(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザーフィードバックに基づいて電気機器の状態を識別する電力監視装置であって、
電源の電力消費特徴を測定し、電力を複数の電気機器に供給する測定モジュールと、
前記測定モジュールに結合され、前記電力消費特徴の変化を検出および計算する変化検出およびサーチモジュールならびに電気機器シグネチャデータベースと、を含み、
前記変化検出およびサーチモジュールは、前記変化が検出されると、前記変化によって、前記電気機器シグネチャデータベースをサーチして、前記変化に類似する１つ又はそれ以上の候補電気機器と前記候補電気機器の状態または複数の候補電気機器の状態の組み合わせとを得る電力監視装置において、
前記変化検出およびサーチモジュールは、
前記電気機器シグネチャデータベースを格納するメモリーユニットと、
前記メモリーユニットに結合され、前記電力消費特徴の特性パラメーターリストおよび前記電力消費特徴の以前の前記特性パラメーターリストによって、前記変化の変化特性パラメーターリストを検出かつ計算するサーチユニットと、を含み、
前記サーチユニットは、前記変化がしきい値より大きい場合、前記変化特性パラメーターリストによって、前記電気機器シグネチャデータベースをサーチして、前記変化に類似する１つ又はそれ以上の候補電気機器と前記候補電気機器の状態または複数の候補電気機器の状態の組み合わせとを得るものであり、
前記変化検出およびサーチモジュールならびに前記電気機器シグネチャデータベースは、前記変化によって、前記電気機器シグネチャデータベース内の複数の電力消費シグネチャをサーチするとともに、前記電力消費シグネチャを比較して、照合結果および電気機器サーチ結果を生成し、
前記電気機器サーチ結果は、少なくとも１つの候補電気機器情報を含み、
前記変化検出およびサーチモジュールは、
前記ユーザーが積極的に少なくとも１つの正しい電気機器情報を要請する場合、少なくとも１つの前記正しい電気機器情報を得て、少なくとも１つの前記正しい電気機器情報ならびに前記変化に対応する前記電気機器シグネチャデータベースを更新し、
前記ユーザーが積極的に要請せず、かつ前記照合結果が照合しきい値内にある場合、前記変化に類似する少なくとも１つの対応する候補電気機器およびその状態を得て、
前記ユーザーが積極的に要請せず、かつ前記照合結果が照合しきい値内にない場合、前記変化を、前記電気機器シグネチャデータベース内に格納された未知の電気機器の未知の状態に設定する電力監視装置。
【請求項２】
前記測定モジュールは、
前記電源の前記電力消費特徴を測定し、前記電力消費特徴内のノイズを除去するフィルターユニットと、
前記フィルターユニットに結合され、前記電力消費特徴をサンプリングして前記電力消費特徴の特性パラメーターリストを得る電力消費特徴測定ユニットと、
を含む請求項１記載の電力監視装置。
【請求項３】
前記変化検出およびサーチモジュールならびに前記電気機器シグネチャデータベースは、
前記電力消費特徴の前記特性パラメーターリストおよび前記電力消費特徴の以前の特性パラメーターによって、前記変化の変化特性パラメーターリストを検出かつ計算し、前記変化がしきい値より大きい場合、変化シグネチャパケットを生成する変化検出ユニットであって、前記変化シグネチャパケットは前記変化特性パラメーターリストを含む、変化検出ユニットと、
前記変化検出ユニットに結合され、前記変化シグネチャパケットをインターネット伝送経路を介して伝送する伝送インターフェースユニットと、
インターネット伝送経路を介して前記変化シグネチャパケットを受信し、前記変化特性パラメーターリストによって前記電気機器シグネチャデータベースをサーチして、前記変化に類似する１つ又はそれ以上の候補電気機器と前記候補電気機器の状態または複数の候補電気機器の状態の組み合わせとを得るサーチモジュールと、
を含む請求項２記載の電力監視装置。
【請求項４】
前記変化特性パラメーターリストは、変化電流波、過渡電流波、電圧二乗平均平方根値、電流二乗平均平方根値、有効電力（active power）、および無効電力（reactive power）を含む請求項３記載の電力監視装置。
【請求項５】
複数の負荷検出ユニットをさらに含み、
前記負荷検出ユニットは、前記電気機器がそれぞれ接続されたコンセントにそれぞれ設置され、
前記電力監視装置は、前記負荷検出ユニットを介して、前記各電気機器間の関係、前記電気機器の状態、およびプラグの位置を決定する請求項２記載の電力監視装置。
【請求項６】
ユーザーのフィードバックに基づき電気機器の状態を識別する電力監視方法であって、
電源の電力消費特徴を測定かつサンプリングするステップであって、前記電源は複数の電気機器に電力を供給する、ステップと、
前記電力消費特徴の変化を検出かつ計算するステップと、
前記変化が検出されると、前記変化によって電気機器シグネチャデータベースをサーチし、前記変化に類似する１つ又はそれ以上の候補電気機器と前記候補電気機器の状態または複数の候補電気機器の状態の組み合わせとを得るステップと、
を含む電力監視方法において、
前記電源の前記電力消費特徴を測定かつサンプリングするステップは、
前記電源の前記電力消費特徴を検出し、前記電力消費特徴内のノイズを除去するステップと、
前記電力消費特徴をサンプリングし、前記電力消費特徴の特性パラメーターリストを得るステップと、を含み、
前記電力消費特徴の前記変化を検出かつ計算するステップは、
前記電力消費特徴の前記特性パラメーターリストおよび前記電力消費特徴の以前の特性パラメーターリストによって、前記変化の変化特性パラメーターリストを検出かつ計算するステップを含み、
前記変化特性パラメーターリストは、変化電流波、過渡電流波、電圧二乗平均平方根値、電流二乗平均平方根値、有効電力（active power）、および無効電力（reactive power）を含む電力監視方法。
【請求項７】
前記変化によって前記電気機器シグネチャデータベースをサーチするステップは、
前記変化特性パラメーターリスト内の前記変化電流波をフーリエ変換（fourier transform）して調波情報の比較を得るステップと、
前記変化電流波、前記有効電力、前記無効電力、前記調波情報の比較、および前記過渡電流波によって、前記電気機器シグネチャデータベースをサーチし、１つ又はそれ以上の類似の電気機器識別値および前記電気機器識別値の状態、または複数の電気機器識別値および前記電気機器識別値の状態の組み合わせを得るステップと、
を含む請求項６記載の電力監視方法。
【請求項８】
電気機器の状態を識別する電力監視システムであって、
第１電源の電力消費特徴を測定し、前記第１電源の前記電力消費特徴の第1変化を検出および計算する第１電力監視装置であって、前記第１電源は、第１電気機器グループおよび第２電気機器グループに電力を供給する、第１電力監視装置と、
対応する第２電源の電力消費特徴を測定し、前記第２電源の前記電力消費特徴の第２変化を検出および計算する少なくとも１つの第２電力監視装置であって、前記第２電源は、前記第1電源の分岐電源であるとともに、前記第２電気機器グループへ電力を供給する、少なくとも１つの第２電力監視装置と、を含み、
前記第１電力監視装置および前記第２電力監視装置は、レベル構築ステップを実施して、前記第１電力監視装置ならびに前記第２電力監視装置間の相対位置を得て、同期して前記第１変化および前記第２変化を補正して、第１電気機器変化を計算し、
前記第１電力監視装置は、前記第１電気機器変化が検出されると、前記第１電気機器変化によって電気機器シグネチャデータベースをサーチして、前記第１電気機器変化に対応する複数の第1電気機器の状態または前記第１電気機器の前記状態の組み合わせを、得て監視し、
前記第１電気機器グループは、前記第１電気機器を含む、電力監視システム。
【請求項９】
前記第１電力監視装置および前記第２電力監視装置は、電力線通信（PLC: power line communication）ネットワークを使用することにより前記レベル構築ステップを実施して、前記相対位置を得て、電気メータートポロジーネットワークを得る請求項８記載の電力監視システム。
【請求項１０】
前記第２電力監視装置は、前記第２電源にてメーター消費負荷を生成し、
前記第１電力監視装置は、前記第１電源にて前記メーター消費負荷を受信し、前記第２電力監視装置の位置を得て、
これにより前記第１電力監視装置および前記第２電力監視装置は、前記レベル構築ステップを実施し、電気メータートポロジーネットワークを生成する、請求項８記載の電力監視システム。
【請求項１１】
前記第１電力監視装置および前記第２電力監視装置は、前記第１電源および前記第２電源内で同期テスト信号を比較して、タイムインターバルを生成し、これにより前記第１電力監視装置および前記第２電力監視装置を同期させるか、または前記第１変化および前記第２変化を同期補正する、請求項８記載の電力監視システム。
【請求項１２】
前記同期テスト信号は、電圧サイン波である請求項１１記載の電力監視システム。
【請求項１３】
前記第１変化は、前記第１電源の第１電流波であり、
前記第２変化は、前記第２電源の第２電流波であり、
前記第1電気機器変化は、前記第１電流波をシフトして前記第２電流波を減算することにより生成された正味電流波である、請求項８記載の電力監視システム。
【請求項１４】
対応する第３電源の電力消費特徴を測定し、前記第３電源の前記電力消費特徴の第３変化を検出かつ計算する少なくとも１つの第３電力監視装置であって、前記第３電源は、前記第２電源の分岐電源であるとともに、第３電気機器グループへ電力を供給する、少なくとも１つの第３電力監視装置と、をさらに含み、
前記第２電力監視装置は、前記第３変化を受信し、前記第２変化および前記第３変化を同期補正し、第２電気機器変化を計算し、前記第２電気機器変化が検出されると、前記第２電気機器変化によって前記電気機器シグネチャデータベースをサーチして、前記第２電気機器変化に対応する複数の第２電気機器の状態あるいは前記第２電気機器の前記状態の組み合わせを、得て監視する請求項８記載の電力監視システム。
【請求項１５】
電気機器の状態を識別する電力監視方法であって、
第１電源の電力消費特徴を測定し、前記第１電源の前記電力消費特徴の第1変化を検出および計算する第１電力監視装置を設けるステップであって、前記第１電源は、第１電気機器グループおよび第２電気機器グループに電力を供給する、ステップと
