JP2005333222A - 端末制御装置及びこれを用いた端末制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 通信端末の通信線への接続状態に関わる状態変化を検出することができる端末制御装置及びこれを用いた端末制御システムを提供する。
【解決手段】 複数の通信端末が接続された通信線４に接続するためのコネクタ２５と、コネクタ２５を介して通信線４に検査用信号を出力してその検査用信号に応じて生じた反射信号を取得する測定部２３と、測定部２３によって取得された反射信号を記憶する信号記憶部６１と、測定部２３から通信線４に検査用信号を出力させ測定部２３に取得させた反射信号を信号記憶部６１に基準データとして記憶させる基準データ取得制御部２１１と、測定部２３から通信線４に検査用信号を出力させて測定部２３に取得させた反射信号と信号記憶部６１に記憶されている基準データとを比較することにより通信線４の状態変化を検出する検査制御部２１２とを備えた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、通信線に接続された通信端末の異常を検出する端末制御装置及びこれを用いた端末制御システムに関する。

従来、通信線に接続された一又は複数の通信端末と、通信線を介して通信端末から情報を収集する端末制御装置とを備えた端末制御システム、例えば、工場やビル内の各所に設けられた電力計測用の通信端末である電力計測端末と、通信線を介してこの電力計測端末から消費電力の計測データを収集する設備監視制御装置とを備え、設備監視制御装置がネットワークを介して遠隔のサーバ装置へその計測データを送信する電力監視システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、このような電力監視システムでは、システムの起動時に、当該電力監視システムにおいて使用可能な全てのアドレスに対して設備監視制御装置が通信を試み、通信できたアドレスの電力計測端末が通信線に接続されていると認識される。また、設備監視制御装置は、電力計測端末から消費電力の計測データを収集する都度、前回通信できなかったアドレスを含めて全てのアドレスの電力計測端末に対して通信を試み、通信できたアドレスの電力計測端末からその計測データを収集することにより、例えば電力計測端末が追加された場合であってもユーザが端末追加のための設定を行う必要がなく、擬似的なプラグアンドプレイが実現されている。さらに、設備監視制御装置は、各アドレスの電力計測端末に対して通信できたか否かを示す通信可否情報をネットワークを介してサーバ装置へ送信する。これにより、ユーザは、遠隔のサーバ装置においてその通信可否情報を参照し、当該電力監視システムの動作状態を確認することができるようにされている。
特開２００２−３１５２３４号公報

ところで、上述の電力監視システムのような端末制御システムにおいては、電力計測端末が通信線に接続されていないアドレスについて通信できない旨の通信可否情報がサーバ装置へ送信される一方、電力計測端末が故障や誤動作等の異常発生のために通信できない場合であってもそのアドレスについて通信できない旨の通信可否情報がサーバ装置へ送信されるため、サーバ装置を用いて通信可否情報を参照しているユーザは、電力計測端末において故障等の異常が発生したのか、電力計測端末が通信線から取り外されただけなのかを区別することができないという不都合があった。そのためユーザは、遠隔地の工場やビル等、電力監視システムが設置されている現場まで行って、電力計測端末において異常が発生したのか、電力計測端末が通信線から取り外されただけなのかを確認する必要があった。特に、工場やビル等の消費電力を計測する電力監視システムにおいては、電力を消費する設備が増設、削減される都度、その設備の増減に伴い電力計測端末が増減されるため、電力計測端末において異常が発生したのか、電力計測端末が通信線から取り外されたことにより通信端末の通信線への接続状態に関わる状態変化が生じただけなのか、区別することができないことによる不都合が顕著である。

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、通信端末の通信線への接続状態に関わる状態変化を検出することができる端末制御装置及びこれを用いた端末制御システムを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の第１の手段に係る端末制御装置は、一又は複数の通信端末が接続された通信線に接続するための接続部と、前記接続部を介して前記通信線に検査用信号を出力する検査信号出力部と、前記通信線に出力した検査用信号に応じて生じた反射信号を取得する反射信号取得部と、前記反射信号取得部によって取得された反射信号を記憶する信号記憶部と、前記検査信号出力部から前記接続部を介して前記通信線に検査用信号を出力させ、前記反射信号取得部に取得させた反射信号を前記信号記憶部に基準データとして記憶させる基準データ取得制御部と、前記検査信号出力部から前記接続部を介して前記通信線に検査用信号を出力させ、前記反射信号取得部に取得させた反射信号と前記信号記憶部に記憶されている前記基準データとを比較することにより前記通信線の状態変化を検出する状態変化検出動作を実行する検査制御部とを備えることを特徴としている。

また、上述の端末制御装置において、前記基準データ取得制御部は、前記反射信号取得部に取得させた反射信号のうち、前記各通信端末からの反射信号のみを前記信号記憶部に前記基準データとして記憶させ、前記検査制御部は、前記反射信号取得部に取得させた反射信号のうち、前記各通信端末からの反射信号のみを前記基準データとを比較することにより前記状態変化検出動作を実行することを特徴としている。

そして、上述の端末制御装置において、前記接続部から当該各通信端末までの前記通信線の長さと、前記通信線を信号が伝搬する伝搬速度に関する情報とを予め記憶する端末情報記憶部をさらに備え、前記基準データ取得制御部は、前記各通信端末について前記端末情報記憶部に記憶されている前記接続部からの通信線の長さと前記伝搬速度に関する情報とに基づいて、前記検査信号出力部により前記検査用信号を出力させてから前記各通信端末による反射信号が前記接続部に到達するまでの時間である到達予測時間を算出し、前記反射信号取得部に取得された反射信号における当該算出された到達予測時間での反射信号を、前記各通信端末についての基準データとして前記信号記憶部に記憶させるものであり、前記検査制御部は、前記反射信号取得部に取得させた反射信号における前記基準データ取得制御部により算出された前記各通信端末についての到達予測時間での反射信号を、前記各通信端末からの反射信号として前記信号記憶部に記憶された前記各通信端末についての基準データと比較することにより前記状態変化検出動作を実行することを特徴としている。

