特開 2024-175623 電力監視システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024175623

(43)【公開日】2024-12-18

(54)【発明の名称】電力監視システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 13/00 20060101AFI20241211BHJP

   H04Q 9/00 20060101ALI20241211BHJP

   H04M 11/00 20060101ALI20241211BHJP

【ＦＩ】

H02J13/00 301A

H04Q9/00 311J

H04M11/00 301

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023093569

(22)【出願日】2023-06-06

(71)【出願人】

【識別番号】519277520

【氏名又は名称】株式会社リビングロボット

(74)【代理人】

【識別番号】100186510

【弁理士】

【氏名又は名称】豊村 祐士

(72)【発明者】

【氏名】川内 康裕

(72)【発明者】

【氏名】中村 珠幾

(72)【発明者】

【氏名】遠山 理

(72)【発明者】

【氏名】筑波 満

(72)【発明者】

【氏名】阪本 実雄

(72)【発明者】

【氏名】丸本 智彦

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 雅愉

(72)【発明者】

【氏名】内山 昭彦

(72)【発明者】

【氏名】井上 貴裕

【テーマコード（参考）】

5G064

5K048

5K201

【Ｆターム（参考）】

5G064AC09

5K048BA32

5K048BA34

5K048DB01

5K048DC01

5K048HA34

5K201BA02

5K201EB07

5K201EC06

5K201ED08

5K201ED09

(57)【要約】

【課題】電力監視システムを安価に構成し、更に、より利用者の利便性を向上させる電力監視システムを提供する。
【解決手段】
ネットワーク１０に接続されるとともに、電力供給口と所定の電気機器３０との間に介在して、前記所定の電気機器３０に供給される電力値を計測する主スマートプラグ２１と、電力供給口と前記所定の電気機器以外の電気機器３０との間に介在して、前記所定の電気機器以外の電気機器３０に供給される電力値を計測する少なくとも１つの従スマートプラグ２２と、サーバ３と、を備え、前記従スマートプラグ２２は、計測された電力値を前記主スマートプラグ２１に送信し、前記主スマートプラグ２１は、前記主スマートプラグ２１で計測した電力値とともに、前記従スマートプラグ２２から受信した電力値を、前記ネットワーク１０を介して前記サーバ３に送信する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ネットワークに接続されるとともに、電力供給口と所定の電気機器との間に介在して、前記所定の電気機器に供給される電力値を計測する主スマートプラグと、
電力供給口と前記所定の電気機器以外の電気機器との間に介在して、前記所定の電気機器以外の電気機器に供給される電力値を計測する少なくとも１つの従スマートプラグと、
サーバと、
を備え、
前記従スマートプラグは、計測された電力値を前記主スマートプラグに送信し、
前記主スマートプラグは、前記主スマートプラグで計測した電力値とともに、前記従スマートプラグから受信した電力値を前記ネットワークを介して前記サーバに送信することを特徴とする電力監視システム。

【請求項2】

前記主スマートプラグと前記従スマートプラグとは近距離無線規格によって接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電力監視システム。

【請求項3】

前記主スマートプラグに前記従スマートプラグを装着した際に、前記主スマートプラグと前記従スマートプラグとの間でペアリング処理が実行されることを特徴とする請求項２に記載の電力監視システム。

【請求項4】

前記主スマートプラグには、前記従スマートプラグが装着されたことを検出する装着検出部が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電力監視システム。

【請求項5】

前記サーバは、前記主スマートプラグから送信された電力値に基づいて、前記主スマートプラグまたは前記従スマートプラグから電力を供給される電気機器に、故障または故障の予兆が発生したことを推定することを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の電力監視システム。

【請求項6】

前記サーバは、前記主スマートプラグから送信された電力値に基づいて、前記主スマートプラグまたは前記従スマートプラグから電力を供給される電気機器の余命を推定することを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の電力監視システム。

【請求項7】

前記サーバは、前記主スマートプラグから送信された電力値に基づいて、前記主スマートプラグまたは前記従スマートプラグが接続された電力系統の安定性または品質を推定することを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の電力監視システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建屋等に設けられた電力供給口と電気機器との間に介在し、当該電気機器で消費される電力を監視する電力監視システムに関する。

【背景技術】

【0002】

建屋等の電力供給口（電灯線コンセント）と電気機器との間にスマートプラグ（スマートコンセント、スマート電源タップとも称される。）を介在させ、当該電気機器に供給される電力を監視するとともに、スマートプラグで得られたデータに基づいて、様々な処理を実行する電力監視システムが知られている。

【0003】

電力監視システムに関する技術については、ＰＬＣネットワークに接続されるとともに、通信機能を有さない電化製品等が接続され、電化製品の電力使用量の測定及び動作制御を行うスマート電源タップと、ＰＬＣネットワークに接続され、測定された電力使用量を管理する中央制御端末と、中央制御端末で管理された電力使用量に基づき、今後の電力使用量を予測するサーバとを備えるプライベートスマートグリッドシステムが知られている。スマート電源タップは、中央制御端末との間で通信を行うＰＬＣ通信部と、接続された電化製品の電力使用量を所定時間毎に測定する電力測定部と、中央制御端末から受信したＩＲセンサ制御信号に基づき、電化製品の動作を制御するＩＲ制御信号を電化製品に対して送信するＩＲセンサ部とを有し、測定された電力使用量を中央制御端末に対して送信する。（特許文献１）

