JP7399571B2 - 検針システム - Google Patents

Description

本発明は、各需要家の計器で計量される計量値を集約装置に集約して管理装置へ送信する検針システムに関するものである。

従来この種の検針システムとしては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。この検針システムでは、電力量計としての機能を有する無線端末装置が子局として需要家に設置され、周囲の他の需要家に設置された無線端末装置と共に無線メッシュネットワークを形成する。需要家における検針データは無線メッシュネットワークを経由して、親局であるデータ収集装置へマルチホップ通信によって無線送信される。データ収集装置は、管理サーバから要求されると、各無線端末装置から受信した検針データを管理サーバへ送信する。

特許第５３７２３０３号公報

しかしながら、上記従来の検針システムでは、電力量計としての機能を有する無線端末装置とデータ収集装置との間に障害物等があって、無線端末装置とデータ収集装置との間に無線メッシュネットワークを形成できず、マルチホップ通信を行えない場合がある。このような場合、従来、データ収集装置とマルチホップ通信を行えない無線端末装置の設置箇所に検針員が出向いて、その無線端末装置から個別にハンディーターミナルを使って検針データを取得する必要がある。

このような形態での検針データの取得は、特に、従来の無線メッシュネットワークでは通信できないほど需要家間の距離が離れている地域や、山などが電波の障害物となる山間部等で行われることが多く、従来、このような難検針地域での検針データの取得に労力を要した。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
需要家の電気使用量を計量する計量部およびこの計量部で計量された計量値をマルチホップ通信によって無線送信するデータ通信部を有する複数の通信機能付き計器と、各計器のデータ通信部によって構成されるマルチホップネットワークを介して各計器の計量部で計量される計量値を受信して集約する集約装置と、集約装置に集約された計量値を受信して管理する管理装置とを備えて構成される検針システムにおいて、
需要家の電気使用量を計量する計量部およびこの計量部で計量された計量値をＬＰＷＡ方式で無線送信するデータ長距離通信部を有する、難検針地域に設けられる複数の難検針地域用計器と、
各難検針地域用計器のデータ長距離通信部から無線送信される計量値を受信して集約する、難検針地域に設けられる難検針地域用集約装置と、
難検針地域用集約装置と周波数ホッピングスペクトラム拡散方式によって通信して、難検針地域用集約装置に集約された各難検針地域用計器の計量値を取り込んで管理装置へ送信する、携帯可能な携帯計測装置と
を備えることを特徴とする。

本構成によれば、マルチホップネットワークを形成することが困難な難検針地域用計器の計量部で計量される計量値は、遠距離までデータ送信が可能なＬＰＷＡ方式でデータ長距離通信部から無線送信され、難検針地域に設けられる難検針地域用集約装置に集約される。難検針地域用集約装置に集約された計量値は、周波数ホッピングスペクトラム拡散方式の通信によって携帯計測装置に取り込まれ、管理装置へ送信される。

したがって、従来のように、難検針地域に設けられる各計器の設置箇所に検針員が出向いて、その計器から個別に携帯計測装置を使って検針データを取得する必要が無くなり、各計器から離れた箇所に設置される集約装置から、携帯計測装置を使ってまとめて各計器の検針データを取得することが可能となる。

また、本発明は、難検針地域用集約装置に集約された各難検針地域用計器の計量値を携帯電話網を介して受信する通信アダプタを備え、
携帯計測装置が、通信アダプタと周波数ホッピングスペクトラム拡散方式によって通信して、難検針地域用集約装置に集約された各難検針地域用計器の計量値を取り込んで管理装置へ送信することを特徴とする。

本構成によれば、難検針地域用集約装置に集約された各難検針地域用計器の計量値は、携帯電話網を介して、難検針地域用集約装置の設置箇所から遠く離れた、所望の箇所に設置した通信アダプタに受信して、携帯計測装置に取り込むことができる。このため、難検針地域での検針データの取得がより容易となる検針システムを提供することができる。

本発明によれば、難検針地域において各計器から離れた箇所に設置される集約装置から、携帯計測装置を使ってまとめて各計器の検針データを取得することが可能となるため、従来、労力を要した難検針地域での検針データの取得が容易となる検針システムを提供することができる。

