JP2019133784A - データ作成装置、プログラム、データ作成方法および照明制御システム - Google Patents

データ作成装置、プログラム、データ作成方法および照明制御システム Download PDF

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Abstract

【課題】客観的な照明器具割付データを簡易に作成可能なデータ作成装置、プログラム、データ作成方法および照明制御システムを提供する。【解決手段】データ作成装置(端末装置200)は、点灯値取得部と、照度値取得部と、データ作成部とを具備する。点灯値取得部は、対象空間に設置された複数の照明器具毎の点灯値を取得する。照度値取得部は、対象空間に設定された複数の制御対象位置での照度計測値を取得する。データ作成部は、照明器具毎の点灯値、および制御対象位置毎の照度計測値に基づいて、制御対象位置毎に少なくとも一つの照明器具を割り付けた照明器具割付データを作成する。【選択図】図6

Description

本発明の実施形態は、データ作成装置、プログラム、データ作成方法および照明制御システムに関する。
オフィスビルやショッピングモール等では、照明器具と空調機器のエネルギー消費量が特に多い。よって、点灯させる照明の数を必要最小限にしたり、照明器具毎の出力(点灯値、光量)を最低限にしたりすれば、省エネ効果を高めることができる。近年では、照明器具を個別に自動制御できるビル中央監視システム(例えば、BEMS:Building Energy Management System)も普及してきている。
省エネ性を追求しすぎると快適性が損なわれる虞がある。そこで、空間の任意の位置を明るく照らし、その周囲を弱めに照らすことで省エネ性と快適性とを両立させることが考えられている。このような制御の前提として、任意の場所(例えば、各執務者の机や作業面)毎にどの照明器具を割り付けるかを定めたデータを、予め準備しておく必要がある。以下では、この種のエンジニアリングデータを照明器具割付データと称する。
特開2005−056668号公報 特開2005−108484号公報 特開2006−302517号公報 特開2014−074948号公報 特開2001−126881号公報 特開2001−326081号公報
現状では、システム調整員やビルオーナーが、室内設計平面図を見ながら場所毎の照明器具の割り付け(assigning)をひとつひとつ決めていくことで、照明器具割付データを作成するようにしている。このため作業者は非常に手間のかかる作業を強いられる。また、客観的な指標が無く作業者の主観に頼っていたので、入居者にとって最適な照明器具割付データが得られるとは限らない。特に、制御対象位置が複数の照明の中央にある場合の判断が難しい。入居者からのクレームがあれば設計の変更を余儀なくされ、後戻り作業が発生し、データ作成がやり直しになる。制御対象位置への光量は、照明器具と制御対象位置の相対距離だけではなく、室内に配置された物の大きさ(例えば、書棚)や材質(例えば、ミラーガラスや木製)、色(例えば、黒あるいは白)等によって変わる。このことも判断を難しくする。さらに、照明器具毎の劣化の度合いも違うので、或る程度の期間が経つと割り付け作業をやり直す必要もある。
そこで、目的は、客観的な照明器具割付データを簡易に作成可能なデータ作成装置、プログラム、データ作成方法および照明制御システムを提供することにある。
実施形態によれば、データ作成装置は、点灯値取得部と、照度値取得部と、データ作成部とを具備する。点灯値取得部は、対象空間に設置された複数の照明器具毎の点灯値を取得する。照度値取得部は、対象空間に設定された複数の制御対象位置での照度計測値を取得する。データ作成部は、照明器具毎の点灯値、および制御対象位置毎の照度計測値に基づいて、制御対象位置毎に少なくとも一つの照明器具を割り付けた照明器具割付データを作成する。
図1は、実施形態にかかる照明制御システムを適用可能な、室内空間の一例を示す図である。 図2は、オフィスビルにおけるネットワークの一例を示す図である。 図3は、第1の実施形態に係わる端末装置200の一例を示す機能ブロック図である。 図4は、図3に示される端末装置200の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図5は、室内環境の一例を示す図である。 図6は、図3に示される機能ブロック間の関係の一例を示す図である。 図7は、端末装置200のモニタに表示される設定ウインドウの一例を示す図である。 図8は、点灯制御値の一例を示す図である。 図9は、点灯値の一例を示す図である。 図10は、点灯値と照度計測値との関係の一例を示す図である。 図11は、照明器具割付データの計算に係わる端末装置200の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図12は、点灯値と照度計測値との相関特性の一例を示す図である。 図13は、各計測点a,b,cにおける照明器具A,B,C,Dの寄与度の一例を示す図である。 図14は、照明器具の割り付け条件の一例を示す図である。 図15は、照明器具割付データ240eの一例を示す図である。 図16は、第2の実施形態に係わる端末装置200の一例を示す機能ブロック図である。 図17は、図16に示される端末装置200の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図18は、図16に示される機能ブロック間の関係の一例を示す図である。 図19は、第2の実施形態において端末装置200が取得する最新の照度計測値の一例を示す図である。 図20は、第2の実施形態において端末装置200が取得する最新の点灯値の一例を示す図である。 図21は、点灯制御値の一例を示す図である。
図1は、実施形態にかかる照明制御システムを適用可能な、室内空間の一例を示す図である。図1に示されるように、オフィスビルにおける各フロアの例えば天井に、照明器具1、空調機器2の吹き出し口、および画像センサ3が配設される。また、机や床面、天井などの任意の場所に、照度センサ4が配設される。
