JPH09505971A - 本線信号伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 遠隔電力計量システムが知られており、そのシステムにおいて、中央ステーション（ＬＣ）が、本線（１０−１４）にわたって、メータ（Ｕ１−Ｕ１３）と通信し、遠隔メータへのメッセージが、中間のメータにより中継されて、メッセージの経路が、中央ステーションにより決定される。本発明のシステムは、警報信号伝送を与え、それによりメータは、中央ステーションと直接に通信可能となる。各メータは、好適には順次的に、及び正常のメッセージ送出のために使用される周波数帯域の内側で、警報周波数のそれぞれの組合せを発生可能であり、局所コントローラは、それらの周波数に対して、本線を監視する。エラー検出、及び／又は訂正コードが、警報周波数の組合せに対して使用可能である。中央ステーションは、それら警報周波数の組合せを送出する、特定のメータ、又は任意のメータをポーリングする。メータは、マイクロプロセッサに基づいており、通常のメッセージ信号、及び警報周波数は、Ｄ／Ａ変換器により、デジタル信号のシーケンスから同期がとられる。

Description

【発明の詳細な説明】 本線信号伝送システム 本発明は、主に、本体信号伝送システムに関するが、同様な特性を有する他の システムにも適用可能である。（「本線(mains)」という用語は、主に、電力供 給ネットワークの最終の消費者電圧部に適用するが、信号伝送は又、ネットワー クのより高い電圧配電部にわたって拡張可能である。）かかる信号伝送は、本線 、本線担持、又は電力線搬送波（ＰＬＣ）信号伝送と呼ばれる。 遠隔計量 本線信号伝送の主要用途は、遠隔メータ読取りであり、発電及び配電会社（電 力会社）により操作される。「遠隔メータ読取り」という用語は、通常はかかる システムの主要機能であることを言うが、それらのシステムは又、もっと一般的 には、負荷及びシステム制御とも関連する。また、それらのシステムは通常、主 として、電気メータと関連するが、ガス及び他のメータも、この目的のために（ 好適には、電気メータを介して、）本線に原理的に結合可能である。 典型的で単純な遠隔メータ読取りシステムは、中央ステーション、又は局所コ ントローラ（それは、配電変圧器において適宜に配置可能である）を備え、それ は、本線上の様々な家屋（大半は世帯、すなわち家庭用で、一部では商業用の） のメータ（メータステーション）と、本線を介して通信する。 かかるシステムは通常、ある形式の周波数変調（広義な意味で）を用いる。実 際、かかる信号伝送に対して、今日では国際規格があ り、３−１５０ｋＨｚの汎用領域の周波数を用いる。（この規格は、ＣＥＮＥＬ ＥＣ ＥＮ５００６５．１であり、これは、帯域３−１４８．５ｋＨｚの周波数 が、低電圧の電気設備での信号伝送に利用可能であることを明記している。この 帯域幅は、各種の用途、及びそれらに関連した認可により、幾つかのより小さな 帯域へと分割され、例えば、９−９５ｋＨｚ帯域が、電力供給業者、及びその実 施権者に対して保留されている。） 任意の適切な形式の信号伝送が、その規格内で選定可能である。１つの適宜な 形式は、ＦＳＫ（周波数シフトキー）であり、ＦＳＫにおいて、情報は、２つの 所定の周波数間での切換により伝送される。これには、適切な信号発生器、及び 検出器が必要となる。 メータは通常、マイクロプロセッサに基づくものになる。かかるメータでは、 信号発生の適宜な技法は、デジタル／アナログ変換器を用いることであり、それ は、正弦波を規定する一連の値により駆動され、その正弦波は、例えば、適切な 速度でメモリからその値を読出すことにより得ることができ、信号周波数は、読 出し速度を変化させることにより、容易に制御可能である。波形の良好な制御は 、例えば方形波を規定する、８ビットワード、すなわち１２８又は２５６サンプ ル、及び例えば１０ＭＨｚクロックからの分周を用いて、容易に達成することが できる。信号検出には、２つの信号伝送周波数の検出が必要となる。これは、固 定同調回路を設けることにより達成可能であり、代替として、かかる周波数の信 号検出用に設計される、集積回路が利用可能である。 本線信号伝送は、２つの主要な問題を有し、それらは雑音、及び減衰である。 本線雑音は、オン及びオフに切換られる負荷、及びある型式の負荷の固有特性 から生じる。雑音問題は、一般的に、受信の確認、喪失メッセージの反復を必要 とする、エラー検出及び訂正といった、様々な周知の技法により克服可能である 。（これらの技法の幾つかは又、メッセージ衝突の問題にも対処する。） 好適な信号周波数の損失、又は減衰は重要であり、それは、本線ネットワーク の特定の稼働状態に依存して、例えばネットワークの装荷に従って変化する。減 衰は時折不規則となり、例えば、信号源に近いが、より遠い場所への通信が、依 然として適度に信頼性がある、例えば信号反射に起因した「死点」が存在し得る 。 