JP6388642B2 - 電気の使用状況を検出する電気の使用状況センサ・デバイス、および電気の使用状況監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力供給ネットワークに接続された電気デバイスの電気の使用状況、特に電力使用状態の変化を検出する電気の使用状況センサ・デバイスに関する。本発明は、さらに、１つまたは複数の電気デバイスの電気の使用状況を監視する電気の使用状況監視装置にも関する。電気の使用状況センサ・デバイスは、無線周波数識別デバイス（ＲＦＩＤ）に基づく。

電気デバイスの電気の使用状況の監視は、エネルギー消費、ユーザの活動のプロフィルの構築、セキュリティまたは安全性監視システムなどの分野で多くの有用な応用例がある。例えば、家庭環境では、洗濯機、照明器具、調理器具、トースタまたはコーヒー・マシンなどの電気デバイスの使用状況を知ることで、家庭の習慣およびユーザの活動についての有用な情報を得、プロフィルを構築することができるようになり得る。

電気デバイスの使用状況を監視する既知の解決策においては、電源出力(power outlet)に接続されて、各電源出力から給電される電気機器の電気消費を測定するように構成された遠隔制御型モジュールに基づく複雑な電気計測システムを利用している。このような遠隔制御型モジュールは、通常は、対応する電気機器を遠隔で監視および制御するために、低電力無線技術に基づく無線通信システムを備える。ただし、このような高度な計測システムは、複雑で費用のかかる特別仕様の設置を必要とする。実際のところ、ホーム・オートメーションおよびモニタリングに関する最近の研究報告では、価格と技術的な複雑さが市場における主な障害であり、普及を妨げていると指摘されている。これらの技術のもう１つの欠点は、電気デバイスが、ある電源出力から別の電源出力に移されることがあるという点である。さらに、照明器具など一部のデバイスは、電源出力から常に給電されているわけではない。

電気デバイスの使用状況を検出するための他の解決策は、電力供給ネットワークの１つまたは複数の点で電力線を監視することによってそれらの「ＥＭＩ（電磁干渉）シグネチャ」を感知することに基づくものである。ただし、これらの技術では、様々なデバイスのＥＭＩシグネチャを学習するために個々の較正および訓練プロセスが必要となる。さらに、ＥＭＩシグネチャが、時間とともに進化する可能性がある。ネットワークに接続された様々な使用中のデバイスのシグネチャを分別するために複雑な信号処理技術が必要となり、得られる結果は、必ずしもそれほど正確というわけでもない。

本発明は、上記に鑑みて考案されたものである。

一般的な形態では、本発明は、無線周波数識別デバイス（ＲＦＩＤ）に基づく電気の使用状況センサ・デバイスに関する。

本発明の第１の態様によれば、電気デバイスの電気的ステータスを監視する電気の使用状況センサ・デバイスであって、電気デバイスの電力ケーブルに取付け可能なＲＦＩＤセンサ・デバイスを備え、ＲＦＩＤセンサ・デバイスが、電気デバイスの電力使用状態の変化に応答して、電力ケーブル内で生成される電気パルスと磁気結合し電気信号を生成するように動作可能なアンテナ要素と、生成された電気信号に応答して、電気デバイスの電力使用状態の変化を表すデータを記憶するメモリ要素とを含み、アンテナ要素はさらに、電気デバイスの電力使用状態の変化を表すデータ、およびＲＦＩＤセンサ・デバイスを識別する識別データを、ＲＦＩＤリーダーに無線で伝送するように動作可能である、電気の使用状況センサ・デバイスが提供される。

このように、電気の使用状況の検出を、簡略化された低コストの方法で実現することができる。ＲＦＩＤセンサは、電気の使用状況の検出および電気の使用状況データの伝送という二重機能を有する。データは、例えば、電力供給ネットワークを介した遠隔のＲＦＩＤリーダーからの問合せに応答して、このＲＦＩＤリーダーに伝送することができる。

デバイスの電力使用状態の変化としては、デバイスがオンに切り替わる、デバイスがオフに切り替わる、待機モードから電力オン状態に切り替わる、電力オン状態から待機モードに切り替わるなどが挙げられる。

一形態では、アンテナ要素は、電気パルスとの磁気結合、および同じ動作周波数範囲内での無線伝送の両方を実行する。これにより、データ伝送のためにさらなる信号処理を行う必要がないので、単純化された検出デバイスが得られる。

一形態では、アンテナ要素は、ループ・アンテナを含む。例えば、アンテナ要素は、ループ・アンテナとして形成することもできるし、一体化されたループ・アンテナを備えるアンテナ・アセンブリとすることもできる。

一形態では、アンテナ要素は、電力ケーブルの少なくとも一部の周りに配置されて、誘導コイルを形成するように構成される。このような構成では、より効率的な磁気結合が得られる。

一形態では、このデバイスは、異なる電力使用状態間の切替えで誘導される電気信号を区別するように構成されたパルス検出器を含む。例えば、このパルス検出器は、電気デバイスをオンにすることによって誘導される電気信号を、電気デバイスをオフにすることによって誘導される電気信号と区別するように構成することができる。さらに、このパルス検出器は、待機モードからオン状態に切り替わることによって誘導される電気信号を、オン状態から待機状態に切り替わることによって誘導される電気信号と区別するように構成することもできる。いくつかの特定の形態では、パルス検出器は、オフ状態とオン状態の間の切替えによって誘導される電気信号を、待機モードとオン状態の間の切替えによって誘導される電気信号と区別するように構成することもできる。このようにして、電力使用状態に関する情報が与えられる。