対応する第２電源の電力消費特徴を測定し、前記第２電源の前記電力消費特徴の第2変化を検出および計算する少なくとも１つの第２電力監視装置を設けるステップであって、前記第２電源は、前記第１電源の分岐電源であるとともに、前記第２電気機器グループに電力を供給する、ステップと、
前記第１電力監視装置および前記第２電力監視装置を使用することによりレベル構築ステップを実施し、前記第１電力監視装置および前記第２電力監視装置間の相対位置を得るステップと、
前記第１変化および前記第２変化を同期補正して第１電気機器変化を計算するステップと、
前記第１電気機器変化が検出されると、前記第１電気機器変化によって、電気機器シグネチャデータベースをサーチして前記第１電気機器変化に対応する複数の前記第１電気機器の状態あるいは前記第１電気機器の状態の組み合わせを、得て監視するステップと、
を含む電力監視方法。
【請求項１６】
前記レベル構築ステップは、
有線ネットワーク、無線ネットワークまたはＰＬＣネットワークを使用することによって互いに通信して、複数の隣接した電力監視装置の位置を得て、電気メータートポロジーネットワークを得るステップ
を含む請求項１５記載の監視方法。
【請求項１７】
前記レベル構築ステップは、
前記第２電力監視装置を使用することにより前記第２電源にてメーター消費負荷を生成し、前記第１電力監視装置を使用することによって前記第１電源にて前記メーター消費負荷を受信し、前記第２電力監視装置の位置を得て、電気メータートポロジーネットワークを生成するステップ
を含む請求項１５記載の監視方法。
【請求項１８】
前記第１変化および前記第２変化を同期補正して前記第１電気機器変化を計算するステップは、
前記第１電力監視装置および前記第２電力監視装置を使用することにより、前記第１電源および前記第２電源内で同期テスト信号を比較して、タイムインターバルを生成し、前記第１電力監視装置および前記第２電力監視装置を同期させるステップと、
前記第１変化または前記第２変化の電流波をシフトして、前記第１変化および前記第２変化の時間を補正するステップと、
前記シフトされた第１変化および前記第２変化間の差を計算して、前記第１電気変化を生成するステップと、
を含む請求項１５記載の監視方法。
【請求項１９】
前記第１変化は、前記第１電源の第１電流波であり、
前記第２変化は、前記第２電源の第２電流波であり、
前記第１電気機器変化は、前記第１電流波をシフトしてから前記第２電流波を減算することによって生成される正味電流波である、請求項１８記載の監視方法。
【請求項２０】
前記第１電気機器変化を検出するステップは、
前記第１電気機器変化がしきい値より大きい場合、前記第１電気機器変化によって電気機器シグネチャデータベースをサーチして、前記第１電気機器変化に対応する前記第１電気機器の前記状態を得て監視するステップ
を含む請求項１５記載の監視方法。
【請求項２１】
前記第１電源および前記第２電源が、更に電力を第３電気機器グループに供給する、請求項１５記載の電力監視方法であって、
対応する第３電源の電力消費特徴を測定し、前記第３電源の前記電力消費特徴の第３変化を検出および計算する第３電力監視装置であって、前記第３電源は前記第２電源の分岐電源であり、電力を前記第３電気機器グループに供給する第３電力監視装置を設けるステップと、
前記第２電力監視装置および前記第３電力監視装置が前記第２電力監視装置および前記第３電力監視装置間の相対位置を得た後、前記第２変化および前記第３変化を同期補正して第２電気機器変化を計算するステップと、
を含み、
前記第２電気機器変化が検出されると、前記第２電気機器変化によって前記電気機器シグネチャデータベースをサーチし、前記第２電気機器変化に対応する複数の前記第２電気機器の前記状態または前記第２電気機器の状態の組み合わせを、得て監視し、
前記第２電気機器グループは、前記第２電気機器を含む、請求項１５記載の電力監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力測定ならびに監視技術に関し、さらに具体的には、ユーザーが便利に個別の電気機器の電力消費状態を理解できるような、ユーザーからのフィードバックに基づいて電気機器（エレクトリックアプライアンス electric appliance）の状態を識別する電力監視技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力監視装置（電気メーターともいう）は、住宅地および産業地域または電気機器の電力消費量を計測ならびに監視するために使用される装置である。電力会社は、電気機器メーターに示された電力消費情報に基づいて電力を販売することができ、ユーザーは電気メーターを自分の住宅あるいは会社の主電源または電源に設置して、電力消費を監視することができる。
【０００３】
近年、エネルギー節約および炭素削減が我々の社会で注目の話題となっている。電力会社により現在使用されている、ほとんどの電力メーターが、住宅またはビルのトータル電力消費情報のみを表示可能な機械式メーターであり、特定時間あるいは期間でのリアルタイム電力消費量を提示することができない。よって、世界中の多くの国で、デジタルスマート電気メーター（略してスマートメーターともいう。）がスマート電源ネットワーク（略してスマートグリッドともいう。）の建設のために熱狂的に販売促進されている。スマートメーターは、リアルタイム電力消費量をユーザーならびに電力会社へ報告することができる。電力会社は更に、ピークアワー期間での住宅電力消費量および産業用電力消費を予測または管理することができる。ユーザーにとって、スマートメーターは、ユーザーが自分の住宅、ビルまたは会社の電力消費状態をいつでも理解し、使用してない電気機器をオフに切り替えて電気コストを削減し得るようにするものである。
【０００４】
世帯電気消費量を一例として挙げれば、従来のスマートメーターは、一般に住宅またはビル内の主電源に設置される。したがって、ユーザーは、主電源を監視するとともに、主電源の電力消費情報を取得することができるにすぎず、自分の住宅またはビル内の各電気機器の詳細な電力消費情報を取得することができない。調査結果によると、もしもユーザーがその住宅または会社内の各電気機器の電力消費状態を知ることができれば、２５％から３０％の電力消費量を削減することができる。よって、スマートメーターは、非侵入型負荷監視（NILM: non-intrusive load monitoring）技術を統合することにより、個別の電気機器の詳細な電力消費情報を提供できるようになる。しかし、NILM機能を備えるスマートメーターは、多数の異なる電気機器および新規モデルのために電力消費特徴データを収集するのが難しいため、異なるタイプの電気機器を正確に検出することができないことがある。さらに、同一電気機器または異なる場所、住宅、ビルにある同一機能を有する異なる電気機器を比較し、電気機器の効率を理解し、又は電力消費の原因を確定することは、不可能である。その結果、従来のスマートメーターは、自分の住宅の各電気機器の電力消費状況をユーザーに理解させ、高い消費電力の電気機器を管理して、電力消費の原因を確定して、あるいは電力節約プランを効率的に作成することができない。
【０００５】
もしもユーザーが自分の住宅内の各電気機器による電力消費量を監視することにより電力消費の原因を究明したい場合、他の解決方法は、電力消費監視装置またはスマートメーターに類似したセンサーをユーザーの住宅内の各コンセント（electrical outlet）に取り付けることである。ユーザーは、全てのコンセントに多数の電力監視装置またはセンサーを設置し、設置にコストならびに労力を費やさなければならないので、上記電力監視システムを設置したがらない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４８５８１４１号明細書
【特許文献２】米国特許第５４８３１５３号明細書
【特許文献３】米国特許第５７１７３２５号明細書
【特許文献４】米国特許第５１２２７３５号明細書
【特許文献５】米国特許第５２４８９６７号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００３／００９７３４８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、この発明の目的は、ユーザーのフィードバックに基づいて電気機器の状態を識別する電力監視装置とその電力監視方法、及び電力監視システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
電力監視装置は、電力消費特徴の変化によって電気機器シグネチャ(signature)データベースをサーチして、候補電気機器および候補電気機器の状態を見つけ出す。その一方で、ユーザーは、サーチ結果を確認するか、候補電気機器から正しい電気機器（あるいは正しい電気機器の組）を選択するか、あるいは自分で正しい電気機器を与えることによって、データを電気機器シグネチャデータベースに与える。ユーザーにより確認された電気機器の電力消費特徴および対応する情報は、電気機器シグネチャデータベースを更新するために使用される。言い換えれば、電気機器間の関連性、電気機器の状態および電気機器の電力消費特徴（即ち、電気機器シグネチャデータベース）が、ユーザーのフィードバックに基づいて作られる。よって、電気機器および電気機器の状態が電気機器シグネチャデータベースによって識別されるとともに、他の同一電気機器または同一機能を備える他の電気機器との比較において、ユーザーが現在使用している電気機器の効率ならびに電力消費の原因を理解することができる。この機能は、電気機器の電力消費量を記録し、かつ他の電気機器の電力消費特徴と比較することにより達成することができる。この発明は、ユーザーが電力節約プランを作成し、電力消費量を有効に低減させるのを助ける。
【０００９】
