JP2015171154A - 電気的アクティビティを検出する電気的アクティビティ・センサ装置および電気的アクティビティ監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気的アクティビティの検出を簡素化された低コストの方法で提供する。【解決手段】電気装置１０１＿１〜１０１＿ｎの電源ケーブル１０２＿１〜１０２＿ｎに取り付け可能なセンサ装置に基づく電気的アクティビティ・センサ装置は、電気装置の電力状態を監視する。電気装置の電力状態の変化に応答して電源ケーブルに発生する電気パルスと磁気的に結合し、電源ケーブルを介してリーダにデータを送信する２つの機能を実行するアンテナ要素を含む。電気的アクティビィ監視装置３００は、センサ装置が設けられた各々の電源ケーブルによって電力供給ネットワークに接続された少なくとも１つの電気装置の電力状態を監視する。ＲＦＩＤリーダ３１０と、ＲＦＩＤリーダと電力線間のインタフェース装置３２０とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、電力供給ネットワークに接続された電気装置の電気的アクティビティ、特に、電力状態の変化を検出する電気的アクティビティ・センサ装置に関する。本発明は、さらに、１つ以上の電気装置の電気的アクティビティを監視する電気的アクティビティ監視装置に関する。電気的アクティビティ・センサ装置は、無線周波数識別装置（ＲＦＩＤ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ）に基づく。

電気装置の電気的アクティビティの監視は、エネルギー消費、ユーザ・アクティビティのプロファイルの構築などの領域、さらに、セキュリティや安全監視システムなどの分野では多くの有用な用途を有する。例えば、家庭内環境において、洗濯機、照明器具、調理器具、トースタ、または、コーヒー・マシンなどの電気装置のアクティビティを把握することで、住居内での習慣やユーザ・アクティビティについての有用な情報が得られてプロファイルの構築が可能となることがある。

電気装置のアクティビティを監視するための既知の解決法は、電源コンセントに差し込まれた遠隔制御されるモジュールに基づく複雑な電気メータ・システムを用いており、各々の電源コンセントから電力が供給される電気機器の消費電力を測定するように構成される。したがって、遠隔制御されるモジュールは、対応する電気器具の遠隔的な監視、制御のために、通常は、低消費電力無線技術に基づく無線通信システムを備えている。しかしながら、このような先進のメータ・システムの設置は、複雑且つ高価であり、カスタマイズして行うことが必要となる。実際、家庭内のオートメーションや監視についての近年の研究報告によれば、主なマーケットでのハードルとなり、普及に歯止めを掛けているのは、価格および技術的な複雑さである。このような技術には、電気装置が或る電源コンセントから別の電源コンセントに移設されることがあるという別の欠点がある。さらに、装置によっては、照明装置のように、必ずしも常に電源コンセントから電力が供給されるとは限らないことがある。

電気装置のアクティビティの検出のための他の解決法は、自己の「ＥＭＩ（電磁干渉）署名」の感知を電力供給ネットワークの１つまたは幾つかのポイントで電力線を監視して行うことに基づく。しかしながら、これらの技術には、様々な装置のＥＭＩ署名を学習するための、個別のキャリブレーションおよびトレーニングプロセスが必要となる。さらに、ＥＭＩ署名は時間の経過に伴って変化することがある。複雑な信号処理技術が、ネットワークに接続された様々な稼動中の装置の署名を分離するために必要となる上、取得される結果は、必ずしも常に精度が高いとは限らない。

本発明は、上述した内容を考慮して企図されたものである。

一般的な形態では、本発明は、例えば、無線周波数識別装置（ＲＦＩＤ）などのアンテナ装置に基づく電気的アクティビティ・センサ装置に関する。

本発明の第１の態様によれば、電気装置の電力状態を監視する電気的アクティビティ・センサ装置が提供され、この電気的アクティビティ・センサ装置は、電気装置の電源ケーブルに取り付け可能なセンサ装置であって、電気装置の電力状態の変化によって電源ケーブルに発生した電気パルスと磁気的に結合して検出可能な電気信号を発生させるように動作するアンテナ要素を含む、センサ装置を含み、アンテナ要素は、さらに、電気装置の電力状態の変化を表すデータを電源ケーブルを介してリーダ装置に送信するように動作する。

したがって、電気的アクティビティの検出を簡素化された低コストの方法で提供することができる。センサは、電気的アクティビティの検出および電気的アクティビティのデータの送信の２つの機能を兼ね備える。通常、データは、電力供給ネットワークを介した遠隔リーダによる問い合わせに応答して、リーダに送信される。データは、無線よりも、むしろ、電力ネットワークを介してリーダに送信されるため、センサ装置の動作範囲が拡大される。さらに、データの送信は、例えば、家庭内の電力インフラストラクチャを使用した電力ケーブル・ネットワークを介して行われるため、データ送信は、他の無線システムからの干渉や障害物の存在による影響を受けにくい。

装置の電力状態の変化には、装置の電源がＯＮに切り替わること、装置の電源がＯＦＦに切り替わること、スタンバイ・モードから電源ＯＮの状態に切り替わること、電源ＯＮの状態からスタンバイ・モードに切り替わることが含まれるであろう。

一実施形態においては、アンテナ要素は、電気パルスとの磁気結合およびその動作周波数範囲内での電源ケーブルを介したデータ送信の双方を行う。これにより、データ送信のためのさらなる信号処理を行う必要がないため、センサ装置が簡素化する。

一実施形態においては、アンテナ要素は、電源ケーブルの形状に適合したフォーム・ファクタを有する。

一実施形態においては、アンテナ要素によるデータの送信は、電源ケーブルを介してリーダ装置から受信されたＲＦ信号の後方反射からなる。

一実施形態においては、センサ装置は、電気信号が検出されたことに応答して、電気装置の電力状態の変化を表すデータを記憶するメモリ要素を含み、アンテナ要素は、センサ装置を識別する識別データをリーダ装置に送信するように構成されている。

