JP5591147B2

JP5591147B2 - 多段中継可能な無線テレメータシステム及び無線テレメータシステムに用いられる無線子機

Info

Publication number: JP5591147B2
Application number: JP2011033017A
Authority: JP
Inventors: 重雄中村; 正守中原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2031-02-18
Also published as: JP2012175226A

Description

この発明は、接続機器が多段に接続されて構成され、ガス、水道などのメータ情報取得用等に用いられるような、ビーコンを発信して通信を行う多段中継可能な無線テレメータシステム、及びそのような無線テレメータシステムに用いられる無線子機に関する。

従来、ガス、水道などのメータ情報取得用や、センサ情報取得用に開発された多段中継可能な無線テレメータシステムにおいて、ある無線子機が通信可能なサブ（無線子機）端末であるか否かを確認するために、ビーコンを送出して確認するという手法がある。これは端末（無線子機又は無線親機）が定期的にビーコンを送出し、それを受け取った端末（無線子機又は無線親機）がもし無線送信したいデータを保持していれば、ビーコンを送った端末にデータを送信するというものである。この方式を利用することで端末同士の多段中継を可能にしている。

このようなシステムにおいて、電源投入と同時にビーコンを送出開始とした場合、設置すべき場所に設置する前にも関わらず通信を開始する可能性がある。こうした通信が開始されると、電池の無駄な消費があるだけでなく、あるサブがメイン（無線親機）と通信できているように見えたが、実は設置前のサブを経由して通信できており、その未設置サブを実際に設置した後、場所が変わったため無線通信ができなくなってしまうという事態が発生する恐れがあった。

ビーコンの送出タイミングを変更する方法としては、特許文献１に開示の無線通信装置（方法）がある。特許文献１に開示の装置は、他の無線通信装置との間で無線通信可能な無線通信部と、上記無線通信部による無線通信を制御する無線通信制御部と、を備える無線通信装置であって、上記無線通信制御部は、周期的なサイクルのうち所定の条件を満たしたサイクルにおいて、自装置の近傍に位置する装置の存在を確認している。無線通信装置の近傍に位置する装置の存在確認のための動作を、所定の条件を満たしたサイクルのみにおいて行うことで、マルチホップ型の無線通信における消費電力を効果的に低減することを図っている。

特開２０１０−２３９３５７号公報

メインやサブが他サブとの間で通信する送信データの確認のため、ある一定周期毎に定期的にビーコンを発信して通信を行う多段中継式無線ＮＣＵにおいて、電源投入後又は一定の端末設定などの行為が終わると同時にビーコン送出を開始した場合、サブを設置し使用できる状態にする運用開始前、即ち、作業員がメータ近傍に端末を設置して実際にメータと接続する前であっても、メインやサブがビーコンを送出してしまうことがある。ビーコンのこのような送出の仕方を許容すると、運用開始前において電池の無駄な消費があるだけでなく、前述のとおり場所が変わったために、設置後に無線通信ができないサブが発生するという恐れもあった。

そこで、接続機器が多段に接続されて構成されておりビーコンを発信して通信を行う多段中継可能な無線テレメータシステム或いは無線テレメータシステムに用いられる無線子機において、接続機器や、無線親機又は他の無線子機との通信が可能か否かの確認用のビーコンの送出するタイミング（時期）に工夫を図る点で解決すべき課題がある。

この発明の目的は、上記課題を解決することであり、上記の多段中継可能な無線テレメータシステム及び無線テレメータシステムにおける無線子機において、運用開始を考慮してビーコンを送出するタイミング或いは条件を定めることで、運用開始前において電池の無駄な消費を回避し、設置場所が変わったことに起因して設置後に無線通信ができなくなることを回避することができる無線テレメータシステム及び当該無線テレメータシステムに用いられる無線子機を提供することである。

