JP5370078B2 - 無線検針装置 - Google Patents

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本発明は、メータから取得される検針データを収集する無線検針装置に関するものである。
無線を用いたデータ収集システムとして、ガス自動検針システムがすでに実用化されている。実用化されているガス自動検針システムは、(1)ガスメータに設置された子無線装置と電話回線に接続された親無線装置の間で1:1通信を行う1:1通信システム、(2)電柱などに設置され複数の子無線装置と1:N通信を行う親無線装置により複数のガスメータのデータ収集を1つの親無線装置でおこなう1:N通信システム、(3)検針員が無線装置を内蔵したハンディターミナルによりガスメータに設置された子無線装置と通信を行うハンディターミナル通信システムがある。
上記ガス自動検針システムにおいて、1:1通信システムの場合は子無線装置と通信可能な位置に親無線装置を設置している。また1:N通信システムの場合は電柱などに設置する親無線装置の通信範囲が隣の親無線装置の通信範囲と重なるように配置し、通信範囲内の子無線装置との間で通信ができない場合は、隣の親無線装置を介して前記通信不能の子無線装置と通信を行う。またハンディターミナル通信システムにおいては、検針員が、子無線装置と通信できる位置に移動して通信を行う。
従来のガス自動検針システムでは前述したシステムが主流であり、子無線装置と親無線装置の間に無線中継装置を配置しデータ収集を行うシステムは、実用化されていなかった。
しかしながら設置の容易さやシステムコスト削減などの要求により、無線中継を用いた自動検針システムが検討されている。また、中継無線端末を副親機とし、親機からの要求で管理している子無線端末が接続しているメータの検針値を一括して検針したのちに、親機に一括送信する提案もある(例えば、特許文献1参照)。
特開2006−237551号公報
しかし、従来技術、特に(3)検針員が無線装置を内蔵したハンディターミナルによりガスメータに設置された子無線装置と通信を行うハンディターミナル通信システムにおいては、検針員が検針対象に接近してから、検針を開始するため、子無線装置の台数が増加すると、比例してその検針時間も増大するという課題があった。特許文献1では中継無線装置を副親機として使用し、副親機が複数台の子無線装置に対して一括して検針し、副親機は複数台の子無線装置から取得した検針値を親無線端末に対して一括送信を行うが、その場合でも、検針員が検針対象と無線通信が可能な距離まで接近してから検針作業を開始するため、検針時間の十分な短縮にはつながらない。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、検針時間の短縮を提供する事を目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明の親無線端末は、次回検針タイミングを中継無線端末に設定し、前期中継無線端末は前記検針タイミングに合わせて事前に検針し、その検針情報を保持しておく構成としたものである。
これにより、次回検針時には、既に中継無線端末に収集すべき検針情報が保持されている為、親無線端末は中継無線端末との通信を行えば良いので、ハンディターミナルでの検針時間が短縮される。
本発明の無線検針装置は、従来の検針装置に比べて、ハンディターミナルでの検針時間を短縮することができる。
本発明の実施の形態における無線装置の構成図 本発明の実施の形態におけるハンディターミナルのブロック図 本発明の実施の形態における中継無線装置のブロック図 本発明の実施の形態における子無線装置のブロック図 本発明の実施の形態におけるシステムのシーケンス図 本発明の実施の形態における中継無線装置のフロー図 本発明の実施の形態における子無線装置のフロー図 本発明の実施の形態における中継無線装置間の連携シーケンス図
第1の発明は、メータと前記メータの検針データを無線送信する子無線端末と、前記子無線端末と無線通信を行う中継無線端末と、前記中継無線端末及び前記子無線端末と無線通信を行う親無線端末とで構成された無線検針システムであって、前記中継無線端末は、前記子無線端末を介して前記メータの検針データを収集する時刻情報を前記親無線端末より入手し、前記時刻情報に基づき所定の時刻に前記子無線端末を介して前記メータの検針データを収集するように構成することにより、次回検針時には前記中継無線端末に検針データが保持され、前記親無線端末は前記中継無線端末とのみ通信することで、検針時間を短縮することができる。
