JP3874174B2 - 測定データ同期システムおよび測定データ同期方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定器やセンサ等の複数の測定機器（ユニット）と、コンピュータ等のデータ処理装置とが接続される測定データ同期システムに関し、詳しくは、ユニットの数に制限されずに、各ユニット間で同期を確保した測定データを求めることができる測定データ同期システムおよび測定データ同期方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
被測定対象の様々な物理量、例えば温度や電圧等を複数のユニットを用いて測定する場合や、被測定対象の物理量を複数箇所でユニットを用いて測定する場合等は、複数のユニット間における測定結果の同期を確保する必要がある。測定データ同期システムは、複数のユニットのそれぞれで測定される測定データの同期を確保することができるものである。
【０００３】
図７は、従来の測定データ同期システムの構成例を示した図である。図７において、データ処理装置ＰＣは、コンピュータ等であり、内部に汎用通信回路１０Ａを有する。測定部１０は、測定器やセンサ等である複数のユニット１１〜１Ｎ（ただし、Ｎは自然数）からなり、特定のユニット１１がデータ処理装置ＰＣと汎用信号線１００、例えばイーサネット（登録商標）で接続され、データ処理装置ＰＣと信号の授受が行われる。そして、測定部１０の各ユニット１１〜１Ｎ間のそれぞれは、信号波形が劣化しにくい専用信号線２００で接続され、信号の授受が行われる。
【０００４】
また、データ処理装置ＰＣと通信を行う特定のユニット１１は、メインユニットとも呼ばれ、内部に汎用通信回路１０Ａ、専用通信回路１０Ｂを有する。そして、ユニット１２〜１Ｎは、サブユニットとも呼ばれ、専用通信回路１０Ｂを有する。
【０００５】
汎用通信回路１０Ａと専用通信回路１０Ｂは、汎用信号線１００と専用信号線２００のそれぞれを介して入力される信号から所望の信号を抽出したり、出力する信号をそれぞれの通信規格に合った信号に変換して出力するものである。さらに、専用通信回路１０Ｂは、各ユニット１１〜１Ｎ同士の同期を確保するための同期信号の入出力も行い、同期信号が伝達される際の遅延時間を少なく抑えるものである。
【０００６】
図７に示す装置の動作を説明する。データ処理装置ＰＣは、測定部１０に、測定を行う際の設定条件（例えば、測定周期や測定レンジ等）や、測定開始・終了等のコマンドからなる信号を出力する。これらの信号は、データ処理装置ＰＣの汎用通信回路１０Ａにて通信用の信号（一塊のデータであるパケット）に変換されて、汎用信号線１００に出力される。測定部１０のメインユニット１１は、汎用信号線１００を介してデータ処理装置ＰＣからのパケットが入力され、この入力されたパケットからメインユニット１１の汎用通信回路１０Ａで、所望の信号（設定条件やコマンド）を抽出し、この抽出した信号に基づき測定等を行う。
【０００７】
そして、メインユニット１１は、抽出した信号を、専用通信回路１０Ｂにて、専用の通信規格に変換して、サブユニット１２〜１Ｎに出力する。そして、サブユニット１２〜１Ｎは、専用信号線２００を介して入力されたパケットから、専用通信回路１０Ｂにて所望の信号を抽出し、この抽出した信号に基づき測定等を開始する。
【０００８】
さらに、メインユニット１１は、メインユニット１１およびサブユニット１２〜１Ｎが測定を行う際の同期を確保するための同期信号を、専用通信回路１０Ｂ、専用信号線２００を介して各サブユニット１２〜１Ｎに配信する。サブユニット１２〜１Ｎは、メインユニット１１からの同期信号に基づき被測定対象の測定をし、測定データの収集を行う。各サブユニット１２〜１Ｎで収集された測定データは、専用通信回路１０Ｂ、専用信号線２００を介してメインユニット１１に出力される。
【０００９】
このように、各サブユニット１２〜１Ｎ間にて同期のとれた測定データが、メインユニット１１に入力される。そして、メインユニット１１は、各ユニット１１〜１Ｎ間にて同期の取れた測定データを汎用通信回路１０Ａ、汎用信号線１００を介してデータ処理装置ＰＣに出力する
【００１０】
データ処理装置ＰＣは、汎用通信回路１０Ａにて、パケットから所望の信号、例えば測定データを抽出し、この測定データに所望の処理・解析を行い、ハードディスクやメモリ等の図示しない記憶部に測定データや処理・解析結果を格納したり、図示しない表示部に測定データや処理・解析結果を表示する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、各ユニット１１〜１Ｎの測定データの同期を確保するために、メインユニット１１から同期信号を各サブユニット１２〜１Ｎに供給する必要があり、各ユニット１１〜１Ｎには、同期をとるために汎用通信回路１０Ａよりも複雑な処理（例えば、専用信号線２００の長さに起因する同期信号の遅延時間の補償や、劣化した波形の再生）を必要とする専用通信回路１０Ｂを設ける必要がある。さらに、専用信号線２００は、同期信号を確実に伝達するため汎用信号線１００よりも高価なものとなる。
【００１２】
また、専用通信回路１０Ｂ、専用信号線２００を使用しても、ユニット１１〜１Ｎ数の増加により、専用信号線２００の長さが増えると、同期信号の波形が劣化したり、遅延時間が増加し、各ユニット１１〜１Ｎ間の同期のズレが非常に大きくなる。これにより接続できるユニット１１〜１Ｎの数は制限されてしまう。また、同期を確保するために遅延時間をより少なくする回路を設計することもできるが、さらに複雑な構成となり現実的ではない。
【００１３】
一方、長期間で、周期の長い測定、例えば、プラントのデータ測定では、ユニット間の厳密な同期は必要とせず、ある程度の同期が確保でき、ユニット数を多くしたいという要望がある。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、測定機器の数に制限されずに、各測定機器間で同期を確保した測定データを求めることができる測定データ同期システムおよび測定データ同期方法を実現することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、
信号線と、
この信号線からの基準時刻が入力され、少なくとも最も新しく入力された基準時刻と被測定対象を前記基準時刻が入力されるタイミングとは独立して所定の測定周期で測定した測定データとを組とした組データを、信号線に出力する複数の測定機器と、
前記信号線に基準時刻を複数回出力し、前記複数の測定機器ごとから組データが信号線から入力され、この組データの基準時刻に基づいて測定機器間の同期を図るデータ処理装置と
を設け、前記データ処理装置は、各測定機器の測定データそれぞれの測定時刻を基準時刻、測定周期から算出して測定波形を復元し、復元した各測定機器の測定波形を所望の時刻でリサンプリングすることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
データ処理装置は、
信号線を介して複数の測定機器との信号の入出力を行う通信回路と、
この通信回路に基準時刻を出力する基準時刻出力手段と、
前記通信回路から出力される前記複数の測定機器の組データを格納する記憶手段と、
この記憶手段の各測定機器の組データを読み出し、読み出した組データに基づくデータに補間を行い、補間したデータを出力する補間手段と、
この補間手段からの補間したデータにローパスフィルタリングを行い、ローパスフィルタリングしたデータを出力するフィルタ手段と、
