JP2007101431A - Human body detector and controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、人体の位置と状態を検知する人体検知装置と、該人体検知装置を用いた制御装置に関する。 The present invention relates to a human body detection device that detects the position and state of a human body, and a control device that uses the human body detection device.
トイレ設備の自動化に伴って、トイレ(化粧室;洗面所)内での人体の位置や状態を適切に判別することが望まれている。従来、人体の位置を検知するための装置には、赤外光を利用した測距センサや、焦電型熱式センサが用いられている。 With the automation of toilet facilities, it is desired to appropriately determine the position and state of the human body in the toilet (toilet room; washroom). Conventionally, a distance measuring sensor using infrared light or a pyroelectric thermal sensor is used as a device for detecting the position of a human body.
しかし、赤外光を利用したセンサは、センサ部分の汚れによる影響を受けやすいという問題点がある。また、測距センサを用いる場合、一つのセンサでの距離測定範囲が限定されるため、複数個のセンサが必要となるという問題点がある。焦電型熱式センサを用いる場合、焦電型熱式センサは、人体の動きのみを検知するため、例えば測距センサといった他の種類のセンサと併用しなければならない問題点がある。 However, a sensor using infrared light has a problem that it is easily affected by dirt on the sensor portion. Further, when a distance measuring sensor is used, there is a problem that a plurality of sensors are required because a distance measuring range with one sensor is limited. In the case of using a pyroelectric thermal sensor, the pyroelectric thermal sensor detects only the movement of the human body, and therefore has a problem that it must be used in combination with another type of sensor such as a distance measuring sensor.
そこで、マイクロ波センサを利用した人体検知装置が開発されている(例えば、特許文献1)。特許文献1に開示されている装置は、2カ所に設けられたマイクロ波センサから得られる信号を利用し、人体の位置を検知するものである。センサにマイクロ波を利用することによって、センサ部分の汚れによる影響を除去することができる。
Accordingly, a human body detection device using a microwave sensor has been developed (for example, Patent Document 1). The apparatus disclosed in
また、特許文献2は、マイクロ波センサとマイクロ波センサから出力される信号を増幅する信号処理手段を有し、信号の強さによって信号処理手段の増幅率を可変とする技術が記載されている。
特許文献1に開示された技術では、三角測量の原理に基づいて、利用者の位置を特定しているため、複数のセンサが必要となる。複数のセンサを用いると、一つでも誤作動又は故障すると、装置が正しく機能しない。また、複数のセンサの調整が煩雑であり、いずれかのセンサの向きがずれると、全体としての測定値に大きな誤差が生ずる。このため、便蓋の開閉、洗浄のタイミングがずれる等の問題が発生する。
In the technique disclosed in
従来のマイクロ波ドップラーセンサを用いて得られる信号の強弱の推移から人体のトイレ内の位置を知る方式において、信号の強弱の検知のみでは静止位置で手を振る等の微小部位の動きを人が遠ざかったと判断してしまい、誤検知が発生する可能性がある。また、着座位置で体を小刻みに動かすと移動したと誤って判断する場合がある。 In the method of knowing the position of the human body in the toilet from the transition of the signal strength obtained using the conventional microwave Doppler sensor, the movement of a minute part such as shaking a hand at a stationary position is detected only by detecting the strength of the signal. It may be determined that the user has moved away, and erroneous detection may occur. Further, when the body is moved in small increments at the sitting position, it may be erroneously determined that the body has moved.
同様の問題は、トイレのシステムに限らず、人体または物体の位置や状態を検知して、検知位置・状態に応じて様々な制御を行う場合に共通に存在する。 The same problem is not limited to the toilet system, and is common in the case where the position or state of a human body or an object is detected and various controls are performed according to the detected position / state.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、1つのセンサで、人体の位置を正しく検知することができる人体検知装置を提供することを目的とする。
本発明は特にトイレ内において人体の位置を適切に検知し、各制御対象への制御信号を適切に出力しうる制御装置を提供することを他の目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a human body detection device that can correctly detect the position of a human body with one sensor.
Another object of the present invention is to provide a control device that can appropriately detect the position of a human body in a toilet and appropriately output a control signal to each control target.
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る人体検知装置は、人体の位置を検知するための人体検知装置であって、
人体が移動しているときに、人体との距離に応じたレベルの信号を出力するセンサと、
前記センサの出力信号を、前記センサから所定の距離にある第1の位置における人体の動きに応じた前記センサの所定レベルの出力信号と比較することによって、前記第1の位置における人体の動きを検知する進退検知手段と、
前記センサの出力信号を、前記第1の位置よりも前記センサに近い第2の位置における人体の動きに応じた前記センサの所定レベルの出力信号と比較することによって、人体が前記第2の位置に存在するか否かを検知する着座検知手段と、
を備え、
前記進退検知手段は、
人体が前記第1の位置よりも遠くから前記第1の位置を通過して前記センサに近づくことを検知し、
前記着座検知手段が人体の前記第2の位置への到達を検知したのち、人体の前記第2の位置からの離隔を検知した場合に、人体が前記第1の位置を越えて前記センサから遠ざかることを検知する、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a human body detection device according to a first aspect of the present invention is a human body detection device for detecting the position of a human body,
A sensor that outputs a signal of a level corresponding to the distance from the human body when the human body is moving;
By comparing the output signal of the sensor with the output signal of a predetermined level of the sensor according to the movement of the human body at the first position at a predetermined distance from the sensor, the movement of the human body at the first position is Advancing / retreating detecting means,
By comparing the output signal of the sensor with an output signal of a predetermined level of the sensor in response to the movement of the human body at a second position closer to the sensor than the first position, the human body is at the second position. Seating detection means for detecting whether or not the
With
The advance / retreat detecting means includes:
Detecting that the human body approaches the sensor through the first position from a distance farther than the first position;
After the seating detection means detects the arrival of the human body at the second position, the human body moves away from the sensor beyond the first position when detecting the separation of the human body from the second position. Detect that
It is characterized by that.
