JP2014190039A - 自動ドア制御システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ドアを通過する人や物の移動速度のばらつきによりセキュリティ上のリスクや、外気の流入により空調エネルギーのロスが生じてしまう。
【解決手段】
人や移動体が所持するタグによりドアの開閉を管理する自動ドア制御システムは、出入口に設置されるアンテナを介し、タグより周期的に送信されるタグ情報を受信するタグ情報受信手段と、タグ情報受信時の受信電波強度から距離を推定する距離推定手段と、前記距離推定手段で推定した距離に基づいてタグの移動速度を算出する移動速度算出手段と、あらかじめ定められた計算式に基づいてドアを開けはじめるタイミングを決定するドア開タイミング決定手段とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動ドアの開閉制御において、無線タグの情報に基づいて、人や物の移動距離および速度を推定して自動ドアの開閉タイミングを決定する自動ドア制御システムに関するものである。

従来、自動ドアの開閉は、扉の中央に取り付けられた人体検知手段（たとえば、近赤外線センサ、超音波センサ、マイクロ波センサなど）からの検出信号により人の有無を検知して行っていた。

また、扉付近の床面の状況変化などに左右されず、また、光電ビーム式検知器などを必要とすることなく、人検知手段の指向方向を一方の方立側から他方の方立側に向けて設けることにより、ドアの両端側から出入りするようにする人をも確実に検知することができるようにした自動ドア装置が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平１０−３１７７９９号公報

しかしながら、ドアを通過する人や物の移動速度には大きなばらつきがある。たとえば、健常者、高齢者、車椅子などにおいて、移動速度が速い人が通過するときは、ドアの開くタイミングが遅くドアの前での待ち時間が生じる。逆に、移動速度が遅い人が通過するときは、ドアが開くタイミングが早く、到達する前から開いた状態となってしまう。このため、不要な侵入者を通過させてしまうセキュリティ上のリスクや、外気が流入することとなり、空調エネルギーのロスが生じてしまっていた。

この発明は、これらの課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、自動ドアを通過する人や物の移動速度に応じてドアを開けるタイミングを変化させ、不要な侵入者をできるだけ通過させず、また空調エネルギーロスをできるだけ少なくできる自動ドア制御システムを提供する。

このような目的を達成するために、本発明の請求項１に係る自動ドア制御システムは、出入口に設置されるアンテナを介し、前記タグより周期的に送信されるタグ情報を受信するタグ情報受信手段と、タグ情報受信時の受信電波強度から距離を推定する距離推定手段と、前記距離推定手段で推定した距離の時間変化率に基づいてタグの移動速度を算出する移動速度算出手段と、あらかじめ定められた計算式に基づいてドアを開けはじめるタイミングを決定するドア開タイミング決定手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る自動ドア制御システムは、出入口に設置されるアンテナを介し、前記タグより周期的に送信されるタグ情報を受信するタグ情報受信手段と、タグ情報受信時の受信電波強度から距離を推定する距離推定手段と、タグ情報受信時の受信周波数を計測する受信周波数計測手段と、受信周波数のドップラーシフトによる周波数の変化に基づいてタグの移動速度を算出する移動速度算出手段と、あらかじめ定められた計算式に基づいてドアを開けはじめるタイミングを決定するドア開タイミング決定手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る自動ドア制御システムは、出入口に設置されるアンテナを介し、前記タグより周期的に送信されるタグ情報を受信するタグ情報受信手段と、タグ情報受信時の受信電波強度から距離を推定する距離推定手段と、ユーザの識別情報と移動速度を含む個人情報を予め記憶する個人情報記憶手段と、個人情報記憶手段にあらかじめ登録された値を移動速度として用いる移動速度算出手段と、あらかじめ定められた計算式に基づいてドアを開けはじめるタイミングを決定するドア開タイミング決定手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る自動ドア制御システムは、ドア開タイミング決定手段が、算出した移動速度と距離から求まるドア到達予測時間と、あらかじめ定められたドアのフルストローク時間から、ドアを開け始めるタイミングを決定することを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る自動ドア制御システムは、空調機の動作状態を検出する空調機動作状態検出手段と、出入口の内と外の温度との差を求める内外温度差算出手段とをさらに備え、前記ドア開タイミング決定手段は、前記算出した移動速度と距離から求まるドア到達予測時間と、あらかじめ定められたドアのフルストローク時間と、空調機の動作状況と、室内外の温度差から定められた所定の条件を満たすようにドアを開け始めるタイミングを決定することを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る自動ドア制御方法は、タグより周期的に送信されるタグ情報を受信するタグ情報受信ステップと、タグ情報受信時の受信電波強度から距離を推定する距離推定ステップと、前記距離推定ステップで推定した距離の時間変化率に基づいてタグの移動速度を算出する移動速度算出ステップと、あらかじめ定められた計算式に基づいてドアを開けはじめるタイミングを決定するドア開タイミング決定ステップとを備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項７係る自動ドア制御方法は、タグより周期的に送信されるタグ情報を受信するタグ情報受信ステップと、タグ情報受信時の受信電波強度から距離を推定する距離推定ステップと、計測した送信周波数と受信周波数のドップラーシフトによる周波数の変化に基づいてタグの移動速度を算出する移動速度算出ステップと、あらかじめ定められた計算式に基づいてドアを開けはじめるタイミングを決定するドア開タイミング決定ステップとを備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項８係る自動ドア制御方法は、タグ情報の一部である識別情報を含む個人情報を予め記憶する個人情報記憶ステップと、前記タグより周期的に送信されるタグ情報を受信するタグ情報受信ステップと、タグ情報受信時の受信電波強度から距離を推定する距離推定ステップと、個人情報にあらかじめ登録された値を移動速度として用いる移動速度算出ステップと、あらかじめ定められた計算式に基づいてドアを開けはじめるタイミングを決定するドア開タイミング決定ステップとを備えることを特徴とする。

