WO2013172088A1 - 社会インフラ制御システム、制御方法、制御装置およびサーバ - Google Patents

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control
unit
server
control device
instruction
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善之 松田
小林 義孝
信 落合
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株式会社 東芝
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a social infrastructure control system that controls social infrastructure.
  • the society in which people live is supported by various social infrastructures such as power, water, transportation, railways, communications, and buildings.
  • various social infrastructures such as power, water, transportation, railways, communications, and buildings.
  • energy saving is required in all fields of society.
  • an object is to provide a social infrastructure control system, a control method, a control device, and a server.
  • the social infrastructure control system includes a control device that controls the social infrastructure and a server that can communicate with the control device.
  • the control device includes a collection unit, a transmission unit, a reception unit, and a control unit.
  • the collection unit collects sensing data related to a plurality of controlled objects in the social infrastructure.
  • the transmission unit transmits the collected sensing data to the server via the communication line.
  • the receiving unit receives a control instruction for controlling the controlled object from the server.
  • the control unit controls the controlled object based on the received control instruction.
  • the server includes an acquisition unit, a database, a generation unit, and an instruction unit.
  • the acquisition unit acquires sensing data from the control device via a communication line.
  • the database accumulates the acquired sensing data.
  • the generation unit processes the sensing data stored in the database to generate a control instruction.
  • the instruction unit transmits the generated control instruction to the control device.
  • a control part performs control to the to-be-controlled object based on a control instruction at the timing based on the priority defined for every to-be-controlled object.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a system according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a social infrastructure control system according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an architecture of a social system.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a cooperative configuration between the local control device 31 according to the first embodiment and the server 18 that is a host device of the local control device 31.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure until the local control device 31 shown in FIG. 4 performs autonomous control.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure when the local control device 31 shown in FIG. 4 switches the communication path.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a system according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a social infrastructure control system according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an architecture of a social system.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram
  • FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of the local control device 31 and the server 18 device when a failure that has occurred in the communication path in the optical communication network 17 between the server 18 and the local control device 31 is recovered.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a procedure for correcting the control program of the local control device 31 shown in FIG.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a procedure for providing the correction control program of the server 18 shown in FIG.
  • FIG. 10 is a functional block diagram illustrating an example of a social infrastructure control system according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a functional block diagram illustrating another example of the social infrastructure control system according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is a functional block diagram illustrating an example of the local control device 31 and the server 18 according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a system according to the embodiment.
  • FIG. 1 shows an example of a system known as a so-called smart grid.
  • existing grid grid
  • existing power plants such as nuclear power, thermal power, and hydropower are connected to a wide variety of consumers such as ordinary households, buildings, and factories through the power grid.
  • distributed power sources such as photovoltaic (Powervoltaic Power Generation: PV) systems and wind power generators, power storage devices, new transportation systems and charging stations are connected to the power grid. Is done.
  • PV photovoltaic Power Generation
  • EMS Energy Management System
  • HEMS Home Energy Management System
  • BEMS Building Energy Management System
  • MEMS Mansion Energy Management System
  • CEMS Common Energy Management System
  • FEMS Fractory Energy Management System
  • the social system provides comfort and convenience to social life through the social infrastructure represented by the above smart grid.
  • the future social system is required to achieve social goals such as energy saving by organically combining various social infrastructures using information processing technology and communication technology. Yes.
  • the social infrastructure control system which concerns on embodiment which can solve such a problem is demonstrated.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a social infrastructure control system according to the embodiment.
  • a power infrastructure 11, a new energy infrastructure 12, a road traffic infrastructure 13, a railway infrastructure 14, a water treatment infrastructure 15, and a communication infrastructure 16 are shown as examples of social infrastructure.
  • Social infrastructure is not limited to this, and there are a wide variety of infrastructures such as heat supply infrastructure, medical infrastructure, and building infrastructure.
  • the power infrastructure 11 can include a power plant, a power plant, a power distribution network, and the like.
  • the new energy infrastructure 12 is an infrastructure related to renewable energy, such as power storage SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) and PV (Photovoltaic) system.
  • the road traffic infrastructure 13 can include traffic lights, a highway network, a general road network, and the like.
  • the railway infrastructure 14 can include a railway network, vehicles, ticket reservation centers, and the like.
  • the water treatment infrastructure 15 can include water and sewage systems, water purification plants, and the like.
  • the communication infrastructure 16 can include the Internet, Web services, SMS (Short Massage Service), Twitter, and the like.
  • Each of the infrastructures (social infrastructures) 11 to 16 has a unique control target.
  • the controlled objects of each infrastructure are collectively referred to as controlled objects.
  • Each infrastructure 11 to 16 is connected to a communication line of the optical communication network 17.
  • the cloud computing system 1000 is connected to the optical communication network 17 via a gateway (GW) 100 by a communication line.
  • GW gateway
  • an optical communication network 17 is taken as an example of a guarantee type network. That is, in the embodiment, the cloud computing system 1000 and the infrastructures 11 to 16 are connected via a network that can guarantee a communication band.
  • this type of network includes, for example, a VPN (Virtual Private Network) constructed on an IP (Internet Protocol) network.
  • the cloud computing system 1000 includes a server 18 and a database 19.
  • the server 18 can be configured as a single computer or an aggregate of a plurality of computers.
  • the server 18 can be connected to the communication network 300 and can be physically attached and detached.
  • the database 19 may be provided in one computer or may be distributed and arranged in a plurality of computers. In the embodiment, a mode in which a plurality of servers 18 and databases 19 are provided is considered.
  • the servers 18 are connected to each other via the cloud communication network 300.
  • an SCMS (Smart Community Management System) server 200 may be connected to a certain server 18 so that a target social system can be controlled in an integrated manner.
  • each of the infrastructures 11 to 16 includes a local control device 31.
  • the local control device 31 can locally control the respective infrastructures 11 to 16 as necessary. That is, the local control device 31 has a unique control function for controlling the controlled objects constituting each infrastructure for each infrastructure.
  • the local control device 31 has a function of controlling distribution of power for each consumer.
  • Examples of controlled objects in this infrastructure include breakers in power substations and power supply path switching devices.
  • the local control device 31 has a function of predicting the power generation amount of the PV system based on weather information.
  • the controlled object in this infrastructure corresponds to a power conditioning system provided in association with the PV system.
  • the local control device 31 has a function of performing road traffic control.
  • Controlled objects in this infrastructure include traffic lights, road traffic information display boards, and the like.
  • the local control device 31 has a function of performing railway operation management.
  • the controlled object in this infrastructure corresponds to a traffic light or a switching point of a track.
  • the local control device 31 has a function of controlling the flow rate of the water supply and controlling the amount of irrigation water and the amount of water stored in the dam.
  • Controlled objects in this infrastructure include dam discharge water control valves and movable weirs.
