(57)【要約】  本発明は、電気デバイス３、４、５；６、７、８のネットワーク１において消費された電力を監視する消費電力監視装置１１に関する。電気パラメータ測定ユニットは、経時的にネットワークの総合的電気パラメータを測定し、グループシグネチャ提供ユニットは、グループシグネチャを提供し、各グループシグネチャは、電気デバイスの特定のグループ９；１０の経時的な電気パラメータを示し、分解ユニットは、提供されたグループシグネチャに応じて電気デバイスの個々のグループの消費電力を決定するために、経時的に測定された総合的電気パラメータを分解する。これは、各グループに個々の測定ユニットを設ける事なく、総合的電気パラメータを分解する事を可能にし、その結果、必要とされるハードウェア並びに消費電力監視装置の設置及びメンテナンスに必要とされる時間を減少させる。
2015528939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気デバイスのネットワークにおいて消費された電力を監視する為の消費電力監視装置であって、前記消費電力監視装置は、
−経時的に前記ネットワークの総合的電気パラメータを測定する電気パラメータ測定ユニットと、
−グループシグネチャを提供するグループシグネチャ提供ユニットであって、各グループシグネチャは、電気デバイスの特定のグループの経時的な電気パラメータを示す、前記グループシグネチャ提供ユニットと、
−提供された前記グループシグネチャに応じて電気デバイスの個々のグループの消費電力を決定するために、経時的に測定された前記総合的電気パラメータを分解する分解ユニットと、
を含む、消費電力監視装置。
【請求項２】
前記電気パラメータ測定ユニットは、単一の測定点における前記総合的電気パラメータを測定し、前記分解ユニットは、前記単一の測定点において測定された前記総合的電気パラメータを分解する、請求項１に記載の消費電力監視装置。
【請求項３】
前記電気デバイスは、ＡＣ周期期間を規定するＡＣ電圧を用いて給電され、前記グループシグネチャは、ＡＣ周期期間にわたる電気パラメータを示し、前記分解ユニットは、提供された前記グループシグネチャに応じてＡＣ周期期間にわたって測定された総合的電気パラメータを分解することによって、ＡＣ周期期間に消費された電力を決定する、請求項１に記載の消費電力監視装置。
【請求項４】
前記分解ユニットは、得られたグループシグネチャの結合と前記測定された総合的電気パラメータとの偏差が最小化されるように異なるグループのグループシグネチャを結合させることによって、前記測定された総合的電気パラメータを分解する、請求項１に記載の消費電力監視装置。
【請求項５】
経時的に測定される前記電気パラメータは電流である、請求項１に記載の消費電力監視装置。
【請求項６】
請求項７に記載のシグネチャ決定装置を有する、請求項１に記載の消費電力監視装置。
【請求項７】
消費電力監視装置によって使用されるべきシグネチャを決定するシグネチャ決定装置であって、
−グループ毎に経時的に電気パラメータを測定するために、電気デバイスのネットワークのうちの電気デバイスの異なるグループを別々に、電気パラメータを経時的に測定する電気パラメータ測定ユニットと、
−電気デバイスの各グループに対して経時的に測定された前記電気パラメータに基づいて、電気デバイスのグループのグループシグネチャを決定するグループシグネチャ決定ユニットと、
を含む、シグネチャ決定装置。
【請求項８】
前記ネットワークの前記電気デバイスは、ＡＣ周期期間を規定するＡＣ電圧を用いて給電され、前記電気パラメータ測定ユニットは、グループ毎にＡＣ周期期間に対応する電流サイクルを決定するために、グループ毎に１つ以上のＡＣ周期期間にわたって電気パラメータを測定し、前記グループシグネチャ決定ユニットは、グループ毎に測定された電流サイクルから当該グループのグループシグネチャを決定する、請求項７に記載のシグネチャ決定装置。
【請求項９】
前記グループシグネチャ決定ユニットは、グループ毎に測定された電流サイクルの中から、グループ毎に測定された電流サイクル間の差に応じて、各グループのグループシグネチャを決定するために使用されるべき電流サイクルを選択する、請求項８に記載のシグネチャ決定装置。
【請求項１０】
前記グループシグネチャ決定ユニットは、グループ毎に測定された各電流サイクルに対して、各測定された電流サイクルと、少なくとも１つの選択された電流サイクルとの差が差閾値よりも小さいように、各グループのグループシグネチャを決定するために使用される電流サイクルを選択する、請求項９に記載のシグネチャ決定装置。
【請求項１１】
前記グループシグネチャ決定ユニットは、前記測定された電流サイクルを前記ＡＣ電圧で除算する、請求項８に記載のシグネチャ決定装置。
【請求項１２】
電気デバイスのネットワークにおいて消費された電力を監視する為の消費電力監視方法であって、前記消費電力監視方法は、
−電気パラメータ測定ユニットによって、経時的に前記ネットワークの総合的電気パラメータを測定するステップと、
−グループシグネチャ提供ユニットによってグループシグネチャを提供するステップであって、各グループシグネチャは、電気デバイスの特定のグループの経時的な電気パラメータを示す、ステップと、
−分解ユニットによって、提供されたグループシグネチャに応じて電気デバイスの個々のグループの消費電力を決定するために、経時的に測定された総合的電気パラメータを分解するステップと、
を含む、消費電力監視方法。
【請求項１３】
消費電力監視装置によって使用されるシグネチャを決定するシグネチャ決定方法であって、
