(57)【要約】  電子機器ネットワーク内の電子機器及びその状態を識別する装置及び方法を提供する。エネルギ監視装置は、電源に接続された電子機器及び電子機器の状態を、電源の連続測定値の変化から、識別するようにプログラムされている。電子機器の負荷シグニチャ及びその状態を判定するアルゴリズムを提供する。状態の負荷シグニチャを格納したテーブルを用いて機器及び状態を識別する。エネルギ監視情報が収集され、ユーザに対して表示器、遠隔の表示器上に表示され、あるいはネットワークを介して遠隔の機器、例えばパーソナルコンピュータ、携帯情報端末、ｉＰｈｏｎｅ（商標）、携帯電話機、音声メール、電子メール、又はテキストメッセージを介して送信される。
2013518556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器によって消費されるエネルギを監視するためのエネルギ監視装置において、
ａ．電源に接続されたコントローラと、
ｂ．監視する電気機器の上流の点で取得される複数の第１の電源パラメータ及び後の複数の第２の電源パラメータを測定するための手段と、
ｃ．前記エネルギ監視装置に接続された入出力モジュールと、
ｄ．前記複数の第１の電源パラメータと複数の第２の電源パラメータとの間で検出された変化から、前記電源に接続された前記電気機器の存在及び該電気機器の状態を識別する命令がプログラムされたメモリを備え、前記エネルギ監視装置が、該エネルギ監視装置に接続された入出力モジュールを監視するように更にプログラムされていることを特徴とするエネルギ監視装置。
【請求項２】
前記電気機器及び状態を識別するステップは、前記電源の連続したサンプルの変化から前記電気機器の負荷シグニチャを計算することを含むことを特徴とする、請求項１に記載のエネルギ監視装置。
【請求項３】
前記電気機器及び状態に対応する前記負荷シグニチャは、相電圧、相電流、中性電圧、中性電流、皮相電力、ｃｏｓ（ｐｈｉ）、有効電力、無効電力、周波数、周期、過電圧／不足電圧状態、力率のパーセント、ＲＭＳ電流、瞬時電流、ＲＭＳ電圧、瞬時電圧、電流高調波の全高調波歪みのパーセント、電圧高調波の全高調波歪みのパーセント、前記電流の波形のスペクトル成分（content）、前記電圧の波形のスペクトル成分、前記有効電力の波形のスペクトル成分、前記無効電力の波形のスペクトル成分、前記電気機器のネットワーク品質のパーセント、時間、日付、温度、及び湿気のうちの１つ以上を含むことを特徴とする、請求項２に記載のエネルギ監視装置。
【請求項４】
前記計算された負荷シグニチャは、前記電気機器とその状態とに関連付けられ、メモリに格納されることを特徴とする、請求項２に記載のエネルギ監視装置。
【請求項５】
前記更なる入力は流量計に接続され、該流量計は計量中の物についての使用情報を提供することを特徴とする、請求項１に記載のエネルギ監視装置。
【請求項６】
前記更なる入力はホームセキュリティシステムに接続され、該ホームセキュリティシステムは前記エネルギ監視装置に状態情報を送信することを特徴とする、請求項１に記載のエネルギ監視装置。
【請求項７】
前記更なる入力は温度センサに接続され、該温度センサは前記エネルギ監視装置に温度情報を送信することを特徴とする、請求項１に記載のエネルギ監視装置。
【請求項８】
前記更なる入力は気象センサシステムに接続され、該気象センサシステムは前記エネルギ監視装置に気象情報を送信することを特徴とする、請求項１に記載のエネルギ監視装置。
【請求項９】
電源に接続された電気機器によって使用されるエネルギを測定するための方法において、
ａ．複数の第１の電源パラメータを受信するステップと、
ｂ．複数の第２の電源パラメータを受信するステップと、
ｃ．少なくとも１つの電源パラメータの変化を、前記複数の第１及び第２の電源パラメータ間の差分として検出するステップと、
ｄ．前記複数の第１及び第２の電源パラメータに基づいて、「ｎ」個の値を含む、有効電力（Ｐ）、総有効電力（ＰＴ）、無効電力（Ｑ）、総無効電力（ＱＴ）、ＲＭＳ電圧（Ｕ）及び総有効電力スペクトル（ＡＰＳ）を含む電気機器の負荷シグニチャを計算するステップと、
ｅ．一致する負荷シグニチャを生じる確率が最も高いと予め決定された複数の電気機器に対応する第１のグループの負荷シグニチャを含む、前記電気機器の負荷シグニチャをメモリから検索するステップであって、前記メモリに格納された負荷シグニチャが電気機器識別子に関連付けられ、前記電気機器の状態が該負荷シグニチャに関連付けられるステップと、
ｆ．前記電気機器によって使用されたエネルギを、前記複数の第１及び第２の電源パラメータ間の差分として計算するステップと、
ｇ．前記使用されたエネルギを前記電気機器に関連付けるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記第１のグループは、該グループを定義する電気機器のリストをユーザが前記エネルギ監視装置に格納することによって決定されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のグループの各負荷シグニチャに、該負荷シグニチャが検索中の負荷シグニチャと一致する確率を関連付けるステップを更に含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
検索中の負荷シグニチャに最もほぼ一致する非一致負荷シグニチャに関連付けられた確率を下げるステップを更に含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記確率が特定の閾値を下回った場合、負荷シグニチャ及び電気機器が第２のグループに再分類されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの電源パラメータの変化を検出するステップの後であって、前記電気機器及び状態の負荷シグニチャを計算するステップの前に、更なる電源パラメータを受信するステップを更に含むことを特徴とする、請求項９に記載の識別方法。
【請求項１５】
前記総無効電力における高調波及びノイズＱＴ＿ＴＨＤを、前記総無効電力ＱＴ及び前記無効電力Ｑ間の差分として計算するステップと、
前記総有効電力における高調波及びノイズＰＴ＿ＴＨＤを、前記総有効電力ＰＴ及び前記有効電力Ｐ間の差分として計算するステップと、
前記負荷シグニチャにおいてＱＴにＱＴ＿ＴＨＤを代入するステップと、
前記負荷シグニチャにおいてＰＴにＰＴ＿ＴＨＤを代入するステップと
を更に含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、同時係属中の２０１０年１月２６日に出願された米国特許出願第１２／６９４，１７１号「ENERGY USAGE MONITORING WITH REMOTE DISPLAY AND 自動検出 OF APPLIANCE INCLUDING GRAPHICAL USER INTERFACE」の一部継続出願である。同出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて２００９年１月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／２０６，０７２号「ENERGY USAGE MONITORING WITH REMOTE DISPLAY AND 自動検出 OF APPLIANCE INCLUDING GRAPHICAL USER INTERFACE」、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて２０１０年１月２５日に出願された米国仮特許出願第６１／２９８，１２７号「AUTOMATIC DETECTION OF APPLIANCES」、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて発明者Patrick A. Rada及びJohn H. Magnascoにより２０１１年１月２４日に出願された米国仮特許出願第６１／４３５，６５８号「自動検出 OF APPLIANCES」の恩典を主張するものであり、これら全ての出願は引用により本明細書に援用される。本願はまた、２０１０年１月２６日に出願された米国特許非仮出願第１２／６９４，１５３号「METHODS AND APPARATUS FOR POWER FACTOR CORRECTION AND REDUCTION OF DISTORTION IN AND NOISE IN A POWER SUPPLY DELIVERY NETWORK」の一部継続出願でもある。同出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて２００９年１月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／２０６，０５１号「POWER FACTOR AND HARMONIC CORRECTION METHODS」、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて２０１０年１月２５日に出願された米国仮特許出願第６１／２９８，１１２号「POWER FACTOR AND HARMONIC CORRECTION METHODS」、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて発明者Patrick A. Rada及びJohn H. Magnascoによって２０１１年１月１９日に出願された米国仮特許出願第６１／４３４，２５０号、及び米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて発明者Patrick A. Rada及びJohn H. Magnascoによって２０１１年１月２５日に出願された米国仮特許出願第６１／４３５，９２１号「POWER FACTOR AND HARMONIC CORRECTION METHODS」の恩典を主張するものであり、これら全ての出願の全内容は引用によりあらゆる目的に対して本明細書に援用される。
米国非仮特許出願（弁理士整理番号第ＲＡＤＡ−００３０１号）である、発明者Patrick A. Rada及びJohn H. Magnascoによって２０１１年１月２５日に出願された米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号「METHODS AND APPARATUS FOR POWER FACTOR CORRECTION AND REDUCTION OF DISTORTION IN AND NOISE IN A POWER SUPPLY DELIVERY NETWORK」は、引用によりあらゆる目的に対して本明細書に援用される。
【０００２】
本願発明は、使用エネルギを監視する分野に関するものである。より詳しくは、本願発明は、電気機器ネットワーク、例えばネットワークの一点から住宅又は小規模オフィスにおける電気機器の詳細な使用エネルギを監視することに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
エネルギ省の調査によると、需要家が、自らのエネルギ使用及び使用に関連するコストがどのくらいかを知るだけで、使用エネルギが１５％程度削減されることが示されている。ハイブリッド自動車市場においても、同様の結果が示されている。ハイブリッド自動車の運転者は、自らのエネルギ使用に関して運転者に提供されるフィードバックを利用することによって、自動車の燃費を上昇させ、自動車のエネルギ使用を低下することができる。また、エネルギ需要家は、多くの場合、「二酸化炭素排出量」として表される自らの使用エネルギの環境影響を認識している。したがって、使用エネルギの減少は、結果として、エネルギユーザにとって、経済面と環境面の両方において利益となる。しかし、どのように使用を減らすのが一番よいかを選択をするには、エネルギユーザには、機器及びユーザがエネルギを使用する使用パターンに関する適切なエネルギ使用情報が必要である。
【０００４】
住宅及びオフィスの使用エネルギを減少させるための現在の解決策には、複数の電気機器の全体の総使用電力を１つの電力供給点で監視すること、使用電力を１つ以上の壁付きコンセント電力供給点で監視すること、機器のタイマプログラム制御によって個々の機器の状態を制御すること、及び１つ以上の機器がオンであるが使用中ではないことを観察し、機器をオフにすることによって手動で機器を制御することが含まれる。
総電力の監視
先行技術で見られる最も簡単で、最も広範囲に亘って総使用電力を監視するシステムは、メイン配電網の分岐点の近くに配置された、需要家の電力供給点に取り付けられた電力計により、需要家の全使用電力を監視する電力事業者である。電力計は、全使用電力を累積し、この電力計は、固定期間、例えば１ヶ月に１回読み取られ、需要家には、この課金期間に需要家が使用した電気料金が請求される。事業者は、段階的な請求料率を有し、特定の使用閾値を越えた後、キロワット時（ＫＷＨ）毎に、より高い請求料率を請求する。いくつかの料金表では、ピーク需要時間帯での使用に基づいて、ＫＷＨ毎に、より高い請求料率を請求する。公共料金は、多くの場合、需要家に料金率毎にどのくらい電力が請求されるかを示す料金表に基づいて、全使用電力を詳細に示す。この情報では、需要家が節電の判断をするにあたって利用できる事実がほとんどない。
【０００５】
より新しい総使用電力監視システムとしては、事業者メータの下流に、需用家電力計を備えることができる。需要家電力計は、通常、事業者メータの下流にある需要家の主要なサーキットブレーカに、又はその近くに設置される。需要家電力計は、特定の刻み幅で、需要家によって使用されている電力の総量を読み取り、この値を表示器上に表示する。メータ情報を、電力計の測定値を処理可能なパーソナルコンピュータに送信してもよい。このような機器の一例として、英国ロンドンのＤＩＹ  ＫＹＯＴＯ製の「ＷＡＴＴＳＯＮ」がある。同じくＤＩＹ  ＫＹＯＴＯ製の対応製品「ＨＯＬＭＥＳ」は、ＷＡＴＴＳＯＮから受信した情報を処理して、一日の時間に対する全電力消費量のより粗い表示を需要家に与える。しかしながら、このような表示は、全使用電力の表示と、全使用電力が請求期間にどのように時間的に分布しているかとを、需要家に与えるに過ぎない。
各電力出力での使用電力の監視
使用電力を監視する他の方法は、配電系統における各電源出力で使用を監視することである。いくつかの実例製品において、電気機器を、順番に、壁面コンセントプラグ差込口と接続される電源出力監視装置に接続する。電源出力監視装置は、全使用ＫＷＨと、このような使用コストと、現在の電圧、電流量、ワット、Ｈｚ、及びプラグ差込口での有効電圧及び電流とを表示する液晶ディスプレイを備えてもよい。実例製品には、Ｐ３インターナショナル製の「Ｋｉｌｌ  Ａ  Ｗａｔｔ（商標）」がある。この機器によって、ユーザは、液晶ディスプレイにより特定の壁付きコンセントにおける使用電力を監視することができるが、しかし、このようなデータは、検索及び解析のために格納されない。更に、Ｅｘｔｅｃｈ製の「エネルギロガ及び使用電力解析装置（Energy Logger and Power Usage Analyzer）」は、データロギング用のストレージを有し、ストレージにおいて使用電力データは、格納され、その後このエネルギロガのオンボードメモリによりパーソナルコンピュータに送信することができる。エネルギユーザが２つ以上のＥｘｔｅｃｈ製のロガを所有している場合、各ロガにより得られる電力使用情報は集計されない。使用電力データを解析する前の、使用電力データの収集には、各壁付きコンセント電力監視装置（wall outlet power monitor）のメモリカードを手動で検索することと、メモリカード読み取り機能を有するコンピュータを用いて各カードから情報を検索することが必要となる。更に、使用電力データの粒度は、プラグ差込口当たりの機器数と同程度である。例えば、各コンセントに機器が接続される複数のコンセントを有するテーブルタップを、壁付きコンセント電力監視装置に接続した場合には、各機器の使用電力は測定されない。加えて、各電力プラグ差込口監視装置が５０．００ドル又はそれ以上かかり、このような機器は監視する電力プラグ差込口毎に必要であるため、電力を測定するコストが実用的ではないほど高くなってしまう。機器を監視する大きな初期ハードウェアコスト、各プラグ差込口監視装置のメモリカードを手動で検索して読み取る不便、及び使用電力低下による不確定な節電効果によって、各電力プラグ差込口で使用電力を監視しても、使用電力を減少する解決策としては現実的ではない。
各サーキットブレーカにおける使用の監視
集積された使用電力を監視する更に他の方法は、各サーキットブレーカでの使用を監視し、それによって各回路の使用電力を監視することである。このようなシステムは、デーン・ピーターソン、ジェイ・スティール、及びジョー・ウィルカーソンが参加登録したＣＨＩ２００９学生デザインコンペティションの論文に記載されたＷａｔｔＢｏｔという名称の、このシステムに関連したｉＰｈｏｎｅ（商標）アプリケーションである。その論文「WattBot:A Residential Electricity Monitoring and Feedback System」において、上述のＤＩＹ  ＫＹＯＴＯ製のＷａｔｔｓｏｎと類似したシステムであると著者は説明したが、ＷａｔｔＢｏｔは、住宅全体の使用電力を測定するのではなく、住宅の各回路の使用電力を測定する。エネルギ情報は、ｉＰｈｏｎｅ（商標）上で表示される。ＷａｔｔＢｏｔは、各回路での使用エネルギを検出及び監視するハードウェアが必要であり、また、ＷａｔｔＢｏｔは、電気機器が、住宅のサーキットブレーカの１つの回路を専用としていない限り、１つの電気機器に対する詳細な使用情報を提供しない。たとえ単一の回路が単一の機器専用であったとしても、ＷａｔｔＢｏｔは、電気機器の各状態毎に詳細な使用エネルギを提供しない。
【０００６】
手動の監視及び制御
電力需要家は、いつも住宅又はオフィスを定期的に歩いて、見かけ上オンであるが使用中ではない機器を書き留め、使用電力を減らすためにこれらの機器をオフにすることができる。この方法は、関連機器のコストを発生させることなくコストを節約できるとはいえ、機器が実際に電力を消費しているときに、オンのままが適切であると判断される機器、又は誤って見かけ上オフである機器を解析するためのデータを得ることができない。重要なことに、多くの最新の電子機器は、オンで機器が動かされていることを外観上認識できないが電力を消費するスタンバイ状態を有する。したがって、自分の機器を手動で監視している需要家は、スタンバイモードにおいて、オフであるように見えているが実際エネルギを消費している機器に関連する使用電力のコスト又は影響を知ることができなかった。
個々の機器のプログラムに基づいた制御
エネルギ消費を低下させる更に他の方法は、１つ以上の機器をプログラム上で制御して、不使用が予想されるときに機器を確実にオフすることである。例えば、電気機器をプログラム上で制御する装置は、特定の機器、例えば仕事部屋の頭上照明を午後１１時と午前６時との間、仕事部屋でこれらの時間用いられないことが予期されるので、オフにすることを予定することができる。このようなシステムは、各コンセント又は電源装置、例えば各調光器又はスイッチのための制御回路と、電気機器ネットワークプログラミングを管理する中央制御装置とを必要とする。例えば、Ｓｍａｒｔｈｏｍｅ（商標）から販売されているＩＮＳＴＥＯＮ（商標）Ｓｍａｒｔｌａｂｓ設計の製品は、機器ネットワークプロトコル、例えばＩＮＳＴＥＯＮ（商標）又はＸ１０プロトコル、又は両方を組み合わせたプロトコルを使用して中央制御装置に接続されたＩＮＳＴＥＯＮ（商標）ネットワーク制御可能機器、例えば調光器、スイッチ、サーモスタットコントロールを含み得る。このような装置は、電気機器の動作をプログラム的に制御できるという利点を有するが、ユーザに報告してユーザの使用電力をどのようにして減らすかを決定させるための、識別されたコスト節約情報を全く有することなく、ハードウェアと、その設置と、それに関連するコストとに対して実質的に関与しなければならない。 
住宅及びオフィスの使用エネルギを減少させるための現在の解決策には、電気機器ネットワーク全体の総使用電力を１つの電力供給点で監視することと、１つ以上の壁付きコンセント電力供給点における使用電力を監視することと、プログラム制御によって個々の機器の状態を制御することと、１つ以上の電気機器がオンであるが使用中ではないことを手動で観察し、機器をオフにすることとが含まれる。特定の機器に関連した使用電力を測定するために、電力供給点における使用電力を監視しても、電気機器により消費される電力に関して十分な情報は得られない。コンセントにおける使用電力を監視する解決策では、解析用の使用電力情報を集計できないか、手動の手段によって、及び高い機器コストによってしか、このような情報が集計できない。たとえ使用情報の自動集計処理が利用可能だったとしても、現在の手段によると、機器の監視において相当な投資が必要である。従来技術では、住宅又は会社における個々の電気機器に関して詳細なエネルギ使用情報を低コストで効果的に提供する手段がなかった。更に従来技術では、エネルギユーザがエネルギ使用行動を有意義に変化させて使用エネルギ及びエネルギコストを減らすことができるように、エネルギユーザに提示するための個々の機器に関する詳細なエネルギ使用情報を集計する有効な手段がなかった。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
住宅又は会社内において更なるハードウェアを必要としたり、電気機器を配線接続することなく、単一の中心的な場所から、住宅又は会社における各電気機器の使用エネルギを低コストでリアルタイムに監視するエネルギ監視装置を開示する。エネルギ監視装置は、ある土地建物に存在する他のセンサシステムを当該エネルギ監視装置にインターフェースするためのＩ／Ｏモジュールを含む。あるいは、当該土地建物に存在する他のセンサシステム同士をホーム・ネットワーク・システムによってエネルギ監視装置にインターフェースすることができる。他のセンサシステムとしては、限定されるものではないが、窓センサ、ドアセンサ、動作検出器、音センサ及び光センサを備えたホームセキュリティシステム、家庭用気象システム、ガス、水、蒸気、加圧ガス及び燃料油などのための流量計センサ、並びに温度センサ（温水ヒーター中の水温、エネルギ監視装置が設置された土地建物上の建物の部屋の気温、蒸気温度、冷蔵庫温度、冷凍庫温度及びオーブン温度を含む）が挙げられる。エネルギ監視装置は、土地建物上の電気機器の検出及び識別、オン、オフ、最大電力の３０％、あるいはスタンバイといった状態の検出、及び機器によって消費されるエネルギの測定を行うことができる。他のホームシステム及びセンサをエネルギ監視装置にインターフェースすることにより、使用エネルギを削減し、ユーザの土地建物管理能力を高めるための電力ツールを実現することができる。以下の例は、他のホームシステム及びセンサにインターフェースされたエネルギ監視装置がユーザによるエネルギの削減及び土地建物管理に役立っているいくつかの通常起こる状況を示すものである。
例
第１の例においては、土地建物所有者が仕事に出ており、娘が学校から帰宅したところであるが、所有者が玄関ドアを完全に施錠するのを忘れていた。外は華氏１００度であり、空調機は運転中であり、冷たい風が玄関ドアから外に出てエネルギが浪費されている。エネルギ監視装置は、空調機が運転中であることを検出する。ホームセキュリティシステムのドア検出器は、玄関ドアが半開きであることを検出し、エネルギ監視システムに報告する。ホームセキュリティシステムの動作検出器は、家の中に人がいることを検出し、エネルギ監視システムに報告する。エネルギ監視システムは、家に電話をかけて娘に玄関ドアを閉めてもらうというメッセージを生成し、土地建物所有者に送信する。
【０００８】
別の例においては、家庭用気象システムが、現在雨が降っていて外は華氏４２度であることを検出し、エネルギ監視システムに報告する。ホームセキュリティシステムは、窓が開いていることを検出し、エネルギ監視システムに報告する。エネルギ監視システムは、暖房機が運転中であることを検出する。ガスメータは、ガスがメータを流れていることをエネルギ監視システムに報告し、暖房機がオンであることが確認される。エネルギ監視システムは、窓が開いており、暖房機がオンであり、雨が降っているというメッセージを生成し、土地建物所有者に送信する。土地建物所有者は、暖房エネルギを節減し、窓から雨が入ってくることによる建物の損傷を低減するために帰宅して窓を閉めるという選択をすることができる。
【０００９】
また別の例において、土地建物所有者は仕事に出ている。オーブンの温度センサが、オーブン温度が華氏４００度であり、したがってＯＮであることを検出し、エネルギ監視装置に報告することができる。土地建物上のガスメータがエネルギ監視装置にインターフェースされ、エネルギ監視装置にガス消費量を報告する。オーブンが電気式である場合、エネルギ監視装置は、その負荷シグニチャ及び電力消費量からオーブンがオンであることを検出する。エネルギ監視装置は、オーブンがオンである旨のメッセージを生成し、土地建物所有者に送信する。土地建物所有者は、隣人に電話をかけてオーブンを消してもらうことができる。
【００１０】
別の例において、土地建物所有者は、公益事業者の需要反応プログラム（demand response program）に加入している。温度が華氏１００度を超える暑い日では、冷房ユニットに対する高ピーク電力需要は、特定の時間における電力ネットワークの容量を上回る。事業者は、全面的な停電を回避するため、需要反応コマンドを全加入者に対して送信する。土地建物所有者のエネルギ監視システムは、このコマンドを受信し、ＨＶＡＣを自動的に３時間停止する。次いで、エネルギ監視装置は、土地建物所有者に需要／応答動作を通知するメッセージを所有者に送信する。土地建物所有者は、土地建物上の冷房ユニットが再びオンになってから土地建物上の家屋を冷房するのに十分な時間が経った時点で帰宅するようにスケジュールを再調整することができる。
【００１１】
気泡浴槽を使って熱い風呂に入るのにどれほどのエネルギが消費されて、またコストがいくらかかるのか知りたいユーザは、エネルギ監視装置を使用して、入浴にかかる総コストを求めることができる。エネルギ監視装置は、ガス及び水の使用及びコストを測定するためのガスメータ及び水量メータにインターフェースされる。エネルギ監視装置は、気泡浴槽のジェットポンプモータの開始を検出することができる。入浴後、ユーザは、入浴のための水の加温、水の循環及び水の供給といった、入浴に伴うガス、水及び電力の使用及びコストを閲覧することができる。結果は、使用及びコスト要素に分けて閲覧することが可能である。
【００１２】
別の例では、ユーザは、エネルギ監視装置と協働して水使用量を監視することによって灌漑コストを監視することができる。エネルギ監視装置は、自動灌漑サイクルが開始したことを検出することができる。エネルギ監視装置は、灌漑サイクル中に使用される水を監視する。水使用量及び電力使用量を格納し、以前の使用量データと比較して、灌漑の合計コストを求めることができる。分析には、過去の灌漑サイクルからの分散を１分毎、１時間毎、１日毎、１週間毎、１ヶ月毎、季節毎又は１年毎に検出することが含まれ得る。現在の使用量を過去のデータを比較することにより、ユーザは、過去のデータと比べて、灌漑路に漏れがあるか否かを判定することができる。
【００１３】
さらに別の例では、太陽電池パネルシステムはパネルの２つの直列ストリングを有し、ストリングはエネルギ監視装置を有する土地建物上で並列接続されている。１６枚のパネルのうち２枚の上に風によって葉や堆積物が、これら遮られた２枚のパネルの出力が低下している。遮られた２枚のパネルは、太陽電池パネルの異なる直列ストリングにある。エネルギ監視システムは、太陽電池パネルシステムの発電量が名目上３５％低下したことを検出している。家庭用気象システムにインターフェースされたエネルギ監視システムは、屋外の周辺光を監視するともに、原因が雲や雨であるかもしれないため、屋外の太陽光が実質的に変化していないことを判定する。測定された降雨量は無かったが、風速の増加が検出されている。したがって、エネルギ監視装置は、太陽電池パネルシステムの発電量が突然３５％低下し、太陽電池パネルシステムを調べる必要があるという警告通知を土地建物所有者に送信する。次に、土地建物所有者は、パネルを検査し、２枚のパネル上の堆積物を見つけて取り除き、太陽エネルギ発電量が予想を下回っていたことを知らせる請求書が届くまで１ヶ月間待つことなく、太陽エネルギ発電量を復活させることができる。
【００１４】
非常にコンパクトな実施例において、エネルギ監視装置は、以下で説明する特徴によりプログラムされた単一の集積回路又はチップとすることができる。エネルギ監視装置は、事業者の積算電力計の下流であり、サーキットブレーカパネルの上流であり、住宅又は会社に設置された電気機器のネットワークの上流で、これらの電気機器との更なる接続を全く行うことなく設置される。他の実施形態において、エネルギ監視装置は、典型的なサーキットブレーカユニットと同じ形状で、サーキットブレーカパネルの空きスロットに設置される。エネルギ監視装置は、負荷がオン又はオフにされたときを自動的に検出し、オン又はオフにされた負荷はどれであったかを識別することができる。負荷は、電気機器ネットワークに設置された各電気機器の各状態毎の負荷シグニチャを検出することにより識別される。電気機器ネットワークにおける各電気機器は、その負荷シグニチャ及び状態によって識別することができる。ある電気機器の状態と、各状態毎の負荷シグニチャとは、学習フェーズ中に獲得することができる。学習フェーズは、自動化するか、あるいは手動の手順により実行することができる。手動による学習フェーズを容易にするため、エネルギ監視装置のユーザは、住宅及び中小企業内の電気機器の場所及び特性についての情報を有するデータストアにデータを読み込むことができる。このようなプライベート情報は、電気機器と、住宅又は中小企業の部屋と、電気機器の使用可能な状態とのリストを有するプライベートデータベースに格納することができる。データストアにプライベート情報を読み込む処理は、ポータブル電気機器、例えばスマートフォン、携帯電話機、情報携帯端末、あるいはユーザ表示装置とユーザ入力インタフェースとを有する他の携帯機器上で動作するアプリケーションによって、容易にすることができる。プライベートデータベースは、エネルギ監視装置の通信コネクタにより、あるいは有線又は無線のネットワーク接続によりエネルギ監視装置にダウンロードすることができる。あるユーザが予め識別した機器及び状態が多いほど、手動学習フェーズはより容易となる。プライベートデータベース及びプライベート情報とは、特定のエネルギ監視装置が設置されている場合に、特定のエネルギ監視装置によって生成される、人、機器、建物、又はこれらのうちいずれかの属性に関連する情報である。プライベート情報の例には、エネルギ監視装置が設置された住宅又は会社の建物におけるユーザの名前、その建物に設置された特定の機器、その建物の部屋、ユーザが使用情報を共有するつもりがないときにユーザにより生成されたその使用情報、ユーザの電力請求書等が含まれる。「公衆データベース」及び「公衆情報」は、公衆により使用されるため生成されるか、公衆がアクセス可能であるか、あるいは公衆により生成された情報である。公衆情報の例には、公衆利用又は公衆によるアクセスのために生成された機器及び状態の負荷シグニチャ、ユーザが私有でなく共有することを選択した公衆利用情報、事業者又は公益事業委員会により発行された料金表、停電の通知、及び事業者からの他の同報情報が含まれる。「公衆データベース」と「プライベートデータベース」という用語は両方とも、データベース内に格納されたデータ、および一般的には、本明細書に記載のデータベース構造及びその均等物を指し、いかなる特定のデータフォーマットにも限定されるものではない。当業者にとって明らかなように、データ及び情報を処理、格納、及びアクセスする多様な方法を使用してもよく、当該方法は、本明細書に記載の方法に限定されるものではない。データベース及びテーブルは、システムの実現において効果的に利用される多くの方法のうちの１つに過ぎない。
