JPS61230441A - センサケ−ブル方式 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は分散配置されたセンサからのデータを伝送する
センサケーブル方式に関するものである。

従来の技術 一般に、複数のセンサからのデータを一つの測定系で処
理する場合、センサと測定系との接続方法として、各セ
ンサをそれぞれ独立した伝凍路を用いて測定系に接続す
る並列的な方法と、１本の共通の伝送路に各センサを接
続する直列的な方法がある。

前者の並列的な方法ではセンサ１個に対して１本の伝送
路が必要とされるので、使用するセンサの個数が多い場
合には伝送路の本数も多くなり測定系に接続される伝送
路の束が太くなって接続が困難となる。従って、この方
法はセンサの個数が少ない場合には適しているが、そう
でない場合には不適格である。

一方、後者の直列的な方法ではセンサの個数にかかわら
ず伝送路は１本のみであるので、測定系への伝送路の接
続は容易となり、この方法は数多くのセンサを使用する
場合に適している。しかしながら、この場合複数のセン
サからデータを１本の伝送路で送るのでこの伝送路を複
数の通信に分割する、すなわち多重化する必要がある。

例えば、多数の海底センサを用いて地震など海底の地殻
変動を検知する海底センサシステムを構成する場合には
、後者の方法、すなわちすべての海底センサを１本のケ
ーブルに直列に接続して各海底センサからの信号を多重
化し測定系に伝送する方法が採られている。

以下、海底センサシステムを一例にとって多重化による
従来のセンサケーブル方式の説明を行なう。

一般に、地震波は数Ｋｍ／秒の速度で地殻中を伝搬する
。したがって、沖合を震源地とする地震が発生した際、
海底の地殻変動を海底センサで検出し信号化された情報
ケーブルを通して２０〜３０万Ｋｍ／秒の速度の電気信
号又は光信号で陸上の測定系に伝送すれば、海底センサ
が地殻変動の情報をキャッチした直後に、すなわち地震
波が陸上に到達する以前にその地震の情報を陸上で受信
することができる。その結果、陸上で地震の情報をキャ
ッチしてから地震波が到来するまでの時間に警報を発し
て避難を行なう等、地震対策に功を奏することができる
。

第３図は多重化による従来の海底センサシステムの構成
図である。海底センサ内蔵中継多重増幅器（以下、中継
器と略記する）３．〜３Ｎはそれぞれセンサ部と増幅部
からなり陸上の測定系５と沖合の末端アース６とを結ぶ
１本の銅ケーブル４に直列に接続されている。

さて、地震等によって地殻１が変動すると、各中継器３
．〜３．Ｉのセンサ部が変動を検出してデータを発生す
る。すると、中継器３．〜３にの増幅部は、センサ部か
らの検出データを増幅し、例えば時分割多重方式では割
当てられたフレームにのせて検出データを銅ケーブル４
に送出する。すなわち、時分割多重が行なわれ、中継器
３１〜３ＮからのＮ個の検出データで１フレームが構成
される多重化データが、銅ケーブル４を通して陸上の測
定系５へ伝送される。そして、測定系５は多重化された
データから各中継器３１〜３に毎の情報を読み取ること
により、震源地、地震の強さなど地殻ｌの変動の模様を
把握することができる。

このようにして、沖合に震源をもつ地震が発生した場合
、海底センサが地震の情報を検出するとほぼ同時に陸上
でその情報が受信されるため、地震波が到来する前に避
難をする等、地震に予め備えることができる。

発明が解決しようとする問題点 上記従来の海底センサシステムのように中継器３１〜３
、からのＮ個の検出データを時分割多重伝送するために
は、中継器３１〜３Ｎの各センサ部のデータ伝送速度を
Ｑ　ｂｉｔ／ｓｅｃとすると、伝送路を介して合計Ｎ−
Ｑ　［ｂｉｔ／ｓｅｃ〕の速度でデータが伝送されなく
てはならず、中継器３１〜３、の各増幅部は少なくとも
Ｎ−Ｑ〔ｂｉｔ／ｓｅｃ〕の容量を持つ必要がある。従
って、使用するセンサの数すなわち中継器の個数Ｎが増
えるほど、またセンサの伝送速度Ｑ　（ｂｉｔ／ｓｅｃ
〕が大きいほど、各中継器内の増幅部は大容量の高級な
ものでなければならず、コストが高くなるという問題点
を有している。

また、中継器３１〜３．ｌからのすべてのデータが１本
の銅ケーブル４で伝送されるので、もしも銅ケーブル４
の内部で断線が発生すると、断線地点より末端側（沖合
側）の中継器からの情報は測定系５に伝送されなくなり
、測定系５で地殻１の変動を把握することが不可能にな
りかねないという重大な欠点を持っている。