−グループ毎に経時的な電気パラメータが測定されるように、電気デバイスのネットワークのうちの電気デバイスの異なるグループを別々に、電気パラメータ測定ユニットによって電気パラメータを経時的に測定するステップと、
−グループシグネチャ決定ユニットによって、電気デバイスの各グループに対して経時的に測定された電気パラメータに基づいて、電気デバイスのグループのグループシグネチャを決定するステップと、
を含む、シグネチャ決定方法。
【請求項１４】
電気デバイスのネットワークにおいて消費された電力を監視する消費電力監視コンピュータプログラムであって、前記消費電力監視コンピュータプログラムは、請求項１に記載の消費電力監視装置に
−グループシグネチャ提供ユニットによってグループシグネチャを提供するステップであって、各グループシグネチャは、電気デバイスの特定のグループの経時的な電気パラメータを示す、ステップと、
−分解ユニットによって、提供されたグループシグネチャに応じて電気デバイスの個々のグループの消費電力を決定するために、経時的に測定された総合的電気パラメータを分解するステップと、
を実行させるプログラムコード手段を含む、消費電力監視コンピュータプログラム。
【請求項１５】
消費電力監視装置によって使用されるシグネチャを決定するシグネチャ決定コンピュータプログラムであって、前記シグネチャ決定コンピュータプログラムは、請求項９に記載のシグネチャ決定装置に
−グループ毎に経時的な電気パラメータが測定されるように、電気デバイスのネットワークのうちの電気デバイスの異なるグループを別々に、電気パラメータ測定ユニットによって電気パラメータを経時的に測定するステップと、
−グループシグネチャ決定ユニットによって、電気デバイスの各グループに対して経時的に測定された電気パラメータに基づいて、電気デバイスのグループのグループシグネチャを決定するステップと、
を実行させるプログラムコード手段を含む、シグネチャ決定コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気デバイスのネットワークにおいて消費された電力を監視する為の消費電力監視装置、消費電力監視方法及び消費電力監視コンピュータプログラムに関する。本発明は更に、消費電力監視装置によって使用されるシグネチャを決定する為のシグネチャ決定装置、シグネチャ決定方法及びシグネチャ決定コンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気デバイスの異なるグループによって消費された電力を決定する為のサブメータリング消費電力監視システムにおいて、各グループによって消費された電力を監視するために、電気デバイスのグループ毎に測定ユニットが使用される。
【０００３】
電気デバイスの各グループに測定ユニットを設ける事は、サブメータリング消費電力監視装置を技術的に比較的複雑にし、多数のハードウェアが必要とされ、従って、装置の設置及びメンテナンスに比較的長い時間がかかる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、監視を行うために必要とされるハードウェアを減らす事ができる、電気デバイスのネットワークにおいて消費された電力を監視する為の消費電力監視装置、消費電力監視方法及び消費電力監視コンピュータプログラムを提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様では、電気デバイスのネットワークにおいて消費された電力を監視する為の消費電力監視装置が提示され、消費電力監視装置は、
−経時的にネットワークの総合的電気パラメータを測定する電気パラメータ測定ユニットと、
−グループシグネチャを提供するグループシグネチャ提供ユニットであって、各グループシグネチャは、経時的な電気デバイスの特定のグループの電気パラメータを示す、グループシグネチャ提供ユニットと、
−提供されたグループシグネチャに応じて電気デバイスの個々のグループの消費電力を決定するために、経時的に測定された総合的電気パラメータを分解する分解ユニットと、
を含む。
【０００６】
分解ユニットが提供されたグループシグネチャに応じて電気デバイスの個々のグループの消費電力を決定するために、経時的に測定された総合的電気パラメータを分解するので、電気デバイスの各グループに対して個別の測定ユニットを設ける必要がなく、従って、消費電力監視を行うために必要とされるハードウェアが減少する。また、電気デバイスの各グループに別個の測定ユニットを設ける事が必要とされないので、消費電力監視装置の設置及びメンテナンスに必要とされる時間を減らす事ができる。
【０００７】
消費電力監視装置は、好適には、分解のために、即ち、サブメータリング用途のために、非侵入型負荷監視（ＮＩＬＭ：non-intrusive load monitoring）技術を使用して、個々の電気器具ではなく、即ち、個々の電気デバイスではなく、異なる電気グループに分ける。
【０００８】
電気デバイスの各グループが、特定の種類の電気デバイスを包含し、異なるグループは、異なる種類の電気デバイスを包含する事が好ましい。例えば、第１のグループは、建物の光源のみを含んでもよく、第２のグループは、エレベータ、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ：heating, ventilation and air conditioning）デバイス等の様な光源よりも多く電力を消費する建物の他の電気デバイスを含んでもよい。
【０００９】