さらに、上述の端末制御装置において、前記検査制御部は、前記各通信端末に対して順次通信を試みて通信できない場合に前記状態変化検出動作を実行し、当該状態変化検出動作において状態変化が検出されない場合に当該通信できない通信端末が異常であると判定する一方、当該状態変化検出動作において状態変化が検出された場合には当該通信できない通信端末は異常ではないと判定することを特徴としている。

また、上述の端末制御装置において、前記検査制御部が前記各通信端末に対して通信を試みた結果を記憶する通信可否情報記憶部をさらに備え、前記検査制御部は、前記各通信端末に対して順次通信を試みるポーリングを繰り返し実行すると共にそのポーリングの結果、前記各通信端末について通信できたか否かを前記通信可否情報記憶部に記憶させ、前記通信可否情報記憶部に記憶されている前回のポーリングの結果と今回のポーリングの結果とが異なった場合に、前記状態変化検出動作を実行し、当該状態変化検出動作において状態変化が検出されない場合に当該通信できない通信端末が異常であると判定する一方、当該状態変化検出動作において状態変化が検出された場合には当該通信できない通信端末は異常ではないと判定することを特徴としている。

そして、上述の端末制御装置において、前記基準データ取得制御部は、前記接続部を介して前記通信線に、前記各通信端末のアドレスを宛先にして予め定められた応答コマンドの返信を要求する問い合わせコマンドを順次送信し、各アドレス宛の問い合わせコマンドを送信してから前記返信コマンドを受信するまでの時間を計測し、当該計測した時間に基づいて、前記反射信号取得部に取得させた反射信号における前記各通信端末からの反射信号と前記各通信端末のアドレスとを対応付けて前記信号記憶部に記憶させ、前記検査制御部は、前記反射信号取得部に取得させた反射信号と前記信号記憶部に記憶されている前記基準データとを比較した結果、前記各通信端末からの反射信号に差異があった場合に、当該差異があった反射信号と対応付けて前記信号記憶部に記憶されているアドレスの通信端末の前記通信線への接続状態が変化したと判定することを特徴としている。

また、本発明の第２の手段に係る端末制御システムは、通信線に接続された一又は複数の通信端末と、前記通信線を介して前記通信端末と通信可能に接続された端末制御装置と、ネットワークを介して前記端末制御装置と通信可能に接続された外部端末とを備え、前記端末制御装置は請求項１〜６のいずれかに記載の端末制御装置であり、前記端末制御装置は、前記状態変化検出動作における前記状態変化の検出結果を前記ネットワークを介して前記外部端末へ送信し、前記外部端末は、前記端末制御装置から受信した前記状態変化の検出結果を表示する表示部を備えることを特徴としている。

そして、上述の端末制御システムにおいて、前記通信端末は、当該通信端末における入力インピーダンスを前記通信線の特性インピーダンスと異ならせるインピーダンス調整部をさらに備えることを特徴としている。

このような構成の端末制御装置及び端末制御システムは、基準データ取得制御部によって、検査信号出力部から一又は複数の通信端末が接続された通信線に検査用信号が出力され、その検査用信号に応じて生じた反射信号が反射信号取得部で取得されると共に基準データとして信号記憶部に記憶される。そして、検査制御部によって、検査信号出力部から一又は複数の通信端末が接続された通信線に検査用信号が出力され、その検査用信号に応じて生じた反射信号が信号記憶部に記憶されている基準データとが比較されることにより通信線の状態変化が検出されるので、通信端末の通信線への接続状態に関わる状態変化を検出することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る端末制御システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示す端末制御システム１は、例えばビルの消費電力や水道、ガスの消費量等を計測してその計測データを収集する設備監視制御システムで、端末制御装置２と、複数、例えば３１台の通信端末３とが例えばＲＳ４８５のツイストペアケーブルである通信線４によって接続されている。端末制御装置２には、例えばパーソナルコンピュータからなる操作端末５が接続され、端末制御装置２は、さらにネットワークの一例であるインターネット６を介して例えばパーソナルコンピュータからなる外部端末７と通信可能に接続されている。また、通信線４の末端には、終端抵抗８が接続されている。

通信端末３は、例えばビルの各所に設置され、電力、水道、ガス等の消費量を計測する計測装置で、それぞれ計測したデータを通信線４を介して端末制御装置２へ送信する。また、通信端末３には、それぞれ各通信端末３を識別するためのアドレスが付与されており、端末制御装置２から通信線４を介して各通信端末３のアドレス宛の問い合わせコマンドを受信すると、端末制御装置２へ通信線４を介して応答コマンドを送信する。また、各通信端末３は、問い合わせコマンドを受信してから応答コマンドを送信するまでの時間が、ほぼ一定になるようにされている。各通信端末３のアドレスとしては、例えば１〜３１の番号が用いられる。

操作端末５は、例えばＲＳ２３２やＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の通信インターフェイスを介して端末制御装置２と通信可能に接続され、例えば端末制御装置２から送信された計測データや各通信端末３の動作状態をディスプレイに表示したり、キーボードやマウスによってユーザから受け付けられた操作指示を端末制御装置２へ送信したりする。

外部端末７は、例えばビルの設備を管理する管理センターに設置されたサーバ装置であり、インターネット６を介して端末制御装置２と通信可能に接続され、例えば端末制御装置２から送信された計測データをデータベースに記憶したり、各通信端末３の動作状態をディスプレイに表示したり、あるいはキーボードやマウスによってユーザから受け付けられた操作指示を端末制御装置２へ送信したりする。

