JP5283678B2

JP5283678B2 - エネルギー管理システム

Info

Publication number: JP5283678B2
Application number: JP2010238891A
Authority: JP
Inventors: 紘樹松岡; 安司 ▲高▼野
Original assignee: Hitachi Building Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Building Systems Co Ltd
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2030-10-25
Also published as: JP2012093848A

Description

本発明は、電力消費量等のエネルギー使用量を計測して管理するエネルギー管理システムに関するものである。

ビル等の建物におけるエネルギー管理業務においては、近年、企業等が所有ないし使用している複数の建物全体でのエネルギー使用量を管理することが必要になっている。具体的には、複数の建物を所有ないし使用している企業等は、これら複数の建物全体でのエネルギー使用量の目標と実績の管理、エネルギー使用量の削減、およびその定期的な報告が義務付けられている。また、定められているエネルギー使用量の削減を達成できなかった場合には罰則が課せられる。

このような背景事情から、エネルギー使用量を的確かつ効率良く計測できるエネルギー管理システムの必要性が高まっている。すなわち、エネルギー使用量の推移を正確に捕捉するためにはサンプリング周期を短く設定すれば良いが、常に頻繁にサンプリングしていると計測データが膨大になりデータ処理も煩雑化するため、高コストな管理システムになってしまう。また、エネルギー使用量がほぼ一定な時間帯も多いため、サンプリング周期を常に短く設定しておくことは非効率的でもある。

そこで従来、エネルギー使用量がある程度増大するとサンプリング周期を短くする等、エネルギー使用量の計測値に応じてサンプリング周期を変更できるようにしたエネルギー管理システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平０８−３０５７３２号公報

しかしながら特許文献１に開示されている従来技術は、エネルギー使用量が所定のレベルまで変動した後にサンプリング周期を変更するというものなので、そのレベルに到達するまでの過渡期は計測されない可能性が高く、よってエネルギー使用量の変動過程を捕捉しにくいという問題があった。例えば、冷房運転中の空調機の電力消費量を計測する際に、電力消費量がある程度増大してからサンプリング周期を短くしても計測のタイミングが遅すぎるため、電力消費量の推移を正確に把握することは困難であると思われる。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、エネルギー使用量の計測を的確かつ効率良く行えるエネルギー管理システムを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、複数の拠点の各建物内の複数のエリア毎に設けられてエネルギー使用量を計測するエネルギー計測器と、これら複数のエネルギー計測器の計測データを集計するエネルギー積算装置と、前記エリアの入退室用ドアの開閉動作を入退室指令信号に基づいて制御する入退室管理装置とを備えたエネルギー管理システムにおいて、前記入退室管理装置が、前記エリア毎に所定時間帯の前記ドアの開閉回数を計測するドア開閉回数計測手段を有すると共に、前記エネルギー積算装置が、前記エネルギー計測器の計測データを取り込むサンプリング周期を前記開閉回数に応じて切り替えるデータ取り込み指令手段を有することとした。

このように入退室管理装置を利用すれば、建物内の複数のエリア毎に所定時間帯の入退室用ドアの開閉回数を計測することによって、その時間帯における各エリア内の在室者の数を把握できる。電力消費量等のエネルギー使用量は在室者が多いほど顕著になると見込まれるため、在室者の数に応じてデータ取り込み指令手段がサンプリング周期を切り替えれば、エネルギー使用量が大きく変化する前に妥当なサンプリング周期に設定できて、エネルギー使用量の計測が的確かつ効率良く行えるようになる。例えば、エリア内の在室者の数が少ないときは電力消費量が比較的少ないので、サンプリング周期を長く設定して効率化を図ることができるが、在室者の数が増えると電力消費量の増大が見込まれるため、短いサンプリング周期に切り替えることで電力消費量の変動が的確に計測できるようになる。

上記のエネルギー管理システムにおいて、データ取り込み指令手段が、予め定めた複数種類のサンプリング周期を時間帯と在室者数とに関連付けて記憶している対照テーブルに基づき、現在時刻と在室者数とに応じて決定される１つのサンプリング周期を選択できるようにしてあると、時間帯によって異なる在室者のエネルギー消費動向も踏まえたサンプリング周期の設定が可能になるため、より的確かつ効率的にエネルギー使用量の計測が行えるようになる。この場合において、在室者が増減しない時間帯には長いサンプリング周期を別途設定できるようにしてあると、信頼性を損なわずに極めて効率良くエネルギー使用量の計測が行えるようになる。

