JP2007001774A - エレベータかご監視装置 - Google Patents
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Abstract
ても、既設のテールコードを用いてエレベータかご内の画像や保守データ(走行
データ)を安定して送信することが可能なエレベータかご監視装置を提供する。
【解決手段】複数の搬送波信号を用い、各搬送波信号に送信データを割り付
けて通信するものであって、各搬送波信号に対してS/N(信号とノイズの比)
を推定し、推定したS/Nの値に応じて、その搬送波への送信データ割り付け量
を変更して通信する通信装置5a、5bをエレベータかご1とエレベータかご外
に設置し、テールコード7に組み込まれている撚り線を通信線として用いて該両
通信装置間で通信すること特徴とする。
【選択図】図1
Description
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明の第1実施形態は、(1)テールコードの撚り線の一部を利用してマルチキャリア方式で通信するエレベータかご監視装置である第一の実施形態と、(2)インターホン線を利用して通信するエレベータかご監視装置である第二の実施形態とに大別して説明する。
テールコードの撚り線の一部を利用してマルチキャリア方式で通信するエレベータかご監視装置である第一の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は、第一の実施形態のエレベータかご監視装置の構成を示す図である。エレベータかご1内にはカメラ2が設置されており、エレベータかご1内の状況が監視できるようになっている。カメラ2は広角レンズを備えており、エレベータかご内の全域を写すことが可能である。カメラ2と通信装置5b間は専用のケーブル、例えばイーサー(登録商標)ケーブル(以下、「LANケーブル」という。)や同軸ケーブルで接続される。LANケーブルの場合には、カメラ2が例えばウエブカメラのようにLANケーブルが接続可能なようになっている。カメラ2で撮影したエレベータかご内の画像信号は通信装置5bに出力される。さらに、通信装置5bはデータ収集装置3と、例えばLANケーブル、USB(Universal Serial Bus)ケーブルなどのような専用線で接続されている。データ収集装置3はエレベータかご1の保守のためにデータを収集するためのものであり、例えば、エレベータかごに取り付けた加速度計31による振動データの収集や、マイクロホン32による音響データ(異常音検出のために利用)の収集や、図示していないが各フロアでの停止位置検出信号などを収集する。これら収集した信号は保守データとしてデータ収集装置3から通信装置5bに出力される。このように、監視画像と保守データを送信するが、監視画像の方がデータ量が多く、通信速度は1Mbps程度以上は要求される。
この周波数を実験により評価した結果、数百kHzから数十MHz、場合によっては数百MHzまで及ぶことが分かった。さらに、エレベータかご1の速度制御のためにモータ電圧の周波数を可変にしており、この周波数の基本波やその高周波が発生することにより数十kHz以下の電磁ノイズも発生する。この結果、エレベータかご1の走行時における電磁ノイズは数MHz以下が主体であることも分かった。その一例を図3に示す。この図ではエレベータかご1の走行時における通信線71に重畳されるノイズと通信の送信信号及び受信信号も合わせて示している。これらの関係については後述する。ノイズは約5MHz以下のパワーが高く、約5MHz以上ではあまり高くないことが分かる。例えば、カメラ2の出力である画像信号を直接この通信線71に接続し、機械室側でモニタする実験を実施したが、エレベータかご1を走行させると、受信側の画像が乱れて、監視に耐えられないことが分かった。しかし、5MHz以上でもノイズは重畳しており、この帯域を利用する通信にとって障害になってしまう。
従って、例えば、伝送速度が1Mbpsであれば、確率的に10秒に1回誤りが発生することになり、誤りが発生した伝送フレームを再送することにより、何ら問題なく安定した通信が可能になる。
