JP6441554B2 - 端末網制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池によって駆動され、センタ装置と通信回線を通じてメータの検針値などのデータを伝送する端末網制御装置に関する。

電話回線、携帯電話網などの通信回線を通じてセンタ装置と通信を行う端末網制御装置は、内蔵されたリチウム電池などの電池を電源として動作する。端末網制御装置は、電池電圧を検出することにより、電池の消耗を監視している。電池の消耗が検知されたとき、端末網制御装置は、センタ装置に電池電圧の低下を通報する。これにより、電池の交換などのメンテナンスが行われる。例えば、特許文献１では、電池電圧を一定間隔で複数回検出して、いずれも電池電圧の低下を検知したときに通報が行われる。

ところで、リチウム電池の電圧は大きくは、残容量、温度、負荷の３つの条件で決まる。残容量に対しては、初期〜中期まではほぼ３Ｖ程度の高い電圧を保つが、末期に急激に低下し、２Ｖが終止電圧となる。温度に対しては、２０℃程度の常温から６０℃程度の高温では高い電圧を示すが、０℃〜１０℃程度の低温では電圧は低下し、さらに−１０℃や−２０℃になるとかなり電圧が低下する。負荷に対しては、負荷が大きいほど内部抵抗の影響により電圧は低下する。内部抵抗は低温時に著しく大きくなるため、負荷による影響は高温時より低温時の方がかなり大きくなる。

実際の環境では、これら３種類の要因によって電池電圧が決まる。そのため、電池電圧を検知するタイミングでの環境温度や負荷状態によって、検出される電池電圧はかなり変動する。

従来の端末網制御装置では、電池電圧の確認は２通りの方法をミックスして行っている。まず、端末網制御装置はほとんどの時間が待機状態であり、月一回の検針や、多くても月に数回のメータや警報機などからの起動による通信動作があるだけである。待機電流を抑えるために、常時電池電圧を監視することはしない。端末網制御装置は、通信時に電池電圧を確認する、あるいは数時間の周期で定期的に電池電圧を確認する。

また、端末網制御装置は、一度電池電圧の低下を検知しても、すぐにセンタ装置に通報せず、複数回の連続して検知したときに電池電圧の低下を確定し、センタ装置に通報を行う。

特開平１１−１６６０５号公報

上記のような電池電圧の検知方法の場合、通信などの動作時の負荷と動作していない待機時の負荷が同程度の端末網制御装置であれば、同じ条件で検知できるので問題はない。しかし、動作時の負荷と待機時の負荷が異なる端末網制御装置の場合は、問題となることがある。

すなわち、例えば定期検知の周期が３時間ごと、電池電圧低下の確定条件は連続３回の検知となっている端末網制御装置において、負荷の大きい通信時に電池電圧低下を検知したとする。電池電圧低下は連続３回の検知で確定されるので、その一度の検知では電池電圧低下とは確定されない。

通信動作は月に数回レベルのため、次の検知タイミングは、ほとんどの場合３時間後の定期検知のときとなる。定期検知時は、通信中とは異なり、待機中であり、負荷が軽いため、電池電圧が高くなる。電池電圧がちょうど電池電圧低下時の閾値をまたいでいる場合、通信時の電池電圧の検出値が閾値より低くても、次の定期検知時の検出値は閾値を超えるので、電池電圧の低下が検知されない。連続検知の条件を満たさなくなり、前回の検知時に立てられた検知フラグが解除される。

本来、電池電圧の検知は、端末網制御装置の正常な動作を担保するために行われる。通信中に電池電圧低下を検知したのであれば、電池消耗が近いと予測できる。したがって、通信時の状態で複数回確認することにより、確実に電池電圧の低下を検知できる。そこで、定期検知時に毎回通信時と同様の負荷をかけて検知する方法を採用することが考えられる。しかし、この方法では、電池をほとんど消耗しない検知動作のために、無用に電池の電力を消費してしまうことになる。そのため、電池の消耗が早まり、本末転倒である。

本発明は、上記に鑑み、無用に電池を消耗することなく、確実に電池電圧の低下を検知することができる端末網制御装置の提供を目的とする。

本発明は、電池によって動作して、通信回線を通じてセンタ装置と通信を行う端末網制御装置であって、センタ装置との通信を制御する制御部を備え、制御部は、動作時に電池電圧の低下を検知したとき、動作時と同じ負荷状態にして電池電圧を検出し、再度電池電圧の低下を検知したときにセンタ装置に通報するものである。

