(57)【要約】【課題】電力量の計測値及び閾値から居住者の活動状態の有無の判定を行うことができる活動状態判定方法及びこの方法を用いた活動状態判定システムを提供する。【解決手段】活動状態判定方法を、電力需要家２の電力量計３で所定のサンプリング時間間隔で電力量値を計測し、判定対象時間分の電力量値の標準偏差を求めて判定対象値とし、この判定対象値と予め定められた閾値とを比較し、判定対象値が閾値より大きいときに電力需要家内の電気機器に対する居住者の意図的な操作があると判定し、判定対象値が閾値以下のときに電力需要家内の電気機器に対する居住者の意図的な操作がないと判定する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力需要家の電力量値若しくは電流量値を所定のサンプリング時間間隔で計測し、判定対象時間分の前記電力量値若しくは電流量値の標準偏差を求めて判定対象値とし、前記判定対象値と予め定められた閾値とを比較し、前記判定対象値が前記閾値より大きいときに前記電力需要家内の電気機器に対する居住者の意図的な操作があると判定し、前記判定対象値が前記閾値以下のときに前記電力需要家内の前記電気機器に対する前記居住者の意図的な操作がないと判定する活動状態判定方法。
【請求項２】
前記電力需要家内で使用されている前記電気機器の少なくとも１台を基準電気機器に選定し、
前記基準電気機器の消費電力量若しくは消費電流量から、当該基準電気機器が当該消費電力量若しくは消費電流量の基準となる時間のうち所定の時間動作し、残りの時間停止すると仮定したときの、前記サンプリング時間における電力量値若しくは電流量値を算出し、前記基準電気機器が動作したときの前記電力量値若しくは電流量値と、前記基準電気機器が停止したときの前記電力量値若しくは電流量値とから標準偏差を求め、当該標準偏差を前記閾値に設定する請求項１に記載の活動状態判定方法。
【請求項３】
前記電力需要家内で使用されている前記電気機器の少なくとも１台を基準電気機器に選定し、
前記基準電気機器の消費電力量若しくは消費電流量から、当該基準電気機器が、前記サンプリング時間毎にオン・オフを繰り返したと仮定したときの、前記サンプリング時間毎の電力量値若しくは電流量値を算出し、前記基準電気機器の前記判定対象時間における前記サンプリング時間毎の前記電力量値若しくは電流量値から標準偏差を求め、当該標準偏差を前記閾値に設定する請求項１に記載の活動状態判定方法。
【請求項４】
所定のサンプリング時間間隔で計測された電力需要家の電力量値若しくは電流量値を記憶する電力量記憶手段と、
判定対象時間、前記サンプリング時間及び閾値を記憶するパラメータ記憶手段と、
前記パラメータ記憶手段から前記判定対象時間、前記サンプリング時間及び前記閾値を読み出し、前記電力量記憶手段から前記判定対象時間分の前記電力量値若しくは電流量値を読み出して、請求項１〜３のいずれか一項に記載の活動状態判定方法により、前記居住者の前記電気機器の意図的な操作の有無を判定する判定手段と
を有して構成される活動状態判定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力量の計測値から居住者の活動状態の有無を判定する活動状態判定方法及びこの方法を用いた活動状態判定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力需要家の電力の使用状況を計測し、この計測値から電力需要家内の居住者が意図的に電気機器を使用している状態か否か、すなわち、この居住者が活動状態にあるか否かを判定することにより、例えば、独り暮らしの高齢者の安否を遠隔から確認する方法及びシステムが開発されている。電力の使用状況から居住者の活動状態の有無を判定する方法としては、所定の判定対象時間において所定のサンプリング間隔で取得した総消費電力の変化量の絶対値を大きい順に並び替え、判定基準値と閾値を用いて判定する方法（以下、「度数分布法」と呼ぶ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１７４２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この度数分布法においては、活動状態を検出する（居住者が活動状態であると判定する）ための基準値となる閾値、及び、この閾値と比較される判定対象値を求めるための判定基準値という２つのパラメータが必要となり、活動状態の検出処理が複雑となるという課題や、これらの閾値及び判定基準値は、季節毎、家庭毎に異なるため、事前に過去の総消費電力の計測値を取得しておき、これらの計測値から学習して決定しなければならないという課題があった。
