JP5446922B2 - 電力管理装置、電子機器及び電子機器登録方法 - Google Patents
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Description
(1)第1の実施形態
(1−1)電力管理システムの全体像について
(1−2)電力管理装置の構成について
(1−3)表示部に表示される内容について
(1−4)消費電力パターンの秘匿について
(1−5)電力管理装置が行う各種制御について
(1−6)機器管理部の構成について
(1−7)情報分析部の構成について
(1−8)制御化機器の構成について
(1−9)蓄電装置の構成について
(1−10)電子透かし情報の埋め込み方法及び検証方法の具体例
(1−11)電力管理装置の登録方法について
(1−12)制御化機器の登録方法について
(1−13)制御化端子の登録方法について
(1−14)一時的に登録された制御化機器の課金処理について
(1−15)制御化機器の登録方法の変形例について
(1−16)異常の発生した管理機器に対する電力管理装置の動作について
(1−17)電力状態に異常が発生した場合における電力管理装置の動作
(1−18)電子透かし情報の埋め込み方法及び検証方法の流れについて
(1−19)解析サーバが果たす役割について
(1−20)解析サーバの構成について
(1−21)排除すべきバッテリーの特定処理について
(1−22)電力管理装置への不正攻撃に対する防御方法について
(1−23)バッテリーの排除方法について
(1−24)取得データ検証部における検証処理について
(1−25)第1検証部による検証処理の流れについて
(1−26)データベース管理部における検査処理について
(1−27)データベースの更新と判定辞書の生成について
(1−28)ウィルス定義ファイルの管理方法について
(1−29)排除すべきバッテリーの特定方法の流れについて
(1−30)複数の電力管理装置が存在する場合の処理について
(2)第2の実施形態
(2−1)第2実施形態の概要について
(2−2)サービス提供部の構成について
(2−3)データベースとの連携について
(2−4)システム連動エンタテインメントのセキュリティについて
(2−5)システム連動エンタテインメントの流れについて
(3)本発明の各実施形態に係る電力管理装置のハードウェア構成について
<電力管理システムの全体像について>
まず、本発明の第1の実施形態に係る電力管理システムの全体像について説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る電力管理システムは、局所電力管理システム1、広域ネットワーク2、外部サーバ3、電力情報収集装置4、電力供給者システム5、端末装置6、電力取引システム7を含む。また、局所電力管理システム1、外部サーバ3、電力情報収集装置4、電力供給者システム5、端末装置6、電力取引システム7は、広域ネットワーク2に接続されているため、相互に情報をやり取りすることができる。
ここで、図2〜図4を参照しながら、管理対象ブロック12の構成について、より詳細に説明する。図2は、管理対象ブロック12の構成を示している。また、図3は、管理対象ブロック12の内部における通信網の構成を示している。そして、図4は、電力管理装置11と情報をやり取りする主な構成要素の具体的な構成を示している。
分電装置121には、電力供給者システム5、電力取引システム7、或いは、他の局所電力管理システム1から供給された電力(以下、外部電力)が入力される。図2の例では、分電装置121にACの外部電力を入力することが想定されているが、DCの外部電力が入力されるような構成にしてもよい。但し、説明の都合上、以下ではACの外部電力が分電装置121に入力されるものとする。分電装置121に入力された外部電力は、AC/DC変換器122によりACからDCへと変換され、制御化端子123、又は蓄電装置128に入力される。
管理対象ブロック12において、分電装置121を介して制御化端子123や蓄電装置128に流れる電力は、電力管理装置11により管理される。例えば、電力管理装置11は、分電装置121を制御して制御化端子123へと電力を供給したり、制御化端子123に対する電力の供給を停止したりする。
ここで、制御化端子123、電動移動体124、制御化機器125、非制御化機器126、端子拡張装置127の機能について簡単に整理する。
まず、制御化端子123の機能について整理する。制御化端子123は、電動移動体124、制御化機器125、非制御化機器126、端子拡張装置127の電源プラグを接続するための端子を有する。そして、制御化端子123は、分電装置121を介して供給された電力を端子に接続された電動移動体124、制御化機器125、非制御化機器126、端子拡張装置127に供給する機能を有する。つまり、制御化端子123は、給電端子としての機能を有する。
次に、電動移動体124の機能について整理する。電動移動体124は、電力を蓄えるバッテリーを有する。また、電動移動体124は、バッテリーから放電される電力を利用して駆動する駆動機構を有する。電動移動体124が電気自動車又はプラグインハイブリッド車両の場合、この駆動機構には、例えば、モータ、ギア、シャフト、ホイール、タイヤ等が含まれる。その他の電動移動体124の駆動機構には、少なくともモータが含まれる。また、電動移動体124は、バッテリーを充電する際に利用する電源プラグを有する。この電源プラグを制御化端子123に接続することにより電力の供給を受けることができる。ただし、制御化端子123が電磁誘導を利用して電力を供給する方式の場合、電動移動体124には、磁場を受けて誘導起電力を発生させるためのコイルが搭載される。
次に、制御化機器125の機能について整理する。制御化機器125は、電力管理装置11による認証を受けるために必要な各種の機能を有する。例えば、制御化機器125は、電力管理装置11と情報をやり取りするための通信機能を有する。この通信機能は、電力線や信号線による有線通信、或いは、無線通信の通信モジュールを制御化機器125に設けることにより実現される。また、制御化機器125は、認証の際に必要な演算を実行するための演算機能を有する。さらに、制御化機器125は、認証に必要な鍵情報や機器ID等の識別情報を保持している。これらの機能及び情報を利用し、制御化機器125は、電力管理装置11による認証を受けることができる。なお、認証の種類は、乱数を利用した相互認証でもよいし、秘密鍵と公開鍵のペアを利用した公開鍵認証でもよい。
