JP2733284B2 - 面状検知侵入センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は侵入検知センサ、特に検知領域が面状の広が
りを持った侵入検知センサに関するものである。

［従来の技術］ 送電線は、今日の電力供給業務上必要かつ不可欠の設
備であり、この設備の事故又は故障は高度に電化した現
在社会に極めて重大な影響を及ぼし、場合によってはあ
らゆる方面での社会機能が麻痺することもありうる。

高電圧送電線に発生する事故の１つに、樹木や、クレ
ーン等の工作機械や、建造物等の異常接近あるいは接触
によって生じる地絡事故がある。これらの事故を未然に
防止するには、従来もっぱら人間が現場で目視により監
視する以外に方法がなかった。しかしながら、都市部の
輻輳した環境においては、目視による監視では正確な事
故防止が難しい。すなわち、これらの事故を未然に防止
するためには送電線に対して必要な離隔距離を確保する
ことがポイントであるが、人間の目測では極めて難しい
状況にある。また、離隔距離確保の認識がなく、不注意
に送電線に他物が異常接近することも十分ありうる。

従って、人間の目視によらず、機械によって送電線へ
の異常接近を常時監視するセンサが強く望まれていた。

送電線の異常接近は、必要な離隔距離を確保するため
の空間内への他物の侵入としてとらえられる。侵入検知
の方法として、従来から赤外線ビームの遮断を検知する
ものが開発実用化されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来の赤外線ビーム侵入検知センサの場
合、基本的には集光した１本の赤外線ビームを照射する
１台の送光部と、これを受光する１台の受光部とを対に
して用いるものであり、他物の侵入一が直線上に特定で
きない様な場合には検知不能の場合が生じる。もちろ
ん、上記の送光部と受光部の対を多数配列すれば疑似的
な面状検知が可能になるが、構成規模が大きくなり価値
が高くなると同時に、設置が非常に繁雑になるという問
題があった。

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、
簡易で安価かつ設置が容易な面状の検知領域を有する侵
入センサを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の面状検知侵入センサは、複数の受光器を直線
状に配列した受光器列とその両端部に配設した投光器と
から成る２本の棒状投受光器を対峙させ、一方の棒状投
受光器の投光器からの投光ビームがそれぞれ他方の棒状
投受光器の受光器列を全て包含するごとく投光ビームの
広がりを調整して全体として長方形の検知領域を形成
し、棒状投受光器の両端の投光器を交互に投光動作させ
る手段と、これに同期して、対峙する棒状投受光器の受
光器列のうち受光しなかった受光器の位置によって長方
形検知領域内への物体の侵入位置を知る侵入検知手段と
を設けて構成したものである。

実際への応用としては、対峙する少なくとも１対の棒
状投受光器を送電線近傍に設置し、各々の棒状投受光器
には、送電線が作る交流電界を検知しその極性の変化を
棒状投受光器両端の投光器の交互発光の切換信号及び受
光器列の受光同期信号として出力する手段を設け、送電
線への他物の異常接近を検知する構成とすることができ
る。

尚、投光器の光源の種類についての制約はなく、LED,
レーザ，白熱電球、放電灯等の使用が可能であり、投光
ビームの広がりの調整を行なうために反射鏡あるいはレ
ンズを併用することも効果的である。

［作用］ 投光器からの投光ビームは受光器列の全ての受光器に
受光され、投光器から各受光器に至る光路は放射状に広
がり、受光器列を底辺とし投光器を頂点とする三角形の
検知領域が形成される。この光路を侵入物体が遮断する
と、受光器列の受光器のうちいずれか一つ以上の受光器
が投光ビームを受光しない状態となる。侵入検知手段
は、この受光しなかった受光器の位置から検知領域内へ
の物体の侵入位置を特定する。

投光器と受光器列を複数組設け検知領域を拡大した構
成においては、それらの投光器から受光器列に至る光路
が互いに交差する交点が検知領域内に多数生じる。この
各交点の位置ないし座標、つまり物体の侵入位置は、各
組の受光しなかった受光器の位置から侵入検知手段によ
り検知される。

２本の棒状投受光器を対峙させた構成の下では、受光
器列の両端部に投光器が配設してあるため、一方の棒状
投受光器の投光器からの投光ビームと他方の棒状投受光
器の投光器からの投光ビームとが交差し、全体として長
方形の検知領域を形成する。この２つの棒状投受光器は
それぞれ両端に位置する投光器が交互に投光動作し、こ
れに同期して侵入検知手段が一方と他方の受光器列の受
光状態を交互に監視する。このため、侵入検知手段は、
２つの棒状投受光器のうちのいずれ側を監視しているか
を明確に区別しつつ、受光しなかった受光器の位置を割
出し、検知領域内への物体の侵入位置を把握する。

