(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル通信回線網に含まれる局側のＯＣＵと加入者側のＤＳＵとの間の電話回線に接続され、加入者側に設けられたデータ生成手段で生成されたデータをＤＳＵを経て電話回線からデジタル通信回線網へ伝送するデータ伝送装置であって、
加入者宅内の電話回線に挿入されると共に、前記ＤＳＵに接続されたＩ−ＮＣＵと接続される第１信号処理手段と、
該第１信号処理手段よりも局側の電話回線に挿入されると共に、１又は複数の前記データ生成手段と接続される１又は複数の第２信号処理手段と、
から成り、
第１及び第２信号処理手段は、Ｉ−ＮＣＵとデータ生成手段との間で相互に送信すべきデータに応じて電話回線の線間に接続されたインピーダンスを変化させる送信手段と、前記インピーダンスの変化によって生じる線間の電圧変動を検出して元のデータを復元する受信手段と、をそれぞれ含むことを特徴とするデータ伝送装置。
【請求項２】
請求項１に記載のデータ伝送装置を用いた自動検針システムにおいて、前記デジタル通信回線網に接続された検針センタを備え、前記データ生成手段は検針データを取得する検針メータであって、前記検針センタから所定の信号が送られると、Ｉ−ＮＣＵと検針メータとが前記第１及び第２信号処理手段を介してデータを送受し、検針データがＤＳＵから前記デジタル通信回線網を経て検針センタへ送られることを特徴とする自動検針システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ伝送装置及び、該データ伝送装置を用いて、ガス、電気、水道等の検針データ、或いは自動販売機の在庫データなどの各種データをデジタル通信回線網を介して遠隔地に伝送するため自動検針システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、アナログ電話回線網を利用し、各家庭に設置されたガス使用量検針メータの検針値を読み取って検針センタに送信する自動検針システムが運用されている。このような自動検針システムでは、Ｔ−ＮＣＵと呼ばれる端末用網制御装置を屋外の電話線引込口付近に設置し、このＴ−ＮＣＵと検針メータとをケーブルで接続する。検針センタからの発呼信号があるとＴ−ＮＣＵは検針センタからの着信であると判断し、当該宅の電話機のベルを鳴動させずに検針メータとの間で通信を行って検針データを読み込み、これを検針センタに送出する。このような自動検針システムによれば、検針員が各家庭を個別に訪問する必要がなくなり、検針コストが大幅に軽減できると共に、短時間で多数の家庭の検針を終了することができる。
【０００３】
ところで、近年、従来のアナログ電話回線網に代わって、ＩＳＤＮと呼ばれるデジタル通信回線網が急速に普及しつつある。デジタル通信回線網では、屋内に引き込んだ加入者線（既存の電話回線）の末端にＤＳＵ（Digital Service Unit：デジタル回線終端装置）を接続し、更にＴＡ（ターミナルアダプタ）を介して電話機やファクシミリ送受信機等のＴＥ（Terminal Equipment：宅内機器）を接続する必要がある。勿論、周知の如く、ＤＳＵとＴＡとは一体化されている場合もある。
【０００４】
図８は、ＩＳＤＮ回線網を利用した自動検針システムの概略構成図である。加入者宅４内に引き込まれた加入者線３の末端に接続されたＤＳＵ６には、ＴＡ７と並列にＩ−ＮＣＵ９と呼ばれるＩＳＤＮ専用の端末用網制御装置が接続され、そのＩ−ＮＣＵ９が検針メータ５に接続される。検針センタ２から検針のための発呼信号が伝送されてくると、Ｉ−ＮＣＵ９が起動して検針メータ５との間で通信を行って検針データを取得し、その検針データをＤＳＵ６を介して検針センタ２へと送出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、Ｉ−ＮＣＵ９はＤＳＵ６の至近に、つまり宅内に配設されるのに対し、検針メータ５は通常宅外に設置される。