JP2012083001A - 空調制御装置、空調制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが環境の変化に応じて操作要求を入力したり、予め設定したりすることなく、状況の変化に応じて室内を適切な温熱環境に保つように空調を制御する。
【解決手段】複数の素性情報を取得し、空間内のユーザから空調設備に対する操作要求が入力されると、入力された操作要求と予め定められた条件とを比較して、ユーザが暑いと感じているか否かを判定し、判定が行われた際に取得した素性情報と、判定結果とを対応付けて記憶し、記憶した複数の素性情報を要素とする素性ベクトルと判定結果とに基づいて、ユーザが暑いと感じている素性ベクトルとユーザが暑いと感じていない素性ベクトルとの境界を算出し、取得した複数の素性情報に基づく素性ベクトルと、算出した境界とを比較して、ユーザが暑いと感じているか否かを判定し、判定結果に応じて空調設備を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調を行う空調設備を制御する技術に関する。

空調設備により空間の空調制御を行う場合、単調に空調制御すれば非効率になることがあると考えられる。例えば広いオフィス空間の空調制御を行うとき、オフィス内の大半の人が不在である場合にもオフィス空間の隅々まで均一に空調すれば、過剰な空調となる。そこで、オフィス空間に複数の空調の吹き出し口を設けて、吹き出し口ごとに空調制御を行うことが考えられる。例えば、オフィス内の個々人に、自身の座席の近くの吹き出し口からの空調を変化させる操作要求を入力させることで、操作要求に応じた局所的な空調を効率良く行うことができる。
あるいは、外気温や湿度が変化した場合にも同様の空調を続けていれば、空間内にいる人にとって最適とはいえない温熱環境になることが考えられる。そこで、特許文献１には、時間に応じて温度等の目標値を変化させる空調制御装置が提案されている。
このように、変化する状況に応じて適切な空調を行う場合には、ユーザから入力される操作要求に応じて温度や風量を調整する方法と、予め設定された温度に近づける方法とが存在する。

特開平０９−１１２９９５号公報

しかしながら、上述したように室内において最適な温熱環境はその時々の外気温や湿度によって異なるため、環境が変化するごとにユーザが操作要求を入力することは面倒である場合があると考えられる。また、あらゆる状況に応じた好みの温度を予め設定しておくことは困難である。そこで、このような室内を、ユーザが操作要求を入力することなく、変化する様々な状況に応じて、適切な温熱環境に保つことが望ましい。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、ユーザが環境の変化に応じて操作要求を入力したり、予め設定したりすることなく、状況の変化に応じて室内を適切な温熱環境に保つように空調を制御する空調制御装置、空調制御方法に関する。

上述した課題を解決するために、本発明は、空調設備により空調が行われる空間に関する状況を示す複数の素性情報と、当該空間内に居るユーザが暑いと感じているか否かを示す情報とが対応付けられて記憶される素性情報記憶部と、複数の前記素性情報を取得する素性情報取得部と、前記空間内のユーザから前記空調設備に対する操作要求が入力されると、入力された操作要求と予め定められた条件とを比較して、前記ユーザが暑いと感じているか否かを判定する判定部と、前記判定が行われた際に前記素性情報取得部が取得した前記素性情報と、前記判定部による判定結果とを対応付けて前記素性情報記憶部に記憶させる素性情報登録部と、前記素性情報記憶部に記憶された複数の前記素性情報を要素とする素性ベクトルと前記判定結果とに基づいて、前記ユーザが暑いと感じている素性ベクトルと前記ユーザが暑いと感じていない素性ベクトルとの境界を算出する境界算出部と、前記素性情報取得部が取得した複数の前記素性情報に基づく素性ベクトルと、前記境界算出部が算出した前記境界とを比較して、前記ユーザが暑いと感じているか否かを判定し、判定結果に応じて前記空調設備を制御する空調制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、複数の前記素性情報には、時間と、外気温と、外部の湿度と、日射量と、雨量と、室温と、湿度と、照度と、ユーザが一定の位置に居続けている時間と、ユーザが当該空間内に入ってきた時間とのうち少なくともいずれかの情報が含まれることを特徴とする。

