JP2009141910A

JP2009141910A - 遠方監視システム

Info

Publication number: JP2009141910A
Application number: JP2007319042A
Authority: JP
Inventors: Hideo Oishi; 秀雄大石; Hiroaki Shirasago; 浩章白砂
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2009-06-25

Abstract

【課題】オールインワン方式の端末を使用して、入出力データ点数の拡張を容易にする。
【解決手段】無線通信回線を利用して監視端末装置とサーバ２間でデータ通信を行い、監視端末装置は親装置１と、ハブ５でＬＡＮ接続した複数の子装置４で構成する。親装置は、無線通信回線の１回線でサーバと接続し、サーバからの下りデータを受信およびサーバへの上りデータ送信を行う。ハブはデータに追加されるデータ転送先番号を持つ子装置に該下りデータを転送する。
親装置は、転送先番号が自身になるときにそれを取り込むＩＯ手段を備える。親装置は子装置からのデータをバッファに一時保存しながらサーバに送信、およびサーバからのデータをバッファに一時保存しながら子装置に転送する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信回線を利用した遠方監視システムに係り、特に通信データ数の拡張に関する。

無線（ワイヤレス）通信回線を利用した遠方監視システムは、有線による遠方監視システムに比べて、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（例えば、特許文献１参照）。

このシステムは、図５に示すように、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・音声信号を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２２による監視対象からの各種データ収集、および通信インタフェース２３による監視用コンピュータとの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。

なお、ＩＰソケットとは、ＴＣＰ／ＩＰで通信を行なうコンピュータが持つネットワーク内での住所にあたるＩＰアドレスと、ＩＰアドレスのサブ（補助）アドレスであるポート番号を組み合わせたネットワークアドレスである。

他の監視装置として、図６に示すものがある（例えば、特許文献２参照）。同図において、自家用電気設備の監視信号のうち、検出信号入力部２０からのアナログ計測信号はＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号化し、接点信号入力部３０からのオン・オフ状態信号はディジタル信号化し、これらディジタル信号をコンピュータ１０に取り込み、必要な監視処理をディジタル処理で行う。監視装置は、無線ディジタル通信端末５０と接続して、監視室のコンピュータや保守員の携帯電話等との間のメール通信を可能にし、遠方監視システムの構築を可能にする。監視装置は、パソコンなどの携帯型端末装置６０と接続して、監視処理に必要な各種データ設定や監視状態表示を端末装置上で可能にする。

上記のように、遠方監視システムは、情報を収集するサーバと遠方で情報の入出力を行う複数の端末で構成し、サーバと端末の間は、設置工事が容易でランニングコストが低減できる無線通信（ＣＤＭＡ，Ｄｏｐａなど）を採用することが多くなってきている。このようなシステムでは、端末数が比較的多い場合には、専用のサーバを設置し、端末数が比較的少ない場合には、導入コストが安くて済むＡＳＰ（アプリケーション・サービス・プロバイダー）のサービスを利用し、サーバを間借りする場合がある。

いずれの場合も、遠方監視システムの遠方監視端末は、機器情報、警報出力、アナログ情報、パルスカウント値などの監視情報を取り込み、一定の周期でサーバに情報を送信（定周期送信）する機能と、機器情報、警報出力についてはイベント発生でデータの送信設定をすることにより、状態変化時に速やかにイベントデータをサーバに送信する機能を有している。イベントデータはリアルタイム性が要求されるので、端末で瞬時に判定してサーバヘのイベントデータ送信処理を行い、サーバからは、運転者のパソコンまたは携帯電話ヘメール通知する方法を採用している。システム構成例を図７に示す。同図では、無線通信回線として第３世代携帯電話網とインターネット網を利用し、携帯端末による無線通信で監視・制御を可能にする。
特開２００６−３３４４１号公報特開２００４−３６２５１０号公報

遠方監視システムの場合、監視端末には主に以下の２種類の構成が考えられる。

（ａ）シーケンサのようなＩＯの拡張性を重視するが、比較的高い価格帯の装置になるもの。

（ｂ）監視端末を安価に構成するため、予め決めた入出力点数以内で使用することを前提としたオールインワン方式のもの。

現在の技術で記載した端末装置は、上記のオールインワン方式に相当する装置であり、安価にシステムを構成するために予め決められた入出力点数以内で使用することを前提としていた。しかしながら、この端末装置の適用が拡大し始めるに従い、適用できる入出力点数を拡大する要望がでてきた。もともと、入出力点数を一定点数に制約しているため、それ以上の点数に適用するためには、端末装置の数を増やして、無線の回線数も増やす必要があるため、毎月必要な回線使用料金の費用が増えてしまう。

また、常時通信を行っている場合には、伝送負荷の制約で回線を増やすことが好ましい場合もあるが、一般に無線通信の場合は通信するデータ量による従量制課金のため、通常の運転での通信データが少ないことが多い。１日に数回程度装置状態をサーバに送信するシステムでは、１台毎に無線通信する場合と、複数台を纏めて通信する場合を比較すると、現状の方式では通信データ量に対する通信費が高くなるので、複数台の端末のデータを纏めて同じ回線でサーバに送信することが好ましい。

