(57)【要約】【課題】ノイズの影響を大きく受ける環境下においても、到達率が低下することなく、安定して通信を行うことのできる電力線通信方法を提供する。【解決手段】電力線Ｌを介して接続された複数の子機３（３Ａ〜３Ｆ）と親機２との間で通信を行う電力線通信方法において、子機の各々は、子機を特定するデータと、所定の時刻を経過した後発生したＮ（Ｎは正の整数）番目の半波に負荷を付与することを示すデータとを親機に送信し、親機は、各々の子機を特定するデータと、子機が所定の時刻を経過した後発生したＮ番目の半波に負荷を付与することを示すデータとを記録し、子機の各々は、所定の時刻を経過した後発生したＮ番目の半波に負荷を付与して親機に送信し、親機は、所定の時刻を経過した後発生したＮ番目の半波に負荷が付与されているか否かを判断することによって情報を取得する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線を介して接続された子機と親機との間で通信を行う電力線通信方法において、
前記子機は、所定の時刻を経過した後発生したＮ（Ｎは正の整数）番目の半波に負荷を付与して前記親機に送信し、
前記親機は、前記所定の時刻を経過した後発生した前記Ｎ番目の半波に負荷が付与されているか否かを判断することによって情報を取得することを特徴とする電力線通信方法。
【請求項２】
電力線を介して接続された複数の子機と親機との間で通信を行う電力線通信方法において、
前記子機の各々は、該子機を特定するデータと、所定の時刻を経過した後発生したＮ（Ｎは正の整数）番目の半波に負荷を付与することを示すデータとを前記親機に送信し、
前記親機は、前記各々の子機を特定するデータと、該子機が前記所定の時刻を経過した後発生したＮ番目の半波に負荷を付与することを示すデータとを記録し、
前記子機の各々は、所定の時刻を経過した後発生したＮ番目の半波に負荷を付与して前記親機に送信し、
前記親機は、前記所定の時刻を経過した後発生した前記Ｎ番目の半波に負荷が付与されているか否かを判断することによって情報を取得することを特徴とする電力線通信方法。
【請求項３】
前記Ｎ番目から開始され、連続する所定の数の半波に負荷を付与して前記親機に送信し、前記親機は、前記Ｎ番目から開始され、連続する所定の数の半波に負荷が付与されているか否かを判断することによって情報を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の電力線通信方法。
【請求項４】
前記親機は、前記Ｎ番目から開始され、連続する所定の数の半波の各々に対応するデータを予め記録し、各々の半波に負荷が付与されているか否かによって前記予め記録したデータに基づく情報を取得することを特徴とする請求項３に記載の電力線通信方法。
【請求項５】
前記子機が所定の時刻を経過した後発生したＮ番目の半波、又は前記Ｎ番目から開始され、連続する所定の数の半波に負荷を付与して前記親機に送信し、前記親機が前記所定の時刻を経過した後発生した前記Ｎ番目の半波、又は前記Ｎ番目から開始され、連続する所定の数の半波に負荷が付与されているか否かを判断することによって情報を伝達するサイクルを複数回繰り返すことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電力線通信方法。
【請求項６】
前記サイクルを複数回繰り返すことによって得られた情報を誤り補正によって修正することを特徴とする請求項５に記載の電力線通信方法。
【請求項７】
前記所定の時刻は、前記子機の電源を投入した時刻であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電力線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力線通信方法に関し、特に、既設の電灯線や配電線等の電力線を通して負荷を付与して通信する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力線を利用する通信方法は、既設の電灯線、配電線等を利用することができるため、新たな配線工事が不要であるとともに、通信可能範囲が広範囲に及ぶため、近年注目を浴びている。従来、例えば、高周波を情報信号として電力線に重畳するエコーネット等のネットワークシステムがあり、このシステムでは、直接スペクトラム拡散方式に代表される変調方式を利用する（例えば、特許文献１）。
【０００３】