図2は、オフィスビルにおけるネットワークの一例を示す図である。図2において、ビル監視装置5、データベース300、表示装置11、制御装置12、および、ゲートウェイ(GW)7−1,7−2が、ビル内ネットワーク500を介して互いに通信可能に接続される。表示装置11、制御装置12、およびビル監視装置5は、ビル内ネットワーク500を介してデータベース300にアクセスすることができる。ビル内ネットワーク500の通信プロトコルとしては、例えば、インテリジェントビル用ネットワークの通信規格であるBACnet(登録商標)やLONWORKS(商標登録)、KNX(商標登録)、DALI、ZigBee(登録商標)、ECHONET Lite(登録商標)を適用することができる。
照明器具1、空調機器2、画像センサ3、および照度センサ4は信号線Lを介して、例えばデイジーチェーンまたはカスケード状に接続される。このうち例えば画像センサ3が、ゲートウェイ7−1を介してビル内ネットワーク500に接続される。これにより信号線Lを介して接続された画像センサ3、照明器具1、空調機器2、および照度センサ4をビル内ネットワーク500に接続することが可能である。画像センサ3で取得された画像データ、環境情報、人物情報、および照度センサ4で取得された照度計測値は、ビル内ネットワーク500を経由してデータベース300に伝送され、記録される。
無線アクセスポイント8が、ハブ(Hub)6を介してLAN(Local Area Network)10経由でゲートウェイ7−2に接続される。これにより、無線通信機能を備える端末装置200等が、ゲートウェイ7−2経由でビル内ネットワーク500に接続されることができる。つまり端末装置200は、ビル内ネットワーク500を介してデータベース300にアクセスすることができる。端末装置200は、画像データ、環境情報、人物情報、および照度センサ4で取得された照度計測値などのデータをデータベース300から取得することができる。
照明器具1は、点灯/消灯といった2つの状態をとるだけでなく、調光率などの点灯制御値を与えることで、明るさを変化させることができる。点灯制御値が与えられると、この点灯制御値に対する実際の点灯値が、制御先の照明器具1から例えばビル監視装置5にフィードバックされる。ビル監視装置5は、照明器具1毎の点灯値(点灯値300a)をデータベース300に記録する。端末装置200は、ビル内ネットワーク500経由でデータベース300にアクセスして、点灯値300aを取得することができる。
照度センサ4は、その位置における明るさ(照度)を計測し、照度の計測値(照度計測値)を出力する。照度計測値は、ビル内ネットワーク500経由でデータベース300に渡され、記録される(照度計測値300b)。端末装置200は、ビル内ネットワーク500経由でデータベース300にアクセスして、照度計測値300bを取得することができる。
画像センサ3は、視野内に捕えた映像を撮影して画像データを取得する。画像センサ3は、取得した画像データを処理し、環境情報および人物情報を作成する。これらの情報を利用して、照明器具1および空調機器2を制御することができる。環境情報は、制御対象の空間(対象空間)の環境に関する情報であり、その一例として対象空間における照度の分布が挙げられる。人物情報は対象空間における人間に関する情報であり、その一例として、人の存在または不在(在/不在)、人数、人の行動、人の活動量などを挙げることができる。各画像センサにおいて、環境情報および人物情報は、対象空間ごとに算出することができる。あるいは、対象空間を複数に分割した小領域(エリア)毎に、環境情報および人物情報を算出することもできる。
ビル監視装置5、表示装置11、および制御装置12は、いずれもプロセッサとメモリとを備えるコンピュータである。ビル監視装置5は例えばBEMSとして実現される。また、ビル監視装置5と表示装置11、制御装置12が一体化されていてもよい。
表示装置11は、画像センサ3から取得した環境情報および人物情報、あるいはビル監視装置5から取得した各種の情報を視覚的に表示する。
制御装置12は、画像センサ3から送られた環境情報および人物情報に基づき、照明器具1や空調機器2を制御するための制御情報を生成する。この制御情報はゲートウェイ7−1および信号線Lを介して照明器具1、空調機器2に送られる。
データベース300は、例えばRDB(Relational Database)型、あるいはキー/バリュー(Key/Value)型のデータベースであり、その実体は、例えばコンピュータのHDD(ハードディスクドライブ)に記録されたディジタルデータである。次に、上記構成を基礎として複数の実施形態を説明する。
[第1の実施形態]
図3は、第1の実施形態に係わる端末装置200の一例を示す図である。データ作成装置としての端末装置200は、CPUやMPU等のプロセッサ250と、ROM(Read Only Memory)220およびRAM(Random Access Memory)230を備えるコンピュータである。端末装置200は、さらに、ハードディスクドライブ(Hard Disk Drive:HDD)などの記憶部240、光学メディアドライブ260、および、通信部270を備える。
ROM220は、BIOS(Basic Input Output System)やUEFI(Unified Extensible Firmware Interface)などの基本プログラム、および各種の設定データ等を記憶する。RAM230は、記憶部240からロードされたプログラムやデータを一時的に記憶する。
光学メディアドライブ260は、CD−ROM280などの記録媒体に記録されたディジタルデータを読み取る。端末装置200で実行される各種プログラムは、例えばCD−ROM280に記録されて頒布される。このCD−ROM280に格納されたプログラムは光学メディアドライブ260により読み取られ、記憶部240にインストールされる。
通信部270は、通信機能を備え、無線アクセスポイント8やハブ6等との無線通信を制御する。端末装置200で実行される各種プログラムを、例えば通信部270を介してサーバからダウンロードし、記憶部240にインストールすることもできる。通信部270を介してクラウドサーバから最新のプログラムをダウンロードし、インストール済みのプログラムをアップデートすることもできる。また、端末装置200は、通信部270からビル内ネットワーク500経由でデータベース300にアクセスすることができる。さらに、通信部270は、送信部270aを備える。送信部270aは、照明器具割付データ240eを、この照明器具割付データ240eを要求した主体(要求元:例えばビル監視装置5)に向けて送信する。
