JPH08317482A - 監視信号走査認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 離れた個所の複数の監視対象の状態信号を
遠隔集中認識をする。 【構成】 離れた個所の複数の監視対象の状態信号を
別の監視対象毎に信号発信部を設け、別々の周波数の信
号を発振させこの信号を監視対象の状態信号で変調また
は発振の発振停止をするようにし共通の伝達手段で共通
の監視装置に導き監視装置で共通の伝達手段から送られ
てくる信号を順次走査受信して信号から復調又は信号の
有無を確認する手段を設け、離れた個所の複数の監視対
象の状態信号を順次個別に認識する装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［産業上の利用分野］本発明は複数の監視
対象の信号を時分割で遠隔認識する装置の提供に関す
る。

【０００２】［従来の技術］従来の技術として遠隔地に
置かれた監視対象の認識用としては電波による定められ
た周波数を利用したテレメータシステムが病院の患者監
視システムや河川の液位監視システム等監視対象物とそ
の監視装置（受信装置）をいち対いちで結んで実用化し
ているシステムは多い。又監視対象と監視装置の相互に
認識装置を持つ俗に言う所の無線操縦システムや電話等
の通信システムは説明の必要が無いほど実用化されてい
る。そして有線分野でも監視対象と監視装置に相互認識
装置を持つものは電話を筆頭に多く利用されている。こ
れらの中で遠隔地の監視対象の状態を集中監視する目的
の工場やプラントでの利用は複数の監視対象と監視装置
をいち対いちで結んで監視してる例が多い。更にその中
でも設備コストを下げる目的で複数の監視対象を一台の
監視装置で監視対象を時分割で走査監視するシステムも
広く実用化されている。そして実際の実施技術例として
は監視対象を一本の共通ケーブルで結び監視情報を得て
いる方法も実用化されている。その複数の監視対象の信
号を共通のケーブルで結ぶ方法としてはその監視対象の
信号を発生させる物のそれぞれに番地を付け、その監視
対象場所に番地を認識する装置を用意し、そして監視装
置間を共通ケーブルで連結し、その監視装置には番地信
号を送受信出来る装置とし、遠隔地の監視対象場所に監
視の必要な番地信号を送信し監視対象場所の装置で送ら
れて来る番地信号を解読して自分の番地と一致したら逆
にその監視対象の内容を信号として遠隔地の監視装置に
向けて送信し、遠隔地の監視装置でその信号を受けて監
視対象とその内容を解読認識する時分割方式の監視技術
が現在最も一般的に使用されている方法である。

【０００３】［発明が解決しようとする課題］すでに述
べた監視対象の内容信号を遠隔地の監視装置とで双方に
番地の認識装置を配して通信する方法は確実な方法とし
て古くより利用されていて、通信方法も定められてお
り、ＲＳ２３２Ｃとして著名である。しかしこの方法は
通信速度を上げると信号伝送ケーブル上での信号の悪化
が増し高速通信には向かないことと、当然遠距離通信に
も向かず信号の悪化による誤読を避けるために、一般に
使用されている距離はせいぜい２０ｍ程度が限度となっ
ている。そして更に遠距離通信を行う為には高価な光ケ
ーブルを使用しこの為の信号変換器を監視対象と監視装
置間に相互に用いて施設している例も見られる。無論Ｒ
Ｓ２３２Ｃとは別の規格でも実用化されているが更に専
用の機器を必要としコスト高となる。また利用者の多い
一般のＲＳ２３２Ｃ機器との接続にも変換器等が必要と
なりコスト高の問題も多いわけである。そこで本発明で
の解決すべき課題は全体の施設コストの低減と、更にＲ
Ｓ２３２Ｃの通信程度の速度を確保すると共に光ケーブ
ルを使用しなくても通信距離を延ばすことが出来る装置
の提供にある。

【０００４】［課題を解決する為の手段］そこでこの課
題を解決する目的の為に本発明はそれぞれの監視対象に
おける番地の認識装置を無くすことでコスト低減を計っ
た、そして共通の同軸ケーブルを使用して通信距離の拡
大をも可能としたシステムの提供である。

【０００５】［作用］従来の技術で述べた一般的に用い
られている、監視対象に番地認識装置を用意し、遠隔地
に設けた監視装置の信号認識装置との間で通信を行う方
式とは違って監視対象側からその監視装置へ常時状態信
号を発信し、監視装置側で必要な監視対象の信号を選択
することで監視対象側に番地認識装置が不要となった。
そして監視対象からの信号は定められたＲＳ２３２Ｃの
定時間の断続信号でもよいが単純なＯＮまたはＯＦＦの
続く信号でも音声信号でも良いので使用目的が広くなる
利点と更に距離による信号の劣化が少ないので高速の伝
送が出来る利点もあることが本発明の特徴である。

