JP2014155007A

JP2014155007A - スマートメータおよびスマートメータシステム

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Publication number: JP2014155007A
Application number: JP2013022422A
Authority: JP
Inventors: Koichi Matsukawa; 康一松川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2014-08-25
Anticipated expiration: 2033-02-07
Also published as: JP6012496B2

Abstract

【課題】遠隔地にある管理サーバ等の機器から宅内機器を制御する電力システムの実現が可能なスマートメータを得ること。
【解決手段】スマートメータは、需要家内の電力使用機器が管理サーバと通信する際にグローバルネットワークで使用するグローバルＩＰアドレスを、電力使用機器に割り当てられているローカルＩＰアドレスと対応付けて管理し、管理サーバが電力使用機器と通信する際にローカルネットワークで使用するローカルＩＰアドレスを、管理サーバに割り当てられているグローバルＩＰアドレスと対応付けて管理し、管理サーバが送信元のパケットをグローバルネットワークから受信すると、宛先および送信元に設定されているグローバルＩＰアドレスをローカルＩＰアドレスに変換し、電力使用機器が送信元のパケットをローカルネットワークから受信すると、宛先および送信元に設定されているローカルＩＰアドレスをグローバルＩＰアドレスに変換する。
【選択図】図１

Description

本発明は、需要家における使用電力量や発電電力量などの情報を収集して管理サーバ等へ送信するスマートメータに関する。

近年の電力システムでは、特に需要家への配電システムの高度化高機能化が進展しており、より効率的な電力需給管理を実現することを目的として、需要家の使用電力量や発電電力量を計測する電力量計に通信機能を付加し、遠隔地にある管理サーバにおいてネットワーク経由でほぼリアルタイムに電力量を把握可能とするスマートメータの開発が進められている。

また、需要家宅内においてはＨＥＭＳ（ホームエネルギーマネジメントシステム）装置において宅内の各種機器における電力使用状況や太陽光発電装置および蓄電装置等を管理することが提案されており、電力供給逼迫時にはＨＥＭＳ装置から宅内の各種機器へ使用電力量を削減するよう指示する需給制御（デマンドレスポンス制御）の実験も実施されている。

さらに、デマンドレスポンス制御では、電力システムからスマートメータに至るネットワークを利用して遠隔地にある管理サーバから宅内機器への制御を実行することも考えられている。

このようなデマンドレスポンス制御では、そのアプリケーションプロトコルとして宅内ネットワーク上ではエコーネット等の規格が提案され、通信プロトコルとしてはＩＰｖ６が適用される。また、電力会社等に設置された管理サーバからグローバルネットワークを経由し需要家に向けたデマンドレスポンス制御を実現する方式も検討されている。そのアプリケーションプロトコルとしてはＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）等の国際標準化機関で検討されており、通信プロトコルとしてもＩＰｖ６の適用が想定されている。

ここで適用されるＩＰｖ６では、ＩＰｖ６アドレスとして１２８ビットの空間が定義されており、上位６４ビットをネットワークの識別（ネットワークプレフィクス）として、また、下位６４ビットをネットワーク内の装置の識別（インタフェース識別子）として使用することで、通信機能を持つ宅内の各種機器にも一意となるＩＰｖ６アドレス（グローバルＩＰアドレス）を付与することが可能である。

この付与方法の一例として、非特許文献１に記載された自動アドレス設定がある。この方法では、ルータ等のネットワーク装置からそのネットワークで使用するネットワークプレフィクスをルータ広告パケットにより広告し、そのルータ広告を受信した装置では広告されたネットワークプレフィクスに自身のインタフェース識別子を連結してグローバルなＩＰｖ６アドレスを生成する。

ＩＥＴＦＲＦＣ４８６２

上述したように、遠隔地にある管理サーバによる宅内機器の制御が可能なシステムを構築するためには制御対象とする全ての宅内機器にＩＰｖ６アドレスを割り当てる必要がある。ここで、グローバルＩＰネットワークではネットワーク識別子でＩＰｖ６パケットの転送経路を決定することから、管理サーバが特定の宅内機器をＩＰｖ６アドレスで一意に指定するためには、各宅内機器が接続されている宅内ネットワークを意味するネットワークプレフィクスの値も世界で唯一の値として割り当てる必要がある。しかしながら、各需要家の宅内ネットワークに個別にグローバルなネットワークプレフィクスを割り当てるのは現実的ではなく、また、宅内ネットワークであるローカルネットワークにインタフェース識別子６４ビットの広大なアドレス空間を割り当てるのも無駄が大きく、ＩＰｖ６アドレスを多大に浪費してしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＩＰｖ６アドレスの浪費を抑えつつ、遠隔地にある管理サーバ等の機器から宅内機器を制御する電力システムの実現が可能なスマートメータおよびスマートメータシステムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、需要家における使用電力量や発電電力量の情報である電力関連情報を収集し、グローバルネットワークを介して管理サーバへ送信するスマートメータであって、前記需要家内のローカルネットワークに接続されている電力使用機器が前記管理サーバと通信する際に前記グローバルネットワーク内で使用するグローバルＩＰアドレスを決定し、当該電力使用機器に予め割り当てられているローカルＩＰアドレスと対応付けて管理する第１のアドレス管理手段と、前記管理サーバが前記需要家内のローカルネットワークに接続されている電力使用機器と通信する際に当該ローカルネットワーク内で使用するローカルＩＰアドレスを決定し、前記管理サーバに予め割り当てられているグローバルＩＰアドレスと対応付けて管理する第２のアドレス管理手段と、前記管理サーバが送信元のパケットを前記グローバルネットワークから受信すると、受信パケットの宛先に設定されているグローバルＩＰアドレスが前記ローカルネットワークに接続されている電力使用機器のローカルＩＰアドレスと対応付けられているかどうかを確認し、対応付けられている場合には、受信パケットの宛先および送信元に設定されているグローバルＩＰアドレスを対応するローカルＩＰアドレスにそれぞれ変換する第１のパケット変換手段と、前記電力使用機器が送信元のパケットを前記ローカルネットワークから受信すると、受信パケットの宛先に設定されているローカルＩＰアドレスが前記管理サーバのグローバルＩＰアドレスと対応付けられているかどうかを確認し、対応付けられている場合には、受信パケットの宛先および送信元に設定されているローカルＩＰアドレスを対応するグローバルＩＰアドレスにそれぞれ変換する第２のパケット変換手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ＩＰｖ６アドレスの浪費を抑えつつ、遠隔地にある管理サーバ等の機器から宅内機器を制御することが可能な電力システムを実現できるという効果を奏する。