電気パラメータ測定ユニットは、単一の測定点における総合的電気パラメータを測定するように構成され、分解ユニットは、上記単一の測定点において測定された、測定された総合的電気パラメータを分解するように構成される事が更に好ましい。
【００１０】
電気デバイスは、ＡＣ周期期間を規定する交流（ＡＣ）電圧を用いて給電され、グループシグネチャは、ＡＣ周期期間にわたる電気パラメータを示し、分解ユニットは、提供されたグループシグネチャに応じてＡＣ周期期間にわたって測定された総合的電気パラメータを分解することによって、このＡＣ周期期間に消費された電力を決定するように構成される事も好ましい。これは、電気デバイスの異なるグループに対して、経時的に測定された電気パラメータを非常に確実な方法で分解する事を可能にする。
【００１１】
分解ユニットは、得られたグループシグネチャの結合と測定された総合的電気パラメータとの偏差が最小化されるように異なるグループのグループシグネチャを結合させることによって、測定された総合的電気パラメータを分解するように構成されてもよい。例えば、異なるグループのグループシグネチャの結合は、整数線形結合でもよく、整数線形結合は、整数線形結合及び測定された総合的電気パラメータに適用される偏差量が最小偏差を生み出すように決定されてもよい。偏差量は、例えば、測定された総合的電気パラメータと整数線形結合との二乗された差であり、各整数線形結合の対応する電気パラメータ値と測定された総合的電気パラメータとの差は、偏差を決定するために計算、二乗、及び合計されてもよい。対応する電気パラメータ値は、例えば、ＡＣ周期内に同じ時間的位置を持つ値である。偏差を最小化するグループシグネチャの結合に基づいて、分解ユニットは、電気デバイスの各グループの消費電力を簡単に決定する事ができる。例えば、グループシグネチャがＡＣ周期期間にわたる電流を表す場合、それぞれの線形係数で乗算された各グループシグネチャ（これは、偏差を最小化する得られた結合の一部である）は、電気デバイスの各グループの消費電力を決定するために、ＡＣ電圧で乗算されてもよい。これは、測定された総合的電気パラメータを確実及び技術的に比較的簡単な方法で分解する事を可能にする。
【００１２】
グループシグネチャは、好適には、各グループの電気デバイスの状態を示す。電気デバイスの状態は、例えば、スイッチオン状態、スイッチオフ状態、待機状態等である。グループシグネチャは、１つのグループの異なる電気デバイスの状態に依存する、即ち、１つのグループは、各グループの電気デバイスの状態の異なる組み合わせに対応する幾つかのグループシグネチャを含み得る。従って、グループシグネチャは、個々のデバイスの状態を示すのではなく、各グループの電気デバイスの状態の組み合わせのみを示す、即ち、１つのグループは、多状態電気器具であると見なす事もできる。
【００１３】
経時的に測定された電気パラメータは、好適には、電流である。
【００１４】
本発明の更なる態様では、消費電力監視装置によって使用されるシグネチャを決定するシグネチャ決定装置が提示され、シグネチャ決定装置は、
−グループ毎に経時的に電気パラメータを測定するために、電気デバイスのネットワークのうちの電気デバイスの異なるグループを別々に、電気パラメータを経時的に測定する電気パラメータ測定ユニットと、
−電気デバイスの各グループに対して経時的に測定された電気パラメータに基づいて、電気デバイスのグループのグループシグネチャを決定するグループシグネチャ決定ユニットと、
を含む。
【００１５】
決定されたグループシグネチャは、保存部、特にデータベースに保存されてもよく、保存されたグループシグネチャは、消費電力監視装置が提供されたグループシグネチャに基づいて測定された総消費電力を分解する事を可能にするために、消費電力監視装置に提供されてもよい。
【００１６】
ネットワークの電気デバイスは、好適には、ＡＣ周期期間を規定するＡＣ電圧を用いて給電され、電気パラメータ測定ユニットは、グループ毎にＡＣ周期期間に対応する電流サイクルを決定するために、グループ毎に１つ以上のＡＣ周期期間にわたって電気パラメータを測定するように構成され、グループシグネチャ決定ユニットは、グループ毎に測定された電流サイクルからグループのグループシグネチャを決定するように構成される。これは、分解目的で、グループシグネチャが電気デバイスのネットワークの測定された総合的電気パラメータと比較的簡単に比較される事ができるようにグループシグネチャを決定する事を可能にする。
【００１７】
グループシグネチャ決定ユニットは、グループ毎に測定された電流サイクルの中から、グループ毎に測定された電流サイクル間の差に応じて、各グループのグループシグネチャを決定するために使用されるべき電流サイクルを選択するように好適には構成される。特に、グループシグネチャ決定ユニットは、グループ毎に測定された各電流サイクルに対して、各測定された電流サイクルと、少なくとも１つの選択された電流サイクルとの差が差閾値よりも小さいように、各グループのグループシグネチャを決定するために使用される電流サイクルを選択するように構成される。例えば、各電流サイクルがＡＣ周期毎にＫ個のサンプルでサンプリングされる場合、各グループの各測定された電流サイクルは、対応するＫ次元空間内の点として見る事ができる。多数のＮ個の電流サイクルが電気デバイスの各グループに対して測定された場合、これらの測定された電流サイクルは、電気デバイスのネットワークが不変であったとしても、測定雑音のために、Ｋ次元空間内のＮ個の異なる点に対応し得る。この多数の測定された電流サイクルを減らすために、グループシグネチャ決定ユニットは、グループシグネチャを決定するために使用される、より少ない数の電流サイクルを好適には選択する。