(57)【要約】本明細書は、配電点の校正済み電力測定結果を導出するリモートセンシングの方法およびシステムを記載する。センサモジュールの磁界センサによって、配電点により放出された磁界を検知する。第１のプロセッサによって、磁界センサにより検知された磁界と配電点に印加された電圧とから導出される各磁界センサの未校正電力測定結果を生成する。第２のプロセッサによって、配電点を通じて引き出されている既知の電力負荷に対する各磁界センサの応答を決定する。第２のプロセッサは、既知の電力負荷に対する各磁界センサの応答を用いることにより伝達関数を導出する。第２のプロセッサは、伝達関数を各磁界センサの未校正電力測定結果に適用することにより、配電点の校正済み電力測定結果を生成する。
2018528433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電点の校正済み電力測定結果を導出するリモートセンシングの方法であって、
センサモジュールの１つまたは複数の磁界センサによって、前記配電点により放出された磁界を検知するステップであって、前記センサモジュールが前記配電点に近接して位置決めされているステップと、
前記センサモジュールに結合された電圧センサによって、前記配電点に印加された電圧を検知するステップと、
前記センサモジュールに結合された第１のプロセッサによって、前記磁界センサにより検知された前記磁界と前記電圧センサにより検知された前記電圧とから導出される、各磁界センサの未校正電力測定結果を生成するステップと、
前記センサモジュールに結合された第２のプロセッサによって、前記配電点を通じて引き出されている既知の電力負荷に対する各磁界センサの応答を決定するステップと、
前記第２のプロセッサによって、前記既知の電力負荷に対する各磁界センサの前記応答を用いることにより伝達関数を導出するステップと、
前記第２のプロセッサによって、前記伝達関数を各磁界センサの前記未校正電力測定結果に適用することにより、前記配電点の前記校正済み電力測定結果を生成するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記配電点が、電気ブレーカボックスである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記センサモジュールが、前記電気ブレーカボックスの外部に固定されている、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記電圧センサが、前記配電点に対して電気的に接続された電源に結合されている、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記配電点に結合された校正回路を作動させることにより、前記配電点を通じて前記既知の電力負荷を引き出すステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
校正回路が、抵抗器である、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
伝達関数を導出するステップが、磁界センサの前記未校正電力測定結果とそれぞれ関連付けられた一連の係数を導出することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記一連の係数を導出することが、磁界センサの前記未校正電力測定結果に基づいて、前記磁界センサそれぞれの疑似電力を決定することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記疑似電力を決定することが、
各磁界センサについて、前記未校正電力測定結果を時間積分することにより、前記磁界センサにより測定された電流（Ｉ）を決定することと、
前記電流に対して、前記電圧センサからの電圧を乗じる（Ｉ・Ｖ）ことと、
１サイクルにわたってＩ・Ｖを積分することと
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２のプロセッサが、前記センサモジュールに結合されたサーバコンピューティングデバイス中に位置付けられている、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のプロセッサによって、各磁界センサの前記未校正電力測定結果を前記サーバコンピューティングデバイスに送信するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記配電点の前記校正済み電力測定結果をサーバコンピューティングデバイスに送信するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記磁界センサが、前記センサモジュールのハウジング内において、所定の幾何学的構成で配置されている、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記磁界センサの少なくともサブセットが、互いに異なる配向で配置されている、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
サーバコンピューティングデバイスによって、所定の地理的エリア全体に分布した複数の配電点それぞれの校正済み電力測定結果のセットを収集するステップと、
前記サーバコンピューティングデバイスによって、少なくとも複数の前記校正済み電力測定結果のセット全体で共通の１つまたは複数の電力シグネチャを決定するステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記１つまたは複数の電力シグネチャが、前記複数の配電点に結合された発電システムの機器の故障に対応する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
配電点の校正済み電力測定結果を導出するリモートセンシングのシステムであって、
前記配電点により放出された磁界を検知するように構成された１つまたは複数の磁界センサが前記配電点に近接して位置決めされているセンサモジュールと、
前記センサモジュールに結合され、前記配電点に印加された電圧を検知するように構成された電圧センサと、
前記センサモジュールに結合され、前記磁界センサにより検知された前記磁界と前記電圧センサにより検知された前記電圧とから導出される、各磁界センサの未校正電力測定結果を生成するように構成された第１のプロセッサと、
前記センサモジュールに結合される第２のプロセッサであって、
前記配電点を通じて引き出されている既知の電力負荷に対する各磁界センサの応答を決定し、
前記既知の電力負荷に対する各磁界センサの前記応答を用いることにより伝達関数を導出し、
前記伝達関数を各磁界センサの前記未校正電力測定結果に適用することにより、前記配電点の前記校正済み電力測定結果を生成するように構成された第２のプロセッサと
を備えた、システム。
【請求項１８】
前記配電点が、電気ブレーカボックスである、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記センサモジュールが、前記電気ブレーカボックスの外部に固定されている、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記電圧センサが、前記配電点に対して電気的に接続された電源に結合されている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２１】
前記配電点に結合され、作動時に、前記配電点を通じて前記既知の電力負荷を引き出す校正回路をさらに備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２２】
前記校正回路が、抵抗器である、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
伝達関数を導出することが、磁界センサの前記未校正電力測定結果とそれぞれ関連付けられた一連の係数を導出することを含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２４】
前記一連の係数を導出することが、磁界センサの前記未校正電力測定結果に基づいて、前記磁界センサそれぞれの疑似電力を決定することを含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記疑似電力を決定することが、
各磁界センサについて、前記未校正電力測定結果を時間積分することにより、前記磁界センサにより測定された電流（Ｉ）を決定することと、
前記電流に対して、前記電圧センサからの電圧を乗じる（Ｉ・Ｖ）ことと、
１サイクルにわたってＩ・Ｖを積分することと
を含む、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記第２のプロセッサが、前記センサモジュールに結合されたサーバコンピューティングデバイス中に位置付けられている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２７】
前記第１のプロセッサが、各磁界センサの前記未校正電力測定結果を前記サーバコンピューティングデバイスに送信するように構成されている、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記第２のプロセッサが、前記配電点の前記校正済み電力測定結果をサーバコンピューティングデバイスに送信するように構成されている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記磁界センサが、前記センサモジュールのハウジング内において、所定の幾何学的構成で配置されている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項３０】
前記磁界センサの少なくともサブセットが、互いに異なる配向で配置されている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項３１】
所定の地理的エリア全体に分布した複数の配電点それぞれの校正済み電力測定結果のセットを収集し、
少なくとも複数の前記校正済み電力測定結果のセット全体で共通の１つまたは複数の電力シグネチャを決定するように構成されたサーバコンピューティングデバイスをさらに備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項３２】
前記１つまたは複数の電力シグネチャが、前記複数の配電点に結合された発電システムの機器の故障に対応する、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
配電点の校正済み電力測定結果を導出するリモートセンシングの方法であって、
センサモジュールの１つまたは複数の磁界センサによって、前記配電点により放出された磁界を検知するステップであって、前記センサモジュールが前記配電点に近接して位置決めされているステップと、
前記センサモジュールに結合された第１のプロセッサによって、前記磁界センサにより検知された前記磁界から導出される各磁界センサの未校正電流測定結果を生成するステップと、
前記センサモジュールに結合された第２のプロセッサによって、前記配電点を通じて引き出されている既知の電流負荷に対する各磁界センサの応答を決定するステップと、
前記第２のプロセッサによって、前記既知の電流負荷に対する各磁界センサの前記応答を用いることにより伝達関数を導出するステップと、
前記第２のプロセッサによって、各磁界センサの前記未校正電流測定結果と前記配電点に印加された電圧とに前記伝達関数を適用することにより、前記配電点の前記校正済み電力測定結果を生成するステップと
を含む、方法。
【請求項３４】