次に、図7を参照して、S/Nの評価について説明する。図7は、一定時間毎のS/N評価のための処理フロー図であり,通信装置5aから通信装置5bにS/Nを評価するためのトレーニングデータを送信してS/Nを算出する例を示している。なお、通信装置5bから通信装置5aにS/Nを評価するためのトレーニングデータを送信してS/Nを算出する場合も同一である。通信装置5aから通常のデータを送信する場合はステップ1からステップ5の手順により実施しており、S/N評価のための処理は割込み処理によって実施する。ここでは、割込み処理として、一定時間で起動する割込み処理を例にしている。図7に示す処理はアクセスコントローラ55によってなされる。通常のデータ送信においては、まずステップ1にて、プロトコール変換器56から取込んだデータを基に通信装置内のパケットデータを作成する。次にステップ2で、作成したパケットデータを変調器57に出力する。これによって、データが変調され通信装置5bに出力される。通信装置5bから送信されてくるデータについては、ステップ3に示すように復調器54からのパケットデータを取込む。ステップ4にてCRC(Cycle Redundancy Check:巡回冗長検査)の評価を実施して、伝送誤り検出を行う。ステップ5にて、伝送誤りがあれば、通信装置5bに再送要求をし、伝送誤りがなければ取り込んだデータをプロトコール変換器56に出力する。
次に、トレーニングをイベントで実施する方式を説明する。このための処理を図11に示す。図7と異なる点は、一定時間毎にトレーニングを実施するのではなく、通常のデータ伝送を実施し、伝送誤りが多数発生する場合に、トレーニングを実施させるようにしている点である。このために、図11に示したステップ4でのCRCによる誤りチェック結果を基に、ステップ5で所定時間内での誤り発生頻度を算出し、この結果があらかじめ定めた所定値を超えた場合にトレーニングを実施する。トレーニングについては、図7と同様に、ステップ6からステップ13を実施することにより達成される。このトレーニングが終了したら、通常のデータ通信を実施する。なお、この例では、通信装置5bから通信装置5aへのデータ送信時に発生した伝送誤りに基づいて、通信装置5aから通信装置5bへのトレーニングを示したが、逆に、通信装置5aから通信装置5bへのデータ送信時に発生した伝送誤りに基づいて、通信装置5bから通信装置5aへのトレーニングも同様にして実施される。
上記に加え、OFDMを含むマルチキャリア通信方式を利用して通信装置5a、5b間で通信することにより、十分なS/Nが確保できない周波数が存在し、この結果データの割付のできないキャリアが存在しても、その他の周波数のS/Nが高ければ、これらの周波数の搬送波に多くのデータ割付が可能になり、全体として1Mbps以上の十分な通信速度を確保できる効果がある。さらに、OFDMは周波数利用効率が高いため、一般のマルチキャリア通信方式より狭い帯域で同等の通信速度を確保することが可能になる。このため、インバータノイズによりS/Nが周波数によって変化するが、そのS/Nの変化がある程度の周波数範囲にわたっているために、OFDMでは比較的S/Nの高い周波数帯域を使用周波数帯域として設定しやすいという特徴がある。
次に、単一キャリアを使用した場合のS/N評価について説明する。単一キャリアを使用して、マルチキャリアと同一の伝送速度を実現するには単一キャリアの帯域を広くする必要がある。単一キャリアの帯域を広くすることにより、伝送速度を速くすることが可能になる。変調方式としては、マルチキャリアと変わらないため、図7及び図11に示したトレーニングがそのまま適用できる。また、S/N評価も図10に示した通りである。
次に、S/N評価結果に基づいて搬送波(キャリア)周波数を変更する方式を説明する。図7及び図11ではデータ割付け量を変更することを示したが、この代わりに、データ割付け量を変更せずに搬送波の周波数をS/Nが同等以上の周波数帯に変更(シフトともいう)することも可能である。この場合、図1に示したデータ割付量情報55a、55bの代わりに搬送波周波数変更情報がアクセスコントローラ55から変調器57及び復調器54に出力される。なお、あらかじめS/Nの測定を実施しておき、どの周波数帯に変更するかを決めておく。この方式では、単一キャリアの場合、搬送波が1本であるため、この変更処理は容易である。ただし、通信の使用帯域は周波数変更が可能なように十分広い帯域である必要がある。