【0004】

特許文献１によれば、スマート電源タップにおいて測定された、接続された機器の電力使用量を中央制御端末に送信するとともに、中央制御端末からスマート電源タップに対してＩＲセンサ制御信号を送信するため、スマート電源タップに接続された電化製品における電力使用量の監視を行うとともに、中央制御端末による電化製品の遠隔制御を行うことが可能になるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４－２２５８３３号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１で開示された技術では、温度センサ等の検出データに基づいて電気機器の遠隔制御を行うこととされているが、各スマート電源タップには、ＩＰ（Internet Protocol）アドレスが割り当てられ、中央制御端末は、このＩＰアドレスに基づき各スマート電源タップとの間で各種情報のやりとりを行う。このような構成においては、全てのスマート電源タップがネットワークに直接的に接続するが、当該接続には一般的に高価な接続モジュールが使用されるため、電力監視システムを安価に構築することは難しい。

【0007】

本発明は、このような従来技術の課題を解決するべく案出されたものであり、その目的は、安価に構築しうる電力監視システムを提供することにある。更に、本発明の他の目的は、より利用者の利便性を向上させることが可能な、電力監視システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を解決するためになされた本発明は、ネットワークに接続されるとともに、電力供給口と所定の電気機器との間に介在して、前記所定の電気機器に供給される電力値を計測する主スマートプラグと、電力供給口と前記所定の電気機器以外の電気機器との間に介在して、前記所定の電気機器以外の電気機器に供給される電力値を計測する少なくとも１つの従スマートプラグと、サーバと、を備え、前記従スマートプラグは、計測された電力値を前記主スマートプラグに送信し、前記主スマートプラグは、前記主スマートプラグで計測した電力値とともに、前記従スマートプラグから受信した電力値を前記ネットワークを介して前記サーバに送信する電力監視システムである。

【0009】

これによって、主スマートプラグは従スマートプラグとの関係においてハブとして機能し、主スマートプラグのみがネットワークと直接接続することで、電力監視システムの初期コストを低減することが可能となる。また、全てのスマートプラグが直接的にネットワークに接続する構成と比較して、消費電力の低減が図られる。

【0010】

また、本発明は、前記主スマートプラグと従スマートプラグとは近距離無線規格によって接続されているものである。

【0011】

これによって、家屋等において主スマートプラグと従スマートプラグとで構成されるネットワークを容易にかつ低コストで構築することが可能となる。

【0012】

また、本発明は、前記主スマートプラグに前記従スマートプラグを装着した際に、前記主スマートプラグと前記従スマートプラグとの間でペアリング処理が実行されるようにしたものである。

【0013】

これによって、ペアリング処理を行う際の利用者の行為が形式化され、いわゆるスマート家電に疎い者であっても容易に電力監視システムを利用することが可能となる。

【0014】

また、本発明は、前記主スマートプラグには、前記従スマートプラグが装着されたことを検出する装着検出部が設けられているものである。

【0015】

これによって、前記主スマートプラグに前記従スマートプラグが装着されたことを装着検出部で検出し、これをトリガーとして、主スマートプラグがペアリング要求を発信することが可能となり、主スマートプラグの消費電力が実質的に低減されうる。

【0016】

また、本発明は、前記サーバは、前記主スマートプラグから送信された電力値に基づいて、前記主スマートプラグまたは前記従スマートプラグから電力を供給される電気機器に、故障または故障の予兆が発生したことを推定するようにしたものである。

【0017】

これによって、電力監視システムの利用者に対して、電気機器に故障または故障の予兆が発生した際に、修理等の必要性があることをアドバイスすることが可能となる。

【0018】

また、本発明は、前記サーバは、前記主スマートプラグから送信された電力値に基づいて、前記主スマートプラグまたは前記従スマートプラグから電力を供給される電気機器の余命を推定するようにしたものである。

【0019】

これによって、電力監視システムの利用者に対して、電気機器のメンテナンスを行うべき時期や買い替え時期をアドバイスすることが可能となる。

【0020】

また、本発明は、前記サーバは、前記主スマートプラグから送信された電力値に基づいて、前記主スマートプラグまたは前記従スマートプラグが接続された電力系統の安定性または品質を推定するようにしたものである。

【0021】

これによって、電力監視システムの利用者に対して、ハウスメーカーや電力会社等の関係者に適切な対策を相談するようアドバイスを行うことが可能となる。

【発明の効果】

【0022】

このように本発明によれば、電力監視システムを安価かつ簡便に構築し、更に、より利用者の利便性を向上させる電力監視システムを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第１実施形態に係る電力監視システムＳ１におけるスマートプラグ２０の使用態様を示す説明図

【図2】スマートプラグ２０の構成を示す構成図

【図3】主スマートプラグ２１、従スマートプラグ２２、サーバ３の関係を示す説明図

【図4】電力監視システムＳ１の構成を示す説明図

【図5】電力監視システムＳ１の変形例の構成を示す説明図

【図6】電力監視アプリによって提供される機能を示す説明図

【発明を実施するための形態】

【0024】

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る電力監視システムＳ１におけるスマートプラグ２０の使用態様を示す説明図である。スマートプラグ２０は家屋等に設けられた電力供給口としての電灯線コンセント５に挿入（装着）され、スマートプラグ２０には、いわゆる家電等の電気機器３０が接続される。即ち、スマートプラグ２０は、電力供給口と所定の電気機器３０との間に介在し、スマートプラグ２０を介して電灯線４から電気機器３０に電力が供給される。なお第１実施形態では、電灯線４として単相二線式を想定しているが、もちろん単相三線式であってもよい。

