(57)【要約】【課題】システム全体における消費エネルギーの最適化をシステム全体で図るエネルギー管理システムおよびエネルギー管理方法を提供する。【解決手段】サブシステム１２ａは、サブシステム１２ａより１階層上位に位置するサブシステム１２ｂと相互に情報を通信する上位連絡部１３と、当該サブシステム１２ａより１階層下位に位置するサブシステム１２ｃと相互に情報を通信する下位連絡部１４と、各種機器で消費されるエネルギーや各種機器の駆動に影響を及ぼす環境情報を入力する環境情報入力部１５と、環境情報入力部１５より入力した情報とサブシステム１２ｂ、１２ｃから入力した情報とを記録し経験情報として蓄積する記録部１６と、当該サブシステム１２ａで消費するエネルギーとサブシステム１２ｂで消費するエネルギーとを監視する監視部１７とが、当該サブシステム１２ａを制御するＣＰＵ１８に夫々個別に接続されてなる。【選択図】図１
2004054596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最上位システムとこの最上位システムから枝分かれに下位に階層される複数のサブシステムとから構成されたシステムに複数の各種機器が接続されてなり、各種機器で消費されるエネルギーを当該システム全体で管理するエネルギー管理システムであって、
前記サブシステムには、当該サブシステムを制御する制御部と、当該サブシステムより１階層上位に位置する最上位システムまたはサブシステムと相互に情報を通信する上位連絡部と、当該サブシステムより１階層下位に位置するサブシステムと相互に情報を通信する下位連絡部と、各種機器で消費されるエネルギーやこれら各種機器の駆動に影響を及ぼす環境情報を入力する環境情報入力部と、この環境情報入力部より入力した情報と１階層下位に位置するサブシステムから入力した情報とを記録し経験情報として蓄積する記録部と、当該サブシステムで消費されるエネルギーと１階層下位に位置するサブシステムで消費されるエネルギーとを監視する監視部と、が備えられ、
１階層上位に位置する最上位システムまたはサブシステムから受信した当該サブシステムで消費するエネルギーを最適量に制限する最適化情報と、前記記録部に蓄積された経験情報とを比較し、１階層下位に位置するサブシステムで消費するエネルギーを最適量に制限する最適化情報を下位連絡部から１階層下位に位置するサブシステムに送信するとともに、この下位連絡部から１階層下位に位置するサブシステムに最適化情報を送信したことで変動する当該サブシステムにおけるエネルギーの管理情報を１階層上位に位置する最上位システムまたはサブシステムに送信することを特徴とするエネルギー管理システム。
【請求項２】
複数の前記サブシステムには、夫々直接前記最上位システムと相互に情報を通信する最上位連絡部が備えられたことを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
【請求項３】
最上位システムとこの最上位システムから枝分かれに下位に階層される複数のサブシステムとから構成されたシステムに複数の各種機器が接続されてなり、各種機器で消費されるエネルギーを当該システム全体で管理するエネルギー管理方法であって、
各サブシステムのエネルギー管理工程には、各種機器で消費されるエネルギーやこれら各種機器の駆動に影響を及ぼす環境情報を入力する環境情報入力ステップと、この環境情報入力ステップにより入力する情報と１階層下位に位置するサブシステムから入力する情報とを記録し経験情報として蓄積する記録ステップと、１階層上位に位置する最上位システムまたはサブシステムから入力する当該サブシステムで消費するエネルギーを最適量に制限する最適化情報と記録ステップにより蓄積した経験情報とを比較する比較ステップと、この比較ステップにより１階層下位に位置するサブシステムで消費するエネルギーを最適量に制限する最適化情報を１階層下位に位置するサブシステムに送信する下位連絡ステップと、この下位連絡ステップにより１階層下位に位置するサブシステムに最適化情報を送信したことで変動する当該サブシステムにおけるエネルギーの管理情報を１階層上位に位置する最上位システムまたはサブシステムに送信する上位連絡ステップと、を有したことを特徴とするエネルギー管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の各種機器で消費されるエネルギーを管理するエネルギー管理システムおよびエネルギー管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
企業経営において設備や人件費その他の経費削減を行なうことは、大変重要な検討要素であり、例えば、工場や店舗その他の施設におけるＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）化や設備の効率的な運転を支援するシステムの開発が進められている。この効率的な運転を支援するシステムは、施設の各種管理点のデータを収集し、収集したデータに基づいて運転支援データを求め、この運転支援データを施設の管理者や作業者に示すことにより施設の運転を支援するものである。
【０００３】
例えば、この種の施設運転支援システムに、特開平５−１６４３７７号公報に記載の「エネルギー施設の運転支援システム」がある。この運転支援システムは、地域冷暖房における各種熱源設備（ボイラ、吸収式冷凍機、ターボ式冷凍機等）の運転支援に用いられており、エネルギー需要量を予測し、少なくともこの予測したエネルギー需要量、各種熱源設備の能力及び構成、各種エネルギーコストに基づいて運転コストが最小となる熱源設備の最適な組合わせを求めて予測のコストを示すことにより運転を支援する。また、作業者の運転ノウハウを反映させた設定も可能とし、更なるコストの低減化を図る仕組みとなっている。
