JP2017015384A - Air conditioning control device - Google Patents

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JP2017015384A
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浩 山中
Hiroshi Yamanaka
山中　　浩
杉山　貴則
Takanori Sugiyama
貴則 杉山
勝己 垣本
Katsumi Kakimoto
勝己 垣本
勲 服部
Isao Hattori
勲 服部
吉田　岳司
Takeshi Yoshida
岳司 吉田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air conditioning control device which estimates a warm/cool feeling with high accuracy by estimating a metabolic amount of a person from a thermal image detected by an infrared sensor, and which improves comfort of the person.SOLUTION: An air conditioning control device includes: an infrared sensor 3; an image processing part 13 for processing an image acquired by the infrared sensor 3 and for detecting a person 2; a metabolic amount estimation part 14 for estimating a metabolic amount of the person 2; and a device control part 7 for controlling an air conditioning device 6 according to the metabolic amount.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、赤外線センサによって人を検知する空調制御装置に関する。   The present invention relates to an air conditioning control device that detects a person with an infrared sensor.

従来、車両内の乗員を検知する手段として、赤外線センサを走査し、温度分布を取得していた。（特許文献１）
また、代謝量を計測し、温冷感の補正に活用する機器制御システムが行われていた。（特許文献２） Conventionally, as a means for detecting an occupant in a vehicle, an infrared sensor is scanned to acquire a temperature distribution. (Patent Document 1)
In addition, a device control system that measures metabolic rate and uses it to correct thermal sensation has been performed. (Patent Document 2)

特許第４０６２１２４号公報Japanese Patent No. 40622124 特開２０１３−２０４９６６号公報JP2013-204966A

しかしながら、上記従来の空調制御装置では同じ環境条件であっても人の代謝量の違いによって温冷感が異なるため、温冷感を正確に推定することができないという課題があった。   However, the above-described conventional air conditioning control device has a problem in that the thermal sensation cannot be accurately estimated because the thermal sensation varies depending on the difference in human metabolism even under the same environmental conditions.

本発明は、上記課題を解決し、人の代謝量に応じた空調の制御を行うことができる空調制御装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an air-conditioning control device capable of controlling air-conditioning according to a person's metabolic rate.

上記課題を解決するために本開示は、赤外線センサと、赤外線センサで取得した画像を処理し、人を検出する画像処理部と、人の代謝量を推定する代謝量推定部と、代謝量に応じて空調機器を制御する機器制御部とを有した構成とした。   In order to solve the above problems, the present disclosure provides an infrared sensor, an image processing unit that processes an image acquired by the infrared sensor and detects a person, a metabolic rate estimation unit that estimates a human metabolic rate, and a metabolic rate. Accordingly, the apparatus has a device control unit that controls the air conditioner.

本開示の空調制御装置は、人の代謝量に応じた空調機器の制御を行うため、高精度な温冷感推定を行うことができる。   Since the air conditioning control device of the present disclosure controls the air conditioning equipment according to the amount of human metabolism, it can perform a highly accurate thermal sensation estimation.

実施の形態１の空調制御装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the air-conditioning control apparatus of Embodiment 1. 同空調制御装置を搭載した車両を示す図A diagram showing a vehicle equipped with the air conditioning control device 同空調制御装置の走査を示す図The figure which shows the scan of the same air conditioning control device

（実施の形態１）
以下に、実施の形態１における空調制御装置１について図面を用いながら説明する。 (Embodiment 1)
Below, the air-conditioning control apparatus 1 in Embodiment 1 is demonstrated, using drawing.

図１は実施の形態１の空調制御装置１の構成を示すブロック図である。図２は空調制御装置１が搭載される車両９を示した図である。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an air conditioning control device 1 according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a vehicle 9 on which the air conditioning control device 1 is mounted.

