JP5357585B2

JP5357585B2 - 負荷制御システム

Info

Publication number: JP5357585B2
Application number: JP2009063343A
Authority: JP
Inventors: 昌史村上; 真明寺野; 好孝加藤; 英紀田中
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-03-16
Also published as: JP2010218845A

Description

本発明は、負荷制御システムに関するものである。

この種の負荷制御システムとして、トイレに設置されてトイレ内の照明環境を制御する照明器具を、トイレ内の人の存否に応じて点灯／消灯させる照明制御システムが従来提案されていた（例えば特許文献１参照）。

このような照明制御システムでは、人体から放射される熱線を検出することによって検知エリアにおける人の存否を検出する焦電型の赤外線検出素子からなる人体検知センサをトイレに設置し、人体検知センサからの検知入力に応じて点灯制御部が照明器具の点灯／消灯を制御しており、人体検知センサが人を検知すると、点灯制御部が照明器具を点灯させ、人体検知センサが人を検知しなくなってから所定の点灯保持時間（動作保持時間）が経過すると、点灯制御部が照明器具を消灯させている。而して、人体検知センサによって人が検知されない場合は、点灯制御部によって照明器具が消灯されるから、照明が不要な場合には照明器具を消灯させることで、省電力を図ることができる。また、点灯保持時間が経過するまでの間に人体検知センサが再び人を検知すると、点灯制御部は照明器具の点灯時間を点灯保持時間だけ延長させているので、在室中に照明器具が消灯してしまうのを防止することができる。

ところで、上述の照明制御システムは、トイレに設置された照明器具の点灯／消灯を人の存否に応じて制御するものであるが、建物全体で電力消費量を更に低減するために、例えば大学施設では学生が使用する研究室に人体検知センサを設置し、人体検知センサの検知結果に応じて、制御対象の部屋に設置された照明器具の点灯／消灯を制御することが考えられている。

なお特許文献１に記載された照明制御システムは、窓が少ないトイレの照明器具を制御対象としているため、人体検知センサが人を検知すると照明器具を点灯させているが、学生室などの居室の照明器具を制御対象とする場合、室内が十分明るければ照明器具を点灯させる必要がないので、人が操作スイッチを用いて点灯操作を行うことで点灯制御部が照明器具を点灯させるようにし、人体検知センサが人を検知しなくなってから点灯保持時間が経過すると、点灯制御部が照明器具を消灯させることで、照明器具の消し忘れを防止するようになっている。

特開２００１−１５５８７１号公報

上述の照明制御システムでは、点灯中に人体検知センサが人を検知しなくなってから所定の点灯保持時間が経過すると、点灯制御部が照明器具を自動的に消灯させることで、省エネルギを図っている。

ここで、点灯保持時間を短めに設定すると、不在になってから短時間で消灯するため、省電力の効果が高いが、人数や人の出入りが多い空間では短期間の不在状態が多く発生すると考えられる。このような短期不在の継続時間よりも点灯保持時間が短い時間に設定されると、短期間の不在によって照明器具が消灯されてしまい、その後ユーザが戻ってくる度にユーザが照明器具の点灯操作を行わねばならないから、利便性が悪く、ユーザの満足度が悪化するという問題があった。

一方、上述のような短期不在の継続時間より点灯保持時間を長めに設定すると、短期間の不在で照明器具が消灯される可能性を低減でき、ユーザの満足度は向上するものの、不在になってから消灯するまでの時間が長くなるため、省電力の効果が低下するという問題があった。

したがって、点灯保持時間は、短期不在の継続時間よりは長い時間であって、省電力の効果が得られるようにできるだけ短い時間に設定するのが好ましいが、制御対象の部屋の用途によって、部屋を利用する人数や出入りの頻度が異なるため、制御対象の部屋を一時的に不在にする一時不在時間も異なるものと予想される。例えば人数や人の移動が少なく、その場所で長時間作業に従事するような作業空間では短期間の不在状態が発生する頻度は低下し、人数や人の移動が多い空間（作業空間も含めた混合空間）では短期間の滞在が多くなる傾向があるため、制御対象の空間（部屋やエリア）の用途に応じて、ユーザの利便性を確保しつつ、省エネルギを実現できるような動作保持時間を設定するのが難しいという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、ユーザの利便性を確保しつつ、省エネルギを実現可能な動作保持時間を設定できる負荷制御システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、制御対象空間の環境を制御する環境制御機器と、制御対象空間において人の存在を検知する人体検知部と、環境制御機器の動作保持時間を設定する動作保持時間設定部と、環境制御機器の動作中に人体検知部の非検知状態が動作保持時間以上継続すると環境制御機器を停止させる機器制御部とを備え、動作保持時間設定部は、人体検知部が人を検知しない不在状態が継続する連続不在時間を収集する連続不在時間収集手段と、連続不在時間収集手段の収集データをもとに、連続不在時間を所定の時間単位で区分した階級毎に不在状態の頻度を集計する不在頻度集計手段と、階級間での頻度の変化率が所定の境界値を下回るときの階級付近の連続不在時間を特徴点として抽出する特徴点抽出手段と、特徴点抽出手段が抽出した連続不在時間をモニタに表示させることによって、連続不在時間をユーザに対して提示する提示手段と、ユーザが入力手段を用いて入力した時間を動作保持時間として設定する時間設定手段とを備えたことを特徴とする。ここで、人数が相対的に多い場所や人の出入りが相対的に多い場所では、人数が相対的に少ない場所や出入りが相対的に少ない場所に比べて、短期間の不在状態が多く発生する傾向があることから、長期間の不在に比べて短期間の不在の方が発生頻度が多く、したがって各階級の頻度は連続不在時間が長くなるにつれて減少する傾向を示すので、特徴点抽出手段では、階級間での頻度の変化率の大きさ（絶対値）が所定の境界値を下回るときの連続不在時間を特徴点として抽出しており、特徴点よりも連続不在時間が長い不在状態の発生頻度は、特徴点よりも連続不在時間が短い不在状態の発生頻度に比べて十分小さいと考えられる。

