(57)【要約】【課題】  需要家における人物の行動状態の推定精度を向上させることが可能な行動推定装置、及びこの行動推定装置に用いる閾値算出装置、行動推定方法、行動推定プログラムを提供する。【解決手段】  実施形態の行動推定装置は、需要家が消費した電力値を所定の期間の間収集した第１データを記憶する記憶部と、第１データを用いて、各電力値の大きさに応じた頻度を示す第２データを算出する第１算出部と、第２データに出現する頻度の極大値に対応する電力値のなかで少なくとも、第１の電力値と、この第１の電力値の次に大きい第２の電力値とを区分する第１の電力閾値を算出する第２算出部と、需要家の行動状態を推定すべき推定期間において需要家が消費した電力値を取得し、当該電力値と第１の電力閾値とを用いて、推定期間における需要家の行動状態を推定する推定部とを備える。【選択図】図１
2014102709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
需要家が消費した電力値を所定の期間の間収集した第１データを記憶する記憶部と、
前記第１データを用いて、各電力値の大きさに応じた頻度を示す第２データを算出する第１算出部と、
前記第２データに出現する頻度の極大値に対応する電力値のなかで少なくとも、第１の電力値と、この第１の電力値の次に大きい第２の電力値とを区分する第１の電力閾値を算出する第２算出部と、
前記需要家の行動状態を推定すべき推定期間において前記需要家が消費した電力値を取得し、当該電力値と前記第１の電力閾値とを用いて、前記推定期間における前記需要家の行動状態を推定する推定部と、
を備える行動推定装置。
【請求項２】
前記第２算出部は少なくとも、最も小さい第３の電力値と、この第３の電力値の次に小さい第４の電力値とを区分する第２の電力閾値を算出し、
前記推定部は、推定期間における前記需要家の消費した電力値と前記第２の電力閾値とを比較することにより、前記需要家における人物の在または不在を推定する請求項１に記載の行動推定装置。
【請求項３】
前記推定部は、推定期間における前記需要家の消費した電力値と前記第１の電力閾値とを比較することにより、前記需要家における人物の電力消費に係る行動が、短期行動であるか、または長期行動であるかを推定する請求項１に記載の行動推定装置。
【請求項４】
前記第２算出部は、
前記第２データに対して確率モデルを当てはめることにより、異なる極大値を含む複数の確率分布を算出する第３算出部と、
隣り合う前記確率分布の交点に対応する電力値を前記第１の電力閾値として算出する第４算出部と、
を備える請求項１乃至３いずれか１項に記載の行動推定装置。
【請求項５】
前記確率モデルは、混合ガウスモデルである請求項４に記載の行動推定装置。
【請求項６】
前記第２算出部は、
前記第２データを用いて、前記頻度の近似曲線を算出する第５算出部と、
前記近似曲線の極小値に対応する電力値を前記第１の電力閾値として算出する第６算出部と、
を備える請求項１乃至３いずれか１項に記載の行動推定装置。
【請求項７】
前記近似曲線は、移動平均近似曲線である請求項６に記載の行動推定装置。
【請求項８】
前記電力値は、複数の時刻に使用した瞬時電力または複数の時間間隔に使用した累積電力量を含む請求項１に記載の行動推定装置。
【請求項９】
前記頻度は、前記電力値の出現頻度または確率密度を含む請求項１に記載の行動推定装置。
【請求項１０】
前記推定期間とは、現在時刻を含む任意の期間、または過去の任意の期間である請求項１に記載の行動推定装置。
【請求項１１】
需要家が消費した電力値を所定の期間の間収集した第１データを記憶する記憶部と、
前記第１データを用いて、各電力値の大きさに応じた頻度を示す第２データを算出する第１算出部と、
前記第２データに出現する頻度の極大値に対応する電力値のなかで少なくとも、第１の電力値と、この第１の電力値の次に大きい第２の電力値とを区分する第１の電力閾値を算出する第２算出部と、
を備える閾値算出装置。
【請求項１２】
第１算出部が、需要家が消費した電力値を所定の期間の間収集した第１データを用いて、各電力値の大きさに応じた頻度を示す第２データを算出し、
第２算出部が、前記第２データに出現する頻度の極大値に対応する電力値のなかで少なくとも、第１の電力値と、この第１の電力値の次に大きい第２の電力値とを区分する第１の電力閾値を算出し、
推定部が、前記需要家の行動状態を推定すべき推定期間において前記需要家が消費した電力値を取得し、当該電力値と前記第１の電力閾値とを用いて、前記推定期間における前記需要家の行動状態を推定する行動推定方法。
【請求項１３】
コンピュータに、
需要家が消費した電力値を所定の期間の間収集した第１データを用いて、各電力値の大きさに応じた頻度を示す第２データを算出するステップと、
前記第２データに出現する頻度の極大値に対応する電力値のなかで少なくとも、第１の電力値と、この第１の電力値の次に大きい第２の電力値とを区分する第１の電力閾値を算出するステップと、
前記需要家の行動状態を推定すべき推定期間において前記需要家が消費した電力値を取得し、当該電力値と前記第１の電力閾値とを用いて、前記推定期間における前記需要家の行動状態を推定するステップと、
を実行させる行動推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、行動推定装置、閾値算出装置、行動推定方法、行動推定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般家庭等の需要家の電力消費を適切に管理し、あるいは電力消費の情報に基づく様々なサービスを提供するためには、需要家の人物の行動状態を簡便に推定する必要がある。すなわち、人感センサや需要家自らが設定する在宅情報等を必要とすることなく、需要家の行動状態の推定精度を向上させることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３９８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