記憶部240は、プロセッサ250により実行されるプログラム240aに加えて、実行条件データ240b、点灯値240c、照度計測値240d、および、照明器具割付データ240eを記憶する。
実行条件データ240bは、照明器具割付データ240eの作成を実行する条件を示すデータである。例えば、「在室人数が0人、かつ、最大照度が5lux以下」などといった条件が、予め実行条件データ240bに登録される。実行条件データ240bは、プログラム内で定義されてもよいし、外部システムの種類に応じて柔軟に変更してもよい。システム管理者やビルオーナー等が変更することも可能である。
プロセッサ250は、OS(Operating System)および各種のプログラムを実行する。また、プロセッサ250は、実施形態に係る処理機能として点灯値取得部250a、照度値取得部250b、データ作成部250c、および、実行制御部250dを備える。点灯値取得部250a、照度値取得部250b、データ作成部250c、実行制御部250d、および送信部270a(通信部270)は、記憶部240に記憶されたプログラム240aがRAM230にロードされ、当該プログラムの進行に伴ってプロセッサ250が演算処理を実行することで生成されるプロセスとして、理解され得る。つまりプログラム240aは、データ作成装置としての端末装置200を動作させるためのプログラムであって、コンピュータである端末装置200を、点灯値取得部250a、照度値取得部250b、データ作成部250c、実行制御部250d、および送信部270aとして動作させる。
点灯値取得部250aは、照明器具毎の点灯値を、例えばデータベース300(図2)から取得して記憶部240に記憶する(点灯値240c)。
照度値取得部250bは、制御対象位置における照度計測値を、例えばデータベース300(図2)から取得して記憶部240に記憶する(照度計測値240d)。
データ作成部250cは、点灯値240cおよび照度計測値240dに基づいて、照明器具割付データを作成する。作成された照明器具割付データ240eは、記憶部240に記憶される。
実行制御部250dは、実行条件データ240bを参照し、照明器具割付データ240eの作成を実行する条件が満足された場合に、照明器具割付データ240eの作成を実行する。
図4は、図3に示される端末装置200の処理手順の一例を示すフローチャートである。図5〜図10も併せて参照して説明する。図5は、照明器具割付データ240eの作成にかかる室内環境の一例を示す図であり、複数の照明器具A〜Dおよび計測点a〜cの配置を、例えば上から下へと見下ろす視線で眺めた状態(俯瞰した状態)を示す。ここでは、計測点a〜cにそれぞれひとつの照度センサ4が配置されているとする。なお、照明器具A〜Dの位置、計測点a〜cの位置は、厳密なものではない。
図6は、図3に示される機能ブロック間の関係の一例を示す図である。図7は、端末装置200のモニタに表示される設定ウインドウの一例を示す図である。図7に示されるウインドウは、照明器具割付データの作成手順の実行スケジュールを設定するためのGUI(Graphical User Interface)ウインドウの一例である。図7に示される例では、12月31日の、午前1時〜5時(システムにとっては1時00分〜4時59分と解釈されることもある)が設定されている。よって、12月31日の1時が到来するとメイン処理プログラムの開始トリガが発生し、図4に示される処理手順が自動的に開始される。このような時刻も、実行条件データ240bの一例である。実行条件データ240bは、図7のようなGUIウインドウを用いて設定することもできる。
図4において、処理可能時刻であれば(ステップS0でYes)、端末装置200は最新の室内情報400を、外部システム(例えば、BEMSやセキュリティシステム等)から取得する(ステップS1)(図6(a))。室内情報とは、例えば、在室者の有無を示す人感検知データ、人数データ、入退室状態等であり、画像センサ3等から取得可能な情報である。特に、照明器具割付データ240eを作成する際に、外光の影響を排除することは重要であるので、室内の全ての照度計測値や平均照度値、又は最大照度値を外部システムから取得するようにしてもよい。
次に、端末装置200は、実行条件データ240bを参照し(図6(b))、室内情報400と照合して、照明器具割り付け演算の実行条件が成立するか否かを判定する(ステップS2)。例えば室内情報400が「在室人数が0人、かつ、最大照度値が3lux(ルクス)」を示していれば、この室内情報400は、実行条件データ240bの「在室人数が0人、かつ、最大照度が5lux以下」の範囲内にある。よって照明器具割り付け演算の実行条件が満足され(ステップS2でYes)、次のステップS3に進む。
次に、端末装置200は、照明器具Aだけに点灯制御値を出力し(ステップS3)、これに応じて照明器具Aからフィードバックされた点灯値を取得する(ステップS4)。取得された点灯値は、記憶部240に記憶される(ステップS5)(図6の(c))。次に、端末装置200は、照明器具Aが点灯している状態で、計測点a,b,cにおける照度計測値を取得する(ステップS6)。取得された照度計測値は、記憶部240に記憶される(ステップS7)(図6の(d))。
ステップS3〜ステップS7の手順は、他の照明器具B,C,Dについても同様に実施される。すなわち端末装置200は、全ての照明器具に全ての点灯制御が実行されたかを判定し(ステップS8)、その結果がYesとなるまでステップS3〜ステップS7の手順を繰り返す。
なお、ステップS3〜ステップS7の手順を1サイクルとして、このサイクルの順序は照明器具A,B,C,Dに限らず任意で良い。要するに一つ一つの照明器具について、他が点灯していない状態で、排他的に、1サイクルを実行すればよい。サイクルの実施の順序、および間隔は予め設定しておくことも可能である。