そこで本発明の目的は、容量の小さい中継器を使って設
備コストが低く、かつケーブル内で断線が発生しても断
線地点より末端側から送られてくる情報をほとんど損な
うことなく測定系に伝送することができるセンサケーブ
ル方式を提供することにある。

問題点を解決するための　段 本発明のセンサケーブル方式は、隣接する複数個のセン
サからなる局所センサ群内の各センサに対応して配置さ
れ、該センサからの検出信号を第１の伝送路に多重化し
て送出する複数の第１の中継器と、局所センサ群と１対
１に対応して配置され、付属センサからの検出信号およ
び第１の伝送路で送られてきた局所センサ群毎の信号を
第２の伝送路にさらに多重化して送出する複数の第２の
中継器とを有し、最上流の第２中継器が測定系に接続さ
れる。なお、第１、第２の伝送路は異なる信号線あるい
はそれぞれ異なる信号線に設定されていてもよく、また
本発明の好ましい態様においては、これらの信号線が光
ファイバから構成されている。さらに、第１、第２の中
継器が行なう多重化は時分割多重あるいは周波数多重で
ある。

庇月 第１、第２の中継器がそれぞれ１個のセンサに対応して
設置され、第３図の従来例と同様に各センサの伝送速度
をＱ　（ｂｔｔ／５ｅｃ）　、第１、第２の中継器の個
数を合わせてＮ個、すなわちセンサの総数もＮ個として
、本発明による第１、第２の中継器が要する容量を求め
てみる。ここで、第２の中継器の個数をＭ個、各第２の
中継器に第１の伝送路を介して接続される第１の中継器
の個数をそれぞれｎ−１個（ｎ：２以上の整数）とする
と、第１、第２の中継器全体でＮ個であるから、Ｎ＝Ｍ
十Ｍ　（ｎ−１） ＝Ｍ−ｎ　　　　　　　・・・・（１）となる。

各第１の伝送路にはｎ−１個の第１の中継器が接続され
、各第１の中継器には伝送速度Ｑ　（ｂｉｔ／ｓｅｃの
センサが接続されているので、時分割多重通信の例を設
定するならば、周期Ｔ＝　１　／Ｑ　［：ｓｅｃ］の間
にｎ−１個のデータが時分割多重されると第１の伝送路
上にはパルス列（ｎ　−１）Ｑ　（ｂｉｔ／ｓｅｃ〕の
信号が伝送され、したがって第１の中継器が最低限必要
とする容量は（ｎ　−１）Ｑ　ｆ：ｂｉｔ／ｓｅｃ〕と
なる。（１）式かられかるように、ｎ−１＜Ｎであるか
らこの第１の中継器の容量（ｎ　−１）　Ｑ　（ｂｉｔ
／ｓｅｃ〕は第３図の従来例の中継器３１〜３Ｎの容量
Ｎ・Ｑ　［ｂｉｔ／５ｅｃ）に比べて小さいものとなる
。

また、第２の伝送路にはすべてのセンサからのデータが
伝送されるので、周期Ｔ＝　１　／　Ｑ　Ｃ５ｅｃｌの
間にＮ個のデータが時分割多重されることになり、第２
の伝送路上のパルス列はＮ　−Ｑ　［ｂｉｔ／ｓｅｃ〕
となる。従って、第２の伝送路に接続される第２の中継
器は従来例の中継器３１〜３Ｎと同様にＮ・Ｑ　（ｂｉ
ｔ／ｓｅｃ］の容量を必要とする。

なお、（１）式より第２の中継器の個数は、Ｍ−一　〔
個〕　　　　　　　　　　・・・（２）となり、第１の
中継器の個数は、 と表わすことができる。

すなわち、本発明のような構成をとることによって、従
来と異なるの検出能力を持ちながらＮ個の量で済むこと
になり、従来と同様の大容量の中継器は□個でよい。さ
らに、ｎは２以上の整数であるから大容量の中継器は従
来の半分以下の個数に減少させることができる。

また、第１、第２の２本の伝送路をそれぞれ異なる第１
、第２の信号線上に設定すれば、第１の信号線に断線が
発生しても、その第１の信号線の末端側に接続されてい
る第１の中継器で多重化されるデータが欠損するだけで
あり、大きな損害を受けることはない。

実施例 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明のセンサケーブル方式の一実施例にかか
る海底センサシステムの構成図である。