図１は、スマートメータを含んで構成された電力システムの構成例を示す図である。図２は、スマートメータの構成例を示す図である。図３は、管理サーバアドレステーブルの一例を示す図である。図４は、制御機器アドレステーブルの一例を示す図である。図５は、スマートメータの動作概要を示す図である。図６は、制御対象機器が起動した場合の動作シーケンスの一例を示す図である。図７は、制御対象機器が起動した場合の動作シーケンスの一例を示す図である。図８は、スマートメータがグローバルネットワークから制御パケットを受信した場合の動作シーケンスの一例を示す図である。図９は、スマートメータがローカルネットワークから制御パケットを受信した場合の動作シーケンスの一例を示す図である。図１０は、スマートメータが管理サーバのローカルアドレスを決定する場合の動作シーケンスの一例を示す図である。図１１は、制御対象機器が起動した場合の動作シーケンスの一例を示す図である。図１２は、制御対象機器が起動した場合の動作シーケンスの一例を示す図である。図１３は、スマートメータを含んで構成された電力システムの構成例を示す図である。図１４は、スマートメータを含んで構成された電力システムの構成例を示す図である。図１５は、デマンドレスポンス制御を行う既存のシステムを示す図である。図１６は、デマンドレスポンス制御を行う既存のシステムを示す図である。

以下に、本発明にかかるスマートメータおよびスマートメータシステムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

まず、デマンドレスポンス制御を行う既存のシステムを図１５および図１６を用いて説明する。

図１５は、宅内の全ての機器にグローバルアドレスを用いるシステムの一例を示す図である。

図１５に示した構成の場合は、スマートメータをルータとして動作させ、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）にて規定するＲＦＣ３６３３によるネットワークプレフィクス委譲を実施することで宅内のローカルネットワークにもグローバルなネットワークプレフィクスを割り当てることができ、電力システムから宅内のローカルネットワークに至るまでの全てをグローバルネットワークとして構築し、ローカルネットワークに接続される宅内機器にグローバルＩＰアドレス（ＩＰｖ６アドレス）を付与することで、ＩＰネットワークを用いた宅内機器へのデマンドレスポンス制御を実現することが可能である。また、ＩＰｖ６を用いたＩＰネットワークでは、ネットワークに接続するあらゆるモノにグローバルアドレス（グローバルＩＰアドレス）を付与し、それらのモノの間でＩＰ通信を可能とすることが基本思想であり、宅内機器にもグローバルアドレスを付与することはこの考え方に合致している。

しかし、既に説明したように、宅内機器にグローバルＩＰアドレス（ＩＰｖ６アドレス）を付与して宅内機器へのデマンドレスポンス制御を実現した場合、ＩＰｖ６アドレスを浪費してしまうことになる。また、宅内ネットワークにグローバルなネットワークプレフィクスを割り当てると、ローカルネットワークに閉じた制御で十分な宅内機器に対しても外部ネットワークからの接続が可能なグローバルＩＰアドレスが付与されてしまうため、不必要で意図しないネットワークアクセスが外部からなされてしまう危険もある。さらに、この構成の場合は、スマートメータがＩＰルータとして動作するため、グローバルネットワークにおけるアプリケーションプロトコルとローカルネットワークにおけるアプリケーションプロトコルは同一である必要がある。

一方、宅内等に閉じたローカルネットワークにおいてのみ通用するＩＰｖ６アドレスとして、ＩＥＴＦにて規定するＲＦＣ４２９１によるリンクローカルアドレス、または、ＲＦＣ４１９３によるユニークローカルアドレスが一般的に使用可能である。

リンクローカルアドレスを用いる場合、そのネットワークプレフィクスはローカルネットワークであることを示す値が予め規定されており、そのネットワークプレフィクス６４ビットとローカルネットワークの接続インタフェースに固有の識別子から生成されるインタフェース識別子を下位６４ビットに連結して、１２８ビットのリンクローカルアドレスを決定する。

ユニークローカルアドレスを用いる場合、そのネットワークプレフィクスは疑似ランダム値を用いたアルゴリズムを使用して生成され、そのネットワークプレフィクス６４ビットとローカルネットワークの接続インタフェースに固有の識別子から生成されるインタフェース識別子を下位６４ビットに連結して、１２８ビットのリンクローカルアドレスを決定する。

図１６は、リンクローカルアドレスまたはユニークローカルアドレスが付与された宅内機器へのデマンドレスポンス制御を実現するシステムの一例を示す図である。

ローカルネットワークにおいてリンクローカルアドレスまたはユニークローカルアドレスを用いた場合は、スマートメータをＩＰルータとして動作させ、グローバルネットワークとローカルネットワークの間でＩＰパケットを転送する際にＩＰｖ６パケットのネットワークプレフィクスを変換して、グローバルネットワークとローカルネットワークの間のＩＰｖ６による通信を可能とする概念が、ＲＦＣ６２９６（IPv6-to-IPv6 Network Prefix Translation）として公開されている。しかし、このＲＦＣ６２９６に記載の方法であっても、ローカルネットワークに閉じた制御で十分な宅内機器に対しても外部ネットワークからの接続が可能なグローバルＩＰアドレスが付与されてしまうため、不必要で意図しないネットワークアクセスが外部からなされてしまう危険がある。さらに、この構成の場合でも、スマートメータがアドレス変換を行うＩＰルータとして動作するため、グローバルネットワークにおけるアプリケーションプロトコルとローカルネットワークにおけるアプリケーションプロトコルは同一である必要がある。