図8は、図4のステップS3で指示される点灯制御値の一例を示す図である。例えば4通りの点灯制御値1、点灯制御値2、点灯制御値3、点灯制御値4があるとし、順に0%、25%、50%、および100%の値とする。
図9に示されるように、点灯制御値1、点灯制御値2、点灯制御値3、点灯制御値4が与えられたとき、点灯値1、点灯値2、点灯値3、点灯値4が返されるとする。例えば照明器具Aは、0%の点灯値1、25%の点灯値2、50%の点灯値3、および100%の点灯値4を返し、他の照明器具B,C,Dも同様であることが示される。
ここで、もしステップS4で返された点灯値がステップS3で出力した点灯制御値と一致しなければ、ステップS5に進まずに、ステップS3を再度実行し、ステップS4で取得した点灯値がステップS3で出力した点灯制御値と一致するまで、又は所定の回数(例えば、3回)を超えるまでステップS3、ステップS4の手順を繰り返してもよい。
あるいは、ステップS3〜ステップS7の1サイクルが終わる時点で、一度取得した全ての点灯値と出力した全ての点灯制御値が一致かどうかの確認を行い、もしその中で1つでも異なる値があれば、該当サイクルを再度実行し、全ての点灯値が全ての点灯制御値と一致するまで、或いは所定の回数(例えば、3回)になるまで繰り返すようにしてもよい。
仮に、繰り返し処理の上限回数まで行っても不一致が存在し続ける場合、照明器具1或いは制御装置12における異常の発生が示唆される。このまま継続すると、正しく照明割付データ240eを作成することが不可能になる可能性があるので、図4に示す処理手順をここで中止してもよい。このような異常処理(エラー対応処理)を図4のフローチャートに含めることもできる。
図10は、点灯値と照度計測値との関係の一例を示す図である。一つの照明器具に一つの点灯制御値を与えるごとに、一つの点灯値と、3か所での照度計測値が得られる。図10は、計測点a,b,c毎の照度計測値を、照明器具A,B,C,D毎に、各点灯値1、点灯値2、点灯値3、点灯値4のそれぞれについて対応付けたものである。図10に示される表は、図4のステップS3〜ステップS7のサイクルが全ての照明器具について完了した段階で得られる。
ステップS8でYesの判定がなされると、端末装置200は照明器具割付データを計算する(ステップS9)。計算された照明器具割付データ240eは記憶部240に記憶され(ステップS10)(図6の(e))、要求があればその要求元に向けて出力される(ステップS11)(図6の(f))。例えばBEMSに定義された照明制御方法に応じて、照明器具割付データ出力240hは様々な用途に利用されることができる。
図11は、照明器具割付データの計算に係わる端末装置200の処理手順の一例を示すフローチャートである。端末装置200は、記憶部240から点灯値240cを読み出し(ステップS12)、照度計測値240dを読み出す(ステップS13)。ステップS12、ステップS13では、対象空間内の全てのデータをまとめて読み出してもよいし、あるいは、所定回数、またはグループ単位で順次、データを読み出してもよい。
次に、端末装置200は、読み出した点灯値240cと照度計測値240dとを用いて、照明器具毎の点灯値と照度計測値との相関特性を、計測点(制御対象位置)毎に計算する(ステップS14)。例えば、点灯値[%]を横軸にとり、照度計測値[lux]を縦軸にプロットすると、図12に示されるようなグラフが得られる。
もし、ステップS3〜ステップS11の途中で、実行条件データ240bに設定された日付や時刻から外れてしまったり、あるいは、最新の室内情報400が満足されなくなったら(例えば実行対象エリア内から「在」が検出されたら)、今回のプログラム実行を中止したり、室内条件400が再度成立されるまで待機するなどの例外処理を設けてもよい。
図12は、点灯値と照度計測値との相関特性の一例を示す図である。図12における実線は、照明器具Aの照度を計測点aから計測したデータの折れ線を示す。破線は、照明器具Aの照度を計測点bから計測したデータの折れ線を示す。一点鎖線は、照明器具Aの照度を計測点cから計測したデータの折れ線を示す。各折れ線に近似直線を取り、その近似直線の傾き(スロープS)は、順に40,12.4,および0であり、これらの値を、点灯値と照度計測値との相関特性を示す指標として利用することができる。ここで、傾きが0であるということは、該当する照明器具の点灯がその場所の明るさに寄与しないことを表す。
図13は、各計測点a,b,cにおける照明器具A,B,C,Dの寄与度の一例を示す図である。図13において、図12の照明器具Aと同様にして求められた近似線の傾きが、照明器具B,C,Dについても示される。つまり図13は、照明器具A,B,C,D毎の点灯値の変化が、計測点a,b,c毎の照度計測値の変化に寄与する度合い(寄与度と称する)を示す。言い換えれば、図13は、計測点a,b,c毎に、照明器具A,B,C,Dのそれぞれについての点灯値と照度計測値との相関特性を示す図である。つまり、点灯値と照度計測値との相関特性を示す指標は、点灯値の照度計測値への寄与度を示すと考えて差し支えない。
さて、ステップS14(図11)における処理が完了し、図13の表が得られれば、端末装置200は照明器具の割り付け条件を取得する(ステップS15)。
図14は、照明器具の割り付け条件の一例を示す図である。この割付条件は、例えばデータベース300(図2)或いは記憶部240(図3)に予め記憶される。図14において、スロープSに対し、例えば30,10,5,および0を境界値とする、五とおりの閾値を設定することができる。Sの値が大きいほど、その照明器具はその計測点の照度への寄与度が高いのであるから、Sが30より大きければ、その照明器具を、その場所における(中心)としてランク付けする。10<S≦30であれば、その照明器具を、その場所における(周囲1)としてランク付けする。5<S≦10であれば、その照明器具を、その場所における(周囲2)としてランク付けする。0<S≦5であれば、その照明器具を、その場所における(周囲3)としてランク付けする。(周囲x)のx(自然数)が増えるほど、照度が変化しないことを示す。そして、傾きSが0であれば、その照明器具は、その場所に全く寄与せず、割付には参加しない。このことを(−)で示す。
