JP2002296002A - 配線長計測装置、センサ識別装置及び、センサ位置確認装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信号線の配線長を計測する装置及び、配線長
の計測により発報したセンサを識別する新規な装置を提
供する。 【解決手段】 信号線に、当該信号線が集中定数回路と
みなせる周波数の交流信号を送出する交流送出手段２１
と、前記信号線から交流信号を受信する交流受信手段２
２と、前記送出信号と前記受信信号とから、複素インピ
ーダンスの虚部を算出する算出手段２３と、前記インピ
ーダンスの虚部を配線長に変換する変換手段２４とから
配線長計測装置を構成する。この装置は、コントローラ
に信号線を介して複数のセンサを接続した機械警備シス
テムにおけるセンサ識別装置に適用が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、信号線の配線長を
計測する装置に関するものである。また、本発明は、上
記配線長計測装置を使用して、信号線に接続された複数
のセンサの内の発報したセンサを識別するセンサ識別装
置に関するものである。さらに、本発明は、上記配線長
計測装置を使用して、信号線に複数のセンサが予定位置
に接続されたことを確認するセンサ位置確認装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、機械警備を実施している物件で
は、コントローラからワンループ状に配線された線路上
に様々な種類のセンサが複数接続される。上記物件に異
常事態が発生した場合、その異常を検知したセンサが発
報をする。コントローラは、発報をしたセンサの種別及
び設置位置に基づいて、異常の種別及び発生場所を特定
する。コントローラから監視センターに通報がされる
と、監視センターでは、対処員の派遣等を行って、異常
発生に対処する。

【０００３】このように、コントローラにセンサが複数
設置されている場合には、どのセンサが発報したのかが
識別されなければならない。従来のセンサ識別方法とし
て、第１に、コントローラ側から見たセンサのインピー
ダンスをセンサごとに変化させる方法がある（特開昭５
８−５６０９４号公報、特開昭５８−５６０９５号公
報、特開平３−２７１８９９号公報）。この方法は、各
センサに、センサごとに異なる値の抵抗器、インピーダ
ンス素子又はダイオード素子を組み合わせて線路に接続
する。センサが異常を検知したとき、センサの接点が開
閉することにより、センサごとに線路の回路特性が変化
する。この回路特性の変化を検出することにより、発報
したセンサを識別する。

【０００４】第２のセンサ識別方法として、各センサに
アドレスを付与する方法がある。この方法は、個々のセ
ンサに固有のアドレスを付与し、センサ発報時に、異常
信号と共にアドレスをコントローラ側に送信することに
より、発報したセンサを識別する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記第１のセンサ識別
方法においては、各センサに組み合わせる、異なる値の
素子が必要である。また、既に設置されている機械警備
システムに適用しようとする場合は、既設のセンサに対
しても素子を付加しなければならず、機器費用や工事費
用がかさむという問題があった。

【０００６】上記の第２のセンサ識別方法においては、
各センサが発報と同時に自己のアドレスを送信する機能
を持つ必要がある。また、既設の機械警備システムに適
用する場合、既設のセンサに固有アドレスを付与しなけ
ればならないという問題があった。これに対して、コン
トローラから発報したセンサまでの信号線の配線長が計
測できれば、発報をしたセンサを識別することができ
る。

【０００７】本発明は、信号線の配線長を計測するため
の新規な装置を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、コントローラからループ状に配線され
た信号線上に、異常を検知すると短絡する複数のセンサ
が接続されている監視装置において、信号線の配線長を
計測することにより発報したセンサを識別する新規な装
置を提供することを目的とするものである。

【０００８】さらに、本発明は、コントローラからルー
プ状に配線された信号線上に、異常を検知すると短絡す
る複数のセンサが接続されている監視装置において、信
号線の配線長を計測することにより、設置されたセンサ
が正しい位置に設置されているか否かを確認できるセン
サ位置確認装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものである。本発明の配線長計測
装置は、信号線に、当該信号線が集中定数回路とみなせ
る波長の交流信号を送出する交流送出手段と、前記信号
線から交流信号を受信する交流受信手段と、前記送出信
号と前記受信信号とからインダクタンスを求めるインダ
クタンス抽出手段と、前記インダクタンスを配線長に変
換する変換手段とを具備する。

【００１０】インダクタンスは、集中定数回路とみなせ
る波長の交流信号を用いるので、９０°位相検波回路や
複素インピーダンスの虚部から簡易に求めることができ
る。このインダクタンスは、配線長のみにより決まるも
のであるので、容易且つ正確に配線長を得ることができ
る。本発明のセンサ識別装置は、コントローラからルー
プ状に配線された信号線上に、異常を検知すると短絡す
る複数のセンサが接続されている監視装置において、上
記の配線長計測装置を適用することによって、配線長に
よりセンサを識別する。

