JPH10294801A - 階層型テレメトリーシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 経済的で、高速、かつ信頼性の高い階層型テ
レメトリーシステムを提供する。 【解決手段】 １台のデータ管理装置（ｃｔ）と、デー
タを収集するＮ（２以上の自然数）台のデータ収集装置
ｅｔと、Ｎ台のデータ収集装置のそれぞれと通信回線で
接続されたＮ台の一次中継装置ｆｔと、Ｎ台の一次中継
装置ｆｔの全てをそのＭ（Ｎより小さい自然数）台の通
信エリアｃｌでカバーするように設置され、各通信エリ
アｃｌ内に有する各一次中継装置ｆｔと無線通信回線で
接続されるとともにデータ管理装置（ｃｔ）と通信回線
でそれぞれ接続されたＭ台の二次中継装置ｓｔとを備
え、データ管理装置（ｃｔ）が、データ通信により、任
意のデータ収集装置ｅｔからデータを取得するようにし
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、階層型テレメトリ
ーシステムに関し、特に、小電力無線通信回線による中
継を用いた、経済的で、高速、かつ信頼性の高いものに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通信分野において、特に電気、ガス、水
道等の大規模な自動検針やセキュリティ制御等を目的
に、既存の電話回線を用いて構成されるテレメトリーシ
ステムがある。

【０００３】このテレメトリーシステムでは、検針メー
タから電話回線へのインターフェースであるＮＣＵ（Ne
twork Control Unit）までを有線接続し、ＮＣＵからデ
ータ管理を行なう中央のコンピュータまでは、既存の電
話回線をノーリンギング契約で使用してデータ通信を行
なう。そして、電話回線を主幹とするシステムであるた
め、信頼性の高い自動検針が実現される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のテレメトリーシステムでは、電話回線発呼着呼処理
を行なう必要があることから、１メータ当たりのデータ
の読み出しに数十秒程度かかり、システムを発展させる
上では、その通信速度の遅さが問題となっていた。ま
た、電話回線を使用するため、端末の数や通信量に比例
した通信費用が発生し不経済であり、さらに、災害等で
電話回線が破壊された場合には、セキュリティシステム
の信頼性の確保が困難であった。

【０００５】本発明は、かかる問題点を解決するために
なされたもので、小電力無線通信回線による中継を用い
て、経済的で、高速、かつ信頼性の高いものとした階層
型テレメトリーシステムを提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１）に係
る階層型テレメトリーシステムは、あるデータを管理す
る１台のデータ管理装置と、上記データを収集可能な場
所に設置された、該データを収集するＮ（２以上の自然
数）台のデータ収集装置と、該Ｎ台のデータ収集装置の
それぞれの近辺の無線通信が可能な場所に設置され、該
Ｎ台のデータ収集装置のそれぞれと通信回線で接続され
たＮ台の一次中継装置と、該Ｎ台の一次中継装置の全て
をそのＭ（Ｎより小さい自然数）台の通信エリアでカバ
ーするように設置され、各通信エリア内に有する各一次
中継装置と無線通信回線で接続されるとともに上記デー
タ管理装置と通信回線でそれぞれ接続されたＭ台の二次
中継装置とを備え、上記管理装置が、データ通信によ
り、上記二次中継装置，及び上記一次中継装置を通じ
て、任意の上記データ収集装置から上記データを取得す
るようにしたものである。

【０００７】本発明（請求項２）に係る階層型テレメト
リーシステムは、上記階層型テレメトリーシステム（請
求項１）において、全ての上記二次中継装置と上記デー
タ管理装置との間を、上記一次中継装置と上記二次中継
装置との間の無線通信回線より大きい電力の無線通信回
線で接続したものである。

【０００８】本発明（請求項３）に係る階層型テレメト
リーシステムは、上記階層型テレメトリーシステム（請
求項１）において、上記Ｍ台の二次中継装置の一部のも
のと上記データ管理装置との間を電話回線で、上記Ｍ台
の二次中継装置の他のものと上記データ管理装置との間
を、上記一次中継装置と上記二次中継装置との間の無線
通信回線より大きい電力の無線通信回線で接続したもの
である。

【０００９】本発明（請求項４）に係る階層型テレメト
リーシステムは、上記階層型テレメトリーシステム（請
求項１ないし３のいずれか）において、上記データ収集
装置と上記一次中継装置との間の通信回線の全てを、上
記一次中継装置と上記二次中継装置との間の無線通信回
線より小さい電力の無線通信回線で構成したものであ
る。

【００１０】本発明（請求項５）に係る階層型テレメト
リーシステムは、上記階層型テレメトリーシステム（請
求項１ないし３のいずれか）において、上記データ収集
装置と上記一次中継装置との間の通信回線の少なくとも
一部を、有線回線で構成したものである。

【００１１】本発明（請求項６）に係る階層型テレメト
リーシステムは、上記階層型テレメトリーシステム（請
求項１ないし５のいずれか）において、上記一次中継装
置と上記二次中継装置との間を、低速周波数ホッピング
方式を用いた小電力データ通信システムの無線通信回線
で接続したものである。

【００１２】本発明（請求項７）に係る階層型テレメト
リーシステムは、上記階層型テレメトリーシステム（請
求項１ないし６のいずれか）において、上記データ収集
装置が、上記データを上記一次中継装置へ間欠的に送信
するものであり、上記一次中継装置が、該間欠的に送信
されたデータを保持するとともに、上記データ管理装置
から上記データを送信するよう要求があると、該要求に
従って、保持しているデータを送信するものであるよう
にしたものである。

