JP2015029402A - 電気機器識別方法、装置およびそのシステム - Google Patents

電気機器識別方法、装置およびそのシステム Download PDF

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Abstract

【課題】電気機器を識別することのできる電気機器識別方法、装置およびそのシステムを提供する。
【解決手段】電気機器識別方法は、以下のステップを含む。それぞれ第１相電源における第１電力イベントおよび第２相電源における第２電力イベントを収集する。第１電力イベントおよび／または第２電力イベントのうちの少なくとも１つを収集した時、第１電力イベントおよび第２電力イベントが実質的に同時に発生したかどうかを判断する。もし同時に発生していない場合は、未知の電気機器を第１型電気機器として識別し、同時に発生した場合は、第１電力イベントおよび第２電力イベントが実質的に同じであるかどうかを判断する。もし同じである場合は、未知の電気機器を第２型電気機器として識別し、同じでない場合は、未知の電気機器を第１型電気機器として識別する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気機器識別方法、装置およびそのシステムに関するものである。
エネルギー資源が懸念されるようになり、エネルギー自然保護主義が普及するにつれ、その対策および目標として、スマートグリッド（smart grid）の構築が多くの政府によって長い間強く支持されている。スマートグリッドは、発電、送電、配電およびエンドユーザーを統合する最新の電気システムであり、電気使用量を減らしてユーザーのエネルギー効率を上げることができる。スマートグリッドを実現するための第一歩は、スマートメーター（smart meter）を広範囲に配置してＡＩＭ（Advanced Metering Infrastructure）を構成することによって、従来の手動メーター読み取りに代わり、電力使用効率を上げることである。イギリスのオックスフォード大学環境変化研究所（Environmental Change Institute）からの研究報告によると、ユーザーが家庭の総電力使用量を知ることができた場合、１ヶ月に平均して５〜１５％の電気料金を節約することができる。日本の省エネルギーセンター（Energy Conservation Center）の研究でも、小企業ユーザーにリアルタイムでエネルギー消費情報を個別に提供することで、省エネに対する自発的な意思と行為の引き金となり、およそ２０％のエネルギー消費を節約できることが指摘されている。しかしながら、ユーザーは、どの家電が電力消費の主因となっているのかを知ることができない。そのため、特定の主要機器の電力特性をユーザーに提供することができれば、省エネの比率を上げながら、同時に、電力消費習慣を改善することができる。スマートメーターは、家庭の総エネルギー消費状態を測定することができるが、個別の機器のエネルギー消費を測定することはできない。
１９９２年にジョージ・ハート（George W. Hart）が不侵入性器具負荷監視（nonintrusive appliance load monitoring, NALM）の概念を提出して家電の電力使用量の分析を行ったが、この分野に興味を持った研究者はあまり多くなく、近年、スマートメーターが普及して初めて、関連研究が急速に発展し始めた。侵入性器具負荷監視とは異なり、不侵入性器具負荷監視（ＮＡＬＭ）システムは、個別の機器に外部装置を設置して機器の電源が入っているかどうかを判断する必要はないが、個別の機器の付加特徴値を前もって取得し、１つの電気メーターの情報に基づいて器具負荷特徴の影響を判断する必要がある。したがって、各家電に追加の装置を取り付けることは解決策として適切ではないため、実社会での実施の可能性が大幅に増加する。従来技術の器具負荷監視は、パワーメーターまたはスマートメーターを用いて機器の電力シグネチャ（power signature）を測定した後、その電力シグネチャを比較して各機器の利用状態を識別し、より多くの機器の運転状態情報を提供することができる。しかしながら、不侵入性負荷識別方法は、特に家電エネルギー消費量の５０％近くを占める２２０Ｖの機器に対しては、侵入性方法よりも正確性に欠けるため、不侵入負荷識別の採用に少なからず影響を与える。したがって、いかにして２２０Ｖの機器を有効に識別して全体の識別効率を上げ、２２０Ｖの機器の電力消費量を計算するかが、早急に解決しなければならない課題となっている。
さらに、２２０Ｖの機器の大部分（最も代表的なエアコン設備）は、機器の特性として反復性に乏しく、環境要因の影響を受けやすいと同時に、可変周波数のエアコン設備は、操作状態を自動的に調節する可能性がある。これらの要因は、不侵入性監視方法で２２０Ｖの機器を識別する際に本質的な困難となり、他の１１０Ｖの機器を識別する際にも正確性が低下する結果となる。可変周波数のエアコン設備の自動調整が加わった場合、２２０Ｖの機器の電力使用量は、計算がより困難になる。しかしながら、２２０Ｖの機器は、家電エネルギー消費量の５０％近くを占めるため、不正確な識別により、全体の識別能力を大幅に低下させる結果となる。
したがって、本発明は、電気機器を識別することのできる電気機器識別方法、装置およびそのシステムを提供する。
本発明は、収集ユニットと、処理ユニットとを含む電気機器識別装置を提供する。収集ユニットは、それぞれ、第１相電源における第１電力イベントおよび第２相電源における第２電力イベントを収集する。処理ユニットは、収集ユニットに接続され(coupled)、未知の電気機器が第１型電気機器であるか、あるいは第２型電気機器であるかを識別する。収集ユニットが第１電力イベントおよび第２電力イベントのうちの少なくとも１つを収集した時、処理ユニットは、第１電力イベントと第２電力イベントが実質的に同時に発生したかどうかを判断する。第１電力イベントおよび第２電力イベントのうちの少なくとも１つは、未知の電気機器に対応する。もし同時に発生していない場合は、未知の電気機器を第１型電気機器として識別し、同時に発生した場合は、第１電力イベントおよび第２電力イベントが実質的に同じであるかどうかを判断する。もし同じである場合は、未知の電気機器を第２型電気機器として識別し、同じでない場合は、未知の電気機器を第１型電気機器として識別する。
本発明は、電気機器識別装置に適用する電気機器識別方法を提供する。この方法は、以下のステップを含む。それぞれ第１相電源における第１電力イベントおよび第２相電源における第２電力イベントを収集する。第１電力イベントおよび第２電力イベントのうちの少なくとも１つを収集した時、第１電力イベントおよび第２電力イベントが実質的に同時に発生したかどうかを判断する。第１電力イベントおよび第２電力イベントのうちの少なくとも１つは、未知の電気機器に対応する。もし同時に発生していない場合は、未知の電気機器を第１型電気機器として識別し、同時に発生した場合は、第１電力イベントおよび第２電力イベントが実質的に同じであるかどうかを判断する。もし同じである場合は、未知の電気機器を第２型電気機器として識別し、同じでない場合は、未知の電気機器を第１型電気機器として識別する。
２２０Ｖの機器の大部分（最も代表的なエアコン設備）は、機器の特性として反復性に乏しく、環境要因の影響を受けやすいと同時に、可変周波数のエアコン設備は、操作状態を自動的に調節する可能性がある。これらの要因は、不侵入性監視方法で２２０Ｖの機器を識別する際に本質的な困難となり、他の１１０Ｖの機器を識別する際にも正確性が低下する結果となる。可変周波数のエアコン設備の自動調整が加わった場合、２２０Ｖの機器の電力使用量は、計算がより困難になる。しかしながら、２２０Ｖの機器は、家電エネルギー消費量の５０％近くを占めるため、不正確な識別により、全体の識別能力を大幅に低下させる結果となる。
収集ユニットと、処理ユニットとを含む電気機器識別装置を提供する。収集ユニットは、それぞれ、第１相電源における第１電力イベントおよび第２相電源における第２電力イベントを収集する。処理ユニットは、収集ユニットに接続され、未知の電気機器が第１型電気機器であるか、あるいは第２型電気機器であるかを識別する。収集ユニットが第１電力イベントおよび第２電力イベントのうちの少なくとも１つを収集した時、処理ユニットは、第１電力イベントと第２電力イベントが実質的に同時に発生したかどうかを判断する。第１電力イベントおよび第２電力イベントのうちの少なくとも１つは、未知の電気機器に対応する。もし同時に発生していない場合は、未知の電気機器を第１型電気機器として識別し、同時に発生した場合は、第１電力イベントおよび第２電力イベントが実質的に同じであるかどうかを判断する。もし同じである場合は、未知の電気機器を第２型電気機器として識別し、同じでない場合は、未知の電気機器を第１型電気機器として識別する。