【００１１】本発明のセンサ識別装置によれば、センサ
は異常を検知すると、線路を短絡する。センサ識別装置
は、コントローラから発報したセンサまでの配線長を計
測し、配線長に基づいてセンサを識別する。また、本発
明のセンサ位置確認装置は、上記センサ識別装置に、更
に、個々のセンサが設置されるべき配線長を記憶する記
憶手段が設けられる。センサ設置工事後に、設置した個
々のセンサを順次発報（短絡）させて、コントローラか
ら個々のセンサまでの配線長を測定する。そして、記憶
してある各配線長と測定した各配線長を比較することに
より、センサが予定位置に設置されているか否かを確認
できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図を用いて説明する。図１に、警備対象物件内における
機械警備システムの全体構成を示す。警備対象物件内に
は、一般に平行線からなる線路２が敷設されており、警
備計画に則り所定の位置に各種センサ１１、１２、１３
……が設置されている。線路２の一端には、コントロー
ラ１が接続され、他端には終端抵抗３が接続される。コ
ントローラ１には、本発明の配線長計測装置を使用した
センサ識別装置４が内蔵されている。

【００１３】警備対象物件内で異常が発生し、あるセン
サ１２がこれを検知すると、コントローラ１は、図示し
ない監視センターに、警備対象物件が異常状態にあるこ
とを通報する。異常を検知したセンサ１２内部では、接
点が線路２の途中を短絡する。センサ識別装置４は、線
路２の一部が短絡された現象を利用することにより、コ
ントローラ１からセンサ１２までの配線長ｘを求める。

【００１４】なお、警備用途では、線路２として平行線
を用いて配線することが多いため、本説明では平行線を
用いた例を説明する。しかし、本発明の手法は平行線へ
の適用に限定されるものではなく、同軸ケーブル又はツ
イストペア線を用いた場合であっても、同様に配線長を
求めることができる。以下、配線長測定原理について説
明する。

【００１５】線路２のインダクタンス成分を測定するた
めに、線路２に交流信号を印加する。一般に、線路２に
交流信号を印加する場合には、分布定数回路として扱う
必要がある。しかし、線路２の全長に対して交流信号の
波長が十分に長い場合（例、１０倍以上）には、線路２
は集中定数回路として近似することができ、平行線回路
をＬ，Ｒ，Ｃ，Ｇの４つのパラメータで表現することが
できる。ここで、Ｌ，Ｒ，Ｃ，Ｇはそれぞれ線路のイン
ダクタンス、抵抗、コンデンサ、コンダクタンス（漏れ
抵抗の逆数）を表す。さらに、通常に用いられている平
行線は絶縁特性が優れていると考えられるため、上記４
パラメータのうちＣとＧを無視することができる。

【００１６】今、測定対象であるセンサ１２を動作させ
ることにより線路２の途中を短絡させ、他方に電圧Ｖの
交流電源を接続すると、Ｌ，Ｒ，Ｖの関係は以下の微分
方程式で表現することができる。ここで、Ｉは線路２を
流れる電流を表している。

【００１７】

【数１】

【００１８】交流信号として角周波数ωの正弦波を用い
た場合には、(１)式は次のように表現することができ
る。

【００１９】

【数２】

【００２０】Ｒ，Ｌを求めるには、(１)式で表現される
微分方程式を直接解くか、或いは異なる２点において電
圧Ｖと電流Ｉを測定し、境界条件を与えることにより
(２)式で表現される連立方程式を解くことになる。ここ
では、より簡便に配線長を求める方法として、抵抗成分
Ｒを無視し、インダクタンス成分Ｌのみを用いて配線長
を測定する方法について述べる。なお、抵抗成分Ｒの影
響を除いてインダクタンス成分Ｌのみを計測できるよう
にする方法については後述する。

【００２１】今、長さｘ、線間間隔ｄ、線の半径ａの平
行線を仮定する。このような線路におけるインダクタン
ス成分Ｌは、次式で表すことができる。ここで、μは線
材の透磁率を表す。

【００２２】

【数３】

【００２３】上式を配線長ｘについて解くことにより、
配線長ｘは、

【００２４】

【数４】

【００２５】と求めることができる。ここで、インダク
タンス成分Ｌの係数部分をｐとおくと、透磁率μ，半径
ａ，線間間隔ｄは何れも線材の定数であるので、係数部
分ｐも定数となる。すなわち、係数部分ｐは線材の種類
が決まれば、一意に決まる量である。

