(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
公衆回線に接続された親機と、検針対象となるメータに接続された電池を電源とする子機とを備え、親機と子機との間で無線信号によりデータを授受して前記メータでの計測値を公衆回線を通して伝送する無線検針システムにおいて、子機から親機へのデータの伝送が失敗したときに再送する再送手段と、再送の最大回数を調節する再送回数調節手段とを子機に設け、子機から伝送された無線信号の受信強度を検出する受信強度検出手段と、受信強度が小さいほど再送の最大回数を多くするように再送回数調節手段に指示する調節指示手段とを親機に設けたことを特徴とする無線検針システム。
【請求項２】
公衆回線に接続された親機と、検針対象となるメータに接続された電池を電源とする子機とを備え、親機と子機との間で無線信号によりデータを授受して前記メータでの計測値を公衆回線を通して伝送する無線検針システムにおいて、子機から親機へのデータの伝送が失敗したときに再送する再送手段と、再送の時間間隔を調節する再送回数調節手段とを子機に設け、子機から伝送された無線信号の受信強度を検出する受信強度検出手段と、受信強度が小さいほど再送の時間間隔を短くするように再送回数調節手段に指示する調節指示手段とを親機に設けたことを特徴とする無線検針システム。
【請求項３】
公衆回線に接続された親機と、検針対象となるメータに接続された電池を電源とする子機とを備え、親機と子機との間で無線信号によりデータを授受して前記メータでの計測値を公衆回線を通して伝送する無線検針システムにおいて、受信待機時に親機からの無線信号を一定の時間間隔で間欠的に検出するキャリア検出手段と、前記時間間隔を調節する検出間隔調節手段とを子機に設け、子機から伝送された無線信号の受信強度を検出する受信強度検出手段と、受信強度が小さいほど無線信号を検出する時間間隔を短くするように検出間隔調節手段に指示する調節指示手段とを親機に設けたことを特徴とする無線検針システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス、水道、電力などの使用量、とくに燃料ガスの使用量の検針に適した無線検針システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、都市ガスやプロパンガスのような燃料ガスの使用量はガスメータにより計量され、検針員が各戸を巡回しガスメータを確認することによって使用量の検針を行なってきた。しかしながら、検針員がガスメータを目視して確認する従来の方法では、多くの人員を要し、また使用量を誤認する可能性も高いから、最近では公衆回線を用いて検針値をセンタに伝送する技術が提案されている。さらに、各ガスメータと公衆回線との間を有線で接続するのでは施工作業が面倒であるから、公衆回線に親機を接続するとともにガスメータに子機を設け、親機と子機との間で無線によりデータを授受することが考えられている。つまり、ガスの使用量を確認する際には、センタから親機を通して無線により子機を呼び出し、子機がガスメータの計測値を無線により親機に返送してセンタにガスの使用量を通知するのである。
【０００３】
この種の無線検針システムでは、子機はガスメータとともに電池を電源として駆動されるから、電池の交換頻度が１０年に１回程度になるように、消費電力を小さくしなければならない。子機の送信頻度はごく少ないから、子機での電力消費の大部分は受信待機状態で生じる。そこで、子機の受信待機状態でのキャリアセンスを間欠的に行なうとともに、その頻度を低減させれば子機の電力消費を低減することができると考えられる。
【０００４】
このような知見に基づいて、子機のキャリアセンスの時間間隔を２０秒に１回程度とし、親機から子機を呼び出す際にはこの時間間隔よりも長い電文を伝送する技術が考えられている。つまり、親機からの電文の伝送中に少なくとも１回は子機がキャリアセンスを行なうことになるから、これによって親機と子機との間にリンクを確立することが可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、親機と子機との間で伝送される無線信号の通信成功率は、受信側での受信電力に依存し、受信電力が小さいと通信成功率が低下する。