JP5455231B2 - 電気機器判別装置、電気機器判別方法および電気機器判別プログラム - Google Patents

Description

本発明は、電気機器判別装置、電気機器判別方法および電気機器判別プログラムに関し、特に、電気機器に供給される電流および電圧の少なくとも一方の計測結果から電気機器の種類を判別する電気機器判別装置、電気機器判別方法および電気機器判別プログラムに関する。

電気機器を管理するシステムの一例が、特許第４０４８１２７号公報（特許文献１）に開示されている。すなわち、このシステムは、電気機器と電源との間に介在し、電気機器の通電中に電気機器に供給される電流および電圧を電気量として検出し、当該電気量の挙動から電流の大きさを表す特徴量、電流波形の形状を表す特徴量、電流と電圧の時間差を表す特徴量をそれぞれ求める手段と、この求めた特徴量データを通信線を通じて送出する第１の通信手段とを有する１乃至複数の負荷特徴量検出装置と、予め各種電気機器毎に対応する特徴量データを個別属性データに関連付けて格納している特徴量データベースと、上記負荷特徴量検出装置から送出されてくる特徴量データを受信する第２の通信手段と、上記特徴量データベースに登録されている特徴量データと第２の通信手段で受信した特徴量データとを照合して受信した特徴量データに対応する電気機器を特定する特定手段と、特定された電気機器の特徴量データにより当該電気機器の状態を監視する監視手段とを有する管理装置とを備える。上記負荷特徴量検出装置が個別の電気機器に対応して設けられ、管理装置の監視手段は、各特徴量検出装置からの特徴量データに基づいて夫々に対応する電気機器の劣化状態を診断する。

また、特開２００４−２２１７７０号公報（特許文献２）には、以下のような構成が開示されている。すなわち、このシステムは、電気機器と電源との間に介在し、電気機器の通電中に電気機器に供給される電気量の挙動から特徴量を求める手段と、この求めた特徴量データをＬＡＮ上に送出する第１の通信手段とを有する１乃至複数の負荷特徴量検出装置と、上記ＬＡＮを通じて上記負荷特徴量検出装置から送出されてくる特徴量データを受信する第２の通信手段と、上記特徴量データベースに登録されている特徴量データと第２の通信手段で受信した特徴量データとを照合して受信した特徴量データに対応する電気機器を特定する特定手段と、特定された電気機器の特徴量データにより当該電気機器の状態を管理する管理手段と、インターネットを通じてデータの授受を行なうための第３の通信手段とを備えたホームサーバと、をクライアント側に設置する。そして、各クライアントのホームサーバに上記特徴量データベースに登録する電気機器の特徴量データおよび個別属性データをインターネットを通じて送信提供するデータ提供手段と、クライアントのホームサーバの管理手段で管理されている電気機器の状態情報を収集する手段とを有するセンターサーバを、サービスセンター側に設置している。

また、特許第４０４８１２８号公報（特許文献３）には、以下のような構成が開示されている。すなわち、このシステムは、電気機器と電源との間に介在され、電気機器の通電中に電気機器に供給される電流および電圧を電気量として検出し当該電気量の挙動から、電流の大きさ、電流波形の形状、および電流と電圧の時間差それぞれを表す特徴量を求める手段、およびこの求めた特徴量データを通信線を通じて送出する第１の通信手段を有する１乃至複数の負荷特徴量検出装置と、上記負荷特徴量検出装置から送出されてくる特徴量データを受信する第２の通信手段、および電気機器の特徴量データにより当該電気機器の状態を管理する管理手段を有する管理装置とを備える。上記負荷特徴量検出装置は、電力線に電気機器を接続するコンセント部や負荷接続端子部のような接続手段を有し、当該接続手段に接続される電気機器の特徴量データと当該負荷特徴量検出装置を識別する識別データを上記第１の通信手段により上記管理装置へ送出し、管理装置は、予め各種電気機器毎の特徴量データが登録された特徴量データベースと、識別データと上記負荷特徴量検出装置との関係を予め登録しているデータベースと、上記特徴量データベースに登録されている電気機器の特徴量データと上記第２の通信手段で受信した特徴量データとを照合して受信した特徴量データに対応する電気機器を特定する特定手段とを有し、上記管理手段は、上記第２の通信手段で受信した識別データと上記データベースに登録されている識別データの照合により、上記特定手段で特定された電気機器が接続されている上記接続手段に対応する上記負荷特徴量検出装置を識別管理する。

また、特開２００１−３４４０２７号公報（特許文献４）には、以下のような構成が開示されている。すなわち、この装置は、商用電源と電気機器の間に接続した、通電制限手段を有するアダプタとコントローラとからなる。上記アダプタは上記電気機器の電力情報を検出して上記コントローラに伝達し、上記コントローラは予め学習係数設定手段によりアダプタ毎に学習係数を設定し、上記電気機器の使用状態を学習し、電気機器の通電制御可能時間を予測して、通電の必要のない時間帯には上記電気機器への通電を停止する信号を上記アダプタに伝達し、さらに上記アダプタはこの信号を受けると通電遮断器を動作させて電気機器への通電を停止する、あるいは通電量を制限する。