  • the local control device 31 has functions such as IP (Internet Protocol) network flow control and routing control, or ISDN (Integrated Service Digital Network) call connection control.
  • IP Internet Protocol
  • ISDN Integrated Service Digital Network
  • the local control device 31 can be connected to the communication line of the optical communication network 17 and can be physically attached and detached.
  • the local control device 31 communicates information with the server 18 via the communication line of the optical communication network 17, acquires various data from the database 19, and stores various data in the database 19 via the server 18. Is possible. That is, the local control device 31 and the server 18 are connected via the communication line of the optical communication network 17 and can communicate information with each other.
  • the server 18 has a function of giving various control instructions (including commands and control data) for controlling the controlled object to the local control device 31. That is, the server 18 is positioned as an upper layer with respect to the local control device 31 or each of the infrastructures 11 to 16.
  • Sensing data includes meter data, sensing data, traffic, GPS (Global Positioning System) from various monitoring and control systems such as smart meters, various sensors, network monitoring devices, MDMS (Meter Data Management System), and core systems (Billing System). ) Data, life log, etc. That is, the sensing data is an amount that can be measured by some measuring means. Since these data are enormous, they are also called BigData in the field related to cloud computing.
  • GPS Global Positioning System
  • MDMS Metal Data Management System
  • core systems Billing System
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the architecture of a social system.
  • the architecture shown in FIG. 3 can be applied to each of various social infrastructures according to the embodiment.
  • functions required for social infrastructure are classified into a plurality of categories such as monitoring control, analysis / aggregation, billing / settlement, facility / equipment management, and the like.
  • the control function for the controlled object is divided into, for example, a local control system 310, a supervisory control system 320, a driving support system 330, and an offline business system 340.
  • Considering the linkage of each processing category is a key point when the control function for the controlled object is transferred from the local side to the cloud computing system side.
  • Each local control device 31 shown in FIG. 1 has a function as a local control system 310.
  • the control system for the local facility of the social infrastructure to be controlled corresponds to the local control system 310.
  • the local control system 310 acquires sensing data of the controlled object and various measurement values in real time, and controls the controlled object in real time.
  • the local control system 310 acquires measurement results of these physical quantities in real time and converges the acquired data to specific values by loop control. Further, for example, for control at the time of failure, the local control system 310 performs processing so as to ensure safety quickly by sequence control. The status of this local control is sent to the monitoring control system 320 as monitoring information.
  • the local control system 310 acquires sensing results such as automatic ticket gates in traffic and ETC (Electronic Toll Collection System), and performs charge / immediate settlement for billing / settlement.
  • the information on the fee / immediate payment is sent to the offline / business system 340.
  • the local control system 310 monitors facilities related to various social infrastructures, and performs necessary control based on the results.
  • the local control system 310 notifies the monitoring control system 320 of information regarding facility control.
  • the supervisory control system 320 receives this information, monitors whether there is an abnormality, and sends a control instruction to the local control system 310 as necessary.
  • the supervisory control system 320 notifies the supervisory management information to the offline / business system 340.
  • the supervisory control system 320 functions as a host system of the local control system 310.
  • the monitoring control system 320 analyzes and aggregates the monitoring information transmitted from the local control system 310 by a technique such as operator monitoring, operator control, alert management, history management, or the like.
  • the supervisory control system 320 provides information to the host system, for example, in the form of reporting regarding operation history management. Then, the supervisory control system 320 finds the optimum operation of the local control system from the operation history management, and instructs the operation change of the local control system.
  • the driving support system 330 predicts demands of various social infrastructures from the reporting information obtained by the monitoring control system 320 and adjusts optimization based on the prediction results.
  • the driving support system 330 makes a scheduling plan according to the adjustment contents. This plan is notified to the supervisory control system 320 or the local control system 310 and reflected in each operation.
  • the offline / business system 340 manages energy supply and demand based on management / support information sequentially submitted from the monitoring control system 320 or the driving support system 330. Based on the result, the energy flow between regions or social infrastructure is adjusted. Further, the offline / business system 340 analyzes the management / support information and creates statistical data to be used as material for performance evaluation and medium- to long-term plan. Further, the offline / business system 340 executes the charging process for the user based on the charge / immediate payment information and the regular charging / settlement information from the local control system 310. Further, the offline / business system 340 receives facility management information from the supervisory control system 320 and instructs maintenance of equipment and execution of diagnosis.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing cooperation between the local control device 31 according to the first embodiment and the server 18 that is a host device of the local control device 31.
  • the server 18 realizes a function as the monitoring control system 320.
  • the local control device 31 controls the controlled object in real time according to the operation process by the main control unit 311. At that time, the local control device 31 cooperates with the server 18 via the network 17 in real time.
  • the server 18 can be connected to the optical communication network 17 via an interface (not shown) and physically removable.
  • the server 18 includes a collection unit 18a, a calculation unit 18b, a selection unit 18c, a download unit 18d, a setting unit 18e, and a correction unit 18f.
  • the collection unit 18 a collects the sensing data (event information) uploaded from the local control device 31 via the network 17 and stores it in the database 19.
  • the calculation unit 18b analyzes the event information accumulated in the database 19 and calculates the characteristics of the social infrastructure.
  • the selection unit 18c is adapted to the characteristics calculated by the calculation unit 18b from a plurality of control programs (control program 1 to control program N) corresponding to the type of control target and the operating state stored in advance in the database 19. Select a control program.
  • the download unit 18 d downloads and transmits the selected control program to the local control device 31 via the network 17.
  • the setting unit 18e adjusts the parameters of the control program based on the calculated characteristics.
  • the correction unit 18f determines the status of the controlled object from the monitoring result of the local control device 31, and corrects the control program based on the result.
  • the local control device 31 includes a main control unit 311, a storage unit 313, an interface unit (I / F) 314, a communication control unit 315, a monitoring unit 316, a management unit 317, an interface unit 318, a priority control unit 319, and an autonomous A control unit 350 is provided.
  • the main control unit 311, storage unit 313, interface unit (I / F) 314, communication control unit 315, monitoring unit 316, management unit 317, interface unit 318, priority control unit 319, and autonomous control unit 350 are connected to the bus 312. Connected through.
  • the main control unit 311 controls processing such as communication, monitoring, and management in accordance with a control program stored in the storage unit 313.
  • the storage unit 313 includes a queuing memory 313a and a control program memory 313b.
  • the queuing memory 313 a stores queuing data for causing the main control unit 311 to execute control based on an instruction from the server 18.
  • the control program memory 313b stores a control program used by the main control unit 311. Further, the control program memory 313b stores priorities determined for each of a plurality of controlled objects constituting each social infrastructure. For example, traffic lights, which are one of the controlled objects in road and railway infrastructure, have a high priority because it is necessary to change the signal every few minutes. Is set low.
