(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋内に設けられて電力の使用量を計測する電力量計において、
前記電力量計に通信プロトコルを搭載し、送信及び受信される通信フレームの種類を区分して高速データ通信、低速データ通信及びテレフォニー通信を電力線通信で行う開放型通信モジュールを具備し、
前記開放型通信モジュールは、
電力線信号から高周波の電力線通信信号を分離する電力線通信部と、
前記電力線通信部に受信される通信信号をフレームの種類に基づいて当該処理部にデータを伝送し、上位処理部から入力されるデータをフレームの種類に基づいてパケット化して電力線通信部に伝送するパケット連結機と、
前記パケット連結機に接続され、TCP/IPエンジンを搭載して遠隔検針通信を行う低速データ処理部と、
別途のターミナルを介して前記電力線通信部との通信を実行して高速データを屋内の通信端末に伝送し、前記パケット連結機を通じて高速データを屋外の通信端末に伝送する高速データ処理部と、
外部音声装置に接続され、この音声装置からの音声信号を符号化してパケット連結機に伝送し、前記パケット連結機からの符号化された音声信号を復号化して外部の音声装置に伝送するテレフォニー処理部とを有する
ことを特徴とする開放型電力量計。
【請求項２】
前記電力線通信部は、
屋内の通信端末より伝送されるデータを電力線信号から分離して、このデータで高速データ処理部との通信を行う屋内用電力線モデムと、
前記パケット連結機から入力されるデータを屋外の通信端末に伝送すると共に、前記屋外の通信端末から入力されるデータをパケット連結機に伝送する屋外電力線モデムとからなることを特徴とする請求項１に記載の開放型電力量計。
【請求項３】
前記パケット連結機は、
前記テレフォニー処理部から出力されるパケットが電力線通信部で受信及び電力線通信部からテレフォニー処理部に音声パケットが伝送される場合、低速及び高速の他の種類のパケットサービスを一時的に中断してテレフォニーデータを優先的に処理することを特徴とする請求項１に記載の開放型電力量計。
【請求項４】
前記低速データ処理部は、
使用電力量を遠隔地で検針するための遠隔検針部と、
前記パケット連結機に接続されてTCP/IP通信プロトコルエンジンから伝送される通信フレームで低速のデータを伝送すると共に、前記パケット連結機からの低速のデータを受信するイーサネットMACとからなることを特徴とする請求項１に記載の開放型電力量計。
【請求項５】
前記テレフォニー処理部は、
外部の電話装置に通信接続する電話接続部と、
前記電話接続部を通じて伝送される電話装置のアナログ音声信号の入力を受けてデジタル化された音声データを発生する音声符号化部と、
前記音声符号化部でデジタル化された音声データをパケット化するテレフォニープロトコルエンジンとからなることを特徴とする請求項１に記載の開放型電力量計。
【請求項６】
前記高速データ処理部は、
パケット連結機に接続されて通信によるデータの流れ制御を行うイーサネットスイッチと、
前記イーサネットスイッチの流れ制御により入力されるデータを臨時に貯藏するメモリーと、
イーサネットスイッチの流れ制御により伝送される連続的なパケットデータを外部の通信端末に伝送するイーサネットPHYとからなることを特徴とする請求項１に記載の開放型電力量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電力量計に関するもので、より詳しくは、電力量計にTCP/IP通信プロトコルのエンジンを搭載して電力線を利用した遠隔検針と共に、高速データ通信及びテレフォニーサービスを実行することができるようにした開放型電力量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、電力量計はアナログまたは電子式に至るまで需要家の消費電力量を計量して、これを別途の表示部に表示する装置である。前記電力量計のもう少し発達した形態では、検針員が直接需要家を訪問しなくて遠隔地または近距離内で電力量のデータを検針できるようにする遠隔検針機能を支援している。この場合には電話線、高周波モジュールまたは電力線通信モジュールを通じて電力量の情報を外部に伝達する。したがって、既存の電力量計は遠隔検針だけを目標にするために用途の制限があり、開放型通信構造ではないので通信による拡張性及び接近性が低く、双方向通信が難しい短所があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、電力量計にTCP/IP通信プロトコルエンジン及び専用のプロトコルエンジンを搭載して電力線通信で遠隔検針はもちろん電話及び低速/高速データ通信もできるようにした開放型電力量計を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、請求項1に記載の本発明のシートベルトのバックルは、屋内に設けられて電力の使用量を計測する電力量計において、
