(57)【要約】【課題】遠隔監視や電力使用量削減と共に有用な付加価値を発揮できる新規な再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システムおよび管理方法の提供。【解決手段】再生可能エネルギーによる照明器具１４を備えた街路灯１０にその照明器具１４のオン、オフを検出するセンサー１６と無線通信機１５とを備え、無線通信機１５から送信される情報から照明器具１４の所定期間の電力使用量を算出した後、算出された電力使用量に相当するＣＯ２排出量を計算してその計算結果を街路灯１０の管理者に通知する。これによって、再生可能エネルギーによる節電効果や遠隔監視だけでなく、ＣＯ２排出量の低減の可視化といった新たな環境価値を提供できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前記課題を解決するための第１の発明は、再生可能エネルギーによる発電機と、当該発電機で発電された電力を貯める蓄電池と、当該蓄電池に貯められた電力で動作する電気機器と、当該電気機器のオン、オフを検出するセンサーと、当該センサーで検出されたオン・オフ情報を含む情報を自己の識別情報と共にサーバーに送信する無線通信機とを備えた設備と、前記サーバーから送信された情報をインターネットを介して受信するシステム管理者端末とを備え、
前記システム管理者端末は、受信した情報から前記電気機器の所定期間の電力使用量を算出してその電力使用量に相当するＣＯ２排出量を計算し、その計算結果を前記街路灯の管理者端末に送信することを特徴とする再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システム。
【請求項２】
請求項１に記載の再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システムにおいて、
前記無線通信機は、１回当たりの伝送容量が１００バイト以下のＬＰＷＡまたはＢＷＡを介して前記オン・オフ情報を含む情報を自己の識別情報と共にサーバーに送信することを特徴とする再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システムにおいて、
前記発電機が、太陽光発電パネルまたは風力発電装置のいずれかあるいは両方であることを特徴とする再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システムにおいて、
前記システム管理者端末は、前記サーバーから送られた情報を解析し、異常と判断したときは、前記街路灯の管理者に通知することを特徴とする再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システムにおいて、
前記電気機器は、ＬＥＤライトを用いた照明器具または監視カメラであること特徴とする再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システム。
【請求項６】
請求項５に記載の再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システムにおいて、
前記設備は、前記照明器具を備えた街路灯であること特徴とする再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システム。
【請求項７】
再生可能エネルギーによる発電機と、当該発電機で発電された電力を貯める蓄電池と、当該蓄電池に貯められた電力で作する電気機器と、当該電気機器のオン、オフを検出するセンサーと、当該センサーで検出されたオン・オフ情報を含む情報を自己の識別情報と共に１回当たりの伝送容量が１００バイト以下のＬＰＷＡまたはＢＷＡを介してサーバーに送信する無線通信機とを備えた設備を管理する方法であって、
前記サーバーに送信された情報から前記照明器具の所定期間の電力使用量を算出した後、算出された電力使用量に相当するＣＯ２排出量を計算してその計算結果を前記街路灯の管理者に通知することを特徴とする再生可能なエネルギーで動作する設備の管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光や風力などのような再生可能なエネルギーで発電された電力によって動作する設備の管理システムおよび管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
公道や市街地などの公的な場所に設置されている街路灯は、通常その地方自治体の担当者あるいはその自治体から業務委託された業者が保守管理し、電球切れなどの故障が生じたときは、その管理者が迅速に対応する仕組みになっている。また、工場やショッピングセンターなどの私有地に設置されている街路灯は、その私有地の所有者やその管理を委ねられた業者などが管理している。
【０００３】
しかし、街路灯の多くは夜間に点灯し、昼間は消灯しているため、電球切れなどの故障が発見し難く、対応が遅れがちである。また、公的な場所に設置されている街路灯はその数が膨大であり、すべての街路灯を定期的に点検するのは容易でなく、人件費などの多くのコストを要する。そのため、例えば、以下の特許文献１乃至３などでは、街路灯に点灯異常を検出するセンサーと無線機を設置し、センサーが点灯異常を検出したらその街路灯識別コードを含む異常通知を無線機が発信し、通信ネットワークを介して街路灯の管理者に自動的に通知するシステムが提案されている。