【0025】

ここで、図１には電気機器３０として、テレビ３０ａ、エアコン３０ｂ、照明器具３０ｃ、冷蔵庫３０ｄ、洗濯機３０ｅ、炊飯器３０ｆ、電子レンジ３０ｇを例示しているが、もちろん他の電気機器３０がスマートプラグ２０を介して電灯線４と接続されてもよい。なお、本実施形態において、各電気機器３０は、少なくとも消費電力を計測する機能、及び計測された電力値を外部に送信する機能を備えていないものとする。

【0026】

ここで、例えばテレビ３０ａと電灯線４（電灯線コンセント５）の間には、単一の差込口を備える第１スマートプラグ２０１が介在しているが、第６スマートプラグ２０６は複数の差込口が設けられている。スマートプラグ２０は、電灯線４から電気機器３０に供給される電力（電気機器３０で消費される電力）を計測する。第６スマートプラグ２０６の場合は、炊飯器３０ｆ及び電子レンジ３０ｇに供給される電力の合計が計測される。

【0027】

なお、本実施形態においては、スマートプラグ２０として、主スマートプラグ２１と従スマートプラグ２２とが使い分けられる。図１においては、第１スマートプラグ２０１が主スマートプラグ２１に相当し、第２スマートプラグ２０２～第６スマートプラグ２０６が従スマートプラグ２２に相当する。

【0028】

図２は、スマートプラグ２０の構成を示すブロック構成図である。主スマートプラグ２１と従スマートプラグ２２とでは、後述する通信部２０ｆが情報を送受信する対象（相手）が異なっているが、他の構成は実質的に同一である。また、スマートプラグ２０の各構成要素は、スマートプラグ２０内の単相交流線から得られた電力で駆動される。

【0029】

スマートプラグ２０は、電力計測部２０ｃ、第２制御部２０ｄ、通信部２０ｆ、環境センサ２０ｍ、電力遮断部２０ｅで構成される。電力計測部２０ｃは、電流検出部２０ｇ、第１ＡＤＣ２０ｈ（Analog-to-Digital Converter）、第２ＡＤＣ２０ｉ、電力算出部２０ｊで構成される。

【0030】

電力計測部２０ｃは、スマートプラグ２０及び電気機器差込プラグ３２を介して電気機器３０に供給される電力（電力値）を計測する。電流検出部２０ｇは、スマートプラグ２０内に引き回された単相交流線のうち、一方に直列に挿入された第１抵抗Ｒ１の両端の電圧差に基づいて単相交流線を流れる電流を検出する。検出された電圧差は第１ＡＤＣ２０ｈによってディジタル電流データに変換され、電力算出部２０ｊに入力される。また、単相交流線のうち一方は、第２抵抗Ｒ２を介して第２ＡＤＣ２０ｉに接続されており、第２抵抗Ｒ２によって降圧された電圧値は、第２ＡＤＣ２０ｉによってディジタル電圧データに変換される。そしてディジタル電圧データは電力算出部２０ｊに入力される。電力算出部２０ｊは、ディジタル電流データとディジタル電圧データの積を演算して電力データを出力する。そして電力データは第２制御部２０ｄに入力される。

【0031】

第２制御部２０ｄは、ＣＰＵ(Central Processing Unit)等で構成され、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random access memory）等の記憶部に記憶された制御プログラムに従って動作する。第２制御部２０ｄと他の構成要素は図示しないバス等で接続されており、第２制御部２０ｄは他の構成要素を制御する。また、図示しない記憶部には、例えば不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等）が含まれ、当該不揮発性メモリには個々のスマートプラグ２０を示す固有の識別子（ＩＤ：IDentifier）が記憶されている。

【0032】

電力遮断部２０ｅはリレー２０ｋを備える。リレー２０ｋは、第２制御部２０ｄの出力に基づいて制御され、プラグ部２０ａとコンセント部２０ｂとが電気的に接続／遮断される。

【0033】

環境センサ２０ｍには、例えばスマートプラグ２０（筐体）の温度を計測する温度センサ、スマートプラグ２０の外部環境の温度（気温）・湿度を計測する温湿度センサ、外部環境の音を計測するマイクロフォン、外部環境の照度を検出する照度センサ、人等が発する赤外線を検出する人感センサが含まれうる（いずれも図示せず）。もちろんスマートプラグ２０にこれらのセンサの全てが含まれている必要はなく、一部の計測値は通信部２０ｆを介して外部のセンサから取得されてもよい。なお、環境センサ２０ｍの出力は、例えば第２制御部２０ｄによってディジタル環境データに変換される。

【0034】

通信部２０ｆは、外部機器との間で情報を送受信する。通信部２０ｆを介して、環境センサ２０ｍに基づき得られたディジタル環境データ、電力計測部２０ｃで算出された電力データが外部に送信され、また外部からコマンド等が受信される。

【0035】

図３は、主スマートプラグ２１、従スマートプラグ２２、サーバ３の関係を示す説明図である。主スマートプラグ２１の通信部２０ｆは、例えばＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＬＴＥ－Ｍ（Long Term Evolution - Machine，LTE Cat.M1）、４Ｇ、５Ｇといった無線通信規格に準拠する第１通信モジュール（図示せず）と、例えばＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）といった、近距離無線規格に準拠した第２通信モジュール（図示せず）とを備える。もちろん第１通信モジュールをＷｉＦｉ（Wireless Fidelity）規格に準拠したものとし、無線ルータ等を介してネットワーク１０に接続するようにしてもよい。この構成によって、主スマートプラグ２１はネットワーク１０に接続する。

