JP2006245983A - 通信機能付き電源用プラグ及びコンセント - Google Patents

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晃也 杉山
Akira Shinoi
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利行 斉藤
Tomomi Akitani
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Abstract

【課題】 コンセントに接続した電気機器の識別情報や消費電流値等の取得及びネットワーク接続と、移動体の位置情報やセンサ情報等の取得及びネットワーク接続を行うことができる、通信機能付き電源用プラグ及びコンセントを得る。
【解決手段】 壁コンセントの埋込みケースやテーブルタップのケースに、電力線搬送通信を行うためのPLCモデムと、電気機器の識別情報や消費電流値等を取得するためプラグに内蔵したRFIDセンサと無線通信を行うためのリーダー/ライターを内蔵し、及び/又は移動体の位置情報やセンサ情報等を取得するため当該移動体に装着したRFIDセンサと無線通信を行うためのリーダー/ライターを内蔵する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、壁コンセントやテーブルタップ等のコンセントにおいて、該コンセントに接続した電気機器の識別情報や消費電流値等の取得及びネットワーク接続と、移動体の位置情報やセンサ情報等の取得及びネットワーク接続を行うための、通信機能付き電源用プラグ及びコンセントに関するものである。
なお、識別情報とは例えば電気機器の種類,品名,メーカー名,製造番号,製造年月日,定格電流値,最大電流値,ID等を指し、移動体とは例えばロボット,車椅子,人,ペット等を指すものとする。また、電気機器とは、家電製品や情報機器など電気により駆動するあらゆる機器を指すものとする。
従来、電気機器に電源を供給する場合、建築構造物内の壁コンセントや、該壁コンセントに接続したテーブルタップのコンセントに、当該電気機器のプラグを挿入して行っている。該プラグやコンセントは電気機器に電源を供給するのが主目的であり、付加機能として電源スイッチや通電ランプを内蔵したり、OA機器用のテーブルタップにおいてはサージキラーを内蔵する程度であった。
また、特開2005−33857号公報においては、プラグやコンセント等のショートの発生した後の対処作業を迅速に実行させることが可能なショート発生箇所通知装置及び方法に関し、電極間に流れる電流が所定の値以上となった時に無線通信が有効又は無効のいずれかの通信状態となるように構成したRFID(Radio Frequency Identification)タグを電極間に設け、該RFIDタグとブレーカーに内蔵のリーダー/ライター間で無線通信を行い、ショート箇所や識別情報の通知及び電力遮断が行える装置について記載されている。
特開2005−33857
しかしながら、上記特開2005−33857号公報においてはプラグに内蔵のRFIDタグとブレーカーに内蔵のリーダー/ライター間で無線通信を行うと記載されているが、13.56MHzのRFIDタグシステムの通信距離で50cm〜1m程度,2.45GHzのRFIDタグシステムで2〜3m程度,950MHz帯のRFIDタグシステムで3〜5m程度しか通信距離が得られないため、ブレーカーに内蔵のリーダー/ライターで全てのプラグに内蔵のRFIDタグと通信することは不可能であった。また、RFIDタグのアンテナ回路に焼損用の抵抗が接続されているが、アンテナ回路にこのような素子を接続すると負荷により共振点ずれたりQが下がりことにより共振電流が減少するため、通信距離が短くなってしまうという重大な欠点があった。
また、今後プラグやコンセントに要求される機能として、当該コンセントに接続されている電気機器の識別情報や消費電流値等の取得や、移動体の位置情報やセンサ情報等の取得があるが、該情報を取得することができる電源用プラグ及びコンセントは存在してない。また、該情報をインターネット等のネットワークに接続して遠隔監視や遠隔制御する機能も求められているが、該ネットワーク接続することができる電源用プラグ及びコンセントも存在してない。