【０００４】
また、従来のエネルギーを管理する方法に、特開平１−３０３４５５号公報に記載の「電子機器システムのエネルギー管理方法および装置」がある。この管理方法は、複数のサブシステムからなる電子機器システムのエネルギー管理に当たり、部品類及びサブシステム毎にエネルギー系統図を作成して電力配分の目標値を設定し、部品類及びサブシステムの電力値のシミュレーションを行なうとともに、このシミュレーション結果と目標値との比較によってエネルギー管理を行なう方法である。このエネルギーを管理する方法により、部品レベル及びサブシステムレベルを統括して消費エネルギーを法定定格電力の範囲内に収め、何らかの問題が発生した場合にも速やかにシステム的に対応することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の工場などの生産工程では、使用するエネルギーの無駄が多く、作業者が生産状況等を確認しなければならず、装置の電源を切らない限り絶えず装置は稼動状態を維持するため無駄なエネルギーの消費や作業者の労力が必要であった。また、事業部や工場毎に独立したエネルギー管理を行なうため、例えば、事業部で省エネ化が行われていても、同様に工場で省エネ化が行われている場合が少なく、事業部や工場を統括した管理下全体でのエネルギーの最適化による省エネ化には繋がらなかった。また、装置や設備の状況を作業者が管理するので、問題発生時にリアルタイムにエネルギー情報を捉え、瞬時に状況に応じて柔軟に対応することができなかった。例えば、電圧変動発生時に装置停止等のトラブルが発生し、装置の復旧対応が遅れ生産ロスを生む場合があったとする。この場合、作業者はモニタリングにより工場全体のエネルギー情報を管理し、その場の状況に応じて判断を行ない装置管理部門に警告や連絡を行なっていたために作業者の能力差によりタイムラグが生じたり、連絡を受けた装置管理部門において管理者の判断により装置の対応を行なう方法をとるなど、判断ミスや対応時間の遅れが生じたりして、トラブル発生に対応する効率が悪かった。
【０００６】
例えば、上記した特開平５−１６４３７７号公報に記載の「エネルギー施設の運転支援システム」では、エネルギーの消費状況やエネルギーコストの低減を考慮した装置の組合わせにおける最適条件を表示手段により作業者に知らせ、その情報を作業者が読み取ることにより、装置の運転、設定を行なう。そのため、最終的に行動するのはあくまで作業者であり、作業者の労力や人件費の削減、目視による見落とし、感性、能力およびスキルの差による作業者の判断のばらつき等は考慮されていなかった。
【０００７】
また、上記した特開平１−３０３４５５号公報に記載の「電子機器システムのエネルギー管理方法および装置」は、使用する電子機器の消費電力を低減する電子機器単体に関する提言であり、工場、店舗、事務所における装置機器類、設備、照明等のエネルギーを総括して管理下全体に管理するものではなく、管理下全体でのエネルギーの最適化による省エネ化には繋がらない。また、管理するエネルギーの項目は電力値であり、企業経営上の経費削減の対象となりうるガス、水等の他のエネルギーの管理は考慮されていなかった。また、シミュレーションを用いて最適化を図る技術では、目標値が理論に基づく理想データとなり現実性からかけ離れる可能性があり信頼性が低い。目標値の信頼性を高めるために、あらゆる状況変化に対応した多くの分析データが必要となり、分析データをとるためにパラメータを複雑にしたり、シミュレーションの実行で計算や解析に時間が掛かりすぎて、瞬時の判断が必要とされる場合に時間的影響を及ぼす問題があった。
【０００８】
そこで、上記課題を解決するために本発明は、管理者や作業者の労力や人件費の削減、目視による見落とし、感性、能力およびスキルの差による作業者の判断のばらつき等などに左右されないとともに、現場から遠隔の場所において消費エネルギーの状況を正確にかつ詳細に把握して、システム全体の消費エネルギーの節減管理から問題点の抽出までを行ない、システム全体における消費エネルギーの最適化をシステム全体で図るエネルギー管理システムおよびエネルギー管理方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明に係るエネルギー管理システムは、最上位システムとこの最上位システムから枝分かれに下位に階層される複数のサブシステムとから構成されたシステムに複数の各種機器が接続されてなり、各種機器で消費されるエネルギーを当該システム全体で管理するエネルギー管理システムであって、前記サブシステムには、当該サブシステムを制御する制御部と、当該サブシステムより１階層上位に位置するシステムと相互に情報を通信する上位連絡部と、当該サブシステムより１階層下位に位置するサブシステムと相互に情報を通信する下位連絡部と、各種機器で消費されるエネルギーやこれら各種機器の駆動に影響を及ぼす環境情報を入力する環境情報入力部と、この環境情報入力部より入力した情報と１階層下位に位置するサブシステムから入力した情報とを記録し経験情報として蓄積する記録部と、当該サブシステムで消費されるエネルギーと１階層下位に位置するサブシステムで消費されるエネルギーとを監視する監視部と、が備えられ、１階層