(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台の照明の調光率を決定する照明調光率決定装置において、
前記複数台の照明の設置位置を管理する照明情報管理部と、
前記複数台の照明の設置数と同数の地点の目標照度を入力する目標照度入力部と、
各照明の調光率を各々異なる変数として定義し、この変数を用いて各照明が前記目標照度入力部で定義された各地点に与える照度を逐点法で定式化することで、各照明の調光率を入力したときに各地点の照度を出力する連立方程式を生成する調光率・照度モデル生成部と、
前記調光率・照度モデル生成部が生成した連立方程式を行列で表現し、各地点の照度を入力したときに各照明の調光率を出力する逆行列を生成する照度・調光率モデル生成部と、
前記照度・調光率モデル生成部が生成した逆行列に対して、前記目標照度入力部から入力された各地点の照度を入力として調光率を出力として得る調光率決定部とを備え、
前記照度・調光率モデル生成部は、逆行列を生成する前に、各地点数分の連立方程式を行列で表現したときにこの行列が正則か否かを判定し、正則でない場合に前記目標照度入力部に別の地点を選択するように通知し、当該目標照度入力部が再選択した別の地点の情報を用いて再度処理を行う
ことを特徴とする照明調光率決定装置。
【請求項２】
複数台の照明の調光率を決定する照明調光率決定装置において、
前記複数台の照明の設置位置を管理する照明情報管理部と、
前記複数台の照明の設置数以下の任意数の地点の目標照度を入力する目標照度入力部と、
前記目標照度入力部に入力された目標照度数と照明設置数とが同数となるように、任意の地点を選択するダミー地点選択部と、
各照明の調光率を各々異なる変数として定義し、この変数を用いて各照明が前記目標照度入力部と前記ダミー地点選択部で定義された各地点に与える照度を逐点法で定式化することで、各照明の調光率を入力したときに各地点の照度を出力する連立方程式を生成する調光率・照度モデル生成部と、
前記調光率・照度モデル生成部が生成した連立方程式を行列で表現し、各地点の照度を入力したときに各照明の調光率を出力する逆行列を生成する照度・調光率モデル生成部と、
前記照度・調光率モデル生成部が生成した逆行列に対して前記目標照度入力部から入力された各地点の照度を入力する第１ステップ実行部と、当該第１ステップ実行部の実行結果から得られる連立方程式に対して調光率の変数が０以上１００以下である条件を設定する第２ステップ実行部と、全照明の調光率の総和を最小化することを目的関数として定義して前記第２ステップ実行部の設定条件を満たす調光率の組合せを探索する第３ステップ実行部を有する調光率決定部と
を備えた照明調光率決定装置。
【請求項３】
前記照度・調光率モデル生成部は、逆行列を生成する前に、各地点数分の連立方程式を行列で表現したときにこの行列が正則か否かを判定し、正則でない場合に前記ダミー地点選択部に別の地点を選択するように通知し、当該ダミー地点選択部が再選択した別の地点の情報を用いて再度処理を行うことを特徴とする請求項２記載の照明調光率決定装置。
【請求項４】
前記第３ステップ実行部は、線形計画法を用いて調光率の組合せを探索することを特徴とする請求項２または請求項３記載の照明調光率決定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばオフィスのフロアに設置された複数台の照明の調光率を設定する照明調光率決定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オフィスのエネルギ消費増大に対する抑制は社会的な課題であり、このような背景の下、在席者付近だけ照明を点灯させることで消費電力量削減を図る照明制御方式が開発されている。すなわち、明るさが必要な箇所には必要な照度を与え、明るさが必要でない箇所は極力明るさを落とすことにより、消費電力の削減を図ることを目的としたものである。例えば、特許文献１に示す照明制御方式では、在席者の位置を人感センサで検知し、在席者の近傍は高い調光率として在席者から離れるにつれて徐々に調光率を下げていくことで、必要な明るさを維持しつつ消費電力量を抑えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３１２２９４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、オフィスの在席状態が時々刻々と変化する状況を考慮した場合、上記特許文献１で示されているような従来の制御方法で得られる調光率の設定は、明るさ維持と消費電力量削減の両立の観点で最良とはいえないものであった。例えば、図６は従来方式を適用した場合の、オフィスに１人在席している場合と２人在席している場合の調光率を概念的に示したものである。もし１人在席時の調光率で明るさ維持と消費電力量削減の両立を最適な状態で実現できているとすれば、２人在席時に前から在席していた在席者の隣の照明の調光率が増加するため、前から在席していた在席者にとっては明るすぎる状態となってしまう。つまり、１人在席時と２人在席時では最適な調光率の組合せは本来異なるが、従来方法を用いた場合は、このように在席状態の違いを考慮して調光率の組合せを変えることができなかった。