JP2006084180A - 電力量センサー、及びこれを利用したセキュリティーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 1台で複数の負荷回路の電力量の計測が可能であり、力率改善にも利用可能な小型の電力量センサー、及び上記電力量センサーの利用技術を提供する。
【解決手段】 複数の電流計測手段と、電圧計測手段と、前記電流計測手段及び電圧計測手段によって計測された電流波形及び電圧波形に対応する電気信号よりそれぞれサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段とからなる計測部、および前記計測部からの前記各デジタル信号に基づいて電力量及び電流分布の演算処理を行う演算手段と、前記演算手段における演算結果を送信する送信回路からなる無線通信手段と、Ａ／Ｄ変換手段及び無線通信手段の各動作を制御する制御手段とを備える演算・無線通信部からなる電力量センサー。計測部と演算・無線通信部とは分離可能である。この電力量センサーからの演算結果を電力使用量情報として受信して、表示することを特徴とするセキュリティーシステム。
【選択図】 図１

Description

本発明は、1台で複数の回路の電流分布や電力量の計測が可能な小型の電力量センサー及びこれを利用したセキュリティーシステムに関する。

従来の電力量センサーのセンシング対象は1回路のみであり、例えば工場、オフィスや一般家庭における電気利用実態を細かく把握しようとすると、上記工場等の分電盤内の負荷回路に対応する複数台の電力量センサーを取り付けた状態にして計測する必要があった。

しかし、複数の電力量センサーを内部に設置した分電盤を新設する場合、これらの電力量センサーの占有面積が大きくなるため、分電盤自体を大きくしなければならないといった問題があった。また、既設の分電盤内に複数の電力量センサーを取り付けた状態で計測する場合でも、分電盤内が煩雑となるという問題があった。また、上記いずれの場合にも、電力量センサーを複数台買い揃える必要があり、電設材料も多くなるため、コスト的にも高くなるといった問題があった。更に、これら複数の電力量センサーから得られる各電力量データは、同時刻に計測されたとの保証がなく、その結果、分電盤における複数の負荷回路についての電力量の正確な分布を求めることは困難であった。

近年、電力需要家の分電盤内における複数の分岐回路のそれぞれと、該複数の分岐回路全体の所定時間毎の平均使用電流値を測定する電流値計測手段と、前記電力配電線の前記所定時間毎の平均電圧値を測定する電圧値計測手段と、前記電流値計測手段によって測定された各平均使用電流値と、前記電圧値計測手段によって測定された平均電圧値とから、前記複数の分岐回路のそれぞれと該分岐回路全体の使用電力量を求め、これらの使用電力量を表示する使用電力量の表示装置に関する技術が提案されている（特許文献１参照）。

しかし、上記使用電力量の表示装置は、計測によって得られる平均電圧値と平均電流値とから分岐回路全体及び各分岐回路の使用電力量を演算し表示させるものであるので、上記した同時性の確保が困難で、電力量の正確な分布が得られないものであり、家庭用の電気の利用実態を把握するのには使用できても、工場等の負荷回路について力率改善を行うような場合には使用できないという問題があった。

特開平１０−８２８０１号公報

そこで、本発明の第１の目的は、上記問題を鑑み、1台で複数の負荷回路の電力量の計測が可能であり、力率改善にも利用可能な小型の電力量センサーを提供することにある。
また、本発明は、上記電力量センサーの利用技術を提供することを目的とする。

上記第1の目的は、本発明によれば、複数の電流計測手段と、電圧計測手段と、前記電流計測手段及び電圧計測手段によって計測された電流波形及び電圧波形に対する電気信号をそれぞれサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段とからなる計測部と、前記計測部からの前記各デジタル信号に基づいて電力量及び電流分布の演算処理を行う演算手段と、前記演算手段における演算結果を送信する送信回路からなる無線通信手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段及び無線通信手段の各動作を制御する制御手段とを備える演算・無線通信部とからなることを特徴とする電力量センサーによって達成される。

また、上記第2の目的は、上記電力量センサーを含むセキュリティーシステムであって、前記電力量センサーからの演算結果を電力使用量情報として受信して、表示することを特徴とするセキュリティーシステムによって達成される。

本発明によれば、1台の電力量センサーで複数箇所の計測を可能としたので、分電盤内に取り付ける場合にも、スペースをとらず、複数の電力量センサーを揃える必要がなく、コストを安価にすることができる。また、上記複数箇所の同時計測を可能としたので、同時性の確保も可能となり、電力使用者は電気利用実態を細かく把握することが可能となる。更に、本発明の電力量センサーは、計測部と演算処理部とを分離できるので、更にスペースをとらずに分電盤内に設置することができる。