とくに、子機は電力消費を低減しなければならないから、送信電力も比較的小さく、したがって、親機と子機との位置関係や使用環境によっては通信成功率が大幅に低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、受信電力が小さくなる条件下でも通信成功率を高めることができる無線検針システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、公衆回線に接続された親機と、検針対象となるメータに接続された電池を電源とする子機とを備え、親機と子機との間で無線信号によりデータを授受して前記メータでの計測値を公衆回線を通して伝送する無線検針システムにおいて、子機から親機へのデータの伝送が失敗したときに再送する再送手段と、再送の最大回数を調節する再送回数調節手段とを子機に設け、子機から伝送された無線信号の受信強度を検出する受信強度検出手段と、受信強度が小さいほど再送の最大回数を多くするように再送回数調節手段に指示する調節指示手段とを親機に設けたものである。
【０００８】
請求項２の発明は、公衆回線に接続された親機と、検針対象となるメータに接続された電池を電源とする子機とを備え、親機と子機との間で無線信号によりデータを授受して前記メータでの計測値を公衆回線を通して伝送する無線検針システムにおいて、子機から親機へのデータの伝送が失敗したときに再送する再送手段と、再送の時間間隔を調節する再送回数調節手段とを子機に設け、子機から伝送された無線信号の受信強度を検出する受信強度検出手段と、受信強度が小さいほど再送の時間間隔を短くするように再送回数調節手段に指示する調節指示手段とを親機に設けたものである。
【０００９】
請求項３の発明は、公衆回線に接続された親機と、検針対象となるメータに接続された電池を電源とする子機とを備え、親機と子機との間で無線信号によりデータを授受して前記メータでの計測値を公衆回線を通して伝送する無線検針システムにおいて、受信待機時に親機からの無線信号を一定の時間間隔で間欠的に検出するキャリア検出手段と、前記時間間隔を調節する検出間隔調節手段とを子機に設け、子機から伝送された無線信号の受信強度を検出する受信強度検出手段と、受信強度が小さいほど無線信号を検出する時間間隔を短くするように検出間隔調節手段に指示する調節指示手段とを親機に設けたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（基本構成）
本発明の無線検針システムでは、図１に示すように、検針データを収集するセンタ１０はＣ−ＮＣＵ（網制御装置）５１を介して公衆回線５０に接続される。公衆回線５０にはＴ−ＮＣＵ（網制御装置）５２が接続され、Ｔ−ＮＣＵ５２では電話機５３と親機３０とを公衆回線５０に選択的に接続する。つまり、Ｔ−ＮＣＵ５２は常時は電話機５３を公衆回線５０に接続しており、親機３０は必要に応じて公衆回線５０に接続される。
【００１４】
親機３０は無線信号を送受する機能を有し、子機４０との間で無線信号によりデータを授受する。また、子機４０には検針対象としてのガスメータ２０が接続される。このガスメータ２０はいわゆるマイコンメータであって、燃料ガスの使用量の計量だけではなく、地震の発生、ガス漏れ、電池切れ等の異常の検出や、異常発生時における閉栓のような処理を行なう機能を有する。燃料ガスの使用量の検針はセンタ１０から親機３０および子機４０を通して行なうから、センタ１０からの制御信号によりＴ−ＮＣＵ５２を制御して親機３０を公衆回線５０に接続するが、異常発生に伴う報知は子機４０から親機３０を通してセンタ１０にデータを伝送するから、この場合には親機３０がＴ−ＮＣＵ５２を制御して親機３０を公衆回線５０に接続させる。
【００１５】
親機３０と子機４０とは一対一の対応関係が一般的であるが、一対多の対応関係としてもよい。子機４０はガスメータ２０に隣接ないし内蔵する形で配置され、親機３０は、戸建て住宅では宅内あるいは戸外に配置され、集合住宅ではエレベータ内や管理室などに配置される。また、Ｔ−ＮＣＵ５２とともに電柱などに親機３０を配置してもよい。この場合、電話機５３は不要である。
【００１６】
以下では、説明を簡略化するために、親機３０と子機４０とが一対一に対応している場合を想定して説明するが、一対多に対応させる場合には多重化技術を用いる。
【００１７】