このように、一つの制御対象位置に対して複数の照明器具を割り付けることができる。つまり一つの照明器具(主:中心)と、複数の照明器具(副:周囲)とを、場所ごとに割り付けることができる。もちろん、(周囲x)を考慮せずに、一つの制御対象位置に対して最大の寄与度を示す一つの照明器具を(中心)として割り付けても良い。
次に、端末装置200は、照明器具の割り付け条件を参照して、照明器具割付データ240eを作成する(ステップS16)。図13を参照し、計測点aに着目すると、照明器具Aが最大の寄与度(40.0)を与え、照明器具Bの寄与度(33.2)がそれに続き、照明器具C,Dはいずれも寄与しない(0)ことが分かる。そこで、端末装置200は、図14の条件も参照し、計測点aについて照明器具Aを中心とし、照明器具Bを周囲1として、それぞれ割り付ける(図15)。
同様に図13において、計測点bでは照明器具Cの寄与度が最大(48.5)で、順に照明器具A(12.4)、照明器具B(3.1)、照明器具D(0)と続く。よって端末装置200は、計測点bについて照明器具Cを中心とし、照明器具Aを周囲1、照明器具Bを周囲3として、それぞれ割り付ける(図15)。
さらに、計測点cについては、図13で、照明器具Dの寄与度が最大(28.3)で、順に照明器具C(26.0)、照明器具B(8.0)、照明器具A(0)と続く。照明器具DおよびCの寄与度は、いずれも閾値30(図14)より小さく、照明器具DまたはCを単独で用いた場合、いずれも十分な照度を得られないことが示唆される。しかし、照明制御の都合上で、各計測点に必ず1つ以上の(中心)と割付させないといけない制約がある。照明器具DとCの寄与度を合算すれば54.3となり、照明器具DとCをペアで運用することで計測点cで十分な明るさを得られることがわかる。そこで端末装置200は、照明器具DとCの合計して得られる効果を(中心)と見做し、DとCの双方を(中心)として割り付け、照明器具Bは図14の閾値に従い(周囲2)として割り付ける。なお、照明器具の点灯値が計測点に対して影響を与えない、すなわち寄与度が0である場合には割り付け無しとして、これを(−)で示す。
以上のように、全ての計測点に対して(中心)となる照明器具と、(周囲x)となる照明器具をリンク付けすることで、図15に示されるような、照明器具割付データ240eを作成することができる。
図15は、照明器具割付データ240eの一例を示す図である。この照明器具割付データ240eを用意することによって初めて、照明器具の自動制御を実現することができる。照明器具割付データ240eは、送信部270aにより外部システムに渡されることが可能で、外部システムにおいて様々な制御目標のため柔軟に利用されることができる。
以上述べたように第1の実施形態では、例えば、室内の環境(例えば、内装工事)が整備された後に、先ず室内情報を参照して、対象空間に外光の影響が無く、人が不在であるという条件が満たされた場合に、照明器具割り付け演算を開始する。照明器具割り付け演算では、対象空間内の全ての照明器具を1つずつ点灯させ、この対象空間に含まれる全ての制御対象位置(例えば、座席の机や作業面)における照度変化を記録する。その結果から、其々の制御対象位置について照明器具の寄与度を計算し、寄与度を閾値で分別して照明器具を複数にランク付けすることで、照明器具割付データ240eを作成するようにした。
人間の主観的な判断に頼らず、客観的かつ自動的に照明器具割付データ240eを作成可能な技術は知られておらず、例えば所望の照明環境を得るための照明の個別制御を効果的に実行することができない。
例えば、特許文献1、特許文献2では、複数個の照明器具が存在する場所において、任意の位置を目標照度値に達するために、照度計の計測値と目標照度値を比較し、比較の結果に従い各照明器具に対して現在出力値から順に(1ステップずつ)変更させ、任意の位置の照度計測値が目標照度値とほぼ同じになるまで、各照明器具の出力値を変更させ続けるようにしている。しかしながら、照明器具と制御対象位置の割り付けはなされていないので、例えば省エネ性を発揮することが困難である。
特許文献3では、各照明器具から制御対象位置の照度への影響度合いが個別に算出されているが、照明器具と制御対象位置の距離以外にその他室内状況による影響が考慮されていない。その上、照明器具と制御対象位置の割り付けがされていないため、やはり最大限の省エネ性が発揮できない。そもそも特許文献3は、実運用中に各目的地点へ個々の照明器具の影響度を計算している(ダイナミック計算)ので、CPUの計算負荷が常に大きく、実運用前に必要とされるエンジニアリングデータを作成する、本願技術思想と相容れるものではない。
特許文献4は、座席配置の変更や、複数個の照明器具の中央に座席が置かれた場合などに、調整員やビルオーナー等による事後的な照明設計のやり直しが求められ、本実施形態で解決可能な課題は依然として解決されない。
特許文献5は、各照明(1〜3)の位置に合わせて照度計(A〜C)を人為的に配置し、紐付情報(1−A、2−B、3−C)も予め登録する。その後、照明器具1から3の順に点灯させて、照度計A〜Cの読取値から紐付情報の正確さを確認するという技術である。例えば、照明器具1の点灯が照度Bに寄与し、逆に照明器具2の点灯が照度Aに寄与することが判明すれば、制御システム中の紐付情報を修正(1−B、2−A、3−C)して配線修正工事を回避することができるが、照明器具割付データ240eを作成することはできない。
特許文献6は、照度計と照明器具が含まれるシステムにおいて、照明器具への電圧印加量を調整して目標照度に達成させながら照明器具の寿命を通常より伸ばすことを主眼としており、やはり、照明器具割付データ240eを作成することはできない。
これに対し第1の実施形態では、人間の判断に依らずに、制御対象位置および照明器具の其々の具体的な状況に応じて、安定的なエンジニアリングデータ(照明器具割付データ240e)を作成することができ、安定したエンジニアリング作業品質の確保が可能になる。また、各制御対象位置への照明器具の割り付けは一通りだけに限らず、自動制御システムの制御方針に応じて付属な情報(例えば、周囲照明器具の割付データや、各照明器具の点灯制御値)も提供でき、あらゆる自動制御システムのニーズに応じて、明確かつ安定したエンジニアリングデータの作成が可能である。
