JP5471279B2 - 目標電力量制御システム - Google Patents

Description

本発明は、当月の目標である目標電力量を実現するために接続された複数の機器の制御を行う目標電力量制御システムに関するものである。

以下で従来の目標電力量制御システムの構成、動作を説明する。従来の技術の構成では、まず、当月の目標電力量をある一定期間で分割するために、各期間での目標電力量を設定する。その期間の目標電力量を機器制御により実現することにより、当月の目標電力量を下回る機器制御を行うものである。また、期間の目標電力量を室温、気温等の環境により補正を行うことでより精度良く一定期間の目標電力量を設定することができる。

このような構成、動作によると、当月の目標電力量を一定期間の目標電力量に分割し、環境に応じて一定期間の目標電力量を補正し、さらに補正した目標電力量を実現するように機器の制御を行うので、より精度良く当月の目標電力量を実現することができる。

特開２００１−３２７０７６号公報

従来の技術では、当月の目標電力量の分割、環境により補正を行うことで、より精度良く当月の目標電力量を実現することができる。しかしながら、目標電力量制御システムの通信状態が悪い場合、環境が変化するたびに目標電力値を補正した場合、通信時間に時間がかかるため、十分な機器の制御時間を行うことができない場合が生じる。特に、白物家電の使用する通信機器は低コストのものが多く、通信状態も良くないので、不具合が生じる可能性が高い。

また、環境に対する補正値を予め求める必要があるが、その実験に手間が生じたり、使用環境は実験室と実家庭では異なるため、補正値が実際とは大きく異なり、結果として当月の目標電力量を実現できない場合も生じる。

上記課題を解決するために、本発明は当月の目標電力量を記憶する当月目標電力量記憶手段と、当月に使用できる残りの電力量を決定する残電力量決定手段と、残電力量決定手段の残電力量と残り日数から当日のシステムの目標電力量を決定する当日目標電力量決定手段と、使用状況を学習し、当日の使用状態を予測する使用状態予測手段と、前記使用状態予測手段による使用状態に応じて目標電力量の変更量を決める目標電力量変更量決定手段と、目標電力量変更量記憶手段による変更量を用いて当日目標電力量を変更する当日目標電力量変更手段と、当日目標電力量を達成するために決定した複数の機器への分担電力量を送信する送信手段を備え、また、機器は受信した当日の分担電力量を達成するために機器の制御を行う構成とする目標電力量制御システムを提供する。

上記発明の構成によると、使用状況を学習し、当日の使用状態を予測する使用状態予測手段を設けることにより、接続された機器の通信回数を原則一往復／日にすることができる。また、過去の使用状況を学習することにより、補正値を実験等により予め設定する必要がない、また、実家庭での実データを元にして学習することでより正確な補正値を求めることができる。

前記従来の課題を解決するために、本発明は、当月の目標電力量を記憶する当月目標電力量記憶手段と、当月に使用できる残りの電力量を決定する残電力量決定手段と、残電力量決定手段の残電力量と残り日数から当日のシステムの目標電力量を決定する当日目標電力量決定手段と、使用状況を学習し、当日の使用状態を予測する使用状態予測手段と、前記使用状態予測手段による使用状態に応じて目標電力量の変更量を決める目標電力量変更量決定手段と、目標電力量変更量記憶手段による変更量を用いて当日目標電力量を変更する当日目標電力量変更手段と、当日目標電力量を達成するために決定した複数の機器への分担電力量を送信する送信手段を備えたものである。

これにより、接続された機器の通信回数を原則一往復／日にすることができる。また、過去の使用状況を学習することにより、補正値を実験等により予め設定する必要がない、また、実家庭での実データを元にして学習することでより正確な補正値を求めることができる。

本発明の当日目標電力量変更手段は、目標電力量変更量記憶手段による変更量を用いて当日目標電力量を変更するので、接続された機器の通信回数を原則一往復／日にし、過去の使用状況を学習することにより、補正値を実験等により予め設定する必要がない。

本発明の実施の形態１の目標電力量制御システムのシステム構成図 本発明の実施の形態１の使用状態予測手段の構成を示す図 本発明の実施の形態１の目標電力量制御システムの動作を示すフロチャート 本発明の実施の形態１の当日目標電力量Ｐｔを求める式を示す図 本発明の実施の形態１の日数に対する使用電力量の変化を示す図 本発明の実施の形態１の外気温に対する電力を示す図 本発明の実施の形態２の初期外気温に対する予測電力量を示す図 本発明の実施の形態２のカレンダー手段の動作を示す図 本発明の実施の形態３の使用者入力手段の動作を示す図

