最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本発明の実施の形態に係る電力消費管理装置は、電力消費管理装置であって、複数の機器の総消費電力を計測する計測器から計測結果を示す計測情報を定期的または不定期に取得する取得部と、各前記機器との間で通信データを送信または受信する通信部と、前記通信データに基づいて前記機器の動作状態の遷移を判断する判断部とを備え、前記取得部は、前記動作状態が遷移したと前記判断部が判断したタイミングに応答して、遷移後計測情報として前記計測情報をさらに取得し、前記電力消費管理装置は、さらに、前記遷移後計測情報の前に前記取得部によって取得された前記計測情報と前記遷移後計測情報とを比較し、比較結果に基づいて、前記判断部によって前記動作状態が遷移したと判断された前記機器である対象機器の消費電力を推定する推定部を備える。
このように、通信データに基づいて機器の動作状態の遷移を判断し、対象機器における動作状態の遷移が発生する前後において取得された各計測情報の比較結果に基づいて対象機器の消費電力を推定する構成により、たとえば、将来IoTが標準となる状況において不要となり得る電力センサを各機器に設けることなく当該各機器の消費電力を推定することができるので、現在から将来にわたって低コストで各機器における消費電力を推定することができる。したがって、各機器における消費電力を低コストで取得することができる。
(2)好ましくは、前記取得部は、前記計測情報を取得する頻度を変更可能である。
このような構成により、たとえば、当該頻度を高く設定することで、動作状態が遷移したと判断部が判断したタイミングにより近いタイミングで遷移の直前の計測情報を取得することができるので、対象機器の消費電力のより正しい推定を行うために有要な計測情報を取得することができる。また、たとえば、当該頻度を低く設定することで、電力消費管理装置および計測器間の通信量を減少させることができる。
(3)より好ましくは、前記取得部は、前記通信データに基づいて、前記頻度を変更するタイミングを決定する。
このような構成により、通信データに基づいて、遷移の発生する可能性の高い時間帯、および遷移の発生する可能性の低い時間帯を抽出することができるので、頻度を高くすべきタイミングおよび頻度を低くすべきタイミングを適切に決定することができる。これにより、電力消費管理装置および計測器間の通信量の増大を抑制しながら、対象機器の消費電力のより正しい推定を行うために有要な計測情報を取得することができる。
(4)好ましくは、前記推定部は、前記対象機器の第1の動作状態への遷移に対応する前記遷移後計測情報の前記比較結果、および前記対象機器の第2の動作状態への遷移に対応する前記遷移後計測情報の前記比較結果に基づいて前記対象機器の消費電力を推定する。
このような構成により、各動作状態に対応する比較結果がばらついている場合においても、たとえば各比較結果の平均を求めることで、対象機器の消費電力のより正しい推定を行うことができる。
(5)好ましくは、前記通信データは、前記電力消費管理装置によって中継される、前記機器および他の装置間の通信データである。
このような構成により、通信データの中継機能を流用して機器および他の装置間の通信データの内容および通信データのトラフィックを用いた動作状態の遷移判断を行うことができる。
(6)好ましくは、前記通信データは、前記電力消費管理装置が前記機器を制御するための通信データである。
このような構成により、電力消費管理装置が機器へ送信する通信データの内容を用いた動作状態の遷移判断を行うことができる。
(7)本発明の実施の形態に係る電力消費管理方法は、複数の機器の総消費電力を計測する計測器から計測結果を示す計測情報を定期的または不定期に取得する電力消費管理装置における電力消費管理方法であって、各前記機器との間で通信データを送信または受信するステップと、送信または受信した前記通信データに基づいて前記機器の動作状態の遷移を判断するステップと、前記動作状態が遷移したと判断したタイミングに応答して、遷移後計測情報として前記計測情報をさらに取得するステップと、前記遷移後計測情報の前に取得した前記計測情報と前記遷移後計測情報とを比較し、比較結果に基づいて、前記動作状態が遷移したと判断した前記機器である対象機器の消費電力を推定するステップとを含む。
このように、通信データに基づいて機器の動作状態の遷移を判断し、対象機器における動作状態の遷移が発生する前後において取得された各計測情報の比較結果に基づいて対象機器の消費電力を推定する構成により、たとえば、将来IoTが標準となる状況において不要となり得る電力センサを各機器に設けることなく当該各機器の消費電力を推定することができるので、現在から将来にわたって低コストで各機器における消費電力を推定することができる。したがって、各機器における消費電力を低コストで取得することができる。
(8)本発明の実施の形態に係る電力消費管理プログラムは、複数の機器の総消費電力を計測する計測器から計測結果を示す計測情報を定期的または不定期に取得する電力消費管理装置において用いられる電力消費管理プログラムであって、コンピュータに、各前記機器との間で通信データを送信または受信するステップと、送信または受信した前記通信データに基づいて前記機器の動作状態の遷移を判断するステップと、前記動作状態が遷移したと判断したタイミングに応答して、遷移後計測情報として前記計測情報をさらに取得するステップと、前記遷移後計測情報の前に取得した前記計測情報と前記遷移後計測情報とを比較し、比較結果に基づいて、前記動作状態が遷移したと判断した前記機器である対象機器の消費電力を推定するステップとを実行させるためのプログラムである。
このように、通信データに基づいて機器の動作状態の遷移を判断し、対象機器における動作状態の遷移が発生する前後において取得された各計測情報の比較結果に基づいて対象機器の消費電力を推定する構成により、たとえば、将来IoTが標準となる状況において不要となり得る電力センサを各機器に設けることなく当該各機器の消費電力を推定することができるので、現在から将来にわたって低コストで各機器における消費電力を推定することができる。したがって、各機器における消費電力を低コストで取得することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
<第1の実施の形態>
[電力消費管理システムの構成および基本動作]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る電力消費管理システムの構成を示す図である。
