JP4982297B2

JP4982297B2 - 特定小電力無線テレメータシステム

Info

Publication number: JP4982297B2
Application number: JP2007219670A
Authority: JP
Inventors: 正守中原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2027-08-27
Also published as: JP2009055298A

Description

本発明は、センタ網制御装置と電話回線を介し端末網制御装置に接続された無線親機と、無線子機または中継機に接続された電気、ガス、水道メータとから構成されており、電気、ガス、水道メータを検針するため、無線親機と無線子機または中継機との間は無線でデータ通信を行う無線テレメータシステムに関し、特に、有線テレメータシステムで使用されているセンタ網制御装置と端末網制御装置とメータとの仕様や機種を新たに変更することなく容易な導入を可能とする、標準規格ＲＣＲＳＴＤ−Ｔ６７に準ずる無線テレメータシステムに関する。

従来、無線テレメータシステムは、センタ網制御装置に電話網を介して接続された端末網制御装置と、端末網制御装置に有線接続された無線親機と、無線子機または無線エリア拡張のため無線親機と無線子機間の無線データを中継する中継機と、無線子機または中継機に有線接続されたガス、水道等のメータとによって構成されており、無線親機と無線子機間、あるいは無線親機と中継機間および中継機と子機間は特定小電力無線方式の無線通信を行うシステムである。
無線テレメータシステムによれば、電力会社などが世帯ごとの消費量と料金請求を行うために、所定の期間内の世帯消費量がメータで検針される。省力化のため、当初は、メータをマイコンメータとし、家庭に敷設されている公衆回線を介して遠隔検針を行うテレメータシステムが実用化されたが、マイコンメータを無線接続する無線テレメータシステムの設置が進み、公衆回線を介してセンタ装置に接続される無線親機が設置されている。無線親機は、函体内に公衆回線と接続するための端末網制御装置（ＮＣＵ）と狭義の無線親機が組み込まれている。その配下として、直接ないしは無線中継機を介して無線子機が接続されている。無線子機はマイコンメータの近傍に設置されている。無線親機、無線中継機、及び無線子機は、特定小電力無線方式で通信する。
無線テレメータシステムにおいては、従来の有線テレメータシステムと比べると端末網制御装置とメータ間に親機、中継機や子機などの無線端末が加わるため、各端末での有線と無線のデータ変換時間や伝送遅延などにより通信時間が著しく増加し、センタとメータ間では数倍になることがある。

一方で、テレメータシステムでは、異常を検知したときに速やかな復旧を可能とするために通信の待ち受け時間の制限が設けられていることが多く、当該制限はセンタ網制御装置、端末網制御装置、及びメータにも一般的に設けられている。

テレメータシステムに無線通信部分を導入すると、通信時間が増加することに起因してセンタ網制御装置、端末網制御装置、メータのいずれかが待ち受け時間制限以上となり通信継続が困難となることが多い。通信継続を可能にしてシステムを安定させるため、従来から本来の通信電文の狭間に予め定めた電文をダミー電文として挿入しておき、そのダミー電文をセンタ網制御装置と無線親機との間や中継機又は無線子機とメータとの間で通信させて、待ち受け時間制限の処理を発生させない方法が用いられている（特許文献１）。

一方、メータの種類よっては、設定項目を設定すべきとする設定電文を受信しても即座に設定内容に更新をせず、次にメータが期待した電文を受信できれば直前の設定内容で更新を行い、期待されたものでなければ設定内容を破棄するものが存在する。

上記の設定電文を受信しても即座に更新しないメータにおいて、従来の無線テレメータシステムを導入するとした場合、設定電文の次の受信電文がダミー電文となることが殆どとなり、通常、ダミー電文は当該メータが期待した電文でないので、設定電文を受信したメータにおいてはその設定が不可となり、結局、当該システムの導入を断念していた。
特開平９−８９３２号公報

そこで、無線テレメータシステムにおいて、メータが重要項目のような設定項目を更新すべきとする設定電文を受信しても即座には当該設定項目を更新しない型式のものであっても、次の電文で当該設定項目が更新されるように無線子機または中継機とメータ間との電文形式やその通信時期等の通信形態を改善する点で解決すべき課題がある。

本発明は、設定項目を更新すべきとする設定電文を受信しても即座に即座には当該設定項目を更新しないメータにおいても、無線子機または中継機とメータ間との間で次に通信される電文の形式やその通信時期に工夫を凝らして、従来の問題を解決して、容易に導入可能な無線テレメータシステムを提供することである。

