JP3225723U - スマート統合電気メーター及び該スマート統合電気メーターを採用するソーラーパネル電力管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】通信データの過多によるデータ処理効率低下を回避でき、通信設備の設置数を減らし、電力管理システム構造を優良化でき、運営コストとメンテナンスコストを低下させるスマート統合電気メーターを提供する。【解決手段】スマート統合電気メーターは電気メーター本体１０を有し、電気メーター本体は電力計１０１、電力計と接続する電力計配線端子を有し、ソーラーパネル電力管理システムに接続し、電気メーター本体は無線通信モジュール２０、外部センサーと外部スマートメーターのデータを収集するデータ收集モジュールを統合し、データ收集モジュールは外部センサー、外部スマートメーターに接続できるＲＳ４８５モジュール３０とパルス端子モジュール４０を備え、電気メーター本体、無線通信モジュールとデータ收集モジュールはマイクロプロセッサーに接続し、すべてのデータを統合した後にまとめてサーバー５６に発送する。【選択図】図５

Description

本考案はソーラーパネル通信領域技術に関し、特にスマート統合電気メーター及び該スマート統合電気メーターを採用するソーラーパネル電力管理システムに関する。

近年、ソーラーパネルが発電する電力が、定額で公共電力事業者に販売される制度により、住宅及び商業建築へのソーラーパネルの設置が拡大している。ソーラーパネルが発電する電力は、配電ボックスと連接する公共事業スマート電気メーターを通して、公共電力事業者に販売され、売電により利益を出している。

従来のソーラーパネル電力管理システムには、少なくとも２個のエネルギー測定設備（或いは電気メーター）を取り付ける。
ソーラーパネルは、ソーラーインバーターを経て電気メーターに連接する。
該エネルギー測定設備は、電力を配電ボックスを経由し、公共電気メーターをさらに通して、公衆電力ネットワークに出力する。
公共事業スマート電気メーターは、無線伝送を経て、電力出力データを公共事業システムサーバーへ伝送する。
公共事業システムサーバーは、無線／有線伝送通信を経て、会社システムサーバーに連接する。
会社システムサーバーと、アプリケーションプログラム、エンドユーザーアプリケーションプログラムは無線通信を行い、ソーラーシステム会社或いはエンドユーザーは、発電状態を理解し、どれだけの電力を電力会社に売ることができるかを確認できる。

ソーラーパネルの性能を保持し、効率転換を理解するため、温度、湿度、照度などの多くの環境情報のデータは收集され、異なる通信設備或いはシステムを通して、ソーラーシステム会社或いは電力会社に送られデータ分析が行われる。
例えば、日照強度計は第一通信モジュールに有線連接し、第一通信モジュールを経て、会社システムサーバーに無線通信連接される。
温度／湿度センサーは第二通信モジュールに有線連接し、第二通信モジュールを経て、会社システムサーバーに無線通信連接される。
水道メーターは第三通信モジュールに有線連接し、第三通信モジュールを経て、会社システムサーバーに無線通信連接される。
家庭用ＩｏＴゲートウェイは、会社システムサーバーに無線通信連接される。
異なる通信設備を経てそれぞれ発送する必要があるため、通信データの過多が起こりやすく、データ処理過程の効率が低下する。
しかも、これら通信設備の取り付けコストは非常に高価で、取り付けとシステム実施後には変えにくく、全体システムの構造が多すぎることで、操作時間が長くなり、運営とメンテナンスコストはさらに増大する。

前記先行技術では、異なる通信設備を経てそれぞれ発送する必要があるため、通信データの過多が起こりやすくデータ処理過程の効率が低下し、しかもこれら通信設備の取り付けコストは非常に高価で、取り付けとシステム実施後には変えにくく、全体システムの構造が多すぎることで、操作時間が長くなり運営とメンテナンスコストがさらに増大する欠点がある。

本考案は構造設置が合理的で、通信設備の取り付けが多すぎ操作時間が長くなり処理データの効率が低い等の従来のソーラーパネル電力管理システムに存在する問題を効果的に解決できるスマート統合電気メーター及び該スマート統合電気メーターを採用するソーラーパネル電力管理システムに関する。

