JP2004062708A

JP2004062708A - Plant control system, plant control method, and plant information providing method

Info

Publication number: JP2004062708A
Application number: JP2002222350A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Ito; 伊東　　努; Toru Kimura; 木村　　亨; Katsuto Shimizu; 清水　勝人; Masa Sugihara; 杉原　　雅; Satoshi Kusaka; 日下　　智
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-26
Also published as: CN1472609A; KR20040012534A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide appropriate information, providing services at a low cost, in which the number of cables for information sending and receiving inside a building can be reduced and the construction cost for cabling is decreased markedly. <P>SOLUTION: In this information-providing method, at lease a part out of the information inside a building 1 is gathered via a communication network, using evanescent communication and charged according to its contents, when charging a customer. With this method, the number of the cables inside the building can be reduced; the cost of construction for the cabling can also be decreased; addition of a facility, a device, and the like, inside the building can be facilitated easy; and the customer can obtain easily required information at low cost, when necessary. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラント制御システム，プラント制御方法及びプラント情報提供方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラント制御では、建物内の各設備の情報と、それらに付帯する各計測器の情報と、前記各設備及び各計測器の情報を用いて各設備の運転状態やプロセス量を制御，監視する。このような技術は例えば特開平１０−３０７６０６号公報に記載されている。各装置の制御信号等の通信網は、前記建物内の各設備と、各計測装置と、各装置間を、ケーブルを接続して構成されていた。また、新たに設備の追加，計測器の追加，装置の増設を行う際にも、情報を授受するためのケーブルを布設し、通信網に接続する必要があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術では、各情報を授受するためには、場合によっては数万本ともなるケーブルを布設する必要があり、費用負担が大きいことのみならず、ケーブル布設工事の完了まで建物内の各設備，各装置の試験が開始できない。
【０００４】
さらに近年、プラント規模の大型化や、制御システムの高度化に伴う情報量の増加もあいまって、ケーブル布設本数が増加し、ケーブル布設工事期間，試験工程が長期化する傾向にある。
【０００５】
また、プラント内設備の追加，計測器の追加，装置の追加，増設を行う際にも、新たにケーブルを布設する必要があり、かつ、作業員の安全確保，作業工程の確保を検討しなければならない。
【０００６】
ところで、近年、無線ＬＡＮが注目を浴びている。この無線ＬＡＮを用いてプラントを遠隔制御すると、ネットワーク部を無線ＬＡＮで置き換えることとなるが、必然的に高周波電波を使用することとなり、プラント機器の誤動作を招く恐れがある。また、建屋内では、壁等の障害物に電波が遮られる傾向が強く、プラント制御のような高度の信頼性が要求されるものには、誤動作の心配が解消できず、実質的に適用が不可能であった。
【０００７】
本発明の目的は、プラントの運転，監視，保守等にシステムの制御の情報を確実に授受でき、尚且つ、ケーブル布設工事の費用負担を大幅に低減することが可能なプラント制御システム及びプラント制御方法を提供することにある。或いは、外部より必要とされるプラントの情報を与えることが可能なプラント情報提供方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的の少なくとも１つを達成するため、本発明では、プラント運転状態を示す運転状態信号を受取ってプラント制御の制御信号を生成し、建造物の導電性構造体，導電性の流体物供給管或いは導電性の電力供給管に高周波電流を誘起し、被誘起体を伝播路として作用させて電磁界を発生させ、運転状態信号の授受を、あるいは制御信号の授受を電磁界を利用するように構成した。
【０００９】