本発明者は、これらの問題を大いに克服するシステムを、初期の特許出願番号 ＰＣＴ／ＧＢ９４／０１３９１、ＷＯ ９５／０１０３０において提案した。簡 便的に「標準システム」と呼ぶことにする、そのシステムにおいて、実質的に全 てのメータが、リピータ機能を有する。本発明のシステムは、広義には、そのシ ステムの発展、又は改善である。 標準システムの幾何配置は通常、分岐されることになる。すなわち、中央ステ ーションは通常、幾つかのメータと直接に通信し、それらメータの各々は通常、 幾つかの更なるメータと通信し、等となる。（通信システムの幾何配置は、幾分 観念的であり、通信システムを支援する本線ネットワークの物理的、すなわちネ ットワーク幾 何配置とは区別する必要がある。通常は、前者を問題とし、前者に対してのみ、 「幾何配置」という用語を用いることにする。） 標準システムの主要特徴は、メッセージ経路指定、すなわちどのメッセージが 、ネットワークを介して伝わるかの経路の決定であるが、それは、中央ステーシ ョンにより実質的に完全に決定される。これは、システムの幾何配置についての 、如何なる上位知識をも備えた唯一のステーションであり、またメッセージを発 起できる唯一のステーションでもある。 中央ステーションは、各メッセージにおいて、メッセージを通過すべきメータ の一覧である、メータリストの形式の経路を含む。メータを読み取る（、又はそ うでなければ、メータと通信する）ために、中央ステーションは、メッセージを メータへと送出し、メータは、その読取りをメッセージ内に挿入して、それを中 央ステーションへと送り戻す。本発明の目的に対して、経路、すなわちメータリ ストは、宛先メータへの、及び中央ステーションへと再度戻る、メッセージの行 程を通じて、メッセージ内で未変化のままであると考えることができる。（実際 には、標準システムは、好適には、これに関して僅かな変形を用いる。） 標準システムは、探索メッセージの手段により、システムの幾何配置を決定可 能であり、幾何配置の変化に容易に適応可能である。これは、本線メータ読取り に対して特に重要である。本線ネットワークの伝送特性は、変化しやすい（数分 から数時間の程度の時間期間にわたって）。また、システムのメータ数、及びメ ータ位置にお いて、時折、変化が存在し、本線ネットワーク自体が、何度も拡張、又は修正さ れる可能性がある。これらの型式の変化の全てが、システムの幾何配置を変化さ せることになる。 局所コントローラが、メータとの通信の際に困難性を見つけ、幾らかの再送出 の後、何の応答も獲得しないか、又はそのメータに対して、大部分のメッセージ を再送出せねばならない。その場合には、局所コントローラは、幾何配置の知識 を用いて、メータへの代替経路を見つける試みを行う。経路選択のための各種の 技法は、標準システムにおいて記載されており、更なる技法は、１９９４年８月 １８日に出願された、本発明者の関連出願ＧＢ ９４．１６６８８に記載されて いる。 警報信号伝送 メータが、局所コントローラに、メータでのある状態を緊急に報告可能である ことが望ましい、様々な状況が存在する。問題とする状態は、メータにより果た される、家屋内の電力利用システムの動作から生じる、ある状態であるか、又は メータに結合されたある装置により自動的に、又はユーザによりどちらかで、メ ータに信号伝送される、ある外部的な状態であり得る。かかる信号は、例えば盗 難警報システムから、又はユーザにより操作可能な緊急制御からの、例えば、警 報信号とすることができる。便宜的に、かかる全ての信号を、警報信号と呼ぶこ とにする。 かかる警報信号が、局所コントローラに迅速に到達することが、明らかに重要 である。しかし、標準システムにおいて、メッセージ 送出を開始可能である唯一のユニットは、局所コントローラであるという意味で 、通信は厳密には一方向である。メータは、何のメッセージも発起することがで きず、それらは、局所コントローラから発生するメッセージに、応答可能なだけ である。 小さなネットワークにおいて、標準システムは、規則的に全てのメータをポー リングする局所コントローラにより、警報信号に対応するように適合可能である 。もし、ネットワークが充分小さければ、ポーリングサイクル（すなわち、全て のメータが、ポーリングされるのに必要な時間）は短くなり、警報状態を有する メータは、それが、ポーリングされ、次に帰還メッセージにおいて、警報状態を 報告するまで、単に待機可能となる。しかし、大きなネットワークでは、ポーリ ングサイクルは、この技法が満足なものであるには、あまりにも長くなる。従っ て、ある他の技法が必要とされる。 １つの手法は、警報状態が発生した場合に、各メータが、メッセージを発起す るのを可能にすることである。しかし、これは、メッセージが、局所コントロー ラに到達するのを保証するうえで、困難性を伴う。 上記のように、各メッセージは、システムを介したその経路を規定する、メー タリストを含む。標準システムの基本形において、このメータリストは、メッセ ージ寿命を通じて、未変化に維持される。