親機３０は、図２に示すように、マイコン３１を主構成としており、センタ１０と子機４０との間で授受されるデータの一時記憶などに用いるメモリ３２が設けられる。マイコン３１は通信インタフェース３３を介してＴ−ＮＣＵ５２に接続され、また通信インタフェース３４を介して無線送受信部３５に接続される。無線送受信部３５にはアンテナ３６が接続され、子機４０との間で無線信号を送受する。親機３０には商用電源から給電される。
【００１８】
子機４０は、親機３０とほぼ同様の構成を有し、図３に示すように、マイコン４１を主構成として構成され、親機３０とガスメータ２０との間で授受されるデータの一時記憶などに用いるメモリ４２を備える。マイコン４１には通信インタフェース４３を介して無線送受信部４４が接続される。無線送受信部４４にはアンテナ４５が接続され、親機３０との間で無線信号を送受する。また、マイコン４１には通信インタフェース４６を介してガスメータ２０が接続される。子機４０の電源４７はリチウム電池よりなる電池が用いられる。
【００１９】
上述の説明から明らかなように、センタ１０とガスメータ２０との間の伝送路のうち親機３０と子機４０との間のみが無線による伝送路であり、他は有線による伝送路であって、本発明の要旨は無線による伝送路での通信成功率の向上にあるから、以下では親機３０と子機４０との間での無線信号の手順について説明する。
【００２０】
親機３０および子機４０は常時は１８秒周期でキャリアセンスを行なっており、互いに他方に情報を伝送する際には、図４に示すように、呼出符号とＩＤを含む起動電文ＳＴＸを２０秒間送出する。いま、センタ１０からガスメータ２０に対して使用量の伝送を要求するとすれば、親機３０からの起動電文ＳＴＸが２０秒間送出されている間に子機４０に設けたキャリア検出手段４１ａで少なくとも１回は起動電文ＳＴＸを検出するから、起動電文ＳＴＸに含まれるＩＤが、子機４０に設定されているＩＤに一致すると、その子機４０は返送手段４１ｂにより親機３０に対して応答電文ＲＴＸを返送する。返送手段４１ｂはガスメータ２０により計測された使用量等のデータＤＴを応答電文ＲＴＸによって１回だけ伝送するかあるいは３回連続して伝送（３回連送）するように構成されている。応答電文ＲＴＸにおいてデータＤＴを１回だけ伝送するか３回伝送するかは、子機４０に設けた設定操作部４８により設定される。つまり、親機３０における子機４０からの受信電力に応じて現場で設定操作部４８を調節する。受信電力が小さい場合には通信成功率が低下すると考えられるから、現場施工時に測定した受信電力の測定値が規定値以下であるときには３回連送に設定する。また、受信電力が規定値を超えるときには同じデータＤＴを１回だけ伝送する。
【００２１】
ところで、受信電力が小さい場合に通信成功率を高めるために、１回の応答電文ＲＴＸにおいてデータＤＴを複数回連送するほか、応答電文ＲＴＸを複数回伝送する技術も採用している。つまり、親機３０は子機４０からの応答電文ＲＴＸの受信に成功したときに子機４０に対して肯定応答ＡＣＫを返すように構成され、応答電文ＲＴＸの送出後の一定時間内に肯定応答ＡＣＫが子機４０に返送されないときには、子機４０から応答電文ＲＴＸを再送するように子機４０に再送手段４１ｃを設けてある。応答電文ＲＴＸを再送する最大回数は規制される。ここに、親機４０での受信電力が大きいほど通信成功率が高いと考えられるから、受信電力が所定値以下のときに再送の最大回数を多く設定する。つまり、連送回数と同様に現場において親機３０における子機４０からの受信電力を測定し、受信電力が規定値以下のときに子機４０に設けた設定操作部４８を調節することにより、再送の最大回数を３回に設定する。このように、設定操作部４８は再送回数調節手段として機能する。受信電力が規定値を超えるときには再送は行なわず、応答電文ＲＴＸを１回だけ伝送することによって子機４０での電力消費の増加を防止する。
【００２２】
ところで、親機３０と子機４０との間の無線信号の伝送においては、建物などの障害物で電波が反射し干渉や偏波の乱れが生じるからフェージング現象が発生しやすい。フェージング現象が生じると受信電力の大きい期間と小さい期間とが生じるから、受信電力の大きい期間に無線信号を伝送する確率を高める必要がある。とくに、平均的に受信電力が小さいときには、受信電力が大きくなる期間に無線信号を伝送しなければ通信成功率が低下する。そこで、応答電文ＲＴＸを再送する時間間隔がフェージングの周期に一致しないように、応答電文ＲＴＸを再送する時間間隔を調節可能としてある。再送の時間間隔は現場で測定した親機３０での受信電力に応じて設定操作部４８により調節すればよい。ここで、受信電力が小さいほど再送の時間間隔を短く設定する。なお、応答電文ＲＴＸは再送を行なうときに最大回数が３回に設定されるのであり、再送を行なうときのみ再送の時間間隔が調節可能になる。