このフィルタ手段からのローパスフィルタリングした各測定機器のデータを、所望の時刻でリサンプリングするリサンプリング手段と
を有することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、
データ処理装置は、
信号線を介して複数の測定機器との信号の入出力を行う通信回路と、
この通信回路に基準時刻を出力する基準時刻出力手段と、
前記通信回路から出力される前記複数の測定機器の組データを格納する記憶手段と、
この記憶手段の各測定機器の組データを読み出し、読み出した組データに基づくデータに補間を行い、補間したデータを出力する補間手段と、
この補間手段からの補間した各測定機器のデータを、所望の時刻でリサンプリングするリサンプリング手段と
を有することを特徴とするものである。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、
測定機器は、
信号線を介してデータ処理装置との信号の入出力を行う通信回路と、
組データを格納するデータ記憶手段と、
前記通信回路からの信号により基準時刻を出力し、前記データ記憶手段の組データを読み出し、この読み出した組データを前記通信回路に出力する制御手段と、
被測定対象の測定を行い、測定データを出力する測定手段と、
少なくともこの測定手段の測定データと前記制御手段からの基準時刻が入力され、これらを組とした組データを前記データ記憶手段に格納するデータ収集手段と
を有することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、
データ記憶手段は、ＦＩＦＯであることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の発明において、
データ収集手段は、測定データが正確に取得できているかまたは所望の値かを求め、この求めた結果も組データに含め、データ記憶手段に格納することを特徴とするものである。
【００２３】
請求項７記載の発明は、
基準時刻出力手段が、信号線に基準時刻を複数回出力し、
少なくとも最も新しく入力された基準時刻と被測定対象を前記基準時刻が入力されるタイミングとは独立して所定の測定周期で測定した測定データとを組とした組データを、複数の測定機器が前記信号線に出力し、
この組データを前記信号線から入力し、データ処理手段が、前記測定周期および組データ内の基準時刻に基づいて、各測定機器の測定データそれぞれの測定時刻を算出して測定波形を復元し、復元した各測定機器の測定波形を所望の時刻でリサンプリングして測定機器間の測定データの同期を図ることを特徴とする方法である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施例を示す構成図である。図７と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１において、データ処理装置３０は、コンピュータ等であり、汎用信号線１００に接続される。測定部４０は、測定器やセンサ等である複数のユニット４１〜４ｎ（ただし、ｎは自然数）からなり、各ユニット４１〜４ｎは、汎用信号線１００に接続され、データ処理装置３０と信号の授受が行われる。また、データ処理装置３０と各ユニット４１〜４ｎは、汎用通信回路１０Ａを有し、この汎用通信回路１０Ａで汎用信号線１００と信号の入出力を行う。
【００２５】
次に具体的構成を以下に説明する。図２は、データ処理装置３０の構成例を示す図である。図２において、基準時刻出力手段３１は、各ユニット４１〜４ｎ間の同期を確保するために基準となる基準時刻を、汎用通信回路１０Ａに出力する。データ数算出手段３２は、各ユニット４１〜４ｎから読み出す測定データの点数を算出し、この算出結果を汎用通信回路１０Ａに出力する。
【００２６】
記憶手段３３は、汎用通信回路１０Ａから出力されるデータを格納する。補間手段３４は、記憶手段３３に格納されたデータを読み出し、読み出したデータに補間を行い出力する。フィルタ手段３５は、補間手段３４からの補間されたデータにフィルタリング処理を施し出力する。リサンプリング手段３６は、フィルタ手段３５からのフィルタリングされたデータに、所望の時刻でリサンプリングを行い出力する
【００２７】
図３は、ユニット４１〜４ｎの構成例を示す図である。図３において、データ記憶手段４０Ａは、データが格納された順に取り出されるようなバッファであるＦＩＦＯ（First-In First-Out）である。制御手段４０Ｂは、汎用通信回路１０Ａで抽出された信号に基づき、基準時刻やコマンドを出力する。また、ＦＩＦＯ４０Ａから必要なデータを読み出し、汎用通信回路１０Ａに出力する。
【００２８】
測定手段４０Ｃは、制御手段４０Ｂからの設定条件やコマンドに従って、被測定対象の測定を行い、測定データを出力する。ユニット時刻（機器時刻）出力手段４０Ｄは、各ユニット４１〜４ｎ間で同期を確保するためのバックアップ用のユニット時刻を出力する。データ収集手段４０Ｅは、制御手段４０Ｂから基準時刻、測定手段４０Ｃから測定データ、ユニット時刻出力手段４０Ｄからユニット時刻のそれぞれが入力され、これらの入力されたデータおよびデータに基づき処理した結果をＦＩＦＯ４０Ａに格納する。
【００２９】
図１〜３に示す装置の動作を説明する。データ処理装置３０は、測定部４０に、測定を行う際の設定条件（例えば、測定周期や測定レンジ等）や、測定開始・終了等のコマンドからなる信号を出力する。これらの信号は、基準時刻出力手段３１からの基準時刻と共に、データ処理装置３０の汎用通信回路１０Ａによって、通信用の信号（一塊のデータであるパケット）に変換され、汎用信号線１００に出力される。
【００３０】
また、データ処理装置３０は、測定部４０に出力する全てのパケットに基準時刻出力手段３１の基準時刻を含むようにし、所望の間隔でパケットを出力する。
【００３１】
測定部４０の各ユニット４１〜４ｎは、汎用信号線１００を介してデータ処理装置３０からのパケットが入力される。そして、各ユニット４１〜４ｎの汎用通信回路１０Ａは、入力されたパケットから所望の信号（設定条件、コマンド、基準時刻）を抽出する。
【００３２】
制御手段４０Ｂは、汎用通信回路１０Ａから出力された信号が入力され、この信号から基準時刻をデータ収集手段４０Ｅへ、設定条件やコマンドの制御信号を測定手段４０Ｃにそれぞれ出力する。
【００３３】
測定手段４０Ｃは、制御手段４０Ｂからの制御信号に従い測定を行う。例えば設定条件としては、測定を行う測定周期Δｔや測定レンジ等がある。また測定開始のコマンドに従い測定を開始し、測定した測定データをデータ収集手段４０Ｅに出力する。
【００３４】
データ収集手段４０Ｅは、測定手段４０Ｃからの測定データ、ユニット時刻出力手段４０Ｄからのユニット時刻、制御手段４０Ｂからの基準時刻が入力される。データ収集手段４０Ｅは、入力された複数のデータ（測定データ、ユニット時刻、最も新しく入力された基準時刻）ごとに、ステータス（測定データが正確に取得できているか、または所望の値か等）を付加し、これらを組とした組データとしてＦＩＦＯ４０Ａに格納する。
【００３５】
図４は、データ収集手段４０Ｅが、入力された基準時刻と測定データに基づきＦＩＦＯ４０Ａに格納する動作の具体例を示した図である。図４において、データ収集手段４０Ｅは、測定周期Δｔごとに測定手段４０Ｃから測定データ１〜６が入力される。もちろん、測定データ６の後も引き続き測定データが入力されるが、ここでは省略する。また、制御手段４０Ｂから、基準時刻ｔｂ１〜ｔｂ３が入力される。そして、ユニット時刻出力手段４０Ｄから、測定周期Δｔよりも十分に細かい周期、または測定手段４０Ｃの出力に合わせてユニット時刻ｔｕ１〜ｔｕ６が入力される。
