JP2012503200A - エネルギ使用のモニタおよび管理のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

消費者がその消費エネルギを知的に管理するためのシステムおよび方法が提供される。一実施形態では、住宅環境または商業環境において複数のマルチポート電源モニタ装置を用いて見いだされうる複数の機器に関して波形データが収集される。収集された波形データは処理、分析され、機器単位、コンセント単位および／またはユーザ単位での電力消費を示す電力消費プロファイルが得られる。

Description

本発明は、一般にエネルギ使用のモニタおよび管理のための方法およびシステムに関する。

地球温暖化に関する関心が高まるにつれ、エネルギの節約を進める市民および企業の努力が着実に増してきている。たとえば米国の大都市は、排出レベルを２０１２年までに１９９０年レベルの７％未満まで削減することを個別に宣言している。新規のデベロッパは、おそらく市場と市民からの圧力の増大に応じて、米国グリーンビルディング協会の環境性能評価システム（ＬＥＥＤ）プログラムにより設定された標準を支持し始めた。ついには、多くの企業が環境に優しい企業エネルギマーケティングキャンペーンを開始し、環境に優しい製品ラインを可能な限り増やしている。

地球温暖化についてより多くのメディアが報ずるようになるにつれ、炭素ガス排出量を削減したいという平均的な消費者の願望はこれまでになく高まり、人口の６１％が地球温暖化を真の関心事として見ている。不幸なことに、こんにちまでにこの願望を厳密な、測定可能な節約の努力に変える、コスト効率的かつシステマチックな方法は存在していない。一方では、個人にとって一般的かつ容易な資源節約の方法は定量化が非常に困難である（たとえば短い時間でシャワーを使う）。他方では、真剣な節約の努力（たとえば太陽エネルギ変換）は非常にお金がかかり、ライフスタイルの大幅な変化を必要とする。さらに、消費者が節約を行おうとすると、その者らは自分たちの集約的な努力の影響を把握することはできない。この情報不足は節約の努力を萎えさせ、ほとんどの人々が企業および政府に多くの環境に優しい努力を先導することを頼っている理由を幾分か説明する。

この状況において、家庭は不幸にもＣＯ_２排出の増加源となってきている。科学者は石炭発電所により生成される電気が米国のＣＯ_２排出量の２５％の要因となっていると考えている。２００５年の数字によれば、住宅用、商業用または産業用の端点に送られる電力の２０％もが捨てられている。これは、１年当たり１．２×１０^１３ポンド（５．４×１０^９トン）ＣＯ_２が排出されるのに相当する。そして、家が大きくなるにつれ電気機器はより多く用いられるようになり、住宅用途に電気的に関連可能な廃棄電力の割合は１９５０年の２３％から２００５年には３０％まで増大している。

一方、電気コストはインフレよりもはるかに速く増大している。米国全体で平均の公共料金は２００３年から２００８年までに平均３０％上昇しており、１９７０年代のエネルギ危機以来最も急峻に上がっている。これは多くの家計にとって重い試練を課すものであり、公共料金の支払いができない（そして公共サービスが止められる）家庭の数が急増した。

電気コストの増加のほとんどは燃料コストの増大によるものである。石炭の多くの形態のコストは２００７年の夏から２００８年の夏にかけてほぼ倍になり、天然ガスの価格（石油の価格にほぼ追従）も近年急上昇している。原子力エネルギは高価であり莫大な投資を必要とするものであり、兵器計画のイメージの悪さやニンビー（ＮＩＭＢＹ）に基づく反対も受ける。水力発電はダムにすることができる河川の多くが既にダム化されているためさらに増やすのは困難である。太陽および風力エネルギは高価であり規模が非常に低いままである。したがって、上記のいかなる組み合わせも今後数年内で新たな需要を満たすまでに拡大し、まして石炭使用削減の潜在的な政策目標を達成するに至るということは考えにくい。結果的に我々のエネルギ問題に対する最も効果的な解決策の多くは、個人がその電気需要を制御し、削減できるものである。

必要とされているのは、（ａ）節約を促すよう、平均的な消費者が十分に精細なレベルでデータを収集することにより電気消費を制御できるようにする手助けをし、（ｂ）消費者が他の消費者と協力した節約努力の累積的で量的な効果を見ることができるようにする技術である。さらに、当該の技術は設置および使用が容易であるべきであり、これによって、ふくらむエコ意識と金銭を節約する願望に基づいて活動するように個人を意識付けするものである。そうすることにより、当該の技術はこんにちのエネルギ使用につきもののただ乗り問題を減らし、全体のカーボン使用量を減らすのに役立つこととなる。

したがって、本発明の目的は、住宅環境または商業環境において複数のユーザおよび／または複数の負荷による電気消費を消費者が知的に管理することができるようにすることである。

本発明の関連する目的は、マルチポートコンセントモニタ装置（ＯＭＤ）を用いて、住宅環境または商業環境において見いだされうる複数の機器に関する波形データを収集して、機器単位および／または位置単位および／またはユーザ単位の電力消費を示す電力消費プロファイルを得るシステムおよび方法を提供することである。

住宅環境または商業環境における複数のユーザおよび／または複数の負荷によるエネルギ消費を消費者が知的に管理できるようにする方法として、本発明の一実施形態は、対応する複数のマルチポートモニタ装置（ＯＭＤ）により、複数の負荷による電気エネルギ消費の少なくとも１つの特性を含む波形データを個別に測定する動作と、マルチポートモニタ装置（ＯＭＤ）の少なくとも１つの第１のポートおよび第２のポートに同時に接続される少なくとも２つの負荷により消費される電気エネルギの少なくとも１つの特性を、複数のマルチポートモニタ装置（ＯＭＤ）のうちの少なくとも１つのマルチポートモニタ装置（ＯＭＤ）により個別に測定する動作と、波形データをシステムコントローラに送信する動作と、システムコントローラにおいて少なくとも１つの電気消費プロファイルを求めるよう波形データを分析する動作とを少なくとも含む。

住宅環境または商業環境における複数のユーザおよび／または複数の負荷によるエネルギ消費を消費者が知的に管理できるようにするシステムとして、本発明の一実施形態には、少なくとも、波形データを集約し、分析するシステムコントローラに無線接続された複数のマルチポートコンセントモニタ装置（ＯＭＤ）を有している。マルチポートモニタ装置（ＯＭＤ）はそれぞれ、消費者側の少なくとも１つの電気的負荷を識別する、１つまたは複数の対応する共通の家庭用機器に関連づけられる。システムコントローラは、各マルチポートコンセントモニタ装置（ＯＭＤ）により測定された波形データ（たとえば、電圧値および電流値）を受信する手段と、波形データを保存する、システムコントローラに属するメモリと、電力消費に関連する情報を得るために、波形データから電力消費に関連するパラメタ値を計算する少なくとも１つのプロセッサと、電力消費に関連するパラメタ値を関係のあるグループに配信する手段とを有している。

住宅環境または商業環境における複数のユーザおよび／または複数の負荷によるエネルギ消費を消費者が知的に管理できるようにするためのコンピュータプログラムコードを少なくとも含むコンピュータ読み取り可能な媒体として、本発明の一実施形態は、少なくとも、対応する複数のマルチポートモニタ装置（ＯＭＤ）により、複数の負荷による電気エネルギ消費の少なくとも１つの特性を含む波形データを個別に測定し、マルチポートモニタ装置（ＯＭＤ）の少なくとも１つの第１のポートおよび第２のポートに同時に接続される少なくとも２つの負荷により消費される電気エネルギの少なくとも１つの特性を、複数のマルチポートモニタ装置（ＯＭＤ）のうちの少なくとも１つのマルチポートモニタ装置により個別に測定し、波形データをシステムコントローラに送信し、システムコントローラにおいて少なくとも１つの電気消費プロファイルを求めるよう波形データを分析するコンピュータプログラムコードを含む。当該のコンピュータコードは、ユーザの時間、位置または機器あるいはこれらの組み合わせにしたがって波形データを分解するコードをさらに含んでいてもよい。