前記センサは、ドップラーセンサから構成されてもよい。 The sensor may be a Doppler sensor.
さらに、前記進退検知手段は、前記センサの出力信号のうち所定の周波数以上のレベルの信号を捨象することによって、人体の所定の速さよりも速い動きを検知しないことを特徴とする。 Furthermore, the advancing / retreating detecting means does not detect a movement faster than a predetermined speed of the human body by discarding a signal having a level equal to or higher than a predetermined frequency among the output signals of the sensor.
前記進退検知手段は、
前記着座検知手段が人体の前記第2の位置への到達を検知したことによって、人体が前記第1の位置を越えて前記センサから遠ざかることの検知が抑制され、
前記着座検知手段が人体の前記第2の位置からの離隔を検知したことによって、人体が前記第1の位置を越えて前記センサから遠ざかることの検知が可能になることが好ましい。
The advance / retreat detecting means includes:
By detecting that the seating detection means has reached the second position of the human body, detection of the human body moving away from the sensor beyond the first position is suppressed,
Preferably, when the seating detection unit detects the separation of the human body from the second position, it is possible to detect that the human body moves away from the sensor beyond the first position.
前記着座検知手段は、前記第2の位置に人体が存在する場合の前記センサの所定の出力レベルを超える信号を検出しなくなったのち、該所定の出力レベル以下の信号が連続して所定の回数検出された場合に、人体が前記第2の位置から離隔したと判断してもよい。 The seating detection means stops detecting a signal exceeding a predetermined output level of the sensor when a human body is present at the second position, and then continuously outputs a signal below the predetermined output level for a predetermined number of times. When detected, it may be determined that the human body is separated from the second position.
前記進退検知手段は、前記第1の位置における人体の動きに応じた前記センサの所定の出力レベルを超える信号を検出しなくなったのち、該所定の出力レベル以下の信号が連続して所定の回数検出された場合に、人体が前記第1の位置を越えて前記センサから遠ざかることを検知してもよい。 The advancing / retreating detecting means stops detecting a signal exceeding a predetermined output level of the sensor according to the movement of the human body at the first position, and then continuously outputs a signal below the predetermined output level for a predetermined number of times. When detected, it may be detected that the human body moves away from the sensor beyond the first position.
人体検知装置は、トイレにおける利用者の位置を検知する装置であり、
前記進退検知手段には、利用者の入室位置を前記第1の位置とする所定の出力レベルが設定され、
前記着座検知手段には、利用者の着座位置を前記第2の位置とする所定の出力レベルが設定されており、前記着座検知手段が人体の前記着座位置への到達を検知したのち、人体の前記着座位置からの離隔を検知した場合に、人体が前記入室位置を越えて前記センサから遠ざかることを検知することを特徴としてもよい。
The human body detection device is a device that detects the position of the user in the toilet,
The advance / retreat detecting means is set with a predetermined output level with the user's entry position as the first position,
The seating detection means is set to a predetermined output level with the user's seating position as the second position, and after the seating detection means detects the arrival of the human body at the seating position, When a separation from the seating position is detected, it may be detected that the human body moves away from the sensor beyond the entrance position.
人体が実質的に一次元方向にのみ移動可能な空間を規定する手段を更に備え、
前記センサは前記空間内の人体の移動方向に実質的に平行な方向での人体の位置に応じた信号を出力するように構成してもよい。
Means for defining a space in which the human body can move substantially only in a one-dimensional direction;
The sensor may be configured to output a signal corresponding to the position of the human body in a direction substantially parallel to the moving direction of the human body in the space.
本発明の第2の観点に係る制御装置は、
人体が移動しているときに、人体との距離に応じたレベルの信号を出力するセンサと、
前記センサの出力信号を、前記センサから所定の距離にある第1の位置における人体の動きに応じた前記センサの所定レベルの出力信号と比較することによって、前記第1の位置における人体の動きを検知する進退検知手段と、
前記センサの出力信号を、前記第1の位置よりも前記センサに近い第2の位置における人体の動きに応じた前記センサの所定レベルの出力信号と比較することによって、人体が前記第2の位置に存在するか否かを検知する着座検知手段と、
を備え、
前記進退検知手段が、
人体が前記第1の位置よりも遠くから前記第1の位置を通過して前記センサに近づくことを検知し、
前記着座検知手段が人体の前記第2の位置への到達を検知したのち、人体の前記第2の位置からの離隔を検知した場合に、人体が前記第1の位置を越えて前記センサから遠ざかることを検知する、
人体検知装置と、
前記人体検知装置の前記進退検知手段および前記着座検知手段の出力信号に従って電子機器に制御信号を出力する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
The control device according to the second aspect of the present invention is:
A sensor that outputs a signal of a level corresponding to the distance from the human body when the human body is moving;
By comparing the output signal of the sensor with the output signal of a predetermined level of the sensor according to the movement of the human body at the first position at a predetermined distance from the sensor, the movement of the human body at the first position is Advancing / retreating detecting means,
By comparing the output signal of the sensor with an output signal of a predetermined level of the sensor in response to the movement of the human body at a second position closer to the sensor than the first position, the human body is at the second position. Seating detection means for detecting whether or not the
With
The advance / retreat detecting means is
Detecting that the human body approaches the sensor through the first position from a distance farther than the first position;
After the seating detection means detects the arrival of the human body at the second position, the human body moves away from the sensor beyond the first position when detecting the separation of the human body from the second position. Detect that
A human body detection device;
Control means for outputting a control signal to an electronic device in accordance with output signals of the advance / retreat detection means and the seating detection means of the human body detection device;
It is characterized by providing.
