(57)【要約】【課題】制御情報が集中して送信されることが抑制され、パケットの消失や機器の負荷の上昇を抑制する。【解決手段】本発明の一実施形態として、複数の計測ノードと複数の制御ノードと制御装置を有し部屋の中の環境状態を制御する環境制御システムであって、複数の計測ノードのそれぞれは、部屋の環境状態を変化させる要因の計測を行い、計測の結果をネットワークにブロードキャストし、複数の制御ノードのそれぞれは、制御装置から送信される制御情報に従って部屋の環境状態に影響を与え、制御装置は、複数の計測ノードからブロードキャストされる計測の結果を受信し、設定された部屋内の環境状態と比較を行ない、比較の結果に応じて複数の制御ノードに所定時間内に複数の数の制御情報を送信する際に、複数の数の制御情報を前記所定の時間内に分散させて送信することを特徴とする環境制御システムを提供する。【選択図】図１
2013131032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の計測ノードと複数の制御ノードと制御装置とを有し部屋の中の環境状態を制御する環境制御システムであって、
前記複数の計測ノードのそれぞれは、
前記部屋の内または外の要因であり前記部屋の環境状態を変化させる要因の計測を行い、前記計測の結果をネットワークにブロードキャストし、
前記複数の制御ノードのそれぞれは、
前記制御装置から送信される制御情報に従って前記部屋の環境状態に影響を与え、
前記制御装置は、
前記複数の計測ノードからブロードキャストされる計測の結果を受信し、設定された前記部屋内の環境状態と比較を行ない、前記比較の結果に応じて前記複数の制御ノードに所定時間内に複数の数の制御情報を送信する際に、前記複数の数の制御情報を前記所定の時間内に分散させて送信することを特徴とする環境制御システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記複数の数の制御情報のそれぞれを一定の間隔で送信することを特徴とする請求項１に記載の環境制御システム。
【請求項３】
複数の計測ノードと複数の制御ノードと複数の制御装置とを有し部屋の中の環境状態を制御する環境制御システムであって、
前記複数の計測ノードのそれぞれは、
前記部屋の内または外の要因であり前記部屋の環境状態を変化させる要因の計測を行い、前記計測の結果をネットワークにブロードキャストし、
前記複数の制御ノードのそれぞれは、
前記制御装置から送信される制御情報に従って前記部屋の環境状態に影響を与え、
前記複数の制御装置のそれぞれは、
前記複数の計測ノードからブロードキャストされる計測の結果を受信し、設定された前記部屋内の環境状態と比較を行ない、前記比較の結果に応じて前記複数の制御ノードに制御情報を繰り返し送信する送受信部と、
他の制御装置から送信される制御情報を受信する受信部と、
前記受信部での制御情報の受信の履歴を記憶する受信履歴記憶部と、
前記受信履歴記憶部に記憶された履歴に基づいて現在の時刻から所定の時間長にて区切られた時間区間において前記受信部により制御情報が受信される回数を予測する受信予測部とを有し、
前記送受信部は、前記受信予測部により現在の時刻から前記所定の時間長の時間区間よりも、将来の時間区間において前記予測される回数がより少ない場合に、前記将来の時間区間に制御情報を送信することを特徴とする環境制御システム。
【請求項４】
前記送受信部は、前記受信予測部により現在の時刻から前記所定の時間長の時間区間よりも、将来の時間区間において前記予測される回数が最も少ない時間区間に制御情報を送信することを特徴とする、請求項３に記載の環境制御システム。
【請求項５】
前記送受信部は、前記受信予測部により現在の時刻から前記所定の時間長の時間区間よりも、将来の時間区間において前記予測される回数が最も少ない時間区間が複数存在する場合には、制御情報を送信する時間区間をランダムに選択することを特徴とする請求項４に記載の環境制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測ノードと制御ノードと制御装置とを有し、環境状態を制御する環境制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な機器がコンピュータネットワークに接続されるようになってきた。例えば、オフィスにおいては、パーソナルコンピュータ、プリンタ、ファクシミリ送受信装置などがコンピュータネットワークに接続されている。また、工場の製造ラインにおいて、ホストコンピュータや管理端末、作業端末などの多数の機器がコンピュータネットワークに接続され、生産の管理が行なわれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、農業分野においても、温室内に配置された計測ノードと制御ノードとパーソナルコンピュータがコンピュータエリアネットワークに接続されている。計測ノードは温室内の環境の測定データを送信し、制御ノードが制御対象の状態を送信し、さらにパーソナルコンピュータが測定データと制御対象の状態とを受信し、制御ノードに制御情報を送信し、温室の環境を自律的に制御する（例えば、非特許文献１および非特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−２９５３０１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ユビキタス環境制御システム研究会、“ユビキタス環境制御システム  ウェックス”、平成２１年８月、［平成２３年１２月１６日検索］、インターネット<ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｕｅｃｓ．ｊｐ／ｕｅｃｓ／ＵＥＣＳ＿ｐａｍｐｈｌｅｔ．ｐｄｆ>