図1を参照して、電力消費管理システム301は、電力消費管理装置101と、機器111A,111B,111Cと、スマートメータ151と、ブロードバンドルータ161とを備える。
以下、機器111A,111B,111Cの各々を、機器111とも称する。図1では、3つの機器111を代表的に示しているが、さらに多数または少数の機器111が設けられてもよい。
たとえば、電力消費管理装置101、機器111A,111B,111C、スマートメータ151およびブロードバンドルータ161は、所定エリアA1に位置し、系統から電力線PL経由で受ける電力を用いて動作する。所定エリアA1は、たとえば住宅の内部である。
機器111は、たとえば、エアコン、冷蔵庫およびテレビ等の家電機器であり、自己の消費電力を計測する機能を有していない。
スマートメータ151は、たとえば、計測器であり、所定エリアA1における総消費電力を計測する。より詳細には、スマートメータ151は、たとえば、電力消費管理装置101、機器111A,111B,111Cおよびブロードバンドルータ161等の所定エリアA1に位置する各装置の総消費電力を計測する。ここで、スマートメータ151は、たとえば、電力消費管理装置101からBルート、具体的には電力線PL経由で受信する計測命令をトリガとして総消費電力を計測する。
スマートメータ151は、たとえば、計測結果を示す計測情報を作成し、作成した計測情報を電力線PL経由で電力消費管理装置101へ送信する。
電力消費管理装置101は、たとえば、HEMS−GW(Home Energy Management System−Gate Way)であり、所定エリアA1における各機器111の消費電力を管理する。具体的には、電力消費管理装置101は、たとえば、所定エリアA1における総消費電力、および各機器111の消費電力を「見える化」する。
電力消費管理システム301において、電力消費管理装置101は、たとえば、機器111、および外部ネットワーク11に接続された他の装置間の通信データを中継する。
具体的には、機器111は、たとえば、イーサネット(登録商標)規格に従って、通信データを内部ネットワーク10経由で電力消費管理装置101へ送信する。電力消費管理装置101は、たとえば、各機器111から受信した通信データをブロードバンドルータ161経由で外部ネットワーク11に接続された他の装置へ送信する。また、機器111は、たとえば、イーサネット規格に従って、電力消費管理装置101によって中継された、外部ネットワーク11に接続された他の装置からの通信データを内部ネットワーク10経由で受信する。
[電力消費管理装置の構成および基本動作]
図2は、本発明の第1の実施の形態に係る電力消費管理システムにおける電力消費管理装置の構成を示す図である。
図2を参照して、電力消費管理装置101は、電力線通信部20と、ネットワーク通信部21と、判断部22と、推定部23と、計測情報取得部24と、カウンタ25とを備える。
カウンタ25は、たとえば、水晶振動子を用いた発振回路等により生成されるクロックパルスをカウントし、カウントした値を保持する。
計測情報取得部24は、複数の機器111の総消費電力を計測する計測器の一例であるスマートメータ151から計測結果を示す計測情報を定期的に取得する。
具体的には、計測情報取得部24は、所定エリアA1における総消費電力を計測するスマートメータ151から計測結果を示す計測情報をたとえば1分ごとに取得する。
より詳細には、計測情報取得部24は、たとえば、カウンタ25のカウント値を監視することにより時刻情報を取得する。また、計測情報取得部24は、たとえば間隔が1分の計測タイミングを設定する。計測情報取得部24は、たとえば、時刻情報の示す時刻を監視し、計測タイミングが到来すると計測命令を電力線通信部20へ出力する。
電力線通信部20は、たとえば、計測情報取得部24から計測命令を受けると、受けた計測命令を電力線PL経由でスマートメータ151へ送信する。
電力線通信部20は、たとえば、計測命令の応答としてスマートメータ151から電力線PL経由で計測情報を受信すると、受信した計測情報を計測情報取得部24へ出力する。
計測情報取得部24は、電力線通信部20から計測情報を受けることにより、計測情報を定期的に取得する。
ネットワーク通信部21は、たとえば、各機器111との間で通信データを送受信する。通信データは、たとえば各機器111が外部ネットワーク11に接続された他の装置へ送信したデータである。なお、通信データは、各機器111が電力消費管理装置101宛に送信したデータであってもよい。
通信データには、たとえば送信元の機器111のIDが含まれる。送信元の機器111のIDは、たとえば各機器111が有するMAC(Media Access Control)アドレスである。
ネットワーク通信部21は、たとえば、各機器111から内部ネットワーク10経由で通信データを受信すると、受信した通信データをブロードバンドルータ161経由で外部ネットワーク11に接続された他の装置へ送信する。
また、ネットワーク通信部21は、たとえば、外部ネットワーク11に接続された他の装置からブロードバンドルータ161経由で通信データを受信すると、受信した通信データを内部ネットワーク10経由で各機器111へ送信する。
判断部22は、通信データに基づいて機器111の動作状態の遷移を判断する。具体的には、判断部22は、たとえば、ネットワーク通信部21の動作を監視する。
判断部22は、たとえば、ネットワーク通信部21が通信データを受信すると、受信した通信データの内容を確認する。判断部22は、たとえば、通信データの内容がDHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)のディスカバーパケットのメッセージである場合、通信データに含まれるIDを有する機器111がオフ状態からオン状態へ遷移したと判断する。
そして、判断部22は、たとえば、当該通信データから機器111のIDを取得し、取得したID(以下、対象IDとも称する。)を有する機器111がオフ状態からオン状態へ遷移した旨を計測情報取得部24に通知する。
また、判断部22は、たとえば、ある機器111からの通信データのトラフィックが増加した場合、当該機器111がオフ状態からオン状態へ遷移したと判断する。そして、判断部22は、たとえば、当該通信データから対象IDを取得し、取得した対象IDを有する機器111がオフ状態からオン状態へ遷移した旨を計測情報取得部24に通知する。