一形態では、ＲＦＩＤセンサ・デバイスは、電力コードを介した電磁誘導によって給電される受動型ＲＦＩＤタグとして動作可能である。これにより、バッテリ給電型のＲＦＩＤタグの使用を避けることにより、電力消費を削減することができる。

一形態では、このデバイスは、電気デバイスがオンになったときの電気デバイスの電力消費を表すデータを供給する電気消費測定手段を含み、アンテナ要素によって伝送されるデータは、電気デバイスの電力消費を表すデータを含む。

一形態では、このデバイスは、電気デバイスの電力使用状態の変化が検出されたときからの持続時間を測定するタイマを含む。

電気デバイスの電力使用状態の変化を表すデータは、ＲＦＩＤタグを識別する識別データを含むことができる。例えば、識別データは、電力使用状態の変化を示すのに十分なものとすることができる。他の形態では、ＲＦＩＤタグ識別データに加えて、電力使用状態の変化を表すデータも伝送することができる。

本発明の第２の態様によれば、ＲＦＩＤセンサ・デバイスを備えたそれぞれの電力ケーブルによって電力供給ネットワークに接続された少なくとも１つの電気デバイスの電気的ステータスを監視する電気の使用状況監視装置であって、１つまたは複数のＲＦＩＤセンサ・デバイスの電気的ステータスの変化を表すデータを読み取るＲＦＩＤリーダーモジュールと、電力供給ネットワークのどの電気デバイスが電気的ステータスを変化させたかをＲＦＩＤリーダーモジュールが受信したデータから決定する監視デバイスとを備え、各ＲＦＩＤセンサ・デバイスが、電気デバイスのそれぞれの電力ケーブルに取り付けられ、電気的ステータスの変化を表すデータが、それぞれのＲＦＩＤセンサ・デバイスから無線で受信される、電気の使用状況監視装置が提供される。

一形態では、ＲＦＩＤリーダーモジュールは、ＲＦＩＤセンサへの１つまたは複数の問合せ信号の伝送をトリガして、電気的ステータスの変化を表すデータを要求するように構成される。

一形態では、ＲＦＩＤリーダーモジュールは、電力供給ネットワークに接続された電気メータによって測定される電力消費における変化が検出されたのに応答して、１つまたは複数の問合せ信号の伝送をトリガするように構成される。

一形態では、通信ネットワークと接続して、通信ネットワークに接続された遠隔サーバへのデータの伝送またはその遠隔サーバからのデータの受信を可能にする通信ネットワーク・インタフェースが設けられる。

一形態では、ＲＦＩＤリーダーモジュールは、通信ネットワークを介して受信されるコマンド信号に応答して、１つまたは複数の問合せ信号の伝送をトリガするように構成される。

一形態では、電気の使用状況監視装置は、外部データ通信ネットワークと内部データ通信ネットワークとの間のインタフェースを提供するゲートウェイ・デバイスに含まれる。

本発明のさらに別の態様は、本発明の第２の態様の何れかの形態による装置を含む、外部データ通信ネットワークと内部データ通信ネットワークとの間のインタフェースを提供するゲートウェイ・デバイスを提供する。

本発明のさらに別の態様によれば、電気デバイスの電気的ステータスを監視するための本発明の第１の態様の何れかの形態による少なくとも１つの電気の使用状況センサ・デバイスと、本発明の第２の態様の何れかの形態による電気の使用状況監視装置とを含む電気の使用状況監視システムが提供される。

一形態では、電気の使用状況監視システムは、電力供給ネットワーク中の電力消費を監視する電気の使用状況監視装置に接続された電気メータをさらに含む。

本発明のさらに別の態様によれば、電気デバイスの電力ケーブルに取付け可能な、電気デバイスの電気的ステータスを監視するＲＦＩＤセンサ・デバイスであって、電力ケーブル内で生成される電気パルスと磁気結合して、電気デバイスの電力使用状態の変化に応答して電気信号を生成するように動作可能なアンテナ要素と、生成された電気信号に応答して、電気デバイスの電力使用状態の変化を表すデータを記憶するメモリ要素とを含み、アンテナ要素が電気デバイスの電力使用状態の変化を表すデータを無線でＲＦＩＤリーダーに伝送するようにさらに動作可能である、ＲＦＩＤセンサ・デバイスが提供される。

本発明のさらに別の態様は、家庭用電気器具の電力消費を測定する電気メータと、各家庭用電気器具の電源コードにテープで貼付されたＲＦＩＤ感知タグと、電気メータから受け取る家庭用電気器具の電力消費における変化を検出する手段と、変化が検出された場合に検出手段によってトリガされる、ＲＦＩＤ感知タグから識別コードおよび各器具の状態（オンまたはオフ）を含むデータを読み取る無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグリーダーと、トリガされたＲＦＩＤタグリーダーによって読み取られたデータを解析する際に少なくとも１つの器具の状態の変化を識別する手段と、少なくとも１つの識別された器具の状態の変化に関する情報を送達する手段とを含む、家庭用機器の家庭用電気器具の活動を検出するＲＦＩＤシステムを提供する。

一形態では、家庭用電気メータによって送達される家庭用電気器具の電力消費の変化は、少なくとも１つの家庭用電気器具の状態の変化による。

一形態では、各ＲＦＩＤ感知タグは、ＵＨＦ帯域で動作するアンテナを含む。

一形態では、ＲＦＩＤシステムは、ホーム・ゲートウェイに一体化される。

一形態では、各受動型ＲＦＩＤ感知タグは、家庭用電気器具の状態が変化しているときに電源コードに流れるインパルス電流の検出を可能にする受動型センサを含む。

本発明のさらに別の態様は、電力供給ネットワークに接続された電気デバイスの電気の使用状況を検出するＲＦＩＤシステムであって、各電気デバイスの電源コードに取り付けられた少なくとも１つのＲＦＩＤ感知タグと、電力供給ネットワークに接続された電気メータから送達される電力消費の変化を検出する手段と、変化が検出された場合に検出手段によってトリガされて、上記の少なくとも１つのＲＦＩＤ感知タグから対応する電気デバイスの識別コードおよび状態（オンまたはオフ）を含むデータを読み取る無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグリーダーと、トリガされたＲＦＩＤタグリーダーによって読み取られたデータを解析する際に少なくとも１つの電気デバイスの状態の変化を識別する手段とを含む、ＲＦＩＤシステムに関する。

