JP6018597B2 - Electrical product identification method and electrical product identification system - Google Patents
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Description
本発明は、電気製品識別方法および電気製品識別システムに関し、より詳細には、電気製品の電源から取得した電流波形を用いて、動作中の電気製品を識別する電気製品識別方法および電気製品識別システムに関する。 The present invention relates to an electrical product identification method and an electrical product identification system, and more specifically, an electrical product identification method and an electrical product identification system for identifying an electrical product in operation using a current waveform acquired from a power supply of the electrical product. About.
従来、住宅や工場などで使用される電気製品の消費電力を可視化して、使用する消費電力を管理して省エネ化を図ることが行われている。 Conventionally, the power consumption of electrical products used in homes and factories has been visualized, and the power consumption used is managed to save energy.
そこで、住宅の分電盤に設置した電流センサを用いて電流波形を測定し、測定された電流波形の形状から、住宅内で動作中の電気製品を識別して、識別した電気製品の機種名や消費電力を表示するシステムが、例えば、特許文献１に開示されている。電気製品は、例えば冷蔵庫、洗濯機、エアコン、テレビ、およびパソコン等の家電製品を含み、サーバやルータ等のＩＣＴ（Information and Communication Technology：情報通信技術）機器も含む。
Therefore, measure the current waveform using the current sensor installed on the distribution board in the house, identify the electrical product that is operating in the house from the shape of the measured current waveform, and the model name of the identified electrical product For example,
また、動作中の電気製品を知ることによって、独居の高齢者が使用している電気製品を把握し、独居の高齢者の活動状況を見守る方法も知られている。 In addition, there is also known a method of knowing an electrical product used by an elderly person living alone by knowing the electrical product in operation and watching the activity status of the elderly person living alone.
特許文献１に記載されたシステムにおいて、住宅の分電盤に設置した電流センサを用いて事前に識別対象の電気製品の電源の電流波形の測定を行い、測定された電流波形をデータベースに登録する。そして、システムは、事前に登録された電流波形と、電流センサで測定された任意の電流波形とを比較し、任意の電流波形が事前に登録された電流波形に一定の割合で近似した場合、任意の電流波形を事前に登録された電気製品の電源の電流波形として識別する。
In the system described in
しかし、電流波形の測定時に電気ノイズが混入すると、望ましくない電流波形が識別対象の電気製品に関連付けられ、システムのデータベースに登録されてしまう。電気ノイズは、宅外から分電盤を通して宅内に侵入してくる外来電気ノイズや、スイッチをＯＮ／ＯＦＦした際に発生するスイッチングノイズを含む。望ましくない電流波形がデータベースに登録されると、どの電気製品の電源の電流波形かを識別することが困難になり、誤った電気製品の識別を行った結果、動作中の電気製品の電力消費量を正しく把握できないという問題があった。 However, if electrical noise is mixed during measurement of the current waveform, an undesirable current waveform is associated with the electrical product to be identified and registered in the system database. The electrical noise includes external electrical noise that enters the house through the distribution board from outside the house and switching noise that occurs when the switch is turned on / off. When undesirable current waveforms are registered in the database, it becomes difficult to identify which electrical power supply current waveform, and as a result of identifying the wrong electrical product, the power consumption of the operating electrical product There was a problem that could not be grasped correctly.
一方、ほとんどの電気製品の電源の電流は、高調波成分を有する。そこで、商用電源の電流の中の高調波電流を測定する技術として、国際規格であるＩＥＣ６１０００−３−２が存在する。国際規格ＩＥＣ６１０００−３−２は、電気製品から発生して商用電源に流れる高調波電流の限度値を定めた規格であり、高調波電流の測定方法や評価方法などが記載されている。 On the other hand, the power source current of most electrical products has a harmonic component. Therefore, IEC61000-3-2 which is an international standard exists as a technique for measuring a harmonic current in a current of a commercial power source. The international standard IEC61000-3-2 is a standard that defines a limit value of harmonic current generated from an electric product and flowing to a commercial power source, and describes a method for measuring and evaluating a harmonic current.
国際規格ＩＥＣ６１０００−３−２は、高調波電流を含んだ商用電源の交流電流が電気製品に供給されることによって、電気製品の内部素子が破壊され誤作動を起こすことなどを防止する目的で策定されている。したがって、国際規格ＩＥＣ６１０００−３−２は、動作中の電気製品を識別する目的で策定されていないため、国際規格ＩＥＣ６１０００−３−２に記載されている従来の高調波電流の測定方法や評価方法は、動作中の電気製品を識別する方法として使用することは適切ではない可能性がある。 The international standard IEC61000-3-2 is formulated to prevent the malfunction of internal components of electrical products due to the supply of AC current from commercial power sources including harmonic currents to electrical products. Has been. Therefore, since the international standard IEC61000-3-2 is not formulated for the purpose of identifying the electrical product in operation, the conventional harmonic current measuring method and evaluation method described in the international standard IEC61000-3-2 May not be suitable for use as a method of identifying an operating appliance.
適切でない方法で動作中の電気製品の識別を行うと、動作中の電気製品の識別を誤る可能性があった。そして、動作中の電気製品の識別を誤った場合、動作中の電気製品の電力消費量も正確に把握できないという問題があった。 If an appliance that is in operation is identified in an inappropriate manner, the appliance that is in operation may be identified incorrectly. And when the electric product in operation was identified incorrectly, there was a problem that the power consumption of the electric product in operation could not be accurately grasped.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、より精度の高い電気製品の識別を実現して、動作中の電気製品の電力消費量を正しく把握するための、電気製品識別方法および電気製品識別システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to realize a more accurate identification of an electric product and correctly grasp the power consumption of the electric product in operation. An electrical product identification method and an electrical product identification system are provided.