このため、上記従来の自動検針システムでは、Ｉ−ＮＣＵ９と検針メータ５とを接続するケーブルが非常に長くなり、しかも加入者宅４の外壁を貫通させるような工事を必要とする。このような工事の費用は、自動検針により利益を享受する事業者側（例えばガス会社）が負担する必要があり、自動検針によるコスト軽減によってもその工事費用の回収が困難であるほど負担は大きなものであった。一方、需要者側においては、長いケーブルが宅内に敷設されるため美観を損ね、しかも加入者宅４の外壁に孔を穿孔しなければならないという大きな不利益を被るものであった。
【０００６】
このようなことから、デジタル通信回線網はデータ伝送に適した通信線であるにも拘わらず、アナログ電話回線網からデジタル電話回線網への切替に伴って、遠隔検針が困難になるという矛盾を有していた。
【０００７】
これに対し、本出願人は、特願平９−２７５３１４号（特開平１１−９８２７６号公報参照）において、このようなデジタル通信回線網に接続された既存の加入者線を共用する形で、宅外に配設した検針メータの検針データを宅内に設置した端末用網制御装置に送る装置を提案している。このような装置によれば、検針メータと端末用網制御装置とを直接的に接続するための新規のケーブルを敷設する必要がなくなる。
【０００８】
本発明は上記発明に係る装置を更に改良したものであって、その目的とするところは、大規模なケーブル敷設工事を必要とせず、需要者及び事業者の両者共に利益をもたらすデータ伝送装置及び該装置を用いた自動検針システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るデータ伝送装置は、デジタル通信回線網に含まれる局側のＯＣＵと加入者側のＤＳＵとの間の電話回線に接続され、加入者側に設けられたデータ生成手段で生成されたデータをＤＳＵを経て電話回線からデジタル通信回線網へ伝送するデータ伝送装置であって、
加入者宅内の電話回線に挿入されると共に、前記ＤＳＵに接続されたＩ−ＮＣＵと接続される第１信号処理手段と、
該第１信号処理手段よりも局側の電話回線に挿入されると共に、１又は複数の前記データ生成手段と接続される１又は複数の第２信号処理手段と、
から成り、
第１及び第２信号処理手段は、Ｉ−ＮＣＵとデータ生成手段との間で相互に送信すべきデータに応じて電話回線の線間に接続されたインピーダンスを変化させる送信手段と、前記インピーダンスの変化によって生じる線間の電圧変動を検出して元のデータを復元する受信手段と、をそれぞれ含むことを特徴としている。
【００１０】
このデータ伝送装置は、ガス、電気、水道等の使用量などの検針データを遠隔地の検針センタへ送出する自動検針システムに好適である。即ち、本発明に係る自動検針システムは、前記デジタル通信回線網に接続された検針センタを備え、前記データ生成手段は検針データを取得する検針メータであって、前記検針センタから所定の信号が送られると、Ｉ−ＮＣＵと検針メータとが前記第１及び第２信号処理手段を介してデータを送受し、検針データがＤＳＵから前記デジタル通信回線網を経て検針センタへ送られることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態及び効果】
即ち、本発明に係るデータ伝送装置では、第１信号処理手段と第２信号処理手段との間を接続する電話回線を通して、通常のピンポン伝送（正確には時分割方向制御伝送方式）のためのバースト信号に多重（周波数多重）する形式で他のデータを双方向伝送する。例えば、Ｉ−ＮＣＵからデータ生成手段に対してデータ送出要求信号を送る場合には、第１信号処理手段はＩ−ＮＣＵからデータ送出要求信号を受けると、送信手段により送信すべきデータに応じて線間のインピーダンスを変化させる。具体的には、例えば、線間に抵抗、インダクタンスなどのインピーダンスを接続又は非接続するスイッチングを行えばよい。ＯＣＵからＤＳＵに対しては定電流給電が行われているため、線間のインピーダンスが変動すると線間電圧が変動する。第２信号処理手段は、受信手段により上記電圧変動を検出し元のデータを復元する。そして復元したデータをデータ生成手段へと送る。これとは逆に、データ生成手段からＩ−ＮＣＵに対してデータを送る場合も同様に、第２信号処理手段の送信手段→電話回線→第１信号処理手段の受信手段、という順序でデータが送られる。
