JP4660058B2 - 監視計測用ネットワーク情報端末 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電力系統や産業プラントなどのプロセス量をリアルタイムで収集し、ネットワークを介してデータを送受信する監視計測用ネットワーク情報端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力系統や産業プラントなどにおいては、各種監視計測対象のプロセス量をリアルタイムで収集し監視を行うことが行われている。プロセス量の収集は、主に専用の装置を使用して行われ、専用の監視装置に入力し監視されるようになっている。
【０００３】
そして、遠隔の監視装置にデータを送信する場合は、専用のネットワークを使用し、また、専用のソフトウエアを使用して遠隔の監視装置に送信するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、電力系統や産業プラントの監視計測対象のプロセス量を収集し監視するには、専用の監視装置を使用して行われるので汎用性がない。
【０００５】
一方、最近のインターネットやイントラネット通信技術の進展はめざましく、企業だけでなく各家庭でもパソコン（パーソナルコンピュータ）でインターネットを介して情報のやりとりを行うことは当たり前のこととなってきている。パソコンの場合は、専用のソフトウエアだけでなく汎用のソフトウエアを使用して幅広く種々の情報のやりとりを行うことが可能である。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、汎用のネットワークを介し汎用のソフトウエアを用いたパソコンなどにより容易に監視計測対象のデータ収集や監視を行うことができる監視計測用ネットワーク情報端末を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる系統連係分散型電源システムは、監視計測対象との間でデータの入出力処理を行うデータ入出力部と、プロセッサにより構成され、前記データ入出力部からの入力データをリアルタイムで収集演算を行うとともにフィルタ演算を行い内部のメモリに記憶するリアルタイム演算部と、ハードウエアに依存しないオブジェクトコードによって動作し前記リアルタイム演算部によりリアルタイムに収集演算されたデータをネットワークに出力すると共にネットワークからエージェントプログラムとデータの入力を行うネットワーク演算部と、前記リアルタイム演算部と前記ネットワーク演算部との間にあってデータの受け渡しを行う共有データ記憶部と、前記データ入出力部、前記リアルタイム演算部、前記ネットワーク演算部、前記共有データ記憶部に所定の電源電圧を供給する電源装置とを備え、前記ネットワーク演算部は、ネットワークから前記エージェントプログラムとデータの入力を行い、入力を行った前記エージェントプログラムを実行し、前記共有データ記憶部を介して前記リアルタイム演算部に記憶されている前記入力データを取得し、前記エージェントプログラムと前記共有データ記憶部から取得した前記入力データとをネットワークを介してエージェントサーバ機構に送出し、前記リアルタイム演算部及び前記ネットワーク演算部は、前記共有データ記憶部を介して相互に監視を行い、一方の演算部が異常状態になった場合に、他方の演算部は一方の演算部の再起動または強制停止行い、警報を出力し、前記リアルタイム演算部及び前記ネットワーク演算部は、前記共有データ記憶部を介してブロック単位で前記入力データの受け渡しを行うことを特徴とする監視計測用ネットワーク情報端末。
【０００８】
請求項１の発明に係る監視計測用ネットワーク情報端末においては、ネットワーク演算処理部はハードウエアに依存しないオブジェクトコードによって動作する。そして、リアルタイム演算部がデータ入出力部を介してリアルタイムに収集したデータを共有データ記憶部を介して入力しネットワークに出力する。また、ネットワークから監視計測に必要なプログラムやデータの入力を行う。また、ネットワーク演算部は、ネットワークから監視計測に必要なプログラムとデータとを受け取ると、その受け取ったプログラムを処理実行する。そして、そのプログラムの処理結果のデータ及びプログラムをネットワークに出力する。さらに、リアルタイム演算部とネットワーク演算部とは、共有データ記憶部を介して相互に監視を行う。そして、一方の演算部が異常状態になった場合には、他方の演算部は一方の演算部の再起動または強制停止行い、警報を出力する。また、共有データ記憶部を介してブロック単位でデータの受け渡しを行う。これにより、インターネットやイントラネットを介して市販パソコンなどに接続するだけで、遠隔から監視計測対象の状態量の収集や監視が可能となり、予めプログラムを監視計測用ネットワーク情報端末に搭載していなくても、必要に応じて必要なエージェントプログラムを送付することによって所望のデータ収集を行うことができる。また、高い診断確度で相互監視機能を実現でき、共有データ記憶部でのハンドシェークのオーバヘッドを大幅に削減し、効率的なリアルタイム演算部とネットワーク演算部とのデータの受け渡しが可能となる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末のブロック構成図である。
【００５２】
監視計測用ネットワーク情報端末１１は、例えば電力系統の遠隔監視システムや送電線故障点標定システムに用いられ、その場合には電力系統の電気所に設置される。監視計測対象からのプロセス量は監視計測用ネットワーク情報端末１１のデータ入出力部１２に入力され、データ入出力部１２では入力されたプロセス量の入力処理を行う。リアルタイム演算部１３では、プロセッサ（以下ＭＰＵという）１３ａにより、データ入出力部１２からの入力データを入力してメモリ１３ｂに保存すると共に、入力データの特徴点の検出や特徴点前後の必要なデータを演算処理し、その演算結果をメモリ１３ａに保存する。また、データ入出力部１２を介して、ＯＮ／ＦＦ情報や動作状況及び異常状況に対するデジタル信号、さらには外部機器との通信のデータ信号を出力する。
【００５３】
次に、ネットワーク演算部１４は、ＭＰＵ１４ａにより、ハードウエアに依存しないオブジェクトコード１４ｂによって動作し、リアルタイム演算部１３によりリアルタイムに収集演算されたデータをネットワーク（インターネットまたはイントラネット）に出力すると共に、ネットワークからプログラムやデータの入力を行う。ネットワーク演算部１４はエージェントマネージャー機構４ｃを有しており、ネットワークから受信したプログラムを処理して必要なデータをネットワークに出力する。
【００５４】
共有データ記憶部１５は、リアルタイム演算部１３とネットワーク演算部１４との間にあってデータの受け渡しを行うものである。また、電源装置１６は、データ入出力部１２、リアルタイム演算部１３、ネットワーク演算部１４、共有データ記憶部１５に所定の電源電圧を供給するものである。
【００５５】
監視計測対象からデータ入出力部１２に入力されるプロセス量は、電力系統の電圧や電流（アナログ入力）、各種機器のＯＮ／ＯＦＦ情報や動作状況及び異常状況（デジタル入力）、外部機器（例えばコントローラや保護継電装置）からの通信データ信号、各種機器や状態量の温度、湿度、圧力などである。
【００５６】
電力系統の電圧や電流などの電気量はアナログ信号取得部１７により入力され、電力系統制御装置やプラント制御装置との間のＯＮ／ＦＦ情報や動作状況及び異常状況はディジタル入出力部１８により入出力される。また、外部機器とのシリアル通信でのデータ信号はシリアル通信部１９により入出力され、プラントの状態量の温度、湿度、圧力などはトランスジューサデータ入力部２０により入力される。
【００５７】
リアルタイム演算部１３はリアルタイム基本ソフトウエアと必要なリアルタイム演算処理を持ったＭＰＵ１３ａを備えており、入力データの１次保存、適当なフィルタ演算処理、収集時刻付処理、状態変化の検出などの処理を常時行う。さらに状態変化やデジタル入出力部１８の指定チャンネル情報の変化やネットワーク演算部１４からの要求などにより、要求タイミング前後のデータをメモリ１３ｂの２次保存領域に保存凍結する。
【００５８】
リアルタイム演算部１３で保存凍結されたデータは、適当な手順によって、共有データ記憶部１５を介してネットワーク演算部１４に渡される。共有データ記憶部１５は双方向の複数のＭＰＵ間のアクセス調停回路を有するメモリ回路によって構成される。小容量の場合は市販のデュアルポートメモリあるいはマルチポートメモリ製品を使用でき、大容量の場合はアクセス調停回路とメモリ回路とバッファ回路とによって構成する。
【００５９】
ネットワーク演算部１４もＭＰＵ１４ａを有する。ネットワーク演算部１４はＪａｖａ（米国Sun Microsystems,Incの登録商標)などのハードウエアに依存しないオブジェクトコードによって演算を行う。例えば、Ｊａｖａバーチャルマシン（ＪＶＭ）機構を保有する。また、ネットワーク（インターネットまたはイントラネット）へのアクセスやプロトコル処理を行う。
【００６０】
これにより、リアルタイム演算部１３で収集されたデータはインターネットやイントラネットを介して外部に出力される。外部ではパソコンなどで汎用のＪａｖａバーチャルマシンを有するブラウザソフトウエア（市販パソコンに一般的に搭載されているブラウザソフトウエア）を使用してデータや状態の表示及び選択制御などが行われる。
【００６１】
すなわち、対象となる電力系統やプラントに本発明の監視計測用ネットワーク情報端末１１を設置し、インターネットやイントラネットを介して市販パソコンなどに接続するだけで、電力系統やプラントの状態量の収集、状態監視、制御などを行うことが可能となる。
【００６２】
また、ネットワーク演算部１４にはＪＶＭ機構上にエージェントを実行するエージェントマネージャー機構１４ｃが搭載されている。エージェントサーバ機構を搭載した市販パソコンなどで、エージェントサーバ上で作成したエージェントプログラムと必要データをネットワーク（インターネットまたはイントラネット）を介して本発明の監視計測用ネットワーク情報端末１１に送出したとする。
【００６３】
監視計測用ネットワーク情報端末１１ではネットワーク演算部１４でエージェントプログラムとデータとを受け取り、また、ネットワーク演算部１４のＭＰＵ１４ａにおいてＪＶＭ上でエージェントプログラムが実行される。エージェントプログラムとデータにより、ネットワーク演算部１４は、共有データ記憶部１５を介してリアルタイム演算部１３のメモリ１３ｂに１次記憶または２次記憶されている必要な情報を入手する。さらに、エージェントプログラムと収集した必要なデータをネットワーク（インターネットまたはイントラネット）を介してエージェントサーバ機構に送出する。
【００６４】
これにより、エージェントサーバ機構を搭載したパソコンなどは必要に応じて必要なデータを本発明の監視計測用ネットワーク情報端末１１から得ることができる。また、ネットワーク演算部１４で収集加工するデータについては予め収集するプログラムを監視計測用ネットワーク情報端末１１に搭載していなくても、必要に応じて必要なエージェントプログラムを送付することによって所望のデータ収集を行うことができる。エージェントの用途としては、電力系統やプラントに異常状態または異常兆候が発生したときの異常データ収集、監視計測用ネットワーク情報端末１１自体の状態の監視、点検、定期点検巡視などである。
【００６５】
次に、共有データ記憶部１５の一部領域をリアルタイム演算部１３とネットワーク演算部１４との相互監視領域とすることも可能である。この場合、共有データ記憶部の一部領域は、リアルタイム演算部とネットワーク演算部の相互監視領域となる。
【００６６】
以下、説明のためリアルタイム演算部１３とネットワーク演算部１４との一方の演算部を第１の演算部、他方の演算部を第２の演算部と表現する。リアルタイム演算部１３が第１の演算部でネットワーク演算部１４が第２の演算部でも良いし、ネットワーク演算部１４が第１の演算部でリアルタイム演算部１３が第２の演算部でも良い。
【００６７】
