JP2010206714A - 機器制御システム - Google Patents
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Abstract
【課題】人の不在を正確に検出して負荷機器を停止させることで省電力を図った低コストの機器制御システムを提供する。
【解決手段】マイク3は、空調装置2が設置された制御エリア内で音を検出する。コントローラ1は、音圧レベルが所定の音圧基準値以上の音をマイク3が単位時間内に所定回数以上検出すれば人が存在すると検知する存在検知手段10aと、存在検知手段10aが所定の不在判定時間以上継続して人の存在を検知しなければ人が不在であると判定する不在判定手段10bと、存在検知手段10aが人の存在を検知すると空調装置2を予め設定された動作内容で動作させるとともに、不在判定手段10bが人の不在を判定すると空調装置2を停止させる負荷制御手段10cと、マイク3の検出音の音圧レベルの履歴を記憶する音圧レベル記憶部14と、音圧レベルの履歴から所定時間帯における音圧基準値を設定する音圧基準値設定手段10dとを備える。
【選択図】図1
【解決手段】マイク3は、空調装置2が設置された制御エリア内で音を検出する。コントローラ1は、音圧レベルが所定の音圧基準値以上の音をマイク3が単位時間内に所定回数以上検出すれば人が存在すると検知する存在検知手段10aと、存在検知手段10aが所定の不在判定時間以上継続して人の存在を検知しなければ人が不在であると判定する不在判定手段10bと、存在検知手段10aが人の存在を検知すると空調装置2を予め設定された動作内容で動作させるとともに、不在判定手段10bが人の不在を判定すると空調装置2を停止させる負荷制御手段10cと、マイク3の検出音の音圧レベルの履歴を記憶する音圧レベル記憶部14と、音圧レベルの履歴から所定時間帯における音圧基準値を設定する音圧基準値設定手段10dとを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、機器制御システムに関するものである。
従来、トイレや廊下などに設置された照明器具を自動点灯させる機器制御システムとして、焦電型の赤外線検出センサからなる人感センサを用い、検知エリアにおける人の存在を検知すると、制御対象の照明器具を点灯させるとともに、存在検知が一定時間以上ないことから照明器具を消灯させるようにしたシステムが提供されている。
この種の機器制御システムは、人感センサにより人の存在が検知されると制御対象の照明器具を点灯させており、人感センサにより人の存在が検知できない場合は照明器具が消灯されるので、不要な場所の照明器具を消灯させることで省電力を図ることができ、また人が検出されると照明器具が自動的に点灯するので、照明器具のオン操作が不要になって使い勝手が向上するという利点があった。
また、浴室に設置された浴室暖房装置を制御する機器制御システムとして、浴室内で音を検知する音センサを用い、音センサが音を検出していない状態では、浴室暖房装置を強モードで動作させ、音センサが音を検出すると、浴室暖房装置を弱モードで動作させるようなシステムも従来提案されていた(例えば、特許文献1参照)。
上述した前者の機器制御システムは、玄関やトイレや廊下などで既に実用化されているが、その適用範囲を広げ、リビングやダイニングや寝室などの居住空間において、人感センサにより人が検知されると照明器具を点灯させたり、空調装置を作動させることが考えられる。しかしながら、焦電型の赤外線検出素子を用いた人感センサでは、外光のゆらぎやカーテンのゆれによる入射光量の変化を誤検出して、照明器具が誤動作するため、無駄な電力消費が発生するという問題があった。
また上述した後者の機器制御システムでは、音センサにより音が検出されると人が存在すると判断しており、時間帯に応じて周囲の騒音が変化する場合、周囲の騒音を検出することで人が存在すると誤検出する可能性があり、人の誤検出によって負荷機器が誤動作するために、無駄な電力消費が発生するという問題があった。
上述のような誤検出を防止するためには、例えば検出エリアの画像を画像センサで撮像し、画像処理することによって人の在室、不在を検出すればよいが、人感センサや音センサに比べて画像センサやその処理回路は高価であり、機器制御システムのコストアップを招くという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、人の不在を正確に検出して負荷機器を停止させることで省電力を図った低コストの機器制御システムを提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、制御対象の負荷機器が設置された制御エリア内で発生する音を検出する音検出手段と、音圧レベルが所定の音圧基準値以上の音を音検出手段が単位時間内に検出した回数が所定回数以上であれば制御エリア内に人が存在すると検知する存在検知手段が所定の不在判定時間以上継続して人の存在を検知しなければ制御エリアに人が不在であると判定する不在判定手段と、不在判定手段が人の不在を判定すると負荷機器を停止させる制御を行う負荷制御手段と、音検出手段が検出した音の音圧レベルの履歴を記憶する音圧レベル記憶手段と、音圧レベル記憶手段に記憶された音圧レベルの履歴から所定時間帯における静音状態の音圧レベルを求めるとともに静音状態の音圧レベルから所定時間帯における音圧基準値を設定する音圧基準値設定手段とを備えたことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