【００３６】
ここで、基準時刻ｔｂ１は測定データ１と同時刻であり、基準時刻ｔｂ２は測定データ３、４の間に入力され、基準時刻ｔｂ３は測定データ５、６の間に入力されるものとする。
【００３７】
データ収集手段４０Ｅは、測定データ１〜６が入力されるごとに、ＦＩＦＯ４０Ａに順番に格納する。例えば、測定データ１の場合、最も新しく入力された基準時刻ｔｂ１、ユニット時刻ｔｕ１、測定データ１に対するステータスｓ１を組としてＦＩＦＯ４０Ａに格納する。測定データ２の場合、基準時刻ｔｂ１、ユニット時刻ｔｕ２、測定データ２に対するステータスｓ２を組としてＦＩＦＯ４０Ａに格納する。測定データ３も同様に、基準時刻ｔｂ１、ユニット時刻ｔｕ２、ステータスｓ３を組としてＦＩＦＯ４０Ａに格納する。
【００３８】
測定データ４の場合、新たに入力された基準時刻ｔｂ２、ユニット時刻ｔｕ４、ステータスｓ４を組としてＦＩＦＯ４０Ａに格納する。以下同様に測定データ５は、基準時刻ｔｂ２、ユニット時刻ｔｕ５、ステータスｓ５を組とし、測定データ６は、新たに入力された基準時刻ｔｂ３、ユニット時刻ｔｕ６、ステータスｓ６を組として、ＦＩＦＯ４０Ａに格納する。
【００３９】
このように、データ収集手段４０Ｅは、複数のパラメータを組にしてＦＩＦＯ４０Ａに格納していく。
【００４０】
続いて、データ処理装置３０、測定部４０が、組とした組データから同期を確保した測定データを求める動作を図５のフローチャートおよび図６を用いて説明する。図６は、データ処理装置３０が組データを処理する具体例を示した図である。図６の（ａ）は、補間手段３４による測定データの補間例であり、（ｂ）はフィルタ手段３５によるフィルタリング例であり、（ｃ）は、リサンプリング手段３６によるリサンプリング例をそれぞれ示した図である。
【００４１】
データ数算出手段３２は、各ユニット４１〜４ｎのＦＩＦＯ４０Ａから読み出す組データ数を算出する。測定手段４０Ｃの測定周期Δｔとし、所望の時間分の測定データを読み出すならば、組データ数は式（１）で表せる。
（読み出す組データ数）＝（所望の時間分）／（測定周期Δｔ） （１）
【００４２】
しかし、一般的に各ユニット４１〜４ｎごとの測定手段４０Ｃの測定周期は、わずかに異なる。例えば、設定周期Δｔに対して、ユニット４１の測定手段４０Ｃの測定周期Δｔ１＝Δｔ、ユニット４２の測定手段４０Ｃの測定周期Δｔ２＝Δｔ＋α（ただし、０＜｜α｜＜Δｔ）とすると、ユニット４１、４２のそれぞれで読み出すのに必要な組データ数は異なる。データ数算出手段は、このような誤差分を考慮して読み出す組データ数を算出し、この算出結果を汎用通信回路１０Ａに出力する（Ｓ１０）。ここで、各ユニット４１〜４ｎごとの測定周期Δｔ１、Δｔ２の誤差は、オフラインで求めておくか、設計時に求めておく。
【００４３】
そして、データ処理装置３０の汎用通信回路１０Ａが、このデータ数算出手段３２から出力された算出結果と基準時刻出力手段３１の基準時刻をパケットに変換し、汎用信号線１００を介して各ユニット４１〜４ｎの汎用通信回路１０Ａにこのパケットを配信する（Ｓ１１）。
【００４４】
これにより、各ユニット４１〜４ｎの制御手段４０Ｂは、各ユニット４１〜４ｎの汎用通信回路１０Ａで抽出された信号から、基準時刻をデータ収集手段４０Ｅに出力すると共に、データ数算出手段３２の算出結果に基づき、ＦＩＦＯ４０Ａの組データを読み出し、汎用通信回路１０Ａを介して汎用信号線１００に出力する（Ｓ１２）。
【００４５】
データ処理装置３０の汎用通信回路１０Ａが、各ユニット４１〜４ｎから出力されたパケットよりＦＩＦＯ４０Ａの組データを抽出し、記憶手段３３に格納する（Ｓ１３）。
【００４６】
補間手段３４は、記憶手段３３に格納された各ユニット４１〜４ｎの組データを読み出し、各ユニット４１〜４ｎの測定データと基準時刻、および測定周期Δｔによって、各測定データの測定時刻を算出する。例えば、図４において、測定データ１の時刻は、基準時刻ｔｂ１。測定データ２の時刻は、基準時刻ｔｂ１＋測定周期Δｔ。測定データ３の時刻は、基準時刻ｔｂ１＋（２＊測定周期Δｔ）。測定データ４の時刻は、基準時刻ｔｂ２。以下同様に求める。そして、図６の（ａ）に示すように、測定時刻ｔ１〜ｔ１６の測定データに補間（１次補間または２次補間等）を行う。図６においては、１６点分のデータしか図示していないが、何点でもよいことはいうまでもない（Ｓ１４）。
【００４７】
フィルタ手段３５は、図６の（ｂ）に示すように、補間手段３４が補間したデータに所望のフィルタリング処理、例えばローパスフィルタリング処理を行う（Ｓ１５）。
【００４８】
リサンプリング手段３６は、図６の（ｃ）に示すように、フィルタ手段３５からのフィルタリング処理されたデータを、他のユニット４１〜４Ｎと同期を確保する時刻Ｔ１〜Ｔ１８でリサンプリングする（Ｓ１６）。
【００４９】
各ユニット４１〜４ｎから送られた組データ全てについて、測定データの同期を確保していない場合は、未確保のユニット４１〜４ｎのデータの補間、フィルタリング、リサンプリングを行う（Ｓ１７、Ｓ１４〜Ｓ１６）。
【００５０】
各ユニット４１〜４ｎから送られた組データ全てについて、測定データの同期を確保した場合、データ処理装置３０は、このリサンプリングした測定データに所望の処理・解析を行い、ハードディスクやメモリ等の図示しない記憶部にリサンプリングした測定データや処理・解析結果を格納したり、図示しない表示部にリサンプリングした測定データや処理・解析結果を表示する（Ｓ１７、Ｓ１８）。
【００５１】
このように、各ユニット４１〜４ｎのデータ収集手段４０Ｅは、基準時刻と測定データを組とし、この組とした組データをＦＩＦＯ４０Ａに格納する。データ処理装置３０は、ＦＩＦＯ４０Ａに格納されている組データが入力される。そして、この入力された組データの基準時刻と測定データによって、所望の時刻Ｔ１〜Ｔ１８で測定データをリサンプリングするので、各ユニット４１〜４ｎ間の同期を確保した測定データを求めることができる。これにより、測定部１０のようにユニット１１〜１Ｎの増加に伴う同期信号の波形劣化や、伝達の遅延による影響を受けない。従って、測定部４０のユニット４１〜４ｎの数に制限されずに、容易にユニット４１〜４ｎを増設することができ、各ユニット４１〜４ｎ間で同期を確保した測定データを求めることができる。
【００５２】
また、各ユニット４１〜４ｎのデータ収集手段４０Ｅは、基準時刻と測定周期Δｔで測定された測定データを組とし、この組とした組データをＦＩＦＯ４０Ａに格納する。データ数算出手段３２は、リサンプリングに必要な組データ数を算出する。そして、算出結果に基づき、ＦＩＦＯ４０Ａに格納されている組データが、データ処理装置３０に入力される。データ処理装置３０は、この入力された組データの基準時刻と測定データによって、所望の時刻Ｔ１〜Ｔ１８で測定データをリサンプリングする。これにより、各ユニット４１〜４ｎごとの測定周期Δｔがずれていても、各ユニット４１〜４ｎ間の同期を確保した測定データを求めることができる。従って、測定部４０のユニット４１〜４ｎの数に制限されずに、容易にユニット４１〜４ｎを増設することができ、各ユニット４１〜４ｎ間で同期を確保した測定データを求めることができる。
【００５３】
また、データ処理装置３０と各ユニット４１〜４Ｎ間の通信は、同一の通信方式で行われるので、汎用信号線１００のみで接続され、信号の授受が行われる。これにより、専用信号線２００を使用する必要がない。従って、コスト削減を図ることができ、またシステムの構築が容易になる。
【００５４】