【００１２】
ここで、線間のインピーダンスの変化範囲を所定の範囲（規格で定めらている許容範囲）としておけば、上述のようなデータ送受を行っている間にもＯＣＵ及びＤＳＵは正常に動作する。つまり、電話回線を通した通常のピンポン伝送が可能であって、本発明に係るデータ伝送装置によれば、このような通常の伝送を妨害することなしに局所的なデータ送受を行うことができる。
【００１３】
なお、データ生成手段が複数存在する場合、その複数のデータ生成手段を一つの第２信号処理手段に対して接続する構成としてもよいし、或いはその複数のデータ生成手段を、電話回線に挿入された同数のデータ生成手段にそれぞれ一対一に対応付けて接続する構成としてもよい。
【００１４】
また、本発明に係る自動検針システムでは、検針センタが所定の需要者宅に対して自動検針のための発呼信号を送ると、その需要者宅のＤＳＵが着信を検出してＩ−ＮＣＵを起動し、Ｉ−ＮＣＵは検針実行指示信号を上述したように第１、第２信号処理手段を介して検針メータへと送る。検針メータはこれを受けて例えばその時点での使用量データを取得し、第２、第１信号処理手段を介してＩ−ＮＣＵへと送り返す。更にこのデータはＤＳＵから所定のフォーマットでデジタル通信回線網へと送られ、最終的に検針センタに届く。これにより検針センタでは、例えばその需要者宅における過去１カ月間のガス使用量に対する料金を計算することができる。
【００１５】
従って、本発明に係る自動検針システムによれば、検針メータとＩ−ＮＣＵとの間のデータ送受が既存の電話回線を利用して行われるので、屋内側電話回線と屋外側電話回線のそれぞれ途中に第１及び第２信号処理手段を挿入する工事を行いさえすればよく、従来のように加入者宅の外壁を貫通させるような工事が不要であると共に、新規に追加される配線が短くて済む。そのため、外壁を傷付けることなく宅内の美観を損ねることが少ないので、需要者（加入者）にとっては工事に対する抵抗がなくなる。また、事業者側にとっては、工事が小規模で済むので費用負担が大幅に軽減される。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の一実施例である自動検針システムについて図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１はこの自動検針システムの概略構成図である。図８に示した従来の構成と相違する点は、ＩＳＤＮ回線網１から各家庭に分配される加入者線３の途中に、第１多重化制御装置１１と第２多重化制御装置２１とから成るデータ伝送装置１０が介挿されている点である。Ｉ−ＮＣＵ９は比較的短いケーブルで第１多重化制御装置１１に接続されており、ガス、電気、水道などの使用量を計測するための検針メータ５は第２多重化制御装置２１に接続されている。これにより、従来のようにＩ−ＮＣＵ９と検針メータ５とを接続するための長いケーブルは不要となる。なお、図１では、第２多重化制御装置２１及び検針メータ５は加入者宅４の宅外に配設され、それ以外は宅内に配置されているが、必ずしもこのような配置である必要はない。
【００１８】
図２は、図１中のデータ伝送装置１０を中心とする要部の構成図である。電話局内に設置されるＯＣＵ（Office Channel Unit：局内回線終端装置）１ａと加入者宅４内に設置されるＤＳＵ６とは、二線メタリックケーブル（加入者線３）で接続されている。第１多重化制御装置１１の構成の一部として、加入者線３の二線間には、直列接続されたインピーダンス１２及びスイッチング素子１３と、入力にローパスフィルタ機能を有する電圧検出器１４とが接続されている。それ以外に第１多重化制御装置１１は、変調器１５、復調器１６、処理部１７、送受信部１８を備えている。また、第２多重化制御装置２１は第１多重化制御装置１１と同様の構成を有している。
