JP3986236B2 - 無線検針システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水道、ガス等のメータの無線検針システムの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水道、ガス、電気等のメータの無線検針システムでは、無線子局の受信待機時の無用な電力消費を低減する必要がある。
【０００３】
従来、無線通信において消費電流を少なくするため、間欠的に受信動作を行い、受信動作の間に同期補足を行い、通信相手を認識する識別符号の受信を行う必要があった。同期補足用の同期信号は最低１０数ビット、識別符号の１０数ビットと併せて３０ビットの信号を受信し処理する必要があり、処理時間に応じた電流消費があるので、処理時間を短縮するため受信するビット数を減らすことが要求されている。
かかる要望に応える無線検針システムとして、特開平１１―１７７５６４号が提案されている。
【０００４】
この従来技術は、図３に示すように、メータ１に接続される無線子局（子機ともいう）２が間欠動作を行いながら親局装置（親機ともいう）４の送信する識別信号を認識することにより回線確立を行う信号認識方式において、システム固有の周期信号を使用し、無線子局２がこのシステム固有の周期信号を検出することにより、自システム内の有意通信であるか否かを認識し、システム固有の周期信号に後続する個別の識別符号を認識することにより、自局に対する通信要求であるか否かの認識を段階的に行うことにより、必要最小限の時間内に回路の動作を限定するようにしている。３は検針者が携帯する検針用端末装置で親局装置４は携帯端末装置３に搭載されている。
【０００５】
子局装置２は無線回路５、制御回路６、電池７、ケース８及びアンテナ９により構成され、各メータには特定のアドレス番号が設定されている。
【０００６】
子局装置２は図４（ａ）に示すように、休止期間２ｓをおいて、１０ｍｓの短時間の間欠受信期間１０を設けている。親局装置４は、子局装置２に対して通信要求を行う際には同図（ｂ）のようにシステム識別用周期信号１１に続いて個別選択用識別符号１２を送信する。識別用周期信号は子局装置の間欠受信期間１０の何れかで必ず受信されるように、前記休止期間を十分に上回る長い時間（２ｓ＋０．０１ｓ×２）ｓに定められている。
【０００７】
子局装置２は３段階に分けて識別符号の認識を行っている。第１の選択段階としては、親局装置が送信する電波の有無の確認を行う。第２の選択段階としては、システム固有の識別用周期信号を検出することにより、自システム内の有意通信であるか否かの認識を行う。第３の選択段階としては、システム固有の識別用周期信号に後続する個別の識別符号を認識することにより、自局に対する通信要求であるか否かの認識を行う。
【０００８】
第１の選択段階では、図４（ａ）に示す間欠受信期間１０の間に受信動作を行い、所望の周波数の電波の入力が確認できなかったときには、信号認識動作は行わず、直ちに受信休止状態に戻るように制御される。電波の入力が確認できたときは、間欠受信期間１０の間に出力される受信復調出力信号により、一定の期間１０ｍｓの間に受信動作を行っても、親局装置４の送信する起動用（システム識別用）の周期信号１１が確認できない場合には、自局に対する通信の要求は無いと判断して２秒の休止期間に入る。
【０００９】
間欠受信動作１０ｍｓの間に受信動作を行った結果、親局装置４の送信する周期信号１１が確認できた場合には、周期信号１１の周期を測定する第２の選択段階に入る。周期の測定は７回（７周期）繰り返し、有意信号であるかどうか７回の測定値から多数決判定を行っている。システム識別用の周期信号のチェックの結果、システムの周期でない場合には、自局に対する通信要求ではないと判断し、通信を打ち切り通信休止状態に入る。
【００１０】