、制御エリアの明るさを検出する明るさ検出手段を備え、存在検知手段は、音圧レベルが音圧基準値以上の音を音検出手段が単位時間内に検出した回数が所定回数以上であるか、又は、明るさ検出手段の検出した明るさが所定の変化時間内に所定の照度変化閾値以上変化すると、制御エリア内に人が存在すると検知することを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2の発明において、照度変化閾値を時間帯毎に設定する照度変化閾値設定手段を備えたことを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項3の発明において、各時間帯において明るさ検出手段が検出した明るさの検出結果の履歴を記憶する明るさ記憶手段を備え、照度変化閾値設定手段が、明るさ記憶手段に記憶された明るさの検出結果の履歴に基づいて照度変化閾値を時間帯毎に設定することを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項2乃至4の何れかの発明において、存在検知手段は、明るさ検出手段の検出した明るさが、変化時間内に明るくなる方向に照度変化閾値以上変化する場合のみ、人が存在すると検知することを特徴とする。
ところで、制御エリア内に人が存在する場合は、制御エリアにいる人が何らかの活動を行うことによって音が発生したり、人が動いていない場合でも例えばテレビやオーディオ機器を操作することによって***作機器から音が発生すると考えられる。請求項1の発明によれば、存在検知手段は音検出手段の検出結果をもとに人の存在を検知しているので、焦電型の赤外線検出素子を用いた人感センサで人の存在を検知する場合のように、外光のゆらぎを人と誤検出する虞はなく、しかも音圧レベルが音圧基準値以上である音が単位時間内に所定回数以上検出されれば、存在検知手段は人が存在すると検知しているから、突発的なノイズを誤検出するのを防止できるという効果がある。また宅外などの周囲の騒音は時間帯によって大きく変化すると予想されるが、音圧基準値設定手段では、音圧レベル記憶手段に記憶された音圧レベルの履歴から所定時間帯における静音状態の音圧レベルを求め、静音状態の音圧レベルから所定時間帯における音圧基準値を設定しているので、時間帯によって静音状態の音圧レベルが変化したとしても、周囲の騒音によって人の存在を誤検出する可能性を低減することができる。したがって、画像センサのような高価なセンサを用いることなく、人の不在を正確に検出して負荷機器を停止させることで、消費電力の低減を図った低コストの機器制御システムを実現することができる。
また、制御エリア内が暗い状態で当該制御エリア内に人が入ってきた場合、照明器具を点灯させるか、或いはカーテンや雨戸を開けるなどして、制御エリア内を明るくするものと想定され、この場合、制御エリア内の照度が短時間で急激に変化するものと予想される。請求項2の発明によれば、存在検知手段は、明るさ検出手段の検出した明るさが所定の変化時間内に所定の照度変化閾値以上変化した場合も、制御エリア内に人が存在すると検知しているので、制御エリア内にいる人が音を立てずに照明器具を点灯させたとしても、人の存在を検知でき、人の存在/不在をより確実に検出することができる。
また、照明器具を点灯させる前後での照度変化や、雨戸、カーテンを開閉する前後での照度変化は時間帯によって異なるものと予想されるが、請求項3の発明によれば、照度変化閾値を時間毎に設定しているので、制御エリア内の照度変化から人の在室/不在をより確実に検出することができる。
また更に、請求項4の発明によれば、各時間帯での明るさの検出結果の履歴が明るさ記憶部に記憶されており、照度変化閾値設定手段は、各時間帯での明るさの検出結果の履歴に基づいて照度変化閾値を設定しているので、照明器具を点灯させる前後での照度変化や雨戸、カーテンを開閉する前後での照度変化が時間帯によって異なる場合でも、制御エリア内の照度変化から人の在室/不在をより確実に検出することができる。
また、制御エリア内が暗い状態で当該制御エリアに人が入ってきた場合、制御エリアに入ってきた人は制御エリア内を明るくするのに対して、制御エリアから人が退室した場合は、制御エリアの照明を消灯させたり、雨戸やカーテンを閉めることによって、制御エリア内が暗くなると予想される。請求項2又は3の発明では、明るさ検出手段の検出した明るさが暗くなる方向へ変化した場合も人が存在すると検知されるため、所定の変化時間内に明るさが暗方向へ照度変化閾値以上変化したことから存在検知手段が存在検知を行った後、音検出手段によって音圧基準値以上の音を所定回数以上検知できないことから不在であると判断されるため、明るさの変化があった時点から不在を検知できるまでに単位時間が経過する。それに対して、請求項5の発明によれば、存在検知手段は、明るさ検出手段の検出した明るさが、所定の変化時間内に明るくなる方向に照度変化閾値以上変化する場合のみ、人が存在すると検知しているので、明るさ検出手段の検出した明るさが暗くなる方向に変化した場合に人が存在すると検知することがなく、不在と判断するまでの時間を短縮できる。
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(実施形態1)
本発明の実施形態1を図1〜4に基づいて説明する。図1は実施形態1の概略的なシステム構成図であり、制御対象の部屋(制御エリア)内に設置された負荷機器である空調装置2と、部屋内の音を集音して電気信号に変換するマイク3(音検出手段)と、マイク3の音検出信号に基づいて空調装置2の動作状態を制御するコントローラ1とを主要な構成として備えている。