【０００６】［実施例］図１に本発明の複数の監視対象
の監視内容の信号収集方法の一例を示しこれについて説
明する。まず監視対象からの信号を監視装置にまでどの
ように伝達するかであるが、当然電波による空中送信に
よる方法が簡単で有効に利用出来るのはあたりまえであ
る。しかしこの場合利用出来る周波数の数は使用目的と
使用電波の出力と使用電波形式等でも違うが極端に少な
く国の免許の必要な場合もある。従って監視対象の数が
定められた数の周波数内で間に合えば無線電波も使用で
きるが、本発明は更に多くの監視対象に対応する為に有
線で伝達する方法について説明して行く。１は同軸ケー
ブルであり複数の２の監視対象の３の信号発信部からの
信号の接続と３の信号発信部への電源供給をすることで
経済的な構成が出来る。２は監視対象であって例えば自
動化機械やロボット等の警報、作動位置等の状態を電気
的スイッチ信号に変換し、そのＯＮ，ＯＦＦ信号をもっ
て状態監視とするのが一般的に使用される、一方物理的
状態をアナログ電圧信号に変えて状態監視をする例は、
温度、湿度、圧力、流量、液面レベル、分析値、照度、
音量等が上げられ電圧信号に変換されれば何でも使用で
きる。更にその変換された電圧をその電圧に比例した低
周波数の信号等に変換してその目的に応じた監視信号と
する。そして３の信号発信部は１の同軸ケーブルで他の
信号発信部と芋ずる式に次々に接続するか４のコネクタ
ーを介して１の同軸ケーブルに接続し、同軸ケーブルを
複数の監視対象の信号で共通に使用する。そして３の信
号発信部は２の監視対象からの信号を各々の監視対象毎
に別々の周波数の信号を発振させる部分で詳細は図３、
図４で後述する。図２は本発明の収集した監視信号の監
視装置部の一例である。図１、図２に基ずき本発明の全
体のシステムを説明すると、５はパソコンで本発明の中
枢を受け持ちシステム全体を制御する、８はＣＲＴ（カ
ソード・レイ・チューブの略称で別名ブラウン管表示装
置と言い、以下ＣＲＴと言う）で結果等をコメントする
様に構成するが５のパソコン、８のＣＲＴは両者とも一
般市販品が使用出来る。６はケーブル切替器で高周波リ
レー等構成し、この目的は１の同軸ケーブルは各３の信
号発信部を接続する訳であるが、全てを芋ずる式に配線
していくよりも場所毎のグループ分けで配線する方が経
済的になる場合もある理由と２の監視対象に割り当てる
周波数が有限である為に後述の数十チャンネル毎のグル
ープ分けしたことと１の同軸ケーブルの伝送インビーダ
ンスが低いので短距離（１００メートル程度）間のケー
ブルに無限に３の信号発信部を接続することが出来ない
等の理由によりグループ毎に１の同軸ケーブルを用意
し、６のケーブル切替器で切替えて７の受信部に選択接
続することで多数の２の監視対象に対応する時に使用す
る。この例で説明を続けると、６のケーブル切替器は５
のパソコンの入出力インターフェース（以下Ｉ／Ｏと言
う）に接続され５のパソコンの指示で複数のケーブルが
あれば複数の１の同軸ケーブルの中から一本を選択接続
出来る様に構成する。次に６のケーブル切替器で選択さ
れた１の同軸ケーブルの信号は７の受信部に入力し、こ
の７の受信部と５のパソコン間はＩ／Ｏで接続され５の
パソコンから，順次指示を出すことによって指定された
周波数の信号の内容を順次５のパソコンに出力する様に
構成する。尚１の同軸ケーブルの監視対象側の最先端は
同軸ケーブルと同一のインピーダンスの終端抵抗を接続
して電波の不要輻射を少なくする。またこの７の受信部
の中の詳細については後述する。次に３の信号発信部の
詳細について説明する、図３は本発明の監視対象の監視
内容をスイッチとした信号発信部を示す、この図の１０
の発振回路は水晶発振子とトランジスタで構成した発振
器で２の監視対象毎に水晶発振子を変えて発振周波数を
変えるものとする。１０の発振回路は当然コイルとコン
デンサによる発振回路でも良いが、複数の２の監視対象
毎に周波数を変える必要がある為に水晶発振子で周波数
を変える方が簡単且つ正確である。またこの時の発振周
波数間隔は７の受信部の選択度でも決まるが受信帯域が
十数ＫＨＺのものが経済的なので、周波数間隔は数十Ｋ
