JP5026530B2 - ユーティリティ監視装置、その監視システム及びその監視方法 - Google Patents

Description

この出願は、2007年 2月2 日に出願した米国仮特許出願第60/887,985号に基づく優先権を主張しており、その内容は参考までにここに統合されている。
本発明は、電力、ガス、水やその他の必需物（以下、ユーティリティという）等のユーティリティ・サービスの使用を監視する為のユーティリティ監視装置，その監視システム及びその監視方法に関し、特に、ユーティリティの消費を監視して消費者による現在の使用量と累積使用量に関する情報を提供する為の所謂スマート監視システムと建物内（例えば、家屋内）監視装置に適用可能なものである。

住宅、商業や工業用の施設には、ユーティリティとして建物に供給された電力、ガス、水やその他のサービスを含むユーティリティの消費量を計量する為の計器が設けられている。例えば、電力会社は、各消費者の建物に、回転ディスクとカウンタを有する従来どおりの電力メータであって、消費者に請求書を発行する為の電気エネルギー使用量又は消費量のメジャーとしての累積使用量をキロ・ワット時（ｋＷｈ）で指示する通常の電力メータを設けている。ガス、水、その他のサービス／供給物に対しても、同様のメータが提供されている。

最近、多くのユーティリティ会社や行政機関は、メータの読み取りをする多くの検針員を雇うのを避ける為に、累積又は合計のエネルギー消費量を記録し、そのデータをセンター部門へ送信可能な「スマート・メータ」を設置しつつある。スマート・メータリング・システムは、速度と精度とデータ収集コストの面でデータ収集に好適なものである。

更に、スマート・メータリング・システムによれば、使用時間やコストやその他のデータについてより詳細な監視が可能になる。大抵のスマート・メータは、使用を監視し、現在の単位量料金期間（rate period)や単位量料金期間別使用時間(time of use period)に基づいてエネルギー消費に対して異なる単位量料金や単位量料金表を適用するように構成されている。典型的な時間測定のやり方は１５分又は６０分間隔である。様々な単位量料金期間及びその単位量料金は、一日の時間帯（例えば、ピーク料金とオフピーク料金）、週の曜日、月、季節、供給コストや他の要因の変動などに基づいて設定される。

他のユーティリティでは、消費レベルに基づく階段状単位量料金を設定することもある。ユーティリティ会社と地域別分配会社は、単位量料金期間で決まる使用に対して異なる単位量料金表( 単価表) を設定することができる。それ故、消費者は、例えば、低率料金やオフピーク単位量料金期間の方へ使用時期を延ばすことで、かれらの消費を規制することもできる。
ユーティリティ会社やサービス提供会社によるスマート・メータリングの導入は、部分的にはピーク時間帯における消費節減を誘導する必要性から推進された。オフピーク使用やピーク期間のエネルギー保全にコスト誘因を与える為に、使用時間帯（例えば、ピーク／オフピーク）に応じた複数の単位量料金が採用された。

発電のため、オフピーク使用がピーク需要における改善された電力管理システムについての需要を拡大する。このシステムは、ピーク期間のピーク需要が気候に依存するような場合（冬季の数ケ月間の暖房と、夏期の数ケ月間の冷房）には、特に重要である。しかし、スマート・メータリングの場合でも、消費者は、請求書を受け取るまで、消費量と料金に関する情報をユーティリティ提供会社から受け取ることはない。更に、従来のスマート・メータは、通常、建物の外に設置されているので、消費者は、現在の消費量と料金を例えば家の中でリアルタイムで監視するなど、一層便利な監視技術を必要としている。

スマート・メータ・システムは、通常、ユーティリティ／サービスの提供会社による遠隔監視と検針を可能とする為に、有線又は無線方式の通信網を介してネットワーク化されている。それ故、消費者に使用量についての情報を提供する為の多数のシステム、例えば、スマート・メータに無線又は有線にて接続される家屋内又は建物内のディスプレイがある。スマート・メータは、遠隔電気器具コントローラ（ＲＡＣｓ）、プログラマブル通信サーモスタット（ＰＣＴｓ）、エネルギー管理用の家屋内ディスプレイ（ＩＨＤ) などの他の装置と通信可能である。こうした家屋内または建物内ディスプレイは、通常、消費量などの使用情報を表示する為のデジタルディスプレイを有し、情報のグラフィックな表示、指示ランプ、警告音などを提供できるものである。

無線方式のスマート・メータリング及び監視システムは、多数の無線通信網や、通信範囲やセキュリティ規則（例えば、ＩＥＥＥ802.15.4、ＡＮＳＩ Ｃ12.19,Ｃ12.22 ，Ｚｉｇｂｅｅ）に依存するメッシュ及びセンサ通信規約に依拠している。スマート・メータが設置されていない場合、従来のメータを自動的に検針してそのデータを無線又は有線にて送信するような幾つかの改良案が提案されている。

例えば、米国公開特許出願第2005/0222784（現在は米国特許第7174260 号）に記載された、ブルー・ライン・インノベーション（Blue Line Innovations ）社による「電力料金」モニターは、エネルギー使用量と料金に関する複数のパラメータを、外気温等の関連情報と一緒にリアルタイムにて表示すると共に、データをグラフィックに表示可能なデジタル・ディスプレイを有する。このモニターは、単位時間当たりの消費電力を示す回転輪（ディスク・エミュレータ）をグラフィックに表示する表示部を有する数値表示ディスプレイを有する。この例において、家屋内ユニットは、従来の電力計の外部に装着され且つホイールの回転を検出し、その情報を家屋内モニターに無線方式にて通信するセンサ装置と通信を行う。

スマート・メータを利用できる場合、数値や簡単な視覚的情報を表示する為に消費者に利用可能な様々なデジタル・ディスプレイがある。これらは、壁掛け温度計のように壁掛け式でもよく、コンセントへのプラグ・イン方式でもよく、有線又は無線接続によりメータ・システムから情報を受信する方式でもよい。消費電力モニターの他の例として、次のものがある。

ゴールデン・パワー・マニュファクチュアリング（Golden Power Manufacturing）社による「ライト・テンプ(Ritetemp)ユニバーサル無線サーモスタット」があり、これはカラー光によるユーティリティ料金指示器を有する。外周枠状のデジタル・ディスプレイであって、料金に応じた光色のバックライト付きのディスプレイを提供するコンセントへ接続式のエネルギー・ジュール・ディスプレイを含むデジタル・ディスプレイもある。関連する天気や気温の情報を提供する他のディスプレイもある。

ＤＣＳＩのＴＷＡＣＳにより、パワースタット（Powerstat ）として販売されたプラグ・イン式のユニットは、音声と視覚による警報を提供するものである。パワーウォッチ( Powerwatch) は腕に装着した腕時計型監視装置にデータを送信する無線監視機能を提供する。他のメーカーであるエコメーター（Ecometer) は、電気と水の使用量を監視する為のデジタルのグラフィックのディスプレイを有するディスプレイユニットを製造している。 その画面の下端部に設けた１群のＬＥＤがカラーで料率期間を指示し、オフピーク料金は緑色で、ショルダー料金は黄色で、ピーク料金はオレンジ色で、ピーク料金／高需要は赤色で表示する。この装置は、エネルギー使用量をグリーンハウス・ガス排出相当量に翻訳する。

米国特許第７１７４２６０号公報

種々の家屋内（建物内、構内）ディスプレイは利用可能であるが、既存の装置は、何らかの制約があって、公知のスマート・メータリング・システムに適合するものではない。 いくつかのユニット( 装置）では、消費者が状況の変化に気づくことが必要で、ディスプレイ上のデータを読み取る為に、ディスプレイに十分に近づくことが必要である。さらに、壁面のコンセントにプラグインするユニットの場合は、設置場所の制約があり、デジタル・ディスプレイを読むのに便利な場所に設置できるとは限らない。
あるユーザーは、現在のエネルギー使用量を現在の価格（ドルやセント等の通貨単位）の形で又はエネルギーの計量単位（例えば、キロワット時）の形で知りたがるであろう。 一部のスマート・メータは、単位量料金期間についての情報を提供できないかも知れないし、情報が活用可能であっても、例えば、シングルフラット料金形態、階段状料金形態、使用時間帯別料金形態など種々の請求形態があるので、消費者が解析することなく数値データを直ぐに解釈することはできない。

以上説明したように、スマート・メータから中央ステーションへ、ユーザーによる読取りのため建物内の特定の場所へも、エネルギー使用量データを送信するような種々のアプローチがなされている。スマート・メータが設置されていない場合、上記のようなアプローチの為には、電気技術者が従来のメータに接続された特殊な機器を設置することが必要であり、この種の機器は電源に接続しなければならない。

エネルギーと燃料と他の料金が増大し、エネルギーと資源需要ついての環境上の配慮が必要になると、使用量や使用時間帯別料金をより詳しく監視して、ユーティリティ会社と消費者にフィードバックすることができるような、ユーティリティのスマート・メータリングに対する誘因が増すことになる。このようなスマート・メータを開始して成功するか否かは、電力消費者などのエネルギー消費者がスマート・メータリングを使用して、そのエネルギー消費、エネルギーコストに対する保全と管理を行うことができる程度に依存している。

