JP5380504B2 - エネルギー計量システム、エネルギー計量方法 - Google Patents

Description

本発明は、エネルギー計量器が通信に使用する電力を減らすためのエネルギー計量システム、エネルギー計量装置、及びエネルギー計量方法に関するもので、特に、時間によって変動するエネルギー料金制に基づいて通信機器の動作を適切に制御し、中央サーバーで必要とするエネルギー消費情報を全て伝送しながらも、通信に使用される電力を最小化することができる。

電気、ガス、水道などのエネルギー消費に対して通信網を介してエネルギー計量器を遠隔検針すると、検針員が直接各エネルギー需用家を訪問しなくてすむため、検針にかかる時間とコストを軽減することができる。
しかしながら、通信には必ず電力の消耗が伴うため、このような状況も考慮する必要がある。
例えば、エネルギー計量器は、電力線を通して電力を供給し難い環境に設置される場合が度々あり、このような場合、エネルギー計量器はバッテリーから供給される電力によって動作しなければならない。
このようにエネルギー計量器の通信にはバッテリーの電力が消耗され、バッテリーの電力が早く尽きるとそれを入れ替えなければならず、その分、エネルギー計量器のメンテナンスに時間及びコストが多くかかる。このような問題点は、エネルギー計量器が多く設置された地域であるほど、より一層深刻になる。
エネルギー計量器のメンテナンスにかかるコストを減らすための一方法として、バッテリーの容量を増やす方法を考えることができるが、バッテリー容量を増やすことは、結局、コスト高に直結するという問題点があった。

そこで、本発明は、上記の問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、時間によって変動するエネルギー料金制に基づいてエネルギー計量器側における通信動作を適切に制御することによって、中央サーバーで必要とするエネルギー消費情報を伝送しながらも、通信に消耗される電力を最小化することができるエネルギー計量システム、エネルギー計量装置、及びエネルギー計量方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るエネルギー計量システム及びエネルギー計量装置は、エネルギー消費を測定するための計量手段と、前記計量手段に結合し、エネルギー消費情報を計量データ収集器に伝送し、前記計量データ収集器から制御信号を受信する両方向通信手段と、前記両方向通信手段から伝送されたエネルギー消費情報を取り集めて中央サーバーに伝送し、前記中央サーバーから受信するエネルギー料金制情報に基づいて前記両方向通信手段に制御信号を伝送する計量データ収集器と、エネルギーの生産と消費状況によって変動するエネルギー料金制情報を前記計量データ収集器に伝送し、前記計量データ収集器から取り集められたエネルギー消費情報を受信する中央サーバーと、を含む。
特に、前記両方向通信手段は、前記制御信号に基づいてエネルギー消費情報を伝送する時刻を決定する。

前記制御信号は、エネルギー価格が変動する時点を、前記エネルギー消費情報を伝送する時刻と決定できるようにする情報を含むことができる。

前記エネルギーは、電気、ガス及び水道のいずれか一つでよい。
前記両方向通信手段は、バッテリーから電源を取り込んで動作することができる。
ここで、前記両方向通信手段は、前記バッテリーの電圧が一定値以下に落ちる場合、前記エネルギー消費情報を前記計量データ収集器に伝送する動作やアラームメッセージを前記計量データ収集器に伝送する動作を行うことができる。
前記両方向通信手段は、前記エネルギー消費情報を伝送する時刻以外の時は、節電モードで動作することができる。
本発明に係るエネルギー計量方法は、エネルギー計量器が自身に連結された負荷のエネルギー消費を測定して伝送する方法であって、エネルギー消費情報を伝送する時刻に関連した制御信号を受信する受信段階と、エネルギー計量器に連結された負荷のエネルギー消費を測定するエネルギー消費測定段階と、前記測定されたエネルギー消費情報を記憶する記憶段階と、前記制御信号に基づいてあらかじめ定められた時刻に、エネルギー消費情報を伝送する伝送段階と、を含んでなる。

前記制御信号に基づいてあらかじめ定められた時刻は、エネルギー価格が変動する時点にすることができる。
前記エネルギー計量器は、前記制御信号に基づいてあらかじめ定められた時刻以外の時は、節電モードで動作することができる。

