JP2021174099A - Intrinsically safe explosion-proof type detection system - Google Patents

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Abstract

To provide an intrinsically safe explosion-proof type detection system capable of reducing management cost of power supply units.SOLUTION: An intrinsically safe explosion-proof type detection system 100 comprises: a plurality of detectors 10 that detect whether predetermined abnormalities are detected and that include input/output units for outputting detection results as digital signals to signal converters 72 and for inputting and outputting the digital signals to and from the signal converters 72; the signal converters 72 for relaying signal transmission and reception between the detectors 10 and a host system 80; power supply units 74 for supplying electric power to the detectors 10; cable units 90 that include a plurality of signal transmission lines provided so as to connect between the signal converters 72 and the input/output units and supply electric power from the power supply units 74 to the detectors 10; and wireless transmission/reception units 76 for transmitting and receiving signals by wireless communication between the host system 80 and the signal converters 72.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は本質安全防爆型検知システムに関する。 The present invention relates to an intrinsically safe explosion-proof detection system.

従来より、測定器として、センサを備えた無線機器が知られている(特許文献1、2)。 Conventionally, a wireless device provided with a sensor has been known as a measuring instrument (Patent Documents 1 and 2).

特開2019−92116号公報JP-A-2019-921116 特開2019−90761号公報JP-A-2019-90761

可燃性ガス等が充満する危険個所に設置される検知器については、監視エリアに複数台設置する場合があり、上記の特許文献1、2の測定器を設置すると、一台一台、電池を備えているため、電池交換の際のコストが大きくなってしまう。 Regarding detectors installed in dangerous places filled with flammable gas, etc., there are cases where multiple detectors are installed in the monitoring area. Since it is provided, the cost for battery replacement increases.

本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、電源部の管理コストを低減することができる本質安全防爆型検知システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an intrinsically safe explosion-proof detection system capable of reducing the management cost of the power supply unit.

上記目的を達成するために、本発明に係る本質安全防爆型検知システムは、センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部、及び前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として信号変換器へ出力するとともに、前記信号変換器とデジタル信号を授受する入出力部を含む複数台の検知器と、前記複数台の検知器の各々と上位装置との間における信号の授受の中継を行う信号変換器と、前記複数台の検知器の各々へ電力を供給する電源部と、前記信号変換器と前記複数台の検知器の各々の前記入出力部との間を接続するように設けられた、前記デジタル信号を伝送するための信号伝送線を含むと共に、前記検知器に対して前記電源部からの電力供給を行う伝送ケーブル部と、前記上位装置と前記信号変換器との間における信号の授受を無線通信により行う無線送受信部と、を含んで構成されている。 In order to achieve the above object, the intrinsically safe explosion-proof detection system according to the present invention monitors environmental information or determines whether or not a predetermined abnormality has been detected based on the sensor information detected by the sensor. A plurality of detectors including a detection unit and an input / output unit that outputs a monitoring result or a determination result by the detection unit to a signal converter as a digital signal and exchanges a digital signal with the signal converter, and the plurality of units. A signal converter that relays the transmission and reception of signals between each of the detectors and the host device, a power supply unit that supplies power to each of the plurality of detectors, and the signal converter and the plurality of detectors. A signal transmission line for transmitting the digital signal provided so as to connect to each of the input / output units of the detector is included, and power is supplied to the detector from the power supply unit. It is configured to include a transmission cable unit for performing signals and a wireless transmission / reception unit for transmitting and receiving signals between the host device and the signal converter by wireless communication.

本発明の一態様である本質安全防爆型検知システムによれば、電源部の管理コストを低減することができる、という効果が得られる。 According to the intrinsically safe explosion-proof detection system, which is one aspect of the present invention, the effect that the management cost of the power supply unit can be reduced can be obtained.

本発明の第1の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the intrinsically safe explosion-proof detection system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るケーブル部の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the cable part which concerns on 1st Embodiment of this invention. マンチェスタ符号化バス給電を用いた伝送方式における電流の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the current in the transmission system using Manchester coded bus feeding. 平衡型差動信号伝送を用いた伝送方式を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the transmission system using the balanced differential signal transmission. 平衡型差動信号伝送を用いた伝送方式における電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of voltage in the transmission system using the balanced differential signal transmission. 検知器をツリー接続した場合のイメージ図である。It is an image diagram when the detector is connected in a tree. マンチェスタ符号化バス給電を用いた伝送方式における電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the voltage in the transmission system using Manchester coded bus power supply. 高周波電圧変調を用いた伝送方式における電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of voltage in the transmission system using high frequency voltage modulation. 本発明の第1の実施の形態に係る検知器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the detector which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る検知器の演算処理部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the arithmetic processing part of the detector which concerns on 1st Embodiment of this invention. 検知器からの伝送信号のデータ構成を示す図である。It is a figure which shows the data structure of the transmission signal from a detector. 通常時の本質安全防爆型検知システムの上位システムと信号変換器と検知器との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。It is a sequence diagram which shows the exchange of a signal between a superordinate system of an intrinsically safe explosion-proof detection system, a signal converter, and a detector at a normal time. 異常時の本質安全防爆型検知システムの上位システムと信号変換器と検知器との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。It is a sequence diagram which shows the exchange of a signal between a superordinate system of an intrinsically safe explosion-proof detection system at the time of an abnormality, a signal converter and a detector. (A)単独の火災信号の電流の変化を示すグラフ、(B)単独の火災信号の電流の変化を示すグラフ、(C)2つの火災信号を重ね合わせた信号の電流の変化を示すグラフである。(A) A graph showing a change in the current of a single fire signal, (B) a graph showing a change in the current of a single fire signal, and (C) a graph showing a change in the current of a signal obtained by superimposing two fire signals. be. 火災信号が同時に出力された場合における本質安全防爆型検知システムの上位システムと信号変換器と検知器との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。It is a sequence diagram which shows the signal exchange between the superordinate system of an intrinsically safe explosion-proof detection system, a signal converter, and a detector when a fire signal is output at the same time. ケーブル部の断線又は短絡が発生した場合のイメージ図である。It is an image diagram at the time of disconnection or short circuit of a cable part. 本発明の第2の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the intrinsically safe explosion-proof detection system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. ケーブル部の断線又は短絡が発生した場合のイメージ図である。It is an image diagram at the time of disconnection or short circuit of a cable part.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<本発明の実施の形態の概要>
本発明の実施の形態は、危険箇所(可燃性ガス蒸気場所、可燃性粉じん場所)で火災又は異常温度を検知し、当該情報を上位システムへ無線通信により送信する本質安全防爆型検知システムのネットワーク構成に係るものである。
<Outline of Embodiment of the present invention>
An embodiment of the present invention is a network of an intrinsically safe explosion-proof detection system that detects a fire or an abnormal temperature at a dangerous place (combustible gas vapor place, flammable dust place) and transmits the information to a higher-level system by wireless communication. It is related to the configuration.

また、各検知器は大半をスリープモード(消費電流:400nA程度)にて動作し、設置箇所の環境データ(温度、振動、圧力、ガス濃度、音、衝撃、回転速度、液面高さ等)の取得時のみにランニングモード(消費電流:数μA〜数100μA)となる。 In addition, most of each detector operates in sleep mode (current consumption: about 400 nA), and environmental data of the installation location (temperature, vibration, pressure, gas concentration, sound, impact, rotation speed, liquid level, etc.) The running mode (current consumption: several μA to several 100 μA) is set only when the above is acquired.

上記環境データの取得にかかる時間は検知器によって異なるものの、1回あたり約60〜90[s]程度であり、1日6〜8回程度実施した場合でも、1日あたりのランニングモードは5分程度であり、大半をスリープモードにて過ごす。 Although the time required to acquire the above environmental data varies depending on the detector, it is about 60 to 90 [s] each time, and even if it is performed about 6 to 8 times a day, the running mode per day is 5 minutes. Most of the time is spent in sleep mode.

ランニングモードへの切り替わりは、各検知器のマイコンの内蔵タイマを使用する方法や、信号送受信器からのポーリングによる割り込みで実施する方法があり、環境データを取得して信号送受信器へ伝送した後、スリープモードへ再移行する。 Switching to the running mode can be performed by using the built-in timer of the microcomputer of each detector or by interrupting by polling from the signal transmitter / receiver. After acquiring the environmental data and transmitting it to the signal transmitter / receiver, Re-transition to sleep mode.

例えば上記マイコンにおいて、CPUやフラッシュ、ほとんどの周辺機能を停止させ、クロックのみを動作させることで上記動作を極低消費電力で実行できる。 For example, in the above-mentioned microcomputer, the above-mentioned operation can be executed with extremely low power consumption by stopping the CPU, the flash, and most of the peripheral functions and operating only the clock.

また、各検知器に順送り回路等を設けておき、信号送受信器からその動作開始を制御する手法も有効である。これにより、電源部(電池ユニット)からみてケーブル部上に接続される検知器は1個となり、当該検知器の動作電流のみが消費電流となる。 It is also effective to provide a progressive circuit or the like in each detector and control the start of operation from the signal transmitter / receiver. As a result, the number of detectors connected to the cable unit as viewed from the power supply unit (battery unit) is one, and only the operating current of the detector is the current consumption.

また各検知器と信号送受信器の信号伝送には、一例として物理層にLVDS(Low voltage differential signaling)又は電流/電圧変調量を低減したMBPを使用し、データ量を削減した独自プロトコルを使用することにより、当該伝送に係る消費電流も低減する。 For signal transmission between each detector and signal transmitter / receiver, for example, LVDS (Low voltage differential signaling) or MBP with reduced current / voltage modulation is used for the physical layer, and a unique protocol with reduced data volume is used. As a result, the current consumption related to the transmission is also reduced.

更に、下位無線送受信器の信号伝送には、例えば物理層にLPWA(Low Power Wide Area、LoRaWANやSigfox)を使用し、同じく独自プロトコルとしてデータ量を削減することにより、当該伝送に係る消費電流も低減する。 Furthermore, for signal transmission of the lower wireless transmitter / receiver, for example, LPWA (Low Power Wide Area, LoRaWAN or Sigfox) is used for the physical layer, and by reducing the amount of data as a unique protocol, the current consumption related to the transmission is also reduced. Reduce.

ここで、検知器による監視周期又は検知周期の一例を、以下に列挙する。下記の通り、収集する情報によってはプレアラームの判定にて検知器の種類に応じた検知周期を短くしたり、反対に長期間正常状態が継続する場合は、更に長い検知周期へ移行できるようにする等の対応をおこなう。したがって、最も検知周期の長い検知器によってネットワーク周期が決定される。 Here, an example of the monitoring cycle or the detection cycle by the detector is listed below. As shown below, depending on the information to be collected, the detection cycle according to the type of detector may be shortened in the pre-alarm judgment, or conversely, if the normal state continues for a long period of time, it may be possible to shift to a longer detection cycle. Take measures such as Therefore, the network cycle is determined by the detector with the longest detection cycle.