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ＣＰＵとデータ蓄積部とを備えたコンピュータによる電気製品識別方法であって、電気製品の電源に供給される電流を電流センサで測定し、測定された電流の波形の位相を変化させた波形を生成するステップと、前記位相を変化させた波形が前記測定された電流の波形にどの程度近似しているかを示す値を計算するステップと、前記値が所定の閾値以下であるか判定するステップと、前記値が所定の閾値以下である場合、前記測定された電流の波形を前記データ蓄積部に格納するステップと、前記電流センサで新たに測定された任意の電流の波形が、前記格納された電流の波形であるかを識別するステップとを前記ＣＰＵに実行させることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the present invention is an electrical product identification method by a computer having a CPU and a data storage unit, and is supplied to a power source of the electrical product. Measuring a current with a current sensor, generating a waveform in which the phase of the waveform of the measured current is changed, and how close the waveform with the changed phase is to the waveform of the measured current A step of calculating a value to be indicated; a step of determining whether the value is equal to or less than a predetermined threshold; and a step of storing the waveform of the measured current in the data storage unit when the value is equal to or less than the predetermined threshold And the step of identifying whether the waveform of an arbitrary current newly measured by the current sensor is the waveform of the stored current.
以上説明したように、本発明によれば、動作中の電気製品を識別する精度をより高くすることが可能となり、動作中の電気製品の電力消費量をより正確に把握することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to increase the accuracy of identifying an operating electrical product, and to more accurately grasp the power consumption of the operating electrical product. .
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
（第１の実施例）
図１に本発明の第１の実施例にかかる電気製品識別システムの構成を示す。本発明の第１の実施例にかかる電気製品識別システム１は、分電盤２と１台の動作中の電気製品との間に接続された電力線３に流れる交流電流を測定して、測定された電流の波形に所定の処理を行ない、所定の処理を行なった電流波形が一定条件を満たせば、測定された電流波形を、動作中の電気製品を識別するための波形として決定し、決定された波形を用いて電気製品を識別する。通常、分電盤２には、複数の電気製品が電力線３を介して接続されているが、本発明の第１の実施例では、電気製品の電源の電流波形を判定する際、判定対象となる電気製品だけを動作させる。
(First embodiment)
FIG. 1 shows the configuration of an electrical product identification system according to a first embodiment of the present invention. The electrical
本発明の第１の実施例にかかる電気製品識別システム１は、分電盤２と１台の動作中の電気製品との間に接続された電力線３に流れる交流電流を測定する電流センサ１１と、電流センサ１１で測定された電流値をアナログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部１２と、デジタル値に変換した波形を用いて電気製品の識別を行うコンピュータ１３を備える。
An electrical
コンピュータ１３は、ＣＰＵ１３１と、第１のデータ蓄積部１３２と、第２のデータ蓄積部１３３と、第３のデータ蓄積部１３４とを備える。
The
ＣＰＵ１３１は、電流センサ１１で測定された電流波形の位相を変化させた波形を生成する演算部１３１２と、電流センサ１１で測定された電流波形と位相を変化させた波形とを用いて、スコアＶを計算するスコア計算部１３１３と、スコアＶが一定の閾値を超えたか否かを判定する判定部１３１４とを備える。スコアＶは、位相を変化させた波形が電流センサ１１で測定された電流波形にどの程度近似しているかを示した値であり、詳細は後述する。
The CPU 131 generates a score V using the
ＣＰＵ１３１は、デジタル値に変換された電流の波形を一時的に第１のデータ蓄積部１３２に格納し、位相を変化させた波形を一時的に第２のデータ蓄積部１３３に格納し、判定部１３１４による判定の結果、スコアＶが一定の閾値以下であった場合、スコアＶ、電流が測定された電気製品の機種名、および電流センサ１１で測定された電流波形を第３のデータ蓄積部１３４に格納する制御部１３１１を備える。電気製品の機種名は、電気製品の品番、電気製品の型番、その他電気製品を識別するＩＤに代えてもよい。
The CPU 131 temporarily stores the waveform of the current converted into a digital value in the first
ＣＰＵ１３１は、電流センサ１１で新たに測定された電流波形をＡ／Ｄ変換部１２を介して取得し、取得した電流波形と第３のデータ蓄積部１３４に格納された電流波形とを比較して、取得した電流波形がどの電気製品の電源の電流波形かを識別する識別部１３１５と、判定部１３１４での判定結果、スコアＶ、および電流が測定された電気製品の機種名をディスプレイなどの表示装置に表示する表示部１３１６を備える。各機能部１３１１から１３１６の各機能は、コンピュータ１３がＣＰＵ１３１に実行させる。