或いは、建造物の導電性構造体，導電性の流体物供給管或いは導電性の電力供給管に高周波電流を誘起し、被誘起体を伝播路として作用させて電磁界を発生させ、さらに、プラントが格納される建屋の外に情報処理装置を配置し、制御装置と情報処理装置は電磁界を利用して情報を授受するように構成した。
【００１０】
或いは、第１の建屋内に第１の制御装置を、第２の建屋内に第２の制御装置を配置し、第１の制御装置と第２の制御装置は有線で情報を授受し、第１の建屋内或いは第２の建屋内に、建造物の導電性構造体，導電性の流体物供給管或いは導電性の電力供給管に高周波電流を誘起し、被誘起体を伝播路として作用させて電磁界を発生させ、第１の制御装置と第２の制御装置は有線を利用すると共に発生した電磁界を利用して情報を授受するように構成した。
【００１１】
或いは、建造物の導電性構造体，導電性の流体物供給管或いは導電性の電力供給管に高周波電流を誘起し、被誘起体を伝播路として作用させて電磁界を発生させ、プラント運転状態を示す運転状態信号の授受を電磁界を利用してなし、運転状態から情報を選択するように構成した。
【００１２】
ここで、「授受」とは、例えば、「制御装置」から「情報処理装置」に情報を送る場合を含む。このように「授受」とは双方向であるもののみならず、一方向のものを含む。すなわち、情報を送る側は「授」がなされ、情報を受ける側は
「受」がなされると解釈する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、エバネセント通信を用いた建物内情報提供について実施例を図面に基づいて説明する。
【００１４】
まず、エバネセント通信技術の概略を説明する。エバネセント通信技術とは、無線通信路である空中伝播に用いる高周波電界のモードに、エバネセントモードを用いるものである。エバネセントモードとは、金属面で取り囲まれた導波管の形状，寸法で定まるカットオフ周波数以下の高周波数を用い、管の長さ方向に指数関数状に減衰する高周波電界によって電気エネルギーを伝えるモードである。多くの導波管では、カットオフ周波数を上回る周波数を用い、導波管の長さ方向に位相変化しながら、振幅が周期的に変化する進行波を伝播させることが知られている。エバネセントモードでは位相変化を起こさないため、指数関数状に振幅が単調減衰する安定した電場が得られることに特徴がある。
【００１５】
エバネセント通信技術は、建物を導波管と見立て、建物内部にエバネセントモードを形成する。
（１）建物壁に注入された高周波電流が、壁内の鉄骨（導電性構造体），電線管（導電性の電力供給管），ガス・水道等の流体管（導電性の流体物供給管）などを誘起する。
（２）建物内で電気的に接続された鉄骨，電線管などが給電路（伝播路）として作用し、この高周波電流が各部屋の壁までエネルギーを伝える。
（３）部屋を取り囲む壁が、電磁波を発生させ、次の２つの物理現象によってエバネセント波を室内に作り出す。
（ａ）導波管の注入面として動作し、壁面に垂直な方向に指数的に減衰するエバネセント波を作り出す。
（ｂ）電導体の表面に誘電体が接触した「２層表面波線路」を形成し、誘電体の中を壁面に平行方向に高周波電流が進行波として伝播し、誘電体の表面から室内に向かう壁面に垂直な方向に指数関数的に減衰するエバネセント波を作り出す。
【００１６】
上記（３）（ａ）の電磁波挙動は、導波管のカットオフ周波数以下でのエバネセントモードであり、
「Ｔｈｅ　ｆｅｙｎｍａｎ　Ｌｅｃｔｕｒｅｓ　ｏｎ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｖｏｌ．ＩＩＩ，　Ｃｈａｐｔｅｒ３　“Ｗａｖｅ　Ｇｕｉｄｅ”，
Ｆｅｙｎｍａｎ，　Ｌｅｉｇｈｔｏｎ　ａｎｄ　Ｓａｎｄｓ，　Ａｄｄｉｓｉｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ（１９９５）」に解説がある。
【００１７】
上記（３）（ｂ）の電磁波挙動は、電導体と誘電体とを組み合わせた表面波線路からのエバネセント波であり、「稲垣直樹著、“電気・電子学生のための電磁波工学”，丸善（１９８０）」に解説がある。
【００１８】
エバネセント通信技術では、短波帯近傍の高周波を用いることにより、建物内部に所定の空中電界強度を得られ、見通しの遮られた個々の部屋への通信が可能となる。また、建物固有のカットオフ周波数以下での運用によって、建物外部への空中電界の漏洩がないため、建物毎、構造物・配管などで囲まれた空間毎に独立した通信環境を確立することが可能となる。
【００１９】
図１は、上記説明のエバネセン通信の概略を、さらに詳細に説明するものであり、エバネセント通信を用いた建物内情報収集の実施例を表した図である。
【００２０】
建物１は、鉄骨などの構造物２が機械的に接合されたものであり、構造物２が電気的にも接続されたものとなっている。さらに、建物１の壁内，床・天井間もしくは部屋内には、水道管９３，電線管・ケーブルトレイ・ダクトなどの電導体９４など、金属製のものが配置されている。
【００２１】
つまり、プラントなどの構造物や配管などの金属製のもので囲われた空間であれば良いし、金属製のもので閉じて囲われていなくても、大体の周囲を囲われているものでも十分である。
【００２２】
アクセスポイント（以下、親局と称す）は、建物構造物２，水道管９３，電線管・ケーブルトレイ・ダクトなどの電導体９４に対して高周波電流を注入し、建物１内の各部屋にエバネセントモードの電場を形成する為の電気エネルギー供給器１０（以下、エキサイタと称す）と、データ・制御信号等の情報を電気エネルギーと相互変換するためのハブ１１から構成されている。ハブ１１は、通常ＬＡＮや無線リングＲＡＮなどの、有線あるいは無線による外部ネットワークシステム９７によって、建物内あるいは建物外の、通信システムあるいはサーバと接続されている。
【００２３】
