JP2006033441A

JP2006033441A - 遠方監視システム

Info

Publication number: JP2006033441A
Application number: JP2004209707A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Okitsu; 俊幸興津; Hiroaki Shirasago; 浩章白砂; Masayuki Tatsuta; 雅之立田
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】ワイヤレス高速通信により飛躍的に情報量を増大させることができ、しかも監視機能の拡張や変更を容易にして高い汎用性のシステムを構築できる。
【解決手段】ワイヤレステレメトリング装置２１は、監視対象の監視アナログ信号や接点信号又は画像・音声信号はディジタル信号として取得する監視対象インタフェース２２と、携帯無線回線を介して上位のネットワークの通信端点３１に接続され、監視データの送受信とシステム上の制御データの送受信をＩＰソケット通信で行う通信インタフェース２３と、監視対象インタフェースによるデータ収集、および通信インタフェースによるＩＰソケット通信の処理を行うＣＰＵ処理部２４と、電源の停電検出で装置電源を一次電池に切替える停電検出バッテリ切替回路２５とで構成する。
【選択図】図１

Description

本装置は、遠方に位置する電気設備の状態を監視端末で監視し、この監視情報を通信回線を介して監視用コンピュータ等の上位装置に送信する遠方監視システムに関する。

この種の遠方監視システムの例を図２２に示す。同図は、大規模工場における電気設備（受電設備、配電設備、電動機など）の監視システムとするもので、ローカル監視装置１は監視対象となる電気設備２₁〜２₄の電圧や電流などのアナログ信号を変換したディジタル信号や開閉器のオン・オフ状態などのディジタル信号をプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）１₁、１₂で収集し、通信端点（シリアル伝送ユニットやモデム）１₃、１₄によってワイヤードで監視室のコンピュータ３にシリアル伝送する。このシリアル伝送には、公衆電話回線、専用回線またはＡＤＳＬ回線が利用され、コンピュータ３の通信端点３₁，３₂で受信する。また、図２２のプログラマブルコントローラ１₁、１₂では、高速の通信インタフェースを専用に用意していなかったが、昨今の技術では、通信端末自身が低コスト化のために最適な監視対象とするために、適切なディジタル入出力とアナログ入力を持たせることが可能となってきている。

他の遠方監視システムの例を図２３に示す（例えば、特許文献１参照）。同図は、マイクロプロセッサ構成のシリアル伝送ユニット１１側に設けた送信部１２が伝送路上のデータを無線信号でモニタリング装置１３に送信する。モニタリング装置１３では受信装置１４で受信したデータをディスプレイ装置１５に表示できるよう表示制御部１６が制御する。送受信データとしては、状態データ、異常発生データとしている。
特開平６−７７９１４号公報

従来の図２２に示す遠方監視システムは、有線による監視になり、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）や、専用監視端末のモニタリングはワイヤードでシリアル伝送で接続する形となっている。シリアル伝送となる通信端点には、公衆電話回線や、専用回線を使用するモデムであったり、ＡＤＳＬ回線のＡＤＳＬルータなどが使用される。
このワイヤード方式で遠方監視を行う場合、監視端末装置（例えば、プログラマブルコントローラ）の通信端点（シリアル伝送ユニット、モデムなど）から遠く離れた位置では通信ケーブルの配線が必要となる。広域の通信端点となると、公衆回線やＩＳＤＮ回線や、ＡＤＳＬ回線を使用することとなる。これらは、通信会社の通信配線工事を伴うこととなる。

この点、図２３に示すシステムでは、通信ケーブル配線を不要にしたワイヤレスモニタリングシステムになる。ワイヤレス通信回線には、省電力無線や、ＰＨＳ、携帯電話の通信インフラを使用したＤｏｐａ回線、ＣＤＭＡ回線などがある。これらの携帯電話通信インフラは、より高度化し、より高速化してきており、図１６の低速な通信回線では、通信情報の更新、能力に制約があったが、昨今の技術では携帯電話通信インフラのデバイスを使用することで、１４４Kbpsや、２．４Mbpsの高速回線を使用することができ、飛躍的に情報量を増大させ監視対象の拡大（例えば、画像、音声）を図ることが可能となってきている。

しかし、従来システムは、監視対象設備（工場の電気設備など）の構成と監視方式に特化したシステム構築がなされており、高価になるし、監視機能の拡張や変更を難しくしている（汎用性に劣る）。

本発明の目的は、ワイヤレス高速通信により飛躍的に情報量を増大させることができ、しかも低コストで高機能な拡張性を備え、機能の変更を容易にした汎用性の高い遠方監視システムを提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、以下の遠方監視システムとしたことを特徴とする。

（１）遠方に位置する電気設備の状態を少なくとも１台の監視端末で監視し、この監視情報を通信回線を介して監視用コンピュータ等の上位装置に送信する遠方監視システムであって、
前記監視端末は、
監視対象の監視アナログ信号はディジタル信号に変換して取得し、接点信号又は画像・音声信号はディジタル信号として取得する監視対象インタフェースと、
携帯無線回線を介して上位のネットワークの通信端点に接続され、監視データの送受信とシステム上の制御データの送受信をＩＰソケット通信で行う通信インタフェースと、
前記両インタフェースがバス接続され、監視対象インタフェースによるデータ収集、および通信インタフェースによるＩＰソケット通信の処理を行うマイクロプロセッサと、
電源の停電検出で装置電源を一次電池に切替える停電検出・電源切替回路とを備えたことを特徴とする。

