JP6890255B2

JP6890255B2 - メータ用無線装置

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Publication number: JP6890255B2
Application number: JP2018044867A
Authority: JP
Inventors: 坂田　雅昭; 雅昭坂田; 光男横畑; 祥太寺本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-03-13
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2038-03-13
Also published as: JP2019158547A

Description

本発明は、メータに通信機能を付加する為のメータ用無線装置に関する。

ガス、電力、水道等のユーティリティの使用量を計測するメータの検針値を無線等を用いて自動的に検針する無線自動検針システムが実用化されている。

これらのうち、ガスや水道等のメータは、商用電源より電源を供給するのが難しいことから電源として電池が用いられる為に省電力化が求められる。また、エネルギー使用量の可視化、エネルギー監視の観点を含むエネルギーマネジメントの観点、付加価値の観点から検針頻度を上げることでより細かい使用料を読み取ることや、短い周期で検針値を読み取ること、新たなセンサを付加することで、様々な情報を取得し価値の向上をしようとしている。

これらの観点から、メータ用無線装置の消費電流を抑制することが様々な方法で検討されている。そして、通信方法としてＬＰＷＡ（ＬｏｗＰｏｗｅｒＷｉｄｅＡｒｅａ）通信モジュールを用いて常時、或いは通信間隔を短くして通信する方法が提案されているが、ガスメータは１０年間電池交換無しでの使用を前提としており、メータ用無線装置も同様の仕様が求められており、省電力化が要望されている。また、付加価値の観点から、消費電流の抑制と応答性も重要な要素となっており、例えば、メータ用無線装置を間欠駆動させ、親機側が同期信号を短い周期で送信し消費電流の抑制および応答性を両立しようとしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１６０９９０号公報

しかしながら、前記従来の方法では、ある一定レベルで省電力化は実現できるが、親機側の送信時間の制限や、メータ用無線装置の受信間隔に関係しており、ある一定以上の消費電流の抑制にはつながらない。

また、メータ用無線装置のタイミングで親機へ情報を送信し、送信後へ親機から情報を取得する方法もある。この方法であれば、メータ用無線装置は、送信するタイミング以外は、通信部分を休止あるいは低消費モードで動作させ、省電力化が可能になる。

この方法で省電力化を図る際、メータ用無線装置が親機へ情報を送信する周期は、一般的には非常に長くなり、かつ、親機からの応答を受信する際もそのタイミングになるため、メータの状態が長時間わからない状態になることや、親機から設定変更のデータを受信するにしても長時間に亘り変更の設定が反映できない状況となる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、メータ側で計測される流量に応じてメータ用無線装置の通信間隔を変更するもので、これにより、必要最低限の通信頻度を確保しつつ、流量に応じて必要となる応答性を高めることで省電力を図りつつ、利便性を維持することができる。

前記従来の課題を解決するために、本発明のメータ用無線装置は、流路を流れるガス流量を計測する流量計測部と前記流路を遮断する遮断弁とを有するガスメータと通信を行うメータ通信部と、外部と定期的に無線通信を行う無線通信部と、前記無線通信部における通信間隔を設定する通信間隔設定部と、を備え、前記通信間隔設定部は、前記メータ通信部で得られたガス流量に応じて前記通信間隔を設定することを特徴とするものである。

これによって、メータ側で計測される流量に応じてメータ用無線装置の通信間隔を変更するもので、これにより、必要最低限の通信頻度を確保しつつ、流量に応じて必要となる応答性を高めることで省電力を図りつつ、利便性を維持することができる。

本発明のガス遮断装置によると、メータ側で計測される流量に応じてメータ用無線装置の通信間隔を変更するもので、これにより、必要最低限の通信頻度を確保しつつ、流量に応じて必要となる応答性を高めることで省電力を図りつつ、利便性を維持することができる。

実施の形態１におけるメータ用無線装置を示すブロック図実施の形態１における通信間隔設定の第１の例を示す図実施の形態１における通信間隔設定の第２の例を示す図実施の形態１における通信間隔設定の他の例を示す図実施の形態１における通信間隔設定の他の例を示す図

