JP5996108B2 - 情報出力システム、ホームエネルギーマネジメントシステム、情報出力方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、情報出力システム、ホームエネルギーマネジメントシステム、情報出力方法、及びプログラムに関する。

エネルギーマネジメント需要の高まりに伴い、住宅内にある複数の電気機器の動作状態を容易に判別できる装置が求められている。特許文献１には、給電線に流れる電流の波形から高調波を抽出し、抽出した高調波を予め設定された高調波と比較することで、住宅内の稼働機器を検出する装置が開示されている。

特開２０１１−０１４１５６号公報

住宅に給電装置を設置する住宅が増えている。ここで、給電装置とは、太陽光発電パネル等の発電装置や、電気自動車や蓄電池等の蓄電装置のことをいう。このような住宅で電流波形から電気機器の動作状態を判別しようとした場合、電力会社が保有する商用の配電線網（以下、「系統電源」という。）からの電流のみならず、給電装置からの電流も計測する必要がある。一般的に、電流の計測部と電流波形の演算部は異なるモジュールとなるが、電流の計測箇所が増えると、計測部から演算部に送信する電流波形の数が増加するため、モジュール間の通信量が増える（以下、「通信コストが大きくなる」という。）という問題が発生する。また、電流の計測箇所が増えると、特徴探索にかかる演算が電流波形の数に比例して増加するため、演算部に大きな演算能力が必要とされる（以下、「演算コストが大きくなる」という。）という問題も発生する。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、複数の電力源から電力を受給可能な電源系に接続された電気機器の動作状態を示す情報を出力する場合であっても、通信コストと演算コストが小さい情報出力システム、ホームエネルギーマネジメントシステム、情報出力方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明の情報出力システムは、計測装置と情報収集装置との通信による連携により、複数の電力源から電力を受給可能な電源系に接続された電気機器の動作状態を示す情報を出力するシステムである。計測装置は、電源系に供給される電力の情報を複数の電力源それぞれについて取得するとともに、取得した電力の情報に基づいて特定される電力源であって予め設定された基準を満たす電力を供給している電力源から電源系へ流れる電流の波形を取得する。計測装置は、取得した電流の波形に基づいて生成された波形情報を情報収集装置に送信する。情報収集装置は、計測装置が送信した波形情報を取得し、取得した波形情報に基づいて特定される電源系に接続された電気機器の動作状態を示す情報を出力する。

本発明によれば、複数の電力源から電力を受給可能な電源系に接続された電気機器の動作状態を示す情報を出力する場合であっても、通信コストと演算コストを小さくできる。

本発明の実施の形態に係るホームエネルギーマネジメントシステムが設置された住宅を示す図である。 本発明の実施の形態に係るホームエネルギーマネジメントシステムを説明するための図である。 ホームエネルギーマネジメントシステムが備える計測装置のブロック図である。 掃除機が稼働したときに給電線で観測される電流波形である。 電子レンジが稼働したときに給電線で観測される電流波形である。 図３に示す処理部の機能を説明するための機能ブロック図である。 ホームエネルギーマネジメントシステムが備える情報収集装置のブロック図である。 図７に示す判定部の機能を説明するための機能ブロック図である。 波形情報送信処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１の波形処理を説明するためのフローチャートである。 動作状態判別処理を説明するためのフローチャートである。 判定処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２の波形処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態に係る判別システムは、複数の電力源から電力を受給可能な電源系に接続された電気機器の動作状態（例えば、電気機器が動作中か停止中か）を電源系に流れる電流の波形に基づいて判別するシステムである。ここで電源系とは、受給した電力を分配する配電系統のことであり、例えば、住宅やオフィスビル等の建物の配電系統や、車両、船舶、航空機等の輸送機器の配電系統等のことをいう。本実施の形態では、判別システムの一例として、電源系２００に接続された電気機器４００の動作状態を判別するホームエネルギーマネジメントシステム１００について説明する。

ホームエネルギーマネジメントシステム１００の説明に入る前に、電源系２００と電源系２００に接続された各種機器について説明する。

電源系２００は、単相三線電源等の宅内配電系統である。電源系２００には、エアコン、テレビ、食洗機等の電気機器４００が接続されている。電気機器４００は、ネットワーク対応型の家電機器（例えば、Echonet Lite（登録商標）に準拠の家電機器）であり、全て通信端末を介してホームネットワークに接続されている。

電源系２００は、図１に示すように、分電盤２１０を備えている。分電盤２１０は、系統電源や給電装置から供給される電力を電気機器に分配する装置である。分電盤２１０は、図２に示すように、系統電源に接続された主幹ブレーカー２１１と、過電流遮断器等から構成される分岐ブレーカー２１２〜２１６とを備えている。分岐ブレーカー２１２には、パワーコンディショナ３４０を介して電気自動車３１０が接続されており、分岐ブレーカー２１３には、パワーコンディショナ３５０を介して太陽光パネル３２０が接続されている。また、分岐ブレーカー２１４には、蓄電池３３０が接続されており、分岐ブレーカー２１５、２１６には、それぞれ電気機器４００が接続されている。なお、蓄電池３３０は、内部にパワーコンディショナを備えており、主幹系統に、直接、接続可能である。