本発明のエネルギー管理システムは、建物内の複数のエリア毎に所定時間帯の入退室用ドアの開閉回数を計測することによって、その時間帯における各エリア内の在室者の数を把握し、エネルギー計測器の計測データを取り込むサンプリング周期を在室者数に応じて切り替えるというものなので、エネルギー使用量が大きく変化する前に妥当なサンプリング周期に設定できる。それゆえ、このエネルギー管理システムを採用することにより、エリア毎にエネルギー使用量の計測が的確かつ効率良く行えるようになる。

本発明の実施形態例に係るエネルギー管理システムの全体構成を示すブロック図である。該エネルギー管理システムで管理対象エリアの計測データを取り込む動作手順を示すフローチャートである。図２のフローチャートにおいてサンプリング周期の選択時に用いる対照テーブルの一例を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態例に係るエネルギー管理システムについて図面を参照しながら説明する。図１に示すように、このエネルギー管理システムは、複数の拠点の各建物１０に設けられた入退室管理装置５および電力積算装置７を一般回線３を介して入退室管理センター１および電力積算管理センター２と遠隔的に接続することによって、複数の建物１０内で消費される電力量を計測して管理するというものである。

建物１０内には、複数のエリア毎に入退室用の扉（ドア）６と電力計８とが設けられている。扉６の開閉動作は所定の入退室指令信号に基づき入退室管理装置５によって制御される。すなわち、入退室用の扉６の近傍には図示せぬカードリーダが設置されており、このカードリーダが読み取ったＩＤカード等の信号は、入退室管理装置５の入退室指令検出装置５ａで検出されて扉６を開扉させるか否かが決定される。入退室指令検出装置５ａが開扉を許可すると、入退室管理装置５のドア開閉制御装置５ｂが扉６に開扉信号を出力する。また、入退室管理装置５のドア開閉回数計測装置５ｃは、ドア開閉制御装置５ｂに接続されて扉６の所定時間帯における開閉回数を計測する。建物１０内の各扉６は入退室管理装置５に接続されており、エリア毎に扉６の開閉回数を計測することによって、該当するエリアへの入室者数やそこからの退室者数、すなわち該当するエリア内の在室者数を把握できるようになっている。また、この入退室管理装置５には、一般回線３を介して入退室管理センター１とデータの送受信を行うための通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）５ｉが備えられている。

建物１０内の各電力計８は電力積算装置７に接続されており、エリア毎に電力計８の電力消費量の計測データ（電力積算値）が所定のサンプリング周期で電力積算装置７に取り込まれて集計される。この電力積算装置７には、ドア開閉回数計測装置５ｃの計測した扉６の開閉回数に応じてサンプリング周期を設定するデータ読込指令装置７ａと、該指令装置７ａの設定したサンプリング周期で電力計８の電力積算値を取り込むデータ読込装置７ｂと、一般回線３を介して電力積算管理センター２とデータの送受信を行うための通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７ｉとが備えられている。なお、データ読込指令装置７ａは入退室管理装置５と接続されている。ここで、エリア内の在室者数は、ドア開閉回数計測装置５ｃで行うものとして説明したが、図示しないドア近傍に設けられた図示しないカメラの映像から画像処理にて計測しても良い。

また、建物１０には、各電力計８の電力積算値等を格納するデータベース（ＤＢ）９が設置されている。データ読込装置７ｂが取り込んだ各電力計８の電力積算値は、このデータベース９に一旦格納されて、予め定めた期間毎（例えば１週間毎）に通信インターフェイス７ｉおよび一般回線３（専用回線やインターネットも可能）を介して電力積算管理センター２の記憶装置２ｃに格納されるようになっている。ここで、各電力計８の電力積算値は、データベース９に格納せずに、予め定めた期間毎に電力積算管理センター２の記憶装置２ｃに格納しても良い。