第１の発明は、流路を流れるガス流量を計測する流量計測部と前記流路を遮断する遮断弁とを有するガスメータと通信を行うメータ通信部と、外部と定期的に無線通信を行う無線通信部と、前記無線通信部における通信間隔を設定する通信間隔設定部と、を備え、前記通信間隔設定部は、前記メータ通信部で得られたガス流量に応じて前記通信間隔を設定することを特徴とするもので、メータ側で計測される流量に応じてメータ用無線装置の通信間隔を変更することで、必要最低限の通信頻度を確保しつつ、流量に応じて必要となる応答性を高めることで省電力を図りつつ、利便性を維持することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記通信間隔設定部は、前記メータ通信部で得られたガス流量に基づき、ガスを使用していないと判断される場合は前記通信間隔を予め設定された最長時間に設定し、ガスを使用していると判断される場合は前記通信間隔を前記最長時間よりも短く設定することを特徴とするものである。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記ガスメータは、前記流量計測部で計測されたガス流量を所定の流量帯毎に複数に区分する流量区分を有しており、前記通信間隔設定部は、前記メータ通信部で得られた前記流量区分に応じて前記通信間隔を設定することを特徴とするものである。

第４の発明は、第１〜４のいずれか１つの発明において、前記通信間隔設定部は、前記流量計測部で計測された流量に基づき、ガスの使用が開始されたと判断した後、所定時間は前記通信間隔を最短時間に設定することを特徴とするものである。

第５の発明は、第１〜５のいずれか１つの発明において、前記通信間隔設定部は、前記遮断弁を閉じた後の所定時間は前記通信間隔を予め設定された最短時間に設定することを特徴とするものである。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明にかかるメータ用無線装置の実施形態を説明する。以下に説明する実施の形態では、メータ用無線装置の例として、ガスメータと有線で接続される無線子機を挙げ、その処理を説明する。図面において、同じ構成要素には同じ参照符号を付し、既に説明した構成要素については再度の説明を省略する。なお、本発明は、以下で説明する実施の形態によって限定されることはない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における無線子機と、無線子機と有線で接続されるガスメータのブロック図である。

図１において、ガスメータ１００は、流路１０１と、流量計測部１０２と、遮断弁１０３と、制御部１０４と、器具判別部１０５と、振動検出部１０６とを備えたものである。さらにガスメータ１００は、ガス配管１に接続され、ガスメータ１００の下流側には、ガス配管２を介してガス器具１０〜１２が接続されている。

また、無線子機２００は、メータ通信部２０１と、無線通信部２０２と、通信間隔設定部２０３とを備えたものである。

以下にブロック内の構成要素、機能について説明する。

流量計測部１０２としての超音波流量計は、流路１０１に流れる流体としてのガスに対し、一定時間間隔（例えば０．５秒や２秒ごと）で超音波を発射してその流量を計測するものであり、一般的なものを使用することができる。その他、熱変動により流量を算出するための回路で構成したり、或いは、気体を測定するのであれば計量膜で構成したりするといった構成が採用でき、特に限定はない。

振動検出部１０６は、振動センサ、加速度センサ等で構成されており、地震等の振動を検知し、所定の大きさ以上の振動を検知した場合に地震が発生したと判断し、地震発生信号を出力する、或いは、振動の大きさに応じた振動値を出力する。

遮断弁１０３は、電磁式の弁やステッピングモータを使った弁等で構成されており、後述する制御部１０４の指示により、遮断弁を開栓、閉栓することが可能である。遮断弁１０３を開栓すれば、ガスメータ１００以降に接続されるガス器具１０〜１２に、ガスが供給され、遮断弁１０３を閉栓すれば、供給が停止される機能を担っている。