例えば、監視データ点数が５端末分相当の場合、各端末とも１回に送信するデータの大きさは共通とし、回線使用料：５００円、１回の送信データで１円、１日平均４回の通信をした場合、５端末それぞれで無線の契約をすると、１ヶ月にかかる費用（５００円＋１円／回×４回／日×３０日）×５＝３１００円になる。一方、無線契約を１回線とすることができれば、月々の費用は５００円＋（１円／回×４回／日×３０日）×５＝１１００円となり、約１／３のランニングコストにすることが可能となる。

本発明の目的は、オールインワン方式の端末を使用して、入出力データ点数の拡張を容易にした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、親装置と複数の子装置をハブでＬＡＮ接続し、親装置とサーバが無線通信回線の１回線で接続し、サーバからの下りデータを受信およびサーバへの上りデータ送信を行い、ハブは下りデータに追加されるデータ転送先番号を持つ子装置に該下りデータを転送するようにしたもので、以下の構成を特徴とする。

（１）無線通信回線を利用して監視端末装置とサーバ間でデータ通信を行う遠方監視システムにおいて、
前記監視端末装置は、親装置と、この親装置とはハブでＬＡＮ接続した複数の子装置で構成し、
前記親装置は、無線通信回線の１回線で前記サーバと接続し、サーバからの下りデータを受信およびサーバへの上りデータ送信を行う手段を備えたことを特徴とする。

（２）前記親装置は、前記ハブを介して前記データに追加されるデータ転送先番号を持つ子装置に該下りデータを転送する手段を備えたことを特徴とする。

（３）前記親装置は、前記転送先番号が自身になるときに前記下りデータを取り込む手段を備えたことを特徴とする。

（４）前記親装置は、前記子装置からのデータをバッファに一時保存しながら前記サーバに送信する手段、および前記サーバからのデータをバッファに一時保存しながら前記子装置に転送する手段を備えたことを特徴とする。

（５）前記ハブと各子装置の間は、無線ＬＡＮで接続した構成を特徴とする。

（６）前記親装置および子装置は、オールインワン方式の構成にしたことを特徴とする。

（７）前記サーバは、前記親装置への診断（回線接続）要求を出して親装置およびその子装置との接続を確認する手段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、親装置と複数の子装置をハブでＬＡＮ接続し、親装置とサーバが無線通信回線の１回線で接続し、サーバからの下りデータを受信およびサーバへの上りデータ送信を行い、ハブは下りデータに追加されるデータ転送先番号を持つ子装置に該下りデータを転送するようにしたため、オールインワン方式の端末を使用して、入出力データ点数の拡張が容易になる。

具体的には、
・１つの端末（親装置）に無線通信インタフェースを設けるのみで、多くの監視情報が得られる。

・携帯電話回線の基本使用料の削減による低コストの遠方監視システムが構築できる。

・携帯電話回線の電波が届かない場所でも有線または無線ＬＡＮにて子局親局間をイーサネットで接続し、親局にて子局監視データ送信が可能となる。

・端末（子装置）は離れた複数箇所に置いても、イーサネットで接続するので無線（ＣＤＭＡ）回線は１回線で可能。

・ＣＤＭＡの電波が入りにくい場所の監視でも、無線ＬＡＮおよびイーサネットの拡張機能を使用することにより、適用できる場所が拡大する。親装置をＣＤＭＡ電波の入るところに設置し、そこから監視端末部までを無線ＬＡＮまたはイーサネット（有線）で接続する。

・サーバ側は従来の監視システムと同等の機能なので、今回の拡張方式と拡張しない方式とでサーバを共通化することが可能となる。

＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態を示す遠方監視システムの構成図である。

端末装置（親装置）１は、サーバ２側とは従来と同じにＣＤＭＡで無線接続し、端末側にイーサネット（登録商標）でＩＯを拡張するハブ３を設ける。

親装置１は、子装置４との間は、イーサネットで接続し、子装置４からデータを受信した際には、サーバ２に対してＣＤＭＡ回線の１回線で無線接続を行い、データを送信する。親装置１は、最大５台の子装置まで対応できる方式とした。なお、５台の子装置に限らず、親装置１の性能上問題がなければ制限はない。

子装置４は現場装置（機器）５から監視データを取得および制御データの伝送を可能にし、親装置１とこれらデータの伝送にはハブ３を使用する。ハブ３と子装置４間は標準プロトコルＴＣＰ／ＩＰまたはＵＤＰ／ＩＰのフォーマットを使用して、その上にアプリケーションフォーマットを搭載してデータの送受信を行う。親装置１と子装置４間は上記の通りイーサネットの標準的な接続になるため、ハブを使用することで接続端末数を拡張できる。

