JPH10308287A - 灯火制御システム - Google Patents

灯火制御システム

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JPH10308287A
JPH10308287A JP9119058A JP11905897A JPH10308287A JP H10308287 A JPH10308287 A JP H10308287A JP 9119058 A JP9119058 A JP 9119058A JP 11905897 A JP11905897 A JP 11905897A JP H10308287 A JPH10308287 A JP H10308287A
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signal
transformer
power supply
lamp
slave station
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Application number
JP9119058A
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English (en)
Inventor
Toru Endo
徹 遠藤
Hideo Otani
英雄 大谷
Yasuharu Kamata
安治 鎌田
Shoji Nakahara
正二 中原
Mamoru Fujita
藩 藤田
Satoshi Okada
岡田  聡
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Hitachi Ltd
Hitachi Information and Control Systems Inc
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Process Computer Engineering Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の灯火制御システムでは、信号の伝送効率
が低いため、灯火の複雑な制御ができないことが問題で
あった。 【解決手段】本発明は、灯火2を、受電用トランス3を
介し給電線4に直列接続し、ハイパスフィルタ9と信号
用トランス10を、受電用トランス3の1次側に受電用
トランス3と並列に接続するものである。 【効果】本発明により、信号伝送効率を向上すること
で、灯火の点灯/消灯,光度調整,断芯監視などの制御
を実現する効果を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は航空機の誘導を行う
灯火制御システムに係り、特に、給電線通信方式(電力
搬送方式)を用いて灯火を制御する灯火制御システムに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】「電磁波雑音のタイムドメイン計測技
術」(電気学会電磁波雑音のタイムドメイン計測技術調
査専門委員会編、コロナ社)の175頁には、給電線を
用いた通信システムが示されている。この技術は、受電
用トランスを介して給電線に接続された灯火に電流を給
電する灯火制御システムであって、親局及び子局が発信
する信号を高周波電流に変調し、給電線を流れる商用周
波数の供給電流に重畳し搬送して通信を行うものであ
る。
【0003】また、「配電自動化システム入門」(配電
自動化研究会編、コロナ社)の54頁には、低圧配電線
線間伝送回路が示されている。この技術は、電源側(柱
上変圧器側)と負荷側(需要家側)とにそれぞれ送受信
機を配置し、信号を位相変調または周波数変調し、商用
周波数電圧に重畳し搬送することで、双方向通信を実現
しているものである。
【0004】更に、特開平5−505054号公報,特開平4−
501035号公報,特開平5−505055 号公報には、灯火制御
システムが開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、受電
用トランスの2次側(灯火側)において供給電流から高
周波電流の濾波及び信号の復調を行っている。しかし、
従来技術では、受電用トランスのリーケージインダクタ
ンスが大きいことから、信号が減衰し、またループ全体
で信号が反射してしまう。このためS/N比が小さくな
り信号の伝送効率が低くなっていた。
【0006】そこで、本発明の目的は、灯火の点灯/消
