JP2004080563A - 計測・制御システム - Google Patents
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Abstract
【課題】構成の共有化によりメイン計測・制御システムに他のサブ計測システムを組み込んで、構成の簡素化・計測の正確化を実現する計測・制御システムを提供する。
【解決手段】ワイヤレス受信部１５を通じてワイヤレス送信装置１６から出力される指令信号、または、制御用センサ１４から出力される計測信号が入力された計測・制御処理装置１２が、制御駆動部１３を駆動させて制御対象を制御するメイン計測・制御システムと、ワイヤレス受信部１５を通じてワイヤレスセンサ１７から出力される計測信号が入力された計測・制御処理装置１２が、計測情報、または、加工情報を、伝送装置１１を介してセンタ装置へ送信するサブ計測システムと、を共有する計測・制御システムとした。
【選択図】 図１
【解決手段】ワイヤレス受信部１５を通じてワイヤレス送信装置１６から出力される指令信号、または、制御用センサ１４から出力される計測信号が入力された計測・制御処理装置１２が、制御駆動部１３を駆動させて制御対象を制御するメイン計測・制御システムと、ワイヤレス受信部１５を通じてワイヤレスセンサ１７から出力される計測信号が入力された計測・制御処理装置１２が、計測情報、または、加工情報を、伝送装置１１を介してセンタ装置へ送信するサブ計測システムと、を共有する計測・制御システムとした。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部環境に関する情報の収集、および、収集した情報に基づく制御を行う計測・制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術による事務所ビル等の空調設備では、居住空間の壁面や柱等に配設した各種センサから温度・湿度等のデータを取り込み、また、熱源機や蓄熱層を利用した一次側（蓄熱側）配管及び二次側（放熱側）配管に取り付けた各種センサからも流量・温度等のデータを取り込み、親コントローラにて設定条件に追従するように集中制御を行っている。
【０００３】
さて、近年のオフィス事情として、自由な机の配置やオフィスレイアウトを実現するために、柱の無い広いオフィス空間が望まれており、このようなオフィス空間に対応する事務所ビル等の建物が増加しつつある。
このような広い空間で省エネルギーや快適性を実現するためには、従来のように一部屋で一括の空調を行っていたのでは対処できない。そこで、一の空間を複数ゾーンに分け、そのゾーンごとにきめ細かな空調を行って省エネルギーや快適性を実現している。
【０００４】
しかし、ゾーン毎の空調を行う場合にはゾーン毎に各種センサが必要となるが、広い空間では各種センサを取り付けるための柱がない。このような事情のため、在室者に近い場所での設置が望ましいにも拘わらず、各種センサの設置場所が天井や壁面に限定され、特に、空間中央では主に天井のみに設置せざるを得なかった。
【０００５】
各種センサのうち、特に温度センサは、天井面に設置した場合には、オフィス空間の上下温度分布不均一や吹き出し口からの空気直射の影響を受けやすい。
このようにオフィス空間の下側にいる在室者から離れた場所（つまりオフィス空間の上側）における温度データに基づく空調制御では必要以上に設定温度とのずれが大きいものとなり、在室者による強引な手動操作等が行われて空調設備の運転エネルギーのロスも大きくなるという問題点があった。
【０００６】
また、任意の場所に温度センサを設置し、机の配置等に合わせて配線を行うことで在室者に近い空間下側の温度データを収集することも可能であるが、当初の配線布設作業はもとより、その後の机，書棚，ＯＡ機器等配置換えの際に更に温度センサを再設置するなど多大な作業を要し、また、オフィスレイアウト上の配線制約が生じるという問題点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、各種センサとの配線布設工事を不要にするとともに、室内の在室者近傍で適切な情報の収集を可能とする計測・制御システムを提供することにある。
また、自由な机の配置やオフィスレイアウトが変更になった場合に共に各種センサを容易に移動させ、室内の在室者近傍で適切な情報の収集を可能とする計測・制御システムを提供することにある。
総じて、構成の共有化によりある計測・制御システムに他の計測システムを組み込んで、計測・制御システムの構成の簡素化・計測の正確化を実現することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の計測・制御システムによれば、
制御系通信回線を介してセンタ装置と通信する計測・制御システムであって、
制御系通信回線に接続される伝送装置と、
伝送装置に接続される計測・制御処理装置と、
計測・制御処理装置に接続される制御駆動部と、
計測・制御処理装置に接続される制御用センサと、
計測・制御処理装置に接続されるワイヤレス受信部と、
ワイヤレス受信部へ無線で送信するワイヤレスセンサと、
ワイヤレス受信部へ無線で送信するワイヤレス送信装置と、
を備え、
ワイヤレス受信部を通じてワイヤレス送信装置から出力される指令信号、または、制御用センサから出力される計測信号が入力された計測・制御処理装置が、制御駆動部を駆動させて制御対象を制御するとともに、計測・制御処理装置が伝送装置を介して計測・制御情報をセンタ装置へ送信するメイン計測・制御システムと、
ワイヤレス受信部を通じてワイヤレスセンサから出力される計測信号が入力された計測・制御処理装置が、計測情報、または、計測信号に基づいて生成した加工情報を、伝送装置を介してセンタ装置へ送信するサブ計測システムと、
を共有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２記載の計測・制御システムによれば、
制御系通信回線を介してセンタ装置と通信する計測・制御システムであって、
制御系通信回線に接続されるメイン計測・制御システム用伝送装置と、
制御系通信回線に接続されるサブ計測システム用伝送装置と、
メイン計測・制御システム用伝送装置に接続されるメイン計測・制御システム用処理装置と、
サブ計測システム用伝送装置に接続されるサブ計測システム用処理装置と、
メイン計測・制御システム用処理装置に接続される制御駆動部と、
メイン計測・制御システム用処理装置に接続される制御用センサと、
メイン計測・制御システム用処理装置およびサブ計測システムに接続されるワイヤレス受信部と、
ワイヤレス受信部へ無線で送信するワイヤレスセンサと、
ワイヤレス受信部へ無線で送信するワイヤレス送信装置と、
を備え、
ワイヤレス受信部を通じてワイヤレス送信装置から出力される指令信号、または、制御用センサから出力される計測信号が入力されたメイン計測・制御システム用処理装置が制御駆動部を駆動させて制御対象を制御するとともに、メイン計測・制御システム用処理装置がメイン計測・制御システム用伝送装置を介して計測・制御情報をセンタ装置へ送信するメイン計測・制御システムと、
ワイヤレス受信部を通じてワイヤレスセンサから出力される計測信号が入力されるサブ計測システム用処理装置が、計測情報、または、計測信号に基づいて生成した加工情報を、サブ計測システム用伝送装置を介してセンタ装置へ送信するサブ計測システムと、
を共有することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３記載の計測・制御システムによれば、
請求項１または請求項２に記載の計測・制御システムにおいて、
前記計測・制御システムが、制御系通信回線に複数ユニット接続されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４記載の計測・制御システムによれば、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の計測・制御システムにおいて、
前記制御系通信回線は、ＬＯＮ回線であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５記載の計測・制御システムによれば、
請求項１〜請求項４の何れか一項記載の計測・制御システムにおいて、
メイン計測・制御システムは、制御対象である照明器具の調光制御を行う照明調光システムの一部であって、
ワイヤレス送信装置は照明器具の指令信号を赤外線により出力する照明用リモコンであり、
ワイヤレス受信部は赤外線を受光する赤外線受光部であり、
制御駆動部は照明器具に調光制御を行うインバータ制御部であり、
制御用センサは照度を検知する照度センサおよび／または人の有無を検出する人感センサであることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６記載の計測・制御システムによれば、
請求項１〜請求項５の何れか一項記載の計測・制御システムにおいて、
サブ計測システムは、空間内の空調制御を行う空調制御システムに対して温度および／または湿度に係る情報を提供するシステムであって、
