JP6521755B2 - Wind speed monitoring system - Google Patents
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本発明は、風を受けて回転する回転子を有する風速計と、回転子の回転速度に基づき風速値を演算して出力する監視装置と、を備える風速監視システムに関する。 The present invention relates to a wind speed monitoring system including an anemometer having a rotor that rotates in response to wind and a monitoring device that calculates and outputs a wind speed value based on the rotational speed of the rotor.
従来、鉄道等の交通機関の運行制御に用いられる風速監視システムとして、風を受けて回転する回転子を有する風速計と、回転子の回転速度に基づき風速値を演算して出力する監視装置と、を備えたものが知られている。
一般的に、風速計と監視装置とは設置場所が離れていることが多い。例えば、鉄道の運行制御に用いられる風速監視システムでは、風速計は、河川敷やトンネル出口付近などに設置され、監視装置は、各駅の機器室に設置される(特許文献1参照)。
Conventionally, an anemometer having a rotor that rotates in response to wind, and a monitoring device that calculates and outputs a wind speed value based on the rotational speed of the rotor, as a wind speed monitoring system used for operation control of transportation facilities such as railways , Are known.
In general, the anemometer and the monitoring device are often separated from each other. For example, in a wind speed monitoring system used for operation control of a railway, an anemometer is installed near a river bed or a tunnel exit, and a monitoring device is installed in an equipment room of each station (see Patent Document 1).
従来、鉄道の運行制御に用いられる風速監視システムにおいては、風速計と監視装置とは鉄道用レールに沿って設置されたメタルケーブルで接続されているため、風速計から監視装置へと送信される情報が、鉄道用レールに流れる帰線電流に起因する電磁誘導等による電磁ノイズの影響を受けるという問題がある。しかも、監視装置は、風速計との間の距離、すなわちケーブルの長さが長くなるほど、電磁ノイズによって誤った情報を受信する可能性が高くなる。 Conventionally, in a wind speed monitoring system used for railway operation control, the anemometer and the monitoring device are transmitted from the anemometer to the monitoring device because the anemometer and the monitoring device are connected by a metal cable installed along the rail for the railway There is a problem that information is affected by electromagnetic noise due to electromagnetic induction or the like caused by the retrace current flowing in the rail for railways. Moreover, the longer the distance between the monitoring device and the anemometer, i.e. the length of the cable, the higher the possibility of receiving erroneous information due to electromagnetic noise.
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、電磁ノイズの影響を受けない風速監視システムを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a wind speed monitoring system that is not affected by electromagnetic noise.
前記課題を解決するために、本発明の風速監視システムは、
風を受けて回転する回転子を有する風速計と、
前記回転子の回転速度に基づき風速値を演算して出力する監視装置と、を備える風速監視システムであって、
前記風速計と前記監視装置とは、光ファイバによって接続され、
前記監視装置は、
前記光ファイバと接続する発光素子および受光素子と、
前記風速値を演算する演算手段と、
前記受光素子からの信号に基づいて、前記光ファイバの断線の有無を判定する判定手段と、を備え、
前記風速計は、
前記回転子と回転軸が共通であるスリット板と、
前記光ファイバを介して入力された前記発光素子からの連続光を、前記スリット板の回転によって前記回転子の回転速度に応じた周波数のパルス光に変換し、前記光ファイバを介して前記受光素子に出力する第1エンコーダ及び第2エンコーダと、を備え、
前記演算手段は、前記受光素子からの信号に基づいて、前記風速値を演算し、
前記風速計と前記監視装置とを接続する前記光ファイバは、第1エンコーダ側光ファイバと第2エンコーダ側光ファイバとであり、
前記第1エンコーダは、前記第1エンコーダ側光ファイバを介して入力された前記発光素子からの連続光を、第1パルス光に変換し、前記第1エンコーダ側光ファイバを介して前記受光素子に出力するよう構成され、
前記第2エンコーダは、前記第2エンコーダ側光ファイバを介して入力された前記発光素子からの連続光を、前記第1パルス光とは逆位相の第2パルス光に変換し、前記第2エンコーダ側光ファイバを介して前記受光素子に出力するよう構成され、
前記判定手段は、前記受光素子からの信号に基づいて、前記第1エンコーダおよび前記第2エンコーダのうちの一方からはパルス光の入力があり他方からはパルス光の入力がないと判断した場合と、前記第1エンコーダおよび前記第2エンコーダの双方から光の入力がないと判断した場合と、に前記光ファイバが断線していると判定するように構成されている。
In order to solve the above-mentioned subject, the wind speed monitoring system of the present invention is
An anemometer having a rotor that rotates in response to wind,
And a monitoring device that calculates and outputs a wind speed value based on the rotational speed of the rotor, and the wind speed monitoring system,
The anemometer and the monitoring device are connected by an optical fiber,
The monitoring device
A light emitting element and a light receiving element connected to the optical fiber;
Calculating means for calculating the wind speed value;
A determination unit that determines the presence or absence of a break in the optical fiber based on a signal from the light receiving element ;
The anemometer is
A slit plate having a common rotation axis with the rotor;
The continuous light from the light emitting element input through the optical fiber is converted to pulse light of a frequency according to the rotation speed of the rotor by the rotation of the slit plate, and the light receiving element through the optical fiber A first encoder and a second encoder that output to
The computing means computes the wind speed value based on the signal from the light receiving element ,
The optical fiber connecting the anemometer and the monitoring device is a first encoder side optical fiber and a second encoder side optical fiber,
The first encoder converts continuous light from the light emitting element input through the first encoder side optical fiber into a first pulse light, and the light receiving element is converted into the first pulse side optical fiber. Configured to output
The second encoder converts continuous light from the light emitting element input through the second encoder side optical fiber into second pulse light having a phase opposite to that of the first pulse light, and the second encoder Output to the light receiving element via the side optical fiber,
When the determination means determines based on the signal from the light receiving element that there is an input of pulsed light from one of the first encoder and the second encoder and no input of pulsed light from the other. When it is determined that there is no light input from both the first encoder and the second encoder, it is determined that the optical fiber is broken .
