JP6915475B2 - 遠隔検針システム - Google Patents

Description

本発明は遠隔検針システムに関する。

センタ装置、親機、及び複数の子機を有し、各子機の検針値（各子機に接続されたガスメータや水道メータなどの検針値）を親機経由でセンタ装置に通報する遠隔検針システムがある（特許文献１）。

この遠隔検針システムにおいて、センタ装置が各子機の検針を行う、即ち各子機の検針値を収集するときの検針値の通報方法としては、センタ装置からの１台ずつの呼び出し（通報要求）に応じて通報する方法と、子機が１台ずつ自発的にセンタ装置に通報する方法とがある。

特開２０１０−８７７６１号公報

しかしながら、上記いずれの方法も、子機は検針値を１台ずつ順次に通報するので、子機の設置台数に比例して検針時間と通報回数が増えていく。このため、１台の親機に収容できる子機の台数に制限が発生している。

１台の親機に収容する子機の台数を多くするには、１台の親機に収容された全子機の検針値の収集に要する通信時間を制限すればよい。しかし、多段構成の子機を有する場合、中継段数の増加に伴い通信時間が長くなるため、通信時間を制限すると中継段数に制限が発生してしまう。このため、１台の親機に収容する子機のエリアを拡大することができない状況である。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、センタ装置、親機、及び複数の子機を有し、各子機の検針値を親機経由でセンタ装置に通報する遠隔検針システムにおいて、センタ装置が親機に収容された全子機の検針値の収集に要する通信時間を短縮することである。

本発明は、センタ装置、親機、及び複数の子機を有し、各子機の検針値を親機経由でセンタ装置に通報する遠隔検針システムであって、前記センタ装置は、各子機の位置情報、各子機の通報ルートである直上位端末の識別情報及び当該直上位端末からの電波の電界強度情報を取得する通報ルート情報取得手段と、各子機と当該子機から親機迄の通報ルート以外の子機との間の電界強度情報を各子機と前記通報ルート以外の子機との間の距離と電界強度との関係から算出する電界強度情報算出手段と、前記電界強度情報算出手段による算出結果から、各子機の通信可能エリアを算出する通信可能エリア算出手段と、前記通信可能エリア算出手段による算出結果から、前記複数の子機を、それぞれが親機と直接通信を行う１つの中心子機、及び前記中心子機に収容された複数の周辺子機からなる複数のグループにグルーピングするグルーピング手段と、を有し、前記中心子機は、前記周辺子機の検針値を順次に取得する検針値取得手段と、前記順次に取得された検針値を複数まとめて通報する検針値通報手段と、を有し、前記グルーピング手段は、下記ａからｆの手法を実行することにより、各子機の位置情報及び電界強度情報に基づいて、前記中心子機がより多くの周辺子機を収容でき、かつ前記グループの数がより少なくなるようにグルーピングする、遠隔検針システムである。
ａ：通報ルートが親機である全子機を中心子機候補とする。
ｂ：上記中心子機候補の通信可能エリア内（通報ルートとなっている、もしくは、通報ルートではないが通報可能な距離内の設置である）の子機を各中心子機候補の周辺子機候補とする。
ｃ：ａ、ｂの結果より構成される「中心子機候補＋周辺子機候補」からなるｎ個のグループを第１の仮グループとする。
ｄ： 第１の仮グループを構成するｎ個のグループのうち、収容子機候補（「中心子機候補＋周辺子機候補」）の数が最少で、かつ全収容子機候補が他のグループにも重なっている場合にはそのグループを解散し、そのグループ内の中心子機候補と周辺子機候補を他のグループに振り分け、その結果構成される（ｎ−１）個のグループを第２の仮グループとする。
ｅ：同様にｄの手法を繰り返すことで、グループ数を（ｎ−２）、（ｎ−３）と減らしていく。
ｆ：最終的にグループを減らすことができなくなった段階でグルーピング確定とする。

本発明によれば、センタ装置、親機、及び複数の子機を有し、各子機の検針値を親機経由でセンタ装置に通報する遠隔検針システムにおいて、センタ装置が親機に収集された全子機の検針値の収集に要する通信時間を短縮することができる。
また、本発明によれば、それぞれが親機と直接通信を行う１つの中心子機、及び中心子機に収容された複数の周辺子機からなる複数のグループにグルーピングする際に、中心子機がより多くの周辺子機を収容でき、かつグループの数がより少なくなるようにグルーピングすることができる。