通信などの動作時の負荷が待機時の負荷よりも大きい端末網制御装置おいて、動作時と同じ負荷状態にして電池電圧を検出することにより、電池電圧の低下を再現でき、再度電池電圧の低下が検知された場合、電池電圧が低下していることを確実に確定できる。
制御部は、通信時に電池電圧を検出し、電池電圧の低下を検知したとき、一定時間後に通信時と同じ負荷状態にして電池電圧を複数回検出する。最初の検知から短時間で電池電圧の低下を確定できる。

制御部は、電池電圧の低下を検知しなかったとき、センタ装置に通報せずに待機状態に戻る。電池電圧の検出を繰り返し行っても、電池電圧の低下が検知されない場合には、電池電圧は低下していないと判断できる。

制御部は、待機時に定期的に電池電圧を検出し、待機時に複数回電池電圧の低下を検知したときにセンタ装置に通報する。待機時には、通信時の負荷状態とは異なる負荷状態で電池電圧の検出が行われるので、動作時の電池電圧の検出とは独立させることにより、電池電圧の低下の検知の信頼性が上がる。

本発明によると、動作時の負荷と待機時の負荷が異なる端末網制御装置において、検知タイミングのいかんにかかわらず、確実に電池電圧の低下を検知することができる。しかも、検知のために無用に電池を消耗することを防ぐことができる。

本発明のデータ通信システムの概略構成を示す図 端末網制御装置のブロック構成図 携帯電話網を使用したデータ通信システムの概略構成を示す図 動作時の負荷と待機時の負荷が異なる端末網制御装置における電池電圧の検知動作のフローチャート 動作時の負荷と待機時の負荷が同程度の端末網制御装置における電池電圧の検知動作のフローチャート

本実施形態の自動検針などを行うデータ通信システムを図１に示す。データ通信システムは、ホスト装置１、センタ側網制御装置３からなるセンタ装置と端末網制御装置（ＮＣＵ）３とから構成され、センタ装置と端末網制御装置３とが通信回線としての電話回線４を介して接続される。

端末網制御装置３には、メータ５やセンサ、スイッチ等の接点機器が接続される。また、電話機６やファクシミリ装置が接続される。図１中、７はセンタ側交換局、８は端末側交換局、９はノーリンギングトランク、１０は保安器である。

端末網制御装置３は、図２に示すように、電話回線４を通じてセンタ装置と通信を行う回線制御部１０と、電話機６を電話回線４に接続する、あるいは電話機６を電話回線４から切り離すための切換部であるラッチングリレー１１と、端末網制御装置３に内蔵されたリチウム電池などの電池１２からなる電源と、メータ５を接続するメータＩ／Ｆ部１３と、端末網制御装置３の動作を制御するマイクロコンピュータからなる制御部１４とを備えている。

端末網制御装置３は、センタ装置とノーリンギング通信を行う。センタ装置からの要求によるセンタ通信の場合、センタ装置は、ノーリンギング通信をするためにノーリンギングトランク９の電話番号をダイヤルした後、続けて端末網制御装置３の電話番号をダイヤルする。ノーリンギングトランク９が動作して、電話回線４に緩やかな極性反転が発生する。端末網制御装置３の回線制御部１０は、緩い極性反転を検出して、半ループ状態とする。続いて、ＮＲＳ信号が送られてきて、回線制御部１０は、ＮＲＳ信号を受信する。制御部１４は、ノーリンギング通信の着信があったと判断し、回線制御部１０は、センタ装置へ応答のＰＢ信号「＃」を送出する。このとき、通信が妨害されないように、制御部１４は、電話機６を電話回線４から切り離した非接続状態となるようにラッチングリレー１１を駆動する。その後、制御部１４は、センタ装置からのデータ送信の受信待ちとなり、通信が開始される。

ノーリンギング通信中、電話機６と電話回線４とは非接続状態にある。電話機６のオフフックが検出されると、制御部１４は、ラッチングリレー１１を駆動して、電話機６を電話回線４に接続する接続状態に切り換える。センタ装置との通信は中止される。

端末網制御装置３からの発呼による端末発信の場合、制御部１４は、通信が妨害されないように、非接続状態となるようにラッチングリレー１１を駆動する。この後、制御部１４は、センタ装置宛にダイヤルする。センタ装置に接続されると、センタ装置から独自の応答信号が送出される。制御部１４は、応答信号を受信すると、発呼要因電文をセンタ装置に送信する。最後に、センタ装置から通信終了電文が送信され、制御部１４が応答電文を返信すると、通信が終了する。制御部１４は、非接続状態から接続状態になるようにラッチングリレー１１を駆動する。通常時、電話機６は電話回線４に接続された状態に維持される。

