JP7063716B2 - 空調制御装置、空調制御システム、空調制御方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
また、本発明の第9の態様によれば、空調制御システムは、利用者が保持する端末の端末位置に応じて空調用室内機を制御する空調制御装置であって、前記空調用室内機に設けられた第1の超音波センサと、前記空調用室内機の位置とは異なる位置に設けられた第2の超音波センサとを通じて、前記端末から発せられた超音波を検知する超音波検知処理部と、前記第1の超音波センサで前記超音波を検出した時刻と前記第2の超音波センサで前記超音波を検出した時刻との差である到達時間差を算出する到達時間差算出部と、前記到達時間差に基づいて前記端末の端末位置を推定する位置推定部と、前記端末位置に基づいて前記空調用室内機を制御する室内機制御部と、を備える空調制御装置と、前記端末と、前記空調用室内機と、前記第1の超音波センサと、前記第2の超音波センサと、を備え、前記位置推定部は、前記第1の超音波センサ及び前記第2の超音波センサの位置と、前記到達時間差とに基づいて、前記端末の端末位置を推定し、前記第1の超音波センサは、前記空調用室内機の異なる位置に設けられた複数の超音波センサを含み、前記超音波検知処理部は、前記第1の超音波センサを通じて、前記第2の超音波センサから発せられた超音波を検知し、前記到達時間差算出部は、前記第1の超音波センサの前記複数の超音波センサで前記超音波を検出した各時刻の差である設定用到達時間差を算出し、前記位置推定部は、前記第1の超音波センサの前記複数の超音波センサの位置と、前記設定用到達時間差とに基づいて前記第2の超音波センサの位置を推定する。
(空調制御システムの全体構成)
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
図1は、第1の実施形態に係る空調制御システム1の全体構成を示す概略図である。第1の実施形態に係る空調制御システム1は、例えば、図書館、大型店舗、倉庫、工場等、利用者が存在する室内空間Wに用いられることを想定している。しかし、他の実施形態においては、空調制御システム1は上記のような使用態様に限定されない。
第1の実施形態では、第1の超音波センサとして4つのマイクM1~M4が空調用室内機20の異なる位置に各々設けられている。即ち、第1の超音波センサは、4つのマイクM1~M4を含む。図1に示すように、4つのマイクM1~M4は、空調用室内機20の室内空間Wに向く面の四隅に各々設けられている。なお、第1の超音波センサは、4以外の数のマイク(超音波センサ)を含んでよい。
図2は、第1の実施形態に係る空調制御装置10の機能構成を示すブロック図である。
なお、図2には、空調制御装置10の機能を説明する為に、空調制御装置10とマイクM1~M5との接続構成も示されている。
図3~図5を用いて、第1の実施形態に係る空調制御システム1との比較例としての従来の空調制御システムを説明する。図3~図5は、各々、比較例としての従来の空調制御システムを説明する第1~第3の説明図である。
比較例としての従来の空調制御システムは、第1の実施形態に係る空調制御システム1と同様にマイクM1~M4(第1の超音波センサ)を備えているが、空調制御システム1とは異なり、マイクM5(第2の超音波センサ)を備えていない。
従来の空調制御システムは、第1の実施形態に係る空調制御システム1と同様に、利用者の保持する端末40から発せられた超音波Sが各マイクM1~M4に到達する各時刻の時間差(到達時間差)に基づいて利用者の位置を推定する。しかしながら、従来の空調制御システムでは、第1の実施形態に係る空調制御システム1とは異なり、4つのマイクM1~M4だけを用いて利用者の位置推定を行う。なお、以下では、図3~図5を用いて、4つのマイクM1~M4のうち、互いの距離が最も離れているマイクM1及びM4を例にして説明する。これは、マイク間の距離が最も離れている場合に、利用者の位置の推定に用いる超音波Sの到達時間差の検出誤差の許容範囲が最大となるからである。
