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JP5920023B2 - 情報処理装置、情報処理方法、情報処理システムおよび情報処理プログラム - Google Patents

情報処理装置、情報処理方法、情報処理システムおよび情報処理プログラム Download PDF

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Description

本発明は、情報処理装置、情報処理方法、情報処理システムおよび情報処理プログラムに関する。
近年、電力事業者側で需要家の機器のピーク電力を抑制するための方法として、デマンドレスポンス(DR;Demand Response)が知られている。DRは、電力事業者側で電力網における需要を監視し、需要に応じて需要家の機器の電力消費を制御する方法である。
DRでは、顧客側の電力消費を推定するための測定器として、例えば、接続した機器の消費電力の計測が可能なスマートコンセントが用いられている。スマートコンセントは、電源タップと電力センサとを備えた機器であり、電力センサにより、コンセントに接続された機器の消費電力を計測することができる。
特開平5−233011号公報 特開2004−280618号公報 特開2005−258530号公報 特開2010−225133号公報
効果的なDRを実現するためには、機器の消費電力をより正確に推定または推定できることが好ましい。しかし、機器毎にスマートコンセントを接続すると、設備規模が増大し、コスト面でも不利になる恐れがある。
本発明の1つの側面では、スマートコンセントを機器毎に接続することなく、各機器の消費電力をより正確に推定することができる情報処理装置、情報処理方法、情報処理システムおよび情報処理プログラムを提供することを目的とする。
発明の一観点によれば、交流電源から供給された供給電力の少なくとも一部が充電されるバッテリを備える複数の機器の、各々の消費電力を算出する情報処理装置であって、前記複数の機器のうち、外部電源の状態がオンからオフに変化した機器が存在することが検出された場合に、前記オンからオフに変化した機器のバッテリが充電されないように制御する電源状態制御部と、前記外部電源の状態の情報と受電状態の情報とが対応付けられた複数の稼働状態の情報を、前記複数の機器の各々から取得する稼働情報取得部と、前記複数の稼働状態の情報に対応する、前記複数の機器の各々の消費電力の合計値を含む総電力情報を取得する電力情報取得部と、前記総電力情報と前記複数の稼働状態の情報とに基づいて、前記稼働状態毎の前記消費電力を、前記複数の機器の各々について算出する電力算出部と、を有する情報処理装置が提供される。
一実施態様によれば、スマートコンセントを機器毎に接続することなく、各機器の消費電力をより正確に推定することができる情報処理装置、情報処理方法、情報処理システムおよび情報処理プログラムを提供することができる。
図1は、本発明の実施形態における情報処理システムの一例を示す図である。 図2は、本発明の実施形態における情報処理装置が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図3は、機器の稼働状態および電力の供給源をパラメータとした消費電力を示すテーブルの一例である。 図4は、機器のバッテリへの充電の制御方法の一例を示すフローチャートである。 図5は、機器のバッテリへの充電の制御方法の一例に係るシーケンス図である。 図6は、本発明の実施形態における、機器ごとの消費電力を算出する方法の一例を示すフローチャートである。 図7は、本発明の実施形態における、機器ごとの消費電力を算出する方法の一例に係るシーケンス図である。 図8は、各取得タイミングにおける総消費電力量と機器毎の稼働状況のデータの一例を示す図である。 図9は、図8のデータから得られる、総電力情報を示す行列y、および稼働情報を示す行列Aの一例を示す図である。 図10は、図9に示す行列A’の転置行列A’である。 図11は、行列(A’×A’)を算出した結果を示す図である。 図12は、行列(A’×A’)の逆行列(A’×A’)−1を算出した結果を示す図である。 図13は、行列(A’×y)を算出した結果を示す図である。 図14は、行列X”を算出した結果を示す図である。 図15は、図14により得られた各機器の推定消費電力を示す図である。 図16は、機器3aおよび機器3bの各稼働状態における推定消費電力を示すテーブルの一例である。 図17は、本発明の実施形態における、各機器の電力制御クライアントが実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図18は、本発明の実施形態における、推定消費電力の精度の評価の一例を示すフローチャートである。 図19は、本発明の実施形態における、推定消費電力の精度の評価の一例を示すシーケンス図である。 図20は、本発明の実施形態における情報処理装置による、機器の電源状態の制御方法の変形例を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について、図1乃至図20を参照して具体的に説明する。
図1は、本発明の実施形態における情報処理システムの一例を示す図である。図1に示すように、情報処理システムは、情報処理装置1と、分電盤2と、機器3と、機器4とを有している。情報処理装置1は、分電盤2および機器3と相互に通信可能に接続されている。分電盤2は、機器3および機器4と電気的に接続されている。
以下、情報処理システムを構成する各部の機能について説明する。
情報処理装置1は、電力事業者が所有する、DRにより機器3への供給電力を制御するための管理装置であり、例えばサーバである。情報処理装置1は、初期設定部5と、入力装置6と、記憶部7と、稼働状態監視部8と、電源状態制御部9と、稼働情報取得部10と、電力情報取得部11と、電力算出部12と、推定評価部13とを備えている。
初期設定部5は、制御対象となる複数の機器3の各々を識別する識別情報と、稼働状態監視部8が各機器3から受信する稼働状態の情報である稼働情報を取得するタイミング(取得タイミング)とを含む初期設定情報を、入力装置6を介して受信する。
入力装置6は、例えばキーボードまたはマウス等である。初期設定部5は、入力装置6を介して受信した初期設定情報を記憶部7に格納する。機器3の稼働情報の取得タイミングは、例えば情報を取得する時刻、または最初に取得する時刻と取得する時間間隔(インターバル)である。インターバルは、例えば5分〜15分である。