灯の制御を行うと共に、S/N比を大きくし、灯火の光
度をも調整することができる灯火制御システムを提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、航空機の通路
に配置される複数の灯火と、前記複数の灯火に電力を供
給する給電装置と、前記各々の灯火に配置され前記各々
の灯火の制御を行う子局と、前記複数の灯火の制御を行
う親局とを有し、前記複数の子局,前記親局及び前記給
電装置が給電線によってループ状に接続されたものであ
って、前記給電線は前記子局の近傍で並列に2つに分岐
され、その一方には前記給電装置から供給される電力を
前記灯火に与えるための受電用トランスが形成され、そ
の他方には前記受電用トランスよりリーケージインダク
タンスが小さく前記灯火に前記親局から発せられる制御
信号を受けるための信号用トランスが形成されることを
特徴とする。
【0008】また、前記給電線は前記親局の近傍で並列
に2つに分岐され、その一方には前記給電装置から電力
を供給する受電用トランスが形成され、その他方には前
記受電用トランスよりリーケージインダクタンスが小さ
く前記子局に制御信号を送信する信号用トランスが形成
されることを特徴とする。
【0009】なお、前記子局は、前記親局との間で制御
信号の送受信を行う電子回路と、前記制御信号の変復調
を行うモデムとを有する。
【0010】更に、本発明は、前記灯火に供給される供
給電流に前記灯火の制御信号を前記供給電流よりも高周
波に変調した高周波電流を重畳し、前記給電線を介して
搬送することによって、前記子局と前記親局との間で通
信をも行い、前記供給電流は受電用トランスを介して前
記子局に供給され、更に、前記供給電流は前記受電用ト
ランスと並列に配置され前記受電用トランスよりリーケ
ージインダクタンスが小さい信号用トランス及び前記高
周波電流を濾波し前記信号用トランスと直列に接続され
るコンデンサを介して前記子局に供給されることを特徴
とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明する。航空機の通路には80〜250個の灯火が配置
されている。この灯火を制御する灯火制御システムは、
灯火に電力を供給する給電装置を有する。この給電装置
は、2〜7アンペアの電流を一定に供給することができ
る。なお、電圧は灯火が直列に接続されていることから
灯火の数に依存する。
【0012】また、このシステムは、各々の灯火にそれ
ぞれ配置され、各々の灯火の制御を行う子局を有し、ま
た、複数の子局を管理し、複数の灯火の制御を行う親局
を有する。なお、子局は、親局との間で制御信号の送受
信を行う電子回路と、制御信号の変調及び復調を行うモ
デムとを有する。この電子回路は、具体的にはマイクロ
・プロセッサであることが好ましく、信号の意味を解読
し、灯火に対するON/OFF指令を出力し、灯火状態
を監視し、親局との通信信号を作成するという機能を有
することが好ましい。また、複数の子局,親局及び給電
装置は給電線によってループ状(直列)に接続されてい
る。一つの飛行場では通常、複数の親局が設置され、灯
火数、給電装置の出力電力容量、給電線の配線上の都合
等により、給電ループは複数個で構成される。
【0013】これによって、給電装置から供給される電
力(電気信号)と親局から発信される通信情報(制御信
号)とを一つの給電線を介して灯火に伝えることが可能
である。灯火に供給される供給電流に灯火の制御信号を
合わせて搬送するには、供給電流よりも高周波に変調し
た高周波電流を供給電流に重畳することによって搬送す
る。これによって子局と親局との間で通信を行うころが
できる。供給電流の周波数は通常商用電流であるため5
0〜60ヘルツであり、高周波電流の周波数はキロヘル
ツのオーダーのものが使用される。
【0014】この制御信号を送受信するための変調方式
としては、振幅変調(ASK:amplitude shift keyin
g),周波数変調(FSK:frequency shift keyin
g),位相変調(PSK:phase shift keying)等が考
えられる。これらはそれぞれ振幅,周波数,位相に、例
えば灯火のアドレス,灯火の輝度情報,灯火の断芯情報
等の所定の意味を持たせるものである。
【0015】そして、ループ状に形成される給電線は、
子局の近傍で並列に2つに分岐されている。分岐された
一方には、給電装置から供給される供給電流を灯火に伝
えるための受電用トランスが形成されている。この受電
