JP7368660B2 - Human detection system and floor panel materials - Google Patents
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Description
本発明は、人の検出システム及び人検出システムに用いる床用パネル材に関する。 The present invention relates to a human detection system and a floor panel material used in the human detection system.
公共施設や店舗、住宅等において、人の出入りや移動等を検知するために、カメラや人感センサ等が用いられている。特にプライバシー保護の観点から、床にセンサを設けて、人が踏むことでスイッチが入る機構が一般的に知られている。例えば特許文献1には、床材に圧電素子を設けた人感センサ技術が開示されている。 2. Description of the Related Art Cameras, human sensors, and the like are used in public facilities, stores, residences, and the like to detect people's entry and exit, movement, and the like. Particularly from the viewpoint of privacy protection, it is generally known that a sensor is installed on the floor and the switch is turned on when a person steps on it. For example, Patent Document 1 discloses a human sensor technology in which a piezoelectric element is provided on a floor material.
しかしながら、上記文献記載の技術では、床材内のセンサ駆動に電源が必要であり、長期に亘って使用しないときには待機電力の無駄が生じる他、敷設には大掛かりな工事が必要であった。 However, the technology described in the above document requires a power source to drive the sensor inside the flooring, which wastes standby power when not in use for a long period of time, and requires extensive construction work for installation.
本発明は上記課題を鑑みなされたものであり、専用の電源が無くても人の検知が可能な人検出システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a person detection system capable of detecting a person without a dedicated power source.
本発明にかかる人検出システムは、電磁波源が設置された屋内空間において人を検出するものであって、前記屋内空間の床面に沿うように敷設又は設置された接地用アンテナと、前記接地用アンテナに対して絶縁体を介して対向して配置される検出用アンテナと、前記検出用アンテナと前記接地用アンテナとの間に電気的に接続され、前記検出用アンテナから入力される前記電磁波源からの電磁波の電力で動作し且つ当該電磁波の電力に応じた出力信号を出力するセンサ回路部と、前記センサ回路部の出力信号に基づいて前記検出用アンテナに近接する人の有無を検出する検出部とを備える、ことを特徴とする。 A person detection system according to the present invention detects a person in an indoor space where an electromagnetic wave source is installed, and includes a grounding antenna laid or installed along the floor surface of the indoor space, and a grounding antenna installed along the floor surface of the indoor space. a detection antenna disposed opposite to the antenna via an insulator; and the electromagnetic wave source that is electrically connected between the detection antenna and the grounding antenna and input from the detection antenna. a sensor circuit section that operates with the power of electromagnetic waves from the source and outputs an output signal according to the power of the electromagnetic waves; and a sensor circuit section that detects the presence or absence of a person near the detection antenna based on the output signal of the sensor circuit section. It is characterized by comprising a part.
前記人検出システムにおいて、前記接地用アンテナ、前記絶縁体、前記検出用アンテナ及び前記センサ回路部を一体的に構成した床用パネル材を、前記屋内空間の床面に並べて配置することで床構造体を構成し、前記検出部は、それぞれの前記床用パネル材の前記センサ回路部からの前記出力信号を受け、前記センサ回路部の出力信号に基づいて、前記床構造体に近接する人の有無を検出する、としてもよい。 In the human detection system, a floor panel material in which the grounding antenna, the insulator, the detection antenna, and the sensor circuit unit are integrally arranged is arranged side by side on the floor surface of the indoor space to create a floor structure. the detection section receives the output signal from the sensor circuit section of each of the floor panel materials, and detects a person who is close to the floor structure based on the output signal of the sensor circuit section. It is also possible to detect the presence or absence.
前記人検出システムにおいて、屋内空間の床面に並べて配置された前記床構造体のそれぞれの前記検出部で検出された人の検出結果に基づいて人の移動を推定する演算処理部を更に備える、としてもよい。 The person detection system further includes a calculation processing unit that estimates movement of a person based on a detection result of a person detected by each of the detection units of the floor structures arranged side by side on a floor surface of an indoor space. You can also use it as
前記各床用パネル材において、前記接地用アンテナの面積は300cm2以上、且つ、前記検出用アンテナの面積は1cm2以上2400cm2以下であることが好ましい。 In each of the floor panel materials, it is preferable that the area of the grounding antenna is 300 cm 2 or more, and the area of the detection antenna is 1 cm 2 or more and 2400 cm 2 or less.
前記各床用パネル材において、前記絶縁体は、20mm以上の肉厚を有し、前記接地用アンテナと前記検出アンテナとの間に前記肉厚と同じ間隙を形成させるものであることが好ましい。 In each of the floor panel materials, it is preferable that the insulator has a wall thickness of 20 mm or more, and forms a gap equal to the wall thickness between the grounding antenna and the detection antenna.
前記各床用パネル材において、前記検出用アンテナは矩形状であり、前記接地用アンテナは、前記検出用アンテナと合同形状、又は、前記検出用アンテナより面積の大きい相似形状であることが好ましい。 In each of the floor panel materials, the detection antenna preferably has a rectangular shape, and the grounding antenna preferably has a congruent shape with the detection antenna or a similar shape having a larger area than the detection antenna.