また、従来方法では、在席者付近を７５０［ｌｘ］、在席者から少し離れたエリアを７５０［ｌｘ］〜２８０［ｌｘ］とするように調光出力値を設定できると記載されているが、その照度を満たすための調光出力値の決定方法については具体的な方法が開示されていなかった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、在席状態が変化する中で在席者付近の明るさ維持と消費電力量削減を両立するよう、複数照明の調光率を設定することのできる照明調光率決定装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る照明調光率決定装置は、複数台の照明の調光率を決定する照明調光率決定装置において、複数台の照明の設置位置を管理する照明情報管理部と、複数台の照明の設置数と同数の地点の目標照度を入力する目標照度入力部と、各照明の調光率を各々異なる変数として定義し、この変数を用いて各照明が目標照度入力部で定義された各地点に与える照度を逐点法で定式化することで、各照明の調光率を入力したときに各地点の照度を出力する連立方程式を生成する調光率・照度モデル生成部と、調光率・照度モデル生成部が生成した連立方程式を行列で表現し、各地点の照度を入力したときに各照明の調光率を出力する逆行列を生成する照度・調光率モデル生成部と、照度・調光率モデル生成部が生成した逆行列に対して、目標照度入力部から入力された各地点の照度を入力として調光率を出力として得る調光率決定部とを備え、照度・調光率モデル生成部は、逆行列を生成する前に、各地点数分の連立方程式を行列で表現したときにこの行列が正則か否かを判定し、正則でない場合に目標照度入力部に別の地点を選択するように通知し、目標照度入力部が再選択した別の地点の情報を用いて再度処理を行うものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の照明調光率決定装置は、各照明の調光率を入力した時に各地点の照度を出力する連立方程式を生成し、この連立方程式を行列で表現して、各地点の照度を入力した時に各照明の調光率を出力する逆行列を生成し、かつ、この逆行列に対して、各地点の照度を入力として調光率を出力として得るようにしたので、在席状態が変化する中で在席者付近の明るさ維持と消費電力量削減を両立するよう、複数照明の調光率を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１による照明調光率決定装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による照明調光率決定装置の目標照度入力部における入力画面の一例を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１による照明調光率決定装置の地点と照明との関係を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２による照明調光率決定装置を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２による照明調光率決定装置のダミー地点選択部による地点の選択方法の一例を示す説明図である。
【図６】従来の問題点を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による照明調光率決定装置を示す構成図である。
図１に示す照明調光率決定装置は、目標照度入力部１、照明情報管理部２、調光率・照度モデル生成部３、照度・調光率モデル生成部４および調光率決定部５を備えている。
目標照度入力部１は、ユーザや他システムに対して、オフィスフロア内の複数地点の目標照度を入力するための機能を提供する。図２は目標照度入力部１における入力画面の一例を示しており、図２（ａ）は、オフィスフロア図を表示することで複数地点を選択して目標照度を入力できるようにしたものである。また、図２（ｂ）に示す例では、各照明の直下の照度を入力させるようなインタフェースとしたものである。ただし、目標照度入力部１で入力する目標照度の数は照明の数と同数とする。
【００１０】
照明情報管理部２は、オフィスフロア内における照明の設置位置情報、および設置された照明の配光曲線情報を管理している。
設置位置情報を参照することで、オフィスフロア内に設置された照明と照明の位置関係、オフィスフロアの各地点と照明の位置関係を算出することが可能である。
配光曲線情報を参照することで、オフィスフロア内に設置された照明器具がオフィスフロアの各地点へ与える光度情報を得ることが可能である。
【００１１】
調光率・照度モデル生成部３は、オフィスフロア内に設置された各照明が目標照度入力部１で設定された各地点へ与える照度の影響を逐点法により定式化する。以下に、本手順を詳細に説明する。
【００１２】
先ず、図３を用いて目標照度入力部１で設定された各地点の内の１点（以下、地点k）とオフィスフロア内に設置された全照明の内の１台（以下、照明i）との関係を説明する。地点kにおける照度e（単位：lx／ルックス）は、照明iのθ方向の光度I(θ)、照明iの調光率r、角度θ、地点kと照明iの距離dを用いて、式（１）で表現できる。
0005631234.tif 000002
ここでcos(θ)=h/dであるため、式（１）は式（２）で表現できる。
0005631234.tif 000003
なお、光度I(θ)は、照明情報管理部２が保持する配光曲線情報を利用する。