記憶部7は、各種情報を格納するためのデータベース(DB;Data Base)として用いられる。記憶部7は、初期設定部5が入力装置6から受信した制御対象の機器3を識別する情報と、稼働状態監視部8が各機器3から受信する稼働情報とを格納することができる。
また、記憶部7は、稼働情報取得部10が取得した各機器3の稼働情報と、電力情報取得部11が取得した、機器3および機器4が消費する電力の系統毎の合計値を示す総消費電力の情報である総電力情報とを対応付けて格納したり、電力算出部12で算出された消費電力の情報を格納したりすることもできる。
記憶部7は、例えばROM(Read Only Memory)またはフラッシュメモリなどの半導体メモリ、またはHDD(Hard Disc Drive)などのストレージ装置である。なお、記憶部7はそれぞれ複数個有していても良いし、同一の記憶部として構成することもできる。
稼働状態監視部8は、機器3の稼働状態を監視する。具体的には、稼働状態監視部8は、機器3の電源の状態がオンからオフ、またはオフからオンに変化したことを示す情報を各機器3から取得する。
電源状態制御部9は、稼働状態監視部8が取得した機器3の稼働情報に基づいて、機器3が有するバッテリの充電のオン/オフを制御する。具体的には、電源状態制御部9は、複数の機器3のうち、電源の状態がオンからオフに変化した機器が存在することが検出された場合に、電源の状態がオンからオフに変化した機器の電源のバッテリが充電されないように制御する。一方、電源の状態がオフからオンに変化した機器が存在することが検出された場合には、電源の状態がオフからオンに変化した機器のバッテリが充電されるように制御する。制御方法の詳細については後述する。
稼働情報取得部10は、稼働情報として例えば、各機器の電源の状態の情報と各機器の受電の状態(受電状態)の情報とが対応付けられた情報を取得する。ここで、各機器の電源の状態の情報とは、例えば、各機器の電源がオン、オフまたはスタンバイのいずれの状態かを示す情報である。また、各機器の受電状態の情報とは、例えば各機器が、交流(AC;Alternating Current)電源から受電しているがバッテリへの充電が行われていない状態なのか、AC電源から受電するとともにバッテリへの充電も行っている状態なのか、あるいはAC電源から受電されておらずバッテリの電力を消費(または放電)している状態なのかを示す情報である。
以降の説明では、AC電源から受電しているが充電が行われていない受電状態を「AC」、AC電源から受電するとともにバッテリへの充電も行われている受電状態を「AC+充電」、AC電源からの受電もバッテリへの充電もしておらず、バッテリにより機器3を駆動させている受電状態を「バッテリ」と表記する。
たとえば、AC電源から受電しているが充電が行われていない状態であり、且つ電源がオンになっている稼働状態を「AC/ON」と表記する。また、AC電源から受電しているが充電が行われていない状態であり、且つ電源がオフになっている稼働状態を「AC/OFF」と表記する。また、AC電源から受電しているが充電が行われていない状態であり、且つ電源がオンになっている稼働状態を「AC/スタンバイ」と表記する。
また、AC電源から受電するとともにバッテリへの充電も行われている状態であり、且つ電源がオンになっている稼働状態を「AC+充電/ON」と表記する。また、AC電源から受電するとともにバッテリへの充電も行われている状態であり、且つ電源がオフになっている稼働状態を「AC+充電/OFF」と表記する。また、AC電源から受電するとともにバッテリへの充電も行われている状態であり、且つ電源がスタンバイになっている稼働状態を「AC+充電/スタンバイ」と表記する。
電力情報取得部11は、総電力情報を分電盤2から取得し、取得した総電力情報を記憶部7に格納する。
電力算出部12は、電力情報取得部11が取得した総電力情報と、稼働状態取得部10が取得した稼働情報とに基づいて、各機器の消費電力を算出し、算出した消費電力の値を記憶部7に格納する。ここで、スタンバイの状態とは、AC電源または機器のバッテリを介したメモリへの電力の供給を維持したまま、機器内のその他のデバイスに対する電力の供給をオフにした状態である。
推定評価部13は、電力算出部12により算出された各機器の推定消費電力の値の精度を算出し、所定の基準を満たすかどうかを評価する。精度の評価方法については後述する。
初期設定部5、稼働状態監視部8、電源状態制御部9、稼働情報取得部10、電力情報取得部11、電力算出部12、および推定評価部13は、例えばCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサにより実現することができる。より具体的には、例えば半導体メモリやHDD等の記憶媒体に格納された情報処理プログラムをCPU等のプロセッサに読み出して、情報処理プログラムの各処理を実行することにより実現することができる。
分電盤2は、通信機能を備えた電力メーターであり、例えばスマートメータである。分電盤2は、入出力インターフェースである入出力IF14を介して、情報処理装置1と相互に通信したり、機器3の電力消費を制御したりすることができる。機器3は、需要家が所有する、電力消費の制御対象となる機器であり、交流電源から供給された供給電力の少なくとも一部が充電されるバッテリを備えている。機器3は、例えばパーソナルコンピュータ(PC:Personal Computer)などの情報処理端末である。図1では、機器3の一例として、機器3a,3b,3cおよび3dの各々が分電盤2に電気的に接続されている。
また、各機器3には、電力制御クライアント15がそれぞれ備えられている。電力制御クライアント15は、情報処理装置1と相互に通信する際に用いられる機器3の入出力インターフェースである。図1では、電力制御クライアント15の一例として、機器3aには電力制御クライアント15a,機器3bには電力制御クライアント15b,機器3cには電力制御クライアント15c,機器3dには電力制御クライアント15dがそれぞれ備えられている。電力制御クライアント15は、管理サーバ1の稼働状態監視部4または稼働状態取得部8に稼働情報を送信するとともに、管理サーバ1の電源状態制御部5から受信した制御信号に基づいて、機器3の電源をオンまたはオフにするように制御する。
機器4は、需要家が所有するものの、電力消費の制御対象ではない機器であり、例えばサーバやプリンタなどの情報処理装置である。図1では機器4の一例として、機器4aおよび4bが分電盤2に電気的に接続されている。
