機器制御装置および方法
【課題】対象領域全体に配置された複数の制御機器を制御する場合でも、十分な制御精度と応答性を得る。
【解決手段】機器制御値検索部１４Ｄにより、センサ結果収集部１４Ａで収集した新たなセンサ結果からノード判定部１４Ｃで得られた、新たなノード判定結果に基づいて、制御値ＤＢ１３を検索することにより、新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得し、新たなノード判定結果と対応する機器制御値が未登録の場合には新たなノード判定結果と類似する類似ノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得し、機器制御部１４Ｅで、この新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して各制御機器２２へ送信する。
【解決手段】機器制御値検索部１４Ｄにより、センサ結果収集部１４Ａで収集した新たなセンサ結果からノード判定部１４Ｃで得られた、新たなノード判定結果に基づいて、制御値ＤＢ１３を検索することにより、新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得し、新たなノード判定結果と対応する機器制御値が未登録の場合には新たなノード判定結果と類似する類似ノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得し、機器制御部１４Ｅで、この新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して各制御機器２２へ送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサネットワークにより取得したセンサ結果に基づいて、各制御機器を制御する機器制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、センサネットワークにより環境情報を取得し対象の状態を精度良く推定したり、さらにその情報に基づいて照明や空調などの環境制御機器を制御したりするシステムが開発されている。例えば、照明に人感センサを接続し、人の在不在に応じて照明を点灯したり消灯したりするものがある。
【０００３】
このような、機器制御技術として、各センサノードから得られたセンサ結果と、各センサノードと対応する各制御機器を制御する際の諸条件下とについて、最適化問題算出処理を実行することにより、当該センサ結果に対応する機器制御値を高精度に算出する技術がある（例えば、特許文献１など参照）。これによれば、照明と人感センサが１対１に対応して、人感センサがＯＮなら照明をＯＮ、人感センサがＯＦＦなら照明をＯＦＦというような制御を行うようなケースであっても、利用者の快適性を考慮し、対象領域全体で最適となる制御が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４９６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来技術では、対象領域全体に配置された複数の制御機器を制御する場合には、十分な制御精度と応答性を得ることが難しいという問題点があった。
すなわち、従来技術によれば、各センサノードから収集したセンサ結果と、各センサノードと対応する各制御機器を制御する際の諸条件下とについて、最適化問題算出処理を実行する必要がある。このため、対象領域全体に配置されたすべての制御機器について、機器制御値を算出する必要があるため、その算出に時間がかかり、十分な応答性が得られない。また、最適化問題算出処理を簡素化すれば機器制御値の算出時間を短縮できるものの、十分な制御精度を得ることができない。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、対象領域全体に配置された複数の制御機器を制御する場合でも、十分な制御精度と応答性を得ることができる機器制御技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために、本発明にかかる機器制御装置は、複数のセンサノードとデータ通信を行うことにより、これらセンサノードで検出された任意の事象の発生有無を示すセンサ結果を収集するセンサ結果収集部と、センサ結果に基づいて、各センサノードに対応付けられている制御機器を制御するための機器制御値を、センサノードごとに算出する機器制御値算出部と、センサ結果に基づいて、センサノードのうち、事象発生を検出したセンサノードを反応ノードと判定し、事象発生を検出しなかったセンサノードを非反応ノードと判定し、非反応ノードのうち反応ノードの近傍に位置するセンサノードを近傍ノードと判定するノード判定部と、任意のセンサ結果から機器制御値算出部で算出された各制御機器の機器制御値と、当該センサ結果からノード判定部で得られた各センサノードに関するノード判定結果とを対応付けて記憶する制御値データベースと、センサ結果収集部で収集された新たなセンサ結果からノード判定部で得られた新たなノード判定結果に基づいて、制御値データベースを検索することにより、新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得し、新たな機器制御値が未登録の場合には、新たなノード判定結果と類似する新たな類似ノード判定結果と対応する類似機器制御値を新たな機器制御値として取得する機器制御値検索部と、新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して各制御機器へ送信する機器制御部とを備えている。
【０００８】
この際、機器制御値算出部で、新たな機器制御値が未登録の場合、新たなセンサ結果から新たな機器制御値を算出し、新たなノード判定結果と対応付けて制御値データベースへ追加登録するようにしてもよい。
【０００９】
また、機器制御値検索部で、新たな機器制御値が未登録の場合、類似ノード判定結果と対応する機器制御値のうち、反応ノードに関する機器制御値を、事象発生を検出したセンサノードと対応する制御機器に対して送信すべき正規の機器制御値に置換し、機器制御部で、置換後の機器制御値に応じた機器制御信号を生成して各制御機器へ送信するようにしてもよい。
【００１０】
また、本発明にかかる機器制御方法は、センサ結果収集部が、複数のセンサノードとデータ通信を行うことにより、これらセンサノードで検出された任意の事象の発生有無を示すセンサ結果を収集するセンサ結果収集ステップと、機器制御値算出部が、センサ結果に基づいて、各センサノードに対応付けられている制御機器を制御するための機器制御値を、センサノードごとに算出する機器制御値算出ステップと、ノード判定部が、センサ結果に基づいて、センサノードのうち、事象発生を検出したセンサノードを反応ノードと判定し、事象発生を検出しなかったセンサノードを非反応ノードと判定し、非反応ノードのうち反応ノードの近傍に位置するセンサノードを近傍ノードと判定するノード判定ステップと、制御値データベースが、任意のセンサ結果から機器制御値算出ステップで算出された各制御機器の機器制御値と、当該センサ結果からノード判定ステップで得られた各センサノードに関するノード判定結果とを対応付けて記憶するステップと、機器制御値検索部が、センサデータ収集ステップで収集された新たなセンサ結果からノード判定ステップで得られた新たなノード判定結果に基づいて、制御値データベースを検索することにより、新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得し、新たな機器制御値が未登録の場合には、新たなノード判定結果と類似する新たな類似ノード判定結果と対応する類似機器制御値を新たな機器制御値として取得する機器制御値検索ステップと、機器制御部が、新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して各制御機器へ送信する機器制御ステップとを備えている。
【００１１】
この際、機器制御値算出ステップに、新たな機器制御値が未登録の場合、新たなセンサ結果から新たな機器制御値を算出し、新たなノード判定結果と対応付けて制御値データベースへ追加登録するステップを含むようにしてもよい。
【００１２】
また、機器制御値検索ステップに、新たな機器制御値が未登録の場合、類似ノード判定結果と対応する機器制御値のうち、反応ノードに関する機器制御値を、事象発生を検出したセンサノードと対応する制御機器に対して送信すべき正規の機器制御値に置換するステップを含み、機器制御ステップに、置換後の機器制御値に応じた機器制御信号を生成して各制御機器へ送信するステップを含むようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、各センサノードから収集した新たなセンサ結果に応じた、各制御機器を制御するための新たな機器制御値が、制御値データベースの検索処理で得られることになる。このため、新たなセンサ結果が得られるごとに、最適化問題算出処理を実行する場合と比較して、近傍の制御機器間における出力を滑らかに変化させるための新たな機器制御値を極めて短時間で得ることができる。したがって、対象領域全体に配置された複数の制御機器を制御する場合でも、高い応答性を得ることが可能となる。
【００１４】
また、機器制御値を検索する際、事象発生が検出された反応ノードの近傍に位置する近傍ノードを特定したノード判定結果を用いるようにしたので、収集したセンサ結果そのもので機器制御値を検索する場合と比較して、極めて少ない誤差で類似機器制御値を検索することができる。したがって、対象領域全体に配置された複数の制御機器を制御する場合でも、高い制御精度を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態にかかる機器制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】制御値データベースの構成例である。
【図３】ノード判定例を示す説明図である。
【図４】機器制御値算出処理を示すフローチャートである。
【図５】機器制御処理を示すフローチャートである。
【図６】機器制御値（登録あり）の算出例である。
【図７】機器制御値（登録なし）の算出例である。
【図８】第２の実施の形態にかかる機器制御処理を示すフローチャートである。
【図９】第３の実施の形態にかかる機器制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】機器制御値（置換後）の算出例である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる機器制御装置１０について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる機器制御装置の構成を示すブロック図である。
この機器制御装置１０は、全体としてサーバ装置やＰＣなどの情報処理装置からなり、センサネットワーク２０を構成する各センサノード２１から収集したセンサ結果に基づいて、これらセンサノード２１に対応する制御機器２２を制御するための機器制御信号を生成し、各センサノード２１へ送信する機能を有している。
【００１７】
本実施の形態は、機器制御装置１０に、センサ結果に基づいて、各センサノードに対応付けられている制御機器を制御するための機器制御値を、センサノードごとに算出する機器制御値算出部と、センサ結果に基づいて、センサノードのうち、事象発生を検出したセンサノードを反応ノードと判定し、事象発生を検出しなかったセンサノードを非反応ノードと判定し、非反応ノードのうち反応ノードの近傍に位置するセンサノードを近傍ノードと判定するノード判定部と、任意のセンサ結果から機器制御値算出部で算出された各制御機器の機器制御値と、当該センサ結果からノード判定部で得られた各センサノードに関するノード判定結果とを対応付けて記憶する制御値データベースとを設けたものである。
【００１８】
そして、センサ結果収集部で収集された新たなセンサ結果からノード判定部で得られた新たなノード判定結果に基づいて、制御値データベースを検索することにより、新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得し、新たな機器制御値が未登録の場合には、新たなノード判定結果と類似する新たな類似ノード判定結果と対応する類似機器制御値を新たな機器制御値として取得し、この新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して各制御機器へ送信するようにしたものである。