前記センサ回路部は、Cockcroft-Walton回路による整流昇圧回路であり、前記検出部は、前記センサ回路部から出力された前記出力信号としての出力電圧値の高さを基に、人と検出用アンテナとのカップリングを検出することで前記検出用アンテナに人が接近したことを検出する、としてもよい。 The sensor circuit section is a rectifier booster circuit using a Cockcroft-Walton circuit, and the detection section detects a person and a detection antenna based on the height of the output voltage value as the output signal output from the sensor circuit section. The approach of a person to the detection antenna may be detected by detecting coupling with the detection antenna.
本発明にかかる床材パネルは、電磁波源が設置された屋内空間において人を検出するための人検出システムに用いるものであって、前記屋内空間の床面に敷設又は設置される平板状の接地用アンテナと、前記接地用アンテナに対して絶縁体を介して対向して配置される平板状の検出用アンテナと、前記検出用アンテナと前記接地用アンテナとの間に電気的に接続され、前記検出用アンテナから入力される前記電磁波源からの電磁波の電力で動作し且つ当該電磁波の電力に応じた出力信号を出力するセンサ回路部とを備えることを特徴とする。 The flooring panel according to the present invention is used in a human detection system for detecting people in an indoor space where an electromagnetic wave source is installed, and is a flat grounding panel that is laid or installed on the floor of the indoor space. a flat detection antenna disposed opposite to the grounding antenna via an insulator; electrically connected between the detection antenna and the grounding antenna; It is characterized by comprising a sensor circuit unit that operates with the power of electromagnetic waves from the electromagnetic wave source inputted from the detection antenna and outputs an output signal according to the power of the electromagnetic waves.
本発明に係る人検出システムは、電磁波源からの電磁波の電力に基づいて人を検出するので、屋内空間内の環境の影響を受けずに人を検出することができる。また、検出用アンテナから入力される電磁波源からの電磁波の電力で動作するので、省電力で動作することができる。 Since the human detection system according to the present invention detects a person based on the power of electromagnetic waves from an electromagnetic wave source, it is possible to detect a person without being influenced by the environment in an indoor space. Furthermore, since it operates with the power of electromagnetic waves from the electromagnetic wave source inputted from the detection antenna, it can operate with low power consumption.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用範囲あるいはその用途を制限することを意図するものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the following description of preferred embodiments is essentially just an example, and is not intended to limit the present invention, its scope of application, or its uses.
人検出システムは、電磁波源が設置された建物内における空間(以下、屋内空間という)において、人を検出するためのものである。本開示において、屋内空間とは、少なくとも床面53を備え、例えば、建物内において、床面53と、天井もしくは屋根と、天井もしくは屋根を支える壁面とにより囲まれた空間である。また、電磁波源とは、屋内空間に電磁波を供給するものであり、屋内空間に元来備えられている家電や照明等の電気製品を用いることができる。具体的に、電磁波源として、例えば、テレビ、パソコン、IHヒーター、蛍光灯からなる群から選択される一種又は二種以上の任意の電気製品が挙げられる。すなわち、本開示の人検出システムでは、システムを動作させるための電磁波源として、電磁波ノイズと呼ばれる微弱な電磁波で十分であり、専用の電源装置を設ける必要がない点に特徴がある。図1では、電磁波源として、屋内空間の天井に蛍光灯10が互いに所定の間隔をあけて並べて配置されている例を示している。
A person detection system is for detecting a person in a space inside a building (hereinafter referred to as an indoor space) where an electromagnetic wave source is installed. In the present disclosure, an indoor space is a space that includes at least a
屋内空間では、建物に設けられた支持部材(図示省略)に支持された床下地材51と、床下地材51の上に敷設された床板52とにより、床基部50が構成されている(図2参照)。そして、床基部50の表面(以下、床面53という)には、矩形状の床用パネル材Cが並べて配置されている。本実施形態では、室内空間の床面53の全体において、互いの側面同士を突き合わせるように複数の床用パネル材Cを並べて配置することで、床構造体5が構成されている例を示している。なお、床基部50の構成は、上記に限定されるものではない。例えば、床下地材51のみで床基部50が構成されてもよい。この場合、床用パネル材Cは、床面としての床下地材51の表面に並べて配置される。また、例えば、床基部50が、床板52の表面に敷設された防虫・防水シート等を含んでもよい。この場合、床用パネル材Cは、床面としての防虫・防水シート等の表面に並べて配置される。また、床面53を構成する床基部50の表材(例えば、床板52)の材質は、特に限定されず、木、コンクリート、タイル、カーペット等の公知の床材を用いることができる。床下地材51についても同様である。また、床下地材51上に床板52を支持する支柱等(図示省略)を設け、床下地材51と床板52との間にケーブル等(図示省略)を通す空間が設けられていてもよい。
In an indoor space, a
なお、図1では、屋内空間に、図面左右方向に8枚の床用パネル材Cが並べて配置されている例を示している。また、図1において、説明の便宜上、床用パネル材Cについて、図面奥から一列目の左側から順に、C11,C12,…,C18の符号を付している。同様に、図面奥から二列目の左側から順に、C21,C22,…,C28の符号を付し、図面奥から三列目の左側から順に、C31,C32,…,C38の符号を付している。 Note that FIG. 1 shows an example in which eight floor panel materials C are arranged side by side in the left-right direction in the drawing in an indoor space. Further, in FIG. 1, for convenience of explanation, the floor panel materials C are designated with symbols C11, C12, . . . , C18 in order from the left side of the first row from the back of the drawing. Similarly, from the left side of the second row from the back of the drawing, numbers C21, C22, ..., C28 are given, and from the left side of the third row from the back of the drawing, numbers are given C31, C32, ..., C38. ing.
