JP2009105667A - 通信システムおよび分電盤内通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】子機の消費電力を抑えながらも、親機と子機との間で通信を行うタイミングの変更に対応することができる通信システムおよび分電盤内通信システムを提供する。
【解決手段】親機Ｂは、子機Ａと通信する度に、同子機Ａとの次回の通信を開始する通信タイミングｔ１を指定するタイミング信号を送信するタイミング決定手段を有する。子機Ａは、通信部を休止させる待機状態と通信部を動作させる稼働状態との２つの動作状態を選択可能であって、受信したタイミング信号の通信タイミングｔ１の直前までは待機状態で動作し、通信タイミングｔ１の直前で稼働状態に移行し通信タイミングｔ１で親機Ｂとの通信を開始するように、自己のクロック部で計時される時刻に従って動作状態を切り替える切替手段を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、親機と子機との間で通信可能な通信システムおよび分電盤内通信システムに関するものである。

従来から、この種の通信システムの一例として、たとえば子機が被験者に装着されて被験者の脈拍数等の生体情報を収集し、当該生体情報を子機から親機に無線で送信する通信システムや、ビルの管理者等が分電盤内に設置した子機によって各負荷回路への供給電力を電力情報として収集し、当該電力情報を子機から親機に送信するようにした通信システムなどが知られている。これらの通信システムでは、たとえば子機を電池駆動式にするなど、子機の電源に制約を受けることになる。

そこで、この種の通信システムにおいては、子機の消費電力を極力抑えるために、親機と子機との間で一定時間ごとの通信周期で間欠的に通信を行うものが提案されている（たとえば特許文献１参照）。

特許文献１に記載の通信システムにおいては、子機は内部クロックに基づく一定時間ごとの通信周期で伝送データを送信し、親機は内部クロックに基づく一定時間ごとの通信周期で子機からの伝送データを受信する。ここで、子機は、親機から定期的にタイミング情報を受信し、このタイミング情報に基づき自己の通信周期を親機側の通信周期と一致させるように補正する。
特開２００４−９６４２９号公報

ところで、特許文献１の構成では、親機および子機は一定時間ごとの通信周期で通信しており、当該一定時間を変更することができないから、通信を行うタイミングの変更には対応できないという問題がある。

すなわち、通信システムの使用中において、通信を行う周期を短く、あるいは長くしたいという要求が生じても、これらの要求に対応することができない。具体的には、親機と子機との間で、日中はたとえば１０秒周期で頻繁に通信を行う必要があるのに対して、夜間は通信を行う周期がたとえば１分周期でよいという場合でも、短い方の周期（ここでは１０秒周期）に合わせて前記一定時間を設定する必要があり、夜間においては無駄に通信回数が多くなることで無駄な電力が消費されることとなる。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、子機の消費電力を抑えながらも、親機と子機との間で通信を行うタイミングの変更に対応することができる通信システムおよび分電盤内通信システムを提供することを目的とする。

請求項１の発明では、伝送データの授受を行う通信部および時間を計時するクロック部をそれぞれに具備した親機と子機とを具備し、子機が親機と初めて通信可能となったときに親機に対して登録要求信号を送信し、親機が登録要求信号を受信すると登録要求信号の送信元の子機を登録する通信システムであって、親機は、子機との通信の度に、通信中の前記子機との次回の通信を開始する通信タイミングを指定するタイミング信号を前記子機に送信するタイミング決定手段を有し、子機は、通信部を休止させ且つクロック部を動作させる待機状態と通信部を動作させ且つクロック部を動作させる稼働状態との２つの動作状態を選択可能であって、親機への登録後において、前記通信タイミングから所定時間遡った起動タイミングまで待機状態とし、前記起動タイミングで待機状態から稼働状態に移行することにより前記通信タイミングで親機との通信を開始するように、クロック部で計時される時間に従って動作状態を切り替える切替手段を有することを特徴とする。

