JP2004505336A - 水道、ガスおよび電気メータからの読取り値を自動収集および自動送信するシステム - Google Patents

Abstract

このシステムは、少なくとも１つの送信装置がマイクロコントローラサブシステム５によりメータ４からの信号を処理するように適用されたインタフェースサブシステム３を含むことを特徴とし、それは、ソフトウェアアプリケーションを実行し、ルーチンアルゴリズムにしたがって、領域Ａ内のネットワークを生成する少なくとも１つの受信要素１へＲＦ送信サブシステム６から送信されるメータ４の読取り値を準備する。値ｔは、１５の最大値Ｔとともに受信要素１へ割り当てられる。与えられたネットワークノードの直ぐ隣りのノードが、割り当てられた値ｔを最大値として有する場合、値ｔ−ｋがこのノードへ割り当てられる。各ノードは、それが有する値よりも大きな値ｔを有するノードへメッセージを送信する。同じ最大値を有するものが複数存在する場合には、それらのうちの１つへ送信する。このシステムは、メータの読取り値が請求書発送センタへ自動的に送信されることを可能とする。

Description

【０００１】
本発明は、広帯域デジタルＲＦ通信およびインタネットプロトコルに基づいて、水道、ガスおよび電気メータからの読取り値（ｒｅａｄｉｎｇｓ）を自動収集および自動送信するシステムに関する。このシステムは、メータの読取り値が請求書発送センタへ自動的に送信されることを可能とする。
【０００２】
（発明の背景）
手作業でのメータの読取りに基づく、水道、ガスおよび電気メータの読取りを行うシステムは当業界において公知である。通常の方法では、請求書を送るべき建物へ作業者を派遣し、それらの読みの数値を読み取り、書き留める、ということを行う。
【０００３】
この方法は、以下に記載するような多くの不利益を伴う。
【０００４】
読取りを行うために建物へ行かなければならないという事実は、しばしば、プライベートな施設または立ち入ることが困難な施設への立ち入りを行わなければならないことを意味する。遠隔地の場合には、作業者の交通費を追加する必要があり、これらは、スペインにおいては、読取りごとに約３０から１６０ペセタと見積もられる。総てのこれらの不利益には、読取りにおける作業者の人的エラーの可能性とともに、作業者によって得られる情報を処理する処理者によるエラーも加えなければならない。
【０００５】
次に、新しい電子読取りシステムが導入され、作業者は携帯型コンピュータ等を用いてメータの読取りを行うことが可能になった。このシステムは作業者による潜在的なエラーをかなり低減させたが、読取りに付随するコストの問題を解決できず、読取りの頻度を増加させることもできない。コスト低減の意図で、メータからの読取りを行う電気、ガスおよび水道業者（ｕｔｉｌｉｔｉｅｓ）が消費の読取り値の見積りを行うと、即ち、顧客の住宅で読取りを行わず、その代わりに、メータの読取り値を近似して決定すると、それは後に（通常、各年の年末である）、支払いが規則化（ｒｅｇｕｌａｒｉｓｅｄ）されてしまうので、顧客にとっては不公平である。
【０００６】
現行のシステムは、現在、メータからの読取り値を送信するために電子遠隔計測発信システム（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ ｅｍｉｔｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓ）を用いている。このシステムでは、作業者がメータによって送信された数値を“読取る（ｒｅａｄ）”ために手のひらサイズの受信器（ｈａｎｄ−ｈｅｌｄ ｒｅｃｅｉｖｅｒ）を用いることを要し、これは、前述の受信器が送信器の送信可能範囲（ｃｏｖｅｒａｇｅ ｒａｎｇｅ）内に存在しなければならないことを意味する。このシステムはこれまでの典型的な手作業での読取りに関して存在した不利益のいくつかを解決することができるが、しかし、未だいくつかの制限が存在する。
【０００７】
・未だに作業者は移動して読取りを行わなければならないので、読取りコストはさほど低減しない。
・遠隔計測システムは、妨害を簡単に受け得る狭帯域送信を用いており、数十ワットの範囲の送信パワーが必要とされる。このシステムは、無線電気ノイズでの“帯域公害（ｂａｎｄ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ）”を引き起こし、人口密度の高い領域にそれを多く配置することの妨げになる。
・このシステムは、一方向のみに機能し、他の付加価値のある用途に適用できない。
【０００８】
米国特許第６０６９５７１号は、ＲＦ通信器を用いたメータデータ収集装置を開示している。それによれば、各メータインタフェースユニット（ｍｅｔｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｕｎｉｔ（ＭＩＵ））は無線セルラシステム（ＡＭＰＳ）の制御チャネルにわたって１つの基地局（ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ（ＢＳ））に直接接続されていない。このシステムは次のように制限される。