（２）前記マイクロプロセッサは、ディジタル入出力およびアナログ入出力の拡張回路をバス接続し、これによってディジタル入出力およびアナログ入出力を拡張可能にしたことを特徴とする。

（３）前記マイクロプロセッサは、プログラマブルコントローラをスレーブとして接続可能にしたことを特徴とする。

（４）前記上位装置は、前記監視端末との通信で定周期監視データおよび状態変化時の監視データを収集し、監視端末を管理し、監視端末の監視処理をリモートで設定し、管理者にＩＰソケット通報を行う手段を備えたことを特徴とする。

（５）前記マイクロプロセッサは、前記停電検出・電源切替回路による停電検出信号で前記上位装置に停電通知を行う手段を備えたことを特徴とする。

（６）前記上位装置は、前記監視端末を特定する識別子（ＩＰアドレス、装置ＩＤ番号、固有電話番号、ＩＰソケットアドレス）によって管理された手段で通信（ＩＰソケット通信、ＩＰソケットアドレスによるＩＰソケット）等の手段により監視端末の固有情報を設定する手段を備えたことを特徴とする。

（７）前記上位装置は、監視対象とした複数の設備に対して、一覧表示可能なリスト画面、または、マップ・グラフ・ダイアグラムなどのような直感で設定しやすいような画面構成で個別、または、一括に設定を行う手段を備えたことを特徴とする。

（８）ノートパソコンなどのハンディコンピュータまたは専用コンピュータで構成され、前記監視端末に直接に接続して、その固有情報を設定する設定・表示用端末装置を備えたことを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、監視端末は監視対象の監視アナログ信号はディジタル信号に変換して取得し、接点信号又は画像・音声信号はディジタル信号として取得する監視対象インタフェースと、携帯無線回線を介して上位のネットワークの通信端点に接続され、監視データの送受信とシステム上の制御データの送受信をＩＰソケット通信で行う通信インタフェースと、前記両インタフェースがバス接続され、監視対象インタフェースによるデータ収集、および通信インタフェースによるＩＰソケット通信の処理を行うマイクロプロセッサと、電源の停電検出で装置電源を一次電池に切替える停電検出・電源切替回路とからなる構成としたため、ワイヤレス高速通信により飛躍的に情報量を増大させることができ、しかも低コストで高機能な拡張性を備え、停電検出、復電検出が可能であり、機能の変更を容易にした汎用性の高いシステムを構築できる。

図１は、本発明の実施形態を示す遠方監視システムの全体構成図であり、携帯電話回線（無線回線）を利用したディジタル通信回線である、例えばＤｏｐａ網、ＣＤＭＡ網を利用したワイヤレス遠方監視システムを実現する。

図１において、ワイヤレステレメトリング装置２１は、監視対象インタフェース２２によって監視対象から必要な監視データを取得し、通信インタフェース２３によって携帯無線回線を介して上位のネットワークの通信端点３１に接続されて監視データの送受信とシステム上の制御データのＩＰソケット通信を可能にする。これらインタフェース２２、２３はマイクロプロセッサ２４にバス接続され、マイクロプロセッサ２４によるソフトウェア処理の基にデータ収集およびデータ通信を行う。また、ワイヤレステレメトリング装置２１は、装置の無停電化手段として、停電検出・電源切替回路２５を備え、ＣＰＵ処理部と停電検出信号、電源切替信号により接続される。

通信端点３１にネットワーク接続される上位の監視用コンピュータ（顧客サーバ）３２は、ワイヤレステレメトリング装置との通信で定周期監視データおよび状態変化時の監視データを収集し、ワイヤレステレメトリング装置を管理し、端子対象４１〜４４を監視することが可能であり、また、ワイヤレステレメトリング装置の監視処理をリモートで設定し、さらには管理者にメール通報を行う手段等を備える。

この上位のネットワークは、通信インフラの中から、セキュリティを持った顧客のネットワークに接続され、ワイヤレステレメトリング装置２１と監視用コンピュータ３２は必要なデータ通信を可能としている。通信インフラ内のネットワークのセキュリティは、その通信設備会社が用意するセキュリティにより、顧客サーバ３２まで、情報が透過される。

監視対象４１〜４４は、例えば自家用電気設備における絶縁監視のための零相電流（アナログ信号）を監視対象としたり、電気設備の接点状態（ディジタル信号）を監視対象としたり、さらに他の電気量監視を行うものである。具体的な監視内容は、電圧、電流、温度、電力、漏電電流、接点状態、トランスデューサ入力、画像、音声などとされるが、いずれもディジタル化してワイヤレステレメトリング装置２１に取り込まれる。

図２は、ワイヤレステレメトリング装置２１の具体的な構成例を示す。このワイヤレステレメトリング装置２１による監視は、いくつかの工業計測電気量(アナログ量、ディジタル量)の監視と警報などの接点状態の監視と、電源の低下検出による停電検出の機能を有するものである。