The CPU 131 acquires a current waveform newly measured by the
なお、表示部１３１６は、識別された電気製品に対応する消費電力を表示してもよい。
Note that the
（スコアＶの計算方法）
本発明の第１の実施例にかかる電気製品識別システム１の判定部１３１４は、スコアＶを用いて、電流センサ１１で測定された電流波形と位相を変化させた波形とがどれだけ近似しているのか判定して、電流センサ１１で測定された電流波形が電気製品を識別するための指標として適切であるのかを判断する。以下、スコアＶの計算方法について説明する。
(Score V calculation method)
The
先ず、電流センサ１１で測定された電流値をＡ／Ｄ変換部１２でデジタル値に変換した電流波形をS(i)とする。電流波形S(i)は、Nサイクルで構成され、１サイクルあたり2M個のサンプルで構成される。電流波形S(i)のiは、次の（式１）で表される。
i=0,1,2,・・・,2MN-1 （式１）
First, a current waveform obtained by converting a current value measured by the
i = 0,1,2, ..., 2MN-1 (Formula 1)
制御部１３１１は、電流波形S(i)を第１のデータ蓄積部１３２に格納する。
The
図２に本発明の第１の実施例にかかる、第１のデータ蓄積部および第２のデータ蓄積部で格納された２サイクル分の電流波形を示す。図２の横軸は、時間を表し、縦軸は振幅を表す。図２（ａ）に電流センサで測定した電流波形S(i)を示し、図２（ｂ）に電流波形S(i)を上下反転させて位相をπ（rad）遅らせた電流波形を示し、図２（ｃ）に電流波形S(i) を上下反転させて位相を３π（rad）遅らせた電流波形を示す。第１のデータ蓄積部１３２に格納された電流波形S(i)を図２（ａ）に示す。図２（ａ）中のＡは、電気ノイズを示す。
FIG. 2 shows current waveforms for two cycles stored in the first data storage unit and the second data storage unit according to the first embodiment of the present invention. The horizontal axis in FIG. 2 represents time, and the vertical axis represents amplitude. FIG. 2A shows a current waveform S (i) measured by a current sensor, and FIG. 2B shows a current waveform obtained by inverting the current waveform S (i) upside down and delaying the phase by π (rad). FIG. 2C shows a current waveform obtained by inverting the current waveform S (i) upside down and delaying the phase by 3π (rad). The current waveform S (i) stored in the first
演算部１３１２は、第１のデータ蓄積部１３２に格納された電流波形S(i)を用いて、波形を表す次の（式２）を算出する。
SA(n, i)=-S((i+(2n+1)M)mod2MN), n=0,1,2,・・・,N-1 （式２）
The
S A (n, i) =-S ((i + (2n + 1) M) mod2MN), n = 0,1,2, ..., N-1 (Formula 2)
nは、サイクル数を示し、S(i)の先頭に付いているマイナスは、電流波形S(i)を上下反転することを示す。Mは、0.5サイクルあたりのサンプル数を表し、即ち、位相π（rad）分の波形を表す。 n indicates the number of cycles, and a minus sign at the beginning of S (i) indicates that the current waveform S (i) is inverted upside down. M represents the number of samples per 0.5 cycle, that is, a waveform corresponding to phase π (rad).
（式２）で表した波形が、電流波形S(i)を上下反転した上で、位相をπ（rad）から（N−1/2）π（rad）遅らせた波形となる。制御部１３１１は、演算部１３１２で算出された波形SA(n,i)を第２のデータ蓄積部１３３に格納する。
The waveform expressed by (Expression 2) is a waveform obtained by inverting the current waveform S (i) upside down and delaying the phase from π (rad) to (N−1 / 2) π (rad). The
例えば、N＝2である場合、（式２）からｎ＝0，1となり、２つの波形が生成される。 For example, when N = 2, n = 0, 1 from (Equation 2), and two waveforms are generated.
ｎ＝0の場合、SA(0,i)は、-S(i+M)となり、演算部１３１２は、電流波形S(i) を上下反転し、かつサンプル数M個分つまりπ（rad）位相が遅れた波形を生成する。生成された波形を図２（ｂ）に示す。
When n = 0, S A (0, i) becomes −S (i + M), and the
n＝1の場合、SA(1,i)は、-S(i+3M)となり、演算部１３１２は、電流波形S(i) を上下反転し、かつサンプル数3Ｍ個分つまり3π（rad）位相が遅れた波形を生成する。生成された波形を図２（ｃ）に示す。
When n = 1, S A (1, i) becomes −S (i + 3M), and the
スコア計算部１３１３は、演算部１３１２で算出された波形SA(n,i)と、電流波形S(i)とを、次の（式３）に代入してスコアＶを算出する。
The
スコアVは、電流波形S(i)と波形SA(n,i)との差の最大値を電流波形S(i)の振幅の２倍で除算した式として定義される。 The score V is defined as an expression obtained by dividing the maximum value of the difference between the current waveform S (i) and the waveform S A (n, i) by twice the amplitude of the current waveform S (i).
