JP5491891B2 - Device management apparatus and program - Google Patents
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Description
本発明は、住宅におけるエネルギの消費と利用者の快適性とを考慮して機器を制御する機器マネージメント装置およびプログラムに関するものである。 The present invention relates to a device management apparatus and a program for controlling a device in consideration of energy consumption in a house and user comfort.
近年、住宅用の機器においてエネルギ消費の低減(省エネ)を図る技術であるHEMS(Home Energy Management System)が注目されている。とくに、エアコンにおいては省エネを図るのみではなく快適性にも着眼し、省エネと快適性とを満足させるようにエアコンを制御する技術が提唱されている。 In recent years, HEMS (Home Energy Management System), which is a technology for reducing energy consumption (energy saving) in residential equipment, has attracted attention. In particular, air conditioners have been proposed not only to save energy but also to comfort, and to control the air conditioner so as to satisfy energy saving and comfort.
快適性を客観的に評価する快適性評価指数としては、PMV(予測平均申告)が広く用いられている。特許文献1に記載の技術では、エアコンの運転による快適性の指標としてPMVを用いるとともに、エアコンの負荷を計算することによって、快適性と省エネとの両立を図ることが記載されている。特許文献1に記載の技術では、PMVの計算に必要な活動量を利用者が入力している。
PMV (predicted average report) is widely used as a comfort evaluation index for objectively evaluating comfort. In the technique described in
また、利用者による入力の手間を軽減するために、人体情報センサ(赤外線センサ)で利用者の活動状況を検出し、利用者の活動量を計算する構成が提案されている(特許文献2参照)。 In addition, in order to reduce the labor of input by the user, a configuration has been proposed in which the activity status of the user is detected by a human body information sensor (infrared sensor) and the amount of activity of the user is calculated (see Patent Document 2). ).
一方、ビルのような大規模の建築物における設備において省エネを図る技術であるBEMS(Building Energy Management System)の分野では、ビルの利用者による快適性の要求とビルの管理者による省エネの要求との利害の反する目標を両立させる技術が提案されている(例えば、特許文献3参照)。特許文献3に記載の技術は、利用者の申告値を快適性評価指数(PMVなど)と比較することによって、利用者が意図的に過剰な申告を行うのを防止している。例えば、夏季の冷房時に「少し暑い」と申告すべきところを、利用者が「暑い」や「大変暑い」と申告することによって過剰に冷房するのを防止するようにしている。
On the other hand, in the field of BEMS (Building Energy Management System), which is a technology to save energy in facilities in large-scale buildings such as buildings, there is a demand for comfort by building users and a demand for energy saving by building managers. There has been proposed a technique for achieving both of the conflicting goals (see, for example, Patent Document 3). The technique described in
ところで、上述した特許文献に記載された技術では、省エネと快適性との両立を図ってはいるが、機器の動作状態を変更したときの事後におけるエネルギ消費(例えば、電気料金)と快適性との両面から環境の変化を予測し、利用者の価値観に応じた効用を評価した上で、機器の制御状態を決定することは考慮されていない。 By the way, in the technology described in the above-mentioned patent document, energy saving and comfort are achieved at the same time, but energy consumption (for example, electricity charges) and comfort after the change of the operation state of the device It is not considered to determine the control state of the equipment after predicting the environmental change from both sides and evaluating the utility according to the user's values.
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、機器の動作状態を変更したときの事後において、利用者の価値観に基づく効用が最大になるように、省エネと快適性とを両立させる制御を可能にする機器マネージメント装置およびプログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above reasons, and its purpose is to save energy and comfort so that the utility based on the user's values is maximized after the change of the operating state of the device. It is an object to provide a device management apparatus and a program that enable control to achieve both.
請求項1の発明は、供給事業者から供給される媒体を消費して動作することにより利用者に快適性をもたらす機器の動作を指示する機器マネージメント装置であって、センサの検出出力が入力されるセンサ入力部を備え、当該センサの検出出力を用いて利用者の現在の快適性の程度を表す快適度を推定する第1の手段と、第1の手段により推定した利用者の現状の快適度に基づいて機器の動作状態を変更したときの事後の快適度の予測値を求め、機器の現在の動作状態に基づいて機器の動作状態を変更したときの事後の前記媒体の消費量の予測値を求め、快適度および前記媒体の消費量についてそれぞれ求めた予測値と利用者の価値観に基づいて事前に与えた効用値とを用いる推論規則に従って機器の動作状態を変更したときの事後の効用値を推定して、事後の効用値が最大である機器の制御内容を決定し、決定した制御内容により機器の動作状態の変更を指示する第2の手段とを備え、前記第1の手段は、前記センサの検出出力を用いて客観的な快適性の程度を快適性評価指数で表すとともに、利用者の主観的な快適性の程度を快適性評価指数に相当する評価値で表し、当該値と快適性評価指数とから利用者の現状の快適度を推定することを特徴とする。
The invention of
請求項2の発明では、請求項1の発明において、前記第1の手段は、利用者の主観的な快適性の程度を表す前記評価値として利用者による申告値を用い、前記快適性評価指数と申告値との加重和により現状の快適度を表すことを特徴とする。
In the invention of
請求項3の発明では、請求項2の発明において、前記第1の手段は加重和の計算に用いる重み係数を変更可能であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the first means is capable of changing a weighting factor used for calculating a weighted sum.
請求項4の発明では、請求項2又は3の発明において、前記第1の手段は、利用者の申告に基づく主観的な快適性の申告値を、利用者が行った前記機器に対する最新の操作の内容から推定することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the present invention, the first means uses the latest operation on the device performed by the user based on the subjective comfort declaration value based on the user declaration. It is estimated from the contents of
請求項5の発明は、供給事業者から供給される媒体を消費して動作することにより利用者に快適性をもたらす機器の動作を指示する機器マネージメント装置であって、センサの検出出力が入力されるセンサ入力部を備え、当該センサの検出出力を用いて利用者の現在の快適性の程度を表す快適度を推定する第1の手段と、第1の手段により推定した利用者の現状の快適度に基づいて機器の動作状態を変更したときの事後の快適度の予測値を求め、機器の現在の動作状態に基づいて機器の動作状態を変更したときの事後の前記媒体の消費量の予測値を求め、快適度および前記媒体の消費量についてそれぞれ求めた予測値と利用者の価値観に基づいて事前に与えた効用値とを用いる推論規則に従って機器の動作状態を変更したときの事後の効用値を推定して、事後の効用値が最大である機器の制御内容を決定し、決定した制御内容により機器の動作状態の変更を指示する第2の手段とを備え、前記機器は空調装置であって、前記第1の手段は、前記快適性評価指数を入室後からの経過時間に応じて調整することにより現状の快適度を推定する機能を有することを特徴とする。 The inventions of claim 5, comprising a device management apparatus for instructing the operation of the device that provides comfort to the user by operating by consuming medium supplied from the supply company, the detection output of the sensor input A first means for estimating a degree of comfort that represents a degree of a user's current comfort using a detection output of the sensor, and a current state of the user estimated by the first means A predicted value of the subsequent comfort level when the operating state of the device is changed based on the comfort level is obtained, and the subsequent consumption of the medium when the operating state of the device is changed based on the current operating state of the device. Afterward when the operating state of a device is changed in accordance with an inference rule that uses a prediction value obtained for the comfort level and consumption of the medium and a utility value given in advance based on the user's values. Utility value Estimated by, and a second means for utility value of the posterior determines the control content of the device which is the maximum, indicating the change of the operation state of the apparatus by the determined control content, the device is an air conditioner The first means has a function of estimating a current comfort level by adjusting the comfort evaluation index according to an elapsed time after entering the room.
請求項6の発明は、供給事業者から供給される媒体を消費して動作することにより利用者に快適性をもたらす機器の動作を指示する機器マネージメント装置であって、センサの検出出力が入力されるセンサ入力部を備え、当該センサの検出出力を用いて利用者の現在の快適性の程度を表す快適度を推定する第1の手段と、第1の手段により推定した利用者の現状の快適度に基づいて機器の動作状態を変更したときの事後の快適度の予測値を求め、機器の現在の動作状態に基づいて機器の動作状態を変更したときの事後の前記媒体の消費量の予測値を求め、快適度および前記媒体の消費量についてそれぞれ求めた予測値と利用者の価値観に基づいて事前に与えた効用値とを用いる推論規則に従って機器の動作状態を変更したときの事後の効用値を推定して、事後の効用値が最大である機器の制御内容を決定し、決定した制御内容により機器の動作状態の変更を指示する第2の手段とを備え、前記機器は空調装置であって、前記第1の手段は、利用者が機器に対する操作を行わなければ求めた前記快適性評価指数を入室後からの経過時間に応じて調整することにより現状の快適度を推定し、利用者が機器に対する操作を行えば操作の内容から現状の快適度を推定する機能を有することを特徴とする。 The inventions of claim 6, comprising a device management apparatus for instructing the operation of the device that provides comfort to the user by operating by consuming medium supplied from the supply company, the detection output of the sensor input A first means for estimating a degree of comfort that represents a degree of a user's current comfort using a detection output of the sensor, and a current state of the user estimated by the first means A predicted value of the subsequent comfort level when the operating state of the device is changed based on the comfort level is obtained, and the subsequent consumption of the medium when the operating state of the device is changed based on the current operating state of the device. Afterward when the operating state of a device is changed in accordance with an inference rule that uses a prediction value obtained for the comfort level and consumption of the medium and a utility value given in advance based on the user's values. Utility value Estimated by, and a second means for utility value of the posterior determines the control content of the device which is the maximum, instructing a change of the operating state of the device by the determined control content, the device is an air conditioner said first means estimates the comfort of current by a Subscriber is adjusted according to the elapsed time after entering the comfort evaluation index calculated to be carried out an operation on the device, the user Has a function of estimating the current comfort level from the content of the operation when the device is operated.
請求項7の発明では、請求項6の発明において、前記第1の手段は、利用者が機器に対する操作を行ったときに、現在の室温の実測値を用いて求められる快適性評価指数と利用者が要求する設定温度を用いて求められる快適性評価指数との差分を補正値とし、現在の室温の実測値を用いて求められる快適性評価指数に当該補正値を加算した値を現状の快適度として用いることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the present invention, the first means includes a comfort evaluation index obtained by using the actual measured value of the current room temperature when the user performs an operation on the device and the utilization. The difference from the comfort evaluation index obtained using the set temperature required by the user is used as a correction value, and the value obtained by adding the correction value to the comfort evaluation index obtained using the actual measured value of the current room temperature is the current comfort It is used as a degree.
請求項8の発明では、請求項5〜7のいずれかの発明において、前記第1の手段は、前記快適性評価指数を入室後からの経過時間に応じて調整することにより、所定時間後の快適度を推定する機能を有することを特徴とする。 In the invention of claim 8, in the invention of any one of claims 5 to 7 , the first means adjusts the comfort evaluation index according to an elapsed time after entering the room, thereby allowing a predetermined time later. It has a function of estimating the comfort level.
請求項9の発明では、請求項1〜8のいずれかの発明において、前記第2の手段は、利用者の選択したモードによりモードに固有の効用値計算を行う機能を有し、モードとして、媒体の消費量の低減と快適性とを両立できない事象について、快適性に高い効用値を割り当てた快適性重視モードと、媒体の消費量の低減に高い効用値を割り当てた省エネ重視モードと、媒体の消費量の低減と快適性とに均等に効用値を割り当てた中庸モードとが選択可能であることを特徴とする。
In the invention of claim 9, in the invention of any one of
請求項10の発明では、請求項1〜9のいずれかの発明において、前記第2の手段は、第1の手段により推定した利用者の現状の快適度と前記機器の動作状態を変更したときの事後の快適度の予測値とを条件付確率表として備えるとともに、機器の現在の動作状態と機器の動作状態を変更したときの事後における前記媒体の消費量の予測値とを条件付確率表として備え、2つの条件付確率表と利用者の価値観に基づいて事前に与えた効用値とを用いる推論規則に従って機器の動作状態を変更したときの事後の効用値を計算することを特徴とする。
In the invention of
請求項11の発明では、請求項1〜10のいずれかの発明において、前記センサは利用者とは非接触で利用者の活動を検出し、前記第1の手段は、利用者の活動量に対応したセンサの検出出力に関し利用者の活動とセンサの検出出力の実測値との関係を用いて統計的に決定された条件付確率表を備え、当該活動量を客観的な快適性に反映させることを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to tenth aspects, the sensor detects a user's activity in a non-contact manner with the user, and the first means determines the amount of activity of the user. A conditional probability table statistically determined using the relationship between the user's activity and the measured value of the sensor's detection output for the corresponding sensor's detection output is provided, and the amount of activity is reflected in objective comfort It is characterized by that.
請求項12の発明では、請求項1〜11のいずれかの発明において、前記第1の手段および前記第2手段は、あらかじめ前記センサの検出出力として予想されるデータと、前記機器の想定される動作状態と、機器の想定される操作とを条件として与えることにより効用値が最大になる制御内容を求めるとともに、条件と制御内容との組み合わせをルールテーブルとして保持し、センサの実際の検出出力に対して当該ルールテーブルを適用することにより制御内容を決めることを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in any one of the first to eleventh aspects, the first means and the second means are preliminarily assumed as the detection output of the sensor and the device. The control content that maximizes the utility value is obtained by giving the operating state and the assumed operation of the device as conditions, and the combination of the condition and control content is stored as a rule table, which is used for the actual detection output of the sensor. On the other hand, the control content is determined by applying the rule table.
請求項13の発明では、請求項12の発明において、前記ルールテーブルは、前記機器の動作を指示するリモコン装置に設けられていることを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the twelfth aspect of the present invention, the rule table is provided in a remote control device that instructs an operation of the device.
