(57)【要約】  本発明は、各ネットワーク・ノードがプロセッサ、および一意の識別が記憶されるメモリを備える、複数の相互接続されたネットワーク・ノードと、少なくとも２つの状態を有するセンサーと、受信された信号に応答して機能を実行するアクチュエータとを備えるネットワークにおいて、通信を制御するための方法に関する。この方法は、第１のセンサーが接続される１次ネットワーク・ノードと、１つまたは複数のアクチュエータが接続される少なくとも１つの２次ネットワーク・ノードとの間に関係を形成して、それらの間にリンクを確立することを含む。１次および２次ネットワーク・ノードは、複数の相互接続されたネットワーク・ノードのうちの１つであり、リンクの情報を各２次ネットワーク・ノードのメモリに記憶すること、および、１つまたは複数のアクチュエータを制御することである。これは、１次ネットワーク・ノードから、１次ネットワーク・ノードが第１のセンサーの状態の変化を検出するときに生成されるメッセージを送信すること、メッセージを各２次ネットワーク・ノードにおいて受信すること、および、受信されたメッセージに応答して、各２次ネットワーク・ノードに接続された１つまたは複数のアクチュエータの機能を実行することによって達成される。
2014520482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各ネットワーク・ノードがプロセッサ、および一意の識別が記憶されるメモリを備える、複数の相互接続されたネットワーク・ノードと、少なくとも２つの状態を有するセンサーと、受信された信号に応答して機能を実行するアクチュエータとを備えるネットワークにおいて、通信を制御するための方法であって、
前記方法が、
・第１のセンサーが接続される１次ネットワーク・ノードであって、前記複数の相互接続されたネットワーク・ノードのうちの１つである、１次ネットワーク・ノードと、１つまたは複数のアクチュエータが接続される少なくとも１つの２次ネットワーク・ノードであって、前記複数の相互接続されたネットワーク・ノードのうちの１つである、２次ネットワーク・ノードとの間に関係を形成して、それらの間にリンクを確立すること（Ｓ１）、
・前記リンクの情報を、各２次ネットワーク・ノードの前記メモリに記憶すること（Ｓ２）、および
・前記１つまたは複数のアクチュエータを、
・前記１次ネットワーク・ノードからメッセージを送信すること（Ｓ３１）であり、前記メッセージが、前記１次ネットワーク・ノードが前記第１のセンサーの状態の変化を検出するときに生成されること、
・前記メッセージを各２次ネットワーク・ノードにおいて受信すること（Ｓ３２）、および
・前記受信されたメッセージに応答して、各２次ネットワーク・ノードに接続された前記１つまたは複数のアクチュエータの機能を実行すること（Ｓ３３）
によって制御すること（Ｓ３）
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記方法が、各センサーを、ライト・スイッチ、温度センサー、調光器、圧力センサー、火災センサー、煙検出器、警報センサー、フォト・センサー、音センサー、振動センサー、湿度センサー、ガス・センサー、完全性センサー、画像センサー、および動きセンサーのグループのうちのいずれかであるように選択することをさらに含む、請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
前記方法が、各アクチュエータを、ランプ、暖房器具、火災警報機、照明システム、警報システム、モーター、空気式システムおよび盗難警報機のグループのうちのいずれかであるように選択することをさらに含む、請求項１または２のいずれかに記載の制御方法。
【請求項４】
前記方法が、
・前記第１のセンサーと前記１次ネットワーク・ノードとの間に、制御回路を配置すること、
・少なくとも第２のセンサーを前記制御回路に接続すること、および
・前記１次ネットワーク・ノードから送信される前記メッセージを、前記第１のセンサーおよび／または前記第２のセンサーの状態の変化に応答して生成すること
をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記方法が、
・測定されたパラメータに応答して、前記第１および第２のセンサーからの信号を生成すること、
・前記信号を前記制御回路において収集すること、および
・送信されるべき前記メッセージを生成する前に、前記信号を処理すること
をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記処理することが、前記１つまたは複数のアクチュエータの前記機能を制御するために、前記信号の論理式を作成することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記方法が、一意のニックネームを各ネットワーク・ノードに割り当てること、および、前記ネットワーク内で利用可能な前記ネットワーク・ノードを識別するために、パイロット信号を使用することをさらに含む、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記２次ネットワーク・ノードが、インテリジェントであり、前記１次ネットワーク・ノードからの前記メッセージが、前記２次ネットワーク・ノードが利用可能であり、かつ他のメッセージが前記ネットワーク内のネットワーク・ノード間で送信されないときにのみ、受信される、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークにおいて通信を制御することに関し、特に、ネットワークにおいて複数の相互接続されたネットワーク・ノードに取り付けられた、アクチュエータとセンサーとの間の通信を制御することに関する。