第１電力イベントおよび／または第２電力イベントを収集した時、本発明の本実施形態が提供する電気機器識別装置および方法は、第１電力イベントおよび第２電力イベントが発生した時間点を観察することによって、また、第１電力イベントおよび第２電力イベントが同じであるかどうかを観察することによって、第１電力イベントおよび／または第２電力イベントを発生させた未知の電気機器が第１型電気機器に属するのか、あるいは第２型電気機器に属するのかを判断する。本発明の方法を採用することによって、第１型電気機器および第２型電気機器を識別する精度を効果的に上げることができる。さらに、未知の電気機器を第１型電気機器として識別した後、本発明は、さらに、第１電気特性および第２電気特性を分析して、未知の電気機器の真のＩＤ（identity）を識別することができる。あるいは、未知の電気機器を第１型電気機器として識別した後、本発明は、さらに、第１差値および第２差値に基づいて、総電力消費量を計算することができる。そのため、未知の電気機器を識別している間、本実施形態の電気機器識別装置は、各電気機器の運転状態（例えば、各電気機器の各電気消費量）を正確に把握し、完全な電力監視情報をユーザーに提供することができる。
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。
本発明の１つの実施形態に係る電気機器識別装置の概略図である。 本発明の１つの実施形態に係る電気機器識別方法のフロー図である。 本発明の１つの実施形態に係る第１相電源および第２相電源の各電気特性の概略図である。 本発明の１つの実施形態に係る電気機器のＩＤを識別する方法のフロー図である。 本発明の１つの実施形態に係る第１相電源および第２相電源の各電気特性の概略図である。 本発明の１つの実施形態に係る第１相電源および第２相電源の各電気特性の概略図である。 本発明の１つの実施形態に係る総電力消費量の計算方法のフロー図である。 本発明の１つの実施形態に係る異なる時間点に対応する第１仕事率（first power）、第２仕事率（second power）、第１差値および第２差値の数値変化を記載した表である。 本発明の１つの実施形態に係る第１仕事率および第２仕事率の概略図である。 本発明の１つの実施形態に係る電気機器識別システムの概略図である。
添付の図面に示される実施形態を参照して、本発明を説明する。また、図面および実施形態において、同一または類似する構成要素には、同一の参照番号を使用する。
図１は、本発明の１つの実施形態に係る電気機器識別装置の概略図である。電気機器識別装置１００は、不侵入性負荷監視（nonintrusive load monitoring, NILM）識別技術を実施する装置であり、建物の回路ボックス内に設置され、例えば、建物（家、オフィス等）内の各電気機器の電力使用量を監視する。本実施形態において、電気機器識別装置１００は、それぞれ第１相電源および第２相電源に発生した電力イベントを収集する。
例えば、第１相電源は、市販の１１０Ｖの電源であり、第２相電源は、市販の−１１０Ｖの電源（第１相電源の位相角との位相差が１８０°）である。さらに、図１は、単に第１相電源と第２相電源を示しているが、一般の市販電線路は、さらに、０Ｖの電源を提供する中性電源を含む。第１相電源、第２相電源および中性電源は、単相３線（three-wire single-phase）電源を形成する。単相３線電源のフレームワークでは、ユーザーが各機器を必要な入力電源に対応する電源に接続することによって、機器が正常に運転する。本発明の概念および趣旨は、単相３線電源だけでなく、単相多線電源または多相多線電源のフレームワークにも適用できるが、本発明が以下に提供する実施形態では、単相３線電源を説明の基礎として使用する。
第１相電源および／または第２相電源に発生した電力イベントを収集した後、電気機器識別装置１００は、収集した電力イベントに基づいて、電力イベントを発生させた電気機器が第１型電気機器であるのか、あるいは第２型電気機器であるのかを識別する。第１型電気機器は、１００〜１２０Ｖの電源に適した電気機器であり、第２型電気機器は、２００〜２４０Ｖの電源に適した電気機器であるが、本発明はこれに限定されない。説明を容易にするため、以下、第１型電気機器および第２型電気機器は、それぞれ、１１０Ｖおよび２２０Ｖの電源に適した電気機器であるものと仮定する。詳しく説明すると、電気機器識別装置１００の監視範囲内で電気機器をオン（またはオフ）にした時、電気機器識別装置１００は、第１相電源および／または第２相電源における電気特性（電力イベント等）の変化を収集する。電気特性は、有効電力（real power）、無効電力（reactive power）、皮相電源（apparent power）、力率（power factor）および高調波（harmonics）であってもよいが、本発明はこれに限定されない。続いて、電気機器識別装置１００は、第１相電源および第２相電源の各電気特性に基づいて、この時電源がオン（またはオフ）になっている電気機器が第１型電気機器であるのか、あるいは第２型電気機器であるのかを識別する。以下、いくつかの実施形態を用いて本発明を詳細に説明する。
図１を参照すると、電気機器識別装置１００は、収集ユニット１１０と、処理ユニット１２０とを含む。収集ユニット１１０は、それぞれ第１相電源における第１電力イベントおよび第２相電源における第２電力イベントを収集する。前述したように、第１電力イベントは、第１相電源に発生した電気特性の変化であり、第２電力イベントは、第２相電源に発生した電気特性の変化である。本実施形態において、設計者は、監視したい電気特性に基づいて、電流検出装置、電圧検出装置、電力検出装置等の異なる器具を選択して、あるいは異なる検出装置を同時に使用して、収集ユニット１１０を実施してもよい。例えば、収集ユニット１１０を現在の変化状態の収集に使用する場合、設計者は、第１電流検出装置および第２電流検出装置を用いて収集ユニット１１０を実施することにより、それぞれ第１相電源および第２相電源を収集することができる。別の例において、収集ユニット１１０を電力変化状態の収集に使用する場合、設計者は、第１電力検出装置および第２電力検出装置を用いて収集ユニット１１０を実施することにより、それぞれ第１相電源および第２相電源に電力変化を収集することができる。別の実施形態において、設計者が無効電力、皮相電源、力率および高調波等の電気特性を監視したい時、設計者は、対応する器具を用いて収集することができる。
処理ユニット１２０は、収集ユニット１１０に接続され(coupled)、処理ユニット１２０は、未知の電気機器が第１型電気機器であるのか、あるいは第２型電気機器であるのかを識別する。未知の電気機器は、第１電力イベントおよび／または第２電力イベントが発生した電気機器である。処理ユニット１２０は、汎用プロセッサ（general purpose processor）、特殊用途プロセッサ（specific purpose processor）、従来のプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ（microprocessor）、１つまたは複数のデジタルシグナル処理コアを統合したマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、他の種類の集積回路、状態機械（state machine）、ＡＲＭ（Advanced RISC Machine）プロセッサ、または他の製品であってもよい。
別の実施形態において、電気機器識別装置１００は、さらに、処理ユニット１２０に接続された記憶ユニット１３０を含んでもよい。記憶ユニット１３０は、複数の電気機器に対応する複数の電力シグネチャ（power signature）を記憶することができる。電気機器は、電気機器識別装置１００の監視範囲内に設置された各電気機器である。電力シグネチャは、電気機器の電圧、電流、有効電力、無効電力、皮相電源であるが、本発明はこれらに限定されない。記憶ユニット１３０は、フラッシュ型メモリ、ハードディスク型メモリ、マルチメディアカード記憶媒体、カード型メモリ（例えば、ＳＤ（Secure Digital）メモリまたはＸＤ（Extreme Digital）メモリ）、ＲＡＭ（random access memory）および／またはＲＯＭ（read-only memory）である。記憶ユニット１３０は、様々な種類のソフトウェアプログラムコード、組込みソフトウェア（embedded software）、または電気機器識別装置１００に必要な組込みファームウェアを記憶するが、本発明はこれらに限定されない。
