JP6529668B2 - 管理装置、自動検針システムおよび状態監視方法 - Google Patents

Description

本発明は、各需要家における使用電力量などの情報を電力線搬送通信（Power Line Communication、以下ＰＬＣと称する）を用いて収集する自動検針システムの管理装置、自動検針システムおよび状態監視方法に関する。

近年、各需要家にスマートメーターを設置し、通信機能により各需要家の使用電力量などの情報をコンセントレータとも呼ばれる集約装置が収集する自動検針システムが普及している。また、自動検針システムで使用される通信方式はいくつか存在するが、その中の１つにＰＬＣが存在する。ＰＬＣは通信を行う１台の親局装置と複数の子局装置の各々との間の減衰特性および雑音特性が子局装置ごとに異なる。そのため、子局装置を設置する際には、親局装置と各子局装置との間の通信性能を事前に推定する必要がある。例えば、特許文献１に記載された発明では、親局装置と子局装置とを取り巻く物理的条件および雑音源に関するデータを収集してデータベースを構築しておき、子局装置を設置する際には、事前に構築しておいたデータベースを利用し、データベースに蓄積されている情報を元に各子機端末の通信性能を推定する。

特開２００４−６４３８４号公報

需要家の宅内のコンセントには家電機器およびネットワーク端末等種々の電気機器が負荷として接続され、これらの負荷の接続状況および動作状態は日々変化する。また、新規に電気機器が設置されることもある。負荷の接続状況が変化した場合、通信線として使用する電力線に乗るノイズが増加し、通信品質が低下してしまう可能性がある。マンションなどの集合住宅の場合、共通の電力線を設け、共通の電力線から需要家ごとの電力線に電力を分岐させて供給する形態が一般的である。そのため、集合住宅に設置されたスマートメーターと集約装置とにより自動検針システムが形成されている場合、ある需要家で発生したノイズの影響が他の需要家に設置されたスマートメーターと集約装置との通信にも及び、使用電力量などの情報である検針データの収集が広範囲にわたってできなくなるなどの不都合が生じる可能性がある。したがって、ノイズを発生させる電気機器が設置された需要家が存在する場合には、ノイズ発生源を有している需要家を特定し、通信品質を改善するための対策を行う必要がある。また、電気機器の中には、常時動作しているものもあれば必要とされる場合にだけ動作するものもある。常時動作する電気機器以外の電気機器がノイズを発生させる場合にもノイズを発生する電気機器が設置された需要家を特定できることが望ましく、さらに、ノイズが発生する時間帯を推定できることが望ましい。ノイズが発生する場所および時間が予め分かれば、それに合わせた通信品質改善のための対策が実施可能となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＰＬＣを使用した自動検針システムにおいて通信品質を低下させる要因を特定可能な管理装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる管理装置は、各需要家に設置されて電力に関する電気情報を測定するスマートメーターと、スマートメーターの各々と電力線を使用した通信を行い、電気情報の測定結果を含んだ測定情報を収集する上位端末と、を備えた自動検針システムにおいて、電力線の状態を監視する。管理装置は、隣接しているスマートメーター同士間の通信品質を示す通信品質情報および上位端末とこれに隣接しているスマートメーターとの間の通信品質を示す通信品質情報と、測定情報とを上位端末から取得し、取得した通信品質情報および測定情報に基づいてノイズ発生源の需要家を特定するとともにノイズの発生時間を推定する。

本発明にかかる管理装置は、ＰＬＣを使用した自動検針システムにおいて通信品質を低下させる要因を特定することができる、という効果を奏する。

実施の形態１にかかる自動検針システムの構成例を示す図 実施の形態１にかかるスマートメーターの構成例を示す図 実施の形態１にかかる上位端末の構成例を示す図 実施の形態１にかかる管理装置の構成例を示す図 実施の形態１にかかる自動検針システムの動作例を示すシーケンス図 実施の形態１にかかる自動検針システムの上位端末が計測情報を取得する動作の具体例を示す図 実施の形態１にかかる管理装置の動作例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる自動検針システムの管理装置の内部動作の一例を示す図 実施の形態１にかかる上位端末が計測データを収集するタイミングの例を示す図 実施の形態１にかかる自動検針システムの構成例を示す図 実施の形態１にかかる管理装置が作成する解析テーブルの一例を示す図 実施の形態１にかかる管理装置が作成する解析テーブルの第１の他の例を示す図 実施の形態１にかかる管理装置が作成する解析テーブルの第２の他の例を示す図 実施の形態１にかかる管理装置のハードウェア構成の一例を示す図 実施の形態１にかかる管理装置のハードウェア構成の他の例を示す図 実施の形態２にかかる自動検針システムの構成例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる管理装置および自動検針システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる自動検針システムの構成例を示す図である。実施の形態１にかかる自動検針システム１００は、需要家における使用電力量などのデータを収集する上位端末１と、需要家に設置されたスマートメーター２−１１，２−１２，２−１３，…，２−２１，２−２２，２−２３，…と、自動検針システム１００の状態を監視する管理装置５と、を備える。なお、以下の説明においては、自動検針システム１００を構成している複数のスマートメーターの各々を区別する必要が無い場合、スマートメーター２−１１，２−１２，２−１３，…，２−２１，２−２２，２−２３，…をスマートメーター２と記載する場合がある。

図１に示した自動検針システム１００においては、電力線１０を介して行うＰＬＣにより上位端末１が各スマートメーター２からデータを収集する。上位端末１は、ＰＬＣの親機として動作する機能を有する。各スマートメーター２は、自スマートメーター２が設置されている需要家に供給する電力に関する電気情報を計測する機能と、ＰＬＣの子機として動作する機能とを有する。電気情報を計測する機能には高調波を測定する機能が含まれる。上位端末１および各スマートメーター２は、ＰＬＣネットワークを形成し、マルチホップ通信によりデータを送受信するものとする。すなわち、各スマートメーター２は、上位端末１宛のデータを他のスマートメーター２から受信すると、受信したデータを上位端末１に向けて転送する。また、各スマートメーター２は、上位端末１が送信元の他のスマートメーター２宛のデータを受信すると、受信したデータを宛先の他のスマートメーター２に向けて転送する。