図２は、端末制御装置２の構成の一例を示すブロック図である。図２に示す端末制御装置２は、通信線４に接続された一又は複数の通信端末３から、通信線４を介して例えばビルの消費電力や水道、ガスの消費量等の計測データを収集して操作端末５やインターネット６に接続された遠隔地の外部端末７へ送信したり、あるいは遠隔地の外部端末７から送信された操作指示や操作端末５から送信された操作指示に応じて通信端末３の動作を制御したりする制御装置であり、制御部２１、端末通信部２２、測定部２３、切替部２４、コネクタ２５、メモリ２６、センター通信部２７、及びパソコンＩ／Ｆ部２８を備える。

端末通信部２２は、例えばＲＳ４８５通信を行うためのドライバ、レシーバ等を備えた通信回路である。測定部２３は、例えばＴＤＲ（Time Domain Reflectometry）法により通信線４の特性を計測する計測回路で、例えば制御部２１からの制御信号に応じて検査用信号であるパルス信号を出力する検査信号出力部に相当するＤＡコンバータや、そのパルス信号により生じた反射信号を取得して制御部２１へ出力する反射信号取得部に相当するＡＤコンバータ等を備える。

コネクタ２５は接続部に相当し、通信線４を切替部２４へ接続するコネクタである。切替部２４は、制御部２１からの制御信号に応じて端末通信部２２又は測定部２３をコネクタ２５へ接続する切替スイッチである。メモリ２６は、例えばＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）を用いて構成された記憶部で、信号記憶部６１と、通信可否情報記憶部６２とを備えている。

制御部２１は、端末制御装置２全体の動作を制御するもので、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えて構成され、図略のＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶された所定の制御プログラムを実行することにより、基準データ取得制御部２１１及び検査制御部２１２として機能する。そして、制御部２１は、端末通信部２２によって各通信端末３との間で通信を行い電力等の測定データを取得したり、測定部２３によって通信線４の状態変化を検出したりする。

次に、上述のように構成された端末制御システム１の動作を説明する。図３は、基準データ取得制御部２１１の動作の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１において、基準データ取得制御部２１１からの制御信号に応じて切替部２４が切り替えられ、測定部２３が切替部２４とコネクタ２５とを介して通信線４に接続される。そして、基準データ取得制御部２１１からの制御信号に応じて測定部２３から切替部２４とコネクタ２５とを介して通信線４へ、矩形波状の検査用信号が出力される（ステップＳ１）。

そうすると、コネクタ２５から出力された検査用信号は、通信線４において各通信端末３の接続部、および終端抵抗８で反射し、その反射信号が通信線４からコネクタ２５及び切替部２４を介して測定部２３で受信される。そして、測定部２３によって、受信された反射信号の電圧値が例えば１ｎｓｅｃ間隔でサンプリングされ、基準データとして信号記憶部６１に記憶される（ステップＳ２）。

図４（ａ）はコネクタ２５から通信線４へ出力された検査用信号である検査信号パルス４１、図４（ｂ）（ｃ）は、検査信号パルス４１が通信線４で反射した反射信号の波形を示す図である。図４において、横軸は検査信号パルス４１が出力されてからの時間ｔを示している。図４（ｂ）に示すように、測定部２３から検査信号パルス４１が通信線４へ出力されると、測定部２３によって、端末制御装置２に最も近い位置に接続されている通信端末３から順に、検査信号パルス４１とは極性が反転した反射波４２、４３、４４が受信され、最後に通信線４の末端に接続された終端抵抗８から検査信号パルス４１と同極性の反射波４５が受信される。

図５は、端末制御装置２と通信端末３とが通信線４のツイストペアケーブルに接続される部分を説明する説明図である。通信端末３は、例えばＲＳ４８５のドライバ３１とレシーバ３２とを備えており、それぞれ通信線４のツイストペアケーブルから分岐された分岐線３３と分岐線３４とに接続されている。そして、分岐線３３，３４間には抵抗Ｒ１が接続されている。抵抗Ｒ１は、例えばＲＳ４８５規格において、通信線４の特性インピーダンスと整合するべく通常は５０Ωとされている。この場合、通信線４の特性インピーダンスと通信端末３の入力インピーダンスが完全に一致すると、測定部２３から出力された検査信号パルス４１が通信端末３で反射されないが、レシーバ３２の入力インピーダンスやドライバ３１の出力部における静電容量の影響、通信線４の特性インピーダンスのばらつき等の影響により、抵抗Ｒ１を５０Ωとしても、通信端末３における入力インピーダンスと通信線４の特性インピーダンスとは異なるインピーダンスにされている。

また、例えば通信線４の特性インピーダンスと通信端末３の入力インピーダンスとの差異が小さいために、通信端末３からの反射波が小さく検出が困難である場合は、抵抗Ｒ１を、例えばＲＳ４８５規格において規格の範囲外でなおかつ通信に支障がない程度の抵抗値、例えば６０Ω、あるいは４０Ω程度の抵抗値としても良い。この場合、抵抗Ｒ１は、通信端末３における入力インピーダンスを通信線４の特性インピーダンスと異ならせるインピーダンス調整部として機能する。

抵抗Ｒ１によって、通信端末３における入力インピーダンスと通信線４の特性インピーダンスとが異なるインピーダンスにされていることにより、測定部２３から出力された検査信号パルス４１が各通信端末３で反射され、反射波４２、４３、４４が生じるようにされている。また、抵抗Ｒ１によって、通信端末３における入力インピーダンスと通信線４の特性インピーダンスとの差異を大きくすることができるので、反射波４２、４３、４４の波高値を大きくすることができ、例えば測定部２３において反射波４２、４３、４４の電圧値を取得するために用いられるＡＤコンバータとして、低精度、従って低コストのＡＤコンバータを用いることができる。