また、判断部22は、たとえば、ある機器111からの通信データのトラフィックがゼロになった場合、当該機器111がオン状態からオフ状態へ遷移したと判断する。そして、判断部22は、たとえば、当該通信データから対象IDを取得し、取得した対象IDを有する機器111がオン状態からオフ状態へ遷移した旨を計測情報取得部24に通知する。
計測情報取得部24は、動作状態が遷移したと判断部22が判断したタイミングに応答して、遷移後計測情報として計測情報をさらに取得する。
具体的には、計測情報取得部24は、たとえば、対象IDを有する機器111がオフ状態からオン状態へ遷移した旨、または対象IDを有する機器111がオン状態からオフ状態へ遷移した旨の通知を判断部22から受けると、当該通知を受けたタイミングで計測命令を電力線通信部20へ出力する。
電力線通信部20は、たとえば、計測情報取得部24から計測命令を受けると、受けた計測命令を電力線PL経由でスマートメータ151へ送信する。
電力線通信部20は、たとえば、計測命令の応答としてスマートメータ151から電力線PL経由で計測情報を受信すると、受信した計測情報を計測情報取得部24へ出力する。
計測情報取得部24は、たとえば、電力線通信部20から計測情報を遷移後計測情報として受ける。
計測情報取得部24は、たとえば、遷移後計測情報、当該遷移後計測情報の直前の計測情報(以下、直前計測情報とも称する。)、および判断部22から受けた通知の内容(以下、対象内容とも称する。)を推定部23へ通知する。
推定部23は、遷移後計測情報の前に計測情報取得部24によって取得された計測情報と遷移後計測情報とを比較し、比較結果に基づいて、判断部22によって動作状態が遷移したと判断された機器111である対象機器の消費電力を推定する。
たとえば、推定部23は、対象機器のオンの動作状態への遷移に対応する遷移後計測情報の比較結果Ron、および対象機器のオフの動作状態への遷移に対応する遷移後計測情報の比較結果Roffに基づいて対象機器の消費電力を推定する。
図3は、本発明の第1の実施の形態に係る電力消費管理装置における計測情報取得部が取得する計測情報の示す値の時間変化の一例を示す図である。なお、図3において、縦軸は計測情報の示す値すなわちスマートメータ151が計測する総消費電力を示し、横軸は時間を示す。
図3を参照して、時刻t0、t1、t2、t3およびt4における黒丸は、スマートメータ151から定期的に取得された計測情報の示す総消費電力である。時刻tonにおける白丸は、遷移後計測情報の示す総消費電力である。また、時刻t1における黒丸は、直前計測情報の示す総消費電力でもある。
推定部23は、たとえば、計測情報取得部24から通知された対象内容が、対象IDを有する機器111がオフ状態からオン状態へ遷移した旨を示す場合、計測情報取得部24から通知された遷移後計測情報の示す総消費電力Cp1から直前計測情報の示す総消費電力Cp2を差し引いた値である(Cp1−Cp2)を比較結果Ronとして算出する。
図4は、本発明の第1の実施の形態に係る電力消費管理装置における計測情報取得部が取得する計測情報の示す値の時間変化の他の例を示す図である。なお、図4において、縦軸は計測情報の示す計測結果の値すなわちスマートメータ151が計測する総消費電力を示し、横軸は時間を示す。
図4を参照して、時刻t10、t11、t12、t13およびt14における黒丸は、スマートメータ151から定期的に取得された計測情報の示す総消費電力である。時刻toffにおける白丸は、遷移後計測情報の示す総消費電力である。また、時刻t11における黒丸は、直前計測情報の示す総消費電力でもある。
推定部23は、たとえば、計測情報取得部24から通知された対象内容が、対象IDを有する機器111がオン状態からオフ状態へ遷移した旨を示す場合、計測情報取得部24から通知された直前計測情報の示す総消費電力Cp11から遷移後計測情報の示す総消費電力Cp12を差し引いた値である(Cp11−Cp12)を比較結果Roffとして算出する。
推定部23は、たとえば、算出した比較結果RonおよびRoffの平均値を、対象IDを有する機器111すなわち対象機器の消費電力として算出する。
推定部23により推定された対象機器の消費電力および対象IDは、たとえば、所定エリアA1における総消費電力、および各機器111の消費電力の「見える化」に用いられる。
なお、推定部23は、たとえば、複数回算出した比較結果Ronの平均値を対象機器の消費電力として算出してもよい。これにより、対象機器の消費電力の推定精度を向上させることができる。
また、推定部23は、たとえば、複数回算出した比較結果Roffの平均値を対象機器の消費電力として算出してもよい。これにより、対象機器の消費電力の推定精度を向上させることができる。
また、推定部23は、たとえば、複数回算出した比較結果Roff、および複数回算出した比較結果Roffの平均値を、対象機器の消費電力として算出してもよい。これにより、対象機器の消費電力の推定精度をより向上させることができる。
[総消費電力の計測頻度の変更]
対象機器以外の機器111の消費電力も時間変動するため、図3に示す比較結果Ronには、対象機器以外の機器111の消費電力の変化が含まれる場合がある。たとえば、時刻tonおよび時刻t1の差が大きくなると、比較結果Ronの誤差が大きくなる可能性が高くなる。
同様に、たとえば、図4における時刻toffおよび時刻t11の差が大きくなると、比較結果Roffの誤差が大きくなる可能性が高くなる。
これに対して、計測情報取得部24は、たとえば、計測情報を取得する頻度を変更可能である。具体的には、計測情報取得部24は、たとえば、計測タイミングの間隔を1分から10秒に小さく設定することで、スマートメータ151から計測情報を取得する頻度を高くする。
これにより、時刻tonと時刻t1との差、および時刻toffと時刻t11との差を小さくすることができるので、比較結果Ronの誤差および比較結果Roffの誤差を小さくすることができる。
しかしながら、計測情報取得部24が計測情報を取得する頻度を高くすると、電力線通信における通信量が増大するため、計測情報を取得する頻度を常時高くすることは好ましくない。
これに対して、計測情報取得部24は、たとえば、通信データに基づいて、頻度を変更するタイミングを決定する。
具体的には、計測情報取得部24は、たとえば、判断部22から受けた通知の内容に基づいて、頻度を変更するタイミングを決定する。
より詳細には、計測情報取得部24は、たとえば、対象IDを有する機器111がオフ状態からオン状態へ遷移した旨の通知を判断部22から受けると、カウンタ25のカウント値に基づく時刻情報を取得し、当該対象ID(以下、オン状態遷移IDとも称する。)に時刻情報を対応付けて保持する。
