JP5583040B2 - 電気機器動作検出システム及び電気機器動作検出方法及びそれに用いる装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、電気機器動作検出システム及び電気機器動作検出方法及びそれに用いる装置及びプログラムに関し、更に詳しくは、屋内の特定の電気機器の動作を検出する電気機器動作検出システム及び電気機器動作検出方法及びそれに用いる装置及びプログラムに関する。

居住者の安否を確認するために、電気機器の動作に伴って、特徴的な高調波信号を電源線に印加する高調波信号発生装置が提案されている（下記特許文献１を参照）。

この高調波信号発生装置は、例えば、屋内のトイレの白熱電球等、居住者が一日の生活で必ず使用する電気機器を動作検出対象とし、動作検出対象電気機器のスイッチがオンになると、電源線から動作検出対象に供給される電流を断続的に遮断して特徴的な高調波信号を電源線に印加する。動作検出対象電気機器の動作の有無は、電源線上に特徴的な高調波信号が存在するか否かにより判別される。

特開２００５−１６０１３０号公報

特許文献１に開示されている高調波発生装置は、動作検出対象電気機器の電源から動作電力を直接得ている。このため、動作検出対象電気機器の電源自体への加工が必要である。従って、専門家による電気機器自体或いは配線の改造が必要となる。

また、電気機器は電源線にある程度高調波を印加する。しかも、電源線に接続される電気機器は多種多様であり、電源線に印加される高調波の周波数も大きさも多様である。例えば、電球の調光器やインバータ付きの蛍光灯等のスイッチング素子を備えた電気機器は、広い周波数帯域の高調波成分を電源線に印加する。従って、高調波発生装置によって電源線に印加された特定の高調波信号を他の高調波成分から識別し、動作検出対象電気機器が動作したことを判別するのは困難である。

本発明は、上述の事情の下になされたもので、簡易な構成によって、動作検出対象電気機器の動作を判別可能とすることを目的とする。また、本発明は、動作検出対象電気機器の動作をより確実に検出可能とすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電気機器動作検出システムは、屋内の電源線に接続された電気機器の動作の有無を検出する電気機器検出装置及び前記電気機器に接続される可変インピーダンス装置を備えた電気機器動作検出システムであって、
前記電気機器検出装置は、少なくとも１つの特定の周波数を含む特定の帯域幅で連続的に周波数が変化する送信信号を前記電源線に送信する送信手段と、前記送信手段によって前記電源線に送信された送信信号を受信して前記電源線のインピーダンスを計測する計測信号を取得する受信手段と、前記受信手段によって取得された計測信号に前記特定の周波数の信号が含まれているか否かを検出する検出手段と、を備え、
前記可変インピーダンス装置は、前記電気機器の動作中に前記電源線を流れる電流との電磁結合により誘起される起電力に基づいて所定の電圧を発生する電源手段と、前記電源手段から供給される前記電圧によって動作し、前記電気機器検出装置によって前記電源線に送出された送信信号に含まれている前記特定の周波数に応答して前記電源線のインピーダンスを変化させるインピーダンス変化手段と、を備える、ことを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明の電気機器検出装置は、屋内の電源線に接続された電気機器の動作の有無を検出する電気機器動作検出システムに用いる電気機器検出装置であって、
少なくとも１つの特定の周波数を含む特定の帯域幅で連続的に周波数が変化する送信信号を前記電源線に送信する送信手段と、前記送信手段によって前記電源線に送信された送信信号を受信して前記電源線のインピーダンスを計測する計測信号を取得する受信手段と、前記受信手段によって取得された計測信号に、前記電気機器の動作中に前記電源線を流れる電流との電磁結合により誘起される起電力によって作動する可変インピーダンス手段が発生する前記特定の周波数の信号が含まれているか否かを検出する検出手段と、を備える、ことを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明の可変インピーダンス装置は、屋内の電源線に接続された電気機器の動作の有無を検出する電気機器動作検出システムに用いる可変インピーダンス装置であって、
前記電気機器の動作中に前記電源線を流れる電流との電磁結合により誘起される起電力に基づいて所定の電圧を発生する電源手段と、前記電源手段から供給される前記電圧によって動作し、前記電源線において前記電気機器に供給される電圧に重畳される送信信号に含まれている特定の周波数に応答して前記電源線のインピーダンスを特異な態様に変化させるインピーダンス変化手段と、を備えることを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明の電気機器動作検出方法は、屋内の電源線に接続された電気機器の動作の有無を検出する電気機器動作検出方法であって、
送信手段が、少なくとも１つの特定の周波数を含む特定の帯域幅で連続的に周波数が変化する送信信号を前記電源線に送出し、受信手段が、前記送信手段によって前記電源線に送信された送信信号を受信して前記電源線のインピーダンスを計測する計測信号を取得し、検出手段が、前記受信手段によって取得された計測信号に、前記電気機器の動作中に前記電源線を流れる電流との電磁結合により誘起される起電力によって作動する可変インピーダンス手段が発生する前記特定の周波数の信号が含まれているか否かを検出し、インピーダンス変化手段が、前記電気機器の動作中において、前記電源線に送出された送信信号に含まれている前記特定の周波数に応答して前記電源線のインピーダンスを特異な態様に変化させる、ことを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明のプログラムは、屋内の電源線に接続された電気機器の動作の有無を検出するプログラムであって、
少なくとも１つの特定の周波数を含む特定の帯域幅で連続的に周波数が変化する送信信号を前記電源線に送出するステップと、前記電源線に送信された送信信号を受信して前記電源線のインピーダンスを計測する計測信号を取得するステップと、取得した計測信号に、前記電気機器の動作中に前記電源線を流れる電流との電磁結合により誘起される起電力によって作動する可変インピーダンス手段が発生する前記特定の周波数の信号が含まれているか否かを検出するステップと、をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成によって、動作検出対象電気機器の動作の判別が可能になる。また、動作検出対象電気機器の動作をより確実に検出することが可能になる。