【０００４】
また、以下の特許文献４では、街路灯の状況を遠隔で監視するだけでなく、その柱に照明器具の他に監視カメラや緊急時用スピーカー、マイク、表示装置、非常用緊急ボタンなどを取り付けて多機能化するアイデアも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８３７６０号公報
【特許文献２】特開２００４−１４２１０号公報
【特許文献３】特開２０１２−４０６２号公報
【特許文献４】特開２０００−２５１５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述したようなネットワークを利用した街路灯の遠隔管理や多機能化にはその初期の設置費用だけでなくその後の管理・運用に多くのコストを要するといった問題がある。そのため、特許文献３のようにソーラー発電パネルを設置し、太陽光などの再生可能エネルギーで発電された電力を用いることで電力使用量の削減を図るものも実現されている。しかし、再生可能エネルギーによるコスト削減量よりもその設置費用および管理・運用にかかるコストの方が圧倒的に高く、電力使用量といった点だけでは費用対効果が低いため、再生可能エネルギーを用いた街路灯の設置はあまり進んでいないのが現状である。
【０００７】
そこで、本発明はこれらの課題を解決するために案出されたものであり、その目的は、遠隔監視や電力使用量削減と共に有用な付加価値を発揮できる新規な再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システムおよび管理方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための第１の発明は、再生可能エネルギーによる発電機と、当該発電機で発電された電力を貯める蓄電池と、当該蓄電池に貯められた電力で動作する電気機器と、当該電気機器のオン、オフを検出するセンサーと、当該センサーで検出されたオン・オフ情報を含む情報を自己の識別情報と共にサーバーに送信する無線通信機とを備えた設備と、前記サーバーから送信された情報をインターネットを介して受信するシステム管理者端末とを備え、前記システム管理者端末は、受信した情報から前記電気機器の所定期間の電力使用量を算出してその電力使用量に相当するＣＯ２排出量を計算し、その計算結果を前記街路灯の管理者端末に送信することを特徴とする再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システムである。
【０００９】
このような構成によれば、再生可能エネルギーを利用した設備の所定期間の電力使用量を算出できるため、設備の管理者に対して、その電気機器の所定期間内の電力使用量に相当するＣＯ２排出量を具体的な数値として提供することができる。これによって再生可能エネルギーによる節電効果やネットワークを用いた遠隔監視だけでなく、ＣＯ２排出量の低減の可視化といった新たな環境価値を提供できる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記無線通信機は、１回当たりの伝送容量が１００バイト以下のＬＰＷＡまたはＢＷＡを介して前記オン・オフ情報を含む情報を自己の識別情報と共にサーバーに送信することを特徴とする再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システムである。このように無線通信機からサーバーへの通信に、低伝送容量の広域ネットワークであるＬＰＷＡや既存のＢＷＡを利用することにより、通信費用が安価となるため、システム全体の運転コストを低く抑えることができる。
【００１１】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記発電機が、太陽光発電パネルまたは風力発電装置のいずれかあるいは両方であることを特徴とする再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システムである。このように太陽光発電パネルまたは風力発電装置を発電機として用いれば、太陽光や風力などの自然エネルギーを再生可能エネルギーとして容易に活用できる。
【００１２】
第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記システム管理者端末は、前記サーバーに送信された情報を解析し、異常と判断したときは、前記街路灯の管理者に通知することを特徴とする再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システムである。このような構成によれば、電気機器の異常があれば直ぐにその状況を把握できるため、迅速に管理者に報告することができる。
【００１３】
第５の発明は、第１乃至４のいずれかの発明において、前記電気機器は、ＬＥＤ照明器具または監視カメラであること特徴とする再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システムである。このような構成によれば、ＬＥＤ照明器具または監視カメラを備えた設備の管理が容易となる。