本発明の実施形態1を図1〜4に基づいて説明する。図1は実施形態1の概略的なシステム構成図であり、制御対象の部屋(制御エリア)内に設置された負荷機器である空調装置2と、部屋内の音を集音して電気信号に変換するマイク3(音検出手段)と、マイク3の音検出信号に基づいて空調装置2の動作状態を制御するコントローラ1とを主要な構成として備えている。
コントローラ1は、CPU10と、A/D変換部11と、機器駆動部12と、計時手段13と、音圧レベル記憶部14とを備えている。またCPU10の演算機能によって、存在検知手段10aと不在判定手段10bと負荷制御手段10cと音圧基準値設定手段10dとが実現される。
A/D変換部11は、マイク3から入力される音検出信号の音圧レベル(アナログ信号)をデジタル信号に変換してCPU10に出力する。計時手段13は現在時刻を示す時刻情報をCPU10に出力する。
CPU10は、A/D変換部11によってデジタル信号に変換された音圧レベルの検出値が入力されると、計時手段13から入力される時刻情報を元に、音圧レベル記憶部14に音圧レベルの履歴情報を記憶させる。表1は音圧レベル記憶部14に記憶された音圧レベルの履歴情報を示し、1日を24時間に区切った各時間帯(0時−1時、1時−2時、…、23時−24時)において、時間帯毎に予想される静音状態の音圧レベルから決定された音圧基準値の初期値と、前日分の音圧レベルのデータから求めた平均値(dBA)と、当日分の音圧レベルのデータから求めた5分毎の平均値(dBA)とが格納されている。
CPU10の音圧基準値設定手段10dでは、A/D変換部11から入力される音圧レベルの平均値を5分毎に求めて、音圧レベル記憶部14に記憶させると共に、各時間帯において5分毎に求めた平均値の最小値を静音状態の音圧レベルとして求め、この音圧レベルを当該時間帯の音圧基準値に設定する。また音圧基準値設定手段10dは、各時間帯において5分毎の音圧レベルの平均値が求まると、5分毎の音圧平均値の平均をさらに算出し、前日の音圧平均値として音圧レベル記憶部14に記憶させている。ここで、初期使用時や各時間帯の初めの5分間には、音圧レベル記憶部14に当日分の音圧レベルのデータが蓄積されていないので、音圧基準値設定手段10dは、前日分の音圧平均値が音圧レベル記憶部14に記憶されている場合は、前日分の音圧平均値を音圧基準値に設定し、前日分の音圧平均値が音圧レベル記憶部14に記憶されていない場合は音圧レベル記憶部14に予め記憶された初期値を音圧基準値に設定する。なお、ある時刻に例外的に発生した大音量の音が音圧基準値に大きく影響しないように、5分毎に求めた音圧平均値と音圧基準値との差が所定の閾値よりも大きい場合は、このときの音圧平均値をノイズと判断して無視することも望ましい。また日中はテレビを常時動作させている場合も考えられるが、このような場合にもテレビの音声を含めて、マイク3で検出された音圧レベルの平均値から静音状態の音圧レベルを求めているので、周囲の雑音を在室と誤検出するのを防止することができる。
CPU10の存在検知手段10aは、A/D変換部11によってデジタル信号に変換された音検出信号の音圧レベルと、音圧基準値設定手段10dによって設定された現時点での音圧基準値との高低を比較し、音圧レベルが現時点の音圧基準値以上である音が単位時間内に所定回数以上入力されれば、制御エリア内に人が存在するとの検知を行う。
CPU10の不在判定手段10bは、存在検知手段10aが所定の不在判定時間以上継続して人の存在を検知しなければ、制御エリアに人が不在であるとの判定を行う。
CPU10の負荷制御手段10cは、制御エリアにおける人の存在/不在の検知結果に応じて負荷機器を制御する制御命令を出力しており、存在検知手段10aによって在室が検知されると、空調装置2を予め設定された動作内容で動作させる制御命令を機器駆動部12に出力する。また負荷制御手段10cは、不在判定手段10bによって人の不在が判定されると、空調装置2を停止させる制御命令を機器駆動部12に出力する。
ここで、コントローラ1による空調装置2の制御動作を図2,図3のフローチャート及び図4のタイムチャートに基づいて説明する。
コントローラ1のCPU10は、所定の時間間隔で図2のフローチャートに示す制御プログラムを実行しており、先ず存在検知手段10aが、A/D変換部11からの入力に基づいて存在検知を行い(S1)、制御エリアにおける在室を検知したか否かを判定する(S2)。ここで、在室が検知されれば、CPU10は、在室を検知していない時間を計時する非検知時間タイマ(図示せず)のカウント値T1をクリアして、非検知時間タイマを再起動させるとともに(S3)、負荷制御手段10cから、在室検知に応じて所定の動作状態で空調装置2を動作させる制御命令を機器駆動部12に出力させて(S4)、制御プログラムを終了する。
またS2の判定で在室が検出されなかった場合、CPU10の不在判定手段10bは、非検知時間タイマのカウント値T1が所定の不在判定時間Ta以上か否かを判断し(S5)、カウント値T1が不在判定時間Ta未満であれば不在とは判定せずに、上述したS4の処理に移行する。一方、S5の判定でカウント値T1が不在判定時間Ta以上であれば、CPU10の不在判定手段10bは、不在判定時間Ta以上継続して人の存在を検知していないことから人が不在であると判断し(S6)、負荷制御手段10cから、不在の判定結果に応じて空調装置2を停止させる制御命令を機器駆動部12に出力して(S7)、空調装置2を停止させた後、制御プログラムを終了する。
