JP5312612B2 - データ収集システム、データ収集装置、無線通信装置、およびデータ収集のための通信方法 - Google Patents
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Description
1台の無線子機の通信可能な範囲には、必ず2以上の他の無線子機を配置し、通常はこれらの無線子機を経由して通信可能な範囲外の無線子機、もしくは無線親機にデータの転送を行う。
図1は、このデータ収集システムを自動検針に適用した場合の構成を示す構成図である。
このデータ収集システムは、データ収集装置10、データ収集装置10に接続された演算装置11、データ収集装置10と通信する通信端末12a〜12d、通信端末12a〜12dに接続される電力量計13a〜13dにより構成される。なお、通信端末12aと電力量計13aとが接続されて無線通信装置14aが構成され、通信端末12bと電力量計13bとが接続されて無線通信装置14bが構成され、通信端末12cと電力量計13cとが接続されて無線通信装置14cが構成され、通信端末12dと電力量計13dとが接続されて無線通信装置14dが構成される。
なお、データ収集装置10は、無線チャネルを選択する手段と、無線信号を受信する手段と、無線信号を送信する手段とを有する。また、無線通信装置14a〜14d又は通信端末12a〜12dは、無線チャネルを選択する手段と、無線信号を受信する手段と、無線信号を送信する手段と、計時手段とを有する。
ステップ(S)1で、データ収集装置10は、無線通信装置14aにデータ要求信号を送信する。無線通信装置14aは、受信したデータ要求信号に基づき、計測したデータをデータ収集装置10に送信する(S2)。
S3で、データ収集装置10は、無線通信装置14bにデータ要求信号を送信する。無線通信装置14bは、受信したデータ要求信号に基づき、計測したデータをデータ収集装置10に送信する(S4)。
S5で、データ収集装置10は、周期的な時間を経過した場合等に再度、無線通信装置14aにデータ要求信号を送信する。無線通信装置14aは、受信したデータ要求信号に基づき、データをデータ収集装置10に送信する(S6)。
しかし、データ収集装置10において、通信エラーのため、無線通信装置14bから送信されたデータの収集に失敗した場合(S9)、データ収集装置10は、電波環境の劣化と判断する(電波環境の劣化を検出する)。(S10)
電波環境の劣化の検出(S10)に伴い、データ収集装置10は、データ送信のための無線チャネルを変更する(S11)。
無線通信装置14aは、前回のデータ要求信号を受信(S5)してから、一定の期間(T1)を経過しても、まだ新たなデータ要求信号を受信できないため、データ通信用の無線チャネルが変更されていないかどうか確認するためのチャネルセンス処理を行う(S14)。なお、チャネルセンス処理は、データ要求信号を受信した後、一定期間が経過した後に開始してもよいし、データ要求信号に対応する計測データのデータ送信後、一定期間経過後であってもよい。
チャネルセンス処理(S16)の結果、データ収集装置10からのデータ要求信号を新たに受信できるデータ通信用の無線チャネルが確認できると、無線通信装置14bは無線チャネルの確定を行う(S17)。
S20で、データ収集装置10は、変更した無線チャネルで、無線通信装置14bに対してデータ要求信号を送信する。無線通信装置14bは、受信したデータ要求信号に基づき、計測したデータを、変更した無線チャネルを用いて、データ収集装置10に送信する(S21)。
無線通信装置14a〜14dは、動作を開始すると、時間の計測(計時)を開始する(S30)。その後、無線通信装置14a〜14dは、データ収集装置10から送信されたデータ要求信号を受信したか否かを判断する(S31)。データ要求信号は、データの収集対象となる無線通信装置14a〜14dに対して、データ収集装置10から送信される。
検針データを送信した無線通信装置14a〜14dは、検針データを送信した時から時間の計測(計時)を開始する(S33)。
なお、時間の計測は、検針データの送信時からでもよいし、データ要求信号を受信した時からでもよい。
チャネルセンス処理(S35)の結果、データ収集装置10から送信されたデータ要求信号が受信できるデータ通信用の無線チャネルを確認できると、無線通信装置14a〜14dは無線チャネルの確定を行う(S36)。
このデータ収集装置10による無線チャネルの変更は、データ収集装置10に接続されている演算装置11が、データ収集装置10におけるデータ収集の失敗の発生状況に基づき、使用中の無線チャネルの電波環境の劣化を検出した場合に、無線チャンネルの変更を指示してもよい。
無線通信装置14bは、チャネルセンスメッセージ(MN)を送信した後、データ収集装置10から送信されチャネルセンス応答(RN)を受信すると、無線チャネルを確定(S43)し、チャネルセンス処理を終了する。そして、その時の無線チャネルを以後の通信に使用する。
