(57)【要約】  本発明は、例えば窓又はドア等の被監視物体の状態を特定する装置及び方法に関する。そこでは、複数のセンサからの測定値、特に磁力計及び加速度センサからの測定値が統合されて、共に評価される。その際、予め定められた複数の状態から成るグループから、１つの新たな状態を特定するために、実際に起こり得る状態遷移だけが考慮される。あり得ない状態遷移又は許容されない状態遷移は、考慮されないままにされる。
2016538625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被監視物体（２）の状態を特定する装置（１）であって、
磁場を測定し、測定された磁場に従って第１の測定値を供給するように構成された磁力計（１１）と、
加速度を測定し、測定された加速度に従って第２の測定値を供給するように構成された加速度センサ（１２）と、
前記磁力計（１１）及び／又は前記加速度センサ（１２）から供給された測定値を使用して、予め定められた複数の状態から前記被監視物体の状態を特定するように構成された処理装置（１３）と、
を備えている、
被監視物体（２）の状態を特定する装置（１）。
【請求項２】
記憶装置（１４）を備え、前記記憶装置（１４）は、前記処理装置（１３）により特定された状態と、前記物体の特定された状態に対応する、前記磁力計（１１）及び／又は前記加速度センサ（１２）からの測定値とを、記憶するように構成されている、
請求項１に記載の装置（１）。
【請求項３】
前記処理装置（１３）は、前記記憶装置（１４）に記憶された状態と、対応する前記測定値とを使用して、前記被監視物体（２）の状態を特定する、
請求項２に記載の装置（１）。
【請求項４】
通信インタフェース（１５）を備え、前記通信インタフェース（１５）は、前記処理装置（１３）により特定された状態を伝送するように構成されている、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項５】
前記通信インタフェース（１５）は、前記処理装置（１３）により特定された状態を、ワイヤレスで伝送する、
請求項４に記載の装置（１）。
【請求項６】
前記磁力計（１１）又は前記加速度センサ（１２）は、前記処理装置（１３）により非作動状態にされ得る、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項７】
前記被監視物体（２）は、ドア又は窓である、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置（１）を備えたビル管理システム。
【請求項９】
被監視物体（２）の状態を特定する方法（１００）であって、
磁場を測定し、測定された磁場に対応する第１の測定値を供給するステップ（１１０）と、
前記被監視物体の加速度を測定し、測定された加速度に対応する第２の測定値を供給するステップ（１２０）と、
測定された磁場に対応する前記第１の測定値及び／又は測定された加速度に対応する前記第２の測定値を使用して、予め定められた複数の状態から前記被監視物体（２）の状態を特定するステップ（１３０）と、
を含む、
被監視物体（２）の状態を特定する方法（１００）。
【請求項１０】
状態を特定する前記ステップ（１３０）において、予め定められた各状態ごとに確率を計算し、最大確率を有する状態を特定する、
請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被監視物体の状態を特定する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドア及び窓の状態を監視するためのセンサは公知である。それらのセンサは通常、２つの部分によって構成されている。そこでは、センサの第１部分は、永久磁石により構成されている。センサの第２部分は、磁石センサ、例えばリード接点を備えており、これは、センサ第１部分の永久磁石により開閉可能である。この場合、センサの一方の部分を、監視すべき窓又は監視すべきドアの可動フレームに取り付け、センサの他方の部分を、可動フレーム以外の場所、例えば壁等に固定しなければならない。ドア又は窓が閉鎖されると、永久磁石の磁界によってリード接点が作動される。ドア又は窓が開放されると、リード接点は非作動状態となる。
【０００３】
