JP6156794B2

JP6156794B2 - 負荷制御システム

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Publication number: JP6156794B2
Application number: JP2013074646A
Authority: JP
Inventors: 雅裕長田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: JP2014200004A; TW201448668A; TWI501700B; WO2014155936A1

Description

本発明は、負荷制御システム、特に負荷のオン及びオフを直接制御する負荷制御装置と集中制御装置との間で信号の送受信を電波による無線通信を介して行う、非住宅施設に適する負荷制御システムに関する。

近年、工場、オフィス、商業施設などの非住宅施設において、照明装置などの負荷のオン及びオフを離れた場所から遠隔操作したり、負荷のオン又はオフ状態を離れた場所でモニタしたりする負荷制御システムが実用化されつつある。負荷の近傍に設置され、負荷のオン及びオフを直接制御する負荷制御装置は、集中制御装置との間で信号の送受信を行うために、ＣＰＵなどで構成された制御回路や通信回路などの電子回路が設けられている。非住宅施設を新築する場合には、集中制御装置と個々の負荷制御装置の間を有線接続することが可能である。それに対して、既存の非住宅施設において、機械的な開閉接点を備えた例えばタンブラースイッチなどの負荷制御スイッチを、電子回路を備えた負荷制御装置に置き換える場合、配線処理を簡略化するため、負荷制御装置と集中制御装置との間の信号の送受信に、電波による無線通信が利用される。

このような負荷制御装置と集中制御装置との間で電波による無線通信を行う場合、法規制により無線通信装置のパワーを一定値以上に大きくすることはできず、無線通信可能な距離は数１０ｍ以下に限定される。そのため、非住宅施設が広大な場合、集中制御装置に接続された１つの無線通信装置だけでは非住宅施設の随所に設置された全ての負荷制御装置と電波による無線通信を行うことができず、一定の距離を隔てて複数の無線通信装置が設置される。また、法規制により使用可能な周波数に制限があり、これら複数の無線通信装置と負荷制御装置との間の通信に用いられる無線周波数は同一である。各無線通信装置を同期して駆動させるために、各無線通信装置と集中制御装置とは有線接続され、集中制御装置から各無線通信装置に対して同期信号が送信される。各無線通信装置は、それぞれ１又は複数の負荷制御装置との間であらかじめ主従関係が設定されており、各負荷制御装置は主従関係が設定された特定の無線通信装置との間だけで無線通信を行う。

集中制御装置は、非住宅施設内に設置されている多数の照明装置などの負荷の状態を集中して管理し、表示するために、各負荷制御装置から、それらに接続されている負荷がオン状態であるのかそれともオフ状態であるのかを示すデータを収集しなければならない。集中制御装置と個々の負荷制御装置とが有線接続されている場合は、集中制御装置は個々の負荷制御装置に対して常時ポーリングを行うことができる。ところが、集中制御装置と個々の負荷制御装置とが無線通信装置を介して電波による無線で接続されている場合は、個々の負荷制御装置に対して常時ポーリングを行うと、その他の信号の通信ができなくなってしまう。従って、通常動作では、集中制御装置は個々の負荷制御装置に接続されている負荷の状態を記憶しておき、負荷の状態が変化したときだけ、負荷制御装置から無線通信装置を介して集中制御装置に負荷状態変化通知信号が送信される。

ところで、非住宅施設においては、電源設備の保守などのために一斉停電が行われる。電源が復旧した場合に、集中制御装置は、すみやかに各負荷の状態に関するデータ（負荷状態通知信号）を取得して負荷状態を表示させたいのであるが、電源復旧と同時に各負荷制御装置が無線通信装置に対して負荷状態通知信号の送信を開始すると、電波が互いに衝突してしまい負荷状態通知信号を受信することができない。また、無線通信ができなかった場合に、複数の負荷制御装置で負荷状態通知信号などの再送信を開始するタイミングが同期している場合は、それらの負荷制御装置に関しては永久に負荷状態通知信号などを取得することができない。