【００２３】
（実施形態１）
基本構成では、連送回数、再送回数、再送間隔を子機４０に設けた設定操作部４８により現場で調節する構成としたが、本実施形態は、親機３０からの無線信号により、子機４０における連送回数、再送回数、再送間隔の少なくとも１要素を調節可能としたものである。つまり、図５に示すように、親機３０には子機４０からの応答電文ＲＴＸの受信強度を検出する受信強度検出手段３７と、受信強度に基づいて子機４０の設定内容を指示する調節指示手段３８とを設ける。この場合、子機４０では設定操作部４８が不要になり、親機３０からの無線信号によって子機４０のマイコン４１およびメモリ４２が設定操作部４８と同様に機能することになる。つまり、再送回数調節手段はマイコン４１およびメモリ４２により実現される。
【００２４】
しかして、親機３０が受信する応答電文ＲＴＸの受信強度を受信強度検出手段３７により検出し受信強度を規定値と比較して、基本構成と同様に、受信強度が規定値よりも小さければ、連送回数あるいは再送回数を大きい値に設定することによって、通信成功率を向上させるのである。受信強度に基づいて連送回数や再送回数を変更する処理は、現場での調整時にのみ行なうようにしてもよいが、親機３０が適時に自動的に行なってもよく、またセンタ１０から親機３０に指示を与えて適時に行なうようにしてもよい。さらに、再送を行なうときには、受信強度に応じて再送の時間間隔を調節するように調節指示手段３８に指示を与える。他の構成および動作は基本構成と同様である。
【００２５】
（実施形態２）
実施形態１では親機３０での応答電文ＲＴＸの受信電力に応じて子機４０における応答電文ＲＴＸの送信時の条件を調節していたが、本実施形態では子機４０の受信時の条件を調節するものである。つまり、基本構成において説明したように、子機４０は常時は１８秒間隔でキャリアセンスを行なっており、親機３０からは呼出符号とＩＤとを含む２０秒の起動電文ＳＴＸを送出する。しかしながら、この関係では子機４０が親機３０からの起動電文ＳＴＸを受信するのは、起動電文ＳＴＸの送信中に高々２回ということになる。一般に同じ情報の受信回数が多くなるほど通信成功率が高くなるから、親機３０からの起動電文ＳＴＸを子機４０で確実に受信するには、起動電文ＳＴＸの送信中における子機４０でのキャリアセンスの回数を増加させればよい。
【００２６】
そこで、子機４０からの応答電文ＲＴＸを親機３０で受信するときの受信電力を現場で測定し、受信電力が規定値よりも小さいときには設定操作部４８を操作して子機４０でのキャリアセンスの時間間隔を短くすることが考えられる。具体的には通常は１８秒間隔でキャリアセンスを行っているが、これを６秒間隔に変更することが可能になっている。つまり、設定操作部４８は検出間隔調節手段として機能する。このように子機４０でのキャリアセンスを常時の３分の１の時間間隔で行なうことにより、起動電文ＳＴＸの送信中に子機４０が起動電文ＳＴＸを受信可能な回数が４回に増加して通信成功率が向上する。他の構成および動作は基本構成と同様である。
【００２７】
ここで、本実施形態では、実施形態１と同様に設定操作部４８を設ける代わりに、図５のように親機３０に受信強度検出手段３７および調節指示手段３８を設けている。つまり、親機３０の受信強度検出手段３７によって子機４０からの応答電文ＲＴＸの受信強度を検出し、受信強度が規定値以下であるときには調節指示手段３８を通して、子機４０に規定されているキャリアセンスの時間間隔を短くなるように変更するのである。
【００２８】
（応用例）
本例は実施形態２と同様に、親機３０から子機４０への無線信号について通信成功率を高めるものである。つまり、上述した実施形態では親機３０から子機４０に対しては１回だけ無線信号を伝送しているが、本例では通信が成功しない場合に、親機３０から子機４０に対して無線信号を複数回伝送することによって通信成功率を高めるようとするものである。
【００２９】