（メータから局所コントローラへと戻 る、メッセージの帰還行程において、アドレスが、メータリストから切り捨て可 能であることが、標準システムの説明において指摘される。）メータが、局所コ ント ローラに警報メッセージを送ることができるためには、各メータは、このアドレ スリストを保有して、それを任意の警報メッセージ内に挿入せねばならない。し かし、大きなシステムにおいて、ポーリング周期（すなわち、所定のメータへの 順次的なメッセージ間の周期）は、相当なものとなり、異なるメータに対して、 メッセージ周波数が異なることが望ましく、そのことは、あるメータに対して、 有効なポーリング周期を更に増大させることになる。従って、メータにおいて保 持されるアドレスリストは、警報状態が発生した場合、古いので、もはや有効で なく、そのためこの技法の信頼性は、多くの用途に対して、許容不可能に低くな る。 更に、かかる警報メッセージは、過渡雑音、又は（局所コントローラからある 他のメータへと、又はそのメータから局所コントローラへと戻って、）やはりネ ットワークを通過する、ある異なるメッセージとの衝突の結果として、局所コン トローラへの到達が失敗する可能性がある。従って、被警報メータは、警報メッ セージを繰り返すためのある機構を組み込む必要があり、その機構における遅延 を設定することは困難である。その遅延が、警報メッセージが、局所コントロー ラに到達するのにかかる時間に、応答メッセージが、局所コントローラからメー タに到達するのにかかる時間を加えた時間よりも少ない場合、警報信号の繰り返 しは、その応答信号と衝突しやすくなる。しかし、局所コントローラから遠いメ ータに対しては、この遅延は、迷惑なほど大きくなる。 経路指定制御の更なる変形例も又、標準システムにおいて記載さ れており、それにおいて、アドレスは、出発行程でのメッセージにおいて、メー タリストから１つずつ削除されて、メッセージが通過するメータに保有される。 メッセージの帰還行程では、メッセージが通過する各メータは、保有されたアド レスを用いて、局所コントローラへの帰還行程で、次のメータにメッセージを前 送りする。この変形例を用いた場合、警報メッセージの経路指定は、既に存在す るメータに格納されているアドレス（メータ当たり１つ）を使用可能である。 しかし、警報メッセージの経路指定の信頼性は、この変形例を用いても、依然 として不満足なものである。局所コントローラに近いメータは、最新の、故に適 度に信頼性のある、帰還経路アドレスを有するが、長い（多数の跳び）経路の端 部における、メータの帰還アドレスの信頼性は、前よりほとんど良くならない。 この信頼性の問題に対する可能な解決策は、警報メッセージが、局所コントロ ーラへの厳密に規定された経路をたどるのでなく、一斉送信されることである。 しかし、これは更なる問題を引き起こす。特に、警報メッセージの複製の過度な 増殖は、おそらく、システム中に拡散して出現する。この増殖を制限して、最終 的にメッセージの複製数を消失させるために、ある手段を設けねばならず、メッ セージの多数の複製は、結果として、頻繁な衝突となり、ゆえにメッセージの伝 送を遅延させる。 本発明の目的は、標準システムにおいて、警報信号伝送の改善された方法を提 供することである。 本発明 本発明によれば、局所コントローラが、１組の警報周波数に対して、本線を監 視するための手段を含み、各メータが、それらの周波数のそれぞれの組合せを発 生するための手段を含む、標準システム、又はその他のシステムが提供される。 上記のように、メータは、好適には、マイクロプロセッサに基づき、正常メッ セージ信号が、デジタル／アナログ変換器により、一連のデジタル値から同期が とられる。もちろん、かかる周波数同期装置を用いて、警報メッセージが発生さ れる。従って、本発明の警報システムは、メータのハードウェアの追加も、修正 も必要とせず、唯一必要とされるのは、内部に格納されるプログラムに対する修 正である。 メータは、全ての周波数に対して組合せ波形の同期をとることにより、警報周 波数の同時組合せを生成することが可能である。しかし、周波数は、順次的に生 成されるほうが、単純で便利である。このオプション（順次周波数）は、本明細 書から当然想定される。 局所コントローラが、警報周波数の組における周波数を検出した場合、局所コ ントローラは、検出された周波数の特定の組合せから、どのメータが、警報状態 を有するかを判断可能である。次に、局所コントローラは、好適には、被警報メ ータにメッセージを送ることにより、正常のメッセージ送出に割り込み、警報状 態に注意を払うため、そのメータは、その警報が受信されたことを知る。被警報 メータは通常、局所コントローラに帰還するためのメッセージ内に、 警報についての更に詳細な情報を挿入する。 メータから局所コントローラへの警報信号伝送は、直接的である、すなわち、 警報周波数信号の中継は存在しないことに、気づかれるであろう。これは、幾つ かの跳びにわたる中継が必要とされる、正常のメッセージ送出とは対照的である 。