上記の課題を解決するために本発明による無線テレメータシステムでは、センタＮＣＵに有線網又は無線網で接続された無線親機と、ガス、水道などの検針を行うマイコンメータと有線接続された複数の無線子機とを備え、前記無線子機は前記無線親機と直接に又は他の前記無線子機を中継して前記無線親機と特定小電力無線方式の通信を行い、且つ前記無線子機が、他の前記無線子機や前記無線親機に対して、通信する情報があるか否かを確認するために、ビーコンを送信する多段中継可能な無線テレメータシステムにおいて、前記無線子機は、運用開始後に、前記マイコンメータと通信し、前記マイコンメータからの応答電文を正常に受信したことに応答して、前記ビーコンを送出開始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、無線子機が運用開始後、マイコンメータと通信し、マイコンメータからの応答電文を正常に受信した後に、ビーコン送出を開始する機能を有している。したがって、無縁子機が運用開始前にもかかわらず、電池電力を使ってビーコンを無線親機や無線子機に送出することがない。また、無線子機等の設置場所が変わっても、無縁子機が確実に運用開始となった後に、ビーコンを送出して通信可能な無線端末であるか否かを確認するため、無線通信が確実になる。

この無線テレメータシステムにおいて、前記運用開始後、前記無線子機が前記ビーコンの送出開始判断をするために前記マイコンメータと通信開始する条件は、前記無線子機の電源ＳＷ、各種ＳＷ、ボタン等の前記無線子機に備わる入力装置の操作であるとすることができる。電源ＯＮ時の電源ＳＷの押下や各種ＳＷの押下など、無線子機に備わった入力装置を操作することで、無線子機は、入力装置における入力に基づいてビーコン送出開始可否を自ら判断して、マイコンメータと通信開始する機能を有している。

また、この無線テレメータシステムにおいて、前記運用開始後、前記無線子機が前記ビーコンの送出開始判断をするために前記マイコンメータと通信開始する条件は、前記無線子機と接続可能な外部設定機が前記無線子機と接続された状態で操作されたことによる前記無線子機への入力であるとすることができる。即ち、無線子機は、外部設定機からの入力によりビーコン送出開始可否のためのメータ通信を開始する機能を有している。

また、この無線テレメータシステムにおいて、前記無線子機は、前記ビーコンの送出開始判断をするために最初に前記マイコンメータに対して通信を開始した後、一定時間毎に前記マイコンメータとの間で通信を行い、前記マイコンメータからの応答が正常であることに応答して、次の前記マイコンメータとの通信実施まで前記ビーコンの送出を許可することができる。即ち、無線子機は、最初にメータ通信をした後、一定時間毎にマイコンメータとの通信を行い、マイコンメータからの応答が正常であれば次のマイコンメータとの通信まで、一定間隔でビーコンを送出する機能を有している。

また、この無線テレメータシステムにおいて、前記ビーコンの送出開始条件は、前記無線子機が前記マイコンメータとの通信開始後、前記マイコンメータからの応答電文が正常に受信できることに加えて、前記応答電文中のメータＩＤが初期値ではないこと、とすることができる。即ち、無線子機は、ビーコン送出開始可否のため、マイコンメータとの通信においてマイコンメータからの返信電文中でメータＩＤが初期値（工場出荷時状態など）ではなければビーコン送出開始する機能を有する。

更に、本発明による無線テレメータシステムにおける無線子機は、ガス、水道などの検針を行うマイコンメータと有線接続されており、センタＮＣＵに有線網又は無線網で接続された無線親機と直接に又は他の無線子機を中継して前記無線親機と特定小電力無線方式の通信を行う無線子機において、前記無線子機が、他の前記無線子機や前記無線親機に対して、通信する情報があるか否かを確認するために、運用開始後に、前記マイコンメータと通信し、前記マイコンメータからの応答電文を正常に受信したことに応答して、前記ビーコンを送出開始することを特徴としている。

本発明であるところの、ビーコンを発信して通信を行う、多段中継式無線テレメータシステム及び当該無線テレメータシステムに用いられる無線子機によれば、接続機器又は無線子機が、運用開始後に他の接続機器やマイコンメータと通信し、他の接続機器又はマイコンメータからの応答電文を正常に受信した後に、その他の接続機器、或いは無線親機や他の無線子機と通信可能か否かの確認用のビーコンの送出を開始するので、設置直後からビーコンを送出するというような無駄な電池消費がなくなり、確実な無線通信ができるようになる。

本発明による無線テレメータシステムの一実施形態を示すシステム図である。図１に示す無線テレメータシステムのメインとサブのブロック図である。図２に示すサブが行う処理のシーケンス図である。図２に示すサブが行う処理の別のシーケンス図である。図２に示すサブが行う処理の別のシーケンス図である。図２に示すサブが行う処理の別のシーケンス図である。図２に示すサブが行う処理の更に別のシーケンス図である。