需要家の行動状態の推定精度を向上させることが可能な行動推定装置、及びこの行動推定装置に用いる閾値算出装置、行動推定方法、行動推定プログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の行動推定装置は、需要家が消費した電力値を所定の期間の間収集した第１データを記憶する記憶部と、前記第１データを用いて、各電力値の大きさに応じた頻度を示す第２データを算出する第１算出部と、前記第２データに出現する頻度の極大値に対応する電力値のなかで少なくとも、第１の電力値と、この第１の電力値の次に大きい第２の電力値とを区分する第１の電力閾値を算出する第２算出部と、前記需要家の行動状態を推定すべき推定期間において前記需要家が消費した電力値を取得し、当該電力値と前記第１の電力閾値とを用いて、前記推定期間における前記需要家の行動状態を推定する推定部とを備える。
【０００６】
実施形態の閾値算出装置は、需要家が消費した電力値を所定の期間の間収集した第１データを記憶する記憶部と、前記第１データを用いて、各電力値の大きさに応じた頻度を示す第２データを算出する第１算出部と、前記第２データに出現する頻度の極大値に対応する電力値のなかで少なくとも、第１の電力値と、この第１の電力値の次に大きい第２の電力値とを区分する第１の電力閾値を算出する第２算出部とを備える。
【０００７】
実施形態の行動推定方法は、第１算出部が、需要家が消費した電力値を所定の期間の間収集した第１データを用いて、各電力値の大きさに応じた頻度を示す第２データを算出し、第２算出部が、前記第２データに出現する頻度の極大値に対応する電力値のなかで少なくとも、第１の電力値と、この第１の電力値の次に大きい第２の電力値とを区分する第１の電力閾値を算出し、推定部が、前記需要家の行動状態を推定すべき推定期間において前記需要家が消費した電力値を取得し、当該電力値と前記第１の電力閾値とを用いて、前記推定期間における前記需要家の行動状態を推定する。
【０００８】
実施形態の行動推定プログラムは、コンピュータに、需要家が消費した電力値を所定の期間の間収集した第１データを用いて、各電力値の大きさに応じた頻度を示す第２データを算出するステップと、前記第２データに出現する頻度の極大値に対応する電力値のなかで少なくとも、第１の電力値と、この第１の電力値の次に大きい第２の電力値とを区分する第１の電力閾値を算出するステップと、前記需要家の行動状態を推定すべき推定期間において前記需要家が消費した電力値を取得し、当該電力値と前記第１の電力閾値とを用いて、前記推定期間における前記需要家の行動状態を推定するステップとを実行させる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る推定装置を含むシステムのブロック図。
【図２】第１の実施形態に係る行動状態を説明する図。
【図３】第１の実施形態に係る行動状態を説明する図。
【図４】第１の実施形態に係る電力値データの一例を示す図。
【図５】第１の実施形態に係る頻度データの一例を示す図。
【図６】図１の第２算出部を示すブロック図。
【図７】第１の実施形態に係る計測値の頻度分布の近似を示す図。
【図８】第１の実施形態に係る閾値を示す図。
【図９】第１の実施形態に係る閾値セットデータの一例を示す図。
【図１０】図１の推定部を示すブロック図。
【図１１】第１の実施形態に係る離散化された時系列データＤ’を示す図。
【図１２】第１の実施形態に係る推定方法を示すフローチャート。
【図１３】図１の第２算出部の処理動作を示すフローチャート。
【図１４】図１の第２算出部の処理動作を説明する図。
【図１５】図１の推定部の処理動作を示すフローチャート。
【図１６】第１の変形例に係る第２算出部を示すブロック図。
【図１７】図１６の第２算出部の処理動作を示すフローチャート。
【図１８】第１の変形例に係る計測値の頻度分布の近似を示す図。
【図１９】第２の変形例に係る第２算出部を示すブロック図。
【図２０】図１９の第２算出部の処理動作を示すフローチャート。
【図２１】第２の変形例に係る計測値のクラスタリングを示す図。
【図２２】第２の実施形態に係る推定装置を含むシステムのブロック図。
【図２３】図２２の第３算出部を示すブロック図。
【図２４】第２の実施形態に係る電力値域セットデータの一例を示す図。
【図２５】第２の実施形態に係る第３演算部の処理動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る行動推定装置１０００を含むシステムのブロック図である。この例では、行動推定装置１０００が需要家の外部サーバとして置かれている。すなわち、需要家と行動推定装置１０００とは例えばネットワークを介して接続されている。なお、ここでの需要家とは、例えば一般家庭やマンション、スーパーマーケット等の店舗、オフィスビルや工場等を含む。需要家は、電力を消費（使用）する複数の電気機器を有し、需要家において人物の電力消費に係る行動が期待でき、かつ需要家全体で消費した電力を１つの主幹電力で管理可能なグループであればよい。
【００１２】
需要家の外の配電線は、需要家内の分電盤１０の中に引き込まれており、需要家内の統括のブレーカである主幹電力ブレーカ１１に接続されている。主幹電力ブレーカ１１は、この配電線から電力を供給される。さらに、主幹電力ブレーカ１１の下では、サブブレーカ１２に分岐し、最終的に複数の電化製品（電気機器）２０に繋がっている。図１の例では、サブブレーカ１２には、テレビ、照明、冷蔵庫、ドライヤが繋がれている。なお、ここでは図示していないが、サブブレーカ１２と電気機器２０の間は通常、コンセントによって繋がれる。また、電気機器２０としては、作動に伴い電力を使用する電化製品であればよく、サブブレーカ１２には、例えばエアコン、洗濯機、掃除機、アイロン、瞬間湯沸かしポット、ＩＨ調理器、等が繋がれてもよい。
【００１３】
主幹電力ブレーカ１１に接続される配電線には、電流の瞬時値を測定する電流センサ１３を設置している。主幹電力計測器（計測部）１４は、この電流センサ１３から得られるセンシング値を用いて、定期的に需要家内の使用電力の瞬時値（瞬時電力）を計測する。この計測は例えば1分間隔で行うが、それより短くても、また長くてもよい。主幹電力計測器１４は、この瞬時電力の計測値を電力値データとして、この電力値データを無線もしくは有線にてデータ収集親機１５に送信する。データ収集用親機１５は、受信した電力値データを一次保持し、無線もしくは有線にて行動推定装置１０００に送信する。