正常のメッセージ送出は、１５ｋＨｚの領域とすることができる、ビット速度 を伴い、信号減衰は、かかる信号を、それらが信頼性良く検出可能であるレベル より低いレベルにまで、容易に低減し得る。しかし、メータが、警報状態を有す る場合、メータは、連続トーンとして、周波数のその特定の順次組合せを発する 。これらの信号は、同様に減衰されるが、それらの減衰は、おそらく完全である 。局所コントローラは、これらのトーンの有り、無しの検出しか必要とせず、１ 秒程度の長い期間にわたって、信号を効果的に積分可能である。 明らかに、本発明の警報システムが適用可能である、ネットワークの規模は制 限されない。しかし、本発明者は、事実、本発明の警報システムが、全ての適度 な規模のネットワークに対して、満足に作動することを見出した。 通常のメッセージ送出のビット速度は、かなり高く、例えば最大１５ｋＨｚと することができる。従って、通常のメッセージ送出に必要な帯域幅は、少なくと も１５ｋＨｚである。（それは、相当に広い。というのは、単純なシステムにお いて、メッセージ送出は、各種の高調波を生成する可能性があり、適度な余裕が 、公差等に対して許容されねばならないためである。）しかし、警報信号伝送用 に使用される単一トーンでは、帯域幅は、各警報周波数に対して、１００Ｈｚ程 度で、非常に少ない。 このように、２つの信号伝送システム間の帯域幅比は、各警報周波数に対して 、個々に１０００の領域のどこかに近づく。システムにおける雑音が、大まかに 白色であると仮定すると、これは、警報信号伝送システムが、通常のメッセージ 送出システムの許容減衰の、１０００倍になる減衰に耐えるであろうことを意味 する。このことは、警報トーンを検出して、それらを通常のメッセージ信号から 識別するのに、何の困難性も存在しないことを意味する。（換言すると、上記の ように、警報トーンは、検出可能限界に達する前に、通常のメッセージの、ネッ トワークを介して数倍遠くにまで、効果的に伝搬することになる。） 本発明の警報信号伝送システムの重要な特徴は、そのシステムが、通常のメッ セージ送出と、同一の周波数帯域を利用できることである。これは、如何なる他 の本線伝送システムも影響を受けないことを意味する。警報周波数の検出は、通 常のメッセージ送出信号の存在により、重大な影響を受けることはない。なぜな ら、任意の狭い警報周波数帯域内の、メッセージ送出信号エネルギーの量は非常 に小さいためである。換言すると、システムは、通常のメッセージ送出信号と警 報信号間を、それらが、同一の（広範な）周波数帯域を占めるとしても、十分に 弁別することができる。 通常のメッセージ信号伝送は、典型的には５０から１００ｋＨｚの領域の周波 数を使用して、上記のように、典型的には５０ｋＨｚ の領域の帯域幅を使用する。各警報周波数に対する１００Ｈｚの帯域幅は、隣接 する警報周波数間の１００Ｈｚの最小分離に等しい。ガードバンドが、警報周波 数を分離するのを可能にして、警報周波数帯域全体を、信号伝送周波数帯域の中 央領域に保持することで、警報周波数の数は、典型的には１００の領域となる。 従って、３つの周波数のシーケンスを使用することで、原理的には、これにより 、１０⁶個のメータが、一意に識別可能となる。これは、数千個のメータを備え る、大きなシステムでさえも十二分である。 しかし、メータが、その警報シーケンスで２回、同一の周波数を用いることは 望ましくない。単一の周波数では、メータと局所コントローラの間に、警報周波 数信号の異常な全体減衰の僅かな危険性が存在する。３つの周波数では、全ての 周波数に対して発生する、かかる異常な全体減衰の機会は無視できる。もちろん 、局所コントローラが、警報信号周波数を全く検出しない場合、メータを一意に は識別できない。しかし、局所コントローラが実際には検出する特定の周波数、 又は任意の周波数から、局所コントローラは、部分的な識別をもたらすことがで き、次に、検出された特定の周波数、又は任意の周波数を有する、それらのメー タをポーリングして、それらのうちのどれが、警報状態を有するかを発見するこ とができる。 所望であれば、メータに割り当てられる周波数のシーケンスは、欠如した周波 数の検出及び／又は訂正を可能にするように選定される、エラー検出、又は訂正 符号に従って、割り当てることもできる。 メータに割り当てられる周波数のシーケンスは、メータに特有で あるが、それらは、必ずしも一意的である必要はなく、２つ以上のメータが、周 波数の同一の組合せを共有する。局所コントローラが、警報周波数のかかる特定 の組合せを検出すると、その特定の組合せでメータをポーリングして、それらの うちのどれが、警報状態を有するかを発見する必要がある。（好適には、局所コ ントローラは、メータのうちの１つより多くのメータが、警報状態を有するまさ にその場合、その組合せで、メータのグループ全体をポーリングする。） 局所コントローラは、警報信号伝送に使用される組の全ての周波数に対して、 連続的に本線ネットワークを監視せねばならない。