用トランスは主インダクタンスが100ミリヘンリ程
度,リーケージインダクタンスが1(0.1〜1)ミリヘ
ンリ程度のもが使用される。また、分岐された他方には
受電用トランスよりリーケージインダクタンスが小さい
信号用トランスが形成されている。信号用トランスは、
灯火に親局から発せられる制御信号を伝えるものであ
り、主インダクタンスが1ミリヘンリ程度,リーケージ
インダクタンスが10(1〜10)マイクロヘンリ程度
のもが使用される。
【0016】このように給電線と灯火とが受電用トラン
スを介して接続されているのは、例えば1つの灯火が断
芯した際にも、その灯火が含まれる給電ループ内の他の
断芯していない灯火に給電が行われるようにするためで
ある。
【0017】また、信号用トランスと直列に高周波電流
を濾波するフィルタが形成されることが好ましい。具体
的には10マイクロファラット程度のインピーダンスを
有するコンデンサが設置される。
【0018】つまり、本発明は、受電用トランスの1次
側(給電側)に、高周波電流を濾波するフィルタと高周
波電流を子局へ伝達する信号用トランスを、受電用トラ
ンスと並列に接続することで、S/N比の高い伝送を行
うものである。S/N比が向上することによって、信号
伝送の信頼性があがり、誤認を防止するために複数回の
送信回数を削減することができ、結果的に全体的に伝送
速度をあげることができる。具体的には伝送速度を10
0bps 以内にすることができ、150〜200子局程度
で100秒以内とすることができる。信号の伝送速度が
向上することにより多くの信号情報を速く伝送すること
できるため、灯火の光度等をも制御することができるよ
うになった。
【0019】つまり、リーケージインダクタンスを小さ
い信号用トランスを介して制御信号授受を行うため、S
/N比が高くなり、通信速度が向上する。灯火に関する
複雑な制御が可能となる。リーケージインダクタンスの
大きい受電用トランスと並列にリーケージインダクタン
スの小さい信号用トランスを設けて、それぞれ信号伝達
の好ましい領域で信号の送受信を行うためS/N比が改
善され、このシステムにおける制御を実現することがで
きる。
【0020】また、製品としては、フィルタと高周波電
流を子局(監視制御装置)に伝達する信号用トランスと
を一体化した構造とし、対地絶縁を施すことが好まし
い。更に、フィルタと信号用トランスと受電用トランス
とを一体化した構造とし、対地絶縁を施すこともでき
る。更に、フィルタと信号用トランスと受電用トランス
とモデムと信号の送受信及び灯火制御を行う電子回路と
を一体化した構造とし、対地絶縁を施すこともできる。
対地絶縁に際しては、樹脂でモールドする。
【0021】また、このシステムでは、灯火への供給電
流を制御し、灯火の光度を制御すると共に灯火の断芯を
も監視することができる。
【0022】このシステムにおいて、灯火は、空港内に
進入する航空機,滑走路・誘導路を走行する航空機を誘
導するために設けられ、灯火は、給電線通信を用いて制
御される。
【0023】灯火は、空港内の滑走路・誘導路およびそ
の周辺部(路側帯)に配置され、また、信号機の代わり
にストッパーとしても使用される。
【0024】また、このシステムは、複数の親局の制御
情報を集中処理する親機と、オペレータが灯火の監視お
よび灯火への指示を行うための操作卓を有している。操
作卓はキーボードやタッチパネル等の表示入力手段を備
えている。親機と親局,親機と操作卓との間は、通常、
光ファイバーなどを用いた信号用ケーブルにより接続さ
れ通信を行うことができる。親局と子局との間は、給電
用配線を利用して通信を行う。
【0025】以下に、図1により灯火制御システムの実
施例を説明する。このシステムは一定電流(6.6アンペ
ア)を供給できるような給電装置(トランス)1が形成
される。
【0026】飛行場の滑走路等には、複数の灯火2が形
成される。灯火2は給電装置1から供給される電力によ
って点灯する。灯火2のそれぞれには子局6が形成され
る。子局6と給電装置1とは受電用トランス(LT)3
を介して給電線4により直列に接続させる。
【0027】また、このシステムは、複数の灯火2に対
して制御信号を発信する親局5が形成される。親局5と
給電装置1とは受電用トランス3を介して給電線4によ
って接続される。給電装置1,子局6の受電用トランス
3,親局5の受電用トランス3とは、給電ループを形成
するように接続される。
【0028】子局6は親局5との通信と灯火2の制御を
