JP2009009269A - 生活流体計測監視制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水道水、ガス、電気などの生活流体使用情報を各種の通信回線を利用して事業者が必要とするその他の情報と供に一括して伝送することのできる生活流体計測監視制御装置を提供するものである。
【解決手段】電文通信型電子メータ１と電文デジタル信号変換器４を接続し電文通信型電子メータ１の電文信号を生活流体情報管理装置５のプログラムコントローラ６に接続して、その他の圧力センサー７ａなどの生活流体監視計測制御機器７の情報と共に一括して中央監視装置９に伝送し、あるいは中央監視装置９から生活流体監視計測制御機器７を制御するもである。
【選択図】図１

Description

本発明は人が生活する上で必要な水道水、ガス、電気など生活流体の流量検針値や圧力等の検出信号から流量積算値などの使用情報や供給情報を設備管理室や事務所で収集し、あるいは更に使用情報などに基づいて使用者またはその地域の生活流体供給バルブ等の操作を制御する事もできる生活流体計測監視制御装置に関するものである。

従来からライフラインと呼ばれる水道水、ガス、電気などの生活流体の使用量は、人手
によって検針されていた。例えば水道水では浄水場などの水道水供給側から家庭毎または
事業所毎の需要家の配管途中及び需要家末端に水道メータが取り付けられ、その流量に応じて回転する検針指示計で使用量が表示されていた。その使用量を検針員によって一定期
間毎に読み取った積算値から、その地域の流量管理に用いたり需要家毎にその期間の使用量と使用料金を記入した伝票が発行されていた。また、ガスや電気の使用量においても同様に検針値を読み取り取り、伝票が発行されていた。この様な人手による検針方法では、天候や交通事情などの条件に影響されるだけで無く、人手と時間を要し経費も大きく嵩む問題があった。

この様な問題を解消するため、配管途中及び需要家末端の生活流体の使用量を、有線及び無線方式の自動検針装置を使用して管理場所または事業所まで伝送する装置が開発され、多くの特許公報で紹介されている。例えば特開２００１−１０３０７７号公報の様に「分散制御ネットワーク機能の通信ユニットと水道メータ、ガスメータ、灯油メータやエアコンなど家電製品群メータを接続する為の、データの読出し機能や書き込み機能、メータセキュリティ機能およびエラー機能を有する変換アダプタ」がある。さらに一般家庭に送信される放送装置の放送信号に電力量、ガス量及び水量などの自動検針制御用信号を多重化して公衆電話回線網を介して前記放送装置に送信した後、該放送装置から電力会社等に送信する自動検針管理装置の中で、特開２００２−４８５９８号公報の様に「一般家庭に送信される放送装置の放送信号を受信する受信装置に接続された電力量、ガス量及び水量のうち少なくともひとつの検針値を暗号化して指示する電子機器の制御信号を放送信号に多重化して送信する制御信号送信手段と、所定のネットワークを介して前記電子機器の処理結果の受付手段と、該電子機器の処理結果に対応して電子データを多重化して送信する電子データ送信手段から構成される送信装置または記録媒体装置」も開発されている。
上記の様に開発された変換アダプタや送信装置または記録媒体装置は人手を介さず生活用流体使用状況を自動検針を実現する装置として優れているが、いずれも使用する通信方式が限定される為に、通信技術の技術革新と共に次々と新たな通信方式が提案されている近年において、採用された通信方式が将来に渡り最適な通信方式であるとは言えない問題があった。

さらに前記した特開２００１−１０３０７７号公報では分散制御ネットワーク機能の通信ユニットにおいて特定された通信プロトコル（伝送手順）を採用しているが、これはファクトリーオートメーションやプロセスオートメーション用のデバイスネットワークにおける一つの通信プロトコルであり、その通信プロトコルの他にも様々なデバイスネットワーク用の通信プロトコルが存在する現状があり、更に各種の家電製品群をネットワークで結ぶホームオートメーションにおける通信規格の中で、既存の通信プロトコルをどの様に扱かっていくのか決定されていない為、該公報で採用する通信プロトコルが将来のホームオートメーションにおける通信規格の中で規格外になりエアコン等の家電製品と容易に通信が出来ない可能性があった。同様に前記した特開２００２−４８５９８号公報では放送装置の放送信号と公衆回線を利用した自動検針システムであるが、これを実現する為には放送会社との利用契約や衛星回線及び公衆回線の利用料及び受信装置などコスト高となる要素が多々有り、インターネット回線等の他回線を利用する方式に比較してコスト的に不利である。