これには、非常に手の込んだ 回路が必要である。しかし、単一の局所コントローラが、１０００個をかなり上 回るメータを監視することが実現される。従って、局所コントローラにおける監 視回路の費用は、システムの全体費用の非常に小さな割合にしかならない。 本発明の警報信号伝送システムは又、本線システムの伝送特性の汎用の背景監 視に適合可能である。 特定の実施例 ここで、本発明を具体化する遠隔メータ読取りシステムを、図面を参照して、 例示により説明する。図面において、 図１は、本線電力配電ネットワーク、及び計量システムを示す。 図２は、図１のシステムの幾何配置を示す。 図３は、図１のシステムのメータの簡略ブロック図である。 図４は、図１のシステムの局所コントローラの簡略ブロック図である。 標準システム 図１は、局部変電所１０から電力供給される、本線ネットワークを示す。この ネットワークは、ライン１２を介して、局部変電所１０に接続される主支線１１ と、第２の支線１３と、ループ支線１４とからなる。中央ステーション（局所コ ントローラ）ＬＣが、局部変電所１０に隣接したネットワークに接続され、各種 のユーザ消費電力メータＵ１−Ｕ１１が、図示のように、ネットワークを通じて 接続される。全てのメータは又、継電器ユニットとしても機能可能である。実際 に、本線ネットワークは、典型的には、直径１ｋｍ程度の区域にわたって拡がり 、メータ数は、典型的には、１００から１０００の領域にある。 図２は、このネットワーク用の典型的な幾何配置を示す。局所コントローラＬ Ｃは、メータＵ１−Ｕ３と通信可能で、メータＵ１は、メータＵ４及びＵ５と前 方へ通信可能であり、等である。この枝分かれは、図１の物理的なネットワーク において、メータの物理的近接と大まかに対応するが、その対応は、一般に正確 ではない。実際に、最大経路長、すなわち局所コントローラが、あるメータに到 達するのに必要とされる跳びの最大数は、通常３又は４となる。しかし、あるシ ステムにおいて、最も遠隔のメータに到達するのに必要な跳び数は、上記の数よ りもかなり多くなる。 あるメータの内容を読取る、又はそれを制御するために、局所コントローラは 、そのメータにメッセージを送り、メータは、そのメッセージを適切に修正して 戻す。メッセージフォーマットは、３つ の主フィールドからなり、すなわちコマンドフィールド、経路フィールド、及び データフィールドである。 経路フィールドは、メッセージが、システムを介して、局所コントローラから メータへと、及び再び戻るのにとるべき経路を規定し、制御部分フィールドと、 一連のメータアドレスがその経路を規定する、メータリストとからなる。制御部 分フィールドは、方向指示器（例えば、出発に対してはＯ、到着に対してはＩ） と、メータリスト長と、メッセージが、システムを介して移動する際に、メータ リストに沿って実効的に移動されて、メッセージがシステムを通過する際に、そ れを受信すべき次のメータを指示する、マーカとを含む。 従って、例えば、メータＵ７にメッセージを送る場合、データ経路フィールド は、初期に、制御部分フィールドＯ−３−２、及びメータリストＬＣ−Ｕ３−Ｕ ７から構成される。制御部分フィールドにおいて、第１の文字Ｏは、メッセージ が、出発メッセージであることを示し、第２は、ラベルシーケンス長であり、第 ３は、ポインタである。以下の表は、メッセージの進行を要約している。 １： ＬＣ→Ｕ３ Ｕ７ ２： ＬＣ Ｕ３→Ｕ７ ３： ＬＣ Ｕ３←Ｕ７ ４： ＬＣ←Ｕ３ Ｕ７ これは、メッセージの外方向、及び帰還行程においての４段を示し、制御部分フ ィールドの位置における矢印は、活性アドレスと進み方向の両方を指示する。各 段において、メッセージは通常、幾つかの ステーションにより受信されるが、活性アドレスと一致するステーションのみが 、そのメッセージを受け取って、（局所コントローラを除いて）それを再送信す る。 警報信号伝送 このように、通常のメッセージ送出システムは、複雑な幾何配置（図２）を備 えて、メッセージ伝送は、多数の跳びにわたる中継を頻繁に伴う。対照的に、警 報システムは、単一の幾何配置を備え、全てのメータが、局所コントローラに直 接結合される。 メータ 図３は、典型的なメータ１０のブロック図である。これは、本線ネットワーク １１に結合されて、そこから信号を受信すると共に、そこに信号を送信する。信 号を受信するために、周波数検出器２１があり、それは、本線から給電されて、 汎用論理ブロック２１として示す、論路回路に結合される。信号を送信するため に、論理ブロック２０から駆動されて、本線を駆動する送信器ユニット２２があ る。 送信器ユニット２２は、本線に給電するドライバ増幅器２７を駆動する、デジ タル／アナログ変換器２６に結合される、メモリ２５を含む。メモリ２５は、正 弦波を表す格納された一連の値を含み、例えば、各々８ビット値を含む、５１２ 個の格納場所があり得る。メモリは、５１２段カウンタ２８により駆動されて、 その内容が、周期的に読み出される。