JP6334164B2 - 無線テレメータシステム - Google Patents

Description

本発明は、親機と子機との間で無線通信が行われ、親機が子機から収集したメータの検針データなどのデータをセンタ装置に送信する無線テレメータシステムに関する。

ガス、水道などのメータの遠隔検針を行う無線テレメータシステムでは、センタ装置に携帯電話網などの通信回線を介して親機が通信可能に接続され、メータ等の端末機器が接続された子機と親機との間で無線通信が行われる。親機は、子機から端末機器の検針値などの端末データを収集し、この端末データをセンタ装置に送信する。親機は、子機とは特定小電力無線で通信を行い、センタ装置とは携帯電話網を使用した無線通信を行う。

親機は屋外に設置されるので、商用電源を使用するには配線工事が必要となる。そのため、配線工事のいらないリチウム電池や太陽電池を利用した電源が用いられる。親機は、複数の子機と通信を行い、センタ装置とも通信を行う。子機との通信での消費電力は少ないが、センタ装置との通信では、携帯電話網を使用するため、消費電力が多い。特に、センタポーリングを行う場合、親機はセンタ装置と通信状態のまま、子機と通信を行う。消費電力の多い通信を長時間行うことになり、電池電圧が低下して、親機は通信を行えなくなる。また、このような消費電力の多い親機には、太陽電池を利用した電源が適用できない。親機とセンタ装置との通信時間を短くすることにより、親機の消費電力を低減できる。

少ない消費電力でデータ収集を行うために、特許文献１には、親機は、子機にデータ収集を指示して、事前に子機から端末データを収集しておき、データ収集予定日になると、収集した端末データをセンタ装置に送信することが記載されている。また、特許文献２には、子機が端末データを収集して、決められた時間に親機に送信し、親機は子機からの端末データを蓄積し、センタ装置からの要求に応じて端末データをセンタ装置に送信することが記載されている。

特開２０１１−１５５５５６号公報 登録実用新案第３０２２９４８号公報

親機は、子機に事前に端末データ収集を行うように指示を出す。そして、親機は、決められた時間に、あるいはセンタ装置から要求があったときに、蓄積している端末データをセンタ装置に送信する。このような一連の処理は、通常のセンタポーリングによる処理とは異なる。そのため、この処理を実行するには、センタ装置および親機に新たな機能を付加しなければならない。他のシステムにおいて、同様の処理を行うには、システムの変更を行わなければならず、汎用性に欠ける。

本発明は、上記に鑑み、既存のセンタポーリングを利用しながら、低消費電力な遠隔検針を行える無線テレメータシステムの提供を目的とする。

本発明は、センタ装置と通信を行う親機と、端末機器が接続され、親機と無線通信を行う複数の子機とを備え、子機は、センタ装置からの要求電文に応じて端末機器の端末データを収集して、親機に端末データを送信し、親機は、受け取った端末データをセンタ装置に送信する無線テレメータシステムであって、親機は、センタ装置からの要求電文を記憶しておき、センタ装置と通信を行っていないときに要求電文を子機に送信し、子機は、端末機器から取得した端末データを親機に送信し、親機は、各子機から収集した端末データを蓄積し、センタ装置から送信された電文が記憶している要求電文と同じとき、親機は、蓄積している端末データをセンタ装置に送信する。

検針時に用いられる既存の要求電文を利用して、事前に子機から端末データが収集される。このように、親機および子機は、通常の検針を行うときと同じ動作をすることになるので、システムの変更が不要である。そして、センタ装置が検針の要求を行ったとき、事前に収集された端末データが送信される。そのため、親機は端末データの収集のために子機と通信する必要がなくなり、その分センタ装置との通信時間が短縮され、親機の消費電力を低減できる。

親機は、端末データを収集したときの時間をチェックし、所定の時間以降に収集された端末データをセンタ装置に送信する。端末データを収集したときの時間が所定の時間以前の場合、蓄積されている端末データは古いデータとみなされ、センタ装置に送信されない。これにより、新しい端末データを送信することができる。

