JP2011215740A - 需要データ中継サーバ - Google Patents

Abstract

【課題】 消費財の需要家から消費財の提供者に、電力線通信にて情報を送信する場合に、送信を合理的に実行する技術を提供する。
【解決手段】 需要家における需要現場に設置された消費財メータから前記消費財の需要データを電力線通信にて受信する需要データ受信手段と、 その需要データを蓄積する需要データ蓄積手段と、 その蓄積した需要データを一般通信網にてデータ管理センターへ送信する需要データ送信手段と、 その需要データ送信手段に対する送信のタイミングを制御する送信制御手段とを備えた需要データ中継サーバとする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電力線を用いた通信システム、より具体的には、外部装置から連続的に供給される消費財（たとえば電気、ガス、水道）の使用量を計量検針し、その検針データを電力線経由で収集する自動検針システムに用いる需要データ中継サーバに関する。

外部から連続的に供給される消費財（たとえば電気、ガス、水道）の使用量を計量検針し、通信回線を介して検針データを前記消費財の供給者（たとえば、電力会社、ガス会社）が収集する自動検針システムとしては、特許文献１や特許文献２に開示されるような、電話回線を用いた技術がある。

一方、一般家庭に代表される前記消費財の需要家において電力線を用いたネットワーク技術としては、ＰＬＣ（Power Line Communication）が実用化されるに至っている。「ＰＬＣ」とは、建物内を流れる電気信号に情報信号を重ねて流すことによって双方向通信を実現する技術である。たとえば、家庭用電源が５０または６０ヘルツであるが、ＰＬＣでは２〜３０メガヘルツの高周波を用い、ＰＬＣ対応モデムによって商用電源と情報信号とを分離する。

電力線搬送方式においては、電力線または通信線から混入するノイズの影響などの問題点があり、通信の安全性が確保されていなかった。しかし近年の米国において、供給者から需要家にデータ（以下、「下り信号」または「アウトバウンド信号」と記す場合がある）を送るための技術、および需要家から供給者にデータ（以下、「上り信号」または「インバウンド信号」と記す場合がある）を送るための技術を用いた技術通信機能付き電力量計の技術が確立した。
なお、上述した「供給者から需要家にデータを送るための技術」とは、電圧を僅かに歪ませることによって信号を送信する技術である。
また、「データを需要家から供給者にデータを送る技術」とは、電流にパルス信号を含ませることによって信号を送信する技術である。

上述のような「技術通信機能付き電力量計」の技術を日本において応用することで、電力線を介した双方向通信が技術的には可能となり、電気やガスの自動検針システムの実現が近づいている。

特開２０００−２８６７５７号公報 特開２００１−２８３３７０号公報

さて、電力線を介して消費財の供給者が需要家からデータを取得しようという場合（上り信号を用いる場合）、現状の技術では送信可能なデータ量が少ないために送信時間が長く掛かる、という問題があった。これは、ひとつのゼロクロスポイント付近にひとつのパルスを重畳させることによってデータを発信する技術を採用しているため、ひとつの周期にて発信可能なデータ量が限られてしまうからである。

図９を用いて更に詳しく説明する。図９は、上り信号の重畳ポイント、および各上り信号重畳回路の各サイリスタのオン／オフのタイミング等を示すタイムチャートである。
図９（ａ）は、商用交流電源電圧の零クロスポイントと、この零クロスポイント近傍に重畳される上り信号（電流パルス）を示すタイムチャート、図９（ｂ）は、上り信号重畳回路の各サイリスタの各ゲートＧに供給される上り信号（サイリスタのオン制御信号）を示すタイムチャート、図９（ｃ）は、上り信号重畳回路の各サイリスタのオン／オフ時間を示すタイムチャートである。
上り信号は、正弦波電圧に対して、電圧ゼロ（ゼロクロスポイント）となる近傍において、サイリスタのオン制御信号を発生させ、電圧がゼロとなったタイミングでサイリスタをオフとする、という信号を用いている。この信号が、４周期分のゼロクロスポイント８箇所のどこに含まれているかによって「０」「１」を判断しており、１ビットの信号を送信するのに電圧４周期が必要となっている。４周期は０．０８秒であるため、たとえば「２５６」（＝２８）であるという情報（８ビット）の信号送信のためには、０．６４秒が必要となってしまう。

