JP2013195217A - Power consumption monitoring system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンセントタップに端末装置を介して接続される電力消費源の消費電力を監視する消費電力監視システムに関する。 The present invention relates to a power consumption monitoring system that monitors power consumption of a power consumption source connected to a power outlet tap via a terminal device.
無線、あるいはUSB(Universal Serial Bus)等の専用信号線を用い、コンセントタップに接続された電力消費源の消費電力を通知するシステムが知られている。例えば、特許文献1には、端末負荷毎の電力使用量を監視する小型で安価な電力監視システムに関する技術が開示されている。 A system that uses a dedicated signal line such as wireless or USB (Universal Serial Bus) to notify the power consumption of a power consumption source connected to an outlet tap is known. For example, Patent Document 1 discloses a technique related to a small and inexpensive power monitoring system that monitors the power usage for each terminal load.
特許文献1に開示された技術によれば、コンセントタップに電力計測用のセンサを設け、そのセンシング結果データを専用信号線にのせてPCやサーバ転送し、ここで集計してコンセントタップ毎の消費電力を識別するものである。 According to the technique disclosed in Patent Document 1, a power measurement sensor is provided on an outlet tap, and the sensing result data is transferred to a PC or server on a dedicated signal line, and is aggregated and consumed for each outlet tap. It identifies power.
しかしながら特許文献1に開示された技術によれば、専用信号線、あるいは無線接続環境を必要とするため、例えば、USB等の専用信号線であればケーブルの引き回しが必要となり、また、無線であれば集計するゲートウエイ等の回線確保に留意する必要がある。つまり、ケーブルの引き回しにより見映えが悪くなり、あるいは通信可能な電波環境を維持するための配置制限があった。このため、消費電力の管理コストは無視できないものになっていた。 However, according to the technique disclosed in Patent Document 1, a dedicated signal line or a wireless connection environment is required. For example, if a dedicated signal line such as a USB is used, a cable must be routed. For example, it is necessary to pay attention to securing the lines such as gateways. In other words, the appearance of the cable has deteriorated due to the routing of the cable, or there has been a restriction on the arrangement for maintaining a communicable radio wave environment. For this reason, the management cost of power consumption cannot be ignored.
本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、専用線や無線接続環境による配置制限を要することなく電力消費源の探索を行ない、消費電力の管理コストを抑えた消費電力監視システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and searches for a power consumption source without requiring an arrangement restriction due to a dedicated line or a wireless connection environment, thereby reducing a power consumption monitoring system. The purpose is to provide.
上記した課題を解決するために本発明は、コンセントタップに差し込んで電力の供給を受けるコンセントプラグと、差し込まれる被測定装置に対して前記電力を供給するソケットとを有する1以上の端末装置と、これら端末装置とは電力線を介して接続される測定装置とからなる消費電力監視システムであって、前記端末装置は、自身の消費電力を監視して消費電力信号を生成する消費電力監視回路と、自身に割り当てられた固有の周波数を持つ周波数信号を生成する発振器と、前記消費電力監視回路で監視される前記消費電力が閾値を超えた場合、前記消費電力信号に前記発振器により生成される周波数信号を重畳し、前記電力線を介して前記測定装置に伝送する端末制御部と、を備え、前記測定装置は、前記電力線を介して伝送される前記消費電力信号を所定の周期でサンプリングして測定を行うアナログ・デジタル変換回路と、前記アナログ・デジタル変換回路の出力に含まれる前記重畳された周波数信号の固有周波数成分を抽出し、予め規定されたそれぞれの固有周波数に対応する前記端末装置または前記コンセントタップの位置を示す情報に基づき、稼働中の前記電力消費源を探索する装置制御部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes an outlet plug that is inserted into an outlet tap and receives power supply, and at least one terminal device that includes a socket that supplies the power to the device under measurement, These terminal devices are power consumption monitoring systems comprising measuring devices connected via power lines, the terminal devices monitoring their own power consumption and generating power consumption signals, An oscillator that generates a frequency signal having a specific frequency assigned to itself, and a frequency signal that is generated by the oscillator when the power consumption monitored by the power consumption monitoring circuit exceeds a threshold value And a terminal control unit that transmits to the measurement device via the power line, and the measurement device is transmitted before being transmitted via the power line. An analog-digital conversion circuit that samples and measures a power consumption signal at a predetermined cycle, and extracts a natural frequency component of the superimposed frequency signal included in the output of the analog-digital conversion circuit. And a device control unit that searches for the operating power consumption source based on information indicating the position of the terminal device or the outlet tap corresponding to each natural frequency.
