JP4803003B2 - メータ検針システム - Google Patents

Description

本発明はガス、電気、水道等の使用量を無線通信により遠隔で検針可能な自動検針無線システムに関するものである。

無線を用いた自動検針無線システムは、設置作業、検針作業上効率がよく、全戸普及化が進んでいる。しかし、近年では上流電話回線の集中により更なる効率化が求められており、一つのメータ検針装置に対し、複数のメータ側無線装置の接続を可能とするより大規模なシステムが主流となりつつある。

ところで、無線を用いた自動検針無線システムは、安全性を維持するため通信不能となってはならないシステムであるが、無線通信では特定小電力波の間欠周波数を使用していることからその間欠周波数帯は限られており、リンク接続用としての制御用通信で用いられる周波数とデータ通信で用いられる周波数を共有して使用しなければならない。

また、こうした自動検針無線システムは長期間電池を電源として使用するものであるため、消費電流が極力小さくなるよう設計されている。

このため、待機状態ではメータ検針装置もメータ側無線装置も間欠的にキャリアセンスを行い、キャリアを検出した後は、受信側は自己宛の電文であるかどうかを長時間受信した後に判断する必要があるため消費電流が大きくなり、また送信側では短時間で繰り返しヘッダーを送信していた（例えば、特許文献１、２参照）。
特開平１１−２９６７７６号公報 特開２００３−１９６７７５号公報

しかしながら、上記従来のような自動検針無線システムにおいて、システム外の信号の識別は短時間で行なうことが出来ても、システム内の混信の問題が避けられずにいた。特に１台のメータ検針装置に接続されるメータ側無線装置の台数が多くなった場合、集合住宅の火災や地震等による大規模災害での発呼が同時に発生する可能性もあり、あるメータ側無線装置との通信中に同一のメータ検針装置に接続されている他のメータ側無線装置が時を同じくして発呼しようとした場合には、リンク接続信号による長時間妨害が発生するばかりか、メータ検針装置ではヘッダー部で通信中のメータ側無線装置かどうかの判定が出来ないため、妨害である信号の判定に長時間の受信を行なうことにより、本来の信号を処理する時間がなくなり、通信が失敗するという課題があった。

特に、本システムがガスの保安システムに使用された場合には、安全確認上非常に重要な情報を伝送するため、通信失敗が保安作業の遅延につながる可能性もある。

本発明は上記課題を解決するもので、システム内で妨害となる他のメータ側無線装置からの信号を短時間で判定し、複数のメータ側無線装置が接続される場合にも信頼性の高いメータ検針システムを提供し、通信性能の向上を通じて保安作業の効率化、サービスの向上を可能とするものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明のメータ検針システムは、メータによる検針
情報を送信するメータ側無線装置と、メータ側無線装置からの検針情報を受信するメータ検針装置とから構成され、メータ側無線装置は、メータの発呼要求が発生すると、第１のヘッダー部をｎ回繰り返し伝送してリンク接続を行った後、第１のヘッダーとは異なる第２のヘッダー部と検針データを含むパケットで構成された情報部とを有する電文によってメータ検針装置との間でデータ転送を行うようにしたものである。

本発明のメータ検針システムによれば、メータ側無線装置は、メータの発呼要求が発生すると、第１のヘッダー部をｎ回繰り返し伝送してリンク接続を行った後、第１のヘッダーとは異なる第２のヘッダー部と検針データを含むパケットで構成された情報部とを有する電文によってメータ検針装置との間でデータ転送を行うようにしたものであることから、通信が開始した後に発生した他のメータ側無線装置からのリンク接続要求を誤って受信し、通信を中断させることがなくなるため、通信品質が向上する。