本発明が解決しようとする課題は、上り信号を用いたデータ送信の効率化を図ることで、これまでよりも短い時間で多くのデータを送信可能とする技術を提供すること、およびそれによって電力線通信システムを実用的なものとすることである。

第一の発明は、データの送信におけるボトルネックを解消する技術を提供することを目的とする。
加えて、送信するデータ量を抑えたり、１周期で送信できるデータ量を増加させる技術を提供することを目的とする。
また、停電などの異常時には、データの受信を行わないような技術を提供することを目的とする。

（第一の発明）
本願における第一の発明は、 需要家からデータ管理センターに需要データを送信する際にボトルネックとなっている電力線を介した通信にて全ての通信を行うのではなく、需要家とデータ管理センターとの間に「需要データ中継基地（需要データ中継サーバ）」を設け、そのデータ中継基地とデータ管理センターとの間は一般通信網を使って通信することにより、データの滞りを解消することを意図している。

第一の発明は、消費財の需要家における当該消費財の需要データをデータ管理センターに送信する需要データ中継サーバに係る。
すなわち、 需要家における需要現場に設置された消費財メータから前記消費財の需要データを電力線通信にて受信する需要データ受信手段と、 その需要データ受信手段が受信した需要データを蓄積する需要データ蓄積手段と、 その需要データ蓄積手段に蓄積した需要データを一般通信網にてデータ管理センターへ送信する需要データ送信手段と、 その需要データ送信手段に対する送信のタイミングを制御する送信制御手段とを備えた需要データ中継サーバに係る。

（用語説明）
「消費財メータ」とは、消費財の消費量を示すメータであり、たとえば電力メータ、水道メータ、ガスメータなどである。この消費財メータは、通信機能を備えている。電力線通信の場合の通信機能を果たす機器は、「トランスポンダ」と称される。
「一般通信網」とは、有線または無線の公衆電話回線網、光ファイバケーブル等を用いた通信網を言い、電力線通信網を含まない。
「送信制御手段」とは、たとえば、バッチ処理を実行させる。

（作用）
需要家における需要現場に設置された消費財メータ（たとえば電力メータ）から前記消費財の需要データを、需要データ受信手段が電力線通信にて受信する。受信した需要データは需要データ蓄積手段が一旦蓄積する。そして、送信制御手段による送信タイミングの命令を経て、需要データ送信手段が需要データを一般通信網にてデータ管理センターへ送信する。
時間の掛かる電力線通信による需要データの収集を分散しておき、一般通信網にてデータ管理センターへ送信することで、ボトルネックを小さくすることができる。

（第一の発明のバリエーション１）
第一の発明は、以下のようにすることもできる。
すなわち、前記の需要データのデータ構造を、最初の需要データと、この需要データとの所定時間ごとの差分データとするものである。

（用語説明および作用）
需要データのデータ構造は、消費財メータの計器固有情報（個体識別のための情報）をベースとし、最初以外に送信する需要データは、既に送信した需要データから変更された部分（差分データ）のみとする。これによって、需要データの情報量が少なくなり、電力線通信の負荷を減らすことができる。

（第一の発明のバリエーション２）
第一の発明は、以下のようにすることもできる。
すなわち、 前記の需要データ受信手段は、需要データを商用交流電源電圧に重畳させる場合に、ゼロクロスポイントの手前において２度のスイッチ制御を実行することによって生成された信号を受信することとしてもよい。

（作用）
需要データを商用交流電源電圧に重畳させる場合に、ゼロクロスポイントの手前において２度のスイッチ制御を実行することで、２倍のデータ量を送信可能となる。

（第一の発明のバリエーション３）
第一の発明は、以下のようにすることもできる。
すなわち、 前記の需要データ受信手段は、前記消費財メータにおける通信機能部の内部に温度センサを設けることで、その温度センサによる計測温度が所定温度以下の場合に需要データを受信することとすることもできる。