本発明によれば、装置制御部は、端末装置から電力線を介して伝送される消費電力信号を所定の周期でサンプリングして重畳された周波数信号の端末装置毎の固有周波数成分を抽出し、予め規定されたそれぞれの固有周波数に対応する端末装置またはコンセントタップの位置を示す情報に基づき電力消費源を探索する。このため、分電盤から分岐される電力線のみで、専用線や無線接続環境による配置制限を要することなく簡単に分電盤側で電力消費源の探索を行うことができる。したがって、既設の電力線を用いて電力消費源の電力使用量を個別に管理することができ、消費電力の管理コストを低く抑えることができる。また、例えば、事業所や家庭内において電力消費源となる機器の配置、あるいはそれぞれの端末装置に課した消費電力目標値に対する達成率の確認等、合理的な使用方法の策定等に寄与することができる。 According to the present invention, the device control unit extracts the natural frequency component for each terminal device of the frequency signal superimposed by sampling the power consumption signal transmitted from the terminal device via the power line at a predetermined period, A power consumption source is searched based on information indicating the position of the terminal device or the outlet tap corresponding to each specified natural frequency. For this reason, it is possible to easily search for a power consumption source on the distribution board side by using only the power line branched from the distribution board, without requiring an arrangement restriction due to a dedicated line or a wireless connection environment. Therefore, the power consumption of the power consumption source can be individually managed using the existing power line, and the management cost of power consumption can be kept low. In addition, for example, to contribute to the formulation of rational usage methods such as the placement of equipment that is a power consumption source in offices and homes, or confirmation of the achievement rate for the power consumption target value imposed on each terminal device Can do.
本発明において、前記装置制御部は、前記端末装置毎に割り当てられた前記固有周波数の波長の最大公約数に相当する時間だけ前記消費電力の測定を行い、前記消費電力信号の最大電力区間で抽出された固有周波数成分から対応する前記端末装置を含む前記電力消費源を特定し、合算された消費電力から前記特定された電力消費源の消費電力を減算する処理を順次繰り返すことにより、前記消費電力信号に含まれる電力消費源を探索することを特徴とする。本発明によれば、消費電力信号の最大電力区間における固有周波数成分から電力消費源を特定し、その特定された電力消費源の消費電力を合算された消費電力から減算する処理を順次繰り返す簡単なアルゴリズムを使用して端末装置を含む電力消費源を探索することができ。このため、電力消費源の探索にかかる装置制御部の負荷が軽減される。 In the present invention, the device control unit measures the power consumption for a time corresponding to the greatest common divisor of the wavelength of the natural frequency assigned to each terminal device, and extracts the maximum power section of the power consumption signal. Identifying the power consumption source including the corresponding terminal device from the identified natural frequency component and sequentially subtracting the power consumption of the identified power consumption source from the summed power consumption, thereby sequentially repeating the power consumption It is characterized by searching for a power consumption source included in the signal. According to the present invention, the power consumption source is identified from the natural frequency component in the maximum power section of the power consumption signal, and the process of subtracting the power consumption of the identified power consumption source from the total power consumption is repeated in a simple manner. An algorithm can be used to search for power consumption sources including terminal devices. For this reason, the load of the apparatus control part concerning the search for a power consumption source is reduced.
本発明によれば、専用線や無線接続環境による配置制限を要することなく電力消費源の探索を行ない、消費電力の管理コストを抑えた消費電力監視システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power consumption monitoring system that searches for a power consumption source without requiring an arrangement restriction due to a dedicated line or a wireless connection environment and suppresses the management cost of power consumption.
