JPH04120696A

JPH04120696A - 多点計測装置

Info

Publication number: JPH04120696A
Application number: JP24151290A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Miyazaki; 裕道宮崎; Hiroshi Toda; 浩戸田; Takayasu Konya; 紺谷　高康
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1990-09-12
Filing date: 1990-09-12
Publication date: 1992-04-21
Anticipated expiration: 2015-05-08
Also published as: JP3039972B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（発明の利用分野）本発明は、多くの計測点に設置されたセンサからのデー
タを収集する多点計測装置、特にセンサが屋外に設置さ
れる土木・建築技術分野に好適な多点計測装置に関する
ものである。

（発明の背景）土木或いは建築現場での計測用センサ類は、通常の機械
・電気計測のように狭い室内ではな（、広い範囲に分散
して設置され、その周辺の環境も時々刻々変化している
。現場で実際に計測する場合、計測担当者が計測時間毎
に計器設置場所に出向いて計測することは、施工の妨げ
や人件費増加に通じる可能性があるため、最近ではある
程度集約化、自動化されたシステムを設置するようにな
ってきている。

即ち、変換器、測定装置、処理装置のすべてをオンライ
ンで結び、現場における地盤、構造物の挙動等がリアル
タイムで把握できる自動計測が主流になっている。

土木或いは建築現場のセンサ類としては、熱電対センサ
や各種の歪センサが多（用いられる。従来の自動計測シ
ステムにおいては、これらの歪センサには、常時、即ち
、計測出力時以外の時にも、直流或いは交流の電源が供
給されていた。そのため、電力ロスが生じていた。また
、各センサ毎に増幅器及びＡ／Ｄ変換器が設けられてい
たので、コスト増が避けられなかった。

（発明の目的）本発明の目的は、上述した問題点を解決し、センサでの
電力ロスをなくし、増幅手段及びＡ／Ｄ変換手段を各セ
ンサ共用のものにすることによりコストダウンを図るこ
とができる多点計測装置を提供することである。

（発明の特徴）この目的を達成するために、本発明は、多数の計測点に
設置されるセンサと、該センサに接続され、センサ選択
信号を受けることにより、センサを選択するセンサ選択
手段と、該センサの種別に応じた複数種類のｔ源を発生
し、電源選択信号を受けることにより、選択されたセン
サに対応する電源を供給するセンサ用電源発生手段と、
増幅度選択信号を受けることにより、選択されたセンサ
に特有の増幅度に調整して、選択されたセンサの出力を
規定値を越えない範囲で増幅する増幅度可変増幅手段と
、該増幅度可変増幅手段のアナログ出力をディジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記センサ選択手段に
、前記センサを順次選択させるセンサ選択信号を送ると
同時に、前記センサ用電源発生手段に、選択されたセン
サの種別に応じた電源の供給を指示する電源選択信号を
送り、前記増幅度可変増幅手段に、選択されたセンサに
特有の増幅度を指示する増幅度選択信号を送る制御手段
と、前記Ａ／Ｄ変換手段の出力をセンサ別に記憶するメ
モリとを備え、以て、選択されたセンサにのみ電源を供
給して時分割にて計測出力を得、センサの種別に応じて
計測出力の増幅度を変えて、センサが変わっても増幅出
力を同程度のレベルに収めるようにしたことを特徴とす
る。

（発明の実施例）第２図は本発明の一実施例を端末器に用いた遠隔自動計
測システムの模式図であり、山留掘削工事における管理
計測を行う場合のものである。

現場事務所１には中実装置２が設置され、中実装置２は
４芯の電話線３により中継器４に接続される。中継器４
は２芯の電話線５（或いは無りにより複数の端末器６に
接続される。端末器６にはそれぞれ多数の計測点に設置
された土圧計、水圧計、歪計などのセンサ７が多芯ケー
ブル８により接続される。詳細は後述するが、端末器６
が本発明の多点計測装置に相当する。端末器６は各セン
サ７の近傍に設置されるので、多芯ケーブル８の節約が
でき、経済的である。

