(57)【要約】      （修正有）【課題】制御対象の状態とユーザの状態との関係であって取り得べき範囲又は領域を学習し、その関係が通常と異なった際に、制御モードを好適に変更し得る機器制御装置を提供する。【解決手段】機器制御装置１０は、ユーザに関する第１情報と、制御対象１０６に関する第２情報と、ユーザまたは制御対象の周辺環境に関する第３情報と、を取得する情報取得部と、ユーザと制御対象の状態から定義される第１状態における第１情報と第２情報との関係であって取り得べき範囲又は領域及び第１情報と第３情報との関係であって取り得べき範囲又は領域を取得する関係判断部１０４と、第１状態とは異なる新たな状態における、第１情報と第２情報との関係であって取り得べき範囲又は領域、または第１情報と第３情報との関係であって取り得べき範囲又は領域の少なくとも一方が第１状態と異なる場合に、制御対象の制御モードを変更する制御モード変更部１０５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザに関する第１情報と、制御対象に関する第２情報と、ユーザまたは制御対象の周辺環境に関する第３情報と、を取得する情報取得部と、
ユーザと制御対象の状態から定義される第１状態における第１情報と第２情報との関係であって取り得べき範囲又は領域、及び、第１情報と第３情報との関係であって取り得べき範囲又は領域を取得する関係判断部と、
第１状態とは異なる新たな状態における、第１情報と第２情報との関係であって取り得べき範囲又は領域、または第１情報と第３情報との関係であって取り得べき範囲又は領域の少なくとも一方が、第１状態と異なる場合に、制御対象の制御モードを変更する制御モード変更部と、を備えることを特徴とする機器制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の機器制御装置において、
前記関係判断部は、ユーザ毎に第１状態における、第１情報と第２情報との関係であって取り得べき範囲又は領域、及び第１情報と第３情報との関係であって取り得べき範囲又は領域を取得することを特徴とする機器制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の機器制御装置において、
前記ユーザに関する第１情報には、前記ユーザを認証するための情報と、前記ユーザの動作と、前記ユーザの生体情報の少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする機器制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の機器制御装置において、
前記制御対象に関する第２情報には、前記ユーザが制御可能な状態と、前記ユーザが制御した状態に付随して発生する現象若しくは状態と、前記ユーザの意図によらず発生する現象もしくは状態の少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする機器制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の機器制御装置において、
前記第１状態とは、前記ユーザに関する第１情報と前記制御対象に関する第２情報との関係、及び、前記ユーザに関する第１情報と前記ユーザまたは制御対象の周辺環境に関する第３情報との関係を学習するモードであることを特徴とする機器制御装置。
【請求項６】
制御対象と、前記制御対象を制御する機器制御装置とを備える機器制御システムであって、
前記機器制御装置は、
ユーザに関する第１情報と、制御対象に関する第２情報と、ユーザまたは制御対象の周辺環境に関する第３情報と、を取得する情報取得部と、
ユーザと制御対象の状態から定義される第１状態における第１情報と第２情報との関係であって取り得べき範囲又は領域、及び、第１情報と第３情報との関係であって取り得べき範囲又は領域を取得する関係判断部と、
第１状態とは異なる新たな状態における、第１情報と第２情報との関係であって取り得べき範囲又は領域、または第１情報と第３情報との関係であって取り得べき範囲又は領域の少なくとも一方が、第１状態と異なる場合に、制御対象の制御モードを変更する制御モード変更部と、を備えることを特徴とする機器制御システム。
【請求項７】
請求項６に記載の機器制御システムにおいて、
前記関係判断部は、ユーザ毎に第１状態における、第１情報と第２情報との関係であって取り得べき範囲又は領域、及び第１情報と第３情報との関係であって取り得べき範囲又は領域を取得することを特徴とする機器制御システム。
【請求項８】
請求項７に記載の機器制御システムにおいて、
前記ユーザに関する第１情報には、前記ユーザを認証するための情報と、前記ユーザの動作と、前記ユーザの生体情報の少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする機器制御システム。
【請求項９】
請求項８に記載の機器制御システムにおいて、
前記制御対象に関する第２情報には、前記ユーザが制御可能な状態と、前記ユーザが制御した状態に付随して発生する現象若しくは状態と、前記ユーザの意図によらず発生する現象もしくは状態の少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする機器制御システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の機器制御システムにおいて、
前記第１状態とは、前記ユーザに関する第１情報と前記制御対象に関する第２情報との関係、及び、前記ユーザに関する第１情報と前記ユーザまたは制御対象の周辺環境に関する第３情報との関係を学習するモードであることを特徴とする機器制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機器の制御装置に係り、特にユーザの状態に合わせて制御モードを変更し得る機器制御装置及び機器制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
