JP6004341B2

JP6004341B2 - 遠隔検針用通信端末、および遠隔検針用通信システム

Info

Publication number: JP6004341B2
Application number: JP2013018874A
Authority: JP
Inventors: 光央上村; 真理中西; 隆之新居
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2033-02-01
Also published as: JP2014150458A; WO2014119279A1

Description

本発明は、遠隔検針用通信端末、および遠隔検針用通信システムに関するものである。

従来、供給事業者から供給される供給媒体を使用する需要家に遠隔検針用通信端末を設けて、遠隔検針システムが構成されている。遠隔検針用通信端末は、供給媒体の使用量を検針した検針情報を、供給事業者が設置した親局、検針員が携行するハンディターミナル等へ無線送信することによって、各需要家における供給媒体の使用量を供給事業者へ通知している（例えば、特許文献１参照）。なお、供給媒体としては、電力、水、ガス等がある。

特開２０１１−２５０３０１号公報

遠隔検針用通信端末が無線通信に用いる周波数帯域は、９２０ＭＨｚ帯であり、ＨＥＭＳ（Home Electrical ManagementSystem）機器、センサ機器、タグ等の他の通信端末も通信に用いる。したがって、同一の周波数帯域で、多数の通信端末が通信を行っており、遠隔検針用通信端末の通信時に、他の通信端末が同時に通信を行うと、他の通信端末が送信した電波信号が妨害波となって輻輳、混信し、遠隔検針用通信端末の通信が失敗する可能性がある。

しかしながら、通常、通信端末が行う通信は電波法に基づいており、このような通信端末が送信する電波信号は合法的である。したがって、遠隔検針用通信端末の通信失敗が一時的に発生するものの、この通信障害はいずれ解消される。

しかしながら、遠隔検針用通信端末が無線通信に用いる周波数帯域において、意図的、意図的でないに関わらず、電波法に基づかない違法な電波信号を発生する通信端末、および自動販売機、電子レンジ等の機器がある。これらの通信端末、機器が発生する電波信号は、遠隔検針用通信端末にとって妨害波となり、遠隔検針用通信端末の通信が失敗する可能性がある。そして、電波法に基づかない違法な妨害波であるが故に、遠隔検針用通信端末の通信が失敗する通信障害が、頻発または継続する虞がある。

遠隔検針用通信端末は、供給事業者が需要家に供給媒体の使用料金を課金するために、検針情報を送信するものであり、違法な妨害波による通信障害は回避しなければならない。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、電波法に基づかない違法な妨害波を識別することができる遠隔検針用通信端末、および遠隔検針用通信システムを提供することにある。

本発明の遠隔検針用通信端末は、電波信号を送受信する送受信部を備えて、供給事業者から供給される供給媒体の需要家における使用量を表す検針情報を送信する遠隔検針用通信端末であって、前記送受信部が用いる周波数帯域で行われる通信に対して電波法で定められた信号発生パターンを予め記憶したパターン記憶部と、妨害波が発生した場合に、前記妨害波が前記電波法に基づいた通信によるものか否かを判定する妨害波判定部とを備え、前記信号発生パターンは、電波信号の送信を許可された許可期間と電波信号の送信を禁止された禁止期間とを交互に繰り返し、前記許可期間および前記禁止期間の各時間長さを規定したものであり、前記妨害波判定部は、前記送受信部が受信した妨害波の発生パターンが前記信号発生パターンに合致する場合、この妨害波は電波法に基づいた通信によるものであると判定し、前記送受信部が受信した妨害波の発生パターンが前記信号発生パターンに合致しない場合、この妨害波は電波法に基づいた通信によるものでないと判定することを特徴とする。

この発明において、前記妨害波を受信した時刻を記憶する妨害波時刻記憶部と、前記送受信部による電波信号の受信が失敗した時刻を記憶する障害時刻記憶部と、前記送受信部が受信した電波信号の強度を記憶する信号強度記憶部と、前記受信が失敗した時刻と前記妨害波を受信した時刻との差が所定時間以下であり、且つ前記受信が失敗した時刻における前記電波信号の強度が所定強度以上である場合、前記受信の失敗は、前記妨害波が原因であると判定する通信障害判定部とを備えることが好ましい。

本発明の遠隔検針用通信システムは、本発明の複数の遠隔検針用通信端末と、前記遠隔検針用通信端末との間で通信を行う親局とを備えることを特徴とする。

この発明において、前記遠隔検針用通信端末は、妨害波を検出した場合、この妨害波に関する情報を前記親局へ送信し、前記親局は、前記遠隔検針用通信端末のそれぞれから送信された前記妨害波に関する情報に基づいて、前記妨害波の発生源の位置を特定することが好ましい。