図２は、本発明の１つの実施形態に係る電気機器識別方法のフロー図である。本実施形態の方法は、図１に示した電気機器識別装置１００に適しているため、図１で説明した各素子を参照しながら、本実施形態の各ステップについて説明する。
図１および図２を参照すると、ステップＳ２１０において、収集ユニット１１０は、それぞれ第１相電源における第１電力イベントおよび第２相電源における第２電力イベントを収集する。具体的に説明すると、収集ユニット１１０は、第１電力イベントおよび第２電力イベントを能動的に検出するか、あるいは、他の装置（例えば、電気メータ）によって検出された第１電力イベントおよび第２電力イベントを受動的に受信するが、本発明はこれに限定されない。ステップＳ２２０において、収集ユニット１１０が第１電力イベントおよび第２電力イベントのうちの少なくとも１つを収集した時、処理ユニット１２０は、第１電力イベントおよび第２電力イベントが実質的に同時に発生したかどうかを判断する。もし同時に発生しなかった場合、プロセスはステップＳ２３０に進み、同時に発生した場合、プロセスはステップＳ２４０に進む。
ステップＳ２３０において、処理ユニット１２０は、未知の電気機器を第１型電気機器として認識する。詳しく説明すると、本実施形態では、第１型電気機器を１１０Ｖの電源に適した機器として定義するため、第１型電気機器に属する第１電気機器が単相３線電源のフレームワークに接続された時、第１電気機器は、第１電気機器が中性電源（０Ｖ）に接続されるのと同時に、第１相電源（１１０Ｖ）または第２相電源（−１１０Ｖ）に接続される。そのため、第１電気機器の電源をオン（またはオフ）にした時、第１相電源または第２相電源の電気特性が変化し、第１相電源および第２相電源の電気特性は同時に変化しない。つまり、未知の電気機器に対応する第１電力イベントおよび／または第２電力イベントを収集した時、第１電力イベントおよび第２電力イベントは、実質的に同時に発生せず、この時、第１電力イベントまたは第２電力イベントのうちの１つのみが発生する。そのため、処理ユニット１２０は、第１電力イベントおよび第２電力イベントのうちの１つを発生させた未知の電気機器が第１型電気機器であるものと判断することができる。さらに、ステップＳ２３０において、未知の電気機器は、処理ユニット１２０によって第１型電気機器として識別される。
ステップＳ２４０において、処理ユニット１２０は、第１電力イベントおよび第２電力イベントが実質的に同じであるかどうかを判断する。つまり、処理ユニット１２０は、第１相電源の電気特性の変化および第２相電源の電気特性の変化が実質的に同じであるかどうかを判断する。もし同じでない場合、プロセスはステップＳ２３０に進み、同じである場合、プロセスはステップＳ２５０に進む。
詳しく説明すると、本実施形態では、第２型電気機器を２２０Ｖの電源に適した機器として定義するため、第２型電気機器に属する第２機器が単相３線電源のフレームワークに接続された時、第２電源は、第１相電源（１１０Ｖ）および第２相電源（−１１０Ｖ）に同時に接続され、２２０Ｖの入力電源を獲得する（すなわち１１０−（−１１０）＝２２０Ｖ）。そのため、第２電気機器の電源をオン（またはオフ）にした時、第１相電源および第２相電源に同じ変化の電気特性が同時に発生する。つまり、第１電力イベントおよび第２電力イベントが実質的に同じ時間点で発生した時、電源をオンにした（またはオフにした）未知の機器は、第２型電気機器である。そのため、処理ユニット１２０は、第１電力イベントおよび第２電力イベントを同時に発生させた未知の電気機器が第２型電気機器であるものと判断することができる。さらに、ステップＳ２５０において、処理ユニット１２０は、未知の電気機器を第２型電気機器として識別する。
しかしながら、第１電力イベントおよび第２電力イベントが実質的に同じ時間点で発生した時、電力イベントおよび第２電力イベントが実質的に異なる場合、電力イベントおよび第２電力イベントは、それぞれ同時に電源をオンにした複数の第１型電気機器に属する電気機器に対応する。そのため、処理ユニット１２０は、第１電力イベントおよび第２電力イベントを同時に発生させた未知の電気機器が第1型電気機器であるものと判断することができる。さらに、ステップＳ２３０において、未知の電気機器は、処理ユニット１２０によって第１型電気機器として識別される。
したがって、本発明が提供する方法および装置において、第１電力イベントおよび／または第２電力イベントを収集した時、第１電力イベントおよび第２電力イベントが発生した時間点を観察することによって、また、第１電力イベントおよび第２電力イベントが同じであるかどうかを観察することによって、第１電力イベントおよび／または第２電力イベントを発生させた未知の電気機器が第１型電気機器であるのか、あるいは第２型電気機器であるのかを判断する。
図３は、本発明の１つの実施形態に係る第１相電源および第２相電源の各電気特性の概略図である。本実施形態において、観察した第１相電源および第２相電源の電気特性は、それぞれ第１仕事率（first power）および第２仕事率（second power）を示す。図１、図２および図３を参照しながら、以下に本実施形態の趣旨について説明する。
図３に示すように、時間点Ｔ３１において、第２相電源の第２仕事率が変化する（すなわち、第２電力イベント３１０が発生する）。この時、第１相電源の第１仕事率は、同時に変化していない（すなわち、第１電力イベントは発生していない）ため、処理ユニット１２０がステップＳ２２０を実行した時、第１電力イベントおよび第２電力イベント３１０は、実質的に同時に発生しなかったものと判断され、プロセスはステップＳ２３０に進む。そのため、処理ユニット１２０は、第２電力イベント３１０に対応する未知の電気機器を第１型電気機器として識別することができる。さらに、仕事率の上昇により第２仕事率が時間点Ｔ３１で変化するため、処理ユニット１２０は、さらに、第２電力イベント３１０に対応する未知の電気機器が時間点Ｔ３１でオンになっているものと判断する。
時間点Ｔ３２において、第１相電源の第１仕事率において変化を観察することができる（すなわち、第１電力イベント３２０が発生する）。この時、第２相電源の第２仕事率は、同時に変化していない（すなわち、第２相電源イベントは発生していない）ため、処理ユニット１２０がステップＳ２２０を実行した時、第１電力イベント３２０および第２電力イベントは、実質的の同時に発生していないものと判断され、プロセスはステップＳ２３０に進む。そのため、処理ユニット１２０は、第１電力イベント３２０に対応する未知の電気機器を第１型電気機器として識別することができる。さらに、仕事率の上昇により第１仕事率が時間点Ｔ３２で変化するため、処理ユニット１２０は、さらに、第１電力イベント３２０に対応する未知の電気機器が時間点Ｔ３２でオンになっているものと判断する。
時間点Ｔ３３において、第１仕事率および第２仕事率の変化を同時に観察することができる（すなわち、第１電力イベント３４０および第２電力イベント３３０が同時に発生する）。そのため、処理ユニット１２０がステップＳ２２０を実行した後、プロセスはステップＳ２４０に進み、第１電力イベント３４０および第２電力イベント３３０が実質的に同じであるかどうかを判断する。本実施形態において、第１電力イベント３４０および第２電力イベント３３０は非常に類似しているため、処理ユニット１２０は、第１電力イベント３４０および第２電力イベント３３０が実質的に同じであるものと判断し、プロセスはステップＳ２５０に進む。したがって、処理ユニット１２０は、第１電力イベント３４０および第２電力イベント３３０に対応する未知の機器を第２型電気機器として識別することができる。さらに、仕事率の上昇により第１仕事率および第２仕事率が時間点Ｔ３３で変化するため、処理ユニット１２０は、さらに、第１電力イベント３４０および第２電力イベント３３０に対応する未知の電気機器が時間点Ｔ３３でオンになっているものと判断する。