この発明は、ユーザーのフィードバックに基づき電気機器の状態を識別する電力監視装置を提供する。電力監視装置は、測定モジュールと、変化検出およびサーチモジュールと、ユーザーのフィードバックに基づいて作られる電気機器シグネチャデータベースとを含む。測定モジュールは、電源の電力消費特徴を測定する。電源は、複数の電気機器へ電力を供給する。変化検出およびサーチモジュールは、測定モジュールに結合されるとともに、電力消費特徴の変化を検出かつ計算する。変化が検出されると、変化検出およびサーチモジュールは、変化によって電気機器シグネチャデータベースをサーチして、変化に類似する１つ又はそれ以上の候補電器および候補電器の状態あるいは複数の候補電器状態の組み合わせを得る。その一方で、ユーザーは、サーチ結果を確認するか、正しい電気機器（あるいは正しい電気機器の組）を候補電気機器の中から選択するか、又は自分で正しい電気機器を与えることにより、データを電気機器シグネチャデータベースに与える。ユーザーにより確認された電気機器の電力消費特徴およびこれに対応する情報は、電気機器シグネチャデータベースを更新するために使用される。この発明の実施形態によれば、測定モジュールは、フィルターユニットと電力消費特徴測定ユニットとを含む。フィルターユニットは、電源の電力消費特徴を測定するとともに、電力消費特徴内のノイズを除去する。電力消費特徴測定ユニットは、フィルターユニットに結合され、電力消費特徴をサンプリングして電力消費特徴の特性パラメーターリストを得る。
【００１０】
この発明の実施形態によれば、変化検出およびサーチモジュールは、メモリーユニットとサーチユニットとを含む。メモリーユニットは、電気機器シグネチャデータベースの全部又は一部を格納する。サーチユニットは、メモリーユニットに結合されるとともに、電力消費特徴の特性パラメーターリストおよび以前の電力消費特徴の特性パラメーターリストによって、変化の変化特性パラメーターリストを検出かつ計算する。変化がしきい値より大きい場合、サーチユニットは、変化特性パラメーターリストに従って、変化に類似する１つ又はそれ以上の候補電気機器および候補電気機器の状態あるいは複数の候補電気機器状態の組み合わせを得る。ユーザーは、サーチ結果を確認するか、候補電気機器中から正しい電気機器（あるいは正しい電気機器の組）を選択するか、または自分で正しい電気機器を提供することにより、データを電気機器シグネチャデータベースに与える。ユーザーにより確認された電気機器の電力消費特徴およびこれに対応する情報は、電気機器シグネチャデータベースを更新するために使用される。
【００１１】
この発明の実施形態によれば、変化検出およびサーチモジュールは、変化検出ユニットと、伝送インターフェースユニットと、サーチモジュールとを含む。変化検出ユニットは、電力消費特徴の特性パラメーターリストならびに以前の電力消費特徴の特性パラメーターリストによって、変化の変化特性パラメーターリストを検出かつ計算する。変化がしきい値より大きい場合、変化検出ユニットは、変化シグネチャパケットを生成する。変化シグネチャパケットが変化特性パラメーターリストを含む。伝送インターフェースユニットは、変化検出ユニットに結合されるとともに、ネットワーク伝送経路を経て変化シグネチャパケットを伝送する。サーチモジュールは、ネットワーク伝送経路を経て変化シグネチャパケットを受信するとともに、変化シグネチャパケット内の変化特性パラメーターリストによって電気機器シグネチャデータベースをサーチして、変化に類似する１つ又はそれ以上の候補電気機器および候補電気機器の状態あるいは複数の候補電気機器の状態の組み合わせを得る。
【００１２】
その一方で、ユーザーは、サーチ結果を確認するか、候補電気機器の中から正しい電気機器（あるいは正しい電気機器の組）を選択するか、もしくは自分で正しい電気機器を与えることによって、データを電気機器シグネチャデータベースに与える。ユーザーにより確認された電気機器の電力消費特徴およびこれに対応する情報は、電気機器シグネチャデータベースを更新するために使用される。
【００１３】
この発明は、ユーザーフィードバックに基づいて電気機器の状態を識別する電力監視方法を提供する。電力監視方法は、以下のステップを含む。電源の電力消費特徴を測定かつサンプリングする。ここで電源は、複数の電気機器に電力を供給する。電力消費特徴の変化を検出し、かつ計算する。変化が検出されると、変化によって電気機器シグネチャデータベースをサーチし、変化に類似する１つ又はそれ以上の候補電気機器および候補電気機器の状態あるいは複数の候補電気機器の状態の組み合わせを得る。
【００１４】
その一方で、ユーザーは、サーチ結果を確認するか、候補電気機器の中から正しい電気機器（あるいは正しい電気機器の組）を選択するか、もしくは自分で正しい電気機器を与えることによって、データを電気機器シグネチャデータベースに与える。ユーザーにより確認された電気機器の電力消費特徴およびこれに対応する情報は、電気機器シグネチャデータベースを更新するために使用される。
【００１５】
この発明の実施形態によれば、変化によって電気機器シグネチャデータベースをサーチするステップは、以下のステップを含む。変化特性パラメーターリスト内の変化電流波をフーリエ変換（Fourier transform）し、調波情報の比較を得る。電流変化、電流調波情報、有効電力、無効電力、および電気機器が状態を切り替えるときに生成される過渡電流波によって、電気機器シグネチャデータベースをサーチし、変化に類似する１つ又はそれ以上の候補電気機器および候補電気機器の状態あるいは複数の候補電気機器状態の組み合わせを得る。
【発明の効果】
【００１６】
上記したように、この発明の実施形態では、電気機器の状態が変化すると、電気機器の対応する電力消費特徴の変化が生成される。よって、電気機器間の関連性、電気機器の状態、および電気機器の電力消費特徴の変化（即ち、電気機器シグネチャデータベース）がユーザーフィードバックにより作られる。次に、この発明の実施形態では、監視された電源の電力消費特徴の変化（例えば、電流の電圧、電流、又は電力）によって電気機器シグネチャデータベースをサーチし、電気機器およびその状態を識別する。それにより、電力監視装置が電気機器の状態の変化によって各電気機器の電力消費量を記録できるため、ユーザーが便利に電力消費の原因を究明して電力消費量を低減することができる。
【００１７】
さらに、この発明の実施形態では、ユーザーが自分の電器機器のブランド、モデル、電力消費の原因および電力節約の示唆を電気機器シグネチャデータベースへ記録できるような、大規模な電気機器シグネチャデータベースおよび高い効率のサーチ能力が、インターネットならびにクラウドコンピューティング技術を介して提供される。これにより、より具体的な電力節約および管理プラン、自動的な電力消費の原因判定、消費電力分布分析、ならびに自動電力節約制御のなどの機能が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の第１実施形態にかかる電気機器の状態を識別する電力監視装置を示す概略図である。
【図２】この発明の第１実施形態にかかる電気機器の状態を識別する電力監視装置を示すブロック図である。
【図３】図２の電力監視装置を示す詳細なブロック図である。
【図４】この発明の第１実施形態にかかる電気機器の状態を識別する電力監視方法のフローチャートである。
【図５Ａ】主電源の以前にサンプリングした電流波形を示す図である。
【図５Ｂ】主用電源供給の今回サンプリングした電流波形を示す図である。
【図６】この発明の第２実施形態にかかる電気機器の状態を識別する電力監視装置を示す概略図である。
【図７】この発明の第２実施形態にかかる電気機器の状態を識別する電力監視装置を示すブロック図である。
【図８】この発明の第３実施形態にかかる電気機器の状態を識別する電力監視システムを示すブロック図である。
【図９】図８の電気メーターのトポロジーネットワーク(topology network)を示す概略図である。
【図１０Ａ】図８の電力監視システムの一部を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの電気メーターのトポロジーネットワークを示す概略図である。
【図１１】この発明の第４実施形態にかかる電気機器の状態を識別する電力監視方法のフローチャートである。
【図１２】図１１中のステップＳ１１４０の詳細なフローチャートである。
【図１３】ステップＳ１２１０の時間同期を示す概要図である。
【図１４】ステップＳ１２２０の第１変化と第２変化と第１電気機器変化とを示す概略図である。
【図１５】この発明の第３実施形態にかかる電気機器の状態を識別する電力監視方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、この発明の第１実施形態にかかる、ユーザーのフィードバックに基づく電気機器の状態を識別する電力監視装置１０を示す概略図である。この実施形態では、世帯ＡＣ主電源ＴＰが監視されている。しかし、この発明はこれに限定されるものではなく、他の実施形態では、電力監視装置１０は、電源管理のために企業または電力会社により採用され、又は任意の電源を監視するために使用され得る。図１において、ビル１００内に複数の電気機器110-1〜110-Nが存在する。Ｎは、１よりも大きい正の整数である。説明の便宜のために、この実施形態では、Ｎは５に設定されており、電力監視装置１０は最大３０〜５０個の電気機器、または約１００amp（アンペア）のＡＣ（交流）を監視することができる。しかし、この発明は、これに限定されるものではない。主電源ＴＰは、電気機器110-1〜110-5に電力を供給する。
【００２０】
この実施形態では、電力監視装置１０は、電気機器がモードを切り替える時に生成されるこれらの電気機器の電力消費情報（例えば、電流波形または電力の変化）に基づいて電気機器110-1〜110-5のモード情報を取得して、電気機器110-1〜110-5の電力消費状態を監視する。言い換えれば、１つ電気機器が状態を切り替えると、電力監視装置１０は、主電源ＴＰの電力消費特徴の変化に基づいて電気機器110-1〜110-5の状態を識別する。付加的に、電気機器は、多くの異なる操作モード（電気機器の状態とも称する）を有することができる。例えば、ファンは異なる速度を有し、空調機は除湿モード、送風モード、及びスリープモード有する、などである。異なるブランドまたはモデルの電気機器は、わずかに異なる電力消費性能を有する。よって、この実施形態では、電気機器のオン／オフを監視するだけでなく、主電源ＴＰの電力消費特徴の変化に基づいて、電気機器のタイプ、またはブランドおよびモデルさえ識別することができる。電力監視装置１０の構造および動作については、図２を参照されたい。図２は、この発明の第１実施形態にかかる電力監視装置１０を示すブロック図である。
【００２１】