アナログ入力回路５３では、外部にトランスデューサ５１やクランプＣＴ５２などの入力変換器でアナログ入力を絶縁して取り込み、高調波除去やノイズの除去など不要な信号成分の除去を行う。これら信号はＣＰＵ回路５４のＡ／Ｄ変換器５５を通してディジタルデータとして取り込み、ディジタル演算処理により電圧量や電流量、さらにはこれらから電力量などを監視するものであり、それらに対して、警報のための上限値、下限値などを設定し常時判定できるようにしておく。

接点状態監視は、外部接点５６の状態が、ＡＣ電源により入力され、または、ＤＣ電圧を出力し、これら外部接点の状態を接点入力回路５７で論理レベルにしてＣＰＵ回路５４に取り込み、ＣＰＵ回路５４によるディジタル処理によりＯＮ、ＯＦＦ検出するシーケンスで監視する。

ＣＰＵ回路５４には、必要に応じて汎用パソコン装置にされる設定・表示用端末装置５８をインタフェース５９を介して接続可能にし、設定・表示用端末装置５８によって現在の監視状態、設定状態等などの確認およびそれらに必要な設定をローカルで単独にできることを可能にしている。

また、ＣＰＵ回路５４には、通信インタフェース６０によって、携帯無線回線などの通信回線を介して監視センターにＩＰソケットによる通報、または保守員にメール通報する機能を設けて、監視データの送受信を可能とし、監視・表示を行え、また、監視装置コンピュータ３２からのリモート設定を可能とする。必要に応じて、ローカルで設定・表示用端末装置５８も同様に、監視装置コンピュータ３２と同様に設定・表示を可能としている。

さらに、ワイヤレステレメトリング装置２１には、CPU回路５４にイーサネット(登録商標)インタフェース60Aを有して、装置下位に、別観測装置PLCをスレーブとして接続できるように構成している。また、IO拡張回路６０Bを設け、入出力を拡張可能としている。このIO拡張回路は、各種の拡張方法が用意することができるが、マルチドロップ接続形式で，端子台となったIO端末を拡張可能とする。IO端末はそれだけでディジタル入力、ディジタル出力、アナログ入力、アナログ出力のものが用意される。

停電検出・電源切替回路６１は、ＡＣ１００Ｖ電源からＡＣ／ＤＣ変換器６２により必要な制御電源を得、このバックアップ電源として一次電池６３を設け、停電等に際して電源切替制御部６４による切替制御機能を設けている。

以上の構成により、監視対象となるアナログ入力とディジタル入力情報と出力情報を遠方にあるマンマシンを提供する機器に情報を伝達するための携帯無線回線網などの通信インフラに接続する通信機能を備え、監視対象の入力データを常時監視し、その情報と、予め設定された監視レベルとの間で通報シーケンスを備え、情報を通知する。

これにより、ワイヤレス高速通信により飛躍的に情報量を増大させることができ、しかも監視機能の拡張や変更を容易にした汎用性の高い遠方監視システムを構築できる。

以下、遠方監視システム、特にワイヤレステレメトリング装置２１による各種監視機能例を詳細に説明する。

（監視機能例１）
本監視機能は、アナログ量監視による状変（状態変化）のＩＰソケット送信および定周期ＩＰソケット送信を行う。

監視対象としては、例えば、電気設備の漏電監視の場合、図３に漏電監視回路の要部を示すように、低圧電路に対して分割式クランプＣＴ等の取り付け容易な零相変流器を配置し、ワイヤレステレメトリング装置に零相電流（Ｉ₀）を入力し、アナログフィルタ（ＡＦ）、マルチプレクサ（ＭＰＸ）、Ａ／Ｄ変換処理によりディジタル瞬時値に変換し、それらの時系列のサンプリングデータ（瞬時値）にディジタルフィルタ処理を施し、実効値演算処理により漏電電流検出を行う。

漏電電流検出は、予め設定された設定値（漏電電流検出値）と比較し、設定値を逸脱した（または復帰した）場合、その後段の連続確認処理（動作タイマ処理、復帰タイマ処理）を得て、状変の判定（漏電電流検出による動作又は復帰）後、アナログ量監視用の状変ＩＰソケット送信を発信する。漏電電流検出による動作時の漏電電流値もアナログ量監視ＩＰソケットで発信する。

また、定周期ＩＰソケットの設定がされている場合、定周期設定時の漏電電流値を現在値として発信する。この時の処理についてフローで説明すると、上限レベル、下限レベル、上上限レベル、下下限レベルとする。

本監視機能例について、図４にアナログ量監視による漏電監視処理フローを示し、図５に漏電監視機能動作シーケンスを示す。

図４において、アナログ入力を「Ａ／Ｄ変換処理」によりディジタル化し、そのデータから「ディジタルフィルタ処理」により商用周波数成分を抽出し、「漏電電流検出処理」で漏電電流実効値演算により漏電電流を求める（Ｓ１〜Ｓ３）。

この漏電電流を予め設定された電流値、例えば、５０ｍＡ、１００ｍＡ等で大小を判定して、「動作タイマ」（連続確認処理）、「復帰タイマ」（復帰連続確認処理）により漏電検出または、漏電復帰と判定し、状変を記憶する。その後、状変検出処理では「検出状変情報」または、「復帰状変情報」の状変ＩＰソケットを送信する（Ｓ４〜Ｓ１０）。