本発明は、上記問題点の解決及び要求に応えるために成されたものであり、建築構造物内の壁コンセントやテーブルタップ等の全てのコンセントにおいて、該コンセントに接続した電気機器の識別情報や消費電流値等の取得及びネットワーク接続と、移動体の位置情報やセンサ情報等の取得及びネットワーク接続を行うことができる、通信機能付き電源用プラグ及びコンセントを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の通信機能付き電源用プラグ及びコンセントにおける第一発明として、壁コンセントの埋込みケースやテーブルタップのケースに、電力線搬送通信を行うためのPLC(Power Line Communication)モデムと、電気機器の識別情報や消費電流値等を取得するためプラグに内蔵したRFIDセンサと無線通信を行うためのリーダー/ライターを内蔵する。
また、本発明の通信機能付き電源用プラグ及びコンセントにおける第二発明として、壁コンセントの埋込みケースやテーブルタップのケースに、電力線搬送通信を行うためのPLCモデムと、移動体の位置情報やセンサ情報等を取得するため当該移動体に装着したRFIDセンサと無線通信を行うためのリーダー/ライターを内蔵する。
なお、上記RFIDセンサとは、RFIDタグにセンサインターフェース回路を内蔵すると共に各種センサを接続するための外部端子を設けたRFIDタグを指し、該機能を有したRFIDタグを以後RFIDセンサと言う。
また、上記電気機器の識別情報や消費電流値等を取得するためプラグに内蔵したRFIDセンサと壁コンセントやテーブルタップに内蔵したリーダー/ライター間の通信距離は数cm程度の近接型とし、移動体の位置情報やセンサ情報等を取得するため当該移動体に装着したRFIDセンサと壁コンセントやテーブルタップに内蔵したリーダー/ライター間の通信距離は2〜5m程度の遠隔型とする。
また、プラグにコンセントへの不完全挿入を検出するためのスイッチを内蔵し、該スイッチの接点をRFIDセンサの回路電源線に接続して回路電源のON/OFF制御を行う。
また、プラグに電気機器の消費電流を計測するための電流センサを内蔵して電源線に係着し、該電流センサの出力信号をRFIDセンサのセンサインターフェース回路に接続して電流計測を行う。
また、PLCモデムを接続又は内蔵したPC等の通信装置をインターネット等のネットワークに接続し、電気機器の識別情報や消費電流値及び移動体の位置情報やセンサ情報等を伝送することにより、該電気機器や移動体の遠隔監視や遠隔制御を行う。
本発明の通信機能付き電源用プラグ及びコンセントを建築構造物内の壁コンセントやテーブルタップ等の全てのコンセントにおいて採用すれば、該壁コンセントやテールタップ等のコンセントに電気機器のプラグを挿入するだけで当該電気機器の識別情報や消費電流値等の取得ができ、電気機器の稼動状況や消費電力量等を容易に把握することができるという効果を奏する。また、移動体の位置情報やセンサ情報等の取得もでき、移動体の現在地や動線及び人においては生体情報を容易に把握することができるという効果を奏する。また、PLCモデムを接続又は内蔵したPC等の通信装置をインターネット等のネットワークに接続して前記情報を伝送することにより、該電気機器や移動体の遠隔監視や遠隔制御が容易に行うことができるという効果も奏する。
本発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。図1は本発明の通信機能付き電源用プラグ及びコンセントのシステム構成図例である。
第一発明の実施形態として、壁コンセント1の埋込みケースやテーブルタップ2のケースに、電力線4や電源線4a,4bを利用した電力線搬送通信を行うためのPLCモデム6と、電気機器18の識別情報や消費電流値等を取得するためプラグ3に内蔵したRFIDセンサ11と無線通信を行うためのリーダー/ライター8を内蔵する。
上記電気機器18の識別情報や消費電流値等を取得するためプラグ3に内蔵したRFIDセンサ11と壁コンセント1やテーブルタップ2に内蔵したリーダー/ライター8間は、通信距離が数cm程度の、キャリア周波数が例えば13.56MHzの近接型とする。
また、第二発明の実施形態として、壁コンセント1の埋込みケースやテーブルタップ2のケースに、電力線4や電源線4a,4bを利用した電力線搬送通信を行うためのPLCモデム6と、移動体21の位置情報やセンサ情報等を取得するため当該移動体21に装着したRFIDセンサ22と無線通信を行うためのリーダー/ライター16を内蔵する。
上記移動体21の位置情報やセンサ情報等を取得するため当該移動体21に装着したRFIDセンサ22と壁コンセント1やテーブルタップ2に内蔵したリーダー/ライター16間は、通信距離が2〜5m程度の、キャリア周波数が例えば2.45GHzや950MHz帯の遠隔型とする。