上記の課題を解決し目的を達成するため、本発明における無線テレメータシステムは、センタ網制御装置に電話網を介して接続された端末網制御装置と、前記端末網制御装置に有線接続された無線親機と、無線子機または無線エリア拡張のため無線親機と無線子機間の無線データを中継する中継機と、当該無線子機または当該中継機に有線接続されたガス、水道等のメータとによって構成されており、前記無線親機と前記無線子機間、あるいは前記無線親機と前記中継機間および前記中継機と前記子機間は特定小電力無線方式の無線通信を行い、前記メータの設定を変更するとき、前記無線通信によって前記メータの設定を変更する設定内容の設定電文を送信し、前記メータが前記設定電文を受信した場合、次の受信電文が前記メータが期待した受信電文であったときは前記設定内容で設定を変更する無線テレメータシステムにおいて、前記無線子機または前記中継機は、前記無線親機から受信した一つの電文に基づいて前記メータヘの送信電文を作成すると共に、作成した当該送信電文で前記メータと相次いで２度通信することを特徴としている。
本無線テレメータシステムにおいては、無線子機または中継機が無線親機からの電文でメータへ送信する電文を加工する手段とメータとの通信回数を制御する手段を備えており、具体的には、前記無線親機から一つの電文を受信した前記無線子機または前記中継機は、当該受信電文から前記メータへの送信電文を作成すると共に作成した当該送信電文で前記メータと相次いで２度通信することを特徴としている。

この無線テレメータシステムによれば、上記のように構成されているので、設定項目の変更を指示した一度目の設定電文を受信したメータが即座には当該設定項目を更新しないメータであっても、相次いでする２度目の送信では設定変更を指示する内容の送信電文がメータに送られるので、送信を受けたメータでは設定が更新される。

この無線テレメータシステムにおいて、電文の処理種別を記憶しておく手段を有することができる。更に、無線子機または中継機は、無線親機からの一つの電文でメータと相次いで２度通信する場合には、どちらか一方のみのメータからの応答電文を用いて無線親機に返信する手段を有することができる。更に、無線親機へ返信するタイミングは、相次いでする２度の通信のうち、一度目の前記通信に対する前記メータからの応答に基づくか、または二度目の前記通信に対する前記メータからの応答に基づくかを、前記無線親機からの前記電文の内容に応じて選択することができる。

また、この無線テレメータシステムにおいて、子機または中継機は、メータへの通信電文を記憶する手段と記憶しているメータとの通信電文を自ら変更する機能を有することで無線テレメータシステムの容易な導入を促すものである。

以上のように構成されたこの無線テレメータシステムによれば、無線子機または中継機に、送信電文として重要項目の設定電文を受信した時に即座に設定更新を行わないメータが接続されていたとしても、相次いでする２度目の送信電文によってメータに対する重要設定の更新を行うことができる。また、センタ網制御装置に新たな運営における処理負荷を加えることなく、同様の効果が得られる。また、無線親機は従来方式と同様な処理が可能となるためシステムの効率低下を少なくすることができる。また、無線子機または中継機は、無線親機への返信タイミングを変更できるため、更にシステムの効率低下を防ぐことが可能となる。更に、対応できるメータの種類が増えることになる。更に、導入範囲の一層の拡大が促せるため、容易に無線テレメータシステムの導入を行うことができる。

図１に示すように無線テレメータシステムは、ホストコンピュータ（以下、「ホスト」と略す）１に接続されたセンタ網制御装置２と、電話回線３を介し端末網制御装置４に接続された無線親機（以下、「親機」と称する）５と、無縁子機（以下、「子機」と称する）６または中継機７に接続された電気、ガス、水道メータ８とから構成されており、親機５と子機６または中継機７との間は無線でデータ通信を行うものである。

図２は親機５と子機６または中継機７のブッロク図である。親機５と子機６または中継機７は、識別符号等の登録などに用いる不揮発性メモリ１７又は２５を備えている。また、ＣＰＵ１２及びＣＰＵ２０は、時計やタイマー機能を有している。

まず、図３に示すシーケンス図を参照して、従来のセンタ網制御装置２によるメータ８への設定についての動作説明をする。センタ網制御装置２は、メータ８に設定を行うために端末網制御装置４を介して親機５に起動電文を送信し、親機５から応答があると、親機５に対して、目的としているメータ８が接続された子機６へメータ８への起動を促す起動要求を送信する。センタ網制御装置２からメータ８への起動要求電文を受信した親機５は、有線データを無線データに変更し、目的のメータ８が接続された子機６へ起動要求の電文を無線送信する。親機５からメータ８への起動要求を受信した子機６は、無線データを有線データに変換し、変換データに基づいてメータ８へ起動電文を送信する。