本発明の、上記のまたは他の課題、特徴および利点は、図面とともに以下の発明を実施するための形態から明らかとなる。

図１は本発明のシステムが用いられた住宅の例を示す図である。 図２は既存の電気回路に動作可能に接続されたコンセントモニタ装置（ＯＭＤ）の機能図である。 図３は一実施形態にかかる１ポートのコンセントモニタ装置（ＯＭＤ）の機能回路ブロック図である。 図４ａは一実施形態にかかる、スイッチングモジュールを使用する２ポートのコンセントモニタ装置（ＯＭＤ）の機能回路ブロック図である。 図４ｂは一実施形態にかかる、スイッチングモジュールを使用する２ポートのコンセントモニタ装置（ＯＭＤ）の機能回路ブロック図である。 図５ａは、図４ａと同じ本発明の実施形態にかかるスイッチングモジュールの機能動作の例を示す簡略化されたブロック図である。 図５ｂは、図４ｂと同じ本発明の実施形態にかかるスイッチングモジュールの機能動作の例を示す簡略化されたブロック図である。 図６ａは複数のＯＭＤと通信するための、システムコントローラおよびインタフェースを示す。 図６ｂは複数のＯＭＤと通信するための、システムコントローラおよびインタフェースを示す。 図６ｃは複数のＯＭＤと通信するための、システムコントローラおよびインタフェースを示す。 図７は本発明とともに用いられるシステムデータベースにより実現されるテーブルの実体関連図である。 図８は一実施形態にかかる機器の電力特性テーブルのフィールド記述である。 図９は一実施形態にかかる使用テーブルのフィールド記述である。 図１０は一実施形態にかかるユーザテーブルのフィールド記述である。 図１１は電気消費および機器の使用に関連づけられた種々のパラメタを表示するためのＧＵＩインタフェースの例である。

以下の説明において、数値特定された詳細事項は本発明の全体の理解を提供するために記載するものである。しかし、当業者は本発明がかかる特定詳細事項無しで実施可能である。他の場合には、本発明を不必要な詳細事項にとらわれないように、周知の要素が概略的にまたはブロック図により示される。ネットワーク通信、電磁的信号技術などに関する詳細事項は、かかる詳細事項が本発明の完全な理解を得るために必要と考えられない限り削除した。かかる詳細事項は関連技術分野における当業者の理解の範囲内にある。

本願の詳細な説明は本発明の本質を例示するものである。当業者であれば、発明の本質を形作り、その精神および範囲内に含まれる種々の構成（本明細書中には明確に記載されまたは示されていないが）を実現できる。

本明細書中に記載された全ての実施例および条件は教示的なものであるので、読者は、当該技術分野を促進するために発明者らにより与えられる本発明の本質および概念を理解することができるであろう。これらの実施例はそのように特定的に記載された実施例および条件に限定されるものではないことは理解されるべきである。

さらに、本明細書中で、本発明の本質、態様および実施形態ならびにその特定的な実施例を記載する全ての記載は、その構成的等価物または機能的等価物の両方を含むものである。さらに、かかる等価物は現在既知の等価物だけでなく将来において開発される等価物、すなわち、構成に関わらず、同一の機能を行う開発される全ての要素を含む。

図面中に示される種々の要素の機能は、専用のハードウェアだけでなく、適切なソフトウェアと関連するソフトウェアを実行可能なハードウェアの使用により提供可能である。プロセッサにより提供される場合、その機能は単一の専用プロセッサにより、単一の共有プロセッサにより、または、複数の独立したプロセッサ（いくつかが共有されていてもよい）により提供可能である。さらに、「プロセッサ」または「コントローラ」の語の明確な使用は、ソフトウェアを実行可能なハードウェアを排他的に指すものと理解されるべきではなく、たとえば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ソフトウェアを保存するための読取専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）および不揮発性ストレージを明確に含みうるものであり、これらに限られることもない。

他のハードウェア（汎用またはカスタム）もまた含まれる。同様に、図面中に示されているいかなるスイッチも概念的なものにすぎない。その機能はプログラムロジックの動作により、専用ロジックにより、プログラムコントロールと専用ロジックとの相互作用により、または、内容からより詳細に理解されるように具体化する者により選択可能な特定技術により実行可能である。

定義
本明細書において、「機器」の語はコンセントに電気接続可能なすべての装置を指す。

本明細書において、「マルチプレクス」の語は２つ以上の入力されるデータストリームから単一の合成されたデータストリームを生成することを指す。

本明細書において、「デマルチプレクス」の語はマルチプレクスされていたオリジナルの信号を回復する、デマルチプレクスの逆のプロセスを指す。

本明細書において、「波形データ」の語は時間の関数としての電流および／または電圧を指す。当該の語は時間の関数としての電力を指す場合もある。

Ｉ．イントロダクション
本発明の実施形態によれば、住宅環境または商業環境における複数の負荷および／または複数のユーザによる電気エネルギの消費を測定するための、測定システムおよび関連の方法が提供される。本発明の測定システムは、何らの修正もない、既存の配電システムと組み合わせた使用に適している。

本発明の一態様によれば、エネルギ消費データは消費者の場所（たとえば、参加している家庭）の消費プロファイルを計算するために用いることができる。エネルギ消費プロファイルは、消費者の場所のグループ（たとえば、コミュニティ、町、地方など）の、合計したエネルギ消費プロファイルを計算するためにも用いることができる。さらに、類似の機器群の合計消費プロファイルとともに、特定のモニタされた機器に関連する消費プロファイルを、モニタされた機器とモニタされた類似の機器との間の実際のエネルギ消費の違いを識別するために用いることができる。

本発明の別の態様によれば、たとえば、エネルギ消費プロファイルは各消費者の場所から合計され、消費者の電気および機器の使用データに用いられる集中化された専用データベースに送られる。個々の消費者の消費データを相互参照する使用のため、当該データから包括的な統計情報を生成することができる。ある実施形態では、収集されうる情報の種類には、たとえば、消費者の電気および機器の使用パターン、機器の電気消費パターン、および、電気消費パターンの地理別のブレークダウンが含まれる。当該の情報は、機器に関する収集された実際の使用データと比較した電気消費のベストプラクティスについて消費者に知らせるために用いることができ、これは消費者の間にエネルギ効率のよい電気機器を購入する意識を高めるよう促すこととなる。このことは一方で機器メーカに自社の機器をよりエネルギ効率がよく、消費者にアピールするものとするよう促すこととなる。一実施形態では、電気がどのように使用されているのかに関する地理的データおよび統計的データが収集され、これは電力会社の価格設定および政府関係機関の政策決定にとって戦略的な値となりうる。

本発明の一態様によれば、エネルギ消費は消費者の場所におけるメンバーの単位でも識別可能である。特定の消費者の場所をこえて考えると、当該のシステムはコミュニティの節約努力に関する要約データだけでなく節約のアイデアを交換するためのフォーラムを提供する能力を提供する。当該のシステムは排出削減についての市民の努力に関するプラットフォームとしても機能しうる。たとえば、都市が当該のシステムを採用し、自らの節約努力を公的に測定し、広く認識させるようにすることができる。