【００１４】
図１の行動推定装置１０００は、１日または複数日分の電力値データを用いて、需要家において人物（例えば、居住者）の在または不在、意図ある電力使用の有無、電力消費に係る行動等（行動状態）を推定するための電力閾値を算出し、この電力閾値と例えば直近の使用電力とを比較することで行動状態を推定する。
【００１５】
図２及び図３は、本実施形態に係る行動状態を説明する図である。
【００１６】
本実施形態では、需要家（例として家庭）における人物（例として居住者）の行動状態により消費電力の頻度分布（確率分布）が統計的に異なって現れる点、すなわち行動状態により使用される電気機器が異なる点に着目した。例えば居住者が「不在（外出）」という「行動状態」にあれば、家庭内で主として使用される電力は、各電気機器の待機電力や、冷蔵庫などの居住者の行動とは独立して常時運転する機器による電力となる。このような電力を「ベース電力」と呼ぶこととする。また、居住者が「団らん」「くつろぎ」というような需要家における通常の行動状態にあれば、主として使用される電力は、「ベース電力」に加え、室内の住環境を整えるための照明やエアコン、また、団らんするためのテレビやゲーム機器による電力が追加される。このような、長時間にまたがる可能性のある行動（長期行動）で、安定的に使用する電力を「長期行動電力」と呼ぶこととする。さらに、単なる「団らん、くつろぎ」ではなく、「コーヒーを作る」ときの瞬間湯沸かし器や、「調理」時の電子レンジや炊飯ジャー、「髪を乾かす」時のドライヤなど、明確な目的を持った行動（短期行動）に伴い、長期行動と比較して短時間の内に高い消費電力にて使用する電機機器がある。このような電気機器による電力が「長期行動電力」に追加されたものを、「短期行動電力」と呼ぶことにする（図２）。
【００１７】
これらの「ベース電力（A）」「長期行動電力（B）」「短期行動電力（C）」の３つの電力値は、上記に述べたように、ＢはＡに照明などの電力を加えたもの、ＣはＢに電子レンジなどの電力を加えたものである。したがって、それぞれの電力の頻度分布には、その平均値を見れば、Ａ<Ｂ<Ｃという関係が成り立つ。実際には、Ａ、Ｂ、Ｃの電力は、使う電気機器の数（例えば照明を付ける数）等により、バラつき（分散）が存在するが、例えば、Ａの出現はＡの平均値を出現頻度の中心（極大値）とした山型の頻度分布を取る（図３(a)）。Ｂ、Ｃについても同様である（図３(b)、(c)）。このバラつき（分散）は、一般的には、Ａの平均値とＢの平均値の差、また、Ｂの平均値とＣの平均値との差に比べて比較的小さい。
【００１８】
以下に説明する行動推定装置１０００では、上記の知見に基づくことにより、計測された電力値が「ベース電力（A）」「長期行動電力（B）」「短期行動電力（C）」のいずれに由来した電力なのかに着目し、需要家の行動状態、すなわち需要家における人物の在・不在を推定するものである。
【００１９】
行動推定装置１０００は、行動推定装置１０００の制御を行う制御部３０、一定期間の電力値データ（第１データ）を用いて、各電力値の大きさに応じた計測値の頻度（出現頻度または確率密度）を示す頻度データ（第２データ）を算出する第１算出部４０、頻度の極大値に対応する１つの電力値のなかで、１つの電力値（第１の電力値）と、この電力値の次に大きい電力値（第２の電力値）とを区分する１または複数の電力閾値を算出する第２算出部５０、電力閾値を用いて需要家の行動状態を推定する推定部６０、主幹電力データＤＢ１１０、頻度データＤＢ１２０、電力閾値ＤＢ１３０、パラメータＤＢ１４０、推定結果ＤＢ１５０を備える。なお、制御部３０、第１算出部４０、第２算出部５０、推定部６０の処理は、例えばＣＰＵ等の演算処理装置を用いて行われる。
【００２０】
主幹電力データＤＢ１１０は、需要家のデータ収集用親機１５から受信した電力値データを貯め込む。図４は、電力値データの一例を示す図である。なお、この例では主幹電力データＤＢ１１０が貯め込んだ需要家１軒分の電力値データを示している。図４の例では、電力値データは、各エントリに通し番号、データ測定の時刻（タイムスタンプ）、計測値（例えば単位はw、ワット）を含む。主幹電力計測器１４が瞬時電力の計測に失敗した場合には、この時刻の電力値データの計測値を「X」として、この時刻の電力値データについては欠損として扱うことができる。
【００２１】
制御部３０は、例えば需要家や行動推定装置１０００の管理者等からの外部命令に基づいて、第１算出部４０、第２算出部５０、推定部６０の全て、またはいずれかの各処理動作の開始、実行、終了を制御する。また、制御部３０は、直接的に第１算出部４０、第２算出部５０、推定部６０の制御を行うのではなく、単に各処理動作の開始、実行、終了のためのトリガを与えるものであってもよい。なお、外部命令としては、需要家や管理者等が、例えば図示しない入力端末により行動推定装置１０００に対して信号を入力することで与えることができる。
【００２２】
第１算出部４０は、主幹電力データＤＢ１１０が格納する一定期間（N日分）の電力値データを参照して、各電力値と計測値の頻度が対応づけられた頻度データを算出する。図５は、頻度データの一例を示す図である。図５の例では、電力値に対する計測値の頻度を示す数値データをヒストグラムで表現している。第１算出部４０は、頻度データを例えば数値データの形式で頻度データＤＢ１２０に格納する。
【００２３】
第２算出部５０は、頻度データＤＢ１２０が格納する頻度データを参照して、第２算出部５０は、電力値空間の値域を複数（M個）の値域に分割する複数の閾値（閾値セット）を算出する。第２算出部５０が算出する閾値セットは、計測値の頻度の異なる極大値に対応する電力値を各々が含むように複数の値域に分割する。すなわち、複数の値域の各々は、電力値データ集合に含まれる計測値の分布の疎密に着目し、近傍と比較して計測値が密な部分を中心部に有し、この中心部と比較して計測値が疎な部分を端部に有する山型の分布を含む。第２算出部５０は、閾値セットデータを電力閾値ＤＢ１３０に格納する。