さらに、各ユニット４１〜４Ｎは、データ処理装置３０と直接通信を行うので、汎用通信回路１０Ａのみで信号の入出力が行われる。これにより、同期信号も授受する専用通信回路１０Ｂを用いる必要がなく、メインユニット１１、サブユニット１２〜１Ｎの異なる種類のユニットを用意する必要がない。従って、コスト削減を図ることができ、またシステムの構築が容易になる。
【００５５】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下のようなものでもよい。図３、４において、データ収集手段４０Ｅは、測定データ１〜６ごとに、この測定データ１〜６、基準時刻ｔｂ１〜ｔｂ３、ユニット時刻ｔｕ１〜ｔｕ６、ステータスｓ１〜ｓ６を組としてＦＩＦＯ４０Ａに格納する構成を示したが、ユニット時刻ｔｕ１〜ｔｕ６とステータスｓ１〜ｓ６の両方または一方をＦＩＦＯ４０Ａに格納しない構成としてもよい。ユニット時刻ｔｕ１〜ｔｕ６をＦＩＦＯ４０Ａに格納しないならば、ユニット時刻出力手段４０Ｄを設けなくともよい。
【００５６】
また、図３、４において、測定手段４０Ｃは、データ処理装置３０からの設定条件の周期間隔Δｔに従い、パケットが送られてくるタイミングとは独立して測定を行う構成を示したが、データ処理装置３０からパケットが送られてくるタイミングに合わせて測定を行うようにしてもよい。
【００５７】
また、補間手段３４は、記憶手段３３の組とした組データのステータスを確認し、ステータスの状態が異常ならば、そのステータスに対応する測定データの破棄、またはアラーム信号の出力等をしてもよい。これにより、データ処理装置３０は、測定データの状態を容易に判別することができる。
【００５８】
また、データ処理装置３０は、汎用信号線１００に出力するパケット全てに基準時刻出力手段３１の基準時刻を含む構成を示したが、任意のパケットに基準時刻を含むようにしてもよい。
【００５９】
また、基準時刻と測定データから、同期を確保したデータを求める構成を示したが、基準時刻の情報が欠落している場合は、ユニット時刻を基準時刻のバックアップ用として用いてもよい。例えば、図４において、測定データ２〜５に対応する基準時刻ｔｂ１、ｔｂ２が欠落している場合、ユニット時刻ｔｕ２〜ｔｕ５を用いる。この際、測定データ１と組の基準時刻ｔｂ１とユニット時刻ｔｕ１、および測定データ６と組の基準時刻ｔｂ６とユニット時刻ｔｕ６で、ユニット時刻ｔｕ２〜ｔｕ５を補正するとよい。これにより、基準時刻の情報が欠落していても、各ユニット４１〜４ｎ間の同期を確保した測定データを求めることができる。
【００６０】
さらに、データ処理装置３０内に、基準時刻出力手段３１を設けた構成を示したが、別に設けてもよい。すなわち、各種データ処理を行うデータ処理手段と、基準時刻出力手段とを別々の構成にしてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項１〜６によれば、複数の測定機器それぞれは、データ処理装置からの基準時刻と被測定対象を測定した測定データとを組とした組データを、データ処理装置に信号線を介して出力する。データ処理装置は、組データの基準時刻に基づき、複数の測定機器間の同期を図った測定データを求める。これにより、測定機器の増加に伴う同期信号の波形劣化や、伝達の遅延による影響を受けない。従って、測定機器の数に制限されずに、複数の測定機器間で問題が発生しない同期を確保した測定データを求めることができる。
【００６２】
また、データ処理装置と複数の測定機器間とは、同一の通信方式で通信を行えるので、コスト削減を図ることができ、またシステムの構築が容易になる。
【００６３】
また、測定データにより測定波形を復元し、所望の時刻でリサンプリングする。これにより、測定機器ごとの測定時刻が異なっても、同期を確保した測定データを求めることができる。
【００６５】
また、請求項６によれば、データ収集手段は、測定データが正確に取得できているかまたは所望の値かを求め、この求めた結果を組データに付加して、データ記憶手段に格納する。これにより、測定データの状態を容易に判別することができる。
【００６６】
さらに、請求項７によれば、複数の測定機器が、基準時刻出力手段の基準時刻を、信号線を介して入力し、測定データと共に組データとして、データ処理手段に信号線を介して出力し、データ処理手段が、組データ内の基準時刻に基づいて、測定機器間の測定データの同期を図る。これにより、測定機器の数が制限されずに、複数の測定機器間で、問題が発生しない同期が図れた測定データを得ることができる。
【００６７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック構成図である。
【図２】図１に示す装置におけるデータ処理装置３０の構成を詳細に示した図である。
【図３】図１に示す装置におけるユニット４１〜４ｎの構成を詳細に示した図である。
【図４】データ収集手段４０Ｅが、ＦＩＦＯ４０Ａに組データを格納する動作例を示した図である。
【図５】図１に示す装置の動作を説明したフローチャートである。
【図６】図１に示す装置の、補間手段３４、フィルタ手段３５、リサンプリング手段３６の動作例を示した図である。
【図７】従来の測定データ同期システムの構成例を示した図である。
【符号の説明】
１０Ａ 汎用通信回路
３０ データ処理装置
３１ 基準時刻出力手段
３３ 記憶手段
３４ 補間手段
３５ フィルタ手段
３６ リサンプリング手段
４０Ａ データ記憶手段（ＦＩＦＯ）
４０Ｂ 制御手段
４０Ｃ 測定手段
４０Ｄ ユニット時刻出力手段
４０Ｅ データ収集手段
４１〜４ｎ 測定機器（ユニット）
１００ 汎用信号線
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定器やセンサ等の複数の測定機器（ユニット）と、コンピュータ等のデータ処理装置とが接続される測定データ同期システムに関し、詳しくは、ユニットの数に制限されずに、各ユニット間で同期を確保した測定データを求めることができる測定データ同期システムおよび測定データ同期方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
被測定対象の様々な物理量、例えば温度や電圧等を複数のユニットを用いて測定する場合や、被測定対象の物理量を複数箇所でユニットを用いて測定する場合等は、複数のユニット間における測定結果の同期を確保する必要がある。測定データ同期システムは、複数のユニットのそれぞれで測定される測定データの同期を確保することができるものである。
【０００３】
図７は、従来の測定データ同期システムの構成例を示した図である。図７において、データ処理装置ＰＣは、コンピュータ等であり、内部に汎用通信回路１０Ａを有する。測定部１０は、測定器やセンサ等である複数のユニット１１〜１Ｎ（ただし、Ｎは自然数）からなり、特定のユニット１１がデータ処理装置ＰＣと汎用信号線１００、例えばイーサネット（登録商標）で接続され、データ処理装置ＰＣと信号の授受が行われる。そして、測定部１０の各ユニット１１〜１Ｎ間のそれぞれは、信号波形が劣化しにくい専用信号線２００で接続され、信号の授受が行われる。
【０００４】
また、データ処理装置ＰＣと通信を行う特定のユニット１１は、メインユニットとも呼ばれ、内部に汎用通信回路１０Ａ、専用通信回路１０Ｂを有する。そして、ユニット１２〜１Ｎは、サブユニットとも呼ばれ、専用通信回路１０Ｂを有する。
【０００５】
