JP6025936B2 - 知的空調制御システム及びその制御方法 - Google Patents
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Description
このため、本発明によれば、従来技術に比べて、空調機器を正確に制御することが可能であり、しかも、エネルギーの消費を低減することができる。
本発明に係る知的空調制御システムは、主に、知的制御装置1と、空調機器2と、複数の検出装置3と、を備えている。本実施例において、複数の検出装置3は、主に、複数のビーコン装置(Beacon)31及び少なくとも1つの利用者情報検出携帯装置32を有しているが、これに限定されない。
本実施例において、空調機器2は、風速と羽根の方向を調整する(空調機器2の風吐出口を第1ビーコン装置が配置されているエリアへ向けさせたり、また、空調機器2の第1ビーコン装置が配置されているエリアへの風吐出量を増大させたりする)だけで、第1ビーコン装置が配置されているエリアの温度を低減させることが可能となっている。このように、本実施例は、空調機器における圧縮機の負荷を増大させることによって予定達成温度を下げるのではなく、空調機器2の風速、風吐出方向や羽根の方向を調整するのみで予定達成温度を下げているため、エネルギーの消費を効果的に抑えることが可能となる。
例えば、利用者情報が、利用者51の体温が高くなっていることを示している場合、(該当する)利用者51(の位置)に対して、例えば予定達成温度や風速の大きさを調整することができ、利用者51を快適にさせることも可能となる。一方、利用者情報が利用者51の体温が低くなっていることを示している場合、知的制御装置1は、暖房モードに入るよう、空調機器2を制御することができ、利用者51の体温が低すぎるといった問題を解消することもできる。
例えば、知的制御装置1は、室外環境検出装置33から室外温度情報を受信した場合において、室外温度が低すぎると判断すると、利用者51がフィールドに入った際、温度をゆっくりと調整するように空調機器2を制御することも可能である。このようにすれば、室内外の温度差が過大であることに基づく利用者51の不快な感じを解消することができる。
また、例えば、知的制御装置1が空気品質情報を受信した場合において、室外空気の質がよくないと判断すると、室内外における空気循環が大風量とならないように停止する制御を空調機器2に行わせることも可能である。この場合、空気清浄機能を起動すれば、空調機器2内のフィルターによってフィールド内における空気の品質を向上させることができる。
図2Aに示すように、本発明に係る知的空調制御システムは、主に、室内の所定の環境空間5(例えば1つの平面フロア)に設けられている。例えば、環境空間5に複数のフィールド(例えば複数の部屋)がある場合、各フィールドに1組の知的空調制御システムをそれぞれ設けることも可能である。すなわち、この場合、各フィールドには、1つの知的制御装置1、1つの空調機器2および複数の検出装置3がそれぞれ設けられることになる。
知的制御装置1は、まず、室内環境検出ユニット10および複数の検出装置3から、配置されているフィールド内の環境情報および利用者情報を取得する(ステップS10)。次に、知的制御装置1は、環境情報および利用者情報に基づいてフィールドが快適な環境であるか否かを判断する(ステップS12)。なお、フィールドに計器機器4があれば、知的制御装置1は、環境情報、利用者情報および計器温度情報を同時に受信し、これら環境情報、利用者情報および計器温度情報に基づいてフィールドが快適な環境であるか否かを判断してもよい。
一方、知的制御装置1は、フィールドが非快適環境であると判断すると、フィールド全体が非快適環境であるか否かを判断する(ステップS14)。具体的に、知的制御装置1は、ステップS14において、環境情報および利用者情報に基づいて、配置されているフィールド全体が非快適環境であるか否か(例えば、フィールドの均一温度が高すぎるか)、または、フィールドにおける1つまたは複数の特定エリアのみが非快適環境であるか否か(例えば、利用者51のいる位置のみの温度が高すぎであるか、計器機器4のある位置のみの温度が高すぎなのか、または、いずれかのビーコン装置31の位置のみの温度が高すぎるのか)を判断する。
本発明において、知的制御装置1は、空調機器2の起動の際、記録されている環境温湿度の平均値に基づいてフィールドの初期の好適な予定達成温度範囲を判断し、且つ、図4A、図4Bに示すテーブルを作成する。なお、知的制御装置1は、空調機器2の起動前の一定の期間(例えば、起動前の1時間)内のフィールドの環境温湿度を記録してもよい。これにより、空調機器2の作動中、知的制御装置1は、上記テーブルによって予定達成温度を生成することができる。なお、上記テーブルは、知的制御装置1の生産の時に知的制御装置1に予め記憶されてもよいが、これに限定されない。