【非特許文献２】ユビキタス環境制御システム研究会、“ユビキタス環境制御システム  通信実用規約  Ｖｅｒｓｉｏｎ  １．００−Ｅ１０”、平成２２年９月１日、［平成２３年１２月１６日検索］、インターネット<ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｕｅｃｓ．ｊｐ／ｕｅｃｓ／ｋｉｙａｋｕ／ＵＥＣＳＳｔａｎｄａｒｄ１００＿Ｅ１０．ｐｄｆ>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献２によれば、ノードとパーソナルコンピュータとの間の通信には、主にＵＤＰによるブロードキャストが用いられる。このため、複数のノードが同時にブロードキャストを行うとパケットが消失したり、機器の負荷が一時的に上昇したりすることとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明の一実施形態として、複数の計測ノードと複数の制御ノードと制御装置とを有し部屋の中の環境状態を制御する環境制御システムであって、前記複数の計測ノードのそれぞれは、前記部屋の内または外の要因であり前記部屋の環境状態を変化させる要因の計測を行い、前記計測の結果をネットワークにブロードキャストし、前記複数の制御ノードのそれぞれは、前記制御装置から送信される制御情報に従って前記部屋の環境状態に影響を与え、前記制御装置は、前記複数の計測ノードからブロードキャストされる計測の結果を受信し、設定された前記部屋内の環境状態と比較を行ない、前記比較の結果に応じて前記複数の制御ノードに所定時間内に複数の数の制御情報を送信する際に、前記複数の数の制御情報を前記所定の時間内に分散させて送信することを特徴とする環境制御システムを提供する。
【０００８】
また、本発明の一実施形態として、複数の計測ノードと複数の制御ノードと複数の制御装置とを有し部屋の中の環境状態を制御する環境制御システムであって、前記複数の計測ノードのそれぞれは、前記部屋の内または外の要因であり前記部屋の環境状態を変化させる要因の計測を行い、前記計測の結果をネットワークにブロードキャストし、前記複数の制御ノードのそれぞれは、前記制御装置から送信される制御情報に従って前記部屋の環境状態に影響を与え、前記複数の制御装置のそれぞれは、前記複数の計測ノードからブロードキャストされる計測の結果を受信し、設定された前記部屋内の環境状態と比較を行ない、前記比較の結果に応じて前記複数の制御ノードに制御情報を繰り返し送信する送受信部と、他の制御装置から送信される制御情報を受信する受信部と、前記受信部での制御情報の受信の履歴を記憶する受信履歴記憶部と、前記受信履歴記憶部に記憶された履歴に基づいて現在の時刻から所定の時間長にて区切られた時間区間において前記受信部により制御情報が受信される回数を予測する受信予測部とを有し、前記送受信部は、前記受信予測部により現在の時刻から前記所定の時間長の時間区間よりも、将来の時間区間において前記予測される回数がより少ない場合に、前記将来の時間区間に制御情報を送信することを特徴とする環境制御システムを提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、制御情報が短時間の間に集中して送信されることが抑制され、パケットの消失や機器の負荷の上昇を抑制することができる。これにより、高価なネットワークシステムを用いる必要がなく、温室などにおける自律的な環境制御を低いコストで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る環境制御システムの構成の一例図である。
【図２】計算機の機能ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る環境制御システムの制御装置による処理のフローチャートである。
【図４】（ａ）は制御情報を送信するためのキューの模式図であり、（ｂ）は本発明の一実施形態に係る環境制御システムの構成の一例図であり、（ｃ）は本発明の一実施形態に係る環境制御システムの構成における通信時間の分担の一例図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る環境制御システムの構成の一例図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る環境制御システムの構成の制御装置の機能ブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る環境制御システムの制御装置による処理のフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態に係る環境制御システムの制御装置による制御情報の受信回数の予測に用いられるテーブルの一例図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る環境制御システムの制御装置による制御情報の受信回数の予測に用いられるテーブルの一例図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して実施形態として説明する。なお、本発明は以下の実施形態に何ら限定されることなく、種々なる変形を行なって実施することもできる。
【００１２】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る環境制御システムの構成の一例を示す。環境制御システム１００は、計測ノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃと、制御ノード１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃと、制御装置１０４とを有する。環境制御システム１００は、これらの計測ノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、制御ノード１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃおよび制御装置１０４がネットワーク１０５を介して通信を行い、部屋１０１の環境状態を制御する。