図4に示すように、端末40の位置x(m)が決まると、端末40からマイクM1までの距離(m)が決まるので、超音波Sが端末40からマイクM1まで到達するのに必要な到達時間t1(ms)が音速から計算できる。同様に、端末40からマイクM4までの距離(m)が決まるので、超音波Sが端末40からマイクM4まで到達するのに必要な到達時間t4(ms)が音速から計算できる。
実際に制御に用いる到達時間差Δt41(ms)は、図5に示すように、従来の空調用室内機が、マイクM1及びM4で各々超音波Sを検出した検出時刻t1及びt4から算出する。なお、図5の横軸は時間を示し、縦軸は信号レベルを示す。即ち、図5では、信号レベルの上がった時刻が、超音波Sの検出時刻を示している。
図6は、第1の実施形態に係る空調制御装置10の動作を示すフローチャートである。
図6を用いて第1の実施形態に係る空調制御装置10の動作を説明する。
具体的には、以下の手順で検知処理を行う。利用者が保持する端末40から発せられた超音波Sを各マイクM1~M5が検知すると、検知した超音波Sの信号が増幅器A1~A5で増幅され、次に、フィルタF1~F5で増幅された超音波Sの信号から所定の周波数成分が抽出される。コンパレータC1~C5は、所定の周波数成分が抽出されたか否かに応じて第1の信号又は第2の信号を超音波検知処理部100に入力する。
例えば、到達時間差算出部110は、マイクM1(第1の超音波センサ)とマイクM5(第2の超音波センサ)との間の到達時間差としてΔt15(=t1-t5)を算出する。同様に、到達時間差算出部110は、マイクM2~M4(第1の超音波センサ)とマイクM5(第2の超音波センサ)との間の到達時間差として、各々、Δt25(=t2-t5)、Δt35(=t3-t5)、及びΔt45(=t4-t5)を算出する。到達時間差算出部110は、算出した到達時間差を位置推定部120に入力する。
具体的には、位置推定部120は、記憶部140に記憶されているルックアップテーブルを参照し、到達時間差算出部110から入力された第1の超音波センサ(マイクM1~M4)と第2の超音波センサ(マイクM5)との間の到達時間差(Δt15、Δt25、Δt35、Δt45)から端末40の端末位置を推定する。なお、1つの到達時間差と対応する端末位置がルックアップテーブルに複数存在する場合がある為、第1の実施形態では、位置推定部120は、4つの到達時間差(Δt15、Δt25、Δt35、Δt45)に基づいて端末位置を推定する。しかしながら、他の実施形態では、1以上の任意の数の到達時間差に基づいて端末40の端末位置を推定してよい。位置推定部120は、推定した端末位置を室内機制御部130に入力する。
以上、第1の実施形態に係る空調制御装置10(空調制御システム1)によれば、空調用室内機20に設けられた第1の超音波センサ(マイクM1~M4)だけでなく、空調用室内機20の位置とは異なる位置に設けられた第2の超音波センサ(マイクM5)を通じて、端末40から発せられた超音波Sを検知する。
これにより、第1の超音波センサと第2の超音波センサとの距離を、空調用室内機20の大きさ等の制限なしに大きく且つ自由に設定できるので、空調用室内機20に設けられた第1の超音波センサだけで超音波Sを検知する場合よりも超音波Sの到達時間差の検出誤差の許容範囲を大きくすることができ、推定位置の精度を向上させることができる。従って、第1の実施形態に係る空調制御装置10(空調制御システム1)によれば、空調用室内機20の利用者の位置を正確に推定することができる。
これにより、既存の遠隔操作装置30を用いることができるので、例えば、第2の超音波センサを単独で新たに設置する場合よりも設置費用及び設置スペースを低減できる。また、第2の超音波センサを容易に実装することが可能になる。
なお、第1の実施形態に係る空調制御システム1において、第2の超音波センサは、蛍光灯に設けられてもよい。
この場合、既存の設備である蛍光灯を用いることができるので、例えば、第2の超音波センサを単独で新たに設置する場合よりも設置費用及び設置スペースを低減できる。また、第2の超音波センサを容易に実装することが可能になる。
