JP6835605B2 - 通信モジュール付きメーターおよび監視システム - Google Patents

Description

本発明は、ガス、水、電気の使用量を計測する流量メーターに関する。更に詳しくは、携帯電話通信回線などの移動体回線網を介して通信を行うための通信モジュールが内蔵され、あるいは通信モジュールが外付けされている通信モジュール付きメーター、および、各需要家宅に配置された通信モジュール付きメーターとの間で通信を行って各需要家宅でガス等の使用状況等を監視する監視システムに関する。

ガス、水、電気の検針システムとして、無線通信により、ガスメーター、水道メーター、電力メーター（以下、これらを纏めて、メーターと呼ぶ場合もある。）の自動検針を行う自動検針システムが知られている。例えば、ガスの自動検針システムでは、ガスメーターのそれぞれに特定小電力無線通信用の無線子機を接続し、各ガスメーターの検針データを、無線子機を介して、無線親機に収集している。無線親機には、送信機が接続されており、収集された検針データが、送信機から、ＰＨＳ、一般加入電話回線、ＩＰ網あるいはＣＡＴＶ網などを介して、検針センター端末に収集される。

一般に、複数台毎にグループ化されたガスメーター群のそれぞれからの検針データを特定小電力無線通信により１台の送信機に収集して、検針センター端末に送信している。ガスメーターと送信機を一対一で対応付けしたシステム構成の場合に比べて、ランニングコストを削減できる。

近年、長時間にわたって電池駆動で動作させることができるデータ通信モジュールが販売されている。このような通信モジュール、例えば、ＭＶＯ、ＭＶＮＯから提供されるＳＭＳ対応データ通信ＳＩＭなどの通信モジュールを利用して、メーターの自動検針を行うシステムを構築することが考えられる。

特許文献１には、流量計測用制御回路基板に着脱可能な無線モジュールが搭載されたガスメーターが提案されている。ガスメーターの検針データなどは、無線モジュールから基地局を介して検針センターに送られ、検針センターに各ガスメーターの検針データが収集される。また、ガスメーターには、無線モジュールの搭載の有無に応じて、電池容量の変更が可能な状態で電池を収納可能となっており、使用状態に適した容量の電池電源を提供できるようになっている。

特許第４５３５０５５号公報

このように、メーターに通信モジュールを搭載すれば、メーター毎に携帯電話を内蔵している場合に等しい状態になるので、ＭＶＯ、ＭＶＮＯが提供する各種のサービスを利用した自動検針システムの構築が考えられる。

ここで、メーターの設置場所は固定した位置であり、例えば、工場等においては、周囲が各種の機器、遮蔽板などによって覆われた場所、配管ダクト内などであり、一般に、通信環境が良くないこともある。通信モジュールが内蔵されたメーターあるいはＩｏＴ化したメーターが、受信状態の悪い場所に設置されてしまうと、検針を適切に行うことができない。また、例えば、ガスメーターにおいては、ガス漏れなどの異常時に、強制的にガスを遮断する遮断機能、そのような異常事態の発生を通報する緊急通報機能などが備わっている。通信状態が悪いと、ガスメーターから発せられた緊急通報を検針センター側においてリアルタイムで受信できないことがある。

本発明の課題は、検針データ、緊急通報などの通信を確実に行うことのできる場所に設置されるように構成した通信モジュール付きメーター、および、当該通信モジュール付きメーターを利用した監視システムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明による通信モジュール付きメーターは、所定の流路を介してガス、水または電気の使用量を計測する計測部と、この計測部の計測値が供給される制御部と、移動体回線網を介して、所定の通信先との間で通信を行うための通信モジュールを備えた通信部とを有している。通信モジュールを備えた通信部は、メーター内蔵通信部あるいはメーター外付け通信部である。メーター外付け通信部は、メーターケースに直接に取り付けられる場合、および、メーターから離れた場所に配置される場合がある。また、制御部は、計測部の計測値に基づき、ガス、水、あるいは電気の使用時間および所定期間毎の積算使用流量を含む使用データを生成するデータ処理部と、使用データを含むデータを記憶保持する記憶部と、通信部を介して行われる通信先との間の通信を制御する通信制御部と、通信モジュールの受信状態が設置基準を満たさない場合に、少なくとも警告を出力する運用開始規制部とを有している。

