰＬＣを備えた構成の他のＩＭまたはホスト装置を発見する。本例では、ＩＭは他の３つのランプを発見するが、これらのランプにはまだＩＤがない。ＩＤ応答がない場合、ＩＭは、３つのランプ（または、そのネットワーク／グループ内にあるランプの数だけ）のＩＤを決定して、個々のランプに割り当てる。のちにランプの１つが交換される場合には、ＩＭ付きランプは、ランプ交換を検知し、なくなったランプのＩＤを新しいランプに割り当てる。
【０１２０】
別の例では、スマートランプの２つのグループが同じネットワーク上に存在し、各グループは、グループを管理する、ＩＭを備えた少なくとも１つのランプを有している。２つのグループの２つのＩＭは、すべてのグループ情報（特定のランプＩＤおよびネットワークＩＤを含む）を交換する。さらに、各ＩＭの特質が通信され、ネットワーク全体が、新しい機能を備えた新しいＩＭが存在することを認識する。
【０１２１】
さらに他の例では、ネットワークは、ランプだけでなく、電化機器などの他の装置も含む。例えば、１つのグループはサーモスタットを有し、別のグループは温度計ＩＭを有するランプを有する。設定時に、サーモスタットは、現在、温度計ＩＭを有するランプがあることを学習する。次に、サーモスタットは「温度事象」を登録して、そのＩＭからデータを受信する。その後、両者は通信を行う（すなわち、ＩＭ温度計は、温度が変化するとデータを送信し、サーモスタットは登録済みであるため、データを受信する）。
【０１２２】
別の例では、インターネットゲートウェイがクラウドに接続する（例えば、住宅のＷｉ−Ｆｉインターネットルータに接続することで）。ゲートウェイは、様々なクラウドサービスおよび様々なＩＭ機能に関する情報を用いて構成される。ＩＭは、自己自身を、ゲートウェイを介してクラウドサービスに登録することができる。例えば、電力ユーティリティセンサは、自己自身をユーティリティに登録し、または地震センサは、それ自体を米国地質調査所に登録する。ゲートウェイは、クラウド／インターネットに直接アクセスするＩＭをスクリーニングできるため、その存在は有用である。これにより、有利な情報保安機能が得られる。例えば、ゲートウェイは、ホームネットワークから受信したすべてのデータを、そのようなデータがクラウドに送信される前に暗号化する。復号されたデータは、ホームネットワーク上で安全な装置間で内部的に交換されるだけであり、したがって、ユーザの情報／データが公に共有されることはない。
【０１２３】
製品の一括化
照明は一般にグループごとに操作されるので、いくつかの実施形態では、所定の部屋に対してランプをひとまとめにすることが好ましい。言い換えると、部屋ごとにランプを一括化することは理にかなうであろう。例えば、居間で使用される各ランプは、部屋が日中に使用されることが多いため、占有性を判断してさらに周囲光を調整するように構成された１つ以上のＩＭを有していてもよい。別の実施形態では、一組のランプを一纏めにして寝室で使用してもよく、これらのランプは寝室内の光質を調整するように構成された１つ以上のＩＭを有し、光質が占用者の概日リズムに追随するようにする。その他に育児室において部屋の一括化を行ってもよく、例えば、子供が起きているか、もしくは動き回っているかを判断する音センサを有するＩＭ、または子供を画像化する画像化機能を備えていてもよい。台所の一括化は、ＩＭが定期的に紫外線光を増加させて細菌を抑制する細菌抑制制御装置を有していることを特徴としてもよい。
【付録Ａ】
【０１２４】
簡易装置管理プロトコル
序章
管理装置管理プロトコル（ＳＤＭＰ）は、ネットワーク内で、もしくは多重ネットワーク間で、データグラムを中継する通信プロトコルであり、管理ドメイン内の異種装置の階層グループの制御を目的とする。
【０１２５】
設計原理
プロトコルは、以下の原理に則って設計される。
１．グループアドレス指定：  アドレスモデルは、共通の物理的環境に揃えられる。例えば、物理的な照明スイッチは、同一回路上にある装置の物理的グループ化を制御する。プロトコルは、このようなグループ化を維持したり、もしくは物理的状態をモデル化し得ない付加的仮想グループまでグループ化を拡大させたりすることができる。このモデルにより、ソフトウェアの複雑化およびネットワークトラフィックが緩和する。
２．コネクションレス：  待ち時間およびネットワークトラフィックを緩和するために、ＳＤＭＰインタラクションはコネクションレスである。しかしながら、インタラクションは、より高度に暗号化されたセッションにカプセル化されていてもよい。
３．複合装置：  装置は、複数のサービスまたは機能を支援するように発達しているため、各装置のアドレス指定を可能にする必要がある。照明器具を備えた天井ファンは、ファンおよび照明器具の両方の制御サービスを提供し、さらにサブ装置への追跡管理に対応する必要がある。
４．媒体非依存ブリッジ接続：  サービスまたはユーザは、ＳＤＭＰネットワークのメンバーにならなくても、ＳＤＭＰネットワークと相互対話できる。これにより、ネットワークの制御または監視に伴う複雑度が低減する。
【０１２６】
ネットワーク組織
物理トポロジ
ＳＤＭＰネットワークは、一般的に、電力線バックボーンに依拠するものであり、ＳＤＭＰパケットを含むイーサネット（登録商標）フレームを伝送する。
【０１２７】