本発明の各実施形態における電気機器動作検出システムを示すブロック図である。 各実施形態における電気機器検出装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態における可変インピーダンス装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態における信号波形を示す図である。 図３におけるトランスの開閉型の構造を示す図である。 図３におけるトランスの分割型の構造を示す図である。 図１の電気機器検出装置による電気機器の検出動作を示すフローチャートである。 第２実施形態における可変インピーダンス回路を示す図である。 第２実施形態における信号波形を示す図である。 第３実施形態における可変インピーダンス装置の構成を示す図である。 第４実施形態における信号波形を時間軸によって表した図である。 本発明の第５実施形態におけるｎ個の電気機器における信号波形を示す図である。 本発明の第５実施形態におけるｎ個の電気機器のＩＤと割り当て周波数との関係を示す図である。

以下、本発明の第１実施形態乃至第５実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は各実施形態に共通する電気機器動作検出システム１のブロック図である。この電気機器動作検システム１において、電源１０は、電力会社の変電所又は最寄りの変圧器を象徴的に表したものであり、引き込み線によって所定の交流電圧が各屋内に供給される。分電盤１１は、供給される交流電圧を複数の電源線１２によって各部屋、玄関、風呂場、トイレ等に適宜分配する。

分配された電源線１２には、白熱電球、蛍光灯、冷蔵庫、テレビ受像機、電子レンジ等の電気機器が接続される。例えば、電気機器１３ａは白熱電球であり、電気機器１３ｂはテレビ受像機である。電気機器１３ａは、天井に設けられたソケットに装着され、壁に設けられたスイッチのオン操作によって動作して点灯する。また、電気機器１３ｂは、壁に設けられたコンセント又は電源タップ分配用コンセント、すなわちレセプタクルに、ＡＣコードのプラグが挿入されて、電気機器１３ｂ本体のスイッチのオン操作によって動作する。

分電盤１１に設けられた電気機器検出装置１４は、電源線１２に接続されている特定の電気機器（この場合は、電気機器１３ｂのテレビ受像機とする）が動作しているか否かを検出する。種々の電気機器の中でも、白熱電球や蛍光灯の点灯、及びテレビ受像機の視聴は居住者の生活の一部である。各実施形態において、電気機器検出装置１４は、特定の電気機器１３ｂであるテレビ受像機が動作しているか否かを検出することにより、例えば、一人暮らしの老人の安否を判断する。

可変インピーダンス装置１５は、電源線１２と電気機器１３ｂとの間に着脱自在に挿入される装置であり、電気機器１３ｂが動作中であるときには、そのインピーダンスが変化する。したがって、電気機器検出装置１４から見た場合に、負荷としての可変インピーダンス装置１５のインピーダンスが変化することになる。電気機器検出装置１４は、可変インピーダンス装置１５のインピーダンスの変化の有無を計測して、電気機器１３ｂの動作の有無を検出する。インピーダンスの変化については後述する。

図２は、電気機器検出装置１４の内部構成を示すブロック図である。図２において、送信部１４１（送信手段）は、所定の周波数帯域幅の下限の周波数（「ｆ_１」とする）から上限の周波数（「ｆ_２」とする）まで連続して変化する正弦波信号又はパルス信号からなる注入信号（送信信号）を電源線１２に送信する。この注入信号は、少なくとも１つの特定の周波数（「ｆ_０」とする）を含む周波数ｆ_１から周波数ｆ_２までの範囲で、周波数が連続的に変化する信号（いわゆる、スイープ信号）である。図４（ａ）に注入信号の周波数帯域を示す。この注入信号は、電源線１２の交流電圧に重畳される。周波数ｆ_０は、周波数ｆ_１から周波数ｆ_２までの範囲で、任意に設定されるが、電源周波数の高調波の周波数を除く周波数に設定することが好ましい。

受信部１４２（受信手段）は、周波数ｆ_１から周波数ｆ_２までの帯域幅のバンドパス・フィルタ（図示せず）を備えており、電源線１２の交流電圧に重畳されている注入信号を含む信号成分及びノイズ成分を、電源線１２及び電源線１２に接続されて動作しているすべての負荷の負荷インピーダンスを測定する測定信号として受信する。上述の送信部１４１から見ると、電源線１２、電源線１２に接続されて動作しているすべての電気機器１３ａ、電気機器１３ｂ及び図１に示していないその他の電気機器、及び可変インピーダンス装置１５は、負荷インピーダンスとして機能する。ただし、受信部１４２の入力インピーダンス、すなわち送信部１４１から見た受信部１４２の負荷インピーダンスは非常に高いので、測定信号にはほとんど影響を与えない。