検知内容の種類が、炎検知である場合には、高速検出型では、検知周期が50msである。この場合、3sで炎の判定を行い、30sで復旧する。標準型では、検知周期が500msである。この場合、1〜2周期連続で炎が検知された場合にプレアラームへ移行し、その後、上記高速検出型と同じ検知周期に移行する。 When the type of detection content is flame detection, the high-speed detection type has a detection cycle of 50 ms. In this case, the flame is determined in 3s and restored in 30s. In the standard type, the detection cycle is 500 ms. In this case, when a flame is detected for 1 to 2 consecutive cycles, the pre-alarm shifts to the pre-alarm, and then shifts to the same detection cycle as the high-speed detection type.

また、検知器10が、炎の位置も検出する場合には、上記の炎判定の後、10sで位置判定を行う。 When the detector 10 also detects the position of the flame, the position is determined in 10 s after the above flame determination.

また、検知内容の種類が炎用異常検知の場合で、異常温度検知(高温度型)であり、240〜480℃の範囲の温度を監視する場合には、検知周期が60sである。監視された温度が設定値以上の場合、高温物体であると判断し、1〜2周期連続で高温物体であると判断されるとプレアラームへ移行し、例えば10min連続で高温物体であると判断されると、異常温度であると判定する。 Further, when the type of detection content is abnormality detection for flame, abnormal temperature detection (high temperature type), and the temperature in the range of 240 to 480 ° C. is monitored, the detection cycle is 60 s. If the monitored temperature is equal to or higher than the set value, it is judged to be a high temperature object, and if it is judged to be a high temperature object for 1 to 2 cycles, it shifts to a pre-alarm, for example, it is judged to be a high temperature object for 10 minutes in a row. If so, it is determined that the temperature is abnormal.

検知内容の種類が炎用異常検知の場合で、異常温度検知(低温度型)であり、80〜200℃の範囲の温度を監視する場合には、検知周期が1hである。監視された温度が設定値以上の場合、異常温度物体であると判断し、1〜2周期連続で異常温度物体であると判断されるとプレアラームへ移行し、例えば3h連続で異常温度物体であると判断されると、異常温度であると判定する。 When the type of detection content is flame abnormality detection, abnormal temperature detection (low temperature type), and the temperature in the range of 80 to 200 ° C. is monitored, the detection cycle is 1 h. If the monitored temperature is equal to or higher than the set value, it is judged to be an abnormal temperature object, and if it is judged to be an abnormal temperature object for 1 to 2 consecutive cycles, it shifts to a pre-alarm. If it is determined to be present, it is determined that the temperature is abnormal.

また、検知内容の種類が温度用検知の場合で、温度監視(高温度型)であり、240〜480℃の範囲の温度を監視する場合には、監視周期が60sである。また、検知内容の種類が、温度監視(低温度型)であり、80〜200℃の範囲の温度を監視する場合には、監視周期が1hである。 Further, when the type of detection content is temperature detection, temperature monitoring (high temperature type) is performed, and the temperature in the range of 240 to 480 ° C. is monitored, the monitoring cycle is 60 s. Further, when the type of detection content is temperature monitoring (low temperature type) and the temperature in the range of 80 to 200 ° C. is monitored, the monitoring cycle is 1h.

また、検知内容の種類が、ガス漏れ検知である場合には、炎の高速検出型と同様に、検知周期が50msであるか、標準型と同様に、検知周期が500msである。 When the type of detection content is gas leak detection, the detection cycle is 50 ms as in the high-speed flame detection type, or 500 ms as in the standard type.

また、検知内容の種類が、液漏れ検知である場合には、検知周期が1hである。監視された抵抗値が5h連続して閾値以下の場合、プレアラームへ移行し、10h〜24h連続で監視された抵抗値が閾値以下であると判断されると、液漏れを検知したと判定する。 Further, when the type of detection content is liquid leakage detection, the detection cycle is 1h. When the monitored resistance value is continuously below the threshold value for 5 hours, the process shifts to the pre-alarm, and when it is determined that the resistance value monitored continuously for 10 hours to 24 hours is below the threshold value, it is determined that a liquid leak has been detected. ..

また、検知内容の種類が、衝撃検知である場合には、検知周期が1msである。監視された加速度が5ms連続して閾値以上の場合、プレアラームへ移行し、10ms〜24ms連続で監視された加速度が閾値以上であると判断されると、衝撃を検知したと判定する。 When the type of detection content is impact detection, the detection cycle is 1 ms. When the monitored acceleration is continuously equal to or higher than the threshold value for 5 ms, the process shifts to the pre-alarm, and when it is determined that the monitored acceleration for 10 ms to 24 ms is continuously equal to or higher than the threshold value, it is determined that an impact has been detected.

[第1の実施の形態]
<システム構成>
以下、本発明の第1の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムについて説明する。
[First Embodiment]
<System configuration>
Hereinafter, the intrinsically safe explosion-proof detection system according to the first embodiment of the present invention will be described.

図1に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム100は、複数の検知器10と、バリア70と、信号変換器72と、電源部74と、無線送受信器76と、上位システム80とを備えている。複数の検知器10と、バリア70と、信号変換器72と、電源部74と、無線送受信器76とからなるセットが、複数セット設けられている。 As shown in FIG. 1, the intrinsically safe explosion-proof detection system 100 according to the first embodiment of the present invention includes a plurality of detectors 10, a barrier 70, a signal converter 72, a power supply unit 74, and a radio. It includes a transmitter / receiver 76 and a host system 80. A plurality of sets including a plurality of detectors 10, a barrier 70, a signal converter 72, a power supply unit 74, and a wireless transmitter / receiver 76 are provided.

信号変換器72と、複数の検知器10とはケーブル部90で接続されている。 The signal converter 72 and the plurality of detectors 10 are connected by a cable unit 90.

上位システム80は、ホストコンピュータ82、DCS/PLC84、及び制御盤86の何れか一つ又は複数と、無線送受信器88とを備えている。上位システム80と、信号変換器72とは無線通信を介して接続されている。検知器10と、バリア70と、信号変換器72と、電源部74と、無線送受信器76とは、危険個所に設置され、上位システム80は、非危険個所に設置されている。 The host system 80 includes any one or more of a host computer 82, a DCS / PLC 84, and a control panel 86, and a wireless transmitter / receiver 88. The host system 80 and the signal converter 72 are connected via wireless communication. The detector 10, the barrier 70, the signal converter 72, the power supply unit 74, and the wireless transmitter / receiver 76 are installed at dangerous locations, and the host system 80 is installed at non-dangerous locations.

信号変換器72は、検知器10と無線送受信器76との間におけるデジタル信号の授受の中継および変換を行う。電源部74は、ケーブル部90を介して各検知器10へ電力を供給する。電源部74は、一次電池又は二次電池で構成される。無線送受信器76は、上位システム80と信号変換器72との間における信号の授受を無線通信により行う。 The signal converter 72 relays and converts digital signals between the detector 10 and the wireless transmitter / receiver 76. The power supply unit 74 supplies electric power to each detector 10 via the cable unit 90. The power supply unit 74 is composed of a primary battery or a secondary battery. The wireless transmitter / receiver 76 transmits / receives signals between the host system 80 and the signal converter 72 by wireless communication.

危険個所に複数台設置された検知器10は、ケーブル部90にT分岐コネクタ90Cを介して接続されており、バリア70、信号変換器72、及び無線送受信器76を介して、非危険個所に設けられた上位システム80と半二重通信を行う。ここでバリア70は、検知器10へ供給されるエネルギーを制限し、断線又は短絡時に生じる過電圧や過電流を、着火に至る火花が発生しないレベルに抑える役割を担う。また信号変換器72は、検知器10と上位システム80間の伝送信号を変換する役割を担うとともに、ネットワーク状態の監視(バスラインの断線及び短絡監視等)を行う。 A plurality of detectors 10 installed in a dangerous place are connected to a cable portion 90 via a T-branch connector 90C, and are connected to a non-dangerous place via a barrier 70, a signal converter 72, and a wireless transmitter / receiver 76. Half-duplex communication is performed with the provided host system 80. Here, the barrier 70 plays a role of limiting the energy supplied to the detector 10 and suppressing the overvoltage and overcurrent generated at the time of disconnection or short circuit to a level at which sparks leading to ignition do not occur. Further, the signal converter 72 plays a role of converting a transmission signal between the detector 10 and the host system 80, and monitors the network state (monitoring of disconnection and short circuit of the bus line, etc.).

なお、図1は一本のケーブル部90を中心としたバス接続となっているが、ツリー構造も可能である。 Although FIG. 1 shows a bus connection centered on one cable portion 90, a tree structure is also possible.

<信号伝送(検知器→信号変換器)>
ケーブル部90は、図2に示すように、信号変換器72と検知器10の後述する入出力部との間を接続するように設けられた、デジタル信号を伝送するための信号伝送線90A、及びデジタル信号を伝送すると共に検知器10に対して電源部74からの電力供給を行うための信号伝送線90Bを備えている。
<Signal transmission (detector → signal converter)>
As shown in FIG. 2, the cable unit 90 is a signal transmission line 90A for transmitting a digital signal, which is provided so as to connect between the signal converter 72 and the input / output unit described later of the detector 10. A signal transmission line 90B for transmitting a digital signal and supplying power to the detector 10 from the power supply unit 74 is provided.

検知器10は、信号伝送線90A、90Bを介して、信号(固有アドレス/火災信号/異常温度信号/状態情報等)を、2種類の異なる伝送方式にてそれぞれ信号変換器72へ伝送する。ここで、信号伝送線90Aでの第1の伝送方式には、電源ライン上にマンチェスタ符号化した伝送信号を載せる、マンチェスタ符号化バス給電(Manchester−coded Bus Powered:MBP)を用いる。MBPでは、各検知器10へ基本消費電流を供給するとともに、信号伝送を行う検知器10に対して通信用電流(例えば6[mA])を供給し、当該検知器10での電流変調(例えば±6[mA])にて電流信号を伝送する(図3参照)。また、信号伝送線90Bでの第2の伝送方式は、電圧振幅の平衡型差動信号伝送であり、信号伝送線90Aを構成する、対をなす2本の信号線にて、それぞれ逆位相の電圧信号を伝送する(図4、図5参照)。両伝送方式は危険個所への伝送手法として確立された技術であり、信頼性が非常に高い伝送方式となる。 The detector 10 transmits signals (unique address / fire signal / abnormal temperature signal / state information, etc.) to the signal converter 72 via signal transmission lines 90A and 90B by two different transmission methods. Here, as the first transmission method on the signal transmission line 90A, Manchester-coded Bus Powered (MBP), in which a Manchester-encoded transmission signal is placed on the power supply line, is used. In MBP, the basic current consumption is supplied to each detector 10, and the communication current (for example, 6 [mA]) is supplied to the detector 10 that performs signal transmission, and the current modulation (for example) in the detector 10 is performed. A current signal is transmitted at ± 6 [mA]) (see FIG. 3). The second transmission method on the signal transmission line 90B is balanced differential signal transmission of voltage amplitude, and the two paired signal lines constituting the signal transmission line 90A have opposite phases. A voltage signal is transmitted (see FIGS. 4 and 5). Both transmission methods are established technologies as transmission methods to dangerous places, and are extremely reliable transmission methods.