パワーコンディショナ（パワーコンディショナ３４０、３５０、及び蓄電池３３０の内部のパワーコンディショナ）は、発電装置で発電された、若しくは蓄電装置に蓄電された電気を電源系２００に供給可能な状態に変換するための装置である。具体的には、パワーコンディショナは、蓄電装置や発電装置から供給される直流電流を交流電流に変換して主幹系統に供給する。一般的に、パワーコンディショナには、主幹系統に一定電圧を供給する「定電圧モード」と主幹系統に一定電流を供給する「定電流モード」がある。定電圧モード時に観測される電流波形は、住宅内の電気機器の動作に影響された波形となるが、定電流モード時に観測される電流波形は、住宅内の電気機器の動作に影響された波形とはならない。以下の説明では、電流波形から電気機器の動作状態を判別可能とするため、パワーコンディショナは「定電圧モード」で動作しているものとする。

分電盤２１０の内部には、電流センサ１１１ａ〜１１１ｄが設置されている。電流センサ１１１ａは系統電源と主幹ブレーカー２１１との間の電力線上に設置されている。また、電流センサ１１１ｂはパワーコンディショナ３４０と分岐ブレーカー２１２との間の電力線上に設置されている。また、電流センサ１１１ｃはパワーコンディショナ３５０と分岐ブレーカー２１３との間の電力線上に設置されている。また、電流センサ１１１ｄは蓄電池３３０と分岐ブレーカー２１４との間の電力線上に設置されている。また、電流センサ１１１ｄはパワーコンディショナ３５０と分岐ブレーカー２１４との間の電力線上に設置されている。

電流センサ１１１ａ〜１１１ｄは、住宅内で稼働する電気機器の電流波形の重ね合わせ波形を計測するためのセンサである。電流センサ１１１ａ〜１１１ｄは、例えば、クランプ式の電流計から構成される。電流センサ１１１ａ〜１１１ｄは、電源系２００が単相三線電源なのであれば、例えば、Ｌ１相とＬ２相に設置される。

以上を前提として、以下、ホームエネルギーマネジメントシステム１００について説明する。

ホームエネルギーマネジメントシステム１００は、図２に示すように、電源系２００に流れる電流の波形を計測する計測装置１１０と、計測装置１１０が計測した電流波形を有線または無線を介して取得し、取得した電流波形に基づいて電気機器４００の動作状態を判別する情報収集装置１２０と、情報収集装置１２０が判別した動作状態を表示する表示端末１３０とから構成される。

計測装置１１０は、電源系２００に流れる電流の波形を情報収集装置１２０に送信するための装置である。計測装置１１０は、図３に示すように、電源系２００に流れる電流を計測する電流計測部１１１と、電源系２００に供給される電力を計測する電力計測部１１２と、電流計測部１１１及び電力計測部１１２の計測結果に基づいて情報収集装置１２０に送信する波形情報を生成する処理部１１３と、処理部１１３で生成された波形情報を情報収集装置１２０に送信する波形送信部１１４とから構成される。

電流計測部１１１は、ハイパスフィルタやＡＤ変換器（Analogue-digital converters）等から構成される。電流計測部１１１は、電流センサ１１１ａ〜１１１ｄと接続されており、電流センサ１１１ａ〜１１１ｄから受け取った複数の電流信号に対して、それぞれ、フィルタリング処理及びサンプリング処理を実行する。フィルタリング処理は、電流信号から電源周波数である５０Ｈｚ及び６０Ｈｚ帯域を除去する処理であり、サンプリング処理は、家電機器の特徴が捉えられる２０ｋＨｚ程度のサンプリング周期で電流信号をサンプリングする処理である。電流計測部１１１は、フィルタリング処理とサンプリング処理の両方を実行することで、電流信号から１ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ帯域の電流波形を生成する。

図４及び図５は、電流計測部１１１で計測された電流波形の一例である。図４は、掃除機が稼働したときの電圧波形１周期に同期した電流波形であり、図５は電子レンジが稼働したときの電圧波形１周期に同期した電流波形である。両図から分かるように、電流波形は家電機器によって異なる。そのため、電流波形の高調波成分の振幅、位相、周波数スペクトル等の特徴に着目することで、どの電気機器が稼働中であるかを推定できる。

図３に戻り、電力計測部１１２は、ＡＤ変換器やプロセッサ等から構成される。各ブレーカー（主幹ブレーカー２１１、及び分岐ブレーカー２１２〜２１６）にはそれぞれ電圧センサが内蔵されており、各ブレーカーは電力計測部１１２に対して電圧信号を送信可能となっている。電力計測部１１２は、各ブレーカーより取得した電圧信号と電流センサ１１１ａ〜１１１ｄより取得した電流信号とに基づき、電流センサ設置箇所（以下、「計測箇所」という。）の電力値をそれぞれ計算し、処理部１１３に送信する。なお、電力計測部１１２における電流センサは、電流計測部１１１における電流センサと同一のものであってもよい。同一のものとすることで、センサコストが抑えられる。

