JP2005164133A - ファジイ制御による駐車場内換気システム及び駐車場内換気方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 駐車場内にて効率的な換気制御を行うファジイ制御による駐車場内換気システムを提供する。
【解決手段】 駐車場に出入する車両台数を検知する車両通過センサと、車両通過センサにより得られる車両通過信号に基づいて所定時間内の車両出入台数の積算を行う車両台数積算手段と、駐車場内のCO濃度を検知するCOセンサと、所定時間の経過時にCOセンサによるCO濃度値を測定しCO濃度測定値と予め定められた基準CO濃度値との偏差からなるCO濃度偏差値を算出するCO濃度偏差値算出手段と、CO濃度偏差値とCO濃度測定前の所定時間内における積算車両台数に基づいてCO濃度測定時から所定時間経過後における必要換気風量をファジイ推論により算出する換気風量演算手段と、換気風量算出手段により算出された必要換気風量を駐車場内の換気ファンへの制御値に変換する風量/出力変換手段とを備えたファジイ制御による駐車場内換気システム。
【選択図】 図1
【解決手段】 駐車場に出入する車両台数を検知する車両通過センサと、車両通過センサにより得られる車両通過信号に基づいて所定時間内の車両出入台数の積算を行う車両台数積算手段と、駐車場内のCO濃度を検知するCOセンサと、所定時間の経過時にCOセンサによるCO濃度値を測定しCO濃度測定値と予め定められた基準CO濃度値との偏差からなるCO濃度偏差値を算出するCO濃度偏差値算出手段と、CO濃度偏差値とCO濃度測定前の所定時間内における積算車両台数に基づいてCO濃度測定時から所定時間経過後における必要換気風量をファジイ推論により算出する換気風量演算手段と、換気風量算出手段により算出された必要換気風量を駐車場内の換気ファンへの制御値に変換する風量/出力変換手段とを備えたファジイ制御による駐車場内換気システム。
【選択図】 図1
Description
本発明は、例えば地下駐車場内の換気量を自動的に制御するファジイ制御による駐車場内換気システム及び駐車場内換気方法に関する。
地下駐車場に代表される閉鎖的空間となる駐車場においては、給排気ファン等を設置して駐車場内に滞留する排気ガスを場外に排出する換気方法が一般に行われている。その際、車両から排出される排気ガス中に含まれる有毒ガスを法定の基準値以下に抑えるために、様々な換気システムが提案されている。
それらの換気システムの中で特許文献1に示すものは、駐車場内の数箇所にガス濃度(一酸化炭素ガス濃度)センサを設置して、ガス濃度の変化に応じて排気ファンの運転をオン−オフ制御する換気システムである。
また、特許文献2に示すものは、ガス濃度センサを使用することなく、駐車場に出入場する車両の台数の増減に応じて予め定められた排気ガスデータに基づいて給排気ファンの運転を制御する換気システムである。
ところで、駐車場に出入場する車両の台数やそれらの車両から排出される排気ガス量、ファンの稼動により発生する気流等のプロセスは非常に複雑であるため、明確な数式モデルを確立して適切な制御を行うことが困難である。そのため、上記ガス濃度センサや車両台数に基づく従来の換気システム(上記文献1,2)においては、安全性を考慮して過剰なファンの運転がなされている状況にあり、効率的・経済的な換気システムが構築されているとはいい難い。
本発明は上記のような課題に鑑みてなされたものであって、ファンの適切な運転管理を行い得る効率的なファジイ制御による駐車場内換気システム及び駐車場内換気方法を提供することを目的とするものである。
本発明は上記課題を解決するため本発明は、
第1に、駐車場に出入する車両の台数を検知する車両通過センサと、該車両通過センサにより得られる車両通過信号に基づいて、所定時間内における車両出入台数の積算を行う車両台数積算手段と、駐車場内のCO濃度を検知するCOセンサと、上記所定時間の経過時において上記COセンサによるCO濃度値を測定し、該CO濃度測定値と予め定められた基準CO濃度値との偏差からなるCO濃度偏差値を算出するCO濃度偏差値算出手段と、上記CO濃度偏差値と、そのCO濃度測定前の所定時間内における上記積算された車両台数に基づいて、上記CO濃度測定時から所定時間経過後における必要換気風量をファジイ推論により算出する換気風量演算手段と、上記換気風量演算手段により算出された必要換気風量を、上記駐車場に付設した換気ファンへの制御値に変換する風量/出力変換手段とを備えたものであることを特徴とするファジイ制御による駐車場内換気システムにより構成されるものである。
第1に、駐車場に出入する車両の台数を検知する車両通過センサと、該車両通過センサにより得られる車両通過信号に基づいて、所定時間内における車両出入台数の積算を行う車両台数積算手段と、駐車場内のCO濃度を検知するCOセンサと、上記所定時間の経過時において上記COセンサによるCO濃度値を測定し、該CO濃度測定値と予め定められた基準CO濃度値との偏差からなるCO濃度偏差値を算出するCO濃度偏差値算出手段と、上記CO濃度偏差値と、そのCO濃度測定前の所定時間内における上記積算された車両台数に基づいて、上記CO濃度測定時から所定時間経過後における必要換気風量をファジイ推論により算出する換気風量演算手段と、上記換気風量演算手段により算出された必要換気風量を、上記駐車場に付設した換気ファンへの制御値に変換する風量/出力変換手段とを備えたものであることを特徴とするファジイ制御による駐車場内換気システムにより構成されるものである。