本実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム100では、伝送方式の異なる両方式をそれぞれ用いて信号伝送することにより、高い冗長性を有するネットワークを実現する。ここで各伝送方式の特徴を表1に示す。 In the intrinsically safe explosion-proof detection system 100 according to the present embodiment, a network having high redundancy is realized by transmitting signals using both different transmission methods. Here, the features of each transmission method are shown in Table 1.

Figure 2021174099
Figure 2021174099

更に上記両データ伝送は、最大でも30kbps程度の低い伝送速度で実施する。例えば、デジタル信号の伝送速度を、10kbps〜30kbpsとする。上記速度であれば、長距離伝送(数10km〜)を除いてインピーダンス整合を考慮する必要がなく(伝送ラインの分岐による信号反射を考慮する必要が無く)、検知器10をツリー状に配置することもできる(図6参照)。 Further, both of the above data transmissions are carried out at a low transmission speed of about 30 kbps at the maximum. For example, the transmission speed of the digital signal is 10 kbps to 30 kbps. At the above speeds, it is not necessary to consider impedance matching except for long-distance transmission (several tens of kilometers or more) (there is no need to consider signal reflection due to branching of the transmission line), and the detectors 10 are arranged in a tree shape. It can also be done (see FIG. 6).

なお、本質安全防爆型検知システム100で扱うデータ伝送量は数10bit程度であり、上記伝送速度でも充分に実用に足る仕様である。上記方式にて検知器10からそれぞれ別個に出力された信号は、信号変換器72にて任意の伝送信号(LoRaWANやZigbee、LTE-M等)に変換され、無線送受信器76により上位システム80へ送信される。なお、伝送される信号は火災や異常温度を知らせるという性質上、両方式のうち一方から信号が伝送された場合でも、上位システム80へ信号の送信を行う。 The amount of data transmitted by the intrinsically safe explosion-proof detection system 100 is about several tens of bits, and the specifications are sufficiently practical even at the above transmission speed. The signals output separately from the detector 10 by the above method are converted into arbitrary transmission signals (LoRaWAN, Zigbee, LTE-M, etc.) by the signal converter 72, and sent to the host system 80 by the wireless transmitter / receiver 76. Will be sent. Since the transmitted signal has the property of notifying a fire or an abnormal temperature, the signal is transmitted to the host system 80 even when the signal is transmitted from either of the two types.

<信号伝送(信号変換器→検知器)>
本実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム100においては、信号変換器72から検知器10へ伝送される信号(アドレス/状態確認信号等)についても、2種類の方式を併用して伝えられる。ただし危険個所においては供給できる最大電流には制限があり、MBP伝送のための電流を全ての検知器10へ供給した場合、ケーブル部90へ接続される検知器10の台数には大きな制限がかかる。例えば危険個所(ZONE0)に設置された検知器10(機器グループIIC、保護レベルia)に対するFISCO電源の許容出力電流は183mA(@出力電圧14[V])であり、接続可能台数は最大でも9台となる。そこで第1の伝送方式は、検知器10へ印加される電圧の変調により、信号伝送を行う。例として、非伝送時に検知器10へ印加される電圧が3[V]の場合、伝送時は2.5Vまで電圧を降下させ、電圧変調(通信用電圧±0.5[V])にてマンチェスタ符号化した電圧を伝送する(図7参照)。この際、印加される電流は異常検知の動作に必要な基本消費電流を設置台数で積算した値となる(例えば1[mA/台]×32台=32[mA])。本手法により、MBP伝送ラインと同一ラインで通信時の消費電流を抑えることが可能であり、検知器10の設置可能台数を増加させることができる。本方式では、全検知器10に対して同時に信号伝送が可能となる。ただし上記手法は一例であり、0.75〜1.0[V]の高周波電圧変調にて信号形成する伝送手法等も可能である(図8参照。)
<Signal transmission (signal converter → detector)>
In the intrinsically safe explosion-proof detection system 100 according to the present embodiment, the signals (address / status confirmation signal, etc.) transmitted from the signal converter 72 to the detector 10 are also transmitted by using two types of methods in combination. .. However, there is a limit to the maximum current that can be supplied at dangerous points, and if the current for MBP transmission is supplied to all the detectors 10, the number of detectors 10 connected to the cable section 90 is greatly limited. .. For example, the permissible output current of the FISCO power supply for the detector 10 (equipment group IIC, protection level ia) installed at the dangerous location (ZONE0) is 183mA (@ output voltage 14 [V]), and the maximum number of connectable units is 9. It becomes a stand. Therefore, in the first transmission method, signal transmission is performed by modulating the voltage applied to the detector 10. As an example, when the voltage applied to the detector 10 during non-transmission is 3 [V], the voltage is lowered to 2.5 V during transmission, and voltage modulation (communication voltage ± 0.5 [V]) is used. A Manchester-encoded voltage is transmitted (see FIG. 7). At this time, the applied current is a value obtained by integrating the basic current consumption required for the operation of abnormality detection by the number of installed units (for example, 1 [mA / unit] x 32 units = 32 [mA]). According to this method, it is possible to suppress the current consumption during communication on the same line as the MBP transmission line, and it is possible to increase the number of detectors 10 that can be installed. In this method, signals can be transmitted to all detectors 10 at the same time. However, the above method is an example, and a transmission method for forming a signal by high-frequency voltage modulation of 0.75 to 1.0 [V] is also possible (see FIG. 8).

なお第2の伝送方式では、差動信号伝送を用い、対をなす2本の信号線にてそれぞれ逆位相の電圧信号を伝送する。このように、2種類の異なる伝送方式にて信号伝送を冗長化することにより、本質安全防爆型検知システム100の信頼性を向上させることができる。 In the second transmission method, differential signal transmission is used, and voltage signals having opposite phases are transmitted by two paired signal lines. In this way, the reliability of the intrinsically safe explosion-proof detection system 100 can be improved by making the signal transmission redundant by two different transmission methods.

<伝送ケーブル>
本実施の形態においては、2種類の信号伝送線90A、90B(MBP用、差動信号伝送用)が、1本のケーブル部90に収められることを特徴とする(図2参照)。これにより、省配線化による施工コスト低減や、ケーブル誤接続のリスク低減を図れる。また、誤接続による本質安全性の損失リスクを低減できる。加えて、ケーブル部90を両端コネクタ付きとし、検知器10やT分岐コネクタ90C、終端抵抗と、コネクタ接続できるようにすることで、より一層の施工コストを低減することができ、誤接続や検知器10の筐体内への異物混入リスクも低減できる。
<Transmission cable>
In the present embodiment, two types of signal transmission lines 90A and 90B (for MBP and differential signal transmission) are housed in one cable section 90 (see FIG. 2). As a result, it is possible to reduce the construction cost by saving wiring and reduce the risk of incorrect cable connection. In addition, the risk of loss of intrinsic safety due to incorrect connection can be reduced. In addition, the cable portion 90 is provided with connectors on both ends so that the connector can be connected to the detector 10, the T-branch connector 90C, and the terminating resistor, so that the construction cost can be further reduced, and erroneous connection or detection can be performed. The risk of foreign matter entering the housing of the vessel 10 can also be reduced.

<検知器の構成>
図9に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る検知器10は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域の赤外光を検出する第1センサ12と、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μm近傍の帯域の赤外光を検出する第2センサ14と、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μm近傍の帯域の赤外光を検出する第3センサ16と、上記の3つの帯域より短い帯域の3.0μm近傍のバンドの光を監視窓330を介して検出する第4センサ318とを備えている。また、検知器10は、第1センサ12からの信号を増幅する増幅部18と、第2センサ14からの信号を増幅する増幅部20と、第3センサ16からの信号を増幅する増幅部22と、第4センサ318からの信号を増幅する増幅部322と、増幅部18、20、22、322からの信号を切り替えるスイッチ24と、スイッチ24からの信号をデジタル値に変換するAD変換部26とを備えている。また、検知器10は、炎又は異常温度を検知する処理を行う演算処理部28と、入出力部32とを備えている。
<Detector configuration>
As shown in FIG. 9, the detector 10 according to the first embodiment of the present invention includes the first sensor 12 that detects infrared light in a band near 4.5 μm of the carbon dioxide resonance radiation band emitted by the flame. , The second sensor 14 that detects infrared light in the band near 4.0 μm in the wavelength band shorter than the carbon dioxide resonance radiation band, and red in the band near 5.0 μm in the wavelength band longer than the carbon dioxide resonance radiation band. It includes a third sensor 16 that detects external light, and a fourth sensor 318 that detects light in a band in the vicinity of 3.0 μm, which is shorter than the above three bands, through the monitoring window 330. Further, the detector 10 includes an amplification unit 18 that amplifies the signal from the first sensor 12, an amplification unit 20 that amplifies the signal from the second sensor 14, and an amplification unit 22 that amplifies the signal from the third sensor 16. The amplification unit 322 that amplifies the signal from the fourth sensor 318, the switch 24 that switches the signals from the amplification units 18, 20, 22, and 322, and the AD conversion unit 26 that converts the signal from the switch 24 into a digital value. And have. Further, the detector 10 includes an arithmetic processing unit 28 that performs processing for detecting a flame or an abnormal temperature, and an input / output unit 32.

入出力部32は、演算処理部28によって炎又は異常温度を検知したことをデジタル信号として信号変換器72へ出力するとともに、信号変換器72とデジタル信号を授受する。 The input / output unit 32 outputs to the signal converter 72 as a digital signal that the arithmetic processing unit 28 has detected a flame or an abnormal temperature, and also exchanges a digital signal with the signal converter 72.

また、上記図9に示すように、検知器10は、筐体310Aの一部に監視窓330が設けられている。 Further, as shown in FIG. 9, the detector 10 is provided with a monitoring window 330 in a part of the housing 310A.

