JP6282867B2 - 無線中継子機、無線情報収集システム - Google Patents

Description

本発明は、例えばガス、水道、電気などの使用量等の検知情報を収集する無線情報収集システムに関し、より詳細には、メッシュ型の多段無線中継機能を有した遠隔検針を行う無線中継装置に接続された無線子機におけるメータ機器との通信処理に関するものである。

通信機能を持った無線子機が相互にデータを送受信することによりネットワークを形成するメッシュ型の多段無線中継機能を有した、ガスメータ・水道メータ等の遠隔検針を行う無線情報収集システムにおいては、センタ装置と無線中継子機間に無線中継機が多段に接続されているため、通信時に無線中継のために時間を要してしまい、メータ機器が通信タイムアウトとなってしまう問題がある。これを解決するために、センタ装置とメータ機器との間で通信を行う通信システムにおいて、無線親機と無線中継子機はセンタ又はメータから通信電文が送られてくると、タイムアウト時間内にダミー応答を返すことにより、タイムアウトを延長する技術が特許文献１に提案されている。

特開平８−１３０５８６号公報

しかしながら、メータ機器では一般的に再送要求を受信可能な回数が規定されており、無線中継段数が増えることで無線中継時間が増加し再送要求回数が規定回数を上回ってしまった場合、通信継続できなくなるという課題があった。

本願発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、メッシュ型の無線通信に対応し、多段無線中継によって通信時間が長くなった場合においても、メータ機器との通信タイムアウトを回避することができるシステム、また無線中継子機を提供する。

本発明に係る無線情報収集システムは、メッシュ型の多段無線中継機能を有し、センタ装置と電話網および前記無線を介してガス・水道メータなどのメータ機器と通信可能に接続され遠隔検針を行う無線中継装置であり、前記センタ装置と前記メータ機器間での通信において、前記センタ装置から前記メータ機器への送信電文を１電文送信する度に、前記メータ機器に対して通信終了要求を送信することを特徴とした無線テレメータシステムである。

本発明によれば、多段無線中継によって通信時間が長くなった場合においても、メータ機器との通信タイムアウトを回避することができ、更にメータ機器の電池消費を低減することができる。

本発明の無線情報収集システムにおける、実施の形態を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る無線親機のブロック図である。 本発明の実施形態に係る無線中継機のブロック図である。 本発明の無線情報収集システムにおける、実施の形態を示すシーケンス図である。 本発明の無線情報収集システムにおける、実施の形態を示すシーケンス図である。 本発明の無線情報収集システムにおける、実施の形態を示すシーケンス図である。 従来の無線情報収集システムにおける、実施の形態を示すシーケンス図である。 無線中継子機の動作フローチャートである。 無線中継子機の動作フローチャートである。 無線中継子機の動作フローチャートである。

［実施形態１］
以下、本発明の無線情報収集システムにおける実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

（無線情報収集システムの構成）
図１は本発明の無線情報収集システムにおける、実施の形態を示すブロック図である。本発明の無線情報収集システムは、センタ装置１０１が、電話網（またはＩＰ網）１０２を経由して無線親機１０３と通信可能に接続されている。また無線親機１０３はエリア内の無線中継機１０４を介して無線中継子機１０５と通信可能に無線接続されており、さらに無線中継子機１０５はメータ機器１０６と通信可能に有線接続されている。

無線中継機１０４と無線中継子機１０５は同一の装置であるが、説明の都合上、センタ装置１０１の情報収集対象であるメータ機器１０６が繋がっている無線中継機を無線中継子機１０５と呼ぶことにする。

また、無線親機１０３と無線中継子機１０５を結ぶ無線中継機１０４は、隣接する無線中継機１０４間で複数の通信経路を持つ。

例えば、ガス・水道の定期的なメータ検針動作で説明する。まず、センタ装置１０１は、無線親機１０３に対して起動要求信号を送信する。次ぎに無線親機１０３は無線中継機１０４に無線親機１０３から受信した起動要求信号を送信する。同様に無線中継機１０４は他の無線中継機１０４に受信した起動信号を送信する。このように順番に無線中継機１０４間での送受信を経て、無線中継子機１０５に起動要求信号が到達する。最後に無線中継子機１０５は、順番に経由された起動要求信号をメータ機器１０６へ送信する。