建物１内の各部屋には、クライアント（以下、子局と称す）がエバネセントモードの空中線電界とエネルギー交換するアンテナ（以下、プローブと称す）が接続された端末１２として配置されている。図１の端末１２は、ネットワークシステム９７と接続された通信システムあるいはサーバとの間でデータ交換を行い、それ自身が利用者へのサービスを完結するようなデータ通信・処理機能を有する計算機システムとなっているものでも、建物１内の各設備，各計測器，各装置にプローブを内蔵しただけのものであっても、建物１内の各設備，各計測器，各装置からの信号を有線で受取ってそれらをまとめて送信するものであっても良い。
【００２４】
ここで図５を用いて、プラントの制御を説明する。ここでは、蒸気発電プラントを例として挙げている。水，燃料，空気をボイラ１０１に供給する。ボイラ
１０１で発生する蒸気は蒸気流量調節弁１９で調節され、図示しない蒸気供給管、さらに、蒸気流量制御弁１５を順に通って、タービン１０２に供給される。蒸気でタービン１０２が回転され、回転力は図示しない発電機に伝達される。発電機で発電される電力は系統に供給される。蒸気圧力検出器１７は蒸気圧力を、蒸気温度検出器１８は蒸気温度を検出それぞれ検出し、その検出値は、ボイラ制御装置２４に入力される。ボイラ制御装置２４は蒸気圧力及び蒸気温度に基づいて、水，燃料，空気の供給量を制御する。
【００２５】
ボイラ１０１からの蒸気によってタービン１０２は回転エネルギーを発生する。回転数検出器１３はタービンの回転数を、蒸気温度検出器１４はタービン内蒸気温度を検出それぞれ検出し、その検出値は、タービン制御装置１６に入力される。タービン制御装置１６はタービン回転数及び蒸気温度に基づいて、蒸気流量制御弁１５を制御し、タービン回転数が一定となるように制御する。
【００２６】
なお、図示しない発電機は、図示しない発電機制御装置の発電機出力指令に基づいて発電機出力要求信号により制御される。なお、これら、ボイラ制御装置
２４，タービン制御装置１６及び発電機制御装置（図示せず）は互いに情報を授受して協調して制御を行っている。
【００２７】
ここで、蒸気圧力検出器１７で検出される蒸気圧力、蒸気温度検出器１８で検出される蒸気温度を、回転数検出器１３で検出されるタービンの回転数，蒸気温度検出器１４で検出されるタービン内蒸気温度を総称して運転状態信号と総称する。ボイラ制御装置２４，タービン制御装置１６及び発電機制御装置（図示せず）からプラントを制御するために出される信号を制御信号と総称する。
【００２８】
図２は、エバネセント通信技術を用いた建物内の情報の流れを表した図である。なお、上記図５と符号が同じ個所は同じ意味を持つ。そのため、同じ符号が付しているものについては、適宜、説明を省略する。また、図２では、タービン制御について説明している。しかしながら、以下の説明は、図２に示されるタービン制御でも良く、或いは、図５に示されるタービン制御とボイラ制御に跨るものにも適用され得るのはもちろんである。
【００２９】
金属製の構造物２で構成される建物１は、エキサイタ１０，ハブ１１，端末
１２と、回転数検出器１３，蒸気温度検出器１４，蒸気流量制御弁１５をはじめとする建物１内の各計測器と、制御装置１６をはじめとする各装置などで構成されている。エバネセント通信技術を用いて収集された情報は、ハブ１１を経由し、通常ＬＡＮや無線リングＲＡＮなどのネットワークシステム９７を介して、サーバなどの情報集積手段２０（或いは、情報処理装置と称す。以下同様。）に接続され、通信システムなどの情報配信手段２１，ネットワークシステム９７を介して、需要家３１に供給される。
【００３０】
前述のように、建物１はエキサイタ１０によってエバネセントモードの電場を形成し、建物１内の各計測器，各装置からの情報が、エキサイタ１０とハブ１１で構成される親局に送信される。親局への情報送信方法は、建物内の各計測器と各装置、それぞれ自身がプローブを内蔵し、それぞれ自身のみの情報を送信する方法であっても、建物内を網羅するように範囲を分けて有線または無線通信を用いて情報を収集し、いくつかに分かれた範囲それぞれの情報を送信する方法であっても良い。
【００３１】
建物１で収集された各情報は、ハブ１１と、有線または無線による外部ネットワークシステム９７を介して、サーバなどの情報集積手段２０に集積される。情報集積手段２０に集積された各情報は、通信システムなどの情報配信手段２１により、需要家３１に提供される。ここで、情報集積手段２０と、情報配信手段
２１は分かれている必要はなく、情報集積配信手段としてひとつになっているものでも良い。
【００３２】
需要家３１は、建物１内の運転監視，物流管理，在庫管理，防災等の各システム、及び、それらのデータ記録装置や、保守サービス会社，警備会社等の、建物内の情報を必要とするシステム，装置，会社等が該当する。
【００３３】
情報提供サービスのブロックを図３に示す。
【００３４】
まず、情報提供サービスを行うものは、建物内、あるいは、複数の建物を有線または無線の外部ネットワークで接続したそれぞれの建物内の情報を、エバネセント通信などの無線通信を用いた通信網を構築して情報を収集できるよう、該建物の所有者と契約を交わす。
【００３５】
その契約を交わす際、情報の重要度，需要家への提供必要度、等の条件で、情報に格付け，区分を行い、収集した情報の提供先の限定を行う。この契約を行うことにより、収集した情報の機密性を保つことが可能となる。また、情報を収集するにあたり、建物の所有者より課金されることも考えられるので、その場合は課金方式，課金率等についても契約を交わす。
【００３６】
また、情報提供サービスを行うものは、需要家３１それぞれと契約を交わしてそれぞれの需要家が必要な情報や、該情報の提供形態などを決定した上で、情報配信手段２１を用いて需要家３１に提供し、その内容に応じて課金方法を決める。提供情報の決定については、建物の所有者と交わした契約に基づき、情報提供サービスを行うものが提供の可否を判断し、決定しても良いし、建物の所有者が判断し、決定しても良い。さらに、需要家が利用する条件，情報使用先の限定等を契約で交わし、情報の機密性を保つ。
【００３７】
ここで、情報配信手段２１の行う限定は下記のとおりである。
【００３８】

