JP4684946B2

JP4684946B2 - 監視装置

Info

Publication number: JP4684946B2
Application number: JP2006149901A
Authority: JP
Inventors: 一郎高橋; 靖午黒川; 岳秋三島
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2026-05-30
Also published as: JP2007324702A; CN101083698A; US20070293951A1; CN101083698B

Description

本発明は、監視装置に関し、特に上下水道の給水、配水設備や、産業用の生産設備、販売データ収集設備等を監視する技術に関する。

従来の監視システムにおいては、中央監視室に監視装置を設置し、監視対象とする設備を設置している現場側に、現場側のデータを中央監視室に送信する監視装置を設置し、これらの監視装置がデジタル専用回線やケーブルテレビ回線で接続して監視システムを構築していた。これらの通信では、ルーターやモデムを監視装置に接続して通信回線の両端にある監視装置同士が通信を行うものであった。
特開平１０−３２７２５９号公報

従来の監視システムにおいては、通信が正常か異常かの状態に関するデータはルーターの中に存在する。しかし、ルーターは監視装置の外部にあるため、ルーターのデータを監視装置が取得することは困難であった。この監視システムにおいて、通信の異常が発生した場合、ルーターとモデムのいずれに問題があるかを自動で判定することは困難であり、通信異常が発生した時に自動で復旧するための動作をすることが困難であった。

また、従来の監視システムでは、現場側と中央監視側で常時通信して現場の状況をモニタすることが要求されるため、通信異常が監視システムの動作の障害になることがある。ルーターやモデムを利用したネットワーク形の監視システムにおいては、通信異常が発生する頻度が大きく、通信異常から自動で復旧して通信異常により監視システムが停止する時間を低減することが要求される。

上記問題点を踏まえ、本発明では、ネットワークと通信を行う通信モジュールにルーターに相当する機能を持たせ、通信状態のデータを監視装置が取得し、通信異常に対して、ルーター機能を有する通信モジュール側に原因があるのか、モデム側に原因があるのかを判定可能とする。通信異常の場合には、リセット動作を実行することにより、通信異常から復旧することを可能とする監視装置を提供するものである。

すなわち、本発明は、監視対象からの信号が入力される入力モジュールと、該入力モジュールからの信号を処理するＣＰＵモジュールと、ネットワークとの情報の送受信を行う通信モジュールと、上記入力モジュール、ＣＰＵモジュール、通信モジュールを接続するデータバスと、上記入力モジュール、ＣＰＵモジュール、通信モジュールに電力を供給する電力モジュールとを備える監視装置であって、上記通信モジュールは、ネットワークにそれぞれ接続する２以上のコネクタと、上記電源バスに接続する接続端子と、上記データバスに接続する接続端子と、メモリと、ＣＰＵとを有する監視装置である。

また、本発明は、上記ＣＰＵモジュールは、上記通信モジュールの２以上のコネクタのいずれかに接続したモデムを介した通信での通信異常時に、上記データバスを介して、上記通信モジュールから通信モジュール状態情報を取得し、上記通信モジュールが正常であると判定した場合に、上記モデムをリセットさせる監視装置である。

そして、本発明は、上記ＣＰＵモジュールは、上記モデムへの電源供給を停止させた後、再度電源を供給させてリセットさせる監視装置である。

更に、本発明は、上記ＣＰＵモジュールは、上記通信モジュールの２以上のコネクタのいずれかに接続したモデムを介した通信での通信異常時に、上記データバスを介して、上記通信モジュールから通信モジュール状態情報を取得し、上記通信モジュールが異常であると判定した場合に、上記通信モジュールをリセットさせる監視装置である。

また、本発明は、上記ＣＰＵモジュールは、上記通信モジュールへ再起動信号を送信してリセットさせる監視装置である。

そして、本発明は、上記通信モジュールは、２以上のコネクタのいずれかに接続したモデムを介した通信での通信異常時に、自己の通信モジュール状態情報を参照して異常であると判定した場合に、自己をリセットする監視装置である。

