JP2003263691A

JP2003263691A - 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

Info

Publication number: JP2003263691A
Application number: JP2002062631A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ikeda; 賢二池田; Yasunori Ogura; 泰憲小倉
Original assignee: Secom Co Ltd
Current assignee: Secom Co Ltd
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2003-09-19
Anticipated expiration: 2022-03-07
Also published as: JP4034581B2

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、且つインダクタンス成分が支配的となる周波数
帯域に制限された方形波電流送出手段４１、４２と前記
信号線から電圧信号を受信する電圧信号受信手段４３
と、前記受信電圧信号のピーク値を検出してインダクタ
ンスを算出するピーク検出手段４４と、前記インダクタ
ンスを配線長に変換する変換手段４５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
ンス素子また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
をもつ必要がある。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、且つインダクタンス成分が支配的になる周波数帯域
に制限された略方形波状に時間変化する方形波電流を送
出する方形波電流送出手段と、前記信号線から電圧信号
を受信する信号受信手段と、前記受信手段からインダク
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、且つインダクタンス成分が支配的になる周波数帯域
に制限された方形波電流を用いるので、電圧信号のピー
ク値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
別回路は、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、１
３、…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が内臓されている。

【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、同軸ケーブルまたは
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に周波数帯域制限を行った方形波電流を印
加する。一般に、線路２に方形波電流を印加する場合に
は、分布定数回路として扱う必要がある。しかし、線路
２の全長に対して方形波電流に含まれる最大周波数成分
に対応する波長が十分に長い場合には、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、キャパシタンス、コンダクタンス（漏れ抵抗の逆
数）を表す。さらに、通常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】R、Lを求めるには、（１）式で表現される
微分方程式を解くことになる。（１）式は受信される電
圧Vは電流に比例する抵抗Rの寄与分と電流の微分値（電
流の時間変化）に比例するインダクタンスLの寄与分の
和で表せることを示している。

【００１９】

【数２】

【００２０】したがって、（2）式を満たすような入力
電流Iを生成できれば、電圧VはインダクタンスLに比例
することになる為、その最大値もインダクタンスLに比
例する。

【００２１】このような特性を持つ入力電流Iの例とし
て図２に示すような方形波が考えられる。この波形は立
上りと立下りの部分で（２）式の条件を満たし、かつ図
１中の線路２が集中定数回路とみなせるように周波数帯
域制限がなされている。上記入力電流によって図３に示
すような電圧Vが発生する。この電圧Vのピーク値（最小
値、及び最大値）を計測することによってインダクタン
スLの値を計測することができる。

【００２２】次に、インダクタンスLから配線長ｘを求
める方法について述べる。今、長さｘ、線間間隔ｄ、線
の半径aの平行線を考える。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。

【００２３】

【数３】

【００２４】上式を配線長ｘについて解くことにより、
配線長ｘは、

【００２５】

【数４】

【００２６】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。

【００２７】

【数５】

【００２８】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。

【００２９】

【数６】

【００３０】なお、インダクタンスの成分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良い性質を有
していることが実験により確認されている。

【００３１】図４にセンサ識別装置４の回路構成を示
す。方形波電流送出部４１が、パルスジェネレータ等に
より方形波状に時間変化する方形波電流を送出する。次
に、周波数帯域制限部４２は線路２が集中定数回路とみ
なせる周波数帯域に前記方形波電流を整形し、線路２に
送出する。送出された方形波電流はセンサ１２により短
絡された線路２を経由して電圧信号受信部４３により受
信される。ピーク検出部４４は受信電圧信号のピーク値
を検出し、その値からインダクタンス成分Lを求める。

【００３２】配線長変換部４５は求めたインダクタンス
成分Lを（５）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または受
信信号のピーク値と配線長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または受信信号のピーク値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。

【００３３】配線長変換部４５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４６に一時的に記憶
され、出力部４７により出力される。出力部４７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４８に出力される。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
の間取り図と共に表示部４８に表示する。

【００３４】また、信号線２に外部からパルス性のノイ
ズが混入するような場合に対する対策として、送出する
信号系列としてM系列のような擬似乱数を用い、当該信
号の立ち上がり時および立下り時のみ受信を行うことで
ノイズの影響を低減する方法が考えられる。

【００３５】別の方法として立ち上がり、立下りの傾き
が異なる数種類の方形波電流を送出し、それぞれの傾き
に対応した受信波形のピーク値の組み合わせが得られる
か否かによって真の測定値かノイズなのかを判別する方
法が考えられる。