次に、本発明の実施形態における情報処理システムの動作について説明する。
図2は、本発明の実施形態における情報処理装置1が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
まず、初期設定部5は、制御対象となる機器と、稼働情報を取得する期間とを設定する(S101)。初期設定部5は、入力装置7を介して受信した、各機器の識別情報と、稼働状態監視部8から受信した、稼働情報の取得タイミングに関する情報とを記憶部7に格納する。取得した情報を記憶部7に格納することにより、S101の処理が完了する。
続いて、稼働状態監視部8は、機器3の稼働状態を監視し、電源状態制御部9は、稼働状態監視部8が取得した機器3の稼働情報に基づいて、機器3のバッテリへの充電のオン/オフを制御する(S102)。
ここで、本発明の実施形態における、機器3のバッテリへの充電のオン/オフの制御方法と、各機器の消費電力を推定する手段として用いる重回帰分析との関係について説明する。
図3は、機器の稼働状態および受電状態をパラメータとした消費電力を示すテーブルの一例である。
図3(a)は、機器が充電機能とスタンバイ機能とを有さない場合における、消費電力を示すテーブルの一例である。図3(a)に示すように、機器の電源の状態は2状態(オンまたはオフ)のいずれかのみであり、機器の受電状態は「AC」のみである。機器は、「AC/ON」のときのみ消費電力としてWacを消費する。一方、「AC/OFF」のときは電力が機器に供給されないので、機器が消費する電力はゼロである。したがって、推定すべき説明変数は1個(Wac)のみである。すなわち、Wacが明らかになれば、機器の各稼働状態における消費電力を推定することができる。
図3(b)は、充電機能とスタンバイ機能とを有し、機器の電源がオンまたはスタンバイのときだけでなく、電源がオフのときにもバッテリへの充電を行うことができる機器の消費電力を示すテーブルの一例である。図3(b)に示すように、機器の受電状態が「AC+充電」の場合、機器は、オン、スタンバイ、オフのいずれかの稼働状態をとることができる。
また、「AC/ON」のときは、AC電源からの電力の供給が行われるため、機器はWacの電力を消費する。「AC/スタンバイ」のときも、AC電源からの電力の供給が行われるため、機器はWstbの電力を消費する。
「AC+充電/ON」のときは、AC電源からの電力に加えてバッテリへ充電するための電力Wchも供給されるため、機器はWac+Wchの電力を消費する。「AC+充電/スタンバイ」のときも同様に、AC電源からの電力の供給に加えて電力Wchも供給されるため、機器はWstb+Wchの電力を消費する。一方、「AC+充電/OFF」のときはWacが供給されないため、機器はWchの電力のみを消費する。
バッテリのみで稼働させる場合は、AC電源からの電力の供給が行われないため、電源の稼働状態に関わらず機器の消費電力はゼロである。
機器の受電状態が「AC+充電」の場合、機器の稼働状態に関わらずWchが消費電力の値に含まれている。そのため、各稼働状態における消費電力の値は、互いに相関性を有することとなる。この相関性が存在すると、各機器の消費電力を推定する重回帰分析を行った場合に、分析結果が異常値を示す不具合(多重共線性の問題と呼ばれている)が発生し、各機器の消費電力を正確に算出、推定することが困難となる問題が発生し得る。
一方、本発明の一実施形態によれば、各機器の消費電力の推定を行う際に、分電盤2に接続されている各機器のうち、電源がオンからオフに変化した機器に対して、バッテリへの充電を行わないように制御する。図3(c)は、機器の電源の状態がオフのときにバッテリへの充電を行わないように制御した場合における、消費電力を示すテーブルの一例である。図3(c)に示すように、電力の供給源が「AC+充電」の場合、機器の電源の状態がオフのときにバッテリへの充電を行わないように制御すると、消費電力が発生するのは「AC/ON」、「AC/スタンバイ」、「AC+充電/ON」、「AC+充電/スタンバイ」の4通りの状態となる。
したがって、「AC/ON」のときの消費電力値Wacと、「AC+充電/ON」のときの消費電力値Wac+Wchとの差分(Wac+Wch)−Wacを求めることによってWchを導出することができる。あるいは、「AC/スタンバイ」のときの消費電力値Wstbと、「AC+充電/スタンバイ」のときの消費電力値Wstb+Wchとの差分(Wstb+Wch)−Wstbを求めることによってWchを導出することもできる。
このように、電源がオンからオフに変化した機器に対してバッテリへの充電を行わないように制御すると、機器の受電状態が「AC+充電」の場合における機器の稼働状態が3状態(オン、スタンバイ、オフ)から2状態(オン、スタンバイ)に減少するため、説明変数を1個減らすことができる。これにより、機器の稼働状態間の相関性を解消させることができ、多重共線性の問題の発生を回避しながら消費電力を正確に推定することができる。
図4は、各機器3のバッテリへの充電の制御方法の一例を示すフローチャートである。図5は、各機器3のバッテリへの充電の制御方法の一例に係るシーケンス図である。
まず、図5の(a)に示すように、情報処理装置1の稼働状態監視部8は、各機器3の電力制御クライアントに、電源の状態の変更を検知した際の通知を依頼する。各機器3の電力制御クライアントは、通知することを受諾する場合は、稼働状態監視部8に受諾する旨の信号を返送する。なお、図4では、各機器3の電力制御クライアントとして、機器3aの電力制御クライアント15aおよび機器3bの電力制御クライアント15bを例示している。
続いて、図4に示すように、稼働状態監視部8は、スレッド処理により各機器3の稼働状態を、各機器3からの受信信号を監視しながら、各機器3のうち、電源がオンからオフに変化した機器3が存在するかどうかを判定する(S201)。電源がオンからオフに変化した機器3が存在すると判定された場合(S201肯定)、S202に進み、図5の(b)に示すように、情報処理装置1の電源状態制御部9は、各機器3のうち、電源がオンからオフに変化した機器3aに対してバッテリの充電の停止命令を送信し、バッテリへの電力供給(充電)を行わないように制御する。一方、電源がオンからオフに変化した機器3が存在しないと判定された場合(S201否定)、S203に進み、稼働状態監視部8は、電源がオフからオンに変化した機器3が存在するかどうかを判定する。
