JP3602311B2 - 自動検針システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスメータや水道メータ等のメータと電話回線に接続される端末側網制御装置との間を無線で接続し、ガスや水道等の検針値をセンターに通報する自動検針システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電話回線を利用して遠隔よりメータで計測した積算値を伝送するいわゆる自動検針システムが導入されてきている。さらに、電話回線とメータとの間を無線回線により接続する試みもなされている。
【０００３】
この無線を用いた自動検針システムを図５を参照して説明する。ガスメータ１５で計測したガス使用量の検針データを子装置１４から無線回線を介して親装置１３に送信し、それから端末側網制御装置（以下Ｔ−ＮＣＵと記す）１２、電話回線１１を介してセンター装置１０に送信し、センター装置１０では検針値データを収集するように構成されている。
【０００４】
このような構成においては、ガスメータ１５に子装置１４が接続され、Ｔ−ＮＣＵ１２に親装置１３が接続されて、ガスメータ１５とＴ−ＮＣＵ１２間が無線化されている。なお、図５では図の簡単のために１つのガスメータ１５のみを図示しているが、実際には多数のガスメータ１５が同様に接続されている。
【０００５】
以上の無線を用いた自動検針システムにおいて、検針値データの収集はセンター装置１０からのノンリンギング通信で行う方法とガスメータ１５からの端末発呼通信で行う方法がある。
【０００６】
また、別の無線を用いた自動検針システムを図６に示す。図６に示すシステムは無線携帯端末を用いたものであり、複数のガスメータ２２−１〜２２−ｎのそれぞれに接続された複数の子装置２１−１〜２１−ｎを無線携帯端末２０から無線呼出しにより起動し、各ガスメータ２２−１〜２２−ｎのデータを収集している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記自動検針システムでは、子装置はガスメータの近傍に設置されるものであるため、少なくとも子装置の無線機は商用電源を使用することが困難であり、電池で動作するように構成されている。電池で無線機を動作させた場合、電池の消耗を極力低減するために無線機を常時動作させず、間欠的に受信動作を行う必要がある。そのため、相手無線機からの無線電波の有無を定期的にチェックする間欠キャリアセンス動作を行うように構成されている。例えば、１８秒間隔でキャリアセンス動作を行うように構成され、そのためデータ収集時に送信側（親装置側）は１８秒以上の長さで接続のための信号を送信し続ける。
【０００８】
上記間欠キャリアセンス動作において、相手無線機からの電波を検出した時には、無線機は受信動作を継続して相手無線機からの無線通信データを受信し、リンク接続を完了する。リンク接続完了後は、リンクが切断されるまで無線機には電源が供給され続け、連続受信状態を保持する。これにより送信側は接続のための信号を長い期間送信し続ける必要がなく、リンク接続後の通信時間の短縮化を可能にしている。
【０００９】
しかしながら、上述したリンク接続からリンク切断まで常時受信状態を継続することは無線機の電池が消耗されるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、リンク接続後の通信時間を短くでき、電池の消耗を低減することができる無線を用いた自動検針システムを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動検針システムは、メータでの検針値データを電波で送受信する子装置と、子装置との間で電波で送受信し電話回線を介してセンター装置に検針値データを伝送する親装置とを備え、親装置及び子装置は所定の時間間隔で無線機を動作状態にさせキャリアセンスを行わせるタイマー手段を有し、無線送信側はリンク接続時にビット同期信号とシステム識別符号と呼出名称を短縮した短縮型呼出信号から成るパケットを複数回繰返し送信することにより前記所定時間間隔以上の長さでリンク接続信号を送信しリンク接続を行う自動検針システムであって、親装置及び子装置を、無線回線でのリンク接続完了後からリンク切断までの間、タイマー手段を制御し受信側のキャリアセンス間隔を短縮すると同時にそのキャリアセンス間隔の短縮に合わせて送信側のビット同期信号とシステム識別符号と呼出名称を短縮した短縮型呼出信号から成るパケットの繰返し回数を少なくすることにより送信信号を短縮するように構成したものであり、リンク接続完了からリンク切断までの通信期間において通信時間に影響のない程度の短い間隔でキャリアセンスを行うことにより通信時間を短縮し、消費電力を削減することができる。
【００１２】