まず第１の演算部が相互監視領域に監視データＡを書き込む。第２の演算部は監視データＡを読み出し、これに予め定められた演算を行って監視データＢを書き込む。第１の演算部は監視データＢを読み出し、第２の演算部が定められた演算を行ったことを確認する。さらに、第１の演算部は監視データＢを基に定められた演算を行って監視データＣを書き込む。第２の演算部は監視データＣを読み出し、第１の演算部が定められた演算を行ったことを確認する。さらに第２の演算部は監視データＣを基に定められた演算を行って監視データＤを書き込む。これを繰り返していく。
【００６８】
演算は一定時間（監視間隔）毎に行い、他方の監視データが定められた時間（限界時間）更新されない場合、及び定められた演算結果となっていない場合に、他方の演算部の異常発生と認識する。限界時間は監視間隔の数倍以上に設定する。第１の演算部が第２の演算部の異常を検出した場合は、第１の演算部は第２の演算部を強制的に再起動または強制停止する。第２の演算部が第１の演算部の異常を検出した場合は、デッドロックを避けるため第１の演算部に対する再起動または強制停止は行わない。
【００６９】
さらに、外部に対して警報出力を行う。ネットワーク演算部１４がリアルタイム演算部１３の異常を検出した場合はネットワーク（インターネットまたはイントラネット）にリアルタイム演算部１３の異常を出力する。
【００７０】
また、リアルタイム演算部１３がネットワーク演算部１４の異常を検出した場合は、規定されたディジタル出力の値を変化させ、ネットワーク演算部１４の異常を出力する。これにより高い診断確度で監視計測用ネットワーク情報端末１１の相互監視機能が実現できる。
【００７１】
また、共有データ記憶部１５を複数のブロックに分割し、リアルタイム演算部１３とネットワーク演算部１４との間において、ブロック単位でデータの書き込みや読み出しを行うようにすることも可能である。
【００７２】
共有データ記憶部１５は１データ毎にデータの読み書きを行うことが可能となっている。そして、データの受け渡しの際には、リアルタイム演算部１３とネットワーク演算部１４とは相互にハンドシェークを行ってデータの受け渡しを行っている。このため１データ毎にハンドシェークを行うとデータ量に対してデータ受け渡し速度が向上しない場合がある。
【００７３】
そこで、共有データ記憶部１５を複数のブロックに分割し、ブロック単位でデータの書き込みや読み出しを行う。これにより、ハンドシェークのオーバヘッドを大幅に削減でき、効率的なリアルタイム演算部１３とネットワーク演算部１４とのデータの受け渡しが可能となる。
【００７４】
次に、図２は本発明の監視計測用ネットワーク情報端末１１に内蔵されている電源装置１６の説明図であり、図２（ａ）は電源装置１６のブロック構成図、図２（ｂ）は具体的な構成図である。この電源装置１６は外部からの入力電源が直流電源でも交流電源でも使用できる電源装置である。
【００７５】
図２（ａ）に示すように、外部からの直流電源または交流電源はノイズカット回路１６ａに入力され、このノイズカット回路１６ａにて、外部への不要ノイズ放出防止及び外来から入力されるノイズ除去を行う。
【００７６】
そして、全波整流または半波整流の整流回路１６ｂは、外部入力電源が直流電源の場合には逆電圧印加の保護を図り、外部入力電源が交流電源の場合には交流を整流して直流を得る。整流回路１６ｂからの直流電圧は、平滑回路１６ｃにより平滑され、電圧生成回路１６ｄにより、比較的高電圧の直流電圧入力から所望の電源電圧を生成する。
【００７７】
図２（ｂ）は電源装置１６の具体的な構成図であり、ノイズカット回路１６ａがフィルタで構成され、整流回路１６ｂが半端整流を行うダイオードで構成され、平滑回路１６ｃが抵抗とコンデンサで構成されたものを示している。
【００７８】
ここで、監視計測用ネットワーク情報端末１１の外部からの電源供給方法は大別して直流電源によるものと交流電源によるものがある。一般に、各種制御装置や情報処理装置では直流電源用と交流電源用とでは内蔵される電源装置が異なることが多い。
【００７９】
直流電源用の電源装置では、外部への不要ノイズ放出防止及び外来ノイズ除去のためのノイズカット回路１６ａ、平滑回路１６ｃ、電圧生成回路１６ｄから構成される。また、誤操作により逆電圧が印加されたときに電源装置１６を保護するため、逆電圧保護用の整流回路が搭載される。そこで、本発明の電源装置１６では、逆電圧保護用の整流回路を全波整流または半波整流の整流回路１６ｂして、ノイズカット回路１６ａと平滑回路１６ｃとの間に挿入する。このように構成しても、外部の入力電源である直流電源にはまったく悪影響を生じない。
【００８０】
一方、外部入力電源として直流電源の替わりに交流電源が印加された場合、整流回路１６ｂにより交流電圧は直流電圧に整流されるので、平滑回路１６ｃ及び電圧生成回路１６ｄには直流が印加されることになる。従って、交流電源によっても電源装置１６は所望の電源として動作する。これにより、直流電源でも交流電源でも使用できる監視計測用ネットワーク情報端末用の電源装置１６を得ることができる。
【００８１】
図３は、本発明の監視計測用ネットワーク情報端末１１のデータ入出力部１２におけるアナログ信号取得部１７のブロック構成図である。データ入出力部１２のアナログ信号取得部１７は、監視計測対象のアナログ信号を取得するものであり、データサンプリングによる折り返し誤差を除去するためアナログフィルタ回路２１を搭載し、アナログフィルタ回路２１を介して得られたアナログ信号をアナログデータ入力手段２２で入力し、データ一時記憶部２３に記憶する。
【００８２】
アナログフィルタ回路２１は、オペアンプを有する高入力インピーダンスの２次フィルタ回路２１ａと、２次フィルタ回路２1ａの前段に設けられたパッシブフィルタ回路２１ｂとからなる。パッシブフィルタ回路２１ｂは比較的低いインピーダンスで構成され、１段または必要に応じて多段に設けられる。
【００８３】
すなわち、２次フィルタ回路２１ａは、オペアンプ１個に適当なコンデンサと抵抗とを接続して容易に構成することが可能である。一方、フィルタ特性上からは３次またはそれ以上の高次のアナログフィルタ回路２１とすることが望ましいが、一般に、３次以上の高次フィルタを実現するためには複数のオペアンプとコンデンサ及び抵抗との組み合わせとなる。
【００８４】
そこで、２次フィルタ回路２１ａは入力インピーダンスを数百キロオームで構成し、アナログデータの入力インピーダンスが数キロオーム以下の場合は、２次フィルタ回路２１ａの前段に数十キロオームのパッシブフィルタ回路２１ｂ（１次フィルタ）を挿入する。これにより、３次フィルタ回路を構成する。
【００８５】
これにより、１個のオペアンプで３次のアナログフィルタ回路２１を構成することが可能となり、４次以上の場合も必要な入力インピーダンスに対して３次フィルタ回路の入力インピーダンスが２桁以上大きい場合には、さらにパッシブフィルタ回路２１ｂを挿入して高次のアナログフィルタ回路２１とする。これにより、実装面積の大きなオペアンプ個数を削減して、コンパクトなアナログフィルタ回路２１を実現することが可能となる。
【００８６】
一方、監視計測用ネットワーク情報端末１１のリアルタイム演算部１３では、多数のアナログデータを同時に入力して処理を行うことが必要となる。このため、一定のサンプリング時間内に多数のアナログ入力を順次とり込んでいく必要が出てくる。アナログ入力を取り込むごとにリアルタイム演算部１３でデータ処理を１つずつ行う構成が可能であるが、演算効率上からは複数のデータ処理を一括して行うほうが有利である。
【００８７】
そこで、アナログ信号取得部１７にはアナログデータ入力手段２２の後段にデータ一時記憶部２３が設置されているが、一定のサンプリング時間一杯にデータ入力が行われる場合は、データ一時記憶部２３からリアルタイム演算部１３が読み出すのが間に合わないことがある。
【００８８】
そこで、本発明のアナログ信号取得部１７ではデータ一時記憶部２３を２重化し、２重化したデータ一時記憶部２３を使用する。
【００８９】
２重化された第１のデータ一時記憶部にデータ入力が行われているときは、リアルタイム演算部１３は第２のデータ一時記憶部からデータの読み出しを行う。次のサンプリングタイミングでは第２のデータ一時記憶部にデータ入力を行い、リアルタイム演算部１３は第１のデータ一時記憶部からデータの読み出しを行う。
【００９０】
これにより、リアルタイム演算部１３のアナログデータの読み出しは、１サンプリングタイミングの遅れを生じるが、リアルタイム演算部１３はサンプリングタイミング内の任意のタイミングでデータの読み出しが可能となり、演算処理の実現が容易となる。
【００９１】
次に、リアルタイム演算部１３は、衛星または地上局からの定期的な時刻タイミングを受信して自己のサンプリングタイミング信号と時刻タイミングとの位相差を測定し同期をとる機能を有する。図４は、リアルタイム演算部１３における自己のサンプリングタイミング信号と時刻タイミングとの位相差を測定し同期をとる機能の説明図である。
【００９２】
リアルタイム演算部１３は、衛星または地上局からの定期的な時刻タイミングを時刻タイミング受信手段２４で受信する。一方、自走サンプリングタイミング生成手段２５は、自走してデータ入出力部１２でのサンプリングタイミング信号を生成している。位相差記録手段２６は、自走サンプリングタイミング生成手段２５のサンプリングタイミング信号と時刻タイミング受信手段２４で受信した時刻タイミングとの位相差を測定し、共有データ記憶部１５に記憶する。
【００９３】
また、同期手段２７は、自走サンプリングタイミング生成手段２５のサンプリングタイミング信号と時刻タイミング受信手段２４で受信した時刻タイミングとに位相差がある場合に、自走サンプリングタイミング生成手段２５のサンプリングタイミング信号を徐々にずらしてサンプリングタイミング信号と時刻タイミングとの同期をとる。
【００９４】
一般に、衛星または地上局からの定期的な時刻タイミングは１秒周期程度であり、時刻タイミング受信手段２４と自走サンプリングタイミング生成手段２５とだけで、複数の監視計測用ネットワーク情報端末１１の相互でデータの付き合せを行うにはサンプリング間隔の誤差を生じる。
【００９５】
そこで、位相差記録手段２６を用いて同時に自走サンプリングタイミングと時刻タイミングとのずれを計測する。これにより、ずれを補間した瞬時データの付き合わせ演算を行うことが可能となり、複数の監視計測用ネットワーク情報端末１１の相互の付き合わせの精度を大幅に向上することが可能となる。
【００９６】
なお、衛星からの定期的な時刻タイミングとしては米国のＧＰＳ衛星などが、地上局からの定期的な時刻タイミングとしては独立行政法人通信総合研究所の標準電波（長波）などがある。
【００９７】
さらに、同期手段２７は、時刻タイミングに対して自走サンプリングタイミングが１／２サンプリングタイミング以下のずれで早い場合は、サンプリングタイミングを微小量遅らせる。逆に自走サンプリングタイミングが１／２サンプリングタイミング以下のずれで遅い場合は、サンプリングタイミングを微小量早くする。
【００９８】
自走サンプリングタイミングが水晶発振器のクロックをカウンタで分周して得ているため、微小量遅らせるには分周比を微小量多くする。逆に微小量早くするには分周比を微小量少なくする。時刻タイミングは原子時計に基づく非常に精密な時刻タイミングであり変動は無い。一方、自走サンプリングタイミングは水晶発振器のクロックに基づいているため、固体差はあるが、短時間の変動はほとんど無い。このため、同期修正のための変動量は微小量で足りる。また微小量とすることによりサンプリングタイミング変動による計測量への影響はほとんど生じない。変動すべき微小量はサンプリングタイミングの１％以下とする。
【００９９】
これにより、サンプリングタイミングの変動の影響をほとんど与えないで、時刻タイミングとサンプリングタイミングとの同期化が可能となる。
【０１００】
以上の説明では、リアルタイム演算部１３は、衛星または地上局から直接的に定期的な時刻タイミングを受信するようにしているが、時刻タイミングや時刻データを受信する外部時刻受信部を設け、この外部時刻受信部から衛星または地上局からの定期的な時刻タイミングを受信するようにしても良い。