請求項２の発明は、制御対象空間の環境を制御する環境制御機器と、制御対象空間において人の存在を検知する人体検知部と、環境制御機器の動作保持時間を設定する動作保持時間設定部と、環境制御機器の動作中に人体検知部の非検知状態が動作保持時間以上継続すると環境制御機器を停止させる機器制御部とを備え、動作保持時間設定部は、人体検知部が人を検知しない不在状態が継続する連続不在時間を収集する連続不在時間収集手段と、連続不在時間収集手段の収集データをもとに、連続不在時間を所定の時間単位で区分した階級毎に不在状態の頻度を集計する不在頻度集計手段と、階級間での頻度の変化率が所定の境界値を下回るときの階級付近の連続不在時間を特徴点として抽出する特徴点抽出手段と、特徴点抽出手段によって抽出された連続不在時間に基づいて動作保持時間を設定する時間設定手段とを備えたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、時間設定手段は、特徴点抽出手段が抽出した連続不在時間よりも長い時間に動作保持時間を設定することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１つの発明において、不在頻度集計手段は、頻度分布が異なる傾向を示す複数の時間帯について階級毎に不在状態の頻度を集計し、特徴点抽出手段は、各時間帯毎に不在頻度集計手段の集計結果から特徴点を抽出することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、複数の時間帯とは昼間の時間帯と夜間の時間帯であることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項２又は３の発明において、不在頻度集計手段は、昼間の時間帯と夜間の時間帯で階級毎に不在状態の頻度をそれぞれ集計し、特徴点抽出手段は、各時間帯毎に不在頻度集計手段の集計結果からそれぞれ特徴点を抽出し、時間設定手段は、昼間の時間帯と夜間の時間帯とでそれぞれ抽出された特徴点の連続不在時間をもとに、昼間の時間帯に比べて夜間の時間帯の方が動作保持時間が長くなるように各時間帯での動作保持時間を設定することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れか１つの発明において、機器制御部は、夜間の時間帯において、人体検知部が人を検知すると環境制御機器を動作させることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、人数が相対的に多い場所や人の出入りが相対的に多い場所では、人数が相対的に少ない場所や出入りが相対的に少ない場所に比べて、短期間の不在状態が多く発生する傾向があることに着目し、階級間での頻度の変化率が所定の境界値を下回るときの階級付近の連続不在時間を特徴点として抽出し、抽出された連続不在時間を提示手段に提示させているので、提示された連続不在時間に基づいてユーザは動作保持時間を設定することができる。ここで、特徴点よりも連続不在時間が長い不在状態の発生頻度は、特徴点よりも連続不在時間が短い不在状態の発生頻度に比べて十分小さいと考えられるので、ユーザが入力手段を用い特徴点に基づいて動作保持時間を設定すれば、発生頻度が高い短期間の不在によって環境制御機器が停止されるのを防止しつつ、不在になってから停止されるまでの時間を短くして省電力を図ることができるという効果がある。

請求項２の発明によれば、人数が相対的に多い場所や人の出入りが相対的に多い場所では、人数が相対的に少ない場所や出入りが相対的に少ない場所に比べて、短期間の不在状態が多く発生する傾向があることに着目し、階級間での頻度の変化率が所定の境界値を下回るときの階級付近の連続不在時間を特徴点として抽出し、抽出された連続不在時間に基づいて動作保持時間を設定している。ここで、特徴点よりも連続不在時間が長い不在状態の発生頻度は、特徴点よりも連続不在時間が短い不在状態の発生頻度に比べて十分小さいと考えられるので、時間設定手段が特徴点に基づいて動作保持時間を設定することによって、制御対象空間にいる人の数や出入りに応じて動作保持時間を設定することができ、発生頻度の高い短期間の不在によって環境制御機器が停止されるのを防止しつつ、不在になってから停止されるまでの時間を短くして省電力を図ることができるという効果がある。

請求項３の発明によれば、動作保持時間を特徴点の連続不在時間に比べて長めに設定することによって、特徴点の連続不在時間よりも短時間の不在によって、環境制御機器が停止されるのを防止することができる。

請求項４の発明によれば、時間帯によって制御対象空間の使用状況が異なる場合でも、頻度分布が異なる傾向を示す時間帯毎に特徴点を抽出しているので、各時間帯の使用状況に合わせた動作保持時間を設定することができる。

請求項５の発明によれば、昼間と夜間とでは制御対象空間にいる人の数や出入りが大きく異なると予想されるが、昼間の時間帯と夜間の時間帯とでそれぞれ特徴点を抽出しているので、昼間の時間帯と夜間の時間帯でそれぞれの使用状況に合わせた動作保持時間を設定することができる。

請求項６の発明によれば、昼間と夜間とでは制御対象空間にいる人の数や出入りが大きく異なり、夜間の方が人数も出入りも少なくなると予想されるが、昼間の時間帯と夜間の時間帯とでそれぞれ特徴点を抽出し、昼間の時間帯に比べて夜間の時間帯の方が動作保持時間が長くなるように各時間帯での動作保持時間を設定しているので、昼間の時間帯と夜間の時間帯でそれぞれの使用状況に合わせた動作保持時間を設定することができる。