無線通信装置14bは、データ収集装置10が無線チャネルを変更したために、データ収集装置10から送信されたデータ要求信号が受信できなくなると、チャネルセンス処理を開始し、無線チャネルを変更する。そして、この変更した無線チャネルを用いて、チャネルセンスメッセージを、データ収集装置10に送信する(S51)。また、無線通信装置14bは、チャネルセンスメッセージを送信すると、計時を開始する(S52)。
その後、無線通信装置14bは、送信したチャネルセンスメッセージに応答するチャネルセンス応答が受信できたか否かチェックする(S53)。
計測している時間が所定の時間(T2)を経過している場合は、無線チャネルを変更(S55)して、S51に戻る。また、計測している時間がまだ所定の時間(T2)を経過していない場合は、S53に戻る。
図6は、この実施例のデータ収集システムの動作を示す図である。
データ収集装置10は、一定周期(T3)で各無線通信装置に対してデータ要求信号を送信する(S3、S7)。同様に、無線通信装置は、一定周期(T3)でデータ収集装置10から送信されたデータ要求信号を受信する(S3、S7)。
各無線通信装置は、直前(前回)のデータ要求信号を受信してから、次のデータ要求信号を受信するまでに、上述の一定周期(T3)よりも長い所定の期間(T1)を経過しても、まだ次のデータ要求信号が受信できない場合(S7、S13)は、チャネルセンス処理を実行し(S16)、無線通信装置が使用する無線チャネルを検出して、設定を変更する。
また、各無線通信装置はデータ収集装置10から送信されるデータ要求信号の送信周期(T3)よりも長い間(T1)、データ要求信号が受信できなかった場合には、データ収集装置10の利用する無線チャネルが変更されたものと判断し、チャネルセンス処理を実行し、データ収集装置10が使用している無線チャネルを検出する。そして、この検出した無線チャネルを使用することによって、無線通信装置は、データ収集装置10における無線チャネルの変更処理を効率的に検出することができ、雑音の影響などを効率的に回避してデータの収集を行うことが可能となる。
図7は、この実施例のデータ収集システムにおけるチャネルセンス処理の動作を示す図である。
無線通信装置14bは、データ収集装置10が無線チャネルを変更したために、データ収集装置10から送信されるデータ要求信号が受信できなくなると、チャネルセンス処理を実行し(S71)、無線チャネルを変更(#1→#2)する。
無線通信装置14bは、チャネルセンスメッセージ(M2)を、データ収集装置10及び無線通信装置14aに、ブロードキャストして送信する。
そして、無線通信装置14bは、改めて変更した無線チャネル#3を用いて、チャネルセンスメッセージ(MN)を、データ収集装置10及び無線通信装置14aに、ブロードキャストで送信する。
図8は、この実施例のデータ収集システムにおけるチャネルセンス処理の動作を示す図である。
無線通信装置14bは、データ収集装置10が無線チャネルを変更したために、データ収集装置10から送信されるデータ要求信号が受信できなくなると、チャネルセンス処理を実行し(S81)、無線チャネルを変更(#1→#2)する。
その後、無線通信装置14bは、この変更した無線チャネル#2を用いて、データ収集装置10及び無線通信装置14aにチャネルセンスメッセージ(M2)を送信する。
つまり、無線通信装置14bは、チャネルセンスメッセージ(M2)を、データ収集装置10及び無線通信装置14aに、ブロードキャストして送信する。
そして、無線通信装置14bは、改めて変更した無線チャネル#3を用いて、チャネルセンスメッセージ(MN)を、データ収集装置10及び無線通信装置14aに、ブロードキャストで送信する。
一方、データ収集装置10もチャネルセンスメッセージ(MN)を受信するが、自身からチャネルセンス応答(RN1)を(無線通信装置14a及び無線通信装置14bに)マルチキャスト送信する前に、無線通信装置14aからのチャネルセンス応答(RN2)を受信した場合には、チャネルセンス応答(RN1)のマルチキャスト送信を停止する。
図9は、この実施例のデータ収集システムの動作を示す図である。
データ収集装置10に接続された演算装置11は、データ収集装置10での通信エラーによるデータ収集の失敗の発生状況から、使用中の無線チャネルの電波環境の劣化を検出し、使用する無線チャネルの変更をデータ収集装置10等に指示することができる(S91)。なお、演算装置11は、データ収集装置10の内部に設けてもよい。
また、データ収集装置10は、検出した電波環境の劣化に基づき、チャネル変更通知を各無線通信装置に送信する。
データ収集装置10から送信されたチャネル変更通知を受信した無線通信装置14aは、チャネル変更通知によって通知された無線チャネルに、使用中の無線チャネルを変更する(S93)。