実施の形態１の空調制御装置１は、被検出体である人２の温度を検出する赤外線センサ３と、赤外線センサ３の出力から熱画像データを生成するフレームメモリ４と、フレームメモリ４で生成された熱画像を処理する演算処理部５と、空調機器６を制御する機器制御
部７を有している。赤外線センサ３は走査部８と接続され、車両９の天井に取り付けられている。赤外線センサ３は人２の全身を検出できる位置であれば天井でなく、例えば、ピラーや車両の前方のダッシュボード等でも良い。また、空調制御装置１が設けられた車両９の座席１０には重量センサ１１が設けられている。 The air-conditioning control apparatus 1 according to the first embodiment is generated by an infrared sensor 3 that detects the temperature of a person 2 that is a detection target, a frame memory 4 that generates thermal image data from the output of the infrared sensor 3, and a frame memory 4. A processing unit 5 for processing the thermal image and a device control unit 7 for controlling the air conditioner 6. The infrared sensor 3 is connected to the scanning unit 8 and attached to the ceiling of the vehicle 9. The infrared sensor 3 may be a pillar or a dashboard in front of the vehicle, for example, as long as the infrared sensor 3 can detect the whole body of the person 2. A weight sensor 11 is provided in the seat 10 of the vehicle 9 provided with the air conditioning control device 1.

図２に赤外線センサ３の走査を表す図を示す。赤外線センサ３は、感温部が埋設された熱型赤外線検出器を有しており、感温部には被検出体から放射された赤外線による熱エネルギーを電気エネルギーに変換するサーモパイルにより構成される熱電変換部が用いられている。また、赤外線センサ３は、感温部および感温部の出力電圧を取り出すためのＭＯＳトランジスタを有したａ×ｂ個の画素部（非接触赤外線検知素子）が、半導体基板の一表面側においてａ行ｂ列の２次元アレイ状に配置されており、実施の形態１では画素部は８×８に構成されている。赤外線センサ３でなくても、温度分布を取得できるセンサであれば用いることが出来るが、赤外線センサ３を用いることによって、安価で、かつ、高精度な温度センサを実現することができる。赤外線センサ３は、赤外線センサ３の走査方向に対して画素部の配列方向Ｌが傾くように配置されている。このように配置することにより、赤外線センサ３により取得される熱画像の解像度を向上させることができる。   FIG. 2 shows a diagram representing scanning of the infrared sensor 3. The infrared sensor 3 has a thermal infrared detector in which a temperature sensing unit is embedded, and the temperature sensing unit is configured by a thermopile that converts thermal energy generated by infrared rays emitted from a detection object into electrical energy. A thermoelectric converter is used. The infrared sensor 3 includes an a × b pixel unit (non-contact infrared detecting element) having a MOS transistor for taking out the temperature sensing part and the output voltage of the temperature sensing part on one surface side of the semiconductor substrate. They are arranged in a two-dimensional array of rows and columns, and in the first embodiment, the pixel portion is configured to be 8 × 8. Even if it is not the infrared sensor 3, it can be used as long as it is a sensor capable of acquiring a temperature distribution. However, by using the infrared sensor 3, an inexpensive and highly accurate temperature sensor can be realized. The infrared sensor 3 is arranged such that the arrangement direction L of the pixel portions is inclined with respect to the scanning direction of the infrared sensor 3. By arranging in this way, the resolution of the thermal image acquired by the infrared sensor 3 can be improved.

走査部８は、赤外線センサ３を走査するモータと、モータを制御するドライバで構成されており、回転軸１２の周りを一定の時間毎に所定の角度ずつ赤外線センサ３を回転させ、予め決められた範囲全面が赤外線センサ３の検出領域に入るまで走査される。走査が完了すると、フレームメモリ４によって赤外線センサ３の出力から高解像度の熱画像が生成される。空調制御装置１の使用条件によって、赤外線センサ３を一往復させてからより高解像度の熱画像を生成するようにしても良い。また、実施の形態１の空調制御装置１は、赤外線センサ３で得られた熱画像を複数用いてフレームメモリ４で超解像処理することで高解像度の熱画像を得ているが、この処理を赤外線センサ３で行うようにしても良い。   The scanning unit 8 includes a motor that scans the infrared sensor 3 and a driver that controls the motor. The scanning unit 8 rotates the infrared sensor 3 around the rotating shaft 12 by a predetermined angle every predetermined time, and is determined in advance. The entire area is scanned until it enters the detection area of the infrared sensor 3. When the scanning is completed, a high-resolution thermal image is generated from the output of the infrared sensor 3 by the frame memory 4. Depending on the use conditions of the air-conditioning control device 1, a thermal image with higher resolution may be generated after the infrared sensor 3 is reciprocated once. The air-conditioning control apparatus 1 according to the first embodiment obtains a high-resolution thermal image by performing super-resolution processing using the frame memory 4 using a plurality of thermal images obtained by the infrared sensor 3. May be performed by the infrared sensor 3.