分析されたエネルギ消費データに関心を持つグループとしては、消費者、電力会社、電力アナリスト、電力仲介業者、政府機関、監督官庁および機器メーカのいずれか１つが挙げられる。一実施形態では、関心を持つグループがエネルギ消費情報にアクセスすることができるＷＷＷインタフェースを提供する。

当該のシステムの利点としては、たとえば、機器単位および／または消費者の場所のメンバー単位および／または消費者の場所の部屋単位でのエネルギ消費の識別が挙げられ、これによれば非常に精細なレベルでのエネルギ消費を追跡することができる。他の利点としては、機器単位でのエネルギ消費を要約して、一般的に知られている「エネルギースター」レベルまたは他の同様の効率性評価システムを超えて、エネルギ効率レベルを定量化することが挙げられる。

住宅の実施形態
図１には、本発明のシステムが使用された実施例にかかる住宅２の図が示されている。図１に記載されているシステムは住宅環境におけるエネルギ消費を測定するために適用されている。かかる住宅環境には一家族の住宅またはアパートなどの複数家族の住宅が含まれるが、これらに限られない。このシステムが商業、産業および公共用途を含む他の適した環境において使用可能であることは当業者には明らかでありかつ本明細書中の教示によっても導かれるところである。

このシステムは汎用コンピュータシステム、たとえばシステムコントローラ５０を備えている。この汎用コンピュータシステムには、本明細書中に記載されている動作の必要な機能を提供するアプリケーションソフトウェアを含む、汎用オペレーティングシステム（たとえばインテル社系のオペレーティングシステム、Ｕｎｉｘ系のオペレーティングシステムなど）がインストールされている。システムコントローラ５０は、該システムの複数のコンセントモニタ装置（ＯＭＤ）１２−１〜１２−７と、無線リンク、有線リンクまたはこれらの組み合わせを介して接続するためのインタフェース（図示せず）を備えている。ＯＭＤ１２は住宅２内に見いだされる種々の電源コンセントに通信可能に接続されている。住宅内に見いだされるコンセントは一般的に部屋単位および／またはフロア単位で設置されている。たとえば、ここでわかりやすくするために、ＯＭＤ１２は特定の部屋のグループについて示されている。

少なくとも１つの実施形態では、システムコントローラ５０は、システムの複数のＯＭＤ１２−１〜１２−７によりモニタされる住宅環境２の至るところに設けられている複数の機器により消費される電気エネルギの少なくとも１つの特性に属するデータを受信するよう構成されている。

複数のＯＭＤ１２は電気消費の少なくとも１つの特性、たとえば電流の波形データ、電圧の波形データまたは電力の波形データをシステムコントローラ５０のインタフェースに送信する。インタフェースは各ＯＭＤ１２からのタイムスタンプが付されたセキュアパケットのメッセージを受信することができる。インタフェースは各ＯＭＤ１２からのデータパケットの送信物を受信した順に並べる。

一実施形態では、ＯＭＤ１２は、ＺｉｇＢｅｅ（商標）プロトコルなどの低出力無線通信プロトコルを用いる無線リンクを介してシステムコントローラ５０と通信する。ＺｉｇＢｅｅ（商標）は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）およびＷｉ−ｆｉを支配する標準と同様に、ＩＥＥＥ国際標準８０２．１５．４に基づいて構築されている。

一実施形態では、電流波形データおよび電圧波形データはＯＭＤ１２から１６ビットの解像度で送信され、各ポートにおいて１ｋＨｚのレートでサンプリングされる。したがって、かかる実施形態において、あるＯＭＤ１２からのデータレート（１ポートのコンセント構成において）は３２キロビット／秒（＝１（ｋＨｚ）×１６（ビット／データサンプル）×２（波形））で計算可能である。２ポートのコンセント構成において、ＯＭＤ１２からの必要データ転送速度は６４キロビット／秒であり、十分にＺｉｇＢｅｅ（商標）の２．４ＧＨｚ帯における能力（２５０キロビット／秒）の範囲内にある。

コンセントモニタ装置（ＯＭＤ）１２は測定データを周期的にまたは要求に応じてシステムコントローラ５０に送信する。各コンセントモニタ装置（ＯＭＤ）１２は電圧回路によって電源コンセントを測定する。

システムコントローラ
一実施形態では、システムコントローラ５０は、１つまたは複数のＯＭＤ１２から送信される測定データを保存し、体系化し、分析するよう構成されたソフトウェアを有している。各ＯＭＤ１２にはユニークアドレスが割り当てられており、どのＯＭＤ１２がシステムコントローラ５０と相互作用しているかをシステムコントローラ５０が決定できる。また、該アドレスを用いて、システムコントローラ５０は選択されたＯＭＤに必要に応じて通信信号を送信することができる。たとえば、単一のＯＭＤ１２はシステムコントローラ５０により選択されて該ＯＭＤ１２の一方または両方のポートに接続された任意の機器のオンオフを切り替えるよう選択可能である。１つのＯＭＤ１２はシステムコントローラ５０により選択されて、選択されたＯＭＤ１２からの送信を要求することができる。

測定データの体系化には、システムコントローラ５０が、たとえば複数の負荷のうちの各負荷によるまたは複数ユーザのうちの各ユーザによるエネルギ消費を個別に測定および記録することが含まれる。読者には明らかであるように、エネルギ消費データを体系化する他の方法も本発明の意図に含まれる。たとえば、ユーザは位置（たとえばリビングルーム）に基づく、または、１つまたは複数の機器（たとえば、充電可能な機器）の特性に基づく要約を選択することができる。システムコントローラ５０は測定データにアクセスし、測定データを記録し、各負荷および／または各ユーザによるエネルギ消費に関する測定データの要約を生成する。測定データの要約を用いて、各ユーザおよび／または各負荷に関するエネルギ消費のコストが計算することができ、複数のユーザおよび／または複数の負荷によるエネルギの使用および／または消費をより良く管理することができる。

システムコントローラ５０は、専用の信号処理アルゴリズムを用いてＯＭＤ１２からの波形データを処理することにより測定データを得る。一実施形態では、処理データはＯＭＤの信号を分析するための専用の機器検出システム（ＡＤＳ）により分析され、ＯＭＤ１２に接続された機器が識別される。ＡＤＳが機器を識別することができない場合、消費者は機器を識別するよう促され、ＡＤＳはＯＭＤ信号を新たに識別された機器と関連づけるよう「学習」することができる。一実施形態では、消費者にはマニュアルでの識別を確実にするためのインセンティブが与えられる。特徴についての学習期間の後、ＡＤＳはＯＭＤにプラグが差し込まれた機器を自動的に識別することができる。

コンセントモニタ装置（ＯＭＤ）
図２にはＯＭＤ１２が示されている。ＯＭＤ１２は既存の電気回路との電気接続に適しており、本発明の一実施形態では、たとえばＯＭＤ１２はコンセント（電源コンセント）２５０に取り付けられる。動作時、ＯＭＤ１２はコンセント２５０に取り付けられ、たとえば負荷２４０がＯＭＤ１２に電気的に接続される。負荷２４０は供給される電気エネルギを消費する任意の構成物であってよい。負荷２４０の例としては、テレビ、コンピュータ、洗濯機、乾燥機、オーブン、食器洗い機、冷蔵庫、フリーザ、電子レンジ、ごみ圧縮機、自動車、ランプ、および、ワッフルメーカ、トースタ、ブレンダ、ミキサ、フードプロセッサ、コーヒーメーカなどの可搬式台所機器が挙げられるが、これらに限られない。