なお、戸建て住宅用の無線通信による照明制御システムに関して、各子機から親機への返信信号が衝突しないようにする技術は特許文献１に記載されている。

特開２００９−２６１００９号公報

本発明は、上記従来例の問題を解決するためになされたものであり、非住宅施設の照明装置などの負荷制御に適する負荷制御システムであって、負荷制御装置と集中制御装置との間でデータの送受信を電波による無線通信を介して行うものにおいて、電源投入時に、各負荷の状態に関するデータ（負荷状態通知信号）を確実に取得すると共に取得する時間を短縮することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る負荷制御システムは、
複数の負荷の状態を把握し管理する集中制御装置と、
前記複数の負荷のうち１又は複数の負荷のオン又はオフを直接制御すると共に、電波による無線通信を介して前記負荷の状態に関する負荷状態通知信号を送信する複数の負荷制御装置と、
前記集中制御装置と有線接続され、前記複数の負荷制御装置のうちあらかじめ主従関係が設定された複数の負荷制御装置との間で電波による無線通信を介して信号の送受信を行う、複数の無線通信装置を備え、
前記無線通信装置は、それぞれ前記集中制御装置から送信される同期信号に基づいて互いに同期して動作しており、
前記負荷制御装置は、それぞれ前記無線通信装置からそれぞれ送信される同期信号に基づいて互いに同期して動作しており、
前記無線通信装置の電源投入後、前記無線通信装置は、それぞれ前記主従関係が設定された複数の負荷制御装置に対して１台ずつ、負荷状態取得信号を送信し、
前記負荷状態取得信号を受信した負荷制御装置は、その負荷制御装置が制御する負荷の状態を示す負荷状態通知信号を主従関係が設定された無線通信装置に送信し、
前記負荷状態通知信号を受信した無線通信装置は、前記有線接続を介して前記集中制御装置に受信した前記負荷状態通知信号を送信し、
前記無線通信装置は、前記負荷制御装置に対して所定の周期でビーコンを送信しており、あるビーコンから、次のビーコンまでの前記所定の周期で定義されるフレームが、前記負荷状態取得信号及び前記負荷状態通知信号よりも長い複数のタイムスロットに分割されており、
前記無線通信装置は、
前記フレームの全スロットに、前記主従関係が設定された複数の負荷制御装置との通信スロットを重複しないようにランダムに配置し、
前記負荷状態取得信号を送信した後、前記所定の周期内に前記主従関係が設定された複数の負荷制御装置の全てから前記負荷状態通知信号を取得できなかったときは、次のフレームの全スロットに、前記負荷状態通知信号を取得できなかった負荷制御装置との通信スロットを重複しないように再度ランダムに配置して、前記負荷状態取得信号を再送信することを特徴とする。

前記無線通信装置は、それぞれ、あらかじめ設定された順番に基づいて、前記ビーコンを送信するスロットが重複しないようにオフセットされていることが好ましい。

前記無線通信装置は、それぞれ、あらかじめ設定された順番に基づいて、前記負荷状態取得信号を送信するフレームが重複しないようにオフセットされていることが好ましい。

または、前記無線通信装置は、それぞれ、前記負荷状態取得信号を送信するフレームが重複していることが好ましい。

前記無線通信装置は、それぞれ、前記主従関係が設定された複数の負荷制御装置のうちいずれかの負荷制御装置に対して規定回数の前記負荷状態取得信号を再送信しても前記負荷状態通知信号を取得できなかったときは、前記集中制御装置に対してその負荷制御装置は不在であることを示す不在信号を送信することが好ましい。

前記無線通信装置は、それぞれ、前記規定回数に達する前に、前記主従関係が設定された複数の負荷制御装置の全てから前記負荷状態通知信号を取得できたときでも、前記規定回数のフレームまでは、通常動作に移行しないことが好ましい。

前記無線通信装置が送信する前記ビーコンは、負荷状態変化通知許可信号又は負荷状態変化通知禁止信号を含み、
前記無線通信装置は、電源が投入されてから、前記主従関係が設定された複数の負荷制御装置の全てから前記負荷状態通知信号を取得するか又は規定回数の前記負荷状態取得信号を再送信するまでは、前記ビーコンに前記負荷状態変化通知禁止信号を含めて送信し、その後は前記負荷状態変化通知許可信号を含めて送信し、
前記負荷制御装置は、前記負荷状態変化通知許可信号を受信するまでは、その負荷制御装置が制御する負荷の状態が変化しても前記負荷状態変化通知信号を送信しないことが好ましい。

前記負荷状態変化通知許可信号を受信した前記負荷制御装置は、その負荷制御装置が制御する負荷の状態が変化したときに、キャリアセンスにより前記無線通信装置が送信しているか否かを確認し、電波が送信されていないスロットを利用して前記負荷状態変化通知信号を送信することが好ましい。

前記負荷制御装置は、その電源が投入された後に、前記負荷状態変化通知許可信号を受信したときは、ランダムなスロット数の遅延時間後に、キャリアセンスにより前記無線通信装置が送信しているか否かを確認し、電波が送信されていないスロットを利用して起動通知信号を送信し、
前記無線通信装置は、前記主従関係が設定された複数の負荷制御装置のいずれかから前記起動通知信号を受信したときは、前記いずれかの手法により前記負荷状態通知信号を取得することが好ましい。