  • the priority determined for each of the plurality of controlled objects can be written in the control program memory 313b by a terminal (not shown) that can be connected to the local control device 31 and physically removable. Therefore, in order to enable operation in the priority control mode to be described later, it is necessary to set the priority for each controlled object from a terminal (not shown) in advance.
  • the interface unit 314 is capable of connecting the local control device 31 to the network 17 and physically detachable, and further transmits / receives information to / from the server 18 as the host control device via the network 17. .
  • the communication control unit 315 appropriately controls communication with the server 18.
  • the communication control unit 315 includes a failure detection unit 315a and a path switching unit 315b.
  • the failure detection unit 315a detects a communication failure in the network 17, the failure detection unit 315a notifies the main control unit 311 of that fact. Upon receiving this notification, the main control unit 311 autonomously executes the failure avoidance process.
  • the path switching unit 315b switches the communication path when a communication failure is detected.
  • the monitoring unit 316 monitors the operation state of the controlled object in accordance with an instruction from the main control unit 311.
  • the management unit 317 manages the operation progress of the controlled object in accordance with an instruction from the main control unit 311.
  • the interface unit 318 is connected to a controlled object under jurisdiction and transmits / receives information to / from the controlled object.
  • the priority control unit 319 reads out the control instruction queued in the queuing memory 313a at a timing based on a priority determined in advance for each controlled object, and outputs the control instruction to the main control unit 311. Thus, control based on the control instruction is executed at a timing according to the control of the priority control unit 319.
  • the autonomous control unit 350 autonomously continues control.
  • the local control device 31 stores the control instruction for the controlled object received from the server 18 in the queuing memory of the storage unit 313.
  • the main control unit 311 determines the priority of each of the queued control instructions in accordance with the priority of the controlled object stored in the control program memory 313b. The determined priority is notified to the server 18.
  • the server 18 notified of the priority further gives each local control device 31 an optimal control instruction for energy saving of the entire monitoring target.
  • the local control device 31 reads the queued control instruction from the queuing memory 313a according to the priority of the controlled object stored in the control program memory 313b.
  • the local control device 31 controls the controlled object related to each infrastructure based on the read control instruction.
  • control of the monitored object by the server 18 is basically executed in real time preferentially (direct real time control mode). And when the priority of the controlled object is registered in the control program memory 313b, the control to the monitored object is further controlled to the priority of the controlled object stored in the control program memory 313b in the local control device 31. It is also possible to perform priority control based on the priority control mode. Furthermore, in the priority control mode, the control of the controlled object can be executed at a timing according to the type, characteristics, or status of the controlled object.
  • the communication control unit 315 is provided with a failure detection unit 315a and a path switching unit 315b in preparation for a possible communication failure.
  • the communication control unit 315 detects a communication failure, the communication control unit 315 notifies the main control device 311 of the communication failure, and executes minimum autonomous control such as failure avoidance. Or the communication control part 315 will switch to another communication path, if a communication failure is detected.
  • a safety measure against communication failure is taken in advance.
  • the controlled object is also provided with a function capable of continuing autonomous driving without a control instruction.
  • Each local control device 31 queues a signal related to the control instruction received from the server 18 in the control instruction queuing memory 313a of the storage unit 313.
  • the priority of the signal related to the queued control instruction is determined according to the controlled object based on the priority stored in the control program memory 313b according to the social infrastructure managed by each local control device 31.
  • the result of the priority control is notified from the local control device 31 to the server 18 by, for example, a notification signal or a message.
  • the server 18 Upon receiving this notification, the server 18 further performs optimization control for energy saving of the entire monitoring target including a plurality of controlled targets.
  • the local control device 31 sequentially extracts signals related to the queued control instructions, and controls controlled objects related to each infrastructure based on the control instructions.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure until the local control device 31 performs autonomous control when a failure occurs in the communication path in the optical communication network 17 between the server 18 and the local control device 31.
  • the local control device 31 monitors the communication state by the communication failure detection function in the communication control unit 31 (steps S11 and S12). When an abnormality is detected, the local control device 31 notifies the main control unit 311 and activates the autonomous control unit 350 (step S13). And the local control apparatus 31 performs minimum autonomous control, such as a driving
  • FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure until the local control device 31 switches the communication route when a failure occurs in the communication route in the optical communication network 17 between the server 18 and the local control device 31. is there.
  • the local control system 31 monitors the communication state by the communication failure detection function in the communication control unit 31 (steps S21 and S22). When an abnormality is detected, the local control system 31 notifies the main control unit 311 and activates the path switching unit 315b (step S23). Then, the local control system 31 switches to the standby communication path and secures the communication path (step S24).
  • the autonomous control unit 350 and the path switching unit 315b are used independently.
  • the autonomous control unit 350 and the path switching unit 315b can be operated in a coordinated manner. That is, when a communication failure is detected, the route switching unit 315b may first switch to the backup communication route, and if a communication failure is still detected, the autonomous control unit 350 may perform minimum processing.
  • control program memory 313b in FIG. 4 stores a control program for controlling the controlled object in real time.
  • the control program stored in the database 19 of the cloud computing system 1000 is sequentially updated and registered according to the type of control target, the operating state, and the like.
  • the local control device 31 appropriately modifies the control program that regulates its function by the control program downloaded from the database 19 of the cloud computing system 1000.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of the local control device 31 when a failure that has occurred in the communication path in the optical communication network 17 between the server 18 and the local control device 31 is recovered.
  • the main control unit 311 of the local control device 31 records control operation data generated during the autonomous control period in the storage unit 313 together with a time stamp indicating the time when the data occurred (step S51).
  • the control operation data is data relating to operations during the autonomous control period such as operation stop or power shutdown.
  • Control operation data during the autonomous control period is recorded as log data in the storage unit 313.
  • the main control unit 311 writes the sensing data acquired by the sensor during the autonomous control period in the storage unit 313.
  • the communication control unit 315 of the local control device 31 monitors the communication state of the communication line of the optical communication network 17 during the autonomous control period (step S52). When it is detected that the failure has been recovered (step S53), the communication control unit 315 notifies the main control unit 311 of this (step S54).
  • the main control unit 311 When notified of failure recovery, the main control unit 311 reads out control operation data and sensing data during the autonomous control period from the storage unit 313 (step S55). Then, the read control operation data and sensing data are transmitted to the server 18 via the line of the optical communication network 17 (step S56).
  • the collection unit 18a of the server 18 receives control operation data and sensing data related to autonomous operation from the local control device 31 via the communication path of the optical communication network 17 by the collection unit 18a (step S57), and stores them in the database. 19 (step S58).
  • the calculation unit 18b of the server 18 acquires control operation data or sensing data from the database 19 (step S59), analyzes either one or both as event information, and characteristics of the social infrastructure to be controlled Is calculated (step S60). Based on the result, the selection unit 18c selects a control program that matches the characteristics of the social infrastructure from the database 19 (step S61).