例えば、通信エラーなどの理由により、データ収集装置10から送信されたチャネル変更通知が受信できなかった無線通信装置14bは、直前のデータ要求信号を受信してから所定の時間(T1)を経過しても次のデータ要求信号が(データ収集装置10と無線通信装置14bとが設定する無線チャネルが異なるため等の理由で)受信できない場合には、チャネルセンス処理を実行し(S94)、データ収集装置10が使用している無線チャネルを検出する。
図10は、この実施例のデータ収集システムの構成を示す構成図である。
このデータ収集システムは、データ収集装置100、データ収集装置100に接続された演算装置101、データ収集装置100と通信する通信端末102a・102b、通信端末102aと通信する通信端末102c・102d、通信端末102a〜102dに接続される電力量計103a〜103dにより構成される。
なお、通信端末102aと電力量計103aとが接続されて無線通信装置104aが構成され、通信端末102bと電力量計103bとが接続されて無線通信装置104bが構成され、通信端末102cと電力量計103cとが接続されて無線通信装置104cが構成され、通信端末102dと電力量計103dとが接続されて無線通信装置104dが構成される。
S1101で、データ収集装置100は、無線通信装置104aに対してデータ要求信号を送信する。無線通信装置104aは、受信したデータ要求信号に基づき、計測したデータをデータ収集装置100に送信する(S1102)。
S1103で、データ収集装置100は、無線通信装置104aを介して、無線通信装置104cにデータ要求信号を送信する。なお、データ収集装置100は、無線通信装置104cに対して通信を行うために十分な受信電力が得られないため、無線通信装置104aを介して、データ要求信号を送信する。無線通信装置104cは、受信したデータ要求信号に基づき、無線通信装置104aを介して、計測したデータをデータ収集装置100に送信する(S1104)。
S1107で、再度、データ収集装置100は、無線通信装置104aに対してデータ要求信号を送信する。無線通信装置104aは、受信したデータ要求信号に基づき、計測したデータをデータ収集装置100に送信する(S1108)。
しかし、通信エラーのため、(無線通信装置104a又はデータ収集装置100で)無線通信装置104cから送信されたデータの収集に失敗した場合、データ収集装置100は、電波環境の劣化を検出する(S1113)。
S1111で、再度、データ収集装置100は、無線通信装置104aを介して、無線通信装置104dにデータ要求信号を送信する。無線通信装置104dは、受信したデータ要求信号に基づき、無線通信装置104aを介して、計測したデータをデータ収集装置100に送信する(S1112)。
また、データ収集装置100は、電波環境の劣化を検出すると、無線通信装置104aを介して、チャネル変更通知を無線通信装置104cに送信する。なお、無線通信装置104cは、通信エラーのため、無線チャネルの変更ができなかったものとする(S1116)。
また、データ収集装置100は、電波環境の劣化を検出すると、(自身が利用する)無線チャネルを変更する(S1119)。
S1120で、データ収集装置100は、変更した無線チャネルを用いて、無線通信装置104aに対してデータ要求信号を送信する。無線通信装置104aは、受信したデータ要求信号に基づき、計測したデータをデータ収集装置100に送信する(S1121)。
S1123で、データ収集装置100は、変更した無線チャネルを用いて、無線通信装置104dに対して(無線通信装置104aを介して)データ要求信号を送信する。無線通信装置104dは、受信したデータ要求信号に基づき、計測したデータを(無線通信装置104aを介して)データ収集装置100に送信する(S1124)。
なお、各無線通信装置は、データ要求信号を受信すると、データ要求信号の受信後の経過時間の計時を開始する。そして、直前のデータ要求信号を受信してから所定の時間(T1)を経過しても次のデータ要求信号が受信されなかった場合には、チャネルセンス処理を実行する。
さらに、データ要求信号は、周期的(T3)にデータ収集装置100から送信され、各無線通信装置では(基本的に)周期的にデータ要求信号が受信される。
S1127で、データ収集装置100は、変更した無線チャネルで、無線通信装置104aにデータ要求信号を送信する。無線通信装置104aは、受信したデータ要求信号に基づき、計測したデータを、変更した無線チャネルを用いて、データ収集装置100に送信する(S1128)。
また、データ収集装置100から送信されたチャネル変更通知が受信できなかった無線通信装置104c〜104dは、データ要求信号の受信間隔に基づき、データ収集装置100が使用する無線チャネルの変更を検知し、チャネルセンス処理によりデータ収集装置100が使用する無線チャネルを検出することによって、雑音の影響などの通信エラーを回避してデータの収集が可能となる。
図12は、このデータ収集システムの動作を示す図である。