図2は、床用パネル材Cの構成例を示す模式図であり、床用パネル材Cを床面53に沿う方向の中間位置で破断した図である。また、図3は、人検出システムのブロック構成図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of the floor panel material C, and is a diagram in which the floor panel material C is broken at an intermediate position in the direction along the
図2に示すように、床用パネル材Cは、床面53に設置される面形状の接地用アンテナ21と、接地用アンテナ21に対して絶縁体22を介して対向して配置される面形状の検出用アンテナ23と、検出用アンテナ23に入力される電磁波の電力に応じた出力信号を出力するセンサ回路部24とを備える。
As shown in FIG. 2, the floor panel material C includes a
接地用アンテナ21は、床用パネル材Cを接地させるためのアンテナであり、例えば、床用パネル材Cの床側の端面に、床面53に沿うように平板状に設けられている。床用パネル材Cを天井側から見た平面視における接地用アンテナ21の形状は、特に限定されず、例えば、矩形状、略多角形状、略円形状等の形状であってもよい。また、接地用アンテナ21は、螺旋や櫛形等の回路パターン状に形成されていてもよく、面形状以外の不定形状(例えば、棒状)であってもよい。また、接地用アンテナ21の具体的な形態は、特に限定されないが、例えば、金属板、金属箔、金属蒸着シート及び金属棒からなる群から選択される1種または2種以上を好適に用いることができる。好ましくは、接地用アンテナ21は、検出用アンテナ23と合同な形状(平面視において同一形状)、又は、平面視において検出用アンテナ23よりも面積の大きい相似形状であることが好ましい。
The
接地用アンテナ21の材質は、導電性を有する素材、例えば、金属であることが好ましい。また、接地用アンテナの面積は、検出精度を高める観点から300cm2以上であるのが好ましく、さらに、設置容易性の観点から300cm2以上かつ9600cm2以下であるのがより好ましい。なお、具体的な図示は省略しているが、接地用アンテナ21は、耐久性を高める観点から、絶縁フィルム等の絶縁層で表面を覆うようにしてもよい。また、接地用アンテナ21は、床用パネル材Cの床面53側の端面に設けなくてもよく、床用パネル材Cの厚さ方向の中間位置に設けるようにしてもよい。
The material of the
検出用アンテナ23は、電磁波源(図1では蛍光灯10)から発生された電磁波を受信するためアンテナであって、接地用アンテナ21よりも電磁波源側に位置するように配置されている。床用パネル材Cの場合、電磁波源が室内空間側にあるため、検出用アンテナ23は、例えば、床用パネル材Cの室内空間側の端面に、接地用アンテナ21と対向するように平板状に設けられている。
The
検出用アンテナ23の平面視における形状は、特に限定されず、例えば、矩形状、略多角形状、略円形状等の形状であってもよい。また、接地用アンテナ21が、螺旋や櫛形等の回路パターン状に形成されていてもよく、面形状以外の不定形状(例えば、棒状)であってもよい。また、検出用アンテナ23の具体的な形態は、特に限定されないが、例えば、金属板、金属箔、金属蒸着シート及び金属棒からなる群から選択される1種または2種以上を好適に用いることができる。好ましくは、検出用アンテナ23は、接地用アンテナ21と合同な形状(平面視において同一形状)、又は、平面視において接地用アンテナ21よりも面積の小さい相似形状であることが好ましい。
The shape of the
検出用アンテナ23の材質は、導電性を有する素材、例えば、金属であることが好ましい。また、検出用アンテナ23の面積は、検出精度を高める観点から1cm2以上2400cm2以下であるのが好ましく、1cm2以上1200cm2以下がより好ましい。さらに、センサ回路部24の後段に設けられた検出部の入力段の設計容易性を高める観点、例えば、検出部25の入力段に設けられるトランジスタの閾値を中間電位に設定しやすくする(例えば、3Vにする)観点から、検出用アンテナ23の面積が600cm2以上1200cm2以下であるのがより好ましい。なお、具体的な図示は省略しているが、検出用アンテナ23は、耐久性を高める観点から、表面を絶縁フィルム等の絶縁層で覆うようにしてもよい。また、検出用アンテナ23は、床用パネル材Cの室内空間側の端面に設けなくてもよく、床用パネル材Cの厚さ方向の中間位置に設けるようにしてもよい。
The material of the
絶縁体22は、検出用アンテナ23と接地用アンテナ21との間に介在されるものである。換言すると、検出用アンテナ23と接地用アンテナ21とは、絶縁体22の肉厚の分だけ間隙をもって離間することになる。ここで、検出用アンテナ23と接地用アンテナ21とは向かい合わせに配置されており、両者間でカップリングを起こす可能性があるので、両者間に絶縁体22を挟んでギャップを作るようにしている。また、絶縁体22でギャップを作ることで、絶縁体22の内部にセンサや通信モジュールの回路を搭載することできる。
The
絶縁体22の厚さは、特に限定されないが、例えば20mm以上の肉厚を有していることが好ましい。絶縁体22の厚さを20mm以上にすることで、接地用アンテナ21と検出接地用アンテナ21との間に20mm以上の間隙が確保され、人の検出におけるノイズが低減されるとともに、設置場所毎の校正を必ずしも必要としない。なお、絶縁体22の種類は、検出用アンテナ23と接地用アンテナ21とが短絡しないものであればよいので、特に限定されないが、例えばゴム、木板、タイル、カーペット、コンクリート、レンガ、発泡スチロール、樹脂板からなる群から選択される1種又は2種以上の絶縁物質を用いることができる。