【背景技術】
【０００２】
重畳されたデータ通信チャネルとともにツイスト・ペア・ネットワークを使用して、ローカル・エリア・ネットワーク内でＤＣ電圧（ＶＤＣ）を分配することが提案されている。
【０００３】
Ｓｅｒｃｏｎｅｔ  Ｌｔｄに譲渡された米国特許第７，４２４，０３１号は、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）におけるツイスト・ペア・ケーブルを介した、組み合わされたＶＤＣおよびデータ通信を開示している。建物における既存の電話配線、または電気配線が、ＬＡＮを作成するために使用され得る。データ通信信号は、米国特許出願公開第２００３／００３６８１９号、段落［００４８］で開示されているように、ＤＣ電圧上で重畳信号として実施され得る。
【０００４】
電力分配および通信は、ツイスト・ペア・ケーブルなどの２線式ネットワーク上で実施されているが、なお、そのようなネットワークにおけるユニット間の通信をさらに簡略化する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明による目的は、ネットワークにおいて相互接続されたネットワーク・ノードに取り付けられた、アクチュエータとセンサーとの間の通信を制御するための方法を提供することであり、この方法は、従来技術の方法よりも効率的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、複数の相互接続されたネットワーク・ノードを備えるネットワークにおいて、通信を制御するための方法によって達成され、各ネットワーク・ノードが、プロセッサと、一意の識別が記憶されるメモリとを備える。ネットワークは、少なくとも２つの状態を有するセンサーと、受信された信号に応答して機能を実行するアクチュエータとをさらに備える。この方法は、「センサー・ノード」、すなわち、センサーが接続される、相互接続されたネットワーク・ノードのうちの１つと、少なくとも１つの「アクチュエータ・ノード」、すなわち、１つまたは複数のアクチュエータが接続される、相互接続されたネットワーク・ノードのうちの１つとの間に関係を形成して、それらの間にリンクを確立すること、リンクの情報を、各アクチュエータ・ノードのメモリに記憶すること、および、アクチュエータ・ノードに接続されたアクチュエータを制御することを含む。アクチュエータは、センサー・ノードからメッセージを送信することであり、そのメッセージが、センサー・ノードが接続されたセンサーの状態の変化を検出するときに生成されること、メッセージを各アクチュエータ・ネットワーク・ノードにおいて受信すること、および、受信されたメッセージに応答して、各アクチュエータ・ネットワーク・ノードに接続されたアクチュエータの機能を実行することによって制御される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による利点は、集中制御ユニットが必要とされず、集中制御ユニットが実装されるときと比較して、ネットワーク・ノード間の通信を処理するために、より少ないシグナリングが必要とされることである。
【０００８】
さらなる目的および利点は、当業者によって、詳細な説明から見いだされ得る。
【０００９】
本発明が、限定されない例として提供される以下の図面に関して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】別々の電線上で電力分配およびデータ通信をもつ従来技術のシステムを示す図である。
【図２】本発明による電力分配システムの第１の実施形態を示す図である。
【図３】システムにおいてノードを置き換えることを例示する流れ図である。
【図４】システムにおいてノードを追加することを例示する流れ図である。
【図５】本発明によるシステムにおける照明例を示す図である。
【図６】本発明によるシステムにおける暖房例を示す図である。
【図７】本開示による方法の一実施形態の流れ図を開示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、電力分配および通信のための従来技術のシステム１０を示す。入って来るＶＡＣ（交流電流における電圧）、電気通信およびデータ通信信号が、引込口ユニット（service entrance unit）１に供給され、引込口ユニット１において、ＶＡＣのための供給ケーブル１２と、ＶＤＣのための供給ケーブル１３とが、データ通信のための別個のケーブル１４とともに設けられる。入って来るＶＡＣは、引込口ユニット１において、例えば、４８ＶＤＣに変換され、ＡＣおよびＤＣ電力分配、ならびにデータ通信を含むケーブル束が、建物全体を通して１つまたは複数のネットワーク・インターフェース２へ配線される。
【００１２】
コンロ１５またはラップトップ・コンピュータ１６など、特定の機器のための専用ネットワークもまた設けられ、専用ネットワークにおいて、必要とされる量の電力（コンロ１５にはＶＡＣ、および、ラップトップ・コンピュータ１６にはＶＤＣ）が、データ通信リンク（破線）上で問合せ照会に応答して分配され得る。電源スイッチ１８が設けられたランプ１７、またはテレビ１９など、機器は、通常は、ネットワーク・インターフェース２を介して電力および通信ネットワークに接続される。