この構成によれば、親機は、子機との通信の度に、通信中の前記子機との次回の通信を開始する通信タイミングを指定するタイミング信号を前記子機に送信するタイミング決定手段を有するので、子機は、親機との通信の度に親機からタイミング信号を受信することとなる。また、子機は、受信したタイミング信号で指定される通信タイミングの所定時間前の起動タイミングまで待機状態で動作するので、常に稼働状態で動作する場合に比べて消費電力を抑えることができ、しかも、親機との通信を行うタイミングが、親機との通信の度にタイミング信号によって指定されることになる。したがって、子機の消費電力を抑えながらも、親機と子機との間で通信を行うタイミングの変更に対応することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記子機が複数台設けられており、前記親機が、時間軸を規定長さのフレームごとに分割し、各フレーム内に設定された複数のタイムスロットをそれぞれ個別の子機に割り当てることにより各子機との通信を各タイムスロット内で行っており、親機には、前記登録要求信号を前記通信部で受信すると当該登録要求信号の送信元の子機にタイムスロットを割り当てるスロット割当手段が設けられ、前記タイミング決定手段が、子機ごとに割り当てられたタイムスロットに対応するタイミングの中から前記通信タイミングを選択し、スロット割当手段が、いずれの子機にも割り当てられていないタイムスロットの中から１つのタイムスロットをランダムに選択して登録要求信号の送信元の子機に割り当てることを特徴とする。

この構成によれば、１台の親機で複数台の子機との通信が可能となる。ここで、スロット割当手段は、いずれの子機にも割り当てられていないタイムスロットの中から１つのタイムスロットをランダムに選択するので、親機における子機との通信のタイミングを、１フレーム内で時間軸方向に分散させることができる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記子機が複数台設けられており、前記親機が、時間軸を規定長さのフレームごとに分割し、各フレーム内に設定された複数のタイムスロットをそれぞれ個別の子機に割り当てることにより各子機との通信を各タイムスロット内で行っており、親機には、前記登録要求信号を前記通信部で受信すると当該登録要求信号の送信元の子機にタイムスロットを割り当てるスロット割当手段が設けられ、前記タイミング決定手段が、子機ごとに割り当てられたタイムスロットに対応するタイミングの中から前記通信タイミングを選択し、スロット割当手段が、各フレーム内において割り当て済みのタイムスロットのうち間隔が最大である２つのタイムスロットの中間に位置しいずれの子機にも割り当てられていない１つのタイムスロットを選択して登録要求信号の送信元の子機に割り当てること特徴とする。

この構成によれば、１台の親機で複数台の子機との通信が可能となる。ここで、スロット割当手段は、各フレーム内において割り当て済みのタイムスロットのうち間隔が最大である２つのタイムスロットの中間に位置しいずれの子機にも割り当てられていない１つのタイムスロットを選択するので、親機における子機との通信のタイミングを、１フレーム内で時間軸方向に略均等に分散させることができる。

請求項４の発明は、請求項２または請求項３の発明において、前記タイムスロットの長さが、各タイムスロット内において前記親機と前記子機との通信に要する通信時間が占める割合が規定値以下となるように設定されており、子機が、それぞれに固有のアドレスを有しており、親機が、前記アドレスによって子機を識別しており、各タイムスロットにおいて当該タイムスロットに割り当て済みの子機以外からの信号を通信部で受けると、各タイムスロット内において前記通信時間より長く規定した遅延時間だけ子機との通信タイミングをずらす衝突回避手段を有することを特徴とする。

この構成によれば、たとえば、同様の通信システムが複数設けられている場合に、親機が他の通信システムの子機からの信号を受けることがあっても、衝突回避手段により、他の通信システムの子機からの信号と干渉することなく、各タイムスロットに割り当て済みの子機との通信を行うことができる。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記親機が、前記子機からの前記登録要求信号を受け付けて当該子機を登録する登録モードを起動するように操作されるモード切替部を備えることを特徴とする。

この構成によれば、モード切替部によって登録モードを起動することができるので、親機に子機を新たに接続する場合などに、必要に応じて登録モードを起動することで子機を親機に登録することができる。したがって、たとえば、同様の通信システムが複数設けられている場合に、親機に対して他の通信システムの子機が登録されてしまうことを防止することができる。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかの発明において、前記子機が、少なくとも前記通信部への電力供給を行う電源部を備え、電源部が、前記待機状態において蓄電し、前記稼働状態において放電する蓄電部を有することを特徴とする。

この構成によれば、待機状態と稼働状態とで電源部から通信部への供給電力が変化するにもかかわらず、待機状態において蓄電部に蓄電した電荷を稼働状態での通信部への供給電力として使用することにより、電源部の消費電力に関しては待機状態と稼働状態との間に生じる差を小さく抑えることができるので、子機が待機状態から稼働状態に移行する際に電源部の消費電力が急増することを防止できる。

請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の通信システムを用いた分電盤内通信システムであって、主幹ブレーカと、それぞれ負荷回路に接続される複数個の分岐ブレーカと、各分岐ブレーカにおける負荷回路への供給電力を示す電力情報を監視する計測ユニットとを分電盤内に備え、計測ユニットを前記親機として機能させるとともに分岐ブレーカを前記子機として機能させ、電力情報を前記伝送データとして子機から親機に伝送することを特徴とする。