本発明によれば、エネルギー計量器の方では、あらかじめ定められた伝送時刻にエネルギー消費情報を伝送する。
時間によって変動するエネルギー料金制下で、伝送時刻をエネルギー価格の変動時点にすると、各エネルギー価格区間におけるエネルギー消費情報が伝送される。これにより、エネルギー計量器にとっては、最小限の通信のみを行いながらも、中央サーバーで個別エネルギー需用家のエネルギー使用料金計算のために必要とする情報を全て伝送することができる。
なお、エネルギー計量器や両方向通信手段は、あらかじめ定められた伝送時刻以外の時には節電モードで動作することができる。
このように、伝送時刻に通信し、節電モードを共に運用すると、中央サーバーでエネルギー使用料金の計算のために必要とする情報を全て伝送しながらも、通信に使われる電力を最小化することができる。
特に、エネルギー計量器や両方向通信手段がバッテリーを用いて動作しなければならない環境では、バッテリーをより長持ちさせることができるため、メンテナンスコストを軽減することができる。

本発明に係るエネルギー計量システムの一実施例を示す図である。 両方向通信手段の動作手順を示す図である。 時間によってエネルギー価格が変動するエネルギー料金制の例を示す図である。 本発明に係るエネルギー計量装置の一実施例を示す図である。 エネルギー計量器に関する一実施例を示す図である。 本発明に係るエネルギー計量方法の一実施例を示す図である。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。
図１を参照すると、エネルギー供給会社１１から供給するエネルギーは、エネルギー供給ライン１３を通って各エネルギー需用家に伝達され、各エネルギー需用家は、エネルギー供給ライン１３を通って供給されるエネルギーを使用する。
本発明に係るエネルギーは、電気、ガス、水道のいずれか一つをいう。

本発明に係るエネルギー計量システムは、複数の計量手段２１、各計量手段２１に対応して設けられる両方向通信手段２２、各両方向通信手段２２と中央サーバー２７とが互いにやり取りするエネルギー関連情報を中継する計量データ収集器２５、及び中央サーバー２７を含んでなる。

計量手段２１は、エネルギー需用家のように、エネルギー使用料金の賦課単位となる各地点でエネルギー消費を測定する。具体例として、計量手段２１は、累積エネルギー使用量を測定することができる。
計量手段２１は、エネルギー使用量を測定するために各エネルギー需用家に設置される電力量計、ガス計量器、水道計量器などとすることができ、エネルギーの種類と要求される機能によって様々に構成すればいい。
計量手段２１には両方向通信手段２２が連結され、この両方向通信手段２２は、計量手段２１で測定されたエネルギー消費情報を、第１通信ネットワーク１５を通じて計量データ収集器２５に伝送する役割を果たす。
このような両方向通信手段２２の例には、外付けモデムを挙げることができる。
特に、両方向通信手段２２がいつエネルギー消費情報を伝送するかは、計量データ収集器２５から伝送する制御信号によって決定され、両方向通信手段２２は、該当する時刻にのみエネルギー消費情報を伝送する。
以下では、説明の便宜のために、両方向通信手段２２がエネルギー消費情報を計量データ収集器２５に伝送する時刻を「伝送時刻」と称する。

図２を参照して、両方向通信手段２２の動作手順について説明する。
両方向通信手段２２は、計量データ収集器２５から伝送された制御信号を受信すると（Ｓ２１１）、この制御信号によって伝送時刻を決定する（Ｓ２１２）。
また、両方向通信手段２２は、現在時刻が、段階Ｓ２１２で決定された伝送時刻であれば（Ｓ２１３）、計量手段２１からエネルギー消費情報を受けて計量データ収集器２５に伝送する（Ｓ２１４）。