【００３９】
すなわち、中央給電所は、表示（監視）のために、運転監視として、情報配信手段２１から情報を受取るが、その情報は、発電機出力及び発電電力量に限定される。すなわち、情報配信手段は情報を選別し他の情報を中央給電所に与えることは無い。したがって、中央給電所は、情報配信手段２１を介して、発電機出力及び発電電力量に相当する要求を送る。
【００４０】
同様に、携帯端末１２は現場操作のために、現場リモート操作として、各設備運転状況，ボイラの各プロセス量，タービンの各プロセス量，発電機の各プロセス量を情報配信手段２１から受取る。情報配信手段２１はその他の情報を携帯端末１２に与えることは無い。なお、携帯端末１２は各設備運転状況，ボイラの各プロセス量，タービンの各プロセス量及び発電機の各プロセス量を制御するための制御信号を、情報配信手段２１を介して送る。
【００４１】
また、データ収録装置は、発電機出力，ボイラの各プロセス量，タービンの各プロセス量発電機の各プロセス量に加え、気象条件を記録する。
【００４２】
さらに、外部の保守サービス会社には、設備の不調情報，ボイラの各プロセス量，タービンの各プロセス量及び発電機の各プロセス量の情報が送られる。情報配信手段２１は他の情報は制限して送ることは無い。
【００４３】
収集した情報を提供するまでのブロックを図４に示す。
【００４４】
情報提供サービスを行うものは、情報集積手段２０に収集された情報を、情報処理機能２２を用いて、需要家３１それぞれが必要とする情報のみに編集する。情報処理機能２２は、必要な情報のみに編集するのみならず、アナログ入力信号をコンパレータによりＯＮ−ＯＦＦ信号に変換する機能，アナログ入力信号をデジタル信号に変換する機能等を有する。情報処理機能２２は、それ自身が独立しているものでも、情報集積手段２０、あるいは、情報配信手段２１、あるいは、情報集積手段２０と情報配信手段２１が一つにまとまった情報集積配信手段と、統合されているものでも良い。
【００４５】
情報提供サービスを行うものは、情報処理機能２２により編集された情報を、リアルタイムの情報が必要とされる場合には、外部ネットワークや通信システムなどの情報配信手段２１を介して、需要家３１に提供し、保存された情報が必要とされる場合には、光ディスクをはじめとする記憶装置２３を介して、需要家
３１に提供する。
【００４６】
情報提供サービスの課金方法として、建物内の情報を収集する際に交わした契約に基づく情報の格付け，収集された各情報の利用率，提供する情報量，情報の提供形態などにより、あらかじめ課金する金額を決定しておき、それらより算出された費用を需要家に課金する方法が挙げられる。また、リアルタイムに提供する情報の場合は、基本料を設定して回線の使用状況で課金する方法，月額一定で課金する方法があり、また、これら以外の方法であっても構わない。
【００４７】
第２の実施例を図６を用いて説明する。上記実施例と異なる部分のみ説明する。すなわち、他の部分は上記実施例と同様である。図６に示されるように、端末１２と、回転数検出器１３，蒸気温度検出器１４，蒸気流量制御弁１５及びタービン制御装置１６は互いに有線にてつながれており、いわゆる一般的なＬＡＮで通信を行っている。
【００４８】
なお、回転数検出器１３及び蒸気温度検出器１４の等の運転状態信号に基づいてタービン制御装置１６が蒸気流量制御弁等を制御する制御信号を発するが、この実施例では、運転状態信号と制御信号の両方を有線ＬＡＮ通信としているが、もちろん、一方を上記説明のエバネセント通信としても良い。
【００４９】
図７では、さらに、蒸気圧力検出器１７，蒸気温度検出器１８，燃料流量調節弁１９及びボイラ制御装置２４は互いに有線にてつながれており、いわゆる一般的なＬＡＮで通信を行っている。なお、運転状態信号と制御信号の一方をエバネセント通信とできるのは、図６に示す実施例と同様である。
【００５０】
以上の情報提供サービスを提供する為のシステム，ネットワークを構築することにより、建物１内のケーブル本数を大幅に削減し、ケーブル工事費用の低減することが可能となるのみならず、新たに設備の追加，計測器の追加，装置の増設を行うことも容易となる。
【００５１】
また、ケーブル布設工事の期間が大幅に短縮されることにもなり、建物内の各設備，各計測器，各装置等が、設置，据付けされれば、すぐに試験が開始でき、大幅な工程短縮となる。
【００５２】
さらに、需要家もリアルタイムの情報、あるいは、保存された情報など、必要な時に、必要な情報を安価に入手することが可能となる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、ケーブル本数の大幅削減，ケーブル工事費用の低減，工程短縮を図ることができる。或いは、外部より必要とされるプラントの情報を与えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
エバネセント通信を用いた建物内情報収集の実施例。
【図２】エバネセント通信技術を用いた建物内の情報の流れ図。
【図３】情報提供サービスのブロック図。
【図４】収集した情報を提供するまでのブロック図。
【図５】他の実施例の建物内の情報の流れ図。
【図６】さらに他の実施例の建物内の情報の流れ図。
【図７】さらに他の実施例の建物内の情報の流れ図。
【符号の説明】
１…建物、２…構造物、１０…エキサイタ、１１…ハブ、１２…端末、１３…回転数検出器、１４…蒸気温度検出器、１５…蒸気流量制御弁、１６…制御装置、２０…情報集積手段、２１…情報配信手段、２２…情報処理機能、２３…記憶装置、３１…需要家、９３…水道管、９４…電導体、９７…ネットワークシステム。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a plant control system, a plant control method, and a method for providing plant information.
[0002]
[Prior art]
In the plant control, the operating state and process amount of each facility are controlled and monitored using the information on each facility in the building, the information on each measuring instrument attached thereto, and the information on each facility and each measuring instrument. Such a technique is described in, for example, JP-A-10-307606. A communication network for control signals and the like of each device is configured by connecting cables between each facility in the building, each measuring device, and each device. In addition, when a new equipment is added, a measuring instrument is added, or a device is added, it is necessary to lay a cable for transmitting and receiving information and connect the cable to a communication network.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned conventional technology, in order to exchange each information, it is necessary to lay tens of thousands of cables in some cases, which is not only costly but also increases the cost of the cable laying work. Testing of equipment and devices cannot be started.
[0004]
Further, in recent years, the number of cables laid has increased due to an increase in the amount of information associated with an increase in the size of a plant and an advanced control system, and the cable laying work period and the test process have tended to be prolonged.
[0005]
Also, when adding equipment in the plant, adding measuring instruments, adding or adding equipment, it is necessary to lay new cables, and the safety of workers and the securing of work processes must be considered. Must.
[0006]
In recent years, wireless LANs have been receiving attention. If the plant is remotely controlled using the wireless LAN, the network unit is replaced with the wireless LAN. However, a high-frequency radio wave is inevitably used, which may cause a malfunction of plant equipment. Also, in buildings, there is a strong tendency for radio waves to be blocked by obstacles such as walls, and in applications that require a high degree of reliability, such as plant control, concerns about malfunctions cannot be eliminated, and practical application is not possible. It was impossible.
[0007]
An object of the present invention is to provide a plant control system and a plant control system capable of reliably transmitting and receiving system control information for plant operation, monitoring, maintenance, etc., and significantly reducing the cost of cable laying work. It is to provide a method. Another object of the present invention is to provide a plant information providing method capable of providing externally required plant information.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve at least one of the above objects, according to the present invention, an operation state signal indicating a plant operation state is received, a control signal for plant control is generated, and a conductive structure of a building and a conductive fluid supply pipe are provided. Alternatively, a high-frequency current is induced in a conductive power supply pipe, an induced body acts as a propagation path to generate an electromagnetic field, and the transmission / reception of an operation state signal or the transmission / reception of a control signal is performed using the electromagnetic field. Configured.
[0009]
Alternatively, a high-frequency current is induced in a conductive structure of a building, a conductive fluid supply pipe or a conductive power supply pipe, and the induced body acts as a propagation path to generate an electromagnetic field. The information processing device is arranged outside the building where is stored, and the control device and the information processing device are configured to exchange information using an electromagnetic field.
[0010]
Alternatively, the first control device is disposed in the first building, the second control device is disposed in the second building, the first control device and the second control device exchange information by wire, and In the first building or the second building, a high-frequency current is induced in the conductive structure of the building, the conductive fluid supply pipe or the conductive power supply pipe, and the induced body acts as a propagation path. The first control device and the second control device transmit and receive information using the generated electromagnetic field while using a wire.