従って、CO濃度測定から所定時間経過後の必要換気風量を、CO濃度偏差値とCO濃度測定前の所定時間内における車両出入台数に基づいて算出するものであるから、例えば上記所定時間を比較的短く設定して(例えば10分間)、このような所定時間に亙る換気制御動作を繰り返し行うことにより、効率的な換気システムを実現することができる。上記換気風量演算手段はファジイ推論により上記必要換気風量を算出するものである。
第2に、CO濃度偏差値に基づくグレード値を決定するための第1のメンバーシップ関数と、積算された車両出入台数に基づくグレード値を決定するための第2のメンバーシップ関数と、換気風量を表す後件部シングルトンからなるファジイルールとを記憶する記憶手段を設け、上記換気風量演算手段は、上記CO濃度偏差値を入力変数として上記第1のメンバーシップ関数よりCO濃度偏差値のグレード値を決定する第1のグレード決定手段と、上記積算された車両台数を入力変数として上記第2のメンバーシップ関数より車両台数のグレード値を決定する第2のグレード決定手段と、上記決定した両グレード値のラベルに基づいて上記ファジイルールから後件部シングルトンを決定するためのルール決定手段と、上記決定した両グレード値に基づいて上記シングルトンに対応する適合度を演算する適合度演算手段と、上記決定したシングルトンと上記適合度に基づいて非ファジイ化を行って出力値としての必要換気風量を演算する非ファジイ化手段とから構成されるものであることを特徴とする上記第1記載のファジイ制御による駐車場内換気システムにより構成されるものである。
このように構成すると、駐車場に出入場する車両等の台数と、駐車場内のCO濃度と予め定められた基準CO濃度値との偏差値とを各々入力変数として、ファジィ推論により換気風量を決定し得るので、複雑な数式モデルを確立することなく効率的な換気制御を行うことができる。
第3に、上記換気ファンは、インバータ制御により回転数を調節するものであり、上記風量/出力変換手段は、上記必要換気風量をインバータ制御値に変換するものであることを特徴とする上記第1又は2記載のファジイ制御による駐車場内換気システムにより構成されるものである。
このように構成すると、換気ファンの回転数を制御することで換気風量を調整することができ、これにより効率的で無駄のない換気システムを実現することができる。
第4に、上記CO濃度偏差値算出手段は、駐車場内に複数個設けられたCOセンサにより検知されるCO濃度のうち最大のCO濃度値と上記予め定められた基準CO濃度値との偏差値を算出するものであることを特徴とする上記第1〜3の何れかに記載のファジイ制御による駐車場内換気システムにより構成されるものである。
このように構成すると、駐車場の形状や車両の通過経路により場内のCO濃度の分布にばらつきが存在する場合に、最も高いCO濃度値を基準に排気風量を決定するため、より安全性の高い換気システム制御を行うことができる。
第5に、駐車場に出入する車両の台数を検知する車両通過センサを設け、該車両通過センサから得られる車両通過信号に基づいて所定時間内における車両通過台数を積算し、上記駐車場内にCO濃度センサを設け、上記所定時間経過時におけるCO濃度値を測定すると共に、該CO濃度値と予め定められた基準CO濃度値との偏差からなるCO濃度偏差値を算出し、上記CO濃度偏差値と、そのCO濃度測定前の所定時間内における上記積算された車両台数に基づいて、上記CO濃度測定時から所定時間経過後における必要換気風量をファジイ推論により算出し、上記必要換気風量を上記駐車場に付設した換気ファンへの制御値に変換し、該制御値に基づいて上記換気ファンを駆動することを特徴とするファジイ制御による駐車場内換気方法により構成されるものである。
第6に、上記車両通過台数の積算処理を所定時間毎に繰り返し行い、上記CO濃度偏差値の算出処理を上記所定時間の経過時に各々行い、上記必要換気風量の算出と上記制御値への変換を上記各所定時間の経過後に各々行い、上記各所定時間毎に算出された上記制御値に基づいて上記換気ファンを所定時間毎に駆動していくことを特徴とする上記第5記載のファジイ制御による駐車場内換気方法により構成されるものである。
第7に、上記CO濃度偏差値に基づくグレード値を決定するための第1のメンバーシップ関数と、上記積算された車両出入台数に基づくグレード値を決定するための第2のメンバーシップ関数と、換気風量を表す後件部シングルトンからなるファジイルールを記憶手段に設定し、上記必要換気風量の算出は、上記CO濃度偏差値を入力変数として上記第1のメンバーシップ関数よりCO濃度偏差値のグレード値を決定し、上記積算した車両台数を入力変数として上記第2のメンバーシップ関数より車両台数のグレード値を決定し、上記決定した両グレード値のラベルに基づいて上記ファジイルールから後件部シングルトンを決定し、上記決定した両グレード値に基づいて上記シングルトンに対応する適合度を演算し、上記決定したシングルトンと上記適合度に基づいて非ファジイ化を行うことにより出力値としての上記必要換気風量を算出することを特徴とする上記第5又は6記載のファジイ制御による駐車場内換気方法により構成されるものである。
