JP5406232B2 - 機器制御装置および方法 - Google Patents
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Description
すなわち、従来技術によれば、各センサノードから収集したセンサ結果と、各センサノードと対応する各制御機器を制御する際の諸条件下とについて、最適化問題算出処理を実行する必要がある。このため、対象領域全体に配置されたすべての制御機器について、機器制御値を算出する必要があるため、その算出に時間がかかり、十分な応答性が得られない。また、最適化問題算出処理を簡素化すれば機器制御値の算出時間を短縮できるものの、十分な制御精度を得ることができない。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる機器制御装置10について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかる機器制御装置の構成を示すブロック図である。
この機器制御装置10は、全体としてサーバ装置やPCなどの情報処理装置からなり、センサネットワーク20を構成する各センサノード21から収集したセンサ結果に基づいて、これらセンサノード21に対応する制御機器22を制御するための機器制御信号を生成し、各センサノード21へ送信する機能を有している。
次に、図1を参照して、本実施の形態にかかる機器制御装置10の構成について詳細に説明する。
機器制御装置10には、主な機能部として、通信インターフェース部(以下、通信I/F部という)11、記憶部12、制御値データベース(以下、制御値DBという)13、および演算処理部14が設けられている。
演算処理部14で実現される主な処理部として、センサ結果収集部14A、機器制御値算出部14B、ノード判定部14C、機器制御値検索部14D、および機器制御部14Eがある。
上記照明制御システムのケースでは、各区画における人の有無を示すセンサ結果に応じて、各区画の照明機器に求められる明るさを示す機器制御値が算出される。
この場合、事象発生の検出ありを「1」とし、事象発生の検出なしを「0」とした場合、センサ結果収集部14Aで得られるセンサ結果は、N1〜N10の順に、「1,0,0,0,1,0,0,0,0,1」と表現される。
次に、図1を参照して、本実施の形態にかかるセンサノード21の構成について詳細に説明する。
センサノード21は、全体としてRFIDなどの小型無線装置からなり、主な機能部として、通信インターフェース部(以下、通信I/F部という)21A、センサ部21B、および機器インターフェース部(以下、機器I/F部という)21Cが設けられている。
次に、本実施の形態にかかる機器制御装置10の動作について説明する。
エアコンや照明などの環境制御機器の制御においては、省エネの観点からセンサによって環境を監視し、環境制御機器を制御することが望まれる。しかし、そのような省エネだけの観点から環境制御機器を制御すると必ずしも人の感性や快適性に適合しない場合がある。
したがって、人がいない場所の照明の明るさを求めるということは、この式(2)および式(3)の条件下で、明るさの空間的滑らかさ、すなわち式(1)の評価値Eを最小とする各照明の明るさを計算するということになる。
まず、機器制御値算出部14Bは、センサ結果収集部14Aで収集されたセンサ結果を記憶部12から取得するとともに(ステップ100)、予め設定されている上限値bを記憶部12から取得する(ステップ101)。
この後、これら下限値aおよび上限値bで規定される式(2)と、式(3)条件下で、式(1)の評価値Eを最小とする、各センサノード21の機器制御値fiを、最適化問題算出手法を利用して計算し(ステップ103)、一連の機器制御値算出処理を終了する。
機器制御装置10の演算処理部14は、定期的に、図5の機器制御処理を実行する。なお、制御値DB13には、ノード判定結果と機器制御値との組がいくつか登録されているものとする。
続いて、機器制御値検索部14Dは、ノード判定部14Cで得られた新たなノード判定結果に基づいて、制御値DB13を検索する(ステップ112)。
類似度については、例えば登録ノード判定結果に含まれるセンサノードごとの判定値を要素とする多次元ベクトルと、新たなノード判定結果に含まれるセンサノードごとの判定値を要素とする多次元ベクトルとの間のユークリッド距離などを用いて計算すればよい。
次に、本実施の形態にかかる機器制御装置10の動作例について説明する。
ここでは、前述の図3に示したように、N1〜N10の10個のセンサノード21が直列に並んでおり、互いに隣接するセンサノード21がそれぞれの近傍に位置することを示しているものとする。また、制御値DB13には、ノード判定結果と機器制御値との組がいくつか登録されているものとする。