本発明の人体検知装置によれば、確実に人体の移動の状況と静止位置の検知が可能となる。
本発明は、特にトイレ内において人体の位置及び状態を適切に検知し、各制御対象への制御信号を適切に出力しうる制御装置を提供することができる。
According to the human body detection device of the present invention, it is possible to reliably detect the state of movement of the human body and the stationary position.
The present invention can provide a control device that can appropriately detect the position and state of a human body particularly in a toilet and appropriately output a control signal to each control target.
本発明の実施の形態に係る人体検知装置1について、人体検知装置1をトイレシステムに応用した場合を例に挙げて説明する。
The human
図1は、本発明の実施の形態に係る制御装置の構成を示す図である。本実施の形態に係る制御装置30は、図1に示すように、人体検知装置1と制御部20と、トイレシステムの制御対象である便蓋開閉装置21、便蓋固定装置22および洗浄装置23から構成されている。人体検知装置1は、マイクロ波ドップラーセンサ11(以下、センサ11ともいう)と、破線の範囲で示される着座検知部2および進退検知部3から構成される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a control device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
図2は、本発明の実施の形態に係る人体検知装置が設置されたトイレの平面図である。マイクロ波ドップラーセンサ11は、利用者が、図2に平面で示す配置のトイレ(化粧室)52に、ドア51を開けて、線a付近から進入し線d付近で着座するまで、および、線d付近で着座している状態からドア51を開けて退室するまでの利用者の動きを検知するためのものである。
FIG. 2 is a plan view of the toilet in which the human body detection device according to the embodiment of the present invention is installed. The
図3は、マイクロ波ドップラーセンサの構成例を示す図である。マイクロ波ドップラーセンサ11は、例えば、図3に示すように、信号源111、パッチアンテナ112、方向性結合器113、ミキサ114等から構成される。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the microwave Doppler sensor. For example, as shown in FIG. 3, the
パッチアンテナ112は、図2に示すトイレ52内の貯水タンク54の壁面(表でも裏でもよい)に入口方向を向いて取り付けられている。即ち、トイレ52内は比較的狭いため、利用者の動きは、実質的に入口と便器53との間の一次元方向の動きとなるが、パッチアンテナ112はその指向方向が利用者の動線に実質的に平行で且つ動線上にマイクロ波を放射するように設置される。なお、他の部材は、パッチアンテナ112と一体に構成されていてもよいし、他の箇所に設置されていてパッチアンテナ112に信号線を介して接続されていてもよい。
The
信号源111から出力されたマイクロ波は、例えば、無変調のキャリア信号であり、方向性結合器113及びパッチアンテナ112を介して、トイレ52の入口方向に向けて放射される。放射されたマイクロ波は、任意の物体で反射して、パッチアンテナ112に到達する。反射したマイクロ波(以下、反射波)は、パッチアンテナ112で受信され、方向性結合器113で分波され、ミキサ114に入力される。ミキサ114は、反射波と放射マイクロ波とを混合し、それら周波数の差分に相当する周波数の信号(ドップラー信号)を出力する。ミキサ114から出力された信号はアンプ115で増幅されて出力される。
The microwave output from the signal source 111 is, for example, an unmodulated carrier signal, and is radiated toward the entrance of the
通常知られているように、マイクロ波を反射した物体が移動している場合には、ドップラー効果によって、移動速度に応じて反射波の周波数がシフトする。このため、トイレ52内に動きがない場合には、ミキサ114の出力信号は0レベルとなり、一方、トイレ52内で利用者が移動したり動作したりすると、ミキサ114から信号が出力される。ミキサ114から出力される信号のレベルは、反射波の強度に対応する。従って、一般に、利用者が、パッチアンテナ112が固定されている貯水タンク54に近い位置にいる程大きくなり、貯水タンク54から遠ざかってドア51に近づく程小さくなる。
As is generally known, when an object reflecting a microwave is moving, the frequency of the reflected wave is shifted according to the moving speed by the Doppler effect. For this reason, when there is no movement in the
図1に戻って、人体検知装置1の構成を説明する。着座検知部2は、センサ11の出力信号を増幅するアンプ12a、コンパレータ13aおよび13b、カウンタ14aおよび14b、タイマ15a、RSフリップフロップ16aとから構成されている。進退検知部3は、センサ11の出力信号を増幅するアンプ12b、コンパレータ13cおよび13d、カウンタ14cおよび14d、タイマ15b、RSフリップフロップ16bとから構成されている。
Returning to FIG. 1, the configuration of the human
マイクロ波ドップラーセンサ11からは、送信波と反射波の周波数の差の周波数を有するドップラー信号がアンプ12aに入力される。着座検知部2のアンプ12aは、センサ11に近い着座位置における人体からの反射波によるドップラー周波数の信号を増幅するので、比較的小さい増幅率(例えば10倍)になっている。アンプ12aで増幅されたドップラー信号はコンパレータ13aおよび13bでそれぞれ所定の値の電圧と比較され、所定の電圧以上の場合に有意なレベル(正論理では”1”)が出力される。コンパレータ13aでは、所定の電圧Va以上の場合に”1”を出力し、コンパレータ13bでは、所定の電圧Vb以上の場合に”1”を出力する。
From the
電圧Vaは電圧Vbよりも大きな値に設定されている。電圧Vaは図2に示す線d(場所E:着座位置)における人体からの反射波によるドップラー信号のレベルの場合に、”1”を出力するように設定されている。電圧Vbは図2に示す線bから線cの間における人体からの反射波によるドップラー信号のレベル以上の場合に、”1”を出力するように設定されている。 The voltage Va is set to a value larger than the voltage Vb. The voltage Va is set to output “1” in the case of the level of the Doppler signal due to the reflected wave from the human body on the line d (location E: sitting position) shown in FIG. The voltage Vb is set to output “1” when the voltage Vb is equal to or higher than the level of the Doppler signal due to the reflected wave from the human body between the line b and the line c shown in FIG.