本発明の一実施形態による検針システムの構成を示すブロック図である。 図１に示す検針システムにおける難検針地域用スマートメータを構成するデータ遠距離通信部の内部構成を示すブロック図である。 図１に示す検針システムにおける難検針地域用集約装置の内部構成を示すブロック図である。 図１に示す検針システムにおける通信アダプタの内部構成を示すブロック図である。

次に、本発明による検針システムを実施するための形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態による検針システム１の構成を示すブロック図である。検針システム１は、複数のスマートメータ２Ａと、集約装置３Ａと、上位装置４とを備えて構成される。

スマートメータ２Ａは各需要家に設置される通信機能付き電力量計（計器）であり、各需要家の電気使用量を計量する計量部２ａ、および、この計量部２ａで計量された計量値を９２０[ＭＨｚ]の周波数帯でマルチホップ通信によって無線送信するデータ通信部２ｂを有する。集約装置３Ａは、各スマートメータ２Ａのデータ通信部２ｂによって構成されるマルチホップネットワークを介して、各スマートメータ２Ａの計量部２ａで計量される計量値を３０分毎に受信して、３０分値として集約する。この集約装置３Ａは、広域網を構成する上位回線網５を介する上位装置４からの要求に応じて、集約した計量値等の情報を上位回線網５を介して上位装置４へ返信する。上位装置４は、集約装置３Ａに集約された計量値を受信して管理する管理装置を構成しており、送信されてきた情報を収集して分析し、各スマートメータ２Ａの管理や制御等を行う。

本実施形態による検針システム１は、難検針地域に設けられる複数の難検針地域用のスマートメータ２Ｂと、難検針地域に設けられる難検針地域用の集約装置３Ｂと、携帯可能な携帯計測装置であるハンディーターミナル（ＨＴ）６とを備える。難検針地域は、従来の無線メッシュネットワークでは通信できないほど需要家間の距離が離れている地域や、山などの障害物７によって電波の伝搬が阻害される山間部等の地域である。

難検針地域用の各スマートメータ２Ｂは、需要家の電気使用量を計量する計量部２ａ、および、この計量部２ａで計量された計量値をＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）方式で無線送信するデータ長距離通信部２ｃを有する。本実施形態では、このＬＰＷＡ方式の無線通信にＬｏＲａ方式が用いられ、データ長距離通信部２ｃは、計量部２ａで計量された計量値を９２０[ＭＨｚ]の周波数帯で変調して、非常に低速ながら低消費電力で長距離伝送する。難検針地域用の集約装置３Ｂは、各スマートメータ２Ｂから、スマートメータ２Ａおよび集約装置３Ａ間の距離よりも遠く離れた箇所に設けられる。しかし、データ長距離通信部２ｃによるこの長距離伝送により、各スマートメータ２Ｂおよび集約装置３Ｂ間でも、各スマートメータ２Ａおよび集約装置３Ａ間で形成されるマルチホップネットワークと同様に、マルチホップネットワークが形成される。難検針地域用の集約装置３Ｂは、集約装置３Ａと同様に、各スマートメータ２Ｂのデータ長距離通信部２ｃから無線送信される計量値を３０分毎に受信して、３０分値として集約する。

ハンディーターミナル６は、集約装置３Ｂと周波数ホッピングスペクトラム拡散方式（ＦＨＳＳ：Frequency Hopping Spread Spectrum）によって通信して、集約装置３Ｂに集約された各スマートメータ２Ｂの計量値を取り込んで、上位回線網５を介して上位装置４へ送信する。本実施形態では、２．４[ＧＨｚ]の周波数帯で半径１０ｍ程度の機器間を通信するBluetooth（登録商標）と呼ばれる無線通信方式が、周波数ホッピングスペクトラム拡散方式として使用される。このハンディーターミナル６は、各スマートメータ２Ａと通信して各スマートメータ２Ａで検針された検針値を読み出す携帯計測装置としても機能する。

本実施形態では、検針システム１は、接続認証キーを送信する認証端末装置８を備える。接続認証キーは、集約装置３Ｂがハンディーターミナル６と周波数ホッピングスペクトラム拡散方式によって通信するのを許容するキーである。集約装置３Ｂは、認証端末装置８から接続認証キーを受信すると、ハンディーターミナル６と周波数ホッピングスペクトラム拡散方式によって通信するのが許容されるようになる。