【０００９】
・すでにインストールされた通信設備に依存する
・電話会社がデータの配信に課金する
・無線セルラネットワーク技術の変更は、各メータユニットのインタフェースが無線セルラネットワーク（交換費用が高い）のチャネルを用いているので、全システムの交換を意味する（交換費用が高い）
・高価な装置（基地局、スイッチマトリックス（Ｓｗｉｔｃｈ ｍａｔｒｉｘ）、．．．）が無線セルラネットワークとのインタフェースに必要であるので、メータごとの設備費用が高い
・各ＭＵＩは、たった１つのホップ（ｈｏｐ）を用いて、１つの基地局（ＢＳ）へ直接に接続されなければならないので、基地局（ＢＳ）の通信可能範囲（ｃｏｖｅｒａｇｅ）は、接続されるメータの数を非常に限定する
・エネルギー消費が最適でない
・バッテリの寿命が短く、動作コストが増加する
【００１０】
（発明の概要）
本発明による装置は、前述の不利益を克服し、一方で、以下に記載するような他の利益をもたらす。
【００１１】
水道、ガスおよび電気メータからの読取り値の自動収集および自動送信をするシステムは、少なくとも１つの受信要素および１つの送信要素１が特別の無線ネットワークを規定し、領域Ａ内で自己組織化（ｓｅｌｆ ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ）しており、
前述の読取りは、
・最大値がＴである値ｔが、受信要素に割り当てられ、
・与えられたネットワークノードの直ぐ隣が、割り当てられた値ｔを最大値として有する場合、値ｔ−ｋがこのノードに割り当てられ（ここで、ｋ＞０である）、
・各ノードは、それが有する値よりも大きな値ｔを有する隣のノードへメッセージを送信する。同じ最大値を有するノードが複数ある場合には、それらのうちの１つへ送信する、
といったルーチンアルゴリズムに従って、マルチホップ（ｍｕｌｔｉｈｏｐ）技術を用いて次の要素へ送信される。
【００１２】
それによって、システムは、メータからの読取り値が無線を介して送信されるので、作業者が出向く必要なく、水道、ガスおよび電気メータからの読取り値の自動収集および自動送信を実現する。
【００１３】
有利なことに、インタフェースサブシステムは、電流ループまたは光学センサから送信される信号パルスを適用することができる電子インタフェースを含む。
【００１４】
パルスのこの適用は、マイクロコントローラサブシステムによってその正確な処理を可能にする。
【００１５】
また、有利なことに、無線送信サブシステムは、周波数ホッピング方式または直接拡散方式（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｓｃｈｅｍｅ）を実行することができるスペクトラム拡散デジタル通信器を用いる。
【００１６】
好ましくは、無線送信サブシステムは、例えば、１ワット未満のように低電力で、３００メートルの市街地の最大送信可能範囲を有する。
【００１７】
パワーが低いので、これは、無線電気ノイズを有する送信バンドにおける妨害の可能性を防止し、それにより、人口密度の高い領域に多く配置することを可能にする。
【００１８】
本発明の１つの特徴によれば、マイクロコントローラサブシステムは、マルチタスク操作システム上のソフトウェアアプリケーションを実行する。
【００１９】
好ましくは、送信サブシステムは、スペクトラム拡散デジタル無線および搬送波感知多重アクセス／衝突回避方式（Ｃａｎｎｅｌ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ（ＣＳＭＡ／ＣＡ））を介して、少なくとも１つの受信要素へメータの読取り値を送信する。
【００２０】
スペクトラム拡散を使用することにより、妨害の可能性のおそれをかなり低減させ得る。
【００２１】
少なくとも１つの受信要素と無線送信サブシステムとの間の通信は、双方向である。
【００２２】
このシステムは、このように、情報の送受信を可能とし、それは付加価値のあるアプリケーションが実行され得ることを意味する。
【００２３】
本発明の他の特徴によれば、前述の少なくとも１つの受信要素と無線送信サブシステムとの間の通信はＩＰプロトコルを用いる。
【００２４】
さらに、ソフトウェアアプリケーションは、第１の２次元テーブルおよび第２の２次元テーブルを含み、第１の２次元テーブルにおいては、課される料金（ｔａｒｉｆｆ）を第１の次元とし、メータの読取り値の表示を第２の次元とし、第２の２次元テーブルにおいては、第１の次元が開始時間であり、第２の次元が終了時間である。
【００２５】
メータは、任意のセンサまたはデータ獲得装置によって代替することができる。
【００２６】
（発明の実施の形態）
説明された概要全体をより良く理解し得るために、概略的かつ単なる非限定的な例として実施形態の実際のケースを示すいくつかの図面が添付されている。
【００２７】
