(57)【要約】【課題】省エネと快適性との両立を図った機器制御システムを提供すること。【解決手段】実施形態によれば、機器制御システムは、アンビエント機器およびタスク機器を制御する。この機器制御システムは、センサ部と、算出部とを具備する。センサ部は、アンビエント機器およびタスク機器の設置される対象空間に設けられる。算出部は、センサ部により取得された情報と、アンビエント機器およびタスク機器の電力消費量とに基づいて、アンビエント機器およびタスク機器に対する制御目標値を算出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンビエント機器およびタスク機器を制御する機器制御システムにおいて、
前記アンビエント機器およびタスク機器の設置される対象空間に設けられるセンサ部と、
前記センサ部により取得された情報と、前記アンビエント機器およびタスク機器の電力消費量とに基づいて、前記アンビエント機器およびタスク機器に対する制御目標値を算出する算出部とを具備する、機器制御システム。
【請求項２】
前記センサ部は、前記対象空間における人の分布および照度分布を取得し、
前記算出部は、前記取得された人の分布および照度分布に基づいて、前記人の在エリアの照度分布および電力消費量を既定範囲内とすべく前記在エリアとその周囲における前記タスク機器および前記アンビエント機器の制御目標値を算出する、請求項１に記載の機器制御システム。
【請求項３】
前記センサ部は、さらに、前記対象空間における光色分布を取得し、
前記算出部は、前記取得された人の分布、照度分布および光色分布に基づいて、前記在エリアの照度分布、光色分布および電力消費量を既定範囲内とすべく前記在エリアとその周囲における前記タスク機器および前記アンビエント機器の制御目標値を算出する、請求項２に記載の機器制御システム。
【請求項４】
前記センサ部は、さらに、前記対象空間における前記人の動き情報を取得し、
前記算出部は、前記取得された人の分布、照度分布、光色分布および人の動き情報に基づいて、前記在エリアの照度分布、光色分布および電力消費量を前記人の動きに合う値とすべく前記在エリアとその周囲における前記タスク機器および前記アンビエント機器の制御目標値を算出する、請求項３に記載の機器制御システム。
【請求項５】
前記センサ部は、さらに、前記対象空間に設置される外光を制御するブラインドの開閉状況を取得し、
前記算出部は、前記取得された人の分布、照度分布、光色分布および開閉状況に基づいて、前記在エリアの照度分布、光色分布および電力消費量を外光に適応させるべく前記在エリアとその周囲における前記タスク機器および前記アンビエント機器の制御目標値を算出する、請求項３に記載の機器制御システム。
【請求項６】
前記センサ部は、前記対象空間における人の分布、人数および人の動き情報と、前記対象空間の環境情報とを取得し、
前記算出部は、前記取得された人の分布、人数、動き情報および環境情報に基づいて、前記在エリアの快適性指数および電力消費量を既定範囲内とすべく前記在エリアとその周囲における前記タスク機器および前記アンビエント機器の制御目標値を算出する、請求項１に記載の機器制御システム。
【請求項７】
前記タスク機器および前記アンビエント機器は、複数の制御モードを備え、
さらに、前記センサ部により取得された情報と、イベント、スケジュール、季節および時間帯の少なくともいずれか１つに基づいて前記制御モードを自動的に選択するモード制御部を具備する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の機器制御システム。
【請求項８】
前記モード制御部は、作業者による手動での制御モードの変更を受け付ける、請求項７に記載の機器制御システム。
【請求項９】
前記モード制御部は、前記作業者により前記制御モードが変更された場合に、電力消費量または離席時間に応じて前記制御モードを自動的に選択する、請求項８に記載の機器制御システム。
【請求項１０】
前記センサは、前記対象空間の画像データを取得し、
前記算出部は、前記画像データに基づいて前記タスク機器の状態を推定し、
前記制御目標値と前記推定された状態との差が規定値以上であれば、制御推奨値を作業者に通知する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の機器制御システム。
【請求項１１】
アンビエント機器およびタスク機器を制御する機器制御方法において、
前記アンビエント機器およびタスク機器の設置される対象空間に設けられるセンサ部により情報を取得し、