また、特開２００８−１０９８４９号公報（特許文献５）には、以下のような構成が開示されている。すなわち、事業所等で使用される複数の電気機器の、特性電流波形又はその特徴量をサーバに発信できるコンセントを介して夫々電源と接続し、上記電気機器の状態を遠隔検出できるようにしたシステムにおいて、上記電気機器の特性電流波形又はその特徴量を、管理サーバのデータベースに保存する情報手段と、上記管理サーバの受信、発信をインターネット等の通信手段に接続し、各ブロックの依頼者が、インターネット、イントラネット、その他の通信機器の通信手段を介して管理サーバにアクセスし、情報を伝える情報伝達手段と、該アクセスを受けた管理サーバが上記伝達された情報と、管理サーバに蓄積された上記電気機器の特性電流波形またはその特徴量とを比較し、上記電気機器を特定する手段とを組み合わせている。

また、特開２００３−２５９５６９号公報（特許文献６）には、以下のような構成が開示されている。すなわち、このシステムは、複数の電気機器を使用しているブロックで、該電気機器を制御接続器を介して電源と接続し、遠隔制御できるようにしたシステムにおいて、上記ブロック毎に使用している電気機器の特性電流波形またはその特徴量を、管理サーバのデータベースに保存する情報蓄積手段と、上記管理サーバの受発信をインターネット等の通信手段に接続し、各ブロックの依頼者がインターネット等の通信手段を介して管理サーバにアクセスする情報伝達手段と、アクセスを受けた管理サーバが、該当するブロックの電気機器を特定し、依頼に対応する処置手段とを備える。

また、松本 光崇／藤本 淳／榎本 忠保 著「家庭の電力消費の内訳を解析するシステムの検討」（非特許文献１）には、以下のような構成が開示されている。すなわち、家全体の消費電力の時系列データを計測し、この時系列データに基づいて各機器の電力消費の波形を抽出する。

また、伊藤 雅仁／大亦 寿之／井上 智史／重野 寛／岡田 謙一／松下 温 著「消費電力波形の特徴を利用した家電機器検出手法と制御システム」，情報処理学会論文誌Vol44,No.1,pp.95-105（非特許文献２）には、以下のような構成が開示されている。すなわち、電気機器に供給される電流の波形から特徴量を算出し、この特徴量に基づいて電気機器を判別する。

また、田中 昭雄／村越 千春／中上 英俊 著「家庭の電力負荷計測値の要素分解手法について」エネルギー・資源学会第１２回エネルギーシステム・経済コンファレンス講演論文集 pp.91-94（非特許文献３）には、以下のような構成が開示されている。すなわち、電気機器に供給される電力の電力波形特性と予め測定した電力負荷パターンとを比較して電気機器を判別する。

特許第４０４８１２７号公報 特開２００４−２２１７７０号公報 特許第４０４８１２８号公報 特開２００１−３４４０２７号公報 特開２００８−１０９８４９号公報 特開２００３−２５９５６９号公報

松本 光崇／藤本 淳／榎本 忠保 著「家庭の電力消費の内訳を解析するシステムの検討」 伊藤 雅仁／大亦 寿之／井上 智史／重野 寛／岡田 謙一／松下 温 著「消費電力波形の特徴を利用した家電機器検出手法と制御システム」，情報処理学会論文誌Vol44,No.1,pp.95-105 田中 昭雄／村越 千春／中上 英俊 著「家庭の電力負荷計測値の要素分解手法について」エネルギー・資源学会第１２回エネルギーシステム・経済コンファレンス講演論文集 pp.91-94

特許文献１〜６および非特許文献１〜３に記載の構成では、電流または電力の大きさに着目し、電気機器の判別等を行なう。このため、計測器の個体差が無視できる程度に校正された高精度な計測器が必要であった。また、十分に校正をした計測器を用いても、計測器自体の精度保証は半年〜１年程度であり、定期的に校正をとらないと正しい大きさを取得することができず、電気機器判別の結果も保証できなかった。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、電気機器を判別するために用いる計測器について、高精度な計測器を用いることなく、かつ計測器の校正を不要とすることが可能な電気機器判別装置、電気機器判別方法および電気機器判別プログラムを提供することである。

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる電気機器判別装置は、電源から電気機器に供給される電流および電圧の少なくとも一方を計測し、計測結果を示す計測情報を出力するための測定部と、上記測定部から受けた上記計測情報の示す電流レベルおよび電圧レベルを正規化するための正規化部と、上記正規化部による正規化結果に基づいて、上記電気機器の種類を判別するための機器判別部とを備え、上記機器判別部は、上記正規化部による正規化結果に基づいて、上記電気機器の主要部品を推定するための構造解析部と、上記構造解析部によって推定された上記主要部品に基づいて、上記電気機器の種類を決定するための機器決定部とを含み、前記機器判別部は、さらに、前記正規化部による正規化結果に基づいて、前記測定部によって計測された前記電源から前記電気機器に供給される電流および電圧の特徴量を計算するための特徴量計算部を含み、前記構造解析部は、電流または電圧に関する特徴量と電気部品との対応関係を示す情報を参照することにより、前記特徴量計算部によって計算された前記特徴量に基づいて、前記電気機器の主要部品を推定し、前記機器決定部は、電気機器の主要部品と電気機器の種類との対応関係を示す情報を参照することにより、前記構造解析部によって推定された前記主要部品に基づいて、前記電気機器の種類を決定する。