（作用）
消費財メータにおける通信機能部の温度が所定以上である場合に通信を行うと、通信機能部が損傷する恐れがある。通信機能部の温度は通信量および外気温により左右される。しかし、現状では通信量から推定された温度にて考慮しているため、通信機能部の温度が所定以下にあっても通信が制限されている可能性がある。直接温度測定することにより、所定温度ぎりぎりまで通信が可能となり、通信量を増加させることができる。

本願第一の発明によれば、データの送信におけるボトルネックを解消する技術を提供することができた。
加えて、送信するデータ量を抑えたり、１周期で送信できるデータ量を増加させる技術を提供することもできた。
また、通信機能部の温度限界まで通信することにより、データ量を増加することができた。

本発明に係る実施形態のハードウェア構成を示す概念図である。 従来の電力線通信のハードウェア構成を示す概念図である。 本発明に係る実施形態において、上り信号がどのように伝わるかを示す概念図である。 本発明の実施形態に用いる上り信号のデータ構造を示す概念図である。（Ａ）が比較のために示す標準的なデータ構造、（Ｂ）がデータ量を減らしたデータ構造を示している。 本発明の実施形態に用いる上り信号を作り出す上り信号送信装置の回路図である。（Ａ）が比較のために示す標準的な回路図、（Ｂ）が本発明の回路図である。 本発明の実施形態に用いる上り信号を作り出す上り信号送信装置の電力系統への接続図である。 上り信号を作り出す回路による出力信号を示す波形図である。（Ａ）が比較のために示す標準的な出力信号、（Ｂ）が本発明の出力信号である。 本発明の実施形態におけるインバウンド信号を示すタイムチャートである。 図８との比較のために示す標準的なインバウンド信号を示すタイムチャートである。 電力メータの内部構造を示すブロック図、およびその内部構造による制御フローチャートである。 図１０に示す電力メータの内部構造に関するバリエーションを示すブロック図である。 本発明に係る実施形態の伝送手順を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ここで使用する図面は、図１から図１２である。

（図１、図２および図１２）
図１は、本発明に係る実施形態のハードウェア構成を示す概念図であり、図２は、従来の電力線通信のハードウェア構成を示す、比較のための図である。図１２は、本発明に係る実施形態の伝送手順を示すタイミングチャートである。この図１、図２および図１２に基づいて説明する。
図１および図２では、消費財としての電力を供給する「供給者（電力会社）」、その「供給者」に係る「変電所」、および変電所を介して供給者から電力の提供を受ける「需要家」との関係を示している。

需要家に係る設備には、電力メータと、その電力メータが読み取った電力使用量などのデータ（需要データ）を送信したり、供給者からのデータを受信したりすることができる通信機能機器（トランスポンダ）が備えられている。
供給者に係る変電所と需要家との間には、６６００ボルトの電圧を１００／２００ボルトに落とすための変圧器が設けられている。

変電所には、制御・送受信ユニット（図中「ＣＲＵ」と略記される。Control and Receiving Unit）と、下り信号変調ユニット（図中「ＯＭＵ」と略記される。Outbound Modulation Unit）と、変圧ユニット（図中「ＭＴＵ」と略記される。Modulation Transformer Unit）と、上り信号検出装置（図中「ＩＰＵ」と略記される。Inbound Pickup Unit）と、簡易サーバとを備える。

簡易サーバは、供給者のデータ管理センターのサーバから需要家に対して発信される下り信号(1)を受信する。この下り信号（１）には、図１２に示すように簡易サーバが管理するトランスポンダ１〜ｎのアドレスが含まれている。この下り信号(1)は一般通信網（公衆電話回線または専用線）を介して受信する。
簡易サーバは、受信した下り信号(1) に含まれているトランスポンダ１〜ｎのアドレスを順次下り信号（２）として制御・送受信ユニット（ＣＲＵ）に送信し、下り信号変調ユニット（ＯＭＵ）および変圧ユニット（ＭＴＵ）を介して、下り信号(３)として電力線を伝播させ、変圧器を介して前述のトランスポンダに送信させる。