本発明のシステムの実施の形態が次に記述されている。そのシステムにより、１から５０のメータの読取りが実行され、その様々な読取りの値が格納され、さらに、通信可能領域（ｔｈｅ ａｒｅ ｏｆ ｃｏｖｅｒａｇｅ）内に在る近隣の装置１へ送信される。前述の装置の要素を領域Ａ内に配置することにより図１のネットワークが構成され、そのネットワークにおいて、装置１の各要素は、アクセスポイントと呼ばれる装置１の要素のうちの１つへ情報のパケットを送る経路を決めることができる。
【００２８】
図１に示すように、このネットワークは、領域Ａ内に配置されている。各円２は、１つのシステムを中心とした通信可能範囲を示している。システムの通信可能領域は、装置１の少なくとも他の１つの要素をカバーする。双方向の矢印は、原点０からアクセスポイントＸまで情報パケットが通る経路を示している。
【００２９】
図２に示すように、水道、ガスおよび電気メータからの読取り値の自動収集および自動通信のシステムは、メータ４を伴うインタフェースサブシステム３、マイクロコントローラサブシステム５および無線送信サブシステム６を含む。
【００３０】
サブシステム１は、水道、ガスおよび電気メータ４への電子インタフェースを含み、電流ループまたは光学センサから生じたパルスを適用させ、マイクロコントローラサブシステム５によってそれらを処理することができる。
【００３１】
前述のマイクロコントローラサブシステム５は、システムのコアであり、マルチタスク操作システム上でソフトウェアアプリケーションを実行させる。このソフトウェアアプリケーションは、メータ４によって発生されるパルスを処理し、様々な読取り値を保持し、無線送信サブシステム６を通してこの読取り値を送信するように準備する。
【００３２】
無線送信サブシステム６は、デジタル変調（即ち、ＧＦＳＫ、２ＧＦＳＫまたは４ＧＦＳＫ）を伴う周波数ホッピング方式（ＦＨＳＳ）または直接拡散方式（ｄｉｒｅｃｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅ （ＤＳＳＳ） ｓｃｈｅｍｅｓ）のいずれかを実行することができるデジタルスペクトラム拡散通信器を含む。メディアアクセスプロトコル（ＩＥＥＥ８０２．１１またはＳＷＡＰ−ＣＡ）は、搬送波感知多重アクセス／衝突回避方式（（ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｓｅｎｓｅ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ａｖｏｉｄａｎｃｅ（ＣＳＭＡ／ＣＡ））を実行する規格に基づいている。無線送信サブシステムは、１ワットよりも低い低電力で、市街地の３００メートルという最大通信可能範囲を有する。
【００３３】
無線通信は双方向であり、このシステムは、情報を送受信することができる。送信／受信動作モードは、上述されたソフトウェアアプリケーションによって管理される。このアプリケーションは、ＩＰプロトコルのような異なるネットワークプロトコルに従って情報のパケットを生成し送信するという役目をも担う。
【００３４】
従って、上述した構成によれば、このシステムは次のように動作する。
【００３５】
メータ４がパルスを発生したときに、インタフェースサブシステム３はマイクロコントローラサブシステム５へ割込み信号（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｓｉｇｎａｌ）を発生する。アプリケーションは、この割込み信号を処理し、メータ４の新しい読取り値を、相対値（最後に確認された通信値（ｄｉｓｐａｔｃｈ）を超えた増加値）または絶対値（作業にこのシステムを設定してからのトータルの読取り値）のいずれかとして格納する。
【００３６】
ソフトウェアアプリケーションは、読取り値の２次元テーブルを保持する。そのテーブルの第１の次元は課される料金（ｔａｒｉｆｆ）であり、第２の次元はカウンタ４の読取り値の表示である。そのアプリケーションは、開始時間および終了時間の２つのレンジを有する料金テーブルをも保持する。
【００３７】
次に、ソフトウェアアプリケーションは、次のルーチンアルゴリズムに従って隣の装置１へ読取り値を送信する。
【００３８】
・最大値がＴである値ｔが、ネットワークアクセスポイントに割り当てられ、
・与えられたネットワークノードの直ぐ隣が、割り当てられた値ｔを最大値として有する場合、値ｔ−ｋがこのノードに割り当てられ（ここで、ｋは、近隣への接続特性（ｌｉｎｋ ｑｕａｌｉｔｙ）に基づいて計算された全体の数である）、
・各ノードは、それが有する値よりも大きな値ｔを有する隣のノードへメッセージを送信する。同じ最大値を有するノードが複数ある場合には、それらのうちランダムに選択された１つへ送信し、それにより、パケットを一様に（ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ）分布させ、通信の混雑（ｔｒａｆｆｉｃ ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ）を回避する。
【００３９】
この読取り値は、外部の問い合わせ（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｑｕｅｒｙ）または予め設定された送信周波数のいずれかの結果として送信される。ソフトウェアアプリケーションは、送信された読取り値の確認の保留をそのままにしておいてよい。
