CN103718566A - 社会基础设施控制系统、控制方法、控制装置及服务器 - Google Patents

社会基础设施控制系统、控制方法、控制装置及服务器 Download PDF

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Abstract

社会基础设施控制系统具备控制装置和服务器。控制装置具备收集部、发送部、接收部、控制部。收集部收集有关社会基础设施的被控制对象的传感检测数据。发送部将收集到的传感检测数据经由通信线路发送给服务器。接收部从服务器接收用来控制被控制对象的控制指示。控制部基于接收到的控制指示控制被控制对象。服务器具备取得部、数据库、生成部、指示部。取得部经由通信线路从控制装置取得传感检测数据，并储存到数据库中。生成部对传感检测数据进行处理，生成控制指示。指示部将所生成的控制指示发送给控制装置。并且，控制部在基于对每个被控制对象规定的优先级的定时，执行基于控制指示的、对多个被控制对象的控制。

Description

社会基础设施控制系统、控制方法、控制装置及服务器
技术领域
本发明的实施方式涉及控制社会基础设施的社会基础设施控制系统。
背景技术
人们生活的社会（社区）例如由电力、水道、交通、铁路、通信及大厦等多种多样的社会基础设施支撑。另一方面，由于近年来的环境意识的提高及迫切的能源状况，要求社会的全部领域中的节能化。如何形成能够不勉强人们过不方便的生活而实现节能化的社会系统，正在被热烈地讨论。
发明内容
发明要解决的课题
在以往的社会系统中，社会基础设施基本上被分别独立地管理、运营。例如即便举电力基础设施为例来看，不要说国家单位的节能化，就连按照自治体（市镇村）、按照地域或按照分户家庭的能量优化控制都还没有实现。
所以，目的是提供一种社会基础设施控制系统、控制方法、控制装置以及服务器。
用于解决课题的手段
根据技术方案，社会基础设施控制系统具备控制社会基础设施的控制装置、和能够与控制装置进行通信的服务器。控制装置具备收集部、发送部、接收部和控制部。收集部收集有关社会基础设施的多个被控制对象的传感检测数据。发送部将收集到的传感检测数据经由通信网络向服务器发送。接收部从服务器接收用来控制被控制对象的控制指示。控制部基于接收到的控制指示控制被控制对象。服务器具备取得部、数据库、生成部和指示部。取得部经由通信网络从控制装置取得传感检测数据。数据库将所取得的传感检测数据储存。生成部对储存在数据库中的传感检测数据进行处理而生成控制指示。指示部将所生成的控制指示向控制装置发送。并且，控制部在基于对每个被控制对象规定的优先级的定时，执行基于控制指示的、对多个被控制对象的控制。
附图说明
图1是表示有关实施方式的系统的一例的图。
图2是表示有关实施方式的社会基础设施控制系统的一例的图。
图3是表示社会系统的架构的一例的图。
图4是表示有关第一实施方式的本地控制装置31与作为该本地控制装置31的上位装置的服务器18之间的协同结构的概念图。
图5是表示图4所示的本地控制装置31进行自治控制为止的处理次序的流程图。
图6是表示图4所示的本地控制装置31切换通信路径的情况下的处理次序的流程图。
图7是表示服务器18与本地控制装置31之间的光通信网络17中的通信路径产生的故障恢复后的、本地控制装置31与服务器18装置的处理次序的流程图。
图8是表示图4所示的本地控制装置31的控制程序的修正次序的流程图。
图9是表示图4所示的服务器18的修正控制程序的提供次序的流程图。
图10是表示有关第一实施方式的社会基础设施控制系统的一例的功能块图。
图11是表示有关第一实施方式的社会基础设施控制系统的其他例的功能块图。
图12是表示有关第二实施方式的本地控制装置31及服务器18的一例的功能块图。
具体实施方式
图1是表示有关实施方式的系统的一例的图。图1表示作为所谓的智能电网已知的系统的一例。在已有的电力网（grid）中，核能、火力、水力等的已有发电站与一般家庭及大厦、工厂等多种多样的需求方通过电力网连接。在下一代的电力系统（Power grid）中，除了这些以外，太阳能发电（Photovoltaic Power Generation：PV）系统及风力发电装置等分布式电源及蓄电装置、新交通系统及充电站等也连接到电力系统上。这些多种多样的要素能够经由通信网进行通信。
将管理能量的系统总称作能量管理系统（Energy Management System：EMS）。将EMS根据其规模等而分类为几类。例如有面向一般家庭的HEMS（Home Energy Management System）、面向建筑物的BEMS（Building EnergyManagement System）等。除此以外，还有面向集合住宅的MEMS（MansionEnergy Management System）、面向社区的CEMS（Community EnergyManagement System）、面向工厂的FEMS（Factory Energy ManagementSystem）等。通过这些系统协同，能够实现很细致的能量优化控制。
根据这些系统，能够在已有的发电站、分布式电源、太阳能及风力等可再生能源及需求方的相互间实现高度的协调运用。由此，产生以自然能为主体的能量供给系统、或由需求方与厂商的双向协同形成的需求方参加型的能量供需这样的新颖且智能的形态的电力供给服务。