これにより、各ノードのノード判定結果を示す判定値として、反応ノードを「1」とし、非反応ノードを「0」とし、近傍ノードを「0.5」とした場合、N1〜N10に関するノード判定結果は、「1,0.5,0,0.5,1,0.5,0,0,0.5,1」と表現される。
これにより、各ノードのノード判定結果は、「1,0.5,0,0,0.5,1,0.5,0,0.5,1」と表現される。
このように、本実施の形態は、機器制御装置10において、センサ結果収集部14Aで、複数のセンサノード21とデータ通信を行うことにより、これらセンサノード21で検出された任意の事象の発生有無を示すセンサ結果を収集し、機器制御値算出部14Bで、このセンサ結果に基づいて、各センサノード21に対応付けられている制御機器22を制御するための機器制御値を、センサノード21ごとに算出し、ノード判定部14Cで、上記センサ結果に基づいて、センサノード21のうち、事象発生を検出したセンサノードを反応ノードと判定し、事象発生を検出しなかったセンサノードを非反応ノードと判定し、非反応ノードのうち反応ノードの近傍に位置するセンサノードを近傍ノードと判定し、制御値DB13で、任意のセンサ結果から機器制御値算出部14Bで算出された各制御機器22の機器制御値と、当該センサ結果からノード判定部14Cで得られた各センサノード21に関するノード判定結果とを対応付けて記憶するようにしたものである。
次に、図8を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる機器制御装置10について説明する。図8は、第2の実施の形態にかかる機器制御処理を示すフローチャートであり、前述の図5と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
センサ結果から得られたノード判定結果と対応する機器制御値が登録されていない場合、機器制御値算出部14Bで、ノード判定結果に対応する機器制御値を算出して、制御値DB13に登録すれば、これ以降において同一ノード判定結果が収集された際に、当該ノード判定結果と一致する機器制御値を制御値DB13から検索でき、高い制御精度が得られる。
すなわち、新たなノード判定結果に対応する機器制御値が未登録の場合、機器制御値検索部14Dでの類似機器制御値の検索とは別個に、機器制御値算出部14Bにおいて、当該新たなセンサ結果から新たな機器制御値を算出し、新たなノード判定結果と対応付けて制御値DB13へ追加登録するようにしたものである。
この後、機器制御値算出部14Bは、ステップ110で収集した新たなセンサ結果に基づいて、前述した式(1)〜式(3)を用いた図4の機器制御値算出処理を実行して、新たな機器制御値を算出し(ステップ202)、得られた新たな機器制御値を、新たなノード判定結果と対応付けて制御値DB13へ追加登録する(ステップ203)。
このように、本実施の形態は、新たなノード判定結果に対応する機器制御値が未登録の場合、機器制御値算出部14Bで、当該新たなセンサ結果から新たな機器制御値を算出し、新たなノード判定結果と対応付けて制御値DB13へ追加登録するようにしたものである。
したがって、類似ノード判定結果を用いた類似機器制御値の検索、および類似機器制御値に応じた機器制御信号の送信を遅らせることなく、制御値DB13を更新することができる。
次に、図9を参照して、本発明の第3の実施の形態にかかる機器制御装置10について説明する。図9は、第3の実施の形態にかかる機器制御処理を示すフローチャートであり、前述の図5と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
本実施の形態では、センサ結果から得られたノード判定結果と対応する機器制御値が登録されていない場合に、制御値DB13から検索した類似機器制御値を補正する場合について説明する。
本実施の形態では、類似機器制御値のうち、反応ノードに対応する機器制御値を、事象発生を検出したセンサノード21と対応する制御機器22に対して送信すべき正規の機器制御値に置換するようにしたものである。
このように、本実施の形態は、新たなノード判定結果に対応する機器制御値が未登録の場合、類似ノード判定結果により制御値DB13から検索した機器制御値のうち、反応ノードに対応する類似機器制御値を、事象発生を検出したセンサノード21と対応する制御機器22に対して送信すべき正規の機器制御値に置換するようにしたので、各反応ノードにおける機器制御値を正確に得ることができ、結果として機器制御値全体の制御において誤差を少なくすることができる。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
Claims (6)
- 複数のセンサノードとデータ通信を行うことにより、これらセンサノードで検出された任意の事象の発生有無を示すセンサ結果を収集するセンサ結果収集部と、
前記センサ結果に基づいて、前記各センサノードに対応付けられている制御機器を制御するための機器制御値を、前記センサノードごとに算出する機器制御値算出部と、