【００１９】
［機器制御装置］
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかる機器制御装置１０の構成について詳細に説明する。
機器制御装置１０には、主な機能部として、通信インターフェース部（以下、通信Ｉ／Ｆ部という）１１、記憶部１２、制御値データベース（以下、制御値ＤＢという）１３、および演算処理部１４が設けられている。
【００２０】
通信Ｉ／Ｆ部１１は、専用の無線通信回路からなり、センサノード２１との間で、無線ＬＡＮ、特定小電力無線、微弱無線、ＺＩＧＢＥＥ（登録商標）、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）などのプロトコルを用いて無線データ通信を行うことにより、各センサノード２１を識別するためのノードＩＤ、各センサノード２１で検出されたセンサ結果、あるいは各センサノード２１の近傍に位置する他のセンサノード２１のノードＩＤなどの各種データを各センサノード２１から受信する機能と、演算処理部１４で生成した機器制御信号を各センサノード２１へ送信する機能とを有している。なお、通信Ｉ／Ｆ部１１に代えて機器制御装置１０の外部に無線アクセスポイントを設けてもよい。これらの無線を利用した場合、無線通信距離は数ｍから数十ｍである。
【００２１】
記憶部１２は、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶装置からなり、演算処理部１４で実行する処理に用いる各処理情報やプログラムを記憶する機能を有している。記憶部１２で記憶される主な処理情報としては、各センサノード２１から収集したノードＩＤやセンサ結果、機器制御値、ノード判定結果、機器制御信号などがある。
【００２２】
制御値ＤＢ１３は、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶装置からなり、演算処理部１４で実行する処理に用いる、機器制御値とノード判定結果との組をそれぞれ記憶する機能を有している。この制御値ＤＢ１３は、記憶部１２の一部として構成してもよい。
【００２３】
図２は、制御値データベースの構成例である。ここでは、各センサノード２１から収集したセンサ結果ごとに、当該センサ結果が得られた際に各制御機器２２へ送信すべき機器制御値と、当該センサ結果が得られた際に各センサノードの動作種別を判定して得られたノード判定結果とが、組として対応付けて登録されている。機器制御値およびノード判定結果は、演算処理部１４で算出され、制御値ＤＢ１３へ登録されるものであり、これら機器制御値およびノード判定結果の詳細については、演算処理部１４の説明時に合わせて説明する。
【００２４】
演算処理部１４は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部１２からプログラムを読み込んで実行することにより、各種の処理部を実現する機能を有している。
演算処理部１４で実現される主な処理部として、センサ結果収集部１４Ａ、機器制御値算出部１４Ｂ、ノード判定部１４Ｃ、機器制御値検索部１４Ｄ、および機器制御部１４Ｅがある。
【００２５】
センサ結果収集部１４Ａは、通信Ｉ／Ｆ部１１を介してセンサノード２１とデータ通信を行うことにより、これらセンサノード２１で検出された任意の事象の発生有無を示すセンサ結果、各センサノード２１を識別するためのノードＩＤ、さらには各センサノード２１の近傍に位置する他のセンサノード２１のノードＩＤなどの各種データを各センサノード２１から収集して記憶部１２へ保存する機能を有している。
【００２６】
例えば、機器制御装置１０が照明制御システムとして用いられるケースでは、各センサノード２１が各区画に設けられた人感センサからなり、各センサノード２１に対応する制御機器２２が、各区画の照明を制御する照明制御機器からなる場合、センサ結果としてそれぞれの区画に人が存在しているか否か、事象の発生有無として通知される。
【００２７】
機器制御値算出部１４Ｂは、センサ結果収集部１４Ａで得られたセンサ結果を記憶部１２から取得し、このセンサ結果に基づいて、各センサノード２１に対応付けられている制御機器２２を制御するための機器制御値を、センサノード２１ごとに算出する機能を有している。
上記照明制御システムのケースでは、各区画における人の有無を示すセンサ結果に応じて、各区画の照明機器に求められる明るさを示す機器制御値が算出される。
【００２８】
このように、機器制御値は、制御機器２２を制御するためのデータであるが、実際には制御機器２２が制御対象とする機器に対して送信する量、例えば、照明であれば明るさ、空調であれば温度のような量であってもよく、あるいは制御機器２２が実際に制御する電力であってもよい。前述した図２の例においては、機器制御値が０〜１の範囲に正規化されていることになる。
【００２９】
ノード判定部１４Ｃは、センサ結果収集部１４Ａで得られたセンサ結果を記憶部１２から取得し、このセンサ結果に基づいて、各センサノード２１の動作種別を判定する機能を有している。具体的には、センサノード２１のうち、事象発生を検出したセンサノードを反応ノードと判定する機能と、事象発生を検出しなかったセンサノードを非反応ノードと判定する機能と、非反応ノードのうち反応ノードの近傍に位置するセンサノードを近傍ノードと判定する機能とを有している。
【００３０】
図３は、ノード判定例を示す説明図である。ここでは、Ｎ１〜Ｎ１０の１０個のセンサノード２１が等間隔で一列に並んでおり、互いに隣接するセンサノード２１がそれぞれの近傍に位置することを示しているものとし、これらセンサノード２１のうちセンサノードＮ１，Ｎ５，Ｎ１０でのみ事象発生が検出されたものとする。
この場合、事象発生の検出ありを「１」とし、事象発生の検出なしを「０」とした場合、センサ結果収集部１４Ａで得られるセンサ結果は、Ｎ１〜Ｎ１０の順に、「１，０，０，０，１，０，０，０，０，１」と表現される。
【００３１】
したがって、ノード判定部１４Ｃは、これらセンサノード２１のうち、Ｎ１，Ｎ５，Ｎ１０を反応ノード判定し、その他のＮ２〜Ｎ４，Ｎ６〜Ｎ９を非反応ノードと判定する。さらに、ノード判定部１４Ｃは、これら非反応ノードのうち、反応ノード１，Ｎ５，Ｎ１０の近傍に位置するＮ２，Ｎ４，Ｎ６，Ｎ９を近傍ノードと判定する。
【００３２】
これにより、各センサノード２１のノード判定結果を示す値として、反応ノードを「１」とし、非反応ノードを「０」とし、近傍ノードを「０．５」とした場合、Ｎ１〜Ｎ１０に関するノード判定結果は、「１，０．５，０，０．５，１，０．５，０，０，０．５，１」と表現される。なお、Ｎ１〜Ｎ１０のうち、任意のセンサノードＮが非反応ノードであり、この両側が反応ノードである場合、当該センサノードＮは、両側の反応ノードから近傍ノードと判定されるが、これらノード判定結果の値自体は加算されるものではなく、当該センサノードＮに対する最終的な判定に対して「０．５」という値が割り当てられる。
【００３３】
近傍ノードの値は、制御値ＤＢ１３の検索時に、どの程度、近傍ノードを考慮するかという重みに相当すると考えられる。例えば、近傍ノードの値を小さい値にすると、非反応ノードの値に近づくため、検索時における近傍ノードの考慮度合いは小さくなる。一方、近傍ノードの値を大きい値にすると、反応ノードの値に近づくため、検索時における近傍ノードの考慮度合いは大きくなる。このため、近傍ノードの値については、適用する制御対象の特徴や得られる精度に応じて、予め決定すればよい。
【００３４】
機器制御値検索部１４Ｄは、センサ結果収集部１４Ａで収集した新たなセンサ結果から得られた新たなノード判定結果を、ノード判定部１４Ｃから取得する機能と、この新たなノード判定結果に基づいて制御値ＤＢ１３を検索することにより、新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得する機能と、新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値が未登録の場合には、新たなノード判定結果と類似する類似ノード判定結果と対応する類似機器制御値を新たな機器制御値として制御値ＤＢ１３から検索して取得する機能とを有している。
【００３５】
機器制御部１４Ｅは、機器制御値検索部１４Ｄで得られた新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成する機能と、これら機器制御信号を通信Ｉ／Ｆ部１１から各センサノード２１経由で各制御機器２２へ送信する機能とを有している。機器制御信号は、センサノードや制御機器で扱いやすくするため、あるいは通信プロトコルに応じて、機器制御値を所定の式や形式に基づき変換したものである。
【００３６】
［センサノード］
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかるセンサノード２１の構成について詳細に説明する。
センサノード２１は、全体としてＲＦＩＤなどの小型無線装置からなり、主な機能部として、通信インターフェース部（以下、通信Ｉ／Ｆ部という）２１Ａ、センサ部２１Ｂ、および機器インターフェース部（以下、機器Ｉ／Ｆ部という）２１Ｃが設けられている。
【００３７】
通信Ｉ／Ｆ部２１Ａは、専用の無線通信回路からなり、他のセンサノード２１あるいは機器制御装置１０との間で、無線ＬＡＮ、特定小電力無線、微弱無線、ＺＩＧＢＥＥ（登録商標）、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）などの近距離無線プロトコルを用いて、他のセンサノード２１と無線データ通信および無線データ転送を行うことによりセンサネットワーク２０を構築する機能と、自ノード２１のノードＩＤ、自ノード２１のセンサ部２１Ｂで検出されたセンサ結果、あるいは自ノード２１の近傍位置の他のセンサノード２１のノードＩＤなどの各種データを、センサネットワーク２０を介して機器制御装置１０へ送信する機能と、センサネットワーク２０を介して機器制御装置１０から自ノード２１の制御機器２２に対する機器制御信号を受信する機能とを有している。
【００３８】
センサ部２１Ｂは、温度センサ、湿度センサ、衝撃を検出する振動センサなどの状態測定用センサに加え、自ノード２１の近傍位置にある他センサノード２１との間でノードＩＤを送受信することにより、他のセンサノードを検出する赤外線センサや電磁界センサなどのノード検出用センサを備えている。このノード検出用センサの感度に応じて、自ノード２１の近傍位置範囲が決定される。
【００３９】
すなわち、各センサノード２１は、他のセンサノード２１に対して自ノードＩＤを送信し、他センサノード２１から他ノードＩＤを受信する。このプロセスはセンサノード２１をある環境に配置した時に１度行うものでよいが、定期的にこのようなステップを行い、近傍のセンサノードを認識してもよい。そして、センサノード２１は、自ノードＩＤとセンサ結果および受信した他センサノードのＩＤを機器制御装置１０へ送信する。
【００４０】
この際、センサ部２１Ｂでのセンシングは定期的に行い、そのたびに機器制御装置１０と通信してもよい。あるいは、任意のセンサノード２１のセンサ部２１Ｂが環境の変化を検出した時点で、センサ結果を機器制御装置１０に送信し、これに応じて機器制御装置１０が残りのセンサノード２１へセンシングを要求し、各センサノード２１からセンサ結果を収集するようにしてもよい。
【００４１】
このようにして、機器制御装置１０では、各センサノード２１から通知された他ノードＩＤに基づき、当該センサノード２１の近傍に位置する他センサノード２１を確認することができる。これにより、センサノード２１の位置が動的に変化する場合でも、各センサノード２１間の最新の近傍位置関係を把握できる。なお、センサノード２１の位置がある程度固定的であれば、どのセンサノード２１が近傍位置関係にあるかを予め記憶部１３に設定しておけばよく、この場合にはセンサノード２１で他ノードＩＤを検出する必要もなく、これを機器制御装置１０へ通知する必要もない。
【００４２】
機器Ｉ／Ｆ部２１Ｃは、専用のインターフェース回路からなり、通信Ｉ／Ｆ部２１Ａで受信した機器制御装置１０からの機器制御信号に基づいて、自ノード２１と接続されている制御機器２２の動作を制御する機能を有している。
【００４３】
［第１の実施の形態の動作］
次に、本実施の形態にかかる機器制御装置１０の動作について説明する。