次に、CPU10の存在検知手段10aによる存在検知処理(S1の処理)について図3のフローチャートに基づいて説明する。CPU10の存在検知手段10aは存在検知処理を開始すると、先ずA/D変換部11によってデジタル信号に変換された音圧レベルを取り込み、この音圧レベルと、音圧基準値設定手段10dにより設定された現時点での音圧基準値との高低を比較する(S10)。ここで、音圧レベルが音圧基準値以上であれば、存在検知手段10aは、所定の単位時間を計時する検出期間タイマが起動中か否かを判断し(S11)、検出期間タイマが起動中でなければ、音圧レベルが音圧基準値以上の音を検知した検知回数C2に1をセットして(S12)、検出期間タイマを起動させた後(S13)、存在検知処理を終了する。またS11の判定の結果、検出期間タイマが起動中であれば、検知回数C2に1を加算した後(S14)、検知回数C2と所定の基準回数C0との高低を比較する(S15)。ここで、検知回数C2が基準回数C0未満であれば、存在検知手段10aは存在検知処理を終了し、検知回数C2が基準回数C0以上であれば、存在検知手段10aは制御エリアに人が存在するとの検知を行い(S16)、検出期間タイマを停止させ(S17)、検知回数C2の0をセットして(S18)、存在検知処理を終了する。またS10の判定で音圧レベルが音圧基準値未満であると判定されれば、CPU10の存在検知手段10aは検出期間タイマが起動中か否かを判断し(S19)、起動中でなければ検知回数C2に0をセットして(S18)、存在検知処理を終了し、起動中であればそのまま存在検知処理を終了する。なお図4は存在検知処理および不在判定処理を説明するタイムチャートであり、音圧レベルの検出値が、時間帯毎に設定された音圧基準値(時刻t2以前はVth1、時刻t2〜t5はVth2、時刻t5以降はVth1)以上である音が、所定の検出期間(単位時間)内に基準回数以上検出されると、存在検知手段10aは人の存在を検知する(図4の時刻t1,t3,t4)。また不在判定手段10bは、存在検知手段10aが存在検知を行うと、不在状態と判定せず(未判定)、存在検知手段10aが存在を検知しない状態が不在判定時間Ta以上継続した時点(時刻t6)で不在判定を行っている。
ところで、制御エリア内に人が存在する場合は、制御エリアにいる人が何らかの活動を行うことによって音が発生したり、例えばテレビやオーディオ機器を操作することによって***作機器から音が発生すると考えられる。それに対して、本システムではCPU10の存在検知手段10aがマイク3の検出結果をもとに人の存在を検知しており、焦電型の赤外線検出素子を用いた人感センサで人の存在を検知する場合のように、外光のゆらぎを人と誤検出することはなく、また人がテレビをじっと見ている場合のように、人感センサで人を検出できない場合でもテレビの音を検出することによって、制御エリアにいる人を検出することができる。しかも、存在検知手段10aは、音圧レベルが所定の音圧基準値以上の音が単位時間内に所定回数以上検出されれば、制御エリア内に人が存在するとの検知を行っているので、突発的なノイズを誤検出する虞が少なく、また存在検知手段10aによる存在の検知が不在判定時間以上継続してなければ、不在判定手段10bは、制御エリアに人が存在しない、つまり不在であると判定しているので、制御エリアにおける人の不在を正確に検出でき、人が不在の場合は負荷機器を停止させることで、負荷機器の消費電力を低減することができる。
また宅外などの周囲の騒音は時間帯によって大きく変化するものと予想され、例えば深夜の時間帯では静かだが、昼間の時間帯では騒がしくなると予想されるが、CPU10の音圧基準値設定手段10dでは、音圧レベル記憶部14に記憶された音圧レベルの履歴情報から所定時間帯における静音状態の音圧レベルを求め、この静音状態の音圧レベルから所定時間帯における音圧基準値を設定しているので、時間帯によって静音状態の音圧レベルが変化したとしても、周囲の騒音を誤検出する可能性を低減できる。ここで、音圧基準値が静音状態の音圧レベルよりも低く設定されると、周囲の騒音によって在室と誤検出されて、負荷機器である空調装置2を動作させ続けたり、音圧基準値が静音状態の音圧レベルよりも高く設定されると、人が存在するにも関わらず不在と誤検出されて、空調装置2が停止されるというように、在/不在の誤検出によって負荷機器の誤動作が発生する可能性があるが、音圧レベルの履歴情報に基づいて時間帯毎に音圧基準値を設定しているので、制御エリアにおける人の在、不在を確実に検出することができる。したがって、画像センサのような高価なセンサを用いることなく、制御エリア内での人の在/不在を正確に検出することができ、人が不在の場合は負荷機器を停止させることで省電力を図った低コストの機器制御システムを実現することができる。
尚、コントローラ1は、負荷機器の操作機能を備えたインターホンシステムの親機で構成してもよく、制御エリアの音を検出するマイク3を、インターホン通話のためのマイクで兼用することができる。
(実施形態2)
本発明の実施形態2を図5〜9に基づいて説明する。図5は実施形態2の概略的なシステム構成図であり、制御対象の部屋内に設置された負荷機器である空調装置2と、部屋内の音を集音して電気信号に変換するマイク3および人感センサ4を具備し制御対象の部屋の天井に取り付けられたセンサ子器5と、マイク3の音検出信号及び人感センサ4の人体検知信号に基づいて空調装置2の動作状態を制御するコントローラ1とを主要な構成として備えている。尚、人感センサ4を備えた点を除いては実施形態1と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