[0011]
Alternatively, a high-frequency current is induced in a conductive structure of a building, a conductive fluid supply pipe or a conductive power supply pipe, and the induced body acts as a propagation path to generate an electromagnetic field, thereby causing a plant operating state. The transmission and reception of the operation state signal indicating the above is performed using an electromagnetic field, and information is selected from the operation state.
[0012]
Here, “transfer” includes, for example, a case where information is transmitted from the “control device” to the “information processing device”. As described above, the term “transfer” includes not only two-way communication but also one-way communication. In other words, it is interpreted that the side sending the information is "give" and the side receiving the information is "give".
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of providing information in a building using evanescent communication will be described with reference to the drawings.
[0014]
First, an outline of the evanescent communication technology will be described. The evanescent communication technique uses an evanescent mode as a mode of a high-frequency electric field used for air propagation that is a wireless communication path. The evanescent mode is a mode in which electrical energy is transmitted by a high-frequency electric field that attenuates exponentially along the length of the tube, using a high frequency below the cutoff frequency determined by the shape and dimensions of the waveguide surrounded by a metal surface. It is. It is known that many waveguides use a frequency higher than the cutoff frequency to propagate a traveling wave whose amplitude changes periodically while changing the phase in the length direction of the waveguide. Since the evanescent mode does not cause a phase change, it is characterized in that a stable electric field whose amplitude is monotonously attenuated in an exponential function is obtained.
[0015]
Evanescent communication technology treats a building as a waveguide and creates an evanescent mode inside the building.
(1) A high-frequency current injected into a building wall is used to transmit a steel pipe (conductive structure), a conduit (conductive power supply pipe), a fluid pipe such as a gas or water supply (conductive fluid supply pipe) in the wall. ).
(2) Steel frames, conduits, and the like, which are electrically connected in the building, act as power supply paths (propagation paths), and this high-frequency current transmits energy to the walls of each room.
(3) The wall surrounding the room generates an electromagnetic wave, and generates an evanescent wave in the room by the following two physical phenomena.
(A) Operates as an injection surface of a waveguide and generates an evanescent wave that attenuates exponentially in a direction perpendicular to the wall surface.
(B) A "two-layer surface wave line" in which a dielectric is in contact with the surface of the conductor is formed, and a high-frequency current propagates as a traveling wave in the dielectric in a direction parallel to the wall surface, and enters the room from the surface of the dielectric. Creates an evanescent wave that decays exponentially in the direction perpendicular to the wall toward which it goes.
[0016]
The electromagnetic wave behavior of the above (3) (a) is an evanescent mode below the cutoff frequency of the waveguide,
"The feeman Lectures on Physics Vol. III, Chapter 3" Wave Guide ",
See Feynman, Lefton and Sands, Addition-Wesley Publishing Company (1995).
[0017]
The electromagnetic wave behavior in (3) and (b) above is an evanescent wave from a surface wave line combining a conductor and a dielectric, and is described in “Naoki Inagaki,“ Electromagnetic Wave Engineering for Electrical and Electronic Students ”, Maruzen ( 1980) ".
[0018]
In the evanescent communication technology, by using a high frequency in the vicinity of a short wave band, a predetermined aerial electric field intensity can be obtained inside a building, and communication with each room whose line of sight is blocked becomes possible. In addition, by operating below the cutoff frequency specific to the building, there is no leakage of the aerial electric field to the outside of the building, so that an independent communication environment can be established for each building and each space surrounded by structures and pipes. It becomes possible.
[0019]
FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the evanescent communication described above in further detail, and is a diagram showing an embodiment of information collection in a building using evanescent communication.
[0020]
The building 1 is a structure in which a structure 2 such as a steel frame is mechanically joined, and the structure 2 is also electrically connected. Further, metal objects such as water pipes 93, electric conductors 94 such as conduit pipes, cable trays and ducts are arranged in the wall of the building 1, between the floor and the ceiling, or in the room.
[0021]
In other words, it is sufficient if the space is enclosed by a metal object such as a structure such as a plant or piping, or even if it is not enclosed and enclosed by a metal object, it can be an object that is almost surrounded It is enough.
[0022]
An access point (hereinafter, referred to as a master station) injects a high-frequency current into a conductor 94 such as a building structure 2, a water pipe 93, a conduit tube, a cable tray, or a duct, and sends an evanescent current to each room in the building 1. It comprises an electric energy supplier 10 (hereinafter, referred to as an exciter) for forming a mode electric field and a hub 11 for mutually converting information such as data and control signals into electric energy. The hub 11 is usually connected to a communication system or a server inside or outside the building by a wired or wireless external network system 97 such as a LAN or a wireless ring RAN.
[0023]
In each room in the building 1, a client (hereinafter, referred to as a slave station) is disposed as a terminal 12 to which an antenna (hereinafter, referred to as a probe) that exchanges energy with an evanescent mode antenna electric field is connected. The terminal 12 shown in FIG. 1 exchanges data with a communication system or server connected to the network system 97, and has a computer system having a data communication / processing function such that the terminal 12 itself completes a service to a user. Signal from each facility, each measuring instrument, and each device in the building 1 even if the probe is built in each facility, each measuring instrument, and each device in the building 1 And may collectively transmit them.
[0024]