独国特許出願公開第１０３３５１２６号明細書には、物体の状態監視装置が開示されており、これによれば、リード接点を永久磁石によって作動させることができる。この装置はさらに送信ユニットを備えており、この送信ユニットによって、特定された物体状態又は状態変化を伝達することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０３３５１２６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなことから、物体の状態を監視するための装置を一体型に構成したい、という要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の観点によれば、以下のような被監視物体の状態を特定する装置が提供される。即ち、当該装置は、磁場を測定し、測定された磁場に従って第１の測定値を供給するように構成された磁力計と、加速度を測定し、測定された加速度に従って第２の測定値を供給するように構成された加速度センサと、磁力計及び／又は加速度センサから供給された測定値を使用して、予め定められた複数の状態から被監視物体の状態を特定するように構成された処理装置とを備えている。
【０００７】
さらに、本発明の第２の観点によれば、以下のような被監視物体の状態を特定する方法が提供される。即ち、当該方法は、磁場を測定し、磁場に対応する第１の測定値を供給するステップと、被監視物体の加速度を測定し、測定された加速度に対応する第２の測定値を供給するステップと、測定された磁場に対応する第１の測定値及び／又は測定された加速度に対応する第２の測定値を使用して、予め定められた複数の状態から被監視物体の状態を特定するステップとを含んでいる。
【０００８】
発明の利点
本発明が基礎とする着想は、物体の状態監視装置を一体型に構成する、というものである。この目的で、この種の状態監視に必要とされる総てのコンポーネントが、１つの共通のケーシング内に配置される。この場合、状態監視のために、例えば付加的な永久磁石等といったさらに別の補助手段を用いることなく、運動及び／又は空間内の位置変化を測定可能なセンサからの測定値が使用される。その際、複数のこの種のセンサの測定値が互いに融合される。
【０００９】
さらにこの場合、物体の状態を特定する装置及び方法は、監視する物体が予め定められた複数の状態しか取り得ない、という発想に着目している。このようにすれば、センサから供給された測定値に基づき、それらの予め定められた状態のうちの１つを、物体の新たな状態として選択することが可能となる。新たな状態を特定する際に、現在特定されている物体の状態も新たな状態の特定にその都度関与させるようにすれば、状態特定に対する信頼性をさらに高めることができる。
【００１０】
また、物体の新たな状態を特定するために、現在の状態から新たな状態への状態遷移の可能性も規定しておき、状態遷移の可能性の範囲を狭めることができる。即ち、許容される状態遷移又は許容されない状態遷移を規定することができる。このようにすれば、許容されない状態遷移は事前に排除されることから、状態特定の信頼性を高めることができる。
【００１１】
従って、一体型に構成されたセンサを用いて、物体の状態監視をより効率的かつ極めて確実に行うことができるようになる。
【００１２】
１つの実施形態によれば、本発明に係る装置は、さらに記憶装置を備えており、当該記憶装置は、処理装置により特定された状態と、特定された物体状態に対応する、磁力計及び／又は加速度センサからの測定値とを記憶するように構成されている。このようにして記憶されたデータを、記録の目的で格納しておくだけでなく、特に状態監視の継続的な較正のためのデータとしても用いることができる。記憶されている特定された複数の状態及びそれらに対応する複数の測定値を、例えば予め定められた個数のデータセットに制限することができる。この場合、新たなデータセットが到来したならば、有利には以前に記憶されていた最も古いデータセットを消去することができる。
【００１３】
１つの実施形態によれば処理装置は、記憶装置に記憶された状態と、対応する測定値とを使用して、被監視物体の状態を特定する。記憶装置に記憶されているデータを使用することにより、被監視物体の状態の特定を継続的に向上させることができる。特にこのことによって、変動する外部の影響に合わせて状態監視を持続的に整合させ、新たに較正しなおすこともできる。従って、装置を被監視物体のところに設置しなおしたときに、又は、装置を別の被監視物体のところに配置したときに、状態監視を自律的に適正に動作させることができるようになる。