フレームメモリ４には、作成された二次元の熱画像データが記憶される。フレームメモリ４は、半導体メモリなど、一般的な記憶機能を有するものであれば特に限定されるものではない。また、フレームメモリ４は、空調制御装置１の内部に設けられているが、空調制御装置１の外部に外付けする構成にすることもできる。   The frame memory 4 stores the created two-dimensional thermal image data. The frame memory 4 is not particularly limited as long as it has a general storage function such as a semiconductor memory. Further, although the frame memory 4 is provided inside the air conditioning control device 1, it can be configured to be externally attached to the outside of the air conditioning control device 1.

演算処理部５は、フレームメモリ４に記憶されている二次元の熱画像データを取得し、演算処理を行う。演算処理部５は、マイコン等、演算機能を有するものなら特に限定されるものではない。   The arithmetic processing unit 5 acquires two-dimensional thermal image data stored in the frame memory 4 and performs arithmetic processing. The arithmetic processing unit 5 is not particularly limited as long as it has an arithmetic function such as a microcomputer.

演算処理部５内では、画像処理部１３が、フレームメモリ４に記憶された熱画像データに基づいて、人２の位置や着衣量、室内の温度分布などを検出する画像処理を行う。画像処理部１３は、人２の位置、人２の手や顔の温度、壁の温度などの情報を代謝量推定部１４と機器制御部７に出力する。   In the arithmetic processing unit 5, the image processing unit 13 performs image processing for detecting the position of the person 2, the amount of clothes, the indoor temperature distribution, and the like based on the thermal image data stored in the frame memory 4. The image processing unit 13 outputs information such as the position of the person 2, the temperature of the hand or face of the person 2, and the temperature of the wall to the metabolic rate estimation unit 14 and the device control unit 7.

代謝量推定部１４は、画像処理部１３から出力された情報に基づいて人２の代謝量を推定する。代謝量推定部１４は、人２の代謝量に関する情報を機器制御部７に出力する。   The metabolic rate estimation unit 14 estimates the metabolic rate of the person 2 based on the information output from the image processing unit 13. The metabolic rate estimation unit 14 outputs information related to the metabolic rate of the person 2 to the device control unit 7.

機器制御部７は、画像処理部１３から出力された情報に基づいて、コンプレッサー１５、ファン１７、ルーバー１６を制御（室温制御、風量制御、および風向制御）するための制御情報を算出する。機器制御部７が算出する制御情報は、例えば、ファン１７であればその回転数であり、ルーバー１６であれば傾ける角度である。なお、機器制御部７の制御対象はコンプレッサー１５、ファン１７、ルーバー１６に限定されない。   The device control unit 7 calculates control information for controlling the compressor 15, the fan 17, and the louver 16 (room temperature control, air volume control, and air direction control) based on the information output from the image processing unit 13. The control information calculated by the device control unit 7 is, for example, the rotational speed of the fan 17 and the tilt angle of the louver 16. Note that the control target of the device control unit 7 is not limited to the compressor 15, the fan 17, and the louver 16.

次に、空調制御装置１の人２の代謝量の推定の仕方と空調の制御について説明する。   Next, how to estimate the metabolic rate of the person 2 in the air conditioning control device 1 and control of the air conditioning will be described.