  • the database 19 stores a plurality of control programs according to the type of control target, the operation state, and the like.
  • the selection unit 18c selects a control program suitable for the characteristics of social infrastructure from a plurality of control programs.
  • the server 18 optimizes the acquired control operation data or sensing data based on the selected control program, and generates a control signal (step S62).
  • the optimization is executed based on a criterion such as energy saving of the entire monitoring target including a plurality of controlled objects, for example.
  • the control signal is a signal related to a control instruction given to the local control device 31.
  • the server 18 transmits the generated control signal to the local control device 31 via the line of the optical communication network 17 (step S63).
  • the local control device 31 receives a control signal from the server 18 (step S64). After the failure is recovered, the local control device 31 stores the control signal received first in the queuing memory 313a of the storage unit 313 (step 65). The control signal stored in the queuing memory 313a is read preferentially.
  • the main control unit 311 determines the timing of transition from autonomous control to normal control based on a control signal from the server 18 (step S66). In other words, if switching back to normal control immediately after recovery from a failure, an unexpected malfunction may occur. Therefore, considering the relationship between the control based on the autonomous control program and the control based on the instruction from the server 18, the main control unit 311 determines the timing at which the social infrastructure control can be smoothly continued. The main control unit 311 continues the autonomous control until the transition timing arrives. That is, the main control unit 311 controls the social infrastructure based on the control instruction related to the control based on the autonomous control program.
  • the transition timing is determined with reference to the characteristics of the social infrastructure to be controlled, the time zone to be migrated, etc., for example, with the highest priority given to the safety of users and residents of the social infrastructure to be controlled. For example, when a failure / restoration event occurs in the railway infrastructure, control is not transferred until the train arrives at a nearby station in the state where there is a train on the track between stations.
  • sensing data from the sensor continues to be transmitted to the server 18 as described above.
  • the server 18 continuously transmits a control signal based on the sensing data to the local control device 31.
  • the main control unit 311 stops the control instruction related to the autonomous control program (step 67). Then, the main control unit 311 reads the control signal received at the past time point closest to the stop timing from the queuing memory 313a of the storage unit 313 (step 68). Then, the main control unit 311 starts again the social infrastructure control based on the contents indicated by the control signal (step 69).
  • the processing procedure shown in FIG. 7 is executed between the server 18 and the local control device 31 in accordance with the recovery of the failure in the communication path of the optical communication network 17, so that the control switching / switchback is optimal. Will be implemented at the timing of the transition. As a result, it is possible to reliably execute the re-optimization of the entire social system and the smooth operation control of the social infrastructure.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a procedure for correcting the control program of the local control device 31.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a procedure for providing the correction control program of the server 18.
  • the local control device 31 when the local control device 31 performs sensing of the controlled object (step S31), the local control device 31 transmits the sensing data to the host server 18 (step S32). As shown in FIG. 9, the server 18 constantly monitors the sensing data (step S41). Based on the result of the sensing, the server 18 determines whether or not it is necessary to change or modify the control program according to the upgrade program of the control program or the situation (step S42). If it is determined that it is necessary, the server 18 selects an appropriate control program (step S43) and distributes it to the local control device 31 (step S44).
  • the local control device 31 determines whether or not a control program is received from the server 18 (step S33). The local control device 31 executes processing with the existing control program until the control program is received (step S34). When a new control program is received, the local control device 31 replaces the control program. That is, the local control device 31 stores the received control program in the storage unit 313 (step S35).
  • the local control device 31 executes the subsequent processing using the replaced correction control program (step S36).
  • the server 18 can immediately recognize a change in the status of the controlled object. Therefore, it is possible to execute repair and exchange of a program used in the local control device 31 without having to dispatch a worker.
  • a box as a communication adapter may be connected to a field device to be controlled.
  • the box has a function of mediating communication between the field device and the local control device 31.
  • the local control device 31 can collect information from each device via a wired or wireless control line.
  • the box may be provided with a communication function for sending a control instruction to a corresponding device.
  • the server 18 determines the control content based on information collected by the box as the communication adapter, and directly controls the device to be controlled by transmitting a control instruction according to the control content to the box. it can.
  • the server 18 further includes the function of the driving support system 330 (FIG. 3), and adjusts the optimization of the driving related to the processing of the local control device 31 and the monitoring control system 320 (FIG. 3). Specifically, the server 18 determines the appropriateness of the control content from the control instruction and monitoring information from the local control device 31 and the monitoring control system 320, and creates an optimal operation plan. The server 18 causes the local control device 31 or the supervisory control system 320 to execute control according to the operation plan.
  • the server 18 has a function of an offline / business system 340 (FIG. 3). Processing such as facility maintenance and billing / settlement included in this function has many elements common to the infrastructure. Therefore, in the first embodiment, the processing efficiency is increased by creating a cloud with common operations between various social infrastructures.
  • the functions of the driving support system 330 are converted into a cloud so as to facilitate business cooperation, excluding domain-specific elements.
  • the processing information from the local control device 31 is obtained in real time, the processing time of the local control system can be always grasped. Therefore, it is possible to integrate the processing time and increase / decrease the charging cost according to the processing time.
  • the server 18 can use information between the systems at any time by the functions of the monitoring control system 320, the driving support system 330, and the offline / business system 340. Therefore, it is possible to improve business support and operational efficiency.
  • FIG. 10 is a functional block diagram showing an example of a social infrastructure control system according to the first embodiment.
  • the local control system 31 ⁇ / b> A in FIG. 10, the supervisory control system 320 of the host system, the online driving support system 330, and the offline business system 340 are related to the server 18.
  • the functions of the monitoring control system 320, the online driving support system 330, and the offline business system 340 can be implemented in the server 18.
  • a water treatment infrastructure is taken as an example of the local control system 31A.
  • reference numeral 31A indicates a local control system of the water treatment infrastructure.
  • the system denoted by reference numeral 31A is referred to as a water treatment local system.
  • the water treatment local system 31 ⁇ / b> A detects a decrease in the amount of water with the water meter 1 of the reservoir, the motor 2 is activated to operate the pump 3 to flow water into the reservoir. The amount of water is measured by the flow meter 4.
  • the water treatment local system 31 ⁇ / b> A adjusts the rotation speed of the motor 2 by the inverter 5 so that the amount of water measured by the flow meter 4 is constant.
  • This series of processing is controlled by a PLC / DDC (Programmable Logic Control / Digital Data Controller) 6.
  • the PLC / DDC 6 provides an information collection function for sensors mounted on the controlled object and a control function for the actuator. Sensors and actuators are also examples of controlled objects.
  • the PLC / DDC 6 has a sequence control function for operating the devices in order in a predetermined order.