第１の発明は、当月の目標電力量を記憶する当月目標電力量記憶手段と、当月に使用できる残りの電力量を決定する残電力量決定手段と、残電力量決定手段の残電力量と残り日数から当日のシステムの目標電力量を決定する当日目標電力量決定手段と、使用状況を学習し、当日の使用状態を予測する使用状態予測手段と、前記使用状態予測手段による使用状態に応じて目標電力量の変更量を決める目標電力量変更量決定手段と、目標電力量変更量記憶手段による変更量を用いて当日目標電力量を変更する当日目標電力量変更手段と、当日目標電力量を達成するために決定した複数の機器への分担電力量を送信する送信手段を備え、また、機器は受信した当日の分担電力量を達成するために機器の制御を行う構成とする目標電力量システムとするものである。

上記第１の発明によると、使用状況を学習し、当日の使用状態を予測する使用状態予測手段を設けることにより、接続された機器の通信回数を原則一往復／日にすることができる。また、過去の使用状況を学習することにより、補正値を実験等により予め設定する必要がない、また、実家庭での実データを元にして学習することでより正確な補正値を求めることができる。

また、第２の発明は、第１の発明に加えて、目標電力量変更量決定手段は、日数に対す
る変化量の規則性を学習する構成とするものである。

上記第２の発明によると、日数に対する変化量、例えば、曜日、休日／平日等の日々の規則性を学習により把握し、補正量を予測することでより正確な補正値を求めることができる。

第３の発明は、第２の発明に加えて、目標電力量変更量決定手段は、変化量の規則性の学習時にカレンダー手段のカレンダーによる曜日、祝日を利用する構成とするものである。

上記第３の発明によると、使用者の生活パターンは平日／休日で大きく異なるのが一般的であり、カレンダーによる曜日、祝日を知ることでより正確な補正値を求めることができる。

また、第４の発明は、第３の発明に加えて、カレンダー手段のカレンダーに使用者の予定を書き込むことができる構成とするものである。

上記第４の発明によると、カレンダーに使用者の休日／平日、または、長期休暇等の計画を予め記入できるので、より正確な補正値を求めることができる。

第５の発明は、第２から４のいずれかに記載の発明に加えて、目標電力量変更量決定手段は、変更量を決定する時点の使用状態を初期値として当日の変更量を決定する構成とするものである。

上記第５の発明によると、変更量を決定する時点の使用状態を初期値として学習結果に代入し、補正値を予測することにより、より正確な補正値を求めることができる。

第６の発明は、第２から５のいずれかに記載の発明に加えて、目標電力量変更量決定手段は、使用状態として天気予報の結果を用いる構成とするものである。
第７の発明は、特に、第１から第６のいずれか１つの発明における機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラムとすることにより、プログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、サーバーなどのハードリソースを協働させて少なくとも一部を容易に実現することができる。

第８の発明は、特に、第７の発明におけるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体とすることにより、記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることで、プログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の構成について図１で説明する。図１において、１は当月目標電力量記憶手段であり、使用者に設定された当月、例えば、９月の目標電力量を記憶する。

使用状態予測手段５は、当月使用電力量記憶手段１３による当月の使用電力量を学習し、当日の目標電力量等の目標電力量を決定する際に使用する使用状態を予測する。

また、残電力量決定手段２は当月使用電力量記憶手段１３による当月使用電力量と当月
目標電力量記憶手段１による当月の目標電力量から当月の残電力量を計算する。また、３は残日数記憶手段であり、当月の残り日数を計算する。

当日目標電力量決定手段４は残電力量決定手段２による残電力量と残日数記憶手段３による残日数、及び、使用状態予測手段５による使用状態から当日目標電力量を決定する。

目標電力量分担量決定手段６は、実際に電力を消費する第一の機器８、第二の機器９、第三の機器１０、第四の機器１１へ目標電力量制御システムの当日の目標電力量を達成できるように各機器への分担量を決定する。

７は送信手段であり、各機器への目標電力量の分担量を第一の機器８、第二の機器９、第三の機器１０、第四の機器１１へ個々の機器の目標電力量として特小電力無線、無線ＬＡＮ等の方法を使用して、送信を行う。

