JP7437873B2 - データ計測システム及び建物設備制御システム - Google Patents

Description

本発明は、医療福祉施設、商業施設、オフィス等における環境データ及び生体データを計測するデータ計測システム、及び、それら計測したデータに基づいて、医療福祉施設、商業施設、オフィス等の建物に設置された設備を効率的に制御する建物設備制御システムに関する。

近年、病院、介護施設等の医療福祉施設において、看護師、介護士等の労力を軽減するために、配給膳、寝具類、洗濯物等を搬送する自律移動ロボットが使用されるようになってきた。
自律移動ロボットは、さらに、病院、介護施設内に収容する患者、被介護者のバイタルデータ（生体データ）の計測、空港、商業施設等における人流データの把握、不審者、徘徊者の特定にも利用されることが期待されている。

しかし、自律移動ロボットによる環境データ、生体データの計測、収集は、未だ、概念段階の域を超えてはおらず、現在、その手法については鋭意研究、開発中であるというのが実情である。
ここで、自律移動ロボットを利用して生体データを計測する手法として、自律移動ロボットにバイタルデータ取得装置３、表面温度データ取得装置５を配設して、生体データを取得する手法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１６－０６７７７３号公報

上記特許文献１によれば、表面温度データ取得装置５によって表面温度を計測して観察対象が人間であることを特定し、特定した観察対象者に自律移動ロボットを近接させ、バイタルデータ取得装置３によって観察対象者の呼吸数、脈拍数、体表面温度等を計測することができる。

しかし、それらバイタルデータを計測しただけでは、直ちに、観察対象者に対して有益なサービスを提供することはできない。すなわち、観察対象者に影響を及ぼす周囲の環境をも計測して、観察対象者にその結果を反映させる必要がある。
そのためには、時間的変化、季節的変化等も考慮して、観察対象者の存在する空間における環境データを経時的に計測し、その空間の環境を変化させる建物設備を最適に制御しなければならない。

本発明は、このような課題に鑑みて為されたものであって、時間的変化、季節的変化等も考慮して、観察対象者の存在する空間における環境データを経時的に計測し、観察対象者にその結果を反映させて、有益なサービスを提供することができるデータ計測システムを提供することを目的とする。

本発明は、又、計測した環境及び生体データに基づいて、観察対象者の存在する空間の建物設備を最適に制御する建物設備制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の建物設備制御システムは、
自律移動ロボットと、建物設備と、クラウドサーバと、これらを接続する通信回線と、から構成される建物設備制御システムであって、
前記自律移動ロボットは、
本体に車輪を配置すると共に、駆動装置を配設した移動台車と、
前記移動台車上に設置した支持台体と、
前記支持台体に装備した、温度、湿度、照度、風量及び表面温度という建物環境データを計測する計測装置と、ＰＭ２．５濃度及びＣＯ２濃度という健康環境データを計測する計測装置と、体表面温度というバイタル（生体）データを計測する計測装置と、から構成される計測装置と、
環境地図生成部と、環境地図記憶部と、走行経路生成部と、駆動制御部と、データ制御部と、通信制御部と、から構成される制御装置と、
から構成され、施設内で自律走行するものであって、
前記建物設備は、空調装置、換気装置及び照明装置であって、
前記自律移動ロボットは、前記通信回線を介して、前記クラウドサーバに、走行経路におけるスタート、ゴール、停止地点における前記建物環境データ、前記健康環境データ及び前記バイタル（生体）データを計測、送信し、
前記クラウドサーバは、前記自律移動ロボットから受信した前記建物環境データ、前記健康環境データ及び前記バイタル（生体）データを解析、処理し、前記通信回線を介して、前記建物設備に、空調制御、照明制御の指令データを送信し、
前記指令データによって、前記建物設備にフィードバック制御を実施して、温度、照度という施設内環境を最適化することを特徴とする建物設備制御システムである。

又、前記バイタル（生体）データの解析、処理結果によって、管理担当者は、観察対象者にバイタル情報を提供することを特徴とする。

ここで、前記自律移動ロボットは、前記計測装置として、ＬＩＤＡＲ（レーザー測域センサ）を装備し、施設内の壁面、柱面との距離を計測しつつ自律走行することを特徴とする。

又、本発明のデータ計測システムは、前記自律移動ロボットを施設内の壁面、柱面に沿って走行させ、前記ＬＩＤＡＲ（レーザー測域センサ）によって前記自律移動ロボットと壁面、柱面との距離を計測して、前記環境地図生成部において、前記自律移動ロボットの移動履歴と移動位置における距離計測値とを対応させ、自律走行させる範囲の環境地図を作成することを特徴とする。