本発明によれば、例えば非住宅施設の電源が投入されたときに、各負荷制御装置からその負荷制御装置が制御する負荷の状態を示す負荷状態通知信号を送信するのではなく、無線通信装置から負荷状態取得信号を受信した負荷制御装置のみが負荷状態通知信号を送信するので、無線送信された負荷状態通知信号同士が衝突する可能性が低減され、集中制御装置は短時間のうちに各負荷についての負荷状態通知信号を取得することができる。

本発明の一実施形態に係る負荷制御システムの構成を示すブロック図。上記負荷制御システムに用いられる２線式負荷制御装置の構成を示すブロック図。上記負荷制御システムにおける無線通信装置と負荷制御装置の間での無線通信の基本動作を示す概念図。上記負荷制御システムにおける無線通信装置と負荷制御装置の間での無線通信の変形例の動作を示す概念図。上記負荷制御システムにおける無線通信装置と負荷制御装置の間での無線通信において複数の負荷制御装置からの信号が衝突した場合の動作を示す概念図。上記負荷制御システムにおける無線通信装置と負荷制御装置の間での無線通信の他の変形例の動作を示す概念図。上記負荷制御システムにおける無線通信装置と負荷制御装置の間での無線通信において、負荷制御装置の電源投入が無線通信装置の電源投入よりも遅れた場合の動作を示す概念図。上記負荷制御システムにおける無線通信装置と負荷制御装置の間での無線通信において、負荷制御装置の電源投入が無線通信装置の電源投入よりも遅れた場合の変形例の動作を示す概念図。

本発明の一実施形態に係る負荷制御システムについて説明する。図１は、本実施形態に係る負荷制御システムの全体構成を示す。この負荷制御システムは、工場、オフィス、商業施設などの非住宅施設に設置され、照明装置などの負荷のオン及びオフを離れた場所から遠隔操作したり、負荷のオン又はオフ状態を離れた場所でモニタしたりするシステムである。負荷制御システムは、例えば分電盤などに設置され、複数の負荷の状態を把握し管理する集中制御装置１と、集中制御装置１と有線接続された複数の無線通信装置２，３・・・と、複数の負荷制御装置２１，２２・・・で構成されている。各無線通信装置２，３・・・は、あらかじめ主従関係が設定された複数の負荷制御装置２１，２２・・・との間で電波による無線通信を介して信号の送受信を行うように設定されている。

集中制御装置１は、各無線通信装置２，３・・・との間で、有線ケーブルを介して所定の信号の送受信を行う伝送ユニット１１と、所定の又は任意の制御命令を入力したり、所定の情報を表示したりする入出力装置１２と、負荷制御装置２１，２２・・・に接続されている負荷１２１，１２２・・・の状態（オン状態かオフ状態か）を一括表示する表示盤１３などで構成されている。１つの負荷制御装置２１，２２・・・に１つの負荷１２１，１２２・・・を接続するだけでなく、例えば、負荷制御装置３３のように複数の負荷１３３ａ，１３３ｂが接続されていてもよい。複数の負荷が接続されている負荷制御装置３３は、それら複数の負荷１３３ａ，１３３ｂのオン及びオフを一括制御してもよいし、複数の負荷１３３ａ，１３３ｂのオン及びオフを個別に制御してもよい。なお、後者の場合は、負荷制御装置３３は開閉部を複数有しているものとする。特に図持していないが、無線通信装置２，３・・・は、負荷制御装置との間で電波により無線通信を行う無線通信回路と、ＣＰＵやメモリなどで構成された制御部と、伝送ユニット１１との間で有線通信を行う有線通信回路などで構成されている。なお、集中制御装置１から、無線通信装置２，３・・・を介して負荷制御装置２１，２２・・・に対して負荷１２１，１２２・・・をオン又はオフさせる制御信号を送信できることは言うまでもない。

負荷制御装置２１〜２５は、図中左側の無線通信装置２との間で、あらかじめ主従関係が設定されており、負荷制御装置３１〜３５は、図中右側の無線通信装置３との間で、あらかじめ主従関係が設定されているものとする。仮に、負荷制御装置２２は、右側の無線通信装置３との間で電波による無線通信が可能な距離にあるとしても、左側の無線通信装置２との間で主従関係が設定されているため、右側の無線通信装置３とは無線通信を行わない。他の負荷制御装置に関しても同様である。以下の説明において、無線通信装置２，３・・・は、集中制御装置１から送信される同期信号に基づいて互いに同期して動作しており、負荷制御装置２１，２２・・・は、無線通信装置２，３・・・から送信される同期信号に基づいて互いに同期して動作しているものとする。

