JP6342661B2 - 無線テレメータシステム - Google Patents

Description

本発明は、複数の子機がメッシュ状に接続された無線テレメータシステムに関する。

無線テレメータシステムは、電話回線網などの通信回線を介してセンタ側網制御装置に接続されている端末側網制御装置と、端末側網制御装置に有線接続されている親機と、親機に無線接続される複数の子機とから構成される。親機および子機に、マイコンメータ、センサなどの端末機器が接続されている。

親機と子機とは、特定小電力無線による通信を行う。子機は、メータの検針値などの端末情報を取得して、親機に端末情報を送信する。親機は、各子機から収集した端末情報を通信回線を通じてセンタ装置に送信する。

ここで、子機に故障などの異常が発生したとき、子機と親機との間で無線通信ができず、親機は端末情報を収集できなくなる。そこで、子機の異常を診断するために、特許文献１では、親機が子機と無線通信を開始したとき、無線応答があった子機については子機のＩＤを不揮発メモリに記憶し、応答しなかった子機についても不応答回数が４回になれば、その旨を記憶し、応答した子機のＩＤ、応答しなかった子機のＩＤなどの情報をセンタ装置に通知する。

特開２００９−３８６６０号公報

ところで、複数の子機がメッシュ状に接続されている場合、通信経路が一意に確定されない。そのため、子機からの応答が返ってこないとき、診断対象の子機が不応答となっているのか、通信経路途中の子機が不応答となっているのかが分からない。また、全ての子機宛に無線通信を行って異常診断を行うと、複数の子機を経由して診断対象の子機に無線信号が到達するため、通信時間が長くなる。そのため、診断に要する時間がかかってしまい、親機の消費電力が多くなってしまう。

本発明は、上記に鑑み、複数の子機がメッシュ状に接続されていても、子機の異常診断を効率よく確実に行うことができ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、端末機器が接続された複数の子機と、各子機と無線通信可能とされ、センタ装置に通信回線を介して接続された親機とを備え、子機同士が無線通信可能とされた無線テレメータシステムであって、各子機がメッシュ状に接続され、子機は、親機宛の無線信号に自己の識別情報を付加し、親機は、受信した無線信号に付加されている子機の識別情報に基づいてシステムの異常診断を行う。

正常な子機は、親機宛の無線信号に自己の識別情報を付加する。異常のある子機は、無線通信できないので、識別情報を付加することができない。親機は、付加されている識別情報に基づいて、正常な子機を判断する。

親機は、親機宛の無線信号を送信した子機と登録されている配下の子機との対比により、異常のある子機を判断する。親機宛の無線信号を送信した子機は、自己の識別情報を付加する。この子機と登録されている配下の子機とに基づいて、識別情報を付加していない子機が明らかになる。この子機は、異常があって、無線通信できない子機である。

子機から受け取った識別情報に有効期限が設定され、親機は、有効期限内の識別情報に基づいて異常診断を行う。有効期限が過ぎた識別情報の子機は、無線通信後に異常になっているおそれがある。そのため、親機はこの子機と再度無線通信を行って、正常に無線通信できることを確認する必要がある。

親機は、配下の子機宛に無線信号を送信して異常診断を行っているとき、全ての子機に対する異常の有無を確認した時点で異常診断を終了する。各子機宛に無線信号を送信することなく、異常診断を終了でき、通信時間が短くなり、診断に要する時間を短縮できる。

親機は、最小の通信回数で全ての子機の異常判断を行えるように、子機間の通信経路に基づいて無線信号を送信する子機を決める。少ない通信回数で全ての子機の診断を終えることができ、診断に要する時間の短縮を図れる。

本発明によると、一度に複数の子機の異常診断を行うことができ、通信時間の短縮により、診断に要する時間が短くなる。これにより、親機を駆動する電池の消費電力を低減でき、電池の寿命を延ばすことができる。

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 子機に異常があるときの通信シーケンスを示す図 全ての子機を順に診断するときの通信シーケンスを示す図 通常の無線通信を利用して子機の診断を行うときの通信シーケンスを示す図 最小の通信回数で全ての子機を診断するときの通信シーケンスを示す図

（第１の実施形態）
第１の実施形態の無線テレメータシステムを図１に示す。無線テレメータシステムは、ホストコンピュータ１１とセンタ側網制御装置（センタＮＣＵ）１２とからなるセンタ装置と、センタＮＣＵ１２に通信回線１３を介して接続された端末側網制御装置（Ｔ−ＮＣＵ）１４と、Ｔ−ＮＣＵ１４に有線接続された親機１５と、親機１５と無線接続される複数の子機１６とによって構成される。親機１５および子機１６に、それぞれガス、水道等のマイコンメータ、センサなどの端末機器１７が接続されている。