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる電気機器判別方法は、電源から電気機器に供給される電流および電圧の少なくとも一方を計測し、計測結果を示す計測情報を出力するステップと、上記計測情報の示す電流レベルおよび電圧レベルを正規化し、正規化結果を示す正規化情報を出力するステップと、上記正規化情報に基づいて、上記電気機器の種類を判別するステップとを含み、上記電気機器の種類を判別するステップは、上記正規化情報に基づいて、上記電気機器の主要部品を推定するステップと、推定した上記主要部品に基づいて、上記電気機器の種類を決定するステップとを含み、前記電気機器の種類を判別するステップは、さらに、前記正規化情報に基づいて、計測した前記電源から前記電気機器に供給される電流および電圧の特徴量を計算するステップを含み、前記電気機器の主要部品を推定するステップにおいては、電流または電圧に関する特徴量と電気部品との対応関係を示す情報を参照することにより、計算した前記特徴量に基づいて、前記電気機器の主要部品を推定し、前記電気機器の種類を決定するステップにおいては、電気機器の主要部品と電気機器の種類との対応関係を示す情報を参照することにより、推定した前記主要部品に基づいて、前記電気機器の種類を決定する。

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる電気機器判別プログラムは、電気機器判別装置における電気機器判別プログラムであって、コンピュータに、電源から電気機器に供給される電流および電圧の少なくとも一方を計測し、計測結果を示す計測情報を出力するステップと、上記計測情報の示す電流レベルおよび電圧レベルを正規化し、正規化結果を示す正規化情報を出力するステップと、上記正規化情報に基づいて、上記電気機器の種類を判別するステップとを実行させ、上記電気機器の種類を判別するステップは、上記正規化情報に基づいて、上記電気機器の主要部品を推定するステップと、推定した上記主要部品に基づいて、上記電気機器の種類を決定するステップとを含み、前記電気機器の種類を判別するステップは、さらに、前記正規化情報に基づいて、計測した前記電源から前記電気機器に供給される電流および電圧の特徴量を計算するステップを含み、前記電気機器の主要部品を推定するステップにおいては、電流または電圧に関する特徴量と電気部品との対応関係を示す情報を参照することにより、計算した前記特徴量に基づいて、前記電気機器の主要部品を推定し、前記電気機器の種類を決定するステップにおいては、電気機器の主要部品と電気機器の種類との対応関係を示す情報を参照することにより、推定した前記主要部品に基づいて、前記電気機器の種類を決定する。

本発明によれば、電気機器を判別するために用いる計測器について、高精度な計測器を用いることなく、かつ計測器の校正を不要とすることができる。

本発明の実施の形態に係る電気機器管理システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置が電気機器判別処理を行なう際の動作手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置が計算する特徴量の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置における構造解析データ記憶部が記憶する構造解析データの一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置における機器決定データ記憶部が記憶する機器決定データの一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［構成および基本動作］
図１は、本発明の実施の形態に係る電気機器管理システムの構成を示す図である。

図１を参照して、電気機器管理システム４０１は、電気機器１と、電源２と、電気機器判別装置２０１と、出力部４とを備える。

電気機器１は、たとえば炊飯器またはヒーターである。電源２は、電気機器１にたとえば交流電力を供給する。

電気機器判別装置２０１は、電源２および電気機器１間に配置され、電気機器１の種類を判別する。電気機器判別装置２０１は、たとえばパーソナルコンピュータと各種センサとが接続された装置である。出力部４は、電気機器判別装置２０１の判別結果を出力する。

本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置は、典型的には、汎用的なアーキテクチャを有するコンピュータを基本構造としており、予めインストールされたプログラムを実行することで、後述するような各種機能を提供する。一般的に、このようなプログラムは、フレキシブルディスク（Flexible Disk）およびＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）などの記録媒体に格納されて、あるいはネットワークなどを介して流通する。

本発明の実施の形態に係るプログラムは、ＯＳ等の他のプログラムの一部に組み込まれて提供されるものであってもよい。この場合でも、本発明の実施の形態に係るプログラム自体は、上記のような組み込み先の他のプログラムが有するモジュールを含んでおらず、当該他のプログラムと協働して処理が実行される。すなわち、本発明の実施の形態に係るプログラムとしては、このような他のプログラムに組み込まれた形態であってもよい。

なお、代替的に、プログラムの実行により提供される機能の一部もしくは全部を専用のハードウェア回路として実装してもよい。

図２は、本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置の概略構成図である。

図２を参照して、電気機器判別装置２０１は、演算処理部であるＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、メインメモリ１０２と、ハードディスク１０３と、入力インターフェイス１０４と、表示コントローラ１０５と、データリーダ／ライタ１０６と、通信インターフェイス１０７とを備える。これらの各部は、バス１２１を介して、互いにデータ通信可能に接続される。

ＣＰＵ１０１は、ハードディスク１０３に格納されたプログラム（コード）をメインメモリ１０２に展開し、これらを所定順序で実行することにより、各種の演算を実施する。メインメモリ１０２は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性の記憶装置であり、ハードディスク１０３から読み出されたプログラムに加えて、各種の演算処理結果を示すデータなどを保持する。また、ハードディスク１０３は不揮発性の磁気記憶装置であり、ＣＰＵ１０１で実行されるプログラムに加えて、各種設定値などが格納される。このハードディスク１０３にインストールされるプログラムは、後述するように、記録媒体１１１に格納された状態で流通する。なお、ハードディスク１０３に加えて、あるいはハードディスク１０３に代えて、フラッシュメモリなどの半導体記憶装置を採用してもよい。