これにより、位置推定部120は、ルックアップテーブルを参照するだけで端末40の端末位置を推定することができるので、空調制御システム1の処理負荷を軽減し、非常に高速に端末位置を推定することが可能になる。また、例えば、各種の条件(例えば、温度等)別のルックアップテーブルを予め作成しておくことで、端末位置をより正確に推定することができる。
以上、第1の実施形態に係る空調制御システム1について詳細に説明したが、空調制御システム1の具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
例えば、第1の実施形態に係る空調制御システム1において、図6のステップS103で、位置推定部120は、記憶部140に記憶されたルックアップテーブルを参照し、到達時間差算出部110から入力された第1の超音波センサ(マイクM1~M4)と第2の超音波センサ(マイクM5)との間の到達時間差から端末40の端末位置を推定するものとして説明した。
ここで、第1の実施形態の第1の変形例として、位置推定部120は、ルックアップテーブルを用いずに、利用者の保持する端末40の端末位置を算出して推定してもよい。
GPS衛星を用いた位置推定方法では、連立方程式を解くことで受信機の位置を算出する。従って、GPS衛星を用いた位置推定方法の連立方程式において、送信側と受信側を入れ替えることにより、位置推定部120は、端末40の端末位置を推定することができる。
f1=(x-X1)2+(y-Y1)2+(z-Z1)2-(v(t1-d))2=0
f2=(x-X2)2+(y-Y2)2+(z-Z2)2-(v(t2-d))2=0
f3=(x-X3)2+(y-Y3)2+(z-Z3)2-(v(t3-d))2=0
f4=(x-X4)2+(y-Y4)2+(z-Z4)2-(v(t4-d))2=0
端末40の位置(x、y、z)はこの方程式を解くことにより得られる。なお、この方程式の解は、ニュートン-ラプソン法等の近似計算を用いて求める。
なお、第1の超音波センサ及び第2の超音波センサの位置は、例えば、記憶部140に予め記憶しておいてよい。また、上述の説明では、4つのマイクがマイクM1~M3及びM5である場合について説明したが、4つのマイクは、マイクM1~M4(第1の超音波センサ)のうちの任意の3つのマイク(超音波センサ)とM5(第2の超音波センサ)であってもよい。
以上、第1の実施形態の第1の変形例に係る空調制御システム1によれば、位置推定部120は、第1の超音波センサ及び第2の超音波センサの位置と、到達時間差とに基づいて、端末40の端末位置を推定する。
これにより、到達時間差と推定される端末位置との対応表であるルックアップテーブルを予め作成して準備をする必要がなくなり、非常に容易に空調制御システム1を導入することが可能になる。
上述した第1の実施形態の第1の変形例に係る空調制御システム1において、位置推定部120が、端末40の端末位置を推定する際に用いる第1の超音波センサ及び第2の超音波センサの位置は、記憶部140に予め記憶しているものとして説明した。
ここで、第1の実施形態の第2の変形例として、記憶部140には、第1の超音波センサの位置だけを記憶しておき、第2の超音波センサの位置は、端末40の端末位置を推定する手順と同様の手順で推定するようにしてもよい。
以上、第1の実施形態の第2の変形例に係る空調制御システム1によれば、位置推定部120は、第1の超音波センサの複数の超音波センサ(マイクM1~M4)の位置と、到達時間差(設定用到達時間差)とに基づいて、第2の超音波センサ(マイクM5)の位置を推定する。
これにより、第2の超音波センサ(マイクM5)の位置を予め把握し、例えば、遠隔操作装置30を介して入力する等して、記憶部140に記憶させる必要がなくなる。また、遠隔操作装置30と共に第2の超音波センサ(マイクM5)の位置が移動された場合にも、第2の超音波センサ(マイクM5)の移動後の位置を正確に取得することができる。
次に、第2の実施形態に係る空調制御システム1について、図7を参照しながら説明する。
図7は、第2の実施形態に係る空調制御システム1の全体構成を示す概略図である。
以上、第2の実施形態に係る空調制御システム1によれば、空調制御システム1が空調用室内機20とは別の空調用室内機21を備え、第2の超音波センサ(マイクM5~M8)は、別の空調用室内機21に設けられている。