【００１３】
部屋１０１は、外界と仕切られた領域であり、外界とは異なる環境状態とすることが可能な領域である。例えば、部屋１０１は、ビルや家屋などの建造物の内部空間や建造物内の区分の内部空間である。部屋１０１のより具体的な例としては、工場、体育館、コンサート会場、美術館、博物館、水族館、オフィス、マンションのリビングや寝室、ホテルや旅館の部屋、病院の病室、デパートや商店の売り場、温室、水槽、地下通路、アーケードなどを挙げることができる。また、航空機、列車、乗用車などの動産であってもよい。部屋１０１は密閉された空間である必要はなく、開口を有していてもよい。開口にはドア、窓や暖簾などの開閉可能な機構が設置され、外気の取り入れを制御したり、人の出入りが可能となっていてもよい。また、開口には、遮光や断熱のためのブラインドやカーテンなどが設置されていてもよい。また、例えばベッドの周囲をカーテンで仕切る場合にカーテンの上部が常時開いているように、開口は常時開いていてもよい。
【００１４】
環境状態は、部屋１０１の内部に存在する生物や物体が、その周囲から影響を受けているありさまを言う。例えば、気温、湿度および気圧など周囲の空気が生物や物体に及ぼす影響を挙げることができる。また、照度、照明の色温度など視覚に対する影響、振動や音の大きさやこれらの周波数スペクトルなどの聴覚や触覚に対する影響、香や臭いなどの臭覚に対する影響のありさまを挙げることができる。また、温室で植物を栽培する場合などにおける土の温度やｐＨ、施肥の成分および量、空気中の酸素分圧や二酸化炭素分圧を挙げることもできる。また、水槽内で魚類を飼育する場合などにおける水温、酸素量、塩分濃度を上げることもできる。電界強度や磁場の大きさなどの電磁気的な影響のありさまも環境状態に含めることが可能である。
【００１５】
図１においては、計測ノードおよび制御ノードとして、それぞれ３つ示されているが、計測ノードおよび制御ノードは同数である必要はなく、また、図示されている台数である「３」とは異なる任意の数の計測ノードおよび任意の数の制御ノードを用いることができる。制御装置１０４も複数台設置することができる。計測ノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、制御ノード１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃおよび制御装置１０４はネットワーク１０５に接続がされ、計測ノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、制御ノード１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃおよび制御装置１０４の間でデータの送受信が可能となっている。ネットワーク１０５は有線のものに限定されることはなく、無線のものであってもよい。また、有線、無線が組み合わされてネットワーク１０５が構成されていてもよい。ネットワーク１０５には、ハブやルータなどが含まれ、ハブやルータなどがデータの送受信を中継するようになっていてもよい。
【００１６】
計測ノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃのそれぞれは、部屋１０１の環境状態を変化させる要因の計測を行う。計測される要因は、部屋１０１の内部のものに限定されることはなく、部屋１０１の外部のものであってもよい。例えば、計測の対象が気温という要因である場合には、部屋１０１の内部の気温のみならず、部屋１０１の外部の気温であってもよい。このため、計測ノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃは、部屋１０１の内部に設置するのみならず、部屋１０１の内部と外部との境界や部屋１０１の外部に設置することもできる。また、計測ノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃのそれぞれが同じ要因の計測を行なうことに限定されることはなく、例えば計測ノード１０２Ａは気温を計測し、計測ノード１０２Ｂは湿度を計測し、計測ノード１０２Ｃは照度を計測するように、計測ノードごとに計測される要因は異なっていてもよい。また、複数の計測ノードが計測する要因が同じであっても、計測ノードが配置される位置が異なっていてもよい。
【００１７】
計測ノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃのそれぞれは、計測の結果をネットワーク１０５にブロードキャストする。例えば、計測ノード１０２Ａは、気温を測定し、気温を表現するデータをネットワーク１０５にブロードキャストする。ブロードキャストを行なうことにより、ネットワーク１０５に接続された他の計測ノード１０２Ｂおよび１０２Ｃ、制御ノード１０３Ａ、１０３Ｂおよび１０３Ｃならびに制御装置１０４は計測ノード１０２Ａがブロードキャストしたデータを受信することができる。ただし、実際に受信するかどうかは個々の計測ノード、制御ノードおよび制御装置の設定による。また、パケットロスなどにより、受信できない場合もあり得る。
【００１８】