この構成によれば、各分岐ブレーカにおける負荷回路への供給電力を示す電力情報を伝送データとして、子機としての分岐ブレーカから親機としての計測ユニットに伝送することができる。ここで、子機は、親機との通信の度に受信するタイミング信号で指定された通信タイミングの所定時間前の起動タイミングまで待機状態で動作するので、常に稼働状態で動作する場合に比べて消費電力を抑えることができ、しかも、親機との通信を行うタイミングが、親機との通信の度にタイミング信号によって指定されることになる。したがって、子機の消費電力を抑えながらも、親機と子機との間で通信を行うタイミングの変更に対応することができる。

本発明は、子機の消費電力を抑えながらも、親機と子機との間で通信を行うタイミングの変更に対応することができるという利点がある。

以下の各実施形態では、親機と子機との間で通信可能な通信システムの一例として、図２に示すように主幹ブレーカ１と、それぞれ複数本の電力線２を介して主幹ブレーカ１に接続される複数個の分岐ブレーカ３と、前記電力線２に接続される計測ユニット４とを分電盤（図示せず）内に備えた分電盤内通信システムに用いられるものを例示する。ここで、主幹ブレーカ１および分岐ブレーカ３は子機Ａとして機能し、計測ユニット４は親機Ｂとして機能する。

以下に、各実施形態で示す通信システムの基本構成について説明する。

主幹ブレーカ１は、交流電源（商用電源）の引込線に接続される１次端子５と、分岐ブレーカ３等に接続された前記電力線２が接続される２次端子６と、１次端子５−２次端子６間に挿入された接点（図示せず）とを有しており、電力線２への給電をオンオフするものである。

分岐ブレーカ３は、それぞれ３本の電力線（ここでは、中性極と一対の電圧極とからなる単相３線式とする）２のうち中性極を含む２本の電力線２に対してのみ電気的に接続される。分岐ブレーカ３は、電力線２に接続される電源端子（図示せず）と、負荷回路（建物内に配設されたコンセント、壁スイッチ等の配線器具や照明器具など）が接続される負荷端子（図示せず）と、電源端子―負荷端子間に介在する接点（図示せず）とを具備しており、負荷回路への給電をオンオフする。なお、各分岐ブレーカ３の寸法は、いわゆる分電盤協約寸法（分電盤の内器の規格としてＪＩＳ規格に定められた寸法）に設定してある。

計測ユニット４は、電力線２により２次端子６と接続されることで動作電源を取得する。この計測ユニット４は、主幹ブレーカ１および各分岐ブレーカ３から負荷回路（主幹ブレーカ１においては２次端子６側）への供給電力を示す電力情報を主幹ブレーカ１および分岐ブレーカ３ごとに監視するものであって、電力情報を表示するなどして電力情報を出力する入出力部７（図３参照）を有している。

ここにおいて、子機Ａとしての主幹ブレーカ１および各分岐ブレーカ３は、それぞれ図３に示すように、カレントトランスなどからなり負荷回路（主幹ブレーカ１においては２次端子６側）への供給電力を監視し電力情報を生成する監視部８と、電力情報を記憶する記憶部９と、電力情報を伝送データとして親機（計測ユニット４）Ｂに伝送する通信部１０と、各部に電源供給する電源部１１と、マイコンなどからなり各部の動作を制御する制御部１２とをそれぞれ有し、電力情報を定期的に通信部１０から親機Ｂに伝送する。通信部１０は、親機Ｂとの間で双方向の通信を可能とするように送信部１０ａおよび受信部１０ｂからなる。ここで、通信部１０は電力線２を伝送路に利用する電力線搬送通信技術により通信を行うものであり、電力線２に重畳されるＰＬＣ信号を用いて伝送データを送信する。また、監視部８は、電力情報のほか、接点の開閉（トリップ）状態等を示す制御情報を出力する構成であってもよく、この場合、通信部１０は制御情報についても伝送データとして親機Ｂに送信する。

一方、親機Ｂとしての計測ユニット４は、伝送データとしての電力情報の授受を行う通信部１３と、電力情報を記憶する記憶部１４と、各部に電源供給する電源部１５と、マイコンなどからなり各部の動作を制御する制御部１６とを有し、子機（主幹ブレーカ１や分岐ブレーカ３）Ａから電力線２を介して送信されたＰＬＣ信号を通信部１３で受信し、電力情報を取得する。通信部１３は、子機Ａとの間で双方向の通信を可能とするように送信部１３ａおよび受信部１３ｂからなる。