時間点Ｔ３４において、第１仕事率および第２仕事率の変化を同時に観察することができる（すなわち、第１電力イベント３６０および第２電力イベント３５０が同時に発生する）。そのため、処理ユニット１２０がステップＳ２２０を実行した後、プロセスはステップＳ２４０に進み、第１電力イベント３６０および第２電力イベント３５０が実質的に同じであるかどうかを判断する。本実施形態において、第１電力イベント３６０および第２電力イベント３５０は非常に類似しているため、処理ユニット１２０は、第１電力イベント３６０および第２電力イベント３５０が実質的に同じであるものと判断し、プロセスはステップＳ２５０に進む。したがって、処理ユニット１２０は、第１電力イベント３６０および第２電力イベント３５０に対応する未知の機器を第２型電気機器として識別することができる。さらに、仕事率の上昇により第１仕事率および第２仕事率が時間点Ｔ３４で変化するため、処理ユニット１２０は、さらに、第１電力イベント３６０および第２電力イベント３５０に対応する未知の電気機器が時間点Ｔ３４でオンになっているものと判断する。
別の実施形態において、未知の電気機器が第１型電気機器または第２型電気機器であると識別した後、本発明の方法は、さらに、第１相電源および第２相電源の電気特性を分析して、未知の電気機器に関連するより多くの情報を得ることができる。
図４は、本発明の１つの実施形態に係る電気機器のＩＤを識別する方法のフロー図である。本実施形態で説明する方法は、図１に示した電気機器識別装置１００に適しているため、図１で説明した各素子を参照しながら本実施形態の各ステップについて説明する。本実施形態において、処理ユニット１２０が図２のステップＳ２３０を実行した後（すなわち、未知の電気機器を第１型電気機器として識別した後）、ステップＳ４１０〜Ｓ４６０を実行し、さらに、第１型電気機器に属する未知の電気機器のＩＤを識別する。以下に、詳しい説明を提供する。
ステップＳ４１０において、処理ユニット１２０は、第１電気特性から第２電気特性を差し引いて、差値を生成する。第１電気特性は、第１相電源の電気特性であり、第２電気特性は、第２相電源の電気特性である。詳しく説明すると、第１電気特性および第２電気特性は、それぞれ第２型電気機器に属する複数の電気機器の電力シグネチャを含むため、ステップＳ４１０の操作を実行することによって、第２型電気機器に属する複数の電気機器の電力シグネチャを除去することができる。つまり、ステップＳ４１０の操作を実行することによって、未知の電気機器の電源をオン（またはオフ）にした時の第１電気特性および第２電気特性への影響の差異（例えば、差値）を取得することができる。例えば、第１電気特性が第１相電源の第１仕事率であり、第２電気特性が第２相電源の第２仕事率であり、差値が１００Ｗである時、観察時間点において、第１相電源の第１型電気機器の総仕事率が第２相電源の第１型電気機器の総仕事率よりも１００Ｗ大きいことを示す。同時に、差値において、第２型電気機器の影響が除去される。
そのため、ステップＳ４２０において、処理ユニット１２０は、生成された差値から前回の収集時間点の差値を差し引いて、未知の電気機器の特定電力シグネチャを取得する。あるいは、別の実施形態において、処理ユニット１２０は、第１電気特性および第２電気特性の変化をそれぞれ観察することによって、未知の電気機器の特定電力シグネチャを得ることもできる。例えば、第１電気特性が変化した時、処理ユニット１２０は、第１電気特性の変化量が第１しきい値を超えたかどうかを判断する。もし超えた場合、処理ユニット１２０は、その時の時間点に対応する第１電気特性の変化量を記録する。その後、処理ユニット１２０は、その時の時間点に対応する第１電気特性の変化量と前回記録した時間点に対応する第１電気特性の変化量の間の特定差値が第２しきい値を超えたかどうかを判断する。もし超えた場合、処理ユニット１２０は、特定差値を未知の電気機器の特定電力シグネチャとしてみなすが、本発明はこれに限定されない。さらに、第２電気特性が変化した時、処理ユニット１２０は、上述した方法を用いて未知の電気機器の特定電力シグネチャを取得することができるが、ここでは詳細説明を省略する。
しかしながら、未知の電気機器と単相３線電源のフレームワークの間の接続方法はまだ確認されていないため、特定電力シグネチャが未知の電気機器の電力シグネチャであるかどうかを確認することはできない。詳しく説明すると、未知の電気機器が第１型電気機器である時、未知の電気機器が中性電源と第１相電源に同時に接続することによって単相３線電源のフレームワークに接続されたのか、あるいは、未知の電気機器が中性電源と第２相電源に同時に接続することによって単相３線電源のフレームワークに接続されたのかを確認することができないため、特定電力シグネチャが未知の電気機器の電力シグネチャに対応するかどうかを確認することができない。したがって、処理ユニット１２０は、ステップＳ４３０を実行して、未知の電気機器と単相３線電源のフレームワークの接続方法を決定する。
ステップＳ４３０において、処理ユニット１２０は、第１電力イベントが第１相電源に発生したかどうかを判断する。もし発生した場合、プロセスはステップＳ４５０に進む。詳しく説明すると、生成された差値は、第１電気特性から第２電気特性を差し引くことによって計算されるため、第１電力イベントがこの時第１相電源で発生した場合、特定電力シグネチャは未知の電気機器の電力シグネチャであるものと判断する。したがって、ステップＳ４５０において、処理ユニット１２０は、特定電力シグネチャと複数の電力シグネチャを比較して、特定電力シグネチャに適合する複数の電気機器の中から対象の電気機器を見つけ出す。具体的に説明すると、処理ユニット１２０は、記憶ユニット１３０に記憶された各電力シグネチャを検出して、記憶ユニット１３０が未知の電気機器の電力シグネチャに適合する電力シグネチャを有する対象の電気機器を有するかどうかを検索する。もし有する場合、未知の電気機器の識別が対象の電気機器であることを示す。
しかしながら、処理ユニット１２０がステップ４３０において、第１電力イベントが第１相電源で発生しなかったと判断した場合、特定電力シグネチャは、未知の電気機器の電力シグネチャではなく、位相反転後の未知の電気機器の電力シグネチャであることを示す。したがって、ステップＳ４４０において、処理ユニット１２０は、特定電力シグネチャの位相を反転して、位相反転した特定電力シグネチャと複数の電力シグネチャを比較し、位相反転した特定電力シグネチャに適合する複数の電気機器の中から対象の電気機器を見つけ出す。具体的に説明すると、処理ユニット１２０は、位相反転した特定電力シグネチャを使用して、未知の電気機器の電力シグネチャを取得する。その後、処理ユニット１２０は、記憶ユニット１３０に記憶された各電力シグネチャを検索し、未知の電気機器の電力シグネチャに適合する電力シグネチャを有する対象の電気機器を有するかどうかを見つけ出す。もし有する場合、未知の電気機器の識別が対象の電気機器であることを示す。
ステップＳ４４０およびＳ４５０の後、処理ユニット１２０は、ステップＳ４６０を実行して、未知の電気機器の識別を対象の電気機器として識別する。簡潔に説明すると、本実施形態が提供する方法は、未知の電気機器が第１型電気機器であるものと判断された時に、さらに、第１電気特性および第２電気特性を分析して、未知の電気機器の真のＩＤを識別する。したがって、本実施形態が提供する方法により、電気機器識別装置１００は、さらに、未知の電気機器の識別情報をユーザーに提供することによって、ユーザーは、電気機器の運転状態を明確に把握することができる。
図５は、本発明の１つの実施形態に係る第１相電源および第２相電源の各電気特性の概略図である。本実施形態において、観察した第１相電源および第２相電源の電気特性は、それぞれ、第１仕事率および第２仕事率を示す。図１、図４および図５を参照しながら、本実施形態の趣旨について説明する。