ワイヤレスセンサとワイヤレス受信部との間を無線を経て出力される空間の温度および／または湿度に係る計測信号に基づく計測情報、または、この計測信号に基づいて生成した加工情報をセンタ装置へ送信する、
ことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７記載の計測・制御システムによれば、
請求項６記載の計測・制御システムにおいて、
プラント、工場、ビル等の居住空間および／または作業空間に前記計測・制御システムが設置され、
前記メイン計測・制御システムにより居住空間および／または作業空間の調光制御されるとともに、
前記サブ計測システムにより居住空間および／または作業空間の空調制御を行うための温度および／または湿度に係る計測情報または加工情報が空調用計測・制御システムへ出力され、空調設備の制御に用いられることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図に基づき説明する。図１は、本発明の請求項１に係る発明に関する実施形態であり、計測・制御システムの一例の構成図である。
全体システムは、図１で示すように、複数ユニットの計測・制御システム１０が、ＬＯＮＴＡＬＫ方式のプロトコルを採用するＬＯＮ（Ｌｏｃａｌ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋの略称であり、米国Ｅｃｈｅｌｏｎ社の登録商標である） である制御系通信回線２０に接続されたシステムである。この制御系通信回線２０の先には、図示しないがセンタ装置と接続され、各種情報を送受信することとなる。
この計測・制御システム１０は、伝送装置１１、計測・制御処理装置１２、制御駆動部１３、制御用センサ１４、ワイヤレス受信部１５、ワイヤレス送信装置１６、ワイヤレスセンサ１７を備えている。
【００１６】
伝送装置１１は、制御系通信回線２０と接続され、制御系通信回線２０で使用されている通信規約（プロトコル）で情報を送受信できるようになされている。計測・制御処理装置１２は、伝送装置１１、制御駆動部１３、制御用センサ１４、ワイヤレス受信部１５と接続されている。この計測・制御処理装置１２が果たす機能においては後述する。
制御駆動部１３は、計測・制御処理装置１２から出力される制御信号に基づいて、制御対象３０に対して制御を行うための駆動部である。
【００１７】
制御用センサ１４は、制御対象３０の制御に関する必要な物理量の計測を行い、計測・制御処理装置１２へ計測信号を出力する。
ワイヤレス受信部１５は、無線による信号を受信するための装置である。
ワイヤレス送信装置１６は、ワイヤレスの信号を送信するための装置、例えば赤外線を出力するリモートコントローラ（以下リモートコントローラを単にリモコンという）などであり、居住者の操作に応じて出力される指令信号を無線信号として出力できるようになされている装置である。
【００１８】
ワイヤレスセンサ１７は、さらに詳しくは、ワイヤレス送信部１７１およびセンサ１７２を備えており、所定の物理量の計測を行い、ワイヤレス受信部１５へ無線の計測信号を出力する。
【００１９】
このような計測・制御システム１０では、詳しくは二系統のシステムが構築されている。
第一のシステムは、メイン計測・制御システムである。このメイン計測・制御システムは、計測・制御処理装置１２、制御駆動部１３、制御用センサ１４、ワイヤレス受信部１５、ワイヤレス送信装置１６からなる。
【００２０】
メイン計測・制御システムの計測・制御処理について概略説明する。
まず、このメイン計測・制御システムには自動制御系が構築されており、制御用センサ１４から出力される計測信号が、計測・制御処理装置１２に入力され、計測・制御処理装置１２がこの計測信号に応じて、制御駆動部１３を駆動させて制御対象３０を制御するようになされている。
この場合、ワイヤレス受信部１５を通じてワイヤレス送信装置１６から出力される指令信号により目標値（例えば設定温度など）が設定された場合には、この目標値に追従するように制御されることとなる。
このような計測・制御に関する情報（以下計測・制御情報という）を計測・制御処理装置１２は伝送装置１１を介してセンタ装置へ送信する。
【００２１】
第二のシステムは、サブ計測システムである。このサブ計測システムでは、計測・制御処理装置１２、ワイヤレス受信部１５、ワイヤレスセンサ１７を備えている。この場合、計測・制御処理装置１２、ワイヤレス受信部１５はメイン計測・制御システムと共通する構成である。
【００２２】
続いて、サブ計測システムの計測処理について概略説明する。
ワイヤレス受信部１５を介してワイヤレスセンサ１７から出力される計測信号が入力された計測・制御処理装置１２が、計測情報、または、計測信号に基づいて生成した加工情報を、伝送装置１１・制御系通信回線２０を介してセンタ装置へ送信する。
【００２３】
このようにメイン計測・制御システムとサブ計測システムとは一部の構成が共通しており、計測・制御システム１０全体の構成を少なくしている。
なお、ワイヤレス送信装置１６は、具体的には、手動操作による赤外線リモコンなどであって頻繁に利用されるというものではなく、一日に数回程度、しかも、一回当たり短時間しか使用されない。このような事情のため、その余剰時間帯にワイヤレスセンサ１７から出力される刻々変化する計測信号を取り込むことができて、実用上支障を来すことはない。
【００２４】
また、万が一、ワイヤレス送信装置１６から指令信号が、また、ワイヤレスセンサ１７から計測信号が、同時に送信されて受信ができないという事態が発生したとしても、例えば、その後にワイヤレス送信装置１６がすぐに再送し、ワイヤレスセンサ１７は数分後にデータを送信するというようにすれば、いずれは指令信号と計測信号を入力することができる。このような処理方式は適宜選択されることとなる。
【００２５】
続いて、ワイヤレスセンサ１７、ワイヤレス受信部１５、計測・制御処理装置１２および伝送装置１１のさらなる具体例について図を参照しつつ説明する。
図２は、ワイヤレスセンサの構成図、図３はワイヤレス受信部、計測・制御処理装置および伝送装置の構成図である。この具体例では、サブ計測システムは、温度と湿度とを計測するようになされている。
【００２６】
図２のワイヤレスセンサ１７はワイヤレス送信部１７１とセンサ１７２とを備えている。
ワイヤレス送信部１７１は、Ｅ／Ｏ変換部１７１ａ、変調部１７１ｂ、パターンパルス生成部１７１ｃ、パターン設定部１７１ｄ、および、電源制御部１７１ｅを備えている
センサ１７２は、Ａ／Ｄ変換部１７２ａ、温度センサ１７２ｂ、および、湿度センサ１７２ｃを備えている。
【００２７】
また、図３で示すように、伝送装置１１は、ＬＯＮトランシーバ１１ａ、ＬＯＮコントローラ１１ｂとを備えている。
計測・制御処理装置１２は、ＣＰＵ部（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２ａ、測定番号設定部１２ｂ、パターンパルス判定部１２ｃを備えている。
ワイヤレス受信部１５は、増幅／復調部１５ａ、Ｏ／Ｅ変換部１５ｂを備えている。
これらは図示しないバッテリーまたはＡＣ／ＤＣ変換電源部をそれぞれ備えている。
【００２８】
続いて、このような構成のワイヤレスセンサ１７、ワイヤレス受信部１５、計測・制御処理装置１２、伝送装置１１を含むサブ計測システムによる温度・湿度計測について説明する。
温度センサ１７２ｂは、半導体熱電対、バイメタル、サーミスタ又はサーモヒューズ等各種センサで構成されており、温度計測を行ってアナログ温度計測信号を出力する。
湿度センサ１７２ｃは、湿度を計測してアナログ湿度計測信号を出力する。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換部１７２ａは、アナログ温度計測信号およびアナログ湿度計測信号をＡ／Ｄ変換してディジタル温度計測データおよびディジタル湿度計測データを生成し、ワイヤレス送信部１７１にそれぞれ出力する。
【００３０】
ディジタル温度計測データおよびディジタル湿度計測データは、電源制御部１７１ｅを介して、パターンパルス生成部１７１ｃへ出力される。パターンパルス生成部１７１ｃは、入力したディジタル温度計測データおよびディジタル湿度計測データに基づいて、予めディジタル温度計測データまたはディジタル湿度計測データに対応して設定された赤外線信号のパターンを保持しているパターン設定部１７１ｄによりパターンパルス信号を生成し、変調部１７１ｂへ出力する。
【００３１】
変調部１７１ｂは、パターンパルス信号を変調して変調パルスをＥ／Ｏ変換部１７１ａへ出力する。
Ｅ／Ｏ変換部１７１ａは、赤外線発光素子として赤外線ＬＥＤを備えており、計測信号を含む変調パルスを赤外線信号として送出する。
【００３２】
続いて、図３で示すように、Ｏ／Ｅ変換部１５ｂが赤外線信号を受光し、電気信号の変調パルスを出力する。
増幅／復調部１５ａはこの変調パルスを増幅／復調してパターンパルスを生成し、このパターンパルスをパターンパルス判定部１２ｃへ出力する。
【００３３】
パターンパルス判定部１２ｃは、いずれのパターンかを弁別してＣＰＵ部１２ａに出力する。ＣＰＵ部１２ａは、測定番号設定部１２ｂから測定個所を判別するための番号を取得し、これらを組み合わせた計測情報（詳しくは、ディジタルデータである計測データ）、または、計測情報に基づいて生成した加工情報（詳しくは、ディジタルデータである加工データ）を伝送装置１１のＬＯＮコントローラ１１ｂへ出力する。