図１５や図１６に示した既存システムにおける課題をまとめると、以下のようになる。

電力会社等に設置された管理サーバからグローバルＩＰネットワーク経由で需要家に向けたデマンドレスポンス制御を実施するとき、需要家の宅内ネットワークにデマンドレスポンス制御の対象となる宅内機器がひとつでもあれば、宅内ネットワークグローバルＩＰネットワークのネットワークプレフィクスを割り当て、さらに宅内機器にグローバルＩＰアドレスを付与する必要があり、グローバルＩＰアドレス空間の浪費となっていた。

また、電力会社等に設置された管理サーバが需要家に向けて実施するデマンドレスポンス制御の制御プロトコルと宅内ネットワークにおけるデマンドレスポンス制御プロトコルが異なり、さらに宅内機器ごとの制御プロトコルが異なる（同じ宅内ネットワークに接続されている各機器の制御プロトコルが統一化されていない）こともありうるが、このような場合には対応できず、管理サーバから需要家に向けたデマンドレスポンス制御が不可能となる。

そこで、各実施の形態で説明する電力システムにおいては、ローカルアドレス（ローカルＩＰアドレス）のみが付与された宅内機器に対するデマンドレスポンス制御を電力会社等に設置された管理サーバから可能にしてグローバルＩＰアドレスの浪費を回避している。また、管理サーバにおけるデマンドレスポンス制御プロトコルと宅内ネットワークにおけるデマンドレスポンス制御プロトコルの変換をスマートメータにおいて実施することで、複数種類のデマンドレスポンス制御プロトコルを同時にサポート可能としている。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかるスマートメータを含んで構成された電力システムの構成例を示す図である。この電力システムは、需要家の使用電力量や発電電力量を計測する機能とグローバルネットワークおよびローカルネットワークとの通信機能を持つスマートメータ１と、電力会社等に設置され、スマートメータ１を介して各需要家の使用電力量を収集して電力需給状態を管理する管理サーバ２と、需要家の宅内に設置され電力を使用、または発電・蓄電機能を持つ制御対象機器３と、非制御対象機器４と、を備えて構成されている。制御対象機器３は、管理サーバ２による動作制御の対象となる宅内機器である。一方、非制御対象機器４は、管理サーバ２による動作制御の対象とはならない宅内機器である。スマートメータ１と管理サーバはグローバルネットワークを介して通信し、スマートメータ１と制御対象機器３および非制御対象機器４はローカルネットワークを介して通信する。

図２は、スマートメータ１の構成例を示す図である。スマートメータ１は、グローバルネットワークとの通信に関する機能として、グローバルネットワークインタフェース処理部１１およびグローバル機器制御アドレス・プロトコル処理部１２を備え、ローカルネットワークとの通信に関する機能として、ローカルネットワークインタフェース処理部１３およびローカル機器制御アドレス・プロトコル処理部１４を備え、両アドレスと両プロトコルの変換処理に関する機能として、アドレス・プロトコル変換処理部１５およびアドレステーブル更新処理部１６を備えている。また、管理サーバアドレステーブル１７および制御機器アドレステーブル１８を備えている。

グローバルネットワークインタフェース処理部１１は、グローバルネットワークへのＩＰパケットの送信機能を持つ。また、本処理部には受信すべきグローバルアドレス（グローバルＩＰアドレス）とマルチキャストアドレスが設定されており、それらのアドレスを宛先としたＩＰパケットをグローバルネットワークから受信する機能を持つ。

グローバル機器制御アドレス・プロトコル処理部１２は、グローバルネットワークインタフェース処理部１１で受信すべきグローバルアドレスの割当処理機能を持ち、グローバルネットワークとの間でアドレス割当処理プロトコルを実行する。また、グローバルネットワークを経由して接続される管理サーバ２に対して制御対象機器３の代理として、制御対象機器３の起動通知送信やポーリング応答等の機器検出に関わるグローバル機器制御プロトコル処理を実行する。

ローカルネットワークインタフェース処理部１３は、ローカルネットワークへのＩＰパケットの送信機能を持つ。また、本処理部には受信すべきローカルユニキャストアドレスとマルチキャストアドレスが設定されており、それらのアドレスを宛先としたＩＰパケットをローカルネットワークから受信する機能を持つ。

ローカル機器制御アドレス・プロトコル処理部１４は、ローカルネットワークインタフェース処理部１３で受信すべきローカルユニキャストアドレスの割当処理機能を持ち、ローカルネットワークとの間でアドレス割当処理プロトコルを実行する。また、ローカルネットワークを経由して接続される制御対象機器３に対し、管理サーバ２の代理として、制御対象機器３から管理サーバ２宛パケットの受信用ローカルアドレスを決定し、また、制御対象機器３の起動通知受信やポーリング等の機器検出に関わるローカル機器制御プロトコル処理を実行する。

アドレス・プロトコル変換処理部１５は、管理サーバアドレステーブル１７に登録されている管理サーバと制御機器アドレステーブル１８に登録されている制御対象機器３との間の通信について、グローバルネットワークとローカルネットワークの間での制御パケット転送機能として、両ネットワークの間での宛先・送信元アドレスの変換と制御プロトコルの変換処理を実行する。

アドレステーブル更新処理部１６は、制御対象とする機器の情報を制御機器アドレステーブル１８へ初期設定するとともに、両ネットワークにおけるアドレス割当や制御プロトコル処理結果に応じて制御機器アドレステーブル１８を更新する（制御機器アドレステーブル１８に設定されている情報を更新する）機能と、管理サーバ２の情報を管理サーバアドレステーブル１７へ初期設定するとともに、両ネットワークにおけるアドレス割当処理に応じて管理サーバアドレステーブル１７を更新する機能とを持つ。

管理サーバアドレステーブル１７は、例えば図３に示した構成となっている。図示したように、管理サーバアドレステーブル１７では、グローバルネットワークを経由して接続される管理サーバ２のグローバルアドレスと、ローカルネットワークにおいて管理サーバの代理アドレスとなるローカルアドレスの割当方法と、割り当てられているローカルアドレスとを管理サーバ２毎に管理する。

