【手続補正書】
【提出日】平成16年5月28日(2004.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】    明細書
【発明の名称】  データ収集システム、通信ユニット及びデータ収集方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツリー構造で相互に通信可能な複数の通信ユニットからなり、複数の下位通信ユニットから上位通信ユニットを経由してデータ収集ユニットにデータを収集させるデータ収集手段を備えたデータ収集システムであって、
データ収集手段は、通信ユニット独自にタイマを持ち、複数の下位の通信ユニットから１つ上位の通信ユニットへのデータ送信時に、下位の通信ユニットからの送信タイミングをずらして送信することを特徴とする
データ収集システム。
【請求項２】
データ収集手段は、下位の通信ユニットから上位の通信ユニットにデータを送信する送信タイミングのタイムスロット間隔を、データ送信量に応じて変化させる
請求項１記載のデータ収集システム。
【請求項３】
通信ユニットは、送信タイミングの適否を自己判断する
請求項１または２記載のデータ収集システム。
【請求項４】
上位の通信ユニットは、下位の通信ユニットからのデータ受信時に、自通信ユニットデータを付加して次の１つ上位のユニットへとデータを送信する
請求項１、２または３記載のデータ収集システム。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載のデータ収集システムに使用される通信ユニット。
【請求項６】
分散された複数の通信ユニットからデータを吸上げてデータ収集ユニットに統合的にデータ収集するツリー構造のデータ収集ルートを持ち、このツリー構造のデータ収集ルートに基づいてデータ収集する
データ収集方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば電気、ガス、水道等の計器の検針値を遠隔地からデータ収集するデータ収集システムに関し、さらに詳しくはデータ収集時の収集速度を高速にしたデータ収集システム、通信ユニット及びデータ収集方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種のデータ収集システムは、１つのデータ収集ユニットと、これと無線で通信接続する各々の端末無線ユニットとを通信許容して設け、データ収集ユニットから各端末無線ユニットのそれぞれに順番にポーリングをかけて、検針値等の計測データを収集している（例えば、特開平１０ー１８８１９０号参照）。また近年、計測機器の需要増大に伴って多くの端末無線ユニットが利用され、これに伴いデータ収集ユニット側でのデータ収集能力の向上が望まれていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現状の無線データ収集システムでは、データ収集ユニットと複数の端末無線ユニットとの間で混信を回避して確実に通信できるように通信タイミングを配慮した送受信システムの構成上、データ収集速度に限界が生じていた。
【０００４】
そこでこの発明は、分散された複数の通信ユニットから１つのデータ収集ユニットにデータ収集する際、データを吸上げて統合的にデータ収集するツリー構造のデータ収集ルートを利用することにより、高速通信を可能にしてデータ収集能力を高めることができるデータ収集システム、通信ユニット及びデータ収集方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ツリー構造で相互に通信可能な複数の通信ユニットからなり、複数の下位通信ユニットから上位通信ユニットを経由してデータ収集ユニットにデータを収集させるデータ収集手段を備えたデータ収集システムであって、データ収集手段は、通信ユニット独自にタイマを持ち、複数の下位の通信ユニットから１つ上位の通信ユニットへのデータ送信時に、下位の通信ユニットからの送信タイミングをずらして送信することを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明は、下位の通信ユニットから上位の通信ユニットにデータを送信する送信タイミングのタイムスロット間隔を、データ送信量に応じて変化させるデータ収集手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、送信タイミングの適否を自己判断する通