次に、非制御化機器126及び端子拡張装置127の機能について整理する。非制御化機器126は、上記の制御化端子123、電動移動体124、制御化機器125とは異なり、電力管理装置11による認証を受けるために必要な機能を有していない。つまり、非制御書機器126は、現行の家電製品や映像機器等である。このように認証を通らない非制御化機器126は、電力管理装置11による電力管理を受けることができず、場合によっては電力の供給を受けることができない。そのため、局所電力管理システム1において非制御化機器126を利用できるようにするには、認証を代行する手段が必要になる。
ここで、図3を参照しながら、局所電力管理システム1の内部における電力管理装置11、制御化端子123、電動移動体124、制御化機器125、端子拡張装置127等の通信機能について説明する。図3に示すように、局所電力管理システム1においては、例えば、近距離無線通信、無線LAN、電力線通信等が利用される。例えば、ZigBeeは、近距離無線通信の一例である。また、PLCは、電力線通信の一例である。
ここで、図4を参照しながら、局所電力管理システム1の一部構成要素について、その具体例を紹介する。図4に示すように、電力管理装置11と情報をやり取りする可能性のある構成要素としては、例えば、電動移動体124、制御化機器125(スマート機器)、非制御化機器126(レガシー機器)、蓄電装置128、第1発電装置129、第2発電装置130等がある。
次に、図5を参照しながら、外部サーバ3の構成について説明する。図5に示すように、外部サーバ3としては、例えば、サービス提供サーバ31、課金サーバ32、システム管理サーバ33、解析サーバ34、認証局サーバ35、製造者サーバ36、地図DBサーバ37等が利用される。
ここまで、本実施形態に係る電力管理システムの全体像について説明してきた。以下では、図7〜図9を参照しながら、この電力管理システムにおける電力管理を主に担う電力管理装置11の構成について説明する。
まず、図7を参照しながら、電力管理装置11の全体的な機能構成について説明する。図7に示すように、電力管理装置11は、局所通信部111、情報管理部112、記憶部113、広域通信部114、制御部115、表示部116、入力部117及びサービス提供部118を有する。
以下、図8、図9を参照しながら、情報管理部112の機能構成について、より詳細に説明する。図8は、情報管理部112の詳細な機能構成を示している。図9は、情報管理部112の各構成要素が持つ主な機能を示している。
図9に示すように、機器管理部1121は、局所電力管理システム1内にある機器や装置等を管理する手段である。例えば、機器管理部1121は、制御化端子123、電動移動体124、制御化機器125、端子拡張装置127等について、登録、認証、機器IDの管理、動作設定やサービス設定の管理、動作状況や使用状況の把握、環境情報の収集等を行う。なお、環境情報の収集は、管理対象ブロック12内に設置された環境センサ131を利用して実施する。但し、環境情報とは、温度、湿度、天候、風向き、風速、地形、地域、天気予報等に関する情報及びその解析により得られる情報である。
図9に示すように、電力取引部1122は、電力市場における市場取引データや個別取引データの取得、取引を実行するタイミングの制御、取引の実行、売買ログの管理等を行う。なお、市場取引データとは、電力取引市場における取引価格や取引条件に関する情報である。また、個別取引データとは、電力供給者や近隣の電力需要者等との間で個別に電力取引を行う際に決められた取引価格や取引条件に関する情報である。そして、取引を実行するタイミングの制御とは、例えば、買電価格が所定値より低くなったタイミングで所定数量の買い注文を出したり、売電価格が所定値より高くなったタイミングで所定数量売り注文を出したりする自動制御のことである。
図9に示すように、情報分析部1123は、発電データの分析、蓄電データの分析、生活パターンの学習、電力消費データの分析を行う。さらに、情報分析部1123は、これらの分析に基づいて電力消費パターンの予測、蓄電パターンの予測、放電パターンの予測、発電パターンの予測を行う。なお、情報分析部1123による分析や学習は、例えば、局所電力管理システム1内にある第1発電装置129、第2発電装置130における発電量の時系列データ、蓄電装置128における充放電量又は蓄電量の時系列データ、電力供給者システム5から供給される電力量の時系列データを利用して行われる。
図9に示すように、表示情報生成部1124は、局所電力管理システム1内にある機器や装置等に関する情報、電力に関する情報、環境に関する情報、電力取引に関する情報、情報分析部1123による分析結果や予測結果に関する情報等について、形式を整えて表示部116に表示するための表示情報を生成する。例えば、表示情報生成部1124は、電力量を示す情報をグラフ形式で表示するための表示情報を生成したり、市場データを表形式で表示するための表示情報を生成したりする。また、表示情報生成部1124は、各種情報の表示や情報の入力に用いるグラフィカルユーザインターフェース(GUI)を生成する。これら表示情報生成部1124により生成された表示情報は、表示部116に表示される。
図9に示すように、システム管理部1125は、電力管理装置11の基本的な動作を制御するためのプログラムであるファームウェアのバージョン管理、アップデート、アクセス制限、ウィルス対策等を行う。また、局所電力管理システム1内に電力管理装置11が複数設置される場合、システム管理部1125は、他の電力管理装置11と情報のやり取りを行い、複数の電力管理装置11が協調動作するための制御を行う。例えば、システム管理部1125は、各電力管理装置11の属性(機器や装置等に対する制御処理の優先度等)を管理する。また、システム管理部1125は、協調動作への参加や協調動作からの脱退に関する各電力管理装置11の状態制御を行う。
次に、図10〜図13を参照しながら、表示部に表示される内容について、具体的に説明する。図10〜図13は、表示部に表示される内容について説明するための説明図である。