  • the PLC / DDC 6 also has a loop control function for controlling the rotation speed of the inverter 415 with a time constant of several hundred milliseconds or less to bring the analog value close to the target value. Further, the PLC / DDC 6 has a function of taking a failure signal as an interlock signal and reliably stopping the device to be controlled when a failure occurs.
  • the supervisory control system 320 receives the process data from the PLC / DDC 6 of the water treatment local system 31A, and provides the operator with the monitoring status at a predetermined cycle of about 1 second. By passing the operator's control operation to the subordinate PLC / DDC 6, the supervisory control system 320 can adjust the operation of the water treatment local system 41 in real time.
  • FIG. 11 is a functional block diagram showing another example of the social infrastructure control system according to the first embodiment.
  • FIG. 11 shows an example in which the cloud structure shown in FIG. 10 is expanded.
  • FIG. 11 shows the relationship between the local control system 31B of the water treatment system and the supervisory control system 320, the online operation support system 330, and the offline business system 340, which are related functions of the server 18 in the upper level. .
  • reference numeral 31B corresponds to the local control device 31A shown in FIG.
  • the water meter 1, the motor 2, the pump 3, the water flow meter 4, and the inverter 5 are connected to the network 17 via communication adapters 61, 62, 63, 64, and 65, respectively.
  • the communication adapters 61, 62, 63, 64, 65 are connected to the network 17 by wire so that communication is possible, but may be connected wirelessly so that wireless communication is possible.
  • the communication adapters 61 to 65 collect sensing data from a sensor (not shown) mounted for each controlled object via a communication line, and directly collect the collected sensing data to the monitoring control system 320 that is a function of the server 18. Send.
  • the supervisory control system 320 grasps the situation of the water treatment local system 31B from the collected sensing data, calculates appropriate control content, and adjusts the control amount of the inverter 5.
  • the control by the PLC / DDC performed in the infrastructure facility can be directly controlled from the monitoring control system 320. Therefore, it becomes possible to monitor and control a large number of scattered objects in a controlled manner and the operation of facility equipment.
  • the online driving support system 330 supports the long-term processing of the supervisory control online to support sequential optimization. Can be realized.
  • the offline business system 340 can receive monitoring information from the supervisory control system 320 at an arbitrary timing to perform operations such as statistical processing and accounting data creation, improving work efficiency and fine-tuned work. Service can be provided. As described above, since the local information can be obtained at any timing on-line and off-line, it is possible to respond quickly according to the local situation.
  • the server 18 includes the functions of the local control device 31 in the monitoring control system 320 that performs higher-level control. That is, in the server 18, as a function of the monitoring control system 320, in the cooperation with the local control device 31, a cloud configuration is realized that realizes real-time monitoring and fault tolerance. As a result, it is possible to improve the efficiency of the operation of the monitoring control and to greatly reduce the cost for constructing the social system control system.
  • the local control device 31 in the case of priority control, is given the initiative to determine the priority of control for the controlled object, that is, priority control. As a result, it is possible to prioritize control in a domain closer to the site, and it becomes easy to ensure safety related to the operation of the social system.
  • the first embodiment it is possible to realize the cooperation between the local control system to be controlled of the social infrastructure and the upper management system, the uniformity of mutual information in the cooperation between regions, and the real-time property. it can. Therefore, it is possible to provide a social infrastructure control system and its control method capable of realizing accurate processing in comprehensive judgment and control.
  • FIG. 12 is a functional block diagram illustrating an example of the local control device 31 and the server 18 according to the second embodiment.
  • FIG. 12 parts common to FIG. 4 are given the same reference numerals, and only different parts will be described here.
  • the server 18 shown in FIG. 12 has basically the same function as the server 18 shown in FIG.
  • the local control device 31 shown in FIG. 12 has basically the same function as the local control device 31 shown in FIG.
  • the local control device 31 includes a collection unit 321 in addition to the functions shown in FIG.
  • the collection unit 321 collects sensing data from a plurality of controlled objects in social infrastructure.
  • the collection unit 321 can be implemented as one function of the monitoring unit 316.
  • the local control device 31 includes a transmission unit 322.
  • the transmission unit 322 transmits the collected sensing data to the server 18 via the communication line of the optical communication network 17.
  • the local control device 31 includes a receiving unit 323.
  • the receiving unit 323 receives a control instruction for controlling the controlled object from the server 18.
  • the main control unit 311 controls the controlled object based on the control instruction received by the receiving unit 323. That is, the main control unit 311 performs control on a plurality of controlled objects based on the control instruction at a timing based on the priority determined for each controlled object.
  • the local control device 31 includes a notification unit 324.
  • the notification unit 324 notifies the server 18 of the result of control on the controlled object.
  • the result of the control includes a time stamp when the control is performed, control OK / NG, and the like in addition to a change in sensing data accompanying the control.
  • the server 18 includes an acquisition unit 18f, a generation unit 18g, an instruction unit 18h, a priority control unit 18i, and a queuing memory 181 in addition to the functions shown in FIG.
  • the acquisition unit 18f can be implemented as one function of the collection unit 18a.
  • the acquisition unit 18 f acquires the sensing data transmitted from the local control device 18 in real time via the communication line of the optical communication network 17.
  • the acquired sensing data is stored in the database 19.
  • the generation unit 18g processes the sensing data stored in the database 19 and generates a control instruction for controlling the controlled object in each of the infrastructures 11 to 16.
  • the instruction unit 18 h transmits the generated control instruction to the local control device 31.
  • the queuing memory 181 queues the generated control instruction.
  • the priority control unit 18i reads out the control instruction queued in the queuing memory 181 at a timing based on the priority determined for the controlled object, and passes it to the instruction unit 18h. As a result, the control instruction reaches the local control device 31 in accordance with the timing of priority control or sequence control. The local control device 31 controls the controlled object based on the received control instruction.
  • the control procedure can be changed for each monitored target under the local control device 31.
  • the control procedure is dynamically controlled in the form of being closed to the same social infrastructure (power, road network, etc.).
  • the control procedure of the controlled object belonging to the same social infrastructure such as the vehicle arriving at the station and then raising the crossing barrier, is controlled.
  • the control procedure of the controlled object can be dynamically changed among all the social infrastructures under the control of the server 18. For example, when a power failure (electric power infrastructure) occurs, it is possible to perform control such that the vehicle is moved to the nearest station by a standby power source of the vehicle (railway infrastructure), and the vehicle is stopped after the completion. That is, in the second embodiment, comprehensive optimal control for a plurality of social infrastructures becomes possible.
  • a power failure electric power infrastructure
  • the result of the control based on the control instruction is notified from the local control device 31 to the server 18 as in the first embodiment. From these facts, the second embodiment can achieve the same effects as those of the first embodiment.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the architecture is divided into the local control system, the monitoring control system, the driving support system, and the offline business system. Not limited to this, it is also possible to integrate the control systems, further subdivide them, or add a control system having other elements.