前記配電点が、電気ブレーカボックスである、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記センサモジュールが、前記電気ブレーカボックスの外部に固定されている、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記配電点に結合された校正回路を作動させることにより、前記配電点を通じて前記既知の電力負荷を引き出すステップをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
前記校正回路が、抵抗器である、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
伝達関数を導出するステップが、磁界センサの前記未校正電力測定結果とそれぞれ関連付けられた一連の係数を導出することを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
前記一連の係数を導出することが、磁界センサの前記未校正電力測定結果に基づいて、前記磁界センサそれぞれの疑似電力を決定することを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記疑似電力を決定することが、
各磁界センサについて、前記未校正電力測定結果を時間積分することにより、前記磁界センサにより測定された電流（Ｉ）を決定することと、
前記電流に対して、前記既知の電力負荷の電圧を乗じる（Ｉ・Ｖ）ことと、
１サイクルにわたってＩ・Ｖを積分することと
を含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
配電点の校正済み電力測定結果を導出するリモートセンシングのシステムであって、
前記配電点により放出された磁界を検知するように構成された１つまたは複数の磁界センサが前記配電点に近接して位置決めされたセンサモジュールと、
前記センサモジュールに結合され、前記磁界センサにより検知された前記磁界から導出される各磁界センサの未校正電力測定結果を生成するように構成された第１のプロセッサと、
前記センサモジュールに結合される第２のプロセッサであって、
前記配電点を通じて引き出されている既知の電力負荷に対する各磁界センサの応答を決定し、
前記既知の電力負荷に対する各磁界センサの前記応答を用いることにより伝達関数を導出し、
各磁界センサの前記未校正電流測定結果と前記配電点に印加された電圧とに前記伝達関数を適用することにより、前記配電点の前記校正済み電力測定結果を生成するように構成された第２のプロセッサと
を備える、システム。
【請求項４２】
前記配電点が、電気ブレーカボックスである、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
前記センサモジュールが、前記電気ブレーカボックスの外部に固定されている、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４４】
前記配電点に結合され、前記配電点を通じて前記既知の電力負荷を引き出すように構成された校正回路をさらに備える、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４５】
前記校正回路が、抵抗器である、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
伝達関数を導出することが、磁界センサの前記未校正電力測定結果とそれぞれ関連付けられた一連の係数を導出することを含む、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４７】
前記一連の係数を導出することが、磁界センサの前記未校正電力測定結果に基づいて、前記磁界センサそれぞれの疑似電力を決定することを含む、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
前記疑似電力を決定することが、
各磁界センサについて、前記未校正電力測定結果を時間積分することにより、前記磁界センサにより測定された電流（Ｉ）を決定することと、
前記電流に対して、前記既知の電力負荷の電圧を乗じる（Ｉ・Ｖ）ことと、
１サイクルにわたってＩ・Ｖを積分することと
を含む、請求項４７に記載のシステム。
【請求項４９】
配電点に結合された個々の分岐回路を識別する方法であって、
センサモジュールの複数の磁界センサによって、前記配電点に結合された複数の分岐回路それぞれにより放出された磁界を検知するステップであって、前記センサモジュールが前記配電点に近接して位置決めされているステップと、
前記センサモジュールに結合されたプロセッサによって、前記複数の分岐回路のうちの少なくとも１つと関連付けられた複数の電力変化それぞれに対する各磁界センサの応答を決定するステップと、
前記プロセッサによって、各電力変化に対する前記磁界センサの前記応答を多次元空間中の点に位置決めするステップであって、前記多次元空間の各次元が磁界センサに対応するステップと、
前記プロセッサによって、それぞれ異なる分岐回路を表すとともに異なるベクトル方向を有する前記多次元空間中の前記点のクラスタを識別するステップと
を含む、方法。
【請求項５０】
前記プロセッサによって、各電力変化と関連付けられた振幅を決定するステップと、
前記プロセッサによって、単一の分岐回路と関連付けられるとともに類似の振幅を有する前記多次元空間中の１つまたは複数の点をグループ化するステップと、
前記プロセッサによって、前記振幅に基づいて、前記分岐回路に結合された装置の状態変化を識別するステップと
をさらに含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記多次元空間中の点の各識別クラスタが、関連するベクトル方向に沿って直線状に配置されている、請求項４９に記載の方法。
【請求項５２】
前記電力変化のうちの少なくとも１つが、前記分岐回路と関連付けられた障害に対応するか否かを判定するステップをさらに含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５３】
前記分岐回路のうちの１つに結合された校正装置によって、前記配電点を通じて既知の電力負荷を引き出すステップと、
前記プロセッサによって、前記センサモジュールによる前記既知の電力負荷の測定結果に基づいて、前記校正装置が取り付けられた前記分岐回路を識別するステップと
をさらに含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５４】
校正装置が、前記分岐回路のうちの１つのレセプタクルに差し込まれた携帯型校正器である、請求項４９に記載の方法。
【請求項５５】
前記プロセッサによって、校正装置が取り付けられた識別分岐回路と関連付けられた情報をモバイルコンピューティングデバイスに送信するステップと、
前記プロセッサによって、前記識別分岐回路の物理的位置と関連付けられた位置識別子を受信するステップと、
前記プロセッサによって、前記位置識別子を前記識別分岐回路にマッピングするステップと
をさらに含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５６】
前記センサモジュールが、分岐回路の数よりも少ない磁界センサを備える、請求項４９に記載の方法。
【請求項５７】
前記プロセッサによって、少なくとも複数の前記分岐回路と関連付けられた測定結果データを前記プロセッサに結合された補助メモリに格納するステップをさらに含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
配電点に結合された個々の分岐回路を識別するシステムであって、
前記配電点に結合された複数の分岐回路それぞれにより放出された磁界を検知するように複数の磁界センサが構成され、前記配電点に近接して位置決めされているセンサモジュールと、
前記センサモジュールに結合されるプロセッサであって、
前記複数の分岐回路のうちの少なくとも１つと関連付けられた複数の電力変化それぞれに対する各磁界センサの応答を決定し、
各次元が磁界センサに対応する多次元空間中の点において、各電力変化に対する前記磁界センサの前記応答を位置決めし、
それぞれ異なる分岐回路を表すとともに異なるベクトル方向を有する前記多次元空間中の前記点のクラスタを識別するように構成されたプロセッサと
を備える、システム。
【請求項５９】
前記プロセッサが、
各電力変化と関連付けられた振幅を決定し、
単一の分岐回路と関連付けられるとともに類似の振幅を有する前記多次元空間中の１つまたは複数の点をグループ化し、
前記振幅に基づいて、前記分岐回路に結合された装置の状態変化を識別するようにさらに構成されている、請求項５８に記載のシステム。
【請求項６０】
前記多次元空間中の点の各識別クラスタが、関連するベクトル方向に沿って直線状に配置されている、請求項５８に記載のシステム。
【請求項６１】
前記プロセッサが、前記電力変化のうちの少なくとも１つが前記分岐回路と関連付けられた障害に対応するか否かを判定するようにさらに構成されている、請求項５８に記載のシステム。
【請求項６２】
前記分岐回路のうちの１つに結合され、前記配電点を通じて既知の電力負荷を引き出すように構成された校正装置をさらに備え、前記プロセッサが、前記センサモジュールによる前記既知の電力負荷の測定結果に基づいて、前記校正装置が取り付けられた前記分岐回路を識別するように構成されている、請求項５８に記載のシステム。
【請求項６３】
前記校正装置が、前記分岐回路のうちの１つのレセプタクルに差し込まれた携帯型校正器である、請求項６２に記載のシステム。
【請求項６４】
前記プロセッサが、
校正装置が取り付けられた識別分岐回路と関連付けられた情報をモバイルコンピューティングデバイスに送信し、
前記識別分岐回路の物理的位置と関連付けられた位置識別子を受信し、
前記位置識別子を前記識別分岐回路にマッピングするようにさらに構成されている、請求項５８に記載のシステム。
【請求項６５】
前記センサモジュールが、分岐回路の数よりも少ない磁界センサを備える、請求項５８に記載のシステム。
【請求項６６】
前記プロセッサが、少なくとも複数の前記分岐回路と関連付けられた測定結果データを前記プロセッサに結合された補助メモリに格納するようにさらに構成されている、請求項６５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の主題は一般に、校正済み電力測定結果を導出するリモートセンシングに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、住居および商業環境の電力使用負荷および変動の測定は、変流器（ＣＴ：ＣｕｒｒｅｎｔＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）のクランプ技術によって実現されている。スマートメータ等の製品ならびにサウスカロライナ州チャールストンのエナジー社（Ｅｎｅｒｇｙ，Ｉｎｃ．）から入手可能なＴＥＤ５０００シリーズ、カナダ、ブリティッシュコロンビア州バンクーバーのニューリオ・テクノロジー社（ＮｅｕｒｉｏＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．）から入手可能なＮｅｕｒｉｏ Ｓｅｎｓｏｒ、およびカナダ、オンタリオ州キッチナーのアイドロ・グリーン・ソリューションズ社（ＥｙｅｄｒｏＧｒｅｅｎ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，Ｉｎｃ．）から入手可能なＥＨＥＭ１Ｈｏｍｅ ＥｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙＭｏｎｉｔｏｒ等の他のエネルギーモニタリング製品では、ＣＴクランプが囲む単一のワイヤからの磁界とワイヤ中に存在する電流との物理的関係が単純であり、電力使用の識別が比較的容易であることから、ＣＴ技術を利用している。このような製品では通常、各ＣＴクランプにより検知された瞬時電流に時間変動電圧を乗じることによって電力を決定する。この瞬時電力を１秒等の期間にわたって積分することにより、この１秒期間中に使用された全電力を計算することができる。