信ユニットを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明は、下位の通信ユニットからのデータ受信時に、自通信ユニットデータを付加して次の１つ上位のユニットへとデータを送信する上位の通信ユニットであることを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載の発明は、請求項１、２、３または４記載のデータ収集システムに使用される通信ユニットであることを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載の発明は、分散された複数の通信ユニットからデータを吸上げてデータ収集ユニットに統合的にデータ収集するツリー構造のデータ収集ルートを持ち、このツリー構造のデータ収集ルートに基づいてデータ収集するデータ収集方法であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の作用及び効果】
この発明によれば、複数の下位通信ユニットから上位通信ユニットを経由させてデータ収集ユニットにデータを収集させるツリー構造のデータ収集手段を備えているため、分散された下位通信ユニットからのデータを効率よく統合して高速にデータ収集ユニットにデータ収集することができる。
【００１２】
また、通信ユニット独自にタイマを持ち、複数の下位の通信ユニットから１つ上位の通信ユニットへのデータ送信時に、下位の通信ユニットからの送信タイミングをずらして送信するように設定した場合は、下位の通信ユニットが同時に上位の通信ユニットに対してデータ通信するのを規制することができ、混信を回避した信頼性の高いデータ収集を確立できる。
【００１３】
さらに、下位の通信ユニットから上位の通信ユニットにデータを送信する送信タイミングのタイムスロット間隔を、データ送信量に応じて変化させるように設定した場合は、通信利用される通信ユニットの台数が多いときはデータ送信量が増大して時間がかかるため、そのときはタイムスロット間隔を延ばしてデータ送信量に適した送信調整ができる。
【００１４】
また、送信タイミングの適否を自己判断する通信ユニットを備えた場合は、データ収集ユニットから通信ユニットを呼出したときに送信タイミングが適切と判断すれば、その送信タイミングで呼出すことができ、同じく呼出したときに応答がなければ送信タイミング不適と判断して再呼出しすることができる。
【００１５】
さらに、下位の通信ユニットからのデータ受信時に、自通信ユニットデータを付加して次の１つ上位のユニットへとデータ送信するように設定すれば、下位の通信ユニットから上位の通信ユニット及びデータ収集ユニットへと効率よくデータ収集することができる。
【００１６】
このようなデータ収集システムに通信ユニットを適用した場合は、電気、ガス、水道等の機器使用量を計測する計器の検針値を遠隔地から機器毎の検針値を完全自動化して一括してデータ収集することができる。
【００１７】
また、分散された複数の通信ユニットからデータを吸上げてデータ収集ユニットに統合的にデータ収集するツリー構造のデータ収集ルートを持ち、このツリー構造のデータ収集ルートに基づいてデータ収集する方法を用いれば、複数の通信ユニットからのデータ収集に適したデータ収集構造となり、データ収集に無駄のない高速のデータ収集が実現できる。
【００１８】
【実施例】
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。  
図１は家屋の電力消費量を自動検針する無線データ収集システム１１を示し、この無線データ収集システム１１は親局としての１つのデータ収集ユニットＵと、家屋１２…毎に設置された子局としての端末無線ユニットＵ1 ，Ｕ2 …との通信を一括して行う無線通信機能を有し、それぞれＰＨＳ（パーソナル・ハンディホン・システム）のトランシーバモードで接続している。
【００１９】
また、家屋１２…の周辺には電波障害となる様々な建物１３…が存在し、通信利用される家屋１２…間は立地条件によって定められた例えば３５ｄｂ〜６０ｄｂ程度の通信電界強度で通信接続されている。
【００２０】
親局のデータ収集ユニットＵは、メインコントローラとして例えば電柱１４に設置され、センタからの指令信号に基づいて検針データを収集し、この収集した検針データを折返しセンタに返答するものであって、このデータ収集ユニットＵへはポーリングセレクティング方式（ＰＳ）によって第１〜第６の端末無線ユニットＵ1 〜Ｕ6 と通信接続している。