【０１０１】
図５は、外部時刻受信部２８から衛星または地上局からの定期的な時刻タイミング及び時刻データを受信する場合の説明図であり、図５（ａ）は構成図、図５（ｂ）は特性図である。図５（ａ）において、監視計測用ネットワーク情報端末１１の外部に外部時刻受信部２８を設ける。外部時刻受信部２８は、衛星または地上局からの定期的な時刻タイミングや時刻データを受信器２８ａで受信し、その時刻タイミングと時刻データとを重畳手段２８ｂで重畳して光信号伝送路（例えば光ファイバケーブル）２９を介して監視計測用ネットワーク情報端末１１に伝送する。
【０１０２】
監視計測用ネットワーク情報端末１１では、光信号伝送路２９を介して入力された時刻タイミング及び時刻データの重畳信号をリアルタイム演算部１３の時刻タイミング受信手段２４で受信する。時刻タイミング受信手段２４にはデータ復元手段２４ａ及びカスケード出力手段２４ｂが設けられており、復元手段２４ａで重畳信号を時刻タイミングと時刻データとに分離し復元する。
【０１０３】
図５（ｂ）に示すように、衛星または地上局からの定期的な時刻タイミングや時刻データは、ずれたタイミングで出力されるため、外部時刻受信部２８は時刻タイミングと時刻データとを重畳して一つの光信号として出力する。時刻データはシリアル信号のため必ず１キャラクタ毎にデータが１の期間と０の期間とが存在する。このため、時刻タイミングとしては、０の期間を数キャラクタ時間の間隔として重畳する。これにより、重畳信号での時刻タイミングと時刻データとの区別が可能となるようにしている。
【０１０４】
重畳したデータは光信号として監視計測用ネットワーク情報端末１１に入力される。データ復元手段２４ａでは０の期間が数キャラクタ時間の部分を時刻タイミングと認識し、それ以外を時刻データとして認識して、時刻タイミングと時刻データとを分離する。
【０１０５】
衛星または地上局からの定期的な時刻タイミングは電波であるので、室外にアンテナを設置して受信する場合が多い。このため、アンテナに落雷が生じやすく、その落雷などの影響で外部時刻受信部２８が破損することがある。外部時刻受信部２８と監視計測用ネットワーク情報端末１１との間を光信号伝送路２９としているので、落雷などが発生しても監視計測用ネットワーク情報端末１１を保護することができる。また、光信号伝送路２９である光ファイバケーブルは比較的高価であるが、時刻タイミングと時刻データとの２種類の情報を重畳することで光信号伝送路２９を１本のみとすることができ、価格を抑えることが可能となる。
【０１０６】
時刻タイミング受信手段２４のカスケード出力手段２４ｂは、受信した光重畳信号をそのまま別の監視計測用ネットワーク情報端末１１などに出力する。これにより、外部時刻受信部２８が１台のみの場合でも、複数の監視計測用ネットワーク情報端末１１に容易に外部時刻を与えることができる。
【０１０７】
カスケード接続による遅れは僅かであり、また一定の値であるため、通常は補正は不要であり、精密測定時には容易に補正することが可能である。これにより、落雷などの危険のある外部アンテナは１台として複数台の監視計測用ネットワーク情報端末１１に同期した時刻データを容易かつ安価に与えることが可能となる。
【０１０８】
次に、リアルタイム演算部１３に、常時時刻を更新するリアルタイムクロック手段３０を設け、衛星または地上局からの定期的な時刻データが受信できるときは、時刻タイミング受信手段２４で受信した衛星または地上局からの時刻データを使用すると共に、リアルタイムクロック手段３０に対して時刻合わせを行い、一方、衛星または地上局からの定期的な時刻データが受信できないときは、リアルタイムクロック手段３０からの時刻データを使用するようにすることも可能である。
【０１０９】
図６は、リアルタイム演算部１３にリアルタイムクロック手段３０を設けた場合のリアルタイム演算部１３の構成図である。リアルタイム演算部１３には、時刻タイミング受信手段２４で受信した外部時刻受信部２８からの衛星または地上局からの時刻データに時刻合わせされるリアルタイムクロック手段３０を有する。
【０１１０】
リアルタイム演算部１３のＭＰＵ１３ａは、時刻タイミング受信手段２４が衛星または地上局からの定期的な時刻データが受信できる場合は、衛星または地上局からの時刻データを使用して、データ入出力部１２からの収集データの時刻付けを行う。併せて、内部のリアルタイムクロック手段３０に対して定期的に時刻合わせを行う。
【０１１１】
一方、リアルタイム演算部１３は外部時刻受信部２８の不適合を監視しており、不適合が検出されたとき、つまり、外部の電波状態が悪い場合、あるいは外部時刻受信部２８に何らかの不適合などがあって時刻が出力されない場合には、リアルタイム演算部１３は内蔵するリアルタイムクロック手段３０の時刻を使用して収集データに時刻付けを行う。
【０１１２】
ここで、リアルタイム演算部１３における外部時刻受信部２８の不適合の検出は、外部時刻受信部２８の送出するフラグ、時刻更新及び時刻タイミング信号の監視を監視して行う。リアルタイムクロック手段３０の精度は外部時刻受信部２８よりも悪いが、通常のリアルタイムクロック手段３０では半日から１日程度は時刻付けを続けることが可能である。
【０１１３】
図７は、本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末１１の外観を形成する金属シャーシ３１及び前面カバー３２の説明図であり、図７（ａ）は金属シャーシ３１の説明図、図７（ｂ）は前面カバー３２の説明図である。
【０１１４】
図７（ａ）において、金属シャーシ３１には、監視計測用ネットワーク情報端末１１を構成するデータ入出力部１２、リアルタイム演算部１３、ネットワーク演算部１４、共有データ記憶部１５、電源装置１６が収納される。そして、金属シャーシ３１の前面部には前面カバー３２が配置される。金属シャーシ３１の下面には複数個のスリット穴３３が設けられ、上面には複数個の鎧板３４が設けられている。
【０１１５】
すなわち、監視計測用ネットワーク情報端末１１を構成するデータ入出力部１２、リアルタイム演算部１３、ネットワーク演算部１４、共有データ記憶部１５、電源装置１６を、金属シャーシ３１に収納することにより、外部への不要ノイズ放射及び外部からのノイズの影響を最小限に抑制することが可能となり、また、内部の放熱については下部のスリット穴３３から上部の鎧板３４への自然通気による放熱が可能である。上部からの埃の進入は鎧板３４により最小限に抑制することが可能となる。
【０１１６】
また、図７（ｂ）に示すように、前面カバー３２は、非標準の取付具３５で金属シャーシ３１の本体に取り付けられる。図７（ｂ）では取付具３５として非標準のネジを用いた場合を示している。
【０１１７】
通常のネジによる固定では、Ｍ３サイズのなべ小ネジが使用される。これは市販のプラスドライバで緩めたり締めたりすることが可能である。一方、例えば、Ｍ３ネジサイズに合ったＭ２．５の六角ネジを使用すると、市販のプラスドライバでは緩めや締めが不可能となる。六角ネジ用工具も市販されているが、なべ小ネジほど一般的ではない。このように非標準の取付具（ネジ）３５で固定することにより、ユーザが監視計測用ネットワーク情報端末１１を不用意に開けることによる設定の破壊や感電などの不適合を防止することが可能となる。
【０１１８】
また、前面カバー３２には、動作状態または異常状態を表示する表示器３６が設けられている。図７（ｂ）では、表示器３６は３個のＬＥＤ表示素子３６ａ、３６ｂ、３６ｃを備えたものを示している。
【０１１９】
すなわち、電源状態またはリアルタイム演算部１３の正常状態を示す黄色ＬＥＤ表示素子３６ａと、ネットワーク演算部１４またはリアルタイム演算部１３のいずれかで異常状態が発生したことを示す赤色ＬＥＤ表示素子３６ｂ、さらにネットワーク状態や外部時刻受信部２８の状態を示す緑色のＬＥＤ表示素子３６ｃを有している。
【０１２０】
これにより、監視計測用ネットワーク情報端末１１にインターネットやイントラネット（ネットワーク）経由でパソコンなどを接続しなくても、監視計測用ネットワーク情報端末１１の最小限の状態監視を行うことができる。また適切に色分けされているため、やや離れた場所から見ても、監視計測用ネットワーク情報端末１１の状態を確認することが可能である。
【０１２１】
図８は、本発明の監視計測用ネットワーク情報端末１１のデータ入出力部１２におけるシリアル通信部アナログ信号取得部１７のブロック構成図である。図８に示すように、シリアル通信部１９は、外部機器とのシリアルデータの送受信を電気的には絶縁された光信号で行うシリアルデータ絶縁部３７を有している。
【０１２２】
シリアルデータ絶縁部３７は、データの受け渡しのための光絶縁形データ伝送素子３７ａと、シリアルデータレベル変換素子３７ｂと、光絶縁形データ伝送素子３７ｃに必要な電力を供給する磁気絶縁形電力変換素子３７ｃとから成る。
【０１２３】
光絶縁形データ伝送素子３７ｃにより、通常使用する伝送速度のデータは電気的に絶縁して伝送することが可能である。さらにシリアルデータレベル変換素子３７ｂを介して外部機器に接続する。
【０１２４】
監視計測用ネットワーク情報端末の内部回路及びシリアルデータ絶縁部３７の光絶縁形データ伝送伝送素子３７ａの電源電圧が両方ともＤＣ５Ｖである場合、磁気絶縁形電力変換素子３７ｃを介してＤＣ５Ｖよりやや高い電圧をシリアルデータ絶縁部３７内部側に供給し、ドロッパ素子またはツェナーダイオードなどで電圧を５Ｖに落としてシリアルデータ絶縁部３７の内部に供給する。これにより、比較的簡単な構成で外部と電気的には絶縁されたシリアルデータ入出力が実現できる。
【０１２５】
図９は、本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末１１の外観を形成する金属シャーシ内部への構成要素の配置の説明図であり、図９（ａ）は金属シャーシを区分する金属板をデータ入出力部１２に取り付けた場合の説明図、図９（ｂ）は金属シャーシを区分する金属板を電源装置１６に取り付けた場合の説明図である。
【０１２６】
図９（ａ）に示すように、金属シャーシ３１の内部を金属板３８で２区分する。金属板３８はデータ入出力部１２に取り付けられており、データ入出力部１２を金属シャーシ３１に挿入し配置することにより、金属シャーシ３１の内部を金属板３８で２区分される。そして、データ入出力部１２側に電源装置１５を収納し、他方の区分に、リアルタイム演算部１３、ネットワーク演算部１４、共有データ記憶部１５を収納する。
【０１２７】
また、図９（ｂ）に示すように、データ入出力部１５に代えて電源装置１６に金属板３８を設け、図９（ａ）の場合と同様に、一方の区分には、リアルタイム演算部１３、ネットワーク演算部１４、共有データ記憶部１５を収納し、他方の区分には、データ入出力部１２、電源装置１５を収納するようにしても良い。
【０１２８】
これにより、簡単な構成でノイズの比較的多い電源装置１６やデータ入出力部１２から、ノイズの影響を受けやすいリアルタイム演算部１３、ネットワーク演算部１４、共有データ記憶部１５を遮蔽することが可能となる。また、金属板３８は金属シャーシの機械的な補強や放熱を促進することにも役立つ。
【０１２９】
図１０は、本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末１１の配線の説明図であり、図１０（ａ）は信号の配線コネクタ部の説明図、図１０（ｂ）は配線コネクタ部における配線配置の説明図である。
【０１３０】
図１０（ａ）に示すように、アナログ信号取得部１７には、プロセス信号の入出力用の外部端子台として、外部から電気量をアナログデータとして入力するための外部端子台３９が設けられ、ネットワーク演算部１４には、伝送信号の通信用の外部コネクタとして、インターネットとのインタフェースを行う外部コネクタ４０が設けられている。
【０１３１】
この場合、図１０（ｂ）に示すように金属シャーシ３１の外面には、外部端子台３９のケーブル４１と外部コネクタ４０のネットワークケーブル４２とが互いに干渉しない位置に配置される。
