(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象の電気機器に供給される電圧と電流を計測する電気計測手段と、
計測した電圧と電流から、交流電源電圧の１周期にあたる電力の１波形の最小値である最小電力を含む電気的特性の特徴量を算出する特徴算出手段と、
前記最小電力を含む電気的特性の特徴量にもとづいて、前記対象の電気機器の種類を判別する判別手段と、
を備え、
前記特徴算出手段は、電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および、力率を算出し、
前記判別手段は、前記特徴算出手段で算出した電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力値、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および、力率にもとづいて、前記対象の電気機器の種類を判別する、
ことを特徴とする電気機器判別装置。
【請求項２】
電気機器の種類ごとの電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力値、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および力率を特徴量として保持する機器決定データ記憶手段を備え、
前記判別手段は、前記機器決定データ記憶手段で保持する機器決定データと比較して、対象の電気機器の種類を判別する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気機器判別装置。
【請求項３】
対象の電気機器に供給される電圧と電流を計測する電気計測手段と、
計測した電圧と電流から、交流電源電圧の１周期にあたる電力の１波形の最小値である最小電力を含む電気的特性の特徴量を算出する特徴算出手段と、
前記最小電力を含む電気的特性の特徴量にもとづいて、前記対象の電気機器の種類を判別する判別手段と、
電気機器の種類ごとの電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力値、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および力率を特徴量として保持する機器決定データ記憶手段を備え、
前記判別手段は、前記機器決定データ記憶手段で保持する機器決定データと比較して、対象の電気機器の種類を判別する、
ことを特徴とする電気機器判別装置。
【請求項４】
電気的特性から電気機器の種類を判別する装置が行う電気機器判別方法であって、
対象の電気機器に供給される電圧と電流を計測する電気計測ステップと、
計測した電圧と電流から、交流電源電圧の１周期にあたる電力の１波形の最小値である最小電力を含む電気的特性の特徴量を算出する特徴算出ステップと、
前記最小電力を含む電気的特性の特徴量にもとづいて、前記対象の電気機器の種類を判別する判別ステップと、
を備え、
前記特徴算出ステップでは、電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および、力率を算出し、
前記判別ステップでは、前記特徴算出ステップで算出した電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力値、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および、力率にもとづいて、前記対象の電気機器の種類を判別する、
ことを特徴とする電気機器判別方法。
【請求項５】
電気機器の種類ごとの機器決定データとして電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力値、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および力率を参照する機器決定データ参照ステップを備え、
前記判別ステップでは、前記機器決定データと比較して、前記対象の電気機器の種類を判別する、
ことを特徴とする請求項４に記載の電気機器判別方法。
【請求項６】
電気的特性から電気機器の種類を判別する装置が行う電気機器判別方法であって、
対象の電気機器に供給される電圧と電流を計測する電気計測ステップと、
計測した電圧と電流から、交流電源電圧の１周期にあたる電力の１波形の最小値である最小電力を含む電気的特性の特徴量を算出する特徴算出ステップと、
前記最小電力を含む電気的特性の特徴量にもとづいて、前記対象の電気機器の種類を判別する判別ステップと、
電気機器の種類ごとの機器決定データとして電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力値、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および力率を参照する機器決定データ参照ステップを備え、
前記判別ステップでは、前記機器決定データと比較して、前記対象の電気機器の種類を判別する、
ことを特徴とする電気機器判別方法。
【請求項７】
コンピュータに、
対象の電気機器に供給される電圧と電流を計測する電気計測ステップと、
計測した電圧と電流から、交流電源電圧の１周期にあたる電力の１波形の最小値である最小電力を含む電気的特性の特徴量を算出する特徴算出ステップと、
前記最小電力を含む電気的特性の特徴量にもとづいて、前記対象の電気機器の種類を判別する判別ステップと、