その後、メータ８から応答電文を受信した子機６は、逆の手順で親機５に応答電文を無線送信するが、親機５からの次の電文を受信できるまではメータ８がタイムアウト、即ち、待ち受け時間制限超過に起因して通信が途絶えることにならないように、メータ８に対して一定時間間隔で再送要求電文を送信する。また、メータ８に対して起動要求を行った子機６は、親機５から終了電文を受信するまでに受信するすべての電文がメータ８への通信電文であると判断し、電文内容は監視しない動作を開始する（以降、子機６又は中継機７が受信した電文内容を監視することなくメータ８への電文とする状態を、「透過モード」と称する）。一方、メータ８からの応答電文が子機６から親機５に受信されると、親機５は受信データを有線データに変換し、センタ網制御装置２へ送信する。

このように、従来方式では、子機６又は中継機７とメータ８との間で通信を継続させるため、再送要求電文をメータ８がタイムアウトとならない間隔で通信をさせる動作を行っている。ところで、メータ８において、設定電文を受信しても設定項目がＩＤ設定のように重要項目である場合、即座に設定更新しないものが存在している。例えば、メータ８がＩＤ『０００００』を『１１１１１』へ変更する電文を受信したとする。当該メータ８は、即座にＩＤを『１１１１１』に更新せず、応答電文を返信するが、次に受信される電文が当該メータ８の期待したものでなければ応答電文を返信して、先の電文によって準備されたＩＤ設定を破棄し、期待したものであれば応答電文を返信後にＩＤを『１１１１１』に更新する動作を行う。これは、メータ８が重要な設定データ変更に対してセキュリティー強化を図っているためである。

ここで再送要求電文は、図４に示す通りキャラクタデータ“Ｂ”のみで構成された電文であることから、図５に示す一般的な電文フォーマットに比べＩＤ部等が省略され、セキュリティー性に乏しい。かかる再送要求電文は当該メータ８では設定の更新を行う期待する電文に該当せず、一般的に図５に示す電文フォーマットで作成された正常な電文受信が設定を更新する条件電文となっている。つまり、図３に示す従来方式では、当該メータ８が設定電文を受信しても、次の受信電文がキャラクタデータ“Ｂ”のみで構成された再送要求電文となるため、『１１１１１』へのＩＤ更新がされず、無線テレメータシステムの導入を断念するケースがあった。

なお、上記の図５に示すフォーマットは、一般的なテレメータシステムの電文フォーマットであり、ＩＤ部には親機５や子機６、中継機７、メータ８など目的端末を示すコードが、処理種別部には目的端末への要求や応答処理を示すコードが、処理データ部には要求や応答処理に必要なデータが入る。ここで、ＩＤと処理種別部とはデータ長が固定であり、処理データ部は処理内容で異なるため可変長である。例えば、メータ８へＩＤ設定を行う処理種別を「Ａ１０」とすると、上記のＩＤ設定電文は『０００００Ａ１０１１１１１』となる。

本無線テレメータシステムによる動作をシーケンス図である図６に基づいて説明する。
子機６または中継機７は、親機５からの電文が透過モードの電文であっても、受信した電文の処理種別部のみは監視する。設定電文を受信しても重要項目は即座に設定更新しないメータ８への送信処理を例えば処理種別『Ｔｗｏ』とし、それを含む電文『０００００ＴｗｏＡ１０１１１１１』を、子機６または中継機７が受信したとする。

子機６または中継機７は、親機５からの電文に基づいて、『Ｔｗｏ』のみを取り除いた『０００００Ａ１０１１１１１』となるＩＤ設定電文を作成するともにメータ８へ作成電文を送信し、次にメータ８から応答電文を受信すると同じ電文『０００００Ａ１０１１１１１』をメータ８に再送信するとする。このようにすれば、メータ８にとってＩＤ設定電文の受信後、次に受信される電文が図５に示すフォーマット形式で正常な電文を受信することになり、重要情報の設定であっても更新がされることになる。なお、子機６または中継機７が透過モード中に従来の『０００００Ａ１０１１１１１』を受信した場合には、従来処理を行うとする。