請求項14の発明では、請求項1〜13のいずれかの発明において、前記第1の手段および前記第2の手段は、住宅に設置される前記センサと広域情報通信網を経由して通信するサーバに設けられ、第2の手段で決められた前記機器の制御内容が広域情報通信網を経由して指示されることを特徴とする。
In the invention of
請求項15の発明は、供給事業者から供給される電力を消費して動作する機器としての空調装置の動作を指示する機器マネージメント装置であって、センサの検出出力が入力されるセンサ入力部を備え、当該センサの検出出力を用いて利用者の現在の快適性の程度を表す快適度を推定する第1の手段と、第1の手段により推定した利用者の現状の快適度に基づいて空調装置の動作状態を変更したときの事後の快適度の予測値を求め、空調装置の現在の動作状態に基づいて空調装置の動作状態を変更したときの事後の電気料金の予測値を求め、快適度および電気料金についてそれぞれ求めた予測値と利用者の価値観に基づいて事前に与えた効用値とを用いる推論規則に従って空調装置の動作状態を変更したときの事後の効用値を推定して、事後の効用値が最大である空調装置の制御内容を決定し、決定した制御内容により空調装置の動作状態の変更を指示する第2の手段とを備え、前記第1の手段は、前記センサの検出出力を用いて客観的な快適性の程度を快適性評価指数で表すとともに、利用者の主観的な快適性の程度を快適性評価指数に相当する評価値で表し、当該値と快適性評価指数とから利用者の現状の快適度を推定することを特徴とする。
The invention of
請求項16の発明は、コンピュータを、供給事業者から供給される媒体を消費して動作することにより利用者に快適性をもたらす機器の動作を指示する機器マネージメント装置として機能させるためのプログラムであって、コンピュータに入力されるセンサの検出出力を用いて利用者の現在の快適性の程度を表す快適度を推定する第1の手段と、第1の手段により推定した利用者の現状の快適度に基づいて機器の動作状態を変更したときの事後の快適度の予測値を求め、機器の現在の動作状態に基づいて機器の動作状態を変更したときの事後の前記媒体の消費量の予測値を求め、快適度および前記媒体の消費量についてそれぞれ求めた予測値と利用者の価値観に基づいて事前に与えた効用値とを用いる推論規則に従って機器の動作状態を変更したときの事後の効用値を推定して、事後の効用値が最大である機器の制御内容を決定し、決定した制御内容により機器の動作状態の変更を指示する第2の手段としてコンピュータを機能させ、前記第1の手段は、前記センサの検出出力を用いて客観的な快適性の程度を快適性評価指数で表すとともに、利用者の主観的な快適性の程度を快適性評価指数に相当する評価値で表し、当該値と快適性評価指数とから利用者の現状の快適度を推定することを特徴とする。
The invention of
請求項1、16の発明の構成によれば、機器の動作状態を変更したときの事後の快適度と媒体の消費量とに関する予測値を求め、これらの予測値と利用者の価値観とに基づく推論規則に従って事後の効用値が最大になるように制御内容を決定するから、利用者にとって省エネと快適性とを両立したと言える満足度の高い制御が可能になる。また、センサの検出出力を受けて効用値が最大になる制御内容を機器に与えるから、利用者は機器の動作状態を指示することなく、利用者の価値観に応じた最適な動作状態で機器が制御されることになる。
According to the configuration of the inventions of
さらに、請求項1の発明の構成によれば、客観的な快適性と主観的な快適性とを考慮して現在の快適性を評価しているから、センサによる客観的な快適性の評価による利用者の定常状態の活動に対応するだけでなく、利用者の主観的な快適性も取り入れて利用者の非定常状態の活動にも対応した制御が可能になる。
Further, according to the configuration of the invention of
請求項2の発明の構成によれば、客観的な快適性の程度と主観的な快適性の程度とを定量化して加重和により統合するから、快適性に関してセンサで検出される客観性と利用者の申告による主観性とを合わせた快適性の評価が可能になる。
According to the configuration of the invention of
請求項3の発明の構成のように、加重和の計算に用いる重み係数を変更可能とすることにより、客観的な快適性と主観的な快適性との優先の程度を調節することができる。
As in the configuration of the invention of
請求項4の発明の構成によれば、利用者が機器に対して行った最新の操作により利用者の申告値を推定するから、利用者は特段の意識をすることなく機器を操作するだけで最適な制御内容を決めることが可能になる。 According to the configuration of the invention of claim 4 , since the user's reported value is estimated by the latest operation performed by the user on the device, the user only operates the device without special consciousness. It is possible to determine the optimal control content.
請求項5の発明の構成によれば、空調装置による冷暖房が行われている部屋に入室した後の経過時間に応じて快適性評価指数を調整するから、利用者は機器に対して設定温度を変更する操作を行わなくとも、入室からの経過時間にかかわらず快適性が維持されるように設定温度を自動的に調節することが可能になる。 According to the configuration of the invention of claim 5 , since the comfort evaluation index is adjusted according to the elapsed time after entering the room where the air conditioning apparatus is cooling and heating, the user sets the set temperature for the device. Even if the operation to change is not performed, the set temperature can be automatically adjusted so that the comfort is maintained regardless of the elapsed time from entering the room.
請求項6の発明の構成によれば、空調装置による冷暖房が行われている部屋に入室した後の経過時間に応じて快適性評価指数を調整することにより現状の快適度を推定し、機器の設定温度を変更する操作を行った場合には操作に応じて現状の快適度を推定するから、快適性評価指数に応じて設定温度を自動的に調節しながらも、利用者の主観的感覚に応じた設定温度の調節が可能になる。 According to the configuration of the invention of claim 6, estimates the comfort of current by adjusting the comfort evaluation index in accordance with the elapsed time after entering the room heating and cooling by the air conditioner is being performed, the equipment When the operation to change the set temperature is performed, the current comfort level is estimated according to the operation, so the user can feel the subjective feeling while automatically adjusting the set temperature according to the comfort evaluation index. The set temperature can be adjusted accordingly.
請求項7の発明の構成によれば、室温の実測値と使用者が要求する設定温度とを用いてそれぞれ求めた快適性評価指数により、設定温度に対応する快適性の程度を表す評価値を求めているから、設定温度に対応する快適性の程度を表す評価値を算出するにあたり、センサの検出出力から求められる快適性評価指数と同じ手順を用いて求めることが可能である。 According to the configuration of the seventh aspect of the invention, the evaluation value representing the degree of comfort corresponding to the set temperature is obtained by the comfort evaluation index obtained using the measured value of the room temperature and the set temperature requested by the user. Therefore, in calculating the evaluation value indicating the degree of comfort corresponding to the set temperature, it is possible to use the same procedure as the comfort evaluation index determined from the detection output of the sensor.
請求項8の発明の構成によれば、所定時間後の快適度の推定に際しても入室からの経過時間を考慮するから、設定温度をより適正に調節することが可能になる。 According to the configuration of the eighth aspect of the invention, since the elapsed time from entering the room is taken into account when estimating the comfort level after a predetermined time, the set temperature can be adjusted more appropriately.
請求項9の発明の構成によれば、媒体の消費量の低減と快適性とを両立できない事象について、利用者の価値観に応じて、媒体の消費量の低減と快適性とのどちらを優先するかを選択することが可能になる。 According to the configuration of the ninth aspect of the invention, for the event where the reduction of the medium consumption and the comfort cannot be achieved at the same time, priority is given to either the reduction of the medium consumption or the comfort according to the user's values. It becomes possible to select whether to do.
請求項10の発明の構成によれば、媒体の消費量と快適性とに条件付確率表を適用して効用値を確率的に計算するから、複雑な条件を組み合わせた効用値の計算が可能になる。
According to the configuration of the invention of
請求項11の発明の構成によれば、利用者に非接触であるセンサの検出出力により活動量を推定するから、活動量を計測するための特別な計測手段を用いる必要がなく、利用者に負担をかけることなく活動量を検出することが可能になる。しかも、条件付確率表をセンサでの実測結果に基づいて統計的に作成するから、センサの検出出力から活動量を推定する際の精度が高くなるように条件付確率表を作成することができる。
According to the configuration of the invention of
請求項12の発明の構成によれば、センサの予想される検出出力と効用値を最大にする制御内容との組み合わせをルールテーブルとして作成しておき、このルールテーブルをセンサの実際の検出出力に適用することで制御内容を決めるから、センサの検出出力が得られるたびに推論規則を適用して制御内容を決める場合に比較すると、処理負荷を大幅に低減することができ、組込み機器用のコンピュータ程度の処理能力であっても、機器の動作状態を変更した後の快適性と媒体の消費量の低減とを両立させる制御が可能になる。 According to the configuration of the twelfth aspect of the present invention, a combination of the expected detection output of the sensor and the control content that maximizes the utility value is created as a rule table, and this rule table is used as the actual detection output of the sensor. Since the control content is determined by application, the processing load can be greatly reduced compared to the case where the control content is determined by applying an inference rule every time the sensor output is obtained. Even with a processing capability of a degree, it is possible to perform control that achieves both comfort after changing the operating state of the device and reduction of the consumption of the medium.
請求項13の発明の構成によれば、ルールテーブルを機器に設けたリモコン装置に設けていることにより、リモコン装置の操作後における制御内容が、利用者の価値観に基づく効用値を最大にするように決められるから、利用者にとって満足度の高い制御が行われることになる。 According to the configuration of the thirteenth aspect of the present invention, since the rule table is provided in the remote control device provided in the device, the control content after the operation of the remote control device maximizes the utility value based on the user's values. Therefore, control with a high degree of satisfaction for the user is performed.
請求項14の発明の構成によれば、住宅に設けたセンサと広域情報通信網を介して通信するサーバにおいて制御内容を決定するから、第1の手段および第2の手段を実現するための計算リソースをサーバに持たせることにより、機器には大きな計算リソースが不要であり、住宅側では処理能力の小さい設備でも対応することが可能になる。すなわち、機器の導入に際して計算リソースの大きい装置を必要としないから、利用者は低コストで上記機能を享受することが可能になる。
According to the configuration of the invention of
請求項15の発明の構成によれば、機器が空調装置であって、動作状態を変化させた後に利用者が変化を実感するまでに時間差があるが、動作状態を変更したときの事後の効用値が最大になるように制御内容を決めるから、制御内容の変更後における利用者の満足度を高めることができる。また、快適性と電気料金とで効用値を評価するから、利用者の金銭感覚での価値観を効用値に反映させることになり、効用値の意味がわかりやすくなる。
According to the configuration of the invention of
以下の説明では、住宅内に通信ネットワークが設備として用意されている場合を想定しており、利用者の日常生活における行動パターンをセンサにより検知し、検知したデータを蓄積・解析するものとする。本発明は、データの蓄積および解析を行う知能システム技術をHEMS分野に適用することにより、以下の機能を実現するものである。 In the following description, it is assumed that a communication network is prepared in a house as a facility, and a behavior pattern in a user's daily life is detected by a sensor, and the detected data is accumulated and analyzed. The present invention realizes the following functions by applying intelligent system technology for data accumulation and analysis to the HEMS field.
(実施形態1)
本実施形態では、供給事業者から供給される媒体として電力会社を供給事業者とする電気を例示するが、ガス、水道、熱など他の媒体であっても本発明の技術思想を適用することができる。
(Embodiment 1)
In this embodiment, the electricity supplied by the power company is exemplified as the medium supplied from the supplier, but the technical idea of the present invention is applied to other media such as gas, water, and heat. Can do.