以上の一連の動作により、システム識別用周期信号は、判別の結果有意通信要求であることを認識した場合には、子局装置２は第３の選択段階である個別子局の識別動作に入る。この動作は図５のタイムチャートにおいて、子局装置２は個別子局の識別符号の識別動作を行うため、図５の（ａ）に示す親局装置４から送信されたデータ部１３の識別符号を受信する。例えば、子局装置２は同図（ｂ）の♯１の間欠受信タイミング１４で親局からの所要の周波数の電波を受信すると、識別通信動作１５に入り、希望の周期信号を認識した場合には有意信号と判断して、各子局識別符号の待ち受け動作１６及び受信動作１７を行い、所定の手続きの後、相互通信１８の動作に入る。
【００１１】
自局の通信を完了した子局は再度通信休止状態に入る。又、識別符号を受信してチェックした結果、子局装置２の識別符号でない場合には自局に対する通信要求でないと判断し、通信を打ち切り、間欠待受け動作状態に入る。
【００１２】
なお、この従来技術では、個別選択用識別符号１２等のデータ信号の伝送速度（ビット周期）は一般的な１２００，２４００，４８００，９６００ビット／秒などのシリアルコードの信号を用い、システム識別用周期信号１１には一般的でない伝送速度（ビット周期）の１４００ビット／秒（周期０．７１ｍｓ）を用いて、前述のようにその周期を測定することで自システムの信号であるかどうかを識別するようにしている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
集合住宅では多数の住戸が近接している。例えば１０階建ての建物で、各階に１０戸ずつの住戸が配設されている集合住宅では、１棟当り１００戸の住戸が近接配置されている。
【００１４】
従って、このような集合住宅の各住戸に前記従来技術の子機装置を設置した場合、１つの子機を呼び出すために親機から前記図４（ｂ）、図５（ａ）に示す信号を送信すると、その信号中のシステム識別用周期信号を近くの他の住戸の子機が受信して、これら他の子機がシステム識別用周期信号に続く個別選択用識別符号１２を判別するまで受信動作を継続する。このように近くの不必要な子機の受信動作を継続させるのは無線を使うため電波の届く数十メートルの範囲の子機が親機の電波を受信できるためである。そのため、集合住宅の子機は近くの子機の検針時にいつも不必要な受信動作を継続することになる。
【００１５】
しかも、前記従来の技術では、システム識別用周期信号が２．０２ｓと長く継続し、その後に識別符号１２が規定により定められている４８ビット続く。４８ビットは２４０００ｂｐｓで２ｍｓになる。そのため前記不必要な子機の受信動作が最長の場合には約２．０４ｓと長くなり、それらの子機の電池の消耗が問題となる。
【００１６】
そして、その子機は、近くの住戸の子機が親機に呼ばれる都度、システム識別用周期信号１１を継続して受信し、更にその識別用周期信号１１に続く個別選択用識別符号１２を受信し、それが自分を示すものでないと判断した段階でようやく電源オフとなるので、不必要な電池の消費機会が何回も発生し、かつその受信動作時間が長い。例えば３階の中央当りに位置する住戸の子機は、３階の隣接する住戸の検針時に不必要な長い受信時間を生じ、又、２階や１階、更に４階や５階の近い各３戸ずつの住戸の子機の検針時にも、同様のことが生じる。こうして、近くの１４戸の他住戸の検針の都度、不必要な長い受信時間を生じてしまい、その分電池の消費が多くなり、電池寿命が短くなるという問題点がある。そして電波の到達距離が大きいと、同時に受信する子機の数は１４個よりも大幅に増加して、電池の消費がより増大する。
【００１７】
そこで、本発明は、かかる問題点を解消できる無線検針システムを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、メータと無線子機との組み合わせを複数設け、これ等のメータを選択して検針する無線親機を有する無線検針システムにおいて、
無線親機から通信したい無線子機を概略的に示す概略識別符号の連続した複数回の繰り返しからなる起動信号を送信し、
無線子機は一定時間間隔で受信状態にして前記概略識別符号を読み取り、自機のものの場合、続いて正規の識別符号を読み取り、親機側が通信したい子機であるかを判定し、通信したい子機の場合にその子機のみが親機側に応答信号を送信するもので、