本発明の実施形態に係る遠隔検針システムの概略構成の一例を示す図である。 図１におけるセンタ装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る遠隔検針システムにおけるグルーピングの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る遠隔検針システムにおけるグルーピング処理のフローチャートである。 センタ装置のデータベースの端末情報テーブルに保持されている情報のグルーピング前の内容の一例を示す図である。 図４における仮グルーピングの一例を示す図である。 センタ装置のデータベースの端末情報テーブルに保持されている情報のグルーピング後の内容の一例を示す図である。 センタ装置のデータベースのグループ情報テーブルに保持されている情報の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る遠隔検針システムにおける検針手順の一例を示す図である。 図９に示されている検針手順に対応するシーケンス図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
〈遠隔検針システムの概略構成〉
図１は、本発明の実施形態に係る遠隔検針システムの概略構成の一例を示す図である。この通信システムは、例えば、ガスや水道メータの自動検針システムに用いたものであって、センタ装置１と、携帯電話回線などの公衆通信回線ＮＷを介してセンタ装置１と接続される親機２と、親機２に収容された、つまり親機２の配下のｎ個（ｎは２以上の整数）の子機グループＧ１・・・Ｇｎからなる。

子機グループＧ１は、子機３−１と、子機３−１に収容された６台の子機３−１１，３−１２，３−１３，３−１４，３−１５，３−１６からなる。また、子機グループＧｎは、子機３−ｎ１と、子機３−ｎ１に収容された７台の子機３−ｎ１，３−ｎ２，３−ｎ３，３−ｎ４，３−ｎ５，３−ｎ６，３−ｎ７からなる。

ここで、親機２と子機３−１・・・３−ｎとは特定小電力無線により直接通信を行う。また、子機３−１に収容された子機３−１１，３−１２，３−１３，３−１４，３−１５，３−１６は、直上位端末である子機３−１を中継子機として、特定小電力無線により親機２と通信を行う。同様に、子機３−ｎに収容された子機３−ｎ１，３−ｎ２，３−ｎ３，３−ｎ４，３−ｎ５，３−ｎ６，３−ｎ７は、直上位端末である子機３−ｎを中継子機として、特定小電力無線により親機２と通信を行う。

つまり、この遠隔検針システムでは、子機３−１・・・３−ｎの検針値は、親機２経由でセンタ装置１に通報される。一方、子機３−１・・・３−ｎに収容された子機の検針値は、子機３−１・・・３−ｎ及び親機２経由でセンタ装置１に通報される。

ここでは、図示の便宜上、子機グループＧ１，Ｇｎの子機の段数を２段とし、２段目の子機の数を６，７としたが、これは一例であり、よく多くの段数、より多くの子機数を有してもよい。

〈センタ装置の概略構成〉
図２は、図１におけるセンタ装置の概略構成を示すブロック図である。
センタ装置１は、制御部１１と、それぞれが制御部１１に接続された記憶部１２、網制御部１３、表示部１４、及び操作入力部１５を備えている。

制御部１１は、例えばマイクロプロセッサ及びその周辺回路等で構成され、センタ装置１全体の制御や演算処理等を行う。
記憶部１２は、ＲＯＭなど不揮発性メモリ、フラッシュメモリやハードディスク等の書換え可能な不揮発性メモリ、ＲＡＭ等の揮発性メモリからなる。そして、ＲＯＭにはセンタ装置１を動作させるために必要な制御プログラムなどが格納されている。また、ＲＡＭには制御部１１が実行中の各プログラムや、それらの実行に必要な情報が格納される。また、書換え可能な不揮発性メモリには登録した各子機の端末番号、及び各子機に接続された外部機器に関する情報等からなる管理データテーブルや、親機２の端末番号など、通信に必要なシステムに関する情報の他、親機２から送信される外部機器のデータ等が格納される。ここでは、端末情報テーブル及びグループ情報テーブルを含むデータベース１２１を図示した。
網制御部１３は公衆通信回線ＮＷを介して親機２と通信を行う。
表示部１４は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であり、この遠隔検針システムに関する情報や子機に接続された外部機器に関する情報、センタ装置１への入力時の操作画面等を表示する。操作入力部１５は、各種データや命令等をセンタ装置１に対して外部から入力するキーボードやマウス等の入力手段を有する。

〈グルーピング〉
図３は、本発明の実施形態に係る遠隔検針システムにおけるグルーピングの一例を示す図である。この図において、白抜きの星形は親機、黒丸は中心子機、白丸は周辺子機である。センタ装置１は、保有している子機設置場所情報（位置情報）と電界強度情報から、中心子機の選定とグルーピングを行う。