本実施形態では、図3に示すように、複数種類(図示例では5種類)のセンサ21〜25と、複数種類(図示例では3種類)の機器31と、利用者による情報入力および利用者への情報提示を行うユーザインターフェイス32と、機器31の動作を指示する機器マネージメント装置10とを備える。機器31は、上述した媒体のうちの少なくとも1種類を消費して快適空間を創出するものであればよく、機器31が使用される環境についてはとくに制限はない。すなわち、住宅において使用される設備31のほか、店舗、ビル、工場において使用される設備31であっても、本発明の技術思想を適用することが可能である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a plurality of types (five types in the illustrated example) of
機器マネージメント装置10が機器31の動作を指示する際には、機器31に指示内容を制御信号として与える方法と、ユーザインターフェイス32を通して利用者に指示内容を提示する方法とのいずれかを採用する。以下では、ユーザインターフェイス32を通して利用者に指示内容を提示する場合を例として説明する。具体的には、画面表示が可能なユーザインターフェイス32を用い、指示内容を画面に表示すればよい。あるいはまた、音声出力が可能なユーザインターフェイス32を用いて音声により指示内容を通知してもよい。
When the
また、媒体である電気を消費して稼働することにより利用者に利便性をもたらす機器としては、図3に示しているように、空調装置(以下、「エアコン」という)31a、テレビジョン受像機31b、照明器具31c、給湯器31d、床暖房装置31eなど種々のものがあるが、以下の説明ではエアコン31aによる冷暖房を行う際の指示を機器マネージメント装置10から出力する場合を例として説明する。
In addition, as equipment that brings convenience to the user by operating while consuming electricity as a medium, as shown in FIG. 3, an air conditioner (hereinafter referred to as “air conditioner”) 31a, a television receiver, and the like. There are various types such as 31b,
図3に示す例では、センサ21〜25として、エアコン31aによる冷暖房が有効である室内における人の存否を検出する人感センサ21および音センサ22と、室内環境を計測するための温度センサ23および湿度センサ24と、エアコン31aの消費電力を計測する電力量センサ25とを設けている。
In the example shown in FIG. 3, as the
人感センサ21は、焦電型赤外線センサを用いており、焦電型赤外線センサの出力レベルと規定の閾値との大小関係に応じて2値化された方形波信号を出力するものを用いる。したがって、人感センサ21により検出される人の活動量(ないし代謝量)が多いほど方形波信号の立ち上がり(オン)回数が多くなる。
The
音センサ22は、人の存在に伴って生じる環境との相互作用音(物音、足音)や呼吸音などの音を検出するために設けられている。とくに、焦電型赤外線センサを用いた人感センサ21では、検出領域に人が存在していても人が静止していれば方形波信号が立ち上がらないから、高感度マイクロホンを備える音センサ22で環境との相互作用音(物音、足音)や人の呼吸音などを検出することにより人の存否を判定する。音センサ22で検出した音についても音圧レベルと規定の閾値との大小関係に応じて2値化された方形波信号を生成する。音センサ22からの出力は、人感センサ11の出力と同様に、人の活動量(ないし代謝量)が多いほど方形波信号の立ち上がり(オン)回数が多くなる。
The
温度センサ23にはサーミスタのような感温素子を備え室温を検出する周知構成のものを用い、湿度センサ24についても相対湿度を検出する周知構成のものを用いる。また、電力量センサ25は、エアコン31aのみの消費電力を検出するために、エアコン31aを接続するコンセントに組み込んだものを用いる。このコンセントは、必ずしも壁コンセントでなくてもよく、壁コンセントに接続されるアダプタ型のコンセントでもよい。
The
上述の構成において、機器マネージメント装置10とセンサ21〜25および設備31とは、直結することが可能であるが、本実施形態では、通信技術を用いた通信ネットワークが住宅に設けられており、センサ21〜25および設備31が通信ネットワークを経由して機器マネージメント装置10と通信可能になっているものとする。
In the above-described configuration, the
以下では、機器マネージメント装置10について具体的に説明する。機器マネージメント装置10は、適宜のプログラムをコンピュータで実行することにより以下の動作を可能にするものであり、図1に示すように、センサ21〜25が接続されるインターフェイスとしてセンサ入力部11を備えるとともに、ユーザインターフェイス32を接続するための入出力インターフェイス12を備える。
Below, the
センサ入力部11は、センサ21〜25の出力から適宜に設定した更新時間(例えば、5分間)ごとにセンサ出力を抽出し、抽出したセンサ出力を後述する処理部13に与える。すなわち、センサ入力部11は、センサ21〜25による検出出力の時系列データを出力する。センサ入力部11では、人感センサ21および音センサ22の出力から更新時間ごとのオン回数を抽出するとともに、オン回数を閾値と比較することにより、「多」「中」「少」の3種類から選択された出力値を処理部13に与える。人感センサ21および音センサ22により検出される人の活動量は、それぞれ3段階に分類されて処理部13に与えられる。
The
また、センサ入力部11では、温度センサ23および湿度センサ24については、上述した更新時間毎のセンサ出力を処理部13に与える。あるいは、更新時間内で複数回抽出したセンサ出力の平均値を処理部13に与える。後者のように更新時間内でセンサ出力を複数回抽出し、その平均値を処理部13に与える構成を採用することにより、センサ出力の異常値が処理部13に入力されるのを防止することができる。
In the
電力量センサ25の出力についても、温度センサ23および湿度センサ24の出力と同様に扱えばよい。ただし、電力量センサ25の出力は、センサ入力部11において積算され、処理部13にはエアコン31aの消費電力について瞬時値ではなく更新時間における積算値が入力される。
The output of the
ところで、本実施形態では、エアコン31aの使用に伴う利用者の快適性の程度を表す快適度と、エアコン31aの使用に伴う消費電力とを勘案し、着目する条件の下での効用値が最大になるように、エアコン31aの動作状態を決定することを目的にしている。着目する条件は、本実施形態では、利用者がユーザインターフェイス32を用いて指示する例について説明するが、あらかじめ処理部13に設定しておいてもよい。
By the way, in the present embodiment, the utility value under the condition of interest is maximized in consideration of the comfort level indicating the degree of user comfort associated with the use of the
本実施形態における効用値は、利用者が着目している条件と、利用者にとっての快適度と、エアコン31aでの消費電力との3要素によって決定される。
The utility value in the present embodiment is determined by three factors: the condition that the user is paying attention to, the comfort level for the user, and the power consumption in the
利用者が着目する条件は、ユーザインターフェイス32から入出力インターフェイス12を通してモード選択部14に与えられ、モード選択部14では、ユーザインターフェイス32から指示された条件をモードとして処理部13に与える。本実施形態では、「快適重視モード」「省エネ重視モード」「中庸モード」の3種類のモードを選択可能にしている。これらのモードは、利用者の価値観に基づいて選択されることになる。
The condition that the user pays attention to is given from the
効用値の算出に用いる3要素のうちの消費電力については、一般的には、室内の容積、エアコン31aの動作状態、エアコン31aの冷房能力、室内の気温などの複数種類のパラメータを用いて推定する必要があるが、本実施形態では、エアコン31aの動作状態を指定することにより、現在の動作状態と指定した動作状態との関係のみを用いてエアコン31aの動作状態を変更したときの事後の消費電力を予測できるものとする。
The power consumption of the three elements used for calculating the utility value is generally estimated using a plurality of types of parameters such as the indoor volume, the operating state of the
利用者にとっての快適性の程度を表す快適度については、快適性評価指数(PMV=Predicted Mean Vote)と、利用者が快適・不快について申告した情報を組み合わせることにより、エアコン31aの動作状態を変更する前の現状の快適度を推定し、推定した現状の快適度に基づいてエアコン31aの動作状態を変更したときの事後の快適度を予測する。
For the degree of comfort that represents the degree of comfort for the user, the operating status of the
効用値の算出は処理部13が行っており、処理部13は、エアコン31aの動作状態を変更したときの事後の効用値を、快適度と消費電力との予測値に基づいて推定する効用値算出部15を備える。
The calculation of the utility value is performed by the
エアコン31aでの事後の消費電力は、上述のように、現在の動作状態と指定した動作状態との関係により予測することができ、効用値を求めるために着目する条件はユーザインターフェイス32から指示されるから、事後の消費電力を予測する条件と効用値を求めるために着目する条件とはユーザインターフェイス32から指示されることになる。
As described above, the subsequent power consumption in the
また、処理部13は、快適性評価指数と利用者の申告とに基づいて利用者にとっての現状の快適度を推定する快適度推定部16と、快適性評価指数を算出するための情報およびエアコン31aの動作を変更するための情報としての利用者の活動量(代謝量)を推定する活動量推定部17とを備える。
The
本実施形態では、互いに関連する因子をインフルエンスダイアグラムのノードによって表現し、インフルエンスダイアグラムのノードに条件付確率表を設定するとともに、与えられたデータに対して確率的な推論規則を適用した確率伝播計算を施す構成を採用している。処理部13を構成している効用値算出部15と快適度推定部16と活動量推定部17とは、インフルエンスダイアグラムを用いると、図2のように表現することができる。
In this embodiment, factors that are related to each other are expressed by nodes in the influence diagram, a conditional probability table is set in the nodes in the influence diagram, and the probability that a probabilistic inference rule is applied to given data A configuration for performing propagation calculation is adopted. The utility
インフルエンスダイアグラムは、矩形、円形(楕円形)、菱形の3種類の図形で表されるノードと、ノード間を結合する実線または破線の矢印で表されるリンクとにより表現される。 The influence diagram is expressed by nodes represented by three types of figures, a rectangle, a circle (ellipse), and a rhombus, and links represented by solid or broken arrows connecting the nodes.
矩形のノードは、決定ノードであり、行為の選択を行う項目を表し、本実施形態では、エアコン31aの動作状態に関する指示を表している。楕円形のノードは、機会ノードであり、利用者の意思決定では制御できない不確実の事象を表しており、不確実な事象を表すための条件付確率表を備える。ただし、図示例において二重線で囲んだ楕円形のノードは、入力値を数式に代入することにより一意の出力が得られるノードを示している。
The rectangular node is a decision node and represents an item for selecting an action. In the present embodiment, the node represents an instruction related to the operating state of the
図示例では、二重線で囲んだ楕円形のノードが設けられており、これらのノードは、入力値に対して出力値が確率的に決まるのではなく、入力値に対して一意に出力値が決まる機会ノードを意味する。菱形のノードは、価値ノードであり、利用者にとっての価値を基準にして入力に対する効用値を算出する。本実施形態では、利用者の価値観に応じて、「快適重視モード」「省エネ重視モード」「中庸モード」が選択可能であり、効用値算出部15では、選択されたモードにより、モードに固有の効用値計算を行う。
In the example shown in the figure, elliptical nodes surrounded by double lines are provided, and these nodes do not have their output values stochastically determined for their input values, but are uniquely output values for their input values. Means an opportunity node. The diamond-shaped node is a value node and calculates a utility value for the input based on the value for the user. In the present embodiment, “comfort-oriented mode”, “energy-saving-oriented mode”, and “medium mode” can be selected according to the user's values, and the utility
実線のリンクは、通常リンクであり、矢印の始端を接続したノードが矢印の終端を接続したノードに影響を及ぼすことを表している。破線のリンクは、報知リンクであり、矢印の始端を接続したノードで発生した情報を矢印の終端を接続したノードに報知することを表している。 The solid line link is a normal link, and represents that the node connecting the start ends of the arrows affects the node connecting the end ends of the arrows. A broken line link is a notification link, and indicates that information generated in a node connected to the start end of the arrow is notified to the node connected to the end of the arrow.
ところで、処理部13に設けた効用値算出部15では、消費電力を電気料金に置き換えて評価する。図2に示しているように、効用値算出部15をインフルエンスダイアグラムで表すと、効用値を算出する価値ノードN35に、今後5分間の快適度に関する機会ノードN33と、今後5分間の電気料金に関する機会ノードN34とを接続した形になる。また、5分間の快適度に関する機会ノードN33には、現状の快適度に関する機会ノードN26と、エアコン31aの操作内容を表す決定ノードN31とが接続される。さらに、5分間の電気料金に関する機会ノードN34には、エアコン31aの操作内容を表す決定ノードN31と、エアコン31aの現在の動作状態に関する機会ノードN32とが接続される。ここに、「今後5分間」とは、エアコン31aの動作状態を変更したときの事後の5分間を意味している。
By the way, the utility
まず、機会ノードN33,N34と価値ノードN35との関係について説明する。機会ノードN33の出力変数である「(5分間の)快適度」は、{良くなる、良いまま、悪いまま、悪くなる}の4値から選択される。また、機会ノードN34の出力変数である「(5分間の)電気料金」は、{高い、安い、ゼロ}の3値から選択される。 First, the relationship between the opportunity nodes N33 and N34 and the value node N35 will be described. The “comfort level (for 5 minutes)” that is an output variable of the opportunity node N33 is selected from four values of {become better, stay better, stay worse, get worse}. Further, the “electric charge (for 5 minutes)” that is an output variable of the opportunity node N34 is selected from three values of {high, cheap, zero}.
価値ノードN35では、2つの機会ノードN33,N34の出力値のすべての組み合わせに対してあらかじめ0〜100の効用値を割り当てられる。ただし、価値ノードN35では、ユーザインターフェイス32により選択された「快適重視モード」「省エネ重視モード」「中庸モード」の各モードに応じて、表1〜3に示すように異なる効用値が事前に割り当ててある。
In the value node N35, utility values of 0 to 100 are assigned in advance to all combinations of output values of the two opportunity nodes N33 and N34. However, in the value node N35, different utility values are assigned in advance as shown in Tables 1 to 3 according to the “comfort-oriented mode”, “energy saving-oriented mode”, and “medium mode” selected by the
各モードの効用値は、利用者の価値観に基づいて与えられており、どのモードの効用値を用いるかは利用者が選択する。すなわち、電気料金が増加しても快適性を優先する利用者のために「快適重視モード」を設けてあり、快適性を犠牲にしても電気料金の低減を優先する利用者のために「省エネ重視モード」を設けてある。また、快適性と電気料金の低減とのどちらも中程度でよい利用者は「中庸モード」を選択すればよい。 The utility value of each mode is given based on the user's values, and the user selects which mode's utility value is used. In other words, the “comfort-oriented mode” is provided for users who prioritize comfort even if the electricity price increases, and “energy saving” is provided for users who prioritize reduction of electricity charges even at the expense of comfort. The “important mode” is provided. In addition, a user who needs only moderate comfort and reduced electricity charges may select the “medium mode”.
ところで、快適性と電気料金との他の組み合わせについては、利用者の価値観に応じて効用値が異なるから、表1〜表3のそれぞれにおいて効用値が異なっている。 By the way, about other combinations of comfort and an electricity bill, since utility values differ according to a user's values, utility values differ in each of Tables 1 to 3.
ただし、表1〜表3のいずれを採用するかにかかわらず、快適性が(良くなる)(良いまま)のいずれかであり、電気料金が(ゼロ)という組み合わせが利用者にとってもっとも好ましく、快適性が(悪いまま)(悪くなる)のいずれかであり、電気料金が(高い)という組み合わせが利用者にとってもっとも好ましくないと言える。 However, regardless of which of Tables 1 to 3 is adopted, the comfort is either (becomes better) or remains good, and the combination that the electricity rate is (zero) is the most preferable for the user and is comfortable It can be said that the combination of either (because it is bad) or (becomes worse) and the electricity price is (high) is the most unfavorable for the user.
したがって、表1〜表3のいずれにおいても前者の組み合わせに対する効用値を100(最良)にし、後者の組み合わせに対する効用値を0(最悪)にしてある。また、電気料金が(安い)のであれば、快適性が(良くなる)(良いまま)のほうが、(悪いまま)(悪くなる)に優先することはもちろんのことである。ただし、効用値の差をどの程度に設定するかは利用者の価値観(すなわち、選択したモード)による。 Therefore, in any of Tables 1 to 3, the utility value for the former combination is set to 100 (best), and the utility value for the latter combination is set to 0 (worst). In addition, if the electricity bill is (cheap), it goes without saying that comfort (becomes better) (becomes better) takes precedence over (becomes bad) (becomes worse). However, how much the difference between utility values is set depends on the user's values (ie, the selected mode).
電気料金の低減と快適性とを両立できない場合(つまり、快適性を追求すれば電気料金が高くなり、電気料金の低減を追求すれば快適性が悪くなる場合)に関しては、利用者の価値観に従って、電気料金の低減と快適性との一方が優先されるように効用値が割り当てられる。 When it is impossible to achieve both reductions in electricity charges and comfort (that is, electricity charges increase if comfort is pursued and comfort decreases if electricity charges are pursued), user values Accordingly, the utility value is assigned so that one of the reduction of the electricity bill and the comfort is prioritized.
表1に示す快適重視モードの場合、電気料金の低減よりも快適度が優先されるから、電気料金が(高い)場合でも快適度が(良くなる)(良いまま)であれば相対的に高い効用値が割り当てられる。逆に、電気料金が(ゼロ)であっても快適度が(悪いまま)(悪くなる)であれば相対的に低い効用値が割り当てられる。 In the comfort-oriented mode shown in Table 1, the comfort level is given priority over the reduction of the electricity price, so even if the electricity price is (high), if the comfort level is (improves) (stays good), it is relatively high. Utility values are assigned. On the other hand, even if the electricity rate is (zero), a relatively low utility value is assigned if the comfort level is (bad) (becomes worse).