図２は、上記、負荷制御装置２１，２２・・・として用いられる部品としての負荷制御装置２００のブロック構成を示す。この負荷制御装置２００はいわゆる２線式配線用のものであり、例えばリレー式スイッチ素子などで構成された開閉部２０３と電流変成器２０４の一次巻線の直列回路が、商用電源２０１と負荷２０２に対して直列に接続される。開閉部２０３の両端子には、負荷２０２がオフ状態のときに、制御部２０５や無線通信部２０７の駆動電力を確保するためのオフ電源部２１０が接続されている。また、電流変成器２０４の二次巻線には、負荷２０２がオン状態のときに制御部２０５や無線通信部２０７の駆動電力を確保するためのオン電源部２２０が接続されている。２線式の負荷制御装置２００では、負荷２０２がオフの状態であっても、商用電源２０１から負荷２０２を介してオフ電源部２１０に負荷２０２がオンしない程度の微弱電流が流れている。オフ電源部２１０は、負荷２０２がオフ状態のときに流れる交流電流を整流回路２１１で整流し、定電圧回路２１２によりＣＰＵなどを駆動させるための１．５〜６Vの直流定電圧に変換して出力する。オン電源部２２０は、電流変成器２０４の二次巻線に流れる交流電流をダイオードブリッジなどで構成された整流回路２２１で整流し、昇圧／降圧回路で昇圧又は降圧した後、定電圧回路２２３により１．５〜６Vの直流定電圧に変換して出力する。なお、電流変成器２０４の二次巻線に発生する電圧は、電流変成器２０４の一次巻線のインピーダンスと負荷電流によって決定されるため、負荷制御装置２００に接続される負荷２０２のインピーダンスによっては、電流変成器２０４の二次巻線に発生される電圧を昇圧する場合もあり得る。

制御部２０５は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成された制御回路であり、ユーザによって操作される、例えば押釦スイッチなどの操作部２０６からの操作情報に基づいて開閉部２０３の開閉を制御し、それによって負荷２０２のオン及びオフを制御する。制御部２０５は、どの無線通信装置との間で無線通信を行うのか、また、その無線通信装置にとって自分は何番目の負荷制御装置であるのかなどの情報を記憶している。無線通信部２０７は、指定された無線通信装置との間で、電波による無線双方向通信を行う。

次に、本実施形態における無線通信装置と負荷制御装置との間の無線通信に関して説明する。以下の説明は、非住宅施設の電源が投入されたときに集中制御装置が各負荷の状態に関するデータ（負荷状態通知信号）を取得するための通信であり、その後に負荷の状態が変化したことに関するデータ（負荷状態変化通知信号）を送受信する通常動作とは異なる。説明を簡単にするため、無線通信装置２，３のみが集中制御装置１と有線接続されており、無線通信装置２には負荷制御装置２１〜２５のみが接続され、無線通信装置３には負荷制御装置３１〜３５のみが接続されているものとする。無線通信装置２，３には、集中制御装置１からの信号に重畳させて電力が供給される。一方、各負荷制御装置２１〜３５は集中制御装置１から離れた場所に設置されているため、集中制御装置１とは異なる電源から電力が供給される場合もあり得るが、ここでは同じ電源から電力が供給されるものとして説明する。

図３は、集中制御装置１が各負荷１２１，１２２・・・の負荷状態通知信号を取得するために、無線通信装置２，３・・・と負荷制御装置２１，２２・・・の間で行われる無線通信の基本動作を示す。無線通信装置２，３は、負荷制御装置に対して所定の周期でビーコンＢを送信しており、あるビーコンＢから、次のビーコンＢまでの所定の周期で定義されるフレームが、後述する負荷状態取得信号及び上記負荷状態通知信号よりも長い複数のタイムスロットに分割されている。なお、作図上１フレームを１１スロットに分割しているが、１フレームの長さ及びスロット数は特に限定されない。

上記のように、無線通信装置２，３及び負荷制御装置２１〜３５は同期して動作しており、各無線通信装置２，３は、あらかじめ設定された順番に基づいて、ビーコンを送信するスロットが重複しないようにオフセットされている。例えば、無線通信装置２が１フレームの最初のスロットでビーコンを送信すると、無線通信装置３は１フレームの２番目のスロットでビーコンを送信する。また、無線通信装置２，３は、あらかじめ設定された順番に基づいて、負荷状態取得信号を含むビーコンを送信するフレームが重複しないようにオフセットされている。例えば、無線通信装置２が電源投入後の１フレームで負荷状態取得信号を含むビーコンを送信すると、無線通信装置３は次のフレームで負荷状態取得信号を含むビーコンを送信する。

