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技術 通信システム

出願人 サクサ株式会社
発明者 洞谷矩仁
出願日 2016年9月30日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2016-194780
公開日 2018年4月5日 (3年3ヶ月経過) 公開番号 2018-056972
状態 特許登録済
技術分野 移動無線通信システム
主要キーワード 送信禁止信号 子機群 電池残量低下 上位端末 子機間通信 検針装置 dB減衰 低雑音増幅回路
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年4月5日)のものです。
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図面 (8)

課題

それぞれが複数の子機を収容する複数の親機と、公衆回線を使用して親機と通信を行うセンタ装置とを備えた通信システムにおいて、少ない子機に対して親機を設置することに起因する費用対効果の悪化を抑える。

解決手段

通信システムは、センタ装置10、公衆回線20を介してセンタ装置10に接続される親機30−1、親機30−1と無線通信を行う親機30−2、親機30−1に収容された子機40a〜40fを備えている。親機30−2も子機を収容している。親機と子機、及び子機同士は特定小電力無線で通信する。親機30−1と親機30−2とは高電力無線で通信する。親機30−2は、親機30−1を介してセンタ装置10と通信する。

概要

背景

ガスメータ水道メータ自動検針、或いは火災や異常事態監視等に用いられる遠隔監視システムが知られている(特許文献1参照)。これらの遠隔監視システムでは、例えば、センタ装置から親機に対して各種要求信号の送信を行い、親機は当該親機が収容する各子機に対してセンタ装置からの要求信号を送信し、子機は前記ガスメータや水道メータ或いはセンサに接続されて、要求信号に応じてその検知信号を親機に無線送信し、親機は検知信号をセンタ装置に送信する。センタ装置では、送信された検針データに基づき使用量に対する請求書発行するなどの業務を行う。

これらの遠隔監視システムにおいて、センタ装置−親機間は携帯電話回線などの公衆回線を介して通信を行い、親機−子機間は通常、特定小電力無線により通信を行う。特定小電力無線は送信電力が10mW程度と小さく、通信可能距離は100m程度であるため、子機—親機間の通信は、直接接続するだけではなく、他の子機により中継して親機に接続することが一般的である。

概要

それぞれが複数の子機を収容する複数の親機と、公衆回線を使用して親機と通信を行うセンタ装置とを備えた通信システムにおいて、少ない子機に対して親機を設置することに起因する費用対効果の悪化を抑える。通信システムは、センタ装置10、公衆回線20を介してセンタ装置10に接続される親機30−1、親機30−1と無線通信を行う親機30−2、親機30−1に収容された子機40a〜40fを備えている。親機30−2も子機を収容している。親機と子機、及び子機同士は特定小電力無線で通信する。親機30−1と親機30−2とは高電力無線で通信する。親機30−2は、親機30−1を介してセンタ装置10と通信する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

それぞれが複数の子機を収容する複数の親機と、公衆回線を使用して親機と通信を行うセンタ装置とを備えた通信システムであって、前記複数の親機は、子機と無線通信を行う第1の無線通信手段と、親機と無線通信を行う、第1の無線通信手段よりも高出力の第2の無線通信手段と、を有し、前記複数の親機の一部は、前記第2の無線通信手段を用いて、親機を介して前記センタ装置と通信を行うことを特徴とする通信システム。

請求項2

請求項1に記載された通信システムにおいて、親機に収容された複数の子機は、当該親機からの電波電界強度に基づいて、近距離グループ遠距離グループに分かれており、前記遠距離グループの子機は、当該子機を収容している親機が親機と通信を行っていないときのみ、当該子機を収容している親機と通信可能であることを特徴とする通信システム。

請求項3

請求項2に記載された通信システムにおいて、前記近距離グループの子機は、当該子機を収容している親機が親機と通信を行っているか否かにかかわらず、当該子機を収容している親機と通信可能であることを特徴とする通信システム。

請求項4

請求項3に記載された通信システムにおいて、前記遠距離グループの子機は、当該子機を収容している親機と通信可能でないときに緊急事態が検知されたとき、当該緊急事態を前記近距離グループの子機を経由して、前記親機に通知することを特徴とする通信システム。

請求項5

請求項2又は3に記載された通信システムにおいて、前記第1の無線通信手段の受信部は、所定の複数のフィルタを通る第1の処理経路と、前記所定の複数より少ない数のフィルタを通る第2の処理経路とを備え、前記親機は、前記第2の無線通信手段による送信を開始するとき、前記第1の無線通信手段の受信部を前記第1の処理経路に切り替え、かつ前記第1の無線通信手段により前記遠距離グループの子機に対して送信禁止信号を送信することを特徴とする通信システム。