ここで、中心子機とは親機と直接通信を行う子機であり、周辺子機とは中心子機に収容されており、中心子機経由で親機と通信を行う子機である。即ち、中心子機は図１における子機３−１・・・３−ｎに対応するものであり、周辺子機は図１における子機３−１１〜３−１６・・・３−ｎ１，３−ｎ２，３−ｎ３，３−ｎ４，３−ｎ５，３−ｎ６，３−ｎ７に対応する子機である。

図示のように、遠隔検針システムの子機の総数は４６個であり、５個のグループＧ１〜Ｇ５にグルーピング（グループ分け）されている。
グループＧ１の中心子機は子機１０であり、周辺子機は子機８，９，１６，２９，３０，３１，３２からなる子機である。以下、これを「Ｇ１：１０…８，９，１６，２９，３０，３１，３２」と表記する。この表記によりグループＧ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５を表記すると下記のようになる。
「Ｇ２：１７…１，２，１１，１２，１８，３３，３４，３５，４３，４４」
「Ｇ３：１９…３，１３，１４，１５，２０，３６，３７，４５」
「Ｇ４：２２…２１，２３，２４，３８，３９，４０，４１」
「Ｇ５：２５…４，５，６，７，２６，２７，２８，４２，４６」

〈子機のグルーピング〉
次に子機のグルーピングの方法について説明する。本実施形態では、中心子機がより多くの周辺子機を収容でき、かつ、グループ数がより少なくなるよう、中心子機を選定し、その周辺子機のグルーピングを行う。

図４は、本発明の実施形態に係る遠隔検針システムにおけるグルーピング処理のフローチャートである。この処理は全子機の設置終了後にセンタ装置１の制御部１１が記憶部１２に保持されているプログラム及びデータを用いて実行する。また、制御部１１がこの処理を実行する前提として、記憶部１２内のデータベース１２１の端末情報テーブルには、予め公知の方法で取得した各子機の端末ＩＤ、位置情報、電界強度などが保持されている。そこで、図４に示されている処理について説明する前にデータベース１２１の端末情報テーブルについて説明する。

図５は、センタ装置のデータベースの端末情報テーブルに保持されている情報のグルーピング前の内容の一例、即ち、制御部１１が図４に示されている処理を実行する前にデータベース１２１の端末情報テーブルに保持されている情報の一例を示す図である。

図示のように、端末情報テーブルは、子機を配下とする親機、即ち子機を収容する親機のＩＤ（ここでは０００００００１）に対して設けられており、子機の端末ＩＤ、位置情報、通報ルート、電界強度、及びグループ設定状態が保持されている。ここで、端末ＩＤ、位置情報、通報ルート及び電界強度の内容とその取得方法は周知であるから（例えば特開２００６−９９６５１号公報、特開２００６−２８７４６８号公報）、説明を省略する。

次に図４に示されている処理について説明する。
まず制御部１１は、同一親機配下の各子機の位置情報をデータベース１２１の端末情報テーブルから抽出し、子機の位置関係をマッピングする（ステップＳＴ１）。次に制御部１１は、各子機のルート情報（通報ルート）をデータベース１２１の端末情報テーブルから抽出し、ステップＳＴ１で位置関係をマッピングした各子機間の電界強度をマッピングする（ステップＳＴ２）。

次いで制御部１１は、電界強度情報がない子機間の電界強度をステップＳＴ１及びＳＴ２の結果（距離と電界強度の関係）から算出する（ステップＳＴ３）。次に制御部１１は、ステップＳＴ３の結果から、各子機の通信可能エリアを算出する（ステップＳＴ４）。

次に制御部１１は、ステップＳＴ４の結果から各子機を仮グルーピングする（ステップＳＴ５）。次に制御部１１は、ステップＳＴ５で作成された仮グループから、最小数のグループで親機配下の全子機を選択できる組合せを抽出する（ステップＳＴ６）。

