JP7141755B2 - Intrinsically safe explosion-proof detectors and intrinsically safe detection systems - Google Patents
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Description
本発明は本質安全防爆型検知器及び本質安全防爆型検知システムに関する。 The present invention relates to intrinsically safe explosion-proof detectors and intrinsically safe sensing systems.
プラントや工場においては、運転操業に重要な設備を中心に、異常状態を検知するセンサや環境情報を収集するセンサが設けられ、当該センサに対応した情報伝送ネットワークが構築されている。 In plants and factories, sensors that detect abnormal conditions and sensors that collect environmental information are installed mainly in equipment that is important for operation, and an information transmission network corresponding to the sensors is constructed.
一方で、重要でない箇所については、当該センサが設けられていないもの、若しくはセンサ計測値が現場表示のみで上位へ伝送されないもの（例えば、ブルドン管圧力計など）が大半であり、人による巡回点検にて異常や環境確認を実施している。 On the other hand, most of the unimportant locations are not equipped with the relevant sensors, or the sensor measurement values are only displayed on-site and are not transmitted to the upper level (for example, Bourdon tube pressure gauges, etc.), so patrol inspection by humans is required. We are checking for anomalies and the environment.
ここで、１つのプラントには当該箇所が数万～十数万箇所存在するため、この確認作業が多大なコストとなっている。例えば石油製油所等のプラントでは、数万箇所を１日あたり６～７回、毎日実施している。特に近年では、設備の老朽化によって当該箇所での異常が増加しており、また目視点検のみでは異常の規模が拡大するまで発見できない等の問題が発生している。 Here, since there are tens of thousands to hundreds of thousands of such locations in one plant, this confirmation work is costly. For example, in a plant such as a petroleum refinery, tens of thousands of locations are inspected 6 to 7 times a day. In particular, in recent years, the deterioration of facilities has led to an increase in the number of abnormalities at these locations, and there have also been problems such as being unable to detect abnormalities until the scale of the abnormalities expands through visual inspection alone.
上記背景から、当該箇所についても異常状態や環境情報をセンサで収集し、上位ネットワークへ蓄積する監視システムを要望する声は多く、各プラント企業で監視システムの研究がなされていたり、無線伝送機能が設けられた防爆センサが上市されている。 With the above background, there are many requests for a monitoring system that collects abnormal conditions and environmental information for the relevant location with sensors and stores them in the upper network. Explosion-proof sensors provided are on the market.
また、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される危険箇所（ＺＯＮＥ ０）に設置されるセンサおよび監視機器類については、上位とデジタル信号の授受をおこなう方法が種々規定されている。 In addition, for sensors and monitoring equipment installed in hazardous areas (ZONE 0) specified by factory electrical equipment explosion-proof guidelines or IEC (International Electrotechnical Commission) standards, various methods of exchanging digital signals with the host are specified. It is
例えば有線で信号伝送をおこなう場合、Ｆｉｅｌｄｂｕｓの標準規格であるＰＲＯＦＩＢＵＳやＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓのなかに、危険箇所向け（ＰＡ向け）に物理層やデータリンク層の仕様が定められている（ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＰＡ等）。また、Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋの通信規格であるイーサネットについても、物理層の規格としてＥｔｈｅｒｎｅｔ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ＬａｙｅｒがＩＥＥＥ ８０２．３にて定められている。 For example, when signal transmission is performed by wire, the specifications of the physical layer and the data link layer for hazardous locations (for PA) are defined in PROFIBUS and FOUNDATION Fieldbus, which are standard specifications of Fieldbus (PROFIBUS-PA, etc.). . As for Ethernet, which is a communication standard for Local Area Networks, IEEE 802.3 defines Ethernet Advanced Physical Layer as a physical layer standard.
一方、危険箇所における無線信号伝送については主に特定小電力無線が用いられており、ＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）の総称で各種規格が定められている（ＳｉｇＦｏｘ、ＬｏＲａＷＡＮ、Ｗｉ－ＳＵＮ等）。 On the other hand, specified low-power radio is mainly used for radio signal transmission in dangerous places, and various standards are defined under the general name of LPWA (Low Power Wide Area) (SigFox, LoRaWAN, Wi-SUN, etc.).
例えば、横河電気株式会社製の本質安全防爆型無線センサではＬｏＲａＷＡＮが用いられており、１種類のセンサ（振動・温度・圧力のうち一つ）に無線モジュールと電池パックがセットされた、「Ｓｕｓｈｉ Ｓｅｎｓｏｒ（登録商標）」が商品化されている。 For example, an intrinsically safe explosion-proof wireless sensor manufactured by Yokogawa Electric Corporation uses LoRaWAN, and one type of sensor (one of vibration, temperature, and pressure) is set with a wireless module and a battery pack. Sushi Sensor (registered trademark)” has been commercialized.
また、新コスモス電機株式会社やアズビル金門株式会社より、危険箇所において無線伝送できるセンサ機器が提案されている。 New Cosmos Electric Co., Ltd. and Azbil Kimmon Co., Ltd. have also proposed sensor equipment capable of wireless transmission in dangerous areas.
また、上記横河電気株式会社製「Ｓｕｓｈｉ Ｓｅｎｓｏｒ（登録商標）」については、環境情報の取得及び上位へのデータ伝送を任意時間間隔（分～日単位）で実施する。本センサは内臓の塩化チオニルリチウム電池のみで上記動作をおこなうため、省電力通信を採用するなどの省電力化を図っている。 The "Sushi Sensor (registered trademark)" manufactured by Yokogawa Electric Co., Ltd. acquires environmental information and transmits data to the host at arbitrary time intervals (minutes to days). Since this sensor performs the above operation using only the built-in thionyl chloride lithium battery, it is designed to save power by adopting power-saving communication.
しかしながら、現在上市されているセンサ機器は価格が高く、上記点検箇所すべてに導入する場合、初期費用がかさむ問題があった。また、上記機器は主に電池がセンサに内蔵される前提で小型の電池が選定されていることから寿命が短く（数年～最大でも１０年程度）、設置台数が多くなるほど交換に係るランニングコストが無視できない問題があった。 However, the sensor devices currently on the market are expensive, and there is a problem that the initial cost will be high if they are introduced to all the above inspection points. In addition, small batteries are selected mainly on the premise that the batteries are built into the sensors, so the life of the above devices is short (several years to 10 years at most), and the running cost associated with replacement increases as the number of installed units increases. was a problem that could not be ignored.
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、センサ１台当たりの価格を抑え、かつ電池寿命を長くし、低コスト化した本質安全防爆型検知器及び本質安全防爆型検知システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides an intrinsically safe explosion-proof detector and an intrinsically safe detection system with a lower cost per sensor, a longer battery life, and a lower cost. intended to provide
第１の態様に係る本質安全防爆型検知システムは、センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部、及び前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として信号変換器へ出力するとともに、前記信号変換器とデジタル信号を授受する入出力部を含む複数台の検知器と、前記複数台の検知器の各々と上位装置との間における信号の授受の中継を行う信号変換器と、前記複数台の検知器の各々へ電力を供給する電源部と、前記信号変換器と前記複数台の検知器の各々の前記入出力部との間を接続するように設けられた、前記デジタル信号を伝送するための信号伝送線を含むと共に、前記検知器に対して前記電源部からの電力供給を行う伝送ケーブル部と、前記上位装置と前記信号変換器との間における信号の授受を行う無線送受信部と、を含んで構成されている。 The intrinsically safe explosion-proof detection system according to the first aspect includes a detection unit that monitors environmental information or determines whether or not a predetermined abnormality has been detected based on sensor information detected by a sensor, and the detection A plurality of detectors including an input/output unit that outputs the monitoring result or determination result by the unit as a digital signal to a signal converter and exchanges the digital signal with the signal converter, and each of the plurality of detectors A signal converter for relaying signals to and from a host device, a power supply unit for supplying power to each of the plurality of detectors, and a front of each of the signal converter and the plurality of detectors. a transmission cable unit including a signal transmission line for transmitting the digital signal provided to connect with an input/output unit, and for supplying power from the power supply unit to the detector; and a radio transmitting/receiving section for transmitting and receiving signals between the host device and the signal converter.
第２の態様に係る本質安全防爆型検知器は、センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部と、前記検知部による監視結果又は判定結果を、デジタル信号に変換し、無線通信により上位装置へ前記デジタル信号を送信する送受信部と、電力を供給する電源部と、前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する電源制御部と、を含んで構成されている。 An intrinsically safe explosion-proof detector according to a second aspect includes a detection unit that monitors environmental information or determines whether or not a predetermined abnormality is detected based on sensor information detected by a sensor; a transmission/reception unit that converts the monitoring result or determination result by the unit into a digital signal and transmits the digital signal to a host device by wireless communication; a power supply unit that supplies electric power; and a power supply control unit that controls the supply of power from the power supply unit in accordance with a predetermined monitoring cycle or detection cycle.
第３の態様に係る本質安全防爆型検知器は、センサと接続するための接続端子と、前記接続端子に接続された前記センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部と、前記環境情報又は前記所定の異常の種類毎に、予め定められた監視周期又は検知周期を記憶した周期記憶部と、前記検知部による監視結果又は判定結果を、デジタル信号に変換し、上位装置へ前記デジタル信号を送信する送受信部と、電力を供給する電源部と、前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対応する前記監視周期又は前記検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する電源制御部と、を含んで構成されている。 The intrinsically safe explosion-proof detector according to the third aspect includes a connection terminal for connecting to a sensor, and based on sensor information detected by the sensor connected to the connection terminal, monitoring environmental information or predetermined a detection unit that determines whether or not an abnormality is detected; a cycle storage unit that stores a predetermined monitoring cycle or detection cycle for each type of the environmental information or the predetermined abnormality; a transmission/reception unit that converts a monitoring result or determination result into a digital signal and transmits the digital signal to a host device; a power supply unit that supplies electric power; and the monitoring cycle corresponding to the environmental information or the type of the predetermined abnormality Alternatively, it includes a power supply control section that controls the supply of power from the power supply section in accordance with the detection cycle.
第４の態様に係る本質安全防爆型検知システムは、センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部、及び前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として信号送受信器へ出力するとともに、前記信号送受信器とデジタル信号を授受する入出力部を含む複数台の検知器と、無線通信により、前記検知器と上位装置との間における信号の授受の中継を行う信号送受信器と、前記複数台の検知器の各々へ電力を供給する電源部と、前記信号送受信器と前記入出力部との間を接続するように設けられた、前記デジタル信号を伝送するための信号伝送線を含むと共に、前記検知器に対して前記電源部からの電力供給を行う伝送ケーブル部と、前記複数台の検知器の各々に対して、前記検知器における前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する電源制御部と、を含んで構成されている。 An intrinsically safe explosion-proof detection system according to a fourth aspect includes a detection unit that monitors environmental information or determines whether or not a predetermined abnormality is detected based on sensor information detected by a sensor, and the detection A plurality of detectors including an input/output unit that outputs the monitoring result or determination result by the unit as a digital signal to the signal transmitter/receiver and exchanges the digital signal with the signal transmitter/receiver, and the detector and the upper layer by wireless communication a signal transmitter/receiver for relaying signals to/from a device; a power supply unit for supplying power to each of the plurality of detectors; and a signal transmitter/receiver for connecting the input/output unit For each of the plurality of detectors, a transmission cable unit for supplying power from the power supply unit to the detector, including a signal transmission line for transmitting the digital signal, provided in and a power control unit that controls the supply of power from the power supply unit in accordance with a predetermined monitoring cycle or detection cycle for the environmental information or the type of the predetermined abnormality in the detector. consists of
本発明の一態様である本質安全防爆型検知器及び本質安全防爆型検知システムによれば、センサ１台当たりの価格を抑え、かつ電池寿命を長くし、低コスト化することができる、という効果が得られる。 According to the intrinsically safe explosion-proof detector and the intrinsically safe explosion-proof detection system, which are one aspect of the present invention, the price per sensor can be suppressed, the battery life can be extended, and the cost can be reduced. is obtained.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
＜本発明の実施の形態の概要＞
本発明の実施の形態は、危険箇所（可燃性ガス蒸気場所、可燃性粉じん場所）で火災又は異常温度を検知し、当該情報を上位装置へ無線通信により送信する本質安全防爆型検知システムの構成及び動作に係るものである。
<Overview of Embodiments of the Present Invention>
An embodiment of the present invention is a configuration of an intrinsically safe explosion-proof detection system that detects a fire or abnormal temperature in a dangerous place (flammable gas vapor place, combustible dust place) and transmits the information to the host device by wireless communication. and operation.
また、各検知器は大半をスリープモード（消費電流：400nA程度）にて動作し、設置箇所の環境データ（温度、振動、圧力、ガス濃度、音、衝撃、回転速度、液面高さ等）の取得時のみにランニングモード（消費電流：数μA～数１００μＡ）となる。 In addition, most of the detectors operate in sleep mode (current consumption: about 400 nA), and environmental data (temperature, vibration, pressure, gas concentration, sound, impact, rotation speed, liquid level, etc.) Running mode (current consumption: several μA to several 100 μA) is entered only when .
上記環境データの取得にかかる時間は検知器によって異なるものの、1回あたり約60～90[s]程度であり、１日６～８回程度実施した場合でも、１日あたりのランニングモードは5分程度であり、大半をスリープモードにて過ごす。 Although the time required to acquire the above environmental data varies depending on the detector, it is about 60 to 90 [s] per time, and even if it is performed about 6 to 8 times a day, the running mode per day is 5 minutes. It is a degree and spends most of it in sleep mode.
ランニングモードへの切り替わりは、各検知器のマイコンの内蔵タイマを使用する方法や、信号送受信器からのポーリングによる割り込みで実施する方法があり、環境データを取得して信号送受信器へ伝送した後、スリープモードへ再移行する。 Switching to running mode can be done by using the built-in timer of the microcomputer of each detector or by interrupting polling from the signal transmitter/receiver. After acquiring environmental data and transmitting it to the signal transmitter/receiver, Re-enter sleep mode.
例えば上記マイコンにおいて、ＣＰＵやフラッシュ、ほとんどの周辺機能を停止させ、クロックのみを動作させることで上記動作を極低消費電力で実行できる。 For example, in the above microcomputer, the above operation can be executed with extremely low power consumption by stopping the CPU, flash, and most of the peripheral functions and operating only the clock.
また、各検知器に順送り回路等を設けておき、信号送受信器からその動作開始を制御する手法も有効である。これにより、電源部（電池ユニット）からみてケーブル部上に接続される検知器は１個となり、当該検知器の動作電流のみが消費電流となる。 It is also effective to provide each detector with a forward feeding circuit or the like and control the start of operation from the signal transmitter/receiver. As a result, only one detector is connected to the cable section when viewed from the power supply section (battery unit), and only the operating current of the detector is the current consumption.
また各検知器と信号送受信器の信号伝送には、一例として物理層にLVDS（Low voltage differential signaling）又は電流／電圧変調量を低減したMBPを使用し、データ量を削減した独自プロトコルを使用することにより、当該伝送に係る消費電流も低減する。 In addition, for signal transmission between each detector and signal transmitter/receiver, for example, LVDS (Low voltage differential signaling) or MBP with reduced current/voltage modulation is used in the physical layer, and a proprietary protocol with reduced data volume is used. As a result, current consumption associated with the transmission is also reduced.
更に、無線送受信器の信号伝送には、例えば物理層にLPWA（Low Power Wide Area、LoRaWANやSigfox、LTE-M）を使用し、同じく独自プロトコルとしてデータ量を削減することにより、当該伝送に係る消費電流も低減する。 Furthermore, for signal transmission of the wireless transceiver, for example, LPWA (Low Power Wide Area, LoRaWAN, Sigfox, LTE-M) is used in the physical layer, and by reducing the amount of data as a proprietary protocol, Current consumption is also reduced.
ここで、検知器による監視周期又は検知周期の一例を、以下に列挙する。下記の通り、収集する情報によってはプレアラームの判定にて検知器の種類に応じた検知周期を短くしたり、反対に長期間正常状態が継続する場合は、更に長い検知周期へ移行できるようにする等の対応をおこなう。したがって、最も検知周期の長い検知器によってネットワーク周期が決定される。 Here, examples of monitoring cycles or detection cycles by the detector are listed below. As shown below, depending on the information to be collected, the detection cycle can be shortened according to the type of detector in the pre-alarm judgment. take measures such as Therefore, the network period is determined by the detector with the longest detection period.
検知内容の種類が、炎検知である場合には、高速検出型では、検知周期が５０ｍｓである。この場合、３ｓで炎の判定を行い、３０ｓで復旧する。標準型では、検知周期が５００ｍｓである。この場合、１～２周期連続で炎が検知された場合にプレアラームへ移行し、その後、上記高速検出型と同じ検知周期に移行する。 When the type of detection is flame detection, the detection cycle is 50 ms for the high-speed detection type. In this case, flame determination is performed in 3 seconds, and restoration is performed in 30 seconds. The standard type has a detection period of 500 ms. In this case, when the flame is detected for one or two cycles in succession, the pre-alarm is activated, and then the detection cycle is the same as that of the high-speed detection type.
また、検知器１０が、炎の位置も検出する場合には、上記の炎判定の後、１０ｓで位置判定を行う。
Further, when the
また、検知内容の種類が炎用異常検知の場合で、異常温度検知（高温度型）であり、２４０～４８０℃の範囲の温度を監視する場合には、検知周期が６０ｓである。監視された温度が設定値以上の場合、高温物体であると判断し、１～２周期連続で高温物体であると判断されるとプレアラームへ移行し、例えば１０ｍｉｎ連続で高温物体であると判断されると、異常温度であると判定する。 Further, when the type of detection content is abnormal detection for flame, abnormal temperature detection (high temperature type), and when monitoring temperature in the range of 240 to 480° C., the detection cycle is 60 seconds. If the monitored temperature is higher than the set value, it is judged to be a high-temperature object, and if it is judged to be a high-temperature object for 1 or 2 consecutive cycles, it shifts to a pre-alarm, and for example, it is judged to be a high-temperature object continuously for 10 minutes. Then, it is determined that the temperature is abnormal.
検知内容の種類が炎用異常検知の場合で、異常温度検知（低温度型）であり、８０～２００℃の範囲の温度を監視する場合には、検知周期が１ｈである。監視された温度が設定値以上の場合、異常温度物体であると判断し、１～２周期連続で異常温度物体であると判断されるとプレアラームへ移行し、例えば３ｈ連続で異常温度物体であると判断されると、異常温度であると判定する。 When the type of detection is flame abnormality detection, abnormal temperature detection (low temperature type), and the temperature in the range of 80 to 200° C. is monitored, the detection period is 1 hour. If the monitored temperature is higher than the set value, it is determined to be an abnormal temperature object, and if it is determined to be an abnormal temperature object for 1 or 2 consecutive cycles, it shifts to a pre-alarm. If it is determined that there is, it is determined that the temperature is abnormal.
また、検知内容の種類が温度用検知の場合で、温度監視（高温度型）であり、２４０～４８０℃の範囲の温度を監視する場合には、監視周期が６０ｓである。また、検知内容の種類が、温度監視（低温度型）であり、８０～２００℃の範囲の温度を監視する場合には、監視周期が１ｈである。 Further, when the type of detection is temperature detection, temperature monitoring (high temperature type) is used, and the temperature in the range of 240 to 480° C. is monitored, the monitoring cycle is 60 seconds. Further, when the type of detection content is temperature monitoring (low temperature type) and the temperature in the range of 80 to 200° C. is monitored, the monitoring cycle is 1 hour.
また、検知内容の種類が、ガス漏れ検知である場合には、炎の高速検出型と同様に、検知周期が５０ｍｓであるか、標準型と同様に、検知周期が５００ｍｓである。 When the type of detection is gas leak detection, the detection period is 50 ms as in the high-speed flame detection type, or 500 ms as in the standard type.
また、検知内容の種類が、液漏れ検知である場合には、検知周期が１ｈである。監視された抵抗値が５ｈ連続して閾値以下の場合、プレアラームへ移行し、１０ｈ～２４ｈ連続で監視された抵抗値が閾値以下であると判断されると、液漏れを検知したと判定する。 Further, when the type of detection content is liquid leakage detection, the detection period is 1 h. If the monitored resistance value is below the threshold value for 5 consecutive hours, the system shifts to a pre-alarm. .
また、検知内容の種類が、衝撃検知である場合には、検知周期が１ｍｓである。監視された加速度が５ｍｓ連続して閾値以上の場合、プレアラームへ移行し、１０ｍｓ～２４ｍｓ連続で監視された加速度が閾値以上であると判断されると、衝撃を検知したと判定する。 Further, when the type of detection content is shock detection, the detection period is 1 ms. If the monitored acceleration is equal to or greater than the threshold for 5 ms continuously, the system shifts to a pre-alarm.
［第１の実施の形態］
＜システム構成＞
以下、本発明の第１の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムについて説明する。
[First embodiment]
<System configuration>
An intrinsically safe explosion-proof detection system according to a first embodiment of the present invention will be described below.