【００２６】

【数５】

【００２７】この結果、平行線の配線長ｘは、次式のよ
うに極めて簡単な式で求めることができる。

【００２８】

【数６】

【００２９】なお、インダクタンス成分Ｌの値は、線材
の束ね方や配管を通したかといった配線形状に依存せ
ず、配線途中で束ねられていてもその値が影響を受けな
い等、配線長測定にとっては非常に都合がいい性質を有
していることが実験により確認されている。次に、抵抗
成分Ｒとインダクタンス成分Ｌを分離して計測する方法
について述べる。まず、電圧Ｖと電流Ｉを同時に測定し
複素インピーダンスＺを求める。

【００３０】

【数７】

【００３１】複素インピーダンスＺの測定結果の内、Ｒ
は実部に、Ｌは虚部に現れるので、測定結果の内、虚部
のみを抽出することによりインダクタンス成分Ｌの値を
求めることができる。この他に、より簡便な方法とし
て、９０°位相検波方式を用いることも可能である。こ
の方法は、もともと無線通信などにおいて用いられてい
る検波技術であり、位相が９０°ずれた２つの信号が存
在するときに、片方のみを抽出することができる。
（７）式においてｊは、物理的には９０°の位相差を意
味するので、この方法を用いることによってもインダク
タンス成分Ｌのみを求めることができる。

【００３２】図２にセンサ識別装置４の回路構成を示
す。交流信号送出部２１が、線路２に交流信号を送出す
る。送出された交流信号は、センサ１２により短絡され
た線路２を経由して交流信号受信部２２により受信され
る。位相検波部２３は、送出信号と受信信号とから複素
インピーダンスＺを算出し、９０°位相がずれている成
分のみを抽出することにより、抵抗成分Ｒとインダクタ
ンス成分Ｌを分離し、インダクタンス成分Ｌのみを求め
る。

【００３３】配線長変換部２４は、（５）式により求め
た係数部分ｐを(６)式に代入して配線長ｘを求める。な
お、関数による変換以外に、インダクタンス成分Ｌと配
線長ｘの代表値を所定の間隔でテーブルとして記憶して
おき、得られたインダクタンス成分Ｌに最も近い値に対
応する配線長ｘとして求めることも可能である。

【００３４】配線長変換部２４から得られた配線長ｘ
は、半導体メモリ等からなる記憶部２５に一時的に記憶
され、出力部２６により出力される。出力部２６による
出力は、例えばセンサ設置時において配線ごとの測定結
果を一覧形式に印刷するか、あるいは、モニタ等からな
る表示部２７に直接表示される。また、異常信号を検知
した際には、例えば、異常を感知したセンサを監視対象
物件の間取り図と共にも表示部２７に表示する。

【００３５】センサ識別装置４には、（センサ位置測定
モード）と（発報センサ識別モード）の２つのモードが
ある。センサ位置測定モードとは、警備システムの新規
導入あるいはセンサの追加の設置工事が終了した際に、
コントローラか１ら各センサ１１〜１３までの配線長ｘ
を測定するモードのことである。この結果は、警備計画
図面上のセンサ位置と比較され、設置工事が正しく行わ
れたか否かの検査に用いられる。

【００３６】発報センサ識別モードとは、機械警備状態
においてセンサが異常を感知した際に、発報したセンサ
の位置及び種類を特定し、コントローラ１に出力すると
共にモニタ画面に表示するモードのことである。図３を
用いて、センサ位置測定モードにおける処理の流れにつ
いて説明する。この処理を開始するに当たって、ディッ
プスイッチ等により、センサ識別装置４が可動状態とさ
れる。

【００３７】まず、インダクタンス成分Ｌの係数部分ｐ
値の算出に必要な線材のパラメータ（線間間隔ｄ、線の
半径ａ、透磁率μ）の入力、及び警備図面上に記載され
ている各センサ１１から１３のセンサ種別あるいは番号
及びコントローラからの配線長をテンキー等により入力
する（Ｓ３１)。係数部分ｐの値は、（５）式により計
算される。通常、センサの配線に用いる線材は決まって
いるか、あるいは数種類に限定されているので、事前に
求めた値を内部に記憶しておき、ディップスイッチ等に
より線材に応じて選択することも可能である。

【００３８】入力が終了したら、測定対象となるセンサ
のみを動作させ、回路を短絡させた後（Ｓ３２）、交流
信号送出部２１から交流信号を送出する（Ｓ３３）。次
に、送出した交流信号と短絡した回路を経由して交流信
号受信部２２で受信した交流信号とからインダクタンス
を抽出する（Ｓ３４）。インダクタンスは、複素インピ
ーダンスから求めるか、或いは９０°位相検波方式を用
いることにより検出する。抵抗成分とインダクタンス成
分の間には、(７）式より位相が９０°ずれた関係があ
るため、本処理によりインダクタンス成分Ｌのみを抽出
することができる。