計測ノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃは、計測を繰り返し行い、計測の都度、計測の結果をブロードキャストして送信することもできる。また、計測の都度、計測の結果をブロードキャストして送信する代わりに、最新の計測の結果がそれよりも前の計測の結果と異なっている場合に、計測の結果をブロードキャストするようになっていてもよい。したがって、計測ノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃは、定期的にブロードキャストを行なってもよいし、不定期にブロードキャストを行なってもよい。必要に応じては、制御装置１０４から計測ノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃのそれぞれ、あるいは、全てに命令を送信し、この命令を計測ノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃが受信すると、計測を行い計測の結果を送信するようになっていてもよい。
【００１９】
制御ノード１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃのそれぞれは、制御装置１０４から送信される制御情報に従って、部屋１０１の環境状態に影響を与える。制御ノード１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃのそれぞれには、制御対象の機器が定まっており、それぞれの制御対象の機器は、制御ノード１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃのそれぞれの制御に従って動作する。制御対象の機器には、空調装置、換気扇、照明機器、給水器、ブラインド開閉器、窓の開閉器などの機器があり、それぞれの機器を動作させることにより、部屋１０１の環境状態に影響が及ぶ。例えば、空調装置を制御して動作させることにより、部屋１０１内の温度や湿度が変更される。外気と部屋１０１内の温度や湿度が異なっていれば、換気扇を動作させることにより、外気が取り入れられ温度や湿度が変更される。ブラインドを開閉すれば、外の光が部屋１０１内に差し込む量を制御でき、照度や照明の色温度を変化させることができ、また、赤外線が部屋１０１に入る量も制御できるので、部屋１０１内の気温を変化させることもできる。
【００２０】
また、制御ノード１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃの全てまたは一部は、制御対象の状態をブロードキャストしてもよい。例えば、ブラインドの開いている程度、換気扇の動作状況、給水器の有する水の水温などを測定した結果を表すデータをブロードキャストしてもよい。これにより、次に説明する制御装置１０４が制御対象の状態に関する情報を取得することができる。
【００２１】
制御装置１０４は、計測ノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃからブロードキャストされる計測の結果を受信する。計測の結果を受信すると、設定された部屋１０１内の環境状態と比較を行なう。この比較は、計測ノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃからブロードキャストされた計測の結果を受信する都度行なってもよいし、ある程度以上の計測の結果が受信されてから行なってもよい。例えば、全ての計測ノードからの計測の結果が受信され、全ての計測ノードによる計測の結果が揃うと、設定された部屋１０１内の環境状態と比較を行なうようになっていてもよい。
【００２２】
制御装置１０４は、比較を行なうと、比較の結果に応じて、制御ノード１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃに制御情報を送信する。例えば、制御ノード１０３Ａが温度計の機能を有しており、制御ノード１０３Ａが計測した結果が、部屋１０１内の設定された温度を超えていると、部屋１０１内の温度を下げるために、空調機器を動作させたり、換気扇を動作させたり、ブラインドを閉めたりするための制御情報を、それぞれの機器を制御対象とする制御ノード１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃに送信する。このとき、一度に複数の機器を動作させる場合があり、このとき所定の時間内（例えば、計測ノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃにより次の計測が行なわれるまでの時間内）に複数の数の制御情報が送信される。この場合、制御装置１０４は、複数の数の制御情報を、所定の時間内に分散させて送信する。例えば、所定の時間内に送信するべき制御情報の数によって、所定の時間の長さを除して得られる時間間隔で一つずつ制御情報を送信する。
【００２３】
このように、所定の時間内に制御情報を分散させて送信することにより、ネットワーク１０５の輻輳の発生などを抑制させることができ、パケットの消失などが抑制される。また、複数の制御情報が所定の時間内に一つの制御ノードに送信される場合、同時に複数の制御情報が送信される場合に比べて、制御ノードの負荷の上昇を抑制することができる。また、制御ノードによる電力消費量のピークを小さくさせることができる。
【００２４】
制御装置１０４は、プログラムを用いて実現することができる。すなわち、部屋１０１の環境状態を設定し、測定ノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃから測定の結果を受信し、設定された部屋１０１の環境情報と比較を行い、比較の結果に応じて制御ノード１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃの中の複数に所定の時間内に送信するために複数の数の制御情報を送信する際に、複数の数の制御情報を所定の時間内に分散させて送信するためのプログラムを計算機において動作させることにより実現することができる。