しかし、上記特許文献１に記載の方法のように、高周波帯域の情報信号を変調して電力線に重畳させると、高周波数帯域に起因する電波漏洩等の技術的及び法律的な課題に加え、特に、ホームネットワーク化を促進する場合には、家電品等からのノイズの影響を受け易いという課題もあった。
【０００４】
そこで、本出願人は、特許文献２において、高周波を重畳させることなく、電力線を通して負荷を付与して通信する方法を提案した。この通信方法は、電力線の交流を使用する通信方法であって、電力線の交流波形を部分的に加工し、この加工波形を含む交流を情報信号として送信することなどを特徴とするものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１３０５１９号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００５／１０９６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載の通信方法等においては、負荷を付与する際に商用電源のゼロクロスポイントを検知し、半波内に負荷を付与している。具体的には、通信子機（負荷付与側）から親機（負荷検知側）に電文（情報）を送信するが、その際に負荷を付与するタイミングを親機側が判定することができないため、常に負荷値を検知し続けて、負荷付与があったか否かを判断する必要がある。
【０００７】
ここで、この負荷付与通信向けに専用に敷設した回線を用いれば、ノイズの影響を受けることはないが、一般家庭での家電製品が作動する場合等ノイズの影響を大きく受ける環境下では、子機から発信された信号を親機で判断可能であった割合を表す到達率が低下し、極端な場合には、何回も通信を繰り返しても親機に到達しないこともある。これは、自然界に通信電文に酷似した負荷ノイズが存在したり、電文にノイズが重なることで電文構成が破壊され、親機側で読み取り不能となるからである。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来の電力線通信方法における問題点に鑑みてなされたものであって、ノイズの影響を大きく受ける環境下においても、到達率が低下することなく、安定して通信を行うことのできる電力線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、電力線を介して接続された子機と親機との間で通信を行う電力線通信方法において、前記子機は、所定の時刻を経過した後発生したＮ（Ｎは正の整数）番目の半波に負荷を付与して前記親機に送信し、前記親機は、前記所定の時刻を経過した後発生した前記Ｎ番目の半波に負荷が付与されているか否かを判断することによって情報を取得することを特徴とする。
【００１０】
そして、本発明によれば、子機が所定の時刻を経過した後発生したＮ番目の半波に負荷を付与して前記親機に送信し、前記親機は、前記Ｎ番目の半波に負荷が付与されているか否かだけを判断することによって情報を得ることができるため、ノイズの影響の大きい環境下でも、到達率が低下することなく、安定した通信を確保することができる。
【００１１】
また、本発明は、電力線を介して接続された複数の子機と親機との間で通信を行う電力線通信方法において、前記子機の各々は、該子機を特定するデータと、所定の時刻を経過した後発生したＮ（Ｎは正の整数）番目の半波に負荷を付与することを示すデータとを前記親機に送信し、前記親機は、前記各々の子機を特定するデータと、該子機が前記所定の時刻を経過した後発生したＮ番目の半波に負荷を付与することを示すデータとを記録し、前記子機の各々は、所定の時刻を経過した後発生したＮ番目の半波に負荷を付与して前記親機に送信し、前記親機は、前記所定の時刻を経過した後発生した前記Ｎ番目の半波に負荷が付与されているか否かを判断することによって情報を取得することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、子機の各々が、所定の時刻を経過した後発生したＮ番目の半波に負荷を付与して前記親機に送信し、前記親機は、前記Ｎ番目の半波に負荷が付与されているか否かだけを判断することによって情報を得ることができるため、ノイズの影響の大きい環境下でも、到達率が低下することなく、安定した通信を確保することができる。
【００１３】