【００１３】本発明（請求項８）に係る階層型テレメト
リーシステムは、上記階層型テレメトリーシステム（請
求項１ないし６のいずれか）において、上記データ収集
装置が、上記データを上記一次中継装置を通じて上記二
次中継装置へ間欠的に送信するものであり、上記二次中
継装置が、該間欠的に送信されたデータを保持するとと
もに、上記データ管理装置から上記データを送信するよ
う要求があると、該要求に従って、保持しているデータ
を送信するものであるようにしたものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．本発明の実施の形態１は、本発明の階層
型テレメトリーシステムを水道事業における自動検針シ
ステムに適用する場合を例示したものである。また、本
実施の形態１は、請求項１，２，４，６に対応するもの
である。

【００１５】図１は、本実施の形態１による階層型テレ
メトリーシステムの構成を示す模式図である。図におい
て、ｈｓは、ある地域における住宅のうちの一戸建て住
宅を、ｍｓはマンション等の集合住宅を表している。各
住宅には、水道検針メータから所定のデータを収集し、
該収集したデータを双方向通信により送信するデータ収
集装置ｅｔがそれぞれ設置され、各住宅の無線通信が可
能な場所に、データ収集装置ｅｔと無線による第１の通
信リンクｄ１で接続された一次中継装置ｆｔが設置され
ている。また、この地域に存在する全ての一次中継装置
ｆｔを、その複数台（図では５台）の通信エリアでカバ
ーするように、二次中継装置ｓｔが設置されている。そ
して、各二次中継装置ｓｔがカバーするエリアがセルｃ
ｌを構成し、各二次中継装置ｓｔは、各セルｃｌ内に複
数の一次中継装置ｆｔを含み、かつ各セルｃｌ内の略中
心に位置するようにして設置されており、これにより、
各二次中継装置ｓｔは、各セルｃｌ内に存在する一次中
継装置ｆｔと無線による第２の通信リンクｄ２で接続さ
れている。ｒｄは、セル半径を表しており、後述するよ
うに５００ｍ程度とされる。

【００１６】そして、各二次中継装置ｓｔは、無線によ
る第３の通信リンクｄ３で中央局ｃｔ内に設置された１
台のデータ管理装置（図示せず）と接続されている。デ
ータ管理装置は、双方向通信により各データ収集装置ｅ
ｔから所定のデータを取得する通信部と、この取得した
データを管理する管理部とを有している。

【００１７】従って、データ収集装置ｅｔと一次中継装
置ｆｔとは第１の通信リンクｄ１によって一対一に対応
付けられ、各セルｃｌ内の複数個の一次中継装置ｆｔと
二次中継装置ｓｔとは第２の通信リンクｄ２によって多
対一に対応付けられ、かつ複数のセルｃｌ毎に存在する
二次中継装置ｓｔと１つの中央局ｃｔとは第３の通信リ
ンクｄ３によって対応付けられる。このため、二次中継
装置ｓｔの数はデータ収集装置ｅｔの数より小さいもの
となり、従来例のように中央局ｃｔを一次中継装置と通
信回線で直接接続するようにした場合に比べて、中央局
ｃｔに直接接続される端末の数が低減される。

【００１８】図２は、一戸建て住宅の場合の各通信リン
クの詳細を示す模式図である。図において、水道検針メ
ータは庭先の地中に埋設された水道検針メータ収納箱ｂ
ｘ１内に設置されている。そして、データ収集装置ｅｔ
は、水道検針メータから所定のデータを検出する検出
部、及びこの検出したデータを双方向通信により送信す
る通信部とを有する本体（図示せず）と、双方向通信を
行うための送受信用アンテナａｔ１とを有しており、該
本体は、水道検針メータと接続されて水道検針メータ収
納箱ｂｘ１内に設置され、アンテナａｔ１は、水道検針
メータ収納箱ｂｘ１のコンクリート製蓋に強化用の金属
板が埋め込まれていることから、データ収集装置ｅｔの
送受信用の信号レベルの減衰を極力抑えるために地上に
露出した形で設置されている。この際、可能であれば、
送受信用アンテナａｔ１は、住宅ｈｓの外壁のできるだ
け高位置に設置することが望ましい。もし、設置工事上
の都合によりそれが困難な場合には、後述するように、
水道検針メータを覆う蓋自体を、電波透過性の高いもの
にしても良い。

【００１９】また、データ収集装置ｅｔは、庭先に設置
され、商用電源を得るのが困難であることからバッテリ
ー駆動され、このため、タイマ制御により間欠動作を行
う（所定の時間内のみ動作する）。従って、データ管理
装置との間の通信は、ポーリングにより行われる。

【００２０】一次中継装置ｆｔは、データ収集装置ｅｔ
に対する送受信用のアンテナａｔ２，及び二次中継装置
に対する送受信用のアンテナａｔ３を有し、データ収集
装置ｅｔから送信された信号を受信して、これを二次中
継装置ｓｔへ送信するとともに、二次中継装置ｓｔから
送信された信号を受信して、これをデータ収集装置ｅｔ
へ送信し、これにより、無線による第１の通信リンクｄ
１と無線による第２の通信リンクｄ２との中継を行な
う。

