JP7418185B2 - 制御装置、制御システム、及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置、制御システム、及び制御方法に関する。

人を検出する技術が知られている。例えば、人を検出する空気調和機が提案されている（特許文献１を参照）。特許文献１の空気調和機は、人検出手段を有する。人検出手段は、人体相当の熱源と判断した領域の温度を所定時間検出し、温度変化があった場合には人と判断する。

特開平５－２４０４８８号公報

ところで、例えば、空気調和機は、サーバ室などの部屋に設置される。空気調和機は、人が部屋に存在しない場合、サーバなどの発熱体を送風対象として、送風する。人が部屋の中に存在する場合、送風対象が発熱体から当該人に変更される。そして、空気調和機は、当該人を送風対象として、送風する。空気調和機が人に風を当てることは、発熱体の温度が上昇する。

本発明の目的は、発熱体の温度が上昇することを防止することである。

本発明の一態様に係る制御装置が提供される。制御装置は、対象空間に送風する空気調和機を制御する。制御装置は、予め設定された時間内に、前記対象空間の熱画像を順次取得する取得部と、前記取得部が取得した熱画像が示す各箇所の温度と当該熱画像の少なくとも１つ前に前記取得部が取得した熱画像が示す各箇所の温度との差を算出し、前記差が予め設定された第１の閾値以下である場合、前記時間内に前記取得部が取得した複数の熱画像のうちのいずれかの熱画像である第１の熱画像が示す温度の中で、予め設定された温度以上の温度の箇所を特定し、特定された前記箇所に送風するように、前記空気調和機を制御する制御部と、を有する。

本発明によれば、発熱体の温度が上昇することを防止できる。

制御システムを示す図である。 コントローラが有するハードウェアの構成を示す図である。 コントローラの構成を示す機能ブロック図である。 熱画像の比較方法を説明するための図である。 熱画像の比較の具体例を示す図である。 空気調和機の制御処理の例を示すフローチャートである。 高温物体の周辺に送風させる処理の例を示すフローチャートである。 空間温度検出用マーカを用いる場合の例を示す図である。

以下、図面を参照しながら実施の形態を説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

実施の形態．
図１は、制御システムを示す図である。部屋１は、サーバ室である。部屋１には、複数のサーバが設置されている。図１では、作業員がサーバに対して作業を行っていることを示している。サーバを冷凍庫に変えて、部屋１が冷凍倉庫と考えてもよい。
部屋１には、コントローラ１００、カメラ２００、及び空気調和機３００が設置されている。制御システムは、コントローラ１００、カメラ２００、及び空気調和機３００を含む。

コントローラ１００は、制御装置又は空気調和機コントローラとも言う。コントローラ１００は、空気調和機３００を制御する。また、コントローラ１００は、制御方法を実行する。
カメラ２００は、サーモグラフィカメラ又は熱画像生成装置とも言う。カメラ２００は、部屋１内の空間である対象空間の熱画像を生成する。空気調和機３００は、室内機である。空気調和機３００は、部屋１内の空間である対象空間に送風する。

次に、コントローラ１００が有するハードウェアを説明する。
図２は、コントローラが有するハードウェアの構成を示す図である。コントローラ１００は、プロセッサ１０１、揮発性記憶装置１０２、及び不揮発性記憶装置１０３を有する。

プロセッサ１０１は、コントローラ１００全体を制御する。例えば、プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、又はＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などである。プロセッサ１０１は、マルチプロセッサでもよい。コントローラ１００は、処理回路によって実現されてもよく、又は、ソフトウェア、ファームウェア若しくはそれらの組み合わせによって実現されてもよい。なお、処理回路は、単一回路又は複合回路でもよい。

揮発性記憶装置１０２は、コントローラ１００の主記憶装置である。例えば、揮発性記憶装置１０２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。不揮発性記憶装置１０３は、コントローラ１００の補助記憶装置である。例えば、不揮発性記憶装置１０３は、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）である。

図３は、コントローラの構成を示す機能ブロック図である。コントローラ１００は、記憶部１１０、取得部１２０、及び制御部１３０を有する。
記憶部１１０は、揮発性記憶装置１０２又は不揮発性記憶装置１０３に確保した記憶領域として実現してもよい。
取得部１２０及び制御部１３０の一部又は全部は、プロセッサ１０１によって実現してもよい。取得部１２０及び制御部１３０の一部又は全部は、プロセッサ１０１が実行するプログラムのモジュールとして実現してもよい。