コンパレータ13aの出力はカウンタ14aでカウントされ、所定の数がカウントされたときにカウンタ14aはセット信号をRSフリップフロップ16aに出力する。カウンタ14aの所定の数は、着座までの時間よりは短く、瞬間的に図2の線dを横切るような動作や反射状態の変動でVaを超える時間よりは長く設定する。従って、瞬間的に人体の一部が図2の線dに達したような場合や、または反射波の強度が一時的に強くなるノイズなどの影響を排除できる。
The output of the
コンパレータ13bの出力はカウンタ14bでカウントされ、所定の数がカウントされたときにカウンタ14bはリセット信号をRSフリップフロップ16aに出力する。カウンタ14bの所定の数は、着座した状態からたまたまドップラー信号のレベルが下がり、その間に退出したと誤って検知されない程度の時間に設定する。コンパレータ13aの出力信号は、カウンタ14bのリセット端子に入力される。コンパレータ13aの出力がある間は、カウンタ14bはリセットされるので、コンパレータ13bの出力信号はカウンタ14bでカウントアップされない。
The output of the
コンパレータ13aの出力はまた、タイマ15aに入力され、タイマ15aが起動される。タイマ15aは、所定の時間経過するとカウンタ14aにリセット信号を出力する。タイマ15aの所定の時間は、アンプ12aで増幅されたドップラー信号(の振幅が)がVa以上の場合に、コンパレータ13aから周期的に出力される信号の周期より長く設定される。したがって、カウンタ14aはコンパレータ13aから安定的に連続して所定の個数の出力がある場合にセット信号を出力する。
The output of the
RSフリップフロップ16aは、カウンタ14aのセット信号でセットされ着座信号を出力する。RSフリップフロップ16aは、カウンタ14bのリセット信号でリセットされ、着座信号を停止する。
The RS flip-
進退検知部3では、センサ11のドップラー信号がアンプ12bに入力される。進退検知部3のアンプ12bは、センサ11から遠いドア51付近の位置における人体からの反射波によるドップラー周波数の信号を増幅するので、比較的大きい増幅率(例えば100倍)になっている。アンプ12bで増幅されたドップラー信号はコンパレータ13cおよび13dでそれぞれ所定の値の電圧と比較され、所定の電圧以上の場合に有意なレベル(正論理では”1”)が出力される。コンパレータ13cでは、所定の電圧Vc以上の場合に”1”を出力し、コンパレータ13dでは、所定の電圧Vd以上の場合に”1”を出力する。
In the advance /
電圧Vcは電圧Vdよりも大きな値に設定されている。電圧Vcはトイレ52のドア51と便器53との間の位置、例えば図2に示す線a(場所B)付近における人体からの反射波によるドップラー信号のレベル以上の場合に”1”を出力するように設定されている。電圧Vdは、例えばドア51の外、図2に示す場所Aの場合に”1”を出力するように設定されている。
The voltage Vc is set to a value larger than the voltage Vd. When the voltage Vc is equal to or higher than the level of the Doppler signal due to the reflected wave from the human body in the position between the
コンパレータ13cの出力はカウンタ14cでカウントされ、所定の数がカウントされたときにカウンタ14cはセット信号をRSフリップフロップ16bに出力する。カウンタ14cの所定の数は、利用者がトイレ52に入って図2の線bから線cまでに移動する時間よりは短く、瞬間的に図2の線bを横切るような動作や反射状態の変動で電圧Vcを超える時間よりは長く設定する。従って、瞬間的に人体の一部が図2の線bに達したような場合や、またはトイレ52の外の物体による反射波の強度が一時的に強くなるノイズなどの影響を排除できる。
The output of the
コンパレータ13dの出力はカウンタ14dでカウントされ、所定の数がカウントされたときにカウンタ14dはリセット信号をRSフリップフロップ16bに出力する。カウンタ14dの所定の数は、図2の場所Cから場所Dの間にいる状態からたまたまドップラー信号のレベルが下がり、その間に退出したと誤って検知されない程度の時間に設定する。コンパレータ13cの出力は、カウンタ14dのリセット端子に入力される。コンパレータ13cの出力がある間は、カウンタ14dはリセットされるので、コンパレータ13dの出力はカウンタ14dでカウントアップされない。
The output of the
コンパレータ13cの出力はまた、タイマ15bに入力され、タイマ15bが起動(再起動)される。タイマ15bは、所定の時間経過するとカウンタ14cにリセット信号を出力する。タイマ15bの所定の時間は、アンプ12bで増幅されたドップラー信号(の振幅が)がVc以上の場合に、コンパレータ13bから周期的に出力される信号の周期より長く設定される。したがって、カウンタ14cはコンパレータ13cから安定的に連続して所定の個数の出力がある場合にセット信号を出力する。
The output of the
RSフリップフロップ16bは、カウンタ14cのセット信号でセットされ進入信号を出力する。RSフリップフロップ16bは、カウンタ14dのリセット信号でリセットされ、進入信号を停止する。
The RS flip-
図4は、図1に示す人体検知装置1を電子回路で構成した場合の回路構成の例を表す図である。図4では、マイクロ波ドップラーセンサ11は省略されている。図4の上半分の回路が着座検知部2であり、下半分の回路が進退検知部3である。センサ11の出力信号は入力端子11aから入力されて、アンプ12aおよび12bに入力される。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration when the human