The thickness of the
センサ回路部24は、接地用アンテナ21と検出用アンテナ23との間に電気的に接続される回路部である。センサ回路部24は、検出用アンテナ23から入力される電磁波源(図1では蛍光灯10)からの電磁波の電力で動作し、検出用アンテナ23に入力された電磁波の電力に応じた出力信号を出力する。例えば、人体が検出用アンテナ23に接近した場合に、人体と検出用アンテナ23とが電気的に結合し、その結果、センサ回路部24から出力される出力信号(例えば、出力電圧)が変化する。以下の説明では、単に出力電圧の変化として記載する。
The
センサ回路部24は、接地用アンテナ21と検出用アンテナ23とは離間した位置に備えられていることが好ましいが、前述のとおり、接地用アンテナ21と検出用アンテナ23との間に介在する絶縁体22に内蔵されていてもよい。このように構成することで、検出用アンテナ23、センサ回路部24、絶縁体22及び接地用アンテナ21が、一体的なブロック状に構成され、全体がコンパクトとなる。さらに、人がセンサ回路部24を踏んで壊してしまうことを防ぐことができる。
It is preferable that the
図4は、センサ回路部24の構成例を示している。センサ回路部24は、検出用アンテナ23に入力された電磁波(環境電磁波)の電力を直流に整流し、且つ昇圧して出力するように構成されている。図4の例では、昇圧回路に、コッククロフト・ウォルトン回路241を用いた例を示している。コッククロフト・ウォルトン回路241は、入力端子INから入力された交流入力を整流・昇圧して出力する回路であり、部品点数が少なく、回路構成が単純であるという特徴がある。具体的には、図4に示すように、コッククロフト・ウォルトン回路241は、ショットキーダイオード等のダイオード(逆電流0.5μA)とポリプロピレンフィルムコンデンサ、セラミックコンデンサ等のコンデンサを用いて構成される。また、図4の例では、カスケード接続の各段と出力端子OUTとの間にスイッチ242を挿入し、昇圧比を変更できるようになっている。また、出力端子OUTとグランドとの間には、可変抵抗243及びコンデンサ244が直列に接続されている。
FIG. 4 shows an example of the configuration of the
一般的に、本開示で想定している電磁波源(屋内空間に元来備えられている家電や照明等の電気製品)から検出用アンテナ23に受信される電磁波の電圧は、数mV程度であるため、本開示では、センサ回路部24において、検出用アンテナ23から受信した交流入力を直流に変換するとともに、昇圧して後段の検出部25に出力するようにしている。なお、本開示の構成では、人体と検出用アンテナ23との電気的結合(容量性カップリング、又は単にカップリングともいう)に基づいて、人が近接していることを検出するので、人体と検出用アンテナ23との間に遮蔽物があるような場合でも検出することができる。また、検出用アンテナ23に受信(集電)される電力は、人体が検出用アンテナ23に接触している状態で最大となり、人体が検出用アンテナ23から離れるのにつれて小さくなる。詳細については、後ほど具体的に説明する。
Generally, the voltage of the electromagnetic waves received by the
図3に戻り、前述のとおり、検出用アンテナ23に人Pが接近すると、人Pと検出用アンテナ23とが電気的に結合し、検出用アンテナ23から受信される電磁波の振幅が変化する。すなわち、センサ回路部24からの出力電圧が変化する。検出部25では、センサ回路部24からの出力電圧に基づいて検出用アンテナ23に人が接近している状態である、すなわち、近接していることを検出する。図3には、検出部25の回路の一例を示しており、センサ回路部24からの出力電圧が、所定の閾値を超えると、トランジスタ251がオンされ、発光ダイオード252が点灯するようになっている。なお、図3では、検出部25の発光ダイオード252を駆動させるために電源を用いているが、他の構成を用いて、検出部25も電源を用いずに構成することが可能である。
Returning to FIG. 3, as described above, when the person P approaches the
各床用パネル材Cの検出部25で検出された結果は、例えば、図1に示すように、床下に設けられた通信装置30に集約され、CPU等の演算処理部41を有するサーバ装置40等に転送され、サーバ装置40に接続されたディスプレイ42等に表示される。このように、複数の床用パネル材Cからの結果を集約して処理することで、屋内空間内の人Pの有無のみならず人の行動を検出・推定することが可能となる。具体的には、人Pがある床用パネル材Cを踏んだ後、隣接する他の床用パネル材Cを踏んだことが検出できるので、人Pの移動を推定もしくは検出することができる。より具体的に、人PがドアDから屋内空間に進入し、図1の矢印で示すように移動した場合に、演算処理部41では、まず床用パネル材C12からの出力を基に人が検出されたことがわかり、続いて、床用パネル材C13,C14,C15,C25,C35の順で人が検出されるので、現在床用パネル材C35上に人Pがいることとともに、人Pの屋内空間における移動経路を推定もしくは検出することができる。演算処理部41による人Pの移動経路の演算結果は、例えば、ディスプレイ42に表示される。
The results detected by the
(実験例1)
まず検出用アンテナ23の大きさを検証するために、以下の実験を行った。
(Experiment example 1)
First, in order to verify the size of the
床上に、センサ回路部24と接地用アンテナ21との共通のグランドとして、アルミニウム箔(東洋アルミニウム株式会社製1N30、厚さ20μm、大きさ80cm×120cm=9600cm2)を敷いて商用電源のグランドとコンデンサを介して接続した。