入力インターフェイス１０４は、ＣＰＵ１０１とキーボード１０８、マウス１０９および図示しないタッチパネルなどの入力部との間のデータ伝送を仲介する。すなわち、入力インターフェイス１０４は、ユーザが入力部を操作することで与えられる操作指令などの外部からの入力を受付ける。

表示コントローラ１０５は、表示部の典型例であるディスプレイ１１０と接続され、ディスプレイ１１０での表示を制御する。すなわち、表示コントローラ１０５は、ＣＰＵ１０１による画像処理の結果などをユーザに対して表示する。ディスプレイ１１０は、図１に示す出力部４に相当し、たとえばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）またはＣＲＴ（Cathode Ray Tube）である。

データリーダ／ライタ１０６は、ＣＰＵ１０１と記録媒体１１１の間のデータ伝送を仲介する。すなわち、記録媒体１１１は、電気機器判別装置２０１で実行されるプログラムなどが格納された状態で流通し、データリーダ／ライタ１０６は、この記録媒体１１１からプログラムを読み出す。また、データリーダ／ライタ１０６は、ＣＰＵ１０１の内部指令に応答して、電気機器判別装置２０１における処理結果などを記録媒体１１１へ書き込む。なお、記録媒体１１１は、たとえば、ＣＦ（Compact Flash）およびＳＤ（Secure Digital）などの汎用的な半導体記憶デバイス、フレキシブルディスク（Flexible Disk）などの磁気記憶媒体、またはＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）などの光学記憶媒体である。

通信インターフェイス１０７は、ＣＰＵ１０１と他のパーソナルコンピュータおよびサーバ装置などの間のデータ伝送を仲介する。通信インターフェイス１０７は、典型的には、イーサネット（登録商標）またはＵＳＢ（Universal Serial Bus）の通信機能を有する。なお、記録媒体１１１に格納されたプログラムを電気機器判別装置２０１にインストールする形態に代えて、通信インターフェイス１０７を介して配信サーバなどからダウンロードしたプログラムを電気機器判別装置２０１にインストールしてもよい。

また、電気機器判別装置２０１には、必要に応じてプリンタなどの他の出力装置が接続されてもよい。

［制御構造］
次に、電気機器判別装置２０１における電気機器判別機能を提供するための制御構造について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置が提供する制御構造も示している。図１に示す電気機器判別装置２０１における各ブロックは、ハードディスク１０３に格納されたプログラム（コード）などをメインメモリ１０２に展開して、ＣＰＵ１０１に実行させることで提供される。なお、図１に示す制御構造の一部もしくは全部を専用ハードウェアおよび／または配線回路によって実現してもよい。

図１を参照して、電気機器判別装置２０１は、その制御構造として、測定部５１と、正規化部５２と、機器判別部５３とを備える。測定部５１は、電圧測定部３０１と、電流測定部３０２とを含む。正規化部５２は、電圧正規化部３０３と、電流正規化部３０４とを含む。機器判別部５３は、特徴量計算部３０５と、構造解析データ記憶部３０６と、構造解析部３０７と、機器決定データ記憶部３０８と、機器決定部３０９とを含む。なお、測定部５１は、電圧測定部３０１および電流測定部３０２として、図示しないセンサによって実現される部分と図２に示すＣＰＵ１０１によって測定値を示す情報を生成する部分とを含んでいる。

ここで、構造解析データ記憶部３０６および機器決定データ記憶部３０８は、図２に示すメインメモリ１０２またはハードディスク１０３に保存される。

測定部５１は、電源２から電気機器１に供給される電流および電圧を計測し、計測結果を示す計測情報を出力する。

正規化部５２は、測定部５１から受けた計測情報の示す電流レベルおよび電圧レベルを正規化する。

機器判別部５３は、正規化部５２による正規化結果に基づいて、電気機器１の種類を判別する。

機器判別部５３において、特徴量計算部３０５は、正規化部５２による正規化結果に基づいて、測定部５１によって計測された電源２から電気機器１に供給される電流および電圧の特徴量を計算する。

構造解析部３０７は、特徴量計算部３０５によって計算された特徴量に基づいて、電気機器１の主要部品を推定する。

機器決定部３０９は、構造解析部３０７によって推定された主要部品に基づいて、電気機器１の種類を決定する。

より詳細には、測定部５１において、電圧測定部３０１および電流測定部３０２は、定期的に、所定期間、たとえば０．１ｍｓ（ミリ秒）間隔で１００ｍｓ程度の期間、それぞれ電圧および電流の計測を行なう。

電圧測定部３０１は、たとえば電圧計を含み、電気機器１に供給される電圧を測定し、測定結果を示す電圧情報を出力する。電圧情報は、たとえば、８０．０Ｖ（ボルト），８１．２Ｖ，８２．３Ｖ，８３．５Ｖ，８４．７Ｖ，．．．である。