【００１３】
ランプは、４８ＶＤＣを必要とし、電力線が、ネットワーク・インターフェース２とランプ１７との間に設けられる。通信線、例えば、光ファイバーもまた、電源スイッチを介してネットワーク・インターフェース２とランプとの間に設けられる。データ通信線が遮断される場合、ランプは電力供給されなくなり、データ通信がネットワーク・インターフェースとランプ１７との間で確立されるとき、ランプは電力供給されるようになる。光ファイバー電源スイッチの例は、米国特許第５，０３３，１１２号において提供されている。
【００１４】
図２は、本発明による電力分配システム２０の第１の実施形態を示す。システム２０には、好ましくは２本の電線のみを使用する、ネットワーク２１（いわゆる２線式ネットワーク）に接続された、電力変換器ユニット２２およびネットワーク・ノード２３が設けられる。電力は、所定のＤＣ電圧（いわゆるネットワークＤＣ電圧）のみを使用して分配され、２線式ネットワークに接続されたユニット間の通信は、好ましくは重畳信号として実行される。１つまたは複数の通信チャネルが実装されてもよく、１つまたは複数の通信チャネルは、異なる目的で使用されてもよい。例えば、第１の通信チャネルは、「家政（housekeeping）」のために、すなわち、２線式ネットワーク２１に接続された様々なユニットを監視かつ制御するために使用されてもよく、第２の随意の通信チャネルは、高速データ通信のために使用されてもよい。
【００１５】
電力分配システムでは、データの流れおよびネットワーク制御が、ノード自体によって分散かつ実行される。分散制御ユニットＣＵは、一点鎖線（ｄａｓｈ−ｄｏｔ  ｌｉｎｅ）によって示されるように、ノード２３において実装され、電力変換器ユニット２２は、電力変換器２４および電力ヒューズ・ユニット２５を備える。電力変換器２４は、２３０ＶＡＣ（幹線）、任意のＶＤＣ（風力／太陽エネルギー）、４００ＶＡＣ多相（３相幹線（３−ｐｈａｓｅ  ｍａｉｎｓ））、その他など、１つまたは複数の入って来る電圧を、５０ボルト未満、好ましくは４８ＶＤＣのネットワークＤＣ電圧に変換し、この電圧が、電力ヒューズ・ユニット２５を介して２線式ネットワーク２１に供給される。これは、ＡＣ／ＤＣ変換器、ネットワークＤＣ電圧を生成するときにすべての相にわたって電力負荷を分散させるように構成された多相ＡＣ／ＤＣ変換器、および／または、任意のＤＣ電圧をネットワークＤＣ電圧に変換するように構成されたＤＣ／ＤＣ変換器を使用して、実現され得る。入って来る電圧が、ネットワークＤＣ電圧と同じＤＣ電圧である場合、ＤＣ／ＤＣ変換器は必要ではない。
【００１６】
電力ヒューズ・ユニット２５の主要な目的は、ネットワークＤＣ電圧を電力変換器２４から２線式ネットワーク２１へ転送することである。電力ヒューズ・ユニット２５には、一意の識別が与えられ、通信のために２線式ネットワークに接続されたトランシーバ回路構成が設けられる。システムにおいて（例えば、短絡によって引き起こされる）過負荷を防ぐために、電力ヒューズ・ユニット２５には、第１の実施形態では、起動されたときに２線式ネットワークへのネットワークＤＣ電圧の転送を終了するように構成された電源スイッチが設けられ、また、ネットワーク２１において消費される電力の量を監視するための手段が設けられる。しかし、第２の実施形態では、ネットワーク・ノードは、消費される電力を監視し、各ネットワーク・ノードにおいて利用可能な電力を制御するように構成される。ネットワーク・ノードに取り付けられた様々なユニットの電力消費のインテリジェント制御は、システムにおける瞬時電力を低減するようになる。
【００１７】
図２に示されたように、２線式ネットワーク２１は、実線（ネットワークＤＣ電圧を表す）、破線（家政ネットワークを表す）、および点線（データ通信ネットワークを表す）を使用して示される。ネットワーク・ノード２３および電力変換器ユニット２２が互いに通信することができる限り、いかなる形状の２線式ネットワークが使用されてもよい。
【００１８】
本実施形態では、各々に一意の識別が与えられる複数のノード２３が、適切な場所において２線式ネットワーク２１に接続され得る。各ノード２３は、２線式ネットワーク２１から電力を受信し、２線式ネットワークに接続されたトランシーバ回路構成を備える。各ノードの一意の識別は、各ネットワーク・ノード２３に知られており、そのネットワーク・ノード内のメモリに記憶される。ネットワーク・ノード２３および電力変換器ユニット２２は、プロトコルを使用して、家政ネットワーク上で通信する。各ネットワーク・ノードの状況が、所定の方式に従って監視される。
【００１９】
複数のネットワーク・ノードのうちの少なくとも１つのノードは、センサー・ノードとして構成され、複数のネットワーク・ノードのうちの少なくとも１つのノードは、アクチュエータ・ノードとして構成される。センサー・ノードは、少なくとも２つの状態を有するセンサーに接続されているネットワーク・ノードとして定義され、アクチュエータ・ノードは、少なくとも１つのアクチュエータに接続されているネットワーク・ノードとして定義される。各センサー・ノードは、少なくとも１つのアクチュエータ・ノードに関連付けられ、センサーは、センサーの現在の状態に応答して、関連付けられたアクチュエータ・ノードに接続された少なくとも１つのアクチュエータを制御する。各センサー・ノードと少なくとも１つのアクチュエータ・ノードとの間の関連付けは、好ましくは、関連付けられたアクチュエータ・ノード２３におけるメモリに、好ましくは、以下で表１に例示されるようなリンク・リストの形態で記憶される。しかし、この関連付けは、当然、センサー・ノードのメモリに、または、センサー・ノードと関連付けられたネットワーク・ノードの両方において記憶されてもよい。