【００１３】
次に、オフィスフロア内にN台(1,2, ・・・,i,・・・N)の照明が設置されている場合を考えると、地点kの照度はN台の照明の影響を受ける。すなわち、各照明ｉと地点kとの角度をθi、各照明が地点kの方向へ与える光度をI(θi)、および各照明の調光率をriとすると、地点kにおける照度ekは、式（３）で表現できる。ただし、ここではオフィスフロア内における高さh（机上面と天井面との垂直距離）は一定とする。
0005631234.tif 000004
【００１４】
さらに、式（３）を用いて目標照度入力部１で設定された全ての地点(1,2, ・・・,k,・・・N)の照度を求めるように行列式で表すと式（４）の通りとなる。
0005631234.tif 000005
ここで、x_k、y_kはオフィスフロア内における地点kの位置、x_i、y_iはオフィスフロア内における照明iの位置である。
以上が調光率・照度モデル生成部３の動作である。
【００１５】
再び図１に戻り、照度・調光率モデル生成部４について説明する。
0005631234.tif 000006
【００１６】
0005631234.tif 000007
そのため、照度・調光率モデル生成部４で逆行列を算出する前にその行列式を求めて逆行列を算出可能であるか否かを事前に評価し、逆行列を算出する条件を満たさない場合は目標照度入力部１に通知し、再度位置を変えて目標照度を入力させるよう構成してもよい。
【００１７】
最後に、調光率決定部５について説明する。
0005631234.tif 000008
【００１８】
尚、照明の調光率は０％から１００％の範囲で設定可能であるが、本調光率決定部５は０％から１００％の範囲以外の値を出力する場合がある。例えば、ある照明の直下照度を１０００［ｌｘ］としてその隣の照明の直下照度を０［ｌｘ］にするといった極端な設定を行った場合、一方の照明を１００％以上、他方の照明を０％以下の値に設定するような値を出力する場合がある。
ユーザや他システムは、調光率決定部５が出力する調光率の値を参照し、０％から１００％以外の値となっていた場合はその近傍の目標照度を徐々に修正することで、望ましい照明の調光率を得ることができる。
【００１９】
このように、実施の形態１の照明調光率決定装置では、オフィスフロアの任意の箇所の照度を指定することで、その照度を満たす照明の調光率の組合せを取得することが可能である。そのため、１人在席時はその在席者近傍の照度を満たす調光率を、また、２人在席していた場合は２人の近傍の照度を同時に満たす調光率を、といったように在席者の変化に合わせてその在席者近傍の照度を満たす調光率の設定を取得することができる。
【００２０】
以上説明したように、実施の形態１の照明調光率決定装置によれば、複数台の照明の調光率を決定する照明調光率決定装置において、複数台の照明の設置位置を管理する照明情報管理部と、複数台の照明の設置数と同数の地点の目標照度を入力する目標照度入力部と、各照明の調光率を各々異なる変数として定義し、この変数を用いて各照明が目標照度入力部で定義された各地点に与える照度を逐点法で定式化することで、各照明の調光率を入力した時に各地点の照度を出力する連立方程式を生成する調光率・照度モデル生成部と、調光率・照度モデル生成部が生成した連立方程式を行列で表現し、各地点の照度を入力した時に各照明の調光率を出力する逆行列を生成する照度・調光率モデル生成部と、照度・調光率モデル生成部が生成した逆行列に対して、目標照度入力部から入力された各地点の照度を入力として調光率を出力として得る調光率決定部とを備えたので、在席状態が変化する中で在席者付近の明るさ維持と消費電力量削減を両立するよう、複数照明の調光率を設定することができる。
【００２１】
また、実施の形態１の照明調光率決定装置によれば、照度・調光率モデル生成部は、逆行列を生成する前に、各地点数分の連立方程式を行列で表現した時にこの行列が正則か否かを判定し、正則でない場合に目標照度入力部に別の地点を選択するように通知し、目標照度入力部が再選択した別の地点の情報を用いて再度処理を行うようにしたので、確実に複数照明の調光率を設定することができる。
【００２２】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２の照明調光率決定装置を示す構成図である。
実施の形態２における照明調光率決定装置は、目標照度入力部１、照明情報管理部２、調光率・照度モデル生成部３、照度・調光率モデル生成部４、調光率決定部５ａおよびダミー地点選択部６を備えている。
【００２３】
目標照度入力部１は、実施の形態１の目標照度入力部１と同様の機能を有するものである。但し、実施の形態１では、目標照度入力部１で入力可能な地点の数は照明の数と同数としたが、実施の形態２では、地点の数は照明の数以下であれば構わない。
【００２４】
ダミー地点選択部６は、目標照度入力部１で入力された地点の数が照明の数と同数になるように、ダミーの地点を選択する機能を有している。図５は、ダミー地点選択部６による地点の選択方法の一例を示しているが、本例では目標照度入力部１で入力された各地点を最も近い照明に割り付け、余った照明の直下をダミーの地点として選択している。
【００２５】
照明情報管理部２、調光率・照度モデル生成部３および照度・調光率モデル生成部４の構成は実施の形態１と同様であるため、その説明は省略する。
【００２６】