図５において、アナログ検出部７１が漏電電流検出値が設定値以上（動作）または設定値以下（復帰）までの検出を行い、動作タイマ７２および復帰タイマ７３による確認を得、フリップフロップ７４がそれらの保持（記憶）を行う。

なお、図５のフローで詳細は表されていないが、本監視機能例では、アナログ量監視回路を複数用意してある。この監視対象数により、「不使用」となる場合があり、その場合、定周期ＩＰソケットや状変ＩＰソケットを「不使用」とする。また、使用していても一時的にアナログ量監視をロックしたい場合を考慮し、「ロック」となる機能も有する。漏電検出結果は、「警報」ＬＥＤ７５で確認できる構成とするが、試験時など不要なＩＰソケットを止めたい時のために「送信しない」という機能も有する。

本監視機能例によれば、漏電検出等は、ディジタル処理方式のため、高調波除去、ノイズの除去など不要な信号成分の除去が行え、有効な絶縁劣化を判定できるようなアルゴリズムを搭載可能であり、多機能化が可能、アナログ部品が少ないため経年劣化がなく、高信頼性となる。

また、動作タイマ、復帰タイマにより検出確認時間による安定性を設定可能である。さらに、感度良く検出するなら時間を短くし、系統側の考慮すべき負荷などによっては、タイマを長く設定すれば感度を鈍らせられる。また、入力ＣＨの「不使用」設定により不要な定周期ＩＰソケット、状変ＩＰソケットを送信することがない。また、ＩＰソケット送信起動条件で「検出」「復帰」「送信しない」処理が可能となる。

（監視機能例２）
本監視機能例は、接点監視機能による状変ＩＰソケット送信および、接点状態検出による定周期ＩＰソケット送信を行う。

監視対象としては、外部にある警報接点を必要に応じて監視し、または接点入力端子に接点を接続し、（ＯＦＦ→ＯＮまたはＯＮ→ＯＦＦ）の条件を検出し、連続確認処理（動作タイマ処理、復帰タイマ処理）を得て、状変の判定後、接点監視用状変ＩＰソケットで発信する。

また、定周期ＩＰソケットの設定がされている場合、定周期設定時の接点状態を現在の接点状態として発信する。

図６に接点入力回路５７とＣＰＵ回路５４による接点入力部を示す。図７に接点状態監視機能の処理フローを示し、図８に動作シーケンスを示す。

図６において、接点入力回路５７は、直流、または、交流入力方式のレベルシフト回路で構成され、ある一定電圧、例えば双方性フォトカプラの順電圧以上で、ＯＮ検出する方式とする。

図７において、「ＤＩ処理」は、周期処理により接点入力をサンプリングし、接点のチャタリング吸収と、交流入力時のゼロクロス復帰を避けるために、連続確認処理を含めておく（Ｓ１１）。その後、接点状態の判定に、「動作タイマ」（連続判定処理）、「復帰タイマ」（復帰連続復帰判定処理）により接点状態ＯＮ検出または、接点状態ＯＦＦ検出と判定し、状態を記憶する（Ｓ１２〜Ｓ１４）。その後、状変検出処理にて「検出状変情報」または、「復帰状変情報」の状変ＩＰソケットを送信する（Ｓ１５〜Ｓ１８）。

図８において、ＤＩ部７６が接点入力のＤＩ検出を行い、動作タイマ７７、復帰タイマ７８により連続判定を行い、フリップフロップ７９がそれらの保持（記憶）を行う。

なお、図７のフローで詳細は表されていないが、本監視機能では、接点状態監視回路を複数用意してある。その外部警報接点の監視対象数により、「接点不使用」となる場合があり、その場合、定周期ＩＰソケットや状変ＩＰソケットを「不使用」とする。また、使用していても一時的にアナログ量監視をロックしたい場合を考慮し、「ロック」となる機能も有する。ＤＩのＯＮ検出結果は、「警報」ＬＥＤ８０で確認できる構成とすることもできるが、試験時など不要なＩＰソケットを止たい時のために「送信しない」という機能も有する。

本監視機能例によれば、交流検出方式であるため、入力のレベル変換のための制限抵抗の発熱を抑えられる。また、ディジタル入力処理となるため、監視機能例２のように監視対象によってソフトウェアで検出方式が対応可能である。また、回路が共通化でき、信頼性も向上する。

また、動作タイマ、復帰タイマにより検出確認時間による安定性を設定可能である。感度良く検出するなら時間を短くし、系統側の考慮すべき負荷などによっては、タイマを長く設定すれば感度を鈍らせられる。

また、入力ＣＨの「接点不使用」設定により不要な定周期ＩＰソケット、状変ＩＰソケットを送信することがない。また、ＩＰソケット送信起動条件で定周期ＩＰソケットの周期もしくは、「送信しない」の処理が可能。状変ＩＰソケットでは、「検出」「復帰」「送信しない」処理が可能となる。

（監視機能例３）
本監視機能例は、電力量監視機能による定周期ＩＰソケット送信を行う。

監視対象としての電力量のパルス計測を行う場合、外部に設置した電力量計から出力されるパルス信号を入力し、立ち上がりの回数をカウントする。これは、監視機能例２の接点入力回路と共用できる回路であるが、予め設定した接点入力回路を電力量パルスの計測処理用入力ＣＨとして処理する。