【００２０】
すべてのノード２３は、好ましくは、等しい基本構成を有し、センサー・ノードを得るために、センサー・ユニットＳｎ、（ｎ＝１，．．．，Ｎ）を任意のノード２３に接続することによって再構成され得る。センサー・ユニットは、ライト・スイッチ、調光器、警報センサー、火災センサー、煙検出器、動きセンサー、フォト・センサー、音センサー、振動センサー、湿度センサー、ガス・センサー、完全性センサー（ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ  ｓｅｎｓｏｒ）、圧力センサー、画像センサー、温度センサー、または、状態の変化が検出されるときに信号を生成する任意の他のデバイスのグループに属する、任意のデバイスであり得る。図２では、センサー・ユニットＳ１が、ライト・スイッチとして例示される。各センサー・ノードの識別は、表１に示されるように、センサー・タイプの指示、およびセンサー・ユニットの現在の状況（位置、分配されるべき電力の割合０〜１００％、動き／動きなし、温度レベル、その他）とともに、センサー・ノードに記憶される。この情報は、センサー・ノードに関連付けられた任意のアクチュエータ・ノードを制御するために使用されるようになる。
【表１】
2014520482.tif 000003
【００２１】
ネットワーク・ノード２３の基本構成はまた、アクチュエータ・ノードを得るために、アクチュエータ・ユニットＡｍ、（ｍ＝１，．．．，Ｍ）を任意のノード２３に接続することによっても再構成され得る。図２では、アクチュエータ・ユニットＡ１およびＡ２が、ランプとして例示される。アクチュエータ・ユニットは、ランプ、照明システム、警報システム、モーター、空気式システム（pneumatic system）、暖房器具、または、受信された信号に応答して機能を実行する任意の他の電気的に接続されたシステムのグループに属する、任意のデバイスであり得る。各アクチュエータ・ノードの識別は、アクチュエータ・ノードにおいて、表２に示されるように、アクチュエータ・タイプの指示とともにリストに記憶される。
【表２】
2014520482.tif 000004
【００２２】
上記で述べられたように、センサー・ノードとアクチュエータ・ノードとの間の関連付けを示すリンク・リストは、好ましくは、アクチュエータ・ノードに記憶される。表３は、これがどのように達成され得るかを示す。
【表３】
2014520482.tif 000005
【００２３】
第１の関連付けおよび第４の関連付けはともに、階段において必要とされる構成の典型的な例、すなわち、階段の下部の１つのスイッチ、および階段の上部のものである。ノードＩＤ：５およびＩＤ：８に接続された両方のランプは、ノードＩＤ：１またはＩＤ：４に接続されたいずれかのスイッチによって制御され得る。センサー・ノードのうちのいずれか１つが、それらの状況を（すなわち、位置１から２へ、または、位置２から１へ）変更する場合、それらのランプへの電力分配が変わるようになる（すなわち、それらのランプがオフに切り替えられている場合、オンにされるようになり、または、それらのランプがオンにされている場合、オフに切り替えられるようになる）。所望された機能を得るために、スイッチ間に余分のケーブルが必要とされず、構成は、より多くのアクチュエータ・ユニットをスイッチに関連付けること、および／または、同じランプを制御するために新しいスイッチを追加することによって、容易に変更され得ることに留意されたい。
【００２４】
第２の関連付けは、２線式ネットワークにおけるノードＩＤ：３に接続された温度センサーに応答して、ノードＩＤ：６に接続された暖房器具の形態で、建物における暖房システムをどのように制御するかの一例である。温度センサーを、建物におけるあらゆる室内など、適切な場所で含むこと、および、２線式ネットワークにおけるノードに接続された温度センサーの状況に基づいて、あらゆる室内の暖房を互いから独立して制御することは、当然可能である。
【００２５】
第３の関連付けは、２線式ネットワーク２１においてノードＩＤ：７に接続されたランプに分配されている電力の量を制御することができる、ノードＩＤ：２に接続された通常の調光器に関する。２つの異なる調光器を同じランプ（上記で説明されたスイッチに類似している）に関連付けることさえも可能であり、ランプに分配される電力の量は、調光器の組み合わされた状況に依存するようになり、または、所望される場合、関連付けがネットワーク・ノードにおいて定義される限り、ランプに分配される電力の量は、調光器のいずれかによって独立して制御され得る。
【００２６】
要するに、ネットワーク・ノード２３は、家政ネットワーク上で互いに通信して、各センサー・ノードの現在の状態の変化を識別するように、かつ、各センサー・ユニットの識別された現在の状態の変化に応答して、各関連付けられたアクチュエータ・ノードを制御するように構成される。
【００２７】
複数のセンサー・ノードと複数のアクチュエータ・ノードとを備えるシステムでは、センサー・ノードとアクチュエータ・ノードとの間の関連付けは、任意の論理的組合せ、すなわち、センサー・ノードの出力変数と、アクチュエータ・ノードの入力変数と、またはこの瞬間もしくは前の瞬間にシステムにとって利用可能な他の変数との間の論理的関係を表し得る。これらの論理的関係の複雑さは、利用可能なメモリによってのみ制限される。