ここで、図14〜図18を参照しながら、消費電力パターンの秘匿方法について説明する。
例えば、図16に示すように、消費電力量が一定値となるように、蓄電装置128の充放電制御を行う方法が考えられる。消費電力量を一定値にする場合、消費電力量が一定値よりも少ない場合に蓄電装置128の蓄電量を増やし、消費電力量が一定値よりも多い場合に蓄電装置128の放電量を増やせばよい。このような制御は、電力管理装置11により行われる。また、蓄電装置128の充放電制御だけでなく、電力需要者間における電力のやり取りや電動移動体124等のバッテリーを利用した充放電制御を利用してもよい。このように、消費電力量が一定値になることで、生活パターンに起因して消費電力パターンに現れる特徴を無くすことができる。その結果、消費電力パターンを悪用した不法行為にユーザが巻き込まれる危険性を無くすことができる。
なお、消費電力パターンと生活パターンを乖離させるだけであれば、必ずしも消費電力量を一定値にせずともよい。消費電力量を一定値にするには、電力の消費ピークを吸収できるだけの十分な容量を持った蓄電装置128が必要になる。しかしながら、このような大容量の蓄電装置128は高価であり、消費電力パターンを秘匿化する目的で一般家庭に配置するのは現実的ではない。そのため、より少ない容量の蓄電装置128を利用して消費電力パターンと生活パターンを乖離させる方法が望ましい。そうした方法の一例として、図17に示すように、消費電力パターンを複雑化する方法が考えられる。
また、図18に示すように、近隣地域の平均パターンにほぼ一致するように、消費電力パターンを制御する方法も考えられる。近隣地域の平均パターンは、人間の生活パターンを基準に得られるものである。そのため、特定ユーザの消費電力パターンを近隣地域の平均パターンに一致させるために行うべき電力の制御量はそれほど大きくならずに済む。そのため、消費電力量を一定値に制御する場合に比べ、少ない容量の蓄電装置128を利用して特定ユーザの生活パターンを秘匿することが可能になる。このような消費電力量の制御を行う場合、近隣地域の電力管理装置11間で互いに電力情報のやり取りが行われる。また、情報分析部1123の機能又は解析サーバ34の機能を利用して近隣地位の平均パターンが算出される。その上で、充電装置128の充放電制御が実施される。
以上説明したような局所電力管理システム1における電力管理装置11について、電力管理装置11が実施する各種制御を、図19を参照しながら簡単に説明する。図19は、電力管理装置における各種制御の概要を説明する説明図である。
以上説明したような機器制御は、電力管理装置11が備える情報管理部112が取得する各種の情報に基づいて行われる。以下では、電力管理装置11の情報管理部112が有する機器管理部1121の詳細な構成について、図22を参照しながら、詳細に説明する。図22は、本実施形態に係る機器管理部1121の構成を説明するためのブロック図である。
続いて、図23を参照しながら、管理機器登録部1505の構成について、より詳細に説明する。図23は、管理機器登録部の構成について説明するためのブロック図である。
続いて、図24を参照しながら、情報改ざん検知部1513の構成について、より詳細に説明する。図24は、情報改ざん検知部の構成について説明するためのブロック図である。
続いて、情報分析部1123の構成について、詳細に説明する。図25は、情報分析部の構成を説明するためのブロック図である。
続いて、図26を参照しながら、本実施形態に係る制御化機器の構成について、詳細に説明する。図26は、本実施形態に係る制御化機器の構成を説明するためのブロック図である。
以上、本実施形態に係る制御化機器125の全体構成について説明した。以下では、図27を参照しながら、制御化機器125の有する制御部2001の構成について、より詳細に説明する。
また、制御化機器125の有する制御部2001は、図27に示したような構成ではなく、以下で説明するような構成を有していても良い。以下では、図28を参照しながら、制御化機器125の有する制御部2001の構成について、より詳細に説明する。
以下では、図29を参照しながら、改ざん検知情報生成部の詳細な構成について改めて説明する。図29は、改ざん検知情報生成部の構成を説明するためのブロック図である。
続いて、図30を参照しながら、本実施形態に係る蓄電装置128の構成について、詳細に説明する。図30は、本実施形態に係る蓄電装置の構成を説明するためのブロック図である。
以上、本実施形態に係る蓄電装置128の全体構成について説明した。以下では、図31を参照しながら、蓄電装置128の有する制御部2501の構成について、より詳細に説明する。
また、蓄電装置128の有する制御部2501は、図31に示したような構成ではなく、以下で説明するような構成を有していても良い。以下では、図32を参照しながら、蓄電装置128の有する制御部2501の構成について、より詳細に説明する。
以下では、図33を参照しながら、改ざん検知情報生成部の詳細な構成について改めて説明する。図33は、改ざん検知情報生成部の構成を説明するためのブロック図である。
以下では、電子透かし情報の埋め込み方法及び検証方法の具体例について、詳細に説明する。
以下では、共有情報を利用した電子透かし情報の埋め込み方法及び検証方法について、具体例を挙げながら説明する。
まず、制御化装置125等で実施される、電子透かし情報の埋め込み方法について説明する。
まず、改ざん検知情報生成部2031の埋め込み位置決定部2037は、所定の信号処理回路等を利用して、物理データ等の機器特徴情報の中から値の大きいデータをp個選択する。続いて、電子透かし埋め込み部2039は、所定の埋め込み処理回路等を利用して、時系列順に、選択されたp個の機器特徴情報の最下位ビット(Least Significant Bit:LSB)から数えてq(k)ビット分に、共有情報をもとに生成した電子透かし情報を順次挿入する。ここで、q(k)は、以下に示す条件aを満たす値である。
情報改ざん検知部の埋め込み位置特定部は、所定の信号処理回路等を利用して、物理データ等の機器特徴情報の中から値の大きいデータの位置をp個特定する。続いて、電子透かし抽出部は、特定されたデータの位置を表す位置情報を利用し、所定の埋め込み抽出回路等を利用して、時系列順に、選択されたp個の機器特徴情報の最下位ビットから数えてq(k)ビット分の値を、順次抽出する。その後、電子透かし検証部は、記憶部等に格納された鍵情報などの共有情報を基に電子透かし情報を生成し、電子透かし抽出部が抽出した電子透かし情報と比較する。