また、キャリアセンスを行うチャンネル周波数情報をリンク接続時に送信側よりリンク接続信号に付加して伝送し、受信側はそのチャンネル周波数情報に基づいてリンク接続後からリンク切断までのキャリアセンスを行うチャンネルを決定するように構成すると、キャリアセンスを行うチャンネル情報を送信側より指定できるため、トラフィックの少ないチャンネルを選択でき、通信の信頼性を向上することができる。
【００１３】
また、リンク接続後からリンク切断までの間に複数チャンネルのキャリアセンスを行う親装置及び子装置を設け、これら親装置及び子装置を、チャンネル毎に所定のキャリアセンスタイミングを有し、キャリアセンスタイミングで指定されたチャンネルのキャリアセンスを行うように構成することにより、複数のチャンネルを定期的にキャリアセンスすることができ、妨害電波を避けて通信することができ、通信の信頼性を向上することができる。
【００１４】
また、親装置及び子装置は、リンク接続信号の送受信のタイミングに合わせてリンク接続後からリンク切断までの間のキャリアセンスタイミングを決定するタイマー手段を動作させ、親装置と子装置の間でキャリアセンスタイミングの同期をとるように構成することにより、送信のタイミングと受信のタイミングの同期をとることができるため、送受信の冗長度を無くし、送信時間の一層の短縮が可能となり、消費電力をさらに削減することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の自動検針システムの実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、自動検針システムの親装置及び子装置に適用される無線部の構成を示す。この無線部は、図５、図６に示した親装置１３、子装置１４、無線携帯端末２０、子装置２１−１〜２１−ｎに適用し得るものである。
【００１７】
図１において、１はアンテナ、２は無線機、３は制御手段、４は電源制御手段、５はタイマー手段、６はリチウム電池を用いた電源の電池である。無線機２で使用する電波は、特定小電力無線局の１つである４２９ＭＨｚ帯テレメータ用電波を用いる。
【００１８】
次に、通信動作について図２を参照して説明する。図２は、ノーリンギング通信におけるＴ−ＮＣＵ１２からガスメータ１５間の通信シーケンスの一例を示す。Ｔ−ＮＣＵ１２から親装置１３に起動電文を送信する。親装置１３は起動電文を受信すると、リンク接続信号を無線回線に送信する。子装置１４はリンク接続信号を受信するまでの待機状態では１８秒間隔でキャリアセンスを行っている。
【００１９】
そして、親装置１３からのリンク接続信号を受信すると、子装置１４はガスメータ１５に起動電文を送信し、通信状態に移行する。親装置１３もリンク接続信号を送信後、通信状態に移行する。
【００２０】
通信状態においては、親装置１３及び子装置１４は、例えば０．２秒間隔でキャリアセンスを行う。ガスメータ１５は起動電文を受信すると、検針値応答を子装置１４に送信する。子装置１４は無線回線にて検針値応答を親装置１３に送信し、親装置１３は無線回線にＡＣＫ信号を返送すると同時にＴ−ＮＣＵ１２に検針値応答を送信する。
【００２１】
その後、ガスメータ１５への各種設定等を行うための通信を実行した後、Ｔ−ＮＣＵ１２は終了電文を親装置１３に送信する。親装置１３は無線回線にリンク切断信号を送信し、ＡＣＫ信号を受信後待機状態に戻る。子装置１４は親装置１３からのリンク切断信号を受信すると、無線回路にＡＣＫ信号を返送するとともに、ガスメータ１５に終了電文を送信した後、待機状態に戻る。
【００２２】
図３に、親装置１３及び子装置１４の無線部が送受信する電文構成を示す。図３において、プリアンブルは、特定小電力無線局で送信が義務付けられている部分であり、１００ビットのビット同期信号と、３１ビットのフレーム同期信号と、４８ビットの呼出名称を含む６３ビットの呼出信号からなっている。
【００２３】
システム起動信号は、キャリアセンス時に通信相手側無線部の電波であるかどうかを識別するためのものであり、キャリアセンス間隔より長い時間連続して送信される。その構成は、ビット同期信号と、システム識別符号（例えばＰＮ３段符号）と、４８ビットの呼出名称を短縮し誤り訂正符号を付加した短縮型呼出信号（例えば短縮した呼出名称１６ビット＋訂正符号１６ビット＝３２ビット）からなるバケットを複数回連続したものから構成される。本実施形態において、このシステム起動信号は、待機状態の時にはキャリアセンス間隔１８秒＋１バケット長以上の時間、例えば１９秒に設定され、通信状態の時にはキャリアセンス間隔０．２秒＋１バケット長以上の時間、例えば０．５秒に設定される。
【００２４】
システム起動信号の後ろには正式に通信相手を識別するための情報や所要データがついている。
【００２５】
次に、待機状態と通信状態における無線部の動作を図１及び図３を参照して説明する。制御手段３は待機状態であるか、通信状態であるかを記憶している。