【００３４】
そして、ＬＯＮコントローラ１１ｂおよびＬＯＮトランシーバ１１ａを介してＬＯＮＴＡＬＫ方式の通信回線である制御系通信回線２０へ計測情報・加工情報を出力する。オープンネットワークの一つで個別分散制御が可能なＬＯＮを採用しているため、従来の親コントローラによる集中制御と異なり、配線数の減少、システム変更や機器増設の容易化等コスト的にも有利としている。
【００３５】
続いて、第１実施形態よりも実状に即した第２実施形態について図を参照しつつ説明する。図４は全体システムの構成図、図５は計測・制御システムの構成図である。
図４で示す全体システムは、フレキシブルなエネルギー制御システムであり、制御系通信回線２０に照明調光システム１００と空調制御システム２００とがそれぞれ接続されている。
【００３６】
照明調光システム１００には、複数ユニットとの計測・制御システム１０と、調光制御用の壁スイッチ１９とが接続されている。それぞれの計測・制御システム１０には、調光制御用のメイン計測・制御システムと、空調制御用のサブ計測システムが組み込まれている。
空調制御システム２００は、室内湿温度センサ２０１、電力量センサ２０２、差圧式流量計２０３、配管挿入温度計２０４、タッチパネル小型モニタ２０５、空調制御駆動部２０６を備えている。
【００３７】
また、制御系通信回線２０はゲートウェイ３００を介して情報系通信回線４００と接続されている。
ゲートウェイ３００は、制御系通信回線２０のＬＯＮＴＡＬＫ方式のプロトコルと、情報系通信回線４００のＴＣＰ／ＩＰ方式のプロトコルとを相互にプロトコル変換する機能を有している。
【００３８】
この情報系通信回線４００は、例えば、センタ装置４０１が接続されている。さらに、ルータ４０２および公衆回線・専用罫線等のネットワーク５００を介して遠方監視装置６００にも接続される。
全体システムはこのように構成されるため、計測・制御システム１０のメイン計測・制御システムから出力される計測・制御情報（詳しくはディジタルデータである計測・制御データ）、または、サブ計測システムから出力される計測情報（詳しくは、ディジタルデータである計測データ）は、制御系通信回線２０を通じてゲートウェイ３００へ送信され、プロトコル変換されて情報系通信回線４００を通じてセンタ装置４０１、あるいは、遠方監視装置６００へ出力される。また、遠方監視装置６００またはセンタ装置４０１から出力される指令信号が、計測・制御システム１０へ送信される。
【００３９】
この計測・制御システム１０は、図５で示すように構成される。
まず、調光制御を行うメイン計測・制御システムについて説明する。
プラント、工場、ビル等の居住空間や作業空間の天井１０００に多数の蛍光灯３０（図１の制御対象３０に相当）が設置されている。蛍光灯３０にはインバータ制御装置１３（図１の制御駆動部１３に相当）が接続され、周波数の増減により蛍光灯３０を調光制御できるようになされている。なお、蛍光灯３０を高周波点灯専用形蛍光灯（Ｈｆ蛍光灯）とし、Ｈｆインバータ照明としてさらなる高効率、高出力を実現してもよい。
これらインバータ制御装置１３は、計測・制御処理装置１２により制御信号が送信されて制御される。
【００４０】
天井１０００の中央に制御用センサ１４（図１の制御用センサ１４に相当）と赤外線受光部１５（図１のワイヤレス受信部１５に相当）が埋設されており、それぞれ計測・制御処理装置１２に接続にされている。
【００４１】
制御用センサ１４は、照度センサ１４ａと人感センサ１４ｂとが設けられている。
照度センサ１４ａは室内の照度を計測して、計測信号を出力する。仮に昼間であって照度が高いような場合には、蛍光灯３０の照度を小さくし、逆に夜間であって照度が低いような場合には、蛍光灯３０の照度を大きくするように、計測・制御処理装置１２がインバータ制御装置１３を制御する。
人感センサ１４ｂは、在室者の有無を検出する。在室者がいない場合には、蛍光灯３０を消灯若しくは照度を下げるように計測・制御処理装置１２がインバータ制御装置１３を制御する。
【００４２】
なお、在室者が照明用リモコン１６（図１のワイヤレス送信装置１６に相当）を操作して、赤外線による指令信号が赤外線受光部１５で受光され、計測・制御処理装置１２へ指令信号が入力された場合には、照度の増加・減少・消灯・点灯等の調光制御が行われる。
これら計測・制御情報に関する計測・制御情報は、伝送装置１１（図１の伝送装置１１に相当）を経て制御系通信回線２０に送信される。
【００４３】
ここで、図５では、制御用センサ１４と赤外線受光部１５とは、センサユニットとして一体に構成しているが、建物の構造等の事情に応じて分離して設置してもよい。
また、伝送装置１１と計測・制御処理装置１２を照明コントローラとして一体に構成しているが、計測・制御処理装置１２をオプションとして増設可能に分離する等適宜構成に変化を持たせてもよい。
調光制御を行うメイン計測・制御システムはこのようなものとなる。
【００４４】
続いて、温度・湿度の計測を行うサブ計測システムについて説明する。
ワイヤレスセンサ１７（図１のワイヤレスセンサ１７に相当）は、温度のみ、湿度のみ、または温度および湿度を計測して計測信号を生成し、赤外線による計測信号を出力する。赤外線受光部１５（図１のワイヤレス受信部１５に相当）で受光され、計測・制御処理装置１２へ計測信号が入力された場合には、計測情報、または、計測信号に基づいて生成された加工情報は、伝送装置１１・制御系通信回線２０を介して図示しないセンタ装置へ送信される。
計測を行うサブ計測システムはこのようなものとなる。
【００４５】
続いて本発明の請求項２に係る第３実施形態について図６を参照しつつ説明する。図６は計測・制御システムの他の例の構成図である。本システムは、第１，第２実施形態と異なり、計測・制御処理装置を分離している点に特徴がある。
全体システムは、図６で示すように、一又は複数ユニットの計測・制御システム４０が、制御系通信回線２０に接続されたシステムである。この制御系通信回線２０は、図示しないセンタ装置と接続されて情報を送受信する。
【００４６】
この計測・制御システム４０は、メイン計測・制御システム用伝送装置４１、メイン計測・制御システム用処理装置４２、制御駆動部１３、制御用センサ１４、ワイヤレス受信部１５、ワイヤレス送信装置１６、ワイヤレスセンサ１７、サブ計測システム用伝送装置４３、サブ計測システム用処理装置４４からなる。
なお、第１実施形態と同一の構成は同じ符号を付すとともに重複する説明を省略する。
【００４７】
メイン計測・制御システム用伝送装置４１は、制御系通信回線２０と接続され、制御系通信回線２０で使用されている通信規約（プロトコル）で情報を送受信できるようになされている。
メイン計測・制御システム用処理装置４２は、メイン計測・制御システム用伝送装置４１、制御駆動部１３、制御用センサ１４、ワイヤレス受信部１５と接続されている。
【００４８】
サブ計測システム用伝送装置４３は、制御系通信回線２０と接続され、制御系通信回線２０で使用されている通信規約（プロトコル）で情報を送受信できるようになされている。
サブ計測システム用処理装置４４は、サブ計測システム用伝送装置４３、ワイヤレス受信部１５と接続されている。
【００４９】
このような計測・制御システム４０では、詳しくは二系統のシステムが構築されている。
第一のシステムは、メイン計測・制御システムである。このメイン計測・制御システムでは、メイン計測・制御システム用処理装置４２、制御駆動部１３、制御用センサ１４、ワイヤレス受信部１５、ワイヤレス送信装置１６による。この第一のシステムにより、自動制御系が構築されており、制御用センサ１４から出力される計測信号がメイン計測・制御システム用処理装置４２に入力され、制御駆動部１３を駆動させて制御対象を制御する。なお、ワイヤレス受信部１５を通じてワイヤレス送信装置１６から出力される指令信号により目標値が設定され、この目標値に追従するように制御される。
このような計測・制御に係る計測・制御情報をメイン計測・制御システム用処理装置４２はメイン計測・制御システム用伝送装置４１を介してセンタ装置へ送信する。
【００５０】
第二のシステムは、サブ計測システムである。このサブ計測システムでは、サブ計測システム用処理装置４４、ワイヤレス受信部１５、ワイヤレスセンサ１７を備えている。この場合、ワイヤレス受信部１５はメイン計測・制御システムと共通するものである。サブ計測システムの計測処理では、ワイヤレス受信部１５を介してワイヤレスセンサ１７から出力される計測信号がサブ計測システム用処理装置４４に入力され、計測情報、または、計測信号に基づいて処理した加工情報を、サブ計測システム用伝送装置４３を介して図示しないセンタ装置へ送信する。
【００５１】
このように本実施形態では、メイン計測・制御システムとサブ計測システムとでは信号処理系を分離しているが、例えば、既設のメイン計測・制御システムに対して、後付でサブ計測システムを敷設するような場合に利点がある。
【００５２】
続いて、本発明の第４実施形態について図を参照しつつ説明する。図７は計測システムの構成図、図８はＬＯＮチップの構成図である。本実施形態では、サブ計測システムの構成をより簡略化したものである。