社会系统通过以上述智能电网为代表的社会基础设施向社会生活提供舒适性及便利性。今后的社会系统被要求能够通过利用信息处理技术或通信技术等使多种多样的社会基础设施有机地结合来达到节能化等社会目标。以下，对能够解决这样的课题的有关实施方式的社会基础设施控制系统进行说明。
图2是表示有关实施方式的社会基础设施控制系统的一例的图。在图2中，作为社会基础设施的例子而表示出电力基础设施11、新能源基础设施12、道路交通基础设施13、铁路基础设施14、水处理基础设施15及通信基础设施16。社会基础设施并不限于此，还存在供热基础设施、医疗基础设施、大厦（建筑物）基础设施等多种多样。
电力基础设施11可以包括发电站及发电厂、送配电网等。新能源基础设施12是蓄电SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition：监控和数据采集）、PV（Photovoltaic：光电）系统等有关可再生能源的基础设施。道路交通基础设施13可以包括信号机及高速公路网、一般道路网等。
铁路基础设施14可以包括铁路网、车辆、车票预定中心等。水处理基础设施15可以包括上下水管网、净水厂等。通信基础设施16可以包括因特网及Web服务、SMS（Short Message Service：短信服务）、推特等。各基础设施（社会基础设施）11～16都分别具备固有的控制对象。以下，将各基础设施的控制对象总称作被控制对象。
各基础设施11～16连接在光通信网络17的通信线路上。云计算系统1000通过通信线路经由网关（GW）100连接在光通信网络17上。在实施方式中，作为保证型网络的一例可以采用光通信网络17。即，在实施方式中，云计算系统1000与各基础设施11～16经由能够保证通信带宽的网络连接。除了应用光通信技术的专用线路以外，作为这种网络，还可以举出例如构建为IP（Internet Protocol：因特网协议）网络的VPN（Virtual PrivateNetwork：虚拟专用网络）。
云计算系统1000具备服务器18和数据库19。服务器18能够作为单体的计算机或多个计算机的总体构成。此外，服务器18能够与通信网300连接，并且在物理上能够拆装。数据库19既可以装备在一个计算机中，也可以分散配置到多个计算机中。在实施方式中，可以考虑具备多个服务器18及数据库19的形态。在这样的形态中，服务器18经由云通信网300相互连接。另外，例如也可以在某个服务器18上连接SCMS（Smart CommunityManagement System：智能社区管理系统）服务器200，能够综合控制作为对象的社会系统。
此外，在实施方式中，各基础设施11～16具备本地控制装置31。本地控制装置31根据需要而能够在本地控制各个基础设施11～16。即，本地控制装置31具备用来将构成各基础设施的被控制对象按照每个基础设施加以控制的固有控制功能。
例如在电力基础设施11中，本地控制装置31具备控制每个需求方的电力分配的功能。该基础设施中的被控制对象对应变电所中的断路器或供电路径的切换器等。
在新能源基础设施12中，本地控制装置31具备基于气象信息预测PV系统的发电量的功能。该基础设施中的被控制对象对应对PV系统附加设置的功率调节系统等。
在道路交通基础设施13中，本地控制装置31具备进行道路的交通管制的功能。该基础设施中的被控制对象对应信号机或道路交通的信息显示板等。
在铁路基础设施14中，本地控制装置31具备进行铁路的运行管理等的功能。该基础设施中的被控制对象对应信号机或线路的切换点等。
在水处理基础设施15中，本地控制装置31具备控制供水管线的流量、或控制灌溉用水或水坝的蓄水量的功能。该基础设施中的被控制对象对应水坝的放水量的控制阀或可动闸等。
在通信基础设施16中，本地控制装置31具备IP（Internet Protocol：因特网协议）网络的流控制或路由控制、或ISDN（Integrated Service DigitalNetwork：综合服务数字网络）的呼叫连接控制等的功能。该基础设施中的被控制对象对应无线基站或基站控制装置等。
此外，本地控制装置31连接在光通信网络17的通信线路上，并且在物理上能够拆装。本地控制装置31能够经由光通信网络17的通信线路与服务器18相互进行信息通信、或从数据库19取得各种数据、或经由服务器18向数据库19储存各种数据。即，本地控制装置31和服务器18能够经由光通信网络17的通信线路连接，相互进行信息通信。
服务器18具备对本地控制装置31给出用来控制被控制对象的各种控制指示（包括命令、控制数据）的功能。即，服务器18相对于本地控制装置31或各基础设施11～16处于上位层的定位。
数据库19储存有关社会基础设施的传感检测数据。作为传感检测数据，可以举出来自智能电表、各种传感器、网络监视装置、MDMS（Meter DataManagement System：电表数据管理系统）、主干系统（Billing System）等各种监视控制系统的仪表数据、传感检测数据、通信量、GPS（GlobalPositioning System：全球定位系统）数据、生活日志等。即，传感检测数据是能够由某种计测手段计测的量。这些数据由于达到了庞大的量，所以在云计算的相关的领域中也称作Big Data（大数据）。