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム１００は、複数の検知器１０と、バリア７０と、信号変換器７２と、電源部７４と、送受信器７６と、上位装置８０とを備えている。複数の検知器１０と、バリア７０と、信号変換器７２と、電源部７４と、送受信器７６とからなるセットが、複数セット設けられている。
As shown in FIG. 1, an intrinsically safe explosion-
信号変換器７２と、複数の検知器１０とはケーブル部９０で接続されている。
The
上位装置８０は、ホストコンピュータ８２、ＤＣＳ／ＰＬＣ８４、及び制御盤８６の何れか一つ又は複数と、無線送受信器８８とを備えている。上位装置８０と、信号変換器７２とは無線通信を介して接続されている。検知器１０と、バリア７０と、信号変換器７２と、電源部７４と、送受信器７６とは、危険箇所に設置され、上位装置８０は、非危険箇所に設置されている。
The
信号変換器７２は、検知器１０と送受信器７６との間におけるデジタル信号の授受の中継および変換を行う。電源部７４は、ケーブル部９０を介して各検知器１０へ電力を供給する。電源部７４は、一次電池又は二次電池で構成される。送受信器７６は、上位装置８０と信号変換器７２との間における信号の授受を無線通信により行う。
The
危険箇所に複数台設置された検知器１０は、ケーブル部９０にＴ分岐コネクタ９０Ｃを介して接続されており、バリア７０、信号変換器７２、及び送受信器７６を介して、非危険箇所に設けられた上位装置８０と半二重通信を行う。ここでバリア７０は、検知器１０へ供給されるエネルギーを制限し、断線又は短絡時に生じる過電圧や過電流を、着火に至る火花が発生しないレベルに抑える役割を担う。また信号変換器７２は、検知器１０と上位装置８０間の伝送信号を変換する役割を担うとともに、ネットワーク状態の監視（バスラインの断線及び短絡監視等）を行う。
A plurality of
なお、図１は一本のケーブル部９０を中心としたバス接続となっているが、ツリー構造も可能である。
Although FIG. 1 shows a bus connection centering on one
＜信号伝送（検知器→信号変換器）＞
ケーブル部９０は、図２に示すように、信号変換器７２と検知器１０の後述する入出力部との間を接続するように設けられた、デジタル信号を伝送するための信号伝送線９０Ａ、及びデジタル信号を伝送すると共に検知器１０に対して電源部７４からの電力供給を行うための信号伝送線９０Ｂを備えている。
<Signal transmission (detector → signal converter)>
As shown in FIG. 2, the
検知器１０は、信号伝送線９０Ａ、９０Ｂを介して、信号（固有アドレス／火災信号／異常温度信号／状態情報等）を、２種類の異なる伝送方式にてそれぞれ信号変換器７２へ伝送する。ここで、信号伝送線９０Ａでの第１の伝送方式には、電源ライン上にマンチェスタ符号化した伝送信号を載せる、マンチェスタ符号化バス給電（Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ－ｃｏｄｅｄ Ｂｕｓ Ｐｏｗｅｒｅｄ：ＭＢＰ）を用いる。ＭＢＰでは、各検知器１０へ基本消費電流を供給するとともに、信号伝送を行う検知器１０に対して通信用電流（例えば６［ｍＡ］）を供給し、当該検知器１０での電流変調（例えば±６［ｍＡ］）にて電流信号を伝送する（図３参照）。また、信号伝送線９０Ｂでの第２の伝送方式は、電圧振幅の平衡型差動信号伝送であり、信号伝送線９０Ａを構成する、対をなす２本の信号線にて、それぞれ逆位相の電圧信号を伝送する。両伝送方式は危険箇所への伝送手法として確立された技術であり、信頼性が非常に高い伝送方式となる。
The
本実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム１００では、伝送方式の異なる両方式をそれぞれ用いて信号伝送することにより、高い冗長性を有するネットワークを実現する。ここで各伝送方式の特徴を表１に示す。
In the intrinsically safe explosion-
更に上記両データ伝送は、最大でも３０ｋｂｐｓ程度の低い伝送速度で実施する。例えば、デジタル信号の伝送速度を、１０ｋｂｐｓ～３０ｋｂｐｓとする。上記速度であれば、長距離伝送（数１０ｋｍ～）を除いてインピーダンス整合を考慮する必要がなく（伝送ラインの分岐による信号反射を考慮する必要が無く）、検知器１０をツリー状に配置することもできる（図４参照）。
Furthermore, both data transmissions are performed at a low transmission rate of about 30 kbps at maximum. For example, the transmission speed of digital signals is assumed to be 10 kbps to 30 kbps. At the above speed, there is no need to consider impedance matching (no need to consider signal reflection due to branching of the transmission line) except for long-distance transmission (several tens of kilometers), and
なお、本質安全防爆型検知システム１００で扱うデータ伝送量は数１０ｂｉｔ程度であり、上記伝送速度でも充分に実用に足る仕様である。上記方式にて検知器１０からそれぞれ別個に出力された信号は、信号変換器７２にて任意の伝送信号（LoRaWANやZigbee、LTE-M等）に変換され、送受信器７６により上位装置８０へ送信される。なお、伝送される信号は火災や異常温度を知らせるという性質上、両方式のうち一方から信号が伝送された場合でも、上位装置８０へ信号の送信を行う。
The data transmission amount handled by the intrinsically safe explosion-
＜信号伝送（信号変換器→検知器）＞
本実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム１００においては、信号変換器７２から検知器１０へ伝送される信号（アドレス／状態確認信号等）についても、２種類の方式を併用して伝えられる。ただし危険箇所においては供給できる最大電流には制限があり、ＭＢＰ伝送のための電流を全ての検知器１０へ供給した場合、ケーブル部９０へ接続される検知器１０の台数には大きな制限がかかる。例えば危険箇所（ＺＯＮＥ０）に設置された検知器１０（機器グループIIＣ、保護レベルｉａ）に対するＦＩＳＣＯ電源の許容出力電流は１８３ｍＡ（＠出力電圧１４［Ｖ］）であり、接続可能台数は最大でも９台となる。そこで第１の伝送方式は、検知器１０へ印加される電圧の変調により、信号伝送を行う。例として、非伝送時に検知器１０へ印加される電圧が３［Ｖ］の場合、伝送時は２．５Ｖまで電圧を降下させ、電圧変調（通信用電圧±０．５［Ｖ］）にてマンチェスタ符号化した電圧を伝送する（図５参照）。この際、印加される電流は異常検知の動作に必要な基本消費電流を設置台数で積算した値となる（例えば１［ｍＡ／台］×３２台＝３２［ｍＡ］）。本手法により、ＭＢＰ伝送ラインと同一ラインで通信時の消費電流を抑えることが可能であり、検知器１０の設置可能台数を増加させることができる。本方式では、全検知器１０に対して同時に信号伝送が可能となる。ただし上記手法は一例であり、０．７５～１．０［Ｖ］の高周波電圧変調にて信号形成する伝送手法等も可能である。
<Signal transmission (signal converter → detector)>
In the intrinsically safe explosion-
なお第２の伝送方式では、差動信号伝送を用い、対をなす２本の信号線にてそれぞれ逆位相の電圧信号を伝送する。このように、２種類の異なる伝送方式にて信号伝送を冗長化することにより、本質安全防爆型検知システム１００の信頼性を向上させることができる。
In the second transmission method, differential signal transmission is used, and voltage signals having opposite phases are transmitted by two signal lines forming a pair. Thus, the reliability of the intrinsically safe explosion-
＜伝送ケーブル＞
本実施の形態においては、２種類の信号伝送線９０Ａ、９０Ｂ（ＭＢＰ用、差動信号伝送用）が、１本のケーブル部９０に収められることを特徴とする（図２参照）。これにより、省配線化による施工コスト低減や、ケーブル誤接続のリスク低減を図れる。また、誤接続による本質安全性の損失リスクを低減できる。加えて、ケーブル部９０を両端コネクタ付きとし、検知器１０やＴ分岐コネクタ９０Ｃ、終端抵抗と、コネクタ接続できるようにすることで、より一層の施工コストを低減することができ、誤接続や検知器１０の筐体内への異物混入リスクも低減できる。
<Transmission cable>
This embodiment is characterized in that two types of signal transmission lines 90A and 90B (for MBP and for differential signal transmission) are accommodated in one cable section 90 (see FIG. 2). As a result, construction costs can be reduced by reducing wiring, and the risk of incorrect cable connection can be reduced. Also, the risk of loss of intrinsic safety due to incorrect connection can be reduced. In addition, the
＜検知器の構成＞
図６に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る検知器１０は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域の赤外光を検出する第１センサ１２と、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の４．０μｍ近傍の帯域の赤外光を検出する第２センサ１４と、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の５．０μｍ近傍の帯域の赤外光を検出する第３センサ１６と、上記の３つの帯域より短い帯域の３．０μｍ近傍のバンドの光を監視窓３３１を介して検出する第４センサ３１９とを備えている。また、検知器１０は、第１センサ１２からの信号を増幅する増幅部１８と、第２センサ１４からの信号を増幅する増幅部２１と、第３センサ１６からの信号を増幅する増幅部２２と、第４センサ３１９からの信号を増幅する増幅部３２１と、増幅部１８、２１、２２、３２１からの信号を切り替えるスイッチ２４と、スイッチ２４からの信号をデジタル値に変換するＡＤ変換部２６とを備えている。また、検知器１０は、炎又は異常温度を検知する処理を行う演算処理部２９と、入出力部３２とを備えている。
<Structure of detector>
As shown in FIG. 6, the
入出力部３２は、演算処理部２９によって炎又は異常温度を検知したことをデジタル信号として信号変換器７２へ出力するとともに、信号変換器７２とデジタル信号を授受する。
The input/
また、上記図６に示すように、検知器１０は、筐体１１０Ａの一部に監視窓３３１が設けられている。
Further, as shown in FIG. 6, the
第１センサ１２は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域の赤外光を透過するフィルター１２Ａと、フィルター１２Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ１２Ｂと、フィルター１２Ａの前に配置された光学レンズ１２Ｃとを備えている。
The
第２センサ１４は、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の４．０μｍ近傍の帯域の赤外光を透過させるフィルター１４Ａと、フィルター１４Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ１４Ｂと、フィルター１４Ａの前に配置された光学レンズ１４Ｃとを備えている。
The
第３センサ１６は、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の５．０μｍ近傍の帯域の赤外光を透過させるフィルター１６Ａと、フィルター１６Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ１６Ｂと、フィルター１６Ａの前に配置された光学レンズ１６Ｃとを備えている。
The
第４センサ３１９は、監視窓３３１を透過した自然光のうち、４．０μｍ以下の可視光域を含む範囲の少なくとも一部である短波長域の光を透過させるフィルター３１８Ａと、フィルター３１８Ａを透過した光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子３１８Ｂとを備えている。
The
アレイセンサ１２Ｂの各検出素子は、アレイセンサ１４Ｂの各検出素子及びアレイセンサ１６Ｂの各検出素子と対応するように配置されている。
Each detection element of the
また、アレイセンサ１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂは、予め定められた監視角度（例えば、９０度）で、赤外光を検出しており、対応するアレイセンサ１２Ｂの検出素子、アレイセンサ１４Ｂの検出素子、及びアレイセンサ１６Ｂの検出素子は、予め定められた同じ領域からの赤外光を検出している。
In addition, the
また、光学レンズ１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃは、各々１枚以上のレンズで構成されている。なお、光学レンズ１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃは、各々２枚以上のレンズで構成されていることが望ましい。これは、アレイセンサ１２Ｂの検出素子、アレイセンサ１４Ｂの検出素子、及びアレイセンサ１６Ｂの検出素子の広い監視角度に対して、フラットな面にできる限り焦点を結ばせるためである。また、レンズの反射によりロスを少なくする為に、レンズに反射防止膜（ＡＲコート）を蒸着することにより、検出素子の感度を増加させることも可能である。レンズ材料は、サファイア、カルコゲナイドガラス、シリコン、ゲルマニウムなどである。
Each of the
なお、炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域の赤外光を検出する弱い電気信号を確実に捉えるために、第１センサ１２と同じセンサを更に設けてもよい。
A sensor identical to the
第１センサ１２～第４センサ３１９の検出素子は、サーモパイルで構成されているが、ＩｎＡｓＳｂ素子など、他の光起電力タイプの素子や、抵抗変化を利用したマイクロボロメータ素子、ＰｂＳｅなどの光導電タイプの素子で構成することもある。なお、サーモパイルやマイクロボロメータと比較して、他の素子は、赤外線検出速度が極めて速い。このため、回路構成は同じでも、ＡＤ変換速度を速くする事で、極めて高速に炎を検出することが出来る検知器を構成することが可能となる。
The detection elements of the
増幅部１８、２１、２２、３２１は、第１センサ１２の各検出素子の電気信号、第２センサ１４の各検出素子の電気信号、第３センサ１６の各検出素子の電気信号、及び第４センサ３１９の検出素子３１８Ｂの電気信号をそれぞれ独立して増幅する。
The
スイッチ２４は、増幅部１８、２１、２２、３２１によって個別に増幅された電気信号を、一定の時間で順次切り替えて一つの電気信号に集約するスイッチ部（図示省略）を含み、当該スイッチ部により一つに集約された電気信号を出力する。なお、スイッチ２４を設けずに、増幅部１８、２０、２２、３２２のそれぞれに対して、ＡＤ変換部を設けて、増幅された電気信号をデジタル値に個別に変換して演算処理部２９に出力するようにしてもよい。
The
演算処理部２９は、ＣＰＵで構成されている。演算処理部２９を、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図７に示すように、演算処理部２９は、信号取得部４０、検知部４４、及び入出力制御部４６を備えている。
The
信号取得部４０は、ＡＤ変換部２６から出力された信号から、第１センサ１２の各検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の各検出素子からの電気信号の値、第３センサ１６の各検出素子からの電気信号の値、及び第４センサ３１９の検出素子３１８Ｂからの電気信号の値を取得する。
The
検知部４４は、信号取得部４０によって取得された、第１センサ１２の各検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の各検出素子からの電気信号の値、及び第３センサ１６の各検出素子からの電気信号の値に基づいて、アレイセンサ１２Ｂの各検出素子に対し、炎又は異常温度を検知したか否かを判定する。なお、判定方法については特許文献（国際公開第２０１８／１９８５０４号）に記載の手法と同様であるため、説明を省略する。
The
また、検知部４４は、アレイセンサ１２Ｂの検出素子のうち、炎を検知したと判定された検出素子に対して予め定められた位置を、火災位置として判定する。
Further, the
検出素子に対して予め定められる位置は、検知器１０を設置するときに、位置計測器を用いて、検出素子毎に実空間上の検出位置を計測して設定しておけばよい。
The positions predetermined with respect to the detection elements may be set by measuring the detection positions in real space for each detection element using a position measuring device when the
検知部４４は、炎を検知したと判定された検出素子からの電気信号の値に基づいて、炎の空間的な大きさである規模Ｗを判定する。
The
検知部４４は、災を検知したと判定された場合、火災位置を報知するように入出力制御部４６を制御する。例えば、入出力制御部４６は、火災信号をケーブル部９０を介して信号変換器７２へ送信させる。
When it is determined that a disaster has been detected, the
また、検知部４４は、第３センサ１６の検出素子からの電気信号の値と、第４センサ３１９の検出素子３１８Ｂからの電気信号の値とが、予め定められた条件を満たした場合に、監視窓３３１、第３センサ１６、第４センサ３１９、増幅部１８、２１、２２、３２１、スイッチ２４、ＡＤ変換部２６、又は演算処理部２９が異常状態であると判定し、異常状態を報知するように入出力制御部４６を制御する。例えば、入出力制御部４６は、窓汚れ又はその他異常を示す信号をケーブル部９０を介して信号変換器７２へ送信させる。
Further, when the value of the electric signal from the detection element of the
＜本質安全防爆型検知システムの作用＞
次に、本発明の第１の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム１００の作用について説明する。
<Action of the intrinsically safe explosion-proof detection system>
Next, operation of the intrinsically safe explosion-
まず、本質安全防爆型検知システム１００に設置される検知器１０に対しては、それぞれに個別のアドレスが付与される。これにより、検知器１０と信号変換器７２との間のデータ伝送では、アドレスと各種情報を併せた信号の授受がなされる。例として、ケーブル部９０上に３２台の検知器１０が接続される場合、アドレス部は５ｂｉｔで表現され、その後ろに数ｂｉｔの状態情報（火災信号、異常温度、窓汚れ、火災位置等）が付け加えられる（図８）。なお本アドレスは、上位装置８０からの信号伝送や、検知器１０内に設けられたディップスイッチ等で任意に変更可能である。
First, individual addresses are assigned to the
また、検知器１０によって、炎又は異常温度を検知する処理が、一定の周期毎に繰り返し実行される。また、検知器１０によって、検知器１０の異常状態を判定する処理が、一定の周期毎に繰り返し実行される。
Further, the process of detecting flames or abnormal temperatures is repeatedly executed by the
このとき、本質安全防爆型検知システム１００において、通常時、以下のデータの授受が行われる。
At this time, the intrinsically safe explosion-
＜データの授受（通常時）＞
本質安全防爆型検知システム１００では、通常時、ポーリング形式にて各検知器１０の状態チェックが行われる。具体的には、信号変換器７２から各検知器１０（各アドレス）に対して順に状態情報要求信号を出力し（Ｓ１）、指定された検知器１０が当該情報（アドレス及び異常なし／窓汚れ／その他異常等）を出力する（Ｓ２）。これをアドレス順に各検知器１０に対して実施し、１サイクルが完了した時点で収集した状態情報を上位装置８０へ無線通信により送信する。これを一定時間サイクルで繰り返す（図９）。
<Transmitting data (normal time)>
In the intrinsically safe explosion-
なお本状態チェックにより、後述する断線箇所の特定が可能である。信号変換器７２からの状態情報要求信号に対して返答がない検知器１０の数やアドレスにより、断線箇所の特定が可能となる。
It should be noted that this status check enables the specification of a disconnection point, which will be described later. The number and address of the
上記のように、検知器１０およびネットワークの機能を定期的に診断し診断結果を上位装置８０へ無線通信により伝送することにより、本質安全防爆型検知システム１００の信頼性を向上できるだけでなく、メンテナンスコスト等を低減できる。
As described above, by periodically diagnosing the functions of the
また、検知器１０によって炎又は異常温度が検知され、あるいは、検知器１０が異常状態であると判定されると、本質安全防爆型検知システム１００において、以下のデータの授受が行われる。
When the
＜データの授受（火災検知時、異常温度検知時、異常状態判定時）＞
任意の検知器１０にて異常状態が検知された場合、図１０に示すように、当該検知器１０から信号変換器７２に対して当該情報（アドレス及び火災信号／異常温度信号等）が出力される（Ｓ３）。この本信号入力を受け、信号変換器７２は送受信器７６、８８を介して上位装置８０へ火災信号、異常温度信号、又は異常状態信号等を送信する（Ｓ４）。加えて信号変換器７２は、上記信号のうちアドレス部の情報が伝送された時点で、全ての検知器１０に対して当該アドレスの検知器１０から信号伝送されている旨を信号出力する（Ｓ５）。上記信号伝送を受け、当該検知器１０を除くすべての検知器１０は任意時間経過後まで火災信号、異常温度信号、又は異常状態信号の出力が停止され、任意時間（ミリ秒オーダー）が経過するまでに異常を検知していた検知器１０が存在する場合は、当該任意時間経過後、火災信号、異常温度信号、又は異常状態信号の出力がなされる。これにより、複数の検知器１０から僅かな時間差で出力された信号について、重なりによる喪失や通信失敗を防ぐことができる。なお上記時間は、伝送する信号量に応じて任意に変更可能である（出力される情報が火災信号、異常温度信号、又は異常状態信号のみの場合は短く、異常位置情報や温度情報等を併せて出力する場合は長くする等）。
<Transmitting data (at the time of fire detection, abnormal temperature detection, abnormal state determination)>
When an abnormal state is detected by any
なお、検知器１０は、一定時間を経過しても信号変換器７２から承諾信号が伝送されてこない場合、火災信号等を再度出力し、承諾信号が伝送されるまでこれを繰り返し実行する。なお、同時刻に２台以上の検知器１０から火災信号等が出力された場合や、検知器１０の状態チェック中に任意の検知器１０から火災信号等が出力された場合、２つ以上の信号が合成された信号が信号変換器７２へ入力される（図１１）。この場合、条件によっては信号の復元ができず喪失する可能性があるため、ポーリング形式にて各検知器１０の状態チェックを行う。具体的には、図１２に示すように、信号変換器７２側で複数の検知器１０から出力があったと判定された場合、全ての検知器１０に対して順にアドレスおよび状態情報要求信号を出力し（Ｓ６）、指定された各検知器１０が当該情報（アドレス及び異常なし／火災信号等）を出力する（Ｓ７）。これをアドレス順に各検知器１０に対して実施し、火災信号、異常温度信号、又は異常状態信号が確認された時点で、当該情報を上位装置８０へ無線通信により送信する（Ｓ８）。なお、複数台の検知器１０から出力がなされたと信号変換器７２にて判定する手法としては、ＭＢＰ伝送では例えば電源からの出力電流を監視し、当該電流の増加量によって判定を行う方法がある。一方で平衡型差動信号伝送については、信号変換器７２へ入力される信号の振幅の増加により判定する方法があるものの、完全に信号が重なった場合には判定が困難となる。
If the approval signal is not transmitted from the
したがって、当該伝送方式にて何らかの信号が入力した場合は、上記ＭＢＰと同様にポーリング形式にて各検知器１０の状態チェックを行うことで、確実な伝送を行う。ただし本手法は一例であり、搬送波感知多重アクセス／衝突検出（ＣＳＭＡ／ＣＤ）のように、検知器１０同士でケーブル部９０を流れる信号の状況を監視し、回線の使用権を調整する手法も適用可能である。以上のように、簡素かつ伝送の確実性が高いポーリングを用いることにより、検知器１０からの火災信号の喪失や通信失敗を防ぎ、両伝送方式におけるデータの授受に対する信頼性を向上できる。
Therefore, when some signal is input in the transmission method, reliable transmission is performed by checking the state of each
＜断線／短絡対策＞
ケーブル部９０において断線又は短絡時が発生した場合、任意の検知器１０で監視不可状態（電源供給がなされない状態、信号伝送がなされない状態等）が発生する可能性がある（図１３）。本質安全防爆型検知システム１００では、以下の手法にて断線及び短絡の監視を行い、上位装置８０へ断線／短絡警報を無線通信により送信する。
<Disconnection/short circuit countermeasures>
If a disconnection or short circuit occurs in the
（断線監視）
本質安全防爆型検知システム１００では、上述したように、検知器１０の状態チェックが一定周期でなされる。従って、信号変換器７２からの状態情報要求信号に対して応答がない場合、断線の発生を疑う。ここで、検知器１０に対しては固有のアドレスが付与されるため、図１３（Ａ）に示すように、ケーブル部９０上で断線が発生した場合や、図１３（Ｂ）に示すように、ケーブル部９０の支線上で断線が発生した場合には、１サイクルの状態チェックを経て応答がないアドレスを基に、信号変換器７２にて断線箇所の特定が可能である。
(disconnection monitoring)
As described above, the intrinsically safe explosion-
（短絡監視）
本質安全防爆型検知システム１００では、図１３（Ｃ）に示すように、ケーブル部９０上で短絡が発生した場合や、図１３（Ｂ）に示すように、ケーブル部９０の支線上で短絡が発生した場合には、短絡箇所の特定は行えないものの、信号変換器７２ないし電源部７４にて短絡電流を監視することで、短絡を検知することが可能である。
(Short circuit monitoring)
In the intrinsically safe explosion-
＜電源部の電池メンテナンス＞
本質安全防爆型検知システム１００では、定期的に、電源部７４の一次電池の交換または二次電池の充電を行う。このとき、検知器１０の数に対して、電源部７４の数が少ないため、電源部７４の電池のメンテナンスの手間が少なくて済む。なお、電源部７４は、本質安全性を担保すれば外部電源であってもよく、その場合には、電池のメンテナンスが不要なため、管理コストが更に少なくて済む。
<Battery maintenance for the power supply>
In the intrinsically safe explosion-
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムによれば、信号伝送線を介して、電源部から複数台の検知器に対して電力を供給することにより、電源部の数を低減することができるため、電源部の管理コストを低減することができる。 As described above, according to the intrinsically safe explosion-proof detection system according to the embodiment of the present invention, power is supplied from the power supply unit to a plurality of detectors via the signal transmission line. Since the number of units can be reduced, the management cost of the power supply unit can be reduced.
また、検知器の入出力部及び信号変換器の各々は、複数の信号伝送線で、それぞれ異なる信号伝送手法を用いて前記デジタル信号の授受を行うことにより、簡易な構成で、信頼性の高い本質安全防爆型検知システムを提供することができる。 In addition, each of the input/output unit of the detector and the signal converter uses a plurality of signal transmission lines to transmit and receive the digital signal using different signal transmission methods, thereby achieving a simple configuration and high reliability. An intrinsically safe detection system can be provided.
また、複数の信号伝送線を含むケーブル部により、検知器で検知した火災又は異常温度を、ケーブル部の不具合（断線や短絡）が発生した場合でも確実に上位装置へ伝送させ、安全度水準の高い本質安全防爆型検知システムを実現できる。 In addition, the cable section, which includes multiple signal transmission lines, reliably transmits fires or abnormal temperatures detected by the detector to the host device even in the event of cable section failure (disconnection or short circuit). A highly intrinsically safe explosion-proof detection system can be realized.
また、最も技術要求の厳しい危険箇所（ＺＯＮＥ０）での火災／異常温度監視環境を、低コストで実現できる。 In addition, a fire/abnormal temperature monitoring environment can be realized at a low cost in a hazardous area (ZONE0) that requires the most stringent technical requirements.
また、危険箇所に複数台設置された検知器は、一本のケーブル部にＴ分岐で接続されており、バリア、信号変換器、及び無線送受信器を介して、非危険箇所に設けられた上位装置と半二重通信を行う。具体的には、検知器から信号変換器へ伝送される信号（固有アドレス／火災信号／異常温度信号／状態情報等）は、マンチェスタ符号化バス給電による電流信号と、平衡型差動信号伝送による電圧信号の２種類の信号として、冗長化されて伝えられる。また、信号変換器から検知器へ伝送される信号（アドレス／状態確認信号等）は、検知器へ印加する電圧の変調によって生成される電圧伝送と、差動信号伝送による電圧信号の２種類の信号として、冗長化されて伝えられる。これにより、火災信号又は異常温度を確実に上位装置へ伝達することができる。 In addition, multiple detectors installed in dangerous areas are connected to a single cable with a T-branch. Performs half-duplex communication with the device. Specifically, the signals transmitted from the detector to the signal converter (unique address/fire signal/abnormal temperature signal/status information, etc.) are current signals by Manchester encoded bus power supply and balanced differential signal transmission. They are redundantly transmitted as two types of voltage signals. Signals (address/status confirmation signals, etc.) transmitted from the signal converter to the detector are divided into two types: voltage transmission generated by modulating the voltage applied to the detector and voltage signal by differential signal transmission. It is transmitted redundantly as a signal. As a result, a fire signal or an abnormal temperature can be reliably transmitted to the host device.
また、上記電圧変調による電圧伝送を用いることにより、危険箇所へ供給される電流を抑えることが可能であり、危険箇所へ設置される検知器の数を増やすことができる。 Moreover, by using the voltage transmission based on the voltage modulation, it is possible to suppress the current supplied to the dangerous place, and it is possible to increase the number of detectors installed in the dangerous place.
また、２種の信号伝送をそれぞれ数１０ｋｂｐｓ程度の低い伝送速度で実施することで、ツリー分岐も可能なネットワークとすることができる。 Further, by performing two types of signal transmission at a low transmission rate of about several tens of kbps, a network capable of tree branching can be realized.
また、上記２種類の信号伝送線を１本のケーブル部に収められることで施工コストを低減させる。 In addition, since the above two types of signal transmission lines can be housed in one cable portion, the construction cost can be reduced.
また、信号変換器からのポーリングにより、検知器およびネットワークの機能を定期的に診断し、無線通信により上位装置へ伝送することにより、本質安全防爆型検知システムの信頼性を向上させ、かつメンテナンスコスト等を低減する。 In addition, by polling from the signal converter, the function of the detector and network is periodically diagnosed and transmitted to the host device by wireless communication, thereby improving the reliability of the intrinsically safe explosion-proof detection system and reducing maintenance costs. etc.
また、複数台の検知器から火災信号等が同時出力された場合に、信号変換器からのポーリングを行うことで火災信号の通信失敗を防ぎ、データの授受に対する信頼性を向上させる。 In addition, when fire signals and the like are simultaneously output from multiple detectors, polling from the signal converter prevents fire signal communication failures and improves the reliability of data transfer.