【０００４】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、少ないパラメータを用い、かつ、このパラメータの決定のための事前学習を必要とせずに、電力量の計測値から居住者の活動状態の判定を行うことができる活動状態判定方法及びこの方法を用いた活動状態判定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明に係る活動状態判定方法は、電力需要家の電力量値若しくは電流量値を所定のサンプリング時間間隔で計測し、判定対象時間分の電力量値若しくは電流量値の標準偏差を求めて判定対象値とし、この判定対象値と予め定められた閾値とを比較し、判定対象値が閾値より大きいときに電力需要家内の電気機器に対する居住者の意図的な操作があると判定し、判定対象値が閾値以下のときに電力需要家内の電気機器に対する居住者の意図的な操作がないと判定する。
【０００６】
このような本発明に係る活動状態判定方法において、閾値の好ましい設定方法を述べる。まず、電力需要家内で使用されている電気機器の少なくとも１台を基準電気機器に選定し、この基準電気機器の消費電力量若しくは消費電流量から、当該基準電気機器が当該消費電力量若しくは消費電流量の基準となる時間（例えば１時間）のうち所定の時間動作し、残りの時間停止すると仮定したときの、サンプリング時間における電力量値若しくは電流量値を算出し、次に、基準電気機器が動作したときの電力量値若しくは電流量値と、基準電気機器が停止したときの電力量値若しくは電流量値とから標準偏差を求め、当該標準偏差を閾値に設定することが好ましい。
【０００７】
あるいは、電力需要家内で使用されている電気機器の少なくとも１台を基準電気機器に選定し、この基準電気機器の消費電力量若しくは消費電流量から、当該基準電気機器が、サンプリング時間毎にオン・オフを繰り返したと仮定したときの、このサンプリング時間毎の電力量値若しくは電流量値を算出し、基準電気機器の判定対象時間におけるサンプリング時間毎の前記電力量値若しくは電流量値から標準偏差を求め、当該標準偏差を閾値に設定することが好ましい。
【０００８】
また、前記課題を解決するために、本発明に係る活動状態判定システムは、所定のサンプリング時間間隔で計測された電力需要家の電力量値若しくは電流量値を記憶する電力量記憶手段（例えば、実施形態における電力量情報データベース４５）と、判定対象時間、サンプリング時間及び閾値を記憶するパラメータ記憶手段（例えば、実施形態におけるパラメータ情報データベース４４）と、パラメータ記憶手段から判定対象時間、サンプリング時間及び閾値を読み出し、電力量記憶手段から判定対象時間分の電力量値若しくは電流量値を読み出して、上述の活動状態判定方法のいずれかにより、居住者の電気機器の意図的な操作の有無を判定する判定手段（例えば、実施形態における判定部４２）とを有して構成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る活動状態判定方法及びこの方法を用いた活動状態判定システムを以上のように構成すると、電力需要家において計測される電力量値若しくは電流量値から、少ないパラメータで居住者の活動状態の有無、すなわち、この電力需要家内の電気機器に対する居住者による意図的な操作の有無を判定することができる。このとき、判定のために用いられるパラメータ（閾値）は、電力需要家内の電気機器（基準電気機器）の消費電力量若しくは消費電流量から決定することができるので、事前の学習等を不要とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。ここで、本発明に係る活動状態判定方法は、所定の判定対象時間において、所定のサンプリング時間毎にその間の電力量若しくは電流量を収集し、この電力量若しくは電流量の標準偏差を求めて閾値と比較することにより居住者の活動状態を判定する方法である（以下、「標準偏差法」と呼ぶ）。まず、図１を用いて、この活動状態判定方法を利用して居住者が活動状態にあるか否かを判定する活動状態判定システムの構成について説明する。なお、以降の説明においては、電力量に基づいて判定する場合について説明する。活動状態判定システム１は、このシステムにより活動状態が判定される居住者の住宅（電力需要家２）の給電引込口に取り付けられ、電力量を計測する電力量計３と、この電力量計３で計測された電力量から居住者の活動状態を判定するセンターサーバ４とから構成されている。