上位に位置する最上位システムまたはサブシステムから受信した当該サブシステムで消費するエネルギーを最適量に制限する最適化情報と、前記記録部に蓄積された経験情報とを比較し、１階層下位に位置するサブシステムで消費するエネルギーを最適量に制限する最適化情報を下位連絡部から１階層下位に位置するサブシステムに送信するとともに、この下位連絡部から１階層下位に位置するサブシステムに最適化情報を送信したことで変動する当該サブシステムにおけるエネルギーの管理情報を１階層上位に位置するシステムに送信することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、前記サブシステムに、制御部と上位連絡部と下位連絡部と環境情報入力部と記録部と監視部とが備えられているので、当該サブシステムにおける消費エネルギーとシステム全体の消費エネルギーとを監視しながら、状況に応じて１階層下位に位置するサブシステムに対し、その消費エネルギーを必要最低限の消費エネルギーに制限させるとともに、その管理状況を１階層上位に位置するサブシステムに常に反映させることが可能となり、その結果、常に複数のサブシステムが夫々の上位連絡部と下位連絡部とに接続されたサブシステムと相互に情報を通信して、システム全体における消費エネルギーの最適化をシステム全体で図ることが可能となる。
【００１１】
上記した構成において、上記サブシステムには、直接上記最上位システムと相互に情報を通信する最上位連絡部が備えられてもよい。
【００１２】
この場合、最上位システムから直接任意のサブシステムに管理情報を通信し、また任意のサブシステムから消費エネルギーの情報をフィードバックさせて、各サブシステムにおいて最上位システムの管理情報を直接把握するとともに、最上位システムにおいてシステム全体における任意のサブシステムのエネルギー管理状態を詳説に把握し、最上位システムから状況に応じて直接サブシステムに対し、その消費エネルギーを必要最低限の消費エネルギーに制限させることが可能となる。その結果、システム全体での消費エネルギーの管理精度を上がり、効率よくシステム全体における消費エネルギーの最適化をシステム全体で図ることが可能となる。
【００１３】
上記目的を達成するため本発明に係るエネルギー管理方法は、最上位システムとこの最上位システムから枝分かれに下位に階層される複数のサブシステムとから構成されたシステムに複数の各種機器が接続されてなり、各種機器で消費されるエネルギーを当該システム全体で管理するエネルギー管理システムであって、各サブシステムのエネルギー管理工程には、各種機器で消費されるエネルギーやこれら各種機器の駆動に影響を及ぼす環境情報を入力する環境情報入力ステップと、１階層上位に位置する最上位システムまたはサブシステムから入力する当該サブシステムで消費するエネルギーを最適量に制限する最適化情報と１階層下位に位置するサブシステムから入力する情報とを記録し経験情報として蓄積する記録ステップと、これら環境情報入力ステップにより入力した情報と記録ステップにより蓄積した経験情報とを比較する比較ステップと、この比較ステップにより１階層下位に位置するサブシステムで消費するエネルギーを最適量に制限する最適化情報を１階層下位に位置するサブシステムに送信する下位連絡ステップと、この下位連絡ステップにより１階層下位に位置するサブシステムに最適化情報を送信したことで変動する当該サブシステムにおけるエネルギーの管理情報を１階層上位に位置するシステムに送信する上位連絡ステップと、を有したことを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、サブシステムのエネルギー管理工程に、環境情報入力ステップと記録ステップと比較ステップと下位連絡ステップと上位連絡ステップとを有しているので、当該サブシステムにおける消費エネルギーとシステム全体の消費エネルギーとを監視しながら、状況に応じて１階層下位に位置するサブシステムに対し、その消費エネルギーを必要最低限の消費エネルギーに制限させるとともに、その管理状況を１階層上位に位置するサブシステムに常に反映させることが可能となり、その結果、常に複数のサブシステムが夫々の上位連絡部と下位連絡部とに接続されたサブシステムと相互に情報を通信して、システム全体における消費エネルギーの最適化をシステム全体で図ることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１にかかるエネルギー管理システムを図１に示す。
【００１６】
このエネルギー管理システム（以下、システム１という）は、最上位システム１１とこの最上位システム１１から枝分かれに下位に階層される複数のサブシステム１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、・・・）とから構成され、複数の各種機器（図示省略）が接続されてなり、複数の各種機器で消費されるエネルギーをシステム１全体で管理するものである。
【００１７】
サブシステム１２ａは、図１に示すように、上位連絡部１３と下位連絡部１４と環境情報入力部１５と記録部１６と監視部１７とが、ＣＰＵ１８（本発明でいう制御部）に夫々個別に接続されてなる。
【００１８】
上位連絡部１３は、サブシステム１２ａより１階層上位に位置するサブシステム１２ｂと相互に情報を通信するものであり、サブシステム１２ｂから当該サブシステム１２ａで消費するエネルギーの量を最適量に制限する情報を受信するとともに、当該サブシステム１２ａで管理する消費エネルギーの情報を送信する。