したがって、風速計と監視装置とは光ファイバによって接続されているため、電磁ノイズの影響を受けない風速監視システムを提供することができる。 Therefore, since the anemometer and the monitoring device are connected by an optical fiber, it is possible to provide a wind speed monitoring system that is not affected by electromagnetic noise.
また、風速値の演算に用いる信号を用いて、光ファイバの断線の有無を判定することができる。 Moreover , the presence or absence of the disconnection of an optical fiber can be determined using the signal used for calculation of a wind speed value.
また、光ファイバの断線の有無を精度よく判定することができる。
また、第1エンコーダ側光ファイバが断線しても、第2エンコーダからの光に基づき風速値を演算することができ、第2エンコーダ側光ファイバが断線しても、第1エンコーダからの光に基づき風速値を演算することができるため、耐久性の高い風速監視システムを提供することができる。
Moreover , the presence or absence of the disconnection of the optical fiber can be determined accurately.
Further, even if the first encoder side optical fiber is broken, the wind speed value can be calculated based on the light from the second encoder, and even if the second encoder side optical fiber is broken, the light from the first encoder can be used. Since the wind speed value can be calculated based on the above, a highly durable wind speed monitoring system can be provided.
本発明によれば、電磁ノイズの影響を受けない風速監視システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a wind speed monitoring system which is not affected by electromagnetic noise.
図面を参照しつつ、本発明にかかる風速監視システムの実施形態について説明する。なお、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態および図示例に限定するものではない。 An embodiment of a wind speed monitoring system according to the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments described below are subject to various technically preferable limitations for practicing the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.
[第1実施形態]
まず、第1実施形態の風速監視システム1について説明する。
図1は、第1実施形態の風速監視システム1の構成の一例を示すブロック図である。
風速監視システム1は、鉄道の運行制御に用いられるものであり、風を受けて回転する回転子11を有する風速計10と、回転子11の回転速度に基づき風速値を演算して出力する監視装置20と、風速計10と監視装置20とを接続する2本の光ファイバ31,32と、を備えて構成される。なお、図1では回転子11の図示を省略している。
First Embodiment
First, the wind speed monitoring system 1 of the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the wind speed monitoring system 1 according to the first embodiment.
The wind speed monitoring system 1 is used for operation control of a railway, and monitors an
風速計10は、風速計側第1光コネクタC11を介して第1光ファイバ31と接続されているとともに、風速計側第2光コネクタC12を介して第2光ファイバ32と接続されている。なお、光コネクタC11,C12は、防水光コネクタが好ましい。
また、監視装置20は、監視装置側第1光コネクタC21を介して第1光ファイバ31と接続されているとともに、監視装置側第2光コネクタC22を介して第2光ファイバ32と接続されている。
そして、風速監視システム1においては、第1光ファイバ31によって監視装置20からの光を風速計10へと伝送し、第2光ファイバ32によって風速計10からの光を監視装置20へと伝送する。
The
Further, the
Then, in the wind speed monitoring system 1, the light from the
光ファイバ31,32としては、鉄道用レール等に沿って設置された既設の光ケーブルを構成する複数の光ファイバのうち未使用の光ファイバを用いてもよいし、風速監視システム1のために新設した光ケーブルを構成する光ファイバを用いてもよいし、あるいは、これらを組み合わせて用いてもよい。
As the
本実施形態の場合、風速計10は、河川敷やトンネル出口付近などに設置され、監視装置20は、ターミナル駅等の通信機器室に設置されている。
従来の風速監視システムにおいて、風速計と監視装置とはメタルケーブルで接続されているため、電磁ノイズの影響を受け難くするためにケーブルの長さを短くするという観点から、監視装置は、風速計の設置場所に近い駅の通信機器室に設置されていた。しかし、監視装置から出力(表示等)される風速値をチェックする必要があるため、監視装置が設置されている駅が駅員の少ない駅である場合には特に、駅員に負担がかかるという問題があった。
これに対し、本実施形態の風速監視システム1のように、風速計10と監視装置20とを光ケーブルで接続することによって、電磁ノイズの発生を抜本的になくすことができるため、風速計10と監視装置20との間の伝送距離を従来よりも飛躍的に長くすることができる。したがって、監視装置20の設置場所の選択肢が広がるため、監視装置20をターミナル駅等の駅員の多い駅に設置して、駅員にかかる負担を軽減することが可能となる。なお、風速計10と監視装置20とは、1:1で接続されていてもよいし、複数:1で接続されていてもよい。
In the case of this embodiment, the
In the conventional wind speed monitoring system, since the anemometer and the monitoring device are connected by a metal cable, the monitoring device is an anemometer from the viewpoint of shortening the length of the cable to make it less susceptible to electromagnetic noise. It was installed in the communication equipment room of the station near the installation place of. However, since it is necessary to check the wind speed value outputted (displayed etc.) from the monitoring device, there is a problem that the station workers are burdened particularly when the station where the monitoring device is installed is a station with few station members. there were.