本発明の要素によって実施されるいくつかのプロセスは、コンピュータによって実施されるものであることがある。従って、これらの要素は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、またはソフトウェアの特徴とハードウェアの特徴を組み合わせた実施形態の形態をとることができ、これらの全ての形態を、本明細書では、一般的に「回路」、「モジュール」、または「システム」と呼ぶことがある。さらに、これらの要素は、コンピュータ使用可能プログラム・コードがその媒体内に実装される任意の有形の表現媒体内に実装されるコンピュータ・プログラム製品の形態をとることもできる。

本発明の要素はソフトウェアとして実施することができるので、本発明は、任意の適当なキャリア媒体上でプログラマブル装置に供給されるコンピュータ可読コードとして実装することができる。有形のキャリア媒体としては、フロッピー（登録商標）・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハード・ディスク・ドライブ、磁気テープ・デバイス、または固体状態メモリ・デバイスなどの記憶媒体が挙げられる。過渡的なキャリア媒体としては、電気信号、電子信号、光信号、音響信号、磁気信号、あるいは例えばマイクロ波またはＲＦ信号などの電磁気信号などの信号が挙げられる。

以下、例示のみを目的として、以下の図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

本発明の１つまたは複数の実施形態を実施することができる電気の使用状況監視システムを示す概略ブロック図である。 本発明の一実施形態によるＲＦＩＤセンサ・デバイスを示す概略ブロック図である。 本発明の一実施形態によるＲＦＩＤセンサ・デバイスを示す概略ブロック図である。 本発明の異なる実施形態によるＲＦＩＤセンサ・デバイスを示す概略図である。 本発明の異なる実施形態によるＲＦＩＤセンサ・デバイスを示す概略図である。 本発明の異なる実施形態によるＲＦＩＤセンサ・デバイスを示す概略図である。 本発明の一実施形態によるアンテナ・アセンブリを示す概略図である。 電気デバイスの電力ケーブルに取り付けられた本発明の一実施形態によるＲＦＩＤセンサ・デバイスを示す概略図である。 本発明の一実施形態によるＲＦＩＤセンサ・デバイスの要素を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態によるＲＦＩＤセンサによって実施される信号処理プロセスを示すグラフ図である。 本発明の一実施形態による電気の使用状況監視装置を示す概略ブロック図である。 本発明の別の実施形態によるＲＦＩＤセンサ・デバイスを示す概略ブロック図である。

図１は、本発明の１つまたは複数の実施形態を実施することができる電気の使用状況監視システムを示す概略ブロック図である。電気の使用状況監視システム１００は、ｎ個の電気デバイス１０１＿１から１０１＿ｎの電気的ステータスの変化を監視する。各電気デバイス１０１＿１から１０１＿ｎは、それぞれ電力ケーブル１０２＿１から１０２＿ｎによって電力供給ネットワーク１１０の電源出力１０３＿１から１０３＿ｎに接続される。図１に示す実施形態では、各電気デバイス１０１＿１から１０１＿ｎはそれぞれ電源出力１０３＿１から１０３＿ｎに接続されているが、本発明の他の実施形態では、複数の電気デバイスを同じ電源出力１０３＿ｘに接続することもできることを理解されたい。各電力ケーブル１０２＿１から１０２＿ｎは、それぞれＲＦＩＤセンサ・ユニット２００＿１から２００＿ｎを備える。電気の使用状況監視システム１００は、電力供給ネットワーク１１０に接続された電気の使用状況監視装置３００をさらに含む。電力供給ネットワーク１１０は、電力供給ネットワーク１１０中の電気消費を測定するスマート電気メータ４００を備える。電気の使用状況監視装置３００は、システムの電気の使用状況に関するデータを、例えば電力供給会社のサーバなどの遠隔のサーバ・デバイスに伝送することができるように、インターネット・ネットワークなどの通信ネットワークＮＥＴに接続することができる。

図２Ａは、本発明の一実施形態によるＲＦＩＤセンサ・デバイス２００を示す概略ブロック図である。

ＲＦＩＤセンサ・デバイス２００は、アンテナ２１０と、パルス検出モジュール２２０と、電気的ステータス変化を表すデータを記憶するメモリ・チップ２３０とを含む。電気デバイスの電力使用状態の変化を表すデータは、ＲＦＩＤタグを識別する識別データを含むことがある。例えば、識別データは、電力使用状態の変化を示すのに十分なものとすることができる。他の実施形態では、ＲＦＩＤタグ識別データに加えて、電力使用状態の変化を表すデータを伝送することもできる。

ＲＦＩＤセンサ・デバイスは、ＲＦＩＤタグ、ＲＦＩＤラベル、ＲＦＩＤトランスポンダなどと呼ばれることもある。

アンテナ２１０は、２つの機能を有する。第１に、ＲＦＩＤセンサ・ユニット２００＿ｘのアンテナ２１０は、対応する電気デバイス１０１＿ｘで電力使用状態の変化があったとき、例えばオンになったりオフになったりしたときにそれぞれの電力ケーブル１０２＿ｘで生成される電気パルスを検出するために使用される。実際に、生成される電気パルスは、対応する電気デバイス１０１＿ｘの電力使用状態の変化によって生じる。電気デバイス１０１＿ｘがオンまたはオフになると、対応する電力ケーブル１０２＿ｘに電流パルスが流れる。電力ケーブル１０２＿ｘに取り付けられた対応するＲＦＩＤセンサ・デバイス２００＿ｘのアンテナ２１０は、パルス検出モジュール２２０によって検出することができる電気パルスを生成する電流パルスに磁気的に結合する。