【００２１】
子局の分散された第１〜第６端末無線ユニットＵ1 〜Ｕ6 は、多数の家屋１２…の電力消費量を検針する電力メータ毎に設置されて、データ収集ユニットＵ側と通信接続する。
【００２２】
この場合、下位の第３無線ユニットＵ3 及び第４無線ユニットＵ4 からは上位の第１無線ユニットＵ1 を経由させてデータ収集ユニットＵへとデータを収集させ、下位の第５無線ユニットＵ5 及び第６無線ユニットＵ6 からは上位の第２無線ユニットＵ2 を経由させてデータ収集ユニットＵへとデータを収集させるツリー構造のデータ収集機能を有し、このツリー構造のデータ収集機能により、分散された下位の端末無線ユニットＵ3 〜Ｕ6 からの無線データを上位の端末無線ユニットＵ1 ，Ｕ2 を介して効率よく統合してデータ収集ユニットＵへとデータ収集する。
【００２３】
図２は端末無線ユニットの制御回路ブロック図を示し、ＣＰＵ２１はＥＥ−ＰＲＯＭ２２及びＲＯＭ２３に格納されたプログラムに沿って無線装置２４及び端末無線ユニットの呼出番号別に設けられた電力メータ２５を制御し、その制御データをＲＡＭ２６で読出し可能に記憶する。また、ＣＰＵ２１はタイマ２７からの計時データに基づいて後述する送信タイミングを通信制御する。
【００２４】
ところで、データ収集ユニットＵと第１〜第６端末無線ユニットＵ1 〜Ｕ6 との通信に際しては、分散された第１〜第６端末無線ユニットＵ1 〜Ｕ6 からデータを吸上げてデータ収集ユニットＵに統合的にデータ収集するツリー構造のデータ収集ルートを備えており、このツリー構造のデータ収集ルートに基づいてデータ収集する。
【００２５】
図３はツリー構造のデータ収集ルートを示し、このツリー構造のデータ収集ルートは、
第１端末無線ユニットＵ1 
第２端末無線ユニットＵ2 
を上位の端末無線ユニットに設定し、
第３端末無線ユニットＵ3 
第４端末無線ユニットＵ4 
第５端末無線ユニットＵ5 
第６端末無線ユニットＵ6 
のそれぞれを下位の端末無線ユニットに設定し、
さらに、上位のデータ収集ユニットＵには２つの上位の呼出番号ａ，ｂのユニットがあり、一方の呼出番号ａ側をＡグループに設定し、他方の呼出番号ｂ側をＢグループに設定し、Ａグループには第１端末無線ユニットＵ1 と、これに呼出される第３端末無線ユニットＵ3 と第４端末無線ユニットＵ4 とがグループ化され、またＢグループには第２端末無線ユニットＵ2 と、これに呼出される第５端末無線ユニットＵ5 と第６端末無線ユニットＵ6 とがグループ化される。
【００２６】
そして、両グループＡ，Ｂの中でユニット別に下位の呼出番号Ｃ1 ，Ｃ2 を設定し、その若い順に送信順位を付けると、先に呼出される送信順位（呼出番号Ｃ1 ）には第３、第５端末無線ユニットＵ3 、Ｕ5 が割当てられ、後に呼出される送信順位（呼出番号Ｃ2 ）には第４、第６端末無線ユニットＵ4 、Ｕ6 が割当てられる。
【００２７】
ところで、各端末無線ユニットＵ1 〜Ｕ6 からデータ収集ユニットＵへの送信タイミングを決定する際は、次式で求められる。
【００２８】
送信基準時間＋送信順位×タイムスロット時間＝送信タイミング
このとき、送信基準時間    ００：００：００
タイムスロット時間  ００：００：０８秒
とすると、
先の送信順位により呼出される第３端末無線ユニットＵ3 は第１端末無線ユニットＵ1 に、また第５端末無線ユニットＵ5 は第２端末無線ユニットＵ2 に対して００：００：００のデータをそれぞれ送信する。
【００２９】
また、後の送信順位により呼出される第４端末無線ユニットＵ4 は第１端末無線ユニットＵ1 に、また第６端末無線ユニットＵ6 は第２端末無線ユニットＵ2 に対して００：００：０８のデータをそれぞれ送信する。
【００３０】
このように、端末無線ユニットＵ3 〜Ｕ6 から１つ上位へのデータ送信時に、図４のタイムチャートにも示すように、送信タイミングをずらして送信することにより、両端末無線ユニットＵ3 ，Ｕ4 またはＵ5 ，Ｕ6 が同時に上位の端末無線ユニットＵ1 ，またはＵ2 に対してデータ通信するのを規制し、混信を回避したデータ収集を確立する。また、各端末無線ユニットＵ1 〜Ｕ6 には既述したタイマ２７を備えており、このタイマ２７の計時に基づいて最適な送信タイミングを設定する。
【００３１】