On the other hand, by connecting the
図2は、第1実施形態の風速監視システム1が有する風速計10の全体構成の一例を示す正面図であり、図3は、第1実施形態の風速監視システム1が有する風速計10の要部構成の一例を示す斜視図である。
風速計10は、風杯型風速計であり、複数個(本実施形態の場合、3個)の風杯111を有する回転子11と、回転子11に接続され、当該回転子11とともに回転する回転軸12と、円板状をなし、中心に回転軸12が貫通して当該回転軸12とともに回転するスリット板13と、スリット板13の回転によって連続光をパルス光に変換するエンコーダ14と、を備えて構成される。
FIG. 2 is a front view showing an example of the overall configuration of the
The
スリット板13は、透光性を有さない円板の周縁部に、当該円板の周方向に沿って等間隔に複数個のスリット131を設けることによって形成された部材である。すなわち、スリット板13は、図3に示すように、当該スリット板13の周縁部に、当該スリット板13の周方向に沿って等間隔に複数個のスリット131を有している。
なお、本実施形態では、スリット131の形状を円形状としたが、これに限定されるものではなく、スリット131の形状は適宜変更可能である。
The
In the present embodiment, although the shape of the
エンコーダ14は、図1および図3に示すように、発光側伝送路141と受光側伝送路142とを有している。
発光側伝送路141は、例えば光ファイバであり、風速計側第1光コネクタC11を介して第1光ファイバ31と接続している。具体的には、発光側伝送路141においては、当該発光側伝送路141の入光端が風速計側第1光コネクタC11と接続しており、当該発光側伝送路141の出光端からは第1光ファイバ31によって伝送された監視装置20からの光が出射されるようになっている。
受光側伝送路142は、例えば光ファイバであり、風速計側第2光コネクタC12を介して第2光ファイバ32と接続している。具体的には、受光側伝送路142においては、当該受光側伝送路142の出光端が風速計側第2光コネクタC12と接続しており、当該受光側伝送路142の入光端に入射した光(風速計10からの光)は第2光ファイバ32によって監視装置20へと伝送されるようになっている。
The
The light emission
The light receiving
そして、図3に示すように、発光側伝送路141の出光端と受光側伝送路142の入光端とは、スリット板13の周縁部を挟んで対向している。
したがって、発光側伝送路141の出光端から出射された光が、スリット板13の周縁部に設けられているスリット131を通過して、受光側伝送路142の入光端に一定値以上の強度の光が入射される状態(以下「通過状態」という。)と、発光側伝送路141の出光端から出射された光が、スリット板13(具体的には、スリット131同士の間の部分)に遮断されて、受光側伝送路142の入光端に一定値以上の強度の光が入射されない状態(以下「遮断状態」という。)と、が生じる。スリット板13が回転している場合には、通過状態と遮断状態とが交互に繰り返されるため、発光側伝送路141の出光端から連続光を出射すると、当該連続光は、例えば図4に示すように、スリット板13の回転によってパルス光に変換される。スリット板13は、回転子11と回転軸が共通であるため、スリット板13の回転によって生成されたパルス光の周波数は、回転子11の回転速度に応じた周波数となる。
すなわち、エンコーダ14は、光ファイバ(第1光ファイバ31)を介して入力された発光素子21(後述)からの連続光を、スリット板13の回転によって回転子11の回転速度に応じた周波数のパルス光に変換し、光ファイバ(第2光ファイバ32)を介して受光素子22(後述)に出力するように構成されている。
Then, as shown in FIG. 3, the light output end of the light emitting
Therefore, the light emitted from the light emission end of the light emission
That is, the
例えばスリット板13が60個のスリット131を有する場合、エンコーダ14は、回転子11が一回転する毎に60パルスを生成することができる。なお、スリット板13が有するスリット131の個数は60個に限定されるものではなく、複数個であれば適宜変更可能であるが、スリット板13が有するスリット131の個数が多いほど、回転子11が一回転する毎に生成できるパルス数が増加するため、回転子11の回転が低速である際、すなわち風速が小さい際の分解能が向上し、好ましい。
For example, when the
監視装置20は、風速警報器であり、図1に示すように、監視装置側第1光コネクタC21を介して第1光ファイバ31と接続する発光素子21と、監視装置側第2光コネクタC22を介して第2光ファイバ32と接続する受光素子22と、監視装置20全体を統括的に制御する制御部23と、風速値を出力する風速値出力部24と、警報を出力する警報出力部25と、を備えて構成される。
The
発光素子21は、連続光を発する光源である。発光素子21としては、例えば半導体レーザ(LD)を用いることができる。
受光素子22は、受光した光の強度を電気信号に変換する受光器である。受光素子22としては、例えばフォトダイオード(PD)を用いることができる。
The
The
制御部23は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備えるコンピュータである。ROMには、各種データおよびプログラムが記憶されている。CPUが指定されたプログラムをROMから読み出してRAMに展開し、展開されたプログラムとCPUとの協働によって、制御部23が各種処理を行う。
The
制御部23は、例えば、信号処理および演算処理を行って、受光素子22からの信号に基づき風速値を演算する風速値演算機能を有する。
具体的には、制御部23は、例えば、受光素子22が受光した光の単位時間あたりのパルス数をカウントし、当該カウントしたパルス数を風速値に換算する。
すなわち、制御部23が、風速値を演算する演算手段をなす。
The
Specifically, for example, the
That is, the
また、制御部23は、例えば、演算した風速値を風速値出力部24から出力する風速値出力制御機能を有する。
本実施形態において、風速値出力部24は、監視装置20の筐体の正面部等に配設された7セグメント型の表示器を有しており、制御部23からの指示に従って表示器に風速値を表示する。
なお、風速値出力部24は7セグメント型の表示器で構成されたものに限定されず、風速値出力部24によって、制御部23が演算した風速値を、駅員等に報知することができるのであれば、風速値出力部24の構成は適宜変更可能である。
Further, the
In the present embodiment, the wind speed
The wind speed
また、制御部23は、例えば、演算した風速値が所定の風速閾値以上である場合に、警報を警報出力部25から出力する警報出力制御機能を有する。
本実施形態において、警報出力部25は、監視装置20の筐体の正面部等に配設された複数の警報灯を有しており、制御部23からの指示に従って対応する警報灯を点灯(あるいは点滅)させる。具体的には、警報出力部25は、例えば、風速15m/s以上に対応する第1警報灯、風速20m/s以上に対応する第2警報灯、および風速25m/s以上に対応する第3警報灯を有しており、制御部23によって演算された風速値が15m/s以上である場合には第1警報灯を、演算された風速値が20m/s以上である場合には第2警報灯を、演算された風速値が25m/s以上である場合には第3警報灯を点灯(あるいは点滅)させる。
なお、警報出力部25は複数の警報灯で構成されたものに限定されず、警報出力部25によって、制御部23が演算した風速値が所定の風速閾値以上であることを、駅員等に報知することができるのであれば、警報出力部25の構成は適宜変更可能である。
The
In the present embodiment, the
Note that the
ここで、風速監視システム1による風速監視の流れの具体例を説明する。
発光素子21が発した連続光は、第1光ファイバ31を介して風速計10に伝送され、スリット板13の回転によって回転子11の回転速度に応じた周波数のパルス光に変換される。回転子11の回転が高速である、すなわち風速が大きいほど、パルス光の周波数は高くなる。
そして、当該パルス光は、第2光ファイバ32を介して監視装置20に伝送され、受光素子22によって受光される。
制御部23は、受光素子22によって受光されたパルス光に基づいて風速値を演算し、その結果を風速値出力部24から出力する。また、制御部23は、演算した風速値が所定の風速閾値以上である場合には、警報を警報出力部25から出力する。
Here, a specific example of the flow of wind speed monitoring by the wind speed monitoring system 1 will be described.