制御システムの自動化が進み、多くの自動制御システムについて、制御に関わる人間（ユーザ）の数が減っている。一方で、自動システムが正しく動作しているかを監視し、異常時には正常に戻るように対処する操作は、依然ユーザが行っている。ユーザの人数が減ったことで、ユーザ自身の状態が異常でそのことによりミスなどをしてしまった場合、システムの動作や性能、精度に影響が及ぶのを止めにくくなってきている。  
こうした中、例えば特許文献１では、自動車に乗車しているユーザの体調が悪い場合、ユーザが音を適切に聞き取れるように音量を大きくしたり発音速度を遅くしたりする技術が開示されている。また例えば特許文献２では、プラント等の機器の制御を音声入力で行う装置において、音声入力からオペレータの心理状態を判定し、オペレータの心理状態が平常でないときには、正しい操作手順をガイダンスする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−８８７５３号公報
【特許文献２】特開平０９−２６５３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載される構成では、車両の動作状態によってユーザ状態が変わりうることを考慮していない。この結果、例えば悪路でドライバが緊張しているときに、ドライバの体調が悪いと認識して、不要な動作を行う虞がある。  
特許文献２に記載される構成でも、プラントの状態を考慮してオペレータ状態を取得していないので、プラントが異常状態である際にオペレータがそれに応じて適切に心理状態を変えている場合に適切に動作できない虞がある。さらに、オペレータが異常状態の場合、予め登録されている制御フローでプラントを制御するため、フローが登録されていないプラント状態に対しては対処できない問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、制御対象の状態とユーザの状態との関係であって取り得べき範囲又は領域（以下、単に関係と称する場合もある）を学習し、その関係が通常と異なった際に、制御モードを好適に変更し得る機器制御装置及び機器制御システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る機器制御装置は、ユーザに関する第１情報と、制御対象に関する第２情報と、ユーザまたは制御対象の周辺環境に関する第３情報と、を取得する情報取得部と、ユーザと制御対象の状態から定義される第１状態における第１情報と第２情報との関係であって取り得べき範囲又は領域、及び、第１情報と第３情報との関係であって取り得べき範囲又は領域を取得する関係判断部と、第１状態とは異なる新たな状態における、第１情報と第２情報との関係であって取り得べき範囲又は領域、または第１情報と第３情報との関係であって取り得べき範囲又は領域の少なくとも一方が、第１状態と異なる場合に、制御対象の制御モードを変更する制御モード変更部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また本発明に係る機器制御システムは、制御対象と、前記制御対象を制御する機器制御装置とを備え、前記機器制御装置は、ユーザに関する第１情報と、制御対象に関する第２情報と、ユーザまたは制御対象の周辺環境に関する第３情報と、を取得する情報取得部と、ユーザと制御対象の状態から定義される第１状態における第１情報と第２情報との関係であって取り得べき範囲又は領域、及び、第１情報と第３情報との関係であって取り得べき範囲又は領域を取得する関係判断部と、第１状態とは異なる新たな状態における、第１情報と第２情報との関係であって取り得べき範囲又は領域、または第１情報と第３情報との関係であって取り得べき範囲又は領域の少なくとも一方が、第１状態と異なる場合に、制御対象の制御モードを変更する制御モード変更部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、制御対象の状態とユーザの状態との関係であって取り得べき範囲又は領域（以下、単に関係と称する場合もある）を学習し、その関係が通常と異なった際に、制御モードを好適に変更し得る機器制御装置及び機器制御システムを提供することが可能となる。例えば、制御対象が正常な場合にユーザが緊張している場合、或いは、制御対象が異常な場合にユーザがリラックスしている場合、ユーザの状態が異常であると判断できる。  
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例に係る実施例１の機器制御システムの全体概略構成図である。
【図２】図１に示す機器制御装置の制御フローを示すフローチャートである。
【図３】第１状態の判定方法を説明するブロック図である。
【図４】第１状態の判定方法を説明するタイムチャートである。
【図５】ユーザ(オペレータ)の生体情報(心拍数)を用いた場合の関係およびこれを用いた制御の概念図である。
【図６】火力発電プラントの非定常度とユーザ(オペレータ)の生体情報(心拍数)との関係であってユーザ毎の取得例を示す図である。
【図７】反応時間の取得方法の一例を示す図である。
【図８】変動すべき火力発電プラントの値があるべき時間内に変動しなかった場合の、ユーザ(オペレータ)の反応時間の取得方法を示す図である。
【図９】火力発電プラントの非定常度とユーザ(オペレータ)の反応時間との関係およびこれを用いた制御の概念図である。
【図１０】制御対象としての火力発電プラントの制御盤を概念的に示す図である。
【図１１】図１に示すユーザ情報取得部と周辺環境情報取得部から得られた数値の関係およびこれを用いた制御の概念図である。