【０１３２】
例えば、外部コネクタ４０を金属シャーシ３１の外面（配線コネクタ面）の上部に配置し、外部端子台３９を金属シャーシ３１の外面（配線コネクタ面）の下部によせて配置する。これにより、外部端子台３９のケーブル４１と、外部コネクタ４０ネットワークケーブル４２とは干渉しない配置となる。ケーブル４１は電流を流すため太く曲がりにくい。一方、ネットワークケーブル４２は、光ケーブルの場合はやはり最小曲率が決まっている。互いに干渉しない配置とすることで、容易に各ケーブルを敷設することが可能となる。
【０１３３】
以上の説明は、アナログ信号取得部１７の外部端子台３９やネットワーク演算部１４の外部コネクタ４０の配置について説明したが、データ入出力部１２の他の要素の外部端子台やリアルタイム演算部１３の外部時刻受信部２８との外部コネクタ等にも適用できる。
【０１３４】
図１１は、監視計測用ネットワーク情報端末１１のリアルタイム演算部１３での入出力データに関するチャンネル情報の固有名称を入出力チャンネル単位で設定する機能の説明図であり、図１１（ａ）はブロック構成図、図１１（ｂ）はデータ入出力チャンネルの固有名称テーブルの説明図である。
【０１３５】
ネットワーク演算部１４は、ネットワークを介して接続されたパソコン４３のブラウザ画面上で、自己が取り扱う入出力データに関するチャンネル情報の固有名称を入出力チャンネル単位で設定できる機能を有する。すなわち、監視計測用ネットワーク情報端末１１では、データ入出力部１２からプロセス信号を入出力しているが、リアルタイム演算部１３は、その入出力チャンネルの固有名称をネットワークに接続されたパソコン４３から変更設定できるようにしている。
【０１３６】
図１１（ａ）に示すように、ネットワーク演算部１４は、入出チャンネル単位固有名称設定手段４５とチャンネル情報表示反映手段４６とを備え、また、入出力チャンネルに関する各種画面を備えている。
【０１３７】
入出力チャンネル単位固有名称設定手段４５は、ネットワークを介して接続されたパソコン４３のブラウザ画面４４上で、自己が取り扱う入出力データに関するチャンネル情報の固有名称を入出力チャンネル単位で設定可能とする。また、チャンネル情報表示反映手段４６は、入出チャンネル単位固有名称設定手段４５で設定された固有名称をチャンネル情報の状態表示時に反映する。
【０１３８】
入出力チャンネル単位固有名称設定手段４５により、パソコン４３などのブラウザ画面４４上で各入出力チャンネルの単位固有名称の変更設定画面を表示し、パソコン４３のブラウザ画面４４から入力された固有名称を入力し設定する。さらに、ブラウザ画面４４上に入出力チャンネルのデータ状態を表示するときに、チャンネル情報表示時反映手段４６により、新たに設定された固有設定名称をそのチャンネル情報表示時に反映して表示する。
【０１３９】
入出力チャンネル単位固有名称設定手段４５とチャンネル情報表示時反映手段４６とはブラウザ画面上で表示操作できるが、ソフトウエアの実体はネットワーク演算部１４に実装され、必要に応じてパソコンなどに送られてブラウザ画面４４上で動作する。これにより、パソコン４３などのブラウザ画面４４上で容易に入出力チャンネル単位に固有名称を設定して使用することができる。
【０１４０】
図１２は、ネットワーク演算部１４によりネットワークの時刻サーバから時刻データを受信する場合の説明図である。
【０１４１】
監視計測用ネットワーク情報端末１１の外部にインターネットやイントラネット（ネットワーク）で接続される時刻サーバ５０が存在する場合には、監視計測用ネットワーク情報端末１１のネットワーク演算部１４に、ネットワークに接続された時刻サーバ５０に定期的に現在時刻を問い合わせる現在時刻問合せ手段４７と、時刻サーバ５０から送られてきた時刻情報及びネットワークの遅れに基づいて現在時刻を算出する現在時刻算出手段４８と、現在時刻算出手段４８で算出された現在時刻で自端末内の時計を補正する自端末内時間補正手段４９とを設けて、時刻サーバ５０からの時刻データを受信できるようにする。
【０１４２】
ネットワーク演算部１４は、現在時刻問合せ手段４７を使用して時刻サーバ５０に現在時刻を問い合わせ応答を受信する。ネットワークに遅れが存在するため現在時刻算出手段４８でネットワークの遅れを補正し、自端末内時計補正手段４９により端末内の時計を補正する。これにより、精度は下がるが外部時刻受信部２８なしに複数の監視計測用ネットワーク情報端末１１の同期化が可能となる。
【０１４３】
図１３は、監視計測用ネットワーク情報端末１１に所定の状態変化があった場合に予め設定された電子メールアドレスにその情報を配信する場合の説明図である。
【０１４４】
ネットワーク演算部１４は、ネットワークを介して接続されたパソコン４３のブラウザ画面４４上で電子メール宛先設定を可能とする電子メール宛先設定手段５１を有し、ソフトウエアの実体はネットワーク演算部１４に実装され、必要に応じてパソコンなどに送られてブラウザ画面４４上で動作する。パソコン４３では、監視計測用ネットワーク情報端末１１に所定の状態変化があった場合に、その情報を配信する電子メールアドレスを設定する。設定された電子メールアドレスは電子メール宛先としてネットワーク演算部１４に記憶される。
【０１４５】
状態変化検出手段５２は、リアルタイム演算部１３で演算された状態変化が予め設定した条件を満たしたか否かを判定し、予め設定した条件が成立したとき、電子メール送信手段５３は、電子メール宛先設定手段５１で設定された電子メール宛先に自端末内保存情報をネットワークを介して送信する。
【０１４６】
監視計測用ネットワーク情報端末１１からの情報を受信した外部携帯端末５４は、その情報を電子メール表示すると共に必要に応じて電子メールの返信を行う。すなわち、その外部携帯端末５４は、電子メール宛先に登録されている外部携帯端末５４であり、その電子メール宛先からの返信の電子メールは、ネットワーク演算部１４の電子メール受信手段５５で受信される。自端末内設定情報変更手段５６は、その受信内容に従い自端末内の設定情報を変更する。
【０１４７】
このように、予め電子メール宛先設定手段５１により電子メールの宛先を設定しておき、監視計測用ネットワーク情報端末１１で予め設定した条件が成立した場合に、自端末内保存情報を電子メールにてインターネットまたはイントラネットを介して設定した電子メール宛先に送信する。そして、外部のパソコンや携帯電話などの外部携帯端末５４で電子メールを受信して監視計測用ネットワーク情報端末１１の状態変化を検出する。さらに、電子メールを受信し受信内容に従って自端末内の設定情報を変更する。これにより、監視計測用ネットワーク情報端末１１で適切な処理を追加して行わせることが可能となる。
【０１４８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、監視計測対象となる電力系統やプラントに監視計測用ネットワーク情報端末を設置し、インターネットやイントラネットを介して市販パソコンなどに接続するだけで、遠隔から電力系統やプラントの状態量の収集や状態の監視が可能となる。
【０１４９】
また、予め収拾するプログラムを監視計測用ネットワーク情報端末に搭載していなくても、必要に応じて必要なエージェントプログラムを送付することによって所望のデータ収集を行うことができる。また、高い診断確度で監視計測用ネットワーク情報端末の相互監視機能が実現できる。また、ハンドシェークのオーバヘッドを大幅に削減でき、効率的なリアルタイム演算部とネットワーク演算部とのデータの受け渡しが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末のブロック構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末に内蔵されている電源装置の説明図。
【図３】本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末のデータ入出力部におけるアナログ信号取得部１７ロック構成図。
【図４】本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末のリアルタイム演算部における自己のサンプリングタイミング信号と時刻タイミングとの位相差を測定し同期をとる機能の説明図。
【図５】本発明の実施の形態における外部時刻受信部から衛星または地上局からの定期的な時刻タイミング及び時刻データを受信する場合の説明図。
【図６】本発明の実施の形態におけるリアルタイム演算部にリアルタイムクロック手段を設けた場合のリアルタイム演算部の構成図。
【図７】本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末の外観を形成する金属シャーシの前面カバーの説明図。
【図８】本発明の監視計測用ネットワーク情報端末のデータ入出力部におけるシリアル通信部アナログ信号取得部のブロック構成図。
【図９】本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末の外観を形成する金属シャーシ内部への構成要素の配置の説明図。
【図１０】本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末の配線の説明図。
【図１１】本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末のリアルタイム演算部１３入出力データに関するチャンネル情報の固有名称を入出力チャンネル単位で設定する機能の説明図。
【図１２】本発明の実施の形態におけるネットワーク演算部によりネットワークの時刻サーバから時刻データを受信する場合の説明図。
【図１３】本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末に所定の状態変化があった場合に予め設定された電子メールアドレスにその情報を配信する場合の説明図。
【符号の説明】
１１…監視計測用ネットワーク情報端末、１２…データ入出力部、１３…リアルタイム演算部、１３ａ…ＭＰＵ、１３ｂ…メモリ、１４…ネットワーク演算部、１５…共有データ記憶部、１６…電源装置、１７…アナログ信号取得部、１８…デジタル入出力部、１９…シリアル通信部、２０…トランスジューサ入力部、２１…アナログフィルタ回路、２２…アナログデータ入力手段、２３…データ一時記憶部、２４…時刻タイミング受信手段、２５…自走サンプリングタイミング生成手段、２６…位相差記録手段、２７…同期手段、２８…外部時計受信部、２９…光信号伝送路、３０…リアルタイムクロック手段、３１…金属シャーシ、３２…前面カバー、３３…スリット穴、３４…鎧板、３５…取付具、３６…表示器、３７…シリアルデータ通信部、３８…金属板、３９…外部端子台、４０…外部コネクタ、４１…ケーブル、４２…ネットワークケーブル、４３…パソコン、４４…ブラウザ画面、４５…入出力チャンネル単位固有名称設定手段、４６…チャンネル情報表示時反映手段、４７…現在時刻問合せ手段、４８…現在時刻算出手段、４９…自端末内時間補正手段、５０…時刻サーバ、５１…電子メール宛先設定手段、５２…状態変化検出手段、５３…電子メール送信手段、５４…外部携帯端末、５５…電子メール受信手段、５６…自端末内設定情報変更手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電力系統や産業プラントなどのプロセス量をリアルタイムで収集し、ネットワークを介してデータを送受信する監視計測用ネットワーク情報端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力系統や産業プラントなどにおいては、各種監視計測対象のプロセス量をリアルタイムで収集し監視を行うことが行われている。プロセス量の収集は、主に専用の装置を使用して行われ、専用の監視装置に入力し監視されるようになっている。
【０００３】