【００３６】さらに、送出する方形波電流は周波数帯域
が制限されており、その結果得られる受信電圧信号も帯
域制限される。したがって、受信電圧信号に対して周波
数帯域制限部４２と同様に周波数帯域制限を行えば、当
該帯域以外の周波数成分を持つノイズを除去できる。

【００３７】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１から各センサ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。

【００３８】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５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。

【００３９】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（Ｓ５１）。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。

【００４０】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（Ｓ５２）、方形
波電流送出部４１から方形波電流を送出し、これを周波
数帯域制限部４２により帯域制限する（Ｓ５３）。次
に、短絡した回路に発生する電圧を電圧信号受信部４３
で受信し、インダクタンスを計算する（Ｓ５４）。イン
ダクタンスは電圧信号のピーク値から計算することがで
きる。

【００４１】Ｓ５４において求めたインダクタンス成分
Lと、Ｓ５１で求めたｐから（６）式により配線長ｘを
求める（Ｓ５５）。以上のＳ５２〜５５の処理を、全て
のセンサ１１〜１３について繰り返し、最後に正常状態
における値を測定する。（Ｓ５６）。全てのセンサ１１
〜１３の位置及び正常状態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
４６に記憶する（Ｓ５７）。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。

【００４２】図６に、Ｓ５７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。

【００４３】次に、図７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。

【００４４】まず、方形波電流送出部４１から方形波電
流を送出し、これを周波数帯域制限部４２により帯域制
限する（Ｓ７１）。この結果として回路に発生した電圧
を電圧信号受信部４２で受信し、インダクタンスを計算
する（Ｓ７２）。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。

【００４５】Ｓ７２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（Ｓ７３）。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６参照）と比較し、正常
状態の値と等しいか否かを判断する（Ｓ７４）。正常状
態の値と等しい場合にはＳ７１に戻って再度センサ識別
動作を繰り返す。正常状態の値と異なる場合には、１つ
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当該センサがあるか否かを判断す
る（Ｓ７５）。

【００４６】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が施工時とは別の
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（Ｓ７６）。その後、
Ｓ７１に戻って再度センサ識別動作を繰り返す。Ｓ７５
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
（Ｓ７７）、Ｓ７１に戻って再度センサ識別動作を繰り
返す。

【００４７】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、本実施例によれば、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。

【００４８】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。

【００４９】さらに、本発明によれば、簡易な回路によ
って、複雑な信号処理をすることなく、正確に配線長を
計測することができるため上記を安価に実現することが
できる。

【００５０】

【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。

【００５１】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】センサ識別装置が信号線に印加する電流信号の
1例を示す模式図である。

【図３】図２の電流信号を信号線に印加した際に信号線
に発生する電圧信号の模式図である。

【図４】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５】図４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６】図５の処理による出力結果を表す図である。

【図７】図４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４１・・・方形波電流送出部４２・・・周波数帯域制限部４３・・・電圧信号受信部４４・・・ピーク検出部４５・・・配線長変換部４６・・・記憶部４７・・・出力部４８・・・表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F063 AA22 BA30 DA06 DA21 JA10 2F073 AA25 AB01 AB06 AB14 BB04 BC01 CC08 CD11 DD02 GG01 GG07 GG08 GG09 5C087 AA03 AA19 BB03 BB74 DD03 DD20 EE02 EE12 FF01 FF04 GG11 GG23 GG28 GG54 GG66 GG71

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号線に、当該信号線が集中定数回路と
みなせ、且つインダクタンス成分が支配的になる周波数
帯域に制限された方形波電流を送出する方形波電流送出
手段と、前記信号線から電圧信号を受信する電圧信号受
信手段と、前記受信信号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。
【請求項２】コントローラからループ状に配線された
信号上に、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、且つインダクタンス成分が支配的になる周波数
帯域に制限された方形波電流を送出する方形波電流送出
手段と、前記信号線から電圧信号を受信する電圧信号受
信手段と、前記受信信号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。
【請求項３】前記インダクタンス抽出手段は、当該信
号線に発生する電圧のピーク検出回路である請求項２に
記載のセンサ識別装置。
【請求項４】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２〜３のいずれ
か１項に記載のセンサ識別装置。
【請求項５】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、且つインダクタンス成分が支配的
になる周波数帯域に制限された方形波電流を送出する方
形波電流送出手段と、前記信号線から電圧信号を受信す
る電圧信号受信手段と、前記受信信号からインダクタン
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、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。