このようにして、Ｄ／Ａ変換器２６は、カ ウンタ２８のサイクル周期の周波数に、等しい周波数の正弦波の同 期をとる。 実際には、この基本技法は、少しの改善により修正される。例えば、平滑化が 、Ｄ／Ａ出力に適用でき、平均ゼロ電圧を有する信号に、正の信号を変換するた めに、Ｄ／Ａ変換器とドライバ２７の間には、レベルシフトが存在し、メモリ２ ５は、方形波の値の組のみを含むこともでき、カウンタ２８は、交互にカウント アップ、及びカウントダウンし、スイッチド・インバータが含まれて、負に移行 する正弦波の半サイクルを生成する、等がある。これらの詳細は、本発明の目的 にとって特に重要ではない。 水晶発振器のようなクロック信号発生器３０が、高周波数（例えば、１０ＭＨ ｚ）でクロックパルスを発生する。これらは、設定可能な分周器３１により分周 されて、カウンタ２８を駆動する、計数パルスが生成される。分周器３１の分周 速度は、それに送られる速度値により決定される。 通常のメッセージ信号伝送に対して、論理ユニット２１は、信号周波数セレク タユニット３２に供給される、ビットストリームを生成する。ユニット３２は、 適時に可変周波数分周器３１に通される、予め格納された周波数値を含み、それ により、送信器ユニット２２が、論理ユニット２１から来るビットストリームを 搬送する、所望のＦＳＫ信号を発生せしめられる。信号周波数セレクタユニット ３２に格納されている、２つの周波数値は、全てのメータに共通である。（論理 ユニット２１が、メッセージを送っていない場合、送信器ユニットは、その出力 が定常状態である、休止状態に置かれる。） 警報信号伝送に対して、論理ユニット２１は、警報制御ユニット３５に警報信 号を送る。これは、警報周波数セレクタユニット３６を含み、これは、３つの予 め格納された周波数値を含んでいる。カウンタ３７が、論理ユニット２１からの 信号により始動されて、順次的に、３つの警報周波数値を選択し、そのシーケン スの後、送信器ユニットは休止状態に置かれる。このようにして、警報に基づき 、送信器ユニットは、警報周波数のシーケンスを送出する。 警報周波数セレクタ３６に格納される、３つの警報周波数値は、特定のメータ を区別するシーケンスを形成する。更に、警報カウンタ３７のカウント速度は、 最小では、警報周波数が規定される精度の逆数であり、好適には、非常に相当大 きい時間の間、３つの警報周波数の各々を安定に保持するのに十分低速である。 従って、上記のように、１００Ｈｚの各警報信号用の周波数帯域では、各警報周 波数が生成されねばならない、最小時間は、０．０１秒となる。しかし、局所コ ントローラが、警報信号のその検出を積算可能にするためには、上記よりも少な くとも１桁大きい時間で生成されるのが好適であり、手頃な時間は、０．１秒と １秒の間である。 メータは、好適には、マイクロプロセッサに基づき、説明した構成要素の多く は、適切なマイクロプロセッサ技術により実施できる。 局所コントローラ 図４は、局所コントローラＬＣのブロック図である。これは、論理ユニット４ １を含み、それは、（メータの周波数検出器２０、及び送信機ユニット２２と類 似した）周波数検出器４０、及び送信機 ユニット４２を介して、本線ネットワーク１２に結合される。これらのユニット により、局所コントローラが、通常のメッセージ送出を実行することが可能にな る。更に、局所コントローラは、多チャンネルの警報周波数検出器４３を含み、 これは、警報周波数を検出して、検出された周波数を復号器４４へと通し、復号 器は、メータの周波数シーケンスを格納して、受信した警報周波数シーケンスか ら、そのシーケンスを生成するメータを識別する。 通常のメッセージ送出の信号周波数検出器４０と、警報周波数検出器４３に必 要な条件は、大幅に異なる。通常のメッセージ送出の信号周波数検出器は、ビッ ト速度（最大で１５ｋＨｚ）に一致する速度で、ＦＳＫシステムの２つの周波数 を検出する必要があり、その弁別は、比較的高い信号レベルで、２つのメッセー ジ信号周波数間を単に区別するのに十分である必要がある。警報周波数検出器４ ３は、高精度で、多数の周波数間を検出、及び弁別する必要があり、好適には、 通常０．１秒と１秒間の期間にわたって、受信信号を積算するための積算（累算 器）手段も含み、そのため低い（雑音近傍の）信号レベルで、警報信号を検出す ることが可能である。従って、２つの周波数検出器は、実際には別個のユニット である。 警報周波数検出器４３は、例えば、１組の同調回路、又は周波数アナライザか ら構成され、又はデジタル的に、例えば高速フーリエ変換ユニットの手段により 、実施することもできる。 多重警報 ２つ以上のメータが、同時に警報を発生することが起こり得る。 局所コントローラは、少なくとも幾つかのかかる状況に対処可能なように、設計 されるのが好適である。 特定のシーケンスの警報周波数の１つは、局所コントローラにおいて、ほとん ど完全に減衰される。