KR20180001445A

KR20180001445A - 계측 시스템

Info

Publication number: KR20180001445A
Application number: KR1020170066299A
Authority: KR
Inventors: 마사지 아베
Original assignee: 무사시노 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2016-06-25
Filing date: 2017-05-29
Publication date: 2018-01-04
Also published as: JP2017228260A; KR102022112B1; CN107543590B; CN107543590A; JP6263232B2

Abstract

본 발명은 장치의 소형화나 설치공간의 공간절약화를 가능하게 할 수 있는 계측 시스템을 제공한다.
본 제1 실시형태에 관한 계측 시스템(10a)에서는, 복수의 노드(40a~40n)와 CPU(20) 사이의 데이터 통신은, 시스템 서포트 패널(11) 내에서 마스터(30)와 슬레이브(50a~50n)를 개재하여, 유선이 아니라, 무선에 의해 와이어리스로 데이터 통신 가능하게 접속된다. 이로써, 이들 사이에는 데이터 통신용 케이블을 설치할 필요가 없으므로, 케이싱 내에 케이블 수용공간을 확보할 필요도 없어진다. 따라서 이와 같은 케이블 수용공간이 불필요해지는 만큼, 시스템 서포트 패널(11)의 체격을 작게 하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 장치의 소형화나 설치공간의 공간절약화를 가능하게 할 수 있다.

Description

계측 시스템{MEASUREMENT SYSTEM}

본 발명은 복수의 센서에 접속되는 복수의 제어유닛을 구비하는 계측 시스템에 관한 것이다.

복수의 센서에 접속되는 복수의 제어유닛을 구비하는 계측 시스템으로서, 예를 들면 이하에 기재하는 특허문헌1에 개시되어 있는 "액면 계측 시스템"이 있다. 이 시스템에서는, 센서로서의 전극쌍에 접속된 검출제어회로가 복수 설치되며, 이들 복수의 검출제어회로는, 예를 들면 PC를 이용하여 구성되는 산출회로에 접속된다(특허문헌1; 단락0021).

일본 특허 공개2013-205311호 공보

상기 특허문헌1에 개시된 "액면 계측 시스템"과 같이 복수의 제어유닛을 구비하는 계측 시스템에 있어서는, 복수의 제어유닛과, 이들 제어유닛으로부터 출력되는 센서 데이터 등을 처리하는 상위 제어유닛(특허문헌1에서는 산출회로)과의 사이를, 제어유닛의 수만큼 케이블 등으로 전기적으로 접속할 필요가 있다. 예를 들면 제어유닛이 100대인 경우에는 100개의 케이블을 상위 제어유닛과의 사이에 배선시킬 필요가 있다.

특히 복수의 센서에 접속되는 복수의 제어유닛과 그 상위 제어유닛을 동일 케이싱 내에 수용할 경우에는, 양자간을 접속하는 케이블의 수용공간을 케이싱 내에 확보할 필요가 있다. 이에 따라, 케이블의 개수에 따라서는 케이싱이 대형으로 될 수 있는 점에서, 다수 개의 케이블이 장치의 소형화나 장치를 설치하는 공간의 공간절약화를 방해할 우려가 있다.

본 발명은, 전술한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 장치의 소형화나 설치공간의 공간절약화를 가능하게 할 수 있는 계측 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 특허청구범위의 제1항에 기재된 본 발명의 계측 시스템은, 복수의 센서에 대하여 데이터통신 가능하게 각각 접속되는 복수의 제1 제어유닛과, 상기 복수의 제1 제어유닛에 데이터통신 가능하게 접속되어 상기 복수의 센서가 송출하는 개개의 센서 데이터 또는 이들 센서 데이터에 기초한 센서 정보를 상기 복수의 제1 제어유닛으로부터 수신하는 제2 제어유닛과, 상기 복수의 제1 제어유닛 및 상기 제2 제어유닛을 수용하는 케이싱을 구비하며, 상기 복수의 제1 제어유닛과 상기 제2 제어유닛 사이의 데이터 통신은, 상기 케이싱 내에서 실행되는 무선 데이터통신인 것을 기술적 특징으로 한다.

복수의 제1 제어유닛과 제2 제어유닛 사이의 데이터 통신은, 케이싱 내에서 실행되는 무선 데이터 통신이다. 즉, 복수의 제1 제어유닛과 제2 제어유닛은, 유선이 아니라 무선에 의해 와이어리스로 데이터 통신 가능하게 접속된다. 이로써, 이들 사이에는 데이터 통신용 케이블을 설치할 필요가 없으므로, 케이싱 내에 케이블 수용공간을 확보할 필요도 없어진다.

또 특허청구범위의 제2항에 기재된 본 발명의 계측 시스템은, 제1항에 기재된 계측 시스템에 있어서, 상기 케이싱 내에 상기 제2 제어유닛이 복수 수용된 경우에는, 상기 복수의 제2 제어유닛 중 하나의 제2 제어유닛이 소정의 정보처리를 실행하지 않게 되면, 상기 복수의 제1 제어유닛 중, 이 하나의 제2 제어유닛에 대하여 상기 센서 데이터 또는 상기 센서 정보를 송신하던 상기 제1 제어유닛은, 상기 복수의 제2 제어유닛 중의 다른 제2 제어유닛에 대하여 상기 센서 데이터 또는 상기 센서 정보를 송신하는 것을 기술적 특징으로 한다. "소정의 정보처리"란, 제1 제어유닛과 제2 제어유닛 사이의 통신수단으로서, 예를 들면 폴링(polling) 방식을 채용한 경우에는, 제2 제어유닛으로부터 제1 제어유닛에 대한 폴 프레임의 송신처리(폴링 처리)를 말한다.

케이싱 내에 제2 제어유닛이 복수 수용된 경우에 있어서, 복수의 제2 제어유닛 중 하나의 제2 제어유닛이 소정의 정보처리를 실행하지 않게 되면(예를 들면, 본래 실행되어야 할 폴링 처리가 없는 경우 등), 이 하나의 제2 제어유닛에 대하여 센서 데이터 또는 센서 정보를 송신하던 제1 제어유닛은, 복수의 제2 제어유닛 중의 다른 제2 제어유닛(예를 들면, 정상적으로 폴링 처리 등을 실행할 수 있는 제2 제어유닛)에 대하여 센서 데이터 또는 센서 정보를 송신한다. 이로써, 이 제1 제어유닛이, 예를 들면 고장 등의 원인 때문에 응답할 수 없는 하나의 제2 제어유닛에 대하여 센서 데이터 또는 센서 정보를 계속 송신함에 따른 센서 데이터 또는 센서 정보의 전달 장애를 억제할 수 있다.