前記電力量計に通信プロトコルを搭載し、送信及び受信される通信フレームの種類を区分して高速データ通信、低速データ通信及びテレフォニー通信を電力線通信で行う開放型通信モジュールを含むことを特徴とする。
【０００５】
また、前記開放型通信モジュールは、電力線信号から高周波の電力線通信信号を分離する電力線通信部と、前記電力線通信部に受信される通信信号をフレームの種類に基づいて当該処理部にデータを伝送し、上位処理部から入力されるデータをフレームの種類に基づいてパケット化して電力線通信部に伝送するパケット連結機と、前記パケット連結機に接続され、TCP/IPプロトコルエンジンを搭載して遠隔検針通信を行う低速データ処理部と、別途のターミナルを介して前記電力線通信部との通信を実行して高速データを屋内の通信端末に伝送し、前記パケット連結機を通じて高速データを屋外の通信端末に伝送する高速データ処理部と、外部音声装置に接続され、この音声装置からの音声信号を符号化してパケット連結機に伝送して、前記パケット連結機からの符号化された音声信号を復号化して外部の音声装置に伝送するテレフォニー処理部とからなることがいい。
【０００６】
また、前記電力線通信部は、屋内の通信端末より伝送されるデータを電力線信号から分離して、このデータで高速データ処理部との通信を行う屋内用電力線モデムと、前記パケット連結機から入力されるデータを屋外の通信端末に伝送すると共に、前記屋外の通信端末から入力されるデータをパケット連結機に伝送する屋外電力線モデムとからなることがいい。
【０００７】
さらに、前記パケット連結機は、前記テレフォニー処理部から出力されるパケットが電力線通信部で受信及び電力線通信部からテレフォニー処理部に音声パケットが伝送される場合、低速及び高速の他の種類のパケットサービスを一時的に中断してテレフォニーデータを優先的に処理することが好ましい。
さらに，前記低速データ処理部は、使用電力量を遠隔地で検針するための遠隔検針部と、前記パケット連結機に接続されてTCP/IP通信プロトコルエンジンから伝送される通信フレームで低速のデータを伝送すると共に、前記パケット連結機からの低速のデータを受信するイーサネット（登録商標）MACとからなることが好ましい。また、さらに、前記テレフォニー処理部は、外部の電話装置に通信接続する電話接続部と、前記電話接続部を通じて伝送される電話装置のアナログ音声信号の入力を受けてデジタル化された音声データを発生する音声符号化部と、前記音声符号化部でデジタル化された音声データをパケット化するテレフォニープロトコルエンジンとからなることが好ましい。
【０００８】
また、前記高速データ処理部は、パケット連結機に接続されて通信によるデータの流れ制御を行うイーサネット（登録商標）スイッチと、前記イーサネット（登録商標）スイッチの流れ制御により入力されるデータを臨時に格納するメモリーと、イーサネット（登録商標）スイッチの流れ制御により伝送される連続的なパケットデータを外部の通信端末に伝送するイーサネット（登録商標）PHYとからなることが好ましい。
さらに、前記別途のターミナルは、イーサネット（登録商標）ランカードが装着されたコンピュータ及びイーサネット（登録商標）接続方式の高速データモデムで、自体にTCP/IPプロトコルエンジンを備えており、高速プロセシングによる高速のデータ送受信が可能であることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。
図1は本発明に係る開放型電力量計の構成を示すブロック図である。
図1に示すように、本発明に係る開放型電力量計は、電力量演算部100、LCD表示部110、キー入力部120、A/D変換機130、開放型通信モジュール140、変圧器150、及び変流器160を含む構成である。
【００１０】
ここで、前記変流器160は屋外からの供給電力を電流量に変換して後述するA/D変換機130に供給する。前記変圧器150は屋外からの供給電力を低電圧に変換してA/D変換機130に供給する。前記A/D変換機130は伝送された電圧及び電流をデジタル信号に変換して電力量演算部100に伝送する。前記電力量演算部100はA/D変換機130からのデジタル信号を演算して消費電力量を計測する。前記LCD表示部110は電力量演算部100で演算した消費電力量を数字及びグラフィック形態で表示する。
【００１１】
前記開放型通信モジュール140は屋外のAC入力とAC出力側に接続されて電力線通信を行うと共に、電力量演算部100で演算した消費電力量をカウントして遠隔検針を行い、外部のインターフェースを介して音声及び高速データ通信を行う。電力量演算部100は開放型通信モジュール140からの電力検針の指令によって、A/D変換機130から入力されるデジタル信号に基づいて消費電力量を演算計測して開放型通信モジュール140の遠隔検針部に伝送する。