例えば、Ｋ次元空間において、点間の距離の概念を導入する事ができ、ユークリッド距離が好ましい。差閾値Ｅが与えられると、点集合Ｓを例えば以下の様に決定する事ができる。Ｎ個の測定された電流サイクルは、Ｃ１・・・ＣＮによって示す事ができる。点集合Ｓは、空集合に初期化されてもよく、初めに、変数ｎが１に設定されてもよい。次に、Ｃｎを考慮した場合、電流サイクルＣｎに最も近い点集合Ｓ内の点が探されてもよい。この様な最も近い点が点集合Ｓ内に存在する場合且つ電流サイクルＣｎまでの距離が差閾値Ｅよりも小さい場合、点集合Ｓは、変更されないが、そうでなければ、電流サイクルＣｎは、点集合Ｓに加えられる。次に、変数ｎは、１つインクリメントされ、これらのステップは、全ての測定された電流サイクルＣ１・・・Ｃｎが考慮されるまで繰り返される。グループシグネチャ決定ユニットは、点集合Ｓ内の得られた点の数を、所定の数閾値と比較し、グループ毎に決定されたグループシグネチャの数を減らすために、より大きな差閾値Ｅを用いて全ての測定された電流サイクルの中から電流サイクルを選択する全手順を繰り返すように更に構成されてもよい。
【００１８】
この選択手順において、Ｋ次元空間内の点Ｘは、電流サイクルＣを、点ＸとＣとの距離が差閾値Ｅよりも小さい場合に十分によく表すと仮定される。差閾値Ｅは、電流サイクルの認識、即ち分解手順の所望の精度に応じて、及び電気デバイスのグループ毎のグループシグネチャの所望の数に応じて、選択されてもよい。従って、差閾値は、それが、分解の精度と、分解を行うために必要とされる計算量との満足のいくトレードオフを提供するように選択されてもよい。
【００１９】
グループシグネチャ決定ユニットは、測定された電流サイクルをＡＣ電圧で除算するように構成されてもよく、この場合、分解を行う間に、起こり得る電圧変動に対処し、それによって、分解の精度の向上を可能にするために、測定された総電流もＡＣ電圧によって除算される。
【００２０】
消費電力監視装置及びシグネチャ決定装置は、単一の装置に統合されてもよい。例えば、消費電力監視装置は、シグネチャ決定装置を含んでもよい。
【００２１】
本発明の更なる態様では、電気デバイスのネットワークにおいて消費された電力を監視する為の消費電力監視方法が提示され、消費電力監視方法は、
−電気パラメータ測定ユニットによって、経時的にネットワークの総合的電気パラメータを測定するステップと、
−グループシグネチャ提供ユニットによってグループシグネチャを提供するステップであって、各グループシグネチャは、経時的な電気デバイスの特定のグループの電気パラメータを示す、ステップと、
−分解ユニットによって、提供されたグループシグネチャに応じて電気デバイスの個々のグループの消費電力を決定するために、経時的に測定された総合的電気パラメータを分解するステップと、
を含む。
【００２２】
本発明の更なる態様では、消費電力監視装置によって使用されるシグネチャを決定するシグネチャ決定方法が提示され、シグネチャ決定方法は、
−グループ毎に経時的な電気パラメータが測定されるように、電気デバイスのネットワークのうちの電気デバイスの異なるグループを別々に、電気パラメータ測定ユニットによって電気パラメータを経時的に測定するステップと、
−グループシグネチャ決定ユニットによって、電気デバイスの各グループに対して経時的に測定された電気パラメータに基づいて、電気デバイスのグループのグループシグネチャを決定するステップと、
を含む。
【００２３】
本発明の更なる態様では、電気デバイスのネットワークにおいて消費された電力を監視する消費電力監視コンピュータプログラムが提示され、消費電力監視コンピュータプログラムは、請求項１に記載の消費電力監視装置に以下のステップ：
−グループシグネチャ提供ユニットによってグループシグネチャを提供するステップであって、各グループシグネチャは、経時的な電気デバイスの特定のグループの電気パラメータを示す、ステップと、
−分解ユニットによって、提供されたグループシグネチャに応じて電気デバイスの個々のグループの消費電力を決定するために、経時的に測定された総合的電気パラメータを分解するステップと、
を実行させるプログラムコード手段を含む。
【００２４】
本発明の更なる態様では、消費電力監視装置によって使用されるシグネチャを決定するシグネチャ決定コンピュータプログラムが提示され、シグネチャ決定コンピュータプログラムは、請求項９に記載のシグネチャ決定装置に以下のステップ：
−グループ毎に経時的な電気パラメータが測定されるように、電気デバイスのネットワークのうちの電気デバイスの異なるグループを別々に、電気パラメータ測定ユニットによって電気パラメータを経時的に測定するステップと、
−グループシグネチャ決定ユニットによって、電気デバイスの各グループに対して経時的に測定された電気パラメータに基づいて、電気デバイスのグループのグループシグネチャを決定するステップと、
を実行させるプログラムコード手段を含む。
【００２５】
請求項１の消費電力監視装置、請求項７のシグネチャ決定装置、請求項１２の消費電力監視方法、請求項１３のシグネチャ決定方法、請求項１４の消費電力監視コンピュータプログラム、及び請求項１５のシグネチャ決定コンピュータプログラムは、特に従属クレームに記載される様な、同様及び／又は同一の好適な実施形態を有する事を理解されたい。
【００２６】
本発明のある好適な実施形態は、従属クレームとそれぞれの独立クレームとのどのような組み合わせでもよい事を理解されたい。