図５に示すように、時間点Ｔ５１において、処理ユニット１２０は、ステップＳ４１０を実行することによって、差値を−５００と算出する。その後、処理ユニット１２０は、ステップＳ４２０を実行することによって、未知の電気機器の特定電力シグネチャを−５００Ｗと決定する。具体的に説明すると、処理ユニット１２０は、時間点Ｔ５１の差値（約−５００Ｗ）から前回の収集時間点（例えば、時間点Ｔ５１’）の差値（約０Ｗ）を差し引くことによって、特定電力シグネチャを約−５００Ｗと算出する。この時、未知の電気機器は、第２相電源における第２仕事率の変化（すなわち、第２電力イベント５１０）を発生させるため、未知の電気機器は、中性電源と第２相電源に同時に接続することによって、単相３線電源のフレームワークに接続される。つまり、未知の電気機器の電力シグネチャは、位相反転した特定電力シグネチャ（すなわち、５００Ｗ）である。そのため、処理ユニット１２０は、続いてステップＳ４４０を実行することによって、記憶ユニット１３０内に５００Ｗの電力シグネチャを有する対象の電気機器（例えば、ブロードライヤー）を見つけ出す。その後、処理ユニット１２０は、ステップＳ４６０において、未知の電気機器のＩＤを対象の電気機器（例えば、ブロードライヤー）として識別する。さらに、仕事率の上昇によって第２仕事率が時間点Ｔ５１で変化するため、処理ユニット１２０は、さらに、第２電力イベント５１０に対応する未知の電気機器（例えば、ブロードライヤー）が時間点Ｔ５１において電源がオンになっているものと判断する。
時間点Ｔ５２において、処理ユニット１２０は、ステップＳ４１０を実行することによって、差値を約１００と算出する。その後、処理ユニット１２０は、ステップＳ４２０を実行することによって、未知の電気機器の特定電力シグネチャを１００Ｗと決定する。具体的に説明すると、処理ユニット１２０は、時間点Ｔ５２の差値（約−４００Ｗ）から前回の収集時間点（例えば、時間点Ｔ５２’）の差値（約−５００Ｗ）を差し引くことによって、特定電力シグネチャを約１００Ｗと算出する。この時、未知の電気機器は、第１相電源における第１仕事率の変化（すなわち、第１電力イベント５２０）を発生させるため、未知の電気機器は、中性電源と第１相電源に同時に接続することによって、単相３線電源のフレームワークに接続される。つまり、特定電力シグネチャは、未知の電気機器の電力シグネチャ（すなわち、１００Ｗ）である。そのため、処理ユニット１２０は、続いてステップＳ４５０を実行することによって、記憶ユニット１３０内に１００Ｗの電力シグネチャを有する対象の電気機器（例えば、白熱電球）を見つけ出す。その後、処理ユニット１２０は、ステップＳ４６０において、未知の電気機器のＩＤを対象の電気機器（例えば、白熱電球）として識別する。さらに、仕事率の上昇によって第１仕事率が時間点Ｔ５２で変化するため、処理ユニット１２０は、さらに、第１電力イベント５２０に対応する未知の電気機器（例えば、白熱電球）が時間点Ｔ５２において電源がオンになっているものと判断する。
時間点Ｔ５３において、処理ユニット１２０は、ステップＳ４１０を実行することによって、差値を計算する。その後、処理ユニット１２０は、ステップＳ４２０を実行することによって、未知の電気機器の特定電力シグネチャを決定する。この時、未知の電気機器は、第２相電源における第２仕事率の変化（すなわち、第２電力イベント５３０）を発生させるため、未知の電気機器は、中性電源と第２相電源に同時に接続することによって、単相３線電源のフレームワークに接続される。つまり、未知の電気機器の電力シグネチャは、位相反転された特定電力シグネチャである。そのため、処理ユニット１２０は、続いてステップＳ４４０を実行することによって、記憶ユニット１３０内に対象の電気機器（例えば、ブロードライヤー）を見つけ出す。その後、処理ユニット１２０は、ステップＳ４６０において、未知の電気機器のＩＤを対象の電気機器（例えば、ブロードライヤー）として識別する。さらに、仕事率の上昇によって第２仕事率が時間点Ｔ５３で変化するため、処理ユニット１２０は、さらに、第２電力イベント５３０に対応する未知の電気機器（例えば、ブロードライヤー）が時間点Ｔ５３において電源がオンになっているものと判断する。
図６は、本発明の１つの実施形態に係る第１相電源および第２相電源の各電気特性の概略図である。本実施形態において、観察した第１相電源および第２相電源の電気特性は、それぞれ、第１仕事率および第２仕事率を示す。図１、図４および図６を参照しながら、本実施形態の趣旨について説明する。
図６に示すように、時間点Ｔ６１において、処理ユニット１２０は、ステップＳ４１０を実行することによって、差値を計算する。その後、処理ユニット１２０は、ステップＳ４２０を実行することによって、未知の電気機器の特定電力シグネチャを決定する。この時、未知の電気機器は、第１相電源における第１電流の変化（すなわち、第１電力イベント６１０）を発生させるため、未知の電気機器は、中性電源と第１相電源に同時に接続することによって、単相３線電源のフレームワークに接続される。つまり、特定電力シグネチャは、未知の電気機器の電力シグネチャである。そのため、処理ユニット１２０は、続いてステップＳ４５０を実行することによって、記憶ユニット１３０内に対象の電気機器（例えば、ブロードライヤー）を見つけ出す。その後、処理ユニット１２０は、ステップＳ４６０において、未知の電気機器のＩＤを対象の電気機器（例えば、ブロードライヤー）として識別する。さらに、電流の上昇によって第１電流が時間点Ｔ６１で変化するため、処理ユニット１２０は、さらに、第１電力イベント６１０に対応する未知の電気機器（例えば、ブロードライヤー）が時間点Ｔ６１において電源がオンになっているものと判断する。
時間点Ｔ６２において、処理ユニット１２０は、ステップＳ４１０を実行することによって、差値を計算する。その後、処理ユニット１２０は、ステップＳ４２０を実行することによって、未知の電気機器の特定電力シグネチャを決定する。この時、未知の電気機器は、第１相電源における第１電流の変化（すなわち、第１電力イベント６２０）を発生させるため、未知の電気機器は、中性電源と第１相電源に同時に接続することによって、単相３線電源のフレームワークに接続される。つまり、特定電力シグネチャは、未知の電気機器の電力シグネチャである。そのため、処理ユニット１２０は、続いてステップＳ４４０を実行することによって、記憶ユニット１３０内に対象の電気機器（例えば、ブロードライヤー）を見つけ出す。その後、処理ユニット１２０は、ステップＳ４６０において、未知の電気機器のＩＤを対象の電気機器（例えば、ブロードライヤー）として識別する。さらに、電流の上昇によって第１電流が時間点Ｔ６２で変化するため、処理ユニット１２０は、さらに、第１電力イベント６２０に対応する未知の電気機器（例えば、ブロードライヤー）が時間点Ｔ６２において電源がオンになっているものと判断する。
また、未知の電気機器のＩＤがわかっている時、電気機器識別装置１００は、電力シグネチャおよびその操作時間に基づいて、未知の電気機器の電力消費量を計算する。さらに、電気機器識別装置１００は、第１型電気機器に属する全ての電気機器の各電力消費量を加えて、これらの電気機器の総電力消費量を計算する。そのため、本実施形態の方法により、電気機器識別装置１００は、例えば、第１型電気機器に属する全ての電気機器の総電力消費量等の詳しい電気／電力情報をユーザーに提供する。
別の実施形態において、未知の電気機器が第２型電気機器に属することがわかっている時、本発明は、さらに、以下の方法を用いて、第２型電気機器に属する全ての電気機器の総電力消費量を推計することができる。概説すると、以下の方法は、第１差値および第２差値に基づいて、第１時間点に対応する第２型電気機器の総電力消費量を計算する。第１時間点は、第１相電源の第１仕事率が変化した時間点、あるいは、第２相電源の第２仕事率が変化した時間点である。第１差値は、第１時間点における第１相電源の第１仕事率と第２時間点における第１相電源の第１仕事率の間の差値である。第２時間点は、第１時間点の前の収集時間点である。第２差値は、第１時間点における第２相電源の第２仕事率と第２時間点における第２相電源の第２仕事率の間の差値である。以下に、詳しい説明を提供する。
図７は、本発明の１つの実施形態に係る総電力消費量の計算方法のフロー図である。本実施形態で説明する方法は、図１に示した電気機器識別装置１００に適しているため、図１で説明した各素子を参照しながら、本実施形態の各ステップについて説明する。本実施形態において、処理ユニット１２０が図２のステップＳ２５０を実行した後（すなわち、未知の電気機器を第２型電気機器として識別した後）、プロセスはステップＳ７１０〜Ｓ７７０に進み、さらに、第２型電気機器に属する全ての電気機器の総電力消費量を計算する。
ステップＳ７１０において、処理ユニット１２０は、第１差値の絶対値と第２差値の絶対値がいずれも下限値よりも小さいかどうかを判断する。もし小さい場合、処理ユニット１２０は、ステップＳ７１５を実行して、第１差値および第２差値を維持する。