また、データ通信に無線を用いたので、絶縁性が確保され、セキュリティーシステムに接続された各種センサーとの通信の競合を防止できる。また、無線通信における電文フォーマットも上記複数箇所の演算結果を同時に送信可能とするように構成したので、上記同時性の確保が更に容易となるという利点を有する。

図１は、本発明の電力量センサーの一例を示すブロック図である。この図では、説明の便宜上、本発明の電力量センサー１０とともに、分電盤１を図示している。図中、符号Ｕ，Ｎ，Ｖで示された３線は低圧の単相３線式の配電線、２は主幹ブレーカー、３は当該主幹ブレーカーの負荷側にて分岐された分岐回路にそれぞれ接続された分岐ブレーカーを示している。
本発明の電力量センサー１０は、計測部２０及び演算・無線通信部３０から構成される。上記計測部２０は、電流計測手段２１及び２２、電圧計測手段２３、Ａ／Ｄ変換手段２４等から構成され、また、演算・無線通信部３０は、演算手段３１、制御手段３２及び無線通信手段３３等から構成されている。

本発明の電力量センサー１０は、複数の電流計測手段２１及び２２を有しており、同時に複数の負荷回路を流れる電流を計測することが可能である。例えば、図１では、計４回路の同時計測が可能であり、電流計測手段２１は、分電盤内の主幹回路、即ち配電線ＵＮ，ＶＮで構成される回路に取り付けられ、電流計測手段２２は、上記主幹回路から分岐された複数の負荷回路を構成する配電線にそれぞれ取り付けられているが、このような４回路計測に限らず、更に多回路計測（多チャンネル計測）が可能なように多数の電流計測手段を設けることもできる。この電流計測手段２１及び２２としては、上記主幹回路及び分岐回路を流れる交流電流を計測可能であり、計測結果をアナログ電気信号として出力できるものであれば特に制限されず、従来公知のものを使用できるが、特に計器用変流器（ＣＴ）が好ましい。

電圧計測手段２３は、通常、上記主幹回路が三相３線式の場合、何れか一方の相の配電線及び中性線或いは中性線を除く他の２本の配電線に、また単相２線式の場合には、２本の配電線にそれぞれ取り付けられ、これらの間に印加される電圧が計測される。また、上記配電線の更に上流側、即ち住宅の場合であれば屋外の電力量計の負荷側、工場やオフィス等の場合であれば配電端等に取り付けて当該位置での電圧を計測してもよい。この電圧計測手段２３も同様に負荷回路に印加される交流電圧を計測でき、計測結果をアナログ電気信号として出力できるものであれば特に限定されないが、計器用変圧器（ＰＴ）が好ましい。

上記Ａ／Ｄ変換手段２４は、上記電流計測手段２１，２２及び電圧計測手段２３からの電流及び電圧の各波形に対応してサンプリングされたそれぞれのアナログ電気信号（以下、アナログ信号という）を、その電気信号に比例したデジタル信号に変換するためのものである。具体的には、電流及び電圧の各波形の周波数に対してサンプリング周波数を大きく設定できる場合、公知のＡ／Ｄコンバーターを単独で使用してもよいが、上記各電流計測手段と上記電圧計測手段との同期を図るため、公知のサンプルホールド回路を更に併用するのが好ましい。このサンプルホールド回路を併用することにより、アナログ信号からデジタル信号への変換中におけるアナログ信号の変化による変換誤差を防止でき、不要なノイズの低減も可能となる。この具体例としては、出力を入力（−）にフィードバックするオペアンプ２個をアナログスイッチを介して直列に接続し、２個目のオペアンプと並列にコンデンサーを設ける構成のもの等が挙げられる。

上記演算手段３１では、上記Ａ／Ｄ変換手段２４からの電流及び電圧の各瞬時値に対応するそれぞれのデジタル信号に基づいて分電盤内における主幹回路への供給電力、電力量等が演算される。

上記無線通信手段３３は、上記演算手段３１で得られた各電力量のデジタル信号を所定の通信制御手順に基づき、所定の電文フォーマットにて送信する送信回路から構成されている。当該送信回路は、適宜上記各デジタル信号をデジタル変調するデジタル変調回路を含んでいてもよい。

上記制御手段３２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から構成され、ＲＯＭ内には、上記無線通信手段３３の動作、特に通信制御手順に関するプログラムや無線通信のために選択可能な周波数チャンネルの番号とそのチャンネル番号に対応した周波数等が記憶され、ＲＡＭは、ワークメモリとして利用される。また、上記ＣＰＵは、ＲＯＭ内のプログラムに従って無線通信手段３３の動作を制御して、本発明の電力量センサーを送信装置として機能させる。
また、上記制御手段３２は、上記ＲＯＭ内のプログラムに従い、上記Ａ／Ｄ変換手段２４に対してサンプリング間隔をおいてサンプリング開始信号を発信し、これを受信してＡ／Ｄ変換手段２４では、アナログスイッチを開閉して上記各アナログ信号からサンプリングが行われる。