【００２７】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかとなる及びそれらを参照して解明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】電源及び消費電力監視装置を含む、電気デバイスの電気ネットワークを模式的及び例示的に示す。
【図２】消費電力監視装置の一実施形態を模式的及び例示的に示す。
【図３】シグネチャ決定装置に接続された電気ネットワークを模式的及び例示的に示す。
【図４】ネットワークの電気デバイスの第１のグループのグループシグネチャを模式的及び例示的に示す。
【図５】ネットワークの電気デバイスの第２のグループのグループシグネチャを模式的及び例示的に示す。
【図６】総消費電力及び第１のグループによって消費された電力を模式的及び例示的に示す。
【図７】総消費電力及び第２のグループによって消費された電力を模式的及び例示的に示す。
【図８】消費電力監視装置によって使用されるシグネチャを決定する為のシグネチャ決定方法の一実施形態を例示的に示すフローチャートを示す。
【図９】電気デバイスのネットワークにおいて消費された電力を監視する消費電力監視方法の一実施形態を例示的に示すフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、電源２によって給電される電気デバイス３・・・８の電気ネットワーク１を模式的及び例示的に示す。電気デバイス３・・・８の電気ネットワーク１は、図２により詳細に模式的及び例示的に示される、電気ネットワーク１において消費された電力を監視する消費電力監視装置１１を含む。
【００３０】
消費電力監視装置１１は、経時的に電気ネットワーク１の総合的電気パラメータを測定する電気パラメータ測定ユニット１２を含む。本実施形態では、電気パラメータ測定ユニット１２は、経時的な電気ネットワーク１の総電流を測定するように構成される。消費電力監視装置１１は、グループシグネチャを提供するグループシグネチャ提供ユニット１３を更に含み、各グループシグネチャは、電気デバイスの特定のグループの経時的な電気パラメータを示す。本実施形態では、電気ネットワーク１は、電気デバイス３、４、５を包含する第１のグループ９及び電気デバイス６、７、８を包含する第２のグループ１０を含む。消費電力監視装置１１は、提供されたグループシグネチャに応じて電気デバイスの個々のグループ９、１０の消費電力を決定するために、経時的に測定された総合的電気パラメータ、即ち、本実施形態では総電流を分解する分解ユニット１４も含む。分解ユニット１４は、サブメータリング用途にＮＩＬＭ技術を利用して、異なる電気デバイス、即ち、異なる電気器具に分けるのではなく、異なる技術グループに分ける。消費電力監視装置１１は、電気デバイスの個々のグループ９、１０の決定された消費電力をユーザ又は別のデバイスに出力する出力部１５を更に含む。本実施形態では、出力部１５は、個々のグループの決定された消費電力をユーザに表示するディスプレイである。
【００３１】
電気デバイスの各グループ９、１０は、ある種類の電気デバイスを包含する。例えば、本実施形態では、電気デバイスの第１のグループ９は、建物のソケットに電気接続された電気デバイス３、４、５を含み、電気デバイス６、７、８の第２のグループ１０は、ソケットに電気接続されていないランプを含む。
【００３２】
電気パラメータ測定ユニット１２は、単一の測定点における総合的電気パラメータを測定するように構成され、分解ユニット１４は、測定された総合的電気パラメータ（上記単一の測定点において測定された）を分解するように構成される。また、本実施形態では、電気デバイス３・・・８は、電源２によって供給されるＡＣ電圧を用いて給電され、使用されたＡＣ電圧は、ＡＣ周期期間を規定する。グループシグネチャ提供ユニット１３によって提供されるグループシグネチャは、ＡＣ周期期間にわたる電気パラメータを好適には示し、分解ユニット１４は、提供されたグループシグネチャに応じてＡＣ周期期間にわたって測定された総合的電気パラメータを分解することによって、このＡＣ周期期間に消費された電力を決定するように構成される。本実施形態では、グループシグネチャは、ＡＣ周期期間にわたって各グループ９、１０に関して測定された電流であり、分解ユニット１４は、提供されたグループシグネチャに応じてＡＣ周期期間にわたって測定された総電流を分解することによって、このＡＣ周期期間に消費された電力を決定するように構成される。グループシグネチャは、シグネチャ決定装置を用いることによってトレーニング段階で決定されてもよい。これは、図３を参照して以下に説明される。
【００３３】
図３は、電源２によって給電される電気デバイス３・・・８の電気ネットワーク１を、消費電力監視装置１１によって使用されるシグネチャを決定するシグネチャ決定装置２０と共に模式的及び例示的に示す。シグネチャ決定装置２０は、グループ９、１０毎に経時的に電気パラメータを測定するために、ネットワーク１の電気デバイスの異なるグループ９、１０を別々に、電気パラメータを経時的に測定する電気パラメータ測定ユニット２１、２２を含む。本実施形態では、電気パラメータ測定ユニットは、各グループ９、１０を別々に経時的に電流を測定する為の、電気デバイスの各グループ９、１０にそれぞれ電気接続された２つの電流測定ユニット２１、２２を含む。シグネチャ決定装置２０は、電気デバイスの各グループ９、１０に対して経時的に測定された電気パラメータに基づいて、電気デバイスのグループ９、１０のグループシグネチャを決定するグループシグネチャ決定ユニット２４を更に含む。また、シグネチャ決定装置２０は、決定されたグループシグネチャが保存される保存部２５、特にデータベースを含む。保存されたグループシグネチャは、消費電力監視装置１１、特に、グループシグネチャ提供ユニット１３がグループシグネチャを提供する事を可能にするためにグループシグネチャ提供ユニット１３（これもまた保存部でもよい）に提供する事ができる。