【図１２】制御モードの変更フローを示すフローチャートである。
【図１３】第１状態における火力発電プラントの非定常度とユーザ(オペレータ)の生体情報(心拍数)との関係における差分を説明する図である。
【図１４】ユーザ(オペレータ)状態の異常が続く場合の制御モードの変更フローを示すフローチャートである。
【図１５】本発明の他の実施例に係る実施例２の機器制御装置によるユーザの操作を一定時間無効化させる制御モードに変更するときのフローチャートである。
【図１６】本発明の他の実施例に係る実施例３の機器制御装置によるユーザの操作可能範囲を変更するときのフローチャートである。
【図１７】操作可能範囲を段階的に変更する一例を示す図である。
【図１８】操作可能範囲を連続的に変更する一例を示す図である。
【図１９】本発明の他の実施例に係る実施例４の機器制御装置によるユーザの操作可能範囲を変更するモードから復帰させる際のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の一実施例に係る実施例１の機器制御システムの全体概略構成図である。図１に示すように、機器制御システム１は、制御対象１０６及び制御対象１０６を制御する機器制御装置１０から構成される。本実施例では、機器制御システム１として、以下、プラントの制御システムを一例として説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
【００１２】
機器制御装置１０は、ユーザ情報取得部１０１、システム情報取得部１０２、周辺環境情報取得部１０３、関係判断部１０４、及び制御モード変更部１０５を備える。これら、ユーザ情報取得部１０１、システム情報取得部１０２、周辺環境情報取得部１０３、関係判断部１０４、及び制御モード変更部１０５は、例えば、図示しないＣＰＵ等のプロセッサ、各種プログラムを格納するＲＯＭ、演算過程のデータを一時的に格納するＲＡＭ、外部記憶装置等の記憶装置にて実現されると共に、ＣＰＵ等のプロセッサがＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をＲＡＭ又は外部記憶装置に格納する。
【００１３】
ユーザ情報取得部１０１は、ユーザを認証できる情報（例えば、静脈パターン、虹彩模様、ユーザのＩＤカード、指紋、声紋、顔、パスワード、ＩＤ番号、またはこれらと同じ機能を果たす情報）、ユーザの動作の情報（機器操作のための動作に限定されず、例えば、表情や眼球の動き、背伸びなども含まれ、手や足の動き、表情、目の動きなどの、頻度、変化量、手や足や視線の位置など）、および、ユーザの生体情報（心拍、脈拍、呼吸、脳波、脳血流、体温、発汗など）を取得する。以下では、これらユーザを認証できる情報とユーザの動作の情報およびユーザの生体情報を、ユーザ情報と総称する。
【００１４】
システム情報取得部１０２は、制御対象１０６のシステムに関し、ユーザが制御可能な値（制御パラメータ）およびその結果生じる現象を記述する値、そしてユーザの意図（制御）によらず発生した現象を記述する値を取得する。例えば、制御対象１０６が火力発電プラントであれば、ユーザが制御可能な値として燃料量、結果生じる現象を記述する値として燃焼温度、ユーザの意図によらず発生した現象を記述する値として燃料タンクの残量、などが挙げられる。
【００１５】
周辺環境情報取得部１０３は、ユーザが知覚できる、ユーザや制御システム周辺環境の情報（例えば、気温、室温、湿度、明るさ、音の周波数、音の大きさ、音の持続時間、時間帯、におい）を取得する。
【００１６】
関係判断部１０４は、ユーザ情報取得部１０１から得られたユーザ情報とシステム情報取得部１０２から得られた数値との関係であって、取り得べき範囲又は領域（単に「関係」と称する場合もある）を取得する。また、関係判断部１０４は、ユーザ情報取得部１０１から得られたユーザ情報と周辺環境情報取得部１０３から得られた数値との関係であって、取り得べき範囲又は領域を取得する。  
更に、関係判断部１０４は、現在の、ユーザ情報取得部１０１とシステム情報取得部１０２から得られた情報に基づき、現在のユーザおよび制御対象１０６としてのシステムの状態が第１状態であるかを判断する。また、関係判断部１０４は、算出された現在の各ユーザの情報と制御対象の情報との関係であって取り得べき範囲又は領域が、第１状態における相関と同一であるかを判断する。
【００１７】
制御モード変更部１０５は、関係判断部１０４による現在の各ユーザの情報と制御対象の情報との関係であって取り得べき範囲又は領域が、第１状態における相関と同一であるかの判断結果に応じて、制御モードを変更するする。
【００１８】
図２に、図１に示す機器制御装置１０の制御フローを示すフローチャートを示す。まずステップＳ１１にて、ユーザ情報取得部１０１がユーザ情報を取得し、システム情報取得部１０２が、制御対象１０６のシステムに関し、ユーザが制御可能な値（制御パラメータ）およびその結果生じる現象を記述する値、そしてユーザの意図（制御）によらず発生した現象を記述する値を取得する。また、周辺環境情報取得部１０３がユーザや制御対象１０６としての制御システムの周辺環境の情報を取得する。
【００１９】
ステップＳ１２では、関係判断部１０４が第１状態でないかを判断する。判断の結果が第１状態でない場合ステップＳ１３へ進む。一方、判断の結果が第１状態である場合は、制御モードを変更することなく処理を終了する。なお、これに代えて機器制御装置１０内に第１状態判定部を設け、当該第１状態判定部がステップＳ１２を実行するよう構成しても良い。  
ステップＳ１３では、関係判断部１０４が、システム情報、システムまたはユーザ周辺情報とユーザ情報とが、第１状態において、所定の頻度以上発生する関係と異なるか（詳細後述する図５における領域２０１かつ第１状態のデータ取得中に得られた火力発電プラントの状態とユーザ(オペレータ)の状態の関係２０２の領域内か）を判定する。判定の結果が異なればステップＳ１４へ進む。一方、判定の結果が、システム情報、システムまたはユーザ周辺情報とユーザ情報とが、第１状態において、所定の頻度以上発生する関係と等しい場合は、制御モードを変更することなく処理を終了する。
