床暖房の自動制御:一条工務店の開発の方!教えてくださいm(_ _)m

スマートハウス, 一条工務店にひとこと, 床暖房

こんばんは。さすけです。

ブログのタイトルにスマートハウスと書いたのに、スマートハウスの話しが何もない。。。ということで、ちょっとだけ現在やっていることを書かせていただきます^^

とは言え、内容が全然、一般向けではないのはご容赦ください。。。というか、今回は一条工務店の開発担当者の方へのメッセージです。

現在私が考えていることの全体像については後日(来年になっちゃうかも?)書かせていただこうと思います。

おそらく、多くの方が感じている事と思いますが、床暖房の温度設定って難しくないですか?

私自身、記事に書かせていただいた通り、暑くなりすぎてしまうこともしばしばです。。。

ということで、プログラムを作って床暖房の温度設定を自動制御できないかと考えています。そして、まだまだ一部だけですが、ソフトを作ってみました\(^o^)/

自動制御と言っても、単にパソコンから温度を設定できるだけのような話しではありません。家に住む人は床暖房のリモコンに手を触れること無く、1年中好きな格好で家の中で生活できる環境の実現、人はなにも考えず、プログラムが自動的に考えて、最適な環境を実現してくれるソフトを開発したいのです。

途中で分からないことがあるので、ご存じの方がいらっしゃいました是非教えてください\(^o^)/ってか、たぶん一番詳しいであろう、一条工務店の開発の方!!教えてくださいm(_ _)m

考えているのは以下のような感じです。

1. 室内の温湿度を監視
2. 数時間後~2日間程度の天気予報データから温湿度を取得
3. 1と2の結果を用いて最も快適な温湿度を計算
4. 数時間後に3で求めた温湿度設定にするための床暖房設定温度を計算
5. 3で求めた温湿度になるよう床暖房の温度を設定

という感じです\(^o^)/

1. 室内の温湿度を監視
これは非常に簡単です。具体的にはT&Dの温湿度ロガーを使用します。これについては完成です。というか、買ってきてちょっと設定すればOKです。

2. 数時間後~2日間程度の天気予報データから温湿度を取得
こちらも、とりあえず簡単な方法をということで、Yahoo天気予報からデータを取得することにしました\(^o^)/こちらのプログラムも完成しています。

3. 1と2の結果を用いて最も快適な温湿度を計算
これについてはプログラムは完成しています\(^o^)/

こんな感じで作ってあります。右側の「快適温度」が現在の室内、温湿度から計算によって求められた「半袖半ズボン」で過ごすのに最も快適と思われる温度です。これについても、まだまだ色々なアイデアを盛り込む予定です。

「快適な温湿度」というのは個人差が大きいため、ここではPMVというISO-7730に規定されている手法を用いました^^
計算方法は、こちらのISOドキュメントのAnnex Dと山口大学の福代氏が配布しているExcelシートを参照しました。数式が全然綺麗ではないため実装が面倒でした。。。一応興味ないと思いますが、コードは下のような感じです。とりあえずで作っているので汚くてごめんなさい。。。

PMVを使うことで温度と湿度の両方を加味して快適な温湿度を計算が可能になります。

しかも!!室内での過ごし方をも考慮して温度設定ができるようになります。すなわち、就寝時間は代謝が落ちますから温度を上げたり、日中は温度を下げたり、はたまた、朝は少し温度を上げておいて、食事が終わったら温度を低く設定するといった感じです。

イメージとしては「住む人に最適化された温湿度設定」が行えるようにプログラムを作る予定です。さらには、住む人の活動状況を逐次把握して計算を行う仕組みを作っています。

PMVを使う理由は後日書きます。今回の目的には第一弾としてはPMVが最適と思っていますが、残念ながら全ての人にとって快適な温度を予想できるわけではありません。そこで、PMVに機械学習のアルゴリズムを組み込んで、住んでいる人に最適化されたPMVを実現するアルゴリズムを実装しています。1軒1軒、または家族構成によって設定温度が自動制御されるのです。そして、1万軒の家があっても同じ設定は1軒もないという制御を実現できます。

4. 数時間後に3で求めた温湿度設定にするための床暖房設定温度を計算
ここが、重要になるわけですが、これについては現在プログラム開発中です。これについては、正直、私が単独でやっていても無理があって、最終的には一条工務店が頑張ってくれないと我が家だけが快適になってしまいます^^;

この計算方法は、当初ニューラルネットワークによる推測モデルを考えたのですが、後述する東芝の特許との兼ね合い、そしてどうもアルゴリズム的に好きになれないという理由Complement Naive Bayesを使用しようかなと思っています。これであれば実装も計算も簡単です。
ただ、Complement Naive Bayesでうまくいく保証はないので、その場合は、遺伝的アルゴリズム、またはサポートベクターマシンを作る方法を考えています。最悪は非線形モデルを構築して数値解を求めると言う泥臭い方法も考え中です。
このあたりは、私の家での計測データに基づいて計算を行うので、他の方にとって快適かどうかは微妙になってしまうのです。そのためにも多くの温熱環境データが必要で、一条工務店に頑張ってもらわないと困るのです。

5. 3で求めた温湿度になるよう床暖房の温度を設定
ここが最大の難関です。そして、今回アドバイスをいただきたい部分です!!