電源がオフからオンに変化した機器3が存在すると判定された場合(S203肯定)、図5の(c)に示すように、情報処理装置1の電源状態制御部9は、各機器3のうち、電源がオフからオンに変化したと判定された機器3aに対してバッテリの充電の開始命令を送信し、バッテリの充電を行うように制御する(S204)。一方、電源がオフからオンに変化した機器3が存在しないと判定された場合(S203否定)、S201に戻る。
S204の処理を実行した後、稼働状態監視部8は、監視を終了する時刻かどうかを判定する(S205)。稼働状態監視部8は、監視を終了する時刻か否かの判定を、例えば、初期設定部がS101で記憶部7に格納した情報取得の期間に関する情報、具体的には、稼働状態監視部8が稼働情報を最後に取得する時刻の情報に基づいて行うことができる。あるいは、稼働状態監視部8が、電力算出部12または推定評価部13等から稼働状態の監視を停止する信号を受信したかどうかによって判定することもできる。
監視を終了する時刻であると判定された場合(S205肯定)、稼働状態監視部8は、監視を終了する。監視を終了すると、機器の電源がオンからオフに変化した場合に、バッテリへの充電が行われるようになる。一方、監視を終了する時刻でないと判定された場合(S205否定)、S201に戻る。
図4および図5によれば、電源がオンからオフに変化した機器3が存在するかどうかを判定し、電源がオンからオフに変化した機器3が存在しなかった場合に、電源がオフからオンに変化した機器3が存在するかどうかを判定する処理を行っている。すなわち、電源がオンからオフに変化した機器3が存在するかどうかを判定する処理を優先して行っているため、電源がオンからオフに変化してからバッテリへの充電を行わないようにする制御を開始するまでのタイムラグを短縮することができる。当該タイムラグを短縮できると、電源がオフに変化してからバッテリへの充電が停止するまでのタイムラグを短縮できるため、各機器の推定消費電力の精度の向上を図ることができる。なお、電源がオフに変化してからバッテリへの充電が停止するまでのタイムラグが無視できる程度であれば、S203の処理を実行してからS201の処理を実行することも可能である。
再び図2に戻り、S102の処理を実行した後、S103に移り、電力情報取得部11は、分電盤2に接続されている機器の消費電力の合計値を示す総電力情報を取得する。一方、稼働情報取得部10は、当該各機器の稼働情報を取得する。続いて、電力算出部12は、取得した総電力情報および稼働情報に基づいて、機器3ごとの消費電力を算出する。
ここで、S103において機器ごとの消費電力を算出する方法について、図6および図7を参照して説明する。
図6は、本発明の実施形態における、機器ごとの消費電力を算出する方法の一例を示すフローチャートである。図7は、本発明の実施形態における、機器ごとの消費電力を算出する方法の一例に係るシーケンス図である。
まず、図6に示すように、電力算出部12は、記憶部7に格納されている取得タイミングを示す情報に基づいて、現在の時刻が各種情報の取得タイミングかどうかを判定する(S301)。現在の時刻が各種情報の取得タイミングでないと判定された場合(S301否定)、待機状態となり、再びS301を実行する。
一方、現在の時刻が取得タイミングであると判定された場合(S301肯定)、電力情報取得部11は、図7の(a)に示すように、分電盤2に接続されている機器の消費電力の合計値を示す総電力情報yを要求する信号を送信する。総電力情報yを要求する信号を受信した分電盤2は、電力情報取得部11に総電力情報yを送信する。総電力情報yを受信して取得した電力情報取得部11は、取得した情報を記憶部7に格納する(S302)。
さらに、稼働情報取得部10は、図7の(b)に示すように、分電盤2に各機器3の稼働情報を要求する信号を送信する。総電力情報yを要求する信号を受信した分電盤2は、稼働情報取得部10に総電力情報yを送信する。総電力情報Yを受信して取得した電力情報取得部11は、取得した情報を記憶部7に格納する(S302)。
S302において、電力情報取得部11は、記憶部7に格納されている取得タイミングに関する情報に基づいて、取得タイミングになる度に総電力情報yを順次取得する。取得タイミングになる毎に順次取得された総電力値の時系列データは、行列y
式(1);
Figure 0005920023
により表すことができる。なお、行列yの行は、各取得時刻における総電力値を表しており、行番号が大きくなるほど総電力値のデータを取得した時刻が新しいことを示している。すなわち、式(1)では、yが最初に取得した総電力の値であり、yが最後に取得した総電力の値である。行列yの各要素は、後述の重回帰分析を行う際の目的変数として用いられる。
続いて、稼働情報取得部10は、各機器3の稼働情報Aを取得し、記憶部に格納する。各機器3に稼働情報を要求する(S303)。具体的には、稼働情報取得部10は、図7の(b)に示すように、記憶部7に格納されている取得タイミングに関する情報に基づいて、取得タイミングごとに各機器3に稼働情報A’を要求する信号を送信する。稼働情報A’を要求する信号を受信した各機器3は、自機器の稼働情報A’を取得し、取得した稼働情報A’を稼働情報取得部10に送信する。稼働情報A’を受信した稼働情報取得部10は、受信した情報を記憶部7に格納する。
取得タイミングごとに取得された稼働情報A’の時系列データは、行列A’
式(2);
Figure 0005920023
と表すことができる。行列A’の各要素は、後述の重回帰分析を行う際の説明変数として用いられる。
ここで、行列A’の列は、機器3,4の稼働状態の違いを表している。例えば、1列目(a1,1〜aZ,1)は、機器3aが「AC/ON」の状態、2列目は、機器3aが「AC/スタンバイ」の状態、3列目は、機器3aが「AC+充電/ON」の状態、最右列は、機器4のいずれかが稼働している状態を表している。行列A’の各要素に代入される値は、機器3または機器4が当該稼働状態になっているかどうかを時系列で示している。すなわち、当該稼働状態になっている場合は「1」、当該稼働状態になっていない場合は「0」が代入される。総電力情報yおよび各機器の稼働情報A’は同一の取得タイミングで取得されたものである。このため、行列yと行列A’とは、同じ行番号同士で対応関係を有している。