制御機器アドレステーブル１８は、例えば図４に示した構成となっている。図示したように、制御機器アドレステーブル１８では、ローカルネットワークに接続されている制御対象機器３の機器状態と、ローカルネットワークおよびグローバルネットワークのそれぞれにおけるユニキャストアドレスの割当方法（ローカルアドレス割当方法，グローバルアドレス割当方法）と、割り当てられているアドレス（ローカルアドレス，グローバルアドレス）と、機器制御プロトコル（ローカル機器制御プロトコル，グローバル機器制御プロトコル）と、を制御対象機器３毎に管理する。機器状態は、制御対象機器３が起動中か否かを示す情報である。ローカル機器制御プロトコルは、制御対象機器３が使用する機器制御プロトコル（ローカルネットワーク内で使用する機器制御プロトコル）、グローバル機器制御プロトコルは、制御対象機器３に対して管理サーバ２が使用する機器制御プロトコル（グローバルネットワーク内で使用する機器制御プロトコル）である。

なお、グローバル機器制御アドレス・プロトコル処理部１２、アドレステーブル更新処理部１６および制御機器アドレステーブル１８が第１のアドレス管理手段を構成し、ローカル機器制御アドレス・プロトコル処理部１４、アドレステーブル更新処理部１６および管理サーバアドレステーブル１７が第２のアドレス管理手段を構成し、アドレス・プロトコル変換処理部１５が第１のパケット変換手段および第２のパケット変換手段を構成する。また、アドレステーブル更新処理部１６および制御機器アドレステーブル１８がプロトコル管理手段を構成する。

図５は、本実施の形態のスマートメータ１の動作概要を示す図である。本実施の形態の電力システムにおいては、スマートメータ１をローカルネットワークに接続されている各制御対象機器３のプロキシとして動作させる。

具体的には、スマートメータ１を制御対象機器３のプロキシとして動作させるため、管理サーバ２からグローバルネットワーク経由でアクセスが可能なグローバルアドレスを制御対象機器３へのアクセス用としてスマートメータ１に割り当てる。そして、スマートメータ１において、アドレス・プロトコル変換処理部１５は、グローバルネットワークから制御対象機器３のグローバルアドレス宛のＩＰパケットを受信すると、その宛先グローバルアドレスに対応する制御対象機器３のローカルアドレスに置き換えてローカルネットワークに転送する。ローカルアドレスへの置き換えは、制御機器アドレステーブル１８を参照して行う。また、アドレス・プロトコル変換処理部１５は、制御対象機器３からＩＰパケットを受信すると、管理サーバアドレステーブル１７を参照し、その宛先アドレスが管理サーバ２の代理アドレスとなるローカルアドレスであった場合は、その宛先アドレスを管理サーバ２のグローバルアドレスに置き換え、さらに、制御機器アドレステーブル１８を参照して、その送信元アドレスを制御対象機器３のローカルアドレスからグローバルアドレスへ置き換えてグローバルネットワークへ転送する。また、アドレス・プロトコル変換処理部１５は、グローバルネットワークとローカルネットワークの間でＩＰパケットを転送する際に、制御機器アドレステーブル１８を参照し、制御対象機器３への機器制御プロトコルがグローバルネットワークとローカルネットワークで異なる場合には、上記のアドレス置き換えに加えて、プロトコルの相互変換を実施する。

スマートメータ１のアドレス・プロトコル変換処理部１５においてこれらの処理を実行することにより、グローバルネットワークを経由して管理サーバ２から制御対象機器３に対して機器制御を実施することが可能となる。

また、更なる効果として、グローバルネットワーク経由で接続される管理サーバ２からの制御対象としない機器に対しては、スマートメータ１においてアドレス・プロトコル変換処理を実施せず、ＩＰパケットの中継をしないため、このような機器の制御はローカルネットワーク内に限定して実施することが可能となる。

次に、ローカルネットワークに接続された制御対象機器３が起動したときのスマートメータ１の動作について、図６を用いて説明する。図６は、ローカルネットワークに接続された制御対象機器３が起動した場合の動作シーケンスの一例を示す図である。

アドレステーブル更新処理部１６は、制御機器アドレステーブル１８に対して、制御対象機器３の情報を予め初期設定しておく（ステップＳ１０）。初期設定する情報は、制御対象機器３の識別情報（機器識別子）、ローカルアドレス割当方方法、ローカル機器制御プロトコル、グローバルアドレス割当方法およびグローバル機器制御プロトコルとする。これらの情報は、例えば、制御対象機器３の設置時に所定の方法で取得して設定する。例えば、スマートメータ１の管理者または制御対象機器３の利用者に手動で設定させるようにしてもよいし、制御対象機器３と通信して取得するようにしてもよい。

ローカルネットワーク内で適用する機器制御プロトコルにおいて制御対象機器３が起動通知をネットワークへ報知する動作である場合は、その起動通知パケットをスマートメータ１のローカルネットワークインタフェース処理部１３が受信すると、受信した起動通知パケットをローカル機器制御アドレス・プロトコル処理部１４へ渡す（ステップＳ１１）。

起動通知パケットを受け取ったローカル機器制御アドレス・プロトコル処理部１４は、制御機器アドレステーブル１８を参照して予め登録された制御対象機器３の起動であるかを検査し、制御対象機器３が起動したと判断すると、起動通知パケットの送信元アドレスから制御対象機器３のローカルアドレスを判断し、アドレステーブル更新処理部１６へその制御対象機器３のローカルアドレスと機器状態情報を通知する（ステップＳ１２）。機器状態情報とは、制御対象機器３の起動状態を示す情報であり、ここでは起動したことを示す機器状態情報を通知する。

アドレステーブル更新処理部１６は、通知された情報（起動した制御対象機器３のローカルアドレスと機器状態情報）で制御機器アドレステーブル１８を更新する（通知された機器状態とローカルアドレスを登録する）とともに、その制御対象機器３のグローバルアドレス割当方式と機器制御プロトコルを判定し（ステップＳ１３，Ｓ１４）、グローバル機器制御アドレス・プロトコル処理部１２へグローバルアドレスの割当開始を指示する。グローバルアドレス割当方式と機器制御プロトコルの判定では、制御機器アドレステーブル１８を参照し、起動した制御対象機器３に対応するグローバルアドレス割当方式と機器制御プロトコルを確認する。