例えば、制御系通信回線２０に計測処理部５０を設置し、その近傍にワイヤレスセンサ６０を設置するだけでサブ計測システムのみを構築するというものである。
【００５３】
この計測処理部５０は、ＬＯＮチップ５１、赤外線受光部５２、赤外線発光部５３を備えている。
ワイヤレスセンサ６０は、赤外線発光部６１、赤外線受光部６２、ＣＰＵ部６３、温度計測部６４その他電源部（図示せず）を備えている。
【００５４】
なお、ＬＯＮチップ５１は、図６で示すように、ネットワークＣＰＵ５１１、通信ポート５１２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５１３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５１４、アプリケーションＣＰＵ５１５、Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ：入力／出力）ポート５１６、ＥＰＲＯＭ（プログラム専用ＲＯＭ）５１７とを備え、制御バス５１８により相互にバス接続されている。
【００５５】
ＥＰＲＯＭ５１７には、ネットワークＣＰＵ５１１及びアプリケーションＣＰＵ５１５が使用する制御プログラム及び制御データが記憶されている。また、ＲＯＭ５１３には、ＣＰＵ部６３で用いられているフォーマットと制御系通信回線２０に対応するフォーマットと相互に変換するアプリケーションソフトが予め記憶されている。
【００５６】
通信ポート５１２は制御系通信回線２０と接続され、Ｉ／Ｏポート５１６はＣＰＵ部６３と接続されている。通信ポート５１２は、制御系通信回線２０からの入力信号をＲＡＭ５１４に転送して一時的に記憶し、制御系通信回線２０への出力信号を出力する。
また、Ｉ／Ｏポート５１６は、ＣＰＵ部６３からの入力信号をＲＡＭ５１４に転送して一時的に記憶し、ＣＰＵ部６３への出力信号を出力する。
【００５７】
アプリケーションＣＰＵ５１５は、ＲＡＭ５１４に記憶された計測・制御処理装置１２からの入力信号もしくはＣＰＵ部６３への出力信号のフォーマットを判別し、この判別結果を制御バス５１８を介してネットワークＣＰＵ５１５に供給し、また、ネットワークＣＰＵ５１５からのデータの処理を行ない、Ｉ／Ｏポート５１６を介してＣＰＵ部６３に出力する。
【００５８】
ネットワークＣＰＵ５１１は、供給された判別結果に基づいて、ＲＯＭ５１３から対応するアプリケーションソフトを読み出し、この読み出されたアプリケーションソフトに従ってＲＡＭ５１４に記憶された入力信号をＣＰＵ部６３で使用されているデータコードのフォーマット、もしくは制御系通信回線２０上で伝送可能なフォーマットに変換する。
【００５９】
続いて信号処理について説明する。
図７で示すように、温度計測部６４は、室内温度のアナログ温度計測信号をディジタル温度計測データに変換するインタフェイスを備え、ＣＰＵ部６３へ送信する。
ＣＰＵ部６３は、赤外線通信及び全体の制御を行うように構成されており、温度計測データを取り込み、制御内容を示すコントロールコード、ワイヤレスセンサ６０のＩＤ番号等を付加して赤外線発光部６１を駆動させる。
計測処理部５０の赤外線受光部５２は、信号を受光してＬＯＮチップ５１・制御系通信回線２０を経て図示しないセンタ装置へ送信する。
【００６０】
なお、本実施形態ではセンタ装置から、ワイヤレスセンサ６０へ指令信号を送信することができ、ＣＰＵ部６３が各種の制御モードを選択できるようになされている。制御モードとは、例えば、温度のみ計測するモード、湿度のみ計測するモード、温湿度ともに計測するモードである。
また、本実施形態のサブ計測システムを第１，第２実施形態の全体システムに組み合わせるようにしても良い。
【００６１】
以上第１〜第４実施形態について図を参照しつつ説明した。
なお、ワイヤレスセンサ及び計測処理部は、図１〜図６等の如く構成に限定されるものではなく、本発明の要旨内であれば他の構成に適用できることはいうまでもない。
さらにまた、各種ワイヤレスセンサを設けて、居住空間の温度情報の他に湿度情報、風量情報を取り込み、これら情報を単独或いは組み合わせた空調制御を行い、使用電力量の集中する夏場午後の時間帯はドライ風でしのぐ等快適性を極端に損なわず、より省エネルギーが図れる空調設備への適用も可能である。
【００６２】
さらにまた、センタ装置であるコンピュータを備えてネットワークされた既設及び計測信号の送受信を行い、空調制御／管理を行うようにしてもよい。こうして、在室者の体感に基づき、リアルタイムで居住空間の温度データ等をセンタ側で取り込む計測処理システムを形成し、適切な空調制御／管理を行うようにしている。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、温度センサ等各種センサからの配線布設工事コストを不要にしながら、自由な机の配置やオフィスレイアウトが変更になった場合でも、移動に伴って居住者の体感に基づくリアルタイムの居住空間に関わるデータをセンタ側で取り込み、適切な空調制御を可能とし、ひいては空調制御に連動して省エネルギー等空調管理に貢献できる。
【００６４】
総じて、構成の共有化によりある計測・制御システムに他の計測システムを組み込んで、計測・制御システムの構成の簡素化・計測の正確化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】計測・制御システムの一例の構成図である。
【図２】ワイヤレスセンサの構成図である。
【図３】ワイヤレス受信部、計測・制御処理装置および伝送装置の構成図である。
【図４】全体システムの構成図である。
【図５】計測・制御システムの構成図である。
【図６】計測・制御システムの他の例の構成図である。
【図７】計測システムの構成図である。
【図８】ＬＯＮチップの構成図である。
【符号の説明】
１０ 計測・制御システム
１１ 伝送装置
１１ａ ＬＯＮトランシーバ
１１ｂ ＬＯＮコントローラ
１２ 計測・制御処理装置
１２ａ ＣＰＵ部
１２ｂ 測定番号設定部
１２ｃ パターンパルス判定部
１３ インバータ制御装置（制御駆動部）
１４ 制御用センサ
１４ａ 照度センサ
１４ｂ 人感センサ
１５ 赤外線受光部（ワイヤレス受信部）
１５ａ 増幅／復調部
１５ｂ Ｏ／Ｅ変換部
１６ 照明用リモコン（ワイヤレス送信装置）
１７ ワイヤレスセンサ
１７１ ワイヤレス送信部
１７１ａ Ｅ／Ｏ変換部
１７１ｂ 変調部
１７１ｃ パターンパルス生成部
１７１ｄ パターン設定部
１７１ｅ 電源制御部
１７２ センサ
１７２ａ Ａ／Ｄ変換部
１７２ｂ 温度センサ
１７２ｃ 湿度センサ
１９ 壁スイッチ
２０ 制御系通信回線
３０ 蛍光灯（制御対象）
４０ 計測・制御システム
４１ メイン計測・制御システム用伝送装置
４２ メイン計測・制御システム用処理装置
４３ サブ計測システム用伝送装置
４２ サブ計測システム用処理装置
５０ 計測処理部
５１ ＬＯＮチップ
５１１ ネットワークＣＰＵ
５１２ 通信ポート
５１３ ＲＯＭ
５１４ ＲＡＭ
５１５ アプリケーションＣＰＵ
５１６ Ｉ／Ｏポート
５１７ ＥＰＲＯＭ
５１８ 制御バス
５２ 赤外線受光部
５３ 赤外線発光部
６０ ワイヤレスセンサ
６１ 赤外線発光部
６２ 赤外線受光部
６３ ＣＰＵ部
６４ 温湿度計測部
１００ 照明調光システム
２００ 空調制御システム
２０１ 室内温湿度センサ
２０２ 電力量センサ
２０３ 差圧式流量計
２０４ 配管挿入式温度計
２０５ タッチパネル小型モニタ
２０６ 空調制御駆動部
３００ ゲートウェイ
４００ 情報系通信回線
４０１ センタ装置
４０２ ルータ
５００ ネットワーク
６００ 遠方監視装置
１０００ 天井
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部環境に関する情報の収集、および、収集した情報に基づく制御を行う計測・制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術による事務所ビル等の空調設備では、居住空間の壁面や柱等に配設した各種センサから温度・湿度等のデータを取り込み、また、熱源機や蓄熱層を利用した一次側（蓄熱側）配管及び二次側（放熱側）配管に取り付けた各種センサからも流量・温度等のデータを取り込み、親コントローラにて設定条件に追従するように集中制御を行っている。
【０００３】
さて、近年のオフィス事情として、自由な机の配置やオフィスレイアウトを実現するために、柱の無い広いオフィス空間が望まれており、このようなオフィス空間に対応する事務所ビル等の建物が増加しつつある。
このような広い空間で省エネルギーや快適性を実現するためには、従来のように一部屋で一括の空調を行っていたのでは対処できない。そこで、一の空間を複数ゾーンに分け、そのゾーンごとにきめ細かな空調を行って省エネルギーや快適性を実現している。
【０００４】
しかし、ゾーン毎の空調を行う場合にはゾーン毎に各種センサが必要となるが、広い空間では各種センサを取り付けるための柱がない。このような事情のため、在室者に近い場所での設置が望ましいにも拘わらず、各種センサの設置場所が天井や壁面に限定され、特に、空間中央では主に天井のみに設置せざるを得なかった。
【０００５】
各種センサのうち、特に温度センサは、天井面に設置した場合には、オフィス空間の上下温度分布不均一や吹き出し口からの空気直射の影響を受けやすい。