行う。親局5と子局6とは、信号授受を行い、信号の変
調及び復調を行うモデム7と電子回路からなる監視制御
回路8とを有する。子局6及び親局5の近傍には、給電
線4からの制御信号を授受するため、受電用トランス3
の1次側(給電線側)に、コンデンサからなるハイパス
フィルタ(HPF)9と信号用トランス(ST)10と
を、受電用トランス3と並列に形成する。なお、ハイパ
スフィルタ9と信号用トランス10とは直列に接続され
る。
【0029】また、給電装置1と親局5とを接続する給
電線4と給電装置1と子局6とを接続する給電線4とを
接続するように(給電装置1をバイパスするように)フ
ィルタが形成される。このフィルタは、信号を終端する
抵抗102と等価電流をカットするコンデンサ101と
を有する。
【0030】以下にこのシステムの動作を説明する。
【0031】給電装置1は50〜60ヘルツの商用周波
数を持つ供給電流を常時出力する。全ての子局6にはあ
らかじめ固有のアドレス(灯火の番号等)が割り付けら
れている。灯火の点灯/消灯制御と光度制御は、次の様
に実施する。灯火2の点灯/消灯指示,灯火光度指示お
よび対象灯火のアドレスがオペレータにより操作卓(図
示せず)から入力される。この操作卓は入出力装置を兼
ね備えたものであり、複数の親局5を統括的に制御する
集中制御装置(図示せず)と接続される。操作卓から入
力された信号は集中制御装置を介して各親局5に伝送さ
れる。これらの信号は制御しようとする灯火2が属する
親局5へ伝達される。親局5は制御信号を受け取り、親
局5内のモデム7にて信号を高周波信号電流に変調し、
親局5近傍に形成される信号用トランス10を介して給
電線4を流れる灯火給電電流に重畳する。この際、変調
方式には、振幅変調,周波数変調、または位相変調等の
方式により実現することができるが、特に周波数変調が
好ましい。変調された高周波信号電流は、子局6側のハ
イパスフィルタ9にて給電線4を流れる灯火給電電流か
ら分離され、信号用トランス10に流れ込む。そして、
高周波信号電流は、信号用トランス10の2次側(灯火
側)、すなわち子局6に伝達される。高周波信号電流
は、子局6内のモデム7にて制御信号に復調され監視制
御回路8に入力される。監視制御回路8はアドレス信号
を読み取り、自局に割り付けられたアドレスと一致する
かを判定する。アドレスが一致したとき、監視制御回路
8は、制御信号に基づき自局に接続されている灯火2の
点灯/消灯および光度制御を行う。この光度制御は、灯
火2と接続される灯火点灯線上に形成されるスイッチ
(図示せず)のスイッチングのタイミング(速度)を変
化させることによって行われる。つまり電流を流す時間
を変えることによって光度を制御する。
【0032】次に灯火の監視動作について説明する。
【0033】監視動作として灯火2の断芯の有無を監視
する。灯火2が断芯すると、子局6内の監視制御回路8
は灯火断芯を検出し、断芯信号を生成する。断芯信号と
アドレス信号とはモデム7にて高周波信号電流に変調さ
れ、子局6に接続した信号用トランス10を介して灯火
給電電流に重畳される。高周波信号電流は、親局5側の
ハイパスフィルタ9で灯火供給電流から分離され、信号
用トランス10に流れ込み、信号用トランス10の2次
側、すなわち親局5に伝達される。高周波信号電流はモ
デム7にて信号に復調され、監視制御回路8にて子局6
のアドレスと灯火2の状態を表す断芯信号を再構成し集
中制御装置を介して操作卓に表示する。子局6は断芯信
号を0.1〜1.0秒に1回程度の間隔で1〜6回程度発
行する。親局5は同一の子局6からの断芯信号を所定回
数受信したときに、その灯火が断芯していると判断し、
操作卓のディスプレイ上に表示することでオペレータに
知らせる。なお、灯火が断芯している場合には、その子
局から信号を返さないことによって断芯を知らせること
も可能である。
【0034】以下に子局6の内部動作を説明する。
【0035】図2に子局6内部のブロック図を示す。
【0036】信号用トランス10の2次側(灯火側)に
モデム7を接続する。モデム7には、信号のエンコード
/デコードを行う通信制御部11を設け、通信制御部1
1はマイクロ・プロセッサ12に接続される。マイクロ
・プロセッサ12には、自局のアドレスを記憶するアド
レス記憶部16が接続される。
【0037】灯火点灯回路17には、灯火2への点灯電
流を調整する電流調整部14,マイクロ・プロセッサ1
2から与えられる電流調整部14への調整信号を絶縁し
て伝達するためのフォトカプラ(PHC)13、および