処理部１１３は、プロセッサ等の処理装置から構成される。処理部１１３は不図示のＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）に格納されているプログラムに従って動作することで、後述の「波形情報送信処理」を含む種々の動作を実行する。処理部１１３は、「波形情報送信処理」を実行することで、図６に示すように、電力情報取得部１１３ａ、電流波形取得部１１３ｂ、波形処理部１１３ｃ、波形情報送信部１１３ｄとして機能する。これら機能については、後述の「波形情報送信処理」の説明の箇所で述べる。

図３に戻り、波形送信部１１４は、ＬＡＮ（Local Area Network）ケーブル接続装置や無線ＬＡＮ子機等の通信インタフェースから構成される。波形送信部１１４は、処理部１１３で生成された波形情報を、有線または無線を介して情報収集装置１２０に送信する。

図２に戻り、情報収集装置１２０は、計測装置１１０が計測した電流波形に基づいて電気機器４００の動作状態を判別するための装置である。情報収集装置１２０は、図７に示すように、計測装置１１０から波形情報を受信する通信部１２１と、住宅内にある各電気機器の登録データを記憶する記憶部１２２と、計測装置１１０から受信した波形情報と記憶部１２２に記憶されている登録データに基づいて電気機器４００の動作状態を判別する判定部１２３と、判定部１２３の判別結果に基づいて電気機器４００を制御する制御部１２４とから構成される。

通信部１２１は、ＬＡＮケーブル接続装置や無線ＬＡＮ親機等の通信インタフェースから構成される。通信部１２１は、有線または無線を介して計測装置１１０から波形情報を受信する。通信部１２１は、インターネットやホームネットワークと接続されており、電気機器４００や不図示の外部装置（例えば、外部サーバ）と通信可能である。

記憶部１２２は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスク等の記憶装置から構成される。記憶部１２２には、通信部１２１で受信した波形情報、表示端末１３０から受信した操作情報、判定部１２３で計算した結果（例えば、稼働機器の推定結果）等の各種情報が記録される。なお、記憶部１２２には、後述の判定処理で使用する各電気機器の登録データが予め記録されている。登録データは、例えば、電気機器４００が稼働した際に給電線に現れる電流波形の特徴を抽出した特徴量データである。

判定部１２３は、プロセッサ等の処理装置から構成される。判定部１２３は不図示のＲＯＭやＲＡＭに格納されているプログラムに従って動作することで、後述の「動作状態判別処理」を含む種々の動作を実行する。判定部１２３は、「動作状態判別処理」を実行することで、図８に示すように、波形情報取得部１２３ａ、動作状態判別部１２３ｂとして機能する。なお、これらの機能については、後述の「動作状態判別処理」の説明の箇所で述べる。

図７に戻り、制御部１２４は、プロセッサ等の処理装置やＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブル接続装置等の通信装置から構成される。制御部１２４は、判定部１２３の判別結果を表示端末１３０に送信する。また、制御部１２４は、判定部１２３の判別結果に基づき、ホームネットワークに接続された電気機器４００に対して制御命令を送信する。

図２に戻り、表示端末１３０は、液晶ディスプレイ等の表示装置から構成される。表示端末１３０には、住宅の現在、過去の消費電力の情報が表示されるほか、電気機器４００の現在の稼働状態の情報や電気機器４００の過去の使用履歴の情報等も表示される。表示端末１３０は、タブレットＰＣのように自由に持ち運べるものであってもよい。

次に、このような構成を有するホームエネルギーマネジメントシステム１００の動作について説明する。

ホームエネルギーマネジメントシステム１００の動作は、計測装置１１０で実行される「波形情報送信処理」と、情報収集装置１２０で実行される「動作状態判別処理」とに分けられる。最初に「波形情報送信処理」について説明する。

計測装置１１０の処理部１１３は、計測装置１１０に電源が投入されると、一定時間毎（例えば、１秒毎）に波形情報送信処理を実行する。波形情報送信処理は、電流計測部１１１で取得した電流波形から波形情報を生成し、生成した波形情報を情報収集装置１２０に送信するための処理である。以下、図９のフローチャートを参照して「波形情報送信処理」について説明する。なお、以下の説明では、理解を容易にするため、電流センサ１１１ａ〜１１１ｄが設置されている箇所をそれぞれ計測箇所１〜４と表現する。

処理部１１３の電力情報取得部１１３ａは、電力計測部１１２から各計測箇所の電力値を取得する（ステップＳ１１０）。計測箇所が４箇所なのであれば、電力情報取得部１１３ａは４つの電力値を取得する。

電力情報取得部１１３ａは、ステップＳ１１０で取得した複数の電力値を加算することで、住宅内で消費された電力の総和（以下、「総消費電力値」という。）を算出する（ステップＳ１２０）。