本発明の通信モジュール付きメーター、例えば、通信モジュール付きガスメーター（以下、単に「ガスメーター」と呼ぶ場合もある。）は、ガスの需要家宅のガス配管における設置予定場所に設置される。ガスメーターの電源が投入されると、通信モジュールの受信状態が悪い場合には、設置場所が不適切である旨の警告が出力される。この警告に基づき、設置場所を変更する等して、受信状態の良好な設置場所に、通信モジュール内蔵ガスメーターを設置することができる。通信モジュール外付けガスメーターの場合には、通信モジュールを備えた通信部を受信状態の良好な場所に設置することができる。

確実に設置場所変更を行わせるためには、ガスメーターのガス流路に配置されているガス遮断弁の開閉を、運用開始規制部によって制御すればよい。受信状態が悪い場合にはガス遮断弁が開かないようにすれば、ガスの供給が開始されないので、ガスメーターの運用を開始できない。この場合には、ガスメーターの設置場所あるいは通信部の設置場所を変更せざるを得ないので、受信状態の良い場所へのガスメーターあるいは通信部の設置が保証される。

ここで、ガスメーターに手動操作スイッチを配置しておき、運用開始規制部は、手動操作スイッチが操作されると動作して、受信状態の良否の判別を行うようにしてもよい。

また、場合によっては、受信状態が良好でない場所にガスメーターあるいは通信部を設置せざるを得ないことがある。本発明の通信モジュール付きメーターには、運用開始規制部を動作不能にするために、不可逆的に、手動操作される手動式解除部を配置してある。

例えば、手動式解除部はジャンパケーブルを備えた構成とすることができる。この場合には、運用開始規制部の駆動電力供給路の一部をジャンパケーブルによって形成する等して、ジャンパケーブルが切断されると動作不能になるように構成すればよい。

手動式解除部は一旦操作されると元の状態に戻らないので、手動式解除部の状態から、ガスメーターの設置時における通信モジュールの受信状態の良否を正確に知ることができる。よって、手動式解除部は、不正操作によって、受信状態の悪い不適切な場所にガスメーターあるいは通信部が設置されてガスの供給が開始されてしまう事態を防止あるいは抑制するために有効な手段である。

また、ガスメーターには、通信モジュールの受信状態を、所定のタイミングで取得して記憶部に記憶保持させる履歴取得部を配置することが望ましい。例えば、履歴取得部は、受信状態を示す電波の電界強度を取得し、取得した電界強度が段階的に設定された電界強度区分のいずれに属するのかを判別し、電界強度区分のそれぞれの判別回数の累積値を記憶部に、記憶保持させる。

例えば、監視センターの側において、通信回線を介して、ガスメーターにアクセスして、履歴を確認することにより、受信状態の良否を知ることができる。また、通信不能となったガスメーターに作業員が出向き、記憶部から履歴を読み出すことにより、過去の通信状態を確認できる。

次に、本発明によるガス監視システムは、ガスの需要家宅のそれぞれに配置される上記構成のガスメーターと、携帯電話通信回線を介して、各需要家宅に配置したガスメーターとの間で通信を行う通信部を備え、各需要家宅でのガス使用状態を監視する監視センター端末とを有している。

ガス監視システムは、移動体通信事業者が提供する各種サービスを利用できる。例えば、ＳＭＳを利用して、データの送受を行うことができる。ＳＭＳなどにおいては、データが確実に送信されなかった場合等には、繰り返し再送信が行われる。データを受信した時点は、すでに古くて不要なデータとなっている場合などがある。