それ故、電力等の提供サービスに関する現在の使用量を、適用される単位量料金期間と関連付けて指示できるような装置を提供することが望ましい。ピーク期間における消費量を低減して保全するのを促進する為には、比較的安価でありながら、現在（リアルタイム）の使用に対して電力使用や他のサービスの使用についての費用と消費量の形で、消費者に便利な視覚的指示を提供できるような改善された装置が必要である。

本発明は、こうした公知のユーティリティ監視装置における１又は複数の欠点を克服し、少なくとも改善し、或いは少なくとも代替装置を提供するものである。
本発明の第１の態様によれば、ユーティリティ監視装置が設けられ、この監視装置は、ユーティリティ事業施設から供給されるユーティリティの使用を建物内で監視して、少なくとも２種類の使用状況メトリックを同時表示するためのユーティリティ監視装置において、前記２種類の使用状況メトリックの少なくとも第１の使用状況メトリックに関連する情報であってユーティリティの現在の単位時間当たりの消費量または累積消費量に関連する使用状況メトリックを受信する受信手段と、表示エリアを有する表示手段と、前記表示エリアの少なくとも一部の発光エリアを複数色のうちから選択された１つの色の光で発光させ且つ前記発光エリアを変化させる光源手段と、前記受信手段に応答して前記光源手段を制御して、前記少なくとも２種類の使用状況メトリックの各々を指示するように発光色を選択し且つ前記発光エリアのサイズと位置の一方又は両方を変化させる制御手段とを備えている。

好ましくは、前記色が現在の消費のコストに関連する使用状況メトリックを指示し、発光エリアの変化が現在の単位時間当たりの消費量を指示してもよい。
表示エリアの一部分の発光エリアを、表示エリアに亙って単位時間当たりの消費量を表す横断速度で走査させることにより現在の単位時間当たりの消費量を表示するように構成することも有利である。

こうして、屋内又は建物内に設けるユーティリティ監視装置は、ディスプレイの色で指示される現在の消費料金と、表示エリアを横断する発光エリアの走査や動きにより指示される単位時間当たりの消費量の両方について、一瞥して分かる指示を消費者に提供することができる発光型ディスプレイを備えている。このディスプレイを、単位時間当たりの消費量や他の使用状況メトリックを表す速度で表示エリアを横断する運動や回転を見せかけるように構成すれば有利である。好ましくは、制御手段は、単位時間当たりの消費量に応じた横断速度で表示エリアを横断するリニアな動き又は回転を見せかけるような表示エリアの発光パターンを生成するように、光源手段の出力を調整する。

英数字の情報とグラフィックな情報の少なくとも１つを表示する為のデジタルディスプレイからなる第２ディスプレイを設ければ有利である。この第２ディスプレイは、例えば、現在および累積の使用量と料金についてのより詳細な情報を表示可能なＬＣＤ画面を備えている。電力監視システムにおいて、この情報は、例えば、現在の需要、価格と消費のデータ、現在のｋＷで示した消費電力、１日の又は前月の又は他の期間におけるｋＷｈで示した累積消費量、単位量料金期間の各々における消費量、日別又は月別のコスト、異なる単位量料金期間によって発生したコストなどを含む対応するコスト情報などを含む。

ユーティリティ監視装置が、ＬＣＤ画面等の第２ディスプレイを備えている場合、その監視装置が、そのデジタルディスプレイにおける複数の表示モードの１つを選択する為の手段を備えてもよい。例えば、監視装置が、種々の表示モードを選択して種々の選択された１群の情報を英数字で又はグラフィックに表示する為の複数の押しボタンを備えてもよい。その監視装置は、オプションとして、聴覚的な警報を発生させる警報器を備えてもよい。

表示エリアが細長く形成されている場合には、光源が線状アレイのように構成してあってもよく、そして、制御手段が、表示エリアを横断する発光エリアの直線運動を見せかける為に、表示エリアの長さに沿ったアレイ状の発光エリアを単位時間当たりの消費量を示す横断速度で走査させてもよい。簡単な例は、１列のＬＥＤにおいてダイオードを低速で順次で発光させて、単位量料金期間の変化を指示したり、又は、１列のＬＥＤを単位時間当たりの消費量を示す速度で速く繰り返し発光させるなどである。

細長い表示エリアはアーチ形であってもよく、光源は対応するアーチ形アレイに配置されていてもよい。制御手段は、そのアレイの複数の光源を選択的に駆動するコントローラを備え、アーチの長さに沿って単位時間当たりの消費量を表す横断速度にて発光エリアを順次走査させるように構成してもよい。光源手段は、各色を特定の単位量料金ランクや単位量料金表、他のコストパラメータに関連付けた複数の異なる色の１つを表示する為に光源の出力を調整（つまり、パルシング）するモジュレータを含んでいれば有利である。

コスト情報が単位量料金ランクや単位量料金表に基づいている場合、単位量料金ランクや単位量料金表の各々がディスプレイの特定の色と関連付けてあってもよい。好ましくは、光源手段は、複数のＬＥＤなどの発光素子のアレイを備えていてもよい。その制御手段は、ディスプレイの複数の部分を選択された色で選択的に発光させる為に、アレイの１又は複数の光源を選択的に発光させるコントローラを備えていてもよい。複数の光源からなるアレイは、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）や有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）のアレイで構成してもよく、または、光源手段は、エレクトロルミネセンスの膜状光源やその他の制御可能な光源であってもよい。

前記ディスプレイは、例えば、オフ・ピーク、中間ピーク、ピーク単位量料金など異なる単位量料金期間や単位量料金期間別使用時間（time of use period) を指示する為の所望の１群の色を発生させる為に、２色または３色のＬＥＤを用いてもよい。あるいは、コントローラは、ダイオードアレイの発光を一層複雑なシーケンスにて走査させ、種々の速度と方向を伴ったマーキー・チェーシング・パターン（marquee chasing pattern)として公知のシーケンスなどのように、所望の速度と横断方向を変えて、複数の発光パターンの１つを使用情報（使用状況メトリック）を指示する為に提供するように構成してもよい。

より大型の表示エリアや、曲がったアーチ形のディスプレイが設けられている場合、ＬＥＤアレイの発光パターンが、従来からの機械的な電力メータのディスクやホイールの回転や、発光型ディスプレイにおける監視中のパラメータに応じた速度での発光パターンのリニア又は回転運動を、模倣するように構成してもよい。発光型ディスプレイは、監視装置のケースに光源アレイと位置を揃えて形成した開口部に設けた窓やレンズ、あるいは、光源アレイと重なるように監視装置のケースに形成した透明部分を備えていてもよい。

好ましくは、発光型ディスプレイは、機能的なデザインだけでなく装飾的なデザインを備えている。従来と同様、反射器、レンズ、プリズム、他の光ガイド、光ファイバーなどの光学手段が、個々の光源又は光源アレイからの光を導くように使用され、表示エリアに所望の発光パターンを発生させる。

受信手段は、有線または無線接続を介してスマート・メータリング・システムから直接情報を受信する。つまり、受信手段は、送信機やトランシーバを備えているスマート・メータから、又は、従来のメータに接続された送信機／トランシーバ・アダプタから、又は、ユーティリティ事業施設の通信網から、直接情報を受信する。ユーティリティ監視装置が、スマート・メータ・システムと他の監視装置の一方または両方との間で情報を送信、受信するトランシーバを備えていてもよい。この監視装置は、電力入力用及び／又は通信網接続用の少なくとも１つのポートを備えていてもよい。

ユーティリティ監視装置が、前記の情報をメータリング・システムから受信し、また、データ格納部や他の装置に送信する為のトランシーバを備えていて、２方向通信が可能で、１又は複数の公知の無線通信規約に基づく通信が可能になっていることが望ましい。

前記ユーティリティ監視装置は、例えば、消費電力がしきい値に達するような上限ピーク期間において、電気機器をオフさせるメッセージを消費者に提供するように構成してもよい。また、オプションとして、この監視装置は、ユーザー入力に応答して、電力管理（例えば、上限使用期間におけるエアコンの停止、オフ・ピーク使用期間における電力アップ）を行うように構成してもよい。

ユーティリティ監視装置のケースが、壁掛け型の監視装置又は卓上型の監視装置となるように構成しておけば、便利である。発光される視覚的ディスプレイがケースの透明な頂部で構成された場合、発光面エリアが広い視野角から見えるように構成してもよい。

好ましくは、ユーティリティの使用を監視して、少なくとも２つの使用状況メトリックを同時に表示して監視するようにしてもよい。この場合、メータリング・システムから、前記２種類の使用状況メトリックのうち少なくとも一つであって、現在の単位時間当たりの消費量又は現在の累積消費量に関連する情報を受信する。次に、監視装置の表示エリアの一部を２種類の使用状況メトリックのうちの一つを指示する色で発光させることにより、少なくとも２種類の使用状況メトリックに関連する情報を視認できるように表示する。次に、２つの使用状況メトリックの他方を指示する為に発光エリアを変える。

好ましくは、発光は表示エリアの複数の部分（複数の発光エリア）を順次発光させるように変化させ、単位時間当たりの消費量を表す横断速度で表示エリアを横断するカラー発光のリニア運動と回転運動の一方を見せかける。複数の異なる単位量料金ランクは、複数の異なる色と対応付けておいてもよく、単位時間当たりの消費量に基づいて夫々の色を選択してもよい。緑色、黄色、オレンジ色、赤色は、例えば、オフ・ピーク、中間ピーク、オン・ピーク、上限ピークを夫々指示するように使用され、消費者に、エネルギー消費レベル（累積的消費量）と単位時間当たりの消費量を迅速に理解できるやり方で気づかせる。