【００１５】
手動の学習フェーズにおいて、エネルギ監視装置は、プライベートデータベース内の電気機器の１つの状態を変化させるようにユーザに促す。次いで、ユーザが状態を変化させ、ユーザは、エネルギ監視装置に状態が変化したことを通知するか、又は、エネルギ監視装置がこの変化を検出できるようにする。負荷シグニチャは、計算され、編集及び／又は承諾のためユーザに提示される。この代わりに、ユーザは、機器の単一の状態の負荷シグニチャを検出することをスキップするか、又は機器の全ての状態の負荷シグニチャを検出することをスキップすることができる。ユーザが負荷シグニチャのデータを承認した場合、負荷シグニチャ及び関連状態を負荷シグニチャテーブルに格納する。負荷シグニチャテーブルは、エネルギ監視装置内で、その目的の専用メモリ又は汎用メモリに保持することができる。自動学習処理において、エネルギ監視装置は、電源の１つ以上の電源パラメータにおける変化を監視して、住宅又はオフィス内部の電気機器の状態が変化したことを信号で知らせる。次いで、エネルギ監視装置は、変化したデータから負荷シグニチャを計算するかあるいは必要に応じて更なるサンプルを取得し、負荷シグニチャを計算する。次のステップは、負荷シグニチャのプライベートデータベース及び公衆データベースからの機器のリストと家電機器を比較することにより、この家電機器に合った負荷シグニチャを識別することである。負荷シグニチャの公衆データベースは、多数の利用可能な家電機器の負荷シグニチャと、これらの家電機器の状態の負荷シグニチャとを含む。負荷シグニチャの公衆データベースは、特定の住宅又は中小企業の負荷シグニチャに限定されない。負荷シグニチャが識別され、対応する家電機器及び状態が識別された後、識別結果が編集及び承認のためにユーザに提示され、そうでなければシステムがタイムアウトしこれらのデータを承認する。
【００１６】
負荷シグニチャ及び状態を電気機器毎に識別することによって、エネルギ監視装置は、住宅又は中小企業でエネルギを消費する各電気機器毎の詳細なエネルギ使用情報を提供することができる。各電気機器毎の詳細なエネルギ使用情報は、エネルギ監視装置、遠隔表示機器、例えばスマートフォン（ｉＰｈｏｎｅ（商標）、アンドロイド（商標）、ブラックベリー（商標））、タブレットＰＣ、ＰＤＡ、又は遠隔ラップトップコンピュータ、あるいはローカルなパーソナルコンピュータ上に表示することができる。詳細なエネルギ使用情報は、通常、有線又は無線機器により表示することができる。詳細なエネルギ使用情報は、消費電力、エネルギ、電流、力率、全高調波歪み、スペクトル成分（content）、及びユーザに役立つ他の関連パラメータを含み得る。エネルギ使用情報は、比較のため、時刻、経過時間、週、月、年、季節毎に追跡することができる。エネルギコストを計算することができ、一定期間に亘る累積コストだけではなく、１時間当たりのドルでの現在の消費率を示すように表示することができる。エネルギ監視装置は、当該エネルギ監視装置により追跡した使用エネルギの履歴に基づいて、週、月、四半期、季節、及び年毎に、エネルギ消費を予測することができる。更に、詳細なエネルギ使用情報は、スタンバイ動作モードを有する電気機器に関する特定情報と、オフタイム、例えば夜間、又はユーザが休暇中に不在であるときにおける消費エネルギに関する情報とを含んでもよい。また、詳細なエネルギ使用情報は、エンドユーザへのアドバイス、例えば彼らの毎月の電気使用料金を減らす方法を含んでもよい。このようなアドバイスは、力率を向上させるために機器を追加すること、老朽化した又は効率の悪い家電機器を取り替えること、又はこれらの代わりとして、料金表から最も適した使用をするためにエネルギを使用する時間帯別スケジュールをどのように修正するかについてのアドバイス、または代替の料金表を提案することを含んでもよい。更に、詳細なエネルギ使用情報を用いて、種々の家電機器の設定、例えば冷蔵庫の温度設定を最適化することができる。更に、アドバイス情報は、電力事業者からの通知、例えば電力事業者からの緊急警告、提案、又はインセンティブ、料金表の変更の通知、あるいはユーザアカウントの支払い期限が到来している又は過ぎている旨の通知を含んでもよい。また、エネルギ監視装置は、電気機器ネットワークの特性を監視し、弱力率、弱全高調波歪み、低性能又はノイズを含む送電網、及びこれらの非効率を改善又は修正する方法に関してユーザに通知することができる。
【００１７】
開示されるエネルギ監視装置は、電源、例えば送電網電源に接続され、当該エネルギ監視装置の下流の電源に、複数の状態を有する電気機器が接続されている。一つの態様において、エネルギ監視装置は、監視する電気機器の上流の点で測定された電源の連続したサンプルの変化により、当該電源に接続された電気機器の存在と当該電気機器の状態とを識別するようにプログラムされ、エネルギ監視装置は、エネルギ監視装置に接続された更なる入力を監視するようにさらにプログラムされている。更なる入力は、流量計に接続することができる。流量計は、流量計が測定している物に関してエネルギ監視装置に使用情報を送信することができる。いくつかの実施形態において、ある一定期間に亘る流量消費すなわち測定量及び関連コストをエネルギ監視装置に送信することができる。エネルギ監視装置は、水や天然ガス事業者といった公益事業者の料金率表を更にダウンロードすることができる。流量計は、水、蒸気、ガス、石油、燃料油、空気、または不活性ガスの流量又は体積を測定することができる。当業者にとって明らかなように、流量計は、様々な物の流量または体積を測定することができる。いくつかの場合において、これらのデータを負荷データと結合及び相関させて、シグニチャ検出アルゴリズムを改良することができる。いくつかの実施形態において、更なる入力は、ホームセキュリティシステムに接続することができる。ホームセキュリティシステムは、ホームセキュリティシステムの入力のいずれについても、エネルギ監視システムに状態情報を送信することができる。このような入力には、窓が開いているか閉まっているか、ドアが開いているか閉まっているか、動作検出器が動作を検出したか否か、音声センサが音を検出したか否か、及び光センサが光を検出したか否かという入力が含まれる。更なる入力は、温度センサに更に接続することができる。温度センサは、エネルギ監視装置に温度情報を送信することができる。温度センサは、エネルギ監視装置が設置された土地建物上の構造物内の部屋の温度、温水ヒータの温水、土地建物上の構造物の外部の気温、土地建物上の構造物の内部の気温、暖房・換気・空調ユニットから排出される空気、蒸気温度、冷蔵庫温度、冷凍庫温度及びオーブン温度を監視することができる。更なる入力は、家庭用気象システムに更に接続することができる。気象情報がエネルギ監視装置に送信され、これらには、降雨量、風速、日向の温度、日陰の温度、気圧、及び湿度が含まれる。エネルギ監視装置に送信される上記情報はいずれも、土地建物所有者に送ることができる。プログラムされたエネルギ監視装置は、選択されて相互接続されたディスクリート部品、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラムされた書込可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及びアナログ−デジタル混合モードを含む１つ以上の設定され相互接続された集積回路のうち、少なくとも１つから構成される。エネルギ監視装置は、ｉＰｈｏｎｅ（商標）、又はユーザインタフェースアプリケーションが動作する類似の家電機器と通信するようにプログラムされた単一の集積チップセットと同程度に小さくできる。電源パラメータは、１つ以上の測定された電源パラメータと、これらの測定された電源パラメータから導出することができる、計算された電源パラメータとからなる値として定義される。好ましい実施形態において、電源パラメータは、相電圧、相電流、中性電圧、中性電流、皮相電力、有効電力、無効電力、エネルギ、消費エネルギの経過時間、力率のパーセント、ｃｏｓ（ｐｈｉ）、電流と電圧と有効電力と無効電力とにおける全高調波歪み、有限高調波（例えば１５次高調波までの有限高調波）を考慮した全高調波歪みの近似値、電流と電圧と有効電力と無効電力とのスペクトル成分、基本波の有効電力、周波数、周期、過電圧／不足電圧状態、全出力に安定する時間すなわち整定時間、突入電流、サグ、イベントの周期数、電気機器ネットワークの品質、及び非電気データ、例えば時間、日付、温度、及び湿度を含んでいる。電圧及び電流の値は、一次元のテーブルとして格納された瞬時サンプル値からなる集合とすることができる。あるいは、一次元のテーブルのサンプル値を平均又は積分することで計算されるＲＭＳ値（実効値）として算出することができる。また、ＲＭＳ値は、ｎ個の点からなる固定された移動ウィンドウから導出することができ、したがって、初期設定時間、例えば１秒後からミリ秒毎に利用することができる。記録及び／又は計算された単相２線構成のデータのテーブル例を以下に示す。
【００１８】
【表１】
2013518556.tif 000003
テーブルＩ
サンプルは、（ｉ）時間間隔に拘わらず測定又は計算された１つ以上の電源パラメータの１つ以上のインスタンス、（ｉｉ）固定された時間間隔の中で測定又は計算された１つ以上の電源パラメータの１つ以上のインスタンス、又は（ｉｉｉ）測定又は計算された１つ以上の電源パラメータの１つ以上のインスタンスから計算されたＲＭＳ値であると定義される。連続したサンプルにおける変化を検出することは、（ｉ）サンプル間隔が固定間隔でない場合において、第２のサンプル中の１つ以上の電源パラメータに対する第１のサンプル中の１つ以上の電源パラメータの変化を検出すること、（ｉｉ）サンプル間隔が固定間隔である場合において、第２のサンプル中の１つ以上の電源パラメータに対する第１のサンプル中の１つ以上の電源パラメータの変化を検出すること、（ｉｉｉ）第１のサンプルに対して変化が検出されるまでの全ての後続サンプルに対する第１のサンプル中の１つ以上の電源パラメータの変化を検出すること、（ｉｖ）第２のサンプルに対する第１のサンプル中の１つ以上の電源パラメータの変化を検出し、その後、次のサンプルを得る前に、第１のサンプルを第２のサンプルに等しくなるよう設定すること、及び（ｖ）１つ以上の電源パラメータのうちの基本サンプルのＲＭＳ値を、各後続のサンプルと比較することであると定義される。電気機器の状態は、オフ、オン、スタンバイ、パワーダウン、パワーアップ、全出力のパーセント、又は名前付き状態シーケンスとしてもよい。電気機器の存在を識別することは、電源パラメータを監視し、１つ以上の電源パラメータの変化を検出することによって達成される。電気機器と電気機器の状態とに対応する負荷シグニチャは、上記テーブルＩに示すような、１つ以上の電源パラメータを有する。負荷シグニチャ、電気機器の識別子、及び電気機器の状態は、メモリ内のプライベートデータベースに格納することができる。いくつかの実施形態において、電気機器及び状態を識別することは、メモリから負荷シグニチャを検索することを含む。負荷シグニチャは、一致している負荷シグニチャを与える確率が最も高いことが予め決定された複数の電気機器に対応する第１のグループの負荷シグニチャから検索することができる。グループは、電気機器のリストを当該グループに入力するユーザによって予め定義することができる。グループはまた、ユーザが出勤準備をしているかもしれない午前６：３０〜午前７：３０といった特定の時間帯にオンまたはオフされた負荷におけるパターンを認識するエネルギ監視装置によって決定することもできる。第２のグループも生成することができる。第２のグループは、検索される負荷シグニチャに一致する確率が低くてもよい。あるグループ中の各負荷シグニチャ及び機器は、当該グループに対応付けられた確率を有し得る。当該グループから負荷シグニチャが検索され、負荷シグニチャが検出されない場合、最も近い非一致シグニチャは、その確率を低くされ得る。低下の確率が特定の閾値を下回る場合、電気機器及び負荷シグニチャをより下位のグループに（例えば、第１のグループから第２のグループに）下げることができる。
【００１９】
エネルギ監視装置のメモリは、予め格納された複数の負荷シグニチャを含み得る。いくつかの実施形態において、エネルギ監視装置は、ネットワークを介して遠隔機器と接続された通信モジュールを更に備えることができる。エネルギ監視装置は、当該エネルギ監視装置の表示モジュールと遠隔機器のうちの少なくとも１つに対して送信を行うことができる。通信モジュールは、エネルギ監視情報の受信及び送信の両方を行うことができる。エネルギ監視情報は、電気機器情報、使用電力情報、電気機器ネットワーク情報、ユーザアドバイス、及び電力事業者情報を含み得る。電気機器情報の例として、複数の電気機器のうちの１つの電気機器の識別子、電気機器の状態、電気機器の状態の当該電気機器の負荷シグニチャデータ、及び電気機器に関連する使用電力情報が含まれ得る。使用電力情報の例としては、総消費電力情報、エネルギ、電流、力率、及び全高調波歪みが含まれ得るが、これに限定されるものではない。電気機器ネットワーク情報は、弱力率、弱全高調波歪み、ノイズを含む送電網、及び回路性能を含みことができる。ユーザアドバイスは、請求書の有効性又は支払期限が過ぎていることをユーザに知らせること、請求額を減らす方法についてのアドバイス、電気機器により分類された使用情報、過去の使用パターンに基づいた将来の使用エネルギの予測、力率の改善方法についてのアドバイス、老朽化した又は非効率な家電製品の取り換え時期についてのアドバイス、並びに計画停電又は予定外停電の検出及びアドバイスを含み得る。
【００２０】
別の態様において、電気機器及び状態の負荷シグニチャを計算するステップは、有効電力Ｐを第１の電源パラメータにおける有効電力と第２の電源パラメータにおける有効電力との差として計算するステップと、高調波及びノイズの全てを含む総有効電力ＰＴを計算するステップと、無効電力Ｑを第１の電源パラメータにおける無効電力と第２の電源パラメータにおける無効電力との差として計算するステップと、高調波及びノイズの全てを含む総無効電力ＱＴを計算するステップと、ＲＭＳ電圧Ｕを計算するステップと、「ｎ」個の値を含む総有効電力スペクトルを計算するステップとを含む。いくつかの実施形態において、この方法は、総無効電力における高調波及びノイズＱＴ＿ＴＨＤを総無効電力ＱＴ及び無効電力Ｑ間の差分として計算するステップと、総有効電力における高調波及びノイズＰＴ＿ＴＨＤを総有効電力ＰＴ及び有効電力Ｐ間の差分として計算するステップと、負荷シグニチャにおいてＱＴにＱＴ＿ＴＨＤを代入するステップと、負荷シグニチャにおいてＰＴにＰＴ＿ＴＨＤを代入するステップとをさらに含む。連続的に変化する負荷の場合、負荷シグニチャを計算するステップは、負荷シグニチャのデータ要素を、連続的に変化する負荷を提供することができる電気機器の第２の状態を表す第２の負荷シグニチャのデータ要素と相関させるステップを含み得る。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの電源パラメータの変化を検出するステップは、有効電力、無効電力、又は皮相電力の変化を検出するステップを含み得る。電源に接続された電気機器によって使用されたエネルギーを測定するステップは、少なくとも１つの電源パラメータの変化を検出した後であって、電気機器の負荷シグニチャを計算する前に、更なる電源パラメータを受信するステップを更に含み得る。
【００２１】
いくつかの実施形態において、複数の電源パラメータをサンプリングするステップは、相電圧、相電流、中性電圧、中性電流、皮相電力、ｃｏｓ（ｐｈｉ）、周期、周波数、有効エネルギ、無効エネルギ、周波数、周期、過電圧／不足電圧状態、温度、及び湿度を測定するステップを含む。電気機器の状態は、オン、オフ、スタンバイ、パワーアップ、パワーダウン、全出力のパーセント、及び名前付き状態シーケンスを含み得る。いくつかの実施形態において、電気機器及び状態の負荷シグニチャは、相電圧、相電流、中性電圧、中性電流、皮相電力、ｃｏｓ（ｐｈｉ）、有効エネルギ、無効エネルギ、皮相電力、周波数、周期、過電圧／不足電圧状態、力率のパーセント、ＲＭＳ電流、瞬時電流、ＲＭＳ電圧、瞬時電圧、電流高調波の全高調波歪みのパーセント、電圧高調波の全高調波歪みのパーセント、ネットワークの品質のパーセント、時間、日付、温度、及び湿気から構成される。いくつかの実施形態において、負荷シグニチャは、測定された有効電力と、測定された無効電力と、計算された皮相電力と、電源の公称電圧に基づいて計算された電流と、計算された力率とを含み得る。いくつかの実施形態において、エネルギ監視情報は、表示機器及びｉＰｈｏｎｅ（商標）等の携帯電話機といった遠隔機器のうちの１つ以上に送信することができる。エネルギ監視情報は、電気機器情報、使用電力情報、電気機器ネットワーク情報、ユーザアドバイス、及び電力事業者情報を含み得る。電気機器情報は、複数の電気機器中のある電気機器の識別子、電気機器の状態、電気機器の負荷シグニチャデータ、及び電気機器に関する電力の稼働時間を含み得る。使用電力情報は、総消費電力情報、エネルギ、電流、力率、及び全高調波歪み（ＴＨＤ）を含み得る。電気機器ネットワーク情報は、弱力率、弱全高調波歪み、ノイズを含む送電網、及び回路性能から構成される。いくつかの実施形態において、ユーザアドバイスは、現在の日、週、又は月毎の請求額をユーザに知らせることと、請求額を減らす方法についてのアドバイス、過去の使用パターンに基づいた将来の使用エネルギの予測、電気機器により分類された請求情報と、力率を改善する方法についてのアドバイス、老朽化した又は非効率な家電製品の取り換え時期についてのアドバイス、請求を減らすために１日のうち何時使用機器の予定を入れるかについてのアドバイス、並びに電力事業者による停電の検出及びアドバイスを含み得る。いくつかの実施形態において、電力事業者情報は、料金変化、計画停電、差し迫った電力遮断、請求書の支払期限、電力請求コストを減らす方法についての提案、インセンティブの提案、電力請求書、及び将来の推定電力請求額を含み得る。
【００２２】
更に他の態様において、複数の状態を有する複数の電気機器の負荷シグニチャのデータベースを生成する生成方法において、第１の状態の電気機器を選択するステップと、複数の第１の電源パラメータを測定するステップと、選択された電気機器の第１の状態を第２の状態に変化させるステップと、複数の第２の電源パラメータを測定するステップと、負荷シグニチャを計算するステップと、負荷シグニチャと第２の状態と選択された電気機器の識別子とを有するデータベースレコードを格納するステップとを含み有し、それによって、複数の状態を有する複数の電気機器の負荷シグニチャのデータベースを生成する。第１の状態はオフであってもよく、第２の状態はオンであってもよい。負荷シグニチャのデータベースを生成する生成方法は、負荷シグニチャを計算した後に、データベースから負荷シグニチャを検索して、最もほぼ一致している電気機器及び状態を判定するステップと、最もほぼ一致している電気機器及び状態をユーザに提示して、電気機器及び状態を確認させるステップと、ユーザが電気機器又は状態を変更する場合、負荷シグニチャを更に含むデータベースレコード内の電気機器及び状態のうちの少なくとも１つに対するユーザ変更を受け付けるステップとを更に有する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】図１Ａは、いくつかの実施形態による、電源に接続されたエネルギ監視装置の内部構成を示すブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、いくつかの実施形態による、電源に接続されたエネルギ監視装置を示す外観図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、いくつかの実施形態による、省エネルギ家電機器内の電源に接続された組込型エネルギ監視装置の内部構成を示すブロック図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、いくつかの実施形態による、電源と外部インタフェース装置とに接続されたエネルギ監視装置のブロック図を示す。
【図１Ｅ】図１Ｅは、いくつかの実施形態による、電源に接続され、サーキットブレーカボックスの内部に設置されたエネルギ監視装置の内部構成を示すブロック図である。
【図１Ｆ】図１Ｆは、いくつかの実施形態による、電源に接続され、サーキットブレーカボックスの内部に設置されたエネルギ監視装置の内部構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、いくつかの実施形態による、サーモスタットモジュールを有する遠隔エネルギ監視装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３Ａ】図３Ａは、いくつかの実施形態による、エネルギ監視装置と関係機器とからなる通信ネットワークを示す構成図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、いくつかの実施形態による、エネルギ監視装置と関係機器とからなる通信ネットワークを示す構成図である。
【図４】図４は、いくつかの実施形態による公衆電力使用データベースを示す構成図である。
【図５】図５は、いくつかの実施形態による公衆負荷シグニチャデータベースを示す構成図である。
【図６】図６は、いくつかの実施形態による積算電力計の動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャデータベースを自動的に生成する方法のフローチャートである。
【図８】図８は、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャデータベースを手動で生成する方法のフローチャートを示す。
【図９Ａ】図９Ａは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。
【図９Ｃ】図９Ｃは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。
【図９Ｄ】図９Ｄは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。
【図９Ｅ】図９Ｅは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。
【図９Ｆ】図９Ｆは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。
【図１０Ｅ】図１０Ｅは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。
【図１０Ｆ】図１０Ｆは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。
【図１１】図１１は、いくつかの実施形態による、公益事業者、土地建物及び公衆データベース間の情報についてのフローチャートを示す。
【図１２】図１２は、いくつかの実施形態による、太陽電池パネルと太陽電池パネルに接続されたインバータの間で時間分域反射率測定（ＴＤＲ）システムに接続された太陽電池パネルシステムを示す。
【図１３】図１３は、いくつかの実施形態による反射信号シーケンスを示す。
【図１４】図１４は、いくつかの実施形態による、並列負荷との使用のためのＴＤＲシステムを示す。
【図１５】図１５は、いくつかの実施形態による、自己相関及び擬似雑音（ＰＮ）シーケンスを用いたＴＤＲシステムを示す。
【図１６】図１６は、いくつかの実施形態による、直角位相に基づくＴＤＲシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図の詳細な説明
エネルギ監視装置の好ましい実施形態は、電源システムに接続された積算電力計を備え、積算電力計は、電源パラメータの連続したサンプルを生成する。電源パラメータは、さらに、メモリを備えたコントローラによって処理することができる。測定値を用いて、現在のエネルギ使用情報を表示し、電源１９０に接続された電気機器の状態の負荷シグニチャを計算することができ、電気機器は、１つ以上の状態を有する。少なくとも、監視された電気機器は、電気機器が電気的負荷を有するオン状態を含む多くの状態を有することになり、そしてほとんどの場合には、電気機器が負荷として動作しないかあるいは負荷が低減されるオフ状態も有することになる。電気機器が見かけ上はオフのようであるがそのスタンバイ状態を維持するためにいくらかの電力を消費しているスタンバイ状態といった他の中間的な状態も考えられる。スタンバイにおいて、電気機器は、典型的には、機器がオフ状態から電源を投入された場合よりも早くオン状態を達成することができる。
【００２５】
エネルギ監視装置は、コントローラ又はプロセッサと、メモリと、通信モジュールとを更に備えることができる。コントローラ又はマイクロプロセッサは、積算電力計から連続した電源測定値を取得し、当該電源測定値を処理のために遠隔機器に送信することができる。電源測定値の処理には、測定値を典型的には日付／時刻スタンプと共に格納するステップと、電源に接続された電気機器の状態の負荷シグニチャを、連続した電源測定値の変化に基づいて計算するステップと、使用されたキロワット時、電力使用の経時的傾向及びコスト情報を含む電力使用情報を表示するステップとが含まれ得る。エネルギ監視装置は、例えば、通信モジュールに接続されたＵＳＢインターフェースを更に備えることができる。ＵＳＢインターフェースは、例えば、ソフトウェアのアップグレードをエネルギ監視装置にダウンロードするためあるいは他のデータ交換のために、パーソナルコンピュータに接続することができる。
エネルギ監視装置
図１Ａは、電源１９０に、電源接続器１４０を介して接続されたエネルギ監視装置１００の構成を示し、電源１９０は、公益事業者から住宅又は中小企業内のメータを介してメインボックスに供給されるグリッド電源であり得る。電源１９０は、多種多様な公知の電源タイプ、例えば１１０Ｖ単相、１１０Ｖ三相、４４０Ｖ三相、２２０Ｖ三相、３８０Ｖ三相などの電源を含み得る。電源１９０は、更に、ＤＣ電圧源、例えば太陽電池パネルを有する自己動力設備、直流発電機、又は非グリッド電源であってもよい。エネルギ監視装置１００は、積算電力計１１０と、メモリ１２５を有するコントローラ１２０と、通信モジュール１３０と、負荷シグニチャテーブルのメモリ１５０（以下、負荷シグニチャメモリ１５０ともいう。）と、バッテリーバックアップを備えた時計／カレンダ１６０（以下、時計／カレンダモジュール１６０ともいう。）と、表示モジュール１７０と、対応Ｉ／Ｏコネクタ１９５を有するＩ／Ｏモジュール１７５と、入力モジュール１８０と、無線アンテナ１３４と、ＵＳＢポート１３８（以下、通信ポート１３８ともいう。）とを備える。Ｉ／Ｏモジュール１７５及び対応コネクタ１９５により、エネルギ監視装置は、ガスメータ、水量メータ及びホームセキュリティシステムといった他の非電気機器を監視することができる。組込型システム設計の当業者にとって明らかなように、コントローラ１２０、メモリ１２５、負荷シグニチャテーブルメモリ１５０、通信モジュール１３０、積算電力計１１０は、チップ上に、これらの機能用の専用モジュールとリソースとを有する単一装置として構成されてもよいし、また、メモリとこのような機能を実行するプログラムとを有する単一装置として構成されてもよい。積算電力計１１０は、電源１９０の連続した測定値を生成する。このような測定値には、相電圧、相電流、中性電圧、中性電流、皮相電力、ｃｏｓ（ｐｈｉ）、有効エネルギ、無効エネルギ、周波数、周期、過電圧／不足電圧状態、送電網品質のパーセント表示、時間、日付、温度、湿度のうち、１つ以上が含まれ得る。コントローラ１２０は、更に、連続した電源測定値から負荷シグニチャを計算する命令がプログラムされたメモリ１２５を有する。コントローラ１２０は、プログラムされた素子であってもよく、このプログラムされた素子は、選択されて相互接続されたディスクリート部品、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラムされた書込可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及び１つ以上の設定され相互接続された集積回路のうち、少なくとも１つを含み得る。コントローラ１２０は、時計／カレンダモジュール１６０と接続され、コントローラ１２０は、積算電力計測定値を日付又は時刻でスタンプすることができる。コントローラ１２０は、表示器と表示インタフェースとを有する表示モジュール１７０と接続され、電源使用情報を表示モジュール１７０上に表示することができる。入力モジュール１８０は、複数のキーパッドとキーパッドインタフェースとを有し、コントローラ１２０は、ユーザ入力に応じて種々の機能を実行することができる。表示モジュール１７０及び入力モジュール１８０は、タッチスクリーンモジュール１７６（図示せず）としてもよい。表示モジュール１７０のデフォルト表示モードでは、使用電力、あるいは特定の時間に亘る電力使用の傾向ラインのグラフの表示を含み得る。組込型システム設計の当業者にとって明らかなように、エネルギ監視装置１００によって、測定され、計算され、解析されたあらゆるデータを、表示モジュール１７０により表示することができる。更に、コントローラ１２０は、通信モジュール１３０と接続される。通信モジュール１３０は、ＲＳ−２３２シリアル通信、ＲＳ−４８５シリアル通信、ＩＥＥＥ８０２．１１無線、ＩＥＥＥ８０２．１５無線、Ｚｉｇｂｅｅ（商標）無線、ブルートゥース（商標）無線、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ８０２．３ｘ、ＩＥＥＥ−１３９４、ＩＥＥＥ８０２．１５．４、Ｉ2Ｃシリアル通信、Ｉｄａ、又は、他の通信プロトコルのうちの、１つ以上のプロトコルを使用して通信することができる。更に、通信プロトコルは、プライバシーを保護するために、セキュアな（暗号化された）伝送プロトコルとしてもよい。図１Ａに示すように、通信モジュール１３０は、いくつかの実施形態において、ＵＳＢポート１３８と無線アンテナ１３４とに接続される。メモリ１２５および負荷シグニチャテーブルメモリ１５０は、いずれも、通信モジュール１３０内のインタフェースを介して、読出及び書込可能である。例えば、ＵＳＢポート１３８を用いて、メモリ１２５に格納されたソフトウェアのアップグレードを行うことができる。積算電力計情報及び負荷シグニチャ情報は、無線アンテナ１３４を介して遠隔機器に送信することができる。更に、コントローラ１２０は、負荷シグニチャを計算して負荷シグニチャテーブルメモリ１５０に格納するようにプログラムすることができる。更に、コントローラ１２０は、負荷シグニチャテーブルメモリ１５０から負荷シグニチャを検索することができる。更に、負荷シグニチャテーブルメモリ１５０は、以下で更に説明するプライベートデータベースと、設定情報と、他の情報とを格納するメモリとしてもよい。