【０００３】
ただし、ＣＴクランプの設置は、その手順において、電気ブレーカボックスの外側保護パネルの取り外し、さらには人体への危害の原因または死亡の原因にすらなり得る大電力電線への設置者の接近を要するため、困難かつ危険である。この種の設置は、住宅所有者が完遂するのに実用的ではない。ほとんどの住宅所有者は、この設置を容易には行えないため、代わりに電気工事請負業者を雇い、大きな費用をかけて作業を実施することを選択する。また、ＣＴクランプの設置には、ヒューズボックスカバーの取り外し、ＣＴクランプおよび関連するワイヤの注意深い接続に伴う作業によって、多大な時間を必要とする。熟練の電気技師による設置であっても、３０分以上を要する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、電気ブレーカボックスの内部へのＣＴクランプ等のコンポーネントの複雑で危険な設置を要しないリモートセンシング技術を用いて、配電点を流れる電力の使用および変動を測定する方法およびシステムが求められている。本明細書に記載の技術は、磁界センサが備え付けられたセンサモジュールを配電点に近接して位置決めすることによる、電力測定システムの非常に簡単な設置を提供する。一例として、本明細書に記載の電力測定システムの設置は、誰でも、電気を扱った経験のない人でも実施可能であり、通常１０分未満という短時間で完了することができる。
【０００５】
本発明の観点において、配電点は、（ａ）（たとえば、公益事業会社により運用され、配電点に結合された太陽電池パネルアレイから供給されて）発電源から流れる電力を受け入れるとともに、（ｂ）受け入れた電力を１つまたは複数の配電チャネルに分配する、配電システム中の任意の点である。一実施形態において、配電点は、住居または事業所に設置された電気ブレーカボックスである。住居用電気ブレーカボックス１００としての配電点の一例を図１Ａに示す。この例において、電気ブレーカパネルは、公益事業会社から引き込みケーブル１０２（すなわち、通例は電気ブレーカボックスの上部で引き込まれ、通常は１相ワイヤ１０４、２相ワイヤ１０６、および中立ワイヤ１０８という３つのワイヤを備えた大型ケーブル）を介して電力を受け入れ、建物のさまざまなエリアに供給する分岐回路１１０へと電力を分配する。１相ワイヤ１０４および２相ワイヤ１０６は通常、１２０ボルトの正弦波可変電圧を搬送する。これは、標準的な２相配線方式であり、反対方向に流れる各ワイヤ１０４、１０６からの電流および位相が１８０°ずれた電圧を特徴とする。なお、本明細書において、相線の表記「１相」および「２相」は、相同士を識別する参照目的で使用している。当然のことながら、いくつかの実施形態においては、１つ、２つ、または３つの相が存在していてもよい。たとえば、欧州の住居環境は１相であり、米国の住居環境は２相であり、米国の商業環境は３相であってもよい。
【０００６】
本明細書に記載の本発明を使用可能な配電点の他の例としては、電気ブレーカボックスの上流（すなわち、公益事業会社のより近く）の装置および電気ブレーカボックスの下流（すなわち、公益事業会社からより遠く）の装置の両方または一方が挙げられるが、これらに限定されない。このような装置としては、建物の電気ブレーカボックスに結合された他の電気パネル（たとえば、電気自動車を充電するレセプタクル、太陽電池パネル分電システム）、スマートメータ、発電機、公益事業会社の配電システムのさまざまなノードにおける上流装置等が挙げられる。また、当然のことながら、いくつかの実施形態において、配電点としては、配電システムの一部であるワイヤまたはケーブル上の点が可能である。たとえば、電力計および電気ブレーカボックスを接続する引き込みケーブルの一部は、該引き込みケーブルのワイヤを電力が流れているため、配電点と考えられる。
【０００７】
図１Ｂは、さまざまな配電点に関して本明細書に記載のセンサモジュールを位置決めする例示的な位置を示した配電システムの図である。図１Ｂに示すように、商用変圧器と（たとえば、住居に配置された）スマートメータとの間の線上には、センサモジュールＳＭ１が位置付けられている。スマートメータの外部ボックス上には、センサモジュールＳＭ２が位置決めされている。住居の主電気パネルを収容した電気ブレーカボックスに近接した壁上（たとえば、引き込みケーブルが主パネルに入る位置またはその近傍）には、センサモジュールＳＭ３が位置決めされている。電気ブレーカボックスの外部には、センサモジュールＳＭ４が位置決めされている。電気ブレーカボックスと副電気パネル（たとえば、住居の他の場所の専用電気パネル）との間の線上には、センサモジュールＳＭ５が位置決めされている。副パネルボックスの外部には、センサモジュールＳＭ６が位置決めされている。太陽電池パネルを電気ブレーカボックスに結合する線上（または、伝送装置上）には、センサモジュールＳＭ７が位置決めされている。
【０００８】
さらに、上述のＣＴクランプ技術とは対照的に、本明細書に記載のシステムおよび方法には、ワイヤ１０４、１０６から引き込みケーブルに生じた磁界のほか、たとえば配電点から建物のさまざまな場所まで延びた個々の分岐回路１１０を流れる電力により生じた磁界等、配電点を流れる電力によって生じたより複雑な磁界を検知できる利点がある。また、このシステムおよび方法では、磁界センサを介して検知されたデータも用いて、配電点に結合された個々の分岐回路を識別し、さらに、各分岐回路上の特定の装置（たとえば、電化製品、電気機器等）を識別・モニタリングするため、都合が良い。
【０００９】
一般的に、本明細書に記載のシステムおよび方法では、センサモジュールの１つまたは複数の磁界センサを用いることにより、配電点に接続された分岐回路を含めて、該配電点を電力が流れる際に配電点により放出される磁界を検知する。いくつかの実施形態において、センサモジュールは、配電点に近接して、さまざまな場所に位置決めされている。電気ブレーカボックスの例において、センサモジュールは、引き込みケーブル上もしくはその近傍および電気ブレーカボックスに近接した壁上、または、引き込みケーブル上もしくはその近傍または電気ブレーカボックスに近接した壁上にて、電気ブレーカボックスの外部に固定可能である。当然のことながら、上記の場所は一例に過ぎず、センサモジュールは、配電点を流れる電力による磁界を検知可能な配電点に近接した任意の場所に配置可能である。また、本明細書に記載の技術では一般的に、磁界センサを、相互に対しておよび配電点に対して、または相互に対してもしくは配電点に対して、特定の配向とする必要がない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一態様において、本発明は、配電点の校正済み電力測定結果を導出するリモートセンシングの方法を特徴とする。センサモジュールの１つまたは複数の磁界センサによって、配電点により放出された磁界を検知するが、このセンサモジュールは、配電点に近接して位置決めされている。センサモジュールに結合された電圧センサによって、配電点に印加された電圧を検知する。センサモジュールに結合された第１のプロセッサによって、磁界センサにより検知された磁界と電圧センサにより検知された電圧とから導出される各磁界センサの未校正電力測定結果を生成する。センサモジュールに結合された第２のプロセッサによって、配電点を通じて引き出されている既知の電力負荷に対する各磁界センサの応答を決定する。第２のプロセッサは、既知の電力負荷に対する各磁界センサの応答を用いることにより伝達関数を導出する。第２のプロセッサは、伝達関数を各磁界センサの未校正電力測定結果に適用することにより、配電点の校正済み電力測定結果を生成する。
【００１１】
別の態様において、本発明は、配電点の校正済み電力測定結果を導出するリモートセンシングのシステムを特徴とする。このシステムは、１つまたは複数の磁界センサが配電点に近接して位置決めされたセンサモジュールを備える。磁界センサは、配電点により放出された磁界を検知するように構成されている。このシステムは、センサモジュールに結合された電圧センサをさらに備える。電圧センサは、配電点に印加された電圧を検知するように構成されている。このシステムは、センサモジュールに結合された第１のプロセッサをさらに備える。第１のプロセッサは、各磁界センサの未校正電力測定結果を生成するように構成されている。未校正電力測定結果は、磁界センサにより検知された磁界と電圧センサにより検知された電圧とから導出される。このシステムは、センサモジュールに結合された第２のプロセッサをさらに備える。第２のプロセッサは、配電点を通じて引き出されている既知の電力負荷に対する各磁界センサの応答を決定し、既知の電力負荷に対する各磁界センサの応答を用いることにより伝達関数を導出し、伝達関数を各磁界センサの未校正電力測定結果に適用することにより、配電点の校正済み電力測定結果を生成するように構成されている。
【００１２】
別の態様において、本発明は、配電点の校正済み電力測定結果を導出するリモートセンシングの方法を特徴とする。センサモジュールの１つまたは複数の磁界センサによって、配電点により放出された磁界を検知するが、このセンサモジュールは、配電点に近接して位置決めされている。センサモジュールに結合された第１のプロセッサによって、各磁界センサの未校正電流測定結果を生成する。未校正電流測定結果は、磁界センサにより検知された磁界から導出される。センサモジュールに結合された第２のプロセッサによって、配電点を通じて引き出されている既知の電流負荷に対する各磁界センサの応答を決定する。第２のプロセッサは、既知の電流負荷に対する各磁界センサの応答を用いることにより伝達関数を導出する。第２のプロセッサは、各磁界センサの未校正電流測定結果と配電点に印加された電圧とに伝達関数を適用することにより、配電点の校正済み電力測定結果を生成する。
【００１３】
別の態様において、本発明は、配電点の校正済み電力測定結果を導出するリモートセンシングのシステムを特徴とする。このシステムは、１つまたは複数の磁界センサが配電点に近接して位置決めされた、センサモジュールを備える。磁界センサは、配電点により放出された磁界を検知するように構成されている。このシステムは、センサモジュールに結合され、各磁界センサの未校正電流測定結果を生成するように構成された第１のプロセッサをさらに備える。未校正電流測定結果は、磁界センサにより検知された磁界から導出される。このシステムは、センサモジュールに結合された第２のプロセッサをさらに備える。第２のプロセッサは、配電点を通じて引き出されている既知の電流負荷に対する各磁界センサの応答を決定し、既知の電流負荷に対する各磁界センサの応答を用いることにより伝達関数を導出し、各磁界センサの未校正電流測定結果と配電点に印加された電圧とに伝達関数を適用することにより、配電点の校正済み電力測定結果を生成するように構成されている。
【００１４】
上記態様のいずれかは、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含み得る。いくつかの実施形態において、配電点は、電気ブレーカボックスである。いくつかの実施形態において、センサモジュールは、電気ブレーカボックスの外部に固定されている。いくつかの実施形態において、電圧センサは、配電点に対して電気的に接続された電源に結合されている。いくつかの実施形態においては、配電点に結合された校正回路の作動により、配電点を通じて既知の電力負荷を引き出す。いくつかの実施形態において、校正回路は、抵抗器である。
【００１５】