【００２０】
ステップＳ１４では、制御モード変更部１０５が、制御モードを変更する。  
なお、第１状態であるとは、システム情報、システムまたはユーザ周辺情報とユーザ情報との関係を学習するモードであることを示す。すなわち、第１状態とは、制御対象１０６としてのプラントを運転する前に実行される学習モードである。第１状態であるかは、制御対象１０６としての制御システムが学習中モードになっており、ユーザが所定時間Δtごとに直近の自身の心身状態および制御状態の良好度を申告し、良好と申告した区間であることで判断する。図３に第１状態の判定方法を説明するブロック図を、図４に第１状態の判定方法を説明するタイムチャートを示す。図３に示すように、制御システムのモードが「学習中」であり、かつ、制御状態が「ミスなし」の場合、アンド回路にて判定結果として第１状態である旨が出力される。また、そのタイミングは、図４に示すように、「学習中」信号の立ち上がりから制御状態が「ミスなし」信号の立下りまでの第１状態である旨の信号が出力される。
【００２１】
なお、システムが学習中のモードになっているか、ユーザが自身及び制御状態を良好と申告したかのいずれかのみの情報を用いて判定を行うようにしても良い。本発明による制御を有効化する前に、学習中モードとして、所定時間該ユーザ(オペレータ)に制御システム(発電プラント)の制御を行ってもらうか、シミュレータを用いて所定時間該ユーザ(オペレータ)に制御システム(発電プラント)の制御を行う試行を実行し、第１状態におけるデータを取得する。
【００２２】
続いて、図５を用いて、制御対象１０６としての火力発電プラントにおける、ユーザ情報取得部１０１とシステム情報取得部１０２から得られる関係に関し、ユーザ情報取得部１０１から得られる情報として、ユーザ(オペレータ)の生体情報(心拍数)を用いた場合の関係およびこれを用いた制御の概念図を示す。横軸を、システム情報取得部１０２から取得された制御対象１０６としての制御システム(火力発電プラント)のデータで定義したプラント全体の非定常度、縦軸を、ユーザ情報取得部１０１から取得された現在のユーザ(オペレータ)の情報で定義したユーザ(オペレータ)の内部状態(覚醒度)としている。プラント全体の非定常度とは、例えば休止状態、稼動開始後一定時間、稼動終了シークエンス開始後から休止まで、稼動開始後一定時間経過後から終了シークエンス開始まで、の順に下がるような値としたり、炉内の温度の長期間に及ぶ分布を取得しておいて、現在の温度から、どの程度の頻度で起こっている状態かを計算し、頻度が高いほど下がる値として良い。すなわち、頻度が高い動作又は制御は定常状態であり、頻度が低い動作又は制御を非定常度とする。人の内部状態(覚醒度)とは、例えば心拍数が高いほど覚醒度が高いと定義することができる。第１状態において取得された領域２０１と、第１状態のデータ取得中に得られた、火力発電プラントの状態とユーザ(オペレータ)の状態の関係の強い領域２０２が得られる。本発明による制御の実行中に、火力発電プラントの状態またはユーザ(オペレータ)の内部状態が関係のある範囲内(２０２)にない黒丸で示す組合せ２０３のとき、制御モード変更部１０５が制御モードを変更して、火力発電プラントの状態とユーザ(オペレータ)の状態の関係の強い領域２０２内になるように白丸で示す組合せ２０４とする。制御モードの変更方法については、後述する。
【００２３】
なお、領域２０１および火力発電プラントとユーザ(オペレータ)の状態の関係の強い領域２０２は、ユーザ(オペレータ)毎に取得する。この結果、例えば、図６に示すように、平時から心拍の速いユーザ(オペレータ)に対しては、図６の上図に示すように、領域２０２と判断する心拍数が高くなったり、逆に焦っていてもあまり心拍が上昇しないユーザ(オペレータ)に対しては、図６の下図に示すように領域２０２と判断する心拍数が下がったりし、ユーザ(オペレータ)ごとに適切な判断が行えるようになる。また、これら関係の強い領域２０２は、例えば、過去の学習データまたは訓練用のシミュレータなどで実行することで得られる。
【００２４】
次に、図７、図８、図９を用いて、ユーザ情報取得部１０１とシステム情報取得部１０２から得られる関係に関し、ユーザ情報取得部１０１から得られるユーザ情報として、ユーザ(オペレータ)の動作の反応時間を用いた場合について説明する。図７は反応時間の取得方法の一例を示す図である。図７に示すように、制御対象１０６としての火力発電プラントの状態が変動したとき、すなわち、燃焼温度が所定値を超えたときから、ユーザが対処のための動作(操作)を開始するまでの時間を反応時間として計測する。火力発電プラントの状態変化の判定は、過去の火力発電プラントの動作実績から入力しても良く、予め変化と定義するパターンをプログラムに入力しておいても良い。なお、ユーザ(オペレータ)の動作が必要になる点で、変動すべき火力発電プラントの値があるべき時間内に変動しなかった場合の、ユーザ(オペレータ)の反応時間も含む。
【００２５】
図８は変動すべき火力発電プラントの値があるべき時間内に変動しなかった場合の、ユーザ(オペレータ)の反応時間の取得方法を示す図である。図８では燃焼温度の予測値と実測値を比較しているが、ここで予測値として、シミュレータで算出した値を用いても良く、または、過去の実績値から統計的に尤もらしいとされる値を用いても良い。予測値と実測値が所定値以上乖離してから所定時間ΔＴ以上経過すれば新たな操作が必要と判断できる場合、ΔＴ経過後からユーザ(オペレータ)が操作を実施するまでの時間を、反応時間として計測する。予測値と実測値の乖離を判断する所定値や所定時間ΔＴは、予め状況毎に定めておいても良く、第１状態における火力発電プラントの状態の変化とユーザ(オペレータ)の操作から学習させても良い。