【００２１】また、一次中継装置ｆｔは、無線による第
１の通信リンクｄ１と無線による第２の通信リンクｄ２
との中継を行うことから、家庭用の交流電源を確保で
き、かつ、第２の通信リンクｄ２の回折損ができるだけ
小さくなる住宅ｈｓの屋根境界部に設置される。ここ
で、コスト的に可能ならば、一次中継装置ｆｔ用の電源
には太陽電池を用いると良い。

【００２２】二次中継装置ｓｔは、一次中継装置ｆｔに
対する送受信用のアンテナａｔ４，及び中央局に対する
送受信用のアンテナａｔ５を有し、一次中継装置ｆｔか
ら送信された信号を受信して、これを中央局へ送信する
とともに、中央局から送信された信号を受信して、これ
を一次中継装置ｆｔへ送信し、これにより、無線による
第２の通信リンクｄ１と無線による第３の通信リンクｄ
２との中継を行なう。

【００２３】また、二次中継装置ｓｔは、無線による第
２の通信リンクｄ２と無線による第３の通信リンクｄ２
との中継を行なうことから、セル内で設置自由度が高
く、かつ交流電源への接続が容易な電柱ｐｌ上の比較的
高位置に設置される。ここで、二次中継装置ｓｔには、
空間ダイバーシチによる信頼性向上のため、一次中継装
置ｆｔに対する送受信用のアンテナａｔ４を複数設ける
のが望ましい。また、中央局に対する送受信用のアンテ
ナａｔ５は、指向性の高いものを用い、電柱の最も高い
箇所に設置するのが望ましい。

【００２４】第１の通信リンクｄ１には、ＲＣＲＳＴＤ
−１６規定の４００ＭＨｚ帯特定小電力無線が用いられ
る。この無線による第１の通信リンクｄ１では、主とし
て準見通しを前提として、数Ｋｂｐｓ程度の情報速度
で、最大３０ｍ程度の通信が行なわれる。

【００２５】第２の通信リンクｄ２には、ＲＣＲＳＴＤ
−３３Ａ規定の２．４ＧＨｚ帯小電力無線が用いられ
る。この無線による第２の通信リンクｄ２では、主とし
て見通し通信、もしくは、比較的回折損の少い準見通し
通信を前提として、数十Ｋｂｐｓ程度の情報速度で、最
大５００ｍ程度の通信が行われる。この２．４ＧＨｚ帯
小電力無線の通信方式については後述する。

【００２６】第３の通信リンクｄ３には、業務用の４０
０ＭＨｚ帯のディジタルＭＣＡ（マルチチャネルアクセ
ス）無線が用いられる。この無線による第３の通信リン
クｄ３では、主として見通し通信、もしくは、比較的回
折損の少い準見通し通信を前提として、数Ｋｂｐｓ程度
の情報速度で、最大数十ワットの出力でもって最大１０
ｋｍ程度の通信が行なわれる。

【００２７】図３は、水道検針メータを覆う蓋を、電波
透過性を高めるよう構成した具体例を模式的に示す斜視
図である。図において、ｇｄは地面、ｃｖは地中に埋設
された検針メータ収納箱ｂｘ１のコンクリート製の蓋、
ｆｒはコンクリート製の蓋ｃｖに強度アップのために埋
め込まれたＦＲＰ製の板を表している。データ収集装置
ｅｔは、送受信用アンテナを本体に内蔵し（図示せ
ず）、水道検針メータ（図示せず）に接続されて検針メ
ータ収納箱ｂｘ１の底面に設置されている。このよう
に、本構成例では、水道検針メータ収納箱ｂｘ１のコン
クリート製の蓋ｃｖを強化するのに、通常用いられる金
属板ではなく、ＦＲＰ製の板ｆｒを用いているため、デ
ータ収集装置ｅｔの送受信用アンテナを含む無線部を地
面ｇｄ内に設置しても比較的良好な無線通信が可能とな
る。

【００２８】図４は、水道検針メータを覆う蓋を、電波
透過性を高めるよう構成するとともにさらに内部にアン
テナを有するよう構成した具体例を模式的に示す斜視図
である。図において、検針メータ収納箱ｂｘ１のコンク
リート製の蓋ｃｖには、強化用にＦＲＰ製の板ｆｒが埋
め込まれ、さらに該ＦＲＰ製の板ｆｒに並行平板アンテ
ナａｔ１が埋め込まれている。これにより、データ収集
装置ｅｔの無線部を地面ｇｄ内に設置しても、図３の場
合よりさらに放射角の広い良好な無線通信が可能とな
る。

【００２９】図５は、データ収集装置を地上設置型とし
た場合の設置方法を模式的に示す斜視図である。図にお
いて、水道管１が地上に露出するよう配管され、該水道
管１に地上型の水道検針メータｍｔ１と該水道検針メー
タｍｔ１に接続されたデータ収集装置ｅｔが取付られ、
該データ収集装置ｅｔの上部に送受信用アンテナａｔ１
が取付られている。このように、データ収集装置ｅｔを
地上設置型とした場合には、水道検針メータｍｔに関わ
る新たな配管工事の手間が増えるものの、データ収集装
置ｅｔの無線部自体が地上に設置されるため、地中に設
置した場合のように劣悪な設置環境による無線部の耐久
性の低下を防止でき、図３，及び図４の場合よりも良好
な無線通信が可能となる。

