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

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"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

The Challenge:
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。

The Solution:
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。

Author(s):
平澤 啓氏 - 株式会社イー・アイ・ソル 営業部 部長

【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

cRIO 側計測・通信設定画面

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

iPad 表示画面

【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。

 

Author Information:
平澤 啓氏
株式会社イー・アイ・ソル 営業部 部長

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