汎用通信回路１０Ａと専用通信回路１０Ｂは、汎用信号線１００と専用信号線２００のそれぞれを介して入力される信号から所望の信号を抽出したり、出力する信号をそれぞれの通信規格に合った信号に変換して出力するものである。さらに、専用通信回路１０Ｂは、各ユニット１１〜１Ｎ同士の同期を確保するための同期信号の入出力も行い、同期信号が伝達される際の遅延時間を少なく抑えるものである。
【０００６】
図７に示す装置の動作を説明する。データ処理装置ＰＣは、測定部１０に、測定を行う際の設定条件（例えば、測定周期や測定レンジ等）や、測定開始・終了等のコマンドからなる信号を出力する。これらの信号は、データ処理装置ＰＣの汎用通信回路１０Ａにて通信用の信号（一塊のデータであるパケット）に変換されて、汎用信号線１００に出力される。測定部１０のメインユニット１１は、汎用信号線１００を介してデータ処理装置ＰＣからのパケットが入力され、この入力されたパケットからメインユニット１１の汎用通信回路１０Ａで、所望の信号（設定条件やコマンド）を抽出し、この抽出した信号に基づき測定等を行う。
【０００７】
そして、メインユニット１１は、抽出した信号を、専用通信回路１０Ｂにて、専用の通信規格に変換して、サブユニット１２〜１Ｎに出力する。そして、サブユニット１２〜１Ｎは、専用信号線２００を介して入力されたパケットから、専用通信回路１０Ｂにて所望の信号を抽出し、この抽出した信号に基づき測定等を開始する。
【０００８】
さらに、メインユニット１１は、メインユニット１１およびサブユニット１２〜１Ｎが測定を行う際の同期を確保するための同期信号を、専用通信回路１０Ｂ、専用信号線２００を介して各サブユニット１２〜１Ｎに配信する。サブユニット１２〜１Ｎは、メインユニット１１からの同期信号に基づき被測定対象の測定をし、測定データの収集を行う。各サブユニット１２〜１Ｎで収集された測定データは、専用通信回路１０Ｂ、専用信号線２００を介してメインユニット１１に出力される。
【０００９】
このように、各サブユニット１２〜１Ｎ間にて同期のとれた測定データが、メインユニット１１に入力される。そして、メインユニット１１は、各ユニット１１〜１Ｎ間にて同期の取れた測定データを汎用通信回路１０Ａ、汎用信号線１００を介してデータ処理装置ＰＣに出力する
【００１０】
データ処理装置ＰＣは、汎用通信回路１０Ａにて、パケットから所望の信号、例えば測定データを抽出し、この測定データに所望の処理・解析を行い、ハードディスクやメモリ等の図示しない記憶部に測定データや処理・解析結果を格納したり、図示しない表示部に測定データや処理・解析結果を表示する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、各ユニット１１〜１Ｎの測定データの同期を確保するために、メインユニット１１から同期信号を各サブユニット１２〜１Ｎに供給する必要があり、各ユニット１１〜１Ｎには、同期をとるために汎用通信回路１０Ａよりも複雑な処理（例えば、専用信号線２００の長さに起因する同期信号の遅延時間の補償や、劣化した波形の再生）を必要とする専用通信回路１０Ｂを設ける必要がある。さらに、専用信号線２００は、同期信号を確実に伝達するため汎用信号線１００よりも高価なものとなる。
【００１２】
また、専用通信回路１０Ｂ、専用信号線２００を使用しても、ユニット１１〜１Ｎ数の増加により、専用信号線２００の長さが増えると、同期信号の波形が劣化したり、遅延時間が増加し、各ユニット１１〜１Ｎ間の同期のズレが非常に大きくなる。これにより接続できるユニット１１〜１Ｎの数は制限されてしまう。また、同期を確保するために遅延時間をより少なくする回路を設計することもできるが、さらに複雑な構成となり現実的ではない。
【００１３】
一方、長期間で、周期の長い測定、例えば、プラントのデータ測定では、ユニット間の厳密な同期は必要とせず、ある程度の同期が確保でき、ユニット数を多くしたいという要望がある。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、測定機器の数に制限されずに、各測定機器間で同期を確保した測定データを求めることができる測定データ同期システムおよび測定データ同期方法を実現することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、
信号線と、
この信号線からの基準時刻が入力され、少なくとも最も新しく入力された基準時刻と被測定対象を前記基準時刻が入力されるタイミングとは独立して所定の測定周期で測定した測定データとを組とした組データを、信号線に出力する複数の測定機器と、
前記信号線に基準時刻を複数回出力し、前記複数の測定機器ごとから組データが信号線から入力され、この組データの基準時刻に基づいて測定機器間の同期を図るデータ処理装置と
を設け、前記データ処理装置は、各測定機器の測定データそれぞれの測定時刻を基準時刻、測定周期から算出して測定波形を復元し、復元した各測定機器の測定波形を所望の時刻でリサンプリングすることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
データ処理装置は、
信号線を介して複数の測定機器との信号の入出力を行う通信回路と、
この通信回路に基準時刻を出力する基準時刻出力手段と、
前記通信回路から出力される前記複数の測定機器の組データを格納する記憶手段と、
この記憶手段の各測定機器の組データを読み出し、読み出した組データに基づくデータに補間を行い、補間したデータを出力する補間手段と、
この補間手段からの補間したデータにローパスフィルタリングを行い、ローパスフィルタリングしたデータを出力するフィルタ手段と、
このフィルタ手段からのローパスフィルタリングした各測定機器のデータを、所望の時刻でリサンプリングするリサンプリング手段と
を有することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、
データ処理装置は、
信号線を介して複数の測定機器との信号の入出力を行う通信回路と、
この通信回路に基準時刻を出力する基準時刻出力手段と、
前記通信回路から出力される前記複数の測定機器の組データを格納する記憶手段と、
この記憶手段の各測定機器の組データを読み出し、読み出した組データに基づくデータに補間を行い、補間したデータを出力する補間手段と、
この補間手段からの補間した各測定機器のデータを、所望の時刻でリサンプリングするリサンプリング手段と
を有することを特徴とするものである。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、
測定機器は、
信号線を介してデータ処理装置との信号の入出力を行う通信回路と、
組データを格納するデータ記憶手段と、
前記通信回路からの信号により基準時刻を出力し、前記データ記憶手段の組データを読み出し、この読み出した組データを前記通信回路に出力する制御手段と、
被測定対象の測定を行い、測定データを出力する測定手段と、
少なくともこの測定手段の測定データと前記制御手段からの基準時刻が入力され、これらを組とした組データを前記データ記憶手段に格納するデータ収集手段と
を有することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、
データ記憶手段は、ＦＩＦＯであることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の発明において、
データ収集手段は、測定データが正確に取得できているかまたは所望の値かを求め、この求めた結果も組データに含め、データ記憶手段に格納することを特徴とするものである。
【００２３】
請求項７記載の発明は、
基準時刻出力手段が、信号線に基準時刻を複数回出力し、