いくつかの実施形態において、伝達関数を導出するステップは、磁界センサの未校正電力測定結果とそれぞれ関連付けられた一連の係数を導出することを含む。いくつかの実施形態において、一連の係数を導出することは、磁界センサの未校正電力測定結果に基づいて、磁界センサそれぞれの疑似電力を決定することを含む。いくつかの実施形態において、疑似電力を決定することは、各磁界センサについて、未校正電力測定結果を時間積分することにより、磁界センサにより測定された電流（Ｉ）を決定することと、電流に対して、電圧センサからの電圧を乗じる（Ｉ・Ｖ）ことと、１サイクルにわたってＩ・Ｖを積分することと、を含む。
【００１６】
いくつかの実施形態において、第２のプロセッサは、センサモジュールに結合されたサーバコンピューティングデバイス中に位置付けられている。いくつかの実施形態において、第１のプロセッサは、各磁界センサの未校正電力測定結果をサーバコンピューティングデバイスに送信する。いくつかの実施形態においては、配電点の校正済み電力測定結果がサーバコンピューティングデバイスに送信される。
【００１７】
いくつかの実施形態において、磁界センサは、センサモジュールのハウジング内において、所定の幾何学的構成で配置されている。いくつかの実施形態において、磁界センサは、互いに異なる配向で配置されている。
【００１８】
いくつかの実施形態において、サーバコンピューティングデバイスは、所定の地理的エリア全体に分布した複数の配電点それぞれの校正済み電力測定結果のセットを収集するとともに、少なくとも複数の校正済み電力測定結果のセット全体で共通の１つまたは複数の電力シグネチャを決定するように構成されている。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の電力シグネチャは、複数の配電点に結合された発電システムの機器の故障に対応する。
【００１９】
別の態様において、本発明は、配電点に結合された個々の分岐回路を識別する方法を特徴とする。センサモジュールの複数の磁界センサによって、配電点に結合された複数の分岐回路それぞれにより放出された磁界を検知するが、このセンサモジュールは、配電点に近接して位置決めされている。センサモジュールに結合されたプロセッサによって、複数の分岐回路のうちの少なくとも１つと関連付けられた複数の電力変化それぞれに対する各磁界センサの応答を決定する。プロセッサは、各次元が磁界センサに対応する多次元空間中の点において、各電力変化に対する磁界センサの応答を位置決めする。プロセッサは、それぞれ異なる分岐回路を表すとともに異なるベクトル方向を有する多次元空間中の点のクラスタを識別する。
【００２０】
別の態様において、本発明は、配電点に結合された個々の分岐回路を識別するシステムを特徴とする。このシステムは、配電点に近接して位置決めされ、配電点に結合された複数の分岐回路それぞれにより放出された磁界を検知するように構成された複数の磁界センサを有するセンサモジュールを備える。このシステムは、センサモジュールに結合され、複数の分岐回路のうちの少なくとも１つと関連付けられた複数の電力変化それぞれに対する各磁界センサの応答を決定するように構成されたプロセッサをさらに備える。プロセッサは、各次元が磁界センサに対応する多次元空間中の点において、各電力変化に対する磁界センサの応答を位置決めするようにさらに構成されている。プロセッサは、それぞれ異なる分岐回路を表すとともに異なるベクトル方向を有する多次元空間中の点のクラスタを識別するようにさらに構成されている。
【００２１】
本発明の他の態様および利点については、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照することにより明らかとなろうが、これは、本発明の原理を一例として示しているに過ぎない。
【００２２】
上記発明の利点は、別の利点とともに、添付の図面と併せて以下の説明を参照することによって、より深く理解可能である。図面は、必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理の説明に際しては、代わりに大略強調している。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】電気ブレーカボックスの図。
【図１Ｂ】さまざまな配電点に関してセンサモジュールを位置決めする例示的な位置を示した配電システムの図。
【図２】配電点の校正済み電力測定結果を導出するリモートセンシングのシステムのブロック図。
【図３】配電点の校正済み電力測定結果を導出するリモートセンシングの方法のフローチャート。
【図４】瞬時電力、電流（ｄＩ／ｄｔ積分）、および電圧の波形を示したグラフの図。
【図５】３つの磁界センサが配電点の引き込みケーブルに近接して位置決めされたセンサモジュールの図。
【図６】磁界センサにより検知された電力変化と電圧変化との線形関係の例示的なプロット。
【図７Ａ】磁界センサＡ、Ｂ、およびＣそれぞれにより検出された磁界変化の例示的な相互プロット（たとえば、Ａ対Ｂ）。
【図７Ｂ】磁界センサＡ、Ｂ、およびＣそれぞれにより検出された磁界変化の例示的な相互プロット（たとえば、Ａ対Ｃ）。
【図７Ｃ】磁界センサＡ、Ｂ、およびＣそれぞれにより検出された磁界変化の例示的な相互プロット（たとえば、Ｂ対Ｃ）。
【図８】配電点におけるｄＩ／ｄｔ測定と関連付けられたさまざまな波形の図。
【図９】異なる種類の電化製品が動作している状態の３つの異なる時点での電圧を示した波形の図。
【図１０】配電点に結合された個々の分岐回路を識別する方法のフローチャート。
【図１１】クラスタおよびベクトル方向を含む、磁界センサにより検知された電力変化と電圧変化との線形関係の例示的なプロット。
【図１２】電力出力の波形を解析して変化の検出を生成する方法を示したグラフの図。
【図１３】例示的なレポートダッシュボードユーザインタフェースのスクリーンショットの図。
【図１４】例示的なレポートダッシュボードユーザインタフェースのスクリーンショットの図。
【図１５】住宅内の場所を回路にマッピングする例示的なユーザインタフェースのスクリーンショットの図。
【図１６】特定の分岐回路上の装置の電力使用を示す例示的なドットグラフの図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図２は、配電点の校正済み電力測定結果を導出するリモートセンシングのシステム２００のブロック図である。システム２００は、たとえば住居環境または他の建物もしくは施設に見られるような電化製品およびコンセントに電力を供給する分岐回路２０５に、受け入れた電力を伝送する配電点２０４（たとえば、電気ブレーカボックス）に入る引き込みケーブル２０２を具備する。
【００２５】
システム２００は、配電点２０４に近接して位置決めされたセンサモジュール２０６をさらに具備する。図２に示す例において、センサモジュール２０６は、配電点２０４の外部に固定されている。ただし、上述の通り、当然のことながら、センサモジュールは、いくつかの実施形態において、引き込みケーブル２０２上もしくはその近傍または配電点２０４の近くの壁上等、配電点２０４に近接したさまざまな場所に位置決めされている。
【００２６】
センサモジュール２０６は、１つまたは複数の磁界センサを具備する。例示的な磁界センサとしては、ホール効果センサ、磁気抵抗センサ、または磁気コイルピックアップが挙げられるが、これらに限定されない。図２に示すように、センサモジュールは、配電点２０４につながる引き込みケーブル２０２のワイヤと分岐回路２０５を含むワイヤとから放出された磁界を検知する３つのセンサ（すなわち、センサモジュール２０６内の灰色円）を具備する。いくつかの実施形態において、センサは、センサモジュール内において、配電点２０４周りのさまざまな距離および角度の両方または一方からの磁界を検出するように配向している。たとえば、センサモジュール２０６内では、それぞれの正面が引き込みケーブル２０２／配電点２０４／分岐回路２０５に９０°の角度で配向せず、異なる角度で配向するように、１つのセンサまたはセンサ群を位置決め可能である。また、いくつかの実施形態において、センサモジュール２０６は、後述の通り、各磁界センサの未校正電力測定結果を生成可能なプロセッサを具備する。上述の通り、当然のことながら、いくつかの実施形態において、センサモジュール２０６は、単一のセンサを具備しており、他の実施形態においては、センサモジュール２０６は、複数のセンサを具備する。
【００２７】
図２に示すように、センサモジュール２０６は、該センサモジュール２０６をデータ測定・処理装置２０８に接続するケーブル（たとえば、ネットワークケーブル）に結合されている。ただし、当然のことながら、本発明の範囲から逸脱することなく、図２に示す要素の他の構成も実現可能である。たとえば、図２は、別個のデータ測定・処理装置２０８に対して通信可能に結合された単一のセンサモジュールを示しているが、当然のことながら、センサモジュール２０６およびデータ測定・処理装置２０８は、同じ物理的ハウジング内に位置付けされることで、単一の装置を備え得る。別の例において、センサモジュール２０６およびデータ測定・処理装置２０８には、本明細書に記載の通り、各装置２０６、２０８を通信可能にする無線ネットワーク回路（たとえば、Ｗｉ−Ｆｉアンテナ）を備え付けることができる。いくつかの実施形態において、センサモジュール２０６は、エスティーマイクロ（ＳＴＭｉｃｒｏ）によるＳＴＭ３２Ｆ２０５ ＡＲＭ ＣｏｒｔｅｘＭＳプロセッサおよびブロードコム（Ｂｒｏａｄｃｏｍ）の通信用ＢＣＭ４３３６２Ｗｉ−Ｆｉチップに基づくことができ、単一の装置において、１２ビットのＡ／Ｄおよび無線通信を提供する。
【００２８】
予想可能な通り、配電点２０４から電力を受け入れて配分する分岐回路２０５は、センサモジュール２０６により検出可能な磁界も放出する。場合により、分岐回路２０５により放出された磁界は、配電点２０４および引き込みケーブル２０２の両方または一方により放出された磁界の、センサによる測定値を変化させ得るため、「ノイズ」と考えられる。ただし、各分岐回路２０５により放出された磁界は、センサモジュール２０６の磁界センサにより捕捉され、データ測定・処理装置２０８により解析される別個の信号とも考えられる。当然のことながら、図２は、センサモジュール２０６内の３つのセンサを示しているが、該モジュールは、配電点２０４からの磁界を検出するとともに分岐回路２０５からの磁界も検出するその他さまざまな数のセンサ（たとえば、４つ、６つ、１０個、１２個）を具備し得る。いくつかの実施形態において、センサモジュール２０６の磁界センサは、互いに特定の幾何学的構成で配置可能である。
【００２９】
さらに、いくつかの実施形態において、センサモジュール２０６は、配電点２０４の時間可変電圧（ｄＶ／ｄｔ）により生成される時間可変電界を測定するように構成された無線周波数（ＲＦ）アンテナを具備することも可能であるし、無線周波数（ＲＦ）アンテナへの結合も可能である。ＲＦアンテナが配電点２０４の電界の時間可変成分ひいては電圧の時間可変成分を検知するため、システムは、商用配電システムから導入されたサージ、大型電化製品のオンおよびオフ、局所的な電気システムにおける電気的短絡およびスパークの両方または一方、不十分な電力品質等、潜在的に危険と考えられるさまざまな状況を原因とする非常に高速な電圧変化を検出することができる。より詳しく以下に説明する通り、システムは、これらの電圧変化を検出して、電気システムに存在する考え得る危険についてエンドユーザに警告を発するレポートおよびアラートの両方または一方を生成するように構成可能である。
【００３０】
