消費​電力​の​見える​化​~​iPad を​使用​した​消費​電力​監視​HEMS システム

"計測​から​サーバー​格納、​Web アプリケーション​構築​~​iPad で​の​見える​化​を、​一社​による​ワン​ストップ​で​構築​出来​た​為、​保守・​メンテナンス、​不具合​発生​時​の​対応​も、​一社​で​まとめ て​管理・​対応​が​可能​となり​ます。 今後、​チャンネル​増加​等​発生​した​際​も、​モジュール​の​追加​で​対応​可能​となり、​拡張​性​に​も 優​れ​た​システム​となり​ま​した。"

- 平澤 啓​氏, 株式会社​イー・​アイ・​ソル 営業​部 部長

課題:

更​なる、​顧客​満足​度​を​高める​為​の​取り組み​の​一つ​として、​全館​空調​システム​「きく​ばり」 の​消費​電力​計測・​監視​を​行い、​お客様​に対して​「消費​電力​の​見える​化」​を​実現​する​為、​本 システムの開発に至った。

ソリューション:

電力​計測​について​は、​配電盤​に​機器​設置​を​行う​必要​が​あり、​常時​監視​が​必須​と​なる。 PC 設置​も​出来​ない​環境​と​なる​為、​CompactRIO:cRIO-9075 を​採用。 更に、​温度・​湿度​等​の​情報​取得​用​に、​T&D 社​無線​型​センサー:​おん​ど​とり​の​指定​を​受け​た 為、​cRIO-9075 の​RS-232C ポート​に​接続​を​行い、​データ収集を行った。 これ​により、​電力​計測​を​cRIO​モジュール、​無線​データ​収集​は、​LabVIEW-​RT を​使用​し、 柔軟​かつ​拡張​性​の​高い​製品​構成・​構築が可能となった。 消費​電力​など​の​見える​化​について​は、​スマート​デバイス​の​中​で​【新しい​iPad】​を​採用。

【背景】

アズビル​株式会社​(旧​社名​株式会社​山武)​では、​洗面​台​や​廊下​も​含​め​た​家​全体​を​快適​な温
​度に保ち、​「温度​の​バリアフリー」​を​実現​する、​住宅​用​全館​空調​システム​「きく​ばり」​の開
​発、​販売​を​行​って​いる。
​全館​空調​は、​家​全体​や​部屋​の​中​で​の​温度​差​が​少ない​為、​省エネ温度設定でも快適に過ごせ
​る。


​熱交換​型​の​換気​装置​を​搭載​し​て​おり、​建築​基準​法​で​義務付け​ら​れ​て​いる​1 時間​あたり​0.5
​回​の​計画​換気​も、​空調​で​温​め​た​(冷や​した)​空気​の​熱​エネルギー​を​回収​し​ながら​省エネで
​実現​し​て​いる。
​更​なる、​顧客​満足​度​を​高める​為​の​取り組み​の​一つ​として、​全館​空調​システム​「きく​ばり」
​の​消費​電力​計測・​監視​を​行い、​お客様​に対して​「消費​電力​の​見える​化」​を​実現​する​為、本
​システムの開発に至った。


​本​消費​電力​監視​HEMS システム​は、​顧客​満足​度​を​高める​事​を​第一​優先​に、​企画・​構想・仕
​様​を​アズビル​株式会社​が​担当​し、​消費​電力​の​測定​から​見える​化​の​実現​へ​向け​た​システム検
​討,​設計,​開発​を、​計測​システム​は​もちろん​インフラ​から​Web アプリケーション​まで​の一
​括​構築​が​可能​な​イー・​アイ・​ソル​が​委託​を​受け、​構築を行った。

 

【システム​概要】

電力​計測​について​は、​配電盤​に​機器​設置​を​行う​必要​が​あり、​常時​監視​が​必須​と​なる。
​PC 設置​も​出来​ない​環境​と​なる​為、​CompactRIO:cRIO-9075 を​採用。


​更に、​温度・​湿度​等​の​情報​取得​用​に、​T&D 社​無線​型​センサー:​おん​ど​とり​の​指定​を​受けた
​為、​cRIO-9075 の​RS-232C ポート​に​接続​を​行い、​データ収集を行った。


​これ​により、​電力​計測​を​cRIO​モジュール、​無線​データ​収集​は、​LabVIEW-​RT を​使用​し、
​柔軟​かつ​拡張​性​の​高い​製品​構成・​構築が可能となった。


​消費​電力​など​の​見える​化​について​は、​スマート​デバイス​の​中​で​【新しい​iPad】​を​採用。
​収集​した​消費​電力​など​の​データ​を​インターネット​経由​で​公開​する​こと​により、​スマートデ
​バイス​を​使用​した​閲覧​を​可能​として​いる。