第2の発明は、特に第1の発明の中継無線端末を、前記時刻情報に基づき所定の時刻に前記子無線端末を介して前記メータの検針データを収集するための同報信号を送信する構成とすることにより、指定された時間に検針動作を行い、親機の要求が無くとも検針を実施することができる。
第3の発明は、特に、第1または第2の発明の中継無線端末を、前記同報信号に対して応答を返さなかった前記子無線端末に対して、個別通信を実施する構成とすることにより、前記同報信号で検針が出来なかった前記子無線端末の検針を再度行い、検針の成功率を向上させることができる。
第4の発明は、特に、第3の発明の前記中継無線端末を、前記個別通信を行っても前記子無線端末と通信できなかった場合に、他の中継無線端末に対して、前記子無線端末の検針を委託する構成とすることにより、検針を委託した前記中継無線端末と、前記子無線端末間で発生している通信不具合を避け、他の無線中継端末から検針を実施することができ、検針の成功率を向上させることができる。
第5の発明は、特に、第3または第4の発明の前記中継無線端末を、他の中継無線端末
に委託した子無線端末との通信を実施し、子無線端末の検針の成否に関わらず、検針結果を委託元の前記中継無線端末に送信を実施する構成とすることにより、検針結果を要求された場合に通信結果を応答する事ができ、通信結果を確実に応答する事ができる。
第6の発明は、特に、第1の発明の前記子無線端末を、同報信号を受信する受信手段と、前記受信手段により前記同報信号を受信するとランダムに設定される時間後あるいは装置ごとに定められた所定時間後に前記同報信号に対する応答信号を送信する応答信号送信手段と、前記応答信号送信手段により応答信号を送信したときから動作を開始するタイマー手段とを備え、前記応答信号送信手段は、前記タイマー手段がタイムアウトするまでの間に前記受信手段により同報信号を受信した場合には応答信号を送信しない構成とすることにより、他の子無線端末が送信する電波との混信を防ぐことができ、前記子無線端末や他の子無線端末との通信の確実性を向上させることができる。
第7の発明は、特に、第2または第6の発明の前記子無線端末を、同報信号受信に際し、所定レベル以上の受信信号強度がない場合は前記同報信号に対して応答信号を送信しない構成とすることにより、ノイズによる誤動作や通信の確実性が乏しい前記親無線端末との通信を避ける事ができ、前記子無線端末や他の子無線端末との通信の確実性を向上させ、前記子無線端末の消費電流を削減する事ができる。
第8の発明は、特に、第2〜7の発明の前記無線装置を、無線受信した同報信号或いは自局宛の信号中にタイマー手段停止情報を検出した場合は、前記タイマー手段の動作を停止し、同報信号受信に対する応答信号の送信ができる構成にすることにより、応答信号を送信しない状態を任意のタイミングで解除することになり、検針者が任意のタイミングで前記無線装置との通信を行うことができる。
第9の発明は、特に、メータと前記メータの検針データを無線送信する子無線端末と、前記子無線端末と無線通信を行う中継無線端末と、前記中継無線端末及び前記子無線端末と無線通信を行う親無線端末とで構成された無線検針システムの無線検針方法であって、前記中継無線端末は、前記子無線端末を介して前記メータの検針データを収集する時刻情報を前記親無線端末より入手するステップと、前記時刻情報に基づき所定の時刻に前記子無線端末を介して前記メータの検針データを収集するステップで構成された無線検針装置の無線検針方法とすることにより、前記時刻情報に応じた検針が可能となり、検針時間を短縮することができる。
第10の発明は、特に、第1から第9の発明である無線装置の少なくとも一部をコンピュータに実現させるためのプログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、等のハードリソースを協働させて本発明の少なくとも一部を簡単なハードウェアで実現できる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。
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、この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)