処理部１１３の波形情報送信部１１３ｄは、ステップＳ１２０で算出した総消費電力値に基づき住宅内で電気機器４００が稼働しているか否か判別する。より具体的には、総消費電力値が予め設定された閾値を超えているか否かを判別する（ステップＳ１３０）。閾値は、単に“０”とするのではなく、電力線にのるノイズを考慮して、“０”にノイズによるマージンを加えた値にする。電力値が閾値以下の場合（ステップＳ１３０：Ｎｏ）、住宅内で稼働している電気機器４００はないので処理部１１３は波形情報送信処理を終了する。電力値が閾値を超えている場合（ステップＳ１３０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１４０に進む。

処理部１１３は、複数の電流波形を１つの電流波形に合成する波形処理を実行する（ステップＳ１４０）。以下、図１０のフローチャートを参照して波形処理を説明する。

処理部１１３の電流波形取得部１１３ｂは、不図示のＲＡＭに変数ｊを用意するとともに、用意した変数ｊに“１”をセットする（ステップＳ１４１）。

電流波形取得部１１３ｂは、計測箇所ｊの電力値が予め設定された閾値を超えているか判別する（ステップＳ１４２）。閾値は、単に“０”とするのではなく、電力線にのるノイズを考慮して、“０”にノイズによるマージンを加えた値にする。なお、計測箇所ｊが蓄電装置につながる電力線の場合、充電時に計測された電力値であるか、電力供給時に計測された電力値であるかも考慮する。充電時に計測された電力値の場合、電流波形取得部１１３ｂは、計測された電力値を負の値として電力値が閾値を超えないようにする。電力値が閾値以下の場合（ステップＳ１４２：Ｎｏ）、計測箇所ｊからは電力は供給されていないので、電流波形取得部１１３ｂは、計測箇所ｊの電流波形を取得することなく、ステップＳ１４４に進む。電力値が閾値を超えている場合（ステップＳ１４２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１４３に進む。

電流波形取得部１１３ｂは、電流計測部１１１から計測箇所ｊの電流波形を取得し、情報収集装置１２０に送信する電流波形として不図示のＲＡＭに保存する（ステップＳ１４３）。

電流波形取得部１１３ｂは、全ての計測箇所について処理が完了したか判別する。具体的には、電流波形取得部１１３ｂは、ｊが電流センサの設置個数と一致する値となったか判別する（ステップＳ１４４）。ｊが設置個数より小さい値の場合（ステップＳ１４５：Ｎｏ）、電流波形取得部１１３ｂはｊに１を加算し（ステップＳ１４５）、ステップＳ１４２に戻る。ｊが設置個数と一致する値の場合（ステップＳ１４５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１４６に進む。

処理部１１３の波形処理部１１３ｃは、ステップＳ１４３で取得した全ての電流波形を足し合わせて１つの電流波形を生成する。具体的には、波形処理部１１３ｃは、ステップＳ１４３で取得した全ての電流波形について、位相毎に電流値を加算することにより、１つの電流波形を生成する（ステップＳ１４６）。足し合わせた電流波形は、分散してしまった電流波形を統合した電流波形であり、住宅内で稼働する複数の電気機器の特徴量が含まれている。なお、ステップＳ１４３で取得した電流波形が１つだけの場合、波形処理部１１３ｃはステップＳ１４６を実行せずに、波形情報送信処理のフローに戻る。

図９の波形情報送信処理のフローに戻り、波形情報送信部１１３ｄは、波形処理で生成した１つの電流波形を波形情報として情報収集装置１２０に送信する（ステップＳ１５０）。送信が完了したら、処理部１１３は波形情報送信処理を終了する。

次に「動作状態判別処理」について説明する。

情報収集装置１２０の判定部１２３は、情報収集装置１２０に電源が投入されると、計測装置１１０から波形情報を取得し、取得した波形情報に基づいて電気機器４００の動作状態を判別する動作状態判別処理を実行する。以下、図１１のフローチャートを参照して動作状態判別処理を説明する。

判定部１２３の波形情報取得部１２３ａは、通信部１２１が計測装置１１０から波形情報を受信したか判別する（ステップＳ２１０）。波形情報を受信していない場合（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、波形情報取得部１２３ａは計測装置１１０から波形情報を受信するまでステップＳ２１０を繰り返す。波形情報を受信している場合（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、波形情報取得部１２３ａは通信部１２１から波形情報を取得してステップＳ２２０に進む。

判定部１２３は、計測装置１１０から受信した波形情報に基づいて電気機器４００の動作状態を判別する判定処理を実行する（ステップＳ２２０）。以下、図１２のフローチャートを参照して判定処理を説明する。

判定部１２３の動作状態判別部１２３ｂは、計測装置１１０から受信した波形情報に含まれる電流波形の特徴量を抽出する（ステップＳ２２１）。特徴量の抽出方法は特定の方法に限定されず、既知の様々な方法を使用可能である。特徴量の抽出方法としては、例えば、高速フーリエ変換やWavelet変換等の電流波形の周波数成分の特徴を抽出する方法がある。