ところで、人体検知部が焦電式の赤外線検出素子で構成される場合、人の動きがなければ、検知エリアに人がいたとしても、人の存在を検出できずに、機器制御部が環境制御機器を消灯させてしまう可能性があるが、請求項７の発明によれば、人体検知センサが人を検知すると環境制御機器を動作させているので、制御対象空間にいる人物が人体検知部に検知されるような動きをしたり、人体検知部の検知エリアに移動することによって、環境制御機器を再び動作させることができ、環境制御機器を再び動作させるためのスイッチ操作を不要にできる。

本実施形態の概略的なブロック図である。同上のシステム構成図である。同上により連続不在時間の頻度分布を作成するフローチャートである。（ａ）は連続不在時間の頻度分布を求めた結果のグラフ、（ｂ）（ｃ）は特徴点の抽出方法を説明するグラフである。同上により点灯保持時間を決定するフローチャートである。（ａ）〜（ｃ）は連続不在時間の頻度分布を求めた結果のグラフである。

以下では本発明を、環境制御機器として制御対象空間の照明環境を制御する照明器具を備え、人体検知部の検知結果に応じて照明器具の点灯／消灯を制御する照明システムに適用した実施形態について説明を行う。

（実施形態１）
本実施形態の照明制御システムは、制御対象空間（部屋或いは制御エリア）に人がいなくなるとこの制御対象空間を照明する照明器具の消灯制御を行うシステムであり、図１のシステム構成図に示すように、制御対象空間の照明環境を制御する環境制御機器としての照明器具１と、照明器具１の点灯操作を行うための操作スイッチ２と、制御対象空間において人の存在を検知する人体検知センサ（人体検知部）３と、照明器具１の動作保持時間（以下、点灯保持時間と言う）を設定するために用いられる設定装置（動作保持時間設定部）４と、照明器具１の点灯中（動作中）に人体検知センサ３の非検知状態が点灯保持時間以上継続すると照明器具１を消灯（停止）させる照明制御装置（機器制御部）５とを主要な構成として備え、照明制御装置５は制御線Ｌ１を介して照明器具１、操作スイッチ２および人体検知センサ３に接続されるとともに、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のようなネットワークを介して設定装置４に接続されている。

照明器具１は、制御対象空間を照明するための光源を備え、制御線Ｌ１を介して入力される制御信号に応じて光源を点灯又は消灯させている。

人体検知センサ３は、人体から放射される熱線を検出することによって、検知エリアにおける人の存在を検出する焦電型の赤外線検出素子を備え、照明器具１の照明エリア（制御対象空間）内に設定した検出エリアにおいて人の存在を検知すると、人体検知信号を照明制御装置５に出力する。

照明制御装置５は、全体的な制御を行うＣＰＵ５０と、制御線Ｌ１を介して照明器具１、操作スイッチ２および人体検知センサ３との間で例えば時分割多重伝送により伝送信号を送受信する第１の通信部５１と、伝送線Ｌ２を介して設定装置４との間で通信を行う第２の通信部５２とを備え、操作スイッチ２からの操作入力や人体検知センサ３からの検知入力に応じて照明器具１を点灯又は消灯させている。

ここで、ユーザが操作スイッチ２を用いて照明のオン操作を行うと、操作スイッチ２から制御線Ｌ１を介して照明制御装置５へ操作信号が送信され、照明制御装置５では第１の通信部５１が操作信号を受信すると、ＣＰＵ５０が操作スイッチ２の操作信号に基づいて照明を点灯させる点灯制御信号を第１の通信部５１から照明器具１へ送信させ、照明器具１を点灯させる。

またＣＰＵ５０はタイマ設定部５３と不在判定部５４と停止制御部５５とを備え、タイマ設定部５３は、第２の通信部５２が設定装置４から送信された点灯保持時間の設定情報を受信すると、受信した設定情報に基づいて不在判定部５４に点灯保持時間を設定する。不在判定部５４は人体検知センサ３からの入力を監視しており、人体検知センサ３からの人体検知信号が第１の通信部５１に入力されない状態を、制御対象空間に人が存在しない不在状態と判断する。そして、不在判定部５４は、人体検知センサ３からの人体検知信号が第１の通信部５１に入力されない状態が点灯保持時間以上継続すると、すなわち不在状態が点灯保持時間以上継続すると、停止制御部５５に停止命令を出力する。停止制御部５５は、不在判定部５４から停止命令を受け取ると、第１の通信部５１から照明器具１へ消灯制御信号を送信させ、照明器具１を消灯させている。また不在判定部５４は、人体検知センサ３の非検知状態から不在状態を判定すると、不在状態が継続する連続不在時間の情報を第２の通信部５２から設定装置４へ送信させており、設定装置４に連続不在時間の情報を蓄積させている。尚、タイマ設定部５３と不在判定部５４と停止制御部５５とはＣＰＵ５０の演算機能によって実現されている。

設定装置４は、人体検知センサ３の検知状況に応じて照明器具１の点灯保持時間を設定するための設定プログラムがインストールされたパーソナルコンピュータからなり、全体的な制御を行うＣＰＵ４０と、伝送線Ｌ２を介して照明制御装置５との間で通信を行う通信部４１と、人体検知センサ３の検知結果を記憶するデータ記憶部４２と、例えばキーボードやマウスからなる入力部４６と、例えば液晶ディスプレイからなるモニタ４７とを備える。またＣＰＵ４０は、照明制御装置５から送信された連続不在時間の情報を通信部４１が受信すると、受信した連続不在時間の情報をデータ記憶部４２に記憶させるデータ収集部４３と、データ記憶部４２に記憶された連続不在時間の情報を解析するデータ解析部４４と、データ解析部４４の解析結果に基づいて点灯保持時間を決定し、点灯保持時間の設定情報を通信部４１から照明制御装置５に送信させるタイマ決定部４５とを備えている。ここにおいて、データ収集部４３とデータ解析部４４とタイマ決定部４５とはＣＰＵ４０の演算機能によって実現されている。