［第２の実施の形態］
＜システム構成＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムについて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
[Second embodiment]
<System configuration>
An intrinsically safe explosion-proof detection system according to a second embodiment of the present invention will be described below. Parts having the same configuration as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
図１４に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム２００は、複数の検知器１０と、バリア７０Ａ、７０Ｂと、信号変換器７２Ａ、７２Ｂと、電源部７４Ａ、７４Ｂと、送受信器７６Ａ、７６Ｂと、上位装置８０とを備えている。複数の検知器１０と、バリア７０Ａ、７０Ｂと、信号変換器７２Ａ、７２Ｂと、電源部７４Ａ、７４Ｂと、送受信器７６Ａ、７６Ｂとからなるセットが、複数セット設けられている。
As shown in FIG. 14, an intrinsically safe explosion-
信号変換器７２Ａと、複数の検知器１０とはケーブル部２９０Ａで接続され、信号変換器７２Ｂと、複数の検知器１０とはケーブル部２９０Ｂで接続されている。電源部７４Ａ、７４Ｂは、一次電池又は二次電池で構成される。
The
このように、本実施の形態では、ケーブル部２９０Ａ、送受信器７６Ａ、電源部７４Ａ、信号変換器７２Ａ、及びバリア７０Ａを含む第１中位構成と、ケーブル部２９０Ｂ、送受信器７６Ｂ、電源部７４Ｂ、信号変換器７２Ｂ、及びバリア７０Ｂを含む第２中位構成と、が設けられている。これに合わせて、各検知器１０は、入出力部３２を２つ備え、一方の入出力部３２は、第１中位構成と接続され、ケーブル部２９０Ａを介して、演算処理部２９によって炎を検知したことをデジタル信号として信号変換器７２Ａへ出力するとともに、信号変換器７２Ａとデジタル信号を授受する。また、他方の入出力部３２は、第２中位構成と接続され、ケーブル部２９０Ｂを介して、演算処理部２９によって炎を検知したことをデジタル信号として信号変換器７２Ｂへ出力するとともに、信号変換器７２Ｂとデジタル信号を授受する。
Thus, in the present embodiment, the
ケーブル部２９０Ａ、２９０Ｂは、上記第１の実施の形態のケーブル部９０と同様に、信号伝送線９０Ａ、及び信号伝送線９０Ｂを備えている。
The
本質安全防爆型検知システム２００では、ケーブル部２９０Ａ、２９０Ｂから送受信器７６Ａ、７６Ｂまでのラインを２重化する。このように、ネットワーク二重化を行うことで、断線又は短絡時に監視不可となる状態を回避できる（図１５）。具体的には、第１の実施の形態と同様の手法で一方のネットワークでの断線／短絡を信号変換器７２Ａ又は７２Ｂにて検知した場合、無線通信により上位装置８０へ短絡警報を送信すると共に、伝送ラインを自動的にもう一方のネットワークへ切替える。これにより、断線又は短絡による火災／異常温度監視不可となる状態を回避でき、信頼性の高い火災監視環境を構築できる。
In the intrinsically safe explosion-
なお、検知器１０に対しては固有のアドレスが付与されるため、図１５（Ａ）に示すように、ケーブル部２９０Ｂ上で断線が発生した場合や、図１５（Ｂ）に示すように、ケーブル部２９０Ｂの支線上で断線が発生した場合には、１サイクルの状態チェックを経て応答がないアドレスを基に、信号変換器７２Ｂにて断線箇所の特定が可能である。また、図１５（Ｃ）に示すように、ケーブル部２９０Ｂ上で短絡が発生した場合や、図１５（Ｂ）に示すように、ケーブル部２９０Ｂの支線上で短絡が発生した場合には、短絡箇所の特定は行えないものの、信号変換器７２Ｂないし電源部７４Ｂにて短絡電流を監視することで、短絡を検知することが可能である。
In addition, since a unique address is assigned to the
以上説明したように、第２の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムによれば、ケーブル部から電源部までのラインを２重化することにより更なる冗長化が図れ、火災又は異常温度監視のための、信頼性の高いネットワークを低コストで実現する。この場合、信号伝送という点では４重系統となる。二重化により、断線や短絡が発生した場合でも、火災又は異常温度の監視環境を継続できる。なお実際の運用においては、ケーブル接続用コネクタを２個設けた検知器を標準品とし、顧客の要求する安全度水準（ＳＩＬ）やコストに応じて二重化の有無を選択可能とすることも可能である。 As described above, according to the intrinsically safe explosion-proof detection system according to the second embodiment, further redundancy can be achieved by doubling the line from the cable part to the power supply part, and fire or abnormal temperature To realize a highly reliable network for monitoring at a low cost. In this case, a quadruple system is used in terms of signal transmission. Due to the duplication, even if disconnection or short circuit occurs, the monitoring environment for fire or abnormal temperature can be continued. In actual operation, it is also possible to make the detector with two connectors for cable connection the standard product, and to select whether or not to have duplication according to the safety level (SIL) required by the customer and the cost. be.
＜変形例＞
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
<Modification>
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications are possible without departing from the gist of the present invention.
例えば、検知器１０が、炎又は異常温度を検知する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、検知器１０が、プラントの配管の減肉状態を検知するようにしてもよい。この場合には、図１６に示すように、検知器１０Ａは、消費電力を制御する機能を有するＣＰＵである演算処理部１１２Ａと、センサ部２０Ａと接続するための接続端子１８Ａと、バリア６８Ａ、７０Ａと、超音波パルス発生部２２Ａと、超音波エコー信号受信部２４Ａと、切替スイッチ２６Ａと、外部電源部２８Ａを接続するための電源接続端子７３Ａと、入出力部３２Ａと、が含まれる。
For example, the case where the
外部電源部２８Ａは、熱電発電モジュールであり、熱電素子による温度差発電を行い、検知器１０Ａに給電する。なお、外部電源部２８Ａは、熱電発電以外の発電モジュールであってもよく、例えば、太陽電池であってもよい。
The external
センサ部２０Ａは、複数の超音波振動子２０Ｂを備えている。超音波振動子２０Ｂは、プラントの配管の直径に応じた数量だけ配置され、例えば、プラントの配管が細いものであれば、２～３個の超音波振動子２０Ｂを配置し、プラントの配管が太いものであれば、１０数個の超音波振動子２０Ｂを配置する。また、図１７に示すように、プラント配管ＰＨの表面に、超音波振動子２０Ｂが取り付けられる。また、プラント配管ＰＨの表面に、外部電源部２８Ａの熱電素子２８Ｂが取り付けられる。また、超音波振動子２０Ｂ及び熱電素子２８Ｂを覆うように、保温材ＨＯが、プラント配管ＰＨに取り付けられている。なお、図１７は、保温材ＨＯを透過させて示したプラント配管ＰＨの斜視図である。また、保温材ＨＯの表面に、外部電源部２８Ａの熱電素子２８Ｂを取り付けるようにしてもよい。また、外部電源部２８Ａと電源部７４とを併用してもよい。
The sensor section 20A includes a plurality of
超音波パルス発生部２２Ａは、切替スイッチ２６Ａにより接続された複数の超音波振動子２０Ｂの何れかにおいて超音波パルスを発生させる。
The ultrasonic
超音波エコー信号受信部２４Ａは、切替スイッチ２６Ａにより接続された複数の超音波振動子２０Ｂの何れかにおいて超音波パルスを発生させたときの超音波エコー信号を受信する。
The ultrasonic echo
演算処理部１１２Ａを、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、演算処理部１１２Ａは、パルス制御部４０Ａ、エコー信号解析部４４Ａ、及び切替制御部４６Ａを備えている。
When the
パルス制御部４０Ａは、超音波パルス発生部２２Ａにより超音波パルスを発生させるように制御する。
The
エコー信号解析部４４Ａは、超音波振動子２０Ｂから受信した超音波エコー信号を解析して、当該超音波振動子２０Ｂが配置された箇所におけるプラント配管ＰＨの減肉状態の判定を行う。
The echo
上記の構成により、外部電源部２８Ａの温度差発電にて検知器１０Ａに給電を行うため、電池レス又は長期間電池交換不要とし、ランニングコストを減らすことができる。減肉状態の判定対象となるプラント配管に、超音波振動子２０Ｂだけでなく、外部電源部２８Ａの熱電素子２８Ｂを取り付けるため、外部電源部２８Ａの設置が容易である。
With the above configuration, power is supplied to the
また、検知器１０の第１センサ１２、第２センサ１４、及び第３センサ１６の全てにおいて、アレイセンサを用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。第１センサ１２、第２センサ１４、及び第３センサ１６の少なくとも一つにおいて、アレイセンサを用いるようにしてもよい。例えば、第１センサ１２を、アレイセンサ１２Ｂを用いて構成し、第２センサ１４、及び第３センサ１６では、アレイセンサではなく、１つの検出素子を用いて構成してもよい。
Also, the case where array sensors are used for all of the
また、第１センサ１２、第２センサ１４、及び第３センサ１６で、アレイセンサではなく、１つの検出素子を用いて構成し、２．０μｍ近傍から５．０μｍ近傍までの帯域の赤外光を検出する第５センサを更に含むように構成し、第５センサを、アレイセンサを用いて構成するようにしてもよい。この場合には、検知部は、第５センサのアレイセンサの各検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、電気信号の値が最大となる検出素子に対して予め定められた位置を、火災位置として判定するようにすればよい。
In addition, the
また、ガス検知器や温度センサのように定められた閾値以上で所定の異常を検知したことを示す警報を出力するようなシステムに、本発明を適用してもよい。例えば、センサによって検出された湿度、圧力、振動、衝撃、ガス濃度、音、超音波、若しくは回転が、閾値以上である場合に、所定の異常を検知したことを示す警報を出力するシステムに、本発明を適用してもよい。また、センサによって検出されたセンサ情報によって、液漏れが検知された場合に、警報を出力するシステムに、本発明を適用してもよい。また、検知器として、危険箇所に複数台が連なって設置されるフィールド機器を用いた本質安全防爆型検知システムに本発明を適用してもよい。 The present invention may also be applied to a system that outputs an alarm indicating that a predetermined abnormality is detected above a predetermined threshold, such as a gas detector or temperature sensor. For example, when the humidity, pressure, vibration, shock, gas concentration, sound, ultrasonic wave, or rotation detected by the sensor is above a threshold, a system that outputs an alarm indicating that a predetermined abnormality has been detected, The present invention may be applied. Moreover, the present invention may be applied to a system that outputs an alarm when liquid leakage is detected by sensor information detected by a sensor. Further, the present invention may be applied to an intrinsically safe explosion-proof detection system using a plurality of field devices installed in a row in a dangerous place as a detector.
また、第１の伝送方式として、ＭＢＰを用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、電圧変調によるマンチェスタ符号や、イーサネット（登録商標）を使用してもよい。第１の伝送方式として、イーサネット（登録商標）を使用する場合には、ＰｏＥ（Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）という技術で通信線にて給電が可能である。 Also, the case of using MBP as the first transmission method has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and for example, Manchester code based on voltage modulation or Ethernet (registered trademark) may be used. When Ethernet (registered trademark) is used as the first transmission method, power can be supplied through a communication line using a technology called PoE (Power over Ethernet).
［第３の実施の形態］
＜本発明の実施の形態の概要＞
本発明の実施の形態は、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される危険箇所にて、検知器により、環境情報の監視（温度、振動、圧力、ガス濃度、音、衝撃、回転速度等）、ならびに各種異常状態の検知（火災、温度異常、危険物の漏洩、ガス漏れ等）をおこない、同危険箇所にて当該信号を上位へ無線伝送する本質安全防爆型検知システムに係るものである。
[Third embodiment]
<Overview of Embodiments of the Present Invention>
The embodiment of the present invention monitors environmental information (temperature, vibration, pressure, gas concentration, sound , impact, rotational speed, etc.), as well as detection of various abnormal conditions (fire, abnormal temperature, leakage of dangerous substances, gas leakage, etc.), and wireless transmission of the relevant signal to the upper level in the same dangerous area. It is related to the system.
本システムは、以下に列挙される性質を有する。 The system has the properties listed below.
（１）１本のバスラインに複数個（数個から１００個程度）の検知器が接続され、環境情報／異常状態を上位へ伝送する。 (1) A plurality of detectors (several to about 100) are connected to one bus line, and environmental information/abnormal conditions are transmitted to the host.
（２）上記検知器を１台の信号送受信器、電源部（電池ユニット）ならびに無線送受信器にて束ねることにより、検知器単体のコストを抑えると共に、無線機器に係る通信量や使用料の低減を図る。 (2) By bundling the above detectors into a single signal transmitter/receiver, power supply unit (battery unit), and wireless transmitter/receiver, the cost of the detector itself can be reduced, as well as the amount of communication and usage fees associated with wireless devices. plan.
（３）１台の電源部（電池ユニット）に対して、各種センサ部を接続した検知器、信号送受信器、ならびに無線送受信器の動作を、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される本質安全防爆仕様であって、さらに極低消費電流（μＡオーダー）で実行することにより、電源部を含めた系全体が危険箇所に設置される。 (3) For one power supply unit (battery unit), the operation of detectors connected to various sensors, signal transmitters and receivers, and wireless transmitters and receivers shall be controlled according to the Factory Electrical Equipment Explosion Proof Guidelines or IEC (International Electrotechnical Commission). The entire system, including the power supply unit, can be installed in a hazardous area by implementing the intrinsically safe explosion-proof specifications stipulated by the standard and with extremely low current consumption (μA order).
（４）上記低消費電流によって電池寿命を１５～２０年程度まで伸ばし、電池交換に係るランニングコストも低減させる。 (4) The low current consumption extends the battery life to about 15 to 20 years, and reduces running costs associated with battery replacement.
（５）無線と有線を併せ持つことにより、プラント内の無線が届きにくい場所においても信頼性の高い有線伝送を実施できる。 (5) By having both wireless and wired transmission, highly reliable wired transmission can be performed even in places where wireless transmission is difficult in the plant.
＜システム構成＞
以下、本発明の第３の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムについて説明する。
<System configuration>
An intrinsically safe explosion-proof detection system according to a third embodiment of the present invention will be described below.
図１８に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム３００は、複数台の検知器３１０と、バリア３７０と、信号送受信器３７２と、送受信器３７３と、電源部３７４と、複数の無線子機３７６と、上位無線送受信器３７８と、上位装置３８０とを備えている。また、複数台の検知器３１０と、バリア３７０と、信号送受信器３７２と、送受信器３７３と、電源部３７４と、からなるバスライン３８８が、複数設けられている。
As shown in FIG. 18, an intrinsically safe explosion-
信号送受信器３７２と、複数台の検知器３１０とはケーブル部９０で接続されている。
The signal transmitter/
上位装置３８０は、ホストコンピュータ３８２と、ＤＣＳ／ＰＬＣ３８４と、リレー盤３８６との何れか一つ又は複数を備えている。上位装置３８０は、上位無線送受信器３７８に接続されており、上位無線送受信器３７８は、無線子機３７６を介して、無線通信で、送受信器３７３と接続されている。検知器３１０と、バリア３７０と、信号送受信器３７２と、送受信器３７３と、電源部３７４とは、危険箇所に設置され、無線子機３７６と、上位無線送受信器３７８と、上位装置３８０とは、非危険箇所に設置されている。
The
信号送受信器３７２は、検知器３１０と上位装置３８０との間におけるデジタル信号の授受の中継を行う。電源部３７４は、ケーブル部９０を介して各検知器３１０へ電力を供給する。
The signal transmitter/
また、図１８に示すように、危険箇所に複数台設置された検知器３１０は、一本のケーブル部９０にＴ分岐コネクタ９０Ｃを介して接続されており、同じく危険箇所に設けられたバリア３７０、信号送受信器３７２、送受信器３７３を介して上位装置３８０へ信号伝送をおこなう。また、検知器３１０は、同じく危険箇所に設けられた電源部３７４（電池ユニット）からケーブル部９０を介して給電を受ける。
Further, as shown in FIG. 18, a plurality of
ここでバリア３７０は、検知器３１０へ供給されるエネルギーを制限し、断線又は短絡時に生じる過電圧や過電流を、着火に至る火花が発生しないレベルに抑える役割を担う。また信号送受信器３７２は、各検知器３１０と送受信器３７３間の伝送信号を変換する役割を担うとともに、ネットワーク状態の監視（ケーブル部９０の断線及び短絡監視等）をおこなう。また送受信器３７３は、非危険箇所に設けられた無線子機３７６と後述する無線伝送にて信号の授受をおこなう。
Here, the
また、複数のバスライン３８８から無線子機３７６に集められた情報は、最終的に、上記と異なるバスライン３８８に無線接続される複数の無線子機３７６にて集められた情報と併せて上位無線送受信器３７８へ伝送され、イーサネット等を経由してホストコンピュータ３８２やクラウド上へ集約される。なお、送受信器３７３が、無線子機３７６を介さずに上位無線送受信器３７８と直接データの授受をおこなってもよい。
Further, the information collected by the
なお、バスライン３８８のケーブル部９０には様々な検知器３１０が複数個（数個～１００個程度）接続され、検知する内容の種類に応じて、環境情報（温度、振動、圧力、ガス濃度、音、超音波、衝撃、回転速度、液面高さ等）、ならびに各種異常状態（火災、温度異常、危険物の漏洩、ガス漏れ等）を上位装置３８０へ伝送する。
なお、図１８は一本のケーブル部９０を中心としたバス接続となっているが、ツリー構造も可能である。
Although FIG. 18 shows a bus connection centering on one
ケーブル部９０は、上記図２に示すように、信号変換器７２と検知器１０の後述する入出力部との間を接続するように設けられた、デジタル信号を伝送するための信号伝送線９０Ａ、及びデジタル信号を伝送すると共に検知器１０に対して電源部７４からの電力供給を行うための信号伝送線９０Ｂを備えている。
As shown in FIG. 2, the
検知器３１０は、信号伝送線９０Ａ、９０Ｂを介して、信号（固有アドレス／火災信号／異常温度信号／状態情報等）を、電圧の変調若しくは電圧の振幅、電流の変調、差動平衡型、又は２種類の異なる伝送方式にてそれぞれ信号送受信器３７２へ伝送する。
無線子機３７６は、下位無線送受信器３６２と、信号変換器３６４と、上位無線送受信器３６６とを備えている。下位無線送受信器３６２は、送受信器３７３との無線通信を行う。信号変換器３６４は、検知器３１０と上位装置３８０との間におけるデジタル信号の授受の中継を行う。上位無線送受信器３６６は、上位無線送受信器３７８との無線通信を行う。
The
＜検知器の構成＞
各検知器３１０には、消費電力を制御する機能を有するＣＰＵである演算処理部３１２、入出力部３１４、操作部３１６、センサ部３２０と接続するための接続端子３１８と、が含まれる（図１９参照）。入出力部３１４には、アドレス識別部３２４及びバリア３２２が含まれる。各検知器３１０は、大半をスリープモード（消費電流：数百ｎＡ）又はＣＰＵ停止、電源断状態で過ごし、環境情報の取得時にのみランニングモード（消費電流：数μＡ～数１００μＡ）へ移行する。また、上記環境情報の取得サイクルは検知器３１０によって異なるものの、ランニングモードとなるのは１回あたり約６０～９０［ｓ］程度であり、１日の大半を待機モードにて過ごす（図２０参照）。また同図の通り、各検知器３１０は上記の周期ごとに検知器３１０自体の診断をおこない、取得情報と共に機能情報（診断情報）を信号送受信器３７２に出力するようにしてもよい。なお、上記消費電力を制御する機能を有するＣＰＵとしてルネサスエレクトロニクス株式会社製のＲＥマイコン（ＳＯＴＢ）がある。
<Structure of detector>
Each
＜検知器の演算処理部の構成＞
検知器３１０の演算処理部３１２は、ＣＰＵで構成されている。演算処理部３１２を、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図２１に示すように、演算処理部３１２は、信号取得部３２６、検知部群３２８、検知内容種設定部３３０、入出力制御部３３２、及びセンサ情報記憶部３３４を備えている。
<Configuration of the arithmetic processing unit of the detector>
The
信号取得部３２６は、センサ部３２０からの信号を取得する。
A
検知部群３２８は、温度用異常検知部３２８Ａ、炎用異常検知部３２８Ｂ、ガス漏れ用異常検知部３２８Ｃ、液漏れ用異常検知部３２８Ｄ、振動衝撃用異常検知部３２８Ｅ、及び温度用検知部３２８Ｆを備えている。
The
温度用異常検知部３２８Ａは、接続されたセンサ部３２０が、各々波長域が異なる赤外線を検出する複数の検出素子である場合に、信号取得部３２６によって取得されたセンサ情報に基づいて、温度を監視する。例えば、各々波長域が異なる赤外線を検出する２つの検出素子の信号量を結んで得られる直線の傾きを求め、求められた傾きから、当該傾きと温度との関係を用いて、温度を監視する。そして、温度用異常検知部３２８Ａは、監視された温度が閾値以上である場合に、異常温度を検知したと判定する。なお、センサ部３２０が、熱電対センサであってもよい。
Temperature abnormality detection unit 328A detects the temperature based on the sensor information acquired by
炎用異常検知部３２８Ｂは、接続されたセンサ部３２０が、各々波長域が異なる赤外線を検出する複数の検出素子である場合に、信号取得部３２６によって取得されたセンサ情報に基づいて、炎を検知したか否かを判定する。なお、判定方法については特許文献（国際公開第２０１８／１９８５０４号）に記載の手法と同様であるため、説明を省略する。
When the
ガス漏れ用異常検知部３２８Ｃは、接続されたセンサ部３２０が、所定のガスを検知するガスセンサである場合に、信号取得部３２６によって取得されたセンサ情報に基づいて、所定のガスの濃度を監視する。そして、ガス漏れ用異常検知部３２８Ｃは、監視されたガス濃度が閾値以上である場合に、ガス漏れを検知したと判定する。
When the
液漏れ用異常検知部３２８Ｄは、例えば接続されたセンサ部３２０が漏れた液体に触れることにより抵抗値が変化する等の場合に、信号取得部３２６によって取得されたセンサ情報に基づいて、抵抗値の変化を監視する。そして、液漏れ用異常検知部３２８Ｄは、抵抗値が閾値以下である場合に、液漏れを検知したと判定する。
The liquid leakage abnormality detection unit 328D detects the resistance value based on the sensor information acquired by the
振動衝撃用異常検知部３２８Ｅは、接続されたセンサ部３２０が、加速度センサである場合に、信号取得部３２６によって取得されたセンサ情報に基づいて、加速度を監視する。そして、振動衝撃用異常検知部３２８Ｅは、監視された加速度が閾値以上である場合に、衝撃を検知したと判定する。
The vibration/impact
温度用検知部３２８Ｆは、接続されたセンサ部３２０が、熱電対等の検出素子である場合に、信号取得部３２６によって取得されたセンサ情報に基づいて、温度用異常検知部３２８Ａと同様に、温度を監視する。
When the
検知内容種設定部３３０は、操作部３１６の操作に応じて、温度用異常検知部３２８Ａ、炎用異常検知部３２８Ｂ、ガス漏れ用異常検知部３２８Ｃ、液漏れ用異常検知部３２８Ｄ、振動衝撃用異常検知部３２８Ｅ、及び温度用検知部３２８Ｆの何れかを、作動対象として設定する。
The detection content type setting unit 330 operates in accordance with the operation of the
入出力制御部３３２は、検知部群３２８による検知内容をデジタル信号として信号送受信器３７２へ出力するとともに、信号送受信器３７２とデジタル信号を授受する。
The input/
センサ情報記憶部３３４は、温度用異常検知部３２８Ａ、炎用異常検知部３２８Ｂ、ガス漏れ用異常検知部３２８Ｃ、液漏れ用異常検知部３２８Ｄ、及び振動衝撃用異常検知部３２８Ｅの各々で用いられる、検知内容の種類に応じた閾値を記憶している。
The sensor
＜信号送受信器の構成＞
信号送受信器３７２は、図２２に示すように、信号送受信部３５２、周期記憶部３５４と、検知内容種設定部３５６と、周期管理部３５８と、を備えている。なお、周期管理部３５８が、電源制御部の一例である。
<Structure of signal transmitter/receiver>
The signal transmitter/
信号送受信部３５２は、各検知器３１０と上位装置３８０との間におけるデジタル信号の授受の中継を行う。
The signal transmission/
周期記憶部３５４は、検知器３１０による検知内容の種類毎に、監視周期又は検知周期を記憶している。
The
検知内容種設定部３５６は、信号送受信器３７２に設けられた操作部（図示省略）の操作を受け付けて、各検知器３１０による検知内容の種類を設定する。
The detection content
ここで、検知内容の種類毎の監視周期又は検知周期の一例を、以下に列挙する。下記の通り、収集する情報によってはプレアラームの判定にて検知器の種類に応じた検知周期を短くしたり、反対に長期間正常状態が継続する場合は、更に長い検知周期へ移行できるようにする等の対応をおこなう。したがって図２３のように、最も検知周期の長い検知器３１０によってネットワーク周期が決定される。
Examples of monitoring cycles or detection cycles for each type of detection content are listed below. As shown below, depending on the information to be collected, the detection cycle can be shortened according to the type of detector in the pre-alarm judgment. take measures such as Therefore, as shown in FIG. 23, the network period is determined by the
検知内容の種類が、炎検知である場合には、高速検出型では、検知周期が５０ｍｓである。この場合、３ｓで炎の判定を行い、３０ｓで復旧する。標準型では、検知周期が５００ｍｓである。この場合、１～２周期連続で炎が検知された場合にプレアラームへ移行し、その後、上記高速検出型と同じ検知周期に移行する。 When the type of detection is flame detection, the detection cycle is 50 ms for the high-speed detection type. In this case, flame determination is performed in 3 seconds, and restoration is performed in 30 seconds. The standard type has a detection period of 500 ms. In this case, when the flame is detected for one or two cycles in succession, the pre-alarm is activated, and then the detection cycle is the same as that of the high-speed detection type.