動作状態判別部１２３ｂは、不図示のＲＡＭに変数ｊを用意するとともに、用意した変数ｊに“１”をセットする（ステップＳ２２２）。

動作状態判別部１２３ｂは、記憶部１２２から登録データｊを取得する（ステップＳ２２３）。登録データは電気機器４００が稼働した際に給電線に現れる電流波形の特徴を抽出した特徴量データであり、電気機器４００の個数分予め記憶されている。以下の説明では、記憶部１２２には、登録データ１〜登録データＮまでのＮ個の登録データが記憶されているものとする。

動作状態判別部１２３ｂは、ステップＳ２２１で取得した特徴量データと、ステップＳ２２３で取得した登録データｊとのマッチング率ＭＲを計算する（ステップＳ２２４）。なお、マッチング率ＭＲは、様々な手法を使用して算出可能であるが、例えば、計測された電流波形に対して登録データが含有される割合をマッチング率ＭＲとしてもよい。より具体的には、マッチング率ＭＲは、下記式（１）に示すように、マッチング値Ｓ（ｉ）の０〜２πの範囲の積分値を、登録データＬ（ｉ）の０〜２πの範囲の積分値で除算することにより算出される値であってもよい。このとき、マッチング値Ｓ（ｉ）は、下記式（２）に示すように、特徴量データＴ（ｉ）と、登録データＬ（ｉ）の振幅成分を比較し、Ｔ（ｉ）とＬ（ｉ）の正負符号が一致する場合に、Ｌ（ｉ）を最大値としたＴ（ｉ）であってもよい。なお、式（１）、式（２）において、ｉは位相を示す。

動作状態判別部１２３ｂは、マッチング率ＭＲが予め設定された閾値を超えているか判別する（ステップＳ２２５）。マッチング率ＭＲが閾値以下の場合（ステップＳ２２５：Ｎｏ）、対応する電気機器４００は稼働していないので、動作状態判別部１２３ｂは、ステップＳ２２６を実行せずにステップＳ２２７に進む。マッチング率ＭＲが閾値を超えている場合（ステップＳ２２５：Ｙｅｓ）、動作状態判別部１２３ｂは、対応する電気機器４００は稼働していると判別し、該当する電気機器４００の識別情報を不図示のＲＡＭに記録する（ステップＳ２２６）。

動作状態判別部１２３ｂは、全ての登録データについて比較が完了したか判別する。具体的には、動作状態判別部１２３ｂは、ｊが登録データの数Ｎと一致する値となったか判別する（ステップＳ２２７）。ｊがＮより小さい値の場合（ステップＳ２２７：Ｎｏ）、動作状態判別部１２３ｂはｊに１を加算し（ステップＳ２２８）、ステップＳ２２３に戻る。ｊがＮと一致する値の場合（ステップＳ２２７：Ｙｅｓ）、動作状態判別部１２３ｂは判定処理を終了する。

図１１のフローに戻り、動作状態判別部１２３ｂは判定処理の判定結果を制御部１２４に送信する（ステップＳ２３０）。例えば、動作状態判別部１２３ｂはステップＳ２２６でＲＡＭに記録した電気機器４００の識別情報を現在稼働している電気機器４００の情報として制御部１２４に送信する。送信が完了したら、判定部１２３はステップＳ２１０に戻り、再び波形情報が計測装置１１０から送信されるのを待機する。

本実施の形態によれば、計測装置１１０が電流波形を１つの電流波形に合成して情報収集装置１２０に送信しているので、計測装置１１０と情報収集装置１２０との間の通信コストを小さくできる。しかも、情報収集装置１２０が処理する波形は計測装置１１０から送信された１つの波形のみであるので、情報収集装置１２０の演算コストも小さくできる。

また、計測装置１１０が電力値の総和に基づき住宅内で電気機器４００が稼働しているか否か判別し、稼働していない場合は、計測装置１１０が情報収集装置１２０に対して波形情報を送信しないので、計測装置１１０と情報収集装置１２０との間の通信コストをさらに小さくできる。波形情報を送信しない場合は、情報収集装置１２０は処理を実行しないので、情報収集装置１２０の演算コストもさらに小さくできる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、ホームエネルギーマネジメントシステム１００は、複数の電流波形を合成した１つの電流波形に基づいて電気機器４００の動作状態を判別した。しかし、ホームエネルギーマネジメントシステム１００は、複数の電流波形から選択された１の電流波形に基づいて電気機器４００の動作状態を判別することも可能である。以下、複数の電流波形から選択された１の電流波形に基づいて電気機器４００の動作状態を判別するホームエネルギーマネジメントシステム１００について説明する。なお、「波形処理」以外の構成は実施の形態１と同じであるので説明を省略する。以下、実施の形態２の波形処理について説明する。