Ａ／Ｄ変換部１４３は、受信部１４２によって受信された負荷インピーダンスのアナログの測定信号をサンプリングして、デジタルの負荷インピーダンスのデータに変換する。

ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４４は、システム・バス１４７を介して電気機器検出装置１４全体を制御して、電源線１２に接続された電気機器１３ｂの動作の有無を検出するプログラムを実行するコンピュータである。また、ＣＰＵ１４４は、居住者の安否を確認する情報を監視する監視センター（図示せず）との間で、専用若しくは汎用の通信回線、又は電源線１２を介して通信を行う通信機能を具備している。

ＥＥＰＲＯＭ（Electric Erasable Programmable Read Only Memory）１４５（以下、ＲＯＭ１４５という）は、フラッシュ・メモリ等からなる書き換え可能な不揮発性メモリであり、ＣＰＵ１４４が実行するプログラムや上述の特定の周波数ｆ_０のデータを記憶している。これらのプログラムや周波数ｆ_０のデータは、予めＲＯＭ１４５に記憶されていてもよいが、電気機器検出装置１４に着脱可能なメモリチップに記憶されていてもよい。あるいは、ＣＰＵ１４４の通信機能によって外部からインストールすることも可能である。

ＲＡＭ（Random Access Memory）１４６は、ＣＰＵ１４４の作業領域として用いられ、ＣＰＵ１４４によって実行されるプログラム及び各種パラメータ、Ａ／Ｄ変換部１４３から得られるデジタルの負荷インピーダンスのデータ、及びＣＰＵ１４４による演算処理のデータ等を一時的に記憶する。ＲＡＭ１４６には、負荷インピーダンスのデータを記憶するエリア１及びエリア２、その他プログラムの実行に必要なレジスタ等が設けられている。

なお、電気機器検出装置１４は、ＣＰＵ１４４、送信部１４１、受信部１４２、Ａ／Ｄ変換部１４３、ＲＯＭ１４５、及びＲＡＭ１４６が一体化されたワンチップのマイクロ・プロセッサからなるコンピュータで構成することも可能である。

次に、本発明の第１実施形態について、図３乃至図７を参照して説明する。
図３は、図１の可変インピーダンス装置１５の内部構成を示すブロック図である。この可変インピーダンス装置１５は、プログラマブル・フィルタ等の周波数軸でインピーダンス可変に構成された装置であり、トランス１５１（第１のトランス）、電源回路１５２、可変インピーダンス回路１５３、及びトランス１５６（第２のトランス）を有する構成になっている。

トランス１５１は、フェライト等のコア材を有するカレント・トランスであり、その一次側の１本の巻線が２本の電源線１２のいずれか１本のまわりにループし、二次側のＮ本の巻線が電源回路１５２に接続された１対Ｎのトランスである。すなわち、トランス１５１は、電気機器１３ｂの動作中に電源線１２を流れる電流との電磁結合によって、一次側に誘起される起電力をＮ倍に増幅して電源回路１５２に供給する電磁結合手段を構成する。

電源回路１５２は、トランス１５１から供給される起電力に基づいて直流電圧を生成して可変インピーダンス回路１５３に供給する電源手段を構成する。このため、図には示していないが、電源回路１５２には、整流回路や平滑回路等が設けられている。

可変インピーダンス回路１５３は、特定の周波数ｆ_０でインピーダンスが低下するフィルタである。図４（ｂ）にそのフィルタ特性すなわちインピーダンス特性を示す。上述したように、この可変インピーダンス回路１５３はプログラマブル・フィルタであり、図４（ａ）に示す注入信号の周波数帯域内において、特定の周波数ｆ_０を任意に設定することができる。

トランス１５４も、トランス１５１と同様、フェライト等のコア材を有するカレント・トランスである。ただし、その一次側の１本の巻線が可変インピーダンス回路１５３に接続され、二次側のＮ本の巻線が２本の電源線１２のいずれか１本のまわりにループされたＮ対１のトランスである。すなわち、トランス１５４は、可変インピーダンス回路１５３の図４（ｂ）に示したインピーダンス特性の変化のＮの２乗分の１を電磁結合により電源線１２に与える電磁結合手段を構成する。

図４（ｃ）は、図２の受信部１４３によって受信された計測信号を示している。図４（ｃ）の信号波形は、図４（ａ）の注入信号と図４（ｂ）の可変インピーダンス回路１５３のインピーダンス特性の波形とが合成された信号波形になっている。ただし、図４（ｃ）の信号波形は、電源線１２にインダクタンス成分及びキャパシタンス成分がない場合、すなわち、受信部１４３から見た電源線１２が抵抗成分のみである場合の信号波形を表している。実際には、電源線１２の路線及び電気機器１３ａその他の電気機器がインダクタンス成分及びキャパシタンス成分を含んでいるので、計測信号の信号波形はその影響を受けて歪んだ波形になる。このため、後述するように、電気機器検出装置１４の学習機能によって、電気機器１３ｂが停止しているときの電源線１２のインピーダンス特性を予め取得することにより、電気機器１３ｂの動作の有無を正確に検出する。