親機は、センタ装置から要求電文が送信される時間に基づいて、この時間よりも前に収集時間を設定し、収集時間になると、親機は、子機と通信を行って、端末データを収集する。親機は検針日より前に端末データを収集するので、センタ装置は新しい端末データを検針できる。

親機は、センタ装置から要求電文を受信したとき、子機の接続状態に基づいて、蓄積している端末データをセンタ装置に送信するか、子機と通信を行って、端末データを収集してからセンタ装置に送信するかを選択する。

通信する子機の台数などの接続状態に基づいて、親機は端末データの提供元を選択する。すなわち、子機から端末データを収集するのに要する時間が考慮され、時間がかかるときは、蓄積された端末データが送信される。時間がかからないときは、親機が子機から端末データを収集することにより、最新の端末データが送信される。

親機は、子機から他の情報を収集するときに、端末データを収集して蓄積する。事前に端末データを収集する機会が増え、新しい端末データを蓄積していくことができる。

本発明によると、センタポーリング時の通信時間を短縮でき、親機の消費電力を低減できる。また、センタ装置からの要求電文を用いて、事前に端末データを収集することができ、汎用性のあるシステムを実現できる。

本発明の無線テレメータシステムの概略構成を示す図 親機および子機のブロック構成図 センタ装置からの検針要求時の無線テレメータシステムの動作を示す図 事前に端末データを収集した後、センタ装置から検針要求がされたときの無線テレメータシステムの動作を示す図 センタ装置から検針要求されたときの親機の動作のフローチャート

（第１の実施形態）
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からなるセンタ装置１と端末側とが通信回線２を介して通信可能に接続される。端末側は、通信回線２に接続された親機３と、親機３と無線通信を行う複数の子機４とから構成される。親機３および各子機４に、メータ、センサ等の端末機器５が接続される。通信回線２として、携帯電話網が使用される。親機３は、携帯電話網２の無線基地局６と無線通信を行う。親機３と子機４とは特定小電力無線により互いに通信可能とされる。

親機３は、端末網制御装置７としての機能を有する。親機３および子機４は、センタ装置１から送信された電文に応じて指示された処理を行い、センタ装置１に応答する。電源部８は、リチウム電池あるいは太陽電池を有し、親機３に電源を供給する。

図２に示すように、親機３は、子機４と無線通信を行うためのアンテナ１０を有する無線通信部１１、ＣＰＵ１２、通信モジュール１３、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１５、電源部８、無線通信に必要な情報や端末機器から取得したデータを記憶するデータ用不揮発性メモリ１６、各種の設定、入力を行うためのスイッチ１７、表示部１８を備えている。ＣＰＵ１２、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１５から構成された制御部が、端末網制御装置７としての機能を実行するとともに、センタ装置１および子機４との通信を制御する。

子機４は、親機３と同じく、アンテナ２０、無線通信部２１、ＣＰＵ２２、メータ、センサ用のインターフェース２３、ＲＯＭ２４、ＲＡＭ２５、電池２６、不揮発性メモリ２７、スイッチ２８、表示部２９を備えている。ＣＰＵ２２、ＲＯＭ２４、ＲＡＭ２５から構成された制御部が、端末網制御装置としての機能を実行するとともに、親機３との通信を制御する。

センタ装置１からの発呼によりセンタポーリングが行われる。センタポーリングでは、センタ装置１が各端末機器５の端末データを要求するために親機３、子機４を経由して通信が行われる。毎月１回のように定期的に検針をする場合に、センタポーリングで検針が実行される。