また、第1の実施形態によれば、割り付けの決定が困難な計測点で決定者(例えば、調整員又はビルオーナー)の意思によって設計が異なったり、設計平面図だけでは想定しにくい影響要因の影響を受けたりすることなく、安定したエンジニアリングデータの作成が可能になる。更に、入居者の入替により室内環境が変わったり、各照明器具の劣化速度が異なったりする状況に関しても、適宜なタイミングでエンジニアリングデータを自動的に見直し、安定したエンジニアリング品質を保つことが可能になる。
これらのことから、第1の実施形態によれば、客観的な照明器具割付データを簡易に作成可能なデータ作成装置、プログラム、データ作成方法および照明制御システムを提供することが可能となる。
[第2の実施形態]
第2の実施形態では、第1の実施形態で作成された照明器具割付データ240eを利用して、照明器具への点灯制御値を計算する一つの具体例を開示する。
図16は、第2の実施形態に係わる端末装置200の一例を示す図である。図16において図3と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
図16に示される端末装置200は、図3の各機能ブロックに加えて、記憶部240に制御目標照度値240fと点灯制御値240gを記憶し、プロセッサ250に制御値計算部250eを備える。記憶部240のプログラム240aは、データ作成装置としての端末装置200を動作させるためのプログラムであって、コンピュータである端末装置200を、点灯値取得部250a、照度値取得部250b、データ作成部250c、実行制御部250d、制御値計算部250e、および送信部270aとして動作させる。
制御目標照度値240fは、所望の照明環境を得るための、制御目標となる照度値を照度の計測点毎、つまり照度センサ4の位置毎に対応付けたデータである。
制御値計算部250eは、制御目標照度値240fに則した照明環境を形成するために、照明器具毎の点灯制御値を、照明器具割付データ240eに基づいて計算する。
図17は、点灯制御値の計算に係わる端末装置200の処理手順の一例を示すフローチャートである。図18は、図16に示される機能ブロック間の関係の一例を示す図である。
図17において、点灯制御値の計算は、通常運用の中で、例えば定期的に実施される。計算のタイミングが到来すると、端末装置200は、先ず、照明器具割り付け演算が実行中であるかどうかを確認する(ステップS17)。照明器具割り付け演算が実行中であれば、点灯制御値の計算を中止して次の動作タイミングを待つ(ステップS17でYes)。これは、点灯制御値が計算された直後に照明器具割付データ240eが変化し、それまでの演算が無駄になることを防止するための排他制御である。
照明器具割り付け演算が実行中でないことが確認されれば(No)、端末装置200は、制御目標照度値240fを取得する(ステップS18)(図18の(a))。制御目標照度値240fは、記憶部240から読み出しても良いし、外部システムから取得したものを用いてもよいし、あるいは、システム管理者が決定し手動で設定する値を利用してもよい。
次に、端末装置200は、照明器具割付データ240eを記憶部240から取得する(ステップS19)(図18の(b))。また、端末装置200は、各計測点の照度計測値を取得する(ステップS20)(図18の(c))。取得された照度計測値は、記憶部240に記憶される(図18の(d))。図19に、ステップS20で取得される最新の照度計測値の一例を示す。
また端末装置200は、各照明器具の点灯値を取得する(ステップS21)(図18の(e))。取得された照度計測値は、記憶部240に記憶される(図18の(f))。図20に、ステップS21で取得される最新の点灯値の一例を示す。ステップS20、S21では、各計測点や各照明器具の最新の値だけを取得してもよいし、最新の値から所定の時間、あるいは個数だけ遡った過去のデータを取得してもよい。
次に、端末装置200は、ステップS18〜ステップS21で取得したデータに基づいて各照明器具への点灯制御値を計算する(ステップS22)。この点灯制御値は、計測点において人が存在するときに(つまり「在」判定がなされたときに)、その計測点にリンクされた照明器具をそれぞれ、どの程度の照度(例えば、%)で点灯させるかを指示するための値であるステップS22で算出される点灯制御値を、点灯制御指示値600と称する。
図21は、点灯制御値の一例を示す図である。図21では、例えば通常運用に向けての点灯制御値が示される。なお、ステップS18〜ステップS21で取得したデータに加えて、例えば照明器具の標準出力特性等もパラメータとして、点灯制御値を演算してもよい。照明器具の標準出力特性は、予めシステム内に登録しデータベース300に記憶させておいても良い。
次に端末装置200は、図17のステップS22で得られた演算結果(点灯制御指示値600)を記憶部240に記憶し(ステップS23)(図18の(g))、要求があればBEMSなどの外部システムに出力する(ステップS24)(図18の(h))。点灯制御指示値600は、外部システムの制御方針に従い柔軟に利用される。例えば、各計測点において「在」と判定された期間の全てにおいて、図21の点灯制御値を固定値として用いても良い。あるいは、図21の点灯制御値を初期値として用いて、各計測点において「在」と判定された期間において点灯制御値を変化させても良い。
また、点灯制御値240gと点灯制御指示値600は、制御目標照度値240fを達成するために照明器具が必要とする点灯値と、ステップS21で取得した現在の点灯値240cとの差分であってもよい。すなわち、照明制御方式の需要に応じて、目指すべき最終の照明制御点灯値、或いは、現在点灯値より増又は減すべき点灯値を計算し、点灯制御値240gおよび点灯制御指示値600として照明制御システムへ出力してもよい。
また、図21の点灯制御値を、図15の照明器具割付データにおける(中心)の照明器具だけに適用しても良い。これは、省エネ性を優先する設定に対して有効である。あるいは、図21の点灯制御値を、図15の照明器具割付データにおける(周囲x)の照明器具までも含めて適用しても良い。これは、快適性を優先する設定に対して有効である。