図２において、電力監視装置１０が測定モジュール２１０と、変化検出およびサーチモジュールならびに電気機器シグネチャデータベース２２０とを含む。電気機器シグネチャデータベースは、完全又は部分的なデータベースである。測定モジュール２１０は、主電源ＴＰの電力消費特徴（例えば、電圧、電流、あるいは電力）を測定する。主電源ＴＰは、ビル１００内の電気機器110-1〜110-5（図１に示す）に電力を供給する。変化検出およびサーチモジュールならびに電気機器シグネチャデータベース２２０は、測定モジュール２１０に結合され、電力消費特徴の変化を検出するとともに、計算する。この実施形態では、変化検出およびサーチモジュールならびに電気機器シグネチャデータベース２２０は、主電源ＴＰの電力消費特徴（例えば、変化電流波形、有効電力、無効電力または調波情報）に変化があるか否か検出する。電力消費特徴の変化がしきい値よりも大きい場合、変化検出およびサーチモジュールならびに電気機器シグネチャデータベース２２０は、電力消費特徴の変化によって電気機器シグネチャデータベースをサーチし、この変化に類似した電気機器およびこれらの電気機器の状態を得る。ここで、電気機器シグネチャデータベースは、その多くのユーザーにより作り得る。電力監視装置１０内に格納されたデータは、電気機器シグネチャデータベースの全部または電気機器シグネチャデータベースの一部であり得る。一方、電気機器シグネチャデータベース内のデータは、ネットワークまたは外部メモリー装置を介して、手動又は自動で更新することができる。
【００２２】
ここで、図２の電力監視装置１０の回路構造を、詳細に説明する。図３は、図２の電力監視装置を示す詳細なブロック図である。図３において、測定モジュール２１０は、フィルターユニット３１０と電力消費特徴測定ユニット３４０とを含む。フィルターユニット３１０は、電源の電力消費特徴を測定するとともに、電力消費特徴内のノイズを除去（filter out）する。この実施形態では、フィルターユニット３１０は、アンチエイリアスフィルター（anti-alias filter）３２０とローパスフィルター３３０とを含む。アンチエイリアスフィルター３２０は、主電源ＴＰの電流ＩＴＰを測定し、ローパスフィルター３３０は、主電源ＴＰの電圧ＶＴＰを測定し、アンチエイリアスフィルター３２０およびローパスフィルター３３０は、電流ＩＴＰならびに電圧ＶＴＰを電力消費特徴測定ユニット３４０へ伝送する。付加的に、この実施形態では、アンチエイリアスフィルター３２０およびローパスフィルター３３０は、ＲＣフィルター回路を使用して実現することができる。しかし、この発明は、これに限定されるものではない。
【００２３】
再び、図３において、電力消費特徴測定ユニット３４０は、フィルターユニット３１０に結合されるとともに、電流ＩＴＰおよび電圧ＶＴＰをサンプリングして主電源ＴＰの特性パラメーターリストを得る。この実施形態では、主電源ＴＰは、ＡＣ電源である。したがって、電流ＩＴＰおよび電圧ＶＴＰは、次の数式（１）および数式（２）で表される。
【数１】
0005295322.tif 000002
【数２】
0005295322.tif 000003
【００２４】
上記式（１）（２）において、ImaxとVmaxは、それぞれ電流ＩＴＰの最大値と電圧ＶＴＰの最大値であり、ωは、主電源ＴＰの周波数であり、δとβは、それぞれ電流ＩＴＰの位相角と電圧ＶＴＰの位相角である。電力消費特徴測定ユニット３４０は、上記式（１）（２）を使用することによって主電源ＴＰの特性パラメーターリストを計算することができる。特性パラメーターリストは、主電源ＴＰの異なる特性パラメーター（例えば、電圧の二乗平均平方根値（root-mean-square）VX、電流の二乗平均平方根値IX、有効電力（active power）PAX、無効電力（reactive power）PRX、電流波形の調波情報HX、電気機器が状態を切り替える時に生成される過渡電流波形TCWXなど）で構成されるとともに、主電源ＴＰがサンプル化される度に得られる電力情報を表示するために使用される。下記の数式（３）〜（７）は、この実施形態の特性パラメーターリスト内の特性パラメーターおよびその計算を示し、調波情報(harmonic wave information)HXは、電流波をフーリエ変換（Fourier transform）することによって生成される特性パラメーターである。
【数３】
0005295322.tif 000004
【数４】
0005295322.tif 000005
【数５】
0005295322.tif 000006
【数６】
0005295322.tif 000007
【数７】
0005295322.tif 000008
【００２５】
上記の特性パラメーターは、この実施形態における例に過ぎず、この発明の範囲を制限するものではない。設計者は、実際の設計要求に基づいて他の特性パラメーターを追加し、または一部の特性パラメーターを省略することで、これらの特性パラメーターに基づいて主電源ＴＰを監視し、電気機器シグネチャデータベースをサーチすることができる。さらに、この実施形態の電力消費特徴測定ユニット３４０は、Analog Devices,Inc., (ADI), USにより提供される電力供給量測定チップADE7756を使用することにより実施される。ADE7756チップは、7.6k回／秒の速度でサンプリングでき、かつシリアル周辺インターフェース（SPI: serial periphsral interface）バスを介して特性パラメーターを変化検出およびサーチモジュールならびに電気機器シグネチャデータベース２２０へ伝送する。しかし、ここではADE7756チップについて説明しない。また、電力消費特徴測定ユニット３４０の実施は、これに限定されない。
【００２６】
再び、図３において、変化検出およびサーチモジュールならびに電気機器シグネチャデータベース２２０は、メモリーユニット３６０とサーチユニット３５０とを含む。サーチユニット３６０は、電気機器シグネチャデータベースを格納する。サーチユニット３５０は、メモリーユニット３６０に結合される。サーチユニット３５０は、現在サンプリングされた特性パラメーターリストおよび以前にサンプリングされた特性パラメーターリストによって、変化の変化特性パラメーターリストを検出ならびに計算する。変化特性パラメーターリスト内の特性パラメーターは、変化電流波の調波情報（現在サンプリングされた電流波および以前にサンプリングされた電流波間の調波の差）、電流二乗平均平方根値変化（現在サンプリングされた電流二乗平均平方根値ならびに以前にサンプリングされた電流二乗平均平方根値間の差）、有効電力、無効電力、および電気機器が状態を切り替えた時に生成された過渡電流波（transient current wave）を含む。他の実施形態では、変化特性パラメーターリスト内の特性パラメーターは、電流および電圧の位相角間の差などの、主電源ＴＰの他の電気パラメーターをも含むことができる。しかし、この発明は、これに限定されるものではない。次に、サーチユニット３５０が電力消費特徴がしきい値より大きいことを検出すると、サーチユニット３５０は、変化特性パラメーターリストによってメモリーユニット３６０内の電気機器シグネチャデータベースをサーチし、この変化に類似した１またはそれ以上の候補電気機器およびこれらの候補電気機器の状態あるいは多数の候補電気機器の組み合わせを得る。この実施形態では、サーチユニット３５０は、Microchip Technology Inc.により提供されるPIC18F26J11シングルチップを使用することによって実施される。しかし、この発明は、これに限定されるものではない。サーチユニット３５０は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA: field-programmable gate array）、コンプレックスプログラマブルロジックデバイス（CPLD: complex programmable logic device）、または特定用途向け集積回路（ASIC: application specific integrated circuit）を使用することによって実施することもできる。
【００２７】
電力監視装置１０が初めて電気機器の状態を検出した場合、電力監視装置１０は、ユーザーに通知してサーチ結果を確認するよう要請する。ユーザーは、サーチ結果を確認するか、正しい電気機器（あるいは正しい電気機器の組）を選択するか、又は自分で正しい電気機器を与えることにより、データを電気機器シグネチャデータベースに与える。ユーザーにより確認された電気機器の電力消費特徴およびこれに対応する情報は、メモリーユニット３６０内の電気機器シグネチャデータベースを更新するために使用される。電力監視装置１０内に格納されたデータは、電気機器シグネチャデータベースの全部または一部であり、ネットワークあるいは外部メモリー装置を介して手動または自動で更新することができる。
【００２８】
ここで、多くのユーザーによって作られる電気機器シグネチャデータベースの内容および目的を、詳細に説明する。この実施形態では、電気機器110-1〜110-5が状態を切り替える時に生成される電力消費特徴の変化が最初に記録され、電気機器のタイトル間の関連性（例えば、電気機器識別値を得て、対応する電気機器のタイトルを得る）、電気機器の状態、および電力消費特徴の変化が、電気機器シグネチャデータベース内に記録される。具体的には、異なる電力消費特徴の変化が、異なる電気機器が状態を切り替える時に生成される。例えば、異なる電流変化、電力、変化電流波をフーリエ変換（Fourier transform）することにより生成される調波情報、および電気機器状態の切り替え時に生成される過渡電流波が、ファンおよび空調機がオフ状態からオン状態に切り替わる時に生成される。電気機器シグネチャデータベースの構築中において、ユーザーは、電気機器の状態を変えることができるとともに、電力消費特徴の変化が検出されると、ユーザーは、電気機器および電気機器の状態を選択または入力することによって、電気機器、電気機器の状態、および電力消費特徴の変化を、電気機器シグネチャデータベース内に格納する。よって、この実施形態では、ユーザーの助けによって、主電源ＴＰの電力消費特徴、ならびに対応する電気機器のタイトル、電力消費特徴、および状態を使用することにより、電気機器シグネチャデータベースを作ることができる。ここで、説明の便宜のため、この実施形態の精神を表すために、簡単な電気機器シグネチャデータベース（次の表１に示す）を列挙する。
【００２９】
【表１】
0005295322.tif 000009
【００３０】