次に、図3は本発明の通信機能付き電源用プラグ及びコンセントにおける第一発明のコンセント内部の構造図であり、上述のように壁コンセント1の埋込みケースやテーブルタップ2のケースに、PLCモデム6とリーダー/ライター8及びコンセント5,5を内蔵すると共に電力線4に接続し、更にPLCモデム6とリーダー/ライター8の信号線を接続した状態を示している。ここで、プラグ3に内蔵したRFIDセンサ11と無線通信を行うためのアンテナ配置として、(a)は各コンセント5,5に個々にアンテナ9,9が設けられ、(b)は全コンセント5,5を取り囲むようにアンテナ10が設けられている。(a)の場合、各アンテナ9,9はリーダー/ライター8内のアンテナ選択回路(図示せず)によりアンテナ9をスキャニングしながら、各コンセント5,5に挿入したプラグ3内のRFIDセンサ11と個々に無線通信を行う。また、(b)の場合、アンテナ10は各コンセント5,5に挿入したプラグ3内のRFIDセンサ11と一括して無線通信を行う。なお、PLCモデム6に接続された符号7は、後述するアラームランプである。
また、図4は本発明の通信機能付き電源用プラグ及びコンセントにおける第一発明及び第二発明を組合わせたコンセント内部の構造図であり、上述のように壁コンセント1の埋込みケースやテーブルタップ2のケースに、PLCモデム6とリーダー/ライター8,16及びコンセント5,5を内蔵すると共に電力線4に接続し、更にPLCモデム6とリーダー/ライター8,16の信号線を接続した状態を示している。ここで、プラグ3に内蔵したRFIDセンサ11と無線通信を行うためのアンテナ配置として、(a)は各コンセント5,5に個々にアンテナ9,9が設けられ、(b)は全コンセント5,5を取り囲むようにアンテナ10が設けられている。更に、移動体21に装着したRFIDセンサ22と無線通信を行うためのアンテナ配置として、(a),(b)共通に全コンセント5,5を取り囲むようにアンテナ17が設けられている。移動体21は、壁コンセント1やテーブルタップ2等のコンセント5から離れているため、アンテナ17は通信距離をかせぐためにできるだけ大きくする必要がある。なお、PLCモデム6に接続された符号7は、後述するアラームランプである。
次に、図2は本発明の通信機能付き電源用プラグ及びコンセントにおけるプラグの概略構造図であり、(a)は正面図,(b)は側面図である。該図に示すように、プラグ3の電極間にリーダー/ライター8と無線通信を行うRFIDセンサ11を内蔵する。該RFIDセンサ11はアンテナ12及びRFIDチップ13で構成され、アンテナ12はプラグ3の電極間又は電極外周に設ける。また、プラグ3の電極側端面にコンセント5への不完全挿入を検出するためのスイッチ14を内蔵し、該スイッチ14の接点をRFIDセンサ11の回路電源線に接続して回路電源のON/OFF制御を行う。また、プラグ3に電気機器18の消費電流を計測するための電流センサ15を内蔵し、該電流センサ15を電源線14a,14bに係着すると共に電流センサ15の出力信号をRFIDセンサ11のセンサインターフェース回路に接続して電流計測を行う。
次に、図5は本発明の通信機能付き電源用プラグ及びコンセントにおいてプラグ内に内蔵するRFIDセンサのブロック図である。アンテナ12は、壁コンセント1やテーブルタップ2内のアンテナ9又はアンテナ10と電磁界又は電磁波により通信を行うため同調キャパシタ(図示せず)から成る同調回路25に接続して共振回路を構成する。該アンテナ12は一般的にはループアンテナであり、該ループアンテナの導線には相互インダクタンスが大きく取れる高効率なアンテナ素材を使用するのが好適である。
上記同調回路25の後段には、リーダー/ライター8から出力された電磁界又は電磁波がアンテナ12を通過した時に発生する誘導起電力の電圧波形を検波したり、該誘導起電力を半波又は全波整流して直流電圧を取り出すための整流回路26を接続する。該整流回路26で使用するダイオード(図示せず)は順方向電圧降下の低いもの、例えばショットキバリアダイオードが好適である。
次に、上記整流回路26の後段には、検波したキャリアを分周してシステムクロックを生成するためのクロック生成回路27と、信号受信時においてキャリアから信号を取り出す復調動作を行ったり信号送信時においてスイッチング素子(図示せず)により変調動作を行うための変復調回路28と、上記直流電圧を安定化して回路電源を供給したり、充電用コンデンサ30に充電電圧を供給するための電源回路29を接続する。該充電用コンデンサ30はセラミックコンデンサが好適であるが、特に限定するものではない。また、電源回路29からの回路電源線に外部のスイッチ14を中継して回路電源をON/OFFできるようにすれば、コンセント5へのプラグ3の不完全挿入時にはスイッチ14がOFFとなって回路電源が供給されず当該RFIDセンサ11は動作しないため、コンセント5へのプラグ3の挿入が完全か不完全かが認識できる。プラグ3の挿入が不完全であるとトラッキング現象により火災が発生する可能性もあり、該トラッキング現象を未然に防止するための手段として有効である。なお、スイッチ14の取付け位置は、回路電源線とシリーズ接続又は回路電源線とグランド間のシャント接続のどちらでも構わない。更にスイッチ14の構造は、押しボタンやリードリレーなど、どのような構造のものであっても構わない。