S1201で、データ収集装置100は、無線通信装置104aに対してデータ要求信号を送信する。無線通信装置104aは、受信したデータ要求信号に基づき、計測したデータをデータ収集装置100に送信する(S1202)。
S1207で、再度、データ収集装置100は、無線通信装置104aに対してデータ要求信号を送信する。無線通信装置104aは、受信したデータ要求信号に基づき、計測したデータをデータ収集装置100に送信する(S1208)。
しかし、通信エラーのため、無線通信装置104aやデータ収集装置100が無線通信装置104cから送信されたデータの収集に失敗した場合、データ収集装置100は、電波環境の劣化を検出する(S1213)。
また、データ収集装置100は、電波環境の劣化を検出すると、(自身が利用する)無線チャネルを変更する(S1218)。
S1221で、データ収集装置100は、変更した無線チャネルを用いて、(無線通信装置104aを介して)無線通信装置104cにデータ要求信号を送信する。しかしながら、データ収集装置100は無線チャネルを変更したが、無線通信装置104cはデータ収集装置100からのチャネル変更通知を受信することができず、無線チャネルの変更ができなかったため、データ要求信号を受信することができない。そのため、無線通信装置104cは、データ要求信号に基づき、計測したデータをデータ収集装置100に送信することができない。
無線通信装置104aは、無線通信装置104dに対して探索メッセージを送信した後、チャネル変更通知を受ける前の無線チャネルから、チャネル変更通知を受けた後の無線チャネルに再度戻す(S1227)。
なお、データ収集装置100が無線チャネルを変更した後に、データ収集ができなくなった無線通信装置の検出は、データ収集装置100が行ってもよいし、データ収集装置100に接続された演算装置101が行ってもよい。
また、無線通信装置104aは、無線通信装置104cに対して探索メッセージを送信した後、チャネル変更通知を受ける前の無線チャネルから、チャネル変更通知を受けた後の無線チャネルに再度戻す(S1231)。
なお、各無線通信装置は、データ要求信号を受信すると、データ要求信号の受信後の経過時間の計時を開始する。
そして、直前のデータ要求信号を受信してから所定の時間(T1)を経過しても次のデータ要求信号が受信できなかった場合には、チャネルセンス処理を実行する。
さらに、データ要求信号は、周期的(T3)にデータ収集装置100から送信され、各無線通信装置では(基本的に)周期的にこのデータ要求信号が受信される。
S1234で、データ収集装置100は、変更した無線チャネルで、無線通信装置104aに対してデータ要求信号を送信する。無線通信装置104aは、受信したデータ要求信号に基づき、計測したデータを、変更した無線チャネルを用いて、データ収集装置100に送信する(S1235)。
S1238で、データ収集装置100は、変更した無線チャネルで、無線通信装置104aを介して、無線通信装置104dに対してデータ要求信号を送信する。無線通信装置104dは、受信したデータ要求信号に基づき、計測したデータを、変更した無線チャネルを用いて、無線通信装置104aを介して、データ収集装置100に送信する(S1239)。
また、探索メッセージを受信することができなかった無線通信装置104cについては、データ要求信号の受信間隔からデータ収集装置100が無線チャネルを変更したであろうことを検知することができ、チャネルセンス処理によってデータ収集装置100が使用している無線チャネルを検出することが可能となり、雑音の影響などを回避してデータの収集を行うことが可能となる。
Claims (12)
- データ収集装置と1以上の無線通信装置で構成され、複数の無線チャネルから1つのチャネルを選択し、前記データ収集装置と前記無線通信装置との間で無線通信を行うデータ収集システムであって、
無線通信装置は、データ収集装置から無線信号を受信すると計時を開始し、
先の無線信号を受信してから予め定められた時間が経過しても、データ収集装置から次の無線信号を受信できない場合には、無線チャネルを変更して、データ収集装置を検出するための検出信号を送信し、計時を開始し、
予め定められた時間内にデータ収集装置から前記検出信号に応答する応答信号を受信した場合、前記変更した無線チャネルを確定する
ことを特徴とするデータ収集システム。 - 無線通信装置は、データ収集装置から無線信号を受信すると計時を開始し、
先の無線信号を受信してから予め定められた時間が経過しても、データ収集装置から次の無線信号を受信できない場合には、無線チャネルを変更して、データ収集装置を検出するための検出信号を送信し、計時を開始し、
予め定められた時間内にデータ収集装置から前記検出信号に応答する応答信号を受信した場合は、変更した無線チャネルを使用し、
予め定められた時間内にデータ収集装置から前記検出信号に応答する応答信号を受信できない場合は、また無線チャネルを変更して検出信号を送信する