【００２６】
図１Ｂは、いくつかの実施形態による、電源に接続されたエネルギ監視装置を示す。図１Ｂでは、１時間毎の電力使用傾向ラインが表示モジュール１７０上に表示されるとともに、使用電力が総キロワット時（「Ｉ  ＫＷＨ」）で表示され、現在の使用電力がキロワット時（「ＫＷＨ」）で表示される。いくつかの実施形態において、エネルギ監視装置は、時間、時間帯、週、月、及び季節毎に、消費電力、エネルギ、電流、力率、全高調波歪み、スペクトル成分を表示することができる。エネルギ監視情報は、通信モジュール１３０と例えば無線アンテナ１３４とを介して、遠隔機器に送信することができる。入力モジュール１８０を用いて、エネルギ使用情報の表示画面を切り換えて（図示せず）を表示することができ、例えば、特定の装置における使用エネルギ、部屋又はフロア毎の使用エネルギ、回路毎の使用エネルギ、家電機器の種類毎の使用エネルギ、例えばオンである家電機器のロゴ及び／又は情報が与えられる色が使用エネルギに組み合わせられた組合せ表示、接続された装置とこれらの電流状態とのリスト、特定の状態における装置とこれらの装置のエネルギ使用情報とのリストを、交互に換えて表示することができる。更に、キーパッドを用いて、設定画面を選択し、エネルギ監視装置１００の設定情報を入力することができる。
【００２７】
図１Ａ及び、図１Ｂでは、無線インタフェース１３４及びＵＳＢポート１３８を備えた実施形態を示しているが、当業者にとって明らかなように、エネルギ監視装置と遠隔機器との間の通信は、適当なあらゆる有線又は無線通信プロトコルを用いることができ、例えば、ＲＳ−２３２シリアル通信、ＲＳ−４８５シリアル通信、Ｉｄａ．イーサネット、ＩＥＥＥ−１３９４（Ｆｉｒｅｗｉｒｅ（商標））、Ｘ１０、他の電力線搬送、ＩＥＥＥ８０２．１１無線、ＩＥＥＥ８０２．１５無線、Ｚｉｇｂｅｅ（商標）無線、ブルートゥース（商標）無線、又は、他の通信プロトコルを用いることができる。更に、通信プロトコルは、プライバシーを保護するために、セキュアな（暗号化された）伝送プロトコルとしてもよい。当業者にとって明らかなように、時計／カレンダモジュール１６０、負荷シグニチャテーブルメモリ１５０、表示モジュール１７０、及びキーパッドモジュール（入力モジュール１８０）は、適当なあらゆる遠隔機器に配置することができる。適当な遠隔機器には、図２に示すｉＰｈｏｎｅ（商標）２００（以下、遠隔エネルギ監視表示装置２００ともいう。）、図３Ａに示すパーソナルコンピュータ３１０、携帯情報端末３４２、ポケットＰＣ（図示せず）、モバイルラップトップコンピュータ３４４、又は時間管理機能、メモリ、および表示器と入力装置とからなるユーザインタフェースを含む他の装置が含まれるが、これらに限定されない。
【００２８】
図１Ｃは、いくつかの実施形態による、省エネルギ家電機器（Energy Aware Appliance）の内部電源に接続された組込型エネルギ監視装置１０５の内部構成を示す。組込型エネルギ監視装置１０５の内部構成は、エネルギ監視装置１００の内部構成と非常に類似している。コントローラ１２０は、組込型エネルギ監視装置１０５の機能を実現する命令がプログラムされたメモリ１２５と接続されている。更に、コントローラ１２０は、通信モジュール１３０と接続されている。例えば、通信モジュール１３０は、イーサネットポート１３２（図示せず）と接続される。イーサネットポート１３２は、ルータを介してホームネットワークと接続することで、エネルギ監視装置１００と通信を行うことができる。ＵＳＢポート１３８又はイーサネットポート１３２は、メモリ１２５にプログラムされたソフトウェアをアップグレードし、省エネルギ家電機器と情報交換をするため、パーソナルコンピュータと接続することができる。
【００２９】
図１Ｄは、いくつかの実施例による、電源と外部インタフェース装置とに接続されたエネルギ監視装置のブロック図を示す。低コストで、非常にコンパクトなエネルギ監視装置１００は、積算電力計１１０と、メモリ１２５を有するコントローラ１２０と、通信モジュール１３０と、負荷シグニチャテーブルのメモリ１５０と、対応Ｉ／Ｏコネクタ１９５を有するＩ／Ｏモジュール１７５と、無線アンテナ１３４と、ＵＳＢポート１３８と、イーサネットポート１３２（図示せず）とを備える。Ｉ／Ｏモジュール１７５及び対応コネクタ１９５により、エネルギ監視装置は、ガスメータ、水量メータ及びホームセキュリティシステムといった他の非電気機器を監視することができる。非常にコンパクトなエネルギ監視装置１００は、遠隔機器、例えば、ｉＰｈｏｎｅ（商標）２００（図示する）、ラップトップコンピュータ（図示せず）、ＰＤＡ、又は図２に示す遠隔エネルギ監視表示装置２００などの他の遠隔表示装置と直接通信することができる。ｉＰｈｏｎｅ（商標）２００（図示）は、上述の図１Ａに示すように、タッチスクリーンモジュール１７６を備える。コントローラ１２０は、更に、連続した電源測定値から負荷シグニチャを計算する命令がプログラムされたメモリ１２５を有する。コントローラ１２０は、プログラムされた素子であってもよく、このプログラムされた素子は、選択されて相互接続されたディスクリート部品、マイクロプロセッサ、チップ上のシステム、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラムされた書込可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及び１つ以上の設定され相互接続された集積回路のうち少なくとも１つを含み得る。更に、コントローラ１２０は、通信モジュール１３０と接続される。通信モジュール１３０は、ＲＳ−２３２シリアル通信、ＲＳ−４８５シリアル通信、ＩＥＥＥ８０２．１１無線、ＩＥＥＥ８０２．１５無線、Ｚｉｇｂｅｅ（商標）無線、ブルートゥース（商標）無線、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ８０２．３ｘ、ＩＥＥＥ−１３９４、Ｉ2Ｃシリアル通信、Ｉｄａ．又は、他の通信プロトコルのうちの、１つ以上のプロトコルを使用して通信することができる。更に、通信プロトコルは、プライバシーを保護するために、セキュアな（暗号化された）伝送プロトコルとしてもよい。図１Ａに示すように、通信モジュール１３０は、いくつかの実施形態において、ＵＳＢポート１３８と無線アンテナ１３４とに接続される。メモリ１２５及び負荷シグニチャテーブルメモリ１５０は、いずれも、通信モジュール１３０内のインタフェースを介して、読出及び書込可能である。例えば、ＵＳＢポート１３８を用いて、メモリ１２５に格納されたソフトウェアのアップグレードを行うことができる。積算電力計情報及び負荷シグニチャ情報は、無線アンテナ１３４を介して遠隔機器に送信することができる。更に、コントローラ１２０は、負荷シグニチャを計算して負荷シグニチャテーブルメモリ１５０に格納できるようにプログラムされている。更に、コントローラ１２０は、負荷シグニチャテーブルメモリ１５０から負荷シグニチャを検索することができる。更に、負荷シグニチャテーブルメモリ１５０は、以下で更に説明する公衆データベース及びプライベートデータベー��、設定情報、並びに他の情報とを格納するメモリとしてもよい。
【００３０】
図１Ｅ及び図１Ｆは、いくつかの実施形態によるエネルギ監視装置１００の内部構成を示すブロック図であって、エネルギ監視装置１００は、電源１９０と接続され、ブレイカースイッチ１９３を備えるサーキットブレーカボックス（図３Ａ、要素３６４）内の、監視する全ての電気機器の上流に配置されている。このような非常にコンパクトな実施形態において、エネルギ監視装置１００全体は、図１Ｆに示すように、無線アンテナ１３４を除いて、サーキットブレーカボックス又はパネルに設置又は内蔵させるために、サーキットブレーカ筐体の形状内に設置され、無線アンテナ１３４は、容易に無線通信をするために、サーキットブレーカボックスの外部に設置されている。例えば、１１０Ｖ位相線と中性線と１１０Ｖ反位相線とによって供給される２２０Ｖネットワークを監視する場合、２２０Ｖサーキットブレーカの形状は、既存のサーキットブレーカパネルと互換性を有し、容易に設置できるコンパクトな形状を達成しつつ、この形状は、ネットワークを監視する全ての必要な電力本線に対するアクセスを提供する。エネルギ監視装置１００の内部構成は、図１Ａとほぼ類似している。遮断器設計の技術分野で知られているように、エネルギ監視装置１００は、電源接続器１４０を介して電源１９０と接続される。ねじ込み端子１９７を用いて、サーキットブレーカ筐体１９２を電源１９０に接続することによって、サーキットブレーカ筐体１９２を電源接続器１４０に接続する。ねじ込み端子１９７は、サーキットブレーカ筐体１９２内部のアクセスホール１９６を介してアクセスされる。積算電力計１１０は、電源接続器１４０に接続され、メモリ１２５を有するコントローラ１２０と通信可能に接続される。コントローラ１２０は、負荷シグニチャテーブルメモリ１５０と通信モジュール１３０とに通信可能に接続される。積算電力計１１０と、メモリ１２５を有するコントローラ１２０と、負荷シグニチャテーブルメモリ１５０と、通信モジュール１３０との全ては、単一のプリント回路基板（組込型エネルギ監視装置１０５）上に実装することができる。通信モジュール１３０は、図に示すように、無線アンテナ１３４と接続されている。当業者にとって明らかなように、通信モジュール１３０の通信インタフェースは、無線アンテナ１３４に限定されない。ＵＳＢ、イーサネット、ＲＳ−２３２シリアル通信、ＲＳ−４８５シリアル通信又は、Ｉ2Ｃシリアル通信を含むあらゆる適当な通信媒体を用いてもよい。図１Ｄに示すコンパクトなエネルギ監視装置１００のように、図１Ｅ及び図１Ｆに基づく実施形態では、遠隔機器、例えばｉＰｈｏｎｅ（商標）（図示せず）又は他のスマートフォンと、タブレットＰＣと、ラップトップコンピュータ（図示せず）又は図２に示すような遠隔表示装置と通信することができる。ＬＥＤ１０７を設けることによって、エネルギ監視装置１００が適切に機能していることを示すことができる。図１Ｇは、ブレイカースイッチ１９３’を備えた２２０Ｖのブレーカを示す（あるいは、図１Ｅ及び１Ｆに示す）。
【００３１】
図２は、いくつかの実施形態による、サーモスタットを有する遠隔エネルギ監視表示装置２００のブロック図を示す。遠隔エネルギ監視表示装置２００の内部構成は、エネルギ監視装置１００の内部構成と非常に類似している。コントローラ１２０は、遠隔エネルギ監視表示装置２００の機能を実現する命令がプログラムされたメモリ１２５と接続されている。コントローラ１２０は、暖房機、冷房機又は冷暖房機と通信するために、端子接続用インタフェース１２４によってサーモスタットモジュール１２３と接続することができる。更に、コントローラ１２０は、通信モジュール１３０と接続されている。通信モジュール１３０は、例えば、ＵＳＢポート１３８と、無線アンテナ１３４とに接続される。ＵＳＢポート１３８は、メモリ１２５にプログラムされたソフトウェアをアップグレードするため、パーソナルコンピュータに接続することができる。無線アンテナ１３４は、エネルギ監視装置１００からエネルギ監視情報を受信し、受信したエネルギ使用情報を処理して表示することができる。更に、コントローラ１２０は、表示モジュール１７０と入力モジュール１８０とに接続される。表示モジュール１７０、対応Ｉ／Ｏコネクタ１９５を有するＩ／Ｏモジュール１７５、入力モジュール１８０及びサーモスタットモジュール１２３は、コントローラ１２０に組み込まれたプログラムと協調して、接続された暖房機、冷房機、又は冷暖房機を動作させる。Ｉ／Ｏモジュール１７５及び対応コネクタ１９５により、ガスメータ、水量メータ及びホームセキュリティシステムといった他の非電気機器をエネルギ監視装置が監視することが可能となる。エネルギ監視情報は、通信モジュール１３０を介して受信して、表示モジュール１７０上に表示することができる。表示モジュール１７０及び入力モジュール１８０は、タッチスクリーン１７６（図示せず）としてもよい。遠隔エネルギ監視表示装置２００の設定は、入力モジュール１８０を介してユーザによって行われる。あるいは、遠隔エネルギ監視表示装置２００の設定は、通信ポート、例えばＵＳＢポート１３８を介して行われる。遠隔エネルギ監視表示装置２００の設定には、下記のような、遠隔エネルギ監視表示装置２００用のデフォルト表示モードの選択が含まれる。遠隔エネルギ監視表示装置２００用の電力は、端子接続用インタフェース１２４を介してサーモスタットモジュール１２３の配線により遠隔エネルギ監視表示装置２００に供給されるか、又は、直流入力端子２１０とＡＣ／ＤＣアダプタ２２０との一方を介して遠隔エネルギ監視表示装置２００に供給される。
【００３２】
図３Ａは、住宅又は中小企業での代表的な設置構成を示す。電力事業者メータ３５０は建物の壁３５５の外側に設置されており、この建物の主配電盤３６０において送電網と接続されている。エネルギ監視装置１００は、主配電盤３６０の近く、主配電盤３６０のすぐ下流で、サーキットブレーカボックス３６４の上流に配置することができる。いくつかの実施形態では、例えば図１Ｆと図１Ｅに示すエネルギ監視装置１００は、サーキットブレーカボックス３６４内部で、全てのサーキットブレーカの上流に配置することができる。更に、典型的な設置として、エネルギ監視装置１００は、エネルギ監視装置１００の内部の通信モジュール（この場合は１３０、８０２．３ｘイーサネットポート１３２）をインターネットインタフェース３６５に接続するか、あるいはネットワークルータ３２０又はＤＳＬもしくはケーブルモデム３３０に接続し、その後インターネットインタフェース３６５に接続することができる。電力事業者３７０は、エネルギ監視装置１００からエネルギ監視情報を受信することができる。いくつかの実施形態において、電力事業者３７０は、遠隔エネルギ監視表示装置２００、あるいは遠隔機器として機能するコンピュータ３１０からエネルギ監視情報を受信することができる。更に、電力事業者３７０は、メッセージをエネルギ監視装置１００に送信することができる。このようなメッセージは、エネルギ監視装置１００によって処理することができ、また、通信モジュール１３０によりエネルギ監視装置１００と通信可能に接続されている遠隔エネルギ監視表示装置２００に送信することができる。メッセージは、無線インタフェース３１５を有するパーソナルコンピュータ３１０、あるいは移動遠隔機器、例えば携帯電話機３４０、携帯情報端末３４２、又はモバイルラップトップコンピュータ３４４に限定されることなく含まれる他の、すなわち補足的な遠隔機器に送信することができる。エネルギ監視装置１００は、遠隔の携帯電話機３４０、携帯情報端末３４２、モバイルラップトップコンピュータ３４４と、インターネットインタフェース３６５を介して、あるいは、ネットワークルータ３２０、ＤＳＬ又はケーブルモデム３３０、インターネット、携帯電話基地局３３５を介して通信することができる。当業者にとって明らかなように、携帯電話機３４０、携帯情報端末３４２、モバイルラップトップコンピュータ３４４、遠隔エネルギ監視表示装置２００、及びパーソナルコンピュータ３１０は、電力事業者３７０と公衆利用データベース４００と公衆負荷シグニチャデータベース５００とエネルギ監視装置１００とに、問合わせメッセージを送信することができる。同様にして、エネルギ監視装置１００は、電力事業者３７０にエネルギ使用情報を提供することができる。更に、エネルギ監視情報は、公衆利用データベース４００に提供される。電力事業者３７０は、情報をエネルギ監視装置１００に提供して、エネルギ監視装置１００は、電力事業者３７０からの提供情報を上述のあらゆる遠隔機器に転送することができる。更に、エネルギ監視装置１００は、公衆利用データベース４００と公衆負荷シグニチャデータベース５００とにアクセスすることができる。省エネルギ家電機器、例えば冷蔵庫３６１、洗濯機／乾燥機３６２には、組込型エネルギ監視装置１０５が組み込まれ、組み込まれた組込型エネルギ監視装置１０５は、ネットワークルータ３２０と接続されているか、又は、エネルギ監視装置１００と通信可能に接続されている。省エネルギ家電機器については、その詳細について後述する。直流電力発電機、例えば太陽電池パネル３６３、発電機（図示せず）、風力発電機（図示せず）は、電源１９０と電気的に接続することができ、エネルギ監視装置１００は、発電電力を測定して事業者送電網にフィードバックすることができる。
【００３３】
図３Ｂは、住宅又は中小企業での代表的な設置構成を示す。電力事業者メータ３５０、水量メータ３５１及びガスメータ３５２が、建物の壁３５５の外側に設置されている。建物内では、窓センサ３７１、ドアセンサ３７２、動作検出器３７３及び光検出器３７４を備えるホームセキュリティシステム３６４をホームネットワークルータ３２０を介してエネルギ監視装置１００にインターフェースするか、あるいは図１Ａ、図１Ｄ及び図２に示すエネルギ監視装置のＩ／Ｏコネクタにおいてインターフェースすることができる。水量メータ３５１及びガスメータ３５２は、Ｉ／Ｏコネクタ１９５において、又はホームセキュリティシステム３６４に関して示した構成に類似したホームネットワークルータ３２０を介して、エネルギ監視装置１００にインターフェースすることができる。上記の機器をエネルギ監視システムにインターフェースすることにより、これらの機器から受信された情報を用いてエネルギコストを削減することができる。エネルギ監視システム１００は、家庭用空調機（図示せず）が運転中であることを検出することができる。家庭用気象システム３７８によって測定された屋外の温度が華氏１００度であるとする。ホームセキュリティシステム３６４は、窓３７１が開いていること、及びホームセキュリティシステム３６４の動作検出器３７３が家の中に人がいることを検出したことを検出している。これらの機器はすべてエネルギ監視装置１００にインターフェースされており、エネルギ監視装置１００は、屋外に漏出している冷却空気によって空調機がエネルギを浪費することのないよう、家に電話をかけて在宅している人に窓３７１を閉めるように依頼するというメッセージを土地建物所有者に送信することができる。当業者であれば、家庭用システムをエネルギ監視装置にインターフェースすることによってエネルギを節減することが可能であるこのような実際の状況を数多く想到することができる。エネルギ監視装置１００にインターフェースが可能な他の機器（図示せず）としては、温水ヒーターの温水の温度、蒸気温度を検知するための温度センサ、燃料油流、処理用の空気、天然ガス、不活性ガスといった加圧ガス流の温度、冷蔵庫温度、冷凍庫温度、及び土地建物上の建物の部屋の内部の温度が挙げられるが、これらに限定されるものではない。エネルギ監視装置にインターフェースすることが可能なセンサを備えた他の機器としては、電池を用いた電力貯蔵ユニット、加圧ガス用貯蔵器、蒸気貯蔵器、空気貯蔵器、及び水貯蔵器が挙げられる。ガスメータや水量メータといったセンサは、ある一定の期間に亘って消費された体積及び関連コストといった情報を提供し得る。
【００３４】
図４は、公衆利用データベース４００のサンプルを示す。各エネルギ監視装置は、固有のＩＰアドレス、電気事業者メータのシリアル番号、又はユーザの匿名性を維持しながら積算電力計のデータの情報源を識別する固有識別子４１０を有することができる。ユーザ課金情報、物理的な住居情報、料金率日付、又は郵便番号４２０を用いて、積算電力計情報が発信される地区及び住宅を識別することができ、エネルギ監視装置１００にリンクすることができる。ユーザは、商用ユーザ、住居ユーザ、産業ユーザ又は他のユーザ種類の識別子４３０としてデータを公衆利用データベース４００に発行するように、その積算電力計を設定することができる。ユーザは、ユーザの積算電力計が設置された建物の平方フィートで表された面積４４０を発行することを選択することができる。更に、公衆利用データベース４００は、使用タイプ４５０、機器種類、あるいは問合せを容易にするための他の区分を有してもよい。エネルギ監視装置１００は、増分のエネルギ使用情報４６０又は総エネルギ使用情報４６０を発行することができる。エネルギ監視装置１００のユーザによって公衆利用データベース４００に発行されたエネルギ監視情報を収集することによりデータ本体が準備され、このデータ本体を問合せ照合して、個々のユーザ、自治体、電力事業者に使用情報を提供することができる。
【００３５】
図５は、公衆負荷シグニチャデータベース５００のサンプルを示す。公衆負荷シグニチャデータベースの記録は、電気機器の製造業者５１０、モデル５２０、説明５３０、及び１つの以上の関連状態５４０から構成される。電気機器の各々の状態のデフォルト負荷シグニチャ５６０を準備することができ、デフォルト負荷シグニチャ５６０は、積算電力計で検出される電子機器と状態とのデフォルト負荷シグニチャとしてアクセスすることができる。デフォルト負荷シグニチャは、電気機器の製造業者、独立試験研究所によって提供するか、あるいはエネルギ監視機器１００のユーザによって公衆負荷シグニチャデータベース５００に発行することができる。それに加えて、又は、それの代わりに、典型的な住宅又は中小企業に適した汎用負荷シグニチャをエネルギ監視機器１００にロードするか、あるいは事前ロードしておくことができる。このようなローディング及び事前ローディングは、図１Ａに示すような通信ポート１３８を介して行うことができる。
【００３６】
図６は、いくつかの実施形態による積算電力計１１０の動作を示すフローチャートである。ステップ６０５において、積算電力計１１０は、電源１９０の第１のサンプルを測定する。積算電力計１１０の第１のサンプルから、更なる電源パラメータを計算することができる。積算電力計１１０の第１のサンプルと、計算した電源パラメータとは、共に第１の電源パラメータを構成する。ステップ６１０において、同様なセットの第２の電源パラメータを、測定して計算する。ステップ６１５において、１つ以上の電源パラメータが変化したか否かを判定する。ステップ６１５において電源パラメータが変化しなかった場合、ステップ６２５において、現在のエネルギ使用情報を、エネルギ監視装置１００の表示モジュール１７０、建物の中の遠隔装置、又はこれらの両方に送信する。必要に応じて、ステップ６２５において、現在のエネルギ使用情報を、電力事業者３７０と公衆利用データベース４００との少なくとも一方に送信してもよい。次いで、ステップ６３０において第１の電源サンプルを第２の電源サンプルに設定して、ステップ６１０において、新たな第２のセットの積算電力計１１０の測定値を読み出し、更なる電源パラメータを計算し、新たな第２の電源パラメータのリストを構成する。ステップ６１５において１つ以上の電源パラメータが変化した場合、ステップ６２０において図７に示すような負荷シグニチャの論理演算を実行する。
【００３７】
図７は、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャデータベースを生成する自動学習方法を示すフローチャートである。以下のステップ７４０で説明するように、ユーザは、この学習モードにおいてエネルギ監視装置と対話することができ、この学習を支援することができる。しかしながら、ユーザが自動学習処理に参加しない場合、自動学習処理が単にタイムアウトし、ユーザ入力が許可され、自動的にデフォルト動作が実行される。ステップ７１０において、まず、新たな負荷シグニチャを計算する。ステップ７１５において、計算した負荷シグニチャをメモリ１５０から検索する。負荷シグニチャを検出した場合、ステップ７２６において、負荷シグニチャ及びその対応した状態を返す。ステップ７２０において負荷シグニチャを検出しなかった場合、ステップ７２５において、最もほぼ一致している負荷シグニチャ及びその対応した状態を返す。ステップ７３０において、検出された負荷シグニチャまたはステップ７２５から返された最もほぼ一致している負荷シグニチャ及びその関連状態をユーザの表示器に表示する。ステップ７４０において、ユーザは変更を許可される。図８は、「学習モード」におけるユーザの対話処理について説明する。ステップ７３５において、ユーザが承認した場合、又はタイムアウトした場合、ステップ７４５において、負荷シグニチャとその状態とをレコードとしてプライベートデータベースに格納する。この処理が終了すると、図６のステップ６２５に戻る。上述したように、図６のステップ６２５において、エネルギ使用情報を、エネルギ監視装置１００の表示モジュール１７０、建物の中の遠隔装置、又はこれらの両方に送信する。必要に応じて、ステップ６２５において、現在のエネルギ使用情報を、電力事業者３７０と公衆利用データベース４００との少なくとも一方に送信してもよい。
【００３８】
図８は、１つ以上の電気機器の負荷シグニチャ及び状態を手動で学習するためのステップを説明するフローチャートを示す。下記のプライベートデータベースで説明するように、ユーザは、ユーザの住宅又は中小企業事務所に配置された１つ以上の電気機器を識別するプライベートデータベースにレコードを格納することができる。更に、電気機器毎に、ユーザは、電気機器の各々に対してもう１つの状態に関する記録を、プライベートデータベースに格納することができる。プライベートデータベースを、周知の通信方式を用いたエネルギ監視装置１００にダウンロードすることができる。エネルギ監視装置１００にダウンロードされたプライベートデータベースを用いて、ユーザは、図８に示す手動学習処理を実行することができる。好ましい実施形態では、学習処理へのユーザインタフェースは、ｉＰｈｏｎｅ（商標）又は無線通信機能とタッチスクリーンのような表示画面と入力モジュールとを有する他の携帯機器上のアプリケーションにより実行される。ステップ８１０において、エネルギ監視装置１００が全ての電子機器の学習処理をまだ完了していない場合、学習処理を行う次の電子機器をユーザの表示機器に表示し、エネルギ監視装置１００が全ての電子機器による学習処理が完了した場合、当該処理工程を終了する。ステップ８２０において、ユーザの表示機器に表示した電子機器に関して学習する状態が更に存在するとき、ステップ８２５において、学習する次の状態をユーザの表示機器に表示し、電源１９０をサンプリングし、表示した状態に電気機器の状態を変更するようユーザに促す。例えば、学習する電気機器が６０Ｗ白熱電球を有するランプである場合、ランプがオン状態にするようユーザに促す。ステップ８３０において、ユーザが電気機器の状態を変更するまで、処理を待機する。当該待機処理は、ユーザ自身が電気機器の状態を変更したことを確認することによって、エネルギ監視装置１００が電源を監視し皮相電力が約６０Ｗ増加したことを確認することによって、あるいはユーザにより当該工程を手動で終了又はタイムアウトする他の手段によって、終了することができる。ステップ８３５において、電源１９０をサンプリングし、新たな負荷シグニチャを計算してユーザに表示する。ステップ８４０において、ユーザは複数の選択肢を有し、これら複数の選択肢は、負荷シグニチャの選択及び編集モード８４５、負荷シグニチャを格納する格納選択肢８５０、学習した状態を省略しステップ８２０に戻ってこの電気機器のより多くの状態を確認する選択肢、この電気機器の学習を省略しステップ８１０に戻ってより多くの電気機器を確認する選択肢、あるいは学習処理を終了する選択肢から構成されている。本開示に関する技術分野の当業者にとって明らかなように、本開示の範囲内で、ステップの追加又は削除、あるいは順番の変更を行うことができる。
【００３９】
図９Ａは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。ステップ９０５において、PRIGを計算して、負荷シグニチャを計算する必要があるか否かを判定する。ステップ９１０においてＰTRIGが変更された場合、どの配線（位相線、反位相線）が変更されたかを判定する。ステップ９１０においてPRIGが変更されない場合、当該方法を終了する。ステップ９２０において、偽トリガであるか否かを確認する。偽トリガである場合、当該方法を終了する。偽トリガではない場合、ステップ９２５において、データサブセットＳＢ１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂを、下記の負荷アルゴリズムによって計算する。ステップ９３０において、後述する負荷シグニチャ探索アルゴリズムを呼び出す。
【００４０】