この発明において、前記遠隔検針用通信端末は、妨害波を検出した場合、この妨害波に関する情報を他の前記遠隔検針用通信端末へ送信し、他の前記遠隔検針用通信端末から送信された前記妨害波を受信した場合、自端末が検出した前記妨害波に関する情報、および他の前記遠隔検針用通信端末から送信された前記妨害波に関する情報に基づいて、前記妨害波の発生源の位置を特定し、この特定した前記妨害波の発生源の位置の情報を前記親局へ送信することが好ましい。

以上説明したように、本発明では、電波法に基づかない違法な妨害波を識別することができるという効果がある。

実施形態のシステム構成を示すブロック図である。同上の通信の一例を示すシーケンス図である。同上のパケット通信記録を示すテーブル図である。（ａ）〜（ｄ）同上の信号発生パターンを示す説明図である。同上の妨害受信記録を示すテーブル図である。同上の複数の遠隔検針用通信端末を用いたシステム構成を示すブロック図である。同上の障害発生通知の受信履歴を示すテーブル図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態）
図１は、遠隔検針用通信端末１の構成を示す。遠隔検針用通信端末１は、アンテナ１ａ、送受信部１ｂ、復調部１ｃ、変調部１ｄ、ＲＳＳＩ部１ｅ、演算処理部１０、記憶部１１を備える。演算処理部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成されており、信号処理部１ｆ、受信成否判定部１ｇ、妨害波判定部１ｈ、通信障害判定部１ｉの各機能を有する。また、記憶部１１は、パターン記憶部１ｊ、受信状態記憶部１ｋを備える。

遠隔検針用通信端末１は、供給事業者から供給される供給媒体を使用する需要家に設けられており、供給事業者が設置した親局２、検針員が携行するハンディターミナル３等と互いに無線通信を行う。そして、遠隔検針用通信端末１は、供給媒体の使用量を検針した検針情報を図示しない検針メータから取得し、親局２、ハンディターミナル３等へ送信することによって、各需要家における供給媒体の使用量を供給事業者へ通知している。この遠隔検針用通信端末１は、親局２、ハンディターミナル３と直接通信を行う構成、または他の遠隔検針用通信端末１を中継局として、親局２、ハンディターミナル３との間でマルチホップ通信を行う構成のいずれであってもよい。なお、供給媒体としては、電力、水、ガス等がある。

以下、遠隔検針用通信端末１の動作について説明する。

送受信部１ｂは、アンテナ１ａを介した電波信号の送受信を行う。そして、復調部１ｃは受信した電波信号に復調処理を施す。信号処理部１ｆは、復調された信号からメッセージを取得し、この取得したメッセージに基づいて、検針メータから検針情報の取得処理、検針情報の送信処理、応答信号（ＡＣＫ）の返信等の各処理を行う。また、信号処理部１ｆは、送信する信号を生成して、変調部１ｄへ出力する。変調部１ｄは、送信信号に変調処理を施す。送受信部１ｂは、変調部１ｄから受け取った信号をアンテナ１ａから電波信号として出力する。

ＲＳＳＩ部１ｅは、送受信部１ｂが受信した電波信号をＲＳＳＩ（Received Signal StrengthIndicator）信号に変換して、演算処理部１０へ出力する。ＲＳＳＩ信号は、受信した電波信号の信号レベルに応じて電圧が変化する信号であり、例えば、信号レベルが大きいほど電圧が高くなる。

また、受信成否判定部１ｇは、復調部１ｃで復調された信号が自端末宛（ユニキャスト、ブロードキャスト、マルチキャストを含む）であった場合、信号処理部１ｆがこの自端末宛の信号の受信に成功したか否かを判定する。具体的に、信号処理部１ｆが自端末宛の信号からのメッセージ取得に成功すれば、受信成否判定部１ｇは受信成功と判定する。また、信号処理部１ｆが自端末宛の信号からのメッセージ取得に失敗した場合、受信成否判定部１ｇは受信失敗と判定する。

