自動検針無線装置、自動検針無線システム及びそのプログラム
【課題】無線を使用した自動検針システムにおいて、あらかじめ無線子機の優先度を決めた上で設置されるような従来の構成では、新たに建設された建物や、取り壊された建物などの周囲環境の変化があった場合の対応が困難であり、変更における影響範囲が大規模に渡る可能性もあり柔軟性に欠けるという課題があった。
【解決手段】無線子機１０５ｅと無線子機１０８ｅが基地局１０２からの無線データを受信すると、各々の計時部２０５を使用してランダムなウェイト時間を生成し、そのウェイト時間の間に所定のデータパケットを受信すれば以降は子機と認識して送受信処理を行い、ウェイト時間の間に所定のデータパケットを受信しなければ以降は親機と認識して送受信処理を行うようにする。
【解決手段】無線子機１０５ｅと無線子機１０８ｅが基地局１０２からの無線データを受信すると、各々の計時部２０５を使用してランダムなウェイト時間を生成し、そのウェイト時間の間に所定のデータパケットを受信すれば以降は子機と認識して送受信処理を行い、ウェイト時間の間に所定のデータパケットを受信しなければ以降は親機と認識して送受信処理を行うようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス、水道、電気等の使用量の検針を行う際の１：Ｎ型自動検針無線システムにおいて無線子機が小規模グループを形成し、上りと下りの通信手段を変更する自動検針無線システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの普及とともに家庭やオフィス、工場に至るまでブロードバンド環境が構築されており、通信インフラが大きく変化している。様々な機器がＩＰ化されており、アナログ回線を使用した電話もＩＰ電話へと変化しており、従来の電話回線を使用せずに利用されている。
【０００３】
従来、家庭やオフィスあるいは工場などに設置されているメータには、ガス、水道、電気等の使用量を測定する機能を有しており、メータに記録されたデータを電話等の通信回線を介して自動検針センターに回収する自動検針システムが普及している。この自動検針システムは、電話等の通信回線を必要とすることから、回線契約料や回線使用料などを含めてコストが大きくなる。この課題の解決策として、無線を使用するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１２は上記従来例を示す構成図を示しており、１は自動検針センターからの命令を受けてデータの送受信を行う無線親機、２は無線親機からの無線親機へデータを伝達するための無線子機、３はガスなどの計測を行うためのメータ、４はデータの流れである。
【０００５】
以上のように構成された通信機器についてその動作を説明する。子機ｚはメータから得られたデータを自動検針センターへ通知するために、子機ｚよりも優先度の高い子機ｙに対してデータを転送する。子機ｙは子機ｚから受け取ったデータを、さらに優先度の高い子機に対して順次転送していく。最終的に最も優先度の高い子機ａが親機に対して、データを転送することになる。このように、子機同士が優先順序に基づきデータを数珠つなぎに転送することにより、遠く離れた親機に対して小さな送信出力によるデータ送信を可能としている。子機を数珠繋ぎにすることにより、基地局となる親機の設備投資を抑えることができる。
【特許文献１】特開２００４−６２５１０号公報（第６項、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、あらかじめ子機の優先度を決めた上で設置する必要があり、大規模な地域で実施することが困難であった。また、新たに建設された建物や、取り壊された建物などの周囲環境の変化があった場合の対応が困難であり、変更における影響範囲が大規模に渡る可能性もあり柔軟性に欠けるものであった。また、子機の無線方式が１種類であるため、親機からのデータ（下り）については長距離型の無線周波数帯域が必要とされる。子機は親機と通信しなければならないため、当然のことながら親機の使用する周波数帯域の無線を選択することになる。この場合、子機の送信出力を抑えるということに対して必ずしも有効ではなく、使用する無線周波数帯域によっては子機に必要とされる消費電力が大きくなるという問題がある。さらに、子機の省電力化を無線周波数帯域の変更によって図る場合には、親機が長距離型の無線周波数帯域を使用できなくなるため、基地局の設備投資を抑えることができなくなる。
【０００７】
本発明は、前期従来の課題を解決するもので、基地局を介した自動検針センターからの
データ送信（下り）にはアナログテレビなどの周波数帯域を使用した長距離型の無線で広域無線通信を行い、無線子機からのデータ送信（上り）には中短距離型の省電力無線を使用して近傍域無線通信を行い、各無線子機を中継局として利用し無線子機からのデータを、近傍にある別の無線子機が多段にホッピングすることで基地局まで届けることのできる自動検針無線システムでありかつ周囲環境の変化に対して動的に対応することが可能である柔軟な自動検針無線システム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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の自動検針無線システムは、任意に設定される時間が経過するまでに他の自動検針無線装置から特定の無線データを受信したときは子機と認識して送受信処理を行い、任意に設定される時間が経過するまでに他の自動検針無線装置から特定の無線データを受信しないときは親機と認識して送受信処理を行うようにするものである。
【０００９】
これによれば、基地局の設備投資を抑え省電力で効率の良い自動検針無線システムを実現することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の自動検針無線システムは、任意に設定される時間が経過するまでに他の自動検針無線装置から特定の無線データを受信したときは子機と認識して送受信処理を行い、任意に設定される時間が経過するまでに他の自動検針無線装置から特定の無線データを受信しないときは親機と認識して送受信処理を行うので、基地局の設備投資を抑え省電力で効率の良い自動検針無線システムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、ガス使用量の計量を行う計量部と、自動検針センターと通信回線で接続される基地局との間で無線データを送受信する広域無線通信部と、広域無線通信部による無線通信範囲よりも狭い範囲で無線通信を行う近傍域無線通信部とを備え、広域無線通信部が基地局から無線データを受信した時から任意に設定される時間が経過した後に近傍域無線通信部を介して特定の無線データを送信し、任意に設定される時間が経過するまでに他の自動検針無線装置から特定の無線データを受信したときは子機と認識して送受信処理を行い、任意に設定される時間が経過するまでに他の自動検針無線装置から特定の無線データを受信しないときは親機と認識して送受信処理を行うようにしたものである。
【００１２】
これによれば、基地局からのデータ送信（下り）と無線子機からのデータ送信（上り）の通信方式を変更することで、基地局の設備投資を抑えることができ周囲環境の変化に柔軟に対応できる効率の良い自動検針無線システムを構築することができる。
【００１３】
第２の発明は、特に第１の発明において、親機と認識して送受信処理を行うときであって、基地局からの無線データに対して応答する場合、近傍域無線通信部の通信可能圏内にある他の自動検針無線装置のうち親機と認識して送受信処理を行うものを介して基地局へ応答データを送信し、近傍域無線通信部は、その通信可能圏内にある複数の自動検針無線装置のうち、基地局からの無線データの受信レベルを最も高く受信した自動検針無線装置へ応答データを送信するようにしたものである。
【００１４】
これによれば、特定の経路設定がなされていない状態であっても、基地局まで他の自動検針無線装置を中継して応答データを届けることができる。
【００１５】
第３の発明は、特に第２の発明において、基地局は応答データを送信するための経路情報を送信するものである。
【００１６】
これによれば、無線子機は基地局からの経路情報を取得することができるため、自動検針センターからの指示に従うことが可能となり、最適な通信経路によって無線子機が基地局までデータを転送することが可能となり、データ収集の効率化を図ることができる。また、障害発生時などにおいても通信経路の変更に対応できることから信頼性のある確実な通信経路を使用することができる。
【００１７】