第1センサ12は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域の赤外光を透過するフィルター12Aと、フィルター12Aを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を2次元状に配列させたアレイセンサ12Bと、フィルター12Aの前に配置された光学レンズ12Cとを備えている。 The first sensor 12 detects the filter 12A that transmits infrared light in the band near 4.5 μm of the carbon dioxide resonance radiation band emitted by the flame and the infrared light that has passed through the filter 12A, and converts it into an electric signal of a DC component. It includes an array sensor 12B in which detection elements to be converted are arranged in a two-dimensional manner, and an optical lens 12C arranged in front of the filter 12A.

第2センサ14は、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μm近傍の帯域の赤外光を透過させるフィルター14Aと、フィルター14Aを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を2次元状に配列させたアレイセンサ14Bと、フィルター14Aの前に配置された光学レンズ14Cとを備えている。 The second sensor 14 detects the filter 14A that transmits infrared light in the band near 4.0 μm in the wavelength band shorter than the carbon dioxide resonance radiation band and the infrared light that has passed through the filter 14A, and detects the electricity of the DC component. It includes an array sensor 14B in which detection elements for converting signals are arranged in a two-dimensional manner, and an optical lens 14C arranged in front of a filter 14A.

第3センサ16は、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μm近傍の帯域の赤外光を透過させるフィルター16Aと、フィルター16Aを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を2次元状に配列させたアレイセンサ16Bと、フィルター16Aの前に配置された光学レンズ16Cとを備えている。 The third sensor 16 detects the filter 16A that transmits infrared light in a band near 5.0 μm in a wavelength band longer than the carbon dioxide resonance radiation band and the infrared light that has passed through the filter 16A, and detects electricity as a DC component. It includes an array sensor 16B in which detection elements for converting signals are arranged in a two-dimensional manner, and an optical lens 16C arranged in front of the filter 16A.

第4センサ318は、監視窓330を透過した自然光のうち、4.0μm以下の可視光域を含む範囲の少なくとも一部である短波長域の光を透過させるフィルター318Aと、フィルター318Aを透過した光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子318Bとを備えている。 The fourth sensor 318 transmits the filter 318A that transmits light in the short wavelength region, which is at least a part of the range including the visible light region of 4.0 μm or less, and the filter 318A, among the natural light transmitted through the monitoring window 330. It includes a detection element 318B that detects light and converts it into an electric signal of a DC component.

アレイセンサ12Bの各検出素子は、アレイセンサ14Bの各検出素子及びアレイセンサ16Bの各検出素子と対応するように配置されている。 Each detection element of the array sensor 12B is arranged so as to correspond to each detection element of the array sensor 14B and each detection element of the array sensor 16B.

また、アレイセンサ12B、14B、16Bは、予め定められた監視角度(例えば、90度)で、赤外光を検出しており、対応するアレイセンサ12Bの検出素子、アレイセンサ14Bの検出素子、及びアレイセンサ16Bの検出素子は、予め定められた同じ領域からの赤外光を検出している。 Further, the array sensors 12B, 14B, 16B detect infrared light at a predetermined monitoring angle (for example, 90 degrees), and the corresponding detection element of the array sensor 12B, the detection element of the array sensor 14B, And the detection element of the array sensor 16B detects infrared light from the same predetermined region.

また、光学レンズ12C、14C、16Cは、各々1枚以上のレンズで構成されている。なお、光学レンズ12C、14C、16Cは、各々2枚以上のレンズで構成されていることが望ましい。これは、アレイセンサ12Bの検出素子、アレイセンサ14Bの検出素子、及びアレイセンサ16Bの検出素子の広い監視角度に対して、フラットな面にできる限り焦点を結ばせるためである。また、レンズの反射によりロスを少なくする為に、レンズに反射防止膜(ARコート)を蒸着することにより、検出素子の感度を増加させることも可能である。レンズ材料は、サファイア、カルコゲナイドガラス、シリコン、ゲルマニウムなどである。 Further, each of the optical lenses 12C, 14C, and 16C is composed of one or more lenses. It is desirable that the optical lenses 12C, 14C, and 16C are each composed of two or more lenses. This is to focus as much as possible on the flat surface with respect to the wide monitoring angles of the detection element of the array sensor 12B, the detection element of the array sensor 14B, and the detection element of the array sensor 16B. Further, in order to reduce the loss due to the reflection of the lens, it is possible to increase the sensitivity of the detection element by depositing an antireflection film (AR coat) on the lens. Lens materials include sapphire, chalcogenide glass, silicon, germanium and the like.

なお、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域の赤外光を検出する弱い電気信号を確実に捉えるために、第1センサ12と同じセンサを更に設けてもよい。 In addition, the same sensor as the first sensor 12 may be further provided in order to reliably capture a weak electric signal that detects infrared light in a band in the vicinity of 4.5 μm of the carbon dioxide resonance radiation band.

第1センサ12〜第4センサ318の検出素子は、サーモパイルで構成されているが、InAsSb素子など、他の光起電力タイプの素子や、抵抗変化を利用したマイクロボロメータ素子、PbSeなどの光導電タイプの素子で構成することもある。なお、サーモパイルやマイクロボロメータと比較して、他の素子は、赤外線検出速度が極めて速い。このため、回路構成は同じでも、AD変換速度を速くする事で、極めて高速に炎を検出することが出来る検知器を構成することが可能となる。 The detection elements of the first sensor 12 to the fourth sensor 318 are composed of thermopile, but other photoelectromotive power type elements such as InAsSb element, microbolometer element utilizing resistance change, and photoconductivity such as PbSe. It may be composed of type elements. Compared with thermopile and microbolometer, other elements have extremely high infrared detection speed. Therefore, even if the circuit configuration is the same, by increasing the AD conversion speed, it is possible to configure a detector capable of detecting a flame at an extremely high speed.

増幅部18、20、22、322は、第1センサ12の各検出素子の電気信号、第2センサ14の各検出素子の電気信号、第3センサ16の各検出素子の電気信号、及び第4センサ318の検出素子318Bの電気信号をそれぞれ独立して増幅する。 The amplification units 18, 20, 22, and 222 include an electric signal of each detection element of the first sensor 12, an electric signal of each detection element of the second sensor 14, an electric signal of each detection element of the third sensor 16, and a fourth. The electric signal of the detection element 318B of the sensor 318 is amplified independently.

スイッチ24は、増幅部18、20、22、322によって個別に増幅された電気信号を、一定の時間で順次切り替えて一つの電気信号に集約するスイッチ部(図示省略)を含み、当該スイッチ部により一つに集約された電気信号を出力する。なお、スイッチ24を設けずに、増幅部18、20、22、322のそれぞれに対して、AD変換部を設けて、増幅された電気信号をデジタル値に個別に変換して演算処理部28に出力するようにしてもよい。 The switch 24 includes a switch unit (not shown) that sequentially switches the electric signals individually amplified by the amplification units 18, 20, 22, and 222 and aggregates them into one electric signal at a fixed time. Outputs an integrated electrical signal. In addition, without providing the switch 24, an AD conversion unit is provided for each of the amplification units 18, 20, 22, and 322, and the amplified electric signal is individually converted into a digital value in the arithmetic processing unit 28. It may be output.

演算処理部28は、CPUで構成されている。演算処理部28を、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図10に示すように、演算処理部28は、信号取得部40、検知部44、及び入出力制御部46を備えている。 The arithmetic processing unit 28 is composed of a CPU. The arithmetic processing unit 28 will be described by a functional block divided for each function realization means. As shown in FIG. 10, the arithmetic processing unit 28 includes a signal acquisition unit 40, a detection unit 44, and an input / output control unit 46. There is.

信号取得部40は、AD変換部26から出力された信号から、第1センサ12の各検出素子からの電気信号の値、第2センサ14の各検出素子からの電気信号の値、第3センサ16の各検出素子からの電気信号の値、及び第4センサ318の検出素子318Bからの電気信号の値を取得する。 The signal acquisition unit 40 uses the signal output from the AD conversion unit 26 to obtain the value of the electric signal from each detection element of the first sensor 12, the value of the electric signal from each detection element of the second sensor 14, and the third sensor. The value of the electric signal from each of the 16 detection elements and the value of the electric signal from the detection element 318B of the fourth sensor 318 are acquired.

検知部44は、信号取得部40によって取得された、第1センサ12の各検出素子からの電気信号の値、第2センサ14の各検出素子からの電気信号の値、及び第3センサ16の各検出素子からの電気信号の値に基づいて、アレイセンサ12Bの各検出素子に対し、炎又は異常温度を検知したか否かを判定する。なお、判定方法については特許文献(国際公開第2018/198504号)に記載の手法と同様であるため、説明を省略する。 The detection unit 44 includes the value of the electric signal from each detection element of the first sensor 12, the value of the electric signal from each detection element of the second sensor 14, and the value of the electric signal acquired by the signal acquisition unit 40, and the third sensor 16. Based on the value of the electric signal from each detection element, it is determined whether or not a flame or an abnormal temperature is detected for each detection element of the array sensor 12B. Since the determination method is the same as the method described in Patent Document (International Publication No. 2018/198504), the description thereof will be omitted.

また、検知部44は、アレイセンサ12Bの検出素子のうち、炎を検知したと判定された検出素子に対して予め定められた位置を、火災位置として判定する。 Further, the detection unit 44 determines, among the detection elements of the array sensor 12B, a predetermined position with respect to the detection element determined to have detected the flame as a fire position.

検出素子に対して予め定められる位置は、検知器10を設置するときに、位置計測器を用いて、検出素子毎に実空間上の検出位置を計測して設定しておけばよい。 When the detector 10 is installed, the predetermined position with respect to the detection element may be set by measuring the detection position in the real space for each detection element using the position measuring instrument.

検知部44は、炎を検知したと判定された検出素子からの電気信号の値に基づいて、炎の空間的な大きさである規模Wを判定する。 The detection unit 44 determines the scale W, which is the spatial magnitude of the flame, based on the value of the electric signal from the detection element determined to have detected the flame.

検知部44は、災を検知したと判定された場合、火災位置を報知するように入出力制御部46を制御する。例えば、入出力制御部46は、火災信号をケーブル部90を介して信号変換器72へ送信させる。 When it is determined that a disaster has been detected, the detection unit 44 controls the input / output control unit 46 so as to notify the fire position. For example, the input / output control unit 46 transmits a fire signal to the signal converter 72 via the cable unit 90.