スコア計算部１３１３で算出されたスコアVを用いて、判定部１３１４は、例えばV>0.2の場合、異常と判定し、V≦0.2の場合、正常と判定する。正常と判定された場合、制御部１３１１は、電流波形S(i)を第３のデータ蓄積部１３４に格納（登録）する。異常と判定された場合、電流センサ１１は、新しい電流波形を取得するため電力線３から電流を再度測定する。表示部１３１６は、判定結果をディスプレイなどの表示装置に表示する。
Using the score V calculated by the
スコアVは、最小値が０となり、最大値が１となる。外来電気ノイズなどの電気ノイズの混入が少ないときにスコアVは、低くなる。スコアVは、電流センサ１１で測定した電流の波形に電気ノイズが乗っているかどうかの指標となる。
The score V has a minimum value of 0 and a maximum value of 1. The score V is low when there is little mixing of electrical noise such as external electrical noise. The score V is an indicator of whether or not electrical noise is on the current waveform measured by the
なお、図２（ａ）に例示した電流波形S(i)の場合、スコアVは0.58となる。したがって、図２（ａ）に例示した電流波形S(i)は、判定部１３１４によって、異常と判定される。異常と判定された場合、第１のデータ蓄積部１３２に格納された電流波形S(i)および第２のデータ蓄積部１３３に格納された波形SA(n,i)は、破棄される。
In the case of the current waveform S (i) illustrated in FIG. 2A, the score V is 0.58. Therefore, the current waveform S (i) illustrated in FIG. 2A is determined to be abnormal by the
ここで、図２（ａ）中のＡで示すような電気ノイズがＡより小さく、スコアVが0.2以下となるような電流波形S(i)を取得できるまで、電流センサ１１で繰り返し電流を測定する。電流波形S(i)のスコアVが0.2以下となった場合、判定部１３１４は電流波形S(i)を正常と判定し、制御部１３１１は、正常と判定された電流波形S(i)を、第３のデータ蓄積部１３４に格納する。
Here, the
スコアVが一定の閾値以下である電流波形を取得するように電流センサ１１で繰り返し電流を測定することで、電流センサ１１で測定したアナログの電流波形の中から電気ノイズができるだけ低い電流波形を選択することが可能となる。結果として、電気ノイズが低く、非常に正確な電流波形を取得することができ、識別部１３１５で識別するために最適な波形パターンとして使用することが可能となる。
By repeatedly measuring the current with the
（電気製品の電源の電流波形の識別）
本発明の第１の実施例にかかる電気製品識別システム１における識別部１３１５が、第３のデータ蓄積部１３４に格納された電流波形を使用して、複数の電気製品のうち動作中の電気製品の電源の電流波形を識別する処理の一例について説明する。
(Identification of current waveform of power supply of electrical products)
The electrical product in operation among the plurality of electrical products by the
分電盤２と電力線３を介して接続されている複数の電気製品のうち、動作中の電気製品が１台または複数台ある場合を考える。そこで、第３のデータ蓄積部１３４に格納された電流波形の振幅情報をそれぞれ足し算して得た合成波形データを用いると、動作中の複数の電気製品の電流波形がどの電気製品の電流波形であるかそれぞれ識別することが可能となる。
Consider a case where there is one or a plurality of operating electrical products among a plurality of electrical products connected to the distribution board 2 via the power line 3. Therefore, using the combined waveform data obtained by adding the amplitude information of the current waveform stored in the third
例えば、分電盤２に電力線３を介してテレビと照明とエアコンとが１台ずつ接続され、テレビと照明とが動作中である場合を考える。ここで、テレビの電流波形と照明の電流波形の振幅情報を足し算して得た１つの波形を第３のデータ蓄積部１３４に格納していれば、識別部１３１５は、電力線３に流れる電流を電流センサで測定して得た電流波形と第３のデータ蓄積部１３４に格納された波形とを比較して、動作中の電気製品が、テレビおよび照明であると識別することが可能となる。
For example, consider a case where a television, illumination, and an air conditioner are connected to the distribution board 2 via the power line 3 one by one, and the television and illumination are in operation. Here, if one waveform obtained by adding the amplitude information of the current waveform of the television and the current waveform of the illumination is stored in the third
なお、本発明の第１の実施例にかかる制御部１３１１が、第３のデータ蓄積部１３４に格納された電流波形を取得して合成波形データを生成する処理を行ってもよい。
Note that the
（フローチャート）
図３に本発明の第１の実施例にかかる、電気製品識別方法のフローチャートを示す。電流センサ１１は、分電盤から電気製品に供給される電流が流れる電力線３の電流測定を行う（Ｓ３０１）。Ａ／Ｄ変換部１２は、測定された電流値をアナログ値からデジタル値へ変換する（Ｓ３０２）。制御部１３１１は、デジタル値に変換された電流の波形を第１のデータ蓄積部１３２に格納する（Ｓ３０３）。演算部１３１２は、第１のデータ蓄積部１３２に格納された電流波形に対して、位相を変化させた波形を生成する（Ｓ３０４）。制御部１３１１は、位相を変化させた波形を第２のデータ蓄積部１３３に格納する（Ｓ３０５）。スコア計算部１３１３は、第１のデータ蓄積部１３２に格納された電流波形と位相を変化させた波形とを用いて、スコアＶを計算する（Ｓ３０６）。判定部１３１４は、スコアＶが一定の閾値を超えたか否かを判定する（Ｓ３０７）。判定の結果、スコアＶが一定の閾値以下であった場合、制御部１３１１は、スコアＶ、電流が測定された電気製品の機種名、および電流波形を第３のデータ蓄積部１３４に格納する（Ｓ３０８）。識別部１３１５は、電流センサ１１で新たに測定された電流波形をＡ／Ｄ変換部１２を介して取得し、取得した電流波形と第３のデータ蓄積部１３４に格納された電流波形とを比較して、取得した電流波形がどの電気製品の電源の電流波形かを識別する（Ｓ３０９）。表示部１３１６は、判定部１３１４での判定結果、スコアＶ、電流が測定された電気製品の機種名を表示装置に表示する（Ｓ３１０）。
(flowchart)
FIG. 3 shows a flowchart of the electrical product identification method according to the first embodiment of the present invention. The
判定の結果、スコアＶが一定の閾値を超えていた場合、判定部１３１４は、例えば、第１のデータ蓄積部１３２に格納された電流波形および第２のデータ蓄積部１３３に格納された位相を変化させた波形を削除してステップ３０１に戻し、電流センサ１１は、再度電流の測定を開始する。
As a result of the determination, if the score V exceeds a certain threshold value, the
本実施例によれば、電気ノイズをできるだけ含まない波形を決定することが可能となるので、動作中の電気製品を識別する精度をより高くすることが可能となり、動作中の電気製品の電力消費量をより正確に把握することが可能となる。 According to the present embodiment, it is possible to determine a waveform that contains as little electrical noise as possible. Therefore, it is possible to increase the accuracy of identifying an operating electrical product, and the power consumption of the operating electrical product. It becomes possible to grasp the amount more accurately.