アンテナ２１０の第２の機能は、メモリ・チップ２３０から監視装置３００のＲＦＩＤリーダーに無線でデータを伝送することである。実際に、アンテナ２１０の動作周波数範囲は、磁気結合によるインパルス検出機能およびＲＦＩＤリーダーへのデータの無線伝送機能の両方の実行を可能にするものである。

例えば、この実施形態のＲＦＩＤセンサ・デバイス２００は、例えば、例えば８６０ＭＨｚもしくは９００ＭＨｚの領域など８００ＭＨｚから９６０ＭＨｚの範囲、または４３３ＭＨｚの領域などのＵＨＦ周波数帯域、あるいは例えば１３.６ＭＨｚの領域などのＨＦ周波数帯域で動作する遠距離場／長距離ＲＦＩＤタグである。

ＲＦＩＤは、不特定の短距離デバイスであってもよい。ＲＦＩＤは、無免許で周波数帯域を使用することができる。しかしながら、ＲＦＩＤは、通常は、地域の規制（ＥＴＳＩ、ＦＣＣなど）に準拠しなければならない。
ＬＦ：１２５ｋＨｚ〜１３４.２ｋＨｚ：低周波
ＨＦ：１３.５６ＭＨｚ：高周波
ＵＨＦ：８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ：極超短波
ＳＨＦ：２.４５ＧＨｚ：超高周波

ＲＦＩＤセンサ・デバイス２００からのデータの伝送は、ＲＦＩＤリーダーからの問合せに応答して実行することができる。

メモリ・チップ２３０は、対応する電気デバイス１０１＿ｘの電気的ステータスの変化を示すデータを記憶する。本発明のいくつかの実施形態では、電力ケーブル１０２＿ｘ内の電気パルスによってアンテナ２１０内で誘導され、パルス検出器２２０によって検出される電圧を使用して、メモリ・チップ２３０を作動させ、データを記憶できるようにすることができる。受動型のＲＦＩＤタグの場合には、アンテナ２１０は、電力ケーブル中の電流パルスによって電力を取り込んでＲＦＩＤセンサ・デバイス２００のモジュールを動作させることができる電力結合インダクタとして機能する。この特定の実施形態のＲＦＩＤセンサ・デバイス２００は、受動型ＲＦＩＤセンサ・デバイスであることから、バッテリなどの電源からＲＦＩＤセンサ・デバイス２００に電力が常に供給されているわけではないので、エネルギー消費を最小限に抑えることができる。ただし、本発明の代替の実施形態では、ＲＦＩＤセンサ・デバイス２００は、それ自体の電源手段によって給電される能動型ＲＦＩＤタグまたはバッテリ援用受動型ＲＦＩＤタグであってもよいことは理解されるであろう。

電気的監視システム１００の各ＲＦＩＤセンサ・デバイス２００は、監視装置３００がそのデバイス２００を識別することを可能にする識別コードを備える。

ＲＦＩＤセンサ・デバイス２００は、例えば糊、粘着テープ、またはステッカなどの接着剤や、例えばステープル、ねじ、釘などの機械的接続など、任意の形態の固定手段によって各電力ケーブル１０２＿ｘに取り付けてもよいし、あるいは各電力ケーブル１０２＿ｘの絶縁被覆カバーに埋め込むことによって取り付けてもよい。

図２Ｂは、本発明の特定の実施形態によるＲＦＩＤセンサ・デバイス２０００を示す概略ブロック図である。このＲＦＩＤセンサ・デバイス２０００は、ＵＨＦアンテナ２０１０と、ＤＣ電圧をＲＦＩＤセンサ・デバイス２０００の電力モジュールに供給する整流器２０１１、復調器２０１２、電圧調整器２０１３、後方散乱変調器２０１４、メモリ２０３０、およびディジタル論理回路２０１６を含むＲＦＩＤ回路と、整流器２０１７およびパルス検出器２０２０を含むパルス検出回路とを含む。パルス検出回路は、電力ケーブル内の電気パルスによってアンテナ・ループ２０１０内で誘導されるパルスを検出して、ＲＦＩＤチップセットの１ビット・メモリ、いわゆる「状態ビット」の値を（０から１に、またはその逆に）変化させることによってＲＦＩＤメモリ２０３０に情報を送るように構成される。ＲＦＩＤセンサは、インパルス・センサ回路が接続される、標準的な受動ＵＨＦ標準に準拠したＲＦＩＤタグとすることができる。

ある特定の実施形態では、図３Ａに示すように、ＲＦＩＤセンサ・デバイス２００Ａは、対応する電力ケーブル１０２＿ｘに取り付けるための接着材料２５２Ａがその下側に設けられたステッカの形態で設けられ、アンテナ２１０Ａ、パルス検出モジュール２２０Ａ、およびメモリ・チップ２３０Ａは、ステッカの上側に設けられ、保護カバー層２５５Ａで覆われている。

本発明のいくつかの実施形態では、アンテナ２１０は、電力ケーブル１０２＿ｘの少なくとも一部分の周りに嵌合するように成形することができる。本発明のいくつかの実施形態では、ＲＦＩＤセンサ・デバイス２００のアンテナ２１０は、ループ・アンテナの形態であり、使用時には、対応する電力ケーブル１０２＿ｘの少なくとも一部分の周りに配置される。