また、計測情報取得部24は、たとえば、対象IDを有する機器111がオン状態からオフ状態へ遷移した旨の通知を判断部22から受けると、カウンタ25のカウント値に基づく時刻情報を取得し、当該対象ID(以下、オフ状態遷移IDとも称する。)に時刻情報を対応付けて保持する。
計測情報取得部24は、たとえば、保持しているオン状態遷移IDおよび対応の時刻情報に基づいて、機器111がオフ状態からオン状態へ遷移する可能性の高い時間帯(以下、オン遷移時間帯とも称する。)を抽出する。たとえば、所定エリアA1におけるユーザが、テレビである機器111Aを19時前後に毎日オンする場合、計測情報取得部24は、オン遷移時間帯として、18時50分〜19時10分を抽出する。
また、計測情報取得部24は、たとえば、保持しているオフ状態遷移IDおよび対応の時刻情報に基づいて、機器111がオン状態からオフ状態へ遷移する可能性の高い時間帯(以下、オフ遷移時間帯とも称する。)を抽出する。たとえば、所定エリアA1におけるユーザが、エアコンである機器111Bを9時前後に毎日オフする場合、計測情報取得部24は、オフ遷移時間帯として、8時50分〜9時10分を抽出する。
計測情報取得部24は、抽出したオン遷移時間帯およびオフ遷移時間帯の開始タイミングおよび終了タイミングを、頻度を変更するタイミングとして決定する。
具体的には、計測情報取得部24は、たとえば、計測タイミングの間隔を通常は1分に設定している状況に対して、オン遷移時間帯の開始タイミングにおいて計測タイミングの間隔を10秒に変更する。そして、計測情報取得部24は、たとえば、オン遷移時間帯の終了タイミングにおいて計測タイミングの間隔を1分に戻す。
これにより、機器111Aがオフ状態からオン状態へ遷移する可能性の高い時間帯に限定して計測情報取得部24がスマートメータ151から計測情報を取得する頻度を高くすることができるので、電力線通信における通信量の増大を抑制しながら比較結果Ronの誤差を小さくすることができる。
また、計測情報取得部24は、たとえば、オフ遷移時間帯の開始タイミングにおいて計測タイミングの間隔を10秒に変更する。そして、計測情報取得部24は、たとえば、オフ遷移時間帯の終了タイミングにおいて計測タイミングの間隔を1分に戻す。
これにより、機器111Bがオン状態からオフ状態へ遷移する可能性の高い時間帯に限定して計測情報取得部24がスマートメータ151から計測情報を取得する頻度を高くすることができるので、電力線通信における通信量の増大を抑制しながら比較結果Roffの誤差を小さくすることができる。
また、計測情報取得部24は、たとえば、オン状態遷移IDおよび対応の時刻情報、ならびにオフ状態遷移IDおよび対応の時刻情報に基づいて、機器111がオフ状態からオン状態へもオン状態からオフ状態へも遷移しない可能性の高い非遷移時間帯を抽出し、抽出した非遷移時間帯における計測情報を取得する頻度を低くする、具体的には、計測タイミングの間隔を5分に変更する。
これにより、非遷移時間帯に限定して計測情報取得部24がスマートメータ151から計測情報を取得する頻度を低くすることができるので、電力線通信における通信量を減少させることができる。
なお、オン遷移時間帯、オフ遷移時間帯および非遷移時間帯は、計測情報取得部24により抽出される構成に限らず、ユーザにより設定される構成であってもよい。
また、動作状態の遷移は、オフ状態からオン状態への遷移、またはオン状態からオフ状態への遷移に限らず、エアコンの設定温度の変更等のように、異なる動作内容のオン状態間の遷移であってもよい。
[動作]
電力消費管理システム301における各装置は、コンピュータを備え、当該コンピュータにおけるCPU等の演算処理部は、以下のシーケンス図またはフローチャートの各ステップの一部または全部を含むプログラムを図示しないメモリからそれぞれ読み出して実行する。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、外部からインストールすることができる。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、記録媒体に格納された状態で流通する。
図5は、本発明の第1の実施の形態に係る電力消費管理装置が計測情報の定期的な取得を行う際の動作手順を定めたフローチャートである。
図5を参照して、まず、電力消費管理装置101は、カウンタ25のカウント値に基づく時刻情報の示す時刻がオン遷移時間帯およびオフ遷移時間帯の少なくともいずれか一方に含まれる場合(ステップS102でYES)、計測タイミングの間隔を10秒に設定する(ステップS104)。
一方、電力消費管理装置101は、カウンタ25のカウント値に基づく時刻情報の示す時刻がオン遷移時間帯およびオフ遷移時間帯の両方に含まれず、かつ非遷移時間帯に含まれる場合(ステップS102でNOおよびステップS106でYES)、計測タイミングの間隔を5分に設定する(ステップS108)。
また、電力消費管理装置101は、カウンタ25のカウント値に基づく時刻情報の示す時刻がオン遷移時間帯、オフ遷移時間帯および非遷移時間帯のいずれにも含まれない場合(ステップS102でNOおよびステップS106でNO)、計測タイミングの間隔を1分に設定する(ステップS110)。
次に、電力消費管理装置101は、計測タイミングが到来するまで待機し(ステップS112でNO)、計測タイミングが到来すると(ステップS112でYES)、計測命令を電力線PL経由でスマートメータ151へ送信する(ステップS114)。
次に、電力消費管理装置101は、スマートメータ151から電力線PL経由で計測情報を受信する(ステップS116)。
次に、電力消費管理装置101は、カウンタ25のカウント値に基づく時刻情報の示す時刻と各時間帯との関係を確認する(ステップS102)。
図6は、本発明の第1の実施の形態に係る電力消費管理装置が対象機器の消費電力を推定する際の動作手順を定めたフローチャートである。
図6を参照して、まず、電力消費管理装置101は、通信データに基づいて機器111の動作状態の遷移の発生を判断するまで待機し(ステップS204でNO)、機器111の動作状態の遷移の発生を判断すると(ステップS204でYES)、計測命令を電力線PL経由でスマートメータ151へ送信する(ステップS206)。
次に、電力消費管理装置101は、スマートメータ151から電力線PL経由で計測情報を遷移後計測情報として受信する(ステップS208)。