また、本実施形態では、検針システム１は、集約装置３Ｂに集約された各スマートメータ２Ｂの計量値を、閉域に構成される携帯電話網９を介して受信する通信アダプタ１０を備える。ハンディーターミナル６は、通信アダプタ１０と周波数ホッピングスペクトラム拡散方式によって通信して、集約装置３Ｂに集約された各マートメータ２Ｂの計量値を通信アダプタ１０から取り込んで、上位回線網５を介して上位装置４へ送信する。

図２は、各スマートメータ２Ｂで通信端末を構成するデータ長距離通信部２ｃの内部構成を示すブロック図である。

データ長距離通信部２ｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１によって電圧変換された計量部２ａから供給される直流電源により、ＣＰＵ２２の制御の下で動作する。ＣＰＵ２２内の揮発性記憶領域にはＣＰＵ２２の動作に必要な一時データが展開されている。また、ＣＰＵ２２内の不揮発性記憶領域には、各スマートメータ２Ｂに割り当てられた、ハンディーターミナル６との通信を許容するための通信キーなどが記憶されている。ＣＰＵ２２はシリアル通信回路２５を介して計量部２ａから計量値等を入力する。入力された計量値はＣＰＵ２２内の不揮発性記憶領域に記憶される。

ＬｏＲａ用ＲＦＩＣ２６は、外部アンテナ２７および内部アンテナ２８を介してＬｏＲａ方式の無線通信によって外部と通信する。外部アンテナ２７は、スマートメータ２Ｂが収容される図示しない鉄箱のガラス窓に取り付けられ、内部アンテナ２８はデータ長距離通信部２ｃを形成する回路基板に形成される配線パターン等によって構成される。Ｗｉ－ＳＵＮ用ＲＦＩＣ２９は、需要家内に設置されたＨＥＭＳ機器と内部アンテナ３０を介して通信し、計量部２ａで計量されるその需要家の使用電力量をＨＥＭＳ機器に表示させる。

図３は、集約装置３Ｂの内部構成を示すブロック図である。

集約装置３Ｂは、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１によって商用交流電源から電圧変換された直流電源により、ＣＰＵ３２の制御の下で動作する。ＣＰＵ３２内の揮発性記憶領域にはＣＰＵ３２の動作に必要な一時データが展開されている。また、ＣＰＵ３２内の不揮発性記憶領域には、各スマートメータ２Ｂから受信した計量値や、各スマートメータ２Ｂとハンディーターミナル６との間の通信を許容するための通信キーなどが記憶されている。この不揮発性記憶領域は、各スマートメータ２Ｂに割り当てられた通信キーを記憶する通信キー記憶部を構成している。ＣＰＵ３２はＲＴＣ回路３５で計時される時刻情報から、現在の日時等を認識する。

Bluetoothモジュール３６は、アンテナ３７を介してスマートメータ２Ａやハンディーターミナル６と周波数ホッピングスペクトラム拡散方式によって通信する。Bluetoothモジュール３６およびアンテナ３７は、ハンディーターミナル６から各スマートメータ２Ｂへ送信される信号を各スマートメータ２Ｂに代わって受信する計測装置通信部を構成する。上述した認証端末装置８は、この計測装置通信部がハンディーターミナル６と周波数ホッピングスペクトラム拡散方式によって通信するのを許容する接続認証キーを送信する。ＣＰＵ３２は、認証端末装置８からこの計測装置通信部に接続認証キーを受信すると、計測装置通信部がハンディーターミナル６と周波数ホッピングスペクトラム拡散方式によって通信するのを許容する制御を行う制御部を構成する。

本実施形態では、この制御部は、計測装置通信部とハンディーターミナル６との間における周波数ホッピングスペクトラム拡散方式による通信を所定時間の経過によって停止させる制御を行う。また、この制御部は、計測装置通信部とハンディーターミナル６との間における通信を所定値以下の通信信号強度で行わせる制御を行う。