​また、​cRIO 内​に​Web サーバー​を​構築​し、​JavaScript ライブラリ​(jQuery)​を​使用​するこ
​と​によって、​収集​した​データ​を​サーバー​に​送信​する​こと​なく​スマート​デバイス​で​の​閲覧を
​可能​と​する​手段​も​あっ​た​が、​今後​増える​予定​で​ある​各​拠点​の​収集​した​データ​を​一元​管理す
​る​観点​より、​専用​の​サーバー​機​を​設ける​構成​として​いる。

 

【計測】

電力​メータ​(200V、​定​格​40A)​に対して、
​①1φ200V -2 系統
​②1φ200V -1 系統​+​3φ200V -1 系統

の​2 モード​の​電力​測定​が​可能。

NI 9215​+​ク​ランプ​経由​により​電流​計測。
​NI9225 により​電圧​計測。

 

計測​は、​上記​cDAQ モジュール​の​値​を​スキャン​エンジン​で​取得​し、​それらの​データ​を​使用
​し、​LabVIEW-​RT 側​に​て​ブロンデル​の​定理​(三線​式​二​電力​計​法)​を​元​に​消費​電力​演算。
​T&D 社​無線​型​センサー​おん​ど​とり​から​の​各種​データ​を​測定​する​為、​cRIO-9075 の​RS-232C
​ポート​に​親​機​を​接続。​無線​を​介​し​て、​各​子​機​から​温度・​湿度・​パルス​数​の​データ​を​取得。
​cRIO-9075 に​て​接続​する​為、​親​機​用​の​ドライバ​を​LabVIEW-​RT に​て​構築。
​これ​により、​家庭内の各地点からの環境データ収集が可能となった。

 

測定​データファイル​を​共通​化​する​事​で、​どの​タイプ​の​無線​型​センサー​が​接続​さ​れ​て​も、測
​定・​保存​が​可能​と​なる​よう​構築​を​した。

 

消費​電力​データ​+​環境​データ​を​cRIO-9075 内​メモリ​に​格納​し、​消費​電力​データ​は​1 分​に1
​度​(1,2,5,10,15,20,30 分​から​設定​可能)、​環境​データ​は​1 時間​毎​に、​サーバー​へ​転送​を​行う。
​インターネット​ツール​キット​の​HTTPS 通信​を​使用​する​こと​により、​容易​に​高い​セキュリテ
​ィ​の​データ​転送​が​行​え​た。
​また、​設置​時に​作業​者​が​状況​を​判別​する​為、​cRIO-9075 の​LED を​使用​し、​エラー​時​の​点滅
​制御を行った。
​その他、​ネットワーク​不通​時​の​対策、​データ​欠落​防止​として、​ネットワーク​接続​不可​の際
​に​は、​随時​cRIO 内​メモリ​に​データ​を​格納​し、​ネットワーク​が​再​接続​した​際​に、​差分​を​サー
​バー​に​転送​する​機能​を​搭載。
​これ​により、​データ​欠落​の​防止​を​行​って​いる。​本​機能​により、​数​ヶ月​単位​で​ネットワーク
​接続​不可​と​な​っ​た​場合​でも、​データ​格納、​欠落​の​防止​が​可能​と​なる。

 

【ネットワーク】

ご​家庭​内​LAN を使用せずに、​本​システム​を​構築​する​必要​が​ある。
​その​為、​株式会社​エヌ・​ティ・​ティ・​ド​コモ 社​製​モバイルルータ​+​クレー​ドル​を​使用​し、
​3G 経由によるデータ転送を行った。
​これ​により、​設置​した​ご​家庭​内​の​LAN を​使用​する​事​なく、​データ​転送​を​可能​と​した。

 

サーバー
​サーバー​機​に​は、​Windows OS を​採用​し、​Web サーバー​と​DB サーバー​を​構築​し​て​いる。
​Web サーバー​は IIS を​採用​し、​DB サーバー​は SQL Server 2008 R2 Express を​採用​して
​いる。​また、​サーバー​機​は、​アズビル​株式会社​内​の​DMZ に​設置。
​データベース​の​構築​ならびに​Web アプリケーション、​バックグラウンド​処理​の​開発​を​弊社
​に​て​担当。

 

バックグラウンド​処理​では、​cRIO から​送信​さ​れる​データ​の​取得・​保管​を​行う。
​Web アプリケーション​では、​リアルタイム​な​消費​電力​を​閲覧​できる​こと​は​もちろん​の​事、
​cRIO 設置​地域​の​気温​/​湿度​データ​ならびに​天気​情報​を​同時に​閲覧​可能​として​いる。
​また、​過去​に​遡​って​消費​電力​を​月​単位、​日​単位​で​確認​できる​他、​気温​や​天気​による​消費電
​力​の​変化​も​確認​できる​仕組み​を​持ち合わせ​て​いる。
​情報​提供​は​インターネット​経由​で​ある​為、​インターネット​へ​の​接続​する​環境​さえ​あれ​ば、
​パソコン​による​閲覧​は​もちろん、​あらゆる​スマート​デバイス​から​の​閲覧​も​可能​として​いる。
​リアルタイム​だけ​では​なく、​過去​に​遡​って​の​見える​化​を​実現​し​て​いる​と共に、​いつ​でも確
​認​する​こと​が​可能​と​な​って​いる。

