(57)【要約】【課題】無線の送受信能力を極力向上させて通信距離が長く取れ、構造が簡単で携帯型の無線端末装置を提供する。【解決手段】モノポールアンテナ２と装置電源用としての電池１１とを、アンテナ給電部（コネクタ）３を中心として一直線状になるように配置してアンテナと電池とを高周波的に結合し、全体としてダイポールアンテナ相当のアンテナを形成できるようにする。これにより、アンテナ効率と利得が従来のものよりも数十％向上し、通信距離が長く取れるようになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各種データ端末からのデータを無線を利用して収集する無線端末装置において、
モノポールアンテナと装置電源用の電池とを、アンテナ給電部を中心として一直線状に配置してアンテナと電池とを高周波的に結合し、全体としてダイポールアンテナ相当のアンテナを形成したことを特徴とする無線端末装置。
【請求項２】
前記装置電源用の電池は円柱形状とし、その長手方向をアンテナ要素として利用することを特徴とする請求項１に記載の無線端末装置。
【請求項３】
前記各種データ端末はガス，水道または電力量を含む物理量の測定メータであることを特徴とする請求項１または２に記載の無線端末装置。
【請求項４】
前記各種データ端末は商品の種類を示すデータを送信する無線商品タグであり、主に在庫管理，物流管理を行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の無線端末装置。
【請求項５】
前記電池の端子として金属製スプリングコイル状の端子を用い、前記電池とともにアンテナ要素として用いることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の無線端末装置。
【請求項６】
前記無線端末装置を携帯可能にすることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の無線端末装置。
【請求項７】
前記各種データ端末のデータを、請求項１から６のいずれかに記載の無線端末装置を用いて、無線によりデータ収集を行なうことを特徴とするデータ収集システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主にガスメータ，水道メータ，電力量メータ等の検針データを無線を利用して自動的に検針するシステムの、検針員が携帯持参し検針するメータの近傍で無線検針するための無線端末装置、特にアンテナ特性および放射利得を向上させた無線端末装置と、これを用いたデータ収集システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、主にガスメータ，水道メータ，電力量メータ等の検針に無線を利用する自動検針システムでは、無線データ伝送システムが普及してきている。図８−１，図８−２に、このような無線を利用したシステムの例を示す。
図８−１，図８−２ではデータ端末であるメータ３１、このメータ３１に接続された無線子機３２、公衆回線に接続された無線親機３３および検針センター３６等で構成され、無線子機３２がメータ３１の検針データを定期的、または検針センター３６からの指示により、無線親機３３に無線にてデータを伝送する。無線親機３３に伝送された検針データは、図８−１に示す回線端末機（ＮＣＵ）３４を経由し、公衆の電話回線やＰＨＳ（簡易型携帯電話）回線３５などを利用して、ガス会社や電力会社の検針センター３６に集められるように、検針が自動的に行なわれる。
【０００３】
また、図９−１に示すように、親機を設置しなくとも、検針員が携帯可能な無線端末装置（小型無線親機）を用い、メータ近傍にてメータに接続された無線子機と通信を実施し、無線にてメータ検針値を収集する隔測検針も行なわれている。このシステムは、例えばオートロック式マンションのメータのように、メータの近傍に近づき難い場合や、障害物などにより直接メータを目視することが困難な現場で実施されている。
【０００４】
上記のようにして得たデータを、検針センターへ収集する例としては、例えば図９−２のように、携帯回線網とデータサーバへの直接接続方式とを併用する方法や、図９−３のように無線端末部とＰＤＡ端末器（携帯情報端末）とを分割する方式もある。なお、図９−２，図９−３のＤＳはデータサーバ、ＰＳは端末用パソコン、ＲＴは無線端末部、ＴＤは無線端末装置、ＰＴは携帯回線端末部を示す。
【０００５】
さらに、図１０に示すように、上記のような無線による隔測検針と同様、無線技術を用いて製品に取り付けられた当該製品の情報を示す無線タグが発信する無線を、無線端末装置（小型無線親機）にて受信することで、商品の在庫，物流の管理システムも普及し始めている。なお、図１０のＧＳは商品展示棚、ＴＧは無線商品タグ、ＴＤは無線端末装置を示す。したがって、この無線商品タグも一種のデータ端末と考えることができる。
【０００６】
以上のように、無線親機と子機を用いてメータの検針データを収集するシステムでは、無線機の設置空間の状況や現場での施工法の容易性などから、無線機の小型，軽量化を実現する必要があり、アンテナの小型化も要求されることになる。しかし、小型アンテナを用いた場合、アンテナ長と無線波長の関係により、送受信性能が低下し通信距離が短くなるという問題が生じる。この点は、携帯可能な無線機も、作業員の作業性（携帯性）を上げるべく小型化する必要があることから、同じ問題が生じる。