The continuous light emitted from the
Then, the pulse light is transmitted to the
The
以上説明した第1実施形態の風速監視システム1によれば、風を受けて回転する回転子11を有する風速計10と、回転子11の回転速度に基づき風速値を演算して出力する監視装置20と、を備える風速監視システムであって、風速計10と監視装置20とは、光ファイバ31,32によって接続され、監視装置20は、光ファイバ31,32と接続する発光素子21および受光素子22と、風速値を演算する演算手段(制御部23)と、を備え、風速計10は、回転子11と回転軸が共通であるスリット板13と、光ファイバ(第1光ファイバ31)を介して入力された発光素子21からの連続光を、スリット板13の回転によって回転子11の回転速度に応じた周波数のパルス光に変換し、光ファイバ(第2光ファイバ32)を介して受光素子22に出力するエンコーダ14と、を備え、演算手段は、受光素子22からの信号に基づいて、風速値を演算するように構成されている。
According to the wind speed monitoring system 1 of the first embodiment described above, an
したがって、風速計10と監視装置20とは光ファイバ31,32によって接続されているため、電磁ノイズの影響を受けず、正確な風速値を出力(表示等)することができる。
なお、本実施形態では、風速計10と監視装置20とを2本の光ファイバ31,32によって接続したが、これに限定されるものではなく、例えば、監視装置20から風速計10へと伝送される光の波長と、風速計10から監視装置20へと伝送される光の波長と、を異ならせるための機能を備えれば、風速計10と監視装置20とを1本の光ファイバによって接続することが可能である。
Therefore, since the
In the present embodiment, the
[第2実施形態]
次に、第2実施形態の風速監視システム2A,2B,2Cについて説明する。
第2実施形態の風速監視システム2A,2B,2Cは、監視装置20が当該監視装置20と風速計10とを接続する光ファイバの断線の有無を判定する断線判定機能を有する点が、第1実施形態の風速監視システム1と異なる。したがって、第1実施形態と同様の構成を有する部分については説明を省略し、主に異なる部分について説明する。
Second Embodiment
Next, the wind
The wind
ここで、第1実施形態の風速監視システム1においては、無風時(すなわち、スリット板13が回転しない時)には、受光素子22がパルス光を受光しないため、制御部23によって演算される風速値は0m/sとなる。また、第1光ファイバ31の断線時(すなわち、監視装置20からの光が風速計10へと伝送されない時)および/または第2光ファイバ32の断線時(すなわち、風速計10からの光が監視装置20へと伝送されない時)にも、受光素子22がパルス光を受光しないため、制御部23によって演算される風速値は0m/sとなる。よって、駅員等は、監視装置20から出力された風速値だけでは、無風なのか光ファイバが断線しているのかを判断できず、光ファイバの断線の有無を確認するためには風速計10まで調べに行く必要がある。
Here, in the wind speed monitoring system 1 of the first embodiment, since the
そこで、第2実施形態の風速監視システム2A,2B,2Cにおいては、監視装置20によって、受光素子からの信号に基づき風速値を演算することに加えて、受光素子からの信号に基づき光ファイバの断線の有無を判定し、監視装置20から出力される情報を見るだけで、光ファイバの断線の有無を確認できるように構成した。その具体例を、以下の第2−1実施形態、第2−2実施形態、および第2−3実施形態にて説明する。
Therefore, in the wind
<第2−1実施形態>
図5は、第2−1実施形態の風速監視システム2Aの構成の一例を示すブロック図であり、図6は、第2−1実施形態の風速監視システム2Aが有する風速計10の要部構成の一例を示す斜視図である。
Second Embodiment
FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of the wind
図5に示すように、第2−1実施形態の風速監視システム2Aは、風速計10と監視装置20とが4本の光ファイバ31,32,36,37によって接続されている点が、第1実施形態の風速監視システム1と異なる。
風速監視システム2Aにおいて、風速計10は、風速計側第3光コネクタC16を介して第3光ファイバ36と接続されているとともに、風速計側第4光コネクタC17を介して第4光ファイバ37と接続されている。なお、光コネクタC16,C17は、光コネクタC11,C12と同様、防水光コネクタが好ましい。
また、風速監視システム2Aにおいて、監視装置20は、監視装置側第3光コネクタC26を介して第3光ファイバ36と接続されているとともに、監視装置側第4光コネクタC27を介して第4光ファイバ37と接続されている。
そして、風速監視システム2Aにおいては、第1光ファイバ31によって監視装置20からの光を風速計10へと伝送し、第2光ファイバ32によって風速計10からの光を監視装置20へと伝送するとともに、第3光ファイバ36によって監視装置20からの光を風速計10へと伝送し、第4光ファイバ37によって風速計10からの光を監視装置20へと伝送する。
As shown in FIG. 5, the wind
In the wind
Further, in the wind
Then, in the wind
また、第2−1実施形態の風速監視システム2Aは、風速計10が、2つのエンコーダ14,15を備えている点が、第1実施形態の風速監視システム1と異なる。
エンコーダ15は、エンコーダ14と同様、発光側伝送路151と受光側伝送路152とを有している。
発光側伝送路151は、例えば光ファイバであり、風速計側第3光コネクタC16を介して第3光ファイバ36と接続している。具体的には、発光側伝送路151においては、当該発光側伝送路151の入光端が風速計側第3光コネクタC16と接続しており、当該発光側伝送路151の出光端からは第3光ファイバ36によって伝送された監視装置20からの光が出射されるようになっている。
受光側伝送路152は、例えば光ファイバであり、風速計側第4光コネクタC17を介して第4光ファイバ37と接続している。具体的には、受光側伝送路152においては、当該受光側伝送路152の出光端が風速計側第4光コネクタC17と接続しており、当該受光側伝送路152の入光端に入射した光(風速計10からの光)は第4光ファイバ37によって監視装置20へと伝送されるようになっている。