また、従来の生活用流体用の自動検針装置は需要家末端における検針値のデータのみを収集する事を目的とした専用端末が開発され、多くの特許公報で紹介されている。例えば特開２００３−２５６９６９号公報には「公衆回線ネットワークに接続されたホストコンピュータと各需要家に配置された公衆回線ネットワーク接続のＰＨＳ等無線機能付きＴＣＰ／ＩＰ（インターネットで利用する標準プロトコル）対応電話機（親機）と各需要家の電力、ガス、水道のメータにＰＨＳ等無線子機機能付き演算装置を取り付け、ホストコンピュータの検針要求により該演算装置に接続された各メータの検針を行い、その検針値をＰＨＳ等無線機能で親機に返信し、該親機は公衆回線ネットワークを通してホストコンピュータに検針値を効率よく行う自動検針システム」が開示されている。しかし、生活用流体を供給する配管途中や末端で生活用流体の流量検出値の計測するもので、圧力情報や設備監視情報を同時に伝送する事が出来なかった。また、流体検出値以外の圧力情報や設備監視情報を同一の場所から得ようとする場合は検針用の専用端末の他にテレメータ装置を別々に設置しなければならず、設備費や通信費がコスト高になるだけで無く、設置スペースを余計に必要とする問題があった。
特開２００１−１０３０７７号 特開２００２−４８５９８号 特開２００３−２５６９６９号

本発明は、上記した従来の問題点を解消した装置を提供する事を目的に種々検討した結果、人が生活する上で必要な水道水、ガス、電気などの供給路における流量検出値や圧力情報などの各生活流体使用情報を一括して事業者に伝送するだけでなく、一般公衆回線、専用線、インターネット回線、無線パケット通信回線等の既存通信インフラから最適な通信回線を柔軟に選択利用してバルブ等を自動制御し、かつ装置の導入費と通信費等のランニングコスト及び省スペース化を計った生活流体計測監視制御装置を開発した。

本発明は上記の目的を達成したもので、その要旨は、生活流体の供給元から需要家までの供給路に設置された生活流体の流量検出メータに電文発信器を取り付けた電文通信型電子メータと該電文通信型電子メータから発信する生活流体検出情報の電文信号をデジタル信号に変換する電文デジタル信号変換器を接続し、更に該電文デジタル信号変換器に生活流体計測監視制御装置のプログラムコントローラを接続して構成した生活流体情報監視制御装置である。

以上述べた本発明は従来の電文通信方式端末の情報だけで無く、生活流体の流量検出メータの周辺にある圧力センサーなどの流体監視制御設備の各情報を一括して伝送し、その情報を元に需要先の使用量や使用料金などを記入した伝票作りや流体供給路の流量制御などを迅速に行う事ができる。また、該生活流体計測監視制御装置は提供される通信インフラの中から格安な通信方式を選択し、あるいは複数の通信方式を組み合わせて最適な通信ネットワークで構成する事ができる。以上の事から通信端末をひとつの端末に集約した事で省スペース化及び通信費の削減を計りイニシャルコスト及びランニングコストの削減ができる装置である。

以下、本発明の生活流体計測監視制御装置について、各図を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例で水道に関する観測制御装置を示したものである。図１において、１は電文通信型電子メータである。電文通信型電子メータ１は水道メータ２に電文発信器３を取り付けて構成されたもので、導水管を流れる水道水の流量を検出する水道メータ２の流量情報を蓄積し、この流量情報を電文発信器３が電文通信仕様情報で受発信する構造に設けられている。水道メータ２は水道水の供給元から需要家までの供給路に設置された導水管を流れる水道水の流量を計測するもので、本発明においては水道メータの機種については特に限定するものではないが、通常使用される機械式水道メータや電子式水道メータなどが使用される。電文発信器３は電文仕様情報を蓄積し８ビット電文及び５ビット電文で通信ができる機能をもったもので、水道メータ２に内臓または装着されて使用される。すなわち電文通信型電子メータ１は、水道メータ２で水道水の流量を検出し、流量検出信号を電文発信器３で電文情報に変換し、かつ該電文情報を発信する構造に設けられている。