管理装置５は、イーサネット（登録商標）などのコンピューターネットワークであるネットワーク５０を介して上位端末１と接続されており、上位端末１で保持されている計測情報などを取得する。管理装置５は、上位端末１から取得した計測情報などに基づいて、上位端末１およびスマートメーター２が形成しているＰＬＣにおける通信状態を管理する。

図２は、実施の形態１にかかるスマートメーターの構成例を示す図である。スマートメーター２は、接続された負荷に供給する電力に関する電気情報を計測する計測端末３と、計測端末３が計測した測定値を計測情報として上位端末１宛に送信するＰＬＣ子機モジュール４と、を備える。

計測端末３は、スマートメーター２に接続された負荷に供給する電力に関する情報、具体的には、電圧、電流、電力量および高調波などを計測する計測部３３と、この計測部３３が計測した計測値および計測を行った時刻の情報を含む情報である計測情報を記憶する記憶部３２と、ＰＬＣ子機モジュール４からの要求を受けると記憶部３２で記憶されている計測情報を読み出してＰＬＣ子機モジュール４へ出力する制御部３１と、を備える。

ＰＬＣ子機モジュール４は、計測端末３から計測情報を取得する制御部４１と、制御部４１が計測端末３から取得した計測情報などを記憶する記憶部４２と、隣接する他のスマートメーター２または上位端末１との間で信号を送受信する通信部４３とを備える。すなわち、通信部４３は、電力線１０と接続され、計測端末３から取得した計測情報を含んだ上位端末１宛の信号を制御部４１から受け取り、受け取った上位端末１宛の信号を電力線１０を介して送信する。また、通信部４３は、電力線１０を介して、上位端末１からのコマンドおよびデータを受信する。さらに、通信部４３は、他のスマートメーター２から送信された通信電文を受信するとこれを転送する。なお、他のスマートメーター２から送信された通信電文を受信したか否かは制御部４１が判断する。ＰＬＣ子機モジュール４は、他のスマートメーター２から通信電文を受信する際にＳ／Ｎ比（Signal-to-Noise Ratio）を算出し、これを記憶する。Ｓ／Ｎ比の算出は通信部４３が行う。通信部４３が算出したＳ／Ｎ比はＳ／Ｎを算出した時刻とともに記憶部４２に記憶される。

制御部４１は、通信部４３でＳ／Ｎ比が算出されると、算出されたＳ／Ｎ比と、Ｓ／Ｎ比を算出した際に受信した通信電文の送信元のスマートメーター２の端末番号とを取得し、取得したＳ／Ｎ比と送信元のスマートメーター２の端末番号とを対応付けて記憶部４２に保管する。記憶部４２は、通信部４３で算出されたＳ／Ｎ比および対応するスマートメーター２の端末番号に加えて、通信電文を中継する際の経路情報等も記憶している。

このように構成された各スマートメーター２は、上記の電気情報を計測する機能およびＰＬＣの子機として動作する機能に加えて、計測分解能可変機能を有する。計測分解能変更機能とは、電気情報を計測する時間分解能すなわち計測を行う周期を変更する機能である。この機能により、電力線１０におけるＳ／Ｎ比が低い場合に、管理装置５からの要求によりある時間帯において通常より小さい分解能で電流、電圧および高調波を計測することが可能である。

管理装置５は、任意のタイミング、具体的には、上位端末１および各スマートメーター２により形成されているＰＬＣネットワークの保守を行うタイミングで計測情報取得要求を発行し、各スマートメーター２から計測情報を取得する。

図３は、実施の形態１にかかる上位端末の構成例を示す図である。上位端末１の主要な機能は、スマートメーターによる計測データの定期収集、ＰＬＣネットワークの通信状態管理、ＰＬＣネットワークの接続形態管理である。

上位端末１は、上位端末１の各部を制御する制御部１１と、計測情報などを記憶する記憶部１２と、隣接するスマートメーター２との間で信号を送受信するとともに管理装置５と通信を行う通信部１３と、ＰＬＣネットワークを管理する管理部１４とを備える。通信部１３は、電力線１０を介してスマートメーター２の各々と接続され、ネットワーク５０を介して管理装置５と接続されている。

制御部１１は、定期的に、全てのスマートメーター２から計測情報を取得する命令を通信部１３へ発行する。制御部１１は、例えば、計測情報を取得する命令である情報取得命令を３０分毎に発行する。

通信部１３は、制御部１１から発行された情報取得命令に従って計測情報を各スマートメーター２から取得する。通信部１３が取得した計測情報は記憶部１２に渡され、記憶部１２で記憶される。なお、通信部１３は、スマートメーター２から計測情報などを受信する際、Ｓ／Ｎ比を算出する。通信部１３は、スマートメーター２から計測情報とともにＳ／Ｎ比を受信した場合、受信した計測情報およびＳ／Ｎ比を記憶部１２へ保存する。また、通信部１３は、スマートメーター２から計測情報のみを受信した場合、計測情報を受信した際に算出したＳ／Ｎ比を受信した計測情報とともに記憶部１２へ保存する。

また、通信部１３は、計測情報の定期収集を行う時間帯以外の時間帯を利用してＰＬＣネットワークの状態把握用の通信を行い、ＰＬＣネットワークの通信状態をチェックする。通信部１３は、ＰＬＣネットワークの通信状態のチェック結果を元に、自装置すなわち上位端末１から各スマートメーター２までのホップ数と、ホップするスマートメーター２の端末番号、すなわち自装置から通信相手のスマートメーター２までの通信を中継する各スマートメーター２の端末番号とを制御する。

管理部１４は、スマートメーター２の接続形態の情報および登録情報などを管理する。接続形態の情報とは、電力線の分岐情報、各分岐への接続台数などの情報である。登録情報とは、正規ＩＤの端末が接続されているかを示す情報である。