図９Ｂは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。ステップ９３１において、エネルギ監視装置１００の負荷シグニチャのプライベートデータベースで、粗い一致、例えば±２５％の一致でPRIGを探索する。ステップ９３２において、一致がなかった場合、当該方法は、詳細な解析のため図９Ｄに抜ける。ステップ９３１において一致があった場合、ステップ９３３において、負荷シグニチャのデータサブセットＳＢ１ａ内の検索中のそれぞれのデータ要素を、一致したそれぞれのデータ要素と比較する。ステップ９３４において、あらゆるデータ要素の誤差が±２５％より大きい場合、ステップ９３８において一致処理をスキップし、これ以外のとき、ステップ９３５においてデータを正規化して、データを要素毎に再び比較する。ステップ９３６において、要素の相関が０．８０未満である場合、一致処理をスキップする。ステップ９３７において要素の相関が０．９５より大きい場合、一致した要素を負荷シグニチャから検出して、当該方法を終了する。これ以外のとき、図９Ｃにおいて、第２のレベル解析を実行する。
【００４１】
図９Ｃは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。ステップ９４１において、データサブセットＳＢ２ａの各要素を、その要素に対応して一致した要素に対して比較する。あらゆるデータ要素の誤差が±２５％より大きい場合、一致処理をスキップし、当該方法は図９Ｂに戻る。これ以外のとき、ステップ９４１と同様にして、データを正規化して、データを要素毎に比較する。ステップ９４４において、要素の相関が０．８０未満である場合、当該方法は図９Ｂに戻る。ステップ９４５において、要素の相関が０．９５より大きい場合、負荷シグニチャを検出当該方法を終了し、これ以外の場合、当該方法は図９Ｂに戻る。
【００４２】
図９Ｄは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。プライベートデータベースの検索によって一致した負荷シグニチャが生じない場合、ステップ９５１において、公衆データベースで±２５％の範囲で一致するPRIGを探索する。ステップ９５２において一致がなかった場合、当該方法は、詳細な解析のため図９Ｆに抜ける。ステップ９５１において一致があった場合、ステップ９５３において、検索中の負荷シグニチャのデータサブセットＳＢ１ａ内のそれぞれのデータ要素を、一致したそれぞれのデータ要素と比較する。ステップ９５４において、あらゆるデータ要素の誤差が±２５％より大きい場合、ステップ９５８において一致処理をスキップし、これ以外のとき、ステップ９５５においてデータを正規化して、データを要素毎に再び比較する。ステップ９５６において、要素の相関が０．８０未満である場合、一致処理をスキップする。ステップ９５７において要素の相関が０．９５より大きい場合、一致した要素を負荷シグニチャから検出して、当該方法を終了する。これ以外の場合、図９Ｅにおいて、第２のレベル解析を実行する。
【００４３】
図９Ｅは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。ステップ９６１において、データサブセットＳＢ２ａの各要素を、その要素に対応して一致した要素に対して比較する。あらゆるデータ要素の誤差が±２５％より大きい場合、一致処理をスキップし、当該方法は図９Ｄに戻る。これ以外の場合、ステップ９６１と同様にして、データを正規化して、データを要素毎に比較する。ステップ９６４において、要素の相関が０．８０未満である場合、当該方法は図９Ｄに戻る。ステップ９６５において要素の相関が０．９５より大きい場合、負荷シグニチャを検出して当該方法を終了し、これ以外の場合、当該方法は図９Ｄに戻る。
【００４４】
図９Ｆは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。ステップ９７１において、電流波形と、電圧波形とをサンプリングする。図９Ｂ〜図９Ｅにおけるステップを繰り返す。ステップ９７２において負荷シグニチャを識別した場合、当該方法は終了する。それ以外の場合、ステップ９７３において、ユーザに対して、負荷及び状態を識別することを支援するためのフィードバックを促す。ステップ９７４においてユーザが負荷及び状態を識別した場合、当該方法は終了し、それ以外の場合、ステップ９７５において更なる解析を行う。更なる解析は、高調波解析、サンプル期間の延長、スペクトル解析、図９Ｂ〜図９Ｅの解析の再実行を含むがこれに限定されるものではない。ステップ９７６において、負荷シグニチャがまだ識別されていない場合、ステップ９７７において、使用エネルギを累積し、「未識別使用エネルギ」として報告する。
【００４５】
図１０Ａは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。ステップ１００５において、PRIGを計算して、負荷シグニチャを計算する必要があるか否かを判定する。ステップ１０１０においてPRIGが変更された場合、どの配線（位相線、反位相線）が変更されたかを判定する。ステップ１０１０においてPRIGが変更されない場合、当該方法を終了する。ステップ１０２０において、偽トリガであるか否かを確認する。偽トリガである場合、当該方法を終了する。偽トリガではない場合、ステップ１０２５において、データサブセットＳＢ３ａ及び３ｂを、下記の負荷アルゴリズムによって計算する。ステップ１０３０において、後述する負荷シグニチャ探索アルゴリズムを呼び出す。
【００４６】
図１０Ｂは、負荷シグニチャに対する一致を検出するためにプライベートデータベースを探索する方法のフローチャートを示す。ステップ１０３１において、エネルギ監視装置１００の負荷シグニチャのプライベートデータベースで、粗い一致、例えば±２５％の一致でPRIGを探索する。ステップ１０３２において一致がなかった場合、当該方法は、詳細な解析のため図１０Ｄに抜ける。ステップ１０３１において一致があった場合、ステップ１０３３において、負荷シグニチャのデータサブセットＳＢ３ａ内の検索中のそれぞれのデータ要素を、一致したそれぞれのデータ要素と比較する。ステップ１０３４において、あらゆるデータ要素の誤差が±２５％より大きい場合、ステップ１０３８において一致処理をスキップし、これ以外の場合、ステップ１０３５においてデータを正規化して、データをＳＢ３ａと要素毎に再び比較する。ステップ１０３６において、要素の相関が０．８０未満である場合、一致処理をスキップする。ステップ１０３７において要素の相関が０．９５より大きい場合、一致した要素を負荷シグニチャから検出して、当該方法を終了する。これ以外のとき、図１０Ｃにおいて、第２のレベル解析を実行する。
【００４７】
図１０Ｃは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。ステップ１０４１において、データサブセットＳＢ３ｂの各要素を、その要素に対応して一致した要素に対して比較する。ステップ１０４２において、あらゆるデータ要素の誤差が±２５％より大きい場合、一致処理をスキップし、当該方法は図１０Ｂに戻る。これ以外の場合、ステップ１０４１と同様にして、データを正規化して、データを要素毎に比較する。ステップ１０４４において、要素の相関が０．８０未満である場合、当該方法は図１０Ｂに戻る。ステップ１０４５において、要素の相関が０．９５より大きい場合、当該負荷シグニチャを検出して当該方法を終了し、これ以外の場合、当該方法は１０Ｂに戻る。
【００４８】
図１０Ｄは、負荷シグニチャに対する一致を検出するために公衆データベースを探索する方法のフローチャートを示す。プライベートデータベースの探索によって一致した負荷シグニチャが生じない場合、ステップ１０５１において、公衆データベースで±２５％の範囲で一致するＰTRIGを探索する。ステップ１０５２において、一致がなかった場合、当該方法は、詳細な解析のため図１０Ｆに抜ける。ステップ１０５１において一致があった場合、ステップ１０５３において、検索中の負荷シグニチャのデータサブセットＳＢ３ａ内のそれぞれのデータ要素を、一致したそれぞれのデータ要素と比較する。ステップ１０５４において、あらゆるデータ要素の誤差が±２５％より大きい場合、ステップ１０５８において一致処理をスキップし、これ以外の場合、ステップ１０５５においてデータを正規化して、データをＳＢ３ａと要素毎に再び比較する。ステップ１０５６において、要素の相関が０．８０未満である場合、一致処理をスキップする。ステップ１０５７において要素の相関が０．９５より大きい場合、一致した要素を負荷シグニチャから検出して、当該方法を終了する。これ以外の場合、図１０Ｅにおいて、第２のレベル解析を実行する。
【００４９】
図１０Ｅは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。ステップ１０６１において、データサブセットＳＢ３ｂの各要素を、その要素に対応して一致した要素に対して比較する。あらゆるデータ要素の誤差が±２５％より大きい場合、一致処理をスキップし、当該方法は図１０Ｄに戻る。これ以外の場合、ステップ１０６１と同様にして、データを正規化して、データを要素毎に比較する。ステップ１０６４において、要素の相関が０．８０未満である場合、当該方法は図１０Ｄに戻る。ステップ１０６５において、要素の相関が０．９５より大きい場合、負荷シグニチャを検出して当該方法を終了し、これ以外の場合、当該方法は図１０Ｄに戻る。
【００５０】
図１０Ｆは、いくつかの実施形態による、負荷シグニチャから電気機器と状態とを識別する方法の一部分についてのフローチャートを示す。ステップ１０７１において、電流波形及び電圧波形をサンプリングする。図１０Ｂ〜図１０Ｅにおけるステップを繰り返す。ステップ１０７２において、負荷シグニチャを識別した場合、当該方法は終了する。それ以外の場合、ユーザに対して、負荷及び状態を識別することを支援するためのフィードバックを促す。ユーザが負荷及び状態を識別した場合、当該方法は終了し、それ以外の場合、更なる解析を行う。更なる解析は、高調波解析、サンプル期間の延長、スペクトル解析、及び図１０Ｂ〜図１０Ｅの解析の再実行を含むがこれらに限定されるものではない。負荷シグニチャがまだ識別されていない場合、使用エネルギを累積し、「未識別使用エネルギ」として報告する。
【００５１】
図１１は、いくつかの実施形態による、公益事業者１１２４と、土地建物１１１５、１１１５’、１１１５’’と、公衆データベース１１２０との間の情報についてのフローチャート１１００を示す。エネルギ監視データの処理及び格納の多くの側面は、土地建物所有者の敷地内で行われる。土地建物所有者のパーソナルコンピュータ又は他のローカルコンピュータ装置上で動作するアプリケーションを用いて、エネルギ監視装置の生データを処理し、土地建物所有者による遠隔アクセスのために、及び必要に応じ公衆データベースに利用可能とされる情報を生成することができる。いくつかの実施形態において、生の未処理データが遠隔地の土地建物所有者及び任意にはエネルギ使用情報の公衆データベースに送信される。これらの実施形態において、生データは、当該データが犯罪者、法執行機関、弁護士等に傍受され悪用されることのないように保護することが必要となる。
【００５２】
多くの公益事業者が現在「スマートメータ（Smart Meters）」を使用している。公益事業者１１２４によって需要家のスマートメータ１１１７、又は標準的なメータ１１１８’、１１１８’’に送られたデータ（ＤＲ信号１１０２及びスマートメータ使用データ１１０４を含む）は、エネルギ監視装置の制御から外れ、したがってエネルギ監視装置によって保護されない。小売業者又は製造業者によるアップグレード／交換の勧告１１０６（土地建物所有者によってオプトイン（opted-in）された照会としてタグ付けされている）が、不良の又は劣化した家電機器に関して小売業者／製造業者に提供された以前の通知１１０８に基づいてユーザによるオプトインサービスに応じて土地建物所有者に転送される。ユーザによるオプトインサービスに基づいて小売業者に提供される人口統計情報及び／又は地理情報１１１２を処理することにより、小売業者／製造業者のターゲット・マーケティング・プログラム１１１０を生成することができる。
【００５３】
転送された需要反応（ＤＲ）信号１１１４は、オプトインされたサービスによって公益事業者から発信されたＤＲ信号１１０２に応答して生成され、公益事業者によって識別された実際の停電ブロックの特定の加入需要家１１１５、１１１５’及び１１１５’’に同報通信されたものである。需要反応プログラムにオプトインしたあるいは需要反応プログラムに参加する義務のある需要家について、当該需要家がスマートメータ又は標準的なメータを有しているかの情報が格納される。転送されたＤＲ信号１１１４は、機密保護の面では、公益事業者によって生成されたＤＲ信号１１０２と変わりはない。
【００５４】
ＤＲプログラムにオプトインするユーザのために、オプトインされたサービスによって受信された確認から需要反応（ＤＲ）確認１１１６が転送される。使用データが共に要求される場合を除き、暗号化又は機密保護は必要とされない。
【００５５】
ピアツーピアメトリクス１１１８は、個人データまたは集団データと別の個人データまたは集団データとの比較である。このデータ／情報は、個人需要家に対応付けができないレベルまで匿名化しなければならない。推定価格、平方フィートで表された面積、寝室数及び建築年月日といった家屋の様々な属性を示すＺｉｌｌｏｗ（商標）リストと同じく、エネルギ効率及びエネルギ使用に関してメトリクスが表示可能なカテゴリーは類似し得る。しかし、Ｚｉｌｌｏｗ（商標）とは異なり、需要家の住所はリストに記載されない。郵便番号６２ｘｘｘにおける、居住者４人である寝室数４室、寝室数３室の他の家屋の月間使用またはある気候帯における１平方フィート当たりの居住者１人当たりの使用といった比較を閲覧することができる。理想的には、メトリクスの生成のための全てのデータ処理は需要家の敷地内で行われ、オプトインされたサービスからメトリクスのみがインターネットを介して送信される。
【００５６】
家電機器は、最初にベンチマークテストされ、その後長期間に亘って監視することが可能である特定のスペクトル性能特性またはパラメータ性能特性を有する。例えば、冷蔵庫は、通常、コンセントに接続され、特定の設定値が設定され、次いで、長い期間に亘って運転されたままとなる。公衆データベース・ホスティング・システム１１２０は、冷蔵庫の性能の特徴を示す情報を需要家のネットワーク接続されたコンピュータにローカルに格納し、その性能特徴を長期間に亘って周期的に比較することができる。この比較により、著しい変化を特定し、劣化／不良家電機器／装置の通知１１２２によって需要家に警告／アドバイスを行う。次いで、公衆データベース・ホスティング・オプトイン・サービスは、「冷蔵庫が２０％多くエネルギを使用しています。設定値を変更しましたか？そうでない場合は、コイルを掃除するかまたは点検の要請をご検討下さい」といった勧告１１２２を生成する。ユーザが小売業者／製造業者１１２６インターフェースにオプトインしている場合、「１０年前に製造された冷蔵庫をお持ちのようです。リストに記載されたこれらのＥｎｅｒｇｙＳｔａｒ（商標）モデルのうち１つを代わりにお使いいただくと、月に＄３．７５〜＄１４．００の節約になります」といった、小売業者１１２６からの勧告を需要家に提示してもよい。提供される情報は、需要家に固有のものであるため、少なくとも暗号化する必要がある。
【００５７】
転送された製品／サービス注文１１２８は、公衆データベース１１２０でのオプトインされたサービスによるセキュアな取引であり得る。製品／サービス注文１１２８は、転送された製品／サービス注文１１３０として小売業者／製造業者１１２６に転送することができる。ＶｅｒｉＳｉｇｎ（商標）といったセキュアな取引が当該技術分野において公知である。
【００５８】
必要に応じて全ての需要家からの匿名の家電機器データ１１３２を全ての需要家１１１５、１１１５’及び１１１５’’からホームエリアネットワーク（home area network）（ＨＡＮ）を介して公衆データベース１１２０に送信する。匿名の使用データ１１３２は、需要家１１１５が自らの使用を自分たちの地域の同様の土地建物での使用と比較するために問い合せることができる。使用データ１１３２の匿名化は、土地建物所有者の敷地にて行われるのがよい。少なくとも、公衆データベース１１２０から他の土地建物所有者及び第三者に送信される全ての個人使用データを完全に匿名化する必要がある。この匿名の家電機器データ１１３４は、ターゲット・マーケティング・プログラムまたは新製品に対する需要家の要望を定義するために小売業者／製造業者１１２６といった第三者に送信され、利用される。匿名化は、住所や他の個人特定情報を具体的に特定するデータフィールドの除去、マスキング、削除または暗号化を含み得る。
【００５９】
公衆データベース１１２０がホスティングする、土地建物所有者がオプトイン可能なサービスは、セキュア回線１１３６を介して送信される。サービスとしては、更新された負荷シグニチャ、エネルギ監視装置のソフトウェアアップグレード、ダウンロード可能な使用エネルギ分析用アプリケーション、気象情報、及び土地建物所有者の電気機器使用情報の解析がある。
【００６０】
公益事業者１１２４からの需要反応（ＤＲ）信号１１３８は、公衆データベース１１２０に同報通信されるとともに、転送された需要反応信号１１１４としてユーザに転送される。公衆データベースシステム１１２０は、適用制御側及び放出制御側の両方からの全ての需要反応レベルに応答し、最終的に非ＤＲ状態に設定を戻すことができる。ＤＲ信号１１３８は、同報信号として公益事業者または独立システムオペレータ１１２４から送信される。
【００６１】
需要反応（ＤＲ）確認１１４０は、公益事業者１１２４に返信される確認信号であり、ＤＲ信号が受信され、使用制御が実施されたことを示す。ＤＲ確認は、必ずしも、特定の使用測定値でなくてもよいが、公益事業者１１２４のＤＲ規則に対する遵守の確認である。
【００６２】
公益事業者１１２４は、支払請求サイクル同期信号・料金表テーブル１１４２を公衆データベースホスト１１２０に送信することができる。この料金表テーブルにより、公衆データベースホスト１１２０が、公衆データベース１１２０に送信された使用データ１１３２に基づいて土地建物所有者による使用のコストを計算することが可能となる。支払請求サイクル同期信号１１４２は、エネルギ使用情報１１３２から計算された使用エネルギコストを公益事業者１１２４の支払請求サイクルに同期させる。料金表テーブル及び支払請求サイクル情報は、公衆に公表されており、セキュアに送信する必要はない。
【００６３】
劣化／不良家電機器／装置の通知１１２２は、単一の家電機器または装置が検出され、劣化状態又は不良状態で動作していることが確認されたときに小売業者１１２６に送信される。小売業者又は製造業者１１２６及び土地建物所有者は、土地建物所有者からの不良の又は劣化した家電機器の通知１１０８に基づいて土地建物所有者の家電機器が不良状態または劣化状態にあることを小売業者又は製造業者１１２６に知らせるサービスにオプトインすることができる。公衆データベース１１２０が家電機器のアップグレード又は交換についての情報１１０６を受信することをオプトインした土地建物所有者から劣化した又は不良の家電機器の通知１１０８を受信したとき、不良の又は劣化した家電機器の通知１１２２が、このような通知１１２２を受信することをオプトインした小売業者又は製造業者１１２６に対して公衆データベース１１２０から送信され、小売業者のアップグレード又は交換の勧告１１０６が土地建物所有者に送信される。土地建物所有者のエネルギ監視装置による公衆データベース１１２０への劣化した又は不良の家電機器の通知１１０８の送信から、公衆データベース１１２０によるオプトインされた小売業者又は製造業者１１２６への劣化した又は不良の家電機器通知１１２０の送信及び土地建物所有者へのアップグレード又は交換の勧告１１０６の送信までの通信ループ全体について、所有者名、家電機器情報及び連絡先情報が保護されるように匿名化及び機密保護の両方を行うべきである。ユーザは、ポリシー又は規則に基づく選択を通じてオプトインを行うことになり、提供される情報は、利用可能な装置のタイプ／モデル番号／シリアル番号及び性能データに限られ、使用時間情報は含まれない。検出は、エネルギ監視装置又は土地建物所有者の計算装置にてローカルに行うか、あるいは、公衆データベース１１２０に格納されたエネルギ使用情報１１３２から計算することができる。
【００６４】
データ収集はローカルに行われ、処理及び分析はローカルに行うことができるが、あるいは、アプリケーションがデータ及び現在の情報を処理、後処理及び／又は分析することができる特定のサーバ、クラウド、又はスマートフォンやタブレットといったエンドユーザ装置にバッチ通信またはストリームすることができる。
【００６５】
ユーザは、人口統計／地理データ１１１２を公衆データベース１１２０と共有することをオプトインする。このデータは、需要家別データであるが、公衆データベース１１２０の外部で共有される前に匿名化される。データは、需要家の土地建物１１１５、１１１５’及び１１１５’’から送信される前に匿名化されるのが好ましい。あるいは、データは、部分に分割することができ、個人的なデータは暗号化が可能である一方、他の非機密データは別に送信される。
【００６６】
家電機器／装置使用データ１１３２は、各自の土地建物でローカルに格納される需要家データを保護する最もセキュアな手段によって保護すべきである。このデータのローカル処理は、プライバシーについての懸念を最小限とし、匿名化されたデータ及びサマリーデータのみを送信するために好適である。これが不可能あるいは好適でない場合、ＡＥＳ、ＲＳＡ又はＰＧＰ型暗号化を用いた高レベルセキュリティ、ソフトキー及び恐らくは他の手段を適用すべきである。
【００６７】
ユーザ・インターフェース・パネルがウェブブラウザ、すなわちスマートフォン又はパーソナルコンピュータにダウンロード可能なアプリケーションを介して、あるいはエネルギ監視装置を介して供給され、これにより、需要家は、製造業者又は小売業者１１２６とどのようにしてインタフェースしたいかに関して二値選択及び／又はルールに基づく設定を行うことが可能となる。需要家は、小売業者／製造業者１１２６にオプトインを行うことを選択し、Ｔｈｅ  Ｈｏｍｅ  Ｄｅｐｏｔ（商標）やＬｏｗｅｓ（商標）等の小売業者、又は例えばＷｈｉｒｌｐｏｏｌ（商標）、ＧＥ（商標）、ＬＧ（商標）、Ｓｉｅｍｅｎｓ（商標）やＡｍａｎａ（商標）等の製造業者とどの情報（存在する場合）を共有する意思があるかを決めることができる。小売業者／製造業者と情報を共有することには、インセンティブ、割引及び／又はリベート並びにエネルギ節減の勧告の形で利点がある場合がある。
【００６８】
ユーザ・インターフェース・パネルがウェブブラウザ、すなわちスマートフォン又はパーソナルコンピュータにダウンロード可能なアプリケーションを介して、あるいはエネルギ監視装置を介して供給され、これにより、需要家は、公益事業者１１２４とどのようにしてインタフェースしたいかに関して二値選択及び／又はルールに基づく設定を行うことが可能となる。需要家は、公益事業者１１２４のサービスにオプトインを行うことを選択し、公益事業者１１２４とどの情報（存在する場合）を共有する意思があるかを決めることができる。公益事業者１１２４と情報を共有することには、需要反応（ＤＲ）プログラムもしくは他のエネルギ効率プログラムに関連する割引、他のインセンティブ又はリベート、及びエネルギ節減の勧告の形で利点がある場合がある。
【００６９】
ユーザ・インターフェース・パネルをウェブブラウザ、すなわちスマートフォン又はパーソナルコンピュータへのダウンロードが可能なアプリケーションを介して、あるいはエネルギ監視装置を介して供給することができる。ユーザ・インターフェース・パネルにより、需要家は、公衆データベース１１２０とどのようにしてインタフェースしたいか、及び公衆データベース１１２０に対してそのエネルギ監視システムをどのように運転したいかに関して二値選択及び／又はルールに基づく設定を行うことが可能となる。需要家は、公衆データベース１１２０のある側面をオプトインし、公衆データベース１１２０のサービスと共有する意思がある情報（存在する場合）を決めることができる。データを共有することの利点としては、公衆データベース１１２０のサービスによって又はこれを介して提供される更なる特徴又は機能、割引、インセンティブ、リベート、及びエネルギ節減の勧告がある。
【００７０】
公益事業者１１２４のスマートメータ１１１７と土地建物所有者のホームエリアネットワーク（ＨＡＮ）との間の通信は、スマートメータの内部無線システム、最も一般的には、ZigBee（商標）ネットワークインターフェース上で行われる。ＨＡＮ及びスマートメータは、メータで定義されたセキュリティ・プライバシープロトコルでの無線プロトコルを介して通信を行うことになる。
【００７１】
図１２は、インバータ１２１０と、時間分域反射率測定（ＴＤＲ）システム１２３０と、太陽電池パネル結合器１２２０と、４枚のパネル１２５１〜１２５４及び１２５５〜１２５８からなる２つの直列ストリングに配置された８枚の太陽電池パネル１２５１〜１２５８とを備える太陽電池パネルシステム１２００を示す。インバータ１２１０及び結合器１２２０は、ＶＤＣバス１２６０、例えば２４ＶＤＣによって互いに接続されている。ＴＤＲシステム１２３０は、２４ＶＤＣバス１２６０に接続されている。ＴＤＲシステムは、結合器に対して、そして太陽電池パネル上に、パルス１２２５を送ることができる。パルスは、時刻ｔ１〜ｔ８においてＴＤＲシステム１２３０に反射されて戻り、この時間は、どの太陽電池パネルがＴＤＲパルス１２２５を反射しているのかによって異なる。
【００７２】
図１３は、図１２の２４ＶＤＣバス１２６０での反射信号ｔ０〜ｔ８のシーケンスを示す。反射信号ｔ０は、インバータの反射である。信号ｔ１、ｔ５、ｔ２、ｔ３、ｔ７及びｔ８のプロファイルは、これらの信号に対応するパネルが類似したプロファイル及び大きさを有し、太陽電池パネルが正しく動作していることを示している。予測された極性とは極性が反対である信号ｔ６は、接地に対する短絡の可能性を示している。信号ｔ４は、正しく動作している太陽電池パネルよりも時間的により広く、また、より小さい。したがって、ｔ４に対応するパネルは、日陰にあるか、あるいは、当該パネルの表面の堆積物によって遮られている可能性がある。スマートフォンといったユーザの遠隔表示装置に適切なメッセージを送信することができる。
【００７３】
図１４は、いくつかの実施形態による、低インピーダンスＡＣ電力ネットワークにおける並列負荷との使用のためのＴＤＲシステムを示す。ＴＤＲシステム１４３０は、相電圧１２０ＶＡＣ１４０５と中性電圧１４０７との間に接続される。高速スイッチ１４４０が、抵抗器１４４５を介して高インピーダンス電流パルスを負荷１４５０及び１４６０の並列ネットワークに注入する。このパルスは、電力ネットワークプロパティの内側で下向きに、そして送電網内で上向きに、両方向においてある一定のインピーダンス比で伝播する。ＴＤＲシステムは、反射信号ＩＰ１及びＩＰ２を測定する。フィルタ１４１０が、回路上の余剰ノイズを低減させるために１２０ＶＡＣ電圧源１４０５に追加され得る。
【００７４】
図１５は、自己相関及び擬似雑音（ＰＮ）シーケンスを用いたＴＤＲシステム１５００を示す。ＴＤＲシステム１５００は、ＰＮシーケンス生成器１５１０、変調器１５２０、ミクサ１５３０、入力高周波数デジタル−アナログ発振器１５９０、ＴＤＲ生成器出力１５４０、ＴＤＲ測定器１５４５、ミクサ１５５０、復調器１５６０、アナログ−デジタル変換器１５７０、及び相関処理・処理・ウィンドウ処理モジュール１５８０を備える。好適な実施例において、高速パルス１５０５は、時間空間ではなく自己相関空間において生成、測定及び処理される。ＰＮシーケンス１５０５の自己相関は、例えばディラックのデルタ関数と同様に単一パルスに近い。測定された応答１５４５は、ミクサ１５５０において高周波数デジタル／アナログ発振器１５９０の出力と混合され、復調器１５６０において復調され、ＡＤＣ１５７０においてアナログからデジタルに変換される。デジタル信号は、処理及び非相関化されてもよく、モジュール１５８０において電力ネットワークのインパルス応答を出力することができる。利点としては、ＴＤＲの生成及び測定に関する要件の緩和並びに複雑さとコストの低減が挙げられる。
【００７５】
ＰＮシーケンス１５０５の周期は、測定時間よりも長くなくてはならない。そうでなければ、相関結果が周期的になる場合がある。機能又は構成要素の直線性に影響を与える反射を回避するよう、ＴＤＲ生成器１５４０及びＴＤＲ測定値受信機１５４５に対して特別の注意を払う必要がある。ＴＤＲシステム１５００の一部又は全ては、集積ＲＦ送信機及び受信機といった商用技術から流用してもよい。自由空気中でアンテナによって放射される標準的な無線受信器と異なり、我々のアプリケーションにおいてはＲＦエネルギは信号線を介して送信される。図１５におけるこの実施は、「TDR Measure, Control and Analyze」及び以下の図１６のＴＤＲ生成器ブロックと共に使用することができる。ＴＤＲシステム１５００は、ＷＬＡＮ装置に使用されるようなチップ上のシステムとして実現してもよい。
【００７６】
ＴＤＲシステム１５００は、ベースバンドにおいて実現することができ、したがって、周波数（混合無し）においてシフトされる。これは、より簡単であるが、以前に教示されたような時分割対策を講じない限り、ＴＨＤ補正方法と衝突する場合がある。また、電力ネットワークのノイズ又は他の電気パラメータもしくは非電気パラメータの影響を受けやすくなる場合がある。
【００７７】
別の実施は、ベースバンド又は変調されたＲＦにおいてＰＮシーケンス及び相関方法を用いて電圧パルスを生成及び測定するＴＤＲである。
【００７８】
図１６は、ベースバンド又はＲＦにおける直角位相に基づいたＴＤＲシステム１６００を示す。第１のＰＮシーケンス生成器１６１０は、直角位相変調器１６３５の「Ｉ」入力に対して第１のＰＮシーケンス１６１５を生成する。第２のＰＮシーケンス生成器１６２０は、直角位相変調器１６３５の「Ｑ」入力に対してＰＮシーケンス１６２５を生成する。直角位相変調器の出力は、ミクサ１６３０に入力され、高周波数デジタル／アナログ発振器１６９０の出力と混合される。ミクサ１６３０の出力は、ＴＤＲ生成器の出力１６４０として送信される。ＴＤＲ測定値１６４５はミクサ１６５０において受信され、高周波数デジタル／アナログ発振器１６９０の出力と混合され、直角位相復調器１６６０に出力される。直角位相復調器１６６０のＩ出力及びＱ出力は、第１のアナログ−デジタル変換器１６７０及び第２のアナログ−デジタル変換器１６７５にそれぞれ出力される。これら２つのアナログ−デジタル変換器の出力は、相関・処理・ウィンドウ処理モジュール１６８０に出力される。
公衆データベース
公衆利用データベース