を実行させ、
前記特徴算出ステップでは、電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および、力率を算出し、
前記判別ステップでは、前記特徴算出ステップで算出した電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力値、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および、力率にもとづいて、前記対象の電気機器の種類を判別する、
ことを特徴とする電気機器判別プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器判別装置、電気機器判別方法および電気機器判別プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器を管理するシステムの一例が、特許文献１ないし１７および非特許文献１ないし３に開示されている。電気機器の電流や電圧などの特徴量のデータベースを予め備えておき、測定したデータと比較することで、電気機器の判別を行う方法があり、様々な方法が挙げられる。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の通電制御装置は、アダプタ毎に学習係数を設定し、電気機器の使用状態を学習し、電気機器の通電制御可能時間を予測して通信制御し、省電力を可能としている。
【０００４】
特許文献２に記載の負荷需要推定装置は、信号に変化があった機器の種別を判別し、負荷量を機器毎に把握している。
【０００５】
特許文献３に記載の電気機器の遠隔検知方法は、電気機器の特性電流波形を予めサーバのデータベースに保存しておき、現に電気機器から発信されている電流波形から電気機器を特定し状態を検出し、対応する措置をとる方法である。
【０００６】
特許文献４に記載の電気機器稼働状態把握方法は、電力センサで電力線によって供給される電力を測定し、電力線によって電力が供給される複数の電気機器のそれぞれの稼働状況を把握する方法である。
【０００７】
特許文献５に記載の機器情報特定装置は、電流検出素子を用いて検出した電流波形と電圧分圧回路からの出力電圧波形より求めた電源電圧波形とを用い電流波形の特徴量を演算し、データベースに登録された特徴量とを比較し、負荷機器の機種や挙動を特定している。
【０００８】
特許文献６に記載の電気機器管理支援システムは、電気機器の特徴量データ及び個別属性データのデータベースと、ホームサーバで管理されている電気機器の状態情報から電気機器の保守時期を判断している。
【０００９】
特許文献７に記載の電気機器監視システムは、特徴量データに対応する電気機器を特定し、電気機器の状態を監視している。
【００１０】
特許文献８に記載の電気機器管理システムは、電力線を介して電気機器に供給される電気量から特徴量を求め、各種電気機器毎に対応する特徴量の個別属性データから電気機器の特定と使用状態の管理を行っている。
【００１１】
特許文献９に記載の電源管理システムは、プラグに接続される電子機器から電子機器を特定し、電子機器が利用者に使用を許可された電子機器であるかを判定し、電源の供給又は遮断を行っている。
【００１２】
特許文献１０に記載の電気機器モニタリングシステムは、センサにより検出された電流などの特徴量のパターンを、隠れマルコフモデルに基づいた確率統計的なパターン認識手法で認識し、複数の電気機器の稼働状態をモニタリングしている。
【００１３】
特許文献１１に記載の電気機器稼働状態推定システムは、センサから出力された電源電流、電源電圧対応の検出信号を特徴量検出部に出力し、線形判別法を用いて、どの電気機器が稼働しているかを判別している。
【００１４】
特許文献１２に記載の電気機器の遠隔検出方法は、複数の電気機器の、電流・電圧を検出し、かつ電流波形もしくは特徴量をデータベースのものと比較し、電気機器を特定する方法である。
【００１５】
特許文献１３に記載の電力供給装置は、コンセントに接続された機器に流れる起動時の電流のデータを照合し同一機器の起動電流データか判定している。
【００１６】
特許文献１４に記載の行動・安否確認システムは、センサにより総電流が検出され、特徴量として検出し、特徴量に基づいてどの電気機器が稼働しているかを判別し、電気機器に基づいて、在宅者の行動を隠れマルコフモデルを用いて推定しつつ、行動や安否確認を行っている。
【００１７】
特許文献１５に記載の機器推定装置は、電気機器の電力需用が重畳された時間変動波形及びその電力需用変動量の大きさを抽出し、時間変動波形の周期分布から代表周期を抽出し、電気機器の間欠運転時固有の特徴を比較し、間欠運転中の電気機器を推定している。
【００１８】
特許文献１６に記載の電気機器稼動状況推定装置は、電気に係る量を測定し、電源機器の稼動に伴う特徴量情報を利用して、電気機器の稼動状況を推定している。
【００１９】
特許文献１７に記載の電気機器判別装置は、電気機器の特徴を表す特徴量を算出し、電気機器の判別を行っている。
【００２０】
また、非特許文献１には、家全体の消費電力の時系列データを計測し、この時系列データに基づいて各機器の電力消費の波形を抽出する構成が開示されている
【００２１】
また、非特許文献２には、電気機器に供給される電流の波形から特徴量を算出し、この特徴量に基づいて電気機器を判別する構成が開示されている。
【００２２】
