JP5768148B2

JP5768148B2 - 宅内機器制御装置、宅内機器制御方法

Info

Publication number: JP5768148B2
Application number: JP2014002627A
Authority: JP
Inventors: 利一北野; 龍太郎田路; 登岩崎; 英俊立道
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2034-01-09
Also published as: JP2015133781A

Description

本発明は、宅内機器制御装置、情報提供装置、宅内機器制御方法に関する。

電力不足が中長期的に継続することが見込まれているなかで、電力需給の逼迫を防止すべく、電力を効率的に利用し、消費電力を削減する技術が求められている。

そこで、下記特許文献１、２の通り、電気機器を制御し電力を効率的に利用するための技術が提案されている。

特許文献１には、ＲＦＩＤタグによりユーザの施設への出入りを認識し、このユーザの存在状況に基づいて家電機器の制御を行う自動制御システム及び自動制御方法が記載されている。

特許文献２には、在宅モード時に設置室内に人が不在の場合には、エアコンをセーブ運転して一定時間経過後に運転停止し、かつ、照明器具を消灯又は低照度点灯し、また、留守モード時は、昼間には照明器具を消灯し、夜間には照明器具を点灯して夜半には消灯し、留守モード時に人感センサとマイクロフォンにより設置室内に人の存在を検出した場合には、携帯電話に警報を送信するセキュリティロボットが記載されている。

特開２００５−３２０８２８号公報特開２００６−３１８１７３号公報

消費電力の削減は、夏季の昼間時間帯や夜のはじめ頃など、需要が増加する時間帯において行うことが求められる。
しかしながら、特許文献１、２に記載の技術では、宅内に人が存在するか否かで電気機器の制御を行い消費電力を削減するものであるため、電力需要が多い時間帯に消費電力削減を行うことは難しい。

このような電力需給状況に依存しない消費電力削減では、供給力に余裕のあるときでも消費電力を抑制することとなり電力平準化の観点で好ましくない場合があり、逆に供給力が不足するときに一層の節電が要求されたとしても対応することができないという問題がある。

本発明の目的は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、電力需要が多い時間帯に消費電力削減を行い得る宅内機器制御装置、情報提供装置、宅内機器制御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宅内機器制御装置は、外部から通信ネットワークを介して電力消費を推奨する時間帯の通知を受けて電力需要家の宅内機器の制御を行う宅内機器制御装置であって、外部から送信された電力消費を推奨する時間帯を示す情報を、前記通信ネットワークを介して受信し保存する手段と、一以上の宅内機器から通知され、電力需要家が要求した宅内機器の動作時間を示す情報を保存する手段と、前記電力消費を推奨する時間帯を充足するように前記宅内機器の動作時間を割り当てることにより宅内機器制御スケジュールを作成する手段と、前記宅内機器制御スケジュールに基づいて、前記一以上の宅内機器を制御する手段とを備えるようにしたものである。

また、上記目的を達成するために本発明に係る宅内機器制御装置は、外部から電力消費を推奨する時間帯の通知を受けた電力需要家の宅内機器の制御を行う宅内機器制御装置であって、外部から送信された電力消費を推奨する時間帯を示す情報を、通信ネットワークを介して受信し保存する手段と、一以上の宅内機器から通知され、電力需要家が要求した宅内機器の動作時間を示す情報を前記通信ネットワークを介して受信し保存する手段と、前記電力消費を推奨する時間帯を充足するように前記宅内機器の動作時間を割り当てることにより宅内機器制御スケジュールを作成する手段と、前記宅内機器制御スケジュールに基づいて、前記一以上の宅内機器を制御する手段とを備えるようにしたものである。

また、上記目的を達成するために本発明に係る情報提供装置は、外部から電力消費を推奨する時間帯の通知を受けた電力需要家からの依頼により通信ネットワークを介して宅内機器制御スケジュールを提供する情報提供装置であって、外部から送信された電力消費を推奨する時間帯を示す情報を、前記通信ネットワークを介して受信し保存する手段と、一以上の宅内機器から通知され、電力需要家が要求した宅内機器の動作時間を示す情報を宅内機器制御装置及び前記通信ネットワークを介して受信し保存する手段と、前記電力消費を推奨する時間帯を充足するように前記宅内機器の動作時間を割り当てることにより宅内機器制御スケジュールを作成して前記通信ネットワークを介して前記宅内機器制御装置へ提供する手段とを備えるようにしたものである。