このようにオフィス空間の下側にいる在室者から離れた場所（つまりオフィス空間の上側）における温度データに基づく空調制御では必要以上に設定温度とのずれが大きいものとなり、在室者による強引な手動操作等が行われて空調設備の運転エネルギーのロスも大きくなるという問題点があった。
【０００６】
また、任意の場所に温度センサを設置し、机の配置等に合わせて配線を行うことで在室者に近い空間下側の温度データを収集することも可能であるが、当初の配線布設作業はもとより、その後の机，書棚，ＯＡ機器等配置換えの際に更に温度センサを再設置するなど多大な作業を要し、また、オフィスレイアウト上の配線制約が生じるという問題点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、各種センサとの配線布設工事を不要にするとともに、室内の在室者近傍で適切な情報の収集を可能とする計測・制御システムを提供することにある。
また、自由な机の配置やオフィスレイアウトが変更になった場合に共に各種センサを容易に移動させ、室内の在室者近傍で適切な情報の収集を可能とする計測・制御システムを提供することにある。
総じて、構成の共有化によりある計測・制御システムに他の計測システムを組み込んで、計測・制御システムの構成の簡素化・計測の正確化を実現することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の計測・制御システムによれば、
制御系通信回線を介してセンタ装置と通信する計測・制御システムであって、
制御系通信回線に接続される伝送装置と、
伝送装置に接続される計測・制御処理装置と、
計測・制御処理装置に接続される制御駆動部と、
計測・制御処理装置に接続される制御用センサと、
計測・制御処理装置に接続されるワイヤレス受信部と、
ワイヤレス受信部へ無線で送信するワイヤレスセンサと、
ワイヤレス受信部へ無線で送信するワイヤレス送信装置と、
を備え、
ワイヤレス受信部を通じてワイヤレス送信装置から出力される指令信号、または、制御用センサから出力される計測信号が入力された計測・制御処理装置が、制御駆動部を駆動させて制御対象を制御するとともに、計測・制御処理装置が伝送装置を介して計測・制御情報をセンタ装置へ送信するメイン計測・制御システムと、
ワイヤレス受信部を通じてワイヤレスセンサから出力される計測信号が入力された計測・制御処理装置が、計測情報、または、計測信号に基づいて生成した加工情報を、伝送装置を介してセンタ装置へ送信するサブ計測システムと、
を共有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２記載の計測・制御システムによれば、
制御系通信回線を介してセンタ装置と通信する計測・制御システムであって、
制御系通信回線に接続されるメイン計測・制御システム用伝送装置と、
制御系通信回線に接続されるサブ計測システム用伝送装置と、
メイン計測・制御システム用伝送装置に接続されるメイン計測・制御システム用処理装置と、
サブ計測システム用伝送装置に接続されるサブ計測システム用処理装置と、
メイン計測・制御システム用処理装置に接続される制御駆動部と、
メイン計測・制御システム用処理装置に接続される制御用センサと、
メイン計測・制御システム用処理装置およびサブ計測システムに接続されるワイヤレス受信部と、
ワイヤレス受信部へ無線で送信するワイヤレスセンサと、
ワイヤレス受信部へ無線で送信するワイヤレス送信装置と、
を備え、
ワイヤレス受信部を通じてワイヤレス送信装置から出力される指令信号、または、制御用センサから出力される計測信号が入力されたメイン計測・制御システム用処理装置が制御駆動部を駆動させて制御対象を制御するとともに、メイン計測・制御システム用処理装置がメイン計測・制御システム用伝送装置を介して計測・制御情報をセンタ装置へ送信するメイン計測・制御システムと、
ワイヤレス受信部を通じてワイヤレスセンサから出力される計測信号が入力されるサブ計測システム用処理装置が、計測情報、または、計測信号に基づいて生成した加工情報を、サブ計測システム用伝送装置を介してセンタ装置へ送信するサブ計測システムと、
を共有することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３記載の計測・制御システムによれば、
請求項１または請求項２に記載の計測・制御システムにおいて、
前記計測・制御システムが、制御系通信回線に複数ユニット接続されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４記載の計測・制御システムによれば、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の計測・制御システムにおいて、
前記制御系通信回線は、ＬＯＮ回線であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５記載の計測・制御システムによれば、
請求項１〜請求項４の何れか一項記載の計測・制御システムにおいて、
メイン計測・制御システムは、制御対象である照明器具の調光制御を行う照明調光システムの一部であって、
ワイヤレス送信装置は照明器具の指令信号を赤外線により出力する照明用リモコンであり、
ワイヤレス受信部は赤外線を受光する赤外線受光部であり、
制御駆動部は照明器具に調光制御を行うインバータ制御部であり、
制御用センサは照度を検知する照度センサおよび／または人の有無を検出する人感センサであることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６記載の計測・制御システムによれば、
請求項１〜請求項５の何れか一項記載の計測・制御システムにおいて、
サブ計測システムは、空間内の空調制御を行う空調制御システムに対して温度および／または湿度に係る情報を提供するシステムであって、
ワイヤレスセンサとワイヤレス受信部との間を無線を経て出力される空間の温度および／または湿度に係る計測信号に基づく計測情報、または、この計測信号に基づいて生成した加工情報をセンタ装置へ送信する、
ことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７記載の計測・制御システムによれば、
請求項６記載の計測・制御システムにおいて、
プラント、工場、ビル等の居住空間および／または作業空間に前記計測・制御システムが設置され、
前記メイン計測・制御システムにより居住空間および／または作業空間の調光制御されるとともに、
前記サブ計測システムにより居住空間および／または作業空間の空調制御を行うための温度および／または湿度に係る計測情報または加工情報が空調用計測・制御システムへ出力され、空調設備の制御に用いられることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図に基づき説明する。図１は、本発明の請求項１に係る発明に関する実施形態であり、計測・制御システムの一例の構成図である。
全体システムは、図１で示すように、複数ユニットの計測・制御システム１０が、ＬＯＮＴＡＬＫ方式のプロトコルを採用するＬＯＮ（Ｌｏｃａｌ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋの略称であり、米国Ｅｃｈｅｌｏｎ社の登録商標である） である制御系通信回線２０に接続されたシステムである。この制御系通信回線２０の先には、図示しないがセンタ装置と接続され、各種情報を送受信することとなる。
この計測・制御システム１０は、伝送装置１１、計測・制御処理装置１２、制御駆動部１３、制御用センサ１４、ワイヤレス受信部１５、ワイヤレス送信装置１６、ワイヤレスセンサ１７を備えている。
【００１６】
伝送装置１１は、制御系通信回線２０と接続され、制御系通信回線２０で使用されている通信規約（プロトコル）で情報を送受信できるようになされている。計測・制御処理装置１２は、伝送装置１１、制御駆動部１３、制御用センサ１４、ワイヤレス受信部１５と接続されている。この計測・制御処理装置１２が果たす機能においては後述する。
制御駆動部１３は、計測・制御処理装置１２から出力される制御信号に基づいて、制御対象３０に対して制御を行うための駆動部である。
【００１７】
制御用センサ１４は、制御対象３０の制御に関する必要な物理量の計測を行い、計測・制御処理装置１２へ計測信号を出力する。
ワイヤレス受信部１５は、無線による信号を受信するための装置である。
ワイヤレス送信装置１６は、ワイヤレスの信号を送信するための装置、例えば赤外線を出力するリモートコントローラ（以下リモートコントローラを単にリモコンという）などであり、居住者の操作に応じて出力される指令信号を無線信号として出力できるようになされている装置である。
【００１８】
ワイヤレスセンサ１７は、さらに詳しくは、ワイヤレス送信部１７１およびセンサ１７２を備えており、所定の物理量の計測を行い、ワイヤレス受信部１５へ無線の計測信号を出力する。
【００１９】
このような計測・制御システム１０では、詳しくは二系統のシステムが構築されている。