本監視機能では、定周期ＩＰソケットの設定がされている場合、その時までに積算した電力量カウント値を発信する。処理方法は、パルス検出器の仕様（例えば、パルス幅：１０ｍｓ以上）より決定したスキャンタイミング、例えば、３０゜毎のＯＮ５連続確認を確認し、パルスのＯＮ条件を検出する。このパルスＯＮ状変ごとにカウントする。

また、停電時の電力量退避は、電源断後もカウンタ値を保持するものとする。カウンタ値は通常、ＲＡＭまたは、コンデンサバックアップＲＡＭ上でカウント処理されるが、ＲＡＭの場合は電源喪失時、コンデンサバックアップＲＡＭの場合はコンデンサバックアップ時間以上の電源喪失時、ＮＭＩ割り込みを発生させ、電力量をＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性のメモリに待避させる。電力量の待避時間分は、ＣＰＵが動作できるようなコンデンサバック容量を持って十分に待避できるようにＮＭＩ割り込みをかけるものとする。復電時は、ＲＡＭの場合は、直接不揮発性メモリからＮＭＩ処理で格納したカウント値を読み出してＲＡＭ上でカウントを継続する。コンデンサバックアップされているＲＡＭでは、ＣＰＵ起動時、まだＲＡＭ上に値が保持されているか、ある種のチェックコードの値保持性能をチェックする機能を盛り込んで、そのチェックにより値の喪失を確認してから、不揮発性メモリから読み出す方式とする。

電力量監視の場合、電力量カウント値は、通常、ＣＰＵ回路のメモリに記憶されるが、停電発生で内容を喪失する恐れがある。すなわち、図２の停電検出・電源切替回路６１は一次電池６３により交流電源の停電発生時に電源を確保する機能をもつが、その切り替え時に一時的に電圧低下が発生し、ＣＰＵ回路のメモリに記憶する電力量データ等が破壊される恐れがある。これに対処するため、ＣＰＵ回路５４は、図９に示す電力量待避回路を設け、電源の電圧低下または停電後もコンデンサバックアップ回路８１により電力量カウント値をメモリ８２に保持しておき、復電後には保持したカウント値に積算できるようにする。

図９に示すように、ＣＰＵ回路５４の電源は、ＡＣ／ＤＣ変換器６２から直流電力を供給され、さらにはコンデンサバックアップ回路８１で電源喪失時のデータ待避電源を確保する。また、電力量カウント値は、通常、ＲＡＭ８２上でカウント処理され、待避データは不揮発性メモリ８３に転送される。また、データ待避処理の起動には、電圧低下検出回路８４による電源電圧低下の検出でＣＰＵにＮＭＩ割り込みをかける。

ここで、ＮＭＩ割り込みのタイミングは、上記のコンデンサバックアップ回路８１を設けない場合は、電圧低下検出で直ちに行う。また、コンデンサバックアップ回路８１をもつものでは、コンデンサバックアップ時間後にＮＭＩ割り込みを行う。

図１０の（ａ）は、ＣＰＵ回路５４による電力量カウントフローを示す。同図は、図７に示す接点入力監視フローと同様になり、電力量パルスの入力を接点入力としてディジタル入力処理を行い（Ｓ２１）、そのオンまたはオフの連続確認でオンまたはオフの検出を行い（Ｓ２２〜Ｓ２６）、これら検出履歴を記憶手段としてのフリップフロップ（ＦＦ）のセットまたはリセットを得る（Ｓ２７，Ｓ２８）。このフリップフロップの１回のセット／リセットで電力量パルスを１発入力した状変として検出し、この状変検出で電力量カウントアップを行う（Ｓ２９，Ｓ３０）。

図１０の（ｂ）は、ＣＰＵ回路５４によるＮＭＩ割込み処理フローを示し、電源電圧低下の検出で上記の電力量待避処理を行い、さらにＲＡＭ８２にチェックコードの書き込み処理を行う（Ｓ３１，Ｓ３２）。

図１０の（ｃ）は、電源復帰時のリセットスタート処理フローを示し、電源復帰後に、ＲＡＭチェックコードが正常か否かをチェックし（Ｓ３３）、正常であればＲＡＭ上に記憶される電力量データを使用して電力量監視に戻り（Ｓ３４）、チェックコードが異常の場合には不揮発性メモリに待避させておいたデータをＲＡＭ上にリロードして電力量監視に戻る（Ｓ３５）。

図１１はＣＰＵ回路５４による電力量カウントシーケンスを示し、接点信号入力部の１つのチャンネルのディジタル入力回路を図８の接点状態入力監視機能と併用した場合で示す。図１１において、機能切替部８５は、電力量入力と接点入力によってディジタル入力回路７６からの接点入力信号をいずれか一方に取り込む。電力量カウントには、機能切替部８５に接点入力信号が取り込まれ、動作タイマ８６と復帰タイマ８７により接点入力パルスの連続オンまたは連続オフが確認され、フリップフロップ８８によるセット／リセットがなされ、１回のセット／リセットで電力量カウンタ８９のカウントアップを行い、このカウント値をＩＰソケット送信部９０で定周期送信を行う。