第４の発明は、特に第３の発明において、親機と認識して送受信処理を行うときであって、広域無線通信部を介して基地局から送信された無線データを受信したとき、無線データを近傍域無線通信部の通信可能圏内にある複数の自動検針無線装置に送信するようにしたものである。
【００１８】
これによれば、基地局からの無線データを何らかの原因によって受信できなかったとしても、近傍にある別の自動検針無線装置から無線データを確実に受信でき、災害発生時などにおける緊急時においても安全に動作することができる。
【００１９】
また、第５の発明は、上記第１から第４の発明である自動検針無線装置と、自動検針センターと、自動検針センターと通信回線で接続された基地局とから構成される自動検針無線システムであり、これによれば、基地局の設備投資を抑え省電力で効率の良い自動検針無線システムを実現することができる。
【００２０】
また、第６の発明は、上記第１から第４の発明である自動検針無線装置の手段の全てもしくは一部としてコンピュータを機能させるためのプログラムであり、これによれば、基地局の設備投資を抑え省電力で効率の良い自動検針無線システムを実現することができる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１１を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は本自動検針無線システムを表した図である。自動検針センター１０１と基地局１０２とは、有線または無線の通信回線１０３で接続されている。そして、基地局１０２は、自動検針センター１０１からの無線データ１０４を無線子機１０５（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅ）へ送信する。
【００２３】
この無線子機１０５は、ガス使用量の計量を行うメータ機能を備えており、その計量データは無線通信を利用して基地局１０２を介して自動検針センター１０１へ送信される。また、無線子機１０５から基地局１０２へ無線データを送信するには、複数の無線子機１０５を経由して間接的に基地局１０２へ送信する方法と、直接基地局１０２へ送信する方法とがあるが、詳細は後に述べる。
【００２４】
また、それぞれの無線子機１０５（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅ）は、小規模グループ１０６（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅ）を形成しており、その小規模グループ１０６内では無線子機１０５が主体となってデータ通信を調整している。例えば、小規模グループ１０６を形成する無線子機１０８（１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ、１０８ｅ）は、勝手に無線データを送信するのではなく、一度無線子機１０５に送信したいデータを送り、無線子機１０５（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅ）間を中継することにより、特定の無線子機、あるいは基地局１０２まで無線データ１０７を送信する。
【００２５】
なお、本実施の形態では、無線データを調整する無線子機１０５のことを「親機と認識して送受信処理を行う無線子機」と記載し、逆に無線データの調整を行わない無線子機１０８のことを「子機と認識して送受信処理を行う無線子機」と記載することにする。
【００２６】
次に、無線子機１０５（または１０８）のブロック図を図２に示す。無線子機１０５（または１０８）は、需要家のガス使用量の計量や使用状態の監視を行う計量部２０１による計量データを、長距離型の無線通信を行う広域無線通信部２０２や、広域無線通信部２０２の通信距離よりも短い中短距離型の無線通信を行う近傍域無線通信部２０３、広域無線通信部２０２と近傍域無線通信部２０３とを任意に切り替える無線方式切替部２０４を用いて送信する。
【００２７】
また、無線子機１０５（または１０８）は、時刻を計時するための計時部２０５、本実施の形態で以下に説明する処理フローを実施するためのプログラムや様々なデータを保持するための記憶部２０６、無線子機１０５全体を制御するための制御部２０７、無線子機の駆動電力を供給するための電源部２０８、無線データの受信レベルを測定するための受信レベル測定部２０９、小規模グループ１０６において親機の役割を果たす無線子機であるか否かを判断する無線親機判断部２１０を備えている。
【００２８】
次に、無線子機１０５（または１０８）の回路図を図３と共に説明する。以下に説明する各機能はバス３０１によって接続されており、具体的には電源部２０８に相当する電池３０２、全体を制御するための制御部２０７に相当するＣＰＵ３０３、無線方式切替部２０４や受信レベル測定部２０９や無線親機判断部２１０などの制御プログラムやデータなどを格納するためのＲＯＭ３０４、プログラム実行やデータ保存に使用されるＲＡＭ３０５、需要家のガス使用量の計量や使用状態の監視を行う計量部２０１に相当する計量器３０６、様々な時刻監視を行うための計時部２０５に相当するタイマ３０７、主として基地局との無線データ通信に使用される広域無線通信部２０２に相当する広域無線通信Ｉ／Ｆ３０８、主として無線子機同士の無線データ通信に使用される近傍域無線通信Ｉ／Ｆ３０９に接続されている。
【００２９】
以上のように構成された自動検針無線システムについて、その動作を説明する。まず、自動検針センター１０１からの指示に従い、基地局１０２が無線データを送信する。無線子機は基地局１０２からの無線データを広域無線通信部２０２より受信する。このとき、広域無線通信にはアナログテレビの周波数帯域などを使用すると長距離型の通信が実現できるため効率が良い。受信したデータが基地局１０２に対して応答を返す必要性がある場合には、省電力な近傍域無線通信部２０３を使用して無線子機同士がデータを多段にホッピングさせて遠く離れた基地局１０２までデータを届ける。
【００３０】
無線子機は近傍域にある複数の無線子機同士で小規模グループ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅを形成しており、このグループ単位で必要なデータをまとめてデータをホッピングさせて基地局まで届ける。
【００３１】
例えば、小規模グループ１０６ｅでは無線子機１０５ｅが親機のような役割を担い、小規模グループ１０６ｅに属している他の無線子機１０８ｅのデータを収集し、収集したデータを別の小規模グループ１０６ｄにおける親機の役割を担う１０５ｄに対してデータを送信する。同様にして親機の役割を担っている１０５ｄが１０５ｃにデータを転送する。
【００３２】
この様に、各小規模グループ１０６ａ、１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ，１０６ｅの親機の役割を担っている無線子機１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ，１０５ｅがデータを順次転送することで、遠く離れた基地局までデータを届けることができる。
【００３３】
ここで、小規模グループの形成方法について、無線子機１０５ｅ、無線子機１０８ｅによって形成された小規模グループ１０６ｅを代表例として、図４の流れ図とともに説明する。
【００３４】
まず、無線子機１０５ｅと無線子機１０８ｅが基地局１０２からの無線データを受信する(Ｓ４０１)。Ｓ４０１の時点では、無線子機１０５ｅと無線子機１０８ｅに親子関係に相当する従属関係などはない。また、ハード仕様もソフト仕様も同一のものであり等価である。
【００３５】
次に、無線子機１０５ｅと無線子機１０８ｅはＳ４０１の基地局１０２からのデータ受信時の受信レベルを各々の受信レベル測定部２０９によって測定する（Ｓ４０２）。
【００３６】
そして、無線子機１０５ｅと無線子機１０８ｅは各々の計時部２０５を使用してランダムな遅延時間を生成し（Ｓ４０３）、その生成されたランダム遅延時間が経過するまでウェイト状態となる（Ｓ４０４）。
【００３７】
ここで、ウェイト状態中に近傍領域にある自分以外の無線子機から所定のデータパケットを受信したか否かを判断する（Ｓ４０５）。もし、ウェイト状態中に近傍領域にある自分以外の無線子機から所定のデータパケットを受信していない場合には、自分が小規模グループ１０６ｅの親機を担う必要があることを認識する（Ｓ４０６）。つまり、ここでは無線子機１０５ｅが親機の役割を担うことを認識したことになる。そして、親機であると判断した無線子機１０５ｅは近傍域にある他の無線子機１０８ｅに対して、近傍域無線通信部２０３より近傍域無線データパケットを送信する（Ｓ４０７）。
【００３８】
