JP2016502787A - 環境品質因子を動的に測定するデバイスおよび方法 - Google Patents

環境品質因子を動的に測定するデバイスおよび方法 Download PDF

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Abstract

モニタリングシステムおよび方法は、リモートで得られてモニタされる環境に外部的な情報を用いてモニタされている家庭内環境のセンサによって実行されるローカル環境測定を動的に統合する。両方のデータセットは、環境品質因子を算出して更新するために、そして前記家庭内環境の全体の質を定めるために用いられる。リモートデータは、インターネット上の利用可能なコンテンツから得られることができる。制御手段(例えば回転カメラ)は、家庭内環境をモニタして、センサによる測定の妥当性に影響を及ぼす現在のローカル状況を検出する。【選択図】図2

Description

本発明は、例として、100kHz〜3GHzの電磁場、低周波の電磁場、ラドン、水の組成、微細塵、CO、ノイズ、のようなさまざまな環境パラメータの共同の検出を通して環境品質を家庭内(domestic)モニタリングするシステムに関する。
特に、本発明は、ローカル環境測定および、モニタされている家庭内環境の全体品質を決定する値として理解される、家庭内環境品質因子の数量化のための関連した、リモートに得られることができる情報を、動的に統合するモニタリングシステムに関する。
現在の最高水準の技術において、市場ですでに利用可能である技術およびセンサと同様に、環境検出のための、そして周囲環境パラメータのためのモニタリングシステムは、知られている。
しかしながら、前記システムは、家庭内環境に適していない。概して、事実、それらは、外でまたは特定の条件においてデータを検出する。そして、さらに、単一の環境パラメータを検出するために個々に使用される。
最後に、データの処理は、動的に実行されず、そして、得られた結果またはこの情報の履歴(historic)メモリの新規な評価を決定する新規な一般情報、または所与の瞬間に分野に存在する再情報のいずれも考慮しない。
基本的に、ウェブ上で利用可能な関係情報に関してオフラインであるデバイスに、あるいは、センサおよびデバイスの他のオンライン・データベースから、またはウェブおよびソーシャルネットワークから情報をいずれにせよ引き出さないデバイスに、周知のシステムは、基づく。
そのうえ、専門オペレータがいなければ検出が有効なかつ反復可能な測定条件においてなされると確実に決定することができない限り、市場に存在するセンサ網にとって、データの信頼性が高い検出の特定モードを有することは、非常に困難である。
本発明について、目的は、すでに知られたソリューションの欠点を解決すること、および、信頼性が高くて、重要なデータの動的な検出および解釈のおかげで時間とともに改善されることが可能である、家庭用環境モニタリング装置を提案することである。
添付の請求の範囲の少なくとも1つによるデバイスおよび装置を提供することによって、上記の目的は、達成された。
本発明のデバイスおよび装置は、適応/遺伝的アルゴリズムを介して、特に、ローカル測定データおよびモニタされる環境への外部データの集中処理を想定する。そしてそれは、リアルタイムに利用可能な特定のデータ(例えば、危険因子を決定する医学および環境調査、例えば環境モニタリングに関連する問題のインターネット上の「社会的評判」に関するウェブ上で利用可能な社会的広告データ)に対して、信頼性が高いやり方でデータを検出して、履歴メモリにしたがってそれらを処理する。
本発明が関数型アーキテクチャおよび、システムのユーザおよびオンライン更新処理のための情報の最高の可能な品質を明白なやり方で保証するデータの分析の対応するアルゴリズムを想定するという事実に、第1の利点はある。それは、ウェブ上に存在する情報(医学および環境データ、他のセンサ・ネットワークからのデータ、ウェブからのデータ、およびソーシャルネットワークからのデータ、など)に基づいて関数的修正を用いて介入することが可能である。したがって、本発明は、異なるセンサを単一の測定システムに統合して、異なるセンサから受け取るデータに基づく個々の家庭内環境のための専門化した測定方法を決定する。