上述したように、図３に示す可変インピーダンス装置１５は、電気機器検出装置１４から見ると、可変インピーダンス回路１５３がインピーダンス変化を起こす周波数ｆ_０を含んだ特定の帯域幅で信号（図４（ｂ）の信号）を発生し、トランス１５４を介して電源線１２のインピーダンスを特異な態様に変化させる。

また、可変インピーダンス装置１５は、電磁結合によって電源線１２に非接触で係合しているので、配線作業を必要とすることなく可変インピーダンス装置１５を設置することができる。また、トランス１５１（第１のトランス）及びトランス１５４（第２のトランス）は、分割構造又は開閉構造のクランプ型である。

トランス１５１は、フェライト等のコアを有する巻き線比１対Ｎのカレント・トランスから構成される。トランス１５１の一次側は、検出対象電気機器１３ｂに接続されている一対の電源線１２ａの１本の周りをループし、二次側は、Ｎターンの巻線が電源部１５２に接続されている。トランス１５１は、電気機器１３ｂの動作によって電源線１２ａを流れる電流との電磁結合によって一次側に誘起される起電力を、一次巻き線と二次巻き線との電磁結合により、Ｎ倍に昇圧して電源部１５２に供給（印加）する。すなわち、上述したように、トランス１５１は、電磁結合手段を構成する。

図５は、トランスの開閉型の構造を示す図である。可変インピーダンス装置１５のトランス１５１の一次巻き線１５１１は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、クリップのように、開閉可能に構成されている。図５（ｃ）に示すように、一次巻き線１５１１を開状態として、電源線１２をループ内に通すように配置し、続いて、図５（ｄ）に示すように、閉状態とすることで、一次巻き線１５１１を電源線１２と交差する閉回路とすることができる。従って、例えば、電源線１２ａの敷設後でも、簡単にトランス１５１の一次巻線を電源線１２の周りにループさせることができる。

図６は、トランスの分割型の構造を示す図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、一次巻き線１５１１の一部を分離・装着可能な構成とすることが可能である。この場合においても、電源線をループ内に通すように配置し、続いて閉状態とすることで、一次巻き線１５１１を電源線と交差する閉回路とすることができる。従って、例えば、電源線の敷設後でも、簡単にトランス１５１の一次巻線を電源線の周りにループさせることができる。

次に、第１実施形態による電気機器１３ｂの動作の有無を検出する電気機器検出装置１４の処理について説明する。上述したように、電気機器検出装置１４は、可変インピーダンス装置１５のインピーダンスの変化の有無を計測して、電気機器１３ｂの動作の有無を検出するが、電源線１２自体及び他の電気機器１３ａ等も負荷であり、それらのインピーダンスの変化が、可変インピーダンス装置１５のインピーダンスの変化と合成される。

上述したように、図４（ｃ）に示す計測信号は、電源線１２の路線インピーダンス及び電気機器１３ａその他の電気機器のインピーダンスの影響によって、実際は歪んだ信号波形になっているので、電気機器検出装置１４は、電気機器１３ｂが停止中における電源線１２のインピーダンスの変化を予め計測する学習機能を有する。

図７は、電気機器検出装置１４のＣＰＵ１４４による電気機器１３ｂの動作検出を示すフローチャートである。
電気機器検出装置１４が起動すると、初期化処理を行う（ステップＳ１）。この初期化処理では、ＲＯＭ１４５からプログラムをＲＡＭ１４６にロードし、ＲＡＭ１４６のレジスタやインピーダンス特性のデータを記憶するエリア１、エリア２、及び所定のレジスタ等をクリアする。

次に、電源線１２のインピーダンスの計測指示がなされたか否かを判別する（ステップＳ２）。この計測指示は、例えば、電気機器１３ｂのスイッチがオンされる前に、居住者又は監視センターの職員等によって電気機器検出装置１４のリセット・スイッチ（図示せず）のオン操作で行われる。

電源線１２のインピーダンスの計測指示がなされない場合（ステップＳ２；ＮＯ）には、他の処理、例えば、電気機器検出装置１４に供給されている電圧の監視等の処理を行いながら、計測指示を待つ。

電源線１２のインピーダンスの計測指示がなされた場合（ステップＳ２；ＹＥＳ）には、送信部１４１によって図４（ａ）に示した注入信号を電源線１２に対して送信する（ステップＳ３）。

次に、受信部１４２によって計測信号を受信し（ステップＳ４）、Ａ／Ｄ変換部１４３によって計測信号に対するＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換処理を行って、電源線１２のインピーダンス特性のデータを取得する（ステップＳ５）。

次に、その取得した電源線１２のインピーダンス特性のデータをＲＡＭ１４６のエリア１にストアする（ステップＳ６）。すなわち、電気機器１３ｂが停止しているときの電源線１２のインピーダンス特性のデータをエリア１に記憶する。

この後は、実際に電気機器１３ｂの動作の有無を検出する処理に移行する。この場合において、居住者又は監視センターの職員等が電気機器１３ｂのスイッチをオン操作してもよいし、居住者が必要に応じて、すなわち、電気機器１３ｂのテレビ受信機の視聴を希望するときにスイッチをオン操作してもよい。