４は電文デジタル信号変換器で、電文通信型電子メータ１と通常使用される機器で後述する生活流体計測監視制御装置５のプログラムコントローラ６の間に接続され、電文通信型電子メータ１から送信された電文信号の電流信号をプログラムコントローラ６に接続する為に適応されるシリアル信号またはパルス信号に変換するものであり、その構造はシリアルインターフェイス型とパルスインターフェイス型の2種類がある。これらはプログラムコントローラ６の通信ポートによって使い分けされる。前者のシリアルインターフェイス型電文デジタル信号変換器４は、図2で示す様に、電文通信型電子メータ１から送受信される電文信号とプログラムコントローラ６のシリアル通信ポートから送受信されるシリアル信号に対しプロトコル変換と通信制御を行うものであって、電文通信型電子メータ１から送受信される電文信号の順方向電流Ｉｆと逆方向電流Ｉｒを絶縁した後に伝送路で生じる信号の減衰をトランジスタ等の増幅素子で増幅し、かつデジタル信号にレベル変換する絶縁増幅回路４ａでマイクロコントローラ４ｂに接続して電文信号を送受信する。またマイクロコントローラ４ｂは、最近のエアコンや炊飯器などの家電製品にも内蔵され使用目的に応じて様々な機能を実現できる集積回路（ＬＳＩ）で構成されており、電文通信型電子メータ１から絶縁増幅回路４ａを介し送受信される電文信号を通信制御し、また通信インターフェイス回路４ｃに対しても通信制御を行い相互に電文情報を交信させる機能を有するものである。通信インターフェイス回路４ｃは、マイクロコントローラ４ｂから通信された電文情報をＴＣＰ／ＩＰやユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）及び米国電子工業会規格で定められ広く使用されてきたＲＳ−２３２Ｃなどのシリアル信号に変換し、該シリアル信号をプログラムコントローラ６に送信する回路に構成されている。４ｄは電源回路で、電文デジタル変換器４を動作させるための駆動回路に構成されている。また、電源回路４ｄは外部から入力する電源または電池を使用してもよい。すなわち、シリアルインターフェイス型電文デジタル信号変換器４は電文通信型電子メータ１の電文信号をプログラムコントローラ６のシリアルポートに接続する機能を有したものである。特にＴＣＰ／ＩＰやユニバーサルシリアルバスは、シリアル通信の規格として広く普及してきており、テレビやパソコンを初め温度計まで、ありとあらゆる機器に採用されているが本発明においては、これらの機器を総じてシリアル通信型端末とする。また、同じ規格のシリアル信号を集線したり分岐する機能を有するハブ（ＨＵＢ）と呼ばれる装置を介して複数のシリアル通信機器を接続する事もできる。本発明においては複数の電文通信型電子メータ１の電文情報をシリアルインターフェイス型電文デジタル信号変換器４を介しハブに接続し、また、その他のシリアル通信型端末も同様にハブに接続し、該ハブをプログラムコントローラ６に接続する事で１台のプログラムコントローラに複数の電文情報とシリアル通信型端末を収集する事ができ、前記した従来の通信制御装置に比べ、多くの種類の情報が管理され、省スペースや通信費の削減など本発明の目的が図られる利点がある。

後者のパルスインターフェイス型電文デジタル信号変換器４は、図３で示す様に、電文通信型電子メータ１と接続し、絶縁増幅回路４ａで電文通信型電子メータ１から送受信される電文信号をプログラムコントローラ６のパルス入出力ポートから送受信されるパルス信号に変換した後でプログラムコントローラ６のパルス入出力ポートに接続しており、その構造と機能は、前記したシリアルインターフェイス型電文デジタル信号変換器の絶縁増幅回路４ａと同じ構成と機能となっている。すなわちパルスインターフェイス型電文デジタル信号変換器４は、電文通信型電子メータ１の電文信号をプログラムコントローラ６のパルス入出力ポートに接続できるようにレベル変換を行う機能だけを有している。該パルスインターフェイス型電文デジタル信号変換器を使用した場合、電文通信型電子メータ１とプログラムコントローラ６を通信させる為にはプログラムコントローラ６に電文通信に対応する通信プログラムを組み込んで行うものであり、該通信プログラムでプログラムコントローラ６のパルス入出力ポートに対し信号出力及び信号入力を制御する事により該パルス入出力ポートに接続されたパルスインターフェイス型電文デジタル信号変換器４の絶縁増幅回路４ａを介して電文通信型電子メータ１から送受信される電文信号の順方向電流Ｉｆと逆方向電流Ｉｒの電流を制御あるいは検知して通信を行うものである。該パルスインターフェイス型電文デジタル信号変換器に接続したプログラムコントローラ６のパルス入出力ポートは接点用の入出力ポートを通信ポートに流用したものである事から、特別な拡張ユニットを使用する事なくパルスインターフェイス型電文デジタル信号変換器４と接続できる。従って本発明のパルスインターフェイス型電文デジタル信号変換器４は、シリアルインターフェイス型電文デジタル信号変換器に比べ、多くの情報を伝送することを必要としない生活流体計測監視制御装置において一段と省スペースで容易に電文通信型電子メータ１とプログラムコントローラ６に接続できる利点がある。