また、検知部44は、第3センサ16の検出素子からの電気信号の値と、第4センサ318の検出素子318Bからの電気信号の値とが、予め定められた条件を満たした場合に、監視窓330、第3センサ16、第4センサ318、増幅部18、20、22、322、スイッチ24、AD変換部26、又は演算処理部28が異常状態であると判定し、異常状態を報知するように入出力制御部46を制御する。例えば、入出力制御部46は、窓汚れ又はその他異常を示す信号をケーブル部90を介して信号変換器72へ送信させる。 Further, the detection unit 44 determines that the value of the electric signal from the detection element of the third sensor 16 and the value of the electric signal from the detection element 318B of the fourth sensor 318 satisfy predetermined conditions. The monitoring window 330, the third sensor 16, the fourth sensor 318, the amplification units 18, 20, 22, 222, the switch 24, the AD conversion unit 26, or the arithmetic processing unit 28 determine that the abnormal state is present and notify the abnormal state. The input / output control unit 46 is controlled so as to do so. For example, the input / output control unit 46 causes the signal converter 72 to transmit a signal indicating window dirt or other abnormality via the cable unit 90.

<本質安全防爆型検知システムの作用>
次に、本発明の第1の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム100の作用について説明する。
<Operation of intrinsically safe explosion-proof detection system>
Next, the operation of the intrinsically safe explosion-proof detection system 100 according to the first embodiment of the present invention will be described.

まず、本質安全防爆型検知システム100に設置される検知器10に対しては、それぞれに個別のアドレスが付与される。これにより、検知器10と信号変換器72との間のデータ伝送では、アドレスと各種情報を併せた信号の授受がなされる。例として、ケーブル部90上に32台の検知器10が接続される場合、アドレス部は5bitで表現され、その後ろに数bitの状態情報(火災信号、異常温度、窓汚れ、火災位置等)が付け加えられる(図11)。なお本アドレスは、上位システム80からの信号伝送や、検知器10内に設けられたディップスイッチ等で任意に変更可能である。 First, an individual address is assigned to each of the detectors 10 installed in the intrinsically safe explosion-proof detection system 100. As a result, in the data transmission between the detector 10 and the signal converter 72, a signal including an address and various information is exchanged. As an example, when 32 detectors 10 are connected on the cable unit 90, the address unit is represented by 5 bits, and several bits of state information (fire signal, abnormal temperature, window dirt, fire position, etc.) are behind it. Is added (Fig. 11). This address can be arbitrarily changed by signal transmission from the host system 80, a DIP switch provided in the detector 10, or the like.

また、検知器10によって、炎又は異常温度を検知する処理が、一定の周期毎に繰り返し実行される。また、検知器10によって、検知器10の異常状態を判定する処理が、一定の周期毎に繰り返し実行される。 Further, the detector 10 repeatedly executes the process of detecting the flame or the abnormal temperature at regular intervals. Further, the detector 10 repeatedly executes the process of determining the abnormal state of the detector 10 at regular intervals.

このとき、本質安全防爆型検知システム100において、通常時、以下のデータの授受が行われる。 At this time, in the intrinsically safe explosion-proof detection system 100, the following data is normally exchanged.

<データの授受(通常時)>
本質安全防爆型検知システム100では、通常時、ポーリング形式にて各検知器10の状態チェックが行われる。具体的には、信号変換器72から各検知器10(各アドレス)に対して順に状態情報要求信号を出力し(S1)、指定された検知器10が当該情報(アドレス及び異常なし/窓汚れ/その他異常等)を出力する(S2)。これをアドレス順に各検知器10に対して実施し、1サイクルが完了した時点で収集した状態情報を上位システム80へ無線通信により送信する。これを一定時間サイクルで繰り返す(図12)。
<Data transfer (normal time)>
In the intrinsically safe explosion-proof detection system 100, the state of each detector 10 is normally checked in a polling format. Specifically, the signal converter 72 outputs a status information request signal to each detector 10 (each address) in order (S1), and the designated detector 10 outputs the information (address and no abnormality / window dirt). / Other abnormalities, etc.) are output (S2). This is performed for each detector 10 in the order of addresses, and the state information collected when one cycle is completed is transmitted to the host system 80 by wireless communication. This is repeated in a fixed time cycle (Fig. 12).

なお本状態チェックにより、後述する断線箇所の特定が可能である。信号変換器72からの状態情報要求信号に対して返答がない検知器10の数やアドレスにより、断線箇所の特定が可能となる。 By this state check, it is possible to identify the disconnection point, which will be described later. The disconnection location can be specified by the number and address of the detectors 10 that do not respond to the state information request signal from the signal converter 72.

上記のように、検知器10およびネットワークの機能を定期的に診断し診断結果を上位システム80へ無線通信により伝送することにより、本質安全防爆型検知システム100の信頼性を向上できるだけでなく、メンテナンスコスト等を低減できる。 As described above, by periodically diagnosing the functions of the detector 10 and the network and transmitting the diagnosis result to the host system 80 by wireless communication, not only the reliability of the intrinsically safe explosion-proof detection system 100 can be improved, but also maintenance Costs can be reduced.

また、検知器10によって炎又は異常温度が検知され、あるいは、検知器10が異常状態であると判定されると、本質安全防爆型検知システム100において、以下のデータの授受が行われる。 Further, when the detector 10 detects a flame or an abnormal temperature, or when the detector 10 is determined to be in an abnormal state, the intrinsically safe explosion-proof detection system 100 transfers the following data.

<データの授受(火災検知時、異常温度検知時、異常状態判定時)>
任意の検知器10にて異常状態が検知された場合、図13に示すように、当該検知器10から信号変換器72に対して当該情報(アドレス及び火災信号/異常温度信号等)が出力される(S3)。この本信号入力を受け、信号変換器72は無線送受信器76、88を介して上位システム80へ火災信号、異常温度信号、又は異常状態信号等を送信する(S4)。加えて信号変換器72は、上記信号のうちアドレス部の情報が伝送された時点で、全ての検知器10に対して当該アドレスの検知器10から信号伝送されている旨を信号出力する(S5)。上記信号伝送を受け、当該検知器10を除くすべての検知器10は任意時間経過後まで火災信号、異常温度信号、又は異常状態信号の出力が停止され、任意時間(ミリ秒オーダー)が経過するまでに異常を検知していた検知器10が存在する場合は、当該任意時間経過後、火災信号、異常温度信号、又は異常状態信号の出力がなされる。これにより、複数の検知器10から僅かな時間差で出力された信号について、重なりによる喪失や通信失敗を防ぐことができる。なお上記時間は、伝送する信号量に応じて任意に変更可能である(出力される情報が火災信号、異常温度信号、又は異常状態信号のみの場合は短く、異常位置情報や温度情報等を併せて出力する場合は長くする等)。
<Data transfer (when fire is detected, when abnormal temperature is detected, when abnormal condition is judged)>
When an abnormal state is detected by an arbitrary detector 10, the information (address and fire signal / abnormal temperature signal, etc.) is output from the detector 10 to the signal converter 72 as shown in FIG. (S3). Upon receiving this signal input, the signal converter 72 transmits a fire signal, an abnormal temperature signal, an abnormal state signal, or the like to the host system 80 via the wireless transmitters / receivers 76 and 88 (S4). In addition, the signal converter 72 outputs a signal to all the detectors 10 at the time when the information of the address portion of the above signals is transmitted from the detectors 10 of the address (S5). ). In response to the above signal transmission, all detectors 10 except the detector 10 stop outputting the fire signal, abnormal temperature signal, or abnormal state signal until after an arbitrary time elapses, and an arbitrary time (in millisecond order) elapses. If there is a detector 10 that has detected an abnormality by then, a fire signal, an abnormal temperature signal, or an abnormal state signal is output after the lapse of the arbitrary time. As a result, it is possible to prevent loss or communication failure due to overlapping of the signals output from the plurality of detectors 10 with a slight time difference. The above time can be arbitrarily changed according to the amount of signal to be transmitted (when the output information is only a fire signal, an abnormal temperature signal, or an abnormal state signal, it is short, and the abnormal position information, temperature information, etc. are also combined. If you want to output it, make it longer, etc.).

なお、検知器10は、一定時間を経過しても信号変換器72から承諾信号が伝送されてこない場合、火災信号等を再度出力し、承諾信号が伝送されるまでこれを繰り返し実行する。なお、同時刻に2台以上の検知器10から火災信号等が出力された場合や、検知器10の状態チェック中に任意の検知器10から火災信号等が出力された場合、2つ以上の信号が合成された信号が信号変換器72へ入力される(図14)。この場合、条件によっては信号の復元ができず喪失する可能性があるため、ポーリング形式にて各検知器10の状態チェックを行う。具体的には、図15に示すように、信号変換器72側で複数の検知器10から出力があったと判定された場合、全ての検知器10に対して順にアドレスおよび状態情報要求信号を出力し(S6)、指定された各検知器10が当該情報(アドレス及び異常なし/火災信号等)を出力する(S7)。これをアドレス順に各検知器10に対して実施し、火災信号、異常温度信号、又は異常状態信号が確認された時点で、当該情報を上位システム80へ無線通信により送信する(S8)。なお、複数台の検知器10から出力がなされたと信号変換器72にて判定する手法としては、MBP伝送では例えば電源からの出力電流を監視し、当該電流の増加量によって判定を行う方法がある。一方で平衡型差動信号伝送については、信号変換器72へ入力される信号の振幅の増加により判定する方法があるものの、完全に信号が重なった場合には判定が困難となる。 If the consent signal is not transmitted from the signal converter 72 even after a lapse of a certain period of time, the detector 10 outputs a fire signal or the like again and repeatedly executes this until the consent signal is transmitted. If a fire signal or the like is output from two or more detectors 10 at the same time, or if a fire signal or the like is output from an arbitrary detector 10 during the status check of the detector 10, two or more detectors are output. The combined signal is input to the signal converter 72 (FIG. 14). In this case, depending on the conditions, the signal cannot be restored and may be lost. Therefore, the state of each detector 10 is checked in a polling format. Specifically, as shown in FIG. 15, when it is determined that the signal converter 72 has output from a plurality of detectors 10, the address and status information request signals are output to all the detectors 10 in order. Then, each designated detector 10 outputs the information (address and no abnormality / fire signal, etc.) (S7). This is performed for each detector 10 in the order of addresses, and when a fire signal, an abnormal temperature signal, or an abnormal state signal is confirmed, the information is transmitted to the host system 80 by wireless communication (S8). As a method for determining that the signal converter 72 has output from a plurality of detectors 10, for example, in MBP transmission, there is a method of monitoring the output current from the power supply and making a determination based on the amount of increase in the current. .. On the other hand, regarding balanced differential signal transmission, although there is a method of determining by increasing the amplitude of the signal input to the signal converter 72, it becomes difficult to determine when the signals completely overlap.