ステップＳ７２０において、処理ユニット１２０は、第１差値および第１仕事率を第２時間点に対応する総電力消費量に加えて、第１時間点に対応する総電力消費量を計算する。別の観点から見ると、第１差値と第１仕事率の合計は、第１時間点における第２型電気機器に属する全ての電気機器の電力消費量を示す。さらに、第２時間点に対応する総電力消費量は、第２時間点の前の第２型電気機器に属する全ての電気機器の総電力消費量とみなされる。そのため、第１時間点に対応する総電力消費量は、第１差値および第１仕事量を第２時間点に対応する総電力消費量に加えることによって計算される。
別の実施形態において、第１差値の絶対値および第２差値の絶対値が、いずれも下限値よりも小さい時、第２差値および第２差値が互いに近いことを示す。そのため、ステップＳ７２０において、処理ユニット１２０は、第２差値および第２仕事量を第２時間点に対応する総電力消費量に加えることによっても、第１時間点に対応する総電力消費量を計算することができる。
一方、第１差値の絶対値および第２差値の絶対値が、下限値よりも小さくない時、ステップＳ７１０の後、処理ユニット１２０は、ステップＳ７３０を実行する。ステップＳ７３０において、処理ユニット１２０は、第１差値と第２差値の間の類似度が所定の類似度よりも大きいまたは等しいかを判断する。類似度は、第２差値から第１差値を差し引いて絶対値を取得した後、第１差値の絶対値と第２差値の絶対値の合計で割ることによって得られるが、本発明はこれに限定されない。第１差値と第２差値の間の類似度が所定の類似度よりも大きいまたは等しい時、処理ユニット１２０は、続いてステップＳ７１５およびＳ７２０を実行する。ステップＳ７１５およびＳ７２０の詳細については、上述した説明を参照することができるため、ここでは繰り返し説明しない。
しかしながら、第１差値と第２差値の間の類似度が所定の類似度よりも大きくない、または等しくない時、第１型電気機器の電力変化がこの時の第１差値または第２差値に含まれることを示す。そのため、処理ユニット１２０は、ステップＳ７４０を実行して、第１差値の絶対値が第２差値の絶対値よりも小さいかどうかを判断する。
第１差値の絶対値が第２差値の絶対値よりも小さい時、処理ユニット１２０は、ステップＳ７６０を実行する。ステップＳ７６０において、処理ユニット１２０は、第２差値の代わりに第１差値を使用する。つまり、第２差値は、第１型電気機器の電力消費量の変化に対応するため、ステップＳ７６０の操作を使用することによって、第２型電気機器の総電力消費量の計算に対する第１型電気機器の電力消費量の変化の影響を除去することができる。したがって、処理ユニット１２０は、続いてステップＳ７２０を実行する。ステップＳ７２０の詳細については、上述した説明を参照することができるため、ここでは詳細説明を省略する。
一方、ステップＳ７４０において、第１差値の絶対値が第２差値の絶対値よりも小さくない時、処理ユニット１２０は、ステップＳ７５０を実行する。ステップＳ７５０において、処理ユニット１２０は、第１差値の代わりに第２差値を使用する。つまり、第１差値は、第１型電気機器の電力消費量の変化に対応するため、ステップＳ７６０の操作を使用することによって、第２型電気機器の総電力消費量の計算に対する第１型電気機器の電力消費量の変化の影響を除去することができる。したがって、処理ユニット１２０は、続いてステップＳ７２０を実行する。ステップＳ７２０の詳細については、上述した説明を参照することができるため、ここでは繰り返し説明しない。
簡単に説明すると、本実施形態が提供する方法は、未知の電気機器が第２型電気機器であるものと判断された時に、さらに、第１電気特性および第２電気特性を分析して、第２型電気機器の総電力消費量を計算する。そのため、本実施形態が提供する方法により、電気機器識別装置１００は、さらに、第２型電気機器に関連する総電力消費量をユーザーに提供することができるため、ユーザーは、電気機器の運転状態を明確に把握することができる。
図８は、本発明の１つの実施形態に係る異なる時間点に対応する第１仕事率、第２仕事率、第１差値および第２差値の数値変化を記載した表である。図１、図７および図８を参照しながら、本実施形態の趣旨について説明する。
図８に示すように、時間点Ｔ８２に対応する第１差値（２．００６３７８）および第２差値（１．６５６４１９）は、それぞれ、時間点Ｔ８２に対応する第１仕事率（６５６．０８３９）および第２仕事率（１０８３．１２２）から時間点Ｔ８１（例えば、時間点Ｔ８２の前の収集時間点）に対応する第１仕事率（６５４．０７７５）および第２仕事率（１０８１．４６５）を差し引くことによって計算される。時間点Ｔ８２において、処理ユニット１２０は、第１差値（２．００６３７８）および第２差値（１．６５６４１９）がいずれも下限値（例えば、０）よりも小さいかどうかを判断し、それに基づいて、処理ユニット１２０は、ステップＳ７１０の後に、ステップＳ７１５およびＳ７２０を実行する。
時間点Ｔ８３を例として用いると、時間点Ｔ８３に対応する第１差値（４２．８９１５４１）および第２差値（４２．７３８３６）は、それぞれ、時間点Ｔ８３に対応する第１仕事率（６９８．９７５４）および第２仕事率（１１２５．８６）から時間点Ｔ８２（例えば、時間点Ｔ８３の前の収集時間点）に対応する第１仕事率（６５６．０８３９）および第２仕事率（１０８３．１２２）を差し引くことによって計算される。時間点Ｔ８３において、処理ユニット１２０は、第１差値（４２．８９１５４１）の絶対値および第２差値（４２．７３８３６）の絶対値が下限値（例えば、１０）よりも小さくないかどうかを判断し、それに基づいて、処理ユニット１２０は、ステップＳ７１０の後に、ステップ７３０を実行する。しかしながら、第１差値と第２差値の間の類似度は、所定の類似度（例えば、８０％）よりも大きいため、ステップＳ７３０の後、処理ユニット１２０は、続いてステップＳ７１５およびＳ７２０を実行するが、ここでは詳細説明を省略する。
時間点Ｔ８４を例として用いると、時間点Ｔ８４に対応する第１差値（−５．０１２６７４）および第２差値（−８５．６６３）は、上述した説明を参照することができるため、ここでは詳細説明を省略する。時間点Ｔ８４において、第２差値（−８５．６６３）の絶対値は下限値（例えば、１０）よりも大きいため、処理ユニット１２０は、続いてステップＳ７３０を実行する。ステップＳ７３０において、処理ユニット１２０は、第１差値（−５．０１２６７４）と第２差値（−８５．６６３）の間の類似度が所定の類似度（例えば、８０％）よりも大きいまたは等しいかどうかを判断する。この時、第１差値（−５．０１２６７４）と第２差値（−８５．６６３）の間の類似度は、所定の類似度よりも大きくない、または等しくないため、処理ユニット１２０は、続いてステップＳ７４０を実行する。第１差値の絶対値（５．０１２６７４）は、第２差値の絶対値（８５．６６３）よりも小さいため、処理ユニット１２０は、ステップＳ７６０を実行して、第２差値（−８５．６６３）の代わりに第１差値（−５．０１２６７４）を使用する。つまり、置き換えられた第２差値は−５．０１２６７４である。
時間点Ｔ８５を例として用いると、時間点Ｔ８５に対応する第１差値（−０．７５２０６８）および第２差値（−４２２．８４４）は、上述した説明を参照することができるため、ここでは詳細説明を省略する。時間点Ｔ８５において、第２差値（−４２２．８４４）の絶対値は下限値（例えば、１０）よりも大きいため、処理ユニット１２０は、続いてステップＳ７３０を実行する。ステップＳ７３０において、処理ユニット１２０は、第１差値（−０．７５２０６８）と第２差値（−４２２．８４４）の間の類似度が所定の類似度（例えば、８０％）よりも大きいまたは等しいかどうかを判断する。この時、第１差値（−０．７５２０６８）と第２差値（−４２２．８４４）の間の類似度は、所定の類似度よりも大きくない、または等しくないため、処理ユニット１２０は、続いてステップＳ７４０を実行する。第１差値の絶対値（０．７５２０６８）は、第２差値の絶対値（４２２．８４４）よりも小さいため、処理ユニット１２０は、ステップＳ７６０を実行して、第２差値（−４２２．８４４）の代わりに第１差値（−０．７５２０６８）を使用する。つまり、置き換えられた第２差値は−０．７５２０６８である（図８の表において、第１差値および第２差値は−０．７５２０６７に切り下げている）。
図９は、本発明の１つの実施形態に係る第１仕事率および第２仕事率の概略図である。図１、図７および図９を参照しながら、本実施形態の趣旨について説明する。