一方、入退室管理センター１には、一般回線３を介して入退室管理装置５とデータの送受信を行うための通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１ａと、該管理センター１の機器の制御や演算処理を行うための制御装置１ｂと、入退室管理装置５から送信されてくる入退室情報（例えば扉６の開閉時刻）等を記憶する記憶装置１ｃとが備えられている。

また、電力積算管理センター２には、一般回線３を介して電力積算装置７とデータの送受信を行うための通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２ａと、該管理センター２の機器の制御や演算処理を行うための制御装置２ｂと、電力積算装置７から送信されてくる電力積算値等を記憶する記憶装置２ｃとが備えられている。

次に、図２のフローチャートに基づき、本実施形態例において管理対象エリアの電力積算値を取り込む際の動作手順について説明する。

建物１０に設けられている入退室管理装置５は、まず、管理対象エリアが機械警備による警戒中であるか否かを判定し（ステップＳ１）、警戒時と判定されたとき（Ｙｅｓの場合）には、入退室管理装置５から電力積算装置７のデータ読込指令装置７ａへ警戒中信号が送信される。データ読込指令装置７ａは警戒中信号を受信すると、該当するエリアの電力計８の電力積算値を取り込むサンプリング周期を３時間に設定する。したがって、データ読込装置７ｂは、この電力計８の電力積算値の取り込みを３時間間隔で行い、取得した計測データをデータベース９に格納する（ステップＳ２）。

ステップＳ１で管理対象エリアが警戒時ではないと判定されたとき（Ｎｏの場合）は、ステップＳ３へ進んで現在時刻が予め定めた出社時間帯であるか否かを判定する。そして、出社時間帯と判定されたとき（Ｙｅｓの場合）には、ステップＳ４へ進み、図３に示す対照テーブルＡによって決定される所定のサンプリング周期をデータ読込指令装置７ａが選択する。

ここで、図３の対照テーブルＡについて説明する。この対照テーブルＡには、予め定めた複数種類のサンプリング周期が時間帯と在室者数とに関連付けて記憶されている。図３において、時間帯の項目は縦並びに４つ記載されている。すなわち、現在時刻が、出社時間帯Ａａ１（７：００〜９：００）と、昼休み開始時間帯Ａａ２（１１：５５〜１２：３０）と、昼休み終了時間帯Ａａ３（１２：３０〜１３：０５）と、退勤時間帯Ａａ４（１７：３０〜１９：３０）という４項目の時間帯のいずれかに該当する場合、この対照テーブルＡからサンプリング周期が選択される。ただし、現在時刻が出社時間帯と昼休み開始時間帯の間（９：００〜１１：５５）、あるいは昼休み終了時間帯と退勤時間帯の間（１３：０５〜１７：３０）である場合は、通常の勤務時間帯なのでサンプリング周期は長めの１時間に設定される。また、図３において、在室者数の項目は横並びに４つ記載されている。この在室者数はドア開閉回数計測装置５ｃの計測した扉６の開閉回数に基づいて把握された数字であり、図３に示すように、在室者数が１０人未満の場合（Ａｂ１）と、１０〜１９人の場合（Ａｂ２）と、２０〜２９人の場合（Ａｂ３）と、３０人以上の場合（Ａｂ４）とに、それぞれ異なるサンプリング周期が振り分けられている。したがって、現在時刻と在室者数のデータからサンプリング周期が一義的に選択できるようになっている。

例えば、ステップＳ４では現在時刻が出社時間帯Ａａ１なので、サンプリング周期は、計測された在室者（入室者）数が１０人未満の場合は３０分、１０〜１９人の場合は２０分、２０〜２９人の場合は１０分、３０人以上の場合は５分にそれぞれ設定されている。このように出社時間帯Ａａ１には、入室者が増えるほど勤務時間中の電力消費量に近付いていくものと見込めるため、入室者数に応じて短縮される上記のようなサンプリング周期に設定しておくことにより、電力消費量の変動を的確に捉えることができる。なお、このステップＳ４において、選択したサンプリング周期で取り込んだ電力計８の電力積算値はデータベース９に格納されるようになっている。