まず、制御化装置125等で実施される、電子透かし情報の埋め込み方法について説明する。
まず、改ざん検知情報生成部2031の埋め込み位置決定部2037は、所定の信号処理回路等を利用して、以下の式101で表される離散フーリエ変換、又は、以下の式102で表される離散コサイン変換により、時間領域の機器特徴情報(物理データ)(X0,X1,・・・,Xn−1)を、周波数領域のデータ列(Y0,Y1,・・・,Yn−1)に変換する。
情報改ざん検知部の埋め込み位置特定部は、まず、所定の信号処理回路等を利用して、上記式101で表される離散フーリエ変換、又は、上記式102で表される離散コサイン変換により、時間領域の機器特徴情報(物理データ)(X0,X1,・・・,Xn−1)を、周波数領域のデータ列(Y0,Y1,・・・,Yn−1)に変換する。次に、埋め込み位置特定部は、高周波成分(式101及び式102において、jが大きい成分)を、高い周波数から順にp個選択する。これにより、電子透かし情報の埋め込まれた位置を特定することができる。続いて、電子透かし抽出部は、特定されたデータの位置を表す位置情報を利用し、所定の埋め込み抽出回路等を利用して、選択されたp個の機器特徴情報の最下位ビットから数えてq(k)ビット分の値を、順次抽出する。その後、電子透かし検証部は、記憶部等に格納された鍵情報などの共有情報を基に電子透かし情報を生成し、電子透かし抽出部が抽出した電子透かし情報と比較する。
まず、制御化装置125等で実施される、電子透かし情報の埋め込み方法について説明する。
まず、改ざん検知情報生成部2031の機器特徴情報生成部2033は、機器特徴情報Xkについて、差分データSk=Xk−Xk−1(1≦k≦n−1)を生成する。続いて、埋め込み位置決定部2037は、連続するp−1個の差分データの和が所定の閾値σ未満であり、かつ、その条件を満たす連続データ列の中で二乗和が最大となるp−1の連続データ列Sk(t≦k≦t+p−2,1≦t≦n−p+1)を選択する。
情報改ざん検知部の埋め込み位置特定部は、まず、機器特徴情報Xkについて、差分データSk=Xk−Xk−1(1≦k≦n−1)を生成する。続いて、埋め込み位置特定部は、連続するp−1個の差分データの和が所定の閾値σ未満であり、かつ、その条件を満たす連続データ列の中で二乗和が最大となるp−1の連続データ列Sk(t≦k≦t+p−2,1≦t≦n−p+1)を選択する。これにより、電子透かし情報の埋め込まれた位置を特定することができる。
以上、共有情報を利用した電子透かし情報の埋め込み方法及び検証方法を具体的に説明した。続いて、以下では、共有情報及び時刻情報を利用した電子透かし情報の埋め込み方法及び検証方法について、具体例を挙げながら説明する。
まず、制御化装置125等で実施される、電子透かし情報の埋め込み方法について説明する。
改ざん検知情報生成部2031の電子透かし生成部2035は、所定の回路等を利用して、n個の機器特徴情報(物理データ)の最上位ビット(Most Significant Bit:MSB)から数えてr−mビット(1≦m≦r−1)のビット列と、鍵情報等の共有情報と、時刻情報と、場合によってはその他の情報とに基づき、mビットの電子透かし情報を各機器特徴情報について生成する。
まず、情報改ざん検知部の電子透かし抽出部は、所定の埋め込み抽出回路を利用して、n個の機器特徴情報の最下位ビットから数えてmビット分のデータを、電子透かし情報として抽出する。続いて、電子透かし検証部は、n個の機器特徴情報の最上位ビットから数えてr−mビット(1≦m≦r−1)のビット列と、鍵情報等の共有情報と、時刻情報と、埋め込み側で使用されたデータとに基づき、mビットの電子透かし情報を各機器特徴情報について生成する。その後、電子透かし検証部は、記憶部等に格納された鍵情報などの共有情報を基に電子透かし情報を生成し、電子透かし抽出部が抽出した電子透かし情報と比較する。
まず、制御化装置125等で実施される、電子透かし情報の埋め込み方法について説明する。
改ざん検知情報生成部2031の埋め込み位置決定部2037は、所定の信号処理回路等を利用して、物理データ等の機器特徴情報の中から値の大きいデータをp個選択する。
情報改ざん検知部の埋め込み位置特定部は、所定の信号処理回路等を利用して、物理データ等の機器特徴情報の中から値の大きいデータの位置をp個特定する。続いて、電子透かし抽出部は、特定されたデータの位置を表す位置情報を利用し、所定の埋め込み抽出回路等を利用して、時系列順に、選択されたp個の機器特徴情報の最下位ビットから数えてq(k)ビット分の値を、順次抽出する。
まず、制御化装置125等で実施される、電子透かし情報の埋め込み方法について説明する。
まず、改ざん検知情報生成部2031の埋め込み位置決定部2037は、所定の信号処理回路等を利用して、上記式101で表される離散フーリエ変換、又は、上記式102で表される離散コサイン変換により、時間領域の機器特徴情報(物理データ)(X0,X1,・・・,Xn−1)を、周波数領域のデータ列(Y0,Y1,・・・,Yn−1)に変換する。
情報改ざん検知部の埋め込み位置特定部は、まず、所定の信号処理回路等を利用して、上記式101で表される離散フーリエ変換、又は、上記式102で表される離散コサイン変換により、時間領域の機器特徴情報(物理データ)(X0,X1,・・・,Xn−1)を、周波数領域のデータ列(Y0,Y1,・・・,Yn−1)に変換する。次に、埋め込み位置特定部は、高周波成分(式101及び式102において、jが大きい成分)を、高い周波数から順にp個選択する。これにより、電子透かし情報の埋め込まれた位置を特定することができる。続いて、電子透かし抽出部は、特定されたデータの位置を表す位置情報を利用し、所定の埋め込み抽出回路等を利用して、選択されたp個の機器特徴情報の最下位ビットから数えてq(k)ビット分の値を、順次抽出する。
まず、制御化装置125等で実施される、電子透かし情報の埋め込み方法について説明する。