技術分野

0001

本発明は、遠隔監視システムなどの通信ステムに関する。

背景技術

0002

ガスメータ水道メータ自動検針、或いは火災や異常事態監視等に用いられる遠隔監視システムが知られている(特許文献1参照)。これらの遠隔監視システムでは、例えば、センタ装置から親機に対して各種要求信号の送信を行い、親機は当該親機が収容する各子機に対してセンタ装置からの要求信号を送信し、子機は前記ガスメータや水道メータ或いはセンサに接続されて、要求信号に応じてその検知信号を親機に無線送信し、親機は検知信号をセンタ装置に送信する。センタ装置では、送信された検針データに基づき使用量に対する請求書発行するなどの業務を行う。

0003

これらの遠隔監視システムにおいて、センタ装置−親機間は携帯電話回線などの公衆回線を介して通信を行い、親機−子機間は通常、特定小電力無線により通信を行う。特定小電力無線は送信電力が10mW程度と小さく、通信可能距離は100m程度であるため、子機—親機間の通信は、直接接続するだけではなく、他の子機により中継して親機に接続することが一般的である。

先行技術

0004

特開2007−274068号公報

発明が解決しようとする課題

0005

前記従来の遠隔監視システムでは、センタ装置−親機間は公衆回線を使用しているため、親機の台数が増えるほど通信費等のランニングコストが高くなる。このため、例えば小さな集落が遠く離れている場合、少ない子機に対して親機を設置する必要があるため、費用対効果が悪くなるという問題がある。

0006

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、それぞれが複数の子機を収容する複数の親機と、公衆回線を使用して親機と通信を行うセンタ装置とを備えた通信システムにおいて、少ない子機に対して親機を設置することに起因する費用対効果の悪化を抑えることである。

課題を解決するための手段

0007

本発明に係る通信システムは、それぞれが複数の子機を収容する複数の親機と、公衆回線を使用して親機と通信を行うセンタ装置とを備えた通信システムであって、前記複数の親機は、子機と無線通信を行う第1の無線通信手段と、親機と無線通信を行う、第1の無線通信手段よりも高出力の第2の無線通信手段と、を有し、前記複数の親機の一部は、前記第2の無線通信手段を用いて、親機を介して前記センタ装置と通信を行うことを特徴とする通信システムである。

発明の効果

0008

本発明によれば、それぞれが複数の子機を収容する複数の親機と、公衆回線を使用して親機と通信を行うセンタ装置とを備えた通信システムにおいて、少ない子機に対して親機を設置することに起因する費用対効果の悪化を抑えることができる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。
本発明の実施形態に係る通信システムにおける子機のブロック図である。
本発明の実施形態に係る通信システムにおける親機のブロック図である。
本発明の実施形態に係る通信システムにおけるセンタ装置のブロック図である。
本発明の実施形態に係る通信システムにおける1段目の子機の設置時のフローを示す図である。
図2における高出力無線部及び低出力無線部の内部構成及び動作について説明するためのブロック図である。
本発明の実施形態に係る通信システムにおける親機間通信時のフローを示す図である。

実施例

0010

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。
〈通信システムの構成〉
図1は、本発明の実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。
この通信システムは、例えば、ガスメータ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10、携帯電話回線などの公衆回線20を介してセンタ装置10に接続される第1の親機30−1、第1の親機30−1と無線通信を行う第2の親機30−2、第1の親機30−1に収容された配下の子機40a〜40fを備えている。また、図示を省略したが、第2の親機30−2にも複数の子機が収容されている。なお、以下の説明では第1の親機30−1、第2の親機30−2を区別しないときは、親機30とする。

0011

子機40a〜40fには検針装置メータ等)が接続されている。第1の親機30−1は子機40a〜40fを管理するとともに子機40a〜40fからの検針データを受信し、公衆回線20を介してセンタ装置10へ送信する。なお、以下の説明では、子機40a〜40fを区別しないときは、子機40とする。

0012

第1の親機30−1は、特定小電力無線により、子機40a及び子機40dと通信可能である。また、子機40aは、特定小電力無線により、子機40b及び子機40cと通信可能であり、子機40dは、特定小電力無線により、子機40e及び子機40fと通信可能である。また、子機40は、検針データを第1の親機30−1経由でセンタ装置10へ送信しており、多段(ここでは2段)に構成することによって、より多くの検針データの収集を可能としている。

