JP2007052487A - 環境制御システムおよび環境制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】環境制御機器を、当該環境制御機器の近傍に存在する他の環境制御機器と協調して制御する。
【解決手段】センサノード１各々は、自センサノードの周囲の環境を測定する測定手段と、自センサノードの近傍の他センサノードを検出する検出手段と、他センサノードから、当該他センサノードに接続された他環境制御機器を制御する他機器制御信号を受信する受信手段と、測定手段が測定したセンシング結果と、受信手段が受信した他機器制御信号とに基づいて、当該自センサノードに接続された自環境制御機器を制御する自機器制御信号を生成する生成手段と、前記生成手段が生成した自機器制御信号に従って前記自環境制御機器を制御する制御手段と、を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、センサを用いて環境情報を測定し、環境を制御する技術に関する。

近年、複数のセンサをネットワークで接続したセンサネットワークにおいて、各センサのセンシング結果によって、ネットワークを変化させ、センサの処理負荷を分散する協調センシング方法が研究されている（非特許文献１参照）。
「センサネットワークによる協調センシングの検討」、２００５年電子情報通信学会総合大会、Ａ−２１−１１、Ｐ３６８

さて、人の存在を検知する人感センサが接続された照明機器は、人が存在する場合は照明を点灯し、人が存在しない場合は照明を消灯する。このような照明機器が広いフロアに複数設定されている場合、当該フロア中で人が存在する領域では照明が点灯され、人が存在しない領域では照明が消灯される。

しかしながら、広いフロアの隣接する領域において、一方には人がいて、他方には人がいない場合、人がいる領域では点灯されているため明るい状態であるが、隣の領域では消灯されているため真っ暗な状態となる。このような状態は、省エネルギーの観点からは好ましいが、フロアに実際にいる人に、違和感や圧迫感を生じさせてしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、環境制御機器を、当該環境制御機器の近傍に存在する他の環境制御機器と協調して制御することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、例えば、環境制御システムであって、複数の環境制御機器各々に接続された複数のセンサノードと、サーバとを有する。センサノード各々は、自センサノードの周囲の環境を測定する測定手段と、自センサノードの近傍の他センサノードを検出する検出手段と、前記測定手段が測定したセンシング結果と、前記検出手段が検出した他センサノードの識別情報とを、前記サーバに送信する送信手段と、前記サーバから、前記環境制御機器を制御するための機器制御信号を受信し、当該機器制御信号に従って前記環境制御機器を制御する制御手段と、を有する。前記サーバは、前記センサノード各々から、前記自センサノードのセンシング結果と、前記他センサノードの識別情報と、を受信する受信手段と、前記受信手段が受信した情報に基づいて、前記センサノード毎に前記機器制御信号を生成する生成手段と、前記生成手段が生成した各機器制御信号を、対応するセンサノードに送信する送信手段と、を有し、前記生成手段は、自センサノードの機器制御信号と他センサノードの機器制御信号各々との差の自乗和である第１の算出結果と、前記自センサノードの機器制御信号と前記センシング結果に基づく機器制御信号との差の自乗である第２の算出結果との合計が最小となる機器制御信号を生成する。

また、本発明の他の環境制御システムは、複数の環境制御機器各々に接続された複数のセンサノードを有する。センサノード各々は、自センサノードの周囲の環境を測定する測定手段と、自センサノードの近傍の他センサノードを検出する検出手段と、前記他センサノードから、当該他センサノードに接続された他環境制御機器を制御する他機器制御信号を受信する受信手段と、前記測定手段が測定したセンシング結果と、前記受信手段が受信した他機器制御信号とに基づいて、当該自センサノードに接続された自環境制御機器を制御する自機器制御信号を生成する生成手段と、前記生成手段が生成した自機器制御信号に従って前記自環境制御機器を制御する制御手段と、を有し、前記生成手段は、前記自機器制御信号と前記他機器制御信号各々との差の自乗和である第１の算出結果と、前記自機器制御信号と前記センシング結果に基づく機器制御信号との差の自乗である第２の算出結果との合計が最小となる自機器制御信号を生成する。

本発明により、環境制御機器を、当該環境制御機器の近傍に存在する他の環境制御機器と協調して制御することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態が適用された環境制御システムの全体構成図である。図示する環境制御システムは、各環境制御機器４に接続（設置）されたセンサノード１と、センサノード送受信器２と、サーバ３と、を有する。

環境制御機器４は、例えば、照明機器、空気調整装置（いわゆるエアコン）など環境を制御する機器である。そして、各センサノード１は、環境情報（温度、湿度、衝撃、赤外線など）をセンシング（測定、感知）し、センシング結果をサーバ３に送信する機器である。