本発明の実施形態2を図5〜9に基づいて説明する。図5は実施形態2の概略的なシステム構成図であり、制御対象の部屋内に設置された負荷機器である空調装置2と、部屋内の音を集音して電気信号に変換するマイク3および人感センサ4を具備し制御対象の部屋の天井に取り付けられたセンサ子器5と、マイク3の音検出信号及び人感センサ4の人体検知信号に基づいて空調装置2の動作状態を制御するコントローラ1とを主要な構成として備えている。尚、人感センサ4を備えた点を除いては実施形態1と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
センサ子器5は、部屋内の音を集音して電気信号に変換するためのマイク3と、部屋内で人の存在を検知する人感センサ4とを備える。人感センサ4は、人体から放射される熱線を検出することによって、検知エリアにおける人の存在を検出する焦電型の赤外線検出素子を有し、部屋内に設定した検知エリアにおいて人の存在を検知すると人体検知信号をコントローラ1に出力する。
図6(a)はセンサ子器5の正面図、同図(b)はセンサ子器5の下面図であり、センサ子器5の器体20は下側に円盤状のフランジ部21を有する有底筒状の合成樹脂成形品からなり、天井に設けられた埋込孔にフランジ部21を除く部位が埋め込まれる形で収納され、フランジ部21の上面側に固定されている一対の取付金具22,22とフランジ部21との間で天井材を挟んで天井に取り付けられる。ここで、フランジ部21の下面中央には人感センサ4に可視光及び熱線を集光するためのレンズ23が設けられている。またフランジ部21の下面には、マイク3に対応する部位に音を通過させるための音孔24が開口している。尚、取付金具22を含むセンサ子器5の構造は従来周知であるから、詳細な説明は省略する。
ここで、コントローラ1による空調装置2の制御動作を図7,図8のフローチャート及び図9のタイムチャートに基づいて説明する。
コントローラ1のCPU10は、所定の時間間隔で図7のフローチャートに示す制御プログラムを実行しており、先ず存在検知手段10aが、マイク3及び人感センサ4の検出結果に基づいて存在検知を行い(S21)、人感センサ4による検知があるか否か、音センサ(マイク3)による検知があるか否かをそれぞれ判定する(S22,S23)。ここで、人感センサ4の検出出力による在室検知又はマイク3の出力による在室検知があれば、CPU10は、在室を検知していない時間を計時する非検知時間タイマ(図示せず)のカウント値T1をクリアして、非検知時間タイマを再起動させるとともに(S24)、負荷制御手段10cから、在室検知に応じて所定の動作状態で空調装置2を動作させる制御命令を機器駆動部12に出力させて(S25)、制御プログラムを終了する。
またS22,S23の判定で在室が検出されなかった場合、CPU10の不在判定手段10bは、非検知時間タイマのカウント値T1が所定の不在判定時間Ta以上か否かを判断し(S26)、カウント値T1が不在判定時間Ta未満であれば不在とは判定せずに、上述したS25の処理に移行する。一方、S26の判定でカウント値T1が不在判定時間Ta以上であれば、CPU10の不在判定手段10bは、不在判定時間Ta以上継続して人の存在を検知していないことから人が不在であると判断し(S27)、負荷制御手段10cが、空調装置2を停止させる制御命令を機器駆動部12に出力して(S28)、空調装置2を停止させた後、制御プログラムを終了する。
次に、CPU10の存在検知手段10aによる存在検知処理(S21の処理)について説明する。尚、存在検知手段10aが、マイク3の出力から在室を検出する処理は実施形態1で説明した処理と同じであるから、その説明は省略し、人感センサ4の検出出力から在室を検出する処理について図8を参照して説明する。
CPU10の存在検知手段10aが、人感センサ4の検知出力に基づいた存在検知処理を開始すると、先ず人感センサ4の出力を取り込み、人感センサ4による熱線の検知があるか否かを判断する(S31)。ここで、人感センサ4による検知があれば、存在検知手段10aは、所定の単位時間を計時する人感センサ用の検出期間タイマが起動中か否かを判断し(S32)、検出期間タイマが起動中でなければ、人感センサ4が熱線を検知した検知回数C1に1をセットして(S33)、検出期間タイマを起動させた後(S34)、存在検知処理を終了する。またS32の判定の結果、検出期間タイマが起動中であれば、検知回数C1に1を加算した後(S35)、検知回数C1と所定の基準回数CJとの高低を比較する(S36)。ここで、検知回数C1が基準回数CJ未満であれば、存在検知手段10aは存在検知処理を終了し、検知回数C1が基準回数CJ以上であれば、存在検知手段10aは制御エリアに人が存在するとの検知を行い(S37)、検出期間タイマを停止させ(S38)、検知回数C1を0にリセットして(S39)、存在検知処理を終了する。またS31の判定で人感センサ4が熱線を検知していないと判定されれば、CPU10の存在検知手段10aは検出期間タイマが起動中か否かを判断し(S40)、起動中でなければ検知回数C1をクリアして(S39)、存在検知処理を終了し、起動中であればそのまま存在検知処理を終了する。