【００１４】
第６の発明は、第５の発明において、前記設備は、前記ＬＥＤ照明器具を備えた街路灯であること特徴とする再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システムである。このような構成によれば、自治体や民間が管理する街路灯に対して遠隔監視や電力使用量削減と共に有用な付加価値を発揮できる。
【００１５】
第７の発明は、再生可能エネルギーによる発電機と、当該発電機で発電された電力を貯める蓄電池と、当該蓄電池に貯められた電力で作する電気機器と、当該電気機器のオン、オフを検出するセンサーと、当該センサーで検出されたオン・オフ情報を含む情報を自己の識別情報と共に１回当たりの伝送容量が１００バイト以下のＬＰＷＡまたはＢＷＡを介してサーバーに送信する無線通信機とを備えた設備を管理する方法であって、前記サーバーに送信された情報から前記照明器具の所定期間の電力使用量を算出した後、算出された電力使用量に相当するＣＯ２排出量を計算してその計算結果を前記街路灯の管理者に通知することを特徴とする再生可能なエネルギーで動作する設備の管理方法である。
【００１６】
このような方法であれば、前記第１の発明と同様に再生可能エネルギーによる節電効果や遠隔監視だけでなく、ＣＯ２排出量の低減の可視化といった新たな環境価値を提供できる。また、その運用コストも低く抑えることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、街路灯などの設備に備えられた再生可能エネルギーを利用した照明器具などの電気機器の所定期間の電力使用量を算出できるため、設備の管理者に対して、その電気機器の所定期間内の電力使用量に相当するＣＯ２排出量を具体的な数値として提供することができる。これによって再生可能エネルギーによる節電効果やネットワークを用いた遠隔監視だけでなく、ＣＯ２排出量の低減の可視化といった新たな環境価値を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システム１００の実施の一形態を示す説明図である。
【図２】再生可能なエネルギーで動作する設備の１つである街路灯１０の基本構成を示すブロック図である。
【図３】街路灯１０における処理の流れの一例を示すフローチャート図である。
【図４】基地局２０とサーバー３０における処理の流れの一例を示すフローチャート図である。
【図５】システム管理者端末４０における処理の流れの一例を示すフローチャート図である。
【図６】システム管理者端末４０における処理の流れの一例を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システム１００の実施の一形態を示したものである。図示するようにこの管理システム１００は、主に再生可能なエネルギーで動作する設備の１つである街路灯１０と、基地局２０と、サーバー３０と、システム管理者端末４０と、街路灯管理者端末５０とによって実現される。
【００２０】
街路灯１０は、市街地の道路脇などに立設される支柱１７に、太陽光発電パネル（発電機）１１と、ＬＥＤライト（照明器具：電気機器）１４と、蓄電池（リチウム・イオン電池）１３と、制御装置１２と、無線通信機１５とを備えたものであり、図２に示すように昼間は太陽光発電パネル１１で発電した電気を蓄電池１３に貯め、夜間はその蓄電池１３に貯められた電気によってＬＥＤライト１４を点灯するようになっている。
【００２１】
制御装置１２は、いわゆるパワーコンディショナーなどと称される機器であり、太陽光発電パネル１１による効率的な充放電制御を行っている。ＬＥＤライト１４は、照度センサー（図示せず）を備えており、周囲の明るさを検知して自動的に点灯および消灯するようになっている。すなわち、日没時間帯になると自動的に点灯し、日の入りの時間帯になると自動的に消灯するようになっている。
【００２２】
無線通信機１５は、このＬＥＤライト１４の点灯および消灯、すなわちオン・オフを検知してそのオン・オフ情報を最寄りの基地局２０へ無線送信する機能を発揮する。具体的には図２に示すようにＬＥＤライト１４の電源ケーブルの一方にクランプ型の高精度電流センサー（ＣＴセンサー）１６を取り付けてその電源ケーブルの通電状況を検知し、通電が始まったときにオン情報を無線送信し、通電が停止したときにオフ情報を自己の識別情報と共にその都度基地局２０へ無線送信するようになっている。
【００２３】
従って、天気が良い日であれば通常ＬＥＤライト１４の点灯および消灯はそれぞれ１日に１回ずつであるため、オン・オフ情報の送信もそれぞれ１日に１回ずつ合計２回のみとなる。そして、この無線通信機１５の通信頻度は、前記のように原則として１日２回と極めて少なくかつ低消費電力で動作可能であるため、長期間、例えば１０年間は搭載バッテリーの交換が不要なものを用いることができる。具体的にはＯＰＴＥＸ社製のＩｏＴ無線ユニット（ゲートウェイ）などを用いることができる。
【００２４】