図３Ｂおよび図３Ｄは、本発明の一実施形態によるＲＦＩＤセンサ２００Ｂの一例を概略的に示す図である。ＲＦＩＤセンサ２００Ｂは、電気ケーブル内の電気インパルスを検出するために電力ケーブル内の電流との磁気結合を確保するループ要素２１３Ｃを備えたＲＦＩＤリーダーにデータを伝送するＵＨＦアンテナ要素２１１および２１２を有するアンテナ・アセンブリ２１０と、パルス検出器２２０およびＲＦＩＤメモリ２３０を有するＲＦＩＤ回路とを備えている。アンテナ・アセンブリの形状は、電力ケーブルのフォーム・ファクターに基づいて構成される。

図３Ｃは、本発明の別の実施形態によるＲＦＩＤセンサの別の例を概略的に示す図である。ＲＦＩＤセンサ２００Ｃは、電気ケーブル内の電気インパルスを検出するための電力ケーブル内の電流との磁気結合を保証するループ要素２１３Ｃを備えたＲＦＩＤリーダーにデータを伝送するＵＨＦアンテナ要素２１１Ｃおよび２１２Ｃを有するアンテナ・アセンブリ２１０と、パルス検出器２２０およびＲＦＩＤメモリ２３０を有するＲＦＩＤ回路とを備えている。アンテナ・アセンブリは、図３Ｂのアンテナ・アセンブリと同じように動作するが、ＵＨＦアンテナ要素およびループ要素の形状は異なる。

図４は、この例ではヘア・ドライヤである電気器具１０１の電力ケーブル１０２に取り付けられたＲＦＩＤセンサ・デバイス２００の配置を概略的に示す図である。ＲＦＩＤセンサ２００は、電力ケーブル１０２の一部分の円周方向に巻き付けられた接着剤を備えた可撓性基板上に設けられる。

図５Ａは、アンテナ２１０がループ・アンテナの形態を有するＲＦＩＤセンサ・デバイス２００のパルス検出モジュール２２０の動作の一例を示す概略図である。電力使用状態変化パルス信号Ａは、磁気結合効果により、ループ・アンテナ２１０によって検知される。電力使用状態変化パルス信号Ａの振幅が所定のしきい値（例えば１Ｖ）を超えると、ブロック比較器２２１が入力パルス信号を検出し、これに応答して、出力信号Ｂの状態を変化させる。マルチ・トリガ（ｍｕｌｔｉ ｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇ）を回避するために、時間調整器（ｔｅｍｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ）２２２を比較器２２１の出力部に接続して、時間調整器の出力部において、設定された一時遅延時間の間に比較器から出される信号に対応する信号Ｃを供給することができる。Ｄフリップ・フロップ・モジュール２２３は、状態ビットＤを生成する。Ｄフリップ・フロップ・モジュール２２３が時間調整モジュール２２２からの出力信号Ｃによってクロッキングされているので、状態ビットＤは、各クロッキングされたインパルスごとに変化する。従って、ビット信号Ｄの最後のビットは、パルスが検出される（オンまたはオフになる）たびに状態を変化させる。従って、この状態を使用して、電力使用状態の変化を示すことができる。ビット値は、ＲＦＩＤセンサ・デバイス２００のメモリ・チップ２３０に記憶される。その後、各電気デバイス１０１＿ｘの電力使用状態の変化を表すこの情報を、ＲＦＩＤセンサ・デバイス２００の識別コードＩＤとともに監視装置３００に伝送することができる。図５Ａの動作の信号Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを、図５Ｂにグラフ的に示す。

本発明の特定の実施形態では、カウンタ・リセット時の電気デバイス１０１＿ｘの初期電力使用状態を知ることにより、ビット信号Ｄの状態から、電気的変化がオン／オフの電気的ステータス変化に対応するか、オフ／オンの電気的ステータス変化に対応するかを判定することができる。さらに、直前の読出し時に電気デバイスの電力使用状態がオンであったかオフであったかを知ることにより、次の読出し時の電力使用状態がオンであるかオフであるかを推測することができる。

図６は、本発明の一実施形態による電気の使用状況監視装置３００を概略的に示すブロック図である。電気の使用状況監視装置３００は、ＲＦＩＤリーダー３１０と、ＲＦＩＤデータ信号を処理する監視デバイス３２０とを含む。

ＲＦＩＤリーダー３１０は、遠距離場ＲＦＩＤ型リーダーであり、対応するダイポール型アンテナ２５０からの無線伝送を介して、ネットワークの電力ケーブル１０２に取り付けられた電気の使用状況センサから伝送されるＲＦＩＤデータ信号を無線で受信し、対応するダイポール型アンテナ２５０への無線伝送を介して、ＲＦＩＤ問合せ信号をＲＦＩＤセンサ２００に送信するように構成される。

監視デバイス３２０は、電気の使用状況監視システム１００内の電気デバイス１０１＿１から１０１＿ｎの電気の使用状況ステータスを示すデータを、ＲＦＩＤリーダー３１０から受信する。