次に、上記変復調回路28の後段には、該変復調回路28の制御や強誘電体メモリであるSiRAM(Sensor Interface R A M:本願出願人による商標)32に電気機器18の識別情報や消費電流等の書込み又は読出し制御を行うためのロジック回路31と、電流センサ15から出力される信号を消費電流値に変換するためのセンサインターフェース回路であるA/D変換回路33を接続する。
上記SiRAM32は不揮発性メモリであり、回路電源がOFFになっても上記電気機器18の識別情報や消費電流値等は消失することはない。また、データの書込み電圧は、EEPROMやフラッシュメモリのように高圧に昇圧する必要がないため、昇圧回路が簡略化される。また、書込み又は読出し速度はDRAMと同等であり、EEPROMやフラッシュメモリよりはるかに高速であるという特徴を持つものである。
本発明の実施例を図1のシステム構成図例に基づいて説明する。
まず、PLCモデム6とリーダー/ライター8を内蔵した壁コンセント1において、該壁コンセント1のコンセント5にPLCモデム6とリーダー/ライター8を内蔵したテーブルタップ2の電源線4aの先端部にあるプラグ3と、消費電力量計20の電源線4bの先端部にあるプラグ3を挿入し、更に該テーブルタップ2のコンセント5に電気機器18の電源線4bの先端部にあるプラグ3と、PLCモデムを接続又は内蔵したPC19の電源線4bの先端部にあるプラグ3を挿入しておく。また、該PC19にインターネット等のネットワーク24を接続しておく。なお、各プラグ3内にあるRFIDセンサ11のIDは、各々異なる固有ID情報としておく。
上記状態において、各プラグ3の電極側端面にあるスイッチ14はONとなり当該プラグ3内のRFIDセンサ11は通信可能状態となっている。ここで、壁コンセント1及びテーブルタップ2内のリーダー/ライター8は、該プラグ3に内蔵のRFIDセンサ11と無線通信を行い、該RFIDセンサ11のメモリに記憶された電気機器18やPC19及び消費電力量計20の識別情報と、RFIDセンサ11内のA/D変換回路33に接続された電流センサ15より得られた消費電流値の取得を行う。
上記識別情報は、壁コンセント1及びテーブルタップ2内のPLCモデム6により電力線4や電源線4a,4bを経由して情報機器であるPC19に伝送され、専用の管理ソフトにより当該システムに接続されている全ての電気機器18の種類や品名及び定格電流値等の情報を監視することができる。また、ネットワーク24により遠隔監視することもできる。
また、上記消費電流値も同様にして専用の消費電力量計20に伝送され、ボタン操作により各電気機器18の個々の消費電流値や消費電力量と、コンセント5毎の消費電流値及び消費電力量と、全電気機器18の消費電流値及び消費電力量等を切替え表示させることができる。ここで、消費電流値が定格電流値を超えている箇所が検出された場合、該消費電力量計20によりアラーム出力を行ったり、相当する壁コンセント1内のアラームランプ7を点灯させることもでき、ブレーカーが切断される前に警告を行うことができる。なお、消費電力計20の機能として、電気機器18の消費電流値をPLCモデム6を経由しないで直接接続してチェックする機能や、電気機器18の識別情報であるIDを設定することができる機能を有すると好適である。
次に、PLCモデム6とリーダー/ライター16を内蔵した壁コンセント1及びテーブルタップ2において、移動体としてロボット21に装着したRFIDセンサ22と前記リーダー/ライター16が通信可能な状態にしておく。なお、該RFIDセンサ22はプラグ3内にあるRFIDセンサ11とはキャリア周波数が異なるため、互いに影響することはない。