したがって、当該伝送方式にて何らかの信号が入力した場合は、上記MBPと同様にポーリング形式にて各検知器10の状態チェックを行うことで、確実な伝送を行う。ただし本手法は一例であり、搬送波感知多重アクセス/衝突検出(CSMA/CD)のように、検知器10同士でケーブル部90を流れる信号の状況を監視し、回線の使用権を調整する手法も適用可能である。以上のように、簡素かつ伝送の確実性が高いポーリングを用いることにより、検知器10からの火災信号の喪失や通信失敗を防ぎ、両伝送方式におけるデータの授受に対する信頼性を向上できる。 Therefore, when any signal is input by the transmission method, reliable transmission is performed by checking the state of each detector 10 in a polling format in the same manner as the above MBP. However, this method is an example, and there is also a method such as carrier wave detection multiple access / collision detection (CSMA / CD) in which detectors 10 monitor the status of signals flowing through the cable section 90 and adjust the line usage right. Applicable. As described above, by using polling that is simple and has high transmission reliability, it is possible to prevent the loss of the fire signal from the detector 10 and the communication failure, and improve the reliability of data transfer in both transmission methods.

<断線/短絡対策>
ケーブル部90において断線又は短絡時が発生した場合、任意の検知器10で監視不可状態(電源供給がなされない状態、信号伝送がなされない状態等)が発生する可能性がある(図16)。本質安全防爆型検知システム100では、以下の手法にて断線及び短絡の監視を行い、上位システム80へ断線/短絡警報を無線通信により送信する。
<Countermeasures against disconnection / short circuit>
When a wire break or short circuit occurs in the cable portion 90, there is a possibility that an arbitrary detector 10 may not be able to monitor (a state in which power is not supplied, a state in which signal transmission is not performed, etc.) (FIG. 16). The intrinsically safe explosion-proof detection system 100 monitors disconnection and short circuit by the following method, and transmits a disconnection / short circuit alarm to the host system 80 by wireless communication.

(断線監視)
本質安全防爆型検知システム100では、上述したように、検知器10の状態チェックが一定周期でなされる。従って、信号変換器72からの状態情報要求信号に対して応答がない場合、断線の発生を疑う。ここで、検知器10に対しては固有のアドレスが付与されるため、図16(A)に示すように、ケーブル部90上で断線が発生した場合や、図16(B)に示すように、ケーブル部90の支線上で断線が発生した場合には、1サイクルの状態チェックを経て応答がないアドレスを基に、信号変換器72にて断線箇所の特定が可能である。
(Disconnection monitoring)
In the intrinsically safe explosion-proof detection system 100, as described above, the state of the detector 10 is checked at regular intervals. Therefore, if there is no response to the state information request signal from the signal converter 72, it is suspected that a disconnection has occurred. Here, since a unique address is assigned to the detector 10, as shown in FIG. 16A, when a disconnection occurs on the cable portion 90, or as shown in FIG. 16B. When a disconnection occurs on the branch line of the cable portion 90, the signal converter 72 can identify the disconnection location based on the address where there is no response after one cycle of the state check.

(短絡監視)
本質安全防爆型検知システム100では、図16(C)に示すように、ケーブル部90上で短絡が発生した場合や、図16(B)に示すように、ケーブル部90の支線上で短絡が発生した場合には、短絡箇所の特定は行えないものの、信号変換器72ないし電源部74にて短絡電流を監視することで、短絡を検知することが可能である。
(Short circuit monitoring)
In the intrinsically safe explosion-proof detection system 100, when a short circuit occurs on the cable portion 90 as shown in FIG. 16 (C), or when a short circuit occurs on the branch line of the cable portion 90 as shown in FIG. 16 (B). If it occurs, the short-circuit location cannot be specified, but the short-circuit can be detected by monitoring the short-circuit current with the signal converter 72 or the power supply unit 74.

<電源部の電池メンテナンス>
本質安全防爆型検知システム100では、定期的に、電源部74の一次電池の交換または二次電池の充電を行う。このとき、検知器10の数に対して、電源部74の数が少ないため、電源部74の電池のメンテナンスの手間が少なくて済む。なお、電源部74は、本質安全性を担保すれば外部電源であってもよく、その場合には、電池のメンテナンスが不要なため、管理コストが更に少なくて済む。
<Battery maintenance of power supply>
The intrinsically safe explosion-proof detection system 100 periodically replaces the primary battery of the power supply unit 74 or charges the secondary battery. At this time, since the number of power supply units 74 is smaller than the number of detectors 10, maintenance of the battery of the power supply unit 74 can be reduced. The power supply unit 74 may be an external power source as long as the intrinsic safety is ensured. In that case, maintenance of the battery is not required, so that the management cost can be further reduced.

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムによれば、信号伝送線を介して、電源部から複数台の検知器に対して電力を供給することにより、電源部の数を低減することができるため、電源部の管理コストを低減することができる。 As described above, according to the intrinsically safe explosion-proof detection system according to the embodiment of the present invention, a power source is supplied by supplying electric power from a power source unit to a plurality of detectors via a signal transmission line. Since the number of units can be reduced, the management cost of the power supply unit can be reduced.

また、検知器の入出力部及び信号変換器の各々は、複数の信号伝送線で、それぞれ異なる信号伝送手法を用いて前記デジタル信号の授受を行うことにより、簡易な構成で、信頼性の高い本質安全防爆型検知システムを提供することができる。 Further, each of the input / output unit and the signal converter of the detector has a simple configuration and is highly reliable by transmitting and receiving the digital signal on a plurality of signal transmission lines using different signal transmission methods. An intrinsically safe explosion-proof detection system can be provided.

また、複数の信号伝送線を含むケーブル部により、検知器で検知した火災又は異常温度を、ケーブル部の不具合(断線や短絡)が発生した場合でも確実に上位システムへ伝送させ、安全度水準の高い本質安全防爆型検知システムを実現できる。 In addition, the cable section that includes multiple signal transmission lines ensures that the fire or abnormal temperature detected by the detector is transmitted to the higher-level system even if a problem (disconnection or short circuit) occurs in the cable section, ensuring a safety level. A high intrinsically safe explosion-proof detection system can be realized.

また、最も技術要求の厳しい危険個所(ZONE0)での火災/異常温度監視環境を、低コストで実現できる。 In addition, a fire / abnormal temperature monitoring environment at a dangerous place (ZONE0), which has the strictest technical requirements, can be realized at low cost.

また、危険個所に複数台設置された検知器は、一本のケーブル部にT分岐で接続されており、バリア、信号変換器、及び無線送受信器を介して、非危険個所に設けられた上位システムと半二重通信を行う。具体的には、検知器から信号変換器へ伝送される信号(固有アドレス/火災信号/異常温度信号/状態情報等)は、マンチェスタ符号化バス給電による電流信号と、平衡型差動信号伝送による電圧信号の2種類の信号として、冗長化されて伝えられる。また、信号変換器から検知器へ伝送される信号(アドレス/状態確認信号等)は、検知器へ印加する電圧の変調によって生成される電圧伝送と、差動信号伝送による電圧信号の2種類の信号として、冗長化されて伝えられる。これにより、火災信号又は異常温度を確実に上位システムへ伝達することができる。 In addition, multiple detectors installed in the dangerous place are connected to one cable part by T-branch, and are installed in the non-dangerous place via the barrier, the signal converter, and the wireless transmitter / receiver. Performs half-duplex communication with the system. Specifically, the signals transmitted from the detector to the signal converter (unique address / fire signal / abnormal temperature signal / state information, etc.) are the current signal supplied by the Manchester coded bus and the balanced differential signal transmission. It is redundantly transmitted as two types of voltage signals. There are two types of signals (address / status confirmation signal, etc.) transmitted from the signal converter to the detector: voltage transmission generated by modulation of the voltage applied to the detector, and voltage signal by differential signal transmission. It is transmitted as a signal in a redundant manner. As a result, the fire signal or the abnormal temperature can be reliably transmitted to the host system.

また、上記電圧変調による電圧伝送を用いることにより、危険個所へ供給される電流を抑えることが可能であり、危険個所へ設置される検知器の数を増やすことができる。 Further, by using the voltage transmission by the voltage modulation, it is possible to suppress the current supplied to the dangerous place, and it is possible to increase the number of detectors installed in the dangerous place.

また、2種の信号伝送をそれぞれ数10kbps程度の低い伝送速度で実施することで、ツリー分岐も可能なネットワークとすることができる。 Further, by carrying out each of the two types of signal transmission at a low transmission speed of about several tens of kbps, a network capable of tree branching can be obtained.

また、上記2種類の信号伝送線を1本のケーブル部に収められることで施工コストを低減させる。 Further, the construction cost can be reduced by accommodating the above two types of signal transmission lines in one cable section.

また、信号変換器からのポーリングにより、検知器およびネットワークの機能を定期的に診断し、無線通信により上位システムへ伝送することにより、本質安全防爆型検知システムの信頼性を向上させ、かつメンテナンスコスト等を低減する。 In addition, polling from the signal converter periodically diagnoses the functions of the detector and network, and transmission to the host system by wireless communication improves the reliability of the intrinsically safe explosion-proof detection system and maintenance costs. Etc. are reduced.

また、複数台の検知器から火災信号等が同時出力された場合に、信号変換器からのポーリングを行うことで火災信号の通信失敗を防ぎ、データの授受に対する信頼性を向上させる。 Further, when a fire signal or the like is output from a plurality of detectors at the same time, polling from the signal converter prevents the fire signal from failing in communication and improves the reliability of data transfer.

[第2の実施の形態]
<システム構成>
以下、本発明の第2の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムについて説明する。なお、第1の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
<System configuration>
Hereinafter, the intrinsically safe explosion-proof detection system according to the second embodiment of the present invention will be described. The parts having the same configuration as that of the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

図17に示すように、本発明の第2の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム200は、複数の検知器10と、バリア70A、70Bと、信号変換器72A、72Bと、電源部74A、74Bと、無線送受信器76A、76Bと、上位システム80とを備えている。複数の検知器10と、バリア70A、70Bと、信号変換器72A、72Bと、電源部74A、74Bと、無線送受信器76A、76Bとからなるセットが、複数セット設けられている。 As shown in FIG. 17, the intrinsically safe explosion-proof detection system 200 according to the second embodiment of the present invention includes a plurality of detectors 10, barriers 70A and 70B, signal converters 72A and 72B, and a power supply unit. It includes 74A and 74B, wireless transmitters and receivers 76A and 76B, and a host system 80. A plurality of sets including a plurality of detectors 10, barriers 70A and 70B, signal converters 72A and 72B, power supply units 74A and 74B, and wireless transmitters and receivers 76A and 76B are provided.

信号変換器72Aと、複数の検知器10とはケーブル部290Aで接続され、信号変換器72Bと、複数の検知器10とはケーブル部290Bで接続されている。電源部74A、74Bは、一次電池又は二次電池で構成される。 The signal converter 72A and the plurality of detectors 10 are connected by a cable unit 290A, and the signal converter 72B and the plurality of detectors 10 are connected by a cable unit 290B. The power supply units 74A and 74B are composed of a primary battery or a secondary battery.

