JP6157900B2 - データ管理装置、メータ装置およびデータ管理方法 - Google Patents
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Description
enc(k1, d1) + enc(k1, d2) = enc(k1, (d1 + d2))
d1はデータ1、d2はデータ2、k1は鍵1、とする。また、enc(k1, d1)は、k1を使用して、準同型の暗号手法により、d1を暗号化した結果とする。準同型の暗号手法を利用することで、暗号化されたデータを加算して、復号することで、データの総和を得られる。
2. MDMSは、電力消費量情報(暗号化済み)を積算し、電力消費量の一ヶ月積算値(暗号化済み)を作成する。
3. MDMSは、スマートメータから復号鍵を取得し、電力消費量の一ヶ月積算値(暗号化済み)を復号する。
4. MDMSは、復号した「電力消費量の一ヶ月積算値」を課金サーバに提供する。
5. 課金サーバは、「電力消費量の一ヶ月積算値」にもとづいて、課金計算を行う。
図1に、第1の実施形態に係るDR実行環境の全体システム構成を示す。
通信部206は、需要家103およびMDMS102と、それぞれネットワーク114、111を介して通信を行う。
DR発行決定部201はDRの発行を決定し、DR情報を生成する。具体的に、DR対象の需要家群、DR種別(価格系 or インセンティブ系)、DR対象期間、価格系であれば単位時間(15分や30分)ごとの電力単価、インセンティブ系であれば電力消費量の削減目標とインセンティブ額、などを決定し、DR情報を生成する。DR情報は、たとえば需要家ID、DR種別、DR対象期間、単位時間ごとの電力単価、削減目標、インセンティブ額、などを含む。DRを発行するかどうかを決定するために、電力需要の予測値、気象情報の予測値、自然エネルギー発電量の予測値、発電計画、などの情報を利用する。DR発行決定部201は、生成したDR情報を、通信部206を介して、需要家等に送信する。
需要家情報記憶部202は、需要家の情報を記憶する。需要家の情報の例を以下に記す。
課金用情報取得部204 は、課金するために必要な情報をMDMS102から取得する。課金に必要な情報は、「単価別の積算値(暗号化済み)」と「単価別の復号鍵」を含む。
「単価別の積算値(暗号化済み)」は、課金対象期間T1において、電力単価が等しい時間帯ごとに、暗号化された電力消費量を積算した値である。また、「単価別の復号鍵」は、当該単価別の積算値(暗号化済み)を復号するために、電力単価ごとに生成された復号鍵である。これらの詳細は後述する。
課金額計算部205は、単価別の積算値(暗号化済み)を、単価別の復号鍵を用いて復号することにより、単価別の積算値を取得する。課金額計算部205は、単価別の積算値を使用して、課金額を計算する。
DR発行システムには需要家の数十分単位といった細かい単位での電力消費量は通知されない。よって、需要家のプライバシーを保護しつつ、課金計算を行うことが可能となる。
通信部304は、DR発行システムおよびSM104と、それぞれネットワーク114、113を介して通信を行う。通信部304は、DR発行システム101により発行されたDR情報を受信したり、SM104から、一定時間ごとに計測される電力消費量のデータなどを受信したりする。
DR履歴記憶部301は、DR発行システム101から受信されたDR情報(DR種別、DR対象期間、単位時間ごとの電力単価、削減目標、インセンティブ額、など)を記憶する。
表示部302は、DR履歴記憶部301に記録されているDR情報や、SM104が計測した電力消費量などを表示する。
制御部303は、DR情報に基づいて、家庭の空調や照明などの機器を制御する。これにより、家庭の省エネを図る。
電力消費量計測部401は、家庭で消費された電力量を、定期的(十五分ごと、三十分ごと、など)に計測する。
鍵情報記憶部402は、定期的に計測された電力消費量を暗号化するための鍵を記憶する。「鍵」とは、暗号化処理に利用する乱数のことである。鍵は、複数個記憶する。各鍵は、鍵を識別するための鍵IDを持つ。
鍵選択部(鍵決定部)403は、鍵情報記憶部402に記憶されている鍵の中から、計測した電力消費量を暗号化するための鍵を選択する。選択方法は、ランダムに選択する方法、鍵IDの順に選択する方法など、いくつかあるが、どの方法を用いてもかまわない。
本実施形態では、鍵情報記憶部402に記憶されている鍵の中から鍵を選択しているが、別の方法として、乱数を用いて動的に鍵を生成することも可能である。
このように、鍵選択部403は、暗号化に使用する鍵を、時間に応じて切り換えるように構成される。