さらに、下位の端末無線ユニットＵ3 〜Ｕ6 から上位の端末無線ユニットＵ1 ，Ｕ2 に検針データを送信する送信タイミングのタイムスロット時間（送信間隔）を、例えば８秒とデータ送信量に応じて変化させることができるため、通信利用される端末台数が多いときはデータ送信量が増大して時間がかかるため、そのときはタイムスロット時間を延ばしてデータ送信量に適した送信調整を行う。
【００３２】
さらに、第１端末無線ユニットＵ1 と第２端末無線ユニットＵ2 とから、その上位のデータ収集ユニットＵにデータを送信する際は、先にデータを揃えた側の端末無線ユニットが優先的にデータ収集ユニットＵに通信接続し、遅れてデータを揃えた側はリトライ処理にて通信接続する。
【００３３】
この場合、各端末無線ユニットには送信タイミングの適否を自己判断する自己判断機能を備えており、データ収集ユニットＵから端末無線ユニットＵ1 〜Ｕ6 を呼出したときに送信タイミングが適切と判断すれば、その送信タイミングで呼出すことができ、呼出したときに応答がなければ送信タイミング不適と判断して再呼出し（リトライ処理）する。
【００３４】
さらに、上位の端末無線ユニットＵ1 ，Ｕ2 は下位の端末無線ユニットＵ3 〜Ｕ6 からのデータ受信時に、自端末データを付加してから、次の１つ上位のデータ収集ユニットＵへとデータ送信するように設定している。このため、下位の端末無線ユニットＵ3 〜Ｕ6 から上位の端末無線ユニットＵ1 ，Ｕ2 及びデータ収集ユニットＵへと効率よくデータ収集することができる。
【００３５】
図５はデータ送信時の送信電文を示し、例えば下位の第４端末無線ユニットＵ4 から１つ上位の第１端末無線ユニットＵ1 にデータを送信するとき、その下位からの送信電文５１には電気消費量を計測した検針値と、第４端末無線ユニットＵ4 を特定するユニット呼出番号と、その呼出時刻とを送信する。
【００３６】
さらに、上位の第１端末無線ユニットＵ1 から、さらに１つ上位のデータ収集ユニットＵにデータを送信するとき、その１つ上位の送信電文５２には既述した下位からの送信電文５１に加えて、別の下位の第３端末無線ユニットＵ3 からデータ収集した別の下位からの送信電文５３と、自端末無線ユニットＵ1 の自端末送信電文５４とを付加して送信するツリー構造の通信処理を実行する。またこの場合、第１端末無線ユニットＵ1 は第３端末無線ユニットＵ3 からの送信電文５３が送られて来るのを待ち、タイムアウトすれば送信データのない空の電文としてデータ収集ユニットＵに送信する。
【００３７】
このように構成された無線データ収集システムの各端末無線ユニットに対する送信順序の決定処理を図６のフローチャートを参照して説明する。  
先ず、上位のデータ収集ユニットＵは、図３に示すように、下位の端末無線ユニットを上位の２つの端末無線ユニット毎に区分して、ＡグループとＢグループに分類し（ステップｎ1 ）、
この分類された両グループＡ，Ｂの中で上位の端末無線ユニット別に下位の２つの呼出番号Ｃ1 ，Ｃ2 を設定し、その若い順に呼出される送信順位を割当てる（ステップｎ2 ）。
【００３８】
この送信順位にならって、下位の端末無線ユニットＵ3 ，Ｕ4 またはＵ5 ，Ｕ6 から上位の端末無線ユニットＵ1 またはＵ2 への送信タイミングを決定する（ステップｎ3 ）。
【００３９】
次に、データ収集ユニットＵから端末無線ユニットＵ1 〜Ｕ6 の呼出し処理動作を図７のフローチャートを参照して説明する。  
今、センタからの検針指令信号がデータ収集ユニットＵに入力されると、このデータ収集ユニットＵは第１端末無線ユニットＵ1 及び第２端末無線ユニットＵ2 に呼出番号を送信する（ステップｎ11）。
【００４０】
このとき、応答があれば呼出番号を照合確認し、呼出番号を照合確認すると、この呼出番号別に各端末無線ユニットと通信を行って電力消費量の検針データを収集する（ステップｎ12）。
【００４１】
応答がなければ、呼出限度回数を越えるまで送信を繰返し（ステップｎ13〜ｎ14）、
呼出限度回数を越えると、この呼出データのプログラムを自動的に変更する。これは、例えばデータ通信量の増大等によって通信不可となった場合、そのときはタイムスロット時間を延ばすように端末無線ユニットの送信タイミングを変更する（ステップｎ15）。
【００４２】
次に、端末無線ユニット呼出時のプログラム変更処理動作を図８のフローチャートを参照して説明する。  
今、データ収集ユニットＵが端末無線ユニットＵ1 〜Ｕ6 に検針データを収集する目的で応答要請した時、全ての端末無線ユニットＵ1 〜Ｕ6 と通信可能であれば、プログラムされたタイムスロット時間を８秒で変更せず、そのまま使用する（ステップｎ21〜ｎ22）。