中実装置２は、第３図に示されるように、データ処理・
収録用のホストＣＰＵ９と、データを記憶するディスク
装置１０と、中継器４との通信を行う通信！Ｌ’！［１
と、データを出力するデータ出力装置１２とを有する。

中継器４は、第４図に示されるように、電源装置１３、
ＣＰＬＩ　１４、メモリ１５、シリアル入出力インター
フェース１６、有線モデム１７，１８、端子台１９，２
０、コンソール用コネクタ２１、冷却装置２２を有する
。

端子台１９は中実装置２に接続し、端子台２０はバス型
式（わたり線式）の２芯の電話線５により端末器６に接
続して、ＬＡＮ　（ローカルエリアネットワーク）を構
築する。ＣＰＵ１４、メモリ１５及び有線モデム１７．
１８は、端末器６の１台毎に自由にアクセスでき、且つ
通信中に生じたエラーを検出・復旧する通信制御プログ
ラムを実行することができるものである。中実装置２の
ホストＣＰＵ９に通信制御を行わせると、負担が大きく
て、データ処理等の作業のスピードに影響を与えるので
、通信制御は中継器４が負担するようにしている。中継
器４には冷却装置２２を内蔵しているので、計測小屋、
収納ボックス等を設ける、ノ罪ｆｒｌ！ご　層Ｉ？Ｌｌ
ご裕贋すス、−ンめＳτキス端末器６は、第１図に示さ
れるように、ＣＰＵ２３、メモリ２４、有線モデム２５
、端子台２６．２７、コンソール用コネクタ２８、パラ
レル入出力インターフェース２９、局番設定スイッチ３
０、センサ用電源発生回路３１、ゲイン可変アンプ３２
、積分型のＡ／Ｄ変換器３３、電源装置３４、冷却装置
３５、熱電対センサ用の第１計測ボード３６、歪ゲージ
型センサ、直流差動トランス電圧印加型センサ及び直流
差動−トランス電流印加型センサ用の第２計測ボード３
７、交流差動トランス型センサ用の第３計測ボード３８
、チエツクボード３９を有する。ＣＰＵ２３、パラレル
入出力インターフェース２９、Ａ／Ｄ変換器３３及び電
源装置３４は、バス４０により相互に接続される。また
、パラレル入出力インターフェース２９、センサ用電源
発生回路３】、ゲイン可変アンプ３２、計７！Ｉ１１ボ
ード３６，３７．３８及びチエツクボード３９は、計Ｉ
１１バス（ディジタル・アナログバス）４１により相互
に接続される。

端末器６は本発明の多点計測装置に相当し、ＣＰＵ２３
が本発明の制御手段に、メモリ２４がメモリに、センサ
用電源発生回路３１がセンサ用電源発生手段に、ゲイン
可変アンプ３２が増幅度可変増幅手段に、Ａ／Ｄ変換器
３３がＡ／Ｄ変換手段に、計測ボード３６〜３８がセン
サ選択手段に、それぞれ相当する。

端子台２６は中継器４に接続し、端子台２７は端末器６
に接続する。局番設定スイッチ３０は当該端末器６の局
番を設定し、メモリ２４に記憶させるものである。

各計測ボード３６〜３８は複数個（例えば１５個）のセ
ンサ７に接続する複数チャンネルを具備するように構成
され、そのボード番号を設定する設定スイッチ（不図示
）が設けられる。そして、判別回路（不図示）が設けら
れ、ＣＰＵ２３から発信されるボード選択信号及びチャ
ンネル選択信号を判別し、当該ボード内の指定のセンサ
７を選択すると共に、それに応答してボード種別信号を
ＣＰＵ２３に返送する。