図２の続きとして、データ測定・処理装置２０８は、センサモジュール２０６の磁界センサから磁界測定結果データを受信し、いくつかの実施形態においては、この測定結果データを処理して、未校正電力測定結果および校正済み電力測定結果の両者を決定する。データ測定・処理装置２０８は、１つまたは複数のプロセッサ、メモリ、通信モジュール（たとえば、Ｗｉ−Ｆｉ回路）、校正回路２０９、ならびに本明細書に記載のデータ収集、校正、および電力測定プロセスを実行する他の信号処理回路等のコンピューティングハードウェアを備える。一実施形態において、データ測定・処理装置２０８は、センサモジュール２０６から受信したデータを処理する２つのプロセッサを備えており、後述の通り、第１のプロセッサが各磁界センサの未校正電力測定結果を生成し、第２のプロセッサが配電点の校正済み電力測定結果を生成するように構成されている。他の実施形態において、この段落に記載の処理は、センサモジュール２０６またはデータ測定・処理装置２０８のいずれかに位置付けられた単一のプロセッサにより実行可能である。さらに他の実施形態において、第１のプロセッサおよび第２のプロセッサは、センサモジュール２０６、データ測定・処理装置２０８、および／またはサーバコンピューティングデバイス２１４等、本明細書に記載の装置のいずれかに位置付け可能である。
【００３１】
また、データ測定・処理装置２０８は、１２０ＶＡＣプラグ２１０（いくつかの実施形態において、このプラグは２２０Ｖが可能）を介してレセプタクル（たとえば、コンセント）に接続された電源２１１を具備する。一実施形態において、装置２０８は、エスティーマイクロ（ＳＴＭｉｃｒｏ）によるＳＴＭ３２Ｆ２０５ ＡＲＭ ＣｏｒｔｅｘＭＳプロセッサおよびブロードコム（Ｂｒｏａｄｃｏｍ）の通信用ＢＣＭ４３３６２Ｗｉ−Ｆｉチップに基づき、単一の装置において、１２ビットのＡ／Ｄおよび無線通信を提供する。データ測定・処理装置２０８、または、場合により電源２１１自体は、電源２１１内の電力線の電圧を直接測定可能な電圧センサ２１２をさらに具備する。
【００３２】
さらに、データ測定・処理装置２０８は、いくつかの実施形態において、該データ測定・処理装置２０８と異なる場所に存在し得るサーバコンピューティングデバイス２１４との通信を可能にする通信ネットワーク２１３に結合されていてもよい。たとえば、装置２０８は、インターネットを介して（たとえば、局所的に設置されたルータ等の装置への無線接続を介して）通信することにより、電力測定結果データをサーバコンピューティングデバイス２１４に送信することができる。いくつかの実施形態において、サーバコンピューティングデバイス２１４は、電力測定結果データを格納して、該電力測定結果データに関する他の機能またはサービスを提供することができる。前述の通り、センサモジュール２０６およびデータ測定・処理装置２０８の両方または一方は、データをサーバコンピューティングデバイス２１４に送信可能であり、たとえば、未校正電力測定結果データをサーバコンピューティングデバイス２１４に送信することによって、サーバコンピューティングデバイス２１４は、校正済み電力測定結果を生成することができる。別の例において、サーバコンピューティングデバイス２１４は、より詳しく以下に説明する通り、ユーザが（たとえば、ブラウザインタフェースを介して）自身の住居の電力測定結果データにアクセスして、システム２００により捕捉および処理されている電力測定結果データに関するレポート、データサマリ、アラート、および他種の情報を確認できるようにし得る。
【００３３】
図３は、図２のシステム２００を用いて、配電点の校正済み電力測定結果を導出するリモートセンシングの方法３００のフローチャートである。センサモジュール２０６の１つまたは複数の磁界センサによって、配電点により放出された磁界を検知する（３０２）。前述するとともに図２に示す通り、センサモジュール２０６は、配電点２０４に近接して位置決めされている。各磁界センサは、検出した磁界に比例する出力電圧を生成するが、この磁界は、ワイヤそれぞれを流れる電流の変化（ｄＩ／ｄｔ）に比例する。上述の通り、いくつかの実施形態において、磁界センサはホール効果センサであり、電流の変化ではなく、ワイヤを流れる電流（Ｉ）に比例する磁界を測定する。
【００３４】
また、電圧センサ（たとえば、電圧センサ２１２）によって、配電点２０４に印加された電圧を検知する（３０４）。センサモジュール２０６に結合された第１のプロセッサによって、各磁界センサの未校正電力測定結果を生成する（３０６）。第１のプロセッサは、各磁界センサにより検知された磁界と電圧センサとにより検知された電圧から、各未校正電力測定結果を導出する。たとえば、各磁界センサがｄＩ／ｄｔと関連した出力を生成するため、センサ装置２０６（または、いくつかの実施形態において、データ測定・処理装置２０８）のプロセッサは、センサからの出力を積分して、測定時点の瞬時電流を生成する。上述の通り、当然のことながら、ホール効果センサは、Ｉに比例する磁界を測定するため、積分の必要がない。
【００３５】
一例として、図４は、瞬時電力４７２、電流（ｄＩ／ｄｔ積分）４７４、および電圧４７６に対応する波形を示している。センサモジュール２０６に結合された第１のプロセッサは、積分した電流に瞬時電圧を乗じるとともに、ある期間にわたって瞬時電力を積分することにより、未校正電力出力を生成する。この時点において、第１のプロセッサは、たとえば配電点２０４のワイヤそれぞれに対する各磁界センサの接近具合に関する詳細な情報を有しておらず、したがって、この時点で正確な電流を決定するのに十分な情報がないため、磁界センサそれぞれの未校正電力出力を決定する。
【００３６】
当然のことながら、センサモジュール２０６の各センサにより検知された磁界は、配電点２０４の各ワイヤ（たとえば、引き込みケーブル２０２の１相ワイヤ１０４、２相ワイヤ１０６および中立ワイヤ１０８、ならびに各分岐回路２０５、または、引き込みケーブル２０２の１相ワイヤ１０４、２相ワイヤ１０６および中立ワイヤ１０８、もしくは各分岐回路２０５）から検知された磁界の線形組み合わせである。簡単な一例において、図５は、配電点２０４の引き込みケーブル２０２のワイヤ（すなわち、１相ワイヤ１０４、２相ワイヤ１０６、および中立ワイヤ１０８）に近接して位置決めされた３つの磁界センサＡ、Ｂ、およびＣを備えたセンサモジュール２０６の図である。この構成を一例として用いることにより、センサＡがセンサＢおよびＣよりもワイヤ１０４に近いことから、ワイヤ１０４からの磁界は、センサＢまたはＣよりもセンサＡによって強く検出される。同様に、センサＢがセンサＡおよびＣよりもワイヤ１０６に近いことから、ワイヤ１０６からの磁界は、センサＡまたはＣよりもセンサＢによって強く検出される。
【００３７】
ＣＴクランプに関して既知の通り、ＣＴクランプが取り付けられている線を流れる電力に対して、ＣＴクランプにより取得された測定結果が正比例するため、ＣＴクランプの校正は、比較的単純である。ただし、本明細書に記載のシステムおよび方法においては、センサにより検出された信号の対応する線を流れる電力に対する比例関係が知られておらず、計算が必要なため、磁界センサの校正はより複雑である。
【００３８】
図３に戻り、センサモジュール２０６に結合された第２のプロセッサ（たとえば、データ測定・処理装置２０８に位置付けられたプロセッサおよびサーバコンピューティングデバイス２１４に位置付けられたプロセッサの両方または一方）によって、第１のプロセッサにより生成された未校正電力測定結果の校正を進める。第２のプロセッサは、配電点２０４を通じて引き出されている既知の電力負荷に対する各磁界センサの応答を決定する（３０８）。一例において、第２のプロセッサは、抵抗および無効負荷の両方または一方を配電点２０４に導入し得る校正回路（たとえば、データ測定・処理装置２０８の校正回路２０９）に結合されている。当然のことながら、校正回路は、たとえば配電点２０４に接続された分岐回路２０５に差し込まれた別個の校正装置を有する場合等、さまざまな構成でシステム２００に結合可能である。第２のプロセッサは、（たとえば、リードスイッチをオンすることにより）所定の時間に校正回路２０９を作動させることによって、該時間にセンサモジュール２０６の磁界センサから受信された測定結果の評価により、既知の電力負荷の追加が全体の電力測定結果に及ぼす影響を決定するとともに、センサそれぞれによりモニタリングしているワイヤに対する既知の電力負荷の相対的な影響を決定可能なようにプログラム可能である。
【００３９】
いくつかの実施形態において、既知の電力負荷の量は、さまざまな方法で決定することができ、配電点２０４につながる分岐回路２０５に結合されたスマートプラグからの測定結果の取得、データ測定・処理装置２０８の電源２１１からの測定結果の取得、または配電点２０４に結合されたスマートメータからの測定結果の取得が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４０】
全体の電力負荷は、（たとえば、電圧センサを用いて）電圧を検知するとともに、電圧変化と関連付けられた電力を推定する（すなわち、電力流と電圧変化との関係を決定する）ことによっても決定可能である。図６は、データ測定・処理装置２０８の電源２１１により測定された電圧変化に対する（２相電力の住宅の）１相および２相で観測された電力変化間の線形関係の例示的なプロットである。図６に示すように、線６０２は、１相の電力流との線形関係を示しており、線６０４は、２相の場合の線形関係を示している。既知の負荷で校正された単一の回路に見られる電力変化と電圧変化との関係を使用して、既知の負荷では未校正または校正不可能な回路の電力変化を導出することができる。電圧信号はノイズがいく分目立つものの、多くの電圧対電力変化を経時的に集約およびクラスタリングすることによって、より正確な関係を決定することができるため、配電点における電力使用の精度を向上可能である。
【００４１】
図７Ａ〜図７Ｃはそれぞれ、磁界センサＡ、Ｂ、およびＣそれぞれにより検出された磁界変化の例示的な相互プロットを含む（たとえば、Ａ対Ｂ、Ｂ対Ｃ、Ａ対Ｃ）。図７Ａ〜図７Ｃに示すように、プロットにはそれぞれ、プロット対象の各センサに対応するｘ軸およびｙ軸を含む。各線上の点は、校正回路２０９により配電点２０４を通じて引き出された既知の電流の変化の検出を表す。
【００４２】
図７Ａ〜図７Ｃに示すように、プロットには、表示および説明の容易化のため、２つの磁界センサの２次元データを含む。ただし、当然のことながら、第２のプロセッサは、センサモジュール２０６に実装されているセンサの数に関わらず、各センサにより他のセンサに対して検出された磁界をプロットしている。たとえば、センサモジュール２０６が８つのセンサＡ〜Ｈを含む場合、第２のプロセッサは、センサＡにより各センサＢ〜Ｈに対して検出された磁界をプロットしており、各センサについて同様である。その結果、データは８次元となり、それに対応して、磁界変化のプロットも８次元の空間である。したがって、この高次元データの生成にはコンピュータ処理が必要であり、高度なコンピュータ処理アルゴリズムおよび技術なしでは行えない。
【００４３】
高次元のデータセットの使用により、第２のプロセッサは、分岐回路ワイヤそれぞれの測定結果データがその他の分岐回路ワイヤとは十分に異なって区別可能であることがほぼ確実なため、配電点２０４の各ワイヤ（たとえば、引き込みケーブル２０２のワイヤ、分岐回路２０５のワイヤ）の変動を捕捉して理解することができる。このため、第２のプロセッサは、ノイズがあってもワイヤそれぞれを区別することができ、各特定の分岐回路上の電力プロファイルの微妙な変化を検出可能であり、これによって、本明細書で以下に詳述する通り、いくつかの有用な利点がもたらされる。
【００４４】
図３に戻って、第２のプロセッサは、既知の電力負荷に対する各磁界センサの応答を用いることにより伝達関数を導出し（３１０）、その後、伝達関数を各磁界センサの未校正電力測定結果に適用する（３１２）ことにより、配電点２０４の校正済み電力測定結果を生成する。前述の通り、本明細書に記載の方法およびシステムの重要な特徴は、センサモジュール２０６の各磁界センサから得られた未校正電力測定結果を用いて配電点２０４の校正済み電力測定結果を生成することである。一般的に、配電点２０４を流れる全電力Ｐは、以下の式によって表される。
【００４５】
【数１】
2018528433.tif 000003
ここで、
Ｐｎ＝センサｎの出力、