更に、本発明は、上記通信モジュール状態情報は、通信モジュールを制御する制御プログラムが正常に動作しているか否かを判別可能とする情報である監視装置である。

また、本発明は、上記通信モジュール状態情報は、通信モジュール内のデータが正常に更新されているか否かを判別可能とする情報である監視装置である。

そして、本発明は、上記入力モジュールは、デジタル信号を入力するデジタル入力モジュールとアナログ信号を入力するアナログ入力モジュールである監視装置である。

更に、本発明は、デジタル信号を出力するデジタル出力モジュールを備える監視装置である。

また、本発明は、上記デジタル出力モジュールは、モデムに接続する監視装置である。

そして、本発明は、上記通信モジュールのコネクタは、上記監視対象と接続した入出力装置に接続される監視装置である。

本発明により、常時接続ができ、多重の通信が可能なネットワークを通信回線に利用して、親局の監視装置と子局の監視装置が効率よく通信することができ、モデムやルーターのソフトウェアの異常により発生する通信異常を自動で復旧でき、そのダウンタイムを低減することができる。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
以下、本発明の監視装置の実施例について、図面を用いて説明する。

実施例を説明する。図１に本実施例の監視システム全体の構成を示す。中央側には、中央監視装置１００、１０３、親局側の監視装置１０１、１０４、モデム１０２、１０５を設置する。子局側には、モデム３０１、３１１、３２１、子局側の監視装置３０２、３１２、３２２を設置して監視対象設備３０３、３１３、３２３を監視し、遠隔制御する。

ネットワーク２００では、ＴＣＰ／ＩＰ等を利用した多重通信を利用するため、中央側の監視システムを複数箇所設置して接続することができる。本実施例では、中央監視装置１（１００）と中央監視装置２（１０３）の２箇所を設置した例を示す。

中央監視装置１（１００）は、親局側の監視装置１（１０１）、中央側のモデム１０２を介してネットワーク２００に接続される。監視装置１０１内には、中央側のモデム１０２と通信するためのコネクタと中央監視装置１００と通信するためのコネクタの２個を持つ通信モジュール１２０が設置されている。親局側の監視装置１０１は、通信モジュール１２０を介してネットワーク２００や中央監視装置１００と通信する。

子局側は、モデム３０１、３１１、３２１、子局側の監視装置３０２、３１２、３２２と監視装置内に設置する通信モジュール３３１、３３２、３３３からなる。監視対象側のモデムと子局側の監視装置は、中央側のモデムと監視装置と同一のハードウェアで構成している。子局側の監視装置３０２、３１２、３２２は、監視対象設備３０３、３１３、３２３の運転状態や、警報の信号を取り込んで、中央側の監視装置１０１、１０４に送信する。また、中央から送信される遠隔制御信号を取り込み、監視対象設備３０３、３１３、３２３に出力する。

図２には、監視装置内部の回路構成を示す。本図では、子局側の監視装置３０２、３１２、３２２の回路の詳細を示している。本図には省略してあるが、親局側の監視装置１０１、１０４の回路の詳細は子局側の監視装置の回路と同一とすることができる。

監視装置３０２は、電源モジュール３４０、ＣＰＵモジュール３４１、通信モジュール３４２、デジタル入力モジュール３４３、デジタル出力モジュール３４４、アナログ入力モジュール３４５と、電源バス３５１、データバス３５２からなる。電源モジュール３４０は、監視装置内の各モジュールが動作するための電源を、電源バス３５１を介して供給する。ＣＰＵモジュール３４１は、通信モジュール３４２、入力モジュール３４３、３４５等からデータバス３５２を介して得られた信号を元に演算処理を実行し、データバス３５２を介して出力モジュール３４４に信号を出力するとともに、通信モジュール３４２が中央側の監視装置１０１と通信するためのデータを作成し、データバス３５２を介して通信モジュール３４２とデータを送受信する。