本実施の形態は、図1に示すガス自動検針システムに関するものである。ガス自動検針システムは、マンション等の集合住宅100の各部屋に設置されたガスメータと接続することで得られる検針情報を、子無線端末200(200−1〜200−24)で無線信号化し、各階に設置してある中継無線端末400(400−1〜400−6)を経由して、検針員が所有するハンディターミナル300に送信するものである。
次にハンディターミナルの構成を、図2を用いて説明する。ハンディターミナル300は、アンテナ301、送受信手段302、受信レベル検出手段303、時刻設定手段304、検針情報要求手段305、記憶手段306、制御手段307から構成される。
受信レベル検出手段は、アンテナ301と送受信手段302を介して受信した信号の受信強度を検出する。
時刻取得手段304は、制御手段307から呼び出され、時刻情報を、アンテナ301及び送受信手段302を介して、中継無線端末400に対して送信する。
検針情報要求手段305は、制御手段307から呼び出され、アンテナ301及び送受信手段302を介して検針情報を取得する。
記憶手段306は、検針情報要求手段305を用いて得た検針情報を制御手段307によって書き込まれる。また、時刻設定手段304にて時刻情報を設定すべき中継無線端末400及び、中継無線端末が検針対象とする子機の情報を保持しており、制御手段によって読み出される。
次に中継無線端末の構成を、図3を用いて説明する。中継無線端末400は、アンテナ401、送受信手段402、受信レベル検出手段403、同報信号検出手段404、停止情報検出手段405、時刻情報検出手段406、記憶手段407、時間遅延手段408、タイマー手段409、時刻管理手段410、間欠受信制御手段411、応答信号送信手段412、検針情報取得手段413、制御手段414を備える。
受信レベル検出手段403は、アンテナ401と送受信手段402を介して受信した信号の受信強度を検出する。
同報信号検出手段404は、アンテナ401と送受信手段402を介して受信した信号に含まれる制御情報により同報信号であるかどうかを識別する。
停止情報検出手段405は、アンテナ401と送受信手段402を介して受信した信号に停止情報が含まれているかどうかを識別する。
時刻情報検出手段406は、アンテナ401と送受信手段402を介して受信した信号に時刻情報が含まれているかどうかを識別する。
時間遅延手段408は、乱数を用いてランダムな時間遅延を発生させる。
タイマー手段409は、応答信号送信手段412が同報信号に対する応答信号を無線送信した時点からの時間を計測するためにタイマーを起動させるものである。
時刻管理手段410は、時刻情報検出手段406が時刻情報を検出した時点からの検針動作を行うまでの時間を計測するものである。
間欠受信制御手段411は、送受信手段402が間欠受信に必要な制御を行うものである。
応答信号送信手段412は、同報信号検出手段404によりアンテナ401と送受信手段402を介して受信した信号が同報信号であると識別されたときに、アンテナ401と送受信手段402を介して同報信号に対する応答信号を無線送信する。
検針情報取得手段413は、時刻管理手段410が検針動作を行うまでの時間計測が完了した際に、アンテナ401と送受信手段402を介して子無線端末に対して検針情報を取得する。
記憶手段407は、検針情報取得手段413が収集した検針情報を制御手段414によって書き込まれ、ハンディターミナルに検針情報を送信する際には、制御手段414によって検針情報を読みだされる。
次に子無線端末の構成を、図4を用いて説明する。子無線端末200は、アンテナ201、送受信手段202、受信レベル検出手段203、同報信号検出手段204、停止情報検出手段205、記憶手段206、時間遅延手段207、タイマー手段208、間欠受信制御手段209、応答信号送信手段210、制御手段211から構成される。
受信レベル検出手段203は、アンテナ201と送受信手段202を介して受信した信号の受信強度を検出する。
同報信号検出手段204は、アンテナ201と送受信手段202を介して受信した信号に含まれる制御情報により同報信号であるかどうかを識別する。
停止情報検出手段205は、アンテナ201と送受信手段202を介して受信した信号にタイマー手段208停止情報が含まれているかどうかを識別する。
