JP7488551B2 - 本質安全防爆型検知システム - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

また、工場電気設備防爆指針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。

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、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒという名称で当該層の仕様が検討されており、２０２０年末にはＩＥＥＥ ８０２へ加えられる見込みである。

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）。

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。

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。

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。

特開１９９３－２２７５６９号公報 特開１９９７－６４７９６号公報 特開１９９７－６５４４１号公報 特開２００６－１１６４２号公報 特開２０１０－１８２１７４号公報 特開２０１３－２１１８２９号公報 特開２０１６－７１４６０号公報 特開２０１８－１０３４６号公報 特開２０１８－４１１２５号公報 特開２０１８－１０３４６号公報 特開２０１８－１２８９１１号公報 特開２０１９－１９３３６２号公報

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。

本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、電源部の管理コストを低減することができ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を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明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無線送受信部と、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。

第２の発明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。

第３の発明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。

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、電源部の管理コストを低減することができる、という効果が得られる。
また、本発明の一態様である本質安全防爆型検知器によれば、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し、かつ、電源部の管理コストを低減することができる

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の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るケーブル部の構成を示す概略図である。 本発明の第１の実施の形態に係る検知器の構成を示す概略図である。 本発明の第１の実施の形態に係る検知器の動作を示すタイムチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る検知器の演算処理部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る信号送受信器の構成を示すブロック図である。 各検知器の動作タイミングを示すシーケンス図である。 順送り回路の一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る検知器の他の例の構成を示す概略図である。 検知器の動作タイミングを示すシーケンス図である。 マンチェスタ符号化バス給電を用いた伝送方式における電圧の変化を示すグラフである。 マンチェスタ符号化バス給電を用いた伝送方式における電流の変化を示すグラフである。 平衡型差動信号伝送を用いた伝送方式を説明するための図である。 平衡型差動信号伝送を用いた伝送方式における電圧の変化を示すグラフである。 検知器をツリー接続した場合のイメージ図である。 マンチェスタ符号化バス給電を用いた伝送方式における電圧の変化を示すグラフである。 無線伝送におけるＬＰＷＡの位置付けを説明するための図である。 ポーリング時の本質安全防爆型検知システムの上位システムと信号送受信器と検知器との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。 検知器単体が周期制御を行う時の本質安全防爆型検知システムの上位システムと信号送受信器と検知器との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。 伝送データが混信した場合における本質安全防爆型検知システムの上位システムと信号送受信器と検知器との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。 ケーブル部の断線又は短絡が発生した場合のイメージ図である。 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の構成を示すブロック図である。 ケーブル部の断線又は短絡が発生した場合のイメージ図である。

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。

＜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。

本システムは、以下に列挙される性質を有する。

（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。

（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）ならびに下位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。

（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、ならびに下位無線送受信器の動作を、工場電気設備防爆指針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。

（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。

（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。

［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。

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、複数台の検知器１０と、バリア７０と、信号送受信器７２と、下位無線送受信器７３と、電源部７４と、複数の無線子機７６と、上位無線送受信器７８と、上位システム８０とを備えている。また、複数台の検知器１０と、バリア７０と、信号送受信器７２と、下位無線送受信器７３と、電源部７４と、からなるバスライン８８が、複数設けられている。

信号送受信器７２と、複数台の検知器１０とはケーブル部９０で接続されている。

上位システム８０は、ホストコンピュータ８２と、ＤＣＳ／ＰＬＣ８４と、リレー盤８６との何れか一つ又は複数を備えている。上位システム８０は、上位無線送受信器７８に接続されており、上位無線送受信器７８は、無線子機７６を介して、無線通信で、下位無線送受信器７３と接続されている。検知器１０と、バリア７０と、信号送受信器７２と、下位無線送受信器７３と、電源部７４とは、危険箇所に設置され、無線子機７６と、上位無線送受信器７８と、上位システム８０とは、非危険箇所に設置されている。

信号送受信器７２は、検知器１０と上位システム８０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。

また、図１に示すように、危険箇所に複数台設置された検知器１０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７０、信号送受信器７２、下位無線送受信器７３を介して上位システム８０へ信号伝送をおこなう。また、検知器１０は、同じく危険箇所に設けられた電源部７４（電池ユニット）からケーブル部９０を介して給電を受ける。

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。また信号送受信器７２は、各検知器１０と下位無線送受信器７３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。また下位無線送受信器７３は、非危険箇所に設けられた無線子機７６と後述する無線伝送にて信号の授受をおこなう。