一実施形態では、ＯＭＤ１２は負荷２４０のための標準的なプラグを受け入れる。この実施形態では、ＯＭＤ１２は２ポートのＯＭＤ１２として構成されており、このコンセントモニタ装置（ＯＭＤ）１２の各ポートはコンセント２５０の対応するポートに対応している。本発明の重要な特徴は、取り付けられるべきコンセントのポートの外形と実質的に適合することにより、ＯＭＤ１２を使用しても複数ポートのコンセントすべてを継続して使用することができることであることに留意すべきである。この実施形態では、このことは２ポートのコンセント２５０の両方のポートを使用することを示す。

図３は、１ポート構成の実施形態における、コンセントモニタ装置回路（ＯＭＤ回路）３００の機能ブロック図を示す。ＯＭＤ回路３００は制御通信ブロック（ＣＣＢ）３０４に通信可能に接続されている波形サンプリング回路３０２を一般に備えている。例示的なものであるが、ＣＣＢ３０４はマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ３４０）およびメモリ３４４を備えている。

波形サンプリング回路
波形サンプリング回路３０２は、負荷を通った電流波形および電圧波形をサンプリングし、高い信号雑音比を維持するのに必要なフィルタを適用するよう構成されている。一実施形態では、波形サンプリング回路３０２は高度集積回路、たとえばアナログ・デバイセズ社（マサチューセッツ州ノーウッド）のＡＤＥ７７５３として実現可能である。この実施形態では、波形サンプリング回路３０２はスイッチ３２２を備えている。スイッチ３２２はコンセント２５０に接続され、機器のプラグがコンセント２５０に差し込まれたときに、ＯＭＤ１２をオンに切り替える。この実施形態では、電流センサ３２６が接続線の高電位の位置に設けられており、電圧センサ３２８が負荷３３０と並列に設けられている。電流センサ３２６は既知のまたは想定される任意の電流センサであり、たとえば、抵抗シャント、変流器、ホール効果センサやロゴスキコイルである。電流センサ３２６および電圧センサ３２８の出力はプリアンプ（図示せず）により分離される。整流ユニット（図示せず）はたとえば降圧コンバータに構築されて交流接続線からのアクティブな電気を強めることのできる任意の効率的な整流スキームであってよい。整流ユニットに接続されたステージで、負荷に関する電圧測定のための基準電圧（たとえばグランド）が設定される。信号処理モジュール３３２は、たとえばパッシブおよびアクティブなフィルタリング、デジタル信号処理またはこれらの任意の組み合わせを含む、既知のおよび想定される任意の方法を用いて、ノイズをフィルタ除去して信号雑音比を高める。波形サンプリング回路３０２は波形サンプリング周波数を設定するタイミング回路（図示せず）を備えている。波形サンプリング回路３０２において用いられるサンプリングレートは負荷の周波数特性により定められ、たとえば無線通信の送信レートよりも少なくとも二桁大きい。ＺｉｇＢｅｅ（商標）が好適な無線通信プロトコルである場合には（ＺｉｇＢｅｅ（商標）の転送レートは最高２５０キロバイト／秒）、波形サンプリング回路３０２において使用されるサンプリングレートは、以下で説明される脱多重化処理において発生するエラーを減らすため、たとえば１００ｋＨｚよりも大きいものとなる。ＭＣＵ３４０はリレー３２４を制御し、負荷３３０とコンセント２５０における電源とを接続しまたはその接続を切ることができる。

制御通信ブロック（ＣＣＢ）
制御通信ブロック（ＣＣＢ）３０４は波形サンプリング回路３０２から受信した波形データを処理し、処理データをシステムコントローラ５０に送信する。

一実施形態では、ＣＣＢ３０４は、ＭＣＵ３４０と、無線通信モジュール３４２と、メモリ３４４とを備えている。ＭＣＵ３４０およびメモリモジュール３４４は波形サンプリング回路３０２からの波形出力を十分高いレートでサンプリングするので、機器の検出および電力管理を含む計算はシステムコントローラ５０が実行可能である。他の実施形態では、無線通信モジュール３４２への入力は、たとえば、電圧波形、電流波形、電力波形またはこれらの任意の組み合わせを含む多重化信号である。電力波形はアナログ回路において測定されるか、または、ＭＣＵ３４０が電流波形および電圧波形から計算する。

無線通信モジュール
無線通信モジュール３４２は、システムコントローラ５０のインタフェース拡張ポートに接続されている無線通信コンポネントとの通信を確立可能な任意の無線通信コンポネントであってよい。一実施形態では、変調／復調の使用に加え、無線通信モジュール３４２はエンコード方法／デコード方法および／または暗号化方法／復号化方法および／または圧縮方法を用いることができる。

一実施形態では、各ＯＭＤ１２からの電流波形および電圧波形は無線通信モジュールによりシステムコントローラ５０に送られ、電力計算はシステムコントローラ５０により実行される。別の実施形態では、アナログ回路が電流波形および電圧波形から電力波形を形成する。この場合、無線通信モジュールは電流波形、電圧波形および電力波形をシステムコントローラ５０に送信する。

種々の実施形態において、無線通信は標準的または非標準的な通信を含みうる。標準的な通信の例には、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１（無線ＬＡＮ）、８０２．１５（ＷＰＡＮ）、８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、８０２．２０（モバイル無線）を含むがこれらに限られないリンクプロトコル、ＣＤＭＡやＧＳＭを含むがこれらに限られないセルラープロトコル、ＺｉｇＢｅｅ（商標）、超広帯域無線（ＵＷＢ）技術が含まれる。かかるプロトコルはラジオ周波数通信をサポートし、いくつかは赤外通信をサポートする。超音波通信や光通信などの無線通信の他の形態も使用可能である。使用可能な標準には過去または現在の標準が含まれる。これらの標準の将来のバージョンおよび新たな将来の標準が本発明の対象の範囲から逸脱することなく使用可能である。

ＺｉｇＢｅｅ（商標）プロトコルが複数のＯＭＤ１２およびシステムコントローラ５０との間に効率的な無線ネットワークを提供しつつかつ消費電力が非常に小さく（＜１００ｍＷ）、ＯＭＤ１２の持つエネルギ節約という目的と合致しているため、ＺｉｇＢｅｅ（商標）プロトコルが実施例にかかるプロトコルである。ＺｉｇＢｅｅ（商標）は自己組織化されたメッシュネットワークを容易とし、複数のＺｉｇＢｅｅ（商標）トランスミッタが設けられている閉鎖空間（住宅など）における高い接続品質をもたらすという点でも、ＺｉｇＢｅｅ（商標）は好適なプロトコルである。

マイクロコントローラ（ＭＣＵ）
マイクロコントローラ３４０は波形サンプリング回路３０２、制御通信ブロック３０４およびスイッチングモジュール４０６の動作を調和させる（図４ａおよび４ｂを参照。２ポート構成のＯＭＤ）。マイクロコントローラ３４０は電流波形および電圧波形ならびに／あるいは多重化信号をアナログ入力として受信するよう構成されている。主な出力はメモリ３４４または通信モジュール３４２のいずれかに送信されるべき多重化信号がデジタル化されたものである。マイクロコントローラ３４０により生成される他の出力には、リレー３２４または信号プロセッサ３３２への単純な動作指令が含まれており、これらはＯＭＤ１２の制御タスクと関連して以下で説明される。

