JP5878359B2 - 無線テレメータシステム - Google Patents

Description

本発明は、無線親機がメータやセンサの情報を無線通信により無線子機を通じて取得して、センタに情報を送信する無線テレメータシステムに関する。

従来、ガス、水道等のメータ検針用に開発された無線テレメータシステムでは、ホストコンピュータおよびセンタ網制御装置を備えたセンタ側装置に電話回線などの通信回線を介して端末網制御装置が接続され、端末網制御装置に無線親機が接続される。無線子機にメータなどの端末機器が接続され、無線子機は無線親機と無線通信を行う。検針値などのデータは、無線子機から無線親機に送信され、さらに無線親機から端末網制御装置を通じてセンタ側装置に送信される。

無線親機、無線子機などの無線端末は、電池駆動されている。無線端末は、送信側の無線端末から信号を受信するために間欠的にキャリアセンス動作を行う間欠受信を行って、電池の消耗の低減を図っている。無線端末が信号を送信するとき、送信側の無線端末は、キャリアセンスの動作間隔より長い時間、信号を繰り返し送信する。そのため、センタ側装置とメータとの間での通信時間は、間欠的なキャリアセンスの動作間隔以上の時間を要する。

特許文献１には、無線端末が間欠受信を行うとき、無線端末が送信回数を示す情報を送信し、受信側の無線端末は無線通信が断となる時間に応じて応答することにより、無線端末間の無線通信の衝突を回避するとともに、通信エラーをなくし、通信効率をよくすることが記載されている。

ところで、需要家に特定小電力無線を利用した本システムを導入する場合、メータの近くに無線子機を設置する。無線子機を設置する作業者が、無線子機とメータを有線で接続し、さらには、無線子機と無線親機との縁組作業を行う。縁組作業は、無線親機と新たに設置した無線子機が正しく通信ができるように、無線端末にそれぞれ付与された一意の識別符号をそれぞれ情報交換して、登録する作業である。無線親機が無線子機と接続するときには、起動電文中に記録された無線子機の識別符号を付加して送信する。受信側の無線子機は、受信した起動電文中の識別符号を認識し、無線子機自身の識別符号と一致することを確認する。このようにして、無線端末間の無線通信による接続が成立する。

以上のような動作をする無線テレメータシステムにおいて、無線子機を設置する作業者は、メータの設定を行う設定作業の最終確認として、センタ側装置からメータまで正しく接続されていることを確認する必要がある。ホストコンピュータからの発呼により、メータまでの接続を確立して、メータの初期設定を行い、メータからの応答電文をホストコンピュータが受け取ると、正しく接続されていることになる。この設定作業において、ホストコンピュータからメータまで接続して、応答電文が返信されるまでの時間は、間欠的なキャリアセンスの動作間隔以上の時間を要することは明らかである。ここで、特許文献１のような送信方法を採用しても、送信側の無線端末の送信時間は短縮されず、通信時間がかかるので、作業効率の改善にはならない。

また、メータが無線親機から離れた位置にある場合、無線親機と無線子機とは離れてしまう。そこで、無線親機と無線子機との無線通信を中継する中継機が設けられる。この中継機と無線親機が接続するときにも、間欠的なキャリアセンスの動作間隔以上の時間を要すことになり、無線を中継する段数が増えると比例して通信に要する時間が長くなる。そのため、設置作業者は、設定作業が終了するまで待たされることになり、作業効率が悪い。

特開平８−１９４０２３号公報

無線端末を設置して、無線テレメータシステムを構築するとき、センタ側装置との通信によってメータなどの端末機器の設定作業が行われる。そこで、本発明は、この通信時間を短くすることにより、作業者の待ち時間を減らして、作業効率の向上を図れる無線テレメータシステムの提供を目的とする。

本発明の無線テレメータシステムは、センタ側装置に通信回線を介して接続された端末網制御装置と、端末網制御装置に接続された無線親機と、端末機器が接続され、無線親機と無線通信を行う無線子機とを備えたものである。無線子機は、無線親機と通信するために間欠受信を行い、センタ側装置が無線親機を通じて無線子機を設定するときに、無線子機は、所定時間だけ連続受信状態になる。

設定作業に際して、連続受信状態にある無線子機は、無線親機から送信された信号をすぐに受信できる。これによって、無線親機は信号を繰り返し送信する必要がなくなるので、通信時間を短縮することができる。一方、無線子機では、無線親機からの信号をすぐに受信できるので、受信待ちの時間がなくなり、設定作業を効率よく進めることができる。