また、複数のバスライン８８から無線子機７６に集められた情報は、最終的に、上記と異なるバスライン８８に無線接続される複数の無線子機７６にて集められた情報と併せて上位無線送受信器７８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８２やクラウド上へ集約される。なお、下位無線送受信器７３が、無線子機７６を介さずに上位無線送受信器７８と直接データの授受をおこなってもよい。

なお、バスライン８８のケーブル部９０には様々な検知器１０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、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）を上位システム８０へ伝送する。

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。

ケーブル部９０は、図２に示すように、信号送受信器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。

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、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７２へ伝送する。

無線子機７６は、下位無線送受信器６２と、信号変換器６４と、上位無線送受信器６６とを備えている。下位無線送受信器６２は、下位無線送受信器７３との無線通信を行う。信号変換器６４は、検知器１０と上位システム８０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６６は、上位無線送受信器７８との無線通信を行う。

＜検知器の構成＞
各検知器１０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１２、入出力部１４、操作部１６、センサ部２０と接続するための接続端子１８と、が含まれる（図３参照）。入出力部１４には、アドレス識別部２４及びバリア２２が含まれる。各検知器１０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１０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４参照）。また同図の通り、各検知器１０は上記の周期ごとに検知器１０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７２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。

＜検知器の演算処理部の構成＞
検知器１０の演算処理部１２は、ＣＰＵで構成されている。演算処理部１２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５に示すように、演算処理部１２は、信号取得部２６、検知部群２８、検知内容種設定部３０、入出力制御部３２、及びセンサ情報記憶部３４を備えている。

信号取得部２６は、センサ部２０からの信号を取得する。

検知部群２８は、温度用異常検知部２８Ａ、炎用異常検知部２８Ｂ、ガス漏れ用異常検知部２８Ｃ、液漏れ用異常検知部２８Ｄ、振動衝撃用異常検知部２８Ｅ、及び温度用検知部２８Ｆを備えている。

温度用異常検知部２８Ａは、接続されたセンサ部２０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２６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２８Ａ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２０が、熱電対センサであってもよい。

炎用異常検知部２８Ｂは、接続されたセンサ部２０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２６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。

ガス漏れ用異常検知部２８Ｃは、接続されたセンサ部２０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２６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２８Ｃ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。

液漏れ用異常検知部２８Ｄは、例えば接続されたセンサ部２０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２６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２８Ｄ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。

振動衝撃用異常検知部２８Ｅは、接続されたセンサ部２０が、加速度センサである場合に、信号取得部２６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２８Ｅ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。

温度用検知部２８Ｆは、接続されたセンサ部２０が、熱電対等の検出素子である場合に、信号取得部２６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２８Ａと同様に、温度を監視する。

検知内容種設定部３０は、操作部１６の操作に応じて、温度用異常検知部２８Ａ、炎用異常検知部２８Ｂ、ガス漏れ用異常検知部２８Ｃ、液漏れ用異常検知部２８Ｄ、振動衝撃用異常検知部２８Ｅ、及び温度用検知部２８Ｆの何れかを、作動対象として設定する。

入出力制御部３２は、検知部群２８による検知内容をデジタル信号として信号送受信器７２へ出力するとともに、信号送受信器７２とデジタル信号を授受する。

センサ情報記憶部３４は、温度用異常検知部２８Ａ、炎用異常検知部２８Ｂ、ガス漏れ用異常検知部２８Ｃ、液漏れ用異常検知部２８Ｄ、及び振動衝撃用異常検知部２８Ｅ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。

＜信号送受信器の構成＞
信号送受信器７２は、図６に示すように、信号送受信部５２、周期記憶部５４と、検知内容種設定部５６と、周期管理部５８と、を備えている。なお、周期管理部５８が、電源制御部の一例である。

信号送受信部５２は、各検知器１０と上位システム８０との間におけるデジタル信号の授受の中継を行う。

周期記憶部５４は、検知器１０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。

検知内容種設定部５６は、信号送受信器７２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１０による検知内容の種類を設定する。

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７のように、最も検知周期の長い検知器１０によってネットワーク周期が決定される。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

周期管理部５８は、複数台の検知器１０の各々に対して、検知器１０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７４からの電力の供給を制御する。

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７２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。

ここで、各検知器１０について、図４では信号送受信器７２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７２からその動作開始を制御する手法も有効である（図８参照）。この場合、見かけ上、ケーブル部９０上に接続される検知器１０は１個となり、当該検知器１０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。

