電力使用量の蓄積データを活用する2020年09月15日

前回のブログでは、スマートメーターからBルートサービスにより提供される“現在の電力使用量(ワット)”をモニターするための機器製作について紹介しました。

製作した機器には電力資料量のモニターだけでなく、Bルートサービスにより得られたデータをWiFiを介してインターネットのクラウドサービスに送信する機能があります。
 
データ送信のイメージ
                  ※ この図はこちらからの部分的引用です。

この機能により、パソコンを立ち上げることなく連続してクラウドのサーバーにデータを蓄積することができるというわけです。このクラウドサービスについても、前回のブログで紹介したブログ記事(詳しくはこちら)に書いてありましたので、大いに参照させていただきました。

今回のブログでは、「電力使用量の蓄積データの活用」について紹介したいと思います。

蓄積されたデータは、 「30分ごとの積算電力値(kWh)」および「30秒ごとの電力使用量(w)」です。クラウドサービス(Ambient)にログインすると、それぞれの蓄積データをダウンロードするためのボタンがありますので、いずれかのボタンをクリックします。
 
ダウンロードボタン

さらに「いつのデータ」と「データ量」を指定するとパソコンにcsv形式のファイルがダウンロードされます。
 
データ指定の画面

ダウンロードしたファイルをExcelで開くとこんな感じになります。この例では、1列目に世界標準時(UTC)で日付と時刻のデータが、2列目に時々刻々の電力使用量のデータが表示されています。ただし、これらのデータは“文字形式”ですのでExcel上で“数値形式”に変換する必要があります。
 
csvファイルの例

Excelの組み込み関数(MID関数、DATEVALUE関数、TIMEVALUE関数)を使って文字形式を数値形式に変換することにより、作図するなどのデータ処理が可能になるのですが、ダウンロードしたファイルの日付と時刻のデータは世界標準時(UTC)となっています。なのでデータ処理を行う際には、まず日本標準時のデータに変換しておくことに注意が必要です。

最初に、30分ごとの「積算電力値(kWh)」データ1日分を使ってグラフにしてみました。24時間の推移はこんな感じになります。もちろん、Excelを使っての作図なので自分の好みで自由にデザインできます。これはその1例です。
 
関銭電力値のグラフ作成例

次に、30秒ごとの「電力使用量(瞬間値、w)」データ1日分をグラフにしたのが次の図です。エアコンや調理器具など消費電力の大きい家電を使うと、急激に値が上昇するのが分かります。また、就寝している時間帯にも一定レベルの電力が使われていることが分かります。
 
電力使用量のグラフ例

ここで、この瞬間値は30秒ごとの離散データなので、30秒の間に生じている急激な変動は表現されていないことに注意が必要です。例えば数秒間大電流が流れたとしても、それがサンプリング(30秒間隔)の間に起こったのであればグラフには表現されないことになります。グラフ上のピーク値が必ずしも実際のピーク値とは限らず、実際にはもっと大きなピーク値が隠れている可能性があります。

ほかに、こんなデータ処理も試みました。30秒ごとの電力使用量のデータをオイラー法で積分し、30分ごとの電力消費量(kWh)を求めて棒グラフにしました。その結果が次のグラフです。これは、Excelを使えばこんなこともできるという1例です。
 
応用グラフの作成例

ほかにもExcelの関数を使っていろんな統計処理もできます。例えば、、、、、
    ● 1日の累計消費電力
    ● 1日の最大消費電力
    ● 1日の最小消費電力
などです。

まだ使い始めなので、とりあえず思いつく「蓄積データの活用方法」としては次のようなことですが、今後使っていく中で実用的な活用方法が次第に固まっていくだろうと考えています。
 (1)一日の電力使用量がどのように変動しているのか把握できる
 (2)各家電製品の使用と電力使用量の関係が把握できる
 (3)季節ごとの電力使用量パターンの違いが把握できる

詳細なデータベースがあればいろんな活用方法が考えられますので、その工夫をするのも楽しみ方の一つですね。

電力使用量をリアルタイムでモニターする2020年09月12日

だいぶ前になりますが、我が家に設置してある積算電力計が新型に切り替わりました。外見上は、従来のアナログ方式からデジタル方式になっただけのように思えます。
 
スマートメーター

でもこの新型メーター(“スマートメーター”と呼ばれています)、そんなに単純な違いではないみたいです。従来と何が違うのかについてネットで調べてみると、スマートと名付けられるだけあって無線通信機能が備わっているんです。無線通信機能が備わることにより、主に次のようなことができるようになるとのこと(詳しくはこちらを参照してください)。

   ● 検針員による読み取り作業が不要(遠隔操作での読み取り)
   ● 遠隔操作での電源の接続や切断が可能
   ● 契約アンペア数の設定が遠隔で可能(内部にブレーカー組み込み)
余談になりますが上記3番目のブレーカーについては、従来は家庭内の分電盤にメインのブレーカーがあり、そのブレーカーは契約アンペア数に対応したものが取り付けられているのですが、スマートメーターで制御するようになれば分電盤のメインのブレーカーが不要になるらしいです。

さらに、この無線通信機能の中には “Bルートサービス”というのがあり、一般ユーザーが利用できるようになっています。Bルートサービスのイメージはこんな感じです。
 
Bルートサービス
                    ※ この図は、こちらからの引用です

図中の赤い線がBルートサービスです(詳しくはこちらを参照してください)。図中にある“HEMS機器”というのは、最近の新築住宅にオプションで用意されている電力モニター用の機器のことですが、工事費を含めると高額になるので気軽には導入できなさそうです。