【００１９】
下位連絡部１４は、当該サブシステム１２ａより１階層下位に位置するサブシステム１２ｃと相互に情報を通信するものであり、サブシステム１２ｃで消費するエネルギーの情報を受信するとともに、サブシステム１２ｃで消費するエネルギーの量を最適量に制限する情報を送信する。
【００２０】
環境情報入力部１５は、各種機器で消費されるエネルギーやこれら各種機器の駆動に影響を及ぼす環境情報を入力するものである。
【００２１】
記録部１６は、環境情報入力部１５より入力した情報とサブシステム１２ｂ、１２ｃから入力した情報とを記録し経験情報として蓄積するものである。ここでいう経験データとは、例えば、工場において工程トラブルの現象および発生時の日時、工程内のステータスパラメータ（工程内温度、通信、電力、空調、ガス探知等）や工程名称、作業項目、装置情報、生産能力、工程内の画像あるいは音声等の情報のことである。
【００２２】
監視部１７は、当該サブシステム１２ａで消費するエネルギーとサブシステム１２ｂで消費するエネルギーとを監視するものである。
【００２３】
ＣＰＵ１８は、当該サブシステム１２ａを制御するものであり、随時記録部１６に蓄積している経験データと監視部１７での監視情報（エネルギーの情報）と下位連絡部１４、環境情報入力部１５から入力した情報とを比較して、当該サブシステム１２ａで管理する消費エネルギーの最適量の条件を判断し、サブシステム１２ｃに対するエネルギーの割り振りを行なうとともに、下位連絡部１４からサブシステム１２ｃで消費するエネルギーの制限を行なうようサブシステム１２ｃに命令する。
【００２４】
なお、ここではサブシステム１２ａを例にしてサブシステム１２の構成要件を述べたが、他のサブシステム１２ｂ、１２ｃも同様の構成要件を備えている。そのため、その説明を省略し、その構成図も省略する。
【００２５】
次に、このサブシステム１２ａのエネルギー管理工程を以下詳説する。なお、このエネルギー管理工程は全てのサブシステム１２において同様に行われる。そのため、他のサブシステム１２ｂ、１２ｃにおいて行われるエネルギー管理工程の説明は省略する。
【００２６】
サブシステム１２ａは、常に当該サブシステム１２ａで消費するエネルギーの管理状況を監視部１７で監視するとともに、外部環境の情報を環境情報入力部１５から入力している。また、サブシステム１２ｃで消費するエネルギーの情報を受信し、このサブシステム１２ｃから受信した情報も監視部１７で監視している。この状態で、上位連絡部１３を介してサブシステム１２ｂから当該サブシステム１２ａで消費するエネルギーを制限する情報を受信した場合、サブシステム１２ａから受信した情報からＣＰＵ１８は、記録部１６に蓄積された経験データと、監視部１７での管理情報と、下位連絡部１４から入力した情報と、環境情報入力部１５から入力した情報とを比較し、当該サブシステム１２ａで管理する消費エネルギーの最適量の条件を判断する。消費エネルギーの最適量の条件を判断したＣＰＵ１８は、サブシステム１２ｃに対するエネルギーの割り振りを行なうとともに、下位連絡部１４からサブシステム１２ｃで消費するエネルギーの制限を行なうよう下位連絡部に命令し、下位連絡部１４から制限情報をサブシステム１２ｃに送信する。この送信にともないＣＰＵ１８は、変動した当該サブシステム１２ａで管理する消費エネルギーの管理情報をサブシステム１２ｂに送信するよう上位連絡部１３に命令し、上位連絡部１３から管理情報をサブシステム１２ｂに送信する。
【００２７】
そして、この上記したエネルギー管理工程が継続的に行われるとともに、他の各サブシステム１２でも、サブシステム１２ａのエネルギー管理工程と同様のエネルギー管理工程が行われる。すなわち、サブシステム１２ａから消費するエネルギーの制限を受けたサブシステム１２ｃは、そのさらに１階層下位に位置するサブシステムに対し同様にエネルギーの割り振り、制限を行なう。このように、このサブシステム１２の一連のエネルギー管理工程の流れは、最上位システム１１から複数のサブシステム１２ｂ、１２ａ、１２ｃ、・・・に順々に下位層に行われ、システム１全体で消費する全エネルギーの最適化を行なう。
【００２８】
また、サブシステム１２では、１階層上位に位置するサブシステム１２ｂに送信した消費エネルギーの制限がシステム１の運用上問題となる場合、１階層上位に位置するサブシステム１２ｂに対して最低限必要な消費エネルギーの条件を上位連絡部１３より送信し、１階層上位に位置するサブシステム１２ｂではその送信した条件をもとに消費エネルギーの制限が再調整される。消費エネルギーの制限が再調整されて最終的に全てのサブシステム１２で要求する消費エネルギーの制限量の条件が満たされた場合、外部環境の状況や各種エネルギーの管理状況との関連付けを行ない、各サブシステム１２では、夫々記録部１６に経験データとして記録し、後のエネルギー管理の分析にフィードバックされる。
【００２９】
さらに、このサブシステム１２ａにおいて行われるエネルギー管理工程を図示すると図２にしめすフローチャートになり、このフローチャートを以下に詳説する。
【００３０】
サブシステム１２ａから消費エネルギーの制限情報を上位連絡部１３から受信し（ステップＳ１）、サブシステム１２ａの消費エネルギーの管理情報を下位連絡部１４から受信する（ステップＳ２）。
【００３１】
ステップＳ１、Ｓ２から得られた情報と、記録部１６に蓄積された過去の経験データのうち環境状態が類似した経験データとをもとにＣＰＵ１８で、総合的に最適となる（消費エネルギーの条件が満たされる）消費エネルギーの消費目標値を判断する（ステップＳ３）。