なお、通信の形態は、ＰＬＣ信号を用いた電力線搬送通信に限るものではなく、たとえば電力線２とは別に専用線を用いた有線通信、あるいは無線通信などであってもよい。

（実施形態１）
本実施形態の通信システムは、１台の親機（計測ユニット４）Ｂに対して複数台の子機（主幹ブレーカ１および分岐ブレーカ３）Ａが接続されており、親機Ｂとこれら複数台の子機Ａとの間で通信可能に構成されている。

各子機Ａはそれぞれに固有のアドレスが予め付与されており、親機Ｂは当該アドレスを用いて各子機Ａを識別する。したがって、通信システムを新設する場合や子機Ａを増設する場合などにおいては、新規の子機Ａのアドレスを親機Ｂに登録する必要がある。そこで、子機Ａは、親機Ｂと初めて通信可能となったとき（ここでは電源投入時）に親機Ｂに対して自己のアドレスを含む登録要求信号を通信部１０から送信する。親機Ｂにおいては、登録要求信号を受けると、当該登録要求信号の送信元の子機Ａのアドレスを記憶部１４に登録し、以降、この子機Ａを通信の対象として認識する。

ここにおいて、親機Ｂは、子機Ａからの登録要求信号を受け付けて当該登録要求信号の送信元の子機Ａのアドレスを記憶部１４に登録する登録モードと、子機Ａからの登録要求信号を受け付けない通常モードとの２つの動作モードで動作可能であって、これらの２つの動作モードを切り替えるように操作されるモード切替部（図示せず）を有している。ここに、親機Ｂはモード切替部が操作されてから一定期間に亘り登録モードで動作し、それ以外の期間は通常モードで動作する。

これにより、たとえば図４に示すように本実施形態と同様の通信システムが複数設けられており、電力線２が主幹ブレーカ１の１次端子５側において他の通信システム（親機Ｂ’、子機Ａ’）の電力線と１系統にまとめられ、複数の通信システム間で信号の混信が起こり得るような場合でも、子機Ａを新設する際に、当該子機Ａと通信させる親機Ｂのみを登録モードで動作させ、他の親機Ｂ’については通常モードとすることによって、子機Ａが他の通信システムの親機Ｂ’に誤って登録されてしまうことを回避できる。なお、親機Ｂの動作モードは、親機Ｂに設けたＬＥＤ表示器１７の点灯状態によって視認可能としてあり、たとえば登録モードではＬＥＤ表示器１７を点滅させ、通常モードではＬＥＤ表示器１７を点灯させることが考えられる。

また、子機Ａからの登録要求信号を受けて子機Ａのアドレスを登録した親機Ｂは、登録要求信号の送信元の子機Ａに対して通信部１３から応答信号（ＡＣＫ）を返信する。子機Ａは、親機Ｂからの応答信号を通信部１０で受信すると、当該応答信号に含まれている登録済み情報に基づいて、自己のアドレスが登録されたものと認識する。なお、各子機Ａのアドレスが登録済みか否かは、子機Ａに設けたＬＥＤ表示器（図示せず）の点灯状態によって視認可能としてもよい。

本実施形態では、１台の親機Ｂにおいて複数台の子機Ａと通信可能となるように、時分割通信方式を採用している。すなわち、本実施形態では、子機Ａごとに親機Ｂとの通信を行うタイミングをずらすことにより、１系統の電力線２で親機Ｂと複数台の子機Ａとの間を接続しながらも、当該電力線２を通して親機Ｂと各子機Ａとの通信を可能としている。

具体的には、親機Ｂは、図５に示すように時間軸を規定長さのフレームＦごとに分割し、さらに各フレームＦ内に設定された複数（ここではＮ個）のタイムスロットＴｓをそれぞれ個別の子機Ａに割り当てることにより各子機Ａとの通信を各タイムスロットＴｓ内で行う。これにより、１フレームＦ内でも、複数台の子機Ａとの通信が可能となる。ここで、親機Ｂの制御部１６は、子機Ａから登録要求信号を受けたときにこの登録要求信号の送信元の子機ＡにタイムスロットＴｓを割り当てるスロット割当手段としての機能を具備する。本実施形態では、スロット割当手段は、いずれの子機Ａにも割り当てられていない未選択のタイムスロットＴｓの中から１つのタイムスロットＴｓをランダムに選択して、登録要求信号の送信元の子機Ａに割り当てる。

