CN102162664A - 空调控制系统以及空调控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空调控制系统，与设置在空调控制对象的室内的摄像机装置和对空调控制对象的室内进行空气调节的空调机连接，具有：活动量计算部、当前舒适指数值计算部、控制参数计算部以及空调机控制部。活动量计算部取得并分析由摄像机装置对空调控制对象的室内摄影的图像信息，根据图像信息来计算室内的室内人的活动量。当前舒适指数值计算部根据活动量来计算室内人的当前舒适指数值。控制参数计算部根据当前舒适指数值来计算涉及空调机的动作的控制参数。空调机控制部根据控制参数来控制空调机的动作。

Description

空调控制系统以及空调控制方法
技术领域
本发明的实施方式涉及一种空调控制系统以及空调控制方法，根据室内人的活动量而对大厦等的空调进行控制。
背景技术
一直希望在建筑物的室内空间中以尽可能少的能量消耗通过空调控制来确保适当的室内温度环境。在确保适当的室内温度环境时考虑人所感觉到的热或冷的温暖感觉是很重要的。
在保持在人的发热量(对流引起的放射量、辐射引起的散热量、来自人的蒸发热量、呼吸引起的散热量以及蓄热量的合计)的热平衡的情况下，人体处于热度的中立状态，也可以说温暖感觉处于不热也不冷的舒适状态。相反，在热平衡被破坏了的情况下，人体会感觉到热或冷。
有作为基于热平衡式的人的温暖感觉指标利用PMV(Predicted Mean Vote：预测平均热感觉指标)来实现空调控制最优化的空调控制系统。在利用了PMV的空调控制系统中，输入空气温度值、相对湿度值、平均辐射温度值、气流速度值、活动状态(人体的内部发热量)值、着装状态值的6个作为影响温暖感觉的变量，从而计算出PMV值。
在该6个输入变量之中高精度地进行测量的为，空气温度值、相对湿度值以及气流速度值。活动状态值、着装量值由于很难直接测量到，因而通常使用设定值。但是，对于活动状态值、着装量值，也优选高精度、实时地进行测量。
此处，作为用于测量室内的室内人的活动量的技术，有在专利文献1中所记载的人体活动量计算装置。
在专利文献1中记载的人体活动量计算装置中，通过摄像单元对室内的人体进行摄影，根据其图像来计算活动量。因此，能够以相对于人体非接触的形式来取得活动量，由此能够进行高精度的空调控制。
专利文献1：日本特开平8-178390号公报
发明内容
本发明的一个方式涉及空调控制系统，与设置在空调控制对象的室内的摄像机装置和对上述空调控制对象的室内进行空气调节的空调机连接，该空调控制系统具有：活动量计算部，取得并分析由上述摄像机装置对上述空调控制对象的室内摄影的图像信息，根据上述图像信息来计算上述室内的室内人的活动量；当前舒适指数值计算部，根据上述活动量来计算上述室内人的当前舒适指数值；控制参数计算部，根据上述当前舒适指数值来计算与上述空调机的动作有关的控制参数；以及空调机控制部，根据上述控制参数来控制上述空调机的动作。
本发明的另一方式涉及空调控制方法，利用与设置在空调控制对象的室内的摄像机装置和对上述空调控制对象的室内进行空气调节的空调机连接的空调控制系统，该空调控制方法具有：取得并分析由上述摄像机装置对上述空调控制对象的室内摄影的图像信息，根据该图像信息来计算上述室内的室内人的活动量的步骤；根据上述活动量来计算上述室内人的当前舒适指数值的步骤；根据上述当前舒适指数值来计算与上述空调机的动作有关的控制参数的步骤；以及根据上述控制参数来控制上述空调机的动作的步骤。
附图说明
图1是表示第1实施方式的空调系统的结构的整体图。
图2是表示第1实施方式的空调系统的结构的块图。
图3是表示第1实施方式的空调系统的能量管理系统(ECS)的结构的块图。
图4是表示第1实施方式的空调系统的动作的程序图。
图5是表示其他实施方式的空调系统的结构的整体图。
图6是表示其他实施方式的空调系统的结构的整体图。
图7是表示其他实施方式的空调系统的结构的整体图。
具体实施方式
《第1实施方式》
(第1实施方式的空调控制系统的结构)
参照图1～图3对第1实施方式的空调控制系统1的结构进行说明。
作为第1实施方式的空调控制系统1，对如图1所示那样在大厦内的每个房间内各设置1台摄像机装置以及1台空调机，施行空调控制的情况进行说明。
