JP2007067829A - 電池駆動通信装置及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池を駆動電源とする通信装置において、電池の消耗を遅延させる。
【解決手段】
電池を駆動電源とし、所定の休眠時間を挟んで間欠的に起床して、通信相手側からの呼出信号を受信待機を行う無線通信子機２０であって、前記電池の出力電圧を検出する電池電圧検出部２４、検出した出力電圧が低下して所定の電圧未満になったとき、前記休眠時間を延長する設定を行う制御手段２１を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電池を電源として動作する例えば特定小電力無線通信システムなどにおいて、とくに省電力のため、起床と休眠とを繰り返し、起床時に通信相手側からの呼出信号（呼出電波）を受信するようにした電池駆動通信装置及び通信方法に関するものである。

電池駆動通信装置は、例えば遠隔監視システムやいわゆるリモコンなどの遠隔操作システム、携帯電話機などの携帯端末装置など広い分野で使用されている。例えば、従来の遠隔管理システムでは、複数の子機とこれら子機を管理する親機からなり、子機は、ガス、水道、温度等のデータを得るためにこれらの計器と接続され、取得したデータを親機に送信し、親機はさらに例えば商用通信回線網等を介して遠隔地のセンター装置に送信することが行われている。
この場合、親機と子機間の通信は通常、特定小電力無線システムにより行われ、子機は計器の設置位置に配置する関係から電池を電源とする場合が殆どである。
ところが、子機の設置環境によっては、電池交換に必ずしも適するとはいえず、また、頻繁に電池を交換するのではメンテナンスコストが掛かるなどの問題が生じる。

そこで、現在、電池寿命は、例えば１０年程度長期間使用できることを前提に子機の設計及び設置が行われている。
通常、子機には電池寿命の自己診断機能が備えられており、電池寿命が近くなるとその出力電圧が低下するため、その出力低下に従って、電池寿命が近いことを親機或いは親機を介して、センター装置に通報し、センターから派遣される職員により電池交換が行われる。

ところで、従来は、例えば子機における電池の浪費を防ぐため、子機に内蔵されたタイマーにより、一定時間毎にごく短時間起床つまり電源ＯＮの状態とし、その間に親機から当該子機に対する呼出があると、引き続いて電源ＯＮ状態を維持して親機からの指令信号を受信し、他方、前記起床時に親機からの呼出信号（又は呼出電波）が受信されないときは、そのまま再び休眠状態つまり電源ＯＦＦの状態に入って、タイマーによる次の起床時まで予め定めた所定時間休眠状態を維持するという間欠動作パターンを繰り返すように設定されている。

そこで、電池寿命の延長を目的とするのであれば、この間欠動作パターンにおける電池の休眠時間を延長させればよいが、従来のシステムでは間欠動作間隔は各システム毎に固定されているか、或いは運用開始時に選択して、選択後は選択した一定の動作間隔で動作するようになっているため、間欠動作時間の変更が困難であったり或いはできない。
そのため、システム導入時と運用開始後に実情に合わなくなった場合にも、これに対応することが困難であるだけではなく、運用開始時に、このパターンの動作間隔をむやみに延長すると、当然のことながら無線通信のレスポンスが悪くなるという問題が生じる。

更に、電池寿命が近くなったときに、直ちに電池交換を行えば問題はないが、その交換が遅れると電池が切れることで、例えば子機が警備システムにおけるセンサー部を構成している場合などでは重大な問題が生じ、そのため電池の残容量不足の通知を受けたときには常に迅速な対応が要求される。また、電池交換に多少の時間的余裕を持たせようとすると、まだ、使用できる電池を交換することになり不経済である。
特開２００２−１８２６０４号公報

本発明は、従来技術の上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、特定小電力無線通信システムに用いる通信装置において、前記電源のＯＮ―ＯＦＦの間欠動作間隔を電池の残量に応じて調節できるようにすることであり、それによって、電池残量が大きい間は間欠動作間隔を短くして通信レスポンスの向上を図り、電池残量が少なくなってきたときには、前記間欠動作間隔を延ばして、通信のレスポンスを多少犠牲にしても、電池を延命させることで、電池が消耗した状態においても、交換までの時間的余裕を得ることである。