【００３０】図６は、集合住宅等の場合の第１の通信リ
ンクの詳細を説明するための図であって、集合住宅等に
見られる集中検針盤へのデータ収集装置の設置方法を模
式的に示す斜視図である。図において、建物の壁２に、
金属扉ｄｒを有する集中検針盤収納室ｂｘ２が凹設さ
れ、該集中検針盤収納室ｂｘ２の内壁面に、集中検針盤
ｍｔ２と該集中検針盤ｍｔ２に接続されたデータ収集装
置ｅｔとが設置され、集中検針盤収納室ｂｘ２の外の建
物の壁２に、データ収集装置ｅｔと有線配線で接続され
た送受信用アンテナａｔ１が設置されている。このよう
に、本設置方法では、送受信用アンテナａｔ１が金属扉
ｄｒの外に設置され、データ収集装置ｅｔとは、金属扉
ｄｒの外に導出された有線配線で接続されるため、金属
扉ｄｒでの電波の減衰を大幅に低減できる。

【００３１】図７は、第２の通信リンクに用いるスペク
トラム拡散（ＳＳ）通信方式の２．４ＧＨｚ帯における
スペクトラム特性を示すグラフである。本実施の形態１
においては、第２の通信リンクにおける２．４ＧＨｚ帯
小電力無線として、２．４ＧＨｚ帯を使ったスペクトラ
ム拡散（ＳＳ）通信方式を用いるが、その変復調方式に
は、一次変調に周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）もし
くは位相シフトキーイング（ＰＳＫ）を用い、ＳＳ一次
変調として直接拡散（ＤＳ）方式、ＳＳ二次変調として
低速周波数ホッピング（ＦＨ）方式を用いる。この２．
４ＧＨｚ帯におけるスペクトラム特性を本図に示す。図
において、ｓ１は、一次変調信号が約１ＭＨｚの帯域ま
で拡散されたＳＳ一次変調（ＤＳ）信号、ｓ２はＳＳ一
次変調信号が約２６ＭＨｚの帯域まで拡散されたＳＳ二
次変調（低速ＦＨ）信号を表している。ＳＳ一次変調に
対する逆拡散処理としては、小電力化のため、ＳＡＷマ
ッチドフィルタ等の高周波アナログデバイスの適用がふ
さわしい。また、ＳＳ二次変調に対する逆拡散処理とし
ては、構成の容易なフェーズロックドループ（ＰＬＬ）
を用いると良い。

【００３２】次に、以上のように構成された階層型テレ
メトリーシステムの動作を、図１を用いて説明する。こ
こで、中央局ｃｔに設置されたデータ管理装置は、定期
的にポーリングにより各データ収集装置ｅｔから水道検
針メータの所定のデータを取得するものであり、あるデ
ータ収集装置ｅｔからある時点における水道検針メータ
のデータを取得する場合を説明するものとする。

【００３３】図１において、水道検針メータのデータを
取得するために、データ管理装置は、水道検針メータの
データの送信を要求するコマンドを二次中継装置ｓｔに
送信する。この送信を受け、二次中継装置ｓｔは、受信
したコマンドを一次中継装置ｆｔに送信する。この送信
を受け、一次中継装置ｆｔは、受信したコマンドをデー
タ収集装置ｅｔに送信する。

【００３４】この送信を受け、データ収集装置ｅｔは、
受信したコマンドに従い、その時点における水道検針メ
ータのデータを一次中継装置ｆｔに送信する。ここで、
本実施の形態１では、電話回線を使用していないので、
電話回線発呼着呼処理は不要であり、その分通信が高速
化される。この送信を受け、一次中継装置ｆｔは、受信
したデータを二次中継装置ｓｔに送信する。この送信を
受け、二次中継装置Ｓｔは、受信したデータを中央局ｃ
ｔのデータ管理装置に送信する。この送信によりデータ
管理装置は要求したデータを取得し、これを管理する。
なお、上記の説明では、通信リンクｄ１に、４００ＭＨ
ｚ帯を使用するようにしているが、ＶＨＦ帯の特定小電
力無線を用いても良い。

【００３５】以上のように、本実施の形態１において
は、１台のデータ管理装置（ｃｔ）に対しＮ（２以上の
自然数）台のデータ収集装置ｅｔが存在する場合に、各
データ収集装置ｅｔの近辺の無線通信が可能な場所に各
データ収集装置ｅｔと通信回線で接続した一次中継装置
ｆｔをそれぞれ設置し、Ｎ台の一次中継装置ｆｔの全て
を、そのＭ（Ｎより小さい自然数）台の通信エリア（ｃ
ｌ）でカバーし、各通信エリア（ｃｌ）内に有する各一
次中継装置ｆｔと無線通信回線で接続されるようＭ台の
二次中継装置ｓｔを設置し、このＭ台の二次中継装置ｓ
ｔをデータ管理装置（ｃｔ）と通信回線で接続するよう
にしたので、データ管理装置（ｃｔ）と通信回線で直接
接続される端末は二次中継装置ｓｔとなるため、従来例
のようにデータ管理装置（ｃｔ）を一次中継装置ｆｔと
通信回線で直接接続する場合と比較すると、端末の数が
二次中継装置ｓｔの数に低減され、端末数に比例するデ
ータ管理装置（ｃｔ）と二次中継装置ｓｔとの間の通信
費用が低減される。一方、無線を用いることから１台の
二次中継装置ｓｔに対し多数の一次中継装置ｆｔを対応
付けることが容易にできるため、二次中継装置ｓｔの数
をデータ収集装置ｅｔの数より少なくすることが容易に
できる。また、全てのデータ収集装置ｅｔをＭ台の二次
中継装置ｓｔの通信エリア（ｃｌ）でカバーすることか
ら、データ収集装置ｅｔの分布に応じて二次中継装置ｓ
ｔの数及び設置場所を選択することにより、各通信エリ
ア（ｃｌ）内における無線通信回線（ｄ２）を小電力の
ものにすることができるため、該無線通信回線（ｄ２）
を低コストで設置することができる。その結果、トータ
ルでシステムの設置，及び運用費用を低減することがで
きる。