本考案によるスマート統合電気メーターは、電気メーター本体を有し、該電気メーター本体は、電力計、電力計と連接する若干の電力計配線端子を有する。
該電気メーター本体は、短距離及び長距離通信を含む無線通信モジュール、外部センサーと外部スマートメーターデータの収集に用いるデータ收集モジュールを統合し、該データ收集モジュールは、外部センサー、外部スマートメーターに連接できるＲＳ４８５モジュールとパルス端子モジュールを有する。
該電気メーター本体、無線通信モジュールとデータ收集モジュールはすべて、マイクロプロセッサーに連接する。

ソーラーパネル電力管理システムは、スマート統合電気メーターとソーラーパネル電力管理システムを有する。
該ソーラーパネル電力管理システムは、ソーラーパネル、ソーラーインバーターを有し、公共電気メーター、外部センサー、外部スマートメーター、及びサーバー、配電ボックスをさらに有する。
ソーラーパネルは、ソーラーインバーター、スマート統合電気メーターを経て、配電ボックスを経由し、公共電気メーターをさらに通して、公衆電力ネットワークと家庭用電源に電力を出力し、公共電気メーターは、無線通信を経て、スマート統合電気メーターの無線通信モジュールに連接し、即時測定或いはメモリ中に一時保存される電力出力／入力データをスマート統合電気メーターにフィードバックする。

該外部センサーは、ＲＳ４８５モジュール及び外部スマートメーターを経て、パルス端子モジュールを介してデータ收集モジュールに連接され、該マイクロプロセッサーは、ソーラーパネル電力管理システム、外部センサー、外部スマートメーター、公共電気メーターがフィードバックする電力出力／入力データを統合し、無線通信モジュールを通して、さらに長距離通信方式で、まとめてサーバーに発送し、サーバーはさらに、データを、クライアントに伝送する。

本考案は従来の技術と比較し、以下の通り明確な長所と効果を備える。
無線通信モジュール、データ收集モジュールとマイクロプロセッサーを統合するスマート統合電気メーターを設置することで、マイクロプロセッサーはソーラーパネル、外部センサー、スマートメーターのデータを收集、統合及び保存でき、無線通信モジュールを通してデータをまとめてサーバーに発送し、システムの構造を単純化できる。
従来の単独でデータを発送する構造に比べ、すべてのデータを統合及び保存した後に発送するため、通信データ過多、データ処理効率低下の問題を回避でき、こうして操作過程が高効率となる。
同時に、通信設備の設置数を減らし、構造を優良化し、取り付け過程を改善でき、しかも運営コストとメンテナンスコストを低下させ、普及応用に有利な新電力管理方法である。

本考案実施形態のスマート統合電気メーターの正面図である。 本考案実施形態のスマート統合電気メーターの局部構造模式図（立体図）である。 図２の別の角度からの構造模式図である。 本考案実施形態のスマート統合電気メーターの正面図（局部構造）である。 本考案実施形態のスマート統合電気メーターをソーラーパネル電力管理システムに応用するブロックチャートである。

（一実施形態）
先ず以下について説明する。
図及び表及び以下の記載における例は、本考案の各実施を説明する際の解釈及び参考に用いるだけで、本考案の技術範囲に何らかの制限を加えるものではない。図は説明の用途に供するだけで、実際形態の比率、長さ、高さ、幅、形状等に何らかの制限を加えるものではない。
図１〜図５に示すように、本考案実施形態の具体構造は、スマート統合電気メーター及び該スマート統合電気メーターを採用するソーラーパネル電力管理システムで、スマート統合電気メーターとソーラーパネル電力管理システム５０を有する。

スマート統合電気メーターは、電気メーター本体１０を有し、電気メーター本体１０は屋外或いは室内に設置して応用でき、電気メーター本体１０は、電力計１０１、電力計と連接する若干の電力計配線端子１０１１を有する。
ソーラーパネル電力管理システムの電力は、有線伝送方式を通して、電力計配線端子１０１１に連接し、電力を、電気メーター本体１０に伝送する。
本実施形態中では、電気メーター本体１０は、短距離及び長距離通信を含む無線通信モジュール２０、外部センサーと外部スマートメーターデータの収集に用いるデータ收集モジュールを統合する。
無線通信モジュール２０とは、短距離（Ｅｃｈｏｎｅｔ Ｌｉｔｅ通信プロトコルに符合或いは符合しないＷｉ−Ｓｕｎ、 Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、 Ｗｉ−Ｆｉなど）及び各種封鎖式（ｎｏｎ−ＩＰ）或いは開放式（ＩＰ）の長距離（ ＬＴＥ−Ｍ１、 ＮＢ−ＩｏＴ、ＬＴＥ−Ｃａｔ １、ＬｏＲａ、ＺＥＴＡなど）等を指す。
無線通信モジュール２０は、マイクロプロセッサー（図示なし）を統合する。
電気メーター本体１０、無線通信モジュール２０、データ收集モジュール、パルス端子モジュール４０はすべて、マイクロプロセッサーに連接する。