第１図において、１．２．５．６は第３図の従来例と同
様にそれぞれ地殻、海水面、測定系および末端アースを
示している。陸上の測定系５にはケーブルによって海水
面２下に海底センサ内蔵高級中継多重増幅器（以下、高
級中継器と略記する）９＋（ｉ＝１．・・・・・・、Ｍ
）と局所センサ群８ｉ（ｉ＝１．・・・・・・、Ｍ）が
交互にそれぞれＭ個直列に接続されている。局所センサ
群８１はやはりケーブルによって直列に接続されたｎ−
１個（ｎ：２以上の整数）の海底センサ内蔵低級中継多
重増幅器（以下、低級中継器と略記する）７から構成さ
れており、Ｍ個の高級中継器９．およびＭ（ｎ−１）個
の低級中継器７はすべて予め定められた間隔で配置され
ている。また、ケーブル内にはデータ伝送用に１本の銅
製の信号線１０が設けられており、この信号線ＩＯによ
ってすべての高級中継器９、および低級中継器７がデー
タの伝送を行なう。それぞれの低級中継器７はセンサ部
７ｓと増幅部７Ａとを有し、センサ部７ｓは地殻１の変
動を検知して伝送速度Ｑ　（ｂｉｔ／ｓｅｃ〕で検出デ
ータを増幅部７Ａに送出し、増幅部７Ａは（ｎ　−１）
　Ｑ　［：ｂｉｔ／ｓｅｃ：］の容量を有しセンサ部７
ｓからの検出データと信号線ＩＯ上を搬送周波数ｆ１で
送られてきたデータとの時分割多重を行ないさらに増幅
した後、再び信号線１０に搬送周波数ｆ１でこれらのデ
ータを送出する。

それぞれの高級中継器９ｉはセンサ部９１と増幅部９　
ｉＡを有している。センサ部９　Ｉｓは低級中継器７の
センサ部７ｓと同様に伝送速度Ｑ　［ｂｉｔ／ｓｅｃ］
を有し、増幅部９、はＭ　ｎ　Ｑ　（ｂｉｔ／ｓｅｃ］
の容、量を、有してセンサ部９、から送られた検出デー
タを信号線１０上を搬送周波数ｆ、で送られてきた局所
センサ群８．のデータに時分割多重化しさらに信号線１
０上を搬送周波数ｆ２で高級中継器９ｉ＋１から送られ
てきた末端側のデータに時分割多重化した後、これらの
データを増幅して信号線１０を用いて搬送周波数ｆ２で
測定系５側の高級中継器９．−１に送出する。

次に、本実施例の動作を説明する。

ま１、局所センサ群８１の各低級中継器７のセンサ部７
ｓおよび各高級中継器９１のセンサ部９Ｉが伝送速度Ｑ
　［ｂｉｔ／ｓｅｃ］で検出データを発生すると、各低
級中継器７の増幅部７Ａがセンサ部７ｓからの検出デー
タと、末端方向の低級中継器７より伝送されてきた検出
データを多重化し、さらに増幅しつつ信号線１０を通し
て搬送周波数ｆ１で高級中継器９、へ伝送する。次に、
高級中継器９１の増幅部９　ｉＡは、対応する局所セン
サ群８．より信号線１０上を搬送周波数ｆ１で送られて
きたデータと末端側の高級中継器９．＋１から同じ信号
線１０上を搬送周波数ｆ２で送られてきたデータおよび
センサ部９　ｉｓから送られてきた検出データとを多重
化し、増幅しつつ、これらのデータを搬送周波数ｆ２で
測定系５側の次の高級中継器９．−１へ伝送する。

このようにして１本の信号線１０を用いて、Ｍ個の局所
センサ群内の各低級中継器７からの検出データが搬送周
波数ｆ１で各高級中継器に伝送され、さらに各高級中継
器からの検出データが加えられて、Ｍ−ｎ個のデータが
搬送周波数ｆ２で測定系５へ伝送される。

従って、本実施例によれば全体でＭ−ｎ個の中継器のう
ち容量Ｍ　ｎ　Ｑ　（ｂｉｔ／ｓｅｃ〕の高級のものが
Ｍ個あれば、残りのＭ（ｎ−１）個が容量（ｎ−１）Ｑ
　（ｂｉｔ／５ｅｃｌの低級なものであってもよく、容
ｆｆ１Ｍ　ｎ　Ｑ　［ｂｉｔ／ｓｅｃ］の高級中継器が
Ｍ−ｎ個必要であった従来方式に比べて大幅にコストダ
ウンできる。