グローバル機器制御アドレス・プロトコル処理部１２は、指示されたグローバルアドレス割当方式に従い、起動した制御対象機器３の代理として動作する際に使用するグローバルアドレスを決定し、グローバル機器制御プロトコル処理を開始する（ステップＳ１５，Ｓ１６）。また、ステップＳ１５で決定したグローバルアドレスをアドレステーブル更新処理部１６へ通知するとともに、グローバルネットワークインタフェース処理部１１経由で、グローバル機器制御プロトコルに従って制御対象機器３の起動をグローバルネットワークへ報知する。グローバルネットワークインタフェース処理部１１は、制御対象機器３の起動を報知するパケットをグローバルネットワークへ転送した後、ステップＳ１５で決定されたグローバルアドレス（起動した制御対象機器３の代理動作で使用するグローバルアドレス）宛のパケット受信を開始する（ステップＳ１９）。

アドレステーブル更新処理部１６は、グローバル機器制御アドレス・プロトコル処理部１２がステップＳ１５で決定したグローバルアドレスの通知を受けると、これを制御機器アドレステーブル１８へ登録して当該テーブルを更新する（ステップＳ１７）。また、アドレス・プロトコル変換処理部１５に対して、起動した制御対象機器３と管理サーバ２との間の通信におけるプロキシ機能となるアドレス変換処理およびプロトコル変換処理の開始を指示する（ステップＳ１８）。

以上の処理が完了すると、起動した制御対象機器３についてのアドレス変換処理およびプロトコル変換処理をアドレス・プロトコル変換処理部１５が開始する。

なお、使用するグローバル機器制御プロトコルによっては制御対象機器３の起動をグローバルネットワークへ報知せずに受信待ちとなる場合がる。その場合のシーケンスは図７に示したものとなる。すなわち、図６のステップＳ１９に代えてステップＳ１９ａを実行する。

図７のシーケンスにおいて、グローバル機器制御アドレス・プロトコル処理部１２は、ステップＳ１５でグローバルアドレスを決定し、ステップＳ１６でグローバル機器制御プロトコル処理を開始した後、ステップＳ１５で決定したグローバルアドレスをアドレステーブル更新処理部１６およびグローバルネットワークインタフェース処理部１１へ通知し、グローバルネットワークインタフェース処理部１１は、通知されたグローバルアドレス（起動した制御対象機器３の代理動作で使用するグローバルアドレス）宛のパケット受信を開始する（ステップＳ１９ａ）。

次に、管理サーバ２から制御対象機器３宛に送信された制御パケットをグローバルネットワーク経由で受信した場合のスマートメータ１の動作を説明する。

図８は、スマートメータ１がグローバルネットワークから制御パケットを受信した場合の動作シーケンスの一例を示す図である。図８では、管理サーバアドレステーブル１７に各種情報（制御動作を行う際に必要な情報の全て）が登録済みの管理サーバ２が、制御機器アドレステーブル１８に各種情報（制御動作を行う際に必要な情報の全て）が登録済みの制御対象機器３のグローバルアドレス宛に制御パケットを送信する場合の動作シーケンスを示している。

スマートメータ１のグローバルネットワークインタフェース処理部１１は、制御対象機器３のグローバルアドレス宛の制御パケットを受信すると、その制御パケットをアドレス・プロトコル変換処理部１５へ転送する（ステップＳ３１）。

アドレス・プロトコル変換処理部１５は、上記制御パケットを受信すると、管理サーバアドレステーブル１７（図３）を参照し、登録されている管理サーバから受信した制御パケットであることが確認できると、この制御パケットの送信元グローバルアドレスを対応するローカルアドレスに変換し（ステップＳ３２）、次に、制御機器アドレステーブル１８（図４）を参照し、登録されている制御対象機器３宛の制御パケットであることが確認できると、制御パケットの宛先グローバルアドレスを対応するローカルアドレスに変換する（ステップＳ３３）。さらに、制御パケットのプロトコルを制御対象機器のグローバル機器制御プロトコルからローカル機器制御プロトコルに変換する（ステップＳ３４）。なお、このステップＳ３４は、制御パケットの送信元管理サーバ２が使用している機器制御プロトコルと制御パケットの宛先の制御対象機器３が使用している機器制御プロトコルが異なる場合に実行する。アドレス・プロトコル変換処理部１５は、ステップＳ３２〜Ｓ３４の変換処理が終了すると、変換処理を実行して得られた制御パケットをローカルネットワークインタフェース処理部１３へ転送し（ステップＳ３５）、ローカルネットワークインタフェース処理部１３は、転送されてきた制御パケットをローカルネットワークへ送信する（ステップＳ３６）。

次に、制御対象機器３から管理サーバ２宛に送信された制御パケットをローカルネットワーク経由で受信した場合のスマートメータ１の動作を説明する。この動作は、グローバルネットワークから受信した制御パケットをローカルネットワークへ転送する動作（図８に示した動作）の逆の動作である。

図９は、スマートメータ１がローカルネットワークから制御パケットを受信した場合の動作シーケンスの一例を示す図である。

スマートメータ１のローカルネットワークインタフェース処理部１３は、管理サーバ２のローカルアドレス宛の制御パケットを受信すると、その制御パケットをアドレス・プロトコル変換処理部１５へ転送する（ステップＳ４１）。