また、非特許文献３には、電気機器に供給される電力の電力波形特性と予め測定した電力負荷パターンとを比較して電気機器を判別する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２００１−３４４０２７号公報
【特許文献２】特開２００２−１９９６２３号公報
【特許文献３】特開２００３−２５９５６９号公報
【特許文献４】特開２００３−３３３７６８号公報
【特許文献５】特開２００４−２１９１７１号公報
【特許文献６】特開２００４−２２１７７０号公報
【特許文献７】特開２００４−２２２３７４号公報
【特許文献８】特開２００４−２２２３７５号公報
【特許文献９】特開２００６−１３９４４５号公報
【特許文献１０】特開２００７−３２９６号公報
【特許文献１１】特開２００８−３９４９２号公報
【特許文献１２】特開２００８−１０９８４９号公報
【特許文献１３】特開２００８−３０６８０９号公報
【特許文献１４】特開２００９−４３１４１号公報
【特許文献１５】特開２００９−２５７９５２号公報
【特許文献１６】特開２０１０−２１０５７５号公報
【特許文献１７】特開２０１０−２１３４６９号公報
【非特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】松本光崇、藤本淳、榎本忠保  著、「家庭の電力消費の内訳を解析するシステムの検討」
【非特許文献２】伊藤雅仁、大亦寿之、井上智史、重野寛、岡田謙一、松下温著、「消費電力波形の特徴を利用した家電機器検出手法と制御システム」，情報処理学会論文誌Vol44,No．1,pp．95−105
【非特許文献３】田中昭雄、村越千春、中上英俊  著、「家庭の電力負荷計測値の要素分解手法について」エネルギー・資源学会第１２回エネルギーシステム・経済コンファレンス講演論文集  pp．91−94
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
特許文献１、１０、１１、１４、１６は特徴量の組み合わせが規定されていないため、使用するためには、使用者が最適な組み合わせを探す必要があり、選び方によって性能が大きく左右される可能性がある。
【００２６】
特許文献９、１３は、起動時の電流に着目しているため、学習させた機器は判別可能であるが、電気機器の種類としての特徴を利用していないので、同じ種類ではあるが異なる機器（例えば、Ａ社のテレビとＢ社のテレビ）を学習無しで判別することができなかった。
【００２７】
特許文献１５と非特許文献１、３は長時間の波形を対象としており、機器を高速に判別することが不可能であった。
【００２８】
特許文献２では、負荷量の特徴量を使用し、また、特許文献４では、電力の特徴量を使用しているが、どちらも複数の機器を把握するのに精度が充分とはいえなかった。
【００２９】
特許文献７、８は電流の大きさを表す特徴量、電流波形の形状を表す特徴量、電流と電圧の時間差を表す特徴量の３次元の特徴量を使用しており、家電を表現するには充分とはいえなかった。
【００３０】
特許文献５、６と非特許文献２は電流の平均値、ピーク平均比、電流と電圧のピーク時間差、通電時間、ピーク遅延率の５次元の特徴量を使用しており、高速かつ充分な精度を確保しているが、精度に関しては向上の余地があることが実験の結果判明した。また、特許文献１７は、判別に使用する特徴量に温度や照度などの環境の変化があり、測定のための装置が必要になるなどの問題があった。
【００３１】
特許文献３は消費電流の平均値、ピーク値、実効値、力率、波高率、波形率、電流変化の収束時間たる時定数、周期内の通電時間、位相差、電源電圧と消費電流のピークの時間差の１０次元の特徴量を使用している。特許文献１２は消費電流の平均値、消費電流の変化、ピーク値、実効値、波高率、波形率、電流変化の収束時間たる時定数、周期内の通電時間、消費電流の通電中のピークの位置、電源電圧と消費電流のピークの時間差、力率の１１次元の特徴量を使用している。どちらも充分に高精度な判別を実現しているが、８次元以降は特徴量を追加しても精度向上はほとんど見られないことが実験の結果確認できた。また、特徴量の次元が増加すると学習時や最適化時に指数関数的に計算量が増えることが知られている。
【００３２】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、測定する項目を少なくし、計算を効率的に行うことで、高速かつ高精度な機器の判別を可能とする電気機器判別装置、電気機器判別方法および電気機器判別プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
本発明の第１の観点に係る電気機器判別装置は、
対象の電気機器に供給される電圧と電流を計測する電気計測手段と、
計測した電圧と電流から、交流電源電圧の１周期にあたる電力の１波形の最小値である最小電力を含む電気的特性の特徴量を算出する特徴算出手段と、
前記最小電力を含む電気的特性の特徴量にもとづいて、前記対象の電気機器の種類を判別する判別手段と、
を備え、
前記特徴算出手段は、電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および、力率を算出し、
前記判別手段は、前記特徴算出手段で算出した電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力値、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および、力率にもとづいて、前記対象の電気機器の種類を判別する、