【００２６】
図９に、火力発電プラントにおける、ユーザ情報取得部１０１とシステム情報取得部１０２から得られる関係に関し、ユーザ情報取得部１０１から得られるユーザ情報として、ユーザ(オペレータ)の反応速度を用いた場合の火力発電プラントの非定常度との関係およびこれを用いた制御の概念図を示す。図５、図６との違いは、縦軸が反応時間になっている点である。制御対象１０６としての火力発電プラントの状態が定常であれば、ユーザ(オペレータ)は十分慣れているため、何をすべきか瞬時に判断でき、反応時間は短いと考えられる。一方、非定常度が上がると、ユーザ(オペレータ)は最適な操作を考えるために、反応時間は長くなると考えられる。ユーザ(オペレータ)が漫然状態であったり焦っていたりして最適な判断を行うための集中が途切れていると、反応時間が通常よりも長くなったり、逆に短くなりすぎることが発生する。第１状態の取得、関係の取得および制御モードの変更は、人の生体情報を用いる場合と同様に行う。制御モードの変更方法については、後述する。
【００２７】
続いて、ユーザ情報取得部１０１とシステム情報取得部１０２から得られる関係に関し、ユーザ情報取得部１０１から得られるユーザ情報として、ユーザ(オペレータ)の動作として、操作のパターンを用いた場合について説明する。図１０は制御対象１０６としての火力発電プラントの制御盤(モニタ上で仮想のボタンなどとして表示されていても良い)を概念的に示す図である。火力発電プラントの制御盤３０１において、ユーザ(オペレータ)の意図しない燃焼温度の上昇がモニタ３０３に表示されたとき、ユーザ(オペレータ)が取るべき操作は、制御盤３０１上で領域３０２のように可視化することができる。ここで、図１０に示すモニタ３０３上に表示される燃焼温度の時間波形の右端部の黒丸は現在の燃焼温度を示している。また、状況を悪化させるため、操作してはいけない領域３０４も、図１０に示すように可視化することができる。ユーザ(オペレータ)が適切に領域３０２のボタンで操作できていなければ、制御モードを変更して、ユーザ(オペレータ)が適切な操作を行えるようにする。制御モードの変更方法については、後述する。  
なお、操作のパターンは必ずしもボタン等の位置で領域的に表されるもの、すなわち、ボタンに手を触れるか否かのゼロイチの情報ではなく、ツマミを４０度回すなどの、より粒度の高い操作のパターン情報であっても良い。
【００２８】
また、生体情報、反応時間、操作のパターンによる判定は、個別に用いても良いが、３つの判定を同時に行い、いずれかひとつでもユーザ(オペレータ)の状態が異常と判定した場合、制御モードを変更すると、より好適にユーザ(オペレータ)の異常を検出できる。
【００２９】
続いて、図１１を用いて、ユーザ情報取得部１０１と周辺環境情報取得部１０３から得られた数値の関係およびこれを用いた制御の概念図を示す。ここで、ユーザ情報取得部１０１では、主にユーザ(オペレータ)の生体情報を取得する。これにより、主にユーザの体調がよくないときを検出できる。ユーザ情報取得部１０１とシステム情報取得部１０２から得られた数値の関係の取得時と同様、第１状態にて、ユーザ(オペレータ)の生体情報と、環境情報として取得される室温、音(強度、周波数、持続時間)、湿度、明るさ、時間帯、匂いなどの情報との関係を取得する。例として、図１１では、ユーザの周辺環境情報としての室温と、ユーザ情報として体温の関係の取得結果の概念図を示している。なお、この関係は、上述の関係(ユーザ情報取得部１０１とシステム情報取得部１０２から得られた数値との関係)に関しても同様であるが、必ずしも２軸でなくてよく、例えば、ユーザの周辺の室温、ユーザ(オペレータ)周辺の風速、ユーザ(オペレータ)の衣服の総量などによる多次元空間上で取得して良いものである。黒丸で示す関係が得られた組合せ２０３が関係の強い領域２０２内になければ、白丸で示す組合せ２０４となるよう、または著しい体調不良が想定される場合は別のユーザ(オペレータ)が交代を検討でき、交代後のユーザ(オペレータ)のシステム、周辺環境との関係が、交代後のオペレータにおける第１状態の組合せ２０６となるように制御モードを変更する。詳細な制御モードの変更方法については、後述する。
【００３０】
なお、ユーザ情報取得部１０１とシステム情報取得部１０２から得られる関係と、ユーザ情報取得部１０１と周辺環境情報取得部１０３から得られる数値の関係に基づく判定は、個別に行っても良いが、両方行い、片方でもユーザ(オペレータ)の状態の異常を検知したら制御モードを変更するようにすると、より好適にユーザ(オペレータ)の異常を検出できる。
【００３１】
図１２、図１３、図１４を用いて、制御モードの変更方法について説明する。  
図１２は、制御モードの変更フローを示すフローチャートである。図１２に示すフローチャートでは、制御モードの変更フロー(図２のステップＳ１２およびステップＳ１３３)の基本構成を示す。本フローでは、第１状態にて得られた関係から異なるほど、強い警告を発する。図１２において、ステップＳ１１及びステップＳ１２については図２と同様であるため説明を省略する。
【００３２】
ステップＳ１２にて第１状態で無いことが確認されると、ステップＳ３０１にて、関係判断部１０４が、ステップＳ１１にて取得された、システム情報、システムまたはユーザ周辺情報、及びユーザ情報との現在の関係と、第１状態における関係との差分を算出する。