次に、電力消費管理装置101は、判断した遷移内容が、対象IDを有する機器111がオフ状態からオン状態への遷移である場合(ステップS210でYES)、遷移後計測情報の示す総消費電力から直前計測情報の示す総消費電力を差し引いた値を比較結果Ronとして算出する(ステップS212)。
次に、電力消費管理装置101は、これまでの対象機器の比較結果RonおよびRoff、ならびに今回算出した比較結果Ronの平均を対象機器の消費電力として推定する(ステップS214)。
次に、電力消費管理装置101は、通信データに基づいて機器111の動作状態の遷移の発生を新たに判断するまで待機する(ステップS204でNO)。
一方、電力消費管理装置101は、判断した遷移内容が、対象IDを有する機器111がオン状態からオフ状態への遷移である場合(ステップS210でNO)、直前計測情報の示す総消費電力から遷移後計測情報の示す総消費電力を差し引いた値を比較結果Roffとして算出する(ステップS216)。
次に、電力消費管理装置101は、これまでの対象機器の比較結果RonおよびRoff、ならびに今回算出した比較結果Roffの平均を対象機器の消費電力として推定する(ステップS218)。
次に、電力消費管理装置101は、通信データに基づいて機器111の動作状態の遷移の発生を新たに判断するまで待機する(ステップS204でNO)。
なお、電力消費管理装置101は、図5および図6に示す各フローチャートの処理を、異なる割り込み処理として独立に実行することが可能である。
また、本発明の第1の実施の形態に係る電力消費管理装置では、計測情報取得部24は、複数の機器111の総消費電力を計測する計測器から計測情報を定期的に取得する構成であるとしたが、これに限定するものではない。計測情報取得部24は、当該計測器から計測情報を不定期に取得する構成であってもよい。
また、本発明の第1の実施の形態に係る電力消費管理装置では、ネットワーク通信部21は、各機器111との間で通信データを送受信する構成であるとしたが、これに限定するものではない。ネットワーク通信部21は、各機器111から通信データを受信する構成であればよい。
また、本発明の第1の実施の形態に係る電力消費管理装置では、計測情報取得部24は、電力線通信によってスマートメータ151から電力線通信部20経由で計測情報を定期的または不定期に受信する構成であるとしたが、これに限定するものではない。計測情報取得部24は、電力線通信以外の通信、たとえば無線通信によりスマートメータ151から計測情報を定期的または不定期に受信する構成であってもよい。
ところで、特許文献1に記載の電力管理システムでは、電力管理装置は、電気機器が電力を得るためのプラグと系統に接続されたソケットとの間に設けられた測定器すなわち電力センサから当該電気機器の消費電力を示す無線信号を受信することにより当該電気機器の消費電力を取得する。
しかしながら、宅内における電気機器ごとに電力センサを設ける必要があるため、コストがかかってしまう。また、将来においてIoTが標準になる状況では、消費電力を電力管理装置へ通知する機能を有する電気機器が普及すると考えられる。このような電気機器には電力センサを設ける必要がないため、現在において電気機器ごとに電力センサを設けても、当該電力センサが将来において不要になってしまう。
これに対して、本発明の第1の実施の形態に係る電力消費管理装置では、計測情報取得部24は、複数の機器111の総消費電力を計測する計測器、具体的にはスマートメータ151から計測結果を示す計測情報を定期的または不定期に取得する。ネットワーク通信部21は、各機器111から通信データを受信する。判断部22は、通信データに基づいて機器111の動作状態の遷移を判断する。計測情報取得部24は、動作状態が遷移したと判断部22が判断したタイミングに応答して、遷移後計測情報として計測情報をさらに取得する。そして、推定部23は、遷移後計測情報の前に計測情報取得部24によって取得された計測情報と遷移後計測情報とを比較し、比較結果に基づいて、判断部22によって動作状態が遷移したと判断された機器111である対象機器の消費電力を推定する。
このように、通信データに基づいて機器111の動作状態の遷移を判断し、対象機器における動作状態の遷移が発生する前後において取得された各計測情報の比較結果に基づいて対象機器の消費電力を推定する構成により、たとえば、将来IoTが標準となる状況において不要となり得る電力センサを各機器111に設けることなく当該各機器111の消費電力を推定することができるので、現在から将来にわたって低コストで各機器111における消費電力を推定することができる。したがって、各機器における消費電力を低コストで取得することができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る電力消費管理装置では、計測情報取得部24は、計測情報を取得する頻度を変更可能である。
このような構成により、たとえば、当該頻度を高く設定することで、動作状態が遷移したと判断部22が判断したタイミングにより近いタイミングで遷移の直前の計測情報を取得することができるので、対象機器の消費電力のより正しい推定を行うために有要な計測情報を取得することができる。また、たとえば、当該頻度を低く設定することで、電力消費管理装置101およびスマートメータ151間の通信量を減少させることができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る電力消費管理装置では、計測情報取得部24は、通信データに基づいて、頻度を変更するタイミングを決定する。
このような構成により、通信データに基づいて、遷移の発生する可能性の高い時間帯、および遷移の発生する可能性の低い時間帯を抽出することができるので、頻度を高くすべきタイミングおよび頻度を低くすべきタイミングを適切に決定することができる。これにより、電力消費管理装置101およびスマートメータ151間の通信量の増大を抑制しながら、対象機器の消費電力のより正しい推定を行うために有要な計測情報を取得することができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る電力消費管理装置では、推定部23は、対象機器の第1の動作状態への遷移に対応する遷移後計測情報の比較結果、および対象機器の第2の動作状態への遷移に対応する遷移後計測情報の比較結果に基づいて対象機器の消費電力を推定する。
このような構成により、各動作状態に対応する比較結果がばらついている場合においても、たとえば各比較結果の平均を求めることで、対象機器の消費電力のより正しい推定を行うことができる。