ことを特徴とする。
【００３４】
本発明の第２の観点に係る電気機器判別方法は、
電気的特性から電気機器の種類を判別する装置が行う電気機器判別方法であって、
対象の電気機器に供給される電圧と電流を計測する電気計測ステップと、
計測した電圧と電流から、交流電源電圧の１周期にあたる電力の１波形の最小値である最小電力を含む電気的特性の特徴量を算出する特徴算出ステップと、
前記最小電力を含む電気的特性の特徴量にもとづいて、前記対象の電気機器の種類を判別する判別ステップと、
を備え、
前記特徴算出ステップでは、電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および、力率を算出し、
前記判別ステップでは、前記特徴算出ステップで算出した電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力値、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および、力率にもとづいて、前記対象の電気機器の種類を判別する、
ことを特徴とする。
【００３５】
本発明の第３の観点に係る電気機器判別プログラムは、
コンピュータに、
対象の電気機器に供給される電圧と電流を計測する電気計測ステップと、
計測した電圧と電流から、交流電源電圧の１周期にあたる電力の１波形の最小値である最小電力を含む電気的特性の特徴量を算出する特徴算出ステップと、
前記最小電力を含む電気的特性の特徴量にもとづいて、前記対象の電気機器の種類を判別する判別ステップと、
を実行させ、
前記特徴算出ステップでは、電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および、力率を算出し、
前記判別ステップでは、前記特徴算出ステップで算出した電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力値、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および、力率にもとづいて、前記対象の電気機器の種類を判別する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、測定する項目を少なくし、計算を効率的に行うことで、高速かつ高精度な機器の判別を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】電力および特徴量を算出する動作の一例を示す図である。
【図３】実施の形態に係る機器判別動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態に係る機器判別動作の一部である、特徴量算出動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】機器判別に係るデータの一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
【００３９】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置の構成例を示すブロック図である。電気機器判別装置１００は、交流電源２１と電気機器２２の間の電力線に接続される。電気機器判別装置１００は、電圧測定部１、電流測定部２、電力算出部３、特徴算出部４、機器決定データ記憶部５、機器判別部６、入力部１１および出力部１２を備える。また、特徴算出部４は、電流実効値算出部４１、電流ピーク算出部４２、電流尖度算出部４３、波高率算出部４４、最小電力値算出部４５、電流ずれ算出部４６、電流実効値と最小電力値の比率算出部４７および力率算出部４８を備える。
【００４０】
電圧測定部１は、交流電源２１と電気機器２２の間に接続された電力線と接続しており、電位を検出する。例えば、電圧測定部１は、電圧計を備え、電気機器２２に供給される電圧を測定する。
【００４１】
電流測定部２は、電力線に流れる電流を計測する。例えば、電流測定部２は、電流計を備え、電気機器２２に供給される電流を測定する。または、電流測定部２は、電力センサなどで電力線を流れる電流で発生する磁界を検出し、電流を計測する。
【００４２】
電圧測定部１および電流測定部２で検出する値は、入力部１１を介して、それぞれに入力されてもよい。入力部１１は、交流電源の実効電圧などの値の入力を受け付ける。具体的には、入力部１１は、テンキーで数値入力できるようにしてもよく、増減を指示するスイッチと表示装置で構成してもよく、ディスプレイとタッチパネルで構成してもよい。
【００４３】
電力算出部３は、電圧測定部１および電流測定部２で測定した値を元に、電力値を算出する。具体的には、電流計測するタイミングに合わせて、その時点の電圧（瞬時電圧値）と電流（瞬時電流値）より、瞬時電力値を算出し、電圧の１周期あたりの平均値から電力値を算出する。
（瞬時電力値）＝Ｖ（瞬時電圧値）×Ｉ（瞬時電流値）×Δｔ
【００４４】
また、電力算出部３は、皮相電力および有効電力を算出する。皮相電力は、電圧の実効値と電流の実効値との積より求められる。また、有効電力は、皮相電力と位相差の余弦（ｃｏｓθ）の積より求められる。
【００４５】
電気機器判別装置１００は、電圧、電流、電力について、具体的に以下の方法で測定および算出を行う。
【００４６】