そして、遠隔の監視装置にデータを送信する場合は、専用のネットワークを使用し、また、専用のソフトウエアを使用して遠隔の監視装置に送信するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、電力系統や産業プラントの監視計測対象のプロセス量を収集し監視するには、専用の監視装置を使用して行われるので汎用性がない。
【０００５】
一方、最近のインターネットやイントラネット通信技術の進展はめざましく、企業だけでなく各家庭でもパソコン（パーソナルコンピュータ）でインターネットを介して情報のやりとりを行うことは当たり前のこととなってきている。パソコンの場合は、専用のソフトウエアだけでなく汎用のソフトウエアを使用して幅広く種々の情報のやりとりを行うことが可能である。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、汎用のネットワークを介し汎用のソフトウエアを用いたパソコンなどにより容易に監視計測対象のデータ収集や監視を行うことができる監視計測用ネットワーク情報端末を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる系統連係分散型電源システムは、監視計測対象との間でデータの入出力処理を行うデータ入出力部と、プロセッサにより構成され、前記データ入出力部からの入力データをリアルタイムで収集演算を行うとともにフィルタ演算を行い内部のメモリに記憶するリアルタイム演算部と、ハードウエアに依存しないオブジェクトコードによって動作し前記リアルタイム演算部によりリアルタイムに収集演算されたデータをネットワークに出力すると共にネットワークからエージェントプログラムとデータの入力を行うネットワーク演算部と、前記リアルタイム演算部と前記ネットワーク演算部との間にあってデータの受け渡しを行う共有データ記憶部と、前記データ入出力部、前記リアルタイム演算部、前記ネットワーク演算部、前記共有データ記憶部に所定の電源電圧を供給する電源装置とを備え、前記ネットワーク演算部は、ネットワークから前記エージェントプログラムとデータの入力を行い、入力を行った前記エージェントプログラムを実行し、前記共有データ記憶部を介して前記リアルタイム演算部に記憶されている前記入力データを取得し、前記エージェントプログラムと前記共有データ記憶部から取得した前記入力データとをネットワークを介してエージェントサーバ機構に送出し、前記リアルタイム演算部及び前記ネットワーク演算部は、前記共有データ記憶部を介して相互に監視を行い、一方の演算部が異常状態になった場合に、他方の演算部は一方の演算部の再起動または強制停止行い、警報を出力し、前記リアルタイム演算部及び前記ネットワーク演算部は、前記共有データ記憶部を介してブロック単位で前記入力データの受け渡しを行うことを特徴とする監視計測用ネットワーク情報端末。
【０００８】
請求項１の発明に係る監視計測用ネットワーク情報端末においては、ネットワーク演算処理部はハードウエアに依存しないオブジェクトコードによって動作する。そして、リアルタイム演算部がデータ入出力部を介してリアルタイムに収集したデータを共有データ記憶部を介して入力しネットワークに出力する。また、ネットワークから監視計測に必要なプログラムやデータの入力を行う。また、ネットワーク演算部は、ネットワークから監視計測に必要なプログラムとデータとを受け取ると、その受け取ったプログラムを処理実行する。そして、そのプログラムの処理結果のデータ及びプログラムをネットワークに出力する。さらに、リアルタイム演算部とネットワーク演算部とは、共有データ記憶部を介して相互に監視を行う。そして、一方の演算部が異常状態になった場合には、他方の演算部は一方の演算部の再起動または強制停止行い、警報を出力する。また、共有データ記憶部を介してブロック単位でデータの受け渡しを行う。これにより、インターネットやイントラネットを介して市販パソコンなどに接続するだけで、遠隔から監視計測対象の状態量の収集や監視が可能となり、予めプログラムを監視計測用ネットワーク情報端末に搭載していなくても、必要に応じて必要なエージェントプログラムを送付することによって所望のデータ収集を行うことができる。また、高い診断確度で相互監視機能を実現でき、共有データ記憶部でのハンドシェークのオーバヘッドを大幅に削減し、効率的なリアルタイム演算部とネットワーク演算部とのデータの受け渡しが可能となる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末のブロック構成図である。
【００５２】
監視計測用ネットワーク情報端末１１は、例えば電力系統の遠隔監視システムや送電線故障点標定システムに用いられ、その場合には電力系統の電気所に設置される。監視計測対象からのプロセス量は監視計測用ネットワーク情報端末１１のデータ入出力部１２に入力され、データ入出力部１２では入力されたプロセス量の入力処理を行う。リアルタイム演算部１３では、プロセッサ（以下ＭＰＵという）１３ａにより、データ入出力部１２からの入力データを入力してメモリ１３ｂに保存すると共に、入力データの特徴点の検出や特徴点前後の必要なデータを演算処理し、その演算結果をメモリ１３ａに保存する。また、データ入出力部１２を介して、ＯＮ／ＦＦ情報や動作状況及び異常状況に対するデジタル信号、さらには外部機器との通信のデータ信号を出力する。
【００５３】
次に、ネットワーク演算部１４は、ＭＰＵ１４ａにより、ハードウエアに依存しないオブジェクトコード１４ｂによって動作し、リアルタイム演算部１３によりリアルタイムに収集演算されたデータをネットワーク（インターネットまたはイントラネット）に出力すると共に、ネットワークからプログラムやデータの入力を行う。ネットワーク演算部１４はエージェントマネージャー機構４ｃを有しており、ネットワークから受信したプログラムを処理して必要なデータをネットワークに出力する。
【００５４】
共有データ記憶部１５は、リアルタイム演算部１３とネットワーク演算部１４との間にあってデータの受け渡しを行うものである。また、電源装置１６は、データ入出力部１２、リアルタイム演算部１３、ネットワーク演算部１４、共有データ記憶部１５に所定の電源電圧を供給するものである。
【００５５】
監視計測対象からデータ入出力部１２に入力されるプロセス量は、電力系統の電圧や電流（アナログ入力）、各種機器のＯＮ／ＯＦＦ情報や動作状況及び異常状況（デジタル入力）、外部機器（例えばコントローラや保護継電装置）からの通信データ信号、各種機器や状態量の温度、湿度、圧力などである。
【００５６】
電力系統の電圧や電流などの電気量はアナログ信号取得部１７により入力され、電力系統制御装置やプラント制御装置との間のＯＮ／ＦＦ情報や動作状況及び異常状況はディジタル入出力部１８により入出力される。また、外部機器とのシリアル通信でのデータ信号はシリアル通信部１９により入出力され、プラントの状態量の温度、湿度、圧力などはトランスジューサデータ入力部２０により入力される。
【００５７】
リアルタイム演算部１３はリアルタイム基本ソフトウエアと必要なリアルタイム演算処理を持ったＭＰＵ１３ａを備えており、入力データの１次保存、適当なフィルタ演算処理、収集時刻付処理、状態変化の検出などの処理を常時行う。さらに状態変化やデジタル入出力部１８の指定チャンネル情報の変化やネットワーク演算部１４からの要求などにより、要求タイミング前後のデータをメモリ１３ｂの２次保存領域に保存凍結する。
【００５８】
リアルタイム演算部１３で保存凍結されたデータは、適当な手順によって、共有データ記憶部１５を介してネットワーク演算部１４に渡される。共有データ記憶部１５は双方向の複数のＭＰＵ間のアクセス調停回路を有するメモリ回路によって構成される。小容量の場合は市販のデュアルポートメモリあるいはマルチポートメモリ製品を使用でき、大容量の場合はアクセス調停回路とメモリ回路とバッファ回路とによって構成する。
【００５９】
ネットワーク演算部１４もＭＰＵ１４ａを有する。ネットワーク演算部１４はＪａｖａ（米国Sun Microsystems,Incの登録商標)などのハードウエアに依存しないオブジェクトコードによって演算を行う。例えば、Ｊａｖａバーチャルマシン（ＪＶＭ）機構を保有する。また、ネットワーク（インターネットまたはイントラネット）へのアクセスやプロトコル処理を行う。
【００６０】
これにより、リアルタイム演算部１３で収集されたデータはインターネットやイントラネットを介して外部に出力される。外部ではパソコンなどで汎用のＪａｖａバーチャルマシンを有するブラウザソフトウエア（市販パソコンに一般的に搭載されているブラウザソフトウエア）を使用してデータや状態の表示及び選択制御などが行われる。
【００６１】
すなわち、対象となる電力系統やプラントに本発明の監視計測用ネットワーク情報端末１１を設置し、インターネットやイントラネットを介して市販パソコンなどに接続するだけで、電力系統やプラントの状態量の収集、状態監視、制御などを行うことが可能となる。
【００６２】
また、ネットワーク演算部１４にはＪＶＭ機構上にエージェントを実行するエージェントマネージャー機構１４ｃが搭載されている。エージェントサーバ機構を搭載した市販パソコンなどで、エージェントサーバ上で作成したエージェントプログラムと必要データをネットワーク（インターネットまたはイントラネット）を介して本発明の監視計測用ネットワーク情報端末１１に送出したとする。
【００６３】
監視計測用ネットワーク情報端末１１ではネットワーク演算部１４でエージェントプログラムとデータとを受け取り、また、ネットワーク演算部１４のＭＰＵ１４ａにおいてＪＶＭ上でエージェントプログラムが実行される。エージェントプログラムとデータにより、ネットワーク演算部１４は、共有データ記憶部１５を介してリアルタイム演算部１３のメモリ１３ｂに１次記憶または２次記憶されている必要な情報を入手する。さらに、エージェントプログラムと収集した必要なデータをネットワーク（インターネットまたはイントラネット）を介してエージェントサーバ機構に送出する。
【００６４】
これにより、エージェントサーバ機構を搭載したパソコンなどは必要に応じて必要なデータを本発明の監視計測用ネットワーク情報端末１１から得ることができる。また、ネットワーク演算部１４で収集加工するデータについては予め収集するプログラムを監視計測用ネットワーク情報端末１１に搭載していなくても、必要に応じて必要なエージェントプログラムを送付することによって所望のデータ収集を行うことができる。エージェントの用途としては、電力系統やプラントに異常状態または異常兆候が発生したときの異常データ収集、監視計測用ネットワーク情報端末１１自体の状態の監視、点検、定期点検巡視などである。
【００６５】
次に、共有データ記憶部１５の一部領域をリアルタイム演算部１３とネットワーク演算部１４との相互監視領域とすることも可能である。この場合、共有データ記憶部の一部領域は、リアルタイム演算部とネットワーク演算部の相互監視領域となる。
【００６６】
以下、説明のためリアルタイム演算部１３とネットワーク演算部１４との一方の演算部を第１の演算部、他方の演算部を第２の演算部と表現する。リアルタイム演算部１３が第１の演算部でネットワーク演算部１４が第２の演算部でも良いし、ネットワーク演算部１４が第１の演算部でリアルタイム演算部１３が第２の演算部でも良い。
【００６７】
まず第１の演算部が相互監視領域に監視データＡを書き込む。第２の演算部は監視データＡを読み出し、これに予め定められた演算を行って監視データＢを書き込む。第１の演算部は監視データＢを読み出し、第２の演算部が定められた演算を行ったことを確認する。さらに、第１の演算部は監視データＢを基に定められた演算を行って監視データＣを書き込む。第２の演算部は監視データＣを読み出し、第１の演算部が定められた演算を行ったことを確認する。さらに第２の演算部は監視データＣを基に定められた演算を行って監視データＤを書き込む。これを繰り返していく。
【００６８】
演算は一定時間（監視間隔）毎に行い、他方の監視データが定められた時間（限界時間）更新されない場合、及び定められた演算結果となっていない場合に、他方の演算部の異常発生と認識する。限界時間は監視間隔の数倍以上に設定する。第１の演算部が第２の演算部の異常を検出した場合は、第１の演算部は第２の演算部を強制的に再起動または強制停止する。第２の演算部が第１の演算部の異常を検出した場合は、デッドロックを避けるため第１の演算部に対する再起動または強制停止は行わない。