電流測定部３０２は、たとえば電流計を含み、電気機器１に供給される電流を測定し、測定結果を示す電流情報を出力する。電流情報は、たとえば、５．０Ａ（アンペア），５．１Ａ，５．２Ａ，５．３Ａ，５．５Ａ，．．．である。

電圧正規化部３０３は、電圧測定部３０１から受けた電圧情報を正規化し、正規化結果を示す電圧正規化情報を出力する。電圧正規化情報は、たとえば、０．９４５，０．９５９，０．９７２，０．９８６，１．００，．．．である。

電流正規化部３０４は、電流測定部３０２から受けた電流情報を正規化し、正規化結果を示す電流正規化情報を出力する。電流正規化情報は、たとえば、０．９０１，０．９２７，０．９４５，０．９６４，１．００，．．．である。

特徴量計算部３０５は、電圧正規化部３０３から受けた電圧正規化情報、および電流正規化部３０４から受けた電流正規化情報に基づいて、特徴量、たとえば、電圧と電流の位相ズレ、および電流波形の尖度等を計算して出力する。

構造解析データ記憶部３０６は、電気回路上の部品の特徴量を予め記憶している。構造解析部３０７は、構造解析データ記憶部３０６から取得した特徴量と、特徴量計算部３０５から受けた特徴量とに基づいて、電気機器１に含まれる主要部品、たとえば電熱線、マグネトロンおよびＤＣコンバータ等を推定し、推定した主要部品を示す部品情報を出力する。

ここで、主要部品とは、たとえば交流回路を構成する部品であり、電気機器１において、主に電力を消費する部品である。すなわち、単独で、または他の主要部品と合わせて、電気機器１における電力の大半、たとえば半分以上の電力を消費する電子部品である。

機器決定データ記憶部３０８は、機器の主要部品と電気機器の種類との関係情報を予め記憶している。機器決定部３０９は、機器決定データ記憶部３０８から取得した関係情報と構造解析部３０７から受けた部品情報とに基づいて、電気機器１の種類を決定し、決定した電気機器１の種類を示す電気機器情報を出力する。

［動作］
次に、本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置の動作について図面を用いて説明する。本発明の実施の形態では、電気機器判別装置２０１を動作させることによって、本発明の実施の形態に係る電気機器判別方法が実施される。よって、本発明の実施の形態に係る電気機器判別方法の説明は、以下の電気機器判別装置２０１の動作説明に代える。なお、以下の説明においては、適宜図１を参照する。

図３は、本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置が電気機器判別処理を行なう際の動作手順を示すフローチャートである。

図３を参照して、まず、電圧測定部３０１が、電気機器１に供給される電圧を測定し、測定結果を示す電圧情報を出力する。電圧情報は、たとえば、８０．０Ｖ，８１．２Ｖ，８２．３Ｖ，８３．５Ｖ，８４．７Ｖ，．．．である。

また、電流測定部３０２が、電気機器１に供給される電流を測定し、測定結果を示す電流情報を出力する。電流情報は、たとえば、０．４０Ａ，０．４１Ａ，０．４２Ａ，０．４３Ａ，０．４５Ａ，．．．である（ステップＳ１０１）。

電圧測定部３０１および電流測定部３０２は、定期的に、所定期間、たとえば０．１ｍｓ（ミリ秒）間隔で１００ｍｓ程度の期間、それぞれ電圧および電流の計測を行なう（ステップＳ１０１）。

次に、電圧正規化部３０３は、電圧測定部３０１から受けた電圧情報を正規化し、正規化結果を示す電圧正規化情報を出力する。電圧正規化情報は、たとえば、０．９４５，０．９５９，０．９７２，０．９８６，１．００，．．．である（ステップＳ１０２）。

また、電流正規化部３０４は、電流測定部３０２から受けた電流情報を正規化し、正規化結果を示す電流正規化情報を出力する。電流正規化情報は、たとえば、０．９０１，０．９２７，０．９４５，０．９６４，１．００，．．．である（ステップＳ１０２）。

ここで、正規化の方法としては、たとえば、測定した波形の最大値と最小値との差が一定になるように、各測定値を拡大または縮小する方法が考えられる。

次に、特徴量計算部３０５は、電圧正規化部３０３から受けた電圧正規化情報、および電流正規化部３０４から受けた電流正規化情報に基づいて、特徴量を計算して出力する。この特徴量は、電気機器１に供給される電流および電圧の大きさすなわち電流レベルおよび電圧レベルに依存しない特徴量となる（ステップＳ１０３）。

図４は、本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置が計算する特徴量の一例を示す図である。

図４を参照して、特徴量としては、たとえば、電流波形の尖度、電流波形の歪度、電流波形のピーク位置、電流波形のピーク比１０％までの立ち上がり時間、電流波形のピーク比３０％までの立ち上がり時間（図４に示す）、電流波形のピーク比６０％までの立ち上がり時間、電流波形のピークまでの立ち上がり時間、電流波形のピーク比１０％までの立ち下がり時間（図４に示す）、電流波形のピーク比３０％までの立ち下がり時間、電流波形のＯＮ時間（図４に示す）、電流波形の中心の偏り、電流波形の正側のピークと負側のピークの比、電圧ピークと電流ピークのずれ（図４に示す）、力率、電力波形の尖度、および電力波形の歪度が考えられる。なお、これらの特徴量はあくまでも一例であり、これらの全部または一部を電気機器判別処理に用いてもよいし、上記以外の特徴量を用いてもよい。