【００３６】また、本実施の形態１においては、全ての
二次中継装置ｓｔとデータ管理装置（ｃｔ）との間を無
線通信回線（ｄ３）で接続したものとしたので、該無線
通信回線（ｄ３）の電力を、二次中継装置ｓｔとデータ
管理装置（ｃｔ）との距離に応じて選択することによ
り、電話回線を使用することなく、二次中継装置ｓｔと
データ管理装置（ｃｔ）との間の通信を行うことが可能
となるため、システム構築の際の設置工事費用を大幅に
低減でき、かつ災害等に強いシステムとなる。また、電
話回線発呼着呼処理が不要となるため、高速データ通信
が可能となる。

【００３７】また、本実施の形態１においては、データ
収集装置ｅｔと一次中継装置ｆｔとの間の通信回線（ｄ
１）の全てを、一次中継装置ｆｔと二次中継装置ｓｔと
の間の無線通信回線（ｄ２）より小さい電力の無線通信
回線で構成するようにしたので、一次中継装置ｆｔがデ
ータ収集装置ｅｔの近辺に設置され、無線が小電力で済
むことから、両装置を小型化できるとともにデータ収集
装置ｅｔの電源を長寿命化できるため、システムを低コ
ストでかつ容易に構築することができる。

【００３８】また、本実施の形態１においては、データ
収集装置ｅｔと一次中継装置ｆｔとの間の無線通信回線
（ｄ１）に、４００ＭＨｚ帯を使用したので、良好な回
折特性からデッドゾーンを少くすることができ、かつ無
免許でよいため経済的なものとなる。また、４００ＭＨ
ｚ帯ではなく、ＶＨＦ帯の特定小電力無線を使用して
も、同様の効果が得られる。

【００３９】また、本実施の形態１においては、一次中
継装置ｆｔと二次中継装置ｓｔとの間の無線通信回線
（ｄ２）に、２．４ＧＨｚ帯スペクトラム拡散技術を使
用したので、既存技術を用いた比較的簡単な回路構成
で、高出力かつ高信頼な無線通信が可能となり、かつ無
免許でよいため経済的なものとなる。

【００４０】実施の形態２．本発明の実施の形態２は、
請求項３に対応するものである。図８は本実施の形態２
による階層型テレメトリーシステムの各通信リンクの詳
細を示す模式図である。図において、図２と同一符号は
同一又は相当する部分を示し、二次中継装置ｓｔは、中
央局に対する送受信用アンテナを有しておらず、中央局
とは電話回線で接続されている。すなわち、本実施の形
態２は、実施の形態１において、第３の通信リンクｄ３
の一部を電話回線に置き換えたものである。

【００４１】このような構成とすることにより、高建築
物が障害となり、第３の通信リンクｄ３における見通し
通信の確保が困難なセルに対して、あるいは、業務用の
ディジタルＭＣＡ無線では充分なスループットが得られ
ないセルに対しても、システムを構築することが可能と
なる。また、第３の通信リンクｄ３に電話回線を用いな
い他のセルに対しては、実施の形態１と同様の効果が得
られる。

【００４２】実施の形態３．本発明の実施の形態３は、
請求項５に対応するものである。図９は本実施の形態３
による階層型テレメトリーシステムの各通信リンクの詳
細を示す模式図である。図において、図２と同一符号は
同一又は相当する部分を示し、データ収集装置ｅｔは送
受信用のアンテナを有しておらず、一次中継装置ｆｔも
データ収集装置ｅｔに対する送受信用のアンテナを有し
ておらず、両装置間は有線通信回線としてのペア線で接
続されている。すなわち、本実施の形態３は、実施の形
態１において、第１の通信リンクｄ１の一部を有線通信
回線に置き換えたものである。

【００４３】このような構成とすることにより、無線の
障害物が存在する場合や、アクセス頻度が高く、データ
収集装置ｅｔの電池駆動が困難で一次中継装置ｆｔから
の電源供給が不可欠な場合であっても、システムを構築
することができる。また、配線工事が困難でない場合に
はシステムの構築費用を低減することができる。

【００４４】実施の形態４．本発明の実施の形態４は、
請求項３，５に対応するものである。図１０は本実施の
形態４による階層型テレメトリーシステムの各通信リン
クの詳細を示す模式図である。図において、図２と同一
符号は同一又は相当する部分を示し、データ収集装置ｅ
ｔは送受信用のアンテナを有しておらず、一次中継装置
ｆｔもデータ収集装置ｅｔに対する送受信用のアンテナ
を有しておらず、両装置間は有線通信回線としてのペア
線で接続され、かつ二次中継装置ｓｔは、中央局に対す
る送受信用アンテナを有しておらず、中央局とは電話回
線で接続されている。すなわち、本実施の形態３は、実
施の形態１において、第１の通信リンクｄ１の一部を有
線通信回線に置き換え、かつ第１の通信リンクｄ３の一
部を電話回線に置き換えたものである。