センサノード１は、測定部１１と、ノード検出部１２と、通信部１３と、機器制御部１４と、を有する。測定部１１は、後述する測定用センサを用いて少なくとも１つの環境情報をセンシングする。環境情報は、センサノードの周囲の環境を評価するための指標であって、例えば、温度、湿度、振動、赤外線などである。

ノード検出部１２は、自センサノード１の近傍に存在する他センサノードを検出する。ノード検出部１２は、赤外線センサまたは電磁界検出センサなどを用いて、当該センサノード１から所定の範囲内に存在する他センサノードを検出する。

通信部１３は、センサノード送受信器２を介してサーバ３と、または、近傍に存在する他センサノードとデータの送受信を行う。なお、通信部１３は中継機能を有し、近傍の他センサーノートにデータを送信し、当該他センサノードを中継してサーバ３（センサノード送受信器２）にデータを送信することとしてもよい。また、通信部１３は、他センサノードを中継して、サーバ３からデータを受信することとしてもよい。

機器制御部１４は、当該センサノード１に接続された環境制御機器４を、サーバ３から受信した機器制御信号に従って制御する。なお、センサノード1と環境制御機器４とは、配線により接続されている場合だけでなく、無線により接続されていてもよい。無線で接続されている場合、センサノード１の機器制御部１４は、赤外線リモコンなどにより、環境制御機器４を制御する。

センサノード送受信器２は、サーバ３と接続され、サーバ３の制御によりセンサノード１と無線でデータの送受信を行う。センサノード送受信器２は、アンテナと、通信用モジュールと、サーバ３との接続インタフェースと、を有する。なお、センサノード送受信器２とサーバ３とは、ＬＡＮ（Local Area Network）、またはシリアルインターフェースなどにより接続されるものとする。

サーバ３は、各センサノード１から、当該センサノード１のセンシング結果および近傍の他センサノードのＩＤを収集し、センサノード１毎に機器制御信号を生成する。サーバ３は、受信部３１と、信号生成部３２と、送信部３３とを有する。受信部３１は、センサノード送受信器２を介して、各センサノード１からデータを受信する。信号生成部３２は、センサノード１毎に、当該センサノード１に接続された環境制御機器４を制御するための機器制御信号を生成する。

機器制御信号は、環境制御機器４を制御するための信号であって、環境制御機器４が出力する出力量を制御するための信号、または、環境制御機器４に供給される電力量を制御するための信号などである。例えば、環境制御機器４が照明機器の場合、機器制御信号は、照明機器の明るさ（出力量）を制御するため信号である。また、環境制御機器４が空気調整装置の場合、機器制御信号は、温度（出力量）を制御するための信号である。

次に、本発明の第２の実施形態が適用された環境制御システムについて説明する。

図２は、第２の実施形態の環境制御システムの全体構成図である。図示する環境制御システムは、複数のセンサノード１を有する。そして、各センサノード１は、環境制御機器４に接続されている。なお、図示する環境制御機器４は、図１の環境制御機器と同様である。

図示する環境制御システムでは、サーバを有することなく、各センサノード１が、環境制御機器４を制御するための機器制御信号を生成する。図示するセンサノード１各々は、測定部１１と、ノード検出部１２と、通信部１３と、機器制御部１４と、信号生成部１５とを有する。なお、図示するセンサノード１は、信号生成部１５を有する点において、図１に示す第1の実施形態のセンサノード１と異なる。信号生成部１５は、自センサノード１に接続された環境制御機器４を制御するための機器制御信号を生成する。

次に、第１の実施形態の環境制御システム（図１参照）、および、第２の実施形態の環境制御システム（図２参照）で用いられるセンサノード１およびサーバ３のハードウェアについて説明する。

図３は、センサノード１のハードウェア構成の一例を示した図である。

センサノード１は、バッテリで駆動し、測定用センサ８１と、ノード検出用センサ８２と、ＣＰＵ８３と、メモリ８４と、無線通信モジュール８５と、機器制御モジュール８６と、を有する。

図示する測定用センサ８１は、例えば、人の存在を検知する人感センサ、温度を測定する温度センサ、光を検出する光センサ、またはこれらを組み合わせた複合センサなどである。ノード検出用センサ８２は、赤外線センサまたは電磁界検出センサなどであって、近傍の他センサノードを検出する。

ＣＰＵ８３は、測定用センサ８１、ノード検出用センサ８２、メモリ８４、無線通信モジュール８５および機器制御モジュール８６を制御する。すなわち、ＣＰＵ８３がメモリ８４に記憶された所定のプログラムを実行することにより、センサノード１の各機能が実現される。

