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電力分野における工作しやすい世界の実現
池上 洋行D1, 創造情報学専攻 , 情報理工学系研究科
指導教員 江崎 浩
http://goo.gl/vddAew
工作しやすい世界の広がり• 工作しやすい世界 (Hack-Friendly World)– LEGO ブロックを組合せるようにすぐ試せる– 個人ユーザ主導 ( または少人数 )
• ベンダ主導が幸せか？要求はユーザから出る• 不幸な例 : 計測器、ビル、 PC
– すでに広がりつつある分野• コンピュータ : オープンソース• 電子工作・機械工作 : Maker• 生物分野 : オープンバイオ
• 電力・エネルギー管理は可能性の高い分野SmartGrid 研究開発、再生可能エネルギーの広がり
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発表者の工作• 前述のような技術を用い工作• 2013 IPSO Challenge: Semi Finalist– NeverShoothttp://www.ipso-alliance.org/ipso-challenge-2013-interviews/nevershoot
• 2013 Intel PerC Challenge: Finalist– VirtualRulerhttp://www.youtube.com/watch?v=_JH4ZWpD__w
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個人主導の工作 ( 試作 ) の意義• リーズナブルなコストで試作を手にいれられる• 創作物を少人数の判断で公開できる → 個人投資が社会の利益を生む (Sociality)
• 壁： 大規模展開 ( ビジネス化 ) の難しさ– コンピュータ分野は乗り越えており (Linux 等 ) 、電
子・機械工作分野は Kickstarter 等で乗り越えつつある– 電力・エネルギー管理分野も越えられるはず
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電力・エネルギー管理分野の業種とステークホルダ
• 三つの業種： 発電、送電、電力消費• 各業種毎にベンダ、プロパイダ、ユーザが
存在• 主導権を誰が握っているか？発電システム 送電システム 電力消費部分
(受電設備を含 )
ベンダ 東芝、日立、シャープ等
東光電気等 東光電気、 NEC 、日立、松下等
プロパイダ 東芝、日立、電器店等
東光電気、東電等
三井不動産、松下、電器店等
ユーザ 東電、 JPOWER、一般家庭等
東電等 企業、家庭など需要家
発電・受電システムに個人主導の可能性 5送電システムは可能性が少なそう
電力分野での工作とは？• アイディア例
1. 歩数計と連動して、沢山歩いた日には冷蔵庫内のビール置き場を開錠する。 ( 受電 HEMS での工作 )
2. 太陽光発電のある建物において、電圧上昇抑制の際に、自動的に蓄電 (EV ・水素 ) に通して、需要を増やす。 ( 発電・受電システムを連携した工作 )
3. 発電システムのある家において、商用電源を一切使わずに正常な電源供給を維持する。 ( 発電・受電システムを連携した工作によるデマンドレスポンスの実現 )
これらのようなアイディアを個人主導で試作することが出来る世界を求める。 6
博士課程での研究は建物に注目(1) 電力制御システムの研究– Buildshell: ビルディング制御インタフェイス– ビルディングオートメーションのモデリング
(2) 電力制御技術開発– コンセントに接続された機器を認識する手法– スマートブレーカー ( 電力制限 )
関連研究 : BOSS(UCB), HomeOS(Microsoft), IoT Suite(Ahmedabad University),StreamFS(UCB), Tron
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(1) 建物を工作しやすくするためには？
• 必要なもの– 使いやすい UI– UI を実現する適切なシステムのモデリング
• 使いやすい UI → UNIX のシェル UI–単機能プログラムの提供 (grep, cat, uniq, sort)–入出力は第一正規形のテキスト形式– シンプルな結合 (pipe)
• 適切なシステムのモデリング–検討中 8
Buildshell
• 戦略： プロトタイプを先行開発するトップダウン
• プロトコルに対応するプログラムの開発中
• I-REF棟での開発実験 ( 実例 )–夕方 6時から翌朝 9時まで 1時間おきにラウンジ空調
の OFF– エントランスの空調は 15 分おきに OFF– A 社のスイッチシステムと B 社の照明システムの連携
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Buildshell: Shell Interface for Building
• Provides interfaces as Linux command
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IEEE1888 BACnet iLonPanasonic
Full 2 Lines
DEPLoE
Low-lvInterface
PanasonicLighting System
Middle-lvInterface
DIKINAir Conditioner
PlugwiseSmart Tap
Context-aware Commands
High-lvInterface Buildshell
Red rectangle means already implemented
Buildshell: Shell Interface for Building
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IEEE1888 BACnet iLonPanasonic
Full 2 Lines
DEPLoE
Low-lvInterface
PanasonicLighting System
Middle-lvInterface
DIKINAir Conditioner
PlugwiseSmart Tap
Context-aware Commands
High-lvInterface Buildshell
• Low level Interface treats protocol
$ fetch-ieee1888 --point 'http://point/’ --endpoint http://example.co.jp/axis2 => 2014-04-02T12:24:00, VAL
$ fetch-ieee1888 --point 'http://point/' --endpoint http://example.co.jp/axis2 | sed -e 's/original/target/' | write-property-bacnet --object oid --property pid --index 0 --priority 0 --host *.*.*.*
ビルディングオートメーションのシステムモデリング
• まだまだ検討中• ビルシステム特有の「難しさ」を探す–様々なプロトコルの統合–居住者ごとの好み ( 気温、プライバシー等 )– 機器の繋がりが流動的– システム外フィードバックの存在
• 最終的に前述の UI が乗る
• 柔軟なイベント条件が書けるような仕組みがよいのだろうか？ 12
(2) 電力制御技術に足りない点は？
• そもそも電力網は電線でしかないIT で機能を付加する → スマートグリッド• 機能的問題点– 機器認識 : コンセントに機能が無い– 電力制限、余剰発生 : 送電側から制御出来な
い
• 各問題点に対して解決策を提案
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コンセント接続機器認識• 問題 : 「何が繋がっているか」わからない• 背景 : 一方で急速に普及する電力計測 → 消費電力内に信号を変調する技術を提案
• 論文投稿、しかし非採択 (書き英語… )• 現在： 論文の修正中• 次のマイルストーン• 変調手法にさまざまなパターンを !• 設備・備品管理システムと相性がよさそう
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スマートブレーカー• 問題： 一方的な電力制限はできない• スマートグリッドな解決策：デマンドレスポ
ンス• 現実： スマートハウス・家電は遠い → 小売業者が契約ブレーカーの設定値をダイナミックに変更してデマンドレスポンス
• Arduino を使った簡単な試作は完了• サーベイしつつ論文？• 評価方法に悩み
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今後の計画と目玉• 研究、論文執筆は継続
• 目玉 1 - コース生企画：「計算暖房機」– 計算ではっする熱の有効活用– 再生可能エネルギーによる余剰電力の活用
• 目玉 2 - 停電復電計測によるクラス分類–停電からの復電時の電力計測によって、空調、照明、コンセントの正しい割合がわかる？
– 日々停電のおきるインドと、東大の計画停電で計測 16
GCL プログラムへの希望• 学術研究面でのご指導： 建物の問題は、純粋な情報システムの研究としては苦しそう– 研究のディスカッション–論文のコメント– システムへのコメント
• ワークショップ C のアイディア出し
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まとめ• 工作しやすい世界のご紹介• 電力・エネルギー管理分野の工作しやすい世
界の必要性• 進捗– システムそのものは開発中– 要素技術は論文段階– コース生活動
• 博士では建物の電力制御を工作しやすくするための研究開発を行う
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