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための実施の形態(以下、単に本実施形態という)について詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as the present embodiment) will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施形態の構成)
図1は、本実施形態に係る消費電力監視システムの接続構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態に係る消費電力監視システム1は、ドライヤや電灯などの家電機器からなる消費電力が測定される被測定装置40a,40bのそれぞれが接続される端末装置20a,20bと、消費電力を測定する測定装置30と、を含む。以降の説明では便宜上、端末装置20a,20bと被測定装置40a,40bとを含めて電力消費源ということがある。
(Configuration of the embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a connection configuration of a power consumption monitoring system according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the power consumption monitoring system 1 according to the present embodiment includes a terminal device 20a, to which each of the devices to be measured 40a, 40b for measuring the power consumption, which includes home appliances such as a dryer and a lamp, is connected. 20b and a
端末装置20a,20bのそれぞれは、コンセントタップ13a,13bに差し込まれるコンセントプラグ21a,21bと、このコンセントプラグ21a,21bを介して電力の供給を受け、差し込まれた被測定装置40a,40bに対して電力を供給するソケット22a,22bと、を有する。この端末装置20a,20bは、分電盤10により幹線11と分岐される電力線12を介して測定装置30に接続されている。
Each of the
図2に端末装置20aの内部構成が、図3に測定装置30の内部構成がそれぞれ示されている。図2によれば、端末装置20aは、制御中枢となる端末制御部21と、消費電力監視回路22と、発振器23と、伝送部24とが、アドレス、データ、コントロールのためのラインが複数本で構成される内部バス25を介して接続されている。
2 shows the internal configuration of the terminal device 20a, and FIG. 3 shows the internal configuration of the
消費電力監視回路22は、自身の消費電力を監視して消費電力信号を生成する。具体的には、コンセントタップ13aに設けられる不図示の電力計測用のセンサの出力信号を監視することにより消費電力信号を生成し、内部バス25経由で端末制御部21へ出力する。発振器23は、端末装置20a,20b毎に割り当てられた固有の周波数を持つ周波数信号を生成して端末制御部21へ出力する。端末制御部21は、消費電力監視回路22で監視された消費電力が閾値を超えた場合、消費電力監視回路22によって出力される消費電力信号に、発振器23により生成される周波数信号を重畳し、伝送部24,電力線12経由で測定装置30に伝送する。
The power
伝送部24は、電力線12を介して端末装置20aと測定装置30とが通信を行う際の有線の通信プロトコル制御を行う。なお、端末装置20bも上記した端末装置20aと同じ構成であるため、重複を回避する意味で説明を省略するが、発振器23が出力する周波数信号のみが異なるものである。
The
図3において、測定装置30は、制御中枢となる装置制御部31と、アナログ・デジタル変換回路32(ADC)と、記憶部33と、外部通信部35とが、アドレス、データ、コントロールのためのラインが複数本で構成される内部バス34に接続されている。
In FIG. 3, a
ADC32は、電力線12を介して伝送される消費電力信号を所定の周期でサンプリングして消費電力の測定を行ない、測定された消費電力信号を内部バス34経由で装置制御部31に出力する。装置制御部31は、ADC32の出力に含まれる重畳された消費電力信号の固有周波数成分を抽出し、記憶部33に予め記憶されてあるそれぞれの固有周波数に対応する端末装置20a,20b、またはコンセントタップ13a,13bの位置を示す情報を参照して、稼働中の端末装置20aまたは20bを含む被測定装置40a,40b(電力消費源)を探索する。
The
装置制御部31は、端末装置20a,20b毎に割り当てられた固有周波数の波長の最大公約数に相当する時間だけ消費電力の測定を行い、消費電力信号の最大電力区間で抽出された固有周波数成分から対応する端末装置20a,20bを含む被測定装置40a,40bを特定し、合算された消費電力から特定された電力消費源の消費電力を減算する処理を順次繰り返すことにより、消費電力信号に含まれる端末装置20a,20b、被測定装置40aまたは40bを探索する。なお、外部通信部35は、不図示の外部装置と通信を行なう場合の通信インタフェースになる。
The
(実施形態の動作)
以下、図4に示す動作シーケンス図を参照しながら、図1〜図3に示す本実施形態に係る消費電力探索システム1の動作について詳細に説明する。
(Operation of the embodiment)
Hereinafter, the operation of the power consumption search system 1 according to the present embodiment shown in FIGS. 1 to 3 will be described in detail with reference to the operation sequence diagram shown in FIG. 4.