電源系２００に供給されている電力が予め設定された閾値を超えている場合（図９に示すステップＳ１３０：Ｙｅｓ）、処理部１１３は、複数の電流波形から選択された１つの電流波形を情報収集装置１２０が処理可能な電流波形（以下、「模擬波形」という。）に変換する波形処理を実行する（ステップＳ１４０）。以下、図１３のフローチャートを参照して波形処理を説明する。

処理部１１３の電力情報取得部１１３ａは、電力計測部１１２から各計測箇所の電力値を取得する（ステップＳ３３１）。

処理部１１３の電流波形取得部１１３ｂは、電流計測部１１１が取得した複数の電流波形のうちで、機器の特徴を最もよく抽出できる電流波形、すなわち、ＳＮ比が最も高い電流波形を取得する。具体的には、電流波形取得部１１３ｂは、電流計測部１１１が取得した複数の電流波形のうち、電力値が最大の計測箇所で計測された電流波形を取得する（ステップＳ３３２）。例えば、電流波形取得部１１３ｂはステップＳ３３１で取得した複数の電力値を比較することで、電力値が最大の計測箇所を特定する。図２の例で、系統電源から０Ｗ、電気自動車３１０から０Ｗ、太陽光パネル３２０から３ｋＷ、蓄電池３３０から２ｋＷが供給されているのであれば、電流波形取得部１１３ｂは電流センサ１１１ｃが設置されている箇所を電力値が最大の計測箇所として特定する。そして、電流波形取得部１１３ｂは、電流計測部１１１から、特定した計測箇所の電流波形を、機器の特徴を最もよく抽出できる電流波形として取得する。

処理部１１３の波形処理部１１３ｃは、ステップＳ１１０で取得した総消費電力値と、ステップＳ３３２で特定した計測箇所の電力値（以下、「最大電力値」という。）とに基づき、宅内の総消費電力に占める最大電力の比率を算出する（ステップＳ３３３）。例えば、最大電力値が３ｋＷ、総消費電力が５ｋＷなのであれば、波形処理部１１３ｃは比率を０．６（３ｋＷ／５ｋＷ＝０．６）と算出する。

波形処理部１１３ｃは、ステップＳ３３２で取得した電流波形の各位相の電流値に対して、ステップＳ３３３で算出した比率の逆数を乗算し、乗算して得られた電流波形を模擬波形として取得する（ステップＳ３３４）。例えば、ステップＳ３３３で比率が０．６と算出されたのであれば、波形処理部１１３ｃは、電流波形の各位相の電流値に対して１．６７（１／０．６）を乗算することで模擬波形を生成する。

模擬波形の生成が完了したら、処理部１１３は波形処理を終了し、図９に示す波形情報送信処理のフローに戻る。波形情報送信部１１３ｄは、波形処理で生成された模擬波形を波形情報として情報収集装置１２０に送信する（ステップＳ１５０）。

本実施の形態によれば、計測装置１１０が送信する電流波形は１つの波形のみであるので、実施の形態１と同様に、通信コストを小さくできる。また、情報収集装置１２０が処理する波形は、計測装置１１０から送信さえた１つの波形のみであるので、実施の形態１と同様に、演算コストを小さくできる。

また、複数の電流波形を足し合わせる場合、足し合わせる際に位相ずれが発生することがある。位相ずれが発生した電流波形に基づいて電気機器４００の動作状態を判別した場合、その判別精度は低いものとなる。しかし、本実施の形態のホームエネルギーマネジメントシステム１００は、１箇所で計測された電流波形から模擬波形を生成しているので、生成される電流波形に位相ずれが発生することはない。そのため、ホームエネルギーマネジメントシステム１００は、位相ずれに基づく判別精度の低下が発生することがない。

しかも、模擬波形を生成するために使用する電流波形は、機器の特徴を最もよく抽出できる、電力値が最大の計測箇所の電流波形である。そのため、ホームエネルギーマネジメントシステム１００は、１箇所で計測された電流波形に基づいて電気機器４００の動作状態を判別したとしても、高い判別精度を維持できる。

なお、上述の実施の形態は一例であり、種々の変更及び応用が可能である。

例えば、上述の実施の形態では、記憶部１２２は情報収集装置１２０の内部に設置されていたが、記憶部１２２は情報収集装置１２０の外部に設置されていてもよい。例えば、記憶部１２２はインターネット上にある外部サーバの内部に設置されていてもよい。

また、実施の形態１では、計測装置１１０は複数の電流波形を１つの電流波形に合成して情報収集装置１２０に送信したが、計測装置１１０は電流波形を１つの電流波形に合成せず、複数の電流波形のまま情報収集装置１２０に送信してもよい。この場合、計測装置１１０は、各電流波形と各計測箇所が対応するように、例えば、計測箇所に関連したＩＤを波形データの先頭に付与する、等の処理を実行してもよい。複数の電流波形を１つの電流波形に合成しない場合であっても、計測装置１１０は、予め設定された閾値を超える電力値の計測箇所の電流波形のみを情報収集装置１２０に送信しているので、計測装置１１０と情報収集装置１２０との間の通信コストを小さくできる。また、情報収集装置１２０が処理する電流波形は予め設定された閾値を超える電力値の計測箇所の電流波形のみであるので、情報収集装置１２０の演算コストを小さくできる。