起動要求信号を受信したメータ機器１０６は、起動要求信号に対する返事として応答電文信号を無線中継子機１０５へ送信する。この応答電文信号は、先ほどとは逆の順番で、順次、無線中継子機１０５、無線中継機１０４、無線親機１０３を経て、センタ装置１０１へ送信される。

（無線親機、無線中継器及び無線中継子機の構成）
図２は、図１に示す無線情報収集システムに用いられている無線親機１０３のブロック図である。また図３は、図１で説明した無線中継機１０４、無線中継子機１０５のブロック図である。

無線親機１０３は、制御部２０３及び記憶部２０２を備えている。制御部２０３は、後述する記憶部２０２に記憶されたプログラム又はデータに基づいて、無線親機１０３の各部を統括して制御するものである。また、制御部２０３は、時計及びタイマとしての機能を有する計時部を備えていてもよい。

記憶部２０２は、制御部２０３が実行する各種プログラム記憶している。また、記憶部２０２は各種プログラムを実行する際に使用及び作成される各種データ、並びに無線親機１０３に入力される各種データ等を記憶するものである。この記憶部２０２は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の不揮発性記憶装置及び作業領域を構成するＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性記憶装置から構成されている。また、記憶部２０２は、各端末を識別する識別符号や経路情報も記録している。

無線親機１０３は、他端末とデータ通信を行うための無線部２０４及びアンテナ２０５を備えている。また、図２に示すように、無線親機１０３の制御部２０３は網制御部２０１を通じて電話網、ＩＰ網に接続される。

また、無線親機１０３は、なんらかの処理結果表示用としてＬＥＤなどの表示部２０９、各種情報の入力を行うための入力装置としてＤＩＰＳＷ２１１やボタン２１２、及び電源として電池２０８を更に備えている。

次に無線中継機１０４、無線中継子機１０５の構成を説明する。この無線中継機１０４、無線中継子機１０５は、同一構成である。特に図１で示すメータ機器１０６と有線接続される無線中継器を無線中継子機１０５として示す。

無線中継機１０４、無線中継子機１０５は、図３に示すように、無線親機１０３とは、メータ機器１０６との間で有線接続する接続用のメータＩ／Ｆ２１０を備える点で異なる。したがって、無線中継子機１０５は、メータ機器１０６とメータＩ／Ｆ２１０を介して接続されている。

また、無線中継機１０４、１０５は、無線親機１０３に備わっている電話網、あるいはＩＰ網１０２との通信を行なうための網制御部２０１を備えていない。

また、無線親機１０３はIP網１０２との通信を行うための網制御部のみを備えた網接続用端末と無線中継機１０４の２端末からなる構成することもできる。

（信号処理シーケンス）
次に、図１〜図３で説明した構成の理解を深めるための動作について説明する。図７を参照し、センタ装置１０１とメータ機器１０６との間での信号（情報等を含む）のやり取りを行なう信号処理のシーケンスを説明しておく。

図７において、センタ装置１０１は各家庭に備え付けられているメータ機器１０６からの情報を収集するために、まず動作開始のための「起動要求」を無線親機１０３へ電話網１０２等を介して送信する。無線親機１０３は、各無線中継機１０４を経由し、メータ機器１０６と接続された無線中継子機１０５に送信する。無線中継子機１０５は「起動要求」を受けることで、メータ機器１０６を起動状態にし、起動を受け付けたことに対する応答である「起動応答」をセンタ装置１０１へ、無線中継機１０４、無線親機１０３を経由させて送信する。

このようにして、メータ機器１０６は起動し、センタ装置１０１からの要求事項等を受ける状態で待機する。

以上のようにして、メータ機器１０６は起動要求に対する応答である起動応答を送出後、センタ装置１０１からの送信電文を待っている。送信電文としては、センタ装置による定期的な検針動作である「検針要求」やメータ機器１０６へ各種設定を指示する「設定要求」（例えば、検針日時設定、表示設定、アラーム設定、エラー報知設定）がある。

しかし、センタ装置１０１と無線中継子機１０５の間にある無線親機１０３や多段に構成されている無線中継機１０４を経由することから、その間で遅延する。そのため、センタ装置１０１からすぐに検針要求は、送られて来ない。メータ機器１０６は、待機状態を継続することなく、決められた時間が経過すれば、タイムアップし、通信エラーとなる。それを解消するため、無線中継子器１０５は通信延長（ダミー）電文をメータ機器１０６へ送出する。これにより、センタ装置１０１より検針要求が来るまでの時間を稼いでいる。このダミー電文については、検針要求が送られてくるまで、何度か繰り返し行なわれる。