無線子機は、外部信号が入力されたとき、間欠受信状態から連続受信状態に切り替わる。設定作業中に、外部信号が無線子機に対して出力される。外部信号は、無線子機に対する入力操作により、直接入力される。あるいは、無線親機から外部信号が入力される。無線親機は、センタ側装置からの指示あるいは入力操作により外部信号を無線子機に送信する。

無線親機と無線子機との通信を中継する中継機が設けられる。中継機は、無線親機と無線通信するために間欠受信を行い、センタ側装置が無線子機を設定するときに、中継機は、所定時間だけ連続受信状態になる。外部信号が入力されたときに、中継機は、間欠受信状態から連続受信状態に切り替わる。

センタ側装置は、無線子機が連続受信状態にあるときに設定用の起動信号を送信する。起動信号は、センタ側装置から端末網制御装置を通じて無線親機に送られる。無線子機あるいは中継機では、いつでも受信できる状態にあるので、無線親機は、起動信号を受け取ると、すぐに無線子機あるいは中継機に送信できる。これによって、センタ側装置から無線子機までの通信に要する時間を短縮することができる。

設定作業において、まず無線子機は、外部信号の入力により連続受信状態に切り替わる。この後、センタ側装置は、設定用の起動信号を端末網制御装置に送信する。無線親機は、センタ側装置からの起動信号を端末網制御装置を通じて受信すると、起動信号を無線子機に送信する。連続受信状態にある無線子機は、起動信号を受信すると、端末機器の設定後に応答信号を無線親機に送信する。連続受信状態にある無線親機は、応答信号を受信すると、端末網制御装置を通じてセンタ側装置に応答信号を送信する。このような一連の作業において、受信待ちの時間がなくなり、作業効率がよくなる。

本発明によると、センタ側装置からの通信によってメータなどの端末機器を設定する設定作業に際して、無線親機と無線子機あるいは中継機との間の無線通信において、無線親機からの信号をすぐに受信でき、通信時間を短縮することができる。これに伴って、作業の待ち時間が減り、作業効率を向上させることができる。

本発明の無線テレメータシステムの全体構成図 無線親機の概略構成を示すブロック図 無線子機および中継機の概略構成を示すブロック図 無線テレメータシステムにおける無線端末間の間欠受信時の送受信処理のシーケンスを示す図 無線子機が連続受信状態になったときの送受信処理のシーケンスを示す図 中継機が連続受信状態になったときの送受信処理のシーケンスを示す図

本実施形態の無線テレメータシステムを図１に示す。本システムでは、ホストコンピュータ１１、センタ網制御装置（センタＮＣＵ）１２からなるセンタ側装置と端末側とが通信回線を介して通信可能に接続される。端末側は、通信回線である電話回線１３に接続された端末網制御装置（Ｔ−ＮＣＵ）１４と、端末網制御装置１４に接続された無線親機（以下、親機と称す）１５と、親機１５と無線通信を行う無線子機（以下、子機と称す）１６と、子機１６に接続されたメータ１７などの端末機器と、親機１５と子機１６との無線通信を中継する中継機１８とから構成される。端末機器は、ガス、水道などのマイコンメータ１７、センサなどであり、親機１５にも接続される。端末網制御装置１４と親機１５とは有線で接続され、子機１６と端末機器も有線で接続される。親機１５、子機１６および中継機１８の各無線端末は、特定小電力無線による通信を行う。センタ側装置と端末機器との間で、無線端末を通じて電文形式の信号が送受信される。

親機１５は、図２に示すように、Ｔ−ＮＣＵインターフェース２１、不揮発性メモリ２２、ＣＰＵ２３、アンテナ２４、無線通信ユニット２５、ＲＯＭ２６、ＲＡＭ２７、電池２８を備えている。また、親機１５は、これら以外に表示部、各種の設定や入力を行うためのスイッチを備えている。

ＣＰＵ２３、ＲＯＭ２６、ＲＡＭ２７から構成された制御部が、端末網制御装置１４および子機１６、中継機１８との通信を制御する。ＲＯＭ２６は、親機１５を機能させるためのプログラムを記憶する。ＲＡＭ２７は、ＣＰＵ２３が情報を処理するためのデータを一時的に記憶する。Ｔ−ＮＣＵインターフェース２１は、端末網制御装置１４と通信を行う。不揮発性メモリ２２は、識別情報等の通信に必要な情報や検針に関する情報を記憶する。アンテナ２４は、外部に電波を出力したり、外部からの電波を受信する。無線通信ユニット２５は、アンテナ２４を通じて所定の通信方式により他の無線端末と無線通信を行う。電池２８は、親機１５の各部に電力を供給する。