時間点Ｔ９１を例として用いると、時間点Ｔ９１’が時間点Ｔ９１の前の収集時間点であると仮定した場合、時間点Ｔ９１に対応する第１差値および第２差値は、それぞれ、約４２０（５５０−１３０）および４３０（４６０−３０）である。そのため、下限値が１０である時、処理ユニット１２０は、ステップＳ７１０の後に、ステップＳ７３０、Ｓ７１５およびＳ７２０を実行する。
時間点Ｔ９２を例として用いると、時間点Ｔ９２’が時間点Ｔ９２の前の収集時間点であると仮定した場合、時間点Ｔ９２に対応する第１差値および第２差値は、それぞれ、約６５０（１１００−４５０）および０（３５０−３５０）である。そのため、下限値が１０である時、処理ユニット１２０は、ステップＳ７１０の後に、ステップＳ７３０、Ｓ７４０、Ｓ７５０およびＳ７２０を実行する。
さらに、本発明の実施形態は、説明を容易にするため、第１相電源が１１０Ｖ、第２相電源が−１１０Ｖであることを基礎として使用しているが、第１相電源および第２相電源が他の数値のＶ値で実施された時、本発明は、それに対応して、未知の電気機器を識別する効果を達成することができる。
日本の電力システムを例として用いると、第１相電源は１００Ｖであり、第２相電源は−１００Ｖである。そのため、日本の電力システムに対応する第１型電気機器は、１００Ｖの入力電源に適した電気機器であり、第２型電気機器は、２００Ｖの入力電源に適した電気機器である。さらに、アメリカの電力システムを例として用いると、第１相電源は１２０Ｖであり、第２相電源は−１２０Ｖである。そのため、アメリカの電力システムに対応する第１型電気機器は、１２０Ｖの入力電源に適した電気機器であり、第２型電気機器は、２４０Ｖの入力電源に適した電気機器である。つまり、日本およびアメリカの電力システムのフレームワークに基づいて、異なる未知の機器を識別することができる。
別の実施形態において、電気機器識別装置１００の構成要素は、図１０に示すように、それぞれ複数の分散した電気機器において実施することができる。図１０は、発明の１つの実施形態に係る電気機器識別システムの概略図である。本実施形態において、電気機器識別システム１０００は、収集ユニット１０１０と、処理ユニット１０２０とを含む。収集ユニット１０１０および処理ユニット１０２０は、２つの独立した電気デバイスであり、２つのデバイス間の相互作用は、収集ユニット１１０と処理ユニット１２０の間の相互作用と同じであるため、ここでは詳細説明を省略する。
以上のように、第１電力イベントおよび／または第２電力イベントを収集した時、本発明の実施形態が提供する電気機器識別装置および方法は、第１電力イベントおよび第２電力イベントが発生した時間点を観察することによって、また、第１電力イベントおよび第２電力イベントが同じであるかどうかを観察することによって、第１電力イベントおよび／または第２電力イベントを発生させた未知の機器が第１型電気機器に属するのか、または第２型電気機器に属するのかを判断する。本発明の方法を採用することによって、第１型電気機器および第２型電気機器を識別する精度を効果的に上げることができる。
さらに、未知の電気機器を第１型電気機器として識別した後、本発明は、さらに、第１電気特性および第２電気特性を分析して、未知の電気機器の真のＩＤを識別することができる。あるいは、未知の電気機器を第１型電気機器として識別した後、本発明は、さらに、第１差値および第２差値に基づいて、総電力消費量を計算することができる。そのため、未知の電気機器を識別している間、本実施形態の電気機器識別装置は、各電気機器の運転状態（例えば、各電気機器の各電力消費量）を正確に把握し、完全な電力監視情報をユーザーに提供することができる。
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
本発明の方法を採用することによって、第１型電気機器および第２型電気機器を識別する精度を効果的に上げることができる。さらに、未知の電気機器を識別している間、本実施形態の電気機器識別装置は、各電気機器の運転状態（例えば、各電気機器の各電力消費量）を正確に把握し、完全な電力監視情報をユーザーに提供することができる。
１００ 電気機器識別装置
１１０、１０１０ 収集ユニット
１２０、１０２０ 処理ユニット
１３０ 記憶ユニット
３１０、３３０、３５０、５１０、５３０ 第２電力イベント
３２０、３４０、３６０、５２０、６１０、６２０ 第１電力イベント
１０００ 電気機器識別システム
Ｓ２１０〜Ｓ２５０、Ｓ４１０〜Ｓ４６０、Ｓ７１０〜Ｓ７６０ ステップ
Ｔ３１〜Ｔ３４、Ｔ５１〜Ｔ５３、Ｔ５１’〜Ｔ５２’、Ｔ６１〜Ｔ６２、Ｔ８１〜Ｔ８５、Ｔ９１〜Ｔ９２、Ｔ９１’〜Ｔ９２’ 時間点

Claims (21)

  1. それぞれ第１相電源における第１電力イベントおよび第２相電源における第２電力イベントを収集する収集ユニットと、
    前記収集ユニットに接続され、未知の電気機器が第１型電気機器であるのか、あるいは第２型電気機器であるのかを識別する処理ユニットと
    を含み、前記収集ユニットが前記第１電力イベントおよび前記第２電力イベントのうちの少なくとも１つを収集した時、前記処理ユニットが、前記第１電力イベントおよび前記第２電力イベントが実質的に同時に発生したかどうかを判断し、そのうち、前記第１電力イベントおよび前記第２電力イベントのうちの少なくとも１つが、前記未知の電気機器に対応し、
    もし同時に発生していない場合、前記未知の電気機器を前記第１型電気機器として識別し、
    同時に発生した場合、前記第１電力イベントおよび前記第２電力イベントが実質的に同じであるかどうかを判断し、
    もし同じである場合、前記未知の電気機器を前記第２型電気機器として識別し、
    同じでない場合、前記未知の電気機器を前記第１型電気機器として識別する電気機器識別装置。
  2. 前記第１型電気機器が、１００Ｖ〜１２０Ｖの電源に適した電気機器であり、前記第２型電気機器が、２００Ｖ〜２４０Ｖの電源に適した電気機器である請求項１に記載の電気機器識別装置。
  3. 複数の電気機器に対応する複数の電力シグネチャを記憶する記憶ユニットをさらに含む請求項１に記載の電気機器識別装置。
  4. 前記未知の電気機器を前記第１型電気機器として識別した後、前記処理ユニットが、さらに、
    前記第１相電源の第１電気特性と前記第２相電源の第２電気特性の間の差値及び前記電力シグネチャに基づいて前記未知の電気機器のＩＤを識別するよう構成された請求項３に記載の電気機器識別装置。
  5. 前記処理ユニットが、
    前記第１電気特性から前記第２電気特性を差し引いて前記差値を生成し、
    前記生成された差値から前回の収集時間点の差値を差し引いて前記未知の電気機器の特定電力シグネチャを取得し、
    前記第１電力イベントが前記第１相電源において発生したかどうかを判断し、
    もし発生した場合、前記特定電力シグネチャと前記複数の電力シグネチャを比較して、前記複数の電気機器の中から前記特定電力シグネチャに適合する対象の電気機器を見つけ出し、
    発生しなかった場合、前記特定電力シグネチャの位相を反転して、前記位相反転した特定電力シグネチャと前記複数の電力シグネチャを比較し、前記複数の電気機器の中から前記位相反転した特定電力シグネチャに適合する前記対象の電気機器を見つけ出し、
    前記未知の電気機器の前記ＩＤを前記対象の電気機器として識別するよう構成された請求項４に記載の電気機器識別装置。
  6. 前記未知の電気機器を前記第２型電気機器として識別した後、前記処理ユニットが、さらに、
    第１差値および第２差値に基づいて第１時間点に対応する前記第２型電気機器の総電力消費量を計算するよう構成され、
    前記第１時間点が、前記第１電力イベントおよび前記第２電力イベントのうちの少なくとも１つを収集した時の時間点であり、
    前記第１差値が、前記第１時間点における前記第１相電源の第１仕事率と第２時間点における前記第１相電源の前記第１仕事率の差値であり、
    前記第２時間点が、前記第１時間点の前の収集時間点であり、
    前記第２差値が、前記第１時間点における前記第２相電源の第２仕事率と前記第２時間点における前記第２相電源の前記第２仕事率の差値である請求項３に記載の電気機器識別装置。
  7. 前記処理ユニットが、
    前記第１差値および前記第２差値がいずれも下限値よりも小さいかどうかを判断し、
    もし小さい場合、前記第１差値および前記第２差値を維持し、前記第１差値および前記第１仕事率を前記第２時間点に対応する前記総電力消費量に加えることによって、前記第１時間点に対応する前記総電力消費量を計算するよう構成された請求項６に記載の電気機器識別装置。