ところで、親機Ｂおよび子機Ａは、時刻を計時するクロック部１８，１９をそれぞれに備え、これらのクロック部１８，１９で計時される時刻に従って、互いに通信を開始する通信タイミングを規定している。ここで、子機Ａは、通信タイミングごとに毎回、伝送データ（電力情報）を親機Ｂに対して送信する。なお、親機Ｂのクロック部１８および子機Ａのクロック部１９はいずれも時刻を計時するものに限らず、たとえば一定周期で発生するクロックパルスによって時間を計時するタイマなどでもよい。

親機Ｂの制御部１６は、子機Ａとの通信の度に、クロック部１８で計時される時刻に基づき通信中の子機Ａとの次回の通信を開始する通信タイミングを指定するタイミング信号を応答信号として子機Ａに返信するタイミング決定手段としての機能を有している。ここにおいて、本実施形態では、１フレームＦ内で複数台の子機Ａとの通信を行うために各タイムスロットＴｓを子機Ａごとに割り当てているから、タイミング決定手段は、子機Ａごとに割り当てられたタイムスロットＴｓに対応するタイミングの中から通信タイミングを選択する。つまり、１フレームＦごとに同一の子機Ａに割り当てられたタイムスロットＴｓが存在することになるが、タイミング決定手段は、通信中の子機Ａとの次回の通信を何フレームＦ後のタイムスロットＴｓで行うのかを通信タイミングとして指定する。

一方、子機Ａは、クロック部１９や制御部１２、監視部８、記憶部９、通信部１０への電力供給を行い通信部１０での通信を可能とした稼働状態と、クロック部１９や制御部１２、監視部８、記憶部９への電力供給を行いながらも通信部１０への電力供給を休止させる待機状態との２つの動作状態を選択可能である。子機Ａの制御部１２は、これらの動作状態を切り替える切替手段としての機能を具備している。

切替手段は、親機Ｂへの登録後において、通信部１０で受信するタイミング信号によって指定される通信タイミングの直前の起動タイミングまで待機状態で動作し、この起動タイミングで待機状態から稼働状態に移行することにより通信タイミングで親機Ｂとの通信を開始するように、クロック部１９で計時される時刻に従って動作状態を切り替える。ここで、起動タイミングは、通信タイミングから所定時間遡った時刻に規定されており、この所定時間は、通信部１０に電力供給を開始してから通信部１０が起動し親機Ｂとの通信が可能となるまでに要する時間に設定されている。

すなわち、図１に示すように、子機Ａは親機Ｂと通信すると、次回の通信を開始する通信タイミングｔ１を指定するタイミング信号を親機Ｂから受信し、この通信タイミングｔ１の直前までは、自己のクロック部１９で計時される時刻に従って待機状態で動作する。そして、子機Ａは通信タイミングｔ１において親機Ｂとの通信を開始できるように、通信タイミングｔ１の直前には待機状態から稼働状態に移行する。このときの通信（図中の２回目の通信）では、通信タイミングｔ２を指定するタイミング信号を親機Ｂから受信するので、その後、通信タイミングｔ２の直前までは待機状態で動作する。それから、子機Ａは通信タイミングｔ２の直前に待機状態から稼働状態に移行し、通信タイミングｔ２において親機Ｂとの通信を開始する。このように親機Ｂは子機Ａとの通信の度に通信タイミングを指定するので、図１に示したように子機Ａとの通信の度に任意に通信タイミングを指定することが可能である。

以下に、本実施形態の通信システムの動作について、図６〜８のフローチャートを参照して説明する。

まず、子機Ａが始めて親機Ｂと通信をする際の動作について説明する。子機Ａは、親機Ｂと接続され電源が投入されると、図６に示すように登録要求信号（図中「登録要求パケット」）を通信部から親機Ｂに対して送信する（Ｓ１０）。これに対して、親機Ｂは、図７に示すように登録要求信号（図中「子機パケット」）を受信する（Ｓ２０）と、登録要求信号内のアドレスが登録済みか否かを判断する（Ｓ２１）。ここで、未登録と判断されれば（Ｓ２１：Ｎ０）、前記アドレスを登録し、子機ＡにタイムスロットＴｓを割り当てる処理を行う（Ｓ２２〜Ｓ２５）。そして、子機Ａに対する応答信号にて、次回の通信を行う通信タイミングの通知と、子機Ａのアドレスを登録したことを示すアドレス登録済み通知とを行う（Ｓ２６）。なお、図７におけるタイムスロットＴｓを割り当てる処理（Ｓ２２〜Ｓ２５）については、実施形態２にて詳述する。