また、本発明は、空調設備により空調が行われる空間に関する状況を示す複数の素性情報と、当該空間内に居るユーザが暑いと感じているか否かを示す情報とが対応付けられて記憶される素性情報記憶部を備えた空調制御装置が、複数の前記素性情報を取得するステップと、前記空間内のユーザから前記空調設備に対する操作要求が入力されると、入力された操作要求と予め定められた条件とを比較して、前記ユーザが暑いと感じているか否かを判定するステップと、前記判定が行われた際に取得した前記素性情報と、前記判定結果とを対応付けて前記素性情報記憶部に記憶させるステップと、前記素性情報記憶部に記憶された複数の前記素性情報を要素とする素性ベクトルと前記判定結果とに基づいて、前記ユーザが暑いと感じている素性ベクトルと前記ユーザが暑いと感じていない素性ベクトルとの境界を算出するステップと、複数の前記素性情報を取得するステップと、取得した複数の前記素性情報に基づく素性ベクトルと、算出した前記境界とを比較して、前記ユーザが暑いと感じているか否かを判定し、判定結果に応じて前記空調設備を制御するステップと、を備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、複数の素性情報を取得し、空間内のユーザから空調設備に対する操作要求が入力されると、入力された操作要求と予め定められた条件とを比較して、ユーザが暑いと感じているか否かを判定し、判定が行われた際に取得した素性情報と、判定結果とを対応付けて記憶し、記憶した複数の素性情報を要素とする素性ベクトルと判定結果とに基づいて、ユーザが暑いと感じている素性ベクトルとユーザが暑いと感じていない素性ベクトルとの境界を算出し、取得した複数の素性情報に基づく素性ベクトルと、算出した境界とを比較して、ユーザが暑いと感じているか否かを判定し、判定結果に応じて空調設備を制御するようにしたので、ユーザが環境の変化に応じて操作要求を入力したり、予め設定したりすることなく、状況の変化に応じて室内を適切な温熱環境に保つように空調を制御することができる。

本発明の一実施形態による空調制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による学習処理の概念を示す図である。 本発明の一実施形態による空調制御装置が学習データを作成する動作例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による空調制御装置が空調制御を行う動作例を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態による空調制御システム１の構成を示すブロック図である。空調制御システム１は、複数のセンサー１０−Ｎ（センサー１０−１、センサー１０−２、センサー１０−３、・・・）と、入退室管理装置２０と、複数の空調設備３０−Ｎ（空調設備３０−１、空調設備３０−２、空調設備３０−３、・・・）と、空調制御装置４０とを備えている。本実施形態では、複数の空調設備３０−Ｎは、複数のユーザの自席が備えられたオフィス室内に設置され、空調制御装置４０はこれらを制御してオフィス室内の空調制御を行うものとする。

複数のセンサー１０−Ｎは、空調設備により空調が行われる空間に関する状況を示す複数の素性情報を取得する。素性情報は、後述する空調制御装置４０によって算出される素性ベクトルの要素となる値である。例えば、センサー１０−１は、オフィス内に設置され、ユーザの自席周辺の室温（℃）を計測する温度センサーである。センサー１０−２は、ユーザの自席周辺の湿度（％）を計測する湿度センサーである。センサー１０−３は、ユーザの自席周辺の照度（ｌｘ（ルクス））を計測する照度センサーである。複数のセンサー１０−Ｎは、異なる素性情報を取得するものである他は同様の構成であるので、特に区別して説明する必要がない場合にはセンサー１０として説明する。ここでは、３つのセンサー１０を示して説明するが、上述のようなユーザの自席周辺の素性情報を取得する他に、オフィスの執務スペース外の温熱環境条件、例えば外気温（℃）、外部の湿度（％）、日射量（ｗ／ｍ^２）、雨量（ｍｍ）などの素性情報を取得する各種センサーを備えるようにして良い。

入退室管理装置２０は、ユーザのオフィス室内への入退室を管理するコンピュータ装置である。例えば、予めユーザ毎に発行されたＩＣ（integrated circuit）カードを用い、ユーザがオフィスに出入する際には出入り口に設けられたＩＣカードリーダにＩＣカードを読み取らせることでドアを開閉する。これにより、ユーザがオフィスに入ってきた時間や、ユーザがオフィス内にいるか否かを記録することができる。本実施形態では、ユーザがオフィスに入ってきた時間（分）は、素性ベクトルの要素となる素性情報である。ここでは、素性情報を取得するセンサー１０以外の装置として入退室管理装置２０を例示して説明するが、この他のコンピュータが有する情報を素性情報として用いても良い。例えば、ユーザが執務に利用するＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の稼動状況を取得して、これによりユーザが自席に座っている時間（分）（ユーザが一定の位置に居続けている時間）を算出し、この時間を素性情報としても良い。あるいは、このようなユーザが自席に座っている時間を示す情報は、ユーザが携帯する位置センサーなどによって取得されるようにしても良い。また、例えば、オフィス室を利用するユーザのスケジュール管理装置などが有する情報を素性情報としても良い。