続いて、電力算出部12は、記憶部7に格納されている取得終了時刻を示す情報に基づいて、現在の日時が各種情報の取得終了時刻かどうかを判定する(S304)。現在の日時が各種情報の取得終了時刻でないと判定された場合(S304否定)、再びS301に戻る。一方、現在の日時が各種情報の取得終了時刻であると判定された場合(S304肯定)、S305に進む。
S305において、電力算出部12は、記憶部7からS302およびS303で格納した総電力情報Yおよび稼働情報A’を読み出す。
続いて、読み出した総電力情報yおよび稼働情報A’に基づいて、各機器3の消費電力xを算出する(S306)。
まず、本実施形態における重回帰分析による推定対象である各機器3の消費電力は、以下の式(3)に示す行列x’で表すことができる。
式(3);
Figure 0005920023
ここで、x、x、・・・xは各機器3の消費電力、Zは、機器4の消費電力の合計を示している。
式(1)〜式(3)から、総電力量、稼働状態、および各機器の消費電力の関係は、重回帰式を行列y=A’×x’で表した形態、すなわち
式(4);
Figure 0005920023
で表すことができる。
S305に続くS306では、最小二乗法による重回帰分析を行い、式(4)から(y−A’×x’)の行の二乗和を最小化するx’を算出する。
ここで、行列x’の算出方法について、総電力情報yおよび稼働情報A’のデータの一例を用いて説明する。
図8は、各取得タイミングにおける総電力量と機器毎の稼働状況のデータの一例を示す図である。図8は、図1に示す機器のうち、制御対象となる機器を機器3a、機器3b、制御対象でない機器を4a、4bと設定した場合の、各取得タイミングにおける総電力量と機器毎の稼働状況のデータを示している。2011年11月1日 9:00が最初のタイミングであり、取得タイミング間のインターバルは15minである。取得したデータ数は、稼働情報を示すパラメータ1個あたり21個である。総電力量の単位はW(ワット)である。
1a,A1b,A1cおよびA1dは、機器3aの稼働情報を示すパラメータである。A1aの項目には、機器3aが「AC/ON」の状態である場合に「1」が表示され、「AC/ON」の状態でない場合に「0」が表示される。A1bの項目には、機器3aが「AC/スタンバイ」の状態である場合に「1」が表示され、「AC/スタンバイ」の状態でない場合に「0」が表示される。A1cの項目には、機器3aが「AC+充電/ON」の状態である場合に「1」が表示され、「AC+充電/ON」の状態でない場合に「0」が表示される。A1dの項目には、機器3aが「AC+充電/スタンバイ」の状態である場合に「1」が表示され、「AC+充電/スタンバイ」の状態でない場合に「0」が表示される。
また、A2a,A2b,A2cおよびA2dは、機器3bの稼働情報を示すパラメータである。A2aの項目には、機器3bが「AC/ON」の状態である場合に「1」が表示され、「AC/ON」の状態でない場合に「0」が表示される。A2bの項目には、機器3bが「AC/スタンバイ」の状態である場合に「1」が表示され、「AC/スタンバイ」の状態でない場合に「0」が表示される。A2cの項目には、機器3bが「AC+充電/ON」の状態である場合に「1」が表示され、「AC+充電/ON」の状態でない場合に「0」が表示される。A2dの項目には、機器3bが「AC+充電/スタンバイ」の状態である場合に「1」が表示され、「AC+充電/スタンバイ」の状態でない場合に「0」が表示される。
また、Aの項目は、機器4a、4bの稼働状態を示している。機器4a、4bはDRの制御対象外の機器であり、電力制御クライアントを有していない。図8に示す例では、機器4a、4bともに稼働している前提で、Aの項目には全ての取得タイミングにおいて「1」が代入されている。
の項目には、機器4a、機器4bのいずれかの電源がオンの状態の場合に「1」が表示され、オフの状態である場合に「0」が表示される。
図9は、図8のデータから得られる、総電力情報を示す行列y、および稼働情報を示す行列A’の一例を示す図である。図9に示すように、図8のデータから、21行1列の行列y、21行9列の行列A’を得ることができる。
重回帰分析において、y=A’×X’の式は、誤差を示す行列Eを含む形で表現すると、
式(5);
Figure 0005920023
式(6);
X”=(A’×A’)−1×(A’×y)
で表すことができる。すなわち、A’の転置行列A’と、行列(A’×A’)の逆行列である(A’×A’)−1とを算出し、算出した転置行列A’と、(A’×A’)−1と、yとを式(6)に代入することにより、X”を算出することができる。
図10は、図9に示す行列A’の転置行列A’である。図10に示すように、行列A’から、9行21列の転置行列A’を得ることができる。
続いて、図9の行列A’および図10の転置行列A’からA’×A’を算出する。
図11は、行列(A’×A’)を算出した結果を示す図である。図11に示すように、図9の行列A’および図10の転置行列A’Tから、9行9列の行列(A’×A’)が算出される。
続いて、図11の行列(A’×A’)から逆行列(A’×A’)−1を算出する。図12は、行列(A’×A’)の逆行列(A’×A’)−1を算出した結果を示す図である。図12に示すように、行列(A’×A’)の逆行列(A’×A’)−1として、9行9列の行列を得ることができる。
続いて、図9に示す行列yと、図10に示す行列A’とから行列(A’×y)を算出する。図13は、行列(A’×y)を算出した結果を示す図である。図13に示すように、行列(A’×y)として、9行1列の行列を得ることができる。
続いて、図12に示す逆行列(A’×A’)−1と、図13に示す行列(A’×y)とを式(5)に代入すると、行列X”を算出することができる。図14は、行列X”を算出した結果を示す図である。図14に示すように、行列X”として、9行1列の行列を得ることができる。この行列X”の各要素が、稼働状態毎の推定消費電力を示している。
図15は、図14により得られた各機器の推定消費電力を示す図である。図15の各数値は、図14に示す行列X”の各要素を有効数字3桁で表したものである。
図3(c)を参照すると、X1aおよびX2aは、「AC/ON」のときの消費電力値Wacに対応している。また、X1bおよびX2bは、「AC/スタンバイ」のときの消費電力値Wstbに対応している。また、X1cおよびX2cは、「AC+充電/ON」のときの消費電力値Wac+Wchに対応している。また、X1dおよびX2dは、「AC+充電/スタンバイ」のときの消費電力値Wstb+Wchに対応している。
このように、行列X”を導出することによって、以上の4つの稼働状態における推定消費電力を機器毎に算出することができる。