子機Ａは、親機Ｂからの応答信号（ＡＣＫ）を登録要求信号の送信から所定の返信期間内に受信すると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、親機Ｂから受信した情報を記憶部９に記憶する（Ｓ１２）。このとき記憶部９に記憶する情報には、親機Ｂのアドレスを示す親機アドレス情報と、自己のアドレスが登録されたことを示す登録済み情報と、次回の通信を開始する通信タイミングを示す通信タイミング情報とが含まれる。そして、子機Ａは次回の通信タイミングの直前（起動タイミング）まで待機状態で動作する（Ｓ１３）。また、前記返信期間内に応答信号を受信できなければ、Ｘ回（たとえば２回）を上限として登録要求信号の再送信を行う（Ｓ１４、Ｓ１５）。再送信の回数が上限のＸ回を超えると、通信エラーとして報知する（Ｓ１６）。

次に、親機Ｂに登録済みの子機Ａが親機Ｂと通信する際の動作について説明する。子機Ａは、自己のクロック部１９で計時される時刻に基づき、図８に示すように親機Ｂから受信した応答信号により指定された通信タイミングの直前になると、待機状態から稼働状態に移行する（Ｓ３０）。そして、通信タイミングになると、通信部１０から親機Ｂに対して伝送データ（電力情報）を送信する。これに対して、親機Ｂは、図７に示すように子機からの伝送データ（図中「子機パケット」）を受信し（Ｓ２０）、伝送データの送信元の子機Ａのアドレスが登録済みであるから（Ｓ２１：ＹＥＳ）、子機Ａに対する応答信号にて次回の通信タイミングの通知を行う（Ｓ２７）。

子機Ａは、親機Ｂからの応答信号（ＡＣＫ）を電力情報の送信から所定の返信期間内に受信すると（Ｓ３２：ＹＥＳ）、親機Ｂから受信した情報（次回の通信タイミング等）を記憶部９に記憶し（Ｓ３３）、次回の通信タイミングの直前まで待機状態で動作する（Ｓ３４）。また、返信期間内に応答信号を受信できなければ、Ｘ回（たとえば２回）を上限として電力情報の再送信を行い（Ｓ３５、Ｓ３６）、再送信の回数が上限のＸ回を超えると、通信エラーとして報知する（Ｓ３７）。

この構成によれば、親機Ｂは、子機Ａとの通信の度に、クロック部で計時される時間に基づいてこの子機Ａとの次回の通信を開始する通信タイミングを指定するタイミング信号を子機Ａに送信するので、子機Ａは、親機Ｂとの通信の度に親機Ｂからタイミング信号を受信することとなる。そして、子機Ａは、受信したタイミング信号で指定される通信タイミングの直前まで待機状態で動作するので、常に稼働状態で動作する場合に比べて消費電力を抑えることができ、しかも、親機Ｂとの通信を開始するタイミングが、親機Ｂとの通信の度にタイミング信号によって指定されることになる。したがって、子機Ａの消費電力を抑えながらも、親機Ｂと子機Ａとの間で通信を行うタイミングの変更に対応することができる。

また、子機Ａにおいては、待機状態から稼働状態への移行時に電源部１１の消費電力が急激に変化することを防止するために、以下の構成を採用している。すなわち、電源部１１は、クロック部１９や制御部１２、監視部８、記憶部９、通信部１０に供給するために電力線２から授受した電力を一旦蓄電する蓄電部（図示せず）を有している。ここで、蓄電部は待機状態において蓄電し、稼働状態において放電するように設計されており、これにより、待機状態と稼働状態とで電源部１１から通信部１０への供給電力が変化するにもかかわらず、電源部１１の消費電力に関しては待機状態と稼働状態との間で生じる差を小さく抑えることができるので、子機Ａが待機状態から稼働状態に移行する際に電源部１１の消費電力が急増することを防止できる。

なお、子機Ａが登録要求信号を再送信する際には、当該子機ＡについてタイムスロットＴｓがまだ割り当てられていないので、図６のように返信期間が終了してから適当な時間だけ待機後（Ｓ１５）に登録要求信号を再送信するのに対して、子機Ａが電力情報を再送信する際には、当該子機ＡについてタイムスロットＴｓが既に割り当てられているので、図８のように返信期間が終了してから次フレームＦの自己に対応するタイムスロットＴｓまで待機して（Ｓ３６）電力情報を再送信する。これにより、親機Ｂは、指定した通信タイミングに子機Ａとの通信が成立しなかった場合でも、前記子機Ａに対応する次フレームＦのタイムスロットＴｓにおいて前記子機Ａとの通信を行うことが可能である。