本発明によれば、駐車場内の車両出入台数とCO濃度に基づいて所定時間後の必要換気風量を算出し、当該必要換気風量に基づいて換気ファンを駆動制御するものであるから、かかる動作を繰り返し行うことにより、過剰な換気運転を行うことなく、効率的な換気システムを実現することができる。
また、必要換気風量の算出にいわゆるファジイ推論を用いることにより、明確な数式モデルを確立し難い駐車場内において、適切な換気制御を行うことが可能となり、過剰なファンの運転がなされていた従来の換気システムに比べ効率性、経済性に優れた換気システムを実現することができる。
また、CO濃度をファジィ推論の前件部メンバーシップ関数の入力変数の一つとしているので、CO濃度を抑えることで他の有害物質の濃度も抑えられた安全で快適な駐車場環境が実現できる。
また、各種作業を自動化することができ、駐車場管理の無人化が可能であり、人件費の削減及び場内作業者の危険作業からの解放が実現できると共に人為的なミスの発生等も防止することができる。
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図1は本発明に係るファジイ制御による駐車場内換気システムの一実施形態を示すシステム構成図である。同図において、1は本発明に係る換気システムが適用される地下駐車場、10は上記地下駐車場に設置されている車両通過センサP及びCOセンサS1〜S4からの信号に基づいて、必要換気風量としてのインバータ11への出力信号(インバータ制御値)をファジイ推論により演算するコンピュータである。
上記コンピュータ10は図2に示す構成を有する。該コンピュータ10は、図3及び図4に示す動作プログラム、図5及び図6に示す前件部メンバーシップ関数、表1(後述)に示す後件部シングルトン、及び図7に示すファジイルールを記憶した記憶手段としてのRAM20、上記RAM20に記憶された上記プログラムに従ってファジイ推論を行うことにより、必要換気風量としてインバータ11へのインバータ制御値を生成するCPU21、上記プログラムの実行中において各種データを記憶することで各種ファイル(車両積算台数ファイル22a、CO濃度偏差値ファイル22b等)を作成し、また予め設定される基準CO濃度値を記憶するための記憶手段としてのメモリ22、上記各センサS1〜S4、上記車両通過センサPからの信号を上記CPU21に送出すると共に、該CPU21からのインバータ制御信号を上記インバータ11に送出するための第一入出力制御部23、ディスプレイ等の表示部25、キーボード等の入力部26、プリンタ等の出力部27が接続された第二入力出力制御部24とから構成されている。尚、図1に示すコンピュータ10は上記図2のコンピュータ10の機能をブロック化して示したものである。
ここで、上記コンピュータ10による換気制御動作の概要を図8に基づいて説明する。該コンピュータ10は、時刻t1から時刻t2までの所定時間内(本実施形態では10分間)において上記車両通過センサPからの車両通過信号を検出し車両出入台数を積算する。そして、所定時間の経過時(時刻t2)に上記COセンサS1〜S4の瞬時CO濃度を読み込んでCO濃度偏差値を算出する。そして、そのCO濃度測定直前における上記積算車両出入台数データと上記CO濃度偏差値データに基づいて、上記CO濃度測定後、所定時間経過時(時刻t3)における上記駐車場1内のCO濃度値を基準値以下にするための必要換気風量をファジイ推論により決定する。この必要換気風量はインバータ11の制御データに変換されて該インバータ11に出力され、該インバータ11により給排気ファン12,13が駆動され、その結果、上記時刻t3において上記駐車場1内のCO濃度値が基準値以下になるように制御されるものである。即ち、最初の10分間(時刻t1〜t2)で車両入出庫台数が積算され、次の10分間(時刻t2〜t3)で換気動作が行われるという1サイクル20分(時刻t1〜t3)の換気動作が、以後繰り返し行われるものである。
次に、本発明の換気システムの構成をより詳細に説明する。図1において、上記地下駐車場1内には、該駐車場1を出入する車両2を検知する車両通過センサP(例えば赤外線等を利用した反射型光学式車両感知器)が設置されている。ここでは、出入口が一箇所で共用されている駐車場を想定しているため、車両通過センサの数は一つであるが、出入口が別々である等の理由により複数ある場合には、それぞれの出入口に車両通過センサを設けて駐車場に出入りする車両を全て検知できるようにすることができる。この車両通過センサPは上記駐車場1への出入台数をカウントするための車両通過信号を上記コンピュータ10の車両出入台数積算手段(車両台数積算手段)4に出力するものである。従って、上記車両通過信号は、上記駐車場1に車両1台が入庫する際に上記積算手段4に出力されると共に、上記駐車場1から車両1が出庫する際にも上記積算手段4に出力される。