また、種々の検知器１０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９に示す検知器２１０として構成すればよい。

＜検知器の他の例に係る構成＞
検知器２１０には、演算処理部１２、入出力部２１４、周期管理部２１６、操作部１６、接続端子１８と、バリア２２、２２２と、電源部２２６と、周期記憶部２５４とが含まれる（図９参照）。入出力部２１４には、無線受信部２２８と、無線送信部２３０と、アンテナ２３２とが含まれる。なお、周期管理部２１６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１２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。

周期管理部２１６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１２を起動して上位システム８０へ各種情報を伝送し、その後、演算処理部１２を停止させる。検知器２１０の待機時は、周期管理部２１６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。

電源部２２６は、バリア２２及び周期管理部２１６を介して、検知器２１０の各部に電力を供給する。また、電源部２２６は、バリア２２を介して、無線受信部２２８に電力を供給する。

無線受信部２２８は、アンテナ２３２により上位システム８０から無線通信で受信した信号を取得し、演算処理部１２へ出力する。

無線送信部２３０は、演算処理部１２から出力された信号を、アンテナ２３２により上位システム８０へ無線通信で送信する。

周期記憶部２５４は、検知器１０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。

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４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１０）。

＜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１００では、各検知器１０と信号送受信器７２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。

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１０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１１）。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１２）。上記変調については、検知器１０から信号送受信器７２への伝送を電流変調にて、反対に信号送受信器７２から検知器１０への伝送を電圧変調にて実施する等、使い分けても良い。

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（図１３、図１４）。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。

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１０をツリー状に配置することもできる（図１５）。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。

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。

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（図１６）。

＜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１０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１０の筐体内への異物混入リスクも低減できる。

＜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６２、７３が、信号送受信器７２と無線子機７６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。

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（図１７参照）。

＜低消費電流＞
本発明の実施の形態においては、検知器１０、２１０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１０、２１０だけでなく、電源部７４や信号送受信器７２、ならびに下位無線送受信器７３についても、工場電気設備防爆指針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１００全体が当該箇所へ設置される。

ここで、以下に、１００台の検知器１０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１００で要する全消費電流の計算例を示す。

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。

電池容量については、電池電力量が５[Aｈ]×３[V]＝１５[Wｈ]である。

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。

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。

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。

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。

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。

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１００の動作年数となる。

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１００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１００を動作させることができる。

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１００を動作させることができる。

＜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。

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と信号送受信器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１００台の検知器１０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。

また、各検知器１０、２１０に、各種のセンサ部２０が接続されると共に、操作部１６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７２においても、信号送受信器７２に設けられた操作部の操作を受け付けて、各検知器１０による検知内容の種類を設定する。

また、検知器１０、２１０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。

具体的には、信号送受信器７２の周期管理部５８は、複数台の検知器１０の各々に対して、検知器１０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７４からの電力の供給を制御する。電力が供給された検知器１０は、図４に示すように、まず、演算処理部１２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２０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２０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７２に対して送信する（Ｓ４６）。そして、演算処理部１２を停止させる（Ｓ４７）。そして、信号送受信器７２の周期管理部５８は、当該検知器１０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７４からの電力を当該検知器１０に供給する。

また、検知器２１０では、図１０に示すように、周期管理部２１６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２２６からの電力を供給して、演算処理部１２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、ほ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（Ｓ５３）。センサ部２０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２０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２３０により、無線子機７６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２１６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２１６は、電源部２２６からの電力の供給を停止し、演算処理部１２を停止させる（Ｓ５７）。そして、周期管理部２１６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２２６からの電力を供給して、演算処理部１２を起動する。

＜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７２で周期制御をおこなう場合は、当該信号送受信器７２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１８）。

具体的には、信号送受信器７２から各検知器１０（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１０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情報を上位システム８０へ出力する。これを一定時間サイクルで繰り返す。

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７２からの情報取得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。

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上位システム８０へ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。

＜データの授受（データ受信失敗時）＞
一方、検知器２１０単体ごとに周期制御をおこなう場合、各検知器２１０から信号送受信器７２へ任意周期毎にデータを伝送する（図１９）。ただし本手法では各検知器２１０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７２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７２からのポーリングにてデータの再伝送を検知器２１０へ指令する。

具体的には、図２０に示すように、信号送受信器７２側で複数台の検知器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情報取得要求信号を出力し（Ｓ２０１）、指定された各検知器１０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１０に対して実施し、当該情報を上位システム８０へ出力する。