【００１１】
電力量計３は、引込線を介して外部の配電設備や配電系統に接続され、また、電力需要家２内に敷設された電灯線５に接続されている。そして、電灯線５に接続された電気機器６（冷蔵庫６ａ、空調設備６ｂ、パソコン６ｃ、電灯６ｄ等）に電力が供給される。なお、この電力量計３は、所定の時間間隔（後述する「サンプリング時間」に相当する）でこれらの電気機器６により使用された電力を積算し電力量値として蓄積する機能を有している。このようにして電力量計３で蓄積された電力量値は、データ送信装置７により取り出され、インターネット等のネットワーク９に接続されたブロードバンドルータ８を介してセンターサーバ４に送信され、このセンターサーバ４は、電力需要家２毎にこの電力量値をデータベースに蓄積する。
【００１２】
図２は、センターサーバ４の構成を示しており、データ収集部４１、判定部４２、通知部４３、パラメータ情報データベース４４及び電力量情報データベース４５から構成されている。ここで、パラメータ情報データベース４４は、電力需要家２毎に、活動状態判定処理で用いられるパラメータ（判定対象時間、サンプリング時間及び閾値）が管理されるものであり、例えば、図３に示すように、電力需要家２の識別情報（利用者ＩＤ）が記憶される利用者ＩＤカラム４４ａ、判定対象時間が記憶される判定対象時間カラム４４ｂ、サンプリング時間が記憶されるサンプリング時間カラム４４ｃ及び閾値が記憶される閾値カラム４４ｄを１レコードとし、利用者ＩＤをキーとして電力需要家２における活動状態判定処理のためのパラメータが管理される。また、電力量情報データベース４５は、電力需要家２の電力量値とその収集時刻とを対応付けて蓄積するものであり、例えば、図４に示すように、利用者ＩＤが記憶される利用者ＩＤカラム４５ａ、収集時刻が記憶される収集時刻カラム４５ｂ及び電力量値が記憶される電力量カラム４５ｃを１レコードとし、利用者ＩＤと収集時刻をキーとして住宅２において計測された電力量値が蓄積される。
【００１３】
電力量計３は、上述のパラメータ情報データベース４４に記憶されているサンプリング時間毎にその間の電力量値を収集するように構成されている。なお、このサンプリング時間は、予めパラメータ情報データベース４４と電力量計３とのそれぞれに同じ値を設定するように構成しても良いし、センターサーバ４により、パラメータ情報データベース４４にこれらのパラメータを設定するとともに、ネットワーク９を介して電力量計３にこのサンプリング時間を送信して設定するように構成しても良い。また、電力量計３で計測された電力量値は、所定の時間間隔でデータ送信装置７が読み出してセンターサーバ４のデータ収集部４１に送信するように構成しても良いし、所定のタイミングでセンターサーバ４のデータ収集部４１がデータ送信装置７を介して収集するように構成しても良い。
【００１４】
そして、センターサーバ４の判定部４２は、パラメータ情報データベース４４からパラメータを読み出し、また、電力量情報データベース４５から電力量値を読み出して、後述する活動状態判定処理により標準偏差法に基づく居住者の活動状態の有無の判定を行う。なお、判定結果は、通知部４３に渡され、ネットワーク９を介して接続された利用者端末１０（住宅２の居住者の監視を行う利用者の端末であって、パソコン１０ａや携帯電話１０ｂ等）に送信され、これにより電力需要家２の居住者の活動状態を確認することができる。
【００１５】
それでは、図５〜図７を用いて、判定部４２で実行される活動状態判定処理（標準偏差法）について説明する。この判定部４２が起動されると、まず、電力需要家２を識別するための利用者ＩＤの設定と、活動状態の判定を行う時刻（日付＋時刻であって、以後「判定時刻」と呼ぶ）とを設定する（ステップＳ１００）。これは、利用者端末１０からの指令に基づいて利用者ＩＤと判定時刻とを設定しても良いし、所定の時間間隔でこのセンターサーバ４が判定部４２を起動し、予めリストされている利用者ＩＤと判定時刻を設定しても良い。次に、パラメータ情報データベース４４から利用者ＩＤに基づいてパラメータ（判定対象時間、サンプリング時間及び閾値）を読み出す（ステップＳ１１０）。そして、電力量情報データベース４５より、利用者ＩＤをキーに、判定時刻を含み、この判定時刻より過去の電力量値を判定対象時間分読み出す（ステップＳ１２０）。ここで、判定対象時間をＴとし、サンプリング時間をΔｔとしたとき、電力量情報データベース４５より読み出される電力量値の個数ｎは、次式（１）で求められる。
【００１６】
ｎ  ＝  Ｔ  ／  Δｔ                    （１）