次に、本発明の電力量センサー１０の各部の動作について説明する。
上記の通り、電流計測手段２１及び２２、電流計測手段２３を分電盤内に取り付け、計測された電流及び電圧の各波形に対応したアナログ信号は、それぞれの結線を通して計測部１０に送られる。計測部１０では、図１に示すように、同時性の確保の観点から、Ａ／Ｄ変換手段２４に各アナログ信号入力に対応する複数のＡ／Ｄ変換回路が内蔵されており、上記各電気信号が同時にＡ／Ｄ変換手段２４に送られ、所定のサンプリング間隔に基づいて後述の制御手段３２からのサンプリング開始信号が入力されると同時に、上記各アナログ信号よりサンプリングされ、該サンプリング時の電流及び電圧のそれぞれの瞬時値に対応するアナログ信号に保持される。上記サンプリング間隔は、エイリアシングを防止するために、上記電流及び電圧の各波形の周波数よりも短い時間間隔、好ましくは各波形の周波数の2分の１以下とする必要がある。これらの保持された各アナログ信号は、必要な場合には適宜増幅された後、Ａ／Ｄコンバーターによりデジタル信号にそれぞれ変換される。尚、上記計測部２０の入力端にマルチプレクサを設け、これに上記各アナログ信号をに入力し、順に1信号ごと下流側のＡ／Ｄ変換手段２４に送り、Ａ／Ｄ変換を行う方式であってもよい。また、上記Ａ／Ｄ変換手段２４の上流側又は下流側には、必要な場合には、増幅器を設け、入力されるアナログ信号を増幅することもできる。

上記Ａ／Ｄ変換された電流及び電圧の瞬時値に対応するデジタル信号は、次に演算・無線通信部３０に送られる。演算手段３１では、上記主幹回路について計測された電流瞬時値及び電圧瞬時値に対応する各デジタル信号及に基づいて上記主幹回路を通して負荷回路全体に供給される電力量の瞬時値(電力)及び所定の時間（単位時間）ごとの積算値が演算される。また、ここで、主幹回路又は各負荷回路の力率を演算させることもできる。この所定時間ごとの電力量の積算値は、例えば１分間のトータルの使用電力量差分（現在の累積電力量−１分前の累積電力量）等によって求められる。

また、演算・無線通信部３０では、それと同時に、上記電流計測手段２２からのアナログ信号をそれぞれＡ／Ｄ変換した各々のデジタル信号に基づいて、各負荷回路に流れる電流の分流比、即ち電流分布が演算される。更に、この分流比から、各負荷回路で消費される電力量の瞬時値(電力)及び所定の時間当たりの積算値が演算される。この所定時間当たりの積算値は、上記と同様の方法によって求められる。

上記のように求めた配電線の供給電力量の瞬時値及び積算値並びに各分岐回路で消費される電力量の瞬時値及び積算値の各デジタル信号は、制御手段３２に入力され、必要に応じて制御手段３２内部のレジスタに記憶される。この制御手段３２は、更に必要に応じて補助メモリーを備えることができ、上記各デジタル信号を当該メモリーに格納することもできる。その後、上記各デジタル信号は、上記ＲＯＭ内のプログラムに従い、図２に示す電文フォーマットに変換される。この電文フォーマットは、図３に示すものでもよい。また、この電文フォーマットには、上記演算手段３１で求められた力率を同架させることもできる。

図２又は図３のフォーマットに変換された各デジタル信号は、無線通信手段３３に送られ、当該無線通信手段３３にデジタル変調回路が設けられている場合には、デジタル変調が行われる。このデジタル変調されたデジタル信号は、上記制御手段３２に格納されている所定の通信制御手順に従い送信される。上記デジタル変調方式は特に限定されず、デジタル振幅変調方式（ＡＳＫ）、デジタル位相変調方式（ＰＳＫ）、デジタル周波数変調方式（ＦＳＫ）等から任意に選択できる。上記無線としては、種々の周波数や電解強度（電波の強さ）のものが利用できるが、特に微弱無線を利用することが好ましい。この微弱無線を用いた場合、無線設備から３ｍの距離での電界強度が５００μＶ／ｍ以下という制限があるものの、この範囲であれば、使用者が無線従事者免許を受ける必要がなく、誰もが自由に利用できる通信手段であり、特定小電力無線機や陸上移動局と異なり、混信の無い周波数を自由に選択することができる等の利点を有する。また、無線による送信に当たっては、時分割方式を採用することで、更に各デジタル情報の一括送信が可能となる。更に、デジタル情報の更新（送信）周期を早めることで、受信側での正常伝達率を高くでき、伝送品質の向上が図られる。尚、無線通信における通信（伝送）速度、伝送距離、周波数帯等は、周囲環境、電力量センサー及び上記デジタル信号を受信する受信機の性能等に応じて設定できる。