図4の人体検知装置1の回路では、アンプ12bの出力はローパスフィルタ17を経由して、コンパレータ13c、13dに入力される。ローパスフィルタ17はトイレ52内の移動速度(例えば50cm/秒以下)に相当する周波数(10GHzのマイクロ波の場合、約33Hz)以下の信号のみコンパレータ13c、13dに出力する。人がトイレ52内で手を振るなどの動作を行った場合のように、高い周波数のドップラー信号がローパスフィルタ17で遮断されるので、誤動作を防止できる。
In the circuit of the human
コンパレータ13a〜13dは、それぞれ、アンプ12aまたは12bで増幅されたドップラー信号の信号レベルが、反転入力端子(−)に供給される基準レベルVa、Vb、Vc、Vdを超える場合にH(ハイ;High)レベルの信号を、超えない場合にL(ロー;Low)レベルの信号を出力する。基準レベルVa〜Vdは、コンパレータ13a〜13dでそれぞれ異なり、Va>Vb>Vc>Vdの関係にある。図5は、コンパレータ13a〜13dおよび人体検知装置1の出力と、トイレ52内での人体の位置との関係を示す図である。
Each of the
コンパレータ13aは、アンプ12aからのドップラー信号の信号レベルと反転入力端子(−)に供給される基準レベルVaとを比較する。基準レベルVaは、利用者が図2に示すトイレ52内の場所D(線cの付近)で移動又は動作をしていることを検知することはできないが、利用者が便座に着座したり又立ち上がって離座していることを検知可能なレベルに設定されている。コンパレータ13aは、図5に示すように、図2の場所Eに居るときに(特に着座・離座動作を行っているときに)、Hレベルの信号を出力する。利用者は着座しているときにもわずかに動いているので、低い周波数でドップラー信号が出力される。
The
コンパレータ13bは、アンプ12からの信号の信号レベルと反転入力端子(−)に供給される基準レベルVbとを比較する。基準レベルVbは、利用者がトイレ52内の場所C(線bの付近)で移動又は動作をしていることを検知することはできないが、利用者がトイレ52内の場所D(線cの付近)で移動又は動作をしていることを検知可能なレベルに設定されている。従って、コンパレータ13bは、図5に示すように、一般に、利用者が、図2に示すトイレ52の場所D(線cの付近)まで移動(歩行)するとき、さらに、着座・離座動作を行っているときに、Hレベルの信号を出力する。
The
コンパレータ13cは、アンプ12bからの信号の信号レベルと反転入力端子(−)に供給される基準レベルVcとを比較する。基準レベルVcは、利用者がトイレ52内の場所B(線a)付近で移動又は動作をしていることを検知することはできないが、利用者がトイレ52内の場所C(線bの付近)で移動又は動作をしていることを検知可能なレベルに設定されている。従って、コンパレータ13cは、図5に示すように、利用者が、図2に示すトイレ52の場所C(線bの付近)で移動(歩行)するとき、場所D(線cの付近)まで移動(歩行)するとき、さらに、着座・離座動作を行っているときに、Hレベルの信号を出力する。
The
コンパレータ13dは、アンプ12bからの信号の信号レベルと反転入力端子(−)に供給される基準レベルVdとを比較する。基準レベルVdは、利用者がトイレ52に入室して、移動又は何らかの動作をしていることを検知可能なレベルに設定されている。従って、コンパレータ13dは、図5に示すように、一般に、利用者が、図2に示すトイレ52の場所B(線a)の付近で移動(歩行)するとき、場所C(線b)の付近で移動(歩行)するとき、場所D(線c)の付近まで移動(歩行)するとき、さらに、着座・離座動作を行っているときに、Hレベルの信号を出力する。
The
図4の人体検知装置1では、着座検知部2のRSフリップフロップ16aの出力(Q)は、進退検知部3のRSフリップフロップ16bのリセット端子(R)に入力される。着座検知したときに、進入・退出は検知されなくなる。着座した状態では、利用者が手を振るなどしても誤って退出したように検知されることがない。
In the human
また、着座検知部2のRSフリップフロップ16aの反転出力(Q)は、進退検知部3のRSフリップフロップ16bのセット端子(S)に入力される。着座信号が停止されたときに、進入信号がHレベルになり、退出を検知できるようになる。進退検知部3の進入出力19および着座検知部2の着座出力18と、トイレ52内での人体の位置との関係が図5に示されている。
The inverted output (Q) of the RS flip-
人体検知装置1の進入信号および着座信号を用いて、例えば図5の最下欄の制御に示すような、トイレシステムの制御を行うことができる。例えば、進入信号がHになったときに、便蓋55を開き、着座信号がHになったときに便蓋55をロックする。着座信号が停止した(Lになった)ときに便蓋55のロックを解除し、さらに、進入信号が停止した(Lになった)ときに便蓋55を閉じる。同時に、洗浄装置23を制御してもよい。例えば、進入信号がHになったときに、すこし便器53内に水を流して汚れが内側に付着するのを防止したり、着座信号がLの場合にはおしり洗浄が動作しないように抑制することなどができる。
Using the approach signal and the seating signal of the human
図8は、図1に示す人体検知装置1をマイクロコンピュータで構成した場合の回路構成の例を表す図である。図8では、マイクロ波ドップラーセンサ11は省略されている。図8のマイクロコンピュータ25は、例えば、演算制御を行うCPU(Central Processing Unit)、コンピュータプログラム等を格納するROM(Read Only Memory)、CPUの動作中のデータ等を記憶するRAM(Random Access Memory)、入出力部、およびタイマなどから構成されている。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration when the human