図６（ａ）は、測定部２３によって１ｎｓｅｃ間隔でサンプリングされた反射信号が、基準データとして信号記憶部６１に記憶されている状態の一例を示す説明図である。図６（ａ）に示すように、基準データは、各サンプリング毎に測定された反射信号の電圧値として信号記憶部６１に記憶される。サンプリング回数「１」は、一回目のサンプリング、すなわち検査信号パルス４１が通信線４へ出力されてから１ｎｓｅｃ後にサンプリングされた反射信号の電圧値であり、サンプリング回数「１０００」は、１０００回目のサンプリング、すなわち検査信号パルス４１が通信線４へ出力されてから１０００ｎｓｅｃ後にサンプリングされた反射信号の電圧値を示している。

また、距離換算値は、そのサンプリングタイミングにおいて取得された反射信号の反射した位置が、端末制御装置２から何ｍ離れているかを示している。例えば、サンプリング回数「１」における反射信号は、検査信号パルス４１が通信線４へ出力されてから１ｎｓｅｃ後にサンプリングされた信号であるから信号伝搬速度が例えば０．２ｍ／ｎｓｅｃであれば、サンプリング回数「１」における反射信号は端末制御装置２から０．１ｍ離れた位置から反射して戻ってきた信号であることを示している。

次に、基準データ取得制御部２１１により、ポーリング応答時間が計測される（ステップＳ３）。具体的には、基準データ取得制御部２１１からの制御信号に応じて切替部２４が切り替えられ、端末通信部２２が切替部２４とコネクタ２５とを介して通信線４に接続される。そして、基準データ取得制御部２１１からの制御信号に応じて端末通信部２２から切替部２４とコネクタ２５とを介して通信線４へ、全てのアドレス１〜３１を順次宛先にして応答コマンドの返信を要求する問い合わせコマンドが送信され、各通信端末３から返信された応答コマンドが通信線４からコネクタ２５と切替部２４とを介して端末通信部２２で受信され、基準データ取得制御部２１１によって各アドレス宛の問い合わせコマンドを送信してから返信コマンドを受信するまでのポーリング応答時間が例えばタイマを用いて計測される。

これにより、基準データ取得制御部２１１によって、全てのアドレス１〜３１について、問い合わせコマンドを送信してから応答コマンドが受信されるまでの時間が計測される。また、基準データ取得制御部２１１によって、アドレス１〜３１のうちいずれかのアドレスについて、問い合わせコマンドを送信してから予め設定された監視時間Ｔを超えて応答コマンドが受信されない場合、すなわちタイムアウトの場合は、そのアドレスの通信端末３は「応答なし」として通信可否情報記憶部６２に記憶され、応答コマンドが受信された場合はそのアドレスの通信端末３は「応答あり」として通信可否情報記憶部６２に応答有無テーブルとして記憶される。図６（ｂ）に、上述のようにして通信可否情報記憶部６２に記憶された各アドレス毎の応答の有無を示す応答有無テーブルの一例を示す。

次に、基準データ取得制御部２１１によって、計測されたポーリング応答時間の短い順に、反射波４２、４３、４４にアドレスが対応付けられる（ステップＳ４）。例えば、アドレス「１」、「２」、「３」の順にポーリング応答時間が短かければ、図４（ｂ）における反射波４２がアドレス「１」と対応付けられ、反射波４３がアドレス「２」と対応付けられ、反射波４４がアドレス「３」と対応付けられて信号記憶部６１に記憶される。

以上、ステップＳ１〜Ｓ４の動作を、例えばビルや工場設備の施工時等、端末制御システム１が正常に構成されている場合に実行することにより、正常時における反射信号と、各通信端末３のアドレスとが対応付けられて信号記憶部６１に記憶される。

次に、検査制御部２１２によって、通信線４の状態変化、例えば通信線４から通信端末３が取り外されたり、追加されたりする状態変化を検出する状態変化検出動作が行われる。図７は、検査制御部２１２による状態変化検出動作の一例を示すフローチャートである。

まず、検査制御部２１２によって、図６（ｂ）に示す通信可否情報記憶部６２に記憶された応答有無テーブルに基づいて、「応答あり」とされているアドレスの通信端末３に対して順次通信を試みるポーリングが実行され（ステップＳ１１）、監視時間Ｔ以内に応答コマンドが受信された場合（ステップＳ１２でＮＯ）、次のアドレスについてポーリングを実行すべくステップＳ１３へ移行して再びステップＳ１１、Ｓ１２を繰り返す一方、監視時間Ｔ以内に応答コマンドが受信されなかった場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、タイムアウトにより通信できないとして状態変化検出動作を行うべくステップＳ１４へ移行する。

次に、ステップＳ１４において、検査制御部２１２からの制御信号に応じて切替部２４が切り替えられ、測定部２３が切替部２４とコネクタ２５とを介して通信線４に接続される。そして、検査制御部２１２からの制御信号に応じて測定部２３から切替部２４とコネクタ２５とを介して通信線４へ、検査信号パルス４１が出力される（ステップＳ１４）。そうすると、コネクタ２５から出力された検査信号は、通信線４において各通信端末３の接続部、および終端抵抗８で反射し、例えば図４（ｃ）に示す反射信号が通信線４からコネクタ２５及び切替部２４を介して測定部２３で受信される。

そして、検査制御部２１２によって、信号記憶部６１に記憶されている基準データ、すなわち図４（ｂ）に示す反射信号波形と、測定部２３で受信された反射信号波形とが比較される（ステップＳ１５）。そして、信号波形が同一であれば（ステップＳ１６でＹＥＳ）、通信線４と各通信端末３との接続状態は正常であると推定されるので、検査制御部２１２によって、ステップＳ１２においてタイムアウトした原因はその通信端末３にあると判断され、ステップＳ１２においてタイムアウトしたアドレスの通信端末３で異常が発生している旨の通知が検査制御部２１２からの制御信号に応じて、センター通信部２７によりインターネット６を介して外部端末７へ送信されると共にパソコンＩ／Ｆ部２８により操作端末５へ送信される（ステップＳ１７）。