そこで、監視センター端末は、ガスメーターに送信される送信データに、最初の送信事象発生時刻および制限時間を付加し、ガスメーターの前記制御部は、通信モジュールを介して受信した受信データの受信時刻を、受信データに含まれている送信事象発生時刻と比較して、これらの時刻の差異が受信データに含まれている制限時間以上の場合には、受信データを無効とするなどの処理を行うことが望ましい。

本発明を適用したガス監視システムを示す概略構成図である。 図１のガスメーターを示す概略機能ブロック図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した監視システムの実施の形態を説明する。以下の実施の形態は、本発明をガス監視システムに適用した場合の例である。本発明は、水、例えば水道水の監視システム、電気の監視システムにも同様に適用可能である。

図１はガス監視システムの全体構成を示す概略構成図である。ガス監視システム１は、複数のガスの需要家宅２（２（１）、２（２）、２（３）・・・）、例えば、一般住宅に設けたガス供給システム３を備えている。また、ガス監視システム１は、監視センター５に配置された監視センター端末６を備えている。監視センター端末６は、各需要家宅２のガス供給システム３との間で、携帯電話通信回線４（移動体回線網）、例えばＬＴＥ通信回線を介して、通信を行って、各ガス供給システム３からの検針データの収集、ガス使用状況の監視などを行う。さらに、ガス監視システム１の構成要素として、ガスの需要家が所有する携帯電話７などの携帯端末も含まれる場合もある。通信端末は、その識別情報などを、監視センター端末６のデータベースに登録してガス監視システム１にアクセス可能にすることで、ガス監視システム１に含まれる通信端末として取り扱われる。

ガスの需要家宅２に配置されているガス供給システム３は、需要家宅２に敷設したガス配管１１、ガス配管１１を介してガス供給元から供給されるガス流量を計測するガスメーター２０を備えている。ガス配管１１におけるガスメーター２０の下流側には、ガスコンロ１３、給湯器１４、ガス暖房機１５などのガス機器が接続されている。また、ガスメーター２０には、ガス漏れ検知機１６、感震器１７などが接続されている。

監視センター端末６は、パーソナルコンピュータと、キーボード、モニター等の周辺機器から構成されている。また、監視センター端末６には、顧客管理用のデータベース８が接続されている。データベース８には、各需要家を識別するための識別情報、各需要家のガス使用状況を示すガス使用情報・ガス料金情報などのガス使用履歴、ガス漏れなどの異事象の発生履歴などの各種のガス検針・監視に必要な情報が登録されている。

また、インターネット９上に各種情報の閲覧サイトを運営しているインターネットサーバ１０を備えている場合もある。閲覧サイトには、例えば、インターネット通信機能を備えたパーソナルコンピュータ等のインターネット通信端末１９ａ、携帯電話７等からアクセス可能となっている。これらの通信端末から、所定の検針情報、課金情報などの情報を、例えば、需要家が閲覧可能となっている。

図２は、需要家宅２に配置されているガス供給システム３におけるガスメーター２０を示す機能ブロック図である。ガスメーター２０のメーターケースの内部には、ガス配管１１に接続されるガス流路２１、ガス流路２１に配置されたガス遮断弁２２、ガス流路２１を流れるガス流量を計測する計測ユニット２３（計測部）、制御ユニット２４（制御部）、通信ユニット２５（通信部）、および、電池電源を備えた電源ユニット２６が組み込まれている。本例のガスメーター２０は通信モジュール内蔵ガスメーターであるが、通信ユニット２５をメーターケースに外付けしてもよい。また、ガスメーター２０から離れた場所に配置して、通信回線（有線、無線）を介してガスメーター２０に接続しておくこともできる。

制御ユニット２４には、入出力用の端子部２７、通信ユニット２５、ディップスイッチ等を含む入力部２８、表示部２９などが接続されている。端子部２７に、ガス漏れ検知機１６、感震器１７などが接続される。通信ユニット２５の回路基板には、通信モジュール３１が着脱可能な状態で搭載されている。通信モジュール３１を介して、例えば、ＬＴＥ通信により、ガスメーター２０によって得られるガスの検針データなどが監視センター端末６に送信される。同様に、監視センター端末６からの検針データ要求などの各種の指令が、通信モジュール３１を介して受信される。制御ユニット２４、通信ユニット２５等には、電源ユニット２６から駆動電力が供給される。