ＬＴＥモジュール３８は、アンテナ３９および携帯電話網９を介して通信アダプタ１０とＬＴＥ通信規格にしたがった通信を行い、集約装置３Ｂに集約される各スマートメータ２Ｂの計量値を通信アダプタ１０へ送信する。通信端末回路４０は、図２に示したデータ長距離通信部２ｃと同様な構成によって、アンテナ４１を介してＬｏＲａ方式の無線通信によって各スマートメータ２Ｂと通信し、各スマートメータ２Ｂの計量値を受信する。通信端末回路４０およびアンテナ４１は２組み備えられ、集約装置３Ｂは、２つの通信チャンネルを使って多くの各スマートメータ２Ｂと同時に通信することができるように構成されている。これら通信端末回路４０およびアンテナ４１は、各スマートメータ２Ｂのデータ長距離通信部２ｃからＬＰＷＡ方式で無線送信される検針値を受信するデータ集約通信部を構成する。

ＣＰＵ３２内の不揮発性記憶領域は、各スマートメータ２Ｂからこのデータ集約通信部に受信した検針値を各スマートメータ２Ｂ毎に記憶する検針値記憶部を構成する。ＣＰＵ３２によって構成される制御部は、各スマートメータ２Ｂで検針された検針値の送信を要求する信号をハンディーターミナル６から計測装置通信部に受信すると、ハンディーターミナル６が要求する検針値を持つスマートメータ２Ｂに割り当てられてＣＰＵ３２内の不揮発性記憶領域に記憶される通信キーを用いて、計測装置通信部によってハンディーターミナル６と通信する。そして、ハンディーターミナル６が要求するスマートメータ２Ｂの検針値を検針値記憶部であるＣＰＵ３２内の不揮発性記憶領域から読み出して、計測装置通信部からハンディーターミナル６へ送信する。

図４は、通信アダプタ１０の内部構成を示すブロック図である。

通信アダプタ１０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ５１によって商用交流電源から電圧変換された直流電源により、ＣＰＵ５２の制御の下で動作する。ＣＰＵ５２内の揮発性記憶領域にはＣＰＵ５２の動作に必要な一時データが展開されている。Bluetoothモジュール５４は、アンテナ５５を介してハンディーターミナル６と周波数ホッピングスペクトラム拡散方式によって通信する。また、ＬＴＥモジュール５６は、アンテナ５７および携帯電話網９を介して集約装置３ＢとＬＴＥ通信規格にしたがった通信を行い、集約装置３Ｂに集約される各スマートメータ２Ｂの計量値を受信する。

このような本実施形態による検針システム１によれば、マルチホップネットワークを形成することが困難な難検針地域用スマートメータ２Ｂの計量部２ａで計量される計量値は、遠距離までデータ送信が可能なＬＰＷＡ方式でデータ長距離通信部２ｃから無線送信され、難検針地域用集約装置３Ｂに集約される。集約装置３Ｂに集約された計量値は、周波数ホッピングスペクトラム拡散方式の通信によってハンディーターミナル６に取り込まれ、上位装置４へ送信される。

したがって、従来のように、難検針地域に設けられる各スマートメータ２Ｂの設置箇所に検針員が出向いて、そのスマートメータ２Ｂから個別にハンディーターミナル６を使って検針データを取得する必要が無くなり、各スマートメータ２Ｂから離れた箇所に設置される集約装置３Ｂから、ハンディーターミナル６を使ってまとめて各スマートメータ２Ｂの検針データを取得することが可能となる。しかも、スマートメータＡの検針データを個別に取得するために従来から使用されている既存のハンディーターミナル６を用いて、従来の無線メッシュネットワークを使った既存の検針システム構成の変更を行わずに、集約装置３Ｂからまとめて各スマートメータ２Ｂの検針データを取得することが可能となる。このため、本実施形態による検針システム１によれば、従来、労力を要した難検針地域での検針データの取得が容易となる検針システム１を提供することができる。

また、本実施形態による検針システム１によれば、集約装置３Ｂに集約された各スマートメータ２Ｂの計量値は、携帯電話網９を介して、集約装置３Ｂの設置箇所から遠く離れた、事務所等の所望の箇所に設置した通信アダプタ１０に受信して、ハンディーターミナル６に取り込むことができる。このため、難検針地域での検針データの取得がより容易となる検針システム１を提供することができる。