まず、改ざん検知情報生成部2031の機器特徴情報生成部2033は、機器特徴情報Xkについて、差分データSk=Xk−Xk−1(1≦k≦n−1)を生成する。続いて、埋め込み位置決定部2037は、連続するp−1個の差分データの和が所定の閾値σ未満であり、かつ、その条件を満たす連続データ列の中で二乗和が最大となるp−1の連続データ列Sk(t≦k≦t+p−2,1≦t≦n−p+1)を選択する。
情報改ざん検知部の埋め込み位置特定部は、まず、機器特徴情報Xkについて、差分データSk=Xk−Xk−1(1≦k≦n−1)を生成する。続いて、埋め込み位置特定部は、連続するp−1個の差分データの和が所定の閾値σ未満であり、かつ、その条件を満たす連続データ列の中で二乗和が最大となるp−1の連続データ列Sk(t≦k≦t+p−2,1≦t≦n−p+1)を選択する。これにより、電子透かし情報の埋め込まれた位置を特定することができる。
続いて、図34及び図35を参照しながら、本実施形態に係る電力管理装置11で実施される、電力管理装置の登録方法について、順を追って流れを説明する。図34は、本実施形態に係る電力管理装置の登録方法について説明するための流れ図である。図35は、本実施形態に係る電力管理装置の登録方法の具体例を説明するための流れ図である。
電力管理装置11の機器管理部1121は、まず、局所電力管理システム1内に設置された分電装置121の接続を行う(ステップS1001)。より具体的には、機器管理部1121は、分電装置121の製造時に分電装置121に格納されたデジタル署名や証明書等を分電装置121から取得し、分電装置121を自動的に認識したり、オンライン認識したりする。分電装置121の認識処理及び登録処理は、後述する制御化機器125等の認識処理及び登録処理の流れに準じて行われる。
続いて、図35を参照しながら、電力管理装置の登録方法の具体例を説明する。図35は、公開鍵暗号技術を用いた電力管理装置の登録方法の一例である。
続いて、図36〜図38を参照しながら、制御化機器125の電力管理装置11への登録方法について説明する。図36は、本実施形態に係る制御化機器の登録方法について説明するための流れ図である。図37及び図38は、本実施形態に係る制御化機器の登録方法の具体例を説明するための流れ図である。
電力管理装置11の機器管理部1121は、電力管理装置11が管理する局所電力管理システム1に未登録の制御化装置125が接続されると、制御化装置125がシステムに接続された旨を検知する(ステップS1041)。具体的には、電力管理装置11自体が、制御化装置125の接続を検知してもよく、分電装置121やコンセント(制御化端子123又は端子拡張装置127)が制御化装置125の接続を検知して、電力管理装置11にその旨を通知してもよい。この処理によって、電力管理装置11は、制御化装置125が接続されている端子に関する情報(位置情報)を把握することができる。
続いて、図37及び図38を参照しながら、制御化機器の登録方法の具体例を説明する。図37及び図38は、公開鍵暗号技術を用いた制御化機器の登録方法の一例である。
制御化機器125がシステム1に接続される(具体的には、制御化端子123等に接続される)(ステップS1061)と、先に説明したような手順で、電力管理装置11の管理機器登録部1505は、制御化機器125が接続された旨を検知する(ステップS1063)。
続いて、図39を参照しながら、制御化端子123の電力管理装置11への登録方法について説明する。図39は、本実施形態に係る制御化端子の登録方法について説明するための流れ図である。
以下では、図40及び図41を参照しながら、一時的に登録された制御化機器の課金処理について説明する。図40は、一時的に登録された制御化機器の課金処理を説明するための説明図である。図41は、一時的に登録された制御化機器の課金処理を説明するための流れ図である。
ここで、図42〜図48を参照しながら、先に説明した制御化機器の登録方法の変形例について、詳細に説明する。図42〜図47は、制御化機器の登録方法の変形例を説明するための説明図であり、図48は、制御化機器の登録方法の変形例を説明するための流れ図である。
ストラテジー2は、正常ではない機器を全て検出する方法である。図44にその例を示す。図44では、A〜Hの制御化機器のうち、制御化機器C,E,Fの3台が正常ではないとする。
一般に、バッテリーの筐体中には、複数のバッテリーセルが装備されていることが多い。また、バッテリーは、これら複数のセルの組み合わせによって、様々な出力に対応することが可能となる。
以下では、異常の発生した管理機器に対して電力管理装置が行う処理について、具体的な例を挙げながら詳細に説明する。
以下では、図49〜図52を参照しながら、異常の発生した管理機器に対する電力管理装置の動作について、具体例を挙げながら詳細に説明する。図49〜図52は、異常の発生した管理機器に対する電力管理装置の動作を説明するための流れ図である。
まず、図50を参照しながら、電力管理装置11自体に異常が発生した場合の動作について、簡単に説明する。
次に、図51を参照しながら、制御化端子123に異常が発生した場合の動作について、簡単に説明する。
次に、図52を参照しながら、分電装置121に異常が発生した場合の動作について、簡単に説明する。
続いて、停電や漏電といった、局所電力管理システム1における電力状態に異常が発生した場合における電量管理装置11の動作について、図53及び図54を参照しながら説明する。図53及び図54は、電力状態に異常が発生した場合における電力管理装置の動作を説明するための流れ図である。
まず、図53を参照しながら、停電が発生した場合における電力管理装置の動作について、簡単に説明する。
次に、図54を参照しながら、漏電が発生した場合における電力管理装置の動作について、簡単に説明する。
続いて、図55〜図58を参照しながら、本実施形態に係る局所電力管理システム1内で実施される電子透かし情報の埋め込み方法及び検証方法について、その流れを説明する。図55及び図57は、本実施形態に係る電子透かし情報の埋め込み方法を説明するための流れ図である。図56及び図58は、本実施形態に係る電子透かし情報の検証方法を説明するための流れ図である。
まず、図55及び図56を参照しながら、共有情報を利用した電子透かし情報の埋め込み方法及び検証方法の流れについて、説明する。なお、以下では、機器特徴情報として、物理データそのものを利用する場合について説明する。