暗号化部404は、電力消費量計測部401により計測された電力消費量を、鍵選択部403で選択された鍵により暗号化する。暗号化には、非公知文献1に記載されているような、双方向準同型の暗号化手法を使用する。双方向準同型の暗号手法を使用すると、以下の式が成り立つ。
enc(k1, d1) + enc(k2, d2) = enc((k1 + k2), (d1 + d2))
双方向準同型の暗号手法を利用することで、暗号化されたデータを加算して、復号することで、データの総和を得られる。また、復号の際には、各データを暗号化した鍵の総和を用いる必要がある。
鍵使用履歴記憶部405は、どの鍵を、どの時間帯に、使用したかを表す鍵使用履歴を記憶する。鍵使用履歴の具体的な項目を以下に記す。
通信部407は、HEMS103およびMDMS102と、それぞれネットワーク113およびネットワーク112を介して通信を行う。通信部407は、以下の項目を含む電力消費量情報をMDMS102に送信する。計測開始日時および計測終了日時は、電力消費量を計測する一定間隔ごとの開始日時と終了日時である。当該一定間隔の長さの時間帯は計測時間帯と称する場合がある。
SM情報記憶部501は、SMの情報(SMIDや通信情報など)を記憶する。
電力消費量記憶部502は、SMから通信部506を介して受信される電力消費量情報を、需要家における電力消費量の履歴として記憶する。
DR履歴取得部503は、HEMS103からSM104を介してDR履歴を取得する。DR発行システム101あるいはHEMS103から直接、取得可能な場合は、DR発行システム101あるいはHEMS103からDR履歴を取得してもよい。HEMS103からDR履歴を直接取得する場合、MDMS102は、図示しないネットワークを介して、HEMS103と通信可能であるものとする。
課金用情報生成部504は、DR発行システム101で行う課金処理に必要な情報として、前述した単価別の積算値(暗号化済み)を計算する。具体的に、電力単価が等しい時間帯ごとに、電力消費量(暗号化済み)を積算することで、単価別の積算値(暗号化済み)を計算する。電力単価が等しい時間帯は、DR履歴から判断できる。DRの対象外の時間帯は、通常の電力単価が適用される。通常の電力単価は、動的に変更されないため、あらかじめ把握しておけばよい。
復号鍵取得部505は、SM104から、前述した単価別の復号鍵を取得する。 通信部(送信部、受信部)506は、SM104およびDR発行システム101と、それぞれネットワーク111、112を介して通信を行う。通信部506は、単価別の積算値(暗号化済み)と、単価別の復号鍵を、DR発行システム101に送信する。なお、通信部506は、DR発行システムと異なる他システム(たとえばデータ記憶用の専用サーバなど)に、これら積算値(暗号化済み)と復号鍵を送信してもよい。この場合、DR発行システム101は、当該他システムにアクセスして、これら積算値(暗号化済み)と復号鍵を取得する。DR発行システムおよび当該他システムは、通信部506が通信する外部システムの一形態に相当する。
1. 鍵選択部403は、暗号化に使用する鍵k1を選択する。
2. 鍵選択部403は、鍵k1を使用する期間を決定する。
3. 鍵k1の鍵IDと、使用期間を、鍵使用履歴記憶部405に登録する。
4. 鍵k1の使用終了日時になったら、手順1に戻る。
1. 電力消費量計測部401は、一定間隔(15分や30分)で電力消費量を計測する。
2. 暗号化部404は、双方向準同型暗号手法により、電力消費量を暗号化する。暗号化には、鍵選択シーケンスにより選択されている鍵k1を使用する。
3. 通信部407は、暗号化された電力消費量と、計測開始日時と、計測終了日時と、SMIDとを含む電力消費量情報を、MDMS102に送信する。
4. MDMS102は、受信した電力消費量情報を、電力消費量記憶部502に記録する。
1. DR発行決定部201は、DRの発行を決定し、DR情報を生成する。
2. DR発行決定部201は、通信部206を介して、DR情報を需要家(HEMS)103に送信する。送信方法やDR情報の表現方法は問わない。
3. HEMS103は、受信したDR情報を、DR履歴記憶部301に記録する。
本実施形態では、MDMSから、暗号化された電力消費量の積算値をDR発行システムに送信したが、当該積算値をMDMSで復号してから送信する構成も可能である。この場合、MDMSの課金用情報生成部504あるいは別途追加する処理部で、暗号化された電力消費量の積算値を復号鍵で復号し、復号された積算値をDR発行システムに送信する。この構成では、DR発行システムへは復号鍵を送信しなくてよい。