前記アンビエント機器およびタスク機器の電力消費量とに基づいて、前記アンビエント機器およびタスク機器に対する制御目標値を算出する、機器制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、照明機器や空調機器などのファシリティを制御する機器制御システムおよび機器制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化防止や逼迫する電力需給への対策のため、省エネルギー、創エネルギー、および蓄エネルギーを指向する街づくりが始まっている。インフラの一つとしてのビルに着目すると、空調・照明に要するエネルギーはビル全体の消費エネルギーの約６０％を占めるので、これらを最適に制御する必要がある。そこで、エネルギーの需給規模の大きいオフィスビルなどのエネルギーを管理するため、スマートＢＥＭＳ（Building Energy Management System）が注目されている。
【０００３】
ところで、タスク・アンビエント方式は、省エネに有利的な機器制御方式として知られている。例えば照明では、エリア内の作業領域には所要の照度を与え（タスク照明）、周辺領域の照度をタスク照明より低くする（アンビエント照明）。必要な場所を必要なだけ明るくすることで、オフィス全体を明るくするよりも省エネを図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−９３０２２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５３２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
タスク・アンビエント方式は省エネに有利である反面、快適性や、作業効率の面では改善の余地がある。例えばオフィスに人が少ないときに在エリアの照明機器だけを稼働すると、オンの照明が点在することになり室内の印象が暗くなることがある。作業者にとっては周囲が暗く机上のみが明るい状態になり、まぶしく感じたり、目が疲れやすくなったりして作業効率の低下を招く。空調に関しても、在エリアのみオンすることが省エネになるとは限らず、オフィスの広さや熱源を鑑みて、バランスよく制御していくことが必要である。
【０００６】
目的は、省エネと快適性との両立を図った機器制御システムおよび機器制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、機器制御システムは、アンビエント機器およびタスク機器を制御する。この機器制御システムは、センサ部と、算出部とを具備する。センサ部は、アンビエント機器およびタスク機器の設置される対象空間に設けられる。算出部は、センサ部により取得された情報と、アンビエント機器およびタスク機器の電力消費量とに基づいて、アンビエント機器およびタスク機器に対する制御目標値を算出する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係わるタスク・アンビエント制御の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、実施形態に係わる機器制御システムの一例を示す図である。
【図３】図３は、照度分布の一例を示す図である。
【図４】図４は、センサ３０により取得される光色分布の一例を示す図である。
【図５】図５は、タスク・アンビエント照明に係わる制御量を制御モード毎に管理するためのテーブルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、実施形態に係わるタスク・アンビエント制御の一例を示す模式図である。図１（ａ）はタスク・アンビエント照明の一例を示し、図１（ｂ）はタスク・アンビエント空調の一例を示す。タスク・アンビエント制御方式は、対象とするエリアを、人が作業する空間（タスク領域）とそれ以外の空間（アンビエント領域）とに分け、各領域の照明や空調を異なる機器や条件で制御する方式である。
【００１０】
照明では、タスク領域には必要な照度を与え、アンビエント領域にはこれより低い照度を与える。視作業用の照度を供給するために特定の面や領域に向けたタスク照明と、視作業が行われる領域全体の全般照度を供給するアンビエント照明とが設置される。空調では、タスク空調として作業者毎に個別の吹き出し口が用意され、天井あるいは床面、机上から作業者に最適な風量・温度・湿度環境を提供する。アンビエント空調は部屋全体の環境を制御する。従来のように、アンビエント機器のみで空間全体の照明や空調を均一に制御するよりも、タスク・アンビエント方式にすると省エネ性が高まることが知られている。
【００１１】
実施形態では、対象空間（オフィス空間など）の現状をリアルタイムに検知するセンサが設けられる。センサにより人物情報や環境情報を取得し、これらの情報と、電力消費量とに基づいてタスク・アンビエント制御を実施し、省エネと快適性との両立を図る。  
