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気圧センサーで住人の位置を特定する


 New Scientist Tech より。

■ 適応したエアコンは家庭内の動きを追跡する
 Adapted aircon can track movement in the home

 家の中の人の動きを突き止めるにはどうすればよいか? エアコンに取り付けた気圧センサーで気圧のわずかな変化をキャッチし、ここから人の動きを推測するという方法が米国の研究者によって提案されました。ここから得た人の動きをもとにして、今後、よりエネルギー消費のすくないエアコンの制御などが期待されます。

 家の中の人の動きと聞いて、まっさきに思いつくのは、家のあちこちにモーションセンサーを取りつけて監視するという方法です。ですがこの方法は、あらゆる箇所に工事を行う必要があり、たいへん高価です。そこで、より安価に同等のデータを得る手法が求められてきました。

 そこで、米国アトランタにあるジョージア工科大学の Shwetak Patel は、これよりもずっと安価で手間のかからない方法を考案しました。彼の方法とは、空調システムを利用して気圧を測定するというものです。

 現在、米国の多くの家の空調では、家じゅうにダクトを張り巡らせ、中央のユニットから空気を送り込んで冷暖房や換気を行うというやり方が用いられています。そこで、このインフラをうまく流用することで、追跡に必要なデータが得られるのではないか、というのが彼のアイデアです。

 どのようにして必要なデータを手に入れるのでしょうか。彼のチームは、中央のユニットのフィルター部に、5つの気圧センサーを取り付けました。とうぜん、家にだれもいない状況では、これらのセンサーは一定した値をさし続けます。ですが、中で人の移動が起きると、それに伴いわずかの気圧の変化が生じます。彼らは、特にドアの開け閉めしたときや、ドアを人が通過したときに、目立った変化が生じることに気付きました。そしてさらに、どのドアが動いたかによって変化のパターンが変わってくることも分かりました。そこで、気圧のパターンをコンピュータに学習させることで、どのドアで開け閉めが起きたのか、いつ人の通過が起きたのかを特定できるのではと考えました。

 この考えを実現したシステムでテストが行われました。その結果、部屋数が10~20の家で、適当に選んだドアに対し開け閉めを行ったところ、それがどのドアで行われたのかを、平均して75~80%という精度で特定することに成功しました。

 さらに別のテストでは、ある開いた状態のドアに対し人が通過したところ、それがどのタイミングで行われたのかを、60~75%の精度で特定することができました。

 現在彼は、さらに大きな家やオフィスで同様のアプローチが有効か調べようとしています。大きな家では気圧の変動は小さくなるので、より精度の高い推測が必要になることと思われます。

 なるほど。既存のインフラをうまく利用するというアイデアは、実用面から見てとても良いですね。さらに今回のアイデアの良い点は、家じゅうを歩き回って装置をとりつける必要がなく、中央の空調ユニットに集中して取り付けるだけでOKというところにもあると思います。

 気になるのは、気圧の変化という微妙な値を利用するだけに、季節や天候の変化にどれだけ対応できるかという点ですね。シーズンごとに再学習や設定のきりかえを行うというのはちょっと面倒だし、ぜひここは気温や湿度のデータを取り入れて判定する仕組みを取り入れて欲しいなあと思います。

 ちなみに、家の中の人の位置を推測する方法については、他にもいろいろと提案があります。以前にこのブログでも紹介した「コンセントから住人の位置を追跡する」では、コンセントから取得した電気ノイズのパターンから人の位置を特定します。また別の研究(*1)では、配管の中央部にマイクを取り付けて、入浴や皿洗いなどの音を聞き分けて判断するという方法も提案されています(すごいアイデアだなあ・・)。これらをミックスした手法なんかが出てくると面白いかもしれないですね。

【参考リンク】
・元論文:Detecting Human Movement by Differential Air Pressure Sensing in HVAC System Ductwork: An Exploration in Infrastructure Mediated Sensing
・(*1):Sensing from the basement: a feasibility study of unobtrusive and low-cost home activity recognition

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