無線通信モジュール８５は、無線通信により、センサノード送受信器２または他センサノードと通信する。無線通信としては、無線ＬＡＮ、小電力無線、微弱無線、ＺＩＧＢＥＥ、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨなどを利用することできる。なお、これらの無線通信の場合、通信距離は数ｍから数十ｍである。機器制御モジュール８６は、環境制御機器４を制御する。

図４は、サーバ３のハードウェア構成の一例を示した図である。

サーバ３は、図示するように、ＣＰＵ９１と、メモリ９２と、外部記憶装置９３と、インタフェース装置９４と、これらの各装置を接続するバス９５と、を備えた汎用的なコンピュータシステムを用いることができる。インタフェース装置９４は、センサノード送受信器２と接続するため装置であって、例えば、シリアルポート、パラレルポート、ＬＡＮポート、ＵＳＢポート、ＣＦカードスロットなどを用いることができる。

このコンピュータシステムにおいて、ＣＰＵ９１がメモリ９２上にロードされた所定のプログラムを実行することにより、サーバ３の各機能が実現される。なお、サーバ３は、図示しない入力装置および出力装置を備えることとしてもよい。また、サーバ３に、ＰＣ（Personal Computer）などを用いることとしてもよい。

次に、機器制御信号の生成処理について説明する。

第１の実施形態のサーバ３の信号生成部３２、および第２の実施形態のセンサノード１の信号生成部１５は、下記に示す式１の評価関数が最小となる機器制御信号を生成する。

ｆｉはセンサノードｉの機器制御信号、ｆｊはセンサノードｉの近傍に存在する他センサノードの機器制御信号である。なお他センサノードは、ｍｉ個存在するものとする。

ｓｉは、センサノードｉの測定部１１がセンシングしたセンシング結果である。ｇ（ｓｉ）は、センシング結果ｓｉの関数であって、センシング結果に基づく機器制御信号（以下、「センシング信号」）を算出するための関数である。通常、機器制御信号ｆｉは、センシング信号ｇ（ｓｉ）に従うものとする。例えば、センサノードの測定用センサ８１が人感センサであるものとする。そして、センサノードの測定部１１は、人感センサが人を検出した場合は「１」を、人を検出しない場合は「０」を、センシング結果として出力するものとする。この場合、関数ｇ（ｓｉ）には、例えば、式２を用いることが考えられる。

式２の場合、関数ｇ（ｓｉ）により算出されるセンシング信号と、センシング結果とは等しくなる。環境制御機器４が照明機器の場合に、このセンシング信号に従って照明機器を制御すると、人がいない場所では照明機器をオフ（ＯＦＦ）の状態に制御し、人がいる場所では照明機器を最高出力（例えば「１」）のオン（ＯＮ）の状態に制御する。

以上により、式１の第１項は、自センサノードの機器制御信号と、近傍の他センサノードの機器制御信号との差（ｆｉ−ｆｊ）の自乗和である。また、式１の第２項は、自センサノードの機器制御信号と、センシング信号との差（ｆｉ−ｇ（ｓｉ））の自乗である。信号生成部３２、１５は、式１が最小値になるような機器制御信号を決定する。すなわち、信号生成部３２、１５は、センシング信号（センシング結果）に従うとともに、近傍の他センサノードの機器制御信号との差をできるだけ小さくした機器制御信号を生成する。

省エネルギーの観点からみると、センシング結果のみに基づいたセンシング信号で、照明機器または空気調整装置（エアコン）などの環境制御機器４を制御することが望ましい。しかしながら、センシング信号だけで環境制御機器４を制御した場合、人の感性や快適性に適合しない場合がある。

具体的には、人感センサのセンシング結果に基づくセンシング信号で、照明機器を制御した場合、人がいる場所は照明機器がオン（ＯＮ）に制御され明るい状態となるが、人のいない場所は照明機器がオフに制御され真っ暗な状態となる。しかしながら、明るい場所のすぐ隣に真っ暗な場所が存在すると、不自然な照明環境であるといわざるをえない。すなわち、違和感や不自然な印象（圧迫感など）を人に与えてしまう。

そのため、第１および第２の実施形態の信号生成部３２、１５は、近傍の他センサノードの機器制御信号との較差をできるたけ小さくした機器制御信号を生成することにより、近傍に存在する照明機器（例えば、隣接し合う照明機器）の明るさを徐々に（滑らかに）変化させることができる。これにより、対象となる領域に存在する人にとって違和感がなく自然で居住性が良い照明環境を実現する。なお、照明機器は、明るさを調整可能な調光機能を有するものとする。