無線通信装置２，３は、その電源投入後、あらかじめ主従関係が設定された複数の負荷制御装置２１〜３５に対して１台ずつ、負荷状態取得信号を送信する。図３では、最初のフレームの最初のスロットにおいて、無線通信装置２から負荷状態取得信号を含むビーコンが送信される。この基本動作では、無線通信装置２，３がビーコンを送信するスロット及び負荷状態取得信号を含むビーコンを送信するフレームが重複しないようにオフセットされているので、無線通信装置２がそれに対して主従関係が設定されている負荷制御装置２１〜２５との間で電波による無線通信を行っている間、他の無線通信装置３に対して主従関係が設定されている負荷制御装置３１〜３５は、無線通信を行わない。そのため無線通信の電波同士が衝突することはなく、集中制御装置１は、確実に全ての負荷制御装置２１〜３５から負荷状態通知信号を取得することができる。但し、無線通信装置及び負荷制御装置の設置台数が多くなればなるほど、負荷状態通知信号の取得に要する時間が長くなる。

図４に示す変形例では、無線通信装置２，３は、１フレームの全スロットに、主従関係が設定された複数の負荷制御装置２１〜２５との通信スロットを重複しないようにランダムに配置している。この場合、複数（例えば２台）の無線通信装置から、同時に負荷状態取得信号の送信を可能にする。実際のところ、１フレームに含まれるスロット数は、１台の無線通信装置と主従関係にある負荷制御装置の数よりも多いので、無線通信に使用されていないスロットも多数存在する。異なる複数の無線通信装置とそれらと主従関係にある負荷制御装置同士では通信スロットが重複することはあり得るが、その確率は低い。また、仮に、通信スロットが重複し、負荷状態通知信号を取得できなかったとしても、負荷状態通知信号を取得できなかった負荷制御装置との通信スロットを重複しないように再度ランダムに配置して、負荷状態取得信号を再送信すればよい。

図５は、無線通信装置２と３が同じフレームで負荷状態取得信号を含むビーコンを送信し、通信スロットが重複した場合の一例を示す。図５では、無線通信装置２と負荷制御装置２３の通信スロットと無線通信装置３と負荷制御装置３１の通信スロットとが重複し、また、無線通信装置２と負荷制御装置２５の通信スロットと無線通信装置３と負荷制御装置３５の通信スロットとが重複している。負荷状態取得信号を含むビーコンを再送信する次のフレームでは、無線通信装置２と負荷制御装置２３と２５の通信スロットが、また無線通信装置３と負荷制御装置３１と３５の通信スロットが、それぞれシャッフルされている。このように、負荷状態取得信号を含むビーコンを再送信するたびに無線通信装置と負荷制御装置の通信スロットをシャッフルすることにより、通信スロット同士が重複する可能性が徐々に少なくなる。また、負荷状態通知信号を取得した負荷制御装置に対しては負荷状態取得信号を再送信しないので、負荷状態取得信号を含むビーコンの再送信のたびに空きスロット数が増え、通信スロットが重複する可能性がさらに少なくなる。

また、無線通信装置２，３は、いずれかの負荷制御装置に対して規定回数の負荷状態取得信号を再送信しても負荷状態通知信号を取得できなかったときは、集中制御装置１に対してその負荷制御装置は不在であることを示す不在信号を送信する。例えば、負荷制御装置自体に問題がある場合や、無線通信装置と負荷制御装置との間の通信状態に異常がある場合、不在信号を送信することによって、集中制御装置１側で、当該負荷制御装置に異常が発生していることを把握することができる。

また、無線通信装置２，３は、規定回数に達する前に、主従関係が設定された複数の負荷制御装置の全てから負荷状態通知信号を取得できたときでも、規定回数のフレームまでは、通常動作に移行しないように構成されていてもよい。それによって、全ての無線通信装置と負荷制御装置が同時に通常動作に移行するので、制御プログラムを簡素化することができる。また、いずれかの無線通信装置において、主従関係が設定された負荷制御装置の全ての負荷状態通知信号が取得できた場合、その無線通信装置と負荷制御装置との間では、負荷状態の変化を示す負荷状態変化通知信号を送受信する通常動作に移行可能である。ところが、他の無線通信装置と負荷制御装置との間で負荷状態通知信号の取得が完了していないときに負荷状態変化通知信号がランダムに送信されれば、他の無線通信装置と負荷制御装置との間の通信と衝突する可能性がある。また、それを防止するために、制御プログラムが複雑になる。このように、規定回数のフレームまでは通常動作に移行しないように設定することにより、通信の衝突を回避すると共に、制御プログラムを簡素化することができる。