以上説明したようにこの実施形態では、第1の実施形態で求められた照明器具割付データに加えて、この照明器具割付データを利用して、各照明器具に対する点灯制御値を計算するようにした。これにより、客観的な照明器具割付データを簡易に作成できることに加えて、外部システムのあらゆる照明制御ニーズに合わせた照明制御を支援することが可能になる。
なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば上記各実施形態では、照度センサ4により照度計測値を得るようにした。これに代えて、画像センサ3により照度計測値を得ることも可能である。画像センサ3を用いれば照度センサ4を不要にできて経済的であるし、机ごとに照度センサ4を置く手間を省けて都合が良い。ちなみに、1台で9×9m2の範囲に、最大で9点の照度を個別に推定可能な画像人感センサが提供されている。なお、オフィスレイアウトの施工が完了し通常運用が開始された後に、照度センサ4は撤去されても良い。
また、上記実施形態では照明器具を一つずつ点灯させて、点灯値と照度計測値とを取得するようにした。これに限らず、互いに影響しない限り、複数の照明器具を同時に点灯させても良い。つまり、或る計測点について0として判定された照明器具は、当該計測点の照明制御に寄与しない。そこで、0となる照明器具を他と同時に点灯して点灯制御値を収集することが可能である。
例えば、中大規模物件においてはこのような状況の発生が想定される。つまり、広い室内で明らかに離れた場所の複数個の照明器具を同時に点灯させ、各計測点の照度計測値をセンシングしても良い。小規模物件であっても、複数個の照明から其々に影響を与える計測点の間に、重複が完全に排除できれば、該当する照明を全て同時に点灯して点灯制御値を収集することが可能である。あるいは、異なるフロアやゾーンの照明器具を複数同時に点灯しても良い。このようにすることで、データ収集にかかる時間を明らかに削減することができる。
また、計測点に対する照明器具の寄与度は、図12のグラフの傾きに限られない。例えば近似線の形状の特徴を示す指標でもよい。例えば、点灯値が100%のときの照度計測値と点灯値が50%のときの照度計測値との比例関係や、点灯値が50%以下のときの近似線の傾きと点灯値が50%以上のときの近似線の傾きとの比例関係などでもよい。どのような特徴量をもって寄与度とするかは、所望する照明制御の態様に応じて柔軟に決めることができる。
また、図15に示されるような、照明器具の割付条件に基づく照明器具の決定のロジックは一例であり、例えば、1つの計測点に1つの(中心)だけしか割り付けられないように制限を課してもよい。あるいは、1つの計測点に必ず3個以上の(中心)を割り付けるという条件を課しても良い。この場合、各計測点に対して(中心)となる照明器具が決定されると、その次の(周囲)の照明器具の割り付けを順次行う。(中心)となる照明器具の割り付けと同様に、図13に基づき各計測点に対して寄与度の大きい順に未割り当ての照明器具をサーチし、図14の(周囲x)に対応する閾値に当てはめて照明器具の割付を順次行う。
また、図17の説明において、照明器具割付データの計算が実行中でないときに、点灯制御値の計算を開始するとした。さらに、点灯制御値が計算中であっても、照明器具割付データの計算が開始されれば、点灯制御値の計算を中断するのが好ましい。より基本的なデータである照明器具割付データの算出処理に、高い優先度を与えるほうが工学的であると言える。
また、実施形態では、照明器具割付データの作成手順の実行スケジュールを、GUI画面から設定することを説明した。これに代えて、照明器具割付データの作成手順の実行スケジュールを、プログラム204aが参照する設定ファイルに直接に記述することもできる。
また、各実施形態では、データ作成装置としての機能を端末装置200に実装する例を示した。これに限らず、制御装置12、表示装置11、またはビル監視装置5のいずれかに、データ作成装置としての機能を実装しても良い。あるいは、データ作成装置の機能をクラウドコンピューティングシステムに委託することも可能である。
また、例えばビル監視装置5に、点灯制御値により制御される複数の照明器具を対象とする照明制御システムとしての機能を実装することもできる。つまり、点灯制御値を複数の照明器具に与えて点灯制御する照明制御部を、ビル監視装置5の機能として実装し、データ作成装置としての端末装置200で計算された点灯制御値をビル監視装置5に渡すことで、照明器具の個別制御の可能な照明制御システムを実現できる。さらには、照明制御部を含む機能をプロセッサ250の機能として実装すれば、端末装置200により照明制御システムを実現することが可能となる。
また、上記各実施形態では、画像センサ3が、照明器具1及び空調機器2と信号線Lにより例えばデイジーチェーンまたはカスケード状に接続されているが、これに限らず、複数の画像センサだけで有線又は無線のLANネットワークを構成し、画像センサで取得した各種データをLANネットワークを経由し、ゲートウェイを介してデータベース300に伝送するようにしてもよい。
コンピュータに関連して用いられる「プロセッサ」という用語は、例えばCPU、MPU、GPU、或いは、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、SPLD(Simple Programmable Logic Device)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、またはFPGA等の回路と理解され得る。
プロセッサは、メモリに記憶されたプログラムを読み出し実行することで、プログラムに基づく特有の機能を実現する。また、メモリに代えて、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成することも可能である。このケースでは、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することでその機能を実現する。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1…照明器具、2…空調機器、3…画像センサ、4…照度センサ、5…ビル監視装置、6…ハブ、7−1…ゲートウェイ、7−2…ゲートウェイ、8…無線アクセスポイント、11…表示装置、12…制御装置、200…端末装置、220…ROM、230…RAM、240…記憶部、240a…プログラム、240b…実行条件データ、240c…点灯値、240d…照度計測値、240e…照明器具割付データ、240f…制御目標照度値、240g…点灯制御値、240h…照明器具割付データ出力、250…プロセッサ、250a…点灯値取得部、250b…照度値取得部、250c…データ作成部、250d…実行制御部、250e…制御値計算部、260…光学メディアドライブ、270…通信部、270a…送信部、280…CD−ROM、300…データベース、300a…点灯値、300b…照度計測値、400…室内情報、500…ビル内ネットワーク、600…点灯制御指示値、A〜C…照度計、A〜D…照明器具、a〜c…計測点。