第一の機器８、第二の機器９、第三の機器１０、第四の機器１１は送信手段７から送信された各機器の目標電力量以下になるように自律制御を行う。電力測定手段１２は第一の機器８、第二の機器９、第三の機器１０、第四の機器１１の電力を測定し、当月使用電力量記憶手段１３は電力測定手段１２による電力量を当月の使用電力量として記憶する。

さらに１４は工程開始決定手段であり、時間測定手段１５で測定した時間が当日の目標電力量を設定する時間になると、残電力決定手段２を動作させて当日目標電力量を設定する工程を開始する。

また、１６は残日数計算手段であり、残日数を計算し残日数がなければ、当日目標電力量を設定する工程を停止するように工程開始決定手段１４に報知する。

次に、使用状態予測手段５の構成について図２で詳細に説明する。

２０は過去電力量記憶手段であり、過去の当月使用電力記憶手段による日々の使用電力を記憶する。

また、使用者入力手段２１は使用者の予定を入力できるようになっており、カレンダー手段２２で記憶する。カレンダー手段２２は、土、日曜日等の休日、祝日、または、平日を記憶しており、カレンダー出力を行う。

２３は電力量学習手段であり、過去電力量記憶手段２０による過去の日々の電力量とカレンダー手段２２によるカレンダー出力を用いて学習し、その規則性、連続性等の法則を学習する。その学習結果を当日目標電力量決定手段４へ出力する。

次に、目標電力量制御システムの動作について図３で説明する。図３において、開始後（Ｓ３０）、使用者は当月目標電力量を設定し、その設定した当月目標電力量は当月目標電力量記憶手段１に記憶される（Ｓ３１）。また、当月使用電力量記憶手段１３は、電力測定手段１２で測定した電力から当月の使用電力量を計算し、当月使用電力量として記憶する（Ｓ３２）。また、残日数計算手段３は現在から当月終わりまでの残日数を計算し、残日数記憶手段３に残日数として記憶する（Ｓ３３）。

そして、残電力量決定手段２は、当月目標電力量記憶手段１に記憶された当月目標電力量から当月使用電力量記憶手段１３に記憶された当月使用電力量を減算することで残電力量を求める。そして、当日目標電力量決定手段４は、残電力量決定手段２により求められた残電力量と、残日数記憶手段３に記憶された残日数と、使用状況予測手段５により予測
された使用状況を入力とし、当日の目標電力量を決定する（Ｓ３４、Ｓ３５、Ｓ３６）。その決定工程の中では、まず、残電力量決定手段２は、残電力量を残日数を割ることで当月目標電力量を仮決定し（Ｓ３４）、当日目標電力量決定手段４は、室温、湿度等の使用状況に応じた補正係数、及び、補正値を計算し（Ｓ３５）、その補正結果に基づいて当月目標電力量を補正する（Ｓ３６）。

なお、上記方法は残電力量決定手段２による残電力量と残日数記憶手段３による残日数と使用状況予測手段５により予測した使用状況から当月目標電力量を決定する一例であり、一度に計算により計算する等、色々な方法がある。要は残電力量と残日数と使用状況から当月目標電力量が求まればよい。

さらに、目標電力量分担量決定手段６は当月目標電力量５が決定した当月目標電力量の接続された機器、第一の機器８、第二の機器９、第三の機器１０、第四の機器１１への分担量を決定し、送信手段７を使用して各機器へその分担量を報知する（Ｓ３７）。そして、第一の機器８、第二の機器９、第三の機器１０、第四の機器１１は目標電力量の分担量を達成するように自律制御を行う（Ｓ３８）。

工程開始決定手段１４は、時間計測手段１５で測定された時間が次の当日電力量設定タイミングになると、次の当日電力量設定工程を開始する（Ｓ３９）。また、残日数計算手段１６による残日数が残り０であると、当月の目標電力量設定を終了する（Ｓ４０、Ｓ４１）。

次に、図４、図５、図６を用いて、当日目標電力量決定手段４、及び、使用状態予測手段５の動作を一例にて説明する。

図４は、横軸は月の日数Ｎ、縦軸を当月の累積の使用電力量Ｐにして、日数に対する使用電力量の変化を示した図である。だだし、現在の日数をＮｓ（日）、現在の当月使用電力量をＰｓ（Ｗｈ）として同時に示した。また、図５は、横軸を日数Ｎ（日）、縦軸を使用電力量Ｐ（Ｗｈ）にして、平日／休日の日に対する使用電力量の変化を示したものである。