以上のように、ワイヤレステレメトリング装置による電力量監視には、接点入力監視との併用が可能となる。また、接点使用／不使用と電力量入力と接点入力を選択設定によって、電力量入力として使用するか接点入力として使用するかの検出方式の切替えができ、監視装置の共通化が容易になる。

また、監視装置による電力量監視には、スキャンタイミング処理により、補助リレーの接点のチャタリング吸収と、交流回路の入力による周期的なゼロクロス付近のオフ動作に対する処理が共通的に連続オン確認、連続オフ確認で可能となる。

また、監視装置による電力量監視には、停電発生時に適切なデータ保持が、ＲＡＭと不揮発性メモリと電圧低下検出回路によるＮＭＩ割り込み処理で可能となる。このデータ保持は、単なるリセット操作時でも、不揮発性メモリに記憶する過去の待避値の誤ったリロードを防ぐことができる。

（監視機能例４）
本監視機能例は、停電検出時の停電通知機能にあり、装置本体の電源を常時監視し、電源電圧が喪失した時に、状変通知として停電通知をＩＰソケット送信する。

停電検出には、フォトカプラ方式による常時駆動方式とし、フォトカプラ二次側はコンデンサによる電圧で動作する停電時間計測回路を有する。これらは、電源喪失時コンデンサのバックアップ容量で動作させるために低消費回路のバックアップカウンタ回路とデコード回路により構成する。

前記のように、停電発生時には電源切替制御部６４で一次電池６３に切替える。この切り替えは復電まで連続して一次電池６３から電力供給を行うのが好ましいが、一次電池６３に比較的容量の大きいものを必要とする。そこで、停電発生時に間歇的に電池６３により電源供給し、この期間に停電通知を保守員または監視室に送信できるようにする。

図１２は、停電検出・電源切替回路６１の停電時バックアップ回路のブロック構成を示す。停電発生は電圧低下検出回路９１がＡＣ／ＤＣ変換器６２の交流入力の低下で検出し、この検出でタイマ切替制御回路９２がタイマ時限を有して間歇的に切替回路９３を電池６３側に切り替える。

図１３は、図１２の詳細回路を示す。ＡＣ／ＤＣ電力変換器６２は、スイッチング方式電源にしてその小型化を図る。電圧低下検出回路９１は、ＩＣ化したホトカプラでＡＣ／ＤＣ変換器６２の直流回路電圧低下をオフ信号として検出する。この検出は、ホトカプラの動作電圧を利用するが、これに時定数回路によるタイマ要素を付加することもできる。

タイマ切替制御回路９２は、ＡＣ／ＤＣ変換器６２の直流出力を制御電源とし、この制御電源にバックアップ用コンデンサを設けることで、停電発生から一定時間だけ制御電源機能を確保する。このバックアップ時間は、タイマ切替制御回路のタイマ動作時間を確保できるものであればよく、バックアップコンデンサは小容量のもので十分な時間を得ることができる。

タイマ切替制御回路９２の自励発振器ＲＴＣはバックアップ期間には時間を計測するための基準クロック信号を発生する。タイマ時限設定用のカウンタＣＮＴは電圧低下検出回路９１が電圧低下を検出した信号で発振器ＲＴＣからの基準クロックのカウントを開始する。デコーダＤＥＣは、電圧低下検出回路９１が電圧低下を検出後に、カウンタＣＮＴのカウント値が所定範囲にあるときに切替回路９３に切替信号を発生する。切替回路９３は、電力用半導体スイッチで構成され、切替信号が入力される度に電池６３の直流出力を間歇的に一定時間だけＣＰＵ回路５４等に供給する。

したがって、タイマ切替制御回路９２は、電源電圧低下を検出したときから電池６３によるバックアップを行い、カウンタＣＮＴの計時を基にしてデコーダＤＥＣが一定時間だけＣＰＵ回路５４等への電源供給をする。ＣＰＵ回路５４は、この電源供給毎に、停電通知をＩＰソケット送信する。この間歇的な電源供給により、電池６３を小容量、小型化しながら、停電通知を可能にする。なお、停電通知の発信は、電圧低下検出の接点入力監視機能（図８参照）と併用またはそれと同等の別の機能を設ける。

上記の間歇的な電池電源確保の例を説明する。ＡＣ電源の停電検出後、コンデンサによりバックアップされて３０秒周期のカウンタＣＮＴを動作させる。このカウンタの１回目のカウントアップ（停電検出から３０秒後）で、デコーダＤＥＣが１回目の切替信号を発生し、この発生はカウンタＣＮＴが１分間の計時を終えるまで行うことで、電池６３からＣＰＵ回路５４等への電源供給を行い、この間にＣＰＵ回路５４が通信インタフェース６０を通して停電通知をＩＰソケット送信する。この後、カウンタＣＮＴのカウント値が７分３０秒から８分のカウント値になったときに、デコーダＤＥＣがこれを解読して２回目の切替信号を発生する。また、デコーダＤＥＣは電池回路の切り替え指令のデコードであって、電池回路のオフについては、デコードによらず、ＣＰＵのシャットダウン指令によるものであってもよい。

