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。

ステップ台2020年01月08日

これまで使っていた“ステッパー”が昨年秋に壊れてしまいました。このステッパーは“ステップ台”としても活用していたのですが、高さが20cmほどで大した負荷がかからないため、新たにカメラバッグを活用したステップ台を用意しました(詳しくはこちら)。

高負荷タイプのステップ台

新たなステップ台は高さが31cmで、使ってみると足腰にけっこうな負荷がかかります。100歩のステップ運動で心拍数が100を超える程度まで上がりますので、足腰の運動にはちょうど良いと思われます。
 
でも、もう少し負荷が小さい運動にも使えるステップ台も欲しいと思うようになりました。何か適当なものがないかと探していたところ、ホームセンターに杉の廃材で製作した踏み台が5百円程度で売られていました。高さもちょうど良さそうなので即購入しました。

実際に使ってみたところ、踏み板の強度がギリギリでそのうちに壊れそうな感じです。そこで、以前に使っていたステッパーの踏み板(プラスチック製)を活用して補強することにしました。その踏み板を組み付けるとこんな感じになります。
 
低負荷タイプのステップ台

これで踏み板の強度問題は解決です。高さもちょっとだけ高くなりました(23cm)。この高さだと軽い負荷で運動するにはちょうど良さそうです。しばらく使ってみて高さが不足するような場合には脚部に木材を追加しようかと思います。

それにしても、たった8cmの違いで足腰への負荷がまるで違うのには驚かされました。欲を言えば高さが連続的に調整可能なステップ台だったら、体調に合わせて負荷レベルを変化させられるので、理想的なステップ台になるのですが。。。。。

ステッパーとステップ台2019年11月15日

雨が降って散歩できない日などには、これまで“ステッパー”という器具を使って室内で歩行運動をしていました。そのステッパーはそろそろ寿命を迎えたようです。
 
ステッパー

支点部位の鉄板が割れてしまいました。
 
損傷した部位

さすが“韓国製”です。支点部位に使った部材が強度不足のため疲労破壊してしまったようです。いったいどのような強度計算をしてこの部材を使ったのかと疑問に思ってしまいます。まあ、安物なのであっさり諦めることにします。

このステッパーは“ステップ台”としてもこれまで活用してきました。両足の台の下に板を挟めば約20cm高さのステップ台になるんです。
 
代用のステップ台

このステッパーはステップ台としてならまだまだ使えるのですが、最近では20cmという高さだと少々物足りない感じになっていました。

そこで、この機会にもっと高さのあるステップ台を用意することにしました。出来合いのものを買えば簡単なのですが、それではつまらないので我が家にある物を活用することにしました。

使えそうなものをいろいろ探したところ、今では全く使うことがなくなったジュラルミン製の“カメラバッグ”が出てきました。高さはちょうど30cmなので、これなら使えそうです。

金属製の天板のままだと足を載せたときの感触が良くないので、把手を外してベニヤ板を取り付けました。このベニヤ板は天板の補強を兼ねています。
 
高さのあるステップ台

早速上り下りして使ってみたところ、けっこう足腰に負荷がかかってちょうどいい運動になりそうです。また、カメラボックス本体の強度は十分なようです。

ただ、この高さだと運動中に身体のバランスを崩してしまうことも考えられるので、安全確保のため何かに掴まりながら運動するのが良さそうです。

気圧計を購入2019年10月10日

気象の状況によって症状が変化するという“気象病”について、気圧との関係を調べるため“アネロイド型気圧計”を購入しました。“エンペックス気象計(株)”という日本のメーカー製です。

外観は次の写真のようにいかにも精密機器といった感じですが、家庭用として販売されている製品なので、見た目ほど高精度ではないと思われます。
 
購入した気圧計

ネット通販で「気圧計」を検索したときに出てきた気圧計のほとんどは、mmHgという水銀柱のレベルを表す単位で表示されており、“ヘクトパスカル(hPa)”表示の製品は意外に多くはありませんでした。

購入製品の概要説明はこんな感じで書かれていました。ほかに、薄っぺらな取扱説明書が入っていましたが、内容はそれほど詳しいものではありませんでした。
 
気圧計の概要説明書き

でも、偶然見つけたエンペックス社ホームページのサポートサイトには比較的親切に説明されていました。詳しくはこちらをご参照ください。