まず、端末装置20a,20b側ではコンセントプラグ21a.21bをコンセントタップ13a,13bに差し込み、ソケット22a,22bに被測定装置40a,40bを差し込んだとする。図4において、測定装置30が、電力線12を介して端末装置20a,20bに対して消費電力測定指令を送信することによって以下に説明する電力消費源の探索が開始される(ステップS101)。端末装置20aがこの消費電力測定指令を受信すると、消費電力監視回路22で、端末装置20aを含むソケット22aに差し込まれた被測定装置40aによる消費電力の監視を行い不図示のセンサから取り込む(ステップS102)。
First, the outlet plugs 21a. Assume that 21b is inserted into the
消費電力監視回路22でソケット22の消費電力を監視した結果、合算した消費電力αが閾値βを越えると(ステップS103“YES”)、端末装置20aは、端末制御部21が、消費電力監視回路22で生成される消費電力信号に、発振器23により生成された端末固有の周波数信号を重畳し(ステップS104)、伝送部24を介して応答する(ステップS105)。なお、閾値βを超えない場合は(ステップS103“NO”)、消費電力監視回路22により生成される消費電力信号のみ応答する。なお、ここで閾値とは、2以上稼働中の電力消費源があった場合を考慮してこれを分離するために予め設定される電力量である。
As a result of monitoring the power consumption of the
次に、電力線12を介して消費電力信号を受信(ステップS106)した測定装置30は、ADC32による消費電力の測定を開始する(ステップS107)。例えば、閾値が50Wで、固有周波数10Hz、消費電力10Wで消費電力信号に重畳された周波数信号によりON/OFFを繰り返すものとすれば、装置制御部31は、ADC32からサンプリングの結果を得て固有周波数を用いた微少消費電力の変動計測を行う(ステップS108)。そして、装置制御部31は、探索アルゴリズムに基づく稼働中の電力消費源の探索を行う(ステップS109)。
Next, the measuring
上記したステップS108、S109の詳細手順について、図5(a)(b)(c)を参照しながら説明する。図5(a)(b)(c)は、ADC32により測定された消費電力信号を時間軸上に示した波形図である。例えば、20ビット出力で1Mbpsの転送速度を有するADC32を使用すれば、一般家庭での契約電流が50Aとすると、1ビット相当の電流は50÷210で、0.0477mA/bitの高分解能を持つ。したがって、10Wの消費電力、および周波数変動に十分に追従することができる。このようなADC32は市場に流通しており容易に入手可能である。
The detailed procedure of steps S108 and S109 described above will be described with reference to FIGS. 5 (a), 5 (b), and 5 (c). FIGS. 5A, 5B, and 5C are waveform diagrams showing the power consumption signal measured by the
ここでは、15Hzの固有周波数が割り当てられた端末装置20aのソケット22aに被測定装置40aとして、例えば、100Wの電灯が差し込まれ、端末装置20aのみが稼働していた場合の測定結果が図5(a)に示されており、同時に電灯も点灯した場合の測定結果が図5(b)に示されている。図5(a)のケースでは、消費電力信号も重畳されている周波数信号も容易に判別可能である。これに対し、図5(b)に示すケースでは、消費電力信号の合算値aにおいて、最大値から最小値を減算した値が20Wであることから、稼働中の電力消費源が2つあることが判明する。また、2つの電力消費源の消費電力合算値が120Wであることも判明する。
Here, as a device under
これを装置制御部31が時間軸で解析すれば、消費電力の最大値140Wを示す時間(最大電力区間Max)の最大周波数が15Hz相当であることから、被測定装置40aである電灯が点灯していることが判明する。この最大電力区間は、電力線12に接続された端末装置20a,20bのそれぞれに個別に割り当てられた固有周波数の波長の最大公約数に相当する時間だけ監視すればよい。この区間において、100Wの15Hzの周波数信号成分を減算すれば、図5(c)に示すように、20Wの10Hz信号が出現し、端末装置20aが稼働していることがわかる。
If the
このため、端末装置20a,20b毎に割り当てられる固有周波数と、被測定装置40a,40b、あるいはコンセントタップ13a,13bの位置との対応付けが必要であり、本実施形態に係る消費電力監視システム1では、電力消費源の探索を行う測定装置30が内蔵する記憶部33に予めその対応関係を記憶している。
For this reason, it is necessary to associate the natural frequency assigned to each of the
(実施の形態の効果)
以上説明のように本実施形態に係る消費電力監視システム1によれば、測定装置30の装置制御部31は、端末装置20a,20bから電力線12を介して伝送される消費電力信号を所定の周期でサンプリングして重畳された周波数信号の端末装置毎の固有周波数成分を抽出し、予め規定されたそれぞれの固有周波数に対応する端末装置20a,20bまたはコンセントタップ13a,13bの位置を示す情報に基づき、端末装置20a,20b、被測定装置40a,40bを含む電力消費源を探索する。このため、分電盤10から分岐される電力線12のみで、専用線や無線接続環境による配置制限を要することなく、簡単に分電盤10側で電力消費源の探索を行うことができる。
(Effect of embodiment)
As described above, according to the power consumption monitoring system 1 according to the present embodiment, the
したがって、既設の電力線12を用いて電力消費源の電力使用量を個別に管理することができ、消費電力の管理コストを低く抑えることができる。また、例えば、事業所や家庭内において電力消費源となる機器の配置、あるいはそれそれぞれの端末装置に課した消費電力目標値に対する達成率の確認等、合理的な使用方法の策定等に寄与することができる。
Therefore, the power consumption of the power consumption source can be managed individually using the existing
また、本実施形態に係る消費電力監視システム1によれば、測定装置30の装置制御部31は、消費電力信号の最大電力区間における固有周波数成分から電力消費源を特定し、その特定された電力消費源の消費電力を合算された消費電力から減算する処理を順次繰り返す簡単なアルゴリズムを使用して端末装置20a,20b、端末装置20a,20bのそれぞれが有するソケット22a,22bに差し込まれた被測定装置40a,40bを含む電力消費源を探索することができる。このため、電力消費源の探索にかかる装置制御部31の負荷が軽減される。更に、外部通信部35を用いることにより遠隔でデータを監視することも可能である。
Further, according to the power consumption monitoring system 1 according to the present embodiment, the