エネルギ監視装置１００は、需用家の電源に接続された電気機器と、需用家の使用エネルギとに関する詳細な使用情報を生成することができる。このような詳細な使用情報を、広範囲にアクセス可能な公衆データベースサービス、例えばＧｏｏｇｌｅ（商標）、ＭＳＮ（商標）又はＹａｈｏｏ（商標）によりホスティングされる公衆データベースサーバによって、容易に受信して照合することができる。公衆利用データベースは、データベースレコードのストレージを有し、このデータベースレコードは、使用情報を生成するエネルギ監視装置１００の固有識別子と、地理的情報又は地域的情報、例えば地区、郵便番号、又は市及び州におけるストリートと、例えば住宅、中小企業、工場といった構造物の種類と、エネルギ使用機器が設置された構造物のおおよその平方フィートと、例えば電子機器、家電機器、照明器具といった機器の分類の識別子、すなわち特定電気機器の識別子とからなる。問合せツールを用いて、図４に記載のデータベースレコードにアクセスすることができる。少なくとも、問合せツールによって、エネルギ監視装置１００は、電気機器の負荷シグニチャ及び関連状態を検索することができる。情報のホスティングに関心のある他の関係者は、自社製品の負荷シグニチャデータベースをホスティングする製造業者と、負荷シグニチャのデータベースをホスティング試験研究所と、省エネルギに熱心な人としてもよい。公衆利用データベースに格納された情報は、エネルギ監視装置１００が生成可能な設定と同程度に詳細に設定してもよく、ユーザが共有してもかまわない程度に制限してもよく、また、エネルギ監視装置の需用家による設定により制御してもよい。詳細情報は、製造業者と、モデルと、特定の電気機器の購入日付と、特定の機器の状態が変化した日時と、機器が設置された部屋と、機器を通常使用するユーザと、特定状態における総使用エネルギ及び持続時間と、使用コストと、使用される料金表とを含み得る。詳細情報は、一般的な家電機器情報、例えば１／４馬力電気ドリル（製造業者無し）、１２，０００ＢＴＵの空調機、又は４ＯＷ白熱ランプ球を更に含み得る。一般的な機器情報は、ユーザからアップロードするか、あるいは１つ以上の類似した機器の解析から計算又は評価することができる。需用家人口統計情報はまた、例えば、需用家が生活又は仕事をする郵便番号及び所在地と、その家庭又は会社の人数と、その家庭又は会社の平方フィート数で表された面積とを格納することができる。公衆利用データベースは、詳細情報を集計し、他のエネルギユーザの使用パターンを需用家に知らせる問合せツールを提供することができる。公衆利用データベースは、どのようにしてユーザがエネルギ消費を低減したかを提案するフォーラムを、更に有してもよく、このフォーラムによって、同様な状況のエネルギユーザに、エネルギ使用を低下させる既知の選択肢を知らせることができる。当業者にとって明らかなように、多種多様なエネルギユーザプロファイル情報を詳細な使用情報に追加することによって、エネルギ使用パターンを幅広く一般に認識させることができ、これによって、省エネルギツールを広範囲に配布することができる。エネルギ監視装置１００と、その関連したプライベートデータベースとにより提供される詳細なエネルギ使用情報を入手することにより、公衆利用データベースを実現することができる。
公衆電気機器データベース
電気機器の公衆データベースのレコードは、電気機器と、製造業者と、モデルと、部品番号と、生産国と、ソフトウェアバージョンと、ハードウェアバージョンと、機器公称電圧と、最大定格電流と、電気機器の動作状態のリストとに関する識別子を含み得る。個々のユーザが彼らのエネルギ監視装置を利用するとき、ユーザは、彼らの電気機器のプライベートデータベースをエクスポートして公衆電気機器データベースにデータを読み込むことができる。これに加えて、電気機器の公衆データベースは、データベース管理方法、例えば手動で機器データを入力するか、あるいは製造業者からのアップロードにより機器データを受信することによって、データを読み込むことができる。
【００７９】
ユーザは、インターネット接続を有する自分のラップトップコンピュータに自分のエネルギ監視装置を接続することができる。ラップトップコンピュータ上のアプリケーションにより、ユーザは自分の土地建物上の電気機器に関する情報を入力することができる。識別情報は、エネルギ監視装置のプライベートテーブルに格納される。そして、ユーザは、自分のラップトップコンピュータ上のインターフェースを用いて自分の電気機器の更なる電気機器情報及び初期負荷シグニチャを上述のように公衆電気機器データベースからダウンロードすることができる。あるいは、エネルギ監視装置自体がインターネットにアクセスし、公衆電気機器データベースから更なる電気機器情報及び初期負荷シグニチャをダウンロードすることができる。別の実施形態において、エネルギ監視装置上のキーパッド及び表示インタフェース用いて公衆電気機器データベースから更なる電気機器情報をダウンロードするよう、エネルギ監視装置に対して指示することができる。エネルギ監視装置は、必要な情報にアクセスすべく、製造業者のウェブサイトへのリンクを有する公衆データベースに更にアクセスすることができる。あるいは、エネルギ監視装置は、サーバ上にある、必要な情報が格納されている場所を検索するようにプログラムされたアプリケーションにアクセスし、当該情報をエネルギ監視装置に転送することができる。ユーザはまた、公衆電気機器データベースにアクセスするために、必要な情報を用いてエネルギ監視装置を手動でプログラムすることもできる。この処理は、洗濯機、食洗器又は暖房・換気・空調装置といった、多種多様な動作状態及び負荷シグニチャを有する家電機器用のエネルギ監視装置の初期設定に特に役立ち得る。
【００８０】
後述するように、家電機器は、省エネルギ家電機器と呼ばれる、当該家電機器に組み込まれたエネルギ監視装置を有し得る。省エネルギ家電機器は、家電機器の特定の状態について公衆電気機器データベースに対して負荷シグニチャをリクエストすることができる。あるいは、省エネルギ家電機器は、家電機器の複数の状態について負荷シグニチャをリクエストすることができる。公衆電気機器データベースからダウンロードされた情報は、次いで、エネルギ監視装置の負荷シグニチャの初期のセットを提供するために、エネルギ監視装置のプライベート負荷シグニチャテーブルにダウンロードすることができる。省エネルギ家電機器は、更に、負荷シグニチャの初期のセット及び公衆電気機器データベースについて上記に示したその他の情報を用いて製造業者により予めプログラムが可能である。
【００８１】
公衆電気機器状態データベース
電気機器状態の公衆データベースのレコードは、機器識別子と、状態識別子と、状態説明と、状態に関する負荷シグニチャとを含み得る。個々のユーザが彼らのエネルギ監視装置を利用するとき、ユーザは、彼らの機器状態のプライベートデータベースをエクスポートして公衆電気機器状態データベースにデータを読み込むことができる。これに加えて、電気機器状態の公衆データベースは、データベース管理方法、例えば、独立試験研究所が機器状態負荷シグニチャを公衆データベースに提供すること、あるいは電気機器における状態及び負荷シグニチャの少なくとも一方を製造業者がアップロードすることによって、データを読み込むことができる。
【００８２】
公衆負荷シグニチャデータベース
負荷シグニチャの公衆データベースのレコードは、上述の公衆電気機器データベースについて説明したように、電気機器の識別子情報を含み得る。負荷シグニチャの公衆データベースは、更に、一般的な機器と種類とを含み得る。各機器種類の各状態毎の負荷シグニチャを、以下の負荷シグニチャアルゴリズムに従って格納することができる。図５に示すように、負荷シグニチャに関係した更なる情報を、電気機器及び状態の負荷シグニチャとともに格納することができる。
【００８３】
プライベートデータベース
エネルギ監視装置は、使用エネルギが監視される１つ以上の電気機器の電源の上流で電源に接続されている。電気機器及びその関連状態は、エネルギ監視装置１００にアクセス可能なプライベートデータベースに格納される。少なくとも、プライベートデータベースは、更に、電源１９０に接続された電気機器とこれらの機器の状態とに関連した負荷シグニチャを有する。エネルギ監視装置１００は、電気機器の使用情報を記録することができるように、プライベート負荷シグニチャデータベースを用いて、電気機器とその状態とを識別する。例えば、状態を「オン」に変更した「ランプ１」と関連する負荷シグニチャが、エネルギ監視装置１００にアクセス可能なプライベート負荷シグニチャデータベースに格納される。負荷シグニチャを連続した電源測定値から計算するとき、負荷シグニチャをプライベート負荷シグニチャデータベースと比較して、負荷シグニチャに関連した電気機器と状態とを識別する。プライベートデータベースは、エネルギ監視装置１００、あるいはこれに代わる計算機器、例えばパーソナルコンピュータのソフトウェアツールを用いて生成することができる。プライベートデータベースがエネルギ監視装置１００以外の機器で生成された場合、プライベート負荷シグニチャデータベースを、通信接続、例えば、エネルギ監視装置１００のイーサネット又はＵＳＢポートにより、エネルギ監視装置１００にダウンロードすることができる。
【００８４】
ユーザに提供されるエネルギ監視情報をより有意又は実用的なものとするため、情報の更なるテーブル又はリストを読み込むことができる。このようなテーブル又はリストにより、接続した電気機器とこれらの状態との負荷シグニチャデータベースを容易に構築することができる。例えば、プライベートデータベースは、建物内の部屋のリスト、この建物内の電気機器、この建物内のエネルギユーザ、部屋とユーザとの関連と、及び部屋と電気機器との関連とを有することができる。エネルギ監視装置１００のセットアップを容易にするため、これらのデータ項目及び関係を、任意の便利なコンピュータによって生成し、ＵＳＢポート１３８又はエネルギ監視装置１００の他の通信手段を介してエネルギ監視装置１００にダウンロードすることができる。プライベートデータベースの具体例は、以下で説明される。当業者にとって明らかなように、データベースのフィールドを追加又は削除してもよい。
【００８５】
部屋テーブル
建物の部屋のテーブル又はリストによって、部屋毎及びその部屋に関連した属性毎に、使用エネルギを監視することができる。部屋についてのテーブル又はリストは、部屋と、その部屋のテキスト説明と、その部屋の平方フィートで表した面積と、部屋の種類（オフィス、寝室、書斎、会議室、大型クローゼット、ガレージ、台所など）との識別子を含み得る。
エネルギユーザテーブル
エネルギユーザのテーブル又はリストは、ユーザの識別子と、ユーザのテキスト説明と、人口統計学的情報、例えば年齢層、性別、職業、職務の役職名と、ユーザが特定の部屋を使用している時間の割合と、従業員が働く部門と、彼らの使用によって彼らの部門に請求される課金と、他のユーザ関連情報とを有することができる。ユーザ情報は、多くの場合、個人的であると考えられ全く公開又はエクスポートされないか、一般的にのみ公開されるかエクスポートされるか、あるいはパスワードによって保護されるか非公開にされるものであると考えられる。
【００８６】
アクセス可能ネットワーク機器
エネルギ監視装置は、接続したネットワーク機器、例えばルータ又はハブ、サーバ、ネットワーククライアント、遠隔位置、例えば公衆データベースをホスティングする公益事業ウェブサイト、ユーザの建物に設置された機器のブランドの製造者のウェブサイト、ユーザ所有の遠隔通信機器、例えば携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、モバイルコンピュータ、又は他の遠隔通信機器によって、組込型エネルギ監視装置を有する省エネルギ家電機器と通信することができる。プライベートアクセス可能ネットワーク機器データベースのレコードは、ＩＰアドレス、ウェブページＵＲＬ又は他のアクセス識別子といった固有識別子と、ネットワーク機器のテキスト説明と、リモートサイトへのアクセス許可及びリモートサイトによるアクセス許可のセットとを有する。当業者にとって明らかなように、エネルギ監視装置１００による遠隔機器へのアクセス制御は、多種多様な既知の技術によって達成することができる。同様に、遠隔機器によるエネルギ監視装置１００へのアクセス制御は、多種多様な既知の技術によって達成することができる。
【００８７】
電気機器テーブル
電気機器のテーブル又はリストは、機器識別子、テキスト説明、購入日付、一般的な機器の分類（家電機器、電子機器、照明など）、土地建物上の電気機器が接続された電気回路を識別するサーキットブレーカ番号といった特定の回路番号及び、特定の機器のタイプ（ストーブ、電子レンジ、ステレオ、コンピュータ、冷蔵庫、洗濯機など）を有することができる。プライベートデータベースは、電気機器の製造業者と型番とを更に含むことができ、これによって、プライベートデータベースは、電気機器の公衆データベースにアクセスして、電気機器情報と電気機器状態と電気機器の各状態のデフォルト負荷シグニチャ情報とを検索することができる。
その他のテーブル、リスト、及び、関連
プライベートデータベースは、電気機器と状態とユーザと部屋とのテーブル又はリストを含むことができ、これらは、互いに、周知のリレーショナルデータベース技術を用いて関連付けることができ、部屋毎、ユーザ毎、機器毎、日付／時刻毎、機器及び状態毎に、詳細なエネルギ使用情報を報告することができ、このような他の関連した詳細は、プライベートデータベース及び公衆データベースによって有効とされる。例えば、ユーザは、エネルギ使用情報を部屋毎に取得し、相当なエネルギ量がユーザの１３歳の息子のテレビゲーム機により消費されることを観察することができる。ユーザは、状態（オン／オフ）と日付と時刻とに基づいたゲーム機のエネルギ使用情報を閲覧し、更にゲーム機の使用時間を監視することができる。ユーザは、特定の状態、例えばスタンバイにおいて機器により消費されるエネルギ量を閲覧することができる。多くの最新機器は、視覚的にオフ状態と同様にみえるが電力を消費するスタンバイ状態を有する。ユーザは、プライベートデータベースに問合せして、スタンバイモードである機器を検出し、これらの機器を電源オフすることにより、識別可能なエネルギ量を節約することができる。
当業者にとって明らかなように、プライベートデータベースとその関連テーブルとリストと関連とを読み込むことは、従来のコンピュータ機器を用いて公衆データベースにアクセスし、そして初期化されたプライベートデータベースをエネルギ監視装置１００にダウンロードすることにより、最も都合良く達成される。
【００８８】
エネルギー監視情報のプライバシー
上述のように、エネルギ監視装置は、複数の目的および対象者について相当量の情報を受信、収集及び交換する。あらゆる情報システムと同様、プライバシー及びセキュリティは、本明細書に記載されるエネルギ監視装置に関する重要な問題である。以下の例示的かつ非限定的な例は、エネルギ監視装置のプライバシーに関する特徴のいくつかを示すものである。
エネルギ監視装置とユーザとの間での情報交換
エネルギ監視装置上のインターフェース、エネルギ監視表示装置、コンピュータ又はユーザインターフェース、メモリ及びプロセッサを有する他の電子機器を用いて、ユーザは、上記のエネルギ監視装置上のプライベートデータベースにデータを読み込むことができる。プライベートデータベースは、土地建物の説明を含むことができ、これらには、土地建物所有者の名前、連絡先情報、土地建物所有者の電子メールアドレス又は携帯電話番号といった機器転送先情報、土地建物所有者又は他のユーザ用のログイン、土地建物上の部屋のテーブル、土地建物のエネルギユーザの表、及び土地建物上の電子機器のテーブル、それらの状態及び負荷シグニチャが含まれる。土地建物所有者は、上記各テーブル間に関係を形成することができ、例えば、部屋と土地建物所有者の娘である「スージー」との間に関係を形成することができる。スージーの部屋にある装置がオンであるオフであるかを当該機器の負荷シグニチャに基づいてエネルギ監視装置がいつでも判定することができるように、電子機器のテーブルを各部屋に更に関係づけることができる。上記情報は、土地建物所有者にとって私的なものであり、パスワードによるログイン、セキュアログイン、暗号化、又は当該技術分野において公知である他の手段によって保護することができる。
【００８９】
ユーザは、エネルギ監視装置にローカルにまたはリモートでアクセスして、現在のエネルギ使用情報の閲覧、土地建物上の電子機器の状態の確認、エネルギ監視装置の設定、使用報告書のリクエスト、並びに分析または保存のためのエネルギ監視情報のダウンロード及び格納を行うことができる。上記の情報へのアクセスもまた、パスワードによるログイン、セキュアログイン、暗号化、又は当該技術分野において公知である他の手段によって保護することができる。
エネルギ監視装置と公衆データベースとの間での情報交換
エネルギ監視装置の一つの目的は、土地建物上に類似した電子機器を有する類似した土地建物についての使用エネルギの標準に関する知識を公衆が得ることができるよう、使用情報を共有することである。上述のように、使用情報の一部は、土地建物所有者の娘が在宅中であるか否かといった私的な情報である。各家庭の安全を維持するため、ある種の情報は匿名化することができる。エネルギ使用情報を公衆データベースに送信する際、土地建物を特定する情報においては、個々のエネルギユーザに関する詳細な情報を除外したり、土地建物の郵便番号を切り捨てるかあるいは市と州のみをリスト化したり、「住宅地、１９２０平方フィート、寝室数３、浴室数２」といったように土地建物の説明を一般的に記載したりすることができる。使用エネルギデータを公衆データベースに送信する際、土地建物をエネルギ監視装置のＩＰアドレス又は他の固有の識別子に明示的に特定するいかなる情報も除外することができる。
【００９０】
ユーザは、エネルギ節減家電機器のセールの通知を受信すること、エネルギ使用情報に基づいて老朽化した家電機器の修理又は交換に関する勧告及びアドバイスを受信することといったある種のエネルギ節減プログラムをオプトインすることを選択することができる。これらのオプトインプログラムを容易にするため、ユーザは、少なくとも、オプトインサービスからの通知を受信し、当該ユーザがオプトインするサービスに対する支払いを行うのに十分な情報を公衆データベースサービスに提供しなければならない。プログラムへのオプトインは、公衆サーバ上にあるかあるいはプライベートサービスによってホスティングされるサービスに対する登録によって行うことができ、ユーザは、当該技術分野において周知であるように、当該サービスに登録することにより（当該サービスのログインアカウントを含む）プログラムをオプトインすることができる。その後、ユーザは、自分のアカウントにログインすることにより、連絡先情報の更新、サービスのオプトアウト、又は新たなサービスのオプトインを行うための自分のアカウントを維持することができる。商品及びサービスに対する支払いは、当該技術分野において公知であるセキュアな取引によって行うことができる。
【００９１】
エネルギ監視装置は、ソフトウェア更新を周期的にリクエストしてもよい。オプトインサービスは、ダウンロード可能なソフトウェアを、手数料を支払うことによって、あるいは、他の商品及びサービスの支払いについて上記で説明したセキュア取引によって提供することができる。
公衆データベースと製造業者との間での情報交換
上述のように、公衆データベース及び関連サービスは、Ｇｏｏｇｌｅ（商標）やＹａｈｏｏ（商標）といった民間サービスプロバイダ又は他のインターネット・ウェブ・ホストによってホスティングが可能である。いくつかのサービスは、電子機器の製造業者とビジネス関係を築くことによって利益を得ることができる。ユーザは、自分の現在の老朽化した機器に類似した家電機器の割引に関する通知を受け取るサービスをオプトインすることができる。ユーザは、家電機器がＥｎｅｒｇｙ  Ｓｔａｒ（商標）によって格付けされているか否か、推定コスト節減額はいくらになるのか、及び電子機器に関連した負荷シグニチャを含む家電機器の特徴を考慮して購買決定を行えるようになりたいと思っている。各製造業者は、その家電機器に関する詳細情報を、公衆データベースへの格納のためのサービスに更に提供することができる。家電機器情報が広く普及することは製造業者にとって利益となるため、家電機器情報の送信においてプライバシーの問題は生じない。
【００９２】
製造業者とユーザとの間での情報交換
公衆データベース上のオプトインサービスを介して受信される製造業者情報に加えて、製造業者は、このような情報をホスティングすることができ、ユーザは、製造業者の当該サービスをオプトインすることができる。したがって、Ａｍａｎａ（商標）の家電機器を好むユーザは、当該サービスがＡｍａｎａ（商標）によってホスティングされており、ユーザはＡｍａｎａ（商標）の家電機器に関する情報のみを受信するということを除き、上述のものと同様のサービスをオプトインすることができる。この場合もやはり、製造業者の情報によってプライバシー問題は生じなくて済む。ユーザが家電機器又はサービスを直接製造業者から購入することを決定した場合、売買は、当該技術分野において公知であるセキュア購入取引によって行うことができる。
公益事業者とユーザとの間での情報交換
公益事業者及びユーザは、公益事業者とユーザのエネルギ監視装置との間で情報を交換することができる。公益事業者は、ユーザの定期エネルギ請求書のエネルギ監視装置への電子的発送、ユーザへの計画停電の通知、停電後の復旧についてのユーザへの通知、ユーザのエネルギコストを低減させるような料金表率表の変更についての勧告、ユーザのコストを低減し、ピークエネルギ使用期間において送電網を公益事業者が管理するのに役立つようなエネルギ使用のスケジューリングについての勧告を行なうことができる。ユーザはまた、公益事業者によって提供されるインセンティブプログラムの通知を受信することができる。情報の交換は最終的にはユーザと行われるため、情報交換は、ログイン、セキュアソケット、暗号化、または当該技術分野において公知である他のセキュアな手段によって行うことができる。
【００９３】
一部の地域において、公益事業者は、公益事業者に当該公益事業者が必要とする情報を提供する「スマートメータ（Smart Meter）」の設置を開始している。他の全ての地域では、ユーザによって収集されたエネルギ監視情報が、公益事業者がその送電網を管理するのに役立ち得る。公益事業者は、詳細なエネルギ使用情報を当該公益事業者に対して提供するインセンティブをユーザに提供することができる。公益事業者に転送されたエネルギ使用情報は、土地建物の識別を必然的に必要とするが、土地建物上の特定の電子機器、部屋、又はエネルギユーザの名前の特定は必要としない。したがって、エネルギ監視情報は、ユーザ及び土地建物に関するいくつかの情報を省略するかあるいは一般化する程度に一般化することができる。公益事業者への使用情報の転送は、上述のようなセキュアな接続及び当該技術分野において公知であるセキュアな接続によって行うことができる。
【００９４】
エネルギ監視装置は、公益事業者から需要反応信号を受信し、需要反応確認（必要に応じてエネルギ使用情報を含む）を公益事業者に提供することができる。需要反応確認及び任意のエネルギ使用情報は、土地建物上のスマートメータを介して公益事業者に送信することができる。スマートメータを使用していない土地建物の場合、需要反応確認及び任意のエネルギ使用情報は、公衆データベースを介して公益事業者に送信することができる。公衆データベースを経由する土地建物別エネルギ使用情報は、上記の通り匿名化することができる。
【００９５】
ユーザは、更に、エネルギ監視装置を介して自分のエネルギ請求書の閲覧及び支払いを行うことができる。支払いは、当該技術分野において公知であるセキュアな取引によって行うことができる。
エネルギ監視の粒度の向上
土地建物が多数の電気回路を有しており、識別すべき電力負荷及び状態が数十個存在し、当該回路にノイズがあるかあるいは回路の力率が低い場合、電力負荷を区別することは困難となり得る。以下の例示的な実施形態においては、多数のエネルギ監視装置を用いてエネルギ監視の粒度を向上させることができる。
【００９６】
一実施形態においては、エネルギ監視装置を土地建物用の主要ブレーカとサーキットブレーカパネルとの間に設置することができ、図１Ｅ及び図１Ｆに示すように更なるエネルギ監視装置を各サーキットブレーカに設置することができる。住宅地において、照明は１つの回路上に設置される場合が多く、壁付きコンセントは別の回路上に設置される。ガレージの洗濯機／乾燥機といった大型家電機器は、典型的には、専用回路上にある。接地事故防止回路が更に別の回路上にある場合が多い。回路上で測定する最大ワット数が電流分流器の値に電圧を乗じた値によって制限されるように、限流分流器を回路上に設置することができる。当該回路用のエネルギ監視装置は、最大ワット数値でプログラムすることができる。回路上のエネルギ監視装置のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）は、当該回路上の負荷の複数の電気パラメータを測定する。ＡＤＣは、測定を行うのに用いる固定数のビットを有する。回路上で測定する最大電流及びワット数を制限することにより、ＡＤＣは、より多くのビットを負荷の測定に割り当てることができ、これにより、測定値の粒度が高くなる。例えば、１２ビットＡＤＣは、４，０９６個のデータ点を区別することができる。回路が４，０００ワットまでの電流を搬送する場合、１ワットにつき約１ビットが負荷の区別に使用される。同じ回路が１，０００ワットに電流制限されている場合、１ワットにつき４ビットを負荷の区別に使用することができ、これにより、粒度が高くなる。
【００９７】
別の実施形態において、冷蔵庫、洗濯機、乾燥機、食洗器や暖房・換気・空調ユニットといった主要家電機器は、好ましくは家電機器に組み込まれた各自のエネルギ監視装置を有し得る。後述するように、「省エネルギ家電機器」においては、エネルギ監視装置が家電機器に組み込まれている場合、家電機器は、家電機器が現在ある状態及び家電機器が変化しようとしている状態をエネルギ監視装置に知らせることができ、更に、その状態変化が起こったことを確認することができる。例えば、冷蔵庫は、当該冷蔵庫内の組込型エネルギ監視装置に、冷蔵庫が製氷器をオンにしようとしていること、又は冷凍器において除霜サイクルを開始しようとしていることを知らせることができる。冷蔵庫内の組込型エネルギ監視装置は、起こりつつある状態変化及び冷蔵庫内の組込型エネルギ監視装置が負荷シグニチャを計算することを主エネルギ監視装置に通知することができる。組込型エネルギ監視装置は、冷蔵庫内の状態変化の負荷シグニチャを計算し、主エネルギ監視装置が冷蔵庫の新たな状態による使用エネルギを供給するよう、状態変化を主エネルギ監視装置に通知する。したがって、主エネルギ監視装置は、省エネルギ家電機器における状態変化による負荷シグニチャを供給するために、計算資源を利用する必要はなく、ダイナミックレンジを使用する必要がない。
【００９８】
非電気データの監視
エネルギ監視装置は、非電気データを監視するための汎用デジタル−アナログ入力を備え得る。いくつかの実施形態では、エネルギ監視装置は、土地建物上の水量メータ及びガスメータに接続される。エネルギ監視装置は、エネルギ使用情報に加えて、エネルギ監視装置のアプリケーション、エネルギ監視表示装置、又はユーザインターフェース、プロセッサ及びメモリを備える他の電子機器を介して土地建物所有者がアクセス可能な水使用情報及びガス使用情報を収集することができる。エネルギ監視装置はまた、自家エネルギ発生器といった電気機器に接続して、これらの機器の制御および監視を行うことができる。この自家発電エネルギシステムとしては、電池を用いた蓄電器、コンデンサを用いた蓄電器、水力発電システム、水貯蔵器、空気、蒸気や他のガスといった加圧ガスの貯蔵器、太陽電池パネルシステム、地熱システム、風力システム、及び天然ガス・蒸気タービン駆動型コージェネレーションシステムといったコージェネレーションシステムがある。他の非電気情報としては、家庭用気象センサユニットによって報告される温度及び気圧、温水ヒーターの水の温度、土地建物のｎ階の平均温度、日向及び／又は日陰の土地建物の外気温度、土地建物上の冷水の温度、蒸気温度、温水又はガス圧、水流、ガス流、油流、温水流、太陽熱で温められた水の温度、冷蔵用加圧流体、土地建物上の適当なセンサが配置された場所毎の人、動物、移動物体の存在の検出、室内照明を検知するための光検出、時間帯、土地建物上の適当なセンサが配置された場所での騒音レベル、並びに土地建物上のドア及び窓の状態が挙げられる。詳細なエネルギ監視と併せて上記の検出を用いることにより、ユーザは、使用エネルギ状態及び土地建物の状態を明確に把握することができる。一例として、ユーザは、外気温度が華氏１００度を超える日に、土地建物に人がいること、窓が開いていること、及び空調機がオンであることを検出することができる。開いた窓からの冷気が排出されているということは、エネルギ及びお金の浪費を意味する。ユーザは、土地建物にいる人物に適切なメッセージを送信して、窓を閉めてもらうか、あるいは、窓が自動開閉機構を備える場合は窓をリモートに閉めることができる。当業者にとって明らかなように、エネルギの浪費を検出及び低減するためのエネルギ監視と他のセンサのこのような組み合わせは数多く存在する。エネルギ監視装置は、ホームセキュリティシステムにインターフェースすることができる。エネルギ監視装置及びホームセキュリティシステムは、省エネルギ家電機器プロトコル又は必要に応じて他のプロトコルによって通信を行うことができる。
【００９９】
いくつかの電気パラメータと非電気パラメータとの間の相関及びエネルギ消費統合
消費源を判定し、様々なエネルギパラメータを統合するために、上記方法は、様々な処理を時刻同期で相関することができる。例えば、１００ガロンの水を温めるための暖房機の消費量を測定するには、システムは、正確な結果を得るために、好ましくは、いくつかの処理を同時に監視することができる。いくつかのエネルギパラメータの詳細な監視及び同期制御を行わなければ、相関を行うことは不可能であるか困難となり得る。これにより、総エネルギ消費の概要をエンドユーザに提供し、いくつかの電気パラメータ及び非電気パラメータを分析及び組み合わせることによって家電機器の検出を向上させ、水、ガス及び温水の監視並びにこれらが電力消費とどう関係しているのかについての次の段階を提供し、ガス、水及び電力といったいくつかのエネルギ源を使用する家電機器を統合することができる。
【０１００】
公益事業インタフェース