Ｃｉ＝係数、である。
【００４６】
各磁界センサ出力と関連付けられた係数は、以下３つの因子の影響を受ける。
（１）ワイヤに対するセンサの形状１／ｒ（ここで、ｒは、センサから検知対象のワイヤまでの距離である）、
（２）回路により形成された磁気ループのサイズ、および
（３）センサの配向（−１〜１の範囲）。
【００４７】
１／ｒ、ループのサイズ、およびセンサの配向、の３つの値はすべて、変化しない固定値である。
係数を決定するため、第２のプロセッサは、以下のステップを実行する。
【００４８】
（１）ｎ本のワイヤから磁界をそれぞれ検出する各磁界センサ（たとえば、Ａ〜Ｌ）の「疑似電力」（Ｑ）は、以下の式によって表される。
【００４９】
【数２】
2018528433.tif 000004
（２）上式をそれぞれ、センサＡに関する以下の例に示すように、連続的に時間積分する。
【００５０】
【数３】
2018528433.tif 000005
これにより、以下の式が得られる（ここで、Ｉ（ｔ）は、電流を表す）。
【００５１】
【数４】
2018528433.tif 000006
（３）そして、式の両辺に電圧Ｖ（ｔ）を乗じることにより、瞬時疑似電力を決定する。
【００５２】
【数５】
2018528433.tif 000007
（４）そして、１つまたは複数の６０Ｈｚ電力サイクルにわたって式を積分することにより、センサにより検出された平均疑似電力（Ｐ）を決定する。
【００５３】
【数６】
2018528433.tif 000008
または
【００５４】
【数７】
2018528433.tif 000009
上式では、各回路の電力流の関数として、各磁界センサにおける疑似電力が計算される。既知の校正負荷に対するセンサの応答で行列Ｃ（Ｃ１Ａ〜ＣｎＬ）を変換することにより、各センサにおける疑似電力の関数として、各回路の電力流の式が得られる。最終的な校正済み電力は、各回路の電力流の符号付き加算である。
【００５５】
当然のことながら、ＣＴクランプを利用する電力測定システムでは、ＣＴクランプが取り付けられたワイヤの電流を直接測定するため、上記計算を一切実行しない。結果として、これらのシステムでは、上記概説の通り校正係数を計算する必要がない。
【００５６】
いくつかの実施形態において、校正回路２０９は、配電点２０４を通じて既知の微小負荷を引き出すように構成可能である。一例において、校正回路２０９は、さまざまな回数の６０Ｈｚ電力サイクルにわたって電流を引き出す抵抗器である。また、いくつかの実施形態において、第２のプロセッサは、マッチドフィールド処理を用いることにより、校正済み電力測定結果を決定する。たとえば、校正回路２０９は、１秒間隔ごとに配電点２０４を通じて既知の負荷を引き出すように構成可能である。第２のプロセッサは、配電点２０４を通じて既知の負荷が引き出された時間を理解するように構成されているため、第２のプロセッサは、各秒の個々の測定結果を合算して、配電点２０４の校正済み電力測定結果を決定する。別の例において、校正回路２０９は、特定の電圧サイクルで、既知の微小負荷を引き出すことができる。引き出された電力が特定の電圧サイクルで発生していることから、第２のプロセッサは、該第２のプロセッサによる電圧測定結果の相に関して、校正回路２０９が位置付けられた相を把握する。
【００５７】
場合により、センサモジュール２０６は、モニタリング対象のワイヤの数よりも少ない磁界センサを具備することによって、配電点２０４の「劣決定」となり得る。ただし、本明細書に記載のシステムおよび方法は、センサモジュール２０６のセンサ数よりも多くの電力引き出しワイヤを配電点２０４が有する場合であっても、すべてのワイヤの校正済み電力測定結果データを生成するように構成可能である。この例において、第２のプロセッサは、現在利用されていない補助メモリ領域に既知のワイヤ（たとえば、分岐回路）のデータ（たとえば、測定結果および係数）を格納して、上述の連続した計算を実行することができる。そして、第２のプロセッサは、新たにオンとなった分岐回路を含む、残りの分岐回路の電力測定結果データを再校正する。たとえば、分岐回路１〜７を使用中に分岐回路８がオンとなった場合、第２のプロセッサは、分岐回路１のデータを補助メモリに格納して、（上述の通り）分岐回路２〜８の電力測定結果データを再校正する。その後、分岐回路１に変化が生じた場合、第２のプロセッサは、変化と関連付けられたワット数を決定して、その値を、現在モニタリング中の分岐回路２〜８の電力測定結果に追加することができる。
【００５８】
上述の通り、システム２００のＲＦアンテナは、システム２００の時間可変電圧により生成された時間可変電界を測定することにより、さまざまな状況に起因し得る非常に高速な電圧変化を検出することができる。たとえば、図８の波形は、異なる種類の電化製品が動作している状態の３つの異なる時点でのｄＩ／ｄｔ出力電圧を示している。波形８５２および８５３は、少量の電力のみで動作している小型の電化製品に対応する。なお、これらの波形には、該時点で動作している装置を識別するための、波形の一意性を示す相違点がある。これに対して、波形８５４は、エアコンユニットの動作に対応する。なお、関連する電化製品の一意のシグネチャに対応する各ｄＩ／ｄｔグラフの高度な詳細およびさまざまな変化速度に留意するものとする。測定結果は、追跡および集約によって、重大な損傷または脅威をもたらす前に問題または危険な状態（すなわち、未解決のままでは住宅火災の起点となり得るスパーク）を識別することができる。これらの詳細および変化速度（かなり小さい可能性がある）を検出するため、（たとえば、センサモジュール２０６に埋め込まれた）第１のプロセッサは、高速（たとえば、１００ＭＨｚ）でデータをサンプリングするように構成可能である。
【００５９】
図９は、配電点２０４上の電圧測定と関連付けられたさまざまな波形の図であって、波形９０２は、（たとえば、抵抗分割回路を通じて１２０ボルト電力線から直接読み出した）線上の直接的な電圧測定結果を表し、波形９０４および９０６は、システム２００のＲＦアンテナによる時間可変電圧の測定結果を表す。図９に示すように、波形９０２は、滑らかで連続しているため、非常に高速および非常に微小な、または、非常に高速もしくは非常に微小な電圧の変化は容易に見つからない。これに対して、時間可変電圧（ｄＶ／ｄｔ）を測定するＲＦアンテナにより捕捉された波形９０４、９０６は、非常に高速および非常に微小な、または、非常に高速もしくは非常に微小な電圧の変化を表す変動（すなわち、ギザギザの線、ピーク、方向の変化）を含む。これらの変動はいずれも、上記説明の通り、電気システムにおける潜在的に危険な状態を表すことができる。システム２００がこれらの変動を検出可能なため、測定結果は、追跡および集約によって、重大な損傷または脅威をもたらす前に問題または危険な状態（すなわち、未解決のままでは住宅火災の起点となり得るスパーク）を識別することができる。
【００６０】
本明細書に記載のシステムおよび方法によりもたらされる別の重要な利点として、配電点２０４に結合された個々の分岐回路２０５を識別できるとともに、特定の分岐回路に結合された特定の装置（たとえば、電化製品、照明器具等）の識別を含めた個々の分岐回路上の電力の動きをモニタリングすることができる。たとえば、住宅の電化製品は、抵抗および無効負荷（誘導性または容量性）が異なる場合がある。また、たとえば電源を切り替える種類の電化製品などの多くの電化製品は、電圧サイクルの最上部で電流を引き込むように設計されている。このため、（上述のシステムおよび方法によって決定される）配電点２０４の電力出力の別途解析によって、オンおよびオフする電化製品を示す供給電圧と電気システムへの供給電流との間の位相シフトを理解することができる。
【００６１】
図１０は、図２のシステム２００を用いて、配電点に結合された個々の分岐回路を識別する方法のフローチャートである。センサモジュール２０６の磁界センサは、複数の分岐回路（たとえば、分岐回路２０５）それぞれにより放出された磁界を検知する（１００２）。プロセッサ（たとえば、センサモジュール２０６、データ測定・処理モジュール２０８、および／またはサーバコンピューティングデバイス２１４に埋め込まれた）によって、複数の分岐回路２０５のうちの少なくとも１つと関連付けられた複数の電力変化それぞれに対する各磁界センサの応答を決定する（１００４）。たとえば、特定の分岐回路２０５に結合された電化製品等の装置が状態を変える（すなわち、装置がオン／オフする）と、分岐回路２０５により配電点２０４を通じて引き出されている電力の対応する変化が磁界センサによって検知される。プロセッサは、センサそれぞれから、これらの電力変化と関連付けられたデータを受信する。
【００６２】
プロセッサは、多次元空間中の点において、各電力変化に対する磁界センサの応答を位置決めする（１００６）とともに、該多次元空間中の点のクラスタを識別する（１００８）。上述の通り、センサモジュール２０６が８つのセンサＡ〜Ｈを含む場合、プロセッサは、センサＡにより各センサＢ〜Ｈに対して検出された磁界をプロットしており、各センサについて同様である。その結果、データは８次元となる。したがって、多次元空間の各次元は、特定の磁界センサに対応する。第２の磁界センサにより検出された変化との関連で、ある磁界センサにより検出された電力変化の間の大略線形な関係により、磁界センサの相互に関連する応答は、多次元空間内でベクトル方向に沿って直線クラスタ状に配置される。たとえば、図１１に示すように、各点は、３つの異なるベクトル方向１１０２、１１０４、１１０６に沿ってクラスタリングされる。そして、プロセッサは、これらのクラスタがそれぞれ異なる分岐回路を表すものとして識別する。当然のことながら、上記関係が非線形であったとしても、別個の回路は依然として、多次元空間中で別個のクラスタを形成する可能性が高い。
【００６３】
前述の通り、高次元のデータセットの使用によって、ワイヤそれぞれの測定結果データがその他のワイヤとは十分に異なって区別可能であることがほぼ確実なため、配電点２０４の各ワイヤの電力変動を確認することができる。このため、第２のプロセッサは、ノイズがあってもワイヤそれぞれを区別することができ、各特定の分岐回路上の電力プロファイルの微妙な変化を検出可能である。
【００６４】
さらに、プロセッサは、各電力変化と関連付けられた振幅を決定するとともに、単一の分岐回路と関連付けられ、類似の振幅を有する多次元空間中の１つまたは複数の点をグループ化することができる。たとえば、特定の分岐回路２０５に結合された装置は、該装置がオンとなるたびに、分岐回路を介して配電点２０４を通じて同じ電力量を引き出す。この単一の装置からの電力変化は一般的に、同じ振幅を有するものと考えられる。したがって、プロセッサは、電力変化が多次元空間中の同じ場所またはその近くにある磁界センサの応答と関連付けられた点をプロットする。そして、プロセッサは、多次元空間において互いに近い特定のクラスタの（すなわち、特定の分岐回路と関連付けられた）点群が該分岐回路上の同じ装置に対応するものと判定可能である。その後、プロセッサは、点群および振幅に基づいて、分岐回路に結合された装置の状態変化を識別する。これらの処理技術には、装置の電力分割の観点において大きな利点がある。特定の配電システム（たとえば、住宅内の電気ブレーカボックス）の分岐回路に接続されたすべての装置は、まず、接続された分岐回路の識別によって分離されるためである。その結果、システムは、この分離によって、装置およびその電力使用を識別して追跡する、より効率的で簡単な方法をもたらす。ＣＴクランプ等の既存の技術は、分岐回路による装置の分離を達成できないため、不十分である。
【００６５】