本発明のデバイスが異なるタイプのセンサを統一するために設定されることができるという事実に、第2の利点はある。そしてそれは、すでに市場に存在してもよいが、すべてのデータを検出することができて、それらを統合されたやり方で一緒にすることができる中央システムを介して、それらを一緒に集合させる。
専門技術者の原位置での存在なしで、しかし不満足な測定の状況の自動検出を通して、有効な妥当性およびその繰返し性を保証するローカル測定データを制御するためのシステムを提供することに、第3の利点はある。
上記のおよびさらなる利点は、以下に続く説明からのおよび添付の図面からの分岐において、当業者によってよりよく理解される。そしてそれは、非限定的な実施例として提供される。
図1は、本発明による装置の概略図である。 図2は、本発明によるローカルデバイスの概略図である。 図3は、図1の装置のコンポーネント間の動作およびデータ交換の概要図を示す。
添付図面に関して、特に図2において、家庭内環境を測定して、モニタするための電子デバイスDは、記載される。
デバイスDは、ローカル環境品質因子FQに関連することができるローカル環境パラメータFQP1〜FQPmを測定するための複数のセンサS1〜Smを含む。そしてそれは、モニタされている前記家庭内環境に存在するデバイスD1〜Dnによって測定されている家庭内環境または住居の現在の全体の品質を決定する時間−変数値として理解される。
好ましくは、センサS1〜Smは、
・100kHz〜3GHzの電磁場、
・低周波の電磁場、
・ラドン、
・水の組成、
・微細塵、
・CO
・ノイズ、
および、一般に、家庭内環境の質のために重要な各パラメータ、を測定するためのセンサである。
好ましくは、不均一性測定方法さえ使用するセンサS1〜Smをインターフェイスで接続することができて、異なる標準接続(電子コネクタ、シリアルコネクタ、USB)による単一の統合ソフトウェアおよび単一のハードウェアを通して測定データを一元的に処理することができる電子カードSCSとともに、デバイスは、提供される。
センサS1〜Smは、プログラム可能な電子処理ユニットMBに接続している。そしてそれは、好ましくは安全な通信モジュールCOMを介して、データ交換インターフェイスモデムに接続している。
モニタされている環境に関してローカル環境品質因子FQPに関連することができるデータを含むリモート・データ・ソースINFOに、そして、測定されるローカル環境パラメータとインターフェイスで接続する目下のローカル環境条件をモニタすることができる制御システムCXに、ユニットMBは、さらに接続している。
本発明によれば、センサS1〜Smによって測定されるローカルパラメータの測定データ、データソースINFOから受信される因子FQPに関連するリモートデータ、および制御システムCXによって受信される目下のローカル環境条件に関するデータを時間内に繰り返し受信するために、そして適応アルゴリズムによって前記データを動的に処理するために、そして因子FQPの値を算出するために、プログラム可能ユニットMBは、プログラムされる。
都合のよいことに、アクセス可能な情報に由来することができる対応する適切な機能的修正(例えば、特定パラメータのまたは環境条件の重要性における変化)を用いて、適応アルゴリズムは、情報の可能な最高品質およびデバイスの連続更新処理をユーザに提供する。
好ましくは、データソースINFOは、インターネット上に存在するコンテンツ(例えば、医学および環境データ、他のセンサ・ネットワークからのデータ、ウェブからのおよびソーシャルネットワークからのデータ、など)によって構成されるが、さまざまな私的データベースに存在するかまたは存在しないデータを含んでもよい。
制御手段CXは、なされる測定の有効な妥当性および繰返し性を決定するために、回転するウェブカメラ(WEBCAM)および履歴データ(ログ)を収集する手段を含んでもよい。特に、ウェブカメラは、少なくとも測定ステップの間、ローカル環境画像を分析して、ポイントごとのやり方で測定方法の有効な信頼性を検出して、いかなる可能な故障およびエラーも認識して、ローカルにデータを処理して、その情報をリモート中央制御ユニットSERに対して好ましくは独立したデータ交換チャネル上に送信することを課せられる。中央制御ユニットは、したがって、受信データを分析することができて、考えられるあらゆる測定異常を検出することができる。
