JP7164358B2 - 点灯不良検知装置、照明制御装置、および点灯不良検知方法 - Google Patents

Description

本発明は、施設に設置された照明機器の点灯不良を検知するための点灯不良検知技術に関する。

ビルなどの規模の大きい建物では、人の在／不在にかかわらず、いつでもどこでも快適な空調環境に制御する、いわゆる全館空調が一般的であった、しかし、近年、省エネルギー志向が強まり、空間の中にいる在室者の位置を検知し、その在室者のいないエリアについては、空調や照明を停止させることにより、省エネルギーを実現する空調制御技術が導入されつつある。

空調制御技術の１つとして、照明制御技術がある（例えば、特許文献１など参照）。照明制御技術によれば、例えば壁や天井に取り付けた複数の赤外線センサで室内の熱画像（サーモグラフィ）を検出し、得られた熱画像のうちから人の表面温度を示す人領域を検索することにより在室者として検知し、在室者のいる空間やエリアに限定して快適な空調環境に制御し、在室者のいない空間やエリアについては、空調や照明を停止させることができる。

このような照明制御技術では、焦電型赤外線センサと呼ばれる、サーモパイル、サーミスタまたはポロメータタイプなどの赤外線検出素子を用いて、照明機器の照明エリアにおける人の存在有無を検知し、その人検知結果に基づいて照明機器を点消灯する技術が用いられている。これにより、照明エリアに存在する人が動いた場合、照度変化や熱移動が起こるという特性を利用し、照度変化や熱移動により検知された人検知結果に基づいて、照明機器が点消灯制御されることになる。

このような照明制御技術を導入した場合、在室者から寄せられる申告として、照明エリアに在室者が存在しているにも関わらず、照明機器が点灯しないという内容が多い。このような申告の中には、照明制御が原因ではなく、蛍光灯の球切れなど、照明機器の点灯不良によるものも含まれている。しかしながら、従来の照明制御技術では、照明機器の点灯不良を検知できないため、管理者が、申告のあった照明エリアに出向いて照明機器の点灯不良を確認する必要があった。

昨今の省エネルギー志向により、光源としてＬＥＤを用いる照明機器もあるが、多くの場合、光源として蛍光灯を用いているものが多く、一般的な蛍光灯の寿命は数年程度であるといわれている。このような照明機器の点灯不良を検知する点灯不良検知技術として、電流検出器により電球に流れる電流を常時監視し、点灯時の正常な電流値と異なる場合には、点灯不良と判定する技術が提案されている（例えば、非特許文献１など参照）。

特開２０１２－０５７８４０号公報

「電球の球切れ検出－用途事例集|オムロン制御機器」、[online]、2011/04/13情報更新、オムロン株式会社、[2018/8/6検索]、インターネット<URL: https://www.fa.omron.co.jp/products/applications/case/407.html>2018年8月6日検索、

しかしながら、このような点灯不良検知技術によれば、既存の照明機器ごとに電流検出器を追加で設置する必要があるため、オフィスの居室など、多くの照明機器が設置されている設備では、膨大なコストが必要となり容易に導入することは難しいという問題点があった。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、複数の照明機器が設置されている設備であっても、少ないコストで照明機器の点灯不良を検知できる点灯不良検知技術を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかる点灯不良検知装置は、対象となる空間から検出した熱画像に基づいて前記空間内に設置されている照明機器の点灯不良を検知する点灯不良検知装置であって、前記熱画像を時系列で記憶する記憶部と、前記熱画像から選択した複数の画素の画素間で画素値の時系列変化を比較し、前記時系列変化が他の画素と異なる画素が存在する場合には、当該画素の画素位置と対応する前記照明機器を点灯不良と判定する点灯不良判定部とを備えている。

また、本発明にかかる上記点灯不良検知装置の一構成例は、前記記憶部が、前記熱画像に含まれる各画素の全部または一部を、前記照明機器が正常に点消灯する際における画素値の時系列変化の類似度に基づいて、複数の画素グループに分類して得られた画素グループリストを予め記憶し、前記点灯不良判定部は、前記画素グループリストに登録されている前記画素グループごとに、当該画素グループに属する各画素の画素間で画素値の時系列変化を比較し、前記時系列変化が他の画素と異なる画素が存在する場合には、当該画素の画素位置と対応する前記照明機器を点灯不良と判定するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記点灯不良検知装置の一構成例は、前記点灯不良判定部が、前記画素グループに属する各画素を、それぞれの画素値の時系列データの類似度に基づいてサブグループに分類し、複数のサブグループが得られた場合には、これらサブグループのうちから、それぞれのサブグループを代表する時系列データの変化が最も小さいサブグループを選択し、選択したサブグループに属する画素の画素位置と対応する前記照明機器を点灯不良と判定するようにしたものである。