前記センサ結果に基づいて、前記センサノードのうち、前記事象発生を検出したセンサノードを反応ノードと判定し、前記事象発生を検出しなかったセンサノードを非反応ノードと判定し、前記非反応ノードのうち前記反応ノードの近傍に位置するセンサノードを近傍ノードと判定するノード判定部と、
任意のセンサ結果から前記機器制御値算出部で算出された前記各制御機器の機器制御値と、当該センサ結果から前記ノード判定部で得られた前記各センサノードに関するノード判定結果とを対応付けて記憶する制御値データベースと、
前記センサ結果収集部で収集された新たなセンサ結果から前記ノード判定部で得られた新たなノード判定結果に基づいて、前記制御値データベースを検索することにより、前記新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得し、前記新たな機器制御値が未登録の場合には、前記新たなノード判定結果と類似する新たな類似ノード判定結果と対応する類似機器制御値を新たな機器制御値として取得する機器制御値検索部と、
前記新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して前記各制御機器へ送信する機器制御部と
を備えることを特徴とする機器制御装置。 - 請求項1に記載の機器制御装置において、
前記機器制御値算出部は、前記新たな機器制御値が未登録の場合、前記新たなセンサ結果から新たな機器制御値を算出し、前記新たなノード判定結果と対応付けて前記制御値データベースへ追加登録する
ことを特徴とする機器制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載の機器制御装置において、
前記機器制御値検索部は、前記新たな機器制御値が未登録の場合、前記類似ノード判定結果と対応する機器制御値のうち、前記反応ノードに関する機器制御値を、前記事象発生を検出したセンサノードと対応する前記制御機器に対して送信すべき正規の機器制御値に置換し、
前記機器制御部は、置換後の前記機器制御値に応じた機器制御信号を生成して前記各制御機器へ送信する
ことを特徴とする機器制御装置。 - センサ結果収集部が、複数のセンサノードとデータ通信を行うことにより、これらセンサノードで検出された任意の事象の発生有無を示すセンサ結果を収集するセンサ結果収集ステップと、
機器制御値算出部が、前記センサ結果に基づいて、前記各センサノードに対応付けられている制御機器を制御するための機器制御値を、前記センサノードごとに算出する機器制御値算出ステップと、
ノード判定部が、前記センサ結果に基づいて、前記センサノードのうち、前記事象発生を検出したセンサノードを反応ノードと判定し、前記事象発生を検出しなかったセンサノードを非反応ノードと判定し、前記非反応ノードのうち前記反応ノードの近傍に位置するセンサノードを近傍ノードと判定するノード判定ステップと、
制御値データベースが、任意のセンサ結果から前記機器制御値算出ステップで算出された前記各制御機器の機器制御値と、当該センサ結果から前記ノード判定ステップで得られた前記各センサノードに関するノード判定結果とを対応付けて記憶するステップと、
機器制御値検索部が、前記センサデータ収集ステップで収集された新たなセンサ結果から前記ノード判定ステップで得られた新たなノード判定結果に基づいて、前記制御値データベースを検索することにより、前記新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得し、前記新たな機器制御値が未登録の場合には、前記新たなノード判定結果と類似する新たな類似ノード判定結果と対応する類似機器制御値を新たな機器制御値として取得する機器制御値検索ステップと、
機器制御部が、前記新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して前記各制御機器へ送信する機器制御ステップと
を備えることを特徴とする機器制御方法。 - 請求項4に記載の機器制御方法において、
前記機器制御値算出ステップは、前記新たな機器制御値が未登録の場合、前記新たなセンサ結果から新たな機器制御値を算出し、前記新たなノード判定結果と対応付けて前記制御値データベースへ追加登録するステップを含む
ことを特徴とする機器制御方法。 - 請求項4または請求項5に記載の機器制御方法において、
前記機器制御値検索ステップは、前記新たな機器制御値が未登録の場合、前記類似ノード判定結果と対応する機器制御値のうち、前記反応ノードに関する機器制御値を、前記事象発生を検出したセンサノードと対応する前記制御機器に対して送信すべき正規の機器制御値に置換するステップを含み、
前記機器制御ステップは、置換後の前記機器制御値に応じた機器制御信号を生成して前記各制御機器へ送信するステップを含む
ことを特徴とする機器制御方法。
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