コンパレータ13a〜13dの出力がマイクロコンピュータ25の入出力部に入力される。カウンタ14a〜14d、タイマ15a、15b、RSフリップフロップ16a、16bの機能は、マイクロコンピュータ25および内蔵されるコンピュータプログラムで実現されている。進入信号および着座信号は、マイクロコンピュータ25の入出力部から出力され、トランジスタで駆動されて進入信号19および着座信号18として制御部20(図1参照)に出力される。
The outputs of the
次に、図4または図8の人体検知装置1の動作について、図を参照して説明する。図6および図7は人体検知装置1の動作の一例を示すフローチャートである。図6は人体検知装置1のメインの動作を示すフローチャートである。図7はタイマ15aおよび15bの割り込みに対する動作を示すフローチャートである。図6では、カウンタ13a〜13dをそれぞれカウンタA、B、C、Dで表す。また、タイマ15aおよび15bをそれぞれタイマAおよびBで表す。
Next, the operation of the human
前述のとおり、トイレ52内の各位置における利用者の動作に応じたドップラー信号がセンサ11からアンプ12aおよび12bに入力され、コンパレータ13a〜13dで各レベルと比較されて、それぞれの比較結果が出力される。コンパレータ13a〜13dの出力は有意であるとき、ドップラー信号の周波数の信号を出力する。ドップラー信号の周波数に合わせて、コンパレータ13a〜13dの出力を読み込む(ステップS1)。図4の回路では、コンパレータ13a〜13dの出力波形がカウンタ14a〜14dのクロック(CLK)に入力されることを意味する。
As described above, a Doppler signal corresponding to the user's operation at each position in the
人体検知装置1の初期状態は、各カウンタ14a〜14dの値は0であり、タイマ15a、15bはリセットされて停止している。また、RSフリップフロップ16a、16bはクリアされて着座信号および進入信号が停止されている。
In the initial state of the human
コンパレータ13a(図6ではコンパレータA)の出力が有意であるとき(ステップS2;Yes)、カウンタ14a(図6ではカウンタA)を加算し、カウンタ14b(図6では、カウンタB)をリセットする(カウンタ値を0にする)。そして、タイマ15a(図6では、タイマA)を再起動する(ステップS6)。タイマAは図6の動作とは独立に、起動されてから一定時間が経過したら割り込み信号を発生する。タイマAの割り込み信号が発生した場合は(図7(a))、カウンタAをリセットする(ステップS30)。
When the output of the
カウンタAが所定の値になっているかどうかを判定し(ステップS7)、所定の値になった場合は(ステップS7;Yes)、カウンタAをリセットし、状態変数を着座状態にして、着座信号を出力する(ステップS8)。図2の人体検知装置1では、RSフリップフロップ16aをセットする。すでに着座状態になっている場合は、改めて着座状態にして着座信号を出力する必要はないが、重ねて動作してもよい。カウンタAがまだ所定の値になっていない場合は(ステップS7;No)、そのまま終了する(次のコンパレータ出力を読み込む)。
It is determined whether or not the counter A has a predetermined value (step S7). If the counter A has reached the predetermined value (step S7; Yes), the counter A is reset, the state variable is set to the seating state, and the seating signal Is output (step S8). In the human
コンパレータAの出力が有意でなく(ステップS2;No)、コンパレータ13b(図6ではコンパレータB)の出力が有意であるとき(ステップS3;Yes)、カウンタBを加算する(ステップS9)。カウンタBが所定の値になっているかどうかを判定し(ステップS10)、所定の値になった場合は(ステップS10;Yes)、さらに状態変数が着座状態であるかどうかを判定する(ステップS11)。着座状態である場合は(ステップS11;Yes)、状態変数を進入状態にセットして、着座信号を停止する(ステップS12)。図2の人体検知装置1では、RSフリップフロップ16aをリセットする。
When the output of the comparator A is not significant (step S2; No) and the output of the
カウンタBが所定の値になっていない場合(ステップS10;No)、または着座状態でない場合は(ステップS11;No)そのままで終了する。コンパレータAの出力が有意である間は、カウンタBがリセットされるので(ステップS6)、着座信号が停止されることはない。 If the counter B does not reach the predetermined value (step S10; No), or if it is not in the seated state (step S11; No), the process ends as it is. Since the counter B is reset while the output of the comparator A is significant (step S6), the seating signal is not stopped.