サブ装置
装置内において、有線バス（例えばＳＰＩ）も使用して、装置のコンポーネント間または拡張部間でパケットを伝送することができ、これにより、各コンポーネントまたは拡張部を個々に、あるいはグループとして、制御および監視することができる。
【表１】
2019525536.tif 000003
【０１２８】
仮想組織
ＳＤＭＰの管理ドメインは、１または複数のコレクションを含んでいてもよい。コレクションは、異種装置の論理グループ化のモデルである。グループ化は、一般的に、室内の全装置または特定用途に供する一連の装置など、装置間の位置関係を反映している。
例：
１．居間のコレクションは、４つのランプ、天井ファンおよび自動式窓カバーを含んでいてもよい。
２．収集品棚のコレクションは、３つのレール照明を含んでいてもよい。
コレクションは、各々の位置に基づいてグループ化しなくてもよい。
例：
１．ファンのコレクションは、建造物中のすべてのファンを含んでいてもよい。
２．娯楽装置のコレクションは、家中のすべのスピーカおよびテレビを含んでいてもよい。
コレクションは、相互に階層的関係を有している。居間のコレクションは、１階のコレクションの一部要素であってもよく、１階のコレクションは別邸コレクションの一部であってもよい。
【０１２９】
アドレス化
ネットワーク内の装置には、１または複数の所属アドレスが割り当てられ、これにより、コレクション内の装置の所属が記録される。複数に所属することで、装置間の関係のモデル化の自由度がさらに高くなる。
メッセージは、通常はコレクションに宛てられるが、特定の装置に宛ててもよい。アドレスは以下のバイトからなり、従来の階層レベルに対応している。
【表２】
2019525536.tif 000004
Ｎｅｔｗｏｒｋ、Ｚｏｎｅ、ＧｒｏｕｐおよびＭｅｍｂｅｒのとり得るバイト値は、１〜２５５である。バイト１〜２５４は、個々の装置に割り当てられる。バイト２５５は、その階層レベルおよびそれより下位のレベルのすべての装置に同報通信を行うときのために残しておく。同報通信バイト未満のすべてのレベルで、各々のバイトを２５５に設定しなくてはならない。
例えば、以下のアドレスは有効である。
１．  1.2.3.4  −  １つの装置に送信
２．  1.1.1.255  −  Ｎｅｔｗｏｒｋ  １、Ｚｏｎｅ  １、Ｇｒｏｕｐ  １のグループ１に同報通信
３．  1.1.255.255  −  Ｎｅｔｗｏｒｋ  １、Ｚｏｎｅ  １の全装置に同報通信
４．  1.255.255.255  −  Ｎｅｔｗｏｒｋ  １の全装置に同報通信
５．  255.255.255.255  −  ネットワークの全装置に同報通信
そして、以下のアドレスは無効である。
１．1.1.255.1、
２．1.255.255.1、
３．255.1.1.1、
４．255.1.1.255
アドレスは、Ｎｅｔｗｏｒｋ、Ｚｏｎｅ、Ｇｒｏｕｐ、Ｍｅｍｂｅｒの形式では、ドット付きの１０進法で表される。
【０１３０】
例示のネットワークにおける同報通信用アドレス
以下の表は、一連のコレクションおよびこれに関連するアドレスを有するネットワークの例を示す。同報通信アドレスにメッセージを送信することにより、メッセージがグループ内およびサブグループ内のすべての装置に受信される。
【表３】
2019525536.tif 000005
【０１３１】
ブリッジ接続
ネットワークブリッジは、電力線上の装置またはＳＰＩの拡張部内で実現してもよい。これにより、スマートフォン、タブレット、デスクトップアプリケーションまたはクラウドサービスが、Ｗｉ−Ｆｉ、ＢＬＥまたはＺｉｇｂｅｅなどの無線媒体を使用して、ネットワーク上の装置と相互に交信可能となる。
プロトコルをコネクションレスに設計することにより、ネットワークドメイン内のメンバー資格を取得することなく、このような外部要素と相互に交信可能となる。
【０１３２】
サービスおよびメッセージ
プロトコルのヘッダにはサービスおよびメッセージのフィールドが含まれ、パケットのインテントおよびペイロードの解読方法を示している。サービスは、メッセージ値用の独立した名前空間を確保する。このような設計により、装置製造業者は、一連の制御可能なパラメータおよび装置の特定の機能に関連するコマンドを定義することができる。
実際に、例えば以下のような、多くのサービスが既に実現されている。
−  デバイスサービス
−  ファームウェアダウンロードサービス
−  プロビジョニングサービス
−  保安サービス
−  照明サービス
−  占有性サービス
−  ドメインコントローラサービス
−  照明コントローラサービス
−  遠隔制御サービス
【図１ａ】
2019525536.tif 000006
【図１ｂ】
2019525536.tif 000007
【図２】
2019525536.tif 000008
【図３】
2019525536.tif 000009
【図４】
2019525536.tif 000010
【図５】
2019525536.tif 000011
【図６ａ】
2019525536.tif 000012
【図６ｂ】
2019525536.tif 000013
【国際調査報告】
2019525536.tif 000014
2019525536.tif 000015
2019525536.tif 000016