上述した信号の受信および生成に加えて、マイクロコントローラ３４０は、（ａ）多重化信号についてアナログデジタル変換を実行し、（ｂ）任意の種類のフィルタを適用し（出力されるデジタル信号の品質を向上するためのＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）チップとの協働を含んでもよい）、（ｃ）波形を読み書きするよう、メモリ３４４にインタフェース接続し、（ｄ）データ通信管理のために、通信モジュール３４２にインタフェース接続し、（ｅ）ＬＥＤドライバにインタフェース接続し、（ｆ）機器検出に関連する単純な計算を実行し、（ｇ）ＯＭＤ制御タスク全体を管理するよう構成されている。ＯＭＤ制御タスクには、たとえば、（ａ）システムコントローラ５０の要求に応じて負荷への電気供給をオンオフすること、（ｂ）ＬＥＤ表示、波形サンプリングおよび／または多重化回路に関連するユーザオプションを管理すること、（ｃ）内部回路を調整すること（たとえば内部クロックの同期）、が含まれる。

メモリ
いくつかの実施形態では、ＯＭＤ１２は、波形サンプリング回路３０２から出力されたデータを含むがこれに限られないデータを保存するメモリ３４４を備えている。一実施形態では、メモリ３４４はシステムコントローラ５０がデータ損失の危険無く個々のＯＭＤ１２をオンオフすることができるフラッシュメモリである。いくつかの実施形態では、メモリは、１ｍｓ以下のデータアクセス時間を有し、少なくとも３２キロバイトのサイズを有する不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭなど）である。メモリ３４４はＭＣＵ３４０から出力され、デジタル化された波形データを保存する。メモリ３４４は、システムコントローラ５０がオフにされた場合に、または、サンプリング周波数が通信周波数を超えた場合に、デジタル化された波形データを保存する。システムコントローラ５０がオンとされたことをＯＭＤ３００の通信モジュール３４２が検出すると、ＯＭＤ３００はシステムコントローラ５０に保存されたデータを送信する。メモリ３４２が容量に達したときには、古い保存データが先入先出（ＦＩＦＯ）方法で新しいデータに上書きされる。

ＬＥＤ／ＬＣＤディスプレイ
一実施形態では、ＬＥＤまたはＬＣＤディスプレイがマイクロコントローラ３４０または電力測定ＩＣ（図示せず）に接続されており、機器により使用されている電力量についてユーザに即時のフィードバックを提供する。一実施形態では、視覚的なＬＣＤディスプレイによってユーザに平均エネルギ使用、即時電力使用、力率、電圧および電流のＲＭＳレベルを含む複数の追跡されたパラメタが示される。

さらに、パラメタは、ドル、ｋＷｈ、ｋＷ、ボルトおよびアンペアを含むがこれらに限られない種々の関連する単位で表示される。複数のＬＥＤを機器のプラグが差し込まれたことを示すために用いてもよい。一実施形態では、複数のＬＥＤがＯＭＤ１２の種々の装置状態を示すために用いられる。たとえば、緑色のＬＥＤはＯＭＤ１２がオンであることを示し、赤色のＬＥＤはＯＭＤ１２がオフであることを示し、緑色のＬＥＤの点滅はＯＭＤ１２がデータ通信中であることを示す。

２ポートＯＭＤ
図４ａおよび４ｂには、２ポート構成の実施形態にかかるＯＭＤ１２の詳細な回路図が示されている。かかる実施形態では、第１の波形サンプリング回路４０２および第２の波形サンプリング回路４０３がスイッチングモジュール４４０に接続されており、スイッチングモジュール４４０は両方のサンプリング回路の出力を単一の制御通信ブロック４０４に送るように構成されている。実質的に、スイッチングモジュール４４０により十分な時間解像度の波形データがリアルタイムで両方のポートから得られる。

スイッチングモジュール
図４ａおよび４ｂは、他の実施形態にかかる、スイッチングモジュール（マルチプレクサ４４０）がＯＭＤ４００の両方（すなわち、第１の波形サンプリング回路４０２および第２の波形サンプリング回路４０３）の出力を結合する方法を示す機能回路図である。有利には、スイッチングモジュール４４０によってＯＭＤ回路４００において基本構成要素を二重に設ける必要がなくなり、そうでなければＯＭＤ１２のコストおよび外形が倍になることとなる。

ＯＭＤ回路４００のスイッチングモジュール４４０によって、単一のＯＭＤ１２を用いて、２ポートの電源コンセント２５０の２つのポートからの電流波形および電圧波形をサンプリングすることが可能とする。スイッチングモジュール４４０がマルチプレクス技術を使用し、両方のポートからの交互のサンプリングを可能とするので、十分な時間解像度有する電流波形および電圧波形の２つの組が同時に得られる。

図５ａおよび５ｂは、図４ａおよび４ｂに記載されたスイッチング構成と同一の２つの実施形態をそれぞれ表している。しかし、図５ａおよび５ｂは、スイッチング構成の説明を混乱させないように、簡略化されたブロック図でスイッチング構成を示している。

図５ａに示される実施形態では、２ポートの電源コンセント２５０−ａ、２５０−ｂの各ポートは、信号プロセッサ５０４の前で電圧／電流センサ５０２に接続されているので、各ポートからの波形は個別にサンプリングされる。第１の波形サンプリング回路５１０および第２の波形サンプリング回路５１２からのサンプリングされたデータのストリームはそれぞれマルチプレクサ５０５に送られ、制御通信ブロック５０８に送られる単一の合成されたデータストリームが生成される。

図５ｂの実施形態では、２ポートの電源コンセント２５０の各ポートは電圧／電流センサ５０２に接続される。マルチプレクサ５０５は２つのポートからのセンサデータの生ストリームから単一の合成されたデータストリームを生成する。単一の合成されたストリームは次いで単一の信号プロセッサ５０４によりサンプリングされ、制御通信ブロック５０８に送られる。

マルチプレクサ５０５により２つのデータストリームを多重化するための異なる技術を用いてもよい。一実施形態では時分割多重が用いられ、時分割多重では装置の内部クロック回路からのタイミング信号にしたがって２つの信号が各信号ストリームから交互のサンプリングによりインタリーブされる。内部時計はたとえは長寿命バッテリを備え、外部クロック源との周波数の同期が防がれる。別の実施形態では、２つの信号は電気移相器を用いて１つの信号を半周期遅延させた後に各信号ストリームから加えられる。

テーブルタップの実施形態
一実施形態では、テーブルタップは、２ポートのコンセントの内容において上述した、波形多重化を伴う基本的なＯＭＤの電力測定能力／無線能力を備えている。別の実施形態では、大電流の引き込む機器（洗濯機／乾燥器）を処理するための基本的なＯＭＤの電力測定能力／無線能力を備えている。

ＯＭＤクライアントとの間のネットワーク通信
図６ａはＯＭＤ１２とシステムコントローラ５０との間のデータ通信の基本動作を示すブロック図である。この実施形態では、インタフェース５５はシステムコントローラ５０に直接プラグインされる小型ＵＳＢユニットであり、システムコントローラがオフにされないときには常にデータ転送を許可する。