0013

子機40a〜40cは近距離グループを構成しており、子機40d〜40fは遠距離グループを構成している。近距離グループとは、親機からの電波電界強度が所定の閾値を超える1段目の子機(親機の直下の子機)、及びその子機を中継子機とする子機群であり、遠距離グループとは、親機からの電波の電界強度が所定の閾値以下となる1段目の子機、及びその子機を中継子機とする子機群である。

0014

〈子機の構成〉
図2は、本発明の実施形態に係る通信システムにおける子機のブロック図である。
図示のように、子機40は、制御部41と、それぞれが制御部41に接続された送受信部42、記憶部43、I/F(インタフェース)部44、表示部45、および操作入力部46からなり、送受信部42にはアンテナ47が接続されている。

0015

制御部41は、CPU、RAM、ROMを備え、子機40全体の制御や演算処理等を行う。即ち、例えばテスト信号を発生させて通信可能な親機30又は子機40を判別し、判別された親機30又は子機40に対する経路情報端末ID、電界強度等)を記憶部43に記憶させたり、他の子機40からの送信電文解析したりする。

0016

送受信部42は、近距離無線通信により、他の子機40や親機30との間で無線通信を行う。記憶部43は、不揮発性メモリからなり、各種設定データなどを記憶する。I/F部44にはガスメータや水道メータ等の外部機器が接続される。

0017

表示部45は、LED等で構成されており、子機40の動作状態等を表示するユーザI/Fである。操作入力部46は、ボタンやスイッチ等からなり、子機40に対する所定の設定を入力するためのユーザI/Fである。アンテナ47は電波の送受信を行う。

0018

〈親機の構成〉
図3は、本発明の実施形態に係る通信システムにおける親機のブロック図である。
図示のように、親機30は、制御部31と、それぞれが制御部31に接続された記憶部32、高出力無線部33、低出力無線部34、網制御部35、表示部36、及び操作入力部37を備えている。また、高出力無線部33、低出力無線部34には、それぞれアンテナ38、アンテナ39が接続されている。

0019

制御部31は、CPU、RAM、ROMを備え、親機30全体の制御や演算処理を行う。即ち、例えば子機40から送信された経路情報に基づいて当該経路情報を記憶部32に新規登録又は更新登録する。記憶部32は、不揮発性メモリからなり、制御部31による制御や演算処理に必要なデータなどを記憶する。

0020

高出力無線部33は、467MHz、5Wの電波を用いて他の親機30に対して無線通信で送信を行う。通信可能距離は10kmである。低出力無線部34は、429MHz、10mWの近距離無線通信により、子機40との間で無線通信を行う。通信可能距離は100mである。また、低出力無線部34は、他の親機30からの送信信号を受信する。網制御部35は、公衆回線20を介してセンタ装置10と通信を行う。

0021

表示部36は、LED等で構成されており、親機30の動作状態等を表示する。操作入力部37は、ボタンやスイッチ等からなり、親機30に対する所定の設定を入力するためのユーザI/Fである。アンテナ38、アンテナ39は電波の送受信を行う。

0022

〈センタ装置の構成〉
図4は、本発明の実施形態に係る通信システムにおけるセンタ装置のブロック図である。図示のように、センタ装置10は、制御部11と、それぞれが制御部11に接続された、網制御部12、記憶部13、表示部14、および操作入力部15を備えている。

0023

制御部11は、CPU、RAM、ROMを備え、センタ装置10全体の制御や演算処理を行う。即ち、例えば親機30と子機40のそれぞれの端末IDの登録処理等を行う他、子機40から送信された経路情報に基づいて当該経路情報を記憶部13に新規登録又は更新登録する。

0024

〈子機設置時のフロー〉
図5は、本発明の実施形態に係る通信システムにおける1段目の子機の設置時のフローを示す図である。

0025

設置された子機40は通常のルート探索、設置処理を行う(ステップS1)。即ち、記憶部43から読み出しブロードキャスト電文に自身の端末ID(識別情報)を付加したテスト信号を送信し、所定時間内に応答があった場合に応答電文受信処理し、応答電文中の電界強度や中継段数情報を取得する。

0026

次に子機40は、取得した中継段数情報に基づいて、自端末の直上位端末が親機か否かを判定する(ステップS2)。判定の結果、親機でなかった場合は(ステップS2:NO)、この図に示す処理を終える。