本発明の電力量センサーからの上記電力量についての各デジタル信号は、無線による当該信号の受信が可能な装置で受信することができる。このような装置として、工場、オフィス、住宅におけるセキュリティーシステムにおける中央監視装置やパーソナルコンピューター等であって、受信端末を備えているものを挙げることができる。上記デジタル信号が変調されている場合には、これらの受信端末は、デジタル復調回路を備え、受信したデジタル信号の復調が行われるとともに、必要の場合には、フォーマットの変換等が行われ、最終的には、上記装置において受信情報が種々の形で表示される。本発明の電力量センサーと上記装置とは、常時通信が確立した状態とし、前者から後者にデジタル信号が送信されるようにしてもよく、上記装置側からの要求信号により、初めて通信が確立され、送信が行われるようにしてもよい。

このように、無線により所定の電文フォーマットに変換されたデジタル信号を送信することにより、上記電力量情報を一括して送信し、受信装置において表示させることができ、それとともに同時性の確保も可能となる。また、本発明の電力量センサーは、分電盤を経由して接続されている負荷回路の力率を演算し、受信装置において表示させることができるので、力率改善を行う場合にも有用である。

図４及び図6は、本発明の電力量センサーの別の実施態様を示すブロック図であり、計測部２０と演算・無線通信部３０とが相互に分離した形態を有している。上記計測部２０と上記演算・通信部３０との間のデジタル信号の伝送方式として、図４に示す電力量センサーでは無線通信を用いるのに対して、図６に示す電力量センサーは、無線通信によらず、別個のデータ送受信方式を用いている。このような別個のデータ伝送方式としては、赤外線通信、カレント・ループ伝送等が挙げられる。一般に、赤外線通信、特に赤外線を用いた光空間伝送は、電気信号を光信号に変換するため、データ伝送における絶縁性に優れるが、通信距離が約１ｍ程度と非常に短いという欠点がある。そのため、光ファイバーケーブルを送受信手段間に敷設してデータ伝送を行うことも行われている。また、カレント・ループ伝送は、電圧を電流に変換する際に絶縁が確保され、伝送線での減衰といった問題が生じないという利点がある。本発明においては、計測部２０と演算・無線通信部３０との距離、位置関係等を考慮して、両者間のデータ伝送に上記の無線通信、赤外線通信又はカレント・ループ伝送のいずれかを選択できる。尚、これらの図では、上記図1に示す電力量センサーの部分と共通する部分には、同一の符号を付し、その部分の説明は省略する。また、以下では、同図中、通信ケーブル２９は、上記赤外線通信の場合には、光ファイバーケーブル、上記カレント・ループ伝送の場合には、ツイストペアケーブル等の通信ケーブルを指すものとする。

図４に示す電力量センサーは、図１に示す電力量センサーの計測部２０と演算・無線通信部３０とを相互に分離した形態とされ、上記計測部２０は、同図の電力量センサーの構成に更に前記各デジタル信号を送信する送信回路からなる無線通信手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段及び無線通信手段の各動作を制御する制御手段とを備え、また前記演算・無線通信部３０における無線通信手段３３は、更に前記計測部からの各デジタル信号を受信する受信回路３３２を備えている。

次に、これらの動作について説明する。計測部２０の制御手段２６は、Ａ／Ｄ変換手段２４に対して、所定のサンプリング間隔をおいてサンプリング開始信号を送る。当該サンプリング開始信号を受けたＡ／Ｄ変換手段２４では、上記と同様に電流及び電圧の各波形に対応するアナログ信号よりサンプリングし、該サンプリングされた電流及び電圧の瞬時値に対応するアナログ信号をそれぞれ保持した後、当該アナログ信号をＡ／Ｄコンバーターによりデジタル信号にそれぞれ変換する。

上記各デジタル信号は、制御手段２６に入力され、必要に応じて制御手段２６内部のレジスタに記憶される。この制御手段２６は、更に必要に応じて補助メモリーを備えることができ、上記各デジタル信号を当該メモリーに格納することもできる。その後、上記各デジタル信号は、上記ＲＯＭ内のプログラムに従い、例えば、図５に示す電文フォーマットに変換される。上記フォーマットに変換された各デジタル信号は、上記無線通信手段２５にデジタル変調回路が設けられている場合には、当該デジタル変調回路でデジタル変調された後に、無線通信手段３３に送られる。無線通信手段２５の送信回路２５１では、上記制御手段２６に格納されている所定の通信制御手順に従い、上記デジタル変調された信号が、演算・無線通信部３０に送信される。