灯火2が断芯した際に灯火2の両端に生じる過電圧を検
出する断芯電圧検出部15が接続される。
【0038】また、灯火点灯回路17から電流エネルギ
ーを得て、子局6の内部回路に動作電圧を供給する電源
19を設ける。灯火供給電流は受電用トランス3を介し
て子局6に流れ、灯火2の点灯と、子局6内のモデム
7,通信制御部11およびマイクロ・プロセッサ12が
動作するための動作電圧を供給するために使用される。
信号を変調した高周波信号電流はハイパスフィルタ9を
通過し、信号用トランス10に流れ込む。ハイパスフィ
ルタ9は、高周波信号電流を灯火給電電流から分離する
ために十分な時定数(インピーダンス)を持つコンデン
サで構成する。つまり、信号用トランス10とマッチし
たものを選ぶ必要があり、具体的には数10オーム程度
のものを選択する。モデム7は高周波信号電流を復調
し、通信制御部11に入力する。通信制御部11は、モ
デム7より受け取った信号をデコードし、アドレス記憶
部16への信号を分離してマイクロ・プロセッサ12へ
入力する。マイクロ・プロセッサ12は、入力された信
号のアドレスと、自局のアドレス記憶部16に記憶して
いるアドレスとを比較し、両者が一致したとき、制御信
号に従い灯火制御を行う。
【0039】アドレス記憶部16は半導体メモリ、ある
いはディップスイッチなどにより構成することができ、
子局6を設置する際に固有のアドレスを設定しておくと
よい。
【0040】灯火の消灯信号を受信した場合は、マイク
ロ・プロセッサ12はフォトカプラ13を介して電流調
整部14をONし、灯火点灯電流を全て電流調整部14
に流し込み、灯火への電流供給を遮断して灯火2を消灯
する。
【0041】灯火の点灯信号を受信した場合は、電流調
整部14をOFFにし、灯火2に電流が流れるように
し、灯火2を点灯する。
【0042】また、灯火の光度制御は、マイクロ・プロ
セッサ12が光度制御信号に応じて電流調整部14のO
N/OFF時間のデューティ比を調整して、灯火供給電
流を制限することで実現する。電流調整部14は、たと
えばパワーMOSFETを組み合わせたアナログスイッ
チを構成することで実現される。
【0043】断芯電圧検出部15では灯火2の両端にか
かる電圧を監視する。灯火2が断芯した場合、灯火点灯
回路17は負荷開放となるが、この灯火点灯回路17は
インダクタンス成分を含むため、負荷開放により灯火2
の両端に過電圧が発生する。断芯電圧検出部15は、こ
の過電圧を検出すると保護回路18を動作させ、灯火点
灯回路17の破壊を防止すると同時に、マイクロ・プロ
セッサ12に対して灯火断芯信号を入力する。
【0044】マイクロ・プロセッサ12は断芯信号を受
け取ると、親局5に対し送信要求を行う。親局5から送
信許可を受け取ると、子局6のマイクロ・プロセッサ1
2は自局のアドレス信号と断芯信号を所定回数送信す
る。保護回路18は、トライアックないし、パワーMO
SFETを組み合わせたアナログスイッチにより構成
し、過電圧検出時には永久にONされるようにする。
【0045】本発明によれば、空港内の灯火制御を灯火
1つずつについて光度調整を行えるので、たとえばパイ
ロットの視覚を幻惑しないように特定位置の灯火の光度
を制限し、安全を確保することができる。
【0046】また、空港内の適切な位置に航空機やその
他の各種車両位置を検知するセンサを設けてセンサの情
報を集中制御装置に集積して処理し、誘導路上に設けた
信号灯を制御することにより、航空機同士あるいは航空
機と各種車両との衝突を防止し、空港内の安全性向上を
図ることができる。
【0047】また、ハイパスフィルタ9と信号用トラン
ス10とを一体化構造として対地絶縁を施すと好まし
い。この構造は、既設の灯火給電システムに本発明の子
局を挿入する際に、既設の受電用トランス3と給電線4
との接続部に本発明のハイパスフィルタ9と信号用トラ
ンス10を容易に接続できるという利点がある。
【0048】また、ハイパスフィルタ9と信号用トラン
ス10と受電用トランス3とを一体化構造として対地絶
縁を施すこともできる。この構造は、新規に灯火を設け
る際に、給電線4への受電用トランス3および信号用ト
ランス10の接続を簡略化できるという利点がある。
【0049】また、ハイパスフィルタ9,信号用トラン
ス10,受電用トランス3および子局6を一体化構造と
して対地絶縁を施すことにより、この構造は、新規に灯
火を設ける際に、装置を灯火2と給電線4との間に接続
するだけで装置の設置が可能であるため、最も簡略で堅
固な構造とすることができる。