如图2所示那样，第1实施方式的空调控制系统1具有：摄像机装置10-1～10-n、活动量计算装置20、能量管理系统(ECS)30、局域控制服务器(LCS)40、直接数字控制器(DDC)50-1～50-n、以及空调机60-1～60-n。摄像机装置10-1～10-n设置在每个控制对象的室内，对控制对象即室内进行摄影。活动量计算装置20取得并分析由摄像机装置10-1～10-n摄影到的影像信息，从而计算摄影对象房间的室内人的活动量。ECS30根据由活动量计算装置20计算出的室内人的活动量来计算每个房间的空调控制参数。LCS40将由ECS30计算出的多个空调控制参数分别发送到对应的各个直接数字控制器(DDC)50-1～50-n。DDC50-1～50-n是根据从LCS40发送的空调控制参数而对控制对象房间的空调机的动作进行控制的空调机控制部。空调机60-1～60-n被设置在每个房间内，通过被连接的DDC50～1～50～n的控制而进行动作。
图3表示ECS30的详细的结构。ECS30具有：活动量取得部31、当前PMV值计算部32、预测PMV值计算部33、以及控制参数计算部34。活动量取得部31取得由活动量计算装置20分别计算出的活动量。当前PMV值计算部32根据由活动量取得部31所取得的活动量来计算作为每个室内人的当前舒适指数值的当前PMV值。预测PMV值计算部33根据由活动量取得部31所取得的活动量来计算作为在预定时间经过后的每个室内人的预测舒适指数值的预测PMV值。控制参数计算部34根据由当前PMV值计算部32计算出的室内人的当前PMV值和由预测PMV值计算部33计算出的室内人的预测PMV值来计算与各个房间的空调机的动作有关的控制参数。
(第1实施方式的空调系统的动作)
接着，参照图4的程序图对第1实施方式的空调系统1的动作进行说明。
首先，通过设置在各个房间内的n个摄像机装置10-1～10-n分别对每个室内的摄影区域进行摄影(S1)，并且向活动量计算装置20发送所摄影的影像信息(S2)。
在活动量计算装置20中，取得并分析从分别连接的摄像机装置10-1～10-n发送来的影像信息，根据这些影像信息以预定时间单位来计算各个房间的每个室内人的活动量(S3)。根据包含在该影像信息中的图像信息来计算活动量的技术，能够利用例如在专利文献1中所记载的那样的、根据经时性地取得的图像信息的差分来计算人物的移动速度等方法。
接着，在活动量计算装置20中，对按照动作内容分别预先设定的每个活动量(met)的人数进行计数(S4)。作为每个动作内容的活动量(met)，例如预定有动作“坐着”的活动量为“1.0met”、动作“站着”的活动量为“1.5met”、动作“走着”的活动量为“2.0met”等的值。在如图1所示的状态的情况下，对于房间A，作为活动量“1.0”(坐着)为1人、活动量“2.0”(走着)为3人，对于房间B，作为活动量“1.0”(坐着)为3人、活动量“2.0”(走着)为1人来进行计数。
接着，从进行了该计数的每个活动量的人数中抽取每个房间的人数最多的活动量(S5)。此处，对于房间A，抽取人数最多的活动量“2.0”(走着；3人)，对于房间B，抽取人数最多的活动量“1.0”(坐着；3人)。
接着，通过这样做来计算根据图像信息而取得的每个房间的人数最多的活动量。由活动量计算装置20计算出的人数最多的活动量被作为每个房间的活动量被发送到ECS30(S6)。
在ECS30中，由活动量取得部31取得从活动量计算装置20所发送的各个房间的活动量，根据该活动量和另外所取得的各个房间的温度、湿度、气流速度、辐射温度以及着装量来计算各个房间的当前PMV值。
另外，也根据由该活动量取得部31所取得的各个房间的活动量和另外所取得的预定期间经过后的各个房间的预测温度，预测湿度、预测气流速度、预测辐射温度以及预测着装量来计算预定期间经过后的各个房间的预测PMV值(S7)。该预测PMV值是考虑到例如按照1天之内的时间范围预先设定的室内人或室内环境的状态而进行计算的，在预测为“马上进入午饭时间段而人会不在，并且各个房间的活动量减少”时，预测PMV值被计算为比当前PMV值低，在预测为“从现在开始外面气温温度上升辐射温度也上升”时，预测PMV值被计算为比当前PMV值低。
并且，根据这样计算出的当前PMV值与预测PMV值，通过控制参数计算部34来计算与各个房间的空调机的动作有关的控制参数(S8)。例如，在当前PMV值变高而考虑到增强空调时预想到是“马上进入午饭时间段而人会不在”、预测PMV值被计算为比当前PMV值低时，抑制空调的增强地来计算控制参数。
这时，通过在作为预先设定的舒适的范围内，使消耗能量、CO2排出量以及运行成本成为最小地来设定控制参数，由此可实施效率更高的空调控制。