前記電力線通信方法において、前記Ｎ番目から開始され、連続する所定の数の半波に負荷を付与して前記親機に送信し、前記親機は、前記Ｎ番目から開始され、連続する所定の数の半波に負荷が付与されているか否かを判断することによって情報を取得することができる。これによって、ノイズの影響の大きい環境下でも、情報量の多い電文を送信した場合の到達率が低下することなく、安定した通信を確保することができる。
【００１４】
前記電力線通信方法において、前記親機は、前記Ｎ番目から開始され、連続する所定の数の半波の各々に対応するデータを予め記録し、各々の半波に負荷が付与されているか否かによって前記予め記録したデータに基づく情報を取得することができる。これによって、ノイズの影響の大きい環境下でも、大量の情報を安定して送信することができる。
【００１５】
前記電力線通信方法において、前記子機が所定の時刻を経過した後発生したＮ番目の半波、又は前記Ｎ番目から開始され、連続する所定の数の半波に負荷を付与して前記親機に送信し、前記親機が前記所定の時刻を経過した後発生した前記Ｎ番目の半波、又は前記Ｎ番目から開始され、連続する所定の数の半波に負荷が付与されているか否かを判断することによって情報を伝達するサイクルを複数回繰り返すことができる。これによって、ノイズの影響がかなり大きい環境下でも、複数回情報を取得する機会が与えられるため、さらに安定した通信を実現することができる。
【００１６】
前記電力線通信方法において、前記サイクルを複数回繰り返すことによって得られた情報を誤り補正によって修正することができる。これによって、より安定した通信を実現することができる。
【００１７】
前記電力線通信方法において、前記所定の時刻を、前記子機の電源を投入した時刻とすることができる。これによって、子機の電源の投入開始に合わせて通信を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明にかかる電力線通信方法によれば、ノイズの影響を大きく受ける環境下においても、到達率が低下せず、安定して通信を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、本発明にかかる電力線通信方法を一般家屋内の通信システムに適用した場合を例にとって説明する。
【００２０】
図１は、本発明にかかる電力線通信方法を実施するための機器構成を示すものであって、この通信システムは、一般家屋に引き込まれた商用電源を供給する分電盤１の二次側電力線Ｌを介して接続された親機２と、子機３（３Ａ〜３Ｆ）とで構成され、親機２によって子機３を監視、管理する。尚、同図では親機２が分電盤１の下流側に配置されているが、親機２を分電盤１の上流側の二次側電力線に接続してもよい。
【００２１】
子機３は、一般家屋内等に複数設置され、親機２は、子機３の最上流側に設置されている。分電盤１は、引込み線を介して電柱等に接続され、１００Ｖの商用電力の給電を受ける。親機２は、複数の子機３と本発明の通信方法を用いて通信する。
【００２２】
次に、図２を参照しながら図１に示した通信システムの親機２及び子機３の構成について説明する。
【００２３】
親機２は、負荷信号受信部２１と、演算処理部２２と、記憶部２３と、電源部２５とを備える。負荷信号受信部２１は、複数の子機３から二次側電力線Ｌを介して負荷が付与された波形を含む交流を受信し、演算処理部２２へ送信する。演算処理部２２は、負荷信号受信部２１からの負荷が付与された波形を受信したことと、そのタイミングを記憶部２３へ送信する。記憶部２３は、子機３のアドレス番号、演算処理部２２から送信された負荷データ等を記憶する。電源部２５は、親機２の各部を動作させるため電力を供給する。
【００２４】
子機３（図２の例では３Ａ）は、接点入力部３１と、記憶部３２と、演算処理部３４と、負荷信号送信部３５と、電源部３６とを備える。
【００２５】
接点入力部３１は、家電品の負荷量等の親機２へ送信する情報を検出し、アナログ信号をデジタル信号に変換して演算処理部３４へ送信する。記憶部３２には、このデジタル信号に変換された情報が記録される。
【００２６】
負荷信号送信部３５は、演算処理部３４からの指令信号及び負荷量を示す演算信号に基づいてアドレス信号及び負荷量に即した負荷信号を発生し、この負荷信号を電力周波数のタイミングに合わせて二次側電力線Ｌに付与する。
【００２７】