より詳細には、測定ステップの間、回転ウェブカメラは、センサーカードSCSおよびセンサ自体による測定パラメータの適切な検出を妨げる内因性および外因性現象を決定する運動−検出技術を通して、360°にわたる画像の収集およびその処理を実施する。前記現象は、デバイスの処理ユニットMBによるデータの処理を通して原位置で検出されて、故障する特定の条件に関するすべての情報を収集するために、通知されて、中央制御ユニットSERによっても処理される。ローカルに、デバイスは、中央データベースに存在する測定をそこなうイベントのすべての情報を利用できるようにして、それ故、ローカルに情報を直接処理することが可能である。
中央システムSERは、(各更新処理で)周期的に、デバイスに関する情報に改良を加えることが可能である。
図1に関して、リモート中央制御ユニットSERにインターフェイスモデムを介して接続されて、上記のタイプのローカルデバイスD1〜Dnを含む本発明による装置は、図式的に示される。そしてそれは、ローカル環境パラメータの測定データを含むリモート・ソースINFOと通信する。
以下に現れることは、示される(すなわち、センサSD11〜SDnmを備えるデバイスD1〜Dnとともに設けられる装置のための)実施例に関する品質因子FQPの算出の例である。
FQPの算出の実施例
k番目のデバイス(測定の時t=Tで)の品質因子(FQP(t))は、係数(α(t))によって重みづけられたデバイスの各個々のセンサの品質因子(FQPkx(t))の合計であり、そしてその値は、最終結果において比較的より高いかまたはより低い関連を決定する。
Figure 2016502787
ここで、
Nは、各個々のデバイス用のセンサの数である。
Mは、使用するデバイスの数である。
N=M
tは、離散変数としての時間である。
Tは、最後の測定がなされる時間である。
FQPは、k番目のデバイス用の品質因子である。
FQPkxは、k番目のデバイスの第xのセンサ用の品質因子である。
k番目のデバイスの品質因子は、それ故、0からΝまでの範囲の値である。ここで、0は、低レベルの環境品質であり、Νは、高レベルの環境品質であり、各デバイスの個々のセンサxの品質因子の合計によって与えられる。前記因子は、センサ(Vsdkx(t))のパラメータの値と、存在するすべてのセンサにわたる前記パラメータの最高値との間に比率によって与えられる。
Figure 2016502787
ここで、
Vsdkx(t)は、時刻tでのk番目のデバイスのパラメータ(センサ)xの値である。
Figure 2016502787
は、パラメータ(センサ)xの最高値である。そしてそれは、特定のセンサの較正計算から得られる定数である。
Figure 2016502787
(t)は、時刻Tでのk番目のデバイス上の他のN−1の動作中のセンサに関するセンサxの品質係数である。
0≦a(t)≦N
品質係数は、それ故、k番目のデバイス用の他の値もまた調整する値である。事実、k番目のデバイスのすべての係数の合計は、常にNに等しい。
(T)=a(T−1)+Δ(T)
Δ(T)=f(a(Τ),a(T−1)、なされた測定の数(T,T−1)、
確認された関連する医学的再調査の数(T,T−1)、
サーチエンジン上の再調査の数(T,T−1)、
医学的データ(T)、環境データ(T)、地理的な位置)
Figure 2016502787
Δkx(t)≦ΔkMAX(t)
Δkx(t)は、K番目のデバイスのダーウィン変化因子であるΔMAX(t)=f(医学データ、環境情報、地理的位置、t,t−1)は、変化の最高値である。
ダーウィンデルタ(Δ(Τ))は、パラメータセットの関数として、そして適応アルゴリズムfの適用を通して前記因子を修正する品質係数の補正因子である。前記アルゴリズムは、時間TおよびT−1で、そして特定の変数の関数として得られたそれらの中から優位な値の、およびシステムによって与えられる定数値の有病率を決定する。
品質係数が変化してもよい最高値(ΔMAX(t))は、所与の地理的領域において与えられたパラメータのリスクおよび危険に由来する情報の関数として、可変的である。
本発明のシステムに適用されてもよい適応アルゴリズムの例は、以下の適応関数である。
Figure 2016502787
ここで、
PrKxy(t)は、k番目のデバイスのセンサxのパラメータyである。
PrxyTot(t)は、すべてのセンサの値Prxyの合計である。