一方、信号波形が同一でなければ（ステップＳ１６でＮＯ）、通信線４と各通信端末３との接続状態に変化が生じていると推定されるので、検査制御部２１２によって、さらに通信線４に異常が有る場合の特徴がないか否かが確認される（ステップＳ１８）。通信線４に異常が有る場合の特徴としては、例えば、通信線４に接続されている全ての通信端末３に対して問い合わせコマンドを送信してポーリングを行い、いずれの通信端末３からも応答コマンドが送信されずタイムアウトする場合や、測定部２３で受信された反射信号波形に例えば図８に示すような特徴的な信号波形が含まれている場合などがある。

図８は、通信線４に異常が有る場合の特徴的な信号波形の例を示す波形図である。図８（ａ）に示す反射波４６は、通信線４が断線している場合における信号波形の例を示すもので、例えば通信端末３からの反射波４２、４３、４４や、終端抵抗８からの反射波４５よりも波高値が高くなっている。従って、検査制御部２１２は、測定部２３で受信された反射信号波形に例えば反射波４５よりも波高値の高い、例えば反射波４５の２倍以上の波高値を有する反射波４６が含まれていることを検出することにより、通信線４の断線を検出することができる。

また、図８（ｂ）に示す反射波４７は、通信線４に腐食が発生し、不完全に導通している場合における信号波形の例を示すもので、例えばスパイク状、あるいはリンギング波形等を有する波形である。従って、検査制御部２１２は、測定部２３で受信された反射信号波形に例えば反射波４７のようなスパイクやリンギングを含む波形が含まれていることを検出することにより、通信線４の腐食を検出することができる。

このようにして、検査制御部２１２により通信線４に異常が有る場合の特徴が検出された場合（ステップＳ１８でＹＥＳ）、ステップＳ１２においてタイムアウトした原因は通信線４の異常にあると判断され、通信線４に異常が発生している旨の通知が検査制御部２１２からの制御信号に応じて、センター通信部２７によりインターネット６を介して外部端末７へ送信されると共にパソコンＩ／Ｆ部２８により操作端末５へ送信される（ステップＳ１９）。なお、ステップＳ１９において、測定部２３で受信された反射信号波形を外部端末７や操作端末５に表示させてもよい。これにより、ユーザが反射信号波形を目視で確認し、経験的に通信線４の異常状態を判断することができる。

一方、検査制御部２１２により通信線４に異常が有る場合の特徴が検出されなかった場合（ステップＳ１８でＮＯ）、通信線４と各通信端末３との接続状態に変化が生じており、かつ通信線４には異常がないと推定されるので、ステップＳ１２においてタイムアウトした原因はそのアドレスの通信端末３が通信線４から取り外されたことによるものであると判断され、そのアドレスの通信端末３が通信線４から取り外された旨の通知が検査制御部２１２からの制御信号に応じて、センター通信部２７によりインターネット６を介して外部端末７へ送信されると共にパソコンＩ／Ｆ部２８により操作端末５へ送信される（ステップＳ２０）。

図４（ｃ）は、例えばアドレス「３」の通信端末３が通信線４から取り外された場合の反射波４４の一例を示す波形図である。図４（ｃ）に示すように、アドレス「３」の通信端末３が通信線４から取り外された場合、反射波４４の波高値が、信号記憶部６１に基準データとして記憶されている図４（ｂ）の反射信号波形における反射波４４よりも波高値が例えば小さく変化する。

以上、ステップＳ１〜Ｓ４の処理により、通信端末３の通信線４への接続状態が正常である場合の反射信号波形を基準データとして信号記憶部６１に記憶し、ステップＳ１１〜Ｓ２０の処理によって、端末制御装置２と通信端末３とが通信できなくなった場合の反射信号波形を基準データと比較することにより、通信端末３の通信線４への接続状態に関わる状態変化を検出することができる。また、これにより、通信端末３が通信線４から取り外されただけなのか、通信端末３が異常であるのか区別することができる。また、遠隔地にいるユーザは、端末制御システム１が設置されている現場まで行くことなく外部端末７を用いてインターネット６を介して端末制御装置２から、端末制御システム１において通信端末３が取り外されたのか、通信端末３に異常が発生したのか、あるいは通信線４に異常が発生したのかを知ることができる。

なお、ステップＳ１２においてタイムアウトが発生した場合にステップＳ１４以降の状態変化検出動作が実行される例を示したが、例えば定期的に状態変化検出動作を実行することにより通信端末３の通信線４への接続状態に関わる状態変化を検出した際にポーリングを実行し、さらにタイムアウトが発生した場合にステップＳ１６〜Ｓ２０を実行するようにしてもよい。

この場合、図９に示すように、検査制御部２１２によって例えば３０分間隔で検査信号パルス４１が通信線４へ出力され、その反射信号の電圧値が１ｎｓｅｃ間隔でサンプリングされる。図９においては、１２時及び１２時３０分における反射信号のサンプリング値は、図６（ａ）に示す基準データと同じであるので通信線４における状態変化は検出されない。次に、１３時における反射信号のサンプリング値は、図６（ａ）に示す基準データとサンプリング回数が２，３，４回目において、電圧値が基準データと異なっているので、通信線４における状態変化が検出される。これにより、ポーリング処理においてタイムアウトが発生しない場合であっても、通信線４における状態変化を検出することができる。

また、検査制御部２１２は、通信可否情報記憶部６２に記憶された応答有無テーブルにおいて「応答あり」とされているアドレスの通信端末３に対して順次通信を試みて通信できないタイムアウトの場合にステップＳ１４以降の状態変化検出動作を実行する例を示したが、例えば検査制御部２１２は、ステップＳ１１〜Ｓ１３において全てのアドレス１〜３１の各通信端末３に対して順次通信を試みるポーリングを繰り返し実行すると共にそのポーリングの結果、各通信端末３について通信できたか否かを通信可否情報記憶部６２に記憶させ、通信可否情報記憶部６２に記憶されている前回のポーリングの結果と今回のポーリングの結果とが異なった場合に、状態変化検出動作を実行する構成としてもよい。