特に、一つのメータ検針装置に対し、複数のメータ側無線装置が接続され、それらが同時に発呼を行う場合にいったん開始した通信を確実に成功させることが可能となる。

第１の発明は、メータによる検針情報を送信するメータ側無線装置と、前記メータ側無線装置からの検針情報を受信するメータ検針装置とから構成される無線検針システムであって、前記メータ側無線装置は、前記メータの発呼要求が発生すると、第１のヘッダー部をｎ回繰り返し伝送してリンク接続を行った後、第２のヘッダー部と前記検針データを含むパケットで構成された情報部とを有する電文によって前記メータ検針装置との間でデータ転送を行い、前記第１のヘッダー及び前記第２のヘッダーはビット同期信号、システム識別符号、端末識別情報から構成され、前記第１のヘッダーのシステム識別符号と前記第２のヘッダーのシステム識別符号とを異なるようにし、リンク接続後はリンク接続前よりも短い周期の間欠キャリアセンスを行うようにしたものである。

これにより、ヘッダー部のみの受信で通信中のメータ側無線装置かどうかを判定することが出来るため、同一システム内の未通信中のメータ側無線装置から妨害を受けずに通信可能なメータ検針システムの提供が可能となる。

第２の発明は、メータによる検針情報を送信するメータ側無線装置と、前記メータ側無線装置からの検針情報を受信するメータ検針装置とから構成される無線検針システムであって、前記メータ側無線装置は、前記メータの発呼要求が発生すると、第１のヘッダー部をｎ回繰り返し伝送してリンク接続を行った後、第２のヘッダー部と前記検針データを含むパケットで構成された情報部とを有する電文によって前記メータ検針装置との間でデータ転送を行い、前記第１のヘッダー及び前記第２のヘッダーはビット同期信号、システム識別符号、端末識別情報から構成され、前記第１のヘッダーの端末識別情報と前記第２のヘッダーの端末識別情報とを異なるようにし、リンク接続後はリンク接続前よりも短い周期の間欠キャリアセンスを行うことを特徴とするものである。

これにより、ヘッダー部のみの受信で通信中のメータ側無線装置かどうかを判定することが出来るため、同一システム内の未通信中のメータ側無線装置から妨害を受けずに通信可能なメータ検針システムの提供が可能となる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明において、前記メータ側無線装置は、前記メータの発呼要求が発生すると、複数のチャンネルから空きチャンネルを選択使用して第１のヘッダー部をｎ回繰り返し伝送してリンク接続を行うことを特徴とするものである。

これによれば、複数のメータ側無線子機から同時に発呼要求が発生した場合にも通信チャンネルを占有せず、通信中のメータ検針システムの通信を妨害しない効果がある。

第４の発明は、メータによる検針情報を送信するメータ側無線装置と、前記メータ側無線装置からの検針情報を受信するメータ検針装置とから構成される無線検針システムであり、前記メータ検針装置は、間欠的にキャリアセンスを行い、キャリアを検出するとヘッダー信号を検出し、受信すべきヘッダー信号が検出された場合に連続受信となりデータを含むパケットを受信することによりメータ側無線装置との間でリンク接続およびデータ転送を行い、リンク接続前には第１のヘッダーを受信許可し、リンク接続後には第２のヘッダーのみを受信許可して電文を受信するものとし、前記第１のヘッダー及び前記第２のヘッダーはビット同期信号、システム識別符号、端末識別情報から構成され、前記第１のヘッダーのシステム識別符号と前記第２のヘッダーのシステム識別符号とを異なるようにしたものである。

また、第５の発明は、メータによる検針情報を送信するメータ側無線装置と、前記メータ側無線装置からの検針情報を受信するメータ検針装置とから構成される無線検針システムであり、前記メータ検針装置は、間欠的にキャリアセンスを行い、キャリアを検出するとヘッダー信号を検出し、受信すべきヘッダー信号が検出された場合に連続受信となりデータを含むパケットを受信することによりメータ側無線装置との間でリンク接続およびデータ転送を行い、リンク接続前には第１のヘッダーを受信許可し、リンク接続後には第２
のヘッダーのみを受信許可して電文を受信するものとし、前記第１のヘッダー及び前記第２のヘッダーはビット同期信号、システム識別符号、端末識別情報から構成され、前記第１のヘッダーの端末識別情報と前記第２のヘッダーの端末識別情報とを異なるようにしたものである。