そこで、モノポールアンテナとマイクロストリップアンテナまたは板状逆Ｆアンテナとで複合アンテナを形成することで、アンテナ性能を向上させるものが例えば特許文献１に提案されている。しかし、この特許文献１に示すものは構造が複雑である。
【０００７】
【特許文献１】特開平２００２−０６４３２４号公報（第４−５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、この発明の課題は、無線の送受信能力を極力低下させることなく通信距離を長く取れ、構造が簡単で携帯に便利な無線端末装置とこれを用いたデータ収集システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、各種データ端末からのデータを無線を利用して収集する無線端末装置において、モノポールアンテナと装置電源用の電池とを、アンテナ給電部を中心として一直線状に配置してアンテナと電池とを高周波的に結合し、全体としてダイポールアンテナ相当のアンテナを形成したことを特徴とする。この請求項１の発明においては、前記装置電源用の電池は円柱形状とし、その長手方向をアンテナ要素として利用することができる（請求項２の発明）。
【００１０】
上記請求項１または２の発明においては、前記各種データ端末はガス，水道または電力量を含む物理量の測定メータであることができ（請求項３の発明）、前記各種データ端末は商品の種類を示すデータを送信する無線商品タグであり、主に在庫管理，物流管理を行なうことができる（請求項４の発明）。上記請求項１から４のいずれかの発明においては、前記電池の端子として金属製スプリングコイル状の端子を用い、前記電池とともにアンテナ要素として用いることができる（請求項５の発明）。また、上記請求項１から５のいずれかの発明においては、前記無線端末装置を携帯可能にすることができる（請求項６の発明）。さらに、前記各種データ端末のデータを、請求項１から６のいずれかに記載の無線端末装置を用いて、無線によりデータ収集を行なうことができる（請求項７の発明）。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、特別な部品を新たに設けることなく、簡単な構造でアンテナ特性（効率，利得）を数十％向上させることができる。その結果、無線端末装置の通信距離が長く取れ、データ端末では１回の通信で数多くの検針データを取得でき、効率的な検針が可能となる。特に、通信距離が長く取れることから、多層階（３階以上）の集合住宅の場合も、検針員が階上に上がらずに路上からでも検針可能となり、検針効率が著しく向上するという利点が得られる。この発明は、各種検針データを収集するだけでなく、商品に「タグ」を付すことにより、商品の在庫数管理や物流管理にも同様にして適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１はこの発明の実施の形態を示す構成図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は上面図（正面図の矢印Ｐ方向から見た図）である。
すなわち、この無線端末装置は筐体１の中に、プリント基板４、無線回路部５、電源用の電池収納ケース１３等が収納され、アンテナ２はアンテナ給電部（コネクタ）３を経由して、プリント基板４と接続されており、アンテナ２の本体は、筐体１から外部に飛び出た構成になっている。また、電池収納ケース１３には、電池１１および電池用コイル状電極１２が設けられている。電池１１は金属ケースを備えた円柱形状のものが特性上有効である。
【００１３】
このように構成された無線端末装置において、アンテナ２は図示されない無線回路部５のＲＦ（高周波）信号線と、プリント基板４のグランドパターンに接続されている。そして、アンテナ給電部３の真下には、アンテナ２とは正反対方向に電池１１および電池用コイル状電極１２を一直線状に配置している。電池１１の本数は限定されないが（原理的には電池の配列長さを、使用無線波の１／４波長とするのが最適である）、電池の長手方向がアンテナ２の正反対方向に一直線状に配置される構成とする。
【００１４】
これにより、電池１１のケースは金属材料で形成されているため、電池１１はアンテナ給電部３と高周波的に結合されたアンテナ（素子または要素）となる。この高周波的な電気的結合を、図１に矢印２１，２２で示す。その結果、電池１１（アンテナ素子）と現在のアンテナ２（モノポールアンテナ）とは、給電部３を中心とするダイポールアンテナ相当の構成となる。
【００１５】
図２にこの発明の原理説明図を示す。
図示のように、アンテナ給電部３を中心として現有のアンテナ２（モノポールアンテナ：アンテナ長λ／４）と、電池１１のケース等の金属材料からなるアンテナ（アンテナ長λ／４相当）とにより、ダイポールアンテナ相当の構成となっている。これにより、全体のアンテナ長が１／２波長相当となり、無線端末装置のアンテナ効率と利得が、従来のモノポールアンテナの特性よりも向上することになる。
【００１６】