【００２８】
さらに、大抵の場合、機能は各関連付けに結合される。当業者には明らかなように、センサー・ユニットとアクチュエータ・ユニットとの間の関連付けがシステムにおいて維持される限り、変形形態は制限されない。各センサー・ユニットの現在の状態の変化は、出力変数を評価することによって識別され、各関連付けられたアクチュエータ・ノードの入力変数は、家政ネットワークを使用して、必要とされた論理的関係に基づいて制御される。
【００２９】
バッテリー２８または同様のものなど、エネルギー蓄積ユニットもまた、ノード２３に接続され得る。入って来るＶＡＣからの電源異常の場合に使用され得るエネルギーは、必要が生じるときはいつでも使用されるように蓄積され得る。例えば、エネルギーは、コンロ、アイロン、湯沸かし器、その他など、短い期間にわたって大量のエネルギーを必要とする機器に関連して蓄積され得る。
【００３０】
システムには、好ましくは、上記の２線式ネットワー上で第２の重畳された通信チャネルとして実装される、データ通信ネットワーク（２線式ネットワークにおいて点線によって示される）がさらに設けられ得る。しかし、光ファイバーなど、物理的に別個の通信ネットワークが、本発明の概念から逸脱することなく使用され得る。データ通信ネットワークが存在するとき、ネットワーク・ノードは、データ通信ネットワークに接続されている他のネットワーク・ノード２３と通信するように構成される。ノード２３のうちのいくつかは、純粋な、すなわち、ネットワークＤＣ電圧およびデータ通信を通信ユニットＣｐ、（ｐ＝１，．．．，Ｐ）に提供するように構成された、センサー・ユニットＳｎまたはアクチュエータ・ユニットＡｍに接続されない、通信ノードとして構成され得る。図２では、通信ユニットは、インターネット２６へのアクセスを提供するインターネット・ゲートウェイＣ１、ゲートウェイＣ１に接続されたネットワーク・ノードが、コンピュータＣ２が接続されるネットワーク・ノード２３のためのインターネット・アクセスを可能にするようにプログラムされる場合、インターネットへのアクセスを有することができるコンピュータＣ２として例示されている。
【００３１】
安全対策として、家政ネットワーク上で互いに通信するように構成されるネットワーク・ノード２３はまた、家政ネットワークを監視し、家政ネットワーク上の高速通信チャネルのいかなる許可されていない操作をも識別するようにも構成され得る。高速通信チャネルを介してノードをプログラムしようとするいかなる試みも、操作の試みを検出するノードの少なくとも１つ、および、インターネット・ゲートウェイＣ１など、少なくとも１つの通信ユニットＣｐにおいて記録され、例えば、条件が満たされ、すべての適切なデータが記憶されることを保証する、同じ機能性である。高速通信チャネルを介して違法のコマンドを発行しようとするいかなる試みも、発行者による、通信チャネルへのさらなるアクセスを妨げるようになる。ファイアウォールから生成されたいかなるレポートも、ファイアウォールがインストールされるコンピュータ・システムにおけるアクションにつながるようになるだけでなく、識別されたデータ・ソースの一時停止にもつながるようになる。家政ネットワークの識別された、許可されていない操作に反抗するために、システムにはまた、２線式ネットワーク２１におけるすべての通信ユニットへのインターネット・アクセスを終了させるために、システムによって起動され得る、ネットワーク内のすべてのネットワーク・ノード２３に知られている一意の識別をもつ、データ通信スイッチ２９が設けられる。データ通信スイッチ２９は、好ましくは、必ずしもそうではないが、通信ノードとインターネット・ゲートウェイとの間に設けられる。これを達成するために、家政ネットワークは、２つの物理的に分離されたネットワークにおいて、または、同じ物理ネットワーク上の２つの別々の通信チャネルにおいて、データ通信ネットワークから分離されなければならない。
【００３２】
２線式ネットワークにおいて消費される電力の量は、好ましくは、いかなる短絡をも識別し、場合によっては、２線式ネットワークのいずれかの部分における、急速な電力消耗によって引き起こされる事故を防ぐために、すべてのネットワーク・ノードにおいて監視される。電力消費は、ネットワーク・ノードに接続されたユニットから、消費された電力の情報を収集する、ネットワーク・ノードによって監視される。これは、各ネットワーク・ノードにおいて消費された電力の量を監視すること（すなわち、測定すること）によって達成されてもよく、測定された値に応答して、各ネットワーク・ノードに接続されたユニットを制御することができる。
【００３３】
ネットワークにおいて消費される電力の量を監視するための機能性は、電力ヒューズ・ユニット２５において実施され得る。ネットワークにおいて消費される電力の量を監視するために、電力ヒューズ・ユニット２５には、プロセッサμＰおよびメモリＭが設けられ、メモリＭにおいて、ネットワークにおけるノードの完全なリストが提供される。電力ヒューズ・ユニット２５は、すべての接続されたノード２３（各々が、各ノードにおいて消費された電力を測定するための電力計を有する）と通信し、消費された電力に関する情報を受信するように構成される。電力ヒューズは、典型的には、電力消費を指定されたレベル未満に低減することをすべてのアプリケーションに行わせるように構成される。重大なショートカットの場合にのみ、完全な４８Ｖシステムが閉じられるようになる。
【００３４】