一実施形態においては、アンテナ要素は、ループ・アンテナとして形成される。

一実施形態においては、アンテナ要素は、電源ケーブルの少なくとも部分の周囲に配置されて誘導コイルを形成するように構成される。このような構成により、より効率的な磁気結合が提供される。

一実施形態においては、電気的アクティビティ・センサ装置は、電気装置の電源をＯＮに切り替えることによって誘導される電気信号と電気装置の電源をＯＦＦに切り替えることによって誘導される電気信号とを区別するように構成されたパルス検出器を含む。例えば、パルス検出器は、電気装置の電源をＯＮに切り替えることによって誘導される電気信号と電気装置の電源をＯＦＦに切り替えることによって誘導される電気信号とを区別するように構成されることがある。さらに、パルス検出器は、スタンバイ・モードから電源ＯＮの状態に切り替えることによって誘導される電気信号と電源ＯＮの状態からスタンバイ状態（スタンバイ・モード）に切り替えることによって誘導される電気信号とを区別するように構成されることがある。特定の実施形態によっては、パルス検出器は、電源ＯＦＦの状態と電源ＯＮの状態との間で切り替えることによって誘導される電気信号とスタンバイ・モードと電源ＯＮの状態との間で切り替えることによって誘導される電気信号とを区別するように構成されることがある。このようにして、電力状態に関する情報が提供される。

一実施形態においては、センサ装置は、ＲＦＩＤリーダ装置と通信するように動作するＲＦＩＤタグを含む。

一実施形態においては、ＲＦＩＤセンサ装置は、短距離ＲＦＩＤタグとして動作する。短距離通信に電力ネットワークを介した有線の送信を組み合わせることにより、長距離無線ＲＦＩＤタグ・システムと比較して消費電力を低減させることができ、既存のケーブル・インフラストラクチャを介した送信によって提供される通信範囲を拡大することができる。

一実施形態においては、センサ装置は、電源ケーブルを介した電磁誘導によって電力が供給される受動型のセンサ装置として動作する。これにより、バッテリ電源式のセンサの使用を回避して消費電力が低減することが可能となる。

一実施形態においては、電気的アクティビティ・センサ装置は、電気装置の電源がＯＮに切り替わったときに電気装置の消費電力を表すデータを提供する消費電力測定モジュールを含み、アンテナ要素によって送信されるデータは、電気装置の消費電力を表すデータを含む。

一実施形態においては、電気アクティビティ・センサ装置は、電気装置の電力状態の変化が検出されてからの期間を測定するタイマを含む。

本発明の一態様によれば、電気装置の電力状態を監視する電気的アクティビティ・センサ装置が設けられ、この電気的アクティビティ・センサ装置は、電気装置の電源ケーブルに取り付け可能なＲＦＩＤセンサ装置を含み、ＲＦＩＤセンサ装置は、電気装置の電力状態の変化に応答して、電源ケーブルに発生した電気パルスと磁気的に結合して電気信号を生成するように動作するアンテナ要素と、電気信号が発生したことに応答して、電気装置の電力状態の変化を表すデータを記憶するメモリ要素と、を含み、アンテナ要素は、さらに、電気装置の電力状態の変化を表すデータとＲＦＩＤセンサ装置を識別する識別データとを電源ケーブルを介してＲＦＩＤリーダ装置に送信するように動作する。

本発明の別の態様によれば、ＲＦＩＤセンサ装置が設けられた各々の電源ケーブルによって電力供給ネットワークに接続された少なくとも１つの電気装置の電力状態を監視する電気的アクティビティ監視装置が提供される。
この電気的アクティビティ監視装置は、問い合わせ信号を１つ以上のＲＦＩＤセンサ装置に送信し、問い合わせ信号に応答した１つ以上のＲＦＩＤセンサ装置の識別データおよび電源ＯＮ／ＯＦＦの電力状態データを読み出すＲＦＩＤリーダ・モジュールであって、各ＲＦＩＤセンサ装置は、電気装置の各々の電源ケーブルに取り付けられ、識別データおよび状態データは、各々の電源ケーブルを介して電力供給ネットワークを通じて各々のＲＦＩＤセンサ装置から受信され、電力状態データは、各々の電気装置の電力状態の変化を表す、このＲＦＩＤリーダ・モジュールと、ＲＦＩＤリーダ・モジュールを電力供給ネットワークに電気的に結合させるネットワーク・インタフェースであって、電力供給ネットワークを介して受信されたデータ信号を抽出し、電力供給ネットワークを介して送信される問い合わせ信号を挿入する手段を含む、このネットワーク・インタフェースと、を含む。

本発明の別の態様によれば、本発明の第２の態様のいずれかの実施形態に係る装置を含む、外部データ通信ネットワークと内部データ通信ネットワークとの間のインタフェースを提供する、ゲートウェイ装置が提供される。

本発明の別の態様によれば、電気装置の電力状態を監視するための本発明の第１の態様のいずれかの実施形態に係る少なくとも１つの電気的アクティビティ・センサ装置と、本発明の第２の態様のいずれかの実施形態に係る電気的アクティビティ監視装置と、を含む、電気的アクティビィ監視システムが提供される。

一実施形態においては、電気的アクティビィ監視システムは、電力供給ネットワークにおける消費電力を監視するための、電気的アクティビティ監視装置に接続される電気メータをさらに含む。