図６は、例えば無線通信装置２について、それらと主従関係にある全ての負荷制御装置２１〜２５から負荷状態通知信号が取得できた場合を示す。無線通信装置２，３から送信されるビーコンに、負荷状態変化通知信号の送信を許可又は禁止する信号を含めて送信される。例えば、無線通信装置は、電源が投入されてから、主従関係が設定された全ての負荷制御装置から負荷状態通知信号を取得するか又は規定回数の負荷状態取得信号を含むビーコンを再送信するまでは、ビーコンに負荷状態変化通知禁止信号を含めて送信し、その後は負荷状態変化通知許可信号を含めて送信する。図６では、無線通信装置２が２つ目のビーコンＢを送信するときには、無線通信装置３は主従関係が設定された全ての負荷制御装置３１〜３５からの負荷状態通知信号の取得を完了していないので、２つ目のビーコンＢには負荷状態変化通知禁止信号が含められる。負荷制御装置２１〜２５は、負荷状態変化通知許可信号（図中３つ目のビーコンＢ）を受信するまでは、その負荷制御装置が制御する負荷の状態が変化しても負荷状態変化通知信号を送信しない。その間に、例えば負荷制御装置２３に接続されている負荷の状態が、例えばオンからオフに変化したとする。この時点では、負荷制御装置２３は負荷状態変化通知信号を送信しない。一方、無線通信装置２が３つ目のビーコンＢを送信するときには、無線通信装置３が全ての負荷制御装置３１〜３５からの負荷状態通知信号の取得を完了しているので、３つ目のビーコンＢには負荷状態変化通知許可信号が含められる。負荷状態変化通知許可信号を受信した負荷制御装置２３は、その負荷制御装置が制御する負荷の状態が変化しているので、キャリアセンスによりいずれかの無線通信装置２，３が負荷状態取得信号を含むビーコンを送信しているか否かを確認し、電波が送信されていないスロットを利用して負荷状態変化通知信号を送信する。それによって、他の無線通信装置と負荷制御装置との間での負荷状態通知信号の取得を妨害することなく、集中制御装置１に対して負荷状態の変化を通知することができる。

図７は、無線通信装置２，３の電源投入よりも後から負荷制御装置２１〜３５の電源投入がなされた場合を示す。無線通信装置２，３に電源が投入されると、無線通信装置２，３は、上記の手順に従って負荷制御装置２１〜３５からの負荷状態通知信号を取得しようとする。ところが負荷制御装置２１〜３５には電源が投入されておらず、起動していないので、負荷制御装置２１〜３５からは負荷状態通知信号が送信されない。その後、負荷制御装置２１〜３５に電源が投入され、起動されたとする。負荷制御装置２１〜３５への電源投入が、負荷状態取得信号を含むビーコンを規定回数だけ再送信し終わる前であれば、無線通信装置２，３から送信されるビーコンＢには負荷状態取得信号が含まれる。また、負荷制御装置２１〜３５への電源投入が、負荷状態取得信号を含むビーコンを規定回数だけ再送信し終わった後であれば、無線通信装置２，３から送信されるビーコンＢには負荷状態変化通知許可信号が含まれる。負荷制御装置２１〜３５は、その電源が投入された後に、負荷状態取得信号又は負荷状態変化通知許可信号を受信したときは、その負荷制御装置に割り当てられている所定のスロット数の遅延時間後に又はランダムなスロット数の遅延時間後に、負荷状態通知信号を送信する。図６は、ランダムなスロット数の遅延時間後に、負荷状態通知信号を送信する場合を示している。ランダムなスロット数は負荷制御装置側が決定するので、例えば負荷制御装置２４と２５が同じ通信スロットで負荷状態通知信号を送信してしまったとする。無線通信装置２は、負荷制御装置２４と２５からの負荷状態通知信号を受信できなかったので、次のフレームで送信するビーコン（図中３つ目のビーコンＢ）に、負荷制御装置２４と２５に対する負荷状態取得信号を含めて送信する。負荷制御装置２４及び２５は、ランダムなスロット数の遅延時間後に、負荷状態通知信号を再送信する。それによって、集中制御装置１は、後から負荷制御装置が起動された場合であっても、速やかに負荷の状態を把握することができる。