表１において、電気機器シグネチャデータベースは、以下の領域を有する：データベース番号、電気機器識別値、電気機器のタイプ、電気機器のブランドおよびモデル、電気機器の状態、および変化特性パラメーターリスト内の様々な特性パラメーター。表１内の変化特性パラメーターリストは、電流変化、有効電力、調波情報（変化電流波をフーリエ変換することにより生成される）、および過渡電流波などの特性パラメーターを含む。しかし、この発明は、これに限定されるものではない。
【００３１】
ここで、表１を、一例として説明する。電気機器110-1がファン110-1であると仮定すれば、現在、電気機器シグネチャデータベース内には、ユーザーにより提供される４つの関連データが存在する。データベース番号1-1〜1-3およびデータベース番号2-1を有する電気機器データは、同一ブランドおよびモデルのファン110-1に関連するが、異なるユーザーにより提供される。例えば、データベース番号1-1〜1-3を有する電気機器データは、一方のユーザーにより提供されるのに対して、データベース番号2-1を有する電気機器データは、他のユーザーにより提供される。ファン110-1は、３つの異なる状態、すなわち「第１速度」、「第２速度」、および「オフ」を有する。よって、表１の第１列は、電気機器がファン（電気機器識別値110-1を有する）であるとともに、ファン110-1がオフ状態から第１速度へ切り替わる場合における、電気機器情報を示す。しかし、表１に示すように、変化特性パラメーターリストは、ファン110-1がオフ状態から第１速度へ切り替わる場合、（I11, PA11, PR11, H11, T11）および（I14, PA14, PR14, H14, T14）の平均値で構成される。つまり、変化特性パラメーターリストは、同一モデルの電気機器の特性パラメーターの平均値で構成されるが異なるユーザーにより提供され得るとともに、この電気機器モデルの電力消費特徴としてデータの比較ならびにサーチとして使用され得る。よって、表１に示すように、ファン110-1がオフ状態から第２速度へ切り替わる場合、変化特性パラメーターリストは、（I12, PA12, PR12, H12, T12）である。よって、より多くの電気機器シグネチャデータが得られることにより、より多くのユーザーが関わる時に電気機器の電力消費性能がより明確に反映される。一方、新しい電気機器の電力消費特徴を、ユーザーのフィードバックを通じて、このデータベースへ記録することができる。
【００３２】
電力監視装置１０が初めて電気機器の状態を検出した場合（その変化特性パラメーターリストが（I18, PA18, PR18, H18, T18）であると仮定する）、電力監視装置１０は、ユーザーに通知し、かつユーザーにサーチ結果を確認するよう要請する。ユーザーは、サーチ結果を確認するか、候補電気機器から正しい電気機器（あるいは正しい電気機器の組）を選択するか、又は自分で正しい電気機器を与えることによって、データを電気機器シグネチャデータベースに与える。例えば、電力監視装置１０は、変化特性パラメーターリストが、ファン110-1がオフ状態から第１速度に切り替わる場合の変化特性パラメーターリストに最も類似すると決定し、ユーザーの確認を通じて、ユーザーにより確認された電気機器の電力消費特徴およびこれに対応する情報が、メモリーユニット３６０内の電気機器シグネチャデータベースを更新するために使用され、かつデータベース番号6-1を有するコラム内に格納される。よって、ファン110-1がオフ状態から第１速度に切り替わる場合のファン110-1の電力消費特徴は、ユーザーにより与えるデータに起因して、常に変化する。
【００３３】
ここで、電気機器の状態を識別する電力監視方法を、図３に示した構造およびファン110-1を参考にしながら、説明する。図４は、この発明の第１実施形態にかかる電気機器の状態を識別する電力監視方法のフローチャートである。図４において、ステップＳ４１０では、フィルターユニット３１０内のアンチエイリアスフィルター（anti-alias filter）３２０およびローパスフィルター３３０は、主電源ＴＰの電力消費特徴（例えば、電流および電圧）を検出するとともに、電力消費特徴内のノイズを除去して、主電源ＴＰの電流ＩＴＰおよび電圧ＶＴＰを生成する。次に、ステップＳ４２０では、電力消費特徴測定ユニット３４０は、電流ＩＴＰおよび電圧ＶＴＰをサンプリングして主電源ＴＰの特性パラメーターリストを得る。
【００３４】
再び、図４において、ステップＳ４３０では、サーチユニット３５０は、現在の特性パラメーターリストおよび以前の特性パラメーターリストに従って、電力消費特徴の変化の変化特性パラメーターリストを得る。ステップＳ４４０では、サーチユニット３５０が電力消費特徴の変化がしきい値より大きい（例えば、電流変化が電流しきい値より大きい）と検出した場合、ステップＳ４５０を実行する。さもなければ、ステップＳ４２０を再び実施し、主電源ＴＰを常にサンプリングして変化特性パラメーターリストを得る。
【００３５】
ここで、ステップＳ４３０〜Ｓ４４０を、ファン110-1を一例として説明する。他の電気機器110-2〜110-5のいずれも状態を切り替えないものと仮定する。図５Ａは、以前にサンプリングした主電源の電流波を示す図であり、ファン110-1は「オフ」モードである。図５Ｂは、今回サンプリングした主電源の電流波を示す図であり、ファン110-1は「第１速度」モードである。ステップＳ４４０では、以前にサンプリングされた電流波（図５Ａに示す）および今回サンプリングされた電流波（図５Ｂに示す）により生成された電力消費特性パラメーター（例えば、電流変化、有効電力、または無効電力）を減算して得られた変化が、しきい値より大きければ、ファン110-1がオフ状態から第１速度に切り替わると決定する。２つ又はそれ以上の電気機器が、同時に、オンまたはオフに切り替わったか、あるいは状態を切り替えた場合、生成される電力消費特徴は、表１内の複数の電気機器の変化特性パラメーターリストの組み合わせである。よって、この発明の電力監視方法は、２つ又はそれ以上の電気機器が同時に状態を切り替える場合にも適用することができる。
【００３６】
反対に、主電源ＴＰの電力消費特徴が変化しないか、又は非常に小さい場合、主電源ＴＰが電力を供給する電気機器110-1〜110-5のいずれも状態を切り替えないものと決定する。
【００３７】
その後、ステップＳ４５０では、サーチユニット３５０は、電力消費特徴および変化特性パラメーターリストによって、電気機器シグネチャデータベースをサーチして、電気機器シグネチャデータベース内の１つ又はそれ以上の電力消費特徴に類似する候補電気機器およびこれらの電気機器の状態、あるいは複数の電力消費特徴の組み合わせおよびその状態を得る。具体的には、ステップＳ４５０では、サーチユニット３５０は、変化特性パラメーターリスト内の変化電流波をフーリエ変換して、調波情報HXの比較を得る。
【００３８】
さらに、サーチユニット３５０は、変化特性パラメーターリスト（表１に示す）における、電流変化IX、有効電力PAX、無効電力PRX、調波情報HX、および電気機器が状態を切り替える時に生成される過渡電流波TCWXによって、電気機器シグネチャデータベースをサーチし、類似する電気機器識別値および電気機器状態を得る。この実施形態では、電気機器シグネチャデータベースは、K-nearest neighbor(KNN)アルゴリズム（これに限定されない）を使用してサーチされる。また、電気機器シグネチャデータベースが、電流変化IX、有効電力PAX、無効電力PRX、調波情報HX、および過渡電流波TCWXによってサーチされる場合、KNNアルゴリズムが特性パラメーターどうしを比較する際にエラーを生じ得るため、複数の電気機器識別値およびその電気機器状態を得ることができる。サーチユニット３５０により得た変化特性パラメーターリスト（IX, PAX, PRX, HX, TCWX）が、表１内の同一モデルおよび同一状態の電気機器の変化特性パラメーターリストの平均値に最も類似する場合（例えば、検出された変化特性パラメーターリストが（I11, PA11, PR11, H11, T11）および（I14, PA14, PR14, H14, T114）の平均値に最も類似する）、ファン110-1がオフ状態から第１速度に切り替わると決定する。
【００３９】
再び、図４において、ステップＳ４５０では、変化検出およびサーチモジュールならびに電気機器シグネチャデータベースは、検出された電力消費特徴およびその特性パラメーターリスト（以下、検出された電力消費特徴およびその特性パラメーターリストを、検出された変化と称する）によって、上記表１内の電気機器シグネチャデータベース内で異なる電力消費特徴をサーチし、照合結果（または類似性と称する）および電気機器サーチ結果を生成する。電気機器サーチ結果は、１つ又はそれ以上の候補電気機器の情報を含むことができ、候補電気機器情報は、これら候補電気機器のタイトルおよび状態情報を含むことができる。ステップＳ４５５では、ユーザーが積極的に正しい電気機器情報を提供するよう要請する場合（例えば、ユーザーが積極的に正しい電気機器情報を入力するよう要請する場合であって、該電気機器情報は、１つの電気機器情報、複数の電気機器についての組み合わせ情報、およびこれらの電気機器の状態であり得る）、あるいは、ユーザーが電気機器サーチ結果内の候補電気機器の情報の中から正しい電気機器情報を選択するために積極的に電気機器サーチ結果を確認するよう要請する場合、新規タイプの電気機器または新たに設置された電気機器が検出されたと決定する。
【００４０】
よって、工程がステップＳ４５５からステップＳ４８０へ進み、変化検出およびサーチモジュールは、ユーザーにより入力された情報によって、正しい電気機器情報を入手するとともに、検出変化を正しい電気機器の電力消費特徴として参照する（例えば、検出変化は、正しい電気機器の変化特性パラメーターリストとして参照される）。次に、ステップＳ４８０を実行し、電気機器シグネチャデータベースを、上記の正しい電気機器および検出された変化に対応して更新する。上記電力消費特徴、ならびにそのタイトルおよび状態に対応する電気機器を得る。工程がステップＳ４８０からステップＳ４９０へ進むと、ステップＳ４７０を実行し、対応する電気機器のタイトルおよび状態を、正しい電気機器情報によって得る。電気機器シグネチャデータベースは、その多くのユーザーにより構築するか、あるいは任意の電気機器シグネチャデータベースのプロバイダーによって提供することができる。