この照明制御システムでは、ユーザが操作スイッチ２を用いてオン操作を行うと、照明制御装置５が操作スイッチ２からの操作入力に応じて照明器具１を点灯させるとともに、照明器具１の点灯中に不在状態が点灯保持時間以上継続すると、照明器具１を消灯させている。したがって、照明器具１を消し忘れて帰宅した場合や、点灯保持時間以上の長期間に亘って制御対象空間を不在にする場合にも、照明器具１を自動的に消灯させることによって省電力を図ることができる。また連続不在時間が点灯保持時間よりも短い場合は、点灯保持時間が経過する前にユーザが制御対象空間に戻れば照明器具１は消灯されないので、照明器具１を再点灯させる操作が不要であり、操作の手間が増えてユーザに不満感を抱かせることがなく、またユーザの利便性を向上させることができる。

ここにおいて、点灯保持時間を短めに設定した場合は、不在状態になってから短時間で照明器具１が消灯されるため、省電力の効果が高くなると考えられるが、人の出入りが頻繁で短期間の不在状態が多く発生するような空間では、短時間の不在によって照明器具１が消灯されてしまう可能性があり、その度にユーザが再点灯の操作を行わなければならないから、利便性が悪く、ユーザの満足度が悪化すると予想される。一方、点灯保持時間を長めに設定した場合は、短期間の不在状態によって照明器具１が消灯される回数を減らすことができるから、再点灯の手間が減り、ユーザの満足度は向上するものの、不在になってから照明器具１が消灯するまでの時間が長くなるため、省電力の効果が低下する。したがって、制御対象空間で活動する人の数や出入りの状況に合わせて動作保持時間を設定する必要があり、本システムではシステム管理者が設定装置４を用いて以下に説明する方法で動作保持時間を決定している。

本システムでは、例えば初期稼働時などに照明制御装置５による自動消灯の制御を停止させ、操作スイッチ２により点灯／消灯を切り替えるようにした状態で、設定装置４により連続不在時間の収集を所定期間（例えば数日間から数週間）行わせ、連続不在時間の収集結果をもとにシステム管理者が動作保持時間を決定する。図３は、設定装置４が不在連続時間の頻度分布を作成する処理を説明するフローチャートであり、ＣＰＵ４０のデータ収集部４３が所定のサンプリング間隔（例えば１分間隔）で照明制御装置５から人体検知センサ３の検知状態を収集し（図３のＳ１）、検知状態の収集結果をもとに在室／不在の判定を行って（Ｓ２）、不在であれば不在時間を計数する不在カウンタの計数値に１を加算して処理を終了する（Ｓ３）。一方、Ｓ２の判定で在室と判定されれば、不在カウンタの計数値（不在から在に切り替わるまでの時間）を連続不在時間として検出するとともに（Ｓ４）、不在カウンタの計数値をゼロにリセットする（Ｓ５）。次に、不在頻度集計手段たるデータ収集部４３は、Ｓ４で求めた連続不在時間が、所定の時間単位（例えば５分単位）で区分した階級の何れに該当するかを判断して、該当する階級の頻度に１を加算して（Ｓ６）、データ記憶部４２に連続不在時間のデータと各階級の頻度のデータを記憶させた後、処理を終了する。以上のような連続不在時間の収集処理をデータ収集部４３が実行することによって、図４（ａ）に示すような連続不在時間の頻度分布を得ることができる。図４（ａ）は、大学施設において工学系の学生が使用する学生研究室で約４ヶ月間に亘って連続不在時間を収集した結果を示し、５分毎の階級で連続不在時間の発生する頻度割合を求めた結果である。尚、頻度割合とは、ある階級の頻度を全頻度で正規化した値のことである
上述のような連続不在時間の収集処理が終了すると、ＣＰＵ４０は、連続不在時間の頻度分布をもとに、階級間での発生頻度の変化率の大きさ（絶対値）が所定の境界値を下回るときの連続不在時間を特徴点として抽出してシステム管理者に提示しており、図５のフローチャートに基づいて、特徴点を抽出してから点灯保持時間を決定するまでの処理について説明する。

先ず、ＣＰＵ４０のデータ解析部４４は、データ記憶部４２に蓄積された連続不在時間のデータ及び各階級の頻度のデータをもとに、以下の式（１）を用いて階級間での頻度の差分値Ｄ（ｊ）を求めている（図５のＳ１１）。尚、図４（ｂ）は、図４（ａ）で求めた各階級の頻度割合から差分値Ｄ（ｊ）を求めた結果である。

Ｄ（ｊ）＝Ａ（ｊ）−Ａ（ｊ＋１） …（１）
但し、Ａ（ｊ）はｊ番目の階級の頻度割合であり、差分値Ｄ（ｊ）は、ｊ番目の階級の頻度割合から（ｊ＋１）番目の階級の頻度割合を差し引いた値である。