又、前記自律移動ロボットは、走行経路に沿って移動する途上において、人物、物体という障害物が存在する場合には、前記ＬＩＤＡＲ（レーザー測域センサ）がこれら障害物を検知し、障害物の周囲を迂回して移動していくことを特徴とする。

本発明のデータ計測システムによれば、観察対象者の存在する空間における環境データ及び生体データを経時的に計測し、観察対象者にその結果を反映させて、有益なサービスを提供することができる。

本発明の建物設備制御システムによれば、計測した環境及び生体データに基づいて、観察対象者の存在する空間の建物設備を最適に制御することができる。

さらに、管理担当者は、観察対象者にバイタル情報を提供することができると共に、適切な助言をすることができ、観察対象者の健康維持におおいに貢献することができる。

本発明の自律移動ロボットの外観斜視図である。 図１に示す自律移動ロボットの制御装置の概略構成図である。 自律移動ロボットを走行する環境地図の一実施例を示す平面図である。 本発明のデータ計測システムの概念図である。 所定空間内における温度の時間変化を示すグラフである。 所定空間内における（Ａ）は湿度の時間変化を、（Ｂ）はＰＭ２．５濃度の時間変化を、（Ｃ）はＣＯ２濃度の時間変化を示すグラフである。 試験的に自律移動ロボットを走行させて、適宜位置において環境及び生体データを計測したオフィス空間の平面図である。 図６に示すオフィス空間において計測した温度の時間変化を示す三次元棒グラフである。 図６に示すオフィス空間において計測したＰＭ２．５濃度の時間変化を示す三次元棒グラフである。 図６に示すオフィス空間の窓部近傍において計測した表面温度のサーモグラフィである。 本発明の建物設備制御システムの概念図である。 本発明の建物設備制御システムをオフィス空間に適用した場合の概念図である。

本発明のデータ計測システムの好適な実施形態について、以下、図面を参照して詳細に説明する。

本発明のデータ計測システム１００は、図４に示すように、自律移動ロボット１と、コンピュータ７と、クラウドサーバ１０１と、これらを接続する通信回線１０２，１０３と、から構成される。

自律移動ロボット１は、図１に示すように、移動台車２と、支持台体３と、計測装置４と、制御装置５と、から構成される。

移動台車２は、本体２１の左右両側に車輪２２，２２を、前側に小車輪２３を配置し、本体２１に駆動装置２４を載置してある。

支持台体３は、支持板３１，３２，３３を支持脚３４，３５，３６によって連結したものである。

計測装置４は、ＬＩＤＡＲ（レーザー測域センサ）４１と、温湿度センサ４２と、照度センサ４３と、風速計４４と、表面温度計４５と、サーマルカメラ４６と、ＰＭ２．５センサ４７と、ＣＯ２センサ４８と、から構成される。

制御装置５は、図２に示すように、環境地図生成部５１と、環境地図記憶部５２と、走行経路生成部５３と、駆動制御部５４と、データ収集部５５と、通信制御部５６と、から構成される。

自律移動ロボット１は自律走行するから、自律移動ロボット１とクラウドサーバ１０１とを接続する通信回線１０２は、一部を無線通信とする、インターネットとしてある。
一方、コンピュータ７とクラウドサーバ１０１とを接続する通信回線１０３は、全部を有線通信とする、インターネットとしてもよい。

よって、コンピュータ７は、クラウドサーバ１０１を介して、自律移動ロボット１に、
環境地図データ、走行経路データ、スタート、ゴール、停止地点のデータ等、設定情報を送信する。

反対に、自律移動ロボット１は、クラウドサーバ１０１を介して、コンピュータ７に、
走行経路の途上における、又、停止地点における温度、湿度、照度、風量、表面温度、ＰＭ２．５濃度、ＣＯ２濃度等の各種センサデータを送信する。

自律移動ロボット１を走行させる範囲の環境地図は、図３に示すように、予め、コンピュータ７において作成しておき、自律移動ロボット１の制御装置５の環境地図記憶部５２に環境地図データとして格納しておいてもよい。

又、病院、介護施設、空港、商業施設等の施設内の壁面、柱面に沿って、自律移動ロボット１を走行させ、ＬＩＤＡＲ４１によって自律移動ロボット１と壁面、柱面との距離を計測することによって、環境地図生成部５１において、自律移動ロボット１の移動履歴と当該位置における距離計測値とを対応させ、図３に示すように、自律走行させる範囲の環境地図を作成するようにしてもよい。

