JP2010206714A

JP2010206714A - 機器制御システム

Info

Publication number: JP2010206714A
Application number: JP2009052377A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Takehara; 清隆竹原; Kenji Nakakita; 賢二中北; Shinpei Hibiya; 新平日比谷
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2010-09-16

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

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）。

特開２００２−２６７１９７号公報

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。

実施形態１の機器制御システムの概略構成図である。同上のフローチャートである。同上の検出音による存在検知処理のフローチャートである。同上の動作を説明するタイムチャートである。実施形態２の機器制御システムの概略構成図である。同上のセンサ子器を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図である。同上の動作を説明するフローチャートである。同上の人感センサによる存在検知処理のフローチャートである。同上の動作を説明するタイムチャートである。実施形態３の機器制御システムの概略構成図である。同上の動作を説明するフローチャートである。同上の照度センサによる存在検知処理のフローチャートである。同上の動作を説明するタイムチャートである。同上の照度センサによる存在検知処理のフローチャートである。同上の機器制御システムの他の構成を示す概略構成図である。

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。

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。

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。

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）
１０ＣＰＵ
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
１１Ａ／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

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。