図４は、実施の形態１にかかる管理装置の構成例を示す図である。管理装置５は、定期的または不定期に上位端末１から送信されてくる各種データを解析するデータ解析部５１と、上位端末１が各スマートメーター２から計測情報を収集する際の通信品質を監視する通信品質監視部５２と、上位端末１から各種データを取得するデータ取得部５３と、データ取得部５３が上位端末１から取得したデータおよびデータ解析部５１による解析結果などを記憶する記憶部５４と、ネットワーク５０を介して上位端末１と通信する通信部５５と、を備える。

データ取得部５３は、通信部５５を介して、上位端末１が各スマートメーター２から収集した計測情報と、各スマートメーター２が他のスマートメーター２から受信した計測情報を中継する際に算出したＳ／Ｎ比とを上位端末１から取得する。なお、詳細については別途説明するが、データ取得部５３が上位端末１から取得するＳ／Ｎ比は、計測情報を最初に中継するスマートメーター２、すなわち、計測情報を送信するスマートメーター２とＰＬＣネットワーク上で隣接しているスマートメーター２が、中継対象の計測情報を受信する際に算出したＳ／Ｎ比である。データ取得部５３が取得した計測情報およびＳ／Ｎ比は記憶部５４に渡され、記憶部５４で記憶される。

通信品質監視部５２は、データ取得部５３が取得したＳ／Ｎ比を監視し、Ｓ／Ｎ比があらかじめ設定した閾値未満に低下したことを検知すると、Ｓ／Ｎ比の低下をデータ解析部５１へ通知する。

データ解析部５１は、データ取得部５３が取得したＳ／Ｎ比があらかじめ設定した閾値未満に低下した旨の通知を通信品質監視部５２から受けると、記憶部５４で記憶されている計測情報およびＳ／Ｎ比を解析し、Ｓ／Ｎ比が劣化した要因を特定する。なお、データ解析部５１は、高調波のデータが記憶部５４で記憶されている場合、すなわち、データ取得部５３が計測情報およびＳ／Ｎ比に加えて高調波のデータを上位端末１から取得する場合、高調波のデータを解析してＳ／Ｎ比劣化の要因を特定するようにしてもよい。データ解析部５１は、Ｓ／Ｎ比が劣化した要因を特定する際、解析テーブル５１１を生成し、解析テーブル５１１を用いてＳ／Ｎ比劣化の要因を特定する。解析テーブル５１１の詳細については後述する。

次に、実施の形態１にかかる自動検針システム１００において、上位端末１がスマートメーター２から計測情報を収集して管理装置５へ送信する動作について、図５を用いて説明する。図５は、実施の形態１にかかる自動検針システム１００の動作例を示すＵＭＬ（Unified Modeling Language）シーケンス図である。図５では、図１に示したスマートメーター２−１１，２−１２，２−１３，・・・の各々から上位端末１が計測情報を収集する動作の例を示している。なお、図５においては、Ｓ／Ｎ比を「Ｓ／Ｎ」と記載している。その他の図面においても同様である。

自動検針システム１００においては、図５に示したように、上位端末１が、スマートメーター２−１１，２−１２，２−１３，・・・，２−ｍに対して計測情報取得要求を個別に送信し、計測情報およびＳ／Ｎ比を収集する処理を周期的に、具体的には３０分毎に、実行する。なお、ｍは１４以上の整数である。

具体的には、上位端末１は、まず、スマートメーター２−１１宛の計測情報取得要求を生成して送信する（ステップＳ１１）。上位端末１から１ホップ目のスマートメーター２−１１は、自装置宛の計測情報取得要求を上位端末１から直接受信する。スマートメーター２−１１は、自装置宛の計測情報取得要求を受信すると、計測情報を上位端末１宛に送信する（ステップＳ１２）。スマートメーター２−１１が上位端末１宛に送信する計測情報は、３０分毎の使用電力量、デマンド、電流および高調波情報などの電気情報と、計測を行った時刻を示す計測時刻情報とを含む情報である。スマートメーター２−１２，２−１３，・・・，２−ｍが送信する計測情報も同様である。

上位端末１は、スマートメーター２−１１から計測情報を受信すると、計測情報を、計測情報の送信元であるスマートメーター２−１１を示す端末番号と対応付けて記憶する。また、上位端末１は、計測情報とともにＳ／Ｎ比が送信されていたか否かを確認し、Ｓ／Ｎ比が送信されていていない場合、計測情報の受信時に算出したＳ／Ｎ比も一緒に、計測情報と対応付けて記憶する。上位端末１が計測情報の受信時に算出したＳ／Ｎ比は、上位端末１とスマートメーター２−１１との間の通信品質を示す情報に相当する。なお、図５に示した例では、上位端末１が１ホップ目のスマートメーター２−１１から計測情報を収集する場合、Ｓ／Ｎ比が上位端末１に対して送信されてくることはない。そのため、上位端末１は、計測情報とともにＳ／Ｎ比が送信されていたか否かを確認するのではなく、計測情報の送信元のスマートメーターが１ホップ目か否かを確認し、送信元が１ホップ目のスマートメーターの場合には、計測情報の受信時に算出したＳ／Ｎ比を、計測情報と対応付けて記憶するようにしてもよい。

上位端末１は、次に、スマートメーター２−１２宛の計測情報取得要求を生成して送信する（ステップＳ１３）。上位端末１から２ホップ目のスマートメーター２−１２は、自装置宛の計測情報取得要求を、スマートメーター２−１１を介して受信する。スマートメーター２−１２は、自装置宛の計測情報取得要求を受信すると、計測情報を上位端末１宛に送信する（ステップＳ１４）。スマートメーター２−１２が送信した計測情報は、スマートメーター２−１１により中継された後、上位端末１に到着する。スマートメーター２−１２が送信した計測情報を最初に中継するスマートメーター２−１１、すなわち、スマートメーター２−１２の１ホップ上位のスマートメーター２−１１は、計測情報を中継する際、計測情報の受信時に算出したＳ／Ｎ比を、中継する計測情報に付加する。この結果、上位端末１は、スマートメーター２−１２から送信された計測情報に加えて、スマートメーター２−１１で算出されたＳ／Ｎ比を受信する。スマートメーター２−１１が計測情報の受信時に算出したＳ／Ｎ比は、スマートメーター２−１１とスマートメーター２−１２との間の通信品質を示す情報に相当する。