（第２の実施例）
図４に本発明の第２の実施例にかかる電気製品識別システムの構成を示す。本発明の第２の実施例にかかる電気製品識別システム４も、本発明の第１の実施例にかかる電気製品識別システム１と同様に、分電盤２と１台の動作中の電気製品との間に接続された電力線３に流れる交流電流を測定して、測定された電流の波形に所定の処理を行ない、所定の処理を行なった電流波形が一定条件を満たせば、測定された電流波形を、動作中の電気製品を識別するための波形として決定し、決定された波形を用いて電気製品を識別する。本発明の第２の実施例では、第１の実施例と同様に、電気製品の電源の電流波形を判定する際、判定対象となる電気製品だけを動作させる。
(Second embodiment)
FIG. 4 shows the configuration of an electrical product identification system according to the second embodiment of the present invention. Similarly to the electrical
本発明の第２の実施例にかかる電気製品識別システム４は、本発明の第１の実施例にかかる電気製品識別システム１と異なり、演算部を２つ備え、データ蓄積部を４つ備える。
Unlike the electrical
本発明の第２の実施例にかかる電気製品識別システム４は、分電盤２と１台の動作中の電気製品との間に接続された電力線３に流れる交流電流を測定する電流センサ１１と、電流センサ１１で測定された電流値をアナログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部１２と、デジタル値に変換した波形を用いて電気製品の識別を行うコンピュータ１４を備える。
An electrical product identification system 4 according to a second embodiment of the present invention includes a
コンピュータ１４は、ＣＰＵ１４１と、第１のデータ蓄積部１３２と、第２のデータ蓄積部１３３と、第３のデータ蓄積部１３４と、第４のデータ蓄積部１４２とを備える。
The
ＣＰＵ１４１は、電流センサ１１で測定された電流波形の位相に第１の変化をさせた波形を生成する第１の演算部１４１１と、電流センサ１１で測定された電流波形の位相に第２の変化をさせた波形を生成する第２の演算部１４１２と、電流センサ１１で測定された電流波形と位相に第１の変化をさせた波形とを用いて、スコアＶＡを計算し、電流センサ１１で測定された電流波形と位相に第２の変化をさせた波形とを用いて、スコアＶＢを計算するスコア計算部１４１３と、スコアＶＡ、スコアＶＢのうち最大値を取るスコアＶＭＡＸが一定の閾値を超えたか否かを判定する判定部１３１４とを備える。
The
ＣＰＵ１４１は、デジタル値に変換された電流の波形を一時的に第１のデータ蓄積部１３２に格納し、位相に第１の変化をさせた波形を一時的に第２のデータ蓄積部１３３に格納し、位相に第２の変化をさせた波形を一時的に第４のデータ蓄積部１４２に格納し、判定部１３１４による判定の結果、スコアＶＭＡＸが一定の閾値以下であった場合、スコアＶＭＡＸ、電流が測定された電気製品の機種名、および電流センサ１１で測定された電流波形を第３のデータ蓄積部１３４に格納する制御部１３１１を備える。ＣＰＵ１４１は、電流センサ１１で新たに測定された電流波形をＡ／Ｄ変換部１２を介して取得し、取得した電流波形と第３のデータ蓄積部１３４に格納された電流波形とを比較して、取得した電流波形がどの電気製品の電源の電流波形かを識別する識別部１３１５と、判定部１３１４での判定結果、スコアＶＭＡＸ、および電流が測定された電気製品の機種名をディスプレイなどの表示装置に表示する表示部１３１６を備える。各機能部１３１１、１３１３から１３１６、１４１１から１４１３の各機能は、コンピュータ１４がＣＰＵ１４１に実行させる。
The
なお、表示部１３１６は、識別された電気製品に対応する消費電力を表示してもよい。
Note that the
（スコアＶＭＡＸの計算方法）
本発明の第２の実施例にかかる電気製品識別システム４の判定部１３１４は、スコアＶＭＡＸを用いて、電流センサ１１で測定された電流波形と位相を変化させた波形とがどれだけ近似しているのか判定して、電流センサ１１で測定された電流波形が電気製品を識別するための指標として適切であるのかを判断する。以下、スコアＶＭＡＸの計算方法について説明する。
(Score V MAX calculation method)
The
先ず、電流センサ１１で測定された電流値をＡ／Ｄ変換部１２でデジタル値に変換した電流波形をS(i)とする。電流波形S(i)は、Nサイクルで構成され、１サイクルあたり2M個のサンプルで構成される。電流波形S(i)のiは、第１の実施例と同じく、上記の（式１）で表される。制御部１３１１は、電流波形S(i)を第１のデータ蓄積部１３２に格納する。
First, a current waveform obtained by converting a current value measured by the
図５に本発明の第２の実施例にかかる、第１のデータ蓄積部および第４のデータ蓄積部で格納された２サイクル分の電流波形を示す。図５の横軸は、時間を表し、縦軸は振幅を表す。図５（ａ）に電流センサで測定した電流波形S(i)を示し、図５（ｂ）に電流波形S(i)の位相をπ（rad）遅らせた電流波形を示す。第１のデータ蓄積部１３２に格納された電流波形S(i)を図５（ａ）に示す。図５（ａ）中のＢは、電気ノイズを示す。
FIG. 5 shows current waveforms for two cycles stored in the first data storage unit and the fourth data storage unit according to the second embodiment of the present invention. The horizontal axis in FIG. 5 represents time, and the vertical axis represents amplitude. FIG. 5A shows the current waveform S (i) measured by the current sensor, and FIG. 5B shows the current waveform obtained by delaying the phase of the current waveform S (i) by π (rad). The current waveform S (i) stored in the first
第１の演算部１４１１は、第１のデータ蓄積部１３２に格納された電流波形S(i)を用いて、波形を表す次の（式４）を算出する。
SA(n, i)=-S((i+(2n+1)M)mod2MN), n=0,1,2,・・・,N-1 （式４）
The
S A (n, i) =-S ((i + (2n + 1) M) mod2MN), n = 0,1,2, ..., N-1 (Formula 4)
nは、サイクル数を示し、S(i)の先頭に付いているマイナスは、電流波形S(i)を上下反転することを示す。Mは、0.5サイクルあたりのサンプル数を表し、即ち、位相π（rad）分の波形を表す。 n indicates the number of cycles, and a minus sign at the beginning of S (i) indicates that the current waveform S (i) is inverted upside down. M represents the number of samples per 0.5 cycle, that is, a waveform corresponding to phase π (rad).