本監視機能例によれば、ワイヤレステレメトリング装置の停電検出回路によって停電、復電時の状況が確認でき、アナログ量監視と接点状態監視の期間の有効性が確認できる。また、停電が検出可能となり、それによる対応も可能となる。

また、ＡＣ電源低下（停電）検出後、電池回路に切り替えることで、ＣＰＵは停止することなく、停電通知を行うことができる。
(監視機能例５)
本監視機能例では、取り付け容易な工業電気量を取り扱う変換器などの接続により、各種の工業電気量を監視する。
例えば、図１４に示すアナログ入力監視回路５３では、入力変換器（トランスデューサ）５１をワイヤレステレメトリング装置２１に入力し、アナログフィルタ（ＡＦ）を通してCPU回路５４に取り込み、Ａ／Ｄ変換処理によりディジタル変換し、それらを必要に応じてフィルタ処理（平均化処理等）によりアナログ量検出を行う。アナログ量検出は、予め設定された設定値と比較し、設定値を逸脱（設定レベル以上）した、または復帰（設定レベル以下）した場合、その後段の連続確認処理（動作タイマ処理、復帰タイマ処理）を得て、状変の判定後、アナログ量監視用の状変ＩＰソケット送信をする（動作イベント、復帰イベント）。
この時の処理についてフローで説明すると、図１５のようになる。A/D変換処理とフィルタ処理したアナログ入力が動作レベル以上か否かを判定する（S41〜S43）。この判定で、動作レベル以上になるとき、動作連続判定処理を行い、動作判定が得られれば動作イベント処理を行う（S44~S46）。また、復帰レベル以下になるか否かを判定し、復帰連続判定処理と復帰判定により復帰イベント処理を行う（S47~S50）。
判定レベルの設定については、いくつかのレベルを設定しても良いが、ここでは、レベル設定にＨＨ，Ｈ，Ｌ，ＬＬの４要素を設けた例として説明する。ＨＨ，Ｈ，Ｌ，LLとは、上上限レベル：ＨＨ、上限レベル：Ｈ、下限レベル：Ｌ、下下限レベル：ＬＬとする。各設定の基本的な相対関係は、以下の通りと考えることができる。ＨＨ≧Ｈ≧（通常の状態）≧Ｌ≧ＬＬ、または、これらは、要素毎に検出ロック設定が行えるようにすると汎用的である。
本監視機能例においては、故障の動作復帰の繰リ返しによるイベント送信の多発を防止するため、検出タイマまたは復帰値設定を設ける。例えば、ＨＨ，Ｈ要素は動作レベル値より大きくなった時に動作とし、動作連続判定タイマにより判定する。
動作判定式：入力≧ＨＨ（またはＨ）動作値＋動作連続判定タイマ
復帰判定式：入力≦ＨＨ（またはＨ）復帰値＋動作連続判定タイマ
また、Ｌ，ＬＬ要素は動作値より小さくなった時に動作とし、復帰連続判定タイマにより判定するものとする。
動作判定式：入力≦ＬＬ（またはＬ）動作値＋復帰連続判定タイマ
復帰判定式：入力≧ＬＬ（またはＬ）復帰値＋復帰連続判定タイマ
また、定周期IＰソケット通信設定がされている場合、定周期設定時のアナログ量を現在値として発信する。
図１６〜図１９に、判定シーケンスと波形の応動レベルを示す。代表としてＨＨで表現し、括弧内はＨの場合を示す。図１６中、ＴＨＨ（ＴＨ）、ＬＨＨ（ＬＨ）は、このシーケンスでは、動作連続判定用タイマと復帰連続判定用タイマを同一で表現してあるが、別に分けても良いものとする。

（監視機能例６）
本監視機能例は、図１の監視装置コンピュータ３２等によりワイヤレステレメトリング装置２１の各種設定を行う。

ワイヤレステレメトリング装置２１への設定は、上位になるサーバから、ワイヤレステレメトリング装置２１を特定する識別子（ＩＰアドレス、装置ＩＤ番号、固有電話番号、ＩＰソケットアドレス）によって管理された手段で通信（ＩＰソケット通信、ＩＰソケットアドレスによるＩＰソケット）の手段によりワイヤレステレメトリング装置の固有情報を設定する。

サーバからリモートで設定する。常時接続の場合は、固定ＩＰによる通信で可能である。通信インフラによっては、ワイヤレステレメトリング装置から、ダイアルアップして接続し、ＩＰを割り振られるような通信インフラの場合は、サーバ側から、読み出す手段（例えば、ＣＤＭＡ回線の場合は、ＳＭＳ通信などがある。）により、ワイヤレステレメトリング装置に設定情報を含めて通信する場合や、ダイアルアップによりワイヤレステレメトリング装置から発呼させ、通信回線を確保する方法もある。

（監視機能例７）
本監視機能例は、図１の監視装置コンピュータ３２等によりワイヤレステレメトリング装置２１の各種画面設定を行う。

監視機能例５の設定手段を備え、そのサーバ監視システムから、監視対象とした複数の設備に対して、一覧表示可能なリスト画面、または、マップ・グラフ・ダイアグラムなどのような直感で設定しやすいような画面構成で個別、または、一括に設定を行なう。下記の表に設定画面構成例を示す。