本発明のある特定の実施形態では、監視デバイス３２０は、システムの電力供給ネットワーク１１０に接続されたスマート型電気メータ４００に接続される。電気メータ４００と監視デバイス３２０とは、無線で接続することもできるし、有線接続で接続することもできる。スマート電気メータ４００は、電力ネットワーク１１０に接続された電気デバイス１０１＿１から１０１＿ｎの電力消費を監視するように構成される。スマート電気メータ４００は、例えば電力ネットワーク１１０から給電される１つまたは複数の電気デバイス１０１＿１から１０１＿ｎがオンになることによって生じ得る電力消費率の増加、あるいは電力ネットワーク１１０から給電される電気デバイス１０１＿１から１０１＿ｎのうちの１つまたは複数がオフになることによって生じ得る電力消費率の減少など、電力消費の変化を検出するように構成される。電力消費の変化が検出されたのに応答して、監視デバイス３２０からＲＦＩＤリーダー３１０にコマンド信号が伝送されて、ＲＦＩＤ読取りプロセスが開始される。このコマンド信号に応答して、ＲＦＩＤリーダー３１０は、ＲＦＩＤセンサ・デバイス２００＿１から２００＿ｎの各ＲＦＩＤメモリ・チップ２３０＿１から２３０＿ｎに記憶された電気的ステータス・データを読み取るために、問合せ信号をＲＦＩＤセンサ・デバイス２００＿１から２００＿ｎに伝送する。次いで、これらの問合せ信号は、ＲＦＩＤセンサ・デバイス２００＿１から２００＿ｎによって監視装置３００に向かって後方散乱される。ＲＦＩＤセンサ・デバイス２００＿１から２００＿ｎからの後方散乱信号は、それぞれ、対応する電気デバイス１０１＿１から１０１＿ｎの識別コードと、各ＲＦＩＤメモリ・チップ２３０に記憶された対応する電力使用状態変化情報とを含む。収集された電力使用状態変化情報信号は、インタフェース・デバイス３２０で受信され、ＲＦＩＤリーダー３１０のＲＦＩＤ処理モジュール３１２によって読み取られるように変換される。次いで、処理された電力使用状態変化使用情報が、監視デバイス３２０に伝送される。

監視デバイス３２０は、受信した電力使用状態変化情報をさらに処理する、またはこの電力使用状態変化情報を、通信ネットワークを介して接続された遠隔デバイスなどの別のデバイスに転送することができる。

例えば、家庭電力供給ネットワーク１１０に接続されたコーヒー・マシンなどの電気デバイス１０１＿ｘが（例えば電源オフ状態から、または待機モードから）オンになった場合には、以下が起こる。
１.コーヒー・マシンが消費する電力に対応する量だけ総電力消費が増加する。この電力消費の変化は、スマート電気メータ４００によって測定される。
２.オンになることに応答して対応する電力ケーブル内で生成される電流インパルスが、対応する電力ケーブルに取り付けられた対応するＲＦＩＤセンサ・デバイス２００を起動し、ステータス情報の変化（オフからオン）が、ビット（「状態ビット」）を０（オフ状態に対応する）から１（オン状態に対応する）に切り替えることによってＲＦＩＤメモリ・チップに記憶される。

スマート電気メータ４００によって測定される電力消費の増加は、監視デバイス３２０によって検出することができる。この増加が検出されるのに応答して、読取りコマンドがＲＦＩＤリーダー３１０に送信されて、ＲＦＩＤリーダー３１０の読取りフェーズをトリガする。ＲＦＩＤリーダーモジュール３１０は、問合せ信号を伝送することによって、電力ネットワーク１１０に接続された電気デバイス１０１＿１から１０１＿ｎの全てのＲＦＩＤセンサ・デバイス２００＿１から２００＿ｎを読み取る。各ＲＦＩＤセンサ２００＿１の読取り情報は、その識別と、その電気的オン／オフ変化ステータスとを含む。

本発明のいくつかの実施形態では、読み出された全てのＲＦＩＤセンサ・デバイスの電気的変化ステータスを、直前の読取りフェーズにおいて電気デバイス・ステータス・データセットに記憶された直前の電気的変化ステータスと比較することにより、どの電気デバイスが電源オンになったかを推測することができ、それに従って電気デバイス・ステータス・データセットを更新することができる。

本発明の他の実施形態では、対応するＲＦＩＤメモリ・チップに記憶された各状態ビット信号の状態を使用して、どの１つまたは複数の電気デバイスがオンまたはオフになったかを識別することができる。

本発明のいくつかの特定の実施形態では、電気デバイスについて、パルス信号を特徴付けることによって、オンからオフまたは待機状態への電力使用状態の変化によって生成される電気パルスを、オフまたは待機状態からオンへの電力使用状態の変化によって生成される電気パルスと区別することができる。このような実施形態のＲＦＩＤセンサ・デバイス２００のインパルス検出器２２０は、生成された電気パルス信号の特徴から、その電気パルスがオンからオフまたは待機状態への電力使用状態変化によって生じたものであるか、オフまたは待機状態からオンへの電力使用状態の変化によって生じたものであるかを検出するように構成される。

さらに別の実施形態では、インパルス検出器は、得られるパルス信号を特徴付けることによって、オフからオンへの電力使用状態の変化と待機状態からオンへの電力使用状態の変化とを区別し、オンから待機状態への電力使用状態の変化とオンからオフへの電力使用状態の変化とを区別するように構成することもできる。

本発明の別の実施形態では、電気デバイス１０１＿ｘによって消費される電力を、例えばオフからオンへの電力使用状態変化または待機状態からオンへの電力使用状態変化を検出し、その後電気デバイスがオン状態である持続時間を決定することによって、測定することができる。次いで、電力使用状態変化を表すデータをＲＦＩＤリーダー３１０に伝送するのと同じように、電力消費を表すデータを、対応するＲＦＩＤセンサ・デバイス２００＿ｘからＲＦＩＤリーダー３１０に無線で転送することができる。

電力使用状態変化データまたは消費データを処理して、例えば家庭のユーザ・プロフィルを構築する、電力消費の増加を検出して警告する、且つ／またはエネルギー消費を削減する勧告を出すなど、電力ネットワーク１１０の電気の使用状況についての関連情報を供給することができる。