自律移動ロボット１の走行経路を設定するには、先ず、コンピュータ７の入力装置７２を操作し、環境地図記憶部５２から環境地図データを取り出し、図３に示すように、表示装置７１上に環境地図を表示させる。

そして、図３に示すように、スタートとゴール地点を設定し、さらに、走行経路における停止地点を設定すれば、走行経路生成部５３において、スタート地点、停止地点、ゴール地点に至る走行経路が設定される。

次に、操作者は、リモートコントローラーを操作して、自律移動ロボット１をスタート地点まで移動させ、自律移動ロボット１を自律走行モードにすれば、自律移動ロボット１は、前記走行経路に沿って走行していく。

このとき、自律移動ロボット１は、ＬＩＤＡＲ４１によって壁面、柱面との距離を計測しつつ移動するから、環境地図を参照することによって、自律移動ロボット１の位置及び方向を自動認識することができる。

走行経路に沿って移動する途上において、人物、物体等の障害物が存在する場合には、ＬＩＤＡＲ４１がこれら障害物を検知して、障害物の周囲を迂回して移動していく。

そして、図３に示すように、停止地点に到達すると、自律移動ロボット１は、所定時間停止し、温湿度センサ４２、照度センサ４３、風速計４４、表面温度計４５、サーマルカメラ４６、ＰＭ２．５センサ４７、ＣＯ２センサ４８によって、当該地点における温度、湿度、照度、風量、表面温度、ＰＭ２．５濃度、ＣＯ２濃度等を測定する。

ここで、当該地点における温度、湿度、表面温度、ＰＭ２．５濃度、ＣＯ２濃度は、別途、壁面、柱面等に固定された当該センサ類によって計測したところ、例えば、図５及び６に示すような状態であった。

その後、自律移動ロボット１は、再度、移動を開始し、走行経路に沿って走行し、ゴール地点に至って停止する。

実施例１
図７に示すオフィス空間において、測定点１を自律移動ロボット１のスタート地点として設定し、測定点２，３，・・・，１５，１６の順路に沿って自律移動ロボット１を自律走行させた。

走行経路の各測定点において、自律移動ロボット１を一旦停止させ、当該地点における温度、湿度、照度、風量、表面温度、ＰＭ２．５濃度、ＣＯ２濃度等を計測した。

そして、測定点１６から７，６と逆順路に沿って自律移動ロボット１を自律走行させ、測定点１を自律移動ロボット１のゴール地点として設定した。

ここで、自律移動ロボット１の１回の自律走行において、測定点は１６地点、自律走行時間は４５分であった。
そして、上記の如き自律走行を、１日において、１１：３０～、１２：３０～、１３：３０～、１４：３０～、１６：００～の５回実施して、環境データ及び生体データの計測を行った。

その結果、温度データは、図８に示すようなものであり、ＰＭ２．５濃度データは、図９に示すようなものであった。
これによれば、図７に示すオフィス空間において、室内の温度、ＰＭ２．５濃度は、空間の場所によって大いに異なることが分かった。

又、窓部近傍に位置する測定点９における表面温度の画像データは、図１０に示すようなものであった。
これによれば、人体の表面温度と窓部近傍の壁面の表面温度とでは、大いに異なることが分かった。

次に、本発明の建物設備制御システムの好適な実施形態について、以下、図面を参照して詳細に説明する。

本発明の建物設備制御システム２００は、図１１及び１２に示すように、自律移動ロボット１と、空調装置３０１、換気装置３０２、照明装置３０３等の建物設備３００と、クラウドサーバ２０１と、これらを接続する通信回線２０２，２０３と、から構成される。
ここで、自律移動ロボット１は、オフィス、医療福祉施設等において在室者に違和感を生じさせないよう、人間に模したカバーを被せてある。

ここで、自律移動ロボット１は自律走行するから、自律移動ロボット１とクラウドサーバ２０１とを接続する通信回線２０２は、一部を無線通信とする、インターネットとしてある。
一方、建物設備３００とクラウドサーバ２０１とを接続する通信回線２０３は、全部を有線通信とする、インターネットとしてもよい。

よって、自律移動ロボット１は、通信回線２０２を介してクラウドサーバ２０１に、スタート、ゴール、停止地点の各種計測データを送信する。

そして、クラウドサーバ２０１では、受信した各種計測データを解析、処理し、通信回線２０３を介して建物設備３００に、空調、照明制御等の指令データを送信する。

この指令データによって、空調装置３０１、換気装置３０２、照明装置３０３等の建物設備３００には、人間の所在等を考慮したフィードバック制御が実施され、温度、照度等を最適化することができる。