この対峙する２つの棒状投受光器における両端の投光
器を交互に発光させる切換信号及び両棒状投受光器にお
ける受光器列の受光監視のための同期信号は、送電線へ
の他物の異常接近を検知する構成の下では、送電線の作
る交流電界の極性の変化から直接に作り出すことができ
る。しかも、この信号は各棒状投受光器対毎に更には各
鉄塔毎に全く同期した信号となる。

［実施例］ 以下、本発明の具体的内容を実施例によって詳細に説
明する。

第１図は本発明の面状検知侵入センサの原理を示す構
成図であり、発光素子111と反射鏡112により構成される
投光器110と、複数の受光器、ここでは受光素子121を直
線状に配列して成る受光器列120とを、対向して配設し
てある。発光素子111が発する光は、反射鏡112によっ
て、対向する線状に配列した複数の受光素子121の全て
に照射されるように、その発光ビームの広がりを調整し
ている。受光素子121の出力は各々受光信号処理回路40
に伝えられ、受光素子121のいずれか１つでも受光でき
なかった場合、その事実から物体の侵入有りと判断し警
報等を発することができ、また受光できなかった受光器
の位置から侵入位置を特定できる。

このように、複数の受光器を直線状に配置した受光器
列120に対して投光器110を対向して配置することによ
り、線状に配列した受光素子列121を底辺とし、発光素
子111を頂点とする三角形の面積から成る侵入検知領域1
0を構築することができる。

第２図は、第１図に示した原理を応用し、侵入位置を
検知することのできる本発明の面状検知侵入センサの一
実施例を示す構成図であり、第３図はその動作を説明す
る信号波形である。

第２図において、直線状に受光器12をａ〜ｊに配列し
て成る受光器列120の両端部に、A,Bの投光器11を配設し
て棒状投受光器１を構成し、この棒状投受光器１をX,Y2
本対峙して配置しており、各々の投光器11は、これに対
向する側の受光器列12を投光ビームが包含するように、
投光ビームの広がりを調整し、以って長方形の検知領域
を構成している。また、各々の投光器11は、発光素子制
御用発振器２及び発光素子駆動回路３を組合せて得られ
る駆動パルスを与えることによって、第３図にA,Bで示
す様に、Ｘ側とＹ側の発光素子を交互に発光させてい
る。尚、９は上記駆動パルスをＸ側の投光器に伝えるた
めの発光同期用連絡信号線を示す。

X,Yの棒状投受光器１には、それぞれに対応して受光
信号処理回路41,42を設けてある。受光信号処理回路41,
42は、A,Bの投光器11の発光タイミングに同期して、X,Y
の棒状投受光器１のａ〜ｊの受光器12の受光状態に対応
する信号、即ち、それら受光器12の受光の有無及び受光
しなかった受光器の位置を内容とする信号を、それぞれ
第３図にX,Yで示す様に出力する。

いま、第２図に示すＲの位置に物体の侵入があった場
合、Ｙ側のＡ投光器11からＸ側の受光器列中の受光器ｄ
に至る光が遮断される。また、同時にＸ側のＡの投光器
11からＹ側の受光器列中の受光器ｄに至る光も遮断され
る。Ｘ側,Y側いずれもＢの投光器11の光は遮断されな
い。従って、投光器Ａの投光ビーム同士が交差する領域
中のＲ位置へ物体が侵入した場合、Ｘ側およびＹ側のａ
〜ｊの各受光器12の出力は、第３図のＲ領域に示したよ
うに、受光器ｄだけが投光器Ａの投光タイミング（ON
時）で受光出力を発生しない形の波形となる。

同様に、第２図中に示したS,T,Uの位置に物体の侵入
があった場合、Ｘ側及びＹ側のａ〜ｊの各受光器12に対
応する出力は、それぞれ第３図のS,T.Uの領域に示した
波形となる。

即ち、投光器Ｂの投光ビーム同士が交差する領域中の
Ｓ位置に物体が侵入した場合は、受光器ｆに入射すべき
投光器Ｂの投光ビームが遮断され、Ｘ側、Ｙ側の受光器
ｆの出力は、第３図のＳ領域に示すように、投光器Ｂの
投光タイミングで出力無しとなる。また、投光器ＡとＢ
の投光ビーム同士が交差する領域中のＴ又はＵ位置に物
体が侵入した場合は、片側Ｘ側又はＹ側で２箇所の受光
器d,gへの光が遮断され、それぞれ第３図にＴ領域又は
Ｕ領域で示すように、ＡとＢの投光器の投光タイミング
で両受光器d,gが出力無しの状態となる。これらの波形
は各々の侵入位置に固有の組み合せと出力タイミングを
有するので、これら受光信号処理回路41,42の出力を侵
入検知回路５によって処理し、侵入の場所を検知するこ
とができる。