図６ｂは、第２の実施形態における、ＯＭＤ１２とシステムコントローラ５０との間のデータ通信の基本動作を示すブロック図である。この実施形態では、インタフェース５５は、すべてのＯＭＤ１２から順に送られるタイムスタンプが付されたデータを連続的に受信して保存することができる中間メモリユニットを備えている。その後、このメモリユニットはシステムコントローラ５０がオンのときにシステムコントローラ５０にデータを転送する。この実施形態では、ＯＭＤユニットのメモリ３４４は波形データを保存する必要はないことになる。

図６ｃは、一実施形態におけるエネルギ使用をモニタし、管理するためのシステム６００の図である。システム６００はシステム管理ノード７０を備えている。システム管理ノード７０は、分散配置されたクライアントコンピュータ（システムコントローラ）５０からの通信をインターネット６０を介して受信するゲートウェイコンピュータ７６と、データベース７８との間で情報の読み取り（装置の識別情報を含む）および情報の書き込み（匿名の使用情報）を行う第１のプロセッサと、特定の期間にグループにより使用される電気の全量などの、機械が読み取り可能なレポートまたは人間が読み取り可能なレポートを提供する第２のプロセッサ７４とを備えている。

ゲートウェイコンピュータ７６は分散配置されたシステム６００にとってのクライアントコンピュータ５０との基本的なインタフェースである。ゲートウェイコンピュータ７６は、安全のためにシステム６００を構成する他の要素がインターネットから隔てられた状態を確実に保持するように構成されている。ゲートウェイコンピュータ７６は分散ノード５０から情報、たとえば、種々の機器についての使用パターンまたはエネルギ使用を受信し、受信した情報が壊れていないか、または、安全性に脅威を与えるものでないかを確認する。ゲートウェイコンピュータ７６はデータベース７８に対して読み書き可能なコンピュータ７２に受信したデータを転送する。

プロセッサ７４は、クライアント（ノード５０）またはソーシャルネットワークサイト６０４から人間が読み取り可能なレポートまたは機械が読み取り可能なレポートに関する要求を受信する。人間が読み取り可能なレポートの例には、特定の期間にユーザのグループがどれほどの電気を使用したかを見る要求が含まれる。ノード５０（たとえば、グループがどれほどのエネルギを使用したかについての更新情報をユーザに与えるクライアントソフトウェア）またはソーシャルネットワークノード６０４（たとえば、当該のグループがどれほどエネルギ使用を削減したのかを示す図表を要求する、特定のグループに関連するページ上でＦａｃｅｂｏｏｋ（商標）などのソーシャルネットワークのプラットフォーム上で実行されるＰＨＰコード）のいずれかからこの要求は発生しうる。機械が読み取り可能なレポートの例には、特定の装置に関する電力消費特性を受信する要求が含まれる。レポートの要求を受信すると、プロセッサ７４は当該のレポートの要求を検査し、最初に安全性の脅威、プライバシの侵害または他の悪意ある要求ではないことを確認する。その後、当該の要求はデータベース７８から読み取り可能なコンピュータ７２に送られ、データベース７８は要求を実行し、プロセッサ７４に情報を返す。返された情報を受信すると、プロセッサ７４はデータを、人間が読み取り可能な適切なフォーマットまたは機械が読み取り可能な適切なフォーマットとし、インターネット６０を介して要求しているクライアントに返送する。

各住宅、たとえば実施例において住宅１および２に関連づけられたＯＭＤ１２は、ＺｉｇＢｅｅ（商標）または別の無線プロトコルを介してシステムノード７０と通信するのに必要なハードウェア回路およびソフトウェア構成要素を備えている。一実施例では、通信は各ＯＭＤ１２の構成要素として含まれているＺｉｇＢｅｅ（商標）モジュールにより受信され、ＯＭＤ１２はその後ＵＳＢまたはシリアルポートを介して当該の情報をＰＣ５０に送信し、あるいは、ＰＣ５０がオフ状態にある場合には当該の情報をキャッシュする。ＰＣ５０のデーモン（図示せず）が当該の情報を受信し、クライアント上で動作しているアプリケーションにこれを通信する。

ソフトウェアアーキテクチャ
ソフトウェア（「ＯＭＤソフト」）は相互運用する数個の部品を有している。ＯＭＤソフトの通信デーモンは、ユーザのコンピュータ上で動作し、無線プロトコル（たとえばＺｉｇＢｅｅ（商標））を介したＯＭＤとの通信を担う。コンピュータがオンのときはいつでも、ＯＭＤソフトのデーモンは装置に接続し、すべてのキャッシュされたデータをダウンロードする。コンピュータの動作中、ＯＭＤソフトのデーモンはリアルタイムで情報を収集する。ＯＭＤソフトのデーモンはこの情報をシッククライアントに通信する。

シッククライアントはデーモンから情報を受け取り、１つまたは複数のシステムサーバにインターネットを介して接続し、情報を送受信する。シッククライアントは、リアルタイムで情報を表示し、ユーザがグループに参加しまたはグループを作成しおよび下記の機能全てをサポートすることができるように構成されている。またサーバは、機器の種類にブレークダウンされた個人単位の総エネルギ使用について、ユーザグループについてなどの中間問い合わせをクライアントから受信する。

シンクライアントはＮｉｎｇ（商標）またはＦａｃｅｂｏｏｋ（商標）のようなサードパーティにおいてホストされてもよい。シンクライアントはＰＨＰや同様の言語で記述可能である。シンクライアントＧｏｏｇｌｅ（商標）Ｍａｐｓなどの他のデータベースとのマッシュアップを含んでもよい。シンクライアントは基本的に機器またはユーザのパフォーマンスについての情報を表示する。

個々のユーザが、サードパーティによりまたはシッククライアント上で提供されるＧＵＩを用いてシンクライアントを構成してもよい。たとえば、グループのリーダーであるユーザは、Ｎｉｎｇ（商標）上でグループのホームページを設計するが、シッククライアントを用いて他のＯＭＤユーザを参加するよう招待してもよい。

アプリケーションプログラミングインタフェース（ＡＰＩ）
一実施形態では、ＡＰＩおよびライブラリのセットの使用によってサードパーティのソフトウェアが本明細書中に記載される発明とのインタフェース接続することが可能となる。このインタフェースの要素には、特定のイベントが発生したとき（コンセントのオン、オフ、電力の変化）の通知が含まれ、サードパーティがＯＭＤをオンまたはオフにするようにすることもできる。

異なる実施形態では、ＡＰＩはシッククライアントをホストするのと同じＰＣ上で動作するソフトウェアとして、または、ＺｉｇＢｅｅ（商標）ネットワークを介して装置を背御するのに用いられるインタフェースを公表することにより具体化されてもよい。

たとえば、サードパーティはこのＡＰＩの利点を用いて、寝室の明かりが週末の朝にオンになったときにオンとなるコーヒーメーカ、または、ベビーシッターが子供の寝室の明かりをオフにしたときを追跡するソフトウェアを設計することができる。

テーブルの表示
以下のテーブルは、特記しない限り、クライアントマシン（システムコントローラ５０）および中央サーバマシン（データベース７８）の双方に存在している。これらはデータベース内のテーブル、ディスク上のデータ、ＲＡＭに保存されたデータ構成または同様に適切なストレージ構成において具体化可能である。

実体関連図
図７は、一実施形態にかかるシステムデータベースに具体化されたテーブルの実体関連図の例を示す。この実施形態では、データベースは基本関係テーブルとしての機器テーブルを有する通常の形態である。他のテーブルは各機器についての追加情報を与える。