入力モジュール（デジタル入力モジュール３４３、アナログ入力モジュール３４５）は、監視対象の信号３４６、３４８を入力し、データバス３５２を介してＣＰＵモジュール３４１にその信号を送信する。

出力モジュール３４４は、ＣＰＵモジュール３４１で作成された出力信号を、データバス３５２を介して受信し、監視装置の外部に信号３５０を出力する。

ＣＰＵモジュール３４１内にあるＣＰＵは、子局側の監視装置３０２全体の処理を実行し、データバス３５２を介してデータを送受信するのに対して、通信モジュール３４２、入力モジュール３４３、３４５、出力モジュール３４４内のＣＰＵは、個々のモジュール内の処理を実行するとともに、ＣＰＵモジュール３４１とデータバス３５２を介してデータの送受信を行う。

通信モジュール３４２は、イーサネット（登録商標）を２個持つことにより、ルーターの機能を持つ。すなわち、通信モジュール３４２は、子局側の監視装置３０２のＣＰＵモジュール３４１で作られたデータを中央側の監視装置１０１と送受信するとともに、ＬＡＮ１（３０４）に接続されたＩＰ電話３０５や入出力装置３０７のデータをルーターの機能により、ＷＡＮ２０３側の中央側の監視装置１０１と送受信する。そして、通信モジュール３４２は、ネットワークにそれぞれ接続する２のコネクタと、上記電源バスに接続する接続端子と、上記データバスに接続する接続端子と、メモリと、ＣＰＵとを有する。なお、コネクタの数は、２以上とすることができる。

監視装置３０２は、モデム２０１を介して、ネットワーク２００に接続し、中央側の監視装置１０１と通信する。

モデム２０１からの電源回路３４９は、出力モジュール３４４の出力信号３５０がオンの時に電源オンになる回路とする。これにより、モデム２０１が連続運転中に通信異常となった場合に、監視装置３０２の出力信号の制御により、モデム２０１の電源を一旦落とし、その後再投入することにより、モデム２０１の動作を自動で再起動することができ、通信異常から復旧させることができる。

ネットワークを利用した監視装置において、通信異常が発生する場合、モデムまたはルーターがそのソフトウェアの誤動作が原因となって通信異常となる場合が多い。このような通信異常の場合、モデムまたはルーターの電源を一旦オフにし、再度電源をオンにして、ソフトウェアを最初からスタートすることにより通信が復旧する。

本実施例では、中央側と子局側の監視装置の間の通信が正常かどうかを常時判定し、通信異常になった場合には通信異常からの自動復旧を図る。

通信異常を判定する方法として、次のような処理をＣＰＵモジュールで実行する。中央側の監視装置は、常に一定時間間隔で変化させるデータを子局側の監視装置に送信する。そのデータは、１、２、３、４、・・・・のようにカウント・アップさせる。子局側の監視装置も同様に一定間隔で変化させるデータを中央側に送信する。これらのデータが、時間が経過しても変化しなくなったことを検出した場合、通信異常とする。本実施例では、通信モジュールが相手側からカウント・アップされるデータを受信し、ＣＰＵモジュールへデータバスを介して送信し、ＣＰＵモジュールが通信異常かどうかの判定を実行する。通信異常になった場合は、自動で通信異常から復旧するための処理をＣＰＵモジュールが実行する。

図４に監視装置のＣＰＵモジュールが通信異常を検出した場合の通信異常から復旧するための処理のフローチャートを示す。ＣＰＵモジュールが通信異常を検出した場合、復旧処理を開始する（４００）。ＣＰＵモジュールは、通信モジュールのステータスを取得する（４１０）。通信モジュール内の動作状態のステータスを判定して（４２０）、そのステータスが正常な場合、通信モジュールに異常の原因がないため、モデムをリセットする（４５０）。これによりモデムの誤動作が原因の通信異常から復旧し、復旧処理は終了となる（４６０）。なお、ステップ４５０の処理を実行しても通信異常から復旧しない場合、復旧処理の最初（４００）に戻るが、この場合は、ハードウェアの故障が原因となる場合が多く、通信異常を表示して、人手による修理作業待ちとなる。