上記車両通過センサPは、例えばパーキングチケット発券機が設置されている駐車場では、発券枚数を用いることで出入台数をカウントすることができるが、出入口の地面にループコイル等を埋設してその上を通過する車両を検知したり、車道の左右に受発光センサを設置して通過車両を検知することもできる。
これらの装置により検知された車両通過信号が上記コンピュータ10の車両出入台数積算手段4に送られ、該コンピュータ10の計時手段15において予め定めた所定時間内(時刻t1〜t2、例えば10分間)に駐車場1を出入した車両出入台数が積算された後、上記所定時間内の車両出入台数データが入力変数Yとして換気風量演算手段7に出力される。尚、出庫する車両は駐車場内を所定距離走行した後に上記駐車場1から出庫し、入庫した車両も上記駐車場1内を所定距離を走行した後に駐車スペースに停止し、何れの場合も上記駐車場1内において排気ガスを放出するため、出入車の何れの場合にも上記車両通過センサPから車両通過信号が発せられるように構成している。
上記地下駐車場1内には該駐車場1内のCO濃度を測定するため、予め選定したサンプリング箇所にCOセンサ(CO濃度センサ)S1〜S4がそれぞれ設置されている。サンプリング箇所は駐車場の規模や形状、容積等の要素を基に適宜選定されるものであり、ここでは4箇所を選定し、それぞれの箇所にCOセンサS1、S2、S3及びS4が設置されている。これらのCOセンサS1、S2、S3及びS4により検知されたCO濃度は後述のCO濃度偏差値算出手段5に出力される。これらのCOセンサS1〜S4による測定は、上記計時手段15による所定時間(10分間)の計時終了時(図8の時刻t2)、即ち上記車両通過センサPの出入庫台数の積算終了直後に行われる。従って、当該CO濃度は時刻t2での瞬時CO濃度となる(図8参照)。
上記コンピュータ10のCO濃度偏差値算出手段5では、上記COセンサS1、S2、S3及びS4で測定された4箇所のCO濃度のうち最大の濃度値(COmax[ppm]=max(CO1〜CO4))と予め定められた基準CO濃度値(COtar[ppm]、図1符合3参照)との偏差(COmax−COtar)を算出し、その偏差をCO濃度偏差値(ΔCOmax[ppm]=入力変数X)として後述の換気風量演算手段7に出力するものである。なお基準CO濃度値(COtar[ppm])とは駐車場内のCO濃度の最終的な目標値のことで、法規制による許容値以下に設定するべきものであり、ここでは2[ppm]に設定している。
換気風量演算手段7では、上記CO濃度偏差値(ΔCOmax[ppm])を入力変数Xとし、上記車両出入台数を入力変数Yとして用いるが、入力変数XのCO濃度偏差値は、上述のように、入力変数Yとなる車両出入台数を積算する際の所定時間(10分間)の終了時(時刻t2)の瞬間CO濃度を測定して上記CO濃度偏差値算出手段5で算出されたものである(図8参照)。
これら2つの変数X、Yと、ファジィルール記憶手段6(上記RAM20)に予め記憶されているファジィルールに基づいてファジィ推論を行い最適な必要換気風量(出力変数Z)を決定する。このファジィ推論は、上記入力変数X(CO濃度偏差値)と入力変数Y(車両出入台数)を前件部メンバーシップ関数の入力変数とし、後件部には換気風量の実数値で構成されるシングルトンを採用し、非ファジィ化には重心法を用いる簡略化推論法を採用している。
上記必要換気風量(出力変数Z)は風量/出力変換手段8でインバータ制御値(制御値)に変換された後インバータ11に出力される。
該インバータ11は上記風量/出力変換手段8から送られてきたインバータ制御値に基づいて、駐車場1内に給気を行う給気ファン12及び、駐車場1内の排気ガスの排気を行う排気ファン13の回転数を調節し、駐車場1内の最適な換気を行うものである。
尚、上記給気ファン12及び排気ファン13の換気風量の調節は上記インバータ制御によるものの他、ファンの回転数を一定に保った状態で管路抵抗の増減により風量を調節するダンパ制御や、ファンへの空気の流入角度を変化させて風量を調節するベーン制御等が考えられるが、本システムでは換気風量を出力0%から100%まで自在に調整できることが好ましいこと、またファンの風量は回転数に比例し、ファンの消費電力は回転数の3乗に比例するという関係から、回転数を適宜調節することにより風量を増減し得るインバータ制御が最も消費電力を少なくすることができ、経済的である。
図5及び図6は各々上記コンピュータ10のRAM20に記憶された前件部メンバーシップ関数を示している。これらのメンバーシップ関数は、上記入力変数X(CO濃度偏差値)と入力変数Y(車両出入台数)が後述する30種類のルールのそれぞれにどの程度適合しているかの度合いをグレード値として算出するものである。
図5に示すCO濃度偏差値のメンバーシップ関数(第1のメンバーシップ関数)は、基準CO濃度値を2[ppm]として、−2[ppm]〜8[ppm]の範囲でN、ZO、PS、PM、PB及びPVの6段階のファジィ変数のラベルを設定し、横軸にCO濃度偏差値、縦軸にグレード値を表している。
