JP7200878B2 - 遠隔監視システムにおける監視情報の通報方法 - Google Patents

Description

本発明は遠隔監視システムにおける監視情報の通報方法に関する。

親機、及び親機に対して無線接続される複数段の子機からなる無線通信システムと、センタ装置とを有し、子機で取得された監視情報（ガスメータや水道メータの検針値、ガス漏れ警報や電池残量低下警報など）を親機経由でセンタ装置へ通報する遠隔監視システムがある（特許文献１）。

この遠隔監視システムにおいて、センタ装置－親機間は無線や有線の公衆回線を介して通信を行い、「親機，１段目子機，２段目子機，・・・，Ｎ段目子機」により構成される無線通信システム内の無線通信は特定小電力無線などを用いて行う。

各子機は、親機から例えば１００ｍ程度の距離単位毎に一つの階層を構成するように配置されている。また、子機の段数については、遠隔監視システムのシステム設計の段階で一定段数（例えば３段）に制限されている。また、センタ装置には親機と子機で構成する複数の通信ルート情報、当該子機の段数などが、また各子機には、通信相手先情報（直上の端末の端末ＩＤ及び段数）と自端末の段数が通信ルート毎に保存されている。

子機の通信ルートの作成は例えば以下のように実施される。子機が新規に設置されると、子機は、まず周囲の端末への呼び掛け、すなわち、自端末の端末ＩＤ（識別情報）を付加したルート検索電文を周囲へブロードキャストする。そして、所定時間内に周囲の端末（親機、子機）からの応答があるか否かチェックする。

所定時間内に応答があった場合、応答電文に含まれている端末ＩＤ、ルート検索電文の受信電界強度（以下、電界強度）、段数から通信条件の良い端末を選択し、最終的に１つ以上の通信ルート情報（通信相手先情報）、つまり通信相手となる直上の端末の端末ＩＤ及び段数を通信ルート毎に自端末の記憶部に格納する。

また、この時に取得した電界強度や段数から、例えば段数が少なく、かつ電界強度の高い順に、第１通信ルート、第２通信ルート等の通信ルート番号（優先順位）を付ける。そして、これらの通信ルートの登録要求の電文（この電文には、自端末の端末ＩＤ、直上の端末の端末ＩＤ、段数、及び電界強度が含まれている）をセンタ装置に送信する。センタ装置は、登録要求の電文を受信し、通信ルートを登録する。

各子機にはガスメータ、水道メータ、ガス漏れ検知器等のセンサが接続されており、それらのセンサで生成された監視情報を取得し、通信ルート上の上位の子機経由で、すなわち上位の子機を中継子機として親機に通報するマルチホップ通信を行う。

より詳しくは、監視情報を通報しようとする子機は、第１通信ルート上の直上子機に対して監視情報及び通報ルート情報としての自端末の端末ＩＤを含む通報電文を発信し、これを受けた上記子機（中継子機）も同様の動作を行い、上記通報電文を親機経由でセンタ装置まで伝送する。ここで、第１通信ルートが通信不可となった場合、第２通信ルートに切り替えて再発信を行い、第２通信ルートも通信不可となった場合、第３通信ルートに切り替えて再発信を行うなど、複数保持している通信ルートを切り替えながら再発信を行う。保持している全ての通信ルートが通信不可のとき、前述した新規設置時の手順で新たな通信ルートを作成し直す。

特開２０１０－８７７６１号公報

しかしながら、上記従来の通信ルートの作成し直しの処理には下記（１）、（２）のような新たな通信ルートを作成できないことがあり、その結果、監視情報を取得した子機が監視情報をセンタ装置へ通報できないという問題がある。
（１）周囲の端末は、自身が保持している通信ルート情報に該当する端末からの呼び掛けに対しては、通信ルートのループ形成を防止するために呼び掛けに応答しない。このため、新たな通信ルートとなる上位端末を発見することができない。
（２）呼び掛けに応答した端末があっても、その上位端末の問題（段数オーバーが発生、中継通信の失敗）により、新たな通信ルートを作成できない。
これらの問題について、図７～図９を参照して説明する。