또, 특허청구범위의 제3항에 기재된 본 발명의 계측 시스템은, 제1항에 기재된 계측 시스템에 있어서, 상기 케이싱 내에 상기 제2 제어유닛이 복수 수용된 경우에는, 상기 복수의 제2 제어유닛 중 일부의 제2 제어유닛은, 상기 복수의 제1 제어유닛 중 일부의 제1 제어유닛으로부터 상기 센서 데이터 또는 상기 센서 정보를 수신하며, 상기 복수의 제2 제어유닛 중 나머지 제2 제어유닛은, 상기 복수의 제1 제어유닛 중의 나머지 제1 제어유닛으로부터 상기 센서 데이터 또는 상기 센서 정보를 수신하는 것을 기술적 특징으로 한다.

케이싱 내에 제2 제어유닛이 복수(예를 들면 3대) 수용된 경우에 있어서, 예를 들면 3대의 제2 제어유닛 중 1대의 제2 제어유닛은, 100대의 제1 제어유닛 중 30대의 제1 제어유닛으로부터 센서 데이터 또는 센서 정보를 수신하고, 다른 1대의 제2 제어유닛은, 나머지 70대의 제1 제어유닛 중 30대의 제1 제어유닛으로부터 센서 데이터 또는 센서 정보를 수신하며, 나머지 1대의 제2 제어유닛은, 나머지 40대의 제1 제어유닛으로부터 센서 데이터 또는 센서 정보를 수신한다. 이로써, 1대의 제2 제어유닛이 100대의 제1 제어유닛으로부터 센서 데이터 또는 센서 정보를 수신하는 경우에 비해, 1대당 정보처리의 부하를 줄이는 것이 가능해진다. 즉, 제2 제어유닛이 단일인 경우에 비해 부하 분산을 가능하게 한다.

또한, 특허청구범위의 제4항에 기재된 본 발명의 계측 시스템은, 제1항에 기재된 계측 시스템에 있어서, 상기 케이싱 내에 상기 제2 제어유닛이 2대 수용된 경우에는, 2대의 상기 제2 제어유닛 중 한쪽의 제2 제어유닛은, 상기 복수의 제1 제어유닛 중 일부의 제1 제어유닛으로부터 상기 센서 데이터 또는 상기 센서 정보를 수신하고, 2대의 상기 제2 제어유닛 중 다른 쪽의 제2 제어유닛은, 상기 복수의 제1 제어유닛 중 나머지 제1 제어유닛으로부터 상기 센서 데이터 또는 상기 센서 정보를 수신하며, 상기 한쪽의 제2 제어유닛이 소정의 정보처리를 실행하지 않게 되면, 상기 일부의 제1 제어유닛은, 상기 다른 쪽의 제2 제어유닛에 대하여 상기 센서 데이터 또는 상기 센서 정보를 송신하고, 상기 다른 쪽의 제2 제어유닛이 소정의 정보처리를 실행하지 않게 되면, 상기 나머지 제1 제어유닛은, 상기 한쪽의 제2 제어유닛에 대하여 상기 센서 데이터 또는 상기 센서 정보를 송신하는 것을 기술적 특징으로 한다. "소정의 정보처리"란, 제1 제어유닛과 제2 제어유닛 사이의 통신수단으로서, 예를 들면 폴링 방식을 채용한 경우에는, 제2 제어유닛으로부터 제1 제어유닛에 대한 폴 프레임의 송신처리(폴링 처리)를 말한다.

케이싱 내에 제2 제어유닛이 2대 수용된 경우에 있어서, 2대의 제2 제어유닛 중 1대의 제2 제어유닛은, 예를 들면 100대의 제1 제어유닛 중 50대의 제1 제어유닛(일부의 제1 제어유닛)으로부터 센서 데이터 또는 센서 정보를 수신하고, 다른 1대의 제2 제어유닛은, 나머지 50대의 제1 제어유닛(나머지 제1 제어유닛)으로부터 센서 데이터 또는 센서 정보를 수신한다. 이로써, 1대의 제2 제어유닛이 100대의 제1 제어유닛으로부터 센서 데이터 또는 센서 정보를 수신하는 경우에 비해, 1대당의 정보처리 부하를 줄이는 것이 가능해진다. 즉, 제2 제어유닛이 단일인 경우에 비해 부하 분산을 가능하게 한다.

또, 한쪽 제2 제어유닛이 소정의 정보처리를 실행하지 않게 되면(예를 들면, 본래 실행되어야 할 폴링 처리가 없는 경우 등), 이 한쪽의 제2 제어유닛에 대하여 센서 데이터 또는 센서 정보를 송신하던 50대의 제1 제어유닛은, 다른 쪽 제2 제어유닛(예를 들면, 정상적으로 폴링 처리 등을 실행할 수 있는 제2 제어유닛)에 대하여 센서 데이터 또는 센서 정보를 송신한다. 또한, 다른 쪽 제2 제어유닛이 소정의 정보처리를 실행하지 않게 되면(예를 들면, 본래 실행되어야 할 폴링 처리가 없는 경우 등), 이 다른 쪽 제2 제어유닛에 대하여 센서 데이터 또는 센서 정보를 송신하던 50대의 제1 제어유닛은, 한쪽 제2 제어유닛(예를 들면, 정상적으로 폴링 처리 등을 실행할 수 있는 제2 제어유닛)에 대하여 센서 데이터 또는 센서 정보를 송신한다. 이로써, 50대의 제1 제어유닛이, 예를 들면 고장 등의 원인 때문에 응답할 수 없는 한쪽(또는 다른 쪽)의 제2 제어유닛에 대하여 센서 데이터 또는 센서 정보를 계속 송신함에 의한 센서 데이터 또는 센서 정보의 전달장애를 억제할 수 있다.