また、本発明にかかる照明制御装置は、対象となる空間から検出した熱画像に基づいて前記空間内に存在する人を検知し、得られた人検知結果に基づいて前記空間内に設置されている照明機器を点消灯制御する照明制御装置であって、前記熱画像を時系列で記憶する記憶部と、前記熱画像から選択した複数の画素の画素間で画素値の時系列変化を比較し、前記時系列変化が他の画素と異なる画素が存在する場合には、当該画素の画素位置と対応する前記照明機器を点灯不良と判定する点灯不良判定部とを備えている。

また、本発明にかかる点灯不良検知方法は、象となる空間から検出した熱画像に基づいて前記空間内に設置されている照明機器の点灯不良を検知する点灯不良検知装置で用いられる点灯不良検知方法であって、記憶部が、前記熱画像を時系列で記憶する記憶ステップと、点灯不良判定部が、前記熱画像から選択した複数の画素の画素間で画素値の時系列変化を比較し、前記時系列変化が他の画素と異なる画素が存在する場合には、当該画素の画素位置と対応する前記照明機器を点灯不良と判定する点灯不良判定ステップとを備えている。

本発明によれば、空間に配置されている照明機器の点灯不良を、空間の熱画像から検知することができる。したがって、照明機器ごとに電流検出器を追加する必要はなく、複数の照明機器が設置されている設備であっても、少ないコストで照明機器の点灯不良を検知することができる。

点灯不良検知装置の構成を示すブロック図である。 画素グループリストの構成例である。 点灯不良判定処理を示すフローチャートである。

次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
［点灯不良検知装置］
まず、図１を参照して、本実施の形態にかかる点灯不良検知装置（照明制御装置）１０について説明する。図１は、点灯不良検知装置の構成を示すブロック図である。
この点灯不良検知装置１０は、全体として産業用のコントローラやサーバ装置などの情報処理装置からなり、制御対象となる空間Ｒに設置されている赤外線センサＳＰで検出した熱画像に基づいて、Ｒに設置されている照明機器Ｑの点灯不良を検知する装置である。

赤外線センサＳＰは、空間Ｒの天井や壁に配置された焦電型などの赤外線センサであり、一定時間ごとにＲの床面の熱画像を検出し、通信回線Ｌ１を介して点灯不良検知装置１０へ送信する機能を有している。
照明機器Ｑは、空間Ｒの天井に設置された蛍光灯などの照明機器であり、通信回線Ｌ１を介した点灯不良検知装置１０からの点灯制御に応じて、点灯／消灯する機能を有している。
なお、ＳＰは、照明機器Ｑごとに設けられる照明エリアの熱画像を検出できる位置に配置しておけばよく、ＳＰとＱの位置関係について特に制限はない。

点灯不良検知装置１０は、主な機能部として、通信Ｉ／Ｆ部１１、熱画像取得部１２、記憶部１３、人検知部１４、照明制御部１５、および点灯不良判定部１６を備えている。これら機能部のうち、熱画像取得部１２、人検知部１４、照明制御部１５、および点灯不良判定部１６は、中央処理装置（ＣＰＵ）とプログラムとが協働することにより実現されている。

本実施の形態では、点灯不良検知装置１０が、空間Ｒ内に配置されている照明機器Ｑの点消灯制御する照明制御機能を有する場合、すなわち照明制御装置である場合を例として説明するが、これに限定されるものではない。なお、照明制御機能を持たない場合、主な機能部として、通信Ｉ／Ｆ部１１、熱画像取得部１２、記憶部１３、および点灯不良判定部１６を備えていればよい。

通信Ｉ／Ｆ部１１は、通信回線Ｌ１を介して赤外線センサＳＰおよび照明機器Ｑとデータ通信を行う機能を有している。
熱画像取得部１２は、通信Ｉ／Ｆ部１１で受信した赤外線センサＳＰからの熱画像を取得し、記憶部１３に時系列で保存する機能を有している。