センサ用電源発生回路３１の詳細を第５図に示す。セン
サ７にはその種別に応じた電源が供給される必要がある
。例えば、歪ゲージ型センサ、直流差動トランス電圧印
加型センサには、直流＋５Ｖの電源が必要であり、直流
差動トランス電流印加型センサには、そのブリッジ抵抗
に応じて直流１０ｍＡ、２０ｍＡ、５０ｍＡ、１００ｍ
Ａの定電流電源が必要であり、交流差動トランス型セン
サには、交流ＩＶの電源が必要である。そこで、直流基
準電圧発生器４２のＤＣ＋５Ｖがら定電流選択回路４３
及び定電流出力回路４４により直流１０ｍＡ、２０ｍＡ
、５０ｍＡ、１００ｍＡの定電流電源が発生され、定電
圧出力回路４５により直流＋５．０ＯＯＶの定電圧電源
が発生され、交流基準電圧発生器４６によりＩＶ５００
Ｈｚの交流電源が発生され、センサ用電源切換制御回路
４７により切換スイッチ４８が切り換えられることによ
って、上記電源のうちのいずれか一つの電源が出力端子
４９から出力される。

ゲイン可変アンプ３２の詳細を第６図に示す。

センサ７の出力は、その種別によって直流、交流の別及
びレベルが異なる。したがって、一つのＡ／Ｄ変換器３
３によりディジタル信号に変換するためには、センサ７
の出力を規定値を越えない範囲に収める必要がある。そ
こで、第１計測ボード３６及び第２計測ボード３７に接
続された熱電対センサ等の出力（直流）は、第１入力端
子５０から入力され、切換スイッチ５１を経てローパス
フィルタ５２によりノイズを除去され、当該センサ特有
のゲインに調整されたアンプ５３．５４により増幅され
、オンオフ切換スイッチ５５により出力端子５６から出
力される。第３計測ボード３８に接続された交流差動ト
ランス型センサの出力（交流）は、第２入力端子５７か
ら入力され、センサに応じてゲインが×１と×１０のい
ずれかに調整された交流のセンサアンプ５８により増幅
され、整流回路５９により整流された後、切換スイッチ
５１を経てローパスフィルタ５２によりノイズを除去さ
れ、当該センサ特有のゲインに調整されたアンプ５３．
５４により増幅され、オンオフ切換スイッチ５５により
出力端子５６から出力される。６０はＣＰＵ２３からの
ゲイン選択信号によりアンプ５３．５４及びセンサアン
プ５８のゲインを調整するゲイン切換制御回路である。

端末器６は屋外に設置されるために、冷却装置３５によ
り空気調和されるが、それでも温度変化により各部、特
にゲイン可変アンプ３２や計測ボード３６〜３８中のロ
ーパスフィルタの特性が変化する。その温度変化の補正
するためにチエツクボード３９が備えられている。チエ
ツクボード３９の詳細を第７図に示す。計測前の温度補
正時には、ＣＰＵ２３からチエツクボード３９を選択す
るボード選択信号及び基準電源選択信号が送られるので
、これを判別回路６１により判別し、スイッチ６２をオ
ンにすると共に、基準電源６３により発生されるＯＶ、
５ｍＶ、１０ｍＶ、１００ｍＶを順番に電圧選択回路６
３により選択して、代表的な計測ボード、例えば第２計
測ボード３７に対して出力する。

次に、動作を第８図のフローチャートを参照しながら説
明する。

まず、端末器６において、各計測ボード３６〜３８のチ
ャンネル毎に、それに接続されているセンサの種別に応
じて決まるセンサ用１を源（第１計測ボード３６に接続
される熱電対センサは電源を必要としないので、電源オ
フに設定される）、当該センサ特有のゲイン可変アンプ
３２のゲイン、及びボード種別を設定し、メモリ２４に
記憶させる。（ステップ■）中実装置２のホストＣＰＬ１９は、中継器４を経て端末
器６のＣＰＵ２３に計測を開始すべき端末器の局番及び
計測開始命令を発信する。（ステ・ツブ■）端末器６のＣＰＵ２３は、チエツクボード３９にチエツ
クボード３９を選択するボード選択信号を送り、チエツ
クボード３９は動作状態となる。