【００６９】
さらに、外部に対して警報出力を行う。ネットワーク演算部１４がリアルタイム演算部１３の異常を検出した場合はネットワーク（インターネットまたはイントラネット）にリアルタイム演算部１３の異常を出力する。
【００７０】
また、リアルタイム演算部１３がネットワーク演算部１４の異常を検出した場合は、規定されたディジタル出力の値を変化させ、ネットワーク演算部１４の異常を出力する。これにより高い診断確度で監視計測用ネットワーク情報端末１１の相互監視機能が実現できる。
【００７１】
また、共有データ記憶部１５を複数のブロックに分割し、リアルタイム演算部１３とネットワーク演算部１４との間において、ブロック単位でデータの書き込みや読み出しを行うようにすることも可能である。
【００７２】
共有データ記憶部１５は１データ毎にデータの読み書きを行うことが可能となっている。そして、データの受け渡しの際には、リアルタイム演算部１３とネットワーク演算部１４とは相互にハンドシェークを行ってデータの受け渡しを行っている。このため１データ毎にハンドシェークを行うとデータ量に対してデータ受け渡し速度が向上しない場合がある。
【００７３】
そこで、共有データ記憶部１５を複数のブロックに分割し、ブロック単位でデータの書き込みや読み出しを行う。これにより、ハンドシェークのオーバヘッドを大幅に削減でき、効率的なリアルタイム演算部１３とネットワーク演算部１４とのデータの受け渡しが可能となる。
【００７４】
次に、図２は本発明の監視計測用ネットワーク情報端末１１に内蔵されている電源装置１６の説明図であり、図２（ａ）は電源装置１６のブロック構成図、図２（ｂ）は具体的な構成図である。この電源装置１６は外部からの入力電源が直流電源でも交流電源でも使用できる電源装置である。
【００７５】
図２（ａ）に示すように、外部からの直流電源または交流電源はノイズカット回路１６ａに入力され、このノイズカット回路１６ａにて、外部への不要ノイズ放出防止及び外来から入力されるノイズ除去を行う。
【００７６】
そして、全波整流または半波整流の整流回路１６ｂは、外部入力電源が直流電源の場合には逆電圧印加の保護を図り、外部入力電源が交流電源の場合には交流を整流して直流を得る。整流回路１６ｂからの直流電圧は、平滑回路１６ｃにより平滑され、電圧生成回路１６ｄにより、比較的高電圧の直流電圧入力から所望の電源電圧を生成する。
【００７７】
図２（ｂ）は電源装置１６の具体的な構成図であり、ノイズカット回路１６ａがフィルタで構成され、整流回路１６ｂが半端整流を行うダイオードで構成され、平滑回路１６ｃが抵抗とコンデンサで構成されたものを示している。
【００７８】
ここで、監視計測用ネットワーク情報端末１１の外部からの電源供給方法は大別して直流電源によるものと交流電源によるものがある。一般に、各種制御装置や情報処理装置では直流電源用と交流電源用とでは内蔵される電源装置が異なることが多い。
【００７９】
直流電源用の電源装置では、外部への不要ノイズ放出防止及び外来ノイズ除去のためのノイズカット回路１６ａ、平滑回路１６ｃ、電圧生成回路１６ｄから構成される。また、誤操作により逆電圧が印加されたときに電源装置１６を保護するため、逆電圧保護用の整流回路が搭載される。そこで、本発明の電源装置１６では、逆電圧保護用の整流回路を全波整流または半波整流の整流回路１６ｂして、ノイズカット回路１６ａと平滑回路１６ｃとの間に挿入する。このように構成しても、外部の入力電源である直流電源にはまったく悪影響を生じない。
【００８０】
一方、外部入力電源として直流電源の替わりに交流電源が印加された場合、整流回路１６ｂにより交流電圧は直流電圧に整流されるので、平滑回路１６ｃ及び電圧生成回路１６ｄには直流が印加されることになる。従って、交流電源によっても電源装置１６は所望の電源として動作する。これにより、直流電源でも交流電源でも使用できる監視計測用ネットワーク情報端末用の電源装置１６を得ることができる。
【００８１】
図３は、本発明の監視計測用ネットワーク情報端末１１のデータ入出力部１２におけるアナログ信号取得部１７のブロック構成図である。データ入出力部１２のアナログ信号取得部１７は、監視計測対象のアナログ信号を取得するものであり、データサンプリングによる折り返し誤差を除去するためアナログフィルタ回路２１を搭載し、アナログフィルタ回路２１を介して得られたアナログ信号をアナログデータ入力手段２２で入力し、データ一時記憶部２３に記憶する。
【００８２】
アナログフィルタ回路２１は、オペアンプを有する高入力インピーダンスの２次フィルタ回路２１ａと、２次フィルタ回路２1ａの前段に設けられたパッシブフィルタ回路２１ｂとからなる。パッシブフィルタ回路２１ｂは比較的低いインピーダンスで構成され、１段または必要に応じて多段に設けられる。
【００８３】
すなわち、２次フィルタ回路２１ａは、オペアンプ１個に適当なコンデンサと抵抗とを接続して容易に構成することが可能である。一方、フィルタ特性上からは３次またはそれ以上の高次のアナログフィルタ回路２１とすることが望ましいが、一般に、３次以上の高次フィルタを実現するためには複数のオペアンプとコンデンサ及び抵抗との組み合わせとなる。
【００８４】
そこで、２次フィルタ回路２１ａは入力インピーダンスを数百キロオームで構成し、アナログデータの入力インピーダンスが数キロオーム以下の場合は、２次フィルタ回路２１ａの前段に数十キロオームのパッシブフィルタ回路２１ｂ（１次フィルタ）を挿入する。これにより、３次フィルタ回路を構成する。
【００８５】
これにより、１個のオペアンプで３次のアナログフィルタ回路２１を構成することが可能となり、４次以上の場合も必要な入力インピーダンスに対して３次フィルタ回路の入力インピーダンスが２桁以上大きい場合には、さらにパッシブフィルタ回路２１ｂを挿入して高次のアナログフィルタ回路２１とする。これにより、実装面積の大きなオペアンプ個数を削減して、コンパクトなアナログフィルタ回路２１を実現することが可能となる。
【００８６】
一方、監視計測用ネットワーク情報端末１１のリアルタイム演算部１３では、多数のアナログデータを同時に入力して処理を行うことが必要となる。このため、一定のサンプリング時間内に多数のアナログ入力を順次とり込んでいく必要が出てくる。アナログ入力を取り込むごとにリアルタイム演算部１３でデータ処理を１つずつ行う構成が可能であるが、演算効率上からは複数のデータ処理を一括して行うほうが有利である。
【００８７】
そこで、アナログ信号取得部１７にはアナログデータ入力手段２２の後段にデータ一時記憶部２３が設置されているが、一定のサンプリング時間一杯にデータ入力が行われる場合は、データ一時記憶部２３からリアルタイム演算部１３が読み出すのが間に合わないことがある。
【００８８】
そこで、本発明のアナログ信号取得部１７ではデータ一時記憶部２３を２重化し、２重化したデータ一時記憶部２３を使用する。
【００８９】
２重化された第１のデータ一時記憶部にデータ入力が行われているときは、リアルタイム演算部１３は第２のデータ一時記憶部からデータの読み出しを行う。次のサンプリングタイミングでは第２のデータ一時記憶部にデータ入力を行い、リアルタイム演算部１３は第１のデータ一時記憶部からデータの読み出しを行う。
【００９０】
これにより、リアルタイム演算部１３のアナログデータの読み出しは、１サンプリングタイミングの遅れを生じるが、リアルタイム演算部１３はサンプリングタイミング内の任意のタイミングでデータの読み出しが可能となり、演算処理の実現が容易となる。
【００９１】
次に、リアルタイム演算部１３は、衛星または地上局からの定期的な時刻タイミングを受信して自己のサンプリングタイミング信号と時刻タイミングとの位相差を測定し同期をとる機能を有する。図４は、リアルタイム演算部１３における自己のサンプリングタイミング信号と時刻タイミングとの位相差を測定し同期をとる機能の説明図である。
【００９２】
リアルタイム演算部１３は、衛星または地上局からの定期的な時刻タイミングを時刻タイミング受信手段２４で受信する。一方、自走サンプリングタイミング生成手段２５は、自走してデータ入出力部１２でのサンプリングタイミング信号を生成している。位相差記録手段２６は、自走サンプリングタイミング生成手段２５のサンプリングタイミング信号と時刻タイミング受信手段２４で受信した時刻タイミングとの位相差を測定し、共有データ記憶部１５に記憶する。
【００９３】
また、同期手段２７は、自走サンプリングタイミング生成手段２５のサンプリングタイミング信号と時刻タイミング受信手段２４で受信した時刻タイミングとに位相差がある場合に、自走サンプリングタイミング生成手段２５のサンプリングタイミング信号を徐々にずらしてサンプリングタイミング信号と時刻タイミングとの同期をとる。
【００９４】
一般に、衛星または地上局からの定期的な時刻タイミングは１秒周期程度であり、時刻タイミング受信手段２４と自走サンプリングタイミング生成手段２５とだけで、複数の監視計測用ネットワーク情報端末１１の相互でデータの付き合せを行うにはサンプリング間隔の誤差を生じる。
【００９５】
そこで、位相差記録手段２６を用いて同時に自走サンプリングタイミングと時刻タイミングとのずれを計測する。これにより、ずれを補間した瞬時データの付き合わせ演算を行うことが可能となり、複数の監視計測用ネットワーク情報端末１１の相互の付き合わせの精度を大幅に向上することが可能となる。
【００９６】
なお、衛星からの定期的な時刻タイミングとしては米国のＧＰＳ衛星などが、地上局からの定期的な時刻タイミングとしては独立行政法人通信総合研究所の標準電波（長波）などがある。
【００９７】
さらに、同期手段２７は、時刻タイミングに対して自走サンプリングタイミングが１／２サンプリングタイミング以下のずれで早い場合は、サンプリングタイミングを微小量遅らせる。逆に自走サンプリングタイミングが１／２サンプリングタイミング以下のずれで遅い場合は、サンプリングタイミングを微小量早くする。
【００９８】
自走サンプリングタイミングが水晶発振器のクロックをカウンタで分周して得ているため、微小量遅らせるには分周比を微小量多くする。逆に微小量早くするには分周比を微小量少なくする。時刻タイミングは原子時計に基づく非常に精密な時刻タイミングであり変動は無い。一方、自走サンプリングタイミングは水晶発振器のクロックに基づいているため、固体差はあるが、短時間の変動はほとんど無い。このため、同期修正のための変動量は微小量で足りる。また微小量とすることによりサンプリングタイミング変動による計測量への影響はほとんど生じない。変動すべき微小量はサンプリングタイミングの１％以下とする。
【００９９】
これにより、サンプリングタイミングの変動の影響をほとんど与えないで、時刻タイミングとサンプリングタイミングとの同期化が可能となる。
【０１００】
以上の説明では、リアルタイム演算部１３は、衛星または地上局から直接的に定期的な時刻タイミングを受信するようにしているが、時刻タイミングや時刻データを受信する外部時刻受信部を設け、この外部時刻受信部から衛星または地上局からの定期的な時刻タイミングを受信するようにしても良い。
【０１０１】
図５は、外部時刻受信部２８から衛星または地上局からの定期的な時刻タイミング及び時刻データを受信する場合の説明図であり、図５（ａ）は構成図、図５（ｂ）は特性図である。図５（ａ）において、監視計測用ネットワーク情報端末１１の外部に外部時刻受信部２８を設ける。外部時刻受信部２８は、衛星または地上局からの定期的な時刻タイミングや時刻データを受信器２８ａで受信し、その時刻タイミングと時刻データとを重畳手段２８ｂで重畳して光信号伝送路（例えば光ファイバケーブル）２９を介して監視計測用ネットワーク情報端末１１に伝送する。
【０１０２】