図１２は、電力出力の波形を解析して変化の検出を生成し得る方法を示す複数のグラフの図であって、各スパイクは、オンまたはオフする電化製品等の電気装置を表す。図１２に示すように、最上部の波形１２０２は、特定の期間にわたる配電点２０４の電力出力を表しており、センサモジュール２０６およびデータ測定・処理装置２０８により取得されて処理された電力測定結果によって決まる。現在、変化検出技術では、単純で急激な電力レベルの変化を探して、装置のオンおよびオフのタイミングを決定しようとする。このため、グラフ１２０４に見られるように、環境のノイズが非常に目立つようになって、特定の電化製品を分離するのが難しくなる。電流と電圧との実時間位相差を演算することにより、システム２００は、供給電圧および供給電流が経時的に変化した場合に生じる位相シフトを示す位相面グラフ１２０６を導出することができる。図１２に表すように、グラフ１２０４に見られるスパイクは、グラフ１２０６で起こっている位相シフトと大略一致している（矢印１２１０参照）。最後に、装置２０８は、位相面グラフを変化検出スキャン１２０８へと変換可能であり、スパイクが位相シフト（矢印１２１２）に対応するとともに、たとえば電化製品のオンまたはオフを表す。結果として、この技術を用いることにより、システム２００は、大きな電力変化が起こった場合に特定の時点をより簡単に分離するとともに、容易に理解可能な方法で表すことによって、電化製品の電力使用を理解するとともに任意の潜在的な問題を識別することができる。
【００６６】
また、上述の通り、データ測定・処理装置２０８は、ネットワーク２１２との結合によって、電気パネル２０４、センサモジュール２０６、および装置２０８が設置された住宅または事業所から遠隔に位置付け可能なサーバコンピューティングデバイス２１４と通信することができる。サーバコンピューティングデバイス２１４は、装置２０８から電力測定結果データを受信して（たとえば、サーバ２１４に結合されたデータベースに）格納し、さらに処理する（たとえば、回路の校正）とともに、レポートおよびアラート機能等の関連するサービスを提供することができる。一例において、住宅所有者は、サーバコンピューティングデバイス（たとえば、インターネットブラウザを用いてＰＣまたは携帯電話）にアクセスして、自身の住宅の電力測定結果データを精査するとともに、エネルギー使用レポート、安全アラート、通知、およびスケジュール等の関連する情報を受信することができる。サーバコンピューティングデバイス２１４は、電力測定結果データおよび関連する情報を実時間で提供するように構成可能なため、住宅所有者は、住宅における電力使用の最新かつ正確な状況を把握することになる。いくつかの実施形態において、ユーザは、特定の電化製品または装置がオンおよびオフまたはオンもしくはオフとなるタイミングをシステム２００に指定することができ、システム２００は、センサモジュール２０６により収集されるとともに装置２０８により処理されたデータに対してこのユーザ提供情報を相関させることにより、電化製品と関連付けられた特定の電圧／電流／電力消費シグネチャを検出した後、これらのシグネチャを用いて、電力測定結果データの将来的な解析時に同じ電化製品を識別することができる。また、ユーザインタフェースは、システム２００が前もって認識も把握もしていない可能性がある特定の装置または電化製品のシグネチャを検出し、レポート機能によってユーザに表示することができる。
【００６７】
図１３は、システム２００のサーバコンピューティングデバイス２１４により提供された例示的なレポートダッシュボードユーザインタフェースのスクリーンショットの図である。図１３に示すように、ダッシュボードユーザインタフェースは、センサモジュール２０６およびデータ測定・処理装置２０８が実行している電力測定と関連付けられたさまざまなレポートおよび集計を含む。たとえば、ダッシュボードには、住宅内の特定の電化製品または電力消費装置（ＨＶＡＣ、冷蔵庫、キッチン照明等）の作動および停止ならびに対応するエネルギー使用への影響を示すグラフ１３０４を含めて、現在のエネルギー使用１３０２に関するレポートを含み得る。また、現在のエネルギー使用１３０２のレポートには、使用中のエネルギーを供給する時間当たり費用と併せて、現時点で最もエネルギーを使用している装置／電化製品を示す表１３０６も含む。また、ダッシュボードには、電力使用および時間当たり費用と併せて、各装置の現在のステータスを示すエネルギー使用レポート１３０８（すなわち、赤色＝オフ、緑色＝オン）も、精査容易な書式で含み得る。
【００６８】
次に、ダッシュボードには、住宅内の各装置／電化製品の終日のエネルギー使用を示すチャート１３１０も含み得る。たとえば、チャート１３１０に示すように、住宅内の主ＨＶＡＣシステムは、午前７時から午前１０時まで動作し、午後１２時から午後６時まで再び動作し、午後８時から午前１２時まで再び動作していた。別の例において、ケーブルＴＶボックスは終日、一定して電力を消費していた。図１３に示すユーザインタフェースは、住宅内の装置および電化製品の動作のほか、対応するエネルギー消費および時間当たり費用の明確な状況を住宅所有者に提供する。さらに、ダッシュボードのユーザインタフェースのいずれかは、上述のようなマッピングデータで拡張可能であり、ダッシュボードは、（住宅内の特定の回路と関連付けられた）特定の階上寝室のケーブルＴＶボックスが終日一定して電力を消費していたことを示し得る。
【００６９】
図１４は、システム２００のサーバコンピューティングデバイス２１４により提供された例示的なレポートダッシュボードユーザインタフェースの別のスクリーンショットの図である。図１４に示すように、ダッシュボードには、特定の期間（たとえば、今日）の住宅内の全エネルギー使用を示すチャート１４０４を含む住宅エネルギーサマリレポート１４０２を含み得る。チャート１４０４は、最近２日、最近７日、先月、および昨年等の他の期間のエネルギー使用を示すように構成可能である。また、ダッシュボードには、先に詳しく説明した通り、システム２００の電力使用の検出および解析に基づいて、一般的な電気的障害のうちの１つが住宅内に存在し得るかを住宅所有者に示すステータスインジケータと併せて、住宅内の電気的障害を一覧化した安全通知表１４０６を含み得る。
【００７０】
当然のことながら、（たとえば、スマートフォン等のモバイルコンピューティングデバイス上で実行する）モバイルアプリケーションと併せて上述の携帯型プラグイン校正器を使用することにより、住宅内の特定場所に対応する回路を識別することができる。たとえば、ユーザによって、特定の分岐回路上に位置付けられた住宅の特定の部屋のレセプタクルに携帯型校正器を差し込むことができ、校正器は、配電点２０４を通じて既知の電力負荷を引き出すことができる。一例においては、前述の通り、センサモジュール２０６により検知されるとともにデータ測定・処理装置２０８により処理された磁界データをサーバコンピューティングデバイス２１４に送信して校正することができる。また、モバイルアプリケーションは、サーバコンピューティングデバイス２１４と通信を行って、校正が完了した場合に通知をユーザに与えるとともに、校正対象の回路へのマッピングに使用可能な住宅内の校正器の場所に関する情報をユーザから受け取る。
【００７１】
図１５は、住宅内の場所を分岐回路にマッピングする例示的なユーザインタフェース１５００のスクリーンショットである。図１５に示すように、ユーザインタフェース１５００には、校正器が接続された分岐回路の校正が完了したことを示すインジケータ１５０２（たとえば、テキストおよび割合表示の両方または一方）を含む。また、ユーザインタフェース１５００には、たとえば校正器が差し込まれた部屋の名称をユーザが入力できるようにするユーザ入力フィールド１５０４も含む。モバイル装置がユーザ入力をサーバコンピューティングデバイス２１４に送信し、これがユーザ入力を分岐回路データへのマッピングに格納する。システム２００がこのマッピングデータを生成したら、家庭電気システムにおける潜在的な障害に関するその後の通知には、場所データを含み得るため、より正確になるとともにユーザがすぐに使用可能となる（たとえば、１００ワット装置がキッチンでオンとなったか、または、潜在的な火災障害がリビングルームの分岐回路上で検出される）。
【００７２】
図１６は、上述の通り、図２のシステム２００により実行された測定および解析に基づいて、特定の分岐回路上の装置の電力使用を示す例示的なドットグラフの図である。図１６に示すように、最上部のグラフ１６０２は、（左から右までの）ある期間にわたって分岐回路１６０４それぞれが接続された配電点（たとえば、電気ブレーカボックス）を流れる全電力を示している。
【００７３】
特定の分岐回路と関連付けられた行にはそれぞれ、異なる色（たとえば、緑色と赤色、淡灰色と濃灰色）の一連のドットを含む。ドットはそれぞれ、対応する分岐回路１６０４に結合された装置がオンまたはオフとなった時点に対応する。たとえば、赤色のドットが装置のオフを示す一方、緑色のドットは、装置のオンを表す。ドットのサイズは、装置の電力量に関係する。なお、分岐回路１６０４は、（たとえば、図１５に関して上述したモバイルアプリケーションを用いて）それぞれの場所に応じたラベルが付けられており、装置が接続された特定の建物（たとえば、住居）内の場所および分岐回路上で発生するエネルギー使用のパターンをユーザが容易かつ迅速に理解することができる。
【００７４】
一例において、「キッチン」分岐回路上の一連のドット１６０６は、コーヒーメーカが定期的にオンおよびオフしてコーヒーの温度を均一に保つことに対応している可能性がある。別の例において、一連のドット１６０８は、さまざまな時点にさまざまな割合でオン／オフする貯蔵室のＨＶＡＣユニットに対応している可能性がある。
【００７５】
本明細書に記載の電力測定結果および分岐回路識別データの有利な収集、処理、照合、および提示に基づいて、システム２００は、実際の火災の脅威が現れてすらいない非常に早い段階で、スパーク、電化製品の故障、異常な電力使用等の潜在的な火災障害を検出可能なため、予備煙探知器として機能する。システム２００の先進的な検出およびデータ処理技術によって、適時かつ重要な情報およびアラートが住宅所有者に提供されるため、住宅所有者は、危険な状況が住宅内の電気システムに現れるのとほぼ同時にこれらの状況に気付いて、危険を回避するための行動を直ちに起こすことができる。
【００７６】
本明細書に記載のシステムおよび方法の別の有利な態様は、外部の事象（たとえば、商用配電システムにおける住宅の上流で発生する事象）が住宅への電力供給に影響しているかを判定する能力であり、ひいては、変圧器故障または電線のサージ等の問題を表し得ることである。本実施形態において、システム２００は、同じ商用配電システムにつながる複数の住宅に設置可能である。各住宅に設置されたシステムによって電力測定結果が取得されると、各システムにより検出された外部エネルギー事象が相関可能となり（たとえば、システムは、類似の電流／電圧変化を同時に検出するが、これは、住宅内の如何なる装置にも回路にも直接寄与するわけではない）、通知またはアラートの生成によって、公益事業運用会社は、潜在的な原因を調査することができる。いくつかの実施形態において、電流／電圧変化は、特定の機器（たとえば、変圧器）の故障を示すシグネチャを有する場合があり、このシグネチャを公益事業運用会社に提供することによって、電力変化の原因となっている機器を正確に示すのに役立てることができる。公益事業の問題を識別するため、システム２００は、データを（たとえば、１００ＭＨｚのオーダで）高速にサンプリング可能であり、対応するデータは、外部事象を相関できるように正確かつ安定したクロック源を用いて住宅間で同期がなされる。事象は、ｄＩ／ｄｔを測定するセンサ間で相関させることもできるし、ｄＶ／ｄｔを測定するアンテナを介して相関させることもできる。また、事象は、気象（気温、風、雨天もしくは晴天）または太陽の事象等の外部環境因子で相関させて、故障の理由の診断に役立てるようにしてもよい。
【００７７】