以上の情報から「Bルートサービスの利用は高額でかつ難しそう」なので諦めかけていたのですが、「ネットに興味深いブログ記事がある」と知人から教えてもらいました。必要な機材をネットで購入し自分でセットアップすると、自宅の電気使用状態がモニターできるようになるんだそうです(詳しくはこちらを参照してください)。

なかなか興味深い内容だったので、このブログ記事を何度も読み返しているうちに、何となく自分でもできそうな気持ちになり、コロナ禍で巣籠もり気味ということもあってモニター機器の製作に挑戦してみることにしました。「自分でプログラムを書いたりしなくても実現できそう」というところが挑戦する気になったきっかけです。

~ ~ ~ ~ ~
まずは、東京電力への「Bルートサービスの申請手続き」です。東京電力からの検針票を見ながら(検針票に記されている情報が必要なため)ネット上で簡単に手続きができました。そして数日後、郵便とメールで「認証ID」と「パスワード」が届きました。

次に、必要な機材の購入です。上記のブログ記事を参照しながらネット通販で発注し、数日後にモノが揃いました。次の写真は購入した機材です。写真右側がスマートメーターと無線通信する基板、中央が液晶表示器を備えた小型マイコン、左側が両者を接続するためのアダプターです。
 
購入した機材

ブログ記事を参照しながらこれらの機材を組み立てました。組み立て完了後の機器はこんな感じになります。
 
組み立て後

この機器はバッテリーを内蔵しており、ある程度の時間なら電源ケーブルを接続しなくても使えるので、家の中で移動しながら利用できます。ですが、長時間利用する場合にはUSBケーブルを接続して電源を供給する必要があります。

次はソフトウェアのセットアップです。ソフトウェアのセットアップはかなり手強かったですが、ブログ記事を参照しながら何とか終わらせることができました。セットアップ完了後に電源をオンにしたら、機器に内蔵された液晶表示器には次のように日時電力使用量が表示されるようになりました。
 
データの表示状態

これで、我が家の電力使用量をリアルタイムでモニターできるようになりました。消費電力が大きい家電を使うときは、表示された値をモニターしながら全体の電力使用量をコントロールすることにより、うっかりブレーカーが落ちるようなトラブルを避けることができます。

今回の挑戦では、こちらのブログ記事が大いに役立ちました。ブログ主さんには感謝感謝です。また、このブログ記事のことを教えてくれた知人にも感謝です。

今回製作したモニター機器は、単に電力使用量を表示するだけでなく、家庭内の無線LAN(WiFi)を介して、インターネット上のクラウドサービスにデータを送信してデータを蓄積することができるようです。
次回のブログでは蓄積したデータの活用方法について紹介したいと思います。

40年前の電卓がついに!2020年09月07日

若いときから愛用していた電卓(カシオ製、fx-180P)が突然動かなくなってしまいました。電池切れかなと思って電池を交換しましたがウンともスンともいいません。どうやら、ついに寿命を迎えたようです。
 
寿命を迎えた電卓

この電卓は1980年に購入したものです。その当時は、現在広く普及しているスマホ・タブレット・パソコンなどを個人で所有するような状況ではなく、科学計算の機能が豊富だったことから技術屋の仕事には必須のものでした。

これまでに内部が故障するようなことはまったくありませんでした。乱暴に扱ったせいかケースが割れるようなトラブルはありましたが、アルミ板で補強するなどして利用し続けてきました。

最近は便利なIT機器が身の回りに沢山あるので、さすがに科学計算などに使うことはなくなってしまいましたが、それでも何かを集計するような計算の必要が生じたときには気軽に利用していました。

それにしても40年もの間よく働いてくれました。本当にお疲れ様でした。

稲刈り始まる2020年09月04日

今年は7月末までの長い梅雨だったせいか、例年だと8月末頃から始まる“稲刈り”がようやく始まったようです。午前の散歩途中でコンバインでの収獲作業を見かけました。
 
稲刈り風景

周囲を見ると稲刈りを終えた田んぼは他にないので、この地域ではここが最初なのかもしれません。

昨年同時期のブログを見ると、昨年も梅雨明けが遅れて“稲刈り”のブログを書いた(詳しくはこちら)のが9月になってからでした。

昨年のブログに書いてある“ツクツクボウシ”の鳴き声も今年は同じような状況みたいです。

ところで、テレビ等で異例の避難呼びかけが行われている“台風10号”は強烈な風をもたらすと予想されているようです。甚大な被害が出ないことを祈りたいと思います。

台風8号の余波2020年08月27日

沖縄付近に停滞していた台風8号は、朝鮮半島西側に抜け温帯低気圧になったようですが、その余波は遠く離れた関東地方にまで及び、本日は終日不安定な天候となりました。

天候不安定と言っても「雨が降ったり止んだり」というのではなく、あちこちに積乱雲が発生しては消え、発生しては消えの状態が続きました。午後の霞ヶ浦上空はこんな感じでした。
 
霞ヶ浦の上空

一時期は黒い雲が一面に広がったりもしたのですが、結局は雷雨になることはありませんでした。なので、何とか午前と午後の散歩はできたのですが、湿った南風だったので散歩中は暑さとの闘いでした。

余談ですが、テレビ報道によると「最近の熱中症はあるとき突然に意識を失って卒倒する」というパターンが出ているのだそうです。何の予兆も無く突然意識を失う熱中症パターンがあるなんて知りませんでした。散歩の際にはくれぐれも熱中症に用心する必要がありそうです。