次に、構造解析部３０７は、構造解析データ記憶部３０６から取得した特徴量と、特徴量計算部３０５から受けた特徴量とに基づいて、電気機器１に含まれる主要部品を推定する、たとえば電気機器１にはマグネトロンが含まれる、と推定する（ステップＳ１０４）。

図５は、本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置における構造解析データ記憶部が記憶する構造解析データの一例を示す図である。

構造解析部３０７は、構造解析データとして、たとえば図５に示すようなテーブルを用いる。構造解析部３０７は、特徴量からたとえばハッシュテーブル探索などの探索方法によって当該テーブルを探索することで主要部品を特定する。

次に、機器決定部３０９は、機器決定データ記憶部３０８から取得した関係情報と構造解析部３０７から受けた部品情報とに基づいて、電気機器１の種類を決定し、決定した電気機器１の種類を示す電気機器情報を出力する（ステップＳ１０５）。

図６は、本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置における機器決定データ記憶部が記憶する機器決定データの一例を示す図である。

図６を参照して、機器決定データは、たとえば、電子レンジの主要部品はマグネトロンであり、ＴＶの主要部品はＤＣコンバータであり、蛍光灯の主要部品はインバータであり、こたつの主要部品は電熱線であり、扇風機の主要部品はモーターであることを示すテーブルである。

機器決定部３０９は、このようなテーブルを用いて、たとえば、構造解析部３０７から受けた部品情報がマグネトロンを示している場合、電気機器１は電子レンジであると決定する（ステップＳ１０５）。

次に、機器決定部３０９は、たとえばディスプレイである出力部４に判別結果たとえば電気機器１は電子レンジであることを示す情報を出力し、処理を終了する（ステップＳ１０６）。

ところで、特許文献１〜６および非特許文献１〜３に記載の構成では、計測器の個体差が無視できる程度に校正された高精度な計測器が必要であった。また、十分に校正をした計測器を用いても、計測器自体の精度保証は半年〜１年程度であり、定期的に校正をとらないと正しい大きさを取得することができず、電気機器判別の結果も保証できなかった。

これに対して、本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置では、測定部５１は、電源２から電気機器１に供給される電流および電圧を計測し、計測結果を示す計測情報を出力する。正規化部５２は、測定部５１から受けた計測情報の示す電流レベルおよび電圧レベルを正規化する。機器判別部５３は、正規化部５２による正規化結果に基づいて、電気機器１の種類を判別する。

このような構成により、本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置では、次の（１）および（２）のような効果が得られる。すなわち、（１）計測器の個体差に関しては、特許文献１〜６および非特許文献１〜３に記載の技術と異なり、電圧正規化部３０３および電流正規化部３０４で電圧レベルおよび電流レベルをそれぞれ正規化し、特徴量計算部３０５で電圧および電流の大きさに無関係な特徴量のみを算出し、この算出結果に基づいて電気機器を判別する。このため、計測器毎に測定結果にばらつきがあったとしても、たとえば、ある白熱灯の測定結果が、計測器Ａでは消費電流０．４Ａおよび消費電力４０Ｗと計測され、計測器Ｂでは消費電流０．５Ａおよび消費電力５０Ｗと計測されたとしても、電気機器の判別が可能であり、計測器の校正を不要とすることができる。

また、（２）計測器の経年変化に関しても、上記（１）と同様に、測定結果にばらつきがあったとしても、たとえば、あるヒーターが１年前は消費電流４．０Ａおよび消費電力４００Ｗと計測されたが、半年前は消費電流４．１Ａおよび消費電力４１０Ｗと計測され、現在は消費電流４．２Ａおよび消費電力４２０Ｗと計測されたとしても、電気機器の判別が可能であり、計測器の定期的な校正を不要とすることができる。

このように、本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置２０１における各構成要素のうち、測定部５１、正規化部５２および機器判別部５３からなる最小構成により、電気機器を判別するために用いる計測器について、高精度な計測器を用いることなく、かつ計測器の校正を不要とするという本発明の目的を達成することが可能となる。

また、本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置では、特徴量計算部３０５は、正規化部５２による正規化結果に基づいて、測定部５１によって計測された電源２から電気機器１に供給される電流および電圧の特徴量を計算する。そして、機器決定部３０９は、特徴量計算部３０５によって計算された特徴量に基づいて、電気機器１の種類を決定する。

このように、電気機器１の動作状態の変化パターンを示す特徴量に基づいて電気機器を判別することにより、正規化による情報量の不足を補うことができる。

また、本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置では、構造解析部３０７は、特徴量計算部３０５によって計算された特徴量に基づいて、電気機器１の主要部品を推定する。そして、機器決定部３０９は、構造解析部３０７によって推定された主要部品に基づいて、電気機器１の種類を決定する。

このような構成により、主要部品の推定結果から電気機器１の種類の判別をより正確に行なうことができる。

なお、本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置は、特徴量算出部３０５を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。機器判別部５３が、測定部５１によって計測された電流波形および電圧波形による波形マッチングを行なうことにより、電気機器１の主要部品または電気機器１の種類を直接判別する場合には、特徴量算出部３０５が不要となる。