まず、図55を参照しながら、制御化機器125の改ざん検知情報生成部2031により実施される埋め込み方法について説明する。
続いて、図56を参照しながら、セキュリティチェックサーバ等の解析サーバ34が有する情報改ざん検知部で実施される、電子透かし情報の検証方法について説明する。なお、以下では、解析サーバ34において実施される検証方法について説明するが、同様の方法は、電力管理装置の情報改ざん検知部でも実施される。
次に、図57及び図58を参照しながら、時刻情報及び共有情報を利用した電子透かし情報の埋め込み方法及び検証方法の流れについて、説明する。なお、以下では、機器特徴情報として、物理データそのものを利用する場合について説明する。
まず、図57を参照しながら、制御化機器125の改ざん検知情報生成部2031により実施される埋め込み方法について説明する。
続いて、図58を参照しながら、セキュリティチェックサーバ等の解析サーバ34が有する情報改ざん検知部で実施される、電子透かし情報の検証方法について説明する。
局所電力管理システム1においてセンター的機能を負う電力管理装置11には、バッテリーが搭載された様々な制御化機器等が接続される。電力管理装置11は、各機器から得られた電力情報をもとに分電装置121をコントロールすることで、配電制御を行う。電力管理装置11は、システム1に接続されている機器の電力消費をリアルタイムで把握し、太陽光発電等の自然エネルギーによる自家発電による電力も含めて、システム1内の電力使用状況を一元管理することができる。また、電力管理装置11は、消費電力の可視化を実現することが可能であり、これにより、無駄なエネルギー消費の抑制につながることが期待されている。
‐機器やバッテリーが異常動作するよう不正な命令(ウィルス)を忍び込ませる
−電力管理装置の制御の乗っ取り
−トロイの木馬攻撃
−電力管理装置を介した他の機器やシステムへの攻撃
−DoS攻撃
−予め想定される不正な操作を防止
−予め定義されたウィルスパターンファイルを用いてウィルスを検知する
−未知の攻撃については実行ファイルの挙動監視により不正ファイルを検知する
−ヒューリスティックな外部攻撃防御
−現在の状態、入力、外部環境の情報に基づく予測により妥当性を検証
−電力管理装置内のアンチウィルスシステムで用いるウィルス定義ファイルの作成・更新
続いて、図59〜図62を参照しながら、本実施形態に係るセキュリティチェックサーバである解析サーバ34の構成について、詳細に説明する。図59は、本実施形態に係る解析サーバの構成を説明するためのブロック図である。図60は、本実施形態に係る解析サーバが有する情報改ざん検知部の構成を説明するためのブロック図である。図61は、本実施形態に係る解析サーバが有する第1検証部の構成を説明するためのブロック図である。図62は、本実施形態に係る解析サーバが有する第2検証部の構成を説明するためのブロック図である。
まず、図59を参照しながら、本実施形態に係る解析サーバ34の全体的な構成を説明する。
(i)ある電力管理装置から取得したデータを、類似する電力使用環境を持つ他の電力管理装置から取得したデータと比較することで、電力管理装置への攻撃の有無、バッテリーや各種機器又はセンサの異常を検知する機能
(ii)ある電力管理装置から取得したデータについて、これまでの使用履歴データとの比較から、電力管理装置への攻撃の有無、バッテリーや各種機器又はセンサの異常を検知する機能
続いて、図60を参照しながら、情報改ざん検知部3003の構成について説明する。
次に、図61を参照しながら、第1検証部3009の構成について、詳細に説明する。
次に、図62を参照しながら、第2検証部3011の構成について、詳細に説明する。
続いて、上述のような機能を有する解析サーバ34によって行われる、排除すべきバッテリーの特定処理について、図63を参照しながら簡単に説明する。図63は、排除すべきバッテリーについて説明するための説明図である。
次に、図64を参照しながら、電力管理装置への不正攻撃に対する防御方法の全体的な流れを説明する。図64は、電力管理装置への不正攻撃に対する防御方法を説明するための流れ図である。
続いて、図65を参照しながら、解析サーバ34で行われる排除すべきバッテリーの特定処理及び電力管理装置11で行われるバッテリーの排除処理について、その流れを説明する。図65は、バッテリーの排除方法について説明するための流れ図である。
続いて、図66A及び図66Bを参照しながら、解析サーバ34の取得データ検証部3005における検証処理の全体的な流れを説明する。図66A及び図66Bは、取得データ検証部における検証処理を説明するための流れ図である。
続いて、図67を参照しながら、第1検証部による検証処理の流れを説明する。図67は、第1検証部による検証処理を説明するための流れ図である。
−検証対象ではない電力管理装置におけるバッテリー/センサ情報や使用履歴による特徴
−検証対象である電力管理装置のバッテリー/センサ情報・履歴による特徴
−検証対象ではない電力管理装置における実行命令の特徴
−検証対象である電力管理装置の実行命令の特徴
続いて、図68を参照しながら、第1検証部3009が有するデータベース管理部3037における検査処理について、説明する。図68は、データベース管理部における検査処理を説明するための流れ図である。
続いて、図69を参照しながら、データベース管理部3035におけるデータベースの更新と、判定辞書の生成について、簡単に説明する。図69は、データベース管理部におけるデータベースの更新及び判定辞書の生成について説明するための説明図である。
次に、図70を参照しながら、ウィルス定義ファイル管理部3037によるウィルス定義ファイルの管理方法について、簡単に説明する。図70は、ウィルス定義ファイル管理部によるウィルス定義ファイルの管理方法を説明するための流れ図である。
続いて、図71A〜図72を参照しながら、取得データ検証部3005が実施する排除すべきバッテリーの特定方法の流れを説明する。図71A〜図72は、取得データ検証部が実施する排除すべきバッテリーの特定方法を説明するための流れ図である。
(ケース5)D1に関する乖離具合:所定範囲外、D2に関する乖離具合:所定範囲外
(ケース6)D1に関する乖離具合:所定範囲外、D2に関する乖離具合:所定範囲外
続いて、図73〜図75を参照しながら、局所電力管理システム1内に複数の電力管理装置11が存在している場合の処理を説明する。