この場合、新たな通信端末３が通信線４に接続された場合、前回のポーリングの結果と今回のポーリングの結果とが異なることからその通信端末３が追加されたことを検出することができる。そして、例えば、通信端末３が追加されたことが検出された場合、基準データ取得制御部２１１が再びステップＳ１〜Ｓ４の処理を実行することにより、新たな通信端末３が追加された状態での基準データを信号記憶部６１に記憶させることができるので、ステップＳ１１以降で、新たな通信端末３が追加された状態における状態変化検出動作を実行することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る端末制御システム１及び端末制御装置２について説明する。図１０は、第２の実施形態に係る端末制御装置２ａの構成の一例を示すブロック図である。図１０に示す端末制御装置２ａは、図２に示す端末制御装置２とは、下記の点で異なる。すなわち、図１０に示す端末制御装置２ａは、メモリ２６ａにおいて、コネクタ２５から各通信端末３までの通信線４の長さと通信線４を信号が伝搬する伝搬速度に関する情報、例えば通信線４の誘電率や通信端末３の入力インピーダンス等とを記憶する端末情報記憶部６３をさらに備える。また、端末制御装置２ａは、図２に示す端末制御装置２とは、基準データ取得制御部２１１ａ及び検査制御部２１２ａの動作が異なる。その他の構成は図１に示す端末制御システム１及び図２に示す端末制御装置２と同様であるのでその説明を省略し、以下、本実施の形態に係る端末制御システム１の動作について説明する。

図１１は、図１０に示す基準データ取得制御部２１１ａの動作の一例を示すフローチャートである。まず、例えばビルの施工時等、端末制御システム１が正常に構成されている状態において、例えばユーザが操作端末５を用いて、コネクタ２５から各通信端末３までの通信線４の長さと、通信線４の誘電率とを入力することにより、その各通信端末３までの通信線４の長さと、通信線４の誘電率とが操作端末５からパソコンＩ／Ｆ部２８を介して制御部２１へ送信され、基準データ取得制御部２１１ａによって、その各通信端末３までの通信線４の長さと、通信線４の誘電率とが端末情報記憶部６３に記憶される（ステップＳ１０１）。

この場合、例えばビルや工場設備の施工時においては、通信線４への各通信端末３の取り付け位置は決まっているものの各取り付け位置に取り付けられる通信端末３のアドレスまでは決まっていないことがあるので、各通信端末３の取り付け位置からコネクタ２５までの通信線４の長さが各通信端末３のアドレスとは対応付けられない状態で、端末情報記憶部６３に記憶されるようにされている。

次に、基準データ取得制御部２１１ａによって、各通信端末３について端末情報記憶部６３に記憶されているコネクタ２５から各通信端末３までの通信線４の長さと、通信線４の誘電率とに基づいて、測定部２３により検査信号パルス４１が出力されてから各通信端末３による反射信号が測定部２３に到達するまでの時間である到達予測時間が算出され、信号記憶部６１に記憶される（ステップＳ１０２）。具体的には、例えば端末情報記憶部６３に記憶されている通信線４の誘電率ｅ_rから、通信線４における信号伝搬速度Ｖρが下記の式（１）に基づき算出される。
Ｖρ＝Ｖc ／ √ｅ_r ・・・（１）
但し、Ｖc＝３×１０^８（ｍ／ｓｅｃ）
そして、基準データ取得制御部２１１ａによって、コネクタ２５から各通信端末３までの通信線４の長さが、式（１）に基づき算出された信号伝搬速度Ｖρでそれぞれ除算されることにより各通信端末３についての到達予測時間が算出され、信号記憶部６１に記憶される。

次に、基準データ取得制御部２１１ａからの制御信号に応じて切替部２４が切り替えられ、測定部２３が切替部２４とコネクタ２５とを介して通信線４に接続される。そして、基準データ取得制御部２１１ａからの制御信号に応じて測定部２３から切替部２４とコネクタ２５とを介して通信線４へ、検査信号パルス４１が出力される（ステップＳ１０３）。

そうすると、コネクタ２５から出力された検査信号パルス４１は、通信線４において各通信端末３の接続部、および終端抵抗８で反射し、その反射信号が通信線４からコネクタ２５及び切替部２４を介して測定部２３で受信される。そして、測定部２３によって、受信された反射信号の電圧値が例えば１ｎｓｅｃ間隔でサンプリングされ、そのサンプリングデータが基準データ取得制御部２１１ａへ出力される一方、基準データ取得制御部２１１ａによって、検査信号パルス４１が出力されてから信号記憶部６１に記憶されている各通信端末３についての到達予測時間が経過した時の、サンプリングデータが各通信端末３からの反射信号であると判断され、基準データとして信号記憶部６１に記憶される（ステップＳ１０４）。図１２（ａ）に、ステップＳ１０４において信号記憶部６１に記憶された基準データの一例を示す。

これにより、測定部２３によってサンプリングされた反射信号のうち、各通信端末３からの反射信号のみを基準データとして信号記憶部６１に記憶させることができるので、基準データを記憶させるためのメモリ容量を低減することができる。

なお、ステップＳ１０４において、基準データ取得制御部２１１ａは、検査信号パルス４１が出力されてから各通信端末３についての到達予測時間が経過した時の前後における一定の時間範囲、例えば前後１０ｎｓｅｃの範囲におけるサンプリングデータのピーク値を、基準データとして信号記憶部６１に記憶される構成であってもよい。これにより、到達予測時間の計算誤差を吸収することができる。

次に、図３におけるステップＳ３と同様にして、基準データ取得制御部２１１により、各アドレスのポーリング応答時間が計測され、図６（ｂ）に示す応答有無テーブルが通信可否情報記憶部６２に記憶される（ステップＳ１０５）。