【００２６】
まず、待機状態の場合の受信動作について説明する。待機状態であれば、タイマー手段５を１８秒タイマーに設定し、タイマー手段５を起動する。タイマー手段５は１８秒毎に電源制御手段４を起動し、無線機２に電源を供給する。無線機２はキャリアセンス機能を有しており、無線機２に電源が供給されると、無線機２は短時間の間に（例えば電源が供給されてから２０ｍ秒）アンテナ１で電波を受信したかどうかを識別する。電波を受信していない場合は、制御手段３にその旨を伝え、制御手段３はタイマー手段５を介すか、あるいは直接電源制御手段４を制御して無線機２への電源供給を停止する。
【００２７】
一方、電波を受信した場合は、制御手段３にその旨を伝え、制御手段３はタイマー手段５を介すか、あるいは直接電源制御手段４を制御して無線機２への電源供給を保持する。そして、無線機２は受信データを制御手段３に送信する。制御手段３では、無線機２からの受信データの中のシステム起動信号を解析し、通信相手のデータであれば受信を保持し、通信相手のデータでなければ電源制御手段４を制御して無線機２への電源供給を停止する。システム起動信号の解析から通信相手のデータである場合には、システム起動信号に続いて送られてくるデータ部を解析し、通信相手のデータであることを正式に確認後、ガスメータ１５やＴ−ＮＣＵ１２に起動電文を送信すると同時に制御手段３は通信状態に移行してそれを記憶する。なお、図１にはガスメータ１５やＴ−ＮＣＵ１２と通信を行うインターフェース部を図示していない。
【００２８】
通信状態に移行すると、制御手段３はタイマー手段５の設定値を０．２秒に変更する。従って、タイマー手段５は０．２秒毎に電源制御手段４を起動し、無線機２に電源を供給する。無線機２に電源が供給されると、無線機２は短時間の間に（例えば電源が供給されてから２０ｍ秒）アンテナ１で電波を受信したかどうかを識別する。電波を受信していない場合は、制御手段３にその旨を伝え、制御手段３はタイマー手段５を介すか、あるいは直接電源制御手段４を制御して無線機２への電源供給を停止する。
【００２９】
一方、電波を受信した場合は、制御手段３にその旨を伝え、制御手段３はタイマー手段５を介すか、あるいは直接電源制御手段４を制御して無線機２への電源供給を保持する。そして、無線機２は受信データを制御手段３に送信する。制御手段３では、無線機２からの受信データの中のシステム起動信号を解析し、通信相手のデータであれば受信を保持し、通信相手のデータでなければ電源制御手段４を制御して無線機２への電源供給を停止する。システム起動信号の解析から通信相手のデータである場合には、システム起動信号に続いて送られてくるデータ部を解析し、通信相手のデータであることを正式に確認後、データの内容をガスメータ１５やＴ−ＮＣＵ１２に送信する。制御手段３における通信状態の記憶はリンク切断信号を送受信するまで保持される。
【００３０】
次に、無線部の送信動作について説明する。待機状態において、Ｔ−ＮＣＵ１２あるいはガスメータ１５から起動電文を受信すると制御手段３は電源制御手段４を制御して無線機２への電源供給を開始させると同時に無線機２に対してリンク接続信号を伝送する。無線機２は制御手段３からのリンク接続信号を電波に乗せてアンテナ１より送信する。リンク接続信号は、図３に示す電文構成であり、そのシステム起動信号は例えば１９秒である。リンク接続信号を送信終了後制御手段３はタイマー手段５の設定値を０．２秒に変更する。従ってタイマー手段５は０．２秒毎に電源制御手段４を起動し、無線機２に電源を供給する。無線機２に電源が供給されると、無線機２は短時間の間に（例えば電源が供給されてから２０ｍ秒）アンテナ１で電波を受信したかどうかを識別する。電波を受信していない場合は、制御手段３にその旨を伝え、制御手段３はタイマー手段５を介すか、あるいは直接電源制御手段４を制御して無線機２への電源供給を停止する。
【００３１】
一方、電波を受信した場合は、制御手段３にその旨を伝え、制御手段３はタイマー手段５を介すか、あるいは直接電源制御手段４を制御して無線機２への電源供給を保持する。そして、無線機２は受信データを制御手段３に送信する。制御手段３では、無線機２からの受信データの中のシステム起動信号を解析し、通信相手のデータであれば受信を保持し、通信相手のデータでなければ電源制御手段４を制御して無線機２への電源供給を停止する。システム起動信号の解析から通信相手のデータである場合には、システム起動信号に続いて送られてくるデータ部を解析し、通信相手のデータであることを正式に確認後、データの内容をガスメータ１５やＴ−ＮＣＵ１２に送信する。
【００３２】
その後の通信状態においてガスメータ１５やＴ−ＮＣＵ１２から送信要求があった場合は、無線機２に電源を供給し、図３に示す電文構成で情報を電波に乗せて送信する。この時のシステム起動信号の長さは例えば０．５秒である。制御手段３における通信状態の記憶はリンク切断信号を送受信するまで保持される。なお、親装置１３の無線部と子装置１４の無線部との間で時間的な同期はとれている必要はない。