また、Ｓ４０５において、ウェイト状態中に近傍領域にある自分以外の無線子機から所定のデータパケットを受信した場合には、近傍域無線データパケットを受信した無線子機１０８ｅは、自分が小規模グループ１０６の子機であると認識し（Ｓ４０９）、近傍域無線データパケットの送信元である親機の役割を担う無線子機１０５ｅに対して近傍域無線データパケットを送信する（Ｓ４１０）。
【００３９】
ここで、Ｓ４０６において自分が親機であると判断した無線子機１０５ｅは、Ｓ４０７にて送信した近傍域無線データパケットの応答となる他の無線子機１０８ｅからのＳ４１０の近傍域無線データパケットを受信する（Ｓ４０８）と、無線子機１０５ｅが自分の管轄する小規模グループにどのような無線子機１０８ｅが存在するのかということを把握することができる（Ｓ４１１）。
【００４０】
このように、Ｓ４０３でランダム遅延時間を生成し、さらにＳ４０４でランダム遅延時間のウェイト状態を作ることにより、各無線子機１０５ｅ、１０８ｅ同士の所定の近傍域無線データパケット送信タイミングをずらすことが可能であるため混信を防ぐことができる。
【００４１】
また、Ｓ４０１からＳ４１１の一連の処理フローにより、親機の役割を担う無線子機１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅと子機として動作するその他の無線子機１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ、１０８ｅの区別が可能となり、自立分散的に小規模グループ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅを形成することが可能になる。
【００４２】
なお、図４で示した小規模グループ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅの別の形成方法として、近傍域無線データパケット５００には受信レベル５０３も含まれていることから、受信レベル５０３の最も大きなものが親機の役割を果たすという方法
も考えられる。具体的には、例えばＳ４０５以降の処理を省き、Ｓ４０４のランダム遅延時間経過後に、例えば無線子機１０５ｅが近傍域無線データパケット５００を周囲に対して送信し、任意の時間ウェイト状態となり、他の無線子機１０８ｅからの同様の近傍域無線データパケット５００を受信する。
【００４３】
そして、無線子機１０８ｅも無線子機１０５ｅと同様の処理を行う。このようにすることによって、例えば無線子機１０５ｅと周囲の無線子機１０８ｅはお互いの存在とお互いの受信レベル５０３を知ることができる。最も受信レベル５０３が高いものが親機の役割を果たす無線子機１０５ｅと認識して、小規模グループ１０６ｅを形成することが可能である。この方法によれば、基地局１０２までのデータ転送を安定化させるという効果を期待できる。また、この受信レベル５０３が同じ値であった場合には、Ｓ４０１からＳ４１１の流れで説明したように近傍域無線データパケット５００を最も早く送信した無線子機１０５ｅが親機の役割を担うという複合的な方法で小規模グループ１０６ｅを形成することもできる。
【００４４】
図４に示す一連の処理フローにより小規模グループ１０６（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅ）が形成されると、各無線子機１０５ｅ、１０８ｅは図５に示す近傍域無線データパケット５００を送受信する。
【００４５】
近傍域無線データパケット５００は、近傍無線ヘッダ５０１、グループＩＤ５０２、受信レベル５０３、機器情報５０４、データフィールド５０５から構成されており、近傍無線ヘッダ５０１は近傍域無線データパケット５００の近傍無線ヘッダであり、送信元や送信先、パケットタイプなど無線データに関する様々なパラメータが含まれている。そして、無線子機１０５ｅや無線子機１０８ｅはこの近傍無線ヘッダ５０１部分に含まれる情報から誰が送信したものであるのか、あるいはどのような対応をしなければならないのかが判断できる。
【００４６】
グループＩＤ５０２は小規模グループ１０６を識別するためのものであり、受信レベル５０３はＳ４０２において測定された受信レベル値を示す。機器情報５０４には無線子機１０５ｅや無線子機１０８ｅがどのような機器であるかを判別、特定できるための値が示され、データフィールド５０５には計量部２０１より得られた情報や転送データなどが含まれている。
【００４７】
近傍域無線データパケット５００に受信レベル５０３が含まれていることから、他の例えば小規模グループ１０６ｄからのデータに含まれる受信レベル５０３を確認することで、基地局がどの方向にあるのかということが判断できる。また基地局１０２に対してデータを転送する際に、無線子機１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅが受信レベル５０３の大きな方向へデータを転送することで、基地局までの通信経路を決定することが可能となる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態によれば、データが複数の無線子機１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅを多段にホッピングする仕組みであるため、中短距離型の省電力な無線通信を使用することができるため、長時間運用を可能とした省電力な自動無線検針システムを提供することができる。また、無線子機１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅが中継器として機能することから、中継器の設備投資を抑えることができる。
【００４９】
さらに、長距離型の無線通信が可能な広域無線通信部２０２を備えていることから、遠く離れた基地局１０２からのデータを直接受信することが可能になることから、基地局の設備投資を抑えることができる。
【００５０】
また、必要に応じて小規模グループ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅを自立分散的に形成することができるため、設置時において親機、子機の設定などをする必要性がないため、設置工数の削減を図ることができる。また、親機と子機を区別して設置する必要性が無いため、設置環境におけるネットワーク設計に必要とされる時間を大幅に短縮することができる。また、新たな建設物や古くなった建物の取り壊しによる周辺環境の変化に対しても、人手をかけることなく柔軟に対応することが可能である。
【００５１】
また、近傍無線通信による通信が障害発生などの何らかの理由により成功しない場合においては、無線方式切替部２１０により通信方式の切替を行い、広域無線通信部２０２を使用して直接基地局へデータを転送することが可能である。また、山間部や郊外において基地局１０２までの経路が近傍無線通信では実現できないような設置環境においても、広域無線通信部２０２によって基地局までデータを届けることができる。
【００５２】
（実施の形態２）
本実施の形態において実施の形態１と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。図６は本実施の形態における無線子機の機能ブロック図である。６０１は基地局１０２より受信した経路情報に基づき、通信経路を補正する通信経路補正部であり、実際には制御プログラムの一部として記憶部２０６に保持されているものである。
【００５３】
基地局１０２より送信されるデータパケットである通信経路補正データパケット７００について図７を用いて説明する。通信経路補正データパケット７００は、広域無線通信における無線データパケット７００の広域無線ヘッダ７０１と、データがどのような性質のものであるかを示すデータ種別７０２と、自動検針センターによって管理されている経路情報が含まれる経路情報データフィールド７０３とで構成されている。
【００５４】
以上のように構成された自動検針無線システムについて、その動作を説明する。まず、自動検針センター１０１において、過去の自動検針情報を管理している。この管理情報から通信経路の効率が悪い無線子機１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅに対して、通信経路補正データパケット７００を送信する。これを受信した無線子機１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅは記憶部２０６に保持しているデータ転送先を、通信経路補正部６０１によって通信経路補正データパケット７００の情報に従い、次回の通信において、補正されたデータ転送先に対して、データを転送することによって効率の良い通信経路を使用してデータ転送を行う。
【００５５】