これにより、既存の空調用室内機21を用いることができるので、例えば、第2の超音波センサを単独で新たに設置する場合よりも設置費用及び設置スペースを低減できる。また、第2の超音波センサを容易に実装することが可能になる。
さらに、空調制御装置10は、推定された端末位置に基づいて、空調用室内機20だけでなく、別の空調用室内機21についても環境(温度、湿度、風量等)が最適となるように制御することができるので、非常に効率的に制御を行うことができる。
さらに、例えば、空調用室内機20に設けられた第1の超音波センサに複数のマイク(M1~M4)が含まれ、且つ空調用室内機21に設けられた第2の超音波センサに複数のマイク(M5~M8)が含まれる場合には、マイク同士の多数の組合せから得られる多数の到達時間差に基づいて、空調用室内機20の利用者の位置をより正確に推定することができる。
コンピュータ9は、CPU91、主記憶装置92、補助記憶装置93、インタフェース94を備える。
上述の空調制御装置10は、コンピュータ9を備える。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置93に記憶されている。CPU91は、プログラムを補助記憶装置93から読み出して主記憶装置92に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。例えば、上述した超音波検知処理部100と、到達時間差算出部110と、位置推定部120と、室内機制御部130は、CPU91であってよい。
また、CPU91は、プログラムに従って、上述した各データベースに対応する記憶領域を主記憶装置92または補助記憶装置93に確保する。例えば、上述した記憶部140が、主記憶装置92または補助記憶装置93に確保されてよい。
9 コンピュータ
10 空調制御装置
20 空調用室内機
21 (別の)空調用室内機
30 遠隔操作装置(リモコン)
40 端末
91 CPU
92 主記憶装置
93 補助記憶装置
94 インタフェース
100 超音波検知処理部
110 到達時間差算出部
120 位置推定部
130 室内機制御部
140 記憶部
A1~A5 増幅器
C1~C5 コンパレータ
F1~F5 フィルタ
M1~M4 マイク(第1の超音波センサ)
M5~M8 マイク(第2の超音波センサ)
S 超音波
W 室内空間
Claims (11)
- 利用者が保持する端末の端末位置に応じて空調用室内機を制御する空調制御装置であって、
前記空調用室内機に設けられた複数の第1の超音波センサと、前記空調用室内機の位置とは異なる位置に設けられた第2の超音波センサとを通じて、前記端末から発せられた超音波を検知する超音波検知処理部と、
前記複数の第1の超音波センサで前記超音波を検出した時刻と前記第2の超音波センサで前記超音波を検出した時刻との差である到達時間差を算出する到達時間差算出部と、
前記到達時間差に基づいて前記端末の端末位置を推定する位置推定部と、
前記端末位置に基づいて前記空調用室内機を制御する室内機制御部と、
を備え、
前記位置推定部は、前記第2の超音波センサを基準として、前記複数の第1の超音波センサへの複数の到達時間差から、前記端末の前記端末位置を推定する、
空調制御装置。 - 請求項1に記載の空調制御装置と、
前記端末と、
前記空調用室内機と、
前記複数の第1の超音波センサと、
前記第2の超音波センサと、
を備える空調制御システム。 - 前記第2の超音波センサは、前記空調用室内機を遠隔操作する遠隔操作装置に設けられている請求項2に記載の空調制御システム。
- 前記第2の超音波センサは、蛍光灯に設けられている請求項2に記載の空調制御システム。
- 前記空調用室内機とは別の空調用室内機を備え、
前記第2の超音波センサは、前記別の空調用室内機に設けられている請求項2に記載の空調制御システム。 - 前記位置推定部は、ルックアップテーブルを参照して、前記到達時間差に基づいて前記端末の端末位置を推定する請求項2から請求項5のいずれか一項に記載の空調制御システム。
- 前記位置推定部は、前記複数の第1の超音波センサ及び前記第2の超音波センサの位置と、前記到達時間差とに基づいて、前記端末の端末位置を推定する請求項2から請求項5のいずれか一項に記載の空調制御システム。
