JP6328036B2 - Weighing meter state change detection device and program - Google Patents
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Description
この発明は、電気、ガス、水道に代表されるエネルギーの計量メータの交換、断線などの状態変化を検出する装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for detecting a change in state such as replacement or disconnection of an energy meter represented by electricity, gas or water.
電気、ガス、水道などの使用量の検針には、アナログ式の計量メータが広く利用されている。計量メータは、単位使用量あたりに1パルスの電気信号を出力することができ、ビル管理システムなどが、そのパルス信号を受信する。これにより、計量メータ設置場所にてメータの指す値(以後、メータ値)を目視で確認せずとも、ビル管理システムなどでメータ値を監視することができる。単位使用量あたりのパルス数は、メータ毎にパルス単位、例えば電気の場合は、“pulse/kWh”として定義されている。 Analog metering meters are widely used for metering the usage of electricity, gas, and water. The metering meter can output an electric signal of one pulse per unit usage amount, and a building management system or the like receives the pulse signal. Thus, the meter value can be monitored by a building management system or the like without visually checking the value (hereinafter referred to as the meter value) indicated by the meter at the place where the metering meter is installed. The number of pulses per unit usage is defined as a pulse unit for each meter, for example, “pulse / kWh” in the case of electricity.
本発明に関する先行例として、特許文献1では、計量されたガスの流量から、計量メータに接続されているガス器具を推定している。
As a prior example relating to the present invention, in
また、特許文献2では、設備診断装置が設備の変更を検知する方法について示されている。
また、特許文献3,4では、過去の信号の中から、目的信号を検出する方法について示されている。
また、特許文献5では、データの中から、異常を検知する方法について示されている。
計量メータとビル管理システムなどの監視装置を結ぶ接続線が、経年劣化などにより断線あるいは接触不良を起こした場合、計量メータからビル管理システムに送信されるパルス信号が無くなる、もしくはパルス信号の数が減る。この場合、ビル管理システムにて正しいメータ値を監視することが不可能になる。その結果、電気、ガス、水道の使用量を正しく把握することが難しくなり、好適な省エネルギー、省資源の対策を計画することが難しくなる。また、ビル管理システムが監視しているメータ値を基に、ビル内の各テナントなどに対して、電気、ガス、水道などの使用料を課金している場合、誤った使用料を請求することにつながりかねない。そのため、断線等の不具合を早期に検出し、修理する必要がある。 When the connection line connecting the meter and the monitoring device such as the building management system is disconnected or has poor contact due to deterioration over time, the pulse signal transmitted from the meter to the building management system is lost, or the number of pulse signals decrease. In this case, it becomes impossible to monitor the correct meter value in the building management system. As a result, it becomes difficult to correctly grasp the usage of electricity, gas, and water, and it becomes difficult to plan suitable energy saving and resource saving measures. In addition, if the tenant in the building is charged for electricity, gas, water, etc. based on the meter value monitored by the building management system, the wrong usage fee shall be charged. Could lead to Therefore, it is necessary to detect and repair defects such as disconnection at an early stage.
また、計量メータがパルス単位の異なる別の計量メータに交換された場合、同一の電気、ガス、水道の使用量に対し、計量メータからビル管理システムに送信されるパルス信号の数が変化する。この場合、ビル管理システム側のパルス単位の設定を修正しないと、ビル管理システムにて正しいメータ値を監視することが不可能になる。その結果、電気、ガス、水道の使用量を正しく把握することが難しくなり、好適な省エネルギー、省資源の対策を計画することが難しくなる。また、ビル管理システムが監視しているメータ値を基に、ビル内の各テナントなどに対して電気、ガス、水道などの使用料を課金している場合、誤った使用料を請求することにつながりかねない。そのため、計量メータの交換を早期に検出し、ビル管理システムのパルス単位またはパルス定数(kWh/pulse)の設定を早期に修正する必要がある。 Further, when the meter is replaced with another meter having a different pulse unit, the number of pulse signals transmitted from the meter to the building management system changes for the same amount of electricity, gas, and water usage. In this case, if the setting of the pulse unit on the building management system side is not corrected, it is impossible to monitor the correct meter value in the building management system. As a result, it becomes difficult to correctly grasp the usage of electricity, gas, and water, and it becomes difficult to plan suitable energy saving and resource saving measures. In addition, if the tenant in the building is charged for electricity, gas, water, etc. based on the meter value monitored by the building management system, the wrong usage fee will be charged. It can be connected. Therefore, it is necessary to detect the replacement of the metering meter at an early stage and to correct the setting of the pulse unit or pulse constant (kWh / pulse) of the building management system at an early stage.