并且，由该控制参数计算部34计算出的与各个房间的空调机的动作有关的控制参数通过LCS40被分别发送到对应的DDC50-1～50-n，通过所连接的DDC50-1～50-n基于对应的控制参数来控制在各个房间设置的空调机60-1～60-n的动作(S9)。
根据以上的第1实施方式的空调系统，能够通过分析图像信息来计算高精度的室内人的活动量，并根据基于该活动量计算出的当前以及未来的室内环境的状况，实施效率良好的空调。
《其他的实施方式》
另外，也可以是，在上述第1实施方式的空调控制系统1的ECS30的控制参数计算部34中，在计算控制参数时，不仅考虑到摄影对象房间的当前PMV值以及预测PMV值，也要考虑到相邻的房间或区域的当前PMV值以及预测PMV值地来计算控制参数。
由此，通过考虑到相邻的房间或区域的室内人的状况，能够缩小在邻近的房间之间或区域之间的控制参数的差，作为建筑物整体能够进行更加效率良好的空调控制。
例如，在房间A的室内人的活动量为1.0且当前PMV值为0.1，与该房间A相邻的房间B的室内人的活动量为2.0且当前PMV值或预测PMV值为1.0时，在计算房间A的空调机的控制参数时，通过考虑到房间B的活动量以及PMV值而较强地设定空调控制，能够进行效率良好的空调控制。
另外，在由控制参数计算部34来计算控制参数时，根据摄影对象房间的当前PMV值来计算控制参数。通过这样做，能够根据当前的室内环境的状况来进行实施效率良好的空调。
另外，如图1所示，在上述第1实施方式的空调控制系统1中所使用的摄像机装置10-1～10-n也可以设置在房间的顶棚的中央部分上而以俯视房间内的方式进行设置。另外，如图5所示，也可以在顶棚的端部利用监视相机70从斜上部俯视房间内地设置。另外，也可以利用内置于个人计算机的网络摄像机对室内人进行摄影。通过利用监视摄像机作为本实施方式的空调控制系统1的摄像机装置10-1～10-n，在需要空调控制的白天的时间段，能够将该摄像机装置用于计算空调控制的活动量来进行利用，在不需要空调控制的夜间的时间段，能够将该摄像机装置作为监视摄像机来进行利用。
另外，在上述第1实施方式的空调控制系统1中，对在由活动量计算装置20计算各个房间的活动量时抽取并利用人数多的活动量(由数量多的决定)的情况进行了说明。但是，并不限定于此，也可以计算人数多的活动量或各个房间的全体室内人的活动量的平均值或者合计值或者离散值等的统计值，并将这些值利用于各个房间的活动量，也可以计算这些统计值的预定期间的平均值或者合计值或者离散值等的统计值，并将这些值利用于各个房间的活动量。
另外，由活动量计算装置20进行活动量的计算处理的时间间隔可以固定为一定的间隔，也可以进行变动。通过变动进行活动量的计算处理的时间间隔，在车站等通勤高峰开始的时间段等利用者数量变动大的时间段，以较短的时间间隔来计算活动量，从而能够进行适宜的空调控制。另外，在利用者数量较稳定的时间段，以较长的时间间隔来计算活动量，从而能够降低与空调控制有关的负荷。
另外，在上述第1实施方式的中，对相对于1个房间或者区域设置了1台摄像机装置以及1台空调机的情况进行了说明。但是，并不限定于此，也可以如图6所示那样相对于1个房间设置多个摄像机装置。这种情况下，可以设置成在多个摄像机装置的摄影区域之间有重叠，也可以设置成没有重叠。
在相对于1个房间的1台空调机而设置了多个摄像机装置时，活动量计算装置20也可以综合由多个摄像机装置的摄影取得的多个图像信息，生成与该房间整体有关的1个全景图像，利用该全景图像来计算该房间的活动量。另外，也可以综合根据由各个摄像机装置的摄影取得的图像信息来分别计算出的活动量的信息，作为该房间的活动量。
另外，由多个摄像机装置的摄影取得的多个图像信息，可以通过单目图像处理将各个图像信息作为二维图像进行分析。另外，也可以通过立体图像处理等三目图像处理将2个图像信息作为三维图像进行分析。
在通过单目图像处理进行分析的情况下，活动量计算装置20能够通过利用背景差分法或利用光流场来检测图像信息中室内人的运动，由此能够计算活动量。
另外，在通过立体图像信息进行分析的情况下，根据由设置在2个不同位置上的摄像机装置所摄影的图像信息来检测三维空间的室内人的姿势、运动。能够由此来判断“坐着”、“站着”、“走着”等运动，由此能够计算出活动量。此处，在判断为“走着”时，通过根据三维空间的移动量计算出的步行速度，能够计算更详细的活动量。