なお、上記過去の自動検針情報とは、自動検針センター１０１が無線子機１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅとの無線通信によって収集、蓄積されるデータのことを指し、自動検針センター１０１はそのデータを基にして例えば無線子機１０５ｅがどのような経路によって基地局１０２までデータが転送されたのかという情報も把握することができる。当然のことながら過去から現時点にいたるまでの情報が蓄積されていることから、通信経路の効率が良いか悪いかという判断が可能になる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態によれば、通信経路補正部６０１を備えることによって、通信経路補正データパケット７００の情報に従い、次回の通信において通信経路変更を反映させることができるため、最適な通信経路を確保することができる。また、自動検針無線システム全体の応答性能を高めることができる。さらに、何らかの障害が発生した場合にも、自動検針センター１０１からの指示により一時的に通信経路を変更することができるため、データを確実に収集することが可能となる。
【００５７】
（実施の形態３）
本実施の形態において実施の形態１あるいは実施の形態２と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。図８は本実施の形態における無線子機の機能ブロック図である。８０１は基地局１０２から受信した一斉同報データの緊急度を判断するための緊急度判断部であり、実際には制御プログラムの一部として記憶部２０６に保持されているものである。
【００５８】
基地局１０２より送信される緊急時における一斉同報データパケット９００について図９を用いて説明する。一斉同報データパケット９００は、無線ヘッダ９０１、データがどのような性質のものであるかを示すデータ種別９０２、一斉同報データパケット９００の緊急度９０３、一斉同報データパケット９００に含まれる緊急時における指示情報９０４とから構成されている。
【００５９】
図１０は緊急時における一斉同報データパケット９００を受信した、例えば無線子機１０５ｅの処理のフロー図である。
【００６０】
まず、地震の発生などの緊急時においては基地局１０２から一斉同報データパケット９００が送信され、それを受信する（Ｓ１００１）。すると、一斉同報データパケット９００に含まれるデータ種別９０２を確認し、受信データが緊急時における一斉同報であることを認識する（Ｓ１００２）。
【００６１】
次に、一斉同報データパケット９００に含まれている緊急度９０３を緊急度判断部８０１が判定し（Ｓ１００３）、緊急度が高い場合には指示情報９０２に基づき、弁を遮断するなどの処理を実施する（Ｓ１００４）。
【００６２】
そして、計時部２０５においてランダム遅延時間を生成し（Ｓ１００５）、ランダム遅延時間が経過するまでウェイト状態としつつ（Ｓ１００６）、ここで一斉同報データパケット９００の指示情報９０２に対応済みであることを近傍域に対して通知する（Ｓ１００７）。
【００６３】
なお、これら一連の処理フロー中のＳ１００１にて一斉同報データパケット９００を何らかの原因で受信できず取りこぼしてしまう場合（Ｓ１１０１）がある。それについては、図１１に示す処理フローが実行される。
【００６４】
まず、上記Ｓ１００７にて他の無線子機（例えば無線子機１０５ｅ）から送信されたデータを受信し（Ｓ１１０２）、そのデータ内容を確認する（Ｓ１１０３）。確認の結果、緊急を要する一斉同報データパケット９００があったことを認識すると、一斉同報データパケット９００を正しく受信した無線子機１０５ｅと同様の処理を実施する（Ｓ１１０４）。ここで、すでに一斉同報データパケット９００の内容を実施済みであれば、受信したデータは無視し、以下Ｓ１００５からＳ１００７を実行する。なお、図１０、図１１に示す処理は、親機の役割や子機の役割というものはなく、すべての無線子機が同様に処理を行うものとする。
【００６５】
以上のように、本実施の形態によれば、一時的なノイズ等による通信環境の悪化などが発生し、基地局１０２からの一斉同報データパケット９００を取りこぼした場合においても、近傍にある別の、無線子機が一斉同報データパケット９００と同様の内容を近傍領域に知らせることによって一斉同報データパケット９００の取りこぼしを防止することができ、災害発生時などにおける緊急時においても安全に動作する自動検針無線システムを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の自動検針無線システムは、基地局からのデータは広域無線通信部を使用して受信し、基地局へデータ送信には、複数の無線子機が可変の小規模グループを形成し、所定の条件にある無線子機がこの小規模グループの親機となり、自分の小規模グループのデータを収集し、自分よりも受信レベルの高い別の小規模グループの親機に順次転送することで、基地局までデータを届けることができる。基地局からのデータ送信（下り）と無線子機からのデータ送信（上り）の通信方式を変更することで、基地局の設備投資を抑え省電力で効率の良い自動検針無線システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態１における自動検針無線システムの全体図
【図２】本発明の実施の形態１における無線子機の機能ブロック図
【図３】本発明の実施の形態１における無線子機の回路図
【図４】本発明の実施の形態１における小規模グループの形成方法を示す処理フロー図
【図５】本発明の実施の形態１における近傍域無線通信で使用されるデータパケットを示す図
【図６】本発明の実施の形態２における無線子機の機能ブロック図
【図７】本発明の実施の形態２における基地局からの経路情報データパケットを示す図
【図８】本発明の実施の形態３における無線子機の機能ブロック図
【図９】本発明の実施の形態３における基地局からの一斉同報データパケットを示す図
【図１０】本発明の実施の形態３における一斉同報データパケットを受信した時の処理フロー図
【図１１】本発明の実施の形態３における一斉同報データパケットを取りこぼした時の処理フロー図
【図１２】従来の自動検針無線システムの全体図
【符号の説明】
【００６８】
１０１ 自動検針センター
１０２ 基地局
１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅ 親機の役割を担う無線子機
１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅ 小規模グループ
１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ、１０８ｅ 子機の役割を担う無線子機
２０１ 計量部
２０２ 広域無線通信部
２０３ 近傍域無線通信部
２０５ 計時部
２０７ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス、水道、電気等の使用量の検針を行う際の１：Ｎ型自動検針無線システムにおいて無線子機が小規模グループを形成し、上りと下りの通信手段を変更する自動検針無線システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの普及とともに家庭やオフィス、工場に至るまでブロードバンド環境が構築されており、通信インフラが大きく変化している。様々な機器がＩＰ化されており、アナログ回線を使用した電話もＩＰ電話へと変化しており、従来の電話回線を使用せずに利用されている。
【０００３】
従来、家庭やオフィスあるいは工場などに設置されているメータには、ガス、水道、電気等の使用量を測定する機能を有しており、メータに記録されたデータを電話等の通信回線を介して自動検針センターに回収する自動検針システムが普及している。この自動検針システムは、電話等の通信回線を必要とすることから、回線契約料や回線使用料などを含めてコストが大きくなる。この課題の解決策として、無線を使用するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１２は上記従来例を示す構成図を示しており、１は自動検針センターからの命令を受けてデータの送受信を行う無線親機、２は無線親機からの無線親機へデータを伝達するための無線子機、３はガスなどの計測を行うためのメータ、４はデータの流れである。
【０００５】
以上のように構成された通信機器についてその動作を説明する。子機ｚはメータから得られたデータを自動検針センターへ通知するために、子機ｚよりも優先度の高い子機ｙに対してデータを転送する。子機ｙは子機ｚから受け取ったデータを、さらに優先度の高い子機に対して順次転送していく。最終的に最も優先度の高い子機ａが親機に対して、データを転送することになる。このように、子機同士が優先順序に基づきデータを数珠つなぎに転送することにより、遠く離れた親機に対して小さな送信出力によるデータ送信を可能としている。子機を数珠繋ぎにすることにより、基地局となる親機の設備投資を抑えることができる。
