JP2004356785A

JP2004356785A - 物理量監視制御システム及びそれに用いる携帯情報端末

Info

Publication number: JP2004356785A
Application number: JP2003150063A
Authority: JP
Inventors: Ikutaro Kobayashi; 郁太郎小林
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16
Also published as: US7233881B2; US20040243355A1

Abstract

【課題】屋内外の物理的状況を把握してきめ細かな制御を可能とする。
【解決手段】家屋内の所望位置に、物理量を監視してこれを電気データ信号に変換して無線送信する自立発信センサ１０−１〜１０８を配置する。この無線送信されたデータ信号を携帯情報端末２０で受信して、当該受信情報とその履歴情報とに基づき、制御対象装置３０の動作状態を変化制御するよう構成する。特に、利用者４０に自立発信センサ１０−９を装着することにより、利用者がどこに移動しても、その居る場所の温度や湿度、照度などの物理量が最適値に制御される。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は環境状態監視制御システムに関し、特に自然環境や建物内の人工環境における各種状態を監視して制御する環境状態監視制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自然や人工の環境状態を監視してこれを制御するシステムとしては、種々のものがあり、例えば、ビル内の各室の温度や湿度を監視して所望の設定値に制御する空調システムがある。このような空調システムにおいては、各室の温度や湿度をセンサにより監視してこの監視結果を集中制御部へ伝送し、集中制御部において、各室に配置された空調機器に対する制御信号を生成して、各室の温度や湿度を所望の値に制御するようになっている。
【０００３】
この場合、各室の温度や湿度の監視結果を、集中制御部へ伝送する方法として、既存の構内交換網を用いる技術がある（特許文献１参照）。すなわち、各室に配置されている電話機にセンサを取付け、センサによる監視結果を電話機及びＰＢＸ、更にはモデムを介して集中制御部のコンピュータへ送信するというものである。
【０００４】
また、道路沿いなどの斜面に張設された落石防護ネットの損傷を検知して、これを遠隔地の管理室へ警報として通知するようなシステムもある（特許文献２参照）。このシステムでは、落石防護ネットや岩石に、変位センサを内蔵したＩＣタグを取付け、このＩＣタグによる変位データを無線によって管理室へ送信するようになっており、この場合、無線送信機の例として、携帯電話を用いる例が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１５８９４０号公報、第３，４頁、図１
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−２２８４９７号公報、第２，３頁、図１
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
最近において、インターネットに代表される通信ネットワークの先端部分は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）や携帯情報端末（携帯電話やＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）等）であり、これ等は人間によって操作されることにより情報の発信機能と受信機能とを担っている。今後、ネットワークが家庭やコミュニティー、更には自然環境に浸透してくると、ネットワークの先端部分は、家屋等の人工環境や自然環境に配置された各種センサとなり、これ等センサが各種情報の発信端末となって、それ等が自立的に発信する環境情報を収集して活用することが予想される。
【０００８】
ＰＣや携帯情報端末は、コントローラとして上述した各種センサ情報を受信する役割と、ネットワークに接続された各種端末や装置を操作する役割とを担うことになる。
【０００９】
上述した特許文献１においては、全てのネットワークが既存の構内交換網を用いたシステムであるために、有線方式であり、ＰＣや携帯情報端末に対して、上述したセンサ情報の受信役割や各種装置を操作する役割を、何等担わせておらず、これ等ＰＣや携帯情報端末の機能を有効利用していないことになる。また、特許文献２においては、携帯電話を用いてセンサによる変位データを無線送信するようになってはいるが、この技術では、携帯電話を単に無線送信機として利用しているにすぎず、やはり、上述したセンサ情報の受信役割や各種装置の操作役割を、当該携帯電話機に対して担わせてはいない。
【００１０】
本発明の目的は、自然や人工の環境に配置された各種センサや各種情報発信端末が発信する環境情報をＰＣや携帯情報端末にて収集し、かつネットワークを介して各種装置を操作するようにして、ＰＣや携帯端末の特性を有効利用可能な環境状態監視制御システムを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による物理量監視制御システムは、物理量を検出するセンサ部とこの検出情報を無線送信する送信部とを有するセンサ手段と、前記無線送信部の送信情報を受信してこの受信情報に基づいて、前記物理量を決定する制御対象の動作状態を制御する制御信号を生成する携帯情報端末とを含むことを特徴とする。
【００１２】