Figure 2016502787
βKy(t)は、k番目のセンサの個々のパラメータ用の適合の係数である。
例えば、パラメータは、以下の通りでもよい。
PrKx1(T)、それは、時間TおよびT−1でなされた測定の数である。
PrKx2(T)、それは、時間TおよびT−1で機能しているセンサの数である。
PrKx3(T)、それは、時間TおよびT−1でのキーワード上の再調査の数である。
PrKx4(T)、それは、時間TおよびT−1での専門ウェブサイト上のユーザ再調査の数である。
PrKx5(T)、それは、時間TおよびT−1での医学および環境情報である。
PrKx6(T)、それは、時間0から時間Tまでの各デバイスの個々のセンサのデータである。
上記パラメータは、いずれにせよ連続的に進化して、本発明の異なるアプリケーションに関して修正される。適応アルゴリズムのタイプがアプリケーションの進化の、そしてセンサの個体群の関数として、いずれにせよ変化してもよいことが理解される。本発明の一実施形態において、適応アルゴリズムはまた、ウェブ(例えば、与えられたキーワードのための、でなければ、測定の品質の評価の要素のための所与の主題上の再調査の数)から来ている「社会的」データに基づく。
記載されている装置は、異なるタイプのアプリケーションに適している。
システムの典型的使用は、ローカル・センサによって供給される情報をよりよく特徴づけるためにテリトリー上の異なる位置に存在する個々のセンサからのデータを収集するセンサおよび測定の分散形ネットワークのそれである。この意味で、2種類の代表的アプリケーションを区別することができる。
・測定が異なる離散時間になされる場合の位置測定用のデバイス。
・測定が連続的になされる場合の分散測定用のデバイス。
前者の場合、測定は、異なる場所においてポイントごとのやり方でなされてもよい。そして、得られたデータは、ユニットSERによってリモートで処理されてもよくて、次の測定において使用する適応アルゴリズムの改良のために個々のデバイスDに利用可能にされてもよい。
後者の場合、測定は、連続的に、そして装置のすべてのセンサ上に同時になされる。そしてそれ故、次の測定において使用する適応アルゴリズムを改良するために、データは一斉に使われる。
両方のタイプのアプリケーションを有するセンサ・ネットワークから受け取る情報に基づいて、アルゴリズムは、さらに改良されてもよい。
さらに、2つのタイプのアプリケーションは、全く同一のパラメータを検出するための異なるタイプのセンサの使用を必要とする。
前者の場合、測定がポイント測定である、すなわち、所与の位置においてちょうど1回なされる場合、使用するセンサのタイプは、有効な検出を有して、全データ集団を偽造しないように高品質のセンサでなければならない。
後者の場合、その代わりに、測定が所与の場所において連続的になされるので、測定されている空間の履歴データが利用できる限り、低品質のセンサを使用することができる。
都合のよいことに、全く同一のシステムに、より高品質のまたはより低品質のセンサ(すなわち、適応アルゴリズムがこの態様を知っていて、適応アルゴリズムの範囲内で測定に与えられる重要性の尺度において測定の精度のレベルを量るので、位置測定のより良いまたはより悪い品質を決定するもの)は、それ故、使用されてもよい。
アルゴリズムによってなされる動的計算は、すでにインストールされたセンサから来ている先行測定の履歴メモリに由来するデータの計算をさらに含んでもよい。
時間−適応アルゴリズムを介して、測定の方法論および対応するセンサも修正することが、または新しいものを追加することがさらにできる。処理されるデータは、いずれにせよ異なるパラメータの合計であり、また、なされた測定の数の、そしてセンサの品質の関数として適合される。
実施例1:ポイント測定用デバイス
これは、専門オペレータのためのテストデバイスである。このシステムを介して、オペレータは、測定セットアップを準備して、測定手順によって想定される仕様による住居の範囲内にセンサを配置して、測定そのものを開始する。今現在、測定および制御システムは、起動する。検出されるデータが一貫している場合、それらは、ウェブ上に送られて、分析されて、そして中央システムによって処理される。分析および環境品質証明書は、次いで、中央システムによって発行される。そしてそれは、おそらくエンドユーザに送られる。ホームのこのシステムサービスを用いて、スクリーニングは、提供されてもよい。そしてそれは、本発明を実施するデバイスを使用している専門オペレータによって実施される。