【００１２】
図２は図1における開放型通信モジュールの構成を詳細に示すブロック図である。
図２に示すように、本発明に係る開放型通信モジュールは、電力線通信部330、パケット連結機320、高速データ処理部350、低速データ処理部390、及びテレフォニー処理部370を含む構成である。
【００１３】
ここで、電力線通信部330は屋内用電力線モデム334と屋外用電力線モデム332とからなっていて、電力線信号から高周波の電力線通信信号を分離する。前記屋内用電力線モデム334は後述する高速データ処理部350との高速の電力線データ通信を直接に行い、屋外用電力線モデム332はパケット連結機320に接続されて屋外電力線に設けられた屋外電力線モデム(不図示)との通信を行う。
【００１４】
前記パケット連結機320は低速データ処理部390、高速データ処理部350及びテレフォニー処理部270との通信を、各々区分されたフレーム形態で行う。すなわち、前記パケット連結機320は電力線通信部330の屋外用電力線モデム332から受信されるフレームに対してフレームの種類フィールドの値に基づいて当該処理部(すなわち、低速データ処理部、高速データ処理部、及びテレフォニー処理部)にフレームデータを伝送し、前記当該処理部から入力されるデータに対してフレームの種類の値を指定してパケット化して電力線通信部330に伝送する。
【００１５】
ここで、フレームの種類とは、前記パケット連結機320への受信または送信されるフレームが高速データ通信、低速データ通信、及びテレフォニーサービスの中でいずれかであることを区分するためのフィールドである。
図3は本発明における通信フレームの構造を示す図面である。
図3に示すように、本発明における通信フレームは、フレームの開始を知らせるプリアンブル、フレームの同期化のためのSF(Start  of  Frame)、データ処理によるフレームを区分するためのフレームの種類、到着地の住所、出発地の住所、フレームの長さ、データ、及びフレーム受信時にエラーの発生の可否を確認するためのFCS(Frame  Check  Sequence)などを含んでいる。
【００１６】
一方、前記高速データ処理部350はイーサネット（登録商標）スイッチ352、メモリー354、及びイーサネット（登録商標）PHY356からなっており、イーサネット（登録商標）接続方式でTCP/IP通信プロトコルを支援する別途のターミナルを介して電力線通信部330との通信を行い、前記パケット連結機320でパケット化した高速データを電力線通信部330により他の媒体に伝送する。ここで、別途のターミナルとは、イーサネット（登録商標）ランカードが装着されたコンピュータ、イーサネット（登録商標）接続方式の高速データモデムをいう。このようなターミナルは自身でTCP/IP通信プロトコルエンジンを備えており、高速プロセシングによる高速のデータ送受信が可能である。
【００１７】
そして、外部のコンピュータや高速通信装置が電力線を介して別途の電力線モデム(屋内用電力線モデム334と同一な通信方式を使用する)に連結される場合に、前記屋内用電力線モデム334を介して受信されるデータはイーサネット（登録商標）スイッチ352のスイチング動作によりパケット連結機320に伝送されてフレーム化され、前記屋外用電力線モデム332を介して屋外に設けた上位の通信システムに伝えられる。
【００１８】
前記低速データ処理部390はイーサネット（登録商標）MAC392、TCP/IPプロトコルエンジン394、及び遠隔検針部396からなっており、TCP/IP通信プロトコルエンジンによる標準プロトコル接続が可能である。ここで、前記低速データ処理部390は遠隔検針のような高速の通信が要求されない機能を行うので、安定して容易な通信の接続手段として、TCP/IPのような開放型プロトコルの構造を有する。
ここで、前記遠隔検針部396はアナログ型電力量計と電子式電力量計とのいずれでも適用が可能である。すなわち、アナログ型遠隔検針部は、使用電力量に比例して発生するパルス入力を受信してこれをパケット化するものである。それについては次の図4で詳述する。これに比べて電子式遠隔検針部は、電子式電力量計から伝送される通信(たとえば、RS232通信）を通じて電力量検針データを送信することの以外に、有効、無効電力等、より多くの電力情報を送信できるので、両方向通信が可能である。
【００１９】
前記テレフォニー処理部370は電話接続部374、音声符号化部372及びテレフォニープロトコルエンジン376を含んでおり、一般電話機に接続されてボコーダでアナログ音声信号をデジタル音声に変換し、これをパケット化してパケット連結機320に伝送する。