親機１５と子機１６および子機１６同士は、特定小電力無線による無線通信可能とされる。親機１５の配下には、複数の子機１６がメッシュ状に接続される。これにより、メッシュ型の通信経路が形成される。

図２に示すように、親機１５は、アンテナ２０、無線通信部２１、ＣＰＵ２２、ＲＯＭ２３、ＲＡＭ２４、不揮発性メモリ２５、端末網制御装置（Ｔ−ＮＣＵ）インターフェース２６、電池２７を備えている。無線通信部２１は、特定小電力無線による通信を行う。端末網制御装置インターフェース２６にＴ−ＮＣＵ１４が接続される。電池２７は、ＣＰＵ２２などに電源を供給する。

ＣＰＵ２２、ＲＯＭ２３、ＲＡＭ２４から制御部が構成され、制御部は、無線通信部２１を通じて子機１６と通信を行うとともに、Ｔ−ＮＣＵインターフェース２６を通じてセンタ装置と通信を行う。制御部は、子機１６から検針値などの端末情報を収集して、メモリ２５に記憶する。そして、制御部は、端末情報をセンタ装置に出力する。

子機１６は、アンテナ３０、無線通信部３１、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、不揮発性メモリ３５、メータ・センサインターフェース３６、電池３７を備えている。無線通信部３１は、特定小電力無線による通信を行う。メータ・センサインターフェース３６に、メータなどの端末機器１７が接続される。電池は、ＣＰＵなどに電源を供給する。

ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４から制御部が構成され、制御部は、無線通信部３１を通じて親機１５および他の子機１６と通信を行うとともに、メータ・センサインターフェース３６を通じて端末機器１７と通信を行う。制御部は、端末機器１７から検針値などの端末情報を取得して、メモリ３５に記憶する。そして、制御部は、端末情報を親機１５に出力する。

無線通信では、識別情報によって送信元や送信先の機器が特定される。無線信号に識別情報が含まれる。親機１５に、自己を識別するための識別情報が設定される。識別情報は、ＩＤ、ＭＡＣアドレスなどのユニークな情報とされ、メモリ２５に記憶される。子機１６にも同様に識別情報 が設定され、識別情報はメモリ３５に記憶される。親機１５は、配下の全ての子機１６の識別情報をメモリ２５に記憶している。

親機１５および子機１６の各無線機は、ブロードキャストを行って、無線通信可能な無線機を探す。すなわち、無線機は、周囲の無線機との無線通信時の電波強度を測定する。電波強度が強い無線機との間に通信経路が形成される。このようにして作成された通信経路が、各無線機のメモリ２５，３５に記憶される。親機１５は、各子機１６から経路情報を収集して、全体の通信経路を作成し、メモリ２５に記憶する。この通信経路により、子機１６同士の無線接続の状態を認識することができる。子機１６は、記憶している通信経路により、無線通信可能な子機１６を認識できる。

無線通信が正常に行えるようにするために、親機１５は、子機１６に異常がないかを調べる異常診断モードを行う。異常診断モードでは、配下の全ての子機１６に対して無線通信が行われる。

親機１５は、各子機１６宛に診断用の無線信号を送信し、応答の有無に基づいて異常の有無を判断する。親機１５と直接通信可能な子機ａ、子機ｂについては、無線通信の通信結果が診断結果となる。しかし、子機ｃ、子機ｄ、子機ｅについては、他の子機１６を経由して無線通信が行われる。通信不可となった場合、どの子機１６において通信不可となったかは分からなかった。

そこで、子機１６は、親機１５宛の無線信号に自己の識別情報を付加して、無線信号を送信する。親機１５は、受信した無線信号に付加されている子機１６の識別情報に基づいて異常診断を行う。子機１６によって付加される識別情報は、子機１６が正常であることを示す情報となる。子機１６が異常であるとき、識別情報を付加することができない。
無線通信が正常な場合、子機１６は、転送先の子機１６から親機１５宛の無線信号を受信すると、自己の識別情報を無線信号に付加する。そして、子機１６は、この無線信号を親機１５宛に送信する。親機１５は、親機１５宛に送信した子機１６の識別情報を含んだ無線信号を受信する。

一方、親機１５からの無線信号を受信した子機１６が転送先の子機１６に無線信号を送信したが、その子機１６から応答がない場合、通信不可となる。この場合、子機１６は、親機１５宛の応答信号を作成し、応答信号に自己の識別情報を付加して親機１５宛に送信する。