（実施形態２）
本実施形態の通信システムは、親機Ｂによる子機ＡへのタイムスロットＴｓの割り当て方法が実施形態１の通信システムと相違する。

すなわち、実施形態１のスロット割当手段は、いずれの子機Ａにも割り当てられていないタイムスロットＴｓの中からランダムに１つのタイムスロットＴｓを選択して新規の子機Ａに割り当てるものであったのに対して、本実施形態のスロット割当手段は、１フレームＦ内において割り当て済みのタイムスロットＴｓが時間軸方向に略均等に分散するようにタイムスロットＴｓを選択して新規の子機Ａに割り当てるものである。

具体的に説明すると、スロット割当手段は、各フレームＦ内において割り当て済みのタイムスロットＴｓのうち間隔が最大である２つのタイムスロットＴｓの中間に位置しいずれの子機Ａにも割り当てられていない１つのタイムスロットＴｓを選択して新規の子機Ａに割り当てる。これにより、たとえば図９に示すように１フレームＦ内にタイムスロットＴｓがＮ個存在し、これらＮ個のタイムスロットＴｓに時間軸方向において先頭から順にスロット番号１，２，…，（Ｎ／２），…，（Ｎ−１），Ｎを付した場合、どのタイムスロットＴｓも子機Ａに割り当てられていない状態から最初に割り当てられる子機（図中「子機１」）Ａには、スロット番号（Ｎ／２）のタイムスロットＴｓが割り当てられる。その次に割り当てられる子機（図中「子機２」）Ａには、スロット番号（３Ｎ／４）のタイムスロットＴｓが割り当てられ、その次の子機（図中「子機３」）Ａには、スロット番号（Ｎ／４）のタイムスロットＴｓが割り当てられる。以降も、割り当て済みのタイムスロットＴｓのうち間隔が最大である２つのタイムスロットＴｓの中間に位置するタイムスロットＴｓが順に割り当てられることにより、１フレームＦ内において割り当て済みのタイムスロットＴｓが時間軸方向に略均等に分散する。

この構成によれば、各フレームＦ内において割り当て済みのタイムスロットＴｓが時間軸方向に略均等に分散するので、親機Ｂにおける各子機Ａとの通信タイミングを１フレームＦ内で時間軸方向に略均等に分散させることができる。その結果、１フレームＦ内で時間軸方向の１箇所に通信タイミングが集中する場合に比べて、他の通信装置等への影響を低減することができる。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

（実施形態３）
本実施形態の通信システムは、図１０に示すように各タイムスロットＴｓ内において親機Ｂと子機Ａとの通信時間（通信に要する時間）が占める割合が規定値以下となるようにタイムスロットＴｓの長さを設定した点が実施形態１の通信システムと相違する。

すなわち、実施形態１では、各タイムスロットＴｓの全長を親機Ｂと子機Ａとの通信時間に当てていたのに対して、本実施形態では、各タイムスロットＴｓの一部のみを親機Ｂと子機Ａとの通信時間に当てている。具体的には、図１０に示すようにタイムスロットＴｓの時間長Ｔｗ２に対する通信時間の時間長Ｔｗ１の割合を２％以下にしている。

ところで、たとえば本実施形態と同様の通信システムが複数設けられており、これら複数の通信システムの電力線２が主幹ブレーカ１の１次端子５側において１系統にまとめられ、複数の通信システム間で信号の混信が起こり得るような場合に、親機Ｂが他の通信システムの子機Ａからの信号を誤って受信する可能性がある。

そこで、本実施形態の親機Ｂは、伝送データ（電力情報）の送信元の子機Ａをアドレスによって識別する構成とし、各タイムスロットＴｓにおいて当該タイムスロットＴｓに割り当て済みの子機Ａ以外からの信号を通信部１３で受信した場合には、各タイムスロットＴｓ内において通信時間より長く規定した遅延時間だけ子機Ａとの通信タイミングをずらす衝突回避手段としての機能を制御部１６に具備している。

この構成によれば、図１１に示すように、複数の通信システムＳｙｓ１〜ＳｙｓＭの間で混信が起こり得るような場合でも、親機Ｂが他の通信システムの子機Ａからの信号を受信すると、衝突回避手段により子機Ａとの通信タイミングを各タイムスロットＴｓ内で遅延時間Ｔｄ２（〜ＴｄＭ）だけずらすので、他の通信システムの子機Ａからの信号との衝突（コリジョン）を回避しつつ、各タイムスロットＴｓに割り当て済みの子機Ａと通信を行うことができる。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

