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設備システム・事業計画 ○(2022年7月掲載)

モデル地区における自動検針システム（スマートメーター）の導入
横浜市水道局 サービス推進課

1 ．はじめに横浜市水道局では、平成27年度から 2 年間、ガスの通信インフラを共用した自動検針の実証実験に取り組み、通信の正確性やシステムの実効性について検証を行いました。29年度には「スマートメーター導入可能性調査委託」を実施し、導入ロー

図1

モデル地区外観

ドマップの基本的な考え方について検討を行い、「自動検針システムの実装を通じたスマートメー通信方式の選定について、A街区は一般的な外ター普及」という方向性を整理しました。この考廊下の共同住宅でパイプシャフト（以下、「PS」え方を受け、自動検針システムの試験的導入を行という。）が屋外に面しており、個々の無線機がうため、30年度に「実用技術方式選定業務委託」

基地局と直接通信し易い環境であることが想定でを実施し、調達スキームの検討及び仕様書の草案きたことから、基地局と無線機がn： 1 の関係で作成に取り組みました。これらの取組みを経て、通信を行う、「スター方式」を採用しました。一方、

令和元年度から「モデル地区における自動検針シB街区はホテルのような内廊下の構造で、個々のステム導入」を「モデル事業」と位置付け、取組無線機による基地局との直接通信が難しい環境にみを進めています。

あることが想定されたため、データを無線機間でバケツリレーのように中継し、送信するという特2 ．自動検針システムの導入性の、「マルチホップ方式」を採用しました。また、それぞれの通信技術について、スター方式にはセ

横浜市建築局による「持続可能な住宅地推進プ

ル ラー系LPWAの「LTE-M」 を、 マ ル チ ホップロジェクト」の対象地域をモデル地区（図 1 ）と方式には27年度の実証実験で採用した「U-Bus設定しました。モデル地区には、「多世代向け分譲Air」を採用しました。（図 2 ）住宅」をコンセプトとしたA街区と、「高齢者向け賃貸住宅」をコンセプトとしたB街区があり、合計で461基のスマートメーターを設置しました。このスマートメーターによって取得したデータを使用して、調定から請求までの一連の処理を自動的に行うことを本モデル事業の目的とし、自動検針システム（スマートメーター）の導入を行いました。
図2

通信方式

写真 1 は、A街区のスマートメーター設置状況及びデータ取得の試験を開始しました。

です。PS内への設置では、電子式水道メーター

モデル地区に導入したスマートメーターで取得と結線した無線機を給水管などにナイロンバンドできるデータは 2 種類あります。ひとつは料金徴で固定しました。共用水栓等、地中に設置された収のための「定例検針データ」で、 2 カ月に 1 度メーターでは、水没や埋没を考慮し、無線機を防の通信頻度で取得します。もうひとつは、 1 時間水バッグに入れて設置しました。

値をメーターに蓄積し、おおよそ 1 日 1 回の通信頻度で取得する「 1 時間値データ」です。
これら 2 種類のデータを通信方式ごとに比較、検証することで、スマートメーターによる検針の正確性や取得率、通信方式の特性などについて考察を得ることができました。

写真 1

スマートメーター設置状況（A街区）（ 1 ）「定例検針データ」に関する検証
自動検針において最も重要な「定例検針データ」

写真 2 は、B街区のスマートメーター設置状況の正確性について検証しました。表 1 は、令和です。電子式水道メーターと無線機を結線し、設2 年 3 月から 7 月まで、隔月で取得したデータと置するのは同様ですが、マルチホップの場合は「無検針員が検針したメーター指針を突合した結果で線子機」のみ設置するメーター群と、「無線親機」す。の役割を果たす「GW（ゲートウェイ）端末」及突合の結果、データ取得に成功したものについび 基 地 局 と 通 信 す る た め の 端 末 で あ る「NCUては、全てのメーターで整合率100%でした。デー（Network Control Unitの略称）」を設置し、ネッタの欠損についても、「 1 時間値データ」から近トワークを構成します。なお、大口径メーター（口い時間の指針値を取得し、補完することが可能で径50㎜）については、他のメーターとネットワーした。

クを組むことが難しい場所に設置されていたため、NCUのみを設置して対応しました。

これらのことから、どちらの通信方式を採用しても、スマートメーターによる自動検針は料金調定のための検針として、問題なく利用できることが検証できました。
なお、対象件数が変動しているのは一部の住居において、スマートメーターの導入が交換等の事情により順次行われたためです。
表1

写真 2

スマートメーター設置状況（B街区）

3 ．検証
令和元年度に共同住宅部分におけるスマートメーターの設置を完了し、令和 2 年 4 月から通信検針値整合率

（2）「 1 時間値データ」に関する検証
表 2 及び表 3 は、 1 時間値の取得率を通信方

PSの形状や無線機の位置により電波が減衰し、通信が困難になるケースがありました。
（写真 3 ）

式ごとに集計したものです。スター方式（LTE-M）
は24時間ごとに 1 回、マルチホップ方式（U-BusAir）は32時間ごとに 1 回の通信頻度で、データを取得します。この仕様により、データ取得のタイミングが揃わないことから、 1 時間ごとのデー
タを 1 件として、令和 2 年 4 月から11月まで、 8カ月間のデータ総数を分母として取得率を算出