しかしながら、メッシュタイプのような無線中継機が多段に接続されるシステム構成の場合、予め決められているメータ機器の通信延長（ダミー）電文の受付回数が、決められた上限に達しても、検針要求が受信されなかった場合、通信エラーになってしまうことがあった。

これに対し、本発明の実施の形態１は、メータ機器１０６が待機状態となり、タイムアップ等により通信エラーになることがないようにしている。以下、本発明による信号処理シーケンスについて図４を参照して説明する。

図４は本発明の無線情報収集システムにおける、実施の形態１を示すシーケンス図である。また、図８はこの実施形態１における無線中継子機１０５の動作フローチャートである。これらに基づき、センタ装置とメータ機器間の電文の送受信に関して説明する。

センタ装置１０１から送信するメータ機器１０６に対しての「起動要求」を無線親機１０３、無線中継機１０４を経由し無線中継子機１０５が受信すると、無線中継子機１０５はメータ機器１０６へ「起動要求」を送信する（Ｓ１）。その後、無線中継子機１０５は、メータ機器１０６から起動要求に対する応答である「起動応答」を受信する（Ｓ２）と、メータ機器１０６に対して「通信終了要求」を送信し（Ｓ３）、メータ機器１０６との通信を終了する。また無線中継子機１０５は、センタ装置１０１に向けてメータ機器１０６から受信した「起動応答」を無線中継機１０４、無線親機１０３を経由し送信する（Ｓ４）。

その後、無線中継子機１０５は、センタ装置１０１からのメータ機器１０６宛ての「送信電文」（例えば「検針要求」）を受信した（Ｓ５）場合、記憶部２０２にセンタ１０１からの「送信電文」を記憶する（Ｓ６）。同時に無線中継子機１０５は、メータ機器１０６に対して「起動要求」を送信（Ｓ７）する。メータ機器１０６側では、「起動要求」を受けることで、起動するとともに、無線中継子器１０５に「起動応答」を送る。無線中継子機１０５は、「起動応答」を受信（Ｓ８）すれば記憶部２０２に記憶されている送信電文をメータ機器１０６に送信する（Ｓ９）。以降、無線中継子機１０５は、先に説明した「起動応答」を受信した場合と同様に、メータ機器１０６から送られる「応答電文」を受信すると、メータ機器１０６に対して「通信終了要求」を送信する。次に無線中継子機１０５はセンタ装置１０１に向けてメータ機器１０６から受信した「応答電文」を送信する。

このように、無線中継子機１０５は、１つの送信電文をメータ機器１０６に送信するごとに、メータ機器１０６との通信を完結している。そのため、無線中継機が多段に接続されたことにより、センタ装置１０１から無線中継子機１０５への送信電文が遅くなったとしても、メータ機器が通信タイムアウトになることを防止することができる。

［実施形態２］
以上説明した実施形態１は、センタ装置１０１からの一つの送信電文をメータ機器１０６へと送信する場合の信号処理の制御について説明した。これに対し、実施形態２は、センタ装置１０１から複数の送信電文をメータ機器１０６へ送信する場合の信号処理制御について説明を行なう。この信号処理により時間短縮を可能にする。

具体的には、送信電文が、メータ機器１０６へ各種設定を指示する「設定要求」の場合、設定を指示する項目数によっては送信すべきデータサイズが大ききなり過ぎるため、データを分割して送らなければならないことがある。例えば、通信パケットサイズが５０バイトと決められた通信において、送信すべきデータサイズが１５０バイトである場合、データを５０バイトに３分割して送信を行う。

図５は、無線中継子機１０５がセンタ装置１０１からの送信電文を連続して受信した場合の実施形態を示すシーケンス図である。また図９はこの実施形態における無線中継子器１０５による信号処理の制御フローチャートである。これらに基づき、センタ装置とメータ機器間の電文の送受に関して説明する。