【特許文献１】特開２００４−６２５１０号公報（第６項、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、あらかじめ子機の優先度を決めた上で設置する必要があり、大規模な地域で実施することが困難であった。また、新たに建設された建物や、取り壊された建物などの周囲環境の変化があった場合の対応が困難であり、変更における影響範囲が大規模に渡る可能性もあり柔軟性に欠けるものであった。また、子機の無線方式が１種類であるため、親機からのデータ（下り）については長距離型の無線周波数帯域が必要とされる。子機は親機と通信しなければならないため、当然のことながら親機の使用する周波数帯域の無線を選択することになる。この場合、子機の送信出力を抑えるということに対して必ずしも有効ではなく、使用する無線周波数帯域によっては子機に必要とされる消費電力が大きくなるという問題がある。さらに、子機の省電力化を無線周波数帯域の変更によって図る場合には、親機が長距離型の無線周波数帯域を使用できなくなるため、基地局の設備投資を抑えることができなくなる。
【０００７】
本発明は、前期従来の課題を解決するもので、基地局を介した自動検針センターからの
データ送信（下り）にはアナログテレビなどの周波数帯域を使用した長距離型の無線で広域無線通信を行い、無線子機からのデータ送信（上り）には中短距離型の省電力無線を使用して近傍域無線通信を行い、各無線子機を中継局として利用し無線子機からのデータを、近傍にある別の無線子機が多段にホッピングすることで基地局まで届けることのできる自動検針無線システムでありかつ周囲環境の変化に対して動的に対応することが可能である柔軟な自動検針無線システム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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の自動検針無線システムは、任意に設定される時間が経過するまでに他の自動検針無線装置から特定の無線データを受信したときは子機と認識して送受信処理を行い、任意に設定される時間が経過するまでに他の自動検針無線装置から特定の無線データを受信しないときは親機と認識して送受信処理を行うようにするものである。
【０００９】
これによれば、基地局の設備投資を抑え省電力で効率の良い自動検針無線システムを実現することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の自動検針無線システムは、任意に設定される時間が経過するまでに他の自動検針無線装置から特定の無線データを受信したときは子機と認識して送受信処理を行い、任意に設定される時間が経過するまでに他の自動検針無線装置から特定の無線データを受信しないときは親機と認識して送受信処理を行うので、基地局の設備投資を抑え省電力で効率の良い自動検針無線システムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、ガス使用量の計量を行う計量部と、自動検針センターと通信回線で接続される基地局との間で無線データを送受信する広域無線通信部と、広域無線通信部による無線通信範囲よりも狭い範囲で無線通信を行う近傍域無線通信部とを備え、広域無線通信部が基地局から無線データを受信した時から任意に設定される時間が経過した後に近傍域無線通信部を介して特定の無線データを送信し、任意に設定される時間が経過するまでに他の自動検針無線装置から特定の無線データを受信したときは子機と認識して送受信処理を行い、任意に設定される時間が経過するまでに他の自動検針無線装置から特定の無線データを受信しないときは親機と認識して送受信処理を行うようにしたものである。
【００１２】
これによれば、基地局からのデータ送信（下り）と無線子機からのデータ送信（上り）の通信方式を変更することで、基地局の設備投資を抑えることができ周囲環境の変化に柔軟に対応できる効率の良い自動検針無線システムを構築することができる。
【００１３】
第２の発明は、特に第１の発明において、親機と認識して送受信処理を行うときであって、基地局からの無線データに対して応答する場合、近傍域無線通信部の通信可能圏内にある他の自動検針無線装置のうち親機と認識して送受信処理を行うものを介して基地局へ応答データを送信し、近傍域無線通信部は、その通信可能圏内にある複数の自動検針無線装置のうち、基地局からの無線データの受信レベルを最も高く受信した自動検針無線装置へ応答データを送信するようにしたものである。
【００１４】
これによれば、特定の経路設定がなされていない状態であっても、基地局まで他の自動検針無線装置を中継して応答データを届けることができる。
【００１５】
第３の発明は、特に第２の発明において、基地局は応答データを送信するための経路情報を送信するものである。
【００１６】
これによれば、無線子機は基地局からの経路情報を取得することができるため、自動検針センターからの指示に従うことが可能となり、最適な通信経路によって無線子機が基地局までデータを転送することが可能となり、データ収集の効率化を図ることができる。また、障害発生時などにおいても通信経路の変更に対応できることから信頼性のある確実な通信経路を使用することができる。
【００１７】
第４の発明は、特に第３の発明において、親機と認識して送受信処理を行うときであって、広域無線通信部を介して基地局から送信された無線データを受信したとき、無線データを近傍域無線通信部の通信可能圏内にある複数の自動検針無線装置に送信するようにしたものである。
【００１８】
これによれば、基地局からの無線データを何らかの原因によって受信できなかったとしても、近傍にある別の自動検針無線装置から無線データを確実に受信でき、災害発生時などにおける緊急時においても安全に動作することができる。
【００１９】
また、第５の発明は、上記第１から第４の発明である自動検針無線装置と、自動検針センターと、自動検針センターと通信回線で接続された基地局とから構成される自動検針無線システムであり、これによれば、基地局の設備投資を抑え省電力で効率の良い自動検針無線システムを実現することができる。
【００２０】
また、第６の発明は、上記第１から第４の発明である自動検針無線装置の手段の全てもしくは一部としてコンピュータを機能させるためのプログラムであり、これによれば、基地局の設備投資を抑え省電力で効率の良い自動検針無線システムを実現することができる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１１を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は本自動検針無線システムを表した図である。自動検針センター１０１と基地局１０２とは、有線または無線の通信回線１０３で接続されている。そして、基地局１０２は、自動検針センター１０１からの無線データ１０４を無線子機１０５（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅ）へ送信する。
【００２３】
この無線子機１０５は、ガス使用量の計量を行うメータ機能を備えており、その計量データは無線通信を利用して基地局１０２を介して自動検針センター１０１へ送信される。また、無線子機１０５から基地局１０２へ無線データを送信するには、複数の無線子機１０５を経由して間接的に基地局１０２へ送信する方法と、直接基地局１０２へ送信する方法とがあるが、詳細は後に述べる。
【００２４】
また、それぞれの無線子機１０５（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅ）は、小規模グループ１０６（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅ）を形成しており、その小規模グループ１０６内では無線子機１０５が主体となってデータ通信を調整している。例えば、小規模グループ１０６を形成する無線子機１０８（１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ、１０８ｅ）は、勝手に無線データを送信するのではなく、一度無線子機１０５に送信したいデータを送り、無線子機１０５（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅ）間を中継することにより、特定の無線子機、あるいは基地局１０２まで無線データ１０７を送信する。
【００２５】