さらに、上記目的を達成するために本発明に係る宅内機器制御方法は、外部から電力消費を推奨する時間帯の通知を受けて電力需要家の宅内機器の制御を行う宅内機器制御方法であって、外部から通知された電力消費を推奨する時間帯を示す情報を取得する工程と、一以上の宅内機器から通知され、電力需要家が要求した宅内機器の動作時間を示す情報を取得する工程と、前記電力消費を推奨する時間帯を充足するように前記宅内機器の動作時間を割り当てることにより宅内機器制御スケジュールを作成する工程と、前記宅内機器制御スケジュールに基づいて、前記一以上の宅内機器を制御する工程とを備えるようにしたものである。

本発明に係る宅内機器制御装置、情報提供装置、宅内機器制御方法によれば、需要が少ない時間帯における電力消費が促進されることにより、相対的に需要が多い他の時間帯の消費電力削減を行うことができる。

本発明の第１の実施形態の一例のシステム構成図。本発明の第１の実施形態における、宅内機器制御動作シーケンス図。本発明の第１の実施形態における、宅内機器制御動作のフローチャート。本発明の第１の実施形態における、洗濯機の動作が電力消費推奨時間帯に実行される例を説明するために示す図。本発明の第２の実施形態の一例のシステム構成図。本発明の第３の実施形態の一例のシステム構成図。

本発明に係る宅内機器制御装置では、外部から送信された電力消費を推奨する時間帯を示す情報を、通信ネットワークを介して受信し、一以上の宅内機器から通知された需要家が要求した宅内機器の動作時間を示す情報を保存し、電力消費を推奨する時間帯を充足するように宅内機器の動作時間を割り当てることにより宅内機器制御スケジュールを作成し、この宅内機器制御スケジュールに基づいて宅内機器を制御する。

以下に、本発明の実施形態を、電力事業者が電力消費推奨時間帯を送信する場合について説明するが、この形態に限られるものではない。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の一例を説明する図である。電力事業者１は送電設備６及び送配電網４により電力需要家３_1〜nへ電力供給を行い、電力事業者１はサーバ７を有し、通信ネットワーク５を介して電力需要家３_1〜nのＨＥＭＳ（Home Energy Management System）サーバ１０_1〜n（図１では１０₁のみ図示）へ電力消費を推奨する時間帯を通知して、その時間帯における電力消費を促す。電力需要家３_1〜nでは送配電網４から受電した電力は分電盤９_1〜nにおいて分配され宅内機器１１_1〜n（図１では１１₁のみ図示）へ供給される。

また、ある電力需要家３₁の制御対象となる宅内機器１１₁として、洗濯機、衣類乾燥機、食器洗い機を想定する。これらの宅内機器は、例えば、洗濯機は、衣類と洗剤を投入しスタートボタンを押せば後は洗濯完了まで自動で動作するように、最初に必要な動作を設定しておけば自動で動作するものである。

各宅内機器１１₁はＨＥＭＳサーバ１０₁と有線若しくは無線による通信により接続され、宅内機器１１₁の動作設定をＨＥＭＳサーバ１０₁へ通知する機能と、ＨＥＭＳサーバ１０₁から動作を制御される機能とを有する。宅内機器１１₁は、電力需要家３₁から所望の動作の設定は受け付けるが、動作はＨＥＭＳサーバ１０₁からの指令を待って行われる。

宅内機器制御の流れは、以下の通りであり、図２は動作シーケンスを示す。
電力事業者１（サーバ７）は、電力需給見込みなどに基づいて、時間帯と電力需要家３_1〜n毎の消費電力を指定して電力消費依頼を送信し、これを電力需要家３₁のＨＥＭＳサーバ１０₁が受信して保存する（図２（１））。

電力需要家３₁は、自らの必要に応じて宅内機器１１₁の動作を設定する（図２（２））。
ＨＥＭＳサーバ１０₁は、宅内機器１１₁が（２）の設定を基に求めた動作時間を収集して保存する（図２（３））。

ＨＥＭＳサーバ１０₁は宅内機器の動作時間を、電力消費を推奨する時間帯を充足するように割り当てることにより宅内機器制御スケジュールを作成する（図２（４））。
ＨＥＭＳサーバ１０₁は、宅内機器制御スケジュールに基づいて、電力需要家３₁の宅内機器１１₁を制御する（図２（５））。

これらの動作について、それぞれ以下に詳細に説明する。
（電力事業者１（サーバ７）から電力需要家３₁（ＨＥＭＳサーバ１０₁）への電力消費依頼（図２（１）））
電力事業者１は、電力需要の変動に応じて火力発電所の出力を変動させる等の発電量調整を行うことができるが、原子力発電等の発電量が一定に維持される発電方式では、電力需要が少なくなったときでも発電量を減少させることが困難な場合があり、電力供給力が電力需要を上回ることがある。