【００２４】
図６は、第２算出部５０を示すブロック図である。第２算出部５０は、近似部（第３算出部）５１と、閾値算出部（第４算出部）５２とを有する。
【００２５】
近似部５１は、頻度データに含まれる計測値の頻度分布に対して確率モデルの当てはめを行う。このとき、例えば予めパラメータＤＢ１４０に格納されている分割する値域の数Mを参照し、確率モデルの当てはめを行うことで、各々が極大値を含むM個の確率分布に近似される。これには、例えば確率モデルの１つである混合ガウスモデルのEM (Expectation-Maximization) アルゴリズムを用いることで、M個の確率分布のパラメータを算出する。図７は、M＝３とした場合の計測値の頻度分布の近似を示す図である。近似部５１は、頻度分布を近似したM個の確率分布のパラメータ（平均、分散等）をパラメータＤＢ１４０に格納する。
【００２６】
閾値算出部５２は、各々が異なる極大値に対応する電力値を含むM個の値域に分割する（M−1）個の電力値の閾値を算出する。閾値算出部５２は、閾値セットデータを電力閾値ＤＢ１３０に格納する。図８は、M＝３とした場合の閾値を示す図である。この図の例では、閾値算出部５２は、近似部５１が計測値の頻度分布に対して当てはめを行うことで得られた確率モデルの交点に対応する電力値を閾値として算出している。すなわち、確率モデルAと確率モデルBの交点を閾値（E1）、確率モデルBと確率モデルCの交点を閾値（E2）として算出している。図９は、閾値セットデータの一例を示す図である。この図に示すように、各エントリに、値域の通し番号、値域の最小値を示す閾値、値域の最大値を示す閾値を含む。
【００２７】
推定部６０は、電力閾値ＤＢ１３０に格納された閾値セットデータを参照し、推定すべき任意の期間（推定期間）における瞬時電力の計測値の時系列データを用いて、計測値と各閾値を比較することで行動状態を推定する。なお、計測値の時系列データとしては、主幹電力データＤＢ１１０から取得する過去の時系列データであってもよいし、主幹電力計測器１４がリアルタイムに計測する計測値であってもよい。また、推定期間については、例えば需要家における管理者や行動推定装置１０００の管理者等からの外部命令に基づいて事前に設定することができる。
【００２８】
図１０は、推定部６０を示すブロック図である。推定部６０は、離散化部６１、比較部６２を有する。
【００２９】
離散化部６１は、閾値セットを基準として、計測値の時系列データDを0から（M-2）の(M-1)段階に離散化し、離散化された時系列データＤ’を算出する。この時系列データＤ’は一旦パラメータＤＢ１４０に格納する。図１１は、時系列データD及び離散化された時系列データＤ’を示す図である。
【００３０】
比較部６２は、時系列データＤ’を参照し、離散化された計測値と閾値に相当する0（閾値E1に相当）から(M-2)までの整数を比較し、所定の時間帯における行動状態を推定する。例えば、比較部６２は、離散化された計測値が0の場合には、「ベース電力」と推定し、需要家において人物が不在、あるいは意図する電力使用が無いものと推定する。また、離散化された計測値が1以上の場合には、「行動電力」と推定し、需要家において人物が在、あるいは意図する電力使用が有るものと推定する。この推定結果を推定結果ＤＢ１５０に格納する。
【００３１】
図１２は、推定方法を示すフローチャートである。
【００３２】
主幹電力測定器１４及びデータ収集用親機１５が、需要家における管理者のスイッチ操作により作動し、需要家内の瞬時電力の計測をスタートする（S101）。
【００３３】
主幹電力測定器１４は、１分間隔で瞬時電力を計測する。計測した計測値は計測時間と共に１つの電力値データとなり、この電力値データをデータ収集用親機１５に対して無線または有線で送信する。また、データ収集用親機１５は受信した電力値データを一次保持し、一定の時間間隔（例えば１０分置き）に電力値データを主幹電力データＤＢ１１０に対して送信する(S102)。
【００３４】
主幹電力データＤＢ１１０は、受信した電力値データを貯め込む(S103)。このとき重複してデータを貯め込まないように、例えば既に貯め込んだデータと最新のデータの計測時間が異なっていることを確認してもよい。なお、(S103)の貯め込みの動作は、以降のステップとは独立して並行に動作しても構わない。
【００３５】
制御部３０からのトリガを得て、第１算出部４０は、主幹電力データＤＢ１１０が格納するN日分の電力値データの時系列データを参照して、頻度データを算出し、この頻度データを頻度ＤＢ１２０に格納する(S104)。
【００３６】
第２算出部５０は、頻度ＤＢ１２０が格納する頻度データを参照して、閾値セットを算出し、この閾値セットデータを電力閾値ＤＢ１３０に格納する(S105)。
【００３７】
推定部６０は、制御部３０からのトリガを得て、閾値セットデータ、主幹電力データＤＢ１１０が格納する過去の計測値またはリアルタイムで計測される計測値を参照して、行動状態を推定し、この推定結果を推定結ＤＢ１５０に格納する(S106)。
【００３８】
推定部６０が推定を終了したタイミング、または制御部３０からのトリガにより、以上のステップを終了する(S107)。
【００３９】
以下、図１３乃至図１５を参照して、(S105)及び(S106)の詳細について説明する。
【００４０】
図１３は、第２算出部５０の処理動作を示すフローチャートである。
【００４１】
近似部５１は、制御部３０または第１算出部４０からのトリガを得て、処理動作を開始する(S201)。
【００４２】
近似部５１は、頻度データＤＢ１２０から頻度データを取得する。また、パラメータＤＢ１４０から最終的に分割する値域の数（K）の初期値、初期値ベクトルVを取得する（S202）。
【００４３】