【００４１】
ユーザーが正しい電気機器情報を提供するよう積極的に要請しない場合、工程がステップＳ４５５からステップＳ４６０へ進む。電気機器シグネチャデータベース内のサーチの類似性としきい値とを比較する。電気機器シグネチャデータベース内の１つ又はそれ以上のデータおよび検出された電力消費特徴変化間の類似性がしきい値より小さい場合、工程がステップＳ４６０からステップＳ４７０へ進み、電気機器とそのタイトルおよび状態とを得る。ここで、電気機器シグネチャデータベース内の電気機器に対応するデータならびに検出された変化は、非常に類似する（即ち、類似性が最小である）。
【００４２】
詳しくは、ステップＳ４７０において、もし電気機器シグネチャデータベース内の１つの電気機器または複数の電気機器の組み合わせおよびその状態の電力消費特徴のデータが、検出された電力消費特徴に類似する場合、その類似性（即ち、上述の照合結果）は、しきい値内であり、電力消費特徴に類似する電気機器およびこれら電気機器の状態が、そのデータによって得られる。電気機器シグネチャデータベース内に、検出された電力消費特徴に類似する複数の電力消費特徴の複数のデータがあり、かつ全ての類似性がしきい値内である場合、上述した最も類似する電力消費特徴およびその状態に対応する電気機器が得られる。反対に、電気機器シグネチャデータベース内のいずれの電力消費特徴もが検出された変化に類似していない場合（即ち、類似性がしきい値内でない）、工程がステップＳ４６０からステップＳ４６５へ進むと決定し、検出された変化を、未知の電気機器あるいは複数の電気機器の組み合わせの未知の状態に設定する。
【００４３】
それにより、電力監視装置１０は、主電源ＴＰの電力消費特徴の変化によって各電気機器の状態切り替えタイミングを識別し、電気機器の電力消費量を記録することができる。例えば、電力監視装置１０は、ファン110-1ならびに他の電気機器110-2〜110-5の各状態での状態切換タイミングおよび電力消費量を記録して、ビル１００内の各電気機器110-1〜110-5の詳細な電力消費情報を得ることができる。また、電力監視装置１０内に記録された各電気機器の電力消費状況、電力消費効率、電力節約示唆および電力管理を、ネットワーク伝送経路（例えば、有線ネットワークまたは無線ネットワーク）を介して、コンピューター、スマートフォン、他のあらゆる情報表示装置に表示することができるが、ここでは説明しない。電力監視装置１０は、上記した任意の情報表示装置を使用することにより制御できるので、電気機器シグネチャデータベースを向上することができるとともに、ユーザーに電力節約プランを採用するよう自動的に通知することができる。
【００４４】
ここで、この発明の第２実施形態を、図６を参考にして、説明する。図６は、この発明の第２実施形態にかかる、電気機器の状態を識別する電力監視装置６０を示す概略図である。この実施形態は、第１実施形態に類似している。よって、ここでは同一動作の詳細を説明しない。２つの実施形態の差異は、図３に示す電力監視装置１０内のメモリーユニット３６０が限られた記憶容量を有し、その中に格納された電気機器シグネチャデータベースをリアルタイムで更新できないことである。反対に、この実施形態の電力監視装置６０は、インターネット６２０およびクラウドコンピューティング（cloud computing）技術を介して大規模な電気機器シグネチャデータベースならびに高い効率のサーチ能力を提供でき、かつ製造業者およびユーザーは、クラウドストレージ技術を介してインターネット６２０上で、電気機器シグネチャデータベースをいつでも拡張または更新することが許され、または電力消費量の記録をサーチモジュールおよび電気機器シグネチャデータベース６３０にバックアップすることが許される。他の実施形態では、電力監視装置１０が電気機器シグネチャデータベース内に電気機器状態を発見できない場合、インターネット６２０とサーチモジュールおよび電気機器シグネチャデータベース６３０とを使用することにより、電気機器シグネチャデータベースを再びサーチし、電気機器状態識別の成功率を増大させることができる。
【００４５】
図６において、電力監視装置６０は、インターネット６２０に接続され、ゆえにサーチモジュールおよび電気機器シグネチャデータベース６３０に接続されている。この実施形態では、電気機器110-4が情報表示装置110-4（ノートブックコンピューターなど）であると仮定する。電気機器110-4は、インターネット６２０を情報伝達経路として使用して、電力監視装置６０内に記録された電気機器100-1〜100-5の電力消費情報にアクセスするとともに、ユーザーにこの情報を提供する。また、サーチモジュールおよび電気機器シグネチャデータベース６３０において、電力消費効率検出、電力節約示唆（例えば、電気機器を、電力消費量を低減させるために、清掃する必要がある、または電気機器が古い又は損傷しているか否か）、電気機器の電力消費特徴を用いた電力管理、電力消費の原因、およびユーザによりサーチモジュールおよび電気機器シグネチャデータベース６３０に与えられた電力節約示唆などの機能を実行することにより、ユーザーは、電力監視装置６０に対するシステム制御を行い、電気機器シグネチャデータベースを向上し、自動的に情報表示装置110-4を介して電力節約プランを受信することができるが、ここでは説明しない。
【００４６】
図７は、この発明の第２実施形態にかかる、電気機器の状態を識別する電力監視装置６０を示すブロック図である。電力監視装置６０は、測定モジュール２１０と、変化検出ユニット７１０と、伝送インターフェースユニット７２０と、インターネット６２０を介して接続されるサーチモジュール６３０とを含む。この実施形態では、変化検出ユニット７１０、伝送インターフェースユニット７２０、およびサーチモジュール６３０を、全体として変化検出およびサーチモジュールならびに電気機器シグネチャデータベース２２０と称する。変化検出ユニット７１０は、現在の特性パラメーターリストおよび以前の特性パラメーターリストによって、電力消費特徴の変化の変化特性パラメーターリストを検出ならびに計算する。この実施形態では、電力監視装置６０は、その動作負荷を低減させるために、クラウドコンピューティング技術を介して電気機器シグネチャデータベースをサーチする動作を実施する。よって、電力消費特徴がしきい値より大きい場合、変化検出ユニット７１０は、変化シグネチャパケットを発生させる。変化シグネチャパケットは、変化特性パラメーターリストと関連する情報とを含む。伝送インターフェースユニット７２０は、インターネット６２０を介して、変化シグネチャパケットをサーチモジュールおよび電気機器シグネチャデータベース６３０へ伝送する。
【００４７】
再び図７において、この実施形態では、サーチモジュールおよび電気機器シグネチャデータベース６３０は、１つ又はそれ以上のサーバーから構成されることで、サーチ能力の強化を達成することができる。もしくは、この実施形態では、電気機器シグネチャデータベースの容量を、独立ディスクの冗長アレイ（RAID: redundant array of independent disk）を使用することにより増大することができる。しかし、この発明は、これに限定されるものではない。サーチモジュールおよび電気機器シグネチャデータベース６３０は、インターネット６２０を介して変化シグネチャパケットを受信し、変化シグネチャパケット内の変化特性パラメーターリストによって電気機器シグネチャデータベースをサーチして、変化に類似する電気機器およびこれらの電気機器の状態を得る。電気機器シグネチャデータベースをサーチする方法は、第１実施形態中で説明したため、ここでは説明しない。この実施形態では、サーチモジュールおよび電気機器シグネチャデータベース６３０により生成されたサーチ結果（即ち、電気機器およびその状態）が、インターネット６２０を介して伝送インターフェースユニット７２０へ返送されることにより、変化検出ユニット７１０は、上記サーチ結果によって、電気機器100-1〜100-5の状態および電力消費状況を識別ならびに監視することができる。その一方、ユーザーは、サーチ結果を確認するか、正しい電気機器およびその状態（あるいは正しい電気機器および状態の組）を選択するか、または自分で正しい電気機器を与えることにより、データを電気機器シグネチャデータベースへ与えることができ、もしくはインターネット６２０を介して電気機器シグネチャデータベースを更新することができる。
【００４８】
この発明の他の実施形態では、ビル１００が、複数の負荷検出ユニット６１０をさらに有することができる（図６参照）。負荷検出ユニット６１０は、電気機器100-1〜100-5が接続されたコンセントに設置される。負荷検出ユニット６１０は、コンセントに接続された電気機器に負荷が存在するか否かを検出するとともに、検出した負荷情報を電力監視装置６０へ送信する。また、負荷検出ユニット６１０は、電力線通信（PLC: power line communication）ネットワーク（例えば、X10）または無線ネットワーク（例えば、Zigbee または無線周波数（RF: radio frequency）ネットワーク）を介して、電力監視装置６０に接続されている。よって、電気機器の情報と負荷検出ユニット６１０から受信した負荷情報とによって、電力監視装置６０は、電気機器とコンセントとを関連付ける。もしコンセントおよび負荷検出ユニット６１０の位置情報が提供されれば、電力監視装置６０は、各電気機器100-1〜100-5の位置およびその電力消費状態（例えば、１階に電気機器100-1〜100-3ならびに２階に電気機器110-4〜110-5）を決定することができるため、ビル１００内の異なるエリアにおける消費電力分布を分析して、会社または世帯が電力消費の原因を発見するのを助けることができる。さらに、もし各電気機器100-1〜100-5をＰＬＣネットワークまたは無線ネットワークを介して遠隔制御（例えば、遠隔でオン／オフの切り替え）できれば、ユーザーは、予め作った電力節約プランに基づいて電力監視装置６０に電気機器100-1〜100-5を制御させたり、電力監視装置６０を介して未使用の電気機器を遠隔でオフに切り替えたりすることにより、電力消費量を低減させることができる。
【００４９】
さらに、インターネット６２０上の関連情報を通じて、サーチモジュールおよび電気機器シグネチャデータベース６３０は、電気機器シグネチャデータベースから、同一のタイプでかつ類似する仕様を有するが消費電力がより低い電気機器とその電力節約情報をさらに得るとともに、電気機器の置き換えについての合理的な示唆を、インターネット６２０から得られる電気機器の価格とともに提供することにより、ユーザーが電気機器を置き換えるためのコストを理解し得るようにすることができる。