本発明の別の態様によれば、電気装置の電力状態を監視するセンサ装置が提供される。このセンサ装置は、電気装置の電源ケーブルに取り付け可能であり、電気装置の電力状態の変化に応答して電源ケーブルに発生した電気パルスと磁気的に結合して電気信号を生成するように動作するアンテナ要素と、生成された電気信号に応答して、電気装置の電力状態の変化を表すデータを記憶するメモリ要素と、を含み、アンテナ要素は、さらに、電気装置の電力状態の変化を表すデータおよびセンサ装置を識別する識別データを電源ケーブルを介してリーダ装置に送信するように動作する。

本発明の別の態様によれば、センサ装置が設けられた各々の電源ケーブルによって電力供給ネットワークに接続された少なくとも１つの電気装置の電力状態を監視するリーダ・モジュールが提供される。このリーダ・モジュールは、問い合わせ信号を１つ以上のセンサ装置に送信し、問い合わせ信号に応答した１つ以上のセンサ装置の識別データおよび電力状態のデータを読み出すように動作し、各センサ装置は、電気装置の各々の電源ケーブルに取り付けられ、識別データおよび状態データは、各々の電源ケーブルを介して電力供給ネットワークを通じて各々のセンサ装置から受信され、電力状態データは、各々の電気装置の電力状態の変化を表し、このモジュールは、リーダ・モジュールを電力供給ネットワークに電気的に結合させるためにネットワーク・インタフェースに接続され、、電力供給ネットワークを介して受信されたデータ信号を抽出し、電力供給ネットワークを介して送信される問い合わせ信号を挿入する手段を含む。

本発明の要素によって実施される処理の中には、コンピュータによって実施されるものがある。したがって、このような要素は、完全にハードウェアの実施形態のとして実施されるものもあれば、（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）完全にソフトウェアの実施形態として実施されるものもあれば、ソフトウェアの態様とハードウェアの態様を組み合わせた実施形態として実施されるものもあり、本明細書において、これらの全てを一般的に、「回路」、「モジュール」、または「システム」と称することがある。さらに、このような要素は、どのような有形の媒体として実施されるコンピュータ・プログラム・プロダクトの形態でもよく、この媒体の表現は、媒体内で実施されるコンピュータ使用可能なプログラムを有する。

本発明の要素は、ソフトウェアとして実施可能であるため、本発明は、任意の適切なキャリア媒体上でプログラム可能な装置に提供されるコンピュータ読み取り可能コードとして実施することができる。有形のキャリア媒体には、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク・ドライブ、磁気テープ装置、または、ソリッドステート・メモリ装置などが含まれる。一時キャリア媒体には、電気信号、電子信号、光学信号、音響信号、磁気信号、または、マイクロ波やＲＦ信号などの電磁信号のような信号が含まれる。

次に、単なる例として以下の添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

本発明の１つ以上の実施形態が実施される電気的アクティビティ監視システムの模式的なブロック図である。 本発明の実施形態に係るＲＦＩＤセンサ装置の模式的なブロック図である。 本発明の一実施形態に係るＲＦＩＤセンサ装置の模式的なブロック図である。 本発明の別の実施形態に係るＲＦＩＤセンサ装置の模式的なブロック図である。 本発明のさらに別の実施形態に係るＲＦＩＤセンサ装置の模式的なブロック図である。 電気装置の電源ケーブルに取り付けられた本発明の一実施形態に係るＲＦＩＤセンサ装置を例示する模式的な図である。 本発明の一実施形態に係るＲＦＩＤセンサ装置の要素のブロック機能図である。 本発明の一実施形態に係るＲＦＩＤセンサによって実施される信号処理プロセスを例示するグラフ図である。 本発明の一実施形態に係る電気的アクティビティ監視装置の模式的なブロック図である。 本発明の別の実施形態に係るＲＦＩＤセンサ装置の模式的なブロック図である。

図１は、本発明の１つ以上の実施形態が実施される電気的アクティビティ監視システムの模式的なブロック図である。電気的アクティビティ監視システム１００は、ｎ個の電気装置１０１＿１〜１０１＿ｎの電力状態の変化を監視する。各電気装置１０１＿１〜１０１＿ｎは、各々の電源ケーブル１０２＿１〜１０２ｎによって、電力供給ネットワーク１１０の電源コンセント１０３＿１〜１０３＿ｎに接続される。図１に例示された実施形態においては、各電気装置１０１＿１〜１０１ｎが各々の電力コンセント１０３＿１〜１０３＿ｎに接続されているが、本発明の他の実施形態では、複数の電気装置が同一の電源コンセント１０３＿ｘに接続される場合があることが理解されよう。各電源ケーブル１０２＿１〜１０２＿ｎには、各々のＲＦＩＤセンサ・ユニット２００＿１〜２００＿ｎが設けられている。電気的アクティビティ監視システム１００は、さらに、電力供給ネットワーク１１０に接続された電気的アクティビティ監視装置３００を含む。電力供給ネットワーク１１０には、この電力供給ネットワーク１１０における消費電力を測定するスマート電気メータ４００が設けられる。電気的アクティビティ監視装置３００は、インターネット・ネットワークなどの通信ネットワークＮＥＴに接続され、システムの電気的アクティビティについてのデータが、例えば、電力供給会社のサーバなどの、遠隔サーバ装置に送信される場合がある。

図２は、本発明の実施形態に係るＲＦＩＤセンサ装置２００の模式的なブロック図である。

ＲＦＩＤセンサ装置２００は、アンテナ２１０と、パルス検出モジュール２２０と、電力状態の変化を表すデータを記憶するメモリ・チップ２３０と、を含む。ＲＦＩＤセンサ装置は、ＲＦＩＤタグ、ＲＦＩＤラベル、ＲＦＩＤトランスポンダなどと称することもある。図２のセンサ装置は、ＲＦＩＤセンサ装置であるが、本発明の他の実施形態においては、センサ装置が図２の実施形態の機能を実施するアンテナを含むセンサ装置となる場合もある。