エアコンや照明などの環境制御機器の制御においては、省エネの観点からセンサによって環境を監視し、環境制御機器を制御することが望まれる。しかし、そのような省エネだけの観点から環境制御機器を制御すると必ずしも人の感性や快適性に適合しない場合がある。
【００４４】
例えば、人の存在を検出して照明を制御する場合、人がいない場所は照明をオフするのが省エネの観点からは望ましいが、明るい場所から急に暗くなる場所があったりするといかにも不自然な照明といわざるを得ない。できるだけ自然にだんだん明るさが変化するような方が中にいる人にとって居住性が良いものと思われる。
【００４５】
制御機器として照明を仮定すると、通常、人がいない場所では消灯し、人がいる場所では点灯する。ここで、照明は明るさを調節できる、すなわち調光機能を持つものを用いた場合、単なる点灯／消灯制御とは異なり、より自然かつ省エネ効果が得られる照明制御を実現できる。したがって、このようなケースでは、人が存在する場所の明るさは決まるが、人がいない場所の照明をどうするかが問題となる。
【００４６】
本実施の形態では、次の式（１）で表される評価関数を、式（２）および式（３）の条件の下で最小にすることを考える。
【数１】
【数２】
【数３】
【００４７】
これら式（１）〜（３）において、ｆiはセンサノードｉと対応する制御機器への機器制御値、ｆjはセンサノードｉの近傍にあるｍi個のセンサノードと対応する制御機器への機器制御値である。また、ａは、制御機器２２全体の機器消費電力の下限値であり、ｂは制御機器２２全体の機器消費電力の上限値である。また、ここでは、説明を簡単にするため、照明出力などの機器制御値と機器消費電力とが同一であるものと見なすが、実際には、機器制御値と機器消費電力との関係を示す関数ｇを別途設けて変換すればよい。
【００４８】
式（１）は、隣接する制御機器２２の機器制御値の差の自乗和を評価値Ｅとして算出する、いわゆる評価関数である。式（２）は、全体の機器消費電力合計の範囲を定める条件式である。式（３）は機器制御値あるいは消費電力は０以上であるという条件式である。
【００４９】
ここで、式（２）は全体の消費電力の合計であるが、人がいる場所は通常、明るくしなければならないため、下限は必然的に決定する。よって、下限はセンサ結果に基づき決定される人がいる場所の機器の消費電力の合計であり、上限は予め設定された、許容される全体の消費電力である。
したがって、人がいない場所の照明の明るさを求めるということは、この式（２）および式（３）の条件下で、明るさの空間的滑らかさ、すなわち式（１）の評価値Ｅを最小とする各照明の明るさを計算するということになる。
【００５０】
すなわち、各機器制御値ｆは０以上であり、かつ、その合計がある範囲、ここでは下限値ａから上限値ｂまでの範囲内となるというの条件を満たしつつ、隣接するセンサノード２１の機器制御値ｆの差の自乗和の合計Ｅが最小となるように、各制御機器に対する機器制御値が求められる。このような数学問題は最適化問題と呼ばれ、いくつか公知のコンピュータプログラムからなる算出手法を利用することにより解を求めることができるため、ここではその詳細について触れない。
【００５１】
図４は、機器制御値算出処理を示すフローチャートである。
まず、機器制御値算出部１４Ｂは、センサ結果収集部１４Ａで収集されたセンサ結果を記憶部１２から取得するとともに（ステップ１００）、予め設定されている上限値ｂを記憶部１２から取得する（ステップ１０１）。
【００５２】
続いて、機器制御値算出部１４Ｂは、各センサノード２１のセンサ結果のうちから、事象発生ありを示すセンサ結果の数を計数し、この計数結果から下限値ａを算出する（ステップ１０２）。
この後、これら下限値ａおよび上限値ｂで規定される式（２）と、式（３）条件下で、式（１）の評価値Ｅを最小とする、各センサノード２１の機器制御値ｆｉを、最適化問題算出手法を利用して計算し（ステップ１０３）、一連の機器制御値算出処理を終了する。
【００５３】
次に、図５を参照して、機器制御装置１０における機器制御動作について説明する。図５は、機器制御処理を示すフローチャートである。
機器制御装置１０の演算処理部１４は、定期的に、図５の機器制御処理を実行する。なお、制御値ＤＢ１３には、ノード判定結果と機器制御値との組がいくつか登録されているものとする。
【００５４】
まず、センサ結果収集部１４Ａは、各センサノード２１から新たなセンサ結果を収集し（ステップ１１０）、ノード判定部１４Ｃは、このセンサ結果に基づいて各センサノードの動作種別を判定する（ステップ１１１）。
続いて、機器制御値検索部１４Ｄは、ノード判定部１４Ｃで得られた新たなノード判定結果に基づいて、制御値ＤＢ１３を検索する（ステップ１１２）。
【００５５】
ここで、新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値が見つかった場合（ステップ１１２：ＹＥＳ）、機器制御部１４Ｅは、この新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して（ステップ１１３）、通信Ｉ／Ｆ部１１から各センサノード２１経由で各制御機器２２へ送信し（ステップ１１４）、一連の機器制御処理を終了する。
【００５６】
一方、ステップ１１２において、新たなノード判定結果と対応する機器制御値が未登録であった場合（ステップ１１２：ＮＯ）、機器制御値検索部１４Ｄは、新たなノード判定結果と類似する類似ノード判定結果を特定して、この類似ノード判定結果に対応する類似機器制御値を、新たな機器制御値として制御値ＤＢ１３から検索して取得し（ステップ１１５）、前述したステップ１１３へ移行する。
【００５７】
この際、機器制御値検索部１４Ｄは、制御値ＤＢ１３に登録されている各登録ノード判定結果と新たなノード判定結果との類似度を計算して、最も類似性の高いノード判定結果を類似ノード判定結果として特定する。
類似度については、例えば登録ノード判定結果に含まれるセンサノードごとの判定値を要素とする多次元ベクトルと、新たなノード判定結果に含まれるセンサノードごとの判定値を要素とする多次元ベクトルとの間のユークリッド距離などを用いて計算すればよい。
【００５８】
［第１の実施の形態の動作例］
次に、本実施の形態にかかる機器制御装置１０の動作例について説明する。
ここでは、前述の図３に示したように、Ｎ１〜Ｎ１０の１０個のセンサノード２１が直列に並んでおり、互いに隣接するセンサノード２１がそれぞれの近傍に位置することを示しているものとする。また、制御値ＤＢ１３には、ノード判定結果と機器制御値との組がいくつか登録されているものとする。
【００５９】
まず、センサノード２１のうちセンサノードＮ１，Ｎ５，Ｎ１０でのみ事象発生が検出されたものとする。この場合、事象発生の検出ありを「１」とし、事象発生の検出なしを「０」とした場合、センサ結果収集部１４Ａで得られるセンサ結果は、Ｎ１〜Ｎ１０の順に、「１，０，０，０，１，０，０，０，０，１」と表現される。
これにより、各ノードのノード判定結果を示す判定値として、反応ノードを「１」とし、非反応ノードを「０」とし、近傍ノードを「０．５」とした場合、Ｎ１〜Ｎ１０に関するノード判定結果は、「１，０．５，０，０．５，１，０．５，０，０，０．５，１」と表現される。
【００６０】
ここで、制御値ＤＢ１３に、このノード判定結果に対応する機器制御値として「１，０．６，０．４７，０．６，１，０．４７，０．２，０．２，０．４７，１」が登録されていた場合、この機器制御値に基づいて機器制御信号が生成され、各制御機器２２へ送信されるものとなる。
【００６１】
一方、センサノード２１のうちセンサノードＮ１，Ｎ６，Ｎ１０でのみ事象発生が検出されたものとする。この場合、センサ結果収集部１４Ａで得られるセンサ結果は、「１，０，０，０，０，１，０，０，０，１」と表現される。
これにより、各ノードのノード判定結果は、「１，０．５，０，０，０．５，１，０．５，０，０．５，１」と表現される。
【００６２】
ここで、制御値ＤＢ１３には、このノード判定結果に対応する機器制御値が登録されおらず、このノード判定結果に類似する類似ノード判定結果として「１，０．５，０，０．５，１，０．５，０，０，０．５，１」が特定された場合、この類似ノード判定結果に対応する類似機器制御値「１，０．６，０．４７，０．６，１，０．４７，０．２，０．２，０．４７，１」に基づいて機器制御信号が生成され、各制御機器２２へ送信されるものとなる。
【００６３】
図６は、機器制御値（登録あり）の算出例である。図７は、機器制御値（登録なし）の算出例である。図７の場合、センサ結果から得られたノード判定結果と対応する機器制御値が登録されておらず、類似ノード判定結果から得られた類似機器制御値であるが、図６の機器制御値と比較して、ほぼ同様の機器制御値が得られていることがわかる。
【００６４】
［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、機器制御装置１０において、センサ結果収集部１４Ａで、複数のセンサノード２１とデータ通信を行うことにより、これらセンサノード２１で検出された任意の事象の発生有無を示すセンサ結果を収集し、機器制御値算出部１４Ｂで、このセンサ結果に基づいて、各センサノード２１に対応付けられている制御機器２２を制御するための機器制御値を、センサノード２１ごとに算出し、ノード判定部１４Ｃで、上記センサ結果に基づいて、センサノード２１のうち、事象発生を検出したセンサノードを反応ノードと判定し、事象発生を検出しなかったセンサノードを非反応ノードと判定し、非反応ノードのうち反応ノードの近傍に位置するセンサノードを近傍ノードと判定し、制御値ＤＢ１３で、任意のセンサ結果から機器制御値算出部１４Ｂで算出された各制御機器２２の機器制御値と、当該センサ結果からノード判定部１４Ｃで得られた各センサノード２１に関するノード判定結果とを対応付けて記憶するようにしたものである。
【００６５】
そして、機器制御値検索部１４Ｄにより、センサ結果収集部１４Ａで収集された新たなセンサ結果からノード判定部１４Ｃで得られた新たなノード判定結果に基づいて、制御値ＤＢ１３を検索することにより、新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得し、新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値が未登録の場合には、新たなノード判定結果と類似する類似ノード判定結果と対応する類似機器制御値を新たな機器制御値として取得し、機器制御部１４Ｅで、この新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して各制御機器２２へ送信するようにしたものである。
【００６６】
これにより、各センサノード２１から収集した新たなセンサ結果に応じた、各制御機器２２を制御するための新たな機器制御値が、制御値ＤＢ１３の検索処理で得られることになる。このため、新たなセンサ結果が得られるごとに、前述の式（１）〜式（３）を用いた最適化問題算出処理を実行する場合と比較して、近傍の制御機器２２間における出力を滑らかに変化させるための新たな機器制御値を極めて短時間で得ることができる。したがって、対象領域全体に配置された複数の制御機器を制御する場合でも、高い応答性を得ることが可能となる。
【００６７】
また、機器制御値を検索する際、事象発生が検出された反応ノードの近傍に位置する近傍ノードを特定したノード判定結果を用いるようにしたので、収集したセンサ結果そのもので機器制御値を検索する場合と比較して、極めて少ない誤差で類似機器制御値を検索することができる。したがって、対象領域全体に配置された複数の制御機器を制御する場合でも、高い制御精度を得ることが可能となる。
【００６８】
また、本実施の形態では、各センサノード２１に制御機器２２を接続し、機器制御装置１０からセンサノード２１を経由して制御機器２２へ機器制御信号を送信する場合を例として説明したが、この接続構成に限定されるものではない。例えば、制御機器２２をセンサノード２１とは別個に、所定の通信ネットワークを介して機器制御装置１０に接続し、機器制御装置１０から制御機器２２へ、直接、機器制御信号を送信するようにしてもよい。
【００６９】
また、本実施の形態では、理解を容易とするため、前述の図３に示したように、各センサノード２１が一次元的に配置されている場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。各センサノード２１が２次元的さらには３次元的に配置されている場合であっても、同様にして本実施の形態を適用できる。
【００７０】