図８は、無線通信装置２，３の電源投入よりも後から負荷制御装置２１〜３５の電源投入がなされた場合の変形例を示す。負荷制御装置２１〜２５は、その電源が投入された後に、負荷状態変化通知許可信号を受信したときは、ランダムなスロット数の遅延時間後に、キャリアセンスにより無線通信装置２，３が送信しているか否かを確認し、電波が送信されていないスロットを利用して起動通知信号Ｄを送信する。主従関係が設定された負荷制御装置２１〜３５のいずれかから起動通知信号Ｄを受信した無線通信装置２又は３は、起動通知禁止信号を含むビーコンＢを送信し、上記いずれかの手法により負荷制御装置２１〜３５から負荷状態通知信号を取得する。電源投入後、各負荷制御装置２１〜３５の起動や負荷状態取得信号又は負荷状態変化通知許可信号の受信に若干のタイムラグが生じる。無線通信装置２に関しては、負荷制御装置２２が最初に起動され、起動通知信号Ｄを送信したとする。起動通知信号Ｄを受信した無線通信装置２は、直ちに起動通知禁止信号（図中３つ目のビーコンＢ）を送信し、負荷制御装置２２を含む主従関係が設定された全ての負荷制御装置２１〜２５に対して、起動通知信号の送信を禁止するとともに、負荷状態通知信号を送信させる。無線通信装置３に関しても、ほぼ同時に負荷制御装置３３が最初に起動され、起動通知信号Ｄを送信する。負荷制御装置２１〜３５が同じ電源から電力を供給されている場合、複数の負荷制御装置からほぼ同時に起動通知信号Ｄが送信され、負荷制御装置２１〜３５から送信される負荷状態通知信号が衝突することもあり得るが、負荷状態通知信号を取得できなかった負荷制御装置に対して負荷状態取得信号を再送信することにより、集中制御装置１は、後から負荷制御装置が起動された場合であっても、速やかに負荷の状態を把握することができる。

なお、参考例として、無線通信装置２，３・・・に不揮発性メモリを設け、電源が遮断される直前の主従関係が設定されている負荷制御装置２１，２２・・・の負荷の状態を記憶させておく。無線通信装置２，３・・・は、電源投入後に、負荷状態取得信号を送信する代わりに、無線通信装置２，３・・・が記憶している負荷状態を一斉状態通知信号として各負荷制御装置にマルチキャスト送信する。負荷制御装置２１，２２・・・は、電源投入時の負荷状態と無線通信装置２，３・・・から送信された負荷状態が不一致の場合だけ、無線通信装置２，３・・・に対して現在の負荷状態通知信号を送信する。一般的に、電源遮断前と電源投入後では、負荷の状態はあまり変化していない（停電中に負荷制御装置の押釦スイッチが操作されることはあまり無い）と考えられるので、電源再投入後に集中制御装置が各負荷の状態を把握するのに要する時間を短縮することができる。

以上説明したように、本発明によれば、非住宅施設の照明制御などに適する負荷制御システムにおいて、電源投入時に、無線通信装置から主従関係が設定された複数の負荷制御装置に対して１台ずつ、負荷状態取得信号を送信し、負荷状態取得信号を受信した負荷制御装置は、その負荷制御装置が制御する負荷の状態を示す負荷状態通知信号を送信し、負荷状態通知信号を受信した無線通信装置は、有線接続を介して集中制御装置に受信した負荷状態通知信号を送信するので、電源投入後、短時間のうちに各負荷の状態に関する負荷状態通知信号を取得することができる。

また、無線通信装置から負荷制御装置に対して送信されるあるビーコンから次のビーコンまでの所定の周期で定義されるフレームを、負荷状態取得信号及び負荷状態通知信号よりも長い複数のタイムスロットに分割し、フレームの全スロットに、主従関係が設定された複数の負荷制御装置との通信スロットを重複しないようにランダムに配置することにより、複数の無線通信装置とそれと主従関係にある複数の負荷制御装置との間で同時に電波による無線通信が可能になる。また、同じスロットで複数の負荷制御装置から負荷状態通知信号が送信された場合、信号の衝突が発生するが、次のフレームの全スロットに、負荷状態通知信号を取得できなかった負荷制御装置との通信スロットを重複しないように再度ランダムに配置して、負荷状態取得信号の再送信を繰り返すことにより、短時間のうちに全ての負荷制御装置からの負荷状態通知信号を取得することができる。