【００４３】
これに対し、１台の端末無線ユニットの通信未了が発生すれば、その１台分の通信未了を解消するためのタイムスロット時間になるように、例えば９秒にこの端末無線ユニットのプログラムを変更する（ステップｎ23〜ｎ24）。
【００４４】
また、２台の端末無線ユニットの通信未了が発生すれば、その２台分の通信未了を解消するためのタイムスロット時間になるように、例えば１０秒にこの端末のプログラムを変更する（ステップｎ25〜ｎ26）。
【００４５】
さらに、ｎ台の端末無線ユニットの通信未了が発生すれば、そのｎ台分の通信未了を解消するためのタイムスロット時間になるように、例えば１０秒以上に該当する各端末無線ユニットのプログラムを変更する（ステップｎ27〜ｎ28）。
【００４６】
上述のように、複数の下位端末無線ユニットから上位端末無線ユニットを経由させてデータ収集ユニットにデータを収集させるツリー構造のデータ収集機能を備えているため、分散された下位の端末無線ユニットからの無線データを効率よく統合して高速にデータ収集ユニットにデータ収集することができる。
【００４７】
また、複数の下位の端末無線ユニットから１つ上位の端末無線ユニットへのデータ送信時に、下位の端末無線ユニットからの送信タイミングをずらして送信するため、端末の無線ユニットが同時に上位無線ユニットに対してデータ通信するのを規制して混信を回避した信頼性の高いデータ収集を確立できる。
【００４８】
さらに、下位の端末無線ユニットから上位の端末無線ユニットにデータを送信する送信タイミングのタイムスロット時間を、データ送信量に応じて変化させることができるため、通信利用台数が多い場合はタイムスロット時間を延ばして対処することができ、データ送信量に適した送信調整ができる。
【００４９】
また、送信タイミングの適否を自己判断する自己判断機能を備えているため、データ収集ユニットから端末無線ユニットを呼出したときに送信タイミングが適切と判断すれば、その送信タイミングで呼出すことができ、呼出したときに応答がなければ送信タイミング不適と判断して再呼出しすることができる。
【００５０】
さらに、下位の端末無線ユニットからのデータ受信時に、自端末無線ユニットのデータを付加してから次の１つ上位のユニットへとデータ送信するため、下位の端末無線ユニットから上位の端末無線ユニット及びデータ収集ユニットへと効率よくデータ収集することができる。また、電気消費量の検針値をデータ収集する以外に、ガス、水道等の各種の機器使用量のデータ収集に適用することができる。
【００５１】
この発明と、上述の一実施例の構成との対応において、
この発明の通信ユニットは、実施例の各端末無線ユニットＵ1 〜Ｕ6 に対応し、
以下同様に、
上位通信ユニットは、第１端末無線ユニットＵ1 及び第２端末無線ユニットＵ2 に対応し、
下位通信ユニットは、第３端末無線ユニットＵ3 、第４端末無線ユニットＵ4 、第５端末無線ユニットＵ5 、第６端末無線ユニットＵ6 に対応し、
データ収集手段は、ＣＰＵ２１及びその制御系にするも、
この発明は、請求項に示される技術思想に基づいて応用することができ、上述の一実施例の構成のみに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明のデータ収集システムの一例を示す概略説明図。
【図２】  この発明の通信ユニットの制御回路ブロック図。
【図３】  この発明のツリー構造の通信状態を示す通信説明図。
【図４】  この発明の下位通信ユニットの送信タイミングを示すタイムチャート。
【図５】  この発明の通信ユニットの検針データの送信電文を示す説明図。
【図６】  この発明のデータ収集システムの通信ユニットの送信順序決定処理動作を示すフローチャート。
【図７】  この発明の通信ユニットの呼出し処理動作を示すフローチャート。
【図８】  この発明の通信ユニット呼出時のプログラム変更処理動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
１１…無線データ収集システム
１２…家  屋
１３…建  物
１４…電  柱
Ｕ…データ収集ユニット
Ｕ1 〜Ｕ6 …端末無線ユニット
２１…ＣＰＵ
２２…ＥＥ−ＰＲＯＭ
２３…ＲＯＭ
２４…無線装置
２５…電力メータ
２６…ＲＡＭ
２７…タイマ
ａ，ｂ…上位の呼出番号
Ｃ1 ，Ｃ2 …下位の呼出番号
５１…下位からの送信電文
５２…１つ上位の送信電文
５３…別の下位からの送信電文
５４…自端末送信電文