【００１７】
図３に示すように、例えば、判定対象時間Ｔが６０［分］に設定され、また、サンプリング時間Δｔが１５［分に］設定されている場合、読み出される電力量値の個数ｎは４個となる。図７は、判定時刻が１１時に設定され、１１時を含み過去４個の電力量値（１１時、１０時４５分、１０時３０分、１０時１５分の電力量値）が読み出された状態を示している。
【００１８】
そして、このようにして読み出された電力量値から次式（２）を用いて標準偏差Ｓを求める（ステップＳ１３０）。なお、この式（２）において、ｘiは、読み出された電力量値のうち、第ｉ番目の値を示し、バーが付されたｘは読み出された電力量値の平均値を示す。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
具体的には、読み出された判定対象時間Ｔの電力量値の平均値（バーが付されたｘ）を求め（ステップＳ１３１）、次に読み出された電力量値ｘiの各々からステップＳ１３１で求めた平均値を減算して差を求め、この差の二乗を合計してｎ−１（ｎが４個の場合は３）で除して分散（平方偏差）を求め（ステップＳ１３２）、最後にこの分散の平方根を求めて標準偏差Ｓが算出される（ステップＳ１３３）。
【００２１】
そして、このようにして求められた標準偏差Ｓを判定対象値とし、ステップＳ１１０で読み出した閾値と比較し（ステップＳ１４０）、判定対象値が閾値より大きい場合は電力需要家２内の居住者が電気機器６を意図的操作している（活動状態である）と判定し（ステップＳ１５０）、判定対象値が閾値以下である場合は、電力需要家２内の居住者が電気機器６を意図的に操作していない（活動状態でない）と判定する（ステップＳ１６０）。図７の例で求められる判定対象値（標準偏差Ｓ）は８３．４であり、この判定対象値と閾値（図３に示す場合は２３．１である）を比較し、この場合は判定対象値が閾値を超えているため、居住者が活動状態であると判定される。
【００２２】
次に、上述の判定部４２で実行される活動状態判定処理に用いられる閾値の設定方法について説明する。図８は、外気温をＤ６としたときに、電力需要家において、この気温Ｄ６の変化に伴う、電力量平均Ｄ１、電力量最大値Ｄ２、電力量の偏差平均Ｄ３、偏差最大値Ｄ４及び変化量平均Ｄ５の変化を示すものである。この図８から明らかなように気温Ｄ６の下降に（変化に）伴って電力量平均Ｄ１及び電力量最大値Ｄ２は下降するが（変化するが）、偏差平均Ｄ３、偏差最大値Ｄ４及び変化量平均Ｄ５は気温Ｄ６の変化に影響されずほとんど一定である。通常、気温の変化により使用する電気機器６の種類や個数が異なり、そのため図８に示すように電力量は変化するが、電力量の偏差値は、このような気温（季節）や電気機器の種類・個数に影響されないことが判る。
【００２３】
そこで、本実施例においては、活動状態を判定するための閾値として、不在時の電力量の変化、すなわち、上述の標準偏差が大きい電気機器６を選定し、この電気機器６の標準偏差を閾値に用いている（以降の説明において、閾値設定のための電気機器を「基準電気機器」と呼ぶ）。具体的には、本実施例においては冷蔵庫を基準電気機器に設定し、この冷蔵庫の電力量値の標準偏差を閾値に用いている。冷蔵庫は、消費電力が比較的大きく、また、図９に示すように、自動的で、かつ、周期的にコンプレッサー等がオン・オフするので、居住者が不在のときでも電力量の変化が大きく、その標準偏差も大きくなるからである。
【００２４】
ここで、例えば、冷蔵庫の消費電力量が平均４０［Ｗｈ］である場合、判定対象時間６０［分］の中でその半分の時間（３０分間）のみ動作した（オンした）と仮定すると、実際の消費電力量は８０［Ｗｈ／２］となる（なお、以降の説明において、３０分間の電力の積算値（電力量）の単位をＷｈ／２とし、１５分間の電力の積算値（電力量）の単位をＷｈ／４とする）。この場合、サンプリング時間１５［分］のときの消費電力量は４０［Ｗｈ／４］となり、動作時の４０［Ｗｈ／４］と停止時の０［Ｗｈ／４］との標準偏差を求めると２８．３となる。なお、冷蔵庫の消費電力量としては、例えば、その冷蔵庫の定格消費電力量を用いることができる。また、閾値の算出においては、この定格消費電力量に対する基準となる時間（例えば１時間）のうち、所定の時間動作し、残りの時間停止すると仮定して、サンプリング時間における消費電力量を算出するように構成することとも可能である。
【００２５】
あるいは、判定対象時間において、サンプリング時間毎に冷蔵庫がオン・オフを繰り返す、すなわち、上述の式（１）で示す、取り出される電力量値の個数ｎに対応する回数だけ冷蔵庫がオン状態及びオフ状態を有すると仮定すると（ｎ＝４の場合、４０，０，４０，０［Ｗｈ／４］となり、全体としては判定対象時間の半分の時間動作することとなる）、その標準偏差は２３．１となる。