次に、特徴点抽出手段たるデータ解析部４４は、階級間での頻度の差分値Ｄ（ｊ）が所定の閾値ＴＨ１（例えば１５％）以下になるときの連続不在時間を特徴点の連続不在時間として抽出し（Ｓ１２）、抽出した特徴点のデータをモニタ４７に表示させる。設定装置４を用いて点灯保持時間の決定を行うシステム管理者は、モニタ４７に表示された特徴点の連続不在時間を見て点灯保持時間を決定するのであるが、人数が相対的に多い場所や人の出入りが相対的に多い場所では、人数が相対的に少ない場所や出入りが相対的に少ない場所に比べて短時間の不在状態が多く発生する傾向があることから、長期間の不在に比べて短期間の不在の方が発生頻度が多く、したがって各階級の頻度は連続不在時間が長くなるにつれて減少する傾向を示すので、データ解析部４４では、階級間での頻度割合の差分が所定の閾値ＴＨ１（境界値）を下回るときの連続不在時間を特徴点として抽出している。ここで、特徴点よりも連続不在時間が長い不在状態の発生頻度は、特徴点よりも連続不在時間が短い不在状態の発生頻度に比べて十分小さいと考えられるので、システム管理者は、モニタ４７に表示された特徴点の時間よりも長い時間［（特徴点の時間）＋α］を点灯保持時間として、入力部４６を用いて入力しており、タイマ決定部４５は、入力部４６を用いて入力された点灯保持時間の設定値を通信部４１から照明制御装置５に送信させている（Ｓ１３）。このとき、照明制御装置５では、第２の通信部５２が設定装置４から送信された点灯保持時間の設定値を受信し、ＣＰＵ５０が点灯保持時間の設定値をタイマ設定部５３に記憶させているので、以後消灯制御動作を開始すると、照明器具１の点灯中に人体検知センサ３が人の存在を検知しない状態が点灯保持時間以上継続すれば、照明器具１を消灯させることができる。尚、図４（ｂ）に示す例では頻度割合の差分値が閾値ＴＨ１以下になるときの連続不在時間が１０分となっているので、モニタ４７には特徴点の時間として１０分が表示されるが、特徴点の時間をそのまま点灯保持時間に設定すると、短期間の不在によって消灯される場合があり得るので、この表示を見たシステム管理者は安全を見込んで、特徴点の時間よりも長い時間、例えば１５分に点灯保持時間を設定している。

而して本システムでは、人数が相対的に多い場所や人の出入りが相対的に多い場所では、人数が相対的に少ない場所や出入りが相対的に少ない場所に比べて、短時間の不在状態が多く発生する傾向があることに着目し、設定装置４のデータ収集部４３が、不在連続時間を単位時間で区分した階級毎に不在状態の発生頻度を収集するとともに、データ解析部４４が、階級間での頻度の変化率が所定の境界値を下回るときの階級付近の連続不在時間を特徴点として抽出し、抽出された連続不在時間をモニタ４７に提示させているので、システム管理者は、モニタ４７に提示された連続不在時間に基づいて点灯保持時間を設定することができる。ここで、特徴点よりも連続不在時間が長い不在状態の発生頻度は、特徴点よりも連続不在時間が短い不在状態の発生頻度に比べて十分小さいと考えられるので、ユーザであるシステム管理者が、入力部４６を用い、特徴点に基づいて点灯保持時間を設定することによって、制御対象空間にいる人の数や出入りに応じて点灯保持時間を設定することができ、短期間の不在によって照明器具１が消灯されるのを防止しつつ、不在になってから照明器具１が消灯されるまでの時間を短くして、省電力を図ることができる。

また、システム管理者が入力部４６を用いて点灯保持時間の設定を変更する際に、設定装置４が、点灯保持時間を変更した場合の省電力の効果を分析して、分析結果をモニタ４７に表示させてもよい。設定装置４のＣＰＵ４０では、データ記憶部４２に蓄積された人体検知センサ３の検知結果から所定時間毎（例えば１０分毎）の在室情報を得ており、照明制御装置５から得た所定時間毎の照明器具１のエネルギー消費データと在室情報とを照合して、不在時の消費電力を浪費電力として計数し、計数結果をモニタ４７に表示させている。また入力部４６を用いて点灯保持時間の設定が変更されると、設定装置４のＣＰＵ４０は、変更後の点灯保持時間で照明制御装置５が照明器具１を消灯させた場合の所定時間毎のエネルギー消費量を再評価し、その評価結果に基づいて不在時の消費電力（浪費電力）を求め、モニタ４７に表示させている。したがって、システム管理者はモニタ４７に表示された浪費電力の情報を見ながら、入力部４６を用いて点灯保持時間の設定値を変更することができ、システム管理者は点灯保持時間の設定変更による省電力の効果を確認しながら、点灯保持時間の設定を変更することができる。

本システムを大学施設において工学系の学生が使用する学生研究室の照明制御に適用し、連続不在時間の度数分布を求めた結果、図４（ａ）に示すような度数分布曲線が求められ、この度数分布から特徴点の時間として１０分間が求められた。ここで、照明制御装置５の点灯保持時間を１０分、２０分、３０分にそれぞれ設定した場合の削減電力量をシミュレーションにより求めたところ、点灯保持時間を１０分とした場合は削減電力量の電力消費量に対するパーセンテージ（以下、電力削減率と言う。）が２１％、点灯保持時間を２０分とした場合は電力削減率が１６％、点灯保持時間を３０分とした場合は電力削減率が１３％であった。ここで、照明制御装置５の点灯保持時間を従来の３０分から２０分（特徴点の時間は１０分）に短くして、３週間程度運用した後、学生研究室の利用者にヒアリングしたところ、利用者の全員から問題なく使用できたとの回答が得られ、特徴点の連続不在時間（１０分）よりも長めの２０分に点灯保持時間を設定することで、ユーザの満足度を満たしつつ、従来に比べて電力削減率を３％程度向上させることが可能であるとの結果が得られた。

尚、設定装置４のデータ解析部４４では、階級間での頻度の変化率が所定の境界値を下回るときの特徴点を抽出するために、階級間での頻度の差分値Ｄ（ｊ）が所定の閾値ＴＨ１以下になるときの時間を特徴点の連続不在時間として求めているが、特徴点の抽出方法を上記の方法に限定する趣旨のものではなく、例えば図４（ｃ）に示すように頻度割合の差分値が相対的に大きい時間区分Ｔａで頻度割合の分布曲線（図中のａ）を近似した近似直線Ｌａと、頻度割合の差分値が相対的に小さい時間区分Ｔｂで頻度割合の分布曲線ａを近似した近似直線Ｌｂとを求め、２本の近似直線Ｌａ，Ｌｂの交点Ｐ１の時間を特徴点の連続不在時間として求めるようにしてもよい。