代謝量推定部１４は、画像処理部１３から出力された熱画像から人２の顔を推定する。人２の顔の熱画像から額の温度と頬の温度を取得し、額の温度と頬の温度を比較し、人２の肥満度を推定する。額は脂肪がつき難く、頬は脂肪がつき易いため、痩せ型の人の場合、頬に脂肪があまりついていないため、額の温度と頬の温度は近くなる。一方、脂肪の多い人は、頬に脂肪が多くついているため、額の温度と頬の温度の差が痩せ型の人に比べて大きくなる。代謝量推定部１４には、額の温度と頬の温度の温度差と代謝量との関係のデータが予め記録してあり、このデータと比較することで人２の代謝量を推定することができる。同じ体格、同じ体重でも脂肪のつき方によって代謝量が異なるが、空調制御装置１は熱画像から人２の肥満度を推定し、これを基に代謝量を推定することで精度良く代謝量を推定することができる。また、赤外線センサ３で得られた熱画像を用いているため、非接触で人２の代謝量を推定することができ、人２の邪魔にならないで代謝量を推定することができる。このため、人２を不快にさせることがない。   The metabolic rate estimation unit 14 estimates the face of the person 2 from the thermal image output from the image processing unit 13. The forehead temperature and the cheek temperature are acquired from the thermal image of the face of the person 2, and the forehead degree of the person 2 is estimated by comparing the forehead temperature and the cheek temperature. Since the forehead is hard to get fat and the cheeks are easy to get fat, in the case of a lean person, the fat on the cheek is not very fat, so the temperature of the forehead and the temperature of the cheek are close. On the other hand, since a person with a lot of fat has a lot of fat on the cheek, the difference between the temperature of the forehead and the temperature of the cheek becomes larger than that of a thin person. In the metabolic rate estimation unit 14, data on the relationship between the temperature difference between the forehead temperature and the cheek temperature and the metabolic rate is recorded in advance, and by comparing with this data, the metabolic rate of the person 2 can be estimated. it can. Although the metabolic rate varies depending on how fat is attached even if the same physique and the same body weight, the air conditioning control device 1 estimates the obesity level of the person 2 from the thermal image and estimates the metabolic rate based on this to accurately determine the metabolic rate. Can be estimated. Further, since the thermal image obtained by the infrared sensor 3 is used, the metabolic amount of the person 2 can be estimated without contact, and the metabolic amount can be estimated without disturbing the person 2. For this reason, the person 2 is not made uncomfortable.

また、代謝量推定部１４は熱画像の人２の顔の位置、体の大きさを用いて、人２の体格を推定する。人２の肥満度と体格に応じて代謝量を推定することによって、より精度良く温冷感をすいている事ができる。   Further, the metabolic rate estimation unit 14 estimates the physique of the person 2 using the position of the face of the person 2 and the size of the body in the thermal image. By estimating the amount of metabolism according to the degree of obesity and the physique of the person 2, the feeling of warmth and coldness can be rinsed more accurately.

また、空調制御装置１は重量センサ１１が座席１０の下に配置してあり、座席１０に座っている人２の重量を検出することができる。代謝量推定部１４は、重量センサ１１で得られた人２の重量と熱画像から推定された人２の体格を用いることで人２の密度を算出する。脂肪よりも筋肉の方が重いため、筋肉量の多い人ほど密度が高くなる。このため、密度が低い人ほど肥満度が高いと推定し、密度が高い人ほど肥満度が低いと推定する。これにより、より精度良く人２の代謝量を推定することができる。   In the air conditioning control device 1, the weight sensor 11 is disposed below the seat 10, and can detect the weight of the person 2 sitting on the seat 10. The metabolic rate estimation unit 14 calculates the density of the person 2 by using the weight of the person 2 obtained by the weight sensor 11 and the physique of the person 2 estimated from the thermal image. Since muscles are heavier than fat, the higher the muscle mass, the higher the density. For this reason, it is estimated that the lower the density, the higher the obesity level, and the higher the density, the lower the obesity level. Thereby, the metabolic rate of the person 2 can be estimated more accurately.