（式４）で表した波形が、電流波形S(i)を上下反転した上で、位相をπ（rad）から（N−1/2）π（rad）遅らせた波形となる。制御部１３１１は、第１の演算部１４１１で算出された波形SA(n,i)を第２のデータ蓄積部１３３に格納する。
The waveform represented by (Equation 4) is a waveform obtained by inverting the current waveform S (i) upside down and delaying the phase from π (rad) to (N−1 / 2) π (rad). The
例えば、N＝2である場合、（式４）からｎ＝0，1となり、２つの波形が生成される。 For example, when N = 2, n = 0, 1 from (Equation 4), and two waveforms are generated.
ｎ＝0の場合、SA(0,i)は、-S(i+M)となり、第１の演算部１４１１は、電流波形S(i) を上下反転し、かつサンプル数M個分つまりπ（rad）位相が遅れた波形を生成する。生成された波形を図２（ｂ）に示す。
When n = 0, S A (0, i) becomes −S (i + M), and the
n＝1の場合、SA(1,i)は、-S(i+3M)となり、第１の演算部１４１１は、電流波形S(i) を上下反転し、かつサンプル数3M個分つまり3π（rad）位相が遅れた波形を生成する。生成された波形を図２（ｃ）に示す。
When n = 1, S A (1, i) becomes −S (i + 3M), and the
第２の演算部１４１２は、第１のデータ蓄積部１３２に格納された電流波形S(i)を用いて、波形を表す次の（式５）を算出する。
SB(n, i)=S((i+2nM)mod2MN), n=1,・・・,N-1 （式５）
The
S B (n, i) = S ((i + 2nM) mod2MN), n = 1,..., N-1 (Formula 5)
（式５）で表した波形が、電流波形S(i)の位相を2π（rad）から2（N−1）π（rad）遅らせた波形となる。制御部１３１１は、第２の演算部１４１２で算出された波形SB(n,i)を第４のデータ蓄積部１４２に格納する。
The waveform represented by (Expression 5) is a waveform obtained by delaying the phase of the current waveform S (i) from 2π (rad) to 2 (N−1) π (rad). The
例えば、N＝2である場合、（式５）からｎ＝1となり、１つの波形が生成される。 For example, when N = 2, n = 1 from (Equation 5), and one waveform is generated.
n＝1の場合、SB(1,i)は、S(i+2M)となり、第２の演算部１４１２は、電流波形S(i)の位相がサンプル2Ｍ個分つまり2π（rad）分遅れた波形を生成する。生成された波形を図５（ｂ）に示す。
When n = 1, S B (1, i) becomes S (i + 2M), and the
スコア計算部１４１３は、第１の演算部１４１１で算出された波形SA(n,i)と、電流波形S(i)とを用い、次の（式６）に代入してスコアＶＡを算出する。
The
スコアＶＡは、電流波形S(i)と波形SA(n,i)との差の最大値を電流波形S(i)の振幅の２倍で除算した式として定義される。 The score V A is defined as an expression obtained by dividing the maximum value of the difference between the current waveform S (i) and the waveform S A (n, i) by twice the amplitude of the current waveform S (i).
スコア計算部１４１３は、第２の演算部１４１２で算出された波形SB(n,i)と、電流波形S(i)とを用い、次の（式７）に代入してスコアＶＢを算出する。
The
スコアＶＢは、電流波形S(i)と波形SＢ(n,i)との差の最大値を電流波形S(i)の振幅の２倍で除算した式として定義される。 The score V B is defined as an expression obtained by dividing the maximum value of the difference between the current waveform S (i) and the waveform S B (n, i) by twice the amplitude of the current waveform S (i).
そして、スコア計算部１４１３は、スコアＶＡおよびスコアＶＢを用い、次の（式８）に代入してスコアＶＭＡＸを算出する。
VMAX=max(VA,VB) （式８）
スコアＶＭＡＸは、スコアＶＡおよびスコアＶＢのどちらか高いスコアとして定義される。
Then, the
V MAX = max (V A , V B ) (Equation 8)
Score V MAX is defined as the higher score of score V A and score V B.