時間遅延手段207は、乱数を用いてランダムな時間遅延を発生させる。
タイマー手段208は、応答信号送信手段210が同報信号に対する応答信号を無線送信した時点からの時間を計測するためにタイマーを起動させるものである。
間欠受信制御手段209は、送受信手段202が間欠受信に必要な制御を行うものである。応答信号送信手段210は、同報信号検出手段204によりアンテナ201と送受信手段202を介して受信した信号が同報信号であると識別されたときに、アンテナ201と送受信手段202を介して同報信号に対する応答信号を無線送信する。
記憶手段206は、図示していないガスメータにより計測されたガス使用流量を記憶するものであり、ハンディターミナル300又は中継無線端末400にガス使用流量を送信するときに、制御手段211によって読み出される。
次に中継無線端末400とハンディターミナル300の動作を利用して、集合住宅100内の全戸から検針データを収集する例について、図5を用いて説明する。
システム全体の動作は大きく3つのフェーズに区分される。
まず、第一のフェーズとして、時刻設定フェーズがある。時刻設定フェーズでは、ハンディターミナル300が、中継無線端末400に対して時刻情報を設定する。
次に、第二のフェーズとして、検針フェーズがある。検針フェーズでは、時刻情報を受信した中継無線端末400が、指定時刻になった時点から、子無線端末200に対して、検針動作を行う。前記検針は、子無線端末に対して1台ずつ通信を行う個別通信でもよいし、複数台の子無線端末と一度に通信を行う同報通信でもよい。ここで、子無線端末から取得した検針情報を、中継無線端末は内部の記憶手段を用いて保持する。
最後に、第三のフェーズとして、一括応答フェーズがある。一括応答フェーズでは、ハンディターミナル300は、中継無線端末400に対し、中継無線端末400が記憶している検針情報の取得要求を無線送信する。ハンディターミナル300は、中継無線端末400に対して個別通信で取得要求を行ってもよいし、同報通信で取得要求を行ってもよい。
ハンディターミナルは、検針員によって設定された時刻情報を、制御手段が、時刻設定手順及び送受信手段を用いて、中継無線端末宛に送信する。
また、検針時には、制御手段が、検針情報要求手段及び送受信手段を用いて、中継無線端末宛に送信し、中継無線端末からの応答を、送受信手段を用いて受信する。そして受信した検針情報を、制御手段を介して、記憶手段に保持させる。
中継無線端末の動作について、図6を用いて説明する。
まず、時間設定フェーズについて説明する。
中継無線端末に対し、時刻情報が設定されている場合、時刻管理手段が、指定時刻になっているかを確認する(S601)。
指定時刻になっていない、もしくは時間情報が設定されていない場合、中継無線端末は間欠受信制御手段が間欠受信動作を行う(S602)。
受信レベル検出手段を用いて、間欠受信動作時に取得した電波のレベルを検出する(S603)。十分な受信レベルが無い場合、中継無線器はステップS601へ戻る。
十分な受信レベルが有る場合、受信した電波の解析を行い、中継無線端末宛もしくは子無線端末宛の何れかを判断する。受信内容が中継無線端末かは、電文に埋め込まれるユニークな内容等で確認する。例えば中継無線端末宛は宛先IDの下2桁が「TR」等で確認が出来る。
ここで、中継無線端末宛の電文であった場合は、更に電文解析を行い、時刻情報検出手段が時刻設定電文かを判断する(S606)。
時刻設定であった場合は、時刻情報検出手段によって取得した時刻情報を、時刻管理手順が時刻情報を管理する(S607)。
時刻情報を設定した中継無線端末は、時刻の計測を開始し、待機状態へ移行(S608)。
ここで、ステップ604で、中継無線端末宛でなく、子無線端末宛の電文であった場合、以降の通信が終了するまで、中継無線端末400は、子無線端末として動作する(S605)。
次に一括検針フェーズについて説明する。
ステップS601において、時刻管理手段は指定時刻の確認を開始し、指定時間になると、指定時間の確認動作を停止し、検針情報取得手段が一括検針を開始する。(S609)。そして、一括検針が終了すると、待機状態へ移行する(S610)。
最後に一括応答フェーズについて説明する。ステップS606において、時刻情報検出手段が時刻設定電文でないことを確認した場合、引き続き電文解析を進め、一括応答要求電文かを確認する(S611)。