ここで差分とは、ユーザ(オペレータ)の生体情報を用いた判定を行う場合には、例えば図１３に示すように、第１状態において現在の制御対象１０６としての制御システム(火力発電プラント)の状態に対し現在のユーザ(オペレータ)が示す心拍数の、現在のプラント状態における領域２０２の縁からの距離ｄ１、または中央値２０７からの距離ｄ２である。ユーザ(オペレータ)の反応時間を用いた判定を行う場合も、ユーザ(オペレータ)の情報(主に生体情報)と周辺環境情報との関係を用いる場合も、同様の判定ができる。ユーザ(オペレータ)の操作のパターンを用いた判定を行う場合には、図１０に示すユーザ(オペレータ)が取るべき操作の領域３０２以外を操作している場合、一律に仮想の所定距離を設定しても良い。または目標とする制御への関連の強さに応じ、不要だが行っても良い操作の仮想距離をｄｍ１、行うべきでない操作の仮想距離をｄｍ２とし、ｄ(動作)１＜ｄ(動作)２となるように設定しても良い。図１０の場合、不要だが行っても良い操作とは、例えばモニタの輝度を上げる操作、行うべきでない操作とは、例えば炉に供給する燃料量を増加させる操作である。
【００３３】
図１２に戻り、ステップＳ３０２にて、ステップＳ３０１で算出された差分が十分小さい閾値Ｔｈ０以下であるかを判定する。判定の結果、差分がＴｈ０以下ならば、第１状態における関係に十分近いと判断し、何もせずフローを終了する。一方、判定の結果、差分が閾値Ｔｈ０を超える場合はステップＳ３０３へ進む。
【００３４】
ステップＳ３０３では、ステップＳ３０１で算出された差分が閾値Ｔｈ１以下であるかを判定する。判定の結果、差分が閾値Ｔｈ１以下であれば、ユーザ(オペレータ)の異常の程度は小さいとしてステップＳ４０１に進む。ステップＳ４０１では、ユーザ(オペレータ)画面にて、例えば、ユーザ(オペレータ)に休憩を促したり、ユーザ(オペレータ)に自身の状態の内省を促すような注意喚起を行う。一方、差分が閾値Ｔｈ１を超える場合、ステップＳ３０４へ進む。
【００３５】
ステップＳ３０４では、差分が閾値Ｔｈ１よりも大きい閾値Ｔｈ２以下であるかを判定する。判定の結果、差分が閾値Ｔｈ２以下であれば、ユーザ(オペレータ)の異常は中程度であるとしてステップS４０２に進む。ステップＳ４０２では、音も用いて、ユーザ(オペレータ)にユーザ(オペレータ)自身の異常を伝える警告を行う。ここで音とは、ブザー音などでも良く、音声で「集中が切れています。注意して下さい」或いは「焦りを検出しました。ユーザの交代を検討して下さい」などと、具体的な警告や回避のための提案を行う構成としても良い。一方、差分が閾値Ｔｈ２を超える場合、ユーザ(オペレータ)の異常が大きいとして、ステップＳ４０３に進む。ステップＳ４０３では、ユーザ(オペレータ)に加えてその上位管理者にも音と画面で警告を発する。
【００３６】
なお、ユーザ(オペレータ)状態の軽度や中度の異常が続く場合、制御モードをより厳しいモードに変更するようにしても良い。図１４は、ユーザ(オペレータ)状態の異常が続く場合の制御モードの変更フローを示すフローチャートである。ステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ３０１、ステップＳ３０２、及びステップＳ３０３については、上述の図１２と同様であるため説明を省略する。ステップＳ３０３にて差分が閾値Ｔｈ１以下と判定された場合、ステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０５では、差分があってその差分が閾値Ｔｈ１以下である状態の継続時間が、所定時間Ｔ１以下であるかを判定する。閾値Ｔ１以下であれば、異常の状態は長く続いていないと判断し、ステップＳ４０１に進み、図１２で説明した処理を実行する。一方、差分があってその差分が閾値Ｔｈ１以下である状態の継続時間が、所定時間Ｔ１を超える場合、ステップＳ４０２に進む。
【００３７】
ステップＳ３０３にて、差分が閾値Ｔｈ１を超える場合はステップＳ３０４に進む。ステップＳ３０４では、差分が閾値Ｔｈ１よりも大きい閾値Ｔｈ２以下であるかを判定する。判定の結果、差分が閾値Ｔｈ２以下であれば、ステップＳ３０６に進む。ステップＳ３０６では、差分が閾値Ｔｈ２以下である状態の継続時間が、所定時間Ｔ２以下であるかを判定する。なお、Ｔ２≦Ｔ１であることが望ましい。なぜなら異常が強い場合ほど、早期に対策を講じる必要が生じ得るからである。継続時間がＴ２以下であればステップＳ４０２に進み、一方、ステップＳ３０４にて、差分が閾値Ｔ２を超える場合、より強い警告が必要であると判断し、ステップＳ４０３に進む。
【００３８】
以上の構成により、ユーザ(オペレータ)の異常を検知して、制御モードを変更でき、正常な操作となるよう、ユーザ(オペレータ)の状態を導くことができる。またユーザ(オペレータ)の異常の程度に合わせて、不足も煩わしさも発生しないような制御モードを選択できる。
【００３９】
なお、システム情報とユーザ情報との関係の差分と、システムまたはユーザ周辺情報とユーザ情報との差分の大きさが異なる場合、差分の大きい方を用いて、上述の判定フローを行う。これにより、安全側で判断を行うことができる。
【００４０】
第１状態での関係の取得を終えていないユーザ(オペレータ)が操作していることをユーザ情報取得によって検出した場合、過去のユーザ(オペレータ)のデータから平均的な関係を求め、適用しても良い。または、ユーザ(オペレータ)の性別や年齢が分かれば、同じ性別や年齢、または年代のユーザ(オペレータ)のデータを使って平均的な関係を求め、適用しても良い。
【００４１】
以上の通り本実施例によれば、制御対象の状態とユーザの状態との関係であって取り得べき範囲又は領域（以下、単に関係と称する場合もある）を学習し、その関係が通常と異なった際に、制御モードを好適に変更し得る機器制御装置及び機器制御システムを提供することが可能となる。例えば、制御対象が正常な場合にユーザが緊張している場合、或いは、制御対象が異常な場合にユーザがリラックスしている場合、ユーザの状態が異常であると判断できる。
【実施例２】
【００４２】