図１に示すように、本発明による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」と称す。）１０１に接続されたセンタ側網制御装置（以下、「センタＮＣＵ」という。）１０２と、電話回線やＦＯＭＡ網といったネットワーク１０６を介してセンタＮＣＵ１０２に接続された無線親機（以下、「メイン」という。）１０３と、メイン１０３や他の無線子機（以下、「サブ」という。）と無線でデータ通信を行う複数のサブ１０４と、サブ１０４と有線接続されるガスなどのメータ１０５と、で構成される。メイン１０３は、端末側網制御装置を内蔵していても良く、或いは外付けで端末側網制御装置を接続していてもよい。

また、メイン１０３やサブ１０４は、通信する情報があるかどうかを確認するため、一定間隔でビーコンを無線送出しており、ビーコンを受け取った端末が送る情報を持っていれば、ビーコンを発信した端末に情報を送信することで端末同士の多段の無線中継が可能であり、これを利用してノードに相当するすべてのメイン１０３及びサブ１０４間を接続したメッシュ型のトポロジも構成可能である。

図２は、図１に示す無線テレメータシステムに用いられているメイン１０３及びサブ１０４のブロック図である。図２に示すように、メイン１０３及びサブ１０４には、共に識別符号などの保存用に不揮発性メモリ２０２が内蔵されている。また、なんらかの処理結果表示用としてＬＥＤなどの表示部２０９、入力装置としてＤＩＰＳＷ２１１やボタン２１２などがある。ＣＰＵ２０３は時計やタイマー機能、バッファを有したものであり、無線部２０４を通じてアンテナ２０５と接続されている。ＣＰＵ２０３には制御用にＲＯＭ２０６及びＲＡＭ２０７が接続されており、更に電源として電池２０８を備えている。

図２のメインに示すように、ＣＰＵ２０３は網制御部２０１を通じて公衆網に接続されており、また、図２のサブに示すように、ＣＰＵ２０３には、メータ１０５への接続用のメータＩ／Ｆ２１０と外部設定機への接続用の外部設定機Ｉ／Ｆ２１３が接続されている。更に、サブ１０４の電源として、電池２０８の外に電源ＳＷ２１４が備わっている。

図２に示すサブが行う一つの処理のシーケンス図が図３に示されている。図３において、今、あるサブ１０４の電源がＯＮされ、運用可能な状態になったとする。まず、サブ１０４は自身に接続されたメータ１０５と通信を始める。このときメータ１０５に送る通信電文は、例えばメータ起動電文や、メータ検針電文などが考えられる。そしてメータ１０５から返信（応答電文）があれば初めてサブ１０４はビーコンを出すようにする。メータ１０５から返信がない場合は、ビーコンを送出しないようにする。一旦ビーコンを出し始めると、以後、ビーコンが定期的に、即ち、一定間隔で送出し続けられる。

また、図２に示すサブが行う別の処理のシーケンス図が図４に示されている。電源ＯＮ後に、メータ通信を行うという方法以外に、サブ１０４に備えられた入力装置（例えば開始ＳＷといったもの）を用いるという手段も考えられる。図４において、開始ＳＷを押下後に前記手段と同様にメータ１０５と通信を始め、メータ１０５から返信（応答電文）があればサブ１０４はビーコンを送出し始める。一旦ビーコンを出し始めると、以後、ビーコンが一定間隔で送出し続けられる。メータ１０５から返信がない場合は、図３に示す場合と同様である。

また、図２に示すサブが行う別の処理のシーケンス図が図５に示されている。ＳＷではなくサブ１０４に接続可能な外部設定機を用い、サブ１０４に接続の上、ユーザー操作により外部設定機からある特定の電文（例えば、運用開始電文）を送ると、サブ１０４は、電文解析をした上で、メータ１０５に電文（例えば、メータ起動電文やメータ検針電文などのメータ通信電文）を送り、メータ１０５から返信（応答電文）があればビーコン送出を開始するという手法も考えられる。一旦ビーコンを出し始めた後、及びメータ１０５から返信がない場合の流れは、図３に示す場合と同様である。