【0036】

他方、従スマートプラグ２２で算出された電力データは、通信部２０ｆを介して主スマートプラグ２１に送信される。主スマートプラグ２１は、受診した電力データを主スマートプラグ２１で算出された電力データとともに、サーバ３に送信する。なお、電力データの送信に際して、従スマートプラグ２２は自己の識別子を主スマートプラグ２１に送信し、主スマートプラグ２１は、自己及び従スマートプラグ２２の識別子をともに（即ち、複数の「電力データと識別子とのセット」を）サーバ３に送信する。サーバ３は受信した電力データと識別子とを関連付けて記憶する。なお、以降の説明において、電力データと識別子とを合わせて「電力等データ」と称することがある。なお、電力等データには、上述した環境センサ２０ｍで取得された情報が含まれてもよく。この場合、環境センサ２０ｍで取得された各種情報もサーバ３に送信される。

【0037】

図４は、電力監視システムＳ１の構成を示す説明図である。電力監視システムＳ１は、第１情報端末１とスマートプラグ２０とサーバ３とで構成される。上述したように、スマートプラグ２０は主スマートプラグ２１と従スマートプラグ２２とに大別される。そして、主スマートプラグ２１（ここでは第１スマートプラグ２０１）は、ネットワーク１０に接続され、サーバ３との間で情報を送受信する。もちろん、必要に応じて主スマートプラグ２１から第１情報端末１に電力等データが送信されるよう構成してもよい。

【0038】

他方、従スマートプラグ２２（ここでは第２スマートプラグ２０２～第６スマートプラグ２０６）は、主スマートプラグ２１と無線で接続され、主スマートプラグ２１との間で情報を送受信する。図示するように、主スマートプラグ２１と従スマートプラグ２２とは、いわゆるスター型接続のネットワークを構成し、主スマートプラグ２１はスマートプラグ２０群におけるハブとして機能する。

【0039】

第１情報端末１は、例えばスマートフォンやタブレット端末等の携帯情報端末、ＰＣ（Personal Computer）であり、電力監視システムＳ１の利用者によって使用、あるいは携帯される。第１情報端末１は、撮像部１ａ、第１制御部１ｂ、表示部１ｃ、入力部１ｄを備える。

【0040】

撮像部１ａは、ＣＯＭＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）あるいはＣＣＤ（Charge Coupled Device）で構成されたイメージセンサを備える。表示部１ｃは、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）で構成される。また入力部１ｄは、タッチパネル等の入力機器で構成されている。

【0041】

第１制御部１ｂは、ＣＰＵ等で構成され、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部に記憶された制御プログラムに従って動作する。第１情報端末１において、第１制御部１ｂと他の構成要素は図示しないバス等で接続されており、第１制御部１ｂは他の構成要素を制御する。第１制御部１ｂによって、後述する電力監視／ユーザサポート用のアプリケーションソフトウェア（以降、「電力監視アプリ」と称することがある。）が実行される。電力監視アプリは、電力監視システムＳ１を利用するにあたって、利用者によって第１情報端末１にインストールされる。

【0042】

サーバ３は、公知のコンピュータシステムである。サーバ３は、サーバ記憶部３ａと第３制御部３ｂとで構成される。第３制御部３ｂは、図示しないＣＰＵや記憶部で構成され、サーバ３の構成要素を制御する。サーバ記憶部３ａは、ＲＯＭやＲＡＭとともにＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Independent Disks）等で構成された大容量ストレージを備える。この大容量ストレージには、個々のスマートプラグ２０で算出された電力等データ（上述したように、主スマートプラグ２１から送信される）が記憶される。ここでは、電気機器３０毎に電力データ（消費電力）と識別子とが紐づけて記憶される。そして第３制御部３ｂは、記憶された電力データに基づいて、後述する指標や各種の統計データを生成する。なお、電力等データに環境センサ２０ｍで取得した情報が含まれる場合、これも識別子と紐づけて記憶される。

【0043】

更に、サーバ記憶部３ａには電力監視システムＳ１の監視対象である電気機器３０に関するデータベース（以降、「機器情報データベース」と称することがある。）が構築されている。機器情報データベースには、各電気機器３０について、品名（テレビ３０ａ、エアコン３０ｂ、冷蔵庫３０ｄといった電気機器３０のカテゴリー）、型番、複数の外観画像、冷蔵庫３０ｄ等においては庫内の画像、製造時期、製造メーカ、後述する電力パターン等が蓄積されている。またサーバ記憶部３ａには、個々のスマートプラグ２０の識別子と電力使用量を関連付けて記憶するデータベース（以降、「電力監視データベース」と称することがある。）が構築されている。なお、電力監視データベースには、第３制御部３ｂによって導出された以下に示す劣化指標、異常指標が逐次記憶されてもよい。

【0044】

ここで、劣化指標には第１劣化指標と第２劣化指標とが規定されている。第１劣化指標は、電気機器３０が動作した時間の累積値と故障率との関係に基づく指標である。第１劣化指標は、例えば予め家電量販店で収集された情報（例えば、各型番の電気機器３０についての販売時期、故障が生じた年月日、メーカが公表する耐用年数）に基づいて決定される。即ち、第１劣化指標は、電気機器３０の累積動作時間に伴って変化する。

【0045】

第２劣化指標は、電気機器３０の経年劣化に伴う電力パターンの変化に基づく指標である。ここで電力パターンとは、例えば、電気機器３０が動作している際に所定の周期（例えば１秒）でサンプリングされた、所定の期間（例えば数分間）における消費電力の時系列データをいう。