また、式１のλは重み係数で「０」から「１」の間の値をとり、α（ｓｉ）は重み関数であって、センシング結果ｓｉの関数とする。式１では、重み係数λを第１項に、また、重み関数α（ｓｉ）を第２項に付加することにより、省エネルギー性と、環境の自然さ（滑らかさ）とのトレードオフを決定する。重み関数α（ｓｉ）は、例えば、人感センサの場合、以下の式３を用いることが考えられる。

なお、βは正の数値であって、センシング結果に従って照明機器を制御するよう、大きな値（例えば「５０」など）が設定される。そして、センシング結果ｓｉが「１」の場合（すなわち、人感センサが人を検出した場合）、α（ｓｉ）の値は「β＋１−λ」（例えば、「５１−λ」）となり、センシング結果に合わせて照明機器が明るくなるように制御される。

一方、センシング結果ｓｉが「０」の場合（すなわち、人感センサが人を検出しない場合）、α（ｓｉ）の値は「１−λ」となり、λが小さな値（例えば、「０．１」）であればα（ｓｉ）の値は「０．９」となり、センシング結果に合わせて照明機器が暗くなるように制御される。また、λが大きな値（例えば、「０．９」）であればα（ｓｉ）の値は「０．１」となり、人のいる明るい場所と人のいない暗い場所との明るさ変化の自然さ（滑らかさ）が重視されるようになるために、できるだけ自然に照明を暗くするような制御がおこなわれるものと期待できる。

次に、第１の実施形態の環境制御システム（図１参照）において、式１の値が最小となる機器制御信号を生成する処理について説明する。

サーバ３の信号生成部３２は、下記の式４を解くことによって各センサノード１の機器制御信号を生成（算出）する。

図５は、サーバ３と各センサノード１のデータの送受信を模式的に示した図である。

サーバ３は、センサノード１各々から、センシング結果（ｓ１，・・・，ｓｉ−１，ｓｉ，ｓｉ＋１，・・・，ｓｎ）、および、近傍の他センサノードの他センサノードＩＤを受信する。そして、サーバ３は、センサノード１毎に式４を生成する。そして、サーバ３は、センサノード１毎に生成された式４の連立方程式を解くことにより各センサノード１の機器制御信号（ｆ１，・・・，ｆｉ−１，ｆｉ，ｆｉ＋１，・・・，ｆｎ）を算出する。なお、式４を解くことにより算出された各機器制御信号を、式１の評価関数に代入した場合、最小の値となる。

そして、サーバ３は、各センサノード１に、当該センサノード１用の機器制御信号をそれぞれ送信する。これにより、各センサノード１は、センシング結果をサーバ３に送信するだけでサーバ３から機器制御信号を受信し、当該機器制御信号に基づいて環境制御機器４を制御する。

図６は、第１の実施形態の環境制御システムにおける機器制御信号の生成処理のフローチャートである。まず、センサノード１のノード検出部１２は、自センサノードＩＤを送信する。また、ノード検出部１２は、近傍（通信到達範囲内）に存在する他センサノードが送信した他センサノードＩＤを受信する。このようにして、ノード検出部１２は、近傍に存在する他センサノードを検出する（Ｓ１１）。

なお、Ｓ１１の処理は、センサノード１を所定の環境に配置した際に１度だけ行う場合、または、所定のタイミングで定期的に行う場合が考えられる。

そして、センサノード１の測定部１１は、測定用センサ８１を用いて環境情報をセンシングする。そして、測定部１１は、自センサノードＩＤと、自センサノードのセンシング結果と、Ｓ１１で受信した他センサノードＩＤとを含む状態メッセージを、通信部１３を用いてサーバ３に送信する（Ｓ１２）。自センサノードＩＤは、センサノード１のメモリにあらかじめ記憶されているものとする。

なお、測定部１１は所定のタイミングで定期的にセンシングを行い、その都度、状態メッセージをサーバ３に送信するものとする。あるいは、測定部１１は、所定のタイミングで定期的にセンシングを行い、センシング結果が前回と異なる場合（環境情報が変化した場合）にのみ、状態メッセージをサーバ３に送信することとしてもよい。この場合、状態メッセージを受信したサーバ３は、状態メッセージを送信した送信元センサノード１以外の各センサノードに、状態メッセージの送信を要求する。送信元センサノード１以外のセンサノード１各々は、サーバ３からの要求を受け付けて、状態メッセージをサーバ３に送信する。