そして、前記携帯情報端末は、前記制御信号を前記制御対象に対して無線送信することを特徴とする。また、前記携帯情報端末は、前記受信情報及び前記動作状態の変化履歴に基づいて、前記動作状態の決定方式を学習するようにしたことを特徴とする。更に、前記携帯情報端末は、前記受信情報やこの受信情報に基づく前記制御対象の稼働状態の表示をなす表示手段を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明による携帯情報端末は、センサから無線送信された物理量を受信して、この受信情報に基づき、前記物理量を決定する制御対象の動作状態を制御する携帯情報端末であって、前記受信情報に基づき前記制御対象の動作状態を制御する制御信号を生成する手段を含むことを特徴とする。
【００１４】
そして、前記制御信号を前記制御対象に対して無線送信することを特徴とする。また、前記受信情報及び前記動作状態の変化履歴に基づいて、前記動作状態の決定方式を学習するようにしたことを特徴とする。更に、前記受信情報やこの受信情報に基づく前記制御対象の稼働状態の表示をなす表示手段を有することを特徴とする。
【００１５】
発明の作用を述べる。自然環境や家屋などの人工環境に配置されたセンサから発信され各種の環境（監視）情報を携帯情報端末により収集して、ネットワークを介して各種制御対象の装置を制御するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明する。図１は本発明の一実施例のシステムブロック図である。図１を参照すると、センサ群１０（センサ１０−１〜１０−ｎからなる。但し、ｎは自然数とする）は室内の所定位置にそれぞれ取付けられて、温度や照度等の物理量を監視測定して電気データ信号に変換し、無線発信する機能を有しており、自立発信センサと称する。また、太陽電池などの電源を内部に有する。
【００１７】
これ等の自立発信センサにより発信される電気データ信号の例としては、図２にそのフレームフォーマットを示す如く、プリアンブル部と、同期をとるための同期信号と、データ信号に変換した物理量の種別を示すセンサＩＤと、自立発信センサ１０−１〜１０−ｎを識別するための発信機ＩＤと、送信先を識別するための送信先ＩＤと、センサデータと、予備部分とを含むフレーム構成である。
【００１８】
この様なデータ信号は、利用者４０が携帯するか、または身につけた携帯情報端末（携帯端末と略記する）２０へ無線送信される。携帯端末２０は、自立発信センサ１０−１〜１０−ｎからのセンサ情報であるデータ信号を受信し、受信した情報を表示部に表示したり、予め設定しておいた情報または蓄積された情報を基に、制御対象装置３０の動作制御を行う。この携帯端末２０は携帯可能なものか、または身体に装着可能なものであることが望ましく、前者としては携帯電話機やＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）等があり、後者としては、腕時計型情報端末やウェアラブル型コンピュータがある。
【００１９】
図３は携帯端末２０の機能ブロック図であり、センサ情報受信部２０１は、自立発信センサ１０−１〜１０−ｎから送信される情報を受信するものである。情報処理部２０２は、この受信情報と設定部２０６で設定された条件を基に、制御対象装置３０（エアコン、テレビ、オーディオ機器、照明機器等）の動作状態を決定制御すると共に、データ蓄積部２０４に記憶された自立発信センサ１０−１〜１０−ｎからの情報の履歴や制御対象装置３０の動作状態の変化履歴から、制御対象装置３０の動作状態の決定方式を学習する機能を有している。
【００２０】
制御信号送信部２０３は、情報処理部２０２からの制御信号を制御対象装置３０へ発信する。この場合の通信プロトコルの例として、情報家電を対象としたＩＥＥＥ１３９４を用いることができる。データ蓄積部２０４は、自立発信センサ１０−１〜１０−ｎからの情報の履歴や制御対象装置３０の動作状態の変化履歴を記憶する。
【００２１】
情報表示部２０５は、自立発信センサ１０−１〜１０−ｎからのセンサ情報の表示や、携帯端末２０の制御条件、制御状態や、制御対象装置３０の動作状態等を表示する。設定部２０６は、自立発信センサ１０−１〜１０−ｎから取込む情報を設定したり、制御対象装置３０の指定や、その装置の動作設定値（エアコンであれば、希望温度）の設定等を行うものである。制御対象装置３０は、携帯端末２０からの制御信号により動作が決定される装置であり、家庭用電気機器であれば、エアコンや照明器具、オーディオビデオ機器である。
【００２２】
自立発信センサ群１０（センサ１０−１〜１０−ｎ）は、家屋等の人工環境や自然環境に配置されており、一つまたは複数種類の物理量（温度や照度など）を電気信号に変換し、センサＩＤや、同期確立のための同期信号や、発信機ＩＤ等の付加情報を加えたセンサ情報を、図２のフレーム構成の如く作成して、内部の発信機を用いて携帯端末２０へ送信する。
【００２３】
利用者４０が携帯または身につけた携帯端末２０は、センサ情報受信部２０１にてセンサ情報を受信して、センサ情報設定部２０６で設定された制御対象装置３０の動作条件（好みの温度等）で、データ蓄積部２０４に記憶された自立発信センサからの情報の履歴や制御対象装置３０（エアコン、オーディオビデオ機器、照明機器等）の動作状態の変化履歴を基に、情報処理部２０２において、制御対象装置３０の動作状態を決定する。
【００２４】
情報処理部２０２からの制御信号は、制御信号送信部２０３から制御対象装置３０へ発信される。この場合のプロトコルは情報家電の制御に用いられるＩＥＥＥ１３９４である。制御対象装置３０は、それがエアコンであれば、制御信号送信部２０３からの制御信号に基づいて、送風温度の上げ下げを行う。当然ながら、制御対象装置３０の動作状態が変化した結果生じる自立発信センサからの情報変化は、データ蓄積部２０４に記憶されることになる。
【００２５】