【００１４】
１つの実施形態によれば、本発明に係る装置は、通信インタフェースを備えており、当該通信インタフェースは、処理装置により特定された状態を伝送するように構成されている。この通信インタフェースを介して、特定された状態及び状態変化を転送することができる。例えば、特定された状態のデータを集中型のビル監視センタに伝送することができる。
【００１５】
１つの実施形態によれば通信インタフェースは、処理装置により特定された状態をワイヤレスで伝送する。このようなワイヤレスのデータ伝送によって、特に可動の物体の場合に、特定された状態データの極めて快適な転送を実現することができる。
【００１６】
１つの実施形態によれば、磁力計及び／又は加速度センサは、処理装置により非作動状態にされ得る。このようにすることによって、物体の状態変化を、最初はただ１つのセンサだけによって監視することができる。この１つのセンサが状態変化の可能性を検出すると、それに応じて直ちに処理装置は、さらに別のセンサも作動させることができる。このようにすれば、著しくエネルギーの節約された物体監視を実現できるとともに、同時に別のセンサを必要に応じて作動させることから、信頼性の高い状態変化の特定を実施することができる。
【００１７】
１つの実施形態によれば、監視する物体はドア又は窓である。その際に有利であるのは、予め定められた状態が開放された状態、閉鎖された状態及び傾斜された状態を含むことである。ドア及び窓は、それらが取り得る状態の個数が極めて明確に規定されることから、本発明による状態監視に格別良好に適している。
【００１８】
物体の状態を特定する本発明に係る方法の１つの実施形態によれば、状態を特定するステップにおいて、予め定められた各状態ごとに確率を計算し、それに応じて最大確率を有する状態を特定する。このようにすれば、状態及び状態変化の特定を効率的かつ高い信頼性を伴って実施することが可能となる。
【００１９】
さらに本発明には、被監視物体の状態を特定する本発明に係る装置を備えたビル管理システムも含まれる。
【００２０】
本発明のその他の実施形態及び利点については、添付の図面を参照しながら以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】１つの実施形態による被監視物体の状態特定装置を略示したブロック図。
【図２】別の実施形態に従って、開放された窓に設けられた状態特定装置を略示した図。
【図３】さらに別の実施形態に従って、傾けられた窓に設けられた状態特定装置を略示した図。
【図４】本発明の別の実施形態に基づく状態特定方法を略示した図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１には、１つの実施形態による被監視物体の状態特定装置１のブロック図が略示されている。この場合、装置１は、磁力計１１と加速度センサ１２とを含み、これらは処理装置１３と接続されている。この処理装置１３はさらに、記憶装置１４及び通信インタフェースと接続されている。
【００２３】
磁力計１１は、有利には３軸磁力計である。この種の磁力計は、３つの空間方向総てにおいて磁場を捕捉する。特にこの種の磁力計は、１つ又は複数の空間方向における磁場の変化を別々に検出することもできる。この場合、磁力計１１はその測定結果を、測定信号として処理装置１３へ転送する。従って、磁力計１１は、静的な磁場、例えば地球磁場等を連続的に監視することによって、この磁場内にある磁力計１１の運動を検出することができる。
【００２４】
加速度センサ１２も、同様に３軸加速度センサであると有利であり、これは３つの空間方向総てにおいて、正の加速も負の加速も測定することができる。この場合、加速度センサ１２はその測定結果を、やはり測定信号として処理装置１３へ転送する。
【００２５】
その際、状態特定装置１のエネルギー消費を削減する目的で、処理装置１３はスタンバイ状態において、両方のセンサ１１又は１２のうち、さしあたり一方を非作動状態にすることができる。例えば磁力計１１を最初は非作動状態にすることができ、被監視物体は専ら加速度センサ１２だけによって監視される。加速度センサ１２が運動を検出し、その運動に基づいて相応の信号が処理装置１３へ転送されると、次いで磁力計１１が作動状態にされ、同様に測定値を処理装置１３へ供給する。