このようにCPU10の存在検知手段10aでは、制御エリア内で発生する音を検出するマイク3と、人から放射される熱線を検出する焦電型の赤外線検出素子からなる人感センサ4の出力をもとに人の存在を検知しており、存在検知手段10aは、音圧レベルが音圧基準値以上の音を単位時間内に検出した回数が所定回数以上であれば制御エリア内に人が存在すると検知するとともに、人感センサ4による検知が単位時間内に所定回数以上あれば制御エリア内に人が存在するとの検知を行っており、単発的なノイズや外光のゆらぎなどを人と誤検出する可能性を低減できる。また存在検知手段10aによる存在の検知が不在判定時間以上継続してなければ、不在判定手段10bが制御エリアに人が存在しない、つまり不在であると判定しているので、制御エリアにおける人の不在を正確に検出することができ、不在時には負荷機器を停止させることで不要な電力消費を低減することができる。
ここで、図9(a)〜(c)は、マイク3の検出音の音圧レベルが音圧基準値を超えたタイミングと、人感センサ4が熱線を検知したタイミングとの組み合わせをそれぞれ示したタイムチャートであり、図9(b)に示すように単位時間Tc内に人感センサ4が熱線を検出した回数が所定回数以上(例えば2回以上)であれば在室と判定し、また図9(c)に示すように単位時間Tb内に音圧基準値を超える音を検出した回数が所定回数以上(例えば2回以上)であれば在室と判定するが、図9(a)に示すように単位時間Tb,Tc内で音圧レベルが音圧基準値以上の音や熱線を検出した回数が所定回数未満であれば在室と判定しないようになっている。
(実施形態3)
本発明の実施形態3を図10〜図14に基づいて説明する。図10は実施形態3の概略的なシステム構成図であり、制御対象の部屋(制御エリア)内に設置された負荷機器である空調装置2と、部屋内の音を集音して電気信号に変換するマイク3、人感センサ4及び明るさセンサ6を具備し制御対象の部屋の天井に取り付けられたセンサ子器5と、マイク3の音検出信号、人感センサ4の人体検知信号及び明るさセンサ6の明るさ検出信号に基づいて空調装置2の動作状態を制御するコントローラ1とを主要な構成として備えている。尚、明るさセンサ6を備えた点を除いては上述した他の実施形態と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
本発明の実施形態3を図10〜図14に基づいて説明する。図10は実施形態3の概略的なシステム構成図であり、制御対象の部屋(制御エリア)内に設置された負荷機器である空調装置2と、部屋内の音を集音して電気信号に変換するマイク3、人感センサ4及び明るさセンサ6を具備し制御対象の部屋の天井に取り付けられたセンサ子器5と、マイク3の音検出信号、人感センサ4の人体検知信号及び明るさセンサ6の明るさ検出信号に基づいて空調装置2の動作状態を制御するコントローラ1とを主要な構成として備えている。尚、明るさセンサ6を備えた点を除いては上述した他の実施形態と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
明るさセンサ6は、例えばフォトダイオードからなり周囲の明るさに応じた明るさ検知信号をコントローラ1に出力する。明るさセンサ6は、センサ子器5の器体20内部において、レンズ23に臨む位置に配置されており、レンズ23を通して明るさセンサ6に光が入射するようになっている。なお、明るさセンサ6の検出出力は、コントローラ1のA/D変換部15によってデジタル信号に変換されて、CPU10に入力される。
ところで、制御対象の部屋が暗い場合、この部屋に入った人は、照明器具を点灯させるか、日中であれば雨戸やカーテンを開けて外光を取り入れようとする。このとき、部屋内の明るさは短時間で大きく変化するので、この急峻な照度変化を明るさセンサ6により検出することで、部屋内に人がいると判断することができる。そこで、本実施形態ではCPU10の存在検知手段10aが、マイク3による検出音と、人感センサ4および明るさセンサ6の検出出力とに基づいて人の在室を検出しており、実施形態1又は2の機器制御システムに明るさセンサ6を組み合わせることで、音を立てることなく、人感センサ4の検知エリアを通らずに部屋に入った場合でも、制御エリア内の明るさの変化から人の存在を検知できるようになっている。
ここで、コントローラ1による負荷機器(例えば空調装置2)の制御動作を図11,図12のフローチャート及び図13のタイムチャートに基づいて説明する。
コントローラ1のCPU10は、所定の時間間隔で図11のフローチャートに示す制御プログラムを実行しており、先ず存在検知手段10aがマイク3、人感センサ4及び明るさセンサ6の検出結果に基づいて存在検知を行い(S41)、人感センサ4による検知があるか否か、音センサ(マイク3)による検知があるか否か、明るさセンサ6による検知があるか否かをそれぞれ判定する(S42,S43,S44)。ここで、人感センサ4の検出出力による在室検知、マイク3の出力による在室検知又は明るさセンサ6の出力による在室検知の何れかがあれば、CPU10は、在室を検知していない時間を計時する非検知時間タイマ(図示せず)のカウント値T1をクリアして、非検知時間タイマを再起動させるとともに(S45)、負荷制御手段10cから、所定の動作状態で空調装置2を動作させる制御命令を機器駆動部12に出力させて(S46)、制御プログラムを終了する。