トランスポンダは、需要家からの情報として電力メータから検針値を分散して事前収集しており、下り信号（３）を受信すると、上り信号(1)として、自己のトランスポンダアドレスと検針値を発信する。この上り信号（１）は、上り信号検出装置（ＩＰＵ）および制御・送受信ユニット（ＣＲＵ）を介して、上り信号（２）として簡易サーバの記憶装置に蓄積される。
他のトランスポンダ２〜ｎに対しても同様に伝送が行われ、簡易サーバの記憶装置にはトランスポンダ１〜ｎから送信された検針値が蓄積される。

簡易サーバには送信制御手段を備えており、この送信制御手段による送信タイミングの命令を経て、需要データ送信手段がトランスポンダ１〜ｎのアドレスと各検針値とから構成される上り信号(3)を、一般通信網を介してデータ管理センターに送信する。この送信タイミングは、例えば、例えば所定の期間毎（毎月末或いは毎日の定時等）である。
時間の掛かる電力線通信による需要データの収集を分散しておき、一般通信網にてデータ管理センターへ送信することで、ボトルネックを小さくすることができる。

比較のために、図２を説明する。図２に示す変電所においては、簡易サーバを備えておらず、上り信号(1)を受信したら、上り信号検出装置（ＩＰＵ）および制御・送受信ユニット（ＣＲＵ）を介してデータ管理センターに送信している（上り信号(2)）。これでは、一般通信網の送信能力を活かしておらず、需要家に係るトランスポンダから変電所までの下り信号(2)の通信速度に依存したデータ通信しか行えなかった。

（図３）
続いて、図３に基づいて補足説明する。ここでは、説明簡易化のために上り信号である需要データのみを図示して説明している。図において、需要データ受信手段が図１の上り信号検出装置（ＩＰＵ）、制御・送受信ユニット（ＣＲＵ）に対応し、需要データ蓄積手段、送信制御手段および需要データ送信手段が図１の簡易サーバに対応する構成である。
変電所は需要データ中継基地として捉えることができる。需要データ中継サーバを構成する各ハードウェアは、需要データ受信手段、需要データ蓄積手段、送信制御手段、および需要データ送信手段であると、概念的に捉えることができる。図１の簡易サーバは需要データ送信手段、需要データ受信手段、送信制御手段の一部の役割を担っており、言い換えると、需要データ中継サーバは、簡易サーバに需要データ蓄積手段、送信制御手段の機能を追加したものである。

多数の需要家の元に設置された電力メータのトランスポンダが、需要データを需要データ中継サーバに送信する。この送信は、変圧器を含めた電力線通信網を介して行われる。
需要データ中継サーバにおいては、需要データ受信手段が需要データを受信し、需要データ蓄積手段に蓄積する。そして、送信制御手段からの命令を受けて、需要データ送信手段がデータ管理センターに送信する。この送信手段からの命令は、例えば所定の期間毎（毎月末或いは毎日の定時等）に需要データ送信手段に出力され、需要データ蓄積手段に蓄積された需要データが送信される。この送信は、一般通信網を使って行うことができるので、電力線通信網よりも遙かに通信速度を速めることができる。例えば、８時間分の需要データを収集する指令をデータ管理センターから需要データ中継サーバに送信し、需要データ中継サーバは４時間かけて電力線通信網を介した通信にてトランスポンダから需要データを収集する。その後、需要データ中継サーバは数分で８時間分の需要データをデータ管理センターに送信する。このように大量のデータ収集を一括処理することにより、通信速度を速めることができる。

（図４）
図４において、（Ａ）には、上り信号によって送信される標準的なデータ構造を示す。また（Ｂ）においては、上り信号によって送信されるデータを少なくするために採用するデータ構造である。
標準的なデータ構造においては、３０分ごとに需要家に設置されている電力メータの電力使用量を「３０分値」として、７桁の数値を用いる。
しかし、（Ｂ）に示すデータ構造では、最初のデータは需要家に設置されている電力メータの電力使用量「３０分値」として７桁の数値を用い、残りの５つのデータはこの電力使用量からの３０分ごとの増分「増分−１」〜「増分−５」として３桁の数値を用いる。
これによって、上り信号によって送信すべき情報量の総量を抑えることができ、通信に要するトータル時間を減らすことができる。