また、設定装置４のデータ収集部４３では、連続不在時間の頻度分布を不在状態が発生する時間帯に関係無く纏めて集計しているが、頻度分布が異なる傾向を示す複数の時間帯について連続不在時間の頻度分布をそれぞれ集計してもよい。例えば昼間の時間帯と夜間の時間帯とでは制御対象空間の使用状況が異なり、制御対象空間に存在する人数や人の出入りが異なっていると想定されるので、データ収集部４３が、連続不在時間の頻度分布を昼間と夜間とでそれぞれ集計することも好ましい。図６（ａ）は連続不在時間の頻度分布を夜間の時間帯と昼間の時間帯とでそれぞれ集計した結果を示し、人数や人の出入りが比較的多い昼間の頻度分布曲線ａは、人数や人の出入りが比較的少ない夜間の頻度分布曲線ｂに比べて、短時間の時間区分での頻度割合が高く、長時間の時間区分での頻度割合は逆に低くなっているので、昼間の頻度分布曲線ａから求めた特徴点の時間は、夜間の頻度分布曲線ｂから求めた特徴点の時間に比べて短くなる。すなわち短時間での出入りが比較的多い昼間は、点灯保持時間を短めに設定することで省電力を図ることができ、また比較的長い時間の不在状態も発生する夜間には、点灯保持時間を長めに設定することで、短時間の不在によって消灯される場合を減らし、再点灯の手間を少なくすることができる。ここで、本システムを大学施設において工学系の学生が使用する学生研究室の照明制御に適用した事例で、昼間の時間帯（９時〜１８時）および夜間の時間帯（０〜９時、１８時〜２４時）のそれぞれについて、点灯保持時間を１０分、２０分、３０分にそれぞれ設定した場合の削減電力量をシミュレーションにより求めたところ、昼間の時間帯では点灯保持時間を１０分、２０分、３０分に設定した場合の電力削減率はそれぞれ９％、６％、４％、夜間の時間帯では点灯保持時間を１０分、２０分、３０分に設定した場合の電力削減率はそれぞれ２３〜５６％、１４〜４４％、９〜４１％であった。したがって、昼間の時間帯では点灯保持時間を特徴点の時間よりも長い２０分とすることで、従来（点灯保持時間が３０分）に比べて電力削減率を２％程度向上させることができ、また夜間の時間帯は昼間に比べて点灯保持時間が長い場合でも削減効果が高いので、点灯保持時間を従来と同じ３０分に設定することで、省電力を図りつつ、ユーザの満足度を高めることができる。

尚、昼間と夜間の時間帯は、毎日の日の出時間、日の入り時間をもとに予め設定された時間帯でもよいし、従来周知の明るさセンサを用い、明るさセンサによって検出された外光が所定の基準値よりも明るい場合は昼間の時間帯、所定の基準値よりも暗い場合は夜間の時間帯と判断してもよい。

また、大学施設や事業所などでは例えば平日と休日とで使用状態が異なり、制御対象空間に存在する人数や人の出入りが異なっていると想定されるので、データ収集部４３が、連続不在時間の頻度分布を平日と休日とでそれぞれ集計することも好ましい。図６（ｂ）は連続不在時間の頻度分布を平日と休日とでそれぞれ集計した結果を示し、人数や人の出入りが比較的多い平日の頻度分布曲線ｃは、人数や人の出入りが比較的少ない休日の頻度分布曲線ｄに比べて、短時間の時間区分での頻度割合が高く、長時間の時間区分での頻度割合は逆に低くなっているので、平日の頻度分布曲線ｃから求めた特徴点の時間は、休日の頻度分布曲線ｄから求めた特徴点の時間に比べて短くなる。すなわち短時間での出入りが比較的多い平日は、点灯保持時間を短めに設定することで省電力を図ることができ、また比較的長い時間の不在状態も発生する可能性が高い休日には、点灯保持時間を長めに設定することで、短時間の不在によって消灯される場合を減らし、再点灯の手間を少なくすることができる。ここで、本システムを大学施設において工学系の学生が使用する学生研究室の照明制御に適用した事例で、平日および休日のそれぞれについて、点灯保持時間を１０分、２０分、３０分にそれぞれ設定した場合の削減電力量をシミュレーションにより求めたところ、平日では点灯保持時間を１０分、２０分、３０分に設定した場合の電力削減率はそれぞれ１４％、１０％、８％、休日では点灯保持時間を１０分、２０分、３０分に設定した場合の電力削減率はそれぞれ４１％、３３％、２６％であった。したがって、平日は点灯保持時間を特徴点の時間よりも長い２０分とすることで、従来（点灯保持時間が３０分）に比べて電力削減率を２％程度向上させることができ、また休日の時間帯は平日に比べて点灯保持時間が長い場合でも削減効果が高いので、平日よりも長い３０分に点灯保持時間を設定することで、省電力を図りつつ、ユーザの満足度を高めることができる。