データ收集モジュールは、外部センサー、外部スマートメーターに連接できるＲＳ４８５モジュール３０とパルス端子モジュール４０を有する。
外部センサーは、有線伝送の方式を通して、ＲＳ４８５モジュール３０に連接し、外部スマートメーターは有線伝送方式を通して、パルス端子モジュール４０に連接する。
しかも、データ收集モジュールを通して、データをマイクロプロセッサー及びメモリ中に保存する。
具体的には、パルス端子モジュール４０は、パルス入力インターフェースとパルス出力インターフェースを統合する。
外部スマートメーターは、有線伝送方式を通して、パルス出力インターフェースに連接する。
外部スマートメーターを、パルス入力インターフェースに連接し、データをデータ收集モジュールに収集する。
当然、外部スマートメーターをパルス出力端口に連接し、エネルギー消費情報を出力することもできる。
しかも、ＲＳ４８５モジュール３０を通して、外部スイッチの作動状態を制御できる。

無線通信モジュール２０は、無線通信モジュールプラグ２１を有し、電気メーター本体１０には、無線通信モジュールプラグと相互に対応する無線通信モジュールコンセント１１を設置する。
無線通信モジュール２０は、無線通信モジュールプラグ２１と無線通信モジュールコンセント１１を通して、電気メーター本体１０に取り外し可能なように取り付けられる。
取り外し可能な無線通信モジュール２０を設置することで、無線通信モジュール２０を自由に取り外し交換でき、異なる短距離（Ｅｃｈｏｎｅｔ Ｌｉｔｅ通信プロトコルに符合或いは符合しないＷｉ−Ｓｕｎ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ−Ｆｉなど）或いは各種封鎖式（ｎｏｎ−ＩＰ）或いは開放式（ＩＰ）の長距離（ ＬＴＥ−Ｍ１、 ＮＢ−ＩｏＴ、ＬＴＥ−Ｃａｔ １、ＬｏＲａ、ＺＥＴＡなど）に交換する。
よって、ソーラーシステム会社は、通信技術の変化に迅速に適応できる。
例えば、現在の無線通信モジュール２０は４Ｇ技術であるが、５Ｇ技術に急速に変わろうとしており、これにより通信速度を加速し、よりフレキシブルな方式に変えることができる。
さらに、無線通信モジュール２０は、ＳＩＭカードスロット２２を備え、各種異なるＬＴＥ／ＮＢ−ＩｏＴ通信ネットワークプロバイダーに基づきＳＩＭカードを交換でき、サービスエリアをカバーする、ネットワークの種類及び費用の各種要素を考慮しプロバイダーを選択できる。

電気メーター本体１０は、ハウジング１２をさらに有する。
ハウジング１２には、表示区域１２１と取り付け区域１２２を形成する。
表示区域１２１には、設備情報を表示するＬＣＤモニター１２１１を設置し、ＬＣＤモニター１２１１は、スマート電気メーター、外部センサー、外部スマートメーター等設備の情報（発電量データ、公用電気メーター５３が取得した買電及び売電量、日照計５４、外部スマートメーター５５数など）を表示でき、これにより取り付け過程において技術人員に検証と指示を行うことができる。
また、ＬＣＤモニター１２１１は、無線通信モジュール２０の短距離及び長距離無線通信の信号強度指針（数字或いは図標で表示）をそれぞれ表示でき、これにより取り付け過程において技術人員は取り付けに最も適した位置を見つけられ、及び無線通信の信号の状態をチェックできる。
無線通信モジュール２０、ＲＳ４８５モジュール３０、パルス端子モジュール４０と電力計配線端子１０１１は、取り付け区域１２２に取り付けられる。
具体的には、無線通信モジュール２０は、取り付け区域１２２上端に取り付けられ、ＲＳ４８５モジュール３０、パルス端子モジュール４０、電力計配線端子１０１１は、取り付け区域下端に取り付けられる。
しかも、取り付け区域１２２は、各モジュールを保護する保護ケース１２２１にカバーされ、最大の安全保護を提供し、盗難及び改造などの不当な行為を防止できる。