또한, 특허청구범위의 제5항에 기재된 본 발명의 계측 시스템은, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 계측 시스템에 있어서, 상기 복수의 센서는, 선박의 탱크에 저장되는 액체의 액면 위치를 검출하는 액위(液位) 센서인 것을 기술적 특징으로 한다. 이로써, 탑재기기용 설치공간이 제한된 크기의 선박(특히 상용선박)에 있어서는, 케이블의 수용공간이 불필요해지는 만큼의 케이싱이나 장치의 크기 축소(downsizing) 효과가 유효하게 된다. 즉, 장치의 소형화나 설치공간의 공간절약화 효과가 높다.

복수의 제1 제어유닛과 제2 제어유닛 사이에는 데이터통신용 케이블을 설치할 필요가 없으므로, 케이싱 내에 케이블 수용공간을 확보할 필요도 없어진다. 따라서 이와 같은 케이블 수용공간이 불필요해지는 만큼 케이싱의 체격을 작게 하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 장치의 소형화나 설치공간의 공간절약화를 가능하게 할 수 있다.

제1 제어유닛이, 예를 들면 고장 등의 원인 때문에 응답하지 못하는 하나의 제2 제어유닛에 대하여 센서 데이터 또는 센서 정보를 계속 송신함에 의한 센서 데이터 또는 센서 정보의 전달장애를 억제할 수 있다. 따라서 이와 같은 소정의 정보처리를 실행하지 않게 된 하나의 제2 제어유닛이 원인이 되는 장애의 발생을 회피할 수 있다.

제2 제어유닛이 단일인 경우에 비해 부하 분산을 가능하게 한다. 따라서 제2 제어유닛에 의한 센서 데이터 또는 센서 정보의 수집이나 정보처리를 고속으로 실행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 계측 시스템의 구성예를 나타내는 설명도이다.
도 2는 마스터와 각 슬레이브 사이에 있어서 통신 절차의 예를 나타내는 설명도이다.
도 3은 본 제1 실시형태의 계측 시스템을 선박에 탑재한 예를 나타내는 설명도이다.
도 4는 본 제 1 실시형태의 개변 예에 관한 계측 시스템의 구성예를 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 계측 시스템의 구성예를 나타내는 설명도이다.
도 6은 마스터와 각 슬레이브 사이에 있어서 통신 절차(정상 시)의 예를 나타내는 설명도이다.
도 7은 마스터와 각 슬레이브 사이에 있어서 통신 절차(이상 시)의 예를 나타내는 설명도이다.
도 8은 본 제 2 실시형태의 개변 예에 관한 계측 시스템의 구성예를 나타내는 설명도이다.

이하, 본 발명의 계측 시스템의 각 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

(제1 실시형태)

먼저 본 발명의 계측 시스템의 제1 실시형태를 도 1~도 4에 기초하여 설명한다. 도 1에 나타내듯이, 본 제1 실시형태에 관한 계측 시스템(10a)은 주로 시스템 서포트 패널(11), CPU(20), 마스터(30), 노드(40), 슬레이브(50), 센서유닛(60) 등으로 구성된다.

시스템 서포트 패널(11)은 복수의 유닛이나 보드의 실장이 가능한 장치 랙이며, 시스템 랙이라고 불리는 경우도 있다. 시스템 서포트 패널(11)은 일반적으로 금속제의 프레임에 대하여 천장면, 바닥면 및 측면을 덮는 금속판이 장착되며, 앞면이나 뒷면의 액세스면이 외부공간으로 개방 가능하게 구성된다. 본 제1 실시형태에서는, CPU(20), 마스터(30), 노드(40), 슬레이브(50) 등의 유닛이나 보드가 수용 가능하게 구성된다. 여기서 시스템 서포트 패널(11)은 특허청구범위에 기재한 "케이싱"에 상당하는 것이다. CPU(20), 마스터(30), 노드(40), 슬레이브(50) 등의 수용이 가능하다면 밀폐형(예를 들면 박스형)의 케이싱이라도 된다.

CPU(20)는, 예를 들면 보드(기판)형 마이크로컴퓨터(마이크로컴퓨터 보드)이며, MPU(Micro Processing Unit), 메모리(DRAM, EFPROM 등), 입출력 인터페이스 등으로 구성된다. CPU(20)는 MPU, 메모리 등을 포함한 원칩 마이크로컴퓨터나, DSP(Digital Signal Processor) 등을 포함해서 구성되는 경우도 있다.

본 제1 실시형태에서는, 후술하듯이, CPU(20)는 복수의 노드(40)를 개재하여 각 센서유닛(60)으로부터 보내져 오는 센서 데이터(디지털 데이터)에 기초하여 각 센서유닛(60)의 가동정보를 출력하거나, 센서 데이터를 집계처리하거나 통계처리 하여 그 결과를 외부로 출력한다. 이에 따라, CPU(20)에는 디스플레이장치(도시 생략)가 접속되거나, 케이블(80)을 개재하여 상위 컴퓨터시스템이 접속되거나 한다. 또 메모리(EEPROM 등)에는, 이 정보처리들을 MPU에 의해 실행 가능하게 하는 프로그램 데이터가 미리 기억되어 있다.

마스터(30)는 무선으로 데이터통신을 가능하게 하는 무선통신유닛이다. 예를 들면 마스터(30)는, 소정의 주파수로 무선통신 가능하게 구성되는 무선유닛, 무선유닛의 주파수 선택이나 송수신 등을 제어하는 무선 컨트롤러, 및 안테나 등으로 구성된다. 여기서, 설명의 간략화를 위해 무선유닛, 무선컨트롤러, 및 안테나 등의 도시를 생략한다. 본 제1 실시형태에서 CPU(20)와 마스터(30)는 별개로 구성된다. 이에 따라, CPU(20)와 마스터(30) 사이는 케이블(13)에 의해 전기적으로 접속되며, 양자간의 데이터통신을 가능하게 한다.

그리고 본 제1 실시형태에서는 CPU(20) 및 마스터(30)를 하나의 제어유닛(도 1의 구성에서는 CPU(20) 및 마스터(30)와, 이들을 접속하는 케이블(13))으로 간주하며, 이것은 특허청구범위에 기재한 "제2 제어유닛"에 상당한다.