【００２５】
図２は、計算機の機能ブロック図を示す。計算機２０１は、ＣＰＵ２０２と、ＲＯＭ２０３と、ＲＡＭ２０５と、二次記憶２０４と、入出力Ｉ／Ｆ２０６と、ネットワークＩ／Ｆ２０７とを有し、これらがバス２０８により相互に接続されている。計算機２０１に電源が投入されると、例えばＣＰＵ２０２がＲＯＭ２０３の所定アドレスに格納されているプログラムを実行し、そのプログラムにより、二次記憶２０４に記憶された制御装置１０４を実現するためのプログラムが読み出され、ＲＡＭ２０５に展開され、ＣＰＵ２０２により実行がされる。この実行により、例えば、入出力Ｉ／Ｆ２０６を介してキーボードなどの入力機器により入力された部屋１０１の環境情報がＲＡＭ２０５に記憶され設定される。その後、ネットワークＩ／Ｆ２０７により、測定ノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃからブロードキャストして送信される測定の結果を受信し、ＲＡＭ２０５の所定のアドレスに記憶を行い、設定された部屋１０１の環境情報と比較がされる。比較の結果により、制御情報が生成され、ＲＡＭ２０５の所定のアドレスに記憶される。そして、ネットワークＩ／Ｆ２０７により、ＲＡＭ２０５の所定のアドレスに記憶された制御情報が制御ノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃのいずれか一つ以上に送信される。
【００２６】
図３は、制御装置１０４が行なう処理のフローチャートを示す。処理が開始すると、ステップＳ３０１の処理として、環境状態を設定する。上述したように入出力Ｉ／Ｆ２０６を介して環境状態を取得してＲＡＭ２０５に記憶する。環境状態は、ＲＯＭ２０３、二次記憶２０４あるいはネットワークＩ／Ｆ２０７などから読み取られてＲＡＭ２０５に記憶され、設定されてもよい。
【００２７】
ステップＳ３０２の処理として、計測の結果を受信する。上述したように、ネットワークＩ／Ｆ２０７により、測定ノード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃからブロードキャストして送信される測定の結果を受信し、ＲＡＭ２０５の所定のアドレスに記憶を行なう。ステップＳ３０３の処理として、ステップＳ３０２において受信した結果とステップＳ３０１において設定された環境状態を比較する。
【００２８】
ステップＳ３０４の処理として、ステップＳ３０３における比較の結果に応じて制御情報を生成する。制御情報の生成には、例えば、プロダクションシステムにおけるようにＩＦ−ＴＨＥＮルールを用いることができる。生成された制御情報は、ＲＡＭ２０５に記憶される。図４（ａ）は、生成された制御情報がＲＡＭ２０５に記憶されたデータにより形成されるキュー構造に記憶されている様子を示す。キュー４２１に、制御情報４２２、制御情報４２３、制御情報４２４および制御情報４２５が時間順４２６に従って記憶される。
【００２９】
ステップＳ３０５の処理として、ステップＳ３０４において生成された制御情報を送信する。このとき、複数の数の制御情報が送信される際には、複数の数の制御情報は、所定の時間内に分散して送信される。例えば、図４（ａ）のように。制御情報４２２、制御情報４２３、制御情報４２４および制御情報４２５の４つの制御情報が生成された場合には、これらの４つの制御情報がほぼ同時に送信されるのではなく、ひとつずつキュー４２１から取り出され、時間間隔を置いて送信される。時間間隔は同じであってもよいが、制御情報の送信の順序や送信の履歴に応じて変化するようになっていてもよい。例えば、ある制御ノード向けの制御情報が送信された場合に、その制御ノードの制御対象の機器が動作する場合に電力消費量が一時的に大きくなる場合には、次の制御情報の送信は、この電力消費量が一時的に大きくなってから平常状態になるのに必要な時間を待って行なわれるようになっていてもよい。したがって、送信された制御情報の内容、送信先により、次の制御情報が送信されるまでの時間間隔が決定されるようになっていてもよい。
【００３０】
ステップＳ３０６の処理として、制御装置１０４による処理を終了させるかどうかを判断する。例えば、制御装置１０４の停止時間になっているかどうかを判断する。もし、処理を終了させる必要がなければ、ステップＳ３０２の処理に戻る。
【００３１】
図１においては、制御装置１０４は一台だけがネットワーク１０５に接続されていたが、本実施形態の変形例として、複数の制御装置が一つのネットワークに接続されている例がある。図４（ｂ）は、ネットワーク４０５に二台の制御装置４０４、４１４が接続されている。制御装置４０４は、主に部屋４０１内の計測ノード４０２Ａ、４０２Ｂ、４０３Ｂおよび制御ノード４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃと通信を行い、制御装置４１４は、主に部屋４０２内の計測ノード４１２Ａ、４１２Ｂ、４１２Ｃと制御ノード４１３Ａ、４１３Ｂ、４１３Ｃと通信を行なう。しかし、部屋４０１と部屋４０２には同じネットワーク４０５が設置されているので、計測ノード４０２Ａ、４０２Ｂ、４０３Ｂがブロードキャストした計測の結果は、部屋４０２内の制御装置４１４も受信することができる。また、制御装置４０４が送信した制御情報のパケットは、部屋４０２内の制御ノードにも到達する場合がある。
【００３２】
そこで、このように、一つのネットワークに二台の制御装置が接続されている場合には、時間を区切り、例えば図４（ｃ）に示すように、時間ｔ１からｔ２までの間は制御装置４０４が制御情報を送信する時間とし、時間ｔ２からｔ３までの間は制御装置４１４が制御情報を送信する時間とし、時間ｔ３からｔ４までの間は制御装置４０４が制御情報を送信する時間とし、時間ｔ４からｔ５の間は制御装置４１４が制御情報を送信する時間とし、制御装置４０４と制御装置４１４が交互に制御情報を送信するようにする。このように交互に制御装置を送信する場合も、分散させて送信する場合に含むことができる。