監視計測用ネットワーク情報端末１１では、光信号伝送路２９を介して入力された時刻タイミング及び時刻データの重畳信号をリアルタイム演算部１３の時刻タイミング受信手段２４で受信する。時刻タイミング受信手段２４にはデータ復元手段２４ａ及びカスケード出力手段２４ｂが設けられており、復元手段２４ａで重畳信号を時刻タイミングと時刻データとに分離し復元する。
【０１０３】
図５（ｂ）に示すように、衛星または地上局からの定期的な時刻タイミングや時刻データは、ずれたタイミングで出力されるため、外部時刻受信部２８は時刻タイミングと時刻データとを重畳して一つの光信号として出力する。時刻データはシリアル信号のため必ず１キャラクタ毎にデータが１の期間と０の期間とが存在する。このため、時刻タイミングとしては、０の期間を数キャラクタ時間の間隔として重畳する。これにより、重畳信号での時刻タイミングと時刻データとの区別が可能となるようにしている。
【０１０４】
重畳したデータは光信号として監視計測用ネットワーク情報端末１１に入力される。データ復元手段２４ａでは０の期間が数キャラクタ時間の部分を時刻タイミングと認識し、それ以外を時刻データとして認識して、時刻タイミングと時刻データとを分離する。
【０１０５】
衛星または地上局からの定期的な時刻タイミングは電波であるので、室外にアンテナを設置して受信する場合が多い。このため、アンテナに落雷が生じやすく、その落雷などの影響で外部時刻受信部２８が破損することがある。外部時刻受信部２８と監視計測用ネットワーク情報端末１１との間を光信号伝送路２９としているので、落雷などが発生しても監視計測用ネットワーク情報端末１１を保護することができる。また、光信号伝送路２９である光ファイバケーブルは比較的高価であるが、時刻タイミングと時刻データとの２種類の情報を重畳することで光信号伝送路２９を１本のみとすることができ、価格を抑えることが可能となる。
【０１０６】
時刻タイミング受信手段２４のカスケード出力手段２４ｂは、受信した光重畳信号をそのまま別の監視計測用ネットワーク情報端末１１などに出力する。これにより、外部時刻受信部２８が１台のみの場合でも、複数の監視計測用ネットワーク情報端末１１に容易に外部時刻を与えることができる。
【０１０７】
カスケード接続による遅れは僅かであり、また一定の値であるため、通常は補正は不要であり、精密測定時には容易に補正することが可能である。これにより、落雷などの危険のある外部アンテナは１台として複数台の監視計測用ネットワーク情報端末１１に同期した時刻データを容易かつ安価に与えることが可能となる。
【０１０８】
次に、リアルタイム演算部１３に、常時時刻を更新するリアルタイムクロック手段３０を設け、衛星または地上局からの定期的な時刻データが受信できるときは、時刻タイミング受信手段２４で受信した衛星または地上局からの時刻データを使用すると共に、リアルタイムクロック手段３０に対して時刻合わせを行い、一方、衛星または地上局からの定期的な時刻データが受信できないときは、リアルタイムクロック手段３０からの時刻データを使用するようにすることも可能である。
【０１０９】
図６は、リアルタイム演算部１３にリアルタイムクロック手段３０を設けた場合のリアルタイム演算部１３の構成図である。リアルタイム演算部１３には、時刻タイミング受信手段２４で受信した外部時刻受信部２８からの衛星または地上局からの時刻データに時刻合わせされるリアルタイムクロック手段３０を有する。
【０１１０】
リアルタイム演算部１３のＭＰＵ１３ａは、時刻タイミング受信手段２４が衛星または地上局からの定期的な時刻データが受信できる場合は、衛星または地上局からの時刻データを使用して、データ入出力部１２からの収集データの時刻付けを行う。併せて、内部のリアルタイムクロック手段３０に対して定期的に時刻合わせを行う。
【０１１１】
一方、リアルタイム演算部１３は外部時刻受信部２８の不適合を監視しており、不適合が検出されたとき、つまり、外部の電波状態が悪い場合、あるいは外部時刻受信部２８に何らかの不適合などがあって時刻が出力されない場合には、リアルタイム演算部１３は内蔵するリアルタイムクロック手段３０の時刻を使用して収集データに時刻付けを行う。
【０１１２】
ここで、リアルタイム演算部１３における外部時刻受信部２８の不適合の検出は、外部時刻受信部２８の送出するフラグ、時刻更新及び時刻タイミング信号の監視を監視して行う。リアルタイムクロック手段３０の精度は外部時刻受信部２８よりも悪いが、通常のリアルタイムクロック手段３０では半日から１日程度は時刻付けを続けることが可能である。
【０１１３】
図７は、本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末１１の外観を形成する金属シャーシ３１及び前面カバー３２の説明図であり、図７（ａ）は金属シャーシ３１の説明図、図７（ｂ）は前面カバー３２の説明図である。
【０１１４】
図７（ａ）において、金属シャーシ３１には、監視計測用ネットワーク情報端末１１を構成するデータ入出力部１２、リアルタイム演算部１３、ネットワーク演算部１４、共有データ記憶部１５、電源装置１６が収納される。そして、金属シャーシ３１の前面部には前面カバー３２が配置される。金属シャーシ３１の下面には複数個のスリット穴３３が設けられ、上面には複数個の鎧板３４が設けられている。
【０１１５】
すなわち、監視計測用ネットワーク情報端末１１を構成するデータ入出力部１２、リアルタイム演算部１３、ネットワーク演算部１４、共有データ記憶部１５、電源装置１６を、金属シャーシ３１に収納することにより、外部への不要ノイズ放射及び外部からのノイズの影響を最小限に抑制することが可能となり、また、内部の放熱については下部のスリット穴３３から上部の鎧板３４への自然通気による放熱が可能である。上部からの埃の進入は鎧板３４により最小限に抑制することが可能となる。
【０１１６】
また、図７（ｂ）に示すように、前面カバー３２は、非標準の取付具３５で金属シャーシ３１の本体に取り付けられる。図７（ｂ）では取付具３５として非標準のネジを用いた場合を示している。
【０１１７】
通常のネジによる固定では、Ｍ３サイズのなべ小ネジが使用される。これは市販のプラスドライバで緩めたり締めたりすることが可能である。一方、例えば、Ｍ３ネジサイズに合ったＭ２．５の六角ネジを使用すると、市販のプラスドライバでは緩めや締めが不可能となる。六角ネジ用工具も市販されているが、なべ小ネジほど一般的ではない。このように非標準の取付具（ネジ）３５で固定することにより、ユーザが監視計測用ネットワーク情報端末１１を不用意に開けることによる設定の破壊や感電などの不適合を防止することが可能となる。
【０１１８】
また、前面カバー３２には、動作状態または異常状態を表示する表示器３６が設けられている。図７（ｂ）では、表示器３６は３個のＬＥＤ表示素子３６ａ、３６ｂ、３６ｃを備えたものを示している。
【０１１９】
すなわち、電源状態またはリアルタイム演算部１３の正常状態を示す黄色ＬＥＤ表示素子３６ａと、ネットワーク演算部１４またはリアルタイム演算部１３のいずれかで異常状態が発生したことを示す赤色ＬＥＤ表示素子３６ｂ、さらにネットワーク状態や外部時刻受信部２８の状態を示す緑色のＬＥＤ表示素子３６ｃを有している。
【０１２０】
これにより、監視計測用ネットワーク情報端末１１にインターネットやイントラネット（ネットワーク）経由でパソコンなどを接続しなくても、監視計測用ネットワーク情報端末１１の最小限の状態監視を行うことができる。また適切に色分けされているため、やや離れた場所から見ても、監視計測用ネットワーク情報端末１１の状態を確認することが可能である。
【０１２１】
図８は、本発明の監視計測用ネットワーク情報端末１１のデータ入出力部１２におけるシリアル通信部アナログ信号取得部１７のブロック構成図である。図８に示すように、シリアル通信部１９は、外部機器とのシリアルデータの送受信を電気的には絶縁された光信号で行うシリアルデータ絶縁部３７を有している。
【０１２２】
シリアルデータ絶縁部３７は、データの受け渡しのための光絶縁形データ伝送素子３７ａと、シリアルデータレベル変換素子３７ｂと、光絶縁形データ伝送素子３７ｃに必要な電力を供給する磁気絶縁形電力変換素子３７ｃとから成る。
【０１２３】
光絶縁形データ伝送素子３７ｃにより、通常使用する伝送速度のデータは電気的に絶縁して伝送することが可能である。さらにシリアルデータレベル変換素子３７ｂを介して外部機器に接続する。
【０１２４】
監視計測用ネットワーク情報端末の内部回路及びシリアルデータ絶縁部３７の光絶縁形データ伝送伝送素子３７ａの電源電圧が両方ともＤＣ５Ｖである場合、磁気絶縁形電力変換素子３７ｃを介してＤＣ５Ｖよりやや高い電圧をシリアルデータ絶縁部３７内部側に供給し、ドロッパ素子またはツェナーダイオードなどで電圧を５Ｖに落としてシリアルデータ絶縁部３７の内部に供給する。これにより、比較的簡単な構成で外部と電気的には絶縁されたシリアルデータ入出力が実現できる。
【０１２５】
図９は、本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末１１の外観を形成する金属シャーシ内部への構成要素の配置の説明図であり、図９（ａ）は金属シャーシを区分する金属板をデータ入出力部１２に取り付けた場合の説明図、図９（ｂ）は金属シャーシを区分する金属板を電源装置１６に取り付けた場合の説明図である。
【０１２６】
図９（ａ）に示すように、金属シャーシ３１の内部を金属板３８で２区分する。金属板３８はデータ入出力部１２に取り付けられており、データ入出力部１２を金属シャーシ３１に挿入し配置することにより、金属シャーシ３１の内部を金属板３８で２区分される。そして、データ入出力部１２側に電源装置１５を収納し、他方の区分に、リアルタイム演算部１３、ネットワーク演算部１４、共有データ記憶部１５を収納する。
【０１２７】
また、図９（ｂ）に示すように、データ入出力部１５に代えて電源装置１６に金属板３８を設け、図９（ａ）の場合と同様に、一方の区分には、リアルタイム演算部１３、ネットワーク演算部１４、共有データ記憶部１５を収納し、他方の区分には、データ入出力部１２、電源装置１５を収納するようにしても良い。
【０１２８】
これにより、簡単な構成でノイズの比較的多い電源装置１６やデータ入出力部１２から、ノイズの影響を受けやすいリアルタイム演算部１３、ネットワーク演算部１４、共有データ記憶部１５を遮蔽することが可能となる。また、金属板３８は金属シャーシの機械的な補強や放熱を促進することにも役立つ。
【０１２９】
図１０は、本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末１１の配線の説明図であり、図１０（ａ）は信号の配線コネクタ部の説明図、図１０（ｂ）は配線コネクタ部における配線配置の説明図である。
【０１３０】
図１０（ａ）に示すように、アナログ信号取得部１７には、プロセス信号の入出力用の外部端子台として、外部から電気量をアナログデータとして入力するための外部端子台３９が設けられ、ネットワーク演算部１４には、伝送信号の通信用の外部コネクタとして、インターネットとのインタフェースを行う外部コネクタ４０が設けられている。
【０１３１】
この場合、図１０（ｂ）に示すように金属シャーシ３１の外面には、外部端子台３９のケーブル４１と外部コネクタ４０のネットワークケーブル４２とが互いに干渉しない位置に配置される。
【０１３２】
例えば、外部コネクタ４０を金属シャーシ３１の外面（配線コネクタ面）の上部に配置し、外部端子台３９を金属シャーシ３１の外面（配線コネクタ面）の下部によせて配置する。これにより、外部端子台３９のケーブル４１と、外部コネクタ４０ネットワークケーブル４２とは干渉しない配置となる。ケーブル４１は電流を流すため太く曲がりにくい。一方、ネットワークケーブル４２は、光ケーブルの場合はやはり最小曲率が決まっている。互いに干渉しない配置とすることで、容易に各ケーブルを敷設することが可能となる。
【０１３３】
以上の説明は、アナログ信号取得部１７の外部端子台３９やネットワーク演算部１４の外部コネクタ４０の配置について説明したが、データ入出力部１２の他の要素の外部端子台やリアルタイム演算部１３の外部時刻受信部２８との外部コネクタ等にも適用できる。