１集中制御装置
２，３無線通信装置
２１〜２５，３１〜３５負荷制御装置

Claims

複数の負荷の状態を把握し管理する集中制御装置と、
前記複数の負荷のうち１又は複数の負荷のオン又はオフを直接制御すると共に、電波による無線通信を介して前記負荷の状態に関する負荷状態通知信号を送信する複数の負荷制御装置と、
前記集中制御装置と有線接続され、前記複数の負荷制御装置のうちあらかじめ主従関係が設定された複数の負荷制御装置との間で電波による無線通信を介して信号の送受信を行う、複数の無線通信装置を備え、
前記無線通信装置は、それぞれ前記集中制御装置から送信される同期信号に基づいて互いに同期して動作しており、
前記負荷制御装置は、それぞれ前記無線通信装置からそれぞれ送信される同期信号に基づいて互いに同期して動作しており、
前記無線通信装置の電源投入後、前記無線通信装置は、それぞれ前記主従関係が設定された複数の負荷制御装置に対して１台ずつ、負荷状態取得信号を送信し、
前記負荷状態取得信号を受信した負荷制御装置は、その負荷制御装置が制御する負荷の状態を示す負荷状態通知信号を主従関係が設定された無線通信装置に送信し、
前記負荷状態通知信号を受信した無線通信装置は、前記有線接続を介して前記集中制御装置に受信した前記負荷状態通知信号を送信し、
前記無線通信装置は、前記負荷制御装置に対して所定の周期でビーコンを送信しており、あるビーコンから、次のビーコンまでの前記所定の周期で定義されるフレームが、前記負荷状態取得信号及び前記負荷状態通知信号よりも長い複数のタイムスロットに分割されており、
前記無線通信装置は、
前記フレームの全スロットに、前記主従関係が設定された複数の負荷制御装置との通信スロットを重複しないようにランダムに配置し、
前記負荷状態取得信号を送信した後、前記所定の周期内に前記主従関係が設定された複数の負荷制御装置の全てから前記負荷状態通知信号を取得できなかったときは、次のフレームの全スロットに、前記負荷状態通知信号を取得できなかった負荷制御装置との通信スロットを重複しないように再度ランダムに配置して、前記負荷状態取得信号を再送信することを特徴とする負荷制御システム。
前記無線通信装置は、それぞれ、あらかじめ設定された順番に基づいて、前記ビーコンを送信するスロットが重複しないようにオフセットされていることを特徴とする請求項１に記載の負荷制御システム。
前記無線通信装置は、それぞれ、あらかじめ設定された順番に基づいて、前記負荷状態取得信号を送信するフレームが重複しないようにオフセットされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の負荷制御システム。
前記無線通信装置は、それぞれ、前記負荷状態取得信号を送信するフレームが重複していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の負荷制御システム。
前記無線通信装置は、前記主従関係が設定された複数の負荷制御装置のうちいずれかの負荷制御装置に対して規定回数の前記負荷状態取得信号を含むビーコンを再送信しても前記負荷状態通知信号を取得できなかったときは、前記集中制御装置に対してその負荷制御装置は不在であることを示す不在信号を送信することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の負荷制御システム。
前記無線通信装置は、前記規定回数に達する前に、前記主従関係が設定された複数の負荷制御装置の全てから前記負荷状態通知信号を取得できたときでも、前記規定回数のフレームまでは、通常動作に移行しないことを特徴とする請求項５に記載の負荷制御システム。
前記無線通信装置が送信する前記ビーコンは、負荷状態変化通知許可信号又は負荷状態変化通知禁止信号を含み、
前記無線通信装置は、電源が投入されてから、前記主従関係が設定された複数の負荷制御装置の全てから前記負荷状態通知信号を取得するか又は規定回数の前記負荷状態取得信号を含むビーコンを再送信するまでは、前記ビーコンに前記負荷状態変化通知禁止信号を含めて送信し、その後は前記負荷状態変化通知許可信号を含めて送信し、
前記負荷制御装置は、前記負荷状態変化通知許可信号を受信するまでは、その負荷制御装置が制御する負荷の状態が変化しても前記負荷状態変化通知信号を送信しないことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の負荷制御システム。
前記負荷状態変化通知許可信号を受信した前記負荷制御装置は、その負荷制御装置が制御する負荷の状態が変化したときに、キャリアセンスにより前記無線通信装置が送信しているか否かを確認し、電波が送信されていないスロットを利用して前記負荷状態変化通知信号を送信することを特徴とする請求項７に記載の負荷制御システム。
前記負荷制御装置は、その電源が投入された後に、前記負荷状態変化通知許可信号を受信したときは、ランダムなスロット数の遅延時間後に、キャリアセンスにより前記無線通信装置が送信しているか否かを確認し、電波が送信されていないスロットを利用して起動通知信号を送信し、
前記無線通信装置は、前記主従関係が設定された複数の負荷制御装置のいずれかから前記起動通知信号を受信したときは、請求項７又は請求項８に記載された手法により前記負荷状態通知信号を取得することを特徴とする負荷制御システム。