上位端末１は、スマートメーター２−１２から計測情報を受信すると、計測情報を、計測情報の送信元であるスマートメーター２−１２を示す端末番号と対応付けて記憶する。この場合、上位端末１は、計測情報とともにＳ／Ｎ比を受信するため、受信したＳ／Ｎ比を、スマートメーター２−１２の端末番号および計測情報と対応付けて記憶する。

上位端末１は、次に、スマートメーター２−１２に対して実行した動作と同様の動作をスマートメーター２−１３に対して実行するが、この動作については図６も参照しながら説明する。図６は、実施の形態１にかかる自動検針システム１００の上位端末が計測情報を取得する動作の具体例を示す図である。

上位端末１は、スマートメーター２−１３から計測情報を取得する場合、スマートメーター２−１３宛の計測情報取得要求を生成して送信する（ステップＳ１５）。上位端末１から３ホップ目のスマートメーター２−１３は、自装置宛の計測情報取得要求を、スマートメーター２−１１および２−１２を介して受信する（図６（１））。スマートメーター２−１３は、自装置宛の計測情報取得要求を受信すると、計測情報を上位端末１宛に送信する（ステップＳ１６）。図６の（２）〜（４）でも示したように、スマートメーター２−１３が送信した計測情報は、スマートメーター２−１１および２−１２により中継された後、上位端末１に到着する。スマートメーター２−１３が送信した計測情報を最初に中継するスマートメーター２−１２、すなわち、スマートメーター２−１３の１ホップ上位のスマートメーター２−１２は、計測情報を中継する際、計測情報の受信時に算出したＳ／Ｎ比を、中継する計測情報に付加する（図６（３））。計測情報に付加するＳ／Ｎ比は、スマートメーター２−１２とスマートメーター２−１３との間の通信品質を示す情報に相当する。スマートメーター２−１１は、スマートメーター２−１２から計測情報およびＳ／Ｎ比を受信するため、計測情報およびＳ／Ｎ比の受信時に算出したＳ／Ｎ比を付加することなく、受信した計測情報およびＳ／Ｎ比をそのまま中継する（図６（４））。この結果、上位端末１は、スマートメーター２−１３から送信された計測情報に加えて、スマートメーター２−１２で算出されたＳ／Ｎ比を受信する。最初に計測情報を中継するスマートメーターがＳ／Ｎ比を付加し、２番目以降に計測情報を中継するスマートメーターはＳ／Ｎ比を付加しないため、上位端末１へ送信する情報が必要以上に増加するのを防止できる。また、解析処理の対象となる情報の増加が抑えられ、処理負荷が増大するのを防止できる。さらに、情報を保持するためのメモリのサイズが増大するのを防止できる。

上位端末１は、スマートメーター２−１３から計測情報を受信すると、計測情報を、計測情報の送信元であるスマートメーター２−１３を示す端末番号と対応付けて記憶する。この場合、上位端末１は、計測情報とともにＳ／Ｎ比を受信するため、受信したＳ／Ｎ比を端末番号および計測情報と対応付けて記憶する。

上位端末１は、同様の処理を繰り返し、スマートメーター２−ｍ宛の計測情報取得要求を生成して送信する（ステップＳ１７）。そして、上位端末１は、スマートメーター２−ｍから送信された計測情報と、計測情報を最初に中継するスマートメーターで算出されたＳ／Ｎ比とを受信し（ステップＳ１８）、受信した計測情報およびＳ／Ｎ比と、スマートメーター２−ｍの端末番号とを対応付けて記憶する。

上位端末１は、スマートメーター２−１１〜２−ｍの全てから計測情報を取得すると、各スマートメーターから取得した全ての計測情報およびＳ／Ｎ比を管理装置５へ送信する（ステップＳ１９）。

つづいて、管理装置５の動作について、図７を用いて説明する。図７は、実施の形態１にかかる管理装置５の動作例を示すフローチャートである。

管理装置５は、上位端末１から計測データが送信されてきたか否か、すなわち、計測データを受信したか否かを監視する。管理装置５は、計測データを受信しない場合（ステップＳ５１：Ｎｏ）、計測データが送信されてくるのを待ち続ける。管理装置５は、計測データを受信した場合（ステップＳ５１：Ｙｅｓ）、受信した計測データを記憶する（ステップＳ５２）。ここで、計測データは、上述した計測情報およびＳ／Ｎ比とする。管理装置５においては、データ取得部５３が、計測データの受信の有無を監視し、受信した計測データを記憶部５４が記憶する。管理装置５は、ステップＳ５２で計測データを記憶すると、次に、受信した計測データが高分解能で取得された計測データか否かを確認する（ステップＳ５３）。高分解能で取得された計測データとは、上位端末１が通常よりも短い周期でスマートメーター２から取得した計測情報を含んだ計測データである。

管理装置５は、受信した計測データが高分解能で取得された計測データに該当しない場合（ステップＳ５３：Ｎｏ）、受信した計測データに含まれている全てのＳ／Ｎ比を確認し、予め決められている第１の閾値未満のＳ／Ｎ比が存在する否かを確認する（ステップＳ５４）。管理装置５は、第１の閾値未満のＳ／Ｎ比が存在しない場合（ステップＳ５４：Ｎｏ）、ステップＳ５１に戻る。また、管理装置５は、第１の閾値未満のＳ／Ｎ比が存在する場合（ステップＳ５４：Ｙｅｓ）、上位端末１に対して、計測データ収集の分解能を高分解能に変更するよう、すなわち、計測データの収集周期を短くするよう、指示する（ステップＳ５５）。管理装置５においては、通信品質監視部５２が、ステップＳ５３〜Ｓ５５の処理を実行する。