制御ユニット２４は、計測ユニット２３から供給されるガス流量の計測値に基づき、ガス供給時間（使用時間）および所定期間毎のガス積算流量（積算使用流量）を含むガス使用データを生成するデータ処理部３２と、ガス使用データを含む各種データを記憶保持する記憶部３３と、通信ユニット２５を介して行われる所定の通信先との間の通信を制御する通信制御部３４と、通信モジュール３１の受信状態が設置基準を満たさない場合に警告を出力する運用開始規制部３５とを有している。

運用開始規制部３５は、手動操作スイッチ３６が操作されると動作して、通信モジュール３１から受信状態を示す電波の電界強度を取得し、記憶部３３に予め設定されている設置基準値３７と比較する。電界強度が設置基準値３７を下回る場合には、受信状態が悪く、ガスメーター２０の設置場所として適していないと判断して、ガスメーター２０の運用が行われないように、警告を出力する。警告は、例えば、表示部２９を介して表示される。

運用開始規制部３５には、その運用開始の禁止表示を解除できるように、不可逆的に、手動操作される手動式解除部３８が配置されている。本例の手動式解除部３８は、例えば、運用開始規制部３５の配線の一部として用いているジャンパケーブル３９である。作業員によってジャンパケーブル３９が切断されると、運用開始規制部３５は動作不能となり、運用開始の禁止表示が解除される。

また、制御ユニット２４には、通信モジュール３１の受信状態を、所定のタイミング、例えば一定周期で取得して、記憶部３３に記憶保持させる受信状態履歴取得部４０を有している。受信状態履歴取得部４０は、通信モジュール３１から受信状態を示す電波の電界強度を取得し、取得した電界強度を、多段階に設定した電界強度区分のいずれに属するのかを判別する。そして、記憶部３３に記憶保持されている該当電界強度区分の累積値を、１を加算した値に更新する。あるいは、判別された電界強度区分を時刻情報と共に時系列に配列された状態で記憶させる。勿論、これ以外の形態で履歴を記憶保持させてもよいことは勿論である。

このように構成した本例のガスメーター２０は、例えば設置予定場所において、電源が投入された後に、手動操作スイッチ３６が操作されると、運用開始規制部３５によって通信モジュール３１の電界強度測定を行う。測定した電界強度が設置基準値３７以上となっていない場合には、運用開始の禁止表示が表示部２９に表示される。この禁止表示を解除できるようにガスメーター２０の設置場所を変更する必要がある。これにより、受信感度の悪い場所にガスメーター２０が配置されることを回避できる。

受信感度が悪い設置場所に、ガスメーター２０を設置せざるを得ない場合などにおいては、運用開始の禁止表示を強制的に解除する。上記のように、手動式解除部３８に配置したジャンパケーブル３９を切断することによって、運用開始の禁止表示を強制的に解除することができる。この場合においても、設置時に受信感度が悪く、設置場所が不適切であったことが、切断されたジャンパケーブル３９によって確認できる。

さらに、受信状態履歴取得部４０によって、受信状態の履歴が記憶部３３に記憶保持される。例えば、履歴は、入力部２８からの指示により、記憶部３３から読みだされて表示部２９に表示される。あるいは、通信モジュール３１を介して、監視センター端末６の側からの指令に基づき、監視センター端末６の側で読み出して確認できる。これにより、各ガスメーター２０との間の通信が正常に行われているか否かを確認できる。

（運用開始の禁止動作の別の例）
運用開始規制部３５として、運用開始の禁止表示動作に加えて、例えば、ガス遮断弁２２を強制的に閉じ状態に維持する運用開始の禁止動作を行うこともできる。この場合には、手動式解除部３８は、運用開始規制部３５による運用開始の禁止動作（ガスの供給開始の禁止）を解除できるように構成される。上記の場合には、ジャンパケーブル３９が切断されると、ガス遮断弁２２の遮断が解除される。