次に、他の実施例について説明する。

第２図は他の実施例にかかる海底センサシステムの構成
図である。この実施例は第１図の実施例において、各高
級中継器９Ｌをケーブル内の信号線ＩＯで接続する代り
に異なるケーブル内の銅製のバックアップ信号線１１で
接続したものである。かくして、各低級中継器７が搬送
周波数ｆ１で送出したデータは信号線ｌＯで伝送され、
また各高級中継器９．が搬送周波数ｆ２で送出したデー
タはバックアップ信号線１１で伝送される。なお、この
場合には信号線が異なるので２つの搬送周波数ｆ１　と
ｆ２は同じ値でもかまわない。

このような構成にすることによって、断線が発生すると
断線地点より末端側の海底センサによる情報が完全に失
われるという従来方式が有している問題点が改善される
。例えば、第２図において、局所センサ群８□のケーブ
ル内のＡ点で信号線１０に断線が発生したとしても、高
級中継器９３から末端側の情報は、高級中継器９□及び
９．を接続するバックアップ信号線１１により、測定系
５に伝送される。したがって、Ａ点における断線によっ
て失われる情報は、断線地点Ａと、高級中継器９３間の
低級中継器７からの情報のみで済む。

なお、本発明のセンサケーブル方式の実施例として地震
探知用海底センサシステムを例にとって説明したが、本
発明は海底だけでなく陸上のシステムでもよく、また地
震の検知に限らず、温度センサ、湿度センサ、光センサ
等を用いた気象観測など１次元、２次元、３次元の広範
囲にわたり数多くの測定点を有するシステムにできるこ
とは言うまでもない。

また、上記実施例におけるケーブル内の信号線１０およ
びバックアップ信号線１１は銅からなっているが、アル
ミ等の他の導電性材料でもよく、さらに、光ファイバと
してもよい。特に、光ファイバは外部の磁界の変動によ
る電磁誘導を生じることがなく、また伝送損失が少なく
、伝送容量が大きいので、光ファイバを用いると、電磁
誘導に起因するノイズを除去することができるとともに
、ケーブルの細径化および測定スパンの長大化を図るこ
とができる。

例えば、銅ケーブルで測定スパンを数１０Ｋｍとるため
に必要な銅線径が１〜２ｍｍφであるのに対し、光ファ
イバでは約ｌ　ｍｍφの光フアイバ心線で数１１００Ｋ
もの測定スパンをとることができる。

また、低級中継器７、高級中継器９１〜９．による信号
の多重化は時分割多重でなく、周波数分割多重としても
よい。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、大容量の高級な中継
器だけでなく容量の小さい低級な中継器を用いることが
できるため、コストの低減化が実現されるとともに、ケ
ーブルの断線による損害も最小限に抑えることができる
。さらに、ケーブルとして光フアイバケーブルを用いれ
ば、ノイズが低減される他、測定スパンの長大化および
ケーブルの細径化を図ることができるのでケーブルの布
設も非常に容易なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかるセンサケーブル方式
を適用した海底センサシステムの構成図、第２図は他の
実施例の構成図、 第３図は従来の海底センサシステムの構成図である。 （主な参照番号） ５・・測定系、　７・・低級中継器、 ８、〜８工・・局所センサ群、 ９、〜９Ｍ・・高級中継器、　１０・・信号線、１１・
・バックアップ信号線

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）間隔を置いて配置された複数のセンサを１本のケ
   ーブルで直列に接続し、該複数のセンサからの各検出信
   号を多重化して測定系に伝送するセンサケーブル方式に
   おいて、 隣接する複数個のセンサからなる局所センサ群内の各セ
   ンサに対応して配置され、該センサからの検出信号を第
   １の伝送路に多重化して送出する複数の第１の中継器と
   、 前記局所センサ群と１対１に対応して配置され、付属セ
   ンサからの検出信号および前記第１の伝送路で送られて
   きた局所センサ群毎の信号を第２の伝送路にさらに多重
   化して送出する複数の第２の中継器とを有することを特
   徴とするセンサケーブル方式。 （３）前記第１、第２の伝送路がそれぞれ前記ケーブル
   内の異なる信号線上に設定されている特許請求の範囲第
   １項記載のセンサケーブル方式。 （４）前記第１、第２の中継器が行なう多重化が時分割
   多重あるいは周波数分割多重である特許請求の範囲第１
   項ないし第３項のうちいずれか１項に記載のセンサケー
   ブル方式。 （５）前記信号線が光ファイバからなる特許請求の範囲
   第２項ないし第４項のうちいずれか１項に記載のセンサ
   ケーブル方式。