図１における５は、生活流体情報管理装置である。生活流体情報管理装置５は、電文通信型電子メータ１の電文情報と圧力信号等、その他の生活流体端末機器の情報を収集し伝送及び情報管理を行う機器群であって、前記したプログラムコントローラ６に通信機８を介して中央監視装置９を接続すると共に、プログラムコントローラ６には圧力センサー７ａと浸水検知器７ｂ及びモータバルブ７ｃなどの生活流体端末機器を接続して構成されている。すなわち生活流体情報管理装置５は、電文デジタル信号変換器４の電文情報と圧力センサー７ａの圧力情報と浸水検知器の浸水情報及びモーターバルブ７ｃのバルブ状態情報をプログラムコントローラ６に取込み該プログラムコントローラ６に接続された通信機８により、通信回線で中央監視装置９に接続してデータの送受信を行い、更に必要によってはモーターバルブ７ｃなどの生活流体端末機器を指令制御する。また、本発明における生活流体情報管理装置５は特定されたものでは無く既に市場に出回った機器群を利用する事ができる。例えばプログラムコントローラ６はファクトリーオートメーション（ＦＡ）やビルオートメーション（ＢＡ）の分野で欠かせない各種自動制御装置等の中にメインコントローラとして広く採用されているシーケンサーとも呼ばれるプログラムコントローラを利用する事ができ、その他に中央監視装置９もパーソナルコンピュータと様々なソフトベンダーから提供されているデーターロガー用のソフト等を組み合わせて構築する事ができる。

以上のように構成された本発明の生活流体監視制御装置は、電文通信型電子メータ１の電文情報を電文デジタル変換器４を介し、更に生活流体端末機器７ａ、７ｂ、７ｃをプログラムコントローラ６に接続して、これらの情報を一括して通信機８で中央監視装置９に伝送し、該中央監視装置９で収集した情報を蓄積した上で必要なデータの加工を行い供給する生活流体を効率的に管理したり異常を検知し、必要に応じて生活流体端末機器７ｃのモーターバルブを制御して生活流体の流れを調節する事ができる。また本発明は水道だけでなく、図１で示す電文通信型電子メータ１の水道メータ２を電気量使用メータやガス量使用メータに取り替えるだけで電気、ガス等の生活流体にも適用できるものである。また本発明は従来の電文情報だけを伝送する自動検針装置や電文通信型電子メータには接続できない情報伝送装置に比べ、これらの情報を一括して伝送できる事から自動検針装置や情報伝送装置を別々に設置する場合に比べ省スペースやイニシャルコスト及び通信費などのランニングコストを削減できる。

本発明の生活流体計測監視制御装置は、水道水やガスなど生活流体の流量検針情報の他に事業者が必要な複数の情報を纏めて伝送する事ができ、しかも設備導入コストや通信コストが安く、またスペースコストまで削減できるため、従来の自動検針装置の機能では不十分であった分野に新たな自動検針装置として今後、多く使用されるものと期待できる。

本発明の系統図で、一実施例を示す 本発明におけるシリアルインターフェイス型電文デジタル信号変換器とプログラムコントローラ６の接続構造を示す 本発明におけるパルスインターフェイス型電文デジタル信号変換器とプログラムコントローラ６の接続構造を示す

符号の説明

１ 電文通信型電子メータ
２ 水道メータ
３ 電文発信器
４ 電文デジタル信号変換器
４ａ 絶縁増幅回路
４ｂ マイクロコントローラ
４ｃ 通信インターフェイス回路
５ 生活流体情報管理装置
６ プログラムコントローラ
７ａ 圧力センサー
７ｂ 浸水検知器
７ｃ モーターバルブ
８ 通信機
９ 中央監視装置

Claims (1)

1. 生活流体の供給元から需要家までの供給路に設置された生活流体の流量検出メータに取り付けた電文発信器からなる電文通信方式流量計と該電文通信方式流量計から発信する生活流体検出情報の電文信号をデジタル信号に変換する電文デジタル信号変換器とを接続し、更に前記した電文デジタル信号変換器の電文信号を送受信する電文プロトコル機能を有したプログラムコントローラに接続して構成した事を特徴とする生活流体計測監視制御装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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