例えば、知的制御装置1が予定達成温度を決定する場合において、フィールドの現在の均一湿度が60%であると、知的制御装置1は、予定達成温度で作動するように空調機器2を直接制御することも可能である。なお、知的制御装置1は、フィールドの現在の均一湿度が80%である場合、予定達成温度を0.5°C上げてもよく、フィールドの現在の均一湿度が100%に達すると、予定達成温度を1°C上げてもよい。このように、温度に対する利用者51の知覚へ影響することなく、空調機器2のエネルギー消費を抑えることができる。
本実施例は、知的制御装置1が、環境情報および利用者情報に基づいて制御命令を自動的に生成するものではあるが、まず、クラウドサーバー6に環境情報および利用者情報をアップロードし、クラウドサーバー6から制御パラメータを取得した後、さらに、環境情報、利用者情報および制御パラメータに基づいて制御命令を計算出して生成するようにしたものである。
知的制御装置1は、まず、室内環境検出ユニット10、複数のビーコン装置31、室外環境検出装置33および温度検出ユニット40から環境情報を取得するとともに、利用者情報検出携帯装置32から利用者情報を取得する(ステップS30)。
次に、知的制御装置1は、例えば、図4Aおよび図4Bに示すようなテーブルに基づいて、環境情報を空調機器2の予定達成温度に換算する(ステップS32)。そして、知的制御装置1は、さらに、センターサーバーからビル52の管理者がフィールドに設定した作動モード(作動温度)を取得する(ステップS34)。
そして、知的制御装置1は、1つまたは複数の制御命令に基づいて空調機器2を制御する(ステップS48)。これにより、フィールド全体の快適さが改善されるか、または、フィールド内における特定エリアの快適さが改善されることとなり、省エネルギーと快適さとの両立を図ることが可能となる。
本発明では、空調機器2の制御方式は、2つの方式がある。具体的にいえば、第1の方式は、利用者51がフィールドへ入った後、手動制御インターフェイス12によって空調機器2を手動で制御する方式であり、また、第2の方式は、知的制御装置1が、室内環境検出ユニット10、複数の検出装置3と温度検出ユニット40から取得した環境情報および利用者情報に基づいて空調機器2を制御する必要があるかを即時的に判断して、必要があると判断した場合、対応する制御アルゴリズム11を導出して、必要となる制御命令を算出して空調機器2を制御する方式である。
本実施例において、環境情報は、主に、ランプ光検知機器のオン/オフ情報、室内温度、圧力情報、CO2含有量情報などを含むが、これに限定されない。
次に、知的制御装置1は、ステップS502において、主に環境情報を、起動スケジュールに記録されている所定の定量と照合して、空調機器2をオンする必要があるかを判断する(ステップS504)。
知的制御装置1は、上記ステップS502において、まず、現在の時間を確認し、現在の時間に基づいて、起動スケジュールにおける(記録された)対応する等分を取得して、等分中の第1定量、第2定量および第3定量を導出した後、環境情報と照合する。
知的制御装置1は、受付けられなかったと判断すると、ステップS500へ戻り、空調機器2をオンする必要があるか否かを判断し続ける制御を行うようになっている。
このため、知的制御装置1は、クラウドサーバー6に対して、利用者51によって手動制御操作が入力された前後における一定期間内の環境情報および制御命令をアップロードする(ステップS512)。
そして、クラウドサーバー6は、起動スケジュールにおける各等分でのこれらの定量を更新した後、当該更新した情報を知的制御装置1に転送する(ステップS514)。この場合、知的制御装置1は、まず、手動制御操作に基づいて制御命令を生成し、空調機器2を制御することになる。
次に、知的制御装置1は、同時にクラウドサーバー6からクラウド温度記録を取得して(ステップS604)、さらに、環境情報、温度スケジュールおよびクラウド温度記録に基づいて空調機器2のモードを調整する必要があるかを判断する(ステップS606)。
また、温度スケジュールは、知的制御装置1に予め作成(記憶)されており、且つ時間に基づいて複数の等分に区分されている。この点については、上記起動スケジュールと同じ考え方である。ここで、温度スケジュールには、1等分ごとに1つの初期化温湿度データが対応して記録されており、1等分ごとの初期化温湿度データは、相互に異なる可能性があるものである。