在控制社会基础设施时，需要考虑超大量的数据处理、实时处理、耐故障性（稳健性）、冗余化、通用持续保证、灾害对策、高安全性、个人信息保护、数据保证、各国法律制度/规则应对、各国通信状况应对、各地域SLA（Service Level Agreement：服务级别协议）等。在实施方式中，主要对有关实时处理的控制进行说明。
图3是表示社会系统的架构的一例的图。图3所示的架构能够在有关实施方式的各种社会基础设施中分别采用。在图3所示的架构中，对社会基础设施要求的功能例如被分类为监视控制、分析·统计、收费·决算、施设·设备管理等多个类别。并且，对于被控制对象的控制功能例如被划分为本地控制类系统310、监视控制类系统320、运转辅助类系统330及离线业务类系统340。考虑各个处理划分的协同是将对于被控制对象的控制功能从本地侧转移到云计算系统侧时的关键点。
图1所示的服务器18具有作为监视控制类系统320、运转辅助类系统330及离线业务类系统340的功能。图1所示的各本地控制装置31具有作为本地控制类系统310的功能。
在图3中，针对作为被控制对象的社会基础设施的本地施设的控制类系统相当于本地控制类系统310。本地控制类系统310实时取得被控制对象的传感检测数据及各种计量值，实时控制被控制对象。
例如，如果以流量·频率等物理量为例，则本地控制类系统310实时取得这些物理量的计测结果，使所取得的数据通过环控制收敛为特定的值。此外，例如关于故障时的控制，本地控制类系统310实施处理，以通过次序控制来迅速地确保安全。该本地控制的状况被作为监视信息向监视控制类系统320发送。
此外，本地控制类系统310关于收费·决算，例如取得交通的自动检票或ETC（Electronic Toll Collection System：电子收费系统）等的传感检测结果，执行费用·即时决算。该费用·即时决算的信息被发送到离线业务类系统340。
此外，本地控制类系统310监视有关各种社会基础设施的施设，基于其结果实施需要的控制。本地控制类系统310将关于施设控制的信息通知给监视控制类系统320。监视控制类系统320接收该信息，监视异常的有无，根据需要向本地控制类系统310送出控制指示。此外，监视控制类系统320将监视管理信息通知给离线业务类系统340。
监视控制类系统320作为本地控制类系统310的上位系统发挥功能。监视控制类系统320通过操作者监视、操作者控制、警报管理、履历管理等方法将从本地控制类系统310发送来的监视信息进行分析、统计。监视控制类系统320例如关于运转履历管理以报告的形式向上位系统提供信息。并且，监视控制类系统320根据运转履历管理找出本地控制系统的最优的运用，指示本地控制系统的运用变更。
运转辅助类系统330根据由监视控制类系统320得到的报告信息等预测各种社会基础设施的需求，基于该预测结果进行优化的调整。运转辅助类系统330设立遵循该调整内容的调度的计划。将该计划通知给监视控制类系统320或本地控制类系统310，并反映到各个运用中。
离线业务类系统340基于从监视控制类系统320或运转辅助类系统330依次提出的管理·辅助信息来管理能量供需。基于该结果，调整地域间或社会基础设施间的能量流。此外，离线业务类系统340将管理·辅助信息分析，制作用于成绩评价或作为中长期计划的资料的统计数据。此外，离线业务类系统340基于来自本地控制类系统310的费用·即时决算的信息及稳定的收费·决算信息，执行向利用者的收费处理。进而，离线业务类系统340接收来自监视控制类系统320的施设管理信息，指示设备的维护及诊断的执行。
［第一实施方式］
图4是表示有关第一实施方式的本地控制装置31与作为该本地控制装置31的上位装置的服务器18的协同的概念图。在图4中，服务器18实现作为监视控制类系统320的功能。本地控制装置31按照主控制部311的运用处理实时地控制被控制对象。此时，本地控制装置31经由网络17与服务器18实时地协同。
在图4中，服务器18能够经由未图示的接口与光通信网络17连接，并且与光通信网络17在物理上可拆装。此外，服务器18具备收集部18a、计算部18b、选择部18c、下载部18d、设定部18e及修正部18f。
收集部18a经由网络17收集从本地控制装置31上载的传感检测数据（事件信息），并储存到数据库19中。计算部18b将储存在数据库19中的事件信息解析，计算社会基础设施的特性。
选择部18c从预先存储在数据库19中的与被控制对象的种类、运转状态等对应的多个控制程序（控制程序1～控制程序N）中，选择与由计算部18b计算出的特性适合的控制程序。下载部18d将所选择的控制程序经由网络17向本地控制装置31下载发送。设定部18e基于上述计算出的特性对控制程序的参数进行调整。修正部18f根据本地控制装置31的监视结果判别被控制对象的状况，基于该结果修正上述控制程序。
本地控制装置31具备主控制部311、存储部313、接口部（I/F）314、通信控制部315、监视部316、管理部317、接口部318、优先控制部319及自治控制部350。主控制部311、存储部313、接口部（I/F）314、通信控制部315、监视部316、管理部317、接口部318、优先控制部319及自治控制部350经由总线312连接。