図３に示すように、遠隔検針が行われるとき、センタ装置１は、通信回線２を介して親機３に要求電文を送信する。親機３の無線モジュール１３が電文を受信すると、制御部が起動して、センタ装置１と親機３との間でリンクが確立し、要求電文を子機４に送信する。子機４は、要求電文を受信すると、制御部が起動して、端末機器５に要求電文を送出する。端末機器５が要求電文を受信すると、端末機器５は、センタ装置１への送信を行う。端末機器５は、センタ装置１から要求された端末データ、例えば検針データを子機４、親機３を通じてセンタ装置１に送信する。センタ装置１は、端末機器５からの端末データを取得する。複数の子機４に対して、センタ装置１は、順に要求電文を送信し、各子機４は、親機３を通じて端末機器５から取得した端末データをセンタ装置１に送信する。センタ装置１が必要な端末データを取得し終えると、センタ装置１とおやき３とのリンクが解除され、通信が終了する。

センタポーリングが行われている間、親機３とセンタ装置１とのリンクが維持されたままである。そのため、消費電力の多い通信が長時間続く。携帯電話網を使用した通信を短くするために、親機３は、センタポーリングが行われる前にデータ収集を行う。これに際して、親機３は、要求電文をメモリ１６に記憶する。センタ装置１から要求電文が送信されてきたとき、要求電文が記憶される。親機３は、センタ装置１と通信を行っていないときに、記憶している要求電文を用いて各子機４から端末データを収集する。センタ装置１が要求電文を送信してきたとき、親機３は、事前に収集した端末データを送信する。

図４、５に示すように、親機３は、センタ装置１と通信を行っていないときに、メモリ１６から要求電文を読み出し、要求電文を子機４に送信する（Ｓ１）。子機４は、端末機器５の端末データを親機３に送信する。親機３は、収集した端末データをメモリ１６に保存する。親機３は、順に複数の子機４に要求電文を送信して、収集した端末データをメモリ１６に蓄積していく（Ｓ２）。複数の子機４の端末データが蓄積される。

ここで、親機３が事前に端末データを収集する収集時間は、センタ装置１から要求電文が送信される時間に基づいて、この時間よりも前に設定される。例えば、毎月の検針時間の数日前に設定される。なお、ここでの時間は、日と時刻とされる。

そして、検針時間が来ると、センタ装置１は、要求電文を親機３に送信する。親機３は、受信した要求電文が予め記憶している要求電文と同じかをチェックする（Ｓ３）。同じ要求電文であるとき、親機３は、メモリ１６から端末データを読み出し、端末データをセンタ装置１に送信する（Ｓ４）。要求電文は子機４ごとに来るので、親機３は、各子機４の端末データを順にセンタ装置１に送信する。親機３は、センタ装置１との通信を終えると、送信済みの端末データをメモリ１６から削除する。

受信した要求電文が記憶している要求電文と異なるとき、受信した要求電文は他の処理のための要求電文である。親機３は、この要求電文に応じて他の処理を行う（Ｓ５）。

上記のように、センタ装置１から検針の要求があるとき、事前に子機４から収集した端末データを送ることにより、子機４と通信する必要がなくなり、親機３はセンタ装置１との通信時間を短くできる。携帯電話網を使用した通信は特定小電力無線による通信よりも消費電力が大きい。携帯電話網による通信時間が短縮されるので、消費電力を低減でき、電池の寿命を延ばすことができる。

また、端末データを事前に収集するとき、センタポーリングにおける要求電文を利用して収集を行うことができる。そのため、事前に収集するための電文を新たに作成する必要がなく、このような機能を付加するためにセンタ装置１や親機３のアップデートを行わなくてもよい。このように既存の要求電文を使用することにより、汎用性があるシステムとなる。そのため、既存のシステムを変更することなくそのまま使用することができ、センタポーリングを行う他のシステムでも、容易に親機３の低消費電力化を図ることができる。

また、端末データを事前に収集するのが、センタ装置１との通信からみて前日以前であれば、太陽電池を利用した電源では、親機３の動作が日単位で分散することとなる。日毎の消費電力量が平準化されることにより、太陽電池を利用した電源をシステムに適用しやすくなる。