As a common ground for the
そして、床上に敷いたアルミニウム箔上に、人が乗るための実験用台(絶縁体22に相当)を設置した。実験用台は、陶器タイル製であり、サイズが30cm×50cm、厚さ5cmである。センサ回路部24は床から1m離し、被験者が絶縁体22の上に乗ることで人体と接地用アンテナ21との間にギャップ(60mm)を作った。
Then, an experimental table (corresponding to the insulator 22) for people to sit on was installed on an aluminum foil spread on the floor. The experimental table was made of ceramic tiles and had a size of 30 cm x 50 cm and a thickness of 5 cm. The
また、実験用台の上方に検出用アンテナ23を配置し、検出用アンテナ23のサイズを変えてセンサ回路部24からの出力電圧(以下、単に出力電圧ともいう)を測定した。検出用アンテナ23のサイズは、5cm×7.5cm、7.5cm×10cm、10cm×15cm、15cm×20cm、20cm×30cm、30cm×40cm、40cm×60cm、60cm×80cm、80cm×120cmとした。また、測定条件は、「A)被験者が人検出用アンテナに近づいて触れる」、「B)被験者が人検出用アンテナから1m離れる」の2つとした。
Further, a
図5は、横軸に各検出用アンテナ23のサイズをとり、それぞれのサイズ毎に、条件A)及び条件B)における出力電圧、並びに、条件A),B)の出力電圧差を示したものである。換言すると、条件A),B)の出力電圧差は、人Pの有無による出力電圧の差を示している。
FIG. 5 shows the size of each
図5に示すように、条件A)、B)のどちらにおいても、検出用アンテナ23のサイズを大きくするほど出力電圧は高くなった。条件A)、B)の出力電圧差については、検出用アンテナ23のサイズを大きくするほど電圧差は小さくなった。また、人検出用アンテナのサイズが60cm×80cm及び80cm×120cmでは、出力電圧は、人が近くに居ない場合の方が高かった。
As shown in FIG. 5, under both conditions A) and B), the larger the size of the
出力電圧差に関し、検出用アンテナ23のサイズが大きくなるのにしたがって、人の有無による出力電圧差が小さくなることから、検出用アンテナ23のサイズが小さい方が人検出センサとしては適している。しかし、原理上、人が検出用アンテナ23のアンテナ面にいなければ検出できないため、検出用アンテナ23が小さいと狭い範囲の検出しかできない。
Regarding the output voltage difference, as the size of the
ここで、出力電圧差は、30cm×40cmでは0.76Vであり、40cm×60cmでは0.12Vである。したがって、検出用アンテナ23のサイズは、30cm×40cm=1200cm2までの大きさが好ましい。
Here, the output voltage difference is 0.76V for 30cm x 40cm, and 0.12V for 40cm x 60cm. Therefore, the size of the
なお、検出部25として3V系の回路を用いる場合、センサ回路部24からは3V程度の出力電圧が必要となる。これに対し、検出用アンテナ23のサイズが5cm×7.5cmの場合に条件A)の出力電圧は2.72Vであるが、例えば、コッククロフト・ウォルトン回路241の昇圧段数を増やすことで、出力電圧は調整することができる。
Note that when a 3V-based circuit is used as the
(実験例2)
次に、接地用アンテナ21の大きさを検証するために以下の実験を行った。実験例1では、センサ回路部24のグランドを商用電源のグランドに接続していたが、実験例2では、センサ回路部24のグランドをアルミニウム箔製の接地用アンテナ21(東洋アルミニウム製1N30、20μm厚、大きさは後述する)に接続し、床の上に置いている。
(Experiment example 2)
Next, the following experiment was conducted to verify the size of the grounding
実験例2では、接地用アンテナ21の面積を変更して実験を行った。具体的に、接地用アンテナ21のサイズは、5cm×7.5cm、7.5cm×10cm、10cm×15cm、15cm×20cm、20cm×30cm、30cm×40cm、40cm×60cm、60cm×80cm、80cm×120cmとして実験を行った。また、接地用アンテナ21がない場合と、接地用アンテナ21を設置する代わりに商用電源のグランドに接続した場合の評価も行った。また、検出用アンテナ23のサイズは、30cm×40cmとし、実験用台のサイズは検出用アンテナ23のサイズ以上とした。
In Experimental Example 2, an experiment was conducted by changing the area of the grounding
上記以外の実験環境、測定条件は、上記の「実験例1」と同様であり、ここでは、その詳細説明を省略する。 The experimental environment and measurement conditions other than those described above are the same as those in "Experimental Example 1" above, and detailed explanation thereof will be omitted here.