システム内の各ネットワーク・ノードは、少なくとも、メモリに記憶された以下の情報を有する。
・ノードの一意の通し番号
・一意の通し番号に関連付けられたニックネーム
・ネットワーク内のノードの数「Ｎ」
【００３５】
いくつかのネットワーク・ノード（アクチュエータ・ノードおよび／またはセンサー・ノード）はまた、メモリに記憶された以下の情報をも有する。
・ネットワーク・ノードにとって適切である関連付けのリスト
【００３６】
一意の通し番号は、むしろ長い番号であり、例えば、ノードの製造業者によって提供された、１６個の１６進数、１２８または２５６バイナリ・ビットなどである。ネットワーク内で通信するとき、この長い番号を使用することは実用的ではなく、これが、番号「ｎ」など、長い番号に関連付けられた「ニックネーム」を実施するための理由である。連続的なニックネームを割り当てることによって、以下で図３および図４に関連して説明されるように、システム内のノードの数「Ｎ」を決定することが容易である。各ノードが連続的なニックネームを割り当てられているとき、それらのノードに接続された様々なセンサーとアクチュエータとの間の関連付けが確立され得る。各ノードにとって適切である関連付けのリストは、専用メモリに記憶される。
【００３７】
図３は、システムにおいてノードを置き換えることを例示する流れ図を示す。この流れは、ネットワークにおけるすべてのノードが利用可能かつ動作可能であることを検証するための、連続処理である。この流れは、任意のノードから開始してもよいが、例示のために、この流れがノード「１」から開始すると仮定する。ノード「１」は、矢印３１によって示されるように、ノード「２」からの確認を要求し得る。ノード「２」は、（矢印３２によって示されるように）ノード「３」からの確認を要求するが、確認を受信せず、ノード「２」は、したがって、ノード「３」が（破線円によって示されるように）ネットワーク内でもはや利用可能でないと仮定する。
【００３８】
この時点で、ノード「２」は、通知をノード「Ｎ」へ転送し、破線矢印３０によって示されるように、次の連続番号「４」の確認を要求し続けることができる。ノード「Ｎ」（すなわち、この例ではノード「８」）への通知は、それがニックネームを「３」に変更するべきであるという要求を含み、また、更新要求がノード「７」から受信されたとき、適切な関連付けへの変更を告知する。
【００３９】
更新要求処理は、矢印３４〜３７によって示されるように、ノード「４」からノード「８」まで継続する。ノード「８」は、（矢印３８によって示されるように）更新要求をノード「１」へ送ることによって処理を継続し、ノード「１」からの確認後、ノード「２」から受信された通知に応答し、矢印「Ａ」によって示されるように、ニックネームを「３」に変更する。ノード「８」が、なくなっているノード「３」と置き換わるので、ネットワーク内のノードの数が「Ｎ−１」、すなわち、この例では「７」に減らされることを示す、ネットワークにおけるすべてのノードへの全体的な告知が送信される。
【００４０】
代替的に、ノード「８」は、ノード「２」から受信された通知に直接応答し、矢印「Ａ」によって示されるように、直ちに、なくなっているノード「３」と置き換わる。すべてのノードへの全体的な告知、および適切な関連付けへの変更に関する告知が、その後、送信される。更新要求処理は、矢印３３〜３６によって示されるように、新しいノード「３」からノード「７」まで継続し、ノード「７」は、矢印「Ｂ」によって示されるように、更新要求をノード「１」へ送る。
【００４１】
図４は、システムにおいてノードを追加することを例示する流れ図を示す。いかなるネットワークにも接続されていないノードは、好ましくは、デフォルト・ニックネーム、例えば、ｎ＝「０」を有し、デフォルト・ニックネームは、導入されるときに変更される。この例では、ネットワークにおけるノードの数は７であり、すなわち、Ｎ＝「７」である。更新要求は、図３に記載されたように、ノード「７」まで進む。ネットワークにおける最後のノードは、特殊なタスクを実行して、いかなる新たに導入されたノードをも検出する。
【００４２】
矢印「ＩＩ」によって示されるように、更新要求をノード「１」へ送る前に、ノード「７」は、破線矢印「Ｉ」によって示されるように、デフォルト・ニックネーム、この例では「０」を有するノードへ照会を送信する。新しいノードが検出される場合、矢印３９によって示されるように、それがネットワークに導入され、ニックネーム「Ｎ＋１」が与えられ、この例では「８」である。ノード「８」は、ここで、ネットワークにおける最後のノードであり、この情報とともにすべてのノードへの告知が、そのノードによって、更新要求がノード「１」に対して行われる前に、送信される。新しいノードが検出されない場合、ノード「７」は、更新要求をノード「１」へ送ることになる。
【００４３】
２つ以上の新しいノードがネットワークに取り付けられる場合、いくつかのノードは、同じデフォルト・ニックネームを有する。これには、ネットワークにおける最後のノード「Ｎ」によって送信された照会に応答するための遅延時間を導入することによって、対処される。遅延時間は、好ましくは、製造業者によって提供された一意のＩＤ番号、および／または乱数に基づく。その照会に応答する最初の新しいノードは、ノード「Ｎ＋１」として配置されるようになり、更新手順は、その後、ノード「１」へ進む。ノード「Ｎ＋１」が、デフォルト・ニックネームを有するノードへ照会を送るとき、同じ手順が繰り返され、その照会に応答する最初のノードをノード「Ｎ＋２」として配置するようになり、更新手順は、その後、ノード「１」へ進む。この処理は、デフォルト・ニックネームをもつノードが発見されなくなるまで、繰り返されるようになる。