노드(40)는, 센서유닛(60)에서 보내져 오는 센서 데이터를 CPU(20)로 송신하거나, 센서유닛(60)에 대하여 소정의 초기화처리를 실행하거나 하는 것이다. 이에 따라 노드(40)는, 예를 들면 원칩 마이크로컴퓨터 등으로 이루어지는 센서컨트롤러를, CPU(20)와 마찬가지로, 예를 들면 보드(기판)형으로 구성한 것이다. 본 제1 실시형태에서는, 1개의 센서유닛(60)에 대하여 1개의 노드(40)가 설치된다. 즉, 복수의 노드(40a, 40b, 40c, …, 40n)는 센서유닛(60)의 수만큼 존재하며, 이들은 케이블(80)에 의해 데이터통신 가능하게 센서유닛(60a, 60b, 60c, …, 60n)에 각각 접속된다. 여기서 노드(40)는, 센서유닛(60)에서 보내져 오는 센서 데이터를 그대로 슬레이브(50) 등을 개재하여 CPU(20)로 송신하는 것이 아니라, 이들 센서 데이터에 기초한 센서 정보를 생성하여 CPU(20)로 송신하도록 구성해도 된다. 예를 들면, 센서 데이터를 소정의 기준값(소정의 임계값)과 비교하고, 그 비교결과인 양부정보(OK 또는 NG)를 센서정보로서 출력해도 된다.

슬레이브(50)는, 마스터(30)에 대하여 무선으로 데이터통신(도 1에 나타내는 양쪽에 화살표가 있는 점선)을 가능하게 하는 무선통신유닛이다. 이에 따라, 마스터(30)와 거의 마찬가지로, 예를 들면 소정의 주파수로 무선통신 가능하게 구성되는 무선유닛, 무선유닛의 주파수 선택이나 송수신 등을 제어하는 무선컨트롤러, 및 안테나 등으로 구성된다. 슬레이브(50)의 무선컨트롤러에는 슬레이브(50)를 관리해야 할 마스터(30)의 식별정보(마스터ID)가 등록되어 있는 점이 마스터(30)의 무선컨트롤러와 다르다. 여기서, 슬레이브(50)를 구성하는 무선유닛, 무선컨트롤러, 및 안테나 등도 도시를 생략한다. 본 제1 실시형태에서 노드(40)와 슬레이브(50)는 일체로 구성된다. 이에 따라 복수의 노드(40a, 40b, 40c, …, 40n)의 수만큼 슬레이브(50a, 50b, 50c, …, 50n)가 존재한다. 또 본 제1 실시형태에서는 노드(40) 및 슬레이브(50)를 하나의 제어유닛으로 간주하며, 이것은 특허청구범위에 기재한 "제1 제어유닛"에 상당한다.

이와 같이 구성되는 계측 시스템(10a)에서는, 시스템 서포트 패널(11) 내에서 도 2에 나타내는 바와 같이 마스터(30) 및 슬레이브(50)가 무선통신을 실행하는데, 그 설명을 하기 전에, 마스터(30)와 슬레이브(50)의 커넥션(connection) 확립 절차에 대하여 설명하기로 한다. 또한 이하에 설명하는 커넥션의 확립, 폴링이나 각각에 대한 레스펀스(ACK, NACK) 등은 마스터(30) 및 슬레이브(50) 각각의 무선 컨트롤러가 실행한다.

슬레이브(50)는, 그 전원이 투입되거나 초기화처리가 실행되거나 하면, 먼저 슬레이브(50)를 관리해야 할 마스터(30)에 대하여 커넥션의 확립을 요구하는 요구 커맨드 프레임(request command frame)을 송신한다. 이 요구 커맨드에는, 이 슬레이브(50)의 식별정보(슬레이브ID)에 더불어, 마스터(30)의 식별정보(마스터ID)가 부가되어 있다. 이에 따라, 커넥션 확립 요구의 커맨드를 수신한 마스터(30)는, 자신에 대한 커넥션의 확립 요구인 것으로 판단하면, 커넥션의 확립을 요구하는 요구 커맨드에 부가되어 있는 슬레이브ID를 등록함과 동시에, 그 슬레이브ID를 부가한 커넥션 확립 응답의 레스폰스 프레임(response frame)을 송신한다. 이로써, 마스터(30)와 슬레이브(50) 사이의 커넥션 확립이 완료되므로, 그 이후, 마스터(30)는 슬레이브(50)에 대하여 소정의 시간간격으로 폴 프레임을 송신한다.

즉, 도 2에 나타내듯이 마스터(30)(도 2에 나타내는 "M")는, 자신이 관리할 복수의 슬레이브(50a, 50b, 50c, 50c, …, 50n(도 2에 나타내는 "Sa", "Sb", "Sc" … "Sn"))에 대하여 순차적으로 폴 프레임(POL)을 송신한다. 폴 프레임에는 슬레이브(50)을 특정할 수 있는 슬레이브ID가 부가되어 있다. 이에 따라 각 슬레이브(50a, 50b, 50c, …, 50n)는, 자신에 대한 폴 프레임(POL)을 수신하면, 마스터(30)에 대하여 ACK(ACKnowledgement:긍정응답)를 송신한다.

그리고, 도 2에 나타내는 통신 절차에서는 마스터(30)로부터 슬레이브(50)에 대한 데이터(하강 데이터)의 송신은 상정하지 않으나, 예를 들면 강제적으로 센서유닛(60)을 초기화하는 등의 커맨드 데이터를 마스터(30)로부터 슬레이브(50)로 송신하는 경우에는, 데이터 등에 오류가 발생한 경우에 응답하는 NACK(Negative ACKnowledgement:부정응답)를 슬레이브(50)로부터 마스터(30)로 송신하는 경우가 있을 수 있다. 또 마스터(30)가 슬레이브(50)에 대하여 폴 프레임을 송신해도, 해당하는 슬레이브(50)가 그것에 응답하지 않는 경우(ACK를 송신하지 않는 경우)에는, 마스터(30)는 해당 슬레이브(50)의 얼러트 정보를 CPU(20)로 송신하여, 해당 슬레이브(50)의 이상을 알리는 내용의 정보를 CPU(20)로 전달한다. 이로써, 예를 들면 CPU(20)는, CPU(20)에 접속되어 있는 디스플레이장치에 해당 슬레이브(50)의 고장 정보를 표시(예를 들면, 해당 슬레이브(50)의 아이콘을 정상시의 녹색에서 이상시의 붉은색으로 변경)하여, 오페레이터에 해당 슬레이브(50)의 고장을 알린다.