この監視方法は、ユーティリティの使用情報、例えば、現在および累積の使用量、価格、時間、日付などを第２（デジタル）ディスプレイに数値やグラフで表示してもよい。 この第２ディスプレイへの表示内容は、消費者が好ましくは監視装置の押しボタンにより選択するようにしてもよい。

本発明の別の態様によれば、電力メータとそのメータの為のコンセント間に装着されるトランシーバ／送信機・アダプタが設けられる。このアダプタは、使用情報を屋内監視装置の受信機へ通信する為のトランシーバを支持する基材を備えている。前記アダプタは、前記コンセント（メータベースとも称される）から直接電力を受ける電力供給ユニットと、トランシーバの一部である送信機とを備えている。この送信機は、単位時間当たりの消費量や累積消費量に関連する第１の使用状況メトリックを、例えば、１又は複数の周波数の無線送信を用いて、また、公知の無線通信規約を用いて監視装置へ送信する。こうしたメータベースは、住居用の特殊タイプ、１Ｓ型又は２Ｓ型のメータベースである。

スマート・メータリングが装備されていない場合、トランシーバ・アダプタを従来のメータの下に設け、メータソケットにプラグを差し込み、メータケースのシール部材を破壊しないようにしてメータソケットとメータ自身の間に挟み込んでもよい。それ故、メータは、シールされ且つ検定状態に維持されるが、ユーティリティの窃盗防止用シールは、ユーティリティ会社から許可された者により停止され、破損状態になるであろう。そのアダプタは、１群の貫通端子を備えていてもよく、この１群の貫通端子の各々が、一端側にコンセントのソケットに接続する為のプラグを有し且他端にメータ側の対応するプラグを差し込む為のソケットを有している。

前記アダプタが貫通端子を備えている場合、電力供給ユニットが電流変圧器を形成するように端子の各々の回りに巻き付けた複数のコイルを有する。このようなトトランシーバ・アダプタは、ユーティリティ会社の技術者によって簡単に設置することができる。

本発明の他の態様によれば、ユーティリティ会社により供給されるユーティリティの使用を建物内で監視する為の監視装置が設けられる。このユーティリティ監視装置は、現在のユーティリティの単位時間当たりの消費量に関連する情報を受信する為の受信手段と、ディスプレイ手段と、受信手段に応答して現在の単位時間当たりの消費量をそれに相当する数の所定のワットの電球で描写するようにディスプレイを制御する制御手段とを備えている。

監視装置のディスプレイについての発光デザインは、好ましくは、機能的であると共に装飾的にし、家庭内の全員にエネルギー消費率（単位時間当たりの消費量）について警告するために家庭内の目立つ場所に１又は複数の監視装置を設置するのを促し、エネルギー保全を促す。このような場所は、例えば、台所や洗濯室など、エネルギー消費型電気機器のある場所である。好ましくは、ディスプレイを特定の構成にすれば、それが卓上に置かれた場合に、そのディスプレイを多くの角度から見ることができ、ディスプレイ発光における色と位置又は直線的／角度付き運動を介して「一瞥監視」が可能になる。

また、このようなユーティリティ監視装置は、壁掛け形でもよく、磁石により冷蔵庫に取り付けてもよい。監視装置は、例えば、玄関の近くに設置し、家の所有者に家への出入りの際に消費状態について警告するようにしてもよい。

ユーティリティ監視システムは、複数の監視装置を備え、１又は複数の監視装置は、ＵＳＢ接続や他の公知の通信網接続部などを介して、通信網へ接続する為のポートを有し、データをデータ格納部や他の装置へ送信可能になっている。

複数の異なる図面におけ同様の構成要素には、対応する参照符号を付けた。特定の実施例の参照符号は、その他の実施例の参照符号から１０００だけ異なる場合もある。

本願発明の第１実施例に係るユーティリティ監視装置１００（モニターリング装置）について、図１〜図３に基づいて説明する。監視装置１００は、双極アンテナ（及び／又はその他の外部／内部アンテナ) に接続されてメータリング・システムから使用情報を受信するラジオ受信機１０４（図２、図３参照）を収容するケーシング１０２であって、発光型ディスプレイ１０８（表示エリア）と、デジタル・ディスプレイ１１０とが設けられたケーシング１０２を有する。後者のディスプレイは、本実施例ではＬＣＤスクリーンで、例えば、６４×１２８分解能のＬＣＤであり、１又は複数のモードにて、英数字１１２及び／又はグラフィック情報１１４を表示する為のものである。

この監視装置１００は、装置をオン・オフしたり、図５（ａ）と図５（ｂ）に基づいて詳細を後述する異なる情報群を表示する表示モードを選択したりする為の、３つの多機能のユーザー操作用の押しボタン１１６を有する。ケーシング１０２は、壁掛け式やテーブル上に載置可能なディスプレイとする合成樹脂成形体のケーシングを有する。

本実施例では、発光型ディスプレイ１０８は、ケーシング１０２の頂部から延びる光線ガイド１１８の艶消しされたアーチ形でほぼリニアに傾斜した最外端面を有する。表示エリア１０８は、ケーシング１０２の後方に向いているが、光線ガイド１１８の奥端から来る光線を反射してケーシング１０２の前方へ投射する。アーチ形表示エリア１０８の複数の部分は、アレイ状の光源、特にケーシング１０２内に設けた複数のＬＥＤ１２０（図２、図３参照）から光線ガイド１１８内へ投射された光線によって選択的に時系列的に光らせるようにしてもよい。こうして、光線ガイド１１８は、ＬＥＤ１２０のアレイからの光線をアーチ形表示エリア１０８の選択された部分（発光エリア）を光らせるように方向変換する光学的結合手段を構成している。

図２、図３に示すように、内部回路基板１２２（図１には図示略）に設けられた６つの２色ＬＥＤ１２０／１〜１２０／６を有する。光線ガイド１１８は、その内端部に、矩形穴１２４Ａ，１２４Ｂを夫々挿通する舌片部１１８Ａ，１１８Ｂであって、ＬＥＤ１２０に近接した最下端部にＬＥＤ１２０から光線が流れ込む２つの曲がった舌片部１１８Ａ，１１８Ｂを有する。通常、各ＬＥＤはアーチ形面における対応する断片又は部分を光らせる。しかし、隣接する断片間の過渡部は、光線で照らされたとき、反射分散や拡散効果によりシャープに区切られることはない。

図４は、図１、図２、図３に示す監視装置の内部の構成部品のブロック図である。
実際にはトランシーバーの一部である受信機１０４は、スマート・メータリング・システムの対応する送信機から情報をアンテナ１０６を介して受信して、その情報を電力供給部１３２から従来どおり給電され且つオプション的なバッテリ１３４を有するマイクロコントローラ１３０へ送る。 標準的なＵＳＢ通信網に接続する為のＵＳＢポート１３８及び／又は特殊接続ポート１３８”に接続されたインターフェイスユニット１３６も設けられている。電力供給部１３２は、外部電源に接続してバッテリ（再充電可能な場合）に充電する為のポート１４０（オプション的）で示されている。前記の情報は、現在の単位時間当たりの消費量に関連する少なくとも１つの使用状況メトリックを含む。

受信機１０４は、使用時間、現在の単位量料金期間、これに関連する単位量料金、エネルギー単位及び/ 又は通貨単位で表したエネルギー使用量、累積使用量又は使用履歴などのデータをスマート・メータから受信する。しかし、好ましい実施例においては、特に、監視装置がユーティリティ会社（ユーティリティ事業施設）と通信可能で、最新情報を受信可能である場合には、内部クロックから受ける日時のデータと、メモリ装置に以前に記憶していた他のデータなどの追加的なデータは、監視装置自体で作成することができる。

受信機１０４は、トランシーバ内の送信機と接続されていてもよく、その場合、メータやユーティリティ会社やユーティリティ関連トランシーバ（固定式又は移動式）側に設けた補助的なトランシーバと情報交換することができる。表示エリア１０８（図３には図示省略）を光らす為の多色のＬＥＤバンク１２０又はアレイは、詳細は以下に後述するＬＥＤコントローラ１４２を介してマイクロコントローラ１３０へ接続されている。ＬＣＤスクリーン１１０からなる第２ディスプレイは、マイクロコントローラ１３０と通信する内蔵コントローラを備えている。

ＬＣＤディスプレイ１１０の表示モードを選択する為に、押しボタン１１６（電源をオン・オフする押しボタンを含む）をマイクロコントローラ１３０へ接続するユーザーインターフェイス１４４も設けられている。マイクロコントローラ１３０に接続されたその他の機器として、マニュアルリセット１４６、聴覚指示器又は警報モジュール等の音声指示器１４８、拡張メモリ１５０が設けられている。