（上り信号送信装置）
図５から図９を用いて、上り信号送信装置について説明する。
図５には、本発明の実施形態に用いる上り信号を作り出す回路図を（Ｂ）に示す。（Ａ）は、比較のために示す標準的な回路図である。また、図６は電力系統への接続図である。
本実施形態に係る電力メータに設けられているトランスポンダは、変電所（需要データ中継サーバ）に対して上り信号を送信する上り信号送信装置３０を備えている。
この上り信号送信装置３０は、図６に示すように需要家に電力を供給する柱上変圧器の二次側巻線間に接続され、柱上変圧器の漏れインピーダンスを介して二次側巻線による交流電源３７の交流電圧が印加される構成である。
そして、上り信号送信装置３０のスイッチ（サイリスタ）をオン／オフ制御し、抵抗Ｒに流れる電流を変化させることにより上り信号を電力線に重畳させて需要データ中継サーバに送信するように構成されている。

この上り信号送信装置３０は、交流の正電圧側でゲート機能が働く第１の正電圧側動作サイリスタ３１および交流の負電圧側でゲート機能が働く第１の負電圧側動作サイリスタ３２を備えた第１の上り信号重畳回路３３と、交流の正電圧側でゲート機能が働く第２の正電圧側動作サイリスタ３４および交流の負電圧側でゲート機能が働く第２の負電圧側動作サイリスタ３５を備えた第２の上り信号重畳回路３６と、を有している。

第１の上り信号重畳回路３３は抵抗Ｒを介して、また第２の上り信号重畳回路３６は抵抗Ｒｎ（一例として上記抵抗Ｒの１／２の抵抗値）を介して、当該各上り信号重畳回路３３、３６が互いに並列となるように交流電源３７に接続されている。
ここで、抵抗Ｒｎの抵抗値を抵抗Ｒの１／２とするのは、サイリスタ３４、３５がオンとなる時の交流電圧の電圧値がゼロポイントに近くなるため、並列抵抗値を小さくして充分な信号レベルを確保するためである。充分な信号レベルを確保できるのであれば、抵抗Ｒｎの抵抗値は、抵抗Ｒの１／２に限らなくても良い。

各上り信号重畳回路３３、３６の各サイリスタ３１，３２および各サイリスタ３４，３５の各ゲートＧは、それぞれ上り信号供給回路に接続されている。このため、各上り信号重畳回路３３、３６の各サイリスタ３１，３２および各サイリスタ３４，３５は、上り信号に基づいてオン制御されることとなる（オフ制御は零クロスポイントによる）。そして、この上り信号送信装置３０においては、以下に説明するように上り信号の一つの重畳ポイント（交流電圧値が零となるポイント近傍（＝零クロスポイント））に２パルス分の上り信号を重畳することが可能となっている。
図７は、上り信号送信装置３０において作り出される上り信号である。（Ａ）が比較のために示す標準的な上り信号、（Ｂ）が本発明による上り信号である。図から明らかなとおり、本発明によれば、２パルス分の上り信号が作り出されている。

図８は、上り信号の重畳ポイント、および各上り信号重畳回路３３、３６の各サイリスタ３１，３２および各サイリスタ３４，３５のオン／オフのタイミング等を示すタイムチャートである。
図８（ａ）は、商用交流電源電圧の零クロスポイントと、この零クロスポイント近傍に重畳される上り信号（電流パルス）を示すタイムチャート、図８（ｂ）は、上り信号供給回路から各上り信号重畳回路３３、３６の各サイリスタ３１，３２、３４，３５の各ゲートＧに供給される上り信号（サイリスタのオン制御信号）を示すタイムチャートである。
また、図８（ｃ）は、上り信号重畳回路３３、３６のサイリスタ３１、３２のオン／オフ時間を示すタイムチャートであり、図８（ｄ）は、上り信号重畳回路３３、３６のサイリスタ３４、３５のオン／オフ時間を示すタイムチャートである。