近似部５１は、頻度データに対して、初期値ベクトルVを用いて混合ガウスモデルの当てはめを行う（S203）。頻度データに含まれるデータ点の数をQとし、データ点の集合を{x1, x2, … xQ}とする。このQ点のデータ集合が与えられた時、このデータ集合に対する、K個のガウス分布で構成される混合ガウスモデルの対数尤度は、以下の式で表すことができる。ここで、lnは自然対数を表す。また、混合ガウスモデルのパラメータは、V＝{π,μ,σ}の３つであり、これらはそれぞれ、混合される対象である３つのパラメータの混合割合を示すパラメータである（π1, π2, …πk）、平均値を示すパラメータである（μ1, μ2, …μk）、標準偏差を示すパラメータである（σ1, σ2, …σk）という３つのベクトルを表している。
【数１】
2014102709.tif 000003
ただし、N(xn｜μk,σk)は、以下で表されるガウス分布を表す。  
【数２】
2014102709.tif 000004
【００４４】
この対数尤度が最大になるようなガウス分布のパラメータ{π,μ,σ}を算出する。このためには、EM(Expectation-Maximization)アルゴリズムなどの公知の手法が使用できる。Ｋ個のガウス分布を分布の平均値の小さい順に１から通し番号i(1≦i≦K)を付けて、分布のパラメータをパラメータＤＢ１４０に格納する。このとき、i番目の分布Giとi+1番目の分布G(i+1)を比べて、後述の（S204）において所定の確率密度δ1以上の２つの交点があるか（図１４（a））、また所定の確率密度δ2以上において全値域の区間で一方の密度が他方の密度より小さい（図１４（b））場合、分散の小さい方の分布を取り除く。取り除きがあれば、再度残った分布に対して平均値の小さい順に１から通し番号を付ける。一方、平均値の差が所定の電力値δ3以下である場合（図１４（a））には２つの分布を１つにまとめる。最終的に得られた分布の数Kが値域の数Mとなる。
【００４５】
なお、ここでは、パラメータＤＢ１４０からＫの値を設定したが、Ｋを実際のデータの分布に合わせて動的に選ぶような方法を用いてもよい。例えば、Ｋの数を繰り返しごとに１つずつ増やしながら、複数のＫでのモデル当てはめを試す方法がある。Ｋ増加のループの停止条件は、例えば以下のような方法が使用できる。現在のＫで当てはめられた混合ガウス分布の尤度の値に着目し、１つ前の（Ｋ−１）での当てはめの尤度に比べて、Ｋの尤度の増加が、予め設定された値ε以下であったとき、Ｋの増加のループを停止する。この他、上記の「尤度」だけでの比較だけでなく、例えばある定数αを用いて「尤度−αＫ」の増加が止まれば停止するなど、Ｋが増えるとその分だけペナルティをかせて、Ｋが余り大きくならないようにする方法などが使用できる。
【００４６】
閾値算出部５２は、隣り合うi番目の分布Giとi+1番目の分布G(i+1)について、各々の分布の平均値の間にある交点を算出する（S204）。
【００４７】
閾値算出部５２は、算出した混合ガウス分布の交点に対応する電力値を閾値EP(1≦p≦M-1)として算出する（S205）。なお、上記の閾値Epの算出方法は一例である。この他に、例えば、隣り合う分布Giの平均値μiとμ(i+1)の算術平均である(μi+μ(i+1))/2を閾値Epとしてもよい。また、単純な算術平均ではなく、各々の分布の大きさを表すπiとπ(i+1)を用いて、μiとμ(i+1)をπi ：π(i+1)に内分する内分点を閾値Epとしてもよい。
【００４８】
なお、ここでは混合ガウス分布を確率モデルとして用いたが、他の混合分布を用いてもよい。例えば、混合対数正規分布を用いることができる。
【００４９】
閾値算出部５２が、全ての閾値EP(1≦p≦M-1)を算出したタイミングで上記のステップを終了する(S206)。
【００５０】
図１５は、推定部６０の処理動作を示すフローチャートである。
【００５１】
離散化部６１は、制御部３０からのトリガを得て、処理動作を開始する(S301)。
【００５２】
離散化部６１は、電力閾値ＤＢ１３０から (Ｍ−1)個の閾値セットを取得する。また、主幹電力データＤＢ１１０から一定期間（例えば直近の１日分）の計測値の時系列データDを取得する(S302)。なお、どの時間帯の計測値を用いるかはパラメータＤＢ１４０が予め格納している。
【００５３】
離散化部６１は、 (M-1)個の閾値セットを用いて、時系列データDを0から（M-2）の（M-1）段階に離散化し、時系列データＤ’ を算出する(S303)。
【００５４】
比較部６２は、時系列データＤ’ を参照して、時系列データＤ’の単位時間に対し、値が「0」の場合はその時間は「不在」と推定し(S304)、値が「1」以上の場合は、その時間は「在宅」と推定する(S305)。
【００５５】
比較部６２は、時系列データＤ’の時間帯ごとに推定された時系列データを推定結果としてＤＢ１４０に格納する(S307)。上記のステップを時系列データＤ’の全ての時刻について行ったタイミングで処理動作を終了する(S308)。
【００５６】
なお、比較部６２は、例えば隠れマルコフモデルを用いて、連続在宅時間や不在（外出）時間の統計的・常識（経験）的知見を推定に取り入れることも可能である。例えば、隠れマルコフモデルを、在宅・不在の２つの状態を用いて構築し、在宅時間、不在時間の一般統計上の平均を用いてそれぞれの状態の状態遷移確率を決定する。この上で、この隠れマルコフモデルの出力を、上記時系列データＤ’で出てくる離散化データであると考え、出力確率を、不在中は１以上が出る確率が低い、などの知見を使って決定する。このように隠れマルコフモデルを構築すれば、例えばViterbiアルゴリズムを使用して、時系列データＤ’が出るような、もっとも確率の高い状態遷移列、つまり、「在宅・不在」の時系列データが得られる。このようにして得られた「在宅・不在」の時系列データを推定に用いることで、例えば不自然に短い時間間隔で複数回「在宅・不在」を繰り返すようなノイズによる影響を低減することができ、推定精度をさらに向上させることができる。
【００５７】
本実施形態によれば、図２及び図３で説明したように統計的な裏づけに基づいて、  需要家の行動状態の推定精度を向上させることができる。また、センサや需要家自らが設定する在宅情報等を必要とすることなく、需要家全体の消費電力である主幹電力のみに基づいて需要家の行動状態を簡便に推定することができる。
【００５８】