上記のように、この状況は、検出されたそれらの警報周波 数を含むシーケンスを、どのメータが有するかを判断して、それらをポーリング する、局所コントローラにより処理可能である。（これは、もちろん真の多重警 報の状況ではない。） 警報シーケンスが、３つの順次周波数からなると仮定すると、これは、１−１ −１として表現でき、各番号は、その時間スロット間で検出された周波数の数を 示す。２つのかかるシーケンスが、重なり合うと、結果はおそらく、１−１−２ −１−１、１−２−２−１、又は２−２−２となる。かかるシーケンスは、その ２つの成分シーケンスへと明白に分解することが可能であり、１−１−２−１− １では、ほとんど又は何も曖昧さはなく、１−２−２−１では、たぶんかなりの 程度の曖昧さがあり、２−２−２では、ことによると重大な曖昧さがある。 １−２−１−１のようなシーケンスは、同様に分解可能であり、第３の場所の １（２の代わりに）は、第１のシーケンスの第３の警報周波数、及び第２のシー ケンスの第２の警報周波数が同一である、ということを示す。代替として、第３ の場所の１は、検出されるべきであった周波数の１つが、ほとんど完全に減衰し たことを示す。 警報信号の強度も又、周波数の２つのシーケンスを分離する際に 役立つように、監視可能である。シーケンス１−２−２−１は、現実には、Ｓ− （Ｓ＋Ｗ）−（Ｓ＋Ｗ）−Ｗであり、ここで、Ｓ及びＷは、容易に区別可能な信 号強度Ｓｔｒｏｎｇ（強）、及びＷｅａｋ（弱）を表し、２つの成分シーケンス は、おそらくＳ−Ｓ−Ｓ−０、及び０−Ｗ−Ｗ−Ｗである。しかし、本線ネット ワークの伝送特性は、異なる周波数では異なり得るので、この技法の有用性は、 ２つの信号強度が、如何に異なるか、及び各種の警報信号が、如何に異なるかに 依存する。また、２つのシーケンスが、偶然にも、同一の時間スロットで同一の 周波数を有する場合、２つのメータからの信号は、その時間スロットにおいて、 加算的に、又は減算的に組み合う。 しかし、好適には、各警報周波数の期間（すなわち、警報周波数が生成される 期間）は、警報周波数が、局所コントローラにより検出可能である期間の数倍で ある。これにより、局所コントローラは、警報周波数の発生を検出するだけでな く、警報周波数が存在する時間にわたって、その振幅がどのくらい変化するかを 、監視することも可能になる。 メータは、相互に同期されないので、２つのメータが、是が非でも共に警報信 号を送る場合、それらの警報周波数の期間は、通常、異なる時点で始まることに なる。そこで、２つの警報周波数シーケンスが重なり合う場合、局所コントロー ラは、時折、異なる警報周波数信号のタイミングの相関をとることにより、２つ のシーケンスを分離することができ、そのタイミングが、警報周波数の期間の正 確な倍数だけ分離される、それら警報周波数は、警報周波数の同一シーケンスの 成分である。 単一の警報周波数に対する振幅波形（包絡線）は、方形波の形式を有するべき であり、その長さは、警報周波数の期間の長さである。包絡線が、通常の長さよ りも実質的に大きい長さの、幾分不規則な波形であると分かった場合、それはお そらく、同一の周波数の２つの別個の警報信号の結果であり、包絡線の２つの端 部は、異なるメータからの２つの別個の警報信号と見なすことができる。従って 、局所コントローラは又、時折、１つの（又は、それより多い）周波数が、２つ のシーケンスにおいて同じである、警報シーケンスの重なりにも対処可能である 。 ある他の警報周波数が、十分な形状の包絡線を有すると、それはおそらく単一 のメータからである。次に、この包絡線のタイミングが用いられて、ある他の警 報周波数で、不規則な包絡線を分解するのに役立てることができる。 幾つかの警報周波数の検出が完了すると、それらが到来した可能性のあるメー タを決定することができ、それらのメータが、ポーリングされる。これは、時間 がかかるが、ポーリングすべきメータ数は、通常、システム内のメータの全体数 よりもかなり少なくなる。ポーリングが、実施される必要があると、それは、跳 び長さが増大する順に、メータをポーリングするように連続される。これは、最 悪の場合（それは、被警報メータが、ポーリングされる最後のメータである場合 ）に影響を与えるのでなくて、被警報メータを発見す るのに必要とされる、平均時間を実際に縮減する。 もちろん、警報の嵐が発生する（すなわち、多数の警報が、同時に出現する） 極端な状況も存在する可能性がある。その時は、警報周波数信号の解析から、被 警報メータを識別することは可能ではない。従って、本発明のシステムは、例え ば、大多数のユーザが、短時間内に投票する（いわゆる、テレビ番組に応答して ）、ホーム投票システムの用途には適さない。 しかし、警報の嵐において、局所コントローラは、単純に全てのメータをポー リングして、どれが警報されたかを発見可能である。これは、完了するのに、通 常数分である相当な時間を要する。かかる時間の長さは、通常、緊急時のまぎれ もない警報状況には許容できないが、警報の嵐にはおそらく許容できる。