まず、トランスポンダの上り信号送信装置３０は、図８（ａ）の時刻ｔ１〜時刻ｔ１３に示す商用交流電源電圧の４周期を１サイクルとし、この４周期内における零クロスポイント近傍に上り信号（電流パルス）を重畳して変電所側に送信するようになっている。
具体的には、例えば５０Ｈｚの商用交流電源電圧は所定の時間毎に周期的に電圧値が０Ｖとなる。制御回路は、タイマにより計時される時刻情報に基づいて、この商用交流電源電圧の電圧値が０Ｖとなるタイミングを計っている。
なお、時刻ｔ１〜時刻ｔ１３は、例えば、交流電源電圧の立ち上がりにある零クロスポイントを検出し、検出した零クロスポイントから次の立ち上がり零クロスポイントを予測し、その１０度〜３０度前に設定される。
図８（ｂ）に示すように、上記１サイクルの商用交流電源電圧の第１周期目における正電圧波形の立ち下がりのタイミング、商用交流電源電圧の第２周期目における負電圧波形の立ち上がりのタイミング、商用交流電源電圧の第３周期目における正電圧波形の立ち下がりのタイミング、および商用交流電源電圧の第４周期目における負電圧波形の立ち上がりのタイミングで、上記いずれかのサイリスタ３１、３２、３４、３５を選択的にオン動作させる。

すなわち、上述のように第１の上り信号重畳回路３３の第１の正電圧側動作サイリスタ３１、および第２の上り信号重畳回路３６の第２の正電圧側動作サイリスタ３４は、それぞれ交流電圧の正電圧側でゲート機能が働くようになっている。これに対して、第１の上り信号重畳回路３３の第１の負電圧側動作サイリスタ３２、および第２の上り信号重畳回路３６の第２の負電圧側動作サイリスタ３５は、それぞれ交流電圧の負電圧側でゲート機能が働くようになっている。

トランスポンダに設けられた制御回路（図示せず）は、図８（ｂ）に示す商用交流電源電圧の第１周期目および第３周期目における正電圧波形の立ち下がりのタイミングにおいて、以下のような信号を形成する。すなわち、該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ４よりも所定時間前の時刻ｔ２から該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ４までの間、および該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ１０よりも所定時間前の時刻ｔ８から該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ１０までの間に、送信する上り信号が「１」の場合はオン制御信号を形成する。また、送信する上り信号が「０」の場合はオン制御信号は形成しない。そして、このオン制御信号を第１の正電圧側動作サイリスタ３１のゲートＧに供給する。

また、制御回路は、図８（ｂ）に示す商用交流電源電圧の第１周期目および第３周期目における正電圧波形の立ち下がりのタイミングにおいて、以下のような信号を形成する。すなわち、上記第１の正電圧側動作サイリスタ３１のゲートＧに供給するオン制御信号を形成した時刻から所定の時間的間隔を空けて略連続的に、送信する上り信号が「１」の場合はオン制御信号を形成し、送信する上り信号が「０」の場合はオン制御信号は形成しない。このオン制御信号を第２の正電圧側動作サイリスタ３４のゲートＧに供給する。

同様に、制御回路は、図８（ｂ）に示す商用交流電源電圧の第２周期目および第４周期目における負電圧波形の立ち上がりのタイミングにおいて、以下のような信号を形成する。すなわち、該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ７よりも所定時間前の時刻ｔ５から該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ７までの間、および該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ１３よりも所定時間前の時刻ｔ１１から該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ１３までの間に、送信する上り信号が「１」の場合はオン制御信号を形成し、送信する上り信号が「０」の場合はオン制御信号は形成しない。このオン制御信号を第１の負電圧側動作サイリスタ３２のゲートＧに供給する。

また、制御回路は、図８（ｂ）に示す商用交流電源電圧の第２周期目および第４周期目における負電圧波形の立ち上がりのタイミングにおいて、以下のような信号を形成する。すなわち、上記第１の負電圧側動作サイリスタ３２のゲートＧに供給するオン制御信号を形成した時刻から所定の時間的間隔を空けて略連続的に、送信する上り信号が「１」の場合はオン制御信号を形成し、送信する上り信号が「０」の場合はオン制御信号を形成しない。このオン制御信号を第２の負電圧側動作サイリスタ３５のゲートＧに供給する。