【００１９】
図３は、ＯＣＵ１ａとＤＳＵ６との間における信号伝送方式、いわゆるピンポン伝送方式を示す図である。ＯＣＵ１ａでは、連続的な送信パルス信号を時間軸圧縮し、所定の周期でバースト状のパルス列に変換して加入者線３に送出する。送り出し時の標準的な振幅は６Ｖ０−ｐであって、加入者線３を通過することにより信号は減衰し、最大で５０ｄＢ減衰してＤＳＵ６に到達する。ＤＳＵ６は、このようなバースト状のパルス列を時間軸伸長して連続的なパルス列に逆変換しＴＡ７に送出する。逆方向に、つまり加入者側から局側へと信号を送出する場合には、上記バースト間の空き時間を利用し、同様のバースト状のパルス列として送信する。バースト周期Ｔは約２．５ｍｓであり、バースト信号期間中の伝送レートは標準的に３２０ｋｂｐｓである。なお、以下の説明では、このように局側と各加入者側（つまりＯＣＵ１ａとＤＳＵ６）との間で伝送されるデータを主データと呼び、後述の説明のように第１及び第２多重化制御装置１１、２１間でのみ送受信されるデータを副データとして、両者を区別するものとする。
【００２０】
ＩＳＤＮ回線網１による伝送システムでは、各加入者のＤＳＵ６、ＴＡ７、ＴＥ８に対して局給電を行うために、上述のようなデータ伝送のほかに、ＯＣＵ１ａはＤＳＵ６に対し３９ｍＡ定電流を供給している。これによる給電電圧（線間電圧及び対地電圧）は最大で６０Ｖである。このような給電を受けて、ＤＳＵ６は最大４２０ｍＷの電源電力をＴＡ７、ＴＥ８に供給することが可能となっている。なお、ＯＣＵ１ａ、ＤＳＵ６を含む直流ループ抵抗（インピーダンス）は８１０Ω以下になるように規定されている。
【００２１】
図４は、このデータ伝送装置１０における主データと副データの信号多重方式を説明するための図である。図４（ａ）は、例えば第１多重化制御装置１１の挿入位置において観測される主データを示す図である。主データのバースト信号は「ゼロ」に対して「＋Ｖ」及び「−Ｖ」の両側に振れる三値信号となっているため、定電流給電による直流電圧成分を中心にバースト信号が正負に振れる形状となっている。
【００２２】
上述したようにＯＣＵ１ａから定電流給電が行われているため、図２において、例えばスイッチング素子１３がＯＮされてＯＣＵ１ａ側から見たインピーダンスが下がると線間電圧は低下する。スイッチング素子１３のＯＮ／ＯＦＦを主データの周波数よりも遙かに低い速度でもって行えば、線間電圧の変動は例えば図４（ｂ）に示すようになり、主データが存在した場合には図４（ｃ）に示すようになる。通常、後述するような検針データ等の伝送レートはバースト信号期間中の主データの伝送レートと比べて遙かに低くてよいので、主データと副データとを完全に分離可能な形式で多重化することができる。なお、スイッチング周波数は低くても、その電圧変動の立上りや立下りが急峻であると高い周波数成分を有することとなり主データと副データとの分離が困難になる。そこで、インピーダンス１２、２２を単なる抵抗のみでなく、インダクタンス性や容量性とすることにより電圧変動の立上り及び立下り波形をなまらせ、実質的に主データと副データの周波数成分を分けるようにしている。
【００２３】
図２に示したデータ伝送装置１０の動作は次の通りである。例えば、Ｉ−ＮＣＵ９側から検針メータ５側へ所定のデジタルデータを送信する場合、第１多重化制御装置１１において、処理部１７は送受信部１８を介してＩ−ＮＣＵ９からのデータを受け取ると、一旦バッファメモリにこれを格納する。そして、それを格納順に読み出して変調器１５へと入力し、変調器１５は入力される二値信号に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御信号をスイッチング素子１３へと送る。これにより、スイッチング素子１３はＯＮ／ＯＦＦし、それに伴い線間電圧が変動する。なお、処理部１７は、必要に応じて入力データに対して付加的なデータや誤り検出用のデータなどを付加して出力してもよい。