【００３３】
以上のように、本実施形態においては、分散させて制御情報が送信されることにより、パケットの消失や機器の負荷の上昇を抑制することができる。
【００３４】
（実施形態２）
本発明の実施形態２として、将来の他の制御装置による制御情報の送信を予測して制御情報の送信を制御する環境制御システムについて説明する。
【００３５】
図５は、本発明の実施形態２に係る環境制御システムの構成の一例を示す。環境制御システム５００は、計測ノード５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃ、５０２Ｄ、５０２Ｅ、５０２Ｆと、制御ノード５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃ、５０３Ｄ、５０３Ｅ、５０３Ｆと、制御装置５０４Ａ、５０４Ｂとを有する。環境制御システム５００は、これらの計測ノード５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃ、５０２Ｄ、５０２Ｅ、５０２Ｆと、制御ノード５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃ、５０３Ｄ、５０３Ｅ、５０３Ｆと、制御装置５０４Ａ、５０４Ｂがネットワーク５０５を介して通信を行い、部屋５０１の環境状態を制御する。
【００３６】
なお、部屋５０１は、壁やカーテンなどを用いることにより、２つの部屋に分割することが可能であってもよい。例えば、計測ノード５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃと制御ノード５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃと制御装置５０４Ａとに対応する第１の部屋と、計測ノード５０２Ｄ、５０２Ｅ、５０２Ｆと制御ノード５０３Ｄ、５０３Ｅ、５０３Ｆと制御装置５０４Ｂとに対応する第２の部屋とに分割することが可能となっていてもよい。このように分割された場合、計測ノード５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃと制御ノード５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃと制御装置５０４Ａが第１の部屋の環境状態を制御し、計測ノード５０２Ｄ、５０２Ｅ、５０２Ｆと制御ノード５０３Ｄ、５０３Ｅ、５０３Ｆと制御装置５０４が第２の部屋の環境状態を制御することとなる。また、部屋５０１を分割しない場合には、計測ノード５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃ、５０２Ｄ、５０２Ｅ、５０２Ｆと、制御ノード５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃ、５０３Ｄ、５０３Ｅ、５０３Ｆと、制御装置５０４Ａ、５０４Ｂが部屋５０１の全体の環境状態を制御する。この場合、制御装置５０４Ａ、５０４Ｂのいずれかを停止してもよい。また、制御装置５０４Ａと制御装置５０４Ｂとの両方を動作させて、例えば互いに補完しあるいは競合して、制御を行なうようになっていてもよい。
【００３７】
部屋、環境状態の定義、また、計測ノード、制御ノードの数は実施形態１と同様である。また、制御装置は二台に限定されることはなく、任意の複数の台数がネットワーク５０５に接続されていてもよい。
【００３８】
計測ノード５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃ、５０２Ｄ、５０２Ｅ、５０２Ｆは、実施形態１と同様に、部屋５０１の環境状態を変化させる要因の計測を行い、計測の結果をネットワーク１０５にブロードキャストする。
【００３９】
制御ノード５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃ、５０３Ｄ、５０３Ｅ、５０３Ｆは、実施形態１と同様に、制御装置から送信される制御情報に従って、部屋５０１の環境状態に影響を与える。ただし、本実施形態では、図１と異なり、制御装置が複数台存在していてもよい。
【００４０】
制御装置５０４Ａ、５０４Ｂのそれぞれは、送受信部と、受信部と、受信履歴記憶部と、受信予測部とを有する。そこで、制御装置５０４Ａ、５０４Ｂを代表する制御装置５０４の機能ブロック図を図６に示す。すなわち、制御装置５０４は、送受信部６０１と、受信部６０２と、受信予測部６０１と、受信部６０２と、受信履歴記憶部６０３と、受信予測部６０４とを有する。
【００４１】
送受信部６０１は、計測ノード５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃ、５０２Ｄ、５０２Ｅ、５０２Ｆのいずれかまたは複数からブロードキャストされる計測の結果を受信し、設定された部屋５０１内の環境状態と比較を行い、比較の結果に応じて、複数の制御ノードに制御情報を繰り返し送信する。すなわち、送受信部６０１は、おおよそ実施形態１に係る環境制御システムの制御装置の動作を行なうことになる。
【００４２】
受信部６０２は、他の制御装置から送信される制御情報を受信する。例えば、制御装置５０４Ａの受信部は、制御装置５０４Ｂが送信する制御情報を受信し、制御装置５０４Ｂの受信部は、制御装置５０４Ａの送信する制御情報を受信する。一般に制御情報は、特定の制御ノード宛てに送信される場合があるが、この場合であっても、制御装置５０４Ａと制御装置５０４Ｂとは同じネットワーク５０５に接続されているので、ＯＳＩ参照モデルなどにおける物理層において自アドレスと異なるアドレス宛ての制御情報を受信することができる。そこで、受信部６０２は、物理層などデータを取得するようになっていてもよい。