本発明の他の実施形態では、ＲＦＩＤリーダーが監視デバイス３２０からのコマンドに応答してＲＦＩＤセンサ・デバイスに問合せ信号を送信するのではなく、ＲＦＩＤリーダーは、監視デバイスから命令されなくても、自動的に、例えば定期的に、ＲＦＩＤセンサ・デバイスに問合せ信号を送信することができる。

このシステムのいくつかの実施形態では、監視デバイスは、外部インターネット・ネットワーク（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｎｅｔｗｏｒｋ）に接続されたホーム・ゲートウェイ・システムの一部とすることもできる。家庭の全電力消費の実時間トラッキングは、インターネット・ネットワークを介して家庭用電気提供業者によって行うことができる。例えば、電気提供業者は、遠隔サーバからゲートウェイ・デバイスを介して信号を伝送することによって、ＲＦＩＤリーダーの読取りフェーズをトリガすることができる。

図７は、本発明のさらに別の実施形態によるＲＦＩＤセンサ・デバイス７００を示す概略機能ブロック図である。

ＲＦＩＤセンサ・デバイス７００は、アンテナ７１０と、パルス検出モジュール７２０と、ＲＦＩＤセンサの識別データおよび電気的ステータス変化を表すデータを記憶するメモリ・チップ７３０とを含む。これらの要素は、図２の実施形態の対応する要素と同様に動作する。図２の実施形態と比較すると、ＲＦＩＤセンサ・デバイス７００は、タイマ７４０をさらに含む。タイマ７４０は、パルス検出器７２０によってパルスが検出されたときからの時間の長さを測定することによって、電気デバイスが電気的状態を変化させている持続時間を測定するために使用される。この時間データは、メモリ７３０に記憶し、ＩＤデータおよび電気的ステータス・データとともにＲＦＩＤリーダーに伝送することができる。この時間データによって、デバイスがオンまたはオフに切り替わっている時間の長さを決定することができる。

以上、具体的な実施形態を参照して本発明について説明したが、本発明は、これらの具体的な実施形態に限定されるものではなく、当業者には、本発明の範囲内に含まれる様々な修正が明らかであろう。

例えば、以上の例は、家庭用電力ネットワーク・システムに関連して説明したが、本発明の実施形態は、電気デバイスが接続されるいかなる電力ネットワークにも適用することができることは理解されるであろう。さらに、このシステムは、セキュリティまたは安全の分野に応用して、オンまたはオフに切り替わるなど、電力使用状態を変化させている電気デバイスを識別することもできる。

例示のみを目的として与えた、添付の特許請求の範囲によってのみ決定される本発明の範囲を限定することを意図していない前述の例示的な実施形態を参照すれば、当業者にはさらに多数の修正形態および変形形態が明らかになるであろう。特に、様々な実施形態の様々な特徴は、適宜相互に入れ替えることができる。
上記の実施形態に加えて、以下の付記を開示する。
（付記１）
電気デバイス（１０１）の電気的ステータスを監視する電気の使用状況センサ・デバイスであって、
前記電気デバイスの電力ケーブル（１０２）に取付け可能なＲＦＩＤセンサ・デバイス（２００；７００）を備え、
前記ＲＦＩＤセンサ・デバイス（２００；７００）が、
前記電気デバイスの電力使用状態の変化に応答して、前記電力ケーブル内で生成される電気パルスと磁気結合して電気信号を誘導するように動作可能なアンテナ要素（２１０、７１０）と、
前記誘導された電気信号に応答して、前記電気デバイスの前記電力使用状態の変化を表すデータを記憶するメモリ要素（２３０；７３０）と
を含み、
前記アンテナ要素（２１０；７１０）はさらに、前記電気デバイスの前記電力使用状態の変化を表すデータ、および前記ＲＦＩＤセンサ・デバイス（２００、７００）を識別する識別データを、ＲＦＩＤリーダー・デバイスに無線で伝送するように動作可能である、前記電気の使用状況センサ・デバイス。
（付記２）
前記アンテナ要素（２１０；７１０）が、前記電気パルスとの磁気結合、およびその動作周波数範囲内でのデータ伝送の両方を実行する、付記１に記載のデバイス。
（付記３）
前記ＲＦＩＤセンサ・デバイス（２００；７００）が、遠距離場ＲＦＩＤタグとして動作可能である、付記１または２に記載のデバイス。
（付記４）
前記アンテナ要素（２１０；７１０）が、ループ・アンテナを含む、付記１から３の何れか１つに記載のデバイス。
（付記５）
前記アンテナ要素（２１０；７１０）が、前記電力ケーブル（１０２）の少なくとも一部の周りに配置されて、誘導コイルを形成するように構成される、付記１から４の何れか１つに記載のデバイス。
（付記６）
前記電気デバイスをオンにすることによって誘導される電気信号を、前記電気デバイスをオフにすることによって誘導される電気信号と区別するように構成されたパルス検出器（２２０；７２０）を備える、付記１から５の何れか１つに記載のデバイス。
（付記７）
前記ＲＦＩＤセンサ・デバイス（２００；７００）が、前記電力ケーブルを介した電磁誘導によって給電される受動型ＲＦＩＤタグとして動作可能である、付記１から６の何れか１つに記載のデバイス。
（付記８）
前記電気デバイスがオンになったときの前記電気デバイスの電力消費を表すデータを供給する電気消費測定手段をさらに備え、前記アンテナ要素によって伝送されるデータが、前記電気デバイスの電力消費を表す前記データを含む、付記１から７の何れか１つに記載のデバイス。
（付記９）
前記電気デバイスの前記電力使用状態の変化が検出されてからの持続時間を測定するタイマ（７４０）をさらに備える、付記１から８の何れか１つに記載のデバイス。
（付記１０）
ＲＦＩＤセンサ・デバイス（２００）を備えたそれぞれの電力ケーブル（１０２）によって電力供給ネットワークに接続された少なくとも１つの電気デバイス（１０１）の電気的ステータスを監視する電気の使用状況監視装置であって、
それぞれのＲＦＩＤセンサ・デバイス（２００）の電力使用状態の変化を表す電気的ステータス・データを読み取るＲＦＩＤリーダーモジュール（３１０）を備え、各ＲＦＩＤセンサ・デバイス（２００）が、電気デバイスのそれぞれの電力ケーブル（１０２）に取り付けられ、前記電気的ステータス・データは、前記それぞれの電力ケーブル（１０２）を介して前記それぞれのＲＦＩＤセンサ・デバイス（２００）から無線で受信される、前記電気の使用状況監視装置。
（付記１１）
前記ＲＦＩＤリーダーモジュール（３１０）は、前記電力供給ネットワークに接続された電気メータ（４００）によって測定される電力消費における変化が検出されたのに応答して、１つまたは複数の問合せ信号の伝送をトリガするように構成される、付記１０に記載の装置。
（付記１２）
通信ネットワークと接続して、前記通信ネットワークに接続された遠隔サーバへのデータの伝送または前記遠隔サーバからのデータの受信を可能にする、通信ネットワーク・インタフェースを備える、付記１０または１１に記載の装置。
（付記１３）
前記ＲＦＩＤリーダーモジュール（３１０）が、前記通信ネットワークを介して受信されるコマンド信号に応答して、１つまたは複数の問合せ信号の伝送をトリガするように構成される、付記１２に記載の装置。
（付記１４）
付記１０から１３の何れか１つに記載の装置を備える、外部データ通信ネットワークと内部データ通信ネットワークとの間のインタフェースを提供するゲートウェイ・システム。