【００３２】
ステップＳ３において判断した消費エネルギーの消費目標値を、サブシステム１２ｂ、１２ｃから得た管理情報をもとに適切に割振り、下部連絡部１４からサブシステム１２ｃに消費エネルギーの制限情報を送信する（ステップＳ４）。
【００３３】
消費エネルギーの制限情報をサブシステム１２ｃに送信した後、サブシステム１２ｃにおける消費エネルギーの管理情報を監視し（ステップＳ５）、サブシステム１２ｃの異常や問題発生の有無等の状態を確かめる（ステップＳ６）。
【００３４】
ステップＳ６において、問題が発生しないと判断された場合、その時の各種消費エネルギーの条件と外部環境情報との関連付けを行い（ステップＳ７）、経験データとして蓄積する（ステップＳ８）。
【００３５】
ステップＳ６において、問題が発生したと判断された場合、問題箇所や問題発生の原因を分析し（ステップＳ９）、問題が発生しないための必要条件を求めて、消費目標値設定の最適化を行う（ステップＳ１０）。
【００３６】
ステップＳ１０において、消費目標値設定の最適化を行うために求められた補正値を管理情報として上部連絡部１３からサブシステム１２ｂに送信する（ステップＳ１１）とともに、その際の各種消費エネルギーの条件と外部環境情報との関連付けを行い（ステップＳ７）、経験データとして蓄積する（ステップＳ８）。
【００３７】
上記したシステム１によれば、サブシステム１２に、ＣＰＵ１８と上位連絡部１３と下位連絡部１４と環境情報入力部１５と記録部１６と監視部１７とが備えられているので、サブシステム１２における消費エネルギーとシステム１全体の消費エネルギーとを監視しながら、状況に応じて１階層下位に位置するサブシステム１２に対し、その消費エネルギーを必要最低限の消費エネルギーに制限させるとともに、その管理状況を１階層上位に位置するサブシステム１２に常に反映させることができる。その結果、常に複数のサブシステム１２が夫々の上位連絡部１３と下位連絡部１４とに接続されたサブシステム１２と相互に情報を通信して、システム１全体における消費エネルギーの最適化をシステム１全体で図ることができる。
【００３８】
また、記録部１６に蓄積された経験データは、経験の積み重ねによりトラブルとの因果関係を明確にすることにより、トラブルの未然防止に役立てることができる。
【００３９】
次に、上記したシステム１の実施例を以下に示す。
＜実施例＞
この実施例１は、システム１を企業構造に適用したものであり、図３にその概略構成図を示す。
【００４０】
このシステム１は、図３に示すように、本社管理エリア２１と、この本社管理エリア２１から枝分かれに下位に階層された複数の事業部管理エリア２２（図３に記載の第１事業部管理エリア２２１、第２事業部管理エリア２２２、第３事業部管理エリア２２３　）と、これら事業部管理エリア２２から枝分かれに下位に階層された複数の工場管理エリア２３（図３に記載の第１工場管理エリア２３１、第２工場２管理エリア２３２、第３工場管理エリア２３３　）と、これら工場管理エリア２３から枝分かれに下位に階層された複数の部門管理エリア２４（図３に記載の第１部門管理エリア２４１、第２部門管理エリア２４２、第３部門管理エリア２４３　）と、から構成され、これら部門管理エリア２４には、装置２５１、２５２、２５３および設備２６が接続され、これら装置２５１、２５２、２５３および設備２６の使用するエネルギー（水、ガス、電力等）を管理し指示しながら装置２５１、２５２、２５３および設備２６を制御している。なお、本社管理エリア２１とは本発明でいう最上位システム１１のことであり、事業部管理エリア２２と工場管理エリア２３と部門管理エリア２４とは、本発明でいうサブシステム１２のことである。
【００４１】
また、このシステム１では、本社管理エリア２１から枝分かれに下位に階層される事業部管理エリア２２、工場管理エリア２３、部門管理エリア２４の構成が、すべて同様に構成されている。図３では、本社管理エリア２１から第１事業部管理エリア２２１、第１工場管理エリア２３１、第１部門管理エリア２４１に階層される経路を主に図示しているが、他の本社管理エリア２１から事業部管理エリア２２、工場管理エリア２３、部門管理エリア２４に階層される経路も同様の経路であり、その図示を省略している。また、事業部管理エリア２２、工場管理エリア２３、部門管理エリア２４は夫々３つ図示されているが、その数はこれに限らない。
【００４２】
次に、消費エネルギーの対象を消費電力とした場合のシステム１を、図４を用いて以下に詳説する。
【００４３】
このシステム１は、図４に示すように、総合電力制御システム３１と、この総合電力制御システム３１から枝分かれに下位に階層された複数の事業部電力制御システム３２（図４に記載のＡ事業部電力制御システム３２１、Ｂ事業部電力制御システム３２２、Ｃ事業部電力制御システム３２３　）と、これら事業部電力制御システム３２から枝分かれに下位に階層された複数の工場電力制御システム３３（図４に記載のＡ工場電力制御システム３３１、Ｂ工場電力制御システム３３２、Ｃ工場電力制御システム３３３　）と、これら工場電力制御システム３３から枝分かれに下位に階層された複数の部門電力制御システム３４（図４に記載のＡ部門電力制御システム３４１、Ｂ部門電力制御システム３４２、Ｃ部門電力制御システム３４３　）と、から構成されている。また、部門電力制御システム３４には、夫々空調装置５を備えた空調電力制御システム３５と、照明装置６を備えた照明電力制御システム３６と、搬送装置７を備えた搬送電力制御システム３７とが接続されている。