コンパレータBの出力が有意でなく(ステップS3;No)、コンパレータ13c(図6ではコンパレータC)の出力が有意である場合(ステップS4;Yes)、カウンタ14c(図6ではカウンタC)を加算し、カウンタ14d(図6ではカウンタD)をリセットする。そして、タイマ15b(図6ではタイマB)を再起動する(ステップS13)。タイマBは図6の動作とは独立に、起動されてから一定時間が経過したら割り込み信号を発生する。タイマBの割り込み信号が発生した場合は(図7(b))、カウンタCをリセットする(ステップS31)。
When the output of the comparator B is not significant (step S3; No) and the output of the
カウンタCが所定の値になっているかどうかを判定し(ステップS14)、所定の値になった場合は(ステップS14;Yes)、カウンタCをリセットし(ステップS15)、状態変数が空き室状態であるかどうかを判定する(ステップS16)。空き室状態である場合は(ステップS16;Yes)状態変数を進入状態にして、進入信号を出力する(ステップS17)。図2の人体検知装置1では、RSフリップフロップ16bをセットする。カウンタCが所定の値になっていない場合(ステップS14;No)、または空き室状態でない場合(進入状態または着座状態である。ステップS16;No)、そのまま終了する。
It is determined whether or not the counter C has a predetermined value (step S14). If the counter C has reached the predetermined value (step S14; Yes), the counter C is reset (step S15), and the state variable is in an empty room state. It is determined whether or not there is (step S16). If it is an empty room state (step S16; Yes), the state variable is set to the entry state, and an entry signal is output (step S17). In the human
コンパレータCの出力が有意でなく(ステップS4;No)、コンパレータ13d(図6ではコンパレータD)の出力が有意であるとき(ステップS5;Yes)、カウンタ14d(図6ではカウンタD)を加算する(ステップS18)。カウンタDが所定の値になっているかどうかを判定し(ステップS19)、所定の値になった場合は(ステップS19;Yes)、さらに状態変数が進入状態であるかどうかを判定する(ステップS20)。進入状態である場合は(ステップS20;Yes)、状態変数を空き室状態にセットして、進入信号を停止する(ステップS21)。図2の人体検知装置1では、RSフリップフロップ16bをリセットする。
When the output of the comparator C is not significant (step S4; No) and the output of the
カウンタDが所定の値になっていない場合(ステップS19;No)、または進入状態でない場合(ステップS20;No)はそのまま終了する。コンパレータCの出力が有意である間は、カウンタDがリセットされるので(ステップS13)、進入信号が停止されることはない。 When the counter D does not reach the predetermined value (step S19; No), or when the counter D is not in the entering state (step S20; No), the process ends. While the output of the comparator C is significant, the counter D is reset (step S13), so the entry signal is not stopped.
コンパレータの出力ごとに(ドップラー信号の周期で)上記の動作が繰り返される。その結果、例えば図5の進入および着座の欄に示されるような出力を確実に得ることができる。 The above operation is repeated for each output of the comparator (in the period of the Doppler signal). As a result, for example, an output as shown in the entry and seating column of FIG. 5 can be obtained with certainty.
上述のとおり、本発明によれば、確実に人体の移動の状況と静止位置の検知が可能となる。本発明によれば、1つのマイクロ波ドップラーセンサを用いてトイレ52内の人体の状態を確実に監視可能になると同時に、人がトイレ52内で手を振るなどの動作を行った場合にも誤動作することを防止できる。このようにして判別した人体の位置に基づいて、利用者の現在の状況を適切に判別して、便蓋55や水洗の制御に利用することができる。また、マイクロ波ドップラーセンサは金属以外の筐体内にセンサを密閉できるので、耐薬品構造および防水構造とすることが可能で、高い信頼性を確保できる。また、光学的な素子に比べてセンサを取り付ける位置の自由度が高く、さらに外観上もセンサ部が見えない構造をとすることが可能なので、デザイン上も優れている。
As described above, according to the present invention, it is possible to reliably detect the state of movement of the human body and the stationary position. According to the present invention, it is possible to reliably monitor the state of the human body in the
その他、前記のハードウエア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更及び修正が可能である。上述した実施の形態では、マイクロ波ドップラーセンサ11から出力された信号を、コンパレータ等で処理する例を示したが、これに限られず、マイクロ波ドップラーセンサ11の出力をアンプ12a、12bで増幅した後、A/Dコンバータによりディジタル信号に変換し、マイクロコンピュータ25によるディジタル処理で、利用者の位置等を判別してもよい。
In addition, the hardware configuration and the flowchart described above are merely examples, and can be arbitrarily changed and modified. In the above-described embodiment, the example in which the signal output from the
また、上述した実施の形態においては、人体の位置と動作を検知するためのセンサとして、マイクロ波センサを用いる例を説明したが、これに限られず、超音波ドップラーセンサ等の、人体に動きがあるときに、その位置(距離)に応じたレベルの信号を出力するタイプのセンサを広く利用可能である。但し、超音波センサに関しては、物体を通過できないため、人体を見通せる位置などに配置することが望ましい。 In the above-described embodiment, the example in which the microwave sensor is used as the sensor for detecting the position and motion of the human body has been described. However, the present invention is not limited to this, and the human body such as an ultrasonic Doppler sensor moves. In some cases, a sensor of a type that outputs a signal having a level corresponding to the position (distance) can be widely used. However, since the ultrasonic sensor cannot pass through an object, it is desirable to arrange the ultrasonic sensor at a position where the human body can be seen.
さらに、上記実施の形態においては、標準的なサイズのトイレ52に洋式の便器53を設置した場合の例を説明したが、大型サイズのトイレや和式便器の場合にも、同様に処理可能である。そのような場合には、そのトイレに応じたレベル値とカウンタの所定の数を設定すればよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which a Western-
また、上述した実施の形態において、人体の状態を判別し、便蓋55の開閉装置、洗浄装置等の制御信号を出力する場合を例に挙げて説明したが、これらに限られず、例えば、便蓋だけでなく便座も開閉させる構成、脱臭装置、トイレ内の冷暖房装置、照明等、様々な装置に接続し、制御信号を出力する構成を採ることもできる。
In the above-described embodiment, the case where the state of the human body is determined and the control signal of the opening / closing device of the
また、本発明は、トイレに限らず、人間、動物、物の位置及び状態に応じて異なる制御信号が必要とされる装置一般に応用することができる。 The present invention is not limited to toilets, and can be applied to devices that require different control signals depending on the positions and states of people, animals, and objects.