サーバ３の受信部３１は、全てのセンサノード１各々から、状態メッセージ（自センサノードＩＤ、センシング結果、他センサノードＩＤ）を受信し、メモリに記憶する。そして、信号生成部３２は、メモリに記憶された各状態メッセージを参照し、各センサノード１毎に前述の式４を生成する。そして、信号生成部３２は、生成した式４を解くことによって各センサノード１の機器制御信号ｆｉを算出（生成）する（Ｓ１３）。そして、送信部３３は、算出した各センサノード１の機器制御信号を、対応するセンサノードにそれぞれ送信する（Ｓ１４）。

そして、センサノード１の機器制御部１４は、通信部１３を用いて機器制御信号を受信する。そして、機器制御部１４は、受信した機器制御信号に従って、自センサノードに接続された環境制御機器４を制御する（Ｓ１５）。例えば、環境制御機器４が照明機器の場合、機器制御部１４は、機器制御信号に基づいて照明機器の出力量（明るさ）を制御する。

次に、第２の実施形態の環境制御システム（図２参照）の機器制御信号の生成処理について説明する。

センサノード１は、下記の式５を解くことによって、式１の値が最小となる機器制御信号ｆｉを算出（生成）する。

εは、小さな正の数である。機器制御信号ｆｊの初期値は、前述の式２（ｇ（ｓｉ））から算出されるセンシング信号とする。センサノード１は、自センサノードの機器制御信号ｆｉ、他センサノードの機器制御信号ｆｊ、およびセンシング結果ｓｉを、式５に代入し、機器制御信号ｆｉの更新量Δｆｉを算出する。そして、前回算出した機器制御信号ｆｉに更新量Δｆｉを加算し、機器制御信号ｆｉを更新する。なお、センサノード１は、所定の回数、式５を計算し、機器制御信号ｆｊを更新する。

図７は、各センサノード１のデータの送受信を模式的に示した図である。

図示する場合、各センサノード１は、一列等間隔に設置され、両隣の隣接するセンサノード１のみと通信可能であるものとする。すなわち、各センサノード１の近傍の他センサノードは、両隣のセンサノードであるものとする。

具体的には、センサノードｉは、近傍の他センサノードｉ−１、ｉ＋１から、機器制御信号ｆｉ−１、ｆｉ＋１を受信する。そして、センサノードｉは、受信した他センサノードの機器制御信号ｆｉ−１、ｆｉ＋１と、自センサノードのセンシング結果ｓｉおよび前回算出した機器制御信号ｆｉと、を用いて機器制御信号の更新量Δｆｉを算出する。そして、センサノードｉは、前回算出した機器制御信号ｆｉに、更新量Δｆｉを加算し、機器制御信号ｆｉを更新する。

なお、所定の回数、繰り返し式５を計算することにより更新された機器制御信号ｆｉを、式１の評価関数に代入した場合、最小値となる。

図８は、第２の環境制御システムにおける機器制御信号の生成処理のフローチャートである。なお、図示する生成処理は、例えば、所定のタイミングで定期的に、または、所定のセンサノードのセンシング結果が変化した場合に、行われるものとする。また、全てのセンサノードにおいて、データの送受信のタイミングは必ずしも同期させる必要はないが、データの送受信の回数および機器制御信号ｆｉの更新回数は、全てのセンサノードで整合性をとる必要がある。

まず、各センサノード１のノード検出部１２は、自センサノードＩＤを送信する。また、ノード検出部１２は、近傍（通信到達範囲内）に存在する他センサノードが送信した他センサノードＩＤを受信する。このようにして、ノード検出部１２は、近傍に存在する他センサノードを検出する（Ｓ２１）。なお、Ｓ２１の処理は、センサノード１を所定の環境に配置した際に１度だけ行う場合、または、図示する処理の開始時に毎回行う場合が考えられる。

センサノード１の測定部１１は、自センサノード１の周囲の環境をセンシングする。そして、信号生成部１５は、測定部１１がセンシングしたセンシング結果を前述の式２（ｇ（Ｓｉ））に代入し、機器制御信号の初期値（センシング信号）を算出する（Ｓ２２）。そして、各センサノード１の測定部１１は、通信部１３を用いて、自センサノード１の自センサノードＩＤおよび機器制御信号を、Ｓ２１で検出した近傍の他センサノードに送信する。また、測定部１１は、通信部１３を用いて、近傍の他センサノード各々から、他センサノードＩＤおよび機器制御信号を受信する（Ｓ２３）。