【００２４】
第２多重化制御装置２１において、電圧検出器２４はローパスフィルタにより図４（ｂ）に示すような低い繰り返し周波数のパルス信号のみを分離して検出する。復調器２６はこのパルス信号から元の二値信号を復元し、処理部２７はこれを一旦バッファメモリに格納する。そして、所定周波数のクロック信号によりバッファメモリから順次データを読み出して送受信部２８を介して検針メータ５に送出する。上述したように送信時に処理部１７で他のデータが付加されている場合には、処理部２７はＩ−ＮＣＵ９から得られた元のデータのみを抽出して送受信部２８へと与える。
【００２５】
検針メータ５側からＩ−ＮＣＵ９側に計量値等の検針データを送る際には、上記と全く逆の処理を実行すればよい。
【００２６】
変調器１５、２５は、入力された二値信号「０」及び「１」に対応して次のような変調を行ってＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力する。図５は本実施例における副データ伝送時の変調方式を説明する波形図である。即ち、処理部１７、２７から入力された二値信号「０」又は「１」に応じて、パルス信号の立下りエッジから次の立下りエッジまでの時間を変える。例えば、「０」のときにはｔ1＝１０ｍｓ、「１」のときにｔ2＝１１ｍｓとする。復調時には連続する立下りエッジ間の時間を計測し、その計測値に応じて「０」又は「１」を出力すればよい。変調後は可変長符号となるが、上述したように一旦処理部１７、２７にデータをバッファすれば時間軸方向の伸縮を容易に吸収することができる。
【００２７】
なお、二値信号「０」又は「１」をそれぞれ異なる二種類の連続立下りエッジ間の時間（ｔ1、ｔ2）に対応付けるのではなく、複数の隣接する二値信号（例えば「００」「０１」「１０」「１１」）をそれぞれ異なる連続立下りエッジ間の時間（例えばｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4）に対応付けるようにしてもよい。勿論、三個以上の連続する二値信号をそれぞれ異なる連続立下りエッジ間の時間に対応付けることもできる。
【００２８】
また、本実施例では副データを重畳するに際し上述したような変調を施しているが、このような特殊な変調を行わず、図８に示したような既存のＩ−ＮＣＵ９と検針メータ５との間でのデータ送受信と同様の信号形式をとることも可能である。即ち、図２の構成において処理部１７、２７、送受信部１８、２８はデジタル信号に対して何らの処理や加工を行わず、変調器１５、２５はＩ−ＮＣＵ９又は検針メータ５から送られてくるデータ列の「０」又は「１」に応じてスイッチング素子１３、２３をＯＮ又はＯＦＦ（或いはその逆）させる。この場合のデータレートは２００〜３００ｂｐｓ程度であって、バースト信号期間中の主データのデータレートよりも遙かに低い。これにより、元のデータ列の二値信号は図４（ｂ）に示した二つの電圧レベルにそれぞれ対応付けられる。上述した変復調が時間軸方向の変調、つまり周波数変調又は位相変調の一種であるとすれば、これは振幅変調の一種であると言える。
更には、このような振幅変調においても所定の処理を行って、複数の隣接する二値信号（例えば「００」「０１」「１０」「１１」）をそれぞれ異なる四種類のインピーダンス値に対応付け、結果として四種類の電圧レベルに対応付けるようにすることもできる。
【００２９】
次に、本実施例による自動検針システムにおいて自動検針を行う際の動作を、図６のフローチャートに沿って説明する。