そして、図6に示すように、発光側伝送路151の出光端と受光側伝送路152の入光端とは、スリット板13の周縁部を挟んで対向している。
Moreover, the wind
Similar to the
The light emission
The light receiving
As shown in FIG. 6, the light output end of the light emitting
風速監視システム2Aにおいては、図7に示すように、エンコーダ14によって生成されるパルス光(第1パルス光P1)と、エンコーダ15によって生成されるパルス光(第2パルス光P2)と、は逆位相となるように構成されている。
すなわち、風速監視システム2Aが有する風速計10は、エンコーダとして、第1エンコーダ側光ファイバ(第1光ファイバ31)を介して入力された発光素子21からの連続光を、第1パルス光P1に変換し、第1エンコーダ側光ファイバ(第2光ファイバ32)を介して受光素子22に出力する第1エンコーダ(エンコーダ14)と、第2エンコーダ側光ファイバ(第3光ファイバ36)を介して入力された発光素子26(後述)からの連続光を、第1パルス光P1とは逆位相の第2パルス光P2に変換し、第2エンコーダ側光ファイバ(第4光ファイバ37)を介して受光素子27(後述)に出力する第2エンコーダ(エンコーダ15)と、を備えている。
In the wind
That is, the
具体的には、発光側伝送路141,151の出光端と受光側伝送路142,152の入光端とは、図6に示すように、第1エンコーダ(エンコーダ14)が通過状態である場合に、第2エンコーダ(エンコーダ15)が遮断状態となり、第1エンコーダ(エンコーダ14)が遮断状態である場合に、第2エンコーダ(エンコーダ15)が通過状態となる位置に配設されている。
Specifically, as shown in FIG. 6, when the first encoder (encoder 14) is in the passing state between the light emission end of the light emission
また、図5に示すように、第2−1実施形態の風速監視システム2Aは、監視装置20が、2つの発光素子21,26と2つの受光素子22,27とを備えている点が、第1実施形態の風速監視システム1と異なる。
発光素子26は、発光素子21と同様、連続光を発する光源である。発光素子26は、監視装置側第3光コネクタC26を介して第3光ファイバ36と接続している。
受光素子27は、受光素子22と同様、受光した光の強度を電気信号に変換する受光器である。受光素子27は、監視装置側第4光コネクタC27を介して第4光ファイバ37と接続している。
Further, as shown in FIG. 5, in the wind
The
Like the
また、第2−1実施形態の風速監視システム2Aは、監視装置20が、光ファイバの断線を報知する断線報知部28を備えている点が、第1実施形態の風速監視システム1と異なる。
また、第2−1実施形態の風速監視システム2Aは、監視装置20の制御部23が、風速値演算機能、風速値出力制御機能、および警報出力制御機能に加えて、監視装置20と風速計10とを接続する光ファイバの断線の有無を判定する断線判定機能を有する点が、第1実施形態の風速監視システム1と異なる。
Further, the wind
Further, in the wind
例えば、第1光ファイバ31、第2光ファイバ32、第3光ファイバ36、および第4光ファイバ37の全てが断線していない場合、有風時には、スリット板13が回転するため、監視装置20に対し、第1エンコーダ(エンコーダ14)からも第2エンコーダ(エンコーダ15)からもパルス光の入力がある。
一方、第1光ファイバ31および第2光ファイバ32の双方が断線しておらず、第3光ファイバ36および第4光ファイバ37のうちの少なくとも一方が断線している場合、有風時には、監視装置20に対し、第1エンコーダ(エンコーダ14)からのパルス光の入力はあるが、第2エンコーダ(エンコーダ15)からのパルス光の入力はない。
また、第3光ファイバ36および第4光ファイバ37の双方が断線しておらず、第1光ファイバ31および第2光ファイバ32のうちの少なくとも一方が断線している場合、有風時には、監視装置20に対し、第2エンコーダ(エンコーダ15)からのパルス光の入力はあるが、第1エンコーダ(エンコーダ14)からのパルス光の入力はない。
したがって、第1エンコーダ(エンコーダ14)および第2エンコーダ(エンコーダ15)のうちの一方からはパルス光の入力があり、他方からはパルス光の入力がない場合には、光ファイバが断線していると判定できる。
For example, when all of the first
On the other hand, when both the first
In addition, when both the third
Therefore, when there is an input of pulse light from one of the first encoder (encoder 14) and the second encoder (encoder 15) and no pulse light from the other, the optical fiber is broken. It can be determined that
また、例えば、第1光ファイバ31、第2光ファイバ32、第3光ファイバ36、および第4光ファイバ37の全てが断線していない場合、無風時には、スリット板13が回転しないため、監視装置20に対し、第1エンコーダ(エンコーダ14)および第2エンコーダ(エンコーダ15)のうちの少なくとも一方から連続光の入力がある。
したがって、第1エンコーダ(エンコーダ14)および第2エンコーダ(エンコーダ15)の双方から光の入力がない場合には、光ファイバが断線していると判定できる。
In addition, for example, when all of the first
Therefore, when there is no light input from both the first encoder (encoder 14) and the second encoder (encoder 15), it can be determined that the optical fiber is broken.