また、代謝量推定部１４は、空調機器６を人２が操作した履歴から人２の代謝量を推定する。代謝量が高い人２ほど、空調機器６の温度を下げる、または、空調機器６の冷房を強くするといった操作を行う。これを学習し、操作履歴と肥満度から代謝量を推定することで、より高精度な代謝量の推定をすることができる。また、操作履歴を用いて代謝量を推定することにより、人２が肥満度の推定が困難なゆったりとした服を着ている場合でも高精度な代謝量の推定をすることができる。なお、単に空調機器６の操作履歴を学習し、人２の区別なく車両９に乗っている人２全員の代謝量に一律に補正をかけるようにしても良いし、例えば、ボタンを設けるなどして誰が操作をしたかわかるようにして、操作した人２毎に空調機器６の操作履歴を学習させても良い。個別に操作履歴を学習することで人２毎に代謝量の補正をすることができるので車両９の乗員全員の快適性を向上させることができる。   Further, the metabolic rate estimation unit 14 estimates the metabolic rate of the person 2 from the history of operating the air conditioner 6 by the person 2. A person 2 having a higher metabolic rate performs an operation such as lowering the temperature of the air conditioner 6 or increasing the cooling of the air conditioner 6. By learning this and estimating the metabolic rate from the operation history and the degree of obesity, it is possible to estimate the metabolic rate with higher accuracy. In addition, by estimating the metabolic rate using the operation history, it is possible to estimate the metabolic rate with high accuracy even when the person 2 is wearing loose clothes in which it is difficult to estimate the degree of obesity. It is also possible to simply learn the operation history of the air conditioner 6 and uniformly correct the metabolic rate of all the people 2 on the vehicle 9 without distinguishing between the people 2, for example, by providing a button. Thus, the operation history of the air conditioner 6 may be learned for each person 2 who operates the system so that the person who performed the operation can be known. Since the metabolic rate can be corrected for each person 2 by learning the operation history individually, the comfort of all passengers of the vehicle 9 can be improved.

次に、画像処理部１３と代謝量推定部１４の出力を用いて、機器制御部７で人２の温冷感を推定する。機器制御部７は、画像処理部１３の出力から人２と背景とを検出し、予め設定されている閾値と比較することによって人２の温冷感を推定する。温冷感は人２が暑いと感じているか寒いと感じているかを表しており、「暑い」、「非常に暑い」、「寒い」、「非常に寒い」、「ちょうど良い」等のように、人２の感じ方に応じて温冷感の段階が設定されている。機器制御部７は、温冷感の推定結果に応じて空調機器６を制御する。温冷感の推定結果が「暑い」であった場合、制御部は冷房の設定温度を下げる、または、風量を強くする等の制御をする。一方で、温冷感の推定結果が「寒い」であった場合、機器制御部７は暖房の設定温度を上げる、または、風量を強くする等の制御をする。人２の温冷感が「ちょうど良い」になったら、「ちょうど良い」を維持できるように空調機器６を制御する。人２が複数人いる場合、全員の温冷感の平均値に合わせて空調機器６を制御しても良いし、送風口から出る風を個別制御して個人の温冷感にあわせた空調の制御をしても良い。個人毎に空調を制御すればより快適性を向上させることができる。   Next, the device control unit 7 estimates the thermal sensation of the person 2 using the outputs of the image processing unit 13 and the metabolic rate estimation unit 14. The device control unit 7 detects the person 2 and the background from the output of the image processing unit 13 and estimates the thermal sensation of the person 2 by comparing with a preset threshold value. The thermal sensation indicates whether person 2 feels hot or cold, such as “hot”, “very hot”, “cold”, “very cold”, “just good”, etc. Depending on how the person 2 feels, the stage of thermal sensation is set. The device control unit 7 controls the air conditioning device 6 according to the estimation result of the thermal sensation. When the estimation result of the thermal sensation is “hot”, the control unit performs control such as lowering the set temperature of the cooling or increasing the air volume. On the other hand, when the estimation result of the thermal sensation is “cold”, the device control unit 7 performs control such as increasing the set temperature of heating or increasing the air volume. When the thermal sensation of the person 2 becomes “just right”, the air conditioner 6 is controlled so as to maintain “just right”. When there are two or more people 2, the air conditioning device 6 may be controlled according to the average value of the thermal sensation of all members, or the air emitted from the air outlet is individually controlled to match the individual thermal sensation. You may control it. If air conditioning is controlled for each individual, comfort can be improved.