ことを特徴とする請求項1に記載のデータ収集システム。 - データ収集装置は、一定周期で各無線通信装置に対してデータ要求信号を送信し、
無線通信装置は、データ収集装置が送信するデータ要求信号の送信周期以上の期間、前記データ要求信号に対応するデータ信号を受信しなかった場合には、無線チャネルを変更する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のデータ収集システム。 - 検出信号、及び、前記検出信号に応答する応答信号は、ブロードキャストで送信することを特徴とする請求項1、2又は3に記載のデータ収集システム。
- 検出信号を受信したデータ収集装置は、前記検出信号に応答する応答信号を送信する前に、他の無線通信装置が送信した第二の検出信号に応答する第二の応答信号を受信した場合には、検出信号に応答する応答信号の送信を中止する
ことを特徴とした請求項4に記載のデータ収集システム。 - データ収集装置は、新たに使用する無線チャネルを無線通信装置に通知するため、チャネル変更通知を送信し、前記チャネル変更通知を受信した無線通信装置は、無線チャネルを変更する
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のデータ収集システム。 - データ収集装置及び無線通信装置は、ルーティング情報を記憶するための記憶手段を備え、
データ収集装置と無線通信できない無線通信装置は、ルーティング情報に従って他の無線通信装置を利用することでデータ収集装置と通信する
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のデータ収集システム。 - 無線チャネルの変更後にデータ収集装置と通信できなくなった無線通信装置は、変更前の無線チャネルを用いて新たな無線チャネルをデータ収集装置に通知すると共に、新たな無線チャネルが通知された無線通信装置は、通知された無線チャネルに変更する
ことを特徴とした請求項1〜7のいずれかに記載のデータ収集システム。 - データ収集装置と1以上の無線通信装置で構成され、複数の無線チャネルから1つのチャネルを選択し、前記データ収集装置と前記無線通信装置との間で無線通信を行うデータ収集システムであって、
無線通信装置は、他の無線通信装置から無線信号を受信すると計時を開始し、
先の無線信号を受信してから予め定められた時間が経過しても、他の無線通信装置から次の無線信号を受信できない場合には、無線チャネルを変更して、他の無線通信装置を検出するための検出信号を送信し、計時を開始し、
予め定められた時間内に他の無線通信装置から前記検出信号に応答する応答信号を受信した場合、前記変更した無線チャネルを確定する
ことを特徴とするデータ収集システム。 - 複数の無線チャネルから1つのチャネルを選択し、データ収集装置との間で無線通信を行う無線通信装置であって、
無線通信装置は、データ収集装置から無線信号を受信すると計時を開始し、
先の無線信号を受信してから予め定められた時間が経過しても、データ収集装置から次の無線信号を受信できない場合には、無線チャネルを変更して、データ収集装置を検出するための検出信号を送信し、計時を開始し、
予め定められた時間内にデータ収集装置から前記検出信号に応答する応答信号を受信した場合、前記変更した無線チャネルを確定する
ことを特徴とする無線通信装置。 - 複数の無線チャネルから1つのチャネルを選択し、無線通信装置との間で無線通信を行うデータ収集装置であって、
無線通信装置が、データ収集装置から無線信号を受信すると計時を開始し、
先の無線信号を受信してから予め定められた時間が経過しても、データ収集装置から次の無線信号を受信できない場合には、無線チャネルを変更して、データ収集装置を検出するための検出信号を送信し、計時を開始し、
予め定められた時間内にデータ収集装置から前記検出信号に応答する応答信号を受信した場合、前記変更した無線チャネルを確定する場合に、
前記無線信号を送信し、前記無線通信装置から前記検出信号を受信したときは前記応答信号を送信する
ことを特徴とするデータ収集装置。 - データ収集装置と1以上の無線通信装置で構成され、複数の無線チャネルから1つのチャネルを選択し、前記データ収集装置と前記無線通信装置との間で無線通信を行うデータ収集システムの通信方法であって、
無線通信装置は、データ収集装置から無線信号を受信すると計時を開始し、
先の無線信号を受信してから予め定められた時間が経過しても、データ収集装置から次の無線信号を受信できない場合には、無線チャネルを変更して、データ収集装置を検出するための検出信号を送信し、計時を開始し、
予め定められた時間内にデータ収集装置から前記検出信号に応答する応答信号を受信した場合、前記変更した無線チャネルを確定する
ことを特徴とするデータ収集システムの通信方法。
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