スマート統合電気メーターに対する以上の説明により分かるように、無線通信モジュール２０、データ收集モジュール、マイクロプロセッサー等を統合して設置することで、従来の電力計機能のみを備えた電気メーター上に、無線通信、データ收集、データ保存、コントローラー等の多種の機能を増設し、ハウジング１２の構造設置により、各機能部分を取り付け区域１２２に統合し、データ情報は、ＬＣＤモニター１２１１により表示される。
その構造設計はコンパクトで合理的で、取り付けが容易で、スマート統合式電気メーターを利用することで、従来の技術中の少なくとも２個のサーバーを省け、処理効率を高めることができる。

ソーラーパネル電力管理システム５０は、ソーラーパネル５１、ソーラーインバーター５２を有し、公共電気メーター５３、外部センサー５４、外部スマートメーター５５及びサーバー５６をさらに有する。
ソーラーパネル５１は、ソーラーインバーター５２、スマート統合電気メーターを経て、配電ボックス５８を経由して家庭用電源に出力し、或いは公共電気メーター５３を通して公衆電力ネットワークに電力を出力する。
公共電気メーター５３は、無線通信を経て、スマート統合電気メーターの無線通信モジュール２０に連接し、即時測定或いはメモリ中に一時保存される電力出力／入力データを、スマート統合電気メーターにフィードバックする。
家庭用電源には、配電ボックス５８に接続するスマート電気メーターを通して電力を提供する他、公共電気メーター５３にも連接でき、配電ボックス５８に接続する公共電気メーター５３を通して、電力を家庭用電源に送り込むこともできる。

外部センサー５４は、ＲＳ４８５モジュール３０及び外部スマートメーター５５を通して、パルス端子モジュール４０を通してデータ收集モジュールに連接され、マイクロプロセッサーは、ソーラーパネル電力管理システム５０、外部センサー５４、外部スマートメーター５５、公共電気メーター５３或いは他のＩｏＴの設備（例えば配電ボックスに接続するスマートホーム設備）を統合し、短距離通信方式によりフィードバックされる電力出力データは、無線通信モジュール２０の長距離通信を経て、まとめてサーバー５６に発送され、データはサーバー５６によってさらにクライアント（或いはアプリケーションプログラムとエンドユーザーアプリケーション）に伝送される。
アプリケーションプログラムとエンドユーザーアプリケーションは、データ結果を表示及び分析でき、会社、公共事業或いはユーザーにソーラーパネルのシステム性能を報告する。

外部センサー５４は、温度センサー、日照強度センサー、湿度センサーの１種或いは２種以上の組合せである。
外部スマートメーター５５は、水道メーター、ガスメーター、熱量計或いは蓄電設備の１種或いは２種以上の組合せである。
具体的には、外部スマートメーターは、パルス入力端子に連接し、使用量データをマイクロプロセッサーに伝送及び保存する。

さらに、ＩｏＴシステム５７を有し、ＩｏＴシステム５７及びネットワーク設備は、短距離通信無線伝送方式により、無線通信モジュール２０に連接する。
マイクロプロセッサーは、無線通信モジュール２０を通して、すべての検知データを短距離通信無線方式でＩｏＴシステム５７に伝送する。
ＩｏＴシステム５７を設置することで、スマート統合電気メーター及びソーラーパネル電力管理システム５０と双方向通信を形成することができる。

前述した本考案実施形態は本考案を限定するものではなく、よって、本考案により保護される範囲は後述される実用新案登録請求の範囲を基準とする。

１０ 電気メーター本体、
１０１ 電力計、
１０１１ 電力計配線端子、
１１ 無線通信モジュールコンセント、
１２ ハウジング、
１２１ 表示区域、
１２１１ ＬＣＤモニター、
１２２ 取り付け区域、
２０ 無線通信モジュール、
２１ 無線訊モジュールプラグ、
２２ ＳＩＭカードスロット
３０ ＲＳ４８５モジュール、
４０ パルス端子モジュール、
５０ ソーラーパネル電力管理システム、
５１ ソーラーパネル、
５２ ソーラーインバーター、
５３ 公共電気メーター、
５４ 外部センサー、
５５ 外部スマートメーター、
５６ サーバー、
５７ ＩｏＴシステム、
５８ 配電ボックス。