なお、本実施の形態では、無線データを調整する無線子機１０５のことを「親機と認識して送受信処理を行う無線子機」と記載し、逆に無線データの調整を行わない無線子機１０８のことを「子機と認識して送受信処理を行う無線子機」と記載することにする。
【００２６】
次に、無線子機１０５（または１０８）のブロック図を図２に示す。無線子機１０５（または１０８）は、需要家のガス使用量の計量や使用状態の監視を行う計量部２０１による計量データを、長距離型の無線通信を行う広域無線通信部２０２や、広域無線通信部２０２の通信距離よりも短い中短距離型の無線通信を行う近傍域無線通信部２０３、広域無線通信部２０２と近傍域無線通信部２０３とを任意に切り替える無線方式切替部２０４を用いて送信する。
【００２７】
また、無線子機１０５（または１０８）は、時刻を計時するための計時部２０５、本実施の形態で以下に説明する処理フローを実施するためのプログラムや様々なデータを保持するための記憶部２０６、無線子機１０５全体を制御するための制御部２０７、無線子機の駆動電力を供給するための電源部２０８、無線データの受信レベルを測定するための受信レベル測定部２０９、小規模グループ１０６において親機の役割を果たす無線子機であるか否かを判断する無線親機判断部２１０を備えている。
【００２８】
次に、無線子機１０５（または１０８）の回路図を図３と共に説明する。以下に説明する各機能はバス３０１によって接続されており、具体的には電源部２０８に相当する電池３０２、全体を制御するための制御部２０７に相当するＣＰＵ３０３、無線方式切替部２０４や受信レベル測定部２０９や無線親機判断部２１０などの制御プログラムやデータなどを格納するためのＲＯＭ３０４、プログラム実行やデータ保存に使用されるＲＡＭ３０５、需要家のガス使用量の計量や使用状態の監視を行う計量部２０１に相当する計量器３０６、様々な時刻監視を行うための計時部２０５に相当するタイマ３０７、主として基地局との無線データ通信に使用される広域無線通信部２０２に相当する広域無線通信Ｉ／Ｆ３０８、主として無線子機同士の無線データ通信に使用される近傍域無線通信Ｉ／Ｆ３０９に接続されている。
【００２９】
以上のように構成された自動検針無線システムについて、その動作を説明する。まず、自動検針センター１０１からの指示に従い、基地局１０２が無線データを送信する。無線子機は基地局１０２からの無線データを広域無線通信部２０２より受信する。このとき、広域無線通信にはアナログテレビの周波数帯域などを使用すると長距離型の通信が実現できるため効率が良い。受信したデータが基地局１０２に対して応答を返す必要性がある場合には、省電力な近傍域無線通信部２０３を使用して無線子機同士がデータを多段にホッピングさせて遠く離れた基地局１０２までデータを届ける。
【００３０】
無線子機は近傍域にある複数の無線子機同士で小規模グループ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅを形成しており、このグループ単位で必要なデータをまとめてデータをホッピングさせて基地局まで届ける。
【００３１】
例えば、小規模グループ１０６ｅでは無線子機１０５ｅが親機のような役割を担い、小規模グループ１０６ｅに属している他の無線子機１０８ｅのデータを収集し、収集したデータを別の小規模グループ１０６ｄにおける親機の役割を担う１０５ｄに対してデータを送信する。同様にして親機の役割を担っている１０５ｄが１０５ｃにデータを転送する。
【００３２】
この様に、各小規模グループ１０６ａ、１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ，１０６ｅの親機の役割を担っている無線子機１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ，１０５ｅがデータを順次転送することで、遠く離れた基地局までデータを届けることができる。
【００３３】
ここで、小規模グループの形成方法について、無線子機１０５ｅ、無線子機１０８ｅによって形成された小規模グループ１０６ｅを代表例として、図４の流れ図とともに説明する。
【００３４】
まず、無線子機１０５ｅと無線子機１０８ｅが基地局１０２からの無線データを受信する(Ｓ４０１)。Ｓ４０１の時点では、無線子機１０５ｅと無線子機１０８ｅに親子関係に相当する従属関係などはない。また、ハード仕様もソフト仕様も同一のものであり等価である。
【００３５】
次に、無線子機１０５ｅと無線子機１０８ｅはＳ４０１の基地局１０２からのデータ受信時の受信レベルを各々の受信レベル測定部２０９によって測定する（Ｓ４０２）。
【００３６】
そして、無線子機１０５ｅと無線子機１０８ｅは各々の計時部２０５を使用してランダムな遅延時間を生成し（Ｓ４０３）、その生成されたランダム遅延時間が経過するまでウェイト状態となる（Ｓ４０４）。
【００３７】
ここで、ウェイト状態中に近傍領域にある自分以外の無線子機から所定のデータパケットを受信したか否かを判断する（Ｓ４０５）。もし、ウェイト状態中に近傍領域にある自分以外の無線子機から所定のデータパケットを受信していない場合には、自分が小規模グループ１０６ｅの親機を担う必要があることを認識する（Ｓ４０６）。つまり、ここでは無線子機１０５ｅが親機の役割を担うことを認識したことになる。そして、親機であると判断した無線子機１０５ｅは近傍域にある他の無線子機１０８ｅに対して、近傍域無線通信部２０３より近傍域無線データパケットを送信する（Ｓ４０７）。
【００３８】
また、Ｓ４０５において、ウェイト状態中に近傍領域にある自分以外の無線子機から所定のデータパケットを受信した場合には、近傍域無線データパケットを受信した無線子機１０８ｅは、自分が小規模グループ１０６の子機であると認識し（Ｓ４０９）、近傍域無線データパケットの送信元である親機の役割を担う無線子機１０５ｅに対して近傍域無線データパケットを送信する（Ｓ４１０）。
【００３９】
ここで、Ｓ４０６において自分が親機であると判断した無線子機１０５ｅは、Ｓ４０７にて送信した近傍域無線データパケットの応答となる他の無線子機１０８ｅからのＳ４１０の近傍域無線データパケットを受信する（Ｓ４０８）と、無線子機１０５ｅが自分の管轄する小規模グループにどのような無線子機１０８ｅが存在するのかということを把握することができる（Ｓ４１１）。
【００４０】
このように、Ｓ４０３でランダム遅延時間を生成し、さらにＳ４０４でランダム遅延時間のウェイト状態を作ることにより、各無線子機１０５ｅ、１０８ｅ同士の所定の近傍域無線データパケット送信タイミングをずらすことが可能であるため混信を防ぐことができる。
【００４１】
また、Ｓ４０１からＳ４１１の一連の処理フローにより、親機の役割を担う無線子機１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅと子機として動作するその他の無線子機１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ、１０８ｅの区別が可能となり、自立分散的に小規模グループ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅを形成することが可能になる。
【００４２】
なお、図４で示した小規模グループ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅの別の形成方法として、近傍域無線データパケット５００には受信レベル５０３も含まれていることから、受信レベル５０３の最も大きなものが親機の役割を果たすという方法
も考えられる。具体的には、例えばＳ４０５以降の処理を省き、Ｓ４０４のランダム遅延時間経過後に、例えば無線子機１０５ｅが近傍域無線データパケット５００を周囲に対して送信し、任意の時間ウェイト状態となり、他の無線子機１０８ｅからの同様の近傍域無線データパケット５００を受信する。
【００４３】
そして、無線子機１０８ｅも無線子機１０５ｅと同様の処理を行う。このようにすることによって、例えば無線子機１０５ｅと周囲の無線子機１０８ｅはお互いの存在とお互いの受信レベル５０３を知ることができる。最も受信レベル５０３が高いものが親機の役割を果たす無線子機１０５ｅと認識して、小規模グループ１０６ｅを形成することが可能である。この方法によれば、基地局１０２までのデータ転送を安定化させるという効果を期待できる。また、この受信レベル５０３が同じ値であった場合には、Ｓ４０１からＳ４１１の流れで説明したように近傍域無線データパケット５００を最も早く送信した無線子機１０５ｅが親機の役割を担うという複合的な方法で小規模グループ１０６ｅを形成することもできる。
【００４４】
図４に示す一連の処理フローにより小規模グループ１０６（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅ）が形成されると、各無線子機１０５ｅ、１０８ｅは図５に示す近傍域無線データパケット５００を送受信する。