［第２の実施の形態］
次に、図８を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる機器制御装置１０について説明する。図８は、第２の実施の形態にかかる機器制御処理を示すフローチャートであり、前述の図５と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
【００７１】
本実施の形態では、制御値ＤＢ１３の更新動作について説明する。
センサ結果から得られたノード判定結果と対応する機器制御値が登録されていない場合、機器制御値算出部１４Ｂで、ノード判定結果に対応する機器制御値を算出して、制御値ＤＢ１３に登録すれば、これ以降において同一ノード判定結果が収集された際に、当該ノード判定結果と一致する機器制御値を制御値ＤＢ１３から検索でき、高い制御精度が得られる。
【００７２】
この際、機器制御値算出部１４Ｂにおける機器制御値の算出には、処理時間を要する。本実施の形態では、センサ結果から得られたノード判定結果と対応する機器制御値が登録されていない場合、類似機器制御値の検索とは別個に機器制御値を算出するようにしたものである。
すなわち、新たなノード判定結果に対応する機器制御値が未登録の場合、機器制御値検索部１４Ｄでの類似機器制御値の検索とは別個に、機器制御値算出部１４Ｂにおいて、当該新たなセンサ結果から新たな機器制御値を算出し、新たなノード判定結果と対応付けて制御値ＤＢ１３へ追加登録するようにしたものである。
【００７３】
具体的には、図８において、ステップ１１２において、新たなノード判定結果と対応する機器制御値が未登録であった場合（ステップ１１２：ＮＯ）、機器制御値検索部１４Ｄは、新たなノード判定結果と類似する類似ノード判定結果を特定して、この類似ノード判定結果に対応する類似機器制御値を、新たな機器制御値として制御値ＤＢ１３から検索して取得する（ステップ１１５）。
【００７４】
続いて、機器制御部１４Ｅは、この新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して（ステップ２００）、通信Ｉ／Ｆ部１１から各センサノード２１経由で各制御機器２２へ送信する（ステップ２０１）。
この後、機器制御値算出部１４Ｂは、ステップ１１０で収集した新たなセンサ結果に基づいて、前述した式（１）〜式（３）を用いた図４の機器制御値算出処理を実行して、新たな機器制御値を算出し（ステップ２０２）、得られた新たな機器制御値を、新たなノード判定結果と対応付けて制御値ＤＢ１３へ追加登録する（ステップ２０３）。
【００７５】
［第２の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、新たなノード判定結果に対応する機器制御値が未登録の場合、機器制御値算出部１４Ｂで、当該新たなセンサ結果から新たな機器制御値を算出し、新たなノード判定結果と対応付けて制御値ＤＢ１３へ追加登録するようにしたものである。
したがって、類似ノード判定結果を用いた類似機器制御値の検索、および類似機器制御値に応じた機器制御信号の送信を遅らせることなく、制御値ＤＢ１３を更新することができる。
【００７６】
なお、機器制御値算出部１４Ｂにおける新たな機器制御値の算出開始は、具体的には、類似機器制御値に応じた機器制御信号を送信した後であればよい。また、類似機器制御値の検索から機器制御信号の送信までの処理に要する演算処理部１４の処理能力を十分に確保できるのであれば、ステップ１１２で新たなノード判定結果に対応する機器制御値が未登録と判定された時点で、類似機器制御値の検索から機器制御信号の送信までの処理と並行して、機器制御値算出部１４Ｂにおける新たな機器制御値の算出を開始してもよい。
【００７７】
［第３の実施の形態］
次に、図９を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる機器制御装置１０について説明する。図９は、第３の実施の形態にかかる機器制御処理を示すフローチャートであり、前述の図５と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
本実施の形態では、センサ結果から得られたノード判定結果と対応する機器制御値が登録されていない場合に、制御値ＤＢ１３から検索した類似機器制御値を補正する場合について説明する。
【００７８】
前述の図７に示したように、類似機器制御値については、前述の図６に示した、新たなノード判定結果に対応する新たな機器制御値とほぼ同様の機器制御値が得られる。しかしながら、類似機器制御値においては、センサノードＮ５が反応ノードであるにも関わらず、機器制御値が「１」を示しておらず、明らかに誤差の発生要因となっていることがわかる。
本実施の形態では、類似機器制御値のうち、反応ノードに対応する機器制御値を、事象発生を検出したセンサノード２１と対応する制御機器２２に対して送信すべき正規の機器制御値に置換するようにしたものである。
【００７９】
すなわち、新たなノード判定結果に対応する機器制御値が未登録の場合、機器制御値検索部１４Ｄにおいて、類似ノード判定結果と対応する機器制御値のうち、反応ノードに対応する類似機器制御値を、事象発生を検出したセンサノード２１と対応する制御機器２２に対して送信すべき正規の機器制御値に置換し、機器制御部１４Ｅで、この置換後の類似機器制御値に応じた機器制御信号を生成して各制御機器２２へ送信するようにしたものである。
【００８０】
具体的には、図９のステップ１１２において、新たなノード判定結果と対応する機器制御値が未登録であった場合（ステップ１１２：ＮＯ）、機器制御値検索部１４Ｄは、新たなノード判定結果と類似する類似ノード判定結果を特定して、この類似ノード判定結果に対応する類似機器制御値を、新たな機器制御値として制御値ＤＢ１３から検索して取得する（ステップ１１５）。
【００８１】
この後、機器制御値検索部１４Ｄにおいて、類似ノード判定結果と対応する機器制御値のうち、反応ノードに対応する類似機器制御値を、事象発生を検出したセンサノード２１と対応する制御機器２２に対して送信すべき正規の機器制御値に置換し（ステップ３００）、ステップ１１３へ移行する。
【００８２】
図１０は、機器制御値（置換後）の算出例である。ここでは、図７の類似機器制御値と比較して、センサノードＮ５の機器制御値が、事象発生を検出したセンサノード２１と対応する制御機器２２に対して送信すべき正規の機器制御値、すなわち「１．０」に置換されている。これにより、図６の機器制御値と比較して、反応ノードＮ１，Ｎ５，Ｎ１０のすべてにおいて、図６と同じ機器制御値が得られていることがわかる。
【００８３】
［第３の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、新たなノード判定結果に対応する機器制御値が未登録の場合、類似ノード判定結果により制御値ＤＢ１３から検索した機器制御値のうち、反応ノードに対応する類似機器制御値を、事象発生を検出したセンサノード２１と対応する制御機器２２に対して送信すべき正規の機器制御値に置換するようにしたので、各反応ノードにおける機器制御値を正確に得ることができ、結果として機器制御値全体の制御において誤差を少なくすることができる。
【００８４】
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１０…機器制御装置、１１…通信Ｉ／Ｆ部、１２…記憶部、１３…制御値ＤＢ、１４…演算処理部、１４Ａ…センサ結果収集部、１４Ｂ…機器制御値算出部、１４Ｃ…ノード判定部、１４Ｄ…機器制御値検索部、１４Ｅ…機器制御部、２０…センサネットワーク、２１…センサノード、２１Ａ…通信Ｉ／Ｆ部、２１Ｂ…センサ部、２１Ｃ…機器Ｉ／Ｆ部、２２…制御機器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサネットワークにより取得したセンサ結果に基づいて、各制御機器を制御する機器制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、センサネットワークにより環境情報を取得し対象の状態を精度良く推定したり、さらにその情報に基づいて照明や空調などの環境制御機器を制御したりするシステムが開発されている。例えば、照明に人感センサを接続し、人の在不在に応じて照明を点灯したり消灯したりするものがある。
【０００３】
このような、機器制御技術として、各センサノードから得られたセンサ結果と、各センサノードと対応する各制御機器を制御する際の諸条件下とについて、最適化問題算出処理を実行することにより、当該センサ結果に対応する機器制御値を高精度に算出する技術がある（例えば、特許文献１など参照）。これによれば、照明と人感センサが１対１に対応して、人感センサがＯＮなら照明をＯＮ、人感センサがＯＦＦなら照明をＯＦＦというような制御を行うようなケースであっても、利用者の快適性を考慮し、対象領域全体で最適となる制御が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４９６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来技術では、対象領域全体に配置された複数の制御機器を制御する場合には、十分な制御精度と応答性を得ることが難しいという問題点があった。
すなわち、従来技術によれば、各センサノードから収集したセンサ結果と、各センサノードと対応する各制御機器を制御する際の諸条件下とについて、最適化問題算出処理を実行する必要がある。このため、対象領域全体に配置されたすべての制御機器について、機器制御値を算出する必要があるため、その算出に時間がかかり、十分な応答性が得られない。また、最適化問題算出処理を簡素化すれば機器制御値の算出時間を短縮できるものの、十分な制御精度を得ることができない。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、対象領域全体に配置された複数の制御機器を制御する場合でも、十分な制御精度と応答性を得ることができる機器制御技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために、本発明にかかる機器制御装置は、複数のセンサノードとデータ通信を行うことにより、これらセンサノードで検出された任意の事象の発生有無を示すセンサ結果を収集するセンサ結果収集部と、センサ結果に基づいて、各センサノードに対応付けられている制御機器を制御するための機器制御値を、センサノードごとに算出する機器制御値算出部と、センサ結果に基づいて、センサノードのうち、事象発生を検出したセンサノードを反応ノードと判定し、事象発生を検出しなかったセンサノードを非反応ノードと判定し、非反応ノードのうち反応ノードの近傍に位置するセンサノードを近傍ノードと判定するノード判定部と、任意のセンサ結果から機器制御値算出部で算出された各制御機器の機器制御値と、当該センサ結果からノード判定部で得られた各センサノードに関するノード判定結果とを対応付けて記憶する制御値データベースと、センサ結果収集部で収集された新たなセンサ結果からノード判定部で得られた新たなノード判定結果に基づいて、制御値データベースを検索することにより、新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得し、新たな機器制御値が未登録の場合には、新たなノード判定結果と類似する新たな類似ノード判定結果と対応する類似機器制御値を新たな機器制御値として取得する機器制御値検索部と、新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して各制御機器へ送信する機器制御部とを備えている。
【０００８】
この際、機器制御値算出部で、新たな機器制御値が未登録の場合、新たなセンサ結果から新たな機器制御値を算出し、新たなノード判定結果と対応付けて制御値データベースへ追加登録するようにしてもよい。
【０００９】
また、機器制御値検索部で、新たな機器制御値が未登録の場合、類似ノード判定結果と対応する機器制御値のうち、反応ノードに関する機器制御値を、事象発生を検出したセンサノードと対応する制御機器に対して送信すべき正規の機器制御値に置換し、機器制御部で、置換後の機器制御値に応じた機器制御信号を生成して各制御機器へ送信するようにしてもよい。
【００１０】