少なくとも最も新しく入力された基準時刻と被測定対象を前記基準時刻が入力されるタイミングとは独立して所定の測定周期で測定した測定データとを組とした組データを、複数の測定機器が前記信号線に出力し、
この組データを前記信号線から入力し、データ処理手段が、前記測定周期および組データ内の基準時刻に基づいて、各測定機器の測定データそれぞれの測定時刻を算出して測定波形を復元し、復元した各測定機器の測定波形を所望の時刻でリサンプリングして測定機器間の測定データの同期を図ることを特徴とする方法である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施例を示す構成図である。図７と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１において、データ処理装置３０は、コンピュータ等であり、汎用信号線１００に接続される。測定部４０は、測定器やセンサ等である複数のユニット４１〜４ｎ（ただし、ｎは自然数）からなり、各ユニット４１〜４ｎは、汎用信号線１００に接続され、データ処理装置３０と信号の授受が行われる。また、データ処理装置３０と各ユニット４１〜４ｎは、汎用通信回路１０Ａを有し、この汎用通信回路１０Ａで汎用信号線１００と信号の入出力を行う。
【００２５】
次に具体的構成を以下に説明する。図２は、データ処理装置３０の構成例を示す図である。図２において、基準時刻出力手段３１は、各ユニット４１〜４ｎ間の同期を確保するために基準となる基準時刻を、汎用通信回路１０Ａに出力する。データ数算出手段３２は、各ユニット４１〜４ｎから読み出す測定データの点数を算出し、この算出結果を汎用通信回路１０Ａに出力する。
【００２６】
記憶手段３３は、汎用通信回路１０Ａから出力されるデータを格納する。補間手段３４は、記憶手段３３に格納されたデータを読み出し、読み出したデータに補間を行い出力する。フィルタ手段３５は、補間手段３４からの補間されたデータにフィルタリング処理を施し出力する。リサンプリング手段３６は、フィルタ手段３５からのフィルタリングされたデータに、所望の時刻でリサンプリングを行い出力する
【００２７】
図３は、ユニット４１〜４ｎの構成例を示す図である。図３において、データ記憶手段４０Ａは、データが格納された順に取り出されるようなバッファであるＦＩＦＯ（First-In First-Out）である。制御手段４０Ｂは、汎用通信回路１０Ａで抽出された信号に基づき、基準時刻やコマンドを出力する。また、ＦＩＦＯ４０Ａから必要なデータを読み出し、汎用通信回路１０Ａに出力する。
【００２８】
測定手段４０Ｃは、制御手段４０Ｂからの設定条件やコマンドに従って、被測定対象の測定を行い、測定データを出力する。ユニット時刻（機器時刻）出力手段４０Ｄは、各ユニット４１〜４ｎ間で同期を確保するためのバックアップ用のユニット時刻を出力する。データ収集手段４０Ｅは、制御手段４０Ｂから基準時刻、測定手段４０Ｃから測定データ、ユニット時刻出力手段４０Ｄからユニット時刻のそれぞれが入力され、これらの入力されたデータおよびデータに基づき処理した結果をＦＩＦＯ４０Ａに格納する。
【００２９】
図１〜３に示す装置の動作を説明する。データ処理装置３０は、測定部４０に、測定を行う際の設定条件（例えば、測定周期や測定レンジ等）や、測定開始・終了等のコマンドからなる信号を出力する。これらの信号は、基準時刻出力手段３１からの基準時刻と共に、データ処理装置３０の汎用通信回路１０Ａによって、通信用の信号（一塊のデータであるパケット）に変換され、汎用信号線１００に出力される。
【００３０】
また、データ処理装置３０は、測定部４０に出力する全てのパケットに基準時刻出力手段３１の基準時刻を含むようにし、所望の間隔でパケットを出力する。
【００３１】
測定部４０の各ユニット４１〜４ｎは、汎用信号線１００を介してデータ処理装置３０からのパケットが入力される。そして、各ユニット４１〜４ｎの汎用通信回路１０Ａは、入力されたパケットから所望の信号（設定条件、コマンド、基準時刻）を抽出する。
【００３２】
制御手段４０Ｂは、汎用通信回路１０Ａから出力された信号が入力され、この信号から基準時刻をデータ収集手段４０Ｅへ、設定条件やコマンドの制御信号を測定手段４０Ｃにそれぞれ出力する。
【００３３】
測定手段４０Ｃは、制御手段４０Ｂからの制御信号に従い測定を行う。例えば設定条件としては、測定を行う測定周期Δｔや測定レンジ等がある。また測定開始のコマンドに従い測定を開始し、測定した測定データをデータ収集手段４０Ｅに出力する。
【００３４】
データ収集手段４０Ｅは、測定手段４０Ｃからの測定データ、ユニット時刻出力手段４０Ｄからのユニット時刻、制御手段４０Ｂからの基準時刻が入力される。データ収集手段４０Ｅは、入力された複数のデータ（測定データ、ユニット時刻、最も新しく入力された基準時刻）ごとに、ステータス（測定データが正確に取得できているか、または所望の値か等）を付加し、これらを組とした組データとしてＦＩＦＯ４０Ａに格納する。
【００３５】
図４は、データ収集手段４０Ｅが、入力された基準時刻と測定データに基づきＦＩＦＯ４０Ａに格納する動作の具体例を示した図である。図４において、データ収集手段４０Ｅは、測定周期Δｔごとに測定手段４０Ｃから測定データ１〜６が入力される。もちろん、測定データ６の後も引き続き測定データが入力されるが、ここでは省略する。また、制御手段４０Ｂから、基準時刻ｔｂ１〜ｔｂ３が入力される。そして、ユニット時刻出力手段４０Ｄから、測定周期Δｔよりも十分に細かい周期、または測定手段４０Ｃの出力に合わせてユニット時刻ｔｕ１〜ｔｕ６が入力される。
【００３６】
ここで、基準時刻ｔｂ１は測定データ１と同時刻であり、基準時刻ｔｂ２は測定データ３、４の間に入力され、基準時刻ｔｂ３は測定データ５、６の間に入力されるものとする。
【００３７】
データ収集手段４０Ｅは、測定データ１〜６が入力されるごとに、ＦＩＦＯ４０Ａに順番に格納する。例えば、測定データ１の場合、最も新しく入力された基準時刻ｔｂ１、ユニット時刻ｔｕ１、測定データ１に対するステータスｓ１を組としてＦＩＦＯ４０Ａに格納する。測定データ２の場合、基準時刻ｔｂ１、ユニット時刻ｔｕ２、測定データ２に対するステータスｓ２を組としてＦＩＦＯ４０Ａに格納する。測定データ３も同様に、基準時刻ｔｂ１、ユニット時刻ｔｕ２、ステータスｓ３を組としてＦＩＦＯ４０Ａに格納する。
【００３８】
測定データ４の場合、新たに入力された基準時刻ｔｂ２、ユニット時刻ｔｕ４、ステータスｓ４を組としてＦＩＦＯ４０Ａに格納する。以下同様に測定データ５は、基準時刻ｔｂ２、ユニット時刻ｔｕ５、ステータスｓ５を組とし、測定データ６は、新たに入力された基準時刻ｔｂ３、ユニット時刻ｔｕ６、ステータスｓ６を組として、ＦＩＦＯ４０Ａに格納する。
【００３９】
このように、データ収集手段４０Ｅは、複数のパラメータを組にしてＦＩＦＯ４０Ａに格納していく。
【００４０】
続いて、データ処理装置３０、測定部４０が、組とした組データから同期を確保した測定データを求める動作を図５のフローチャートおよび図６を用いて説明する。図６は、データ処理装置３０が組データを処理する具体例を示した図である。図６の（ａ）は、補間手段３４による測定データの補間例であり、（ｂ）はフィルタ手段３５によるフィルタリング例であり、（ｃ）は、リサンプリング手段３６によるリサンプリング例をそれぞれ示した図である。
【００４１】
データ数算出手段３２は、各ユニット４１〜４ｎのＦＩＦＯ４０Ａから読み出す組データ数を算出する。測定手段４０Ｃの測定周期Δｔとし、所望の時間分の測定データを読み出すならば、組データ数は式（１）で表せる。