図７は新たな通信ルートを作成できない第１の例を示す図である。
図７Ａにおいて、親機１０、子機２０ａ、子機２０ｂの順番で端末を設置した場合、子機２０ａの通信ルートは親機１０への第１通信ルートのみであり、子機２０ｂの通信ルートは、親機１０への第１通信ルート及び子機２０ａへの第２通信ルートであったとする。

図７Ｂに示すように、子機２０ａの発信において、親機１０が応答しない場合、子機２０ａは周囲の端末へ呼び掛けを行うことにより、新たに通信ルートを作成し直し、再発信を行う。

しかし、子機２０ａの周囲の端末として子機２０ｂしか存在せず、子機２０ｂは子機２０ａへの第２通信ルートを保持している場合、子機２０ａの呼び掛けに子機２０ｂは応答しない（ループ回避による周囲端末への無応答）。このため、子機２０ａは新たな通信ルートを作成することができない。

図７Ｃに示されているように、仮に子機２０ａの配下端末（子機２０ａを上位端末とする端末）として子機２０ｃ及び２０ｄが周囲に存在するとしても、子機２０ｃ及び２０ｄが子機２０ａへの通信ルートを保持している場合は、子機２０ａの呼び掛けに子機２０ｃ及び２０ｄは応答しない（ループ回避による周囲端末への無応答）。このため、子機２０ａは新たな通信ルートを作成することができない。

図８は新たな通信ルートを作成できない第２の例を示す図である。
図８Ａに示すように、親機１０－子機２０ａ（１段目）－子機２０ｂ（２段目）の通信ルートにおいて、子機２０ａの発信に親機１０が応答しない場合、子機２０ａは周囲の端末への呼び掛けを行い、図８Ｂに示すように、子機２０ｃへの通信ルートが作成できたとする。この場合、子機２０ｃ、子機２０ａ、子機２０ｂは、それぞれ１段目、２段目、３段目となる。ただし、子機２０ｂは自端末が３段目になったことを知らない。

図８Ｃに示すように、続けて、子機２０ｂの配下の子機２０ｄが周囲の端末への呼び掛けを行った時、子機２０ｂへの通信ルートが見つかったとする（子機２０ｂは自端末を２段目と認識しているため、呼び掛けに応答したとする）。しかし、この場合、子機２０ｄ⇒子機２０ｂ⇒子機２０ａ⇒子機２０ｃの通信ルートで通報が届くため、子機２０ｃが段数オーバー発生と認識し、中継できない。つまり、実際は段数オーバーとなっており、通信ルートを作成することができない。

図９は新たな通信ルートを作成できない第３の例を示す図である。
図示のように、親機１０－子機２０ａ（１段目）－子機２０ｂ（２段目）の通信ルートにおいて、子機２０ｂの配下の子機２０ｃが周囲端末への呼び掛けを行った時、子機２０ｂへの通信ルートが見つかったとしても（子機２０ｂが呼び掛けに応答した場合）、子機２０ｂ⇒子機２０ａの中継通信又は子機２０ａ⇒親機１０の中継通信に失敗すると、子機２０ｃの通信ルートを作成できない。

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、親機、及び親機に対して無線接続される複数段の子機からなる無線通信システムと、センタ装置とを有し、子機からの監視情報を親機経由でセンタ装置に通報する遠隔監視システムにおいて、監視情報を通報しようとする子機の全ての通信ルートが通信不可のときに当該子機からの監視情報の通報を可能にすることである。