また、検知器３１０が、炎の位置も検出する場合には、上記の炎判定の後、１０ｓで位置判定を行う。
In addition, when the
また、検知内容の種類が炎用異常検知の場合で、異常温度検知（高温度型）であり、２００～４８０℃の範囲の温度を監視する場合には、検知周期が６０ｓである。監視された温度が設定値以上の場合、高温物体であると判断し、１～２周期連続で高温物体であると判断されるとプレアラームへ移行し、例えば１０ｍｉｎ連続で高温物体であると判断されると、異常温度であると判定する。 When the type of detection is abnormal detection for flame, abnormal temperature detection (high temperature type), and the temperature in the range of 200 to 480° C. is monitored, the detection cycle is 60 seconds. If the monitored temperature is higher than the set value, it is judged to be a high-temperature object, and if it is judged to be a high-temperature object for 1 or 2 consecutive cycles, it shifts to a pre-alarm, and for example, it is judged to be a high-temperature object continuously for 10 minutes. Then, it is determined that the temperature is abnormal.
検知内容の種類が炎用異常検知の場合で、異常温度検知（低温度型）であり、８０～２００℃の範囲の温度を監視する場合には、検知周期が１ｈである。監視された温度が設定値以上の場合、異常温度物体であると判断し、１～２周期連続で異常温度物体であると判断されるとプレアラームへ移行し、例えば３ｈ連続で異常温度物体であると判断されると、異常温度であると判定する。 When the type of detection is flame abnormality detection, abnormal temperature detection (low temperature type), and the temperature in the range of 80 to 200° C. is monitored, the detection period is 1 hour. If the monitored temperature is higher than the set value, it is determined to be an abnormal temperature object, and if it is determined to be an abnormal temperature object for 1 or 2 consecutive cycles, it shifts to a pre-alarm. If it is determined that there is, it is determined that the temperature is abnormal.
また、検知内容の種類が温度用検知の場合で、温度監視（高温度型）であり、２００～４８０℃の範囲の温度を監視する場合には、監視周期が６０ｓである。また、検知内容の種類が、温度監視（低温度型）であり、８０～２００℃の範囲の温度を監視する場合には、監視周期が１ｈである。 Further, when the type of detection is temperature detection, temperature monitoring (high temperature type) is used, and the temperature in the range of 200 to 480° C. is monitored, the monitoring cycle is 60 seconds. Further, when the type of detection content is temperature monitoring (low temperature type) and the temperature in the range of 80 to 200° C. is monitored, the monitoring cycle is 1 hour.
また、検知内容の種類が、ガス漏れ検知である場合には、炎の高速検出型と同様に、検知周期が５０ｍｓであるか、標準型と同様に、検知周期が５００ｍｓである。 When the type of detection is gas leak detection, the detection period is 50 ms as in the high-speed flame detection type, or 500 ms as in the standard type.
また、検知内容の種類が、液漏れ検知である場合には、検知周期が１ｈである。監視された抵抗値が５ｈ連続して閾値以下の場合、プレアラームへ移行し、１０ｈ～２４ｈ連続で監視された抵抗値が閾値以下であると判断されると、液漏れを検知したと判定する。 Further, when the type of detection content is liquid leakage detection, the detection period is 1 h. If the monitored resistance value is below the threshold value for 5 consecutive hours, the system shifts to a pre-alarm. .
また、検知内容の種類が、振動衝撃検知である場合には、検知周期が１ｍｓである。監視された加速度が５ｍｓ連続して閾値以上の場合、プレアラームへ移行し、１０ｍｓ～２４ｍｓ連続で監視された加速度が閾値以上であると判断されると、振動衝撃を検知したと判定する。 Further, when the type of detection content is vibration impact detection, the detection period is 1 ms. If the monitored acceleration is equal to or greater than the threshold for 5 ms continuously, the system shifts to a pre-alarm.
周期管理部３５８は、複数台の検知器３１０の各々に対して、検知器３１０の検知内容の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、電源部３７４からの電力の供給を制御する。
The
なお、上記では監視結果又は判定結果の情報を一定周期毎に信号送受信器３７２へ伝送することとしているが、緊急性の高い情報（火災情報等）を即座に伝送することも可能である。
In the above description, the information on the monitoring result or judgment result is transmitted to the signal transmitter/
ここで、各検知器３１０について、図２０では信号送受信器３７２からの指令によりランニングモードへ移行するとしているが、各検知器１０に順送り回路等を設けておき、信号送受信器３７２からその動作開始を制御する手法も有効である（図２４参照）。この場合、見かけ上、ケーブル部９０上に接続される検知器３１０は１個となり、当該検知器３１０の動作電流のみが消費電流となるため、システム全体の消費電流をより低減できる。
20, each
また、種々の検知器３１０について、消費電流が大きい場合や、１個の検知器のみをケーブル部９０から離れた位置に設置したい場合等もあり、この場合は、当該１個の検知器を、図２５に示す検知器３１０Ａとして構成すればよい。
In addition, there are cases where the current consumption of
＜検知器の他の例に係る構成＞
検知器３１０Ａには、演算処理部３１２、入出力部３１４Ａ、周期管理部３１６Ａ、操作部３１６、接続端子３１８と、バリア３２２、３２２Ａと、電源部３２６Ａと、周期記憶部３５４Ａとが含まれる（図２５参照）。入出力部３１４Ａには、無線受信部２２８と、無線送信部３３０Ａと、アンテナ３３２Ａとが含まれる。なお、周期管理部３１６Ａが、電源制御部の一例である。また、消費電流を制御する機能を有するＣＰＵが、演算処理部３１２として機能する。当該ＣＰＵとしてルネサスエレクトロニクス株式会社製のＲＥマイコン（ＳＯＴＢ）がある。
<Configuration according to another example of the detector>
The
周期管理部３１６Ａは、内部にクロック発生部、リアルタイムクロック、又はカウンタを有し、検知内容の種類に応じて定められた監視周期又は検知周期の間隔で演算処理部３１２を起動して上位装置３８０へ各種情報を伝送し、その後、演算処理部３１２を停止させる。検知器３１０Ａの待機時は、周期管理部３１６Ａのクロック発生部、リアルタイムクロック、又はカウンタのみが動作する。
The
電源部３２６Ａは、バリア３２２及び周期管理部３１６Ａを介して、検知器３１０Ａの各部に電力を供給する。また、電源部３２６Ａは、バリア３２２を介して、無線受信部２２８に電力を供給する。
326 A of power supply parts supply electric power to each part of 310 A of detectors via the
無線受信部２２８は、アンテナ３３２Ａにより上位装置３８０から無線通信で受信した信号を取得し、演算処理部３１２へ出力する。
The
無線送信部３３０Ａは、演算処理部３１２から出力された信号を、アンテナ３３２Ａにより上位装置３８０へ無線通信で送信する。
330 A of wireless transmission parts transmit the signal output from the
周期記憶部３５４Ａは、検知器３１０による検知内容の種類毎に、監視周期又は検知周期を記憶している。
The
なお、異常状態を検知する検知器のように、異常判定のために装置にセンサ情報（ライブ情報）の蓄積が必要な場合もある。この場合、図２０のようにＣＰＵの停止又は電源断に併せて当該マイコン内のＲＡＭ情報が削除されるため、ＲＯＭ内への書き込みプロセスが追加される（図２６）。 In some cases, such as a detector that detects an abnormal state, it is necessary for the device to store sensor information (live information) for abnormality determination. In this case, as shown in FIG. 20, the RAM information in the microcomputer is deleted when the CPU is stopped or the power is turned off, so a write process to the ROM is added (FIG. 26).
＜バスラインの構成＞
本発明の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム３００では、各検知器３１０と信号送受信器３７２間の信号（固有アドレス／環境情報／異常情報等）の授受を、異なる２種類の伝送方式にておこなう。
<Bus line configuration>
In the intrinsically safe explosion-
ここで第１の伝送方式は、電源ライン上にマンチェスタ符号化した伝送信号を載せる、マンチェスタ符号化バス給電（Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ－ｃｏｄｅｄ Ｂｕｓ Ｐｏｗｅｒｅｄ：ＭＢＰ）を用いる。ＭＢＰでは、各検知器１０へ基本消費電流／電圧を供給するとともに、当該電流／電圧を変調させて、マンチェスタ符号のデジタル信号を形成する。例として、非伝送時に検知器３１０へ印加される電圧が３．０［Ｖ］の場合、伝送時は２．０Ｖまで電圧を降下させ、電圧変調（±０．５［Ｖ］）にてデジタル信号を形成する（図５）。電流を変調する場合も同様であり、通信用電流（例えば６［ｍＡ］）を供給し、当該検知器での電流変調（例えば±６［ｍＡ］）にてデジタル信号を形成する（図３）。上記変調については、検知器３１０から信号送受信器３７２への伝送を電流変調にて、反対に信号送受信器３７２から検知器３１０への伝送を電圧変調にて実施する等、使い分けても良い。
Here, the first transmission method uses Manchester-coded Bus Powered (MBP) in which a Manchester-coded transmission signal is placed on a power supply line. The MBP supplies a basic consumption current/voltage to each
第２の伝送方式は平衡型差動伝送（ＬＶＤＳ）であり、対をなす２本の信号伝送線９０Ａにてそれぞれ逆位相の電圧信号を伝送する。両伝送方式は危険箇所への伝送手法として確立された技術であり、信頼性が非常に高い伝送方式となる。本ネットワークでは、伝送方式の異なる両方式をそれぞれ用いて信号伝送することにより、高い冗長性を有するネットワークを実現できる。 A second transmission system is a balanced differential transmission (LVDS), in which voltage signals of opposite phases are transmitted through two signal transmission lines 90A forming a pair. Both transmission methods are techniques that have been established as transmission methods to dangerous locations, and are highly reliable transmission methods. In this network, a network with high redundancy can be realized by transmitting signals using both different transmission systems.
更に上記両データ伝送は、最大でも３０ｋｂｐｓ程度の低い伝送速度で実施する。上記速度であれば、インピーダンス整合を考慮する必要がなく（伝送ラインの分岐による信号反射を考慮する必要が無く）、検知器３１０をツリー状に配置することもできる（図４）。なお、本ネットワークを往復するデータ伝送量は数１０ｂｉｔ程度であり、上記伝送速度でも充分に実用に足る仕様である。
Furthermore, both data transmissions are performed at a low transmission rate of about 30 kbps at maximum. With the above speed, there is no need to consider impedance matching (no need to consider signal reflection due to branching of transmission lines), and
このように、２種類の異なる伝送方式にて信号伝送を冗長化することにより、本ネットワークの信頼性を向上させることができる。 In this way, the reliability of this network can be improved by providing redundancy in signal transmission using two different transmission methods.
なお上記伝送手法は一例であり、例えばその他の手法として、２．０～３．０［Ｖ］の高周波電圧変調にて信号形成する伝送手法等も可能である。 The above transmission method is only an example, and other methods such as a transmission method of forming a signal by high-frequency voltage modulation of 2.0 to 3.0 [V] are also possible.
＜ケーブル部の構成＞
本実施の形態においては、上記で説明した２種類の伝送ライン（ＭＢＰ、差動信号伝送）が、１本のケーブル部９０に収められることを特徴とする（図２参照）。こうすることにより、省配線化による施工コスト低減や、ケーブル誤接続のリスク低減を図れる。加えて上記ケーブル部９０と検知器３１０とをＴ分岐コネクタ９０Ｃを介して接続できるものとすれば、より一層の施工コスト低減につながり、誤接続や検知器３１０の筐体内への異物混入リスクも低減できる。
<Structure of cable part>
This embodiment is characterized in that the above-described two types of transmission lines (MBP, differential signal transmission) are accommodated in one cable section 90 (see FIG. 2). By doing so, it is possible to reduce construction costs by saving wiring and reduce the risk of incorrect cable connection. In addition, if the
＜送受信器の構成＞
本実施の形態においては、下位無線送受信器３６２、送受信器３７３が、信号送受信器３７２と無線子機３７６間の信号（固有アドレス／環境情報／異常情報等）の授受を、無線伝送にておこなう。
<Transmitter/receiver configuration>
In this embodiment, the low-order wireless transmitter/
伝送手法としては、特定小電力無線であるＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）を使用する。ＬＰＷＡは、数ｋｍ～１０ｋｍ程度の近距離を極低消費電流（２０ｍＡ程度）で無線伝送する通信手法の総称であり、主にサブＧＨｚ帯（９２０ＭＨｚ等）を使用する。 As a transmission method, LPWA (Low Power Wide Area), which is a specified low power radio, is used. LPWA is a generic term for communication methods for wireless transmission over short distances of several kilometers to 10 kilometers with extremely low current consumption (approximately 20 mA), and mainly uses the sub-GHz band (920 MHz, etc.).
＜低消費電流＞
本発明の実施の形態においては、検知器３１０、３１０Ａの省電力制御や、省電力化された各種通信を用いる。これにより、各検知器３１０、３１０Ａだけでなく、電源部３７４や信号送受信器３７２、ならびに送受信器３７３についても、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される本質安全防爆仕様を満たすことができ、本質安全防爆型検知システム３００全体が当該箇所へ設置される。
<Low current consumption>
In the embodiment of the present invention, power-saving control of
ここで、以下に、１００台の検知器３１０を１本のケーブル部９０に接続した場合の、１日あたりに本質安全防爆型検知システム３００で要する全消費電流の計算例を示す。
Here, a calculation example of the total current consumption required by the intrinsically safe explosion-
まず、計算条件は、以下の通りとする。
有線通信はLVDS（350mV、3.5mA、30kbps）であり、無線通信はLPWA（20ｍW、4.4kbps）である。検知器の動作消費電力は２V、0.5mAであり、検知器のスリープ時電力は2V、3.5[μA]である。検知器の通信容量は大凡100bitであり、接続台数は約１００台である。また、通信は１日８回（３時間に１回）であり、電池容量を５Ahとする。
First, the calculation conditions are as follows.
Wired communication is LVDS (350mV, 3.5mA, 30kbps) and wireless communication is LPWA (20mW, 4.4kbps). The operating power consumption of the detector is 2V, 0.5mA, and the sleep power of the detector is 2V, 3.5[μA]. The communication capacity of the detector is approximately 100 bits, and the number of connected devices is about 100. It is assumed that communication is performed 8 times a day (once every 3 hours) and the battery capacity is 5 Ah.
電池容量については、電池電力量が５[Aｈ]×３[V]＝１５[Wｈ]である。 Regarding the battery capacity, the battery power amount is 5 [Ah]×3 [V]=15 [Wh].
１日あたり有線通信（LVDS）の消費電力量は、以下のように計算される。
１伝送に要する時間は、100［bit］÷30［kbps］＝3.33［ms］である。１００台全て往復通信を行うと、要する時間は、3.33［ms］×100台×２＝0.67［ｓ］である。なお、１回のポーリングを想定し「×２」をしている。
上記を１日８回実施すると、0.67［ｓ］×８［回］＝5.36［ｓ］≒5.5［ｓ］である。消費電力量は、5.0［ｓ］÷3600［ｓ/ｈ］×3.5［ｍA］×350［ｍA］×350［ｍV］＝1.9×10-6［Wｈ］である。
The power consumption of wired communication (LVDS) per day is calculated as follows.
The time required for one transmission is 100 [bit]÷30 [kbps]=3.33 [ms]. If all 100 units perform round-trip communication, the required time is 3.33 [ms]×100 units×2=0.67 [s]. Note that "x2" is assumed assuming one polling.
If the above is performed 8 times a day, 0.67[s]×8[times]=5.36[s]≈5.5[s]. The power consumption is 5.0 [s]÷3600 [s/h]×3.5 [mA]×350 [mA]×350 [mV]=1.9×10 −6 [Wh].
そして、１日当たりの検知器の消費電力量は以下のように計算される。
１台あたりの１日消費電力量は、動作時電力量＋待機時電力量＝［0.5［ｍA］×２［V］×９０ｓ/86400ｓ×8回）］＋［3.5［μA］×２［V］×24ｈ］＝8.33×10-6［Wｈ］＋1.68×10-4［Wｈ］＝1.77×１０-4［Wｈ］である。
従って、１００台あたりの１日消費電力量は、1.77×１０-4［Wｈ］×100≒1.8×１０-2［Wｈ］である。
Then, the power consumption of the detector per day is calculated as follows.
Daily power consumption per unit is: operating power + standby power = [0.5 [mA] x 2 [V] x 90s/86400s x 8 times)] + [3.5 [μA] x 2 [V ]×24h]=8.33×10 −6 [Wh]+1.68×10 −4 [Wh]=1.77×10 −4 [Wh].
Therefore, the daily power consumption per 100 units is 1.77×10 −4 [Wh]×100≈1.8×10 −2 [Wh].
１日あたりの無線通信（LPWA）の消費電流は以下のように計算される。
まず、伝送量は、100［bit］×100［台］＝10000［bit］である。伝送に要する時間は、10000［bit］÷4.4［kbps］×2.5＝4.5［ｓ］である。なお、１回のポーリングを想定し「×２」をしている。
上記を１日８回実施すると、4.5［ｓ］×８［回＝36［ｓ］である。消費電力量は、31.5［ｓ］÷3600［ｓ/ｈ］×２０「ｍW］＝2.0×10-4［Wｈ］である。
待機電力を考慮すると、2.0×10-4［Wｈ］×1.01＝2.02×10-4［Wh］である。つまり、常時、通信電力の1/100程度の待機電力が必要となる。
The current consumption of wireless communication (LPWA) per day is calculated as follows.
First, the transmission amount is 100 [bits]×100 [units]=10000 [bits]. The time required for transmission is 10000[bit]÷4.4[kbps]×2.5=4.5[s]. Note that "x2" is assumed assuming one polling.
If the above is performed 8 times a day, it is 4.5 [s] x 8 [times = 36 [s]. The power consumption is 31.5 [s]/3600 [s/h] x 20 "mW" = 2.0 x 10 -4 [Wh].
Considering the standby power, it is 2.0×10 -4 [Wh]×1.01=2.02×10 -4 [Wh]. In other words, standby power of about 1/100 of communication power is always required.
１日あたり消費電力は、LVDS消費電流＋検知器消費電力＋LPWA消費電流＝1.9×10-6［Wｈ］＋1.8×10-2［Wｈ］＋2.02×10-4［Wｈ］＝18.2×10-3［Wｈ］となる。 Power consumption per day is LVDS consumption current + detector power consumption + LPWA consumption current = 1.9 x 10 -6 [Wh] + 1.8 x 10 -2 [Wh] + 2.02 x 10 -4 [Wh] = 18.2 x 10 -3 [Wh].
従って、上記の計算条件での動作時間は、15［Wh］÷（18.2×10-3［Wｈ］）÷365＝2.2年となる。 Therefore, the operating time under the above calculation conditions is 15 [Wh]÷(18.2×10 −3 [Wh])÷365=2.2 years.
上記の計算例において、各動作別（有線通信／検知器動作／検知器待機／無線通信）での消費電流を比較すると、検知器待機時の消費電流が支配的であり、当該電流を如何に低減できるかが、本質安全防爆型検知システム３００の動作年数となる。
In the above calculation example, when comparing the current consumption for each operation (wired communication/detector operation/detector standby/wireless communication), the current consumption during detector standby is dominant. The operating life of the intrinsically safe explosion-
上記の計算例の通り、例えば待機電力が３．５［μＡ］の場合、市販の電池（フッ化黒煙リチウム電池、電池容量［５Ａｈ］、単２）を１本使用することで、約２年間、電池交換不要で本質安全防爆型検知システム３００を動作させることができる。一方、上記待機電力を４００［ｎＡ］まで低減させた場合（ルネサスエレクトロニクス ＲＥマイコンを使用し、ディープソフトウェアスタンバイモードにてクロックのみ動作させた場合）、同環境にて約１４年間、電池交換不要で本質安全防爆型検知システム３００を動作させることができる。
As shown in the calculation example above, for example, if the standby power is 3.5 [μA], using one commercially available battery (fluoride black smoke lithium battery, battery capacity [5 Ah], AA), about 2 The intrinsically safe explosion-
上記本質安全防爆の仕様では、本質安全性を損なわない対処を施すことで電池の並列接続が認められており、電池２本を並列接続すれば、約２０年間、電池交換不要で本質安全防爆型検知システム３００を動作させることができる。
The above intrinsically safe explosion-proof specifications allow the parallel connection of batteries by taking measures that do not impair intrinsic safety. If two batteries are connected in parallel, there is no need to replace the batteries for about 20 years.