知的制御装置1は、ステップS612において受付けられなかったと判断すると、ステップS600へ戻り、空調機器2のモードを調整する必要があるか否かを判断し続ける制御を行う。
このため、知的制御装置1は、クラウドサーバー6に対して、利用者51によって手動調整操作が入力された前後における一定期間内の環境情報および制御命令をアップロードする(ステップS614)。
そして、クラウドサーバー6は、温度スケジュールにおける各等分でのこれらの初期化温湿度データを動的に更新した後、当該更新したデータを知的制御装置1に転送する(ステップS616)。この場合、知的制御装置1は、まず、手動調整操作に基づいて制御命令を生成し、空調機器2を制御することになる。
本実施例では、環境情報は、主に、室内温度、CO2含有量情報、PM2.5含有量情報およびTVOC含有量情報などが含まれているが、これに限定されない。
知的制御装置1は、ステップS702において、主に、環境情報と、温度・風速照合テーブルおよびCO2濃度・風速照合テーブルと照合して、空調機器2の風速を調整する必要があるか否かを判断する(ステップS704)。
一方、複数のビーコン装置31によって検出された温度と、室内環境検出ユニット10によって検出された温度との温度差が、小さくなると、空調機器2の風速を下げるように制御する。
他の実施例において、知的制御装置1は、複数のビーコン装置31によって検出された温度と、予定達成温度との温度差が、上記予定値よりも大きくなると、空調機器2の風速を上げる一方、予定達成温度との温度差が小さくなると、空調機器2の風速を下げることも可能である。
ここで、温度差と風速との対応データは、温度・風速照合テーブル(例えば、温度差が3°Cよりも大きくなると、風速をMiddleに切替え、5°Cよりも大きくなると、風速をHighに切替えることが記録されたテーブル)に記録されている。なお、温度・風速照合テーブルは、上記起動スケジュールおよび温度スケジュールと類似しているため、その説明を省略する。
知的制御装置1は、ステップS704において、空調機器2の風速を調整する必要があると判断すると、調整するのに必要な風速に基づいて対応する制御命令を生成して(ステップS706)、制御命令に基づいて風速を調整するように空調機器2を制御する(ステップS708)。
一方、知的制御装置1は、ステップS710において受付けられなかったと判断すると、ステップS700へ戻り、空調機器2の風速を調整する必要があるかを判断し続ける制御を行う。
このため、知的制御装置1は、クラウドサーバー6に対して、利用者51によって手動調整操作が入力された前後における一定期間内の環境情報および制御命令をアップロードする(ステップS712)。
そして、クラウドサーバー6は、温度・風速照合テーブルおよび/又はCO2濃度・風速照合テーブルを動的に更新した後、当該更新したテーブルを知的制御装置1に転送する(ステップS714)。この場合、知的制御装置1は、まず、手動調整操作に基づいて制御命令を生成し、空調機器2を制御することになる。
具体的に、知的制御装置1は、室内環境検出ユニット10、複数のビーコン装置31および温度検出ユニット40からフィールド内における各エリアの温度をそれぞれ取得して、各エリアの温度の温度差に基づいてフィールド内の環境温度が均一であるか否かを判断する。
知的制御装置1は、ステップS802において、均一であると判断すると、現在の時間当たりの百分率(比率、以下、「時間比率」と称す)に基づいて、風吐出方向を調整するように空調機器2を制御する(ステップS804)。
知的制御装置1は、各等分の時間比率に基づいて、各方向に向ける空調機器2の時間の長さを制御するように制御することも可能である。
知的制御装置1は、ステップS802においてフィールド内における環境温度が均一であると判断すると、空調機器2に対して、風吐出方向が均一となるように調整する制御を行う(ステップS804、例えば1方向ごとは5秒である)。
そして、知的制御装置1は、さらに、調整された時間比率に基づいて対応する制御命令を生成して(ステップS810)、制御命令に基づいて風吐出方向を調整するように空調機器2を制御する(ステップS812)。なお、知的制御装置1は、何れかの風吐出方向の時間比率を向上させるような場合、各風吐出方向の時間比率の総計を100%に維持する必要あるため、他の風吐出方向の時間比率を同時に低減させるようになっている。
10…室内環境検出ユニット
11…制御アルゴリズム
2…空調機器
3…検出装置
31…ビーコン装置
310…温湿度センサー
32…利用者情報検出携帯装置
33…室外環境検出装置
4…計器機器
40…温度検出ユニット
5…環境空間
51…利用者
52…ビル
6…クラウドサーバー
Claims (17)
- フィールドに設けられる知的空調制御システムであって、