ここで、ステップＳＴ５及びＳＴ６について図６を参照して詳しく説明する。ステップＳＴ５及びＳＴ６は例えば下記ａ〜ｆの手順により行う。
ａ：通報ルートが親機である全子機を中心子機候補とする。
ｂ：ａの中心子機候補の通信可能エリア内（通報ルートとなっている、もしくは、通報ルートではないが通報可能な距離内の設置である）の子機を各中心子機候補の収容子機候補とする。
ｃ：ａ、ｂの結果より構成される「中心子機候補＋周辺子機候補」からなるｎ個のグループを第１の仮グループとする。
ｄ：第１の仮グループを構成するｎ個のグループのうち、収容子機数が最少で、かつ全収容子機（中心子機を含む）が他のグループにも重なっている場合（図６における上側の中央のグループ）にはそのグループを解散し、そのグループ内の中心子機と周辺子機を他のグループに振り分け（図６における下側のグループ参照）、その結果構成される（ｎ−１）個のグループを第２の仮グループとする。
ｅ：同様にｄの手法を繰り返すことで、グループ数を（ｎ−２）、（ｎ−３）と減らしていく。
ｆ：最終的にグループを減らすことができなくなった段階でグルーピング確定とする。

最後に制御部１１は、ステップＳＴ６の結果から各グループの中心子機と収容子機をデータベース１２１のグループ情報テーブルに設定するとともに、端末情報テーブルのグループ設定状態を設定済として（ステップＳＴ７）、この図に示されている処理を終える。

図７は、センタ装置のデータベースの端末情報テーブルに保持されている情報のグルーピング後の内容の一例を示す図であり、図８は、センタ装置のデータベースのグループ情報テーブルに保持されている情報の一例を示す図である。即ち、図７、図８は、図４に示されている処理の実行により作成されるテーブルである。

図７に示されている端末情報テーブルは、図５に示されている端末情報テーブルのグループ設定状態を設定済に変更したものである。また、図８に示されているグループ情報テーブルは、各グループのグループＩＤと、それに紐付けられた各グループの中心子機の端末ＩＤ及び各グループの収容子機の端末ＩＤを保持している。このグループ情報テーブルは図３に示されているグルーピングを表している。

〈検針手順〉
図９は、本発明の実施形態に係る遠隔検針システムにおける検針手順の一例を示す図であり、図１０は、図９に示されている検針手順に対応するシーケンス図である。これらの図を用いて、本発明の実施形態に係る遠隔検針システムにおける検針手順の一例について説明する。

センタ装置１は、グループ検針を開始すると、親機２に対して検針要求信号を送信する（手順Ｓ１）。親機２は、センタ装置１から検針要求信号を受信すると、子機グループＧ１の各子機の検針値を取得するため、子機グループＧ１の中心子機である子機１０に対して、検針要求信号を送信する（手順Ｓ２）。中心子機（子機１０）は、親機２から検針要求信号を受信すると、子機グループＧ１内の周辺子機に対してブロードキャストで検針要求信号を送信する（手順Ｓ３）。

周辺子機は、検針要求信号の受信後、内蔵する乱数発生器で発生されたランダムな時間ウェイトしたタイミングで、中心子機（子機１０）に対して応答信号（検針データとして端末ＩＤと検針値を含む）を返信する（手順Ｓ４〜Ｓ１０）。したがって、周辺子機からの応答信号は中心子機（子機１０）に対してランダムなタイミングで順次に送信される。中心子機（子機１０）は受信した応答信号に含まれている検針データを内蔵する記憶部に保持しておく（手順Ｓ１１）。

中心子機（子機１０）は、検針データの収集完了を検出したら（手順Ｓ１２）、保持しておいた全ての検針データを親機２経由でセンタ装置１に一括送信する（手順Ｓ１３，Ｓ１４）。このとき、中心子機（子機１０）は自身の検針データを併せて送信する。なお、検針データの収集完了の検出は、例えば検針要求信号のブロードキャストからのタイムアウトに基づいて行う。

以上で子機グループＧ１に対する検針が終了する。以後、センタ装置１は子機グループＧ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５に対して上述した手順を繰り返すことで、センタ装置１は親機２の配下の全子機の検針データを収集することができる。なお、検針データが取れなかった端末については、センタ装置１より従来の方法でデータベース１２１内の端末情報テーブルの通報ルート経由で１台ずつ取得する。

以上詳細に説明したように、本発明の実施形態に係る遠隔検針システムによれば下記（１）〜（４）の効果が得られる。
（１）従来は子機１台ずつ検針値を収集するのに対し、本実施形態では複数の子機の検針値を子機グループ一括で収集するので、検針時間を大幅に短縮することができる。
（２）親機−センタ装置間の通信回数が少なくてすむので、消費電力と通信料金を低減することができる。
（３）親機の収容台数制限が緩和されるので、子機密集地域での親機設置台数を削減することができる。
（４）多段中継システムの場合、中継段数制限が緩和されるので、１台の親機における子機通信可能エリアを拡大することができる。