図４に示すように、２色のＬＥＤ１２０を駆動する駆動電流は、マイクロコントローラ１３０の制御下に、ＬＥＤコントローラ１４２から供給される。この種の２色のＬＥＤは、通常、密接状にパッケージした赤色光と緑色光とを夫々発する２つのＬＥＤの群からなる。 マイクロコントローラ１３０は、Ｒ，Ｇ（赤，緑）のＬＥＤを独立に或いは所期の色の光を発するようにそれらを同時に駆動する。例えば、赤色は上限ピーク料金を示し、オレンジ色はピーク料金を示し、黄色は中間ピーク料金を示し、緑色は低ピーク料金を示す。 更に、マイクロコントローラ１３０は、表示エリア１０８の異なる部分を順に又はパターンでもって光らすように２色のＬＥＤを選択的に駆動する。

こうして、マイクロコントローラ１３０は、カラー光がメータから受信した又は計算した使用状況メトリック、つまり、単位時間当たりの消費量を指示する態様でもってアーチ形の表示エリア１０８に沿って移動するように、２色のＬＥＤの各々を駆動してもよい。あるケースでは、メータからの情報が電力の累積消費量の測定値のみからなり、マイクロコントローラ１３０が内部クロックを用いて単位時間当たりの消費量を決定する。

マイクロコントローラ１３０は、内部メモリ及び／又は拡張メモリ１５０にアクセスして、課金する単位量料金ランクや単位量料金表などの他のデータを取得する。課金する単位量料金ランクは、一時的に決定してもよい。例えば、現在の単位量料金は、消費や計量がなされた年，月，日，時により決定される。例えば、現在の単位量料金は、以前（特定の時期以降）に消費した消費量に基づいて決定される。後者の場合、単位量料金ランクは、単位量料金が順に増大していくような一連の複数のしきい値により定義してもよい。

発光型ディスプレイは、 例えば、別のＬＥＤや発光エリアを光らせたり、カラーを消去（溶暗や溶明）することで、別の単位量料金ランクへの移行を指示できるように構成してもよい。そこで、例えば、オフ・ピーク単位量料金期間の間は表示色を緑色として、２色ＬＥＤ１２０の各々は、（特にその群の緑のＬＥＤを駆動することにより）その緑色の光を発するように駆動され、表示エリア１０８の対応する発光エリアを光らせる。単位時間当たりの消費量に関して、複数のＬＥＤ１２０は表示エリア１０８の分離したエリア又は段片（発光エリア）が交互に発光させられ、緑色の断片（発光エリア）がアーチ形表示エリア１０８の長さ方向に沿ってゆっくり移動するように表示するようにもよい。

単位時間当たりの消費量が増大するにつれて、コントローラ１３０は切換え速度を増し、それにより緑色の断片（発光エリア）がアーチ形経路に沿って移動する速度を増大させる。発光パターンの運動は、単位時間当たりの消費量を表す速度となるように、従来の電力メータのディスクの回転に見せかけるものである。単位量料金期間が中間ピークからピーク料金に変わるとき、コントローラ１３０は複数のＬＥＤ１２０をオレンジ色に発光させ、次に赤色に発光させる。コントローラ１３０は、複数のＬＥＤ１２０をオン・オフし、表示光を特定色にフラッシュさせて、上限ピーク料金であることを表示する。勿論、上記の目的の為、なんからの他のモジュレーション・パターンを採用してもよい。

音声指示器１４８は警報音を発生させるように使用することができる。上限ピーク料金に関連して強烈な停止可能な警報音を出すようにしてもよく、その下の単位量料金期間への秒読みを指示する場合には、よりソフトな警報音を発するようにしてもよい。発光型ディスプレイは、単位量料金期間に関して経過時間を指示するように構成してもよい。例えば、現在時刻が、特定の「使用中」の単位量料金期間の開始時刻又は終了時刻に近い時刻であることを指示するように構成してもよい。例えば、アーチ形表示エリア１０８の長さの３／４に沿って延びる発光エリアを光らせることで、現在の時刻が単位量料金期間をカラー表示と関連する単位量料金期間の通過経路の３／４であることを指示するようにしてもよい（図１７（ａ）〜図１７（ｆ）を参照）。

周知のように、人間の目は認識した動きに迅速に反応するので、光の色や動作パターンの変化が、一瞥しただけで情報を吸収できるようなやり方で、単位時間当たりの消費量やコストの変化に対して消費者に警告を出すのに効果的である。このことは、動作パターンが直線的な又は回転運動を模倣する場合に特に該当する。注意を引く為に、所定の横断速度でディスプレイを横切るように発光エリアを走査させることは、光をブリンクさせたりフラッシュさせたりするよりも好ましい。これらブリンクやフラッシュはお節介でぴりぴりさせるからである。

第２のデジタル・ディスプレイ１１０（ＬＣＤスクリーン）は、現在又は累積の使用量に関連するこれらの又は他の使用状況メトリックやパラメータに関する詳細な情報を表示するのに使用される。例示したものは、過去２４時間についての時間当りの使用量を＄又はｋＷｈで表示し、過去３０日間の日別の使用量を＄又はｋＷｈで表示し、ｋＷｈ及び＄と関連付けた単位量料金期間別使用時間（Time of Use （ＴＯＵ）period) の合計値、現在使用中の電力を示す瞬時の又は平均の需要消費、などの時間毎の使用量についてのグラフィックな表示を含むものである。表示される実際のデータは、１つ又は複数の押しボタン１１６により選択するように構成してもよい。

図５（ａ）〜図５（ｑ）は、デジタル・ディスプレイ１１０に以下のように表示したデータの例を示すものである。図５（ａ）は、メータテーブルから得られた合計と３つの単位量料金ランクを示す絶対ｋＷｈである。図５（ｂ）は、現在の消費量（消費電力）を示すアナログの「速度メータ」であり、複数の棒グラフは、３つの標準的な単位量料金ランクと上限ピークについての月間合計を示し、「Ａ」は短期（日毎／週毎）と合計を示す。 図５（ｃ）は、現在の消費量を示すアナログの「速度メータ」であり、複数の棒グラフは、１日における時間毎の合計を示し、「Ａ」は短期（日毎／週毎）と合計を示す。
図５（ｄ）は、現在の消費量を示すアナログの「速度メータ」であり、複数の棒グラフは、月間における日毎の合計を示し、「Ａ」は短期（日毎／週毎）と合計を示す。

図５（ｅ）は、＄，・・・＄＄＄＄で表した単位量料金ランクと基本量とで示した消費量を示す。図５（ｆ）は、＄，・・・＄＄＄＄で表した単位量料金ランクと基本量とで示した料金を示す。図５（ｇ）は、棒グラフで日毎の合計を示し、日付と、１日当たりのドルと、合計ドルとを示す。図５（ｈ）は、棒グラフで日毎の合計を示し、日付と、１日当たりのｋＷｈと、合計ｋＷｈとを示す。

図５（ｊ）は、基本量なしの場合の、＄，・・・＄＄＄＄で表した単位量料金ランク別の消費量を示す。図５（ｋ）は１００Ｗ電球のアイコンを用いて表した現在（瞬時）の消費電力を示す。図５（ｌ）はｋＷで表した現在（瞬時）の消費電力を示す。図５（ｍ）は、ユーザーが選択したタイムフレームにおける合計消費量と、平均消費量と、再分割期間とを示すものである。

図５（ｎ）は、ユーザーが選択した時の合計消費量をｋＷｈとドルで表したものである。図５（ｐ）は、棒グラフにより１日における時間毎の合計を示し、時間当たりのドルと合計ドルとを示すものである。図５（ｑ）は、棒グラフにより１日における時間毎の合計を示し、時間当たりのｋＷｈと合計ｋＷｈとを示すものである。

第２ディスプレイ１１０はデジタルのものであるから、既述のように、１つ又は複数の押しボタン１１６によって、異なる表示画面を選択して、表示データを変更することは非常に簡単なことである。多くの消費者は、単位時間当たりのエネルギー（電力）消費量を数値で表したときはその意味を十分に評価できない。そこで、図５（ｋ）に示したデータ表示は、単位時間当たりの消費量をそれに相当する数の６０Ｗとか１００Ｗとかの所定（共通）のワット数の電球で表わすため、特に有利である。多くの消費者は、上限や高単位量料金期間の間に表示される、多数の電球で表すエネルギー単位の意義を評価し、少なくとも一時的にはオフ可能な電気機器をチェックする誘因となるであろう。

ネットワークコネクタ（図示略）などのＵＳＢコネクタやその他のデータコネクタを差し込む為のデータポート１３８（ＵＳＢポート）であってデータ・インターフェイス・ユニット１３６に接続されたデータポート１３８は、コントローラ１３０の制御下にデータを、解析や格納の為にパーソナルコンピュータやパーソナルデジタル機器へ出力可能にしている。

ＵＳＢポート１３８は図示してあるが、インターフェイス・ユニット１３６は、赤外線やブルートゥースなどの１又は複数種類のデータ送信モードを使用可能であってもよく、データをユーティリティ会社や他の場所に送信する為に通信ネットワーク（イーサネットやインターネット）に接続してもよい。拡張メモリ１５０に格納されている単位量料金表などのデータを更新する為にデータをダウンロードする機能を備えていてもよい。さらに、監視装置内の接続部に修正を加えて、電源に接続するように構成してもよい。パワー・ライン・コミュニケーション（Power Line Communication） (PLC)型メータシステムの為に、インターフェイス・ユニット１３６がシリアル入力ポート１３８”（特殊接続ポート）を備えている。