アンテナ２１０は、２つの機能を兼ね備える。第１の機能として、ＲＦＩＤ検知ユニット２００＿ｘのアンテナ２１０は、対応する電気装置１０１＿ｘに電力状態の変化が生ずるとき、例えば、電源がＯＮまたはＯＦＦに切り替わるときに各々の電源ケーブル１０２＿ｘに発生する電気パルスを検出するために使用される。実際、発生する電気パルスは、各々の電気装置１０１＿ｘの電力状態の変化から生ずるものである。電気装置１０１＿ｘの電源がＯＮまたはＯＦＦに切り替わると、電流パルスが電気装置１０１＿ｘの各々の電源ケーブル１０２＿ｘに流れる。電源ケーブル１０２＿ｘに取り付けられる各々のＲＦＩＤセンサ装置２００＿ｘのアンテナ２１０は、パルス検出モジュール２２０によって検出することができる電気パルスを発生させる電流パルスに磁気的に結合する。

アンテナ２１０の第２の機能は、各々の電源ケーブル１０２＿ｘを介してメモリ・チップ２３０から監視装置３００のＲＦＩＤリーダにデータを送信することである。実際、アンテナ２１０の動作周波数範囲により、磁気結合によるインパルス検出機能および電源ケーブルを介したＲＦＩＤリーダへのデータの送信機能の双方を実行可能とする。例えば、本実施形態におけるＲＦＩＤセンサ装置２００は、近接場／近距離ＲＦＩＤタグであり、この近接場／近距離ＲＦＩＤタグは、ＵＨＦ周波数帯域、例として、８００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの範囲、例えば、８６０ＭＨｚまたは９００ＭＨｚの領域もしくは４３３ＭＨｚの領域、或いは、ＨＦ周波数帯域、例えば、１３．６ＭＨｚの領域で動作する。

ＲＦＩＤは、不特定の短距離装置と考えることができる。ＲＦＩＤは、ライセンス無しで周波数帯域を使用することができる。しかしながら、ＲＦＩＤは、通常は、ローカルな規制（ＥＴＳＩ、ＦＣＣなど）に準拠しているとよい。
ＬＦ（ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ）：１２５ｋＨｚ〜１３４,２ｋＨｚ：長波
ＨＦ（ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ）：１３．５６ＭＨｚ：短波
ＵＨＦ（ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ）：８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ：極超短波
ＳＨＦ（ｓｕｐｅｒ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ）：２．４５ＧＨｚ：マイクロ波

ＲＦＩＤセンサ装置２００からのデータの送信は、ＲＦＩＤリーダからの問い合わせに応答して、電源ケーブルを介した後方反射によって行うことができる。

メモリ・チップ２３０は、対応する電気装置１０１＿ｘの電力状態の変化を示すデータを記憶する。本発明の実施形態によっては、電源ケーブル１０２＿ｘにおける電気パルスによってアンテナ２１０に誘導された、パルス検出器２２０によって検出される電圧を使用してメモリ・チップ２３０を駆動してデータを記憶できるようにすることがある。受動型のＲＦＩＤタグの場合には、アンテナ２１０は、電源ケーブルにおける電流パルスからの電力を得ることが可能な電力結合インダクタとして機能し、ＲＦＩＤセンサ装置２００のモジュールを動作させる。この特定の実施形態におけるＲＦＩＤセンサ装置２００は、受動型のＲＦＩＤセンサ装置であり、電力が常にバッテリなどの電源からＲＦＩＤセンサ装置２００に供給されるものではないため、消費電力を最小限にすることができる。しかしながら、本発明の代替的な実施形態においては、ＲＦＩＤセンサ装置２００は、自己の電力供給手段によって電力が供給される能動型のＲＦＩＤタグ、または、バッテリ・アシスト受動型のＲＦＩＤタグとすることができる。

電気監視システム１００における各ＲＦＩＤセンサ装置２００には識別コードが与えられており、監視装置３００がこの識別コードを識別できるようになっている。

ＲＦＩＤセンサ装置２００は、例えば、糊、粘着テープ、または、ステッカーのような接着剤を用いたものなど、任意の形態の固定手段によって、例えば、ホチキス、ネジ、釘などの機械的な接続によって、または、各々の電源ケーブル１０２＿ｘの絶縁性シース・カバーに埋め込まれることによって、各々の電源ケーブル１０２＿ｘに取り付けることができる。一特定の実施形態においては、図３Ａに例示されているように、ＲＦＩＤセンサ装置２００Ａは、ステッカーの形態で設けられる。このステッカーの裏面には、ステッカーを各々の電源ケーブル１０２ｘに取り付けるための粘着材料２５２Ａが使用されており、アンテナ２１０Ａ、パルス検出モジュール２２０Ａ、およびメモリ・チップ２３０Ａがステッカーの上面に設けられ、保護カバー層２５５Ａで覆われている。

本発明の実施形態によっては、アンテナ２１０が電源ケーブル１０２＿ｘの少なくとも部分の形や大きさに適合するように成形されることがある。本発明の実施形態によっては、ＲＦＩＤセンサ装置２００のアンテナ２１０がループ・アンテナの形態をとり、使用の際には、各々の電源ケーブル１０２＿ｘの少なくとも部分の周囲に配置されることがある。