しかしながら、元々、計量メータのパルス信号の数は、電気、ガス、水道などを使用している設備の運転状況に依存する。例えば、設備が停止する、あるいは設備が増加するなどにより、計量メータからビル管理システムに送信されるパルス信号の数は変化する。したがって、パルス信号の数が増減する、あるいは電気、ガス、水道の使用量が増減したとしても、従来、ビル管理システムが計量メータの断線や変更を検出することは難しかった。 However, the number of pulse signals of the metering meter originally depends on the operating conditions of facilities using electricity, gas, water, and the like. For example, the number of pulse signals transmitted from the metering meter to the building management system changes due to the facility being stopped or the facility being increased. Therefore, even if the number of pulse signals increases or decreases, or the usage amount of electricity, gas, and water increases, it has been difficult for the building management system to detect disconnection or change of the meter.
特許文献1では、ガスの流量からガスを使用しているガス器具を推定する技術が示されている。しかしながら、ガスの流量が正しく計量されていることが前提の技術であり、特許文献1の技術によって、計量メータの断線や変更を検出することはできない。
In
また、特許文献2では、設備診断装置が設備の変更を検出する技術が示されている。しかしながら、第1の実施の形態では、設備診断装置と設備管理装置の設備情報を比較することで設備の変更を検出しているため、設備管理装置が設備の変更を検出していないと、設備診断装置が設備の変更を検出することができない。設備管理装置が設備の変更を検出する方法については示されていない。また、第2の実施の形態では、「電力量<定格電力量−しきい値」となった場合に、設備の変更を検出する方法が示されているが、定格電力量は設備毎に異なるため、計量メータが計量している電気を使用している設備毎に定格電力量を設定する必要が生じ、作業負担が大きい。また、上述のとおり、電力の使用量は、運転状況により変化するため、しきい値の設定次第で一時的な電力量の変化により設備の変更を誤検出する可能性がある。
また、特許文献3,4では、蓄積された信号の中から、目的信号と類似した信号を検出する技術が示されている。しかしながら、計量メータの変更によるパルス信号の数の増減、あるいは電気、ガス、水道の使用量の増減など、検出したい信号(目的信号)が不定の場合、特許文献3の技術をそのまま適用できない。仮に、検出したい信号が不定であるために、最新の信号が過去に蓄積された信号の中に存在しないことを検出するとした場合、上述のとおり、電力の使用量は、運転状況により変化するため、一時的に過去に蓄積された信号の中に存在しない信号を示す可能性がある。したがって、過去に蓄積された信号の中に存在せず、かつ運転状況の変化によるメータ値の一時的な変化ではないことを検出する方法が必要になるが、特許文献3は、当該方法について具体的に示されていない。
また、特許文献5では、予め正常時のデータ(参照データ)を生成する参照データ生成手段と、特徴量を自発的に生成する正規分布記憶手段を備え、前記正規分布記憶手段が生成した特徴量を、前記参照データと入力データとで各々比較し、参照データに近い確率を、入力データの参照データ(正常時のデータ)に対する非類似度とすることで、入力データの異常を検出する技術が示されている。しかしながら、予め参照データを用意する必要がある。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、センサ等を追加せずにエネルギーの使用量の時系列変化から計量メータの交換、断線などの状態変化を検出することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and has an object to detect a change in state of a meter meter, a disconnection, or the like from a time-series change in energy consumption without adding a sensor or the like. And
本発明に係る計量メータの状態変化検出装置は、複数の計量メータを接続する状態変化検出装置であって、エネルギーの使用に応じて前記複数の計量メータそれぞれから発信されるパルス信号に基づき、エネルギーの使用量の単位時間あたりの増加量を正規化した特徴量を演算する特徴量演算手段と、前記複数の計量メータを一定の規則に基づき分類するグループ化手段と、前記特徴量が正常時に取りうる値の範囲を規定する閾値を、前記グループ化手段によって分類された計量メータのグループ毎に当該特徴量の標準偏差から演算する正常学習手段と、前記特徴量演算手段が演算した特徴量と前記正常学習手段が演算した閾値から前記計量メータの状態変化を検出する検出手段と、を備えるものである。 A state change detection device for a meter according to the present invention is a state change detection device for connecting a plurality of meter meters, and is based on a pulse signal transmitted from each of the plurality of meter meters in accordance with the use of energy. A feature amount calculation means for calculating a feature amount obtained by normalizing the amount of increase in usage amount per unit time, a grouping means for classifying the plurality of weighing meters based on a certain rule, and a feature amount when the feature amount is normal. A normal learning means for calculating a threshold value that defines a range of possible values from the standard deviation of the feature quantity for each group of the weighing meters classified by the grouping means, the feature quantity computed by the feature quantity computation means, and the Detecting means for detecting a change in state of the weighing meter from a threshold value calculated by the normal learning means.
また、前記特徴量演算手段は、前記特徴量を、エネルギーの使用量の単位時間あたりの増加量のローパスフィルタ適用後の値から演算するものである。 Further, the feature amount calculating means calculates the feature amount from a value after application of the low-pass filter of an increase amount per unit time of energy usage.