【００３４】
グループシグネチャ決定ユニット２４及び保存部２５は、単一の処理部２３に統合されてもよい。但し、これらの部は、異なるハウジング内に配置されてもよい。
【００３５】
電気パラメータ測定ユニット２１、２２は、グループ９、１０毎に１ＡＣ周期期間に対応する電流サイクルを決定するために、グループ９、１０毎に複数のＡＣ周期期間にわたる電流を測定するように好適には構成され、グループシグネチャ決定ユニット２４は、グループ９、１０毎に測定された電流サイクルからグループ９、１０のグループシグネチャを決定するように構成される。図４は、第１のグループ９のＡＣ周期間のグループシグネチャ３０を模式的及び例示的に示し、Ｉは電流を表し、ｔは時間を表す。図５は、第２のグループ１０に対して決定されたＡＣ周期間のグループシグネチャ３１を模式的及び例示的に示す。これらの図に示されたグループシグネチャは、１日のオフィスにおける電流シグネチャである。図５において、グループシグネチャが異なる振幅で同じ形状を有する事から、第２のグループ１０が同種の多数の光源に相当する事が分かる。
【００３６】
グループシグネチャ決定ユニット２４は、グループ９、１０毎に測定された電流サイクルの中から、グループ９、１０毎に測定された電流サイクル間の差に応じて、各グループ９、１０のグループシグネチャを決定するために使用されるべき電流サイクルを選択するように好適には構成される。特に、グループシグネチャ決定ユニット２４は、グループ９、１０毎に測定された各電流サイクルに対して、各測定された電流サイクルと、少なくとも１つの選択された電流サイクルとの差が差閾値よりも小さいように、各グループ９、１０のグループシグネチャを決定するために使用される電流サイクルを選択するように構成される。例えば、各電流サイクルがＡＣ周期毎にＫ個のサンプルでサンプリングされる場合、各グループの各測定された電流サイクルは、対応するＫ次元空間内の点として見る事ができる。多数のＮ個の電流サイクルが電気デバイスの各グループ９、１０に対して測定された場合、これらの測定された電流サイクルは、電気デバイスのネットワークが不変であったとしても、測定雑音のために、Ｋ次元空間内のＮ個の異なる点に対応し得る。この多数の測定された電流サイクルを減らすために、グループシグネチャ決定ユニット２４は、グループシグネチャを決定するために使用される、より少ない数の電流サイクルを好適には選択する。例えば、Ｋ次元空間において、点間の距離の概念を導入する事ができ、ユークリッド距離が好ましい。差閾値Ｅが与えられると、点集合Ｓを例えば以下の様に決定する事ができる。Ｎ個の測定された電流サイクルは、Ｃ１・・・ＣＮによって示す事ができる。点集合Ｓは、空集合に初期化されてもよく、初めに、変数ｎが１に設定されてもよい。次に、Ｃｎを考慮した場合、電流サイクルＣｎに最も近い点集合Ｓ内の点が探されてもよい。この様な最も近い点が点集合Ｓ内に存在する場合且つ電流サイクルＣｎまでの距離が差閾値Ｅよりも小さい場合、点集合Ｓは、変更されないが、そうでなければ、電流サイクルＣｎは、点集合Ｓに加えられる。次に、変数ｎは、１つインクリメントされ、これらのステップは、全ての測定された電流サイクルＣ１・・・Ｃｎが考慮されるまで繰り返される。グループシグネチャ決定ユニット２４は、点集合Ｓ内の得られた点の数を、所定の数閾値と比較し、グループ毎に決定されたグループシグネチャの数を減らすために、より大きな差閾値Ｅを用いて全ての測定された電流サイクルの中から電流サイクルを選択する全手順を繰り返すように更に構成されてもよい。
【００３７】
従って、グループシグネチャ決定ユニット２４は、電流サイクル数が扱い易い数にまで減らされるように、互いに十分異なる電流サイクルを選択するように構成されてもよい。特に、グループシグネチャ決定ユニット２４は、電気デバイスのグループ毎に、各グループのグループシグネチャ空間全体を十分に表す数の電流サイクルを選択するように構成される。
【００３８】
グループシグネチャ決定ユニット２４は、測定された電流サイクルをＡＣ電圧で除算するように構成されてもよく、この場合、分解を行う間に、起こり得る電圧変動に対処し、それによって、分解の精度の向上を可能にするために、測定された総電流もＡＣ電圧によって除算される。
【００３９】
分解ユニット１４は、得られたグループシグネチャ３０、３１の結合と測定された総電流との偏差が最小化されるように異なるグループ９、１０のグループシグネチャ３０、３１を結合させることによって、測定された総電流を分解するように好適には構成される。従って、グループシグネチャの一方３０は、グループシグネチャの一方３１と、この結合電流と総電流との偏差が最小化されるように結合される。例えば、異なるグループ９、１０のグループシグネチャの結合は、整数線形結合でもよく、整数線形結合は、整数線形結合及び測定された総合的電気パラメータに適用される偏差量が最小偏差を生み出すように決定されてもよい。偏差量は、例えば、測定された総合的電気パラメータと整数線形結合との二乗された差であり、各整数線形結合の対応する電気パラメータ値と測定された総合的電気パラメータとの差は、偏差を決定するために計算、二乗、及び合計されてもよい。対応する電気パラメータ値は、例えば、ＡＣ周期内に同じ時間的位置を持つ値である。偏差を最小化するグループシグネチャの結合に基づいて、分解ユニット１４は、電気デバイスの各グループ９、１０の消費電力を簡単に決定する事ができる。例えば、グループシグネチャがＡＣ周期期間にわたる電流を表す場合、それぞれの線形係数で乗算された各グループシグネチャ（これは、偏差を最小化する得られた結合の一部である）は、電気デバイスの各グループの消費電力を決定するために、ＡＣ電圧で乗算されてもよい。