Claims (10)

1. スマート統合電気メーターであって、電気メーター本体を有し、前記電気メーター本体は、電力計、電力計と連接する若干の電力計配線端子を有し、
   前記電気メーター本体は、短距離及び長距離通信を含む無線通信モジュール、外部センサーと外部スマートメーターデータの収集に用いるデータ收集モジュールを統合し、
   前記データ收集モジュールは、外部センサー、外部スマートメーターに連接できるＲＳ４８５モジュールとパルス端子モジュールを有し、
   前記電気メーター本体、無線通信モジュールとデータ收集モジュールはすべて、マイクロプロセッサーに連接することを特徴とするスマート統合電気メーター。
2. 前記無線通信モジュールは、無線通信モジュールプラグ及びＳＩＭカードスロットを有し、
   前記電気メーター本体には、無線通信モジュールプラグと相互に対応する無線通信モジュールコンセントを設置し、
   前記無線通信モジュールは、無線通信モジュールプラグと無線通信モジュールコンセントを通して、電気メーター本体に取り外し可能なように取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のスマート統合電気メーター。
3. 前記パルス端子モジュールは、パルス入力インターフェースとパルス出力インターフェースを統合することを特徴とする請求項１に記載のスマート統合電気メーター。
4. 前記電気メーター本体は、ハウジングをさらに有し、
   前記ハウジングには、表示区域と取り付け区域を形成し、
   前記表示区域には、設備情報を表示するＬＣＤモニターを設置し、
   前記無線通信モジュール、ＲＳ４８５モジュール、パルス端子モジュールと電力計配線端子は、取り付け区域に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のスマート統合電気メーター。
5. 前記無線通信モジュールは、取り付け区域上端に取り付けられ、前記ＲＳ４８５モジュール、パルス端子モジュールと電力計配線端子は、取り付け区域の下端に取り付けられる
   ことを特徴とする請求項４に記載のスマート統合電気メーター。
6. 取り付け区域は、各モジュールを保護する保護ケースにカバーされることを特徴とする請求項５に記載のスマート統合電気メーター。
7. ソーラーパネル電力管理システムは、請求項１記載のスマート統合電気メーターを有し、
   前記ソーラーパネル電力管理システムは、ソーラーパネル、ソーラーインバーターを有し、公共電気メーター、外部センサー、外部スマートメーター、及びサーバー、配電ボックスをさらに有し、ソーラーパネルは、ソーラーインバーター、スマート統合電気メーターを経て、配電ボックスを経由し、公共電気メーターをさらに通して、公衆電力ネットワークと家庭用電源に電力を出力し、公共電気メーターは、無線通信を経て、スマート統合電気メーターの無線通信モジュールに連接し、即時測定或いはメモリ中に一時保存される電力出力／入力データをスマート統合電気メーターにフィードバックし、前記外部センサーは、ＲＳ４８５モジュール及び外部スマートメーターを通して、パルス端子モジュールを通してデータ收集モジュールに連接され、前記マイクロプロセッサーは、ソーラーパネル電力管理システム、外部センサー、外部スマートメーター、公共電気メーターがフィードバックする電力出力／入力データを統合し、無線通信モジュールを通して、さらに長距離通信方式でまとめてサーバーに発送し、サーバーはさらに、データを、クライアントに伝送することを特徴とするソーラーパネル電力管理システム。
8. 前記外部センサーは、温度センサー、日照強度センサー、湿度センサーの１種或いは２種以上の組合せであることを特徴とする請求項７に記載のソーラーパネル電力管理システム。
9. 前記外部スマートメーターは、水道メーター、ガスメーター、熱量計或いは蓄電設備の１種或いは２種以上の組合せであることを特徴とする請求項７に記載のソーラーパネル電力管理システム。
10. 前記ソーラーパネル電力管理システムはネットワークＩｏＴシステムをさらに有し、該ネットワークＩｏＴシステムは短距離通信無線伝送方式により無線通信モジュールに接続することを特徴とする請求項７に記載のソーラーパネル電力管理システム。