複数の空調設備３０−Ｎは、オフィス空間の空調を行う設備である。ここで、複数の空調設備３０−Ｎは同様の構成であるので、特に区別して説明する必要がない場合には空調設備３０として説明する。複数の空調設備３０は、オフィス室内の各所に設置され、それぞれ異なる吹き出し口から空調を行う。空調設備３０は、空調制御装置４０から送信される制御信号に応じて動作する。

空調制御装置４０は、センサー１０や入退室管理装置２０等から取得する素性情報に基づいて、ユーザがどのような状況において環境調節行動を行ったのかを機械学習し、空調設備３０を制御して空間の空調制御を行うコンピュータ装置である。空調制御装置４０は、操作要求入力部４１と、素性情報取得部４２と、判定部４３と、素性情報記憶部４４と、素性情報登録部４５と、境界算出部４６と、空調制御部４７とを備えている。

操作要求入力部４１は、ユーザから入力される操作要求を受付ける。操作要求入力部４１は、例えば室内に設置された空調設備３０の操作端末（リモートコントローラ）である。
素性情報取得部４２は、複数のセンサー１０または入退室管理装置２０によって取得された複数の素性情報を取得する。また、素性情報取得部４２は、空調制御装置４０が備える計時機能から、現在時刻を素性情報として取得するようにしても良い。素性情報取得部４２が取得する素性情報は、例えば、時間（現在時刻）と、外気温と、外部の湿度と、日射量と、雨量と、室温と、湿度と、照度と、ユーザが一定の位置に居続けている時間と、ユーザが空間内に入ってきた時間との情報が含まれる。素性情報としては、これらの情報のうち少なくともいずれかを適用することができる。

判定部４３は、オフィス室内のユーザから、空調設備３０に対する操作要求が操作要求入力部４１入力されると、入力された操作要求と予め定められた条件とを比較して、ユーザが暑いと感じているか否かを判定する。例えば、空調の温度を下げる、吹き出し口からの風量を増やすという操作要求が入力された場合（環境調節行動）、そのユーザは暑いと感じていると判定する。一方、空調の温度を上げる、吹き出し口からの風量を減らすという操作要求が入力された場合、そのユーザは寒いと感じている（暑いと感じていない）と判定する。

素性情報記憶部４４には、空調設備により空調が行われる空間に関する状況を示す複数の素性情報と、その空間内に居るユーザが暑いと感じているか否かを示す情報とが対応付けられて記憶される。ここでは、素性情報記憶部４４には、素性情報取得部４２によって取得された素性情報と、判定部４３による判定結果とが対応付けられて記憶される。ここで、素性情報記憶部４４には、空調制御対象であるオフィスを利用するユーザを識別する識別情報ごとに情報を記憶させ、ユーザごとに空調制御を行うようにすることができる。
素性情報登録部４５は、判定部４３による判定が行われた際に素性情報取得部４２が取得した素性情報と、判定部４３による判定結果とを対応付けて素性情報記憶部４４に記憶させる。

境界算出部４６は、素性情報記憶部４４に記憶された複数の素性情報を要素とする素性ベクトルと判定結果とに基づいて、ユーザが暑いと感じている素性ベクトルとユーザが暑いと感じていない素性ベクトルとの境界を算出する。ここで、境界算出部４６は、いわゆるＳＶＭ（サポートベクターマシン）の機能を有するものである。ＳＶＭは、パターン識別手法のひとつであり、マージンを最大化し、線形入力素子を利用して２クラスのパターン識別器を構成する機械学習の手法である。ここでは、複数の素性情報を要素とするベクトルを素性ベクトルという。例えば、以下のような素性ベクトルを学習データとしたとき、
ａ＝（ａ１、ａ２、ａ３、・・・、ａｎ、Ｘ）
ｂ＝（ｂ１、ｂ２、ｂ３、・・・、ｂｎ、Ｙ）
ｃ＝（ｃ１、ｃ２、ｃ３、・・・、ｃｎ、Ｘ）
・・・
次の未知のベクトルの最終列がＸであるかＹであるかを識別するものである。
ｎ＝（ｎ１、ｎ２、ｎ３、・・・、ｎｎ、（ＸｏｒＹ？））