続いて、図6に戻り、行列X”を算出した後、S307において、「AC+充電/OFF」の状態の消費電力を算出する(S307)。S302〜S306では、電源がオンからオフに変化した機器に対してバッテリへの充電を行わないように制御することにより、「AC+充電/OFF」の状態を除外した稼働環境の下で推定消費電力の算出を行った。そこで、S307では、推定消費電力を算出した結果に基づいて、除外した「AC+充電/OFF」の状態における消費電力を算出する。
図3(c)を参照すると、「AC+充電/OFF」の状態の消費電力Wchは、例えば
(1):「AC/ON」のときの消費電力値Wacと、「AC+充電/ON」のときの消費電力値Wac+Wchとの差分(Wac+Wch)−Wacを求めることによってWchの推定値を導出する方法、または
(2):「AC/スタンバイ」のときの消費電力値Wstbと、「AC+充電/スタンバイ」のときの消費電力値Wstb+Wchとの差分(Wstb+Wch)−Wstbを求めることによってWchの推定値を導出する方法
によって算出することができる。
なお、算出したWac、Wstb、Wac+Wch、Wstb+Wch の各値はそれぞれ誤差を含んでいるため、(1)の方法により求めたWchと(2)の方法により求めたWchとは、必ずしも同一の値になるとは限らない。そこで、例えば
(3):(1)の方法により求めたWchと、(2)の方法により求めたWchとの平均値を求めることによってWchの推定値を導出する方法
によって算出することもできる。
この方法によれば、(1)の方法により求めたWchの誤差の大きさと、(2)の方法により求めたWchとの誤差の大きさによらず、より正確な推定値を導出することが可能となる。
図16は、機器3aおよび機器3bの各稼働状態における推定消費電力を示すテーブルの一例である。図16は、図3(b)に示すテーブルの各項目に算出した値を代入したものである。図16(a)が、機器3aの各稼働状態における推定消費電力を示しており、図16(b)が、機器3bの各稼働状態における推定消費電力を示している。なお、図16(a)および図16(b)中の「AC+充電/OFF」の状態の消費電力は、(3)の方法を用いて算出したものである。
以上のようにして、図2のS103において、各機器の稼働状態毎の推定消費電力を算出することができる。
次に、本発明の実施形態における、各機器3の電力制御クライアント15の動作について説明する。
図17は、本発明の実施形態における、各機器の電力制御クライアントが実行する処理の一例を示すフローチャートである。
まず、電力制御クライアント15は、情報処理装置1から、要求信号を受信する(S401)。
続いて、電力制御クライアント15は、受信した要求信号が、稼働状態取得部8から送信された、機器の稼働情報の取得要求を示す信号であるかどうかを判定する(S402)。機器の稼働情報の取得要求を示す信号であると判定された場合は(S402肯定)、電力制御クライアント15は、自機器から稼働情報を取得し、情報処理装置に送信し、S408に進む。一方、機器の稼働情報の取得要求を示す信号であると判定されなかった場合は(S402否定)、S404に進む。
S404において、電力制御クライアント15は、受信した要求信号が、稼働状態監視部10から送信された、機器の電源が変更された際の通知に係る要求かどうかを判定する。機器の電源が変更された際の通知に係る要求には、機器の電源の状態がオンからオフへ、またはオフからオンへ変更されたことを検知した場合に通知することを要求するための通知要求と、当該通知をしないことを要求するための通知解除要求との2種類が存在する。S404では、受信した要求信号が上述の2種類のいずれかに該当するかを判定する。
受信した要求信号が通知要求または通知解除要求であると判定された場合(S404肯定)、電力制御クライアント15は、要求を受諾する旨の応答を返信し(S405)、S408に進む。一方、受信した要求信号が通知要求でも通知解除要求でもないと判定された場合(S404否定)、S406に進む。
S406において、電力制御クライアント15は、受信した要求信号が、電源状態制御部9から送信された、バッテリへの充電の制御に係る要求かどうかを判定する。バッテリへの充電の制御に係る要求には、バッテリへの充電を行わないように制御することを要求するものと、バッテリへの充電を行うように制御することを要求するものとの2種類が存在する。S406では、受信した要求信号の内容が上述の2種類のいずれかに該当するかを電力制御クライアント15が判定する。
バッテリへの充電の制御に係る要求であると判定された場合(S406肯定)、電力制御クライアント15は、要求信号の内容に応じてバッテリへの充電を制御し(S407)、S408に進む。
S408において、電力制御クライアント15は、S405で通知要求を受諾し、且つ電源の状態が変更されたことを検知したかどうかを判定する。電源の状態が変更された場合には、電源の状態がオンからオフへ変更された場合と、オフからオンへ変更された場合とが存在する。S408では、電源の状態が2つの場合のいずれかに該当するかを電力制御クライアント15が判定する。
通知要求を受諾し、且つ電源の状態がオンからオフへ変更されたことを検知したと判定された場合(S408肯定)、電力制御クライアント15は、電源の状態が変更されたことを通知する信号を情報処理装置1に送信する(S409)。一方、通知要求を受諾し、且つ電源の状態がオンからオフへ変更されたことを検知したと判定されなかった場合(S408否定)、電力制御クライアント15は、電源の状態が変更されたことを通知する信号を稼働状態監視部8に送信する。
ここで再び図2に戻り、S103の処理を実行した後、推定評価部13は、記憶部7に格納されている推定消費電力の精度評価を行うタイミングを示す情報に基づいて、現在の時刻が精度評価を行うタイミングかどうかを判定する(S104)。推定消費電力の精度評価を行うインターバルとしては、機器ごとの消費電力を算出するインターバルよりも大きい方が好ましく、例えば2〜3時間、あるいは1日おきとしても良い。
現在の時刻が推定消費電力の精度評価を行うタイミングでないと判定された場合(S104否定)、推定評価部13は、所定の時間が経過するまで待機状態を維持し、所定の時間が経過した後に再びS104を実行する。
一方、現在の時刻が推定消費電力の精度評価を行うタイミングであると判定された場合(S104肯定)、推定評価部13は、推定消費電力の精度を算出する(S105)。