記憶部１３は、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶装置からなり、点灯不良検知装置１０における照明制御処理に用いる各種処理情報やプログラムを記憶する機能を有している。記憶部１３で記憶する主な処理情報として、熱画像取得部１２で取得した熱画像のほか画素グループリストがある。

画素グループリストは、熱画像に含まれる各画素の全部または一部を、照明機器Ｑが正常に点消灯する際における画素値の時系列変化の類似度に基づいて、複数の画素グループに分類して得られたリストである。図２は、画素グループリストの構成例である。ここでは、画素グループを識別するグループＩＤごとに、当該画素グループに属する画素を示す画素ＩＤ（画素位置）とが組として登録されている。

一般に、赤外線センサＳＰで得られる熱画像は、縦横マトリクス状に画素が二次元配置された画像データであり、これら画素は、空間Ｒ内に予め設定されている二次元座標系に基づく座標位置とそれぞれ対応している。したがって、空間Ｒに設置されている照明機器Ｑの設置位置を二次元座標系に変換すれば、画素の画素位置と照明機器Ｑとの対応関係が特定されることになる。これら画素と照明機器Ｑとの対応関係は、予め計算して記憶部１３に格納されているものとする。

人検知部１４は、記憶部１３に保存されている時系列の熱画像から得られた温度分布について、人の表面温度を示す人領域を検索する機能と、得られた検索結果に基づいて、空間Ｒ内における人の存在位置を検知し、人検知結果として出力する機能を有している。
照明制御部１５は、人検知部１４で得られた人検知結果に基づいて空間Ｒ内に設置されている照明機器Ｑを点消灯制御する機能を有している。

点灯不良判定部１６は、記憶部１３に保存されている時系列の熱画像を取得し、これら熱画像から選択した複数の画素の画素間で画素値の時系列変化を比較する機能と、時系列変化が他の画素と異なる画素が存在する場合には、当該画素の画素位置と対応する照明機器Ｑを点灯不良と判定する機能とを有している。

具体的には、点灯不良判定部１６は、記憶部１３に保存されている画素グループリストに登録されている画素グループごとに、当該画素グループに属する各画素の画素間で画素値の時系列変化を比較する機能と、時系列変化が他の画素と異なる画素が存在する場合には、当該画素の画素位置と対応する照明機器Ｑを点灯不良と判定する機能とを有している。

オフィスの居室などの空間Ｒに設けられている各照明機器Ｑは、１つずつ個別に点灯制御されるものではなく、隣接する複数の照明機器と連動制御される。したがって、これら照明機器が点灯制御された場合、点灯不良により点灯しない照明機器Ｑの照明エリアの明るさは、他の正常な照明機器Ｑの照明エリアと比較して暗くなる。また、消灯制御された場合、両者の照明エリアの明るさは同程度となる。このため、これら照明エリアの位置と対応する画素の画素値が、点消灯制御に応じて異なった時系列変化を示すことになる。

具体的には、ある照明機器Ｑが点灯しなくなった場合、その照明エリアと対応する画素の画素値に関する、点灯有無における変化量や変動幅は、他の正常な照明機器Ｑと比較して小さくなる。また、ある照明機器Ｑが点滅を繰り返すような場合、その照明エリアと対応する画素の画素値が不規則に変化するものとなる。
本発明は、このような照明機器Ｑの点灯不良の有無と、それぞれの照明エリアの明るさの時系列変化との関係に着目し、熱画像のうちから画素値の時系列変化が異なる画素を検索し、当該画素と対応する照明機器Ｑを点灯不良と判定するようにしたものである。

画素グループリストを生成する方法としては、各照明機器Ｑが正常に点消灯する際に熱画像を時系列で取得して、これら熱画像に含まれる各画素の全部または一部を、それぞれの画素値の時系列変化の類似度に基づいて、複数の画素グループに分類する方法がある。この際、空間Ｒのうち連動制御される照明機器Ｑの組ごとに画素グループを設け、同一画素グループに属する照明機器Ｑの照明エリアと対応する画素のうちから、時系列変化の類似度が高い画素を、知鵜飼画素グループに属する画素として登録してもよい。これにより、全画素を処理対象とする場合と比較して、点灯不良判定処理の処理負荷を軽減することができる。また、画素グループリストの生成方法については、これに限定されるものではなく、他の方法で生成してもよい。