管理装置５は、ステップＳ５５を実行後、計測データを解析するとともに、解析結果を記憶し（ステップＳ５６，Ｓ５７）、ステップＳ５１に戻る。管理装置５においては、データ解析部５１が計測データを解析してＳ／Ｎ比低下の要因の特定などを行い、記憶部５４が解析結果を記憶する。データ解析部５１がステップＳ５６で計測データを解析する動作の詳細については後述する。

一方、管理装置５は、受信した計測データが高分解能で取得された計測データに該当する場合（ステップＳ５３：Ｙｅｓ）、受信した計測データに含まれている全てのＳ／Ｎ比を確認し、予め決められている第２の閾値未満のＳ／Ｎ比が存在する否かを確認する（ステップＳ５８）。なお、第２の閾値は上述した第１の閾値よりも小さいものとする（第２の閾値＜第１の閾値）。管理装置５は、第２の閾値未満のＳ／Ｎ比が存在する場合（ステップＳ５８：Ｙｅｓ）、計測データを解析するとともに、解析結果を記憶する（ステップＳ５９，Ｓ６０）。管理装置５においては、通信品質監視部５２が、ステップＳ５８の処理を実行する。また、データ解析部５１が計測データを解析してＳ／Ｎ比低下の要因の特定などを行い、記憶部５４が解析結果を記憶する。データ解析部５１がステップＳ５９で計測データを解析する動作の詳細については後述する。

管理装置５は、ステップＳ６０を実行後、上記のステップＳ５５で計測データ収集の分解能の変更を上位端末１に指示してから一定時間が経過したか否かを確認する（ステップＳ６１）。一定時間は、例えば、１２時間、２４時間など、上位端末１がスマートメーター２から計測情報を収集する通常の周期よりも長い時間とする。管理装置５は、一定時間を自動検針システム１００の管理者などが変更するための手段を備えた構成としてもよい。管理装置５は、計測データ収集の分解能の変更を上位端末１に指示してから一定時間が経過していない場合（ステップＳ６１：Ｎｏ）、ステップＳ５１に戻る。管理装置５は、計測データ収集の分解能の変更を上位端末１に指示してから一定時間が経過した場合（ステップＳ６１：Ｙｅｓ）、上位端末１に対して、計測データ収集の分解能を通常の分解能に変更するよう、指示する（ステップＳ６２）。管理装置５においては、通信品質監視部５２が、ステップＳ６１およびＳ６２の処理を実行する。管理装置５は、ステップＳ６２を実行後、ステップＳ５１に戻る。

管理装置５は、第２の閾値未満のＳ／Ｎ比が存在しない場合（ステップＳ５８：Ｎｏ）、ステップＳ６１へ進む。

管理装置５を構成している各部の動作について説明する。図８は、実施の形態１にかかる自動検針システムの管理装置の内部動作の一例を示す図である。図８に示したように、管理装置５において、データ取得部５３は、上位端末１から３０分毎に送信される計測データを受信し（ステップＳ３１）、受信した計測データを通信品質監視部５２および記憶部５４へ出力する（ステップＳ３２，Ｓ３３）。記憶部５４は、データ取得部５３から受け取った計測データを記憶する。

通信品質監視部５２は、データ取得部５３から計測データを受け取ると、計測データの収集周期が低分解能、すなわち通常の周期か、それとも高分解能であるかを確認し、計測データの収集周期が低分解能であれば、計測データに含まれているＳ／Ｎ比の中に第１の閾値未満のものが存在するか否かを確認する（図８の時刻（Ｔ）および時刻（Ｔ＋３０）のケース）。一方、計測データの収集周期が高分解能であれば、通信品質監視部５２は、計測データに含まれているＳ／Ｎ比の中に第２の閾値未満のものが含まれているか否かを確認する（図８の時刻（Ｔ＋６０）のケース）。なお、第１の閾値および第２の閾値は、図７に示した第１の閾値および第２の閾値と同じものである。

通信品質監視部５２は、計測データの収集周期が低分解能、かつ第１の閾値未満のＳ／Ｎ比が存在する場合、上位端末１へ計測時間分解能の変更を指示する（ステップＳ３４）。このステップＳ３４の処理は、図７に示したステップＳ５５の処理と同じ処理であり、通信品質管理に５２は上位端末１に対し、計測データ収集の分解能を高分解能に変更するよう指示する。また、通信品質監視部５２は、データ解析部５１に対して、計測データの解析を要求する（ステップＳ３５）。ステップＳ３５で計測データの解析要求を受けたデータ解析部５１は、記憶部１２で記憶されている計測データを解析する（ステップＳ３６）。このステップＳ３６の処理は、図７に示したステップＳ５６の処理と同じ処理である。データ解析部５１は、計測データの解析が終了すると、解析結果を記憶部５４へ出力する（ステップＳ３７）。記憶部５４は、データ解析部５１から受け取った解析結果を記憶する。

通信品質監視部５２は、計測データの収集周期が高分解能、かつ第２の閾値未満のＳ／Ｎ比が存在する場合、データ解析部５１に対して、計測データの解析を要求する（ステップＳ３８）。ステップＳ３８で計測データの解析要求を受けたデータ解析部５１は、記憶部１２で記憶されている計測データを解析する（ステップＳ３９）。このステップＳ３９の処理は、図７に示したステップＳ５９の処理と同じ処理である。データ解析部５１は、計測データの解析が終了すると、解析結果を記憶部５４へ出力する（ステップＳ４０）。記憶部５４は、データ解析部５１から受け取った解析結果を記憶する。

計測データの収集周期が低分解能の場合の例および高分解能の場合の例を図９に示す。図９は、実施の形態１にかかる上位端末が計測データを収集するタイミングの例を示す図である。点線が計測データの収集タイミングを示している。図９の（ａ）が通常の分解能での計測データの収集タイミングを示し、図９の（ｂ）が高分解能での計測データの収集タイミングを示している。