また、この場合、正規化部５２による正規化が必須となることから、電圧レベルおよび電流レベルを正規化する構成を有していない特許文献１〜６および非特許文献１〜３に記載の技術では、波形マッチングによって電気機器１の主要部品または電気機器１の種類を判別することはできない。

また、特許文献１に記載の技術では、測定結果すなわち電流の大きさから特徴量を算出するが、測定結果に対して正規化を行った後で特徴量を算出することは開示されていない。すなわち、特許文献１に記載の技術において正規化を行なうと仮定した場合でも、各種特徴量を算出する処理においてそれぞれ測定結果の正規化を行なうことになるから、処理量が増大することになる。

これに対して、本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置では、正規化部５２による正規化結果に基づいて、特徴量計算部３０５が特徴量を算出する。これにより、特徴量計算部３０５における特徴量算出処理において単に一定のビット長のデータを扱えばよくなるため、各種特徴量を算出する処理の簡易化を図ることができる。

また、本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置では、電源２から電気機器１に供給される電流および電圧の両方の測定結果に基づいて電気機器判別処理を行なう構成であるとしたが、これに限定するものではない。測定部５１が、電源２から電気機器１に供給される電流および電圧の一方を計測し、機器判別部５３が、計測された電流または電圧の測定結果に基づいて、電気機器１の種類を判別する構成とすることも可能である。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の活用例として、本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置をエネルギー管理システムに組み込み、電気機器のプラグアンドプレイを実現できる。したがって、本発明は、産業上の利用可能性を有している。

上記実施の形態の一部または全部は以下の付記のようにも記載されうるが、本発明の範囲は、以下の付記に限定されるものではない。

［付記１］
電源から電気機器に供給される電流および電圧の少なくとも一方を計測し、計測結果を示す計測情報を出力するための測定部と、
前記測定部から受けた前記計測情報の示す電流レベルおよび電圧レベルを正規化するための正規化部と、
前記正規化部による正規化結果に基づいて、前記電気機器の種類を判別するための機器判別部とを備える、電気機器判別装置。

［付記２］
前記機器判別部は、
前記正規化部による正規化結果に基づいて、前記測定部によって計測された前記電源から前記電気機器に供給される電流および電圧の特徴量を計算するための特徴量計算部と、
前記特徴量計算部によって計算された前記特徴量に基づいて、前記電気機器の種類を決定するための機器決定部とを含む、付記１に記載の電気機器判別装置。

［付記３］
前記機器判別部は、さらに、
前記特徴量計算部によって計算された前記特徴量に基づいて、前記電気機器の主要部品を推定するための構造解析部を含み、
前記機器決定部は、前記構造解析部によって推定された前記主要部品に基づいて、前記電気機器の種類を決定する、付記２に記載の電気機器判別装置。

［付記４］
前記機器判別部は、
前記正規化部による正規化結果に基づいて、前記電気機器の主要部品を推定するための構造解析部と、
前記構造解析部によって推定された前記主要部品に基づいて、前記電気機器の種類を決定するための機器決定部とを含む、付記１に記載の電気機器判別装置。

［付記５］
電源から電気機器に供給される電流および電圧の少なくとも一方を計測し、計測結果を示す計測情報を出力するステップと、
前記計測情報の示す電流レベルおよび電圧レベルを正規化し、正規化結果を示す正規化情報を出力するステップと、
前記正規化情報に基づいて、前記電気機器の種類を判別するステップとを含む、電気機器判別方法。

［付記６］
前記電気機器の種類を判別するステップは、
前記正規化情報に基づいて、計測した前記電源から前記電気機器に供給される電流および電圧の特徴量を計算するステップと、
計算した前記特徴量に基づいて、前記電気機器の種類を決定するステップとを含む、付記５に記載の電気機器判別方法。

［付記７］
前記電気機器の種類を判別するステップは、さらに、
計算した前記特徴量に基づいて、前記電気機器の主要部品を推定するステップを含み、
前記電気機器の種類を決定するステップにおいては、推定した前記主要部品に基づいて、前記電気機器の種類を決定する、付記６に記載の電気機器判別方法。

［付記８］
前記電気機器の種類を判別するステップは、
前記正規化情報に基づいて、前記電気機器の主要部品を推定するステップと、
推定した前記主要部品に基づいて、前記電気機器の種類を決定するステップとを含む、付記５に記載の電気機器判別方法。

［付記９］
電気機器判別装置における電気機器判別プログラムであって、コンピュータに、
電源から電気機器に供給される電流および電圧の少なくとも一方を計測し、計測結果を示す計測情報を出力するステップと、
前記計測情報の示す電流レベルおよび電圧レベルを正規化し、正規化結果を示す正規化情報を出力するステップと、
前記正規化情報に基づいて、前記電気機器の種類を判別するステップとを実行させる、電気機器判別プログラム。

［付記１０］
前記電気機器の種類を判別するステップは、
前記正規化情報に基づいて、計測した前記電源から前記電気機器に供給される電流および電圧の特徴量を計算するステップと、
計算した前記特徴量に基づいて、前記電気機器の種類を決定するステップとを含む、付記９に記載の電気機器判別プログラム。