子機１６は、図３に示すように、メータインターフェース３１、不揮発性メモリ３２、ＣＰＵ３３、アンテナ３４、無線通信ユニット３５、ＲＯＭ３６、ＲＡＭ３７、電池３８を備えている。また、子機１６は、これら以外に表示部、各種の設定や入力を行うためのスイッチを備えている。

ＣＰＵ３３、ＲＯＭ３６、ＲＡＭ３７から構成された制御部が、親機１５およびメータ１７などの端末機器との通信を制御する。ＲＯＭ３６は、子機１６を機能させるためのプログラムを記憶する。ＲＡＭ３７は、ＣＰＵ３３が情報を処理するためのデータを一時的に記憶する。メータインターフェース３１は、メータ１７などの端末機器と通信を行う。不揮発性メモリ３２は、識別情報等の通信に必要な情報や端末機器に関する情報を記憶する。アンテナ３４は、外部に電波を出力したり、外部からの電波を受信する。無線通信ユニット３５は、アンテナ３４を通じて所定の通信方式により他の無線端末と無線通信を行う。電池３８は、子機１６の各部に電力を供給する。なお、中継機１８も子機１６と同じ構成である。

無線通信において、親機１５、子機１６および中継機１８の各無線通信ユニット２５、３５は、電池２８，３８の消耗を防ぐために、間欠受信を行う。すなわち、無線通信ユニット２５、３５は、間欠的に受信動作を行って、他の無線端末からの信号の有無を検出するといった間欠的なキャリアセンスを行う。この間欠受信中に、無線通信ユニット２５、３５が何らかの信号を検出すると、この信号が制御部に伝えられる。制御部は、信号を受け取ると、信号に含まれる識別情報に基づいて自機宛の信号であるかを判別する。自機宛である場合、制御部は、信号に応じて適切な処理を行い、他の無線端末への応答信号を無線通信ユニット２５、３５に出力する。無線通信ユニット２５、３５は、この応答信号を他の無線端末に送信する。自機宛でない場合、制御部は、受信した信号に対する処理を行わない。

本無線テレメータシステムにおけるデータ通信のシーケンスを図４に示す。親機１５および子機１６の制御部は、無線通信を行っていないとき、低消費電力モードを実行する。このモード中、親機１５および子機１６は、間欠受信状態にある。すなわち、無線通信ユニット２５、３５は、間欠的に、例えば１８秒毎に電波の有無を検知するキャリアセンスを行う。制御部は、キャリアセンスを実行するときのみ高速処理モードに遷移して、間欠受信状態から連続受信状態に切り替える。無線通信ユニット２５、３５は、キャリアセンスを開始して、電波の有無を検知する。一定時間のキャリアセンスが終わると、制御部は、再び低消費電力モードに戻る。なお、親機１５の間欠受信の間隔と子機１６の間欠受信の間隔とは同じ１８秒であるが、タイミングは非同期である。このような間欠受信を行うことにより、無線端末の無駄な動作が減り、電池の寿命を延ばすことができる。

そして、センタ側装置のホストコンピュータ１１が、検針などのために起動電文（起動信号）を出力すると、センタ網制御装置１２は端末網制御装置１４に対して発呼する。端末網制御装置１４は、センタ側装置から起動電文を受け取ると、親機１５に起動電文を出力する。親機１５の制御部は、起動電文を受け取ると、子機１６に対して起動電文を送信する。送信先となる子機１６は、起動電文において指定された子機１６あるいは全ての子機１６とされる。

子機１６は、間欠受信状態にある。そこで、親機１５の無線通信ユニット２５、３５は、間欠受信の間隔より少し長い時間、例えば１９秒間程度、起動電文を約５００回繰り返し連続送信する。親機１５が連続送信している間に、子機１６はキャリアセンスの動作タイミングになると、親機１５からの電波を受信する。

子機１６の制御部は、起動電文を受信すると、起動電文中の識別情報に基づいて自機宛の電文であることを確認した後、メータインターフェース３１を通じてメータ１７に起動電文を出力する。メータ１７は、起動電文によって指示された処理を実行する。そして、メータ１７は、検針値などの情報を含む応答電文（応答信号）を作成して、子機１６に出力する。子機１６の制御部は、応答電文を受け取ると、無線通信ユニット３５を通じて親機１５に応答電文を送信する。親機１５の制御部は、起動電文を受信したときに高速処理モードに遷移している。そのため、無線通信ユニット２５は、連続受信状態にある。