制御部23は、例えば、受光素子22,27からの信号に基づいて、第1エンコーダ(エンコーダ14)および第2エンコーダ(エンコーダ15)のうちの一方からはパルス光の入力があり、他方からはパルス光の入力がない状態が所定期間継続したと判断した場合に、光ファイバが断線していると判定して、断線報知部28からアラームを出力する。
また、制御部23は、例えば、受光素子22,27からの信号に基づいて、第1エンコーダ(エンコーダ14)および第2エンコーダ(エンコーダ15)の双方から光の入力がない状態が所定期間継続したと判断した場合に、光ファイバが断線していると判定して、断線報知部28からアラームを出力する。
本実施形態において、断線報知部28は、監視装置20の筐体の正面部等に配設された警報灯を有しており、制御部23からの指示に従って警報灯を点灯(あるいは点滅)させる。
なお、断線報知部28は、警報灯で構成されたものに限定されず、断線報知部28によって、光ファイバが断線していることを、駅員等に報知することができるのであれば、断線報知部28の構成は適宜変更可能である。
The
Further, for example, based on the signals from the
In the present embodiment, the
Note that the
以上説明した第2−1実施形態の風速監視システム2Aによれば、監視装置20は、受光素子22,27からの信号に基づいて、光ファイバ31,32,36,37の断線の有無を判定する判定手段(制御部23)を備えるように構成されている。
According to the wind
したがって、風速値の演算に用いる信号を用いて、光ファイバ31,32,36,37の断線の有無を判定することができる。
Therefore, the presence or absence of disconnection of the
具体的には、第2−1実施形態の風速監視システム2Aによれば、風速計10は、エンコーダとして、第1エンコーダ(エンコーダ14)と第2エンコーダ(エンコーダ15)とを備え、風速計10と監視装置20とは、光ファイバとして、第1エンコーダ側光ファイバ(光ファイバ31,32)と第2エンコーダ側光ファイバ(光ファイバ36,37)とによって接続され、第1エンコーダ(エンコーダ14)は、第1エンコーダ側光ファイバ(第1光ファイバ31)を介して入力された発光素子21からの連続光を、第1パルス光P1に変換し、第1エンコーダ側光ファイバ(第2光ファイバ32)を介して受光素子22に出力するよう構成され、第2エンコーダ(エンコーダ15)は、第2エンコーダ側光ファイバ(第3光ファイバ36)を介して入力された発光素子26からの連続光を、第1パルス光P1とは逆位相の第2パルス光P2に変換し、第2エンコーダ側光ファイバ(第4光ファイバ37)を介して受光素子27に出力するよう構成され、判定手段(制御部23)は、受光素子22,27からの信号に基づいて、第1エンコーダ(エンコーダ14)および第2エンコーダ(エンコーダ15)のうちの一方からはパルス光の入力があり他方からはパルス光の入力がないと判断した場合と、第1エンコーダ(エンコーダ14)および第2エンコーダ(エンコーダ15)の双方から光の入力がないと判断した場合と、に光ファイバが断線していると判定するように構成されている。
Specifically, according to the wind
したがって、光ファイバの断線の有無を精度よく判定することができるため、無風なのか光ファイバが断線しているのかを区別可能な、信頼性の高い風速監視システムを提供することができる。
また、第1エンコーダ側光ファイバである第1光ファイバ31および第2光ファイバ32のうちの少なくとも一方が断線しても、第2エンコーダ(エンコーダ15)からの光に基づき風速値を演算することができ、第2エンコーダ側光ファイバである第3光ファイバ36および第4光ファイバ37のうちの少なくとも一方が断線しても、第1エンコーダ(エンコーダ14)からの光に基づき風速値を演算することができるため、耐久性の高い風速監視システムを提供することができる。
なお、本実施形態では、第1エンコーダ側光ファイバとして2本の光ファイバ31,32を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、監視装置20(発光素子21)から風速計10(エンコーダ14)へと伝送される光の波長と、風速計10(エンコーダ14)から監視装置20(受光素子22)へと伝送される光の波長と、を異ならせるための機能を備えれば、1本の光ファイバを第1エンコーダ側光ファイバとして用いることが可能である。
同様に、本実施形態では、第2エンコーダ側光ファイバとして2本の光ファイバ36,37を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、監視装置20(発光素子26)から風速計10(エンコーダ15)へと伝送される光の波長と、風速計10(エンコーダ15)から監視装置20(受光素子27)へと伝送される光の波長と、を異ならせるための機能を備えれば、1本の光ファイバを第2エンコーダ側光ファイバとして用いることが可能である。
Therefore, since the presence or absence of a break in the optical fiber can be determined with high accuracy, it is possible to provide a highly reliable wind speed monitoring system capable of distinguishing whether it is windless or the optical fiber is broken.
