トイレ使用状況の可視化システムの開発

こんにちは、トミーです。

今回は、私が弊社内での困り事解決に取り組んだお話をさせていただきたいと思います。

弊社では、事務所内からトイレのドアが直接見えないレイアウトのため、使用状況を確認するには毎回廊下まで見に行く必要がありました。

事務所にいてもトイレの使用状況がわかったらいいのに…そんな声が多く挙がり、この手間を解消するため、「事務所にいながらトイレの使用状況が一目でわかるシステム」を製作することになりました。そのシステムづくりを私と同僚CTの２名が担当することとなりました。

システムは、トイレの施錠・開錠や室内の人物を検知し、その情報をBLE(Bluetooth)を用いて事務所内の表示灯を制御させる仕組みです。

各機器の構成と役割

システムは主に以下の3つのユニットで構成されています。

それぞれの詳細を解説します。

ドアノブのカギが施錠されたことを物理的に検知するユニットです。

主な使用部品： BLE送信器（BLEモジュール、ボタン電池）、スイッチ
動作内容：トイレドアにあるサムターン式のカギを施錠した時にスイッチがオンする位置に設置し、オン信号をBLE送信器内にあるBLEモジュールのDI（デジタル入力）に接続することで開錠・施錠の状態を検知します。検知した内容を事務所内に設置しているBLE受信器に送信します。
送信器筐体：コストおよび手間削減のため、以前製作した「無線送信器TX」のボックス筐体を流用しました。今後は「BLE送信器の小型化」にも挑んでみようと思っています。

トイレ内に人がいるか、トイレの照明が点いているかを判定するユニットです。

主な使用部品： BLE送信器(BLEモジュール、光センサー、人感センサー、乾電池等)
動作内容： 蛍光灯の反射板にBLE送信器をマグネットで設置し、人感センサーによる人の検知と光センサーによる照明のオンオフを検知します。それぞれの検知（オン信号）をBLEモジュールで受け、事務所内に設置しているBLE受信器に送信します。

消費電力が大きい人感センサーを常時起動させないよう、光センサーで「照明がON」の時だけ人感センサーに給電・動作する仕組みを取り入れ乾電池の消耗を抑える工夫をしています。

それにより、BLE送信器は手のひらサイズに小型化・無線化する事ができました。

BLE通信によるデータ受信と表示灯を制御するユニットです。

主な使用部品： BLE受信器（Raspberry Pi4、他）、DC24V表示灯、他
動作内容： BLE経由でデータを受信し、使用中は表示灯を点灯、未使用で消灯させます。
受信器筐体： こちらも以前製作した「無線受信器RX100」のボックス筐体を流用しています。固定マグネットで事務所内壁面の目立ちにくい場所に固定することができます。

可視化システムの導入から半年ほどが経過し、運用状況と使用感をまとめます。

制御ロジック：省エネを優先してBLE通信を調整しているため、表示灯の更新に若干のラグが発生しています。運用上は問題ないのですが、省エネとラグの解消を両立できるよう改良をしていきたいと思っています。
メンテナンス性：蛍光灯側ユニットの乾電池が消耗してきています。半年ごとに電池交換が必要かもしれません。ロジックによる省エネだけでは限界もありそうです。電池容量とボックス筐体の小型化という相反する問題をどのように克服していくかが今後の課題です。

　　目標は「電池交換　年1回」です！

トイレドア側ユニットの電池はそれほど消耗しておらず「年1回の電池交換」は実現できそうです。BLEモジュールとそれに接続される各センサーやスイッチごとの消費電力の違いを実感しています。

今回製作したシステムにより、事務所内から現在トイレが使用中かどうか一目で確認できるようになり、わざわざトイレまで行って確認する必要がなくなりました。みんなからも