또, 접속되어 있는 센서유닛(60)으로부터 슬레이브(50)로 센서 데이터가 송출된 경우에는, 이 슬레이브(50)는 ACK에 이어서 센서 데이터(도 2에 나타내는 "DATA")를 마스터(30)로 송신한다. 본 제1 실시형태에서는 이와 같은 통신 절차(폴링 방식)에 따라 마스터(30)와 슬레이브(50) 사이의 무선통신이 실행된다. 여기서, 마스터(30)로부터 슬레이브(50)에 대하여 폴 프레임을 송신하는 처리(폴링 처리)가, 특허청구범위에 기재한 "소정의 정보처리"에 상당한다.

본 제1 실시형태의 계측 시스템(10a)은, 예를 들면 탱커에 탑재되는 액위센서에 적용하는 것이 가능하다. 즉, 본 제1 실시형태에서는, 도 3에 나타내듯이 탱커(100)의 선체(101)에 장착된 카고탱크(105) 내 액체(110)의 액면 위치(수위 레벨)를 검출하는 액위센서(107)로부터 액위 데이터(센서 데이터)를 수집하여 정보처리를 실행하는 시스템에 계측 시스템(10a)을 적용한다. 액위센서(107)는 전형적으로, 예를 들면 FMCW레이더 방식의 액위센서나 전자 플로트식의 액위센서가 예시된다. 각 액위센서(107(센서유닛(60a, 60b, 60c, …, 60n)))는 격벽(103)으로 구획된 카고탱크(105)의 상방을 덮는 천장(102)에 장착된다. 또 도 3에서는 선체(101)의 일부가 생략되어 카고탱크(105)의 단면이 알기 쉽게 나타내진다. 또 격벽(103), 카고탱크(105), 액위센서(107), 액체(110)에 대해서는 일부에만 부호가 부여되며, 나머지 부분에 대해서는 부호를 생략한다.

각 액위센서(107)가 검출한 액위 데이터(센서 데이터)는 각각 케이블(90)을 개재하여 선박 내의 탑재기기용 설치공간에 설치된 시스템 서포트 패널(11) 내의 각 노드(40(노드(40a, 40b, 40c, …, 40n)))에 대하여 각각 송출된다. 이로써, 각 액위센서(107)가 검출한 액위 데이터(센서 데이터)는, 전술한 바와 같이 슬레이브(슬레이브 50(50a, 50b, 50c, …, 50n)))로부터 마스터(30)로 무선 송신되고, 이들을 수신한 마스터(30)를 개재하여 CPU(20)에 의해 수집된다. CPU(20)는 각 액위센서(107)로부터 보내져 오는 액위 데이터에 기초하여 각 액위센서(107)의 가동정보를 출력하거나, 액위 데이터를 집계처리하거나 통계처리 하고, 그 결과를 외부로 출력하거나, 디스플레이장치(도시 생략)에 표시하거나 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 제1 실시형태에 관한 계측 시스템(10a)에 의하면, 복수의 센서유닛(60a~60n)에 대하여 데이터통신 가능하게 각각 접속되는 복수의 노드(40a~40n)와, 이들 노드(40a~40n)에 데이터통신 가능하게 접속되어 복수의 센서유닛(60a~60n)이 송출하는 개개의 센서 데이터를 복수의 센서유닛(60a~60n)으로부터 수신하는 CPU(20)와, 복수의 노드(40a~40n) 및 CPU(20)를 수용하는 시스템 서포트 패널(11)을 구비한다. 그리고 복수의 노드(40a~40n)와 CPU(20) 사이의 데이터통신은, 시스템 서포트 패널(11) 내에서 마스터(30)와 슬레이브(50a~50n)를 개재하여 유선이 아니라 무선에 의해 와이어리스로 데이터통신 가능하게 접속된다. 이로써, 이들 사이에는 데이터통신용 케이블을 설치할 필요가 없으므로(케이블선의 절약화), 케이싱 내에 케이블 수용공간을 확보할 필요도 없어진다. 따라서 이와 같은 케이블 수용공간이 불필요해지는 만큼 시스템 서포트 패널(11)의 체격을 작게 하는 것이 가능해진다. 이에 따라 장치의 소형화나 설치공간의 공간절약화를 가능하게 할 수 있다.

또한 상기에서 설명한 계측 시스템(10a)에서는 CPU(20)와 마스터(30)를 별개로 구성하고 양자를 케이블(13)로 접속했으나, CPU(20)와 마스터(30)를 일체로 구성해도 된다. 즉, 도 4에 나타내듯이 제1 실시형태의 계측 시스템(10a)의 개변예로서, 시스템 서포트 패널(11) 내의 케이블(13)을 생략한 구성으로 해도 된다(계측 시스템(10b)). 이로써 계측 시스템(10b)은 전술한 계측 시스템(10a)에 비해 시스템 서포트 패널(11)에 수용되는 케이블의 수가 줄기 때문에, 케이블선의 절약화를 더욱 추진하고 시스템 서포트 패널(11)의 체격을 더욱 작게 하는 것이 가능해진다. 따라서 장치의 가일층 소형화나 설치공간의 공간절약화를 가능하게 할 수 있다.

또 도 4에 나타내는 계측 시스템(10b)에 대해서도 계측 시스템(10a)과 마찬가지로, 예를 들면 탱커(100)에 탑재되는 액위센서(107)에 적용하는 것이 가능하다.

(제2 실시형태)

다음은 본 발명의 계측 시스템의 제2 실시형태를 도 5~도 8에 기초하여 설명한다. 도 5에 나타내듯이 제2 실시형태의 계측 시스템(10c)은 CPU(20)에 2대의 마스터(30a, 30b)가 접속되는 점이 제1 실시형태의 계측 시스템(10a)과 다르다. 이에 따라 제1 실시형태의 계측 시스템(10a)과 실질적으로 동일한 구성부분에 대해서는 계측 시스템(10a)과 동일 부호를 부여함과 동시에 그 설명을 생략한다.