記憶部１１０が記憶する情報は、後で説明する。
取得部１２０は、予め設定された時間内に、対象空間の熱画像を順次取得する。例えば、取得部１２０は、予め設定された時間内に、熱画像をカメラ２００から順次取得する。取得部１２０は、カメラ２００が生成した熱画像を、外部装置を介して取得してもよい。ここで、以下、予め設定された時間は、一定時間と表現する。

制御部１３０は、取得部１２０が取得した熱画像が示す各箇所の温度と当該熱画像の少なくとも１つ前に取得部１２０が取得した熱画像が示す各箇所の温度とを比較し、差を算出する。詳細には、制御部１３０は、熱画像が取得される度に、取得部１２０が取得した熱画像が示す各箇所の温度と当該熱画像の少なくとも１つ前に取得部１２０が取得した熱画像が示す各箇所の温度との差を算出する。

以下、少なくとも１つ前に取得部１２０が取得した熱画像は、１つ前に取得部１２０が取得した熱画像とする。よって、制御部１３０は、取得部１２０が今回取得した熱画像と、取得部１２０が前回取得した熱画像とを比較し、差を算出する。

次に、取得部１２０が今回取得した熱画像と、取得部１２０が前回取得した熱画像との比較方法について、説明する。
図４は、熱画像の比較方法を説明するための図である。図４は、今回の熱画像をグラフで表したものと前回の熱画像をグラフで表したものとを示している。グラフの横軸は、２次元空間を示している。グラフの縦軸は、温度を示している。

制御部１３０は、今回の熱画像と前回の熱画像とを比較する。図４は、熱画像の差をグラフで表したものを示している。制御部１３０は、マイナスを示している部分１１を差の対象から除外する。理由は、部分１１は、高温箇所が前回存在していた領域であり、現在、高温箇所が存在していない領域だからである。よって、制御部１３０は、差がプラスを示している部分１２の差を特定する。すなわち、当該差は、正の値である。

制御部１３０は、特定された差が予め設定された第１の閾値以下であるか否かを判定する。差が第１の閾値以下である場合、制御部１３０は、今回の熱画像を“現在の静止熱画像”とする。また、例えば、差が当該閾値以下である場合とは、微妙に体を動かす人が部屋１に居続ける場合を含む。制御部１３０は、“現在の静止熱画像”を記憶部１１０に格納する。

差が第１の閾値よりも大きい場合、制御部１３０は、高温物体が移動していると判定する。そして、制御部１３０は、今回の熱画像を廃棄する。なお、高温物体とは、人、動物、機械などの発熱体である。例えば、機械は、サーバである。

次に、熱画像の比較について、具体例を用いて説明する。
図５は、熱画像の比較の具体例を示す図である。図５は、取得部１２０が前回取得した熱画像２１を示している。取得部１２０は、熱画像２２を取得する。制御部１３０は、熱画像２１と熱画像２２とを比較する。差は、第１の閾値以下であるものとする。制御部１３０は、熱画像２２を“現在の静止熱画像”とする。制御部１３０は、熱画像２２を記憶部１１０に格納する。

取得部１２０は、熱画像２３を取得する。制御部１３０は、熱画像２２と熱画像２３とを比較する。差は、閾値以下であるものとする。制御部１３０は、熱画像２３を“現在の静止熱画像”とする。制御部１３０は、熱画像２３を記憶部１１０に格納する。
制御部１３０は、一定時間内で連続して差が第１の閾値以下である場合、記憶部１１０に格納されている“現在の静止熱画像”の中から１つの熱画像を選択する。言い換えれば、一定時間内に取得部１２０が取得した複数の熱画像のうちのいずれかの熱画像を選択する。選択された熱画像は、蓄積熱画像又は第１の熱画像と呼ぶ。例えば、制御部１３０は、蓄積熱画像として、熱画像２３を選択する。

また、制御部１３０は、“現在の静止熱画像”を更新してもよい。例えば、制御部１３０は、熱画像２２を“現在の静止熱画像”とする。次に、制御部１３０は、熱画像２２と熱画像２３とを比較する。比較の結果に基づく差は、閾値以下である。制御部１３０は、熱画像２２を廃棄する。制御部１３０は、熱画像２３を“現在の静止熱画像”とする。そして、制御部１３０は、一定時間が経過した後、“現在の静止熱画像”を蓄積熱画像とする。