スコア計算部１４１３で算出されたスコアＶＭＡＸを用いて、判定部１３１４は、例えばＶＭＡＸ>0.2の場合、異常と判定し、ＶＭＡＸ≦0.2の場合、正常と判定する。正常と判定された場合、制御部１３１１は、電流波形S(i)を第３のデータ蓄積部１３４に格納（登録）する。異常と判定された場合、電流センサ１１は、新しい電流波形を取得するため電力線３から電流を再度測定する。表示部１３１６は、判定結果をディスプレイなどの表示装置に表示する。
Using the score V MAX calculated by the
スコアＶＭＡＸは、最小値が０となり、最大値が１となる。外来電気ノイズなどの電気ノイズの混入が少ないときにスコアＶＭＡＸは、低くなる。スコアＶＭＡＸは、電流センサ１１で測定した電流の波形に電気ノイズが乗っているかどうかの指標となる。
The score V MAX has a minimum value of 0 and a maximum value of 1. The score V MAX is low when there is little mixing of electrical noise such as external electrical noise. The score V MAX is an index indicating whether or not electric noise is on the current waveform measured by the
図５（ａ）に例示した電流波形S(i)が、判定部１３１４によって、異常と判定されたとして仮定する。異常と判定された場合、第１のデータ蓄積部１３２に格納された電流波形S(i)、第２のデータ蓄積部１３３に格納された波形SA(n,i)、および第４のデータ蓄積部１４２に格納された波形SＢ(n,i)は、破棄される。
Assume that the current waveform S (i) illustrated in FIG. 5A is determined to be abnormal by the
ここで、図５（ａ）中のＢで示すような電気ノイズがＢより小さく、スコアＶＭＡＸが0.2以下となるような電流波形S(i)を取得できるまで、電流センサ１１で繰り返し電流を測定する。電流波形S(i)のスコアＶＭＡＸが0.2以下となった場合、判定部１３１４は電流波形S(i)を正常と判定し、制御部１３１１は、正常と判定された電流波形S(i)を、第３のデータ蓄積部１３４に格納する。
Here, until the current waveform S (i) such that the electrical noise as indicated by B in FIG. 5A is smaller than B and the score V MAX is 0.2 or less can be obtained by the
スコアＶＭＡＸが一定の閾値以下である電流波形を取得するように電流センサ１１で繰り返し電流を測定することで、電流センサ１１で測定したアナログの電流波形の中から電気ノイズができるだけ低い電流波形を選択することが可能となる。結果として、電気ノイズが低く、非常に正確な電流波形を取得することができ、識別部１３１５で識別するために最適な波形パターンとして使用することが可能となる。
By repeatedly measuring the current with the
本発明の第２の実施例にかかる電気製品識別システム４における識別部１３１５の処理については、第１の実施例にかかる電気製品識別システム１における識別部１３１５の処理と特に異なるところがないので、説明を省略する。
The processing of the
（フローチャート）
図６に本発明の第２の実施例にかかる、電気製品識別方法のフローチャートを示す。電流センサ１１は、分電盤から電気製品に供給される電流が流れる電力線３の電流測定を行う（Ｓ６０１）。Ａ／Ｄ変換部１２は、測定された電流値をアナログ値からデジタル値へ変換する（Ｓ６０２）。制御部１３１１は、デジタル値に変換された電流の波形を第１のデータ蓄積部１３２に格納する（Ｓ６０３）。第１の演算部１４１１は、第１のデータ蓄積部１３２に格納された電流波形に対して、位相に第１の変化をさせた波形を生成する（Ｓ６０４）。第２の演算部１４１２は、第１のデータ蓄積部１３２に格納された電流波形に対して、位相に第２の変化をさせた波形を生成する（Ｓ６０５）。制御部１３１１は、位相に第１の変化をさせた波形を第２のデータ蓄積部１３３に格納し、位相に第２の変化をさせた波形を第４のデータ蓄積部１４２に格納する（Ｓ６０６）。スコア計算部１４１３は、第１のデータ蓄積部１３２に格納された電流波形と位相に第１の変化をさせた波形とを用いて、スコアＶＡを計算し、第１のデータ蓄積部１３２に格納された電流波形と位相に第２の変化をさせた波形とを用いて、スコアＶＢを計算する（Ｓ６０７）。判定部１３１４は、スコアＶＡ、スコアＶＢのうち最大値をとるスコアＶＭＡＸが一定の閾値を超えたか否かを判定する（Ｓ６０８）。判定の結果、スコアＶＭＡＸが一定の閾値以下であった場合、制御部１３１１は、スコアＶＭＡＸ、電流が測定された電気製品の機種名、および電流波形を第３のデータ蓄積部１３４に格納する（Ｓ６０９）。識別部１３１５は、電流センサ１１で新たに測定された電流波形をＡ／Ｄ変換部１２を介して取得し、取得した電流波形と第３のデータ蓄積部１３４に格納された電流波形とを比較して、取得した電流波形がどの電気製品の波形かを識別する（Ｓ６１０）。表示部１３１６は、判定部１３１４での判定結果、スコアＶＭＡＸ、電流が測定された電気製品の機種名を表示装置に表示する（Ｓ６１１）。
(flowchart)
FIG. 6 shows a flowchart of an electrical product identification method according to the second embodiment of the present invention. The
判定の結果、スコアＶＭＡＸが一定の閾値を超えていた場合、判定部１３１４は、例えば、第１のデータ蓄積部１３２に格納された電流波形、第２のデータ蓄積部１３３に格納された位相に第１の変化をさせた波形、および第４のデータ蓄積部１４２に格納された位相に第２の変化をさせた波形を削除してステップ６０１に戻し、電流センサ１１は、再度電流の測定を開始する。
As a result of the determination, if the score V MAX exceeds a certain threshold, the
なお、第１の実施例および第２の実施例において各データ蓄積部１３２から１３４、および１４２は、ＲＯＭ(Read Only Memory)とＲＡＭ(Random Access Memory)とを含んで構成される。ＲＯＭには、電気製品識別システム１および４全体の動作制御に必要なプログラムや各種のデータ（例えば、計算式である（式１）から（式８）など）が記録される。ＲＡＭには、データやプログラムを一時的に記憶するための記録領域が設けられ、プログラムやデータが保持される。ＲＡＭに一時的に記憶されるデータは、例えば、第１のデータ蓄積部１３２に格納された波形データや第２のデータ蓄積部１３３に格納された波形データを含む。
In the first and second embodiments, each of the
本実施例によれば、第１の実施例と比較して、電気ノイズを更に含まない波形を決定することが可能となるので動作中の電気製品を識別する精度をより高くすることが可能となり、動作中の電気製品の電力消費量をより正確に把握することが可能となる。 According to the present embodiment, compared with the first embodiment, it is possible to determine a waveform that does not further include electrical noise, and therefore it is possible to further increase the accuracy of identifying an operating electrical product. It becomes possible to grasp the power consumption of the electric product in operation more accurately.