エネルギ監視装置１００は、電力事業者とエネルギユーザとの間で便利な電子通信用インタフェースを提供する。電力事業者の需用家課金レコードの一部として、電力事業者は、需要家のエネルギ監視装置１００のＩＰアドレス又は他の識別子、例えばユーザのホームネットワークの電子メールアドレス又はウェブＵＲＬを格納して、ユーザの住宅又は会社の通信ネットワークと、需要家のモバイル機器、例えば携帯電話機、携帯情報端末、ポケットＰＣ、又は他のモバイルコンピュータ機器と通信することができる。ユーザが彼のエネルギ監視装置１００をそれに基づいて設定する場合、電力事業者は、需要家のエネルギ使用情報を受信することができ、そして、電力事業者は、需要家の課金に関連したメッセージと、使用エネルギに関連した情報とを送信することができる。このような情報は、新しい料金表と、エネルギ使用に関連したインセンティブ及び提案の通知と、需用家課金状態、例えば請求書の支払い期限がいつであるか又は過ぎているかの通知と、エネルギ使用を減らす方法、例えばＨＶＡＣ（暖房、換気、空調）、洗濯機、及び乾燥機のような一定の高使用量機器の使用のタイムスケジュールについて需要家へのアドバイスとを含む。電力事業者は、ユーザの使用エネルギをユーザの地区での他人の使用エネルギと比較する方法について、更にユーザに通知することができる。当業者にとって明らかなように、上述の情報は、エネルギユーザに送信することができ、また、エネルギユーザによって問合せが可能である。通信及び情報インフラによって、エネルギ監視装置１００と電力事業者３７０との間で双方向通信を行うことができる。負荷シグニチャアルゴリズム
特許請求の範囲内で用いられる負荷シグニチャは、エネルギ監視装置１００の下流で電源に接続された電気機器の状態の変化に応じて、測定又は計算された電源の複数のパラメータである。エネルギ監視装置１００は、電源１９０からの電源パラメータを測定し、測定したパラメータから更なる電源パラメータを計算する。電源パラメータ、例えば有効電力の変化は、電源１９０に接続された電気機器の状態変化を示すことができる。
【０１０１】
好ましい実施形態において、多段階式の方法が、電気機器のネットワークで機器の状態の負荷シグニチャを検出するのに用いられる。この実施形態では、ＳＢ１ａ、ＳＢ１ｂ、ＳＢ２ａ、及び、ＳＢ２ｂの４つのデータサブセットを用いる。ＳＢ１ａは、第１のレベルの負荷検出を実行するときに最もよく用いられるパラメータを含んでいる。ＳＢ１ｂは、第１のレベルに用いられるが、通常は負荷シグニチャの検出に用いられないパラメータを含んでいる。ＳＢ２ａは、第２のレベルの負荷検出を実行するときに最もよく用いられるパラメータを含んでいる。ＳＢ２ｂは、第２のレベルに用いられるが、通常は負荷シグニチャの検出に用いられないパラメータを含んでいる。 
三線単相構成（位相線、反位相線、中性線）の好ましい実施例において、シグニチャは、４つのデータサブセットであり、これらのパラメータを以下に示す。
【０１０２】
【表２】
2013518556.tif 000004
テーブルＩＩ：サブセットＳＢ１ａ
【０１０３】
【表３−１】
2013518556.tif 000005
【表３−２】
2013518556.tif 000006
テーブルＩＩＩ：サブセットＳＢ１ｂ
【０１０４】
【表４】
2013518556.tif 000007
テーブルＩＶ：サブセットＳＢ２ａ
【０１０５】
【表５】
2013518556.tif 000008
テーブルＶ：サブセットＳＢ２ｂ
【０１０６】
テーブルＩＩＩ、ＳＢ１ｂのパラメータは、主に、テーブルＩＩ、ＳＢ１ａのパラメータから計算される。テーブルＶ、ＳＢ２ｂのパラメータは、主に、テーブルＩＶ、ＳＢ２ａのパラメータから計算される。負荷シグニチャの公衆データベースは、既知の家電機器と、電力負荷と、これらの関連状態とを含む。いくつかの実施形態において、公衆データベースの負荷シグニチャは、４つのテーブル全て、すなわちテーブルＩＩからテーブルＶを有する。特定の負荷及び状態に応じて、いくつかの値は、未定義の０又はヌル、例えばＣＦＧにすることができ、負荷の電気接続は、通常、設置前には分かっておらず、また、土地建物毎に異なり得る。プライベート負荷シグニチャデータベースは、エネルギ監視装置１００により検出される実際の負荷に固有の実効値を除き同じテーブルの要素を用いて、負荷シグニチャを構成することができる。電気機器及び状態を決定する好ましい方法では、４つのデータサブセットの全て、すなわちテーブルＩＩからＶを測定又は計算する。ＰTRRIG＝ＰPH＋ＰCPHを用いて、ネットワークの電力消費における変化を追跡する。この方法では、最初に、プライベートデータベースを用いて負荷シグニチャの識別を試みる。変化を検出した場合、どの線又はどの複数の線（位相線、反位相線、及び中性線）に変化が起こったかを判定する。例えば、位相線に接続された負荷がオンになると、通常、その位相線と中性線とに変化が現れる。反位相線に接続された負荷がオンになると、通常、反位相線と中性線とに変化が現れ、位相線から反位相線に接続された負荷がオンになると、位相線と反位相線とに変化が現れるが、中性線には変化が現れない。あらゆる計算を行う前に、この方法では、ＰTRIGが偽トリガでないことを検証する。例えば、この方法では、電力が変化する時間を検証する。この時間が０．５０秒より短い場合、ノイズによる偽トリガとみなす。そして、テーブルＩＩ〜Ｖの４つのデータサブセットの値を測定するか、測定値から計算する。次に、ＰTRIGを用いて、負荷シグニチャの可能性がある候補を、広い許容範囲、例えば２５％で、プライベートデータベースから検索する。負荷シグニチャの可能性がある候補毎に、広い許容範囲のチェックをテーブルＩＩのデータに対して行う。テーブルＩＩの１つ以上のデータ要素が、負荷シグニチャの候補の２５％の許容範囲の外側にある場合、この候補をスキップして、その次の候補を同じ様に検討する。そして、各候補について、テーブルＩＩのパラメータ毎に、候補の対応する要素を、負荷パラメータの対応する要素に正規化する。候補パラメータが負荷パラメータと非常に近いか同一である場合、正規化により値が１に近い比率が得られ、これ以外の場合、相関が弱いことを表す１の値から離れた比率が得られる。その後、正規化されたパラメータは全て一時テーブルに入れられ、当該テーブルを自己相関させて、全てのパラメータ間の相関性を平均する。各候補毎に、テーブルＩＩの各データ要素を、正規化された候補のデータ要素と比較する。一時テーブルのピーク相関値が０．９５より大きい場合、この方法では、高確率で、負荷が検出され、負荷に対応する電気機器及び状態が特定されるとみなす。比較によるピーク相関値が０．８０より小さい場合、第２のレベルのアルゴリズムを使用する。テーブルＩＩのデータ要素の代わりにテーブルＩＶのデータ要素を使うことを除いて、第２のレベルのアルゴリズムの第１のループは、上述と同じステップを使用する。なお、テーブルＩＶの値は、データ要素毎に複数のパラメータとすることができ、テーブルＩＩに示すような単一のデータ値でない。多値（値からなるベクトル）を用いたデータ要素の場合、負荷シグニチャは、２段階で解析する。まず、テーブルＩＶのデータ要素毎に、データ要素の値からなるベクトルを、負荷シグニチャ候補の対応するデータ要素の値からなるベクトルとを、これら２つのベクトル間のピーク相関値を計算し、次にこのピーク相関値を計算するのに用いた１つ１つの値を比較することによって、比較する。ピーク相関値が０．８０より小さい場合、次の候補を評価する。プライベートデータベースの可能性がある候補のうちの１つを検出できない場合、識別する負荷シグニチャを、負荷シグニチャの公衆データベースに対して上述のアルゴリズムの２つのレベルのそれぞれを用いて分析する。負荷シグニチャを識別した場合、エネルギー監視装置は、計算された負荷シグニチャと、識別された電気機器及び状態とをプライベートデータベース内に格納する。まだ負荷シグニチャを識別しない場合、第３のレベルのアルゴリズムを用いて負荷シグニチャを識別する。第３のレベルのアルゴリズムでは、負荷シグニチャのパラメータを、電圧と電流との波形サンプルを用いて、再計算する。再計算された負荷シグニチャが異なる場合、プライベートデータベースに対して再計算された負荷シグニチャを用いて、上述の第２のレベルのアルゴリズムを実行する。一致を検出しない場合、この方法は、公衆データベースに対して再計算された負荷シグニチャを用いて、上述の第２のレベルのアルゴリズムを実行する。再計算された負荷シグニチャをまだ識別しない場合、この方法により、負荷及び状態に関するフィードバックを求める信号をユーザに送ることができる。更なる分析により、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、デジタルフィルタを用いた高調波解析、相関、比較、平均化、スペクトル解析及びこれらのあらゆる組合せを含む信号処理技術を用いて、更に実行することができる。更なる分析を、テーブルＩＩＩ及びテーブルＶを使用し、かつ上述されるものと同じ２段階分析に続いて行うことができる。再計算された負荷シグニチャが異なる場合、この方法は、プライベートデータベースに対して再計算された負荷シグニチャを用いて、上述の第２のレベルのアルゴリズムを実行する。一致を検出しない場合、この方法は、公衆データベースに対して再計算された負荷シグニチャを用いて、上述の第２のレベルのアルゴリズムを実行する。例えば、ポンプ、ファン、コンプレッサなどを駆動する大型モータの始動サイクルといった複雑な負荷シグニチャ又は長期間負荷シグニチャについては、サンプル時間を長くすることができる。いくつかの負荷の状態がサンプル時間に対して同時に変化し得ることを考慮して、次のレベルを追加することができる。このシナリオでは、状態が変化する２以上の負荷の組合せ、及び、プライベートデータベース又は公衆データベースに対するこのような新たなテーブルを用いて、識別処理の検索を行うことができる。
【０１０７】
更に、下記のような、負荷シグニチャの計算方法及び識別方法が含まれる。負荷シグニチャの１つの実施例では、有効電力及び無効電力を、測定及び計算する。これらの値から、例えば力率のパーセント、ｃｏｓ（ｐｈｉ）、及び他の電源パラメータを更に算出することができる。電源電圧ＶNOMINALが既知であり、例えばアメリカ合衆国におけるＡＣ１１０Ｖ、多くのヨーロッパ諸国におけるＡＣ２２０Ｖに等しく、皮相ＲＭＳ電流と有効ＲＭＳ電流と無効ＲＭＳ電流とを、有効電力と無効電力と公称電圧と力率とから更に計算することができる。
負荷シグニチャの第２の実施例では、皮相電力と有効電力と無効電力とある期間に亘るエネルギとを、測定及び計算する。ここでもまた、これらの値から、例えば力率のパーセント、ｃｏｓ（ｐｈｉ）、及び他のパラメータといった更なる電源パラメータを算出することができる。電源電圧ＶNOMINALが既知であるとして、更に、皮相ＲＭＳ電流と有効ＲＭＳ電流と無効ＲＭＳ電流とを、非常に高精度で計算することができる。
第３の実施例では、有効電流と皮相電流と無効電流とのＲＭＳ値を、更に測定及び計算することができる。更に、この方法は、有効電圧と皮相電圧と無効電圧とのＲＭＳ値を、更に測定及び計算することができる。
負荷シグニチャの他の実施例では、有効電力の波形を測定及び計算する。このようなデータのテーブルにより、ＦＦＴ、平均化、フィルタリング、及び相関の計算を行うことによって、負荷シグニチャを計算し、識別することができる。
【０１０８】
負荷シグニチャの他の実施例では、皮相電力の波形を測定及び計算する。このようなデータのテーブルにより、ＦＦＴ、平均化、フィルタリング、及び相関の計算を行うことによって、負荷シグニチャを計算し、識別することができる。
他の実施例においては、全高調波歪みの測定及び計算、又は有効電力の全高調波歪みの次数を限った、例えば「ｎ次」の近似と、高調波成分のない基本波の有効電力の歪みと、周波数と、周期と、過電圧又は不足電圧状態と、サグと、イベントの周期数と、ネットワークの品質と、例えば時間、日付、温度、及び湿度といった他の非電気データとを加えることができる。
更に別の実施例では、瞬時サンプル、例えば瞬時電流、瞬時電圧、突入電流、又は整定時間を、更に、測定して集計を計算することができる。突入電流は、必ずしも整定時間に等しいというわけではない。例えば、電気モータが動き出すとき、モータが１５０ｒｐｍの速度になるまで、突入電流は、３秒間ピーク値が１５Ａであり得る。この例では、整定時間は、７．３秒であり得る。これはつまり、モータが７．３秒後に静止電流の９０％に達すること意味する。整定時間と突入電流とを、例えば下記のように、負荷シグニチャに加えることができる。
（１）整定時間：ｔs＠  ９０％  ＩQUIESCENT＜ＩPEAK＜１１０％ＩQUIESCENT
（２）突入電流：ＩINRUSH_MAX  ＠ｔ1  ａｎｄ  Ｉ＜１３０％ＩQUIESCENT＠ｔ2
【０１０９】
【表６】
2013518556.tif 000009
テーブルＶＩ：サブセットＳｂ３ａ
【０１１０】
サブセットＳｂ３ａの値に加えて、位相線及び反位相線について、以下のパラメータを測定するかあるいは上記Ｓｂ３ａの値から計算することができる。すなわち皮相電力、電流、力率、基本波の有効電力の全高調波歪み及びノイズ、総無効電力の全高調波歪み及びノイズである。更に、各位相線上の周波数、ピーク電流、ピーク電圧、電圧サグ、過電流及び過電圧、突入電流、全出力の整定時間、無効位相線及び反位相線のスペクトル成分、電流のスペクトル成分を測定または計算することができる。
【０１１１】
ある状態の電気機器の負荷シグニチャは、以下のテーブルＶＩＩ：データサブセット３ｂに示すように、総有効電力及び総無効電力を対応する歪み値及びノイズ値ＴＨＤ＿Ｎで置換することによって得ることができる。
【０１１２】
【表７】
2013518556.tif 000010
テーブルＶＩＩ：データサブセット３ｂ
【０１１３】
「以前の負荷シグニチャ」という用語は、複数の電源パラメータの変化が検出される前に最後に計算された負荷シグニチャを指す。「現在の負荷シグニチャ」という用語は、複数の電源パラメータの変化が検出された後に計算された負荷シグニチャを指す。以下に、下付き文字「Ｐ」で示す位相線の上記に挙げたパラメータを計算する方法について説明する。この計算は、反位相線及びＤＣ電源にも同様に適用される。
基本波の有効電力ＰPHは、現在の負荷シグニチャと以前の負荷シグニチャとの間の基本波の有効電力の差分である。基本波の無効電力ＱPは、現在の負荷シグニチャと以前の負荷シグニチャとの基本波の無効電力の差分である。総有効電力ＰＴPは、現在の負荷シグニチャと以前の負荷シグニチャとの総有効電力の差分である。総無効電力QTPHは、現在の負荷シグニチャと以前の負荷シグニチャとの総無効電力の差分である。位相線の総有効電力スペクトルＡＳは、テーブルの各値についての、現在の負荷シグニチャと以前の負荷シグニチャとのｄＢ単位の差分である。上記パラメータのＲＭＳ値は、以下のテーブルＶＩＩＩに示すように計算することができる。位相線及び反位相線の合計値の計算を除いて、位相線及び反位相線の下付き文字は省略される。位相線及び反位相線の両方に対し、それぞれの値について同じアルゴリズムを使用することができる。
【０１１４】
【表８】
2013518556.tif 000011
テーブルＶＩＩＩ：計算されたＲＭＳパラメータ及び総消費電力
【０１１５】
調光器やファンといった連続的に変化する負荷の場合、当該負荷の負荷シグニチャは、１００％オンといった第１の状態において計算することができ、負荷の第２の状態の負荷シグニチャは、第２の負荷シグニチャのデータ要素を第１の負荷シグニチャのデータ要素に相関させることにより計算することができる。いくつかの実施形態において、第２の状態の負荷シグニチャのデータ要素は、第１の状態の負荷シグニチャの対応する各データ要素に適用されるスカラー値である。
別の実施形態において、負荷シグニチャを２倍にすることができる（すなわち、オンに切り替えられる負荷について１つ、オフに切り替えられる負荷に対して１つ）。変化が正である場合、第１の負荷シグニチャを使用し、そうでない場合、第２の負荷シグニチャを使用する。これは、サンプリングレートに対する負荷の過渡が正の変化と負の変化とで異なるように思われる場合に有用であり得る。
更なる実施形態において、電圧、電流、有効電力、又は無効電力の波形の有効ビット数、行列計算及び／又はアナログデジタル処理、例えばＦＦＴ、自己相関、相互相関、デジタルフィルタリング、ウィンドウ処理、メトリック／誤差最小化を含む、、更なる測定値及び計算値を加えることができる。例えば電流波形と電圧波形と有効電力波形と無効電力波形とのｎ次高調波までの高調波成分を含む、スペクトル成分を解析することができる。更に、スペクトル成分を、参照スペクトルに対する測定されたスペクトル成分の相関と、スペクトルの大きさの差分と、ＦＦＴにおける各点の位相、実数、及び虚数の値と、周波数スペクトルと、スペクトルの特徴の時間上の変化とにより解析することができる。負荷シグニチャは、多くの高調波を含むスペクトルの広帯域特徴を更に有してもよい。負荷シグニチャは、１つ又はいくつかの高調波の選択的な詳細、例えば特定高調波の低周波数位相ノイズを更に有してもよい。例えば、２つの負荷は、同じ類似電力消費と類似全高調波歪みとを有し得るが、２つの負荷の区別に用いることができる異なるスペクトル成分を有し得る。
【０１１６】
他の実施形態において、負荷シグニチャは、有効電力、無効電力、皮相電力、ＲＭＳ電圧、電流、力率、及び有効電力全高調波歪みの計算を含む。
上述の負荷シグニチャアルゴリズムは、異なる機器及び各機器の異なる状態を区別することができる。監視されるダイナミックレンジは、非常に大きくすることができる。例えば、装置は、低電力負荷、例えばオンにされる５Ｗ常用灯と、非常に高電力負荷、例えば大量の洗濯物の脱水サイクルを開始する洗濯機又は寒い冬の週末の後の月曜日に暖房サイクルを開始する大きな建物の大きさに合わせたＨＶＡＣユニットとを区別することができる。また、大型機器は、多数の状態からなる複雑な動作特性をしばしば有する。また、最新の機器は、これらの機器の動作状態を設定する組込型コントローラによってしばしば制御される。したがって、エネルギ監視装置を、このような家電機器に組み込んで、電気機器のコントローラに組込型エネルギ監視機器をインターフェースすることによって、電気機器のコントローラが組込型エネルギ監視機器にいつ新たな状態に移行しているかを知らせることができるようにすることが好ましい。いくつかの実施形態において、組込型エネルギ監視装置は、組込型エネルギ監視装置が電気機器の１つ以上の制御コマンドをアサートすることができるように、当該電気機器のコントローラにインターフェースすることができる。エネルギ監視装置を家電機器に完全に埋め込む代わりに、本明細書に記載されるエネルギ監視装置と互換性を持つ通信プロトコルを有する家電機器のコントローラは、エネルギ監視装置に対してインタフェースすることができ、また、工場出荷時に格納された負荷シグニチャを、家電機器からエネルギ監視装置に、家電機器の状態によって送信することができる。いくつかの実施形態において、家電機器のコントローラにインターフェースされたエネルギ監視装置は、下記のように、実際の負荷シグニチャ情報を家電機器に送信して、家電機器に格納されている工場出荷時に格納された負荷シグニチャテーブルを更新することができる。
【０１１７】
変化の検出−トリガ方法
このセクションでは、電力ネットワークにおける変化を正確に検出するためのいくつかの方法について説明する。トリガリングは、それ自体が１つの分野であり、信号及びコンテキストによっては、いくつかの方法のうちのある１つの方法が別の方法よりも適している場合がある。例えばオシロスコープを例に挙げると、トリガリングには多くの選択肢があり、取得する信号がＡＣ信号、ＤＣ信号、ＨＦ号、低周波信号又は高周波信号、ノイズを含む信号か含まない信号か、繰返し信号か単発信号であるかによって、あるいは信号の大部分がデジタルであるかアナログであるか、異常が多いかあるいはまれか等によって、必ずしも同じ選択肢が用いられるわけではない。
家電機器の自動検出方法に適用可能なトリガのいくつかのクラスを定義することができる。すなわち、単純トリガ、スマートトリガ、論理トリガ、相関によるトリガ、デジタルフィルタによるトリガ、スペクトル分析によるトリガである。
【０１１８】
電力ネットワークにおける変化の検出は、当該変化と良い相関を有する代表的なメトリックの選択から始まる。いくつかのうち、好ましいパラメータは、（ＶＡ）における総皮相電力Ｓである。留意すべき点は、トリガが新たなシグニチャ計算および識別の処理を開始するということである。偽トリガが存在すると、シグニチャが検出されない場合があるが、実際に変化が無い場合には問題とはならない。しかし、トリガの検出ミスは、家電機器の検出ミス及び場合によっては電力ネットワークの状態の誤認識につながる重要なエラーである。
１）単純トリガ：連続したサンプルＳの変化を探索する。変化が所与の閾値を超える場合、方法はトリガＴを生成する。Ｔ＝（ΔＳ＞ΔＳTHSD）。
２）平均化による単純トリガ： 連続した平均サンプルＳの変化を探索する。単純な平均化方法は、各サンプルを当該サンプルのｍ個の近傍値を用いて平均化することである。変化が所与の閾値を超える場合、方法はトリガＴを生成する。Ｔ＝（ΔＳAVR_M＞ΔＳTHSD）。
３）論理トリガ：変化前のｐ個の連続したサンプルは、互いに近くかつ状態「０」に近い値を有しなければならないといった論理条件を、変化に付加する。変化の後、ｑ個のサンプルは、類似しかつ状態「１」に近い値を有していなければならない。ｔ＝ｎにおいて変化があったと仮定すると以下のようになる。
2013518556.tif 000012
４）遅延を伴う論理トリガ：上記「論理トリガ」と同様であるが、変化状態による家電機器の整定時間を考慮するため、ｆ＋ｇ個のサンプル分の遅延を変化の前後に加える。上記論理条件に遅延を加える。例えば、遅延ｆを伴う変化後のｐ個の連続したサンプルは、互いに近くかつ状態「０」に近い値を有しなければならない。変化の後、遅延ｇを有するｑ個のサンプルは、類似しかつ状態「１」に近い値を有していなければならない。ｔ＝ｎにおいて変化があったと仮定すると、以下のようになる。
2013518556.tif 000013
５）最大相関／整合フィルタ：ｍ個のサンプルの整合フィルタ参照信号を定義する。ステップ応答といった１つ以上の参照時間応答を生成することができる。このトリガは、整合フィルタと入力信号との間の最大相関を探索する。相関がｃｏｒｒ＿ｔｈｒｄより大きくなると、トリガを生成する。必要に応じて、ｓｔａｒｔ＿ｔｒｉｇトリガ及びｅｎｄ＿ｔｒｉｇトリガを生成し、相関がｃｏｒｒ＿ｓｔａｒｔを上回り始めた時点、及び、良い相関の後に相関係数がｃｏｒｒ＿ｅｎｄ未満に低下した時点を示すことができる。いずれの値も、確認された相関トリガにより検査しなければならず、そうでない場合は、無効となる。最良の性能を実現するためには、トリガ信号は、例えば−１から＋１の間で正規化及びシフトしなければならない。相関応答には、若干のアーチファクトが含まれる場合がある。
６）誤差の最小化：上記相関方法「最大相関／整合フィルタ」と同様であるが、より簡単かつ有効である。ステップ応答といった１つ以上の参照時間応答を生成することができる。このトリガは、参照応答と入力信号との間の最小相関を探索する。相関誤差がｅｒｒ＿ｔｈｒｄ未満になった場合に、トリガを生成する。任意には、ｓｔａｒｔ＿ｔｒｉｇトリガ及びｅｎｄ＿ｔｒｉｇトリガを生成し、良い相関の後に相関誤差がｅｒｒ＿ｓｔａｒｔを下回り始めた時点、及び、相関誤差がｅｒｒ＿ｅｎｄを上回った時点を示すことができる。いずれの値も、確認された誤差トリガにより検査しなければならず、そうでない場合は、無効となる。最良の性能を実現するためには、トリガ信号は、０から＋１の間で正規化しなければならない。
７）デジタルフィルタリング：この方法では、皮相電力Ｓをデジタルフィルタによってフィルタリングし、フィルタリング後の変化の振幅が所与の閾値を越えた場合にトリガを生成する。帯域通過フィルタを用いて、高周波数（ノイズ）を低減し、ＤＣ値を減少させることができる。フィルタリングされた信号は入力信号とフィルタの応答との畳み込みであるため、任意のｓｔａｒｔ＿ｔｒｉｇトリガ及びｅｎｄ＿ｔｒｉｇトリガを生成し、変化の振幅がｆｉｌｔ＿ｓｔａｒｔよりも高くなり始めた時点、及び、変化の後に、フィルタリングされた信号がｆｉｌｔ＿ｅｎｄを下回った時点を示すことができる。いずれの値も、確認されたフィルタトリガにより検査しなければならず、そうでない場合は、無効となる。
８）スペクトル分析：
ｉ．  参照テンプレート：Ｓ信号の多数のｎ個のサンプルをＦＦＴに供給する。スペクトル参照閾値テンプレートを用いて、スペクトル成分が当該テンプレートを越えた否かを判定する。ｙｅｓの場合、トリガを生成する。スライディングモードにおいて、次のＦＦＴを、ｋ個のサンプル（ｋは、１からｍであり得る）によって同じ信号スライド上で処理する。ブロック毎の処理において、ｎ個の新たなサンプルのブロックをＦＦＴに提供し、処理する。特にブロック毎の手法においては、ウィンドウ処理を更に行って、アーチファクトを低減してもよい。 
ｉｉ．  参照メトリック：別のスペクトル分析方法では、メトリックを用いて、変化のエネルギが閾値よりも高くかつノイズシグニチャと異なっているかについての判定、状態変化がないかについての判定、又は他の判定を行う。
ｉｉｉ．  参照スペクトルシグニチャ：この方法は、上記参照テンプレート方法と同様であるが、任意の周波数のテンプレートを上回るものを確認する代わりに、この方法では、家電機器シグニチャと混合することなく、参照スペクトルシグニチャとの最大相関を探索する。
９）  多重トリガ：上記のようないくつかのトリガを実施しても構わない。その場合、複雑性が高くなる場合があり、トリガ結果が矛盾している場合は更なる分析を行う必要がある。一般的な基準は、全てのトリガ方法を包含することである。なぜなら、これにより、偽トリガがあった場合の誤差が良好となるからである。
１０）  多重パラメータトリガ：この方法では、上記のトリガ方法を集合的に、各トリガ可能なパラメータに対して１つ以上用いる。例えば、一実施例において、この方法は、有効電力、無効電力及びノイズレベルを用いて、電力ネットワークに変化を生じさせることができる。ここでもまた、上記の包含方法を使用し、生成されたトリガを有効とされない限り、複雑性が高くなる場合があり、トリガ結果が矛盾している場合は更なる分析を行う必要がある。
【０１１９】
適用性及び検討事項：
ｉ．トリガ信号は、トリガ方法を当該信号に適用する前に、フィルタリングして、ノイズを低減させることができる。
ｉｉ．別の方法では、適応ノイズ低減が適用される。
ｉｉｉ．ホールドオフ： 観察ウィンドウあるいは参照相関メトリックの長さは重要である。長すぎると、多数のサンプルに遅延を与え、新たな電力ネットワーク変化がホールドオフ（見落とされる）場合がある。短すぎると、トリガの感度限界が低下し、ノイズの存在下において生成される偽トリガの数が多くなりすぎる場合がある。
ｉｖ．最大遅延、サンプリングレート、タップのデジタルフィルタ数、ＦＦＴフィルタにおける遅延、及び相関：これらのパラメータは重要であり、相互依存である場合がある。設計仕様に応じて利点及び問題点を評価する必要がある。
ｖ．  処理能力及び固定小数点計算又は浮動小数点計算もまた考慮すべき重要事項であり、仕様に応じて、プロセッサ、ＤＳＰ、メモリ及び処理部の種類を決定することができる。
【０１２０】
時間的に変化する負荷の検出
ゆっくりと変化する負荷；老朽化した家電機器
家電機器が老朽化するにつれて、１つ以上の状態の負荷シグニチャが変化し得る。例えば、モータの軸受が老朽化するにつれて、食洗器、冷蔵庫、洗濯機、乾燥機、又はＨＶＡＣファンにおける当該モータの突入電流は、当該家電機器が新しかったときの負荷シグニチャと比べて変化する。全負荷での電流、突入電流、有効電力及び無効電力は、全て、家電機器が老朽化するにつれて時間と共にゆっくりと変化し得る。エネルギ監視装置は、その負荷シグニチャプライベートデータベースにおいて直前に検出された電子機器負荷シグニチャを追跡する。エネルギ監視装置は、電子機器及び状態の１つ以上の古い負荷シグニチャのコピーをローカルに格納することができる。この古いあるいは元の負荷シグニチャはまた、負荷シグニチャの公衆データベースに格納することができる。エネルギ監視装置、エネルギ監視表示装置、又はユーザインターフェース、メモリ及びプロセッサを有する別の電子機器上で実行されるアプリケーションは、電子機器及び状態の最も新しい負荷シグニチャを電子機器及び状態の古い負荷シグニチャと比較して、電子機器の老朽化を判定することができる。突入電流の変化、静止状態に達するまでの時間、過電流比、及び静止状態確立時間の特定のサブインクリメント（sub-increments）における出力比を測定して、電子機器の老朽化を判定することができる。特定の不良の負荷シグニチャの変化との相関を用いて、家電機器の老朽化した部品を特定することができる。
【０１２１】
突入電流
モータが始動しているとき、モータの始動に伴う突入電流は、モータが定常状態に達するまで時間と共に変化する。突入電流を検出するために、モータが定常状態に達するまで、連続電流測定値を一定の間隔で取得することができる。負荷シグニチャは、上記テーブルＩＩ、ＳＢ１ａに示すように、静止状態時の１０％〜９０％の突入電流のフィールドを含み得る。あるいは、またはさらに、テーブルＩＩＩ、サブセットＳＢ１ｂに示すように、静止状態確立時間の１０％、３０％、６０％及び９０％が経過した後に、多数の出力比を測定することができる。
【０１２２】
複合負荷
洗濯機、食洗器、乾燥機及び暖房・換気・空調ユニットといった一部の家電機器は、複合負荷を含む多くの異なる状態及び負荷の組み合わせを有する。複合負荷のシグニチャの検出は、電子機器の現在の状態に関してユーザがエネルギ監視装置にフィードバックを提供すること、人工知能を用いたパターン照合、および上記の省エネルギ家電機器プロトコルによる機器間通信によって促進される。例えば、食洗器は、壊れやすい食器のための予熱サイクル、すすぎサイクル及び洗浄サイクル、食器の持ち上げ、並びに加熱乾燥サイクルを有し得る。いくつかの実施形態において、タイムマーカにより、すすぎサイクルの開始といった家電機器機能の開始を示すことができる。開始の表示は、エネルギ監視装置の入力インターフェース、エネルギ監視表示装置、又はユーザインターフェース、プロセッサ、及びストレージを有する電子機器にてユーザによって入力することができる。更に、エネルギ監視装置が本明細書に記載の省エネルギ家電機器プロトコルに対応している場合、家電機器は、家電機器機能の開始についてエネルギ監視装置に通知することができる。予洗、洗浄、すすぎ及び乾燥といったサイクルパターンの初期セットが分かると、人工知能を用いて、本明細書のサイクルパターンのセクションに記載されるように次の家電機器機能を予測することができる。家電機器機能は、更にサイクルパターンを設定する確認のためにユーザに表示することができる。例えば、エネルギ監視装置は、「食洗器の始動が検出されました。どのプログラムを使用されましたか？」というメッセージを表示することができる。ユーザは、食洗器が、洗浄の最後の加熱乾燥サイクルで大きな負荷で始動したことを確認することができる。サイクルパターンにおける各家電機器機能は、家電機器機能のサイクルパターンのサブシグニチャであると理解される負荷シグニチャを有し、各機能はそれぞれのタイムマーカを有している。本明細書にも記載されているように、多数の負荷シグニチャを含む複雑な動作パターンを有する家電機器は、各自の組込型エネルギ監視装置を更に有することができ、これにより、当該家電機器は省エネルギ家電機器となる。省エネルギ家電機器は、自身の状態を把握しており、自身の負荷シグニチャを測定し、負荷シグニチャ、状態及び使用情報をエネルギ監視装置に転送することができる。