  8. 前記第１差値および前記第２差値がいずれも前記下限値よりも小さくない時、前記処理ユニットが、さらに、
    前記第１差値と前記第２差値の間の類似度が所定の類似度よりも大きいまたは等しいかどうかを判断し、
    もし大きいまたは等しい場合、前記第１差値および前記第２差値を維持し、前記第１差値および前記第１仕事率を前記第２時間点に対応する前記総電力消費量に加えることによって、前記第１時間点に対応する前記総電力消費量を計算するよう構成された請求項７に記載の電気機器識別装置。
  9. 前記第１差値と前記第２差値の間の前記類似度が前記所定の類似度よりも大きくない、または等しくない時、前記処理ユニットが、さらに、
    前記第１差値の絶対値が前記第２差値の絶対値よりも小さいかどうかを判断し、
    もし小さい場合、前記第２差値を前記第１差値と置き換え、
    もし小さくない場合、前記第１差値を前記第２差値と置き換え、
    前記第１差値および前記第１仕事率を前記第２時間点に対応する前記総電力消費量に加えることによって、前記第１時間点に対応する前記総電力消費量を計算するよう構成された請求項８に記載の電気機器識別装置。
  10. 前記収集ユニットが、前記第１電力イベントおよび前記第２電力イベントを能動的に検出するか、あるいは前記第１電力イベントおよび前記第２電力イベントを受動的に受信する請求項１に記載の電気機器識別装置。
  11. 前記電気機器識別装置に適用する電気機器識別方法であって、
    それぞれ第１相電源における第１電力イベントおよび第２相電源における第２電力イベントを収集することと、
    前記第１電力イベントおよび前記第２電力イベントのうちの少なくとも１つを収集した時、前記第１電力イベントおよび前記第２電力イベントが実質的に同時に発生したかどうかを判断し、前記第１電力イベントおよび前記第２電力イベントのうちの少なくとも１つが、未知の電気機器に対応し、
    もし同時に発生していない場合、前記未知の電気機器を前記第１型電気機器として識別し、
    同時に発生した場合、前記第１電力イベントおよび前記第２電力イベントが実質的に同じであるかどうかを判断し、
    もし同じである場合、前記未知の電気機器を前記第２型電気機器として識別し、
    同じでない場合、前記未知の電気機器を前記第１型電気機器として識別する電気機器識別方法。
  12. 前記第１型電気機器が、１００Ｖ〜１２０Ｖの電源に適した電気機器であり、前記第２型電気機器が、２００Ｖ〜２４０Ｖの電源に適した電気機器である請求項１１に記載の電気機器識別方法。
  13. 複数の電気機器に対応する複数の電力シグネチャを記憶することをさらに含む請求項１１に記載の電気機器識別方法。
  14. 前記未知の電気機器を前記第１型電気機器として識別した後、前記方法が、さらに、
    前記第１相電源の第１電気特性と前記第２相電源の第２電気特性の間の差値及び前記電力シグネチャに基づいて前記未知の電気機器のＩＤを識別することを含む請求項１３に記載の電気機器識別方法。
  15. 前記第１相電源の前記第１電気特性と前記第２相電源の第２電気特性の間の前記差値および前記電力シグネチャに基づいて前記未知の電気機器の前記ＩＤを識別することが、
    前記第１電気特性から前記第２電気特性を差し引いて前記差値を生成することと、
    前記生成された差値から前回の収集時間点の差値を差し引いて前記未知の電気機器の特定電力シグネチャを取得することと、
    前記第１電力イベントが前記第１相電源において発生したかどうかを判断し、
    もし発生した場合、前記特定電力シグネチャと前記複数の電力シグネチャを比較して、前記複数の電気機器の中から前記特定電力シグネチャに適合する対象の電気機器を見つけ出し、
    発生しなかった場合、前記特定電力シグネチャの位相を反転して、前記位相反転した特定電力シグネチャと前記複数の電力シグネチャを比較し、前記複数の電気機器の中から前記位相反転した特定電力シグネチャに適合する前記対象の電気機器を見つけ出すことと、
    前記未知の電気機器の前記ＩＤを前記対象の電気機器として識別することと
    を含む請求項１４に記載の電気機器識別方法。
  16. 前記未知の電気機器を前記第２型電気機器として識別した後、前記方法が、さらに、
    第１差値および第２差値に基づいて第１時間点に対応する前記第２型電気機器の総電力消費量を計算することを含み、
    前記第１時間点が、前記第１電力イベントおよび前記第２電力イベントのうちの少なくとも１つを収集した時の時間点であり、
    前記第１差値が、前記第１時間点における前記第１相電源の第１仕事率と第２時間点における前記第１相電源の前記第１仕事率の差値であり、
    前記第２時間点が、前記第１時間点の前の収集時間点であり、
    前記第２差値が、前記第１時間点における前記第２相電源の第２仕事率と前記第２時間点における前記第２相電源の前記第２仕事率の差値である請求項１３に記載の電気機器識別方法。
  17. 前記第１差値および前記第２差値に基づいて前記第１時間点に対応する前記第２型電気機器の前記総電力消費量を計算することが、
    前記第１差値および前記第２差値がいずれも下限値よりも小さいかどうかを判断し、
    もし小さい場合、前記第１差値および前記第２差値を維持し、前記第１差値および前記第１仕事率を前記第２時間点に対応する前記総電力消費量に加えることによって、前記第１時間点に対応する前記総電力消費量を計算することを含む請求項１６に記載の電気機器識別方法。
  18. 前記第１差値および前記第２差値がいずれも前記下限値よりも小さくない時、前記方法が、さらに、
    前記第１差値と前記第２差値の間の類似度が所定の類似度よりも大きいまたは等しいかどうかを判断し、
    もし大きいまたは等しい場合、前記第１差値および前記第２差値を維持し、前記第１差値および前記第１仕事率を前記第２時間点に対応する前記総電力消費量に加えることによって、前記第１時間点に対応する前記総電力消費量を計算することを含む請求項１７に記載の電気機器識別方法。
  19. 前記第１差値と前記第２差値の間の前記類似度が前記所定の類似度よりも大きくない、または等しくない時、前記方法が、さらに、
    前記第１差値の絶対値が前記第２差値の絶対値よりも小さいかどうかを判断し、
    もし小さい場合、前記第２差値を前記第１差値と置き換え、
    もし小さくない場合、前記第１差値を前記第２差値と置き換え、
    前記第１差値および前記第１仕事率を前記第２時間点に対応する前記総電力消費量に加えて、前記第１時間点に対応する前記総電力消費量を計算することを含む請求項１８に記載の電気機器識別方法。
  20. それぞれ前記第１相電源における前記第１電力イベントおよび前記第２相電源における前記第２電力イベントを収集することが、
    前記第１電力イベントおよび前記第２電力イベントを能動的に検出するか、あるいは前記第１電力イベントおよび前記第２電力イベントを受動的に受信することを含む請求項１１に記載の電気機器識別方法。
  21. それぞれ第１相電源における第１電力イベントおよび第２相電源における第２電力イベントを収集する収集ユニットと、
    前記収集ユニットに接続され、未知の電気機器が第１型電気機器であるのか、あるいは第２型電気機器であるのかを識別する処理ユニットと、を含み、
    前記収集ユニットが前記第１電力イベントおよび前記第２電力イベントのうちの少なくとも１つを収集した時、前記処理ユニットが、前記第１電力イベントおよび前記第２電力イベントが実質的に同時に発生したかどうかを判断し、前記第１電力イベントおよび前記第２電力イベントのうちの少なくとも１つが、前記未知の電気機器に対応し、
    もし同時に発生していない場合、前記未知の電気機器を前記第１型電気機器として識別し、
    同時に発生した場合、前記第１電力イベントおよび前記第２電力イベントが実質的に同じであるかどうかを判断し、
    もし同じである場合、前記未知の電気機器を前記第２型電気機器として識別し、
    同じでない場合、前記未知の電気機器を前記第１型電気機器として識別し、
    前記収集ユニットおよび前記処理ユニットが、２つの独立した電子デバイスである電気機器識別システム。
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