基地局２０とサーバー３０とそれを結ぶ専用のネットワークは、独自に設置することも可能であるが、ＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）に特化したグローバル通信事業者が提供する既存の通信ネットワークサービスを利用すれば大幅なコスト削減が可能となる。このＬＰＷＡとはなるべく消費電力を抑えて遠距離通信を実現する国際的な通信技術であり、１回当たりの伝送容量が１００バイト以下のＵＮＢ（ウルトラナローバンド）通信ネットワークである。このＬＰＷＡはＩｏＴ(Internet of Things)の構成要素の１つとして注目されており、具体的にはsigfox（登録商標）やLoRaWAN（登録商標）、NB-IoTなどの無線通信ネットワークを利用することができる。
【００２５】
システム管理者端末４０は、パソコン（ＰＣ）やスマートフォンなどの汎用の情報処理装置であり、サーバー３０から送信される前記オン・オフ情報をインターネットＮを介して随時あるいは定期的に受信するようになっている。一方、街路灯管理者端末５０も同じくパソコン（ＰＣ）やスマートフォンなどの汎用の情報処理装置であり、自己が管理する街路灯１０に関する情報をシステム管理者端末４０からインターネットＮを介して随時あるいは定期的に受信するようになっている。
【００２６】
次に、このような構成をした本発明に係る再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システム１００の処理の流れを図３乃至図６を主に参照しながら説明する。なお、図３は街路灯１０における処理の流れを示し、図４は基地局２０とサーバー３０における処理の流れを示し、図５および図６はそれぞれシステム管理者端末４０における処理の流れの一例を示したものである。
【００２７】
先ず、図１および図３に示すように昼間に太陽光発電パネル１１で発電された電気は蓄電池１３に貯められた後、夜間になるとＬＥＤライト１４の照明用電力として利用される（ステップＳ１００〜Ｓ１０６）。具体的にはＬＥＤライト１４に内蔵された照度センサーが周囲の明るさを検知し、日没により周囲が暗くなると自動的に点灯（オン）し、日の入りにより周囲が明るくなるとＬＥＤライト１４が自動的に消灯（オフ）する。
【００２８】
このＬＥＤライト１４のオン・オフ情報は、それぞれＣＴセンサー１６によって検出されると同時に無線通信機１５によって最寄りの基地局２０にその無線通信機１５の識別情報と共に直ちに送信される（ステップＳ２００〜Ｓ２０４）。このオンまたはオフ情報を受信した基地局２０は、図４に示すようにその無線通信機１５の識別情報と共にそのオンまたはオフ情報をＬＰＷＡを介してサーバー３０に送信する（ステップＳ３００〜Ｓ３０４）。
【００２９】
そして、これを受信したサーバー３０は、そのオンまたはオフの記録情報および識別情報に少なくともその情報を受信した時間を付加して記録すると共に、それらの情報を直ちにあるいは所定時間ごとにまとめてインターネットＮを介してシステム管理者端末４０に送信する（ステップＳ４００〜Ｓ４０４）。なお、サーバー３０からシステム管理者端末４０への情報送信方式は電子メール（POP3メール）などの汎用の通信方式を用いることができる。また、無線通信機１５からのオン・オフ情報の発信と基地局２０を中継したサーバー３０による情報の受信および記録はほぼ同時に行われてタイムラグが殆ど生じないため、通知するのはサーバー３０による情報の受信および記録時間のみでよい。
【００３０】
サーバー３０から電子メールを受信したシステム管理者端末４０は、図５に示すように送られてきた記録情報を専用のソフトで解析してその街路灯１０の所定期間の使用電力量（ｋＷｈ）を算出してそれをＣＯ２排出量（ｋｇ）に換算する（ステップＳ５００〜Ｓ５０４）。すなわち、１日のオン・オフ時間からＬＥＤライト１４の点灯時間を求めることができるが、オン・オフ情報と共に送信される識別情報により、街路灯１０を特定してその街路灯１０に設置されたＬＥＤライト１４のワット数も知ることができるため、そのワット数と点灯時間とからそのＬＥＤライト１４の１日あたりの電力使用量を算出できる。
【００３１】
そして、システム管理者端末４０は、１日の電力使用量が算出されたならば、それを積算して所定期間、例えば１年間の電力消費量を算出し、これにＣＯ２排出係数（１ｋＷｈあたりのＣＯ２排出量）を乗じることで１年間のＣＯ２排出量（ｋｇ）を求める。例えば、９ＷのＬＥＤライト１４を備えた街路灯１０の１日あたりの平均点灯時間が１１時間であるとすると、その街路灯１０の１年間の電力使用量は３６ｋＷｈとなり、これに２０１７年度の東京電力株式会社のＣＯ２排出係数０．４７５を乗じると、その街路灯１０の１年間のＣＯ２排出量（ｋｇ）は１７．１６ｋｇとなる。管理対象となる街路灯１０は、その規模にもよるが通常十数本から数十本以上の多数に亘ることから、各街路灯１０の１年間のＣＯ２排出量（ｋｇ）を合算すれば管理対象となるすべての街路灯１０の１年間のＣＯ２排出量（ｋｇ）を具体的な数値として算出することができる。
【００３２】
このようにして所定期間のＣＯ２排出量（ｋｇ）が算出されたならば、システム管理者端末４０は、そのＣＯ２排出量に関する計算結果をインターネットＮを介して定期的にあるいは随時、街路灯管理者端末５０に電子メールなどを用いて通知する（ステップＳ５０６）。従って、この通知を受信した街路灯管理者端末５０は、その街路灯１０を設置したことによる所定期間におけるＣＯ２排出量の削減量を具体的な数値として把握することができる。