ここで、前記パケット連結機320はテレフォニー処理部370から入力されるパケットを、他の種類(たとえば、低速データ及び高速データ処理部）のパケットよりも優先的に処理する。すなわち、前記テレフォニー処理部370から出力されるパケットが電力線通信部330に受信されるか、または電力線通信部330からテレフォニー処理部370に伝送される場合、前記パケット連結機320は他の種類のパケットサービスを一時的に中断してテレフォニー処理部370のパケットを優先的に処理する。
【００２０】
前記のようなテレフォニーパケットの優先的な処理過程は、音声パケットのデータがある場合、連続的に送信されるパケットとパケット伝送との間の時間間隔を利用することである。すなわち、前記低速データ処理部390はイーサネット（登録商標）MAC392及びTCP/IPプロトコルエンジン394によって大容量のデータを送信する時、一定の大きさのパケット単位に分けてパケット連結機320へ送るようになる。ここで、前述のようにパケット単位に分けて伝送するのは、通信のエラーが発生する時、再伝送しなければならないことによる効率性を向上するためである。
【００２１】
したがって、連続的に送信されるパケットとパケットとの間には一定の時間間隔が存在するようになり、この間の時間間隔で屋内用電力線モデム334を介してイーサネット（登録商標）スイッチ352に伝送される送信用クロックの発生を中止させれば、次回のパケットの伝送が中止されるようになる。このように、前記パケット連結機320は、このようにイーサネット（登録商標）スイッチ352に伝送される送信クロックを制御することによって、低速データ処理部390及び高速データ処理部350での連続されるパケットとの送信の間に音声データを送信することができる。このような過程はパケット連結機320が前記高速データ処理部350から要請される連続的なパケットを処理する時、主に発生する。この時、イーサネット（登録商標）スイッチ352はイーサネット（登録商標）スイッチ352に連結されたメモリー354に貯藏したデータを継続的に送信しなければならない流れ制御を行う。したがって、前記パケット連結機320では、テレフォニーパケットが入力されれば、前記イーサネット（登録商標）スイッチ352の送信機能を一時的に中断させる。そのために、前記パケット連結機320はイーサネット（登録商標）スイッチ352に入力される送信クロックを一時的に中止する。
【００２２】
一般的に、音声データの場合パケットの長さが長くないので、電力線通信部330でのテレフォニー用パケットの処理時間はデータパケットに比べて相対的に非常に短い。これによって、パケット連結機320でイーサネット（登録商標）スイッチ352へのインターラプトが発生しても前記イーサネット（登録商標）スイッチ352は通信杜絶の状態まで認識しない。
一方、前記テレフォニー処理部370のテレフォニー通信プロトコルエンジンは、標準プロトコルとは区別される別途の通信フレームで、TCP/IP階層を通過せずに物理的階層とデータリンク階層で直接別途のアクセスポイントを通じて上位テレフォニープロトコルエンジン394に音声データを伝達する。
【００２３】
前記テレフォニー処理部370の音声符号化部372は電話接続部374から入力された音声信号を1/Tsの周期でサンプリングすると共に、サンプリングした音声信号は圧縮技法によりデジタル化して、毎Ts時間ごとにデジタル化した音声データを発生させる。前記テレフォニープロトコルエンジン376は前記音声符号化部372で1/Tsの周期ごとにデジタル化された音声データをn箇ずつ集めて、パケット化してパケット連結機320に伝送する。ここで、nの数が大きくなるほど音声遅延が大きくなる反面、nの数が小さくなるほど通信の試みが頻繁になるので、適切なn値を持つように調節する作業が必要である。
【００２４】
一方、前記パケット連結機320に連結される高速データ処理部350及び低速データ処理部390はイーサネット（登録商標）MII(Machine  Independent  Interface)の仕様により送受信信号の連結が行われる。前記イーサネット（登録商標）MIIは基本的に送受信データの信号、送信クロックの信号、送受信データの有効信号からなっている。ここで、入力信号は受信データ、受信データの有効信号、送受信クロックであり、出力信号は送信データ、送信データの有効信号である。
【００２５】
図4は本発明におけるアナログ型電力量計の遠隔検針部の構成図である。
図4に示すように、このアナログ型電力量計の遠隔検針部は、チャタリング防止部410、パルス計数部420、パケット生成部430、遠隔検針パケット受信確認部450、及びパルスカウンティングリセット要請部460を含む構成である。