なお、本情報取得要求信号を全ての検知器２１０へ伝送する必要なく、重要度の高いものや、各検知器２１０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２０では、信号送受信器７２から検知器１０（１）、１０（３）、１０（４）に対してポーリングを実施している。

＜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２１）。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、上位システム８０へ断線／短絡警報を出力する。

（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７２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１０に対しては固有のアドレスが付与されるため、図２１（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２１（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７２にて断線箇所の特定が可能である。

（短絡監視）
本質安全防爆型検知システム１００では、図２１（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２１（Ｄ）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、信号送受信器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。

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１００によれば、複数台の検知器１０の各々に対して、検知器１０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７４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１００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。

また、自身の周期管理を行う検知器２１０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１００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。

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。

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システムへ伝送させ、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。

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。

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システム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システムへ伝達することができる。

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。

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。

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。

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システム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。

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。

［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。

図２２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、複数台の検知器１０と、バリア７０Ａ、７０Ｂと、信号送受信器７２Ａ、７２Ｂと、電源部７４Ａ、７４Ｂと、上位システム８０とを備えている。

信号送受信器７２Ａと、複数台の検知器１０とはケーブル部２９０Ａで接続され、信号送受信器７２Ｂと、複数台の検知器１０とはケーブル部２９０Ｂで接続されている。

このように、本実施の形態では、ケーブル部２９０Ａ、電源部７４Ａ、信号送受信器７２Ａ、及びバリア７０Ａを含む第１中位構成と、ケーブル部２９０Ｂ、電源部７４Ｂ、信号送受信器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１４を２つ備え、一方の入出力部１４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１２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７２Ａへ出力するとともに、信号送受信器７２Ａとデジタル信号を授受する。また、他方の入出力部１４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１２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７２Ｂへ出力するとともに、信号送受信器７２Ｂとデジタル信号を授受する。

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。

本質安全防爆型検知システム２００では、ケーブル部２９０Ａ、２９０Ｂから電源部７４Ａ、７４Ｂ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２３）。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／短絡を信号送受信器７２Ａ又は７２Ｂにて検知した場合、上位システム８０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。

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２３（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２３（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７２Ｂにて断線箇所の特定が可能である。また、図２３（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２３（Ｄ）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、信号送受信器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。

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。

＜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。

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。

また、検知器１０、２１０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１０、２１０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。

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。

検知器１０、２１０は、環境情報として、湿度、圧力、振動、衝撃、ガス濃度、音、又は回転を監視するようにしてもよい。また、検知器１０、２１０は、所定の異常として、湿度、圧力、振動、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。

１０、２１０ 検知器
１２ 演算処理部
１４ 入出力部
１６ 操作部
１８ 接続端子
２０ センサ部
２２、７０、７０Ａ、７０Ｂ バリア
２８ 検知部群
３０ 検知内容種設定部
３４ センサ情報記憶部
５４、２５４ 周期記憶部
５８、２１６ 周期管理部
６２ 下位無線送受信器
６４ 信号変換器
６６ 上位無線送受信器
７２、７２Ａ、７２Ｂ 信号送受信器
７４、７４Ａ、７４Ｂ、２２６ 電源部
７６ 無線子機
８０ 上位システム
９０、２９０Ａ、２９０Ｂ ケーブル部
９０Ａ、９０Ｂ 信号伝送線
１００、２００ 本質安全防爆型検知システム
２２８ 無線受信部
２３０ 無線送信部

Claims (18)

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。
2. 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請求項１記載の本質安全防爆型検知システム。
3. 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請求項２記載の本質安全防爆型検知システム。
4. 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請求項２又は３記載の本質安全防爆型検知システム。
5. 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請求項２～請求項４の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
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請求項２～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。
7. 前記電源部は、一次電池又は二次電池で構成される請求項１～請求項６の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
8. 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請求項１～請求項７の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
9. 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請求項１～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。
10. 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、請求項１～請求項９の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
11. 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請求項１～請求項１０の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
12. 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。
13. 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請求項１１又は１２記載の本質安全防爆型検知システム。
14. 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。
15. 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、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、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請求項１～請求項１４の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
16. 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で規定される危険箇所（ZONE 0）に設置される請求項１～請求項１５の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
17. 前記上位装置を更に含み、
    前記上位装置は、一定時間毎に前記検知器の状態、及び判定結果を順に監視し、前記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１～請求項１６の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
18. 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１７の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。