smartmeter

スマートグリッドを実現するIoT機器、スマートメーターとは?

IoTといえば、よく「スマート××」と言われます。代表的な例は皆さまも毎日お使いの「スマートフォン」。電話(モノ)がネットにつながっているので、スマホもれっきとしたIoT製品です。
今回は前回の「スマートグリッド」にも使われている「スマートメーター」についてご紹介します。


1. スマートメーターの概要 ガス、電気、水道・・・

スマートメーターとは、デジタルでガスや電力・水道の利用量を計測し、家庭やオフィス、工場といった施設からガス・電力・水道の消費に関する情報を各管轄会社に送信することができる通信機能を持った次世代量計のことで、いわゆるIoT機器の一つに数えられます。

一般的にスマートメーターと言う時は、主に電気メーターのことを指しますが、これにはガスや水道の計測機も含まれます。
通信機能によってガスや電気・水道などのエネルギー需要をタイムリーに把握することができるため、供給と需要の効率化を図るスマートグリッドシステム(電力やガスなど、最適化されたライフラインの網のこと)を構築する上で欠かせないものと考えられています。

スマートメーターの仕組みについて、ガス・電気・水道についてそれぞれ詳しく説明していきます。

ガスメーター

2005年からガス業界で導入されているのが、家庭用超音波式ガスメーターです。
超音波伝搬時間差式の計測技術を利用してガスを計量するもので、極微少流量から大流量まで、あらゆる計測範囲を超音波センサーで計測することが可能で、しかも従来よりも部品の点数が大幅に少なくなったことで、高い安定性と小型化を実現しています。

またガス量をリアルタイムで計測することができるため、保安レベルも格段に向上されました。このスマートガスメーターには「Uバス」というインターフェイスが採用されています。
これは「IEEE802.15.4g/4e」の無線規格に準拠するもので、都市ガス事業者およびLPガス事業者のあいだで規格化され、高速でのパケット通信によって各種センサーや警報器・燃焼機器といったガス機器と、統括センターとをつないでいます。

電気メータ

電気メーター

電気メーターについては、電子式電力量計が普及しています。
大きく分けて、1. 入力変換部、2. 乗算回路、3. 積分回路、4. 分周回路、5. 表示部から構成されます。
電圧・電流のかけ算を乗算器で行いますが、アナログ乗算方式とデジタル乗算方式の二つが採用されています。この電子式の電力量計がネットワーク化したものが電気スマートメーターです。

電力消費量をより正確に計測することができ、また記憶した数字をデータ化し、通信回線を利用して電力会社へと送信することが可能です。また、リモート操作による電力の接続・切断が容易です。

ガスメーター.1

水道メーター

ガスや電気に続いて、水道事業においてもスマートメーターの導入のための検討が進められています。
現在は実証実験を行っている段階ですが、アメリカの大手企業による製品は産業技術総合研究所によって型式承認を取得し、すでに販売も開始されています(周波数帯が決まっていないため、無線モジュールは搭載せず)。
内蔵の無線モジュールによる双方向通信によって15分間隔でのデータ提供を可能にしていて、1時間あたり1リットルという少ない容量でも高い精度でもって測定することができます。

水道メーター



このように、スマートメーターは、エネルギーの安定供給だけでなく、将来的なスマートグリッドシステムにおいてさまざまな役割を果たすことが期待されています。
ここではガス・電気・水道のスマートメーターについてそれぞれ説明してきましたが、国が電力需給の安定化を目指し、電力各社に対してスマートメーターの導入を促していることもあり、とりわけ電力に関して最もスマートメーターの導入が進んでいます。
次項では、とくに電気の分野の例を取り挙げながら、スマートメーターの役割についてご紹介します。


2. スマートメーターが果たす役割

電力会社にとってのスマートグリッドは、これまで検針や送電停止・再開の作業に必要だった人件費を削減したり、電力使用量を的確に把握したりするメリットがあります。
他方、利用者にとっては、たとえば新規契約の際に配線を接続したり、解約の際に切断したりすることが不要になるため、さまざまな手続きの簡略化が進むと言われています。
また電気の使いすぎによる停電があった場合でもすぐに自動で復帰するようになるほか、30分毎の電気消費量が計測できることで、深夜電力を格安で利用できるなどといった、それぞれのライフスタイルに合った電気料金プランを利用できるようになります。

省エネ

スマートメーター導入による重要なメリットとして挙げられるのが、電力消費量の可視化によって省エネが促進されることです。
スマートメーターの省エネ効果は、直接制御によるものと、間接制御によるものの二つが考えられます。
直接制御とは、遠隔操作によって家庭内の電気機器をコントロールし、電力消費量を調整するというものです。

たとえば、スマートメーターが設置されることによって、各電力会社はHEMS(Home Energy Management System)やBEMS(Building Energy Management System)を利用することで、各家庭や工場などの電力消費量を的確に把握できるようになります。

そのため、電力消費ピーク時などにエアコンの温度設定を変更したり、利用者によって優先度が必ずしも高くない照明やスプリンクラーといった機器の電源を落としたりするという具合に、送電量の一括制御ができるようになります。
さらに、統計データなどから、電気消費量について精度の高い予測が可能になり、発電所・変電設備の合理化が進み、送電ロスなどの無駄をも省くことができます。

また間接制御とは、電力の消費量が可視化されることによって、利用者の省エネへの努力が促されることを言います。
HEMSやBEMSを活用することによって、家庭やオフィス・工場における部屋単位、各電気機器単位での電力消費量はもちろん、電気料金までが表示されます。さらにこれを二酸化炭素の削減量として表示することも可能となるため、各利用者が率先して節電に取り組むことができます。

結び

スマートシティ、スマートホームのキーとなるIoT機器、スマートメーターについて取り挙げました。メリットばかりのようにも思えるスマートメーターですが、デメリットもいくつか指摘されています。

電力消費についてあまりに詳細にデータを収集するため、プライバシーの問題があるという声も少なからずあるようです。
さらに、メーターを迂回して電力を盗難するなどといったセキュリティー上の問題も浮かび上がってきています。

そうした問題を一つ一つ解決しながら、機器の安全性や機能を高めることが、スマートな社会の実現には欠かせません。


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