【0046】

予め各型番の電気機器３０について、新品時の電力パターン、及び累積動作時間が所定期間経過する時点（例えば１カ月毎）における電力パターン（即ち、経年劣化した際の電力パターン）を取得し、これを所定の学習モデルを用いて学習しておく。そして第３制御部３ｂは、実際に受信した電力等データに基づく電力パターンを学習モデルに入力して、学習済みの電力パターンとの類似度を判定し、この類似度に基づき入力した電力パターンと最も類似する電力パターンを抽出する。抽出された電力パターンは累積動作時間と紐づくから、これによって経年劣化の程度を示す第２劣化指標が導出される。更に第３制御部３ｂは、第１劣化指標と第２劣化指標とを統合して、劣化指標を導出する。なお、１劣化指標と第２劣化指標との重みづけは適宜定めることができ、また、いずれか一方を劣化指標として採用してもよい。

【0047】

なお、第３制御部３ｂは、新たに取得した電力等データに基づいて、スマートプラグ２０に接続された電気機器３０の電力パターンを導出し、電気機器３０の型番ごとに機器情報データベースに記憶する。そして第３制御部３ｂは当該電力パターンと当該電気機器３０の累積動作時間とを用いて、学習モデルに対する追加学習を行う。

【0048】

異常指標とは、電気機器３０の効率低下や故障あるいはその前兆に伴う電力パターンの変化に基づく指標である。例えば冷蔵庫３０ｄはコンプレッサの上部や周囲に埃が堆積すると冷却効率が低下し、あるいは故障に繋がることが知られている。異常指標については、各電気機器３０（各型番）に故障が生じた際、あるいは故障に至る過程における電力パターンを学習しておく。第３制御部３ｂは、実際に受信した電力等データに基づく電力パターンを学習モデルに入力して、第２劣化指標と同様に学習済みの電力パターンから最も近い電力パターンを抽出する。そして、抽出された電力パターンが電気機器３０の故障を示すものか、予兆を示すものか（予兆の場合は、故障に至る過程において、どの時点に達しているか）等を判定して異常指標を導出する。

【0049】

ここで、スマートプラグ２０には新品の電気機器３０が接続される場合のみならず、購入後に相当の期間が経過した電気機器３０が接続される場合もある。第１実施形態の電力監視システムＳ１は、電力監視データベース及び機器情報データベース参照することで、新品、経年劣化した電気機器３０を問わず、劣化指標、異常指標を導出することが可能となる。なお、劣化指標、異常指標は例えば０～１００の数値として表され、数値が大きいほど、劣化度や異常度が高いと判断される。

【0050】

例えば劣化指標が０であれば電気機器３０は新品と判断され、１００であれば、電気機器３０は耐用年数の末期にあると判断される。ここで耐用年数は過去のデータ等から既知であるから、劣化指標と耐用年数に基づき、第３制御部３ｂは、電気機器３０が今後どの程度の期間にわたって動作可能であるか、即ち電気機器３０の余命を推定する。

【0051】

ネットワーク１０は、例えばインターネットを用いることができるが、建屋が宿泊施設や病院等である場合は、これらの施設に構築されたＬＡＮ（Local Area Network）、あるいは施設間に跨って構築されたＷＡＮ（Wide Area Network）であってもよい。

【0052】

さて、上述したように主スマートプラグ２１と従スマートプラグ２２とは例えばＢＬＥによって接続されており、ＢＬＥ通信において、主スマートプラグ２１はセントラル（マスタ）として機能し、従スマートプラグ２２はペリフェラル（スレーブ）として機能する。主スマートプラグ２１及び従スマートプラグ２２の第２制御部２０ｄは、ＢＬＥの通信プロトコルに従って通信部２０ｆを制御し、主スマートプラグ２１は従スマートプラグ２２に対する接続要請、接続確立の処理を経て、従スマートプラグ２２から電力データ等を受信する。

【0053】

電力監視システムＳ１の利用を開始する際、あるいは電力監視システムＳ１に従スマートプラグ２２を新たに追加する際、主スマートプラグ２１と従スマートプラグ２２との間でいわゆるペアリングが図られる。ペアリング処理に際しては、まず主スマートプラグ２１（セントラル）から従スマートプラグ２２（ペリフェラル）にペアリング要求が送信される。これに対して、ペリフェラルがペアリング応答を返す。ペアリング要求と応答においては識別子が交換され、各スマートプラグ２０は互いの識別子を用いて認証処理（オーセンティケーション）が行われる。そして認証処理が成功した後、暗号化情報の交換が行われる（狭義のペアリング）。暗号化情報はスマートプラグ２０の図示しない記憶部（不揮発性メモリ）に保存され（ボンディング）、次に同じ相手と通信する際に利用される。暗号化情報が交換された後は暗号化情報に基づいて、暗号化された情報がやりとりされる。

【0054】

ここで、電力監視システムＳ１を利用するにあたって、電灯線コンセント５（図１参照）には、利用者によって主スマートプラグ２１のプラグ部２０ａが挿入される（操作［Ａ］）。これによって主スマートプラグ２１に電力が供給され、主スマートプラグ２１の構成要素が動作を開始する。この状態において、更に利用者は主スマートプラグ２１のコンセント部２０ｂに従スマートプラグ２２のプラグ部２０ａを挿入する（操作［Ｂ］）。これによって従スマートプラグ２２に電力が供給され、従スマートプラグ２２の構成要素が動作を開始する。このように主スマートプラグ２１及び従スマートプラグ２２の双方に電力が供給された状態で、上述したペアリング及びボンディングが実行される。

【0055】

このように本実施形態ではペアリングの処理が形式化されている。これによって、いわゆるスマート家電に疎い者であっても容易に電力監視システムＳ１を利用することが可能となる。