第１の上り信号重畳回路３３の第１の正電圧側動作サイリスタ３１は、「１」の上り信号を送信する際に、ゲートＧにオン制御信号供給されたタイミングでオン動作し、アノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れ始める。この第１の正電圧側動作サイリスタ３１は、図８（ｃ）の時刻ｔ２〜時刻ｔ４、および時刻ｔ８〜時刻ｔ１０に示すようにアノードＡ−カソードＫ間を流れる交流電流の電流量が零となるまでの間オン動作する。

一方、このトランスポンダの上り信号送信装置３０の場合、上述のように上記第１の正電圧側動作サイリスタ３１のゲートＧにオン制御信号を形成した時刻から所定の時間的間隔を空けて略連続的に、上記第２の上り信号重畳回路３６の第２の正電圧側動作サイリスタ３４のゲートに対して、送信する上り信号が「１」の場合はオン制御信号が供給され、また、送信する上り信号が「０」の場合はオン制御信号が供給されないようになっている。

このため、「１」の上り信号を送信すべく、第２の正電圧側動作サイリスタ３４のゲートＧに対して、オン制御信号が供給された場合には、このオン制御信号が供給されたタイミングで当該第２の正電圧側動作サイリスタ３４がオン動作し、アノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れ始める。この第２のプラス電圧側動作サイリスタ３４は、図８（ｄ）の時刻ｔ３〜時刻ｔ４、および時刻ｔ９〜時刻ｔ１０に示すようにアノードＡ−カソードＫ間を流れる交流電流の電流量が零となるまでの間オン動作する。

これにより、第１の上り信号重畳回路３３の第１の正電圧側動作サイリスタ３１がオン動作することでアノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れ始め、この第１の正電圧側動作サイリスタ３１のアノードＡ−カソードＫ間に流れる交流電流の電流量が零となる前に、第２の上り信号重畳回路３６の第２の正電圧側動作サイリスタ３４がオン動作してアノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れることとなる。

したがって、上記第１の正電圧側動作サイリスタ３１、および第２の正電圧側動作サイリスタ３４を上述のように略連続的にオン制御した場合には、図８（ａ）の時刻ｔ２〜ｔ４、および時刻ｔ８〜ｔ１０に示すように、いわば正方向に２つ山のある波形の上り信号を形成して、商用交流電源電圧に重畳することができる。上記上り信号の一つの山は１ビットの上り信号に相当するため、当該トランスポンダの上り信号送信装置３０の場合、従来、１ビットの上り信号を重畳していた区間に、２ビットの上り信号を重畳することができ、従来と比較して２倍のデータ量の上り信号を送信可能とすることができる。
すなわち、４つの上り信号がゼロクロスポイントのどこに含まれているかによって「０」、「１」を判断して１ビットの信号送信を行う場合、従来は零クロスポイント近傍で送信される上り信号が１つであったため１ビットの信号送信に４周期が必要であったが、本発明では、上り信号が２つであるので１ビットの信号送信は２周期に短縮することができる。

以上の説明は正電圧側動作サイリスタ３１、３４の動作であったが、負電圧側動作サイリスタ３２、３５の動作も同様である。
すなわち、第１の上り信号重畳回路３３の第１の負電圧側動作サイリスタ３２は、「１」の上り信号を送信する際に、ゲートＧにオン制御信号が供給されたタイミングでオン動作し、アノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れ始める。この第１の負電圧側動作サイリスタ３２は、図８（ｃ）の時刻ｔ５〜時刻ｔ７、および時刻ｔ１１〜時刻ｔ１３に示すようにアノードＡ−カソードＫ間を流れる交流電流の電流量が零となるまでの間オン動作する。

一方、このトランスポンダの上り信号送信装置３０の場合、上述のように上記第１の負電圧側動作サイリスタ３２のゲートＧにオン制御信号を形成した時刻から所定の時間的間隔を空けて略連続的に、上記第２の上り信号重畳回路３６の第２の負電圧側動作サイリスタ３５のゲートに対して、送信する上り信号が「１」の場合はオン制御信号が、また、送信する上り信号が「０」の場合はオン制御信号は供給されないようになっている。