前記起動信号を構成する概略識別符号は、始まりの部分を一意に検出可能とするビットパターンによる３ビットの頭部“１１０”又は“００１”と、これに続く子機を示す９ビットの信号とからなり、
メータのＩＤ番号に対応する１０進２桁の数字００〜９９を、子機を示す９ビットの信号に割り付け、この信号に前記３ビットの頭部を付加して概略識別符号を作成し、
子機を示す９ビットの信号は、２進の９ビットの数から、頭部と同一のビットパターンを含むものを除いたものの中から選び出して定めたことを特徴とする無線検針システムである。
【００１９】
無線子機は間欠的に短時間ずつ受信状態となって無線親機からの起動信号を受信する。このときの受信期間は、概略識別符号の送信時間＋頭部送信時間＋余裕時間となる。受信期間内に頭部が検出できない場合、または検出できても概略識別符号が自機のものと一致しない場合、その段階で電源をオフし、待機状態に戻る。受信した起動信号中の概略識別符号が自機に対応するものであれば継続して受信を続け、親機からの通信したい子機を示す正規の識別符号を判読する。これが自分の識別符号に合致したら起動応答をする。こうして通信が開始される。もし、最初に起動信号中の概略識別符号が一致しても、その後起動信号に続く正規の識別符号が一致しない場合は、その段階で電源をオフして待機状態に戻る。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１の無線検針システムにおいて、頭部が“１１０”であることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項３の発明は、請求項１の無線検針システムにおいて、頭部が“００１”であることを特徴とするものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好ましい実施の形態を実施例に従って説明するが、実施例の理解を助けるために、先ず対照例について説明する。なお、この対照例は、本発明の請求範囲に含まれない。
【００２５】
〔対照例〕
図１（ｂ）に示すように、親機から送られる起動信号２１は通信する無線子機を概略的に示す概略識別符号２０を一定回数繰り返したもので、起動信号の長さは同図（ａ）に示す子機側の間欠受信の一定間隔をＴ、間欠受信期間をτとするとＴ＋２τより長い値に定めてある。
【００２６】
こうすることで、子機がその間欠受信期間τの何れかで起動信号２１中の何れかの概略識別符号２０をミスすることなく受信できるようにしてある。同図（ａ）の符号ａで示す時点では起動信号が無いため、一定時間ｔａの間に概略識別符号の後記頭部が受信できないので自機への起動信号はないと判断し、子機は短時間で電源オフとなる。一定時間ｔａは、頭部が確実に検出できる時間（概略識別符号２０の送信時間＋頭部の送信時間）とする。なお、この一定時間ｔａは、（後記信号１９の送信時間＋頭部の送信時間×２）とあらわすこともできる。
【００２７】
符号ｂで示す時点では、一定時間ｔａの間に頭部を検出し、それに続くビットパターンを読み取り、自機のものと判断し、自機への起動信号ありと判断する。
仮に他機への起動信号であった場合、頭部を検出した場合においてもそれに続くビットパターンが自機のものと異なるので、自機への起動信号は無いと判断し、電源オフとなる。
起動信号の検出の最初に、電波の有無を検出し、電波がある場合にのみ上記の起動信号検出の動作を行い、電波が無い場合には直ちに電源をオフするようにしてもよい。
【００２８】
通信する子機を概略的に示す概略識別符号２０としては、その子機に接続されているメータの１０進１４桁のＩＤ番号の下２桁の各桁の数字を４ビットの２進数に変換した信号１９に概略識別符号の始めを示す数ビットの頭部を付加したものを使っている。下２桁を構成する１０進の０〜９の数字に対して図１（ｃ）のように４ビットの符号を対応させる。従って、子機に接続されているメータのＩＤ番号の下２桁の１０進数が０１であれば、それに対応する信号１９は“００１０００１１”の８ビットの信号となる。又、接続されているメータのＩＤ番号の下２桁の１０進数が９９であれば、それに対応する信号１９は“１０１１１０１１”となる。
【００２９】