表2に示す省エネ重視モードの場合、快適度よりも電気料金の低減が優先されるから、快適度が(悪いまま)(悪くなる)であっても電気料金が(ゼロ)であれば相対的に高い効用値が割り当てられ、逆に、快適度が(良くなる)(良いまま)であっても電気料金が(高い)場合には相対的に低い効用値が割り当てられる。 In the energy saving priority mode shown in Table 2, priority is given to reducing electricity charges over comfort levels, so if the electricity price is (zero), even if the comfort level is (bad) (becomes worse) A high utility value is assigned to, and conversely, a relatively low utility value is assigned if the electricity rate is (high) even if the comfort level is (becomes better) (still remains good).
表3に示す中庸モードの場合、電気料金の低減と快適度とは同程度に扱われる。したがて、快適度が(良くなる)(良いまま)であり電気料金が(高い)場合と、快適度が(悪いまま)(悪くなる)であり電気料金が(ゼロ)である場合とは同じ効用値が割り当てられる。つまり、効用値が均等に割り当てられる。 In the case of the moderate mode shown in Table 3, the reduction in electricity charges and the comfort level are handled to the same extent. Therefore, when the comfort level is (becomes better) (while it is good) and the electricity rate is (high), and when the comfort level is (becomes bad) (becomes worse) and the electricity rate is (zero) The same utility value is assigned. That is, utility values are assigned equally.
ところで、今後5分間の電気料金は、エアコン31aの現在の動作状態と今後の動作状態との関係により予測される。すなわち、機会ノードN34は、エアコン31aの操作を決定する決定ノードN31と、エアコン31aの最新の動作状態である機会ノードN32との出力値の組み合わせによって予測される。決定ノードN31の出力値は{+1,−1,keep,on,off}の5つの値から選択され、機会ノードN32の出力値は{高い,普通,低い,ゼロ}の4つの値から選択され、機会ノードN34の出力値(つまり、予測値)は{on,off}の2つの値から選択される。
By the way, the electricity bill for the next 5 minutes is predicted by the relationship between the current operating state of the
機会ノードN31における+1,−1は、それぞれ設定温度を1〔℃〕上げる、1〔℃〕下げるを意味し、keepは設定温度を変更しないことを意味し、on,offはエアコン31aの作動と停止とを意味している。機会ノードN32についても同様であり、on,offは、エアコン31aの運転と停止とを意味している。
+1 and −1 at the opportunity node N31 mean that the set temperature is raised by 1 [° C.] and 1 [° C.], respectively, keep means that the set temperature is not changed, and on and off are the operations of the
機会ノードN34は、決定ノードN31と機会ノードN32との出力値のすべての組み合わせに対して、電気料金が{高い,安い,ゼロ}の各値になる場合の確率を設定した表4のような内容の条件付確率表を有している。したがって、エアコン31aの動作状態を変更したときに、決定ノードN31と機会ノードN32との出力値から表4に従って電気料金の変化を予測することが可能になる。
The opportunity node N34 is set as shown in Table 4 in which the probabilities in the case where the electricity rate is {high, cheap, zero} are set for all combinations of the output values of the decision node N31 and the opportunity node N32. Has a conditional probability table of contents. Therefore, when the operating state of the
一方、今後5分間の快適度は、現状の快適度とエアコン31aの今後の動作状態との関係により予測される。すなわち、機会ノードN33は、エアコン31aの操作を決定する決定ノードN31と、快適度推定部16の出力結果である現状の快適度を推定する機械ノードN26との出力値の組み合わせによって予測される。上述したように、決定ノードN31の出力値は{+1,−1,keep,on,off}の5つの値から選択される。一方、機会ノードN26の出力値(つまり、予測値)としてはPMVと同様に整数値の指数を用いる。本実施形態では、機会ノードN26の出力値としては、−2〜+2の5個の整数値と使用不可の値であるN/Aとの6種類を用いる。すなわち、機会ノードN26の出力値は、{−2,−1,0,+1,+2,N/A}の6つの値から選択される。
On the other hand, the comfort level for the next 5 minutes is predicted based on the relationship between the current comfort level and the future operating state of the
したがって、機会ノードN33には、機会ノードN26と決定ノードN31との出力値のすべての組み合わせに対して、快適度が{良くなる,良いまま,悪いまま,悪くなる}の各値になる場合の確率を設定した表5のような内容の条件付確率表を持たせる。この条件付確率表を用いることによって、エアコン31aの動作状態を変更したときに、機会ノードN26と決定ノードN31との出力値から表5(すべての組み合わせの一部を記載)に従って快適度の変化を予測することが可能になる。
Therefore, in the opportunity node N33, the comfort level becomes {good, good, bad, bad} for all combinations of output values of the opportunity node N26 and the decision node N31. A conditional probability table having contents as shown in Table 5 in which probabilities are set is provided. By using this conditional probability table, when the operating state of the
上述したように、機会ノードN33において今後5分間の快適度の変化が予測され、機会ノードN34において今後5分間の電気料金の増減が予測されると、これらの予測値を組み合わせるとともに、利用者の価値観(上述したモード)を加味することにより、表1〜表3のいずれかを用いて効用値を推定することが可能になる。すなわち、快適度および電気料金についてそれぞれ求めた事後の予測値と利用者の価値観に基づいて事前に与えた効用値とを用いる推論規則に従ってエアコン31aの動作状態を変更したときの事後の効用値が推定される。
As described above, when an opportunity node N33 predicts a change in comfort level for the next 5 minutes and an opportunity node N34 predicts an increase or decrease in the electricity price for the next 5 minutes, By adding the values (the above-described modes), it is possible to estimate the utility value using any one of Tables 1 to 3. That is, the post-utility value when the operating state of the
ところで、本実施形態では、エアコン31aの操作の決定に際して、エアコン31aの操作内容だけではなくエアコン31aによる気温の調節を行っている部屋(例えば、リビング)における人の存否の情報も用いている。すなわち、決定ノードN31は、エアコン31aの最新操作に関する機会ノードN23の出力値と、活動量推定部17において用いる人感センサ21と音センサ22との検出情報に関するノードN12,N13の出力値を用いて、出力値を決定している。
By the way, in the present embodiment, when determining the operation of the
また、当該部屋に居る利用者の現状の快適度は快適度推定部16により推定され、快適度推定部16では、PMVと利用者自身の申告とを用いて利用者の現状の快適度を推定する。すなわち、快適度推定部16は、活動量推定部17において人感センサ21および音センサ22の出力に基づいて活動量(代謝量)を推定する機会ノードN11の出力値と、温度センサ23を有する機会ノードN21の出力値および湿度センサ23を有する機会ノードN22の出力値とを用いてPMVを算出する機会ノードN24の出力値と、エアコン31aの最新操作を出力値とする機会ノードN23および当該機会ノードN23の出力値から推定される利用者の温冷感覚を推定する機会ノードN25の出力値とから、機会ノードN26において利用者の現状の快適度を推定する。
In addition, the current comfort level of the user in the room is estimated by the comfort
まず、活動量推定部17について説明する。活動量推定部17に設けた機会ノードN11の出力値は利用者の活動量を反映しており{動,静,不在}の3つの値から選択される。すなわち、エアコン31aによる気温の調節を行っている部屋内における利用者の存否と、存在する場合における利用者の動静を活動量の出力値としている。
First, the activity
活動量の検出には、人感センサ21と音センサ22とを用いている。すなわち、人感センサ21および音センサ22から出力される方形波信号の立ち上がり回数を5分間ごとに計数しており、機会ノードN12,N13では、当該回数を3段階に分類し、出力値が{多,中,少}の3つの値から選択されるようにしてある。機会ノードN12,N13の出力値は、利用者の活動量の目安を与える。ここで、機会ノードN11に表6のような事前確率値を設定し、機会ノードN12,N13に、それぞれ表7、表8のような条件付確率表を設定しておくことにより、確率伝播計算による活動量の推定が可能になる。
The
表7、表8の条件付確率表は、人感センサ21および音センサ22による実測値を用いて統計的に決定することができる。すなわち、個々の利用者の行動の特徴を利用して条件付確率表を決定することが可能になる。なお、本実施形態では方形波信号の立ち上がり回数を5分間ごとに計数しているが、この時間間隔は適宜に設定することができる。
The conditional probability tables in Tables 7 and 8 can be determined statistically using actual values obtained by the
次に、快適度推定部16について説明する。快適度推定部16では、機会ノードN24においてPMVを算出する。PMVの算出には、周知のように、活動量(代謝量)、着衣量、空気温度、平均放射温度、平均風速、相対湿度の6変数が必要である。本実施形態では、温度センサ23および湿度センサ24により計測した温度および湿度を用いることにより、活動量以外の変数に代用する値を算出している。
Next, the comfort
すなわち、着衣量Y〔clo〕は、温度X〔℃〕とは次式の関係があることが経験的に知られているから、温度センサ23で計測した室温を温度Xとして着衣量Yを近似的に求める。
Y=−0.0377X+1.4864
平均放射温度については、正確に計測するには放射温度計が必要であるが、通常、室温に0.5〜1.0〔℃〕を加算することによって平均放射温度に代用することができることが知られている。したがって、本実施形態では、温度センサ23による検出温度に0.5〔℃〕を加算した値を平均放射温度に代えて用いる。さらに、平均風速についても、正確に計測するには風速計が必要であるが、室内であれば0.1〜0.2〔m/s〕であることが経験的に知られているので、本実施形態では、0.1〔m/s〕の値で代用する。
That is, since it is empirically known that the clothing amount Y [clo] is related to the temperature X [° C.] by the following equation, the clothing amount Y is approximated with the room temperature measured by the
Y = −0.0377X + 1.4864
As for the average radiation temperature, a radiation thermometer is required for accurate measurement. However, it is usually possible to substitute the average radiation temperature by adding 0.5 to 1.0 [° C] to the room temperature. Are known. Therefore, in this embodiment, a value obtained by adding 0.5 [° C.] to the temperature detected by the
空気温度および相対湿度は、温度センサ23および湿度センサ24により計測した値を用いる。また、活動量については、機会ノードN12,N13における条件付確率表を用いて確率伝播計算により求めた確率値が最大になる機会ノードN11の出力値を選択し、機会ノードN11の出力値が{動,静,不在}のどの値になるかに応じて、各値に対して活動量(代謝量)として、それぞれ、3.5〔mets〕、1.0〔mets〕、使用不可の値N/Aを割り当てる。要するに、確率が最大になる機会ノードN11の出力値が、{動}であれば3.5〔mets〕、{静}であれば1.0〔mets〕、{不在}であればN/Aを活動量に用いる。
As the air temperature and relative humidity, values measured by the
上述したように、人感センサ21、音センサ22、温度センサ23、湿度センサ24による検出結果を用いることで、PMVを算出することができる。なお、温度センサ23を備える機会ノードN21、湿度センサ22を備える機械ノードN22、PMVを算出する機会ノードN24は、それぞれ計測ないし計算によって値が確定するから、これらの機会ノードN21,N22,N24は確率伝播計算によらないことを示すために二重楕円で示している。PMVを算出する機会ノードN24の出力値は、−3〜+3の整数値と、活動量がN/Aであるときの出力値に用いるN/Aとから選択される。つまり、機会ノードN24の出力値は{−3,−2,−1,0,+1,+2,+3,N/A}の8つから選択される。ここに、−3は寒いことを表し、+3は暑いことを表している。
As described above, the PMV can be calculated by using the detection results obtained by the
上述のように、PMVの値は、人感センサ21、音センサ22、温度センサ23、湿度センサ24による計測結果に基づいて客観的に決定することができる。ただし、PMVは室内に居る人が同じ状態を継続しているような定常状態では有効な指標となるが、人が室内に入った直後や運動後のような非定常状態では、快適度を示す指標として必ずしも適正ではないという問題がある。
As described above, the PMV value can be objectively determined based on the measurement results obtained by the
本実施形態では、快適度推定部16において、利用者が申告した快適性の程度である快適度(申告値)を用いることにより、快適性の判断に利用者の主観が反映されるようにしてある。この主観的感覚である申告値を客観的指標であるPMVとともに用いて快適性の判断を行うことにより、PMVのみを用いて判断することによる上述の問題が回避されるようにしてある。ここに、本実施形態では、利用者によるエアコン31aの操作を利用者による快適性の申告とみなして利用することで、利用者は意識することなく快適性の申告を行うことが可能になっている。
In the present embodiment, the comfort
例えば、エアコン31aの冷房運転時において、利用者がエアコン31aの温度設定を下げる操作を行ったときには、利用者は暑いと感じていると推定され、利用者が温度設定を上げる操作を行ったときには、利用者は寒いと感じていると推定される。すなわち、温度設定の上げ下げを申告値に置き換えて用いるのである。
For example, when the user performs an operation to lower the temperature setting of the
利用者によるエアコン31aの操作(動作状態に対する操作)は、図1に示すユーザインターフェイス32を用いて行うことが可能であるが、図示しないリモコン装置を用いることもできる。リモコン装置は、赤外線を伝送媒体とし、エアコン31aの作動、停止、温度設定、風量設定、風向設定などが可能であるものを用いればよい。ただし、ここでは、設定温度の上げ下げと、作動と停止との指示のみについて着目する。
Although the user can operate the
したがって、機会ノードN23の出力値は、{up,down,keep,on,off}の5つの値から選択されるものとする。{up}は設定温度を上げること、{down}は設定温度を下げること、{keep}は設定温度を維持すること、{on}はエアコン31aを作動させること、{off}はエアコン31aを停止させることをそれぞれ意味する。機会ノードN23の各出力値には、表9のように事前確率が設定される。
Therefore, the output value of the opportunity node N23 is selected from five values of {up, down, keep, on, off}. {Up} increases the set temperature, {down} decreases the set temperature, {keep} maintains the set temperature, {on} operates the
機会ノードN25では、エアコン31aの動作状態に対する操作から、表10に示す条件付確率表に従って利用者の温冷感覚を推定する。機会ノードN25の出力値は、{−1,0,+1}の3つの値から選択される。ここで、{−1}は「寒い」、{+1}は「暑い」、{0}は「どちらでもない」を表している。
At the opportunity node N25, the user's thermal sensation is estimated according to the conditional probability table shown in Table 10 from the operation on the operating state of the
上述のように機会ノードN24によりPMVが算出され、ノードN25において利用者の温冷感覚が推定されると、両機会ノードN24,N25の出力値を用いて、機会ノードN26において利用者の現状の快適度を推定する。すなわち、機会ノードN26では、寒暖に関する客観的な快適性の程度と主観的な快適性の程度とを統合して、利用者の現状の快適度を評価する。 When the PMV is calculated by the opportunity node N24 as described above and the user's thermal sensation is estimated at the node N25, the current value of the user at the opportunity node N26 is obtained using the output values of both the opportunity nodes N24 and N25. Estimate comfort. In other words, the opportunity node N26 evaluates the user's current comfort level by integrating the objective comfort level related to cold and warm and the subjective comfort level.