また、ステップＳ１４６では、波形処理部１１３ｃが複数の電流波形を足し合わせて１つの電流波形を生成しているが、この場合、足し合わせる電流波形に位相ずれが発生することがある。これは、導電路の配線長による誘導リアクタンスや、導電路上に並列に接続される他家電機器に含まれるコンデンサによる容量リアクタンスにより、導電路に周波数特性が生まれ、電流波形の特徴量に微小なずれが生じるためである。そこで、波形処理部１１３ｃが電流波形を足し合わせる前に、波形処理部１１３ｃは、各給電装置の配線インピーダンス成分や電圧値などパラメータを計測し、各パラメーラに基づいて各電流波形の位相ずれを補正してもよい。導電路の特性に基づき位相ずれを補正することで、機器検知の正答率を向上させることができる。

また、ステップＳ２２５では、マッチング率ＭＲが予め設定された閾値を超えるか否かを判別することで、電気機器４００が稼働しているかいないかを判別しているが、この場合、判別のための閾値は必ずしも一律の値でなくてもよい。例えば、閾値は登録データ毎に異なる値であってもよい。また、閾値は、計算する周波数帯域や位相等の特徴量毎に異なる値であってもよい。閾値を登録データや特徴量ごとに異なった値とすることで、電気機器毎の特徴量の大小による検知精度を調整できる。例えば、特徴量が小さい電気機器の登録データの閾値だけを下げることで、他の電気機器の検知精度には影響せずに、検知率を向上させることができる。

また、制御部１２４は、判定部１２３の判別結果を時間情報と対応付けて記憶部１２２に用意された検知結果テーブルに記録しもてよい。制御部１２４は、検知結果テーブルに記録された過去の電気機器４００の使用履歴を使って、例えば、電気機器４００毎の消費電力を推定したり、ユーザの生活行動パターンを推定したりしてもよい。制御部１２４は、推定結果に基づいて省エネアドバイス等のサービスを実行してもよい。

本実施の形態の計測装置１１０及び情報収集装置１２０は、専用のシステムにより実現してもよいし、通常のコンピュータシステムにより実現してもよい。例えば、上述の動作を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、該プログラムをコンピュータにインストールして、上述の処理を実行することによって計測装置１１０及び情報収集装置１２０を構成してもよい。また、インターネット等のネットワーク上のサーバ装置が備えるディスク装置に格納しておき、例えばコンピュータにダウンロード等できるようにしてもよい。また、上述の機能を、ＯＳとアプリケーションソフトとの共同により実現してもよい。この場合には、ＯＳ以外の部分のみを媒体に格納して配布してもよく、また、コンピュータにダウンロード等してもよい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

１００ ホームエネルギーマネジメントシステム、１１０ 計測装置、１１１ 電流計測部、１１１ａ〜１１１ｄ 電流センサ、１１２ 電力計測部、１１３ 処理部、１１３ａ 電力情報取得部、１１３ｂ 電流波形取得部、１１３ｃ 波形処理部、１１３ｄ 波形情報送信部、１１４ 波形送信部、１２０ 情報収集装置、１２１ 通信部、１２２ 記憶部、１２３ 判定部、１２３ａ 波形情報取得部、１２３ｂ 動作状態判別部、１２４ 制御部、１３０ 表示端末、２００ 電源系、２１０ 分電盤、２１１ 主幹ブレーカー、２１２〜２１６ 分岐ブレーカー、３１０ 電気自動車、３２０ 太陽光パネル、３３０ 蓄電池、３４０、３５０ パワーコンディショナ、４００ 電気機器。

Claims (12)