上記の監視装置の受信機１０４はトランシーバーの一部であってもよく、その送信部は、ユーティリティ・メータ及び／又はユーティリティ会社と通信する為に使用される。
図４に破線で示すように、典型的なスマートメータ１５２は、それ自身の受信機（通常はトランシーバーの一部である）を備えており、その受信機を介して、使用量データをユーティリティ会社に送信したり、ソフトウェア及び／又は最新データを受信したりすることができる。多くのケースでは、監視装置１００の受信機１０４は、必要に応じてライセンスを受ける通信規約でもって、トランシーバー１５４と通信可能である。上記の受信機１０４は、種々のスマートメータに適用可能にする為にプログラマブルであってもよい。 あるいは、交換可能な専用の受信機／トランシーバー・モジュール１０４を設けてもよい。各々が特定タイプのメータ・トランシーバー用であり、適合する１つが選択されて回路基板１２２に装着される。

図６は、マイクロコントローラ１３０が実行する基本的な処理を示すフローチャートであって、マイクロコントローラ１３０が異なる使用状況メトリックのデータを取得するのを制御するフローチャートであり、このフローチャートを介して、マイクロコントローラ１３０は、受信機１０４を介して拡張メモリ１５０の参照テーブルから取得するか、或いは、ユーティリティ会社と通信して表示情報を演算し、２つのディスプレイ１０８，１１０を制御してデータを表示させる。留意して頂きたいのは、このモデルの場合、メータトランシーバー１５４が、現在の単位時間当たりの消費量と累積消費量の一方又は両方を送信するようにしてもよく、後者の場合、マイクロコントローラ１３０が内部クロックを活用して順次の累積消費量の読取値から単位時間当たりの消費量のデータを生成する。

上記の実施例は、それ自身の送信機（トランシーバー）を有するスマートメータと通信するように設計されているが、監視装置１００は、電力メータに適当な送信機／トランシーバー・アダプターを設置することにより従来の電力メータと協働させて使用するようにしてもよい。この種のアダプターは、メータケースに固定された外部センサであって、前述の米国公開特許出願第２００５／０２２２７８４号に開示されたような通常の回転輪のマークを検出するセンサを有する外部センサの形態を取ってもよい。

しかし、上記の外部センサは、誤カウントしたり、あまりに簡単にいじくることができるため好ましくない。ユーティリティ会社は、ユーザーがメータをいじって欲しくないし、寒気や熱によりセンサの固定が緩んでセンサのアライメントが崩れたりする。また、センサ取り付け用のクランプや工具によりメータの合成樹脂製のハウジングが傷つき、合成樹脂製のハウジングが割れて、耐候部品がダメになったりする上、独立のバッテリも必要である。

ここで、送信機／トランシーバー・アダプター１５６を従来からの電力メータとこの電力メータがプラグインされるメータコンセントとの間に設置し、消費を直接監視するように構成することが望ましい。図７、図８に示すように、この種のトランシーバー・アダプター１５６は、通常、電力メータとそのコンセントの円周と同様の円周を有する円形ディスク１５８を備えている。
４つのコネクタ１６０は、ディスク１５８（標準型式１Ｓ／２Ｓメータベース）を貫通する矩形のパターンに等間隔に配置されている。

図７に示すように、各コネクタ１６０は、ディスク１５８の裏面（設置状態でコンセントに対面する）から突出するフォーク状部分１６０Ａと、ディスク１５８の表面から突出してメータのフォーク状部分（図示略）を受容する二股状部分１６０Ｂとを有する。２つのコネクタ１６０のフォーク状部分１６０Ａは、夫々、電流検出器の２次捲線であるコイル１６２で囲繞されている（尚、コネクタ１６０が１次捲線である）。

１対の電流検出器は、メータを貫通するラインコネクタ１６０に流れる電流に比例する電流を出力する。ＡＣ／ＤＣ電源モジュール１６４は、供給側接点から電力を取り出してそれを比較的高圧のＤＣ電圧に変換する第１段部１６４’と、そのＤＣ電圧を減圧してマイクロコントローラ１６６で使わせる第２段部１６４”と、ＬＡＮ及びＷＡＮデータ通信インターフェイス１６８，１７０と、外部メータデータインターフェイス１７２と、拡張メモリ１７４と、負荷監視ユニット１７６などを有する。

電力供給部１６４’が、供給側接点と負荷側接点の何れを使用するかは、ローカルなレギュレーションに依存する。あるケースでは、メータの為の電力はメータよりも前段から取り出さなければならず、他のケースではメータの為の電力はメータよりも後段から取り出さなければならない。
負荷監視回路１７６は、電流検出コイル１６２に接続され、現在電圧と現在電流を監視して、（特別高速Ａ〜Ｄで）デジタルデータに変換されてマイクロコントローラ１６６へ供給される現在の累積的電力レベルを算出する。後者は、この情報を、双極アンテナ１７８を介して監視装置１００へ送信するためにＬＡＮインターフェイス１７０へ伝送する。

トランシーバー・アダプター１５６は、使用状況メトリックを監視装置１００へ送信するだけでなく、データインターフェイス１７２や適宜ＷＡＮ双極アンテナを備えたＷＡＮインターフェイス１７０を介して、ユーティリティ会社や他の場所にある中央格納部や中央データベースへも送信する。

図９にボックス１６８，１７０で図示したように、種々のデータ通信モードを採用可能である。例えば、ＧＳＭデジタル・セルラー・データ（ＧＰＲＳ）モデムＷＡＮ、ＷｉＦｉ８０２．１１ｂモデム（２．４ＧＨｚ，ＬＡＮ）、及び／又は低地球軌道（Low Earth Orbit ）（ＬＥＯ）ＯＲＢＣＯＭＭ衛星などを採用可能である。メータ情報は、１日に１回の短時間送信にて地上のリレーステーションへ送信され、そこからインターネットにより中央サーバへ送信される。

こうして、ＷＡＮトランシーバー１７０は、次のような構成を備えていてもよい。
適用可能であればＧＳＭ通信、コントロール地域でのＷｉＦｉ、ＬＥＯ ＶＨＦ１３８〜１５０ＭＨｚ帯は、難しい環境下においても広範囲通信を提供する。ＣＤＭＡ通信、ライセンスされたＳＣＡＤＡバンド（例えば、４５０ＭＨｚ）通信、新規の又は既存の型式２Ｓのメータソケットに簡単に設置可能で、０．６ワット未満の低電力消費などの特徴がある。監視装置及び／又はトランシーバー・アダプター１５６は、使用状況メトリックを建物内のパーソナルコンピュータや、携帯型コンピュータや、ブラックベリー（Blackberry）（登録商標）や、他の同様の携帯型装置へ提供することができる。

補助的な使用状況メトリックの送信は、監視装置１００を描写するようなやり方で表示可能である。こうして、図２１（ａ) 、図２１（ｂ）は、発光型ディスプレイを有する監視装置の画像を表示しているパーソナルコンピュータと、図１〜図４のトランシーバー１０４と、必要ならデータインターフェイス１３６を用いて通信したメータ読み取り値に基づいてデジタルディスプレイに対応するデータを表示したパーソナルコンピュータを示している。

同様に、図２１（ｃ) 、図２１（ｄ）は、ブラックベリー（登録商標）や他の同様の装置に同様に表示したものを示している。後者のケースでは、画像の表示を可能とする為に、情報の送信はサーバー型システムを介して行うものとする。遠方のユーザーの装置への上記のような送信を行えば、例えば、家族内の誰か、例えば、子供による多量の電力消費について、両親に警告することができる。

本発明は、発光型ディスプレイの構造を変えたもの、可能なら第２デジタルディスプレイ１１０を省略したユーティリティ監視装置をも包含するものである。ＬＣＤディスプレイは高価な機器になりがちであり、それを省略すれば、詳細な情報は必要でないような場合に、効果的な視覚的警告を発することのできる低コストの代替案を提供できる。

以下、こうした監視装置の代替案の複数の実施例について、図１０Ａ〜図２０を参照して記載する。図１０Ａは、第２実施例の監視装置であって、ケース２０２の頂部付近に、直線状の発光型のディスプレイと、細長く延びる窓又はレンズ２０８を有する監視装置を示している。必要なら、窓又はレンズ２０８は、半透明でもよく、拡散の為ツヤ消ししてあってもよい。図１０Ｂに示す対応するプリント回路基板には、それが取り付けられた場合に、窓２０８に揃うように、直線的に１列に並べた複数のＬＥＤ２２０が設けられている。

１列状の複数のＬＥＤ２２０は、選択的に駆動されて、窓／レンズ２０８を、単位量料金期間に依存する赤色、オレンジ／黄色、緑色のうちの何れか１色で光らせる。このとき、単位時間当たりの消費量に依存する横断速度でもって、例えば、リニアなＬＥＤアレイを順々に発光させることにより、窓に沿って発光エリアを走査させる。
図１１Ａと図１１Ｂは、夫々、３列に並べたＬＥＤ３２０（ａ），３２０（ｂ），３２０（ｃ）から供給される赤色、オレンジ／黄色、緑色の光で発光エリアを表示する為に、ケースに３列に並べて形成した窓３０８（ａ），３０８（ｂ），３０８（ｃ）からなる表示エリアがケース２０２に形成された実施例を示すものである。３列のＬＥＤの各列は窓の各々に合うよう整列されている。