具体的な例として、図１及び図４を用いて、エアコンの温度制御や照明器具の照度制御について動作を説明する。図４は利用者４０が居る室内に自立発信センサ１０−１〜１０−８を配置した例を示している。自立発信センサ１０−１〜１０−３は室温計測のため室内の所定位置に取付けられた温度センサであり、自立発信センサ１０−４は窓の開閉センサである。また、自立発信センサ１０−５は照明オン／オフ監視のための照度センサであり、自立発信センサ１０−６はテレビ稼動状態監視のための音量または照明センサである。
【００２６】
自立発信センサ１０−７は植木の照度測定のための照度センサ、自立発信センサ１０−８はホットカーペット稼動状況監視のための温度センサである。自立発信センサ１０−１〜１０−８は単一の測定対象（温度、照度、湿度など）に対するセンサ情報を発信するものとしているが、一つの自立発信センサが複数のセンサを有し、複数のセンサ情報を発信する構成としても良い。この場合、どの自立発信センサからどの情報を得るかを、予め携帯端末２０に設定しておけば、各自立発信センサから選択的にセンサ情報を得ることができる。
【００２７】
携帯端末２０は、自立発信センサ１０−１〜１０−３及び１０−８からの各温度情報を基に、室内の温度分布が利用者４０が予め設定した温度になるようにエアコンの動作を制御することになる。従って、部屋の温度分布を最適に保つことができる。また、植木部分の照度が、利用者が予め設定した明るさになるように、自立発信センサ１０−７からの照度情報を基に、照明器具の動作を制御する。従って、植木に対して最適な明るさを維持することができる。
【００２８】
図５は本発明の他の実施例を示す図であり、図４と同等部分は同一符号により示している。本例では、自立発信センサの１つの（センサ１０−９）を利用者４０に装着したものである。この場合、利用者が部屋のどこに移動しても、利用者４０が居る場所を最適温度または最適照度とすることができる。
【００２９】
特に、オーディオ機器からの音量や左右のスピーカの音量バランスを、利用者４０が居る場所で最適に制御することができる。この場合には、自立発信センサ１０−９として、１つまたは複数のセンサを用いて音場の情報を得て、複数のスピーカからの音量や位相、あるいはその両方を制御するよう構成される。
【００３０】
また、温度や湿度の制御の場合、１つまたは複数のセンサを用いて、温度や湿度、あるいはその両方の情報と、その履歴を基に、エアコンの送風温度、送風方向、加湿量、送風時間のいずれか、またはすべてを制御するよう構成される。
【００３１】
ここで、エアコンの温度制御の例を、図６を参照しつつ説明する。初期温度Ｔ１において電源を投入し（時刻ｔ１）、目標温度Ｔ６に制御する場合を考える。計測時刻ｔ１〜ｔ３では、目標温度Ｔ６との差が大きいので、大きなパワーで部屋を暖め、次の計測時刻ｔ４では、目標温度Ｔ６との差が縮小して、更に次の計測時刻ｔ５において、目標温度Ｔ６を超えない様にパワーを絞る制御が行われる。すなわち、時刻ｔ４において、時刻ｔ１〜ｔ４までの各時刻におけるエアコンのパワーと温度変化（動作状態の履歴と温度センサの変化履歴）とから、時刻ｔ４におけるエアコンのパワーを決定する（動作状態の決定方式を学習する）ような制御がなされる。
【００３２】
図７は本発明の更に他の実施例を示す図であり、図４、５と同等部分は同一符号により示している。本例では、利用者４０が外出する際における戸締り確認時の、本発明の適用例を示している。利用者４０は、外出の際、玄関先において、携帯端末２０に、窓（自立発信センサ１０−４）の開閉状況、照明器具（自立発信センサ１０−５）、テレビ（自立発信センサ１０−６）やホットカーペット（自立発信センサ１０−８）の稼動状況を表示させ、窓の閉め忘れや、電気器具の電源の切り忘れ等を確認することができる。
【００３３】
例えば、照明器具の消し忘れは、自発発信センサ１０−５の照度情報、テレビの消し忘れは、自立センサ１０−６からの表示部の照度情報、窓の閉め忘れは、自立発信センサ１０−４からの近接情報を、それぞれ携帯端末２０に表示させることにより、判断可能である。また、電源の切り忘れがある場合、携帯端末２０により電源を切る操作を行うことにより、外出の際に、部屋の戸締りや電源の切断の確認に走り回る必要がなくなる。
【００３４】
上記実施例では、屋内の人工環境について述べたが、屋外の自然環境についても、同様に適用可能であることは、勿論である。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明によれば、自立発信センサを環境内の所定位置に配置し、携帯端末を用いてこれ等センサからの情報を収集して制御対象装置の動作を制御するようにしたので、利用者が要求する極め細かな環境設定（温度分布や照度分布）の制御が可能となるという効果がある。
【００３６】
また、自立発信センサに、太陽電池及び無線送信機を内蔵させることにより、電源供給や情報送信のための配線が全く不要となり、どの様な環境にも配置できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例に用いられるセンサ情報の信号フォーマットの例を示す図である。
【図３】図１の携帯端末２０の例を示すブロック図である。
【図４】図４は本発明の一実施例の具体的適用例を示す図である。
【図５】本発明の他の実施例の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例におけるエアコンの温度制御の例を説明するための図である。
【図７】本発明の更に他の実施例の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０自立発信センサ群
２０携帯情報端末
３０制御対象装置
４０利用者
１０−１〜１０−ｎ自立発信センサ