１、４ 電気製品識別システム
２ 分電盤
３ 電力線
１１ 電流センサ
１２ Ａ／Ｄ変換部
１３、１４ コンピュータ
１３１、１４１ ＣＰＵ
１３２ 第１のデータ蓄積部
１３３ 第２のデータ蓄積部
１３４ 第３のデータ蓄積部
１４２ 第４のデータ蓄積部
１３１１ 制御部
１３１２ 演算部
１３１３、１４１３ スコア計算部
１３１４ 判定部
１３１５ 識別部
１３１６ 表示部
１４１１ 第１の演算部
１４１２ 第２の演算部
1, 4 Electric product identification system 2 Distribution board 3
132 1st
Claims (4)
電気製品の電源に供給される電流を電流センサで測定し、測定された電流の波形の位相を変化させた波形を生成するステップと、
前記位相を変化させた波形が前記測定された電流の波形にどの程度近似しているかを示す値を計算するステップと、
前記値が所定の閾値以下であるか判定するステップと、
前記値が所定の閾値以下である場合、前記測定された電流の波形を前記データ蓄積部に格納するステップと、
前記電流センサで新たに測定された任意の電流の波形が、前記格納された電流の波形であるかを識別するステップとを前記ＣＰＵに実行させることを特徴とする電気製品識別方法。 An electrical product identification method by a computer including a CPU and a data storage unit,
Measuring a current supplied to a power source of an electrical product with a current sensor, and generating a waveform in which the phase of the waveform of the measured current is changed;
Calculating a value indicating how close the waveform with the phase changed to the waveform of the measured current;
Determining whether the value is less than or equal to a predetermined threshold;
If the value is less than or equal to a predetermined threshold, storing the waveform of the measured current in the data storage unit;
And a step of causing the CPU to identify whether a waveform of an arbitrary current newly measured by the current sensor is the waveform of the stored current.
前記測定された電流の波形の位相を変化させた波形を生成する演算部と、
前記位相を変化させた波形が前記測定された電流の波形にどの程度近似しているかを示す値を計算する計算部と、
前記値が所定の閾値以下であるか判定する判定部と、
前記値が所定の閾値以下である場合、前記測定された電流の波形を前記データ蓄積部に格納する制御部と、
前記電流センサで新たに測定された任意の電流の波形が、前記格納された電流の波形であるかを識別する識別部とを備えたことを特徴とする電気製品識別システム。 An electrical product identification system comprising a current sensor for measuring a current supplied to a power source of an electrical product and a data storage unit,
A calculation unit that generates a waveform in which the phase of the waveform of the measured current is changed;
A calculation unit that calculates a value indicating how close the waveform with the phase changed to the waveform of the measured current;
A determination unit for determining whether the value is equal to or less than a predetermined threshold;
When the value is equal to or less than a predetermined threshold, a control unit that stores the waveform of the measured current in the data storage unit;
An electrical product identification system comprising: an identification unit that identifies whether a waveform of an arbitrary current newly measured by the current sensor is the waveform of the stored current.
前記計算するステップは、前記第１の変化をさせた波形が前記測定された電流の波形にどの程度近似しているかを示す第１の値を計算するステップと、前記第２の変化をさせた波形が前記測定された電流の波形にどのくらい似ているのかを示す第２の値を計算するステップとを含み、
前記判定するステップは、前記第１の値と前記第２の値のうち高い値が所定の閾値以下であるか判定するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の電気製品識別方法。 The generating step generates a waveform obtained by changing the phase of the measured current waveform by a first change, and generates a waveform obtained by changing the phase of the measured current waveform by a second change. Including the steps of:
The calculating step includes the step of calculating a first value indicating how close the waveform having the first change is to the waveform of the measured current, and the second change. Calculating a second value indicating how similar the waveform is to the measured current waveform;
The electrical product identification method according to claim 1, wherein the determining step includes a step of determining whether a higher value of the first value and the second value is equal to or less than a predetermined threshold value.
前記計算部は、前記第１の変化をさせた波形が前記測定された電流の波形にどの程度近似しているかを示す第１の値を計算し、前記第２の変化をさせた波形が前記測定された電流の波形にどのくらい似ているのかを示す第２の値を計算し、
前記判定部は、前記第１の値と前記第２の値のうち高い値が所定の閾値以下であるか判定することを特徴とする請求項２に記載の電気製品識別システム。 The computing unit generates a waveform having a first change in the phase of the measured current waveform, and makes a second change in the phase of the measured current waveform. A second arithmetic unit that generates a waveform,
The calculation unit calculates a first value indicating how close the waveform having the first change is to the waveform of the measured current, and the waveform having the second change is the Calculate a second value indicating how similar to the measured current waveform,
The electrical product identification system according to claim 2, wherein the determination unit determines whether a higher value of the first value and the second value is a predetermined threshold value or less.
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