図１５は、本発明の他の実施例に係る実施例２の機器制御装置によるユーザの操作を一定時間無効化させる制御モードに変更するときのフローチャートである。本実施例では、ユーザに第１状態の関係との相違が見られる場合の変更後の動作モードは、ユーザの操作を一定時間無効化させる点で、実施例１と異なる。機器制御システム１及び機器制御装置１０の構成は、上述の実施例１と同様である。以下、実施例１と異なる点につきその詳細を説明する。
【００４３】
図１５に示すように、ステップＳ３０１にて、実施例１と同様にして、システム情報、システムまたはユーザ周辺情報とユーザ情報との現在の関係と、第１状態における関係との差分を算出する。ステップＳ３０２では、差分が十分小さい所定値Ｔｈ０以下か判定する。判定の結果、差分が閾値Ｔｈ０以下ならば、第１状態における関係に十分近いと判断し、何もせずフローを終了する。一方、差分が閾値Ｔｈ０を超える場合は、ステップＳ３０７に進む。
【００４４】
ステップＳ３０７では、差分が閾値Ｔｈ３以下であるかを判定する。判定の結果、差分が閾値Ｔｈ３以下であれば、ユーザ(オペレータ)の異常の程度は小さいとして、ステップＳ４０４に進み、所定時間ユーザ(オペレータ)の操作の受付を停止する。なお、このときユーザ(オペレータ)の状態が望ましい状態と異なる可能性があることから、所定時間操作の受付を停止していることを、画面や音声等のヒューマンマシンインターフェースでユーザ(オペレータ)に伝えるようにすることが好ましい。一方、差分が閾値Ｔｈ３を超える場合はステップＳ４０５へ進み、まずユーザ(オペレータ)の操作の受付を停止する。そしてステップＳ３０８に進む。
【００４５】
ステップＳ３０８では、差分が閾値Ｔｈ３より大きい閾値Ｔｈ４以下であるかを判定する。判定の結果、差分が閾値Ｔｈ４以下であれば、ユーザ(オペレータ)の異常は中程度であると判断し、ステップＳ４０６に進んで、ユーザに確認のためのスイッチ操作などを促す。その後、ステップＳ３０９にてユーザを確認する操作が検出できたら、ステップＳ４０７に進み、ユーザの操作受付を再開する。一方、ステップＳ３０８にて差分が閾値Ｔｈ４を超える場合はステップＳ４０８に進み、ユーザの認証のための、例えば認証カードの提示やパスワードの打ち込みなどの動作を要求する。その後、ステップＳ３１０にてユーザの認証動作が確認できたら、ステップＳ４０７に進み、ユーザの操作の受付を再開する。
【００４６】
本構成により、ユーザの異常が小さい場合には、短い時間ユーザの操作受付を停止し、ユーザに自身の操作を振り返る時間を提供できる。ユーザの異常が中程度になれば、ユーザに別の簡単な動作を挟ませることで、より長時間ユーザに振り返りの時間を提供できる。ユーザの異常が大きくなれば、より複雑な動作を行わせることで、複雑な動作も正しく行えることを確認しつつ、より長時間ユーザに振り返りの時間を提供する。
なお、ステップＳ４０６では、ユーザに簡単な動作を行わせるという思想のもとであれば、上述の動作に限らず、別の動作であっても良い。またステップＳ４０８も、ステップＳ４０６より複雑な動作を行わせるという思想のもとであれば、上述の動作に限らず、別の動作であっても良い。もしくは、ステップＳ４０４よりも長い所定時間ユーザの操作の受付を停止するようにしても良い。  
また、閾値Ｔｈ３、閾値Ｔｈ４は、閾値Ｔｈ１、閾値Ｔｈ２と関わりなく決めても良いが、Ｔｈ１＜Ｔｈ２＜Ｔｈ３＜Ｔｈ４と決めて良い。
【００４７】
以上の通り本実施例によれば、実施例１の効果に加え、ユーザの異常が小さい場合には、短い時間ユーザの操作受付を停止し、ユーザに自身の操作を振り返る時間を提供できる。ユーザの異常が中程度になれば、ユーザに別の簡単な動作を挟ませることで、より長時間ユーザに振り返りの時間を提供できる。そしてユーザの異常が大きくなれば、より複雑な動作を行わせることで、複雑な動作も正しく行えることを確認しつつ、より長時間ユーザに振り返りの時間を提供することができる。
【実施例３】
【００４８】
図１６は、本発明の他の実施例に係る実施例３の機器制御装置によるユーザの操作可能範囲を変更するときのフローチャートである。本実施例では、変更後の制御モードが、ユーザの操作可能範囲を変更する点、換言すれば、ユーザの操作権限を変更するものである点で上述の実施例１と異なる。機器制御システム１及び機器制御装置１０の構成は、上述の実施例１と同様である。以下、実施例１と異なる点につきその詳細を説明する。
上記の相違により実施例1、２と異なる内容を以下に記載する。
【００４９】
図１６に示すように、ステップＳ３０２にて、差分が十分小さい閾値Ｔｈ０より大きいと判定されたら、ステップＳ４０８に進む。ステップＳ４０８では、ユーザ(オペレータ)の操作可能範囲を変更する。一方、ステップＳ３０２にて差分が十分小さい閾値Ｔｈ０以下と判定されると、操作可能範囲の変更することなく終了する。ここで、ユーザ(オペレータ)の操作可能範囲の変更方法は、差分の大きさに応じて、段階的に変更しても良く、または、連続的に変更させても良い。図１７は、操作可能範囲を段階的に変更する一例を示す図であり、図１８、操作可能範囲を連続的に変更する一例を示す図である。
【００５０】
段階的に変更する場合、予め権限範囲を定めたユーザ操作可能範囲(操作権限レベル)を定めておき、ユーザ(オペレータ)の異常の度合いが閾値より高くなると、ひとつ権限を下げるようにする。一例として、図１７に、制御対象１０６としての火力発電プラントにおける操作権限の下げ方の一例を示す。差分が閾値Ｔｈ０以下の間は、ユーザ(オペレータ)に全操作が許可される。閾値Ｔｈ０を超え、閾値Ｔｈ０より大きい閾値Ｔｈ５以下であれば、特に危険事象につながりやすい操作が不可能となるように操作可能範囲を変更する。さらに閾値Ｔｈ５を超え、閾値Ｔｈ５より大きい閾値Ｔｈ６以下であれば、危険事象につながりやすい操作の他、利益を損なうことにつながる操作(図１７の例では、発電量を低下させる、燃焼温度の低減操作)も不可能となるように操作可能範囲を変更する。さらに閾値Ｔｈ６を超えれば、制御システムの動作に直接影響しない操作のみ可能となるように、操作可能範囲を変更する。