電気機器１３ｂの動作の有無を検出する処理に移行すると、送信部１４１によって図４（ａ）に示した注入信号を改めて電源線１２に対して送信する（ステップＳ７）。

次に、受信部１４２によって計測信号を受信し（ステップＳ８）、Ａ／Ｄ変換部１４３によって計測信号に対するＡ／Ｄ変換処理を行って、電源線１２のインピーダンス特性のデータを取得する（ステップＳ９）。そして、その取得した電源線１２のインピーダンス特性のデータをＲＡＭ１４６のエリア２にストアする（ステップＳ１０）。

次に、ＲＡＭ１４６のエリア１に記憶した電源線１２のインピーダンス特性のデータと、エリア２に記憶した電源線１２のインピーダンス特性のデータとの差を算出する演算処理を行う（ステップＳ１１）。この演算処理によって、エリア１及びエリア２の双方に含まれている電気機器１３ｂが停止しているときの電源線１２のインピーダンス特性による測定信号の歪みが相殺される。この結果、図４（ｃ）に示す歪みのない信号波形に基づく検出処理が可能になる。

次に、ステップＳ１１における演算処理によって算出された差のデータに、特定の周波数ｆ_０の信号、すなわち、図４（ｂ）に示した信号波形のフィルタ特性が検出されるか否かを判別する（ステップＳ１２）。電気機器１３ｂが動作していない場合には、エリア１及びエリア２のインピーダンス特性のデータの差はほぼゼロである。これに対して、電気機器１３ｂが動作している場合には、エリア１及びエリア２のインピーダンス特性のデータの差は、図４（ｂ）に示した信号波形のフィルタ特性のデータ、すなわち、特定の周波数ｆ_０の信号を含むデータになる。

特定の周波数信号が検出された場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）には、ＲＡＭ１４６のレジスタＥＲＲの値（ステップＳ１の処理で初期値は０である）が１以上で所定数以下であるか否かを判別する（ステップＳ１３）。ＥＲＲの値については後述する。

ＥＲＲの値が１以上で所定数以下でない場合（ステップＳ１３；ＮＯ）には（後述するように、この場合はＥＲＲの値は０になっている）、所定時間が経過した否かを判別する（ステップＳ１４）。この所定時間は、例えば、１分乃至数分、数１０分乃至１時間、又は数時間であり、居住者又は監視センターの職員等によって設定又は変更することも可能である。例えば、動作検出対象電気機器に応じて適宜設定される。さらに、電気機器検出装置１４と監視センターとの間の通信によって自動的に設定又は変更することも可能である。本実施形態の所定時間は３時間とする。したがって、３時間ごとに居住者が電気機器１３ｂであるテレビ受信機が動作中であるか否かを検出する。

所定時間が経過しない場合（ステップＳ１４；ＮＯ）には、電圧の監視等のその他の処理を行って所定時間が経過するのを待つ。そして、所定時間が経過したとき（ステップＳ１４；ＹＥＳ）には、ステップＳ７に移行して、ステップＳ１２までの処理を実行し、特定の周波数信号が検出され（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、ＥＲＲの値が１以上で所定数以下でない、すなわちＥＲＲの値が０である場合（ステップＳ１３；ＮＯ）には、ステップＳ７からステップＳ１４のループ処理を繰り返す。

特定の周波数信号が検出されなかった場合（ステップＳ１２；ＮＯ）には、ＲＡＭ１４６のレジスタＥＲＲの値を１だけインクリメントする（ステップＳ１５）。そして、ＥＲＲの値が所定数を超えたか否かを判別する（ステップＳ１６）。この所定数は、居住者又は監視センターの職員等によって設定又は変更することも可能であり、電気機器検出装置１４と監視センターとの間の通信によって自動的に設定又は変更することも可能である。この場合は、所定数を９とする。したがって、ＥＲＲの値が所定数を超えて１０になったときには、居住者が２４時間を超えてもテレビ受信機を視聴していないと判断する。

ＥＲＲの値が所定数を超えない場合（ステップＳ１６；ＮＯ）には、ステップＳ１４に移行して、ステップＳ７からステップＳ１２のループを繰り返す。ステップＳ１２において、特定の周波数信号が検出された場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）には、ＥＲＲの値が１以上で所定数以下であるか否かを判別する（ステップＳ１３）。ここで、ＥＲＲの値が所定数以下、例えば９である場合（ステップＳ１３；ＹＥＳ）には、ＥＲＲの値を０にリセットする（ステップＳ１７）。

例えば、居住者が２４時間近く外出していて、ＥＲＲの値が１０になる前に帰宅してテレビ受像機をオン操作した場合には、居住者の安全が確認されたことになるので、ＥＲＲの値を０にリセットして、改めて電気機器１３ｂの動作の有無を検出する処理を再開する。この場合には、ステップＳ１４、ステップＳ７乃至ステップＳ１２のループを繰り返す。

ＥＲＲの値が所定数を超えた場合（ステップＳ１６；ＹＥＳ）には、居住者に何らかのトラブルが発生したと判断して、監視センターに通知する（ステップＳ１８）。そして、電気機器の検出処理の動作を終了する。