また、前記特徴量演算手段が前記特徴量の演算に利用するエネルギーの使用量の期間を演算するデータ長学習手段を備え、前記データ長学習手段は、前記正常学習手段が演算する特徴量の標準偏差から前記期間を演算するものである。 The feature amount calculating means includes a data length learning means for calculating a period of the amount of energy used for calculating the feature amount, and the data length learning means is a standard for the feature amount calculated by the normal learning means. The period is calculated from the deviation.
本発明に係るプログラムは、複数の計量メータを接続する状態変化検出装置に搭載されるコンピュータを、エネルギーの使用に応じて前記複数の計量メータそれぞれから発信されるパルス信号に基づき、エネルギーの使用量の単位時間あたりの増加量を正規化した特徴量を演算する特徴量演算手段、前記複数の計量メータを一定の規則に基づき分類するグループ化手段、前記特徴量が正常時に取りうる値の範囲を規定する閾値を、前記グループ化手段によって分類された計量メータのグループ毎に当該特徴量の標準偏差から演算する正常学習手段、前記特徴量演算手段が演算した特徴量と前記正常学習手段が演算した閾値から前記計量メータの状態変化を検出する検出手段、として機能させるためのものである。 The program according to the present invention uses a computer mounted on a state change detection device connecting a plurality of metering meters based on a pulse signal transmitted from each of the plurality of metering meters according to the use of energy. A feature amount calculating means for calculating a feature amount obtained by normalizing an increase amount per unit time, a grouping means for classifying the plurality of measurement meters based on a certain rule, and a range of values that the feature amount can take when normal Normal learning means for calculating a threshold value to be defined from the standard deviation of the feature quantity for each group of the weighing meters classified by the grouping means, the feature quantity computed by the feature quantity computation means, and the normal learning means computed This is intended to function as detection means for detecting a change in the state of the metering meter from a threshold value.
この発明によれば、センサなどを追加することなく、作業員が計量メータの確認作業を実施しなくとも、計量メータの交換や計量メータの断線等、計量メータの状態変化を検出することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to detect a change in the state of the measuring meter such as replacement of the measuring meter or disconnection of the measuring meter without adding a sensor or the like, and an operator does not check the measuring meter. become.
また、エネルギーの使用量の単位時間あたりの増加量のローパスフィルタ適用後の値から上記特徴量を演算することで、計量メータの状態変化の誤検出の低減することができる。 Further, by calculating the feature amount from the value after the low pass filter is applied to the amount of increase in the amount of energy used per unit time, it is possible to reduce erroneous detection of a change in the state of the meter.
また、データ長学習手段を備えることで、計量メータの状態変化の検出時間を短縮することができる。 Further, by providing the data length learning means, it is possible to shorten the detection time of the change in state of the metering meter.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる計量メータの状態変化検出装置の構成図である。本実施の形態における状態変化検出装置1は、1又は複数の計量メータ2と電気的に接続し、パルス信号を受信する。状態変化検出装置1は、通信手段11、使用量算出手段12、グループ化手段13、特徴量演算手段14、正常学習手段15、異常検出手段16、データ長学習手段17、出力手段18、記録手段100を備える。各構成要素11〜18,100は、各々電気的に接続される。このうち、構成要素11〜18は、CPU、ROM、RAM等を搭載するマイクロコンピュータ等のコンピュータと、コンピュータに搭載されたCPUで動作するプログラムとの協調動作により実現される。記録手段100は、コンピュータに搭載されたRAM、HDD等の記憶手段、あるいはネットワークを介してアクセス可能な外部の記憶手段により実現される。
FIG. 1 is a configuration diagram of a state change detection device for a metering meter according to a first embodiment of the present invention. The state
また、本実施の形態で用いるプログラムは、通信手段11を介して提供することはもちろん、CD−ROMやUSBメモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して提供することも可能である。通信手段や記録媒体から提供されたプログラムはコンピュータにインストールされ、コンピュータのCPUがプログラムを順次実行することで各種処理が実現される。 Further, the program used in the present embodiment can be provided not only via the communication unit 11 but also stored in a computer-readable recording medium such as a CD-ROM or a USB memory. The program provided from the communication means or the recording medium is installed in the computer, and various processes are realized by the CPU of the computer sequentially executing the program.