親機１５の制御部は、子機１６からの応答電文を受信すると、Ｔ−ＮＣＵインターフェース２１を通じて端末網制御装置１４に応答電文を出力する。端末網制御装置１４は、センタ側装置に応答電文を送信し、ホストコンピュータ１１は、応答電文を受け取ると、メータ１７の検針値などの情報を処理する。親機１５および子機１６は、応答電文を送信後にそれぞれ間欠受信状態に戻る。なお、中継機１８も子機１６と同じように動作する。

本システムにおいて、システムを新しく導入する際、親機１５や子機１６が新設される。あるいは、本システムが稼働しているとき、メータ１７などの端末機器の設置に伴って、子機１６が増設される。作業者が、親機１５および子機１６を設置して、メータ１７などを接続する。設置の完了後、無線端末の縁組作業が行われる。縁組作業が終わった後、運用開始するために、設置された機器に対して初期設定を行う設定作業が行われる。

設定作業に際して、図５に示すように、子機１６は、間欠受信状態から所定時間だけ連続受信状態になる。すなわち、子機１６の制御部は、外部信号が入力されると、間欠受信状態から連続受信状態に切り替わる。この外部信号は、作業者が子機１６のスイッチを操作したときに発生する信号である。

スイッチが操作されると、制御部は、連続受信状態に切り替え、この状態を所定時間、例えば１０分間継続する。作業者は、スイッチを操作した後、センタ側装置に運用開始の指示を行う。指示は、電話、メール、インターネットなどを利用して行われる。ホストコンピュータ１１は、指示により設定用の起動電文を出力する。起動電文は、センタ網制御装置１２から電話回線１３を通じて端末網制御装置１４に送信される。端末網制御装置１４は、受信した起動電文を親機に出力する。

子機１６は連続受信状態にあるので、親機１５の制御部は、起動電文を１回だけ送信するように無線通信ユニット２５を動作させる。無線通信ユニット２５は、数十ミリ秒程度送信を行う。なお、制御部は、起動電文を受け取ったとき、間欠受信状態から連続受信状態に切り替える。

子機１６が親機１５からの応答電文を受信すると、制御部は、自機宛の電文であることを確認して、メータインターフェース３１を通じてメータ１７に起動電文を出力する。メータ１７は、起動電文に含まれる設定情報に基づいて、センタ側装置とデータ通信するために必要な初期設定を行う。設定完了後、メータ１７は、正しく接続されていることの確認メッセージを含む応答電文を作成して、子機１６に出力する。子機１６の制御部は、無線通信ユニット３５を通じて応答電文を親機１５に送信する。応答電文の送信後、制御部は、連続受信状態から間欠受信状態に切り替える。

このように、切替のタイミングは、所定時間経過したときである。あるいは、連続受信状態に切り替えてから所定時間経過していなくても、制御部は、応答電文を送信したら、間欠受信状態に切り替える。すなわち、所定時間は、設定作業の進捗状況に応じて適宜変更される。これにより、子機１６の受信待ちの時間を短縮でき、電池３８の消耗を減らすことができる。

親機１５が子機１６から応答電文を受信すると、制御部は、端末網制御装置１４に応答電文を出力する。応答電文の出力後、制御部は、連続受信状態から間欠受信状態に切り替える。端末網制御装置１４は、応答電文をセンタ側装置に送信する。ホストコンピュータ１１は、応答電文を受け取ると、応答電文中の確認メッセージを確認する。ホストコンピュータ１１は、設置された全ての子機１５からの確認メッセージを受け取ると、設定作業を終了して、システムの運用を開始する。

なお、中継機１８においても、作業者がスイッチを操作すると、中継機１８は、子機１６とほぼ同時期に連続受信状態に切り替わる。しかし、中継機１８が子機１６から離れた場所に設置されていたり、高所などの操作しにくい場所に設置されている場合、作業者が中継機１８のスイッチを操作するのが困難となる。このような場合のために、中継機１８に対して、スイッチ操作による外部信号の直接入力の代わりに、親機１５から外部信号を入力する。