以上説明したように、上記第１実施形態の電気機器動作検出システムによれば、電気機器検出装置１４は、少なくとも１つの特定の周波数ｆ_０を含む特定の帯域幅（ｆ１〜ｆ２）で連続的に周波数が変化する送信信号を電源線１２に送信する送信部１４１（送信手段）と、送信部１４１によって電源線１２に送信された送信信号を受信して電源線１２のインピーダンスを計測する計測信号を取得する受信部１４２（受信手段）と、受信部１４２によって取得された計測信号に、特定の周波数ｆ_０の信号が含まれているか否かを検出するＣＰＵ１４４（検出手段）と、を備えている。また、可変インピーダンス装置１５は、電気機器１３ｂの動作中に電源線１２を流れる電流との電磁結合によって、トランス１５１（第１のトランス）で誘起される起電力に基づいて所定の電圧を発生する電源回路１５２（電源手段）と、電源回路１５２から供給される電圧によって動作し、電気機器検出装置１４によって電源線１２に送出された送信信号に含まれている特定の周波数ｆ_０に応答して、電源線１２のインピーダンスを特異な態様に変化させる可変インピーダンス回路１５３及びトランス１５４（インピーダンス変化手段）と、を備えた構成になっている。

このように、第１実施形態によれば、電気機器１３ｂの動作中に電源線１２を流れる電流との電磁結合により誘起される起電力によって作動する可変インピーダンス装置１５により、電気機器１３ｂの電源から動作電力を直接得る必要がない。したがって、専門の電気工事者による電気配線その他の電気工事を伴うことなく、簡易な構成によって、動作検出対象電気機器の動作を判別することができる。また、動作検出対象電気機器が停止中における電源線のインピーダンスの変化を予め計測する学習機能を有するので、動作検出対象電気機器の動作をより確実に検出することができる。

また、第１実施形態における可変インピーダンス装置１５は、２本の電源線１２のいずれか１本と電磁結合するトランス１５１（第１のトランス）と、２本の電源線１２のいずれか１本と電磁結合するトランス１５４（第２のトランス）と、を有し、電源線１２と非接触で係合する構成になっている。
したがって、配線作業を要することなく、簡易な構成によって、動作検出対象電気機器の動作を判別することができる。

次に、本発明の第２実施形態について、図８及び図９を参照して説明する。図８は、第１実施形態と同様、電源線１２のインピーダンスを変化させる可変インピーダンス回路１５３の内部回路を示す図である。なお、図３に示した第１実施形態の可変インピーダンス装置１５の構成と同じものについては、同一の符号で表し、重複した説明は省略する。

図８の可変インピーダンス回路１５３は共振回路である。電源回路１５２から直流電圧が供給されると、リレー又はアナログスイッチ等のスイッチ１５５がオンになって、内部のコンデンサ１５６のキャパシタＣとトランス１５４（第２のトランス）のインダクタンスＬとによって、送信信号に含まれている特定の周波数ｆ_０に共振する。したがって、共振周波数ｆ_０は、下記の数１で表される。

図９（ａ）の注入信号は、第１実施形態における図４（ａ）の注入信号と同じである。しかし、第２実施形態における可変インピーダンス装置１５の可変インピーダンス回路１５３を構成する共振回路は、図９（ｂ）に示すインピーダンス特性を有する。したがって、電源線１２にインダクタンス成分及びキャパシタンス成分がないとした場合の計測信号は、図９（ｃ）に示す歪みのない信号波形になる。

第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、電気機器検出装置１４の学習機能によって、ＣＰＵ１４４の演算処理で、電気機器１３ｂが停止中の電源線１２のインピーダンス特性を相殺すれば、図９（ｂ）に示す共振特性の信号波形が得られる。

また、第２実施形態においても、可変インピーダンス装置１５は、２本の電源線１２のいずれか１本と電磁結合するトランス１５１（第１のトランス）と、２本の電源線１２のいずれか１本と電磁結合するトランス１５４（第２のトランス）と、を有し、電源線１２と非接触で係合する構成になっている。

このように、電気機器１３ｂの動作中に電源線１２を流れる電流との電磁結合により誘起される起電力によって作動する可変インピーダンス装置１５により、電気機器１３ｂの電源から動作電力を直接得る必要がない。したがって、簡易な構成によって、動作検出対象電気機器の動作を判別することができる。

また、図８に示す共振回路１５３を有する可変インピーダンス装置１５も、図３に示したフィルタ回路を有する場合と同様に、電気機器検出装置１４から見ると、可変インピーダンス回路１５３がインピーダンス変化を起こす周波数ｆ_０を含んだ特定の帯域幅で信号（図４（ｂ）の信号）を発生し、所定のインピーダンスであるトランス１５４を介して電源線１２のインピーダンスを特異な態様に変化させる。
したがって、動作検出対象電気機器が停止中における電源線のインピーダンスの変化を予め計測する学習機能を有するので、動作検出対象電気機器の動作をより確実に検出することができる。

次に、本発明の第３実施形態について、図１０を参照して説明する。
図１０は、第３実施形態における可変インピーダンス装置１５の構成を示す図である。なお、図３に示した第１実施形態の可変インピーダンス装置１５の構成と同じものについては、同一の符号で表し、重複した説明は省略する。

図１０において、可変インピーダンス装置１５の電源プラグ１５７は、電源線１２に設けられている電源レセプタクル１２１（例えば、壁等のコンセント）に着脱自在に挿入される。また、可変インピーダンス装置１５の電源レセプタクル１５８は、電気機器１３ｂであるテレビ受信機の電源プラグ１３ｂ１が着脱自在に挿入される。