このように、本実施の形態では、ケーブル部290A、無線送受信器76A、電源部74A、信号変換器72A、及びバリア70Aを含む第1中位構成と、ケーブル部290B、無線送受信器76B、電源部74B、信号変換器72B、及びバリア70Bを含む第2中位構成と、が設けられている。これに合わせて、各検知器10は、入出力部32を2つ備え、一方の入出力部32は、第1中位構成と接続され、ケーブル部290Aを介して、演算処理部28によって炎を検知したことをデジタル信号として信号変換器72Aへ出力するとともに、信号変換器72Aとデジタル信号を授受する。また、他方の入出力部32は、第2中位構成と接続され、ケーブル部290Bを介して、演算処理部28によって炎を検知したことをデジタル信号として信号変換器72Bへ出力するとともに、信号変換器72Bとデジタル信号を授受する。 As described above, in the present embodiment, the first medium configuration including the cable unit 290A, the wireless transmitter / receiver 76A, the power supply unit 74A, the signal converter 72A, and the barrier 70A, the cable unit 290B, the wireless transmitter / receiver 76B, and the power supply A second neutral configuration including a portion 74B, a signal converter 72B, and a barrier 70B is provided. In accordance with this, each detector 10 includes two input / output units 32, and one input / output unit 32 is connected to the first neutral configuration and is flamed by the arithmetic processing unit 28 via the cable unit 290A. Is output to the signal converter 72A as a digital signal, and a digital signal is exchanged with the signal converter 72A. Further, the other input / output unit 32 is connected to the second medium configuration, and outputs the detection of the flame by the arithmetic processing unit 28 as a digital signal to the signal converter 72B via the cable unit 290B, and also outputs a signal. It sends and receives digital signals to and from the converter 72B.

ケーブル部290A、290Bは、上記第1の実施の形態のケーブル部90と同様に、信号伝送線90A、及び信号伝送線90Bを備えている。 The cable portions 290A and 290B include a signal transmission line 90A and a signal transmission line 90B, similarly to the cable portion 90 of the first embodiment.

本質安全防爆型検知システム200では、ケーブル部290A、290Bから無線送受信器76A、76Bまでのラインを2重化する。このように、ネットワーク二重化を行うことで、断線又は短絡時に監視不可となる状態を回避できる(図18)。具体的には、第1の実施の形態と同様の手法で一方のネットワークでの断線/短絡を信号変換器72A又は72Bにて検知した場合、無線通信により上位システム80へ短絡警報を送信すると共に、伝送ラインを自動的にもう一方のネットワークへ切替える。これにより、断線又は短絡による火災/異常温度監視不可となる状態を回避でき、信頼性の高い火災監視環境を構築できる。 In the intrinsically safe explosion-proof detection system 200, the lines from the cable portions 290A and 290B to the wireless transmitters and receivers 76A and 76B are duplicated. By duplicating the network in this way, it is possible to avoid a state in which monitoring becomes impossible in the event of a disconnection or short circuit (FIG. 18). Specifically, when the signal converter 72A or 72B detects a disconnection / short circuit in one network by the same method as in the first embodiment, a short circuit alarm is transmitted to the host system 80 by wireless communication and a short circuit alarm is transmitted. , Automatically switch the transmission line to the other network. As a result, it is possible to avoid a state in which fire / abnormal temperature monitoring becomes impossible due to disconnection or short circuit, and a highly reliable fire monitoring environment can be constructed.

なお、検知器10に対しては固有のアドレスが付与されるため、図18(A)に示すように、ケーブル部290B上で断線が発生した場合や、図18(B)に示すように、ケーブル部290Bの支線上で断線が発生した場合には、1サイクルの状態チェックを経て応答がないアドレスを基に、信号変換器72Bにて断線箇所の特定が可能である。また、図18(C)に示すように、ケーブル部290B上で短絡が発生した場合や、図18(B)に示すように、ケーブル部290Bの支線上で短絡が発生した場合には、短絡箇所の特定は行えないものの、信号変換器72Bないし電源部74Bにて短絡電流を監視することで、短絡を検知することが可能である。 Since a unique address is assigned to the detector 10, as shown in FIG. 18 (A), when a disconnection occurs on the cable portion 290B, or as shown in FIG. 18 (B), When a disconnection occurs on the branch line of the cable portion 290B, the signal converter 72B can identify the disconnection location based on the address where there is no response after one cycle of the state check. Further, as shown in FIG. 18C, when a short circuit occurs on the cable portion 290B, or as shown in FIG. 18B, when a short circuit occurs on the branch line of the cable portion 290B, the short circuit occurs. Although the location cannot be specified, a short circuit can be detected by monitoring the short circuit current with the signal converter 72B or the power supply unit 74B.

以上説明したように、第2の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムによれば、ケーブル部から電源部までのラインを2重化することにより更なる冗長化が図れ、火災又は異常温度監視のための、信頼性の高いネットワークを低コストで実現する。この場合、信号伝送という点では4重系統となる。二重化により、断線や短絡が発生した場合でも、火災又は異常温度の監視環境を継続できる。なお実際の運用においては、ケーブル接続用コネクタを2個設けた検知器を標準品とし、顧客の要求する安全度水準(SIL)やコストに応じて二重化の有無を選択可能とすることも可能である。 As described above, according to the intrinsically safe explosion-proof detection system according to the second embodiment, by duplicating the line from the cable section to the power supply section, further redundancy can be achieved, and a fire or an abnormal temperature can be achieved. Realize a reliable network for monitoring at low cost. In this case, it is a quadruple system in terms of signal transmission. Due to the duplication, even if a disconnection or short circuit occurs, the fire or abnormal temperature monitoring environment can be continued. In actual operation, it is possible to use a detector with two cable connection connectors as a standard product, and to select the presence or absence of duplication according to the safety level (SIL) and cost required by the customer. be.

<変形例>
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
<Modification example>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications are possible without departing from the gist of the present invention.

例えば、検知器10の第1センサ12、第2センサ14、及び第3センサ16の全てにおいて、アレイセンサを用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。第1センサ12、第2センサ14、及び第3センサ16の少なくとも一つにおいて、アレイセンサを用いるようにしてもよい。例えば、第1センサ12を、アレイセンサ12Bを用いて構成し、第2センサ14、及び第3センサ16では、アレイセンサではなく、1つの検出素子を用いて構成してもよい。 For example, the case where an array sensor is used in all of the first sensor 12, the second sensor 14, and the third sensor 16 of the detector 10 has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. An array sensor may be used in at least one of the first sensor 12, the second sensor 14, and the third sensor 16. For example, the first sensor 12 may be configured by using the array sensor 12B, and the second sensor 14 and the third sensor 16 may be configured by using one detection element instead of the array sensor.

また、第1センサ12、第2センサ14、及び第3センサ16で、アレイセンサではなく、1つの検出素子を用いて構成し、2.0μm近傍から5.0μm近傍までの帯域の赤外光を検出する第5センサを更に含むように構成し、第5センサを、アレイセンサを用いて構成するようにしてもよい。この場合には、検知部は、第5センサのアレイセンサの各検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、電気信号の値が最大となる検出素子に対して予め定められた位置を、火災位置として判定するようにすればよい。 Further, the first sensor 12, the second sensor 14, and the third sensor 16 are configured by using one detection element instead of the array sensor, and infrared light in the band from around 2.0 μm to around 5.0 μm. The fifth sensor may be configured to further include a fifth sensor for detecting the above, and the fifth sensor may be configured by using an array sensor. In this case, the detection unit sets a predetermined position with respect to the detection element having the maximum electric signal value based on the electric signal value detected by each detection element of the array sensor of the fifth sensor. , It may be judged as a fire position.

また、ガス検知器や温度センサのように定められた閾値以上で所定の異常を検知したことを示す警報を出力するようなシステムに、本発明を適用してもよい。例えば、センサによって検出された湿度、圧力、振動、衝撃、ガス濃度、音、若しくは回転が、閾値以上である場合に、所定の異常を検知したことを示す警報を出力するシステムに、本発明を適用してもよい。また、センサによって検出されたセンサ情報によって、液漏れが検知された場合に、警報を出力するシステムに、本発明を適用してもよい。また、検知器として、危険個所に複数台が連なって設置されるフィールド機器を用いた本質安全防爆型検知システムに本発明を適用してもよい。 Further, the present invention may be applied to a system such as a gas detector or a temperature sensor that outputs an alarm indicating that a predetermined abnormality has been detected at a predetermined threshold value or higher. For example, the present invention is applied to a system that outputs an alarm indicating that a predetermined abnormality is detected when the humidity, pressure, vibration, impact, gas concentration, sound, or rotation detected by the sensor is equal to or higher than a threshold value. May be applied. Further, the present invention may be applied to a system that outputs an alarm when a liquid leak is detected based on the sensor information detected by the sensor. Further, the present invention may be applied to an intrinsically safe explosion-proof detection system using a field device in which a plurality of units are installed in a row at a dangerous place as a detector.

また、第1の伝送方式として、MBPを用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、電圧変調によるマンチェスタ符号や、イーサネット(登録商標)を使用してもよい。第1の伝送方式として、イーサネット(登録商標)を使用する場合には、PoE(Power over Ethernet)という技術で通信線にて給電が可能である。 Further, the case where MBP is used as the first transmission method has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and for example, Manchester code by voltage modulation or Ethernet (registered trademark) may be used. When Ethernet (registered trademark) is used as the first transmission method, power can be supplied by a communication line using a technology called PoE (Power over Ethernet).