（読み出す組データ数）＝（所望の時間分）／（測定周期Δｔ） （１）
【００４２】
しかし、一般的に各ユニット４１〜４ｎごとの測定手段４０Ｃの測定周期は、わずかに異なる。例えば、設定周期Δｔに対して、ユニット４１の測定手段４０Ｃの測定周期Δｔ１＝Δｔ、ユニット４２の測定手段４０Ｃの測定周期Δｔ２＝Δｔ＋α（ただし、０＜｜α｜＜Δｔ）とすると、ユニット４１、４２のそれぞれで読み出すのに必要な組データ数は異なる。データ数算出手段は、このような誤差分を考慮して読み出す組データ数を算出し、この算出結果を汎用通信回路１０Ａに出力する（Ｓ１０）。ここで、各ユニット４１〜４ｎごとの測定周期Δｔ１、Δｔ２の誤差は、オフラインで求めておくか、設計時に求めておく。
【００４３】
そして、データ処理装置３０の汎用通信回路１０Ａが、このデータ数算出手段３２から出力された算出結果と基準時刻出力手段３１の基準時刻をパケットに変換し、汎用信号線１００を介して各ユニット４１〜４ｎの汎用通信回路１０Ａにこのパケットを配信する（Ｓ１１）。
【００４４】
これにより、各ユニット４１〜４ｎの制御手段４０Ｂは、各ユニット４１〜４ｎの汎用通信回路１０Ａで抽出された信号から、基準時刻をデータ収集手段４０Ｅに出力すると共に、データ数算出手段３２の算出結果に基づき、ＦＩＦＯ４０Ａの組データを読み出し、汎用通信回路１０Ａを介して汎用信号線１００に出力する（Ｓ１２）。
【００４５】
データ処理装置３０の汎用通信回路１０Ａが、各ユニット４１〜４ｎから出力されたパケットよりＦＩＦＯ４０Ａの組データを抽出し、記憶手段３３に格納する（Ｓ１３）。
【００４６】
補間手段３４は、記憶手段３３に格納された各ユニット４１〜４ｎの組データを読み出し、各ユニット４１〜４ｎの測定データと基準時刻、および測定周期Δｔによって、各測定データの測定時刻を算出する。例えば、図４において、測定データ１の時刻は、基準時刻ｔｂ１。測定データ２の時刻は、基準時刻ｔｂ１＋測定周期Δｔ。測定データ３の時刻は、基準時刻ｔｂ１＋（２＊測定周期Δｔ）。測定データ４の時刻は、基準時刻ｔｂ２。以下同様に求める。そして、図６の（ａ）に示すように、測定時刻ｔ１〜ｔ１６の測定データに補間（１次補間または２次補間等）を行う。図６においては、１６点分のデータしか図示していないが、何点でもよいことはいうまでもない（Ｓ１４）。
【００４７】
フィルタ手段３５は、図６の（ｂ）に示すように、補間手段３４が補間したデータに所望のフィルタリング処理、例えばローパスフィルタリング処理を行う（Ｓ１５）。
【００４８】
リサンプリング手段３６は、図６の（ｃ）に示すように、フィルタ手段３５からのフィルタリング処理されたデータを、他のユニット４１〜４Ｎと同期を確保する時刻Ｔ１〜Ｔ１８でリサンプリングする（Ｓ１６）。
【００４９】
各ユニット４１〜４ｎから送られた組データ全てについて、測定データの同期を確保していない場合は、未確保のユニット４１〜４ｎのデータの補間、フィルタリング、リサンプリングを行う（Ｓ１７、Ｓ１４〜Ｓ１６）。
【００５０】
各ユニット４１〜４ｎから送られた組データ全てについて、測定データの同期を確保した場合、データ処理装置３０は、このリサンプリングした測定データに所望の処理・解析を行い、ハードディスクやメモリ等の図示しない記憶部にリサンプリングした測定データや処理・解析結果を格納したり、図示しない表示部にリサンプリングした測定データや処理・解析結果を表示する（Ｓ１７、Ｓ１８）。
【００５１】
このように、各ユニット４１〜４ｎのデータ収集手段４０Ｅは、基準時刻と測定データを組とし、この組とした組データをＦＩＦＯ４０Ａに格納する。データ処理装置３０は、ＦＩＦＯ４０Ａに格納されている組データが入力される。そして、この入力された組データの基準時刻と測定データによって、所望の時刻Ｔ１〜Ｔ１８で測定データをリサンプリングするので、各ユニット４１〜４ｎ間の同期を確保した測定データを求めることができる。これにより、測定部１０のようにユニット１１〜１Ｎの増加に伴う同期信号の波形劣化や、伝達の遅延による影響を受けない。従って、測定部４０のユニット４１〜４ｎの数に制限されずに、容易にユニット４１〜４ｎを増設することができ、各ユニット４１〜４ｎ間で同期を確保した測定データを求めることができる。
【００５２】
また、各ユニット４１〜４ｎのデータ収集手段４０Ｅは、基準時刻と測定周期Δｔで測定された測定データを組とし、この組とした組データをＦＩＦＯ４０Ａに格納する。データ数算出手段３２は、リサンプリングに必要な組データ数を算出する。そして、算出結果に基づき、ＦＩＦＯ４０Ａに格納されている組データが、データ処理装置３０に入力される。データ処理装置３０は、この入力された組データの基準時刻と測定データによって、所望の時刻Ｔ１〜Ｔ１８で測定データをリサンプリングする。これにより、各ユニット４１〜４ｎごとの測定周期Δｔがずれていても、各ユニット４１〜４ｎ間の同期を確保した測定データを求めることができる。従って、測定部４０のユニット４１〜４ｎの数に制限されずに、容易にユニット４１〜４ｎを増設することができ、各ユニット４１〜４ｎ間で同期を確保した測定データを求めることができる。
【００５３】
また、データ処理装置３０と各ユニット４１〜４Ｎ間の通信は、同一の通信方式で行われるので、汎用信号線１００のみで接続され、信号の授受が行われる。これにより、専用信号線２００を使用する必要がない。従って、コスト削減を図ることができ、またシステムの構築が容易になる。
【００５４】
さらに、各ユニット４１〜４Ｎは、データ処理装置３０と直接通信を行うので、汎用通信回路１０Ａのみで信号の入出力が行われる。これにより、同期信号も授受する専用通信回路１０Ｂを用いる必要がなく、メインユニット１１、サブユニット１２〜１Ｎの異なる種類のユニットを用意する必要がない。従って、コスト削減を図ることができ、またシステムの構築が容易になる。
【００５５】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下のようなものでもよい。図３、４において、データ収集手段４０Ｅは、測定データ１〜６ごとに、この測定データ１〜６、基準時刻ｔｂ１〜ｔｂ３、ユニット時刻ｔｕ１〜ｔｕ６、ステータスｓ１〜ｓ６を組としてＦＩＦＯ４０Ａに格納する構成を示したが、ユニット時刻ｔｕ１〜ｔｕ６とステータスｓ１〜ｓ６の両方または一方をＦＩＦＯ４０Ａに格納しない構成としてもよい。ユニット時刻ｔｕ１〜ｔｕ６をＦＩＦＯ４０Ａに格納しないならば、ユニット時刻出力手段４０Ｄを設けなくともよい。
【００５６】
また、図３、４において、測定手段４０Ｃは、データ処理装置３０からの設定条件の周期間隔Δｔに従い、パケットが送られてくるタイミングとは独立して測定を行う構成を示したが、データ処理装置３０からパケットが送られてくるタイミングに合わせて測定を行うようにしてもよい。
【００５７】
また、補間手段３４は、記憶手段３３の組とした組データのステータスを確認し、ステータスの状態が異常ならば、そのステータスに対応する測定データの破棄、またはアラーム信号の出力等をしてもよい。これにより、データ処理装置３０は、測定データの状態を容易に判別することができる。
【００５８】
また、データ処理装置３０は、汎用信号線１００に出力するパケット全てに基準時刻出力手段３１の基準時刻を含む構成を示したが、任意のパケットに基準時刻を含むようにしてもよい。
【００５９】