【００４４】
また、このシステム１では、総合電力制御システム３１から枝分かれに下位に階層される事業部電力制御システム３２、工場電力制御システム３３、部門電力制御システム３４の構成が、すべて同様に構成されている。図４では、総合電力制御システム３１からＡ事業部電力制御システム３２１、Ａ工場電力制御システム３３１、Ａ部門電力制御システム３４１に階層される経路を主に図示しているが、他の総合電力制御システム３１から事業部電力制御システム３２、工場電力制御システム３３、部門電力制御システム３４に階層される経路も同様の経路であり、その図示を省略している。また、事業部電力制御システム３２、工場電力制御システム３３、部門電力制御システム３４は夫々３つ図示されているが、その数はこれに限らない。
【００４５】
このシステム１では、それぞれの電力制御でのエネルギーを管理制御するエネルギー制御部が設けられ、それぞれの管理情報（条件）が上位階層と下位階層との間で送受信されている。
【００４６】
また、図４に示すように、それぞれの電力制御システムでは、その１階層下位に位置する電力制御システムの電力の消費値とその消費合計値が時系列に管理され、消費合計値のみがリアルタイムに１階層上位に位置する電力制御システムに送信される。
【００４７】
また、それぞれの電力制御システムでは、予め１階層上位に位置する電力制御システムから送信された消費電力の制限情報から消費目標値が定められ、その消費目標値と消費合計値をその時点の累積値で比較し、消費目標値を下回るようにエネルギー供給条件を変動する。つまり、消費目標値の累積値が消費電力の制限閾値となり、瞬間消費電力の値が消費目標値を超えても累積値レベルとして下回っていれば、その消費電力の状態が維持され、累積値レベルで消費電力の値が消費目標値を超えた場合は累積値を下回るように消費電力の値の設定が変更される。
【００４８】
例えば、各種電力制御システムでは、段階的に消費電力を制御する制御モードが備えられている。この制御モードは、表１に示すように、通常時１００％の消費電力に対し、０％から３９％までの消費電力（ＬＯＷモード）、４０％から６９％までの消費電力（ＭＩＤモード）、あるいは７０％から９９％までの消費電力（ＨＩＧＨモード）とその制御モードを切替えるものである。この切替えにより消費電力の値の制限を行い、下位階層に位置する各種電力制御システムおよび各種装置の消費電力の管理情報や環境情報、経験データに基づき、下位階層に位置する各種電力制御システムに対する消費電力の適切な割り振りを行う。また、下位階層に位置する各種電力制御システムでは上位階層に位置する各種電力制御システムによって割り振られた消費電力の制限条件に応じて管理する下位階層に位置する各種電力制御システムまたは各種装置における稼動状態等の負荷状態が最も低く、あるいは運用上その消費電力の削減によってシステム１全体への影響が少ないと判断されるものから順に選択していき、管理する下位階層に位置する各種電力制御システムまたは各種装置における消費エネルギーを制限し、その状態を一定時間保つことで消費目標値に対し超過した消費電力を補う。
【００４９】
【表１】
2004054596.tif 000003
なお、表１は、制御モードにおいて消費電力に対するその適用条件を示した表である。
【００５０】
また、各種電力制御システムにおいて消費目標値の最適値を導く方法としては、次に述べるような方法が考えられる。
【００５１】
経験データの内容（表２参照）が過去に実施した消費電力設定条件がその際の環境条件、問題発生無しのＯＫ回数、問題発生有りのＮＧ回数あるいはＮＧ原因分析結果と関連付けて管理し、上位階層に位置する電力制御システムからの消費電力の値の制限条件、下位階層に位置する電力制御システムの消費電力の状態、環境情報の取得後、現在の環境情報に基づき類似した過去の経験データを検索して、その中で信頼性、実績、効果を判断項目としチェックした上で最適な条件を決定する。
【００５２】
【表２】
2004054596.tif 000004
なお、表２は、環境条件および消費電力の設定条件に対する問題発生の有無をまとめた表である。
【００５３】
例えば、監視を行っているある電力制御システムの制御部において、Ｎｏ．２６という環境条件下では過去に消費目標値Ａを達成するために、制御部の判断によりＡ〜Ｆの消費電力の条件の設定を行った経験があるとする。この状態で、Ｄという消費電力の設定条件では、実績として目標を問題なくクリアしたＯＫ回数が２０８回、問題が発生したＮＧ回数が２回、その時のＮＧ分析結果がシステム５４という下位階層に位置する電力制御システムの電力が１０％不足するという問題が１％の確立で発生したことを示している。ここで今、このシステム５４の環境条件がＮｏ．２６と類似する場合には、この経験データを読み出し、消費目標値に対する実績や信頼性をもとに目標値設定の判断材料をして活用される。
【００５４】
次に、図４に示したシステム１における搬送装置７について、図５を用いて以下に詳説する。なお、複数の搬送装置７は、すべて同様の構成要件を備えているので、図５にその構成要件を１つだけ図示しその他は省略する。
【００５５】
この搬送装置７は、図５に示すように、画像センサ７０、重量センサ７１、トルクセンサ７２を備えた搬送状態検出部７３と、上記したサブシステム１２の構成要件を備えた搬送コントローラ７４とが設けられている。この搬送コントローラ７４の下位連絡部１４に搬送状態検出部７３が情報を送信可能に接続され、この下位連絡部１４から搬送物Ａを搬送する機構の動力制御部７５に情報を送信可能に接続され、この動力制御部７５からトルクセンサ７２にその動力状態の情報を送信可能に接続されている。