これによれば、通信中のメータ側無線装置かどうかの判断が早期に行なえ、妨害を受けにくいばかりでなく、無駄な電流消費がなくなる。また、マイクロコンピュータ等での処理に負荷をかけることなく、通信中のメータ側無線装置かどうかの判断が早期に行なえ、妨害を受けにくいばかりでなく、無駄な電流消費がなくなる効果がある。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１はメータ検針システムの構成を示す図である。図１において１０はセンター装置、２０はメータ検針装置、３０はメータ側無線装置、４０はガスメータである。センター装置１００とメータ検針装置２０は電話回線等の通信回線で接続されている。メータ検針装置２０とメータ側無線装置３０とは、特定小電力無線通信で接続されており、メータ側無線装置３０とガスメータ４０とは有線で接続されている。

図２は、メータ検針装置２０のブロック図を示すものである。図２で、２１はアンテナ、２２は送信手段、２３は受信手段、２４はチャンネルスキャン手段、２５はキャリアセンス手段、２６は制御手段、２７は報知手段、２８は通信回線Ｉ／Ｆ手段である。制御手段２５はメータ検針装置の通信プロトコルや各手段の制御を行っている。

図３は、メータ側無線装置３０のブロック図を示すものである。図３で３１はアンテナ、３２は送信手段、３３は受信手段、３４はチャンネルスキャン手段、３５はキャリアセンス手段、３６は制御手段、３７は報知手段、３８はメータ通信Ｉ／Ｆ手段である。制御手段３５はメータ側無線装置３０の通信プロトコルや各手段の制御を行っている。

図４は、メータ検針システム５において、メータ４０が発呼を行う時の通信シーケンスを示している。図５は、メータ検針装置２０とメータ側無線装置３０間の無線通信に使用する電文構成を示すものである。

以下、図４及び図５を参照しながら通信シーケンスを説明する。メータ４０の発呼要求Ｂ（図４中の４１、例えばセンター装置１０への電話番号を示す）が発生するとメータ側無線装置３０はメータ検針装置２０に対し、図５（ａ）に示す電文フォーマットの情報部に前記発呼要求Ｂの情報を乗せて、４００ＭＨｚ帯特定小電力無線の電波をリンク接続要求電文Ｂ（図４中の４２）として送信する。

メータ検針装置２０は前記リンク接続要求電文Ｂ（図４中の４２）を受信すると、情報部を解析し初呼要求電文Ａで有ることを認識するとセンター１に対して発呼要求電文Ｂ（図４中の４３）を送信する。これにより、センター１から発呼情報要求電文Ｃ（図４中の４４）が応答され、同様にメータ検針装置２０から無線電波としてメータ側検針装置３に
発呼情報要求電文Ｃ（図４中の４５）が送信され、メータ装置４に発呼情報要求電文Ｃ（図４中の４６）が伝えられる。以下同様に発呼情報Ｄ、終了電文Ｅが伝送される（図４中の４７から５２）。

ここで、メータ４０およびメータ側無線装置３０、メータ検針装置２０は電池で１０年間動作することが要求されている。そのため、メータ検針装置２０、メータ側無線装置３０はリチウム電池を用い、通信を行っていない時は長い周期での間欠受信動作を行っている。すなわち１８秒毎に約１０ｍ秒という短い時間電源をＯＮし電波が有るかどうかをチェックするキャリアセンス動作を行い、電波が無ければすぐに電源をＯＦＦする。従って、メータ側無線装置３０から送信するリンク接続要求電文Ｂ（図４中の４２）は、メータ検針装置２０の１８秒間欠受信動作のどのタイミングで送信されても受信できるように図５に示す電文構成になっている。

そして、リンク接続要求電文Ｂ（図４中の４２）の送信または受信を行ったリンク接続後は、通信が迅速に行えるよう、メータ側無線装置３０、メータ検針装置２０とも短い周期の間欠キャリアセンスに変更し、以降の発呼情報要求Ｃ（図４中の４５）、発呼情報Ｄ（図４中の４８）、終了電文Ｅ（図４中の５１）は図５（ｂ）に示す電文構成になっている。なお、このリンク接続要求電文Ｂ（図４中の４２）の送信はチャンネル１を用いて行われ、リンク接続後の送信はチャンネル１またはチャンネル２を用いて行われる。