記録手段100には、図2のような項目が記録されているものとする。連番とは、計量メータの識別子であり、任意の数値とする。対象とは、計量メータの計測対象であり、本実施の形態の場合、電気、ガス、水道などのエネルギーが該当する。なお、“電気”、“ガス”、“水道”と記録するのではなく、A,Bなどの該当する記号で記録してもよい。単位とは、計測対象の単位であり、例えば、電気であればkWh、kWsなど、ガスであればm3など、水道であればm3などが記録される。パルス単位とは、単位使用量あたりのパルス数を表し、数値で記録される。消費設備名称とは、計量メータの計測対象を消費している設備の名称であり、空調冷熱機器、照明などが記録される。なお、空調冷熱、照明と記録するのではなく、A,Bなどの該当する記号で記録してもよい。現累積値とは、後述する使用量算出手段12が算出する値であり、状態変化検出装置1が、計量メータから受信したパルスを基に演算した各計量メータのメータ値を表す。m1月d1日h1時累積値とは、過去のm1月d1日h1時時点における累積値を表す。以下、m2月d2日h2時累積値もm3月d3日h3時累積値も同様とする。
It is assumed that items as shown in FIG. 2 are recorded in the
通信手段11は、計量メータ2からのパルス信号を受信する。計量メータ2が計測する対象は、電気、ガス、水道のいずれであってもよいし、パルスを発信する計量メータであれば、電気、ガス、水道以外の計量メータであってもよい。
The communication means 11 receives a pulse signal from the weighing
使用量算出手段12は、通信手段11からパルス信号を受信し、電気、ガス、水道などの使用量を算出する。例えば、パルス単位が1pulse/kWhである電気メータから1パルスを受信した場合、1kWhが消費されたものとして算出する。また、使用量算出手段12は、電気、ガス、水道の使用量の累積値を演算し、記録手段100に記録する。例えば、パルス単位1pulse/kWhの電気メータから過去に10パルス受信したことで累積値として10kWhが記録されていたものとすると、この状態で新たに1パルスを受信した場合、使用量算出手段12は、累積値を11kWhと更新する。また、使用量算出手段12は、累積値の時系列変化を記録手段100に記録してもよい。例えば、累積値を1時間毎に記録することとし、12時時点における累積値を記録手段100に記録しているとすると、現在時刻が13時になった場合、使用量算出手段12は、13時時点における累積値として現累積値を記録手段100に記録する。現在時刻は、図示していない計時手段より取得する。ここでは時系列変化の記録間隔を1時間として述べたが、任意の間隔でよい。記録間隔は、予め使用量算出手段12にて保持されているものとする。
The usage
グループ化手段13は、計量メータを一定の規則でグループ化する。例えば、電気メータ、ガスメータ、水道メータを、それぞれ別のグループとして分類する。また、電気メータであっても、空調冷熱機器の電気消費量を計測している電気メータ、ポンプなどの上下水装置の電気消費量を計測している電気メータ、照明機器の電気消費量を計測している電気メータなどと、電気、ガス、水道の消費設備の種類で各計量メータを分類してもよい。 The grouping means 13 groups the weighing meters according to a certain rule. For example, an electric meter, a gas meter, and a water meter are classified into different groups. Moreover, even if it is an electric meter, the electric meter which measures the electric consumption of air-conditioning cooling / heating equipment, the electric meter which measures the electric consumption of water supply and sewage devices such as pumps, and the electric consumption of lighting equipment are measured. Each meter may be classified according to the type of electricity meter and the type of electricity, gas and water consumption equipment.
特徴量演算手段14は、使用量算出手段12が算出した累積値の時系列変化から、計量メータ2の交換・断線を検出するための特徴量を演算する。
The feature
正常学習手段15は、特徴量演算手段14が演算した特徴量から、特徴量の値が示す正常範囲を演算する。 The normal learning means 15 calculates the normal range indicated by the feature value from the feature value calculated by the feature value calculation means 14.
異常検出手段16は、特徴量演算手段14にて演算された最新の特徴量が、正常学習手段15にて規定された正常範囲を超えたことを検出することで、特徴量の演算に用いられた計量メータ2の状態変化(断線・交換)を検出する。
The
データ長学習手段17は、特徴量演算手段14が、特徴量の演算に利用する時系列の累積値の期間を更新する。
The data
出力手段18は、異常検出手段16が計量メータの状態変化を検出したときに、計量メータ2の状態変化が検出されたことと、状態が変化した推定時刻を、規定の方法で出力する。
The output means 18 outputs, when the abnormality detecting means 16 detects a change in the state of the meter, the detection of the change in the state of the
次に、本発明による計量メータの状態変化検出装置1が持つ各手段の動作を、図3のフローチャートを利用して説明する。
Next, the operation of each means of the weighing meter state
ステップST101において、通信手段11は計量メータ2からパルス信号を受信する。
In step ST <b> 101, the communication unit 11 receives a pulse signal from the weighing
ステップST102において、使用量算出手段12は、通信手段11がパルス信号を受信したことを受信すると、パルスを発信した計量メータ2のパルス単位と単位を記録手段100から取得し、使用量を算出する。例えば、パルス単位が10で、単位がkWhである場合、パルスを受信したことで10kWhの電力量が使用されたものとして算出する。算出した使用量を、記録手段100に保存されている現累積値に加算し、現累積値を更新する。
In step ST102, when the usage amount calculation means 12 receives that the communication means 11 has received the pulse signal, the usage amount calculation means 12 acquires the pulse unit and unit of the
ステップST103において、記録手段100は、規定の時刻になった場合、保存されている現累積値を過去の履歴として保存する。例えば、1月1日の10時であり、当該時刻が予め規定した時刻であった場合、現累積値を、1月1日10時累積値として、別途保存する。
In step ST103, the
ステップST104において、グループ化手段13は、計量メータを一定の規則に従い分類する。例えば、計測対象の種類により電気メータ、ガスメータ、水道メータをそれぞれ別のグループとして分類する。また、電気メータであっても、空調冷熱機器の電気消費量を計測している電気メータ、ポンプなどの上下水装置の電気消費量を計測している電気メータ、照明機器の電気消費量を計測している電気メータなどと、電気、ガス、水道を消費する設備の種類によって各計量メータを分類してもよい。あるいは、全ての計量メータを、同一のグループとしてもよい。 In step ST104, the grouping means 13 classifies the weighing meters according to a certain rule. For example, an electric meter, a gas meter, and a water meter are classified into different groups depending on the type of measurement target. Moreover, even if it is an electric meter, the electric meter which measures the electric consumption of air-conditioning cooling / heating equipment, the electric meter which measures the electric consumption of water supply and sewage devices such as pumps, and the electric consumption of lighting equipment are measured. Each meter may be classified according to the type of equipment that consumes electricity, gas, and water. Alternatively, all the metering meters may be in the same group.