実施形態では、広域を捉えるセンサによりオフィス全体の様子を“面”で把握し、人の分布、照度の分布、あるいは光色の分布に基づいて、室内全体のバランスを考慮したタスク・アンビエント制御を行う。すなわち、既存の技術のように在エリアのみ点灯するといった単純な制御ではなく、必要に応じて不在エリア（多くは在エリアに隣接する）のタスク機器も稼働させ、省エネと快適性を制御領域全体として満たす制御目標値を算出する。タスク・アンビエント機器はこの制御目標値に基づいて、省エネと快適性との最適なバランスのもとで制御される。
【００１２】
図２は、実施形態に係わる機器制御システムの一例を示す図である。以下では対象空間の一例として、机や椅子、ＯＡ機器などが設置されるオフィスを考える。オフィスの天井にはアンビエント機器１０としての照明や空調機器が設置される。タスク機器２０のうち、タスク照明は作業者の机上、タスク空調は作業者の上方（天井取付）や床などに設置される。天井にはさらに、センサ３０が設置される。赤外線センサ、画像センサ、照度センサ、温度センサ、または湿度センサなどを、センサ３０として用いることが可能である。センサ３０はこれらのセンサの組み合わせでもよい。センサ３０は、オフィスの人物情報（在・不在、人数、活動量、行動など）や環境情報（照度、光色、ブラインドの開閉状態、タスク照明の状態など）を取得する。
【００１３】
センサ３０により取得された情報（人物・環境情報４０と総称する）は、センサゲートウェイ５０により収集され、制御システム６０（ＢＥＭＳ、ビル中央監視制御システム、照明制御システム、空調制御システムなど）に、ＬＡＮ（Local Area Network）などの通信ネットワークを介して伝送される。  
制御システム６０は、自ら収集したビル全体・オフィス・照明・空調などの電力消費量７０と、センサゲートウェイ５０から通知される人物・環境情報４０とに基づいて、タスク機器２０およびアンビエント機器１０の制御目標値を算出する。そして制御システム４０は、算出した制御目標値に基づいてタスク機器２０およびアンビエント機器１０を制御する。
【００１４】
制御システム６０には、目標とする電力消費量と、照度、光色などの快適性に関する値とが予め登録される。制御システム６０は、これらの値を満たすように制御目標値を算出する。快適性に関する値は、システムの管理者や作業者が、操作端末（図示せず）を用いて設定することが可能である。さらに、快適性に関する制御モードを自由に切替えることも可能である。
【００１５】
制御システム６０は、センサ３０により取得された情報に基づいて、人物が不在であれば空調・照明を消灯する／減光する、外光の入射等で十分な明るさが確保されていれば照明の調光率を下げるといった制御を行う。これにより、エネルギーの無駄を控え、省エネが実現される。さらに、制御区分を細かく設定し、きめ細かく制御することで省エネ効果を高める。
【００１６】
人物情報の取得には、比較的大きな動き（歩行など）を検知する赤外線センサ、動きに関する様々な情報を取得できる画像センサなどを利用できる。画像センサは、赤外線センサと比較して微小な動きを検知することが可能である。画像センサをオフィスに適用すると、人物の在・不在などの情報に加え、活動量や行動（歩いている、座っている、電話している、キーボード操作をしている、マウス操作をしている、話している、読んでいる、書いている、書類をまとめている、など）といった動き情報、人の分布や、人数などの情報を取得することができる。
【００１７】
画像センサは赤外線センサよりも検知範囲が広いので、センサ設置台数を減らすこともできる。さらに、１台のセンサで検知エリアを複数設定することが可能であるので、１台のセンサで広域の各座席の在・不在を検知することもできる。暗闇や、照度が低い環境など、画像を撮像することが難しい環境では赤外線センサを使用するなど、場所や取得すべき情報に応じて複数のセンサを組み合わせて最適な配置を検討することが望ましい。
【００１８】
環境情報を取得するには、ＩＣフォトセンサや、画像センサを利用することができる。ＩＣフォトセンサは入射光を電圧に変換して、照度を計測する。画像センサは、画像上の輝度を分析する手法で、室内の照度や光色の分布を推定する。  
なお、光色とは光の色を意味する量である。実施形態では、昼間の外光が青白く、夕方の外光がオレンジ色であることを区別し、室内を外光とマッチする光で照らすことで快適さを高める。或いは、作業者の作業内容や疲れ具合に応じて照明の色を変えることにより、室内全体の照明バランスを制御することも可能である。照明の色は、ＬＥＤ照明を用いれば容易に変化させることができる。  
要するに実施形態では如何なるセンサも利用可能であり、異種の複数のセンサを組み合わせて複合的な機能を持たせたセンサとしてもよい。
【００１９】
制御システム６０は、センサ３０により取得された室内全体の人の分布、室内の照度分布に基づいて、作業者にとって違和感のない、快適な照度分布でタスク・アンビエント照明が点灯するように制御目標値を算出する。その際、快適性と省エネのバランスを考慮して、予め設定した電力消費量の目標値を超えてはならない。