図6に示す車両出入台数のメンバーシップ関数(第2のメンバーシップ関数)は、0[台]〜8[台]の範囲でZO、PS、PM、PB及びPVの5段階のファジィ変数のラベルを設定し、横軸に車両出入台数、縦軸にグレード値を表している。尚、この車両出入台数(8台)のメンバーシップ関数は固定値ではなく、駐車場の規模等により適宜、増減変更することができる。
後件部のシングルトン(風量の実数値)には以下の表1に示すZO〜VBの13のラベルを用いており、これら各シングルトンも上記コンピュータ10のRAM20に記憶されている。各ラベルの数値は、給排気ファン12,13の停止時、ZO=0[m3/h](風量0.0%)から、給排気ファン12,13の100%運転時、VB=35000[m3/h](風量100.0%)間を風量約8.3%間隔で13段階に定めている。これら各シングルトン(風量の実数値[m3/h])は固定値ではなく、駐車場の容積、ファンの能力等によって適宜設定することができる。尚、この場合、風量パーセンテージは表1の通りとすることが好ましい。
上記RAM20に予め記憶させるファジィルールは、図7に示すように、上記CO濃度偏差値ΔCOのメンバーシップ関数の6段階のラベル(N〜PV)を縦方向にとり、上記積算車両出入台数mのメンバーシップ関数の5段階のラベル(ZO〜PV)を横方向にとって、それらの交点に形成される6×5=30のマスに上記シングルトンの13段階のラベルを配置することで30種類のルールとして構成されており、演算の便宜上、マスの左上(CO濃度偏差値のラベルNと車両出入台数のラベルZOの交点)から右下(CO濃度偏差値のラベルPVと車両出入台数のラベルPVの交点)に向けて順にルール1、ルール2・・・ルール30とする。
例えば、図7のファジイルールは、
IF ΔCO=N and m=PB THEN MS(ルール4)
等のIF―THEN形式のルールを表すもので、当該ルールに基づいてシングルトンの値(MS等)が決定される。
IF ΔCO=N and m=PB THEN MS(ルール4)
等のIF―THEN形式のルールを表すもので、当該ルールに基づいてシングルトンの値(MS等)が決定される。
上記シングルトンのラベルの配置は、上記地下駐車場1内に溜まったCOガスを所定時間内にすべて排出するためのCO濃度と必要換気量の関係及び、車両から排出される平均的なCOガス量に基づいて総合的に判断して決定している。図9は、ファジイ推論を行う上記換気風量演算手段7の機能ブロックを示すものであり、当該機能ブロックは以後の動作説明で併せて説明する。
本発明の駐車場内換気システムは上述のように構成されるものであるから、次にその動作について図1、図2、図9等に示す本システムのハードウェア構成図、図3,4に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、CPU21の車両出入台数積算手段4は、時刻t1から計時手段15による10分間の計時動作を開始すると共に、計時手段15の10分間の計時が終了するまで、駐車場1内に設置された車両通過センサPからの車両通過信号を第一入出力制御部23を介して受けて、メモリ22の車両積算台数ファイル22aに積算記憶していく(図3P1、P2)。上記積算手段4は、10分間の計時が終了すると(図3P2)、10分経過時(時刻t2)における車両積算台数を決定し(後述のファジィ演算において入力値β(入力変数Y)となる)、RAM22の車両積算台数ファイル22aに記憶する(図3P3)。
次に、上記CPU21のCO濃度偏差値算出手段5は、上記の所定時間経過時(車両検知開始から10分後(時刻t2))におけるCOセンサS1〜S4からの信号を上記第一入出力制御部23を介して読み取る(図3P4)。
次に、上記CO濃度偏差値算出手段5は、これらの4つのCOセンサS1〜S4から検出された瞬時CO濃度のうち最大の値COmaxと、メモリ22に予め記憶された基準CO濃度値(COtar[ppm])との偏差(COmax−COtar)を演算し(図3P5)、この偏差をCO濃度偏差値ΔCOmax(後述のファジィ入力値演算において入力値α(入力変数X)となる)として上記メモリ22のCO濃度偏差値ファイル22bに記憶する(図3P5)。
次に、上記CPU21の換気風量演算手段7は、次の10分間(時刻t2〜t3)において、このようにして算出された入力値α(入力変数X)及びβ(入力変数Y)に基づいてファジイ推論を行い最終的にインバータ制御値を算出する(図3P6)。このファジィ推論については、以下、図4に示すフローチャート及び図9の機能ブロックに基づいて詳説する。尚、ここでは、入力値α=2.7[ppm]、入力値β=5台とする。
まず上記換気風量演算手段7のグレード決定手段7a、7a’は、ステップF1、F1’において、ファジィ推論の前件部として、上記入力変数X(CO濃度偏差値)及び入力変数Y(車両出入台数)にそれぞれ上述の演算により求められた入力値α(2.7)及び入力値β(5)を代入する。
次に、上記決定手段7a,7a’は、ステップF2、F2’において上記入力値αと入力値βのそれぞれについて、上記コンピュータ10内のRAM20に予め記憶されたメンバーシップ関数6(図5、図6)に表されたファジィ変数の各ラベルと入力値α、βとの関係からそれぞれのグレード値を算出する。