また、現在時刻が出社時間帯Ａａ１を過ぎている場合、ステップＳ３の判定結果は「Ｎｏ」となるためステップＳ５へ進む。このステップＳ５では、現在時刻が予め定めた勤務時間帯（９：００〜１１：５５、または１３：０５〜１７：３０）であるか否かを判定する。ステップＳ５で勤務時間帯と判定された場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ６へ進み、データ読込指令装置７ａが前述したようにサンプリング周期を長めの１時間に設定する。つまり、勤務時間中は在室者数や電力消費量が大きく変動する可能性が低いため、電力計８の電力積算値を１時間間隔で取り込んでも信頼性は損なわれない。このステップＳ６においても、選択したサンプリング周期（１時間）で取り込んだ電力積算値はデータベース９に格納されるようになっている。

ステップＳ５の判定結果が「Ｎｏ」の場合は、ステップＳ７へ進んで現在時刻が予め定めた昼休み開始時間帯Ａａ２（１１：５５〜１２：３０）であるか否かを判定する。ステップＳ７で昼休み開始時間帯Ａａ２と判定された場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ８へ進み、対照テーブルＡによって決定される所定のサンプリング周期をデータ読込指令装置７ａが選択する。図３に示すように、昼休み開始時間帯Ａａ２におけるサンプリング周期は、計測された在室者数が１０人未満の場合は１５分、１０〜１９人の場合は１０分、２０〜２９人の場合は５分、３０人以上の場合は２分にそれぞれ設定されている。このように昼休み開始時間帯Ａａ２には、退室せずに残っている在室者が多いうちは電力消費量はさほど減少しないが、退室者が増えると電力消費量は勤務時間中に比べて大きく減少するため、在室者数に応じて短縮される上記のようなサンプリング周期に設定しておくことにより、電力消費量の変動を的確に捉えることができる。このステップＳ８においても、選択したサンプリング周期で取り込んだ電力計８の電力積算値はデータベース９に格納されるようになっている。

現在時刻が昼休み開始時間帯Ａａ２を過ぎている場合は、ステップＳ７の判定結果が「Ｎｏ」となるためステップＳ９へ進む。このステップＳ９では、現在時刻が予め定めた昼休み終了時間帯Ａａ３（１２：３０〜１３：０５）であるか否かを判定する。ステップＳ９で昼休み終了時間帯Ａａ３と判定された場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ１０へ進み、対照テーブルＡによって決定される所定のサンプリング周期をデータ読込指令装置７ａが選択する。図３に示すように、昼休み終了時間帯Ａａ３におけるサンプリング周期は、計測された在室者数が１０人未満の場合は３０分、１０〜１９人の場合は２０分、２０〜２９人の場合は１０分、３０人以上の場合は５分にそれぞれ設定されている。このように昼休み終了時間帯Ａａ３には、該当するエリアに戻ってくる入室者が増えるほど勤務時間中の電力消費量に近付いていくものと見込めるため、入室者数に応じて短縮される出勤時間帯Ａａ１と同様のサンプリング周期に設定しておくことにより、電力消費量の変動を的確に捉えることができる。このステップＳ１０においても、選択したサンプリング周期で取り込んだ電力計８の電力積算値はデータベース９に格納されるようになっている。

また、ステップＳ９の判定結果が「Ｎｏ」の場合は、ステップＳ１１へ進んで現在時刻が予め定めた退勤時間帯Ａａ４（１７：３０〜１９：３０）であるか否かを判定する。ステップＳ１１で退勤時間帯Ａａ４と判定された場合（Ｙｅｓの場合）は、ステップＳ１２へ進み、対照テーブルＡによって決定される所定のサンプリング周期をデータ読込指令装置７ａが選択する。図３に示すように、退勤時間帯Ａａ４におけるサンプリング周期は、計測された在室者数が１０人未満の場合は１５分、１０〜１９人の場合は１０分、２０〜２９人の場合は５分、３０人以上の場合は２分にそれぞれ設定されている。このように退勤時間帯Ａａ４には、退勤せずに残っている在室者が多いうちは電力消費量はさほど減少しないが、退勤者が増えると電力消費量は勤務時間中に比べて大きく減少するため、在室者数に応じて短縮される昼休み開始時間帯Ａａ２と同様のサンプリング周期に設定しておくことにより、電力消費量の変動を的確に捉えることができる。このステップＳ１２においても、選択したサンプリング周期で取り込んだ電力計８の電力積算値はデータベース９に格納されるようになっている。