多数の動作レベルを有する負荷
多数の動作出力レベルを有する負荷を特徴付ける特定の実施例は、動作レベルが動作出力範囲の最小から最大に変化する時のそのシグニチャのパラメータ同士の相関を分析することである。
【０１２３】
多数の動作出力レベルを有する負荷を見つける１つの方法は、そのいくつかのサブシグニチャを最小から最大までの様々な動作レベルで予め定義し、そのシグニチャのパラメータを、新たに測定されたシグニチャの公称出力レベルにおいて補間して、新たに測定されたシグニチャの識別を試みることである。
【０１２４】
特定の実施例において、負荷シグニチャを更新して、連続的に変化する負荷のシグニチャを以下のシーケンス１〜７を追加することにより識別することができる：
１．  電力ネットワークにおける変化を検出する
２．  新たなシグニチャを計算し、新たな負荷の接続を識別する 
３．  プライベートデータベースを探索してシグニチャ識別子を考えられる候補と共に見つけ出す
４．  確率のレベルが高いものが見つからない場合、最小−最大範囲が測定された新たなシグニチャに含まれる連続的に変化する負荷を用いて第２のパスを実行する
５．  それぞれについて、測定された新たなシグニチャのレベルにおいてシグニチャを補間する
６．  シグニチャを識別しようと試みる。発見確率が高い場合、処理を停止し、新たなシグニチャをデータベースからの当該シグニチャであると特定する。
７．  確率レベルが高い識別子が見つからない場合、公衆データベースの探索を行う。
【０１２５】
同じ方法を用いて、時間的に変化する負荷を検出することができる。
省エネルギ家電機器
上述の図１Ｃに示すように、上記で説明したエネルギ監視装置１００を、電気機器に組み込むために一部変更して、それによって、省エネルギ家電機器を作成することができる。組込型エネルギ監視装置１０５は、大量のエネルギを消費する、及び／又は、多数の状態からなる複雑な動作パターンを有する電気機器であって、それぞれがそれ自体の電気機器の負荷シグニチャを有し、特に初期コストが高い電気機器に組み込むのに特に適している。組込型エネルギ監視装置１０５の追加による更なる追加コストは、家電機器のコストに容易に吸収され、組込型エネルギ監視装置１０５の効果的な使用によって達成される省エネルギによって負担される。組込型エネルギ監視装置１０５は、機器の状態の負荷シグニチャの経時変化を用いて、家電機器内の１つ以上の電気部品の局部摩耗を検出することができるという点で特に役立つ。このような場合には、省エネルギ家電機器は、家電機器の来るべきメンテナンス問題、又は家電機器をいつ取り替えるべきかをユーザに通知することができる。組込型エネルギ監視装置１０５は、省エネルギ家電機器の動作状態毎の工場出荷時負荷シグニチャ及び工場出荷時試験結果負荷シグニチャ、省エネルギ家電機器が動作する状態と製造業者及びモデル情報と公称動作電圧と最大動作電流とからなるリスト、及びエネルギ監視装置１００と通信するためのエネルギ認識電化製品プロトコルを有するプライベートデータベースを備えていてもよい。エネルギ監視装置１００の電源がオンになったとき、接続されたあらゆる省エネルギ家電機器に、このような機器が存在し通信ネットワークに接続されているかを問合せるメッセージを一斉送信することができる。組込型エネルギ監視装置１０５は、組込型エネルギ監視装置１０５が組み込まれた機器の電源１９０を監視し、省エネルギ家電機器の動作状態毎に、実際の負荷シグニチャを生成する。更に、組込型エネルギ監視装置１０５は、組込型エネルギ監視装置１０５が、状態が変化する電気機器の現在の状態の負荷シグニチャを既に計算しているので、エネルギ監視装置１００がその負荷シグニチャを計算する必要がないことを、エネルギ監視装置１００に知らせることができる。組込型エネルギ監視装置１０５は、状態毎に、計算された負荷シグニチャを、工場出荷時のデフォルト負荷シグニチャ又は試験研究所により計算された負荷シグニチャに対して比較して、電気機器の動作効率を測定することができる。このような情報は、ユーザにアドバイスする任意のメッセージとともに、組込型エネルギ監視装置１０５からエネルギ監視装置１００へ送信することができる。例えば、コンプレッサが老朽化した冷蔵庫では、組込型エネルギ監視装置１０５は、コンプレッサをオンオフしながら負荷シグニチャの変化を検出し、その負荷シグニチャの変化をエネルギ監視装置１００によって報告することができる。家電機器の機能がコントローラによって実現される省エネルギ家電機器は、この省エネルギ家電機器コントローラを組込型エネルギ監視装置１０５にインターフェースして、組込型エネルギ監視装置１０５に、この省エネルギ家電機器が、省エネルギ家電機器の動作状態において、状態が変化していることを知らせることができる。例えば、洗濯機の省エネルギ家電機器コントローラは、組込型エネルギ監視装置１０５のコントローラに、洗濯機が、「大容量の洗濯物のすすぎサイクル」の状態に移行していることを知らせることができる。これに応じて、組込型エネルギ監視装置１０５は、負荷シグニチャを適切に計算することができる。組込型エネルギ監視装置１０５を省エネルギ家電機器コントローラにインターフェースすることにより、電気機器の識別及び状態が省エネルギ家電機器コントローラによって組込型エネルギ監視装置１０５に与えられるので、電気機器、状態及び当該状態の負荷シグニチャを測定するための計算及び誤り確率が大きく低減する。また、ユーザが機器及び状態を確認する必要がないので、省エネルギ家電機器のアーキテクチャによってエネルギ監視システムの精度及び自動化が向上し、また、組込型エネルギ監視装置１０５は、既知の機器及び状態に適した負荷シグニチャアルゴリズムを選択し、負荷を近似することができる。後述する省エネルギ家電機器プロトコルを使用して、組込型エネルギ監視装置１０５は、電気機器、状態、及び組込型エネルギ監視装置１０５によって計算される関連負荷シグニチャをエネルギ監視装置１００に知らせることができる。当業者にとって明らかなように、電気機器の製造業者は、どのようにして、彼らの電気機器の構成部品が老朽化し、サービス又は交換を必要とするかを理解する一番良い立場にいる。したがって、組込型エネルギ監視装置１０５は、製造業者自身の家電機器に関する専門知識に基づいた部品の修理及び交換についての省エネルギに関するヒント及びアドバイスをユーザに与えるために、組込型エネルギ監視装置１０５の重要な機能に追加される実質的にカスタム設計された論理回路を有してもよい。更に、組込型エネルギ監視装置は、例えば、家庭エンターテイメント装置、コンピュータ、又は他の最新の電子機器に見られるような電源のサブシステムに組み込むことができる。
【０１２６】
エネルギ監視装置を家電機器に組み込む代わりに、双方向通信手段を有する家電機器の製造業者は、電子機器の負荷シグニチャのセットを家電機器のストレージに格納することができる。後述するように、エネルギ監視装置は、下記の省エネルギ家電機器プロトコルを用いて、家電機器に対して初期負荷シグニチャをリクエストすることができる。製造業者は、更に、家電機器の種類、機能、ブランド、部品番号、生産国、ソフトウェアバージョン、ハードウェアバージョン及び購入日付を含む他の情報を更に格納することができる。
家電機器の遠隔制御
単方向通信のみを行う機器は、家電機器の負荷及び状態の検出を補助することができる。本明細書に記載の省エネルギ家電機器プロトコルの受信及び処理に対応している機器は、エネルギ監視装置によって、既知の状態となるよう命令を与えることができる。エネルギ監視装置は、当該機器に対する命令においてアドレス指定された状態及び機器の負荷を検出することができる。また、機器に対する遠隔コマンドは、複数の電子機器に電気的に接続され、エネルギ監視装置に通信可能に接続された制御パネルによって実現することができる。ユーザは、電子機器の状態についてのコマンドを手動入力するか、あるいは、赤外線遠隔制御又はプログラムされたスマートフォンといった、制御パネルに通信可能に接続された遠隔制御装置を用いることによって、制御パネルに接続された電子機器を制御することができる。あるいは、エネルギ監視装置、エネルギ監視表示装置又はエネルギ監視装置に通信可能に接続された、ユーザインターフェース、プロセッサ及びメモリを有する他の電子機器上で動作するアプリケーションは、単方向通信機能を有する電子機器に対し、ある一定の状態となるようにコマンドを送信することができる。次いで、エネルギ監視装置は、コマンド対象の機器及び状態の負荷シグニチャを計算し、当該負荷シグニチャをプライベートデータベースに格納する。
【０１２７】
家電機器交換アドバイザ
エネルギ監視装置は、土地建物上の各電気機器に関する詳細エネルギ使用情報を読み出し、格納する。エネルギ監視情報は、機器が使用する使用エネルギに関するユーザに対する機器別の勧告を生成するために、エネルギ監視装置によって集計することができる。機器別の勧告には、特定の修理サービスを勧告すること、機器の交換を勧告すること、及び新たな替わりの機器に関連する予想エネルギ節減額を示すことにより機器の交換にかかる機会費用をユーザに知らせることが含まれ得る。上述の通り、プライベートデータベースにおいて、ユーザは、電気機器の製造業者、モデル、部品番号及び購入年を入力することができる。同じく上述の通り、公衆データベースにおいて、エネルギ監視装置は、電気機器の負荷シグニチャを公衆データベースから検索することができ、また、これにより、電気機器の製造業者情報及びモデル情報並びに当該機器に関連する特徴にするアクセスすることができる。冷蔵庫の特徴としては、例えば、冷蔵庫の立方フィート容量、自動除霜サイクル、製氷器又は給水器といった他の特徴を含むか否か、サイド・バイ・サイド（side-by-side）モデルかあるいはオーバー・アンダー（over-under）モデルか、機器がEnergy Star(商標)の格付けを有しているか否か、機器の予想エネルギ消費率が含まれ得る。機器の識別情報を用いて、エネルギ監視装置は、電気機器の公衆データベースに問合せを行い、類似した特徴を有し、エネルギ使用が少ない新しいモデルがあるかどうかを判断することができる。エネルギ監視装置は、新しい機器または複数の新しい機器に基づいて予想エネルギコストを比較する報告書を作成し、ユーザに対して勧告を行うことができる。この報告書は、本明細書に記載の通信手段のいずれかを用いてユーザに送信される。上述の通り、公衆データベースは、公益事業者、電気機器の製造業者、電気機器の販売会社又はウェブ・ホスティング・サービスのうち１つ以上によって管理することができる。ユーザに対する勧告は、家電機器の販売会社又は製造業者への埋め込みリンクを含み得る。公益事業者は、土地建物所有者に対する家電機器の取り換えに関するインセンティブ提案を、直接又は土地建物上のエネルギ監視装置を介して送信することができる。
【０１２８】
省エネルギ家電機器プロトコル
省エネルギ家電機器は、（１）組込型エネルギ監視装置１０５の機能を用いて、省エネルギ家電機器自体の電気的状態を監視するができ、（２）エネルギ監視装置１００は、これらの情報の両方が省エネルギ家電機器にとって既知であり、組込型エネルギ監視装置１０５に送信し、次いで、エネルギ監視装置１００に中継するだけでよいため、スマート機器の識別、あるいはスマート機器が動作している状態を判定する必要がないため、エネルギ監視機能を強化することができる。上述したように、組込型エネルギ監視装置１０５は、エネルギ監視装置１００に、状態及び機器の識別子に加えて、負荷シグニチャを送ることもでき、それによって、ユーザが機器及び状態の識別を確認するステップを省くことができる。また、エネルギ監視装置１００により省エネルギ家電機器を制御できるように、省エネルギ家電機器の製造業者は、組込型エネルギ監視装置１０５に、動作状態の制御を結び付けることができる。例えば、組込型エネルギ監視装置１０５に結び付けられた制御を行う省エネルギ家電機器のオーブンは、ユーザに、このオーブンが２時間以上オンのままであることを知らせることができる。メッセージを、省エネルギ家電機器又は組込型エネルギ監視装置１０５のどちらかにより生成し、エネルギ監視装置１００に送って、テキストメッセージによりユーザの携帯電話機に送ることができる。ユーザは、「オーブンオフ」というメッセージを作成してエネルギ監視装置１００にテキストメッセージで返信することができ、エネルギ監視装置１００は、このコマンドを組込型エネルギ監視装置１０５及び省エネルギ家電機器に転送して、オーブンをオフにすることができる。
【０１２９】
省エネルギ家電機器プロトコルのコマンドは、エネルギ監視装置１００から、組込型エネルギ監視装置１０５から、及び省エネルギ家電機器の製造業者がこれをサポートしている限りは省エネルギ家電機器から、発信することができる。以下のように、これらのコマンドは、下記の汎用形式を有してもよい。当業者にとって明らかなように、開示された機能は、様々な方法で実現することができる。
【０１３０】
【表９】
2013518556.tif 000014
テーブル１
開始、停止（Ｓｔａｒｔ、Ｓｔｏｐ）
開始及び停止のフィールドは、コマンドパケットの他のデータと区別可能な、あらゆる文字パターン又はビットパターンを含み得る。
【０１３１】
機器から、機器へ（Ｆｒｏｍ  ｄｅｖｉｃｅ、Ｔｏ  ｄｅｖｉｃｅ）
これらのフィールドは、固有識別子、例えばＩＰアドレス、又は情報源と宛先デバイスとからなる他の固有識別子を含み得る。省エネルギ家電機器と省エネルギ家電機器内の組込型エネルギ監視装置１０５とエネルギ監視装置１００とは、それぞれ固有アドレスを有することで、コマンドに対応することができる。共通識別子、例えば「ＡＬＬ」を用いることによって、全ての接続した機器に対するグローバルコマンドをアドレス指定することができる。
コマンド（Ｃｏｍｍａｎｄ）
以下は、上述した機能を実現するのに用いることができる小さなコマンドセットである。当業者にとって明らかなように、本明細書に開示された機能から逸脱することなく、多くのコマンドを追加し、いくつかのコマンドを削除してもよい。 
パラメータ（Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ）
パラメータは、コマンド別とすることができ、これらには下記に示す複数のパラメータが含まれる。いくつかのコマンドは、パラメータを有することなく、これらの機能を実行することができる。
【０１３２】
下記のコマンドのリストでは、ＥＭＤはエネルギ監視装置１００を指し、ＥＥＭＤ．ｘは組込型エネルギ監視装置１０５を指し、ＳＡはＥＥＭＤ．ｘ１０５に接続された省エネルギ家電機器を指す。大部分のコマンドは、ＥＭＤによってＥＭＤ．ｘ又はＳＡに、又はＥＥＭＤ．ｘによって関連するＳＡに送ることができる。組込型システム設計の当業者にとって明らかなように、格納された負荷シグニチャテーブルを有する省エネルギ家電機器コントローラは、多くの下記のコマンドを用いて、省エネルギ家電機器が組込型エネルギ監視装置１０５を必要とすることなく、エネルギ監視装置１００に直接インターフェースすることができる。
コマンド（Ｃｏｍｍａｎｄｓ）：
機器説明を返す（Ｒｅｔｕｒｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）
このコマンドは、宛先デバイスから説明情報を返す。説明情報は、テキスト説明、ＩＰアドレス他の固有識別子、製造業者、モデル、公称電圧、最大アンペア数、又は他の機器情報を含み得る。
【０１３３】
状態リストを返す（Ｒｅｔｕｒｎ  Ｓｔａｔｅ  Ｌｉｓｔ）
このコマンドは、負荷シグニチャを機器及び状態に関連付けるため、ＳＡの状態のリストを返す。これら状態のリストを返すことにより、ＥＭＤ及び／又はＥＥＭＤ．ｘは、監視、ユーザに対する提示、及びユーザによる検証によって、これらのリストを発見することなく知ることができる。
【０１３４】
負荷シグニチャを返す（Ｒｅｔｕｒｎ  Ｌｏａｄ  Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）
このコマンドは、機器の状態についての機器の負荷シグニチャを返す。パラメータは、負荷シグニチャがリクエストされる状態と、負荷シグニチャを取得するためのソースとを含む。ソースは、各状態についての工場出荷時の汎用的なデフォルト負荷シグニチャ、試験研究所の計算結果に基づいた負荷シグニチャ、又は省エネルギ家電機器内の組込型エネルギ監視装置１０５により取得される実際の負荷シグニチャとすることができる。
【０１３５】
ＳＡコマンドリストを返す（Ｒｅｔｕｒｎ  ＳＡ  Ｃｏｍｍａｎｄ  Ｌｉｓｔ）
このコマンドは、ＳＡをＥＥＭＤ．ｘが組み込まれた電気機器のコントローラにインターフェースしたときに、ＳＡによってＥＥＭＤ．ｘに公開されたコマンド、説明、及びパラメータのリストを返す。
ソフトウェアレビジョンを返す（Ｒｅｔｕｒｎ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｒｅｖｉｓｉｏｎ）
このコマンドは、宛先デバイスの現在のソフトウェアレビジョンレベルを返す。ソフトウェアレビジョンレベルから、ソフトウェアのアップグレードが適切であるか否かを判定し、インストールされたソフトウェアによってサポートする機能を判定するため、コマンドを用いて、機器のソフトウェアレビジョンレベルを問合せることができる。
【０１３６】
省エネルギ家電機器のコマンドを実行する（Ｅｘｅｃｕｔｅ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ａｗａｒｅ  ａｐｐｌｉａｎｃｅ  Ｃｏｍｍａｎｄ）
このような非常に強力なコマンドによって、エネルギ監視装置１００は、以下で説明するように、停電の後に制御された回復を実行し、日時と電流と予想された負荷とに基づいてエネルギコスト及び消費を削減するため使用エネルギを管理し、うっかりオンのままになっている機器の遠隔操作を生じさせることができる。
現在の状態を返す（Ｒｅｔｕｒｎ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｓｔａｔｅ）
このコマンドを「省エネルギ家電機器のコマンドを実行する」のコマンドとともに用いることによって、以上の説明した機能を実行することを支援することができる。
ソフトウェアレビジョンを設定する（Ｓｅｔ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｒｅｖｉｓｉｏｎ）
このコマンドは、宛先デバイスにソフトウェアのアップグレードをダウンロードする。
機器の問合せ（Ｑｕｅｒｙ  ｆｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）
このコマンドによって、エネルギ監視装置１００又は組込型エネルギ監視装置１０５は、他のエネルギ監視装置、組込型又は他のエネルギ監視装置、ネットワークに接続されたエネルギ監視装置があるか否かを問合せて、このような機器のアドレスを入手することができる。上述の１つ以上のコマンドによって、エネルギ監視装置、組込型エネルギ監視装置、又は他のエネルギ監視装置は、接続されたエネルギ監視装置の能力を判定することができる。
【０１３７】
当業者にとって明らかなように、この最小のコマンドセットを、ここに開示された教示の範囲内で、簡単に拡張することができる。
停電後の制御された回復
停電の後、電気機器の回復を制御して、それらの電気機器の前の状態、又は他の決定された状態にすることが望ましい。復旧を制御しないと、直前に「オフ」以外の状態であった全ての機器は、これらの機器内部の制御電子機器が別途プログラムされていない限り、電力が復旧するとすぐに電力を引き込み始めてしまう。上述のように、特に、複雑な動作状態を有する電気機器とエネルギ使用が高い電気機器とについては、過大な電流を引き込まず、再び接続された電気機器を安全な動作状態に安全に戻す方法で、停電の後の回復を制御することが望ましい。例えば、停電している間にガレージで電動ノコギリがオンであった場合、電源が回復した後に電動ノコギリを再始動させないで、電動ノコギリを再始動させるためにユーザによる手動の行為を求めることができる。冷蔵庫は、食物を腐敗から保護するために、優先権を与えることができる。電力が真夏日に長時間止まる場合、電力が止まったときの状況における洗濯サイクルを再開することなく、洗濯サイクル中の衣服を洗い直すことで、起こりうるカビの問題を回避することができる。エネルギ監視装置１００は、機器をオフ状態に保持することができ、各省エネルギ家電機器が、省エネルギ家電機器の組込型エネルギ監視装置１０５を介して、エネルギ監視装置１００により再始動を命令されるまで、全ての省エネルギ家電機器をオフの状態にしておくことによって再始動を制御することができる。この順番は、エネルギ監視装置１００により、ユーザが作成した順番により、製造業者の提案、又はこれらの組合せに従って、前もって決定しておくことができる。省エネルギ家電機器は、それらのコントローラと接続し、組込型エネルギ監視装置に対するコマンドを制御することで、このような回復ロジックを実行することができる。
【０１３８】
人工知能−使用パターン、最適化、予測
上述したように、エネルギ監視装置１００は、監視する使用エネルギを日付又は時刻でスタンプし、更に、それぞれが任意の状態を有する１つ以上の機器による使用を関係付けることができる。上述したように、エネルギ監視装置１００は、エネルギ監視装置１００によって監視された使用エネルギのコストを知らせる基準を形づくる料金表にアクセスする権限を有している。したがって、エネルギ監視装置、又はデータロギング能力、例えばパーソナルコンピュータ３１０を有する遠隔装置は、使用エネルギのパターンを変えて、エネルギ使用パターンを変えることによってコスト削減があるか否かを判定することができる。例えば、データを解析して、エネルギユーザがピーク使用時間で彼らの衣服を通常洗濯して乾燥させることで、高い料金率を引き起こしているか否かを判定することができる。低い料金率と対応した種々の時間を、下記のアドバイスに対するコスト削減の推定値とともに、ユーザに提案することができる。また、使用パターンを用いて、過去の使用、又は１つ以上の料金率表に基づいた将来のエネルギコストを予測することができる。予想は、時間、日、週、月、四半期、年、季節毎にすることができる。
【０１３９】
複雑で、更に反復的な電気機器、例えばサイクルにより動作する洗濯機、食洗器及び、ヒータは、反復的な負荷シグニチャの配列を生成することができる。負荷シグニチャの配列を指定し、エネルギ監視装置１００、遠隔表示装置、又はデータロギング機器のローカルメモリに格納することができる。例えば、「洗濯機、多数の洗濯物、充填サイクル」は、水の充填バルブをオンにする負荷シグニチャ、充填水位検知器を動かす負荷シグニチャ、及び、水の充填バルブをオフにする負荷シグニチャを有する一連の負荷シグニチャを参照する名称としてもよい。
使用パターン
サイクルパターンと呼ばれる使用エネルギパターンを用いて、電子機器が、ある確率で土地建物上で使用されている時刻を過去の使用エネルギデータに基づいて予測することができる。エネルギ監視装置上、エネルギ監視表示装置上、又はストレージ及びプロセッサを有する別の電子機器上で動作するアプリケーションは、過去の使用エネルギデータを分析して、増分期間毎の使用クラスを、機器が当該増分期間中に利用される関連した確率と共に生成することができる。期間は、１５分間、１時間、１日、１週間、１ヶ月、四半期、１つの季節、又は１年であってもよい。使用クラスを用いて、負荷シグニチャ検出アルゴリズムにある一定の時間間隔でオンになる確率が高い電子機器のリストを提供することにより、当該アルゴリズムを補助することができる。第１のクラスの電気機器は、当該クラスの電子機器が特定の期間にオンとなる確率が高い、土地建物上の小さい負荷サブセットであり得る。第２のクラスの電子機器は、第１のクラスの上位セットであり得るが、特定の期間中に当該クラスの電子機器がオンになる確率は低い。第３のクラスは、電子機器のプライベートデータベースの電子機器の残りの大部分を含み得る。第４のクラスは、プライベートデータベース全体を含み得る。第５のクラスは、公衆データベースの一部分を含み得、第６のクラスは、電子機器の公衆データベース全体を含み得る。
【０１４０】
一例として、過去の電子機器使用エネルギデータの分析により、プラグイン型電気かみそりが毎週月曜日から金曜日の午前７：００から午前７：３０まで、０．７５の発生確率で使用されることが分かる。したがって、この電気かみそりは第１のクラスに分類することができる。電源パラメータの変化が月曜日から金曜日の午前７：００から午前７：３０に検出され、新たな負荷シグニチャが計算されると、午前７：００から午前７：３０の時間増分中に使用される確率が高いことが分かっているので、負荷シグニチャ検出アルゴリズムは、まず、新たに計算され負荷シグニチャを電気かみそりの状態の負荷シグニチャと一致させることを試みる。新たに計算された負荷シグニチャが当該電気かみそりではない場合、第１のクラスの他の機器の負荷シグニチャをチェックする。新たに計算された負荷シグニチャが第１のクラスで検出されない場合、負荷シグニチャ検出アルゴリズムは、第２のクラスの電子機器をチェックすることができる。負荷シグニチャ検出アルゴリズムは、当該機器が検出されるか、あるいは、全てのクラスが探索され、当該機器が検出されない状態になるまで続けられる。当業者には明らかであるように、あるクラスの電子機器は、探索処理を迅速化するために、負荷シグニチャの任意のデータ要素をソート又は索引付けすることができる。例えば、負荷シグニチャが第１のクラスにある電子機器は、平均電力消費量、有効電力、無効電力、又は負荷シグニチャの他のデータ要素によってソート又は索引付けすることができる。クラスは、履歴データを分析することによって生成することができる。あるいは、又はさらに、ユーザは、 ある機器、又はある期間もしくは他の測定期間について特定のクラスを生成することができる。例えば、ユーザは、「冬、月曜日から金曜日、午前６時３０分から午前８時」について１つのクラスを生成することができる。その期間、ユーザは出勤準備をするために起床している可能性が高く、時計付きラジオのオンにされ、かみそり又はヘアドライヤーがオンにされ、家屋を暖房するために暖房機がオンにされている。クラス定義は、ある種の機器が始動されることをユーザが把握している特定の時間を監視するのに役立ち得る。
【０１４１】
一旦特定の期間についてクラスが生成されると、当該クラス及びそこに含まれる機器を人工知能パターンとして使用することができる。機器とクラスとに一致する（それにより分類を肯定する）更なるイベントを用いて、分類内の電子機器に割り当てられる重みを増加させることができる。電子機器が当初第１のクラスに分類されたが、監視期間中に当該機器がオンにされなかった場合、当該第１のクラスの電子機器の重みを減らすことができる。１つのクラスの重みの閾値は、電子機器の重みが当該閾値を下回った場合、当該機器を自動的にそのデータベースタイプ内の次に低いクラスに再分類するように決定することができる。例えば、電気かみそりが、月曜日から金曜日の午前７：００から午前７：３０の時間について第１のクラスに分類され、この機器が、ある特定の日のその時間にオンにされていない場合、電気かみそりの重みを１減らすことができる。重みがゼロになった場合、この電気かみそりを、プライベートデータベースの月曜日から金曜日の午前７：００から午前７：３０の時間について第２のクラスに下げる。
【０１４２】
家電機器の設定最適化
使用パターン情報は、負荷シグニチャ情報とともに用いることによって、家電機器の設定、例えば冷蔵庫の設定を最適化することができる。ユーザは、家電機器を選択して最適化し、調整パラメータと、そのユニットと、最小値及び最大値と、パラメータの刻み幅と、試験時間と、試験周期と、試験周期の刻み幅とを入力する。例えば、「冷蔵庫、温度２５Ｆ°、３５Ｆ°、１Ｆ°、３時間、３０分間」を入力する。試験期間に亘って、積算電力計１１０は、各増分設定値毎の、予測時間、例えば月又は年の予測コストとともにユーザに表示するため、各設定におけるエネルギ消費量を測定する。ユーザは、エネルギ節減に基づく最適値に応じて、自分の冷蔵庫の温度を設定することができる。冷蔵庫を新たなよりエネルギ効率の高い設定値に設定した後、ユーザは、新たな温度によって食品が特定の期間新鮮に保たれることも自分で確認する。
予測
上述のように、サイクルパターンと呼ばれる使用エネルギパターンを用いて、電子機器が、ある確率で土地建物上で使用されている時刻を過去の使用エネルギデータに基づいて予測することができる。エネルギ監視装置上、エネルギ監視表示装置上、又はストレージ及びプロセッサを有する別の電子機器上で動作するアプリケーションは、過去の使用エネルギデータを分析して、増分期間毎の使用クラスを、機器が当該増分期間中に利用される関連した確率と共に生成することができる。期間は、１５分間、１時間、１日、１週間、１ヶ月、四半期、１つの季節、又は１年であってもよい。サイクルパターンはまた、将来の使用エネルギの予測値を生成するために用いることもできる。予測値は、グラフやパイチャートの形式であってもよい。予測値は、平日と週末との間の使用比較、週毎、月毎、季節毎、及び年毎の予測するパターンに用いることができる。
【０１４３】
エネルギ監視装置上、エネルギ監視表示装置上、又はストレージ及びプロセッサを有する別の電子機器上で動作するアプリケーションは、過去の気象パターン情報を検索し、その過去の気象情報と過去のエネルギ使用情報とを相関させることができる。このアプリケーションは、更に、ある期間の予想気象データを検索し、過去のエネルギ使用情報から使用エネルギパターンを予測するために、過去の気象情報を予想気象情報に相関させることができる。予測された気象パターンの提供を受け、アプリケーションは、更に、過去の使用エネルギ及び予想気象パターンを鑑みて使用エネルギを最小限にするような暖房・換気・空調プログラミングを提案することができる。