図３Ｂは、電流パルス検出および電源ケーブルを介した送信の２つの機能を実行するのに適したＲＦＩＤ近接場ＵＨＦタグ２００Ｂ１および２００Ｂ２の例を模式的に示している。各ＲＦＩＤタグ２００Ｂ１および２００Ｂ２は、ループ・アンテナ要素２１０Ｂ１および２１０Ｂ２と、ＲＦＩＤメモリ・チップ２３０Ｂ１および２３０Ｂ２をそれぞれ含む。ＲＦＩＤタグ２００Ｂ１および２００Ｂ２は、アンテナ要素２１０Ｂ１および２１０Ｂ２が各ケーブル１０２＿ｘの少なくとも部分の周囲にそれぞれ配置されるように、各々のケーブル１０２＿ｘに取り付けられている。このような構成においては、アンテナ２１０Ｂ１または２１０Ｂ２は、ケーブルに外装されることもあれば、ケーブルに埋め込まれることもある。

図３Ｃは、本発明の特定の実施形態で用いられる、ループ・アンテナ２１０Ｃ１および２１０Ｃ２、さらに、メモリ・チップ２３０Ｃ１および２３０Ｃ２がそれぞれ設けられたＲＦＩＤタグ２００Ｃ１および２００Ｃ２の例を模式的に示している。ループ・アンテナ２１０Ｃ１、２１０Ｃ２の形状は、電源ケーブルのフォーム・ファクタを有するように構成されている。これは、ＨＦまたはＵＨＦ周波数での電流の流れとの磁気結合を確保するのに役立つものである。

図４は、電気器具１０１、この例では、ヘア・ドライヤの電源ケーブル１０２に取り付けられたＲＦＩＤセンサ装置２００の構成を模式的に示している。ＲＦＩＤセンサ２００は、電源ケーブル１０２の部分の周囲を囲繞する可撓性を有するステッカーの形態である。

図５Ａは、アンテナ２１０がループ・アンテナの形態を有するＲＦＩＤセンサ装置２００のパルス検出モジュール２２０の動作の例を示す模式的な図である。電力状態変化パルス信号Ａが、磁気結合効果を利用して、ループ・アンテナ２１０によりピックアップ（検出）される。電力状態変化パルス信号Ａの振幅が所定の閾値（例えば、１Ｖ）を超えると、ブロック比較器２２１は、入力パルス信号を検出し、これに応答して出力信号Ｂの状態を変更する。マルチトリガリングを回避するために、時間調整装置（ＴＥＭＰＯ）２２２を比較器２２１の出力部に接続して、その出力で、所定の調整時間の間に比較器２２１から発せられる信号に対応する信号Ｃを供給するようにしてもよい。Ｄフリップフロップ・モジュール２２３は、状態ビットＤを生成する。Ｄフリップフロップ・モジュール２２３が時間調整モジュール２２２の出力信号Ｃにクロックされているため、状態ビットＤは、クロックされたインパルス毎に変更される。結果として、ビット信号Ｄの最後のビットは、各々の検出されたパルスで（スイッチがＯＮまたはＯＦＦに切り替わるときに）状態を変更する。したがって、この状態は、電力状態の変化を示すために使用される。ビット値は、ＲＦＩＤセンサ装置２００のメモリ・チップ２３０に記憶される。そして、各々の電気装置１０１＿ｘの電力状態の変化を表すこの情報は、識別コードＩＤと共に、ＲＦＩＤセンサ装置２００から監視装置３００に送信される。図５Ａの動作の信号Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤは、図５Ｂにおいてグラフを用いて表されている。

本発明の特定の実施形態では、カウンタ・リセット時の電気装置１０１＿ｘの当初の電力状態を把握することによって、ビット信号Ｄの状態から、電気的変化がＯＮからＯＦＦの電力状態の変化に対応するか、ＯＦＦからＯＮの電力状態の変化に対応するかを判定することができる。さらに、以前の読み出しの時点での電気装置の電源ＯＮの状態または電源ＯＦＦの状態を把握することによって、その後の読み出しの時点での電源ＯＮの状態または電源ＯＦＦの状態を導くことができる。

図６は、本発明の実施形態に係る電気的アクティビティ監視装置３００を模式的に例示するブロック図である。電気的アクティビティ監視装置３００は、（ＲＦＩＤベース・ステーションまたはＲＦＩＤトランシーバとしても知られる）ＲＦＩＤリーダ装置３１０と、電力線インタフェース装置３２０と、監視装置３３０と、を含む。

ＲＦＩＤリーダ装置３１０は、近接場ＲＦＩＤ型リーダであり、電力線ネットワーク１１０の電力線を介して、ＲＦＩＤセンサ２００からＲＦＩＤデータ信号を受信し、ＲＦＩＤ問い合わせ信号（励磁信号とも呼ばれる）をＲＦＩＤセンサ２００に送信するために、電力線インタフェース装置３２０と結合するＲＦＩＤインタフェース３１１と、ＲＦＩＤデータ信号を処理するＲＦＩＤ処理装置３１２と、を含む。ＲＦＩＤリーダ装置３１０とＲＦＩＤセンサ装置２００との通信は、無線通信よりも、むしろ、電力供給ネットワーク１１０の電力線を介して行われるため、ＲＦＩＤリーダ装置３１０には、ＲＦＩＤアンテナが設けられていないことがある。

電力線インタフェース装置３２０は、ＲＦ変換器３２１と、電源変圧器３２２と、ＤＣ電圧発生器３２３と、を含む。ＲＦ変換器３２１は、ＲＦＩＤリーダ装置３２１によって発せられたＨＦまたはＵＨＦのＲＦＩＤ信号を処理することにより、ＲＦＩＤ信号が電力線に結合して、電力線を介してＲＦＩＤセンサ装置２００に送信される問い合わせ信号を挿入するようにする。