請求項１の発明は、電池を駆動電源とし、所定の休眠時間を挟んで間欠的に起床して、通信相手側からの呼出信号の受信待機を行う通信装置であって、前記電池の出力電圧を検出する手段、検出した出力電圧が所定の電圧に達しないとき、前記休眠時間を延長する設定を行う制御手段を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載された通信装置において、前記制御手段は、前記検出した出力電圧に応じて決定した休眠時間を新たな休眠時間として設定することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載された通信装置において、前記通信装置は、遠隔監視システムの子機であり、かつ前記通信相手側は前記子機を制御する親機であることを特徴とする。
請求項４の発明は、通信相手側からの呼出信号を受信するため、電池を駆動電源とする通信装置を所定の休眠時間を挟んで間欠的に起床させて受信待機状態にする通信方法であって、前記電池の出力電圧を検出する工程、検出した出力電圧が予め定めた所定の電圧に達しないとき、前記電圧に応じて定めた新たな休眠時間を選択する工程、選択した休眠時間を通信相手側に送信する工程、通信相手側から受信確認信号を受信する工程、受信確認信号を受信したとき、前記新たな休眠時間を設定する工程、を有することを特徴とする。

本発明によれば、電池が消耗した場合であっても、時間的余裕をもって交換できるとともに、前記間欠動作における間欠のタイミングをチェックすることで、電池交換の時期を正確に予測でき、電池を無駄なく使用することができる。

本発明の無線通信装置を図示する実施形態について説明する。
図１は、本発明の、例えば複数の子機と各子機を管理する親機とからなる遠隔監視システムに用いる電池駆動特定小電力通信システムを示すブロック図である。
この電池駆動特定小電力通信システム１０は、例えば、ガス、水道等の計器に隣接配置され、前記ガスメータなどの計器の積算値等を読み取る子機２０と、複数の子機２０を制御する親機３０とからなっている。ここで、親機３０は、所定時間毎にその管理下にある子機２０を順に呼び出し、子機２０に計器の積算値等の読み取り及び送信を指示する。子機２０は、親機３０からの呼出信号を受信すると、前記ガスメータなどの積算値等を読み取り、前記電池駆動特定小電力通信システムにより親機３０に送信する。

図２は、前記子機２０の構造を概略的に示すブロック図である。
子機２０は、図示のように、子機２０の動作全体を制御するための例えばマイクロコンピュータからなる制御部２１と、親機３０との通信を行う通信部２２と、電源となる電池２３と、電池２３の電圧を検出する電池電圧検出部２４、及び例えばガスメータのガス流量積算値を取得するガス流量センサ部２５を有する。

図３は、親機３０の構造を概略的に示すブロック図である。
親機３０は、親機３０の動作全体を制御するための例えばマイクロコンピュータからなる制御部３１と、子機２０と特定小電力通信システムにより通信を行うと共に、管理センター装置（図示せず）と例えばDoPa網（登録商標）などの商用通信回線等を介して通信を行う通信部３２、表示部３４、電源部３６とからなっている。

以上の構成において、子機２０の前記電池電圧検出部２４は、電池ＯＮ時にその出力電圧を検出し、制御部２１は、検出した電池電圧が所定の電圧以上であるか否か判断し、その電圧が所定の電圧未満であると、その電池２３の残量が所定レベル以下に低下したと判断して、親機３０に或いは当該親機３０を介して管理センター装置（図示せず）に通知する。また、それと共に、子機２０の起床間隔、つまり間欠動作間隔を延長する。

図４は、親機３０からの呼出信号と、子機２０の起床間隔との関係を説明するタイムチャートであり、図４Ａは、電池電圧が所定値よりも高く電池容量が十分ある定常状態におけるタイムチャートを示し、図４Ｂは、電池電圧が所定値に達せず、電池が消耗したときのタイムチャートを示す。
図４Ａに示す定常状態では、電池は例えば各１０秒毎に５０ｍｓだけ起床つまりＯＮの状態になり、親機３０からの呼出信号の受信状態になる。子機２０は５０ｍｓ間に親機からの呼出信号を受信しなければ再び１０秒間の休眠状態に入る。子機２０は、このような間欠動作パターンを繰り返し親機からの呼出信号を待つ。

子機２０が以上のような間欠動作を繰り返している間に、親機３０からの呼出信号を受信すると、その後は従来と同様に、子機２０はこの呼出信号に応答して親機３０に応答信号（又は起床応答信号）を送り、親機３０は応答信号に応じて送信電文（例えば、データ送信要求等の指示）を送信し、子機２０はこれに応えて例えばガスメータの積算データ等を送信する。

以上のような定常状態が持続した後、電池電圧検出部２４で検出した電圧が所定値未満に低下すると、前記制御部２１は、その電圧から電池２３の残量が所定レベル以下に低下したと判断して、親機３０に或いは当該親機３０を介して管理センター装置に通知すると共に、子機２０の起床間隔、つまり間欠動作間隔を延長する。
図４Ｂは、その場合のタイムチャートを示す。
図示のように、制御装置２１は、内蔵タイマーに従って子機２０の起床間隔を、例えば１５秒休眠した後、５０ｍｓ起床するように切り換える状態を示している。その他は、図４Ａについて説明したのと同様である。