なお、通信回線として携帯電話網２０を利用する場合、図３に示すように、端末網制御装置３は、無線通信機能を有し、携帯電話網２０の無線基地局２１と無線通信を行う。また、端末網制御装置３に対して、メータ５が接続された無線ＮＣＵ２２が複数設けられる。端末網制御装置３と無線ＮＣＵ２２とは、特定小電力無線により無線通信可能とされ、端末網制御装置３が親機として機能し、無線ＮＣＵ２２が子機として機能する。この端末網制御装置３においても、リチウム電池などの電池１２が電源として用いられる。

ここで、通信や通話などの動作が行われるとき、端末網制御装置３は待機状態から起動する。端末網制御装置３の起動要因として、検針、設定などのためのセンタ装置の呼び出しによるセンタ通信、メータ５からの発呼による端末発呼通信、定期的なメータ検針による端末側から発呼する端末発呼通信、電話機６からの発信、電話機６への着信がある。

端末網制御装置３が起動して動作すると、電池１２が消費される。電池電圧が低下して、電池電圧が端末網制御装置３の動作に必要な電圧よりも低下すると、端末網制御装置３は動作しなくなり、通信を行えなくなる。

そこで、端末網制御装置３の制御部１４は、電池電圧を監視して、電池電圧の低下を検知する。制御部１４は、電池電圧を検出する電圧検出器から出力された検出値が閾値より低いかを検知する。閾値は、端末網制御装置３の正常な動作を保証できる下限の電圧に設定されている。検出値が閾値以上のとき、制御部１４は、電池電圧が十分にあると判断し、待機状態に戻る。検出値が閾値より低いとき、制御部１４は、電池電圧が低下したと判断し、センタ装置に電池電圧の低下を通報する。

検知のタイミングとして、制御部１４は、通信などの動作をしていない待機時に電池電圧の監視を定期的に行う。また、制御部１４は、通信などの動作時にも電池電圧の監視を行う。

端末網制御装置３では、通信などの動作時の負荷が待機時の負荷より大きい場合がある。動作時の電池電圧は待機時の電池電圧より低くなる。そのため、動作時に電池電圧の低下を検知した場合、電池１２が消耗しているので、端末網制御装置３の正常な動作を保障できなくなる。すなわち、次の通信時に電池電圧が低下して、動作しなくなる可能性が高くなり、電池１２の交換、充電などの対処が必要となる。

そこで、制御部１４は、動作時に電池電圧の低下を検知したとき、この検知結果を早急に確定するために、電池電圧を再度確認する。このとき、制御部１４は、電池電圧の低下を検知したときから一定時間経過したときに、動作時と同じ負荷状態にして、電池電圧を検出する。

上記の端末網制御装置３の検知動作を図４にしたがって説明する。ここで、電池電圧の低下が連続して３回検知されたとき、電池電圧の低下を確定する。また、定期的に行う周期検知の周期は３時間とする。制御部１４は、新しい電池１２が装着されたとき、あるいは電池１２が充電されたとき、通信時検知カウンタおよび周期検知カウンタを０にする。センタ装置との通信が始まると、制御部１４は、電池電圧を監視する。通信中、電池電圧の検出値が閾値以上のとき、制御部１４は、通信時検知カウンタを０のままにして、通信が終了すると、端末網制御装置３は待機状態となる。

電池電圧の検出値が閾値より小さいとき、制御部１４は、電池電圧の低下を検知し、通信時検知カウンタを＋１する。そして、制御部１４は、通信時検知カウンタが３以上かを確認する。通信時検知カウンタが２以下のとき、制御部１４は、電池電圧の低下を検知した時点から一定時間経過したとき、ここでは１０分経過したときに、通信時と同じ負荷状態にして再度電池電圧を検出する。

制御部１４は、再び電池電圧の低下を検知すると、検知カウンタを＋１する。制御部１４は、通信時検知カウンタが３以上でないことを確認すると、１０分経過後に、通信時と同じ負荷状態にして再度電池電圧を検出する。ここで再び電池電圧の低下が検知されると、制御部１４は、通信時検知カウンタを＋１する。この検知により、３回連続して検知されたことになるので、制御部１４は、電池電圧の低下を確定し、センタ装置に電池電圧が低下したことを通報する。この後、制御部１４は、装置全体を待機状態に戻す。

電池電圧の再検出時に、電池電圧の検出値が閾値以上であったとき、制御部１４は、電池電圧は低下していないと判断し、通信時検知カウンタをクリアして、待機状態に戻す。

また、制御部１４は、待機時に周期検知を行う。前回の周期検知から３時間経過したとき、制御部１４は、電池電圧を検出する。このとき、負荷状態は、何も動作していない待機時での負荷状態である。電池電圧の検出値が閾値以上のとき、制御部１４は、周期検知カウンタを０のままにして、待機状態を継続する。