主控制部311按照存储在存储部313中的控制程序，控制通信、监视、管理等的处理。存储部313具备排队存储器313a和控制程序存储器313b。排队存储器313a存储用来使主控制部311执行基于来自服务器18的指示的控制的排队数据。控制程序存储器313b存储由主控制部311使用的控制程序。进而，控制程序存储器313b存储对构成各个社会基础设施的多个被控制对象的每一个规定的优先级。例如，作为道路或铁道的基础设施中的被控制对象之一的信号机需要每几分钟使信号变化，所以优先级被设定得较高，信息提供的显示板的内容与信号机相比，优先级被设定得较低。
此外，能够通过与本地控制装置31能够连接且物理上可拆装的未图示的终端向控制程序存储器313b写入对该多个被控制对象的每一个规定的优先级。因此，为了使后述的优先控制模式下的动作成为可能，需要预先通过未图示的终端对每个被控制对象设定优先级。
接口部314用于使本地控制装置31能够与网络17连接并且与网络17在物理上可拆装。进而，接口部314经由网络17与作为上位控制装置的服务器18收发信息。通信控制部315适当地控制与服务器18的通信。通信控制部315具备故障检测部315a和路径切换部315b。故障检测部315a检测到网络17的通信故障时，将该情况通知给主控制部311。接收到该通知，主控制部311自治地执行故障回避处理。路径切换部315b在通信故障检测时切换通信路径。
监视部316按照主控制部311的指示，监视被控制对象的运用状态。管理部317按照主控制部311的指示，管理被控制对象的运用经过。接口部318连接在管轄的被控制对象上，与该被控制对象之间收发信息。
优先控制部319在基于对每个被控制对象预先规定的优先级的定时读取在排队存储器313a中排队的控制指示，并向主控制部311输出。由此，在遵循优先控制部319的控制的定时执行基于控制指示的控制。自治控制部350在检测到与服务器18之间的通信故障时，自治地继续控制。
本地控制装置31将从服务器18接收到的、对于被控制对象的控制指示存储到存储部313的排队存储器中。主控制部311根据控制程序存储器313b中存储的被控制对象的优先级，决定排队的各个控制指示的优先级。将所决定的优先级通知给服务器18。被通知了优先级的服务器18再向各本地控制装置31给出面向监视对象整体的节能化的最优的控制指示。
本地控制装置31按照控制程序存储器313b中存储的被控制对象的优先级从排队存储器313a读取被排队的控制指示。本地控制装置31基于读取的控制指示控制有关各基础设施的被控制对象。
即，由服务器18进行的对被监视对象的控制基本上实时地被优先执行（直接实时控制模式）。并且，在控制程序存储器313b中登记有被控制对象的优先级的情况下，进而，对被监视对象的控制也可以进行基于本地控制装置31的控制程序存储器313b中存储的被控制对象的优先级的优先控制（优先控制模式）。进而，在优先控制模式下，在与被控制对象的种类、特性或此时的状况等对应的定时执行对被控制对象的控制。
服务器18为了经由本地控制装置31实时控制被监视对象，重要的是本地控制装置31与服务器18之间的光通信网络17的通信路径的确保。为了万一的通信故障，在第一实施方式中，在通信控制部315中设置故障检测部315a及路径切换部315b。并且，通信控制部315在检测到通信故障时，将该情况通知给主控制装置311，使其执行故障回避等最低限度的自治控制。或者，通信控制部315在检测到通信故障时，切换为其他通信路径。这样，在第一实施方式中，预先采取了对于通信故障的安全对策。此外，使被控制对象也具有能够在没有控制指示的状态下继续自治运转的功能。
上述说明的要点如下。
（1）各本地控制装置31将从服务器18接收到的有关控制指示的信号排队到存储部313的控制指示用的排队存储器313a中。
（2）根据各本地控制装置31管理的社会基础设施，基于在控制程序存储器313b中存储的优先级，对应于被控制对象决定有关排队的控制指示的信号的优先级。
（3）将优先控制的结果例如用通知信号或消息等从本地控制装置31通知给服务器18。接收到该通知，服务器18再进行面向包括多个被控制对象的监视对象整体的节能的优化控制。
（4）本地控制装置31将排队的有关控制指示的信号依次取出，基于该控制指示控制有关各基础设施的被控制对象。
图5是表示在服务器18与本地控制装置31之间的光通信网络17中的通信路径中发生了故障的情况下、本地控制装置31进行自治控制为止的处理次序的流程图。在图5中，本地控制装置31由通信控制部31通过通信故障检测功能监视通信状态（步骤S11、S12）。如果检测到异常，则本地控制装置31向主控制部311通知，并将自治控制部350起动（步骤S13）。并且，本地控制装置31执行例如运转停止、电源切断等最低限度的自治控制（步骤S14）。
图6是表示在服务器18与本地控制装置31之间的光通信网络17的通信路径中发生了故障的情况下、本地控制装置31进行通信路径的切换为止的处理次序的流程图。在图6中，本地控制系统31由通信控制部31通过通信故障检测功能监视通信状态（步骤S21、S22）。如果检测到异常，则本地控制系统31向主控制部311通知，并将路径切换部315b起动（步骤S23）。并且，本地控制系统31切换为备用通信路径来确保通信路径（步骤S24）。
另外，在上述说明中，分别单独地使用自治控制部350及路径切换部315b，但也可以使自治控制部350和路径切换部315b协调动作。即，也可以是，在通信故障检测时，首先通过路径切换部315b切换为备用通信路径，在即便这样还是检测到通信故障的情况下，通过自治控制部350执行最低限度的处理。