【0056】

なお、操作［Ａ］と操作［Ｂ］との手順はガイダンスとして、電力監視アプリによって利用者に示される。利用者はガイダンスに従って操作を行う。例えば操作［Ａ］では、利用者に対して、なるべく抜き差しが容易な電灯線コンセント５に主スマートプラグ２１を挿入するようアドバイスが行われる。これは高所や狭所に設けられた電灯線コンセント５（例えば、エアコン３０ｂや冷蔵庫３０ｄが接続された電灯線コンセント５）に主スマートプラグ２１を挿入すると、将来的に従スマートプラグ２２を追加するような場合に、利用者の操作が煩雑になるためである。

【0057】

第１実施形態によれば、ネットワーク１０及び従スマートプラグ２２の双方に接続する構成は主スマートプラグ２１が持ち、従スマートプラグ２２は主スマートプラグ２１と接続する構成のみを備えればよい。即ち、従スマートプラグ２２は、通信部２０ｆをより低価格な通信モジュール（例えばＢＬＥ規格に準拠するモジュール）で構成することが可能となり、電力監視システムＳ１全体のコストが低減されうる。更に、主スマートプラグ２１と従スマートプラグ２２との間を、通信モジュールの消費電力が小さいＢＬＥで接続することで、全てのスマートプラグ２０がダイレクトにネットワーク１０に接続する構成と比較して、消費電力の低減が図られる。

【0058】

なお、図３において、主スマートプラグ２１はコンセント部２０ｂを一つ備えるものとしているが、コンセント部２０ｂは、複数設けられていてもよい。そしてそのうちの一つをペアリング用に使用し（以降、「第２コンセント部２０ｎ」と称することがある。）、第２コンセント部２０ｎに従スマートプラグ２２を挿入するようにしてもよい。この場合、更に主スマートプラグ２１にプッシュスイッチ等を設けて、主スマートプラグ２１に従スマートプラグ２２が装着されたときに、当該プッシュスイッチがＯＮとなるようにしてもよい。即ち、プッシュスイッチは、主スマートプラグ２１に対する従スマートプラグ２２の装着検出部として機能する。ＯＦＦからＯＮへの遷移を第２制御部２０ｄで検出し、これをトリガーとして、主スマートプラグ２１がペアリング要求を発信することが可能となる。これによって、主スマートプラグ２１の消費電力が実質的に低減されうる。

【0059】

このように、第１実施形態の電力監視システムＳ１は、ネットワーク１０に接続されるとともに、電力供給口（電灯線コンセント５）と所定の電気機器３０との間に介在して、所定の電気機器３０に供給される電力値を計測する主スマートプラグ２１と、電力供給口と所定の電気機器以外の電気機器３０との間に介在して、所定の電気機器以外の電気機器３０に供給される電力値を計測する少なくとも１つの従スマートプラグ２２と、サーバ３と、を備え、従スマートプラグ２２は、計測された電力値を主スマートプラグ２１に送信し、主スマートプラグ２１は、主スマートプラグ２１で計測した電力値とともに、従スマートプラグ２２から受信した電力値をネットワーク１０を介してサーバ３に送信する。

【0060】

図５は、電力監視システムＳ１の変形例の構成を示す説明図である。変形例では、主スマートプラグ２１（第１スマートプラグ２０１（図４参照））に替えて、第２情報端末１２が用いられる。ここで、第２情報端末１２の構成は第１情報端末１と同等である。また第２情報端末１２のハブとしての機能は上述した主スマートプラグ２１と同等である。ただし、第２情報端末１２は従スマートプラグ２２（第２スマートプラグ２０２～第６スマートプラグ２０６）のハブとして機能することから、従スマートプラグ２２との間で無線通信ができない距離に遠ざかる（例えば、利用者が外出時に携帯する）のは好ましくない。この観点から、第２情報端末１２は据え置きされたタブレットあるいはＰＣ等であることが望ましい。

【0061】

変形例では、従スマートプラグ２２が電灯線コンセント５（図１参照）に挿入された際、電力監視アプリはペアリング設定用のガイダンスを表示し、利用者は当該ガイダンスに従って、第２情報端末１２と従スマートプラグ２２とのペアリングを確立する。なお、変形例においては、上述したハブとしての機能を満たす限りにおいて、第２情報端末１２に替えて、例えばパーソナルアシスタントとしてのロボット等を採用しうる。

【0062】

以下、電力監視システムＳ１の初期設定の過程について、図３、図４を用いて説明する。電力監視システムＳ１の利用者は、第１情報端末１にインストールされた電力監視アプリを起動する。そして利用者が第１スマートプラグ２０１に電気機器３０の電気機器差込プラグ３２を挿入すると、電気機器３０で使用された電力が第１スマートプラグ２０１を示す識別子とともにサーバ３に周期的に送信されるようになる。サーバ３の第３制御部３ｂは、電力等データを受信すると、これを受信した年月日、時刻とともにサーバ記憶部３ａの電力監視データベースに記憶する。

【0063】

初期設定の際、電力監視アプリは、利用者に対して、第１スマートプラグ２０１から電力の供給を受ける電気機器３０に関する情報（以降、「機器情報」と称することがある。）を入力するよう促す。この機器情報には、例えば、電気機器３０の種類（テレビ等の品名がプルダウン形式で表示され、これを選択するようにしてもよく、複数の電気機器３０が選択されてもよい。）、品名、型番（電気機器３０の正式名称）、外観の画像が含まれる。利用者がこれらの機器情報を、入力部１ｄあるいは撮像部１ａを操作して入力すると、機器情報はサーバ３に送信される。なお、冷蔵庫３０ｄ等のように庫内のレイアウトに特徴がある電気機器３０においては、機器情報に庫内の画像が含まれていてもよい。