またS42,S43,S44の判定で在室が検出されなかった場合、CPU10の不在判定手段10bは、非検知時間タイマのカウント値T1が所定の不在判定時間Ta以上か否かを判断し(S47)、カウント値T1が不在判定時間Ta未満であれば不在とは判定せずに、上述したS46の処理に移行する。一方、S47の判定でカウント値T1が不在判定時間Ta以上であれば、CPU10の不在判定手段10bは、不在判定時間Ta以上継続して人の存在を検知していないことから人が不在であると判断し(S48)、負荷制御手段10cから、不在の判定結果に応じて空調装置2を停止させる制御命令を機器駆動部12に出力して(S49)、空調装置2を停止させた後、制御プログラムを終了する。
次に、CPU10の存在検知手段10aによる存在検知処理(S41の処理)について説明する。尚、存在検知手段10aが、マイク3の出力から在室を検出する処理は実施形態1で説明した処理と同じであり、人感センサ4の検出出力から在室を検出する処理は実施形態2で説明した処理と同じであるので、それらの処理については説明を省略し、明るさセンサ6の検出出力から在室を検出する処理について図12を参照して説明を行う。
CPU10の存在検知手段10aが、明るさセンサ6の検出出力に基づいた存在検知処理を開始すると、先ず明るさセンサ6から検出出力を取り込む。ここで、存在検知手段10aは、明るさセンサ6の検出出力を格納するバッファとしてL1〜L5の5個のバッファを用意しており、明るさセンサ6の検出出力を新たに取り込むと、バッファL1に格納されている検出出力をバッファL2に、バッファL2に格納されている検出出力をバッファL3に、バッファL3に格納されている検出出力をバッファL4に、バッファL4に格納されている検出出力をバッファL5にそれぞれ移し替えた後、今回新たに取り込んだ検出出力をバッファL1に格納する(S51)。すなわちバッファLn(n=1〜5)には、過去5回分の検出出力が番号nの降順で格納されることになる。次に存在検知手段10aは、5個のバッファL1〜L5に格納された検出出力のうちの最大値をバッファLNmaxに格納するとともに、最大値を格納したバッファの番号nをバッファNmaxに格納する(S52)。また存在検知手段10aは、5個のバッファL1〜L5に格納された検出出力のうちの最小値をバッファLNminに格納するとともに、最大値を格納したバッファの番号nをバッファNminに格納する(S53)。そして存在検知手段10aは、バッファLNmaxに格納された最大値とバッファLNminに格納された最小値の差分、すなわち所定の変化時間(明るさセンサ6から検出出力を5回取り込む時間)内での明るさの変化量dL(=LNmax−LNmin)を求め、この変化量dLと予め設定された照度変化閾値との高低を比較しており(S54)、変化時間内での明るさの変化量dLが照度変化閾値以上であれば、制御エリアに人が存在するとの検知を行い(S55)、明るさの変化量dLが照度変化閾値未満であれば、制御エリアに人が存在するとの検知は行わない。
ここで、図13は明るさセンサ6の検出出力を示すタイムチャートであり、例えば部屋に入った人が照明器具を点灯させたり、部屋から出て行く人が照明器具を消灯させたりした場合、明るさセンサ6の検出出力が単位時間Td内で大きく変化し、単位時間Td内での変化量dLが照度変化閾値以上となることから、存在検知手段10aは制御エリア内に人が存在するとの検知を行う。
なお、単位時間Td内での明るさの変化量dLが照度変化閾値以上であれば、存在検知手段10aが制御エリアに人が存在するとの検知を行う場合、例えば部屋から人が退室する際に照明器具を消灯させるなどして、明るさセンサ6の検出出力が暗くなる方向に短時間で大きく変化した場合でも人が存在するとの検知を行ってしまう。この場合は、その後マイク3や人感センサ4の出力による存在検知が所定の不在判定時間以上継続して行えないことから不在であると判断されるため、暗方向への明るさの変化から人が存在するとの検知が行われた時点より不在を検知できるまでに所定の不在判定時間が経過することになる。したがって、存在検知手段10aでは、明るさセンサ6の検出した明るさが、所定の変化時間Td内に明るくなる方向に照度変化閾値以上変化した場合のみ、人が存在すると検知してもよく、部屋内の明るさが暗くなる方向へ急激に変化する場合は人が存在するとの検知を行わないことで、人が制御エリアの外に出たと考えられる状況を在室と検出してしまうのを防止できる。
図14はこの場合の存在検知処理を示すフローチャートであり、S51〜S54までの処理は図12のフローチャートと同じであるので、その説明は省略する。そして、S54の処理で、存在検知手段10aが、バッファLNmaxに格納された最大値とバッファLNminに格納された最小値の差分を求め、単位時間Td内での明るさの変化量dLと予め設定された照度変化閾値との高低を比較した後(S54)、明るさの変化量dLが照度変化閾値以上であれば、最大値が格納されたバッファの番号Nmaxと、最小値が格納されたバッファの番号Nminとの大小を比較し、番号Nmaxが番号Nminより小さいか否かを判定する(S56)。ここで、番号Nmaxが番号Nminより小さい場合、すなわち最大値の検出出力が最小値の検出出力よりも新しい場合、存在検知手段10aは、制御エリアに人が存在するとの検知を行い(S55)、最大値の検出出力が最小値の検出出力よりも古い場合は、制御エリアに人が存在するとの検知は行わない。