図6は、横軸に各接地用アンテナ21のサイズをとり、それぞれのサイズ毎に、条件A)及び条件B)における出力電圧、並びに、条件A),B)の出力電圧差を示したものである。「実験例1」と同様に、条件A),B)の出力電圧差は、人の有無による出力電圧の差を示している。
In FIG. 6, the size of each grounding
図6に示すように、センサ回路部24の出力電圧が3V以上となったのは、接地用アンテナ21のサイズが15cm×20cm以上のときであった。また、人が近くに居ない条件Bにおいて、接地用アンテナ21のサイズが80cm×120cmのときにセンサ回路部24の出力電圧が2.12Vであった。したがって、接地用アンテナのサイズは、15cm×20cm以上80cm×120cm以下のサイズとすることが好ましい。人の有無による出力電圧差は、接地用アンテナ21のサイズを大きくするほど大きくなったことから、接地用アンテナ21のサイズは、上記範囲のうちできる限り大きくすることが好ましい。
As shown in FIG. 6, the output voltage of the
(実験例3)
次に、検出用アンテナ23と接地用アンテナ21との間に介在する絶縁体22の厚みを検証するための実験を行った。絶縁体の中にセンサ回路を埋め込む場合、絶縁体22の厚みはセンサ回路部24の厚みより大きくなければいけない。また、検出用アンテナ23と接地用アンテナ21との間のカップリングを防ぐ観点から、両者間に十分なギャップを作ることが好ましい。検出用アンテナ23と接地用アンテナ21とを向かい合わせて配置した場合、両アンテナ23,21によりコンデンサが形成される。そして、検出用アンテナ23と接地用アンテナ21と間のカップリングのしやすさは、両アンテナ23,21間の静電容量に依存する、すなわち、両アンテナ23,21の面積と両者間の距離に依存する。以上の背景から、両アンテナ23,21間に、どれぐらいのギャップがあると安定して人Pが検出できるかを評価した。
(Experiment example 3)
Next, an experiment was conducted to verify the thickness of the
実験例3では、実験例1と同様の実験環境において、絶縁体の厚みを4mm、20mm、40mm、60mm、80mm、100mmとしたときのセンサ回路部24の出力電圧を評価した。また、実験例3では、測定条件として、「A)人が床用パネル材Cの上で立つ」及び「B)人が床用パネル材Cから1m離れた場所に立つ」の2つとした。なお、人検出用アンテナが露出することによる劣化を防止する観点から、検出用アンテナ23を露出させた場合に加えて、検出用アンテナ23を厚さ4mmの絶縁層で覆った場合について評価した。
In Experimental Example 3, in the same experimental environment as Experimental Example 1, the output voltage of the
図7及び図8は、横軸に絶縁体22の厚さをとり、それぞれの厚さ毎に、条件A)及び条件B)における出力電圧を示したものである。図7は、検出用アンテナ23を露出させた場合のグラフであり、図8は、検出用アンテナ23を厚さ4mmの絶縁層で覆った場合のグラフである。
In FIGS. 7 and 8, the thickness of the
図7に示すように、条件A)について、絶縁体22の厚さを大きくすることで、出力電圧が高くなることが確認された。また、絶縁体22の厚さが4mmでは、条件A)と条件B)との出力電圧がほとんど変わらなかった。そのため、絶縁体22の厚さは、4mmを超えることが好ましく、特に20mm以上であることが好ましい。なお、人が存在する条件A)では、絶縁体22の厚さが40mm以上の際に出力電圧が3Vを超えたことから、40mm以上がさらに好ましい。なお、絶縁体22の厚さ40mmは、センサ回路部24を搭載する空間としては十分な厚さである。
As shown in FIG. 7, for condition A), it was confirmed that by increasing the thickness of the
図8に示すように、検出用アンテナ23を厚さ4mmの絶縁体22で覆った場合でも、若干の出力電圧低下は見られるものの、図7の場合と同じような出力電圧が得られた。具体的に、絶縁体22の厚さ40mmにおいて、出力電圧が2.84Vであった。この出力電圧は、3Vを下回っているが、3V系の回路においても十分利用できることが示唆された結果である。
As shown in FIG. 8, even when the
(実験例4)
次に、接地用アンテナ21、絶縁体22、検出用アンテナ23及びセンサ回路部24を一体化したセンサノードの評価実験を行った。具体的には、屋内空間への設置を想定して、センサノードの上に室内マット(非導体製、厚さ5mm)を敷き、センサノードの上に人Pが乗った場合(近接している場合に相当)と、本を乗せた場合について検出の有無を評価した。人は、靴下をはいた状態と、靴を履いた状態について評価した。また、電磁波源として、蛍光灯、IHクッキングヒーター(アイリスオーヤマ製IHクッキングヒーターIHK-T41-B、1400W出力)、PC(株式会社ユニットコム社製BTOデスクトップパソコン)、TV(シャープ社製LC-40U45)を用意し、それぞれの電源をオン/オフさせて評価をおこなった。また、蛍光灯10以外の電磁波源については、電磁波ノイズ源から検出用アンテナ23までの距離を20cm、50cmとを変えて評価した。
(Experiment example 4)
Next, an evaluation experiment was conducted on a sensor node in which the
以下の表1と表2は、実験例4の評価結果を示している。表1は、電磁波源から検出用アンテナ23までの距離が20cmの場合の評価結果、表2は同50cmの場合の評価結果である。表1,2では、屋内空間に何も無いとき、人Pが靴下を履いて検出用アンテナ23上に存在していたとき、人Pが靴下に加えて靴を履いて検出用アンテナ23上に存在していたとき、人に代えて重さ5kgの本を検出用アンテナ23上に載せたときについての結果を記載している。また、感圧式センサ(Taiwan Alpha Electronic社製MF02-N-221-A01)で測定した場合と、本実施形態の方式(表では、「電磁波ノイズ式」と記載する)で測定した場合の結果を示している。本開示の人検出システム(電磁波ノイズ式)については、センサ回路部24の出力電圧が2.0V以上となって検出と判断されたものを「○」、出力電圧が2.0V以下となって検出と判断されなかったものを「×」として評価した。
Tables 1 and 2 below show the evaluation results of Experimental Example 4. Table 1 shows the evaluation results when the distance from the electromagnetic wave source to the