Claims (12)

1. 電気デバイスの電気的ステータスを監視する電気の使用状況センサ・デバイスであって、
   前記電気デバイスの電力ケーブルに取付け可能な無線周波数識別センサ・デバイスを備え、
   前記無線周波数識別センサ・デバイスが、
   前記電気デバイスの電力使用状態の変化に応答して、前記電力ケーブル内で生成される電気パルスと磁気結合して電気信号を誘導するように動作可能なアンテナ要素と、
   前記誘導された電気信号に応答して、前記電気デバイスの前記電力使用状態の変化を表すデータを記憶するメモリ要素と
   を含み、
   前記アンテナ要素はさらに、前記電気デバイスの前記電力使用状態の変化を表すデータ、および前記無線周波数識別センサ・デバイスを識別する識別データを、無線周波数識別リーダー・デバイスに無線で伝送するように動作可能であり、
   前記アンテナ要素がその動作周波数範囲内において、前記電気パルスとの磁気結合およびデータ伝送の両方を実行する、
   デバイス。
2. 前記無線周波数識別センサ・デバイスが、遠距離場無線周波数識別タグとして動作可能である、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記アンテナ要素が、ループ・アンテナを含む、請求項１または２に記載のデバイス。
4. 前記アンテナ要素が、前記電力ケーブルの少なくとも一部の周りに配置されて、誘導コイルを形成するように構成される、請求項１から３の何れか１項に記載のデバイス。
5. 前記電気デバイスをオンにすることによって誘導される電気信号を、前記電気デバイスをオフにすることによって誘導される電気信号と区別するように構成されたパルス検出器を備える、請求項１から４の何れか１項に記載のデバイス。
6. 前記無線周波数識別センサ・デバイスが、前記電力ケーブルを介した電磁誘導によって給電される受動型無線周波数識別タグとして動作可能である、請求項１から５の何れか１項に記載のデバイス。
7. 前記電気デバイスがオンになったときの前記電気デバイスの電力消費を表すデータを供給する電気消費測定手段をさらに備え、前記アンテナ要素によって伝送されるデータが、前記電気デバイスの電力消費を表す前記データを含む、請求項１から６の何れか１項に記載のデバイス。
8. 前記電気デバイスの前記電力使用状態の変化が検出されてからの持続時間を測定するタイマをさらに備える、請求項１から７の何れか１項に記載のデバイス。
9. 無線周波数識別センサ・デバイスを備えたそれぞれの電力ケーブルによって電力供給ネットワークに接続された少なくとも１つの電気デバイスの電気的ステータスを監視する電気の使用状況監視装置であって、
   それぞれの無線周波数識別センサ・デバイスの電力使用状態の変化を表す電気的ステータス・データを読み取る無線周波数識別リーダーモジュールを備え、各無線周波数識別センサ・デバイスが、電気デバイスのそれぞれの電力ケーブルに取り付けられ、前記電気的ステータス・データは、前記それぞれの無線周波数識別センサ・デバイスから無線で受信され、
   前記無線周波数識別リーダーモジュールは、前記電力供給ネットワークに接続された電気メータによって測定される電力消費における変化が検出されたのに応答して、１つまたは複数の問合せ信号の伝送をトリガするように構成される、
   装置。
10. 通信ネットワークと接続して、前記通信ネットワークに接続された遠隔サーバへのデータの伝送または前記遠隔サーバからのデータの受信を可能にする、通信ネットワーク・インタフェースを備える、請求項９に記載の装置。
11. 前記無線周波数識別リーダーモジュールが、前記通信ネットワークを介して受信されるコマンド信号に応答して、１つまたは複数の問合せ信号の伝送をトリガするように構成される、請求項１０に記載の装置。
12. 請求項９から１１の何れか１項に記載の装置を備える、外部データ通信ネットワークと内部データ通信ネットワークとの間のインタフェースを提供するゲートウェイ・システム。

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