図３に示すように、例えば親機１５から子機ａを経由した子機ｃ宛の無線通信において、子機ｃへの無線通信が失敗した場合、子機ａは、自己の識別情報を付加して応答を返す。親機１５は、付加された識別情報の子機１６に関しては無線通信が正常の子機であると判断する。

親機１５は、定期的に異常診断モードを実行する。図４に示すように、親機１５は、子機ａから子機ｅまで順に診断を行う。まず、親機１５は、子機ａ宛に無線信号を送信する。子機ａは、親機１５からの無線信号を受信すると、自己の識別情報を付加した応答信号を作成して、親機１５宛に送信する。親機１５は、応答信号を受信すると、付加されている識別情報をチェックする。親機１５は、子機ａの識別情報を確認すると、子機ａとの通信は正常であると判断して、子機ａの登録情報をメモリ２５に記憶する。

子機ｂにおいて、親機１５からの無線信号に対する子機ｂの応答信号が返ってくると、親機１５は、子機ｂの識別情報に基づいて子機ｂとの無線通信は正常であると判断して、子機ｂの登録情報をメモリ２５に記憶する。

子機ｃにおいて、親機１５は、子機ｃ宛に無線信号を送信する。無線信号は、まず子機ａに送信され、子機ａから子機ｃに転送される。しかし、子機ｃは故障などにより異常であるので、子機ｃは応答しない。子機ａは、所定時間経過しても子機ｃから応答がないとき、自己の識別情報を付加した応答信号を作成して、親機１５宛に送信する。親機１５は、応答信号に付加された識別情報をチェックし、子機ａの識別情報を確認する。親機１５は、子機ｃとの無線通信に異常があると判断する。

子機ｄにおいて、親機１５からの無線信号は、子機ｂを経由して、子機ｄに送られる。子機ｄは、自己の識別情報を付加した応答信号を子機ｂに送信する。子機ｂは、この応答信号を受信すると、応答信号に自己の識別情報を付加して、親機１５宛に送信する。親機１５は、応答信号に付加された識別情報をチェックし、子機ｂおよび子機ｄの識別情報を確認する。親機１５は、子機ｂおよび子機ｄとの無線通信は正常であると判断して、子機ｂおよび子機ｄの登録情報をメモリ２５に記憶する。

子機ｅにおいて、親機２５からの無線信号は、子機ｂ、子機ｄを経由して、子機ｅに送られる。子機ｅは、自己の識別情報を付加した応答信号を子機ｄに送信する。子機ｄは、受信した応答信号に自己の識別情報を付加して、子機ｂに送信する。子機ｂは、受信した応答信号に自己の識別情報を付加して、親機１５宛に送信する。親機１５は、応答信号に付加された識別情報をチェックし、子機ｂ、子機ｄおよび子機ｅの識別情報を確認する。親機１５は、子機ｂ、子機ｄおよび子機ｅとの無線通信は正常であると判断して、子機ｂ、子機ｄおよび子機ｅの登録情報をメモリ２５に記憶する。

親機１５は、配下の全ての子機１６との無線通信を終えると、親機１５宛の無線信号を送信した子機１６と登録されている配下の子機１６との対比により、異常のある子機１６を判断する。すなわち、登録されている配下の子機ａ〜ｅに対して、親機１５宛ての無線信号を送信した子機１６は、登録情報のある子機ａ，子機ｂ、子機ｄ、子機ｅである。子機ｃの登録情報がないので、親機１５は、子機ｃが異常であると判断する。

このように、１回の無線通信により、親機１５から通信相手の子機１６までの通信経路上にある複数の子機１６が正常であることを判断することができる。これにより、異常診断時の無線通信の回数を減らすことができ、診断に要する時間が短くなって、親機１５の電池２７の消費電力を減らすことができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態の無線テレメータシステムでは、異常診断を通常の無線通信時に行う。例えば、親機１５が定期検針を行うとき、子機１６は、応答信号に自己の識別情報を付加して、親機１５宛に応答信号を送信する。その他の構成は第１の実施形態と同じである。

図５に示すように、親機１５は、子機ｅ宛に検針のための無線信号を送信する。無線信号は、子機ｂ、子機ｄを経由して、子機ｅに送られる。子機ｅは、親機１５からの検針の要求を受けると、端末機器１７から取得した端末情報を含む応答信号を作成し、自己の識別情報を付加して、親機１５宛に送信する。応答信号は、子機ｄ、子機ｂを経由して親機１５に送られる。各子機１６は、応答信号を転送するとき、自己の識別情報を付加する。