親機３０のマイコン３１に図６に示すようにリトライ手段４１ａが設けられるとともに、親機３０に設定操作部３９が設けられる。つまり、親機３０は子機４０に対して無線信号（たとえば、起動電文ＳＴＸ）を伝送した後の一定時間は受信を待機し、待機中に子機４０からの応答の無線信号（たとえば、応答電文ＲＴＸ）を親機３０が受信できなければ、親機３０はリトライ手段４１ａによって同じ内容の無線信号を子機４０に再送するのである。このように、通信の成功を親機３０が確認できないときには親機３０から子機４０に対して同じ無線信号を再送するのであって、再送の最大回数はリトライ回数調節手段としての設定操作部３９により調節される。親機３０から子機４０への再送回数が増加すれば、子機４０における受信確率が増加するから、現場において親機３０での受信電力が規定値以下であるときには、親機３０から子機４０への無線信号の伝送回数の最大値を多く設定する。
【００３０】
また、実施形態１と同様に、本例においても親機３０に受信強度検出手段３７および調節指示手段３８を設けることができる。つまり、親機３０の受信強度検出手段３７によって子機４０からの応答電文ＲＴＸの受信強度を検出し、受信強度が規定値以下であるときには調節指示手段３８がリトライ手段３１ａに規定された再送の最大回数を変更する。この場合、設定操作部３９は不要でありリトライ回数調節手段はマイコン３１およびメモリ３２により実現されることになる。他の構成および動作は基本構成と同様である。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１の発明の構成によれば、再送の最大回数を調節する再送回数調節手段を子機に設けていることによって、親機での受信電力が小さいときには子機側の再送回数を増やして通信成功率を高め、親機での受信電力が大きいときには子機の再送回数を減らして消費電力の増加を抑制することができる。
【００３２】
しかも、子機に設けた再送回数調節手段に指示する調節指示手段を親機に設けていることによって、再送回数の設定を親機から行なうことができ、受信強度を検出することと合わせて再送回数を自動的に設定したり公衆回線を通して設定したりすることが可能になる。
【００３３】
請求項２の発明の構成によれば、子機に設けた再送回数調節手段に指示する調節指示手段を親機に設けていることによって、再送間隔の設定を親機から行なうことができ、受信強度を検出することと合わせて再送間隔を自動的に設定したり公衆回線を通して設定したりすることが可能になる。その上、再送間隔を調節するので、フェージング現象が生じている環境でもフェージングの周囲に一致しないように時間間隔を調節可能であって、再送の間に受信電力が大きくなる期間に無線信号を伝送できる可能性が高くなり通信成功率が高くなる。
【００３４】
請求項３の発明の構成によれば、子機が親機からの無線信号を検出する際の時間間隔を調節する検出間隔調節手段を子機に設けていることによって、親機での受信電力が小さいときには子機側で親機からのキャリアを検出する時間間隔を短くして通信成功率を高め、親機での受信電力が大きいときには子機でキャリアを検出する時間間隔を長くして消費電力の増加を抑制することができる。しかも、子機に設けた検出間隔調節手段に指示する調節指示手段を親機に設けていることによって、キャリアの検出時間間隔の設定を親機から行なうことができ、受信強度を検出することと合わせてキャリアの検出時間間隔を自動的に設定したり公衆回線を通して設定したりすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  基本構成を示すブロック図である。
【図２】  同上に用いる親機を示すブロック図である。
【図３】  同上に用いる子機を示すブロック図である。
【図４】  同上の動作説明図である。
【図５】  本発明の実施形態１に用いる親機を示すブロック図である。
【図６】  応用例に用いる親機を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０  センタ
２０  ガスメータ
３０  親機
３１ａ  リトライ手段
３７  受信強度検出手段
３８  調節指示手段
３９  設定操作部
４０  子機
４１ａ  キャリア検出手段
４１ｂ  返送手段
４１ｃ  再送手段
４８  設定操作部
５０  公衆回線
【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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