なお、測定部１１は、Ｓ２２で算出した機器制御信号、および、Ｓ２３で受信した他センサノードＩＤおよび機器制御信号を、メモリに記憶するものとする。

そして、信号生成部１５は、自センサノードの機器制御信号およびセンシング結果と、受信した他センサノード各々の機器制御信号と、を式５に代入し、自センサノードの機器制御信号ｆｉの更新量Δｆｉを算出する。そして、信号生成部１５は、メモリに記憶された機器制御信号ｆｉに更新量Δｆｉを加算し、機器制御信号ｆｉを更新（算出）する（Ｓ２４）。そして、信号生成部１５は、更新した機器制御信号ｆｉをメモリに記憶する。

そして、信号生成部１５は、更新回数ｘの値に「１」を加算する（Ｓ２５）。そして、信号生成部１５は、更新回数ｘが所定の値（例えば、「５０回」）を超えたか否かを判別する（Ｓ２６）。更新回数ｘが所定の値より小さい場合（Ｓ２６：ＮＯ）、Ｓ２３に戻り、繰り返しＳ２３からＳ２６の処理を行う。

一方、更新回数ｘを超えた場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、機器制御部１４は、最終的に更新された機器制御信号をメモリから読み出し、当該機器制御信号に従って、自センサノードに接続された環境制御機器４を制御する（Ｓ２７）。例えば、環境制御機器４が照明機器の場合、機器制御部１４は、機器制御信号に基づいて照明機器の出力量（明るさ）を制御する。

次に、センサノード１の測定用センサ８１が人感センサであって、センサノード１に接続された環境制御機器４が照明機器の場合の具体例について説明する。

図９は、１０個のセンサノード１と、各センサノード１のセンシング結果とを、模式的に示した図である。図示する１０個のセンサノード１は、等間隔に一列に設置されている。そして、各センサノード１には、環境制御機器４である照明機器（不図示）が接続されている。そして、各センサノード１の近傍（通信到達範囲内）に存在する他センサノードは、両隣の隣接するセンサノードであるものとする。

また、図示する人感センサのセンシング結果は、センサノード（１）、センサノード（５）およびセンサノード（１０）のみ「１」（人が存在する状態）であって、他は「０」（人が存在しない状態）である。

図１０は、人感センサのセンシング結果を、そのまま機器制御信号とした場合の機器制御信号のグラフである。なお、横軸はセンサノードＩＤである。また、縦軸は照明機器への機器制御信号（照明機器の出力量）であって、「１」を最高の出力量、すなわち最も明るい状態とする。図１０の機器制御信号による照明環境では、明るい場所と暗い場所とが２極化し、明るい場所と暗い場所とが隣接する。

図９に示す場合、第１の実施形態の環境制御システム（図１参照）で用いられる前述の式４は、以下の式６となる。

なお、センサノード（１）（図中左端）の機器制御信号ｆ１の算出に用いられる機器制御信号ｆ０には、機器制御信号ｆ１を用いることとする。また、センサノード（１０）（図中右端）の機器制御信号ｆ１０の算出に用いられる機器制御信号ｆ１１には、機器制御信号ｆ１０を用いることとする。

図１１（ａ）は、サーバ３が式６を解くことにより算出した機器制御信号（照明機器の出力量）をグラフ化したものである。なお、図示するグラグの縦軸および横軸は、図１０と同様である。また、式６の重み係数λは「０．７」、重み関数α（ｓｉ）（式３参照）のβは「５０」とする。

図示するように、人が存在する場所の機器制御信号１１ａは、ほぼ「１」である。また、人が存在しない場所の機器制御信号１１ｂは、省エネルギーの観点からは照明の必要はないが、明るい場所から急に暗くならないように空間的に滑らかな光変化になるように設定されている。

なお、重み係数λの値を変更することにより、環境制御機器４に対する制御ポリシーを変更することができる。例えば、重み係数λを小さな値とした場合、センシング結果（図１０参照）により近い値の機器制御信号が算出される。すなわち、人のいない場所の機器制御信号はより小さく（より暗く）なる。

一方、重み係数λを大きな値とした場合、明るい場所から暗い場所への空間的な光変化がより滑らかな機器制御信号が算出されるが、人がいない場所ではより明るくなる。

そして、図９に示す場合において、第２の実施形態の環境制御システム（図２参照）で用いられる前述の式５は、以下の式７となる。

図１１（ｂ）は、センサノード１が式７を繰り返し実行することにより算出した各機器制御信号（照明機器の出力量）をグラフ化したものである。なお、図示するグラグの縦軸および横軸は、図１０と同様である。また、図１１（ｂ）では、式７のεを「０．０３」、更新回数ｘを「５０回」とした場合の機器制御信号の算出結果である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）とほぼ同様のものである。