도 5에 나타내듯이 제2 실시형태의 계측 시스템(10c)에서는, 2대의 마스터(30a) 및 마스터(30b)가 케이블(13)에 의해 서로 접속됨과 동시에, CPU(20)에 대해서도 접속된다. 이로써, 2대의 마스터(30) 중 한쪽 마스터(30a)는 예를 들면 슬레이브(50a, 50b, 50c)를 관리하고, 또한 다른 쪽 마스터(30b)는 예를 들면 슬레이브(50d, …, 50n)를 관리하는 것이 가능해진다. 구체적으로, 마스터(30a, 30b)는 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같은 통신 절차를 채용하는 것이 가능해진다. 또 여기서 슬레이브(50)는 총 6대 존재한다고 가정한다. 그리고 그 중 3대의 슬레이브(50a, 50b, 50c)는 한쪽 마스터(30a)가 관리하고, 나머지 3대의 슬레이브(50d, …, 50n)는 다른 쪽 마스터(30b)가 관리하도록, 디폴트(default) 상태에 있어서, 슬레이브(50)를 관리해야 할 마스터(30a, 30b)의 마스터 ID가 슬레이브(50a~50n)의 무선컨트롤러에 등록되어 있다.

슬레이브(50a~50n)로부터 커넥션 확립 요구의 커맨드를 수신한 마스터(30a, 30b)는, 자신에 대한 커넥션의 확립 요구라고 판단하면, 커넥션의 확립을 요구하는 요구커맨드에 부가되어 있는 슬레이브 ID를 등록함과 동시에, 그 슬레이브ID를 부가한 커넥션 확립 응답의 레스폰스 프레임을 송신한다. 이로써 마스터(30a)와 슬레이브(50a, 50b, 50c) 사이의 커넥션 확립이 완료되며, 또 마스터(30b)와 슬레이브(50d, …, 50n) 사이의 커넥션 확립이 완료된다. 이에 따라, 이후, 마스터(30a, 30b)는 각각 관리할 슬레이브(50a) 등에 대하여 소정의 시간간격으로 폴 프레임을 송신한다.

즉, 도 6에 나타내듯이 한쪽 마스터(30a(도 6에 나타내는 "Ma"))는, 자신이 관리할 3대의 슬레이브(50a, 50b, 50c(도 6에 나타내는 "Sa", "Sb", "Sc"))에 대하여 순차적으로 폴 프레임(POL)을 송신한다. 마찬가지로, 다른 쪽 마스터(30b(도 6에 나타내는 "Mb"))는, 자신이 관리할 3대의 슬레이브(50d, …, 50n(도 6에 나타내는 "Sd", …, "Sn"))에 대하여 순차적으로 폴 프레임(POL)을 송신한다. 폴 프레임에는 슬레이브(50)를 특정할 수 있는 슬레이브ID가 부가되어 있으므로, 각 슬레이브(50a, 50b, 50c, …, 50n)는 자신에 대한 폴 프레임을 수신하면 마스터(30a) 또는 마스터(30b)에 대하여 ACK를 송신한다.

마스터(30a)와 마스터(30b)는, 각각이 같은 시기에 폴 프레임을 송신하지 않도록 송신타이밍을 조정한다. 예를 들면, 마스터(30a, 30b)는 송신타이밍을 결정하는 송신 클록을 케이블(13)을 개재하여 공유함으로써, 같은(공통의) 송신 클록으로 폴 프레임을 송신하는 것이 가능해진다. 이로써, 서로 다른 타이밍으로 폴 프레임을 송신하는 것이 가능해지므로, 양자의 폴 프레임이 충돌함에 의한 폴링의 실패를 억제할 수 있다. 여기서, 마스터(30a, 30b) 각각의 무선유닛이 구비하는 캐리어센싱회로에 의해 이와 같은 폴 프레임의 충돌을 회피해도 된다.

또한 마스터(30a, 30b)가 슬레이브(50)로 폴 프레임을 송신해도, 해당하는 슬레이브(50)가 그것에 응답하지 않는 경우(ACK를 송신하지 않는 경우), 마스터(30a, 30b)는 해당 슬레이브(50)의 얼러트(alert) 정보를 CPU(20)로 송신하고, 해당 슬레이브(50)에 이상이 있다는 내용의 정보를 CPU(20)로 전달한다. 이로써, 예를 들면 CPU(20)는, CPU(20)에 접속되어 있는 디스플레이장치에 해당 슬레이브(50)의 고장 정보를 표시(예를 들면 해당 슬레이브(50)의 아이콘을 정상시의 녹색에서 이상시의 붉은색으로 변경)하여 오페레이터로 해당 슬레이브(50)의 고장을 알린다.

다른 쪽 마스터(30b)가 고장 등 때문에 폴 프레임을 송신하지 못하게 된 경우에는, 이 마스터(30b)가 관리해야 할 슬레이브(50d, …, 50n)는, 예를 들면 다음과 같은 절차로 한쪽 마스터(30a)의 관리 하로 이행한다. 즉, 도 7에 나타내듯이 다른 쪽 마스터(30b)로부터 폴 프레임이 송신되어야 할 타이밍(또는 마지막에 폴 프레임을 수신하고 나서 소정의 타임아웃 시간의 타이밍)이 경과해도 폴링이 없는 경우에는, 슬레이브(50d, …, 50n)는 다른 한쪽 마스터(30a)에 대하여 커넥션의 확립을 요구하는 요구 커맨드 프레임(REQ)을 송신한다.

이 요구 커맨드에는, 이 슬레이브(50)의 슬레이브ID에 더불어, 마스터(30a, 30b) 중 마스터(30a)의 마스터ID가 부가되어 있다. 이에 따라 커넥션 확립 요구의 커맨드를 수신한 마스터(30a)는, 자신에 대한 커넥션의 확립 요구라고 판단하면, 커넥션의 확립을 요구하는 요구 커맨드에 부가되어 있는 슬레이브ID를 등록함과 동시에, 그 슬레이브ID를 부가한 커넥션 확립 응답의 레스폰스 프레임(RES)을 송신한다. 이로써, 마스터(30a)와 슬레이브(50d, …, 50n) 사이의 커넥션 확립이 완료된다.