另外，如图7所示那样，也可以相对于1个房间或者区域设置多个空调机。这种情况下，活动量计算装置20也可以将由鱼眼摄像机(fish-eye camera)等超广角摄像机装置摄影而取得的该房间整体的图像信息对应于各个空调机的控制对象区域来进行分割，从而利用于每个区域的活动量的计算处理。另外，活动量计算装置20也可以根据该房间整体的图像信息来计算各个室内人的活动量，根据计算出的各个室内人的活动量信息，并根据室内人的位置信息来计算各个区域的活动量。
另外，也可以利用这些技术，相对于1个房间或者区域设置多个摄像机装置以及多个空调机，利用由该多个摄像机装置所摄影的图像信息来计算多个空调机的控制参数。
另外，活动量计算装置20也可以在分析图像信息并计算每个室内人的活动量之后，根据该每个室内人的活动量来计算室内的室内人的活动量。另外活动量计算装置20也可以通过分析图像信息并从室内整体来检测运动，从而计算室内的室内人的活动量。

Claims (9)

1.一种空调控制系统，与设置在空调控制对象的室内的摄像机装置和对上述空调控制对象的室内进行空气调节的空调机连接，
该空调控制系统具有：
活动量计算部，取得并分析由上述摄像机装置对上述空调控制对象的室内摄影的图像信息，根据上述图像信息来计算上述室内的室内人的活动量；
当前舒适指数值计算部，根据上述活动量来计算上述室内人的当前舒适指数值；
控制参数计算部，根据上述当前舒适指数值来计算与上述空调机的动作有关的控制参数；以及
空调机控制部，根据上述控制参数来控制上述空调机的动作。
2.根据权利要求1所述的空调控制系统，其特征在于，
该空调控制系统还具有：
预测舒适指数值计算部，根据上述活动量来计算预定时间经过后的上述室内人的预测舒适指数值；
上述控制参数计算部根据上述当前舒适指数值和上述预测舒适指数值来计算与上述空调机的动作有关的控制参数。
3.根据权利要求2所述的空调控制系统，其特征在于，
上述控制参数计算部除了根据空调控制对象的空间的上述当前舒适指数值和上述预测舒适指数值之外，还根据与该空调控制对象的空间相邻的空间的活动量、当前舒适指数值以及预测舒适指数值中的至少1个来计算上述控制参数。
4.根据权利要求1所述的空调控制系统，其特征在于，
在上述室内有两个人或者两个人以上的室内人的情况下，
上述活动量计算部分析上述图像信息，计算各个上述室内人的活动量。
5.根据权利要求1所述的空调控制系统，其特征在于，
上述活动量计算部分析上述图像信息，计算每个上述室内人的活动量，计算出对应预先设定的每个活动量的室内人的人数之中人数最多的活动量、和所计算出的上述室内人的活动量的统计值，作为上述室内的室内人的活动量。
6.根据权利要求1所述的空调控制系统，其特征在于，
上述活动量计算部分析上述图像信息，计算每个上述室内人的活动量，计算出对应预先设定的每个活动量的室内人的人数之中人数最多的活动量、和所计算出的上述室内人的活动量的统计值在固定或可变的预定期间内的统计值，作为上述室内的室内人的活动量。
7.根据权利要求1所述的空调控制系统，其特征在于，
在上述空调控制对象的室内设有多台上述摄像机装置，
上述活动量计算部根据由多台上述摄像机装置摄影的图像信息生成1个综合的图像信息，利用该综合的图像信息来计算上述室内的室内人的活动量，或者，上述活动量计算部根据由多台上述摄像机装置摄影的图像信息分别计算活动量，综合该计算出的活动量的信息来计算上述室内的室内人的活动量。
8.根据权利要求2所述的空调控制系统，其特征在于，
在上述空调控制对象的室内设有多台上述空调机，
上述活动量计算部将由上述摄像机装置摄影的图像信息对应于多台上述空调机的控制对象区域进行分割，计算每个区域的室内人的活动量，或者，上述活动量计算部根据由上述摄像机装置摄影的图像信息来计算各个室内人的活动量，并且根据各个上述室内人的位置信息来计算每个区域的活动量，
上述控制参数计算部根据根据由上述活动量计算部计算出的每个区域的活动量而分别计算的上述室内人的现在舒适指数值、和由上述预测舒适指数值计算部计算出的上述室内人的预测舒适指数值，来计算与对应的空调机的动作有关的控制参数。
9.一种空调控制方法，利用与设置在空调控制对象的室内的摄像机装置和对上述空调控制对象的室内进行空气调节的空调机连接的空调控制系统，
该空调控制方法具有：
取得并分析由上述摄像机装置对上述空调控制对象的室内摄影的图像信息，根据该图像信息来计算上述室内的室内人的活动量的步骤；
根据上述活动量来计算上述室内人的当前舒适指数值的步骤；
根据上述当前舒适指数值来计算与上述空调机的动作有关的控制参数的步骤；以及
根据上述控制参数来控制上述空调机的动作的步骤。
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