【００４４】
図３および図４に示された例は、ネットワークの実際の物理的設計に関連するものではなく、ネットワーク・ノードのループは、ノード間の通信がどのように実現されるかを示すのみであることに気付かれたい。ネットワーク・ノードの物理的実装形態は、図２に示された星形のネットワークなど、任意の所望された形状を有してもよい。
【００４５】
図２に示されるような、分散制御ユニットＣＵという用語は、各ネットワーク・ノードが通信を初期化することができることを示し、あるノードから別のノードへ送信されたメッセージが破損されることを回避するために、チェック・サムがメッセージに付加され、チェック・サムは、システムにおけるインテリジェントノードである、受信するノードによってチェックされる。チェック・サムが正しくない場合、メッセージが再送信されるようになる。さらに、各ノードは、そのノードにとって適切である関連付けのローカル・リストのみを有し、より好ましくは、アクチュエータ・ノードのみが、ローカル・リストを有する。
【００４６】
センサー・ノードは、センサー・ノードにおいて状況の変化が検出される（例えば、スイッチがオンにされる）とき、どのアクチュエータ・ノードに通知されるべきであるかを定義するリストを有してもよい。この情報は、関連付けのローカル・リストに従って、アクチュエータ・ノードへ送信される。各受信するアクチュエータ・ノードでは、その情報に基づいてアクションが実行される（例えば、ランプをオンにすること）。
【００４７】
アクチュエータ・ノードのみに関連付けのリストが与えられるとき、センサー・ノードが、センサーの状態が変化したことを示すメッセージをすべてのネットワーク・ノードへ送信することが必要であり、変更された状態に関連付けられた応答を有するアクチュエータ・ノードは、送信された情報に基づいて、適切な機能（例えば、ランプをオンにすること）を実行するようになる。
【００４８】
照明例
図５は、複数のネットワーク・ノードが設けられた２線式ネットワーク５１を使用して、照明が建物５０においてどのように実施され得るかを示す。電力変換器ユニット５２は、２線式ネットワークにエネルギーを与えるために、入って来る電力を受信する。複数のノードが、センサー・ユニット、すなわち、ライト・スイッチ、Ｓ１〜Ｓ３に接続され、複数のノードが、アクチュエータ・ユニット、すなわち、ランプ、Ａ１〜Ａ５に接続される。
【００４９】
各ノードの識別（すなわち、「ニックネーム」）は、各ネットワーク・ノードに知られており、センサーとアクチュエータとの間の関連付けは、表４および表５に示されるように、少なくとも、必要とされた機能に関与するアクチュエータ・ノードに記憶される。各ノードの電力消費が、電力変換器ユニットによって、または個々のネットワーク・ノードによって制御され得ることに気付かれたい。
【表４】
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【表５】
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【００５０】
暖房例
図６は、図５のものと同じ２線式ネットワーク５１を使用して、暖房制御が建物５０においてどのように実施され得るかを示す。電力変換器ユニット５２は、２線式ネットワークにエネルギーを与えるために、入って来る電力を受信し、複数のノードが、センサー・ユニット、すなわち、温度センサー、Ｓ４〜Ｓ９に接続され、ただ１つのノードが、アクチュエータ・ユニット、すなわち、電気、ガス、オイル、灯油、ガソリン、水素または地域暖房など、任意のタイプのエネルギー源によって電力供給される暖房器具、Ａ６に接続される。
【００５１】
上記で述べられたように、各ノードの識別が知られており、以下のセンサー・ノードとアクチュエータ・ノードとの間の関連付け、表６を参照、が、少なくともアクチュエータ・ノードＡ６に記憶され得る。
【表６】
2014520482.tif 000008
【００５２】
この場合、暖房器具Ａ６によって分配される熱は、センサー・ユニットＳ４〜Ｓ９から受信される温度レベルの関数である。代替的に、建物５０における各部屋は、暖房ループによって個々に制御されてもよく、そのとき、暖房器具は、すべて同じノードに接続された６個の異なるアクチュエータ・ユニットに分割されるべきである。
【００５３】
様々なセンサー・ユニットとアクチュエータ・ユニットとの間の関連付けは、キーパッドおよびディスプレイを使用して決定されてもよいが、センサー・ノードをプログラム可能な状態で（例えば、ノード上のボタンを押すことによって）設定し、その後、所定の期間内に、センサー・ノードにリンクされるべきである所望されたアクチュエータ・ノードを（同様のボタンによって）示すことも考えられる。図５からわかるように、所望されるように、任意のスイッチを任意のランプにリンクさせることが可能である。
【００５４】
図７を参照して、本開示による方法の実施形態が説明される。
家政ネットワークは、複数の相互接続されたネットワーク・ノードを備えるネットワークにおいて、通信を制御するために使用される。ネットワーク・ノードは、上記で説明されており、各々は、プロセッサと、一意の識別が記憶されるメモリとを備える。一意の識別は、シンボル（文字および数字）のむしろ長いシーケンスからなることがあり、ネットワーク・ノードをアドレス指定するときに使用するために適切ではない。したがって、システムは、一意の識別の代わりに「ニックネーム」を各ネットワーク・ノードに割り振って、ネットワーク内のネットワーク・ノードをアドレス指定するために必要とされるビット数を減らすように設計される。