【００５０】
世帯において、合計電流は、通常、100amp（アンペア）未満であり、約３０〜５０個の電気機器が通常使用されている。よって、上記実施形態では、主電源ＴＰに設置された単一の電力監視装置１０が、ユーザーの要求を満たすには十分である。しかし、多数の電気機器を備える場所（例えば、工場またはビル）内では、電気機器を監視するために、複数の電力監視装置を分配方式または階層方式で設置すべきである。
【００５１】
図８は、この発明の第３実施形態にかかる、電気機器の状態を識別する電力監視システム８００を示す概略図である。図８において、電力監視システム８００は、複数の電力監視装置80-1〜80-5と、複数の電気機器グループG1〜G5とを含む。この実施形態では、各電気機器グループG1〜G5内の電気機器110の数量およびその合計電力消費量が、ともに特定の制限下にある。電気機器の数量の上限は、電力監視装置80-1〜80-5により監視される電気機器の最大数量によって決定される。しかし、この発明は、これに限定されるものではない。なお、図８は、例示的な実施形態を示すにすぎず、この実施形態を実施する者は、実際の設計要求に基づいて電力監視装置80-1〜80-5および電気機器グループG1〜G5の数量ならびに相対位置を調整し得る。
【００５２】
この実施形態によれば、分岐電源（例えば、第２電源Ｐ２と第３電源Ｐ３と第４電源Ｐ４）の電力消費特徴の変化が、主電源（例えば、主電源ＴＰ）に影響を及ぼすため、電力監視システム８００内の各電力監視装置80-1〜80-5は、隣接する電力監視装置80-1〜80-5と電力消費特徴変化についての情報を交換する。これにより、上位レベルにおける分岐電源が電力監視装置に及ぼす影響を除去することができるとともに、対応する電気機器グループ内の電気機器の状態を監視することができる。
【００５３】
言い換えれば、この発明により提供される電力監視装置80-1〜80-5は、互いに干渉することなく、それぞれ電気機器グループG1〜G5内の電力監視装置80-1〜80-5の状態、電力消費モードおよび電力消費性能を監視することができる。さらに、電力監視システム８００は、電力監視装置80-1〜80-5に、電気機器を監視する動作負荷を分配し、スマートグリッドを作るために必要なスマートメーターの数量を低減させることができる。
【００５４】
説明の便宜のために、電力監視システム８００の一部を、第４実施形態での電力監視システム１０００として図１０Ａ中に示す（図１０Ａは、図８の電力監視システム１０００の一部を示す概略図である）。ここで、図１０Ａに示す電力監視装置80-1〜80-2および電気機器グループG1〜G2ならびに図１１に示す電力監視方法を参照しながら、この実施形態を説明する。図１１は、この発明の第４実施形態にかかる、電気機器の状態を識別する電力監視方法のフローチャートである。
【００５５】
ここで、電力監視装置80-1〜80-2のいずれもが、電力監視システム１０００内に設置されていないと仮定する。先ず、ステップＳ１１１０では、電力監視装置80-1を、主電源ＴＰに設置する。第１および第２実施形態で説明したように、電力監視装置80-1は、主電源ＴＰの電力消費特徴をサンプリングして２つのサンプリング動作間の主電源ＴＰの電力消費特徴の変化を計算し、かつ、それにより変化に対応する変化特性パラメーターリストを生成する。図１０Ａの主電源ＴＰは、電気機器グループG1〜G2に電力を供給する。この実施形態では、主電源ＴＰの電力消費特徴およびその変化特性パラメーターリストの変化を、第１変化と称す。
【００５６】
次に、ステップＳ１１２０では、電力監視装置80-2を第２電源Ｐ２に設置する。第２電源Ｐ２は、主電源ＴＰの分岐電源であり、電力を電気機器グループG2へ供給する。ステップＳ１１１０と同様に、ステップＳ１１２０では、電力監視装置80-2もまた２つのサンプリング動作間の第２電源Ｐ２の電力消費特徴の変化を計算する。この変化を、第２変化と称す。
【００５７】
第２電源Ｐ２が主電源ＴＰの分岐電源であるため、電力監視装置80-2により検出された第２変化も、電力監視装置80-1により検出された第１変化内に存在する。その結果、電力監視装置80-1は、電気機器グループG1に対応する電力消費特徴の変化を得ることができない。よって、ステップＳ１１３０では、設置された電力監視装置（即ち、この実施形態での電力監視装置80-1〜80-2）は、レベル構築ステップを実施し、それらの間の相対位置について互いに通知する。言い換えれば、上位レベルの電力監視装置（例えば、電力監視装置80-1）は、下位レベルの電力監視装置（例えば、電力監視装置80-2）があることを、レベル構築ステップを通じて知るようになる。よって、電力監視装置の電気メータートポロジーネットワークが作られるか、あるいは各電力監視装置の位置の特定でさえし得る（即ち、ビル内の各電力監視装置の位置する場所が決定される）。図１０Ａの電力監視システム１０００の電気メータートポロジーネットワークを、図１０Ｂに示す。図１０Ｂは、図１０Ａの電気メータートポロジーネットワークを示す概略図である。
【００５８】
次に、ステップＳ１１４０では、上位レベルの電力監視装置（例えば、電力監視装置80-1）および下位レベルの電力監視装置（例えば、電力監視装置80-2）が、同期して第１変化および第２変化を補正し、電力監視装置80-1は、第２変化を受信した後に、補正された第１変化から第２変化を減算して、電気機器グループG1内の電気機器110-1の正味変化または複数の電気機器110-1の電力消費特徴変化の組み合わせを、計算する。ここで、上記正味変化を、第１電気機器変化と称す。
【００５９】
第１電気機器変化が電力消費特徴しきい値より大きい場合、工程はステップＳ１１５０からステップＳ１１６０へ進む。ステップS１１６０では、電力監視装置80-1は、第１電気機器変化によって、電気機器シグネチャデータベースをサーチして、電気機器グループG1内の電気機器110-1の状態または複数の電気機器110-1の状態の組み合わせを、得て監視する。その一方で、第１電気機器変化が電力消費特徴しきい値より小さい場合、工程がステップＳ１１５０からのステップＳ１１４０に戻り、第１電気機器変化の計算および電気機器グループG1内の電気機器110-1の監視を継続する。
【００６０】
上述した動作工程は、図４に示すものに類似する（とりわけ、図１１のステップＳ１１５０およびステップＳ１１６０と図４のステップＳ４４０およびＳ４５０）。差異は、この実施形態では、電力監視装置80-1が、レベル構築ステップおよび同期補正を通じて、下位レベルの電力監視装置80-2により検出された第２変化を得るとともに、第１変化から第２変化を減算することにより、分岐電源（例えば、第２電源Ｐ２）が主電源（例えば、主電源ＴＰ）に及ぼす影響を除去することにある。この動作は、前述した実施形態で詳細に説明したので、ここでは説明しない。
【００６１】
ここで、ステップＳ１１３０のレベル構築工程を詳細に説明する。この実施形態では、レベル構築ステップを、２つの方法で実施することができる。第１の方法は、電力監視装置80-1〜80-2を有線ネットワーク、無線ネットワークまたはＰＬＣネットワークを介して互いに通信させることにより、相対位置を得て、電力監視装置80-1〜80-2の位置を特定し、電気メータートポロジーネットワークを構築するか、あるいはＰＬＣを介して電力監視装置80-1〜80-2を同期補正さえする。しかし、もしこの実施形態をこの方法で実施すれば、通信チップを各電力監視装置内に配置しなければならない。その結果、実施コストが増大する。
【００６２】
レベル構築ステップを実施する他の方法において、電力監視装置80-1が主電源ＴＰの第１変化を常に検出するので、電力監視装置80-2が第２電源Ｐ２に設置された場合、上位レベルの電力監視装置80-1は、主電源ＴＰ上で電力監視装置80-2のメーター消費負荷を検出する（なぜなら、第２電源Ｐ２は主電源ＴＰの分岐電源であるからである）。よって、下位レベルの電力監視装置80-2の存在を、電気機器シグネチャデータベースを通じて検出することができ、電力監視装置の電気メータートポロジーネットワーク作ることができる。第２実施技術は、各電力監視装置内に如何なる通信チップをも設置することを必要としないため、より低い実施コストを提供する。
【００６３】
ここで、第１変化および第２変化を補正してステップＳ１１４０で第１電気機器変化を得る工程を、図１０Ａと図１０Ｂと図１２とを参照して詳細に説明する。図１２は、図１１のステップＳ１１４０の詳細なフローチャートである。先ず、電力監視装置80-1が下位レベルの電力監視装置の存在を検出した後、ステップＳ１１２０では、上位および下位レベルの電力監視装置は、同期し、電力監視装置80-1〜80-2が第１変化および第２変化を同期して検出し得るようにする。
【００６４】
具体的には、主電源および分岐電源が同一の電圧サイン波を有しているので、ステップＳ１１２０では、電力監視装置80-1〜80-2は、主電源ＴＰおよび第２電源Ｐ２の電圧サイン波を、同期動作を実行するための同期テスト信号として扱うことができる。図１３は、ステップＳ１２１０の時間同期を示す概略図である。図１３に示すように、主電源ＴＰで電力監視装置80-1により検出された電圧波VW1と第２電源Ｐ２で電力監視装置80-2により検出された電圧波VW2との間に、タイムインターバル△Ｔがある。よって、タイムインターバル△Ｔによって、電力監視装置80-2は、電力監視装置80-1と同期する。なお、ここで、同期テスト信号は、電圧サイン波に限定されず、ＰＬＣネットワークを介して伝送される電圧信号、電流信号、またはデジタル信号とすることもできる。電力監視装置80-1〜80-2を互いに同期し得るものである限り、信号を、同期テスト信号とみなすことができる。
【００６５】
図１４は、ステップＳ１２２０の第１変化と第２変化と第１電気機器変化とを示す概略図である。図１０Ａと図１１と図１４とにおいて、ステップＳ１２２０では、電力監視装置80-1は、電力監視装置80-2により検出された第２変化（図１４では、第２変化は電流波IW2である；しかし、この発明は、これに限定されず、第２変化は電力消費特徴に関連する任意の他の値とすることもできる）を受信するとともに、第１変化（図１４では、第１変化は電流波IW1である；しかし、この発明は、これに限定されない）および第２変化の波形をシフトすることにより補正する。電流のドリフトおよび時間同期精度の問題に起因して、電流波IW1-IW2間にはわずかな時間差がなお存在し得る。よって、ステップＳ１２２０では、電流波IW1-IW2をわずかにシフトすることにより、両者の時間差を除去する。