ＨＺは離した方が良い、それと近接周波数の干渉を避け
る為にも数十ＫＨＺは離した方が良く、例えば５０ＫＨ
Ｚとして７の受信部の受信帯域が２ＭＨＺの装置を使用
するとすれば４０チャンネルが一つのグループとして使
用出来る訳である。そして１０の発振回路の出力は１１
のバッファーアンプを通し微少の１２の結合コンデンサ
で１の同軸ケーブルに結合する。この１２の結合コンデ
ンサの大きさは数ＰＦ程度が良く、使用する周波数が例
えば２７ＭＨＺでのインピーダンスは数Ｋオームとな
り、通常１の同軸ケーブルのインピーダンスが５０オー
ムなので他の２の監視対象の３の信号発信部との干渉も
少なくなり、複数の３の信号発信部を並列に接続するこ
とによる伝送インピーダンスの低下による信号の損失を
少なくしている。尚使用する周波数は例に上げたものに
限定されることは無く使用する１の同軸ケーブルの長さ
による信号の減衰率が使用する周波数が高くなると信号
の減衰が増加するのでこの場合は数十ＭＨＺの周波数が
経済的である。次に１３の電源フィルターは１の同軸ケ
ーブルに印加されている直流電圧の中の高周波信号をコ
イルとコンデンサのフイルター回路で除去して３の信号
発信部の電源とする。この方法は発振させた信号は通常
無線として空中に放射伝送させるがそれはそれ相当の出
力が必要である、が本発明は１の同軸ケーブル内を伝送
させるので３の信号発信部の出力は極微少で良く、従っ
て同軸ケーブルを信号伝送用と電源供給用に共用出来、
施設コストも安い。また他の機器への電波妨害も少なく
なり、且つ他の機器からのノイズの妨害も少ないという
利点もある。以上の構成により３の信号発信部は２の監
視対象のスイッチのＯＮ又はＯＦＦの状態に合わせて３
の信号発信部の発振が発振、停止を行うように構成す
る。次ぎに図４に本発明の監視対象の監視内容を電圧信
号とした３の信号発信部について示しこれについて説明
する。図４の１０の発振回路は水晶発信子とトランジス
タで構成するが音声周波数程度で信号を変調する、変調
は振幅変調、ＦＭ変調、ＳＳＢ等何でも良いが実施例で
はＦＭ変調で説明する。ＦＭ変調回路付き（図示しない
が一般的なＦＭ変調回路）とした水晶発振子とトランジ
スタ構成の１０の発振回路に対し２の監視対象の電圧信
号を１４のＶＦコンバーターに入力し、低周波の周波数
に変換して１０の発振回路のＦＭ変調入力とする。１４
のＶＦコンバーターは電圧入力を周波数に変換して出力
するもので市販の半導体集積回路（以下ＩＣと言う）が
使用出来る、それは例えばアメリカのナショナルセミコ
ンダクター社の型名ＬＭ３３１又は同等品が使用でき、
例えば２．５ボルトの電圧入力で５ＫＨＺの周波数が出
力するように設計する。そして図２の７の受信部にＦＭ
復調回路を設け、この５ＫＨＺ程度の変調波から元の低
周波を復調して後述する図５の受信部の２４に示す様に
ＦＶコンバーターに入力して２の監視対象の電圧信号に
戻す様に構成する。以下図４の１１のバッファーアン
プ、１２の結合コンデンサ、１３の電源フィルターの説
明と一般的説明は図３での説明と同一である。また２の
監視対象の電圧信号の大きさも最大で２．５ボルトに設
計するのは言うまでも無い。次に図５に本発明の複数の
監視対象の信号受信部の詳細を示し説明する。これは通
常一般に市販されている通信型受信機も使用出来るが一
例を説明する。２０は高周波アンプで１の同軸ケーブル
よりの信号を増幅する、２１は周波数混合回路て３０の
ＰＬＬ回路で生成された周波数で混合されその差の周波
数に信号を周波数変換する。尚３０のＰＬＬ回路はフェ
ーズロックループ回路の略称でありこの回路は市販のＩ
Ｃが使用出来、例えばアメリカのモトローラ村の型名で
ＭＣ１４５１６３又は同等品が使用出来る。２９は分周
比設定用ラッチ回路で５のパソコンからの命令をラッチ
しその分周比を３０のＰＬＬ回路に設定して指定された
周波数を発振させる。実施例として１の同軸ケーブルの
信号周波数が２７ＭＨＺから始まるとすれば３０のＰＬ
Ｌ回路よりの発振周波数は３７．７ＭＨＺとなる、そし
て２１の周波数混合回路で１０．７ＭＨＺに変換され２
２のＦＭ−ＩＦ用ＩＣに入力される。２２のＦＭ−ＩＦ
用ＩＣも市販のＩＣが使用出来、例えばアメリカのモト