そして、受信成否判定部１ｇは、この受信成功・受信失敗の判定結果を、パケット受信記録として受信状態記憶部１ｋに記憶させる。

例えば、遠隔検針用通信端末１とハンディターミナル３との間で、図２に示す通信が行われたとする。まず、ハンディターミナル３は、遠隔検針用通信端末１に対してパケットＰ１を送信し、パケットＰ１の受信に成功した遠隔検針用通信端末１は、応答信号Ａ１をハンディターミナル３へ返信する。次に、ハンディターミナル３は、遠隔検針用通信端末１に対してパケットＰ２を送信し、遠隔検針用通信端末１は、パケットＰ２の受信に失敗する。その後、ハンディターミナル３は、遠隔検針用通信端末１に対してパケットＰ３を送信し、遠隔検針用通信端末１は、パケットＰ３の受信にも失敗する。

この場合、受信状態記憶部１ｋには、図３に示すパケット受信記録が記憶される。パケット受信記録は、自端末宛のパケットの受信成否（受信成功：○、受信失敗：×）、受信時刻、受信信号強度の各項目で構成される。受信成否の項目は、受信成否判定部１ｇによる受信成功・受信失敗の判定結果が格納される。受信時刻の項目は、パケットを受信した時刻が格納される。受信信号強度の項目は、ＲＳＳＩ部１ｅが出力するＲＳＳＩ信号に基づいて、パケットの受信時刻における受信信号強度が設定される。

また、妨害波判定部１ｈは、妨害波が発生した場合に、この妨害波が電波法に基づいた通信によるものか否かを判定する。妨害波とは、信号処理部１ｆにおいて同期が取れない信号、自端末宛ではない信号等である。

ここで、通信は、電波法によって様々な取り決めが規定されている。そして、送受信部１ｂは、９２０ＭＨｚ帯を用いた通信を行っており、９２０ＭＨｚ帯を用いた通信には、キャリアセンスの有無、キャリアセンス時間の長さに応じて、例えば図４（ａ）〜（ｃ）に示す送信時間の制限を設けることが規定されている。

図４（ａ）は、電波信号の送信を許可された１００ｍｓｅｃの許可期間Ｔ１１と、電波信号の送信を禁止された１００ｍｓｅｃの禁止期間Ｔ１２とを交互に繰り返す。

図４（ｂ）は、電波信号の送信を許可された４ｓｅｃの許可期間Ｔ２１と、電波信号の送信を禁止された５０ｍｓｅｃの禁止期間Ｔ２２とを交互に繰り返す。

図４（ｃ）は、電波信号の送信を許可された４００ｍｓｅｃの許可期間Ｔ３１と、電波信号の送信を禁止された２ｍｓｅｃの禁止期間Ｔ３２とを交互に繰り返す。

パターン記憶部１ｊは、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す許可期間、禁止期間の各情報（電波法で定められた信号発生パターンである合法パターン）を予め記憶している。

そして、妨害波判定部１ｈは、妨害波が発生した場合、パターン記憶部１ｊに記憶している合法パターンを参照して、この妨害波が電波法に基づいた通信によるものか否かを判定する。なお、合法パターンの種類は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すもの以外にあってもよい。

具体的に、妨害波判定部１ｈは、ＲＳＳＩ部１ｅが出力するＲＳＳＩ信号から、妨害波の発生パターンを判別する。この妨害波の発生パターンとは、妨害波が発生する時間長さ、妨害波が発生する時間間隔等の特徴によって分類される。そして、妨害波判定部１ｈは、この妨害波の発生パターンが、パターン記憶部１ｊに記憶している合法パターンのいずれに合致するかを判定する。妨害波判定部１ｈは、妨害波の発生パターンが、パターン記憶部１ｊに記憶しているいずれかの合法パターンに合致する場合、受信した妨害波は電波法に基づいた通信によるものである（妨害波は合法である）と判定する。また、妨害波判定部１ｈは、妨害波の発生パターンが、パターン記憶部１ｊに記憶しているいずれの合法パターンにも合致しない場合、受信した妨害波は電波法に基づいた通信によるものではない（妨害波は違法である）と判定する。例えば、合法パターンに合致しない妨害波の発生パターンとして、図４（ｄ）に示すように、禁止期間を設けずに電波信号を連続的に出力するパターンが挙げられる。

そして、妨害波判定部１ｈは、受信した妨害波が合法または違法であるかの判定結果を、妨害受信記録として受信状態記憶部１ｋに記憶させる。すなわち、妨害波判定部１ｈによって、妨害波の発生パターンが合法パターンに合致するか否かを判定することによって、電波法に基づかない違法な妨害波を識別することができる。