Claims

物理量を検出するセンサ部とこの検出情報を無線送信する送信部とを有するセンサ手段と、
前記無線送信部の送信情報を受信してこの受信情報に基づいて、前記物理量を決定する制御対象の動作状態を制御する制御信号を生成する携帯情報端末と、
を含むことを特徴とする物理量監視制御システム。
前記携帯情報端末は、前記制御信号を前記制御対象に対して無線送信することを特徴とする請求項１記載の物理量監視制御システム。
前記携帯情報端末は、前記受信情報及び前記動作状態の変化履歴に基づいて、前記動作状態の決定方式を学習するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の物理量監視制御システム。
前記携帯情報端末は、前記受信情報に基づき前記制御対象の稼働状態の表示をなす表示手段を有することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の物理量監視制御システム。
前記携帯情報端末は、前記受信情報の表示をなす表示手段を有することを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の物理量監視制御システム。
センサから無線送信された物理量を受信して、この受信情報に基づき、前記物理量を決定する制御対象の動作状態を制御する携帯情報端末であって、
前記受信情報に基づき前記制御対象の動作状態を制御する制御信号を生成する手段を含むことを特徴とする携帯情報端末。
前記制御信号を前記制御対象に対して無線送信することを特徴とする請求項６記載の携帯情報端末。
前記受信情報及び前記動作状態の変化履歴に基づいて、前記動作状態の決定方式を学習するようにしたことを特徴とする請求項６または７記載の携帯情報端末。
前記受信情報に基づいて前記制御対象の稼働状態の表示をなす表示手段を有することを特徴とする請求項６〜８いずれか記載の携帯情報端末。
前記受信情報の表示をなす手段を有することを特徴とする請求項６〜９いずれか記載の携帯情報端末。
携帯電話機であることを特徴とする請求項６〜１０いずれか記載の携帯情報端末。