【００３９】Ｓ３４において求めたインダクタンス成分
Ｌと、Ｓ３１で求めたｐから（６）式により配線長ｘを
求める（Ｓ３５）。以上のＳ３２〜３５の処理を、全て
のセンサ１１〜１３について繰り返し、最後に終端抵抗
３までの配線長を測定する（Ｓ３６）。全てのセンサ１
１〜１３及び終端抵抗３の位置の測定が終了すると、測
定結果を紙面あるいはモニタ画面上に出力すると共に記
憶部２５に記憶する（Ｓ３７）。測定結果は、センサ設
置工事時の配線長確認に用いると共に、異常による発報
時にセンサ位置を確認する際の参照用テーブルとして用
いる。

【００４０】図４に、Ｓ３７での出力結果の例を示す。
表には、センサＮｏ、警備図面上に記載されているコン
トローラからの目標配線長、上記の測定による測定値、
目標配線長と測定値との差分、工事検査の合否判定結果
が示されている。これらの値の内、測定値、差分、合否
判定については、計測した値及び事前に設定してある合
否判定しきい値から自動的に埋められる。なお、合否判
定で合格しなかったセンサの部分を反転表示することも
可能である。

【００４１】次に、図５を用いて発報センサ識別モード
における処理の流れについて説明する。機械警備がセッ
ト状態となると、発報センサ識別モードに移行する。な
お、この移行は、セット状態になっただけでは開始せず
に、センサが異常を感知し発報したときに移行するか、
又は、監視センターへの通報により駆け付けた緊急対処
員がコントローラを操作することにより移行するように
することも可能である。

【００４２】まず、交流信号送出部２１から交流信号を
送出し（Ｓ５１）、送出した交流信号と交流信号受信部
２２で受信された交流信号とのインダクタンスを抽出す
る（Ｓ５２）。この時、発報センサＮｏを記憶するため
のメモリはクリアしておく。インダクタンスは、複素イ
ンピーダンスから求めたり、あるいは９０°位相検波方
式を用いたりすることにより検出する。抵抗成分Ｒとイ
ンダクタンス成分Ｌの間には、（７）式より位相が９０
°ずれた関係があるため、本処理によりインダクタンス
成分のみを抽出することができる。

【００４３】Ｓ５２において求めたインダクタンス成分
Ｌと、事前に求めた係数部分ｐから（６）式によりコン
トローラ１から発報したセンサ１２までの配線長ｘを求
める（Ｓ５３）。得られた配線長ｘをセンサ設置工事時
に作成した参照用テーブル（図４参照）と比較し、終端
抵抗３が検知されたか否かを判断する（Ｓ５４）。終端
抵抗３が検知されている場合には、Ｓ５１に戻って再度
センサ識別動作を繰り返す。終端抵抗３が検知されない
場合には、１又は複数のセンサが発報していると考えら
れるので、次に参照用テーブル内に該当センサがあるか
否かを判断する（Ｓ５６）。

【００４４】参照用テーブル内に該当するセンサが存在
しない場合には、例えば、終端抵抗３が施行時とは別の
場所に設置された、すなわち機械警備を妨害する画策行
為が行われたものと判断し、コントローラ１から監視セ
ンターに機器異常信号を送出する（Ｓ５７）。その後、
Ｓ５１に戻って再度センサ識別動作を繰り返す。Ｓ５６
において参照用テーブルに該当するセンサが存在する場
合には、そのセンサＮｏをコントローラ１に出力した後
（Ｓ５８）、Ｓ５１に戻って再度センサ識別動作を繰り
返す。

【００４５】この結果、複数のセンサが一度に発報した
場合であってもその位置を確実に検知することができ
る。また、運用開始後、終端抵抗３と同じ特性を持った
素子を回路内に設置し、画策行為を行った場合であって
も、確実にこれを検知することができる。以上詳細に説
明したように、本例によれば、コントローラ１と個々の
センサ１１〜１３間の配線長情報を用いてセンサの識別
を行うため、センサの特性に依存することなく、発報し
たセンサを識別することができる。したがって、既に機
械警備が実施されている物件であっても、設置されてい
る個々のセンサを交換することなく自動的にコントロー
ラ１からセンサまでの配線長を測定することができるた
め、設置工事後の検査を簡便且つ正確に行うことができ
る。