すなわち、本発明は、トイレにおける利用者の位置と状態を判別するだけでなく、人体等の位置の検知に広く適用可能であり、特に動線が一次元、即ち、人間、動物、物がほぼ一次元方向にのみ動く場合に、それらの位置と状態を判別する場合に好適である。この場合には、マイクロ波センサからの放射波の放射方向を動線と平行で検知対象物に放射波が照射されるようにマイクロ波センサを設置することが望ましい。例えば、廊下などの比較的狭く長い(細長い)空間を画する室内での人体の位置や状態を判別する場合に適用可能である。 That is, the present invention is widely applicable not only to determining the position and state of a user in a toilet, but also to detecting the position of a human body and the like, and in particular, the flow line is one-dimensional, that is, almost all humans, animals, and objects are present. When moving only in a one-dimensional direction, it is suitable for determining the position and state thereof. In this case, it is desirable to install the microwave sensor so that the detection object is irradiated with the radiation wave with the radiation direction of the radiation wave from the microwave sensor parallel to the flow line. For example, the present invention can be applied to the determination of the position and state of a human body in a room that defines a relatively narrow and long (elongated) space such as a corridor.
1 人体検知装置
2 着座検知部
3 進退検知部
11 マイクロ波ドップラーセンサ
13a、13b、13c、13d コンパレータ
14a、14b、14c、14d カウンタ
15a、15b タイマ
16a、16b RSフリップフロップ
20 制御部
1 Human body detection device
2 Seating detection unit
3 Retreat detection part
11
15a, 15b timer
16a, 16b RS flip-flop
20 Control unit
Claims (9)
人体が移動しているときに、人体との距離に応じたレベルの信号を出力するセンサと、
前記センサの出力信号を、前記センサから所定の距離にある第1の位置における人体の動きに応じた前記センサの所定レベルの出力信号と比較することによって、前記第1の位置における人体の動きを検知する進退検知手段と、
前記センサの出力信号を、前記第1の位置よりも前記センサに近い第2の位置における人体の動きに応じた前記センサの所定レベルの出力信号と比較することによって、人体が前記第2の位置に存在するか否かを検知する着座検知手段と、
を備え、
前記進退検知手段が、
人体が前記第1の位置よりも遠くから前記第1の位置を通過して前記センサに近づくことを検知し、
前記着座検知手段が人体の前記第2の位置への到達を検知したのち、人体の前記第2の位置からの離隔を検知した場合に、人体が前記第1の位置を越えて前記センサから遠ざかることを検知する、
ことを特徴とする人体検知装置。 A human body detection device for detecting the position of a human body,
A sensor that outputs a signal of a level corresponding to the distance from the human body when the human body is moving;
By comparing the output signal of the sensor with the output signal of a predetermined level of the sensor according to the movement of the human body at the first position at a predetermined distance from the sensor, the movement of the human body at the first position is Advancing / retreating detecting means,
By comparing the output signal of the sensor with an output signal of a predetermined level of the sensor in response to the movement of the human body at a second position closer to the sensor than the first position, the human body is at the second position. Seating detection means for detecting whether or not the
With
The advance / retreat detecting means is
Detecting that the human body approaches the sensor through the first position from a distance farther than the first position;
After the seating detection means detects the arrival of the human body at the second position, the human body moves away from the sensor beyond the first position when detecting the separation of the human body from the second position. Detect that
A human body detection device characterized by that.
前記着座検知手段が人体の前記第2の位置への到達を検知したことによって、人体が前記第1の位置を越えて前記センサから遠ざかることの検知が抑制され、
前記着座検知手段が人体の前記第2の位置からの離隔を検知したことによって、人体が前記第1の位置を越えて前記センサから遠ざかることの検知が可能になる、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の人体検知装置。 The advance / retreat detecting means is
By detecting that the seating detection means has reached the second position of the human body, detection of the human body moving away from the sensor beyond the first position is suppressed,
By detecting the separation of the human body from the second position by the seating detection means, it is possible to detect that the human body moves away from the sensor beyond the first position.
The human body detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the human body detection device is characterized in that:
前記進退検知手段には、利用者の入室位置を前記第1の位置とする所定の出力レベルが設定され、
前記着座検知手段には、利用者の着座位置を前記第2の位置とする所定の出力レベルが設定されており、前記着座検知手段が人体の前記着座位置への到達を検知したのち、人体の前記着座位置からの離隔を検知した場合に、人体が前記入室位置を越えて前記センサから遠ざかることを検知する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の人体検知装置。 The human body detection device is a device that detects the position of the user in the toilet,
The advance / retreat detecting means is set with a predetermined output level with the user's entry position as the first position,
The seating detection means is set to a predetermined output level with the user's seating position as the second position, and after the seating detection means detects the arrival of the human body at the seating position, When detecting a separation from the seating position, it detects that the human body moves away from the sensor beyond the entrance position,
The human body detection device according to any one of claims 1 to 6, wherein the human body detection device is a human body detection device.
前記センサが前記空間内の人体の移動方向に実質的に平行な方向での人体の位置に応じた信号を出力する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の人体検知装置。 Means for defining a space in which the human body can move substantially only in a one-dimensional direction;
The sensor outputs a signal corresponding to the position of the human body in a direction substantially parallel to the moving direction of the human body in the space;
The human body detection device according to claim 1, wherein the human body detection device is a human body detection device.
前記人体検知装置の前記進退検知手段および前記着座検知手段の出力信号に従って電子機器に制御信号を出力する制御手段と、
を備えることを特徴とする制御装置。
The human body detection device according to any one of claims 1 to 8,
Control means for outputting a control signal to an electronic device in accordance with output signals of the advance / retreat detection means and the seating detection means of the human body detection device;
A control device comprising:
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