作業者は、子機１６などを設置した後、センタ側装置に設定開始の指示を行う。図６に示すように、ホストコンピュータ１１は、まず切替用の起動電文を親機１５に送信する。このとき、親機１５、子機１６および中継機１８は、間欠受信状態にある。親機１５は、端末網制御装置１４から切替用の起動電文を受け取ると、中継機１８に起動電文を送信する。起動電文は、間欠受信の間隔より少し長い時間送信される。

間欠受信状態にある中継機１８は、キャリアセンスの動作タイミングになると、親機１５からの起動電文を受信する。中継機１８の制御部は、切替用の起動電文に含まれる識別情報に基づいて自機宛の電文であることを確認すると、間欠受信状態から連続受信状態に切り替える。そして、制御部は、切替完了の応答電文を親機１５に送信する。このように、親機１５は、センタ側装置からの指示を受けて、中継機１８に外部信号として起動電文を送信する。中継機１８は、この起動電文により所定時間だけ連続受信状態になる。

親機１５は、中継機１８から応答電文を受信すると、端末網制御装置１４を通じてセンタ側装置に応答電文を送信する。ホストコンピュータ１１は、中継機１８が連続受信状態に切り替わったことを確認すると、設定用の起動電文を出力する。以降、上記と同様に設定作業のための通信が行われる。このとき、子機１６は連続受信状態に切り替わっているので、中継機１８から子機１６に電文を送信する時間を短くすることができる。

中継機１８が親機１５と通信している間に、作業者は子機１６の設置作業を行う。したがって、作業待ちといった無駄な時間をなくすことができ、作業効率がよくなる。また、子機１６に対しても、スイッチ操作の代わりに、センタ側装置の指示により、連続受信状態に切り替えるようにしてもよい。これによって、１回の操作で複数の子機１６を連続受信状態に一挙に切り替えることができ、作業効率がアップする。

以上のように、端末側の設定作業において、親機１５からの通信時間を短くすることができる。したがって、設定作業に要する時間を短縮できるとともに、作業者が無駄にする時間を減らすことができ、作業効率の向上を図れる。しかも、親機１５の送信時間が減るので、電池２８の消耗を抑制できる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。親機、子機、中継機の各無線端末の無線通信として、無線ＬＡＮ、ブルートゥース（登録商標）といった他の無線通信方式を用いてもよい。また、子機および中継機の受信状態を切り替えるために、親機が直接指示を行ってもよい。作業者が親機のスイッチを操作すると、親機が切替用の外部信号を子機あるいは中継機に送信する。この外部信号に応じて、子機あるいは中継機は間欠受信状態から連続受信状態に切り替わる。この場合、センタ側装置から親機への外部信号の送信を省略できる。

１１ ホストコンピュータ
１２ センタ網制御装置
１３ 電話回線
１４ 端末網制御装置
１５ 無線親機
１６ 無線子機
１７ メータ
１８ 中継機

Claims (5)

1. センタ側装置に通信回線を介して接続された端末網制御装置と、端末網制御装置に接続された無線親機と、端末機器が接続され、無線親機と無線通信を行う無線子機とを備え、無線子機は、無線親機と通信するために間欠受信を行い、縁組作業後にセンタ側装置が無線親機を通じて無線子機を設定するときに、無線子機は、無線子機に備えらえたスイッチの操作による外部信号が入力されると、設定作業の進捗状況に応じて変更される所定時間だけ連続受信状態になり、無線親機は、センタ側装置からの起動信号を受信すると、１回だけ起動信号を無線子機に送信し、間欠受信状態から連続受信状態に切り替わることを特徴とする無線テレメータシステム。
2. 無線親機と無線子機との通信を中継する中継機が設けられ、中継機は、無線親機と無線通信するために間欠受信を行い、縁組作業後にセンタ側装置が無線親機を通じて端末機器を設定するときに、中継機は、外部信号が入力されたとき、所定時間だけ連続受信状態にな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。
3. 無線親機は、中継機に外部信号を送信することを特徴とする請求項２記載の無線テレメータシステム。
4. センタ側装置は、外部信号の入力によって無線子機が連続受信状態にあるときに設定用の起動信号を送信することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無線テレメータシステム。
5. 無線親機は、センタ側装置からの起動信号を端末網制御装置を通じて受信すると、起動信号を無線子機に送信し、連続受信状態になり、連続受信状態にある無線子機は、起動信号を受信すると、端末機器の設定後に応答信号を無線親機に送信し、連続受信状態から間欠受信状態に切り替わり、無線親機は、応答信号を受信すると、端末網制御装置を通じてセンタ側装置に応答信号を送信し、連続受信状態から間欠受信状態に切り替わ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。

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