演算・無線通信部３０の無線通信手段３３では、受信回路３３２で受信した信号がデジタル変調されている場合には、上記無線通信手段３３内にデジタル復調回路を設けておき、当該復調回路で復調して、制御手段３２に送る。制御手段３２では、必要な場合には、上記フォーマットに変換された各デジタル信号のフォーマットを元に戻し、内部のレジスタに上記各デジタル信号を記憶する。この制御手段２６は、更に必要に応じて補助メモリーを備えることができ、上記各デジタル信号を当該メモリーに格納することもできる点は、上記と同様である。その後は、上記と同様に演算処理が行われ、その演算結果が無線により受信可能な装置に送信される。
その結果、この電力量センサーの実施形態によっても、電力量情報の一括送信、表示とともに、絶縁性及び同時性の確保が可能となる。

図６は、本発明の電力量センサーの別の例を示すブロック図である。尚、上記図1及び図４に示す電力量センサーの部分と共通する部分には、同一の符号を付し、その部分の説明は省略する点は上記と同様である。

図６に示す電力量センサーは、上記の通り計測部２０と演算・通信部３０とが相互に分離した形態とされ、両者間のデジタル信号の伝送方式として赤外線通信又はカレント・ループ伝送が用いられる。

計測部２０と演算・無線通信部３０との間のデータ伝送が赤外線通信による場合、計測部２０におけるデータ送信手段２７は、変調回路及び赤外線発光素子を備え、演算・無線通信部３０におけるデータ受信手段３４は、復調回路及び赤外線受光素子を備えている。この赤外線通信手段としては、ＩｒＤＡ通信規格等に準拠したものが好適に使用できる。

上記各デジタル信号は、制御手段２６内部のレジスタ又は補助メモリー内に格納された後、上記制御手段２６のＲＯＭ内のプログラムに従い、例えば図５に示した電文フォーマットに変換される。この電文フォーマットに変換されたデジタル信号は、データ送信手段２７に送られ、上記変調回路でデジタル変調され、上記発光素子より演算・無線通信部３０に向けて赤外線信号として送信される。

一方、演算・無線通信部３０のデータ受信手段３４では、受光素子が受光した赤外線信号を復調回路でデジタル信号に復調して制御手段３２に送る。制御手段３２に送られたデジタル信号は、上記の同様に演算処理が施され、最終的に無線により送信される。この電力量センサーの例によっても、図４に示す電力量センサーと同様、電力量情報の一括送信、表示とともに、絶縁性及び同時性の確保が可能となる。尚、上記したように、計測部２０及び演算・無線通信部３０間のデータ伝送には、上記赤外線を用いた光空間伝送の代わりに、両者間に光ファイバーケーブル２９を接続し、これによってデータ伝送を行ってもよい。

また、計測部と演算・無線通信部との間のデータ伝送がカレント・ループ伝送による場合、計測部２０におけるデータ送信手段２７は、電圧／電流変換回路を備え、演算・無線通信部３０におけるデータ受信手段３４は、発光ダイオードとフォトトランジスタとからなる受信用フォトカプラを備えている。上記データ伝送手段２７は、電圧／電流変換回路の代わりに発光ダイオードとフォトトランジスタとからなる送信用フォトカプラを備え、送信側及び受信側の双方で伝送路における絶縁を図ってもよい。

計測部２０内の制御手段２６において例えば図５に示した電文フォーマットに変換されたデジタル信号は、データ送信手段２５に送られ、上記電圧／電流変換回路又は送信用フォトカプラによって電流信号に変換され、ツイストペアケーブル等の通信ケーブル２９中を伝送される。演算・無線通信部３０では、この電流信号を受信して受信用フォトカプラによって当該電流信号をデジタルの電圧信号に変換し、上記赤外線通信の場合と同様に演算処理を行った後、無線により送信される。

図７は、本発明の電力量センサーの更に別の実施態様を示している。図７に示す電力量センサーは、図１に示す電力量センサーの計測部２０と演算・通信部３０とを相互に分離した形態とされ、上記計測部２０及び演算・無線通信部３０は、通信ケーブル２９１を介して相互にデータ伝送可能なデータ伝送手段２８及び３６をそれぞれ有している。尚、上記図1、４及び６に示す電力量センサーの部分と共通する部分には、同一の符号を付し、その部分の説明は省略する。

上記データ伝送手段２８，３６を用いた伝送方式としては、上記の赤外線通信やカレント・ループ伝送等が好適に使用できる。この場合、計測部２０から演算・無線通信部３０へのデータ伝送は、同時性確保の観点から上記各デジタル信号ごとに行うのが好ましい。そのために使用可能な通信ケーブル２９１としては、赤外線通信の場合、光ファイバーケーブルを結束したもの等が、またカレント・ループ伝送の場合、ツイストペアケーブルを連ねたツイストペアフラットケーブル等が挙げられる。この実施態様では、上記計測部２０から演算・無線通信部３０へのデジタル信号の伝送とともに、逆方向にサンプリング開始指令等のＡ／Ｄ変換手段２４に対する制御信号が上記通信ケーブル２９１を介して送られる。