此外，在图4的控制程序存储器313b中，存储实时控制被控制对象的控制程序。存储在云计算系统1000的数据库19中的控制程序对应被控制对象的种类、运转状态等而被依次更新登记。本地控制装置31利用从云计算系统1000的数据库19下载的控制程序，适当地修正节制自己的功能的控制程序。
图7是表示服务器18与本地控制装置31之间的光通信网络17中的通信路径产生的故障恢复后的、本地控制装置31的处理次序的流程图。
本地控制装置31的主控制部311将自治控制期间产生的控制动作数据与表示该数据产生时刻的时间戳一起记录到存储部313中（步骤S51）。控制动作数据是与例如运行停止或者电源断开等自治控制期间的动作有关的数据。自治控制期间的控制动作数据作为日志数据被记录到存储部313中。此外，主控制部311向存储部313写入自治控制期间由传感器取得的传感检测数据。
本地控制装置31的通信控制部315在自治控制期间监视光通信网络17的通信线路的通信状态（步骤S52）。在检测到故障已恢复时（步骤S53），通信控制部315向主控制部311通知该情况（步骤S54）。
若故障恢复被通知，则主控制部311从存储部313读取自治控制期间的控制动作数据和传感检测数据（步骤S55）。并且，将所读取的控制动作数据和传感检测数据经由光通信网络17的线路发送给服务器18（步骤S56）。
服务器18的收集部18经由光通信网络17的通信路径从本地控制装置31向收集部18a接收与自治动作有关的控制动作数据和传感检测数据（步骤S57），将这些储存在数据库19中（步骤S58）。
服务器18的计算部18b从数据库19取得控制动作数据或传感检测数据（步骤S59），将其中一方的数据或两者作为事件信息进行解析，计算出作为控制对象的社会基础设施的特性（步骤S60）。基于其结果，选择部18c从数据库19中选择与社会基础设施的特性适合的控制程序（步骤S61）。
数据库19中存储有与被控制对象的种类、运行状态等对应的多个控制程序。选择部18c从多个控制程序中选择适合社会基础设施的特性的控制程序。
接下来，服务器18基于所选择的控制程序，优化所取得的控制动作数据或传感检测数据，生成控制信号（步骤S62）。例如基于包含多个被控制对象的监视对象整体的节能化等的基准，执行优化。控制信号是与由本地控制装置31赋予的控制指示有关的信号。服务器18经由光通信网络17的线路将所生成的控制信号发送给本地控制装置31（步骤S63）。
本地控制装置31从服务器18接收控制信号（步骤S64）。本地控制装置31在故障恢复之后，将最初接收到的控制信号存储到存储部313的排队存储器313a中（步骤65）。排队存储器313a中存储的控制信号被优先读取。
接下来，主控制部311判断从自治控制转变成基于来自服务器18的控制信号的通常控制的定时（步骤S66）。即，如果在故障恢复之后立刻切回通常控制，则存在发生无法预期的问题的担忧。因此，考虑到基于自治控制用的程序的控制和基于来自服务器18的指示的控制双方的关系，主控制部311判断能够顺利地继续进行社会基础设施的控制的定时。转变定时到来之前，主控制部311继续自治控制。即，主控制部311按照与基于自治控制用的程序的控制有关的控制指示，控制社会基础设施。
例如可以最优先考虑控制对象的社会基础设施的使用者或住户的安全，参照控制对象的社会基础设施的特性或要转变的时间带等来决定转变定时。例如，在铁道基础设施中产生故障／恢复事件的情况下，在站间的线路上存在电车的状态下不转变控制，直到该电车到达近处的车站为止。
此外，在要转变的时间带是深夜，社会基础设施的利用状况极低的情况下，也可以在唤起该社会基础设施的使用者注意的基础上较早地进行转变。例如，在与后述的图10所示的水处理的基础设施有关的控制的情况下，存在从故障／恢复起立刻转变的可能性。
在基于自治控制用程序的控制期间，也如前所述地向服务器18持续发送来自传感器的传感检测数据。服务器18向本地控制装置31持续发送基于该传感检测数据的控制信号。
主控制部311决定的转变定时到来时（步骤S66：是），主控制部311停止与自治控制用的程序有关的控制指示（步骤67）。接着，主控制部311从存储部313的排队存储器313a中读取与该停止的定时最近的过去时刻所接收的控制信号（步骤68）。接着，主控制部311再次开始基于该控制信号所示的内容的社会基础设施的控制（步骤69）。
这样，伴随着光通信网络17的通信路径上的故障恢复，服务器18与本地控制装置31之间执行图7所示的处理次序，由此，能够在最佳的转变定时实施控制的切换／切回。由此，能够可靠地执行社会系统整体的再次优化和社会基础设施的顺利的运行控制。
图8是表示本地控制装置31的控制程序的修正次序的流程图。图9是表示服务器18的修正控制程序的提供次序的流程图。
本地控制装置31如图8所示，在进行被控制对象的传感时（步骤S31），将传感检测数据发送给上位的服务器18（步骤S32）。服务器18如图9所示，总是监视传感检测数据（步骤S41）。基于传感检测的结果，服务器18判别是否需要控制程序的版本升级程序或与状况对应的控制程序的变更或修正（步骤S42）。在判断为需要的情况下，服务器18选择适当的控制程序（步骤S43），分发给本地控制装置31（步骤S44）。
本地控制装置31判断有无来自服务器18的控制程序的接收（步骤S33）。本地控制装置31在接收到控制程序之前按照已有的控制程序执行处理（步骤S34）。在接收到新的控制程序的情况下，本地控制装置31将控制程序替换。即，本地控制装置31将接收到的控制程序存储到存储部313中（步骤S35）。