まず、図73を参照しながら、多重化された電力管理装置11による機器等の制御方法について説明する。なお、複数の電力管理装置11による協調動作は、情報管理部112に含まれるシステム管理部1125の機能により実現される。
次に、図74、図75を参照しながら、電力管理装置11の基本的な動作を規定するソフトウェア(ファームウェア)のアップデート方法について説明する。なお、ファームウェアのアップデート処理は、システム管理部1125の機能により実現される。また、局所電力管理システム1内でN台の電力管理装置11が動作しているものとする。
図75に示すように、アップデートの中止処理が開始されると、アップデータした電力管理装置11のシステム管理部1125は、アップデートした電力管理装置11のファームウェアをアップデート前の状態に戻す(S4041)。次いで、協調動作している残りの電力管理装置11のシステム管理部1125は、アップデート前に戻した電力管理装置11が正常に動作しているか否かを確認する(S4043、S4045)。
<第2実施形態の概要について>
局所電力管理システムは、エコ社会への移行の一つの現れであるが、現在のところ、導入には手間がかかるため、広く普及しているとは言い難い情況である。このような中、システム導入と使用に魅力的な要素を付加することは、システムを積極的に導入させ、エコ社会を実現するうえで重要である。かかる魅力的な要素の一つとして、局所電力管理システムに連動するエンタテインメント(例えば、ゲーム等)を挙げることができる。
なお、本実施形態は、局所電力管理システムへの適用を示したものであるが、有形結果を有する実社会リンク型のゲームに展開することが可能である。
まず、図76及び図77を参照しながら、電力管理装置11のサービス提供部118の構成について説明する。図76及び図77は、電力管理装置のサービス提供部の構成を説明するためのブロック図である。
現在の部屋の配置状態から、家具や家電などの配置替え、カーテン・絨毯のコーディネート、新しい家具や家電の購入を行い、色彩・バランス感覚などのコーディネート技術を競うなどのコンセプトを有するゲームである。配置換えの結果、家電の総電力量がどう変化するか、又は、新たな家電製品を買って配置した場合に、どのような電力量になるかを把握することができる。この場合、メーカー、デザイン、消費電力量など、現実属性をもつアイテムの表示が可能なライブラリが準備されている。これらのライブラリは、ゲームサービス提供サーバ31に格納されているものであってもよい。また、現実世界にリンクした改善ができたものについては、結果適用モード(ゲーム結果を現実のシステムに適用するモード)の実施が可能となる。
現在の部屋での電力使用状況を表示し、不必要な電気を切る。また、ライトや音量などを調整する事で、いかに電力が削減されるかを競ったり、売電で利益を得たりする。また、電気をつけて回る”虫”が出てくる仮想世界で、いかに有効にそれを撃退するかを競うコンセプトを有するゲームである。前者については、結果適用モードの実施が可能となる。
現在の家庭にある家電を用いて、究極の低消費生活を目指すステージと、仮想家庭にある家電を用いて究極の生活を目指すステージからなる。
地球のCO2排出による温暖化危機をどう乗り切るかをコンセプトとするゲームである。ある国の環境大臣になったことを仮定し、国内の世論をまとめ、諸外国と交渉しながらステージを進んでいく。現実的な数字や状況を使って、環境に関する高度な学習も可能な知能ゲームである。
1Fのみを現実世界とリンクしたステージとし、他のステージはそれに合う形で仮想的な環境(例えば、庭、倉庫、開かずの間等)が提供され、この物語を進んでいくというゲームである。現実世界のステージにおいて、電力状況に反映可能な結果は、結果適用モードの実施が可能である。
続いて、図78を参照しながら、現実の局所電力管理システム1の状況を表す各種情報が格納された、電力管理装置11が有するデータベースとの連携について説明する。図78は、電力管理装置が有するデータベースとの連携について説明するための説明図である。
−上記装置に関する電力情報(使用/蓄電状況)、位置情報
−登録ユーザ及びアクセス権限
−電力課金情報及び口座情報
−時間、天気、気温
続いて、図79を参照しながら、システム連動エンタテインメントのセキュリティについて説明する。図79は、システム連動エンタテインメントのセキュリティについて説明するための説明図である。
(2)電力管理装置上のゲームが、悪意ある第三者の機器から実行されて、有害な実行が実施される。
(3)電力管理装置と売電に関するサービス提供サーバ(売電管理サーバ)との間の機密情報(口座・課金情報等)が漏洩する。
まず、電力管理装置上のゲームが受け入れた匿名の第三者の参加については、このような第三者が参加する場合には、本ゲームは仮想世界のみで構成されたものに限定するよう作り込み、電力管理装置上の機密情報のゲーム上からの漏洩を防ぐ。
機器とプレーヤーが、本ゲームをプレイすることが可能な正当なメンバーかを確認する。また、たとえ正規メンバーであったとしても、売電などの行為を子供が行うことは好ましくないため、ゲーム自体のアクセスをレベル分けして、そのアクセス権があるか、結果適用モードを実施できるかを設定する。また、他人のプレイを許可した場合は、現実世界情報を用いた物語にしないよう制御する。
本ゲーム関わらず、売電時に守るべきセキュリティとして構築されていることが好ましい。この点については、局所電力管理システム1のインターネットを介したサービスの認証が機能していれば問題ないとする。
続いて、図80〜図81Bを参照しながら、本実施形態に係る電力管理装置が提供するシステム連動エンタテインメントの流れを説明する。図80〜図81Bは、システム連動エンタテインメントの流れを説明するための流れ図である。なお、図80〜図81Bでは、システム連動エンタテインメントの一例としてゲームを取り上げ、説明を行っている。
次に、図82を参照しながら、本発明の実施形態に係る電力管理装置11のハードウェア構成について、詳細に説明する。図82は、本発明の実施形態に係る電力管理装置11のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
11 電力管理装置
111 局所通信部