【００４５】このような構成とすることにより、無線の
障害物が存在する場合や、アクセス頻度が高く、データ
収集装置ｅｔの電池駆動が困難で一次中継装置ｆｔから
の電源供給が不可欠な場合であっても、システムを構築
することができ、配線工事が困難でない場合にはシステ
ムの構築費用を低減することができるとともに、第３の
通信リンクｄ３における見通し通信の確保が困難なセル
に対して、あるいは、業務用のディジタルＭＣＡ無線で
は充分なスループットが得られないセルに対しても、シ
ステムを構築することが可能となる。

【００４６】実施の形態５．本発明の実施の形態５は、
本発明の階層型テレメトリーシステムを水道の自動検針
システム及びセキュリティ制御システムに同時に適用す
る場合を例示したものである。また、本実施の形態５は
請求項７に対応するものである。図１１は本実施の形態
５による階層型テレメトリーシステムの各通信リンクの
詳細を示す模式図である。図において、図２と同一符号
は同一又は相当する部分を示し、ｂｆはバッファ、ｅｔ
ｗは水道検針用データ収集装置、ｅｔｓはセキュリティ
用データ収集装置、ｄ１ｗは水道検針用の第１の通信リ
ンク、ｄ１ｓはセキュリティ用の第１の通信リンクを表
している。本実施の形態５は、水道の検針用以外に、セ
キュリティ用のデータ収集装置ｅｔｓ，及び第１の通信
リンクｄ１ｓが追加され、一次中継装置ｆｔにバッファ
が設置され、かつデータ管理装置（図示せず）が、水道
検針メータの所定のデータとセキュリティ制御用の所定
のデータを管理するものである点が、実施の形態１と異
なっているものである。

【００４７】本実施の形態５では、一次中継装置ｆｔが
制御部（図示せず）を有し、この制御部が、ポーリング
によりデータ送信を要求するコマンドを送信して水道検
針用データ収集装置ｅｔｓ，及びセキュリティ用データ
収集装置ｅｔｓから所定のデータを取得し、バッファｂ
ｆに格納する。そして、データ管理装置から二次中継装
置を通じて一次中継装置ｆｔに対し、発呼があると、一
次中継装置ｆｔは、データ管理装置からのコマンドに従
ってバッファｂｆに格納しているデータを送信する。デ
ータ管理装置は、送信されたデータを管理する。これに
より、中央局のデータ管理装置から一次中継装置ｆｔに
対しては、ランダムアクセスが可能となる。

【００４８】実施の形態６．本発明の実施の形態６は、
請求項８に対応するものである。図１２は本実施の形態
６による階層型テレメトリーシステムの各通信リンクの
詳細を示す模式図である。図において、図１１と同一符
号は同一又は相当する部分を示し、本実施の形態６で
は、一次中継装置ｆｔではなく、二次中継装置ｓｔにバ
ッファｂｆが設置された点が、実施の形態５と異なって
いるものである。

【００４９】本実施の形態６では、二次中継装置ｓｔが
制御部（図示せず）を有し、この制御部が、一次中継装
置ｆｔを介して、ポーリングによりコマンドを送信して
水道検針用データ収集装置ｅｔｓ，及びセキュリティ用
データ収集装置ｅｔｓから所定のデータを取得し、バッ
ファｂｆに格納する。そして、データ管理装置から二次
中継装置ｓｔに対し、発呼があると、二次中継装置ｓｔ
は、データ管理装置からのコマンドに従ってバッファｂ
ｆに格納しているデータを送信する。データ管理装置
は、送信されたデータを管理する。

【００５０】これにより、中央局のデータ管理装置から
二次中継装置ｆｔに対しては、ランダムアクセスが可能
になるとともに、情報トラフィックがそれほど大きくな
い場合には、各住宅の一次中継装置ｆｔ毎でなく、二次
中継装置ｓｔ毎にバッファｂｆを持たせることで、実施
の形態５の場合より経済的なシステムとなる。

【００５１】なお、上記実施の形態５では一次中継装置
ｆｔが、実施の形態６では二次中継装置ｓｔがデータ収
集装置ｅｔから所定のデータを取り出してバッファに格
納するようにしているが、データ収集装置ｅｔが所定の
データを送信してバッファに格納するようにしても良
い。