そして、これらの信号１９の前に同図（ｂ）のように概略識別符号２０の始めを示す頭部１８を配置する。この頭部１８は概略識別符号２０の始まりを確実に検出できるビットパターンの信号とする。即ちこの実施例では、８ビットの頭部１８とし、そのうち６ビットが連続する“１”又は“０”からなるビット構成の“０１１１１１１０”又は“１００００００１”としてある。こうすることで、１０進１４桁のＩＤ番号を２進符号であらわした信号１９に付加した頭部１８により、概略識別符号２０の始まりを確実に検出し、概略識別符号２０の認識を容易かつ確実に行う。
【００３０】
こうすることで、同図（ｄ）の無線親機４Ａから上記ビット構成の概略識別符号を一定回数繰り返す起動信号２１を送信すると、それを受信した子機は先ず頭部１８を短時間に判読して概略識別符号２０の始めを確認し、それに続く信号１９を受信して、この概略識別符号が自局のものかどうか、即ち自局に対する起動信号であるか否かを判断して、自局の場合は図１（ａ）の符号ｂの時点で起動信号ありとして、親機からの起動信号に続く正規の識別符号を自局のものか否か判断する。自局なら、この時点又は正規の識別符号２２に続く通信電文２３を読み取り、同図（ａ）の符号ｃの時点で起動応答して通信を開始する。具体的には、２４００ｂｐｓの通信速度の場合、子機を受信状態にして１６ビットの概略識別符号２０を読み取るのに１６ビットに対応する時間６．７ｍｓの２倍の１３ｍｓ以内で済むので、起動信号が自局でない場合は最大でも１３ｍｓという短時間で子機の電源をオフにして電池の消費を節約できる。実際の電源オン時間には、無線子機が受信可能になるまでの数ｍｓの時間が加算される。
【００３１】
同図（ｄ）に示すように、５１と５２の子機が近くにあって、親機４Ａから通信する子機を示す信号として、５１を示す信号が送信された場合、子機５１は先ず起動信号２１を受信して自局向けの信号であると概略的に認識して、次の子機を示す正規の識別符号を継続して受信し、自局に対する識別符号であると確実に判定するが、子機５２は、子機を示す起動信号２１を受信した時点でその概略識別符号２０を読み取って自局向けの信号でないと認識して電源をオフにして節電する。従って、子機５２は起動応答しない。
【００３２】
〔実施例１〕
この実施例では、メータのＩＤ番号である１０進１４桁の数字を隣り合う２桁ずつ１０進加算した結果の下２桁００〜９９を、表１のように子機を示す９ビットの信号１９Ａに割り付ける。付加する頭部１８は何れも“１１０”としてある。なお、表１の子機を示す９ビット信号１９Ａは、２進の９ビットの数から、頭部と同一のビットパターン“１１０”を含むものを除いたものの中から選び出して定めたものである。また、表１中の番号００〜９９は前記１０進加算した結果の下２行００〜９９に相当する。こうすることで、子機の１０進１４桁のＩＤの代わりに表１のように１０進２桁に変換した番号を２進符号に対応させることでいわば短縮した概略識別符号２０を作成し、子機が自局（自機）が呼ばれているかどうかを短時間で判定し、その分電池の消費も低減している。
【００３３】
【表１】

【００３４】
表１では頭部が“１１０”であるが、“１”と“０”を入れ換えて頭部を“００１”としても良い。この場合、２進の９ビットの信号１９Ａは、すべて“０”と“１”を入れ換えるか、または頭部のビットパターン“００１”が含まれないものの中から選び直す。
【００３５】
図２は集合住宅におけるメータと無線子機の配置例で、７階、８階及び９階の各住戸７１〜７８、８１〜８８及び９１〜９９にそれぞれメータに接続した無線子機が配列されており、これらの複数のメータを親機４Ａで順に検針するものである。
【００３６】
なお、図２では、すべてのメータに無線子機を接続して１つの無線親機で順に検針するようにしたが、一棟のうち大半のメータを従来から公知の集中検針盤に有線で接続し、有線での接続が困難な住戸のメータにだけ無線子機を接続配設し、前記集中検針盤に接続した無線親機を用いて無線子機の無線検針を行うようにしても良い。
【００３７】
〔実施例２〕