Here, the control of the plant will be described with reference to FIG. Here, a steam power plant is taken as an example. Water, fuel and air are supplied to the boiler 101. Steam generated in the boiler 101 is adjusted by a steam flow control valve 19, and is supplied to a turbine 102 through a steam supply pipe (not shown) and a steam flow control valve 15 in order. The steam rotates the turbine 102, and the torque is transmitted to a generator (not shown). Electric power generated by the generator is supplied to the grid. The steam pressure detector 17 detects the steam pressure, and the steam temperature detector 18 detects the steam temperature. The detected values are input to the boiler control device 24. The boiler control device 24 controls the supply amounts of water, fuel, and air based on the steam pressure and the steam temperature.
[0025]
The steam from the boiler 101 causes the turbine 102 to generate rotational energy. The rotation speed detector 13 detects the rotation speed of the turbine, and the steam temperature detector 14 detects the steam temperature in the turbine. The detected value is input to the turbine controller 16. The turbine control device 16 controls the steam flow control valve 15 based on the turbine speed and the steam temperature to control the turbine speed to be constant.
[0026]
The generator (not shown) is controlled by a generator output request signal based on a generator output command from a generator control device (not shown). The boiler control device 24, the turbine control device 16, and the generator control device (not shown) exchange information with each other to perform cooperative control.
[0027]
Here, the steam pressure detected by the steam pressure detector 17 and the steam temperature detected by the steam temperature detector 18 are detected by the rotation speed of the turbine detected by the rotation speed detector 13 and detected by the steam temperature detector 14. The steam temperature in the turbine is generally referred to as an operation state signal. Signals output from the boiler control device 24, the turbine control device 16, and the generator control device (not shown) to control the plant are collectively referred to as control signals.
[0028]
FIG. 2 is a diagram illustrating a flow of information in a building using the evanescent communication technology. The parts having the same reference numerals as those in FIG. 5 have the same meaning. Therefore, the description of the components denoted by the same reference numerals will be appropriately omitted. FIG. 2 illustrates turbine control. However, the following description may, of course, be applied to the turbine control shown in FIG. 2, or to the turbine control and the boiler control shown in FIG. 5.
[0029]
The building 1 composed of the metal structure 2 includes an exciter 10, a hub 11, a terminal 12, and a rotation speed detector 13, a steam temperature detector 14, a steam flow control valve 15, and other components in the building 1. It is composed of a measuring device and various devices such as the control device 16. The information collected by using the evanescent communication technology passes through the hub 11 and usually through a network system 97 such as a LAN or a wireless ring RAN, and is referred to as an information accumulating unit 20 (or an information processing device, such as a server). ), And supplied to the customer 31 via the information distribution means 21 such as a communication system and the network system 97.
[0030]
As described above, the building 1 forms an evanescent mode electric field by the exciter 10, and information from each measuring instrument and each device in the building 1 is transmitted to the master station including the exciter 10 and the hub 11. The method of transmitting information to the master station is to cover the entire building, even if each measuring instrument and each device in the building has its own built-in probe and transmits information only to itself. A method may be used in which information is separately collected using wired or wireless communication, and information in each of the divided ranges is transmitted.
[0031]
Information collected in the building 1 is accumulated in the information accumulation means 20 such as a server via the hub 11 and a wired or wireless external network system 97. Each piece of information accumulated in the information accumulation means 20 is provided to the customer 31 by the information distribution means 21 such as a communication system. Here, the information collecting means 20 and the information distributing means 21 do not need to be separated, and may be one as information collecting and distributing means.
[0032]
The customer 31 needs various systems such as operation monitoring, distribution management, inventory management, disaster prevention and the like in the building 1 and information on the data in the building such as a data recording device, a maintenance service company, a security company, and the like. System, device, company, etc. correspond.
[0033]
FIG. 3 shows a block diagram of the information providing service.
[0034]
First, those that provide information provision services construct a communication network using wireless communication such as evanescent communication by using information in a building or in each building where multiple buildings are connected by a wired or wireless external network. A contract with the owner of the building to collect the information.
[0035]
When the contract is made, the information is classified and classified based on the importance of the information, the necessity of providing the information to the customer, and the like, and the provision destination of the collected information is limited. By making this contract, the confidentiality of the collected information can be maintained. In collecting information, it is conceivable that the building owner may charge a fee. In such a case, a contract is also made with respect to a charging method, a charging rate, and the like.
[0036]
In the information providing service, a contract is made with each of the customers 31 to determine the information required by each customer, the form of providing the information, and the like. 31 and a billing method is determined according to the contents. Regarding the decision of the information to be provided, the person who provides the information provision service may decide whether or not to provide it based on the contract signed with the building owner, or the building owner may decide and decide. Is also good. Further, the conditions used by the customer, the limitation of the information use destination, etc. are exchanged by contract, so that the confidentiality of the information is maintained.
[0037]
Here, the limitations performed by the information distribution means 21 are as follows.
[0038]