また、本発明の第1の実施の形態に係る電力消費管理装置では、通信データは、電力消費管理装置101によって中継される、機器111および他の装置間の通信データである。
このような構成により、通信データの中継機能を流用して機器111および他の装置間の通信データの内容および通信データのトラフィックを用いた動作状態の遷移判断を行うことができる。
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
<第2の実施の形態>
本実施の形態は、第1の実施の形態に係る電力消費管理システムと比べて電力消費管理装置が各機器の制御を行う電力消費管理システムに関する。以下で説明する内容以外は第1の実施の形態に係る電力消費管理システムと同様である。
[電力消費管理システムの構成および基本動作]
図7は、本発明の第2の実施の形態に係る電力消費管理システムの構成を示す図である。
図7を参照して、電力消費管理システム302は、電力消費管理装置102と、機器112A,112B,112Cと、スマートメータ151と、ブロードバンドルータ161と、リモコン171と、アクセスポイント181と、無線端末装置202とを備える。
以下、機器112A,112B,112Cの各々を、機器112とも称する。図7では、3つの機器112を代表的に示しているが、さらに多数または少数の機器112が設けられてもよい。
電力消費管理システム302におけるスマートメータ151およびブロードバンドルータ161の動作は、図1に示す電力消費管理システム301におけるスマートメータ151およびブロードバンドルータ161とそれぞれ同様である。
たとえば、電力消費管理装置102、機器112A,112B,112C、スマートメータ151、ブロードバンドルータ161、リモコン171およびアクセスポイント181は、所定エリアA1に位置し、系統から電力線PL経由で受ける電力を用いて動作する。所定エリアA1は、たとえば住宅の内部である。
機器112は、たとえば、エアコン、冷蔵庫およびテレビ等の家電機器であり、自己の消費電力を計測する機能を有していない。
電力消費管理システム302において、電力消費管理装置102は、たとえば、自己が機器112を制御するための通信データを当該対象機器112へ送信する。
具体的には、リモコン171は、たとえば、電力消費管理装置102から通信データを受信すると、受信した通信データの内容に従って、各機器112を制御する。
より詳細には、リモコン171は、たとえば、赤外線リモコンであり、所定エリアA1において各機器112へ赤外線を送信可能な位置に設置される。
リモコン171は、たとえば、各機器112を制御するためのリモコンコードを保持している。リモコン171は、たとえば、電力消費管理装置102から受信する通信データの内容を示すリモコンコードを取得し、取得したリモコンコードを含む赤外線、すなわち通信データを含む赤外線を送信する。
各機器112は、たとえばリモコンコードと動作との対応関係を保持している。機器112は、たとえば、リモコン171から赤外線を受信すると、受信した赤外線に含まれるリモコンコードが、自己が保持する対応関係に含まれる場合、当該リモコンコードに対応する動作を行う。
また、各機器112は、たとえば、内部ネットワーク10、電力消費管理装置102およびブロードバンドルータ161経由で外部ネットワーク11に接続された他の装置と情報の送受信を行う。
たとえば、所定エリアA1におけるユーザは、機器112の動作状態を遠隔から変更しようとする場合、変更対象の機器112のIDすなわち対象ID、および動作状態の変更内容を含む変更要求を電力消費管理装置102へ送信する操作をスマートホン等の無線端末装置202に対して行う。
ここで、動作状態の変更内容は、たとえば、オン状態からオフ状態にすること、オフ状態からオン状態にすること、またはエアコンの設定温度変更のように、現在の動作状態と異なる動作状態にすることである。
無線端末装置202は、たとえば、ユーザによる操作を受けて、変更要求をアクセスポイント181および内部ネットワーク10経由で電力消費管理装置102へ送信する。
[電力消費管理装置の構成および基本動作]
図8は、本発明の第2の実施の形態に係る電力消費管理システムにおける電力消費管理装置の構成を示す図である。
図8を参照して、電力消費管理装置102は、図2に示す電力消費管理装置101と比べて、ネットワーク通信部21および判断部22の代わりにネットワーク通信部31および判断部32を備え、さらに、処理部26を備える。
電力消費管理装置102における電力線通信部20、推定部23、計測情報取得部24およびカウンタ25の動作は、図2に示す電力消費管理装置101における電力線通信部20、推定部23、計測情報取得部24およびカウンタ25とそれぞれ同様である。
電力消費管理装置102におけるネットワーク通信部31は、たとえば、アクセスポイント181および内部ネットワーク10経由で無線端末装置202から変更要求を受信すると、受信した変更要求を処理部26へ出力する。なお、ネットワーク通信部31は、外部ネットワーク11およびブロードバンドルータ161経由で無線端末装置202から変更要求を受信してもよい。
処理部26は、たとえば、ネットワーク通信部31から変更要求を受けると、受けた変更要求から対象IDおよび動作状態の変更内容を取得する。そして、処理部26は、たとえば、対象機器の動作状態が変更される直前である旨を含み、かつ対象IDを含む直前情報を作成し、作成した直前情報を判断部32へ出力する。
判断部32は、通信データに基づいて機器112の動作状態の遷移を判断する。具体的には、判断部32は、たとえば、処理部26から直前情報を受けると、受けた直前情報の内容を確認し、対象IDを有する機器112が現在の動作状態と異なる動作状態へ遷移する直前である旨を計測情報取得部24に通知する。
計測情報取得部24は、現在の動作状態と異なる動作状態へ遷移する直前であると判断部32が判断したタイミングに応答して、直前計測情報として計測情報を取得する。
具体的には、計測情報取得部24は、たとえば、対象IDを有する機器112が現在の動作状態と異なる動作状態へ遷移する直前である旨の通知を判断部32から受けると、当該通知を受けたタイミングで計測命令を電力線通信部20および電力線PL経由でスマートメータ151へ送信する。
そして、計測情報取得部24は、計測命令の応答として電力線PLおよび電力線通信部20経由でスマートメータ151から計測情報を直前計測情報として受信する。