【0064】

なお、これらの機器情報は、全てが入力されていなくてもよい。サーバ３の第３制御部３ｂは、受信した機器情報に外観画像（あるいは庫内の画像）が含まれる場合、機器情報データベースを検索して型番を推定する。また、機器情報に型番が含まれている場合、機器情報データベースを検索して品名を特定し、機器情報を補完する。

【0065】

そして、第３制御部３ｂは、取得した機器情報を電力監視データベースと関連付ける。これによって、電力監視データベースには、特定のスマートプラグ２０（ここでは第１スマートプラグ２０１）に接続された特定の電気機器３０についての電力等データが、電力等データが取得された年月日時刻とともに記憶されていく。

【0066】

以上、電力監視システムＳ１の初期設定の過程について説明したが、初期設定の後、利用者が電力監視システムＳ１に新たに従スマートプラグ２２を追加する場合も、利用者は電力監視アプリが示すガイダンスに従って設定を行う。この際、従スマートプラグ２２に接続される電気機器３０についても、上述した機器情報の取得が求められる。

【0067】

なお、利用者が電力監視アプリを操作した結果、一つのスマートプラグ２０（ここでは、主スマートプラグ２１及び従スマートプラグ２２）に対して複数の電気機器３０が選択されている場合は、スマートプラグ２０にマルチタップが装着され、マルチタップから複数の電気機器３０に電力が供給される態様であると考えられる。この場合、電力等データには複数の電気機器３０で消費された電力値が含まれる。第３制御部３ｂは、機器情報に基づいてスマートプラグ２０に複数の電気機器３０が接続されていることを認識し、スマートプラグ２０で消費された電力に対していわゆるディスアグリゲーションの処理を行って個々の電気機器３０で使用された電力を分離する。なお、上述のように、スマートプラグ２０に接続された電気機器３０の型番等は既知であるため、ディスアグリゲーションによる分離精度は大幅に向上する。

【0068】

なおこの点は、スマートプラグ２０自体が複数のコンセント部２０ｂを備える場合（例えば図１において、第６スマートプラグ２０６に炊飯器３０ｆ、電子レンジ３０ｇが接続された態様）にあっても同様である。

【0069】

以下、図３、図４を用いて、電力監視システムＳ１の動作及び機能を説明する。上述したように、サーバ３のサーバ記憶部３ａには、電力監視データベースが構築されている。そして第３制御部３ｂは、スマートプラグ２０から受信した電力等データに基づいて電力パターンを導出し、これに基づいて劣化指標、異常指標を導出する。なお、これらの指標は、例えば第３制御部３ｂが、電力監視アプリ（第１情報端末１）から所定のリクエストを受信した際、サーバ記憶部３ａに蓄積された電力等データに基づいて導出される。

【0070】

また第３制御部３ｂは、第１制御部１ｂから受信した指示に基づいて、サーバ記憶部３ａに蓄積された電力等データに基づいて、統計処理、統計処理に基づく予測等を行ってアドバイス情報を出力する。なお、アドバイス情報には、劣化指標、異常指標に基づくものも含まれる。第３制御部３ｂは、劣化指標、異常指標、アドバイス情報を第１情報端末１に送信し、第１情報端末１において、これらの情報は電力監視アプリによって表示部１ｃに表示され、あるいは図示しないスピーカ等を介して音声による情報提供が行われる。

【0071】

電力監視アプリは、利用者に対して例えば以下の情報を提供する。電力監視アプリは、家庭や施設等の建屋におけるエネルギーコンシェルジュとして利用されうる。
・利用者の電気の使い方に関するアドバイス
・利用者の日常のくらし行動に関するアドバイス
・省エネルギーを図るための電気機器３０の使い方のアドバイス
・健康ライフスタイルに関するアドバイス
・省エネ家電への買い替えのアドバイス
・家のトラブル改善に関するアドバイス

【0072】

図６は、電力監視アプリによって提供される機能を示す説明図である。以降、図６に図３、図４を併用して説明を続ける。図６において、「家電の電流変化モニタリング」は、上述した電気機器３０の電力パターンの導出に相当する。「分析・診断」は、第３制御部３ｂによる統計処理等に相当する。「推測・提案」は、統計処理に基づく予測等に相当する。これらはいずれもアドバイス情報に含まれる。ここでアドバイス情報は、図示するように「電力」、「家電」、「人」、「家」の各観点で電力監視アプリによって利用者に提示される。

【0073】

なお、以下の説明において「家電の電流変化モニタリング」、「分析・診断」、「推測・提案」の各処理は第３制御部３ｂが実行し、利用者への提示は第１情報端末１で実行されることを想定しているが、これらの処理を全て電力監視アプリ（第１情報端末１の第１制御部１ｂ）で実行してもよく、処理を第１情報端末１とサーバ３とで分担して実行してもよい。前者の場合、サーバ３は第１情報端末１のリクエストに応じて電力等データを第１情報端末１に送信する。また後者の場合、サーバ３は第１情報端末１のリクエストに応じて電力等データ及びアドバイス情報の一部を第１情報端末１に送信する。

【0074】

「電力」の観点においては、電力使用量や電力消費パターンを把握することにより、第３制御部３ｂは、どの家電製品（電気機器３０）が最も電力を消費しているかや、電力がピークとなる時間帯等を特定する。そして電気代を節約するための行動やエネルギー効率の改善策が利用者に提示される。