【００４３】
受信履歴記憶部６０３は、受信部６０２での制御情報の履歴を記憶する。例えば、受信部６０２において制御情報が受信された時刻を、その制御情報を送信した制御装置の識別情報と関連付けて記憶する。制御装置の識別情報としては、制御装置のネットワーク５０５におけるアドレスを用いることができる。このアドレスは、制御装置のパケットに含まれる送信元のＩＰアドレスなどとして参照することができる。
【００４４】
受信予測部６０４は、受信履歴記憶部６０３に記憶された履歴に基づいて現在の時刻から所定の時間長にて区切られた時間間隔において受信部６０２により制御情報が受信される回数を予測する。例えば、現在の時刻が１５時３０分１５．０秒であるとし（以後の時刻の表示においては、時間を表す「１５時」を省略する）、所定の時間長が０．１秒であれば、受信予測部６０４は、３０分１５．０秒から３０分１５．１秒までの時間区間において受信部６０２により制御情報が受信される回数を予測し、また、３０分１５．１秒から３０分１５．２秒までの時間区間において受信部６０２により制御情報が受信される回数を予測する。また、必要に応じて、さらに３０分１５．２秒から３０分１５．３秒までの時間区間において受信部６０２により制御情報が受信される回数を予測する。また、さらにその後の０．１秒の時間区間において受信部６０２により制御情報が受信される回数を予測してもよい。現在からどれだけの時間区間について予測するかは適宜設定される。なお、所定の時間長にて区切られた時間間隔において受信部６０２により制御情報が受信される回数を予測する方法の例については後述する。
【００４５】
本実施形態において、送受信部６０１は、受信予測部６０４により現在の時刻から所定の時間長の時間区間によりも、将来の時間区間において受信部６０２により制御情報が受信されると予測される回数が少ない場合に、その将来の時間区間に制御情報を送信する。例えば、３０分１５．０秒から３０分１５．１秒までの時間区間において、受信部６０２により制御情報が受信されると予測される回数が１０であり、３０分１５．１秒から３０分１５．２秒までの時間区間において、受信部６０２により制御情報が受信されると予測される回数が５であれば、送受信部６０１は、３０分１５．１秒から３０分１５．２秒までの時間区間において制御情報を送信する。現在の時刻から所定の時間調の時間区間である３０分１５．０秒から３０分１５．１秒までの時間区間よりも、将来の時間区間である３０分１５．１秒から３０分１５．２秒までの時間区間において受信部６０２により制御情報が受信されると予測される回数が少ないからである。現在の時刻から所定の時間長の時間区間によりも、将来の時間区間において受信部６０２により制御情報が受信されると予測される回数が少ない場合に、その将来の時間区間に制御情報を送信することにより、現在の時刻から所定の時間長の時間区間に制御情報を送信し、複数の制御装置が同じ時間区間に制御情報を送信することが発生する確率を小さくすることができる。
【００４６】
また、送受信部６０１は、受信予測部６０４により現在の時刻から所定の時間長の時間区間よりも、将来の時間区間において、受信部６０２により制御情報が受信される回数が最も少ないと予測される時間区間に制御情報を送信するようになっていてもよい。例えば、３０分１５．０秒から３０分１５．１秒までの時間区間において、受信部６０２により制御情報が受信されると予測される回数が１０であり、３０分１５．１秒から３０分１５．２秒までの時間区間において、受信部６０２により制御情報が受信されると予測される回数が５であり、３０分１５．２秒から３０分１５．３秒までの時間区間において、受信部６０２により制御情報が受信されると予測される回数が６であり、３０分１５．３秒から３０分１５．４秒までの時間区間において、受信部６０２により制御情報が受信されると予測される回数が２であれば、３０分１５．３秒から３０分１５．４秒までの時間区間において制御情報を送信する。このように最も回数が少ないと予測される時間区間に制御情報を送信することにより、複数の制御装置が同じ時間区間に制御情報を送信することが発生する確率をさらに小さくすることができる。
【００４７】
また、送受信部６０１は、受信予測部６０４により現在の時刻から所定の時間長の時間区間よりも、将来の時間区間において受信部６０２により制御情報が受信されると予測される回数が最も少ない時間間隔が複数存在する場合には、制御情報を送信する時間区間をランダムに選択するようになっていてもよい。例えば、３０分１５．０秒から３０分１５．１秒までの時間区間において、受信部６０２により制御情報が受信されると予測される回数が１０であり、３０分１５．１秒から３０分１５．２秒までの時間区間において、受信部６０２により制御情報が受信されると予測される回数が２であり、３０分１５．２秒から３０分１５．３秒までの時間区間において、受信部６０２により制御情報が受信されると予測される回数が６であり、３０分１５．３秒から３０分１５．４秒までの時間区間において、受信部６０２により制御情報が受信されると予測される回数が２であれば、３０分１５．１秒から３０分１５．２秒までの時間区間に制御情報を送信するか、３０分１５．３秒から３０分１５．４秒までの時間区間に制御情報を送信するかは、例えば乱数を発生させて２で割った余りが０か１であるかによって選択する。これにより、受信部６０２により制御情報が受信されると予測される回数が最も少ない時間間隔が複数存在する場合に、現在の時刻から最も近い時間区間に制御情報を送信する場合よりも、同じ時間区間に他の制御装置が制御情報を送信することが発生する確率を、より小さくすることができる。
【００４８】