次に、図３におけるステップＳ４と同様に、基準データ取得制御部２１１ａによって計測されたポーリング応答時間が短いアドレス順に、信号記憶部６１に記憶された基準データと各アドレスとが対応付けられる（ステップＳ１０６）。図１２（ｂ）に、各アドレスと対応付けて信号記憶部６１に記憶された基準データ６１１の一例を示す。

以上、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６の動作を、例えばビルや工場設備の施工時等、端末制御システム１が正常に構成されている場合に実行することにより、正常時における各通信端末３からの反射信号と、各通信端末３のアドレスとが対応付けられて信号記憶部６１に記憶される。

次に、検査制御部２１２ａによって、通信線４の状態変化、例えば通信線４から通信端末３が取り外された場合の状態変化を検出する状態変化検出動作が行われる。図１３は、検査制御部２１２ａによる状態変化検出動作の一例を示すフローチャートである。

図１３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１１１〜Ｓ１１４の処理は、図７に示すフローチャートのステップＳ１１〜Ｓ１４と同様であるのでその説明を省略する。次に、ステップＳ１１４において測定部２３から切替部２４とコネクタ２５とを介して通信線４へ出力された検査信号パルス４１は、通信線４において各通信端末３の接続部、および終端抵抗８で反射し、例えば図４（ｃ）に示す反射信号が通信線４からコネクタ２５及び切替部２４を介して測定部２３で受信される。そして、測定部２３によって、受信された反射信号の電圧値が例えば１ｎｓｅｃ間隔でサンプリングされ、そのサンプリングデータが検査制御部２１２ａへ出力される一方、検査制御部２１２ａによって、検査信号パルス４１が出力されてから信号記憶部６１に記憶されている各通信端末３についての到達予測時間が経過した時のサンプリングデータが、各通信端末３からの反射信号であると判断され、ステップＳ１０６において計測されたポーリング応答時間の短いアドレス順に、通信端末３のアドレスと対応付けて、例えば図１２（ｃ）に示す反射信号データ６１２として信号記憶部６１に記憶される（ステップＳ１１５）。

この場合、例えば図４（ｃ）における反射波４２，４３のピーク電圧４．５Ｖが図１２（ｃ）における反射信号データ６１２のアドレス「１」，「２」にそれぞれ対応する電圧値とされ、反射波４４のピーク電圧５．０Ｖがアドレス「３」に対応する電圧値とされて、信号記憶部６１に記憶される
そして、検査制御部２１２ａによって、信号記憶部６１に記憶されている基準データ６１１と反射信号データ６１２とが比較される（ステップＳ１１６）。そして、基準データ６１１と反射信号データ６１２とが同一であれば（ステップＳ１１７でＹＥＳ）、通信線４と各通信端末３との接続状態は正常であると推定されるので、検査制御部２１２ａによって、ステップＳ１１２においてタイムアウトした原因はその通信端末３にあると判断され、ステップＳ１１２においてタイムアウトしたアドレスの通信端末３で異常が発生している旨の通知が検査制御部２１２ａからの制御信号に応じて、センター通信部２７によりインターネット６を介して外部端末７へ送信されると共にパソコンＩ／Ｆ部２８により操作端末５へ送信される（ステップＳ１１８）。

今、基準データ６１１と反射信号データ６１２とはアドレス「３」において同一でなく、アドレス「３」の電圧値が異なるので（ステップＳ１１７でＮＯ）、通信線４と各通信端末３との接続状態に変化が生じていると推定され、ステップＳ１１２においてタイムアウトした原因はアドレス「３」の通信端末３が通信線４から取り外されたことによるものであると判断され、アドレス「３」の通信端末３が通信線４から取り外された旨の通知が検査制御部２１２ａからの制御信号に応じて、センター通信部２７によりインターネット６を介して外部端末７へ送信されると共にパソコンＩ／Ｆ部２８により操作端末５へ送信される（ステップＳ１１９）。

以上、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６の処理により、通信端末３の通信線４への接続状態が正常である場合の各通信端末３からの反射信号を基準データとして信号記憶部６１に記憶し、ステップＳ１１１〜Ｓ１１９の処理によって、端末制御装置２と通信端末３とが通信できなくなった場合の各通信端末３からの反射信号を基準データと比較することにより、通信端末３の通信線４への接続状態に関わる状態変化を検出することができるので、基準データとして各通信端末３からの反射信号のみを記憶すればよく、基準データを記憶させるためのメモリ容量を低減することができると共に、ステップＳ１１６において検査制御部２１２ａによって比較されるデータ量が低減され、状態変化の検出処理を高速化することができる。

本発明の第１の実施形態に係る端末制御システムの構成の一例を示すブロック図である。 図１に示す端末制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 図２に示す基準データ取得制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 （ａ）は通信線へ出力された検査信号パルス、（ｂ）（ｃ）は検査信号パルスが通信線で反射した反射信号の波形を示す図である。 図１に示す端末制御装置と通信端末とが通信線のツイストペアケーブルに接続される部分を説明する説明図である。 （ａ）は信号記憶部に記憶されている基準データの一例を示す説明図、（ｂ）は通信可否情報記憶部に記憶された各アドレス毎の応答の有無を示す応答有無テーブルの一例を示す説明図である。 図２に示す検査制御部による状態変化検出動作の一例を示すフローチャートである。 通信線に異常が有る場合の特徴的な信号波形の例を示す波形図である。 図２に示す検査制御部によって取得された反射信号の電圧値の一例を示す説明図である。 第２の実施形態に係る端末制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 図１０に示す基準データ取得制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 信号記憶部に記憶されている基準データの他の一例を示す説明図である。 図１０に示す検査制御部２１２ａによる状態変化検出動作の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 端末制御システム
２，２ａ 端末制御装置
３ 通信端末
４ 通信線
５ 操作端末
６ インターネット
７ 外部端末
８ 終端抵抗
２１ 制御部
２２ 端末通信部
２３ 測定部
２４ 切替部
２５ コネクタ
２６，２６ａ メモリ
２７ センター通信部
２８ パソコンＩ／Ｆ部
３１ ドライバ
３２ レシーバ
３３，３４ 分岐線
４１ 検査信号パルス
４２，４３，４４，４５，４６，４７ 反射波
６１ 信号記憶部
６２ 通信可否情報記憶部
６３ 端末情報記憶部
２１１，２１１ａ 基準データ取得制御部
２１２，２１２ａ 検査制御部
６１１ 基準データ
６１２ 反射信号データ