そこで、電力事業者１は、電力供給力が電力需要を上回ることが予想される場合には、各電力需要家３_1〜nに対して、電力消費を促進すべく、時間帯を指定して、電力消費依頼を作成する。この場合、各電力需要家３_1〜nに対して、一律に電力消費依頼を作成してもよく、電力需要家３_1〜n毎に異なる時間帯、消費電力としてもよい。

電力消費依頼においては、電力消費を推奨する時間帯について、電気料金の割引やポイント付与が設定される。
そして、電力事業者１のサーバ７が電力消費依頼を送信し、これを電力需要家３_1〜nのＨＥＭＳサーバ１０_1〜nが受信して保存する。

（電力需要家３_1〜nにおける宅内機器１１_1〜nの動作を設定（図２（２）））
電力需要家３_1〜nは、必要に応じて、宅内機器１１_1〜nを動作させるための準備を行い、動作設定を行う。洗濯機であれば、衣類と洗剤を投入し、洗濯コースを選択し、動作待機状態とする。この状態であれば、ＨＥＭＳサーバ１０_1〜nから動作開始の指令を受けて動作を始めることが可能となる。

（ＨＥＭＳサーバ１０_1〜nにおいて、宅内機器１１_1〜nが図２（２）の設定を基に求めた動作時間を収集し保存（図２（３）））
宅内機器１１_1〜nにおいては動作設定がされると（動作待機状態）、設定された動作を完了するために必要な動作時間を算出し、ＨＥＭＳサーバ１０_1〜nへ通知する。ＨＥＭＳサーバ１０_1〜nでは、各宅内機器１１_1〜nからの動作時間を収集して保存する。

（ＨＥＭＳサーバ１０_1〜nにおいて、宅内機器制御スケジュールを作成（図２（４）））
宅内機器制御スケジュールにおいて、指定された電力消費推奨時間帯に宅内機器１１_1〜nが動作するように、宅内機器１１_1〜nの動作が割り当てられる。

（ＨＥＭＳサーバ１０_1〜nにおける電力需要家３_1〜nの宅内機器１１_1〜nの制御（図２（５）））
指定された電力消費推奨時間帯を示す情報が到来すると、ＨＥＭＳサーバ１０_1〜nは宅内機器制御スケジュールのその時間帯における動作が割り当てられている宅内機器１１_1〜nに動作開始の指令を送信する。この指令を受けて宅内機器１１_1〜nは、設定された動作を開始する。

図３は、ＨＥＭＳサーバ１０_1〜nが行う宅内機器１１_1〜nの制御を説明するフローチャートである。この制御は、上記図２（２）の動作設定がされているときに単位時間ごとに、機器ごとに実行される。図３に示すフローチャートは、宅内機器１１_1〜nの一つである機器Ｘについての制御であり、動作設定がなされている全ての宅内機器１１_1〜nについて、それぞれ同様の制御が実行される。ここで、宅内機器１１_1〜nに設定した動作が完了したときはその動作設定は削除されるため、その後再び動作設定されるまでは制御は実行されない（図３の※１）。

制御を開始すると、ＨＥＭＳサーバ１０_1〜nはステップＳ１において（現在時刻＋機器Ｘの動作時間）が完了期限時刻以前であるか否かの判断を行い、完了期限時刻以前である場合（ＹＥＳ）はステップＳ２へ進み、そうでない場合（ＮＯ）はステップＳ５へ進む。

ステップＳ２において、ＨＥＭＳサーバ１０_1〜nは電力消費依頼を受信しているか否かの判断を行い、受信している場合（ＹＥＳ）はステップＳ３へ進み、そうでない場合（ＮＯ）は制御を終了する。ここでの電力消費依頼は、現在時刻以降に推奨時間帯があるもののみを対象とする（※２）。

ステップＳ３において、ＨＥＭＳサーバ１０_1〜nは（現在時刻＋機器Ｘの動作時間）が推奨時間帯の終了時刻以前であるか否かの判断を行い、終了時刻以前である場合（ＹＥＳ）は制御を終了し、そうでない場合（ＮＯ）はステップＳ４へ進む。

ステップＳ４において、ＨＥＭＳサーバ１０_1〜nは機器Ｘへ動作を指令して制御を終了する。ここで、機器Ｘが既に動作中である場合は動作指令を継続する。また、機器Ｘに設定された動作が完了している場合は、動作指令が来た場合でも機器Ｘは動作しない（※３）。