また更に、制御対象空間が複数の空間に分かれ、複数の空間で人数や人の出入りの傾向が異なるために、各空間で頻度分布が異なる傾向を示す場合、各々の空間で連続不在時間の頻度分布を集計することも好ましい。ここで、制御対象空間が、人数や人の出入りが多い部屋と、人数や人の出入りが少ない部屋とに分かれている場合に、データ収集部４３が、各部屋毎に連続不在時間の頻度分布を集計した結果を図６（ｃ）に示す。図６（ｃ）中のｅは出入りが頻繁な部屋で連続不在時間の頻度分布を集計した頻度分布曲線を、同図中のｆは出入りが疎らな部屋で連続不在時間の頻度分布を集計した頻度分布曲線をそれぞれ示し、出入りが頻繁な部屋の頻度分布曲線ｅは、出入りが疎らな部屋の頻度分布曲線ｆに比べ、短時間の時間区分での頻度割合が高く、長時間の時間区分での頻度割合は逆に低くなっている。したがって、出入りが頻繁な部屋の頻度分布曲線ｅから求めた特徴点の時間は、出入りが疎らな部屋の頻度分布曲線ｆから求めた特徴点の時間に比べて短くなっており、短時間での出入りが比較的多い部屋では、点灯保持時間を短めに設定することで省電力を図ることができ、また比較的長い時間の不在状態も発生する部屋では、点灯保持時間を長めに設定することで、短時間の不在によって消灯される場合を減らし、再点灯の手間を少なくすることができる。

（実施形態２）
本発明の実施形態２について以下に説明する。実施形態１で説明した設定装置４では、データ解析部４４によって抽出された特徴点の情報をモニタ４７に提示させ、モニタ４７に提示された特徴点の情報を見たシステム管理者が、特徴点の情報に基づいて点灯保持時間を決定し、入力部４６を用いて点灯保持時間を入力しているのに対して、本実施形態では、設定装置４のタイマ決定部４５が、データ解析部４４から入力される特徴点の連続不在時間に基づいて点灯保持時間を自動的に決定している。尚、タイマ決定部４５が、データ解析部４４の求めた特徴点の時間に基づいて、点灯保持時間を自動的に決定する点を除いては、実施形態１で説明した照明制御システムと同じであるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。

本システムでも、実施形態１と同様、例えば初期稼働時などに照明制御装置５による消灯制御を停止させた状態で、設定装置４により連続不在時間の収集を所定期間（例えば数日間から数週間）行わせ、連続不在時間の収集結果をもとにタイマ決定部４５が動作保持時間を決定する。なお、設定装置４が、連続不在時間の情報を収集し、連続不在時間を所定の時間単位で区分した階級毎に不在状態の頻度を集計した後、階級間での頻度の変化率が所定の境界値を下回るときの階級付近の連続不在時間を特徴点として抽出するまでの処理は実施形態１と同じなので、その説明は省略する。

設定装置４のデータ解析部４４が特徴点の抽出処理を終えると、データ解析部４４は抽出結果をタイマ決定部４５に出力しており、タイマ決定部４５では、特徴点の時間に一定時間αを加算した値［（特徴点の時間）＋α］を点灯保持時間に決定して、通信部４１から照明制御装置５に送信させる。なお設定装置４のＣＰＵ４０では、データ記憶部４２に蓄積された人体検知センサ３の検知結果から所定時間毎（例えば１０分毎）の在室情報を得て、照明制御装置５から得た所定時間毎の照明器具１のエネルギー消費データと在室情報とを照合することによって、不在時の消費電力を浪費電力として計数し、計数結果をモニタ４７に表示させることができる。そして、設定装置４のＣＰＵ４０は、タイマ決定部４５により決定された点灯保持時間で照明制御装置５が照明器具１を消灯させた場合の所定時間毎のエネルギー消費量を再評価し、その評価結果に基づいて不在時の消費電力（浪費電力）を求めることで、点灯保持時間の設定による浪費電力の変化をモニタ４７に表示させることできるから、システム管理者は点灯保持時間の設定変更による省電力の効果を確認することができる。

このとき、照明制御装置５では、第２の通信部５２が設定装置４から送信された点灯保持時間の設定値を受信し、ＣＰＵ５０が点灯保持時間の設定値をタイマ設定部５３に記憶させているので、以後消灯制御動作を開始すると、照明器具１の点灯中に人体検知センサ３が人の存在を検知しない状態が点灯保持時間以上継続すれば、照明器具１を消灯させることができる。尚、タイマ決定部４５が、特徴点の時間をそのまま点灯保持時間に設定した場合、特徴点付近では連続不在時間が十分長い場合に比べて発生頻度が高いため、短期間の不在によって照明器具１が消灯される可能性が比較的高いと予想されるので、データ解析部４４では、特徴点の時間に一定時間αを加算した値を点灯保持時間に設定しており、この一定時間αは数分程度の時間とするのが好ましい。

而して、本システムでは、人数が相対的に多い場所や人の出入りが相対的に多い場所では、人数が相対的に少ない場所や出入りが相対的に少ない場所に比べて、短時間の不在状態が多く発生する傾向があることに着目し、設定装置４のデータ収集部４３が、不在連続時間を単位時間で区分した階級毎に不在状態の発生頻度を収集するとともに、データ解析部４４が、階級間での頻度の変化率が所定の境界値を下回るときの階級付近の連続不在時間を特徴点として抽出し、抽出された連続不在時間をモニタ４７に提示させているので、システム管理者は、モニタ４７に提示された連続不在時間に基づいて点灯保持時間を設定することができる。ここで、特徴点よりも長い連続不在時間の発生頻度は特徴点よりも短い連続不在時間の発生頻度に比べて十分小さいと考えられるので、特徴点に基づいて点灯保持時間を設定することによって、制御対象空間にいる人の数や出入りに応じて点灯保持時間を設定することができ、短時間不在にしたことによって照明器具が消灯されるのを防止しつつ、省電力を図ることができる。