【００２６】
別の選択肢として、最初は加速度センサ１２を非作動状態にしておき、磁力計１１からの測定信号だけを評価するようにしてもよい。このケースでは、磁力計１１によって被監視物体の運動が検出された後、加速度センサ１２の測定信号も磁力計１１の測定信号と併せて評価するために、加速度センサ１２を作動させることができる。
【００２７】
処理装置１３が磁力計１１及び／又は加速度センサ１２から、被監視物体の運動を表す測定信号を受信すると、それらの信号が処理装置１３によって評価され、それに基づいて、被監視物体が取り得る新たな状態が特定される。この場合、磁力計１１及び加速度センサ１２の測定信号が併せて評価される。
【００２８】
この場合、処理装置１３は、磁力計１１と加速度センサ１２とから供給された測定信号を分析し、その後、被監視物体が取る可能性のある複数の状態の中から、供給された測定信号を使用して、被監視物体が取り得る１つの新たな状態を特定する。
【００２９】
例えば被監視物体が窓であれば、この物体は通常、閉鎖された状態、開放された状態又は傾斜された状態という３つの状態を取り得る。
【００３０】
図２には、開放状態にある窓２が示されている。その際、窓２には、物体特定装置１が取り付けられている。この場合、窓２を開けるために、窓は（図示されてない）ヒンジの部位でＺ軸を中心に旋回させられる。
【００３１】
図３には、傾斜状態にある窓２が示されている。この場合、窓２は（同様に図示されていない）ヒンジの部位で、Ｘ軸を中心に傾けられる。
【００３２】
即ち、図２及び図３に示した窓は、３つの状態、即ち、開放された状態、閉鎖された状態又は傾斜された状態を取り得るが、その際、いずれの状態であってもそこから直ちに他のいずれかの状態に遷移できるわけではない。例えば窓２が開放状態にあるならば、直ちに傾斜状態には遷移できない。そうではなく、その前に窓２を閉鎖せざるを得ない。同様にこれとは逆に、傾斜された窓からは閉鎖状態に遷移させることしかできない。その後に初めて、窓２を開放することができる。
【００３３】
処理装置１３は、許容されている又は許容されていない状態遷移を規定したこれらの別の必須条件を考慮する。従って、処理装置１３は、被監視物体２の現在の状態が既知であれば、供給された測定信号を使用して、新たな、しかも予め定められた必須条件によって許容された状態だけを特定する。この場合、現在特定されている状態を前提に、予め定められた状態のうち１つ又は複数の状態が、許容されない状態遷移として除外され、その結果、これに応じて排除される予め定められた状態は、新たな状態としては特定できないようになる。
【００３４】
その際、処理装置１３は、被監視物体２の新たな状態を特定するために、予め定められた総ての状態について、有利には少なくとも許容された総ての予め定められた新たな状態について、供給された測定信号に基づき、それぞれ確率を計算することができる。この場合、予め定められた状態について確率を計算するために、例えば磁力計１１及び／又は加速度センサ１２の信号経過を所定の期間中、分析することができる。その場合、信号経過を、総ての空間方向について別個に分析してもよいし、又は、総ての空間方向について共通に分析してもよい。また、信号経過における各値の評価も、総ての空間方向について共通に又は別個に行うことができる。さらに処理装置１３は、磁力計１１及び／又は加速度センサ１２の測定値における変化だけを評価してもよい。この場合も測定値の評価を、総ての空間方向について共通に又は別個に行うことができる。同様に、測定値の値だけを評価してもよい。
【００３５】
例えば、閉鎖された窓２から開放された窓２へ状態が変化したとすれば、加速度がＹ方向とＸ方向で検出される一方、Ｚ方向では加速度は（ほとんど）ゼロである。その際に、装置１の位置が変化したことにより、磁力計１１によって、監視されている地球磁場の相応の変化も検出することができる。
【００３６】
処理装置１３は、磁力計１１及び加速度センサ１２の測定信号を直ちに評価し、次いで予め定められたルールに基づき、被監視物体２の予め定められた状態のうち、１つの状態を特定することができる。
【００３７】
さらに、被監視物体２の状態を特定するために、磁力計１１と加速度センサ１２とによって既に先行して求められた測定値を使用することもできる。この目的で、磁力計１１及び加速度センサ１２の測定値を、記憶装置１４に記憶させることができる。処理装置１３は、記憶されたそれらの測定値と物体の対応する状態とを記憶装置１４から読み出して、物体の新たな状態の特定に使用することができる。