次に基ｍ１ｔｔ源選択信号を送ると、チエツクボード３
９はそれに応じた基準電源電圧を出力する。同時に、Ｃ
ＰＵ２３が代表的な第２計測ボード３７にボード選択信
号を送ることにより、第２計測ボード３７はチエツク動
作状態となって、チエツクボード３９からの基準電源電
圧をセンサに伝えることなく、ローパスフィルタを通し
て出力する。この出力は、ゲイン可変アンプ３２を介し
てＡ／Ｄ変換器３３によりディジタル信号に変換され、
ＣＰＵ２３に取り込まれる。この動作はすべての基準電
源電圧について順次行われる。（ステップ■）ＣＰＵ２３は、取り込んだ電圧と選択した基準を源電圧
との差により補正値を計算し、メモリ２４に記憶させる
。（ステップ■）ＣＰＵ２３はメモリ２４から各計測ボード３６〜３８の
全チャンネルの設定情報を読み出し、センサ７を順次選
択する。即ち、まず第１計測ボード３６にボード選択信
号を送り、これを動作状態にする。第１計測ボード３６
は、動作状態になると、ボード種別信号をＣＰｔＪ２３
に返送し、ＣＰＵ２３は第１計測ボード３６の動作状態
を確認する。次にチャンネル選択信号を送ると、第１計
測ボード３６は選択されたチャンネルを開通して、拳の
壬とゝノ太ＩＬ　Ｌご培詰へ灼かセゝノ廿のス中ナルナ
ンにする。同時に、ＣＰＵ２３は、選択されたセンサに
応じた電源選択信号（第１計測ボード３６の場合は電源
オフの選択を指示する信号）をセンサ用電源発生回路３
１に送って、第１計測ボード３６には電源を送らないよ
うにする。また、選択されたセンサに特有のゲイン選択
信号をゲイン可変アンプ３２に送って、ゲインを調整さ
せる。これにより、選択されたセンサの出力は、ゲイン
可変アンプ３２により規定値を越えない範囲に増幅され
、Ａ／Ｄ変換器３２によりディジタル信号（測定値）に
変換され、ＣＰＵ２３に取り込まれる。

次に、第２及び第３計測ボード３７．３８に対しても、
同様の計測動作が全チャンネルにわたって行われるが、
センサ用電源発生回路３１がＣＰＯ２３から送られる電
源選択信号に応じて、対応したＷ源を第２或いは第３計
測ボード３７．３８に送り、選択したセンサに印加させ
ることが、第１計測ボード３６の場合と相違する。（ス
テップ宜）ＣＰＵ２３は、測定値を、ステップ■で計算した補正値
に基づいて補正し、メモリ２４に記憶させる。（ステッ
プ■）ＣＰＵ２３は、補正された測定値をメモリ２４から順次
読み出し、ホストＣＰＵ９へ転送する。

（ステップ■）図示実施例においては、選択されたセンサに応じて、電
源オフ、直流定電圧電源、直流定電流電源、交流電源の
いずれかを選択して供給して、時分割にて測定値を得る
ようにしているから、センサにおける電力ロスを減少さ
せることができる。