また、ステップＳ１１の判定結果が「Ｎｏ」の場合、つまり、現在時刻が午前７時以前または午後７時半以降である場合はステップＳ１へ戻る。なお、この時間帯は管理対象エリアが機械警備状態（警戒時）に設定されるため、ステップＳ１での判定結果は「Ｙｅｓ」となってステップＳ２へ進む。

本実施形態例に係るエネルギー管理システムでは、以上説明したような動作手順で管理対象エリアの電力計８の計測データ（電力積算値）を取り込むので、在室者数に応じて増減する照明器具やＯＡ機器、空調装置などの電力消費量の変動を事前に予測して妥当なサンプリング周期を設定することができる。すなわち、このエネルギー管理システムは、建物１０内の複数のエリア毎に入退室用の扉６の所定時間帯の開閉回数を計測することによって、その時間帯における各エリア内の在室者の数を把握し、該当するエリアの電力積算値を取り込むサンプリング周期を在室者数に応じて切り替えるというものなので、電力消費量が大きく変化する前に妥当なサンプリング周期に設定できる。それゆえ、このエネルギー管理システムを採用することにより、エリア毎に電力消費量の計測を的確かつ効率良く行えるようになる。

また、本実施形態例に係るエネルギー管理システムでは、機械警備中および勤務時間中を除く時間帯において、データ読込指令装置７ａが、予め定めた複数種類のサンプリング周期を時間帯と在室者数とに関連付けて記憶している対照テーブルＡに基づき、現在時刻と在室者数とに応じて決定される１つのサンプリング周期を選択するようにしている。それゆえ、時間帯によって異なる在室者の電力消費動向も踏まえたサンプリング周期の設定が可能で、より的確かつ効率的に電力消費量の計測が行えるようになっている。しかも、在室者が増減しない時間帯である機械警備中と勤務時間中にはそれぞれ長いサンプリング周期を別途設定しているため、信頼性を損なわずに極めて効率良く電力消費量の計測が行えるようになっている。

なお、上記の実施形態例では、電力消費量を計測して管理するエネルギー管理システムについて説明しているが、本発明は電力消費量以外のエネルギー使用量を計測して管理する際にも適用可能である。

１入退室管理センター
２電力積算管理センター
３一般回線
５入退室管理装置
５ａ入退室指令検出装置
５ｂドア開閉制御装置
５ｃドア開閉回数計測装置（ドア開閉回数計測手段）
５ｉ通信インターフェイス
６扉（入退室用ドア）
７電力積算装置（エネルギー積算装置）
７ａデータ読込指令装置（データ取り込み指令手段）
７ｂデータ読込装置
７ｉ通信インターフェイス
８電力計（エネルギー計測器）
９データベース
１０建物
Ａ対照テーブル

Claims

複数の拠点の各建物内の複数のエリア毎に設けられてエネルギー使用量を計測するエネルギー計測器と、これら複数のエネルギー計測器の計測データを集計するエネルギー積算装置と、前記エリアの入退室用ドアの開閉動作を入退室指令信号に基づいて制御する入退室管理装置とを備えたエネルギー管理システムにおいて、
前記入退室管理装置が、前記エリア毎に所定時間帯の前記ドアの開閉回数を計測するドア開閉回数計測手段を有すると共に、前記エネルギー積算装置が、前記エネルギー計測器の計測データを取り込むサンプリング周期を前記開閉回数に応じて切り替えるデータ取り込み指令手段を有することを特徴とするエネルギー管理システム。
請求項１の記載において、前記データ取り込み指令手段が、予め定めた複数種類のサンプリング周期を時間帯と在室者数とに関連付けて記憶している対照テーブルに基づき、現在時刻と在室者数とに応じて決定される１つのサンプリング周期を選択できるようにしてあることを特徴とするエネルギー管理システム。
請求項２の記載において、在室者が増減しない時間帯には長いサンプリング周期を別途設定できるようにしてあることを特徴とするエネルギー管理システム。