【００５１】
本構成により、ユーザの状態が異常である、つまり正常な判断が出来ない可能性があるときに、該ユーザの操作に従って、より危険となる制御を行うことを防いだり、またはパニックや体調不良時に不必要な操作を受け付けてしまうことを防ぐことが可能となる。
【００５２】
連続的に変更する場合の例を、自動運転レベル１やレベル２の運転が可能なドライバアシストシステムを搭載する自動車を例に説明する。ユーザ(ドライバ)の異常度が高くなるほど、例えばドライバが出せる車速および進行方向加速度に制限を掛ける。図１８に、操作可能範囲として車速の上限値の変更方法の例を示す。図１８の上図では、差分が閾値Ｔｈ０以下の間は、車体そのものの上限値のみが、ユーザ(ドライバ)の出せる車速を制限する。差分が閾値Ｔｈ０を超えると、ユーザ(ドライバ)の出せる車速をユーザ(ドライバ)の異常度に応じ、下げていく。ユーザ(ドライバ)がパニックを起こすほど焦っていたり、体調が著しく悪いと判断する閾値Ｔｈ７を超えると、速度を出せない、つまり走行できないように制限を掛ける。なお、高速道路など、制限車速の下限値のある道路では、図１８の下図に示すように、閾値Ｔｈ７を超えると制限車速を下回る車速しか出せないようになるようにしても良い。
【００５３】
以上の通り本実施例によれば、実施例１の効果に加え、ユーザの状態が異常である、すなわち正常な判断が出来ない可能性があるときに、該ユーザの操作に従って、より危険となる制御を行うことを防ぐことが可能となる。また、パニックや体調不良時に不必要なユーザによる操作を受け付けることを防止できる。
【実施例４】
【００５４】
図１９は、本発明の他の実施例に係る実施例４の機器制御装置によるユーザの操作可能範囲を変更するモードから復帰させる際のフローチャートである。本実施例では、ユーザの操作可能範囲を変更するモードから復帰させるための、ユーザを認証する機能、ユーザと異なる新ユーザを認証する機能、ユーザと異なる新ユーザが、そのユーザの第１状態におけるユーザとシステム、ユーザと周辺環境との関係と同じであることを検知する機能を備える点が実施例１と異なる。機器制御システム１及び機器制御装置１０の構成は、上述の実施例１と同様である。以下、実施例１と異なる点につきその詳細を説明する。
【００５５】
図１９に示すようにステップＳ１２にて、第１状態でないと判定後、ステップＳ４０９に進み、既に操作可能範囲を変更していないかを確認する。操作可能範囲を変更していなければ、ステップS３０１に進み、図１８のフローと同様に進行する。一方、既に操作可能範囲を変更していれば、ステップS４１０に進む。
【００５６】
ステップＳ４１０では、現在のユーザとは異なる別のユーザの認証を要求、取得する。その後ステップＳ４１１にて、取得されたユーザ情報が、現在操作可能範囲の変更されているユーザでないかを確認する。変更されていないユーザであれば、ステップＳ４１２にて、認証された新しいユーザの情報、周辺情報、システム情報とから、新しいユーザの第１状態における関係と現在の関係との差分を算出する。その後ステップＳ３１１にて、算出された差分が十分小さい閾値Ｔｈ０以下と判定されたら、操作可能範囲を通常に戻す。一方、ステップＳ４１１にて操作可能範囲の変更されているユーザと判定されたり、ステップＳ３１１にて新しいユーザにおける差分が閾値Ｔｈ０を超える場合は、操作可能範囲を戻さずに終了する。このとき、操作可能範囲を戻さないこと、およびその理由を通知すると有効である。  
なお、上述の機能全てを用いずに、ユーザと異なる別のユーザを認証する機能のみを使っても良い。すなわち、ステップＳ４１１の判定が変更されていないユーザであれば、ステップＳ４１３にジャンプするようにしても良い。
【００５７】
以上の通り本実施例によれば、実施例１の効果に加え、他のユーザの判定を仰ぐことかでき、より安全性を向上させることが可能となる。
【００５８】
上述した実施例１乃至実施例４は、制御対象１０６としてプラント制御システム、ドライバアシストシステムを備える自動車の制御システム、同じくオペレータアシストシステムを備える建設機械などに用いることができる。
【００５９】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１…機器制御システム
１０…機器制御装置
１０１…ユーザ情報取得部
１０２…システム情報取得部
１０３…周辺環境情報取得部
１０４…関係判断部
１０５…制御モード変更部
１０６…制御対象
２０１…第１状態として取得された領域
２０２…第１状態のデータ取得中に得られた火力発電プラントの状態とユーザ(オペレータ)の状態の関係
２０３…関係のある範囲内にない火力発電プラントとユーザ(オペレータ)の内部状態の組合せ
２０４…関係のある範囲内にある火力発電プラントとユーザ(オペレータ)の内部状態の組合せ
２０６…別のユーザにおける火力発電プラントとユーザ(オペレータ)の内部状態の組合せ
２０７…現在のプラント状態における、第１状態のデータ取得中に得られた火力発電プラントの状態とユーザ(オペレータ)の状態の関係の強い領域の、ユーザ情報の中央値
３０１…火力発電プラントの制御盤
３０２…ユーザ(オペレータ)が取るべき操作の領域
３０３…モニタ
３０４…状況を悪化させるため、操作してはいけない領域
【図１】
2020099019.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020099019.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2020099019.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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