＜本質安全防爆型検知システムの作用＞
次に、本発明の第３の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム３００の作用について説明する。
<Action of the intrinsically safe explosion-proof detection system>
Next, operation of the intrinsically safe explosion-
まず、本質安全防爆型検知システム３００に設置される検知器３１０に対しては、それぞれに個別のアドレスが付与される。これにより、検知器３１０と信号送受信器３７２との間のデータ伝送では、アドレスと各種情報を併せた信号の授受がなされる。例として、ケーブル部９０上に１００台の検知器３１０が接続される場合、アドレス部は７ｂｉｔで表現され、その後ろに数ｂｉｔの環境情報が付け加えられる。
First, individual addresses are assigned to the
また、各検知器３１０、３１０Ａに、各種のセンサ部３２０が接続されると共に、操作部３１６によって、検知内容の種類が設定される。
また、信号送受信器３７２においても、信号送受信器３７２に設けられた操作部の操作を受け付けて、各検知器３１０による検知内容の種類を設定する。
Also, in the signal transmitter/
また、検知器３１０、３１０Ａによって、環境情報の監視又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う処理が、検知内容の種類に応じた監視周期又は検知周期毎に繰り返し実行される。
The
具体的には、信号送受信器３７２の周期管理部３５８は、複数台の検知器３１０の各々に対して、検知器３１０の検知内容の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、電源部３７４からの電力の供給を制御する。電力が供給された検知器３１０は、図２０に示すように、まず、演算処理部３１２を起動し（Ｓ４１）、受信した信号に含まれるアドレスを収納し（Ｓ４２）、センサ部３２０からのセンサ情報を取り込む（Ｓ４３）。センサ情報に基づいて、センサ部３２０の状態を点検すると共に、演算を行い（Ｓ４４）、検知内容の種類が、所定の異常の検知である場合には、演算値を、検知内容の種類に対して予め定められた閾値と比較して、当該所定の異常であるか否かを判定する（Ｓ４５）。そして、検知内容の種類に応じた、環境情報の監視結果、又は所定の異常が検知されたか否かの判定結果を、ケーブル部９０を介して、信号送受信器３７２に対して送信する（Ｓ４６）。そして、演算処理部３１２を停止させる（Ｓ４７）。そして、信号送受信器３７２の周期管理部３５８は、当該検知器３１０に対する電力の供給を停止させ、次の監視周期又は検知周期になると、再び、電源部３７４からの電力を当該検知器３１０に供給する。
Specifically, the
また、検知器３１０Ａでは、図２６に示すように、周期管理部３１６Ａが有するクロック発生部を用いて、検知内容の種類に応じて定められた監視周期又は検知周期に到達したと判断すると、電源部３２６Ａからの電力を供給して、演算処理部３１２を起動する（Ｓ５１、Ｓ５２）。そして、受信した信号に含まれるアドレスが、本アドレスと一致した場合、受信した信号に含まれるアドレスを収納する（Ｓ５３）。センサ部３２０からのセンサ情報を取り込み、センサ情報に基づいて、センサ部３２０の状態を点検すると共に、演算を行い、検知内容の種類が、所定の異常の検知である場合には、演算値を、検知内容の種類に対して予め定められた閾値と比較して、当該所定の異常であるか否かを判定する。そして、検知内容の種類に応じた、環境情報の監視結果、又は所定の異常が検知されたか否かの判定結果を、無線送信部３３０Ａにより、無線子機３７６に対して送信する（Ｓ５４）。そして、環境情報の監視結果、又は所定の異常が検知されたか否かの判定結果を、ＲＯＭに書き込み（Ｓ５５）、周期管理部３１６Ａが有するクロック発生部をリセットし、タイマ設定を行う（Ｓ５６）。そして、周期管理部３１６Ａは、電源部３２６Ａからの電力の供給を停止し、演算処理部３１２を停止させる（Ｓ５７）。そして、周期管理部３１６Ａは、クロック発生部を用いて、次の監視周期又は検知周期になったと判断すると、再び、電源部３２６Ａからの電力を供給して、演算処理部３１２を起動する。
Further, in the
＜データの授受（ポーリング）＞
伝送の方法については、監視周期又は検知周期の制御方法によって異なる。例えば信号送受信器３７２で周期制御をおこなう場合は、当該信号送受信器３７２からのポーリング（問いかけ）にてデータ伝送をおこなう（図２７）。
<Data transfer (polling)>
The method of transmission differs depending on the method of controlling the monitoring period or detection period. For example, when periodic control is performed by the signal transmitter/
具体的には、信号送受信器３７２から各検知器３１０（各アドレス）に対して順に情報取得要求信号を出力し（Ｓ１８１）、指定された検知器３１０が当該情報（アドレス及び環境情報／異常なし／異常あり等）を出力する（Ｓ１８２）。これをアドレス順に各検知器３１０に対して実施し、１サイクルが完了した時点で収集した情報を上位装置３８０へ出力する。これを一定時間サイクルで繰り返す。
Specifically, the signal transmitter/
なお本情報取得により、後述する断線箇所の特定が可能である。信号送受信器３７２からの情報取得要求信号に対して返答がない検知器３１０の数やアドレスにより、断線箇所の特定が可能となる。
By acquiring this information, it is possible to specify a disconnection location, which will be described later. The disconnection point can be identified by the number and address of the
上記のように、検知器３１０およびネットワークの機能を定期的に診断し上位装置３８０へ伝送することにより、本質安全防爆型検知システム３００の信頼性を向上できるだけでなく、メンテナンスコスト等を低減できる。
As described above, by periodically diagnosing the functions of the
＜データの授受（データ受信失敗時）＞
一方、検知器３１０Ａ単体ごとに周期制御をおこなう場合、各検知器３１０Ａから信号送受信器３７２へ任意周期毎にデータを伝送する（図２８）。ただし本手法では各検知器３１０Ａが単独でデータ伝送をおこなうため、伝送データの混信や消失等のリスクが生じる。したがって、信号送受信器３７２にてデータ受信を正常にできなかった場合、当該信号送受信器３７２からのポーリングにてデータの再伝送を検知器３１０Ａへ指令する。
<Transmitting data (when data reception fails)>
On the other hand, when periodic control is performed for each
具体的には、図２９に示すように、信号送受信器３７２側で複数台の検知器３１０から出力があったと判定された場合、全ての検知器３１０に対して順にアドレスおよび情報取得要求信号を出力し（Ｓ２０１）、指定された各検知器３１０が当該情報（アドレス及び監視情報／異常なし／異常あり等）を出力する（Ｓ２０２）。これをアドレス順に各検知器３１０に対して実施し、当該情報を上位装置３８０へ出力する。
Specifically, as shown in FIG. 29, when the signal transmitter/
なお、本情報取得要求信号を全ての検知器３１０Ａへ伝送する必要なく、重要度の高いものや、各検知器３１０Ａの周期を基に衝突しやすいと判断したものに対してのみ実施してもよい。例えば、図２９では、信号送受信器３７２から検知器３１０（１）、３１０（３）、３１０（４）に対してポーリングを実施している。
It should be noted that it is not necessary to transmit this information acquisition request signal to all the
＜断線／短絡対策＞
ケーブル部９０において断線又は短絡時が発生した場合、任意の検知器３１０で監視不可状態（電源供給がなされない状態、信号伝送がなされない状態等）が発生する可能性がある（上記図１３と同様）。本質安全防爆型検知システム３００では、以下の手法にて断線及び短絡の監視を行い、上位装置３８０へ断線／短絡警報を出力する。
<Disconnection/short circuit countermeasures>
If a disconnection or short circuit occurs in the
（断線監視）
本質安全防爆型検知システム３００では、上述したように、検知器３１０の情報取得要求が一定周期でなされる。従って、信号送受信器３７２からの情報取得要求信号に対して応答がない場合、断線の発生を疑う。ここで、検知器３１０に対しては固有のアドレスが付与されるため、上記図１３（Ａ）と同様に、ケーブル部９０上で断線が発生した場合や、上記図１３（Ｂ）と同様に、ケーブル部９０の支線上で断線が発生した場合には、１サイクルの情報取得要求を経て応答がないアドレスを基に、信号送受信器３７２にて断線箇所の特定が可能である。
(disconnection monitoring)
In the intrinsically safe explosion-
（短絡監視）
本質安全防爆型検知システム３００では、上記図１３（Ｃ）と同様に、ケーブル部９０上で短絡が発生した場合や、上記図１３（Ｄ）と同様に、ケーブル部９０の支線上で短絡が発生した場合には、短絡箇所の特定は行えないものの、信号送受信器３７２ないし電源部３７４にて短絡電流を監視することで、短絡を検知することが可能である。
(Short circuit monitoring)
In the intrinsically safe explosion-
以上説明したように、第３の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム３００によれば、複数台の検知器３１０の各々に対して、検知器３１０において監視する環境情報又は検知する異常の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、電源部３７４からの電力の供給を制御することにより、長期間、電池交換不要で本質安全防爆型検知システム３００を動作させることができ、電源部の管理コストを低減することができる。
As described above, according to the intrinsically safe explosion-
また、自身の周期管理を行う検知器３１０Ａによれば、監視する環境情報又は検知する異常の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、電源部からの電力の供給を制御することにより、長期間、電池交換不要で本質安全防爆型検知システム３００を動作させることができ、電源部の管理コストを低減することができる。
Further, according to the
また、検知器の入出力部及び信号送受信器の各々は、複数の信号伝送線で、それぞれ異なる信号伝送手法を用いてデジタル信号の授受を行うことにより、簡易な構成で、信頼性の高い本質安全防爆型検知システムを提供することができる。 In addition, each of the input/output unit of the detector and the signal transmitter/receiver uses multiple signal transmission lines to transmit and receive digital signals using different signal transmission methods. A safe explosion-proof detection system can be provided.
また、複数の信号伝送線を含むケーブル部により、検知器で検知した火災又は異常温度を、ケーブル部の不具合（断線や短絡）が発生した場合でも確実に上位装置へ伝送させ、安全度水準の高い本質安全防爆型検知システムを実現できる。 In addition, the cable section, which includes multiple signal transmission lines, reliably transmits fires or abnormal temperatures detected by the detector to the host device even in the event of cable section failure (disconnection or short circuit). A highly intrinsically safe explosion-proof detection system can be realized.
また、最も技術要求の厳しい危険箇所（ＺＯＮＥ０）での火災／異常温度監視環境を、低コストで実現できる。 In addition, a fire/abnormal temperature monitoring environment can be realized at a low cost in a hazardous area (ZONE0) that requires the most stringent technical requirements.
また、危険箇所に複数台設置された検知器は、一本のケーブル部にＴ分岐で接続されており、非危険箇所に設けられたバリアおよび信号送受信器を介して上位装置と半二重通信を行う。具体的には、検知器から信号送受信器へ伝送される信号（固有アドレス／火災信号／異常温度信号／状態情報等）は、マンチェスタ符号化バス給電による電流信号と、平衡型差動信号伝送による電圧信号の２種類の信号として、冗長化されて伝えられる。また、信号送受信器から検知器へ伝送される信号（アドレス／状態確認信号等）は、検知器へ印加する電圧の変調によって生成される電圧伝送と、差動信号伝送による電圧信号の２種類の信号として、冗長化されて伝えられる。これにより、火災信号又は異常温度を確実に上位装置へ伝達することができる。 In addition, multiple detectors installed in dangerous areas are connected to a single cable with a T-branch, and half-duplex communication with host devices via barriers and signal transmitters/receivers installed in non-hazardous areas. I do. Specifically, the signals transmitted from the detector to the signal transmitter/receiver (unique address/fire signal/abnormal temperature signal/status information, etc.) are current signals by Manchester-encoded bus power supply and by balanced differential signal transmission. They are redundantly transmitted as two types of voltage signals. Signals (address/status confirmation signals, etc.) transmitted from the signal transmitter/receiver to the detector are divided into two types: voltage transmission generated by modulating the voltage applied to the detector and voltage signal by differential signal transmission. It is transmitted redundantly as a signal. As a result, a fire signal or an abnormal temperature can be reliably transmitted to the host device.
また、上記電圧変調による電圧伝送を用いることにより、危険箇所へ供給される電流を抑えることが可能であり、危険箇所へ設置される検知器の数を増やすことができる。 Moreover, by using the voltage transmission based on the voltage modulation, it is possible to suppress the current supplied to the dangerous place, and it is possible to increase the number of detectors installed in the dangerous place.
また、２種の信号伝送をそれぞれ数１０ｋｂｐｓ程度の低い伝送速度で実施することで、ツリー分岐も可能なネットワークとすることができる。 Further, by performing two types of signal transmission at a low transmission rate of about several tens of kbps, a network capable of tree branching can be realized.
また、上記２種類の信号伝送線を１本のケーブル部に収められることで施工コストを低減させる。 In addition, since the above two types of signal transmission lines can be housed in one cable portion, the construction cost can be reduced.
また、信号送受信器からのポーリングにより、検知器およびネットワークの機能を定期的に診断し上位装置へ伝送することにより、本質安全防爆型検知システムの信頼性を向上させ、かつメンテナンスコスト等を低減する。 In addition, by periodically diagnosing the functions of the detector and network through polling from the signal transmitter/receiver and transmitting the results to the host device, the reliability of the intrinsically safe explosion-proof detection system is improved and maintenance costs are reduced. .
また、複数台の検知器から火災信号等が同時出力された場合に、信号送受信器からのポーリングを行うことで火災信号の通信失敗を防ぎ、データの授受に対する信頼性を向上させる。 In addition, when fire signals and the like are simultaneously output from a plurality of detectors, polling from the signal transmitter/receiver prevents fire signal communication failures and improves the reliability of data transfer.
［第４の実施の形態］
＜システム構成＞
以下、本発明の第４の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムについて説明する。なお、第３の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
[Fourth embodiment]
<System configuration>
An intrinsically safe explosion-proof detection system according to a fourth embodiment of the present invention will be described below. Parts having the same configuration as in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
上記図１４と同様に、本発明の第４の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム４００は、複数台の検知器３１０と、バリア３７０Ａ、３７０Ｂと、信号送受信器３７２Ａ、３７２Ｂと、送受信器３７３Ａ、３７３Ｂ、電源部３７４Ａ、３７４Ｂと、上位装置３８０とを備えている。
Similar to FIG. 14 above, the intrinsically safe explosion-proof detection system 400 according to the fourth embodiment of the present invention includes a plurality of
信号送受信器３７２Ａと、複数台の検知器３１０とはケーブル部４９０Ａで接続され、信号送受信器３７２Ｂと、複数台の検知器３１０とはケーブル部４９０Ｂで接続されている。
The signal transmitter/receiver 372A and the
このように、本実施の形態では、ケーブル部４９０Ａ、電源部３７４Ａ、信号送受信器３７２Ａ、及びバリア３７０Ａを含む第１中位構成と、ケーブル部４９０Ｂ、電源部３７４Ｂ、信号送受信器３７２Ｂ、及びバリア３７０Ｂを含む第２中位構成と、が設けられている。これに合わせて、各検知器３１０は、入出力部３１４を２つ備え、一方の入出力部３１４は、第１中位構成と接続され、ケーブル部４９０Ａを介して、演算処理部３１２による監視結果又は判定結果をデジタル信号として信号送受信器３７２Ａへ出力するとともに、信号送受信器３７２Ａとデジタル信号を授受する。また、他方の入出力部３１４は、第２中位構成と接続され、ケーブル部４９０Ｂを介して、演算処理部３１２による監視結果又は判定結果をデジタル信号として信号送受信器３７２Ｂへ出力するとともに、信号送受信器３７２Ｂとデジタル信号を授受する。
Thus, in the present embodiment, the first intermediate configuration including the cable section 490A, the power supply section 374A, the signal transmitter/receiver 372A, and the barrier 370A, the cable section 490B, the power supply section 374B, the signal transmitter/receiver 372B, and the barrier A second intermediate configuration including 370B is provided. Accordingly, each
ケーブル部４９０Ａ、４９０Ｂは、上記第１の実施の形態のケーブル部３９０と同様に、信号伝送線３９０Ａ、及び信号伝送線３９０Ｂを備えている。 The cable sections 490A and 490B are provided with signal transmission lines 390A and 390B, like the cable section 390 of the first embodiment.
本質安全防爆型検知システム４００では、ケーブル部４９０Ａ、４９０Ｂから電源部３７４Ａ、３７４Ｂまでのラインを２重化する。このように、ネットワーク二重化を行うことで、断線又は短絡時に監視不可となる状態を回避できる（上記図１５と同様）。具体的には、第３の実施の形態と同様の手法で一方のネットワークでの断線／短絡を信号送受信器３７２Ａ又は３７２Ｂにて検知した場合、上位装置３８０へ短絡警報を出力すると共に、伝送ラインを自動的にもう一方のネットワークへ切替える。これにより、断線又は短絡による火災／異常温度監視不可となる状態を回避でき、信頼性の高い火災監視環境を構築できる。
In the intrinsically safe explosion-proof detection system 400, the lines from the cable sections 490A and 490B to the power supply sections 374A and 374B are duplicated. By duplicating the network in this way, it is possible to avoid a state in which monitoring becomes impossible when there is a disconnection or a short circuit (similar to FIG. 15 above). Specifically, when a disconnection/short circuit in one network is detected by the signal transmitter/receiver 372A or 372B in the same manner as in the third embodiment, a short circuit warning is output to the
なお、検知器３１０に対しては固有のアドレスが付与されるため、上記図１５（Ａ）と同様に、ケーブル部４９０Ｂ上で断線が発生した場合や、上記図１５（Ｂ）と同様に、ケーブル部４９０Ｂの支線上で断線が発生した場合には、１サイクルの情報取得を経て応答がないアドレスを基に、信号送受信器３７２Ｂにて断線箇所の特定が可能である。また、上記図１５（Ｃ）と同様に、ケーブル部４９０Ｂ上で短絡が発生した場合や、上記図１５（Ｄ）と同様に、ケーブル部４９０Ｂの支線上で短絡が発生した場合には、短絡箇所の特定は行えないものの、信号送受信器３７２Ｂないし電源部３７４Ｂにて短絡電流を監視することで、短絡を検知することが可能である。
Since a unique address is assigned to the
以上説明したように、第４の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムによれば、ケーブル部から電源部までのラインを２重化することにより更なる冗長化が図れ、火災又は異常温度監視のための、信頼性の高いネットワークを低コストで実現する。この場合、信号伝送という点では４重系統となる。二重化により、断線や短絡が発生した場合でも、火災又は異常温度の監視環境を継続できる。なお実際の運用においては、ケーブル接続用コネクタを２個設けた検知器を標準品とし、顧客の要求する安全度水準（ＳＩＬ）やコストに応じて二重化の有無を選択可能とすることも可能である。 As described above, according to the intrinsically safe explosion-proof detection system according to the fourth embodiment, further redundancy can be achieved by doubling the line from the cable section to the power supply section, and fire or abnormal temperature To realize a highly reliable network for monitoring at a low cost. In this case, a quadruple system is used in terms of signal transmission. Due to the duplication, even if disconnection or short circuit occurs, the monitoring environment for fire or abnormal temperature can be continued. In actual operation, it is also possible to make the detector with two connectors for cable connection the standard product, and to select whether or not to have duplication according to the safety level (SIL) required by the customer and the cost. be.
＜変形例＞
なお、本発明は、上述した第３、第４の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
<Modification>
The present invention is not limited to the third and fourth embodiments described above, and various modifications and applications are possible without departing from the gist of the present invention.
例えば、検知器において、検知内容の種類毎に検知部を設けておく場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、はじめから検知器における検知内容の種類が分かっている場合には、当該検知内容の種類に対応した検知部のみを備えるように検知器を構成してもよい。 For example, in the detector, the case where a detection unit is provided for each type of detection content has been described as an example, but the present invention is not limited to this. Alternatively, the detector may be configured so as to include only the detection unit corresponding to the type of detection content.
また、検知器３１０、３１０Ａによる検知内容の種類を、操作部の操作により設定する場合を例に説明したが、検知器３１０、３１０Ａが、接続されたセンサ部による監視内容の種類、検知内容の種類を自動で認識するようにしてもよい。
Further, the type of detection content by the
また、第１の伝送方式として、ＭＢＰを用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、電圧変調によるマンチェスタ符号や、イーサネット（登録商標）を使用してもよい。第１の伝送方式として、イーサネット（登録商標）を使用する場合には、ＰｏＥ（Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）という技術で通信線にて給電が可能である。 Also, the case of using MBP as the first transmission method has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and for example, Manchester code based on voltage modulation or Ethernet (registered trademark) may be used. When Ethernet (registered trademark) is used as the first transmission method, power can be supplied through a communication line using a technology called PoE (Power over Ethernet).
検知器３１０、３１０Ａは、環境情報として、湿度、圧力、振動、衝撃、ガス濃度、音、超音波、又は回転を監視するようにしてもよい。また、検知器３１０、３１０Ａは、所定の異常として、湿度、圧力、振動、音、超音波、又は回転に関する異常を検知したか否かを判定するようにしてもよい。
また、検知器が、超音波を監視したり、超音波に関する異常を検知したか否かを判定する場合には、上記図１６に示す検知器１０Ａと同様に、センサ部２０Ａと接続するための接続端子１８Ａと、バリア６８Ａ、７０Ａと、超音波パルス発生部２２Ａと、超音波エコー信号受信部２４Ａと、切替スイッチ２６Ａと、外部電源部２８Ａを接続するための電源接続端子７３Ａと、を備えればよい。また、外部電源部２８Ａは、熱電発電モジュールであり、熱電素子による温度差発電を行い、検知器に給電する。センサ部２０Ａは、複数の超音波振動子２０Ｂを備え、プラント配管ＰＨの表面に、超音波振動子２０Ｂが取り付けられる。また、プラント配管ＰＨの表面に、外部電源部２８Ａの熱電素子２８Ｂが取り付けられる。エコー信号解析部４４Ａは、超音波振動子２０Ｂから受信した超音波エコー信号を解析して、当該超音波振動子２０Ｂが配置された箇所におけるプラント配管ＰＨの減肉状態の判定を行う。
Further, when the detector monitors ultrasonic waves and determines whether or not an abnormality related to ultrasonic waves is detected, the sensor unit 20A is connected to the sensor unit 20A in the same manner as the
［第５の実施の形態］
＜本発明の実施の形態の概要＞
本発明の実施の形態は、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される危険箇所にて、検知器により、環境情報の監視（温度、振動、圧力、ガス濃度、音、超音波、衝撃、回転速度等）、ならびに各種異常状態の検知（火災、温度異常、危険物の漏洩、ガス漏れ等）をおこない、同危険箇所にて当該信号を上位へ無線伝送する本質安全防爆型検知システムに係るものである。
[Fifth Embodiment]
<Overview of Embodiments of the Present Invention>
The embodiment of the present invention monitors environmental information (temperature, vibration, pressure, gas concentration, sound , ultrasonic waves, impact, rotation speed, etc.), as well as detection of various abnormal conditions (fire, temperature anomaly, leakage of dangerous substances, gas leakage, etc.) It relates to an explosion-proof detection system.
本システムは、以下に列挙される性質を有する。 The system has the properties listed below.
（１）１つのグループに複数個（数個から１００個程度）の検知器が含まれ、それぞれが無線通信により、環境情報／異常状態を上位へ伝送する。 (1) One group includes a plurality of detectors (several to about 100 detectors), and each of them transmits environmental information/abnormal status to a higher level by wireless communication.
（２）各種センサ部の仕様を、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される本質安全防爆仕様の検定対象外とすることにより、低コストで、センサ部を含めた系全体が危険箇所に設置される。 (2) The specifications of various sensor parts are not subject to the certification of intrinsically safe explosion-proof specifications stipulated by factory electrical equipment explosion-proof guidelines or IEC (International Electrotechnical Commission) standards. The entire system is installed at the hazardous point.
（３）検知器の動作を、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される本質安全防爆仕様を満たす極低消費電流（μＡオーダー）で実行することにより、電池寿命を伸ばし、電池交換に係るランニングコストも低減させる。 (3) The battery life is extended by operating the detector with an extremely low current consumption (μA order) that meets the intrinsically safe explosion-proof specifications stipulated by the factory electrical equipment explosion-proof guidelines or the IEC (International Electrotechnical Commission) standards. It also reduces running costs associated with battery replacement.
＜システム構成＞
以下、本発明の第５の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムについて説明する。
<System configuration>
An intrinsically safe explosion-proof detection system according to a fifth embodiment of the present invention will now be described.