また本実施形態では、SMからMDMSに暗号化した電力消費量を送信したが、電力消費量を暗号化しないでMDMSに送信してもよい。MDMS側に需要家の数十分単位の電力消費量を開示しても問題ないケースでは、このような構成を採用することが考えられる。この場合、MDMSの課金用情報生成部504では、暗号化されてない電力消費量を、電力価格が等しい時間帯ごとに積算し、積算値をDR発行システム101に送信すればよい。
図8に、第2の実施形態に係るDR実行環境の全体システム構成を示す。
1. 電力消費量計測部702は、一定間隔(15分や30分)で電力消費量を計測する。
2. 電力消費量と、計測開始日時と、計測終了日時を、電力消費量記憶部707に記録する。当該計測開始日時および計測終了日時は、計測する一定間隔の開始日時と終了日時である。
ステップS31において、DR発行システム601の課金用情報取得部204は、課金対象となる需要家の電力消費量の取得要求をSMに送信する。この電力消費量の取得要求は、課金対象の需要家のSMのID (SMID)と、課金対象期間T1を含む。課金対象期間T1は、典型的には一か月間である。
ステップS32において、SMはDR発行システムから電力消費量の取得要求を受けると、DR履歴記憶部705の内容に基づき、課金対象期間T1に含まれるDR対象期間のDR履歴を把握する。
ステップS33において、SMの課金用情報生成部704は、ステップS32で把握したDR履歴から、課金対象期間T1内の各計測時間帯において需要家に適用された電力単価を把握する。そして、電力単価が等しい時間帯ごとに、電力消費量記憶部707に記憶された電力消費量(暗号化されていない)を加算する。これにより単価別の積算値を生成する。
ステップS34において、SMは、単価別の積算値を、DR発行システム101に送信する。 ステップS35において、DR発行システム601の課金額計算部205は、SMから単価別の積算値を受信する。そして、課金対象期間T1における課金額を計算する。
Claims (4)
- 需要家のメータ装置から、一定時間毎に計測および暗号化された電力消費量を取得する電力消費量取得部と、
前記需要家に適用される電力単価を時間帯に応じて表した情報に基づき、前記電力単価が等しい時間帯ごとに、前記暗号化した電力消費量を加算して、暗号化された電力消費量の積算値を表す情報を前記電力単価別に生成する、情報生成部と、
電力単価別の復号鍵を前記メータ装置から取得する復号鍵取得部と、
前記情報生成部により生成された情報と、前記電力単価別の復号鍵とを、外部システムに送信する送信部と
を備えたデータ管理装置。 - 需要家のメータ装置から、一定時間毎に計測および暗号化された電力消費量を取得する電力消費量取得部と、
電力単価別の復号鍵を前記メータ装置から取得する復号鍵取得部と、
前記需要家に適用される電力単価を時間帯に応じて表した情報に基づき、前記電力単価が等しい時間帯ごとに、前記暗号化した電力消費量を加算して、暗号化された電力消費量の積算値を計算し、前記積算値を前記電力単価別の復号鍵で復号して、復号された積算値を表す情報を生成する情報生成部と、
前記情報生成部により生成された情報を、外部システムに送信する送信部と
を備えたデータ管理装置。 - 需要家における電力消費量を一定時間ごとに計測する計測部と、
時間に応じて暗号化用の鍵を切り替える鍵決定部と、
前記鍵により前記計測部により計測された電力消費量を暗号化する暗号化部と、
前記需要家に適用される電力単価を時間帯に応じて表した情報に基づき、前記電力単価が等しい時間帯ごとに、前記電力消費量の暗号化に使用された鍵群を加算することにより、電力単価別の復号鍵を生成する復号鍵生成部と、
前記暗号化部により暗号化された電力消費量と、前記電力単価別の復号鍵とをデータ管理装置に送信する通信部と、
を備えたメータ装置。 - コンピュータが、
需要家における電力消費量を一定時間ごとに計測する計測ステップと、
時間に応じて暗号化用の鍵を切り換える鍵決定ステップと、
前記鍵により前記計測ステップにより計測された電力消費量を暗号化する暗号化ステップと、
前記需要家に適用される電力単価を時間帯に応じて表した情報に基づき、前記電力単価が等しい時間帯ごとに、前記電力消費量の暗号化に使用された鍵群を加算することにより、電力単価別の復号鍵を生成する復号鍵生成ステップと、
前記暗号化ステップにより暗号化された電力消費量と、前記電力単価別の復号鍵とを、外部システムに送信する送信ステップと、
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