本発明は、親機、及び親機に対して無線接続される複数段の子機からなる無線通信システムと、センタ装置とを有し、子機からの監視情報を親機経由でセンタ装置へ通報する遠隔監視システムにおいて、監視情報を通報しようとする子機の全ての通信ルートが通信不可のときに当該子機からの監視情報を通報する通報方法であって、前記子機が周囲の端末に対して、無条件に応答を返信することを要求する緊急の呼び掛けを行う第１のステップと、前記呼び掛けを受信した端末のうち、前記呼び掛けを送信した端末のみを通信ルートとして保持する端末以外の端末が、自身のＩＤ、段数、及び呼び掛けの受信電界強度を付加した応答を返信する第２のステップと、前記子機が、当該応答を返信してきた端末の中から、通信ルートとして保持している端末以外で通信条件が良好な端末を緊急先端末として決定する第３のステップと、前記子機が当該緊急先端末に対して、緊急通知を送信する第４のステップと、当該緊急先端末が前記子機からの監視情報を自身の通信ルートにより通報する第５のステップと、を有する遠隔監視システムにおける監視情報の通報方法である。

本発明によれば、親機、及び親機に対して無線接続される複数段の子機からなる無線通信システムと、センタ装置とを有し、子機からの監視情報を親機経由でセンタ装置に通報する遠隔監視システムにおいて、監視情報を通報しようとする子機の全ての通信ルートが通信不可のときに当該子機からの監視情報を通報することができる。

本発明の実施形態に係る遠隔監視システムの構成を示す図である。 子機の概略構成を示すブロック図である。 緊急通報をセンタ装置へ送信する方法の前半部を示す図である。 緊急通報をセンタ装置へ送信する方法の後半部を示す図である。 新たな通信ルートを作成する第１の方法を示す図である。 新たな通信ルートを作成する第２の方法を示す図である。 新たな通信ルートを作成できない第１の例を示す図である。 新たな通信ルートを作成できない第２の例を示す図である。 新たな通信ルートを作成できない第３の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
〈遠隔監視システムの構成〉
図１は、本発明の実施形態に係る遠隔監視システムの構成を示す図である。
この遠隔監視システムは、例えば、ガスメータや水道メータの自動検針に用いられるものであって、センタ装置１００と、親機１、及び親機１に対して無線接続される複数段の子機２からなる無線通信システムと、を有する。この遠隔監視システムでは、無線通信システム内の子機の段数は３段に制限されている。

親機１とセンタ装置１００との間の通信は携帯電話回線等の商用通信回線を介して行い、親機１と１段目～３段目の子機２により構成される無線通信システム内の無線通信は特定小電力無線などを用いて行う。なお、以下の説明では、親機と子機を区別しないときは端末とする。

各子機にはガスメータ、水道メータ、ガス漏れ検知器等のセンサが接続されており、各子機はそれらのセンサで生成された監視情報を取得し、上位の子機経由で、即ち上位の子機を中継子機として、親機１へ通報し、さらに親機１経由でセンタ装置１００へ通報する。

なお、図１では無線通信システム内の子機の段数を３段としたが、２段の構成や５段以上の構成もある。また、図１では各子機が１つの直上端末を有する構成としたが、複数の直上端末を有する構成もある。

〈子機の概略構成〉
図２は、図１に示されている遠隔監視システムにおける子機の概略構成を示すブロック図である。

図示のように、子機２は、制御部２１と、それぞれが制御部２１に接続された記憶部２２、無線送受信部２３、外部Ｉ／Ｆ（インタフェース）部２４、表示部２５、及び操作入力部２６を備えており、無線送受信部２３にはアンテナ２７が接続されている。

制御部２１は、例えばマイクロプロセッサ及びその周辺回路などで構成され、子機２全体の制御や演算処理等を行う。また、制御部２１は、記憶部２２内に記憶されているプログラム及びデータを処理することにより実現される手段として、緊急先端末決定手段２１１を備えている。さらに、制御部２１は、記憶部２２に記憶されているプログラム及びデータを処理し、子機２に対して、後述する第１乃至第６のステップを実行させる。