ＲＦ変換器は、ＲＦＩＤ動作周波数帯域ＨＦ、ＶＨＦ、または、ＵＨＦに従って変換を実行するように構成される。システムの通信範囲の拡大を最大限にするために、ＲＦ変換の送信損失が最小限にされる。ＲＦ変換器は、抽出装置として動作し、電力線からＲＦＩＤリーダ３１０によって読み出されるためのデータ信号を抽出し、さらに、信号挿入装置として動作し、ＲＦＩＤリーダ装置からの問い合わせ信号を電力ネットワークに挿入する。

電力変換器３２２は、主電力線１１０のＡＣ電圧をより低い二次ＡＣ電圧に変換する。ＤＣ電圧発生器３２３は、このより低い二次ＡＣ電圧を、ＲＦＩＤリーダ装置３１０および監視装置３３０のためのＤＣ電圧に変換する。

監視装置３３０は、電気的アクティビティ監視システム１００における電気装置１０１＿１〜１００＿ｎの電力状態変化アクティビティ状態を示すＲＦＩＤリーダ装置３１０からのデータを受信する。

本発明の一特定の実施形態においては、監視装置３３０は、システムの電力供給ネットワーク１１０に接続される電力供給スマート・タイプの電気メータ４００に接続される。電気メータ４００と監視装置３３０との接続は、無線によって行われることもあれば、有線によって行われることもある。スマート電気メータ４００は、電力ネットワーク１１０に接続された電気装置１０１＿１〜１０１＿ｎの消費電力を監視するように構成される。スマート電気メータ４００は、消費電力の変化、例えば、電力ネットワーク１１０によって供給される１つ以上の電気装置１０１＿１〜１０１＿ｎの電源をＯＮに切り替えることによって生ずる消費電力率の増加、または、電力ネットワーク１１０によって供給される１つ以上の電気装置１０１＿１〜１０１＿ｎの電源をＯＦＦに切り替えることによって生ずる消費電力率の減少を検出するように構成される。消費電力の変化が検出されたことに応答して、コマンド信号が監視装置３３０からＲＦＩＤリーダ装置３１０に送信されてＲＦＩＤ読み出し処理を起動する。コマンド信号に応答して、ＲＦＩＤリーダ装置３１０は、ＲＦＩＤセンサ装置２００＿１〜２００＿ｎの各々のＲＦＩＤメモリ・チップ２３０＿１〜２３０＿ｎに記憶された電力状態データを読み出すために、問い合わせ信号をＲＦＩＤセンサ装置２００＿１〜２００＿ｎに送信する。ＲＦＩＤリーダ３１０から１つ以上のＲＦＩＤセンサ装置２００に送信されるべき問い合わせ信号は、ＲＦ変換器３２１によって、電力ネットワーク線信号に挿入され、さらに、電力ネットワーク１１０の電力線に沿ってＲＦＩＤセンサ装置２００＿１〜２００＿ｎが設けられた電源ケーブル１０２＿１〜１０２＿ｎに伝搬する。そして、問い合わせ信号は、ＲＦＩＤセンサ装置２００＿１〜２００＿ｎによって、電源ケーブル１０２＿１〜１０２＿ｎに沿って監視装置３００に向かって後方反射する。ＲＦＩＤセンサ装置２００＿１〜２００＿ｎから後方反射した信号は、それぞれ、各々のＲＦＩＤメモリ・チップ２３０に記憶された各電気信号１０２＿１〜１０２ｎの識別コードと、対応する電力状態変化情報とを含む。収集された電力状態変化情報信号は、インタフェース装置３２０で受信され、ＲＦＩＤリーダ装置３１０のＲＦＩＤ処理モジュール３１２によって読み出されるために変換される。次に、処理された電力状態変化アクティビティ情報は、監視装置３３０に送信される。

監視装置３３０は、受信した電力状態変化情報をさらに処理するか、電力状態変化情報を、通信ネットワークを介して接続された遠隔装置などの、別の装置に転送する。

例えば、家庭用電力供給ネットワーク１１０に接続された電気装置１０１＿ｘ、例えば、コーヒー・マシンの電源が（例えば、電源ＯＦＦの状態またはスタンバイ・モードから）ＯＮに切り替えられた場合には、以下のようになる。

１．合計消費電力がコーヒー・マシンによる消費電力に対応する量だけ増加する。消費電力におけるこの変化は、スマート電気メータ４００によって測定される。

２．電源がＯＮになったことに応答して対応する電源ケーブルに発生した電流インパルスは、各々の電源ケーブルに取り付けられた対応するＲＦＩＤセンサ装置２００を駆動し、状態情報の変化（ＯＦＦからＯＮ）がビット（「状態ビット」を０（ＯＦＦ状態に対応する）から１（ＯＮ状態に対応する）に切り替えることによって、ＲＦＩＤメモリ・チップに記憶される。

スマート電気メータ４００によって測定される消費電力の増加は、監視装置３３０によって検出することができる。消費電力の増加が検出されたことに応答して、読み出しコマンドがＲＦＩＤリーダ装置３００に送信され、ＲＦＩＤリーダ装置３１０の読み出し段階が開始される。ＲＦＩＤリーダ・モジュール３１０は、問い合わせ信号を送信することによって、電力ネットワーク１１０に接続された電気装置１０１＿１〜１０１ｎの全てのＲＦＩＤセンサ装置２００＿１〜２００＿ｎを読み出す。各ＲＦＩＤセンサ２００＿１の読み出し情報は、その識別情報および電源ＯＮ／ＯＦＦの変化状態を含む。

本発明の実施形態によっては、読み出された全てのＲＦＩＤセンサ装置の電力変化状態を以前の読み出し段階に電気装置状態データセットに記憶された以前の電力変化状態と比較することによって、どの電気装置の電源がＯＮになったかを推定でき、電気装置状態データセットをこれに応じて更新することができる。