図１２Ａと図１２Ｂは、図１０Ａと図１０Ｂに図示したものと同様のケース４０２を有する監視装置であるが、窓叉はレンズ４０８が湾曲しており、それに合せてＬＥＤ４２０の列も湾曲している監視装置を示すものである。図１３Ａと図１３Ｂは、ケース５０２に１組の３つの細長い窓５０８（ａ），５０８（ｂ），５０８（ｃ）を設けた前記の実施例と同様の別の実施例を示すものである。前記の窓５０８（ａ），５０８（ｂ），５０８（ｃ）は直線状ではなくアーチ形に形成され、対応するＬＥＤアレイ５１８（ａ），５１８（ｂ），５１８（ｃ）が３つの窓に夫々整合する位置に設けられた３つのアーチ形のＬＥＤの列からなる。

図１０Ａ〜図１３Ｂに示す監視装置の各々は、第１実施例のコントローラ１４２と同様のＬＥＤコントローラを有し、このＬＥＤコントローラはＬＥＤアレイに適合するように構成されている。同様に、マイクロコントローラの制御プログラムも、必要に応じて修正されている。異なるディスプレイ構成を有する前記実施例の各々は、対応するディスプレイの構成に適合するように構成されたＬＥＤアレイを有する回路基板を有する。つまり、ディスプレイが異なれば、回路基板も異なる。

しかし、１つの回路基板に異なる幾つかの利用可能なディスプレイに夫々対応する異なる複数のアレイを設けることも可能である。この場合、ＬＥＤコントローラとマイクロコントローラは、回路基板が収容されたケースに設けたディスプレイの型式に応じた適当な１組のアレイを光らせることになる。このような多目的のプリント回路基板が、図２２に図示され、このプリント回路基板には、図１０Ｂ，図１１Ｂ，図１２Ｂ，図１３Ｂに示す複数のＬＥＤアレイに夫々対応する複数のＬＥＤアレイが設けられており、そのプリント回路基板を、ＬＥＤアレイの適当な１つを選択することで、図１０Ａ，図１１Ａ，図１２Ａ，図１３Ａのケースの何れか１つに使用することができる。

前記実施例は２色のＬＥＤを用いているが、前記のように配置される６〜１０色のＬＥＤ又はＬＥＤ群でＬＥＤアレイを構成してもよい、という点に留意して頂きたい。
典型的な例では、赤色と緑色のＬＥＤの２色構造、または赤色と緑色と青色（ＲＧＢ）のＬＥＤの３色構造が採用される。複数のＬＥＤは、異なるデューティ・サイクルにて、また白色を含む豊富な色にする為に異なる周波数にて同時に駆動してもよい。後者の場合、強度と色は、種々のシーケンスでオン・オフされるＲＧＢ・ＬＥＤのパルス幅モデュレーションを変えることで、また、選択した色の種々の発光パターンとする為に周波数を変えることで制御することができる。

図１０Ａ〜図１３Ｂに示す実施例では、光ガイド１１８（図１参照）は省略され、発光型ディスプレイは、ＬＥＤアレイからの光がその他の光学機器を必要とすることなくケースを透過する、窓、１群の窓、またはレンズ（多分、半透明物質）からなるエリアを有する。表示エリアが半透明又はつや消しした物を備えているか否かにかかわらず、反射器、プリズム、光ガイド、光ファイバーなどの公知の光学要素を用いて、表示エリアを間接的に光らせることができる。

図１に示す実施例では、傾斜面の形に形成した表示エリア１０８を有する１つの光ガイド１１８を用いている。図１４には同様の監視装置６００が図示されており、この発光型ディスプレイは、半径が徐々に増大し且つ夫々の傾斜状表示エリア６０８Ａ，６０８Ｂ，６０８Ｃが階段状になるようにサンドイッチ状にした３つの同様の光ガイド６１８Ａ，６１８Ｂ，６１８Ｃを備えている。各光ガイドは異なる色のＬＥＤ列に結合され、３つの平行な帯状のカラー光を虹のように表示することができる。

この構成の場合、単位量料金ランク又は単位量料金の変化を反映するように異なる光色を連続的にオンさせてもよく、単位時間当たりの消費量を示すために各帯の発光エリアを走査させてもよい。
３つの光ガイドを平行に設ける代わりに、１つの厚い光ガイドに、３つの傾斜状の表示面を段付き状に形成してもよい。その他種々の組合わせも考えられる。発光型ディスプレイの構造の為の多数の構造は可能であり、前記の例に限定されるものではない。

図１５（ａ）〜図２０は、異なる種類の発光型ディスプレイの発光形態のオプションを示すものである。図１５（ａ）〜図１５（ｃ）は、光ガイド６０８の３つの傾斜面を半径方向に最も内側の傾斜面６０８Ａから順に発光させた発光形態を示している。同様の発光シーケンスは、３つの光ガイド面ではなく３つの窓を備えている監視装置３０２と５０２にも適用可能である。

図１６（ａ）〜図１６（ｆ）は、１つの表示エリア１０８の異なる部分又は断片（発光エリア）を光らせて、光の玉（発光エリア）が表示エリア１０８の一端（左端）から他端（右端）へ移動するのを示している。もし、望むならば、単位時間当たりの消費量の表示を継続する為に、または、監視装置が、例えば初期化状態などの異なる作動モードにあることを示す為に、光の玉があっちこっちにふらつくように表示してもよい。図１０Ａ〜図１２Ａの１つ窓タイプのものは、同様のやり方で発光させることができる。

図１７（ａ）〜図１７（ｆ）は、図１６（ａ）〜図１６（ｆ）に対応しているが、１つのディスプレイの連続部分が発光されて、ディスプレイのカラー発光した部分（発光エリア）の長さが一端（左端）から他端（右端）に拡大するように光らされている。
図１８（ａ）〜図１８（ｃ）は、図１の監視装置の１つの表示エリアの異なる部分（発光エリア）をバブル効果を発揮するように発光させている状態を概略的に示すものであり、光の玉が左から右へ移動する図１６（ａ）〜図１６（ｃ）の発光と、光の玉が右から左へ移動する図１６（ｆ）〜図１６（ｄ）の発光と同様のバブル効果を発揮している。

光の玉は、それらが中央において出会ったときに消滅して夫々の端部から再開してもよく、或いは、交差状に移動してもよく、そのようなサイクルが繰り返される。また、光の玉によってあるパターンを形成することも可能である。例えば、図１９は、監視装置の１つの表示エリア１０８の異なる２つの同時発光した部分（２つの発光エリア）が１つの未発光部分で隔てられ、その２つの発光部分（発光エリア）が、図１６を参照しつつ既に説明したのと同様に表示エリアを横断的に移動する状態を示す。さらに、図２０に示すように、発光エリアのうちの隣接する部分を異なる色で光らせることも可能である。光の玉は、複数色の異なる色にした２つ叉は２つ以上の、図１５や図１６の「運動」や「充填」を用いて分離した又は分離無しの光の玉であってもよい。
以上のように、発光エリアを変化させる態様として、発光エリアのサイズと位置の一方又は両方を変化させるものとする。

図２１（ａ），図２１（ｂ），図２１（ｃ），図２１（ｄ）は、コンピュータ又は携帯型装置に、図１の監視装置を表す画像と、その装置の画面に表れるデータとを示す。
図２２は、幾つかの発光型ディスプレイに適用可能なプリント回路基板を概略的に示している。有利であれば、監視装置は、ＴＯＵ又は非ＴＯＵ単位量料金期間、単純受信又は２方向の自動メータ読み取り装置（Automated Meter Reading ）（ＡＭＲ）、又は、２方向でメータ課金データなどのデータ交換をサポート可能な高度メータ・インフラストラクチャ（ＡＭＩ）をサポート可能に構成してもよい。

監視装置がトランシーバーを装備している場合には、監視装置は他の装置へデータを通信可能であり、異なるデータ形式や、多数の様式での作動を可能にする通信規約間でデータを翻訳する翻訳器を備えていてもよい。監視装置は、電力やガスや水やその他のサービスなどの１または複数の他のスマートメータリング装置やシステムから信号を受信可能に構成してもよい。監視装置は、１つ以上のラジオ、他のハードウェア、異なる周波数または通信規約を採用している１つ以上のシステム（異なるユーティリティ会社や異なる型の装置）との間でデータ交換を可能とするファームウェアなどを備えていてもよい。

複数の装置が通信網に接続され、インターネット又はＵＳＢ又は例えばジグビー（Zigbee）のようなユーティリティ放送を介して最新のデータを取得できるように構成してもよい。２方向通信手段が設けられている場合、インテリジェント・サーモスタット・コントロールなどのオプション機能があってもよく、また、電力消費が限界になったときにエアコンなどの電気機器をオフすることを促す警告、緊迫した上限ピーク又はしきい値状態にあることの警告などを含む通信を、ユーティリティ会社から受信するように構成してもよい。この種の警告は、既述のように、発光型ディスプレイを調整することにより、及び／又は警告音により、消費者に注意喚起することができる。