写真 3

PS扉の形状し、比較しました。
平均取得率はスター方式が約99.73％、マルチこのような場合、PS内に設置した無線機の位ホップ方式が約99.45％という結果で、どちらの置を変えることで、通信状況を安定させることが方式も99％以上の取得率を達成しており、 2 カ月できました。このことから、スター方式においてに 1 度の定例検針や転居時に行う随時検針などには、個々のスマートメーターにおいて通信（設置）活用するには十分な値だと考えられました。

環境を整備することで安定したデータ取得が可能になることが考察されました。

表2

データ取得率（LTE-M）

また、マルチホップ方式においてはデータをバケツリレーするための通信網（メッシュ）を構築することが重要であることが考察されました。
B街区の一角には、戸建住宅が 8 棟あり、スター方式とマルチホップ方式のスマートメーターを 4棟ずつ設置しています。（図 3 ）表3

データ取得率（U-Bus Air）

図3戸建住宅

戸建住宅にマルチホップ方式を導入するに当たり、GW端末とNCU端末を共同住宅共用部に設置しました。
（図 3 のF）しかし、戸建住宅のメーター（図 3 のA～D）からは距離が遠く通信困難であっ（ 3 ）通信方式の特性に関する考察たことから、中間点の看板裏に中継器代わりの子スター方式におけるデータ欠損の特徴として、機を増設（図 3 のE）してメッシュを構築し、安個々の設置環境が通信の妨げとなっていることが定した通信を可能としました。なお、戸建住宅に原因である可能性が想定されました。例えば、設置したスター方式のスマートメーターは通信状況が安定しており、個々の設置環境の整備が整っていることが推察されました。
これらのように、スター方式においては設置環境が通信状況を左右することから、個々の環境設定が重要であること、またマルチホップ方式においてはGW端末までのメッシュ構築を整備することが安定した通信を行う上で、重要となることが

図4

自動検針システム構成イメージ考察されました。
ついて、引き続き検討を行います。また、令和 5（ 4 ）運用保守・障害対応の必要性
通信不具合が発生した場合、通信失敗によるリ

年 8 月末に委託契約が終了となるため、同年 9 月以降の方向性について検討を行う予定です。

トライを繰り返すことで電池切れを起こし、結果、数日間にわたりデータ欠損を起こす可能性があります。このとき、異常の検知や障害対応（修理・5 ．おわりに交換など）を迅速に行うことができれば、結果的現在、多くの自治体や事業者により、様々な技にデータ取得率の向上に繋がると考えられます。

術を用いた実証実験などが行われています。横浜

そのため、スマートメーター導入後の安定運用を市においても、本モデル事業における検証結果や、担保するには、通信状況をチェックする仕組み（シ自動検針システムの運用を通じた知見により、技ステム）や、保守体制や障害発生時の対応フロー術的な検証や、業務上の課題抽出が進んでいます。

等の検討と整備が必要になると考えられます。

これらにより、特に通信の分野ではほとんどの技術が問題なく水道スマートメーターに適用可能で4 ．今後の取組みあることが確認されており、技術的な課題はクリアされつつあると思われます。

令和 2 年 4 月から通信及びデータ取得の試験をしかし、スマートメーター導入に関する課題に行い、検証を行ってきました。データの整合性や、おいて、最もクリティカルな要素は「費用」であデータ取得検証結果より、実際の検針業務に適用ることは変わっていません。特に、これまではス可能と判断できたことから、10月より自動検針シマートメーター本体の価格が一般的な水道メーステムとして本格運用を開始し、11月から定例検ターに比べ高価であることが課題でしたが、これ針を実施、取得データをもとに料金調定を行い、に加えて「通信費」の低減化についても、検討が実際の業務に適用しています。

必要だと考えています。

また、料金計算システムの再構築及び稼働開始

このことにより横浜市では、スマートメーターに伴い、令和 3 年 4 月からはスマートメーターで導入に向けて「費用低減化」が必須であるとの考取得したデータの取込みから料金計算、調定、請え方から、官民共同の取組みや他都市との連携な求までを完全自動化し、運用を行っています。
（図どを通じ、検討を行っていく予定です。

4）
今後は、自動検針による料金調定・請求を継続【謝辞】本モデル事業は、愛知時計電機株式会社

するとともに、技術的な検証として、無線機の保ならびに東洋計器株式会社との業務委託契約によ守（通信障害や電池消耗、故障等）に関する検証、り行われました。御協力いただいた両社の皆様にスマートメーター導入に伴う検針業務への適用に深く感謝を申し上げます。