ステップＳ５において、ＨＥＭＳサーバ１０_1〜nは機器Ｘへ動作を指令して制御を終了する（※３）。

図４は、具体的な制御例を説明する図である。この例では、宅内機器１１₁は洗濯機のみとし、電力需要家３₁が設定した洗濯機動作が電力消費推奨時間帯に指定された深夜時間帯に行われる。

９月２１日１８：００
電力事業者１（サーバ７）は電力需要家３₁（ＨＥＭＳサーバ１０₁）へ、９月２２日２：００〜４：００を電力消費推奨時間帯と指定して電力消費依頼を送信し、ＨＥＭＳサーバ１０₁はこれを受信して保存する（図４（１））。

９月２１日２０：００
電力需要家３₁は、洗濯をしようと考え、洗濯機へ衣類及び洗剤を投入の上、一般的な洗濯、すすぎ、脱水を行う洗濯コースを選択して動作設定を行い、動作待機状態とする（図４（２））。

９月２１日２０：００（上記図４（２）の直後）
洗濯機（宅内機器１１₁）は、電力需要家３₁が設定した動作（洗濯コース）の完了に必要な動作時間を計算した結果、２時間と算出したので、これをＨＥＭＳサーバ１０₁へ通知する（図４（３））。

９月２１日２０：００（上記図４（３）の直後）
電力消費推奨時間帯は２時間（９月２２日２：００〜４：００）、洗濯機（宅内機器１１）の動作時間は２時間であるため、電力消費推奨時間帯を充足するためには洗濯機の動作時間をそのまま当て嵌めればよい。よって、宅内機器制御スケジュールは、「９月２２日２：００〜４：００洗濯機を動作」となる（図４（４））。

９月２２日２：００
作成された宅内機器制御スケジュール「９月２２日２：００〜４：００洗濯機を動作」の開始時間が到来し、ＨＥＭＳサーバ１０₁は洗濯機（宅内機器１１₁）に対して動作を指令し、洗濯機は洗濯を開始する（図４（５））。この後、洗濯機の動作時間は２時間であるから、４：００になると動作が完了する。

本第１の実施形態においては、電力消費推奨時間帯の送信を電力事業者１が行っているが、これに限らず、「電力事業者から委託を受けたサービス事業者２」(アグリゲータ等)が行うことも可能である。すなわち、電力需給の安定化を望む電力事業者が、自ら電力消費推奨時間帯の送信を行う必要性は必ずしもなく、個々の電力需要家との通信ネットワークを持ち通信サービスを提供する事業者などに、電力消費推奨時間帯の送信を代行させることができる。

（第２の実施形態）
先の第１の実施形態においては、電力消費推奨時間帯を受信して、宅内機器１１から動作時間を収集し、宅内機器制御スケジュールを作成し、宅内機器１１を制御する機能は「電力需要家３宅内にある」ＨＥＭＳサーバ１０が持つが、これに限らず、これら機能を電力需要家３の外に設置することも可能である。

図５は、本発明の第２の実施形態の一例を説明する図である。
この場合、図５に示すように、電力消費推奨時間帯を受信する機能、宅内機器１１から動作時間を収集する機能、宅内機器制御スケジュールを作成する機能、宅内機器１１を制御する機能は電力事業者１とは別のサービス事業者２のサーバ８が受け持つようにし、電力需要家３_1〜nはＨＥＭＳサーバ１０を持たず、替わりに通信ネットワーク５と宅内機器１１を接続するＨＧＷ（Home Gateway）１２_1〜n（図５では１２₁のみ図示）を持つようにする。

このように上記第２の実施形態であれば、電力需要家３_1〜nは安価なＨＧＷ１２_1〜nを設置するだけで、需要が増加する時間帯に消費電力削減を行うことが可能となる。

（第３の実施形態）
また、電力消費推奨時間帯を受信する機能、宅内機器１１から動作時間を収集する機能、宅内機器制御スケジュールを作成する機能、宅内機器１１を制御する機能のうち、宅内機器制御スケジュールを作成する機能だけをサービス事業者２のサーバ８が持ち、残りの機能はＨＥＭＳサーバ１０に残すことも可能である。

図６は、本発明の第３の実施形態の一例を説明する図である。
すなわち、図６のように、例えば電力消費推奨時間帯を受信したＨＥＭＳサーバ１０₁は、電力消費推奨時間帯の情報と宅内機器１１₁から収集した宅内機器１１₁の動作時間情報をサーバ８へ送信して宅内機器制御スケジュールの作成を依頼する。