例えば、遠隔検針用通信端末１とハンディターミナル３との間で、図２に示す通信が行われた場合に、妨害波Ｉ１，Ｉ２が発生したとする。妨害波Ｉ１は、ハンディターミナル３がパケットＰ２を送信する直前に発生し、妨害波Ｉ２は、ハンディターミナル３がパケットＰ２を送信した直後に発生している。

この場合、受信状態記憶部１ｋには、図５に示す妨害受信記録が記憶される。妨害受信記録は、発生した妨害波の合法・違法の判定結果、受信時刻、受信信号強度の各項目で構成される。妨害波の合法・違法の項目は、妨害波判定部１ｈによる合法・違法の判定結果が格納される。受信時刻の項目は、妨害波を受信した時刻が格納される。受信信号強度の項目は、ＲＳＳＩ部１ｅが出力するＲＳＳＩ信号に基づいて、妨害波の受信時刻における受信信号強度が設定される。

そして、通信障害判定部１ｉは、受信が失敗した時刻と妨害波を受信した時刻との差が３０秒以下であり、且つ受信が失敗した時刻における受信信号強度が−９５ｄＢｍ以上である場合、受信の失敗は、妨害波が原因であると判定する。すなわち、通信障害判定部１ｉは、受信信号強度が高いにも関わらず受信失敗した原因は、受信失敗時刻の近傍で発生した妨害波であると判定する。ここで、本発明の妨害波時刻記憶部、障害時刻記憶部、信号強度記憶部は、受信状態記憶部１ｋ（のパケット受信記録および妨害受信記録）で構成される。なお、この判定処理に用いる３０秒、−９５ｄＢｍの各値は一例であり、構成、環境等に応じて適宜設定すればよい。

具体的に、パケット受信記録（図３）、妨害受信記録（図５）を参照すると、受信失敗したパケットＰ２の受信時刻：１４時１２分３０秒、違法妨害波Ｉ１の受信時刻：１４時１２分００秒、違法妨害波Ｉ２の受信時刻：１４時１３分００秒である。すなわち、パケットＰ２の受信時刻の前後３０秒以内に妨害波Ｉ１，Ｉ２が発生している。さらに、パケットＰ２の受信信号強度は、−８９ｄＢｍである。すなわち、パケットＰ２の受信信号強度は、−９５ｄＢｍ以上である。したがって、通信障害判定部１ｉは、パケットＰ２の受信失敗は、違法妨害波Ｉ１，Ｉ２が原因であると判定する。

また、パケット受信記録（図３）、妨害受信記録（図５）を参照すると、受信失敗したパケットＰ３の受信時刻：１４時１５分００秒、違法妨害波Ｉ１の受信時刻：１４時１２分００秒、違法妨害波Ｉ２の受信時刻：１４時１３分００秒である。すなわち、パケットＰ３の受信時刻の前後３０秒以内に妨害波Ｉ１，Ｉ２は発生していない。さらに、パケットＰ３の受信信号強度は、−１０６ｄＢｍである。すなわち、パケットＰ３の受信信号強度は、−９５ｄＢｍ未満である。したがって、通信障害判定部１ｉは、パケットＰ３の受信失敗は、違法妨害波が原因ではなく、受信信号強度の不足が原因であると判定する。

したがって、通信障害判定部１ｉによって受信失敗の原因が特定されるので、供給事業者は、受信失敗の原因に応じて、受信失敗に対する対応、対策を実行することができる。

そして、演算処理部１０は、通信障害判定部１ｉによって、違法妨害波による通信障害が発生したと判定された場合、違法妨害波による通信障害の発生通知（障害発生通知）を、親局２へ送信する。障害発生通知は、送信元の遠隔検針用通信端末１の識別情報、違法妨害波の受信時刻、違法妨害波の受信信号強度等の各情報が含まれる。

図６に示すように、親局２は、配下にある複数の遠隔検針用通信端末１とともに、遠隔検針用通信システムを構成している。なお、図６において、複数の遠隔検針用通信端末１を互いに区別するため、遠隔検針用通信端末１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，．．．．．．の符号を付す。

そして、親局２は、各遠隔検針用通信端末１から障害発生通知を受信すると、図７に示す障害発生通知の受信履歴を作成する。親局２は、遠隔検針用通信端末１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，．．．．．．の各位置関係を予め把握しており、各遠隔検針用通信端末１における違法妨害波の受信時刻、受信信号強度に基づいて、違法妨害波の発生源の位置を特定する。例えば、図７に示す障害発生通知の受信履歴では、遠隔検針用通信端末１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｅ，１Ｇ，１Ｈが同時刻に違法妨害波を受信しており、遠隔検針用通信端末１Ａ，１Ｂにおける受信信号強度が最も高い。そこで、親局２は、遠隔検針用通信端末１Ａ，１Ｂの間に違法妨害波の発生源があると判定し、その旨を供給事業者に通知する。したがって、供給事業者は、親局２から通知された内容を基にして、違法妨害波の発生源に対する対応、対策を実行することができる。