なお、図５においてセンタ装置１０１からメータ機器１０６へ起動要求を送信し、メータ機器１０６から起動応答をセンタ装置１０１が受信するまで、つまり図９におけるステップＳ１１〜Ｓ１４までは、実施形態１で説明した図８のステップＳ１〜Ｓ４と同様であるため、説明を省略する。

起動応答を受信したセンタ装置１０１は、複数の送信電文Ａ、送信電文Ｂ、送信電文Ｃを順番に無線親機１０３へ送信する場合を例に以下説明する。

図９を参照に説明すれば、無線中継子機１０５は、センタ装置１０１からの「送信電文Ａ」を受信する（Ｓ１５）と記憶部２０２にその送信電文Ａを記憶し（Ｓ１６）、次の送信電文を待つ（Ｓ１７）。無線中継子機１０５は、受信した時点から所定時間、例えば３秒内（Ｓ１８）に次の送信電文が、センタ装置１０１から送信されてくるのを待つ。所定時間内に次の送信電文Ｂがセンタ装置１０１から送られて来たことを確認すれば、その送信電文Ｂを記憶部２０２にさらに一時記憶する。この処理を無線中継子機１０５は繰り返し行ない、所定時間待っても次の送信電文が来なかったとき、それまでに記録部に蓄積された送信電文（送信電文Ａ、送信電文Ｂ、送信電文Ｃ）をメータ機器１０６に送信する（Ｓ１９、Ｓ２０、Ｓ２１）。以上説明した処理を行うことによって、連続して送信された送信電文を一括して処理できる。

このように、所定時間内に連続して受信される送信電文はまとめて処理することにより、メータ機器１０６の起動時間を短縮し、消費電力の消費を抑えることができる。

［実施形態３］
次に、本発明による実施形態３を説明する。この実施形態は、先の実施形態２と異なり、無線中継子機１０５が起動応答をセンタ装置１０１に向けて送信してから、所定時間（例えば３秒）以内にセンタ装置からの送信電文を受信できるか否かによって、送信終了要求をメータ機器１０６に送るか否かを決定する信号処理制御である。図６は、実施形態３による信号処理のシーケンスを、また図１０はこの実施形態における無線中継子器１０５の制御フローチャートである。なお、センタ装置へ起動応答を送信する（Ｓ３１）までは、実施形態１と同様であるため、説明を省略する。

無線中継子機１０５は、センタ装置１０１からの送信電文の受信を確認（Ｓ３２）する。この確認の期間（時間）としては、ステップＳ３１のセンタ装置への起動応答を送信してから所定時間（例えば３秒）である（Ｓ３３）。もし、所定時間（例えば３秒）以内に、無線中継子機１０５が電文を受信しない場合、無線中継子機１０５からセンタ装置１０１までの遅延が大きいと考えられるため、メータ機器１０６へ通信終了要求を送信する（Ｓ３４）。

これに対し、無線中継子機１０５は、所定時間内に送信電文を受信した場合、センタ装置１０１からの送信電文である「検針要求」を記憶部２０２へ記憶し（Ｓ３５）、その電文をメータ機器１０６へ送信する（Ｓ３８）。

こうすることにより、無線中継子機１０５からセンタ装置１０１までの遅延が大きい場合のみ、１つの送信電文ごとに無線中継機とメータ機器１０６との通信を完結させ、遅延が少ない場合は１つの送信電文ごとに、メータ機器１０６との通信を完結させることのない連続した通信をさせることができ、通信時間の短縮や、これに伴う電池消費の低減を図ることができる。

［実施形態４］
なお、実施形態３の場合においても、送信電文が連続してくる（Ｓ３６）場合は、受信する度に記憶部２０２へ記憶し（Ｓ３５）、送信電文が途絶えた（Ｓ３７）ときに、記憶してある送信電文を連続してメータ機器へ送信する（Ｓ３８）ようにしてもよい。

［まとめ］
以上説明したように、センタ装置とメータ機器との間に無線通信を介して多段に接続された無線中継機からなり、遠隔検針を行うメッシュ型の多段無線中継機能を有する無線情報収集システムであって、前記センタ装置と前記メータ機器間での通信において、前記無線中継機は、前記センタ装置から前記メータ機器への送信電文を１電文送信する度に、前記メータ機器に対して通信終了要求を送信する。