【００２０】
制御目標値とは、照明の調光率や照度、色温度、空調の温度や湿度、風量などである。照明の目標値を設定するには、予め光が広がる範囲（面積）をパラメータとして、例えば画面上に円で示されるＧＵＩ（Graphical User Interface）を持つソフトウェアを用いることが考えられる。
【００２１】
図３は、照度分布の一例を示す図である。図３（ａ）および図３（ｂ）は、互いに異なる制御パタンを示す。図３に示される円（楕円）は照度の分布を示し、色（ハッチング）の濃い部分ほど明るいことを示す。円の面積が大きいほど光の広がりが大きくなるので、室内の印象は柔らかく明るいものになる。図３のような図を用いて目標とする照度の分布と、消費電力量を設定することで、制御システムがそれぞれの機器の制御目標値を算出する。
【００２２】
作業エリアだけが明るくならないように、予め設定された範囲と強さで光が広がるように、隣接したタスク照明を点灯させたり、必要に応じてアンビエント照明を調光したりしてもよい。連続して人が並んでいるような状況であれば、隣のタスク照明の点灯を考慮することで、それぞれの照明の明るさを落とすことも可能である。つまり、空間的に広がりを持つ光量の分布を最適化すべく、それぞれのタスク・アンビエント照明の設定値（調光率など）を算出する。
【００２３】
また、センサ３０で取得された室内の光色分布に基づいて、照明の照度だけでなく、色合いを制御するようにしてもよい。ＬＥＤ照明によれば色の調整が可能であるので、外光に応じた色や、作業者の気分に合わせた色で点灯することで、快適性を高め、作業効率を確保することができる。
【００２４】
外光を取り入れることで、室内照明の調光率を落として点灯することが可能となるので、外光の活用は省エネを図る上で必要である。ただし、昼間と夕方では外光の色が異なるので対処を要する。例えば、夕方の赤みがかかった外光が入射した状態で、室内の照明を青白い光で調光すると、違和感が生じて、作業者の作業効率が低下する可能性がある。省エネと快適性とを両立するために、センサで人の分布と光色分布とを取得し、人のいるエリアが快適になるように、照明の設定値（照度、色温度など）を算出する。
【００２５】
図４は、センサ３０により取得される光色分布の一例を示す図である。図４（ａ）のアンビエント照明が並んでいる方向に沿って、図４（ｂ）に示されるように光が縦長に分布する。オンになっているタスク照明を中心にして、例えば橙色の光が円（楕円）状に分布する。また、外光の入射する窓際には、青白い光が窓を中心に分布する。
【００２６】
このように、室内におけるアンビエント照明およびタスク照明と、昼間の外光とでは、光色が異なる。この光色の違いを画像センサにより検出し、計測値が制御システム６０に伝送される。制御システム６０はこの計測値に基づいて制御目標値を算出し、タスク・アンビエント照明を制御する。これによりオフィス室内の印象は快適に保たれる。また、作業者が気分に応じた色でタスク照明を点灯することも可能である。このケースでは隣接照明とのバランスを制御システム６０が判断し、色合いを微調整する。
【００２７】
また、センサ３０により取得された、人物の動き情報を作業効率の向上に役立てることも可能である。動き情報とは、活動量（じっとしている、バタバタしている、走り回っているなど。活動量を示す数値であるＭｅｔｓを利用することも可能）や、行動（ＰＣ作業、読み、書き、電卓など）などであり、いずれもセンサ３０により取得することの可能な情報である。動き情報を活用して、照度と光色との双方をバランスよく制御することで、作業者の体調と作業内容とにマッチした制御を実現し、作業効率の向上を図ることができる。
【００２８】
例えばパソコン作業であれば、ディスプレイからの光があるので照明の照度を下げたほうが快適である。読み書きでは手元を十分に照らす必要があり、タスク照明の照度を上げるなどの制御を行う。また、これらの行動や、活動量をデータ化して累積することで、作業者の疲れ度合い、集中度合いなどを推測することができる。例えば集中度をアップさせたい場合は照明を寒色系の色で点灯し、疲れを取りたい場合は暖色系の色で点灯することで、作業効率を向上させることができる
また、センサ３０により取得された画像データを処理すれば、窓際に設置されるブラインドの開閉状況を知ることができる。この開閉状況を活用し、在エリアの照度と光色分布とが外光に適応するように、タスク・アンビエント照明を制御することができる。例えば、作業者の在席状況に応じて、窓際の席の人が眩しくならないように、或いは、より外光を取り込むようにブラインドを制御する。
【００２９】
このとき、センサ３０で取得した値に基づいてブラインドの制御値を算出し、事前にシミュレーションを行い、その結果をシステム管理者や作業者に通知してもよい。このようにすれば、作業に集中しているときはブラインドの自動制御を行わないという選択を作業者に与えて快適性を確保することができる。あるいは、省エネ行動を活性化させるという効果を見込むことができる。