負荷信号には、例えば、図３（ａ）に示すように１．０Ａ（アンペア）の従前の一定期間の移動平均値からなる交流電流（以下、「基準電流」と称す。）が二次側電力線Ｌを流れ、その基準移動平均値の交流波形（以下、「基準波形」と称す。）が同図に示すように１．０Ａの正弦波形を示していると仮定すると、子機３からの電力周波数のタイミングに合わせた負荷信号により、基準波形のうちの半波長分だけ電流値αＡ（アンペア）が上乗せされて、同図の（ｂ）に示すように基準波形の振幅が半波長分だけ部分的に高くなった負荷付与波形を含む交流が流れ、情報信号が親機２へ送信される。
【００２８】
次に、上記構成を有するシステムを用いた本発明にかかる電力線通信方法について、図４を中心に参照しながら説明する。
【００２９】
ステップＳ１において、図２の分電盤１の二次側をオンすると、ステップＳ２において、演算処理部３４は電源をオンした時点から、図５に示すように、ゼロクロスを計数し、現在が何半波目に該当するかをカウントし、ステップＳ３において、初期設定送信として、予め定められたＮ半波目に情報を送信する子機３というアドレスの設定を親機２に行うため、子機３から所定のタイミングで負荷信号送信部３５から負荷信号を親機２へ送信する。
【００３０】
尚、図６に示すように、情報の送信する範囲内で各々の半波に番号を付与することができ、例えば、５０Ｈｚの場合には、１０００半波を情報送信の範囲とし、６０Ｈｚの場合には、１２００半波を情報送信の範囲とすることができる。また、図７に示すように、１００半波毎に数字を割り当て、１００半波毎に情報を送信することもできる。
【００３１】
負荷信号受信部２１を介して上記子機３の負荷信号を受けた親機２は、演算処理部２２によって子機３のアドレス、及びこのアドレスに対応する子機３がＮ半波目に情報を送信することを記憶部２３に記憶し、初期設定送信が完了する。
【００３２】
次に、定期送信として、親機２からの指令信号を子機３が受信すると、演算処理部３４は、接点入力部３１を介して記憶部３２に記録した情報を送信するため、予め定められたＮ半波目に負荷を付与して送信する（ステップＳ４）。すなわち、半端番号Ｎに負荷が付与されているか否かで情報が送られる。
【００３３】
親機２は、負荷信号受信部２１によって上記負荷が付与された半波を受信し、演算処理部２２によって記憶部２３に予め記憶された子機３のアドレスに対応する半波番号Ｎに負荷が付与されているか否かで情報を得る（ステップＳ６、７）
【００３４】
以上のように、子機３は、電源をオンした後発生したＮ番目の半波に負荷を付与して親機２に送信し、親機２は、電源をオンした後発生したＮ番目の半波に負荷が付与されているか否かを判断することによって情報を取得することができる。
【００３５】
尚、多数の子機３が存在する場合には、図８に示すように、子機３Ａについては、上記Ｎを１００、子機３ＢはＮを２００、子機３ＣはＮを３００とするように、１００番ずつＮをずらしておくことにより、図２の分電盤１の二次側をオンして各々の子機３から同時に通信を開始した場合でも、親機２において、同じ半波番号に重複して負荷が付与されて情報が同時に入力されることを回避することができる。
【００３６】
また、各種電気器具が接続された電力線には満遍なくノイズが混入していることから、ノイズが混入しても、ノイズにより影響が受けたか否かをＣＲＣエラーチェック（ハミング補正等）を電力線負荷付与通信の電文（情報）内に設定して、電文の修正を行うこともでき、これによって、ノイズによる影響を抑え、電文到達率が上昇する。
【００３７】
さらに、上記エラーチェックを行っても電化製品からのノイズを除去した通信電文の到達率１００％を実現することが困難である場合には、電文が破損して判断できなかった場合でも、電力線負荷付与通信で複数回の電文の送信を行うことにより、一定回以上、同一信号が受信できた場合には電文と見なすことにより（複数電文判定方法）、到達率の向上とノイズ除去対策として機能させることができる。
【００３８】
また、上記実施の形態におけるＮ番目の半波に負荷を付与するか否かという情報記載方法ではなく、電力線付与通信を行う子機３から、そのスタート半波番号位置や、開始電文の様相の組み合わせで様々な信号情報の伝達を可能とする定義を有する通信方法を実現することができる。
【００３９】
すなわち、Ｎ番目から開始され、連続する所定の数の半波に負荷を付与して親機２に送信し、Ｎ半波目で通信した電文Ｎは「ＸＣＯ」を表し、Ｎ＋１半波目で通信した電文Ｎは「ＶＸＯ」を表すといったように、半波番号の位置で制御電文や様々な電文の定義が可能となる。印加する信号のパターンと、半波のずれ値により伝達できる電文のパターンと量は、マトリックス表として表現でき、一次元の羅列した情報量から二次元の組み合わせた情報量に範囲を拡大し、従前の電力線負荷付与通信の数十倍となり信号の表記範囲が格段に広がることになる。