処理部26は、たとえば、計測情報取得部24が直前計測情報を受信したことを確認すると、ネットワーク通信部31から受けた変更要求の内容を示す通信データを作成し、作成した通信データをネットワーク通信部31および判断部32へ出力する。
ネットワーク通信部31は、各機器112へ通信データを送信する。より詳細には、ネットワーク通信部31は、たとえばリモコン171経由で各機器112へ通信データを送信する。
具体的には、ネットワーク通信部31は、処理部26から通信データを受けると、受けた通信データを内部ネットワーク10経由でリモコン171へ送信する。
判断部32は、たとえば、処理部26から通信データを受けると、処理部26が通信データをリモコン171へ送信したことを認識して待機する。そして、判断部32は、たとえば、待機時間がしきい値Th1以上になると、対象機器が異なる動作状態へ遷移したと判断し、通信データを計測情報取得部24へ出力する。
ここで、しきい値Th1は、たとえば、電力消費管理装置102からリモコン171へ通信データを送信するのに要する時間、リモコン171が赤外線を送信するのに要する時間、および対象機器が赤外線を受信してから動作状態を遷移させるのに要する時間の合計より大きい値に設定される。
計測情報取得部24は、動作状態が遷移したと判断部32が判断したタイミングに応答して、遷移後計測情報として計測情報をさらに取得する。
具体的には、計測情報取得部24は、たとえば、通信データを判断部32から受けると、通信データを受けたタイミングで計測命令を電力線通信部20および電力線PL経由でスマートメータ151へ送信する。
そして、計測情報取得部24は、計測命令の応答として電力線PLおよび電力線通信部20経由でスマートメータ151から計測情報を遷移後計測情報として受信する。
計測情報取得部24は、たとえば、遷移後計測情報、直前計測情報、および通信データを推定部23へ出力する。
図9は、本発明の第2の実施の形態に係る電力消費管理装置における計測情報取得部が取得する計測情報の示す値の時間変化の一例を示す図である。なお、図9において、縦軸は計測情報の示す値すなわちスマートメータ151が計測する総消費電力を示し、横軸は時間を示す。
図9を参照して、時刻t0、t1、t2、t3およびt4における黒丸は、スマートメータ151から定期的に取得された計測情報の示す総消費電力である。時刻ton1における白三角は、直前計測情報の示す総消費電力である。時刻ton2における白丸は、遷移後計測情報の示す総消費電力である。
推定部23は、たとえば、計測情報取得部24から受けた通信データに、対象ID、および動作状態の変更内容としてオフ状態からオン状態にすることが含まれる場合、計測情報取得部24から通知された遷移後計測情報の示す総消費電力Cp21から直前計測情報の示す総消費電力Cp22を差し引いた値である(Cp21−Cp22)を比較結果Ronとして算出する。
図10は、本発明の第2の実施の形態に係る電力消費管理装置における計測情報取得部が取得する計測情報の示す値の時間変化の他の例を示す図である。なお、図10において、縦軸は計測情報の示す計測結果の値すなわちスマートメータ151が計測する総消費電力を示し、横軸は時間を示す。
図10を参照して、時刻t10、t11、t12、t13およびt14における黒丸は、スマートメータ151から定期的に取得された計測情報の示す総消費電力である。時刻toff1における白三角は、直前計測情報の示す総消費電力である。時刻toff2における白丸は、遷移後計測情報の示す総消費電力である。
推定部23は、たとえば、計測情報取得部24から受けた通信データに、対象ID、および動作状態の変更内容としてオン状態からオフ状態にすることが含まれる場合、計測情報取得部24から通知された直前計測情報の示す総消費電力Cp31から遷移後計測情報の示す総消費電力Cp32を差し引いた値である(Cp31−Cp32)を比較結果Roffとして算出する。
推定部23は、たとえば、算出した比較結果RonおよびRoffの平均値を、対象IDを有する機器112すなわち対象機器の消費電力として算出する。
推定部23により推定された対象機器の消費電力および対象IDは、たとえば、所定エリアA1における総消費電力、および各機器112の消費電力の「見える化」に用いられる。
[動作]
図11は、本発明の第2の実施の形態に係る電力消費管理装置が対象機器の消費電力を推定する際の動作手順を定めたフローチャートである。
図11を参照して、まず、電力消費管理装置102は、無線端末装置202から変更要求を受信するまで待機し(ステップS302でNO)、無線端末装置202から変更要求を受信すると(ステップS302でYES)、計測命令を電力線PL経由でスマートメータ151へ送信する(ステップS304)。
次に、電力消費管理装置102は、スマートメータ151から電力線PL経由で計測情報を直前計測情報として受信する(ステップS306)。
次に、電力消費管理装置102は、無線端末装置202から受信した変更要求の内容を示す通信データをリモコン171へ送信する(ステップS308)。
次に、電力消費管理装置102は、通信データをリモコン171へ送信してからしきい値Th1以上の時間待機する(ステップS310)。
次に、電力消費管理装置102は、対象機器が異なる動作状態へ遷移したと判断する(ステップS312)。
次に、電力消費管理装置102は、計測命令を電力線PL経由でスマートメータ151へ送信する(ステップS314)。
次に、電力消費管理装置102は、スマートメータ151から電力線PL経由で計測情報を遷移後計測情報として受信する(ステップS316)。
次に、電力消費管理装置102は、対象ID、および動作状態の変更内容としてオフ状態からオン状態にすることが通信データに含まれる場合(ステップS318でYES)、遷移後計測情報の示す総消費電力から直前計測情報の示す総消費電力を差し引いた値を比較結果Ronとして算出する(ステップS320)。
次に、電力消費管理装置102は、これまでの対象機器の比較結果RonおよびRoff、ならびに今回算出した比較結果Ronの平均を対象機器の消費電力として推定する(ステップS322)。
次に、電力消費管理装置102は、無線端末装置202から新たな変更要求を受信するまで待機する(ステップS302でNO)。
一方、電力消費管理装置102は、対象ID、および動作状態の変更内容としてオン状態からオフ状態にすることが通信データに含まれる場合(ステップS318でNO)、直前計測情報の示す総消費電力から遷移後計測情報の示す総消費電力を差し引いた値を比較結果Roffとして算出する(ステップS324)。