電圧測定部１および電流測定部２は、所定時間毎に所定期間で、電圧および電流を計測する。例えば、３６ｎｓ（ナノ秒）間隔で６０ｍｓ（ミリ秒）の期間、それぞれ電圧および電流を計測する。電圧測定部１で測定した電圧のデータは、１１１．３Ｖ（ボルト）、１１２．３Ｖ、１１３．２Ｖ、１１４．２Ｖ、１１５．１Ｖ、１１６．０Ｖ、１１６．９Ｖ、・・・である。同様に、電流測定部２で測定した電流のデータは、７．８７Ａ（アンペア）、７．９４Ａ、８．００Ａ、８．０７Ａ、８．１４Ａ、８．２０Ａ、８．２７Ａ、・・・である。
【００４７】
電力算出部３は、電圧測定部１で測定した電圧のデータと電流測定部２で測定した電流のデータとに基づき、同じタイミングの電圧データと電流データとの積を算出し、瞬時電力を算出する。よって、電力算出部３で算出した電力（瞬時電力）のデータは、８７５．６Ｗ（ワット）、８９１．１Ｗ、９０６．５Ｗ、９２１．８Ｗ、９３７．０Ｗ、９５２．１Ｗ、９６７．０Ｗ、９８１．９Ｗ、・・・である。
【００４８】
特徴算出部４は、８種類（８次元ともいう）の電気的特徴量である特徴量を、電圧測定部１、電流測定部２および電力算出部３で測定および算出した値を元に算出する。８種類の電気的特徴量とは、電流実効値、電流ピーク、電流尖度、電流波高率、最小電力値、電流ずれ、電流実効値と最小電力値の比率、力率のそれぞれの特徴量をいう。
【００４９】
機器決定データ記憶部５は、対象の電気機器２２について保持する特徴量のデータを備える。特徴量は、特徴算出部４で算出する８種類の電気的特徴量をいう。
【００５０】
機器判別部６は、特徴算出部４で算出した特徴量の値と、機器決定データ記憶部５で備える特徴量のデータとを比較し、対象の電気機器２２の種類を判別する。例えば、特徴算出部４で算出した特徴量の値と、機器決定データ記憶部５で備える特徴量の、差分の二乗の所定の線形和が最小の電気機器の種類を、対象の電気機器２２の種類として判別する。また、機器判別部６は、判別木を用いて判別してもよく、さらに、判別木を用いて選別した後に、差分の二乗の所定の線形和が最小のものを判別してもよい。
【００５１】
出力部１２は、対象の電気機器２２について特徴算出部４で算出した電気的特徴量や、機器判別部６で判別した結果を、別の表示装置または記憶装置などに送信する。あるいは、出力部１２が表示装置を備え、電気的特徴量や結果などを表示してもよい。
【００５２】
以下に、特徴算出部４および特徴算出部４で算出する電気的特徴量について、詳細に説明する。まず、特徴算出部４は、電流実効値算出部４１、電流ピーク算出部４２、電流尖度算出部４３、波高率算出部４４、最小電力値算出部４５、電流ずれ算出部４６、電流実効値と最小電力値の比率算出部４７および力率算出部４８を備える。また、図２は、電力および特徴量を算出する動作の一例を示す図である。
【００５３】
電流実効値算出部４１は、電流実効値を算出する。電流実効値は、瞬時電流の二乗を１周期で平均した値の平方根をいう。図２（ａ）に示すように、実際の電流値（電流波形）が負の値をとっている区間（点線）については、正の値で生成し（実線）、電流実効値を算出する。
【００５４】
具体的には、電流実効値は、電流の１波形｛ａ_１、ａ_２、ａ_３、・・・、ａ_ｎ｝としたときの、電流の各点ａ_ｉを二乗し（｛ａ_１２、ａ_２２、ａ_３２、・・・、ａ_ｎ２｝）、平均を算出した結果の平方根である。
【００５５】
電流ピーク算出部４２は、電流ピークを算出する。電流ピークは、電流１波形の最大値と電流１波形の最小値の差をいう。図２（ｂ）に示すように、電流ピークは、電流１波形の最大値（Ｍａｘ）と電流１波形の最小値（ｍｉｎ）の差を算出する。隣り合うパルスの間隔は、電圧波形の周期Ｔであり、電流１波形に相当する。
【００５６】
電流尖度算出部４３は、電流尖度を算出する。電流尖度は、電流の最小値から１周期の波形を確率分布と考え、確率分布における尖度を計算した結果をいう。
【００５７】
波高率算出部４４は、電流波高率を算出する。電流波高率は、電流の実効値を電流１波形の平均値で割った値をいう。
【００５８】
最小電力値算出部４５は、最小電力値を算出する。最小電力値は、電力の１波形の最小値をいう。
【００５９】
電流ずれ算出部４６は、電流ずれを算出する。電流ずれは、電流波形と電圧波形の位相差をいう。
【００６０】
電流実効値と最小電力値の比率算出部４７は、電流実効値と最小電力値の比率を算出する。電流実効値と最小電力値の比率は、最小電力値を電流実効値で割った値をいう。
【００６１】
力率算出部４８は、力率を算出する。力率は、有効電力を皮相電力で割った値をいう。
【００６２】
以下に、電気機器判別装置１００の動作を説明する。図３は、実施の形態に係る機器判別動作の一例を示すフローチャートである。電気機器判別装置１００は、交流電源２１と対象の電気機器２２との間に、電力線で接続しておく。
【００６３】
まず、電気機器判別装置１００の電圧測定部１および電流測定部２は、交流電源２１から対象の電気機器２２へ供給する電力線を介して、電気機器２２の電圧および電流を測定する（ステップＳ１１）。そして、電圧測定部１および電流測定部２で測定した電圧および電流の結果を元に、電力を算出する。具体的には、電流計測するタイミングに合わせて、その時点の電圧（瞬時電圧値）と電流（瞬時電流値）より、瞬時電力値を算出する（ステップＳ１２）。
【００６４】
次に、特徴算出部４は、ステップＳ１１で測定した電圧値および電流値と、ステップＳ１２で算出した電力値を元に、電気的特徴量の算出を行う（ステップＳ１３）。そして、機器判別部６は、ステップＳ１３で算出した特徴量と、機器決定データ記憶部５で備える特徴量のデータとを比較し、対象の電気機器２２の種類を判別する（ステップＳ１４）。また、機器判別部６は、判別した結果を出力部１２に送り、出力部１２は判別結果を表示装置に表示するなどして（ステップＳ１５）、機器判別動作を終了する。