【００３８】
例えば、磁力計１１と加速度センサ１２とから供給された測定値又は信号経過を、事前に記憶されていた参照値と比較することができる。例えば、現在の測定値と参照値との比較にあたり、相関関数又は他の分析を計算することができる。この目的で、複数の参照値の平均値を現在の測定値と比較することができる。
【００３９】
例えば、被監視物体２が取り得る予め定められた状態の各々ごとに、複数の測定値を含む行列Ｘを記憶することができ、これは次式の通りに表すことができる。
【数１】
2016538625.tif 000003
【００４０】
但し、Ａxi，Ａyi，Ａziはそれぞれ、個々の空間方向ｘ，ｙ，ｚでの加速度センサ１２の測定値であり、Ｍxi，Ｍyi，Ｍziはそれぞれ、個々の空間方向ｘ，ｙ，ｚでの磁力計１１の測定値である。計数値ｉは、個々の測定を表す。さらに、ここで「状態」という表現は、被監視物体が取り得る予め定められた個々の状態のことを表している。記憶装置１４の最大記憶能力に到達し、さらに測定又は状態特定が行われたならば、最新の測定を１行目に挿入することができるように、最も古い測定を含む行を削除して、それ以降の行をそれぞれ１行ずつ下方にシフトさせるのが有利である。
【００４１】
有利であるのは、被監視物体２の予め定められた状態ごとに、別個の行列Ｘ（状態）を作成することである。
【００４２】
このようにすれば、物体状態特定装置１は動作中、自分自身で較正を行うことができる。従って、この装置１を個々の投入場所に合わせて固有に整合させる必要がない。動作中に背景条件が次第に変化したならば、装置１は自分自身で、変化した背景条件に合わせて自動的に整合を行うことができる。即ち、例えば、近くに金属製の物体、例えばキャビネットが設置されたとすると、磁力計１１により検出される地球磁場に変化がもたらされることになる。しかしながら、継続的に自動較正が行われていることから、このような妨害を著しく迅速に補償することができる。監視すべき窓２が蝶番に沿って動かされる場合、蝶番に摩耗現象が発生する可能性もあり、そのような摩耗現象によって、窓２の開放、閉鎖及び傾斜に際して加速度に変動が引き起こされる可能性があり、従って、この現象が補償される。
【００４３】
処理装置１３によって特定された被監視物体２の状態を、通信インタフェース１５に転送することができる。次いで、通信インタフェース１５は、特定された状態又は特定された状態変化を、適切な受信装置へ伝送する。この場合、基本的には、ケーブル接続されたデータ伝送を行うことができる。このケースでは、ケーブル接続されたデータ伝送を介して、装置１のエネルギー供給も同時に行うことができる。
【００４４】
但し、通信インタフェース１５から通信相手先へのデータ伝送を、ワイヤレス無線コネクションを介して行うのが有利である。例えばＤＥＣＴ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷＬＡＮといった公知のプロトコルを使用して、データ伝送を行うことができる。このケースにおいて好ましいのは、装置１をバッテリによって給電することである。
【００４５】
通信相手先を例えば、ローカルの無線受信装置としてもよいし、有利にはビル集中管理センタの受信装置としてもよい。さらに有利であるのは、それ相応の受信装置によって、複数の被監視物体の状態を特定する複数の装置１の無線信号を受信して評価することである。この場合、特にワイヤレス伝送であれば、個々の装置１の相互間及び集中型受信センタとの自動的なネットワーク化も可能である。
【００４６】
図４には、被監視物体の状態特定方法１００の経過が概略的に示されている。ステップ１１０において、磁場、有利には地球磁場が測定され、測定された磁場に対応する測定値が供給される。ステップ１２０において、被監視物体の加速度が測定され、測定された加速度に対応する第２の測定値が供給される。次いで、ステップ１３０において、予め定められた複数の状態から、測定された磁場に対応する第１の測定値及び／又は測定された加速度に対応する第２の測定値を使用して、被監視物体の状態が特定される。
【００４７】