図４において、当月目標電力量Ｐｍに対して当月使用電力量Ｐｓを使用しているから、残り（Ｐｍ−Ｐｓ）を残り日数（Ｎｍ−Ｎｓ）日で消費するので、
当日目標電力量Ｐｔ＝（Ｐｍ−Ｐｓ）／（Ｎｍ−Ｎｓ）
となる。しかし、図５に示すように日々の状態、一例にて上げると、休日／平日では使用電力量は異なることがわかっているので、その変化に柔軟に対応する必要がある。

そこで、日々の変化をニューラルネットワーク、時系列分析等の方法を用いて学習し、その規則性を明らかにする。

図５で示すと、平日／休日である場合では大きく異なるので、当日目標電力量決定手段４は、対象となる日が休日／平日であるかを判定し、休日あれば使用電力量が大きくなるように、平日であれば使用電力が小さくなるように補正する必要がある。

当日が休日であれば、
Ｐｔ ← Ｐｔ × αｋ（だだし、αｋ＝０．８〜１．０）、
当日が平日であれば、
Ｐｔ ← Ｐｔ × αｈ（だだし、αｈ＝１．０〜１．２）
と補正を行う。そのように補正を行うことで最適な当日目標電力量を設定することができる。

さらに、図６を用いて、一例で説明する。図６は、横軸を外気温Ｔａ（度）、電力Ｓ（Ｗ）にした場合の冷房時のエアコンの電力変化を示した図である。また、図７は横軸を初期外気温Ｔａ０（度）、予測使用電力量Ｐｌ（Ｗｈ）にした場合の冷房時のエアコンの電力量変化を示した図である。

図６に示すように、外気温Ｔａが高い場合はエアコンの電力Ｓを大きくなり、外気温Ｔａが低い場合はエアコンの電力Ｓは小さくなることがわかる。

また、外気温Ｔａが高い場合はエアコンの使用時間は長くなることが明らかであるので、エアコンの使用電力量は外気温Ｔａに大きく依存し、外気温Ｔａが高ければ使用電力量は大きく、外気温Ｔａが低ければ使用電力量は小さくなる。また、例えば０時の時点の外気温が高ければ、一般に終日外気温が高いため、初期の外気温Ｔａ０を知ることで予測される電力量、予測電力Ｐｌも知ることができる（図７）。

よって、当日目標電力量決定手段４は、外気温Ｔａに対する補正関数Ｆ（Ｔａ）を設定し、当日使用電力量Ｐｔを
Ｐｔ ← Ｐｔ × Ｆ（Ｔａ）
と補正することで最適な当日目標電力量を設定することができる。

使用状態予測手段５の電力量学習手段２３は、過去の使用電力量を学習し、図５の休日／平日であれば補正係数αｋ、αｈを、図６の外気温Ｔａであれば補正関数Ｆ（Ｔａ）を求める。

当日目標電力量決定手段４は
Ｐｔ ← （Ｐｍ−Ｐｓ）／（Ｎｍ−Ｎｓ）× αｋ、または、αｈ
Ｐｔ ← （Ｐｍ−Ｐｓ）／（Ｎｍ−Ｎｓ）× Ｆ（Ｔａ）
から最適な当日目標電力量を決定する。

次に、図８、図９を用いてカレンダー手段の動作を説明する。図８、図９の２００９年９月のカレンダーを示したものである。

図８において、５、６、１２、１３、１９、２０、２１、２２、２３、２６、２７日は休日であり、それ以外は平日であることを示している。このようにカレンダーを設けて、上記で示した補正係数αｋ、αｈの学習に利用することができれば、より正確に当日目標電力量を計算することができる。

図９では図８に加えて、９日を使用者の年休として設定したものである。一般に年休の生活パターンは休日の生活パターンと同じように行動するため、使用電力量も休日と同じ程度になることがわかっている。

そこで図９に示すように使用者により年休を入手することができれば、より正確に当日目標電力量を設定することができる。

カレンダー手段２２は図８のカレンダーを記憶し、使用者入力手段２１により図９の使用者の年休をカレンダーに入力することができるものである。上記動作によると、より正確に当日目標電力量を設定することができる。