1. 複数の電力源から電力を受給可能な電源系に接続された電気機器の動作状態を示す情報を出力する情報出力システムであって、
   前記情報出力システムは、計測装置と、情報収集装置と、を備え、
   前記計測装置は、
   前記電源系に供給される電力の情報を前記複数の電力源それぞれについて取得する電力情報取得手段と、
   前記電力情報取得手段で取得した電力の情報に基づいて特定される電力源であって予め設定された基準を満たす電力を供給している電力源から前記電源系へ流れる電流の波形を取得する電流波形取得手段と、
   前記電流波形取得手段で取得した電流の波形に基づいて生成された波形情報を前記情報収集装置に送信する波形情報送信手段と、を備え、
   前記情報収集装置は、
   前記計測装置が送信した波形情報を取得する波形情報取得手段と、
   前記波形情報取得手段で取得した波形情報に基づいて特定される前記電源系に接続された電気機器の動作状態を示す情報を出力する情報出力手段と、を備える、
   情報出力システム。
2. 前記電流波形取得手段は、
   前記電力情報取得手段で取得した電力の情報に基づいて、前記複数の電力源の中から、現在、前記電源系に電力を供給している１または複数の電力源を判別し、
   判別した電力源から前記電源系へ流れる電流の波形を取得する、
   請求項１に記載の情報出力システム。
3. 前記電流波形取得手段は、
   前記電力情報取得手段で取得した電力の情報に基づいて、前記複数の電力源の中から、現在、前記電源系に最も大きな電力を供給している電力源を判別し、
   判別した電力源から前記電源系へ流れる電流の波形を取得する、
   請求項１に記載の情報出力システム。
4. 前記計測装置は、
   前記電流波形取得手段で取得した電流の波形が複数ある場合に、前記電流波形取得手段で取得した複数の電流の波形を足し合わせて１の電流波形を生成する波形処理手段、を備え、
   前記波形情報送信手段は、前記波形処理手段で生成された１の電流波形を示す情報を波形情報として前記情報収集装置に送信し、
   前記情報出力手段は、前記波形処理手段で生成された１の電流波形に基づいて特定される前記電気機器の動作状態を示す情報を出力する、
   請求項２に記載の情報出力システム。
5. 前記計測装置は、
   前記電力情報取得手段で取得した電力情報に基づいて前記電源系に接続された電気機器による消費電力の総和に占める、前記電源系に最も大きな電力を供給している電力源が供給している電力の比率を算出し、算出した比率の逆数を前記電流波形取得手段で取得した電流の波形に乗じて模擬波形を生成する波形処理手段、を備え、
   前記波形情報送信手段は、前記波形処理手段で生成された模擬波形を示す情報を波形情報として前記情報収集装置に送信し、
   前記情報出力手段は、前記波形処理手段で生成された模擬波形に基づいて特定される前記電気機器の動作状態を示す情報を出力する、
   請求項３に記載の情報出力システム。
6. 前記波形情報送信手段は、
   前記電力情報取得手段で取得した電力の情報に基づいて前記電源系に供給される電力の総和が予め設定された閾値より大きいか判別し、
   前記総和が前記閾値より大きい場合に前記波形情報を前記情報収集装置に送信する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の情報出力システム。
7. 前記電源系は宅内配電系統であり、
   前記複数の電力源には、前記宅内配電系統に接続された系統電源と、前記宅内配電系統に接続された給電装置とが含まれる、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の情報出力システム。
8. 前記情報出力手段が出力した情報に基づく情報を表示する表示装置を更に備える、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の情報出力システム。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の情報出力システムを備えるホームエネルギーマネジメントシステム。
10. 情報を送信する第１の装置と情報を受信する第２の装置との通信による連携により、複数の電力源から電力を受給可能な電源系に接続された電気機器の動作状態を示す情報を出力する情報出力方法であって、
    前記第１の装置が、前記電源系に供給される電力の情報を前記複数の電力源それぞれについて取得する電力情報取得ステップと、
    前記第１の装置が、前記電力情報取得ステップで取得した電力の情報に基づいて特定される電力源であって予め設定された基準を満たす電力を供給している電力源から前記電源系へ流れる電流の波形を取得する電流波形取得ステップと、
    前記第１の装置が、前記電流波形取得ステップで取得した電流の波形に基づいて生成された波形情報を前記第２の装置に送信する波形情報送信ステップと、
    前記第２の装置が、前記第１の装置が送信した波形情報を取得する波形情報取得ステップと、
    前記第２の装置が、前記波形情報取得ステップで取得した波形情報に基づいて特定される前記電源系に接続された電気機器の動作状態を示す情報を出力する情報出力ステップと、を有する、
    情報出力方法。
11. 複数の電力源から電力を受給可能な電源系に流れる電流の波形に基づいて生成された波形情報に基づいて特定される前記電源系に接続された電気機器の動作状態を示す情報を出力する第２の装置に対して前記波形情報を送信する第１の装置を制御するコンピュータに、
    前記電源系に供給される電力の情報を前記複数の電力源それぞれについて取得する電力情報取得機能と、
    前記電力情報取得機能で取得した電力の情報に基づいて特定される電力源であって予め設定された基準を満たす電力を供給している電力源から前記電源系へ流れる電流の波形を取得する電流波形取得機能と、
    前記電流波形取得機能で取得した電流の波形に基づいて生成された波形情報を前記第２の装置に送信する波形情報送信機能と、を実現させる、
    プログラム。
12. 複数の電力源から電力を受給可能な電源系に供給される電力の情報を前記複数の電力源それぞれについて取得し、取得した電力の情報に基づいて特定される電力源であって予め設定された基準を満たす電力を供給している電力源から前記電源系へ流れる電流の波形を取得し、取得した電流の波形に基づいて生成された波形情報を第２の装置に送信する第１の装置から前記波形情報を受信可能な前記第２の装置を制御するコンピュータに、
    前記第１の装置が送信した波形情報を取得する波形情報取得機能と、
    前記波形情報取得機能で取得した波形情報に基づいて特定される前記電源系に接続された電気機器の動作状態を示す情報を出力する情報出力機能と、を実現させる、
    プログラム。

Images