ステップS611において一括応答要求電文であると確認された場合、一括検針フェーズで収集したデータを、応答信号送信手段が一括応答する(S613)。そして、一括応答電文送信後、中継無線端末は待機状態へ移行する(S614)。
また、ステップS611において一括応答電文ではないと確認された場合、中継無線端末は、中継無線端末宛の通信として、受信動作を継続する(S612)。
次に、子無線端末の動作について図7を用いて説明する。
子無線端末は、間欠受信制御手段によって、間欠受信を行なう(S701)。そして、受信レベル検出手段を用いて、間欠受信動作時に取得した電波のレベルを検出する(S702)。
ステップS702において、十分な受信レベルが無い場合は、子無線端末はステップS701へ戻る。
ステップS702において、十分な受信レベルが有る場合は、子無線端末は同報信号検出手段を用いて、同報信号の確認をおこなう(S703)。ここで、同報信号は、宛先IDに、同報信号用のデータを設定する(例えば、IDに「FFFF」等を設定する)。
また、中継無線端末が、子無線端末として動作する場合、ステップ703から開始する。これは、中継無線端末が、既に十分な電波レベルの入力を検出しているからである。
ステップS703において、同報信号検出手段が同報信号を検出した場合、時間遅延手段が送信待ち時間の計測を開始する(S704)。送信待ち時間は、同報信号を受信した子無線端末が、一斉に応答を返して混信し、通信成功確率が低下する事を防ぐ為に、送信タイミングをずらす為の、ランダムに設定される時間である。これにより、混信を防ぎ、通信成功確率を向上させる。
ステップS704によって同報信号を受信した子無線端末は、図示されていない、接続しているガスメータから検針情報を取得する(S705)。そして、同報信号を受信してから計測を開始した、ランダムな送信待ち時間が経過するのを待つ(S706)。
ランダムな送信待ち時間が経過後、子無線端末は、送信待ち時間の計測を停止する(S707)。
送信待ち時間計測後、応答信号送信手段が、送受信手段を介して、検針情報を応答として返す(S708)。
応答信号送信後、子無線端末は任意のタイミング(例えば20秒)間、タイマーを動作させる(S709)。このタイマーが動作中は、子無線端末は同報信号を受信しても応答を返さない。そして、タイマー時間終了後、待機状態へ移行する(S711)。
また、ステップS703において、同報信号検出手段が同報信号を検出できなかった場合は、子無線端末宛の個別通信として判断し、接続しているガスメータから検針情報を取
得する(S712)。検針情報取得後、応答信号送信手段が、検針情報を応答として返す(S713)。応答信号送信後、子無線端末は、検針動作を終了し(S714)、待機状態へ移行する。
次に、中継無線端末が、子無線端末の検針をできなかった場合の中継無線端末間の連携動作について、図8を用いて説明する。
中継無線端末1は時刻情報に基づいて、子無線端末に対して同報通信を行い、応答が受信できない場合は更に個別通信を行い、さらに応答が受信できない場合はリトライ動作を行うが、それでも子無線端末からの応答を受信できない場合、中継無線端末1は他の中継無線端末2に対して、子無線端末の検針を委託する。
中継無線端末1は、記憶手段407に記憶されている検針対象の子無線端末情報から、代替ルート情報を読出し、前記ルート情報で指定された中継無線端末2に対して、子無線端末検針委託信号(S801)を送信する。
中継無線端末2は、受信した子無線端末検針委託信号(S801)に基づいて、対象の子無線端末と個別通信にて検針動作を行う。
中継無線端末1は、記憶手段407に記憶されている代替ルート情報に子無線端末情報が含まれていない場合は、中継無線端末1は、検針情報に通信不可が分かる情報を検針情報として設定し、検針動作を終了する。
子無線端末検針委託信号(S801)を受信した中継無線端末2は、検針要求信号(S802)を送信し、無線子機から応答信号(S803)を受信する。応答信号(S803)には、検針情報が含まれている。
なお、中継無線端末2は、検針要求信号(S802)を送信してから所定時間経過しても応答信号(S803)を受信できない場合は、通信不可が分かる情報を設定する。また、中継無線端末2は、検針要求信号(S802)を送信してから所定時間経過しても応答信号(S803)を受信できた場合は、委託結果報告信号(S804)を中継無線端末1へ送信する。そして、中継無線端末1は中継無線端末2の応答を解析し、子無線端末の検針情報または通信不可が分かる情報を、記憶手段を用いて保持し、検針動作を終了する。