器具判別部１０５は、流量計測部１０２によって取得される流量値に基づき、ガス器具１０〜１２の稼動開始時に得られた流量変化パターンに基づいて、使用開始されたガス器具の種類（給湯器、ファンヒータ、コンロ等）を判別する。

制御部１０４は、主にマイクロコンピュータ、メモリ、クロック、記憶デバイス等（何れも図示せず）で構成されている。制御部１０４は、流量計測部１０２、遮断弁１０３、器具判別部１０５、振動検出部１０６、後述するメータ通信部２０１と通信インターフェース（図示せず）を介して接続されている。そして、流量計測部１０２で計測された流量データに基づき、流量を演算し積算したり、異常発生の有無を判断して、遮断弁１０３により流路１０１を遮断する。遮断に至る異常としては、ガスの流量が予め設定された最大流量を超える異常やガスの使用時間が予め設定された最大使用時間を越えるような異常、或いは、振動検出部１０６で検知される地震等がある。

また、制御部１０４は、あらかじめ決められた通信プロトコルに基づき、無線子機２０
０のメータ通信部を通信を行う機能も有している。

メータ通信部２０１は、制御部１０４と通信を行い、記憶している積算値や、振動検出部１０６の出力結果、遮断弁１０３の制御結果や状態等を受信する。或いは、制御部１０４へ後述のセンター装置４００から受信した制御データ等を送信する。

無線通信部２０２は、送信回路、受信回路、復調回路、変調回路、ＶＣＯ回路、アンテナなど（何れも図示せず）から構成されており、あらかじめ決められたプロトコルにしたがって、外部の基地局３００と通信、即ち、送信及び受信を行う。そして、メータ通信部２０１を介して得られたガス使用量の積算値、或いは、検知された異常を基地局３００に送信したり、基地局３００からの指示された制御データをメータ通信部２０１を介してガスメータ１００に送信する。これにより、センター装置４００からの指示で、ガスメータ１００の遮断弁１０３による流路１０１の遮断を行うことが出来る。

通信間隔設定部２０３は、メータ通信部２０１を介して得られた情報に基づき、無線通信部２０２における通信間隔を制御するもので詳細は後述する。

基地局３００は、図示していない通信部を介して無線通信部２０２と通信を行う。また、基地局３００は、ネット回線等を通じてガス会社等が管理運営しているセンター装置４００と通信を行う。なお、センター装置４００が基地局３００を兼ねる構成であっても問題はない。

以上の構成により、ガスメータ１００は無線子機２００を介してセンター装置４００は通信を行うことが出来、ガスメータ１００で得られたガス使用量などのデータをセンター装置４００に通信できる。また、センター装置４００からガスメータ１００に対してガスの遮断等の指示を行うことができる。

図２は、通信間隔設定部２０３の設定時間の第１の例を示すもので、ガスの流量が所定流量（５１．８２Ｌ／Ｈ）未満の場合は、送信間隔を３００秒に設定し、所定流量以上の場合は、２０秒に設定している。この所定流量（５１．８２Ｌ／Ｈ）は、ガス器具が使用されていると判断できる流量であり、この流量よりも小さい場合はガスが使用されていないと判断でき、大きい場合は何らかのガス器具が使用されていると判断できる値である。

上記の設定方法によると、ガス使用中にはセンター装置４００からガスメータ１００への応答性を良くする事が出来る。従って、ガス会社のサービスとしてガス器具の切り忘れ対応として外出中のユーザーからの連絡で遠隔から遮断を行う場合でも、迅速に遮断を行うことが出来、安全確保が可能となる。

図３は、通信間隔設定部２０３の設定時間の第２の例を示すもので、所定の流量間（５１．８２Ｌ／Ｈから１０００Ｌ／Ｈ）において、流量に応じて通信時間間隔を３００秒から２０秒に短くするものある。

上記の設定方法よると、ガスメータ１００からセンター装置４００にガス使用量の積算値を通信する場合、流量が大きいほど通信頻度を高めることで時間当たりの積算値の変化量を小さくすることが出来るので、センター装置４００はガスの利用状況をきめ細かく把握することができるので、リアルタイムで取得し、デマンド分析を行うことが出来る。