【００３３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態において通信状態における使用チャンネルを送信側より指定できる構成としたところに特徴を有する。
【００３４】
そのため送信側の無線部ではリンク接続信号にチャンネル情報を付加して送信する。すなわち、図３においてシステム起動信号の後ろのデータ部に通信状態での使用チャンネル情報を付加して送信する。チャンネルの選択及びチャンネル情報データの作成は制御手段３が行う。受信側の無線部では、上記チャンネル情報を受信すると、指定されたチャンネルで通信状態でのキャリアセンスを実行する。キャリアセンスチャンネルの制御は制御手段３で行う。
【００３５】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。本実施形態は、第１及び第２の実施形態に加えて通信状態において複数のチャンネルをキャリアセンスし、それぞれのチャンネル毎に異なるキャリアセンスタイミングを有していることに特徴を有する。
【００３６】
図４のタイミングチャートを参照して説明する。図４は、図２に示したノーリンギング通信の場合の例を示したものである。親装置１３から１９秒のシステム起動信号を有するリンク接続信号を送信する。ここで、親装置１３の送信タイミングと子装置１４のキャリアセンスタイミングは同期がとれていない。親装置１３はリンク接続信号を送信した後、０．２秒の間隔で複数のチャンネルをキャリアセンスする。子装置１４はリンク接続信号を受信すると、ガスメータ１５に起動電文を送信し、ガスメータ１５からの電文を待つ。ガスメータ１５から応答電文を受信すると、子装置１４の無線部は親装置１３に対して任意に選択されたチャンネルでデータを送信し、ＡＣＫ信号を受信後、０．２秒間隔で複数のチャンネルをキャリアセンスする。
【００３７】
図４の（Ｃ）及び（Ｄ）は親装置１３及び子装置１４の通信状態での動作タイミングを拡大して示している。親装置１３はチャンネル１（以後、ＣＨ１と記す）とチャンネル２（以後、ＣＨ２と記す）を交互にキャリアセンスを行う。キャリアセンス間隔はそれぞれのチャンネルで０．２秒である。ＣＨ１とＣＨ２のキャリアセンス位置は決まっている。図４の例ではＣＨ１をキャリアセンス後、Ｔ秒待ってＣＨ２をキャリアセンスしている。Ｔ秒として、例えば０．１秒にすれば０．１秒毎にＣＨ１とＣＨ２を交互にキャリアセンスすることになる。図４は２チャンネルをキャリアセンスする場合を示したが、２チャンネル以上をキャリアセンスすることもできる。また、ＣＨ１は０．２秒毎にキャリアセンスを行い、ＣＨ２は０．４秒毎にキャリアセンスするように構成してもよい。この場合、ＣＨ１とＣＨ２でシステム起動信号の長さを変えるようにしてもよい。
【００３８】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。本実施形態は、第１、第２及び第３の実施形態において、通信状態における送信タイミングとキャリアセンスタイミングの同期をとるように構成したものである。ノーリンギング通信を例に説明する。
【００３９】
親装置１３の無線部は、リンク接続信号を送信終了と同時に親装置１３の無線部のタイマー手段５をリセットし、以後タイマー手段５はリンク切断されて待機状態に戻るまでリセットされることなく、０．２秒毎に電源制御手段４を制御する。一方、子装置１４の無線部は、親装置１３からのリンク接続信号の終わりを検出すると同時に子装置１４の無線部のタイマー手段５をリセットし、以後タイマー手段５はリンク切断されて待機状態に戻るまでリセットされることなく、０．２秒毎に電源制御手段４を制御する。そして、親装置１３の無線部も子装置１４の無線部も、Ｔ−ＮＣＵ１２あるいはガスメータ１５より送信要求があった時、タイマー手段５の電源制御手段４を制御する０．２秒のタイミングより図３に示すプリアンブルの時間だけ早いタイミングで送信を開始する。従って、システム起動信号の頭で受信側はキャリアセンスを行い、受信を開始する。このように同期をとることによって、システム起動信号を非常に短くできる。例えば、システム起動信号を１バケットの伝送のみにすることが可能となる。
【００４０】
なお、以上の実施形態ではガスメータの場合について説明したが、水道メータや電力メータにも同様に適用できる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の自動検針システムによれば、以上の説明から明らかなように、親装置及び子装置を、無線回線でのリンク接続完了後からリンク切断までの間、タイマー手段を制御し受信側のキャリアセンス間隔を短縮すると同時にそのキャリアセンス間隔の短縮に合わせて送信側の送信信号を短縮するように構成したので、リンク接続完了からリンク切断までの通信期間において通信時間に影響のない程度の短い間隔でキャリアセンスを行うことにより通信時間を短縮し、消費電力を削減することができる。