また、本発明にかかる機器制御方法は、センサ結果収集部が、複数のセンサノードとデータ通信を行うことにより、これらセンサノードで検出された任意の事象の発生有無を示すセンサ結果を収集するセンサ結果収集ステップと、機器制御値算出部が、センサ結果に基づいて、各センサノードに対応付けられている制御機器を制御するための機器制御値を、センサノードごとに算出する機器制御値算出ステップと、ノード判定部が、センサ結果に基づいて、センサノードのうち、事象発生を検出したセンサノードを反応ノードと判定し、事象発生を検出しなかったセンサノードを非反応ノードと判定し、非反応ノードのうち反応ノードの近傍に位置するセンサノードを近傍ノードと判定するノード判定ステップと、制御値データベースが、任意のセンサ結果から機器制御値算出ステップで算出された各制御機器の機器制御値と、当該センサ結果からノード判定ステップで得られた各センサノードに関するノード判定結果とを対応付けて記憶するステップと、機器制御値検索部が、センサデータ収集ステップで収集された新たなセンサ結果からノード判定ステップで得られた新たなノード判定結果に基づいて、制御値データベースを検索することにより、新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得し、新たな機器制御値が未登録の場合には、新たなノード判定結果と類似する新たな類似ノード判定結果と対応する類似機器制御値を新たな機器制御値として取得する機器制御値検索ステップと、機器制御部が、新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して各制御機器へ送信する機器制御ステップとを備えている。
【００１１】
この際、機器制御値算出ステップに、新たな機器制御値が未登録の場合、新たなセンサ結果から新たな機器制御値を算出し、新たなノード判定結果と対応付けて制御値データベースへ追加登録するステップを含むようにしてもよい。
【００１２】
また、機器制御値検索ステップに、新たな機器制御値が未登録の場合、類似ノード判定結果と対応する機器制御値のうち、反応ノードに関する機器制御値を、事象発生を検出したセンサノードと対応する制御機器に対して送信すべき正規の機器制御値に置換するステップを含み、機器制御ステップに、置換後の機器制御値に応じた機器制御信号を生成して各制御機器へ送信するステップを含むようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、各センサノードから収集した新たなセンサ結果に応じた、各制御機器を制御するための新たな機器制御値が、制御値データベースの検索処理で得られることになる。このため、新たなセンサ結果が得られるごとに、最適化問題算出処理を実行する場合と比較して、近傍の制御機器間における出力を滑らかに変化させるための新たな機器制御値を極めて短時間で得ることができる。したがって、対象領域全体に配置された複数の制御機器を制御する場合でも、高い応答性を得ることが可能となる。
【００１４】
また、機器制御値を検索する際、事象発生が検出された反応ノードの近傍に位置する近傍ノードを特定したノード判定結果を用いるようにしたので、収集したセンサ結果そのもので機器制御値を検索する場合と比較して、極めて少ない誤差で類似機器制御値を検索することができる。したがって、対象領域全体に配置された複数の制御機器を制御する場合でも、高い制御精度を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態にかかる機器制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】制御値データベースの構成例である。
【図３】ノード判定例を示す説明図である。
【図４】機器制御値算出処理を示すフローチャートである。
【図５】機器制御処理を示すフローチャートである。
【図６】機器制御値（登録あり）の算出例である。
【図７】機器制御値（登録なし）の算出例である。
【図８】第２の実施の形態にかかる機器制御処理を示すフローチャートである。
【図９】第３の実施の形態にかかる機器制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】機器制御値（置換後）の算出例である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる機器制御装置１０について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる機器制御装置の構成を示すブロック図である。
この機器制御装置１０は、全体としてサーバ装置やＰＣなどの情報処理装置からなり、センサネットワーク２０を構成する各センサノード２１から収集したセンサ結果に基づいて、これらセンサノード２１に対応する制御機器２２を制御するための機器制御信号を生成し、各センサノード２１へ送信する機能を有している。
【００１７】
本実施の形態は、機器制御装置１０に、センサ結果に基づいて、各センサノードに対応付けられている制御機器を制御するための機器制御値を、センサノードごとに算出する機器制御値算出部と、センサ結果に基づいて、センサノードのうち、事象発生を検出したセンサノードを反応ノードと判定し、事象発生を検出しなかったセンサノードを非反応ノードと判定し、非反応ノードのうち反応ノードの近傍に位置するセンサノードを近傍ノードと判定するノード判定部と、任意のセンサ結果から機器制御値算出部で算出された各制御機器の機器制御値と、当該センサ結果からノード判定部で得られた各センサノードに関するノード判定結果とを対応付けて記憶する制御値データベースとを設けたものである。
【００１８】
そして、センサ結果収集部で収集された新たなセンサ結果からノード判定部で得られた新たなノード判定結果に基づいて、制御値データベースを検索することにより、新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得し、新たな機器制御値が未登録の場合には、新たなノード判定結果と類似する新たな類似ノード判定結果と対応する類似機器制御値を新たな機器制御値として取得し、この新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して各制御機器へ送信するようにしたものである。
【００１９】
［機器制御装置］
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかる機器制御装置１０の構成について詳細に説明する。
機器制御装置１０には、主な機能部として、通信インターフェース部（以下、通信Ｉ／Ｆ部という）１１、記憶部１２、制御値データベース（以下、制御値ＤＢという）１３、および演算処理部１４が設けられている。
【００２０】
通信Ｉ／Ｆ部１１は、専用の無線通信回路からなり、センサノード２１との間で、無線ＬＡＮ、特定小電力無線、微弱無線、ＺＩＧＢＥＥ（登録商標）、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）などのプロトコルを用いて無線データ通信を行うことにより、各センサノード２１を識別するためのノードＩＤ、各センサノード２１で検出されたセンサ結果、あるいは各センサノード２１の近傍に位置する他のセンサノード２１のノードＩＤなどの各種データを各センサノード２１から受信する機能と、演算処理部１４で生成した機器制御信号を各センサノード２１へ送信する機能とを有している。なお、通信Ｉ／Ｆ部１１に代えて機器制御装置１０の外部に無線アクセスポイントを設けてもよい。これらの無線を利用した場合、無線通信距離は数ｍから数十ｍである。
【００２１】
記憶部１２は、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶装置からなり、演算処理部１４で実行する処理に用いる各処理情報やプログラムを記憶する機能を有している。記憶部１２で記憶される主な処理情報としては、各センサノード２１から収集したノードＩＤやセンサ結果、機器制御値、ノード判定結果、機器制御信号などがある。
【００２２】
制御値ＤＢ１３は、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶装置からなり、演算処理部１４で実行する処理に用いる、機器制御値とノード判定結果との組をそれぞれ記憶する機能を有している。この制御値ＤＢ１３は、記憶部１２の一部として構成してもよい。
【００２３】
図２は、制御値データベースの構成例である。ここでは、各センサノード２１から収集したセンサ結果ごとに、当該センサ結果が得られた際に各制御機器２２へ送信すべき機器制御値と、当該センサ結果が得られた際に各センサノードの動作種別を判定して得られたノード判定結果とが、組として対応付けて登録されている。機器制御値およびノード判定結果は、演算処理部１４で算出され、制御値ＤＢ１３へ登録されるものであり、これら機器制御値およびノード判定結果の詳細については、演算処理部１４の説明時に合わせて説明する。
【００２４】
演算処理部１４は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部１２からプログラムを読み込んで実行することにより、各種の処理部を実現する機能を有している。
演算処理部１４で実現される主な処理部として、センサ結果収集部１４Ａ、機器制御値算出部１４Ｂ、ノード判定部１４Ｃ、機器制御値検索部１４Ｄ、および機器制御部１４Ｅがある。
【００２５】
センサ結果収集部１４Ａは、通信Ｉ／Ｆ部１１を介してセンサノード２１とデータ通信を行うことにより、これらセンサノード２１で検出された任意の事象の発生有無を示すセンサ結果、各センサノード２１を識別するためのノードＩＤ、さらには各センサノード２１の近傍に位置する他のセンサノード２１のノードＩＤなどの各種データを各センサノード２１から収集して記憶部１２へ保存する機能を有している。
【００２６】
例えば、機器制御装置１０が照明制御システムとして用いられるケースでは、各センサノード２１が各区画に設けられた人感センサからなり、各センサノード２１に対応する制御機器２２が、各区画の照明を制御する照明制御機器からなる場合、センサ結果としてそれぞれの区画に人が存在しているか否か、事象の発生有無として通知される。
【００２７】
機器制御値算出部１４Ｂは、センサ結果収集部１４Ａで得られたセンサ結果を記憶部１２から取得し、このセンサ結果に基づいて、各センサノード２１に対応付けられている制御機器２２を制御するための機器制御値を、センサノード２１ごとに算出する機能を有している。
上記照明制御システムのケースでは、各区画における人の有無を示すセンサ結果に応じて、各区画の照明機器に求められる明るさを示す機器制御値が算出される。
【００２８】
このように、機器制御値は、制御機器２２を制御するためのデータであるが、実際には制御機器２２が制御対象とする機器に対して送信する量、例えば、照明であれば明るさ、空調であれば温度のような量であってもよく、あるいは制御機器２２が実際に制御する電力であってもよい。前述した図２の例においては、機器制御値が０〜１の範囲に正規化されていることになる。
【００２９】
ノード判定部１４Ｃは、センサ結果収集部１４Ａで得られたセンサ結果を記憶部１２から取得し、このセンサ結果に基づいて、各センサノード２１の動作種別を判定する機能を有している。具体的には、センサノード２１のうち、事象発生を検出したセンサノードを反応ノードと判定する機能と、事象発生を検出しなかったセンサノードを非反応ノードと判定する機能と、非反応ノードのうち反応ノードの近傍に位置するセンサノードを近傍ノードと判定する機能とを有している。
【００３０】
図３は、ノード判定例を示す説明図である。ここでは、Ｎ１〜Ｎ１０の１０個のセンサノード２１が等間隔で一列に並んでおり、互いに隣接するセンサノード２１がそれぞれの近傍に位置することを示しているものとし、これらセンサノード２１のうちセンサノードＮ１，Ｎ５，Ｎ１０でのみ事象発生が検出されたものとする。
この場合、事象発生の検出ありを「１」とし、事象発生の検出なしを「０」とした場合、センサ結果収集部１４Ａで得られるセンサ結果は、Ｎ１〜Ｎ１０の順に、「１，０，０，０，１，０，０，０，０，１」と表現される。
【００３１】
したがって、ノード判定部１４Ｃは、これらセンサノード２１のうち、Ｎ１，Ｎ５，Ｎ１０を反応ノード判定し、その他のＮ２〜Ｎ４，Ｎ６〜Ｎ９を非反応ノードと判定する。さらに、ノード判定部１４Ｃは、これら非反応ノードのうち、反応ノード１，Ｎ５，Ｎ１０の近傍に位置するＮ２，Ｎ４，Ｎ６，Ｎ９を近傍ノードと判定する。
【００３２】