図３０に示すように、本発明の第５の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム５００は、複数台の検知器５１０と、複数の無線子機５７６と、上位無線送受信器５７８と、上位装置５８０とを備えている。また、複数台の検知器５１０からなる検知器群５８８が、複数設けられている。
As shown in FIG. 30, an intrinsically safe explosion-
上位装置５８０は、ホストコンピュータ５８２と、ＤＣＳ／ＰＬＣ５８４と、リレー盤５８６との何れか一つ又は複数を備えている。上位装置５８０は、上位無線送受信器５７８に接続されており、上位無線送受信器５７８は、無線子機５７６を介して、無線通信で、無線送受信部５７３と接続されている。検知器５１０は、危険箇所に設置され、無線子機５７６と、上位無線送受信器５７８と、上位装置５８０とは、非危険箇所に設置されている。なお、無線子機５７６は、危険箇所に設置されてもよい。
The
また、検知器群５８８から無線子機５７６に集められた情報は、最終的に、上記と異なる検知器群５８８に無線接続される複数の無線子機５７６にて集められた情報と併せて上位無線送受信器５７８へ伝送され、イーサネット等を経由してホストコンピュータ５８２やクラウド上へ集約される。なお、無線送受信部５７３が、無線子機５７６を介さずに上位無線送受信器５７８と直接データの授受をおこなってもよい。
Further, the information collected from the
なお、検知器群５８８には様々な検知器５１０が複数個（数個～１００個程度）含まれており、検知する内容の種類に応じて、環境情報（温度、振動、圧力、ガス濃度、音、超音波、衝撃、回転速度、液面高さ等）、ならびに各種異常状態（火災、温度異常、危険物の漏洩、ガス漏れ等）を上位装置５８０へ伝送する。
The
検知器５１０は、無線通信により、信号（固有アドレス／火災信号／異常温度信号／状態情報等）を無線子機５７６へ伝送する。
The
無線子機５７６は、下位無線送受信器５６２と、信号変換器５６４と、上位無線送受信器５６６とを備えている。下位無線送受信器５６２は、無線送受信部５７３との無線通信を行う。信号変換器５６４は、検知器５１０と上位装置５８０との間におけるデジタル信号の授受の中継を行う。上位無線送受信器５６６は、上位無線送受信器５７８との無線通信を行う。
The
＜検知器の構成＞
各検知器５１０には、消費電力を制御する機能を有するＣＰＵである演算処理部５１２と、操作部５１６と、センサ部５２０と接続するための接続端子５１８と、カウンタ部５２４と、バリア５６８、５７０と、アンテナ５７１と、外部電源を接続するための電源接続端子５７２と、無線送受信部５７３と、電源部５７４と、が含まれる（図３１参照）。
<Structure of detector>
Each
各検知器５１０は、大半をスリープモード又はＣＰＵ停止、電源断状態で過ごし、環境情報の取得時にのみランニングモード（消費電流：数μＡ～数１００μＡ）へ移行する。また、上記環境情報の取得サイクルは検知器５１０によって異なるものの、ランニングモードとなるのは１回あたり約６０～９０［ｓ］程度であり、１日の大半を待機モードにて過ごす。また、各検知器５１０は上記の周期ごとに検知器５１０自体の診断をおこない、取得情報と共に機能情報（診断情報）を上位装置５８０へ送信するようにしてもよい。なお、上記消費電力を制御する機能を有するＣＰＵとしてルネサスエレクトロニクス株式会社製のＲＥマイコン（ＳＯＴＢ）がある。
Each
操作部５１６は、センサ部５２０の種類や、検知器５１０による検知内容の種類の設定を受け付ける。
The
カウンタ部５２４は、クロック発生部、リアルタイムクロック、又はカウンタを有し、検知内容の種類に応じて定められた監視周期又は検知周期の間隔で、電源部５７４又は外部電源からの電源を供給し、演算処理部５１２を起動して上位装置５８０へ各種情報を伝送させ、その後、電源の供給を停止し、演算処理部５１２を停止させる。検知器５１０の待機時は、カウンタ部５２４のクロック発生部、リアルタイムクロック、又はカウンタのみが動作する。
The
バリア５６８、５７０は、演算処理部５１２へ供給されるエネルギーを制限し、断線又は短絡時に生じる過電圧や過電流を、着火に至る火花が発生しないレベルに抑える役割を担う。
The
無線送受信部５７３は、アンテナ５７１により無線通信で上位装置５８０との間におけるデジタル信号の送受信を行う。また、無線送受信部５７３は、上位装置５８０から無線通信で受信した信号を取得し、演算処理部５１２へ出力する。
The radio transmission/
電源部５７４は、バリア５７０及びカウンタ部５２４を介して、検知器５１０の各部に電力を供給する。また、電源部５７４は、バリア５７０を介して、無線送受信部５７３に電力を供給する。外部電源としては、発電モジュールを用いる。例えば、上記図１６に示す外部電源部２８Ａと同様に、熱電発電モジュールであり、熱電素子による温度差発電を行い、検知器５１０に給電する。なお、外部電源は、熱電発電以外の発電モジュールであってもよく、例えば、太陽電池であってもよい。また、プラント配管を対象とする場合には、上記図１７と同様に、外部電源の熱電素子を、プラント配管の表面に取り付けてもよい。
The
なお、異常状態を検知する検知器のように、異常判定のために装置にセンサ情報（ライブ情報）の蓄積が必要な場合もある。この場合、ＣＰＵの停止又は電源断に合わせて当該マイコン内のＲＡＭ情報が削除されるため、ＳＲＡＭ５７７への書き込みプロセスが行われる。
In some cases, such as a detector that detects an abnormal state, it is necessary for the device to store sensor information (live information) for abnormality determination. In this case, the RAM information in the microcomputer is deleted when the CPU is stopped or the power is turned off, so a process of writing to the
＜検知器の接続端子の構成＞
図３２に示すように、接続端子５１８は、電源供給用端子５１８１、ＧＮＤ接続用端子５１８２、第１センサ入力用端子５１８３、第２センサ入力用端子５１８４、第１出力信号用端子５１８５、第２出力信号用端子５１８６、アナログ入力用端子５１８７、及びチップセレクト用端子５１８８を備えている。
<Structure of detector connection terminals>
As shown in FIG. 32, the
センサ部５２０の種類に応じて、電源供給用端子５１８１、ＧＮＤ接続用端子５１８２、第１センサ入力用端子５１８３、第２センサ入力用端子５１８４、第１出力信号用端子５１８５、第２出力信号用端子５１８６、アナログ入力用端子５１８７、及びチップセレクト用端子５１８８のうちの一部又は全部が、センサ部５２０と接続される。
Depending on the type of the
また、電源供給用端子５１８１及びＧＮＤ接続用端子５１８２は、後述する電源制御部５３８と接続される。また、第１センサ入力用端子５１８３、第２センサ入力用端子５１８４、第１出力信号用端子５１８５、第２出力信号用端子５１８６、アナログ入力用端子５１８７、及びチップセレクト用端子５１８８は、後述する信号取得部５２６と接続される。
Also, the
＜検知器の演算処理部の構成＞
検知器５１０の演算処理部５１２は、ＣＰＵで構成されている。演算処理部５１２を、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図３３に示すように、演算処理部５１２は、信号取得部５２６、検知部群５２８、入出力データ管理部５３０、周期管理部５３２、受信信号管理部５３４、送信信号管理部５３６、及び電源制御部５３８を備えている。
<Configuration of the arithmetic processing unit of the detector>
The
信号取得部５２６は、接続端子５１８及びバリア５６８を介してセンサ部５２０からの信号を取得する。
The
信号取得部５２６は、赤外線信号取得部５２６Ａ、加速度信号取得部５２６Ｂ、抵抗値信号取得部５２６Ｃ、温度信号取得部５２６Ｄ、湿度信号取得部５２６Ｅ、ガス信号取得部５２６Ｆ、圧力信号取得部５２６Ｇ、及び超音波信号取得部５２６Ｈを備えている。
The
赤外線信号取得部５２６Ａは、接続されたセンサ部５２０が、各々波長域が異なる赤外線を検出する複数の検出素子である場合に、複数の検出素子から、検出した赤外線の強度を表すセンサ情報を取得する。
Infrared
加速度信号取得部５２６Ｂは、接続されたセンサ部５２０が、加速度センサである場合に、加速度を表すセンサ情報を取得する。
Acceleration
抵抗値信号取得部５２６Ｃは、接続されたセンサ部５２０が、漏れた液体に触れることにより抵抗値が変化する漏液センサである場合に、抵抗値を表すセンサ情報を取得する。
The resistance value
温度信号取得部５２６Ｄは、接続されたセンサ部５２０が、温度センサ（例えば、熱電対）である場合に、温度を表すセンサ情報を取得する。
The temperature
湿度信号取得部５２６Ｅは、接続されたセンサ部５２０が、湿度センサである場合に、湿度を表すセンサ情報を取得する。
Humidity
ガス信号取得部５２６Ｆは、接続されたセンサ部５２０が、ガスセンサである場合に、特定ガスの濃度を表すセンサ情報を取得する。
The gas signal acquisition unit 526F acquires sensor information representing the concentration of the specific gas when the
圧力信号取得部５２６Ｇは、接続されたセンサ部５２０が、圧力センサである場合に、圧力を表すセンサ情報を取得する。
The pressure
超音波信号取得部５２６Ｈは、接続されたセンサ部５２０が、超音波センサである場合に、受信した超音波を表すセンサ情報を取得する。この場合には、センサ部５２０として、上記図１６に示すセンサ部２０Ａと同様のものを用いればよい。
The ultrasonic
検知部群５２８は、炎温度用検知部５２８Ａ、振動衝撃用検知部５２８Ｂ、液漏れ用検知部５２８Ｃ、温度用検知部５２８Ｄ、湿度用検知部５２８Ｅ、ガス漏れ用検知部５２８Ｆ、圧力用検知部５２８Ｇ、及び超音波用検知部５２８Ｈを備えている。
The
炎温度用検知部５２８Ａは、赤外線信号取得部５２６Ａによって取得されたセンサ情報に基づいて、温度を監視する。例えば、各々波長域が異なる赤外線を検出する２つの検出素子の信号量を結んで得られる直線の傾きを求め、求められた傾きから、当該傾きと温度との関係を用いて、温度を監視する。そして、炎温度用検知部５２８Ａは、監視された温度が閾値以上である場合に、異常温度を検知したと判定する。あるいは、炎温度用検知部５２８Ａは、赤外線信号取得部５２６Ａによって取得されたセンサ情報に基づいて、炎を検知したか否かを判定する。なお、判定方法については特許文献（国際公開第２０１８／１９８５０４号）に記載の手法と同様であるため、説明を省略する。
The flame
振動衝撃用検知部５２８Ｂは、加速度信号取得部５２６Ｂによって取得されたセンサ情報に基づいて、加速度を監視する。そして、振動衝撃用検知部５２８Ｂは、監視された加速度が閾値以上である場合に、衝撃を検知したと判定する。
The vibration/
液漏れ用検知部５２８Ｃは、抵抗値信号取得部５２６Ｃによって取得されたセンサ情報に基づいて、抵抗値の変化を監視する。そして、液漏れ用検知部５２８Ｃは、抵抗値が閾値以下である場合に、液漏れを検知したと判定する。
The liquid
温度用検知部５２８Ｄは、温度信号取得部５２６Ｄによって取得されたセンサ情報に基づいて、温度を監視する。そして、温度用検知部５２８Ｄは、監視された温度が閾値以上である場合に、異常温度を検知したと判定する。
The
湿度用検知部５２８Ｅは、湿度信号取得部５２６Ｅによって取得されたセンサ情報に基づいて、湿度を監視する。そして、湿度用検知部５２８Ｅは、監視された湿度が閾値以上である場合に、異常湿度を検知したと判定する。
The
ガス漏れ用検知部５２８Ｆは、ガス信号取得部５２６Ｆによって取得されたセンサ情報に基づいて、特定のガスの濃度を監視する。そして、ガス漏れ用検知部５２８Ｆは、監視されたガス濃度が閾値以上である場合に、ガス漏れを検知したと判定する。
The gas
圧力用検知部５２８Ｇは、圧力信号取得部５２６Ｇによって取得されたセンサ情報に基づいて、圧力を監視する。そして、圧力用検知部５２８Ｇは、監視された圧力が閾値以上である場合に、異常圧力を検知したと判定する。
The
超音波用検知部５２８Ｈは、超音波信号取得部５２６Ｈによって取得されたセンサ情報に基づいて、超音波が受信した超音波に関する情報を監視する。この場合には、超音波用検知部５２８Ｈは、上記図１６に示す検知器１０Ａの超音波パルス発生部２２Ａと、超音波エコー信号受信部２４Ａと、切替スイッチ２６Ａと、パルス制御部４０Ａと、エコー信号解析部４４Ａと、切替制御部４６Ａとを備えていればよい。
The
入出力データ管理部５３０は、操作部５１６の操作に応じて、センサ部５２０の種類の設定を受け付けて、赤外線信号取得部５２６Ａ、加速度信号取得部５２６Ｂ、抵抗値信号取得部５２６Ｃ、温度信号取得部５２６Ｄ、湿度信号取得部５２６Ｅ、ガス信号取得部５２６Ｆ、圧力信号取得部５２６Ｇ、及び超音波信号取得部５２６Ｈの何れかを、作動対象として設定する。
The input/output data management unit 530 receives the setting of the type of the
また、入出力データ管理部５３０は、操作部５１６の操作に応じて、検知器５１０による検知内容の種類の設定を受け付けて、炎温度用検知部５２８Ａ、振動衝撃用検知部５２８Ｂ、液漏れ用検知部５２８Ｃ、温度用検知部５２８Ｄ、湿度用検知部５２８Ｅ、ガス漏れ用検知部５２８Ｆ、圧力用検知部５２８Ｇ、及び超音波用検知部５２８Ｈの何れかを、作動対象として設定する。
In addition, the input/output data management unit 530 receives the setting of the type of detection by the
入出力データ管理部５３０は、炎温度用検知部５２８Ａ、振動衝撃用検知部５２８Ｂ、液漏れ用検知部５２８Ｃ、温度用検知部５２８Ｄ、湿度用検知部５２８Ｅ、ガス漏れ用検知部５２８Ｆ、圧力用検知部５２８Ｇ、及び超音波用検知部５２８Ｈの各々で用いられる、閾値を記憶する閾値記憶部（図示省略）を有している。
The input/output data management unit 530 includes a flame
また、入出力データ管理部５３０は、操作部５１６の操作に応じて、炎温度用検知部５２８Ａ、振動衝撃用検知部５２８Ｂ、液漏れ用検知部５２８Ｃ、温度用検知部５２８Ｄ、湿度用検知部５２８Ｅ、ガス漏れ用検知部５２８Ｆ、及び圧力用検知部５２８Ｇの何れかでの異常検知が設定された場合、該当する閾値のデータを出力する。
In addition, the input/output data management unit 530 controls the flame
周期管理部５３２は、検知器５１０による検知内容の種類毎に、監視周期又は検知周期とセンサ周期とを記憶する周期記憶部（図示省略）を有し、操作部５１６の操作に応じて、該当する検知内容の種類に応じた監視周期又は検知周期と、該当するセンサ部５２０の種類に応じたセンサ周期とを、電源制御部５３８及び検知部群５２８に出力する。
The
ここで、検知内容の種類毎の監視周期又は検知周期の一例を、以下に列挙する。下記の通り、収集する情報によってはプレアラームの判定にて検知器の種類に応じた検知周期を短くしたり、反対に長期間正常状態が継続する場合は、更に長い検知周期へ移行できるようにする等の対応をおこなう。例えば、図３４のように、各検知器５１０が、検知内容の種類に応じた監視周期又は検知周期で動作する。
Examples of monitoring cycles or detection cycles for each type of detection content are listed below. As shown below, depending on the information to be collected, the detection cycle can be shortened according to the type of detector in the pre-alarm judgment. take measures such as For example, as shown in FIG. 34, each
検知内容の種類が、炎検知である場合には、高速検出型では、検知周期が５０ｍｓである。この場合、３ｓで炎の判定を行い、３０ｓで復旧する。標準型では、検知周期が５００ｍｓである。この場合、１～２周期連続で炎が検知された場合にプレアラームへ移行し、その後、上記高速検出型と同じ検知周期に移行する。 When the type of detection is flame detection, the detection cycle is 50 ms for the high-speed detection type. In this case, flame determination is performed in 3 seconds, and restoration is performed in 30 seconds. The standard type has a detection period of 500 ms. In this case, when the flame is detected for one or two cycles in succession, the pre-alarm is activated, and then the detection cycle is the same as that of the high-speed detection type.
また、検知器５１０が、炎の位置も検出する場合には、上記の炎判定の後、１０ｓで位置判定を行う。
Further, when the
また、検知内容の種類が炎用異常検知の場合で、異常温度検知（高温度型）であり、２００～４８０℃の範囲の温度を監視する場合には、検知周期が６０ｓである。監視された温度が設定値以上の場合、高温物体であると判断し、１～２周期連続で高温物体であると判断されるとプレアラームへ移行し、例えば１０ｍｉｎ連続で高温物体であると判断されると、異常温度であると判定する。 When the type of detection is abnormal detection for flame, abnormal temperature detection (high temperature type), and the temperature in the range of 200 to 480° C. is monitored, the detection cycle is 60 seconds. If the monitored temperature is higher than the set value, it is judged to be a high-temperature object, and if it is judged to be a high-temperature object for 1 or 2 consecutive cycles, it shifts to a pre-alarm, and for example, it is judged to be a high-temperature object continuously for 10 minutes. Then, it is determined that the temperature is abnormal.
検知内容の種類が炎用異常検知の場合で、異常温度検知（低温度型）であり、８０～２００℃の範囲の温度を監視する場合には、検知周期が１ｈである。監視された温度が設定値以上の場合、異常温度物体であると判断し、１～２周期連続で異常温度物体であると判断されるとプレアラームへ移行し、例えば３ｈ連続で異常温度物体であると判断されると、異常温度であると判定する。 When the type of detection is flame abnormality detection, abnormal temperature detection (low temperature type), and the temperature in the range of 80 to 200° C. is monitored, the detection period is 1 hour. If the monitored temperature is higher than the set value, it is determined to be an abnormal temperature object, and if it is determined to be an abnormal temperature object for 1 or 2 consecutive cycles, it shifts to a pre-alarm. If it is determined that there is, it is determined that the temperature is abnormal.
また、検知内容の種類が温度用検知の場合で、温度監視（高温度型）であり、２００～４８０℃の範囲の温度を監視する場合には、監視周期が６０ｓである。また、検知内容の種類が、温度監視（低温度型）であり、８０～２００℃の範囲の温度を監視する場合には、監視周期が１ｈである。 Further, when the type of detection is temperature detection, temperature monitoring (high temperature type) is used, and the temperature in the range of 200 to 480° C. is monitored, the monitoring cycle is 60 seconds. Further, when the type of detection content is temperature monitoring (low temperature type) and the temperature in the range of 80 to 200° C. is monitored, the monitoring cycle is 1 hour.
また、検知内容の種類が、ガス漏れ検知である場合には、炎の高速検出型と同様に、検知周期が５０ｍｓであるか、標準型と同様に、検知周期が５００ｍｓである。 When the type of detection is gas leak detection, the detection period is 50 ms as in the high-speed flame detection type, or 500 ms as in the standard type.
また、検知内容の種類が、液漏れ検知である場合には、検知周期が１ｈである。監視された抵抗値が５ｈ連続して閾値以下の場合、プレアラームへ移行し、１０ｈ～２４ｈ連続で監視された抵抗値が閾値以下であると判断されると、液漏れを検知したと判定する。 Further, when the type of detection content is liquid leakage detection, the detection period is 1 h. If the monitored resistance value is below the threshold value for 5 consecutive hours, the system shifts to a pre-alarm. .
また、検知内容の種類が、振動衝撃検知である場合には、検知周期が１ｍｓである。監視された加速度が５ｍｓ連続して閾値以上の場合、プレアラームへ移行し、１０ｍｓ～２４ｍｓ連続で監視された加速度が閾値以上であると判断されると、振動衝撃を検知したと判定する。 Further, when the type of detection content is vibration impact detection, the detection period is 1 ms. If the monitored acceleration is equal to or greater than the threshold for 5 ms continuously, the system shifts to a pre-alarm.
電源制御部５３８は、検知器５１０の検知内容の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、電源部５７４又は外部電源からの電力の供給を制御する。また、電源制御部５３８は、センサ部５２０の種類に対して予め定められたセンサ周期に応じて、センサ部５２０への電源部５７４又は外部電源からの電力の供給を制御する。
The
送信信号管理部５３６は、検知部群２８による検知内容をデジタル信号として無線送信部５７３Ｂへ出力する。
The transmission
受信信号管理部５３４は、上位装置５８０から送信されたデジタル信号の授受を行う。
The received
無線受信部５７３Ａは、アンテナ５７１により上位装置５８０から無線通信で受信した信号を取得し、演算処理部５１２へ出力する。
無線送信部５７３Ｂは、演算処理部５１２から出力された信号を、アンテナ５７１により上位装置５８０へ無線通信で送信する。
The
＜下位無線送受信器の構成＞
本実施の形態においては、下位無線送受信器５６２が、検知器５１０と無線子機５７６間の信号（固有アドレス／環境情報／異常情報等）の授受を、無線伝送にておこなう。
<Configuration of Lower Radio Transmitter/Receiver>
In this embodiment, the low-order wireless transmitter/
伝送手法としては、特定小電力無線であるＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）を使用する。ＬＰＷＡは、数ｋｍ～１０ｋｍ程度の近距離を極低消費電流（２０ｍＡ程度）で無線伝送する通信手法の総称であり、主にサブＧＨｚ帯（９２０ＭＨｚ等）を使用する。 As a transmission method, LPWA (Low Power Wide Area), which is a specified low power radio, is used. LPWA is a generic term for communication methods for wireless transmission over short distances of several kilometers to 10 kilometers with extremely low current consumption (approximately 20 mA), and mainly uses the sub-GHz band (920 MHz, etc.).
＜低消費電流＞
本発明の実施の形態においては、検知器５１０の省電力制御や、省電力化された各種通信を用いる。これにより、各検知器５１０が、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される本質安全防爆仕様を満たすことができ、本質安全防爆型検知システム５００全体が当該箇所へ設置される。
<Low current consumption>
In the embodiment of the present invention, power-saving control of the
センサ部５２０として検知器５１０に接続される各種センサの電気的な仕様は、１．５Ｖ以下であり、１００ｍＡ以下であり、かつ、２５ｍＷ以下である。これにより、各種センサ部５２０の仕様を、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される本質安全防爆仕様の検定対象外とすることができる。なお、全ての種類のセンサ部５２０の仕様を、１．５Ｖ以下であり、１００ｍＡ以下であり、かつ、２５ｍＷ以下とする必要はなく、一部の種類のセンサ部５２０の仕様は、１．５Ｖ以上、１００ｍＡ以上、又は、２５ｍＷ以上であってもよい。この場合には、当該種類のセンサ部５２０を、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される本質安全防爆仕様の検定対象とすればよい。
The electrical specifications of various sensors connected to the
＜本質安全防爆型検知システムの作用＞
次に、本発明の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム５００の作用について説明する。
<Action of the intrinsically safe explosion-proof detection system>
Next, operation of the intrinsically safe explosion-
まず、本質安全防爆型検知システム５００に設置される検知器５１０に対しては、それぞれに個別のアドレスが付与される。これにより、検知器５１０と上位装置５８０との間のデータ伝送では、アドレスと各種情報を併せた信号の授受がなされる。例として、１００台の検知器５１０を含む場合、アドレス部は７ｂｉｔで表現され、その後ろに数ｂｉｔの環境情報が付け加えられる。
First, individual addresses are assigned to the
また、各検知器５１０に、各種のセンサ部２０が接続されると共に、操作部５１６によって、センサ部５２０の種類及び検知内容の種類が設定される。
例えば、操作部５１６によって、センサ部５２０の種類として赤外線を検出する複数の検出素子が設定され、検知内容の種類として異常温度の検知が設定されると、赤外線信号取得部２６Ａ及び炎温度用検知部５２８Ａが作動対象として設定される。
For example, when a plurality of detection elements for detecting infrared rays are set as the type of the
そして、赤外線信号取得部５２６Ａは、赤外線を検出する検出素子に対するセンサ周期毎に、検出した赤外線の強度を表すセンサ情報を取得する。また、炎温度用検知部５２８Ａは、異常温度の検知に対する検知周期毎に、異常温度に関する閾値を用いて、異常温度であるか否かを判定する。
Then, the infrared
また、操作部５１６によって、センサ部５２０の種類として温度センサが設定され、検知内容の種類として温度の監視が設定されると、温度信号取得部５２６Ｄ及び温度用検知部５２８Ｄが作動対象として設定される。
Further, when a temperature sensor is set as the type of the
そして、温度信号取得部５２６Ｄは、温度センサにするセンサ周期毎に、温度を表すセンサ情報を取得する。また、温度用検知部５２８Ｄは、温度の監視に対する監視周期毎に、取得した温度を表すセンサ情報を出力する。
Then, the temperature
このように、検知器５１０によって、環境情報の監視又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う処理が、検知内容の種類に応じた監視周期又は検知周期毎に繰り返し実行される。
In this manner, the
具体的には、検知器５１０では、図３５に示すように、カウンタ部５２４が有するクロック発生部を用いて、検知内容の種類に応じて定められた監視周期又は検知周期に到達したと判断すると、電源部５７４からの電力を供給して、演算処理部５１２を起動する（Ｓ５５１、Ｓ５５２）。そして、受信した信号に含まれるアドレスが、当該検知器５１０のアドレスと一致した場合、受信した信号に含まれるアドレスを収納する（Ｓ５５３）。センサ部５２０からのセンサ情報を取り込み、センサ情報に基づいて、センサ部５２０の状態を点検すると共に、演算を行い、検知内容の種類が、所定の異常の検知である場合には、演算値を、検知内容の種類に対して予め定められた閾値と比較して、当該所定の異常であるか否かを判定する。そして、検知内容の種類に応じた、環境情報の監視結果、又は所定の異常が検知されたか否かの判定結果を、無線送信部５７３Ｂにより、無線子機５７６に対して送信する（Ｓ５５４）。そして、環境情報の監視結果、又は所定の異常が検知されたか否かの判定結果を、ＳＲＡＭ５７７に書き込み（Ｓ５５５）、カウンタ部５２４が有するクロック発生部をリセットし、タイマ設定を行う（Ｓ５５６）。そして、電源制御部５３８は、電源部５７４からの電力の供給を停止し、演算処理部５１２を停止させる（Ｓ５５７）。そして、電源制御部５３８は、カウンタ部５２４のクロック発生部を用いて、次の監視周期又は検知周期になったと判断すると、再び、電源部５７４からの電力を供給して、演算処理部５１２を起動する。
Specifically, as shown in FIG. 35, the
また、上記Ｓ５５４の動作におけるセンサ部５２０と検知器５１０との間のデータのやりとりについて、図３６を用いて説明する。図３６に示すやりとりが、センサ周期毎に繰り返し行われる。
Data exchange between the
まず、検知器５１０より、センサ部５２０に対してデータ要求を行うと共に（Ｓ５８１）、センサ部５２０に電源を供給し、センサ部５２０を起動する（Ｓ５８２）。そして、検知器５１０により、センサ部５２０に対して、検知内容の種類に応じた条件設定を行い（Ｓ５８３）、センサ部５２０の状態を点検する（Ｓ５８４）。
First, the
そして、センサ部５２０は、センサ情報を取得し（Ｓ５８５）、取得したセンサ情報を、検知器５１０へ出力する（Ｓ５８６）。
Then, the
また、検知器５１０から上位装置５８０へのデータ送信におけるデータのやりとりについて、図３７を用いて説明する。
Also, data exchange in data transmission from the
まず、検知器５１０から上位装置５８０へデータを送信すると（Ｓ５９１）、一定期間、受信モードに移行し、上位装置５８０からＡＣＫメッセージを受信するまで待機する（Ｓ５９２）。そして、上位装置５８０からＡＣＫメッセージを受信すると（Ｓ５９３）、受信モードを終了し、検知器５１０は電源断となる。
First, when data is transmitted from the
なお、受信モードに移行してから一定期間経過しても、上位装置５８０からＡＣＫメッセージを受信しない場合には、更に、一定期間、受信モードで待機する。この一定期間の間に上位装置５８０からＡＣＫメッセージを受信しない場合には、受信モードを終了し、検知器５１０は電源断となる。そして、次の送信時に、ＡＣＫメッセージを受信しなかったデータを、その時点のデータと共に送信する。
Note that if the ACK message is not received from the
ＡＣＫメッセージを受信しないまま受信モードを終了することが所定回数（例えば、３回）繰り返された場合には、送信不良と判断し、検知器５１０は、異常状態であると判断する。
If the receiving mode is terminated without receiving an ACK message repeatedly for a predetermined number of times (eg, three times), it is determined that the transmission has failed, and the
また、上位装置５８０も、検知器５１０から連続して所定回数データを受信できなかった場合には、当該検知器５１０の送信不良と判断する。
Also, when the
以上説明したように、第５の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム５００によれば、検知器５１０が、監視する環境情報又は検知する異常の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、電源部からの電力の供給を制御することにより、長期間、電池交換不要で本質安全防爆型検知システム５００を動作させることができ、電源部の管理コストを低減することができる。
As described above, according to the intrinsically safe explosion-
また、各検知器５１０は、監視する環境情報の様々な種類、又は検知する異常の様々な種類に対応することができる。
Also, each
＜変形例＞
なお、本発明は、上述した第５の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
<Modification>
The present invention is not limited to the fifth embodiment described above, and various modifications and applications are possible without departing from the gist of the present invention.
例えば、複数台の検知器のうちの少なくとも１台が、無線子機として機能し、他の検知器の送信データを収集して、まとめて、上位装置へ送信するようにしてもよい。この場合には、各検知器が、全て無線子機となる機能を有しており、無線子機として指名された検知器が、送受信可能となり、残りの検知器が、送信専用となる。無線子機として指名された検知器は、監視周期又は検知周期が異なる他の検知器からの送信データの収集が完了し、上位装置へ送信した後は、他の検知器の中から、少なくとも１台を、次の無線子機として指名し、その後、送信専用となる。 For example, at least one of a plurality of detectors may function as a wireless slave device, collect transmission data from other detectors, collect them, and transmit them to the host device. In this case, all of the detectors have a function of becoming a wireless slave device, the detector designated as the wireless slave device can transmit and receive, and the remaining detectors are dedicated to transmission. After the detector designated as the wireless slave unit completes collection of transmission data from other detectors with different monitoring cycles or detection cycles and transmits it to the host device, at least one of the other detectors The base is nominated as the next wireless handset, after which it becomes transmit-only.