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was explained in full detail, it cannot be overemphasized that the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiments. Further, it is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
1・・消費電力監視システム、10・・分電盤、11・・幹線、12・・電力線、13a,13b・・コンセントタップ、20a,20b・・端末装置、21a,21b・・コンセントプラグ、22a,22b・・ソケット、30・・測定装置、40a,40b・・被測定装置、21・・端末制御部、22・・消費電力監視回路、23・・発振器、24・・伝送部、25・・内部バス、31・・装置制御部、32・・アナログ・デジタル変換回路(ADC)、33・・記憶部、34・・内部バス、35・・外部通信部
1 .... Power consumption monitoring system, 10 .... Distribution panel, 11 .... Main line, 12 .... Power line, 13a, 13b ... Outlet tap, 20a, 20b ... Terminal device, 21a, 21b ... Outlet plug,
Claims (2)
前記端末装置は、
自身を含む前記被測定装置の電力消費源の消費電力を監視して消費電力信号を生成する消費電力監視回路と、
自身に割り当てられた固有の周波数を持つ周波数信号を生成する発振器と、
前記消費電力監視回路で監視された前記消費電力が閾値を超えた場合、前記消費電力信号に前記発振器により生成される周波数信号を重畳し、前記電力線を介して前記測定装置に伝送する端末制御部と、を備え、
前記測定装置は、
前記電力線を介して伝送される前記消費電力信号を所定の周期でサンプリングして測定を行うアナログ・デジタル変換回路と、
前記アナログ・デジタル変換回路の出力に含まれる前記重畳された周波数信号の固有周波数成分を抽出し、予め規定されたそれぞれの固有周波数に対応する前記端末装置または前記コンセントタップの位置を示す情報に基づき、稼働中の前記電力消費源を探索する装置制御部と、を備えたことを特徴とする消費電力監視システム。 One or more terminal devices having an outlet plug that is inserted into an outlet tap and receives power supply, a socket that supplies the power to the device to be inserted, and these terminal devices are connected via a power line. A power consumption monitoring system comprising a measuring device,
The terminal device
A power consumption monitoring circuit that monitors power consumption of a power consumption source of the device under test including itself and generates a power consumption signal;
An oscillator that generates a frequency signal having a specific frequency assigned to itself;
A terminal control unit that, when the power consumption monitored by the power consumption monitoring circuit exceeds a threshold, superimposes a frequency signal generated by the oscillator on the power consumption signal and transmits the signal to the measurement device via the power line. And comprising
The measuring device is
An analog / digital conversion circuit that samples and measures the power consumption signal transmitted through the power line at a predetermined period;
Extracting the natural frequency component of the superimposed frequency signal included in the output of the analog-digital conversion circuit, based on the information indicating the position of the terminal device or the outlet tap corresponding to each pre-defined natural frequency And an apparatus control unit that searches for the power consumption source in operation.
前記端末装置毎に割り当てられた前記固有周波数の波長の最大公約数に相当する時間だけ前記消費電力の測定を行い、前記消費電力信号の最大電力区間で抽出された固有周波数成分から対応する前記電力消費源を特定し、合算された消費電力から前記特定された電力消費源の消費電力を減算する処理を順次繰り返すことにより、前記消費電力信号に含まれる電力消費源を探索することを特徴とする請求項1記載の消費電力監視システム。 The device controller is
The power consumption is measured for a time corresponding to the greatest common divisor of the wavelength of the natural frequency assigned to each terminal device, and the power corresponding to the natural frequency component extracted in the maximum power section of the power consumption signal A power consumption source included in the power consumption signal is searched by sequentially repeating a process of identifying a power consumption source and subtracting the power consumption of the identified power consumption source from the total power consumption. The power consumption monitoring system according to claim 1.
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