これにより、各センサノード２１のノード判定結果を示す値として、反応ノードを「１」とし、非反応ノードを「０」とし、近傍ノードを「０．５」とした場合、Ｎ１〜Ｎ１０に関するノード判定結果は、「１，０．５，０，０．５，１，０．５，０，０，０．５，１」と表現される。なお、Ｎ１〜Ｎ１０のうち、任意のセンサノードＮが非反応ノードであり、この両側が反応ノードである場合、当該センサノードＮは、両側の反応ノードから近傍ノードと判定されるが、これらノード判定結果の値自体は加算されるものではなく、当該センサノードＮに対する最終的な判定に対して「０．５」という値が割り当てられる。
【００３３】
近傍ノードの値は、制御値ＤＢ１３の検索時に、どの程度、近傍ノードを考慮するかという重みに相当すると考えられる。例えば、近傍ノードの値を小さい値にすると、非反応ノードの値に近づくため、検索時における近傍ノードの考慮度合いは小さくなる。一方、近傍ノードの値を大きい値にすると、反応ノードの値に近づくため、検索時における近傍ノードの考慮度合いは大きくなる。このため、近傍ノードの値については、適用する制御対象の特徴や得られる精度に応じて、予め決定すればよい。
【００３４】
機器制御値検索部１４Ｄは、センサ結果収集部１４Ａで収集した新たなセンサ結果から得られた新たなノード判定結果を、ノード判定部１４Ｃから取得する機能と、この新たなノード判定結果に基づいて制御値ＤＢ１３を検索することにより、新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得する機能と、新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値が未登録の場合には、新たなノード判定結果と類似する類似ノード判定結果と対応する類似機器制御値を新たな機器制御値として制御値ＤＢ１３から検索して取得する機能とを有している。
【００３５】
機器制御部１４Ｅは、機器制御値検索部１４Ｄで得られた新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成する機能と、これら機器制御信号を通信Ｉ／Ｆ部１１から各センサノード２１経由で各制御機器２２へ送信する機能とを有している。機器制御信号は、センサノードや制御機器で扱いやすくするため、あるいは通信プロトコルに応じて、機器制御値を所定の式や形式に基づき変換したものである。
【００３６】
［センサノード］
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかるセンサノード２１の構成について詳細に説明する。
センサノード２１は、全体としてＲＦＩＤなどの小型無線装置からなり、主な機能部として、通信インターフェース部（以下、通信Ｉ／Ｆ部という）２１Ａ、センサ部２１Ｂ、および機器インターフェース部（以下、機器Ｉ／Ｆ部という）２１Ｃが設けられている。
【００３７】
通信Ｉ／Ｆ部２１Ａは、専用の無線通信回路からなり、他のセンサノード２１あるいは機器制御装置１０との間で、無線ＬＡＮ、特定小電力無線、微弱無線、ＺＩＧＢＥＥ（登録商標）、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）などの近距離無線プロトコルを用いて、他のセンサノード２１と無線データ通信および無線データ転送を行うことによりセンサネットワーク２０を構築する機能と、自ノード２１のノードＩＤ、自ノード２１のセンサ部２１Ｂで検出されたセンサ結果、あるいは自ノード２１の近傍位置の他のセンサノード２１のノードＩＤなどの各種データを、センサネットワーク２０を介して機器制御装置１０へ送信する機能と、センサネットワーク２０を介して機器制御装置１０から自ノード２１の制御機器２２に対する機器制御信号を受信する機能とを有している。
【００３８】
センサ部２１Ｂは、温度センサ、湿度センサ、衝撃を検出する振動センサなどの状態測定用センサに加え、自ノード２１の近傍位置にある他センサノード２１との間でノードＩＤを送受信することにより、他のセンサノードを検出する赤外線センサや電磁界センサなどのノード検出用センサを備えている。このノード検出用センサの感度に応じて、自ノード２１の近傍位置範囲が決定される。
【００３９】
すなわち、各センサノード２１は、他のセンサノード２１に対して自ノードＩＤを送信し、他センサノード２１から他ノードＩＤを受信する。このプロセスはセンサノード２１をある環境に配置した時に１度行うものでよいが、定期的にこのようなステップを行い、近傍のセンサノードを認識してもよい。そして、センサノード２１は、自ノードＩＤとセンサ結果および受信した他センサノードのＩＤを機器制御装置１０へ送信する。
【００４０】
この際、センサ部２１Ｂでのセンシングは定期的に行い、そのたびに機器制御装置１０と通信してもよい。あるいは、任意のセンサノード２１のセンサ部２１Ｂが環境の変化を検出した時点で、センサ結果を機器制御装置１０に送信し、これに応じて機器制御装置１０が残りのセンサノード２１へセンシングを要求し、各センサノード２１からセンサ結果を収集するようにしてもよい。
【００４１】
このようにして、機器制御装置１０では、各センサノード２１から通知された他ノードＩＤに基づき、当該センサノード２１の近傍に位置する他センサノード２１を確認することができる。これにより、センサノード２１の位置が動的に変化する場合でも、各センサノード２１間の最新の近傍位置関係を把握できる。なお、センサノード２１の位置がある程度固定的であれば、どのセンサノード２１が近傍位置関係にあるかを予め記憶部１３に設定しておけばよく、この場合にはセンサノード２１で他ノードＩＤを検出する必要もなく、これを機器制御装置１０へ通知する必要もない。
【００４２】
機器Ｉ／Ｆ部２１Ｃは、専用のインターフェース回路からなり、通信Ｉ／Ｆ部２１Ａで受信した機器制御装置１０からの機器制御信号に基づいて、自ノード２１と接続されている制御機器２２の動作を制御する機能を有している。
【００４３】
［第１の実施の形態の動作］
次に、本実施の形態にかかる機器制御装置１０の動作について説明する。
エアコンや照明などの環境制御機器の制御においては、省エネの観点からセンサによって環境を監視し、環境制御機器を制御することが望まれる。しかし、そのような省エネだけの観点から環境制御機器を制御すると必ずしも人の感性や快適性に適合しない場合がある。
【００４４】
例えば、人の存在を検出して照明を制御する場合、人がいない場所は照明をオフするのが省エネの観点からは望ましいが、明るい場所から急に暗くなる場所があったりするといかにも不自然な照明といわざるを得ない。できるだけ自然にだんだん明るさが変化するような方が中にいる人にとって居住性が良いものと思われる。
【００４５】
制御機器として照明を仮定すると、通常、人がいない場所では消灯し、人がいる場所では点灯する。ここで、照明は明るさを調節できる、すなわち調光機能を持つものを用いた場合、単なる点灯／消灯制御とは異なり、より自然かつ省エネ効果が得られる照明制御を実現できる。したがって、このようなケースでは、人が存在する場所の明るさは決まるが、人がいない場所の照明をどうするかが問題となる。
【００４６】
本実施の形態では、次の式（１）で表される評価関数を、式（２）および式（３）の条件の下で最小にすることを考える。
【数１】
【数２】
【数３】
【００４７】
これら式（１）〜（３）において、ｆiはセンサノードｉと対応する制御機器への機器制御値、ｆjはセンサノードｉの近傍にあるｍi個のセンサノードと対応する制御機器への機器制御値である。また、ａは、制御機器２２全体の機器消費電力の下限値であり、ｂは制御機器２２全体の機器消費電力の上限値である。また、ここでは、説明を簡単にするため、照明出力などの機器制御値と機器消費電力とが同一であるものと見なすが、実際には、機器制御値と機器消費電力との関係を示す関数ｇを別途設けて変換すればよい。
【００４８】
式（１）は、隣接する制御機器２２の機器制御値の差の自乗和を評価値Ｅとして算出する、いわゆる評価関数である。式（２）は、全体の機器消費電力合計の範囲を定める条件式である。式（３）は機器制御値あるいは消費電力は０以上であるという条件式である。
【００４９】
ここで、式（２）は全体の消費電力の合計であるが、人がいる場所は通常、明るくしなければならないため、下限は必然的に決定する。よって、下限はセンサ結果に基づき決定される人がいる場所の機器の消費電力の合計であり、上限は予め設定された、許容される全体の消費電力である。
したがって、人がいない場所の照明の明るさを求めるということは、この式（２）および式（３）の条件下で、明るさの空間的滑らかさ、すなわち式（１）の評価値Ｅを最小とする各照明の明るさを計算するということになる。
【００５０】
すなわち、各機器制御値ｆは０以上であり、かつ、その合計がある範囲、ここでは下限値ａから上限値ｂまでの範囲内となるというの条件を満たしつつ、隣接するセンサノード２１の機器制御値ｆの差の自乗和の合計Ｅが最小となるように、各制御機器に対する機器制御値が求められる。このような数学問題は最適化問題と呼ばれ、いくつか公知のコンピュータプログラムからなる算出手法を利用することにより解を求めることができるため、ここではその詳細について触れない。
【００５１】
図４は、機器制御値算出処理を示すフローチャートである。
まず、機器制御値算出部１４Ｂは、センサ結果収集部１４Ａで収集されたセンサ結果を記憶部１２から取得するとともに（ステップ１００）、予め設定されている上限値ｂを記憶部１２から取得する（ステップ１０１）。
【００５２】
続いて、機器制御値算出部１４Ｂは、各センサノード２１のセンサ結果のうちから、事象発生ありを示すセンサ結果の数を計数し、この計数結果から下限値ａを算出する（ステップ１０２）。
この後、これら下限値ａおよび上限値ｂで規定される式（２）と、式（３）条件下で、式（１）の評価値Ｅを最小とする、各センサノード２１の機器制御値ｆｉを、最適化問題算出手法を利用して計算し（ステップ１０３）、一連の機器制御値算出処理を終了する。
【００５３】
次に、図５を参照して、機器制御装置１０における機器制御動作について説明する。図５は、機器制御処理を示すフローチャートである。
機器制御装置１０の演算処理部１４は、定期的に、図５の機器制御処理を実行する。なお、制御値ＤＢ１３には、ノード判定結果と機器制御値との組がいくつか登録されているものとする。
【００５４】
まず、センサ結果収集部１４Ａは、各センサノード２１から新たなセンサ結果を収集し（ステップ１１０）、ノード判定部１４Ｃは、このセンサ結果に基づいて各センサノードの動作種別を判定する（ステップ１１１）。
続いて、機器制御値検索部１４Ｄは、ノード判定部１４Ｃで得られた新たなノード判定結果に基づいて、制御値ＤＢ１３を検索する（ステップ１１２）。
【００５５】
ここで、新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値が見つかった場合（ステップ１１２：ＹＥＳ）、機器制御部１４Ｅは、この新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して（ステップ１１３）、通信Ｉ／Ｆ部１１から各センサノード２１経由で各制御機器２２へ送信し（ステップ１１４）、一連の機器制御処理を終了する。
【００５６】
一方、ステップ１１２において、新たなノード判定結果と対応する機器制御値が未登録であった場合（ステップ１１２：ＮＯ）、機器制御値検索部１４Ｄは、新たなノード判定結果と類似する類似ノード判定結果を特定して、この類似ノード判定結果に対応する類似機器制御値を、新たな機器制御値として制御値ＤＢ１３から検索して取得し（ステップ１１５）、前述したステップ１１３へ移行する。
【００５７】
この際、機器制御値検索部１４Ｄは、制御値ＤＢ１３に登録されている各登録ノード判定結果と新たなノード判定結果との類似度を計算して、最も類似性の高いノード判定結果を類似ノード判定結果として特定する。
類似度については、例えば登録ノード判定結果に含まれるセンサノードごとの判定値を要素とする多次元ベクトルと、新たなノード判定結果に含まれるセンサノードごとの判定値を要素とする多次元ベクトルとの間のユークリッド距離などを用いて計算すればよい。
【００５８】
［第１の実施の形態の動作例］
次に、本実施の形態にかかる機器制御装置１０の動作例について説明する。
ここでは、前述の図３に示したように、Ｎ１〜Ｎ１０の１０個のセンサノード２１が直列に並んでおり、互いに隣接するセンサノード２１がそれぞれの近傍に位置することを示しているものとする。また、制御値ＤＢ１３には、ノード判定結果と機器制御値との組がいくつか登録されているものとする。