また、図２に示すサブが行う別の処理のシーケンス図が図６に示されている。単にメータ１０５から返信があった場合にビーコン送出を開始するということだけではなく、メータ１０５からの返信を受信したときのその応答電文の解析を行い、その電文中のメータＩＤがオールゼロのような工場出荷時の初期値ではない場合のみ正常な返信電文であると判断し、ビーコン送出を開始するという手段も考えられる。このときは、返信中のメータＩＤが初期値のときにはまだ運用開始状態ではないとみなし、ビーコンを送出することをしなくする。

また、図２に示すサブが行う更に別の処理のシーケンス図が図７に示されている。最後に前述した手法では、一度ビーコン送出を開始すると、以後はずっと送出し続ける。すると運用終了を迎えメータ１０５を外したが電源が入ったままサブ１０４が放置された場合に、当該サブ１０４は無駄な無線発信源となってしまう。それを避けるため、定期的（例えば６時間おき）にサブ１０４と接続されたメータと通信を行ってメータ接続を確認し、返信があれば（または返信電文にメータＩＤが入っていれば）ビーコン送出時間を次のメータ接続確認時間まで延長するようにする。こうすることで、無駄な無線発信をなくすことができる。

以上、本発明について、特定小電力無線方式の通信を行う多段中継式無線テレメータシステムの例を図示し説明したが、システムとしては、この例以外であっても、図１に示す無線テレメータシステムにおける各マイコンメータをセンサに置き換えたセンサネットワークや、パソコンとその周辺機器を多段中継式に組んだネットワークについても適用可能であることは明らかである。

１０１ホストコンピュータ１０２センタＮＣＵ
１０３無線親機（メイン）１０４無線子機（サブ）
１０５メータ１０６電話回線、ＦＯＭＡ網
２０１Ｔ−ＮＣＵと接続のための・／Ｆ
２０２データ登録用不揮発性メモリ２０３ＣＰＵ
２０４無線通信ユニット２０５アンテナ
２０６ＲＯＭ２０７ＲＡＭ
２０８電池２０９表示部
２１０メータ接続のための・／Ｆ２１１ＤＩＰＳＷなどの入力装置
２１２ボタンなどの入力装置

Claims

センタＮＣＵに有線網又は無線網で接続された無線親機と、ガス、水道などの検針を行うマイコンメータと有線接続された複数の無線子機とを備え、前記無線子機は前記無線親機と直接に又は他の前記無線子機を中継して前記無線親機と通信を行い、且つ前記無線子機が、他の前記無線子機や前記無線親機に対して、通信する情報があるか否かを確認するために、ビーコンを送信する多段中継可能な無線テレメータシステムにおいて、
前記無線子機は、運用開始後に、前記マイコンメータと通信し、前記マイコンメータからの応答電文を正常に受信したことに応答して、前記ビーコンを送出開始することを特徴とする無線テレメータシステム。
前記運用開始後、前記無線子機が前記ビーコンの送出開始判断をするために前記マイコンメータと通信開始する条件は、前記無線子機の電源ＳＷ、各種ＳＷ、ボタン等の前記無線子機に備わる入力装置の操作であ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。
前記運用開始後、前記無線子機が前記ビーコンの送出開始判断をするために前記マイコンメータと通信開始する条件は、前記無線子機と接続可能な外部設定機が前記無線子機と接続された状態で操作されたことによる前記無線子機への入力であ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。
前記無線子機は、前記ビーコンの送出開始判断をするために最初に前記マイコンメータに対して通信を開始した後、一定時間毎に前記マイコンメータとの間で通信を行い、前記マイコンメータからの応答が正常であることに応答して、次の前記マイコンメータとの通信実施まで前記ビーコンの送出を許可することを特徴とする請求項２又は３記載の無線テレメータシステム。
前記ビーコンの送出開始条件は、前記無線子機が前記マイコンメータとの通信開始後、前記マイコンメータからの応答電文が正常に受信できることに加えて、前記応答電文中のメータＩＤが初期値ではないこと、とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の無線テレメータシステム。
無線テレメータシステムにおいてガス、水道などの検針を行うマイコンメータと有線接続された無線子機であって、センタＮＣＵに有線網又は無線網で接続された無線親機と直接に又は他の無線子機を中継して前記無線親機と特定小電力無線方式の通信を行う無線子機において、
前記無線子機が、他の前記無線子機や前記無線親機に対して、通信する情報があるか否かを確認するために、運用開始後に、前記マイコンメータと通信し、前記マイコンメータからの応答電文を正常に受信したことに応答して、前記ビーコンを送出開始することを特徴とする無線子機。