アドレス・プロトコル変換処理部１５は、上記制御パケットを受信すると、管理サーバアドレステーブル１７（図３）を参照し、登録されている管理サーバ宛の制御パケットであることが確認できると、この制御パケットの宛先ローカルアドレスを対応するグローバルアドレスに変換し（ステップＳ４２）、次に、制御機器アドレステーブル１８（図４）を参照し、登録されている制御対象機器から受信した制御パケットであることが確認できると、制御パケットの送信元ローカルアドレスを対応するグローバルアドレスに変換する（ステップＳ４３）。さらに、制御パケットのプロトコルを制御対象機器のローカル機器制御プロトコルからグローバル機器制御プロトコルに変換する（ステップＳ４４）。なお、このステップＳ４４は、制御パケットの送信元制御対象機器３が使用している機器制御プロトコルと制御パケットの宛先の管理サーバ２が使用している機器制御プロトコルが異なる場合に実行する。アドレス・プロトコル変換処理部１５は、ステップＳ４２〜Ｓ４４の変換処理が終了すると、変換処理を実行して得られた制御パケットをグローバルネットワークインタフェース処理部１１へ転送し（ステップＳ４５）、グローバルネットワークインタフェース処理部１１は、転送されてきた制御パケットをグローバルネットワークへ送信する（ステップＳ４６）。

次に、管理サーバ２に対してローカルアドレスを割り当てる場合のスマートメータ１の動作を説明する。

図１０は、スマートメータ１が管理サーバのローカルアドレスを決定する場合の動作シーケンスの一例を示す図である。

アドレステーブル更新処理部１６は、管理サーバアドレステーブル１７に対して管理サーバ２の情報を予め初期設定しておく（ステップＳ５０）。初期設定する情報は、管理サーバ２の識別情報（機器識別子）、グローバルアドレスおよびローカルアドレス割当方方法とする。これらの情報は、例えば、スマートメータ１が設置された時、または、管理サーバ２が新たに設置された時に所定の方法で取得して設定する。例えば、スマートメータ１の管理者に手動で設定させるようにしてもよいし、管理サーバ２と通信して取得するようにしてもよい。

スマートメータ１のグローバルネットワークインタフェース処理部１１は、制御対象機器３のグローバルアドレス宛の制御パケットを受信すると、その制御パケットをアドレス・プロトコル変換処理部１５へ転送する（ステップＳ５１）。

アドレス・プロトコル変換処理部１５は、上記制御パケットを受信すると、その送信元アドレスをローカルアドレスに変換するために、管理サーバアドレステーブル１７（図３）を参照し、制御パケット送信元の管理サーバ２に対応するローカルアドレスを検索する（テーブルに登録済かどうかを確認する）。このとき、対応するローカルアドレスが見つかれば、既に説明した、図８のシーケンスに従って送信元アドレスをローカルアドレスに変換する。一方、制御パケット送信元の管理サーバ２に対応するローカルアドレスが存在しなければ、制御パケットの転送を一旦保留して、アドレステーブル更新処理部１６へローカルアドレスの割当を要求する（ステップＳ５２）。このとき、制御パケットの送信元管理サーバ２の識別情報をアドレステーブル更新処理部１６へ通知する。

ローカルアドレス割当を要求されたアドレステーブル更新処理部１６は、管理サーバアドレステーブル１７を参照し、制御パケットの送信元管理サーバ２のローカルアドレス割当方法を判定し、ローカル機器制御アドレス・プロトコル処理部１４へ管理サーバ２のローカルアドレス割当を要求する（ステップＳ５３）。ローカルアドレス割当を要求する際にはローカルアドレス割当方法の通知も行う。

管理サーバ２のローカルアドレス割当要求を受けたローカル機器制御アドレス・プロトコル処理部１４は、通知されたアドレス割当方法、例えばＩＰｖ６自動アドレス生成やＤＨＣＰｖ６による割当等の方法で、管理サーバ２のローカルアドレスを決定する（ステップＳ５４）。そして、ローカルネットワークインタフェース処理部１３にそのローカルアドレス宛のパケット受信開始を指示し、この指示を受けたローカルネットワークインタフェース処理部１３は、管理サーバ２のローカルアドレス宛パケットの受信を開始する（ステップＳ５７）。アドレステーブル更新処理部へそのローカルアドレスを通知する。

また、ローカル機器制御アドレス・プロトコル処理部１４は、ステップＳ５４で決定したローカルアドレスをアドレステーブル更新処理部１６へ通知し、アドレステーブル更新処理部１６は通知されたローカルアドレスを管理サーバアドレステーブル１７へ登録する（ステップＳ５５）。登録が終了するとその旨をアドレス・プロトコル変換処理部１５へ通知し、通知を受けたアドレス・プロトコル変換処理部１５は、転送を一旦保留しておいた制御パケットの宛先アドレスおよび送信元アドレス（グローバルアドレス）をローカルネットワーク内で使用するローカルアドレスにそれぞれ変換し、必要に応じてプロトコル変換も行った上でローカルネットワークインタフェース処理部１３へ転送する（ステップＳ５６）。ローカルネットワークインタフェース処理部１３は、アドレス・プロトコル変換処理部１５から受信した制御パケットをローカルネットワークへ送信する（ステップＳ５８）。

なお、管理サーバ２が制御対象機器３からの通知パケットを受信する機能のみを持つものである場合、その管理サーバ２のグローバルアドレスを予め管理サーバアドレステーブル１７に登録しておく。また、その管理サーバ２のローカルアドレスは、対応するグローバルアドレスが設定されたことを契機として予め決められた割当方法に従って決定し、管理サーバアドレステーブル１７に登録してもよいし、簡単には、ローカルアドレスもグローバルアドレスと同様に予め登録しておいてもよい。

また、管理サーバ２からの制御パケットを受信してその制御応答パケットを返送するような場合でも、デフォルトの管理サーバ２として、そのグローバルアドレスおよびローカルアドレスを予め管理サーバアドレステーブル１７に登録しておいてもよい。

以上のように、本実施の形態のスマートメータは、管理サーバ２および管理サーバ２の制御対象機器３のグローバルアドレスと、管理サーバ２が接続しているローカルネットワーク内の通信で管理サーバ２および制御対象機器３使用するローカルアドレスと、管理サーバ２および制御対象機器３がそれぞれ使用する機器制御プロトコルの情報を保持し、グローバルネットワークとローカルネットワークの間で送受信される制御パケットを受信した場合、受信した制御パケットの宛先アドレスおよび送信元アドレスを転送先のネットワークに対応したものに変換し、さらに、必要に応じて転送先のネットワークで使用される機器制御プロトコルに合わせたフォーマットに変換して転送することとした。これにより、ＩＰｖ６アドレスの浪費を抑えつつ、遠隔地にある管理サーバ等の機器から宅内機器を制御することが可能な電力システムを実現できる。