上述の通り、S103で算出した推定消費電力は回帰計算により算出されたものであるため、算出された値には誤差が含まれている。そこで、推定消費電力の値と実際の消費電力の値とを定期的に比較しながら誤差を制御することで、推定消費電力の推定精度の向上を図ることができる。
以下、推定消費電力の精度を評価方法の一例について、図18および図19を参照しながら説明する。
図18は、本発明の実施形態における、推定消費電力の精度の評価の一例を示すフローチャートである。図19は、本発明の実施形態における、推定消費電力の精度の評価の一例を示すシーケンス図である。
まず、図18に示すように、情報処理装置1は、バッテリへの充電の制御を停止させる(S501)。バッテリへの充電の制御を停止させるのは、後の処理で「AC+充電/OFF」のときの実際の消費電力の値を取得できるようにするためである。図19に示すように、S501において、情報処理装置1の稼働状態監視部8は、電源の状態が変化した際の通知の解除を、機器3aの電力制御クライアント15aおよび機器3bの電力制御クライアント15bに要求する。電力制御クライアント15aおよび15bは、要求を受諾する旨の応答を返信する。
続いて、電力情報取得部11は、分電盤2から消費電力情報を取得する(S502)。具体的には、図19に示すように、情報処理装置1の電力情報取得部11は、分電盤2に総電力情報を要求する信号を送信する。総電力情報を要求する信号を受信した分電盤2は、電力情報取得部11に総電力情報を送信する。総電力情報を受信した電力情報取得部11は、取得した情報を推定評価部13に送信する。
その後、情報処理装置1の稼働情報取得部10は、各機器の稼働情報を取得し、記憶部7に格納する(S503)。具体的には、図19に示すように、稼働情報取得部10は、分電盤2に各機器の稼働情報を要求する信号を送信する。各機器の稼働情報を要求する信号を受信した分電盤2は、稼働情報取得部10に各機器の稼働情報を送信する。各機器の稼働情報を受信した稼働情報取得部10は、取得した情報を記憶部7に格納する。
続いて、推定評価部13は、記憶部7から稼働情報に対応する推定消費電力情報を取得する(S504)。記憶部7には、S103で算出した機器ごとの推定消費電力の値が予め格納されている。推定評価部13は、図19に示すように、S503で取得した稼働情報に対応する各機器の推定消費電力の情報を記憶部7の中から抽出し、推定評価部13に送信する。
その後、推定評価部13は、推定消費電力の合計値と、総消費電力との差分を算出する(S505)。具体的には、推定評価部13は、S504で記憶部7から抽出された各機器の推定消費電力の値を合計して合計値を算出する。そして、推定評価部13は、合計値とS502で取得した総消費電力の値との差分を算出する。この差分が、推定消費電力の精度に相当する。
ここで再び図2に戻り、推定評価部13は、算出した推定消費電力の精度が基準を満たすかどうかを判定する(S106)。
図18に示すように、推定評価部13は、S505で差分を算出した後、差分の値が所定の閾値以下かどうかを判定する(S506)。所定の閾値は、電力事業者側が所望する精度レベルに応じて適宜設定することができる。差分が所定の閾値以下であると判定された場合(S506肯定)、推定評価部13は、次の評価タイミングになるまで待機し(S507)、処理を終了する。一方、差分が所定の閾値よりも大きいと判定された場合(S506否定)、電力状態の制御および推定消費電力の算出を再び実行するため、図2に示すように、S106からS102に戻り、S102以降の処理を再び繰り返す。
以上のようにして、推定消費電力の精度の評価を行うことができる。
(変形例)
次に、本発明の実施形態における情報処理システムの動作の変形例について説明する。
例えば、機器3のバッテリの充電レベルが所定の閾値を下回っている状態で、機器の電源がオンからオフに変化した場合にバッテリへの充電を行わないように制御すると、機器3をAC電源から切り離した状態で再び起動させようとしても、バッテリの充電残量が不足するため起動ができなくなることがある。そこで、本変形例では、電源がオンからオフに変化した機器3に対して、バッテリへの充電を行わないように制御する前に、機器3に備えられているバッテリの充電レベルが所定の基準値以上かどうかを判定している。
図20は、本発明の実施形態における情報処理装置による、機器の電源状態の制御方法の変形例を示すフローチャートである。図20に示すように、稼働状態監視部8は、スレッド処理により各機器3の稼働状態を、各機器3からの受信信号を監視しながら、各機器3のうち、電源がオンからオフに変化した機器3が存在するかどうかを判定する(S601)。電源がオンからオフに変化した機器3が存在すると判定された場合(S601肯定)、当該機器3が有するバッテリの充電レベルが所定の閾値以上であるかどうかを判定する(S602)。
充電レベルの測定方法については既に種々の技術が知られている。例えばバッテリの総容量を示す容量情報を予め記憶しておき、総容量から電池の放電電流値を積算することによって得られる放電量を減じることによってバッテリの残容量を算出し、算出した残容量に基づいて総容量に対する残容量の割合である充電レベルを算出することができる。本発明の実施形態において設定する充電レベルの閾値は、例えば10%である。
バッテリの充電レベルが所定の閾値以上であると判定された場合(S602肯定)、電源状態制御部6は、電源がオンからオフに変化した機器3に対して、バッテリへの充電を行わないように制御する(S603)。一方、バッテリの残量が所定の閾値を下回っていると判定された場合(S602否定)、電源状態制御部6は、電源がオンからオフに変化した機器3に対して、バッテリへの充電を行うように制御する(S605)。
一方、電源がオンからオフに変化した機器3が存在しないと判定された場合(S601否定)、S604に進み、稼働状態監視部8は、電源がオフからオンに変化した機器3が存在するかどうかを判定する。
電源がオフからオンに変化した機器3が存在すると判定された場合(S604肯定)、図5の(c)に示すように、情報処理装置1の電源状態制御部9は、各機器3のうち、電源がオフからオンに変化したと判定された機器3aに対してバッテリの充電の開始命令を送信し、バッテリの充電を行うように制御する(S605)。一方、電源がオフからオンに変化した機器3が存在しないと判定された場合(S604否定)、S601に戻る。