本発明の他の実施形態においては、対応するＲＦＩＤメモリ・チップに記憶された各々の状態ビット信号の状態を使用して１つまたは複数のどの電気装置の電源がＯＮまたはＯＦＦに切り替わったかを識別することができる。

電気装置の本発明の特定の実施形態によっては、電源ＯＮの状態から電源ＯＦＦの状態またはスタンバイ状態への変化によって発生する電気パルスは、パルス信号を特徴付けることによって、電源ＯＦＦの状態またはスタンバイ状態から電源ＯＮへの変化によって発生する電気パルスとを区別することができる。このような実施形態のＲＦＩＤセンサ装置２００のインパルス検出器２２０は、発生した電気パルス信号の特徴から、電源ＯＮの状態から電源ＯＦＦの状態またはスタンバイ状態への変化から生じた電気パルスであるのか、電源ＯＦＦの状態またはスタンバイ状態から電源ＯＮの状態への変化から生じた電気パルスであるのかを検出するように構成される。

別の実施形態においては、インパルス検出器は、結果として生じたパルス信号を特徴付けることによって、電源ＯＦＦの状態から電源ＯＮの状態への変化とスタンバイ状態から電源ＯＮの状態への変化を区別するように構成され、さらに、電源ＯＮの状態からスタンバイ状態への変化と電源ＯＮの状態から電源ＯＦＦの状態への変化を区別するように構成される。

本発明の別の実施形態においては、電気装置１０１＿ｘによって消費される電力の判定を、例えば、電源ＯＦＦの状態から電源ＯＮの状態への変化またはスタンバイ状態から電源ＯＮの状態への変化を検出し、次に、電気装置が電源ＯＮの状態にある期間を判定することによって行うことができる。そして、電力状態の変化を表すデータがＲＦＩＤリーダ装置３００に送信されるのと同様の方法で、消費電力を表すデータを、電力ネットワーク１１０によって、対応するＲＦＩＤセンサ装置２００＿ｘからＲＦＩＤリーダ装置３００に転送することができる。

電力状態変化データ、または、消費電力データは、例えば、家庭内ユーザ・プロファイルの構築、消費電力の増加の検出および警告、さらに／または、消費電力を削減するためのお勧めの提供など、電力ネットワーク１１０の電気的アクティビティについての関連する情報を提供するように処理することができる。

本発明の他の実施形態においては、監視装置３３０からのコマンドに応答してＲＦＩＤリーダからＲＦＩＤセンサ装置に問い合わせ信号を送信するのではなく、むしろ、ＲＦＩＤリーダは、監視装置によってコマンドを与えられること無しに、例えば、定期的にＲＦＩＤセンサ装置に自動的に問い合わせ信号を送信する。

システムの実施形態によっては、監視装置は、外部インターネット・ネットワークに接続されたホームゲートウェイ・システムの一部であってもよい。家庭内の合計消費電力のリアルタイムなトラッキングは、インターネット・ネットワークを介した家庭内の電気プロバイダによって提供することができる。例えば、電気プロバイダは、ゲートウェイ装置を介して遠隔サーバから信号を送信することによってＲＦＩＤリーダの読み出し段階を開始させることができる。

図７は、本発明の別の実施形態に係るＲＦＩＤセンサ装置７００の模式的な機能ブロック図である。

ＲＦＩＤセンサ装置７００は、アンテナ７１０と、パルス検出モジュール７２０と、ＲＦＩＤセンサの識別データおよび電力状態の変化を表すデータを記憶するメモリ・チップ７３０と、を含む。これらの要素は、図２の実施形態の対応する要素と同じ方法で動作する。図２の実施形態の場合と比較すると、ＲＦＩＤセンサ装置７００は、タイマ７４０をさらに含む。タイマ７４０は、パルス検出器７２０によってパルスが検出された時点からの時間の長さを測定することによって、電気装置の電力状態が変化した期間を測定するために使用される。時間データは、メモリ７３０に記憶され、これをＩＤデータおよび電力状態データと共に、ＲＦＩＤリーダに送信することができる。タイミング・データにより、装置の電源がＯＮになっていた時間の長さまたはＯＦＦになっていた時間の長さを判定することが可能となる。

特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、この特定の実施形態に限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の範囲内でこれらが改変される場合があることは明らかである。

例えば、上記の例を家庭内の電力ネットワーク・システムとの関連で説明したが、本発明の実施形態を電気装置が接続されるどのような電力ネットワークにも適用できることが理解されよう。さらに、システムをセキュリティまたは安全の用途に適用し、電源がＯＮに切り替わった電気装置、電源がＯＦＦに切り替わった電気装置などの、電力状態に変化があった電気装置を識別することができる。

さらに、ＲＦＩＤタグおよびリーダを使用して実施形態を説明したが、本発明は、アンテナ要素を含むセンサ装置であって、このセンサ装置と通信するように構成された対応するリーダ装置を含むどのようなセンサ装置にも適用される場合があることが理解できよう。

上述した例示的な実施形態を参照した当業者にとって、多くのさらなる別の変形や改変を行うことが示唆される。例示的な実施形態は、単なる例として与えられたものであり、付随する請求の範囲によってのみ規定される本発明の範囲を限定するように意図されたものではない。特に、異なる実施形態の異なる特徴事項を、適宜、相互に置き換えることができる。

Claims (20)