記憶部２２は、ＲＯＭなど不揮発性メモリ、フラッシュメモリなどの書換え可能な不揮発性メモリ、ＲＡＭなどの揮発性メモリからなる。そして、ＲＯＭには子機２を動作させるために必要な制御プログラムが記憶されている。また、ＲＡＭには制御部２１が実行中の各プログラムや、それらの実行に必要な情報（端末ＩＤ、無線チャネル、電界強度、自端末の段数）が格納される。また、書換え可能な不揮発性メモリには、各種設定データなどが記憶される。ここでは、通信ルート情報管理テーブル２２１及び緊急先端末情報管理テーブル２２２を図示した。通信ルート情報管理テーブル２２１及び緊急先端末情報管理テーブル２２２については後述する。

無線送受信部２３は、特定小電力無線などにより、他の子機２や親機１との間で無線通信を行う。外部Ｉ／Ｆ部２４にはガスメータ、水道メータ等の外部機器が接続される。表示部２５は、ＬＥＤなどで構成されており、子機２の動作状態などを表示するユーザＩ／Ｆである。操作入力部２６は、ボタンやスイッチ等からなり、子機２に対する所定の設定などを入力するためのユーザＩ／Ｆである。

〈緊急通報をセンタ装置へ送信する方法〉
図３、図４は、それぞれ緊急通報をセンタ装置へ送信する方法の前半部、後半部を示す図である。

図３Ａに示すように、親機１、子機２ａ、子機２ｂ、子機２ｃの順番で端末を設置した場合、子機２ａの通信ルートは親機１への第１通信ルートのみであり、子機２ｂの通信ルートは親機１への第１通信ルート及び子機２ａへの第２通信ルートであり、子機２ｃの通信ルートは親機１への第１通信ルート及び子機２ｂへの第２通信ルートであったとする。

図３Ｂに示すように、子機２ａによる緊急通報（ガス漏れ警報など）の発信において、親機１が応答しない場合、子機２ａは、唯一の通信ルートが通信不可となるため、センタ装置１００へ通報できない。このとき、ガス漏れなどの非常事態が発生しているため、図３Ｃに示すように、子機２ａは、ループ回避による周囲の端末の無応答や、段数などに関係のない、無条件に応答して欲しい旨のブロードキャスト電文を周囲の端末へ送信する。以下、このブロードキャスト電文の送信を「緊急の呼び掛け」（第１のステップに対応）として通常の呼び掛けとは区別する。

図３Ｄに示すように、「緊急の呼び掛け」を受信した子機２ｂは、子機２ａに対して、自身のＩＤ、段数（例：０～３；ここでは１）、「緊急の呼び掛け」の受信電界強度（例：１～７；ここでは７）を付加した応答電文を子機２ａへ返信する（第２のステップに対応）。ただし、「緊急の呼び掛け」を行った端末への通信ルートしか持っていない端末は、応答してもセンタ装置には送信できないため、応答しない。図３Ａ，Ｂの場合、「緊急の呼び掛け」を行った端末である子機２ａへの通信ルートしか持っていない端末は存在しない。

図４Ａに示すように、子機２ａは、「緊急の呼び掛け」に対して応答のあった端末の中から、段数（０～３）及び電界強度（１～７）を基に、緊急先端末決定手段２１１が緊急先端末を決定し（第３のステップに対応）、当該端末へ通知する（第４のステップに対応）。ここで、緊急先端末としては、子機２ａからの緊急通報がセンタ装置に届くようにすることが目的のため、子機２ａは通信ルートとして保持している端末以外の端末の中から、通信条件が良好な端末に決定する。すなわち、例えば通信条件が最良の端末（段数が最も低い、また電界強度が最も高い端末）を優先して決定する。

図４Ａでは、子機２ａが通信ルートとして保持している端末は親機１であるから、子機２ａは親機１から応答があったとしても、親機１を緊急先端末にはしない。このように、通信ルートとして保持している端末を除く理由は、その通信ルートを含む全ての通信ルートが通信不可であった結果、「緊急の呼び掛け」を行ったのであるから、その端末を緊急先端末にすると、再び通信不可になる可能性が高いからである。