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Abstract

 社会インフラ制御システムは、制御装置とサーバとを具備する。制御装置は収集部、送信部、受信部、制御部を備える。収集部は社会インフラの被制御対象に係わるセンシングデータを収集する。送信部は収集されたセンシングデータを通信回線を介してサーバに送信する。受信部は被制御対象を制御するための制御指示をサーバから受信する。制御部は受信された制御指示に基づいて被制御対象を制御する。サーバは取得部、データベース、生成部、指示部を備える。取得部はセンシングデータを通信回線を介して制御装置から取得し、データベースに蓄積する。生成部はセンシングデータを処理して制御指示を生成する。指示部は生成された制御指示を制御装置に送信する。そして制御部は、被制御対象ごとに定められた優先度に基づくタイミングで、制御指示に基づく複数の被制御対象への制御を実行する。

Description

社会インフラ制御システム、制御方法、制御装置およびサーバ
 本発明の実施形態は、社会インフラを制御する社会インフラ制御システムに関する。
 人々が生活する社会(コミュニティ)は、例えば電力、水道、交通、鉄道、通信、およびビルなどの多様な社会インフラによって支えられている。一方、近年の環境意識の高まりや切迫したエネルギー事情により、社会のあらゆる分野における省エネルギー化を要求されている。人々に不便な生活を強いること無く省エネルギー化を図ることの可能な社会システムをどのようにして形成するか、活発に議論されている。
 従来の社会システムでは、社会インフラは基本的に個々に独立して管理、運営されていた。例えば電力インフラを例に挙げてみても、国単位での省エネルギー化はもとより、自治体(市町村)ごと、地域ごと、あるいは戸別家庭ごとのエネルギー最適化制御は未だ実現されていない。 
 そこで、目的は、社会インフラ制御システム、制御方法、制御装置およびサーバを提供することにある。
 実施形態によれば、社会インフラ制御システムは、社会インフラを制御する制御装置と、この制御装置と通信可能なサーバとを具備する。制御装置は、収集部と、送信部と、受信部と、制御部とを備える。収集部は、社会インフラにおける複数の被制御対象に係わるセンシングデータを収集する。送信部は、収集されたセンシングデータを通信回線を介してサーバに送信する。受信部は、被制御対象を制御するための制御指示をサーバから受信する。制御部は、受信された制御指示に基づいて被制御対象を制御する。サーバは、取得部と、データベースと、生成部と、指示部とを備える。取得部は、センシングデータを通信回線を介して制御装置から取得する。データベースは、取得されたセンシングデータを蓄積する。生成部は、データベースに蓄積されるセンシングデータを処理して制御指示を生成する。指示部は、生成された制御指示を制御装置に送信する。そして、制御部は、被制御対象ごとに定められた優先度に基づくタイミングで、制御指示に基づく複数の被制御対象への制御を実行する。
図1は、実施形態に係わるシステムの一例を示す図である。 図2は、実施形態に係る社会インフラ制御システムの一例を示す図である。 図3は、社会システムのアーキテクチャの一例を示す図である。 図4は、第1の実施形態に係るローカル制御装置31と、このローカル制御装置31の上位装置となるサーバ18との連携構成を示す概念図である。 図5は、図4に示すローカル制御装置31が自律制御を行うまでの処理手順を示すフローチャートである。 図6は、図4に示すローカル制御装置31が通信経路を切り替える場合の処理手順を示すフローチャートである。 図7は、サーバ18とローカル制御装置31との間の光通信ネットワーク17での通信経路で生じていた障害が復旧した際の、ローカル制御装置31とサーバ18装置の処理手順を示すフローチャートである。 図8は、図4に示すローカル制御装置31の制御プログラムの修正手順を示すフローチャートである。 図9は、図4に示すサーバ18の修正制御プログラムの提供手順を示すフローチャートである。 図10は、第1の実施形態に係る社会インフラ制御システムの一例を示す機能ブロック図である。 図11は、第1の実施形態に係る社会インフラ制御システムの他の例を示す機能ブロック図である。 図12は、第2の実施形態に係るローカル制御装置31およびサーバ18の一例を示す機能ブロック図である。
 図1は、実施形態に係わるシステムの一例を示す図である。図1は、いわゆるスマートグリッドとして知られるシステムの一例を示す。既存の電力網(grid)では原子力、火力、水力などの既存発電所と、一般家庭や、ビル、工場といった多種多様な需要家とが電力網によって接続される。次世代の電力系統(Power grid)ではこれらに加えて太陽光発電(Photovoltaic Power Generation:PV)システムや風力発電装置などの分散型電源や蓄電装置、新交通システムや充電スタンドなどが電力系統に接続される。これら多種多様な要素は通信グリッドを介して通信することが可能である。
 エネルギーを管理するシステムは、エネルギーマネジメントシステム(Energy Management System:EMS)と総称される。EMSはその規模などに応じて幾つかに分類される。例えば一般家庭向けのHEMS(Home Energy Management System)、ビルディング向けのBEMS(Building Energy Management System)などがある。このほか、集合住宅向けのMEMS(Mansion Energy Management System)、コミュニティ向けのCEMS(Community Energy Management System)、工場向けのFEMS(Factory Energy Management System)などがある。これらのシステムが連携することできめ細かなエネルギー最適化制御が実現される。
 これらのシステムによれば既存の発電所、分散型電源、太陽光や風力などの再生可能エネルギー源、および需要家の相互間で高度な協調運用が可能になる。これにより自然エネルギーを主体とするエネルギー供給システムや、需要家と事業者との双方向連携による需要家参加型のエネルギー需給といった、新規かつスマートな形態の電力供給サービスが生み出される。
 社会システムは、上記スマートグリッドに代表される社会インフラにより社会生活に快適さや便利さを提供する。これからの社会システムは情報処理技術や通信技術などを利用して、多種多様な社会インフラを有機的に結合させることで、省エネルギー化などの社会的な目標を達成できるようにすることを求められている。以下ではこのような課題を解決可能な実施形態に係る社会インフラ制御システムにつき、説明する。
 図2は、実施形態に係る社会インフラ制御システムの一例を示す図である。図2において、社会インフラの例として電力インフラ11、新エネルギーインフラ12、道路交通インフラ13、鉄道インフラ14、水処理インフラ15、および通信インフラ16を示す。社会インフラはこれに限らず熱供給インフラ、医療インフラ、ビル(ビルディング)インフラなど多種多様に存在する。
 電力インフラ11は発電所および発電プラント、送配電網などを含むことができる。新エネルギーインフラ12は蓄電SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)、PV(Photovoltaic)システムなどの、再生可能エネルギーに係わるインフラである。道路交通インフラ13は信号機や高速道路網、一般道路網など含むことができる。