この発明によれば、人（物）を検知してドアまでの距離を推定し、検知した人(物)の移動速度を算出し、この結果に基づき自動ドアの開閉タイミングを決定するようにしたため、セキュリティ上のリクス低減し、冷暖房時期の外気の流入や室内空気の流出を防ぎ、空調エネルギーの無駄をできるだけ少なくすることができるようになる。

また、人(物)の移動速度の算出は、距離の変化およびタグの発信周波数および受信周波数を用いればよく、安価なシステム構成で省エネルギーを実現することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る構成図である 自動ドア制御コントローラのブロック図である 本発明の受信強度と距離の関係を示す一例である 室内外温度差に応じた自動ドアのドア開タイミング調整の一例である 温度差と距離とを組み合わせてドア開タイミングを調整する一例である 本発明の処理フローである

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、異なる実施の形態において、同一又は同様の作用効果を奏する箇所については、同一の符号を付してその説明を省略する。

〔実施の形態１〕
図１はこの発明に係る自動ドア制御システム１００の概略構成を示すブロック図である。自動ドア１を挟み、室内側と室外側にそれぞれアンテナ２を設置する。タグ３は、周期的にタグ情報を送信しており、自動ドア制御コントローラ４は、アンテナ２を介しこのタグ情報を受信するタグ情報受信手段４−１を備える。

タグ３は、自動ドアを通過可能な人が所持しており、また物に貼り付けられている。タグ３は、周期的に電波を発信している。

自動ドア制御コントローラ４は、図２に示すように、無線通信可能エリア１０にタグ３が入ると、タグ３から発信されたタグ情報をアンテナ２を介して受信する手段４−１と、電波受信時の電波受信強度に基づき、ドアとの距離を推定する距離推定手段４−２と、タグ３の移動速度を算出する移動速度算出手段４−３と、自動ドアを開け閉めするタイミングを決定するドア開タイミング決定手段４−４とを備える。

また、室内外に温度センサ５を設置し、計測した温度の差を算出する室内外温度差算出手段４−５と、室内側の空調機の動作状態（冷房／暖房／送風／停止）を取得する空調機動作状態検出手段４−６とを備える。

また、受信電波の周波数を検出する周波数検出手段４−７により求めた受信周波数と、発信周波数によりドップラーシフトを検出する手段とを備える。

＜距離の推定手段＞
タグ３から送信される無線電波をアンテナ２で受信した時の受信電波強度により、タグ３とアンテナ２との距離を推定する。たとえば、アンテナ２で受信した受信電力に基づき、図３に示すように、あらかじめ定められた受信電力と距離との関係によりタグまでの距離を推定するようにする。