図１０の可変インピーダンス装置１５も、トランス１５１は、フェライト等のコア材を有するカレント・トランスであり、その一次側の１本の巻線が２本の電源線１２のいずれか１本のまわりにループし、二次側のＮ本の巻線が電源回路１５２に接続された１対Ｎのトランスである。すなわち、トランス１５１は、電気機器１３ｂの動作中に電源線１２を流れる電流との電磁結合によって、一次側に誘起される起電力をＮ倍に増幅して電源回路１５２に供給する電磁結合手段を構成する。ただし、可変インピーダンス回路１５３は、可変インピーダンス装置１５を通過している電源線１２に直接接続されている。

可変インピーダンス装置１５は、プラグ１５７及びレセプタクル１５８によって、電源線１２と電気機器１３ｂとの間に着脱自在に装着できる構造になっている。
すなわち、電気機器１３ｂの動作中に電源線１２を流れる電流との電磁結合により誘起される起電力によって作動する可変インピーダンス装置１５により、電気機器１３ｂの電源から動作電力を直接得る必要がない。したがって、簡易な構成によって、動作検出対象電気機器の動作を判別することができる。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態におけるシステム構成は、第１実施形態におけるシステム構成と同じであるので、重複する説明は省略する。
図１１は、電気機器検出装置１４における注入信号、可変インピーダンス装置１５の共振特性、及び計測信号を時間軸によって表した図である。ステップ関数のパルス信号である図１１（ａ）の注入信号（送信信号）に応じて、図１１（ｂ）の計測信号（受信信号）は、電気機器１３ｂが停止中であっても、電源線１２のインピーダンス特性によってその波形が歪む。そして、電気機器１３ｂが動作状態になったときは、図１１（ｃ）に示すように、可変インピーダンス装置１５が電源線１２に与えるインピーダンス特定によって、共振周波数の影響で盛り上がった波形部分ｐ_０が生じる。波形部分ｐ_０が生じるまでの遅延時間Ｔｄは、可変インピーダンス装置１５の共振周波数に比例する。この場合にも、遅延時間Ｔｄを計測することにより、電気機器１３ｂの動作の有無を検出することができる。
したがって、動作検出対象電気機器の動作をより確実に検出することができる。

次に、本発明の第５実施形態について、図１２及び図１３を参照して説明する。第１乃至第４実施形態においては、動作の有無を検出する電気機器として１つの電気機器１３ｂとしたが、第５実施形態においては、複数の電気機器のそれぞれについて動作の有無を検出する構成になっている。

図１２は、ｎ個の電気機器（電気機器１、電気機器２、…、電気機器ｎ）における注入信号（ａ）に対する計測信号（ｂ）を示す図である。図１２に示すように、各電気機器に対して異なる周波数ｆ_０１、ｆ_０２、…、ｆ_０ｎを割り当てることにより、それぞれの電気機器の動作の有無を検出することができる。なお、この場合の構成及び動作については、上述の第１実施形態と同じであるので、説明は省略する。図１３は、ｎ個の電気機器のＩＤと割り当て周波数との関係を示す図である。

すなわち、この第５実施形態においては、電気機器検出装置１４は、複数（ｎ個）の電気機器の各々に対してそれぞれ固有に割り当てられた異なる周波数（ｆ_０１、ｆ_０２、…、ｆ_０ｎ）を含む送信信号を電源線１２に送出する。この場合においては、図７に示した所定時間及び所定数については、個々の電気機器に応じて設定されることになる。

このように、第５実施形態においては、各電気機器に対応する可変インピーダンス装置は、その対応する電気機器の動作中に、電源線１２を流れる電流との電磁結合により誘起される起電力によって作動するので、各電気機器の電源から動作電力を直接得る必要がない。したがって、複数の電気機器を検出対象とする場合でも、簡易な構成によって、動作検出対象電気機器の動作の判別が可能になる。また、動作検出対象電気機器の動作をより確実に検出することが可能になる。

上述の各実施形態においては、電気機器動作検出システム及びそれに用いる装置について説明したが、本発明は、システム及び装置の発明に限定されない。図７に示したように、ＣＰＵ１４４によって実行される検出動作のフローチャートから明らかなように、本発明は電気機器動作検出方法の発明を構成する。また、上述したように、電気機器動作検出方法を実現する電気機器動作検出処理のプログラムは、予めＲＯＭ１４５に記憶されていてもよいし、電気機器検出装置１４に着脱可能なメモリチップに記憶されていてもよいし、あるいは、ＣＰＵ１４４の通信機能によって外部からインストールすることもできる。したがって、本発明はプログラムの発明を構成する。

なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

本発明の電気機器動作検出システム及び電気機器動作検出方法及びそれに用いる装置及びプログラムは、一人暮らしの老人等の安否を自動的に確認するのに適している。

１ 電気機器動作検出システム
１２ 電源線
１３ 電気機器
１４ 電気機器検出装置
１５ 可変インピーダンス装置
１４１ 送信部
１４２ 受信部
１４４ ＣＰＵ
１５１、１５４ トランス
１５２ 電源回路
１５３ 可変インピーダンス回路

Claims (12)