【００５９】
まず、センサノード２１のうちセンサノードＮ１，Ｎ５，Ｎ１０でのみ事象発生が検出されたものとする。この場合、事象発生の検出ありを「１」とし、事象発生の検出なしを「０」とした場合、センサ結果収集部１４Ａで得られるセンサ結果は、Ｎ１〜Ｎ１０の順に、「１，０，０，０，１，０，０，０，０，１」と表現される。
これにより、各ノードのノード判定結果を示す判定値として、反応ノードを「１」とし、非反応ノードを「０」とし、近傍ノードを「０．５」とした場合、Ｎ１〜Ｎ１０に関するノード判定結果は、「１，０．５，０，０．５，１，０．５，０，０，０．５，１」と表現される。
【００６０】
ここで、制御値ＤＢ１３に、このノード判定結果に対応する機器制御値として「１，０．６，０．４７，０．６，１，０．４７，０．２，０．２，０．４７，１」が登録されていた場合、この機器制御値に基づいて機器制御信号が生成され、各制御機器２２へ送信されるものとなる。
【００６１】
一方、センサノード２１のうちセンサノードＮ１，Ｎ６，Ｎ１０でのみ事象発生が検出されたものとする。この場合、センサ結果収集部１４Ａで得られるセンサ結果は、「１，０，０，０，０，１，０，０，０，１」と表現される。
これにより、各ノードのノード判定結果は、「１，０．５，０，０，０．５，１，０．５，０，０．５，１」と表現される。
【００６２】
ここで、制御値ＤＢ１３には、このノード判定結果に対応する機器制御値が登録されおらず、このノード判定結果に類似する類似ノード判定結果として「１，０．５，０，０．５，１，０．５，０，０，０．５，１」が特定された場合、この類似ノード判定結果に対応する類似機器制御値「１，０．６，０．４７，０．６，１，０．４７，０．２，０．２，０．４７，１」に基づいて機器制御信号が生成され、各制御機器２２へ送信されるものとなる。
【００６３】
図６は、機器制御値（登録あり）の算出例である。図７は、機器制御値（登録なし）の算出例である。図７の場合、センサ結果から得られたノード判定結果と対応する機器制御値が登録されておらず、類似ノード判定結果から得られた類似機器制御値であるが、図６の機器制御値と比較して、ほぼ同様の機器制御値が得られていることがわかる。
【００６４】
［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、機器制御装置１０において、センサ結果収集部１４Ａで、複数のセンサノード２１とデータ通信を行うことにより、これらセンサノード２１で検出された任意の事象の発生有無を示すセンサ結果を収集し、機器制御値算出部１４Ｂで、このセンサ結果に基づいて、各センサノード２１に対応付けられている制御機器２２を制御するための機器制御値を、センサノード２１ごとに算出し、ノード判定部１４Ｃで、上記センサ結果に基づいて、センサノード２１のうち、事象発生を検出したセンサノードを反応ノードと判定し、事象発生を検出しなかったセンサノードを非反応ノードと判定し、非反応ノードのうち反応ノードの近傍に位置するセンサノードを近傍ノードと判定し、制御値ＤＢ１３で、任意のセンサ結果から機器制御値算出部１４Ｂで算出された各制御機器２２の機器制御値と、当該センサ結果からノード判定部１４Ｃで得られた各センサノード２１に関するノード判定結果とを対応付けて記憶するようにしたものである。
【００６５】
そして、機器制御値検索部１４Ｄにより、センサ結果収集部１４Ａで収集された新たなセンサ結果からノード判定部１４Ｃで得られた新たなノード判定結果に基づいて、制御値ＤＢ１３を検索することにより、新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得し、新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値が未登録の場合には、新たなノード判定結果と類似する類似ノード判定結果と対応する類似機器制御値を新たな機器制御値として取得し、機器制御部１４Ｅで、この新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して各制御機器２２へ送信するようにしたものである。
【００６６】
これにより、各センサノード２１から収集した新たなセンサ結果に応じた、各制御機器２２を制御するための新たな機器制御値が、制御値ＤＢ１３の検索処理で得られることになる。このため、新たなセンサ結果が得られるごとに、前述の式（１）〜式（３）を用いた最適化問題算出処理を実行する場合と比較して、近傍の制御機器２２間における出力を滑らかに変化させるための新たな機器制御値を極めて短時間で得ることができる。したがって、対象領域全体に配置された複数の制御機器を制御する場合でも、高い応答性を得ることが可能となる。
【００６７】
また、機器制御値を検索する際、事象発生が検出された反応ノードの近傍に位置する近傍ノードを特定したノード判定結果を用いるようにしたので、収集したセンサ結果そのもので機器制御値を検索する場合と比較して、極めて少ない誤差で類似機器制御値を検索することができる。したがって、対象領域全体に配置された複数の制御機器を制御する場合でも、高い制御精度を得ることが可能となる。
【００６８】
また、本実施の形態では、各センサノード２１に制御機器２２を接続し、機器制御装置１０からセンサノード２１を経由して制御機器２２へ機器制御信号を送信する場合を例として説明したが、この接続構成に限定されるものではない。例えば、制御機器２２をセンサノード２１とは別個に、所定の通信ネットワークを介して機器制御装置１０に接続し、機器制御装置１０から制御機器２２へ、直接、機器制御信号を送信するようにしてもよい。
【００６９】
また、本実施の形態では、理解を容易とするため、前述の図３に示したように、各センサノード２１が一次元的に配置されている場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。各センサノード２１が２次元的さらには３次元的に配置されている場合であっても、同様にして本実施の形態を適用できる。
【００７０】
［第２の実施の形態］
次に、図８を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる機器制御装置１０について説明する。図８は、第２の実施の形態にかかる機器制御処理を示すフローチャートであり、前述の図５と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
【００７１】
本実施の形態では、制御値ＤＢ１３の更新動作について説明する。
センサ結果から得られたノード判定結果と対応する機器制御値が登録されていない場合、機器制御値算出部１４Ｂで、ノード判定結果に対応する機器制御値を算出して、制御値ＤＢ１３に登録すれば、これ以降において同一ノード判定結果が収集された際に、当該ノード判定結果と一致する機器制御値を制御値ＤＢ１３から検索でき、高い制御精度が得られる。
【００７２】
この際、機器制御値算出部１４Ｂにおける機器制御値の算出には、処理時間を要する。本実施の形態では、センサ結果から得られたノード判定結果と対応する機器制御値が登録されていない場合、類似機器制御値の検索とは別個に機器制御値を算出するようにしたものである。
すなわち、新たなノード判定結果に対応する機器制御値が未登録の場合、機器制御値検索部１４Ｄでの類似機器制御値の検索とは別個に、機器制御値算出部１４Ｂにおいて、当該新たなセンサ結果から新たな機器制御値を算出し、新たなノード判定結果と対応付けて制御値ＤＢ１３へ追加登録するようにしたものである。
【００７３】
具体的には、図８において、ステップ１１２において、新たなノード判定結果と対応する機器制御値が未登録であった場合（ステップ１１２：ＮＯ）、機器制御値検索部１４Ｄは、新たなノード判定結果と類似する類似ノード判定結果を特定して、この類似ノード判定結果に対応する類似機器制御値を、新たな機器制御値として制御値ＤＢ１３から検索して取得する（ステップ１１５）。
【００７４】
続いて、機器制御部１４Ｅは、この新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して（ステップ２００）、通信Ｉ／Ｆ部１１から各センサノード２１経由で各制御機器２２へ送信する（ステップ２０１）。
この後、機器制御値算出部１４Ｂは、ステップ１１０で収集した新たなセンサ結果に基づいて、前述した式（１）〜式（３）を用いた図４の機器制御値算出処理を実行して、新たな機器制御値を算出し（ステップ２０２）、得られた新たな機器制御値を、新たなノード判定結果と対応付けて制御値ＤＢ１３へ追加登録する（ステップ２０３）。
【００７５】
［第２の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、新たなノード判定結果に対応する機器制御値が未登録の場合、機器制御値算出部１４Ｂで、当該新たなセンサ結果から新たな機器制御値を算出し、新たなノード判定結果と対応付けて制御値ＤＢ１３へ追加登録するようにしたものである。
したがって、類似ノード判定結果を用いた類似機器制御値の検索、および類似機器制御値に応じた機器制御信号の送信を遅らせることなく、制御値ＤＢ１３を更新することができる。
【００７６】
なお、機器制御値算出部１４Ｂにおける新たな機器制御値の算出開始は、具体的には、類似機器制御値に応じた機器制御信号を送信した後であればよい。また、類似機器制御値の検索から機器制御信号の送信までの処理に要する演算処理部１４の処理能力を十分に確保できるのであれば、ステップ１１２で新たなノード判定結果に対応する機器制御値が未登録と判定された時点で、類似機器制御値の検索から機器制御信号の送信までの処理と並行して、機器制御値算出部１４Ｂにおける新たな機器制御値の算出を開始してもよい。
【００７７】
［第３の実施の形態］
次に、図９を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる機器制御装置１０について説明する。図９は、第３の実施の形態にかかる機器制御処理を示すフローチャートであり、前述の図５と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
本実施の形態では、センサ結果から得られたノード判定結果と対応する機器制御値が登録されていない場合に、制御値ＤＢ１３から検索した類似機器制御値を補正する場合について説明する。
【００７８】
前述の図７に示したように、類似機器制御値については、前述の図６に示した、新たなノード判定結果に対応する新たな機器制御値とほぼ同様の機器制御値が得られる。しかしながら、類似機器制御値においては、センサノードＮ５が反応ノードであるにも関わらず、機器制御値が「１」を示しておらず、明らかに誤差の発生要因となっていることがわかる。
本実施の形態では、類似機器制御値のうち、反応ノードに対応する機器制御値を、事象発生を検出したセンサノード２１と対応する制御機器２２に対して送信すべき正規の機器制御値に置換するようにしたものである。
【００７９】
すなわち、新たなノード判定結果に対応する機器制御値が未登録の場合、機器制御値検索部１４Ｄにおいて、類似ノード判定結果と対応する機器制御値のうち、反応ノードに対応する類似機器制御値を、事象発生を検出したセンサノード２１と対応する制御機器２２に対して送信すべき正規の機器制御値に置換し、機器制御部１４Ｅで、この置換後の類似機器制御値に応じた機器制御信号を生成して各制御機器２２へ送信するようにしたものである。
【００８０】
具体的には、図９のステップ１１２において、新たなノード判定結果と対応する機器制御値が未登録であった場合（ステップ１１２：ＮＯ）、機器制御値検索部１４Ｄは、新たなノード判定結果と類似する類似ノード判定結果を特定して、この類似ノード判定結果に対応する類似機器制御値を、新たな機器制御値として制御値ＤＢ１３から検索して取得する（ステップ１１５）。
【００８１】
この後、機器制御値検索部１４Ｄにおいて、類似ノード判定結果と対応する機器制御値のうち、反応ノードに対応する類似機器制御値を、事象発生を検出したセンサノード２１と対応する制御機器２２に対して送信すべき正規の機器制御値に置換し（ステップ３００）、ステップ１１３へ移行する。
【００８２】
図１０は、機器制御値（置換後）の算出例である。ここでは、図７の類似機器制御値と比較して、センサノードＮ５の機器制御値が、事象発生を検出したセンサノード２１と対応する制御機器２２に対して送信すべき正規の機器制御値、すなわち「１．０」に置換されている。これにより、図６の機器制御値と比較して、反応ノードＮ１，Ｎ５，Ｎ１０のすべてにおいて、図６と同じ機器制御値が得られていることがわかる。