ステップST105において、特徴量演算手段14は、記録手段100に保存されている累積値の時系列変化から、状態変化を検出するための特徴量を演算する。例えば、累積値の増加量の比率を演算する。図4(a)に示すように、ある時刻iでの累積値の値をf(i)とする。iからN(N≠0)個過去の累積値の値をf(i−N)とする。この場合、図4(b)に示すように、累積値の増加量g(i)は、g(i)=f(i)−f(i−N)として演算できる。この場合、図4(d)に示すように、累積値の増加量の比率yとは、y(i)=g(i)/g(i−N)として演算できる。
In step ST <b> 105, the feature
直近の累積値の増加量g(i)と、過去の累積値の増加量g(i−N)の値が近い場合、比率y(i)は1に近い値を示す。逆に、直近の累積値の増加量g(i)と、過去の累積値の増加量g(i−N)の値が大きく異なる場合、比率y(i)は1から遠い値を示す。例えば、断線した場合、比率y(i)は0になる。また、3線式の計量メータで1線だけが断線した場合、計量メータから受信するパルス数が半分になるため、比率y(i)は0.5以下の値になる可能性が高い。また、計量メータのパルス単位は、多くの場合、整数倍、例えば1や10などの数値で規定される。そのため、パルス単位の異なる別の計量メータに変更された場合、状態変化検出装置1が受信するパルス数が整数倍、例えば、10倍以上になったり、1/10以下になったりする。この場合、比率y(i)は、10以上、あるいは0.1以下など、1から遠い値になる可能性が高い。したがって、比率y(i)が1から遠い値を示したことにより、計量メータの状態変化を検出することが可能になる。
When the most recent increase value g (i) is close to the past increase value g (i−N), the ratio y (i) is close to 1. On the other hand, when the most recently accumulated increase amount g (i) and the past accumulated value increase amount g (i−N) are greatly different, the ratio y (i) is a value far from 1. For example, when disconnection occurs, the ratio y (i) becomes zero. In addition, when only one line is disconnected in a three-wire meter, the number of pulses received from the meter is halved, so the ratio y (i) is likely to be a value of 0.5 or less. In many cases, the pulse unit of the weighing meter is defined by an integer multiple, for example, a numerical value such as 1 or 10. For this reason, when the meter is changed to another weighing meter having a different pulse unit, the number of pulses received by the state
直近の累積値の増加量g(i)と、過去の累積値の増加量g(i−N)の差(g(i)−g(i−N))が大きいことでも前記と同様の理由により、計量メータの状態変化を検出できる可能性がある。しかしながら、直近の累積値の増加量g(i)と、過去の累積値の増加量g(i−N)の差(g(i)−g(i−N))の大きさは、計量メータによって異なる。例えば、通常、累積値の増加量g(i)が100程度である計量メータにて、累積値の増加量の差(g(i)−g(i−N))が1であった場合、その差が大きいとは言えない。しかしながら、通常、累積値の増加量g(i)が3程度である計量メータにて、累積値の増加量の差(g(i)−g(i−N))が1であった場合、その差は相対的に大きいと考えられる。したがって、直近の累積値の増加量g(i)と過去の累積値の増加量g(i−N)の差(g(i)−g(i−N))により計量メータの状態変化を検出する場合、差の値(g(i)−g(i−N))の大小の判断を複数の計量メータで同等に扱うことができないため、計量メータの状態変化の検出が複雑になるという課題がある。 The reason similar to the above is that the difference (g (i) −g (i−N)) between the increase amount g (i) of the latest cumulative value and the increase amount g (i−N) of the past cumulative value is large. Therefore, there is a possibility that a change in the state of the weighing meter can be detected. However, the magnitude of the difference (g (i) −g (i−N)) between the increase amount g (i) of the most recent cumulative value and the increase amount g (i−N) of the past cumulative value is It depends on. For example, when the difference (g (i) −g (i−N)) of the increase amount of the accumulated value is 1 in a weighing meter in which the increase amount g (i) of the accumulated value is usually about 100, The difference is not great. However, when the difference (g (i) −g (i−N)) of the increase amount of the cumulative value is usually 1 in the weighing meter in which the increase amount g (i) of the cumulative value is usually about 3, The difference is considered relatively large. Therefore, the state change of the meter is detected by the difference (g (i) −g (i−N)) between the increase amount g (i) of the latest cumulative value and the increase amount g (i−N) of the past cumulative value. In this case, since the determination of the magnitude of the difference value (g (i) −g (i−N)) cannot be handled equally by a plurality of weighing meters, it is difficult to detect the change in the state of the weighing meter. There is.