また、照明器具を点灯させる前後やカーテンを開ける前後で発生する明るさの変化量は、部屋内が比較的明るい早朝の時間帯では小さく、部屋内が比較的暗くなっている夕方や夜間では大きくなると予想される。そこで、図15に示すように、照度変化閾値を時間帯毎に記憶する照度変化閾値記憶部16をコントローラ1に設けるとともに、各時間帯毎に照度変化閾値を決定して照度変化閾値記憶部16に記憶させる照度変化閾値設定手段10eをCPU10の演算機能により構成してもよく、照明器具を点灯させる前後での照度変化や、雨戸、カーテンを開閉する前後での照度変化が時間帯によって異なる場合でも、人の退室或いは入室による照度変化をより確実に検出することができる。ここにおいて、コントローラ1のCPU10は、各時間帯で明るさセンサ6が検出した明るさの検出結果の履歴を図示しないメモリ(明るさ記憶手段)に記憶させており、照度変化閾値設定手段10eでは、メモリに記憶された明るさの検出結果の履歴に基づいて照度変化閾値を時間帯毎に決定して照度変化閾値記憶部16に記憶させているので、人の退室或いは入室に伴う照度変化が時間帯によって異なる場合でも、照度変化から人の在室/不在をより確実に検出することができる。例えば昼間のように不在状態でも室内が十分明るい時間帯では、照明器具を消灯又は点灯させても照度が大きく変化しないと考えられるので、照度変化閾値設定手段10eでは、明るさの検出結果の履歴に基づいて照度変化閾値を夜間に比べて小さい値に設定する。また夜間のように不在状態では室内が暗い時間帯では、照明器具を消灯又は点灯させることによって、照度が大きく変化すると考えられるので、照度変化閾値設定手段10eでは、明るさの検出結果の履歴に基づいて照度変化閾値を昼間に比べて大きい値に設定する。
尚、本実施形態ではCPU10の存在検知手段10aが、マイク3の音検出信号と人感センサ4の人体検知信号と明るさセンサ6の明るさ検出信号とに基づいて制御エリアにおける人の存在を検知しているが、マイク3の音検出信号と明るさセンサ6の明るさ検出信号のみに基づいて制御エリアにおける人の存在を検知するようにしてもよい。
また上述の各実施形態では、制御エリアにおける人の存在/不在に基づいて空調装置2の動作を制御しているが、制御対象の負荷機器を空調装置2に限定する趣旨のものではなく、空調装置2以外の負荷機器を制御対象としてもよく、在室の場合は所定の動作状態で負荷機器を動作させるとともに、不在の場合は負荷機器の動作を停止させることで、省エネルギを図ることができる。
また更に上述の各実施形態では、制御エリアにおいて人の存在を検知すると、負荷制御手段10cが負荷機器を所定の動作状態で動作させているが、スイッチのオン操作に応じて負荷機器の動作を開始させるようにし、負荷制御手段10cでは、人の不在を判定したときに負荷機器を停止させる制御を行うようにしてもよい。
1 コントローラ
2 空調装置(負荷機器)
3 マイク(音検出手段)
4 人感センサ
5 センサ子器
6 明るさセンサ(明るさ検出手段)
10 CPU
10a 存在検知手段
10b 不在判定手段
10c 負荷制御手段
10d 音圧基準値設定手段
11 A/D変換部
12 機器駆動部
13 計時手段
14 音圧レベル記憶部
2 空調装置(負荷機器)
3 マイク(音検出手段)
4 人感センサ
5 センサ子器
6 明るさセンサ(明るさ検出手段)
10 CPU
10a 存在検知手段
10b 不在判定手段
10c 負荷制御手段
10d 音圧基準値設定手段
11 A/D変換部
12 機器駆動部
13 計時手段
14 音圧レベル記憶部
Claims (5)
- 制御対象の負荷機器が設置された制御エリア内で発生する音を検出する音検出手段と、音圧レベルが所定の音圧基準値以上の音を前記音検出手段が単位時間内に検出した回数が所定回数以上であれば制御エリア内に人が存在すると検知する存在検知手段が所定の不在判定時間以上継続して人の存在を検知しなければ前記制御エリアに人が不在であると判定する不在判定手段と、前記不在判定手段が人の不在を判定すると前記負荷機器を停止させる制御を行う負荷制御手段と、前記音検出手段が検出した音の音圧レベルの履歴を記憶する音圧レベル記憶手段と、前記音圧レベル記憶手段に記憶された音圧レベルの履歴から所定時間帯における静音状態の音圧レベルを求めるとともに前記静音状態の音圧レベルから所定時間帯における前記音圧基準値を設定する音圧基準値設定手段とを備えたことを特徴とする機器制御システム。
- 前記制御エリアの明るさを検出する明るさ検出手段を備え、前記存在検知手段は、音圧レベルが前記音圧基準値以上の音を前記音検出手段が単位時間内に検出した回数が所定回数以上であるか、又は、前記明るさ検出手段の検出した明るさが所定の変化時間内に所定の照度変化閾値以上変化すると、制御エリア内に人が存在すると検知することを特徴とする請求項1記載の機器制御システム。
- 前記照度変化閾値を時間帯毎に設定する照度変化閾値設定手段を備えたことを特徴とする請求項2記載の機器制御システム。
- 各時間帯において明るさ検出手段が検出した明るさの検出結果の履歴を記憶する明るさ記憶手段を備え、前記照度変化閾値設定手段が、明るさ記憶手段に記憶された明るさの検出結果の履歴に基づいて前記照度変化閾値を時間帯毎に設定することを特徴とする請求項3記載の機器制御システム。
- 前記存在検知手段は、前記明るさ検出手段の検出した明るさが、前記変化時間内に明るくなる方向に前記照度変化閾値以上変化する場合のみ、人が存在すると検知することを特徴とする請求項2乃至4の何れか1項に記載の機器制御システム。
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-
2009
- 2009-03-05 JP JP2009052377A patent/JP2010206714A/ja not_active Withdrawn
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