【００４６】また、本発明によれば、人手に頼ることな
く自動的にコントローラからセンサまでの配線長を測定
することができる。さらに、センサの特性に依存しない
ため、既に機械警備が実施されている物件であっても、
設置されている個々のセンサを交換することなく設置工
事状況の確認を行うことができる。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、信号線の配線長を計測
するための新規な装置を得ることができる。また、本発
明によれば、コントローラからループ状に配線された信
号線上に異常を検知すると短絡する複数のセンサが接続
されている監視装置において、信号線の配線長を計測す
ることにより発報したセンサを識別する新規な装置を得
ることができる。

【００４８】さらに、本発明によれば、コントローラか
らループ状に配線された信号線上に異常を検知すると短
絡する複数のセンサが接続されている監視装置におい
て、信号線の配線長を計測することにより、設置された
センサが正しい位置に設置されているか否かを確認でき
るセンサ位置確認装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した機械警備システムの配線状況
を示す模式図である。

【図２】図１のセンサ識別装置の構成を示すブロック図
である。

【図３】図２のセンサ識別装置におけるセンサ位置測定
モードでの処理の流れを表すフローチャートである。

【図４】図３の処理による出力結果を表す図である。

【図５】図２のセンサ識別装置における発報センサ識別
モードでの処理の流れを表すフローチャートである。

【符号の説明】

１…コントローラ ２…線路 ３…終端抵抗 ４…センサ識別装置 １１，１２，１３…センサ ２１…交流信号送出部 ２２…交流信号受信部 ２３…位相検波部 ２４…配線長変換部 ２５…記憶部 ２６…出力部 ２７…表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F063 AA11 BA30 BB01 BB02 CA02 CA40 DA02 DA05 DD06 GA03 GA61 LA01 LA30 2F073 AA21 AB01 BB04 BC01 CD04 DD04 DE20 FG20 GG01 GG08 GG09 5C087 AA03 AA19 BB03 BB04 BB24 BB74 DD04 DD05 DD20 FF01 FF04 GG90 5G369 AA16 BA01 EA01 EA04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号線に、当該信号線が集中定数回路と
   みなせる波長の交流信号を送出する交流送出手段と、 前記信号線から交流信号を受信する交流受信手段と、 前記送出信号と前記受信信号とからインダクタンスを求
   めるインダクタンス抽出手段と、 前記インダクタンスを配線長に変換する変換手段と、 を具備することを特徴とする配線長計測装置。
2. 【請求項２】 コントローラからループ状に配線された
   信号線上に、異常を検知すると前記信号線を短絡する複
   数のセンサが接続されている監視装置におけるセンサ識
   別装置であって、 信号線に、当該信号線が集中定数回路とみなせる波長の
   交流信号を送出する交流送出手段と、 前記信号線から交流信号を受信する交流受信手段と、 前記送出信号と前記受信信号とからインダクタンスを求
   めるインダクタンス抽出手段と、 前記インダクタンスを配線長に変換する変換手段と、 を具備し、前記変換した配線長に基づいて短絡したセン
   サを識別することを特徴とするセンサ識別装置。
3. 【請求項３】 前記インダクタンス抽出手段は、９０°
   位相検波回路である請求項２に記載のセンサ識別装置。
4. 【請求項４】 前記インダクタンス抽出手段は、複素イ
   ンピーダンスを計測し、該複素インピーダンスの虚部で
   あるインダクタンスを抽出する請求項２に記載のセンサ
   識別装置。
5. 【請求項５】 個々のセンサまでの配線長を予め記憶し
   てある記憶手段と、 異常検知センサまでの配線長と前記記憶してある個々の
   センサまでの配線長とを比較する比較手段を具備し、 比較した結果、前記異常検知センサまでの配線長が何れ
   のセンサまでの配線長とも一致しなかった場合に、異常
   信号を出力する請求項２〜４のいずれか１項に記載のセ
   ンサ識別装置。
6. 【請求項６】 コントローラからループ状に配線された
   信号線上に、異常を検知すると前記信号線を短絡する複
   数のセンサが接続されている監視装置におけるセンサ位
   置確認装置であって、 個々のセンサが設置されるべき配線長を記憶する記憶手
   段と、 信号線に、当該信号線が集中定数回路とみなせる波長の
   交流信号を送出する交流送出手段と、 前記信号線から交流信号を受信する交流受信手段と、 前記送出信号と前記受信信号とからインダクタンスを求
   めるインダクタンス抽出手段と、 前記位相差を配線長に変換する変換手段と、 前記変換手段により求めた短絡センサまでの配線長と前
   記記憶されている配線長とを比較する比較手段と、 を具備することを特徴とするセンサ位置確認装置。