（第２の実施形態）
本実施形態の無線テレメータシステムでは、事前に収集した端末データに有効期限を設け、古い端末データを用いず、できる限り新しい端末データを使用する。すなわち、親機３は、端末データを収集した時間をチェックして、所定の時間以降に収集された端末データをセンタ装置１に送信し、所定の時間以前に収集された端末データを破棄して、子機４と通信を行って、端末データを収集する。その他の構成は、第１の実施形態と同じである。

センタ装置１から要求電文が送信される検針時間に対して、事前に収集を行った収集時間が所定の時間以降、例えば現在時刻から１週間以内のとき、親機３は、有効期限内の端末データであると判断する。この端末データがセンタ装置１に送信される。

一方、収集時間が所定の時間以前、例えば現在時刻から１週間以上前のとき、親機３は、有効期限が切れた端末データであると判断する。この端末データは古いので、端末データは破棄される。このとき、子機４から端末データが収集され、収集された最新の端末データがセンタ装置１に送信される。

これにより、古い端末データが提供されるのを防止でき、新しい端末データを提供することによって、信頼性の高い検針を行うことができる。

（第３の実施形態）
本実施形態の無線テレメータシステムでは、子機４の接続状態に応じて端末データの提供元が選択される。すなわち、親機３は、子機４の台数あるいは子機４の接続形態に基づいて、センタ装置１から要求電文を受信したとき、蓄積している端末データをセンタ装置１に送信するか、子機４と通信を行って、端末データを収集してからセンタ装置１に送信するかを選択する。その他の構成は、第１、第２の実施形態と同じである。

要求電文に応じて通信する子機４の台数に基づいて、端末データの提供元が選択される。例えば、検針の対象となる子機４が指定された場合、通信する子機４の台数が決まる。親機３は、子機４の台数が規定台数より多いとき、蓄積した端末データをセンタ装置１に送信し、子機４の台数が規定台数より少ないとき、端末データを収集してセンタ装置１に送信する。規定台数は、全ての子機４と通信するのに要する時間に基づいて設定される。

ところで、子機４がカスケード接続されている場合、子機４の台数は多くなる。しかも、最下段の子機４と親機３が通信するとき、何台もの子機４を経由するので、端末データを収集するための通信時間が長くなる。この場合、親機３は、蓄積した端末データを送信することを選択する。子機４がパラレル接続されている場合、子機４の台数に基づいて端末データの提供元が選択される。

このように、子機４の接続状態に応じて端末データの提供元を選択することにより、親機３とセンタ装置１との通信時間を極力短くすることができ、電池の減りを少なくすることができる。

（第４の実施形態）
本実施形態の無線テレメータシステムでは、最新の端末データを収集できるようにする。そのために、親機３は、子機４から他の情報を収集するときに、端末データを収集して蓄積する。その他の構成は、第１〜第３の実施形態と同じである。

センタ装置１が検針以外の情報を取得するための電文を送信したとき、親機３は、受信した電文とともに要求電文を子機４に送信する。子機４は、所望された情報および端末データを親機３に送信する。親機３は、子機４から受け取った端末データを蓄積していく。メモリにすでに端末データが保存されているとき、新しい端末データが上書き保存される。これにより、最新の端末データを蓄積することができる。センタ装置１から検針の要求があると、親機３は、蓄積している端末データをセンタ装置１に送信する。

このように、随時端末データが収集され、新しい端末データが蓄積される。これにより、端末データの有効期限が過ぎる前に端末データを送信することができる。

以上の通り、本発明の無線テレメータシステムは、センタ装置１と通信を行う親機３と、端末機器が接続され、親機３と無線通信を行う複数の子機４とを備え、子機４は、センタ装置１からの要求電文に応じて端末機器の端末データを収集して、親機３に端末データを送信し、親機３は、受け取った端末データをセンタ装置１に送信する。そして、親機３は、センタ装置１からの要求電文を記憶しておき、センタ装置１と通信を行っていないときに要求電文を子機４に送信し、子機４は、端末機器から取得した端末データを親機３に送信し、親機３は、各子機４から収集した端末データを蓄積し、センタ装置から送信された電文が記憶している要求電文と同じとき、親機３は、蓄積している端末データをセンタ装置１に送信する。