即ち、上記グレード決定手段(第1のグレード決定手段)7aは、ステップF2において、図5に示すCO濃度偏差値のメンバーシップ関数により、入力値αの各ラベルにおけるグレード値を表2に示すように決定する。
また、上記グレード決定手段(第2のグレード決定手段)7a’は、上記ステップF2’において、図6に示す車両出入台数のメンバーシップ関数により、入力値βの各ラベルにおけるグレード値を表3に示すように決定する。
次に、ルール決定手段7bが、以下のIF−THEN形式のファジイルールに基づいて各ラベルに対応するシングルトン(ルール)を決定する(図4F3)。
IF ΔCO=PS and m=PM THEN SM(ルール13)
IF ΔCO=PS and m=PB THEN MM(ルール14)
IF ΔCO=PM and m=PM THEN MM(ルール18)
IF ΔCO=PM and m=PB THEN VM(ルール19)
IF ΔCO=PS and m=PM THEN SM(ルール13)
IF ΔCO=PS and m=PB THEN MM(ルール14)
IF ΔCO=PM and m=PM THEN MM(ルール18)
IF ΔCO=PM and m=PB THEN VM(ルール19)
その後、適合度演算手段7cが上記各ラベルのグレード値α1、α2、β1、β2に基づいて、ステップF3でシングルトンに対応するファジィルールの適合度(h13、h14、h18、h19)を算出する(図4F3)。この適合度は、上記ステップF2で算出された入力値αの各ラベルにおけるグレード値(α1、α2)と、上記ステップF2’で算出された入力値βの各ラベルにおけるグレード値(β1、β2)の積で求められ、表4に示すようになる。
ここで、上記ルール13,14、18、19以外のルール(ルール1〜ルール12、ルール15〜ルール17及びルール20〜ルール30)については適合度が0(ゼロ)となり、それらルールは後述のステップF4における非ファジィ化の演算には使用されない。
次に、上記換気風量演算手段7の非ファジイ化手段7dは、上記適合度に基づいて、ステップF4において非ファジィ化(重心法)により出力変数Z(ここでは出力値γとする)を算出し、必要換気風量(出力値)を決定する(図4F4)。
上記出力値γは、それぞれのルールの適合度(h13、h14、h18、h19)とそれに対応するファジィルールの後件部シングルトン(図7中のハッチング部)の値の積の和をルールの適合度の合計で除することで算出され、下記式(1)で表される。尚、後件部シングルトン(SM等)は風量の実数値[m3/h]が用いられる。
γ=(h13×SM+h14×MM+h18×MM+h19×VM) /(h13+h14+h18+h19)・・・・(1)
従って、上記非ファジイ化手段7dは上式(1)に基づいて出力値γ(出力変数Z)を演算により求め、当該出力値γを風量/出力変換手段8に送出する(図4F5)。以上でファジイ推論処理(図3P6)が終了する。
従って、上記非ファジイ化手段7dは上式(1)に基づいて出力値γ(出力変数Z)を演算により求め、当該出力値γを風量/出力変換手段8に送出する(図4F5)。以上でファジイ推論処理(図3P6)が終了する。
その後、上記CPU21の風量/出力変換手段8は、図3のステップP7において、上記出力値γをインバータ制御値に変換し、当該インバータ制御値をインバータ11に出力する(図3P8)。
上記インバータ11は上記インバータ制御値に基づいて給気ファン12及び排気ファン13に回転数制御信号を送出し、これにより上記各ファン12、13が回転して上記駐車場1内の給排気が行われる。上記ファジイ推論処理及び給排気ファン12,13による換気動作(図3のステップP6、即ち図4のステップF1〜F5)は上記時刻t2直後に行われ、これにより時刻t2から10分後の時刻t3において、上記駐車場1内のCO濃度が目標値以下になるように制御が行われる。
上記CPU10は図3のステップP6のファジイ推論処理(図4F1〜F5)及びインバータへの出力処理(図3P7、P8)が終了した後は、ステップP1に戻って次の10分間(時刻t2〜t3)の2回目の車両台数の積算処理を行い(図3P1、P2)、時刻t2から10分経過後(時刻t3)に2回目の瞬時CO濃度の測定が行われ(図3P3)、上記の処理(図3P4〜P8)により、時刻t3から10分後の必要換気風量の演算が行われる。以降は、かかる動作を繰り返し行うことで、上記駐車場1内において常に基準CO濃度値(2[ppm])以下の良好な換気状態に保つことができる。
尚、上記実施形態では、給気ファン及び排気ファンを共に駆動する例を示したが、ファンの設置形式は本システムを適用する駐車場の規模や構造等により各種の換気方式を採用することができる。例えば、第1種換気方式を採用する場合は、上記換気ファンとして給気ファン及び排気ファンを設置し、第2種換気方式を採用する場合は、給気ファンのみを設置し、第3種換気方式を採用する場合は排気ファンのみを設置すれば良い。