第１および第２の実施形態では、環境制御機器を、当該環境制御機器の近傍に存在する他の環境制御機器と協調して制御することができる。具体的には、自センサノードの機器制御信号と、近傍の他センサノードの機器制御信号との差（ｆｉ−ｆｊ）の自乗和と、自センサノードの機器制御信号と、センシング信号との差（ｆｉ−ｇ（ｓｉ））の自乗の合計が最小値になるような機器制御信号を生成する。これにより、第１および第２の実施形態では、センシング信号（センシング結果）に従うとともに、近傍の他センサノードの機器制御信号との差をできるだけ小さくした機器制御信号を生成することができる。

すなわち、近傍に存在する照明機器（例えば、隣接し合う照明機器）の明るさを徐々に（滑らかに）変化させることができる。これにより、対象となる領域に存在する人にとって違和感がなく自然で居住性が良い照明環境を実現することができる。

また、第２の実施形態では、サーバ３を有することなく、各センサノード１が、自らの機器制御信号を生成する。これにより、環境制御システムをより低コストに構築することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。例えば、図９では、等間隔に一列に設置されたセンサノード１を例として説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されることなく、センサノード１は、２次元または３次元に設置されていてもよい。また、図９では、近傍の他センサノードは両隣の隣接する２つのセンサノードとしたが、近傍の他センサノードは３つ以上であってもよい。

また、上記第１の実施形態の環境制御システム（図１参照）では、サーバ３は生成した各機器制御信号を各センサノード１に送信し、センサノード１各々が機器制御信号に基づいて環境制御機器４を制御することとした。しかしながら、機器制御信号を算出したサーバ３が、直接、環境制御機器４を制御することとしてもよい。この場合、サーバ３は、環境制御機器４を制御するための機器制御部を備えることとする。

本発明の第１の実施形態が適用された環境制御システムの全体構成図である。 本発明の第２の実施形態が適用された環境制御システムの全体構成図である。 センサノードのハードウェア構成を示す図である。 サーバのハードウェア構成例を示す図である。 第１の実施形態におけるセンサノードとサーバのデータの送受信を模式的に示した図である。 第１の実施形態における機器制御信号生成処理のフローチャートである。 第２の実施形態における各センサノード間でのデータの送受信を模式的に示した図である。 第２の実施形態における機器制御信号生成処理のフローチャートである。 センサノードの配列の一例を示した図である。 センシング結果を用いた場合の機器制御信号のグラフの一例である。 第１および第２の実施形態の機器制御信号のグラフの一例である。

符号の説明

１：センサノード、１１：測定部、１２：ノード検出部、１３：通信部、１４：機器制御部、２：センサノード送受信器、３：サーバ、３１：受信部、３２：信号生成部、３３：送信部、４：環境制御機器

Claims (10)