第一のシステムは、メイン計測・制御システムである。このメイン計測・制御システムは、計測・制御処理装置１２、制御駆動部１３、制御用センサ１４、ワイヤレス受信部１５、ワイヤレス送信装置１６からなる。
【００２０】
メイン計測・制御システムの計測・制御処理について概略説明する。
まず、このメイン計測・制御システムには自動制御系が構築されており、制御用センサ１４から出力される計測信号が、計測・制御処理装置１２に入力され、計測・制御処理装置１２がこの計測信号に応じて、制御駆動部１３を駆動させて制御対象３０を制御するようになされている。
この場合、ワイヤレス受信部１５を通じてワイヤレス送信装置１６から出力される指令信号により目標値（例えば設定温度など）が設定された場合には、この目標値に追従するように制御されることとなる。
このような計測・制御に関する情報（以下計測・制御情報という）を計測・制御処理装置１２は伝送装置１１を介してセンタ装置へ送信する。
【００２１】
第二のシステムは、サブ計測システムである。このサブ計測システムでは、計測・制御処理装置１２、ワイヤレス受信部１５、ワイヤレスセンサ１７を備えている。この場合、計測・制御処理装置１２、ワイヤレス受信部１５はメイン計測・制御システムと共通する構成である。
【００２２】
続いて、サブ計測システムの計測処理について概略説明する。
ワイヤレス受信部１５を介してワイヤレスセンサ１７から出力される計測信号が入力された計測・制御処理装置１２が、計測情報、または、計測信号に基づいて生成した加工情報を、伝送装置１１・制御系通信回線２０を介してセンタ装置へ送信する。
【００２３】
このようにメイン計測・制御システムとサブ計測システムとは一部の構成が共通しており、計測・制御システム１０全体の構成を少なくしている。
なお、ワイヤレス送信装置１６は、具体的には、手動操作による赤外線リモコンなどであって頻繁に利用されるというものではなく、一日に数回程度、しかも、一回当たり短時間しか使用されない。このような事情のため、その余剰時間帯にワイヤレスセンサ１７から出力される刻々変化する計測信号を取り込むことができて、実用上支障を来すことはない。
【００２４】
また、万が一、ワイヤレス送信装置１６から指令信号が、また、ワイヤレスセンサ１７から計測信号が、同時に送信されて受信ができないという事態が発生したとしても、例えば、その後にワイヤレス送信装置１６がすぐに再送し、ワイヤレスセンサ１７は数分後にデータを送信するというようにすれば、いずれは指令信号と計測信号を入力することができる。このような処理方式は適宜選択されることとなる。
【００２５】
続いて、ワイヤレスセンサ１７、ワイヤレス受信部１５、計測・制御処理装置１２および伝送装置１１のさらなる具体例について図を参照しつつ説明する。
図２は、ワイヤレスセンサの構成図、図３はワイヤレス受信部、計測・制御処理装置および伝送装置の構成図である。この具体例では、サブ計測システムは、温度と湿度とを計測するようになされている。
【００２６】
図２のワイヤレスセンサ１７はワイヤレス送信部１７１とセンサ１７２とを備えている。
ワイヤレス送信部１７１は、Ｅ／Ｏ変換部１７１ａ、変調部１７１ｂ、パターンパルス生成部１７１ｃ、パターン設定部１７１ｄ、および、電源制御部１７１ｅを備えている
センサ１７２は、Ａ／Ｄ変換部１７２ａ、温度センサ１７２ｂ、および、湿度センサ１７２ｃを備えている。
【００２７】
また、図３で示すように、伝送装置１１は、ＬＯＮトランシーバ１１ａ、ＬＯＮコントローラ１１ｂとを備えている。
計測・制御処理装置１２は、ＣＰＵ部（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２ａ、測定番号設定部１２ｂ、パターンパルス判定部１２ｃを備えている。
ワイヤレス受信部１５は、増幅／復調部１５ａ、Ｏ／Ｅ変換部１５ｂを備えている。
これらは図示しないバッテリーまたはＡＣ／ＤＣ変換電源部をそれぞれ備えている。
【００２８】
続いて、このような構成のワイヤレスセンサ１７、ワイヤレス受信部１５、計測・制御処理装置１２、伝送装置１１を含むサブ計測システムによる温度・湿度計測について説明する。
温度センサ１７２ｂは、半導体熱電対、バイメタル、サーミスタ又はサーモヒューズ等各種センサで構成されており、温度計測を行ってアナログ温度計測信号を出力する。
湿度センサ１７２ｃは、湿度を計測してアナログ湿度計測信号を出力する。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換部１７２ａは、アナログ温度計測信号およびアナログ湿度計測信号をＡ／Ｄ変換してディジタル温度計測データおよびディジタル湿度計測データを生成し、ワイヤレス送信部１７１にそれぞれ出力する。
【００３０】
ディジタル温度計測データおよびディジタル湿度計測データは、電源制御部１７１ｅを介して、パターンパルス生成部１７１ｃへ出力される。パターンパルス生成部１７１ｃは、入力したディジタル温度計測データおよびディジタル湿度計測データに基づいて、予めディジタル温度計測データまたはディジタル湿度計測データに対応して設定された赤外線信号のパターンを保持しているパターン設定部１７１ｄによりパターンパルス信号を生成し、変調部１７１ｂへ出力する。
【００３１】
変調部１７１ｂは、パターンパルス信号を変調して変調パルスをＥ／Ｏ変換部１７１ａへ出力する。
Ｅ／Ｏ変換部１７１ａは、赤外線発光素子として赤外線ＬＥＤを備えており、計測信号を含む変調パルスを赤外線信号として送出する。
【００３２】
続いて、図３で示すように、Ｏ／Ｅ変換部１５ｂが赤外線信号を受光し、電気信号の変調パルスを出力する。
増幅／復調部１５ａはこの変調パルスを増幅／復調してパターンパルスを生成し、このパターンパルスをパターンパルス判定部１２ｃへ出力する。
【００３３】
パターンパルス判定部１２ｃは、いずれのパターンかを弁別してＣＰＵ部１２ａに出力する。ＣＰＵ部１２ａは、測定番号設定部１２ｂから測定個所を判別するための番号を取得し、これらを組み合わせた計測情報（詳しくは、ディジタルデータである計測データ）、または、計測情報に基づいて生成した加工情報（詳しくは、ディジタルデータである加工データ）を伝送装置１１のＬＯＮコントローラ１１ｂへ出力する。
【００３４】
そして、ＬＯＮコントローラ１１ｂおよびＬＯＮトランシーバ１１ａを介してＬＯＮＴＡＬＫ方式の通信回線である制御系通信回線２０へ計測情報・加工情報を出力する。オープンネットワークの一つで個別分散制御が可能なＬＯＮを採用しているため、従来の親コントローラによる集中制御と異なり、配線数の減少、システム変更や機器増設の容易化等コスト的にも有利としている。
【００３５】
続いて、第１実施形態よりも実状に即した第２実施形態について図を参照しつつ説明する。図４は全体システムの構成図、図５は計測・制御システムの構成図である。
図４で示す全体システムは、フレキシブルなエネルギー制御システムであり、制御系通信回線２０に照明調光システム１００と空調制御システム２００とがそれぞれ接続されている。
【００３６】
照明調光システム１００には、複数ユニットとの計測・制御システム１０と、調光制御用の壁スイッチ１９とが接続されている。それぞれの計測・制御システム１０には、調光制御用のメイン計測・制御システムと、空調制御用のサブ計測システムが組み込まれている。
空調制御システム２００は、室内湿温度センサ２０１、電力量センサ２０２、差圧式流量計２０３、配管挿入温度計２０４、タッチパネル小型モニタ２０５、空調制御駆動部２０６を備えている。
【００３７】
また、制御系通信回線２０はゲートウェイ３００を介して情報系通信回線４００と接続されている。
ゲートウェイ３００は、制御系通信回線２０のＬＯＮＴＡＬＫ方式のプロトコルと、情報系通信回線４００のＴＣＰ／ＩＰ方式のプロトコルとを相互にプロトコル変換する機能を有している。
【００３８】
この情報系通信回線４００は、例えば、センタ装置４０１が接続されている。さらに、ルータ４０２および公衆回線・専用罫線等のネットワーク５００を介して遠方監視装置６００にも接続される。
全体システムはこのように構成されるため、計測・制御システム１０のメイン計測・制御システムから出力される計測・制御情報（詳しくはディジタルデータである計測・制御データ）、または、サブ計測システムから出力される計測情報（詳しくは、ディジタルデータである計測データ）は、制御系通信回線２０を通じてゲートウェイ３００へ送信され、プロトコル変換されて情報系通信回線４００を通じてセンタ装置４０１、あるいは、遠方監視装置６００へ出力される。また、遠方監視装置６００またはセンタ装置４０１から出力される指令信号が、計測・制御システム１０へ送信される。
【００３９】
この計測・制御システム１０は、図５で示すように構成される。
まず、調光制御を行うメイン計測・制御システムについて説明する。
プラント、工場、ビル等の居住空間や作業空間の天井１０００に多数の蛍光灯３０（図１の制御対象３０に相当）が設置されている。蛍光灯３０にはインバータ制御装置１３（図１の制御駆動部１３に相当）が接続され、周波数の増減により蛍光灯３０を調光制御できるようになされている。なお、蛍光灯３０を高周波点灯専用形蛍光灯（Ｈｆ蛍光灯）とし、Ｈｆインバータ照明としてさらなる高効率、高出力を実現してもよい。