加えて、本発明による無線テレメータシステムの動作を図７に示すフロー図に基づいて説明する。
子機６または中継機７は、予め定めた処理種別を記憶しており、透過モード中でも電文の処理種別部のみは監視し、記憶した処理種別と受信した電文の処理種別とを比較している。例えば子機６又は中継機７は、『Ａ１０』を予め記憶しており、『０００００Ａ１０１１１１１』の電文を親機５から受信（ステップ７０１；「Ｓ７０１」と略す。以下同じ）したとする。次にＳ７０２に進み、受信した電文の処理種別と予め記憶していた処理種別が一致するか否かを判定する。この例では『Ａ１０』が一致するのでＳ７０３へ進み、メータ８に対して２度の通信処理（Ｓ７０４からＳ７０６）を行うことになる。

一方、記憶している処理種別と受信した電文の処理種別が異なる場合には、Ｓ７０２の判定でＳ７０７に進むことになり、メータ８に対して１度の通信処理を行うことになる。このことにより、子機６または中継機７で処理種別を記憶する手段（例えば、図２（Ｂ）のデータ登録用不揮発メモリ２５）が必要となるが、センタ網制御装置２は、メータ８の種類に関係なく同一電文の送信が可能となるため、メータ８の種類を管理する必要性がなく、前例に比べシステム負荷の低減ができる。

上記の説明から、本無線テレメータシステムでは、子機６または中継機７が親機５から受信した電文が一つの電文であっても、メータ８へは２度の通信処理を行うことが特徴となるが、親機５への返信の電文については、メータ８へは１度の通信処理を行う従来方法と同一とできれば、親機５やセンタ網制御装置２の処理効率の低下を防ぐことができる。よって、本無線テレメータシステムでは、子機６または中継機７がメータ８へ２度の通信処理する場合には、２度受信されるメータ８からの応答電文のどちらか一方を破棄することができる。

ところで、メータ８の種類には、同一の設定電文を受信しても応答電文としては異なるものが存在する。これは、メータ８が１度目の設定電文に対して「設定情報の更新前の応答」とし、２回目の設定電文に対して「設定情報の更新後（更新完了）の応答」としているためである。つまり、この種類のメータ８に対しては、図６では、１度目の送信処理に対する応答は更新前を示すもので破棄し、更新完了の応答のみを親機５に対して返信していることになる。

一方で、メータ８には同一設定電文に対して同一の応答電文が返信されるもの、あるいは応答電文の確認を必要としないシステムも存在する。よって本無線テレメータシステムでは、図８に示すように、子機６または中継機７が、設定電文を受信しても重要項目は即座に設定更新しないメータ８への送信処理を例えば処理種別『ＴｗＦ』とし、それを含む『０００００ＴｗＦＡ１０１１１１１』なる電文を受信した場合には、それに基づいて『ＴｗＦ』のみを取り除いた『０００００Ａ１０１１１１１』をメータ８に送信し、メータ８からの応答電文を親機５に向け返信する。その後、『ＴｗＦ』の処理種別の電文を受信した子機６または中継機７は、再度同一電文『０００００Ａ１０１１１１１』をメータ８に送信するが、その間に親機５がセンタ網制御装置２へ返信しているため、システム全般としてレスポンス改善が可能となる。

次に、図９による説明を行う。
さらにメータ８によっては、重要な設定項目の設定電文を受信しても即座に更新せずに次の受信電文が直前の設定電文ではないときに更新するものが存在する。子機６には、予めメータ８への電文（特定電文）が記憶される。例えば、特定電文として、メータのＩＤ情報の読出しを要求する電文『０００００Ｂ１０』が記憶されていたとする。

子機６は『０００００ＴｗｏＡ１０１１１１１』などのメータ８に対して２回通信すると判断できる電文を受信すると、受信電文に基づいて『Ｔｗｏ』を除いた『０００００Ａ１０１１１１１』の電文をメータ８への電文を送信し、メータ８からの応答１の電文を記憶すると共に、記憶していた『０００００Ｂ１０』の特定電文をメータ８に送信する。メータ８からの応答２の電文を受信した子機６は、直前の応答電文（応答１の電文）と合わせた一つの電文として親機５に返信するとすれば対応が可能となる。

更に、前序のように子機６に予め記憶された特定電文『０００００Ｂ１０』は値が固定されているため、本例ではＩＤが０００００であるメータにしか対応できない。例えば、ＩＤ２２２２２のメータ８では異常な電文として処理される。このよう状態にならないため、事前にメータ８のＩＤの読出し電文でＩＤを調査し、そのＩＤに合わした電文を子機６または中継機７に予め記憶させる必要性が生じる。