この緊急先端末は周囲の端末への通常の呼び掛けを行って作成した通信ルートとは別管理として記憶する。すなわち、通常の呼び掛けを行って作成した通信ルートは通信ルート情報管理テーブル２２１で管理し、緊急先端末は緊急先端末情報管理テーブル２２２で管理する。以下、緊急先端末への通知を「緊急通知」と言う。ここでは、子機２ｂを緊急先端末に決定した。

「緊急の呼び掛け」を行った端末は、センタ装置１００へ送信できない通信ルートしかなく、別途、新たな通信ルートを作成し直す必要がある端末であるため（「緊急の呼び掛け」を行った端末の通信ルートとして、「緊急通知」を受信した端末への通信ルートがベスト（優先）と判断しているため）、「緊急通知」を受信した端末の保持している通信ルートの中に「緊急の呼び掛け」を行った端末への通信ルートがあった場合は、その通信ルートを削除する（第６のステップに対応）。図４Ａの場合、子機２ｂの第２通信ルートを削除する。その理由は、子機２ａの通信ルートを作成し直す際に、子機２ｂが子機２ａの通信ルートとなることでループが形成されるのを防ぐためである。

下記の表１及び表２は、「緊急通知」を受信した子機２ｂの通信ルートを示している。ここで、表１は「緊急の呼び掛け」を行った子機２ａへの通信ルートの削除前、表２は削除後を示している。

図４Ｂに示すように、「緊急通知」を受信した子機２ｂは、自身の通報と同じように、保持している通信ルートで通報する（以下、この第５のステップに対応する通報を「代理通報」と言う）。なお、自身の通報と同じように、代理通報に失敗した場合にも、複数の通信ルートを保持している場合は、通信ルートの切り替えを行いながら通報することにより、センタ装置１００へ通報できることになる。センタ装置１００に届く代理通報電文のイメージを図４Ｃに示す。

「緊急通知」を受信した子機２ｂにおいても、自身の保持している通信ルートでセンタ装置１００へ通報できない場合は、図４Ｄに示すように、再度（子機２ｂにおいても）、「緊急の呼び掛け」を行うことで、センタ装置１００へ通報できることとなる。センタ装置１００に届く代理通報電文のイメージを図４Ｅに示す。

〈新たな通信ルートを作成する第１の方法〉
図５は、新たな通信ルートを作成する第１の方法を示す図である。
図５Ａに示すように、親機１、子機２ａ、子機２ｂの設置環境において、子機２ａの通信ルートは親機１への第１通信ルートのみであるが、親機１－子機２ａ間は通信不可となっている。子機２ｂの通信ルートは親機１への第１通信ルートのみ（子機２ｂには、子機２ａへの第２通信ルートがあったが、「緊急通知」を受信したため、削除した状態）であったとする。

センタ装置１００からの制御（親機１⇒子機２ｂ⇒子機２ａ）、又は子機２ａの操作で子機２ａの周囲の端末への通常の呼び掛けを行う。子機２ａからの呼び掛けに対して、子機２ｂが応答可能であるため、図５Ｂに示すように、子機２ａは子機２ｂへの通信ルートを持つことが可能となる。つまり、子機２ａ⇒子機２ｂ⇒親機１への通信ルートができ、センタ装置１００への通報が可能となる。

もし子機２ｂの第２通信ルートに子機２ａがあった場合は、換言すれば、「緊急通知」を受信した際に削除しなかった場合は、センタ装置１００からの制御（親機１⇒子機２ｂ）などで、子機２ｂの通信ルートから子機２ａの通信ルートを削除した後、センタ装置１００からの制御、又は子機２ａの操作で周囲端末への通常の呼び掛けを行う（２段階の処理）必要がある。