また、前記無線中継機は、前記センタから前記メータ機器に対して起動要求以外の電文を受信した場合、前記メータ機器に対して起動要求を送信し、その後前記センタ装置からの受信電文を前記メータ機器に対して送信する。

このように、前記メータ機器への送信電文を１電文送信する度に、前記メータ機器に対して通信終了要求を送信することにより、前記メータ機器の通信タイムアウトによる通信失敗を防ぐことが可能となる。

無線中継子機１０５は、センタ装置からメータ機器に対して送信された電文を記憶する手段を有し、センタから連続してメータ機器宛ての電文を受信した場合は、記憶しておいた電文と新たに受信した電文を連続してメータ機器に送信する。

このように、電文が連続している場合は、１電文ごとに完結することによる不要なトラフィックの発生を回避することができ、消費電力の消費を抑えることができる。

センタ装置からの送信電文が所定時間内に来ない場合に、通信終了要求を、前記メータ機器に送信するようにしてもよい。

このように、無線中継子機１０５からセンタ装置１０１までの遅延が大きい場合のみ、１つの送信電文ごとに無線中継機とメータ機器との通信を完結させ、遅延が少ない場合は、送信電文ごとにメータ機器との通信を完結させることのない連続した通信をさせることができるため、通信時間の短縮や、これに伴う電池消費の低減を図ることができる。

センタ装置とメータ機器との間に無線通信を介して多段に接続された無線中継機であって、センタ装置とメータ機器間での通信において、センタ装置からメータ機器への送信電文を１電文送信する度に、メータ機器に対して通信終了要求を送信する。

このように、前記メータ機器への送信電文を１電文送信する度に、前記メータ機器に対して通信終了要求を送信することにより、前記メータ機器の通信タイムアウトによる通信失敗を防ぐことが可能となる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示さるものである。

本発明に係る無線情報収集システムは、例えばガス、水道又は電気の使用量等の検知情報を収集する無線情報収集システムに広く利用可能である。

１０１ センタ装置
１０２ 電話網（またはＩＰ網）
１０３ 無線親機
１０４ 無線中継機
１０５ 無線中継子機
１０６ メータ機器
２０１ 電話網、ＩＰ網への接続用回路
２０２ データ登録用不揮発性メモリ
２０３ ＣＰＵ
２０４ 無線通信ユニット
２０５ アンテナ
２０６ ＲＯＭ
２０７ ＲＡＭ
２０８ 電池
２０９ 表示部
２１０ メータ接続のためのＩ／Ｆ
２１１ ＤＩＰＳＷなどの入力装置
２１２ ボタンなどの入力装置

Claims (2)

1. センタ装置に無線通信を介して多段に接続された無線中継機と、メータ機器との間に接続される無線中継子機であって、
   前記センタ装置と前記メータ機器間での通信において、前記センタ装置から前記メータ機器への送信電文を１電文送信する度に、前記メータ機器に対して通信終了要求を送信し、
   前記センタ装置から前記メータ機器に対して起動要求以外の電文を受信した場合、前記メータ機器に対して起動要求を送信し、その後前記センタ装置からの受信電文を前記メータ機器に対して送信し、
   前記センタ装置から前記メータ機器に対して送信された電文を記憶する手段を有し、
   前記センタ装置から連続して前記メータ機器宛ての電文を受信した場合は、記憶しておいた電文と新たに受信した電文を連続して前記メータ機器に送信する機能を有する無線中継子機。
2. センタ装置とメータ機器との間に無線通信を介して多段に接続された無線中継機からなり、遠隔検針を行うメッシュ型の多段無線中継機能を有する無線情報収集システムであって、
   前記無線中継機と、前記メータ機器との間に接続される無線中継子機は、
   前記センタ装置と前記メータ機器間での通信において、前記センタ装置から前記メータ機器への送信電文を１電文送信する度に、前記メータ機器に対して通信終了要求を送信し、
   前記センタ装置から前記メータ機器に対して起動要求以外の電文を受信した場合、前記メータ機器に対して起動要求を送信し、その後前記センタ装置からの受信電文を前記メータ機器に対して送信し、
   前記センタ装置から前記メータ機器に対して送信された電文を記憶する手段を有し、
   前記センタ装置から連続して前記メータ機器宛ての電文を受信した場合は、記憶しておいた電文と新たに受信した電文を連続して前記メータ機器に送信する機能を有する
   無線情報収集システム。