上記複数の電流計測手段２１、２２及び電圧計測手段２３からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換して得られる各デジタル信号は、計測部２０のデータ伝送手段２８に送られる。そこでは、赤外線通信の場合、各デジタル信号に対応して設けられた複数の変調回路でそれらが変調され、演算・無線通信部３０に向けて上記通信ケーブルを介して伝送される。またカレント・ループ伝送の場合、同様に各デジタル信号に対応して設けられた複数の送信用フォトカプラで電流信号に変換され、演算・無線通信部３０に伝送される。

演算・無線通信部３０では、赤外線通信の場合、データ伝送手段３６で受信した各光信号が復調されて演算手段３１に送られ、カレント・ループ伝送の場合、データ伝送手段３６で受信した各電流信号は、受信用フォトカプラによってデジタルの電圧信号に変換されて同様に演算手段３１に送られる。その後の無線により送信されるまでの各部の動作は、図１に示す電力量センサーの場合と同様である。

次に、図８〜１０を参照して、本発明の電力量センサーの利用方法について説明する。
本発明の電力量センサーは、住宅や工場、オフィス等において電力使用量の実態調査や力率改善等を目的として、単独で使用することができる。また、本発明の電力量センサーを新設又は既存のセキュリティーシステムに組み込んで、当該システムにおいて電力使用量の監視等の機能を付加することもできる。この場合、上記機能の付加に要する費用は、少額で済み、上記セキュリティーシステムの監視画面で電力使用量等の情報をも把握できることから、利便性も向上する。

図８は、本発明の電力量センサーを用いたセキュリティーシステムの一例を示す構成図である。図中、符号１は分電盤、１０は本発明の電力量センサー、４０は中央監視装置、６０は上記中央監視装置と例えば有線又は特定小電力無線等の無線により相互に通信可能な各種計測機器、５０は上記中央監視装置に付随して相互に無線通信可能な設定器（子機）である。

電力量センサー１０は、上記と同様の方法で計測した電流及び電圧の各波形に対応するアナログ信号を演算処理し、電力量情報及び電流分布情報に関するデジタル信号を中央監視装置４０に微弱無線により送信する。ガスメーター、水道メーター等の各種計測装置５０は、これらの使用量の計測結果を所定の時間ごと中央監視装置４０に有線又は無線により送信する機能を有している。中央監視装置４０は、上記各種計測装置５０の使用量情報等とともに、上記電力使用量情報及び電流分布情報を受信し、当該装置が表示画面を有している場合には、これらの情報を表示できる。

上記各使用量情報の表示方法としては、例えば上記各使用量情報の瞬間値若しくは積算値、又はその両方をリアルタイムにそのままリスト形式で表示してもよく、各使用量情報の瞬間値又は積算値の推移をグラフ化して表示させてもよい。また、表示画面を切り替えられるようにしておき、1画面１使用量情報とし、各使用量情報ごとに瞬間値と推移とが同時に表示され、画面切り替えにより他の使用量情報が表示されるようにしてもよい。
特に、電力使用量情報は、上記と同様に、その瞬間値、積算値及びこれらの推移とともに、電流分布や力率に関する情報も同時に表示されるようにしてもよい。また、電力使用量に対応する料金を表示させるようにしてもよい。

中央監視装置４０は、また、指定連絡者８０を予め登録しておくことができ、当該指定連絡者８０からの要求に応じて、これらの使用量情報を通知することができる。また、上記要求の有無にかかわらず、定期的に上記指定連絡者８０に通知することもできる。
また、上記各種計測装置５０には、ガス漏れ警報器その他の防災報知器、侵入犯罪を検知する人感センサー等の防犯機器、病人の容態の急変を知らせる救急連絡装置等のセキュリティー関連機器も含まれ、異常時には、これらの機器から中央監視装置４０に向けて警報信号が発信される。上記中央監視装置４０は、これらの警報信号を受信した場合には、電話回線、電力線通信、ＴＣＰ／ＩＰネットワーク、移動通信網等のネットワーク７０を利用して指定連絡者８０に連絡するようにしてもよい。上記中央監視装置４０がこのような連絡を行うことにより、指定連絡者８０は、上記異常時の迅速な対応が可能となる。

中央監視装置４０は、コンピューター等（不図示）と有線又は無線により接続することができる。
また、中央監視装置４０は、これに付属して例えばタッチパネルやリモコン装置等の設定器６０を備えている。これを用いることにより、上記中央監視装置４０の遠隔操作を行うことができる。