S605の処理を実行した後、稼働状態監視部8は、監視を終了する時刻かどうかを判定する(S606)。稼働状態監視部8は、監視を終了する時刻か否かの判定を、例えば、初期設定部がS101で記憶部7に格納した情報取得の期間に関する情報、具体的には、稼働状態監視部8が稼働情報を最後に取得する時刻の情報に基づいて行うことができる。あるいは、稼働状態監視部8が、電力算出部12または推定評価部13等から稼働状態の監視を停止する信号を受信したかどうかによって判定することもできる。
監視を終了する時刻であると判定された場合(S606肯定)、稼働状態監視部8は、監視を終了する。監視を終了すると、機器の電源がオンからオフに変化した場合に、バッテリへの充電が行われるようになる。一方、監視を終了する時刻でないと判定された場合(S606否定)、S601に戻る。
このように、バッテリの残量が所定の閾値を下回っている機器の電源がオンからオフに変化した場合には、バッテリへの充電を行わないように制御せずに、バッテリへの充電量が閾値以上になるまでバッテリの充電を行うように制御する。この方法によれば、AC電源から切り離した状態で機器の電源をオフからオンに変化させた場合においても、バッテリの充電の残量不足を回避することができるため、バッテリからの給電により機器を起動させることが可能となる。
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は特定の実施例に限定されるものではなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、式(1)では、行番号が大きくなるほど総消費電力のデータを取得した時刻が新しいことを示しているが、行番号が大きくなるほど総消費電力のデータを取得した時刻が古くなるように設定することもできる。
1:情報処理装置
2:分電盤
3:機器
4:機器
5:初期設定部
6:入力装置
7:記憶部
8:稼働状態監視部
9:電源状態制御部
10:稼働情報取得部
11:電力情報取得部
12:電力算出部
13:推定評価部
14:入出力IF
15:電力制御クライアント
16:電力制御クライアント

Claims (6)

  1. 交流電源から供給された供給電力の少なくとも一部が充電されるバッテリを備える複数の機器の、各々の消費電力を算出する情報処理装置であって、
    前記複数の機器のうち、外部電源の状態がオンからオフに変化した機器が存在することが検出された場合に、前記オンからオフに変化した機器のバッテリが充電されないように制御する電源状態制御部と、
    前記外部電源の状態の情報と受電状態の情報とが対応付けられた複数の稼働状態の情報を、前記複数の機器の各々から取得する稼働情報取得部と、
    前記複数の稼働状態の情報に対応する、前記複数の機器の各々の消費電力の合計値を含む総電力情報を取得する電力情報取得部と、
    前記総電力情報と前記複数の稼働状態の情報とに基づいて、前記稼働状態毎の前記消費電力を、前記複数の機器の各々について算出する電力算出部と、
    を有することを特徴とする情報処理装置。
  2. 電源状態制御部は、前記外部電源の状態がオンからオフに変化した機器が存在しない場合に、前記外部電源の状態がオフからオンに変化した機器が存在するかどうかを判定することを特徴とする請求項1記載の情報処理装置。
  3. 電源状態制御部は、前記外部電源の状態がオンからオフに変化した機器が存在することが検出された場合に、前記オンからオフに変化した機器のバッテリの残量が所定の閾値を下回っているかどうかを判定し、前記残量が所定の閾値を下回っている場合には、前記オンからオフに変化した機器のバッテリへの充電を行うように制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の情報処理装置。
  4. 交流電源から供給された供給電力の少なくとも一部が充電されるバッテリを備える複数の機器の、各々の消費電力を算出する情報処理装置の情報処理方法であって、
    前記複数の機器のうち、外部電源の状態がオンからオフに変化した機器が存在することが検出された場合に、前記オンからオフに変化した機器のバッテリが充電されないように制御し、
    前記外部電源の状態の情報と受電状態の情報とが対応付けられた複数の稼働状態の情報を、前記複数の機器の各々から取得し、
    前記複数の稼働状態の情報に対応する、前記複数の機器の各々の消費電力の合計値を含む総電力情報を取得し、
    前記総電力情報と前記複数の稼働状態の情報とに基づいて、前記稼働状態毎の前記消費電力を、前記複数の機器の各々について算出することを特徴とする情報処理方法。
  5. 分電盤と、
    前記分電盤に電気的に接続されている複数の機器と、
    前記複数の機器のうち、外部電源の状態がオンからオフに変化した機器が存在することが検出された場合に、前記オンからオフに変化した機器のバッテリが充電されないように制御する電源状態制御部と、
    前記外部電源の状態の情報と受電状態の情報とが対応付けられた複数の稼働状態の情報を、前記複数の機器の各々から取得する稼働情報取得部と、
    前記複数の稼働状態の情報に対応する、前記複数の機器の各々の消費電力の合計値を含む総電力情報を前記分電盤から取得する電力情報取得部と、
    前記総電力情報と前記複数の稼働状態の情報とに基づいて、前記稼働状態毎の前記消費電力を、前記複数の機器の各々について算出する電力算出部と、
    を有することを特徴とする情報処理システム。
  6. 交流電源から供給された供給電力の少なくとも一部が充電されるバッテリを備える複数の機器の、各々の消費電力を算出する情報処理装置が実行する情報処理プログラムであって、
    前記複数の機器のうち、外部電源の状態がオンからオフに変化した機器が存在することが検出された場合に、前記オンからオフに変化した機器のバッテリが充電されないように制御し、
    前記外部電源の状態の情報と受電状態の情報とが対応付けられた複数の稼働状態の情報を、前記複数の機器の各々から取得し、
    前記複数の稼働状態の情報に対応する、前記複数の機器の各々の消費電力の合計値を含む総電力情報を取得し、
    前記総電力情報と前記複数の稼働状態の情報とに基づいて、前記稼働状態毎の前記消費電力を、前記複数の機器の各々について算出する、
    処理を実行することを特徴とする情報処理プログラム。
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