【００５６】
この搬送装置７は、搬送状態検出部７３により搬送物の状態（形状、サイズ、数量、重量等）や装置の負荷を検出し、その検出した各種検知情報をもとに搬送コントローラ７４で装置の動作を制御するものである。
【００５７】
この搬送装置７では、使用する水、ガス、電気等のエネルギーの情報が、随時搬送コントローラ７４内の監視部１７によって管理され、その情報はＣＰＵ１８を介して上位連絡部１３から搬送電力制御システム３７に送信される。また、搬送電力制御システム３７では、搬送装置７の消費電力の管理情報と、部門電力制御システム３４からの消費電力の量の制限条件、外部環境情報（温度変化、電圧変動、トラブル発生等）および経験データと、をもとにＣＰＵ１８にて最適条件を導き、その条件に基づいて搬送装置７の制御を行う。
【００５８】
次に、図４に示したシステム１における空調装置５について、図６を用いて以下に詳説する。なお、複数の空調装置５は、すべて同様の構成要件を備えているので、図６にその構成要件を１つだけ図示しその他は省略する。
【００５９】
この空調装置５は、図６に示すように、温度センサ５０、湿度センサ５１、人体センサ５２を備えた空調状態検出部５３と、上記したサブシステム１２の構成要件を備えた空調コントローラ５４とが設けられている。この空調コントローラ５４の下位連絡部１４に空調状態検出部５３が情報を送信可能に接続され、この下位連絡部１４から空調機５５に情報を送信可能に接続されている。
【００６０】
この空調装置５は、空調状態検出部５３により装置周辺の状態（温度、湿度、人の存在等）や装置の負荷を検出し、その検出した各種検知情報をもとに空調コントローラ５４で装置の動作を制御するものである。
【００６１】
この空調装置５では、使用する水、ガス、電気等のエネルギーの情報が、随時空調コントローラ５４内の監視部１７によって管理され、その情報はＣＰＵ１８を介して上位連絡部１３から空調電力制御システム３５に送信される。また、空調電力制御システム３５では、空調装置５の消費電力の管理情報と、部門電力制御システム３４からの消費電力の量の制限条件、外部環境情報（温度変化、電圧変動、トラブル発生等）および経験データと、をもとにＣＰＵ１８にて最適条件を導き、その条件に基づいて空調装置５の制御を行う。
【００６２】
次に、図４に示したシステム１における照明装置６について、図７を用いて以下に詳説する。なお、複数の照明装置６は、すべて同様の構成要件を備えているので、図７にその構成要件を１つだけ図示しその他は省略する。
【００６３】
この照明装置６は、図７に示すように、照度センサ６０、人体センサ６１、音センサ６２を備えた照明状態検出部６３と、上記したサブシステム１２の構成要件を備えた照明コントローラ６４とが設けられている。この照明コントローラ６４の下位連絡部１４に照明状態検出部６３が情報を送信可能に接続され、この下位連絡部１４から照明器６５に情報を送信可能に接続されている。
【００６４】
この照明装置６は、照明状態検出部６３により装置周辺の状態（明るさ、人の存在、人が発する音声等）や装置の負荷を検出し、その検出した各種検知情報をもとに照明コントローラ６４で装置の動作を制御するものである。
【００６５】
この照明装置６では、使用する電気のエネルギーの情報が、随時照明コントローラ６４内の監視部１７によって管理され、その情報はＣＰＵ１８を介して上位連絡部１３から照明電力制御システム３６に送信される。また、照明電力制御システム３６では、照明装置６の消費電力の管理情報と、部門電力制御システム３４からの消費電力の量の制限条件、外部環境情報（照度変化、電圧変動、トラブル発生等）および経験データと、をもとにＣＰＵ１８にて最適条件を導き、その条件に基づいて照明装置６の制御を行う。
【００６６】
例えば、照明装置６の構成をさらに詳説したものに、図８に示した照明装置６があり、以下に図８を用いて詳説する。なお、複数の照明装置６は、すべて同様の構成要件を備えているので、図８にその構成要件を１つだけ図示しその他は省略する。
【００６７】
この照明装置６は、図８に示すように、屋内８の天井８１に複数個の照明器６５が設けられ、この屋内８の空間に照明状態検出部６３が設けられ、屋内８の壁面８２に照明コントローラ６４が設けられてなる。
【００６８】
この照明装置６では、照明電力制御システム３６から消費電力の消費目標値が定められ、その目標設定に従い消費電力の管理が行われている。今、この屋内８に人Ｂが存在し、歩行や作業を続けた場合、随時、照明状態検出部６３により人Ｂが存在するエリア８３の位置やエリア８３の照度を把握するために消費電力の消費目標値を考慮しながら必要な瞬間に必要な範囲に必要な照度が保持されるように照明コントローラ６４により制御される。例えば、人Ｂが存在するエリア８３ではスポット的に光を照らしつつ、人Ｂの存在位置から距離が離れるに従い広範囲に微弱な光を照らすことにより、屋内８全域の空間で必要最適な照度を調整し消費電力を節約し、また人Ｂが必要以上の明るさや暗さを感じたときには、音声認識等により人の欲求が照明状態検出部６３を介して照明コントローラ６４に伝えられ、照明コントローラ６４から照明器６５に最適な照度に制御するよう指示情報が送信され、照明器６５から最適な照度の光が照射される。
【００６９】