ステップ４２０で通信モジュールの動作状態を判定した結果、通信モジュールの状態に異常がある場合、ＣＰＵモジュールからデータバスを介して、通信モジュールに再起動信号を送信することによって、通信モジュールを再起動する（４３０）。これにより、通信モジュールのソフトウェアが最初から起動するため、ソフトウェアの異常による通信異常から復旧し、復旧処理は終了となる（４４０）。なお、通信異常から復旧しない場合、復旧処理の最初（４００）に戻るが、この場合は、ハードウェアの故障が原因となる場合が多く、通信異常を表示して、人手による修理作業待ちとなる。

通信モジュール３４２内には、通信モジュールの動作状態が正常かどうかを判定するプログラムが動作し、通信モジュール３４２のステータスを作成する。このステータスを、ＣＰＵモジュール３４１にデータバス３５２を介して送信する。通信モジュール３４２の動作が正常かどうかを示すステータスには、次の２つがある。
（１）通信モジュール３４２内で動作している複数のプログラムの各々が正常に動作しているかどうかを示すステータス。
（２）通信モジュール３４２内で複数のプログラムの動作管理を実行する管理プログラム（プログラム単体）が正常に動作しているかを示すステータス。

ここで、管理プログラムは、通信モジュール内の各プログラムが正常に動作しているかどうかを判定し、（１）のステータスを作成する。管理プログラムは、通信モジュール内で動作しているプログラムが、メモリ内にデータをカウント・アップ（１、２、３、・・・）しているかどうかを監視する。どれかのプログラムが動作を停止した場合、メモリ内のデータのカウント・アップが一定時間停止する。この場合、（１）のステータスが異常となる。

管理プログラム自身が停止した場合、（２）のステータスの異常になる。このステータスは、管理プログラム自身が通信モジュール内のウォッチ・ドッグ・タイマへの信号を定期的に変化（１、０、１、０・・・）させられるかどうかで作成される。ウォッチ・ドッグ・タイマへの信号が一定時間以上、停止していれば、ステータスが異常であり、変化していれば、正常である。

ここで、通信モジュール３４２のステータスが異常である場合は、通信モジュール内通信モジュールのリセット処理（４３０）をＣＰＵモジュール３４１で実行するのではなく、通信モジュール３４２自身で実行し、自動で通信異常から復旧する構成としても良い。

以上の説明は、子局側の監視装置３０２について説明したが、中央側の監視装置１０１においても、同様のハードウェアとソフトウェアにより通信異常からの処理を実行する。これにより、中央側の監視装置１０１も通信異常から自動で復旧することが可能となる。

図３に従来方式の監視装置における通信異常からの復旧方法について示す。この場合、ルーター２０２が監視装置３０２内部には設置されず、外置きの構成となる。また、ルーター２０２は、監視装置３０２のデータバス３５２と接続されず、イーサネット２０６で接続される。このため、監視装置３０２が通信異常を検出した場合、ルーター２０２とモデム２０１のどちらに異常があるのか、判定することができない。

このため、ルーター２０２とモデム２０１の両方に電源を供給する回路３４９を出力モジュール３４４の出力信号３５０でオン、オフする構成とする。

このため、通信異常が発生した場合は、モデム２０１とルーター２０２の両方の電源をオフ、オンしてリセットする処理が実行される。この場合、通信異常が発生した場合、ルーター２０２が電源入り切りされる。