0005631234.tif 000009
そのため、照度・調光率モデル生成部４で逆行列を算出する前にその行列式を求めて逆行列を算出可能であるか否かを事前に評価し、逆行列を算出する条件を満たさない場合はダミー地点選択部６に通知し、再度位置を変えるよう構成してもよい。
【００２７】
最後に、調光率決定部５ａについて説明する。本処理部は、第１ステップ実行部５１、第２ステップ実行部５２および第３ステップ実行部５３の３ステップで処理を行う。以下、各ステップ実行部の処理を説明する。
0005631234.tif 000010
【００２８】
0005631234.tif 000011
ここまでが第１ステップ実行部５１が実行する第１ステップの動作である。
【００２９】
0005631234.tif 000012
式（８）と式（９）より式（１０）の制約条件式を得る。
-QU * EU ≦ CF    and    QU * EU ≦ I - CF・・式（１０）
さらに、式（６）より、各照明の調光率の総和は式（１１）の通り表せる。
0005631234.tif 000013
ただし、sk = q1,k + q2,k +q3,k + … + qn,k
ここまでが第２ステップ実行部５２が実行する第２ステップである。
【００３０】
次に、第３ステップ実行部５３が実行する第３ステップを説明する。本ステップは、式（１０）の制約条件の下で、式（１１）を最小化する調光率の組合せを求めるように動作する。この問題は、式（１２）に示す線形計画問題として解くことができる。
0005631234.tif 000014
【００３１】
このように、実施の形態２の照明調光率決定装置では、オフィスフロアの任意の箇所の照度を指定することで、その照度を満たす照明の調光率の組合せを取得することが可能である。そのため、１人在席時はその在席者近傍の照度を満たす調光率を、また、２人在席していた場合は２人の近傍の照度を同時に満たす調光率を、といったように在席者の変化に合わせてその在席者近傍の照度を満たす調光率の設定を取得することができる。
【００３２】
また、目標照度入力部１で指定された各地点の照度を満たしつつ、他の地点の照度を決定し、調光率の和が最小になるような調光率を算出するように動作する。これにより、必要な地点の明るさを満たしつつ消費電力量を最小化する複数照明の調光率の組合せを取得することができる。
【００３３】
以上説明したように、実施の形態２の照明調光率決定装置によれば、複数台の照明の調光率を決定する照明調光率決定装置において、複数台の照明の設置位置を管理する照明情報管理部と、複数台の照明の設置数以下の任意数の地点の目標照度を入力する目標照度入力部と、目標照度入力部に入力された目標照度数と照明設置数とが同数となるように、任意の地点を選択するダミー地点選択部と、各照明の調光率を各々異なる変数として定義し、この変数を用いて各照明が目標照度入力部とダミー地点選択部で定義された各地点に与える照度を逐点法で定式化することで、各照明の調光率を入力した時に各地点の照度を出力する連立方程式を生成する調光率・照度モデル生成部と、調光率・照度モデル生成部が生成した連立方程式を行列で表現し、各地点の照度を入力した時に各照明の調光率を出力する逆行列を生成する照度・調光率モデル生成部と、照度・調光率モデル生成部が生成した逆行列に対して目標照度入力部から入力された各地点の照度を入力する第１ステップ実行部と、第１ステップ実行部の実行結果から得られる連立方程式に対して調光率の変数が０以上１００以下である条件を設定する第２ステップ実行部と、全照明の調光率の総和を最小化することを目的関数として定義して第２ステップ実行部の設定条件を満たす調光率の組合せを探索する第３ステップ実行部を有する備えた調光率決定部とを備えたので、在席状態が変化する中で在席者付近の明るさ維持と消費電力量削減を両立するよう、複数照明の調光率を設定することができる。
【００３４】
また、実施の形態２の照明調光率決定装置によれば、照度・調光率モデル生成部は、逆行列を生成する前に、各地点数分の連立方程式を行列で表現した時にこの行列が正則か否かを判定し、正則でない場合にダミー地点選択部に別の地点を選択するように通知し、ダミー地点選択部が再選択した別の地点の情報を用いて再度処理を行うようにしたので、確実に複数照明の調光率を設定することができる。
【００３５】
また、実施の形態２の照明調光率決定装置によれば、第３ステップ実行部は、線形計画法を用いて調光率の組合せを探索するようにしたので、調光率の組合せを高速に探索することができる。
【００３６】
尚、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  目標照度入力部、２  照明情報管理部、３  調光率・照度モデル生成部、４  照度・調光率モデル生成部、５，５ａ  調光率決定部、６  ダミー地点選択部、５１  第１ステップ実行部、５２  第２ステップ実行部、５３  第３ステップ実行部。
【図１】
0005631234.tif 000015
【図２】
0005631234.tif 000016
【図３】
0005631234.tif 000017
【図４】
0005631234.tif 000018
【図５】
0005631234.tif 000019
【図６】
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