Claims (8)

1. 一又は複数の通信端末が接続された通信線に接続するための接続部と、
   前記接続部を介して前記通信線に検査用信号を出力する検査信号出力部と、
   前記通信線に出力した検査用信号に応じて生じた反射信号を取得する反射信号取得部と、
   前記反射信号取得部によって取得された反射信号を記憶する信号記憶部と、
   前記検査信号出力部から前記接続部を介して前記通信線に検査用信号を出力させ、前記反射信号取得部に取得させた反射信号を前記信号記憶部に基準データとして記憶させる基準データ取得制御部と、
   前記検査信号出力部から前記接続部を介して前記通信線に検査用信号を出力させ、前記反射信号取得部に取得させた反射信号と前記信号記憶部に記憶されている前記基準データとを比較することにより前記通信線の状態変化を検出する状態変化検出動作を実行する検査制御部とを備えることを特徴とする端末制御装置。
2. 前記基準データ取得制御部は、前記反射信号取得部に取得させた反射信号のうち、前記各通信端末からの反射信号のみを前記信号記憶部に前記基準データとして記憶させ、
   前記検査制御部は、前記反射信号取得部に取得させた反射信号のうち、前記各通信端末からの反射信号のみを前記基準データとを比較することにより前記状態変化検出動作を実行することを特徴とする請求項１記載の端末制御装置。
3. 前記接続部から当該各通信端末までの前記通信線の長さと、前記通信線を信号が伝搬する伝搬速度に関する情報とを予め記憶する端末情報記憶部をさらに備え、
   前記基準データ取得制御部は、前記各通信端末について前記端末情報記憶部に記憶されている前記接続部からの通信線の長さと前記伝搬速度に関する情報とに基づいて、前記検査信号出力部により前記検査用信号を出力させてから前記各通信端末による反射信号が前記接続部に到達するまでの時間である到達予測時間を算出し、前記反射信号取得部に取得された反射信号における当該算出された到達予測時間での反射信号を、前記各通信端末についての基準データとして前記信号記憶部に記憶させるものであり、
   前記検査制御部は、前記反射信号取得部に取得させた反射信号における前記基準データ取得制御部により算出された前記各通信端末についての到達予測時間での反射信号を、前記各通信端末からの反射信号として前記信号記憶部に記憶された前記各通信端末についての基準データと比較することにより前記状態変化検出動作を実行することを特徴とする請求項１又は２記載の端末制御装置。
4. 前記検査制御部は、前記各通信端末に対して順次通信を試みて通信できない場合に前記状態変化検出動作を実行し、当該状態変化検出動作において状態変化が検出されない場合に当該通信できない通信端末が異常であると判定する一方、当該状態変化検出動作において状態変化が検出された場合には当該通信できない通信端末は異常ではないと判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の端末制御装置。
5. 前記検査制御部が前記各通信端末に対して通信を試みた結果を記憶する通信可否情報記憶部をさらに備え、
   前記検査制御部は、前記各通信端末に対して順次通信を試みるポーリングを繰り返し実行すると共にそのポーリングの結果、前記各通信端末について通信できたか否かを前記通信可否情報記憶部に記憶させ、前記通信可否情報記憶部に記憶されている前回のポーリングの結果と今回のポーリングの結果とが異なった場合に、前記状態変化検出動作を実行し、当該状態変化検出動作において状態変化が検出されない場合に当該通信できない通信端末が異常であると判定する一方、当該状態変化検出動作において状態変化が検出された場合には当該通信できない通信端末は異常ではないと判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の端末制御装置。
6. 前記基準データ取得制御部は、前記接続部を介して前記通信線に、前記各通信端末のアドレスを宛先にして予め定められた応答コマンドの返信を要求する問い合わせコマンドを順次送信し、各アドレス宛の問い合わせコマンドを送信してから前記返信コマンドを受信するまでの時間を計測し、当該計測した時間に基づいて、前記反射信号取得部に取得させた反射信号における前記各通信端末からの反射信号と前記各通信端末のアドレスとを対応付けて前記信号記憶部に記憶させ、
   前記検査制御部は、前記反射信号取得部に取得させた反射信号と前記信号記憶部に記憶されている前記基準データとを比較した結果、前記各通信端末からの反射信号に差異があった場合に、当該差異があった反射信号と対応付けて前記信号記憶部に記憶されているアドレスの通信端末の前記通信線への接続状態が変化したと判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の端末制御装置。
7. 通信線に接続された一又は複数の通信端末と、
   前記通信線を介して前記通信端末と通信可能に接続された端末制御装置と、
   ネットワークを介して前記端末制御装置と通信可能に接続された外部端末とを備え、
   前記端末制御装置は請求項１〜６のいずれかに記載の端末制御装置であり、
   前記端末制御装置は、前記状態変化検出動作における前記状態変化の検出結果を前記ネットワークを介して前記外部端末へ送信し、
   前記外部端末は、前記端末制御装置から受信した前記状態変化の検出結果を表示する表示部を備えることを特徴とする端末制御システム。
8. 前記通信端末は、当該通信端末における入力インピーダンスを前記通信線の特性インピーダンスと異ならせるインピーダンス調整部をさらに備えることを特徴とする請求項７記載の端末制御システム。

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