前記フィールド内における異なるエリアにそれぞれ設けられ、各前記エリアに対応する環境情報をそれぞれ検出する複数の検出装置と、
前記複数の検出装置と無線接続され、前記複数の検出装置によって検出される前記環境情報を受信する知的制御装置であって、前記知的制御装置は前記知的制御装置の周囲の前記環境情報を検出する室内環境検出ユニットを有する知的制御装置と、
前記知的制御装置と無接続され、前記知的制御装置の制御命令を受信して作動する空調機器と、を備え、
前記知的制御装置は、
前記環境情報に基づいて前記フィールド内の環境温度が均一かつ全体が非快適な環境であると判断した場合、前記空調機器に対して、前記制御命令によって快適な範囲となるように予定達成温度を調整する制御を行う一方、
前記環境情報に基づいて前記フィールド内の環境温度が均一ではなくかつ特定エリアが前記非快適な環境であると判断した場合、前記複数の検出装置によって前記特定エリアの位置を決定するとともに、前記空調機器に対して、前記制御命令により前記特定エリアの位置について調整が行われるように制御し、
前記室内環境検出ユニットが検出した前記環境情報の室内温度と、前記複数の検出装置の一つが検出した前記環境情報の室内温度との温度差が所定の予定値よりも大きい場合、前記フィールド内の環境温度が均一でないと判断すること
を特徴とする知的空調制御システム。 - 前記複数の検出装置は、少なくとも周囲の前記環境情報を検出するための温湿度センサーを有するビーコン装置を有し、
前記ビーコン装置は、低消費電力ブルートゥース(Bluetooth Low Energy、BLE)転送プロトコルによって前記知的制御装置と無線接続され、
前記環境情報は、少なくとも室内温度情報および室内湿度情報を含むことを特徴とする請求項1に記載の知的空調制御システム。 - 前記複数の検出装置は、少なくとも低消費電力ブルートゥース転送プロトコルによって前記知的制御装置と無線接続され、前記フィールドにおける利用者の利用者情報を検出する利用者情報検出携帯装置を有し、
前記知的制御装置は、前記環境情報および前記利用者情報に基づいて前記フィールド全体が前記非快適な環境であるか否かを判断するとともに、且つ前記環境情報および前記利用者情報に基づいて前記フィールドにおける前記特定エリアのみが前記非快適な環境であるか否かを判断することを特徴とする請求項1に記載の知的空調制御システム。 - 前記利用者情報検出携帯装置は、スマートウォッチまたはスマートフォンであり、
前記利用者情報は、少なくとも前記利用者の体温および心拍を含むことを特徴とする請求項3に記載の知的空調制御システム。 - 前記利用者情報検出携帯装置は、温度・湿度検出機能を有し、前記利用者の周囲の前記環境情報も検出することを特徴とする請求項4に記載の知的空調制御システム。
- 前記室内環境検出ユニットによって検出される前記環境情報は、CO2含有量情報、微細浮遊粒子(PM2.5)含有量情報および総揮発性有機化合物(Total Volatile Organic Compound、TVOC)含有量情報をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の知的空調制御システム。
- 前記知的制御装置は、快適さの定義が記録され、前記環境情報および利用者情報と前記快適さの定義とを照合して前記フィールドの全体が前記非快適な環境であるか否かを判断し、
前記複数の検出装置は、少なくとも前記フィールドにおける利用者の前記利用者情報を検出するための利用者情報検出携帯装置を有することを特徴とする請求項1に記載の知的空調制御システム。 - 前記複数の検出装置は少なくとも一つのビーコン装置を有し、前記ビーコン装置は前記エリアの室内温度を検出する温湿度センサーを有し、
前記知的制御装置は、前記ビーコン装置の設置位置が記録され、前記室内環境検出ユニットによって検出された室内温度と前記ビーコン装置によって検出された室内温度との温度差が前記予定値よりも大きい場合、前記ビーコン装置が設けられた位置を前記特定エリアの位置と判断することを特徴とする請求項1に記載の知的空調制御システム。 - 前記空調機器が前記特定エリアの位置について行う調整は、前記空調機器の風吐出方向、風速の大きさ、吸気量および排気量の調整を含むことを特徴とする請求項1に記載の知的空調制御システム。
- フィールドに設けられ、知的制御装置と、空調機器と、前記フィールド内における異なるエリアにそれぞれ設けられ周囲の環境情報を検出するための複数の検出装置と、を備えた知的空調制御システムに用いられる制御方法であって、
a)前記知的制御装置が、前記複数の検出装置のそれぞれによって検出された各前記エリアに対応する前記環境情報を取得する環境情報取得ステップと、