【００２６】
図１０は、サンプリング時間Δｔが１５［分］に設定され、判定対象時間Ｔが３０，６０，９０，１２０［分］のそれぞれの場合において、冷蔵庫が判定対象時間Ｔの半分作動したとき（オン状態とオフ状態とが１回ずつあるとき）と、電力量のデータ個数ｎに応じて作動したときとの判定率を比較したものである。なお、ここで、判定率とは、全ての判定回数に対する、居住者の活動の有無と判定結果とが合致する場合の判定回数の割合である。この図１０から明らかなように、活動状態判定処理で利用される電力量値の個数ｎに応じて基準電気機器の電力量の標準偏差を求め、この値を閾値とする方が、判定率が向上することが判る。
【００２７】
図１１は、ある１日の電力量値の標準偏差の推移に、上述のようにして設定された閾値（判定に用いられる電力量の個数ｎに対応した基準電気機器の電力量値の標準偏差）を適用した場合を示している。この図１１に示されるとおり、本実施例に係る活動状態判定方法を用いると、居住者が活動状態でないとき、すなわち、就寝時や外出時は、判定対象値（標準偏差）は閾値以下であり、反対に、活動状態であるときは、判定対象値（標準偏差）は閾値より大きいため、この電力量値の標準偏差と閾値とを比較することにより、居住者が活動状態であるか否かを精度良く判定することができる。このように、本実施例に係る活動状態判定方法（標準偏差法）によれば、判定のための閾値を、判定対象の電力需要家において電力量計で計測される電力量値の標準偏差に最も支配的な電気機器を基準電気機器と定め、その基準電気機器の使用電力量を、例えばその機器の仕様で定められた消費電力から算出し、さらにその使用電力量から上記の方法で標準偏差を求めて閾値とすることにより、活動状態の判定を容易に行うことができる。
【００２８】
以上で説明したように、本発明に係る活動状態判定方法によれば、所定のサンプリング時間で積算した電力量値を、判定時刻を基準に判定対象時間分取り出して、上述の方法によりこれら電力量値の標準偏差である判定対象値を求めることにより、この判定対象値を閾値と比較するだけで居住者が活動状態にあるか否かを判定することができるため、この判定を１個のパラメータ（閾値）で実現することができる。また、このとき、閾値の設定は、判定対象の電力需要家において計測される電力量値の標準偏差に対して、支配的な電気機器（例えば、冷蔵庫）の使用電力量から求めることができ、この閾値は季節の変化（気温の変化等）に影響されることはなく、この閾値を設定するための学習等が不要となり、本実施例に係る活動状態判定方法の実施を容易にすることができる。
【００２９】
なお、以上の実施例においては電力需要家の電力量値から活動状態を判定する場合について説明したが、この電力需要家の電流量値を用いても同様の判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る活動状態判定システムの構成を示すブロック図である。
【図２】上記活動状態判定システムにおけるセンターサーバの構成を示すブロック図である。
【図３】パラメータ情報データベースの構成を示す説明図である。
【図４】電力情報データベースの構成を示す説明図である。
【図５】活動状態判定方法の処理を示すフローチャートである。
【図６】標準偏差の求め方を示すフローチャートである。
【図７】電力量値から標準偏差を求めるときの説明図である。
【図８】気温と不在時の電力量の変化を示すグラフである。
【図９】冷蔵庫の電力量の変化を示すグラフである。
【図１０】閾値の設定方法と判定率の関係を示すグラフである。
【図１１】ある電力需要家の電力量値から求められる標準偏差の推移と閾値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１    活動状態判定システム
２    電力需要家
６    電気機器
４２    判定部（判定手段）
４４    パラメータ情報データベース（パラメータ記憶手段）
４５    電力量情報データベース（電力量記憶手段）
【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】
2009015736.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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