スペクトル拡散通信方式で通信するエレベータかご監視装置について図12を参照して説明する。図12にスペクトル拡散通信方式を適用した実施形態を示す。図1と異なる点は変調器57及び復調器54に係わる部分であり、その他は同一である。OFDMを含めたマルチキャリア方式は各搬送波ごとにビット割付変更を行ったが、スペクトル拡散通信方式はこのような処理はなく、その代わりにベースバンドの帯域をより広い帯域に拡散して通信し、復調時に帯域をベースバンドの帯域に圧縮して、データを復元するようにしてある。このスペクトル拡散通信方式は、通信路上にランダムのノイズが重畳される状況下での通信に対してS/Nを高くでき、安定した通信が可能であり、エレベータかご駆動時のような特定周波数帯域でのノイズ(周波数選択性ノイズという)のレベルが高くなるような場合の通信に好適である。図1との相違点を説明する。変調器57はスペクトル拡散通信方式の場合、1次変調器とも呼ばれ、通常の伝送で用いられる振幅変調、周波数変調、位相変調(BPSK、QPSK)、位相と振幅を同時に変調する16QAM、64QAM、256QAMなどの各種変調方式が採用される。
変調器57の出力信号(1次変調された信号)はスペクトル拡散変調器63に入力される。スペクトル拡散変調器63は1次変調された信号に対して拡散符号発生器64から出力されるPN(Pseudorandom Noise)系列と呼ばれる特殊な波形を乗積されてD/A58に出力する。この処理をアナログ処理回路で実現することも可能であり、その場合にはD/A58が不要である。これらの処理により、拡散変調された信号が通信装置5aから通信装置5bに通信されることになる。
拡散変調後の帯域幅は1次変調の帯域幅とPN系列のそれの和になる。通常は帯域拡散の倍率が大きいので、実質的にPN系列の帯域幅が拡散信号の帯域幅になる。従って、使用帯域は1次変調の帯域幅(ベースバンドの帯域)より広い帯域にする必要があり、拡散率は5倍以上にすることが望ましいが、エレベータかご駆動の場合ノイズレベルが比較的高いため、少なくとも10倍以上にすることが望ましい。エレベータかご内の監視画像伝送や保守データ伝送のために最低でも
1Mbpsの伝送速度が要求されるため、ベースバンドの帯域は少なくとも1MHz以上が必要であり、その10倍の帯域である、10MHz以上の帯域が使用帯域として必要である。しかも図3に示したように、その測定結果から判断して5MHz以上を使用することが有効である。つまり、エレベータかご駆動の場合、5MHz以上でかつ少なくとも10MHz以上の帯域を使用帯域として使用することが有効である。
次に、インターホン線72を利用して通信するエレベータかご監視装置である第二の実施形態について説明し、併せて、直流電圧供給の電線を用いた通信についても説明する。
これまで説明した、OFDMを含めたマルチキャリア通信方式、単一キャリア通信方式、キャリア周波数を変更して通信する方式、スペクトル拡散通信方式のいずれかを用いて、エレベータかご内の監視画像や保守データをかご外に通信する第二の実施形態について、図13を参照して説明する。図13ではマルチキャリア通信方式を例として示している。通信装置5a側では、インターホン4と音声信号の通信を行うインターホン装置(インターホン通信装置)6に接続されているインターホン線72の途中に周波数スプリッタ80aが接続されており、この周波数スプリッタ80aを介して通信装置5aが接続されている。通信装置5b側では、インターホン4に接続されているインターホン線72の途中に周波数スプリッタ80bが接続されており、この周波数スプリッタ80bを介して通信装置5bが接続されている。インターホン装置6とインターホン4間の通信情報は音声信号であり、周波数帯域としては4kHzである。一方通信装置5aと通信装置5b間の通信情報は、エレベータかごの監視画像や保守データであり、少なくとも1Mbps以上の伝送速度が要求されるため、メガヘルツ(MHz)以上の通信帯域である。つまり、インターホン線72を共有し、インターホンのための音声信号と、エレベータかごの監視画像や保守データの両方の信号を通信させようとするものである。このために、周波数スプリッタ80a、80bを設置している。音声信号は4kHz以下の信号であり、エレベータかごの監視画像や保守データはメガヘルツ(MHz)以上であり、両者の周波数に大きな差があり、周波数の差を利用し、周波数を分割して通信することにより、両者の信号を一本のインターホン線を利用して通信することが可能になる。