【００４０】
図６は、第１のグループに関して分解ユニット１４によって決定された分解結果を模式的及び例示的に示し、図７は、第２のグループ１０に関して分解ユニット１４によって決定された分解結果を模式的及び例示的に示す。これらの図において、参照符号４０は、経時的な総電力を示し、参照符号４１は、分解ユニット１４によって提供されるような第１のグループ９の決定された消費電力を示し、参照符号４３は、分解ユニット１４によって提供されるような第２のグループ１０の決定された消費電力を示す。
【００４１】
図８は、消費電力監視装置によって使用されるシグネチャを決定する為のシグネチャ決定方法の一実施形態を例示的に示すフローチャートを示す。
【００４２】
ステップ１０１では、電気パラメータが、ネットワーク１の電気デバイスの異なるグループ９、１０に対して別々に、各グループ９、１０に対して経時的な電気パラメータが測定されるように、電気パラメータ測定ユニット２１、２２によって経時的に測定される。本実施形態では、電気パラメータは、各グループ９、１０に対して幾つかの電流サイクルが測定されるように異なるＡＣ周期期間にわたって測定された、各グループ９、１０によって消費された電流である。
【００４３】
ステップ１０２では、グループシグネチャ決定ユニット２４によって電気デバイスの各グループ９、１０に対して経時的に測定された電気パラメータに基づいて、グループシグネチャが電気デバイスのグループ９、１０に対して決定される。例えば、各グループ９、１０に対して測定された電流サイクルから、幾つかの電流サイクルが、各グループ９、１０のグループシグネチャとして選択される。ステップ１０３では、決定されたグループシグネチャが保存部２５に保存される。
【００４４】
シグネチャ決定装置は、電気デバイスの各グループを個々に監視する及びこの特定のグループを特徴付けるＡＣ電圧のＡＣ周期中の電流サイクル、即ち電流波形を抽出するように構成されてもよい。提案される手順は好適には、互いに十分異なるサイクルを収集し、その後、それらを扱い易い数に減らす。好適には、グループのシグネチャ空間全体を十分に表す少ない数のサイクルが選択される。グループシグネチャを形成する各代表的サイクルは、好適には、例えば周期毎に２００サンプルの十分に高い率でサンプリングされる。トレーニング段階の最後に、各グループを特徴付けるローカルデータベースが得られる、即ち、グループ毎にグループシグネチャを形成する電流サイクルの集合が、好適には得られる及びローカルデータベースに保存される。トレーニングは、例えば典型的な１日といったある時間を必要とし得る。この時間は、各グループの電気器具、即ち電気デバイスの全ての集計された消費パターンが、各グループのグループシグネチャによって捉えられる事を確実にするために必要とされ得る。
【００４５】
従って、シグネチャ決定方法は、分解技術が電気デバイスの実際のネットワーク１に合わせてトレーニングされるトレーニング段階中に行われるものと見なす事ができる。このトレーニングが完了された後、即ちグループシグネチャが決定された後、電気デバイスのネットワーク１において消費された電力を監視する消費電力監視方法が、図９に示されたフローチャートを参照して以下に説明されるように行われ得る。
【００４６】
ステップ２０１では、ネットワーク１の総合的電気パラメータが、電気パラメータ測定ユニット１２によって経時的に測定される。特に、総電流が、単一の測定点において経時的に測定される。ステップ２０２では、グループシグネチャがグループシグネチャ提供ユニット１３によって提供され、各グループシグネチャは、経時的な電気デバイスの特定のグループ９、１０の電気パラメータを示す。本実施形態では、グループシグネチャ提供ユニット１３は、シグネチャ決定装置２０によって決定されたグループシグネチャが、消費電力監視プロセス中に必要とされた際にそれを提供するために保存される保存部である。グループシグネチャは、好適には、電源２によって供給されたＡＣ電圧のＡＣ周期期間にわたって測定された電流である。
【００４７】
ステップ２０３では、経時的に測定された総合的電気パラメータが、提供されたグループシグネチャに応じて電気デバイスの個々のグループ９、１０の消費電力を決定するために、分解ユニット１４によって分解される。例えば、特定のＡＣ周期期間に関して、第１のグループのグループシグネチャ及び第２のグループのグループシグネチャの結合が、測定された総電流と上記結合との偏差が最小化されるように行われてもよく、第１のグループ９及び第２のグループ１０によって消費された実際の電力が、このグループシグネチャの結合に基づいて決定されてもよい。ステップ２０４では、個々のグループ９、１０に対して決定された消費電力がディスプレイ１５上に表示されてもよい。
【００４８】
従って、グループシグネチャが決定された後、分解ユニット１４によって行われる分解アルゴリズムは、好適には、総電流を考察し、総電気消費における異なるグループの寄与を見分け、ある可能な解決策は、観測された総電流までの距離を最小化する異なるグループのグループシグネチャの結合を見つけ出す事である。
【００４９】