以上のように、本発明は、所定時間毎に最適な換気風量をいわゆるファジイ推論により決定し、駐車場内の換気を行いながら、次の所定時間における車両出入台数及びCO濃度偏差値により再度ファジィ推論を行って必要換気風量を決定することで、連続的に最適な換気を行うことができる(図8参照)。
なお、駐車場内での車両事故等の発生によりCO濃度が突発的に上昇したような場合に迅速に対応するためのシステムを組み入れておくことが安全管理上望ましい。例えば上記S1〜S4のCOセンサのうちの何れか一つでも予め定めた非常CO濃度値を一定時間以上検知したような場合には、上記ファジィルールのラベルVB値(100%出力)を選択して給排気ファンを全開にするように設定するとよい。
また、地震等の天災地変による停電やインバータの故障等により換気不能となる事態を避けるために、商用電源への自動切換えや自家発電による運転への自動切換えが行えるようにしておくことが望ましい。
また、本システムにおいては、駐車場1内にデリベントファン(搬送ファン)14(図1)を設置することで、駐車場内の空気の循環を促し、COガス等の部分的な滞留を防ぎ、CO濃度の均一化させることが可能となる。設置位置や設置個数の選定については、予め気流解析シミュレーションによってCOが滞留する場所を確認し、これらの場所の適切な換気が行えるような位置及び個数を決定する。デリベントファンには大きく分けて2つの方式があり、一つのファンからダクトを通じて各所に吹出しノズルを設置するダクト方式と、吹出しノズルとファンを一体化したユニットを各所に独立して設置するダクトレス方式であるが、比較的大型の駐車場にはダクト方式を採用し、中型以下の駐車場にはダクトレス方式するのが一般的であり効率がよい。デリベントファンは給排気ファンに比べ消費電力も小さいので、ファジィ制御の対象とはせずに常時100%の出力で運転することができる。
また、駐車場内の換気においては、給排気ファンの風量の変更の効果が駐車場内全域に浸透するまでにはある程度の時間を要するため、リアルタイムで制御を行う必要はなく、ある程度の間隔をおいて風量を調節すればよいことから、所定時間毎にCO濃度を測定し通過車両出入台数を測定することにしている。この所定時間の設定においては、長すぎても短すぎても駐車場内の状態に給排気ファンの換気風量がそぐわない事態が発生するが、本システムでは、対象となる駐車場の容量、給排気ファンの容量を勘案して10分間に設定し、これにより効果的な換気システムを実現することができた。
以上のように、本発明によれば、所定時間内の駐車場内の積算車両出入台数と所定時間経過時のCO濃度値に基づいて、所定時間後の必要換気風量を算出し、当該必要換気風量に基づいて換気ファンを駆動制御するものであるから、かかる動作を繰り返し行うことにより、過剰な換気運転を行うことなく、効率的な駐車場内換気システムを実現することができる。
また、必要換気風量の算出に、CO濃度偏差値及び車両出入台数によるメンバーシップ関数に基づいて、いわゆるファジイ推論を行うことにより、明確な数式モデルを確立し難い駐車場内の換気システムにおいて、適切な換気制御を行うことが可能となり、過剰なファンの運転がなされていた従来の換気システムに比べ効率性、経済性に優れた換気システムを実現することができる。
また、CO濃度を減少させることで他の有害物質もCO濃度の減少に準じて減少することが知られており、CO濃度をファジィ推論の前件部メンバーシップ関数の入力変数の一つとして、CO濃度値を抑制することで他の有害物質の濃度も抑えられた安全で快適な駐車場環境が実現できる。
また、インバーターによる換気ファンの回転数を制御しているので、消費電力をも大幅に削減し得る経済的な換気システムを実現し得る。
1 駐車場
2 車両
4 車両出入台数積算手段
5 CO濃度偏差値算出手段
6 ファジィルール記憶手段
7 換気風量演算手段
8 風量/出力変換手段
10 コンピュータ
11 インバータ
12 給気ファン
13 排気ファン
14 デリベントファン
S1〜S4 COセンサ
P 車両通過センサ
2 車両
4 車両出入台数積算手段
5 CO濃度偏差値算出手段
6 ファジィルール記憶手段
7 換気風量演算手段
8 風量/出力変換手段
10 コンピュータ
11 インバータ
12 給気ファン
13 排気ファン
14 デリベントファン
S1〜S4 COセンサ
P 車両通過センサ
Claims (7)
- 駐車場に出入する車両の台数を検知する車両通過センサと、
該車両通過センサにより得られる車両通過信号に基づいて、所定時間内における車両出入台数の積算を行う車両台数積算手段と、
駐車場内のCO濃度を検知するCOセンサと、
上記所定時間の経過時において上記COセンサによるCO濃度値を測定し、該CO濃度測定値と予め定められた基準CO濃度値との偏差からなるCO濃度偏差値を算出するCO濃度偏差値算出手段と、
上記CO濃度偏差値と、そのCO濃度測定前の所定時間内における上記積算された車両台数に基づいて、上記CO濃度測定時から所定時間経過後における必要換気風量をファジイ推論により算出する換気風量演算手段と、