両方向通信手段２２は、電力線を通って電力が供給され難い位置に設置される場合、バッテリーを用いて動作することができる。
この場合、両方向通信手段２２は、バッテリーの残余容量と関連して緊急状況に対処するための様々な緊急動作を行うように構成することができる。
例えば、両方向通信手段２２は、バッテリー電圧が一定値以下に落ちる場合、伝送時刻にかかわらず、現在エネルギー消費情報やアラームメッセージを、計量データ収集器２５に伝送することができる。
また、両方向通信手段２２は、消費電力を最小化するために、伝送時刻以外には節電モードで動作するように構成することができる。
節電モードでの動作の度合は、必要によって様々にすればよく、好ましくは、バッテリー残余容量調査や現在時間調査など、伝送時刻に目覚めてエネルギー消費情報を伝送する動作を行うために必要な電力以外には全部遮断するとよい。
両方向通信手段２２と計量データ収集器２５とが互いに通信する第１通信ネットワーク１５は様々に構成することができる。例えば、無線近距離通信（ＷＬＡＮ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ブルートゥース（登録商標；Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）、ジクビー（Ｚｉｇｂｅｅ）などの通信方式を用いるネットワークとすることができる。

計量データ収集器２５は、各両方向通信手段２２から伝送されたエネルギー消費情報を取り集め、第２通信ネットワーク１７を通じて中央サーバー２７に伝送し、中央サーバー２７から受信するエネルギー料金制情報に基づいて両方向通信手段２２に制御信号を伝送する。

ここで、制御信号とは、両方向通信手段２２が伝送時刻を決定できるようにする信号のことをいう。
計量データ収集器２５は、伝送時刻を直接指定して制御信号として伝送することもでき、両方向通信手段２２が伝送時刻を決定できるようにする資料情報を制御信号として伝送することもできる。
中央サーバー２７は、エネルギーの生産及び消費状況によって変動するエネルギー料金制情報を計量データ収集器２５に伝送し、計量データ収集器２５が取り集めて伝送するエネルギー消費情報を受信して処理する。
このような中央サーバー２７は、エネルギー供給会社１１が運営するサーバーで、個別使用者のエネルギー使用料金を分析し管理する等、エネルギー供給サービスと関連した各種機能を果たす。
計量データ収集器２５と中央サーバー２７とが互いに通信する第２通信ネットワーク１７は、様々に構成することができる。例えば、第２通信ネットワーク１７は、インターネットやＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式の通信方式を採ることができる。

次に、伝送時刻を決定する方法について具体的に説明する。
両方向通信手段２２の電力使用を低減する側面において、伝送時刻を決定する際には、両方向通信手段２２が計量データ収集器２５と通信する回数を減らさなければならないという点と、中央サーバー２７でエネルギー使用料金を計算するために必要とするエネルギー消費情報は全て伝送しなければならないという点を共に満たさなければならない。
そのための具体的な一方法は、エネルギー価格が変動する時点を伝送時刻と決定することである。
エネルギー価格の変動料金制の下でエネルギー価格は時間によって変動する。
図３には、単位エネルギー価格が０時から８時まではＰ２、８時から２２時まではＰ３、２２時から２４時まではＰ１である例を示している。
この場合、中央サーバー２７でエネルギー使用料金を計算するために必要とする最小限の情報は、エネルギー価格が同一である各区間におけるエネルギー消費情報（エネルギー使用量情報）である。したがって、両方向通信手段２２がエネルギー価格の変動時点（０時、８時、２２時）に、計量手段２１が測定したエネルギー消費情報を伝送すると、中央サーバー２７は、計量データ収集器２５からこの情報を受けてエネルギー使用料金を計算することができる。
この実施例において、計量データ収集器２５は、制御信号として、エネルギー価格が変動する時点（０時、８時、２２時）を伝送することもでき、図３のようなエネルギー料金制情報を伝送することもできる。
後者の場合は、両方向通信手段２２がエネルギー料金制情報に基づき、エネルギー価格が変動する時点を探して伝送時刻を決定する。

図４は、本発明に係るエネルギー計量装置２０に関する一実施例を示す図で、このエネルギー計量装置２０は、複数の計量手段２１、各計量手段２１に対応して設けられる両方向通信手段２２、各両方向通信手段２２と中央サーバー２７との間で互いにやり取りするエネルギー関連情報を中継する計量データ収集器２５、及び中央サーバー２７を含んでなる。
計量手段２１、両方向通信手段２２、計量データ収集器２５、及び中央サーバー２７の役割は、上述したエネルギー計量システムの各実施例と同一であるため、簡略に説明する。
計量手段２１は、エネルギー使用料金の賦課単位となる各地点でエネルギー消費を測定する。例えば、累積エネルギー使用量を測定することができる。