- 前記複数の第1の超音波センサは、前記空調用室内機の異なる位置に設けられた複数の超音波センサを含み、
前記超音波検知処理部は、前記複数の第1の超音波センサを通じて、前記第2の超音波センサから発せられた超音波を検知し、
前記到達時間差算出部は、前記複数の第1の超音波センサの前記複数の超音波センサで前記超音波を検出した各時刻の差である設定用到達時間差を算出し、
前記位置推定部は、前記複数の第1の超音波センサの前記複数の超音波センサの位置と、前記設定用到達時間差とに基づいて前記第2の超音波センサの位置を推定する
請求項7に記載の空調制御システム。 - 利用者が保持する端末の端末位置に応じて空調用室内機を制御する空調制御装置であって、
前記空調用室内機に設けられた第1の超音波センサと、前記空調用室内機の位置とは異なる位置に設けられた第2の超音波センサとを通じて、前記端末から発せられた超音波を検知する超音波検知処理部と、
前記第1の超音波センサで前記超音波を検出した時刻と前記第2の超音波センサで前記超音波を検出した時刻との差である到達時間差を算出する到達時間差算出部と、
前記到達時間差に基づいて前記端末の端末位置を推定する位置推定部と、
前記端末位置に基づいて前記空調用室内機を制御する室内機制御部と、
を備える空調制御装置と、
前記端末と、
前記空調用室内機と、
前記第1の超音波センサと、
前記第2の超音波センサと、
を備え、
前記位置推定部は、前記第1の超音波センサ及び前記第2の超音波センサの位置と、前記到達時間差とに基づいて、前記端末の端末位置を推定し、
前記第1の超音波センサは、前記空調用室内機の異なる位置に設けられた複数の超音波センサを含み、
前記超音波検知処理部は、前記第1の超音波センサを通じて、前記第2の超音波センサから発せられた超音波を検知し、
前記到達時間差算出部は、前記第1の超音波センサの前記複数の超音波センサで前記超音波を検出した各時刻の差である設定用到達時間差を算出し、
前記位置推定部は、前記第1の超音波センサの前記複数の超音波センサの位置と、前記設定用到達時間差とに基づいて前記第2の超音波センサの位置を推定する
空調制御システム。 - 利用者が保持する端末の端末位置に応じて空調用室内機を制御する空調制御方法であって、
前記空調用室内機に設けられた複数の第1の超音波センサと、前記空調用室内機の位置とは異なる位置に設けられた第2の超音波センサとを通じて、前記端末から発せられた超音波を検知する超音波検知処理ステップと、
前記複数の第1の超音波センサで前記超音波を検出した時刻と前記第2の超音波センサで前記超音波を検出した時刻との差である到達時間差を算出する到達時間差算出ステップと、
前記到達時間差に基づいて前記端末の端末位置を推定する位置推定ステップと、
前記端末位置に基づいて前記空調用室内機を制御する室内機制御ステップと、
を有し、
前記位置推定ステップにおいて、前記第2の超音波センサを基準として、前記複数の第1の超音波センサへの複数の到達時間差から、前記端末の前記端末位置を推定する、
空調制御方法。 - 利用者が保持する端末の端末位置に応じて空調用室内機を制御する空調制御装置のコンピュータに、
前記空調用室内機に設けられた複数の第1の超音波センサと、前記空調用室内機の位置とは異なる位置に設けられた第2の超音波センサとを通じて、前記端末から発せられた超音波を検知する超音波検知処理ステップと、
前記複数の第1の超音波センサで前記超音波を検出した時刻と前記第2の超音波センサで前記超音波を検出した時刻との差である到達時間差を算出する到達時間差算出ステップと、
前記到達時間差に基づいて前記端末の端末位置を推定する位置推定ステップと、
前記端末位置に基づいて前記空調用室内機を制御する室内機制御ステップと、
を実行させ、
前記位置推定ステップにおいて、前記第2の超音波センサを基準として、前記複数の第1の超音波センサへの複数の到達時間差から、前記端末の前記端末位置を推定する、
プログラム。
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