【００４０】
受信器装置は、受信を確認してもよく、確認しなくてもよい。それ自体がデータの目的地でない場合には、受信したパケットの最終目的地への経路を決定しなければならない。アプリケーションは、データパケットの最適な経路を決定するために経路決定テーブルを保持する。
【００４１】
実施の形態が本発明による１つの特定の実施の形態に対して記載されたが、この技術分野の当業者にとって、記載されたこのシステムが多くの変更や変形にそれ自体を適合させ得ることは明らかであり、言及した総ての記載は、特許請求の範囲に規定された発明の範囲から逸脱することなく、技術的に均等である他のものに代替され得ることも明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
特定の領域内に配置されたＣＳＭＡ／ＣＡに基づく手段へのアクセス方法によってＦＨＳＳまたはＤＳＳＳを用いたデジタル無線ネットワークであって、それによって、メータの読取り値が自動で実行されるデジタル無線ネットワークを模式的に示した図。
【図２】
本発明に従って、ＩＰプロトコルを用いたデジタル無線ネットワークに基づき、水道、ガスおよび電気メータからの読取り値を自動収集および自動送信する電子システムのブロック図。

Claims (10)

1. 水道、ガスおよび電気メータからの読取り値の自動収集および自動送信をするシステムであって、
   メータからの読取り値を送信するための少なくとも１つの要素および前記読取り値を受信する少なくとも１つの要素を含み、
   前記少なくとも１つの送信装置は、マイクロコントローラサブシステムによって処理されるようにメータからの信号を適合させるインタフェースサブシステムを含み、それはソフトウェアアプリケーションを実行し、メータの読取り値をＲＦ送信サブシステムから少なくとも１つの受信要素へ送信するように準備し、
   前記少なくとも１つの送信要素および前記少なくとも１つの受信要素が特別の無線ネットワークを決定し、領域Ａ内で自己組織化しており、
   前記読取り値は、
   ・最大値がＴである値ｔが、受信要素に割り当てられ、
   ・与えられたネットワークノードの直ぐ隣が、割り当てられた値ｔを最大値として有する場合、値ｔ−ｋがこのノードに割り当てられ、
   ・各ノードは、それが有する値よりも大きな値ｔを有する隣のノードへメッセージを送信し、同じ最大値を有するノードが複数ある場合には、それらのうちの１つへ送信する、
   というルーチンアルゴリズムに従い、マルチホップ技術を用いて次の要素へ送信されることを特徴とするシステム。
2. 前記インタフェースサブシステムは、電流ループまたは光学センサから送られた信号パルスを適用することができる電子インタフェースを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記無線送信サブシステムは、デジタル変調で周波数ホッピング方式または直接拡散方式を実行することができることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記無線送信サブシステムは、３００メートルという市街地の最大通信可能領域を有しながら、１ワット未満のような低消費電力であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. 前記マイクロコントローラサブシステムは、マルチタスク操作システム上でソフトウェアアプリケーションを実行することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
6. 前記送信サブシステムは、スペクトラム拡散デジタル無線および搬送波感知多重アクセス／衝突回避方式（ＣＳＭＡ／ＣＡ）を介して、少なくとも１つの受信要素へ前記メータの読取り値を送信することを特徴とする請求項１、請求項３または請求項４のいずれかに記載のシステム。
7. 前記少なくとも１つの受信要素と前記無線送信サブシステムとの間の通信は双方向であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のシステム。
8. 前記少なくとも１つの受信要素と前記無線送信サブシステムとの間の通信はＩＰプロトコルを用いることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のシステム。
9. 前記アプリケーションは、課される料金を第１の次元とし、メータの読取り値の表示を第２の次元とする第１の２次元テーブルと、第１の次元が開始時間であり、第２の次元が終了時間である第２の２次元料金テーブルとを含むことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載のシステム。
10. 前記メータは、任意の種類のセンサまたはデータ獲得装置によって代替され得ることを特徴とする請求項１から請求項９に記載のシステム。