また、基準時刻と測定データから、同期を確保したデータを求める構成を示したが、基準時刻の情報が欠落している場合は、ユニット時刻を基準時刻のバックアップ用として用いてもよい。例えば、図４において、測定データ２〜５に対応する基準時刻ｔｂ１、ｔｂ２が欠落している場合、ユニット時刻ｔｕ２〜ｔｕ５を用いる。この際、測定データ１と組の基準時刻ｔｂ１とユニット時刻ｔｕ１、および測定データ６と組の基準時刻ｔｂ６とユニット時刻ｔｕ６で、ユニット時刻ｔｕ２〜ｔｕ５を補正するとよい。これにより、基準時刻の情報が欠落していても、各ユニット４１〜４ｎ間の同期を確保した測定データを求めることができる。
【００６０】
さらに、データ処理装置３０内に、基準時刻出力手段３１を設けた構成を示したが、別に設けてもよい。すなわち、各種データ処理を行うデータ処理手段と、基準時刻出力手段とを別々の構成にしてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項１〜６によれば、複数の測定機器それぞれは、データ処理装置からの基準時刻と被測定対象を測定した測定データとを組とした組データを、データ処理装置に信号線を介して出力する。データ処理装置は、組データの基準時刻に基づき、複数の測定機器間の同期を図った測定データを求める。これにより、測定機器の増加に伴う同期信号の波形劣化や、伝達の遅延による影響を受けない。従って、測定機器の数に制限されずに、複数の測定機器間で問題が発生しない同期を確保した測定データを求めることができる。
【００６２】
また、データ処理装置と複数の測定機器間とは、同一の通信方式で通信を行えるので、コスト削減を図ることができ、またシステムの構築が容易になる。
【００６３】
また、測定データにより測定波形を復元し、所望の時刻でリサンプリングする。これにより、測定機器ごとの測定時刻が異なっても、同期を確保した測定データを求めることができる。
【００６５】
また、請求項６によれば、データ収集手段は、測定データが正確に取得できているかまたは所望の値かを求め、この求めた結果を組データに付加して、データ記憶手段に格納する。これにより、測定データの状態を容易に判別することができる。
【００６６】
さらに、請求項７によれば、複数の測定機器が、基準時刻出力手段の基準時刻を、信号線を介して入力し、測定データと共に組データとして、データ処理手段に信号線を介して出力し、データ処理手段が、組データ内の基準時刻に基づいて、測定機器間の測定データの同期を図る。これにより、測定機器の数が制限されずに、複数の測定機器間で、問題が発生しない同期が図れた測定データを得ることができる。
【００６７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック構成図である。
【図２】図１に示す装置におけるデータ処理装置３０の構成を詳細に示した図である。
【図３】図１に示す装置におけるユニット４１〜４ｎの構成を詳細に示した図である。
【図４】データ収集手段４０Ｅが、ＦＩＦＯ４０Ａに組データを格納する動作例を示した図である。
【図５】図１に示す装置の動作を説明したフローチャートである。
【図６】図１に示す装置の、補間手段３４、フィルタ手段３５、リサンプリング手段３６の動作例を示した図である。
【図７】従来の測定データ同期システムの構成例を示した図である。
【符号の説明】
１０Ａ 汎用通信回路
３０ データ処理装置
３１ 基準時刻出力手段
３３ 記憶手段
３４ 補間手段
３５ フィルタ手段
３６ リサンプリング手段
４０Ａ データ記憶手段（ＦＩＦＯ）
４０Ｂ 制御手段
４０Ｃ 測定手段
４０Ｄ ユニット時刻出力手段
４０Ｅ データ収集手段
４１〜４ｎ 測定機器（ユニット）
１００ 汎用信号線
Claims (7)
- 信号線と、
この信号線からの基準時刻が入力され、少なくとも最も新しく入力された基準時刻と被測定対象を前記基準時刻が入力されるタイミングとは独立して所定の測定周期で測定した測定データとを組とした組データを、信号線に出力する複数の測定機器と、
前記信号線に基準時刻を複数回出力し、前記複数の測定機器ごとから組データが信号線から入力され、この組データの基準時刻に基づいて測定機器間の同期を図るデータ処理装置と
を設け、前記データ処理装置は、各測定機器の測定データそれぞれの測定時刻を基準時刻、測定周期から算出して測定波形を復元し、復元した各測定機器の測定波形を所望の時刻でリサンプリングすることを特徴とする測定データ同期システム。 - データ処理装置は、
信号線を介して複数の測定機器との信号の入出力を行う通信回路と、
この通信回路に基準時刻を出力する基準時刻出力手段と、
前記通信回路から出力される前記複数の測定機器の組データを格納する記憶手段と、
この記憶手段の各測定機器の組データを読み出し、読み出した組データに基づくデータに補間を行い、補間したデータを出力する補間手段と、
この補間手段からの補間したデータにローパスフィルタリングを行い、ローパスフィルタリングしたデータを出力するフィルタ手段と、
このフィルタ手段からのローパスフィルタリングした各測定機器のデータを、所望の時刻でリサンプリングするリサンプリング手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の測定データ同期システム。 - データ処理装置は、
信号線を介して複数の測定機器との信号の入出力を行う通信回路と、
この通信回路に基準時刻を出力する基準時刻出力手段と、
前記通信回路から出力される前記複数の測定機器の組データを格納する記憶手段と、
この記憶手段の各測定機器の組データを読み出し、読み出した組データに基づくデータに補間を行い、補間したデータを出力する補間手段と、
この補間手段からの補間した各測定機器のデータを、所望の時刻でリサンプリングするリサンプリング手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の測定データ同期システム。 - 測定機器は、
信号線を介してデータ処理装置との信号の入出力を行う通信回路と、
組データを格納するデータ記憶手段と、
前記通信回路からの信号により基準時刻を出力し、前記データ記憶手段の組データを読み出し、この読み出した組データを前記通信回路に出力する制御手段と、
被測定対象の測定を行い、測定データを出力する測定手段と、
少なくともこの測定手段の測定データと前記制御手段からの基準時刻が入力され、これらを組とした組データを前記データ記憶手段に格納するデータ収集手段と
を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の測定データ同期システム。 - データ記憶手段は、ＦＩＦＯであることを特徴とする請求項４記載の測定データ同期システム。
- データ収集手段は、
測定データが正確に取得できているかまたは所望の値かを求め、この求めた結果も組データに含め、データ記憶手段に格納することを特徴とする請求項４または５記載の測定データ同期システム。 - 基準時刻出力手段が、信号線に基準時刻を複数回出力し、
少なくとも最も新しく入力された基準時刻と被測定対象を前記基準時刻が入力されるタイミングとは独立して所定の測定周期で測定した測定データとを組とした組データを、複数の測定機器が前記信号線に出力し、
この組データを前記信号線から入力し、データ処理手段が、前記測定周期および組データ内の基準時刻に基づいて、各測定機器の測定データそれぞれの測定時刻を算出して測定波形を復元し、復元した各測定機器の測定波形を所望の時刻でリサンプリングして測定機器間の測定データの同期を図ることを特徴とする測定データ同期方法。
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