次に、電力消費管理装置102は、これまでの対象機器の比較結果RonおよびRoff、ならびに今回算出した比較結果Roffの平均を対象機器の消費電力として推定する(ステップS326)。
次に、電力消費管理装置102は、無線端末装置202から新たな変更要求を受信するまで待機する(ステップS302でNO)。
なお、動作状態の遷移は、オフ状態からオン状態への遷移、またはオン状態からオフ状態への遷移に限らず、エアコンの設定温度の変更等のように、異なる動作内容のオン状態間の遷移であってもよい。
図12は、本発明の第2の実施の形態に係る電力消費管理装置における計測情報取得部が取得する計測情報の示す値の時間変化の他の例を示す図である。なお、図12において、縦軸は計測情報の示す計測結果の値すなわちスマートメータ151が計測する総消費電力を示し、横軸は時間を示す。
図12を参照して、時刻t20、t21、t22、t23およびt24における黒丸は、スマートメータ151から定期的に取得された計測情報の示す総消費電力である。時刻ts1における白三角は、直前計測情報の示す総消費電力である。時刻ts2における白丸は、遷移後計測情報の示す総消費電力である。
推定部23は、たとえば、計測情報取得部24から受けた通信データに、対象ID、および動作状態の変更内容として対象機器の設定温度を24度から25度に変更することが含まれる場合、計測情報取得部24から通知された直前計測情報の示す総消費電力Cp41から遷移後計測情報の示す総消費電力Cp42を差し引いた値である(Cp41−Cp42)を比較結果Rsとして算出する。
このように、電力消費管理装置102がリモコン171を介して機器112を制御する構成により、電力消費管理装置102は、機器112の動作状態の遷移について詳細に認識することができる。また、当該遷移の発生するタイミングを正確に把握することができるので、当該遷移に起因する消費電力の変化を精度よく推定することができる。
なお、本発明の第2の実施の形態に係る電力消費管理装置では、ネットワーク通信部31は、各機器112との間で通信データを送受信する構成であるとしたが、これに限定するものではない。ネットワーク通信部31は、各機器112へ通信データを送信する構成であればよい。
また、本発明の第2の実施の形態に係る電力消費管理装置では、計測情報取得部24は、複数の機器112の総消費電力を計測する計測器から計測情報を定期的に取得する構成であるとしたが、これに限定するものではない。計測情報取得部24は、当該計測器から計測情報を不定期に取得する構成であってもよい。
また、本発明の第2の実施の形態に係る電力消費管理装置では、ネットワーク通信部31は、リモコン171を介して機器112へ通信データを送信する構成であるとしたが、これに限定するものではない。ネットワーク通信部31は、機器112へ通信データを直接送信する構成であってもよい。
以上のように、本発明の第2の実施の形態に係る電力消費管理装置では、計測情報取得部24は、複数の機器112の総消費電力を計測する計測器、具体的にはスマートメータ151から計測結果を示す計測情報を定期的または不定期に取得する。ネットワーク通信部31は、各機器112へ通信データを送信する。判断部32は、通信データに基づいて機器112の動作状態の遷移を判断する。計測情報取得部24は、動作状態が遷移したと判断部32が判断したタイミングに応答して、遷移後計測情報として計測情報をさらに取得する。そして、推定部23は、遷移後計測情報の前に計測情報取得部24によって取得された計測情報と遷移後計測情報とを比較し、比較結果に基づいて、判断部32によって動作状態が遷移したと判断された機器112である対象機器の消費電力を推定する。
このように、通信データに基づいて機器112の動作状態の遷移を判断し、対象機器における動作状態の遷移が発生する前後において取得された各計測情報の比較結果に基づいて対象機器の消費電力を推定する構成により、たとえば、将来IoTが標準となる状況において不要となり得る電力センサを各機器112に設けることなく当該各機器112の消費電力を推定することができるので、現在から将来にわたって低コストで各機器112における消費電力を推定することができる。したがって、各機器における消費電力を低コストで取得することができる。
また、本発明の第2の実施の形態に係る電力消費管理装置では、通信データは、電力消費管理装置102が機器112を制御するための通信データである。
このような構成により、電力消費管理装置102が機器112へ送信する通信データの内容を用いた動作状態の遷移判断を行うことができる。
その他の構成および動作は第1の実施の形態に係る電力消費管理システムと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
なお、本発明の第1の実施の形態および第2の実施の形態に係る各装置の構成要素および動作のうち、一部または全部を適宜組み合わせることも可能である。
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
[付記1]
電力消費管理装置であって、
複数の機器の総消費電力を計測する計測器から計測結果を示す計測情報を定期的または不定期に取得する取得部と、
各前記機器との間で通信データを送信または受信する通信部と、
前記通信データに基づいて前記機器の動作状態の遷移を判断する判断部とを備え、
前記取得部は、前記動作状態が遷移したと前記判断部が判断したタイミングに応答して、遷移後計測情報として前記計測情報をさらに取得し、
前記電力消費管理装置は、さらに、
前記遷移後計測情報の前に前記取得部によって取得された前記計測情報である直前計測情報と前記遷移後計測情報とを比較し、比較結果に基づいて、前記判断部によって前記動作状態が遷移したと判断された前記機器である対象機器の消費電力を推定する推定部を備え、
前記計測器はスマートメータであり、
前記取得部は、電力線通信により前記計測器から前記計測情報を定期的に取得し、
前記判断部は、前記通信データの内容または前記通信データのトラフィックに基づいて前記機器の動作状態の遷移を判断し、
前記推定部は、前記対象機器がオフ状態からオン状態へ遷移したと前記判断部によって判断された場合、前記遷移後計測情報の示す計測結果から前記直前計測情報の示す計測結果を差し引いた値を前記対象機器の消費電力として推定し、
前記推定部は、前記対象機器がオン状態からオフ状態へ遷移したと前記判断部によって判断された場合、前記直前計測情報の示す計測結果から前記遷移後計測情報の示す計測結果を差し引いた値を前記対象機器の消費電力として推定する、電力消費管理装置。