図７は、本実施形態に係る制御装置が行なう処理のフローチャートを示す。また、本実施形態に係る制御装置は、図３に示される処理も平行ないし並列して行なうことができる。この処理が開始すると、ステップＳ７０１の処理として、受信部６０２が制御情報を受信するまで待つ。例えば、制御情報が受信されると割り込み信号が発生するように設定し、割り込み信号が発生すると図７のフローチャートを実行するプロセスが起動するように設定しておく。
【００４９】
ステップＳ７０２の処理として、制御情報がステップＳ７０１において受信されたので、受信履歴記憶部６０３により、制御情報の受信の履歴を記憶する。例えば、受信時刻を送信元の制御情報の識別情報と関連付けて記憶する。受信時刻は、例えば、制御装置を実現する計算機のタイマの値を読み取ることにより取得できる。
【００５０】
図８（Ａ）は、受信履歴記憶部６０３が、制御情報の受信の履歴を記憶するためにＲＡＭや二次記憶を用いて記憶するテーブルの一例を示す。例えば、１３分１６．４５秒に１９２．１６８．１０．５が送信した制御情報が受信部６０２により受信されたことを示している。
【００５１】
ステップＳ７０３の処理として、制御情報が受信される回数を時間区間ごとに予測することを、受信予測部６０４により行なう。図８（Ｂ）は、制御情報が受信される回数を時間区間ごとに予測するために用いるデータ構造の一例を示す。この例では、図８（Ａ）に例示される制御情報の受信の履歴から、送信元アドレス毎に、制御情報が受信される平均の時間間隔と、最後に制御情報が受信された時刻を記憶している。例えば、１９２．１６８．１９．７５のＩＰアドレスを有する制御装置から、平均して２１５ミリ秒ごとに制御情報が受信され、最後に１９２．１６８．１９．７５のＩＰアドレスを有する制御装置から制御情報を受信した時刻が１３分１７．２０秒であることが示されている。
【００５２】
そこで、受信予測部６０４は、１９２．１６８．１９．７５のＩＰアドレスを有する制御装置から、１３分１７．２０秒から２１５ミリ秒後に制御情報が受信され、１３分１７．２０秒から４３０ミリ秒後に制御情報が受信され、一般にｎを１以上の自然数とした場合、１３分１７．２秒から２１５×ｎミリ秒後に制御情報が受信されると予測する。同様に、１９２．１６８．７．１０３のＩＰアドレスを有する制御装置から、１３分１７．０３秒から３０２×ｎミリ秒後に制御情報が受信され、１９２．１６８．１０．５のＩＰアドレスを有する制御装置から、１３分１７．２５秒から１０５×ｎミリ秒後に制御情報が受信されると予測する。
【００５３】
そこで、受信予測部６０４は、図９のように現在との時間差が例えば１００ミリ秒、２００ミリ秒、３００ミリ秒、４００ミリ秒および５００ミリ秒の値を有するテーブルのデータ構造をＲＡＭなどに設け、現在から１００ミリ秒後までの時間区間、現在から１００ミリ秒後から２００ミリ秒後までの時間区間、現在から２００ミリ秒後から３００ミリ秒後までの時間区間、現在から３００ミリ秒後から４００ミリ秒後までの時間区間、現在から４００ミリ秒後から５００ミリ秒後までの時間区間に、制御情報が受信される回数を、１３分１７．２秒から２１５×ｎミリ秒、１３分１７．０３秒から３０２×ｎミリ秒および１３分１７．２５秒から１０５×ｎミリ秒におけるｎを１から順に増やしながら計算し、該当する時間区間の予測受信回数を１ずつ増加させ、時間区間における予測受信回数を求める。
【００５４】
ステップＳ７０４の処理として、制御情報の送信をスケジューリングする。例えば、送信するべき制御情報がキューに保持されているとすると、図９を参照すると、現在から１００ミリ秒後までの時間区間よりも、現在から１００ミリ秒後から２００ミリ秒後までの時間区間における予測受信回数の値が小さいので、現在から１００ミリ秒後から２００ミリ秒後までの時間区間に制御情報を送信するようにする。また、送信するべき制御情報がキューに保持されていない場合には、制御情報が生成されたときに送信するべき時刻を決定する。
【００５５】
ステップＳ７０５の処理として、ステップＳ３０６のように、制御装置５０４Ａ、５０４Ｂによる処理を終了させるかどうかを判断する。もし、処理を終了させる必要がなければ、ステップＳ７０１の処理に戻る。
【００５６】
なお、受信予測部６０４は、計測ノード５０２Ａなどが計測の結果をブロードキャストする平均の時間間隔と最後にブロードキャストした時刻を、計測ノード５０２ＡなどのＩＰアドレスと関連付けて求め、時間区間ごとに、他の制御装置から制御情報が受信される回数を予測してもよい。制御装置は、計測ノードの測定結果を受信した後に、制御情報を生成するからである。
【００５７】
以上のように、本実施形態によれば、制御情報の受信回数を時間区間ごとに予測するので、ネットワークの輻輳の発生を防止することができ、制御情報が集中して送信されることが抑制され、パケットの消失や機器の負荷の上昇を抑制することができる。これにより、ネットワークのトポロジーなどを簡略化することができ、自律的な環境制御を低いコストで行うことができる。
【００５８】
なお、以上において、制御装置が制御情報を送信する場合について説明したが、計測ノードや制御ノードが他の計測ノードや制御ノードがブロードキャストした計測の結果を受信し、現在の時刻から所定の時間長の時間区間において他の計測ノードがブロードキャストする計測の結果が受信される回数がより少ない場合に、将来の時間区間に計測の結果をブロードキャストする構成も上述の説明から得ることができる。
【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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【図８】
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【図９】
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