【００６６】
他の実施形態では、電力監視装置80-2は、またステップＳ１２１０で述べたタイムインターバル△Ｔを、第２変化とともに、電力監視装置80-1へ伝送することができる。よって、電力監視装置80-1は、ステップS１２２０で、タイムインターバル△Ｔによって、電流波IW1-IW2をシフトすることにより、時間同期を行うことができる。他方、ステップＳ１２３０では、上位レベルの電力監視装置80-1は、補正された電流波IW1から電流波IW2を減算して、第１電気機器変化の正味電流波形IWCを生成することにより、図１１のステップＳ１１５０〜Ｓ１１６０を実行する。ステップＳ１１５０〜Ｓ１１６０は既に上述した実施形態で説明したので、ここでは説明しない。
【００６７】
第３実施形態を、上記第１、第２および第４実施形態ならびに図８および１５を参照しながら、さらに説明する。図１５は、この発明の第３実施形態にかかる、電気機器の状態を識別する電力監視方法のフローチャートである。先ず、ステップＳ１５１０では、電力監視装置80-1〜80-5を、電力監視システム８００内に配置する。この実施形態では、電力監視装置80-1〜80-5は、それぞれ主電源ＴＰならびに第２、第３、第４および第５電源P2〜P5の電力消費特徴をサンプリングして、対応する第１、第２、第３、第４および第５変化を生成する。
【００６８】
次に、ステップＳ１５２０では、電力監視装置80-1〜80-5は、レベル構築ステップを実施して互いに通信することにより、その相対位置を得て、電気メータートポロジーネットワークを作る。図９は、図８の電気メータートポロジーネットワークの概要図である。ここで、電力監視装置80-1を第１レベル電力監視装置と称し、電力監視装置80-2〜80-4を第２レベル電力監視装置と称し、電力監視装置80-5を第３レベル電力監視装置と称す。
【００６９】
対応する電気機器グループの状態を得て監視するために、ステップＳ１５３０では、下位レベルの電力監視装置が上位レベルの電力監視装置に同期するとともに、上位レベルの電力監視装置が補正された上位レベルの電力消費特徴の変化から下位レベルの電力消費特徴の変化を減算することにより、上位レベルの電力監視装置に対応する正味電力消費特徴変化を得る。
【００７０】
例えば、ステップＳ１５３０では、第３レベルの電力監視装置80-5および第２レベルの電力監視装置80-4は、互いに同期して、第４電源P4の電力消費特徴変化（即ち、第４変化）および第５電源P5の電力消費特徴変化（即ち、第５変化）を補正する。また、第２レベルの電力監視装置80-4は、第３レベルの電力監視装置80-5の第５変化を受信するとともに、補正された第４変化から第５変化を減算して、電気機器グループG4内の電気機器110-4の正味電力消費特徴変化を生成する。
【００７１】
さらに、第２レベルの電力監視装置80-2〜80-4も第１レベルの電力監視装置80-1と同期して、第１変化および第４変化を補正する。また、第１レベルの電力監視装置80-1は、先ず第２レベルの電力監視装置80-2〜80-4から第２変化、第３変化、および第４変化を受信するとともに、前記変化どうしを加算する。次に、第１レベルの電力監視装置80-1は、補正された第１変化から該合計値を減算して、電気機器グループG1内の電気機器110-1の正味電力消費特徴変化（即ち、第４実施形態中で述べた第１電気機器変化）を得る。次に、電力監視装置80-2, 80-3, および80-5は、第１実施形態または第２実施形態で説明した方法によって、それぞれ電気機器グループG2, G3, およびG5内の電気機器110-2, 110-3, および10-5の電力消費特徴変化を得る。
【００７２】
それによって、電力監視装置80-1〜80-5は、正味電力消費特徴変化が電力消費特徴しきい値より大きいか否かを決定する（ステップＳ１５４０）。ステップＳ１５５０では、電力監視装置80-1〜80-5は、正味電力消費によって電気機器シグネチャデータベースをサーチして、電気機器グループG1〜G5内の電気機器110-1〜110-5の状態または電気機器110-1〜110-5の状態の組み合わせを、得て監視する。ステップＳ１５４０およびステップＳ１５５０は、図１１のステップＳ１１５０およびＳ１１６０に類似するため、ここでは説明しない。さらに、この実施形態での他の詳細な工程は、すでに上記実施形態で説明したので、ここでは説明しない。
【００７３】
前述した第３および第４実施形態が実施される場合、伝送帯域幅の問題に起因して、下位レベルの電力監視装置は、検出された電力消費特徴変化を上位レベルの電力監視装置へ伝送すること以外に、他の電力監視動作を行う必要がある（例えば、遠隔サーチモジュールを使用することによって電気機器の状態を識別するとともに、上位レベルの電力監視装置と同期する、など）。よって、電力消費特徴変化は、時分割（time-sharing）方式で伝送することができる。言い換えれば、下位レベルの電力監視装置は、電力消費特徴変化のセクション（例えば、電力消費特徴変化の１〜２秒間）を記録し、各期間中に（例えば、毎分）それを上位レベルへ伝送することにより、前述した第３または第４実施形態の分配電力監視システムを達成することができる。各時期の休止時間に下位レベルの電力監視装置が帯域幅を使用することで他の監視操作を実施する。
【００７４】
まとめると、この発明の実施形態では、電気機器の状態が変化する時、対応する電気機器の電力消費特徴の変化が生成される。よって、電気機器間の関連性、電気機器の状態、および電気機器の電力消費特徴の変化（即ち、電気機器シグネチャデータベース）が、ユーザーのフィードバックにより作られる。次に、この発明の実施形態では、監視された電源の電力消費特徴（例えば、電流の電圧、電流、電力、調波情報、および電気機器が状態を切り替える時に生成される過渡電流波）の変化によって、電気機器シグネチャデータベースがサーチされて、これにより監視された電源が電力を供給する電気機器の状態を識別する。それにより、電気機器の状態の変化によって、各電気機器の電力消費量を記録でき、これによりユーザーが便利に電力消費の原因を究明して電力消費量を低減することができる。
【００７５】
さらに、この発明の実施形態では、インターネットならびにクラウドコンピューティング技術を通じて、ユーザーが自分の電気機器のブランド、モデル、電力消費の原因、および電力節約の示唆を、電気機器シグネチャデータベースに記録できるような、大規模な電気機器シグネチャデータベースおよび高い効率のサーチ能力が提供される。したがって、より具体的な電力の節約および管理プラン、自動的な電力消費の原因の判定、消費電力分布分析、ならびに自動電力節約制御などの機能を達成することができる。一方、各レベルの電力監視装置が対応する電気機器グループを監視することができるように、分配型又は階層型の電力監視システムを、複数の電力監視装置を使用して作ることができる。これにより、各電力監視装置の動作負荷を分配することができる。
【００７６】
本発明の範囲から逸脱することなく、本発明に様々な変更および変形を加えることができることは、当業者にとって明らかである。上記に基づき、この発明の変更および変形は、特許請求の範囲およびこれと均等の範囲内に属する限り、本発明に包含されることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
この発明は、電力の測定ならびに監視技術に関し、より具体的には、ユーザーが便利に個別の電気機器の電力消費状態を理解し得るような、ユーザーからのフィードバックに基づいて電気機器の状態を識別する電力監視技術に関する。
【符号の説明】
【００７８】
10, 60, 80-1〜80-5 電気機器の状態を識別する電力監視装置
100 ビル
110-1〜110-5 電気機器
210 測定モジュール
220 変化検出およびサーチモジュールならびに電気機器シグネチャデータベース
310 フィルターユニット
320 アンチエイリアスフィルター(anti-alias filter)
330 ローパスフィルター
340 電力消費特徴測定ユニット
350 サーチユニット
360 メモリーユニット
610 コンセントに設置された負荷検出ユニット
620 インターネット
630 サーチモジュールおよび電気機器シグネチャデータベース
710 変化検出ユニット
720 伝送インターフェースユニット
800, 1000 電力監視システム
S410〜S1550 ステップ
TP 主電源
P2〜P5 第２電源〜第５電源
G1〜G5 第１電気機器グループ〜第５電気機器グループ
IＴＰ 主電源の電流
VＴＰ 主電源の電圧
VW1 主電源ＴＰで電力監視装置80-1により検出された電圧波
VW2 第２電源Ｐ２で電力監視装置80-2により検出された電圧波
△Ｔ タイムインターバル
IW1 主電源ＴＰで電力監視装置80-1により検出された電流波
IW2 第２電源Ｐ２で電力監視装置80-2により検出された電流波
IWC 第１電気機器変化の正味電流波
【図１】
0005295322.tif 000010
【図２】
0005295322.tif 000011
【図３】
0005295322.tif 000012
【図４】
0005295322.tif 000013
【図５Ａ】
0005295322.tif 000014
【図５Ｂ】
0005295322.tif 000015
【図６】
0005295322.tif 000016
【図７】
0005295322.tif 000017
【図８】
0005295322.tif 000018
【図９】
0005295322.tif 000019
【図１０Ａ】
0005295322.tif 000020
【図１０Ｂ】
0005295322.tif 000021
【図１１】
0005295322.tif 000022
【図１２】
0005295322.tif 000023
【図１３】
0005295322.tif 000024
【図１４】
0005295322.tif 000025
【図１５】
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