【００６５】
ステップＳ１４において、機器判別部６が行う対象の電気機器２２の種類を判別する方法は、例えば、特徴算出部４で算出した特徴量の値と、機器決定データ記憶部５で備える特徴量の、差分の二乗の所定の線形和が最小の電気機器の種類を、対象の電気機器２２の種類として判別する方法が挙げられる。また、判別木を用いて電気機器２２の種類を決定してもよい。
【００６６】
図５は、機器判別に係るデータの一例を示す図である。図５（ａ）は、対象となる電気機器２２の識別子（ＩＤ）を示す表である。図示していないが、機器決定データ記憶部５には、図５（ａ）の識別子の表と対応する対象機器について保持する特徴量のデータを備えており、データベースで管理される。図５（ｂ）は、判別木の一例である。
【００６７】
機器判別部６は、機器決定データ記憶部５にある全ての電気機器２２を対象として、判別を開始する（ＳＴＡＲＴ＜Ｌ０／Ｒ０＞）。条件は、例えば、特徴算出部４で算出する８種類の電気的特徴量の中の少なくとも１つの項目について、選別する基準が設けられたものとする。１つの条件に用いられる電気的特徴量は１つでもよく、複数であってもよい。例えば、特徴量の１つである電流実効値の値が所定の値以上であるものは、条件１を満たすものと設定しておく。機器判別部６は、条件１を満たすものをＬ１、満たさないものをＲ１に振り分け、条件１を満たすもの（Ｌ１）について、同様に条件２を用いて選別を行う。そして、条件ｎまで選別を行い、条件ｎを満たすもの（Ｌｎ）の識別子に対応する電気機器２２を、対象の電気機器２２の種類であると決定する。
【００６８】
また、判別木を用いて、対象の電気機器２２の種類を、所定の数以下まで絞り込み、その後、特徴算出部４で算出した特徴量の値と、機器決定データ記憶部５で備える特徴量の、差分の二乗の所定の線形和を用いて、対象の電気機器の種類を決定してもよい。機器判別部６で行う算出量を最小限にし、機器判別にかかる処理時間を短縮することが可能である。また、同じ電気機器２２の種類であって、メーカーが異なる場合などの、電気的特徴量が類似している場合にも有効である。
【００６９】
図４は、実施の形態に係る機器判別動作の一部である、特徴量算出動作の一例を示すフローチャートである。図３に係る機器判別動作の一例を示すフローチャートの、特徴量算出の工程（ステップＳ１３）を示す。
【００７０】
特徴算出部４に備えられた電流実効値算出部４１、電流ピーク算出部４２、電流尖度算出部４３、波高率算出部４４、最小電力値算出部４５、電流ずれ算出部４６、電流実効値と最小電力値の比率算出部４７および力率算出部４８は、それぞれの算出部に対応する電気的特徴量を算出する。
【００７１】
まず、電流実効値算出部４１は、瞬時電流値を元に、電流実効値を算出する（ステップＳ１３１）。また、電流ピーク算出部４２は、電流１波形の最大値と電流１波形の最小値の差から、電流ピークを算出する（ステップＳ１３２）。そして、電流尖度算出部４３は、電流の１波形の分布を元に、確率分布における尖度から、電流尖度を算出する（ステップＳ１３３）。波高率算出部４４は、ステップＳ１３１で求めた電流実効値を電流１波形の平均値で割り、電流波高率を算出する（ステップＳ１３４）。
【００７２】
続いて、最小電力値算出部４５は、電力の１波形の最小値である最小電力値を算出する（ステップＳ１３５）。そして、電流ずれ算出部４６は、電流波形と電圧波形の位相差より電流ずれを算出する（ステップＳ１３６）。電流実効値と最小電力値の比率算出部４７は、ステップＳ１３１で求めた電流実効値と、ステップＳ１３５で求めた最小電力値を元に、それらの比率を算出する（ステップＳ１３７）。最後に、力率算出部４８は、有効電力を皮相電力で割った値である力率を算出し（ステップＳ１３８）、特徴算出部４における、８種類の電気的特徴量の算出を終了する。
【００７３】
以上説明したように、本発明に係る電気機器判別装置、電気機器判別方法および電気機器判別プログラムによれば、測定する項目を少なくし、計算を効率的に行うことで、高速かつ高精度な機器の判別を可能とする。
【００７４】
本発明において、８種類の電気的特徴量を用いて機器判別を行っている。８種類の電気的特徴量とは、電流実効値、電流ピーク、電流尖度、電流波高率、最小電力値、電流ずれ、電流実効値と最小電力値の比率、力率のそれぞれの特徴量をいう。
【００７５】
上述の８種類の電気的特徴量を用いて機器判別を行うことにより、必要かつ充分な判別を行うことができる。理由として、本発明を用いて機器判別した場合と、８種類に満たない項目（特徴量）で機器判別した場合においては、本発明における機器判別の精度の方が高いことが挙げられる。また、本発明を用いて機器判別した場合と、８種類を越えた項目（特徴量）で機器判別した場合において、機器判別の精度の差はあまりないことが挙げられる。すなわち、本発明を用いることで、精度を維持したまま機器判別動作を容易にすることができ、特徴量の算出や、判別にかかる処理を少なくし、短時間での処理を可能とする。
【００７６】