また、複数の照明装置６における消費電力の状態は常に監視部１７で監視され、その管理情報を上位連絡部１３から照明電力制御システム３６に送信され、複数の照明装置６から送信される管理情報により複数の照明装置６全体で照明の最適照度が判断され、必要に応じて再度消費目標値の設定が調整される。
＜実施の形態２＞
この実施の形態２にかかるエネルギー管理システムは、上記実施の形態１にかかるシステム１の構成要素に後述する最上位連絡部が設けられただけであり、他の構成は同じである。したがって、実施の形態１と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略し、実施の形態１と異なる構成を説明する。
【００７０】
本発明の実施の形態２にかかるエネルギー管理システムを図９に示す。
【００７１】
このエネルギー管理システム（以下、システム９という）は、最上位システム１１とこの最上位システム１１から枝分かれに下位に階層される複数のサブシステム１２とから構成されてなる。
【００７２】
サブシステム１２は、図９に示すように、上位連絡部１３と下位連絡部１４と環境情報入力部１５と記録部１６と監視部１７と最上位連絡部１８とが、ＣＰＵ１９に夫々個別に接続されてなる。
【００７３】
最上位連絡部９１は、直接最上位システム１１と相互に情報を通信するものである。
【００７４】
このシステム９によれば、サブシステム１２に最上位連絡部９１が設けられているので、最上位システム１１から直接任意のサブシステム１２に管理情報を通信し、また任意のサブシステム１２から消費エネルギーの情報をフィードバックさせて、各サブシステム１２において最上位システム１１の管理情報を直接把握するとともに、最上位システム１１においてシステム９全体における任意のサブシステム１２のエネルギー管理状態を詳説に把握し、最上位システム１１から状況に応じて直接サブシステム１２に対し、その消費エネルギーを必要最低限の消費エネルギーに制限させることができる。その結果、システム９全体での消費エネルギーの管理精度を上がり、効率よくシステム９全体における消費エネルギーの最適化をシステム９全体で図ることができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明にかかるエネルギー管理システムおよびエネルギー管理方法によれば、管理者や作業者の労力や人件費の削減、目視による見落とし、感性、能力およびスキルの差による作業者の判断のばらつき等などに左右されないとともに、現場から遠隔の場所において消費エネルギーの状況を正確にかつ詳細に把握して、システム全体の消費エネルギーの節減管理から問題点の抽出までを行ない、システム全体における消費エネルギーの最適化をシステム全体で図ることができる。
【００７６】
すなわち、本発明に係るエネルギー管理システムでは、サブシステムに、制御部と上位連絡部と下位連絡部と環境情報入力部と記録部と監視部とが備えられている。また、本発明に係るエネルギー管理方法では、サブシステムのエネルギー管理工程に、環境情報入力ステップと記録ステップと比較ステップと下位連絡ステップと上位連絡ステップとを有している。そのため、当該サブシステムにおける消費エネルギーとシステム全体の消費エネルギーとを監視しながら、状況に応じて１階層下位に位置するサブシステムに対し、その消費エネルギーを必要最低限の消費エネルギーに制限させるとともに、その管理状況を１階層上位に位置するサブシステムに常に反映させることができ、その結果、常に複数のサブシステムが夫々の上位連絡部と下位連絡部とに接続されたサブシステムと相互に情報を通信して、システム全体における消費エネルギーの最適化をシステム全体で図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態１にかかるエネルギー管理システムの概略構成図である。
【図２】本実施の形態１にかかるエネルギー管理システムのサブシステムにおいて行われるエネルギー管理工程を示したフローチャート図である。
【図３】本実施例１にかかるエネルギー管理システムの概略構成図である。
【図４】本実施例１にかかる、消費エネルギーの対象を消費電力とした場合のエネルギー管理システムの概略構成図である。
【図５】本実施例１にかかる、消費エネルギーの対象を消費電力とした場合のエネルギー管理システムの搬送電力制御システムと搬送装置との概略構成図である。
【図６】本実施例１にかかる、消費エネルギーの対象を消費電力とした場合のエネルギー管理システムの空調電力制御システムと空調装置との概略構成図である。
【図７】本実施例１にかかる、消費エネルギーの対象を消費電力とした場合のエネルギー管理システムの照明電力制御システムと照明装置との概略構成図である。
【図８】本実施例１にかかる、図７に示した照明装置の構成を詳説したエネルギー管理システムの空調電力制御システムと空調装置との概略構成図である。
【図９】本実施の形態２にかかるエネルギー管理システムの概略構成図である。
【符号の説明】
１、９　エネルギー管理システム
１１　最上位システム
１２　サブシステム
１３　上位連絡部
１４　下位連絡部
１５　環境情報入力部
１６　記録部
１７　監視部
１８　ＣＰＵ（制御部）
２５１、２５２、２５３、２６、５、６、７　各種機器
９１　最上位連絡部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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