なお、本実施形態では、例として主幹電力計測器１４の計測頻度を１分として挙げているが、それ以外の計測頻度で取得したデータでもよい。例えば、計測頻度が短い10秒、１秒、１ミリ秒というデータでも、計測頻度が長い１０分、３０分、１時間、というデータでもよい。また、計測値は、その計測タイミングでの瞬時値でも、計測タイミングまでの電力量（累積電力量）でもよい。累積値の場合は、計測値の前後２つの差分を用いて算出できる、測定間隔当たりの累積値や平均値を用いることもできる。
【００５９】
また、電力値データの形式は、図４で表したものに限らない。例えば、計測された時刻が記録（タイムスタンプ）される時系列データでなくとも、Ｎ日分ランダムに計測された需要家内の消費電力データが、タイムスタンプの情報なしに主幹電力データＤＢ１１０に格納されてもよい。また、Ｎ日分は、例えば連続Ｎ日でもよいし、１か月中のランダムサンプルを取ったＮ日でもよい。また、例えば同じ月の平日のみに収集したＮ日分のデータや、休日のみに収集したＮ日分のデータでもよい。
【００６０】
また、図１のシステムについては様々な様態が考えられる。例えば、本実施形態の行動推定装置１０００から推定部６０及び推定結果ＤＢ１５０を除いた装置を閾値算出装置として、需要家が閾値算出装置を備え、外部サーバが推定部６０及び推定結果ＤＢ１５０を備えることもできる。
【００６１】
（第１の変形例）
図１６は、第１の変形例に係る第２算出部８０を示すブロック図である。第２算出部８０は、近似部（第５算出部）８１、閾値算出部（第６算出部）８２を有する。以下、図６の第２算出部５０と異なる点を中心に説明する。
【００６２】
図１７は、図１６の第２算出部８０の処理動作を示すフローチャートである。
【００６３】
近似部８１は、制御部３０からのトリガを得て、処理動作を開始し(S401)、頻度データＤＢ１２０から頻度データを取得する(S402)。
【００６４】
近似部８１は、頻度データを参照して、横軸を電力値、縦軸を頻度とする電力値空間におけるヒストグラムを作成する(S403)。
【００６５】
近似部８１は、ヒストグラムを用いて、頻度データに含まれる電力値の頻度分布の近似曲線を算出する(S404)。近似曲線の算出としては、例えば、電力値の値域について所定のウィンド幅（例えば前後１００W）として計算した移動平均により移動近似曲線を算出することができる。この近似曲線を電力値空間における座標データとして頻度データＤＢ１２０に格納する。
【００６６】
閾値算出部８２は、頻度データＤＢ１２０が格納する近似曲線の座標データを参照して、頻度の極小値に対応する電力値を閾値として算出する（図１８）(S405)。極小値としては、例えば、電力値の値域について所定のウィンド幅（例えば前後１００W）として、近似曲線に対して微分演算を行うことで算出することができる。算出された閾値は電力閾値ＤＢ１３０に格納する。閾値算出部８２が、全ての閾値を算出したタイミングで処理動作を終了する(S406)。なお、上記のウィンド幅は予めパラメータＤＢ１４０に格納しておくことができる。
【００６７】
（第２の変形例）
図１９は、第２の変形例に係る第２算出部９０を示すブロック図である。第２算出部９０は、クラスタリング部９１、閾値算出部９２を有する。以下、図６の第２算出部５０と異なる点を中心に説明する。
【００６８】
図２０は、図１９の第２算出部９０の処理動作を示すフローチャートである。
【００６９】
クラスタリング部９１は、制御部３０からのトリガを得て、処理動作を開始し(S501)、主幹電力データＤＢ１１０からN日分の電力値データ{x1, x2, … ,xQ}を、パラメータＤＢ１４０からクラスタの数（K）を取得する(S502)。
【００７０】
クラスタリング部９１は、N日分の電力値データの疎密に基づいて、電力値データをK個のクラスタ（グループ）にグルーピング（分類）する(S503)。クラスタリングとしては、K-meansやK-monoids、K-medians、密度ベースクラスタリング(Density-based clustering)であるDBSCAN等を用いることができる。また、階層型クラスタリングの手法を用いることもできる。
【００７１】
閾値算出部９２は、各クラスタの代表値を算出する(S504)。各クラスタの代表値としては、例えば、各クラスタ内において最もデータが密な電力値、すなわち頻度の極大値に対応する電力値を用いることができる。
【００７２】
閾値算出部９２は、隣り合う２つのクラスタの代表値の中心に対応する電力値を閾値として算出する(S505)。算出された閾値は電力閾値ＤＢ１３０に格納する。閾値算出部９２が、全ての閾値を算出したタイミングで処理動作を終了する(S506)。
【００７３】
なお、(S505)において、閾値算出部９２は、例えば隣り合う２つのクラスタ内のデータ数Ｄ１、Ｄ２を用いてD1:D2に内分する内分点を閾値として算出してもよい。
【００７４】
（第３の変形例）
図１０の推定部６０の変形例について説明する。
【００７５】
第３の変形例に係る推定部６０は、需要家の行動状態、すなわち需要家における人物の電力消費に係る短期行動または長期行動を推定するものである。
【００７６】
推定部６０の比較部６２は、離散化された計測値が1以上であって、かつ２以下の場合には、「長期行動電力」と推定し、需要家において人物が長期行動を行っているものと推定する。また、離散化された計測値が２以上であって、かつ３以下の場合には、需要家において人物が短期行動を行っているものと推定する。この推定結果を推定結果ＤＢ１５０に格納する。
【００７７】
なお、比較部６２は、系列データＤ’ を参照して、離散化された計測値が各値域に含まれる時間（期間）に基づいて、需要家の行動状態を推定することもできる。例えば、離散化された計測値が1以上であって、かつ２以下の状態が予め定める所定の時間（継続時間）継続した場合に、「長期行動電力」と推定し、離散化された計測値が２以上であって、かつ３以下の状態が予め定める所定の時間継続した場合に、「長期行動電力」と推定する。
【００７８】
（第２の実施形態）