ルーター２０２が電源入り切りされる場合には、次のような問題がある。
（１）ルーター２０２の電源が一旦オフにされ再起動すると、ネットワーク上のＤＨＣＰサーバーからルーター２０２に対して、ＩＰアドレスが付与されていた場合、再起動時に再度ＩＰアドレスが割り振られることがある。これは、電源を入り切りするとルーター２０２が再度ＩＰアドレスの付与をＤＨＣＰサーバーに対して要求するためである。再度、ＩＰアドレスが割り振られると、子局側の監視装置３０２と中央側の監監視装置１０１が再度通信するために、ＩＰアドレスの再度の割付動作が発生し、監視装置間の通信が復旧するまでに長時間を要する。
（２）モデムだけの電源入り切りであれば、通信の復旧までに短時間を要するのに対して、ルーターが再起動するためには、多くのソフトウェアがルーター内で起動するため、時間を要するために通信異常が復旧するまでに時間がかかる。

これに対し、本実施例においては、図４に示すように再起動が必要なモデムまたは、ルーターのいずれかのみを再起動するため、通信異常が復旧するまでの時間が短い。また、ルーターとモデムの通信異常となる頻度は、一般に、モデムの方が大きいため、モデムの通信異常の場合に、ルーターまで再起動する必要がなくなる。

さらに、本実施例においては、ルーターが再起動する場合に電源をオフする必要がないため、ルーターの再起動の場合にネットワークのＤＨＣＰサーバーからＩＰアドレスを再度割り当てするよう要求せず、通信異常の前に割り当てられていた、ＩＰアドレスを継続して使用することが可能であるため、ＩＰアドレスの再割付のための時間を要しない。このため、中央側と子局側の通信異常の時間を低減することができる。

本実施例では、図２において、イーサネット１（２０６）をＬＡＮ、イーサネット２（２０４）をＷＡＮに接続しているが、両方を異なるＬＡＮに接続して、ＬＡＮ間の間で、中央監視側と子局側の監視装置を設置して通信しても良い。また、イーサネット１（２０６）とイーサネット２（２０４）をイーサケーブルで接続する例を図示したが、これらの一方、または、両方を無線ＬＡＮとしても良い。

また、本実施例の図２にモデム（２０１、１０２）として記載している装置は、ＡＤＳＬ回線に接続するＡＤＳＬモデム、ケーブルテレビに接続するケーブルモデム、光回線に接続するメディアコンバータを始め、ネットワークとイーサネットを接続する信号変換器を意味する。

また、中央側の監視装置１０１として、子局側の監視装置３０２と同一構成の監視装置を図示しているが、中央側の監視装置１０１をパソコンとして、中央側の監視装置と同一の通信を行う構成としても良い。この場合は、子局側の監視装置３０２だけが通信異常を検出して、自動で復旧処理をすることになり、中央側のパソコン側の通信異常からの復旧処理は、手動の操作で実行されることになる。

ネットワークをＴＣＰ／ＩＰで多重通信する構成では、通信異常の原因の多くがモデムまたは、ルーターのソフト異常が原因となるものであり、本発明により、通信異常によるダウンタイムを低減させることが可能となる。

実施例の監視装置を含む全体システム構成の説明図。実施例におけるイーサネットを２個持つ通信モジュールを監視装置の内部に設置した構成の説明図。従来方式でルーターを監視装置の外部に設置した場合の例の説明図。実施例における通信異常を検出した場合の監視装置のＣＰＵモジュールの復旧処理のフローの説明図。