以上第２図及び第３図によって説明した通り、面状の
検知領域中への物体の侵入の有無が可能となったばかり
でなく、面状検知領域内の侵入位置も特定することがで
きた。

第４図は本発明の面状検知侵入センサを、送電線への
樹木、クレーン、建築物等の他物の異常接近を検知する
装置に適用した一実施例を示す構成図である。

第４図においては、送電線鉄塔６部分に第２図によっ
て説明した対峙する棒状投受光器１を計３組設置し、各
々の面状検知領域10a,10b,10cが送電線７の下面及び両
側面を適切な離隔距離を介して覆うごとく配置してい
る。これにより、高電圧に充電されている送電線７への
他物の異常接近を検知し、重大事故を未然に防止する。

上述した第２図の実施例においては、一組の発光素子
制御用発振器２および発光素子駆動回路３によりX,Y両
側のA,Bの投光器11の発光タイミングを制御していたた
め、Ｘ〜Ｙの棒状投光受光器１間の連絡信号線９が必要
であった。しかし、この第４図の実施例においては、各
々の送電線鉄塔６部において、高電圧送電線をつくる交
流電界を利用して専用の発振器をなくすと共に、第５図
に示す発光受光同期信号回路を設置することにより、相
互の同期用連絡信号線９を不要としている。

すなわち、第５図に示す様に、送電線７に近接して、
コンデンサ82を介して接地した電極81を配置し、電極81
に生じる対地交流電圧を、中間タップ付トランス21と、
２つの整流器22によって正負極性に分離して取り出し、
この正負極性信号によって発光制御信号発生器23,24を
動作させる構成としている。同一の送電線７が発生する
交流電圧を利用しているために、異なる送電線鉄塔６分
においても全く同期した信号を得ることができ、これに
より第２図に示したＸ側及びＹ側のA,Bの投光器11を交
互に正確に同期して発光させることを可能としている。
上記の通り鉄塔６間の同期のための連絡信号線９は不要
となった。

次に、各々の鉄塔６の棒状投光受光器１の信号を一ケ
所に集めて侵入有無及び侵入位置を検知する侵入検知回
路５に入力する必要があるが、このための信号伝送手段
としては、例えば光ファイバ複合架空地線（OPGW）に内
蔵された光ファイバを利用することができ、該光ファイ
バにより光伝送して変電所等において広範囲の送電線へ
の異常接近を常時集中監視することが可能である。

［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明の面状検知侵入センサによ
れば、従来の光ビーム式侵入センサが直線状の領域しか
検知できなかったのに対し、簡易な構成で安価かつ設置
が容易な手段により、面状の侵入検知領域を実現するこ
とができ、しかも面状検知領域内の侵入位置までも特定
することができるという優れた効果を発揮するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の面状検知侵入センサの原理を示す構成
図、第２図は第１図に示した原理を応用し侵入位置を検
知可能とした一実施例を示す構成図であり、第３図はそ
の信号波形を示す説明図である。また、第４図は本発明
の面状検知侵入センサを送電線に適用した一実施例を示
す構成図であり、第５図は第４図に示した実施例に使用
した発光受光同期信号回路を示す構成図である。 図中、１は棒状投受光器、11,110は投光器、12は受光
器、120は受光器列、２は発光素子制御用発振器、23,24
は発光制御信号発生器、３は発光素子駆動回路、40,41,
42は受光信号処理回路、５は侵入検知回路、６は送電線
鉄塔、７は送電線、81は電極、82はコンデンサ、９は発
光同期用連絡信号線である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 皆藤 順一 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日 立電線株式会社電線研究所内 (56)参考文献 特開 昭50−156954（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−34990（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−183692（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の受光器を直線状に配列した受光器列
   とその両端部に配設した投光器とから成る２本の棒状投
   受光器を対峙させ、一方の棒状投受光器の投光器からの
   投光ビームがそれぞれ他方の棒状投受光器の受光器列を
   全て包含するごとく投光ビームの広がりを調整して全体
   として長方形の検知領域を形成し、棒状投受光器の両端
   の投光器を交互に投光動作させる手段と、これに同期し
   て、対峙する棒状投受光器の受光器列のうち受光しなか
   った受光器の位置によって長方形検知領域内への物体の
   侵入位置を知る侵入検知手段とを設けたことを特徴とす
   る面状検知侵入センサ。
2. 【請求項２】対峙する少なくとも１対の棒状投受光器を
   送電線近傍に設置し、各々の棒状投受光器には、送電線
   が作る交流電界を検知しその極性の変化を棒状投受光器
   両端の投光器の交互発光の切換信号及び受光器列の受光
   同期信号として出力する手段を設け、送電線への他物の
   異常接近を検知することを特徴とする請求項１記載の面
   状検知侵入センサ。