親装置１自身にも従来通りのＩＯ監視機能を持ち、監視データが変化した場合には、データをサーバ２に送信する。これにより、サーバ２と親装置１間の無線通信回線が１回線で、親装置も含めて６台分の端末に相当する入出力点数の監視が可能となる。

したがって、サーバから端末装置（親装置、子装置）に対して行うことができる通信機能は基本的には従来システムと同じであるが、本実施形態ではサーバ側から複数の端末に対して制御、操作を行うために、アプリケーションヘッダに転送先番号を追加し、サーバから親装置へ送られてきたデータが親装置および各子装置でどの端末装置に対するものなのかを判断できるようにしている。

図２は、上記システム構成でのデータの流れの例を示す。子装置４はイベント発生時または定周期で親装置１にデータを伝送し、親装置１では子装置４からのデータをバッファに一時保存しながらサーバ２に送信する。また、親装置１自身でもイベント発生や定周期でサーバ２にデータ伝送を行う。

親装置１に設けるバッファは、子装置４側から同時に送信データを受信した場合に、無線回線の接続に時間がかかるため、データを失わないように一時保存する。また、図３に示すように、サーバ２から要求するデータについては、親装置１、子装置４（１〜５台）までのどの装置への要求か判定する機能を設け、親装置１での判定の基に子装置４にデータ要求が伝送される。

上記のバッファは、ＦｌＦＯとなっており、子装置からの同時送信データまたは１装置から複数送信データがあったときにＣＤＭＡ回線接続までデータを一時的に保存する。親装置１のバッファ数は、各子装置４が同時送信した場合を考慮した回数分保管できるようにしている。

例えば、子装置の１回の送信が最大５データのとき、５データ×５端末＝２５データをバッファに保管できるようにしている。子Ｎｏ判定は、アプリケーションヘッダ部に転送先番号を設けており、その番号をみてどの端末装置のデータか判断し、該当端末に対して送信する機能である。

したがって、本実施形態では、以下のシステム構成にして、入出力データ点数の拡張を容易にする。

・ＣＤＭＡ回線を１回線で、複数端末（子装置）のデータをサーバに伝送できるようにする。

・サーバからの下りデータは、子装置の判定機能を設けたこと。子装置のＮｏとＩＰアドレスを対応させる。

・子装置からの上りデータは、親装置に子装置からの送信データを受信する機能を設ける。子装置からの同時送信データを欠落しないようにバッファを設ける。

・サーバ側に、各端末装置が親装置または子装置１〜５のいずれかであることを設定する機能を設ける。この設定機能は、以下の追加設定項目とする。

なお、図１の構成において、子装置４は、ＣＤＭＡ版の監視端末と同様にイーサネット版の監視端末があり、基本的にはイーサネット版の端末に準じた機能である。

また、図４に示すように、サーバ２から親装置１への診断（回線接続）要求を出して親装置およびその子装置との接続を確認する機能も設ける。

＜実施形態２＞
本実施形態では、実施形態１における親装置１と子装置４との間を無線ＬＡＮで接続する。図１に示す実施形態１のＨＵＢ３と子装置４の間を市販の無線ＬＡＮを適用することにより実現する。これにより、ＣＤＭＡ回線が届かない、または電波感度が低い場合に、感度が良い場所に親装置１を置き、親装置１から子装置４までをイーサネットの無線ＬＡＮを適用することにより、本システムにおける適用箇所の拡大を図ることができる。

本発明の実施形態を示す遠方監視システムの構成図。実施形態におけるデータの流れの例。実施形態におけるサーバから端末への要求の例。サーバから親装置への診断（回線接続）の例。遠方監視システムの全体構成図。従来の監視装置の構成例。携帯端末による無線通信システムの例。

符号の説明

１親装置
２通信サーバ
３ハブ
４子装置
５現場装置

Claims

無線通信回線を利用して監視端末装置とサーバ間でデータ通信を行う遠方監視システムにおいて、
前記監視端末装置は、親装置と、この親装置とはハブでＬＡＮ接続した複数の子装置で構成し、
前記親装置は、無線通信回線の１回線で前記サーバと接続し、サーバからの下りデータを受信およびサーバへの上りデータ送信を行う手段を備えたことを特徴とする遠方監視システム。
前記親装置は、前記ハブを介して前記データに追加されるデータ転送先番号を持つ子装置に該下りデータを転送する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の遠方監視システム。
前記親装置は、前記転送先番号が自身になるときに前記下りデータを取り込む手段を備え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。
前記親装置は、前記子装置からのデータをバッファに一時保存しながら前記サーバに送信する手段、および前記サーバからのデータをバッファに一時保存しながら前記子装置に転送する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。
前記ハブと各子装置の間は、無線ＬＡＮで接続した構成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。
前記親装置および子装置は、オールインワン方式の構成にし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。
前記サーバは、前記親装置への診断（回線接続）要求を出して親装置およびその子装置との接続を確認する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。