［付記１１］
前記電気機器の種類を判別するステップは、さらに、
計算した前記特徴量に基づいて、前記電気機器の主要部品を推定するステップを含み、
前記電気機器の種類を決定するステップにおいては、推定した前記主要部品に基づいて、前記電気機器の種類を決定する、付記１０に記載の電気機器判別プログラム。

［付記１２］
前記電気機器の種類を判別するステップは、
前記正規化情報に基づいて、前記電気機器の主要部品を推定するステップと、
推定した前記主要部品に基づいて、前記電気機器の種類を決定するステップとを含む、付記９に記載の電気機器判別プログラム。

１ 電気機器
２ 電源
４ 出力部
５１ 測定部
５２ 正規化部
５３ 機器判別部
１０１ ＣＰＵ
１０２ メインメモリ
１０３ ハードディスク
１０４ 入力インターフェイス
１０５ 表示コントローラ
１０６ データリーダ／ライタ
１０７ 通信インターフェイス
１０８ キーボード
１０９ マウス
１１０ ディスプレイ
１１１ 記録媒体
１２１ バス
２０１ 電気機器判別装置
３０１ 電圧測定部
３０２ 電流測定部
３０３ 電圧正規化部
３０４ 電流正規化部
３０５ 特徴量計算部
３０６ 構造解析データ記憶部
３０７ 構造解析部
３０８ 機器決定データ記憶部
３０９ 機器決定部
４０１ 電気機器管理システム

Claims (3)

1. 電源から電気機器に供給される電流および電圧の少なくとも一方を計測し、計測結果を示す計測情報を出力するための測定部と、
   前記測定部から受けた前記計測情報の示す電流レベルおよび電圧レベルを正規化するための正規化部と、
   前記正規化部による正規化結果に基づいて、前記電気機器の種類を判別するための機器判別部とを備え、
   前記機器判別部は、
   前記正規化部による正規化結果に基づいて、前記電気機器の主要部品を推定するための構造解析部と、
   前記構造解析部によって推定された前記主要部品に基づいて、前記電気機器の種類を決定するための機器決定部とを含み、
   前記機器判別部は、さらに、
   前記正規化部による正規化結果に基づいて、前記測定部によって計測された前記電源から前記電気機器に供給される電流および電圧の特徴量を計算するための特徴量計算部を含み、
   前記構造解析部は、電流または電圧に関する特徴量と電気部品との対応関係を示す情報を参照することにより、前記特徴量計算部によって計算された前記特徴量に基づいて、前記電気機器の主要部品を推定し、
   前記機器決定部は、電気機器の主要部品と電気機器の種類との対応関係を示す情報を参照することにより、前記構造解析部によって推定された前記主要部品に基づいて、前記電気機器の種類を決定する、電気機器判別装置。
2. 電源から電気機器に供給される電流および電圧の少なくとも一方を計測し、計測結果を示す計測情報を出力するステップと、
   前記計測情報の示す電流レベルおよび電圧レベルを正規化し、正規化結果を示す正規化情報を出力するステップと、
   前記正規化情報に基づいて、前記電気機器の種類を判別するステップとを含み、
   前記電気機器の種類を判別するステップは、
   前記正規化情報に基づいて、前記電気機器の主要部品を推定するステップと、
   推定した前記主要部品に基づいて、前記電気機器の種類を決定するステップとを含み、
   前記電気機器の種類を判別するステップは、さらに、
   前記正規化情報に基づいて、計測した前記電源から前記電気機器に供給される電流および電圧の特徴量を計算するステップを含み、
   前記電気機器の主要部品を推定するステップにおいては、電流または電圧に関する特徴量と電気部品との対応関係を示す情報を参照することにより、計算した前記特徴量に基づいて、前記電気機器の主要部品を推定し、
   前記電気機器の種類を決定するステップにおいては、電気機器の主要部品と電気機器の種類との対応関係を示す情報を参照することにより、推定した前記主要部品に基づいて、前記電気機器の種類を決定する、電気機器判別方法。
3. 電気機器判別装置における電気機器判別プログラムであって、コンピュータに、
   電源から電気機器に供給される電流および電圧の少なくとも一方を計測し、計測結果を示す計測情報を出力するステップと、
   前記計測情報の示す電流レベルおよび電圧レベルを正規化し、正規化結果を示す正規化情報を出力するステップと、
   前記正規化情報に基づいて、前記電気機器の種類を判別するステップとを実行させ、
   前記電気機器の種類を判別するステップは、
   前記正規化情報に基づいて、前記電気機器の主要部品を推定するステップと、
   推定した前記主要部品に基づいて、前記電気機器の種類を決定するステップとを含み、
   前記電気機器の種類を判別するステップは、さらに、
   前記正規化情報に基づいて、計測した前記電源から前記電気機器に供給される電流および電圧の特徴量を計算するステップを含み、
   前記電気機器の主要部品を推定するステップにおいては、電流または電圧に関する特徴量と電気部品との対応関係を示す情報を参照することにより、計算した前記特徴量に基づいて、前記電気機器の主要部品を推定し、
   前記電気機器の種類を決定するステップにおいては、電気機器の主要部品と電気機器の種類との対応関係を示す情報を参照することにより、推定した前記主要部品に基づいて、前記電気機器の種類を決定する、電気機器判別プログラム。

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