[0039]
That is, the central power supply station receives information from the information distribution means 21 for display (monitoring) as operation monitoring, but the information is limited to the generator output and the generated power amount. That is, the information distribution means does not select the information and does not provide other information to the central power supply station. Therefore, the central power supply station sends a request corresponding to the generator output and the generated power amount via the information distribution unit 21.
[0040]
Similarly, the mobile terminal 12 receives from the information distributing means 21 the on-site remote operation of each facility, each process amount of the boiler, each process amount of the turbine, and each process amount of the generator for on-site operation. The information distribution means 21 does not give other information to the mobile terminal 12. The mobile terminal 12 sends, via the information distribution means 21, control signals for controlling each equipment operation status, each process amount of the boiler, each process amount of the turbine, and each process amount of the generator.
[0041]
The data recording device records the weather conditions in addition to the generator output, each process amount of the boiler, each process amount of the turbine, and each process amount of the generator.
[0042]
Further, information on equipment malfunction, each process amount of the boiler, each process amount of the turbine, and information of each process amount of the generator are sent to an external maintenance service company. The information distribution means 21 does not transmit other information with restriction.
[0043]
FIG. 4 shows a block until the collected information is provided.
[0044]
The information providing service edits the information collected by the information collecting means 20 into only information required by the customers 31 by using the information processing function 22. The information processing function 22 has a function of not only editing necessary information but also a function of converting an analog input signal into an ON-OFF signal by a comparator, a function of converting an analog input signal into a digital signal, and the like. The information processing function 22 is independent of the information collecting means 20 or the information distributing means 21 or the information collecting and distributing means in which the information collecting means 20 and the information distributing means 21 are united. , May be integrated.
[0045]
The information providing service provides the information edited by the information processing function 22 to the customer 31 via the information distribution means 21 such as an external network or a communication system when real-time information is required. When the provided and stored information is needed, the information is provided to the customer 31 via the storage device 23 such as an optical disk.
[0046]
As a charging method for the information providing service, charging is performed in advance based on a rating of information based on a contract signed when collecting information in the building, a usage rate of the collected information, an amount of information to be provided, an information providing form, and the like. There is a method in which the amounts are determined, and the cost calculated from the amounts is charged to the customer. In the case of information provided in real time, there are a method of setting a basic fee and charging based on the use status of the line, a method of charging a fixed monthly fee, and a method other than these.
[0047]
A second embodiment will be described with reference to FIG. Only parts different from the above embodiment will be described. That is, other portions are the same as those in the above-described embodiment. As shown in FIG. 6, the terminal 12, the rotation speed detector 13, the steam temperature detector 14, the steam flow control valve 15, and the turbine controller 16 are connected to each other by a wire, and communicate with each other by a general LAN. It is carried out.
[0048]
It should be noted that the turbine control device 16 issues a control signal for controlling the steam flow control valve and the like based on the operation state signals of the rotation speed detector 13 and the steam temperature detector 14, and the like. Although both of the control signals are wired LAN communication, one of them may be the evanescent communication described above.
[0049]
In FIG. 7, the steam pressure detector 17, the steam temperature detector 18, the fuel flow control valve 19, and the boiler control device 24 are further connected to each other by a wire, and communicate with each other by a so-called general LAN. It should be noted that one of the operation state signal and the control signal can be used as evanescent communication as in the embodiment shown in FIG.
[0050]
By constructing a system and network for providing the above information providing services, not only can the number of cables in the building 1 be significantly reduced and the cost of cable construction be reduced, but also new facilities can be installed. It becomes easy to add more, add measuring instruments, and add more devices.
[0051]
In addition, the time required for cable laying work is greatly reduced, and once the equipment, measuring instruments, and devices in the building are installed and installed, the test can be started immediately, and a large number of processes can be performed. It will be shortened.
[0052]
Further, the customer can obtain necessary information at a low cost when necessary, such as real-time information or stored information.
[0053]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the number of cables can be reduced sharply, cable construction cost can be reduced, and a process can be shortened. Alternatively, it is possible to provide information on a plant required from outside.
[Brief description of the drawings]
FIG.
An example of information collection in a building using evanescent communication.
FIG. 2 is a flow chart of information in a building using evanescent communication technology.
FIG. 3 is a block diagram of an information providing service.
FIG. 4 is a block diagram up to providing collected information.
FIG. 5 is a flow chart of information in a building according to another embodiment.
FIG. 6 is a flow chart of information in a building according to still another embodiment.
FIG. 7 is a flow chart of information in a building according to still another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Building, 2 ... Structure, 10 ... Exciter, 11 ... Hub, 12 ... Terminal, 13 ... Rotation speed detector, 14 ... Steam temperature detector, 15 ... Steam flow control valve, 16 ... Control device, 20 ... Information Integration means, 21 information distribution means, 22 information processing function, 23 storage device, 31 consumer, 93 water pipe, 94 electric conductor, 97 network system.