本実施の形態のように、累積値の増加量の比率を演算するということは、計量メータの状態変化の検出に利用する値の平均値を1に正規化することになる。正規化することで、累積値の増加量g(i)の異なる複数の計量メータの状態変化を、同一の規則に基づき検出することが可能になる。 As in the present embodiment, calculating the ratio of the increase amount of the accumulated value normalizes the average value of the values used for detecting the change in the state of the meter. By normalizing, it becomes possible to detect a change in the state of a plurality of weighing meters having different increments g (i) of the accumulated value based on the same rule.
また、累積値f(i)の増加量g(i)を利用して比率y(i)を演算する代わりに、累積値f(i)の増加量g(i)の移動平均値h(i)の比率y(i)を演算してもよい。図4(c)の移動平均値h(i)は、
電気、ガス、水道などは、一時的に使用量が急増・急減することがあるため、累積値の増加量(g(i)=f(i)−f(i−N))も一時的に急増・急減することがある。その結果、累積値の増加量の比率(y(i)=g(i)/g(i−N))も、一時的に1から遠い値を示し、計量メータの状態変化を誤検出する可能性がある。本実施の形態のように、累積値f(i)の増加量g(i)の移動平均値h(i)の比率y(i)とすることで、移動平均値がローパスフィルタとして機能し、電気、ガス、水道などの使用量が、一時的に急増・急減したとしても計量メータの状態変化の誤検出を低減できる。 Since electricity, gas, water supply, etc. may temporarily increase or decrease temporarily, the increase in cumulative value (g (i) = f (i) −f (i−N)) is also temporarily May increase or decrease rapidly. As a result, the rate of increase of the cumulative value (y (i) = g (i) / g (i−N)) also temporarily shows a value far from 1, and it is possible to erroneously detect a change in the state of the meter. There is sex. As in the present embodiment, by setting the ratio y (i) of the moving average value h (i) of the increase amount g (i) of the cumulative value f (i), the moving average value functions as a low-pass filter, Even if the usage amount of electricity, gas, water supply, etc. suddenly increases or decreases temporarily, false detection of changes in the state of the meter can be reduced.
なお、本実施の形態1では、ローパスフィルタとして、移動平均を例に説明したが、三角移動平均など、その他のローパスフィルタを利用してもよい。 In the first embodiment, the moving average is described as an example of the low-pass filter. However, other low-pass filters such as a triangular moving average may be used.
ステップST106において、異常検出手段16は、特徴量演算手段14が演算した特徴量を利用して計量メータの状態変化を検出する。例えば、特徴量演算手段14が演算した比率y(i)と規定の閾値αを比較し、
ステップST107において、正常学習手段15は、異常検出手段16が利用する閾値αを更新する。図5に示したように特徴量演算手段14が演算する比率y(i)は、平均値1を中心にポアソン分布する。この場合、比率y(i)の標準偏差σは、
また、ポアソン分布を構成するサンプル数が多いほど、より正確な標準偏差を演算することが可能になるが、1つの計量メータで多量のサンプル数を蓄えるためには時間を要する。サンプル数を蓄える時間が長いと、その間、計量メータの状態変化を適切に検出することができない。そこで、グループ化手段13が同じグループとした計量メータの各比率y(i)を用いて標準偏差σを演算し、閾値αを更新してもよい。 Further, as the number of samples constituting the Poisson distribution increases, a more accurate standard deviation can be calculated. However, it takes time to store a large number of samples with one weighing meter. If the time for storing the number of samples is long, the change in the state of the meter cannot be detected properly during that time. Therefore, the grouping means 13 may calculate the standard deviation σ using the respective ratios y (i) of the weighing meters in the same group, and update the threshold value α.