ここでは、快適度を統合するために加重和を用いる例を示す。すなわち、PMVに対する重み係数をα、利用者の温冷感覚に対する重み係数を(1−α)として、現状の快適度AMを次式で求める。
AM=α(PMV)+(1−α)(温冷感覚)
ただし、(PMV)は機会ノードN24の出力値であり、(温冷感覚)は機会ノードN25の出力値である。重み係数αを変更すれば、客観的快適性と利用者の主観的快適性とのどちらに優先性を持たせるかを選択することが可能である。例えば、α=0とすれば、利用者の主観的快適性のみが反映され、α=1とすれば、利用者の主観的快適性は反映されずPMVのみで快適性が評価されることになる。
Here, an example in which a weighted sum is used to integrate comfort levels is shown. That is, assuming that the weighting factor for PMV is α and the weighting factor for the user's thermal sensation is (1−α), the current comfort level AM is obtained by the following equation.
AM = α (PMV) + (1−α) (warm / cool sensation)
However, (PMV) is an output value of the opportunity node N24, and (temperature / cool feeling) is an output value of the opportunity node N25. If the weighting factor α is changed, it is possible to select whether to give priority to the objective comfort or the subjective comfort of the user. For example, if α = 0, only the user's subjective comfort is reflected, and if α = 1, the user's subjective comfort is not reflected, and the comfort is evaluated only by PMV. Become.
本実施形態では、重み係数αを0.5に設定しているものとする。つまり、客観的快適性と利用者の主観的快適性とを対等に用いて快適性を推定する。重み係数αを0.5に設定したときの快適度AMの計算値について小数点以下を四捨五入した値を表11に示す。機会ノードN26には、表11の形式を変換した条件付確率表が設定されており、確率伝播計算により現状の快適度が求められる。 In this embodiment, it is assumed that the weighting factor α is set to 0.5. That is, comfort is estimated using objective comfort and user's subjective comfort on an equal basis. Table 11 shows values calculated by rounding off the decimal point of the calculated value of the comfort level AM when the weighting coefficient α is set to 0.5. In the opportunity node N26, a conditional probability table obtained by converting the format of Table 11 is set, and the current comfort level is obtained by probability propagation calculation.
いま、図2に示すインフルエンスダイアグラムを用い、人感センサ21,音センサ22、温度センサ23、湿度センサ24による検出情報(機会ノードN12,N13,N21,N22)と、利用者によるエアコン31aの最新の操作情報(機会ノードN32)と、エアコン31aの最新の動作状態(決定ノードN31)とに適宜の値を設定し、さらに、ユーザインターフェイス32を用いてモードを選択して、上述した事前確率および条件付確率表を用いて確率伝播計算を行うと、価値ノードN35における効用値が最大になるエアコン31aの操作についてシミュレーションを行うことができる。
Now, using the influence diagram shown in FIG. 2, detection information (opportunity nodes N12, N13, N21, N22) by the
以下に、シミュレーションを実行した結果の例を示す。シミュレーションの条件は、エアコン31aが冷房運転である場合について、温度センサ23により検出される室温を29〔℃〕、湿度センサ24により検出される相対湿度を50〔%〕、平均放射温度を29.5〔℃〕、平均風速を1.0〔m/s〕とする。また、着衣量は、上述した室温を用いる近似演算により0.39〔clo〕とする。
An example of the result of executing the simulation is shown below. The simulation conditions are as follows: when the
上述の条件の下で、活動量が各値{動,静,N/A}となる場合(つまり、活動量が3.5〔mets〕、1.0〔mets〕、N/Aの各値である場合)について、PMVを算出する。ここに、PMVを算出する機会ノード24に対して表12のような条件付確率表を設定しておく。
Under the above-mentioned conditions, when the activity amount is each value {moving, static, N / A} (that is, the activity amount is 3.5 [mets], 1.0 [mets], each value of N / A) PMV is calculated. Here, a conditional probability table as shown in Table 12 is set for the
上述の条件を用いて快適重視モード、省エネ重視モード、中庸モードでそれぞれシミュレーションを行った結果を表13〜表15に示す。 Tables 13 to 15 show the results of simulations using the above-described conditions in the comfort-oriented mode, the energy-saving-oriented mode, and the intermediate mode.
表13〜15に示すシミュレーションの結果から明らかなように、快適重視モード→中庸モード→省エネ重視モードに向かって、設定温度を1〔℃〕だけ下げる操作(すなわち、「−1」)の個数が少なくなり、省エネ重視モードではいずれの条件でもエアコン31aを停止させる操作になっている。
As is clear from the simulation results shown in Tables 13 to 15, the number of operations (that is, “−1”) for lowering the set temperature by 1 [° C.] in the comfort-oriented mode → the intermediate mode → the energy-saving-oriented mode is In the energy saving emphasis mode, the
上述した機器マネージメント装置10は、パーソナルコンピュータのような単独のコンピュータで実現することが可能であるが、図4に示すように、住宅Mとは別に設けたサーバSVに設けてもよい。住宅Mには、設備としてのエアコン31aのほか、人感センサ21、音センサ22、温度センサ23、湿度センサ24が設けられ、また、タッチパネルなどを備え対話的操作が可能なユーザインターフェイス32が設けられる。さらに、エアコン31aの動作状態を指示するために、赤外線を伝送媒体とするリモコン装置33が設けられている。商用電源ACからエアコン31aへの給電路には電力量センサ25が挿入され、エアコン31aでの消費電力が検出される。
The
ところで、機器マネージメント装置10をサーバSVに設けているから、上述した各種センサ21〜25、ユーザインターフェイス32、リモコン装置33は、通信手段42を介してインターネットのような広域情報通信網NTに接続されている。一方、サーバSVには機器マネージメント装置10を広域情報通信網NTに接続するための通信手段41が設けられている。
By the way, since the
図4に示す構成では、住宅Mに配置されたセンサ21〜25により検出されたデータが広域情報通信網NTを経由してサーバSVに伝送され、サーバSVに設けた機器マネージメント装置10において、上述の処理が行われ、5分後の効用値が最大になるようにエアコン31aの操作が選択される。効用値の算出にあたっては、ユーザインターフェイス32から指示されたモードに応じた価値観が用いられる。エアコン31aの現在の動作状態(機会ノードN32に対応)は、電力量センサ25により検出されてサーバSVに通知され、エアコン31aの最新操作(機会ノードN23に対応)は、リモコン装置33の操作内容をサーバSVに通知することにより、機器マネージメント装置10に通知される。
In the configuration shown in FIG. 4, data detected by the
効用値を最大にする操作は、広域情報通信網NTを経由してリモコン装置33に通知され、リモコン装置33を介してエアコン31aが制御される。すなわち、図4に示す実施形態では、機器マネージメント装置10がエアコン31aを自動的に制御する構成を採用している。ただし、機器マネージメント装置10による操作内容をユーザインターフェイス32に返送し、利用者に操作内容を提案することにより、利用者自身にリモコン装置33を操作させる構成を採用してもよい。
The operation for maximizing the utility value is notified to the
この構成を採用すれば、必要な計算リソースの大きい確率伝播計算をサーバSVにおいて行うので、住宅Mには計算能力の大きいコンピュータが不要になるという利点がある。ただし、十分な計算リソースを持つコンピュータが住宅Mに存在する場合には、サーバSVを用いることなく上述の処理を行うことが可能である。 If this configuration is adopted, the server SV performs a probability propagation calculation with a large required calculation resource, and thus there is an advantage that a computer having a large calculation capability is not required for the house M. However, when a computer having sufficient computing resources exists in the house M, the above-described processing can be performed without using the server SV.
さらに、センサ21〜25で検出されると予想されるデータと、機器31の想定される動作状態と、機器31の想定される操作とを条件として、機器マネージメント装置10において効用値が最大になる操作(動作状態)をあらかじめ求め、条件と操作との組み合わせをルールとしたルールテーブルを機器マネージメント装置10において作成してもよい。この場合、ルールテーブルを住宅Mのユーザインターフェイス32あるいはリモコン装置33に転送しておけば、センサ21〜25により検出したデータをルールテーブルに照合することによって、広域情報通信網NTを通さずに、機器31の制御を行うことが可能になる。
Furthermore, the utility value is maximized in the
上述した実施形態では、機器マネージメント装置10において、センサ21〜24の検出出力を用いて求めた快適度と、機器31に対する操作および機器31の現在の動作状態(電力量センサ25の検出出力)に基づく機器31での消費電力とを用いた確率伝播計算により、利用者の価値観に基づいた効用値を算出しているが、快適性を検出するセンサ21〜24の種類や機器31の動作状態を検出する方法については、実施形態に記載した技術に限定されるものではない。
In the embodiment described above, in the
なお、上述の実施形態では、快適空間を創出する設備の一例として温湿環境を調節するエアコン31aの制御を例示したが、本発明の適用範囲は、この例に限定されるものではなく、光環境を生成する照明器具の調光ないし調色の制御、あるいは音環境を生成する装置の制御にも適用可能である。これらの設備の制御にあたっては、環境を客観的に評価する指標と、当該環境に置かれている利用者が主観的に評価した指標と、客観的評価および主観的評価に適切なセンサとが適宜選ばれることになる。また、HEMSの対象となる設備だけではなく、BEMSの対象である設備に本発明の技術思想を適用することも可能である。さらに、実施形態では、快適度および電気料金についてそれぞれ求めた予測値と利用者の価値観に基づいて事前に与えた効用値とを用いる推論規則として確率伝播演算を用いる例を示したが、予測値および効用値の表現形式や推論規則の表現形式は任意である。
In the above-described embodiment, the control of the
(実施形態2)
実施形態1では、快適度推定部16において、快適性の判断に、客観的指標であるPMVとともに、利用者の主観的感覚としての申告値とを用いているが、本実施形態は、実施形態1において説明したエアコンを機器とする場合について、エアコンによる冷暖房を行っている部屋に利用者が入室してからの経過時間を考慮してPMVを調整する技術を採用する場合について説明する。また、以下の例では冷房時について説明するが、暖房時についても同様の技術を適用することが可能である。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the comfort
いま、利用者が静止している状態で適温となるようにエアコンの温度が設定され、かつ室内がほぼ一定温度に保たれているものとする。ここで、利用者が室温よりも気温の高い室外から当該部屋の中に入った場合に、入室直後には衣服や人体に蓄熱されかつ体表面の温度が高いから申告値(温冷感)では高温側であり、入室後に時間が経過すれば放熱され徐々に快適に近付くことが容易に予想される。同様に、暖房時では入室直後には申告値が低温側であり、入室後の時間経過に伴って徐々に快適に近付くと予想される。そして、室内がほぼ一定温度に保たれていれば、入室から十分に長い時間が経過すれば、申告値もほぼ一定になると考えられる。 It is assumed that the temperature of the air conditioner is set so that the temperature is appropriate when the user is stationary, and the room is maintained at a substantially constant temperature. Here, when the user enters the room from outside the room where the temperature is higher than room temperature, immediately after entering the room, heat is stored in clothes and the human body and the body surface temperature is high. It is on the high temperature side, and if time passes after entering the room, it is easily expected that the heat will be dissipated and gradually approached comfortably. Similarly, at the time of heating, the reported value is on the low temperature side immediately after entering the room, and is expected to gradually approach comfort as time passes after entering the room. If the room is maintained at a substantially constant temperature, the reported value is considered to be substantially constant when a sufficiently long time has passed since entering the room.
例えば、特定の利用者に関して室内での滞在時間が十分に長くなったときの快適性の申告値(温冷感)が0になるように室温が調節されている(冷房されている)ものとすれば、入室直後には当該利用者による快適性の申告値は0よりも大きい値になり、快適性の申告値は入室からの時間経過とともに0に近付く。図7(a)は、入室後における快適性の申告値の変化を示している。申告値は10分間隔で申告させた。 For example, for a specific user, the room temperature is adjusted (cooled) so that the declared comfort value (thermal feeling) becomes 0 when the staying time in the room becomes sufficiently long Then, immediately after entering the room, the declared value of comfort by the user becomes a value larger than 0, and the reported value of comfort approaches 0 with the passage of time from entering the room. Fig.7 (a) has shown the change of the reported value of comfort after entering a room. Declared values were reported every 10 minutes.
図示例では、入室から30〜60分が経過すると快適性の程度がほぼ一定になり、申告値がほぼ0に収束することがわかる。また、図7(a)において、2本の一点鎖線の間の領域は快適の範囲を示している(つまり、−0.5≦PMV≦0.5)。また、図7(a)の上の折れ線は外気温が30〜35〔℃〕である場合の申告値の変化を示し、下の折れ線は外気温が25〜30〔℃〕である場合の申告値の変化を示している。 In the illustrated example, it can be seen that after 30 to 60 minutes have passed since entering the room, the degree of comfort becomes substantially constant and the reported value converges to almost zero. In FIG. 7A, a region between two alternate long and short dash lines indicates a comfortable range (that is, −0.5 ≦ PMV ≦ 0.5). Moreover, the upper broken line in FIG. 7 (a) shows the change in the reported value when the outside air temperature is 30 to 35 [° C.], and the lower broken line is the declaration when the outside air temperature is 25 to 30 [° C.]. The change in value is shown.