上記対照例と実施例１は集合住宅を対象にした無線検針システムであるが、１戸建ての住宅に設けたメータの無線検針に本発明のシステムを適用することもできる。この場合、親機は携帯型としてもよいし、公衆電話回線に設けた検針用の端末装置Ｔ−ＮＣＵに無線親機を接続して検針センタの検針用コンピュータから公衆電話回線を介して無線親機を操作して自動検針をするようにしてもよい。こうすることで、Ｔ−ＮＣＵとメータとの間を有線で接続するのが困難な設置場所にあるメータの検針を無線通信路を介して容易に接続できる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の無線検針システムは上述のように構成されているので、親機側が通信したい子機を概略的に示す概略識別符号の伝送速度（ビット周期）を一般的に用いられる伝送速度に定め、しかも概略識別符号のビット数を少なくできる。そして、頭部を検出することで概略識別符号の始まりを速やかに識別できる。
【００３９】
そのため、短時間で自局向けの信号であるかないか概略的な判定が可能であり、自局が呼ばれていないときは、それを短時間で判定して受信動作を断って電池の消費を低減できるため、特に集合住宅の検針システムに適用すると効果的である。即ち、概略識別符号を判別することで、自局であるか否かを相当に確かな確率で判定できるため、１２ビットの信号の２倍の時間、１０ｍｓで自局でないと判別して電源をオフできる。因みに前記従来の技術では、正規の識別符号を判定するまで自局かどうかの判定ができないため、２秒以上不必要な受信を行うことになる。
【００４０】
なお、概略識別符号の伝送速度は一般的に用いられている伝送速度によらなくてもよい。例えば概略識別符号の伝送速度を３，４００ｂｐｓとし、通信の伝送速度を一般的な２，４００ｂｐｓとしてもよい。概略識別符号の伝送速度が速いほど無線子機の待ち受け時の消費電流は削減できる。
【００４１】
そして、ビット数が極めて少ないため、電力消費の低減効果がより期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の対照例を説明する図で、（ａ）はタイミングチャート、（ｂ）は起動信号の構成を示す図、（ｃ）は子機の番号に対応するビット信号を説明する図、（ｄ）は対照例の概略図である。
【図２】本発明の実施例の集合住宅への適用例を説明する略図である。
【図３】従来技術の全体構成を示す図である。
【図４】従来技術のタイミングチャートである。
【図５】従来技術のタイミングチャートである。
【符号の説明】
Ｍ メータ
４Ａ 無線親機
１８ 頭部
１９Ａ 信号
２０ 概略識別符号
２１ 起動信号
５１，５２ 無線子機
７１〜７８，８１〜８８，９１〜９９ 住戸番号

Claims (3)

1. メータと無線子機との組み合わせを複数設け、これ等のメータを選択して検針する無線親機を有する無線検針システムにおいて、
   無線親機から通信したい無線子機を概略的に示す概略識別符号の連続した複数回の繰り返しからなる起動信号を送信し、
   無線子機は一定時間間隔で受信状態にして前記概略識別符号を読み取り、自機のものの場合、続いて正規の識別符号を読み取り、親機側が通信したい子機であるかを判定し、通信したい子機の場合にその子機のみが親機側に応答信号を送信するもので、
   前記起動信号を構成する概略識別符号は、始まりの部分を一意に検出可能とするビットパターンによる３ビットの頭部“１１０”又は“００１”と、これに続く子機を示す９ビットの信号とからなり、
   メータのＩＤ番号に対応する１０進２桁の数字００〜９９を、子機を示す９ビットの信号に割り付け、この信号に前記３ビットの頭部を付加して概略識別符号を作成し、
   子機を示す９ビットの信号は、２進の９ビットの数から、頭部と同一のビットパターンを含むものを除いたものの中から選び出して定めたことを特徴とする無線検針システム。
2. 頭部が“１１０”であることを特徴とする請求項１記載の無線検針システム。
3. 頭部が“００１”であることを特徴とする請求項１記載の無線検針システム。

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