要求電文を利用することにより、通常の検針と変わらない動作で事前に端末データを収集することができる。センタ装置１や親機３に新たな機能を付加する必要がなく、汎用性のあるシステムを実現できる。

親機３は、端末データを収集したときの時間をチェックし、所定の時間以降に収集された端末データをセンタ装置１に送信する。最近収集された端末データを送信することができる。

親機３は、所定の時間以前に収集された端末データを破棄して、子機４と通信を行って、端末データを収集する。古い端末データは送信されず、最新の端末データを送信することができる。

親機３は、センタ装置１から要求電文が送信される時間に基づいて、この時間よりも前に収集時間を設定し、収集時間になると、親機３は、子機４と通信を行って、端末データを収集する。センタ装置１から要求がある前に、送信する端末データを用意しておくことができる。

親機３は、センタ装置１から要求電文を受信したとき、子機４の接続状態に基づいて、蓄積している端末データをセンタ装置１に送信するか、子機４と通信を行って、端末データを収集してからセンタ装置１に送信するかを選択する。

親機３の消費電力の低減を図ることを目的として、蓄積した端末データを送信することが選択されるが、消費電力の低減の効果が小さいときには、子機４から端末データを収集して送信することが選択され、最新の端末データを提供できる。

親機３は、通信する子機４の台数に基づいて端末データの提供元を選択し、子機４の台数が多いとき、蓄積した端末データをセンタ装置１に送信し、子機４の台数が少ないとき、端末データを収集してセンタ装置１に送信する。

子機４の台数が多いとき、子機４から端末データを収集するのに時間がかかり、親機３の通信時間が長くなり、消費電力を低減できない。そのため、蓄積した端末データを送信することが選択される。子機４の台数が少ないとき、子機４から端末データを収集するのに時間をそれほど要しないので、大幅な消費電力の増加を招かない。そのため、最新の端末データを収集することが選択される。

親機３は、子機４から他の情報を収集するときに、端末データを収集して蓄積する。随時端末データが収集されることにより、最新の端末データを蓄積できる。

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３は、定期的に子機４から端末データを収集してもよい。例えば１週間ごとに収集を行うと、新しい端末データが蓄積され、有効期限が切れないので、必ず蓄積された端末データを送信することができる。したがって、センタ装置１から検針の要求があったとき、子機４から端末データを収集するための通信が確実に通信時間を短縮でき、検針時の消費電力を低減できる。

１ センタ装置
２ 通信回線
３ 親機
４ 子機
５ 端末機器
８ 電源部

Claims (4)

1. センタ装置と通信を行う親機と、端末機器が接続され、親機と無線通信を行う複数の子機とを備え、子機は、センタ装置からの要求電文に応じて端末機器の端末データを収集して、親機に端末データを送信し、親機は、受け取った端末データをセンタ装置に送信する無線テレメータシステムであって、親機は、センタ装置からの要求電文を記憶しておき、センタ装置と通信を行っていないときに要求電文を子機に送信し、子機は、端末機器から取得した端末データを親機に送信し、親機は、各子機から収集した端末データを蓄積し、センタ装置から送信された電文が記憶している要求電文と同じとき、親機は、蓄積している端末データをセンタ装置に送信し、
   親機は、センタ装置から要求電文を受信したとき、子機の接続状態に基づいて、蓄積している端末データをセンタ装置に送信するか、子機と通信を行って、端末データを収集してからセンタ装置に送信するかを選択することを特徴とする無線テレメータシステム。
2. 親機は、端末データを収集したときの時間をチェックし、所定の時間以降に収集された端末データをセンタ装置に送信す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. 親機は、センタ装置から要求電文が送信される時間に基づいて、この時間よりも前に収集時間を設定し、収集時間になると、親機は、子機と通信を行って、端末データを収集することを特徴とする請求項１または２記載の無線テレメータシステム。
4. 親機は、子機から他の情報を収集するときに、端末データを収集して蓄積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。

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