【００５２】また、上記実施の形態では、本発明の階層
型テレメトリーシステムの水道自動検針システム，及び
セキュリティ制御システムへの適用例を説明したが、他
のテレメトリーシステムにも同様に適用できるのは言う
までもない。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、１台のデータ管理装置と、Ｎ（２以上の自然数）台
のデータ収集装置と、該Ｎ台のデータ収集装置の近辺の
無線通信可能な場所に設置されたＮ台の一次中継装置
と、該Ｎ台の一次中継装置の全てを、そのＭ（Ｎより小
さい自然数）台の通信エリアでカバーするように設置さ
れ、各通信エリア内に有する各一次中継装置と無線通信
回線で接続されるとともにデータ管理装置と通信回線で
それぞれ接続されたＭ台の二次中継装置とを備えるよう
にしたので、データ管理装置と通信回線で直接接続され
る端末は二次中継装置となるため、従来例のようにデー
タ管理装置を一次中継装置と通信回線で直接接続する場
合と比較すると、端末の数が二次中継装置の数に低減さ
れ、端末数に比例するデータ管理装置と二次中継装置と
の間の通信費用が低減される一方、全てのデータ収集装
置をＭ台の二次中継装置の通信エリアでカバーすること
から、データ収集装置の分布に応じて二次中継装置の数
及び設置場所を選択することにより、各通信エリア内、
すなわち一次中継装置と二次中継装置との間、における
無線通信回線を小電力のものにすることができるため、
該無線通信回線を低コストで設置することができる。そ
の結果、トータルでシステムの設置，及び運用費用を低
減することができる。

【００５４】また、請求項２の発明によれば、請求項１
の発明において、全ての二次中継装置とデータ管理装置
との間を、一次中継装置と二次中継装置との間の無線通
信回線より大きい電力の無線通信回線で接続したものと
したので、該無線通信回線の電力を、二次中継装置とデ
ータ管理装置との距離に応じて選択することにより、電
話回線を使用することなく、二次中継装置とデータ管理
装置との間の通信を行うことが可能となるため、電話回
線発呼着呼処理が不要となることから高速データ通信が
可能となり、システム構築の際の設置工事費用を大幅に
低減でき、かつ災害等に強いシステムとなる。

【００５５】また、請求項３の発明によれば、請求項１
の発明において、Ｍ台の二次中継装置の一部のものとデ
ータ管理装置との間を電話回線で、Ｍ台の二次中継装置
の他のものとデータ管理装置との間を、一次中継装置と
二次中継装置との間の無線通信回線より大きい電力の無
線通信回線で接続したものとしたので、二次中継装置と
データ管理装置との間に、無線通信の障害になる高建築
物等が存在する場合や業務用無線では十分なスループッ
トが得られない場合でも、システムを構築することが可
能となる。

【００５６】また、請求項４の発明によれば、請求項１
ないし３のいずれかの発明において、データ収集装置と
一次中継装置との間の通信回線の全てを、一次中継装置
と二次中継装置との間の無線通信回線より小さい電力の
無線通信回線で構成するようにしたので、一次中継装置
がデータ収集装置の近辺に設置され、無線が小電力で済
むことから、データ収集装置の電源を長寿命化できると
ともに両装置を小型化でき、かつ低周波帯を使用するこ
とによりデッドゾーンを少なくでき、システムを低コス
トでかつ容易に構築することができる。

【００５７】また、請求項５の発明によれば、請求項１
ないし３のいずれかの発明において、データ収集装置と
一次中継装置との間の通信回線の少なくとも一部を有線
通信回線で構成するようにしたので、無線の障害物が存
在する場合や、アクセス頻度が高く、データ収集装置の
電池駆動が困難で一次中継装置からの電源供給が不可欠
な場合であっても、システムを構築することができる。
また、配線工事が困難でない場合にはシステムの構築費
用を低減することができる。

【００５８】また、請求項６の発明によれば、請求項１
ないし５のいずれかの発明において、一次中継装置と二
次中継装置との間を、低速周波数ホッピング方式を用い
た小電力データ通信システムの無線通信回線で接続した
ものとしたので、該無線通信回線を、既存の技術を用い
た比較的簡単な回路構成で、高出力かつ高信頼な無線通
信が可能なものとすることができ、一次中継装置と二次
中継装置との間の無線通信回線を低コストで構築するこ
とが可能な階層型テレメトリーシステムを提供すること
ができる。

【００５９】また、請求項７の発明によれば、請求項１
ないし６のいずれかの発明において、データ収集装置
が、データを一次中継装置へ間欠的に送信し、一次中継
装置が、該間欠的に送信されたデータを保持するととも
に、データ管理装置からの要求に従って、保持している
データを送信するようにしたので、データ管理装置から
一次中継装置に対し、ランダムアクセスを行うことが可
能となる。

【００６０】また、請求項８の発明によれば、請求項１
ないし６のいずれかの発明において、データ収集装置
が、データを一次中継装置を介して二次中継装置へ間欠
的に送信し、二次中継装置が、該間欠的に送信されたデ
ータを保持するとともに、データ管理装置からの要求に
従って、保持しているデータを送信するようにしたの
で、一次中継装置でデータを保持する場合に比べて必要
なバッファの数が低減されるため、システム構築費用を
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１による階層型テレメト
リーシステムの構成を示す模式図である。