（ガスメーターの通信形態の切り替えの例）
上記の例では、通信モジュール内蔵ガスメーター２０の設置場所が不適切な場合には、設置場所を変更させるようにしている。ガスメーター２０の設置場所を変えずに、例えば、図２において想像線で示すシステム構成を採用することができる。ガスメーター２０の端子部２７に配線接続可能な通信機４１を用意しておく。通信機４１の通信用回路基板４２には、通信モジュール３１を着脱可能に装着できる装着部４３を設けておく。通信機４１は、例えば、電池電源を備えた電源ユニット４４を備えている。

ガスメーター２０の通信ユニット２５においても、通信モジュール３１を着脱可能な状態で装着しておく。ガスメーター２０の予定設置場所において、電波の受信状態が悪い場合には、ガスメーター２０に通信機４１を接続し、通信モジュール３１を外して通信機４１の側に装着する。ガスメーター２０の通信制御部３４は、通信機４１が接続されたこと、あるいは、通信モジュール３１が外されたことを検知すると、通信形態を、内蔵の通信ユニット２５の代わりに、通信機４１を使用する通信形態に切り替える。

このようにすれば、通信機４１の設置場所を受信状態の良好な場所に設定すればよい。これにより、ガスメーター２０の設置場所を変更することなく、通信モジュール３１を用いた通信により、検針動作などを適切に行うことができる。

（ガスメーターと監視センター端末の間のデータ通信の例）
次に、本例のガス監視システム１は、移動体回線網を利用しているので、移動体通信業者が提供する各種のデータ通信サービスを利用した運用が可能である。例えば、ＳＭＳを利用したデータ通信を行うことが考えられる。

この場合、監視センター端末６からのＳＭＳ送信データが、ガスメーター２０の通信モジュール３１に遅れて届いた場合に、受信データがすでに破棄しても構わない不要なデータとなっている場合がある。このような事態を検出できるようにすることが望ましい。

そこで、例えば、監視センター端末６からのＳＭＳ送信データに、最初の送信事象発生時の時計データ（送信事象発生時刻）および制限時間を付加しておく。ガスメーター２０の制御ユニット２４の側では、自身に届いたときの時刻（受信時刻）とＳＭＳデータに付加されている送信事象発生時刻と比較し、制限時間以上の差異があれば、ＳＭＳデータを無視する。あるいは、ＳＭＳデータ受信が制限時間を経過した後である旨および当該ＳＭＳデータによって指示される動作を無視して未処理とした旨を監視センター端末６に通知する。ＳＭＳ通信以外の通信の場合にも、同様な処理を行うことができる。

なお、ＳＭＳ通信を利用する場合には、監視センター端末６から送信するＳＭＳデータに、命令データを入れておき、ガスメーター２０の側は、その命令データに該当する所定の処理を行うことができる。処理内容および結果によっては、監視センター端末６に発呼（通報）する動作を行う場合もある。命令データなどを暗号化することも可能である。例えば、ＳＭＳデータとして、一括検針指令の命令データをセットすることができる。この場合、例えば、需要家宅２に配置されている水道メーター、電力メーターの検針値を収集できるように、ガスメーター２０と、これらの機器との間を通信接続できるようにしておく。これにより、通信モジュール３１は、複数台の接続機器（水道メーター、電力メーター）からの検針値を取得して、一括して監視センター端末６に通報することができ、便利である。

（その他の実施の形態）
上記のガス監視システム１では、ガスメーター２０に、通信モジュール３１を備えた通信ユニット２５が内蔵されている。先に述べたように、通信ユニット２５をガスメーター２０から切り離したシステム構成とすることも可能である。例えば、ガスメーター２０から通信ユニット２５を取り外して、図２において想像線で示す通信機４１の代わりに配置してもよい。