家屋には、２つ又は２以上の場所、例えば、台所や洗濯室や玄関先で見ることのできるトランシーバー付きの単一のメータを設けてもよい。さらに、ＰＣＴサーモスタットは、家屋内ディスプレイと通信して、使用情報の一部を複製したり、上記の家屋内ディスプレイにサーモスタットをコントロールさせたりしてもよい。

本発明の何れかの実施例は、機械読み取り可能な媒体（コントローラ読み取り可能媒体、プロセッサー読み取り可能媒体、組み込まれたコンピュータ読み取り可能なプログラムコードを有するコンピュータ使用可能な媒体など）に格納されたソフトウェア製品の形で提供されることもある。機械読み取り可能な媒体は、何れかの適当な有形の媒体、ディスクやＣＤ−ＲＯＭやメモリデバイス（揮発性または不揮発性）や同様の記憶機構を含む、磁気式、光学式、電気格納式の媒体であってもよい。

機械読み取り可能な媒体は、実行されたときに、本発明の実施例に基づく方法の複数のステップをプロセッサーに実行させる指示、コードシーケンス、配列情報、その他のデータなどの種々の情報群を含んでいてもよい。この技術分野の当業者ならば、本発明を実施するのに必要なその他の指示や操作は、機械読み取り可能な媒体に格納してもよいということは分かるであろう。機械読み取り可能な媒体から読み出されたソフトウェアは前述のタスクを実行する為に電気回路と協働するようにしてもよい。このソフトウェアの例は、物理的製品の機能と同様の見掛けと感覚を発生させるようにまねするであろう。

ソフトウェアは、コンピュータや携帯型装置にロードされたとき、画面上に２つのディスプレイを表示させ、制御手段（コンピュータ内部のプロセッサーなど）にそのディスプレイを制御させ、２色の色や運動を起こさせる。
それ故、監視装置が他の機器に使用データや情報を送信可能なトランシーバーを備えている。この情報は、スマート電気機器や、サーモスタットや他のコントローラを制御するのに使用してもよく、或いは、例えば消費者に情報を伝達して、例えばリモート又は携帯型装置に、電力消費がしきい値を超えている場所を知らせる等のユーザー介入を可能にする。

さらに、家屋内監視装置の他の実施例は、ソフトウェアとして実施され、コンピュータや、グラフィックディスプレイ、携帯型装置などに設けたディスプレイを使用して、そこにグラフィックな指示と、消費コストに対応する色や単位時間当たりの消費量を示す動きを示す発光表示とを提供するように構成してもよい。ＬＣＤディスプレイは、タッチパネルを有し、前記複数の押しボタン１１６を公知のやり方でＬＣＤディスプレイに組み込んでもよい。

本発明の実施例に係るユーティリティ監視装置、その監視システム及びその監視方法は、消費者がユーティリティの使用を監視する改善案又は代替案を提供するものである。特に、現在コストや料率期間を指示するのに色を用いる発光型ディスプレイと、現在の単位時間当たりの消費量を指示する模式的動きにより、単位時間当たりの消費量と現在の単価についての一瞥して分かる監視が可能になる。

ディスプレイの発光の走査、スイープ、その他の動き（リニア又は回転）は、光のフラッシュやブリンクほど目立つことなく、視覚的注意を引き付ける傾向があるので有利である。デジタルディスプレイは、発光型ディスプレイと併設し、より詳細な英数字情報やグラフィック情報を提供する上で有利である。聴覚的な警報はオプションである。

屋内監視の為の改善された監視装置と使用状況メトリックのリアルタイム表示は、消費者が消費とコストを管理する誘因になる。監視装置は、多数の有線又は無線の通信規約に適合するものにして提供されてもよく、より詳細な情報を提供する為にデジタルディスプレイを設け、格納装置や他の装置に分析のためにデータを送信する為の通信網に接続することが望ましい。発光型ディスプレイのみの場合、安価で簡単なディスプレイは、家屋内の複数箇所に設置して、それらを直接ネットワーク化したり、スマートメータから情報を受信する主監視装置を介してネットワーク化してもよい。それらは、消費者の家庭内無線ネットワークを介してネットワーク化してもよい。

このユーティリティ監視装置、その監視システム及びその監視方法は、電力や他のサービスについての屋内又は構内監視の為に設けられる。監視装置は、スマート・メータリング・システムやトランシーバーから情報を受信し、発光型ディスプレイを介して現在の使用状況を表示する。この発光型ディスプレイは、現在の消費料金を光色で表示し、単位時間当たりの消費量や他の使用状況メトリックを示す横断速度で発光部（発光エリア）がディスプレイを横断する走査や動きや回転を表すように、発光型ディスプレイを制御する。それ故、このディスプレイは、消費者に、現在の使用について瞬時に分かる視覚情報を提供可能である。

オプションではあるが、デジタルディスプレイの画面には、多数の選択可能な表示モードにおいて、より詳細な英数字情報やグラフィック情報が提供される。１つ又は複数の装置は、ネットワーク化しておき、スマート・メータリング・システムのトランシーバーや、従来型メータの為の改造トランシーバーと直接的又は間接的に情報交換するように構成することも有利である。特に、電力の監視に適合させた場合、その他のユーティリティやサービスの監視は、代替的に叉は追加的に設けられる。そのシステムは、多数の標準的無線またはメッシュ・ネットワーク通信規約のひとつによって、有線ネットワーク化するか、無線ネットワーク化して使用される。

本発明の実施例は、電力の使用の監視に関連つけて詳細に説明したが、他の実施例の監視装置、監視システム、監視方法は、メータリングされる他のユーティリティやサービスの使用の監視に適用することができる。他の実施例は、消費者に、使用時間依存形料金（例えば、週日、週日深夜、週末、夜間料金）又は数分やｋＷｈなどのしきい値を超過する使用に対する追加料金が課金されるバンド幅や他の課金形通信サービスの使用を視覚的に監視する装置を提供することができる。

他の望ましいディスプレイの構成は、ＴＯＵ期間ステータス、次期間までの時間、比較期間、月間、現在期間の期末におけるｋＷｈとドルの予測値、電圧の高低値、ＫＷのピーク・ドロー、メータによる最新のクロック、１２又は２４時間モード、コンピュータ及び／又はサーモスタットへの接続性、水やガスの読取り値を単純な形で表示する性能、ユーティリティ会社からのアンバー・アラート（Amber Alert)の通信、消費者に例えば後の期間の為のシャット・ダウン時刻のアドバイスする等、メッセージ受信を確認可能にする双方向通信などを含む。これらの幾つかは、特別な外部ネットワーク機能を必要とするかも知れない。その他のものは、有線通信又はジグ・ビー（ZigBee) を使用することで提供され得る。さらに、異なる構成／解釈は可能であり、監視装置は、ソフトウェア、ハードウェア、最新のファームウェアを用いて適合可能である。

本発明の第１実施例のユーティリティ監視装置の斜視図である。 図１の監視装置の分解斜視図である。 図１の監視装置の回路基板と内部部品の配置図である。 図１，２，３の監視装置の概略ブロック図である。 （ａ）〜（ｊ），（ｋ）〜（ｑ）は監視装置のデータディスプレイに表示された典型的な表示例を夫々示す図である。 監視装置のマイクロコントローラによる全体処理を示すフローチャートである。 メータとメータベース間に設置されるトランシーバ・アダプタの概略図である。 トランシーバ・アダプタの貫通端子の部分縦断面図( 図７のＡ−Ａ線断面）である。 図７のトランシーバ・アダプタの電気部品の概略ブロック図である。 １つの直線状表示窓を備えた第２実施例のユーティリティ監視装置の正面図である。 図１０Ａの監視装置の回路基板の概略図である。 ３つの直線状表示窓を有する第３実施例の図１０Ａ相当図である。 ３つの直線状表示窓を有する第３実施例の図１０Ｂ相当図である。 １つのアーチ形の表示窓を有する第４実施例の図１０Ａ相当図である。 １つのアーチ形の表示窓を備えた第４実施例の図１０Ｂ相当図である。 ３つのアーチ形の表示窓を備えた第５実施例の図１０Ａ相当図である。 ３つのアーチ形の表示窓を備えた第５実施例の図１０Ｂ相当図である。 図１の監視装置と同様であるが、３つの平行な傾斜表示エリアを形成するように外端部を段状にした１つの光ガイドを有する本発明の第６実施例のユーティリティ監視装置の側面図である。 図１のユーティリティ監視装置の側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は図１４Ａの監視装置の３つの傾斜面に時系列的に半径方向へ移動する発光エリアを夫々示す図である。 （ａ）〜（ｆ）は、図１の監視装置の１つの表示エリアの複数部位に時系列的に移動する発光エリアを夫々示し、アーチ形の表示エリアに沿って光が移動してビーズ効果を発揮する状態を示す図である。 （ａ）〜（ｆ）は、図１の監視装置の１つの表示エリアの異なる複数部位を発光させた発光エリアを夫々示し、段階的に増大する円弧状表示エリアのカラー部分の長さ効果を発揮する状態を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図１の監視装置の１つの表示エリアの異なる複数部位を発光させた発光エリアを夫々示し、アーチ形の表示エリアの発光エリアが両端部から対称に移動するバブル効果を発揮する状態を示す図である。 １つのアーチ形の表示エリアを有し、図１５，図１６，図１７と組み合わせることのできる図１の監視装置の１つの表示エリアの異なる複数の発光エリアを同時発光させた発光状態を示す図である。 複数色から選択した色をアーチ形ディスプレイの一部に表示可能で、図１５，図１６，図１７と組み合わせることのできる図１の監視装置の１つの表示エリアの隣接する複数の発光エリアを同時発光させた発光状態を示す図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図１の監視装置を表す画像を表示する為にコンピュータや携帯型装置を使用する例を夫々示す図である。 複数の異なるディスプレイに使用できるプリント配線基板を概略的に示す図である。