両方向通信手段２２は、計量手段２１に連結され、伝送時刻になると、計量手段２１で測定されたエネルギー消費情報を、計量データ収集器２２に伝送する。
伝送時刻は、計量データ収集器２２から受信される制御信号によって決定され、エネルギー価格が変動する時点が伝送時刻と決定されればよい。
また、両方向通信手段２２は、伝送時刻以外の時間には、電力を節約するために節電モードで動作することができる。
このような両方向通信手段２２は、電力線を通って電力を取り込み難い位置に設置される場合、バッテリーを用いて動作することができる。
そこで、両方向通信手段２２は、バッテリーの残余容量と関連して緊急状況に対処するための様々な動作を行うように構成することができる。例えば、バッテリー電圧が一定値以下に落ちると、伝送時刻にかかわらず、現在エネルギー消費情報やアラームメッセージを計量データ収集器２５に伝送することができる。

計量データ収集器２５は、両方向通信手段２２から伝送されたエネルギー消費情報を取り集めて中央サーバー２７に伝送し、中央サーバー２７から受信するエネルギー料金制情報に基づいて両方向通信手段２２が伝送時刻を決定できるようにする制御信号を伝送する。
中央サーバー２７は、エネルギーの生産と消費状況によって変動するエネルギー料金制情報を計量データ収集器２５に伝送し、計量データ収集器２５から取り集められたエネルギー消費情報を受信して個別使用者のエネルギー使用料金を計算する等、エネルギー供給サービスと関連した各種機能を果たす。

図５及び図６を参照して、本発明に係るエネルギー計量方法に関する一実施例について説明する。
図５は、上記の計量手段２１及び両方向通信手段２２の役割を担うエネルギー計量器５０の具体例であり、計量部５１、通信モジュール５２、記憶部５３、現在時間測定部５４、制御部５５、バッテリー５７を含んでなる。
計量部５１は、各負荷１９−１〜１９−ｋのエネルギー消費を測定する。具体例として、計量部５１はエネルギー累積使用量を測定することができる。
通信モジュール５２は、第１通信ネットワーク１５を介して計量データ収集器２５と通信する役割を果たす。
記憶部５３は、デジタルデータを記憶する不揮発性の読み書き可能な記憶媒体である。
現在時間測定部５４は、制御部５５に現在時間情報を提供するもので、ＲＴＣ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ）などを用いて構成することができる。
制御部５５は、マイクロプロセッサや中央処理処置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用いて構成することができ、エネルギー計量器５０を総括的に制御する。
制御部５５は、計量部５１で測定されたエネルギー消費情報を記憶部５３に記憶させて管理し、現在時間測定部５４で測定される現在時間に基づき、伝送時刻になるか否か調べる。
そして、伝送時刻になると、記憶部５３に記憶されているエネルギー消費情報を、通信モジュール５２を介して計量データ収集器２５に伝送する。
エネルギー計量器５０は、バッテリー５７から電源を取り込んで動作することができ、制御部５５は、計量データ収集器２５と通信する時以外は、節電モードで動作することができる。節電モードでは、通信モジュール５２への電源供給を遮断することができる。
図５は、本発明に係るエネルギー計量方法を説明するための一例に過ぎないもので、エネルギー計量器５０はエネルギーの種類と必要によって様々に構成することができる。
例えば、エネルギー計量器５０は、エネルギー消費情報を表示したり、使用者が必要な情報を入力できるようにするユーザインターフェース（ＵＩ：Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）機能などを含んでもよい。

図６を参照して、本発明に係るエネルギー計量方法の一実施例について具体的に説明する。
中央サーバー２７は、時間によって変動するエネルギー料金制情報を計量データ収集器２５に提供し（Ｓ２３１）、計量データ収集器２５は、エネルギー料金制情報に基づいて各エネルギー計量器５０に制御信号を伝送する（Ｓ２３２）。
ここで、制御信号とは、各エネルギー計量器５０が伝送時刻を決定できるようにする信号のことをいう。
計量データ収集器２５は、伝送時刻を直接指定して制御信号として伝送してもよく、各エネルギー計量器５０が伝送時刻を決定できるようにする資料情報を制御信号として伝送してもよい。