Claims

A control device that receives an operation state signal indicating a plant operation state and generates a control signal for plant control, and induces a high-frequency current in a conductive structure of a building, a conductive fluid supply pipe or a conductive power supply pipe. Means for causing the induced body to act as a propagation path to generate an electromagnetic field, and at least one of the operating state signal and the control signal is transmitted and received using the electromagnetic field. Plant control system.

2. The information processing device according to claim 1, wherein an information processing device is arranged outside a building where the plant is stored, wherein the operating state signal or the control signal uses the electromagnetic field inside the building and between the information device outside the building. A plant control system, which is transmitted / received via a wire in the system.

3. The plant control system according to claim 2, wherein the information processing device selects information from the received operating state signal and supplies the information to another information processing device.

A control device that receives an operation state signal indicating a plant operation state and generates a control signal for plant control, and induces a high-frequency current in a conductive structure of a building, a conductive fluid supply pipe or a conductive power supply pipe. Means for generating an electromagnetic field by causing the induced body to act as a propagation path, further arranging an information processing device outside a building where the plant is stored, wherein the control device and the information processing device Is a system for transmitting and receiving information using the electromagnetic field at least in a part of an information transmission path.

In claim 4, a plant operation state is detected by a detector, a target device is controlled by an actuator based on the control signal, the detector and the control device exchange information via a wire, and the actuator and the controller A plant control system, wherein the control device exchanges information via a wire.

A first controller that receives a first operating state signal indicating a plant operating state in the first building and generates a first control signal for plant control; and a second controller that indicates a plant operating state in the second building. A second control device for receiving the operating state signal of the first and second plants to generate a second control signal for plant control, wherein the first building or the second building has a conductive structure of a building, a conductive structure, A means for inducing a high-frequency current in the fluid supply pipe or the conductive power supply pipe, and generating an electromagnetic field by using the induced body as a propagation path; 2. The plant control system according to claim 2, wherein the control device uses a wire in a part of the information transmission path and transmits and receives information using the electromagnetic field in a part of the information transmission path.

7. A means for inducing a high-frequency current in a conductive structure of a building, a conductive fluid supply pipe or a conductive power supply pipe in the first building and the second building, respectively. A plant control system wherein the first building and the second building exchange information using the electromagnetic field, and exchange information with each of the buildings outside by wire.

Receiving an operation state signal indicating a plant operation state, generating a control signal for plant control, inducing a high-frequency current in a conductive structure of a building, a conductive fluid supply pipe or a conductive power supply pipe, A plant control method in which an induced body acts as a propagation path to generate an electromagnetic field, and at least one of the operating state signal and the control signal is transmitted and received using the electromagnetic field.

A high-frequency current is induced in a conductive structure of a building, a conductive fluid supply pipe or a conductive power supply pipe, and the induced body acts as a propagation path to generate an electromagnetic field. A plant information providing method for transmitting and receiving the indicated operating state signal using the electromagnetic field, and selecting and providing information from the operating state.

10. The method according to claim 9, wherein the selection is determined according to an information supply destination.