a1)前記知的制御装置に設けられた室内環境検出ユニットを用いて前記知的制御装置の周囲の前記環境情報を検出するステップと、
b)前記環境情報に基づいて前記フィールド内の環境温度が均一か否かおよび前記フィールドが快適な環境であるか否かを判断する快適環境判断ステップと、
c)前記フィールドが前記快適な環境でないと判断した場合、前記フィールドの全体が非快適な環境であるか、および、前記フィールド内における特定エリアのみが前記非快適な環境であるかを判断する非快適環境判断ステップと、
d)前記フィールド内の環境温度が均一かつ前記フィールド全体が前記非快適な環境であると判断した場合、前記空調機器に対して、制御命令によって快適な範囲となるよう予定達成温度を調整する空調制御を行う第1空調機器調整制御ステップと、
e)前記フィールド内における環境温度が均一ではなくかつ前記特定エリアのみが前記非快適な環境であると判断した場合、前記特定エリアの位置を判断し、前記知的制御装置が前記室内環境検出ユニットが検出した前記環境情報の室内温度と前記複数の検出装置の一つが検出した前記環境情報の室内温度との温度差が所定の予定値よりも大きい場合、前記フィールド内の環境温度が均一でないと判断する特定エリア位置判断ステップと、
f)前記特定エリア位置判断ステップを行った後、前記空調機器に対して、前記制御命令により前記特定エリアの位置について調整が行われるよう空調制御する第2空調機器調整制御ステップと、を備えることを特徴とする制御方法。 - 前記第1空調機器調整制御ステップを行った後、前記知的制御装置は、前記フィールドの不快適の度合いに基づいて、前記空調機器に対して、風速の大きさを調整する空調制御を行う第3空調機器調整制御ステップをさらに備えたことを特徴とする請求項10に記載の制御方法。
- 前記複数の検出装置は、少なくとも周囲の前記環境情報を検出するための温湿度センサーを有するビーコン装置を有し、
前記ビーコン装置は、低消費電力ブルートゥース(Bluetooth Low Energy、BLE)転送プロトコルによって前記知的制御装置と無線接続され、
前記環境情報は、少なくとも室内温度情報および室内湿度情報を含むことを特徴とする請求項10に記載の制御方法。 - 前記複数の検出装置は、少なくとも前記フィールドにおける利用者の利用者情報を検出する利用者情報検出携帯装置を有し、
前記環境情報取得ステップにおいて、前記知的制御装置は、さらに前記利用者情報検出携帯装置から前記利用者情報を取得し、
前記快適環境判断ステップにおいて、前記知的制御装置は、前記環境情報および前記利用者情報に基づいて前記フィールドが前記快適な環境であるか否かを判断し、
前記利用者情報検出携帯装置は、低消費電力ブルートゥース転送プロトコルによって前記知的制御装置と無線接続されるスマートウォッチまたはスマートフォンであり、
前記利用者情報は、少なくとも前記利用者の体温および心拍を含むことを特徴とする請求項10に記載の制御方法。 - 前記知的制御装置は、前記知的制御装置の周囲の前記環境情報を検出する室内環境検出ユニットを有し、
前記室内環境検出ユニットによって検出される前記環境情報は、CO2含有量情報、PM2.5含有量情報およびTVOC含有量情報をさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の制御方法。 - 前記知的制御装置は、
快適さの定義が記録され、
前記非快適環境判断ステップにおいて、前記環境情報および利用者情報と、前記快適さの定義とを照合して前記フィールド全体が前記非快適な環境であるか否かを判断し、
前記複数の検出装置は、少なくとも前記フィールド内における利用者の前記利用者情報を検出するための利用者情報検出携帯装置を有することを特徴とする請求項10に記載の制御方法。 - 前記複数の検出装置は少なくとも一つのビーコン装置を有し、前記ビーコン装置は前記エリアの室内温度を検出する温湿度センサーを有し、
前記知的制御装置は、
前記ビーコン装置の設置位置が記録され、
前記特定エリア位置判断ステップにおいて、前記室内環境検出ユニットによって検出された室内温度と、前記ビーコン装置によって検出された室内温度との温度差が前記予定値よりも大きい場合、当該ビーコン装置の設置位置を前記特定エリアの位置とすることを特徴とする請求項10に記載の制御方法。 - 前記第2空調機器調整制御ステップにおいて、前記知的制御装置は、前記特定エリアの位置に対して前記空調機器の風吐出方向、風速の大きさ、吸気量および排気量を調整することを特徴とする請求項10に記載の制御方法。
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