1. 電気装置（１０１）の電力状態を監視する電気的アクティビティ・センサ装置であって、
   前記電気装置の電源ケーブル（１０２）に取り付け可能なセンサ装置（２００；７００）であって、前記電気装置の電力状態の変化によって前記電源ケーブルに発生した電気パルスと磁気的に結合して検出可能な電気信号を発生させるように動作するアンテナ要素（２１０；７１０）を含む、前記センサ装置（２００；７００）を含み、
   前記アンテナ要素（２１０；７１０）は、さらに、前記電気装置の電力状態の変化を表すデータを前記電源ケーブル（１０２）を介してリーダ装置に送信するように動作する、前記電気的アクティビティ・センサ装置。
2. 前記アンテナ要素が前記電源ケーブルの形状に適合したフォーム・ファクタを有する、請求項１に記載の電気的アクティビティ・センサ装置。
3. 前記アンテナ要素による前記データの送信が、前記電源ケーブルを介して前記リーダ装置から受信されたＲＦ信号の後方反射からなる、請求項１または２に記載の電気的アクティビティ・センサ装置。
4. 前記アンテナ要素（２１０；７１０）は、前記電気パルスへの磁気結合および前記アンテナ要素（２１０；７１０）の動作周波数範囲内での前記電源ケーブル（１０２）を介したデータ送信の双方を実行する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気的アクティビティ・センサ装置。
5. 前記センサ装置は、前記電気信号が検出されたことに応答して、前記電気装置の電力状態の変化を表すデータを記憶するメモリ要素（２３０；７３０）を含み、前記アンテナ要素は、前記センサ装置（２００；７００）を識別する識別データを前記リーダ装置に送信するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気的アクティビティ・センサ装置。
6. 前記アンテナ要素（２１０；７１０）は、ループ・アンテナとして形成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気的アクティビティ・センサ装置。
7. 前記アンテナ要素（２１０；７１０）は、前記電源ケーブル（１０２）の少なくとも部分の周囲に配置されて誘導コイルを形成するように構成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気的アクティビティ・センサ装置。
8. 前記電気装置の電源をＯＮに切り替えることによって誘導される電気信号と前記電気装置の電源をＯＦＦに切り替えることによって誘導される電気信号とを区別するように構成されたパルス検出器（２２０；７２０）を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気的アクティビティ・センサ装置。
9. 前記センサ装置は、ＲＦＩＤリーダ装置と通信するように動作するＲＦＩＤタグを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気的アクティビティ・センサ装置。
10. 前記ＲＦＩＤセンサ装置（２００；７００）は、短距離ＲＦＩＤタグとして動作可能である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電気的アクティビティ・センサ装置。
11. 前記センサ装置（２００；７００）は、前記電源ケーブルを介した電磁誘導によって電力が供給される受動型のセンサ装置として動作する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電気的アクティビティ・センサ装置。
12. 前記電気装置の電源がＯＮに切り替わったときに前記電気装置の消費電力を表すデータを提供する消費電力測定モジュールをさらに含み、前記アンテナ要素によって送信される前記データは、前記電気装置の消費電力を表すデータを含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電気的アクティビティ・センサ装置。
13. 前記電気装置の前記電力状態の変化が検出されてからの期間を測定するタイマ（７４０）をさらに含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電気的アクティビティ・センサ装置。
14. センサ装置（２００）が設けられた各々の電源ケーブル（１０２）によって電力供給ネットワークに接続された少なくとも１つの電気装置（１０１）の電力状態を監視する電気的アクティビティ監視装置であって、
    問い合わせ信号を１つ以上のセンサ装置（２００）に送信し、前記問い合わせ信号に応答した１つ以上のセンサ装置（２００）の電力状態のデータを読み出すリーダ・モジュール（３１０）であって、各センサ装置（２００）は、電気装置の各々の電源ケーブル（１０２）に取り付けられ、前記電力状態データは、前記各々の電源ケーブル（１０２）を介して前記各々のセンサ装置（２００）から受信され、前記電力状態データは、前記各々の電気装置（１０１）の電力状態の変化を表す、前記リーダ・モジュール（３１０）と、
    前記リーダ・モジュールを前記電力供給ネットワークに電気的に結合させるネットワーク・インタフェース（３２０）であって、前記電力供給ネットワークを介して受信されたデータ信号を抽出し、前記電力供給ネットワークを介して送信される問い合わせ信号を挿入するための信号を含む、前記ネットワーク・インタフェース（３２０）と、を含む、前記電気的アクティビティ監視装置。
15. 前記リーダ・モジュール（３１０）は、前記電力供給ネットワークに接続された電気メータ（４００）によって測定される消費電力の変化が検出されたことに応答して１つ以上の問い合わせ信号の送信を開始させるように構成される、請求項１４に記載の電気的アクティビティ監視装置。
16. 通信ネットワークに接続するための通信ネットワーク・インタフェースを含み、前記通信ネットワークに接続された遠隔サーバに対するデータの送信、前記通信ネットワークに接続された遠隔サーバからのデータの受信を可能にする、請求項１４または１５に記載の電気的アクティビティ監視装置。
17. 前記リーダ・モジュール（３１０）は、前記通信ネットワークを介して受信されたコマンド信号に応答して１つ以上の問い合わせ信号の送信を開始させるように構成される、請求項１４に記載の電気的アクティビティ監視装置。
18. 前記リーダ・モジュールは、ＲＦＩＤタグと通信するように動作するＲＦＩＤリーダであって、前記センサ装置を識別するＲＦＩＤタグからＲＦＩＤデータを受信するように動作するＲＦＩＤリーダを含む、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の電気的アクティビティ監視装置。
19. 請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の電気的アクティビティ監視装置および請求項１〜１３のいずれか１項に記載の少なくとも１つの電気的アクティビティ・センサ装置を含む、電気的アクティビィ監視システム。
20. 請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の電気的アクティビティ監視装置を含み、外部データ通信ネットワークと内部データ通信ネットワークとの間のインタフェースを提供する、ゲートウェイ・システム。

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