本発明の実施形態１の動作を示すタイムチャートである。 同上の通信システムの構成を示す概略図である。 同上の構成を示す概略ブロック図である。 同上の動作を示す概略図である。 同上の動作を示すタイムチャートである。 同上の子機の動作を示すフローチャートである。 同上の親機の動作を示すフローチャートである。 同上の子機の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２の動作を示す概略図である。 本発明の実施形態３の動作を示す概略図である。 同上の動作を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ 主幹ブレーカ
３ 分岐ブレーカ
４ 計測ユニット
１０ 通信部（子機）
１１ 電源部
１３ 通信部（親機）
１８ クロック部（親機）
１９ クロック部（子機）
Ａ 子機
Ｂ 親機
Ｆ フレーム
Ｔｓ タイムスロット
ｔ１〜ｔ３ 通信タイミング

Claims (7)

1. 伝送データの授受を行う通信部および時間を計時するクロック部をそれぞれに具備した親機と子機とを具備し、子機が親機と初めて通信可能となったときに親機に対して登録要求信号を送信し、親機が登録要求信号を受信すると登録要求信号の送信元の子機を登録する通信システムであって、親機は、子機との通信の度に、通信中の前記子機との次回の通信を開始する通信タイミングを指定するタイミング信号を前記子機に送信するタイミング決定手段を有し、子機は、通信部を休止させ且つクロック部を動作させる待機状態と通信部を動作させ且つクロック部を動作させる稼働状態との２つの動作状態を選択可能であって、親機への登録後において、前記通信タイミングから所定時間遡った起動タイミングまで待機状態とし、前記起動タイミングで待機状態から稼働状態に移行することにより前記通信タイミングで親機との通信を開始するように、クロック部で計時される時間に従って動作状態を切り替える切替手段を有することを特徴とする通信システム。
2. 前記子機は複数台設けられており、前記親機は、時間軸を規定長さのフレームごとに分割し、各フレーム内に設定された複数のタイムスロットをそれぞれ個別の子機に割り当てることにより各子機との通信を各タイムスロット内で行っており、親機には、前記登録要求信号を前記通信部で受信すると当該登録要求信号の送信元の子機にタイムスロットを割り当てるスロット割当手段が設けられ、前記タイミング決定手段は、子機ごとに割り当てられたタイムスロットに対応するタイミングの中から前記通信タイミングを選択し、スロット割当手段は、いずれの子機にも割り当てられていないタイムスロットの中から１つのタイムスロットをランダムに選択して登録要求信号の送信元の子機に割り当てることを特徴とする請求項１記載の通信システム。
3. 前記子機は複数台設けられており、前記親機は、時間軸を規定長さのフレームごとに分割し、各フレーム内に設定された複数のタイムスロットをそれぞれ個別の子機に割り当てることにより各子機との通信を各タイムスロット内で行っており、親機には、前記登録要求信号を前記通信部で受信すると当該登録要求信号の送信元の子機にタイムスロットを割り当てるスロット割当手段が設けられ、前記タイミング決定手段は、子機ごとに割り当てられたタイムスロットに対応するタイミングの中から前記通信タイミングを選択し、スロット割当手段は、各フレーム内において割り当て済みのタイムスロットのうち間隔が最大である２つのタイムスロットの中間に位置しいずれの子機にも割り当てられていない１つのタイムスロットを選択して登録要求信号の送信元の子機に割り当てること特徴とする請求項１記載の通信システム。
4. 前記タイムスロットの長さは、各タイムスロット内において前記親機と前記子機との通信に要する通信時間が占める割合が規定値以下となるように設定されており、子機は、それぞれに固有のアドレスを有しており、親機は、前記アドレスによって子機を識別しており、各タイムスロットにおいて当該タイムスロットに割り当て済みの子機以外からの信号を通信部で受けると、各タイムスロット内において前記通信時間より長く規定した遅延時間だけ子機との通信タイミングをずらす衝突回避手段を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の通信システム。
5. 前記親機は、前記子機からの前記登録要求信号を受け付けて当該子機を登録する登録モードを起動するように操作されるモード切替部を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の通信システム。
6. 前記子機は、少なくとも前記通信部への電力供給を行う電源部を備え、電源部は、前記待機状態において蓄電し、前記稼働状態において放電する蓄電部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の通信システム。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の通信システムを用いた分電盤内通信システムであって、主幹ブレーカと、それぞれ負荷回路に接続される複数個の分岐ブレーカと、各分岐ブレーカにおける負荷回路への供給電力を示す電力情報を監視する計測ユニットとを分電盤内に備え、計測ユニットを前記親機として機能させるとともに分岐ブレーカを前記子機として機能させ、電力情報を前記伝送データとして子機から親機に伝送することを特徴とする分電盤内通信システム。

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