【0050】
【発明の効果】本発明により、S/N比の高い給電線通
信を可能とした灯火制御システムを実現する効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】灯火制御システムの全体を示す。
【図2】子局のブロック構成を示す。
【符号の説明】
1…給電装置、2…灯火、3…受電用トランス、4…給
電線、5…親局、6…子局、7…モデム、8…監視制御
回路、9…ハイパスフィルタ、10…信号用トランス、
11…通信制御部、12…マイクロ・プロセッサ、13
…フォトカプラ、14…電流調整部、15…断芯電圧検
出部、16…アドレス記憶部、17…灯火点灯回路、1
8…保護回路、19…電源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷 英雄 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 日 立プロセスコンピュータエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 鎌田 安治 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 日 立プロセスコンピュータエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 中原 正二 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 藤田 藩 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 岡田 聡 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】航空機の通路に配置される複数の灯火と、
    前記複数の灯火に電力を供給する給電装置と、前記各々
    の灯火に配置され前記各々の灯火の制御を行う子局と、
    前記複数の灯火の制御を行う親局とを有し、前記複数の
    子局,前記親局及び前記給電装置が給電線によってルー
    プ状に接続された灯火制御システムにおいて、 前記給電線は前記子局の近傍で並列に2つに分岐され、
    その一方には前記給電装置から供給される電力を前記灯
    火に与えるための受電用トランスが形成され、その他方
    には前記受電用トランスよりリーケージインダクタンス
    が小さく前記灯火に前記親局から発せられる制御信号を
    受けるための信号用トランスが形成されることを特徴と
    する灯火制御システム。
  2. 【請求項2】請求項1記載の灯火制御システムにおい
    て、 前記給電線は前記親局の近傍で並列に2つに分岐され、
    その一方には前記給電装置から電力を供給する受電用ト
    ランスが形成され、その他方には前記受電用トランスよ
    りリーケージインダクタンスが小さく前記子局に制御信
    号を送信する信号用トランスが形成されることを特徴と
    する灯火制御システム。
  3. 【請求項3】請求項1記載の灯火制御システムにおい
    て、 前記子局は、前記親局との間で制御信号の送受信を行う
    電子回路と、前記制御信号の変復調を行うモデムとを有
    することを特徴とする灯火制御システム。
  4. 【請求項4】航空機の通路に配置される複数の灯火と、
    前記複数の灯火に電流を供給する給電装置と、前記各々
    の灯火に配置され前記各々の灯火の制御を行う子局と、
    前記複数の灯火の制御を行う親局とが給電線によってル
    ープ状に接続されると共に、前記灯火に供給される供給
    電流に前記灯火の制御信号を前記供給電流よりも高周波
    に変調した高周波電流を重畳し、前記給電線を介して搬
    送することによって、前記子局と前記親局との間で通信
    をも行う灯火制御システムにおいて、 前記供給電流は受電用トランスを介して前記子局に供給
    され、更に、前記供給電流は前記受電用トランスと並列
    に配置され前記受電用トランスよりリーケージインダク
    タンスが小さい信号用トランス及び前記高周波電流を濾
    波し前記信号用トランスと直列に接続されるコンデンサ
    を介して前記子局に供給されることを特徴とする灯火制
    御システム。
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