＜移動速度算出手段の第1の実施例＞
タグ３から一定周期で送信される電波を、アンテナ２で受信するたびに距離推定手段により距離を推定する。今回推定した距離（X2）と前回の推定距離（X1）にもとづき、この変化率により移動速度を算出する。タグのV:移動速度、T2：今回受信時刻、T1:前回受信時刻とするとき、式1より求まる。
(式１) V＝(X2-X1)／（T2-T1）

＜移動速度算出手段の第２の実施例＞
タグ３より周期的に送信されるタグ情報には、識別子(タグＩＤ)および電波送信時の送信周波数が含まれる。このタグ情報３の電波をアンテナ２で受信した時の受信周波数を受信周波数検出手段４−７で計測する。ドップラーシフトの原理を用い、タグ３の移動速度を以下の計算式によって算出する。なおC:光速、ｆ：送信周波数、f’：受信周波数とする。
(式２) V＝C（1-f/f’）

＜移動速度算出手段の第３の実施例＞
あらかじめ個人情報記憶手段に人や物の移動速度を登録しておき、タグ3より周期的に送信されるタグ情報中の識別子にもとづき移動速度を取得する。なお、図４に示した一例では、タグの識別子に基づき、識別子の範囲、たとえば、４桁のうち上２桁が０の場合、車椅子とし、上１桁が１〜４は人（１０歳以下の子供）、家１桁が５〜９は人（６５歳以上の高齢者）、上1桁が1以上は、人（成人）などあらかじめ種別を定めておき、種別に応じてあらかじめ決めておき、記録しておくようにしてもよい。

＜ドア開タイミングの決定＞
ドアを今から何秒後に開きはじめるかというドア開タイミングは、前記距離推定手段と前記移動速度算出により求めたと移動速度V、距離Xが下記条件を満たすように決定する。
（式３） ドア開タイミング＝X/V-T-α-β(v)
ただしTはドア開閉のフルストローク時間である。なお、X/Vはドア到達予測時間を意味する。

ドア開タイミングを決定する際のαは、人や物が到達するどのぐらい前にドアを全開とするのかを調整するためのパラメータ（時間）である。自動ドア制御コントローラ４は、室内外温度差（＝室内側温度−室外側温度）と、空調機の動作状態（冷房／暖房／送風／停止）に基づき、図５に示すように、あらかじめ設定するようにする。たとえば、空調機が暖房運転をしている、室内外温度差が7度以上のときはαは-2秒となり、人や物がドアに到達した後に開けるようし、無駄に冷気が室内に入り込まないようにすることで省エネルギーを実現する。逆に空調機が送風運転しており室内外温度差が7度以上ある場合には、省エネは必要ないため、利便性を優先させドアに到達する2秒前から開けるようにする。

β(v)は、種別による移動速度の違いによるパラメータであり、たとえば、速度に比例するように、あらかじめ標準の移動速度（たとえば、人(成人)の平均移動速度）を定めておき、標準の移動速度より速いか遅いかで設定するようにすればよい。

図６は、本発明の自動ドア制御方法の処理フローを示したものである。アンテナ２でタグ情報(識別子、送信電力など)を受信すると（Ｓ１０のＹｅｓ）、受信したタグ情報（受信電力）から距離を推定し、タグまでの距離とする（Ｓ１１）。また、タグとアンテナ間の距離の時間変化率により移動速度を算出する（Ｓ１２）。タグまでの距離と移動速度、室内外温度差を用いて、あらかじめ定められた計算式に基づいてドア開タイミングを決定する（Ｓ１３）。

また、移動速度の算出は、距離の時間変化率に代えて、計測した周波数のドップラーシフトにより算出するようにしてもよい。

なお、移動速度の算出は、タグの識別子とともに事前登録した移動速度を用いるようにしてもよい。

本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、上述した実施の形態の構成に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても本発明に含まれることは言うまでもない。

１：自動ドア、２：アンテナ、３：タグ、４：制御コントローラ、５：温度検出器、１０：無線通信可能エリア、１００：自動ドア制御システム

Claims (8)