上記状態において、ロボット21が始めに壁コンセント1内のリーダー/ライター16と無線通信を行っており、次にロボット21が移動してテーブルタップ2内のリーダー/ライター16と無線通信を行っていることがPC19により検出された場合、該ロボット21は図中矢印方向に移動したことが検出されるため、現在地や動線の取得管理が容易に行える。また、移動体が人34であり、該人34が装着したRFIDセンサ22内のA/D変換回路33に体温センサ等の生体情報を得ることができるセンサを接続しておけば、生体情報の取得管理が容易に行える。また、ロボット21にリーダー/ライター23を内蔵し、該リーダー/ライター23を中継して人34が装着したRFIDセンサ22と無線通信を行うようにすれば、人34の現在地や動線の取得管理と生体情報の取得管理が広範囲に行えることになる。更に、ロボット21の位置情報や人34の生体情報をPC19に伝送すれば、ネットワーク24により遠隔監視や遠隔制御が容易に行えることになる。
本発明の通信機能付き電源用プラグ及びコンセントのシステム構成図例である。 本発明の通信機能付き電源用プラグ及びコンセントにおけるプラグの概略構造図である。 本発明の通信機能付き電源用プラグ及びコンセントにおける第一発明のコンセント内部の構造図である。 本発明の通信機能付き電源用プラグ及びコンセントにおける第一発明及び第二発明を組合わせたコンセント内部の構造図である。 本発明の通信機能付き電源用プラグ及びコンセントにおいてプラグ内に内蔵するRFIDセンサのブロック図である。
符号の説明
1 壁コンセント
2 テーブルタップ
3 プラグ
4 電力線
5 コンセント
6 PLCモデム
7 アラームランプ
8 リーダー/ライター
9 アンテナ
10 アンテナ
11 RFIDセンサ
12 アンテナ
13 RFIDチップ
14 スイッチ
15 電流センサ
16 リーダー/ライター
17 アンテナ
18 電気・電子機器
19 PC
20 消費電力量計
21 ロボット
22 RFIDセンサ
23 リーダー/ライター
24 ネットワーク
25 同調回路
26 整流回路
27 クロック生成回路
28 変復調回路
29 電源回路
30 充電用コンデンサ
31 ロジック回路
32 SiRAM
33 A/D変換回路
34 人

Claims (8)

  1. 第一発明として、壁コンセントの埋込みケースやテーブルタップのケースに、電力線搬送通信を行うためのPLCモデムと、電気機器の識別情報や消費電流値等を取得するためプラグに内蔵したRFIDセンサと無線通信を行うためのリーダー/ライターを内蔵して構成したことを特徴とする、通信機能付き電源用プラグ及びコンセント。
  2. 第二発明として、壁コンセントの埋込みケースやテーブルタップのケースに、電力線搬送通信を行うためのPLCモデムと、移動体の位置情報やセンサ情報等を取得するため当該移動体に装着したRFIDセンサと無線通信を行うためのリーダー/ライターを内蔵して構成したことを特徴とする、通信機能付き電源用プラグ及びコンセント。
  3. 電気機器の識別情報や消費電流値等を取得するためプラグに内蔵したRFIDセンサと壁コンセントやテーブルタップに内蔵したリーダー/ライター間の通信距離が数cm程度の近接型としたことを特徴とする、請求項1に記載の通信機能付き電源用プラグ及びコンセント。
  4. 移動体の位置情報やセンサ情報等を取得するため当該移動体に装着したRFIDセンサと壁コンセントやテーブルタップに内蔵したリーダー/ライター間の通信距離が2〜5m程度の遠隔型としたことを特徴とする、請求項2に記載の通信機能付き電源用プラグ及びコンセント。
  5. プラグにコンセントへの不完全挿入を検出するためのスイッチを内蔵し、該スイッチの接点をRFIDセンサの回路電源線に接続して回路電源のON/OFF制御を行うことを特徴とする、請求項1及び請求項3に記載の通信機能付き電源用プラグ及びコンセント。
  6. プラグに電気機器の消費電流値を計測するための電流センサを内蔵して電源線に係着し、該電流センサの出力信号をRFIDセンサのセンサインターフェース回路に接続して電流計測を行うことを特徴とする、請求項1及び請求項3に記載の通信機能付き電源用プラグ及びコンセント。
  7. PLCモデムを接続したPC等の通信装置をインターネット等のネットワークに接続し、電気機器の識別情報や消費電流値及び移動体の位置情報やセンサ情報等を伝送することにより、該電気機器や移動体の遠隔監視や遠隔制御を行うことができることを特徴とする、請求項1及び請求項2に記載の通信機能付き電源用プラグ及びコンセント。
  8. 移動体としてのロボットにリーダー/ライターを内蔵し、該リーダー/ライターを中継して人が装着したRFIDセンサと無線通信を行うことにより、人の現在地や動線の取得管理と生体情報の取得管理が広範囲に行えることを特徴とする、請求項2及び請求項4に記載の通信機能付き電源用プラグ及びコンセント。
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