また、インターホン線72は直流電圧が重畳されることがあるため、通信装置5a、5bは結合器65を介して周波数スプリッタに接続する。周波数スプリッタ80a、80bの構成について、80aを例として図14に示す。なお、結合器65の構成も合わせ示している。なお、インターホン線72は単線図でなく、2本の電線で示している。周波数スプリッタ80aはインターホン線72の途中に高周波遮断フィルタ80a1を備え、高周波遮断フィルタ80a1を介してインターホン装置6に接続される。高周波遮断フィルタ80a1は通信装置間で通信するメガヘルツ(MHz)以上の信号を遮断させ、4kHz以下の音声信号を通過させることが目的である。このため、高周波遮断フィルタ80a1の代わりに低周波通過フィルタであってもよい。高周波遮断フィルタ80aの遮断周波数は100kHzで十分である。低周波通過フィルタの遮断周波数も100kHzで十分であるが、不必要な高周波を抑制させるために40kHz程度(4kHzの十倍)で十分である。通信装置5a、5b間の通信は、高周波遮断フィルタ80a1間で挟まれるインターホン線72を利用して通信することになる。インターホン線72は直流電圧が重畳されることがあるため、結合器65はコンデンサで直流をカットし、トランスのインダクタンスとこのコンデンサの静電容量の値で決まる高周波通過特性を持たせることにより、メガヘルツ(MHz)の高周波を減衰させることなしにインターホン線72に重畳させるようにしている。通信装置5a、5bには通信帯域のみを通過させるためのバンドパスフィルタ(BPフィルタ)50、60が設けられているため、音声信号が通信装置内に取り込まれることはない。インターホン線72に直流電圧が重畳されることがない場合には、結合器65を用いる必要はない。以上のように構成することにより、音声信号と、エレベータかごの監視画像や保守データの通信信号とが混信することなく、周波数を分離して通信することが可能になる。
次に、エレベータかご監視装置の取り付け方法について図15を参照して説明する。図15はエレベータへの通信装置の設置図である。エレベータの昇降路200、エレベータかご1、機械室100、テールコード7、建物300、居住空間ないし共有空間などの建物内のスペース310を示している。エレベータかご1には図1で示したカメラ2やインターホン(図示せず)が設置されている。
。
図1に示した通信装置5aはサーバ9と通信網10を介して管理センタ11、画像蓄積サーバ12、サービスセンタ13と接続されている。管理センタ11はサービスセンタ13と連携して建物や設備に関する管理を行っている。サービスセンタ13はエレベータを含む建物に関する設備の保守点検などのサービスを保守データなどに基づいて行っている。また、画像蓄積サーバ12は通信装置5aから送られてくる監視画像を蓄積しておくサーバである。監視画像は、エレベータかご1内に設置されたカメラ2などを通して、また、保守データはデータ収集装置3で収集され通信装置5b、テールコード7に組み込まれている複数の撚り線の一部の線或いはインターホン線72などの通信路、通信装置5aを介して画像蓄積サーバ12に送られてくる。この監視画像や保守データは、リアルタイムで送られてくるので管理センタ11またはサービスセンタ13で逐次監視することができる。本実施形態に拠れば、監視画像はリアルタイムで送信されるので、これまでのように1秒刻みなどの監視画像をエレベータかご1の中に設置された記憶装置に記憶しておき後日取り出して見るというような手間を省くことができ、何らかのエレベータかご1内の出来事に対してタイムリーに対処できるという効果が得られる。なお画像蓄積サーバ12は管理センタ11やサービスセンタ13内のシステムの一つとして設置されてもよい。