【００８３】
［第３の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、新たなノード判定結果に対応する機器制御値が未登録の場合、類似ノード判定結果により制御値ＤＢ１３から検索した機器制御値のうち、反応ノードに対応する類似機器制御値を、事象発生を検出したセンサノード２１と対応する制御機器２２に対して送信すべき正規の機器制御値に置換するようにしたので、各反応ノードにおける機器制御値を正確に得ることができ、結果として機器制御値全体の制御において誤差を少なくすることができる。
【００８４】
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１０…機器制御装置、１１…通信Ｉ／Ｆ部、１２…記憶部、１３…制御値ＤＢ、１４…演算処理部、１４Ａ…センサ結果収集部、１４Ｂ…機器制御値算出部、１４Ｃ…ノード判定部、１４Ｄ…機器制御値検索部、１４Ｅ…機器制御部、２０…センサネットワーク、２１…センサノード、２１Ａ…通信Ｉ／Ｆ部、２１Ｂ…センサ部、２１Ｃ…機器Ｉ／Ｆ部、２２…制御機器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセンサノードとデータ通信を行うことにより、これらセンサノードで検出された任意の事象の発生有無を示すセンサ結果を収集するセンサ結果収集部と、
前記センサ結果に基づいて、前記各センサノードに対応付けられている制御機器を制御するための機器制御値を、前記センサノードごとに算出する機器制御値算出部と、
前記センサ結果に基づいて、前記センサノードのうち、前記事象発生を検出したセンサノードを反応ノードと判定し、前記事象発生を検出しなかったセンサノードを非反応ノードと判定し、前記非反応ノードのうち前記反応ノードの近傍に位置するセンサノードを近傍ノードと判定するノード判定部と、
任意のセンサ結果から前記機器制御値算出部で算出された前記各制御機器の機器制御値と、当該センサ結果から前記ノード判定部で得られた前記各センサノードに関するノード判定結果とを対応付けて記憶する制御値データベースと、
前記センサ結果収集部で収集された新たなセンサ結果から前記ノード判定部で得られた新たなノード判定結果に基づいて、前記制御値データベースを検索することにより、前記新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得し、前記新たな機器制御値が未登録の場合には、前記新たなノード判定結果と類似する新たな類似ノード判定結果と対応する類似機器制御値を新たな機器制御値として取得する機器制御値検索部と、
前記新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して前記各制御機器へ送信する機器制御部と
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、
前記機器制御値算出部は、前記新たな機器制御値が未登録の場合、前記新たなセンサ結果から新たな機器制御値を算出し、前記新たなノード判定結果と対応付けて前記制御値データベースへ追加登録する
ことを特徴とする機器制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の機器制御装置において、
前記機器制御値検索部は、前記新たな機器制御値が未登録の場合、前記類似ノード判定結果と対応する機器制御値のうち、前記反応ノードに関する機器制御値を、前記事象発生を検出したセンサノードと対応する前記制御機器に対して送信すべき正規の機器制御値に置換し、
前記機器制御部は、置換後の前記機器制御値に応じた機器制御信号を生成して前記各制御機器へ送信する
ことを特徴とする機器制御装置。
【請求項４】
センサ結果収集部が、複数のセンサノードとデータ通信を行うことにより、これらセンサノードで検出された任意の事象の発生有無を示すセンサ結果を収集するセンサ結果収集ステップと、
機器制御値算出部が、前記センサ結果に基づいて、前記各センサノードに対応付けられている制御機器を制御するための機器制御値を、前記センサノードごとに算出する機器制御値算出ステップと、
ノード判定部が、前記センサ結果に基づいて、前記センサノードのうち、前記事象発生を検出したセンサノードを反応ノードと判定し、前記事象発生を検出しなかったセンサノードを非反応ノードと判定し、前記非反応ノードのうち前記反応ノードの近傍に位置するセンサノードを近傍ノードと判定するノード判定ステップと、
制御値データベースが、任意のセンサ結果から前記機器制御値算出ステップで算出された前記各制御機器の機器制御値と、当該センサ結果から前記ノード判定ステップで得られた前記各センサノードに関するノード判定結果とを対応付けて記憶するステップと、
機器制御値検索部が、前記センサデータ収集ステップで収集された新たなセンサ結果から前記ノード判定ステップで得られた新たなノード判定結果に基づいて、前記制御値データベースを検索することにより、前記新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得し、前記新たな機器制御値が未登録の場合には、前記新たなノード判定結果と類似する新たな類似ノード判定結果と対応する類似機器制御値を新たな機器制御値として取得する機器制御値検索ステップと、
機器制御部が、前記新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して前記各制御機器へ送信する機器制御ステップと
を備えることを特徴とする機器制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の機器制御方法において、
前記機器制御値算出ステップは、前記新たな機器制御値が未登録の場合、前記新たなセンサ結果から新たな機器制御値を算出し、前記新たなノード判定結果と対応付けて前記制御値データベースへ追加登録するステップを含む
ことを特徴とする機器制御方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の機器制御方法において、
前記機器制御値検索ステップは、前記新たな機器制御値が未登録の場合、前記類似ノード判定結果と対応する機器制御値のうち、前記反応ノードに関する機器制御値を、前記事象発生を検出したセンサノードと対応する前記制御機器に対して送信すべき正規の機器制御値に置換するステップを含み、
前記機器制御ステップは、置換後の前記機器制御値に応じた機器制御信号を生成して前記各制御機器へ送信するステップを含む
ことを特徴とする機器制御方法。
【請求項１】
複数のセンサノードとデータ通信を行うことにより、これらセンサノードで検出された任意の事象の発生有無を示すセンサ結果を収集するセンサ結果収集部と、
前記センサ結果に基づいて、前記各センサノードに対応付けられている制御機器を制御するための機器制御値を、前記センサノードごとに算出する機器制御値算出部と、
前記センサ結果に基づいて、前記センサノードのうち、前記事象発生を検出したセンサノードを反応ノードと判定し、前記事象発生を検出しなかったセンサノードを非反応ノードと判定し、前記非反応ノードのうち前記反応ノードの近傍に位置するセンサノードを近傍ノードと判定するノード判定部と、
任意のセンサ結果から前記機器制御値算出部で算出された前記各制御機器の機器制御値と、当該センサ結果から前記ノード判定部で得られた前記各センサノードに関するノード判定結果とを対応付けて記憶する制御値データベースと、
前記センサ結果収集部で収集された新たなセンサ結果から前記ノード判定部で得られた新たなノード判定結果に基づいて、前記制御値データベースを検索することにより、前記新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得し、前記新たな機器制御値が未登録の場合には、前記新たなノード判定結果と類似する新たな類似ノード判定結果と対応する類似機器制御値を新たな機器制御値として取得する機器制御値検索部と、
前記新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して前記各制御機器へ送信する機器制御部と
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、
前記機器制御値算出部は、前記新たな機器制御値が未登録の場合、前記新たなセンサ結果から新たな機器制御値を算出し、前記新たなノード判定結果と対応付けて前記制御値データベースへ追加登録する
ことを特徴とする機器制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の機器制御装置において、
前記機器制御値検索部は、前記新たな機器制御値が未登録の場合、前記類似ノード判定結果と対応する機器制御値のうち、前記反応ノードに関する機器制御値を、前記事象発生を検出したセンサノードと対応する前記制御機器に対して送信すべき正規の機器制御値に置換し、
前記機器制御部は、置換後の前記機器制御値に応じた機器制御信号を生成して前記各制御機器へ送信する
ことを特徴とする機器制御装置。
【請求項４】
センサ結果収集部が、複数のセンサノードとデータ通信を行うことにより、これらセンサノードで検出された任意の事象の発生有無を示すセンサ結果を収集するセンサ結果収集ステップと、
機器制御値算出部が、前記センサ結果に基づいて、前記各センサノードに対応付けられている制御機器を制御するための機器制御値を、前記センサノードごとに算出する機器制御値算出ステップと、
ノード判定部が、前記センサ結果に基づいて、前記センサノードのうち、前記事象発生を検出したセンサノードを反応ノードと判定し、前記事象発生を検出しなかったセンサノードを非反応ノードと判定し、前記非反応ノードのうち前記反応ノードの近傍に位置するセンサノードを近傍ノードと判定するノード判定ステップと、
制御値データベースが、任意のセンサ結果から前記機器制御値算出ステップで算出された前記各制御機器の機器制御値と、当該センサ結果から前記ノード判定ステップで得られた前記各センサノードに関するノード判定結果とを対応付けて記憶するステップと、
機器制御値検索部が、前記センサデータ収集ステップで収集された新たなセンサ結果から前記ノード判定ステップで得られた新たなノード判定結果に基づいて、前記制御値データベースを検索することにより、前記新たなノード判定結果と対応する新たな機器制御値を取得し、前記新たな機器制御値が未登録の場合には、前記新たなノード判定結果と類似する新たな類似ノード判定結果と対応する類似機器制御値を新たな機器制御値として取得する機器制御値検索ステップと、
機器制御部が、前記新たな機器制御値に応じた機器制御信号を生成して前記各制御機器へ送信する機器制御ステップと
を備えることを特徴とする機器制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の機器制御方法において、
前記機器制御値算出ステップは、前記新たな機器制御値が未登録の場合、前記新たなセンサ結果から新たな機器制御値を算出し、前記新たなノード判定結果と対応付けて前記制御値データベースへ追加登録するステップを含む
ことを特徴とする機器制御方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の機器制御方法において、
前記機器制御値検索ステップは、前記新たな機器制御値が未登録の場合、前記類似ノード判定結果と対応する機器制御値のうち、前記反応ノードに関する機器制御値を、前記事象発生を検出したセンサノードと対応する前記制御機器に対して送信すべき正規の機器制御値に置換するステップを含み、
前記機器制御ステップは、置換後の前記機器制御値に応じた機器制御信号を生成して前記各制御機器へ送信するステップを含む
ことを特徴とする機器制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１７５３３４（Ｐ２０１２−１７５３３４Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３４５４６（Ｐ２０１１−３４５４６）
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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