また、本実施形態による検針システム１によれば、各スマートメータ２Ｂで検針された検針値の送信を要求する信号がハンディーターミナル６から集約装置３Ｂの計測装置通信部に受信されると、集約装置３Ｂにおける制御部の制御により、ハンディーターミナル６が要求する検針値を持つスマートメータ２Ｂに割り当てられて通信キー記憶部に記憶される通信キーが用いられて、計測装置通信部によって集約装置３Ｂとハンディーターミナル６との間で通信が行われる。この通信により、ハンディーターミナル６が要求するスマートメータ２Ｂの検針値が、集約装置３Ｂの制御部の制御により検針値記憶部から読み出されて、集約装置３Ｂの計測装置通信部からハンディーターミナル６へ送信される。

したがって、集約装置３Ｂが模擬的に複数のスマートメータ２Ｂとして動作するようになる。このため、従来のように、難検針地域における各スマートメータ毎に集約装置をそれぞれ設けることなく、１つの集約装置３Ｂによって難検針地域における各スマートメータ２Ｂの検針データを容易に取得することが可能となる。

また、本実施形態による検針システム１では、集約装置３Ｂの計測装置通信部が、ハンディーターミナル６と周波数ホッピングスペクトラム拡散方式によって通信する。このため、集約装置３Ｂの計測装置通信部とハンディーターミナル６との間の通信が、通信可能距離が比較的短い周波数ホッピングスペクトラム拡散方式によって行われることで、他の通信機器への影響を抑制できると共に、通信の秘匿性を向上させることができる。

また、本実施形態による検針システム１によれば、集約装置３Ｂの計測装置通信部とハンディーターミナル６との間の通信は、認証端末装置８から集約装置３Ｂへ接続認証キーが送信され、集約装置３Ｂの計測装置通信部に受信されて、制御部の制御によって許容された場合に限り、行われる。このため、集約装置３Ｂの計測装置通信部とハンディーターミナル６との間の通信のセキュリティが向上する。

また、本実施形態による検針システム１によれば、集約装置３Ｂの計測装置通信部とハンディーターミナル６との間の通信は、集約装置３Ｂの制御部の制御によって所定時間の経過によって停止させられる。このため、集約装置３Ｂの計測装置通信部とハンディーターミナル６との間の通信のセキュリティがさらに向上する。

また、本実施形態による検針システム１によれば、集約装置３Ｂの計測装置通信部とハンディーターミナル６との間の通信が、制御部の制御によって所定値以下の弱い通信信号強度の電波で行われることで、他の通信機器への影響を抑制できると共に、電波を盗み見することが困難になって通信の秘匿性を向上させることができる。

１…検針システム
２Ａ，２Ｂ…スマートメータ（計器）
２ａ…計量部
２ｂ…データ通信部
２ｃ…データ長距離通信部
３Ａ，３Ｂ…集約装置
４…上位装置（管理装置）
５…上位回線網
９…携帯電話網
６…ハンディーターミナル（ＨＴ：携帯計測装置）
７…障害物
８…認証端末装置
１０…通信アダプタ

Claims (2)

1. 需要家の電気使用量を計量する計量部およびこの計量部で計量された計量値をマルチホップ通信によって無線送信するデータ通信部を有する複数の通信機能付き計器と、各前記計器の前記データ通信部によって構成されるマルチホップネットワークを介して各前記計器の前記計量部で計量される計量値を受信して集約する集約装置と、前記集約装置に集約された計量値を受信して管理する管理装置とを備えて構成される検針システムにおいて、
   需要家の電気使用量を計量する計量部およびこの計量部で計量された計量値をＬＰＷＡ方式で無線送信するデータ長距離通信部を有する、難検針地域に設けられる複数の難検針地域用計器と、
   各前記難検針地域用計器の前記データ長距離通信部から無線送信される計量値を受信して集約する、難検針地域に設けられる難検針地域用集約装置と、
   前記難検針地域用集約装置と周波数ホッピングスペクトラム拡散方式によって通信して、前記難検針地域用集約装置に集約された各前記難検針地域用計器の計量値を取り込んで前記管理装置へ送信する、携帯可能な携帯計測装置と
   を備えることを特徴とする検針システム。
2. 前記難検針地域用集約装置に集約された各前記難検針地域用計器の計量値を携帯電話網を介して受信する通信アダプタを備え、
   前記携帯計測装置は、前記通信アダプタと周波数ホッピングスペクトラム拡散方式によって通信して、前記難検針地域用集約装置に集約された各前記難検針地域用計器の計量値を取り込んで前記管理装置へ送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の検針システム。

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