親機１５が受け取った応答信号には、子機ｂ、子機ｄ、子機ｅのそれぞれの識別情報が付加されている。親機１５は、子機ｂ、子機ｄおよび子機ｅとの無線通信は正常であると判断して、子機ｂ、子機ｄおよび子機ｅの登録情報をメモリ２５に記憶する。

その後、親機１５が異常診断モードを実行するとき、親機１５は、登録情報を確認する。登録情報を確認することにより、子機ｂ、子機ｄおよび子機ｅが正常であることが分かる。そこで、親機１５は、配下の子機のうち残りの子機、すなわち子機ａ、子機ｃに対して故障診断を行う。

親機１５は、子機ａ宛に診断用の無線信号を送信する。子機ａは、自己の識別情報を付加した応答信号を親機１５に送信する。親機１５は、子機ａからの応答信号を受けて、子機ａとの無線通信は正常であると判断して、子機ａの登録情報をメモリ２５に記憶する。

次に、親機１５は、子機ｃ宛に無線信号を送信する。無線信号は、子機ａを経由して子機ｃに送られる。しかし、子機ｃの異常により、子機ｃは、子機ａに応答信号を送信できない。子機ａは、自己の識別情報を付加した応答信号を親機に送信する。親機は、子機ａからの応答信号を受けて、子機ａとの無線通信は正常であるが、子機ｃとの無線通信に異常があると判断して、子機ａの登録情報をメモリ２５に記憶する。

このように、通常の無線通信時に異常診断を行って、その結果をメモリ２５に記憶しておくことにより、異常診断モードを行う対象の子機が少なくなる。その分、通信時間が減って、診断に要する時間を短縮できる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態の無線テレメータシステムでは、子機１６から受け取った識別情報に有効期限が設定され、親機１５は、有効期限内の識別情報に基づいて異常診断を行う。その他の構成は第１、第２の実施形態と同じである。

親機１５が作成した登録情報に有効期限、例えば２４時間が設定される。有効期限内であれば、登録情報は有効とされ、親機１５は、登録情報を用いて、該当する子機１６との無線通信が正常であることを認識する。登録情報の有効期限が過ぎているとき、登録情報は無効とされる。親機１５は、該当する子機１６に対して、再度異常診断のための無線通信を行う。

親機１５が無線通信を行って、子機１６が正常であることを確認した後、子機１６に異常が発生した場合、この子機１６とは無線通信が行えないにもかかわらず、正常に無線通信できると誤った判断がされる。登録情報に有効期限を設定することにより、このような事態を避けることができ、診断結果の信頼性を高めることができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態の無線テレメータシステムでは、異常診断の際に無線通信を行う子機１６を減らすことにより、異常診断の時間を短縮する。すなわち、親機１５は、異常診断モードの実行時、最小の通信回数で全ての子機１６の異常判断を行えるように、子機１６間の通信経路に基づいて無線信号を送信する子機１６を決める。その他の構成は第１〜第３の実施形態と同じである。

親機１５は、作成された通信経路を参照して、最も多くの子機１６を経由した無線信号を受信できる子機１６を検索する。図１に示すような通信経路の場合、子機ｅ宛の無線信号は２つの子機ｂ、子機ｄを経由して子機ｅに届く。親機１５は、無線信号の送信先を子機ｅに決める。そして、親機１５は、残りの子機１６についても同様に検索する。子機ｃは子機ａを経由した無線信号を受信する。親機１５は、無線信号の送信先を子機ｃに決める。

図６に示すように、親機１５は、子機ｅ宛に診断用の無線信号を送信する。無線信号は、子機ｂ、子機ｄを経由して、子機ｅに送られる。これにより、子機ｅからの応答信号には、子機ｂ、子機ｄ、子機ｅのそれぞれの識別情報が付加される。

次に、親機１５は、子機ｃ宛に診断用の無線信号を送信する。無線信号は、子機ａを経由して、子機ｃに送られる。子機ｃからの応答信号には、子機ａ、子機ｃのそれぞれの識別情報が付加される。しかし、子機ｃに異常がある場合、子機ｃは応答信号を送信しない。このとき、子機ａは、自己の識別情報を付加して応答信号を親機１５に送信する。親機１５は、全ての子機１６の診断結果を得たとき、異常診断モードを終了する。

このように、最小の通信回数で配下の全ての子機１６の異常診断を行うことができる。したがって、診断に要する時間を短くでき、診断時の無線通信により他の無線通信がキャンセルされるといった事態を少なくすることができる。しかも、診断時の通信時間が短くなるので、親機の電池の消耗を低減できる。