并且，本地控制装置31利用替换后的修正控制程序执行以后的处理（步骤S36）。通过以上的处理次序，服务器18能够立即识别被控制对象的状况变化。因而，不需要派遣作业员而能够执行由本地控制装置31使用的程序的修补·更换。
另外，在作为被控制对象的现场的装置上，也可以连接作为通信适配器的盒。盒具备中介现场的装置与本地控制装置31之间的通信的功能。通过设置盒，本地控制装置31能够经由有线或无线的控制线从各设备收集信息。此外，也可以使盒具有向对应的设备发送控制指示的通信功能。
服务器18基于由作为通信适配器的盒收集的信息决定控制内容，通过将遵循该控制内容的控制指示发送给盒，能够直接控制作为被控制对象的设备。
服务器18还具备运转辅助类系统330（图3）的功能，调整与本地控制装置31、监视控制类系统320（图3）的处理有关的运转的优化。具体而言，服务器18根据来自本地控制装置31、监视控制类系统320的控制指示及监视信息判断控制内容的适当性，制作最优的运转计划。服务器18使本地控制装置31或监视控制类系统320执行遵循该运转计划的控制。
服务器18具备离线业务类系统340（图3）的功能。包含在该功能中的施设维护、收费·决算等的处理在基础设施之间共通的要素较多。所以，在第一实施方式中，通过使各种社会基础设施之间的业务成为共通的云化来提高处理效率。
在运转辅助类系统330的功能中，将域固有的要素去除而进行云化，以实现业务的协同。这里，由于能够实时地得到来自本地控制装置31的处理信息，所以能够总是掌握本地控制类的处理时间。所以，也可以将处理时间累计、根据处理时间来增减收费开销。
通过这样的结构，总是将本地的状况实时地通知给服务器18。服务器18通过监视控制类系统320、运转辅助类系统330及离线业务类系统340的功能，不论何时都能够利用各系统间的信息。因而，能够使业务辅助及运用的效率提高。
图10是表示有关第一实施方式的社会基础设施控制系统的一例的功能块图。图10的本地控制类系统31A和其上位的监视控制类系统320、在线运转辅助类系统330及离线业务类系统340与服务器18关联。监视控制类系统320、在线运转辅助类系统330、离线业务类系统340的各功能能够在服务器18中执行。作为本地控制类系统31A的一例可以举出水处理基础设施。
在图10中，附图标记31A表示水处理基础设施的本地控制类系统。以下，将附图标记31A的系统称作水处理本地系统。水处理本地系统31A在例如由蓄水池的水量计1检测出水量下降时，将马达2起动，使泵3工作，从而使水流到蓄水池中。通过流量计4测量其水量。水处理本地系统31A为了使流量计4测量的水量成为一定，通过逆变器5调整马达2的转速。该一系列的处理由PLC/DDC（Programmable Logic Control/Digital datacontroller：可编程逻辑控制/数据控制器）6控制。
PLC/DDC6提供安装在被控制对象上的传感器的信息收集功能、以及对于致动器的控制功能。传感器及致动器也是被控制对象的一例。PLC/DDC6具备以设定的顺序将设备依次运转的次序控制功能。PLC/DDC6还具有例如以几百毫秒以下的时间常数控制逆变器415的转速等、使模拟值接近于目标值的环控制功能。进而，PLC/DDC6还具有取入故障信号作为互锁信号、在故障发生时使被控制对象的设备可靠地停止的功能等。
监视控制类系统320接收来自水处理本地系统31A的PLC/DDC6的过程数据，以1秒左右的设定的周期向操作者提供监视状况。通过将操作者的控制操作移交给下位的PLC/DDC6，监视控制类系统320能够实时地调整水处理本地系统41的运用。
图11是表示有关第一实施方式的社会基础设施控制系统的另一例的功能块图。图11表示将图10所示的云构造扩展的一例。图11表示水处理系的本地控制系统31B和作为处于其上位的服务器18的关联功能的监视控制类系统320、在线运转辅助类系统330及离线业务类系统340的关系。
在图11中，附图标记31B对应于图10所示的本地控制装置31A。在图11所示的例子中，将水量计1、马达2、泵3、水流计4及逆变器5分别经由通信适配器61、62、63、64、65连接到网络17上。由此，能够将PLC/DDC6排除。这里，通信适配器61、62、63、64、65为了能够通信而通过有线与网络17连接，但是也可以为了能够无线通信而通过无线进行连接。
通信适配器61～65经由通信线收集来自安装在每个被控制对象上的未图示的传感器的传感检测数据，将收集到的传感检测数据直接发送到作为服务器18的功能的监视控制类系统320。监视控制类系统320根据收集到的传感检测数据掌握水处理本地系统31B的状况，计算出适当的控制内容，来调整逆变器5的控制量。
由此，在水处理本地系统31B中，能够从监视控制系统320直接控制在基础设施中进行的基于PLC/DDC的控制。因而，能够将被控制对象、施设设备的运用统一起来监视控制散落存在的许多对象。
随着本地控制装置31A、31B、监视控制类系统320的实时的传感检测数据的收集及控制，在在线运转辅助类系统330中，通过在线辅助监视控制的长期处理，能够依次实现优化。
此外，在离线业务类系统340中，能够在任意的定时接收来自监视控制类系统320的监视信息来进行统计处理·会计数据制作等的作业，能够提高作业效率及提供很细致的业务服务。这样，在在线、离线中分别能够在任意的定时得到本地的信息，所以能够匹配于本地的状况而进行较早的应对。