1. 環境制御システムであって、
   複数の環境制御機器各々に接続された複数のセンサノードと、サーバとを有し、
   前記センサノード各々は、
   自センサノードの周囲の環境を測定する測定手段と、
   自センサノードの近傍の他センサノードを検出する検出手段と、
   前記測定手段が測定したセンシング結果と、前記検出手段が検出した他センサノードの識別情報とを、前記サーバに送信する送信手段と、
   前記サーバから、前記環境制御機器を制御するための機器制御信号を受信し、当該機器制御信号に従って前記環境制御機器を制御する制御手段と、を有し、
   前記サーバは、
   前記センサノード各々から、前記自センサノードのセンシング結果と、前記他センサノードの識別情報と、を受信する受信手段と、
   前記受信手段が受信した情報に基づいて、前記センサノード毎に前記機器制御信号を生成する生成手段と、
   前記生成手段が生成した各機器制御信号を、対応するセンサノードに送信する送信手段と、を有し、
   前記生成手段は、自センサノードの機器制御信号と他センサノードの機器制御信号各々との差の自乗和である第１の算出結果と、前記自センサノードの機器制御信号と前記センシング結果に基づく機器制御信号との差の自乗である第２の算出結果との合計が最小となる機器制御信号を生成すること
   を特徴とする環境制御システム。
2. 請求項１記載の環境制御システムであって、
   前記生成手段は、前記第２の算出結果に所定の重み付けを設定し、前記第１の算出結果と前記重み付けした第２の算出結果との合計が最小となる機器制御信号を生成すること
   を特徴とする環境制御システム。
3. 環境制御システムであって、
   複数の環境制御機器各々に接続された複数のセンサノードを有し、
   前記センサノード各々は、
   自センサノードの周囲の環境を測定する測定手段と、
   自センサノードの近傍の他センサノードを検出する検出手段と、
   前記他センサノードから、当該他センサノードに接続された他環境制御機器を制御する他機器制御信号を受信する受信手段と、
   前記測定手段が測定したセンシング結果と、前記受信手段が受信した他機器制御信号とに基づいて、当該自センサノードに接続された自環境制御機器を制御する自機器制御信号を生成する生成手段と、
   前記生成手段が生成した自機器制御信号に従って前記自環境制御機器を制御する制御手段と、を有し、
   前記生成手段は、前記自機器制御信号と前記他機器制御信号各々との差の自乗和である第１の算出結果と、前記自機器制御信号と前記センシング結果に基づく機器制御信号との差の自乗である第２の算出結果との合計が最小となる自機器制御信号を生成すること
   を特徴とする環境制御システム。
4. 請求項３記載の環境制御システムであって、
   前記生成手段は、前記第２の算出結果に所定の重み付けを設定し、前記第１の算出結果と前記重み付けした第２の算出結果との合計が最小となる自機器制御信号を生成すること
   を特徴とする環境制御システム。
5. 請求項３記載の環境制御システムであって、
   前記受信手段は、前記他センサノードから前記他機器制御信号を、所定の回数受信し、
   前記生成手段は、前記受信手段が前記他機器制御信号を受信する度に、前記自機器制御信号を再生成すること
   を特徴とする環境制御システム。
6. 環境制御システムが行う環境制御方法であって、
   前記環境制御システムは、複数の環境制御機器各々に接続された複数のセンサノードと、サーバとを有し、
   前記センサノード各々は、
   自センサノードの周囲の環境を測定する測定ステップと、
   自センサノードの近傍の他センサノードを検出する検出ステップと、
   前記測定ステップで測定したセンシング結果と、前記検出ステップで検出した他センサノードの識別情報とを、前記サーバに送信する送信ステップと、
   前記サーバから、前記環境制御機器を制御するための機器制御信号を受信し、当該機器制御信号に従って前記環境制御機器を制御する制御ステップと、を行い、
   前記サーバは、
   前記センサノード各々から、前記自センサノードのセンシング結果と、前記他センサノードの識別情報と、を受信する受信ステップと、
   前記受信ステップで受信した情報に基づいて、前記センサノード毎に前記機器制御信号を生成する生成ステップと、
   前記生成ステップで生成した各機器制御信号を、対応するセンサノードに送信する送信ステップと、を行い、
   前記生成ステップは、自センサノードの機器制御信号と他センサノードの機器制御信号各々との差の自乗和である第１の算出結果と、前記自センサノードの機器制御信号と前記センシング結果に基づく機器制御信号との差の自乗である第２の算出結果との合計が最小となる機器制御信号を生成すること
   を特徴とする環境制御方法。
7. 請求項６記載の環境制御方法であって、
   前記生成ステップは、前記第２の算出結果に所定の重み付けを設定し、前記第１の算出結果と前記重み付けした第２の算出結果との合計が最小となる機器制御信号を生成すること
   を特徴とする環境制御方法。
8. 環境制御システムが行う環境制御方法であって、
   前記環境制御システムは、複数の環境制御機器各々に接続された複数のセンサノードを有し、
   前記センサノード各々は、
   自センサノードの周囲の環境を測定する測定ステップと、
   自センサノードの近傍の他センサノードを検出する検出ステップと、
   前記他センサノードから、当該他センサノードに接続された他環境制御機器を制御する他機器制御信号を受信する受信ステップと、
   前記測定ステップで測定したセンシング結果と、前記受信ステップで受信した他機器制御信号とに基づいて、当該自センサノードに接続された自環境制御機器を制御する自機器制御信号を生成する生成ステップと、
   前記生成ステップで生成した自機器制御信号に従って前記自環境制御機器を制御する制御ステップと、を行い、
   前記生成ステップは、前記自機器制御信号と前記他機器制御信号各々との差の自乗和である第１の算出結果と、前記自機器制御信号と前記センシング結果に基づく機器制御信号との差の自乗である第２の算出結果との合計が最小となる自機器制御信号を生成すること
   を特徴とする環境制御方法。
9. 請求項８記載の環境制御方法であって、
   前記生成ステップは、前記第２の算出結果に所定の重み付けを設定し、前記第１の算出結果と前記重み付けした第２の算出結果との合計が最小となる自機器制御信号を生成すること
   を特徴とする環境制御方法。
10. 請求項８記載の環境制御方法であって、
    前記受信ステップは、前記他センサノードから前記他機器制御信号を、所定の回数受信し、
    前記生成ステップは、前記受信ステップで前記他機器制御信号を受信する度に、前記自機器制御信号を再生成すること
    を特徴とする環境制御方法。
    
    

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