さらに、制御部１３０は、一定時間を経過する直前の比較処理の対象である熱画像と、“現在の静止熱画像”との平均値に基づく熱画像を蓄積熱画像としてもよい。例えば、制御部１３０は、一定時間を経過する直前に比較処理の対象である熱画像２３と、“現在の静止熱画像”である熱画像２２との平均値に基づく熱画像を蓄積熱画像とする。また、制御部１３０は、一定時間を経過する直前の比較処理の対象である熱画像と、“現在の静止熱画像”と用いて重み付き平均を算出し、算出した結果に基づく熱画像を蓄積熱画像としてもよい。

ここで、一定時間が経過する前に差が第１の閾値を超えることがあった場合、制御部１３０は、記憶部１１０に格納している“現在の静止熱画像”を廃棄する。そして、制御部１３０は、再び、一定時間内で、連続して差が第１の閾値以下の結果が得られるまで、比較を繰り返す。

制御部１３０は、蓄積熱画像を用いて、空気調和機３００を制御する。詳細には、制御部１３０は、蓄積熱画像が示す温度の中で、予め設定された温度以上の温度の箇所を特定する。例えば、特定された箇所は、サーバ、あまり動作していない人などである。すなわち、特定された箇所は、発熱体が存在する箇所である。以下、特定された箇所は、高温箇所と呼ぶ場合がある。

制御部１３０は、特定した箇所に送風するように空気調和機３００を制御する。これにより、コントローラ１００は、空気調和機３００を用いて、発熱体を冷やすことができる。すなわち、コントローラ１００は、発熱体の温度が上昇することを防止できる。

ここで、コントローラ１００は、空気調和機３００に、直接発熱体に風を当てさせなくてもよい。コントローラ１００は、熱が滞留している箇所に空気調和機３００が風を当てることで、発熱体の温度が上昇することを防止してもよい。例えば、熱が滞留している箇所の近くに発熱体が存在する場合、直接発熱体に対して風を当てても、熱が滞留している箇所の温度が発熱体に伝わることで、発熱体の温度が上昇する場合がある。そこで、コントローラ１００は、熱が滞留している箇所に送風するように、空気調和機３００を制御する。熱が滞留している箇所に空気調和機３００が風を当てることは、発熱体の温度が上昇することを防止できる。

次に、熱が滞留している箇所の検出について説明する。
熱が滞留している箇所が壁の近くである場合、熱が滞留している箇所の温度が、壁の温度に反映される。そのため、制御部１３０は、蓄積熱画像が示す壁の温度が第１の閾値以上である場合、壁に熱が滞留していると判定する。制御部１３０は、壁の熱が滞留している箇所に送風するように、空気調和機３００を制御する。

ここで、蓄積熱画像の中の高温箇所は、熱が滞留している箇所である可能性がある。もしくは、蓄積熱画像の中の高温箇所は、高温物体が存在する箇所である可能性もある。そこで、熱が滞留している箇所であるか、高温物体であるかを判定する方法を説明する。
高温物体の中心の温度と高温物体の周囲の温度との差は、大きい。一方、熱が滞留している箇所の中心の温度と熱が滞留している箇所の周囲の温度との差は、小さい。そこで、制御部１３０は、高温箇所の中心の温度と、高温箇所の周囲の温度との差が予め設定された閾値以下である場合、高温箇所を熱が滞留している箇所と判定する。言い換えれば、制御部１３０は、高温箇所の中心の温度と、当該中心から予め設定された距離の箇所の温度との差が予め設定された閾値以下である場合、高温箇所を熱が滞留している箇所と判定する。このように、熱が滞留している箇所が検出される。

制御部１３０は、熱が滞留している箇所を検出する場合、微分フィルタを用いてエッジ抽出を行ってもよい。熱が滞留している箇所は、比較的小さな値の箇所である。また、制御部１３０は、熱が滞留している箇所を検出する場合、微分フィルタ以外のアルゴリズムを用いて、熱が滞留している箇所を検出してもよい。

上記の内容について、フローチャートを用いて示す。
図６は、空気調和機の制御処理の例を示すフローチャートである。図６では、既に蓄積熱画像が決定されている。
（ステップＳ１１）制御部１３０は、蓄積熱画像から高温箇所を特定する。
（ステップＳ１２）制御部１３０は、高温箇所が壁であるか否かを判定する。高温箇所が壁である場合、制御部１３０は、高温箇所が、熱が滞留している箇所であると判定する。そして、制御部１３０は、処理をステップＳ１４に進める。高温箇所が壁でない場合、制御部１３０は、処理をステップＳ１３に進める。