上述の技術は、デジタル電子回路およびアナログ電子回路の両方もしくは一方において、またはコンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、もしくはこれらの組み合わせにおいて実装可能である。実装は、コンピュータプログラム製品すなわちデータ処理装置（たとえば、プログラマブルプロセッサ）、コンピュータ、および／または複数のコンピュータによる実行またはその動作の制御用の機械可読記憶装置において具体的に具現化されたコンピュータプログラムとして行うことができる。コンピュータプログラムは、ソースコード、コンパイル済みコード、インタープリット済みコードおよび／またはマシンコードを含む任意の形態のコンピュータもしくはプログラミング言語で記述することができ、スタンドアロンプログラムまたはサブルーチン、要素、またはコンピューティング環境での使用に適した他のユニット等の任意の形態で展開可能である。コンピュータプログラムは、展開によって、１つのコンピュータまたは１つもしくは複数のサイトの複数のコンピュータ上で実行可能である。
【００７８】
方法のステップは、コンピュータプログラムを実行して、入力データの演算および出力データの生成の両方または一方により本技術の機能を実行する１つまたは複数のプロセッサによって実行可能である。また、たとえばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、ＦＰＡＡ（フィールドプログラマブルアナログアレイ）、ＣＰＬＤ（複合プログラマブル論理デバイス：Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＳｏＣ（プログラマブルシステムオンチップ）、ＡＳＩＰ（特定用途向け命令セットプロセッサ）、またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）等の専用論理回路によっても、方法のステップの実行および装置の実装が可能である。サブルーチンは、格納されたコンピュータプログラムおよび／もしくはプロセッサ、ならびに／または１つもしくは複数の機能を実装した特殊回路の一部を表し得る。
【００７９】
コンピュータプログラムの実行に適したプロセッサとしては、例として、汎用および専用マイクロプロセッサの両者ならびに任意の種類のデジタルもしくはアナログコンピュータの１つもしくは複数の任意のプロセッサが挙げられる。一般的には、プロセッサによって、リードオンリーメモリ、ランダムアクセスメモリ、または両者からの命令およびデータを受信する。コンピュータの本質的な要素は、命令を実行するプロセッサ、ならびに命令およびデータの両方もしくは一方を格納する１つもしくは複数のメモリデバイスである。データの一時的な格納には、キャッシュ等のメモリデバイスを使用可能である。また、長期のデータ格納にもメモリデバイスを使用可能である。また、一般的に、コンピュータは、たとえば磁気ディスク、光磁気ディスク、または光ディスク等、データを格納する１つまたは複数の大容量記憶装置を備えるか、動作可能な結合によってデータを送受信するか、またはその両者である。また、コンピュータは、通信ネットワークとの動作可能な結合によって、ネットワークからの命令およびデータの両方もしくは一方の受信、ならびに、ネットワークへの命令およびデータの両方もしくは一方の伝送、の両方または一方が可能である。コンピュータプログラム命令およびデータを具現化するのに適したコンピュータ可読記憶媒体としては、あらゆる形態の揮発性および不揮発性メモリが挙げられ、例としては、半導体メモリデバイス（たとえば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリデバイス）、磁気ディスク（たとえば、内部ハードディスクまたはリムーバブルディスク）、光磁気ディスク、および光ディスク（たとえば、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ−ＤＶＤ、およびブルーレイディスク）を含む。プロセッサおよびメモリは、専用論理回路による補完および専用論理回路への組み込みの両方または一方が可能である。
【００８０】
ユーザとの相互作用を提供するため、上述の技術は、情報をユーザに表示するＣＲＴ（陰極線管）、プラズマ、またはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタ等の表示装置と、キーボードと、ユーザがコンピュータに入力を与え得る（たとえば、ユーザインタフェース要素と相互作用し得る）マウス、トラックボール、タッチパッド、またはモーションセンサ等のポインティングデバイスと、と通信するコンピュータに実装可能である。ユーザとの相互作用には、他の種類の装置も使用可能であり、たとえば、ユーザに与えられるフィードバックとしては、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバック等の任意の形態の感覚フィードバックが可能であり、ユーザからの入力は、音響、音声、および／または触覚入力等の任意の形態で受信可能である。
【００８１】
上述の技術は、バックエンドコンポーネントを含む分散コンピューティングシステムにおいて実装可能である。バックエンドコンポーネントとしては、たとえば、データサーバ、ミドルウェアコンポーネント、および／またはアプリケーションサーバが可能である。上述の技術は、フロントエンドコンポーネントを含む分散コンピューティングシステムにおいて実装可能である。フロントエンドコンポーネントとしては、たとえば、グラフィカルユーザインタフェース、例示的な実装とのユーザの相互作用を可能にするウェブブラウザ、および／または送信装置用の他のグラフィカルユーザインタフェースを有するクライアントコンピュータが可能である。上述の技術は、このようなバックエンド、ミドルウェア、またはフロントエンドコンポーネントの任意の組み合わせを含む分散コンピューティングシステムにおいて実装可能である。
【００８２】
コンピューティングシステムのコンポーネントは、伝送媒体によって相互接続可能であり、任意の形態または媒体のデジタルまたはアナログデータ通信（たとえば、通信ネットワーク）が挙げられる。伝送媒体としては、任意の構成の、１つもしくは複数のパケットベースネットワーク、および、１つもしくは複数の回路ベースネットワーク、の両方または一方が挙げられる。パケットベースネットワークとしては、たとえば、インターネット、キャリアインターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワーク（たとえば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、キャンパスエリアネットワーク（ＣＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、ホームエリアネットワーク（ＨＡＮ））、プライベートＩＰネットワーク、ＩＰ構内電話交換機（ＩＰＢＸ：ＩＰ  ｐｒｉｖａｔｅ  ｂｒａｎｃｈ  ｅｘｃｈａｎｇｅ）、無線ネットワーク（たとえば、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ、ＷｉＭＡＸ、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ：ｇｅｎｅｒａｌ  ｐａｃｋｅｔ  ｒａｄｉｏ  ｓｅｒｖｉｃｅ）ネットワーク、ＨｉｐｅｒＬＡＮ）、および／または他のパケットベースネットワークが挙げられる。回路ベースネットワークとしては、たとえば、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、従来の構内電話交換機（ＰＢＸ）、無線ネットワーク（たとえば、ＲＡＮ、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）ネットワーク、時間分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）ネットワーク、汎欧州デジタル移動電話（ＧＳＭ（登録商標））ネットワーク）、および／または他の回路ベースネットワークが挙げられる。
【００８３】
伝送媒体上の情報転送は、１つまたは複数の通信プロトコルに基づくことができる。通信プロトコルとしては、たとえば、イーサネット（登録商標）プロトコル、インターネットプロトコル（ＩＰ）、ボイスオーバＩＰ（ＶｏＩＰ）、ピアツーピア（Ｐ２Ｐ）プロトコル、ハイパーテキスト転送プロトコル（ＨＴＴＰ）、セッション初期化プロトコル（ＳＩＰ）、Ｈ．３２３、メディアゲートウェイ制御プロトコル（ＭＧＣＰ）、シグナリングシステム＃７（ＳＳ７）、汎欧州デジタル移動電話（ＧＳＭ（登録商標））プロトコル、プッシュトゥトーク（ＰＴＴ）プロトコル、ＰＴＴオーバセルラー（ＰｏＣ）プロトコル、および／または他の通信プロトコルが挙げられる。
【００８４】
コンピューティングシステムの装置としては、たとえば、コンピュータ、ブラウザデバイスを備えたコンピュータ、電話機、ＩＰ電話機、モバイル装置（たとえば、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）装置、ラップトップコンピュータ、電子メール装置）、および／または他の通信装置が挙げられる。ブラウザデバイスとしては、たとえば、ワールドワイドウェブブラウザ（たとえば、マイクロソフト社（Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能なＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｅｘｐｌｏｒｅｒ（登録商標）、モジラ社（Ｍｏｚｉｌｌａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能なＭｏｚｉｌｌａ（登録商標）Ｆｉｒｅｆｏｘ）を備えたコンピュータ（たとえば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ）が挙げられる。モバイルコンピューティングデバイスとしては、たとえば、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙ（登録商標）が挙げられる。ＩＰ電話機としては、たとえば、シスコ・システムズ社（Ｃｉｓｃｏ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，  Ｉｎｃ．）から入手可能なＣｉｓｃｏ（登録商標）Ｕｎｉｆｉｅｄ  ＩＰ  Ｐｈｏｎｅ  ７９８５ＧおよびＣｉｓｃｏ（登録商標）Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｈｏｎｅ  ７９２０の両方または一方が挙げられる。
【００８５】
「備える（Ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、および／またはそれぞれの複数形については、オープンエンドであって、列挙された部分を含むとともに、列挙されていない別の部分も含み得る。「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」についてもオープンエンドであって、列挙された部分および列挙された部分の組み合わせの１つまたは複数を含む。
【００８６】
当業者であれば、本発明は、その主旨からも基本的特徴からも逸脱することなく、他の特定の形態で具現化可能であることに気付くであろう。したがって、上記実施形態は、あらゆる点において、本明細書に記載の本発明を制限するものではなく、例示として捉えられるべきものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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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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