なお、図３では、流量と通信時間間隔が比例するように変化しているが、図４に示すように流量が大きくなるほど送信時間を指数関数的に短くすることで、流量に応じて必要な精度を得るようにすることも出来、デマンド分析に必要な精度に応じて任意に設定するこ
とが出来る。

また、図５に示すように、予め定めた流量区分毎に通信時間間隔を設定しておき、流量計測部１０２で計測された流量Ｑが属する流量区分に応じて通信時間間隔を設定するように構成することも可能で、演算せずに通信時間間隔を流量帯に応じて任意に設定することができる。

以上のように、本発明の無線子機（メータ用無線装置）によると、ガスメータで計測される流量に応じて通信間隔を変更することで、必要最低限の通信頻度を確保しつつ、流量に応じて必要となる応答性を高めることで省電力を図りつつ、利便性を維持することができる。

なお、流量計測部１０２で計測されたガス流量に基づき、ガスの使用が開始されたと判断した後、所定時間だけ通信間隔を最短時間に設定するように構成すると、ガス器具の使用開始時の発生する異常に対してセンター装置４００は早期の対応を行うことができる。

また、流量計測部１０２で計測されたガス流量に基づく異常や振動検出部１０６による地震発生の検知により遮断弁を閉じた後、所定時間だけ通信間隔を予め設定された最短時間に設定するようにすれば、センター装置４００は異常発生における早期の対応を行うことが出来る。

本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施することができる。例えば、本実施の形態では、ガス器具使用の判定流量を５１．８２Ｌ／Ｈとして説明したが、ガスメータ以降に設置されたガス器具が予め分かっている場合には、そのガス器具の最低流量に合わせて設定することもできる。また、通信時間間隔は、最大３００秒、最小２０秒として説明したが、電池容量、必要な応答性に応じて任意に設定できることは言うまでも無い。

以上のように、本発明にかかる無線子機（メータ用無線装置）は、流量に応じて通信間隔を設定することで、省電力化を図りつつ、応答性を確保できるので、電池を電源とする水道メータ等にも応用することができる。

１００ガスメータ
２００無線子機（メータ用無線装置）
２０１メータ通信部
２０２無線通信部
２０３通信間隔設定部
３００基地局
４００センター装置

Claims

流路を流れるガス流量を計測する流量計測部と前記流路を遮断する遮断弁とを有するガスメータと通信を行うメータ通信部と、
外部と定期的に無線通信を行う無線通信部と、
前記無線通信部における通信間隔を設定する通信間隔設定部と、
を備え、
前記通信間隔設定部は、前記メータ通信部で得られたガス流量が大きいほど前記通信間隔を短く設定し、
前記無線通信部は、前記メータ通信部で得られたガス使用量の積算値を送信することを特徴とするメータ用無線装置。
前記通信間隔設定部は、前記メータ通信部で得られたガス流量に基づき、ガスを使用していないと判断される場合は前記通信間隔を予め設定された最長時間に設定し、ガスを使用していると判断される場合は前記通信間隔を前記最長時間よりも短く設定することを特徴とする請求項１に記載のメータ用無線装置。
前記ガスメータは、前記流量計測部で計測されたガス流量を所定の流量帯毎に複数に区分する流量区分を有しており、
前記通信間隔設定部は、前記メータ通信部で得られた前記流量区分に応じて前記通信間隔を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載のメータ用無線装置。
前記通信間隔設定部は、前記流量計測部で計測された流量に基づき、ガスの使用が開始されたと判断した後、所定時間は前記通信間隔を最短時間に設定することを特徴とする請求項１〜３の何れか又は２に記載のメータ用無線装置。
前記通信間隔設定部は、前記遮断弁を閉じた後の所定時間は前記通信間隔を予め設定された最短時間に設定することを特徴とする請求項１〜４の何れか又は２に記載のメータ用無線装置。