これらインバータ制御装置１３は、計測・制御処理装置１２により制御信号が送信されて制御される。
【００４０】
天井１０００の中央に制御用センサ１４（図１の制御用センサ１４に相当）と赤外線受光部１５（図１のワイヤレス受信部１５に相当）が埋設されており、それぞれ計測・制御処理装置１２に接続にされている。
【００４１】
制御用センサ１４は、照度センサ１４ａと人感センサ１４ｂとが設けられている。
照度センサ１４ａは室内の照度を計測して、計測信号を出力する。仮に昼間であって照度が高いような場合には、蛍光灯３０の照度を小さくし、逆に夜間であって照度が低いような場合には、蛍光灯３０の照度を大きくするように、計測・制御処理装置１２がインバータ制御装置１３を制御する。
人感センサ１４ｂは、在室者の有無を検出する。在室者がいない場合には、蛍光灯３０を消灯若しくは照度を下げるように計測・制御処理装置１２がインバータ制御装置１３を制御する。
【００４２】
なお、在室者が照明用リモコン１６（図１のワイヤレス送信装置１６に相当）を操作して、赤外線による指令信号が赤外線受光部１５で受光され、計測・制御処理装置１２へ指令信号が入力された場合には、照度の増加・減少・消灯・点灯等の調光制御が行われる。
これら計測・制御情報に関する計測・制御情報は、伝送装置１１（図１の伝送装置１１に相当）を経て制御系通信回線２０に送信される。
【００４３】
ここで、図５では、制御用センサ１４と赤外線受光部１５とは、センサユニットとして一体に構成しているが、建物の構造等の事情に応じて分離して設置してもよい。
また、伝送装置１１と計測・制御処理装置１２を照明コントローラとして一体に構成しているが、計測・制御処理装置１２をオプションとして増設可能に分離する等適宜構成に変化を持たせてもよい。
調光制御を行うメイン計測・制御システムはこのようなものとなる。
【００４４】
続いて、温度・湿度の計測を行うサブ計測システムについて説明する。
ワイヤレスセンサ１７（図１のワイヤレスセンサ１７に相当）は、温度のみ、湿度のみ、または温度および湿度を計測して計測信号を生成し、赤外線による計測信号を出力する。赤外線受光部１５（図１のワイヤレス受信部１５に相当）で受光され、計測・制御処理装置１２へ計測信号が入力された場合には、計測情報、または、計測信号に基づいて生成された加工情報は、伝送装置１１・制御系通信回線２０を介して図示しないセンタ装置へ送信される。
計測を行うサブ計測システムはこのようなものとなる。
【００４５】
続いて本発明の請求項２に係る第３実施形態について図６を参照しつつ説明する。図６は計測・制御システムの他の例の構成図である。本システムは、第１，第２実施形態と異なり、計測・制御処理装置を分離している点に特徴がある。
全体システムは、図６で示すように、一又は複数ユニットの計測・制御システム４０が、制御系通信回線２０に接続されたシステムである。この制御系通信回線２０は、図示しないセンタ装置と接続されて情報を送受信する。
【００４６】
この計測・制御システム４０は、メイン計測・制御システム用伝送装置４１、メイン計測・制御システム用処理装置４２、制御駆動部１３、制御用センサ１４、ワイヤレス受信部１５、ワイヤレス送信装置１６、ワイヤレスセンサ１７、サブ計測システム用伝送装置４３、サブ計測システム用処理装置４４からなる。
なお、第１実施形態と同一の構成は同じ符号を付すとともに重複する説明を省略する。
【００４７】
メイン計測・制御システム用伝送装置４１は、制御系通信回線２０と接続され、制御系通信回線２０で使用されている通信規約（プロトコル）で情報を送受信できるようになされている。
メイン計測・制御システム用処理装置４２は、メイン計測・制御システム用伝送装置４１、制御駆動部１３、制御用センサ１４、ワイヤレス受信部１５と接続されている。
【００４８】
サブ計測システム用伝送装置４３は、制御系通信回線２０と接続され、制御系通信回線２０で使用されている通信規約（プロトコル）で情報を送受信できるようになされている。
サブ計測システム用処理装置４４は、サブ計測システム用伝送装置４３、ワイヤレス受信部１５と接続されている。
【００４９】
このような計測・制御システム４０では、詳しくは二系統のシステムが構築されている。
第一のシステムは、メイン計測・制御システムである。このメイン計測・制御システムでは、メイン計測・制御システム用処理装置４２、制御駆動部１３、制御用センサ１４、ワイヤレス受信部１５、ワイヤレス送信装置１６による。この第一のシステムにより、自動制御系が構築されており、制御用センサ１４から出力される計測信号がメイン計測・制御システム用処理装置４２に入力され、制御駆動部１３を駆動させて制御対象を制御する。なお、ワイヤレス受信部１５を通じてワイヤレス送信装置１６から出力される指令信号により目標値が設定され、この目標値に追従するように制御される。
このような計測・制御に係る計測・制御情報をメイン計測・制御システム用処理装置４２はメイン計測・制御システム用伝送装置４１を介してセンタ装置へ送信する。
【００５０】
第二のシステムは、サブ計測システムである。このサブ計測システムでは、サブ計測システム用処理装置４４、ワイヤレス受信部１５、ワイヤレスセンサ１７を備えている。この場合、ワイヤレス受信部１５はメイン計測・制御システムと共通するものである。サブ計測システムの計測処理では、ワイヤレス受信部１５を介してワイヤレスセンサ１７から出力される計測信号がサブ計測システム用処理装置４４に入力され、計測情報、または、計測信号に基づいて処理した加工情報を、サブ計測システム用伝送装置４３を介して図示しないセンタ装置へ送信する。
【００５１】
このように本実施形態では、メイン計測・制御システムとサブ計測システムとでは信号処理系を分離しているが、例えば、既設のメイン計測・制御システムに対して、後付でサブ計測システムを敷設するような場合に利点がある。
【００５２】
続いて、本発明の第４実施形態について図を参照しつつ説明する。図７は計測システムの構成図、図８はＬＯＮチップの構成図である。本実施形態では、サブ計測システムの構成をより簡略化したものである。
例えば、制御系通信回線２０に計測処理部５０を設置し、その近傍にワイヤレスセンサ６０を設置するだけでサブ計測システムのみを構築するというものである。
【００５３】
この計測処理部５０は、ＬＯＮチップ５１、赤外線受光部５２、赤外線発光部５３を備えている。
ワイヤレスセンサ６０は、赤外線発光部６１、赤外線受光部６２、ＣＰＵ部６３、温度計測部６４その他電源部（図示せず）を備えている。
【００５４】
なお、ＬＯＮチップ５１は、図６で示すように、ネットワークＣＰＵ５１１、通信ポート５１２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５１３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５１４、アプリケーションＣＰＵ５１５、Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ：入力／出力）ポート５１６、ＥＰＲＯＭ（プログラム専用ＲＯＭ）５１７とを備え、制御バス５１８により相互にバス接続されている。
【００５５】
ＥＰＲＯＭ５１７には、ネットワークＣＰＵ５１１及びアプリケーションＣＰＵ５１５が使用する制御プログラム及び制御データが記憶されている。また、ＲＯＭ５１３には、ＣＰＵ部６３で用いられているフォーマットと制御系通信回線２０に対応するフォーマットと相互に変換するアプリケーションソフトが予め記憶されている。
【００５６】
通信ポート５１２は制御系通信回線２０と接続され、Ｉ／Ｏポート５１６はＣＰＵ部６３と接続されている。通信ポート５１２は、制御系通信回線２０からの入力信号をＲＡＭ５１４に転送して一時的に記憶し、制御系通信回線２０への出力信号を出力する。
また、Ｉ／Ｏポート５１６は、ＣＰＵ部６３からの入力信号をＲＡＭ５１４に転送して一時的に記憶し、ＣＰＵ部６３への出力信号を出力する。
【００５７】
アプリケーションＣＰＵ５１５は、ＲＡＭ５１４に記憶された計測・制御処理装置１２からの入力信号もしくはＣＰＵ部６３への出力信号のフォーマットを判別し、この判別結果を制御バス５１８を介してネットワークＣＰＵ５１５に供給し、また、ネットワークＣＰＵ５１５からのデータの処理を行ない、Ｉ／Ｏポート５１６を介してＣＰＵ部６３に出力する。
【００５８】
ネットワークＣＰＵ５１１は、供給された判別結果に基づいて、ＲＯＭ５１３から対応するアプリケーションソフトを読み出し、この読み出されたアプリケーションソフトに従ってＲＡＭ５１４に記憶された入力信号をＣＰＵ部６３で使用されているデータコードのフォーマット、もしくは制御系通信回線２０上で伝送可能なフォーマットに変換する。
【００５９】
続いて信号処理について説明する。
図７で示すように、温度計測部６４は、室内温度のアナログ温度計測信号をディジタル温度計測データに変換するインタフェイスを備え、ＣＰＵ部６３へ送信する。
ＣＰＵ部６３は、赤外線通信及び全体の制御を行うように構成されており、温度計測データを取り込み、制御内容を示すコントロールコード、ワイヤレスセンサ６０のＩＤ番号等を付加して赤外線発光部６１を駆動させる。
計測処理部５０の赤外線受光部５２は、信号を受光してＬＯＮチップ５１・制御系通信回線２０を経て図示しないセンタ装置へ送信する。