図９は、本発明の電力量センサーを用いたセキュリティーシステムの別の例を示す構成図である。このセキュリティーシステムは、工場、オフィス、住宅等に導入可能であるが、特に住宅用として適するものである。図中、符号２は分電盤、１０は本発明の電力量センサー、４１はこのシステムの管理装置、６１は人感センサー、６２はチャイム等の音声情報機器、６３は監視カメラである。また、４２は表示処理部、４５は監視処理部である。これら表示処理部４１及び監視処理部４２は、中央監視装置４０に内蔵されていてもよいし、当該装置４０とは別個の装置に含まれていてもよい。

このセキュリティーシステムでは、図８に示す例と同様に、本発明の電力量センサー１０から送信された電力使用量情報３６が、システム管理装置４１に微弱無線により送信される。電力使用量情報３６を受信したシステム管理装置４１は、表示処理部４２を介してエネルギー使用状況表示画面４３に表示させることができる。

このセキュリティーシステムでは、防犯等を目的として監視カメラ６３が設置されている場合、その映像を上記表示処理部４２を介してセキュリティー監視画面４４に表示させることもできる。

このセキュリティーシステムでは、1人又は複数人の指定連絡者（例えば、家人等）８０を予め登録しておくことができ、当該指定連絡者８０は、認知操作ロジック４６及び留守設定ロジック４７を設定することができる。これらを設定することにより、指定連絡者８０には監視処理部４５の操作権限が与えられるとともに、以下に示すように当該監視処理部４５が受信した情報が、指定連絡者８０に通知されるようになる。尚、上記認知操作ロジック情報４６は、システム監視装置４１と監視処理部４５とで共有される。

電力使用量情報３６は、上記システム管理装置４１とともに、監視処理部４２にも送信され、定期的に電話回線、電力線通信、ＴＣＰ／ＩＰネットワーク、移動通信網等を介して指定連絡者８０に通知される。この情報３６は、また上記連絡者８０の要求に応じて通知されるようにしてもよい。

人感センサー６１は、人間を検知した場合には、監視処理部４５に所定の警報信号を発信するものである。指定連絡者８０が認知操作ロジック４６及び留守設定ロジック４７の設定を行うことにより、オフィス等に出社し、又は在宅している間は、監視処理部５５が上記警報信号を受信しても指定連絡者８０に連絡されないようにすることができる。それとともに、指定連絡者８０が外出中又は留守中に侵入者等があった場合には、人感センサー６３が発信し、監視処理部４５が受信した警報信号が、侵入者検知情報として上記指定連絡者８０に送られる。この警報信号は、上記監視処理部４５で文字情報又は音声情報に変換され、指定連絡者８０に送られるようにしてもよい。

チャイム、ドアホン、インターホン等の音声情報機器６２は、訪問者があった場合に、在宅者等に知らせるものである。この音声情報機器６２もまた、指定連絡者８０が上記認知操作ロジック４６及び留守設定ロジック４７の設定を行うことにより、指定連絡者８０である家人等が留守中に訪問者があった場合には、当該指定連絡者８０にそのことが通知される。この場合も、監視処理部４５は、音声情報機器６２からの信号を他の情報、例えば画像情報、文字情報等に変換して指定連絡者８０に通知されるようにしてもよい。尚、上記監視カメラ６３からの画像情報も、指定連絡者８０に送られるようにすることもできる。

図１０は、図９に示す本発明のセキュリティーシステムにおいて、指定連絡者８０が遠隔地にいる場合等に、画像情報４８、侵入者検知情報５１及び音声情報５２の送信方法の一例のフローを示した図である。図中、画像情報４８は、図９に示したセキュリティーシステムに設置された監視カメラ６３からの画像情報である。

上記画像情報４８及び侵入者検知情報５１は、図１０に示すように、各々単独でＡＤＳＬ，ＶＤＳＬ等の高速デジタルデータ通信１０３により送信される。これらの情報が同時に送信される場合には、混合／変換部１０１で両者が混合され、同様に送信される。

受信サイドでは、上記画像情報４８を単独で受信した場合には、これをそのまま画像情報１０４として出力し、又は状態表示器１０５に出力する。上記侵入者検知情報５１を単独で受信した場合には、この情報を変換／混合部１０２において適宜文字情報又は音声情報に変換し、文字情報１０４若しくは音声情報１０６、又はこれらを組み合わせた情報として出力し、又は変換後の情報を状態表示器１０５に出力する。また、上記画像情報４８及び侵入者検知情報５１が混合された状態で受信した場合には、変換／混合部１０２において適宜画像情報、文字情報、音声情報に変換し、変換後の情報を画像情報及び文字情報１０４として、更に音声情報１０６も加えた状態で出力し、又はこれら変換後の情報を状態表示器１０５に出力する。上記画像情報及び文字情報１０４出力、音声情報１０６出力及び状態表示器１０５への出力は、同時に行われてもよい。