また上述の各実施形態では、昼夜に関係無く、照明器具１のオン操作はユーザが操作スイッチ２を用いて行い、照明器具１の点灯中に人体検知センサ３の非検知状態が点灯保持時間以上継続すると照明制御装置５が照明器具１を自動的に消灯させているが、昼間の時間帯では、照明器具１のオン操作はユーザが操作スイッチ２を用いて行い、夜間の時間帯では、操作スイッチ２を用いてオン操作を行うか、或いは、人体検知センサ３が人の存在を検知すると、照明制御装置５が照明器具１を自動的に点灯させることも好ましい。焦電型の赤外線検出素子を用いた人感センサ３の場合、人が動いていないとその存在を検出できないため、在室中に関わらず人の存在を検知できずに、照明器具１が消灯してしまう場合もあり、このような場合に操作スイッチ２のオン操作のみで照明器具１を点灯させるシステムでは暗い部屋の中を操作スイッチ２の場所まで入って照明器具１を再点灯させる必要がある。それに対して、夜間の時間帯では操作スイッチ２のオン操作があるか、或いは、人体検知センサ３が人を検知すれば、照明器具１を点灯させるようにしたシステムでは、制御対象空間にいる人物が人体検知センサ３に検知されるような動きをしたり、人体検知センサ３の検知エリアに移動することによって、照明器具１を再点灯させることができ、照明器具１を再点灯させるためのスイッチ操作を不要にできる。尚、この場合でも、照明器具１の点灯中に人体検知センサ３の非検知状態が点灯保持時間以上継続すれば、照明制御装置５が照明器具１を自動的に消灯させればよく、照明器具１の消し忘れによって無駄な電力消費が発生することがない。

尚、上述の各実施形態では、制御対象空間の照明環境を制御する照明器具を制御する照明制御システムを例に説明したが、本発明を、制御対象空間の温度環境や湿度環境を制御する空調設備や換気設備を制御するシステムに適用してもよく、実施形態１、２と同様の方法で空調設備や換気設備の動作保持時間を設定すればよい。

１照明器具（環境制御機器）
２操作スイッチ
３人体検知センサ（人体検知部）
４設定装置（動作保持時間設定部）
５照明制御装置（機器制御部）
４０ＣＰＵ
４１通信部
４２データ記憶部
４３データ収集部（連続不在時間収集手段、不在頻度収集手段）
４４データ解析部（特徴点抽出手段）
４５タイマ決定部（時間設定手段）
４６入力部（入力手段）
４７モニタ（提示手段）
５０ＣＰＵ
５１第１の通信部
５２第２の通信部
５３タイマ設定部
５４不在判定部
５５停止制御部

Claims

制御対象空間の環境を制御する環境制御機器と、前記制御対象空間において人の存在を検知する人体検知部と、前記環境制御機器の動作保持時間を設定する動作保持時間設定部と、前記環境制御機器の動作中に前記人体検知部の非検知状態が前記動作保持時間以上継続すると前記環境制御機器を停止させる機器制御部とを備え、
前記動作保持時間設定部は、前記人体検知部が人を検知しない不在状態が継続する連続不在時間を収集する連続不在時間収集手段と、前記連続不在時間収集手段の収集データをもとに、連続不在時間を所定の時間単位で区分した階級毎に不在状態の頻度を集計する不在頻度集計手段と、階級間での頻度の変化率が所定の境界値を下回るときの階級付近の連続不在時間を特徴点として抽出する特徴点抽出手段と、前記特徴点抽出手段が抽出した連続不在時間をモニタに表示させることによって、前記連続不在時間をユーザに対して提示する提示手段と、ユーザが入力手段を用いて入力した時間を動作保持時間として設定する時間設定手段とを備えたことを特徴とする負荷制御システム。
制御対象空間の環境を制御する環境制御機器と、前記制御対象空間において人の存在を検知する人体検知部と、前記環境制御機器の動作保持時間を設定する動作保持時間設定部と、前記環境制御機器の動作中に前記人体検知部の非検知状態が前記動作保持時間以上継続すると前記環境制御機器を停止させる機器制御部とを備え、
前記動作保持時間設定部は、前記人体検知部が人を検知しない不在状態が継続する連続不在時間を収集する連続不在時間収集手段と、前記連続不在時間収集手段の収集データをもとに、連続不在時間を所定の時間単位で区分した階級毎に不在状態の頻度を集計する不在頻度集計手段と、階級間での頻度の変化率が所定の境界値を下回るときの階級付近の連続不在時間を特徴点として抽出する特徴点抽出手段と、前記特徴点抽出手段によって抽出された連続不在時間に基づいて動作保持時間を設定する時間設定手段とを備えたことを特徴とする負荷制御システム。
前記時間設定手段は、前記特徴点抽出手段が抽出した連続不在時間よりも長い時間に動作保持時間を設定することを特徴とする請求項２記載の記載の負荷制御システム。
前記不在頻度集計手段は、頻度分布が異なる傾向を示す複数の時間帯について前記階級毎に不在状態の頻度を集計し、前記特徴点抽出手段は、各時間帯毎に前記不在頻度集計手段の集計結果から特徴点を抽出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の負荷制御システム。
前記複数の時間帯とは昼間の時間帯と夜間の時間帯であることを特徴とする請求項４記載の負荷制御システム。
前記不在頻度集計手段は、昼間の時間帯と夜間の時間帯で前記階級毎に不在状態の頻度をそれぞれ集計し、前記特徴点抽出手段は、各時間帯毎に前記不在頻度集計手段の集計結果からそれぞれ特徴点を抽出し、前記時間設定手段は、昼間の時間帯と夜間の時間帯とでそれぞれ抽出された特徴点の連続不在時間をもとに、昼間の時間帯に比べて夜間の時間帯の方が動作保持時間が長くなるように各時間帯での動作保持時間を設定することを特徴とする請求項２又は３の何れか１項に記載の負荷制御システム。
前記機器制御部は、夜間の時間帯において、前記人体検知部が人を検知すると前記環境制御機器を動作させることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の負荷制御システム。