【０１３４】
図１１は、監視計測用ネットワーク情報端末１１のリアルタイム演算部１３での入出力データに関するチャンネル情報の固有名称を入出力チャンネル単位で設定する機能の説明図であり、図１１（ａ）はブロック構成図、図１１（ｂ）はデータ入出力チャンネルの固有名称テーブルの説明図である。
【０１３５】
ネットワーク演算部１４は、ネットワークを介して接続されたパソコン４３のブラウザ画面上で、自己が取り扱う入出力データに関するチャンネル情報の固有名称を入出力チャンネル単位で設定できる機能を有する。すなわち、監視計測用ネットワーク情報端末１１では、データ入出力部１２からプロセス信号を入出力しているが、リアルタイム演算部１３は、その入出力チャンネルの固有名称をネットワークに接続されたパソコン４３から変更設定できるようにしている。
【０１３６】
図１１（ａ）に示すように、ネットワーク演算部１４は、入出チャンネル単位固有名称設定手段４５とチャンネル情報表示反映手段４６とを備え、また、入出力チャンネルに関する各種画面を備えている。
【０１３７】
入出力チャンネル単位固有名称設定手段４５は、ネットワークを介して接続されたパソコン４３のブラウザ画面４４上で、自己が取り扱う入出力データに関するチャンネル情報の固有名称を入出力チャンネル単位で設定可能とする。また、チャンネル情報表示反映手段４６は、入出チャンネル単位固有名称設定手段４５で設定された固有名称をチャンネル情報の状態表示時に反映する。
【０１３８】
入出力チャンネル単位固有名称設定手段４５により、パソコン４３などのブラウザ画面４４上で各入出力チャンネルの単位固有名称の変更設定画面を表示し、パソコン４３のブラウザ画面４４から入力された固有名称を入力し設定する。さらに、ブラウザ画面４４上に入出力チャンネルのデータ状態を表示するときに、チャンネル情報表示時反映手段４６により、新たに設定された固有設定名称をそのチャンネル情報表示時に反映して表示する。
【０１３９】
入出力チャンネル単位固有名称設定手段４５とチャンネル情報表示時反映手段４６とはブラウザ画面上で表示操作できるが、ソフトウエアの実体はネットワーク演算部１４に実装され、必要に応じてパソコンなどに送られてブラウザ画面４４上で動作する。これにより、パソコン４３などのブラウザ画面４４上で容易に入出力チャンネル単位に固有名称を設定して使用することができる。
【０１４０】
図１２は、ネットワーク演算部１４によりネットワークの時刻サーバから時刻データを受信する場合の説明図である。
【０１４１】
監視計測用ネットワーク情報端末１１の外部にインターネットやイントラネット（ネットワーク）で接続される時刻サーバ５０が存在する場合には、監視計測用ネットワーク情報端末１１のネットワーク演算部１４に、ネットワークに接続された時刻サーバ５０に定期的に現在時刻を問い合わせる現在時刻問合せ手段４７と、時刻サーバ５０から送られてきた時刻情報及びネットワークの遅れに基づいて現在時刻を算出する現在時刻算出手段４８と、現在時刻算出手段４８で算出された現在時刻で自端末内の時計を補正する自端末内時間補正手段４９とを設けて、時刻サーバ５０からの時刻データを受信できるようにする。
【０１４２】
ネットワーク演算部１４は、現在時刻問合せ手段４７を使用して時刻サーバ５０に現在時刻を問い合わせ応答を受信する。ネットワークに遅れが存在するため現在時刻算出手段４８でネットワークの遅れを補正し、自端末内時計補正手段４９により端末内の時計を補正する。これにより、精度は下がるが外部時刻受信部２８なしに複数の監視計測用ネットワーク情報端末１１の同期化が可能となる。
【０１４３】
図１３は、監視計測用ネットワーク情報端末１１に所定の状態変化があった場合に予め設定された電子メールアドレスにその情報を配信する場合の説明図である。
【０１４４】
ネットワーク演算部１４は、ネットワークを介して接続されたパソコン４３のブラウザ画面４４上で電子メール宛先設定を可能とする電子メール宛先設定手段５１を有し、ソフトウエアの実体はネットワーク演算部１４に実装され、必要に応じてパソコンなどに送られてブラウザ画面４４上で動作する。パソコン４３では、監視計測用ネットワーク情報端末１１に所定の状態変化があった場合に、その情報を配信する電子メールアドレスを設定する。設定された電子メールアドレスは電子メール宛先としてネットワーク演算部１４に記憶される。
【０１４５】
状態変化検出手段５２は、リアルタイム演算部１３で演算された状態変化が予め設定した条件を満たしたか否かを判定し、予め設定した条件が成立したとき、電子メール送信手段５３は、電子メール宛先設定手段５１で設定された電子メール宛先に自端末内保存情報をネットワークを介して送信する。
【０１４６】
監視計測用ネットワーク情報端末１１からの情報を受信した外部携帯端末５４は、その情報を電子メール表示すると共に必要に応じて電子メールの返信を行う。すなわち、その外部携帯端末５４は、電子メール宛先に登録されている外部携帯端末５４であり、その電子メール宛先からの返信の電子メールは、ネットワーク演算部１４の電子メール受信手段５５で受信される。自端末内設定情報変更手段５６は、その受信内容に従い自端末内の設定情報を変更する。
【０１４７】
このように、予め電子メール宛先設定手段５１により電子メールの宛先を設定しておき、監視計測用ネットワーク情報端末１１で予め設定した条件が成立した場合に、自端末内保存情報を電子メールにてインターネットまたはイントラネットを介して設定した電子メール宛先に送信する。そして、外部のパソコンや携帯電話などの外部携帯端末５４で電子メールを受信して監視計測用ネットワーク情報端末１１の状態変化を検出する。さらに、電子メールを受信し受信内容に従って自端末内の設定情報を変更する。これにより、監視計測用ネットワーク情報端末１１で適切な処理を追加して行わせることが可能となる。
【０１４８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、監視計測対象となる電力系統やプラントに監視計測用ネットワーク情報端末を設置し、インターネットやイントラネットを介して市販パソコンなどに接続するだけで、遠隔から電力系統やプラントの状態量の収集や状態の監視が可能となる。
【０１４９】
また、予め収拾するプログラムを監視計測用ネットワーク情報端末に搭載していなくても、必要に応じて必要なエージェントプログラムを送付することによって所望のデータ収集を行うことができる。また、高い診断確度で監視計測用ネットワーク情報端末の相互監視機能が実現できる。また、ハンドシェークのオーバヘッドを大幅に削減でき、効率的なリアルタイム演算部とネットワーク演算部とのデータの受け渡しが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末のブロック構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末に内蔵されている電源装置の説明図。
【図３】本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末のデータ入出力部におけるアナログ信号取得部１７ロック構成図。
【図４】本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末のリアルタイム演算部における自己のサンプリングタイミング信号と時刻タイミングとの位相差を測定し同期をとる機能の説明図。
【図５】本発明の実施の形態における外部時刻受信部から衛星または地上局からの定期的な時刻タイミング及び時刻データを受信する場合の説明図。
【図６】本発明の実施の形態におけるリアルタイム演算部にリアルタイムクロック手段を設けた場合のリアルタイム演算部の構成図。
【図７】本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末の外観を形成する金属シャーシの前面カバーの説明図。
【図８】本発明の監視計測用ネットワーク情報端末のデータ入出力部におけるシリアル通信部アナログ信号取得部のブロック構成図。
【図９】本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末の外観を形成する金属シャーシ内部への構成要素の配置の説明図。
【図１０】本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末の配線の説明図。
【図１１】本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末のリアルタイム演算部１３入出力データに関するチャンネル情報の固有名称を入出力チャンネル単位で設定する機能の説明図。
【図１２】本発明の実施の形態におけるネットワーク演算部によりネットワークの時刻サーバから時刻データを受信する場合の説明図。
【図１３】本発明の実施の形態に係る監視計測用ネットワーク情報端末に所定の状態変化があった場合に予め設定された電子メールアドレスにその情報を配信する場合の説明図。
【符号の説明】
１１…監視計測用ネットワーク情報端末、１２…データ入出力部、１３…リアルタイム演算部、１３ａ…ＭＰＵ、１３ｂ…メモリ、１４…ネットワーク演算部、１５…共有データ記憶部、１６…電源装置、１７…アナログ信号取得部、１８…デジタル入出力部、１９…シリアル通信部、２０…トランスジューサ入力部、２１…アナログフィルタ回路、２２…アナログデータ入力手段、２３…データ一時記憶部、２４…時刻タイミング受信手段、２５…自走サンプリングタイミング生成手段、２６…位相差記録手段、２７…同期手段、２８…外部時計受信部、２９…光信号伝送路、３０…リアルタイムクロック手段、３１…金属シャーシ、３２…前面カバー、３３…スリット穴、３４…鎧板、３５…取付具、３６…表示器、３７…シリアルデータ通信部、３８…金属板、３９…外部端子台、４０…外部コネクタ、４１…ケーブル、４２…ネットワークケーブル、４３…パソコン、４４…ブラウザ画面、４５…入出力チャンネル単位固有名称設定手段、４６…チャンネル情報表示時反映手段、４７…現在時刻問合せ手段、４８…現在時刻算出手段、４９…自端末内時間補正手段、５０…時刻サーバ、５１…電子メール宛先設定手段、５２…状態変化検出手段、５３…電子メール送信手段、５４…外部携帯端末、５５…電子メール受信手段、５６…自端末内設定情報変更手段
Claims (1)
- 監視計測対象との間でデータの入出力処理を行うデータ入出力部と、プロセッサにより構成され、前記データ入出力部からの入力データをリアルタイムで収集演算を行うとともにフィルタ演算を行い内部のメモリに記憶するリアルタイム演算部と、ハードウエアに依存しないオブジェクトコードによって動作し前記リアルタイム演算部によりリアルタイムに収集演算されたデータをネットワークに出力すると共にネットワークからエージェントプログラムの入力を行うネットワーク演算部と、前記リアルタイム演算部と前記ネットワーク演算部との間にあってデータの受け渡しを行う共有データ記憶部と、前記データ入出力部、前記リアルタイム演算部、前記ネットワーク演算部、前記共有データ記憶部に所定の電源電圧を供給する電源装置とを備え、前記ネットワーク演算部は、ネットワークから前記エージェントプログラムの入力を行い、入力を行った前記エージェントプログラムを実行し、前記共有データ記憶部を介して前記リアルタイム演算部に記憶されている前記入力データを取得し、前記エージェントプログラムと前記共有データ記憶部から取得した前記入力データとをネットワークを介してエージェントサーバ機構に送出し、前記リアルタイム演算部及び前記ネットワーク演算部は、前記共有データ記憶部を介して相互に監視を行い、一方の演算部が異常状態になった場合に、他方の演算部は一方の演算部の再起動または強制停止行い、警報を出力し、前記リアルタイム演算部及び前記ネットワーク演算部は、前記共有データ記憶部を介してブロック単位で前記入力データの受け渡しを行うことを特徴とする監視計測用ネットワーク情報端末。
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