10 検知器
28 演算処理部
32 入出力部
70、70A、70B バリア
72、72A、72B 信号変換器
74、74A、74B 電源部
76、76A、76B 無線送受信器
80 上位システム
90、290A、290B ケーブル部
90A、90B 信号伝送線
100、200 本質安全防爆型検知システム
10 Detector 28 Arithmetic processing unit 32 Input / output unit 70, 70A, 70B Barrier 72, 72A, 72B Signal converter 74, 74A, 74B Power supply unit 76, 76A, 76B Wireless transmitter / receiver 80 Higher system 90, 290A, 290B Cable unit 90A, 90B Signal transmission line 100, 200 Intrinsic safety explosion-proof detection system

Claims (18)

センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部、及び
前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として信号変換器へ出力するとともに、前記信号変換器とデジタル信号を授受する入出力部
を含む複数台の検知器と、
前記複数台の検知器の各々と上位装置との間における信号の授受の中継を行う信号変換器と、
前記複数台の検知器の各々へ電力を供給する電源部と、
前記信号変換器と前記複数台の検知器の各々の前記入出力部との間を接続するように設けられた、前記デジタル信号を伝送するための信号伝送線を含むと共に、前記検知器に対して前記電源部からの電力供給を行う伝送ケーブル部と、
前記上位装置と前記信号変換器との間における信号の授受を無線通信により行う無線送受信部と、
を含む本質安全防爆型検知システム。
Based on the sensor information detected by the sensor, a detection unit that monitors environmental information or determines whether or not a predetermined abnormality has been detected, and a signal converter that uses the monitoring result or determination result by the detection unit as a digital signal. Multiple detectors including the signal converter and the input / output unit that sends and receives digital signals while outputting to
A signal converter that relays the transmission and reception of signals between each of the plurality of detectors and the host device, and
A power supply unit that supplies power to each of the plurality of detectors,
A signal transmission line for transmitting the digital signal provided so as to connect between the signal converter and the input / output unit of each of the plurality of detectors is included, and the detector is provided with a signal transmission line. And the transmission cable unit that supplies power from the power supply unit
A wireless transmission / reception unit that transmits / receives signals between the host device and the signal converter by wireless communication.
Intrinsically safe explosion-proof detection system including.
前記伝送ケーブル部は、複数の前記信号伝送線を含み、
前記複数台の検知器の各々の前記入出力部及び前記信号変換器の各々は、前記複数の信号伝送線で、それぞれ異なる信号伝送手法を用いて前記デジタル信号の授受を行う、請求項1記載の本質安全防爆型検知システム。
The transmission cable unit includes a plurality of the signal transmission lines.
The first aspect of claim 1, wherein each of the input / output unit and the signal converter of each of the plurality of detectors transmits / receives the digital signal on the plurality of signal transmission lines using different signal transmission methods. Intrinsic safety explosion-proof detection system.
前記入出力部及び前記信号変換器の各々は、前記信号伝送手法の一つとして、前記入出力部へ印加される電圧の変調又は電圧の振幅により生成される前記デジタル信号を用いて、前記デジタル信号の授受を行う請求項2記載の本質安全防爆型検知システム。 Each of the input / output unit and the signal converter uses the digital signal generated by modulation of the voltage applied to the input / output unit or the amplitude of the voltage as one of the signal transmission methods, and the digital signal is used. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to claim 2, wherein signals are sent and received. 前記入出力部及び前記信号変換器の各々は、前記信号伝送手法の一つとして、前記入出力部から前記信号変換器へ流れる電流を変調して生成される前記デジタル信号を用いて、前記デジタル信号の授受を行う請求項2又は3記載の本質安全防爆型検知システム。 Each of the input / output unit and the signal converter uses the digital signal generated by modulating the current flowing from the input / output unit to the signal converter as one of the signal transmission methods, and uses the digital signal. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to claim 2 or 3, wherein signals are sent and received. 前記入出力部及び前記信号変換器の各々は、前記信号伝送手法の一つとして、イーサネット(登録商標)を用いて、前記デジタル信号の授受を行うと共に、前記電力供給を行う請求項2〜請求項4の何れか1項記載の本質安全防爆型検知システム。 Claims 2 to claim that each of the input / output unit and the signal converter uses Ethernet (registered trademark) as one of the signal transmission methods to send and receive the digital signal and supply the power. Item 4. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of items 4. 前記伝送ケーブル部は、前記複数の信号伝送線を収めた1本の伝送ケーブルで構成される請求項2〜請求項5の何れか1項記載の本質安全防爆型検知システム。 The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of claims 2 to 5, wherein the transmission cable unit includes one transmission cable containing the plurality of signal transmission lines. 前記電源部は、一次電池又は二次電池で構成される請求項1〜請求項6の何れか1項記載の本質安全防爆型検知システム。 The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of claims 1 to 6, wherein the power supply unit is composed of a primary battery or a secondary battery. 前記入出力部と前記信号変換器との間に設けられた、前記電源部から供給される電流及び電圧を制限するためのバリア部を更に含む請求項1〜請求項7の何れか1項記載の本質安全防爆型検知システム。 The one according to any one of claims 1 to 7, further comprising a barrier unit provided between the input / output unit and the signal converter for limiting the current and voltage supplied from the power supply unit. Intrinsic safety explosion-proof detection system. 前記複数台の検知器の各々は、前記伝送ケーブル部に接続され、
前記複数台の検知器の各々が、前記信号変換器と双方向通信を行う請求項1〜請求項8の何れか1項記載の本質安全防爆型検知システム。
Each of the plurality of detectors is connected to the transmission cable section and is connected to the transmission cable section.
The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of claims 1 to 8, wherein each of the plurality of detectors performs bidirectional communication with the signal converter.
前記複数台の検知器の各々に対して固有のアドレスが予め付与されており、
前記検知器と前記信号変換器との間で授受される前記デジタル信号は、前記検知器のアドレスを含む、請求項1〜請求項9の何れか1項記載の本質安全防爆型検知システム。
A unique address is assigned to each of the plurality of detectors in advance.
The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of claims 1 to 9, wherein the digital signal transmitted and received between the detector and the signal converter includes an address of the detector.
前記信号変換器は、一定時間毎にポーリングにて各検知器の状態、前記伝送ケーブル部の状態、及び判定結果を順に監視し、前記検知器の状態又は前記伝送ケーブル部の状態が異常状態である場合、若しくは前記判定結果が前記所定の異常を検知したことを示す場合、又は
前記検知器から前記所定の異常を検知したことを示す前記判定結果のデジタル信号の出力があった場合には、上位装置へ所定のメッセージを無線通信により伝送する請求項1〜請求項10の何れか1項記載の本質安全防爆型検知システム。
The signal converter monitors the state of each detector, the state of the transmission cable unit, and the determination result in order by polling at regular time intervals, and the state of the detector or the state of the transmission cable unit is in an abnormal state. In some cases, or when the determination result indicates that the predetermined abnormality has been detected, or when the detector outputs a digital signal of the determination result indicating that the predetermined abnormality has been detected. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of claims 1 to 10, wherein a predetermined message is transmitted to a higher-level device by wireless communication.
前記信号変換器は、2台以上の検知器から、前記検知器の状態が異常状態であることを示す前記デジタル信号、又は前記判定結果が前記所定の異常を検知したことを示す前記デジタル信号の出力があった場合に、各検知器の状態及び判定結果を順に監視し、監視結果を上位装置へ伝送する請求項1〜請求項11の何れか1項記載の本質安全防爆型検知システム。 The signal converter is a digital signal indicating that the state of the detector is in an abnormal state from two or more detectors, or a digital signal indicating that the determination result has detected the predetermined abnormality. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of claims 1 to 11, which monitors the state of each detector and the determination result in order when there is an output, and transmits the monitoring result to a higher-level device. 前記伝送ケーブル部の前記異常状態は、前記信号伝送線又は電源ケーブルの断線又は短絡である請求項12記載の本質安全防爆型検知システム。 The intrinsically safe explosion-proof detection system according to claim 12, wherein the abnormal state of the transmission cable unit is a disconnection or short circuit of the signal transmission line or the power cable. 前記検知器は、複数の入出力部を備え、
前記伝送ケーブル部、前記電源部、及び前記信号変換器を含む中位構成が複数設けられ、
前記複数の入出力部の何れか一つ及び前記複数の中位構成の何れか一つを用いて、前記デジタル信号の授受が行われる請求項1〜請求項13の何れか1項記載の本質安全防爆型検知システム。
The detector includes a plurality of input / output units.
A plurality of medium configurations including the transmission cable unit, the power supply unit, and the signal converter are provided.
The essence of any one of claims 1 to 13, wherein the digital signal is exchanged using any one of the plurality of input / output units and any one of the plurality of intermediate configurations. Safety explosion-proof detection system.
前記検知部は、前記環境情報として、湿度、圧力、振動、衝撃、ガス濃度、音、又は回転を監視し、あるいは、前記所定の異常として、温度、湿度、圧力、振動、衝撃、ガス濃度、音、若しくは回転に関する異常、火災、又は液漏れを検知したか否かを判定する請求項1〜請求項14の何れか1項記載の本質安全防爆型検知システム。 The detection unit monitors humidity, pressure, vibration, shock, gas concentration, sound, or rotation as the environmental information, or temperature, humidity, pressure, vibration, shock, gas concentration, as the predetermined abnormality. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of claims 1 to 14, which determines whether or not an abnormality related to sound or rotation, a fire, or a liquid leak is detected. 前記検知器、前記電源部、前記信号変換器、前記無線送受信部、及び前記伝送ケーブル部のいずれか又は全部が、工場電気設備防爆指針で規定される危険箇所(ZONE 0)に設置される請求項1〜請求項15の何れか1項記載の本質安全防爆型検知システム。 Claim that any or all of the detector, the power supply unit, the signal converter, the wireless transmission / reception unit, and the transmission cable unit are installed in a dangerous place (ZONE 0) specified by an explosion-proof guideline for factory electrical equipment. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of claims 1 to 15. 前記検知器は、
炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第1帯域の赤外光を透過する第1帯域フィルター、
前記第1帯域とは異なる第2帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第2帯域フィルター、及び
前記第1帯域及び前記第2帯域とは異なる第3帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第3帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、
前記複数の帯域フィルターの各々に対して設けられた、前記帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する検出素子を含む検出部であって、前記複数の帯域フィルターの少なくとも1つに対して設けられた検出素子は、2次元状に配列されたアレイセンサとして構成されている検出部と、
各検出素子によって検出された電気信号に基づいて、温度の監視、又は炎若しくは異常温度を検知したか否かの判定を行う検知部と、
を含む請求項15記載の本質安全防爆型検知システム。
The detector is
A first band filter that transmits infrared light in the first band including the peak wavelength of the carbon dioxide resonance radiation band,
A second band filter that transmits infrared light in a second band different from the first band and whose center of the band is located away from the center of the carbon dioxide resonance radiation band, and the first band and A plurality of band filters including a third band filter provided at a position where the band center is distant from the band center of the carbon dioxide resonance radiation band while transmitting infrared light of a third band different from the second band. ,
A detection unit provided for each of the plurality of band filters and including a detection element for detecting infrared light transmitted through the band filters and converting the infrared light into an electric signal, and at least one of the plurality of band filters. The detection elements provided for each of them are a detection unit configured as an array sensor arranged in a two-dimensional manner and a detection unit.
A detector that monitors the temperature or determines whether a flame or abnormal temperature has been detected based on the electrical signal detected by each detection element.
The intrinsically safe explosion-proof detection system according to claim 15.
前記複数台の検知器と、前記信号変換器と、前記電源部と、前記伝送ケーブル部と、前記無線送受信部とからなるセットを複数セット含む請求項1〜請求項17の何れか1項記載の本質安全防爆型検知システム。 The one according to any one of claims 1 to 17, wherein a plurality of sets including the plurality of detectors, the signal converter, the power supply unit, the transmission cable unit, and the wireless transmission / reception unit are included. Intrinsic safety explosion-proof detection system.
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