図２２は、第１の実施形態に係る行動推定装置２０００を含むシステムのブロック図である。行動推定装置２０００は、第３算出部７０、電力値域ＤＢ１６０をさらに備える点で行動推定装置１０００とは異なる。なお、行動推定装置１０００と共通の構成については共通の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７９】
第３算出部７０は、電力閾値データＤＢ１３０が格納する閾値セットデータを参照して、閾値セットにより分割された複数の値域を行動状態に対応付けて分類し、分類された複数の値域（値域セット）を算出する。第３算出部７０は、１つの「ベース電力値域」と１つまたは複数の「行動電力値域」を算出する。
【００８０】
図２３は、算３算出部７０を示すブロック図である。第３算出部７０は、第１値域算出部７１、第２値域算出部７２、第３値域算出部７３を有する。
【００８１】
第１値域算出部７１は、電力閾値ＤＢ１３０が格納する閾値セットデータを参照し、最も小さい閾値（E1）より小さい値域を「ベース電力値域」として分類する。また、閾値（E1）以上の１または複数の値域を「行動電力値域」として分類する。この結果を電力値域ＤＢ１６０に格納する。
【００８２】
第２値域算出部７２は、値域の数M≧３の場合に、「行動電力値域」をさらに２つの電力値域に分類する。すなわち、第２値域算出部７２は、二番目に小さい閾値（E2）より小さい値域を「長期行動電力値域」として分類する。また、閾値（E2）以上の１または複数の値域を「短期行動電力値域」として分類する。この結果を電力値域ＤＢ１６０に格納する。
【００８３】
第３値域算出部７３は、値域の数M≧４の場合に、「短期行動電力値域」をさらに２つの電力値域に分類する。すなわち、ここではM=４を例に説明すると、第３値域算出部７３は、「短期行動電力値域」を三番目に小さい閾値（E3）より小さい値域と、この閾値（E3）以上の値域とに分類する。この結果を電力値域ＤＢ１６０に格納する。
【００８４】
図２４は、電力値域セットデータの一例を示す図である。
【００８５】
図２５は、第３演算部７０の処理動作を示すフローチャートである。
【００８６】
第１値域算出部７１は、制御部３０または第２算出部５０からのトリガを得て、処理動作を開始する(S601)。
【００８７】
第１値域算出部７１は、電力閾値ＤＢ１３０から閾値セットデータを取得する(S602)。
【００８８】
第１値域算出部７１は、最も小さい閾値（E1）より小さい値域を「ベース電力値域」（0 ≦X＜E1）として電力値域ＤＢ１６０に格納する。また、閾値（E1）以上の１または複数の値域を「行動電力値域」（E1≦X）として電力値域ＤＢ１６０に格納する(S603)。
【００８９】
M≧3の場合には、さらに以下の(S604)にむ。そうでない場合には、処理動作を終了する(S606)。 
第２値域算出部７２は、最も小さい閾値（E1）以上の値域について、二番目に小さい閾値（E2）より小さい値域を「長期行動電力値域」（E1≦X＜E2）として電力値域ＤＢ１６０に格納する。また、閾値（E2）以上の１または複数の値域を「短期行動電力値域」（E2≦X）として電力値域ＤＢ１６０に格納する(S604)。
【００９０】
M≧4の場合には、さらに以下の(S605)に進む。そうでない場合には、処理動作を終了する (S606)。 
第３値域算出部７３は、「短期行動電力値域」をさらに複数のサブの値域に分類し、各々の値域を電力値域ＤＢ１６０に格納する(S605)。第３値域算出部７３は、三番目に小さい閾値（E3）以降の閾値を用いて、「短期行動電力値域」をM-2個のサブの値域に分類する。以上のステップを行ったタイミングで、処理動作を終了する(S606)。
【００９１】
なお、ここでは、「行動電力値域」を１つの「長期行動電力値域」、複数の「短期行動電力値域」に分類することを例に説明したが、「長期行動電力値域」についても「短期行動電力値域」と同様複数に分類することもできる。
【００９２】
また、図２のシステムについては様々な様態が考えられる。例えば、本実施形態の行動推定装置２０００から推定部６０、推定結果ＤＢ１５０及び電力値域ＤＢ１６０を除いた装置を閾値算出装置として、需要家が閾値算出装置を備え、外部サーバが推定部６０、推定結果ＤＢ１５０及び電力値域ＤＢ１６０を備えることもできる。
【００９３】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、需要家の行動状態の推定精度を向上させることが可能となる。
【００９４】
これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、様々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９５】
１０・・・分電盤
１１・・・主幹電力ブレーカ
１２・・・サブブレーカ
１３・・・電流センサ
１４・・・主幹電力計測器
１５・・・データ収集親機
２０・・・電気機器
３０・・・制御部
４０・・・第１算出部
５０、８０・・・第２算出部
５１、８１・・・近似部
５２、８２・・・閾値算出部
６０・・・推定部
６１・・・離散化部
６２・・・比較部
７０・・・第３算出部
７１・・・第１値域算出部
７２・・・第２値域算出部
７３・・・第３値域算出部
１１０・・・主幹電力データDB
１２０・・・頻度データDB
１３０・・・電力閾値DB
１４０・・・パラメータDB
１５０・・・推定結果DB
１６０・・・電力値域DB
１０００、２０００・・・行動推定装置
【図１】
2014102709.tif 000005
【図２】
2014102709.tif 000006
【図３】
2014102709.tif 000007
【図４】
2014102709.tif 000008
【図５】
2014102709.tif 000009
【図６】
2014102709.tif 000010
【図７】
2014102709.tif 000011
【図８】
2014102709.tif 000012
【図９】
2014102709.tif 000013
【図１０】
2014102709.tif 000014
【図１１】
2014102709.tif 000015
【図１２】