【００４５】
近傍域無線データパケット５００は、近傍無線ヘッダ５０１、グループＩＤ５０２、受信レベル５０３、機器情報５０４、データフィールド５０５から構成されており、近傍無線ヘッダ５０１は近傍域無線データパケット５００の近傍無線ヘッダであり、送信元や送信先、パケットタイプなど無線データに関する様々なパラメータが含まれている。そして、無線子機１０５ｅや無線子機１０８ｅはこの近傍無線ヘッダ５０１部分に含まれる情報から誰が送信したものであるのか、あるいはどのような対応をしなければならないのかが判断できる。
【００４６】
グループＩＤ５０２は小規模グループ１０６を識別するためのものであり、受信レベル５０３はＳ４０２において測定された受信レベル値を示す。機器情報５０４には無線子機１０５ｅや無線子機１０８ｅがどのような機器であるかを判別、特定できるための値が示され、データフィールド５０５には計量部２０１より得られた情報や転送データなどが含まれている。
【００４７】
近傍域無線データパケット５００に受信レベル５０３が含まれていることから、他の例えば小規模グループ１０６ｄからのデータに含まれる受信レベル５０３を確認することで、基地局がどの方向にあるのかということが判断できる。また基地局１０２に対してデータを転送する際に、無線子機１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅが受信レベル５０３の大きな方向へデータを転送することで、基地局までの通信経路を決定することが可能となる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態によれば、データが複数の無線子機１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅを多段にホッピングする仕組みであるため、中短距離型の省電力な無線通信を使用することができるため、長時間運用を可能とした省電力な自動無線検針システムを提供することができる。また、無線子機１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅが中継器として機能することから、中継器の設備投資を抑えることができる。
【００４９】
さらに、長距離型の無線通信が可能な広域無線通信部２０２を備えていることから、遠く離れた基地局１０２からのデータを直接受信することが可能になることから、基地局の設備投資を抑えることができる。
【００５０】
また、必要に応じて小規模グループ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅを自立分散的に形成することができるため、設置時において親機、子機の設定などをする必要性がないため、設置工数の削減を図ることができる。また、親機と子機を区別して設置する必要性が無いため、設置環境におけるネットワーク設計に必要とされる時間を大幅に短縮することができる。また、新たな建設物や古くなった建物の取り壊しによる周辺環境の変化に対しても、人手をかけることなく柔軟に対応することが可能である。
【００５１】
また、近傍無線通信による通信が障害発生などの何らかの理由により成功しない場合においては、無線方式切替部２１０により通信方式の切替を行い、広域無線通信部２０２を使用して直接基地局へデータを転送することが可能である。また、山間部や郊外において基地局１０２までの経路が近傍無線通信では実現できないような設置環境においても、広域無線通信部２０２によって基地局までデータを届けることができる。
【００５２】
（実施の形態２）
本実施の形態において実施の形態１と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。図６は本実施の形態における無線子機の機能ブロック図である。６０１は基地局１０２より受信した経路情報に基づき、通信経路を補正する通信経路補正部であり、実際には制御プログラムの一部として記憶部２０６に保持されているものである。
【００５３】
基地局１０２より送信されるデータパケットである通信経路補正データパケット７００について図７を用いて説明する。通信経路補正データパケット７００は、広域無線通信における無線データパケット７００の広域無線ヘッダ７０１と、データがどのような性質のものであるかを示すデータ種別７０２と、自動検針センターによって管理されている経路情報が含まれる経路情報データフィールド７０３とで構成されている。
【００５４】
以上のように構成された自動検針無線システムについて、その動作を説明する。まず、自動検針センター１０１において、過去の自動検針情報を管理している。この管理情報から通信経路の効率が悪い無線子機１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅに対して、通信経路補正データパケット７００を送信する。これを受信した無線子機１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅは記憶部２０６に保持しているデータ転送先を、通信経路補正部６０１によって通信経路補正データパケット７００の情報に従い、次回の通信において、補正されたデータ転送先に対して、データを転送することによって効率の良い通信経路を使用してデータ転送を行う。
【００５５】
なお、上記過去の自動検針情報とは、自動検針センター１０１が無線子機１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅとの無線通信によって収集、蓄積されるデータのことを指し、自動検針センター１０１はそのデータを基にして例えば無線子機１０５ｅがどのような経路によって基地局１０２までデータが転送されたのかという情報も把握することができる。当然のことながら過去から現時点にいたるまでの情報が蓄積されていることから、通信経路の効率が良いか悪いかという判断が可能になる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態によれば、通信経路補正部６０１を備えることによって、通信経路補正データパケット７００の情報に従い、次回の通信において通信経路変更を反映させることができるため、最適な通信経路を確保することができる。また、自動検針無線システム全体の応答性能を高めることができる。さらに、何らかの障害が発生した場合にも、自動検針センター１０１からの指示により一時的に通信経路を変更することができるため、データを確実に収集することが可能となる。
【００５７】
（実施の形態３）
本実施の形態において実施の形態１あるいは実施の形態２と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。図８は本実施の形態における無線子機の機能ブロック図である。８０１は基地局１０２から受信した一斉同報データの緊急度を判断するための緊急度判断部であり、実際には制御プログラムの一部として記憶部２０６に保持されているものである。
【００５８】
基地局１０２より送信される緊急時における一斉同報データパケット９００について図９を用いて説明する。一斉同報データパケット９００は、無線ヘッダ９０１、データがどのような性質のものであるかを示すデータ種別９０２、一斉同報データパケット９００の緊急度９０３、一斉同報データパケット９００に含まれる緊急時における指示情報９０４とから構成されている。
【００５９】
図１０は緊急時における一斉同報データパケット９００を受信した、例えば無線子機１０５ｅの処理のフロー図である。
【００６０】
まず、地震の発生などの緊急時においては基地局１０２から一斉同報データパケット９００が送信され、それを受信する（Ｓ１００１）。すると、一斉同報データパケット９００に含まれるデータ種別９０２を確認し、受信データが緊急時における一斉同報であることを認識する（Ｓ１００２）。
【００６１】
次に、一斉同報データパケット９００に含まれている緊急度９０３を緊急度判断部８０１が判定し（Ｓ１００３）、緊急度が高い場合には指示情報９０２に基づき、弁を遮断するなどの処理を実施する（Ｓ１００４）。
【００６２】
そして、計時部２０５においてランダム遅延時間を生成し（Ｓ１００５）、ランダム遅延時間が経過するまでウェイト状態としつつ（Ｓ１００６）、ここで一斉同報データパケット９００の指示情報９０２に対応済みであることを近傍域に対して通知する（Ｓ１００７）。
【００６３】
なお、これら一連の処理フロー中のＳ１００１にて一斉同報データパケット９００を何らかの原因で受信できず取りこぼしてしまう場合（Ｓ１１０１）がある。それについては、図１１に示す処理フローが実行される。
【００６４】