図９に示したように、計測データの収集周期が低分解能の場合、すなわち通常の周期で計測データを収集する場合、短時間に大電流が発生するケース、例えば負荷装置である電気機器の起動時に一時的に大電流が流れるケースについては検出することができない。すなわち、通常の周期で計測データを収集する場合、１周期あたりの使用電力量が増加したことは検出できるが、１周期全体にわたって使用電力量が増加しているのか、それとも短期間に使用電力量が大きく増加しているのかを判別することができない。短期間に使用電力量が大きく増加する場合は付加装置から発生するノイズも増加し、通信に悪影響を与える可能性がある。そのため、短期間に使用電力量が大きく増加するケースを検出できることが望ましい。短期間に使用電力量が大きく増加するケースが検出できれば、その期間を避けて上位端末１と各スマートメーター２が通信を行って計測データを収集できる可能性が高まり、通信品質の改善につながる。図９の（ｂ）に示したように、計測データの収集周期を高分解能にすると、短期間に使用電力量が大きく増加するケースを検出できる可能性が高くなる。

ここで、一般家庭で短期間に使用電力量が大きく増加してノイズが発生するケースとしては、電磁調理器を使用する場合、電子レンジを使用する場合、空気調和装置を起動した場合などが考えられ、これらは生活パターンに依存している。よって、例えば、上位端末１が短周期で計測データを収集し、それを管理装置５が解析する動作を１２時間または２４時間、またはさらに長い時間にわたって実行することにより、各需要家において使用電力量が短時間に大きく増加する時間帯を推定することが可能となる。使用電力量が短時間に大きく増加する時間帯の推定が終了した後は、推定結果が示す時間帯、すなわち、各需要家において使用電力量が短時間に大きく増加する時間帯を避けて上位端末１が計測データを収集するように調整することにより、計測データを収集する通信の品質を向上させることができる。一方、短期間に使用電力量が大きく増加するのではなく、平均的に使用電力量が大きくなっている場合、電力線には比較的大きなノイズが常時流れることになる。このような場合には、ノイズ発生源となっている需要家から共用の電力線にノイズが流れ出すのを防止するためのフィルターを設置するなどの対策が必要となる。

本実施の形態にかかる管理装置５は、異なる周期で計測データを収集し、解析を行うため、使用電力量が短時間に大きく増加する時間帯の推定、および、平均的に使用電力量が大きくなっている需要家の特定が可能である。以下、管理装置５のデータ解析部５１が計測データを解析し、使用電力量が短時間に大きく増加する時間帯の推定、および、平均的に使用電力量が大きくなっている需要家の特定を行う動作について、図１０〜図１３を参照しながら説明する。この動作は、図７に示したステップＳ５６の動作およびステップＳ５９の動作である。

図１０は、自動検針システムの構成例を示す図である。図１０では、マンションなどの集合住宅の１０１号室（図１０では１０１号と記載、以下同様），１０２号室，２０１号室，…，４０２号室の各部屋に設置されたスマートメーター２−１１〜２−１４および２−２１〜２−２４と、上位端末１と、管理装置５とが自動検針システムを形成している例を示している。図１０に示した例では、スマートメーター２−１１〜２−１４の間で計測データが中継され、スマートメーター２−２１〜２−２４の間で計測データが中継されるものとする。上位端末１、各スマートメーター２および管理装置５は、図１〜図９を用いて説明した動作と同様の動作を実行し、管理装置５が上位端末１から計測データを受信する。

管理装置５のデータ解析部５１は、上位端末１が通常の分解能で各スマートメーター２から収取した計測データを解析する場合、すなわち、図７に示したステップＳ５６に対応する解析動作を行う場合、まず、記憶部５４で記憶されている該当データを読み出し、図１１に示した解析テーブルを作成する。データ解析部５１は、解析テーブルの作成が終了すると、解析テーブルの詳細を確認してノイズ発生源となっている需要家を特定する。

図１１に示した解析テーブルには、時刻０：００、０：３０および１：００における、スマートメーター２−１１〜２−１４のそれぞれについてのＳ／Ｎ比、電力量および電流の値が含まれている。また、図１１において、各時刻に挟まれた列は両側の各時刻間の変化量を示す。なお、変化量の大きい箇所を点線で囲んで示している。例えば、スマートメーター２−１１の電力量は、時刻０：００〜０：３０間に１増加（＋１）し、その後、時刻０：３０〜１：００の間に２減少（−２）している。図１０に示したように、スマートメーター２−１１が上位端末１から１ホップ目に位置し、スマートメーター２−１４が上位端末１から４ホップ目に位置している。従って、特に大きな通信品質を低下させる要因のない場合は、時刻０:００の例のように信号減衰量の計測ポイントが離れるにしたがって信号レベルが低下していく。具体的にはＳ／Ｎ比が一定の割合で低下し、５０，４５，４０，３５となっている。

図１１に示した解析テーブルではＳ／Ｎ比の最も大きな変化点が電力量の最も大きな変化点と一致しているため、通信品質低下の原因箇所特定は容易である。すなわち、Ｓ／Ｎ比および電力量の双方が大きく変化しているスマートメーターに対応する需要家がノイズ発生源である可能性が高い。よって、図１１に示した例の場合、データ解析部５１は、スマートメーター２−１３が設置されている３０１号室がノイズ発生箇所であり、その発生時刻が０:３０前後であることを特定する。このように、データ解析部５１は、通信指標であるＳ／Ｎ比と電力量などの計測情報とに基づいてノイズ発生箇所の特定を行うため、通信指標単独で特定を行う場合と比較して、より正確にノイズ発生箇所を特定することができる。ＰＬＣの場合、通信をするための電力線が共有化されているため、ノイズ発生源より遠い側の通信品質が同様に悪化することが予想される。例えば、３０１号室がノイズ発生源の場合、３０２号室、４０１号室、４０２号室の入り口地点の電力線のＳ／Ｎが悪化する。従って、通信指標のみの解析ではこれら３つの部屋の区別が困難である。図１１に示した例の場合、スマートメーター２−１３におけるＳ／Ｎ比の変化量とスマートメーター２−１４におけるＳ／Ｎ比の変化量が同じであり、Ｓ／Ｎ比のみの解析ではノイズ発生源を特定することが難しいが、電力量の変化を併せて解析することにより、ノイズ発生源を１つに絞り込むことができる。