ローラ社の型名でＭＣ３３５９又は同等品が使用出来
る。この２２のＦＭ−ＩＦ用ＩＣでＦＭ復調された信号
は２３の低周波アンプで増幅して２４のＦＶコンバータ
ーに入力する、２４のＦＶコンバーターは入力した周波
数をそれに比例した電圧に変換するものでありこれもＩ
Ｃとして市販品が使用出来、先の図４の説明の例えばア
メリカのナショナルセミコンダクター社の型名ＬＭ３３
１又は同等品が使用出来る、そして先とは逆に周波数入
力をそれに比例した電圧に変換することで受信したＦＭ
変調信号から２の監視対象の電圧が再生出来る訳であ
る。一方２２のＦＭ−ＩＦ用ＩＣからＦＭ復調する前の
信号を抽出して検波してから２５の検波出力アンプに入
力して増幅し、先に説明した図３の信号発信部からの信
号の受信強度電圧として信号の有無の確認等に使用す
る。以上の構成によって、２の監視対象の状態信号がス
イッチか電圧のどちらかは予めチャンネル（周波数）で
定めておき５のパソコンで管理して、３１の信号切替ス
イッチをそれに応じて切替え使用することで一台の受信
部で様々な監視対象信号に対応が可能となる。尚２の監
視対象の状態信号や使用目的によりそれぞれ別々の受信
部を用意することも勿論有効な手段である。先に説明し
た２の監視対象のＦＭ復調電圧と状態信号がスイッチの
場合の信号強度電圧は３１の信号切換スイッチでそれぞ
れに接続され、２６のＡ／Ｄコンバーターに入力する、
Ａ／Ｄコンバーターはアナログ入力電圧をコンピュータ
（パソコン）で扱えるデジタル信号に変換するものでこ
れも市販されているＩＣが使用出来、必要な精度によっ
て８ビット以上のものを使用すれば良い。そして２６の
Ａ／Ｄ変換器出力と２９の分周比設定用ラッチ回路への
接続は２７のアドレス付き通信用ＩＣによって５のパソ
コンに接続する。２７のアドレス付き通信用ＩＣは５の
パソコンとＲＳ２３２Ｃ基準で接続して５のパソコンと
で命令、データなどのやり取りが出来るＩＣである、こ
れも市販のＩＣが使用出来、例えばアメリカのモトロー
ラ社の型名でＭＣ１４４６９又は同等品が使用出来る。
そして２８の通信インターフェースを経由して５のパソ
コンとで命令や結果の表示を行える構成とする。尚これ
らの部分は別に市販のワンチップマイコンＩＣ等でも構
成出来るのは言う迄も無い。以上の構成で５のパソコン
から７の受信部の３０のＰＬＬ回路の発信周波数を決め
る２９の分周比設定用ラッチ回路に順次２の監視対象の
３の信号発信部の周波数を指定して行くことによって受
信周波数を順次走査することが出来る。そして２の監視
対象の３の信号発信部の周波数毎に走査受信したこの時
の受信周波数の受信信号強度を５のパソコンのメモリー
エリアに順次、受信周波数に対応して記録して行き、同
一周波数毎に次回の受信信号強度を前回値と比較するか
又は信号強度を確認することで、ある信号強度が確認出
来れば２の監視対象のスイッチはＯＮ、確認出来なけれ
ばＯＦＦと判定し８のＣＲＴに判定結果を表示させるこ
とを繰り返す様に５のパソコンにプログラムしておくこ
とによって２の監視対象が複数あっても管理、判定が出
来る訳である。また２の監視対象が電圧信号であれば前
述と同じく受信周波数を順次走査して行きその時の復調
電圧を５のパソコンのメモリーエリアに受信周波数毎に
記録して行くか、予め各受信周波数毎に上下限警報値を
別のメモリーエリアに用意して置きこの値と比較し値を
越していればその受信周波数の警報とし８のＣＲＴに表
示させることを繰り返す様に５のパソコンにプログラム
しておくことによって２の監視対象が複数あっても管
理、判定が出来る訳である。また、受信した各々の監視
対象のデータからリアルタイムに又は記録したデータか
らグラフ等のデータ加工をして８のＣＲＴに表示させる
様に５のパソコンにプログラムしておくことも有効な方
法である。更に２の監視対象がスイッチ信号と電圧信号
の混在でも前述した様にそれぞれの監視対象毎に５のパ
ソコンのメモリーエリアに区別して記録して行き、個別
に判定して行くことを５のパソコンにプログラムしてお
くことによって両者のデータ管理と判定は容易に実施出
来る。図６にパソコンと受信部とのプログラムの流れの
一例を示す。