また、ゲイン可変アンプ３２及びＡ／Ｄ変換器３３は、
全センサに共用のものであるから、コストダウンを図る
ことができる。

（変形例）図示実施例では、センサを選択する手段として、複数チ
ャンネルを有する複数の計測ボードの構成をとっている
が、これに限定されるものではなく、例えば、マトリッ
クス構造のものなどでもよい。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、多数の計測点に
設置されるセンサと、該センサに接続され、センサ選択
信号を受けることにより、センサを選択するセンサ選択
手段と、該センサの種別に応じた複数種類の電源を発生
し、電源選択信号を受けることにより、選択されたセン
サに対応する電源を供給するセンサ用電源発生手段と、
増幅度選択信号を受けることにより、選択されたセンサ
に特有の増幅度に調整して、選択されたセンサの出力を
規定値を越えない範囲で増幅する増幅度可変増幅手段と
、該増幅度可変増幅手段のアナログ出力をディジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記センサ選択手段に
、前記センサを順次選択させるセンサ選択信号を送ると
同時に、前記センサ用電源発生手段に、選択されたセン
サの種別に応じた電源の供給を指示する電源選択信号を
送り、前記増幅度可変増幅手段に、選択されたセンサに
特有の増幅度を指示する増幅度選択信号を送る制御手段
と、前記Ａ／Ｄ変換手段の出力をセンサ別に記憶するメ
モリとを備え、以て、選択されたセンサにのみ電源を供
給して時分割にて計測出力を得、センサの種別に応じて
計測出力の増幅度を変えて、センサが変わっても増幅出
方を同程度のレベルに収めるようにしたから、センサで
の電力ロスをなくし、増幅手段及びＡ／Ｄ変換手段を各
センサ共用のものにすることによりコストダウンを図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である、遠隔自動計測システ
ム内の端末器を示すブロック図、第２図は第１図図示の
端末器を用いた遠隔自動計測システムを示す模式図、第
３図は第２図図示の遠隔自動計測システム内の中実装置
を示すブロック図、第４図は第２図図示の遠隔自動計測
システム内の中継器を示すブロック図、第５図は第１図
図示の端末器内のセンサ用電源発生回路を示すブロック
図、第６図は第１図図示の端末器内のゲイン可変アンプ
を示すブロック図、第７図は第１図図示の端末器内のチ
エツクボードを示すブロック図、第８図は第１図図示の
端末器の動作を示すフローチャートである。１・・・・・・現場事務所、２・・・・・・中実装置、
４・・・・・・中継器、６・・・−・・端末器、７・・
・・・・センサ、９・・・・・・ホストｃｐｕ、２３・
・・・・・ＣＰＵ、２４・旧・・メモリ、３１・・・・
・・センサ用電源発生回路、３２・・・・・・ゲイン可
変アンプ、３６・・・・・・第１計測ボード、３７・・
・・・・第２計測ボード、３８・・・・・・第３計測ボ
ード、３９・・・・・・チエツクボード、４４・・・・
−・定電流出力回路、４５・・・−・・定電圧出力回路
、４６・・・・・・交流基準電圧発生器、４７・・・・
・・センサ用電源切換制御回路、４８・・・・・・切換
スイッチ、５３．５４・・・・・・アンプ、５８・・・
・・・センサアンプ、５９・・・・・・整流回路、６ｏ
・・・・・・ゲイン切換制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多数の計測点に設置されるセンサと、該センサに
接続され、センサ選択信号を受けることにより、センサ
を選択するセンサ選択手段と、該センサの種別に応じた
複数種類の電源を発生し、電源選択信号を受けることに
より、選択されたセンサに対応する電源を供給するセン
サ用電源発生手段と、増幅度選択信号を受けることによ
り、選択されたセンサに特有の増幅度に調整して、選択
されたセンサの出力を規定値を越えない範囲で増幅する
増幅度可変増幅手段と、該増幅度可変増幅手段のアナロ
グ出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記センサ選択手段に、前記センサを順次選択させるセ
ンサ選択信号を送ると同時に、前記センサ用電源発生手
段に、選択されたセンサの種別に応じた電源の供給を指
示する電源選択信号を送り、前記増幅度可変増幅手段に
、選択されたセンサに特有の増幅度を指示する増幅度選
択信号を送る制御手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段の出力を
センサ別に記憶するメモリとを備えた多点計測装置。