表1に示すように、従来技術の感圧式人感センサは、人を検出することができる一方で、本等の重いものを乗せた時に誤検出することがわかる。これに対して、本開示の人検出システムでは、電気製品からの距離間20cmにおいて、蛍光灯とPC、IH、TVをそれぞれオンさせたときに、期待どおりの検出ができた。また、全ての電気製品の電源を入れた場合(表では、「ALL」と記載)に、人Pがセンサノードの上に居ない時に誤検出することがあった。 As shown in Table 1, while the pressure-sensitive human sensor of the prior art is capable of detecting a person, it can be seen that it incorrectly detects when a heavy object such as a book is placed on the sensor. In contrast, the human detection system of the present disclosure was able to detect people as expected when the fluorescent lamp, PC, IH, and TV were turned on at a distance of 20 cm from the electrical appliance. Furthermore, when all electrical appliances are turned on (described as "ALL" in the table), false detection may occur when the person P is not on the sensor node.
また、表2に示す様に、電気製品からの距離が50cmにおいて、蛍光灯とPC、全ての電気製品の電源が入っている時は期待どおりの検出結果だった。一方で、IHについては人が居ても検出できなかった。TVについては、人が靴下の状態では検出でき、靴を履いた状態では検出しないという結果が得られた。 Furthermore, as shown in Table 2, the detection results were as expected when the distance from the electrical appliance was 50 cm and the fluorescent lamp, PC, and all electrical appliances were turned on. On the other hand, IH could not be detected even if there were people present. Regarding TV, the results showed that it could be detected when a person was wearing socks, but not when a person was wearing shoes.
以上の結果より、本開示の人検出システムは、専用の電源が無くても人の検知が可能である。さらに、電磁波源の種類や配置によっては、従来の感圧式人感センサよりも人の検出精度を高めることができる。 From the above results, the human detection system of the present disclosure is capable of detecting a person even without a dedicated power source. Furthermore, depending on the type and arrangement of the electromagnetic wave source, it is possible to improve the accuracy of human detection compared to conventional pressure-sensitive human sensors.
以上をまとめると、本実施形態では、電磁波源(例えば、蛍光灯10)が設置された屋内空間において人を検出するための人検出システムを対象として、屋内空間の床面53に沿うように敷設又は設置された接地用アンテナ21と、接地用アンテナ21に対して絶縁体22を介して対向して配置される検出用アンテナ23と、検出用アンテナ23と接地用アンテナ21との間に電気的に接続され、検出用アンテナ23から入力される電磁波源からの電磁波の電力で動作し且つ当該電磁波の電力に応じた出力信号を出力するセンサ回路部24と、センサ回路部24の出力信号に基づいて検出用アンテナ23に近接する人の有無を検出する検出部25とを備えることを特徴とする。
To summarize the above, in this embodiment, a human detection system for detecting a person in an indoor space where an electromagnetic wave source (for example, a fluorescent lamp 10) is installed is provided. Alternatively, the installed
本構成によると、電磁波源からの電磁波の電力に基づいて人を検出するので、屋内空間内の環境の影響を受けずに人を検出することができる。また、検出用アンテナ23から入力される電磁波源からの電磁波の電力で動作するので、省電力で動作することができる。
According to this configuration, a person is detected based on the power of electromagnetic waves from an electromagnetic wave source, so a person can be detected without being influenced by the environment in an indoor space. Moreover, since it operates with the power of electromagnetic waves from the electromagnetic wave source inputted from the
上記の人検出システムにおいて、接地用アンテナ21、絶縁体22、検出用アンテナ23及びセンサ回路部24を一体的に構成した床用パネル材Cを、屋内空間の床面53に並べて配置することで床構造体5を構成し、検出部25は、それぞれの床用パネル材Cのセンサ回路部24からの出力信号を受け、センサ回路部24の出力信号に基づいて、床構造体に近接する人の有無を検出する、としてもよい。
In the above-mentioned human detection system, by arranging the floor panel material C in which the
このように、床用パネル材Cに一体化することにより、床面53への設置が容易になる。また、人の検出結果に基づいて人の移動を推定する演算処理部を更に備えることで、人の移動を推定、検出することができる。
By integrating it into the floor panel material C in this manner, installation on the
<その他の実施形態>
なお、上記実施形態において、人の移動を推定もしくは検出するための演算処理部41は、床用パネル材Cの外側に設けられているものとしたが、これに限定されない。例えば、演算処理部41が、センサ回路部24に組み込まれていてもよい。すなわち、1つまたは複数の床用パネル材Cに、演算処理部41が組み込まれていてもよい。
<Other embodiments>
In addition, in the said embodiment, although the
また、上記の実施形態では、床用パネル材Cに、接地用アンテナ21、検出用アンテナ23及びセンサ回路部24を内蔵する例を示したが、これに限定されず、接地用アンテナ21、検出用アンテナ23及びセンサ回路部24をそれぞれ別体に構成し、それぞれ床面53に設置するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, an example is shown in which the
本発明は、専用の電源が無くても人の検知が可能であり、極めて有用である。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can detect a person even without a dedicated power supply, and is extremely useful.