【０００７】［発明の効果］離れた個所の複数の監視対
象のデータ収集はニーズも多く従来技術で述べた様に現
場の監視対象に番地認識装置を用意し、送られてくる自
分の番地が確認出来たら監視情報を送り返すという番地
応答方式が広く実施されている。この為に設備のコスト
は番地認識応答装置が監視対象のそれぞれに必要な為に
高く付き実施の決断をしかねている部所も多いと聞いて
いる。しかし本発明は現場の監視対象は常時その状態信
号を発信させその信号の周波数を確認して相手の監視対
象を認識する方式なのて監視対象が自分の番地を認識す
ることも、又番地信号を監視対象に送る必要も無く、監
視対象場所での装置のコストは本発明の装置は大幅に安
く出来る。従って一般にも又産業上にも共に有効な手段
の提供と考えられます。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複数の監視対象の信号収集の一例を示
す。

【図２】本発明の収集した監視信号の監視装置部の一例
を示す。

【図３】本発明の監視対象の監視内容をスイッチとした
信号発信部のブロック図である。

【図４】本発明の監視対象の監視内容を電圧信号とした
信号発信部のブロック図てある。

【図５】本発明の複数の監視対象の信号受信部のブロッ
ク図の一例を示す。

【図６】本発明の監視結果の表示部（パソコン）のプロ
グラムの流れの例を示す。

【符合の説明】

１ 同軸ケーブル ２０ 高周波アンプ ２ 監視対象 ２１ 混合回路 ３ 信号発信部 ２２ ＦＭ−ＩＦ用Ｉ
Ｃ ４ コネクター ２３ 低周波アンプ ５ パソコン ２４ ＦＶコンバータ
ー ６ ケーブル切替器 ２５ 検波出力アンプ ７ 受信部 ２６ Ａ／Ｄ変換器 ８ ＣＲＴ ２７ アドレス付通信
用ＩＣ ２８ 通信インタフェース １０ 発振回路 ２９ 分周比設定用ラ
ッチ回路 １１ バッファアンプ ３０ ＰＬＬ回路 １２ 結合コンデンサ ３１ 信号切替えスイ
ッチ １３ 電源フィルター １４ ＶＦコンバーター

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】離れた個所の複数の監視対象の状態信号を
   順次走査し状態信号を認識する装置において、監視対象
   毎に別々の周波数で発振する発信部を設け、該発信部の
   発振信号を監視対象の状態信号電圧で変調する手段と監
   視対象毎の発信部の信号を共通の伝達手段に結合する手
   段と共通の伝達手段から別々の周波数の該発信部の信号
   を順次走査受信し信号を復調する手段と該復調した信号
   から離れた個所の監視対象毎の状態信号を順次個別に認
   識する手段とを具備してなる監視信号走査認識装置。
2. 【請求項２】請求項１において、監視対象毎に別々の周
   波数で発振する発信部を設け、該発信部の発振信号を監
   視対象の状態信号電圧で変調する手段の状態信号をスイ
   ッチのＯＮまたはＯＦＦ信号としこの信号により該発信
   部の発振信号を発振または停止させる手段と監視対象毎
   の発信部の信号を共通の伝達手段に結合する手段と共通
   の伝達手段から別々の周波数の該発信部の信号を順次走
   査受信し信号の有無を確認する手段と該確認した信号か
   ら離れた個所の監視対象毎の状態信号を順次個別に認識
   する手段とを具備してなる監視信号走査認識装置。
3. 【請求項３】請求項１において、監視対象の状態信号電
   圧で変調する手段で状態信号電圧を電圧−周波数変換器
   で周波数に変換して変調入力とする手段とし共通の伝達
   手段から別々の周波数の該発信部の信号を順次走査受信
   し信号を復調する手段で受信信号を周波数−電圧変換器
   に入力し電圧に復調する手段とした監視信号走査認識装
   置。