符号の説明

１００…中央監視装置１、１０１…監視装置（親局１）、１０２…モデム、１０３…中央監視装置２、１０４・・・監視装置（親局２）、１０５…モデム、１１２・・・ＬＡＮ（中央側）、１１３・・・ＷＡＮ（中央側）、１２０…通信モジュール、１１２１…通信モジュール、２００…ネットワーク、２０１・・・モデム、２０３・・・ＷＡＮ（子局側）、２０４・・・イーサネット２、２０５・・・ＬＡＮ（子局側）、２０６・・・イーサネット１、３０１…モデム、３０２…監視装置（子局側）、３０３…監視対象設備、３０４・・・ＬＡＮ１、３０５・・・ＩＰ電話通信機、３０６・・・ＩＰ電話本体、３０７・・・入出力装置、３１１…モデム、３１２…監視装置、３１３…監視対象設備、３２１…モデム、３２２…監視装置、３３３・・・通信モジュール、３４０・・・電源モジュール、３４１・・・ＣＰＵモジュール、３４２・・・通信モジュール、３４３・・・デジタル入力モジュール、３４４・・・デジタル出力モジュール、３４５・・・アナログ入力モジュール、３４６・・・入力信号、３４７・・・出力信号、３５０・・・出力信号（電源入り切り）、４００・・・復旧処理開始、４１０・・・通信モジュールのステータス取得、４２０通信モジュールの動作正常か判定、４３０・・・通信モジュールへのリセット信号出力、４４０・・・復旧処理の終了、４５０・・・モデムのリセット、４６０・・・復旧処理終了

Claims

監視対象からの信号が入力される入力モジュールと、該入力モジュールからの信号を処理するＣＰＵモジュールと、ネットワークとの情報の送受信を行う通信モジュールと、上記入力モジュール、ＣＰＵモジュール、通信モジュールを接続するデータバスと、上記入力モジュール、ＣＰＵモジュール、通信モジュールに電力を供給する電力モジュールとを備える監視装置であって、
上記通信モジュールは、ネットワークにそれぞれ接続する２以上のコネクタと、上記電源バスに接続する接続端子と、上記データバスに接続する接続端子と、メモリと、ＣＰＵとを有することを特徴とする監視装置。
請求項１記載の監視装置において、
上記ＣＰＵモジュールは、上記通信モジュールの２以上のコネクタのいずれかに接続したモデムを介した通信での通信異常時に、上記データバスを介して、上記通信モジュールから通信モジュール状態情報を取得し、上記通信モジュールが正常であると判定した場合に、上記モデムをリセットさせることを特徴とする監視装置。
請求項２記載の監視装置において、
上記ＣＰＵモジュールは、上記モデムへの電源供給を停止させた後、再度電源を供給させてリセットさせることを特徴とする監視装置。
請求項１記載の監視装置において、
上記ＣＰＵモジュールは、上記通信モジュールの２以上のコネクタのいずれかに接続したモデムを介した通信での通信異常時に、上記データバスを介して、上記通信モジュールから通信モジュール状態情報を取得し、上記通信モジュールが異常であると判定した場合に、上記通信モジュールをリセットさせることを特徴とする監視装置。
請求項４記載の監視装置において、
上記ＣＰＵモジュールは、上記通信モジュールへ再起動信号を送信してリセットさせることを特徴とする監視装置。
請求項１記載の監視装置において、
上記通信モジュールは、２以上のコネクタのいずれかに接続したモデムを介した通信での通信異常時に、自己の通信モジュール状態情報を参照して異常であると判定した場合に、自己をリセットすることを特徴とする監視装置。
請求項２〜６のいずれか１項に記載の監視装置において、
上記通信モジュール状態情報は、通信モジュールを制御する制御プログラムが正常に動作しているか否かを判別可能とする情報であることを特徴とする監視装置。
請求項２〜６のいずれか１項に記載の監視装置において、
上記通信モジュール状態情報は、通信モジュール内のデータが正常に更新されているか否かを判別可能とする情報であることを特徴とする監視装置。
請求項１記載の監視装置において、
上記入力モジュールは、デジタル信号を入力するデジタル入力モジュールとアナログ信号を入力するアナログ入力モジュールであることを特徴とする監視装置。
請求項１記載の監視装置において、
デジタル信号を出力するデジタル出力モジュールを備えることを特徴とする監視装置。
請求項１０記載の監視装置において、
上記デジタル出力モジュールは、モデムに接続することを特徴とする監視装置。
請求項１記載の監視装置において、
上記通信モジュールのコネクタは、上記監視対象と接続した入出力装置に接続されることを特徴とする監視装置。