実施例2:分散測定用デバイス
これは、汚染剤(agent)の休みなしの環境制御のための住居内に位置するデバイスである。上記のデバイスは、住宅の建築または再構築の間、データの表示を通して、または、位置−測定データを表示することができるように提供されるロボットシステムを通して、統合されてもよい。デバイスは、測定センサを通して位置データを検出して、測定が正しくなされたことを確認して、それが位置するところの環境のための品質のレベルを確実にするために、原位置でデータを処理する。次に、インターネットを経た接続を通して、それは、データをウェブ上に送り、そして、中央システムから全体の品質のレベルのフィードバックを受け取る。前記情報は、次いで、さまざまなモダリティ(SMS、ウェブ、表示、など)によりエンドユーザに対して利用可能にされる
図3は、装置の動作、および、デバイスと中央制御ユニットとの間のデータ交換を図式的に表す。
好ましくは、交換される情報は、デバイスのユニットMBによってローカルに処理されなければならず、そして、安全な形(例えば、VPN(仮想プライベートネットワーク)の標準セキュリティ・アルゴリズムおよび伝送モードに基づく安全な符号化モード)のADSL/WiFi/3G/4Gインターネット接続を経て、中央制御ユニットSERに送り返されなければならない。実施形態の好適な例において、2つのVPNがある。そしてそれは、制御動作に関して、データがセンサSDによってなされた測定に関するデータであるか、または、制御システムCXによって送信されたデータであるかどうかによって区別される。
システムの各種デバイスは、図3に記載されている動作スキーム通りに互いと通信する。
特に、測定のタイミングに関してデバイスのマザーボードMBにより周期的に起動して、センサSDおよび制御システムCxは、測定データおよび、測定環境そのものの適当な構成に関するデータを検出するために、起動する。これらのデータは、異なる通信ポートを通ってマザーボードMBに送られて、原位置でマザーボードによって処理される。データの少なくとも最初のローカル評価をそこなうことから中央システムSERへの接続の課題を防止して、同様に制御データ上のプライバシーの課題を防止するために、前記処理は、好都合である。そしてそれは、それらがサービスのユーザによって要求されない場合には、それはウェブ上に送り返されない。データは、安全なやり方で中央システムSERに送信される。そこで、それらは、処理されて、システムデータベースに決定的にファイルされる。周期的に、受け取るデータに基づいて、中央システムSERは、システムの較正、保守およびアップグレードの手順のアクティブ化のためのデータを送ってもよい。
本発明は好ましい実施形態にしたがって記載された。しかし、付与される保護の範囲からそれにより逸脱することなく、等価な異型は考案されてもよい。

Claims (11)

  1. 家庭内環境を測定してモニタするためのデバイス(D1〜Dn)であって、
    モニタされている前記家庭内環境の環境品質因子(FQP1〜FQPn)の値のための関連したローカル環境パラメータを測定するための複数のセンサ(SD11〜Snm)、
    ローカルの前記環境品質因子(FQP1〜FQPn)に関連することができるデータをリモート・ソース(INFO)データから受信するための受信手段(モデム)、
    測定される前記ローカル環境パラメータと干渉する、モニタされる前記家庭内環境の現在の状況を制御するための制御手段(CX)、および、
    前記ローカルパラメータの測定データ、前記因子(FQP)に関連するデータ、および前記現在のローカル環境状況に関するデータを時間内に繰り返し受信するための、前記センサ(SD11〜Snm)に、前記受信手段(モデム)に、および前記制御手段(CX)に動作可能に接続している第1のプログラム可能な電子処理ユニット(MB)であって、前記ユニット(MB)は、適応アルゴリズムならびに、前記ローカル測定データ、前記パラメータ(FQP)に関連するリモートデータ、および前記現在のローカル環境状況に基づく前記因子(FQP)の現在の値によって、動的に処理するためにさらにプログラムされる、第1のプログラム可能な電子処理ユニット(MB)、