Also, even if at least one of the first
In the present embodiment, although the two
Similarly, in the present embodiment, two
<第2−2実施形態>
図8は、第2−2実施形態の風速監視システム2Bの構成の一例を示すブロック図である。
Second Embodiment
FIG. 8 is a block diagram showing an example of the configuration of a wind
第2−2実施形態の風速監視システム2Bは、風速計10が、透光性を有さないスリット板13に代えて、透光性を有し、光透過率が所定値以下であるスリット板13Bを備えている点が、第1実施形態の風速監視システム1と異なる。
また、第2−2実施形態の風速監視システム2Bは、監視装置20が、光ファイバの断線を報知する断線報知部28を備えている点が、第1実施形態の風速監視システム1と異なる。
また、第2−2実施形態の風速監視システム2Bは、監視装置20の制御部23が、風速値演算機能、風速値出力制御機能、および警報出力制御機能に加えて、監視装置20と風速計10とを接続する光ファイバの断線の有無を判定する断線判定機能を有する点が、第1実施形態の風速監視システム1と異なる。
In the wind
Further, the wind
Further, in the wind
本実施形態の場合、スリット板13Bが透光性を有しているため、第1光ファイバ31および第2光ファイバ32の双方が断線していない場合には、エンコーダ14が透過状態である場合だけでなく、遮断状態である場合にも、受光素子22は受光する。スリット板13の光透過率が所定値以下に設定されているため、受光素子22は、有風時である場合には、例えば図9(a)に示すようなパルス光を受光し、無風時であってエンコーダ14が透過状態である場合には、例えば図9(b)に示すような連続光R1を受光し、無風時であってエンコーダ14が遮断状態である場合には、例えば図9(b)に示すような連続光R2を受光する。
一方、第1光ファイバ31および第2光ファイバ32のうちの少なくとも一方が断線している場合には、エンコーダ14の状態にかかわらず、受光素子22は受光しない。
したがって、受光素子22が受光していない場合には、光ファイバが断線していると判定できる。
In the case of the present embodiment, since the
On the other hand, when at least one of the first
Therefore, when the
制御部23は、例えば、受光素子22からの信号に基づいて、当該受光素子22が受光していない状態が所定期間継続したと判断した場合に、光ファイバが断線していると判定して、断線報知部28からアラームを出力する。
The
以上説明した第2−2実施形態の風速監視システム2Bによれば、監視装置20は、受光素子22からの信号に基づいて、光ファイバ31,32の断線の有無を判定する判定手段(制御部23)を備えるように構成されている。
According to the wind
したがって、風速値の演算に用いる信号を用いて、光ファイバ31,32の断線の有無を判定することができる。
Therefore, the presence or absence of a break in the
具体的には、第2−2実施形態の風速監視システム2Bによれば、スリット板13Bは、透光性を有し、光透過率が所定値以下であり、判定手段(制御部23)は、受光素子22からの信号に基づいて、当該受光素子22が受光していないと判断した場合に、光ファイバが断線していると判定するように構成されている。
Specifically, according to the wind
したがって、透光性を有し、光透過率が所定値以下であるスリット板13Bを用いるという簡単な構成で、光ファイバの断線の有無を正確かつ高精度に判定することができる。
また、光ファイバの断線の有無を正確かつ高精度に判定することができるため、無風なのか光ファイバが断線しているのかを区別可能な、信頼性の高い風速監視システムを提供することができる。
Therefore, with the simple configuration of using the
In addition, since it is possible to accurately and accurately determine the presence or absence of a break in the optical fiber, it is possible to provide a highly reliable wind speed monitoring system capable of distinguishing between windless and broken optical fiber. .
<第2−3実施形態>
図10は、第2−3実施形態の風速監視システム2Cの構成の一例を示すブロック図である。
Embodiment 2-3
FIG. 10 is a block diagram showing an example of the configuration of a wind
第2−3実施形態の風速監視システム2Cは、監視装置20が、光ファイバの断線を報知する断線報知部28を備えている点が、第1実施形態の風速監視システム1と異なる。
また、第2−3実施形態の風速監視システム2Cは、監視装置20の制御部23が、風速値演算機能、風速値出力制御機能、および警報出力制御機能に加えて、監視装置20と風速計10とを接続する光ファイバの断線の有無を判定する断線判定機能を有する点が、第1実施形態の風速監視システム1と異なる。
また、第2−3実施形態の風速監視システム2Cは、風速計10に、光ファイバ(第1光ファイバ31)を介して入力された発光素子21からの連続光の一部と、エンコーダ14によって生成されたパルス光と、を合波し、光ファイバ(第2光ファイバ32)を介して受光素子22に出力する光合分波器40が取り付けられている点が、第1実施形態の風速監視システム1と異なる。
The wind
In the wind
In the wind
光合分波器40は、分波部41と、合波部42と、を有している。
分波部41は、第1光ファイバ31を介して入力された発光素子21からの連続光を分波して、一部を合波部42に出力し、残りを風速計10に出力するように構成されている。なお、本実施形態では、図10に示すように、分波部41の分波比率を90:10とした、具体的には分波部41によって発光素子21からの連続光の10%を合波部42に出力し残りの90%を風速計10に出力するようにしたが、これに限定されるものではなく、分波部41の分波比率は適宜変更可能である。
合波部42は、エンコーダ14からの光と、分波部41からの光と、を合波し、第2光ファイバ32を介して受光素子22に出力するように構成されている。なお、本実施形態では、図10に示すように、合波部42の合波比率を50:50としたが、これに限定されるものではなく、合波部42の合波比率は適宜変更可能である。
The optical multiplexing and
The
The combining
本実施形態の場合、第1光ファイバ31および第2光ファイバ32の双方が断線していない場合には、光合分波器40によって連続光が常に監視装置20へと出力されるため、エンコーダ14の状態にかかわらず、受光素子22は受光する。具体的には、受光素子22は、有風時である場合には、例えば図9(a)に示すようなパルス光を受光し、無風時であってエンコーダ14が透過状態である場合には、例えば図9(b)に示すような連続光R1を受光し、無風時であってエンコーダ14が遮断状態である場合には、例えば図9(b)に示すような連続光R2を受光する。
一方、第1光ファイバ31および第2光ファイバ32のうちの少なくとも一方が断線している場合には、エンコーダ14の状態にかかわらず、受光素子22は受光しない。
したがって、受光素子22が受光していない場合には、光ファイバが断線していると判定できる。
In the case of the present embodiment, when both the first
On the other hand, when at least one of the first
Therefore, when the
制御部23は、例えば、受光素子22からの信号に基づいて、当該受光素子22が受光していない状態が所定期間継続したと判断した場合に、光ファイバが断線していると判定して、断線報知部28からアラームを出力する。
The
以上説明した第2−3実施形態の風速監視システム2Cによれば、監視装置20は、受光素子22からの信号に基づいて、光ファイバ31,32の断線の有無を判定する判定手段(制御部23)を備えるように構成されている。
According to the wind
したがって、風速値の演算に用いる信号を用いて、光ファイバ31,32の断線の有無を判定することができる。
Therefore, the presence or absence of a break in the
具体的には、第2−3実施形態の風速監視システム2Cによれば、風速計10には、光ファイバ(第1光ファイバ31)を介して入力された発光素子21からの連続光の一部と、エンコーダ14によって生成されたパルス光と、を合波し、光ファイバ(第2光ファイバ32)を介して受光素子22に出力する光合分波器40が取り付けられており、判定手段(制御部23)は、受光素子22からの信号に基づいて、当該受光素子22が受光していないと判断した場合に、光ファイバが断線していると判定するように構成されている。
Specifically, according to the wind
したがって、風速計10に光合分波器40を取り付けるだけの簡単な構成で、光ファイバの断線の有無を正確かつ高精度に判定することができる。
また、光ファイバの断線の有無を正確かつ高精度に判定することができるため、無風なのか光ファイバが断線しているのかを区別可能な、信頼性の高い風速監視システムを提供することができる。
Therefore, with the simple configuration in which only the optical multiplexer /
In addition, since it is possible to accurately and accurately determine the presence or absence of a break in the optical fiber, it is possible to provide a highly reliable wind speed monitoring system capable of distinguishing between windless and broken optical fiber. .