【００６０】
なお、本実施形態ではセンタ装置から、ワイヤレスセンサ６０へ指令信号を送信することができ、ＣＰＵ部６３が各種の制御モードを選択できるようになされている。制御モードとは、例えば、温度のみ計測するモード、湿度のみ計測するモード、温湿度ともに計測するモードである。
また、本実施形態のサブ計測システムを第１，第２実施形態の全体システムに組み合わせるようにしても良い。
【００６１】
以上第１〜第４実施形態について図を参照しつつ説明した。
なお、ワイヤレスセンサ及び計測処理部は、図１〜図６等の如く構成に限定されるものではなく、本発明の要旨内であれば他の構成に適用できることはいうまでもない。
さらにまた、各種ワイヤレスセンサを設けて、居住空間の温度情報の他に湿度情報、風量情報を取り込み、これら情報を単独或いは組み合わせた空調制御を行い、使用電力量の集中する夏場午後の時間帯はドライ風でしのぐ等快適性を極端に損なわず、より省エネルギーが図れる空調設備への適用も可能である。
【００６２】
さらにまた、センタ装置であるコンピュータを備えてネットワークされた既設及び計測信号の送受信を行い、空調制御／管理を行うようにしてもよい。こうして、在室者の体感に基づき、リアルタイムで居住空間の温度データ等をセンタ側で取り込む計測処理システムを形成し、適切な空調制御／管理を行うようにしている。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、温度センサ等各種センサからの配線布設工事コストを不要にしながら、自由な机の配置やオフィスレイアウトが変更になった場合でも、移動に伴って居住者の体感に基づくリアルタイムの居住空間に関わるデータをセンタ側で取り込み、適切な空調制御を可能とし、ひいては空調制御に連動して省エネルギー等空調管理に貢献できる。
【００６４】
総じて、構成の共有化によりある計測・制御システムに他の計測システムを組み込んで、計測・制御システムの構成の簡素化・計測の正確化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】計測・制御システムの一例の構成図である。
【図２】ワイヤレスセンサの構成図である。
【図３】ワイヤレス受信部、計測・制御処理装置および伝送装置の構成図である。
【図４】全体システムの構成図である。
【図５】計測・制御システムの構成図である。
【図６】計測・制御システムの他の例の構成図である。
【図７】計測システムの構成図である。
【図８】ＬＯＮチップの構成図である。
【符号の説明】
１０ 計測・制御システム
１１ 伝送装置
１１ａ ＬＯＮトランシーバ
１１ｂ ＬＯＮコントローラ
１２ 計測・制御処理装置
１２ａ ＣＰＵ部
１２ｂ 測定番号設定部
１２ｃ パターンパルス判定部
１３ インバータ制御装置（制御駆動部）
１４ 制御用センサ
１４ａ 照度センサ
１４ｂ 人感センサ
１５ 赤外線受光部（ワイヤレス受信部）
１５ａ 増幅／復調部
１５ｂ Ｏ／Ｅ変換部
１６ 照明用リモコン（ワイヤレス送信装置）
１７ ワイヤレスセンサ
１７１ ワイヤレス送信部
１７１ａ Ｅ／Ｏ変換部
１７１ｂ 変調部
１７１ｃ パターンパルス生成部
１７１ｄ パターン設定部
１７１ｅ 電源制御部
１７２ センサ
１７２ａ Ａ／Ｄ変換部
１７２ｂ 温度センサ
１７２ｃ 湿度センサ
１９ 壁スイッチ
２０ 制御系通信回線
３０ 蛍光灯（制御対象）
４０ 計測・制御システム
４１ メイン計測・制御システム用伝送装置
４２ メイン計測・制御システム用処理装置
４３ サブ計測システム用伝送装置
４２ サブ計測システム用処理装置
５０ 計測処理部
５１ ＬＯＮチップ
５１１ ネットワークＣＰＵ
５１２ 通信ポート
５１３ ＲＯＭ
５１４ ＲＡＭ
５１５ アプリケーションＣＰＵ
５１６ Ｉ／Ｏポート
５１７ ＥＰＲＯＭ
５１８ 制御バス
５２ 赤外線受光部
５３ 赤外線発光部
６０ ワイヤレスセンサ
６１ 赤外線発光部
６２ 赤外線受光部
６３ ＣＰＵ部
６４ 温湿度計測部
１００ 照明調光システム
２００ 空調制御システム
２０１ 室内温湿度センサ
２０２ 電力量センサ
２０３ 差圧式流量計
２０４ 配管挿入式温度計
２０５ タッチパネル小型モニタ
２０６ 空調制御駆動部
３００ ゲートウェイ
４００ 情報系通信回線
４０１ センタ装置
４０２ ルータ
５００ ネットワーク
６００ 遠方監視装置
１０００ 天井
Claims (7)
- 制御系通信回線を介してセンタ装置と通信する計測・制御システムであって、
制御系通信回線に接続される伝送装置と、
伝送装置に接続される計測・制御処理装置と、
計測・制御処理装置に接続される制御駆動部と、
計測・制御処理装置に接続される制御用センサと、
計測・制御処理装置に接続されるワイヤレス受信部と、
ワイヤレス受信部へ無線で送信するワイヤレスセンサと、
ワイヤレス受信部へ無線で送信するワイヤレス送信装置と、
を備え、
ワイヤレス受信部を通じてワイヤレス送信装置から出力される指令信号、または、制御用センサから出力される計測信号が入力された計測・制御処理装置が、制御駆動部を駆動させて制御対象を制御するとともに、計測・制御処理装置が伝送装置を介して計測・制御情報をセンタ装置へ送信するメイン計測・制御システムと、
ワイヤレス受信部を通じてワイヤレスセンサから出力される計測信号が入力された計測・制御処理装置が、計測情報、または、計測信号に基づいて生成した加工情報を、伝送装置を介してセンタ装置へ送信するサブ計測システムと、
を共有することを特徴とする計測・制御システム。 - 制御系通信回線を介してセンタ装置と通信する計測・制御システムであって、
制御系通信回線に接続されるメイン計測・制御システム用伝送装置と、
制御系通信回線に接続されるサブ計測システム用伝送装置と、
メイン計測・制御システム用伝送装置に接続されるメイン計測・制御システム用処理装置と、
サブ計測システム用伝送装置に接続されるサブ計測システム用処理装置と、
メイン計測・制御システム用処理装置に接続される制御駆動部と、
メイン計測・制御システム用処理装置に接続される制御用センサと、
メイン計測・制御システム用処理装置およびサブ計測システムに接続されるワイヤレス受信部と、
ワイヤレス受信部へ無線で送信するワイヤレスセンサと、
ワイヤレス受信部へ無線で送信するワイヤレス送信装置と、
を備え、
ワイヤレス受信部を通じてワイヤレス送信装置から出力される指令信号、または、制御用センサから出力される計測信号が入力されたメイン計測・制御システム用処理装置が制御駆動部を駆動させて制御対象を制御するとともに、メイン計測・制御システム用処理装置がメイン計測・制御システム用伝送装置を介して計測・制御情報をセンタ装置へ送信するメイン計測・制御システムと、
ワイヤレス受信部を通じてワイヤレスセンサから出力される計測信号が入力されるサブ計測システム用処理装置が、計測情報、または、計測信号に基づいて生成した加工情報を、サブ計測システム用伝送装置を介してセンタ装置へ送信するサブ計測システムと、
を共有することを特徴とする計測・制御システム。 - 請求項１または請求項２に記載の計測・制御システムにおいて、
前記計測・制御システムが、制御系通信回線に複数ユニット接続されることを特徴とする計測・制御システム。 - 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の計測・制御システムにおいて、
前記制御系通信回線は、ＬＯＮ回線であることを特徴とする計測・制御システム。 - 請求項１〜請求項４の何れか一項記載の計測・制御システムにおいて、
メイン計測・制御システムは、制御対象である照明器具の調光制御を行う照明調光システムの一部であって、
ワイヤレス送信装置は照明器具の指令信号を赤外線により出力する照明用リモコンであり、
ワイヤレス受信部は赤外線を受光する赤外線受光部であり、
制御駆動部は照明器具に調光制御を行うインバータ制御部であり、
制御用センサは照度を検知する照度センサおよび／または人の有無を検出する人感センサであることを特徴とする計測・制御システム。 - 請求項１〜請求項５の何れか一項記載の計測・制御システムにおいて、
サブ計測システムは、空間内の空調制御を行う空調制御システムに対して温度および／または湿度に係る情報を提供するシステムであって、
ワイヤレスセンサとワイヤレス受信部との間を無線を経て出力される空間の温度および／または湿度に係る計測信号に基づく計測情報、または、この計測信号に基づいて生成した加工情報をセンタ装置へ送信する、
ことを特徴とする計測・制御システム。 - 請求項６記載の計測・制御システムにおいて、
プラント、工場、ビル等の居住空間および／または作業空間に前記計測・制御システムが設置され、
前記メイン計測・制御システムにより居住空間および／または作業空間の調光制御されるとともに、
前記サブ計測システムにより居住空間および／または作業空間の空調制御を行うための温度および／または湿度に係る計測情報または加工情報が空調用計測・制御システムへ出力され、空調設備の制御に用いられることを特徴とする計測・制御システム。
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