電池電圧の検出値が閾値より小さいとき、制御部１４は、電池電圧の低下を検知し、周期検知カウンタを＋１する。そして、制御部１４は、周期検知カウンタが３以上かを確認する。周期検知カウンタが２以下のとき、制御部１４は、待機状態を継続する。周期検知カウンタが３以上であるとき、制御部１４は、電池電圧が低下したことを確定し、センタ装置に電池電圧の低下を通報する。

このように、通信などの動作中の負荷と待機時の負荷とが異なる端末網制御装置３において、負荷が小さい状態で電池電圧を検出した場合、負荷が大きい状態での検出時に比べて電池電圧が高く検出されるので、動作を正常に行える電池電圧の下限を下回っていても、電池電圧は低下していないと誤って判断されるおそれがある。しかし、負荷が大きい状態で電池電圧を検出することにより、電池電圧の低下を確実に検知することができる。しかも、動作時に電池電圧の低下を検知したとき、引き続いて検知することにより、迅速に電池電圧の低下を確定することができ、電池の交換等によって早急に対処することが可能となる。

なお、動作中の負荷が待機時の負荷と同程度の端末網制御装置３では、図５に示すように、通信時に電池電圧の低下が検知されたときであっても、連続して３回電池電圧の低下が検知されていなければ、次の検知タイミングまで電池電圧の監視は行われない。この場合、無用な電池１２の消耗を防げる。

以上の通り、本発明の端末網制御装置３は、電池１２によって動作して、通信回線を通じてセンタ装置と通信を行うものであって、センタ装置との通信を制御する制御部１４を備えている。制御部１４は、動作時に電池電圧の低下を検知したとき、動作時と同じ負荷状態にして電池電圧を検出し、再度電池電圧の低下を検知したときにセンタ装置に通報する。

通信などの動作時の負荷が待機時の負荷よりも大きい端末網制御装置３では、同じように電池電圧を検出したとき、動作時に検出した電池電圧は待機時に検出した電池電圧よりも低くなる。そこで、動作時と同じ負荷状態にして電池電圧を検出することにより、電池電圧の低下を再現でき、再度電池電圧の低下が検知された場合、本当に電池電圧が低下していることを確定できる。このことをセンタ装置に通報することにより、電池１２の交換等の対処が行われ、動作中に電池１２が消耗して、動作できなくなるといったことを防げる。

制御部１４は、通信時に電池電圧を検出し、電池電圧の低下を検知したとき、一定時間後に通信時と同じ負荷状態にして電池電圧を複数回検出する。最初の検知から短時間で電池電圧の低下を確定でき、電池電圧の低下に対して迅速に対処できる。

制御部１４は、電池電圧の低下を検知しなかったとき、センタ装置に通報せずに待機状態に戻る。温度などの他の要因で電池電圧が低下していた場合、この要因が解消されると、電池電圧の低下は検知されない。この場合には、電池電圧は低下していないと判断でき、待機状態に戻ることにより、以後の動作を支障なく行える。

制御部１４は、待機時に定期的に電池電圧を検出し、待機時に複数回電池電圧の低下を検知したときにセンタ装置に通報する。待機時には、通信時の負荷状態とは異なる負荷状態で電池電圧の検出が行われる。したがって、動作時の電池電圧の検出とは独立して、待機時の検出が行われ、電池電圧が変動する要因を少なくして検知することになるので、電池電圧の低下の検知の信頼性が上がる。

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。

１ ホスト装置
２ センタ側網制御装置
３ 端末網制御装置
４ 電話回線
５ メータ
１２ 電池
１４ 制御部

Claims (3)

1. 電池によって動作して、通信回線を通じてセンタ装置と通信を行う端末網制御装置であって、センタ装置との通信を制御する制御部を備え、動作中の負荷が待機時の負荷より大きい場合、制御部は、動作時に電池電圧の低下を検知したとき、低下を検知した時点から一定時間経過後に、電池電圧の低下を再現するために動作時と同じ負荷状態にして、電池電圧を検出し、再度電池電圧の低下を検知したときにセンタ装置に通報することを特徴とする端末網制御装置。
2. 制御部は、電池電圧の低下を検知しなかったとき、センタ装置に通報せずに待機状態に戻ることを特徴とする請求項１記載の端末網制御装置。
3. 制御部は、待機時に定期的に電池電圧を検出し、待機時に複数回電池電圧の低下を検知したときにセンタ装置に通報することを特徴とする請求項１または２記載の端末網制御装置。