0027

判定の結果、親機であった場合は(ステップS2:YES)、ステップS1で取得した電界強度が所定の閾値以下か否かを判定する(ステップS3)。判定の結果、閾値以下であった場合は(ステップS3:YES)、自端末を遠距離グループとして設定し(ステップS4)、閾値を超えていた場合は(ステップS3:NO)、自端末を近距離グループとして設定する(ステップS5)。そして、設定情報を親機に通知し(ステップS6)、この図に示す処理を終える。

0028

〈高出力無線部及び低出力無線部〉
図6は、図2における高出力無線部及び低出力無線部の内部構成及び動作について説明するためのブロック図である。

0029

高出力無線部33は、他の親機に467MHzの無線信号を送信するための手段であり、変調回路33a及び電力増幅回路33bを備えている。変調回路33aは、制御部31で生成された電文により変調された467MHzの変調信号を出力する。電力増幅回路33bは、変調回路33aから出力された変調信号を5Wに増幅し、アンテナ38は電力増幅回路33bから出力された変調信号の電波を送信する。

0030

低出力無線部34は、他の子機との間で429MHzの特定小電力無線による無線信号の送受信、及び他の親機から送信された467MHzの無線信号の受信を行うための手段であり、切替回路34a、切替回路34b、切替回路34c、変調回路34d、電力増幅回路34e、フィルタ34f、フィルタ34g、フィルタ34h、フィルタ34i、LNA(低雑音増幅回路)34j、及び復調回路34kを備えている。

0031

切替回路34aは、アンテナ39に対する信号の送信と受信を切り替える。切替回路34b及び切替回路34cは、切替回路34aが受信側に設定されているとき、受信回路を、1つのフィルタ34iを通る第1の処理経路と、縦続接続された3つのフィルタ34f,フィルタ34g,フィルタ34hを通る第2の処理経路との間で切り替える。

0032

ここで、4個のフィルタは同じパラメータを持つバンドパスフィルタであり、フィルタ毎に429MHzの入力信号減衰量がほぼ0dB、467MHzの入力信号は減衰量が20dBになるように、パラメータが設定されている。

0033

切替回路34aが送信側に設定されているとき、変調回路34dは、制御部31で生成された親機−子機間通信のための電文により変調された429MHzの変調信号を出力する。電力増幅回路34eは、変調回路34dから出力された変調信号を10mWに増幅する。電力増幅回路34eから出力された変調信号は、切替回路34aを通り、アンテナ39から電波として送信される。

0034

切替回路34aが受信側に設定されており、かつ切替回路34b及び切替回路34cが第1の処理経路に設定されているとき、アンテナ39での受信信号は、切替回路34b、フィルタ34i、切替回路34cを通ってLNA34jに入力される。

0035

切替回路34aが受信側に設定されており、かつ切替回路34b及び切替回路34cが第2の処理経路に設定されているとき、アンテナ39での受信信号は、切替回路34b、フィルタ34f、フィルタ34g、フィルタ34h、切替回路34cを通ってLNA34jに入力される。

0036

LNA34jは、入力信号を増幅し、復調回路34kに出力する。復調回路34kは、受信信号中の電文を取り出し、制御部31へ送る。

0037

〈親機間通信時のフロー〉
図7は、本発明の実施形態に係る通信システムにおける親機間通信時のフローを示す図である。ここでは、第1の親機30−1がセンタ装置10の指示に応じて、第2の親機30−2との間で親機間通信を行う場合について説明する。

0038

第1の親機30−1の制御部31は、低出力無線部34の受信回路を第1の処理経路、即ちフィルタ34iを通る経路デフォルトとして設定する(ステップS11)。次いで、制御部31は、センタ装置10から高出力無線部33に対する送信指示があるか否かを判定する(ステップS12)。

0039

判定の結果、なかった場合は(ステップS12:NO)、この図に示す処理を終える。判定の結果、あった場合は(ステップS12:YES)、低出力無線部34から遠距離グループの子機のうち、直下の子機である子機40dに対して、429MHzの特定小電力無線の電波で送信禁止信号を送信する(ステップS13)。

0040

送信禁止信号を受信した子機40dは、第1の親機30−1に対する送信を行わない。なお、近距離グループの子機40aは、第1の親機30−1に対する送信を行うことができる。

0041

次に第1の親機30−1の制御部31は、低出力無線部34の受信回路を第2の処理経路、即ちフィルタ34f、フィルタ34g、フィルタ34hを通る経路に切り替える(ステップS14)。

0042

次に第1の親機30−1は、高出力無線部33を用いて第2の親機30−2との間で、467MHzの無線信号を用いて親機間通信を開始する(ステップS15)。この親機間通信により、第2の親機30−2は、配下の子機から送信された検針データを第1の親機30−1に送信することができる。