という のは、警報が全て、適切に検出、及び識別された場合でさえも、全ての警報に応 答する満足な行動をなすのに、不十分な資源が存在する公算があるためである。 また、全ての（又は、ほとんど全ての）警報には、おそらく共通の原因が存在し て、それは、単一の被警報メータから識別可能である（幾つかのメータから識別 可能であったとしても）。 本線システム監視 本発明の警報監視システムは、背景タスクとして、本線配電システムの汎用の 伝送特性を監視するように適合可能である。このために、メータは、局所コント ローラにより選定されて、警報周波数の完全シーケンスを介してステップするよ うに命令され、そのシーケンスは、通常の警報信号よりも低い振幅とすることが でき、順次的 により低い振幅で繰り返すことができる。周波数アナライザ４３が、これらの周 波数を検出する。順に適切なメータを選ぶことにより、各種の検出周波数の受信 振幅から、本線システムの伝送特性が決定可能となる。特定の周波数が、特定の メータからの特に貧弱な伝送特性を有する場合、そのメータに割り当てた警報周 波数の組合せが、選定、又は修正されて、その周波数が回避可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ショールフィールド，デイヴィッド，ロジ ャー イギリス国エスオー23・７キューピー・ハ ンツ，ニア・ウインチェスター，キングス ウォーシー，キョンピオン・ウエイ・28 (72)発明者 ムーア，ポール・マーティン イギリス国ディーイー３・５アールジェ イ，ダーバイ，ミックルオーヴァー，パー クストーン・コート・39 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．局所コントローラ（ＬＣ）と、局所コントローラが、アドレス指定されたメ ータによる帰還のために、メッセージを送ることにより通信する、複数の消費者 メータ（Ｕ１−Ｕ１１）とを備える、本線給電システム（１０−１４）からなる 遠隔計量システムであって、各メッセージは、本線周波数より上の周波数帯域で 符号化された、一連のビットから構成されて、遠いメータへのメッセージは、中 間メータを介して中継される、遠隔計量システムにおいて、局所コントローラは 、１組の警報周波数に対して、本線を監視するための手段を含み、各メータは、 それらの周波数のそれぞれの組合せを生成するための手段を含むことを特徴とす る、遠隔計量システム。 ２．警報周波数は、順次的に生成されることを特徴とする、請求項１に記載の遠 隔メッセージ送出システム。 ３．警報周波数は、通常のメッセージ送出のために使用される、周波数帯域の内 側にあることを特徴とする、請求項１又は２に記載の遠隔メッセージ送出システ ム。 ４．メータにより使用される警報周波数の組合せは、各々３つの異なる周波数か ら構成されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の遠隔メ ッセージ送出システム。 ５．局所コントローラは、警報を発するメータを識別するために、警報周波数の 組合せを復号するための手段と、メータが一意には識別されない場合、それらメ ータのうちのどれが、警報状態 を有するかを発見するために、検出された特定の周波数、又は幾つかの周波数を 有する、それらのメータをポーリングするための手段とを含むことを特徴とする 、請求項１から４のいずれか一項に記載の遠隔メッセージ送出システム。 ６．メータに割り当てられる周波数の組合せは、欠如した周波数の検出及び／又 は訂正を可能にするように選定される、エラー検出、又は訂正符号に従って割り 当てられることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の遠隔メッ セージ送出システム。 ７．メータは、マイクロプロセッサに基づき、通常のメッセージ、及び警報周波 数は、デジタル／アナログ変換器により、デジタル値のシーケンスから同期がと られることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の遠隔メッセー ジ送出システム。 ８．局所コントローラが、警報周波数の組における周波数を検出した場合、局所 コントローラは、被警報メータにメッセージを送ることにより、通常のメッセー ジ送出に割り込んで、その警報状態に応答することを特徴とする、請求項１から ７のいずれか一項に記載の遠隔メッセージ送出システム。 ９．局所コントローラは、警報周波数の全範囲を介したステップを踏むように、 メータに命令可能であり、次に、受信した警報信号の強度を監視することになる ことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の遠隔メッセージ送出 システム。 １０．図面を参照して、実質的に明細書に記載したような警報手段を含む、遠隔 計量システム。 １１．国際条約（パリ条約）の第４Ｈ条の意味内で、明細書に明確に開示される 、任意の新規な、及び発明的な特徴、又は特徴の組合せ。