この場合、ステップ１３０において、有利には予め定められた状態の各々について確率を計算することができる。その際に有利であるのは、事前に特定されていた現在の物体状態を前提として起こり得る想定可能な状態に対する確率だけを計算することである。このケースではその後、最大の確率を有する状態が、被監視物体の新たな状態として特定される。
【００４８】
以上を要約すると、本発明は、例えば窓又はドア等の被監視物体の状態を特定する装置及び方法に関する。そこでは、複数のセンサからの測定値、特に磁力計及び加速度センサからの測定値が統合されて、共に評価される。その際、予め定められた複数の状態から成るグループから、１つの新たな状態を特定するために、実際に起こり得る状態遷移だけが考慮される。あり得ない状態遷移又は許容されない状態遷移は、考慮されないままにされる。
【図１】
2016538625.tif 000004
【図２】
2016538625.tif 000005
【図３】
2016538625.tif 000006
【図４】
2016538625.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月16日(2016.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被監視物体（２）の状態を特定する装置（１）であって、
前記被監視物体（２）の周囲の磁場を測定し、測定された磁場に従って第１の測定値を供給するように構成された磁力計（１１）と、
前記被監視物体（２）の加速度を測定し、測定された加速度に従って第２の測定値を供給するように構成された加速度センサ（１２）と、
前記磁力計（１１）及び／又は前記加速度センサ（１２）から供給された測定値を使用して、予め定められた複数の状態から前記被監視物体（２）の状態を特定するように構成された処理装置（１３）と、
を備えている、
被監視物体（２）の状態を特定する装置（１）。
【請求項２】
記憶装置（１４）を備え、前記記憶装置（１４）は、前記処理装置（１３）により特定された状態と、前記被監視物体（２）の特定された状態に対応する、前記磁力計（１１）及び／又は前記加速度センサ（１２）からの測定値とを、記憶するように構成されている、
請求項１に記載の装置（１）。
【請求項３】
前記処理装置（１３）は、前記記憶装置（１４）に記憶された状態と、対応する前記測定値とを使用して、前記被監視物体（２）の状態を特定する、
請求項２に記載の装置（１）。
【請求項４】
通信インタフェース（１５）を備え、前記通信インタフェース（１５）は、前記処理装置（１３）により特定された状態を伝送するように構成されている、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項５】
前記通信インタフェース（１５）は、前記処理装置（１３）により特定された状態を、ワイヤレスで伝送する、
請求項４に記載の装置（１）。
【請求項６】
前記磁力計（１１）又は前記加速度センサ（１２）は、前記処理装置（１３）により非作動状態にされ得る、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項７】
前記被監視物体（２）は、ドア又は窓である、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置（１）を備えたビル管理システム。
【請求項９】
被監視物体（２）の状態を特定する方法（１００）であって、
前記被監視物体（２）の周囲の磁場を測定し、測定された磁場に対応する第１の測定値を供給するステップ（１１０）と、
前記被監視物体（２）の加速度を測定し、測定された加速度に対応する第２の測定値を供給するステップ（１２０）と、
測定された磁場に対応する前記第１の測定値及び／又は測定された加速度に対応する前記第２の測定値を使用して、予め定められた複数の状態から前記被監視物体（２）の状態を特定するステップ（１３０）と、
を含む、
被監視物体（２）の状態を特定する方法（１００）。
【請求項１０】
状態を特定する前記ステップ（１３０）において、予め定められた各状態ごとに確率を計算し、最大確率を有する状態を特定する、
請求項９に記載の方法。
【国際調査報告】
2016538625.tif 000008
2016538625.tif 000009
2016538625.tif 000010
2016538625.tif 000011
2016538625.tif 000012
2016538625.tif 000013