0043

第2の親機30−2から送信された467MHzの電波は、アンテナ39、切替回路34a、切替回路34b、フィルタ34f、フィルタ34g、フィルタ34h、切替回路34cを通り、LNA34jに入力される。そして、LNA34jで増幅され、復調回路34kで電文が取り出され、制御部31に送られる。

0044

このとき、アンテナ39で受信された467MHzの受信信号は、フィルタ34f、フィルタ34g、フィルタ34hを通ることで60dB減衰している。しかし、受信信号のレベルが高いため、LNA34jで増幅することで、受信信号中の電文を復調することができる。

0045

親機間通信中に、近距離グループの子機40aから信号が送信された場合、第2の親機30−2から送信された信号と同じ経路、即ち切替回路34a、切替回路34b、フィルタ34f、フィルタ34g、フィルタ34h、切替回路34cを通ってLNA34jに入力される。子機40aからの信号は、電界強度が所定の閾値を超えているため、フィルタ34f、フィルタ34g、フィルタ34hを通ることで多少の損失減衰)があっても、受信信号中の電文の復調は可能である。

0046

次に第1の親機30−1は、親機間通信の終了を監視し(ステップS16)、親機間通信が終了したと判定したら(ステップ16:YES)、低出力無線部34の受信回路を第1の処理経路、即ちフィルタ34iを通る経路に切り替える(ステップS17)。

0047

次に第1の親機30−1は、低出力無線部34から遠距離グループの子機のうち、直下の子機である子機40dに対して、送信許可信号を送信する(ステップS18)。送信許可信号を受信した子機40dは、第1の親機30−1に対する送信を行うことができる。

0048

子機40dが信号を送信すると、その信号はアンテナ39、切替回路34a、切替回路34b、フィルタ34i、切替回路34cを通ってLNA34jに入力される。子機40dからの信号は、電界強度が所定の閾値以下であるが、3個のフィルタを通る第1の処理経路ではなく、1個のフィルタを通る第2の処理経路を通るため、損失(減衰)は僅かとなり、信号中の電文の復調は可能である。

0049

また、このとき、遠距離グループの子機40aも第1の親機30−1に信号を送信することができる。子機40aが信号を送信すると、その信号はアンテナ39、切替回路34a、切替回路34b、フィルタ34i、切替回路34cを通ってLNA34jに入力される。子機40aからの信号は、受信電界強度が所定の閾値を超えているが、LNA34jは飽和することなく動作するので、信号中の電文の復調は可能である。

0050

以上説明した親機間通信時のフローを整理すると、下記(1)〜(3)になる。
(1)429MHzの送信と受信は同時に行わず、切替回路34aで送信、受信を切り替える。
(2)467MHzの送信時(親機間通信時)は、切替回路34aを受信側、切替回路34b及び切替回路34cを第1の処理経路に切り替える。このとき、第2の親機30−2から送信された467MHzの信号の受信・復調と、近距離グループの子機40aから送信された429MHzの信号の受信・復調が可能である。
(3)467MHzを送信しない時は、切替回路34b及び切替回路34cを第2の処理経路に切り替える。このとき、近距離グループの子機40aから送信された429MHzの信号、及び遠距離グループの子機40dから送信された429MHzの信号の受信・復調が可能である。

0051

〈親機間通信時のフローの変形例〉
図7に示すフローでは、ステップS13〜S17の間、即ち遠距離グループの子機40dから第1の親機30−1に対する送信が禁止されている間に、遠距離グループの子機40d又は40e又は40fに接続されているセンサでガス漏れ電池残量低下等の緊急事態が検知されても、それをセンタ装置10に通知することができない。

0052

そこで、このような緊急事態が検知されたときは、遠距離グループの子機40dは近距離グループの子機40aを経由して、第1の親機30−1に通知することで、緊急事態の通知を可能にする。

0053

なお、以上説明した実施形態における親機の数、子機の数、電波の周波数は一例であり、実施形態の数以外の数でもよいことは言うまでもない。
即ち、例えば図1において、第1の親機30−1と親機間通信を行う1以上の親機を追加することもできる。また、第2の親機30−2を経由して第1の親機30−1と通信を行う1以上の親機を追加することもできる。

0054

10…センタ装置、20…公衆回線、30…親機、30−1…第1の親機、30−2…第2の親機、33…高出力無線部、34…低出力無線部、34f〜34i…フィルタ、40,40a〜40f…子機。

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