〈変形例〉
次に本発明の変形例について説明する。本発明は、上記の実施形態に対して下記（i）〜（vi）の変形が可能である。
（i）各中心子機の通報日時が重ならないよう、中心子機は予め設定された通報日時にセンタ装置に送信する。
（ii）周辺子機は自グループと隣接グループの両方の中心子機からブロードキャストされた検針要求信号を受信することが考えられるので、１度応答したら２度目以降は応答しない等の処理を行うことで、複数グループによる同一端末の検針値の重複取得を防止する。
（iii）ブロードキャストによる周辺子機の検針値取得に代えて、マルチキャストで取得してもよい。この場合は、中心子機はセンタ装置から設定されたグループの周辺子機の端末ＩＤを記憶しておく。この場合は検針値の重複取得は発生しない。
（iv）運用途中で端末の追加、撤去などで設置状況に変化があった場合、あるいは子機検針エラーが発生した場合は、その端末を含むグループおよび周辺グループに対し、中心子機の再選定／再グルーピングを行う。
（v）中心子機の段数は、親機直下の１段目子機でなくても選定可能とする。この場合、２段目以下の中心子機は１段目の中心子機経由で親機と通信を行う。
（vi）中心子機は、周辺子機の検針データを一括送信するのではなく、複数まとめて複数回に分けて送信する。

１…センタ装置、２…親機、３−１・・・３−ｎ，３−１１〜３−１６，３−ｎ１〜３−ｎ７…子機、１１…制御部、Ｇ１〜Ｇｎ…子機グループ。

Claims (2)

1. センタ装置、親機、及び複数の子機を有し、各子機の検針値を親機経由でセンタ装置に通報する遠隔検針システムであって、
   前記センタ装置は、各子機の位置情報、各子機の通報ルートである直上位端末の識別情報及び当該直上位端末からの電波の電界強度情報を取得する通報ルート情報取得手段と、各子機と当該子機から親機迄の通報ルート以外の子機との間の電界強度情報を各子機と前記通報ルート以外の子機との間の距離と電界強度との関係から算出する電界強度情報算出手段と、前記電界強度情報算出手段による算出結果から、各子機の通信可能エリアを算出する通信可能エリア算出手段と、前記通信可能エリア算出手段による算出結果から、前記複数の子機を、それぞれが親機と直接通信を行う１つの中心子機、及び前記中心子機に収容された複数の周辺子機からなる複数のグループにグルーピングするグルーピング手段と、を有し、
   前記中心子機は、前記周辺子機の検針値を順次に取得する検針値取得手段と、前記順次に取得された検針値を複数まとめて通報する検針値通報手段と、を有し、
   前記グルーピング手段は、下記ａからｆの手法を実行することにより、各子機の位置情報及び電界強度情報に基づいて、前記中心子機がより多くの周辺子機を収容でき、かつ前記グループの数がより少なくなるようにグルーピングする、
   遠隔検針システム。
   ａ：通報ルートが親機である全子機を中心子機候補とする。
   ｂ：上記中心子機候補の通信可能エリア内（通報ルートとなっている、もしくは、通報ルートではないが通報可能な距離内の設置である）の子機を各中心子機候補の周辺子機候補とする。
   ｃ：ａ、ｂの結果より構成される「中心子機候補＋周辺子機候補」からなるｎ個のグループを第１の仮グループとする。
   ｄ： 第１の仮グループを構成するｎ個のグループのうち、周辺子機候補（「中心子機候補＋周辺子機候補」）の数が最少で、かつ全収容子機候補が他のグループにも重なっている場合にはそのグループを解散し、そのグループ内の中心子機候補と周辺子機候補を他のグループに振り分け、その結果構成される（ｎ−１）個のグループを第２の仮グループとする。
   ｅ：同様にｄの手法を繰り返すことで、グループ数を（ｎ−２）、（ｎ−３）と減らしていく。
   ｆ：最終的にグループを減らすことができなくなった段階でグルーピング確定とする。
2. 請求項１に記載された遠隔検針システムにおいて、
   前記検針値取得手段は、検針要求信号をブロードキャストする手段と、前記検針要求信号の受信に応じて前記周辺子機からランダムなタイミングで送信された検針値を受信する手段と、を有する、遠隔検針システム。
   

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