上記換気風量演算手段により算出された必要換気風量を、上記駐車場に付設した換気ファンへの制御値に変換する風量/出力変換手段とを備えたものであることを特徴とするファジイ制御による駐車場内換気システム。 - CO濃度偏差値に基づくグレード値を決定するための第1のメンバーシップ関数と、積算された車両出入台数に基づくグレード値を決定するための第2のメンバーシップ関数と、換気風量を表す後件部シングルトンからなるファジイルールとを記憶する記憶手段を設け、
上記換気風量演算手段は、
上記CO濃度偏差値を入力変数として上記第1のメンバーシップ関数よりCO濃度偏差値のグレード値を決定する第1のグレード決定手段と、
上記積算された車両台数を入力変数として上記第2のメンバーシップ関数より車両台数のグレード値を決定する第2のグレード決定手段と、
上記決定した両グレード値のラベルに基づいて上記ファジイルールから後件部シングルトンを決定するためのルール決定手段と、
上記決定した両グレード値に基づいて上記シングルトンに対応する適合度を演算する適合度演算手段と、
上記決定したシングルトンと上記適合度に基づいて非ファジイ化を行って出力値としての必要換気風量を演算する非ファジイ化手段とから構成されるものであることを特徴とする請求項1記載のファジイ制御による駐車場内換気システム。 - 上記換気ファンは、インバータ制御により回転数を調節するものであり、
上記風量/出力変換手段は、上記必要換気風量をインバータ制御値に変換するものであることを特徴とする請求項1又は2記載のファジイ制御による駐車場内換気システム。 - 上記CO濃度偏差値算出手段は、
上記駐車場内に複数個設けられたCOセンサにより検知されるCO濃度のうち最大のCO濃度値と上記予め定められた基準CO濃度値との偏差値を算出するものであることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のファジイ制御による駐車場内換気システム。 - 駐車場に出入する車両の台数を検知する車両通過センサを設け、該車両通過センサから得られる車両通過信号に基づいて所定時間内における車両通過台数を積算し、
上記駐車場内にCO濃度センサを設け、上記所定時間経過時におけるCO濃度値を測定すると共に、該CO濃度値と予め定められた基準CO濃度値との偏差からなるCO濃度偏差値を算出し、
上記CO濃度偏差値と、そのCO濃度測定前の所定時間内における上記積算された車両台数に基づいて、上記CO濃度測定時から所定時間経過後における必要換気風量をファジイ推論により算出し、
上記必要換気風量を上記駐車場に付設した換気ファンへの制御値に変換し、
該制御値に基づいて上記換気ファンを駆動することを特徴とするファジイ制御による駐車場内換気方法。 - 上記車両通過台数の積算処理を所定時間毎に繰り返し行い、
上記CO濃度偏差値の算出処理を上記所定時間の経過時に各々行い、
上記必要換気風量の算出と上記制御値への変換を上記各所定時間の経過後に各々行い、
上記各所定時間毎に算出された上記制御値に基づいて上記換気ファンを所定時間毎に駆動していくことを特徴とする請求項5記載のファジイ制御による駐車場内換気方法。 - 上記CO濃度偏差値に基づくグレード値を決定するための第1のメンバーシップ関数と、上記積算された車両出入台数に基づくグレード値を決定するための第2のメンバーシップ関数と、換気風量を表す後件部シングルトンからなるファジイルールを記憶手段に設定し、
上記必要換気風量の算出は、
上記CO濃度偏差値を入力変数として上記第1のメンバーシップ関数よりCO濃度偏差値のグレード値を決定し、
上記積算した車両台数を入力変数として上記第2のメンバーシップ関数より車両台数のグレード値を決定し、
上記決定した両グレード値のラベルに基づいて上記ファジイルールから後件部シングルトンを決定し、
上記決定した両グレード値に基づいて上記シングルトンに対応する適合度を演算し、
上記決定したシングルトンと上記適合度に基づいて非ファジイ化を行うことにより出力値としての上記必要換気風量を算出することを特徴とする請求項5又は6記載のファジイ制御による駐車場内換気方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003404135A JP2005164133A (ja) | 2003-12-03 | 2003-12-03 | ファジイ制御による駐車場内換気システム及び駐車場内換気方法 |
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JP2003404135A Pending JP2005164133A (ja) | 2003-12-03 | 2003-12-03 | ファジイ制御による駐車場内換気システム及び駐車場内換気方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2003
- 2003-12-03 JP JP2003404135A patent/JP2005164133A/ja active Pending
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