また、遠隔検針用通信端末１が他の遠隔検針用通信端末１を中継局としてマルチホップ通信を行う構成では、以下のように動作してもよい。遠隔検針用通信端末１は、他の遠隔検針用通信端末１に対して障害発生通知（妨害波に関する情報）をブロードキャスト送信する。したがって、各遠隔検針用通信端末１は、他の遠隔検針用通信端末１から送信された障害発生通知を受信することによって、他の遠隔検針用通信端末１で発生した違法妨害波の発生状況を把握することができる。そして、各遠隔検針用通信端末１は、自端末における違法妨害波の発生状況、他の遠隔検針用通信端末１における違法妨害波の発生状況に基づいて、違法妨害波の発生源の位置を特定し、親局２へ通知する。親局２は、各遠隔検針用通信端末１によって特定された違法妨害波の発生源の情報を供給事業者に通知する。したがって、供給事業者は、親局２から通知された内容を基にして、違法妨害波の発生源に対する対応、対策を実行することができる。

１遠隔検針用通信端末
１０演算処理部
１１記憶部
１ｂ送受信部
１ｅＲＳＳＩ部
１ｆ信号処理部
１ｇ受信成否判定部
１ｈ妨害波判定部
１ｉ通信障害判定部
１ｊパターン記憶部
１ｋ受信状態記憶部（妨害波時刻記憶部、障害時刻記憶部、信号強度記憶部）

Claims

電波信号を送受信する送受信部を備えて、供給事業者から供給される供給媒体の需要家における使用量を表す検針情報を送信する遠隔検針用通信端末であって、
前記送受信部が用いる周波数帯域で行われる通信に対して電波法で定められた信号発生パターンを予め記憶したパターン記憶部と、
妨害波が発生した場合に、前記妨害波が前記電波法に基づいた通信によるものか否かを判定する妨害波判定部とを備え、
前記信号発生パターンは、電波信号の送信を許可された許可期間と電波信号の送信を禁止された禁止期間とを交互に繰り返し、前記許可期間および前記禁止期間の各時間長さを規定したものであり、
前記妨害波判定部は、前記送受信部が受信した妨害波の発生パターンが前記信号発生パターンに合致する場合、この妨害波は電波法に基づいた通信によるものであると判定し、前記送受信部が受信した妨害波の発生パターンが前記信号発生パターンに合致しない場合、この妨害波は電波法に基づいた通信によるものでないと判定する
ことを特徴とする遠隔検針用通信端末。
前記妨害波を受信した時刻を記憶する妨害波時刻記憶部と、
前記送受信部による電波信号の受信が失敗した時刻を記憶する障害時刻記憶部と、
前記送受信部が受信した電波信号の強度を記憶する信号強度記憶部と、
前記受信が失敗した時刻と前記妨害波を受信した時刻との差が所定時間以下であり、且つ前記受信が失敗した時刻における前記電波信号の強度が所定強度以上である場合、前記受信の失敗は、前記妨害波が原因であると判定する通信障害判定部と
を備えることを特徴とする請求項１記載の遠隔検針用通信端末。
請求項１または２記載の複数の遠隔検針用通信端末と、前記遠隔検針用通信端末との間で通信を行う親局とを備えることを特徴とする遠隔検針用通信システム。
前記遠隔検針用通信端末は、妨害波を検出した場合、この妨害波に関する情報を前記親局へ送信し、前記親局は、前記遠隔検針用通信端末のそれぞれから送信された前記妨害波に関する情報に基づいて、前記妨害波の発生源の位置を特定することを特徴とする請求項３記載の遠隔検針用通信システム。
前記遠隔検針用通信端末は、妨害波を検出した場合、この妨害波に関する情報を他の前記遠隔検針用通信端末へ送信し、他の前記遠隔検針用通信端末から送信された前記妨害波を受信した場合、自端末が検出した前記妨害波に関する情報、および他の前記遠隔検針用通信端末から送信された前記妨害波に関する情報に基づいて、前記妨害波の発生源の位置を特定し、この特定した前記妨害波の発生源の位置の情報を前記親局へ送信することを特徴とする請求項３記載の遠隔検針用通信システム。