例えば、境界算出部４６は、このような手法を用いて、素性情報記憶部４４に記憶された素性情報と、ユーザが暑いと感じているか否かを示す情報とから、以下のような素性ベクトルを算出する。
Ｌ１（状況１）＝（時間１、外気温１、外部の湿度１、日射量１、・・・、暑い）
Ｌ２（状況２）＝（時間２、外気温２、外部の湿度２、日射量２、・・・、寒い）
Ｌ３（状況３）＝（時間３、外気温３、外部の湿度３、日射量３、・・・、暑い）
境界算出部４６は、このような素性ベクトルを学習データとして学習を行う。学習データは、例えば、Ｌ１＝（１４：２０、３５、８０、１００、０、２８、６０、５００、９０、１０５、暑い）のようなデータである。このような学習データにより、ある状況Ｘのときに、ユーザが暑いと感じているか否かを推定することができる。
ＬＸ（状況Ｘ）＝（時間Ｘ、外気温Ｘ、外部の湿度Ｘ、日射量Ｘ、・・・、（暑いｏｒ寒い））

図２は、このような学習処理の概念を示す図である。図に示すように、素性ベクトルの最後の要素が「暑い」であるベクトルの集合（ａ）と、素性ベクトルの最後の要素が「寒い」であるベクトルの集合（ｂ）とを、マージンを最大化するように二分する境界を算出する。すなわち、ベクトル空間を、領域「暑い」と領域「寒い」とに二分する。ここで、境界算出部４６は、このように算出した境界を示す値を、自身の記憶領域に記憶させる。

空調制御部４７は、素性情報取得部４２が取得した複数の素性情報に基づく素性ベクトルと、境界算出部４６が算出した境界とを比較して、ユーザが暑いと感じているか否かを判定し、判定結果に応じて空調設備を制御する。すなわち、空調制御部４７は、一定時間（例えば、３０分）ごとに、センサー１０および入退室管理装置２０から素性情報を取得し、取得した素性情報を、上述したようなある状況Ｘにおける素性ベクトル（ＬＸ）として、ユーザが暑いと感じているか否かを判定する。例えば、暑いと感じていると判定した場合には室内の温度を下げ、寒いと感じていると判定した場合には室内の温度を上げるように、空調設備３０に対して制御信号を送信する。
また、空調制御部４７は、操作要求入力部４１に操作要求が入力された場合には、入力された操作要求に応じて空調設備３０に制御信号を送信し、空調設備３０の動作を制御する。

次に、本実施形態による空調制御装置４０の動作例を説明する。図３は、本実施形態による空調制御装置４０が学習データを作成する動作例を示すフローチャートである。
オフィス室内のユーザは、室内が暑いと感じるか、あるいは寒いと感じると、空調制御装置４０の操作要求入力部４１に操作要求を入力する（ステップＳ１）。操作要求入力部４１に操作要求が入力されると、判定部４３は、操作要求入力部４１に入力された操作要求が、ユーザが暑いと感じているものであるか寒いと感じているものであるかを判定する。また、素性情報取得部４２は、複数のセンサー１０および入退室管理装置２０から、素性情報を取得する（ステップＳ３）。

素性情報登録部４５は、判定部４３による判定結果と、素性情報取得部４２が取得した素性情報とを対応付けて、素性情報記憶部４４に記憶させる（ステップＳ３）。境界算出部４６は、素性情報記憶部４４に記憶されている素性情報に基づいて、素性ベクトルのベクトル空間を「暑い」と「寒い」とに二分する境界を算出する（ステップＳ４）。ここで、空調制御装置４０は、操作要求入力部４１に操作要求が入力される度に、ステップＳ１からステップＳ４までの処理を繰り返し行う。これにより、新たに操作要求が入力された場合にはその内容をフィードバックし、素性情報記憶部４４に記憶される学習データをより多く蓄積し、算出する境界の精度を高めることができる。