一方、音声情報５２は、混合／変換部１０１においてＡ／Ｄ変換された後に、高速デジタルデータ通信１０３により送信される。受信サイドでは、このデジタル信号を変換／混合部１０２においてＤ／Ａ変換し、音声情報１０６として出力する。受信サイドからの音声情報１０６も、また上記と逆の過程を経てセキュリティーシステムの音声情報５２として出力できる。また、音声情報５２は、混合／変換部１０１においてＡ／Ｄ変換することにより、上記画像情報等と混合して送信でき、受信サイドでＤ／Ａ変換とともに文字情報等に変換することにより、上記のように画像情報・文字情報１０４、音声情報１０６として出力したり、状態表示器に出力することができる。

本発明の電力量センサーの一例を示すブロック図である。 本発明の電力量センサーから送信されるデジタル信号の電文フォーマットの一例を示す図である。 本発明の電力量センサーから送信されるデジタル信号の電文フォーマットの別の例を示す図である。 本発明の電力量センサーの別の例を示すブロック図である。 本発明の電力量センサーの計測部から演算・無線通信部へ送信されるデジタル信号の電文フォーマットの一例を示す図である。 本発明の電力量センサーの更に別の例を示すブロック図である。 本発明の電力量センサーの更に別の例を示すブロック図である。 本発明の電力量センサーを用いたセキュリティーシステムの一例を示す構成図である。 本発明の電力量センサーを用いたセキュリティーシステムの別の例を示す構成図である。 図７に示す本発明のセキュリティーシステムにおいて、画像情報４８、侵入者検知情報５１及び音声情報５２の送信方法の一例のフローを示した図である。

符号の説明

１０ 電力量センサー
２０ 計測部
２１ 電流計測手段
２２ 電流計測手段
２３ 電圧計測手段
２４ Ａ／Ｄ変換手段
２５ 無線通信手段
２５１ 送信回路
２６ 制御手段
２７ データ伝送手段
２８ データ伝送手段
２９ 通信ケーブル
２９１ 通信ケーブル
３０ 演算・無線通信部
３１ 演算手段
３２ 制御手段
３３ 無線通信手段
３３１ 送信回路
３３２ 受信回路
３４ データ伝送手段
３５ データ伝送手段
３６ 電力使用量情報
１００ セキュリティーシステム
１１０ セキュリティーシステム

Claims (5)

1. 計測部と演算・無線通信部とからなる電力量センサーであって、
   前記計測部は、複数の電流計測手段と、電圧計測手段と、前記電流計測手段及び電圧計測手段によって計測された電流波形及び電圧波形に対応する電気信号よりそれぞれサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段とからなり、前記演算・無線通信部は、前記計測部からの前記各デジタル信号に基づいて電力量及び電流分布の演算処理を行う演算手段と、前記演算手段における演算結果を送信する送信回路からなる無線通信手段と、Ａ／Ｄ変換手段及び無線通信手段の各動作を制御する制御手段とを備える演算・無線通信部とからなることを特徴とする電力量センサー。
2. 前記計測部は、前記演算・無線通信部と相互に分離された形態とされ、更に前記各デジタル信号を送信する送信回路からなる無線通信手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段及び無線通信手段の各動作を制御する制御手段とを備え、前記Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号を前記演算・無線通信部に送信するとともに、前記演算・無線通信部における無線通信手段は、前記計測部からの各デジタル信号を受信する受信回路を備え、前記受信した各デジタル信号を前記演算手段に送る請求項１に記載の電力量センサー。
3. 前記計測部は、前記演算・無線通信部と相互に分離された形態とされ、更に前記各デジタル信号を送信するデータ送信手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段及び無線通信手段の各動作を制御する制御手段とを備え、前記Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号を前記演算・無線通信部に送信するとともに、前記演算・無線通信部は、更に前記計測部からの各デジタル信号を受信するデータ受信手段を備え、前記受信した各デジタル信号を前記演算手段に送る請求項１に記載の電力量センサー。
4. 前記計測部は、前記演算・無線通信部と相互に分離された形態とされ、前記計測部及び前記演算・無線通信部は、更に通信ケーブルを介して相互にデジタル信号の伝送が可能なデータ伝送手段をそれぞれ有する請求項１に記載の電力量センサー。
5. 請求項１〜２のいずれか1項に記載の電力量センサーを含むセキュリティーシステムであって、前記電力量センサーからの演算結果を電力使用量情報として受信して、表示することを特徴とするセキュリティーシステム。
   
   

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