また、データ解析部５１は、上位端末１が高分解能で各スマートメーター２から収取した計測データを解析する場合、すなわち、図７に示したステップＳ５９に対応する解析動作を行う場合、まず、記憶部５４で記憶されている該当データを読み出し、図１２に示した解析テーブルを作成する。データ解析部５１は、解析テーブルの作成が終了すると、解析テーブルの詳細を確認してノイズ発生源となっている需要家を特定する。

図１２に示した解析テーブルには、時刻０：００、０：０１および０：０２における、スマートメーター２−１１〜２−１４のそれぞれについてのＳ／Ｎ比、電力量および電流の値が含まれている。図１１と同様に、各時刻に挟まれた列は両側の各時刻間の変化量を示す。なお、変化量の大きい箇所を点線で囲んで示している。図１２に示した解析テーブルには、Ｓ／Ｎ比、電力量および電流の１分毎の計測値と変化量とが含まれているため、図１１に示した解析テーブルを使用した場合と同様の手法によりノイズ発生源を特定することができ、さらに、ノイズ発生時間を絞り込むことが可能となる。図１２に示した解析テーブルを使用することにより、スマートメーター２−１３の時刻０：００と０：０１の間に電流の大きな変化があることを検知できる。

データ解析部５１は、図７に示したステップＳ５９に対応する解析動作を行う場合に、図１３に示した解析テーブルを生成するようにしてもよい。図１３に示した解析テーブルには、時刻０：００、０：１０および０：２０における、スマートメーター２−１１〜２−１４のそれぞれについてのＳ／Ｎ比、電力量および高調波成分の値が含まれている。図１１および図１２と同様に、各時刻に挟まれた列は両側の各時刻間の変化量を示す。変化量の大きい箇所を点線で囲んで示している。

ＰＬＣでは、搬送波の周波数帯域として１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚを用いることが、「ＰＬＣ標準規格ＡＲＩＢ ＳＴＤ・Ｔ８４」において規定されている。そのため、１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの近傍で定常的に動作する負荷装置の影響を受けて通信品質が低下する可能性がある。このような場合は、高調波成分を計測情報として用いることにより、通信品質低下の原因場所特定に有効である。図１３に示した解析テーブルでは、スマートメーター２−１３の時刻０：００と０：１０の間で高調波成分が大きく変化している。そのため、データ解析部５１は、Ｓ／Ｎ比の変化量および高調波成分の変化量を確認することにより、ノイズ発生源およびノイズ発生時刻を特定することができる。

なお、Ｓ／Ｎ比および電力量を使用してノイズ発生源およびノイズ発生時刻を特定する例、Ｓ／Ｎ比および高調波成分を使用してノイズ発生源およびノイズ発生時刻を特定する例を説明したが、Ｓ／Ｎ比、電力量および高調波成分を使用してノイズ発生源およびノイズ発生時刻を特定するようにしてもよい。また、各値の変化量に基づいてノイズ発生源およびノイズ発生時刻を特定する例を示したが、各値の絶対量に対して閾値を設け、閾値判定によりノイズ発生源およびノイズ発生時刻を特定するようにしてもよい。

また、Ｓ／Ｎ比に代えて、その他の通信指標、例えば、ビットエラーレート、フレームエラーレート、計測情報の再送回数などを使用するようにしてもよい。

以上のように、各スマートメーター２による計測情報とＳ／Ｎ比などの通信品質情報とを組合せることにより、通信品質低下の原因となる場所の特定が可能になる。

本実施の形態にかかる管理装置５によれば、図１０に示した例のような各フロアにおいて電力線が途中まで共有化されているようなシステム構成の場合においても、ノイズ発生源の特定を高精度に行うことができる。例えば、スマートメーター２−１３が上位端末１との通信で使用する電力線とスマートメーター２−２３が上位端末１との通信で使用する電力線は分岐するまでは共通であり、スマートメーター２−１３とスマートメーター２−２３の距離が近い場合は、どちらかの部屋での電力消費が通信品質を低下させる要因となった場合でも、電力線上のＳ／Ｎ比に違いが現れないことが予想される。しかしながら、各スマートメーターでの各種計測情報に違いが現れる場合、原因を特定することが可能となる。

このように、本実施の形態にかかる自動検針システムの管理装置は、上位端末が各スマートメーターから収集した計測情報と、計測情報を最初に中継するスマートメーターまたは上位端末が計測情報を受信する際のＳ／Ｎ比などの通信品質情報とに基づいて、ノイズ発生源およびノイズ発生時刻を特定することとした。これにより、ノイズの発生源となっている需要家を特定することができるとともに、ノイズの発生時間を推定することができる。また、通常の周期で計測情報を収集している状態で通信品質の低下を検出した場合、通常よりも短い周期で一定時間にわたって計測情報および通信品質情報を収集することとしたので、短い期間にノイズが発生する場合においてもノイズが発生する期間を特定することが可能となる。管理装置が通信品質低下の原因となる場所および時間を特定可能であるため、通信品質低下の原因箇所となっている需要家の電力線に対してインピーダンスアッパーまたはフィルターを挿入してノイズを低減するような対策が可能となる。また、原因時間帯が推定できれば、推定した時間帯、すなわち通信品質が低下する可能性がある時間帯を避けて通信を行うよう調整することにより、測定情報を効率的に取得することができる。

ここで、本実施の形態にかかる管理装置５のハードウェア構成について説明する。図１４は、実施の形態１にかかる管理装置５のハードウェア構成例を示す図である。管理装置５は、図１４に示したハードウェア２００、すなわちプロセッサ２０１、メモリ２０２および通信装置２０３により実現することができる。プロセッサ２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）、システムＬＳＩ（Large Scale Integration）などである。メモリ２０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等である。

