2018 Fiscal Year Research-status Report
A Research of Indoor Comfort Management System Using IoT Technology
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17K12789
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
松井 加奈絵 東京電機大学, システムデザイン工学部, 助教 (30742241)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | IoT / 室内快適性 / スマートホーム / データ解析 / アーバンデザインシステム / 情報家電 / 住環境評価 / 機械学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，WHOの定めた住環境の4 つの理念である（1）安全性，（2）保健性，（3）利便性，（4）快適性，をIoT（Internet of Things）技術を利用して実現することを目的とし，居住空間における快適性向上システム構築を実施する．これまでHome Energy Management System(HEMS)やスマートホームはエネルギー消費の効率化，居住空間の快適性向上，セキュリティ，コミュニケーションの円滑化の目的としたサービスやアプリケーションの提供が主であった．しかしながら，住居内で人は連続的な行動を取るものであり，且つ屋内行動における各行動にとって快適性はそれぞれ異なる．つまりは，時系列，また行動別の快適性の定義が必要となる．本研究では住居内の多様な快適性を定義するとともに，IoT 技術によってこれらの理念を具体化したサービスの提供を目指す．
研究背景としてWHOの定めた住環境の理念の実現だけでなく，日本の住民の平均在宅時間は15時間と長く，居住環境のクオリティを上げることはQoL（Quality of Life）の向上に貢献することが挙げられる．また，SOHO（Small Office・Home Office）など多様な働き方によって居住空間を仕事場となる場合，室内行動は住環境としてのみならず，仕事の達成率の向上率が指標となるような場合も想定される．このような多様なニーズの中，本申請書はIoT 技術，具体的にはデータの取得，解析，情報提示，家電制御を行うことで，居住空間における様々なシーンの総合的な快適性，利便性向上を行う．そのためには，居住空間を時系列の事象と捉え，連続的な行動に対応可能なシステムが必要となる．また，LEED など居住空間の快適性認証制度にIoT技術を取り入れることの必要性を主張することで，IoT技術と住環境の融合を狙う．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
これまでの進捗状況として以下の項目別に述べる．
(1)技術による状態変化が可能な居住空間の定義：居住空間における状態変化は家電使用の関連性が高いため，本研究では電力消費量のから居住空間の状態変化を推測するための解析を実施した．最終年度にこのプログラムを使用した快適性実験を行い，正の状態変化もしくは維持を確認する．また，室内環境を表す温湿度・照度データから適切な状態にするためにどのような情報提供もしくは制御が必要になるのかをまとめ，データベース化した．
(2)対応するセンシング手法およびデータの整理：本研究で構築したデータの信頼性の高さや各種センサから得られるデータフォーマットの違いを考慮したデータベースに対し，別のサービス連携を行いやすいようAPIを構築し，データアクセスを可能とした．
(3)情報提示手法，家電別自動制御手法の定義と実装：昨年度に引き続き，ネットワーク対応可能な照明，空気清浄機，空調において，通信プロトコルおよび制御プログラムを実装し，センサデータから分岐する各種制御を実行，実験を実施した．センサデータに基づいた分岐においては，変動するセンサデータに基づいた制御手法を用いると制御プロトコルの生成が発生し，必要のない制御通信が発生するため，項目（1）で収集した過去のデータを参照する手法と，一定の期間のみのデータを参照する手法を比較した．
(4)居住空間における定量的，定性的評価を目的とした実証実験：開発したIoTプラットフォームと制御手法を用いて東京都，埼玉県内における実証実験を行った．
(5) LEEDのように居住空間およびワーキングスペースの認証制度との連携：IoTデータを用いたLEED認証案についてのオープンアクセスジャーナルを執筆した．また，ジョージア工科大学におけるスマートシティワークショップにて，本研究で収集した匿名化されたデータを提供した．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの進捗状況で述べた5項目に対応し，各項目を目的達成のために更に加速していく．まず，項目(1)：室内環境を表す温湿度・照度データから適切な状態にするためにどのような情報提供もしくは制御が必要になるのかをまとめ，データベース化した．本データベースおよびIoTプラットフォームを用いた情報提示および制御手法を用いた快適性維持を目的とした実証実験を，世帯およびワークスペースで実施する．
項目(2)：これまで様々なセンサから得られたデータを元に（a）屋内センサの適切な配置，（b）各種センサデータの適切なデータフォーマットへの変換をまとめ，その処理を行う機能をIoTプラットフォーム上に実装した．今年度は項目（1）にて行う実証実験から得られた実データを用い，各種センサデータの処理が適切に行われたのか検証するとともに，その結果をAPIおよびデータフォーマットに反映させる．
項目(3)：使用頻度の高い空調，照明に関しては適宜制御手法を調査し，実証実験にて可用性を確かめる．制御手法においてはモデル化し，性能評価とともに提示可能とするよう整備する．
項目(4)：項目（3）で実装した手法について実証実験を実施し，実データを用いた評価を実施する．情報提示においてはABABテストを行い，ランダム提示と室内環境データから推測される快適性嗜好に基づいた提示を比較する．制御システムにおいては世帯およびワークスペースといった異なる目的を持つ場にて空調制御実験を行う予定である．
項目(5)LEEDやWELLのように居住空間およびワーキングスペースの認証制度との連携：LEEDやWELLといった居住空間およびワーキングスペースにおける認証制度との連携は引き続き模索するとともに，ジョージア工科大学との共同研究を引き続き実施し，その結果を論文にまとめる．
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| Causes of Carryover |
以下の項目を実施するために助成金を使用する．
項目(1)：室内環境を表す温湿度・照度データから適切な状態にするためにどのような情報提供もしくは制御が必要になるのかをまとめ，データベース化した．本データベースおよびIoTプラットフォームを用いた情報提示おaよび制御手法を用いた快適性維持を目的とした実証実験を，世帯およびワークスペースで実施する．項目(2)：これまで様々なセンサから得られたデータを元に（a）屋内センサの適切な配置，（b）各種センサデータの適切なデータフォーマットへの変換をまとめ，その処理を行う機能をIoTプラットフォーム上に実装した．今年度は項目（1）にて行う実証実験から得られた実データを用い，各種センサデータの処理が適切に行われたのか検証するとともに，その結果をAPIおよびデータフォーマットに反映させる．項目(3)：使用頻度の高い空調，照明に関しては適宜制御手法を調査し，実証実験にて可用性を確かめる．制御手法においてはモデル化し，性能評価とともに提示可能とするよう整備する．項目(4)：項目（3）で実装した手法について実証実験を実施し，実データを用いた評価を実施する．情報提示においてはABABテストを行い，ランダム提示と室内環境データから推測される快適性嗜好に基づいた提示を比較する．
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