また、一般に、住宅などのガス使用場所では、ガスだけでなく、電気、水が供給され、それらのメーターも配置されている。この場合には、複数台のメーターを、メーターの外部に配置した１台の通信ユニットを介して同時に監視することができる。

１ ガス監視システム
２ 需要家宅
３ ガス供給システム
４ 携帯電話通信回線
５ 監視センター
６ 監視センター端末
７ 携帯電話
８ データベース
９ インターネット
１０ インターネットサーバ
１１ ガス配管
１３ ガスコンロ
１４ 給湯器
１５ ガス暖房機
１６ 検知機
１７ 感震器
１９ａ インターネット通信端末
２０ ガスメーター
２１ ガス流路
２２ ガス遮断弁
２３ 計測ユニット
２４ 制御ユニット
２５ 通信ユニット
２６ 電源ユニット
２７ 端子部
２８ 入力部
２９ 表示部
３１ 通信モジュール
３２ データ処理部
３３ 記憶部
３４ 通信制御部
３５ 運用開始規制部
３６ 手動操作スイッチ
３７ 設置基準値
３８ 手動式解除部
３９ ジャンパケーブル
４０ 受信状態履歴取得部
４１ 通信機
４２ 通信用回路基板
４３ 装着部
４４ 電源ユニット

Claims (7)

1. ガス、水あるいは電気の使用量を計測する計測部と、
   前記計測部の計測値が供給される制御部と、
   移動体回線網を介して、所定の通信先との間で通信を行うための通信モジュールを備えた通信部と、
   を有し、
   前記通信部は、メーター内蔵通信部またはメーター外付け通信部であり、
   前記制御部は、
   前記計測部の計測値に基づき、ガス、水あるいは電気の使用時間および所定期間毎の積算使用流量を含む使用データを生成するデータ処理部と、
   前記使用データを含むデータを記憶保持する記憶部と、
   前記通信部を介して行われる前記通信先との間の通信を制御する通信制御部と、
   前記通信モジュールの受信状態が設置基準を満たさない場合に、少なくとも警告を出力する運用開始規制部と、
   前記運用開始規制部を動作不能にするために、不可逆的に、手動操作可能な手動式解除部と
   を有している通信モジュール付きメーター。
2. 請求項１において、
   手動操作スイッチを有し、
   前記運用開始規制部は、前記手動操作スイッチが操作されると動作して、前記受信状態が前記設置基準を満たすか否を判別する通信モジュール付きメーター。
3. 請求項１または２において、
   前記手動式解除部はジャンパケーブルを備え、
   前記ジャンパケーブルが切断されると、前記運用開始規制部が動作不能になる通信モジュール付きメーター。
4. 請求項１ないし３のうちのいずれか一つの項において、
   前記制御部は、前記通信モジュールの前記受信状態を、所定のタイミングで取得して前記記憶部に記憶保持させる受信状態履歴取得部を有している通信モジュール付きメーター。
5. ガス、水あるいは電気の需要家宅のそれぞれに配置される請求項１ないし４のうちのいずれかの項に記載の通信モジュール付きメーターと、
   携帯電話通信回線を介して、各需要家宅に配置した前記通信モジュール付きメーターとの間で通信を行う通信部を備え、各需要家宅でのガス、水あるいは電気の使用状態を監視する監視センター端末と
   を有している集中監視システム。
6. 請求項５において、
   前記監視センター端末は、前記通信モジュール付きメーターに送信される送信データに、最初の送信事象発生時刻および制限時間を付加し、
   前記通信モジュール付きメーターの前記制御部は、
   前記通信モジュールを介して受信した受信データの受信時刻を、前記受信データに含まれている前記送信事象発生時刻と比較して、これらの時刻の差異が前記受信データに含まれている前記制限時間以上の場合には、前記受信データを無効とする集中監視システム。
7. 請求項６において、
   前記送信データおよび前記受信データは、ＳＭＳを利用して通信されるＳＭＳデータである集中監視システム。

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