Claims (22)

  1. 対象空間に設置された複数の照明器具毎の点灯値を取得する点灯値取得部と、
    前記対象空間に設定された複数の制御対象位置での照度計測値を取得する照度値取得部と、
    前記照明器具毎の点灯値および前記制御対象位置毎の照度計測値に基づいて、前記制御対象位置毎に少なくとも一つの前記照明器具を割り付けた照明器具割付データを作成するデータ作成部とを具備する、データ作成装置。
  2. 前記データ作成部は、前記照明器具毎の点灯値と前記照度計測値との相関特性を前記制御対象位置毎に計算し、その結果に基づいて前記照明器具割付データを作成する、請求項1に記載のデータ作成装置。
  3. 前記相関特性は、前記照明器具毎の点灯値の変化が前記制御対象位置毎の照度計測値の変化に寄与する度合いとして算出される、請求項2に記載のデータ作成装置。
  4. 前記照明器具割付データの作成の実行条件を記憶する記憶部と、
    前記実行条件が満足された場合に、前記照明器具割付データの作成を実行する制御部とをさらに具備する、請求項1に記載のデータ作成装置。
  5. 前記点灯値が、通信ネットワーク経由でアクセス可能なデータベースに記録される場合に、
    前記点灯値取得部は、前記データベースから前記通信ネットワーク経由で前記照明器具毎の点灯値を取得する、請求項1に記載のデータ作成装置。
  6. 前記照度計測値が、通信ネットワーク経由でアクセス可能なデータベースに記録される場合に、
    前記照度値取得部は、前記データベースから前記通信ネットワーク経由で前記照度計測値を取得する、請求項1に記載のデータ作成装置。
  7. 前記照明器具割付データを当該照明器具割付データの要求元に送信する送信部をさらに具備する、請求項1に記載のデータ作成装置。
  8. 前記照明器具割付データに基づいて、所望の照明環境を得るための前記照明器具毎の点灯制御値を計算する計算部をさらに具備する、請求項1に記載のデータ作成装置。
  9. 前記照明器具毎の点灯制御値を含むデータを、当該データの要求元に送信する送信部をさらに具備する、請求項8に記載のデータ作成装置。
  10. 前記照度計測値は、前記対象空間に設置された照度センサにより計測される、請求項1に記載のデータ作成装置。
  11. 前記照度センサは、画像データを取得し、当該画像データを解析して前記対象空間の照度の分布を得る画像センサである、請求項10に記載のデータ作成装置。
  12. 請求項1乃至11のいずれか1項に記載のデータ作成装置を動作させるためのプログラムであって、コンピュータを上記各部として動作させるためのプログラム。
  13. コンピュータにより実行されるデータ作成方法であって、
    前記コンピュータが、対象空間に設置された複数の照明器具毎の点灯値を取得する過程と、
    前記コンピュータが、前記対象空間に設定された複数の制御対象位置の照度計測値を取得する過程と、
    前記コンピュータが、前記照明器具毎の点灯値および前記制御対象位置毎の照度計測値に基づいて、前記制御対象位置毎に少なくとも一つの前記照明器具を割り付けた照明器具割付データを作成する過程とを具備する、データ作成方法。
  14. 前記コンピュータは、前記照明器具毎の点灯値と前記照度計測値との相関特性を前記制御対象位置毎に計算し、その結果に基づいて前記照明器具割付データを作成する、請求項13に記載のデータ作成方法。
  15. 前記相関特性は、前記照明器具毎の点灯値の変化が前記制御対象位置毎の照度計測値の変化に寄与する度合いとして算出される、請求項14に記載のデータ作成方法。
  16. 前記コンピュータが、前記照明器具割付データの作成の実行条件が満足されたか否かを判定する過程をさらに具備し、
    前記コンピュータは、前記実行条件が満足されたと判定した場合に前記照明器具割付データの作成を実行する、請求項13に記載のデータ作成方法。
  17. 前記点灯値が、通信ネットワーク経由でアクセス可能なデータベースに記録される場合に、
    前記コンピュータは、前記データベースから前記通信ネットワーク経由で前記照明器具毎の点灯値を取得する、請求項13に記載のデータ作成方法。
  18. 前記照度計測値が、通信ネットワーク経由でアクセス可能なデータベースに記録される場合に、
    前記コンピュータは、前記データベースから前記通信ネットワーク経由で前記照度計測値を取得する、請求項13に記載のデータ作成方法。
  19. 前記コンピュータが、前記照明器具割付データを当該照明器具割付データの要求元に送信する過程をさらに具備する、請求項13に記載のデータ作成方法。
  20. 前記コンピュータが、前記照明器具割付データに基づいて、所望の照明環境を得るための前記照明器具毎の点灯制御値を計算する過程をさらに具備する、請求項13に記載のデータ作成方法。
  21. 前記コンピュータが、前記照明器具毎の点灯制御値を含むデータを、当該データの要求元に送信する過程をさらに具備する、請求項20に記載のデータ作成方法。
  22. 点灯制御値により制御される複数の照明器具を対象とする照明制御システムであって、
    請求項8乃至11のいずれか1項に記載のデータ作成装置と、
    前記データ作成装置の計算部により計算された前記点灯制御値を、前記複数の照明器具に与えて点灯制御する照明制御部とを具備する、照明制御システム。
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