また、８種類の電気的特徴量を算出するために必要な測定が電圧値と電流値で済み、測定項目が少なく、かつ、容易に測定することができる。加えて、測定を行うための機器準備を最小限にすることができる。さらに、電気的特徴量の１つである電流波高率は、先に算出した特徴量である電流実効値を用いて算出し、また、電気的特徴量の１つである電流実効値と最小電力値の比率は、先に算出した特徴量である電流実効値および最小電力値を用いて算出する。このように効率よく特徴量を導き出すことで、特徴量を算出するための算出量を少なくし、短時間での処理を可能とする。
【００７７】
図６は、本発明の実施の形態に係る電気機器判別装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。電気機器判別装置１００は、図６に示すように、制御部５１、主記憶部５２、外部記憶部５３、操作部５４、表示部５５、入出力部５６、および送受信部５７を備える。主記憶部５２、外部記憶部５３、操作部５４、表示部５５、入出力部５６、および送受信部５７は、いずれも内部バス５０を介して制御部５１に接続されている。
【００７８】
制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成され、外部記憶部２３に記憶されている制御プログラム５９に従って、機器判別の処理を実行する。
【００７９】
主記憶部５２はＲＡＭ（Random-Access Memory）等から構成され、外部記憶部５３に記憶されている制御プログラム５９をロードし、制御部５１の作業領域として用いられる。
【００８０】
外部記憶部５３は、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disc Random-Access Memory）、ＤＶＤ−ＲＷ（Digital Versatile Disc ReWritable）等の不揮発性メモリから構成され、電気機器判別装置１００の処理を制御部５１に行わせるためのプログラムをあらかじめ記憶し、また、制御部５１の指示に従って、このプログラムが記憶するデータを制御部５１に供給し、制御部５１から供給されたデータを記憶する。
【００８１】
操作部５４はキーボード、スイッチおよびタッチパネルなどのポインティングデバイス等と、キーボード、スイッチおよびポインティングデバイス等を内部バス５０に接続するインタフェース装置から構成されている。操作部５４によって、実効電圧や実効電流の入力を受け付ける。
【００８２】
表示部５５は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）またはＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などから構成され、機器判別した結果を出力する画面を表示する。また、その対応する電気機器の特徴量などを表示する。
【００８３】
入出力部５６は、シリアルインタフェースまたはパラレルインタフェースから構成されている。入出力部５６に電力線や電流センサ、電圧計および電流計などが接続される。
【００８４】
送受信部５７は、無線送受信機、無線モデムまたは網終端装置、およびそれらと接続するシリアルインタフェースまたはＬＡＮ（Local Area Network）インタフェースから構成されている。送受信部５７を介して、機器決定データなどを受信し、また、機器判別した結果などを送信する。
【００８５】
電気機器判別装置１００は、外部の装置に計測した判別した電気機器の結果などを通信する場合、送受信部５７を備える。送受信部５７は、ネットワークに接続する網終端装置または無線通信装置、およびそれらと接続するシリアルインタフェースまたはＬＡＮ（Local Area Network）インタフェースから構成されている。送受信部５７は、ネットワークを介して、外部の端末またはサーバなどに接続する。
【００８６】
図１に示す電気機器判別装置１００の電圧測定部１、電流測定部２、電力算出部３、特徴算出部４、機器決定データ記憶部５、機器判別部６、入力部１１、出力部１２および特徴算出部４が備える電流実効値算出部４１、電流ピーク算出部４２、電流尖度算出部４３、波高率算出部４４、最小電力値算出部４５、電流ずれ算出部４６、電流実効値と最小電力値の比率算出部４７および力率算出部４８の処理は、制御プログラム５９が、制御部５１、主記憶部５２、外部記憶部５３、操作部５４、表示部５５、入出力部５６および送受信部５７などを資源として用いて処理することによって実行する。
【００８７】
その他、前記のハードウェア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更および修正が可能である。
【００８８】
制御部５１、主記憶部５２、外部記憶部５３、操作部５４、表示部５５、入出力部５６、送受信部５７および内部バス５０などから構成される機器判別処理を行う中心となる部分は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。たとえば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する電気機器判別装置１００を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバが有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することで電気機器判別装置１００を構成してもよい。
【００８９】
また、電気機器判別装置１００の機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。
【００９０】