【００４０】
この際、図９に示すように、図示しない信号端子に接続された信号ケーブル３ａと、ロータリースイッチ３ｂとを備えた子機３のロータリースイッチ３ｂの指示値を変更することにより、子機３から送信される情報を変更することができる。図示の例では、ロータリースイッチ３ｂの「３」に相当する情報が送信される。
【００４１】
さらに、これを発展させた応用事例として、図１０に示すように、桁数の割当方法を半波番号で行うことができ、数桁の数字を半波番号位置で任意に設定することができる。すなわち、同図の例１に示すように、「５６７３９」という５桁の数字を送信する場合には、半波番号「５８０、６６０、７４０、３２０、９００」に負荷を付与して送信することで実現することができる。
【００４２】
また、例２に示すように、「５６７３９」を半波番号「０８０、０６０、０４０、０２０、０００」を開始値として電文内容を送ることにより、送信間隔を狭くして送信することが可能となる。例えば、「０８０」を開始値とすることで５桁目の数値を送信することとし、「０８０」に続けて「５」を意味する電文を送信することで、５桁目が「５」である電文を送信することができる。
【００４３】
尚、上記数字を実際に送信する際には、例えば、同じ電文を３回以上送信し、自然界のノイズではなく、電文であることを確実に把握可能とすることが好ましい。
【００４４】
このように、５桁の数字を送信することができるため、例えば、自然界で日々行われている計測による計測値を送信することができ、温度、湿度、熱、電圧、電流、インピーダンス、抵抗値、水量、時間等の値を送信することが可能となる。
【００４５】
また、図１１は、マトリックスによって送信電文宣言をしたものを示し、子機から親機へ送信する電文を４桁とし、これによって伝達するＩＤを「０」〜「１５」で表し、半波番号Ｎとの組み合わせで親機によって判断可能なコードを送信する場合を示す。すなわち、１００番台の半波番号と下２桁の半波番号とが組み合わされた半波番号に負荷を付与し、Ｎに引き続いて送信される４桁の電文によって同図に示されたコードが親機に伝達される。例えば、「４５０」番目の半波に負荷が付与され、引き続いて送信される４桁の電文によって「（ＩＤ＝）９」が送信された場合には、コード「０９５４」が送信されることとなる。
【００４６】
上述のように、半波番号Ｎと４桁の電文によって１５９９個のコードを送信することが可能となり、半波番号Ｎと５桁の電文によって３１９９個のコード、半波番号Ｎと６桁の電文によって６３９９個のコードを送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明にかかる電力線通信方法を実施するための通信システムを示す全体構成図である。
【図２】図１の通信システムの親機及び子機の詳細構成図である。
【図３】本発明における負荷信号の一例を示す図である。
【図４】図１の通信システムの動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明における子機による半波のカウント動作の説明図である。
【図６】本発明における子機による半波の番号付与の要領を示す図である。
【図７】本発明における子機による半波の番号付与の要領を示す図である。
【図８】本発明における複数の子機に異なる半波番号を割り振った状態を示す図である。
【図９】本発明における子機から送信される情報を変更するための構成の一例を示す図である。
【図１０】本発明における子機による情報送信例を示す図である。
【図１１】本発明における子機による情報送信例を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  分電盤
２  親機
３（３Ａ）〜３Ｆ）  子機
３ａ  信号ケーブル
３ｂ  ロータリースイッチ
２１  負荷信号受信部
２２  演算処理部
２３  記憶部
２５  電源部
３１  接点入力部
３２  記憶部
３４  演算処理部
３５  負荷信号送信部
３６  電源部
Ｌ  電力線
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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