機器の電力特性テーブル
図８は、一実施形態にかかる、機器の電力特性テーブル８００のフィールド表示である。機器の電力特性テーブル８００は住宅環境において一般に見いだされる複数の機器を記述する。機器のテーブルのフィールドには、機器の種類（たとえば、白熱電球）およびクラス（たとえば、冷却用、照明用等）へのリンクを記述するリンクフィールド８０２と、ｎ個の異なるパラメタ（および許容レベル）から構成される、各機器に関するユニークな、波形に基づいて識別される特性を表示する機器の電力特性フィールド８０４〜８１４とが含まれている。ｎ個のパラメタは、異なる機器を識別するために用いることのできる、パラメタの「最も信頼できる数字」を表す。同様の情報がユーザのコンピュータにローカルに保存され、この情報はユーザが所有する機器に特有の情報を含んでいる。

使用テーブル
図９は、一実施形態にかかる使用テーブル９００のフィールド表示である。使用テーブルは特定のユーザによる特定の機器の特定の使用を保存する。一実施形態では、使用テーブルのフィールドには、機器（フィールド９０２）およびユーザ（フィールド９０４）を指定する外部キー、開始時間（フィールド９０６）、停止時間（フィールド９０８）および電力使用量（フィールド９１０）のフィールドが含まれている。たとえば、機器が８：００ＰＭから８：０１ＰＭまで１００ワットを使用するならば、テーブルの第１の行には、８：００ＰＭ、８：０１ＰＭ、１００ワットが入力され、第２の行には８：０１ＰＭ、８：０５ＰＭおよび４０ワットが入力される。

ユーザテーブル
図１０は、一実施形態にかかるユーザテーブル１０００のフィールド記述である。ユーザテーブルにはユーザ情報が保存され、基本的には特定ＩＤの情報が保存される。ユーザテーブルのフィールドには、少なくとも、名称のフィールド１００２および特定ＩＤ１００４のフィールドが含まれている。名称のフィールド１００２にはＯＭＤのユーザの自己申告された名称が入力される。特定ＩＤ１００４は中央データベースにより割り当てられ、この家庭をネットワークに対して識別することとなる。ユーザの特性によっては特定ＩＤをいかなる識別情報とも関連づけができない場合がある。いくつかの実施形態では、他の識別指標、たとえば、住所１００６、Ｅｍａｉｌアドレス１００８、電話番号１０１０が含まれる。クライアントマシン上のユーザテーブルは、ただ１つの行またはせいぜい家族のメンバーそれぞれについての行しか有しない。このため情報はテーブル以外のデータ構成で保存されてもよい。

ＧＵＩインタフェース
図１１は、電気消費および機器の使用に関連づけられた種々のパラメタを表示するためのＧＵＩインタフェースの例を示す。この実施形態では、ユーザが興味に基づいて切り替えられる数個のタブ１１０２が設けられている。数個のタブはＯＭＤ１２を介して収集されたデータを示し、操作するために設計されており（たとえば、「概観」、「マイホーム」）、他のタブは当該の関連する事柄に対する内容およびリンクを提供するために設計されている（たとえば、「あなたの機器についてのヒント」、「環境について学ぶ」）。

図１１の「概観」のタブにおいて、テーブル１１０４は、ユーザがその場所周辺のＯＭＤ１２が実行できる、機器のオンオフ状態をプログラムするＧＵＩをどのように使用できるかを示している。さらにプログラムされたオンオフ状態からの可能な節約について、ＯＭＤ１２により収集されたデータ履歴に基づいて予測されるので、ユーザはその者が好むオンオフの傾向を最適化することができる。この実施形態では、スケジューリングを容易化するために機器は消費者の場所の部屋によりグループ化されているが、他の組織化の方法をユーザは選択することができる。

要約のパネル１１０６には、消費者の場所で所定期間において達成された全体の電気節約が、この節約の努力が環境に与える影響のレベルについての動機付けとなる断片情報とともに示されている。さらに、小さな時系列チャートにより消費者の場所における電気使用の全体傾向が示されており、節約が実際に収集されたデータに基づいていることをユーザに思い出させる。

パネル１１０８は、消費者の場所に関係するコミュニティレベルの更新情報を与えており、ＯＭＤユーザはコミュニティの節約の努力およびパフォーマンスについて最新状態を保つことができる。

本発明と共に使用するために意図される別のＧＵＩ（図示せず）により、ユーザはエネルギ消費の種々の態様に関する微細な情報、たとえば、機器の使用傾向、異なる時間尺度での電気使用の直接比較、相互に参照されたデータ、「仮説」シナリオに対する回答を要求することができる。この情報はＧＵＩの別のタブ、たとえば、「マイホーム」タブからアクセスされる。

本発明による使用のための他のＧＵＩには、以下のものが含まれる。
・ユーザにその者が最も必要としていた情報を更新するカスタマイズ可能な要約テーブル
・興味のある他のサイト、たとえば、ソーシャルネットワーク、環境教育または機器の関するヒントへのリンク
・定期的に更新されるニュースおよび現在起こっている出来事

プライバシ保護
個人データを中央データベースに送り、プロセスフロー７００を実行する要求は絶対に認められてはならないことには留意すべきである。しかし、プロセスフローは、（ａ）機器の電力特性および（ｂ）中央データベースからの機器の記述／定義を確実に要求する。これら両方のパラメタは、了解を得た個人の使用データまたは企業（機器メーカ／小売）のソースから時間をかけて収集された、中央化されたデータの平均として得られる。

本願の特許請求の範囲において、特定の機能を行う手段として表されたすべての要素は、たとえば、ａ）その機能を実行する回路要素の組み合わせ、または、ｂ）その機能を行うソフトウェアを実行するための適当な回路と組み合わされた、ファームウェア、マイクロコードなどを含む任意の形態のソフトウェアを含む、すべてのやり方を含むものである。特許請求の範囲において定義される記載は、種々の記載された手段により提供される機能が特許請求の範囲において示されるように組み合わされ、１つのものとされる。したがって、これらの機能を提供可能なすべての手段は本明細書中に示されたものと均等であるとみなされる。

１２ ＯＭＤ、 ２５０ コンセント、 ２４０ 機器

Claims (32)