ここで、チャタリング防止部410は使用電力量に比例して発生されるパルス信号からチャタリングを除去してパルス計数部420に伝送する。前記パルス計数部420はチャタリング防止部410でチャタリングが除去されたパルス信号を受信し、これを計数して後述するパケット生成部430に伝送する。前記パケット生成部430は上位の通信集中装置からの遠隔検針データの指令を受けて、パルス計数部420からのパルス信号を受信して一定の大きさのパケットを形成すると共に、このパケットをパケット連結機320に伝送する。
【００２６】
この時、前記パケット連結機320はパケット形態で入力された遠隔検針情報を電力線通信部330に伝送すると共に、遠隔検針パケット受信確認部450を通じてパケット受信を確認し、これをパルスカウンティングリセット要請部460に伝送する。したがって、パルスカウンティングリセット要請部460はパルス計数部420のパルスカウンティングをリセットすることによって、一つのパケット伝送が完了する。
【００２７】
図5aと図5bは本発明における開放型電力量計で使用する通信プロトコルのフォーマットを示す図面である。
まず、図5aに示すように、前記低速データ処理部390、高速データ処理部350、及びテレフォニー処理部370は同一な物理的階層(Physical  Hierarchy)とデータリンク階層(Data  link  Hierarchy)を使用している。したがって、図3に示すように、受信されるフレームの種類を表示するフィールドを追加してこのフィールドの値に基づいて受信されるフレームの当該処理部、すなわち高速データ処理部350、低速データ処理部390、及びテレフォニー処理部370が決定される。また、テレフォニー処理部370は階層3(network)以上からは一般的なデータとは異なり、TCP/IPプロトコルを経ないので、標準化したプロトコルを使用する必要がない。
【００２８】
次に、図5bは開放型電力量計で使用する他のプロトコルとして、PLC  PHYを二つに分離して周波数分割方式をPHY1とPHY2に区分する。前記PHY1とPHY2は排他的な周波数を割当して使用して、前記PLC  PHY2はCDMA方式またはTDMA方式を使用してQoS(Quality of Service)を保障する。
前述のようにPHY1とPHY2に区分されたプロトコルは、図5aに比べてその構成が複雑であるが、PLC方式テレフォニーのQoSが保障されるので、最上の電話ラインで使用することができる。したがって、前記テレフォニーの場合、物理的階層から低速及び高速データ処理部とは異なる経路で処理されるので、フレーム内部にフレームの種類を示すフィールドが必要なくて、通常の独自のプロトコルによってフレームが構成されて処理されるようになる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明は電力量計にTCP/IPプロトコルエンジンが搭載されているので、インターネットの支援ができ、インターネットによる遠隔検針と共に電話及びデータ通信ができるように物理的階層とデータリンク階層を提案する。これによって、低圧配電網を通信及び加入者網として活用できてデータ通信の効率性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図1は本発明に係る開放型電力量計の構成を示すブロック図である。
【図２】  図２は図1における開放型通信モジュールの構成を詳細に示すブロック図である。
【図３】  図３は本発明における通信フレームの構造を示す図面である。
【図４】  図４は本発明におけるアナログ型電力量計の遠隔検針部の構成図である。
【図５ａ】  本発明における開放型電力量計で使用する通信プロトコルのフォーマットを示す図面である。
【図５ｂ】  本発明における開放型電力量計で使用する通信プロトコルのフォーマットを示す図面である。
【符号の説明】
100  電力量演算部
110  LCD表示部
120  キー入力部
130  A/D変換機
140  開放型通信モジュール
150  変圧器
160  変流器
320  パケット連結機
330  電力線通信部
332  屋外用電力線モデム
334  屋内用電力線モデム
350  高速データ処理部
352  イーサネット（登録商標）スイッチ
354  メモリー
356  イーサネット（登録商標）PHY
370  テレフォニー処理部
372  音声符号化部
374  電話接続部
376  テレフォニープロトコルエンジン
390  低速データ処理部
392  イーサネット（登録商標）MAC
394  TCP/IPプロトコルエンジン
396  遠隔検針部
410  チャタリング防止部
420  パルス計数部
430  パケット生成部
450  遠隔検針パケット受信確認部
460  パルスカウンティングリセット要請部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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