図５は、以上の子機における間欠動作のための一連の動作をまとめて示したフロー図である。
即ち、先ず子機２０は、休眠と起床を間欠的に繰り返し（Ｓ１０１）、起床時に親機からの呼出信号（又は呼出電波）を監視し（Ｓ１０２）、呼出信号を検知すると（Ｓ１０２、ＹＥＳ）、一連の通信処理を行い（Ｓ１０３）、処理を終了して、スタートに戻る処理を継続する。
ステップＳ１０２で、子機２０の起床時に呼出信号が検出されないときは（Ｓ１０２、ＮＯ）、電池電圧を検出し（Ｓ１０４）、電池電圧が所定電圧に達しないと（Ｓ１０４、ＮＯ）、制御装置は新たな休眠時間（スリープ時間）を算出し（Ｓ１０５）、通信相手である親機３０に新たな休眠時間を通知し（Ｓ１０６）、通信相手から新たな休眠時間への変更確認を受信すると（Ｓ１０７）、自身の休眠時間を新たな休眠時間に変更し（Ｓ１０８）、変更した休眠時間で前記間欠動作を繰り返す。

図６は、電池電圧と休眠時間との関係まとめたテーブルであり、例えばこれを子機２０の制御部（マイクロコンピュータ）２１のメモリに格納しておく。
図示のように、電池電圧検出部２４の検知した電圧が２．８Ｖ以上であるときは、その制御部２１が定常状態であると判断し、休眠（スリープ）時間は１０秒とする。
前記電圧が２．８未満から２．３Ｖ間での値であれば、休眠時間を１５秒に延長し、２．３未満から２．１Ｖ間の値であれば、休眠時間を３０秒とし、電池電圧が２．１Ｖに達しなければ、子機２０の動作を停止することにより、子機２０の誤動作を防止する。

なお、従来の電池寿命の延命策として、例えば、電池電圧が低下してから電池交換や電池充電までの時間を長くするものとしては、例えば、液晶パネルの表示画面を制限する電圧レベルの設定値と、電池電圧検出回路で検出した電池電圧値を比較して、電池電圧が設定値を下回った場合は、液晶パネルをカラー表示から白黒表示に制限するようにしたものが知られている（特許文献１参照）が、この発明は電池寿命が近付いたときに電池の消費を抑えるでは本願発明に類似する点があるが、具体的態様において全く相違する。

複数の子機と各子機を管理する親機とからなる遠隔監視システムに用いる電池駆動特定小電力通信システムを示すブロック図である。 図１に示す子機の構造を概略的に示すブロック図である。 図１の親機の構造を概略的に示すブロック図である。 、親機からの呼出信号と、子機の起床間隔との関係を説明するタイムチャートであり、図４Ａは、電池電圧が所定値よりも高く電池容量が十分ある定常状態におけるタイムチャートを示し、図４Ｂは、電池電圧が所定値に達せず、電池が消耗したときのタイムチャートを示す。 子機における間欠動作のためその制御装置が行う処理をまとめて示したフロー図である 電池電圧と休眠時間との関係をまとめたテーブルである。

符号の説明

１０・・・特定小電力通信システム、２０・・・子機、２３・・・電池、３０・・・親機。

Claims (4)

1. 電池を駆動電源とし、所定の休眠時間を挟んで間欠的に起床して、通信相手側からの呼出信号の受信待機を行う通信装置であって、
   前記電池の出力電圧を検出する手段、検出した出力電圧が所定の電圧に達しないとき、前記休眠時間を延長する設定を行う制御手段を備えたことを特徴とする電池駆動通信装置。
2. 請求項１に記載された電池駆動通信装置において、
   前記制御手段は、前記検出した出力電圧に応じて決定した休眠時間を新たな休眠時間として設定することを特徴とする電池駆動通信装置。
3. 請求項１又は２に記載された電池駆動通信装置において、
   前記通信装置は、遠隔監視システムの子機であり、かつ前記通信相手側は前記子機を制御する親機であることを特徴とする電池駆動通信装置。
4. 通信相手側からの呼出信号を受信するため、電池駆動通信装置を所定の休眠時間を挟んで間欠的に起床させて受信待機状態にする通信方法であって、
   前記電池の出力電圧を検出する工程、検出した出力電圧が予め定めた所定の電圧に達しないとき、前記電圧に応じて定めた新たな休眠時間を選択する工程、選択した休眠時間を通信相手側に送信する工程、通信相手側から受信確認信号を受信する工程、受信確認信号を受信したとき、前記新たな休眠時間を設定する工程、
   を有することを特徴とする通信方法。

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