各エネルギー計量器５０においては、通信モジュール５２を介して制御信号を受信し、制御部５５は、当該受信した制御信号に基づいて伝送時刻を決定することができる（Ｓ２３３）。
図３を参照して説明した通り、伝送時刻は、エネルギー価格が変動する時点と決定することができる。

一方、各エネルギー計量器５０において、計量部５１は、負荷１９−１〜１９−ｋによるエネルギー消費を測定しておき（Ｓ２３４）、制御部５５は、計量部５１で測定されたエネルギー消費情報を記憶部５３に記憶させておく（Ｓ２３５）。
また、各エネルギー計量器５０の制御部５５は、現在時間測定部５４で測定された現在時間情報を用いて伝送時刻になるか否か監視する（Ｓ２３６）。
そして、伝送時刻になると、現在時点のエネルギー消費情報を、通信モジュール５２を介して計量データ収集器２５に伝送する（Ｓ２３７）。段階Ｓ２３４乃至段階Ｓ２３７は継続して繰り返し行われる。
各エネルギー計量器５０の制御部５５は、段階Ｓ２３７でエネルギー消費情報を伝送した後、段階Ｓ２３６で再び伝送時刻になったと判断されるまで、エネルギー計量器５０を節電モードで動作させることができる。節電モードでは通信モジュール５２への電源供給を遮断することができる。

各エネルギー計量器５０からエネルギー消費情報を受信した計量データ収集器２５は、それらを取り集めて中央サーバー２７に伝送し（Ｓ２３８）、中央サーバー２７は、計量データ収集器２５から受信した各エネルギー計量器５０のエネルギー消費情報を管理し、これに基づいて個別使用者に課するエネルギー使用料金を計算する（Ｓ２３９）。

以上の実施例は、本発明の理解を助けるためのものであり、本発明は、それらの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で当業者により様々に変形して実施できるものであるということは明らかである。

１３ エネルギー供給ライン
１５ 第１通信ネットワーク
１７ 第２通信ネットワーク
１９−１〜１９−ｋ 負荷
２０ エネルギー計量装置
２１ 計量手段
２２ 両方向通信手段
２５ 計量データ収集器
２７ 中央サーバー
５０ エネルギー計量器
５１ 計量部
５２ 通信モジュール
５３ 記憶部
５４ 現在時間測定部
５５ 制御部
５７ バッテリー

Claims (6)

1. エネルギー消費を測定するための計量手段と、
   前記計量手段と結合し、エネルギー消費情報を計量データ収集器に伝送し、前記計量データ収集器から制御信号を受信する両方向通信手段と、
   前記両方向通信手段から伝送されたエネルギー消費情報を取り集めて中央サーバーに伝送し、前記中央サーバーから受信するエネルギー料金制情報に基づいて前記両方向通信手段に制御信号を伝送する計量データ収集器と、
   エネルギーの生産と消費状況によって変動するエネルギー料金制情報を前記計量データ収集器に伝送し、前記計量データ収集器から取り集められたエネルギー消費情報を受信する中央サーバーと、
   を含み、
   前記両方向通信手段は、前記制御信号に基づき、前記エネルギー消費情報を伝送する時刻を決定することを特徴とする、エネルギー計量システム。
2. 前記エネルギーは、電気、ガス及び水道のいずれか一つであることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー計量システム。
3. 前記両方向通信手段は、バッテリーから電源を取り込んで動作することを特徴とする、請求項１又は２に記載のエネルギー計量システム。
4. 前記両方向通信手段は、前記バッテリーの電圧が一定値以下に落ちる場合、前記エネルギー消費情報を前記計量データ収集器に伝送する動作、及びアラームメッセージを前記計量データ収集器に伝送する動作のうちの一つ以上を行うことを特徴とする、請求項３に記載のエネルギー計量システム。
5. 前記制御信号は、エネルギー価格が変動する時点を、前記エネルギー消費情報を伝送する時刻と決定できるようにする情報を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエネルギー計量システム。
6. 前記両方向通信手段は、前記エネルギー消費情報を伝送する時刻以外の時は節電モードで動作することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のエネルギー計量システム。