 鉄道インフラ14は鉄道網、車両、チケット予約センタなどを含むことができる。水処理インフラ15は上下水道、浄水場などを含むことができる。通信インフラ16はインターネットやWebサービス、SMS(Short Massage Service)、ツイッタなどを含むことができる。各インフラ(社会インフラ)11~16はいずれも、それぞれ固有の制御対象を備える。以下、各インフラの制御対象を被制御対象と総称する。
 各インフラ11~16は光通信ネットワーク17の通信回線に接続される。クラウドコンピューティングシステム1000は、通信回線によりゲートウェイ(GW)100を介して光通信ネットワーク17に接続される。実施形態では、ギャランティ型ネットワークの一例として光通信ネットワーク17を採りあげる。つまり実施形態では、クラウドコンピューティングシステム1000と各インフラ11~16とは、通信帯域を保証可能なネットワークを介して接続される。光通信技術を応用した専用回線のほか、この種のネットワークとしては、例えばIP(Internet Protocol)ネットワークに構築したVPN(Virtual Private Network)もある。
 クラウドコンピューティングシステム1000は、サーバ18とデータベース19とを備える。サーバ18は、単体のコンピュータ、又は複数のコンピュータの総体として構成されることが可能である。またサーバ18は、通信網300に接続可能であると共に物理的に着脱可能である。データベース19は一つのコンピュータに備えられていても、複数のコンピュータに分散して配置されていてもよい。実施形態ではサーバ18およびデータベース19が複数備わる形態を考える。このような形態ではサーバ18はクラウド通信網300を介して相互に接続される。なお例えば或るサーバ18にSCMS(Smart Community Management System)サーバ200を接続し、対象とする社会システムを統括的に制御できるようにしても良い。
 ところで、実施形態では、各インフラ11~16はローカル制御装置31を備える。ローカル制御装置31は、必要に応じてそれぞれのインフラ11~16をローカルで制御することが可能である。つまりローカル制御装置31は、各インフラを構成する被制御対象をインフラごとに制御するための、固有の制御機能を備える。
 例えば電力インフラ11においては、ローカル制御装置31は、需要者ごとの電力の分配を制御する機能を備える。このインフラにおける被制御対象には、変電所におけるブレーカや給電経路の切換器などが該当する。
 新エネルギーインフラ12においては、ローカル制御装置31は、PVシステムの発電量を気象情報に基づいて予測する機能を備える。このインフラにおける被制御対象には、PVシステムに付随して設けられるパワーコンディショニングシステム等が該当する。
 道路交通インフラ13においては、ローカル制御装置31は、道路の交通管制を行う機能を備える。このインフラにおける被制御対象には、信号機や道路交通の情報表示板等が該当する。
 鉄道インフラ14においては、ローカル制御装置31は、鉄道の運行管理などを行う機能を備える。このインフラにおける被制御対象には信号機や線路の切換ポイント等が該当する。 
 水処理インフラ15においては、ローカル制御装置31は、上水道の流量を制御したり、灌漑用水やダムの貯水量を制御する機能を備える。このインフラにおける被制御対象にはダムの放水量の制御バルブや可動堰等が該当する。
 通信インフラ16においては、ローカル制御装置31は、IP(Internet Protocol)ネットワークのフロー制御やルーティング制御、あるいはISDN(Integrated Service Digital Network)の呼接続制御などの機能を備える。このインフラにおける被制御対象には無線基地局や基地局制御装置等が該当する。
 またローカル制御装置31は光通信ネットワーク17の通信回線に接続可能であると共に物理的に着脱可能である。ローカル制御装置31は、光通信ネットワーク17の通信回線を介してサーバ18と相互に情報通信したり、データベース19から各種データを取得したり、サーバ18を介してデータベース19に各種データを蓄積したりすることが可能である。つまりローカル制御装置31とサーバ18とは、光通信ネットワーク17の通信回線を介して接続されて相互に情報通信することが可能である。
 サーバ18は、ローカル制御装置31に被制御対象を制御するための各種の制御指示(コマンド、制御データを含む)を与える機能を備える。つまりサーバ18は、ローカル制御装置31、あるいは各インフラ11~16に対して上位層の位置づけにある。
 データベース19は、社会インフラに係わるセンシングデータを蓄積する。センシングデータとしては、スマートメータ、各種センサ、ネットワーク監視装置、MDMS(Meter Data Management System)、基幹システム(Billing System)などの各種監視制御システムからのメータデータ、センシングデータ、トラフィック、GPS(Global Positioning System)データ、ライフログなどが挙げられる。つまり、センシングデータは、何らかの計測手段により計測可能な量である。これらのデータは、膨大な量に及ぶことから、クラウドコンピューティングの関係する分野ではBigData(ビッグデータ)とも称される。
 社会インフラを制御するにあたり、超大量のデータ処理、リアルタイム処理、耐障害性(ロバスト性)、冗長化、通用継続保証、災害対策、高セキュリティ、個人情報保護、データ保証、各国法制度/規則対応、各国通信事情対応、地域毎SLA(Service Level Agreement)などを考慮する必要がある。実施形態では主にリアルタイム処理に係わる制御につき説明する。
 図3は、社会システムのアーキテクチャの一例を示す図である。図3に示されるアーキテクチャは、実施形態に係る各種社会インフラそれぞれに適用されることが可能である。図3に示されるアーキテクチャでは、社会インフラに求められる機能は、例えば監視制御、分析・集計、課金・決済、施設・設備管理などの複数のカテゴリに類別される。そして、被制御対象に対する制御機能は、例えばローカル制御系システム310、監視制御系システム320、運転支援系システム330、および、オフライン業務系システム340に区分される。それぞれの処理区分の連携を考慮することが、被制御対象に対する制御機能を、ローカル側からクラウドコンピューティングシステム側に移行する際のキーポイントとなる。
 図1に示されるサーバ18は、監視制御系システム320、運転支援系システム330、および、オフライン業務系システム340としての機能を有する。図1に示される各ローカル制御装置31は、ローカル制御系システム310としての機能を有する。
 図3において、被制御対象となる社会インフラのローカル施設に対する制御系システムが、ローカル制御系システム310に該当する。ローカル制御系システム310は、被制御対象のセンシングデータや各種の計量値をリアルタイムで取得し、被制御対象をリアルタイムで制御する。
 例えば、流量・周波数などの物理量を例にすると、ローカル制御系システム310は、これらの物理量の計測結果をリアルタイムで取得し、取得したデータをループ制御により特定の値に収束させる。また例えば故障時の制御については、ローカル制御系システム310は、シーケンス制御により速やかに安全を確保するように処理を施す。このローカル制御の状況は、監視情報として監視制御系システム320に送られる。
 また、ローカル制御系システム310は、課金・決済に関して、例えば交通における自動改札やETC(Electronic Toll Collection System)などのセンシング結果を取得し、料金・即時決済を実行する。この料金・即時決済の情報はオフライン・業務系システム340に送られる。