（監視機能例８）
本監視機能例は、図２の設定・表示用端末装置５８によりワイヤレステレメトリング装置２１の各種画面設定を行う。

ワイヤレステレメトリング装置２１への設定は、ノートパソコンなど、ハンディコンピュータまたは、専用コンピュータにより直接にワイヤレステレメトリング装置に接続して、ワイヤレステレメトリング装置の固有情報を画面設定する。

この設定は、図２０に示すように、ワイヤレステレメトリング装置２１は、ノートパソコンなどの設定・表示用端末装置５８をマンマシンインタフェースとして通信媒体（ＲＳ−２３２Ｃなど）で接続可能にし、パラメータ設定データを設定ファイルとして端末装置５８との間で情報交換を行う。

パラメータ設定データの設定ファイル化は、例えば、テキストファイル構造にすることで、端末装置５８の汎用通信ソフトで授受可能となる。また、端末装置５８上に設定機能をプログラムとして搭載することで、設定ファイルのパラメータを変更し、その結果をファイル交換によりワイヤレステレメトリング装置のＣＰＵ回路５４に設定することができるとしても良い。

図２１の（ａ）に電力量プリセット設定例を、（ｂ）に現在状態表示例を示す。

本発明の実施形態を示す遠方監視システムの全体構成図。実施形態におけるワイヤレステレメトリング装置の具体的な構成例。実施形態における漏電監視回路。実施形態における漏電監視処理フロー。実施形態における漏電監視機能シーケンス。実施形態における接点入力監視回路。実施形態における接点入力監視機能フロー。実施形態における接点入力監視機能シーケンス。実施形態における電力量対比回路。実施形態における電力量カウントフロー。実施形態における電力量カウントシーケンス。実施形態における停電時バックアップ回路ブロック。実施形態における停電時バックアップ回路。実施形態におけるアナログ入力監視回路。実施形態における監視機能フロー。実施形態におけるHH,Hシーケンス図。実施形態におけるHH,H波形応動図。実施形態におけるLL.Lシーケンス図。実施形態におけるLL,Lの波形応動図。実施形態における設定・表示用端末との接続例。実施形態における電力量設定例と表示例。従来の遠方監視システムの例。従来の他の遠方監視システムの例。

符号の説明

２１ワイヤレステレメトリング装置
２２監視対象インタフェース
２３通信インタフェース
２４ＣＰＵ処理部
２５停電検出バッテリ切替回路
３１通信端末
３２監視用コンピュータ
５１ランスデューサ
５２クランプＣＴ
５３アナログ入力回路
５４ＣＰＵ回路
５５Ａ／Ｄ変換器
５７接点入力回路
５８設定・表示用端末装置
６０通信インタフェース
６１停電検出・電源切替回路
６２ＡＣ／ＤＣ変換器
６３一次電池
６４電源切替制御部

Claims

遠方に位置する電気設備の状態を少なくとも１台の監視端末で監視し、この監視情報を通信回線を介して監視用コンピュータ等の上位装置に送信する遠方監視システムであって、
前記監視端末は、
監視対象の監視アナログ信号はディジタル信号に変換して取得し、接点信号又は画像・音声信号はディジタル信号として取得する監視対象インタフェースと、
携帯無線回線を介して上位のネットワークの通信端点に接続され、監視データの送受信とシステム上の制御データの送受信をＩＰソケット通信で行う通信インタフェースと、
前記両インタフェースがバス接続され、監視対象インタフェースによるデータ収集、および通信インタフェースによるＩＰソケット通信の処理を行うマイクロプロセッサと、
電源の停電検出で装置電源を一次電池に切替える停電検出・電源切替回路とを備えたことを特徴とする遠方監視システム。
前記マイクロプロセッサは、ディジタル入出力およびアナログ入出力の拡張回路をバス接続し、これによってディジタル入出力およびアナログ入出力を拡張可能にしたことを特徴とする請求項１記載の遠方監視システム。
前記マイクロプロセッサは、プログラマブルコントローラをスレーブとして接続可能にしたことを特徴とする請求項１または２に記載の遠方監視システム。
前記上位装置は、前記監視端末との通信で定周期監視データおよび状態変化時の監視データを収集し、監視端末を管理し、監視端末の監視処理をリモートで設定し、管理者にＩＰソケット通報を行う手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の遠方監視システム。
前記マイクロプロセッサは、前記停電検出・電源切替回路による停電検出信号で前記上位装置に停電通知を行う手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の遠方監視システム。
前記上位装置は、前記監視端末を特定する識別子（ＩＰアドレス、装置ＩＤ番号、固有電話番号、ＩＰソケットアドレス）によって管理された手段で通信（ＩＰソケット通信、ＩＰソケットアドレスによるＩＰソケット）等の手段により監視端末の固有情報を設定する手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の遠方監視システム。
前記上位装置は、監視対象とした複数の設備に対して、一覧表示可能なリスト画面、または、マップ・グラフ・ダイアグラムなどのような直感で設定しやすいような画面構成で個別、または、一括に設定を行う手段を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の遠方監視システム。
ノートパソコンなどのハンディコンピュータまたは専用コンピュータで構成され、前記監視端末に直接に接続して、その固有情報を設定する設定・表示用端末装置を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の遠方監視システム。