このとき、電池１１の電極１２として、図示のような金属製スプリングコイル電極を用いることにすれば、この金属製スプリングコイル電極１２と電池１１の金属ケースとで、アンテナ長を１／４波長相当にすることができるので、電池１１のみでアンテナ長を調整する場合に比べて、その調整が容易になるという利点が得られる。
図３に図１の変形例を示す。
図１では、電池１１を３本横にならべて構成しているのに対し、図３では２本縦（上下）に並べることでアンテナ効果をより高める（アンテナ長を長くする）ものであり、その他は図１と同様なので、説明は省略する。
【００１７】
この発明の効果について従来例と対比して説明するために、まず図６を参照して、無線端末装置の従来例について説明する。なお、図１，図３と同じものには同じ符号を付している。
すなわち、図１，図３と同様に筐体１の中に、アンテナ２、給電部３、プリント基板４、無線回路部５、電源用の電池収納ケース１３等が収納されている。特に、小型化を考慮して給電部３の周囲に無線回路部５を配置し、装置の電源用電池１１は無線回路部５の端に横型に配置するのが一般的である。
【００１８】
図６のような構成の場合、無線端末装置のアンテナ特性は、使用するアンテナ（モノポールアンテナ）固有の特性に依存することになるが、無線端末装置は携帯用とするために採用するアンテナは小型品しか使用できず、アンテナ長が最大でも無線波長の１／４程度となり、アンテナ特性（アンテナ効率，アンテナ利得）もおのずから制限を受ける。その結果、無線電波があまり飛ばず、通信距離も短くなっていた。
【００１９】
図７に、従来の無線端末装置のアンテナ特性例を示す。これは、図１（ｃ）の状態で、無線端末装置を０°から３６０°まで回転させて、アンテナの放射特性（アンテナ効率，アンテナ利得）を電波暗室にて測定し、測定基準となる無指向性ダイポールアンテナと比較したグラフである。回転角は図１（ｃ）に示すとおりである。その結果、従来の無線端末装置のアンテナ効率は３８％、アンテナ利得は−４．２ｄＢｄであった。なお、「ｄＢｄ」はダイポールアンテナでのデシベル値を、また、５ｄＢｄ／ｄｉｖは１目盛りが５ｄＢｄであることをそれぞれ示す。
【００２０】
これに対し、この発明による無線端末装置のアンテナ特性例を図４に示す。使用したアンテナは、図６と同じである。この発明によるアンテナ効率は６１．７％、アンテナ利得は−２．１ｄＢｄとなり、従来のものよりアンテナ効率で２３．７％、アンテナ利得で２．１ｄＢｄ（５０％）向上することがわかる。
【００２１】
また、アンテナ特性の確認試験として、見通しのよい広場にて無線端末装置（無線親機）と、データ端末（無線子機）を持つガスメータ間の距離を変え、その通信成功率の様子を調べた。その結果を、図５に示す。点線がこの発明による測定結果で、実線が従来例による測定結果である。この発明によるものの方が、従来例のものより通信距離（１００％通信成功率の距離）が長くなっていることが分かる。
【００２２】
なお、この発明によるデータの収集方法としては、図９−２でも説明したように、携帯回線端末部ＰＴを持つ無線端末装置（無線親機）ＴＤを経由して検針センターに収集する方法と、無線端末装置（無線親機）ＴＤのメモリ内に収集した検針データをデータ送信用のケーブルにて端末用のパソコンＰＳを経由し、検針センター内のデ−タサーバＤＳに直接接続して検針センターに収集する方法とを併用する収集方法がある。また、図９−３のように、無線端末部ＲＴ（無線機能を担当）とＰＤＡ端末器（携帯情報端末：検針データの登録，収集を担当）とを分割し、検針する顧客メータの登録操作等を手元のＰＤＡ端末器の画面にて行ない、検針用の無線は検針員の腰ベルト等に保持された無線端末部ＲＴより送信する方法でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態を示す構成図
【図２】この発明の原理説明図
【図３】図１の変形例を示す構成図
【図４】この発明による装置のアンテナ特性図
【図５】この発明と従来装置との通信距離特性の比較図
【図６】無線端末装置の従来例を示す構成図
【図７】従来の無線端末装置のアンテナ特性図
【図８−１】自動検針システム例を示すブロック図
【図８−２】自動検針システムの無線親機と無線子機の配置例図
【図９−１】ガスメータの検針例を示す概要図
【図９−２】検針データの検針センターへの第１のデータ収集方法説明図
【図９−３】検針データの検針センターへの第２のデータ収集方法説明図
【図１０】商品タグによる在庫管理システム例を示す概要図
【符号の説明】
【００２４】
１…筐体、２…アンテナ、３…アンテナ給電部（コネクタ）、４…プリント基板、５…無線回路部、１１…電池、１２…電池用スプリングコイル状電極、１３…電池収納ケース、２１，２１…電気的結合を示す矢印。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図９−１】
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【図９−２】
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【図９−３】
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【図１０】
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