まず、上記Ｓ１００７にて他の無線子機（例えば無線子機１０５ｅ）から送信されたデータを受信し（Ｓ１１０２）、そのデータ内容を確認する（Ｓ１１０３）。確認の結果、緊急を要する一斉同報データパケット９００があったことを認識すると、一斉同報データパケット９００を正しく受信した無線子機１０５ｅと同様の処理を実施する（Ｓ１１０４）。ここで、すでに一斉同報データパケット９００の内容を実施済みであれば、受信したデータは無視し、以下Ｓ１００５からＳ１００７を実行する。なお、図１０、図１１に示す処理は、親機の役割や子機の役割というものはなく、すべての無線子機が同様に処理を行うものとする。
【００６５】
以上のように、本実施の形態によれば、一時的なノイズ等による通信環境の悪化などが発生し、基地局１０２からの一斉同報データパケット９００を取りこぼした場合においても、近傍にある別の、無線子機が一斉同報データパケット９００と同様の内容を近傍領域に知らせることによって一斉同報データパケット９００の取りこぼしを防止することができ、災害発生時などにおける緊急時においても安全に動作する自動検針無線システムを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の自動検針無線システムは、基地局からのデータは広域無線通信部を使用して受信し、基地局へデータ送信には、複数の無線子機が可変の小規模グループを形成し、所定の条件にある無線子機がこの小規模グループの親機となり、自分の小規模グループのデータを収集し、自分よりも受信レベルの高い別の小規模グループの親機に順次転送することで、基地局までデータを届けることができる。基地局からのデータ送信（下り）と無線子機からのデータ送信（上り）の通信方式を変更することで、基地局の設備投資を抑え省電力で効率の良い自動検針無線システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態１における自動検針無線システムの全体図
【図２】本発明の実施の形態１における無線子機の機能ブロック図
【図３】本発明の実施の形態１における無線子機の回路図
【図４】本発明の実施の形態１における小規模グループの形成方法を示す処理フロー図
【図５】本発明の実施の形態１における近傍域無線通信で使用されるデータパケットを示す図
【図６】本発明の実施の形態２における無線子機の機能ブロック図
【図７】本発明の実施の形態２における基地局からの経路情報データパケットを示す図
【図８】本発明の実施の形態３における無線子機の機能ブロック図
【図９】本発明の実施の形態３における基地局からの一斉同報データパケットを示す図
【図１０】本発明の実施の形態３における一斉同報データパケットを受信した時の処理フロー図
【図１１】本発明の実施の形態３における一斉同報データパケットを取りこぼした時の処理フロー図
【図１２】従来の自動検針無線システムの全体図
【符号の説明】
【００６８】
１０１ 自動検針センター
１０２ 基地局
１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１０５ｅ 親機の役割を担う無線子機
１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅ 小規模グループ
１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ、１０８ｅ 子機の役割を担う無線子機
２０１ 計量部
２０２ 広域無線通信部
２０３ 近傍域無線通信部
２０５ 計時部
２０７ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス使用量の計量を行う計量部と、自動検針センターと通信回線で接続される基地局との間で無線データを送受信する広域無線通信部と、前記広域無線通信部による無線通信範囲よりも狭い範囲で無線通信を行う近傍域無線通信部とを備える自動検針無線装置であって、
前記広域無線通信部が前記基地局から無線データを受信した時から任意に設定される時間が経過した後に前記近傍域無線通信部を介して特定の無線データを送信し、
前記任意に設定される時間が経過するまでに他の自動検針無線装置から前記特定の無線データを受信したときは子機と認識して送受信処理を行い、
前記任意に設定される時間が経過するまでに他の自動検針無線装置から前記特定の無線データを受信しないときは親機と認識して送受信処理を行う自動検針無線装置。
【請求項２】
親機と認識して送受信処理を行うときであって、基地局からの無線データに対して応答する場合、近傍域無線通信部の通信可能圏内にある他の自動検針無線装置のうち親機と認識して送受信処理を行うものを介して前記基地局へ応答データを送信し、
前記近傍域無線通信部は、その通信可能圏内にある複数の自動検針無線装置のうち、前記基地局からの無線データの受信レベルを最も高く受信した自動検針無線装置へ前記応答データを送信する請求項１記載の自動検針無線装置。
【請求項３】
基地局は、応答データを送信するための経路情報を送信する請求項２記載の自動検針無線装置。
【請求項４】
親機と認識して送受信処理を行うときであって、
広域無線通信部を介して基地局から送信された無線データを受信したとき、
前記無線データを近傍域無線通信部の通信可能圏内にある複数の自動検針無線装置に送信する請求項３記載の自動検針無線装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の自動検針無線装置と、自動検針センターと、前記自動検針センターと通信回線で接続された基地局とから構成される自動検針無線システム。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載の自動検針無線装置の手段の全てもしくは一部としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【請求項１】
ガス使用量の計量を行う計量部と、自動検針センターと通信回線で接続される基地局との間で無線データを送受信する広域無線通信部と、前記広域無線通信部による無線通信範囲よりも狭い範囲で無線通信を行う近傍域無線通信部とを備える自動検針無線装置であって、
前記広域無線通信部が前記基地局から無線データを受信した時から任意に設定される時間が経過した後に前記近傍域無線通信部を介して特定の無線データを送信し、
前記任意に設定される時間が経過するまでに他の自動検針無線装置から前記特定の無線データを受信したときは子機と認識して送受信処理を行い、
前記任意に設定される時間が経過するまでに他の自動検針無線装置から前記特定の無線データを受信しないときは親機と認識して送受信処理を行う自動検針無線装置。
【請求項２】
親機と認識して送受信処理を行うときであって、基地局からの無線データに対して応答する場合、近傍域無線通信部の通信可能圏内にある他の自動検針無線装置のうち親機と認識して送受信処理を行うものを介して前記基地局へ応答データを送信し、
前記近傍域無線通信部は、その通信可能圏内にある複数の自動検針無線装置のうち、前記基地局からの無線データの受信レベルを最も高く受信した自動検針無線装置へ前記応答データを送信する請求項１記載の自動検針無線装置。
【請求項３】
基地局は、応答データを送信するための経路情報を送信する請求項２記載の自動検針無線装置。
【請求項４】
親機と認識して送受信処理を行うときであって、
広域無線通信部を介して基地局から送信された無線データを受信したとき、
前記無線データを近傍域無線通信部の通信可能圏内にある複数の自動検針無線装置に送信する請求項３記載の自動検針無線装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の自動検針無線装置と、自動検針センターと、前記自動検針センターと通信回線で接続された基地局とから構成される自動検針無線システム。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載の自動検針無線装置の手段の全てもしくは一部としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−１０８１７０（Ｐ２００８−１０８１７０Ａ）
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９２１３４（Ｐ２００６−２９２１３４）
【出願日】平成１８年１０月２７日（２００６．１０．２７）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月２７日（２００６．１０．２７）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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