112 情報管理部
1121 機器管理部
1122 電力取引部
1123 情報分析部
1124 表示情報生成部
1125 システム管理部
113 記憶部
114 広域通信部
115 制御部
116 表示部
117 入力部
118 サービス提供部
1181 ゲームサービス提供部
12 管理対象ブロック
121 分電装置
122 AC/DC変換器
123 制御化端子
124 電動移動体
125 制御化機器
126 非制御化機器
127 端子拡張装置
128 蓄電装置
129 第1発電装置
130 第2発電装置
131 環境センサ
2 広域ネットワーク
3 外部サーバ
31 サービス提供サーバ
32 課金サーバ
33 システム管理サーバ
34 解析サーバ
35 認証局サーバ
36 製造者サーバ
37 地図DBサーバ
4 電力情報収集装置
5 電力供給者システム
6 端末装置
7 電力取引システム
1501 鍵生成部
1503 システム登録部
1505 管理機器登録部
1507 管理機器情報取得部
1509 管理機器情報出力部
1511 排除機器特定部
1513 情報改ざん検知部
1551 管理機器認証部
1553 署名生成部
1555 署名検証部
1561 埋め込み位置特定部
1563 電子透かし抽出部
1565 電子透かし検証部
1601 機器状態判定部
1603 電力状態判定部
1701 ゲーム制御部
1703 現実世界構築部
1705 仮想世界構築部
1707 パーツライブラリ
1709 コンテンツライブラリ
2001 制御部
2003 センサ
2005 バッテリー
2007 機能提供部
2009 局所通信部
2011 入力部
2013 表示部
2015 記憶部
2021 認証処理部
2023 センサ制御部
2025 センサ情報出力部
2027 バッテリー制御部
2029 バッテリー情報出力部
2031 改ざん検知情報生成部
2033 機器特徴情報生成部
2035 電子透かし生成部
2037 埋め込み位置決定部
2039 電子透かし埋め込み部
3001 広域通信部
3003 情報改ざん検知部
3005 取得データ検証部
3007 取得データ検証制御部
3009 第1検証部
3011 第2検証部
3031 検証制御部
3033 動作判定部
3035 データベース管理部
3037 ウィルス定義ファイル管理部
3039 共有情報生成部
3041 電力管理装置データベース
3043 判定辞書
3045 ウィルス定義ファイルデータベース
3051 特性予測値算出部
3053 データベース
3055 データ判定部
Claims (7)
- 電力網に接続された電子機器を認証し、認証に成功した機器を管理機器として登録する管理機器登録部と、
前記管理機器の動作及び前記管理機器への電力供給を制御する制御部と、
を備え、
前記管理機器登録部は、
他の電力管理装置に登録されている電子機器が電力網に接続されると、当該電子機器から、前記他の電力管理装置によって前記電子機器に固有の識別情報に対して付与されたデジタル署名と、前記他の電力管理装置に固有の識別情報とを取得し、
前記他の電力管理装置によって付与されたデジタル署名の検証に成功した場合に、前記他の電力管理装置に登録されている電子機器を、一時的に登録する、電力管理装置。 - 前記電力管理装置は、前記他の電力管理装置に登録されている電子機器が生成する、一時的に登録された電力管理装置から電力供給を受けた旨を証明する電力使用証明書を管理する電力使用証明書管理部を更に備え、
前記電力使用証明書管理部は、
前記制御部が一時的に登録された電子機器に対して電力供給を行った場合に、当該一時的に登録された電子機器から前記電力使用証明書を取得し、
取得した前記電力使用証明書に対してデジタル署名を付与した後に、電力使用の課金を行う外部サーバに対して、デジタル署名を付与した前記電力使用証明書を送信する、請求項1に記載の電力管理装置。 - 前記電力管理装置が前記電子機器から電力供給を受けた場合、前記電力使用証明書管理部は、電力供給を受けた前記電子機器に対して、電子機器から電力供給を受けた旨を照明する電力使用証明書を生成する、請求項2に記載の電力管理装置。
- 自装置に固有の識別情報、及び、所定の認証局により認証されたデジタル署名を保持する記憶部と、
前記記憶部に格納された前記デジタル署名を利用して自装置への給電を管理する電力管理装置との間で認証処理を行い、自装置を前記電力管理装置に登録する認証処理部と、
を備え、
前記認証処理部は、自装置が前記電力管理装置に登録された場合に、登録された前記電力管理装置から、当該電力管理装置に固有の識別情報と、自装置に固有の識別情報に対して前記電力管理装置が付与したデジタル署名と、を取得する、電子機器。 - 前記認証処理部は、自装置が登録されている前記電力管理装置以外の電力管理装置に対して一時的な登録を要請する場合に、前記自装置が登録されている電力管理装置から取得した前記デジタル署名を、一時的な登録を要請する電力管理装置に対して送信する、請求項4に記載の電子機器。
- 前記電子機器は、一時的に登録された前記電力管理装置から電力供給を受けた場合に、一時的に登録された電力管理装置から電力供給を受けた旨を証明する電力使用証明書を生成する制御部を更に備える、請求項5に記載の電子機器。
- 電力網に接続された電子機器を認証し、認証に成功した機器を管理機器として電力管理装置に登録するステップを含み、
前記電子機器を登録するステップでは、
前記電子機器が保持する所定の認証局により認証されたデジタル署名を利用して認証処理が行われ、
前記電子機器が前記電力管理装置に登録された場合に、前記電力管理装置から前記電子機器へ、当該電力管理装置に固有の識別情報と、電子機器に固有の識別情報に対して前記電力管理装置が付与したデジタル署名とが送信され、
他の電力管理装置に登録されている電子機器が電力網に接続されると、当該電子機器から、前記他の電力管理装置によって前記電子機器に固有の識別情報に対して付与されたデジタル署名と、前記他の電力管理装置に固有の識別情報とを取得し、
前記他の電力管理装置によって付与されたデジタル署名の検証に成功した場合に、前記他の電力管理装置に登録されている電子機器を、一時的に登録する、電子機器登録方法。
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