【００３３】
このように本発明に係る再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システム１００によれば、街路灯１０の管理者に対してその照明器具１４の所定期間内の電力使用量に相当するＣＯ２排出量を具体的な数値として提供することができるため、再生可能エネルギーによる節電効果やネットワークを用いた遠隔監視だけでなく、ＣＯ２排出量の低減の可視化といった新たな環境価値を提供することができる。そして、地球環境への貢献を推進している団体や企業は、再生可能なエネルギーによって作り出される具体的な環境価値を示すことにより、再生可能なエネルギー導入の目的達成度を内外にアピールすることができる。
【００３４】
また、さらに本発明の再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システム１００は、無線通信機１５からサーバー３０への通信に、低伝送容量の広域ネットワークであるＬＰＷＡを利用することにより、通信費用が安価となるため、システム全体の運転コストを低く抑えることができる。また、本発明の再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システム１００は、太陽光発電パネルを備えた既存の街路灯に適用することも可能であり、また、その他の設備にも有効利用できる。その他の設備としては、例えばＬＥＤ照明などの電気機器を備えた公衆トイレ、カーポート、ＬＥＤ照明を用いた標識・看板・表示板などである。
【００３５】
また、電気機器としては、ＬＥＤライト１４の他に、監視カメラや緊急時用スピーカー、マイク、表示装置、非常用緊急ボタンなども用いることができる。さらに、オン・オフ情報と共に送られてくる無線通信機１５の識別情報などに基づいて再生可能エネルギーの産地情報が得られると共に、点灯時間などからそのＬＥＤライト１４の寿命予想といった新たな情報も提供することが可能となる。
【００３６】
また、図６に示すようにサーバー３０から受信した情報が正常値であるか否かを判断し（ステップＳ６０４）、その情報が正常値でないと判断したとき（ＮＯ）は、街路灯に異常が発生しているとしてそれを街路灯管理者端末５０に通知するようにしてもよい（ステップＳ６１０）。例えば、街路灯１０が正常に稼働していればオン・オフ情報は季節によって多少の違いはあるものの一定間隔でサーバー３０から送られてくるが、その間隔が短すぎたり反対に長すぎる場合やオン・オフ情報のいずれか一方のみしか送られてこない場合や連続した場合などは、いずれかの機器に故障が生じていると判断してその旨を街路灯管理者端末５０に通知すれば、管理者側は迅速に対応することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、発電機として太陽光発電パネル１１を用いた例で説明したが、風力発電装置のように再生可能エネルギーを利用できる発電機であれば太陽光発電パネル１１以外であってもよく、また、複数の発電機を併用したものであってもよい。また、無線通信機１５に代わって有線による通信方式であってもよい。
【００３８】
また、本実施の形態では、基地局２０とサーバー３０とそれを結ぶ専用のネットワークとしてＬＰＷＡを例に挙げたが、これに代えてケーブルテレビなどで用いられているＢＷＡ（Broadband Wireless Access System：広帯域移動無線アクセスシステム）を利用してもよい。このＢＷＡは無線基地局から出力される電波によりデータ通信を行うものであり、代表的なものとしては２．５ＧＨｚ帯を利用したWiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）ある。
【００３９】
このWiMAXが利用する周波数帯域として電波利用を管轄する総務省では全国バンドと地域バンドを設定している。地域バンドとは、市区町村単位で割り当てられる１０ＭＨｚ幅の周波数帯のことをいい、この地域バンドを活用した無線ＬＡＮサービスのことを地域WiMAXと呼んでいる。地域WiMAXはインターネット接続サービスだけでなく、訪問介護や防災などへの利用も期待されており、このような既存の広域無線ネットワークをそのまま利用すれば、設置や運用コストを安価に抑えることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１００…再生可能なエネルギーで動作する設備の管理システム
１０…街路灯（設備）
１１…太陽光発電パネル（発電機）
１２…制御装置
１３…蓄電池
１４…照明器具（電気機器）
１５…無線通信機
１６…ＣＴセンサー
１７…支柱
２０…基地局
３０…サーバー
４０…システム管理者端末
５０…街路灯管理者端末
Ｎ…インターネット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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