そこでメータ８のＩＤが２２２２の場合についての動作を図１０に示す。
子機６は、親機５から『２２２２２ＴｗｏＡ１０３３３３３』を受信した場合、受信電文に基づいて『Ｔｗｏ』を取り除いた『２２２２２Ａ１０３３３３３』なる電文を作成し、メータ８と通信すると共に、記憶している特定電文『０００００Ｂ１０』を作成電文のＩＤ部の値に変更し『２２２２２Ｂ１０』に変更してメータ８と通信するとすれば、複雑な処理を必要とせず対象メータ８への適応範囲拡大を行うことができる。

本発明の実施形態にかかる無線テレメータシステムのシステム図である。本発明の実施形態にかかる親機と子機及び中継機のブロック図である。従来方式の無線テレメータシステムにおけるシーケンス図である。再送信を促す電文フォーマットである。一般的な電文フォーマットである。本発明の実施形態にかかるシーケンス図である。本発明の実施形態にかかるフロー図である。本発明の実施形態にかかるシーケンス図である。本発明の実施形態にかかるシーケンス図である。本発明の実施形態にかかるシーケンス図である。

符号の説明

１ホスト２センタ網制御装置
３電話回線４端末網制御装置
５親機６子機
７中継機８メータ
１０アンテナ１１無線通信ユニット
１２ＣＰＵ１３端末網制御装置と接続のためのＩ／Ｆ
１４ＲＯＭ１５ＲＡＭ
１６電池１７データ登録用の不揮発性メモリ
１８アンテナ１９無線通信ユニット
２０ＣＰＵ２１メ−タやセンサーと接続のためのＩ／Ｆ
２２ＲＯＭ２３ＲＡＭ
２４電池２５データ登録用不揮発メモリ

Claims

センタ網制御装置に電話網を介して接続された端末網制御装置と、前記端末網制御装置に有線接続された無線親機と、無線子機または無線エリア拡張のため無線親機と無線子機間の無線データを中継する中継機と、当該無線子機または当該中継機に有線接続されたガス、水道等のメータとによって構成されており、
前記無線親機と前記無線子機間、あるいは前記無線親機と前記中継機間および前記中継機と前記子機間は特定小電力無線方式の無線通信を行い、
前記メータの設定を変更するとき、前記無線通信によって前記メータの設定を変更する設定内容の設定電文を送信し、
前記メータが前記設定電文を受信した場合、次の受信電文が前記メータが期待した受信電文であったときは前記設定内容で設定を変更する無線テレメータシステムにおいて、
前記無線子機または前記中継機は、前記無線親機から受信した一つの電文に基づいて前記メータヘの送信電文を作成すると共に、作成した当該送信電文で前記メータと相次いで２度通信することを特徴とする無線テレメータシステム。
前記無線子機または中継機は、前記メータの処理内容を示す処理種別を予めいくつか記憶しており、記憶している前記処理種別と前記無線親機からの前記電文中の処理種別が一致することに応じて前記送信電文を作成することを特徴とする請求項１記載の無線テレメータシステム。
前記無線子機または前記中継機は、前記メータとの前記相次いで２度の通信のうちどちらか一方の通信に対する前記メータからの応答に基づいて、前記返信電文を作成することを特徴とする請求項１または２記載の無線テレメータシステム。
前記無線子機または前記中継機は、前記メータからの応答に基づく前記無線親機への返信を、前記相次いでする２度の通信のうち、一度目の前記通信に対する前記メータからの応答に基づくか、または二度目の前記通信に対する前記メータからの応答に基づくかを、前記無線親機からの前記電文の内容に応じて選択することを特徴とする請求項３記載の無線テレメータシステム。
前記無線子機または前記中継機は、前記メータへの特定電文を予め記憶しており、前記無線親機からの前記電文に基づいた前記送信電文で前記メータへの一度目の通信をした後、記憶している前記特定電文で前記メータへの二度目の通信をすることを特徴とする請求項１記載の無線テレメータシステム。
前記無線子機または前記中継機は、前記メータへの特定電文を予め記憶しており、前記無線親機からの前記電文に基づいた前記送信電文で前記メータへの一度目の通信をした後、記憶している前記特定電文を前記無線親機からの前記電文に基づいて変更し、当該変更された特定電文で前記メータへの二度目の通信をすることを特徴とする請求項１記載の無線テレメータシステム。