在上述架构中，在实施方式中，扩大云化的范围，通过服务器18使进行上位控制的监视控制系统320中包含本地控制装置31的功能。即，在服务器18中，作为监视控制类系统320的功能，在与本地控制装置31的协同中，谋求实现监视·控制的实时性和耐故障性的云化。由此，实现监视控制的运用的高效率化，能够实现有关社会系统控制系统的构建的大幅的费用削减。
此外，在第一实施方式中，在优先控制的情况下，使本地控制装置31在对于被控制对象的控制的优先位次的决定即优先控制中拥有主导权。由此，能够使更接近于现场的域中的控制优先，担保有关社会系统的运用的安全性变得容易。
如以上说明，根据第一实施方式，能够实现社会基础设施的被控制对象的本地控制系统与上位管理系统之间的协同、地域之间的协同中的相互信息的统一性、实时性。因而，能够提供能够实现综合的判断·控制中的可靠处理的社会基础设施控制系统和其控制方法。
［第二实施方式］
图12是表示有关第二实施方式的本地控制装置31及服务器18的一例的功能块图。在图12中，对于与图4共通的部分赋予相同的附图标记，这里仅对不同的地方进行说明。
图12所示的服务器18具备与图4所示的服务器18基本上相同的功能。图12所示的本地控制装置31具备与图4所示的本地控制装置31基本上相同的功能。
本地控制装置31除了图4所示的功能以外还具备收集部321。收集部321从社会基础设施的多个被控制对象收集传感检测数据。收集部321能够作为监视部316的一个功能被执行。
进而，本地控制装置31具备发送部322。发送部322将收集到的传感检测数据经由光通信网络17的通信线路向服务器18发送。此外，本地控制装置31具备接收部323。接收部323从服务器18接收用来控制被控制对象的控制指示。
主控制部311基于由接收部323接收到的控制指示，控制被控制对象。即，主控制部311在基于对每个被控制对象规定的优先级的定时，执行基于控制指示的、对多个被控制对象的控制。
进而，本地控制装置31具备通知部324。通知部324将对被控制对象的控制的结果通知给服务器18。所谓控制的结果，除了伴随着控制的传感检测数据的变化等以外，还包括进行控制的时刻的时间戳或控制的OK/NG等。
服务器18除了图4所示的功能以外，还具备取得部18f、生成部18g、指示部18h、优先控制部18i及排队存储器181。取得部18f能够作为收集部18a的一个功能被执行。
取得部18f经由光通信网络17的通信线路实时地取得从本地控制装置18发送来的传感检测数据。将所取得的传感检测数据向数据库19储存。
生成部18g对储存到数据库19中的传感检测数据进行处理，生成用来控制各基础设施11～16的被控制对象的控制指示。指示部18h将所生成的控制指示发送给本地控制装置31。排队存储器181将所生成的控制指示排队。
优先控制部18i在基于对被控制对象设定的优先级的定时读取在排队存储器181中排队的控制指示，交给指示部18h。由此，控制指示按照被优先控制或顺序控制的定时到达本地控制装置31。本地控制装置31基于接收到的控制指示控制被控制对象。
在本地控制装置31的优先控制中，能够按照作为该本地控制装置31的属下的每个被监视对象使控制的次序变化。即，能够以封闭在相同的社会基础设施（电力、道路网等）中的形式动态地控制控制的次序。如果以铁路基础设施14为例，则控制车辆到达车站、接着抬起交叉处的岔口遮断器这样的、都属于相同的社会基础设施的被控制对象的控制次序。
此外，在第二实施方式中，服务器18能够在作为属下的全部的社会基础设施间动态地改变被控制对象的控制的次序。例如，能够进行在发生停电（电力基础设施）时、通过车辆（铁路基础设施）的备用电源使车辆移动到最近的车站、完成后使车辆停止的控制。即，在第二实施方式中，能够进行以多个社会基础设施为对象的统合性的最优控制。
在第二实施方式中，从本地控制装置31向服务器18通知基于控制指示的控制结果，这是与第一实施方式同样的。因为这些，通过第二实施方式也能够得到与第一实施方式同样的效果。
另外，本发明并不限定于上述实施方式。例如在上述实施方式中，将架构划分为本地控制类、监视控制类、运转辅助类、离线业务类进行了说明。但并不限定于此，也可以将各控制类一体化或进一步细分化、或追加具有其他要素的控制类。
说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子提示的，并不意味着限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明和其等价的范围中。

Claims (21)

1.一种社会基础设施控制系统，
具备：
控制装置，在本地控制社会基础设施；以及
服务器，能够与上述控制装置进行通信；
上述控制装置具备：
收集部，收集与上述社会基础设施的被控制对象有关的传感检测数据；
发送部，将收集到的上述传感检测数据经由上述通信线路发送给上述服务器；
接收部，从上述服务器接收用来控制上述被控制对象的控制指示；以及
控制部，基于接收到的上述控制指示控制上述被控制对象；
上述服务器具备：
取得部，经由上述通信线路从上述控制装置取得上述传感检测数据；
数据库，储存上述取得的上述传感检测数据；
生成部，对储存在上述数据库中的上述传感检测数据进行处理，生成上述控制指示；以及