現在の長府製床暖房に付属しているリモコンは外部から一切操作ができません。赤外線リモコンがついていれば操作可能なのですが、赤外線リモコンも存在しません。

この床暖房の設定を外部のパソコンから行うことができないかと考えている次第です。リモコンを取り外してみたところ、裏面から2本のケーブルが出ていました。ここに床暖房のリモコンを偽装した信号を送り込むことで何とかするという方法も一つと思っています。

しかし、よくよく考えてみたら、このようなリモコンは生産過程ではパソコンから操作、点検をしているはずです。ということは、何らかの方法でパソコンと接続し、リモコンを操作する方法があると思ったのです!!しかし、そんなことは当然、マニュアルには書いてありません。。。

ということで、もしも、長府にお勤めだったりして、そのような方法をご存じであったり、はたたまた、一条工務店の開発部署にいて、外部から操作可能なリモコンを作っていたりした場合は、その方法を教えてください。

それも難しければ、一条工務店さん!!赤外線リモコン開発してください(本気で言ってますよ)。そうすれば、外部から制御可能なのです。難しいことでは無いと思います。

おそらく床暖房のリモコンに赤外線リモコンを付けると、数万円はコストが上がる可能性があります。しかし、「床暖房が最適な温度を考えて設定してくれる家:スマートハウス」として販売した方が付加価値の増大分で十分回収可能なはずです\(^o^)/

あとは、計算によって求められた温度をフィードバックできれば床暖房を自動制御可能なのです!!

これは、私だけにメリットがあることではなく、多くのお客さんはもちろん、一条工務店にもメリットがあると思います。そして、私の予想では一条工務店はソフト開発が苦手と思っています。
構造計算などは得意なのだと思いますが、数学・物理的なシミュレーション、アルゴリズム設計が少ないのではないかと思っています。今回使っているアルゴリズムは理系の大学で勉強する程度の数学で、それほど難しいものではありません。ちょっと勉強すれば誰でも理解できます。

社内にいるプログラムが書ける理系の修士課程卒業程度の知識があれば今回の話であれば、作ることができるはずです!!もし難しければ私の所に来てください!!そして、作ったソフトを我が家で実装してください^^

年をまたいでしまいそうですが、今回の話しにはさらに発展形が存在します。個人的には、こっちがメインです。

あと、今回のアイデアに近いものとして東芝が2003年に特許を取得しているので、この特許を回避するアルゴリズムで作ってみたりしています^^というか、さすがに10年前のアルゴリズムよりは良い物が簡単にできる環境にあるので、それは問題なしです^^

あっ!、自分で実装して、特許を取って一条工務店に売るというのも楽しそうかも!!

冗談はさておき、ここから先で、今回の話に関連して作る予定の物は
・ 日射による室温予測モデル
・ 二酸化炭素濃度に基づくロスガード制御
・ 室内の壁面温度測定と輻射温度予測モデル
といった感じです。

さらには、その発展として
・ 電気料金最適化+快適環境の実現
・ +αで太陽光発電、蓄電池を用いたモデルの構築
といった感じです。蓄電池は付けられたら考えますが、我が家にないのでやらないかも知れません。。。太陽光発電はやりたいと思います。

あ、夏場については以外と簡単に自動制御できる目処が立っていたりします。というのも、エアコンはリモコン制御できるので、iRemoconを使って制御します。

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こんな感じで?作っています。これは以前作っていたのでWPFで実装していません。

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最近のはこんな感じでWPFで実装してみています。WPFはちょっと楽しいですね。

こんな感じです\(^o^)/

開発環境はVB.net+WPFです。理由は一番慣れているから。

ただ、私が作っているシステムは一般家庭に置くには故障した場合の対応が難しいとおもっていませんか?

この問題を解決する方法は以外と簡単です。これはお金がかかるので、個人では難しいのですがAmazonクラウドを使って、全体をコントロールするのが良いです。天気予報については私は個人なのでYahooを使っていますが、実際に企業でやるとしたらこちらを使うのがお勧めです。初期費用が10万円、月額3万円がかかってしまうので個人では無理です。一条工務店さん!契約して私に使わせてください!!

これらを使うことで、結構本気のプログラム開発ができるようになります^^

これらを連携させることで、家の中にパソコンがなくても床暖房制御が可能になるのです!!しかも、個々に演算を行うよりも遥かに低コストです。その他多数のメリットがあります。これまた後日書きます。

ということで、一条工務店に考えて欲しいことは
・ 床暖房リモコンを外部から制御する方法を教えてください!
・ i-smartの壁面輻射温度のシミュレーションを教えてください!
・ 天気予報WebAPIの提供してくれると嬉しいです^^
・ できれば床暖、ロスガードリモコンのネットワーク制御ができませんか?
とりあえず、こんな感じです^^