 

機能

①​データ​収集側
​●cRIO による​電力​計測。​(2 モード)
​●​測定​電力​データ​から、​消費​電力​演算​処理。
​●cRIO-9075 の​LED 制御。​(エラー​時​の​LED 点滅)
​●​無線​型​センサー​おん​ど​とり​から​の​データ​収集。
​● サーバー​へ​の​データ​転送。
​● ネットワーク​不良​時​の、​メモリ​へ​の​データ​格納。​及び​リ​トライ​機能。
​● 外部 SNTP 時刻​同期​サーバ​を​利用​した​時刻​合わせ。
​● おん​ど​とり​電池​残​量​データ​送信。

 

ご​家庭​内​設置​時​は、​ノート​PC と​cRIO-9075 を​無線​LAN 接続​し、​各種​設定​を​行う。
​● おん​ど​とり​センサー​登録。
​●​設置​地域​コード​登録。​(→​設定​地域​コード​は、​サーバー​へ)
​● 電力​計測​モード​選択。
​●​各種 cRIO 設定。
​以上​の​設定​を​行い、​完了​と​する​事​で、​PC 接続​解除​後​も、​cRIO-9075 は​単体​で​測定​を​開始

 

②​サーバー側
​● cRIO から​の​消費​電力​データ​(1 分​間隔:​1,2,5,10,15,20,30 分​から​設定​可能)、​セン
​サー​データ​の​収集​(1 時間​間隔)​及び​格納。​(データベース​使用)
​● 消費​電力​データ​の​積算。
​● cRIO 経由​で​設定​した​地域​コード​を​基​に、​他社​企業​より​温度・​湿度​ならびに​天気情
​報​の​自動​取得。
​● 消費​電力​と​おん​ど​とり​データ​を​時​系列​に​ファイル​管理・​提供。
​● Web アプリケーション​による​消費​電力​の​見える​化。
​● コンソール​アプリケーション​による​バックグラウンド​処理。
​● 定期​的​に、​管理者​向け​へ​の​システム​状況​ログ​の​自動​メール​配信
​● 管理者​向け​へ​の​異常​時​の​自動​メール​配信
​●​管理者​向け​へ​の​おん​ど​とり​センサー​電池​残​量​通知​の​メール​配信

 

③iPad 側
​● リアルタイム​の​消費​電力​データ​の​閲覧。
​● 消費​電力​の​時間​毎,​日毎​の​推移​を​棒グラフ​に​て​表示。​また、​累計​を​折れ線​グラフに
​て​表示。
​● 本日​の​天気 および 一​時間​毎​の​温度・​湿度​の​掲載。
​● カレンダー​による​日付​指定​による​過去​データ​の​閲覧。
​● 自動​更新

 

【導入​効果】

RTOS が​組み​込​まれ​た​cRIO を​採用​した​事​により、​PC レス​な​スタンドアロン​型​電力​監視装
​置​を​構築​出来、​分​電​盤​に​設置​する​事​が​出来​た。
​これ​により、​お客様​に対する​「消費​電力​の​見える​化」​を​実現​する​事​が​出来、​顧客​満足​度を
​高める​事​が​出来​た。

 

計測​から​サーバー​格納、​Web アプリケーション​構築​~​iPad で​の​見える​化​を、​一社​によるワ
​ン​ストップ​で​構築​出来​た​為、​保守・​メンテナンス、​不具合​発生​時​の​対応​も、​一社​で​まとめ
​て​管理・​対応​が​可能​と​なる。
​今後、​チャンネル​増加​等​発生​した​際​も、​モジュール​の​追加​で​対応​可能​となり、​拡張​性​にも
​優れたシステムとなった。

 

今後​は、​消費​電力​予測、​太陽光​パネル​と​の​連動​や​エネルギー​マネジメント​等​の​機能​も​付加
​さ​れる​予定​と​なる​為、​更に​計測​拠点​を​増​や​し、​きく​ばり​を​導入​さ​れ​た​お客様​の​満足​度​を高
​め​てい​きた​いと​考える。

 

著者​情報:

平澤 啓氏
株式会社​イー・​アイ・​ソル 営業​部 部長

​iPad 表示​画面
​cRIO 側​計測・​通信​設定​画面