［本実施の形態の動作］
次に、図３を参照して、本実施の形態にかかる点灯不良検知装置１０の動作について説明する。図３は、点灯不良判定処理を示すフローチャートである。
点灯不良検知装置１０は、熱画像取得部１２により新たな熱画像が取得されるごと、予め設定された判定タイミングの到来に応じて、あるいは、装置外部から入力された判定開始指示に応じて、図３の点灯不良判定処理を実行する。

まず、点灯不良判定部１６は、記憶部１３に保存されている時系列の熱画像を取得し（ステップ１００）、同じく記憶部１３に保存されている画素グループリストに基づいて、点灯不良判定処理を行っていない未選択の画素グループを１つ選択する（ステップ１０１）。
次に、点灯不良判定部１６は、選択画素グループに属する画素間で、それぞれの画素値の時系列変化を比較する（ステップ１０２）。

ここで、選択画素グループに属する画素のうち、他の画素の時系列変化と異なる画素が存在するか確認する（ステップ１０３）。この際、時系列変化の相違（類似性）については、例えば２つの画素の画素値を示す時系列データに関するユークリッド距離や相関値を計算して、予め設定されているしきい値と比較することにより、時系列変化が相違しているか否かを判定すればよい。

ステップ１０３において、時系列変化が異なる画素が見つかった場合（ステップ１０３：ＹＥＳ）、点灯不良判定部１６は、当該画素の画素位置と対応する照明機器Ｑを点灯不良と判定し、判定結果を記憶部１３に記録する（ステップ１０４）。この際、時系列変化が類似する画素のまとまりが複数見つかった場合、それぞれのまとまりに属する画素数が最も少ないまとまりを、点灯不良を示す画素として選択すればよい。

例えば、画素グループに属する各画素を、それぞれの画素値の時系列データの類似度に基づいてサブグループに分類し、複数のサブグループが得られた場合には、これらサブグループのうちから、それぞれのサブグループを代表する時系列データの変化、例えばサブグループに属する各画素の時系列データを平均化などの統計処理をして得られた時系列データの変化（変化幅、変動量、変化率）が、最も小さいサブグループを選択し、選択したサブグループに属する画素の画素位置と対応する照明機器Ｑを点灯不良と判定してもよい。

一方、時系列変化が異なる画素が見つからなかった場合（ステップ１０３：ＮＯ）、点灯不良なしと判定する（ステップ１０５）。
点灯不良の判定結果については、点灯不良検知装置１０の画面表示部（図示せず）で表示してもよく、通信回線Ｌ１を介して上位装置（図示せず）へ通知してもよい。

この後、点灯不良判定部１６は、すべての画素グループについて選択終了したか確認し（ステップ１０５）、未選択の画素グループが存在する場合（ステップ１０５：ＮＯ）、ステップ１０１に戻る。
一方、すべての画素グループについて選択終了した場合（ステップ１０５：ＹＥＳ）、一連の点灯不良判定処理を終了する。

［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、点灯不良判定部１６が、熱画像から選択した複数の画素の画素間で画素値の時系列変化を比較し、時系列変化が他の画素と異なる画素が存在する場合には、当該画素の画素位置と対応する照明機器Ｑを点灯不良と判定するようにしたものである。

これにより、空間Ｒに配置されている照明機器Ｑの点灯不良を、空間Ｒの熱画像から検知することができる。したがって、照明機器Ｑごとに電流検出器を追加する必要はなく、複数の照明機器Ｑが設置されている設備であっても、少ないコストで照明機器の点灯不良を検知することができる。この際、熱画像を取得する赤外線センサが必要となるが、複数の照明機器Ｑの照明エリアを１つの赤外線センサでカバーすることができ、照明機器Ｑごとに電流検出器を追加する場合と比較して、コストアップを抑制できる。特に、空間Ｒの人検知結果に基づき照明機器Ｑを制御している場合には、人検知用の熱画像を兼用でき、赤外線センサを増設する必要はないため、極めて容易に導入することが可能である。