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。また、前述の実施形態の各構成を組み合わせて適用しても良い。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. Also, the configurations of the above-described embodiments may be combined and applied. The scope of the present invention is indicated not by the above description but by the claims, and is intended to include all the modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.
例えば、風速監視システム1,2A,2B,2Cは、鉄道の運行制御に用いられるものに限ることはなく、風速監視システム1,2A,2B,2Cの用途は適宜変更可能である。
また、例えば、風速計10は、風杯型風速計に限定されるものではなく、風を受けて回転する回転子を有するものであれば適宜変更可能であり、例えばプロペラ型の回転子を有する風速計であってもよい。
For example, the wind
Also, for example, the
1,2A,2B,2C 風速監視システム
10 風速計
11 回転子
13,13B スリット板
14 エンコーダ(第1エンコーダ)
15 エンコーダ(第2エンコーダ)
20 監視装置
21,26 発光素子
22,27 受光素子
23 制御部(演算手段、判定手段)
31 第1光ファイバ(光ファイバ、第1エンコーダ側光ファイバ)
32 第2光ファイバ(光ファイバ、第1エンコーダ側光ファイバ)
36 第3光ファイバ(第2エンコーダ側光ファイバ)
37 第4光ファイバ(第2エンコーダ側光ファイバ)
40 光合分波器
P1 第1パルス光
P2 第2パルス光
1, 2A, 2B, 2C Wind
15 encoder (second encoder)
31 First optical fiber (optical fiber, first encoder side optical fiber)
32 Second optical fiber (optical fiber, first encoder side optical fiber)
36 Third optical fiber (second encoder side optical fiber)
37 4th optical fiber (2nd encoder side optical fiber)
40 optical multiplexer / demultiplexer P1 first pulse light P2 second pulse light
Claims (1)
前記回転子の回転速度に基づき風速値を演算して出力する監視装置と、を備える風速監視システムであって、
前記風速計と前記監視装置とは、光ファイバによって接続され、
前記監視装置は、
前記光ファイバと接続する発光素子および受光素子と、
前記風速値を演算する演算手段と、
前記受光素子からの信号に基づいて、前記光ファイバの断線の有無を判定する判定手段と、を備え、
前記風速計は、
前記回転子と回転軸が共通であるスリット板と、
前記光ファイバを介して入力された前記発光素子からの連続光を、前記スリット板の回転によって前記回転子の回転速度に応じた周波数のパルス光に変換し、前記光ファイバを介して前記受光素子に出力する第1エンコーダ及び第2エンコーダと、を備え、
前記演算手段は、前記受光素子からの信号に基づいて、前記風速値を演算し、
前記風速計と前記監視装置とを接続する前記光ファイバは、第1エンコーダ側光ファイバと第2エンコーダ側光ファイバとであり、
前記第1エンコーダは、前記第1エンコーダ側光ファイバを介して入力された前記発光素子からの連続光を、第1パルス光に変換し、前記第1エンコーダ側光ファイバを介して前記受光素子に出力するよう構成され、
前記第2エンコーダは、前記第2エンコーダ側光ファイバを介して入力された前記発光素子からの連続光を、前記第1パルス光とは逆位相の第2パルス光に変換し、前記第2エンコーダ側光ファイバを介して前記受光素子に出力するよう構成され、
前記判定手段は、前記受光素子からの信号に基づいて、前記第1エンコーダおよび前記第2エンコーダのうちの一方からはパルス光の入力があり他方からはパルス光の入力がないと判断した場合と、前記第1エンコーダおよび前記第2エンコーダの双方から光の入力がないと判断した場合と、に前記光ファイバが断線していると判定することを特徴とする風速監視システム。 An anemometer having a rotor that rotates in response to wind,
And a monitoring device that calculates and outputs a wind speed value based on the rotational speed of the rotor, and the wind speed monitoring system,
The anemometer and the monitoring device are connected by an optical fiber,
The monitoring device
A light emitting element and a light receiving element connected to the optical fiber;
Calculating means for calculating the wind speed value;
A determination unit that determines the presence or absence of a break in the optical fiber based on a signal from the light receiving element ;
The anemometer is
A slit plate having a common rotation axis with the rotor;
The continuous light from the light emitting element input through the optical fiber is converted to pulse light of a frequency according to the rotation speed of the rotor by the rotation of the slit plate, and the light receiving element through the optical fiber A first encoder and a second encoder that output to
The computing means computes the wind speed value based on the signal from the light receiving element ,
The optical fiber connecting the anemometer and the monitoring device is a first encoder side optical fiber and a second encoder side optical fiber,
The first encoder converts continuous light from the light emitting element input through the first encoder side optical fiber into a first pulse light, and the light receiving element is converted into the first pulse side optical fiber. Configured to output
The second encoder converts continuous light from the light emitting element input through the second encoder side optical fiber into second pulse light having a phase opposite to that of the first pulse light, and the second encoder Output to the light receiving element via the side optical fiber,
When the determination means determines based on the signal from the light receiving element that there is an input of pulsed light from one of the first encoder and the second encoder and no input of pulsed light from the other. A wind speed monitoring system characterized in that it is judged that the optical fiber is broken when it is judged that there is no light input from both of the first encoder and the second encoder .
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JP2017009301A (en) | 2017-01-12 |
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