ＤＳＵ６は、着信があるか否かを繰り返し判定し（ステップＳ１）、着信がある場合には、その着信が検針センタ２からの着信であるか否かを判定する（ステップＳ２）。自動検針を行う際には、検針センタ２はＩＳＤＮ回線網１を介して検針対象の加入者に対し発呼信号を送る。この発呼信号に呼応して着信を検出するとＩ−ＮＣＵ９が作動し（ステップＳ３）、読出し指示信号をＩ−ＮＣＵ９→第１多重化制御装置１１→第２多重化制御装置２１→検針メータ５と送る（ステップＳ４）。このときの第１及び第２多重化制御装置１１、２１の動作は既に述べた通りである。
【００３０】
検針メータ５は読出し指示信号を受け取ると、その指示に応じて例えばその時点での計量値を読み出し、応答データとして検針メータ５→第２多重化制御装置２１→第１多重化制御装置１１→Ｉ−ＮＣＵ９と返信する（ステップＳ５）。Ｉ−ＮＣＵ９はＤＳＵ６を介して検針データを、例えばバースト信号のＢチャンネルに格納して加入者線３に送出する。勿論、ＢチャンネルでなくＤ又はＢチャンネルパケット、ＵＵＩ等を利用して送ることもできる。検針センタ２はＩＳＤＮ回線網１を通して検針データを受信し、例えば過去１カ月分の使用ガス量から料金を計算する（ステップＳ６）。なお、ステップＳ２で検針センタ２からの着信でないと判断された場合には、通常の電話の発呼信号であるから、ＴＡ７を介してＴＥ８を作動させる。
【００３１】
上記実施例は図１に示したように、ＤＳＵ６、Ｉ−ＮＣＵ９、第１多重化制御装置１１、第２多重化制御装置２１、検針メータ５がそれぞれ独立した構成を有しているが、本発明のデータ伝送装置はこれに限るものではなく、複数の構成要素を一体化した様々な形態をとることができる。具体的には、例えば、Ｉ−ＮＣＵ９と第１多重化制御装置１１とを一体化する、或いはＤＳＵ６、Ｉ−ＮＣＵ９、第１多重化制御装置１１の三つを一体化する構成とすることができる。一方、第２多重化制御装置２１と検針メータ５とを一体化することもできる。図７はその場合の構成の一例を示す図である。検針メータ５は予め決められた位置に配設しなければならないことが多いから、検針メータ５に第２多重化制御装置２１の機能を組み込み、加入者線３に接続した枝線３１の末端に第２多重化制御装置２１を接続する。一般家庭では枝線３１の長さは２０〜３０ｍ以内で済むから、このような構成でも本来の通話等を妨害せずに副データの送受が可能である。
【００３２】
また、本発明は上述したようなガス、電気、水道等の遠隔自動検針システムのほか、例えば自動販売機の在庫管理データを集中管理センタへ送る遠隔管理システム等、デジタル電話回線網を介して遠隔地から自動的に各種データを入手するための様々なシステムに応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例である自動検針システムの概略構成図。
【図２】  図１中のデータ伝送装置を中心とする要部の構成図。
【図３】  ＯＣＵとＤＳＵとの間における信号伝送方式を示す図。
【図４】  本実施例のデータ伝送装置における主データと副データの信号多重方式を説明するための図。
【図５】  本実施例における副データの変調方式を説明するための図。
【図６】  本実施例において自動検針を行う際の動作を示すフローチャート。
【図７】  本発明の他の実施例である自動検針システムの概略構成図。
【図８】  従来の自動検針システムの概略構成図。
【符号の説明】
１…ＩＳＤＮ回線網
１ａ…ＯＣＵ
２…検針センタ
３…加入者線
４…加入者宅
５…検針メータ
６…ＤＳＵ
９…Ｉ−ＮＣＵ
１０…データ伝送装置
１１…第１多重化制御装置
２１…第２多重化制御装置
１２、２２…インピーダンス
１３、２３…スイッチング素子
１４、２４…電圧検出器
１５、２５…変調器
１６、２６…復調器
１７、２７…処理部
１８、２８…送受信部
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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