また、センサ部５２０の種類及び検知器５１０による検知内容の種類を、操作部の操作により設定する場合を例に説明したが、検知器５１０が、接続されたセンサ部の種類、監視内容の種類、検知内容の種類を自動で認識するようにしてもよい。
The type of the
検知器５１０は、環境情報として、音、又は回転を監視するようにしてもよい。また、検知器１０は、所定の異常として、音、又は回転に関する異常を検知したか否かを判定するようにしてもよい。
また、上位装置と無線通信により接続されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。上位装置と有線で接続されていてもよい。例えば、図３８に示すように、信号変換器７２が、上位装置８０と有線ネットワーク９２を介して接続され、異常検知器１０と上位装置８０との間における信号の授受の中継を行うようにしてもよい。異常検知器１０は、危険個所に設置され、バリア７０と、信号変換器７２と、電源部７４と、上位装置８０とは、非危険個所に設置されていてもよい。また、有線ネットワーク９２として、上位装置の通信仕様に応じてＥｔｈｅｒｎｅｔ（Ｒ）やＲＳ－４８５等を選択可能である。
Also, although the case where the device is connected to the host device by wireless communication has been described as an example, the present invention is not limited to this. It may be connected to a host device by wire. For example, as shown in FIG. 38, a
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。 The following additional remarks are disclosed regarding the above embodiments.
（付記項１）
センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部、及び
前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として信号変換器へ出力するとともに、前記信号変換器とデジタル信号を授受する入出力部
を含む複数台の検知器と、
前記複数台の検知器の各々と上位装置との間における信号の授受の中継を行う信号変換器と、
前記複数台の検知器の各々へ電力を供給する電源部と、
前記信号変換器と前記複数台の検知器の各々の前記入出力部との間を接続するように設けられた、前記デジタル信号を伝送するための信号伝送線を含むと共に、前記検知器に対して前記電源部からの電力供給を行う伝送ケーブル部と、
前記上位装置と前記信号変換器との間における信号の授受を無線通信により行う無線送受信部と、
を含む本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 1)
A detection unit that monitors environmental information or determines whether or not a predetermined abnormality has been detected based on sensor information detected by the sensor, and a signal converter that converts the monitoring result or determination result of the detection unit into a digital signal. A plurality of detectors including an input/output unit that outputs to and receives digital signals from the signal converter;
a signal converter that relays transmission and reception of signals between each of the plurality of detectors and a host device;
a power supply unit that supplies power to each of the plurality of detectors;
including a signal transmission line for transmitting the digital signal, provided to connect between the signal converter and the input/output unit of each of the plurality of detectors; a transmission cable unit that supplies power from the power supply unit through
a wireless transmission/reception unit that transmits and receives signals between the higher-level device and the signal converter by wireless communication;
Intrinsically safe detection system including
（付記項２）
前記伝送ケーブル部は、複数の前記信号伝送線を含み、
前記複数台の検知器の各々の前記入出力部及び前記信号変換器の各々は、前記複数の信号伝送線で、それぞれ異なる信号伝送手法を用いて前記デジタル信号の授受を行う、付記項１記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 2)
The transmission cable section includes a plurality of the signal transmission lines,
（付記項３）
前記入出力部及び前記信号変換器の各々は、前記信号伝送手法の一つとして、前記入出力部へ印加される電圧の変調又は電圧の振幅により生成される前記デジタル信号を用いて、前記デジタル信号の授受を行う付記項２記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 3)
Each of the input/output unit and the signal converter uses the digital signal generated by modulation or amplitude of the voltage applied to the input/output unit as one of the signal transmission methods, The intrinsically safe explosion-proof detection system according to appendix 2, which exchanges signals.
（付記項４）
前記入出力部及び前記信号変換器の各々は、前記信号伝送手法の一つとして、前記入出力部から前記信号変換器へ流れる電流を変調して生成される前記デジタル信号を用いて、前記デジタル信号の授受を行う付記項２又は３記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 4)
Each of the input/output unit and the signal converter uses the digital signal generated by modulating the current flowing from the input/output unit to the signal converter as one of the signal transmission methods. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to appendix 2 or 3, which exchanges signals.
（付記項５）
前記入出力部及び前記信号変換器の各々は、前記信号伝送手法の一つとして、イーサネット（登録商標）を用いて、前記デジタル信号の授受を行うと共に、前記電力供給を行う付記項２～付記項４の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 5)
Each of the input/output unit and the signal converter uses Ethernet (registered trademark) as one of the signal transmission methods to transmit and receive the digital signal and to supply the power. Item 5. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of Item 4.
（付記項６）
前記伝送ケーブル部は、前記複数の信号伝送線を収めた１本の伝送ケーブルで構成される付記項２～付記項５の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 6)
The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of appendices 2 to 5, wherein the transmission cable section is composed of a single transmission cable containing the plurality of signal transmission lines.
（付記項７）
前記電源部は、一次電池、二次電池、又は発電モジュールで構成される付記項１～付記項６の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 7)
The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of
（付記項８）
前記発電モジュールは、太陽電池又は熱電発電モジュールである付記項７記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 8)
8. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to claim 7, wherein the power generation module is a solar cell or a thermoelectric power generation module.
（付記項９）
前記入出力部と前記信号変換器との間に設けられた、前記電源部から供給される電流及び電圧を制限するためのバリア部を更に含む付記項１～付記項８の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 9)
9. The device according to any one of
（付記項１０）
前記複数台の検知器の各々は、前記伝送ケーブル部に接続され、
前記複数台の検知器の各々が、前記信号変換器と双方向通信を行う付記項１～付記項９の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 10)
Each of the plurality of detectors is connected to the transmission cable section,
The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of
（付記項１１）
前記複数台の検知器の各々に対して固有のアドレスが予め付与されており、
前記検知器と前記信号変換器との間で授受される前記デジタル信号は、前記検知器のアドレスを含む、付記項１～付記項１０の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 11)
A unique address is assigned in advance to each of the plurality of detectors,
The intrinsically safe detection system according to any one of
（付記項１２）
前記信号変換器は、一定時間毎にポーリングにて各検知器の状態、前記伝送ケーブル部の状態、及び判定結果を順に監視し、前記検知器の状態又は前記伝送ケーブル部の状態が異常状態である場合、若しくは前記判定結果が前記所定の異常を検知したことを示す場合、又は
前記検知器から前記所定の異常を検知したことを示す前記判定結果のデジタル信号の出力があった場合には、上位装置へ所定のメッセージを無線通信により伝送する付記項１～付記項１１の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 12)
The signal converter sequentially monitors the state of each detector, the state of the transmission cable section, and the determination result by polling at regular intervals, and if the state of the detector or the state of the transmission cable section is abnormal, If there is, or if the determination result indicates that the predetermined abnormality has been detected, or if there is a digital signal output of the determination result indicating that the predetermined abnormality has been detected from the detector, 12. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of
（付記項１３）
前記信号変換器は、２台以上の検知器から、前記検知器の状態が異常状態であることを示す前記デジタル信号、又は前記判定結果が前記所定の異常を検知したことを示す前記デジタル信号の出力があった場合に、各検知器の状態及び判定結果を順に監視し、監視結果を上位装置へ伝送する付記項１～付記項１２の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 13)
The signal converter receives from two or more detectors the digital signal indicating that the state of the detector is an abnormal state, or the digital signal indicating that the determination result indicates that the predetermined abnormality has been detected. 13. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of
（付記項１４）
前記伝送ケーブル部の前記異常状態は、前記信号伝送線又は電源ケーブルの断線又は短絡である付記項１３記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 14)
14. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to claim 13, wherein the abnormal state of the transmission cable section is disconnection or short circuit of the signal transmission line or power cable.
（付記項１５）
前記検知器は、複数の入出力部を備え、
前記伝送ケーブル部、前記電源部、及び前記信号変換器を含む中位構成が複数設けられ、
前記複数の入出力部の何れか一つ及び前記複数の中位構成の何れか一つを用いて、前記デジタル信号の授受が行われる付記項１～付記項１４の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 15)
The detector comprises a plurality of input/output units,
A plurality of intermediate structures including the transmission cable unit, the power supply unit, and the signal converter are provided,
The essence according to any one of
（付記項１６）
前記検知部は、前記環境情報として、湿度、圧力、振動、衝撃、ガス濃度、音、超音波、又は回転を監視し、あるいは、前記所定の異常として、温度、湿度、圧力、振動、衝撃、ガス濃度、音、超音波、若しくは回転に関する異常、火災、又は液漏れを検知したか否かを判定する付記項１～付記項１５の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 16)
The detection unit monitors humidity, pressure, vibration, shock, gas concentration, sound, ultrasonic waves, or rotation as the environmental information, or monitors temperature, humidity, pressure, vibration, shock, 16. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of
（付記項１７）
前記検知器、前記電源部、前記信号変換器、前記無線送受信部、及び前記伝送ケーブル部のいずれか又は全部が、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される危険箇所（ZONE 0）に設置される付記項１～付記項１６の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 17)
Any or all of the detector, the power supply unit, the signal converter, the wireless transmission/reception unit, and the transmission cable unit are hazardous areas defined by factory electrical equipment explosion-proof guidelines or IEC (International Electrotechnical Commission) standards. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of
（付記項１８）
前記検知器は、
炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過する第１帯域フィルター、
前記第１帯域とは異なる第２帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第２帯域フィルター、及び
前記第１帯域及び前記第２帯域とは異なる第３帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第３帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、
前記複数の帯域フィルターの各々に対して設けられた、前記帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する検出素子を含む検出部であって、前記複数の帯域フィルターの少なくとも１つに対して設けられた検出素子は、２次元状に配列されたアレイセンサとして構成されている検出部と、
各検出素子によって検出された電気信号に基づいて、温度の監視、又は炎若しくは異常温度を検知したか否かの判定を行う検知部と、
を含む付記項１６記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 18)
The detector is
a first bandpass filter that transmits infrared light in a first band including the peak wavelength of the carbon dioxide resonance radiation band;
a second band-pass filter that transmits infrared light in a second band different from the first band and is provided at a position where the band center is away from the band center of the carbon dioxide resonance radiation band; a plurality of bandpass filters including a third bandpass filter that transmits infrared light in a third band that is different from the second band and that has a band center located away from the band center of the carbon dioxide resonance emission band; ,
A detection unit provided for each of the plurality of band-pass filters and including a detection element that detects infrared light that has passed through the band-pass filter and converts it into an electrical signal, wherein at least one of the plurality of band-pass filters The detection elements provided for one are a detection unit configured as an array sensor arranged in a two-dimensional shape,
a detection unit that monitors the temperature or determines whether a flame or an abnormal temperature is detected based on the electrical signal detected by each detection element;
17. The intrinsically safe detection system of
（付記項１９）
前記検知器は、
配管の表面に配置される複数の超音波振動子の各々において超音波パルスを発生させる超音波パルス発生部と、
前記複数の超音波振動子の各々において超音波パルスを発生させたときの超音波エコー信号を受信する超音波エコー信号受信部と、を更に含み、
前記検知部は、前記超音波エコー信号を解析して、前記配管の減肉状態の判定を行う
付記項１６記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 19)
The detector is
an ultrasonic pulse generator for generating an ultrasonic pulse in each of a plurality of ultrasonic transducers arranged on the surface of the pipe;
an ultrasonic echo signal receiving unit that receives an ultrasonic echo signal when an ultrasonic pulse is generated in each of the plurality of ultrasonic transducers;
17. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to
（付記項２０）
前記複数台の検知器と、前記信号変換器と、前記電源部と、前記伝送ケーブル部と、前記無線送受信部とからなるセットを複数セット含む付記項１～付記項１９の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 20)
Any one of
（付記項２１）
センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部と、
前記検知部による監視結果又は判定結果を、デジタル信号に変換し、無線通信により上位装置へ前記デジタル信号を送信する送受信部と、
電力を供給する電源部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する電源制御部と、
を含む本質安全防爆型検知器。
(Appendix 21)
a detection unit that monitors environmental information or determines whether a predetermined abnormality is detected based on sensor information detected by the sensor;
a transmission/reception unit that converts the monitoring result or determination result by the detection unit into a digital signal and transmits the digital signal to a host device by wireless communication;
a power supply unit that supplies electric power;
a power supply control unit that controls the supply of power from the power supply unit according to a predetermined monitoring cycle or detection cycle for the environmental information or the type of the predetermined abnormality;
Intrinsically safe detectors including
（付記項２２）
センサと接続するための接続端子と、
前記接続端子に接続された前記センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類毎に、予め定められた監視周期又は検知周期を記憶した周期記憶部と、
前記検知部による監視結果又は判定結果を、デジタル信号に変換し、上位装置へ前記デジタル信号を送信する送受信部と、
電力を供給する電源部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対応する前記監視周期又は前記検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する電源制御部と、
を含む本質安全防爆型検知器。
(Appendix 22)
a connection terminal for connecting with a sensor;
a detection unit that monitors environmental information or determines whether or not a predetermined abnormality is detected based on sensor information detected by the sensor connected to the connection terminal;
a cycle storage unit storing a predetermined monitoring cycle or detection cycle for each type of the environment information or the predetermined abnormality;
a transmission/reception unit that converts the monitoring result or determination result by the detection unit into a digital signal and transmits the digital signal to a host device;
a power supply unit that supplies electric power;
a power supply control unit that controls power supply from the power supply unit according to the monitoring cycle or the detection cycle corresponding to the environmental information or the type of the predetermined abnormality;
Intrinsically safe detectors including
（付記項２３）
前記所定の異常の種類毎に、前記所定の異常を検知するための閾値を記憶したセンサ情報記憶部を更に含み、
前記検知部は、前記所定の異常を検知したか否かの判定を行う際に、前記所定の異常の種類に対応する前記閾値を用いて前記判定を行う付記項２２記載の本質安全防爆型検知器。
(Appendix 23)
further comprising a sensor information storage unit storing a threshold value for detecting the predetermined abnormality for each type of the predetermined abnormality,
23. Intrinsically safe explosion-proof detection according to
（付記項２４）
前記送受信部は、無線通信により、上位装置へ前記デジタル信号を送信する付記項２２又は２３記載の本質安全防爆型検知器。
(Appendix 24)
24. The intrinsically safe explosion-proof detector according to
（付記項２５）
前記上位装置は、一定時間毎に前記本質安全防爆型検知器の状態、及び判定結果を順に監視し、前記本質安全防爆型検知器の状態が異常状態である場合、若しくは前記判定結果が前記所定の異常を検知したことを示す場合、又は
前記本質安全防爆型検知器から前記所定の異常を検知したことを示す前記判定結果のデジタル信号の出力があった場合には、前記上位装置より上位の装置へ所定のメッセージを伝送する付記項２１～付記項２４の何れか１項記載の本質安全防爆型検知器。
(Appendix 25)
The host device sequentially monitors the state of the intrinsically safe explosion-proof detector and the judgment result at regular intervals, and if the state of the intrinsically safe explosion-proof detector is abnormal or the judgment result is the predetermined or when a digital signal indicating the detection of the predetermined abnormality is output from the intrinsically safe explosion-proof detector, a higher-level device than the higher-level device 25. The intrinsically safe explosion-proof detector according to any one of
（付記項２６）
前記検知部は、ＲＥマイコン（ＳＯＴＢ）を用いて構成される付記項２１～付記項２５の何れか１項記載の本質安全防爆型検知器。
(Appendix 26)
26. The intrinsically safe explosion-proof detector according to any one of
（付記項２７）
前記本質安全防爆型検知器の待機時の消費電流は、３００ｎＡ以下である付記項２１～付記項２６の何れか１項記載の本質安全防爆型検知器。
(Appendix 27)
27. The intrinsically safe explosion-proof detector according to any one of
（付記項２８）
前記電源制御部は、クロック発生部、リアルタイムクロック、又はカウンタを有し、
前記本質安全防爆型検知器の待機時は、前記電源制御部の前記クロック発生部、前記リアルタイムクロック、又は前記カウンタのみが動作する付記項２１～付記項２７の何れか１項記載の本質安全防爆型検知器。
(Appendix 28)
The power control unit has a clock generator, a real-time clock, or a counter,
28. The intrinsically safe explosion-proof device according to any one of
（付記項２９）
配管の表面に配置される複数の超音波振動子の各々において超音波パルスを発生させる超音波パルス発生部と、
前記複数の超音波振動子の各々において超音波パルスを発生させたときの超音波エコー信号を受信する超音波エコー信号受信部と、を更に含み、
前記検知部は、前記超音波エコー信号を解析して、前記配管の減肉状態の判定を行い、
前記電源部は、発電モジュールである付記項２１～付記項２８の何れか１項記載の本質安全防爆型検知器。
(Appendix 29)
an ultrasonic pulse generator for generating an ultrasonic pulse in each of a plurality of ultrasonic transducers arranged on the surface of the pipe;
an ultrasonic echo signal receiving unit that receives an ultrasonic echo signal when an ultrasonic pulse is generated in each of the plurality of ultrasonic transducers;
The detection unit analyzes the ultrasonic echo signal to determine the thinning state of the pipe,
The intrinsically safe explosion-proof detector according to any one of
（付記項３０）
センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部、及び
前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として信号送受信器へ出力するとともに、前記信号送受信器とデジタル信号を授受する入出力部
を含む複数台の検知器と、
無線通信により、前記検知器と上位装置との間における信号の授受の中継を行う信号送受信器と、
前記複数台の検知器の各々へ電力を供給する電源部と、
前記信号送受信器と前記入出力部との間を接続するように設けられた、前記デジタル信号を伝送するための信号伝送線を含むと共に、前記検知器に対して前記電源部からの電力供給を行う伝送ケーブル部と、
前記複数台の検知器の各々に対して、前記検知器における前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する電源制御部と、
を含む本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 30)
A detection unit that monitors environmental information or determines whether or not a predetermined abnormality has been detected based on sensor information detected by the sensor; a plurality of detectors including an input/output unit that outputs to and receives digital signals from the signal transmitter/receiver;
a signal transmitter/receiver that relays transmission/reception of signals between the detector and a host device by wireless communication;
a power supply unit that supplies power to each of the plurality of detectors;
a signal transmission line for transmitting the digital signal provided to connect between the signal transmitter/receiver and the input/output unit, and supplying power from the power supply unit to the detector; a transmission cable section that performs
Power is supplied from the power supply unit to each of the plurality of detectors according to a predetermined monitoring cycle or detection cycle for the environmental information or the predetermined type of abnormality in the detector. a power control unit that controls the
Intrinsically safe detection system including
（付記項３１）
前記伝送ケーブル部は、複数の信号伝送線を含み、
前記入出力部及び前記信号送受信器の各々は、前記複数の信号伝送線で、それぞれ異なる信号伝送手法を用いて前記デジタル信号の授受を行う付記項３０記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 31)
The transmission cable section includes a plurality of signal transmission lines,
31. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to
（付記項３２）
前記入出力部及び前記信号送受信器の各々は、前記信号伝送手法の一つとして、前記入出力部へ印加される電圧の変調又は電圧の振幅により生成される前記デジタル信号を用いて、前記デジタル信号の授受を行う付記項３１記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 32)
Each of the input/output unit and the signal transmitter/receiver uses the digital signal generated by modulation or amplitude of the voltage applied to the input/output unit, as one of the signal transmission methods. 32. Intrinsically safe explosion-proof detection system according to claim 31 for sending and receiving signals.
（付記項３３）
前記入出力部及び前記信号送受信器の各々は、前記信号伝送手法の一つとして、前記入出力部から前記信号送受信器へ流れる電流を変調して生成される前記デジタル信号を用いて、前記デジタル信号の授受を行う付記項３１又は３２記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 33)
Each of the input/output unit and the signal transmitter/receiver uses the digital signal generated by modulating the current flowing from the input/output unit to the signal transmitter/receiver as one of the signal transmission methods. 33. Intrinsically safe explosion-proof detection system according to
（付記項３４）
前記入出力部及び前記信号送受信器の各々は、前記信号伝送手法の一つとして、イーサネット（登録商標）を用いて、前記デジタル信号の授受を行うと共に、前記電力供給を行う付記項３１～付記項３３の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 34)
Each of the input/output unit and the signal transmitter/receiver uses Ethernet (registered trademark) as one of the signal transmission methods to transmit and receive the digital signal and to supply the power. Item 34. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of Item 33.
（付記項３５）
前記伝送ケーブル部は、前記複数の信号伝送線を収めた１本の伝送ケーブルで構成される付記項３１～付記項３４の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 35)
35. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of additional items 31 to 34, wherein the transmission cable section is composed of a single transmission cable containing the plurality of signal transmission lines.
（付記項３６）
前記電源部は、一次電池、二次電池、又は発電モジュールで構成される付記項３０～付記項３５の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 36)
36. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of
（付記項３７）
前記発電モジュールは、太陽電池又は熱電発電モジュールである付記項３６記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 37)
37. The intrinsically safe sensing system of claim 36, wherein the power generation module is a solar or thermoelectric power generation module.
（付記項３８）
前記入出力部と前記信号送受信器との間に設けられた、前記電源部から供給される電流及び電圧を制限するためのバリアを更に含む付記項３１～付記項３７の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 38)
38. The device according to any one of additional items 31 to 37, further comprising a barrier provided between the input/output unit and the signal transmitter/receiver for limiting current and voltage supplied from the power supply unit. Intrinsically safe explosion-proof detection system.
（付記項３９）
前記複数台の検知器の各々は、前記伝送ケーブル部に接続され、
前記複数台の検知器の各々が、前記信号送受信器と双方向通信を行う付記項３１～付記項３８の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 39)
Each of the plurality of detectors is connected to the transmission cable section,
The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of items 31 to 38, wherein each of the plurality of detectors performs two-way communication with the signal transmitter/receiver.
（付記項４０）
前記複数台の検知器の各々に対して固有のアドレスが予め付与されており、
前記検知器と前記信号送受信器との間で授受される前記デジタル信号は、前記検知器のアドレスを含む、付記項３１～付記項３９の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 40)
A unique address is assigned in advance to each of the plurality of detectors,
40. The intrinsically safe detection system according to any one of items 31 to 39, wherein the digital signal exchanged between the detector and the signal transmitter/receiver includes an address of the detector.
（付記項４１）
前記信号送受信器は、一定時間毎にポーリングにて各検知器の状態、前記伝送ケーブル部の状態、及び判定結果を順に監視し、前記検知器の状態又は前記伝送ケーブル部の状態が異常状態である場合、若しくは前記判定結果が前記所定の異常を検知したことを示す場合、又は
前記検知器から前記所定の異常を検知したことを示す前記判定結果のデジタル信号の出力があった場合には、上位装置へ所定のメッセージを伝送する付記項３１～付記項４０の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 41)
The signal transmitter/receiver sequentially monitors the state of each detector, the state of the transmission cable section, and the determination result by polling at regular intervals, and if the state of the detector or the state of the transmission cable section is abnormal, If there is, or if the determination result indicates that the predetermined abnormality has been detected, or if there is a digital signal output of the determination result indicating that the predetermined abnormality has been detected from the detector, The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of appendices 31 to 40, which transmits a predetermined message to a host device.
（付記項４２）
前記信号送受信器は、２台以上の検知器から、前記検知器の状態が異常状態であることを示す前記デジタル信号、又は前記判定結果が前記所定の異常を検知したことを示す前記デジタル信号の出力があった場合に、各検知器の状態及び判定結果を順に監視し、監視結果を上位装置へ伝送する付記項３１～付記項４１の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 42)
The signal transmitter/receiver receives from two or more detectors the digital signal indicating that the state of the detector is an abnormal state, or the digital signal indicating that the determination result indicates that the predetermined abnormality has been detected. 42. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of appendices 31 to 41, wherein when there is an output, the state and judgment result of each detector are sequentially monitored, and the monitoring result is transmitted to the host device.
（付記項４３）
前記伝送ケーブル部の前記異常状態は、前記信号伝送線又は電源ケーブルの断線又は短絡である付記項４１又は４２記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 43)
43. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to additional item 41 or 42, wherein the abnormal condition of the transmission cable section is disconnection or short circuit of the signal transmission line or power cable.
（付記項４４）
前記検知器は、複数の入出力部を備え、
前記伝送ケーブル部、前記電源部、及び前記信号送受信器を含む中位構成が複数設けられ、
前記複数の入出力部の何れか一つ及び前記複数の中位構成の何れか一つを用いて、前記デジタル信号の授受が行われる付記項３１～付記項４３の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 44)
The detector comprises a plurality of input/output units,
a plurality of intermediate structures including the transmission cable unit, the power supply unit, and the signal transmitter/receiver;
44. The essence according to any one of additional items 31 to 43, wherein the digital signal is exchanged using any one of the plurality of input/output units and any one of the plurality of intermediate configurations. Safe explosion-proof detection system.