また、搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板(BBS, Bulletin Board System)に前記コンピュータプログラムを掲示し、ネットワークを介して前記コンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行できるように構成してもよい。
【００９１】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００９２】
（付記１）
対象の電気機器に供給される電圧と電流を計測する電気計測手段と、
計測した電圧と電流から電力の１波形の最小値である最小電力を含む電気的特性の特徴量を算出する特徴算出手段と、
前記最小電力を含む電気的特性の特徴量にもとづいて、前記対象の電気機器の種類を判別する判別手段と、
を備えることを特徴とする電気機器判別装置。
【００９３】
（付記２）
前記特徴算出手段は、電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および、力率を算出し、
前記判別手段は、前記特徴算出手段で算出した電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力値、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および、力率にもとづいて、前記対象の電気機器の種類を判別する、
ことを特徴とする付記１に記載の電気機器判別装置。
【００９４】
（付記３）
電気機器の種類ごとの電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力値、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および力率を特徴量として保持する機器決定データ記憶手段を備え、
前記判別手段は、前記機器決定データ記憶手段で保持する機器決定データと比較して、対象の電気機器の種類を判別する、
ことを特徴とする付記１または２に記載の電気機器判別装置。
【００９５】
（付記４）
電気的特性から電気機器の種類を判別する装置が行う電気機器判別方法であって、
対象の電気機器に供給される電圧と電流を計測する電気計測ステップと、
計測した電圧と電流から電力の１波形の最小値である最小電力を含む電気的特性の特徴量を算出する特徴算出ステップと、
前記最小電力を含む電気的特性の特徴量にもとづいて、前記対象の電気機器の種類を判別する判別ステップと、
を備えることを特徴とする電気機器判別方法。
【００９６】
（付記５）
前記特徴算出ステップは、電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および、力率を算出し、
前記判別ステップは、前記特徴算出ステップで算出した電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力値、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および、力率にもとづいて、前記対象の電気機器の種類を判別する、
ことを特徴とする付記４に記載の電気機器判別方法。
【００９７】
（付記６）
電気機器の種類ごとの機器決定データとして電流実効値、電流ピーク、電流尖度、波高率、最小電力値、電流のずれ、電流実効値と最小電力値の比率、および力率を参照する機器決定データ参照ステップを備え、
前記判別手段は、前記機器決定データと比較して、前記対象の電気機器の種類を判別する、
ことを特徴とする付記４または５に記載の電気機器判別方法。
【００９８】
（付記７）
コンピュータに、
対象の電気機器に供給される電圧と電流を計測する電気計測ステップと、
計測した電圧と電流から電力の１波形の最小値である最小電力を含む電気的特性の特徴量を算出する特徴算出ステップと、
前記最小電力を含む電気的特性の特徴量にもとづいて、前記対象の電気機器の種類を判別する判別ステップと、
を実行させることを特徴とする電気機器判別プログラム。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、電気機器判別装置をエネルギー管理システムに組み込み活用することで、電気機器のプラグアンドプレイの実現などの用途に応用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１  電圧測定部
２  電流測定部
３  電力算出部
４  特徴算出部
５  機器決定データ
６  機器判別部
１１  入力部
１２  出力部
２１  交流電源
２２  電気機器
４１  電流実効値算出部
４２  電流ピーク算出部
４３  電流尖度算出部
４４  波高率算出部
４５  最小電力値算出部
４６  電流ずれ算出部
４７  電流実効値と最小電力値の比率算出部
４８  力率算出部
５０  内部バス
５１  制御部
５２  主記憶部
５３  外部記憶部
５４  操作部
５５  表示部
５６  入出力部
５７  送受信部
５９  制御プログラム
１００  電気機器判別装置
【図１】
0005561783.tif 000002
【図２】
0005561783.tif 000003
【図３】
0005561783.tif 000004
【図４】
0005561783.tif 000005
【図５】
0005561783.tif 000006
【図６】
0005561783.tif 000007