2019 Fiscal Year Research-status Report
Automatic control logic utilizing sparse modeling for natural ventilation operation
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19K04741
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
樋山 恭助 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (10533664)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Srisamranrungruang Thanyalak 明治大学, 研究・知財戦略機構(生田), 研究推進員(ポスト・ドクター) (40837267)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 自然換気 / 機械学習 / 運用 / 温熱環境 / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、設計者が期待する自然換気による省エネ効果は担保しつつ、執務者及び運用者の不満を解消した自然換気口の自動制御ロジックの開発となる。開発する自動制御ロジックは、物理モデルによる環境予測に機械学習を適用することにより自然換気運用時の室内環境の改善を実現する方針をとる。初年度となる2020年度は、主に物理モデルとその環境予測結果の評価方法の開発を進めると共に、機械学習の組み込み方法を検討するためのデータを収集し、且つその検討のため、現時点で入手可能なデータを用いたデータクレンジング手法の検討を進めた。物理モデルとその環境予測結果の評価方法の開発に関しては、今回は室内環境の改善を意図した予測手法が必要となるため、その評価のために温熱環境の視点を組み入れた評価指標に関する既往研究調査を進め、その内、本開発モデルにおける組み込みに高い適性があるものとし、サーマルオートノミーに着目し、その具体的な利用方法を検討、提案している。機械学習用のデータ収集としては、自動制御機構と竪穴による温度差換気経路を備えた自然換気システムを持つ建物を対象に、そのモード変換の自由度を高めたうえで、モード変換による室内環境と換気効率の関係性を分析可能なデータを実測により収集した。データクレンジング手法の検討に関しては、アメリカ暖房冷凍空調学会(ASHRAE)が提供する1000物件を超える建物の運用データを用い、その方法論を検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
開発する自動制御ロジックは、物理モデルによる環境予測と、機械学習による閾値設定により、室内環境の改善と騒音発生の抑制を実現する方針とし、その開発は「①物理モデルの開発」と、「②自動制御ロジックへの機械学習の適用」に区分される。①物理モデルの開発に関しては、順調に進展しておりその結果は学術研究成果としてその情報発信を展開している。「②自動制御ロジックへの機械学習の適用」に関しては、機械学習に必要とされるデータの収集を開始、その充実化のために継続的収集を可能とする基盤を構築したが、その実施は、次年度の活動可能状況によるので、不透明なところを残す。ただし収集済みのデータ、及び外部から入手可能なデータを用いた機械学習の利用方法に関して、そのデータクレンジング方法を含め進めており、2020年度に限ってはその進展は順調であるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
「①物理モデルの開発」と「②自動制御ロジックへの機械学習の適用」に区分した研究方針の内、「①物理モデルの開発」に関しては、前年度に引き続き進めている。前年度結果の成果の情報発信を通したフィードバック等を反映させた形で、その予測精度と結果の自然換気運用への活用方法に関し、その効果を高めていく。「②自動制御ロジックへの機械学習の適用」に関しては、その教師データの収集を必要とするため、前年度の実測を継続的に実施することを計画するが、その実施は、世の中の情勢次第で臨機応変に検討していく。十分なデータが収集できない場合は、外部データの入手を検討し、その活用方法を含め、臨機応変に対応していく。
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| Causes of Carryover |
データ取集のために必要となる実測機器及び消耗品に関しては、他の研究により調達したものを適用することでその支出が削減された。また、旅費に関しても、国内外会議の出席において、他の助成金での用務と併せた出張とすることで、その経費を削減できた。これら削減分は、当該年度の成果に基づき発展した次年度の研究における環境の充実（実測機材の準備、調査旅費）に活用する。
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