本発明は、人の代謝量に応じた高精度な温冷感を推定し、人の快適性を向上させることができるため、空調制御等に有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for air conditioning control and the like because it can estimate a high-precision thermal sensation according to the amount of human metabolism and improve human comfort.

１ 空調制御装置
２ 人
３ 赤外線センサ
４ フレームメモリ
５ 演算処理部
６ 空調機器
７ 機器制御部
８ 走査部
９ 車両
１０ 座席
１１ 重量センサ
１２ 回転軸
１３ 画像処理部
１４ 代謝量推定部
１５ コンプレッサー
１６ ルーバー
１７ ファン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air-conditioning control apparatus 2 Person 3 Infrared sensor 4 Frame memory 5 Arithmetic processing part 6 Air-conditioning equipment 7 Equipment control part 8 Scanning part 9 Vehicle 10 Seat 11 Weight sensor 12 Rotating shaft 13 Image processing part 14 Metabolite estimation part 15 Compressor 16 Louver 17 fan

Claims (7)

空調機器を制御する空調制御装置であって、
赤外線センサと、
前記赤外線センサで取得した画像を処理し、人を検出する画像処理部と、
前記画像の前記人の額の温度と頬の温度から前記人の代謝量を推定する代謝量推定部と、前記代謝量に応じて前記空調機器を制御する機器制御部とを有した空調制御装置。 An air conditioning control device for controlling air conditioning equipment,
An infrared sensor;
An image processing unit that processes an image acquired by the infrared sensor and detects a person;
An air conditioning control apparatus comprising: a metabolic rate estimating unit that estimates the metabolic rate of the person from the temperature of the person's forehead and the temperature of the cheek of the image; and a device control unit that controls the air conditioning equipment according to the metabolic rate . 前記代謝量推定部は、
前記額の温度と前記頬の温度から前記人の肥満度を推定する請求項１に記載の空調制御装置。 The metabolic rate estimator is
The air conditioning control device according to claim 1, wherein the person's obesity level is estimated from the forehead temperature and the cheek temperature. 前記画像処理部は、前記画像から前記人の体格を検出し、
前記代謝量推定部は、前記体格の検出結果から前記人の代謝量を推定する請求項１または２に記載の空調制御機器。 The image processing unit detects the physique of the person from the image,
The air conditioning control device according to claim 1 or 2, wherein the metabolic rate estimation unit estimates the metabolic rate of the person from the detection result of the physique. 前記画像処理部は、前記画像から前記人の顔の温度分布を検出し、
前記代謝量推定部は、前記温度分布の額の温度と頬の温度から前記人の代謝量を推定する請求項１から３のいずれかに記載の空調制御機器。 The image processing unit detects a temperature distribution of the human face from the image,
The air conditioning control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the metabolic rate estimation unit estimates the metabolic rate of the person based on a forehead temperature and a cheek temperature of the temperature distribution. 重量センサをさらに備え、
前記代謝量推定部は、前記重量センサの検出結果から前記人の代謝量を推定する請求項１から請求項４のいずれかに記載の空調制御機器。 A weight sensor,
The air conditioning control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the metabolic rate estimation unit estimates the metabolic rate of the person from a detection result of the weight sensor. 前記画像処理部は、前記画像から前記人の体格を検出し、
前記代謝量推定部は、前記重量センサの検出結果とから前記人の密度を算出し、
前記密度が高い場合、代謝量を増加補正する請求項５に記載の空調制御機器。 The image processing unit detects the physique of the person from the image,
The metabolic rate estimating unit calculates the density of the person from the detection result of the weight sensor,
The air conditioning control device according to claim 5, wherein when the density is high, the metabolic rate is increased and corrected. 前記代謝量推定部は、前記人の空調機器の操作履歴から前記人の代謝量を推定する請求項１に記載の空調制御機器。 The air conditioning control device according to claim 1, wherein the metabolic rate estimating unit estimates the metabolic rate of the person from an operation history of the air conditioning device of the person.
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