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

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

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。

特開平１０−３８３３１号公報

特開平６−１１１６２号公報

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。

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[ｍ^３／ｈ]（風量０．０％）から、給排気ファン１２，１３の１００％運転時、ＶＢ＝３５０００［ｍ^３／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[ｍ^３／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。

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）

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[ｍ^３／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。

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。

本発明に係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。 本システムのハードウェア構成図である。 図２に示すハードウェアにより実行されるデータ処理のフローチャート図である。 本システムのファジィ推論を示すフローチャート図である。 ＣＯ濃度偏差値とファジィ変数の相関を表したメンバーシップ関数を示した図である。 車両出入台数とファジィ変数の相関を表したメンバーシップ関数を示した図である。 ＣＯ濃度偏差値と車両出入台数から換気風量を導くファジィルールを示した図である。 車両出入台数の検知とＣＯ濃度測定との時間的関係を示した図である。 換気風量演算手段の機能ブロック図である。

符号の説明

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

Claims (7)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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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