以上のように本発明にかかる無線装置、無線システム、無線通信方法、無線通計方法及びプログラムは、設定された時刻情報に基づいて、検針を行う為、子無線端末が複数台ある検針場所でも短時間で検針を完了することが出来る無線検針システムを構築できる。
100 集合住宅
200(1〜24) 子無線端末
300 ハンディターミナル
400(1〜6) 中継無線端末

Claims (10)

  1. メータと前記メータの検針データを無線送信する複数の子無線端末と、
    前記子無線端末と無線通信を行う中継無線端末と、
    前記中継無線端末及び前記子無線端末と無線通信を行う可搬式の親無線端末とで構成された無線検針システムであって、
    前記中継無線端末は、前記子無線端末を介して前記メータの検針データを収集する時刻情報を前記親無線端末より入手し、前記時刻情報に基づき所定の時刻に前記子無線端末を介して前記メータの検針データを収集して記憶した後、前記親無線端末から応答要求電文を受信したことに対応して前記記憶された検針データを一括して前記親無線端末へ送信するように構成した無線検針装置。
  2. 前記中継無線端末は、前記時刻情報に基づき所定の時刻に前記子無線端末を介して前記メータの検針データを収集するための同報信号を送信するように構成した請求項1記載の無線検針装置。
  3. 前記中継無線端末は、前記同報信号に対して応答を返さなかった前記子無線端末に対して、個別通信を実施するように構成した請求項2記載の無線検針装置。
  4. 前記中継無線端末は、前記個別通信を行っても前記子無線端末と通信できなかった場合、他の中継無線端末に対して、前記子無線端末の検針を委託するように構成した請求項3記載の無線検針装置。
  5. 前記中継無線端末は、他の中継無線端末に委託された子無線端末との通信を実施し、前記子無線端末の検針の成否に関わらず、検針結果を委託元の前記中継無線端末に伝達するように構成した請求項1〜4のいずれか1項に記載の無線検針装置。
  6. 前記子無線端末は、
    同報信号を受信する受信手段と、
    前記受信手段により前記同報信号を受信するとランダムに設定される時間後あるいは装置ごとに定められた所定時間後に前記同報信号に対する応答信号を送信する応答信号送信手
    段と、
    前記応答信号送信手段により応答信号を送信したときから動作を開始するタイマー手段とを備え、
    前記応答信号送信手段は、前記タイマー手段がタイムアウトするまでの間に前記受信手段により同報信号を受信した場合には応答信号を送信しないように構成した請求項2記載の無線検針装置。
  7. 前記子無線端末は、
    同報信号受信に際し、所定レベル以上の受信信号強度がない場合は前記同報信号に対して応答信号を送信しないように構成した請求項2または請求項6記載の無線検針装置。
  8. 前記子無線端末は、
    無線受信した同報信号或いは自局宛の信号中にタイマー手段停止情報を検出した場合は、前記タイマー手段の動作を停止し、同報信号受信に対する応答信号の送信ができるように構成した請求項6記載の無線検針装置。
  9. メータと前記メータの検針データを無線送信する複数の子無線端末と、前記子無線端末と無線通信を行う中継無線端末と、前記中継無線端末及び前記子無線端末と無線通信を行う可搬式の親無線端末とで構成された無線検針システムの無線検針方法であって、
    前記中継無線端末は、前記子無線端末を介して前記メータの検針データを収集する時刻情報を前記親無線端末より入手するステップと、
    前記時刻情報に基づき所定の時刻に前記子無線端末を介して前記メータの検針データを収集して記憶するステップと、
    前記親無線端末から応答要求電文を受信したことに対応して前記記憶された検針データを一括して前記親無線端末へ送信するステップと、
    で構成された無線検針装置の無線検針方法。
  10. 請求項9記載の無線検針装置の無線検針方法の少なくとも一部をコンピュータに実現させるためのプログラム。
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