指示部，将生成的上述控制指示发送给上述控制装置。
2.如权利要求1所述的社会基础设施控制系统，
上述控制装置具备：
存储部，将接收到的上述控制指示排队；以及
优先控制部，在基于对每个上述被控制对象规定的优先级的定时，读取被排队的上述控制指示，交给上述控制部。
3.如权利要求1所述的社会基础设施控制系统，
上述服务器具备：
存储部，将生成的上述控制指示排队；以及
优先控制部，在基于对每个上述被控制对象规定的优先级的定时，读取被排队的上述控制指示，交给上述指示部。
4.如权利要求1所述的社会基础设施控制系统，
上述控制装置具备通知部，上述通知部向上述服务器通知对上述被控制对象的控制结果。
5.如权利要求1所述的社会基础设施控制系统，
上述控制装置具备存储控制程序的存储部；
上述服务器具备修正部，上述修正部根据上述控制装置的监视结果，判别上述被控制对象的状况，基于该结果修正上述控制程序。
6.如权利要求1所述的社会基础设施控制系统，
上述控制装置经由设在上述控制装置与上述被控制对象之间的通信适配器从上述被控制对象收集信息，将上述控制指示经由上述通信适配器发送给对应的被控制对象；
上述服务器基于由上述通信适配器收集的信息决定控制内容，将遵循该控制内容的控制指示经由上述通信适配器发送给上述被控制对象。
7.如权利要求1所述的社会基础设施控制系统，
上述控制装置具备：
故障检测部，检测与上述服务器之间的通信故障；以及
自治控制部，在该故障检测部检测到上述通信故障时，自治地继续控制。
8.如权利要求1所述的社会基础设施控制系统，
上述控制装置具备：
故障检测部，检测与上述服务器之间的通信故障；以及
路径切换部，在该故障检测部检测到上述通信故障时，为了继续与上述服务器之间的协同而切换与上述服务器之间的通信路径。
9.如权利要求1所述的社会基础设施控制系统，
还具备运转辅助类，上述运转辅助类调整与上述控制装置、服务器中的至少某个的处理有关的运转的优化；
上述运转辅助类具备：
判断机构，根据上述控制装置、服务器的控制指示及监视信息，判断控制内容的适当性；以及
运转计划执行机构，设立最优的运转计划，使上述控制装置或服务器执行遵循上述运转计划的控制。
10.如权利要求1所述的社会基础设施控制系统，
还具备离线业务类，上述离线业务类收集与上述控制装置、服务器中的至少某个的处理相关的信息，基于收集到的信息离线执行基础设施业务。
11.如权利要求10所述的社会基础设施控制系统，
上述离线业务类基于从上述控制装置取得的处理信息，增减收费开销。
12.如权利要求1所述的社会基础设施控制系统，
上述服务器装备在具备上述数据库的云计算系统中。
13.一种控制方法，能够应用于具备控制社会基础设施的控制装置和能够与上述控制装置进行通信的服务器在内的社会基础设施控制系统中，
上述控制方法为，
上述控制装置，
收集与上述社会基础设施的被控制对象有关的传感检测数据；
将收集到的上述传感检测数据发送给上述服务器；
从上述服务器接收用来控制上述被控制对象的控制指示；以及
基于接收到的上述控制指示控制上述被控制对象；
上述服务器，
从上述控制装置取得上述传感检测数据；
将上述取得的上述传感检测数据储存在数据库中；
对储存在上述数据库中的上述传感检测数据进行处理，生成上述控制指示；
将生成的上述控制指示发送给上述控制装置。
14.如权利要求13所述的控制方法，
上述控制装置，
在存储部中将接收到的上述控制指示排队；以及
在基于对每个上述被控制对象规定的优先级的定时，从上述存储部读取被排队的上述控制指示，交给上述控制部。
15.如权利要求13所述的控制方法，
上述服务器，
在存储部中将生成的上述控制指示排队；
在基于对每个上述被控制对象规定的优先级的定时，从上述存储部读取被排队的上述控制指示，交给上述控制部。
16.如权利要求13所述的控制方法，
上述控制装置将对上述被控制对象的控制结果通知给上述服务器。
17.一种社会基础设施控制系统的控制装置，控制社会基础设施，具备：
收集部，收集与上述社会基础设施的被控制对象有关的传感检测数据；
发送部，将收集到的上述传感检测数据发送给服务器；
接收部，从上述服务器接收用来控制上述被控制对象的控制指示；以及
控制部，基于接收到的上述控制指示控制上述被控制对象。
18.如权利要求17所述的控制装置，还具备：
存储部，将接收到的上述控制指示排队；以及
优先控制部，在基于对每个上述被控制对象规定的优先级的定时，读取被排队的上述控制指示，交给上述控制部。
19.如权利要求17所述的控制装置，还具备：
还具备通知部，上述通知部向上述服务器通知对上述被控制对象的控制结果。
20.一种社会基础设施控制系统的服务器，能够与控制社会基础设施的控制装置进行通信，具备：
取得部，从上述控制装置取得与上述社会基础设施的被控制对象有关的传感检测数据；
数据库，储存上述取得的上述传感检测数据；
生成部，对储存在上述数据库中的上述传感检测数据进行处理，生成用来控制上述被控制对象的控制指示；以及
指示部，将生成的上述控制指示发送给上述控制装置。
21.如权利要求20所述的服务器，还具备：
存储部，将生成的上述控制指示排队；以及
优先控制部，在基于对每个上述被控制对象规定的优先级的定时，读取被排队的上述控制指示，交给上述指示部。
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