ここで、リンク接続要求電文Ｂ（図４中の４２）は、図５（ａ）に示すリンク接続信号として表される。そして、図５（ａ）のヘッダー１（第１のヘッダー）はビット同期信号、システム識別符号であるフレーム同期符号、端末識別符号であるＩＤ（下４桁）より構成される。今、リンク接続要求信号ではフレーム同期符号（Ａ）を用いてチャンネル１で送信を行い、リンク接続（メータ４０が発呼情報要求電文Ｃ（図４中の４６）を受信した）後は、図５（ｂ）のリンク中信号を用いてチャンネル１または２のいずれか空きチャンネルで送信される。また、図５（ｂ）のヘッダー１（第２のヘッダー）はビット同期信号、システム識別符号であるフレーム同期符号、端末識別符号であるＩＤ（下４桁）より構成されるが、システム識別符号は図５（ａ）のシステム識別符号とは異なるように設定される。なお、端末識別情報が図５（ａ）の端末識別情報と異なるように設定してもよい。また、図５（ｂ）の情報部には、メータ４０からの検針情報が格納されている。

図６はメータ検針装置２０のヘッダー検出の動作を説明するための流れ図である。

まず、キャリアが検出された場合（Ｓ６０１）ビット同期信号の検出を行い（Ｓ６０２）リンク未接続の場合には（Ｓ６０３、Ｙｅｓ）フレーム同期符号（Ａ）の検出を行い（Ｓ６０４）、リンク接続されている場合には（Ｓ６０３、Ｎｏ）フレーム同期符号（Ｂ）の検出を行い（Ｓ６０５）、検出された場合には続くＩＤの検出を行い検出されれば（Ｓ６０６、Ｙｅｓ）情報部の検出を許可し（Ｓ６０７）、いずれかのステップで検出されなかった場合には受信終了する（Ｓ６０８）。なお、Ｓ６０４においては、フレーム同期符号（Ａ）またはフレーム同期符号（Ｂ）の検出を行うようにしてもよい。

今、メータ４０からの発呼が発生した場合、メータ側無線装置３０はリンク接続要求信号のフレーム同期符号（Ａ）を用いたヘッダーをチャンネル１で繰り返し送信する。メータ検針装置２０はリンク未接続状態となるため、フレーム同期符号（Ａ）を含むヘッダーの受信を行い、信号を受信し、リンクを接続する。これ以降の通信はフレーム同期信号（Ｂ）を含むヘッダーの受信が行われる。今、メータ検針装置２０が発呼情報Ｄを待ちうけ中にメータ検針装置２０に接続される他のメータ側無線装置３０ａで発呼要求が発生したと仮定すると、メータ側無線装置３０ａはフレーム同期符号（Ａ）を用いたヘッダーをチャンネル１で繰り返し送信する。しかし、メータ検針装置２０はフレーム同期符号（Ｂ）
を用いたヘッダーの受信により無線信号の受信を行うため、メータ側無線装置３０ａからの信号を誤受信することが無く、チャンネル２で送信されるメータ側検針装置３からの発呼情報Ｄを受信することが可能となる。

このようにして、同一メータ検針装置宛の発呼要求が同時に発生した場合でもヘッダー部で識別が可能となるため、他のリンク接続要求信号を誤受信することなく通信が可能となる。また、フレーム同期符号を識別用に変更するため、より早い識別が可能となる。

また、上記のタイミングで同時にこのメータ検針装置２０に接続される他のメータ側無線装置３０ｂで発呼要求が発生したと仮定すると、メータ側無線装置３０ｂはフレーム同期符号（Ａ）を用いたヘッダーを繰り返し送信しようとする。しかし、チャンネル１が既にメータ側無線装置３０ａからの送信に使用されているため電波を送信することができない。これにより、チャンネル２が空きチャンネルとなるためメータ側無線装置３０は発呼情報Ｄを受信することが可能となる。

このようにして、同一メータ検針装置宛の発呼要求が同時に発生した場合でもリンク接続要求の送信チャンネルをリンク中電文の送信チャンネルよりも制限することにより、空きチャンネルがなく送信不能となることなく通信が可能となる。