5 床構造体
10 蛍光灯(電磁波源)
21 接地用アンテナ
22 絶縁体
23 検出用アンテナ
24 センサ回路部
241 コッククロフト・ウォルトン回路
25 検出部
53 床面
C 床用パネル材
5
21
Claims (8)
前記屋内空間の床下地材と床板で構成される床基部に並べて設置される床用パネル材と、人の有無を検出する検出部とを備え、
前記床用パネル材は、
前記電磁波源から発生する電磁波を受信するために該電磁波源の側に配置される検出用アンテナと、
前記検出用アンテナに対して絶縁体を介して対向して配置される接地用アンテナと、
前記検出用アンテナと前記接地用アンテナとの間に電気的に接続され、前記検出用アンテナから入力される前記電磁波源からの電磁波の電力で動作し且つ当該電磁波の電力に応じた出力信号を出力するセンサ回路部と
を備え、
前記接地用アンテナは、前記床用パネル材を接地するために、前記検出用アンテナとの間で容量性カップリングを生じさせない間隙を有しており、
前記検出部は、前記センサ回路部の出力信号に基づいて前記検出用アンテナに近接する人の有無を検出するものであることを特徴とする人検出システム。 A person detection system for detecting a person in an indoor space where an electromagnetic wave source is installed,
comprising: a floor panel material installed side by side on a floor base composed of a floor base material and a floorboard in the indoor space; and a detection unit that detects the presence or absence of a person;
The floor panel material is
a detection antenna disposed on the side of the electromagnetic wave source to receive electromagnetic waves generated from the electromagnetic wave source;
a grounding antenna arranged opposite to the detection antenna with an insulator interposed therebetween ;
It is electrically connected between the detection antenna and the grounding antenna, operates with the power of electromagnetic waves from the electromagnetic wave source input from the detection antenna, and outputs an output signal according to the power of the electromagnetic waves. sensor circuit section and
Equipped with
The grounding antenna has a gap that does not cause capacitive coupling with the detection antenna in order to ground the floor panel material,
The person detection system is characterized in that the detection section detects the presence or absence of a person near the detection antenna based on the output signal of the sensor circuit section.
前記検出部は、それぞれの前記床用パネル材の前記センサ回路部からの前記出力信号を受け、前記センサ回路部の出力信号に基づいて、前記床構造体に近接する人の有無を検出する、ことを特徴とする請求項1記載の人検出システム。 The floor panel material integrally includes the grounding antenna, the insulator, the detection antenna, and the sensor circuit section, and is arranged side by side on the floor of the indoor space to form a floor structure. configure,
The detection unit receives the output signal from the sensor circuit unit of each of the floor panel materials, and detects the presence or absence of a person near the floor structure based on the output signal of the sensor circuit unit. The person detection system according to claim 1, characterized in that:
前記検出部は、前記センサ回路部から出力された前記出力信号としての出力電圧値の高さを基に、人と検出用アンテナとのカップリングを検出することで前記検出用アンテナに人が接近したことを検出する、こと特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の人検出システム。 The sensor circuit section is a rectifier booster circuit using a Cockcroft-Walton circuit,
The detection unit detects the coupling between the person and the detection antenna based on the height of the output voltage value as the output signal output from the sensor circuit unit, so that the person approaches the detection antenna. The person detection system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the person detection system detects a person who has done something.
前記電磁波源から発生する電磁波を受信するために該電磁波源の側に配置される検出用アンテナと、
前記検出用アンテナに対して絶縁体を介して対向して配置される接地用アンテナと、
前記検出用アンテナと前記接地用アンテナとの間に電気的に接続され、前記検出用アンテナから入力される前記電磁波源からの電磁波の電力で動作し且つ当該電磁波の電力に応じた出力信号を出力するセンサ回路部とを備え、
前記接地用アンテナは、前記床用パネル材を接地するために、前記検出用アンテナとの間で容量性カップリングを生じさせない間隙を有していることを特徴とする床用パネル材。 A floor panel material used in a human detection system for detecting people in an indoor space where an electromagnetic wave source is installed,
a detection antenna disposed on the side of the electromagnetic wave source to receive electromagnetic waves generated from the electromagnetic wave source;
a grounding antenna arranged opposite to the detection antenna with an insulator interposed therebetween ;
It is electrically connected between the detection antenna and the grounding antenna, operates with the power of electromagnetic waves from the electromagnetic wave source input from the detection antenna, and outputs an output signal according to the power of the electromagnetic waves. and a sensor circuit section to
A floor panel material, wherein the grounding antenna has a gap that prevents capacitive coupling from occurring between the grounding antenna and the detection antenna in order to ground the floor panel material.
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