【0075】

ここでは、更に天気情報（気象情報）も活用される。天気情報は、例えば第１情報端末１を介して図示しない外部のサイト等から取得される。なお、天気情報は環境情報の一部であることから、天気情報にはスマートプラグ２０の環境センサ２０ｍの出力（スマートプラグ２０の外部環境、即ち利用者の生活空間の温度（気温）、湿度、照度、騒音等）も含まれうる。電力の使用実態と天気情報とを組合せることで、翌日以降の家電の使われ方を予測し、最適な使い方を事前に提供することで節電を図ることも可能となる。

【0076】

「家電」の観点においては、電力使用量や消費パターンを把握することにより、第３制御部３ｂは、どの家電製品が最も電力を消費しているかや、電力のピーク使用時間帯等を特定する。そして電気代を節約するための行動やエネルギー効率の改善策が利用者に提示される。また家電の消費電力をモニタリングすることで、上述した異常指標に基づき特定の家電製品に異常があるかどうかを判断する。例えば、電力（電力パターン）の急激な変化がある場合や、予め定められた値よりも大きい電流（電力）が検出された場合は、電気機器３０の故障、故障の予兆、あるいは電気系統に異常が生じている可能性があると判断される。そして電力監視アプリは、スマートプラグ２０から電力を供給される電気機器３０にトラブル（故障あるいはその予兆）が検出され、修理等の必要性があることを利用者にアドバイスする。

【0077】

なお、利用者にとって特に危険性が高い場合（例えば、図３に示す環境センサ２０ｍで、スマートプラグ２０の筐体が予め定めた温度よりも高温であることが検出された場合等）、スマートプラグ２０の第２制御部２０ｄは電力遮断部２０ｅを制御してリレー２０ｋをＯＦＦに制御して、電気機器３０を電力系統から遮断する。なお、リレー２０ｋをＯＦＦにする制御は、スマートプラグ２０の第２制御部２０ｄ、スマートプラグ２０から電力等データを受信したサーバ３の第３制御部３ｂのいずれで行ってもよい。なお後者の場合、サーバ３からスマートプラグ２０に対して電力遮断コマンドが送信される。

【0078】

また、第３制御部３ｂは、上述したように電気機器３０の余命を推定しており、電力監視アプリを介して利用者に対して、メンテナンスを行うべき時期や買い替え時期等をアドバイスする。

【0079】

「人」の観点においては、電力使用量や消費パターンを把握することにより、第３制御部３ｂは、家電の使用状況から利用者の生活スタイルを判定する。例えば、起床時刻や就寝時刻、睡眠時間等に基づき生活スタイル（生活リズム）を推定する。生活リズムが変化した際に、睡眠をとるための方法等、生活改善のアドバイスを行う。例えば、テレビ３０ａを見る時間帯が昼から深夜に変化する、また深夜に電子レンジ３０ｇを使っていれば、深夜に食事をしていることが分かる。これらのことから、昼夜逆転の生活になっていることが推測でき、この状態が続くと、眠気や頭痛・倦怠感といった身体的な不調を生じるおそれがある旨が報知される。

【0080】

また、テレビ３０ａと接続されたスマートプラグ２０から送信される電力等データに環境センサ２０ｍ（人感センサ）の情報が含まれている場合、長時間にわたってテレビ３０ａが動作し、更にこれと同期間に人感センサで人が検出され続ける状況が何日も続くようなケースは、認知症の予兆と捉えられる。こうした利用者の状況変化に基づいて「未病」や「認知症」の兆候を捉え、通知することで行動変容や医師の診断を進めることができる。

【0081】

「家」の観点においては、電力使用量や消費パターンを把握することにより、第３制御部３ｂは、例えばエアコン３０ｂの電力使用量を把握して、エアコン３０ｂの効き具合を判断する。部屋の中の気温も参照したうえで、例えば、前日との比較において通常より電力量が多い場合は、窓やドアが開いていることが考えられ、電力監視アプリは、利用者にドア等が開放されていないか確認を促す。同様に冷蔵庫３０ｄの消費電力が所定時間前（例えば１時間前）より有意に多い場合は、冷蔵庫３０ｄのドアが開放されていないか確認を促す。また、居室面積が同等な他の家屋との比較において、相対的に電力量が多い場合は家屋の断熱効果が悪いことが考えられ、改善をアドバイスすることができる。

【0082】

更に、第３制御部３ｂは、電流（電力）の変化を監視することで、電圧変動、瞬時電圧低下等に基づき電力の安定性や品質を推定・評価する。電気機器３０が非動作状態において、予め取得しておいた電力パターンと異なる電流変動や電圧の変動がある場合、電力供給（電力系統）、あるいはスマートプラグ２０に異常が生じている可能性がある。電力監視アプリは、適切な対策を講じることを、ハウスメーカーや電力会社等の関係者に相談するよう利用者にアドバイスを行う。また、環境センサ２０ｍにマイクロフォンが含まれる場合、深夜等の静かなときの部屋の中の音を検出することで、水道からの水漏れの有無や不審者の侵入等に伴う騒音・異常音等の状況が把握でき、利用者に確認を求めることが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0083】

本発明に係る電力監視システムＳ１は、安価かつ簡便に構築しうるとともに、より利用者の利便性を向上させることが可能であることから、利用者が生活する家屋、商業施設等において広く利用することができる。

【符号の説明】

【0084】

１ 第１情報端末
１ｂ 第１制御部
３ サーバ
３ａ サーバ記憶部
３ｂ 第３制御部
５ 電灯線コンセント
１０ ネットワーク
１２ 第２情報端末
２０ スマートプラグ
２０ｆ 通信部
２０ｇ 電流検出部
２０ｊ 電力算出部
２０ｍ 環境センサ
２１ 主スマートプラグ
２２ 従スマートプラグ
３０ 電気機器
Ｓ１ 電力監視システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】