また、本実施の形態において、記憶部１３が、熱画像に含まれる各画素の全部または一部を、照明機器Ｑが正常に点消灯する際における画素値の時系列変化の類似度に基づいて、複数の画素グループに分類して得られた画素グループリストを予め記憶し、点灯不良判定部１６は、画素グループリストに登録されている画素グループごとに、当該画素グループに属する各画素の画素間で画素値の時系列変化を比較し、時系列変化が他の画素と異なる画素が存在する場合には、当該画素の画素位置と対応する照明機器Ｑを点灯不良と判定するようにしてもよい。
これにより、空間Ｒ内に連動制御される照明機器Ｑが複数組存在する場合でも、それぞれの組ごとに、照明機器Ｑの点灯不良を検知することができる。

また、本実施の形態において、画素グループに属する各画素を、それぞれの画素値の時系列データの類似度に基づいてサブグループに分類し、複数のサブグループが得られた場合には、これらサブグループのうちから、それぞれのサブグループを代表する時系列データの変化幅が最も小さいサブグループを選択し、選択したサブグループに属する画素の画素位置と対応する照明機器Ｑを点灯不良と判定するようにしてもよい。
これにより、照明機器Ｑの点灯不良を精度よく判定することが可能となる。

［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。

１０…点灯不良検知装置、１１…通信Ｉ／Ｆ部、１２…熱画像取得部、１３…記憶部、１４…人検知部、１５…照明制御部、１６…点灯不良判定部、ＳＰ…赤外線センサ、Ｑ…照明機器、Ｒ…空間、Ｌ１…通信回線。

Claims (5)

1. 対象となる空間から検出した熱画像に基づいて前記空間内に設置されている照明機器の点灯不良を検知する点灯不良検知装置であって、
   前記熱画像を時系列で記憶する記憶部と、
   前記熱画像から選択した複数の画素の画素間で画素値の時系列変化を比較し、前記時系列変化が他の画素と異なる画素が存在する場合には、当該画素の画素位置と対応する前記照明機器を点灯不良と判定する点灯不良判定部と
   を備えることを特徴とする点灯不良検知装置。
2. 請求項１に記載の点灯不良検知装置において、
   前記記憶部は、前記熱画像に含まれる各画素の全部または一部を、前記照明機器が正常に点消灯する際における画素値の時系列変化の類似度に基づいて、複数の画素グループに分類して得られた画素グループリストを予め記憶し、
   前記点灯不良判定部は、前記画素グループリストに登録されている前記画素グループごとに、当該画素グループに属する各画素の画素間で画素値の時系列変化を比較し、前記時系列変化が他の画素と異なる画素が存在する場合には、当該画素の画素位置と対応する前記照明機器を点灯不良と判定する
   ことを特徴とする点灯不良検知装置。
3. 請求項２に記載の点灯不良検知装置において、
   前記点灯不良判定部は、前記画素グループに属する各画素を、それぞれの画素値の時系列データの類似度に基づいてサブグループに分類し、複数のサブグループが得られた場合には、これらサブグループのうちから、それぞれのサブグループを代表する時系列データの変化が最も小さいサブグループを選択し、選択したサブグループに属する画素の画素位置と対応する前記照明機器を点灯不良と判定する
   ことを特徴とする点灯不良検知装置。
4. 対象となる空間から検出した熱画像に基づいて前記空間内に存在する人を検知し、得られた人検知結果に基づいて前記空間内に設置されている照明機器を点消灯制御する照明制御装置であって、
   前記熱画像を時系列で記憶する記憶部と、
   前記熱画像から選択した複数の画素の画素間で画素値の時系列変化を比較し、前記時系列変化が他の画素と異なる画素が存在する場合には、当該画素の画素位置と対応する前記照明機器を点灯不良と判定する点灯不良判定部と
   を備えることを特徴とする照明制御装置。
5. 対象となる空間から検出した熱画像に基づいて前記空間内に設置されている照明機器の点灯不良を検知する点灯不良検知装置で用いられる点灯不良検知方法であって、
   記憶部が、前記熱画像を時系列で記憶する記憶ステップと、
   点灯不良判定部が、前記熱画像から選択した複数の画素の画素間で画素値の時系列変化を比較し、前記時系列変化が他の画素と異なる画素が存在する場合には、当該画素の画素位置と対応する前記照明機器を点灯不良と判定する点灯不良判定ステップと
   を備えることを特徴とする点灯不良検知方法。

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