（ステップＳ１３）制御部１３０は、高温箇所の中心の温度と、高温箇所の周囲の温度との差が閾値以下であるか否かを判定する。差が閾値以下である場合、制御部１３０は、高温箇所を熱が滞留している箇所であると判定する。そして、制御部１３０は、処理をステップＳ１４に進める。差が閾値を超える場合、制御部１３０は、処理をステップＳ１５に進める。
（ステップＳ１４）制御部１３０は、熱が滞留している箇所に送風するように、空気調和機３００を制御する。
（ステップＳ１５）制御部１３０は、ステップＳ１１で特定した高温箇所に送風するように、空気調和機３００を制御する。

ここで、制御部１３０は、高温物体の周辺に送風するように、空気調和機３００を制御してもよい。そこで、高温物体の周辺に送風させる場合を説明する。
高温物体が部屋１の中央に存在する場合、高温物体が発する熱は、上昇気流によって、天井に移動する。天井部分の周囲の温度よりも高い箇所は、熱が滞留している箇所と言える。しかし、天井には、照明機器が設置されている。予め設定された閾値よりも高い温度の箇所は、照明機器が設置されている可能性もある。制御部１３０は、次のように、熱が滞留している箇所を検出する。また、制御部１３０は、蓄積熱画像が示す温度の中から複数の高温箇所を特定しているものとする。制御部１３０は、複数の高温箇所のうちのいずれかの高温箇所である第１の箇所が天井部分であることを検出する。制御部１３０は、第１の箇所の温度が予め設定された第２の閾値以下であることを検出する。これにより、制御部１３０は、照明機器が第１の箇所に設置されていないことを検出する。制御部１３０は、第１の箇所の中心の温度と、第１の箇所の周囲の温度との差が予め設定された第３の閾値以下であることを検出する。言い換えれば、制御部１３０は、第１の箇所の中心の温度と、当該中心から予め設定された距離の箇所の温度との差が第３の閾値以下であることを検出する。そして、制御部１３０は、熱が滞留している箇所が第１の箇所であることを検出する。すなわち、制御部１３０は、熱が滞留している箇所が天井に存在すると判定する。

熱が滞留している箇所が天井に存在する場合、制御部１３０は、複数の高温箇所のうちの第１の箇所の真下の箇所である第２の箇所と第１の箇所との間に送風するように、空気調和機３００を制御する。ここで、第２の箇所は、高温物体が存在する箇所である。よって、制御部１３０は、高温物体と熱が滞留している箇所との間に送風するように、空気調和機３００を制御する。また、空気調和機３００が制御された後、熱が滞留している箇所の温度が低下した場合、制御部１３０は、高温物体の上方を送風するように、空気調和機３００を制御してもよい。

また、高温物体の温度がそれほど高くない場合、天井に熱が滞留しない。天井に熱が滞留していない場合、制御部１３０は、高温物体の上方を送風するように、空気調和機３００を制御する。言い換えれば、制御部１３０は、天井部分の温度と蓄積熱画像が示す対象空間の環境温度との差が予め設定された閾値以下である場合、高温箇所から予め決められた高さの箇所に送風するように、空気調和機３００を制御する。また、制御部１３０は、高温物体の上方のうち最も温度が高い箇所を送風するように、空気調和機３００を制御してもよい。

上記の内容について、フローチャートを用いて示す。
図７は、高温物体の周辺に送風させる処理の例を示すフローチャートである。図７では、既に蓄積熱画像が決定されている。
（ステップＳ２１）制御部１３０は、蓄積熱画像から高温箇所を特定する。
（ステップＳ２２）制御部１３０は、熱が滞留している箇所が天井に存在するか否かを判定する。熱が滞留している箇所が天井に存在する場合、制御部１３０は、処理をステップＳ２３に進める。熱が滞留している箇所が天井に存在しない場合、制御部１３０は、処理をステップＳ２４に進める。

（ステップＳ２３）制御部１３０は、高温物体と熱が滞留している箇所との間に送風するように、空気調和機３００を制御する。
（ステップＳ２４）制御部１３０は、高温物体の上方に送風するように、空気調和機３００を制御する。

次に、空間温度検出用マーカを用いて、熱が滞留している箇所を検出してもよい場合を説明する。
図８は、空間温度検出用マーカを用いる場合の例を示す図である。図８は、空間温度検出用マーカを示している。例えば、図８は、空間温度検出用マーカ３１を示している。カメラ２００が空間温度検出用マーカを撮影することで得られる熱画像は、空間温度検出用マーカの箇所が、空間温度検出用マーカが検出した温度として表される。制御部１３０は、熱画像内の空間温度検出用マーカの箇所から熱が滞留している箇所を検出できる。