（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。システムの構成、メータ検針装置のブロック図、メータ側無線装置のブロック図、通信シーケンスは実施の形態１と同一であるので省略する。

図７にメータ検針装置２０とメータ側無線装置間の無線通信に使用する電文構成を示す。図７で示されている信号は実施の形態１とほぼ共通であるため異なる構成のみ説明する。

ヘッダー１はビット同期信号、システム識別符号であるフレーム同期符号、端末識別符号であるＩＤ（下４桁）より構成される。今、リンク接続要求信号ではＩＤ（Ａ）を用いて送信を行い、リンク接続後はＩＤ（Ｂ）を用いて送信される。

図８はメータ検針装置２０のヘッダー検出の動作を説明するための流れ図である。

キャリアが検出された場合（Ｓ８０１）ビット同期信号の検出を行い（Ｓ８０２）フレーム同期信号の検出がされると、（Ｓ８０３、Ｙｅｓ）リンク未接続の場合には（Ｓ８０４、Ｙｅｓ）ＩＤ（Ａ）の検出を行い（Ｓ８０５）、リンク接続されている場合には（Ｓ８０４、Ｎｏ）ＩＤ（Ｂ）の検出を行い（Ｓ８０６）、検出された場合には情報部の検出を許可し（Ｓ８０７）、いずれかのステップで検出されなかった場合には受信終了（Ｓ８０８）する。

今、メータ４０からの発呼が発生した場合、メータ側無線装置３０はリンク接続要求信号のＩＤ（Ａ）を用いたヘッダーを繰り返し送信する。メータ検針装置はリンク未接続状態となるため、ＩＤ（Ａ）を含むヘッダーの受信を行い、信号を受信し、リンクを接続する。これ以降の通信はＩＤ（Ｂ）を含むヘッダーの受信が行われる。今、メータ検針装置２０が発呼情報Ｄを待ちうけ中にメータ検針装置２０に接続される他のメータ側無線装置３０ａで発呼要求が発生したと仮定すると、メータ側無線装置３０ａはＩＤ（Ａ）を用いたヘッダーを繰り返し送信する。しかし、メータ検針装置２０はＩＤ（Ｂ）を用いたヘッダーの受信により無線信号の受信を行うため、メータ側無線装置３０ａからの信号を誤受信することが無く、別チャンネルで送信されるメータ側検針装置３からの発呼情報Ｄを受
信することが可能となる。

このようにして、同一メータ検針装置宛の発呼要求が同時に発生した場合でもヘッダー部で識別が可能となるため、他のリンク接続要求信号を誤受信することなく通信が可能となる。また、フレーム同期符号では、データの開始位置が定まっていないため、１ビット受信毎にこうした処理を行わなくてはならず、マイクロコンピュータで処理する場合には負荷が大きくなるが、フレーム同期信号に続くＩＤを識別用に変更するため、低速マイコンを使用していても負荷のない処理が可能となる。

以上のように、本発明にかかるメータ検針システムは、１台のメータ検針装置に複数台のメータ側無線装置を接続し、メータの検針データを無線を介して収集する場合に、複数のメータ側無線装置が近接したタイミングで発呼しても既に開始している通信を確実に収集できるようにするもので、メータ装置としてはガスメータや電気メータ、水道メータなどにも適用可能である。

本発明の実施の形態におけるメータ検針システムの構成図 本発明の実施の形態におけるメータ検針装置のブロック図 本発明の実施の形態におけるメータ側無線装置のブロック図 本発明の実施の形態における通信手順を示すシーケンス図 （ａ）本発明の実施の形態におけるリンク接続信号の電文構成を示す図（ｂ）本発明の実施の形態におけるリンク中信号の電文構成を示す図 本発明の実施の形態におけるメータ検針装置の動作を説明する流れ図 （ａ）本発明の実施の形態におけるリンク接続信号の電文構成を示す図（ｂ）本発明の実施の形態におけるリンク中信号の電文構成を示す図 本発明の他の実施の形態におけるメータ検針装置の動作を説明する流れ図