図7に示す温冷感の変化を詳細に検証するために、20〜50歳代の健康な男性10人を被験者とする実験を行った。被験者には、外気温が約30〔℃〕であるときに、屋外を時速約5〔km/s〕で12分間の歩行を行わせ(約1km歩行させ)、その後、室温が24〔℃〕に調節されている室内に入室させた。入室後は、椅子に着席させ、5分間ごとに−3〜+3の7段階で温冷感を申告させた。 In order to verify the change in thermal sensation shown in FIG. 7 in detail, an experiment was conducted with 10 healthy men in their 20s to 50s as subjects. When the outside air temperature is about 30 [° C.], the subject walks for 12 minutes outdoors at a speed of about 5 [km / s] (about 1 km walking), and then the room temperature is 24 [° C.]. I was allowed to enter the room that was adjusted to. After entering the room, I was seated in a chair and reported a feeling of warmth in seven steps, -3 to +3, every 5 minutes.
図8に実験結果を示す。図8では申告値の平均値を示してあり、申告値を曲線Aとして示す2次曲線で近似している。すなわち、入室からの経過時間x[分]に対する申告値yを、y=0.0002x2−0.0387x+1.0574という関係で表している。ただし、申告値yを2次曲線で近似すると計算量が多くなるので、以下では図7(b)のように2次曲線の折れ線近似を行い、2本の直線で表すことにする。 FIG. 8 shows the experimental results. In FIG. 8, the average value of the reported values is shown, and the reported value is approximated by a quadratic curve indicating curve A. That is, the reported value y with respect to the elapsed time x [minutes] from entering the room is represented by the relationship y = 0.0002x2-0.0387x + 1.0574. However, since the amount of calculation increases when the reported value y is approximated by a quadratic curve, a polygonal line approximation of the quadratic curve is performed and represented by two straight lines as shown in FIG.
ところで、利用者が環境に対して感じる快適性を推定するには実施形態1のようにPMVを用いることができ、PMVを用いると利用者の温冷感を快適性として客観的に評価することができる。ただし、PMVでは、利用者が一定の温熱環境に十分に長い時間滞在している状態(以下、「定常状態」という)における温熱感を適正に評価することはできるが、冷暖房を行っている室内への入室直後のような定常状態ではない温熱環境では、利用者の感じる温冷感の指標として適切とは言えない。 By the way, in order to estimate the comfort that the user feels for the environment, the PMV can be used as in the first embodiment, and when the PMV is used, the user's thermal feeling can be objectively evaluated as the comfort. Can do. However, in PMV, although it is possible to properly evaluate the thermal feeling in a state where the user stays in a certain thermal environment for a sufficiently long time (hereinafter referred to as “steady state”), the room where air conditioning is performed In a thermal environment that is not in a steady state, such as immediately after entering a room, it is not appropriate as an index of thermal sensation felt by the user.
このことから、実施形態1では、快適性の程度の感覚(主観)の変化を申告値(快適度)とし、人感センサ21、音センサ22、温度センサ23、湿度センサ24での検出結果を用いて算出したPMVを、申告値で補正する技術を採用している。
Therefore, in the first embodiment, the change in the degree of comfort (subjectivity) is defined as the declared value (comfort level), and the detection results obtained by the
これに対して本実施形態は、利用者の主観的感覚である快適度とは別に、上述した冷暖房時における入室後の時間経過に伴う快適性の程度の感覚の変化を用いてPMVを調整する機能を設け、この機能により利用者が申告をしなくても適正な温度調節が行われるようにしている点が実施形態1と相違する。すなわち、本実施形態では、図7(a)のような実測結果に基づいて、図7(b)のように、時間経過に伴う快適性の程度の変化を補正値γ(=f(t))で表し、PMVに補正値γを加算することによってPMVを調整する技術を採用している。 On the other hand, this embodiment adjusts PMV using a change in a sense of the degree of comfort with the passage of time after entering the room at the time of cooling and heating separately from the comfort level which is a subjective sense of the user. This embodiment is different from the first embodiment in that a function is provided and proper temperature adjustment is performed by this function even if the user does not report. That is, in the present embodiment, based on the actual measurement result as shown in FIG. 7A, the change in the degree of comfort with time is corrected by a correction value γ (= f (t) as shown in FIG. 7B. And a technique for adjusting the PMV by adding a correction value γ to the PMV.
補正値γは、次式で表される。
γ=−(γ1/t1)t+γ1 (0≦t<t1)
γ=0 (t1≦t)
γ1、t1は実測結果に基づいて決定される。上述の実験結果を用いると、γ1≒1、t1≒32[分]になる。
The correction value γ is expressed by the following equation.
γ = − (γ1 / t1) t + γ1 (0 ≦ t <t1)
γ = 0 (t1 ≦ t)
γ1 and t1 are determined based on the actual measurement results. Using the above experimental results, γ1≈1 and t1≈32 [minutes].
PMVを上述のように調整するために、本実施形態の機器マネージメント装置10は、図5に示すように、図1に示した実施形態1の構成に加えてセンサ入力部11により利用者の入室が検出された後の経過時間を計時する時計部18を付加してある。また、快適度推定部16では、時計部18で計時している利用者の入室からの経過時間に上式を適用してPMVの値を調整する。ここに、利用者の入室の検出には、人感センサ21の出力を用いる。
In order to adjust the PMV as described above, the
本実施形態における効用値算出部15と快適度推定部16と活動量推定部17との動作は、インフルエンスダイアグラムを用いることにより図6の形で表すことができる。図2と図6とを比較するとわかるように、本実施形態のインフルエンスダイアグラムでは、機会ノードN27,N28を追加し、さらに、機会ノードN33,N34に代えて機会ノードN33a,N33b、N34a,N34bを設けている。なお、各ノードに記載している文言が図2と図6とでは異なる部分があるが、同符号を付しているノードは実質的に同機能を有している。
The operations of the utility
機会ノードN27は、入室からの経過時間を出力値としており、時計部18に相当している。また、機会ノードN28は、機会ノードN27から出力される経過時間に応じた補正値γ(=f(t))を出力する。機会ノードN28の出力は、現状の快適度およびエアコンの設定温度決定から所定時間後の快適度の推定に用いるために、機会ノードN26および機会ノード33aに入力される。機会ノードN26,N33aの機能は、それぞれ実施形態1における機会ノードN26,N33と同様である。
The opportunity node N27 has an elapsed time since entering the room as an output value, and corresponds to the
ただし、本実施形態の機会ノードN26には、機会ノードN24から出力されたPMVに、機会ノードN28から出力された快適度の補正値γを加算することにより、入室からの時間経過に伴う利用者の現状の快適度を推定する機能が付加されている。また、本実施形態では、機会ノードN26の出力値としては、−3〜+3の7個の整数値と使用不可の値であるN/Aとの8種類を用いる。すなわち、機会ノードN26の出力値は、{−3,−2,−1,0,+1,+2,3,N/A}から選択される。 However, the opportunity node N26 of the present embodiment adds the comfort level correction value γ output from the opportunity node N28 to the PMV output from the opportunity node N24, so that the user with the passage of time since entering the room is added. A function to estimate the current comfort level is added. In the present embodiment, as the output value of the opportunity node N26, eight types of seven integer values of −3 to +3 and N / A which is an unusable value are used. That is, the output value of the opportunity node N26 is selected from {-3, -2, -1, 0, +1, +2, 3, N / A}.
ところで、本実施形態では、入室からの時間経過に伴ってPMVを補正値γで調整する技術を採用しているから、入室から補正値γが0になるまでの時間が経過するまでの期間(0≦t<t1)にはPMVが時間経過に伴って自動的に補正される。すなわち、PMVが主観的感覚の変化を加味して自動的に調整される。 By the way, in this embodiment, since the technique which adjusts PMV with the correction value γ with the passage of time from entering the room is employed, the period until the time from the entry until the correction value γ becomes zero ( When 0 ≦ t <t1), the PMV is automatically corrected with time. That is, the PMV is automatically adjusted in consideration of the change in subjective feeling.
この技術に、実施形態1と同様に、リモコン装置33(図4参照)の操作による快適性の程度に関する主観的感覚を加味する場合、入室から時間t1が経過するまでの期間においては、補正値γとリモコン装置33による指示とが競合する。このような競合を避けるために、本実施形態では、以下の技術を採用している。
In the same manner as in the first embodiment, when a subjective feeling regarding the degree of comfort due to the operation of the remote control device 33 (see FIG. 4) is added to this technique, a correction value is used in the period from the entry to the time t1. γ competes with an instruction from the
ここで、競合を避ける技術を説明する前に、あらためてリモコン装置33の操作によってPMVを調整する技術について説明する。冷房時には、利用者が暑いと感じるときにはエアコン31a(図4参照)の温度を下げる操作を行い、利用者が寒いと感じるときにはエアコン31aの温度を上げる操作を行うと考えられる。したがって、利用者によるエアコン31aの設定温度は、室温に関する利用者の快適性の程度に関する主観的感覚による評価を反映していると言える。
Here, before describing a technique for avoiding competition, a technique for adjusting the PMV by operating the
そこで、現在の室温の実測値を用いて求められるPMVの値と、リモコン装置33の操作により要求される室温の設定温度を用いて求められるPMVの値との差を補正値Δとして求める。現在の室温の実測値を用いて求めたPMVの値に補正値Δを加算すれば、利用者の快適性の程度に関する主観的感覚をPMVに反映させて調整することができる。
Therefore, the difference between the PMV value obtained using the current measured value of the room temperature and the PMV value obtained using the set temperature of the room temperature required by operating the
PMVの変数を、実施形態1と同様に、活動量、着衣量、空気温度、平均放射温度、平均風速、相対湿度として、PMVの値を次式の関数gで表すものとする。
PMV=g(活動量、着衣量、空気温度、平均放射温度、平均風速、相対湿度)
現在の室温の実測値(現在の室温)を用いて求められるPMVの値をPMVeとすれば、PMVeは次式で表される。
PMVe=g(活動量、着衣量、現在の室温、平均放射温度、平均風速、相対湿度)
一方、利用者の主観的感覚による快適性の程度(利用者の温冷感)がリモコン装置33による設定温度に対応したPMVの値(PMVu)で表されているとみなせば、PMVuは次式で表される。
PMVu=g(活動量、着衣量、設定温度、平均放射温度、平均風速、相対湿度)
なお、平均放射温度には、リモコン装置33による設定温度に0.5〔℃〕を加算した値を用いる。
As in the first embodiment, the PMV variables are represented by the function g of the following equation, with the amount of activity, the amount of clothes, the air temperature, the average radiation temperature, the average wind speed, and the relative humidity as in the first embodiment.
PMV = g (activity, clothes, air temperature, average radiation temperature, average wind speed, relative humidity)
If the value of PMV obtained using the actual measured value of the current room temperature (current room temperature) is PMVe, PMVe is expressed by the following equation.
PMVe = g (activity, clothes, current room temperature, average radiation temperature, average wind speed, relative humidity)
On the other hand, if it is considered that the degree of comfort (the user's thermal sensation) due to the subjective sense of the user is expressed by the PMV value (PMVu) corresponding to the temperature set by the
PMVu = g (activity, clothes, set temperature, average radiation temperature, average wind speed, relative humidity)
As the average radiation temperature, a value obtained by adding 0.5 [° C.] to the temperature set by the
室内環境により決定される快適性の客観的な評価値であるPMVeと、利用者の申告(リモコン装置33の操作)により決定される快適性の主観的な評価値であるPMVuとが求められると、補正値Δは、Δ= PMVe−PMVuとして求められる。本実施形態では、リモコン装置33により設定温度を変更した場合の機会ノードN25における温冷感の申告値としてPMVuを用い、この場合の機会ノードN26の出力値として推定される現状の快適度AMを、次式で定義する。この快適度AMは、PMVの計算で求められるから、アルゴリズムの共通化が可能であって、結果的にプログラムの記述が容易になる。
AM=PMVe+Δ(=PMVe−PMVu)=2PMVe−PMVu
利用者がリモコン操作をする典型的な場面としては、夏場に空調環境に入室した直後とそれ以降を想定できる。この快適度AMの計算アルゴリズム仮説を確かめるべく以下の実験を行った。20〜50代の健康な男性被験者10名に夏場の屋外を12分間通常の速度で約1km歩行してもらった後、22〔℃〕、24〔℃〕、26〔℃〕それぞれに設定温度を維持した空調環境に入室の後、椅子に着席してもらい、5分毎に現在の設定温度に対して「1〔℃〕上げる」「2〔℃〕上げる」「3〔℃〕上げる」「そのまま」「1〔℃〕下げる」「2〔℃〕下げる」「3〔℃〕下げる」の7個の選択肢をアンケート方式で調査した。その結果、24〔℃〕維持の場合に対し、上記仮説に基づく温冷感の推定値と、実際に被験者に申告してもらった温冷感値の間で、時間経過に伴う類似の変化傾向が見られるものの、両者の差が0.5程度もあり、本アルゴリズムに改善の余地があることが分かった。
When PMVe, which is an objective evaluation value of comfort determined by the indoor environment, and PMVu, which is a subjective evaluation value of comfort, determined by a user's report (operation of the remote controller 33) are obtained. The correction value Δ is obtained as Δ = PMVe−PMVu. In the present embodiment, PMVu is used as a thermal sensation declaration value at the opportunity node N25 when the set temperature is changed by the
AM = PMVe + Δ (= PMVe−PMVu) = 2 PMVe−PMVu
As a typical scene where the user operates the remote control, it can be assumed immediately after entering the air-conditioned environment in summer and after that. The following experiment was conducted to confirm the calculation algorithm hypothesis of the comfort level AM. After 10 healthy male subjects in their 20s and 50s walked about 1 km at the normal speed for 12 minutes in the summer, set the temperature to 22 [° C], 24 [° C] and 26 [° C] respectively. After entering the maintained air-conditioning environment, get seated in a chair and increase the current setting temperature by 1 [° C], “2 [° C] increase”, “3 [° C] increase” or “as is” Seven options, “decrease 1 [° C.],” “decrease 2 [° C.]” and “decrease 3 [° C.]” were investigated by a questionnaire system. As a result, for the case of maintaining 24 [° C.], a similar change tendency with the passage of time between the estimated value of thermal sensation based on the above hypothesis and the thermal sensation value actually reported by the subject. However, the difference between the two is about 0.5, indicating that there is room for improvement in this algorithm.