（第５の実施形態）
第５の実施形態の無線テレメータシステムでは、センタ装置が、子機１６からの応答信号から得られる情報を管理する。その他の構成は第１〜第４の実施形態と同じである。

親機１５は、子機１６からの応答信号に付加された識別情報に基づいて、正常な子機１６に関する登録情報を作成する。そして、親機１５は、登録情報をセンタ装置に送信する。センタ装置は、登録情報を記憶して、管理する。子機１６に異常があることが分かると、センタ装置は、その子機１６に対して、交換あるいは修理を行うように指示する。異常のあった子機１６が正常なものとなり、親機１５や他の子機１６と無線通信を行える。
以上の通り、本発明の無線テレメータシステムは、端末機器１７が接続された複数の子機１６と、各子機１６と無線通信可能とされ、センタ装置に通信回線１３を介して接続された親機１５とを備え、子機１６同士が無線通信可能とされる。各子機１６がメッシュ状に接続され、子機１６は、親機１５宛の無線信号に自己の識別情報を付加し、親機１５は、受信した無線信号に付加されている子機１６の識別情報に基づいてシステムの異常診断を行う。

親機１５宛の無線信号に子機１６が正常であることを示す情報が付加されるので、親機１５は子機１６からの無線信号を受信することにより、正常な子機１６を確認することができる。親機１５は、子機１６からの無線信号に子機１６の識別情報が含まれていないとき、この子機１６が異常であると判断する。

親機１５は、親機１５宛の無線信号を送信した子機１６と登録されている配下の子機１６との対比により、異常のある子機１６を判断する。この対比により、異常のある子機１６を見つけることができる。

子機１６から受け取った識別情報に有効期限が設定され、親機１５は、有効期限内の識別情報に基づいて異常診断を行う。付加された識別情報により子機１６の正常が確認された後に、子機１６に異常が発生する場合がある。有効期限が過ぎたときは、再度子機１６の異常診断を行うことにより、異常のある子機１６を正常とする誤った判断をなくすことができる。

親機１５は、配下の子機１６宛に無線信号を送信して異常診断を行っているとき、全ての子機１６に対する異常の有無を確認した時点で異常診断を終了する。全ての子機１６宛に診断用の無線信号を送信する必要がなくなり、通信時間を短くできる。

親機１５は、最小の通信回数で全ての子機１６の異常判断を行えるように、子機１６間の通信経路に基づいて無線信号を送信する子機１６を決める。診断に要する時間を短縮でき、省エネを図れる。

子機１６が識別情報を付加するケースとして、自己宛に無線信号が送られてきたときである。すなわち、子機１６は、親機１５からの要求に応じて応答するときの応答信号に自己の識別情報を付加する。また、親機１５宛の無線信号を転送するときである。すなわち、子機１６は、他の子機１６から受け取った親機１５宛の無線信号に自己の識別情報を付加する。また、子機１６は、他の子機１６に送信した無線信号に対する応答がないとき、作成した親機１５宛の応答信号に自己の識別情報を付加する。

親機１５は、定期検針時に異常診断を行う。また、子機１６が端末発呼するときに、子機１６は自発的に自己の識別情報を付加する。子機１６から発せられた無線信号を転送する子機１６も、転送するときに自己の識別情報を付加する。これにより、異常診断に要する時間を節約できる。

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１５と子機１６および子機１６同士の無線通信として、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、ブルートゥース（登録商標）といった近距離無線通信であってもよい。

１５ 親機
１６ 子機
１７ 端末機器
２１ 無線通信部
２５ 不揮発性メモリ
２７ 電池
３１ 無線通信部
３５ 不揮発性メモリ

Claims (5)

1. 端末機器が接続された複数の子機と、各子機と無線通信可能とされ、センタ装置に通信回線を介して接続された親機とを備え、子機同士が無線通信可能とされた無線テレメータシステムであって、各子機がメッシュ状に接続され、子機は、親機からの無線信号を転送した子機から応答がないとき、親機宛ての無線信号を作成し、自己の識別情報を付加して無線信号を送信し、親機は、受信した無線信号に付加されている子機の識別情報に基づいて、識別情報のない子機が異常であると判断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、親機宛の無線信号を送信した子機と登録されている配下の子機との対比により、異常のある子機を判断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. 子機から受け取った識別情報に有効期限が設定され、親機は、有効期限内の識別情報に基づいて異常診断を行う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、配下の子機宛に無線信号を送信して異常診断を行っているとき、全ての子機に対する異常の有無を確認した時点で異常診断を終了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. 親機は、最小の通信回数で全ての子機の異常判断を行えるように、子機間の通信経路に基づいて無線信号を送信する子機を決め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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