1. 屋内の電源線に接続された電気機器の動作の有無を検出する電気機器検出装置及び前記電気機器に接続される可変インピーダンス装置を備えた電気機器動作検出システムであって、
   前記電気機器検出装置は、
   少なくとも１つの特定の周波数を含む特定の帯域幅で連続的に周波数が変化する送信信号を前記電源線に送信する送信手段と、前記送信手段によって前記電源線に送信された送信信号を受信して前記電源線のインピーダンスを計測する計測信号を取得する受信手段と、前記受信手段によって取得された計測信号に前記特定の周波数の信号が含まれているか否かを検出する検出手段と、を備え、
   前記可変インピーダンス装置は、
   前記電気機器の動作中に前記電源線を流れる電流との電磁結合により誘起される起電力に基づいて所定の電圧を発生する電源手段と、前記電源手段から供給される前記電圧によって動作し、前記電気機器検出装置によって前記電源線に送出された送信信号に含まれている前記特定の周波数に応答して前記電源線のインピーダンスを変化させるインピーダンス変化手段と、を備える、
   ことを特徴とする電気機器動作検出システム。
2. 前記電気機器検出装置は、複数の電気機器の各々に対してそれぞれ固有に割り当てられた異なる周波数を含む送信信号を前記電源線に送出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電気機器動作検出システム。
3. 屋内の電源線に接続された電気機器の動作の有無を検出する電気機器動作検出システムに用いる電気機器検出装置であって、
   少なくとも１つの特定の周波数を含む特定の帯域幅で連続的に周波数が変化する送信信号を前記電源線に送信する送信手段と、
   前記送信手段によって前記電源線に送信された送信信号を受信して前記電源線のインピーダンスを計測する計測信号を取得する受信手段と、
   前記受信手段によって取得された計測信号に、前記電気機器の動作中に前記電源線を流れる電流との電磁結合により誘起される起電力によって作動する可変インピーダンス手段が発生する前記特定の周波数の信号が含まれているか否かを検出する検出手段と、を備える、
   ことを特徴とする電気機器検出装置。
4. 前記送信手段は、複数の電気機器の各々に対してそれぞれ固有に割り当てられた異なる周波数を含む送信信号を送信する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の電気機器検出装置。
5. 屋内の電源線に接続された電気機器の動作の有無を検出する電気機器動作検出システムに用いる可変インピーダンス装置であって、
   前記電気機器の動作中に前記電源線を流れる電流との電磁結合により誘起される起電力に基づいて所定の電圧を発生する電源手段と、
   前記電源手段から供給される前記電圧によって動作し、前記電源線において前記電気機器に供給される電圧に重畳される送信信号に含まれている特定の周波数に応答して前記電源線のインピーダンスを特異な態様に変化させるインピーダンス変化手段と、を備える、
   ことを特徴とする可変インピーダンス装置。
6. 前記インピーダンス変化手段は、前記特定の周波数に応答してインピーダンスが低下するフィルタ回路である、
   ことを特徴とする請求項５に記載の可変インピーダンス装置。
7. 前記インピーダンス変化手段は、前記特定の周波数に応答してインピーダンスが上昇する共振回路である、
   ことを特徴とする請求項５に記載の可変インピーダンス装置。
8. 前記インピーダンス変化手段は、電磁結合によって前記電源線のインピーダンスを特異な態様に変化させる、
   ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の可変インピーダンス装置。
9. 前記可変インピーダンス装置は、前記電源線に接続するプラグ及び前記電気機器に接続するレセプタクルを有する、
   ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の可変インピーダンス装置。
10. 前記可変インピーダンス装置は、２本の前記電源線のいずれか１本と電磁結合する第１のトランスと、
    前記電源線の前記２本の前記電源線のいずれか１本と電磁結合する第２のトランスと、
    を有し、前記電源線と非接触で係合する構造を有する、
    ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の可変インピーダンス装置。
11. 屋内の電源線に接続された電気機器の動作の有無を検出する電気機器動作検出方法であって、
    送信手段が、少なくとも１つの特定の周波数を含む特定の帯域幅で連続的に周波数が変化する送信信号を前記電源線に送出し、
    受信手段が、前記送信手段によって前記電源線に送信された送信信号を受信して前記電源線のインピーダンスを計測する計測信号を取得し、
    検出手段が、前記受信手段によって取得された計測信号に、前記電気機器の動作中に前記電源線を流れる電流との電磁結合により誘起される起電力によって作動する可変インピーダンス手段が発生する前記特定の周波数の信号が含まれているか否かを検出し、
    インピーダンス変化手段が、前記電気機器の動作中において、前記電源線に送出された送信信号に含まれている前記特定の周波数に応答して前記電源線のインピーダンスを特異な態様に変化させる、
    ことを特徴とする電気機器動作検出方法。
12. 屋内の電源線に接続された電気機器の動作の有無を検出するプログラムであって、
    少なくとも１つの特定の周波数を含む特定の帯域幅で連続的に周波数が変化する送信信号を前記電源線に送出するステップと、
    前記電源線における送信信号を受信して前記電源線のインピーダンスを計測する計測信号を取得するステップと、
    取得した計測信号に、前記電気機器の動作中に前記電源線を流れる電流との電磁結合により誘起される起電力によって作動する可変インピーダンス手段が発生する前記特定の周波数の信号が含まれているか否かを検出するステップと、をコンピュータに実行させる、
    ことを特徴とするプログラム。

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