このように、本発明のデータ計測システム１００及び建物設備制御システム２００によれば、一日の所定時刻に、又、年間の所定月日に、自律移動ロボット１を病院、介護施設、空港、商業施設等の施設内で走行させて、種々データを計測、収集すれば、一日の時刻、年間の月日に対応、最適化させた、空調、照明制御等を実施することができる。

バイタルデータについても、自律移動ロボット１、通信回線２０２を介して、クラウドサーバ２０１に計測データが送信されるので、クラウドサーバ２０１において、それら計測データが解析、処理される。
よって、管理担当者は、観察対象者にバイタル情報を提供することができると共に、適切な助言をすることができ、観察対象者の健康維持におおいに貢献することができる。

尚、計測、収集するデータは、温度、湿度、照度等の建物環境データ、ＣＯ２濃度、ＰＭ２．５濃度等の健康環境データ、体表面温度、脈拍、心拍等のバイタルデータに限定されるものではない。
例えば、人感センサによって居在者の有無を検知し、人流センサによって人流を把握したり、画像認識センサによって、人間の顔を認識し、徘徊者、不審者を特定したりすることもできる。

１ 自律移動ロボット
２ 移動台車
３ 支持台体
４ 計測装置
４１ ＬＩＤＡＲ
４２ 温湿度センサ
４５ 表面温度計
４７ ＰＭ２．５センサ
４８ ＣＯ２センサ
５ 制御装置
７ コンピュータと
１００ データ計測システム
１０１ クラウドサーバ
１０２ 通信回線
１０３ 通信回線
２００ 建物設備制御システム
２０１ クラウドサーバ
２０２ 通信回線
２０３ 通信回線
３００ 建物設備
３０１ 空調装置

Claims (5)

1. 自律移動ロボットと、建物設備と、クラウドサーバと、これらを接続する通信回線と、から構成される建物設備制御システムであって、
   前記自律移動ロボットは、
   本体に車輪を配置すると共に、駆動装置を配設した移動台車と、
   前記移動台車上に設置した支持台体と、
   前記支持台体に装備した、温度、湿度、照度、風量及び表面温度という建物環境データを計測する計測装置と、ＰＭ２．５濃度及びＣＯ２濃度という健康環境データを計測する計測装置と、体表面温度というバイタル（生体）データを計測する計測装置と、から構成される計測装置と、
   環境地図生成部と、環境地図記憶部と、走行経路生成部と、駆動制御部と、データ制御部と、通信制御部と、から構成される制御装置と、
   から構成され、施設内で自律走行するものであって、
   前記建物設備は、空調装置、換気装置及び照明装置であって、
   前記自律移動ロボットは、前記通信回線を介して、前記クラウドサーバに、走行経路におけるスタート、ゴール、停止地点における前記建物環境データ、前記健康環境データ及び前記バイタル（生体）データを計測、送信し、
   前記クラウドサーバは、前記自律移動ロボットから受信した前記建物環境データ、前記健康環境データ及び前記バイタル（生体）データを解析、処理し、前記通信回線を介して、前記建物設備に、空調制御、照明制御の指令データを送信し、
   前記指令データによって、前記建物設備にフィードバック制御を実施して、温度、照度という施設内環境を最適化することを特徴とする建物設備制御システム。
2. 前記バイタル（生体）データの解析、処理結果によって、管理担当者は、観察対象者にバイタル情報を提供することを特徴とする請求項１に記載の建物設備制御システム。
3. 前記自律移動ロボットは、前記計測装置として、ＬＩＤＡＲ（レーザー測域センサ）を装備し、施設内の壁面、柱面との距離を計測しつつ自律走行することを特徴とする請求項１に記載の建物設備制御システム。
4. 前記自律移動ロボットを施設内の壁面、柱面に沿って走行させ、前記ＬＩＤＡＲ（レーザー測域センサ）によって前記自律移動ロボットと壁面、柱面との距離を計測して、前記環境地図生成部において、前記自律移動ロボットの移動履歴と移動位置における距離計測値とを対応させ、自律走行させる範囲の環境地図を作成することを特徴とする請求項３に記載の建物設備制御システム。
5. 前記自律移動ロボットは、走行経路に沿って移動する途上において、人物、物体という障害物が存在する場合には、前記ＬＩＤＡＲ（レーザー測域センサ）がこれら障害物を検知し、障害物の周囲を迂回して移動していくことを特徴とする請求項３に記載の建物設備制御システム。
   

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