実施の形態１は、当月の目標電力量を記憶する当月目標電力量記憶手段と、当月に使用できる残りの電力量を決定する残電力量決定手段と、残電力量決定手段の残電力量と残り
日数から当日のシステムの目標電力量を決定する当日目標電力量決定手段と、使用状況を学習し、当日の使用状態を予測する使用状態予測手段と、前記使用状態予測手段による使用状態に応じて目標電力量の変更量を決める目標電力量変更量決定手段と、目標電力量変更量記憶手段による変更量を用いて当日目標電力量を変更する当日目標電力量変更手段と、当日目標電力量を達成するために決定した複数の機器への分担電力量を送信する送信手段を備え、また、機器は受信した当日の分担電力量を達成するために機器の制御を行う構成とする目標電力量システムとするものである。

上記実施の形態１によると、使用状況を学習し、当日の使用状態を予測する使用状態予測手段を設けることにより、接続された機器の通信回数を原則一往復／日にすることができる。また、過去の使用状況を学習することにより、補正値を実験等により予め設定する必要がない、また、実家庭での実データを元にして学習することでより正確な補正値を求めることができる。

また、実施の形態１は、目標電力量変更量決定手段は、日数に対する変化量の規則性を学習する構成とするものである。

上記実施の形態１によると、日数に対する変化量、例えば、曜日、休日／平日等の日々の規則性を学習により把握し、補正量を予測することでより正確な補正値を求めることができる。

実施の形態１は、目標電力量変更量決定手段は、変化量の規則性の学習時にカレンダー手段のカレンダーによる曜日、祝日を利用する構成とするものである。

上記実施の形態１によると、使用者の生活パターンは平日／休日で大きく異なるのが一般的であり、カレンダーによる曜日、祝日を知ることでより正確な補正値を求めることができる。

また、実施の形態１は、カレンダー手段のカレンダーに使用者の予定を書き込むことができる構成とするものである。

上記実施の形態１によると、カレンダーに使用者の休日／平日、または、長期休暇等の計画を予め記入できるので、より正確な補正値を求めることができる。

実施の形態１は、目標電力量変更量決定手段は、変更量を決定する時点の使用状態を初期値として当日の変更量を決定する構成とするものである。

上記実施の形態１によると、変更量を決定する時点の使用状態を初期値として学習結果に代入し、補正値を予測することにより、より正確な補正値を求めることができる。

実施の形態１は、目標電力量変更量決定手段は、使用状態として天気予報の結果を用いる構成とするものである。

実施の形態１は、少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラムとすることにより、プログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、サーバーなどのハードリソースを協働させて少なくとも一部を容易に実現することができる。

実施の形態１は、プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体とすることにより、記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることで、プログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。

以上のように、本発明にかかる目標電力制御システムの制御方法及びプログラムは、家庭内の小規模なシステムや家庭以外の大規模なシステムにも同様の方法が適用でき、省エネの観点からも同様の方法で適用できる。

１ 当月目標電力量記憶手段
２ 残電力量決定手段
３ 残日数記憶手段
４ 当日目標電力量決定手段
５ 使用状態予測手段
６ 目標電力量分担量決定手段
７ 送信手段
８ 第一の機器
９ 第二の機器
１０ 第三の機器
１１ 第四の機器
１２ 電力測定手段
１３ 当月使用電力量記憶手段
２０ 過去電力量記憶手段
２１ 使用者入力手段
２２ カレンダー手段
２３ 電力量学習手段

Claims (4)

1. 当月の目標電力量を記憶する当月目標電力量記憶手段と、
   当月に使用できる残りの電力量を決定する残電力量決定手段と、
   残電力量決定手段の残電力量と残り日数から当日のシステムの目標電力量を決定する当日目標電力量決定手段と、
   使用状況を学習し、当日の使用状態を予測する使用状態予測手段と、
   前記使用状態予測手段による使用状態に応じて目標電力量の変更量を決める目標電力量変更量決定手段と、
   目標電力量変更量記憶手段による変更量を用いて当日目標電力量を変更する当日目標電力量変更手段と、
   当日目標電力量を達成するために決定した複数の機器への分担電力量を送信する送信手段を備えた目標電力量制御システムであって、
   前記目標電力量変更量決定手段は、日数に対する変化量の規則性を学習する構成とし、変更量を決定する時点の使用状態を初期値として当日の変更量を決定する構成とする目標電力量制御システム。
2. 目標電力量変更量決定手段は、使用状態として天気予報の結果を用いる構成とする請求項１記載の目標電力量制御システム。
3. 請求項１または２記載の機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラム。
4. 請求項３に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。