符号の説明

１０ センター装置
２０ メータ検針装置
２１ アンテナ
２２ 送信手段
２３ 受信手段
２４ チャンネルスキャン手段
２５ キャリアセンス手段
２６ 制御手段
２７ 報知手段
２８ 通信回線Ｉ／Ｆ手段
３０ メータ側無線装置
３１ アンテナ
３２ 送信手段
３３ 受信手段
３４ チャンネルスキャン手段
３５ キャリアセンス手段
３６ 制御手段
３７ 報知手段
３８ メータ通信Ｉ／Ｆ手段
４０ メータ

Claims (5)

1. メータによる検針情報を送信するメータ側無線装置と、前記メータ側無線装置からの検針情報を受信するメータ検針装置とから構成される無線検針システムであって、前記メータ側無線装置は、前記メータの発呼要求が発生すると、第１のヘッダー部をｎ回繰り返し伝送してリンク接続を行った後、第２のヘッダー部と前記検針データを含むパケットで構成された情報部とを有する電文によって前記メータ検針装置との間でデータ転送を行い、前記第１のヘッダー及び前記第２のヘッダーはビット同期信号、システム識別符号、端末識別情報から構成され、前記第１のヘッダーのシステム識別符号と前記第２のヘッダーのシステム識別符号とを異なるようにし、リンク接続後はリンク接続前よりも短い周期の間欠キャリアセンスを行うことを特徴とするメータ検針システム。
2. メータによる検針情報を送信するメータ側無線装置と、前記メータ側無線装置からの検針情報を受信するメータ検針装置とから構成される無線検針システムであって、前記メータ側無線装置は、前記メータの発呼要求が発生すると、第１のヘッダー部をｎ回繰り返し伝送してリンク接続を行った後、第２のヘッダー部と前記検針データを含むパケットで構成された情報部とを有する電文によって前記メータ検針装置との間でデータ転送を行い、前記第１のヘッダー及び前記第２のヘッダーはビット同期信号、システム識別符号、端末識別情報から構成され、前記第１のヘッダーの端末識別情報と前記第２のヘッダーの端末識別情報とを異なるようにし、リンク接続後はリンク接続前よりも短い周期の間欠キャリアセンスを行うことを特徴とするメータ検針システム。
3. 前記メータ側無線装置は、前記メータの発呼要求が発生すると、複数のチャンネルから空きチャンネルを選択使用して第１のヘッダー部をｎ回繰り返し伝送してリンク接続を行うことを特徴とする請求項１または２記載のメータ検針システム。
4. メータによる検針情報を送信するメータ側無線装置と、前記メータ側無線装置からの検針情報を受信するメータ検針装置とから構成される無線検針システムであり、前記メータ検針装置は、間欠的にキャリアセンスを行い、キャリアを検出するとヘッダー信号を検出し、受信すべきヘッダー信号が検出された場合に連続受信となりデータを含むパケットを受信することによりメータ側無線装置との間でリンク接続およびデータ転送を行い、リンク
   接続前には第１のヘッダーを受信許可し、リンク接続後には第２のヘッダーのみを受信許可して電文を受信するものとし、前記第１のヘッダー及び前記第２のヘッダーはビット同期信号、システム識別符号、端末識別情報から構成され、前記第１のヘッダーのシステム識別符号と前記第２のヘッダーのシステム識別符号とを異なるようにしたことを特徴とするメータ検針システム。
5. メータによる検針情報を送信するメータ側無線装置と、前記メータ側無線装置からの検針情報を受信するメータ検針装置とから構成される無線検針システムであり、前記メータ検針装置は、間欠的にキャリアセンスを行い、キャリアを検出するとヘッダー信号を検出し、受信すべきヘッダー信号が検出された場合に連続受信となりデータを含むパケットを受信することによりメータ側無線装置との間でリンク接続およびデータ転送を行い、リンク接続前には第１のヘッダーを受信許可し、リンク接続後には第２のヘッダーのみを受信許可して電文を受信するものとし、前記第１のヘッダー及び前記第２のヘッダーはビット同期信号、システム識別符号、端末識別情報から構成され、前記第１のヘッダーの端末識別情報と前記第２のヘッダーの端末識別情報とを異なるようにしたことを特徴とするメータ検針システム。

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