【００４２】
また、キャリアセンスを行うチャンネル周波数情報をリンク接続時に送信側よりリンク接続信号に付加して伝送し、受信側はそのチャンネル周波数情報に基づいてリンク接続後からリンク切断までのキャリアセンスを行うチャンネルを決定するように構成すると、キャリアセンスを行うチャンネル情報を送信側より指定できるため、トラフィックの少ないチャンネルを選択でき、通信の信頼性を向上することができる。
【００４３】
また、リンク接続後からリンク切断までの間に複数チャンネルのキャリアセンスを行う親装置及び子装置を設け、これら親装置及び子装置をチャンネル毎に所定のキャリアセンスタイミングを有し、キャリアセンスタイミングで指定されたチャンネルのキャリアセンスを行うように構成することにより、複数のチャンネルを定期的にキャリアセンスすることができ、妨害電波を避けて通信することができ、通信の信頼性を向上することができる。
【００４４】
また、親装置及び子装置は、リンク接続信号の送受信のタイミングに合わせてリンク接続後からリンク切断までの間のキャリアセンスタイミングを決定するタイマー手段を動作させ、親装置と子装置の間でキャリアセンスタイミングの同期をとるように構成することにより、送信のタイミングと受信のタイミングの同期をとることができるため、送受信の冗長度を無くし、送信時間の一層の短縮が可能となり、消費電力をさらに削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動検針システムの第１の実施形態における無線部の構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態における通信シーケンスの説明図である。
【図３】同実施形態における送信電文の構成図である。
【図４】本発明の第３の実施形態における通信手順の動作説明図である。
【図５】自動検針システムの構成を示すブロック図である。
【図６】他の自動検針システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２ 無線機
３ 制御手段
４ 電源制御手段
５ タイマー手段
１０ センター装置
１１ 電話回線
１３ 親装置
１４ 子装置
１５ ガスメータ
２０ 無線携帯端末
２１−１〜２１−ｎ 子装置
２２−１〜２２−ｎ ガスメータ

Claims (4)

1. メータでの検針値データを電波で送受信する子装置と、子装置との間で電波で送受信し電話回線を介してセンター装置に検針値データを伝送する親装置とを備え、親装置及び子装置は所定の時間間隔で無線機を動作状態にさせキャリアセンスを行わせるタイマー手段を有し、無線送信側はリンク接続時にビット同期信号とシステム識別符号と呼出名称を短縮した短縮型呼出信号から成るパケットを複数回繰返し送信することにより前記所定時間間隔以上の長さでリンク接続信号を送信しリンク接続を行う自動検針システムであって、親装置及び子装置を、無線回線でのリンク接続完了後からリンク切断までの間、タイマー手段を制御し受信側のキャリアセンス間隔を短縮すると同時にそのキャリアセンス間隔の短縮に合わせて送信側のビット同期信号とシステム識別符号と呼出名称を短縮した短縮型呼出信号から成るパケットの繰返し回数を少なくすることにより送信信号を短縮するように構成したことを特徴とする自動検針システム。
2. キャリアセンスを行うチャンネル周波数情報をリンク接続時に送信側よりリンク接続信号に付加して伝送し、受信側はそのチャンネル周波数情報に基づいてリンク接続後からリンク切断までのキャリアセンスを行うチャンネルを決定するように構成したことを特徴とする請求項１記載の自動検針システム。
3. リンク接続後からリンク切断までの間に複数チャンネルのキャリアセンスを行う親装置及び子装置を設け、これら親装置及び子装置を、チャンネル毎に所定のキャリアセンスタイミングを有し、キャリアセンスタイミングで指定されたチャンネルのキャリアセンスを行うように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の自動検針システム。
4. 親装置及び子装置は、リンク接続信号の送受信のタイミングに合わせてリンク接続後からリンク切断までの間のキャリアセンスタイミングを決定するタイマー手段を動作させ、親装置と子装置の間でキャリアセンスタイミングの同期をとるように構成したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の自動検針システム。

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