【図２】 一戸建て住宅の場合の各通信リンクの詳細を
示す模式図である。

【図３】 水道検針メータを覆う蓋を、電波透過性を高
めるよう構成した具体例を模式的に示す斜視図である。

【図４】 水道検針メータを覆う蓋を、内部にアンテナ
を有するよう構成した具体例を模式的に示す斜視図であ
る。

【図５】 データ収集装置を地上設置型とした場合の設
置方法を模式的に示す斜視図である。

【図６】 集合住宅等の場合の各通信リンクの詳細を示
す模式図である。

【図７】 第２の通信リンクに採用するスペクトラム拡
散通信方式の２．４ＧＨｚ帯におけるスペクトラム特性
を示すグラフである。

【図８】 本発明の実施の形態２による階層型テレメト
リーシステムにおける各通信リンクの詳細を示す模式図
である。

【図９】 本発明の実施の形態３による階層型テレメト
リーシステムにおける各通信リンクの詳細を示す模式図
である。

【図１０】 本発明の実施の形態４による階層型テレメ
トリーシステムにおける各通信リンクの詳細を示す模式
図である。

【図１１】 本発明の実施の形態５による階層型テレメ
トリーシステムにおける各通信リンクの詳細を示す模式
図である。

【図１２】 本発明の実施の形態６による階層型テレメ
トリーシステムにおける各通信リンクの詳細を示す模式
図である。

【符号の説明】

１ 水道管 ２ 建物の壁 ａｔ１〜ａｔ５ アンテナ ｂｆ バッファ ｂｘ１ 水道検針メータ収納箱 ｂｘ２ 集中検針盤収納室 ｃｌ セル（通信エリア） ｃｔ 中央局 ｃｖ コンクリート製の蓋 ｄ１ 第１の通信リンク ｄ１ｓ セキュリティ用の第１の通信リンク ｄ１ｗ 水道検針用第１の通信リンク ｄ２ 第２の通信リンク ｄ３ 第３の通信リンク ｄｒ 金属扉 ｅｔ データ収集装置 ｅｔｓ セキュリティ用データ収集装置 ｅｔｗ 水道検針用データ収集装置 ｆｒ ＦＲＰ製の板 ｆｔ 一次中継装置 ｇｄ 地面 ｈｓ 一戸建て住宅 ｍｓ 集合住宅 ｍｔ１ 水道検針メータ ｍｔ２ 集中検針盤 ｐｌ 電柱 ｒｄ セル半径 ｓ１ ＳＳ一次変調信号 ｓ２ ＳＳ二次変調信号 ｓｔ 二次中継装置

フロントページの続き (72)発明者 羽迫 里志 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 岸本 倫典 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 牧 昌弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 あるデータを管理する１台のデータ管理
   装置と、 上記データを収集可能な場所に設置された、該データを
   収集するＮ（２以上の自然数）台のデータ収集装置と、 該Ｎ台のデータ収集装置のそれぞれの近辺の無線通信が
   可能な場所に設置され、該Ｎ台のデータ収集装置のそれ
   ぞれと通信回線で接続されたＮ台の一次中継装置と、 該Ｎ台の一次中継装置の全てをそのＭ（Ｎより小さい自
   然数）台の通信エリアでカバーするように設置され、各
   通信エリア内に有する各一次中継装置と無線通信回線で
   接続されるとともに上記データ管理装置と通信回線でそ
   れぞれ接続されたＭ台の二次中継装置とを備え、 上記管理装置は、データ通信により、上記二次中継装
   置，及び上記一次中継装置を通じて、任意の上記データ
   収集装置から上記データを取得するものであることを特
   徴とする階層型テレメトリーシステム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の階層型テレメトリーシ
   ステムにおいて、 全ての上記二次中継装置と上記データ管理装置との間
   を、上記一次中継装置と上記二次中継装置との間の無線
   通信回線より大きい電力の無線通信回線で接続したこと
   を特徴とする階層型テレメトリーシステム。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の階層型テレメトリーシ
   ステムにおいて、 上記Ｍ台の二次中継装置の一部のものと上記データ管理
   装置との間を電話回線で、上記Ｍ台の二次中継装置の他
   のものと上記データ管理装置との間を、上記一次中継装
   置と上記二次中継装置との間の無線通信回線より大きい
   電力の無線通信回線で接続したことを特徴とする階層型
   テレメトリーシステム。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の階
   層型テレメトリーシステムにおいて、 上記データ収集装置と上記一次中継装置との間の通信回
   線の全てを、上記一次中継装置と上記二次中継装置との
   間の無線通信回線より小さい電力の無線通信回線で構成
   したことを特徴とする階層型テレメトリーシステム。
5. 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれかに記載の階
   層型テレメトリーシステムにおいて、 上記データ収集装置と上記一次中継装置との間の通信回
   線の少なくとも一部を、有線回線で構成したことを特徴
   とする階層型テレメトリーシステム。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の階
   層型テレメトリーシステムにおいて、 上記一次中継装置と上記二次中継装置との間を、低速周
   波数ホッピング方式を用いた小電力データ通信システム
   の無線通信回線で接続したことを特徴とする階層型テレ
   メトリーシステム。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載の階
   層型テレメトリーシステムにおいて、 上記データ収集装置は、上記データを上記一次中継装置
   へ間欠的に送信するものであり、 上記一次中継装置は、該間欠的に送信されたデータを保
   持するとともに、上記データ管理装置から上記データを
   送信するよう要求があると、該要求に従って、保持して
   いるデータを送信するものであることを特徴とする階層
   型テレメトリーシステム。
8. 【請求項８】 請求項１ないし６のいずれかに記載の階
   層型テレメトリーシステムにおいて、 上記データ収集装置は、上記データを上記一次中継装置
   を通じて上記二次中継装置へ間欠的に送信するものであ
   り、 上記二次中継装置は、該間欠的に送信されたデータを保
   持するとともに、上記データ管理装置から上記データを
   送信するよう要求があると、該要求に従って、保持して
   いるデータを送信するものであることを特徴とする階層
   型テレメトリーシステム。