管理装置５のデータ解析部５１、通信品質監視部５２およびデータ取得部５３は、プロセッサ２０１が、メモリ２０２で記憶されている、データ解析部５１、通信品質監視部５２およびデータ取得部５３として動作するためのプログラムを読み出して実行することにより実現される。メモリ２０２は、プロセッサ２０１が各種処理を実行する際の一時メモリとしても使用される。また、管理装置５の記憶部５４はメモリ２０２により実現され、通信部５５は通信装置２０３により実現される。

なお、データ解析部５１、通信品質監視部５２、データ取得部５３および記憶部５４を専用のハードウェアで実現してもよい。図１５は、通信品質監視部５２、データ取得部５３および記憶部５４を専用のハードウェアで実現する場合のハードウェア構成例を示す図である。図１５に示したハードウェア２００ａの処理回路２０４は、図１４に示したプロセッサ２０１およびメモリ２０２と同様の機能を実現する専用のハードウェアである。処理回路２０４は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。データ解析部５１、通信品質監視部５２、データ取得部５３および記憶部５４の一部を専用のハードウェアすなわち図１５に示した処理回路２０４で実現し、残りを図１４に示したプロセッサ２０１およびメモリ２０２で実現するようにしてもよい。

このように、管理装置５は、図１４または図１５に示したハードウェアを使用して実現することが可能である。

実施の形態２．
図１６は、実施の形態２にかかる自動検針システムの構成例を示す図である。図１６に示した自動検針システム１００ａは、実施の形態１にかかる自動検針システム１００の上位端末１および管理装置５を上位端末１ａに置き換えたものである。

実施の形態２にかかる自動検針システム１００ａの上位端末１ａは、実施の形態１で説明した上位端末１および管理装置５を一体型の１つの装置としたもの、具体的には、上位端末１の内部に管理装置５ａが設けられた構成としたものである。なお、実施の形態１で説明した管理装置５が備えている通信部５５は不要であるため、上位端末１ａの内部には、管理装置５から通信部５５を削除した管理装置５ａが設けられた構成としている。上位端末１ａの動作は、実施の形態１で説明した上位端末１および管理装置５と同様である。

このように、実施の形態１で説明した上位端末１の機能および管理装置５の機能を１つの装置で実現することも可能である。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，１ａ 上位端末、２，２−１１〜２−１４，２−２１〜２−２４，２−ｍ スマートメーター、３ 計測端末、４ ＰＬＣ子機モジュール、５ 管理装置、１０ 電力線、１１，３１，４１ 制御部、１２，３２，４２，５４ 記憶部、１３，４３，５５ 通信部、１４ 管理部、３３ 計測部、５０ ネットワーク、５１ データ解析部、５２ 通信品質監視部、５３ データ取得部、５１１ 解析テーブル。

Claims (8)

1. 各需要家に設置されて電力に関する電気情報を測定するスマートメーターと、前記スマートメーターの各々と電力線を使用した通信を行い、前記電気情報の測定結果を含んだ測定情報を収集する上位端末と、を備えた自動検針システムにおいて、前記電力線の状態を監視する管理装置であって、
   隣接しているスマートメーター同士間の通信品質を示す通信品質情報および前記上位端末とこれに隣接しているスマートメーターとの間の通信品質を示す通信品質情報と、前記測定情報とを前記上位端末から取得するデータ取得部と、
   前記データ取得部が取得した前記通信品質情報および前記測定情報に基づいてノイズ発生源の需要家を特定するとともにノイズの発生時間を推定するデータ解析部と、
   を備えることを特徴とする管理装置。
2. 前記通信品質情報に基づいて、前記通信品質情報および前記測定情報の収集周期を前記上位端末に指示する通信品質監視部、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の管理装置。
3. 前記データ解析部は、前記通信品質情報および前記測定情報の変化量に基づいて、前記ノイズ発生源の需要家の特定および前記ノイズの発生時間の推定を行う
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の管理装置。
4. 前記隣接しているスマートメーター同士間の通信品質を、前記測定情報を最初に中継するスマートメーターで測定された通信品質とする、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の管理装置。
5. 前記測定情報を使用電力量または高調波成分とする、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の管理装置。
6. 前記上位端末の内部に設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の管理装置。
7. 各需要家に設置されて電力に関する電気情報を測定するスマートメーターと、
   前記スマートメーターの各々と電力線を介した通信を行い、前記電気情報の測定結果を含んだ測定情報を収集する上位端末と、
   前記電力線を介した通信の状態を監視する管理装置と、
   備え、
   前記スマートメーターは、前記測定情報を最初に中継するスマートメーターの場合、前記測定情報の受信時の通信品質を示す通信品質情報を受信した測定情報に付加して中継し、
   前記上位端末は、前記通信品質情報が付加された前記測定情報を受信すると受信した測定情報および通信品質情報を前記管理装置へ送信し、前記通信品質情報が付加されていない前記測定情報を受信すると、受信した測定情報および前記通信品質情報が付加されていない前記測定情報の受信時の通信品質を示す通信品質情報を前記管理装置へ送信し、
   前記管理装置は、前記上位端末から受信した前記測定情報および前記通信品質情報に基づいて、ノイズ発生源の需要家を特定するとともにノイズの発生時間を推定する、
   ことを特徴とする自動検針システム。
8. 各需要家に設置されて電力に関する電気情報を測定するスマートメーターと、前記スマートメーターの各々と電力線を使用した通信を行い、前記電気情報の測定結果を含んだ測定情報を収集する上位端末と、を備えた自動検針システムにおいて、管理装置が前記電力線を介した通信の状態を監視する状態監視方法であって、
   前記管理装置が、隣接しているスマートメーター同士間の通信品質を示す通信品質情報および上位端末とこれに隣接しているスマートメーターとの間の通信品質を示す通信品質情報と、前記測定情報とを取得する情報取得ステップと、
   前記情報取得ステップで取得した通信品質情報および測定情報に基づいて、ノイズ発生源の需要家を特定するとともにノイズの発生時間を推定する情報解析ステップと、
   を含むことを特徴とする状態監視方法。

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