上記では、コントローラ１００が実行する場合を説明した。しかし、空気調和機３００が実行してもよい。すなわち、空気調和機３００は、記憶部１１０、取得部１２０、及び制御部１３０を有してもよい。

１ 部屋、 １１ 部分、 １２ 部分、 ２１ 熱画像、 ２２ 熱画像、 ２３ 熱画像、 ３１ 空間温度検出用マーカ、 １００ コントローラ、 １０１ プロセッサ、 １０２ 揮発性記憶装置、 １０３ 不揮発性記憶装置、 １１０ 記憶部、 １２０ 取得部、 １３０ 制御部、 ２００ カメラ、 ３００ 空気調和機。

Claims (8)

1. 対象空間に送風する空気調和機を制御する制御装置であって、
   予め設定された時間内に、前記対象空間の熱画像を順次取得する取得部と、
   前記取得部が取得した熱画像が示す各箇所の温度と当該熱画像の少なくとも１つ前に前記取得部が取得した熱画像が示す各箇所の温度との差を算出し、前記差が予め設定された第１の閾値以下である場合、前記時間内に前記取得部が取得した複数の熱画像のうちのいずれかの熱画像である第１の熱画像が示す温度の中で、予め設定された温度以上の温度の箇所を特定し、特定された前記箇所に送風するように、前記空気調和機を制御する制御部と、
   を有する制御装置。
2. 前記制御部は、熱画像が取得される度に、前記取得部が取得した熱画像が示す各箇所の温度と当該熱画像の少なくとも１つ前に前記取得部が取得した熱画像が示す各箇所の温度との前記差を算出する、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記制御部は、正の値である前記差が前記第１の閾値以下である場合、前記第１の熱画像が示す温度の中で、予め設定された温度以上の温度の前記箇所を特定する、
   請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記制御部は、特定された前記箇所の中心の温度と、前記中心から予め設定された距離の箇所の温度との差が予め設定された閾値以下である場合、特定された前記箇所を熱が滞留している箇所と判定し、熱が滞留している箇所に送風するように、前記空気調和機を制御する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記制御部は、前記第１の熱画像が示す温度の中で、予め設定された温度以上の温度の複数の箇所を特定し、前記複数の箇所のうちのいずれかの箇所である第１の箇所が前記対象空間の天井部分であり、前記第１の箇所の温度が予め設定された第２の閾値以下であり、かつ前記第１の箇所の中心の温度と前記中心から予め設定された距離の箇所の温度との差が予め設定された第３の閾値以下である場合、前記複数の箇所のうちの前記第１の箇所の真下の箇所である第２の箇所と前記第１の箇所との間に送風するように、前記空気調和機を制御する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 前記制御部は、前記対象空間の天井部分の温度と前記第１の熱画像が示す前記対象空間の環境温度との差が予め設定された閾値以下である場合、特定された前記箇所から予め決められた高さの箇所に送風するように、前記空気調和機を制御する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
7. 対象空間に送風する空気調和機と、
   前記対象空間の熱画像を生成する熱画像生成装置と、
   前記空気調和機を制御する制御装置と、
   を含み、
   前記制御装置は、
   予め設定された時間内に、前記対象空間の熱画像を順次取得する取得部と、
   前記取得部が取得した熱画像が示す各箇所の温度と当該熱画像の少なくとも１つ前に前記取得部が取得した熱画像が示す各箇所の温度との差を算出し、前記差が予め設定された第１の閾値以下である場合、前記時間内に前記取得部が取得した複数の熱画像のうちのいずれかの熱画像である第１の熱画像が示す温度の中で、予め設定された温度以上の温度の箇所を特定し、特定された前記箇所に送風するように、前記空気調和機を制御する制御部と、
   を有する、
   制御システム。
8. 対象空間に送風する空気調和機を制御する制御装置が、
   予め設定された時間内に、前記対象空間の熱画像を順次取得し、
   取得された熱画像が示す各箇所の温度と当該熱画像の少なくとも１つ前に取得された熱画像が示す各箇所の温度との差を算出し、
   前記差が予め設定された第１の閾値以下である場合、前記時間内に取得された複数の熱画像のうちのいずれかの熱画像である第１の熱画像が示す温度の中で、予め設定された温度以上の温度の箇所を特定し、
   特定された前記箇所に送風するように、前記空気調和機を制御する、
   制御方法。

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