次に、サーバ８は宅内機器１１₁の動作時間を電力消費推奨時間帯を充足するように割り当てることにより宅内機器制御スケジュールを作成し、ＨＥＭＳサーバ１０₁へ返送する。そして、ＨＥＭＳサーバ１０₁は作成されたスケジュールの通り宅内機器１１₁を制御する。

このように上記第３の実施形態であれば、例えばＨＥＭＳサーバ１０₁の宅内機器制御スケジュールを作成する機能をサービス事業者２のサーバ８に分担することが可能となる。

（上記各実施形態による効果）
上記各実施形態により、電力事業者(又はその代行業者)が電力消費を推奨する時間帯を電力需要家に通信ネットワークを通じて通知し、電力消費推奨時間帯に電力需要家が設定した宅内機器が自動で動作することとなるため、需要が増加する時間帯に消費電力削減を行うことが可能となる。

（その他の実施形態）
要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１…電力事業者、２…サービス事業者、３…電力需要家、４…送配電網、５…通信ネットワーク、６…送電設備、７，８…サーバ、９…分電盤、１０…ＨＥＭＳサーバ、１１…宅内機器。

Claims

外部から通信ネットワークを介して電力消費を推奨する時間帯の通知を受けて電力需要家の宅内機器の制御を行う宅内機器制御装置であって、
外部から送信された電力消費を推奨する時間帯を示す情報を、前記通信ネットワークを介して受信し保存する手段と、
一以上の前記宅内機器から通知され、前記電力需要家が要求した前記宅内機器の動作時間を示す情報を保存する手段と、
前記電力消費を推奨する時間帯を充足するように前記宅内機器の動作時間を割り当てることにより宅内機器制御スケジュールを作成する手段と、
前記宅内機器制御スケジュールに基づいて、前記一以上の宅内機器を制御するとともに、現在時刻に前記宅内機器の動作時間を加算した時刻が前記電力消費を推奨する時間帯の終了時刻以前であるか否かの判断を行い、終了時刻以前でない場合に、前記宅内機器へ動作を指令して制御を終了し、終了時刻以前でなく前記宅内機器が既に動作中である場合に前記宅内機器に対する動作指令を継続する手段と
を備えることを特徴とする宅内機器制御装置。
外部から電力消費を推奨する時間帯の通知を受けた電力需要家の宅内機器の制御を行う宅内機器制御装置であって、
外部から送信された電力消費を推奨する時間帯を示す情報を、通信ネットワークを介して受信し保存する手段と、
一以上の前記宅内機器から通知され、前記電力需要家が要求した前記宅内機器の動作時間を示す情報を前記通信ネットワークを介して受信し保存する手段と、
前記電力消費を推奨する時間帯を充足するように前記宅内機器の動作時間を割り当てることにより宅内機器制御スケジュールを作成する手段と、
前記宅内機器制御スケジュールに基づいて、前記一以上の宅内機器を制御するとともに、現在時刻に前記宅内機器の動作時間を加算した時刻が前記電力消費を推奨する時間帯の終了時刻以前であるか否かの判断を行い、終了時刻以前でない場合に、前記宅内機器へ動作を指令して制御を終了し、終了時刻以前でなく前記宅内機器が既に動作中である場合に前記宅内機器に対する動作指令を継続する手段と
を備えることを特徴とする宅内機器制御装置。
外部から電力消費を推奨する時間帯の通知を受けて電力需要家の宅内機器の制御を行う宅内機器制御方法であって、
外部から通知された電力消費を推奨する時間帯を示す情報を取得する工程と、
一以上の前記宅内機器から通知され、前記電力需要家が要求した前記宅内機器の動作時間を示す情報を取得する工程と、
前記電力消費を推奨する時間帯を充足するように前記宅内機器の動作時間を割り当てることにより宅内機器制御スケジュールを作成する工程と、
前記宅内機器制御スケジュールに基づいて、前記一以上の宅内機器を制御するとともに、現在時刻に前記宅内機器の動作時間を加算した時刻が前記電力消費を推奨する時間帯の終了時刻以前であるか否かの判断を行い、終了時刻以前でない場合に、前記宅内機器へ動作を指令して制御を終了し、終了時刻以前でなく前記宅内機器が既に動作中である場合に前記宅内機器に対する動作指令を継続する工程と
を備えることを特徴とする宅内機器制御方法。