ＡＣアプリケーション及び自家電力
上述のエネルギ監視装置及び特徴はまた、非送電網型自家動力ＡＣアプリケーションにおいても用いることができる。非送電網型自家電力ＡＣ電源は、ガス動力発電機、ガス動力ポータブル発電機、電池又はタービン動力発電機、ＤＣ−ＡＣ変換用の電気インバータを用いた太陽電池パネル、風力発電、地熱発電、及び生体電気発電による発電を含み得る。対象の土地建物は、住宅、小屋、農家、穀物槽、貯水槽、防火管理所（fire control post）、消防署、国立公園内の建物、遊園地内の建物、商業ビル、キャンピングカー、又は他の構造物であり得る。
【０１４４】
ＤＣアプリケーション及び自家電力
上述のエネルギ監視装置１００は、直流発電環境、例えばハイブリッドカー、又はユーザが所有している自家動力電力系統、例えば発電機、ソーラパネル、風力発電機において用いることができる。エネルギ監視装置は、ＤＣ自家発電システムによって発生する電力を監視することができる。エネルギ監視装置は、自家発電電力の送電網への供給を最適化するために、自家発電電力に関連した使用エネルギの予定をいつ立て直すべきかをユーザにアドバイスすることによって、日時料金表に基づいた省エネルギを最大限に伸ばすことができる。直流用途の場合、直流機器の負荷シグニチャの計算に必然的に適用されない特定の測定、例えば、ｃｏｓ（ｐｈｉ）、相電圧、相電流、相電力、無効電力、皮相電力、力率、及びこれらのパラメータの相関または高速フーリエ変換分析を省略してもよい。全高調波歪み及び周波数は、通常、ＤＣ信号に適用されないが、信号は、周波数又は全高調波歪みについて分析が可能なノイズ成分を含み得る。エネルギ監視装置１００は、ＤＣ負荷シグニチャを、直流用途のために修正された上述のアルゴリズムに従って測定し計算することができる。
【０１４５】
太陽光発電システムアプリケーション
多くの家庭及び企業が、そのエネルギコストを削減し、クリーンなエネルギを生産するために太陽光発電システムを設置するようになっている。太陽光発電システムは、 太陽電池パネルのアレイを備える。このアレイは、単一の太陽電池パネル、直列接続された太陽電池パネルのストリング、又は並列接続された太陽電池パネルの直列ストリングの集合であり得る。エネルギ監視装置は、個々の太陽電池パネル、パネルの直列ストリング、又は並列接続された太陽電池パネルの直列ストリングの集合を監視することができる。一実施形態において、各太陽電池パネルは、ＤＣ電流と、センサ情報をエネルギ監視装置に送信することができる電圧センサとを備える。いくつかの実施形態において、センサ情報は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグによって送信される。この情報は、アレイの特定の太陽電池パネルの性能特性を測定するために、他のエネルギ監視情報と共に、タイムスタンプが付与され、記録される。例えば、太陽電池パネルのアレイの１枚の太陽電池パネルのエネルギ生産量が他の太陽電池パネルのアレイの生産量よりも低い場合、その太陽電池パネルは、欠陥を有するか、掃除を必要としているか、あるいはパネル上に葉、埃や雪といった堆積物が存在している可能性がある。エネルギ監視システムを介して適切なメッセージをユーザに送り、特定のパネルからのエネルギ配給量が全パネルの平均配給量よりも例えば２０％低いこと、及びユーザがそのパネルの太陽に対する向きを確認し、パネルを掃除し、パネルが影又は堆積物によってたびたび遮られていいないかどうかを確認する必要があることを警告することができる。太陽光発電システムからの総出力が時間と共に減少している場合、太陽電池パネルのアレイ全体を掃除する必要があるかもしれないので、ユーザに適切なメッセージを送ってもよい。適切なメッセージは例えば、「警告：このシステムでは、１ヶ月前に比べて１日当たりのエネルギ生産量が１５％低下していますが、システムの平均から大幅に外れたパネルはありません。全てのパネルの掃除を行って下さい。問題が続く場合は、太陽光発電システムの設置業者に連絡してシステムを検査して下さい。」というものでもよい。アレイの各太陽電池パネルからの情報を更に集計し、太陽光発電システムから戻される総電流及び総電圧と比較して、太陽光発電システム全体の効率を判定することができる。エネルギ監視システムは、太陽光発電システムのコントローラ又はインバータが不良である可能性があることをユーザに通知することができる。
【０１４６】
エネルギ監視装置は、更に、土地建物が太陽エネルギに加えて送電網電力を利用している場合は、送電網電力システムの零交差同期信号及び回線周波数を太陽光発電システムのコントローラに提供することができる。エネルギ監視装置は、更に、太陽光発電システムの出力において零交差信号と周波数とを比較して、太陽光発電システムのコントローラ及びインバータが正しく動作しているか否かを判定し、適切なメッセージをユーザに送信することができる。このメッセージは、例えば、「警告：太陽光発電システムのコントローラ及び／又はインバータは、誤った周波数又は位相がずれた周波数で発電を行っています。太陽光発電システムの設置業者に連絡して、コントローラ及びインバータを点検して下さい。」というものでもよい。太陽光発電システムの集計された出力はまた、測定値集計期間当たりの予測コスト節減額が得られるよう、タイムスタンプを付与し、過去の使用エネルギと比較することができる。集計期間は、１分当たり、１０分当たり、１時間当たり、１週間当たり、１ヶ月当たり、１年当たり、又は他の任意の時間増分であり得る。ユーザは、エネルギ監視装置上のユーザインターフェースを用いて、あるいはエネルギ監視装置に通信可能に接続されたコンピュータを介して集計報告期間を設定することができる。
【０１４７】
別の実施形態では、エネルギ監視装置は、更に、太陽光発電システムの出力電流の注入を制御して、エネルギ監視装置の下流にある土地建物の電力システムの力率補正を行うことができる。エネルギ監視装置は、更に、力率補正のための電流注入を、エネルギ監視装置においてではなく太陽光発電システムのコントローラにおいて管理するために、太陽光発電システムのコントローラと双方向通信を行うことができる。力率補正方法は、同時係属中である米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて２００９年１月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／２０６，５０１号「POWER FACTOR AND HARMONIC CORRECTION METHODS」、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて２０１０年１月２５日に出願された米国仮特許出願第６１／２９８，１１２号「POWER FACTOR AND HARMONIC CORRECTION METHODS」、２０１０年１月２６日に出願された米国特許非仮出願番号第１２／６９４，１５３号「POWER FACTOR AND HARMONIC CORRECTION METHODS」及び２０１１年１月２５に出願された米国非仮特許出願、弁理士整理番号第ＲＡＤＡ−００３０１「POWER FACTOR AND HARMONIC CORRECTION METHODS」において更に記載されており、これら全ての出願の全内容は引用によりあらゆる目的に対して本明細書に援用される。
【０１４８】
別の実施形態では、ある種の反射率測定を用いて、太陽光発電システムのアレイの太陽電池パネルが不良であるか否を判定する。反射率測定法としては、時間分域反射率測定（ＴＤＲ）、時間分域透過率測定（ＴＤＴ）、及びスペクトル拡散時間分域反射率測定（ＳＳＴＤＲ）がある。太陽光発電システムのコントローラと通信を行うことにより、エネルギ監視装置は、特定のパネルのストリングにアドレス指定することができる。エネルギ監視装置は、太陽電池パネルシステム中に、アドレス指定された太陽電池パネルのストリングに向けられたインパルスを生成することができる。エネルギ監視装置は、次いで、太陽電池パネルストリングからの反射信号を測定する。エネルギ監視装置は、次いで、太陽電池パネルからの反射信号を特徴付けるパラメータのセットを生成し、当該パラメータのセットを用いてパネルの状態を特徴付ける。太陽電池パネルのコントローラを介して個々のパネルにアドレス指定することができない場合、エネルギ監視装置は、ストリングの太陽電池パネルのそれぞれについて多数個の反射インパルス信号を受信することができる。次いで、エネルギ監視装置は、多数個の反射信号のそれぞれについてパラメータの特徴セットを作成する。１つのストリングの特定のパネルは、反射インパルスの受信時刻におけるその相対位置によって特徴付けられる。受信された最初の反射は、ストリングにおける最初のパネルであり、受信された最後の反射は、ストリングの最後のパネルである。この処理を、太陽電池パネルのアレイのパネルの各ストリングに対して繰り返す。全ての太陽電池パネルからの特徴パラメータのセットを比較して、ストリングのどのパネルが不良であるかあるいは性能が低下している可能性があるのかを正確に判定することができる。パラメータとしては、大きさ、ピーク値、ピークツーピーク値、ＲＭＳ値、平均値、位相、持続時間、伝播時間、余剰遅延拡散、遅延拡散の標準偏差、標準偏差＋／−３の遅延拡散、反射波の極性、スペクトル成分、ドップラー偏移（適用可能である場合）、及び各反射波形の形状が含まれ得る。１枚の太陽電池パネルのパラメータのセットは、入力インパルスと比較することができ、また、その他の太陽電池パネルのいずれか及び全てと比較することができる。
【０１４９】
グラフィカルユーザインタフェース
特許請求の範囲に示すエネルギ監視装置及び識別方法は、住宅又は中小企業の機器のネットワークにおける各機器の各状態毎の非常に詳細なエネルギ使用情報を生成している。エネルギ監視情報は、多種多様な目的の複数レベルで集計することができる。グラフィックディスプレイ機能を有する遠隔表示装置、例えばスマートフォン（ｉＰｈｏｎｅ（商標）、Ｄｒｏｉｄ（商標）、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙ（商標）他）、携帯電話、携帯情報端末、又はポータブルコンピュータ上で動作するグラフィカルユーザインタフェースを有する１つ以上のアプリケーションは、詳細なエネルギ監視情報を用いた問合わせツール、表示ツール、及び最適化ツールを提供することができる。ポータブル機器上のアプリケーションを用いて、土地建物所有者は、エネルギ監視装置によって生成されたデータにアクセスして、土地建物の使用エネルギの状態をリアルタイムでチェックし、土地建物内の電気機器を遠隔制御し、エネルギ監視装置によって収集されたあらゆるデータに問合せを行うことができる。更に、このアプリケーションにより、土地建物所有者は、エネルギ監視装置のセキュリティ機能の設定及びチェックをリモートに行うことができる。
【０１５０】
エネルギ監視装置と遠隔ユーザ機器との間での通信
好ましい実施形態において、エネルギ監視装置は、４Ｇ  ａｌｌ  ＩＰ（インターネットプロトコル）ネットワークの基地局に接続されたインターネットを介して、土地建物所有者にアラート及びメッセージを送信することができる。当該技術分野において公知であるように、メッセージは、３Ｇ、ＷｉＭａｘ、ＷｉＦｉ、ＴＣＰ／ＩＰ及び他のネットワークプロトコルといった他のネットワークタイプによって転送することができる。エネルギ監視装置によって取得されたデータは、土地建物内の遠隔表示機器に直接送信するか、あるいはユーザのポータブル電子機器に送信することができる。好ましい実施形態において、エネルギ監視データが格納のためにサーバに送信される。このようなサーバは、ユーザの土地建物上のプライベートデータベース、公益事業者におけるセキュアなデータベース、又はホスティングサービスによってホスティングされた公衆データベースであり得る。ユーザは、自身のプライベートデータベースから自身のデータに問合せを行うアプリケーションをスマートフォンといった自身の遠隔機器上で実行することができる。ユーザはまた、ホスティングされた公衆データベースに問合せを行い、自身の使用エネルギを、公衆データベースにデータが格納されている類似のユーザの使用エネルギと比較することができる。
【０１５１】
土地建物所有者は、土地建物所有者の遠隔表示機器のアドレス又は識別子を用いてエネルギ監視装置の設定を行うことができる。好ましい実施形態において、土地建物所有者の遠隔表示機器は、４Ｇスマートフォンであり、ＳＭＳテキストメッセージを受信することが可能である。エネルギ監視装置は、アラート又はメッセージを生成し、メッセージを土地建物所有者のスマートフォンにアドレス指定し、そして、テキストメッセージは、土地建物所有者のスマートフォンに送信される。ユーザは、自身のスマートフォンへのメッセージに対してＳＭＳテキストメッセージによって応答することができる。好ましい実施形態において、ユーザのスマートフォンに送信されるメッセージは、ユーザが選択するための有限の返答選択肢のリストを含む。例えば、ユーザが出勤前に不注意でオーブンをオンのままにしてしまい、オーブンが動作すると予想される時間ではない時間（例えば、月曜日から金曜日の勤務時間）に動作している場合、エネルギ監視装置は、「警告：オーブンがまだオンになっています。オフにしますか？Ｙ／Ｎ」というメッセージをユーザのスマートフォンに送信することができる。ユーザは、応答「Ｙ」を含むメッセージを送信することができ、オーブンがエネルギ監視装置による遠隔制御に対応している場合、エネルギ監視装置は、オーブンのオフにすることができる。
【０１５２】
土地建物所有者は、エネルギ監視装置からストリーミングされて、ユーザのプライベートデータベース又は土地建物所有者の格納データを他の土地建物所有者の格納データと共にホスティングする公衆データベースに格納されたデータに問合せを行うことができる。ユーザのスマートフォン上で動作するアプリケーションは、これらの格納された情報にアクセスすることができ、ユーザは、自身のエネルギ使用情報を自分の地域の類似したエネルギユーザと比較することができる。
【０１５３】
エネルギ監視装置は、ホームセキュリティシステム、温度センサ、光センサ、音センサ、動きセンサ、公益事業者の流量センサ、及び他のセンサといった土地建物上の他のセンサシステムにインターフェースする汎用入出力（Ｉ／Ｏ）モジュールを含む。ユーザは、土地建物に何が起こっているかについてのアラートをｉＰｈｏｎｅ（商標）で受信することができる。例えば、エネルギ監視装置は、テレビゲームの電源がオンになっていることを検出する。ホームセキュリティシステムは、土地建物所有者が娘が宿題をしていると予想している時間に対応する日付時間スタンプによって、土地建物所有者の娘の部屋における動きを検出する。エネルギ監視システムは、娘がテレビゲームをしており、宿題をしていないことを知らせる保護者向けアラートを土地建物所有者のｉＰｈｏｎｅ（商標）に送信することができる。ペット用ドアのセンサ又はホームセキュリティシステムの範囲内でのペットのＧＰＳタグといった他のホームセキュリティ機能が、エネルギ監視装置を介して土地建物所有者に対する同様の家庭向けアラートをトリガすることができる。住宅内の他のセンサにインターフェースされたエネルギ監視装置は、スマートフォン又はｉＰｈｏｎｅ（商標）といった土地建物所有者の遠隔エネルギ監視表示装置に様々なアラートを転送することができる。
【０１５４】
エネルギ監視遠隔表示装置上のアプリケーションを用いて、土地建物所有者は、イベントに関連する規則をプログラミングすることができ、アプリケーションは、エネルギ監視装置に対してこれらのイベントについて問合せを行い、当該規則に関連するアラートを土地建物所有者に送信する。イベントに関連する規則の要素が満たされた場合、アラートメッセージは、土地建物所有者の電話に送信される。
【０１５５】
例
ユーザは、自身のｉＰｈｏｎｅ（商標）を用いて規則及びアラートをプログラミングする。この規則には、「現在の時刻が午後３：００から午後５：００の間であり、土地建物所有者の娘の部屋の動作検出器が始動し、テレビゲームがオンであるかあるいはテレビがオンで有る場合、保護者向けアラートメッセージを土地建物所有者のｉＰｈｏｎｅ（商標）に送信する」と記載されている。
【０１５６】
別の例として、現在の時刻が午前９：００から午後５：００の間（月曜日から金曜日）であり、ストーブの温度センサがストーブが華氏２００度を越えていることを示し、ガスメータにガスが流れており、キッチンに動きが検出されていない場合、ストーブが予想外にオンになっている旨の安全アラートを土地建物所有者に送信する。
以前の影響（Ｔｈｅ  Ｐｒｉｕｓ  Ｅｆｆｅｃｔ）
どのくらいのエネルギを使用しているか、いつエネルギを使用しているか、エネルギに対していくら支払っているか、及びエネルギを使用する目的をユーザが認識すると、使用エネルギが減少する（以前の影響）。特許請求の範囲に示すエネルギ監視装置は、グラフィカルユーザインタフェース機器（ＧＵＩともいう。）に表示するエネルギ使用情報を集計することができるように、エネルギ使用情報を時間でスタンプすることができる。住宅又は中小企業の累積使用エネルギを、ＧＵＩのアプリケーションにおいてズームしているデータのレベルによる年、季節、月、週、日、時間、分又は秒毎に、エネルギユーザに提示することができる。更に、使用エネルギを電気機器に表示するために集計し、上述のあらゆる期間に分割することができる。更に、エネルギ使用情報を、機器の様々な状態、特定の機器のエネルギ使用情報を更にズームすることによって分割することができる。
【０１５７】
多くの最新機器、特にコントローラによって電源が供給される電気機器が有する１つの状態は、スタンバイ状態である。スタンバイ状態の目的は、機器が電源オフから電源オンの状態になる場合よりも、より早い時間で機器を電源オンの状態にすることである。したがって、スタンバイ状態の機器は電力を消費する。多くの場合、スタンバイ状態の機器は、視覚的に、オフ状態であるようにみえる。したがって、機器の電源を切りエネルギを節約するためにこれらの機器を視覚的に点検するユーザは、スタンバイ状態の機器を見落としてしまう。特許請求の範囲に示すエネルギ監視装置は、上述の時間区分によって、状態レベルでの使用エネルギを追跡することができる。したがって、ユーザは、彼らの機器が待機状態で消費している使用エネルギを機器毎に判定することができる。
【０１５８】
上述のプライベートデータベースの更なるテーブル又はリストを利用することによって、エネルギユーザは、更に、時間毎、機器毎、機器の状態毎はもとより部屋毎、ひいてはユーザ毎に、エネルギの使用を判定することができる。いくつかの実施形態によれば、ＧＵＩは、各部屋毎に表示される時間であって選択された時間枠の使用エネルギとともに、ユーザの住宅又は中小企業の地図を表示する。これに対して、又はこれに加えて、いくつかの実施形態によれば、ＧＵＩに基づくアプリケーションは、住宅又は中小企業において部屋が割り当てられたユーザに基づいて選択された時間枠の使用エネルギを表示する。ＧＵＩに基づいた解析アプリケーションは、異なる時間の間で、使用エネルギを比較することができる。例えば、冬における暖房の使用エネルギと、夏における冷房の使用エネルギとを比較することができる。使用エネルギを、ＫＷＨにより、ドルにより、ＢＴＵにより、又は変換モジュールと料金表とによってサポートされた他の単位により、表示することができる。
送電網特性の向上
負荷シグニチャの計算過程において、いくつかの実施形態によるエネルギ監視装置の通常動作の一部として、力率のパーセントとノイズと１つ以上のスペクトル成分における歪みとを含んだ送電網の特性はパラメータを計算した。エネルギ使用情報は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて２００９年１月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／２０６５０１号、発明の名称「ＰＯＷＥＲ  ＦＡＣＴＯＲ  ＡＮＤ  ＨＡＲＭＯＮＩＣ  ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮ  ＭＥＴＨＯＤＳ」及び米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて２０１０年１月２５日に出願された米国仮特許出願第６１／２９８，１１２号、発明の名称「ＰＯＷＥＲ  ＦＡＣＴＯＲ  ＡＮＤ  ＨＡＲＭＯＮＩＣ  ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮ  ＭＥＴＨＯＤＳ」に開示された力率補正システム及び方法と組み合わせて用いることができ、これらの出願は引用により本明細書に援用される。
家電機器修理アドバイザ
家庭電化製品の老朽化につれて、１つ以上の状態の負荷シグニチャを変えることができる。例えば、モータの軸受が老朽化するにつれて、食洗器、冷蔵庫、洗濯機、乾燥機、又はＨＶＡＣファンにおける当該モータの突入電流は、当該家電機器が新しかったときの負荷シグニチャと比べて変化する。全負荷での電流、突入電流、有効電力及び無効電力は、全て、家電機器が老朽化するにつれて時間と共にゆっくりと変化し得る。エネルギ監視装置は、その負荷シグニチャプライベートデータベースにおいて最後に検出された電子機器負荷シグニチャを追跡する。エネルギ監視装置は、電子機器及び状態の１つ以上の古い負荷シグニチャのコピーをローカルに格納することができる。この古いあるいは元の負荷シグニチャはまた、負荷シグニチャの公衆データベースに格納することができる。エネルギ監視装置、エネルギ監視表示装置、又はユーザインターフェース、メモリ及びプロセッサを有する別の電子機器上で実行されるアプリケーションは、電子機器及び状態の最も新しい負荷シグニチャを電子機器及び状態の古い負荷シグニチャと比較して、電子機器の老朽化を判定することができる。入電流の変化、静止状態に達するまでの時間、過電流比、及び静止状態確立時間の特定のサブインクリメント（sub-increments）の後の出力比を測定して、電子機器の老朽化を判定することができる。特定の不具合と負荷シグニチャの変化を相関させることによって、家電機器の中で老朽化した構成部品を識別することができる。
周期的パターンの発見
多くの場合、エネルギユーザは、パターン化された習慣で、彼らのエネルギ消費機器を使用する。エネルギ監視装置は、過去のエネルギ使用情報とともにタイムスタンプされた負荷シグニチャ情報を用いて、機器及びこれらの機器の状態を学習することを支援することができる。例えば、月曜日から金曜日に、エネルギユーザは、電気給湯器、シェーバ、１つ以上の白熱電球、及びコーヒメーカの全てを、狭い時間帯の範囲内で使用することが多い。このようなパターン化された使用と負荷シグニチャとの相関をとることにより、負荷を効率よく識別する確率を向上することができる。それの代わりに、あるいはそれに加えて、このような相関は、負荷シグニチャの更に高い信頼性を得るために、第２のレベルの負荷シグニチャの計算に用いることができる。
【０１５９】
動作において、エネルギ監視装置は、住宅又は会社への電源に接続された積算電力計と、コントローラと、メモリと、任意の表示モジュール及び入力モジュールとを備える。遠隔表示装置を、エネルギ監視情報を表示する表示モジュール及び入力モジュールの代わりに、又はこれらのモジュールに加えて用いてもよい。エネルギ監視装置は、電力事業者メータ及びメインボックスの下流、住宅又は会社のサーキットブレーカの上流、及び、監視される電気機器の上流に設置される。電源に接続された各電気機器は、電気機器に関する１つ以上の状態を有する。単純な例として、電気機器の状態には、オン、オフ、スタンバイ、ハーフパワーが含まれる。電気機器が状態を変えるとき、積算電力計により連続して計測された電源測定値を比較することで、電気機器の状態変化が示される。更なる電源パラメータを、更なる積算電力計の計測値から、計算及び／又は測定することができる。電気機器の負荷シグニチャと、その電気機器の関連情報とは、機器の状態の特徴を表すパラメータの集合である。負荷シグニチャを、エネルギ監視装置における特定の設定及び機器によって決まる負荷シグニチャのプライベートデータベース及び／又は公衆データベースから調べる。学習段階において、負荷シグニチャを検出した場合、その負荷シグニチャを表示装置上でユーザに示す。そうではない場合、最も近く一致する負荷シグニチャ及び状態を、ユーザに示す。そして、ユーザは、機器及び状態の識別と、プライベートデータベースに格納された電気機器及び状態の負荷シグニチャとを編集又は受け入れる。学習フェーズを、監視する電気機器からなるネットワークの中の機器、状態及び部屋に関する特定の情報を予めインストールすることによって向上させることができる。例えば、ユーザは、エネルギ監視装置を建物の部屋を、建物の各部屋において設置された監視する電気機器及び既知の電気機器と、電気機器が使用可能な状態のリストと、建物のエネルギユーザとに関連付けるようにプログラムすることができる。更に、エネルギ監視装置１００は、部屋を、部屋に設置された電気機器と、状態に相関関係がある電気機器とを関連付けるようにプログラムすることができる。いくつかの実施形態において、エネルギ監視装置は、固有識別子を受信して、公衆データベースにおける電気機器の負荷シグニチャを調べるために監視する電気機器の相関をとることができる。ユーザが、公衆データベースをアップロードできないように、さもなければ変更できないように、負荷シグニチャの公衆データベースは、負荷シグニチャの読み取り専用データベースとすることができる。この代わりに、又は公衆負荷シグニチャデータベースを補うものとして、オープンな公衆データベースが、周知のウェブサイトホスト、例えばＧｏｏｇｌｅ（商標）又はＹａｈｏｏ（商標）、又は当事者、例えば公衆事業会社又は州の公衆事業委員会を含む、あらゆる場所にあってもよい。
【０１６０】
新たな負荷シグニチャを計算しながら、新たな負荷シグニチャを既存の負荷シグニチャのプライベートデータベースと比較する。新しい負荷シグニチャがプライベート負荷シグニチャデータベースの負荷シグニチャと相関関係ではない場合、新たな負荷シグニチャを公衆負荷シグニチャデータベースと比較する。最低相関値、例えば８０％を設定して、新しく計算された負荷シグニチャが既存の負荷シグニチャ及び状態に相当するか否かと、既存の負荷シグニチャ及び状態のどちらが時間とともに変化するかと、新しく計算された負荷シグニチャが実際に新しい機器及び／又は状態に相当するか否かとを判定するフィルタを構築する。いくつかの実施形態において、受け入れ可能な許容誤差を時間とともに狭くすることで、実数値の信頼性を高くして、類似する負荷間をより高精度に識別することに反映させることができる。
【０１６１】
エネルギ監視情報は、積算電力計の連続した測定値と、計算された電源パラメータと、電気機器及び状態とから収集される。エネルギ監視情報は、ローカルメモリの許容範囲内まで局所的に格納され、あるいはデータロギング及び解析を行う遠隔表示機器又はパーソナルコンピュータに送信される。エネルギ監視情報は、エネルギ監視装置に取り付けられたカレンダ／時計モジュール、又はエネルギ使用情報を受信した遠隔表示機器又はパーソナルコンピュータに取り付けられたカレンダ／時計機能によって、日付又は時刻でスタンプされる。電気機器、その状態、及びその使用が識別されるので、エネルギ使用情報を、機器毎に、瞬間毎に得て表示することができる。また、エネルギ使用情報を集計して、時間上の使用傾向を表示することができる。
【０１６２】
エネルギ監視装置、又は遠隔表示機器又はパーソナルコンピュータは、ユーザによって選択利用可能であるか、電力事業者によって規定されるような料金に対応した１つ以上の公衆事業料金表を格納することができる。エネルギ監視情報を解析して、コストに基づくより好ましい料金率表に関するユーザに対する勧告を生成することができる。エネルギ監視装置がインターネットを介して電力事業者に接続される実施形態において、エネルギ監視装置は、エネルギ監視装置が利用可能な新しい料金表をダウンロードし、インセンティブプログラムの通知と計画的な停電に関する情報とエネルギ使用コストを低下させる他のエネルギ使用計画とを受信することができる。
【０１６３】
いくつかの実施形態において、ユーザは、モバイル機器、例えば携帯電話機、携帯情報端末、又はラップトップコンピュータで、エネルギ監視装置からイベントの通知を受信することができる。メッセージをインターネット、ＳＮＳメッセージ、音声メール、電子メール、又は他の通信媒体を介して送信することができる。イベントの具体例としては、停電の通知、現在のエネルギ使用が次に高い料金率を引き起こしているという通知、又は過去の傾向情報と矛盾する普段と違う使用パターン通知を含んでいる。
【０１６４】
本願発明を、細部を具体化して本願発明の構成及び作用の原理の理解を容易にした特定の実施形態について説明した。このように、特定の実施形態及びその詳細について本明細書で引用することは、明細書に添付された特許請求の範囲を限定するものではない。当業者にとって容易で明らかなように、他の多様な変形例を、特許請求の範囲に定義された発明の精神と範囲から逸脱することなく、説明図により選択された実施例で構成することができる。例えば、特許請求の範囲に記載された発明は、住宅又は中小企業の用途として説明された。当業者にとって明らかなように、また、特許請求の範囲に記載された発明は、複数の住宅、例えば、複数の住宅ユニットと単身ユニットと中央ユニットと電源供給源とを有するアパート又は二世帯用住宅に適用することができる。特許請求の範囲により明らかにされた方法及び装置を、位相線と反位相線と中性線とを有する単相三線、位相線と反位相線と非中性線とを有する単相三線、３つの位相線と中性線とを有する単相四線、第１の位相線と第２の位相線と中性線とを有する二相三線、送電網ではない交流電源、送電網ではない直流電源、及び、発電源、例えば太陽電池パネル、発電機、一次側電源として送電網電源と接続された電気機器のネットワークに反して表れる熱併給発電を含むが、これに限定されず広範囲に亘る電気機器構成に適用することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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