１００ ユーティリティ監視装置
１０４ 受信機（トランシーバー）
１０８，２０８ 表示エリア
１１０ ディスプレイ
１１８ 光線ガイド
１１８Ａ，１１８Ｂ 舌片部
１２０／１〜１２０／６ ＬＥＤ
１３０ マイクロコントローラ
１３６ インターフェイスユニット
１４２ ＬＥＤコントローラ
３０８（ａ），３０８（ｂ），３０８（ｃ） 表示エリア
４０８，５０８，６０８Ａ，６０８Ｂ，６０８Ｃ 表示エリア

Claims (23)

1. ユーティリティ事業施設から供給されるユーティリティの使用を建物内で監視し、少なくとも２種類の使用状況メトリックを同時表示するためのユーティリティ監視装置において、
   前記２種類の使用状況メトリックの少なくとも第１の使用状況メトリックに関連する情報であってユーティリティの現在の単位時間当たりの消費量または累積消費量に関連する情報を受信する受信手段と、
   表示エリアを有する表示手段と、
   前記表示エリアの少なくとも一部の発光エリアを複数色のうちから選択された１つの色の光で選択的に発光させ且つ前記発光エリアを変化させる光源手段と、
   前記受信手段に応答して前記光源手段を制御して、前記少なくとも２種類の使用状況メトリックの各々を指示するように発光色を選択し且つ前記発光エリアのサイズと位置の一方又は両方を変化させる制御手段とを備えたことを特徴とするユーティリティ監視装置。
2. 前記受信手段は外部から複数の異なる単位量当たりの料金情報を受信可能に構成され、 前記複数色の各々は、対応する複数の異なる単位量当たりの料金の各々を表わし、前記制御手段は現在の単位時間当たりの消費量を表す速度で前記表示エリアの複数の異なる部分に亙って前記発光エリアが走査するように発光させることを特徴とする請求項１に記載のユーティリティ監視装置。
3. 前記光源手段は、複数の発光源からなるアレイを有し、
   前記制御手段は、前記アレイの複数の発光源のうち１つ又は複数を選択的に駆動して、前記表示エリアの１又は複数の発光エリアを選択された色で選択的に発光させるコントローラを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のユーティリティ監視装置。
4. 前記表示エリアが線状であり、前記制御手段が、前記複数の発光源からなるアレイを制御して前記表示エリアの長さ方向に沿って単位時間当たりの消費量を示す速度でもって前記発光エリアが走査するように発光させることを特徴とする請求項３に記載のユーティリティ監視装置。
5. 前記表示エリアが直線状であることを特徴とする請求項４に記載のユーティリティ監視装置。
6. 前記表示エリアがアーチ形であることを特徴とする請求項４に記載のユーティリティ監視装置。
7. 前記光源手段から表示エリアへ光を伝送する為の光結合手段が設けられたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載のユーティリティ監視装置。
8. 前記光結合手段が、光学部品、反射器、レンズ、光ガイド、プリズム、光ファイバーのうちの１つ又はそれらを結合したものからなることを特徴とする請求項７に記載のユーティリティ監視装置。
9. 前記表示エリアが、監視装置のケースに形成された窓を有し、この窓に前記光源手段の位置を揃えたことを特徴とする請求項７に記載のユーティリティ監視装置。
10. 前記制御手段は、所望の速度で横断方向へ移動する複数の発光パターンの１つを提供するために、複数の光源からなるアレイを複数のシーケンスにて走査発光させ得ることを特徴とする請求項３〜９の何れか１つに記載のユーティリティ監視装置。
11. 前記光源手段は、複数の発光ダイオードのアレイ、又は、複数の有機発光ダイオードのアレイ、又は、エレクトロルミネセンス膜状光源を有することを特徴とする請求項３〜１０の何れか１つに記載のユーティリティ監視装置。
12. 前記表示エリアは複数の実質的に平行な直線状の帯を有し、前記制御手段が前記光源手段を制御して各帯の長さ方向に沿って発光エリアを走査させることを特徴とする請求項３に記載のユーティリティ監視装置。
13. 前記受信手段は、スマート・ メータリング・システムと他の監視装置の一方又は両方との間で情報の受信と送信を行うトランシーバーの一部であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１つに記載のユーティリティ監視装置。
14. 前記トランシーバーは、ＩＥＥＥ802.15.4、ＡＮＳＩ C12.19, C12.22 、ジグビーまたは公知の無線通信規約の少なくとも１つを用いて通信可能な無線トランシーバーであることを特徴とする請求項１３に記載のユーティリティ監視装置。
15. 英数字やグラフィックの選択された複数組の情報を表示する為のデジタルディスプレイの複数の表示モードの１つを選択する為の手段を有することを特徴とする請求項１〜１４の何れか１つに記載のユーティリティ監視装置。
16. 聴覚的な指示手段を有することを特徴とする請求項１〜１５の何れか１つに記載のユーティリティ監視装置。
17. 前記受信手段は外部から複数の異なる単位量当たりの料金情報を受信可能に構成され、 前記料金情報が単位量料金ランクや単位量料金表に基づいており、各単位量料金ランクや単位量料金表が表示される特定の発光色と関連付けられていることを特徴とする請求項１に記載のユーティリティ監視装置。
18. 前記制御手段は、光源手段の出力を調整することにより、表示エリアを単位時間当たりの消費量に応じた横断速度で横断する直線運動又は回転運動に見せかける発光パターンを表示エリアに発生させることを特徴する請求項１に記載のユーティリティ監視装置。
19. 前記受信手段は、スマートメータに組み込まれた送信機又はトランシーバーと直接通信するように構成され、メータリング処理の一部としてユーティリティ事業施設や他の受信者へ前記スマートメータから送信される情報から前記２種類の使用状況メトリックの少なくとも第１の使用状況メトリックを取得することを特徴とする請求項１に記載のユーティリティ監視装置。
20. グラフィック情報を表示可能なデジタル・ディスプレイと、
    前記受信手段に応答して、現在の単位時間当たりの消費量をそれに相当する数の所定ワットの電球で描写するように前記デジタル・ディスプレイを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のユーティリティ監視装置。
21. ユーティリティ事業施設から供給されるユーティリティの使用を建物内で監視し、少なくとも２種類の使用状況メトリックを建物内で同時表示するためのユーティリティ監視装置であって、外部からユーティリティの使用に関する情報を受信可能な受信手段と、表示エリアを有する表示手段と、前記表示エリアに複数色の光を供給可能な光源手段と、前記光源手段を制御する制御手段とを備えたユーティリティ監視装置を予め設け、
    前記受信手段によって前記２種類の使用状況メトリックの少なくとも第１の使用状況メトリックに関連する情報であってユーティリティの現在の単位時間当たりの消費量又は累積消費量に関連する情報を受信し、前記受信情報に応答して制御手段により光源手段を制御することにより、表示エリアの少なくとも一部の発光エリアを複数色のうちから選択された１つの色の光で選択的に発光させ且つ前記発光エリアのサイズと位置の一方又は両方を変化させ、
    受信情報に応答して、前記制御手段に、少なくとも２種類の使用状況メトリックの各々を指示するように発光色と発光エリアの変動パターンを選択させることを特徴とするユーティリティ監視方法。
22. さらに、前記ユーティリティ監視装置に英数字とグラフィック情報の一方又は両方を表示可能なデジタル・ディスプレイを予め設け、少なくとも現在の消費量と累積的消費量を含む他のユーティリティ使用情報を前記デジタル・ディスプレイに表示させることを特徴とする請求項２１に記載のユーティリティ監視方法。
23. ユーティリティ事業施設から供給されるユーティリティの使用を建物内で監視し、少なくとも２種類の使用状況メトリックを建物内で表示するユーティリティ監視システムであって、少なくとも第１の監視装置を備え、
    この第１の監視装置は、
    前記２種類の使用状況メトリックの少なくとも第１の使用状況メトリックに関連する情報であってユーティリティの現在の単位時間当たりの消費量または累積消費量に関連する情報を受信する受信手段と、
    表示エリアを有する表示手段と、
    前記表示エリアの少なくとも一部の発光エリアを複数色のうちから選択された１つの色の光で発光させ且つ前記発光エリアを変化させる光源手段と、
    前記受信手段に応答して前記光源手段を制御して、前記少なくとも２種類の使用状況メトリックの各々を指示するように発光色を選択し且つ前記発光エリアのサイズと位置の一方又は両方を変化させる制御手段とを備えており、
    さらに、建物内の前記第１の監視装置とは別の場所に設置され且つ前記第１の監視装置と通信可能な少なくとも１つの追加装置であって、前記２種類の使用状況メトリックを受信して表示する追加装置を備えたことを特徴とするユーティリティ監視システム。