ステップST108において、データ長学習手段17は、特徴量演算手段14が特徴量を演算するために利用する累積値f(i)の期間を更新する。特徴量演算手段14は、直近の累積値f(i)と、iからN(N≠0)個過去の累積値f(i−N)を利用して、特徴量として比率y(i)を演算する。この場合、累積値をN個蓄積しないと、特徴量を演算できない。また、より正確に状態変化を検出するために、特徴量演算手段14が、累積値f(i)の増加量g(i)の移動平均値h(i)から特徴量y(i)を演算する場合、累積値を2N個蓄積しないと特徴量を演算できない。また、移動平均値h(i)から特徴量y(i)を演算する場合、ローパスフィルタが機能するため、y(i)が緩やかに時系列変化する。この場合、計量メータの状態が変化してからそれを検出するまでに最大N個分の時間を要することになる。そのため、状態変化の検出までに要する時間を短くするためには、Nは小さい値のほうが好ましいが、一方で、Nを小さくすると移動平均値h(i)を演算するためのデータ量が少なくなり、一時的な使用量の急増・急減によって状態変化を誤検出しやすくなる。そこで、特徴量演算手段14が特徴量を演算するために利用する累積値f(i)の期間、すなわちNを適切な値に更新する。
In step ST108, the data
例えば、一時的な使用量の急増・急減によって状態変化を誤検出させないために、特徴量と比較する閾値αが大きく変化しない範囲でNを最小化する。閾値αは、標準偏差σから演算される。σは、特徴量y(i)から演算される。特徴量y(i)は、変数iと定数Nから演算される。ここで、N=M(Mは定数)に固定し、iを現在の時刻に固定したときのσを、βと定義する。また、iを現在の時刻に固定し、Nを変数とした場合のσの関数を、σ(N)とする。このとき、βとσ(N)の差の絶対値を、下式のように関数q(N)と定義する。
閾値αは、標準偏差σから演算されるため、特徴量と比較する閾値αが大きく変化しない範囲でNを最小化するということは、基準とする標準偏差βからの差q(N)を最小化するNを1〜Mの範囲で求めることになる。q(N)を最小化するNを1〜Mの範囲で求める方法は、勾配法など既知の方法を利用する。求めたq(N)の最小値が規定の値Hよりも大きい場合(q(N)>H)、N=Mとしてもよい。これにより、状態変化の誤検出を低減しつつ状態変化を検出するまでに要する時間を短くすることが可能になる。 Since the threshold value α is calculated from the standard deviation σ, minimizing N within a range where the threshold value α to be compared with the feature amount does not change greatly means that the difference q (N) from the standard deviation β is minimized. N to be converted is determined in the range of 1 to M. A known method such as a gradient method is used as a method for obtaining N in a range of 1 to M that minimizes q (N). When the obtained minimum value of q (N) is larger than the prescribed value H (q (N)> H), N = M may be set. As a result, it is possible to reduce the time required to detect the state change while reducing erroneous detection of the state change.
ステップST109において、出力手段18は、異常検出手段16が計量メータの状態変化を検出したとき、状態変化の検出を規定の方法で出力する。例えば、図示していないディスプレイなどの表示装置が、状態変化検出装置1に接続されている場合、表示装置に状態変化検出を表示する。具体的には、状態変化が検出された計量メータの連番を表示する。状態変化検出装置1が状態変化を検出し、表示装置に検出結果を表示していることを、状態変化検出装置1の管理者に気付かせるため、図示していないスピーカなどから音・アナウンスを発信してもよい。あるいは、状態変化検出装置1が、図示していない回線によって公衆回線網と接続している場合、出力手段18は、予め設定されたメールアドレスへ状態変化の検出結果を送信してもよい。
In step ST109, when the
また、出力手段18は、計量メータの状態が変化したと推定される時刻を合わせて出力してもよい。計量メータの状態が変化したと推定される時刻は、異常検出手段16が検出できるものとする。例えば、ステップST108の説明にて前述しているとおり、状態が変化してから検出するまでに最大N個分の時間を要する。そのため、状態変化が検出された時刻からN個分過去の時刻を、状態が変化したと推定される時刻として出力することができる。 Moreover, the output means 18 may output together the time estimated that the state of the metering meter changed. It is assumed that the abnormality detection means 16 can detect the time when it is estimated that the state of the weighing meter has changed. For example, as described above in the description of step ST108, it takes a maximum of N times from when the state changes until detection. Therefore, it is possible to output N times past from the time when the state change is detected as the time when it is estimated that the state has changed.
ステップST109まで演算を終えたら、ステップST101へ戻り、次のパルス信号を受信し、以後、ステップST101からステップST109を繰り返す。 When the calculation is completed up to step ST109, the process returns to step ST101, receives the next pulse signal, and thereafter repeats step ST101 to step ST109.