커넥션이 확립된 후, 한쪽 마스터(30a)가 슬레이브(50a~50n)에 대하여 순차적으로 폴 프레임(POL)을 송신함으로써, 모든 슬레이브(50) 등을 관리하는 것이 가능해진다. 즉, 모든 슬레이브(50) 등이 마스터(30a)의 관리 하에 들어간다. 여기서, 한쪽 마스터(30a)가 고장 등 때문에 폴 프레임을 송신하지 못하게 된 경우에는, 이 마스터(30a)가 관리해야 할 슬레이브(50a, 50b, 50c)는 마찬가지의 절차로 다른 쪽 마스터(30b)의 관리 하로 이행한다.

이상 설명한 바와 같이 본 제2 실시형태에 관한 계측 시스템(10c)에 의하면, 2대의 마스터(30a, 30b) 중 한쪽 마스터(30a)는 6대의 노드(40a, 40b, 40c, 40d, …, 40n) 중 3대의 노드(40a, 40b, 40c)로부터 센서 데이터를 수신하며, 다른 쪽 마스터(30b)는 나머지 3대의 노드(40d, …, 40n)로부터 센서 데이터를 수신한다. 이로써, 1대의 마스터(30)가 6대의 노드(40a, 40b, 40c, 40d, …, 40n)로부터 센서 데이터를 수신하는 경우에 비해, 마스터(30) 1대당 정보처리의 부하를 줄이는 것이 가능해진다. 즉, 마스터(30)가 단일인 경우에 비해 부하 분산을 가능하게 한다.

또한 한쪽 마스터(30b)가 폴링처리를 실행하지 않게 되면, 이 한쪽 마스터(30b)에 대하여 센서 데이터를 송신하던 3대의 노드(40d, …, 40n)는 정상적으로 폴링처리 등을 실행할 수 있는 다른 쪽 마스터(30a)로 센서 데이터를 송신한다. 또 다른 쪽 마스터(30a)가 폴링처리를 실행하지 않게 되면, 이 다른 쪽 마스터(30a)에 대하여 센서 데이터를 송신하던 3대의 노드(40a, 40b, 40c)는, 정상적으로 폴링 처리 등을 실행할 수 있는 한쪽 마스터(30b)로 센서 데이터를 송신한다. 이로써, 6대의 노드(40a, 40b, 40c, 40d, …, 40n)가, 예를 들면 고장 등의 원인 때문에 응답할 수 없는 한쪽 마스터(30a)(또는 다른 마스터(30b))에 대하여 센서 데이터를 계속 송신함에 의한 센서 데이터의 전달 장애를 억제할 수 있다.

그리고, 전술한 계측 시스템(10c)에서는, CPU(20)와 마스터(30a, 30b)를 별개로 구성하고 양자를 케이블(13)로 접속했으나, CPU(20)와 마스터(30a, 30b)를 일체로 구성해도 된다. 즉, 도 8에 나타내듯이, CPU(20)를 1대 추가하여 한쪽 CPU(20a)와 마스터(30a)를 일체로 구성하고, 다른 쪽 CPU(20b)와 마스터(30b)를 일체로 구성해도 된다. 이 경우, CPU(20a)와 CPU(20b)를 케이블(13)로 접속하고, 양 CPU(20a, 20b) 간에 있어서 슬레이브(50) 관리정보의 정합성을 확보할 수 있게 구성한다. 즉, 마스터(30a)가 관리하는 슬레이브(50a) 등과, 마스터(30b)가 관리하는 슬레이브(50d) 등이 서로 중복되지 않도록 각 슬레이브(50(슬레이브(50a, 50b, 50c, 50d, …, 50n))의 관리정보를 CPU(20a, 20b)가 공유한다.

이로써, 1대의 CPU(20)에 의해 6대의 노드(40a, 40b, 40c, 40d, …, 40n)로부터 센서 데이터를 정보처리하는 경우에 비해, CPU(20) 1대당의 정보처리 부하를 줄이는 것이 가능해진다. 즉, CPU(20)가 단일인 경우에 비해 부하 분산을 가능하게 한다. 그리고 CPU(20)의 대수는 3대 이상이어도 된다.

또한 제2 실시형태의 계측 시스템(10c) 및 도 8에 나타내는 계측 시스템(10d)에 대해서도 계측 시스템(10a)과 마찬가지로, 예를 들면 탱커(100)에 탑재되는 액위센서(107)에 적용하는 것이 가능하다.

또 전술한 제1 실시형태 및 제2 실시형태에서는, 설명의 편의상 복수 대의 노드(40)나 센서유닛(60)의 경우를 예시하여 설명했으나, 100대 이상의 노드(40)나 센서유닛(60)을 무선회선을 개재하여 마스터(30) 등에 접속해도 된다.

전술한 제1 실시형태 및 제2 실시형태에서는, 마스터(30)와 슬레이브(50) 사이의 통신 절차로서 폴링방식을 사용한다. 이로써, 예를 들면 컨텐션 방식을 사용하는 경우에 비해, 슬레이브(50) 상호간(예를 들면 슬레이브(50a)와 슬레이브(50b))에서의 센서 데이터 충돌을 방지하는 것이 가능해진다. 노드(40)나 센서 유닛(60)의 수가 많을수록, 컨텐션 방식을 사용하면 센서 데이터끼리 서로 충돌하는 확률이 높아진다. 따라서 폴링 방식을 사용함으로써, 충돌로 인한 센서 데이터의 상실을 방지하여 센서 데이터의 신뢰성을 높이는 것이 가능해진다. 또 폴링 방식은 TDMA(Time Division Multiple Access; 시분할 다중 접속) 방식과 같이 정확한 타임슬롯을 필요로 하지 않으므로, 복잡해질 수 있는 동기 절차를 채용할 필요도 없다. 따라서, 예를 들면 100대 이상의 노드(40)나 센서 유닛(60)을 무선회선을 개재하여 마스터(30) 등에 접속하는 경우에는, 폴링 방식을 사용함으로써, 비동기이고 또 간단한 절차이면서, 센서 데이터의 일정한 품질을 유지할 수 있다.