図４は、本実施形態による空調制御装置４０が空調制御を行う動作例を示すフローチャートである。
空調制御装置４０の素性情報取得部４２は、一定時間毎に、複数のセンサー１０および入退室管理装置２０から素性情報を取得する（ステップＳ１１）。空調制御部４７は、ステップＳ４において算出された境界と、ステップＳ１１において取得した素性情報とを比較して、取得した素性情報に基づく素性ベクトルＸ１（＝（８：３０、２８、７０、１１０、０、２７、５０、６００、９０、１０５、？））を、図２に示したようなベクトル空間にマッピングし、領域「暑い」と領域「寒い」とのいずれに含まれるものであるかを算出する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２において、空調制御部４７が、素性ベクトルが「暑い」に含まれると判定すると（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、温度を下げる制御命令を空調設備３０に送信する（ステップＳ１３）。一方、ステップＳ１２において、空調制御部４７が、素性ベクトルが「寒い」に含まれると判定すると（ステップＳ１２：ＮＯ）、温度を上げる制御命令を空調設備３０に送信する（ステップＳ１４）。空調設備３０は、空調制御装置４０から送信された制御命令に応じて動作する。これにより、ユーザが環境の変化に応じて操作要求を入力したり、予め設定したりすることなく、空調制御装置４０が、環境に応じてユーザが暑いと感じるか寒いと感じるかを学習し、自動的に、ユーザに最適な音熱環境が保たれるように空調制御を行うことが可能となる。

なお、本発明における処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより空調制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１ 空調制御システム
１０ センサー
２０ 入退室管理装置
３０ 空調設備
４０ 空調制御装置
４１ 操作要求入力部
４２ 素性情報取得部
４３ 判定部
４４ 素性情報記憶部
４５ 素性情報登録部
４６ 境界算出部
４７ 空調制御部

Claims (3)

1. 空調設備により空調が行われる空間に関する状況を示す複数の素性情報と、当該空間内に居るユーザが暑いと感じているか否かを示す情報とが対応付けられて記憶される素性情報記憶部と、
   複数の前記素性情報を取得する素性情報取得部と、
   前記空間内のユーザから前記空調設備に対する操作要求が入力されると、入力された操作要求と予め定められた条件とを比較して、前記ユーザが暑いと感じているか否かを判定する判定部と、
   前記判定が行われた際に前記素性情報取得部が取得した前記素性情報と、前記判定部による判定結果とを対応付けて前記素性情報記憶部に記憶させる素性情報登録部と、
   前記素性情報記憶部に記憶された複数の前記素性情報を要素とする素性ベクトルと前記判定結果とに基づいて、前記ユーザが暑いと感じている素性ベクトルと前記ユーザが暑いと感じていない素性ベクトルとの境界を算出する境界算出部と、
   前記素性情報取得部が取得した複数の前記素性情報に基づく素性ベクトルと、前記境界算出部が算出した前記境界とを比較して、前記ユーザが暑いと感じているか否かを判定し、判定結果に応じて前記空調設備を制御する空調制御部と、
   を備えることを特徴とする空調制御装置。
2. 複数の前記素性情報には、時間と、外気温と、外部の湿度と、日射量と、雨量と、室温と、湿度と、照度と、前記ユーザが一定の位置に居続けている時間と、前記ユーザが当該空間内に入ってきた時間とのうち少なくともいずれかの情報が含まれる
   ことを特徴とする請求項１に記載の空調制御装置。
3. 空調設備により空調が行われる空間に関する状況を示す複数の素性情報と、当該空間内に居るユーザが暑いと感じているか否かを示す情報とが対応付けられて記憶される素性情報記憶部を備えた空調制御装置が、
   複数の前記素性情報を取得するステップと、
   前記空間内のユーザから前記空調設備に対する操作要求が入力されると、入力された操作要求と予め定められた条件とを比較して、前記ユーザが暑いと感じているか否かを判定するステップと、
   前記判定が行われた際に取得した前記素性情報と、前記判定結果とを対応付けて前記素性情報記憶部に記憶させるステップと、
   前記素性情報記憶部に記憶された複数の前記素性情報を要素とする素性ベクトルと前記判定結果とに基づいて、前記ユーザが暑いと感じている素性ベクトルと前記ユーザが暑いと感じていない素性ベクトルとの境界を算出するステップと、
   複数の前記素性情報を取得するステップと、
   取得した複数の前記素性情報に基づく素性ベクトルと、算出した前記境界とを比較して、前記ユーザが暑いと感じているか否かを判定し、判定結果に応じて前記空調設備を制御するステップと、
   を備えることを特徴とする空調制御方法。

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