なお、本実施の形態1では、図1に示すように、11〜18、および100の全手段が、状態変化検出装置1にあるものとして説明しているが、必ずしも、各手段が同一の装置にある必要はない。例えば、計量メータ2は、ビル管理システムに接続され、累積値が管理されていることがある。そのため、状態変化検出装置1の各手段の一部、もしくは全部がビル管理システムに適用されていてもよい。この場合、状態変化検出装置1は、ビル管理システムと電気的に接続しているものとする。あるいは、ビル管理システムのような累積値を管理している装置が、公衆回線網によって遠隔地にあるサーバと接続していることがある。この場合、サーバは、計量メータやビル管理システムと公衆回線網を通じて電気的に接続されていることになるため、状態変化検出装置1の各手段の一部、もしくは全部が、サーバに適用されていてもよい。この場合、サーバが状態変化検出装置1として機能する、あるいはサーバと状態変化検出装置1が電気的に接続されているものとする。
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, all the means 11 to 18 and 100 are described as being in the state
また、サーバは、複数のビルのビル管理システムと、公衆回線網を通じて電気的に接続することが可能になる。この場合、グループ化手段13は、複数のビルの計量メータを、既定の規則に従い分類することも可能になる。これにより、正常学習手段15が、より早く、より適切に閾値αを規定することが可能になる。 In addition, the server can be electrically connected to a building management system of a plurality of buildings through a public line network. In this case, the grouping means 13 can also classify the metering meters of a plurality of buildings according to a predetermined rule. As a result, the normal learning means 15 can prescribe the threshold value α more quickly and appropriately.
以上により、本実施の形態においては、センサなどを追加することなく、作業員が計量メータの確認作業を実施しなくとも、計量メータの状態変化(変更・断線)を検出することが可能になる。 As described above, in the present embodiment, it is possible to detect a change (change / disconnection) in the state of the meter without adding a sensor or the like and without an operator performing confirmation work on the meter. .
1 状態変化検出装置、2 計量メータ、11 通信手段、12 使用量算出手段、13 グループ化手段、14 特徴量演算手段、15 正常学習手段、16 異常検出手段、17 データ長学習手段、18 出力手段、100 記録手段。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
エネルギーの使用に応じて前記複数の計量メータそれぞれから発信されるパルス信号に基づき、エネルギーの使用量の単位時間あたりの増加量を正規化した特徴量を演算する特徴量演算手段と、
前記複数の計量メータを一定の規則に基づき分類するグループ化手段と、
前記特徴量が正常時に取りうる値の範囲を規定する閾値を、前記グループ化手段によって分類された計量メータのグループ毎に当該特徴量の標準偏差から演算する正常学習手段と、
前記特徴量演算手段が演算した特徴量と前記正常学習手段が演算した閾値から前記計量メータの状態変化を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする状態変化検出装置。 A state change detection device for connecting a plurality of weighing meters,
A feature amount calculating means for calculating a feature amount obtained by normalizing an increase amount per unit time of the amount of energy used based on a pulse signal transmitted from each of the plurality of metering meters according to the use of energy;
Grouping means for classifying the plurality of weighing meters based on a certain rule;
Normal learning means for calculating a threshold value defining a range of values that can be taken when the feature quantity is normal from a standard deviation of the feature quantity for each group of the weighing meters classified by the grouping means;
Detecting means for detecting a change in the state of the meter from the feature quantity calculated by the feature quantity calculating means and the threshold value calculated by the normal learning means;
A state change detection apparatus comprising:
前記特徴量演算手段は、前記特徴量を、エネルギーの使用量の単位時間あたりの増加量のローパスフィルタ適用後の値から演算することを特徴とする状態変化検出装置。 The state change detection device according to claim 1,
The state change detecting device, wherein the feature amount calculating means calculates the feature amount from a value after application of a low-pass filter of an increase amount per unit time of energy use amount.
前記特徴量演算手段が前記特徴量の演算に利用するエネルギーの使用量の期間を演算するデータ長学習手段を備え、
前記データ長学習手段は、前記正常学習手段が演算する特徴量の標準偏差から前記期間を演算することを特徴とする状態変化検出装置。 The state change detection device according to claim 1 or 2,
A data length learning means for calculating a period of the amount of energy used by the feature quantity computing means for computing the feature quantity;
The state change detection device, wherein the data length learning means calculates the period from a standard deviation of feature quantities calculated by the normal learning means.
エネルギーの使用に応じて前記複数の計量メータそれぞれから発信されるパルス信号に基づき、エネルギーの使用量の単位時間あたりの増加量を正規化した特徴量を演算する特徴量演算手段、
前記複数の計量メータを一定の規則に基づき分類するグループ化手段、
前記特徴量が正常時に取りうる値の範囲を規定する閾値を、前記グループ化手段によって分類された計量メータのグループ毎に当該特徴量の標準偏差から演算する正常学習手段、
前記特徴量演算手段が演算した特徴量と前記正常学習手段が演算した閾値から前記計量メータの状態変化を検出する検出手段、
として機能させるためのプログラム。 A computer installed in a state change detection device that connects a plurality of weighing meters ,
A feature amount calculating means for calculating a feature amount obtained by normalizing an increase amount per unit time of energy usage based on a pulse signal transmitted from each of the plurality of metering meters in accordance with the use of energy,
Grouping means for classifying the plurality of weighing meters based on a certain rule;
Normal learning means for calculating a threshold value defining a range of values that can be taken when the feature quantity is normal from a standard deviation of the feature quantity for each group of the weighing meters classified by the grouping means;
Detecting means for detecting a change in the state of the meter from the feature value calculated by the feature value calculating means and the threshold value calculated by the normal learning means;
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