2014102709.tif 000016
【図１３】
2014102709.tif 000017
【図１４】
2014102709.tif 000018
【図１５】
2014102709.tif 000019
【図１６】
2014102709.tif 000020
【図１７】
2014102709.tif 000021
【図１８】
2014102709.tif 000022
【図１９】
2014102709.tif 000023
【図２０】
2014102709.tif 000024
【図２１】
2014102709.tif 000025
【図２２】
2014102709.tif 000026
【図２３】
2014102709.tif 000027
【図２４】
2014102709.tif 000028
【図２５】
2014102709.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成25年1月11日(2013.1.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
（第２の変形例）
図１９は、第２の変形例に係る第２算出部９０を示すブロック図である。第２算出部９０は、クラスタリング部（分類部）９１、閾値算出部（第７算出部）９２を有する。以下、図６の第２算出部５０と異なる点を中心に説明する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
需要家が消費した電力値を所定の期間の間収集した第１データを記憶する記憶部と、
前記第１データを用いて、各電力値の大きさに応じた頻度を示す第２データを算出する第１算出部と、
前記第２データに出現する頻度の極大値に対応する電力値のなかで少なくとも、第１の電力値と、この第１の電力値の次に大きい第２の電力値とを区分する第１の電力閾値を算出する第２算出部と、
前記需要家の行動状態を推定すべき推定期間において前記需要家が消費した電力値を取得し、当該電力値と前記第１の電力閾値とを用いて、前記推定期間における前記需要家の行動状態を推定する推定部と、
を備える行動推定装置。
【請求項２】
前記第２算出部は少なくとも、最も小さい第３の電力値と、この第３の電力値の次に小さい第４の電力値とを区分する第２の電力閾値を算出し、
前記推定部は、推定期間における前記需要家の消費した電力値と前記第２の電力閾値とを比較することにより、前記需要家における人物の在または不在を推定する請求項１に記載の行動推定装置。
【請求項３】
前記推定部は、推定期間における前記需要家の消費した電力値と前記第１の電力閾値とを比較することにより、前記需要家における人物の電力消費に係る行動が、短期行動であるか、または長期行動であるかを推定する請求項１に記載の行動推定装置。
【請求項４】
前記第２算出部は、
前記第２データに対して確率モデルを当てはめることにより、異なる極大値を含む複数の確率分布を算出する第３算出部と、
隣り合う前記確率分布の交点に対応する電力値を前記第１の電力閾値として算出する第４算出部と、
を備える請求項１乃至３いずれか１項に記載の行動推定装置。
【請求項５】
前記確率モデルは、混合ガウスモデルである請求項４に記載の行動推定装置。
【請求項６】
前記第２算出部は、
前記第２データを用いて、前記頻度の近似曲線を算出する第５算出部と、
前記近似曲線の極小値に対応する電力値を前記第１の電力閾値として算出する第６算出部と、
を備える請求項１乃至３いずれか１項に記載の行動推定装置。
【請求項７】
前記近似曲線は、移動平均近似曲線である請求項６に記載の行動推定装置。
【請求項８】
前記第２算出部は、前記頻度に基づいて、前記第１データを複数のクラスタに分類する分類部と、
前記複数のクラスタの各々において前記頻度の極大値に対応する電力値を前記クラスタの代表値として算出し、隣り合う２つの前記クラスタの前記代表値を区分する電力値を前記第１の電力閾値として算出する第７算出部と、
を備える請求項１乃至３いずれか１項に記載の行動推定装置。
【請求項９】
前記電力値は、複数の時刻に使用した瞬時電力または複数の時間間隔に使用した累積電力量を含む請求項１に記載の行動推定装置。
【請求項１０】
前記頻度は、前記電力値の出現頻度または確率密度を含む請求項１に記載の行動推定装置。
【請求項１１】
前記推定期間とは、現在時刻を含む任意の期間、または過去の任意の期間である請求項１に記載の行動推定装置。
【請求項１２】
需要家が消費した電力値を所定の期間の間収集した第１データを記憶する記憶部と、
前記第１データを用いて、各電力値の大きさに応じた頻度を示す第２データを算出する第１算出部と、
前記第２データに出現する頻度の極大値に対応する電力値のなかで少なくとも、第１の電力値と、この第１の電力値の次に大きい第２の電力値とを区分する第１の電力閾値を算出する第２算出部と、
を備える閾値算出装置。
【請求項１３】
第１算出部が、需要家が消費した電力値を所定の期間の間収集した第１データを用いて、各電力値の大きさに応じた頻度を示す第２データを算出し、
第２算出部が、前記第２データに出現する頻度の極大値に対応する電力値のなかで少なくとも、第１の電力値と、この第１の電力値の次に大きい第２の電力値とを区分する第１の電力閾値を算出し、
推定部が、前記需要家の行動状態を推定すべき推定期間において前記需要家が消費した電力値を取得し、当該電力値と前記第１の電力閾値とを用いて、前記推定期間における前記需要家の行動状態を推定する行動推定方法。
【請求項１４】
コンピュータに、
需要家が消費した電力値を所定の期間の間収集した第１データを用いて、各電力値の大きさに応じた頻度を示す第２データを算出するステップと、
前記第２データに出現する頻度の極大値に対応する電力値のなかで少なくとも、第１の電力値と、この第１の電力値の次に大きい第２の電力値とを区分する第１の電力閾値を算出するステップと、
前記需要家の行動状態を推定すべき推定期間において前記需要家が消費した電力値を取得し、当該電力値と前記第１の電力閾値とを用いて、前記推定期間における前記需要家の行動状態を推定するステップと、
を実行させる行動推定プログラム。