1. 少なくとも１つのエネルギ消費プロファイルを求めるために波形データを収集するためのシステムであって、該システムは、
   （Ｉ）システムコントローラと、
   （ＩＩ）共に配置された複数のマルチポートモニタ装置と、を備えており、
   前記マルチポートモニタ装置は、それぞれ、
   ａ）前記システムコントローラと通信するための通信接続手段と、
   ｂ）少なくとも２ポートの電源コンセントに取り付けられた際に、当該少なくとも２ポートの電源コンセントに電気接続するための電気接続手段と、を有しており、
   ここで、前記マルチポートモニタ装置は、それぞれ、
   ａ）１つの電気機器が前記マルチポートモニタ装置の１つのポートに接続されたとき、前記少なくとも２ポートの電源コンセントの１つのポートからの波形データを個別に測定し、
   ｂ）少なくとも２つの電気機器が同時に前記マルチポートモニタ装置の少なくとも２つのポートに接続されたとき、前記少なくとも２ポートの電源コンセントの複数のポートからの波形データを個別に測定し、
   ｃ）測定された波形データを前記システムコントローラに無線送信する、
   ことを特徴とする、システム。
2. 波形データは、前記少なくとも１つの電気機器により消費された電気エネルギの少なくとも１つの特性を含んでいる、請求項１記載のシステム。
3. 波形データは、電流波形と、電圧波形と、電流および電圧波形と、電力波形とから構成される群から選択される、請求項１記載のシステム。
4. 前記システムコントローラは、収集した波形データを保存し、まとめ、かつ、分析して、少なくとも１つのエネルギ消費プロファイルを求める、請求項１記載のシステム。
5. 前記システムコントローラは、前記複数のマルチポートモニタ装置のうちの特定のマルチポートモニタ装置に通信信号を送信する、請求項１記載のシステム。
6. 前記システムコントローラは、前記複数のマルチポートモニタ装置のうちの特定のマルチポートモニタ装置からの送信を要求する、請求項１記載のシステム。
7. 前記システムコントローラが、当該システムコントローラと相互作用する前記特定のマルチポートモニタ装置を個別に識別することができるよう、それぞれの前記マルチポートモニタ装置にはユニークアドレスが割り当てられている、請求項１記載のシステム。
8. 前記システムは部屋単位でおよび／またはフロア単位で動作するよう物理的に構成されており、ここで、各部屋または各フロアには１つの電源コンセントに電気接続された少なくとも１つのマルチポートモニタ装置が設けられている、請求項１記載のシステム。
9. 前記複数のマルチポートモニタ装置は収集された波形データを前記システムコントローラに周期的にまたは要求に応じて送信する、請求項１記載のシステム。
10. 前記複数のマルチポートモニタ装置は波形データを一時的に保存する、請求項１記載のシステム。
11. 前記システムコントローラに接続され、前記複数のマルチポートモニタ装置からタイムスタンプが付されたセキュアパケットのメッセージを受信し、前記複数のマルチポートモニタ装置からの当該のパケットデータ送信物を受信された順に並べるよう構成されたインタフェースをさらに備えている、請求項１記載のシステム。
12. 前記複数のマルチポートモニタ装置は、無線通信プロトコルによって前記システムコントローラと通信する、請求項１記載のシステム。
13. 前記マルチポートモニタ装置は、前記少なくとも２ポートの電源コンセントの外形と一致する、請求項１記載のシステム。
14. 前記マルチポートモニタ装置はテーブルタップとして構成されている、請求項１記載のシステム。
15. エネルギ消費プロファイルは、ユーザ単位、機器単位または位置単位で求められる、請求項１記載のシステム。
16. 前記システムコントローラは、ユーザ単位、機器単位または位置単位のエネルギ消費に関するコストをさらに計算する、請求項１記載のシステム。
17. 複数ポートの電源コンセントに電気接続されるマルチポートモニタ装置であって、
    前記マルチポートモニタ装置を介して前記マルチポート電源コンセントの第１のポートに電気接続される第１の負荷の電流波形、電圧波形および電力波形の少なくとも１つをサンプリングする第１の波形サンプリング回路と、
    前記マルチポートモニタ装置を介して前記マルチポート電源コンセントの第２のポートに電気接続される第２の負荷の電流波形、電圧波形および電力波形の少なくとも１つをサンプリングする少なくとも第２の波形サンプリング回路と、
    前記第１の波形サンプリング回路および前記少なくとも第２の波形サンプリング回路に接続されており、前記第１の波形サンプリング回路および少なくとも第２の波形サンプリング回路からの第１の波形データストリームおよび第２の波形データストリームを多重化するスイッチング手段と、
    前記スイッチング手段に通信接続されており、前記多重化された第１の波形データストリームおよび第２の波形データストリームを受信し、かつ、前記第１の波形データストリームおよび第２の波形ストリームを遠隔のシステムコントローラに通信する、制御通信手段と、
    を備える、ことを特徴とするマルチポートモニタ装置。
18. 前記スイッチング手段はマルチプレクサである、請求項１７記載のマルチポートモニタ装置。
19. 前記波形サンプリング回路は、
    前記電源コンセントのポートに接続され、負荷が前記電源コンセントに接続されたとき、前記マルチポートモニタ装置をオン状態に切り替えるスイッチと、
    負荷による電流を検出する電流センサと、
    負荷による電圧を検出する電圧センサと、
    を備える、請求項１７記載のマルチポートモニタ装置。
20. 波形サンプリングの周波数を設定するタイミング回路をさらに備える、請求項１７記載のマルチポートモニタ装置。
21. 信号処理モジュールをさらに備える、請求項１７記載のマルチポートモニタ装置。
22. 前記制御通信回路は、
    システムコントローラのインタフェース拡張ポートに通信可能に接続される無線通信モジュールと、
    メモリと、
    マイクロコントローラと、を備えており、
    前記マイクロコントローラは、
    （ａ）当該のマイクロコントローラの入力において多重化された信号についてアナログデジタル変換を行い、
    （ｂ）出力されるデジタル化された多重化信号を改善するために、フィルタを適用し、
    （ｃ）波形を読み書きするために、前記メモリにインタフェース接続し、
    （ｄ）データ通信を管理するために、前記無線通信モジュールにインタフェース接続する、
    請求項１７記載のマルチポートモニタ装置。
23. 前記マイクロコントローラは、さらに、
    ａ）ＬＥＤドライバにインタフェース接続し、
    ｂ）機器の検出に関連する計算を行い、
    ｃ）ＯＭＤ制御タスクを管理するものであり、
    前記ＯＭＤ制御タスクは、
    前記システムコントローラにより保持されるスケジューリングプログラムにしたがって、負荷への電気のオン／オフを切り替え、
    前記のＬＥＤ表示回路、前記波形サンプリング回路および／または多重化回路に関連するユーザオプションを管理し、
    内部回路を調整する、
    請求項１７記載のマルチポートモニタ装置。
24. 少なくとも１つのエネルギ消費プロファイルを求めるために複数の負荷について波形データを収集する方法であって、前記方法は、
    対応する複数の負荷により生成される波形データをリアルタイムで個別に測定する複数のマルチポートモニタ装置であって、ここで、前記マルチポートモニタ装置は少なくとも２つの負荷により生成される波形データを同時に測定するものであり、
    システムコントローラに波形データを送信するステップと、
    少なくとも１つのエネルギ消費プロファイルを決定するために、前記システムコントローラにおいて波形データを分析するステップと、
    を有する、ことを特徴とする方法。
25. 波形データは、少なくとも１つの電気機器により消費される電気エネルギの少なくとも１つの特性を含むものである、請求項２４記載の方法。
26. 測定された波形データは複数のマルチポートモニタ装置のそれぞれから前記システムコントローラに無線送信される、請求項２４記載の方法。
27. 測定された波形データは複数のマルチポートモニタ装置のそれぞれから前記システムコントローラに有線送信される、請求項２４記載の方法。
28. 測定された波形データを前記システムコントローラに送信するステップに先立つ、測定された波形データを保存するステップをさらに有する、請求項２４記載の方法。
29. 前記測定された波形データを保存するステップは、測定された波形データを圧縮フォーマットで保存するステップを有する、請求項２８記載の方法。
30. 少なくとも１つのエネルギ消費プロファイルを決定するために前記システムコントローラにおいて測定されたデータを分析する前記ステップは、電力消費情報を得るために、測定された波形データから電力消費パラメタ値を計算するステップをさらに有する、請求項２９記載の方法。
31. 前記電力消費パラメタ値をユーザに提供するステップをさらに有する、請求項３０記載の方法。
32. 前記の各負荷により生成されて測定されたデータを前記システムコントローラに送信するステップは、システムコントローラインタフェースにおいてタイムスタンプが付されたセキュアパケットのメッセージを各ＯＭＤから前記システムコントローラに送信するステップを有する、請求項２４記載の方法。

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