（付記項４５）
前記検知部は、前記環境情報として、湿度、圧力、振動、衝撃、ガス濃度、音、超音波、又は回転を監視し、あるいは、前記所定の異常として、温度、湿度、圧力、振動、衝撃、ガス濃度、音、超音波、若しくは回転に関する異常、火災、又は液漏れを検知したか否かを判定する付記項３１～付記項４４の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 45)
The detection unit monitors humidity, pressure, vibration, shock, gas concentration, sound, ultrasonic waves, or rotation as the environmental information, or monitors temperature, humidity, pressure, vibration, shock, 45. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of appendices 31 to 44, which determines whether or not an abnormality related to gas concentration, sound, ultrasonic waves, or rotation, fire, or liquid leakage is detected.
（付記項４６）
前記検知器は、
配管の表面に配置される複数の超音波振動子の各々において超音波パルスを発生させる超音波パルス発生部と、
前記複数の超音波振動子の各々において超音波パルスを発生させたときの超音波エコー信号を受信する超音波エコー信号受信部と、を更に含み、
前記検知部は、前記超音波エコー信号を解析して、前記配管の減肉状態の判定を行う
付記項４５記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 46)
The detector is
an ultrasonic pulse generator for generating an ultrasonic pulse in each of a plurality of ultrasonic transducers arranged on the surface of the pipe;
an ultrasonic echo signal receiving unit that receives an ultrasonic echo signal when an ultrasonic pulse is generated in each of the plurality of ultrasonic transducers;
46. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to additional item 45, wherein the detection unit analyzes the ultrasonic echo signal to determine the thinning state of the pipe.
（付記項４７）
前記検知器、前記電源部、前記信号送受信器、前記伝送ケーブル部、及び前記電源制御部のいずれか又は全部が、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される危険箇所（ZONE 0）に設置される付記項３１～付記項４６の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 47)
Any one or all of the detector, the power supply unit, the signal transmitter/receiver, the transmission cable unit, and the power supply control unit are hazardous areas defined by factory electrical equipment explosion-proof guidelines or IEC (International Electrotechnical Commission) standards. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of appendices 31 to 46, which is installed in (ZONE 0).
（付記項４８）
センサと接続するための接続端子と、
前記センサの種類毎に、センサ情報の取得処理が予め定められており、前記接続端子に接続された前記センサの種類に対応する前記取得処理により、前記センサによって検出されたセンサ情報を取得する取得部と、
環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部であって、前記環境情報又は前記所定の異常の種類毎に、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知処理が予め定められており、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対応する前記検知処理により、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部と、
前記検知部による監視結果又は判定結果を、デジタル信号に変換し、無線通信により、上位装置へ前記デジタル信号を送信する送受信部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類毎に、予め定められた監視周期又は検知周期を記憶した周期記憶部と、
電力を供給する電源部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対応する前記監視周期又は前記検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する電源制御部と、
を含む本質安全防爆型検知器。
(Appendix 48)
a connection terminal for connecting with a sensor;
A sensor information acquisition process is predetermined for each type of the sensor, and the sensor information detected by the sensor is acquired by the acquisition process corresponding to the type of the sensor connected to the connection terminal. Department and
A detection unit that monitors environmental information or determines whether or not a predetermined abnormality is detected, and monitors the environmental information or detects the predetermined abnormality for each type of the environmental information or the predetermined abnormality. A detection process for determining whether or not is predetermined,
a detection unit that monitors environmental information or determines whether or not a predetermined abnormality is detected by the detection process corresponding to the type of the environment information or the predetermined abnormality;
a transmission/reception unit that converts the monitoring result or judgment result by the detection unit into a digital signal and transmits the digital signal to a host device by wireless communication;
a cycle storage unit storing a predetermined monitoring cycle or detection cycle for each type of the environment information or the predetermined abnormality;
a power supply unit that supplies electric power;
a power supply control unit that controls power supply from the power supply unit according to the monitoring cycle or the detection cycle corresponding to the environmental information or the type of the predetermined abnormality;
Intrinsically safe detectors including
（付記項４９）
前記所定の異常の種類毎に、前記所定の異常を検知するための閾値を記憶したセンサ情報記憶部を更に含み、
前記検知部は、前記所定の異常を検知したか否かの判定を行う際に、前記所定の異常の種類に対応する前記閾値を用いて前記判定を行う付記項４８記載の本質安全防爆型検知器。
(Appendix 49)
further comprising a sensor information storage unit storing a threshold value for detecting the predetermined abnormality for each type of the predetermined abnormality,
49. Intrinsically safe explosion-proof detection according to additional item 48, wherein, when determining whether or not the predetermined abnormality is detected, the detection unit uses the threshold value corresponding to the type of the predetermined abnormality to perform the determination. vessel.
（付記項５０）
前記電源部は、一次電池、二次電池、又は発電モジュールで構成される付記項４８又は４９記載の本質安全防爆型検知器。
(Appendix 50)
49. The intrinsically safe explosion-proof detector according to additional item 48 or 49, wherein the power supply unit is composed of a primary battery, a secondary battery, or a power generation module.
（付記項５１）
前記発電モジュールは、太陽電池又は熱電発電モジュールである付記項５０記載の本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 51)
51. The intrinsically safe sensing system of claim 50, wherein the power generation module is a solar or thermoelectric power generation module.
（付記項５２）
前記検知部は、前記環境情報として、湿度、圧力、振動、衝撃、ガス濃度、音、超音波、又は回転を監視し、あるいは、前記所定の異常として、温度、湿度、圧力、振動、衝撃、ガス濃度、音、超音波、若しくは回転に関する異常、火災、又は液漏れを検知したか否かを判定する付記項４８～付記項５１の何れか１項記載の本質安全防爆型検知器。
(Appendix 52)
The detection unit monitors humidity, pressure, vibration, shock, gas concentration, sound, ultrasonic waves, or rotation as the environmental information, or monitors temperature, humidity, pressure, vibration, shock, 52. The intrinsically safe explosion-proof detector according to any one of appendices 48 to 51, which determines whether or not an abnormality related to gas concentration, sound, ultrasonic waves, or rotation, fire, or liquid leakage is detected.
（付記項５３）
前記取得部、前記検知部、及び前記送受信部のいずれか又は全部が、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される危険箇所（ZONE 0）に設置される付記項４８～付記項５２の何れか１項記載の本質安全防爆型検知器。
(Appendix 53)
Any one or all of the acquisition unit, the detection unit, and the transmission/reception unit are installed in a hazardous area (ZONE 0) specified by the factory electrical equipment explosion-proof guidelines or IEC (International Electrotechnical Commission) standards Additional item 48 53. The intrinsically safe explosion-proof detector according to any one of items 52 to 52.
（付記項５４）
前記検知部は、ＲＥマイコン（ＳＯＴＢ）を用いて構成される付記項４８～付記項５３の何れか１項記載の本質安全防爆型検知器。
(Appendix 54)
The intrinsically safe explosion-proof detector according to any one of additional items 48 to 53, wherein the detection unit is configured using an RE microcomputer (SOTB).
（付記項５５）
前記センサの電気的な仕様は、１．５Ｖ以下であり、１００ｍＡ以下であり、かつ、２５ｍＷ以下である付記項４８～付記項５４の何れか１項記載の本質安全防爆型検知器。
(Appendix 55)
55. The intrinsically safe explosion-proof detector according to any one of items 48 to 54, wherein electrical specifications of the sensor are 1.5 V or less, 100 mA or less, and 25 mW or less.
（付記項５６）
前記電源制御部は、クロック発生部、リアルタイムクロック、又はカウンタを有し、
前記本質安全防爆型検知器の待機時は、前記電源制御部の前記クロック発生部、前記リアルタイムクロック、又は前記カウンタのみが動作する付記項４８～付記項５５の何れか１項記載の本質安全防爆型検知器。
(Appendix 56)
The power control unit has a clock generator, a real-time clock, or a counter,
56. The intrinsically safe explosion-proof device according to any one of additional items 48 to 55, wherein only the clock generating unit, the real-time clock, or the counter of the power supply control unit operates when the intrinsically safe explosion-proof detector is on standby. type detector.
（付記項５７）
前記電源部から供給される電流及び電圧を制限するためのバリアと、
前記センサとの間に設けられた、電流及び電圧を制限するためのバリアと、を更に含む付記項４８～付記項５６の何れか１項記載の本質安全防爆型検知器。
(Appendix 57)
a barrier for limiting the current and voltage supplied from the power supply;
57. The intrinsically safe detector of any one of Clauses 48 to 56, further comprising: a barrier for limiting current and voltage provided between said sensor.
（付記項５８）
前記送受信部は、前記検知部による監視結果又は判定結果を、デジタル信号に変換し、無線通信により、他の本質安全防爆型検知器を介して、上位装置へ前記デジタル信号を送信する付記項４８～付記項５７の何れか１項記載の本質安全防爆型検知器。
(Appendix 58)
Additional item 48, wherein the transmitting/receiving unit converts the monitoring result or determination result by the detecting unit into a digital signal, and transmits the digital signal to a host device via another intrinsically safe explosion-proof detector by wireless communication. 58. The intrinsically safe explosion-proof detector according to any one of items 57 to 57.
（付記項５９）
前記送受信部は、前記検知部による監視結果又は判定結果を、デジタル信号に変換し、無線通信により、直接、又は無線子機を介して、上位装置へ前記デジタル信号を送信する付記項４８～付記項５８の何れか１項記載の本質安全防爆型検知器。
(Appendix 59)
The transmitting/receiving unit converts the monitoring result or determination result by the detecting unit into a digital signal, and transmits the digital signal to the host device directly or via a wireless slave device by wireless communication. Item 59. The intrinsically safe explosion-proof detector according to any one of Item 58.
（付記項６０）
配管の表面に配置される複数の超音波振動子の各々において超音波パルスを発生させる超音波パルス発生部と、
前記複数の超音波振動子の各々において超音波パルスを発生させたときの超音波エコー信号を受信する超音波エコー信号受信部と、を更に含み、
前記検知部は、前記超音波エコー信号を解析して、前記配管の減肉状態の判定を行い、
前記電源部は、発電モジュールである付記項４８～付記項５９の何れか１項記載の本質安全防爆型検知器。
(Appendix 60)
an ultrasonic pulse generator for generating an ultrasonic pulse in each of a plurality of ultrasonic transducers arranged on the surface of the pipe;
an ultrasonic echo signal receiving unit that receives an ultrasonic echo signal when an ultrasonic pulse is generated in each of the plurality of ultrasonic transducers;
The detection unit analyzes the ultrasonic echo signal to determine the thinning state of the pipe,
The intrinsically safe explosion-proof detector according to any one of additional items 48 to 59, wherein the power supply unit is a power generation module.
（付記項６１）
付記項４８～付記項６０の何れか１項記載の本質安全防爆型検知器を複数台含み、
前記複数台の本質安全防爆型検知器の各々に対して固有のアドレスが予め付与されており、
前記本質安全防爆型検知器と前記上位装置との間で授受される前記デジタル信号は、前記本質安全防爆型検知器のアドレスを含む本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 61)
Including a plurality of intrinsically safe explosion-proof detectors according to any one of appendices 48 to 60,
A unique address is assigned in advance to each of the plurality of intrinsically safe explosion-proof detectors,
The intrinsically safe explosion-proof detection system, wherein the digital signal exchanged between the intrinsically safe explosion-proof detector and the host device includes an address of the intrinsically safe explosion-proof detector.
（付記項６２）
付記項５９記載の本質安全防爆型検知器を複数台含み、
前記複数台の本質安全防爆型検知器の少なくとも一つが、前記無線子機として機能し、
前記無線子機として機能する前記本質安全防爆型検知器が、前記複数台の本質安全防爆型検知器からの前記デジタル信号を前記上位装置へ送信すると、他の本質安全防爆型検知器が、前記無線子機として機能する本質安全防爆型検知システム。
(Appendix 62)
Including a plurality of intrinsically safe explosion-proof detectors according to item 59,
At least one of the plurality of intrinsically safe explosion-proof detectors functions as the wireless slave device,
When the intrinsically safe explosion-proof detector functioning as the wireless slave unit transmits the digital signals from the plurality of intrinsically safe explosion-proof detectors to the host device, other intrinsically safe explosion-proof detectors Intrinsically safe explosion-proof detection system that functions as a wireless slave unit.
１０、１０Ａ 検知器
１０Ａ 検知器
２０、２０Ａ センサ部
２０Ａ センサ部
２６ 変換部
２８ 検知部群
２９ 演算処理部
２８Ａ 外部電源部
２８Ｂ 熱電素子
４４ 検知部
７２、７２Ａ、７２Ｂ 信号変換器
７４、７４Ａ、７４Ｂ 電源部
１００、２００、３００、４００、５００ 本質安全防爆型検知システム
３１０、３１０Ａ 検知器
３１２ 演算処理部
３１６Ａ 周期管理部
３２０ センサ部
３２６Ａ 電源部
３２８ 検知部群
３５４、３５４Ａ 周期記憶部
３５８ 周期管理部
３７４、３７４Ａ、３７４Ｂ 電源部
５１０ 検知器
５１２ 演算処理部
５１８ 接続端子
５２０ センサ部
５２４ カウンタ部
５２６ 信号取得部
５２８ 検知部群
５３２ 周期管理部
５３８ 電源制御部
５６４ 信号変換器
５７４ 電源部
５８８ 検知器群
ＨＯ 保温材
ＰＨ プラント配管
10,
Claims (17)
前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として信号送受信器へ出力するとともに、前記信号送受信器とデジタル信号を授受する入出力部
を含む複数台の検知器と、
無線通信により、前記検知器と上位装置との間における信号の授受の中継を行う信号送受信器と、
前記複数台の検知器の各々へ電力を供給する電源部と、
前記信号送受信器と前記入出力部との間を接続するように設けられた、前記デジタル信号を伝送するための信号伝送線を含むと共に、前記検知器に対して前記電源部からの電力供給を行う伝送ケーブル部と、
前記複数台の検知器の各々に対して、前記検知器における前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する電源制御部と、
を含む本質安全防爆型検知システム。 A detection unit that monitors environmental information or determines whether or not a predetermined abnormality has been detected based on sensor information detected by the sensor; a plurality of detectors including an input/output unit that outputs to and receives digital signals from the signal transmitter/receiver;
a signal transmitter/receiver that relays transmission/reception of signals between the detector and a host device by wireless communication;
a power supply unit that supplies power to each of the plurality of detectors;
a signal transmission line for transmitting the digital signal provided to connect between the signal transmitter/receiver and the input/output unit, and supplying power from the power supply unit to the detector; a transmission cable section that performs
Power is supplied from the power supply unit to each of the plurality of detectors according to a predetermined monitoring cycle or detection cycle for the environmental information or the predetermined type of abnormality in the detector. a power control unit that controls the
Intrinsically safe detection system including
前記複数台の検知器の各々の前記入出力部は、前記複数の信号伝送線で、それぞれ異なる信号伝送手法を用いて前記デジタル信号の授受を行う、請求項１記載の本質安全防爆型検知システム。 The transmission cable section includes a plurality of the signal transmission lines,
2. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to claim 1 , wherein the input/output unit of each of the plurality of detectors transmits and receives the digital signal using a different signal transmission method using each of the plurality of signal transmission lines. .
前記検知器から前記所定の異常を検知したことを示す前記判定結果のデジタル信号の出力があった場合には、上位装置へ所定のメッセージを伝送する請求項１記載の本質安全防爆型検知システム。 The signal transmitter/receiver sequentially polls each detector at regular time intervals to monitor the state of each detector, the state of the transmission cable unit, and the determination result, and when the state of the unit is abnormal, or when the determination result indicates that the predetermined abnormality has been detected, or output of a digital signal of the determination result indicating that the predetermined abnormality has been detected from the detector 2. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to claim 1 , wherein a predetermined message is transmitted to a host device when there is an error.
前記複数台の本質安全防爆型検知器の各々は、
センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部と、
前記検知部による監視結果又は判定結果を、デジタル信号に変換し、無線通信により上位装置へ前記デジタル信号を送信する送受信部と、
電力を供給する電源部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する電源制御部と、
前記所定の異常の種類毎に、前記所定の異常を検知するための閾値を記憶したセンサ情報記憶部と、
を含み、
前記検知部は、前記所定の異常を検知したか否かの判定を行う際に、前記所定の異常の種類に対応する前記閾値を用いて前記判定を行う本質安全防爆型検知システム。 An intrinsically safe detection system comprising a plurality of intrinsically safe detectors, comprising:
Each of the plurality of intrinsically safe explosion-proof detectors,
a detection unit that monitors environmental information or determines whether a predetermined abnormality is detected based on sensor information detected by the sensor;
a transmission/reception unit that converts the monitoring result or determination result by the detection unit into a digital signal and transmits the digital signal to a host device by wireless communication;
a power supply unit that supplies electric power;
a power supply control unit that controls the supply of power from the power supply unit according to a predetermined monitoring cycle or detection cycle for the environmental information or the type of the predetermined abnormality;
a sensor information storage unit storing a threshold value for detecting the predetermined abnormality for each type of the predetermined abnormality;
including
The intrinsically safe explosion-proof detection system, wherein the detection unit uses the threshold value corresponding to the type of the predetermined abnormality to determine whether or not the predetermined abnormality has been detected .
前記複数台の本質安全防爆型検知器の各々は、
センサと接続するための接続端子と、
前記接続端子に接続された前記センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類毎に、予め定められた監視周期又は検知周期を記憶した周期記憶部と、
前記検知部による監視結果又は判定結果を、デジタル信号に変換し、上位装置へ前記デジタル信号を送信する送受信部と、
電力を供給する電源部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対応する前記監視周期又は前記検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する電源制御部と、
前記所定の異常の種類毎に、前記所定の異常を検知するための閾値を記憶したセンサ情報記憶部と、
を含み、
前記検知部は、前記所定の異常を検知したか否かの判定を行う際に、前記所定の異常の種類に対応する前記閾値を用いて前記判定を行う本質安全防爆型検知システム。 An intrinsically safe detection system comprising a plurality of intrinsically safe detectors, comprising:
Each of the plurality of intrinsically safe explosion-proof detectors,
a connection terminal for connecting with a sensor;
a detection unit that monitors environmental information or determines whether or not a predetermined abnormality is detected based on sensor information detected by the sensor connected to the connection terminal;
a cycle storage unit storing a predetermined monitoring cycle or detection cycle for each type of the environment information or the predetermined abnormality;
a transmission/reception unit that converts the monitoring result or determination result by the detection unit into a digital signal and transmits the digital signal to a host device;
a power supply unit that supplies electric power;
a power supply control unit that controls power supply from the power supply unit according to the monitoring cycle or the detection cycle corresponding to the environmental information or the type of the predetermined abnormality;
a sensor information storage unit storing a threshold value for detecting the predetermined abnormality for each type of the predetermined abnormality;
including
The intrinsically safe explosion-proof detection system, wherein the detection unit uses the threshold value corresponding to the type of the predetermined abnormality to determine whether or not the predetermined abnormality has been detected .
前記複数台の本質安全防爆型検知器の各々は、
センサと接続するための接続端子と、
前記センサの種類毎に、センサ情報の取得処理が予め定められており、前記接続端子に接続された前記センサの種類に対応する前記取得処理により、前記センサによって検出されたセンサ情報を取得する取得部と、
環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部であって、前記環境情報又は前記所定の異常の種類毎に、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知処理が予め定められており、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対応する前記検知処理により、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部と、
前記検知部による監視結果又は判定結果を、デジタル信号に変換し、無線通信により、上位装置へ前記デジタル信号を送信する送受信部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類毎に、予め定められた監視周期又は検知周期を記憶した周期記憶部と、
電力を供給する電源部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対応する前記監視周期又は前記検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する電源制御部と、
前記所定の異常の種類毎に、前記所定の異常を検知するための閾値を記憶したセンサ情報記憶部と、
を含み、
前記検知部は、前記所定の異常を検知したか否かの判定を行う際に、前記所定の異常の種類に対応する前記閾値を用いて前記判定を行う本質安全防爆型検知システム。 An intrinsically safe detection system comprising a plurality of intrinsically safe detectors, comprising:
Each of the plurality of intrinsically safe explosion-proof detectors,
a connection terminal for connecting with a sensor;
A sensor information acquisition process is predetermined for each type of the sensor, and the sensor information detected by the sensor is acquired by the acquisition process corresponding to the type of the sensor connected to the connection terminal. Department and
A detection unit that monitors environmental information or determines whether or not a predetermined abnormality is detected, and monitors the environmental information or detects the predetermined abnormality for each type of the environmental information or the predetermined abnormality. A detection process for determining whether or not is predetermined,
a detection unit that monitors environmental information or determines whether or not a predetermined abnormality is detected by the detection process corresponding to the type of the environment information or the predetermined abnormality;
a transmission/reception unit that converts the monitoring result or judgment result by the detection unit into a digital signal and transmits the digital signal to a host device by wireless communication;
a cycle storage unit storing a predetermined monitoring cycle or detection cycle for each type of the environment information or the predetermined abnormality;
a power supply unit that supplies electric power;
a power supply control unit that controls power supply from the power supply unit according to the monitoring cycle or the detection cycle corresponding to the environmental information or the type of the predetermined abnormality;
a sensor information storage unit storing a threshold value for detecting the predetermined abnormality for each type of the predetermined abnormality;
including
The intrinsically safe explosion-proof detection system, wherein the detection unit uses the threshold value corresponding to the type of the predetermined abnormality to determine whether or not the predetermined abnormality has been detected .
前記本質安全防爆型検知器から前記所定の異常を検知したことを示す前記判定結果のデジタル信号の出力があった場合には、前記上位装置より上位の装置へ所定のメッセージを伝送する請求項６～請求項８の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。 The host device sequentially monitors the state of each intrinsically safe explosion-proof detector and the judgment result at regular intervals, and the state of the intrinsically safe explosion-proof detector is abnormal. or if the judgment result indicates that the prescribed abnormality has been detected, or if there is output of a digital signal indicating that the prescribed abnormality has been detected from the intrinsically safe explosion-proof detector. 9. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of claims 6 to 8 , wherein a predetermined message is transmitted from the host device to the host device when the above-mentioned device is detected.
前記所定の異常の種類毎に、前記所定の異常を検知するための閾値を記憶したセンサ情報記憶部を更に含み、
前記検知部は、前記所定の異常を検知したか否かの判定を行う際に、前記所定の異常の種類に対応する前記閾値を用いて前記判定を行う請求項１～請求項５の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。 The detector is
further comprising a sensor information storage unit storing a threshold value for detecting the predetermined abnormality for each type of the predetermined abnormality,
6. The detection unit according to any one of claims 1 to 5 , wherein when determining whether or not the predetermined abnormality is detected, the detection unit uses the threshold value corresponding to the type of the predetermined abnormality to perform the determination. 2. The intrinsically safe explosion-proof detection system according to claim 1.
前記検知器の待機時は、前記電源制御部の前記クロック発生部、前記リアルタイムクロック、又は前記カウンタのみが動作する請求項１～請求項１１の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。 The power control unit has a clock generator, a real-time clock, or a counter,
The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of claims 1 to 11, wherein only the clock generator, the real-time clock, or the counter of the power control unit operates when the detector is on standby. .
炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過する第１帯域フィルター、
前記第１帯域とは異なる第２帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第２帯域フィルター、及び
前記第１帯域及び前記第２帯域とは異なる第３帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第３帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、
前記複数の帯域フィルターの各々に対して設けられた、前記帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する検出素子を含む検出部であって、前記複数の帯域フィルターの少なくとも１つに対して設けられた検出素子は、２次元状に配列されたアレイセンサとして構成されている検出部と、を更に含み、
前記検知部は、各検出素子によって検出された電気信号に基づいて、温度の監視、又は炎若しくは異常温度を検知したか否かの判定を行う
請求項１～請求項１２の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。 The detector is
a first bandpass filter that transmits infrared light in a first band including the peak wavelength of the carbon dioxide resonance radiation band;
a second band-pass filter that transmits infrared light in a second band different from the first band and is provided at a position where the band center is away from the band center of the carbon dioxide resonance radiation band; a plurality of bandpass filters including a third bandpass filter that transmits infrared light in a third band that is different from the second band and that has a band center located away from the band center of the carbon dioxide resonance emission band; ,
A detection unit provided for each of the plurality of band-pass filters and including a detection element that detects infrared light that has passed through the band-pass filter and converts it into an electrical signal, wherein at least one of the plurality of band-pass filters The detection elements provided for one further include a detection unit configured as an array sensor arranged in a two-dimensional shape,
13. The detector according to any one of claims 1 to 12 , wherein the detector monitors the temperature or determines whether a flame or an abnormal temperature is detected based on the electrical signal detected by each detector. Intrinsically safe detection system.
前記複数の超音波振動子の各々において超音波パルスを発生させたときの超音波エコー信号を受信する超音波エコー信号受信部と、を更に含み、
前記検知部は、前記超音波エコー信号を解析して、前記配管の減肉状態の判定を行い、
前記電源部は、発電モジュールである請求項１～請求項１３の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。 an ultrasonic pulse generator for generating an ultrasonic pulse in each of a plurality of ultrasonic transducers arranged on the surface of the pipe;
an ultrasonic echo signal receiving unit that receives an ultrasonic echo signal when an ultrasonic pulse is generated in each of the plurality of ultrasonic transducers;
The detection unit analyzes the ultrasonic echo signal to determine the thinning state of the pipe,
The intrinsically safe explosion-proof detection system according to any one of claims 1 to 13 , wherein the power supply unit is a power generation module.
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