또한 전술한 제1 실시형태 및 제2 실시형태에서는, 센서유닛(60, 60a~60n)으로서, 탱커(100)에 탑재되는 액위센서(107)의 경우를 예시하여 설명했으나, 본 발명의 계측 시스템은, 소정의 물리량(위치, 거리, 변위량, 질량, 물질(기체·액체·고체)의 성분이나 농도, 전압, 전류, 전력, 온도, 습도, 압력, 유량, 빛(광속, 광도, 조도, 휘도), 전자기, 소리, 진동수, 속도, 가속도, 각속도 등)을 계측하는 것이 가능한 센서(검출부)이면 된다.

이상, 본 발명의 구체예를 상세하게 설명하였으나 이들은 예시에 지나지 않으며, 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 특허청구범위에 기재한 기술에는, 전술한 구체예를 여러 가지로 변형 또는 변경한 것이 포함된다. 또 본 명세서 또는 도면에 설명한 기술 요소는 단독으로 혹은 각종 조합에 의해 기술적 유용성을 발휘하는 것이며, 출원시의 청구항에 기재한 조합에 한정되는 것은 아니다. 또한 본 명세서 또는 도면에 예시한 기술은 복수의 목적을 동시에 달성하는 것이며, 그 중 하나의 목적을 달성하는 것 자체가 기술적 유용성을 갖는다. 그리고 [부호의 설명] 난의 괄호 내 기재는, 전술한 실시형태에서 사용한 용어와, 특허청구범위에 기재한 용어와의 대응관계를 명확하게 할 수 있는 것이다.

10a, 10b, 10c, 10d : 계측 시스템
11 : 시스템 서포트 패널(케이싱)
13, 80, 90 : 케이블
20 : CPU(제2 제어유닛, 하나의 제2 제어유닛, 일부의 제2 제어유닛, 한쪽 제2 제어유닛, 다른 제2 제어유닛, 나머지 제2 제어유닛, 다른 쪽 제2 제어유닛)
20a : CPU(하나의 제2 제어유닛, 일부의 제2 제어유닛, 한쪽 제2 제어유닛)
20b : CPU(다른 제2 제어유닛, 나머지 제2 제어유닛, 다른 쪽 제2 제어유닛)
30 : 마스터(제2 제어유닛)
30a : 마스터(하나의 제2 제어유닛, 일부의 제2 제어유닛, 한쪽 제2 제어유닛)
30b : 마스터(다른 제2 제어유닛, 나머지 제2 제어유닛, 다른 쪽 제2 제어유닛)
40, 40a, 40b, 40c, 40d, 40n : 노드(제1 제어유닛)
50, 50a, 50b, 50c, 50d, 50n : 슬레이브(제1 제어유닛)
60, 60a, 60b, 60c, 60d, 60n : 센서유닛(센서)
100 : 탱커(선박) 105 : 카고탱크(탱크)
107 : 액위센서(센서) 110 : 액체

Claims

복수의 센서에 대하여 데이터통신 가능하게 각각 접속되는 복수의 제1 제어유닛과,
상기 복수의 제1 제어유닛에 데이터통신 가능하게 접속되어 상기 복수의 센서가 송출하는 개개의 센서 데이터 또는 이들 센서 데이터에 기초한 센서 정보를 상기 복수의 제1 제어유닛으로부터 수신하는 제2 제어유닛과,
상기 복수의 제1 제어유닛 및 상기 제2 제어유닛을 수용하는 케이싱을 구비하며,
상기 복수의 제1 제어유닛과 상기 제2 제어유닛 사이의 데이터 통신은, 상기 케이싱 내에서 실행되는 무선 데이터통신인 것을 특징으로 하는 계측 시스템.
제1항에 있어서,
상기 케이싱 내에 상기 제2 제어유닛이 복수 수용된 경우에 있어서,
상기 복수의 제2 제어유닛 중 하나의 제2 제어유닛이 소정의 정보처리를 실행하지 않게 되면, 상기 복수의 제1 제어유닛 중, 이 하나의 제2 제어유닛에 상기 센서 데이터 또는 상기 센서 정보를 송신하던 상기 제1 제어유닛은, 상기 복수의 제2 제어유닛 중 다른 제2 제어유닛에 상기 센서 데이터 또는 상기 센서 정보를 송신하는 것을 특징으로 하는 계측 시스템.
제1항에 있어서,
상기 케이싱 내에 상기 제2 제어유닛이 복수 수용된 경우에 있어서,
상기 복수의 제2 제어유닛 중 일부의 제2 제어유닛은, 상기 복수의 제1 제어유닛 중 일부의 제1 제어유닛으로부터 상기 센서 데이터 또는 상기 센서 정보를 수신하며, 상기 복수의 제2 제어유닛 중의 나머지 제2 제어유닛은, 상기 복수의 제1 제어유닛 중의 나머지 제1 제어유닛으로부터 상기 센서 데이터 또는 상기 센서 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 계측 시스템.
제1항에 있어서,
상기 케이싱 내에 상기 제2 제어유닛이 2대 수용된 경우에 있어서,
2대의 상기 제2 제어유닛 중 한쪽의 제2 제어유닛은, 상기 복수의 제1 제어유닛 중 일부의 제1 제어유닛으로부터 상기 센서 데이터 또는 상기 센서 정보를 수신하고, 2대의 상기 제2 제어유닛 중 다른 쪽의 제2 제어유닛은, 상기 복수의 제1 제어유닛 중 나머지 제1 제어유닛으로부터 상기 센서 데이터 또는 상기 센서 정보를 수신하며,
상기 한쪽의 제2 제어유닛이 소정의 정보처리를 실행하지 않게 되면, 상기 일부의 제1 제어유닛은, 상기 다른 쪽의 제2 제어유닛에 상기 센서 데이터 또는 상기 센서 정보를 송신하고,
상기 다른 쪽의 제2 제어유닛이 소정의 정보처리를 실행하지 않게 되면, 상기 나머지 제1 제어유닛은, 상기 한쪽의 제2 제어유닛에 상기 센서 데이터 또는 상기 센서 정보를 송신하는 것을 특징으로 하는 계측 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 센서는, 선박의 탱크에 저장되는 액체의 액면 위치를 검출하는 액위 센서인 것을 특징으로 하는 계측 시스템.