    を含む、デバイス(D1〜Dn)。
  2. 前記センサ(SD11〜SDnm)は、前記処理ユニットに動作可能に接続している単一の電子カード(SCS)において統合されて、100kHz〜3GHzの電磁場、低周波の電磁場、ラドン、水の組成、微細塵、CO、およびノイズを検出するためのセンサを含む、請求項1に記載のデバイス。
  3. 前記制御手段は、回転ウェブカメラ(WEBCAM)、および履歴データ(ログ)を収集するための手段を含む、請求項1に記載のデバイス。
  4. 前記電子ユニット(MB)および前記インターフェイス(モデム)は、安全な通信モジュール(COM)を介して接続している、請求項3に記載のデバイス。
  5. ローカル環境測定およびコントロールのための装置であって、
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の複数のローカルデバイス(D1〜Dn)、
    ローカル環境品質因子(FQP1〜FQPn)に関連することができるデータの少なくとも1つのリモート・ソース(INFO)、
    前記ローカル環境品質因子に関連するデータおよび/または前記デバイス(D1〜Dn)によって検出されるローカル環境パラメータの測定データを処理するための少なくとも1つのリモート中央制御ユニット(SER)、および、
    前記ローカル環境品質因子におよび/またはローカル環境パラメータの測定データに関連するデータを送受信するための、前記リモートユニット(SER)に、前記リモート・ソース(INFO)に、および前記ローカルデバイス(D1〜Dn)の電子ユニットに動作可能に接続している少なくとも1つの通信インターフェイス(モデム)、
    を含む、装置。
  6. 前記デバイス(D1〜Dn)、前記リモート・ソース(INFO)、および前記リモートユニット(SER)は、電気通信網を介して接続している、請求項5に記載の装置。
  7. 前記デバイス(D1〜Dn)、前記リモート・ソース(INFO)、および前記リモートユニット(SER)は、保護された電気通信網(VPN)を介して接続している、請求項6に記載の装置。
  8. ローカル環境測定およびモニタリングのための方法であって、
    モニタされている家庭内環境の環境品質因子(FQP1〜FQPn)の値のための関連した複数のローカル環境パラメータの時間内に現在の値を測定するステップ、
    ローカルの前記環境品質因子(FQP1〜FQPn)に関連することができるデータをリモート・ソース(INFO)データから受信するステップ、
    測定される前記ローカル環境パラメータと干渉する、モニタされる前記家庭内環境の現在の状況を制御するステップ、
    前記ローカルパラメータの現在の測定データ、前記因子(FQP)に関連するリモートデータ、および前記ローカル環境状況に関する現在のデータを時間内に繰り返し受信するステップ、および、
    適応アルゴリズムならびに、前記ローカル測定データ、前記パラメータ(FQP)に関連するリモートデータ、および前記ローカル環境状況に基づくモニタされている少なくとも1つの環境の前記品質因子(FQP1〜FQPn)の現在の値によって、動的に算出するステップ、
    を含む、方法。
  9. 少なくとも1つのデバイス(D1〜Dn)から来ているローカル変数の、少なくとも1つのデバイス(D1〜Dn)によって因子(FQP1〜FQPn)に関連するリモートデータの、および対応するデバイス(D1〜Dn)によってモニタされる少なくとも1つの家庭内環境のローカル環境状況に関する現在のデータの、前記現在の測定データをリモート処理するステップ、
    前記リモート処理するステップに基づく補正係数の算出のステップ、および、
    前記補正係数に基づいて品質因子(FQP1〜FQPn)の算出の前記ステップの更新処理のステップ、
    をさらに含む、請求項8に記載の方法。
  10. 前記リモートデータは、ソーシャルネットワークから来ているデータを含む、請求項8または9に記載の方法。
  11. 前記動的計算は、すでにインストールされたセンサによってなされた先行測定の履歴メモリに由来するデータを含むリモートデータの算出を含む、請求項8〜10のいずれか1項に記載の方法。
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