分解アルゴリズムは、好適には、グループを複雑な多状態電気器具の様に扱う。例えば、あるグループが、オン又はオフにのみ切り替えられる事が可能な２つの電気器具、即ち２つの電気デバイスを含む場合、このグループのトレーニング段階において、以下の状態：ａ）第１の電気デバイスがオンで、第２の電気デバイスがオフである；ｂ）第１の電気デバイスがオフで、第２の電気デバイスがオンである；及びｃ）第１の電気デバイスがオンで、第２の電気デバイスがオンである（電気デバイスが共にオフである場合、それらは電流を流さないと仮定される）に対応して、３つのグループシグネチャが生成されてもよい。
【００５０】
分解ユニット１４は、好適には、各グループの個々の電気デバイスの消費電力を決定する事なく、異なる電気グループの消費電力を決定するためにＮＩＬＭアルゴリズムを使用するように構成される。
【００５１】
上記の実施形態では、消費電力監視装置及びシグネチャ決定装置は、２つの別個の装置として記載されたが、他の実施形態では、シグネチャ決定装置は、消費電力監視装置に統合されてもよく、例えば、決定されたグループシグネチャを保存する保存部及び実際の分解手順を行うためにグループシグネチャを提供するグループシグネチャ提供ユニットは、同じユニットでもよい。
【００５２】
上記の実施形態では、電気デバイスの特定のグループが言及されたが、他の実施形態では、消費電力監視装置は、特に電気ネットワークがどの様に設定されたかに応じて、電気デバイスの他の個々のグループの消費電力を決定するように構成されてもよい。
【００５３】
上記の実施形態では、消費電力監視装置は、電気デバイスの２つの個々のグループの消費電力を決定するように構成されるが、消費電力監視装置は、もちろん、電気デバイスの３つ以上の個々のグループの消費電力を決定するように構成されてもよい。電気デバイスの異なるグループは、例えば、それらの場所（特に建物内）に応じて、規定されてもよい。例えば、建物のある特定の部屋内の電気デバイスが、電気デバイスの１つのグループを形成してもよい。
【００５４】
上記の一実施形態では、グループシグネチャが、測定された総合的パラメータを分解するために整数線形結合に結合されるが、他の実施形態では、グループシグネチャは、別の方法で結合されてもよい。例えば、別の種類の線形結合が使用されてもよく、線形結合の一部又は全ての係数は、整数値に限定されなくてもよい。例えば、線形結合における係数は、一部のグループシグネチャに対して整数値に限定され得るが、これらは、他のグループシグネチャに対して、特に調光可能ライトの場合、全ての微細な調光レベルがシグネチャデータベースに保存されていない場合、どのような値をとってもよい。
【００５５】
開示された実施形態の他の変形形態は、図面、開示内容、及び添付の特許請求の範囲の研究から、特許請求項に係る発明の実施において当業者によって理解及び達成され得る。
【００５６】
特許請求の範囲において、「含む（comprising）」という語は、他の要素又はステップを排除しない、及び不定冠詞「a」又は「an」は、複数を排除しない。
【００５７】
単一の部又は装置は、特許請求の範囲に記載された幾つかのアイテムの機能を果たし得る。特定の手段が互いに異なる従属クレームに記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に使用できない事を示すものではない。
【００５８】
グループシグネチャの決定及び／若しくは提供の様な手順、又は１つ若しくは幾つかの部若しくはデバイスによって行われる分解手順の様な手順は、他の任意の数の部若しくはデバイスによって行われてもよい。例えば、ステップ１０２及び１０３並びにステップ２０２及び２０３は、単一の部によって、又は他の任意の数の異なる部によって行われてもよい。消費電力監視方法に従った消費電力監視装置の手順及び／又は制御、及び／又はシグネチャ決定方法に従ったシグネチャ決定装置の制御は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として及び／又は専用ハードウェアとして実施されてもよい。
【００５９】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される、光学式記憶媒体又は固体媒体等の適切な媒体に保存／配布されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介して等の他の形で配布されてもよい。
【００６０】
特許請求の範囲の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるものではない。
【００６１】
本発明は、電気デバイスのネットワークにおいて消費された電力を監視する消費電力監視装置に関する。電気パラメータ測定ユニットは、経時的にネットワークの総合的電気パラメータを測定し、グループシグネチャ提供ユニットは、グループシグネチャを提供し、各グループシグネチャは、特定の電気デバイスグループの経時的な電気パラメータを表し、分解ユニットは、提供されたグループシグネチャに応じて電気デバイスの個々のグループの消費電力を決定するために、経時的に測定された総合的電気パラメータを分解する。これは、各グループに個々の測定ユニットを設ける事なく、総合的電気パラメータを分解する事を可能にし、その結果、必要とされるハードウェア並びに消費電力監視装置の設置及びメンテナンスに必要とされる時間を減少させる。
【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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【国際調査報告】
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