【００５５】
少なくとも２つの状態を有するセンサーは、ネットワーク内の少なくとも１つのネットワーク・ノードに接続され、センサーから受信された信号に応答して機能を実行するアクチュエータは、ネットワーク内の少なくとも１つのネットワーク・ノードに接続される。ステップＳ１で、第１のセンサーが接続される１次ネットワーク・ノードと、１つまたは複数のアクチュエータが接続される少なくとも１つの２次ネットワーク・ノードとの間に、それらの間にリンクを確立するために、関係が形成される。１次および２次ネットワーク・ノードは、ネットワーク内の複数の相互接続されたネットワーク・ノードに属する。
【００５６】
上記のリンクの情報が、ステップＳ２で、各２次ネットワーク・ノードのメモリに記憶され、アクチュエータが、ステップＳ３で、ステップＳ３１で１次ネットワーク・ノードからメッセージを送信することであり、メッセージが、１次ネットワーク・ノードが第１のセンサーの状態の変化を検出するときに生成されること、ステップＳ３２で、メッセージを各２次ネットワーク・ノードにおいて受信すること、および、ステップＳ３３で、受信されたメッセージに応答して、各２次ネットワーク・ノードに接続されたアクチュエータの機能を実行することによって、制御される。
【００５７】
以前に述べられたように、センサーが、センサー・ノードを作成するために、ネットワーク・ノードに接続されるように選択され、各センサーは、ライト・スイッチ、調光器、警報センサー、火災センサー、煙検出器、動きセンサー、フォト・センサー、音センサー、振動センサー、湿度センサー、ガス・センサー、完全性センサー、圧力センサー、画像センサー、温度センサー、または、状態の変化が検出されるときに信号を生成する任意の他のデバイスなど、様々なデバイスから選択され得る。一例は、２つの状態（オン／オフ）を有するライト・スイッチ、または、最大出力電力の０〜１００％を表す多数の状態を有する調光器である。
【００５８】
また、１つまたは複数のアクチュエータが、アクチュエータ・ノードを作成するために、ネットワーク・ノードに接続されるように選択され、各アクチュエータは、ランプ、照明システム、警報システム、モーター、空気式システム、暖房器具、または、受信された信号に応答して機能を実行する任意の他の電気的に接続されたシステムなど、多数の異なるデバイス／システムから選択され得る。
【００５９】
上記に加えて、第１のセンサーおよび第２のセンサーなど、複数のセンサーと、センサー・ノードとの間に制御回路を配置することによって、ネットワーク・ノードのより複雑なネットワークを作成することが可能である。センサー・ノードから生成され、送信されるメッセージは、制御回路に接続されたセンサーの状態の変化、例えば、第１のセンサーおよび／または第２のセンサーの状態の変化に応答するように配置される。このようにして、住宅内の温度変動が、暖房器具を制御するため、および、例えば、暖房器具のいかなる不要な使用をも避けるために使用され得る。
【００６０】
測定されたパラメータに応答して、第１および第２のセンサー、例えば、温度センサーから生成された信号は、制御回路において収集される。収集された信号は、メッセージがアクチュエータ・ノードへ送信される前に、制御回路において処理される。この処理は、アクチュエータ・ノードに接続されたアクチュエータの機能を制御するために、収集された信号の論理式（Boolean expression）を作成することを含み得る。
【００６１】
以前に述べられたように、各ノードに割り当てられた一意の識別番号は、むしろ長く、限られた数のネットワーク・ノードをもつネットワーク内での通信中に、その一意の識別番号を使用する必要はない。したがって、一意の「ニックネーム」が、各ネットワーク・ノードに、好ましくは連続的な順序で割り当てられる。ネットワーク・ノードを連続的な順序で割り当てることによって、ネットワーク内のネットワーク・ノードの物理的構成にかかわらず、ネットワーク内で利用可能なネットワーク・ノードを識別するための手順を実施することは容易である。パイロット信号が、好ましくは、ネットワーク・ノードを識別するために使用される。一意のニックネームがランダムな方法でネットワーク・ノードに割り当てられ、その結果、２つの隣接するネットワーク・ノードが連続的なニックネームを有する必要はないことに留意されたい。
【００６２】
また、アクチュエータ（アクチュエータ・ノード）に接続されているネットワーク・ノードは「インテリジェント」であり、そのメモリに記憶されたリンク情報を有することも指摘されるべきである。例えば、アクチュエータ・ノードは、それがどのセンサー・ノードと関係を有するかの知識を有し、他のメッセージがネットワーク内のネットワーク・ノード間で送信されないとき、これらのセンサー・ノードから送信されたメッセージを受信するために、アクチュエータ・ノードのみが利用可能である。
【００６３】
本開示を実施することによって、複数の相互接続されたアクチュエータおよびセンサーを備えるネットワークにおける、改善かつ簡略化された制御および通信を可能にすることが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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