1. 人や移動体が所持するタグによりドアの開閉を管理する自動ドア制御システムにおいて、出入口に設置されるアンテナを介し、前記タグより周期的に送信されるタグ情報を受信するタグ情報受信手段と、タグ情報受信時の受信電波強度から距離を推定する距離推定手段と、前記距離推定手段で推定した距離の時間変化率に基づいてタグの移動速度を算出する移動速度算出手段と、あらかじめ定められた計算式に基づいてドアを開けはじめるタイミングを決定するドア開タイミング決定手段とを備えることを特徴とする自動ドア制御システム。
2. 人や移動体が所持するタグによりドアの開閉を管理する自動ドア制御システムにおいて、出入口に設置されるアンテナを介し、前記タグより周期的に送信されるタグ情報を受信するタグ情報受信手段と、タグ情報受信時の受信電波強度から距離を推定する距離推定手段と、タグ情報受信時の受信周波数を検出する受信周波数検出手段と、受信周波数のドップラーシフトによる周波数の変化に基づいてタグの移動速度を算出する移動速度算出手段と、あらかじめ定められた計算式に基づいてドアを開けはじめるタイミングを決定するドア開タイミング決定手段とを備えることを特徴とする自動ドア制御システム。
3. 人や移動体が所持するタグによりドアの開閉を管理する自動ドア制御システムにおいて、出入口に設置されるアンテナを介し、前記タグより周期的に送信されるタグ情報を受信するタグ情報受信手段と、タグ情報受信時の受信電波強度から距離を推定する距離推定手段と、ユーザの識別情報と移動速度を含む個人情報を予め記憶する個人情報記憶手段と、個人情報記憶手段にあらかじめ登録された値を移動速度として用いる移動速度算出手段と、あらかじめ定められた計算式に基づいてドアを開けはじめるタイミングを決定するドア開タイミング決定手段とを備えることを特徴とする自動ドア制御システム。
4. 請求項１乃至請求項３に記載の自動ドア制御システムにおいて、
   前記ドア開タイミング決定手段は、前記算出した移動速度と距離から求まるドア到達予測時間と、あらかじめ定められたドアのフルストローク時間から、ドアを開け始めるタイミングを決定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の自動ドア制御システム。
5. 請求項４に記載の自動ドア制御システムであって、空調機の動作状態を検出する空調機動作状態検出手段と、出入口の内と外の温度との差を求める内外温度差算出手段とをさらに備え、
   前記ドア開タイミング決定手段は、前記算出した移動速度と距離から求まるドア到達予測時間と、あらかじめ定められたドアのフルストローク時間と、空調機の動作状況と、室内外の温度差から定められた所定の条件を満たすようにドアを開け始めるタイミングを決定することを特徴とする請求項４に記載の自動ドア制御システム。
   
6. 人や移動体が所持するタグによりドアの開閉を管理する自動ドア制御方法において、前記タグより周期的に送信されるタグ情報を受信するタグ情報受信ステップと、タグ情報受信時の受信電波強度から距離を推定する距離推定ステップと、前記距離推定ステップで推定した距離の時間変化率に基づいてタグの移動速度を算出する移動速度算出ステップと、あらかじめ定められた計算式に基づいてドアを開けはじめるタイミングを決定するドア開タイミング決定ステップとを備えることを特徴とする自動ドア制御方法。
7. 人や移動体が所持するタグによりドアの開閉を管理する自動ドア制御方法において、前記タグより周期的に送信されるタグ情報を受信するタグ情報受信ステップと、タグ情報受信時の受信電波強度から距離を推定する距離推定ステップと、計測した送信周波数と受信周波数のドップラーシフトによる周波数の変化に基づいてタグの移動速度を算出する移動速度算出ステップと、あらかじめ定められた計算式に基づいてドアを開けはじめるタイミングを決定するドア開タイミング決定ステップとを備えることを特徴とする自動ドア制御方法。
8. 人や移動体が所持するタグによりドアの開閉を管理する自動ドア制御方法において、タグ情報の一部である識別情報を含む個人情報を予め記憶する個人情報記憶ステップと、前記タグより周期的に送信されるタグ情報を受信するタグ情報受信ステップと、タグ情報受信時の受信電波強度から距離を推定する距離推定ステップと、個人情報にあらかじめ登録された値を移動速度として用いる移動速度算出ステップと、あらかじめ定められた計算式に基づいてドアを開けはじめるタイミングを決定するドア開タイミング決定ステップとを備えることを特徴とする自動ドア制御方法。