このため、「１」の上り信号を送信すべく、第２の負電圧側動作サイリスタ３５のゲートＧに対して、オン制御信号が供給された場合には、このオン制御信号が供給されたタイミングで当該第２の負電圧側動作サイリスタ３５がオン動作し、アノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れ始める。この第２の負電圧側動作サイリスタ３５は、図８（ｄ）の時刻ｔ５〜時刻ｔ７、および時刻ｔ１１〜時刻ｔ１３に示すようにアノードＡ−カソードＫ間を流れる交流電流の電流量が零となるまでの間オン動作する。

これにより、第１の上り信号重畳回路３３の第１の負電圧側動作サイリスタ３２がオン動作することでアノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れ始め、この第１の負電圧側動作サイリスタ３２のアノードＡ−カソードＫ間に流れる交流電流の電流量が零となる前に、第２の上り信号重畳回路３６の第２の負電圧側動作サイリスタ３５がオン動作してアノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れることとなる。

以上のようなことから、上記第１の負電圧側動作サイリスタ３２、および第２の負電圧側動作サイリスタ３５を上述のように略連続的にオン制御した場合には、図８（ａ）の時刻ｔ５〜ｔ７、時刻ｔ１１〜ｔ１３、および図６（Ｂ）に示すように、いわば負方向に２つ山のある波形の上り信号を形成して、商用交流電源電圧に重畳することができる。そして、上記上り信号の一つの山は１ビットの上り信号に相当するため、当該トランスポンダの上り信号送信装置３０の場合、従来、１ビットの上り信号を重畳していた区間に、２ビットの上り信号を重畳することができ、従来と比較して２倍のデータ量の上り信号を送信可能とすることができる。

（図１０）
図１０に示すのは、電力メータの通信機能部（トランスポンダ）に、温度センサを備えることによって、通信の可否を判断させる技術である。
その温度センサは、データ送信制御手段を介して、データ送信手段に送信制御データを発信する。すなわち、トランスポンダ内の温度が一定以上となった場合には、データ送信を行わないように制御している。
これにより、通信機能部の温度限界まで通信し、データ量を増加することができる。

（図１１）
なお、図１１に示すのは、より高機能なトランスポンダである。すなわち、温度センサとともに、トランスポンダ内を冷却する冷却手段を備えたものである。
温度センサが所定以上の温度である旨を制御手段に送った場合、冷却手段（たとえば空冷のためのプロペラ）を作動させるように、作動命令を発信させるようにしている。
これにより、トランスポンダが加熱した場合に通信機能部の温度を所定以下に抑制して通信可能とすることにより、データ量を増加することができる。

本願発明は、電力、ガスまたは水道の供給サービス業、電力、ガスまたは水道のメータ製造業、電力、ガスまたは水道のデータサービス（ソフトウェアの作成やメンテナンスを含む）業などにおいて、利用可能性を有する。

３０ 上り信号送信装置
３１、３２、３４、３５ サイリスタ
３３ 第一の上り信号重畳回路
３６ 第二の上り信号重畳回路
３７ 交流電源

Claims (4)

1. 消費財の需要家における当該消費財の需要データをデータ管理センターに送信する需要データ中継サーバであって、
   需要家における需要現場に設置された消費財メータから前記消費財の需要データを電力線通信にて受信する需要データ受信手段と、
   その需要データ受信手段が受信した需要データを蓄積する需要データ蓄積手段と、
   その需要データ蓄積手段に蓄積した需要データを一般通信網にてデータ管理センターへ送信する需要データ送信手段と、
   その需要データ送信手段に対する送信のタイミングを制御する送信制御手段と、を備えた需要データ中継サーバ。
2. 前記の受信する需要データのデータ構造を、既に送信した需要データとの差分データとした請求項１に記載の需要データ中継サーバ。
3. 前記の需要データ受信手段は、需要データを商用交流電源電圧に重畳させる場合に、ゼロクロスポイントの手前において２度のスイッチ制御を実行することによって生成された信号を受信することとした請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の需要データ中継サーバ。
4. 前記の需要データ受信手段は、前記消費財メータにおける通信機能の内部に温度センサを設けることで、その温度センサによる計測温度が所定温度以下の場合に需要データを受信することとした請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の需要データ中継サーバ。

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