〈新たな通信ルートを作成する第２の方法〉
図６は、新たな通信ルートを作成する第２の方法を示す図である。
図６Ａに示すように、親機１、子機２ａ、子機２ｂ、子機２ｃの設置環境において、子機２ａの通信ルートは親機１への通信ルートのみであるが、親機１－子機２ａ間は通信不可となっている状態であり、子機２ｂの通信ルートも親機１への通信ルートのみであるが、親機１－子機２ｂ間は通信不可となっている状態であり、子機２ｃの通信ルートは親機１への第１通信ルートのみ（子機２ｃには子機２ｂへの第２通信ルートがあったが、削除した状態）であったとする。

センタ装置１００からの制御（親機１⇒子機２ｃ⇒子機２ｂ）、又は子機２ｂの操作で、子機２ｂの周囲の端末への通常の呼び掛けを行う。子機２ｂからの呼び掛けに対して、子機２ｃが応答可能である。また、親機１－子機２ａ間は通信不可であるから、子機２ｂの通信ルートとして、子機２ａへの通信ルートは作成できない。このため、図６Ｂに示すように、子機２ｂは通信ルートとして子機２ｃへの第１通信ルートのみを持つことになる。この場合、子機２ｂ⇒子機２ｃ⇒親機１への通信ルートができ、センタ装置１００への通報が可能となる。

続けて、センタ装置１００からの制御（親機１⇒子機２ｃ⇒子機２ｂ⇒子機２ａ）、又は子機２ａの操作で、子機２ａの周囲の端末への通常の呼び掛けを行う。子機２ａからの呼び掛けに対して、子機２ｂが応答可能であるため、図６Ｃに示すように、子機２ａは通信ルートとして、子機２ｂへの第１通信ルートを持つことが可能となる。この場合、子機２ａ⇒子機２ｂ⇒子機２ｃ⇒親機１への通信ルートができ、センタ装置１００への通報が可能となる。

以上、本願発明の実施形態を子機２ａがガス漏れ警報などの緊急通報を送信する場合について説明したが、本発明は通常の監視情報（検針値など）を送信する場合にも適用できる。

１…親機、２ａ～２ｄ…子機、２１…制御部、２３…無線送受信部、１００…センタ装置、２１１…緊急先端末決定手段、２２１…通信ルート情報管理テーブル、２２２…緊急先端末情報管理テーブル。

Claims (3)

1. 親機、及び親機に対して無線接続される複数段の子機からなる無線通信システムと、センタ装置とを有し、子機からの監視情報を親機経由でセンタ装置へ通報する遠隔監視システムにおいて、監視情報を通報しようとする子機の全ての通信ルートが通信不可のときに当該子機からの監視情報を通報する通報方法であって、
   前記子機が周囲の端末に対して、無条件に応答を返信することを要求する緊急の呼び掛けを行う第１のステップと、
   前記呼び掛けを受信した端末のうち、前記呼び掛けを送信した端末のみを通信ルートとして保持する端末以外の端末が、自身のＩＤ、段数、及び呼び掛けの受信電界強度を付加した応答を返信する第２のステップと、
   前記子機が、当該応答を返信してきた端末の中から、通信ルートとして保持している端末以外で通信条件が良好な端末を緊急先端末として決定する第３のステップと、
   前記子機が当該緊急先端末に対して、緊急通知を送信する第４のステップと、
   当該緊急先端末が前記子機からの監視情報を自身の通信ルートにより通報する第５のステップと、
   を有する遠隔監視システムにおける監視情報の通報方法。
2. 請求項１に記載された遠隔監視システムにおける監視情報の通報方法において、
   前記第２のステップは、段数が最も低い端末又は受信電界強度が最も高い端末を緊急先端末として決定する、遠隔監視システムにおける監視情報の通報方法。
3. 請求項１又は２に記載された遠隔監視システムにおける監視情報の通報方法において、
   前記緊急先端末が、通信ルートとして保持している端末の中から、緊急の呼び掛けを行った子機を削除する第６のステップを有する遠隔監視システムにおける監視情報の通報方法。

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