実施の形態２．
実施の形態２の電力システムおよびスマートメータについて説明する。電力システムおよびスマートメータの構成は実施の形態１と同様とする（図１および図２参照）。管理サーバアドレステーブル１７、制御機器アドレステーブル１８の構成も実施の形態１と同様とする（図３および図４参照）。

実施の形態１においては、ローカルネットワークに接続された制御対象機器３が起動するとその旨を通知する起動通知パケットをスマートメータ１に対して送信する電力システムについて説明した。しかし、制御対象機器３は、適用されている機器制御プロトコルによっては、起動後に起動通知パケットを送信しない。そこで、本実施の形態では、起動通知パケットを送信しない制御対象機器３に対する制御動作を説明する。

図１１は、ローカルネットワークに接続された制御対象機器３が起動した場合の動作シーケンスの一例を示す図であり、起動通知パケットを送信しない制御対象機器３に対する動作シーケンスを示している。なお、実施の形態１で説明した図６のシーケンスと共通する部分には同じステップ番号を付している。すなわち、図１１のシーケンスは、図６のステップＳ１１およびＳ１２をステップＳ２１およびＳ２２に置き換えたものである。

ローカルネットワーク内で適用する機器制御プロトコルにおいて制御対象機器３が起動通知をネットワークへ報知せずに受信待ちとなる動作である場合、図１１に示したように、スマートメータ１のローカル機器制御アドレス・プロトコル処理部１４は、所定のタイミングで制御機器アドレステーブル１８を参照し、予め登録された制御対象機器の状態をローカルネットワークインタフェース処理部１３経由でポーリングすることで検査する（ステップＳ２１）。そして、そのポーリングの結果により制御対象機器３が起動したと判断すると、ポーリング応答パケットの送信元アドレスから制御対象機器３のローカルアドレスを判断し、アドレステーブル更新処理部１６へその制御対象機器３のローカルアドレスと機器状態情報を通知する（ステップ２２）。以下、実施の形態１で説明したステップＳ１３〜Ｓ１９を実行して制御機器アドレステーブルの更新、制御対象機器３に対するグローバルアドレスの割当などを行う。

なお、使用するグローバル機器制御プロトコルによっては制御対象機器３の起動をグローバルネットワークへ報知せずに受信待ちとなる場合がある。その場合のシーケンスは図１２に示したものとなる。すなわち、図１１のステップＳ１９に代えてステップＳ１９ａを実行する。ステップＳ１９ａは、図７のステップＳ１９ａと同一である。

このように、スマートメータ１は、起動通知パケット送信しない制御対象機器３に対してはポーリングを行い、制御対象機器３の起動検出を行う。これにより、制御対象機器３にグローバルアドレスを割り当てることができ、アドレス変換が可能となる。

実施の形態３．
実施の形態１および２で説明したスマートメータは図１３や図１４に示した構成の電力システムにも適用可能である。

図１３は、電力システムの他の構成例を示す図である。図１３に示した電力システムは、複数のスマートメータ１が１つのローカルネットワークに接続され、複数のスマートメータ１がグローバルネットワークを経由してそれぞれの管理サーバ２に接続される構成で、それぞれの管理サーバ２の管理対象となる制御対象機器３が同一のローカルネットワークに混在する形態となっている。

このように、制御対象機器３の通信相手となる管理サーバ２が接続されているグローバルネットワークへの接続装置となるスマートメータ１が異なる場合においても、制御対象機器３のプロキシ処理を複数のスマートメータ１に分散させて配置することができるため、１つのローカルネットワークに対して複数のグローバルネットワークの管理サーバ２から制御される制御対象機器３を混在させることが可能となり、また、それぞれの管理サーバ２と制御対象機器３間の機器制御プロトコルも異なるプロトコルとすることができる。

図１４は、電力システムの他の構成例を示す図である。図１４に示した電力システムは、複数のスマートメータ１が１つのローカルネットワークに接続され、複数のスマートメータ１がグローバルネットワークを経由してそれぞれの管理サーバ２に接続される構成で、それぞれの管理サーバ２の管理対象となる制御対象機器３が同一である形態となっている。

このように、１つの制御対象機器３の通信相手となる管理サーバ２が接続されているグローバルネットワークへの接続装置となるスマートメータ１が複数存在する場合においても、制御対象機器３のプロキシ処理を複数のスマートメータ１に分散させて配置することで、それぞれの管理サーバ２と制御対象機器３間の機器制御プロトコルも異なるプロトコルとすることができる。

以上のように、本発明は、ローカルネットワークに接続されている機器から情報を収集して外部のグローバルネットワークに接続されている管理装置へ送信するスマートメータとして有用であり、特に、管理装置によるローカルネットワーク内の機器の制御が可能なシステムを構築する場合に好適である。

１スマートメータ、２管理サーバ、３制御対象機器、４非制御対象機器、１１グローバルネットワークインタフェース処理部、１２グローバル機器制御アドレス・プロトコル処理部、１３ローカルネットワークインタフェース処理部、１４ローカル機器制御アドレス・プロトコル処理部、１５アドレス・プロトコル変換処理部、１６アドレステーブル更新処理部、１７管理サーバアドレステーブル、１８制御機器アドレステーブル。