【００３０】
センサ３０で取得した室内における人の分布、人数、動き情報に加えて、温湿度センサを活用して、タスク・アンビエント空調制御を行うことも可能である。画像センサにより輻射温度や着衣量などを取得すると、温湿度センサにより取得される環境情報と合わせて温熱環境評価指数ＰＭＶ（Predicted Mean Vote，予測温冷感申告）を算出することができる。この値を利用して、各部屋、各エリアの快適性指数と電力消費量とが事前に設定した目標範囲になるように、タスク・アンビエント空調を制御する。
【００３１】
活動量の大きい人（外出先から戻ってきた人や、慌ただしく作業している人）は、タスク空調を強め、活動量が小さくなったらタスク空調を弱めることで、快適性を確保する。その間、アンビエント空調は、全体のバランスを考慮した制御を行い、省エネを図る。なお人の分布や活動量は、空間に対する熱負荷の計算や、室内のＣＯ２濃度の換算に使用することも可能である。
【００３２】
さらに、機器制御システムに複数の制御モードを設けることも可能である。図５に示されるように、例えば、省エネ重視、快適性重視、作業効率重視といった制御モードを設けることができ、また、制御モード毎に制御目標値を設定することができる。図５のテーブルを用いて、制御モード毎の照度分布や光色分布、作業者の作業内容や疲れ、外光をどこまで考慮するかなどの制御量を容易に操作することが可能となる。
【００３３】
機器制御システムに、オフィスのイベントやスケジュール、季節、時間帯に応じて制御モードを切り替える、自動モード選択機能を備えるようにしても良い。快適重視の時間帯と、省エネ重視の時間帯とを、作業者にとり違和感の無い範囲で切替えることで、日単位、あるいは週単位での省エネを図ることができる。また、センサ３０で取得した人物情報を用いて、人数が少ない場合には省エネモード、多い場合には作業効率モードに切り替えるとった方法でもよい。
【００３４】
制御モードは、操作端末（図示せず）などを用いて作業者が手動で切替えることも可能である。この手法によればタスク・アンビエント制御に個人の好みを反映することも可能である。また、手動切り替えの許可または不許可を選択できるようにしても良い。例えば、夏のピーク時など省エネの優先度が高いケースでは手動モードへの切り替えを不可とし、夜中など消費電力に余裕のあるケースでは手動モードへの切り替えが可能、とすることも可能である。さらに、制御モードが手動で変更された場合には、電力消費量や、離席時間に応じて自動モード選択に戻すことにより、省エネを図るのが好ましい。
【００３５】
自動制御モードにおける制御対象がアンビエント機器のみであり、タスク機器の制御は作業者に任されるケースもある。このようなケースでは、センサ３０により取得された画像データを処理してタスク機器の状態を推定する。一方、タスク機器の制御目標値は、センサ３０により取得された人物・環境情報と電力消費量とに基づいて算出されている。そこで、推定されたタスク機器の状態と制御目標値との間に差があるか否かを判定し、その差分が規定値以上であれば、作業者にタスク機器の制御推奨値を通知するようにする。
【００３６】
制御推奨値を通知する方法には、作業者の操作端末や携帯端末へのメール送信、システム管理者に向けて制御システム６０の画面への表示などがある。このように作業者とシステム管理者に制御推奨値を通知することで、省エネ行動を促す効果がある。
【００３７】
以上述べたように実施形態では、タスク・アンビエント機器が設置されたオフィスの天井に、オフィスの人物の状況や明るさなどの環境情報を取得するセンサ３０を設置する。そのセンシング結果と電力消費量とに基づいて、省エネと快適性を両立するための制御目標値を算出し、この制御目標値に基づいてタスク・アンビエント制御を行う。特に、広域を捉えるセンサを用いることにより人や照度、光色を“分布”として把握する。このセンシングデータに基づいて、在エリアのタスク機器だけでなく、周辺のタスク・アンビエント機器も制御の対象とすることで、快適な作業空間を提供する。これらのことから、省エネと快適性との両立を図った機器制御システムおよび機器制御方法を提供することが可能になる。
【００３８】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１０…アンビエント機器、２０…タスク機器、３０…センサ、４０…人物・環境情報、５０…センサゲートウェイ、６０…制御システム、７０…電力消費量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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