本実施形態では、室内環境で決まる快適性の客観的な評価値PMVeをリモコン装置33の操作で決まる主観的な評価値PMVuを用いて補正した快適度AMを採用するか、利用者の入室からの経過時間に応じて変化する補正値γを用いてPMV(=PMVe)を調整した値を用いるかは、リモコン装置33の操作に有無に応じて切り換えている。
In the present embodiment, the degree of comfort AM obtained by correcting the objective evaluation value PMVe of the comfort determined by the indoor environment using the subjective evaluation value PMVu determined by the operation of the
すなわち、リモコン装置33を用いて設定温度が変更されたときには快適度AMを採用し、利用者の入室から時間t1が経過するまでの期間に、リモコン装置33による設定温度の変更がなければ、時間経過に従って調整したPMVを用いる。
That is, when the set temperature is changed using the
上述のようにして現状の快適度が推定されると、実施形態1と同様に、効用値算出部15において、エアコン31aの動作状態を変更したときの事後の効用値が、快適度と消費電力(電気料金)との予測値に基づいて算出される。
When the current comfort level is estimated as described above, as in the first embodiment, in the utility
エアコン31aの設定温度を変更すると、設定温度の変更後(事後)の快適度が変化する。変更から所定時間後(以下では、5分後とする)の快適度は、室内環境(室温および湿度)とエアコン31aの設定温度と入室からの経過時間とにより推定することができる。設定温度の変更後から5分後の快適度が推定されると、現状の快適度との比較により5分後の快適度の変化を評価することができる。
When the set temperature of the
エアコン31aの設定温度を変更した後の所定時間後(例えば5分後)の快適度についてはPMVの値を用いる。ただし、PMVを求めるための6変数のうちの活動量、着衣量、平均風速、相対湿度については客観的な評価値PMVeを求めたときの値を用い、温度についてはエアコン31aの設定温度を用い、平均放射温度は設定温度に0.5〔℃〕を加算した値を用いる。これにより計算されるPMVの値は、設定温度を変更して所定時間経た時点が、利用者の入室からの経過時間のどの時点に対応しているかを考慮して推定されるべきものであり、入室直後や定常状態になる前に設定温度を変更する場合は、先に計算されたPMVの値を補正する必要がある。表16はエアコン31aの設定温度を変更するタイミングが、定常状態ではない場合について、利用者の入室からの経過時間により規定した補正値εの一例を示している。
The PMV value is used for the comfort level after a predetermined time (for example, after 5 minutes) after changing the set temperature of the
表16は、活動量が1.0〔mets〕、着衣量が0.5〔clo〕、平均風速が0.1〔m/s〕、相対湿度が50〔%〕である場合について入室後の経過時間に応じた補正値εの一例を示している。エアコン31aの設定温度を20〜30〔℃〕の間で変化させるとともに、平均放射温度として設定温度に0.5〔℃〕を加算した値を用いてPMV値を算出すると、表16に定常状態として示した値が得られる。
Table 16 shows that the amount of activity is 1.0 [mets], the amount of clothes is 0.5 [clo], the average wind speed is 0.1 [m / s], and the relative humidity is 50 [%] after entering the room. An example of the correction value ε corresponding to the elapsed time is shown. When changing the set temperature of the
上述したように、入室直後から十分に長い時間(時間t1=30〜60分)が経過して定常状態に達するまでは主観的な快適性の程度は変化するから、入室直後や入室から5分後のように定常状態に達していない期間には補正値εも変化する。冷房時においては入室直後は暑く、快適度が徐々に0に近付くから、入室直後の補正値εは例えば+1と設定し、5分後に+0.8、10分後に+0.6などと規定する。この補正値εは、定常状態について求めた快適度に加算する。さらに、補正値εを加算した後の快適度を四捨五入して整数値とする(各列の右欄が四捨五入後の快適度を表している)。 As described above, the subjective comfort level changes until a steady state is reached after a sufficiently long time (time t1 = 30 to 60 minutes) immediately after entering the room. The correction value ε also changes during a period when the steady state is not reached as will be described later. During cooling, since it is hot immediately after entering the room and the comfort level gradually approaches 0, the correction value ε immediately after entering the room is set to +1, for example, and is defined as +0.8 after 5 minutes and +0.6 after 10 minutes. This correction value ε is added to the comfort level obtained for the steady state. Furthermore, the comfort level after adding the correction value ε is rounded to an integer value (the right column of each column represents the comfort level after rounding).
快適度の算出は単位時間毎(例では5分毎)に行い、上述のようにエアコン31aの設定温度に基づいて所定時間後(例では5分後)の快適度を求めることによって、所定時間後における快適度の変化を予測することが可能になる。所定時間後における快適度の変化の値(ノードN33bの出力値)は、{良くなる,良いまま,悪いまま,悪くなる}の4値を用いる。ただし、不能として{N/A}の値も付加しておく。
The comfort level is calculated every unit time (for example, every 5 minutes), and the comfort level after a predetermined time (for example, 5 minutes) is calculated based on the set temperature of the
所定時間後の快適度の変化を表す機会ノードN33bは、不確実であって出力値が確率的に決まるから、機会ノードN33bには、現状の快適度と所定時間後の快適度とのすべての組み合わせに対して、快適度が{良くなる,良いまま,悪いまま,悪くなる,N/A}の各値になる場合の確率を設定した表17のような内容の条件付確率表を持たせる。この条件付確率表を用いることにより、エアコン31aの動作状態を変更したときに、現状の快適度と所定時間後の快適度とから表17(すべての組み合わせの一部を記載)に従って快適度の変化を予測することが可能になる。
The opportunity node N33b representing the change in the comfort level after a predetermined time is uncertain and the output value is determined probabilistically. Therefore, the opportunity node N33b includes all of the current comfort level and the comfort level after the predetermined time. For the combinations, a conditional probability table having contents as shown in Table 17 in which the probabilities when the comfort level is {better, better, worse, worse, N / A} is set. . By using this conditional probability table, when the operating state of the
ところで、エアコン31aの設定温度を変更すると消費電力(単位消費電力量)も変化する。すなわち、エアコン31aの設定温度を変更した後の単位消費電力量を表す機会ノードN34aには、エアコン31aの設定温度に対して、単位消費電力量が{高い、普通、低い、ゼロ}の各値になる場合の確率を設定した表18のような内容の条件付確率表を持たせる。この条件付確率表を適用するにより、機会ノードN34aでは、エアコン31aの設定温度を変更した後の単位消費電力量の変化を予測することができる。
By the way, when the set temperature of the
一方、エアコン31aの現在の単位消費電力量は既知であるから、現在の単位消費電力量(機会ノードN32の出力値)と、機会ノードN34aで推定した設定温度の変更後の単位消費電力量との関係を用いて、機会ノードN34bにおいて、所定時間後の電気料金の変化を予測する。機会ノードN34bは、表19のように、所定時間後の電気料金が{高くなる、変化なし、安くなる}の各値になる場合の確率が設定されている。
On the other hand, since the current unit power consumption of the
上述のように、機会ノードN33bでは所定時間後(例では5分後)の快適度の変化を予測し、機会ノードN34bでは所定時間後(例では5分後)の電気料金の変化を予測するから、実施形態1と同様に、利用者が快適性と電気料金とのどちらを重視するかに応じた効用値を求めることが可能になる。すなわち、利用者の価値観に応じて、「快適重視モード」「省エネ重視モード」「中庸モード」を選択可能としておき、効用値算出部15では、選択されたモードに応じた効用値を求める。効用値は表20〜22に示すように、各モードごとに効用値が事前に割り当てられる。
As described above, the opportunity node N33b predicts a change in the comfort level after a predetermined time (in the example, 5 minutes), and the opportunity node N34b predicts a change in the electricity rate after the predetermined time (in the example, after 5 minutes). Thus, as in the first embodiment, it is possible to obtain a utility value according to whether the user attaches importance to comfort or electricity charges. That is, the “comfort-oriented mode”, “energy-saving-oriented mode”, and “medium mode” can be selected according to the user's values, and the utility
表20は快適重視モードの効用値であり、表21は省エネ重視モードの効用値であり、表22は中庸モードの効用値である。効用値の考え方は実施形態1の表1〜3と同様である。 Table 20 shows utility values in the comfort-oriented mode, Table 21 shows utility values in the energy-saving-oriented mode, and Table 22 shows utility values in the medium mode. The concept of the utility value is the same as Tables 1 to 3 in the first embodiment.
上述した機器マネージメント装置において効用値の演算を評価するために、利用者はリモコン装置33を操作しないものとして、図6に示したインフルエンスダイアグラムの一部である図9のようなインフルエンスダイアグラムを用いてシミュレーションを行った。
In order to evaluate the calculation of the utility value in the device management apparatus described above, it is assumed that the user does not operate the
シミュレーションにあたっては、機会ノードN26における現状の快適度と、機会ノードN32におけるエアコン31aの現在の単位消費電力量とについて、全ての組み合わせをあらかじめ設定しておき、確率推論を実行することにより、エアコン31aの設定温度を何度にすれば、効用値が最大になるかを求めた。このシミュレーションでは、冷房時を想定し、PMVを求める変数として、活動量を1.0〔mets〕、着衣量を0.5〔clo〕、平均風速は1.0〔m/s〕、相対湿度を50〔%〕とし、空気温度はエアコン31aの設定温度を用い、平均放射温度はエアコン31aの設定温度に0.5〔℃〕を加算した値を用いた。
In the simulation, all combinations of the current comfort level at the opportunity node N26 and the current unit power consumption of the
「快適重視モード」「省エネ重視モード」「中庸モード」の各モードにおける入室直後のシミュレーションの結果の一例をそれぞれ表23〜25に示す。 Tables 23 to 25 show examples of simulation results immediately after entering a room in each mode of “comfort-oriented mode”, “energy-saving mode”, and “medium mode”, respectively.
表23に示す快適重視モードのシミュレーション結果では、現在の単位消費電力量にかかわらず、現状の快適度が快適(PMV=0)である場合よりも高温側では設定温度は24〔℃〕になっている。 In the simulation results of the comfort-oriented mode shown in Table 23, the set temperature is 24 [° C.] on the higher temperature side than when the current comfort level is comfortable (PMV = 0) regardless of the current unit power consumption. ing.
表24に示す省エネ重視モードのシミュレーション結果では、現在の単位消費電力量が標準以上であって現状の快適度において快適である場合よりも低温側でのみエアコン31aを稼働し、それ以外の場合はエアコン31aをオフにしている。要するに、できるだけエアコン31aによる冷房運転を行わず、電気料金の増加を抑制していることになる。
In the simulation results of the energy saving emphasis mode shown in Table 24, the
表25に示す中庸モードのシミュレーション結果では、単位消費電力量が低い場合であって、現状の快適度が快適である場合よりも高温側であるときにはエアコン31aをオフにする選択がなされている。これは、エアコン31aの冷房負荷を大きくかけないときは、一旦、エアコン31aをオフにすることが勧められていると解釈することができる。
In the intermediate mode simulation results shown in Table 25, when the unit power consumption is low and the current comfort level is higher than the comfortable level, the
表23〜25は、入室直後のシミュレーション結果であるが、入室から十分に長い時間が経過した定常状態でのシミュレーション結果をそれぞれ表26〜28に示す。 Tables 23 to 25 show the simulation results immediately after entering the room. Tables 26 to 28 show the simulation results in the steady state after a sufficiently long time has passed since the entry.
表26は快適重視モードのシミュレーション結果であり、単位消費電力量にかかわらず入室直後よりも高い一定温度(27〔℃〕)が選択されている。また、表27は省エネ重視モードのシミュレーション結果であり、我慢できる温度範囲では、できるだけ冷房をオフにすることにより、電気料金の発生を抑制していることになる。表28は中庸モードのシミュレーション結果であり、エアコン31aの冷房機能をあまり必要としない場合(現在の単位消費電力量が低い場合)のみエアコン13aをオフにすることになる。また、どのモードであるかにかかわらず、このシミュレーション結果では、エアコン31aを運転する場合の設定温度は27〔℃〕としている。
Table 26 shows simulation results in the comfort-oriented mode, and a constant temperature (27 [° C.]) higher than that immediately after entering the room is selected regardless of the unit power consumption. Table 27 shows simulation results in the energy saving priority mode. In the temperature range that can be tolerated, the cooling is turned off as much as possible to suppress the generation of the electricity bill. Table 28 shows the simulation results in the intermediate mode, and the air conditioner 13a is turned off only when the cooling function of the
本実施形態はエアコン31aの制御に関して、入室からの経過時間に応じた快適度を考慮する動作と、リモコン装置33による温度設定を考慮する動作とが選択可能であることと、効用値を演算するにあたって快適度および電気料金の変化を用いている点が、実施形態1との主な相違点であり、他の構成および動作は実施形態1と同様である。
In the present embodiment, with respect to the control of the
本実施形態の有効性について実験により評価した結果を以下に述べる。図6に示したインフルエンスダイアグラムでは、上述のように、現状の快適度AM(機会ノードN26の出力値)を、快適性の客観的な評価値(機会ノードN24の出力値)と、快適性の主観的な評価値(機会ノードN25の出力値)とから求めている。また、室内環境で決まる快適性の主観的な評価値は、利用者の入室からの経過時間に応じて変化する補正値γあるいは図8中の2次曲線を用いて調整される。 The results of evaluating the effectiveness of this embodiment through experiments will be described below. In the influence diagram shown in FIG. 6, as described above, the current comfort level AM (the output value of the opportunity node N26), the objective evaluation value of comfort (the output value of the opportunity node N24), and the comfort level are shown. From the subjective evaluation value (the output value of the opportunity node N25). Also, the subjective evaluation value of comfort determined by the indoor environment is adjusted using a correction value γ that changes according to the elapsed time since the user entered the room, or a quadratic curve in FIG.