Claims

需要家における使用電力量や発電電力量の情報である電力関連情報を収集し、グローバルネットワークを介して管理サーバへ送信するスマートメータであって、
前記需要家内のローカルネットワークに接続されている電力使用機器が前記管理サーバと通信する際に前記グローバルネットワーク内で使用するグローバルＩＰアドレスを決定し、当該電力使用機器に予め割り当てられているローカルＩＰアドレスと対応付けて管理する第１のアドレス管理手段と、
前記管理サーバが前記需要家内のローカルネットワークに接続されている電力使用機器と通信する際に当該ローカルネットワーク内で使用するローカルＩＰアドレスを決定し、前記管理サーバに予め割り当てられているグローバルＩＰアドレスと対応付けて管理する第２のアドレス管理手段と、
前記管理サーバが送信元のパケットを前記グローバルネットワークから受信すると、受信パケットの宛先に設定されているグローバルＩＰアドレスが前記ローカルネットワークに接続されている電力使用機器のローカルＩＰアドレスと対応付けられているかどうかを確認し、対応付けられている場合には、受信パケットの宛先および送信元に設定されているグローバルＩＰアドレスを対応するローカルＩＰアドレスにそれぞれ変換する第１のパケット変換手段と、
前記電力使用機器が送信元のパケットを前記ローカルネットワークから受信すると、受信パケットの宛先に設定されているローカルＩＰアドレスが前記管理サーバのグローバルＩＰアドレスと対応付けられているかどうかを確認し、対応付けられている場合には、受信パケットの宛先および送信元に設定されているローカルＩＰアドレスを対応するグローバルＩＰアドレスにそれぞれ変換する第２のパケット変換手段と、
を備えることを特徴とするスマートメータ。
前記管理サーバが前記電力関連情報に基づいて電力使用機器を制御する際に使用する機器制御プロトコルの情報、および前記電力使用機器が対応している機器制御プロトコルの情報を管理するプロトコル管理手段、
を備え、
前記第１のパケット変換手段は、受信パケットの送信元管理サーバが対応している機器制御プロトコルと宛先電力使用機器が対応している機器制御プロトコルが異なる場合、受信パケットの宛先および送信元を変換するとともに、受信パケットのフォーマットを宛先電力使用機器が対応している機器制御プロトコルのフォーマットに変換し、
前記第２のパケット変換手段は、受信パケットの送信元電力使用機器が対応している機器制御プロトコルと宛先管理サーバが対応している機器制御プロトコルが異なる場合、受信パケットの宛先および送信元を変換するとともに、受信パケットのフォーマットを宛先管理サーバが対応している機器制御プロトコルのフォーマットに変換する、
ことを特徴とする請求項１に記載のスマートメータ。
前記機器制御プロトコルは、管理サーバが需要家の電力使用機器に対して使用電力量の削減を指示するデマンドレスポンス制御で使用する機器制御プロトコルであることを特徴とする請求項２に記載のスマートメータ。
前記第１のアドレス管理手段は、
前記需要家内のローカルネットワークに接続されている電力使用機器が起動すると、当該起動した電力使用機器と前記管理サーバが通信する際に前記グローバルネットワーク内で使用するグローバルＩＰアドレスを決定することを特徴とする請求項１、２または３に記載のスマートメータ。
前記第２のアドレス管理手段は、
前記需要家内の電力使用機器に予め割り当てられているローカルＩＰアドレスに対応付けられたグローバルＩＰアドレスを宛先とする受信パケットの送信元アドレスに対応付けられたローカルＩＰアドレスが存在しない場合に、当該送信元アドレスに対応するローカルＩＰアドレスを決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のスマートメータ。
需要家における使用電力量や発電電力量の情報である電力関連情報に基づいて前記需要家内の電力使用機器を制御する管理サーバと、
需要家における前記電力関連情報を収集し、グローバルネットワークを介して前記管理サーバへ送信するスマートメータと、
を備え、
前記スマートメータは、
前記需要家内のローカルネットワークに接続されている電力使用機器が前記管理サーバと通信する際に前記グローバルネットワーク内で使用するグローバルＩＰアドレスを決定し、当該電力使用機器に予め割り当てられているローカルＩＰアドレスと対応付けて管理する第１のアドレス管理手段と、
前記管理サーバが前記需要家内のローカルネットワークに接続されている電力使用機器と通信する際に当該ローカルネットワーク内で使用するローカルＩＰアドレスを決定し、前記管理サーバに予め割り当てられているグローバルＩＰアドレスと対応付けて管理する第２のアドレス管理手段と、
前記管理サーバが送信元のパケットを前記グローバルネットワークから受信すると、受信パケットの宛先に設定されているグローバルＩＰアドレスが前記ローカルネットワークに接続されている電力使用機器のローカルＩＰアドレスと対応付けられているかどうかを確認し、対応付けられている場合には、受信パケットの宛先および送信元に設定されているグローバルＩＰアドレスを対応するローカルＩＰアドレスにそれぞれ変換する第１のパケット変換手段と、
前記電力使用機器が送信元のパケットを前記ローカルネットワークから受信すると、受信パケットの宛先に設定されているローカルＩＰアドレスが前記管理サーバのグローバルＩＰアドレスと対応付けられているかどうかを確認し、対応付けられている場合には、受信パケットの宛先および送信元に設定されているローカルＩＰアドレスを対応するグローバルＩＰアドレスにそれぞれ変換する第２のパケット変換手段と、
を備えることを特徴とするスマートメータシステム。
前記スマートメータは、
前記管理サーバが前記電力関連情報に基づいて電力使用機器を制御する際に使用する機器制御プロトコルの情報、および前記電力使用機器が対応している機器制御プロトコルの情報を管理するプロトコル管理手段、
を備え、
前記第１のパケット変換手段は、受信パケットの送信元管理サーバが対応している機器制御プロトコルと宛先電力使用機器が対応している機器制御プロトコルが異なる場合、受信パケットの宛先および送信元を変換するとともに、受信パケットのフォーマットを宛先電力使用機器が対応している機器制御プロトコルのフォーマットに変換し、
前記第２のパケット変換手段は、受信パケットの送信元電力使用機器が対応している機器制御プロトコルと宛先管理サーバが対応している機器制御プロトコルが異なる場合、受信パケットの宛先および送信元を変換するとともに、受信パケットのフォーマットを宛先管理サーバが対応している機器制御プロトコルのフォーマットに変換する、
ことを特徴とする請求項６に記載のスマートメータシステム。