すなわち、マンション、オフィスビルまたはテナントビルはIT化の進歩と通信技術の進歩で情報機器や情報端末が設置されるようになっており、代表的な例はインターネットが可能なインターネットマンションである。マンション内にサーバを設置しマンション内のLANで各住戸のパソコンを結ぶものである。また、照明、空調及び給湯器のオン・オフができる情報家電の制御などがある。さらに各種センサや監視カメラを用いたセキュリティがあり、これらは管理会社(管理センタ)や警備会社(サービスセンタ)とオンラインで接続されており緊急時にはリアルタイムで対応できるようになっている。施設設備は、保守のための情報が収集され保守データを基に定期的な保守作業や日常の運用管理が行われている。エレベータ、エスカレータ、電力設備、空調設備、防災設備などの設備機器は、管理会社により遠隔監視され定期的に保守を含めて管理されている。エレベータのかご監視装置で収集した監視画像や保守データは、これらの一つとして管理会社(管理センタ)やサービスセンタで監視され活用されることになる。
2 カメラ
3 データ収集装置
4 インターホン
5a、5b 通信装置
6 インターホン装置
7 テールコード
9 サーバ
11 管理センタ
12 画像蓄積サーバ
13 サービスセンタ
72 インターホン線
80a、80b 周波数スプリッタ
100 機械室
200 昇降路
300 建物
310 建物内のスペース
Claims (7)
- エレベータかご内の画像または保守データを監視するエレベータかご監視装置であって、
エレベータかごと昇降路或いは機械室との双方に通信手段を設け、両通信手段をテールコードに組み込まれている撚り線で接続し、
信号対雑音比S/Nあるいは伝送誤り率が適切となる周波数の搬送波信号を利用して、前記撚り線を通信線とした通信を行うことを特徴とするエレベータかご監視装置。 - エレベータかご内の画像または保守データを監視するエレベータかご監視装置であって、
前記エレベータかご監視装置は、エレベータかごと昇降路或いは機械室とに通信手段を設け、両通信手段をエレベータのインターホン線で接続し、かご内に設けられているインターホンに接続されているインターホン線の途中とかご外に設けられているインターホン通信装置に接続されているインターホン線との途中にそれぞれ周波数スプリッタを接続し、前記インターホン線を通信線として、前記両周波数スプリッタを介して通信を行い、
前記通信手段は、複数の搬送波信号を用い、各搬送波信号に送信データを割り付けて通信するものであって、各搬送波信号に対して伝送誤り率を評価し、評価した伝送誤り率に応じて、各搬送波信号への送信データ割り付け量を変更して通信を行うことを特徴とするエレベータかご監視装置。 - 前記通信手段は、直交周波数多重分割通信方式によって通信を行うことを特徴とする請求項2に記載のエレベータかご監視装置。
- エレベータかご内の画像または保守データを監視するエレベータかご監視装置であって、
エレベータかごと昇降路或いは機械室との双方に通信手段を設け、両通信手段をエレベータのインターホン線で接続し、かご内に設けられているインターホンに接続されているインターホン線の途中とかご外に設けられているインターホン通信装置に接続されているインターホン線との途中にそれぞれ周波数スプリッタを接続し、前記インターホン線を通信線として、前記両周波数スプリッタを介して通信を行い、
前記通信手段は、通信信号をより広い帯域に拡散して通信するスペクトル拡散通信方式によって通信を行うことを特徴とするエレベータかご監視装置。 - エレベータかご内の画像または保守データを監視するエレベータかご監視装置であって、
前記エレベータかご監視装置は、エレベータかごと昇降路或いは機械室との双方に前記エレベータかごに直流電圧を供給する電線を利用した通信手段を設け、
前記通信手段は、複数の搬送波信号を用い、各搬送波信号に送信データを割り付けて通信するものであって、各搬送波信号に対して伝送誤り率を評価し、評価した伝送誤り率に応じて、各搬送波信号への送信データ割り付け量を変更して通信を行うことを特徴とするエレベータかご監視装置。 - 前記通信手段は、直交周波数多重分割通信方式によって通信を行うことを特徴とする請求項5に記載のエレベータかご監視装置。
- エレベータかご内の画像または保守データを監視するエレベータかご監視装置であって、
前記エレベータかご監視装置は、エレベータかごと昇降路或いは機械室との双方に前記エレベータかごに直流電圧を供給する電線を利用した通信手段を設け、
前記通信手段は、通信信号をより広い帯域に拡散して通信するスペクトル拡散通信方式によって通信を行うことを特徴とするエレベータかご監視装置。
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