ところで、上述のように、現状の快適度AM(機会ノードN26の出力値)を求めるには、多くの変数を組み合わせる必要がある。すなわち、変数には、利用者の活動量、利用者の着衣量、平均放射温度、平均風速、相対湿度のほか、リモコン装置33の操作による設定温度、入室からの経過時間、室内の空気温度が含まれる。したがって、すべての変数を可変にすると変数の組み合わせ数が膨大になり、変数の組み合わせ的爆発が生じて有効性の評価が困難になる。
By the way, as described above, in order to obtain the current comfort level AM (the output value of the opportunity node N26), it is necessary to combine many variables. That is, the variables include the amount of activity of the user, the amount of clothing of the user, the average radiation temperature, the average wind speed, the relative humidity, the set temperature by the operation of the
そこで、以下に説明する実験では、一部の変数については固定値ないし他の変数の値と一定の関係の値として変数の組み合わせ数を低減させて評価した。なお、固定値ないし他の変数の値と一定の関係の値とする変数は、評価結果に大きな影響を与えないように選択した。具体的には、活動量、着衣量、平均風速を固定値とし、平均放射温度は室内の空気温度に0.5[℃]を加算した値を用いた。また、室内はエアコン31aを用いて冷房した。
Therefore, in the experiment described below, some variables were evaluated by reducing the number of combinations of variables as fixed values or values having a certain relationship with other variables. In addition, a variable having a fixed value or a value having a certain relationship with the values of other variables was selected so as not to greatly affect the evaluation result. Specifically, the amount of activity, the amount of clothes, and the average wind speed were fixed values, and the average radiation temperature was a value obtained by adding 0.5 [° C.] to the indoor air temperature. The room was cooled using an
活動量を固定値とするために、利用者(被験者)は入室後に室内で動かずに椅子に座って静止することとした。この場合の活動量は1.0[mets]を当てた。また、被験者は男性とし、着衣は、トランクス、Tシャツ、半袖シャツ、ズボン、ソックスとした。この状態での着衣量は0.5〔clo〕に相当する。平均風速は、0.1[m/s]に設定した。 In order to set the amount of activity to a fixed value, the user (subject) decided to sit still on the chair without moving in the room after entering the room. The amount of activity in this case was 1.0 [mets]. The subjects were men, and the clothes were trunks, T-shirts, short-sleeved shirts, trousers and socks. The amount of clothes in this state corresponds to 0.5 [clo]. The average wind speed was set to 0.1 [m / s].
さらに、リモコン装置33による温度設定は行わないこととし、エアコン31aの設定温度を一定値(24[℃])とした。
Further, the temperature setting by the
以上の条件によって、現状の快適度AMを決めるために可変である変数は、室内の空気温度と室内の相対湿度との2種類になった。ここに、室内の空気温度は温度センサ23により計測し、室内の相対湿度は湿度センサ24(図3参照)により計測した。
Based on the above conditions, there are two types of variables that are variable for determining the current comfort level AM: indoor air temperature and indoor relative humidity. Here, the indoor air temperature was measured by the
上述の条件を設定により、図6に示したインフルエンスダイアグラムのうち、人感センサ21、音センサ22、リモコン装置33(図3、図4参照)に関する情報が不要になった。すなわち、機会ノードN12,N13,N23,N25と、機会ノードN12,N13,N25に入力されるリンクとが不要になった。これにより、図6を図10のように書き換えることができる。
By setting the above-described conditions, information regarding the
図10に示すインフルエンスダイアグラムでは、利用者(被験者)によるリモコン装置33の操作を含まないから、エアコン31aの温度設定は実験者が行った。すなわち、実験者は、被験者が入室してからの経過時間に応じて5分間ごとにエアコン31aの温度を決定し、決定した温度をエアコン31aの設定温度とした。なお、エアコン31aの設定温度は20〔℃〕から1〔℃〕刻みで30〔℃〕まで可変とした。エアコン31aの温度を決定するにあたっては、入室からの時間経過と上述したモードに応じて温度を決定した。
Since the influence diagram shown in FIG. 10 does not include the operation of the
また、温度センサ23および湿度センサ24に代えて、被験者が着席している椅子に隣接して設置した机の上に温度計および湿度計を配置した。したがって、室内の空気温度および相対湿度としては、温度計および湿度計の指示値を実験者が読み取った値を用いた。
Further, instead of the
機会ノードN24から出力されるPMVを推定するには、上述したように、活動量(1.0[mets])、着衣量(0.5[clo])、平均風速(0.1[m/s])を固定値とし、平均放射温度として温度計で計測した室温に0.5〔℃〕を加算した値を用いる。したがって、機会ノードN26では、機会ノードN24で求めたPMVの値に、機会ノードN28で求めた補正値γを加算することにより、現状の快適度AMを求めた。 In order to estimate the PMV output from the opportunity node N24, as described above, the amount of activity (1.0 [mets]), the amount of clothes (0.5 [clo]), the average wind speed (0.1 [m / s]) is a fixed value, and an average radiation temperature obtained by adding 0.5 [° C.] to room temperature measured with a thermometer is used. Therefore, at the opportunity node N26, the current comfort level AM is obtained by adding the correction value γ obtained at the opportunity node N28 to the PMV value obtained at the opportunity node N24.
一方、機会ノードN33aにおいて推定される所定時間後(図示例では5分後)の快適度は、エアコン31aの設定温度に基づいて近似的に評価した。すなわち、所定時間後における室内の空気温度は、エアコン31aの設定温度になると仮定し、所定時間後における平均放射温度にはエアコン31aの設定温度に0.5[℃]を加算した値を用いた。また、活動量、着衣量、平均風速は固定値であるから、所定時間後にも変化しないものとした。相対湿度は、所定時間後にも変化しないと仮定した。
On the other hand, the comfort level after a predetermined time estimated at the opportunity node N33a (after 5 minutes in the illustrated example) was approximately evaluated based on the set temperature of the
機会ノードN33aにおいては、上述の条件を用い機会ノードN26と同様の手順で所定時間後のPMVの値を推定し、所定時間後の快適度の変化の値を求めた。すなわち、機会ノードN33aでは所定時間後のPMVの値を推定し、この値に入室してからの経過時間に対応する補正値γを加算することにより所定時間後の快適度を求めた。さらに、機会ノードN33bでは、現状の快適度に対する所定時間後の快適度の変化の値を求めた。なお、機会ノードN33bの出力値は、上述したように、{良くなる,良いまま,悪いまま,悪くなる,N/A}の中から選択される値である。 In the opportunity node N33a, the PMV value after a predetermined time was estimated in the same procedure as the opportunity node N26 using the above-described conditions, and the value of the change in the comfort level after the predetermined time was obtained. That is, the opportunity node N33a estimates the PMV value after a predetermined time, and calculates the comfort level after the predetermined time by adding a correction value γ corresponding to the elapsed time after entering the room to this value. Further, at the opportunity node N33b, the value of the change in the comfort level after a predetermined time with respect to the current comfort level is obtained. As described above, the output value of the opportunity node N33b is a value selected from {Improved, Good, Bad, Bad, N / A}.
実際の実験に際しては、機会ノードN26,N33aにおいて快適度を算出するのではなく、図9のように簡略化したインフルエンスダイヤグラムで表されるモデルを用いた。このモデルにおける機会ノードN26,N33aの出力値は、エアコン31aの設定温度を決定するタイミング毎(ここでは、被験者の入室から5分毎)に用意した。この場合、各タイミングにおいて機会ノードN33aで用いる条件付確率表(表17参照)は異なることになる。
In the actual experiment, the comfort level was not calculated at the opportunity nodes N26 and N33a, but a model represented by a simplified influence diagram as shown in FIG. 9 was used. The output values of the opportunity nodes N26 and N33a in this model were prepared at each timing for determining the set temperature of the
また、各タイミングにおけるシミュレーションをあらかじめ実行し、ノードN26の出力値(現状の快適度)とノードN32の出力値(エアコンの現在の単位消費電力量)とから、エアコン31aの設定温度を決定するルール群を作成した。シミュレーションは「快適重視モード」「省エネ重視モード」「中庸モード」のモードごとに行い、各モードに対応するルール群をそれぞれ作成した。
Further, a rule for executing a simulation at each timing in advance and determining the set temperature of the
すなわち、機会ノードN26,N32の出力値の組み合わせに対するエアコン31aの設定温度は、エアコン31aの設定温度を変化させるとともにノードN35の出力値(効用値)を求め、効用値が最大になるときの設定温度を用いた。エアコン31aの設定温度の変化範囲は20〔℃〕から30〔℃〕までとし、変化の単位は1〔℃〕刻みとした。また、エアコン31aの設定温度は、機会ノードN26の出力値{−3,−2,−1,0,+1,+2,3,N/A}と、機会ノードN32の出力値{高い,普通,低い,ゼロ}とのすべての組み合わせに対して求めた。このようにして、機会ノードN26,N32の出力値の組み合わせに対してエアコン31aの設定温度を決定するルールを決定し、各組み合わせごとに設定温度を対応付けることによりルール群を作成した。
That is, the set temperature of the
したがって、本実施形態の有効性の評価には、図9に示すインフルエンスダイアグラムで示されるモデルを用いてエアコン31aの設定温度を調節した場合と、エアコン31aの設定温度を24〔℃〕で一定温度に保つ場合とについて比較する実験を行った。被験者は20〜50歳代の5人の男性とした。
Therefore, in evaluating the effectiveness of the present embodiment, when the set temperature of the
エアコン31aの消費電力はエアコン31aに電力を供給するコンセントに電力センサを接続することにより計測した。また、被験者が着席する椅子に隣接して配置した机の上に温度計および湿度計とともに電力センサの指示値を示す表示器を配置し、温度計および湿度計と表示器の指示値とを5分毎に読み取った。温度計および湿度計の指示値から機会ノードN26の出力値が決まり、電力センサの指示値から機会ノードN32の出力値が決まるから、上述したルール群によりエアコン31aの設定温度が決まる。すなわち、入室後にエアコン31aの設定温度を調節するにあたっては、上述したルール群に従ってエアコン31aの設定温度を調節した。
The power consumption of the
図11および図12に実験の結果を示す。図11および図12においてグラフ上に示した温度は、図9に示したインフルエンスダイアグラムをモデルとして決定したエアコン31aの設定温度を示している。すなわち、入室直後は設定温度を23〔℃〕とし、入室からの経過時間が25分に達するまでは設定温度を徐々に上昇させ、25分以降は反対に下降させて75分以後は設定温度を27〔℃〕にしている。なお、図12は5人の被験者による温冷感申告の平均値を用いて示している。また、図11および図12において、結果Aは図9のインフルエンスダイアグラムをモデルとしてエアコン31aの設定温度を調節した場合を示し、結果Bはエアコン31aの設定温度を24〔℃〕で一定に保った場合を示している。
11 and 12 show the results of the experiment. The temperature shown on the graph in FIG. 11 and FIG. 12 shows the set temperature of the
図11はエアコン31aの運転による消費電力の推移を被験者の入室後から150分間の時間経過について示している。図から明らかなように、設定温度が一定である場合は(結果B)、消費電力が略一定である。これに対して、図9に示したモデルに基づいて設定温度を調節した場合は(結果A)、入室直後には消費電力が一時的に大きくなるが、十分な時間(約45分)が経過すると、設定温度を24〔℃〕で一定にしている場合よりも消費電力が下回るようになった。150分間の合計の消費電力量については、設定温度を24〔℃〕とした場合に比較して、約45%の削減効果が得られた。
FIG. 11 shows the transition of power consumption due to the operation of the
図12は被験者による温冷感の申告値の推移を被験者の入室後からの時間経過について示している。図中の破線は温冷感の申告値が±0.5である範囲を示しており、この範囲内は暑くも寒くもない快適範囲を表している。図から明らかなように、入室後から快適範囲に達するまでの時間は、図9に示したモデルに基づいて設定温度を調節した場合(結果A)のほうが、設定温度を24〔℃〕で一定にしている場合(結果B)よりも短くなっている。また、設定温度を一定にしている場合には、入室から約90分が経過した後には申告知が−1以下になっている。すなわち、設定温度が一定であるとやや寒いと評価されている。これに対して、設定温度を調節した場合には、快適範囲からほとんど逸脱しないように維持されている。 FIG. 12 shows the transition of the reported value of thermal sensation by the subject over time after the subject entered the room. The broken line in the figure shows a range where the reported value of thermal sensation is ± 0.5, and this range represents a comfortable range that is neither hot nor cold. As is clear from the figure, the time required to reach the comfortable range after entering the room is more constant when the set temperature is adjusted based on the model shown in FIG. 9 (result A) at 24 [° C.]. Is shorter than the result (result B). In addition, when the set temperature is constant, after about 90 minutes have passed since entering the room, the reporting notice is -1 or less. That is, when the set temperature is constant, it is evaluated that it is slightly cold. On the other hand, when the set temperature is adjusted, the temperature is maintained so as not to deviate from the comfortable range.
以上の実験により、冷房時には、図9に示したインフルエンスダイアグラムに基づくモデルを用いてエアコン31aの設定温度を調節することにより、温冷感に関する快適性と消費電力の低減とを両立させることが可能になるという結果が得られた。すなわち、冷房時におけるエアコン31aの設定温度を決定するために、図6ないしは図9に示すインフルエンスダイアグラムに基づく制御を行うことが有効であるという結果が得られた。要するに、利用者が戸外から入室する帰宅時等においては、エアコン31aの設定温度を上述のように調節することにより、快適性と省電力との両立が可能になるのである。
According to the above experiment, at the time of cooling, by adjusting the set temperature of the
上述した実験では、冷房時におけるエアコン31aの設定温度に関して効果を検証したが、暖房時においても、入室後の経過時間に応じた補正値γ、機会ノードN33a,N34aで用いる条件付確率表を変更すれば同様の技術を適用することができる。また、上述した実験では活動量および着衣量に固定値を用いているが、利用者の室内での行動や着衣を検出して活動量および着衣量を調節すれば、エアコン31aの設定温度をより的確に制御することが可能になる。
In the experiment described above, the effect on the set temperature of the
10 機器マネージメント装置
11 センサ入力部(第1の手段)
14 モード選択部
15 効用値算出部(第2の手段)
16 快適度推定部(第1の手段)
17 活動量推定部(第1の手段)
18 時計部
21 人感センサ(センサ)
22 音センサ(センサ)
23 温度センサ(センサ)
24 湿度センサ(センサ)
25 電力量センサ(センサ)
31 機器
32 ユーザインターフェイス
33 リモコン装置
NT 広域情報通信網
SV サーバ
10
14
16 Comfort estimation part (1st means)
17 Activity amount estimation unit (first means)
18
22 Sound sensor (sensor)
23 Temperature sensor (sensor)
24 Humidity sensor (sensor)
25 Electric energy sensor (sensor)
31
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