 また、ローカル制御系システム310は、各種の社会インフラに係わる施設をモニタリングし、その結果に基づいて、必要な制御を施す。ローカル制御系システム310は、施設制御に関する情報を監視制御系システム320に通知する。監視制御系システム320は、この情報を受けて異常の有無を監視し、必要に応じてローカル制御系システム310に制御指示を送る。また、監視制御系システム320は、監視管理情報をオフライン・業務系システム340に通知する。
 監視制御系システム320は、ローカル制御系システム310の上位システムとして機能する。監視制御系システム320は、ローカル制御系システム310から送信された監視情報を、オペレータ監視、オペレータ制御、アラート管理、履歴管理などの手法により分析・集計する。監視制御系システム320は、例えば運転履歴管理に関してレポーティングの形で上位システムに情報を提供する。そして、監視制御系システム320は、運転履歴管理からローカル制御系の最適な運用を見出し、ローカル制御系の運用変更を指示する。
 運転支援系システム330は、監視制御系システム320で得られたレポーティング情報などから各種社会インフラの需要を予測し、その予測結果に基づいて最適化の調整を行う。運転支援系システム330は、その調整内容に従ったスケジューリングの計画を立てる。この計画は監視制御系システム320、またはローカル制御系システム310に通知され、それぞれの運用に反映される。
 オフライン・業務系システム340は、監視制御系システム320または運転支援系システム330から逐次提出される管理・支援情報に基づいてエネルギー需給を管理する。その結果に基づいて、地域間、あるいは社会インフラ間でのエネルギーフローが調整される。また、オフライン・業務系システム340は、管理・支援情報を分析し、実績評価や中長期計画の資料とするための統計データを作成する。また、オフライン・業務系システム340は、ローカル制御系システム310からの料金・即時決済の情報および定常の課金・決済情報に基づいて利用者への課金処理を実行する。さらに、オフライン・業務系システム340は、監視制御系システム320からの施設管理情報を受けて、設備の保全および診断の実行を指示する。
 [第1の実施形態]
 図4は、第1の実施形態に係るローカル制御装置31と、このローカル制御装置31の上位装置となるサーバ18との連携を示す概念図である。図4において、サーバ18は監視制御系システム320としての機能を実現する。ローカル制御装置31は、主制御部311による運用処理に従って被制御対象をリアルタイムに制御する。その際、ローカル制御装置31は、ネットワーク17を介してサーバ18とリアルタイムに連携する。
 図4において、サーバ18は光通信ネットワーク17に対し、図示しないインターフェースを介して接続可能であると共に物理的に着脱可能である。またサーバ18は、収集部18a、算出部18b、選択部18c、ダウンロード部18d、設定部18e、および、修正部18fを備える。
 収集部18aは、ローカル制御装置31からアップロードされるセンシングデータ(イベント情報)をネットワーク17を介して収集し、データベース19に蓄積する。算出部18bは、データベース19に蓄積されたイベント情報を解析して社会インフラの特性を算出する。
 選択部18cは、データベース19に予め記憶される被制御対象の種類、運転状態などに応じた複数の制御プログラム(制御プログラム1~制御プログラムN)から、算出部18bで算出された特性に適合する制御プログラムを選択する。ダウンロード部18dは、選択された制御プログラムを、ローカル制御装置31にネットワーク17を介してダウンロード送信する。設定部18eは、制御プログラムのパラメータを上記算出された特性に基づいて調整する。修正部18fは、ローカル制御装置31の監視結果から被制御対象の状況を判別し、その結果に基づいて上記制御プログラムを修正する。
 ローカル制御装置31は、主制御部311、記憶部313、インタフェース部(I/F)314、通信制御部315、監視部316、管理部317、インタフェース部318、、優先制御部319、および、自律制御部350を備える。主制御部311、記憶部313、インタフェース部(I/F)314、通信制御部315、監視部316、管理部317、インタフェース部318、優先制御部319、および、自律制御部350は、バス312を介して接続される。
 主制御部311は、記憶部313に記憶される制御プログラムに従って通信、監視、管理などの処理を制御する。記憶部313は、キューイングメモリ313aと、制御プログラムメモリ313bとを備える。キューイングメモリ313aは、サーバ18からの指示に基づく制御を主制御部311に実行させるためのキューイングデータ、を記憶する。制御プログラムメモリ313bは、主制御部311で使用される制御プログラムを記憶する。更に、制御プログラムメモリ313bは、夫々の社会インフラを構成する、複数の被制御対象ごとに定められた優先度を記憶する。例えば、道路や鉄道のインフラにおける被制御対象の一つである信号機は、数分毎に信号を変化させる必要があるので優先度が高く、情報提供の表示板の内容はこれに比べると優先度を低く設定される。
 また、この複数の被制御対象ごとに定まる優先度は、ローカル制御装置31に接続可能であると共に物理的に着脱可能な図示しない端末により、制御プログラムメモリ313bに書き込むことができる。よって、後述する優先制御モードでの動作を可能にするには、事前に図示しない端末より、被制御対象毎の優先度の設定が必要とされる。
 インタフェース部314は、ローカル制御装置31をネットワーク17に接続可能であると共に物理的に着脱可能にするものであり、更にネットワーク17を介して上位制御装置としてのサーバ18と情報を送受するものである。通信制御部315は、サーバ18との通信を適切に制御する。通信制御部315は、障害検出部315aと、経路切替部315bとを備える。障害検出部315aは、ネットワーク17の通信障害を検出すると、そのことを主制御部311に通知する。この通知を受けて主制御部311は、障害回避処理を自律的に実行する。経路切替部315bは、通信障害検出時に通信経路を切り替える。
 監視部316は、主制御部311の指示に従って被制御対象の運用状態を監視する。管理部317は、主制御部311の指示に従って被制御対象の運用経過を管理する。インタフェース部318は、管轄の被制御対象に接続され、その被制御対象との間で情報を送受する。
 優先制御部319は、キューイングメモリ313aにキューイングされた制御指示を、被制御対象ごとに予め定められた優先度に基づくタイミングで読み出し、主制御部311に出力する。これにより制御指示に基づく制御は、優先制御部319の制御に従うタイミングで実行されることになる。自律制御部350は、サーバ18との通信障害が検出されると、自律して制御を継続する。
 ローカル制御装置31は、サーバ18から受信した、被制御対象に対する制御指示を記憶部313のキューイングメモリに記憶する。主制御部311は、制御プログラムメモリ313bに記憶された被制御対象の優先度に応じて、キューイングされた制御指示の各々の優先度を決定する。決定された優先度はサーバ18に通知される。優先度を通知されたサーバ18は、さらに、監視対象全体の省エネルギー化に向けた最適な制御指示を各ローカル制御装置31に与える。
 ローカル制御装置31は、キューイングされている制御指示を、制御プログラムメモリ313bに記憶された被制御対象の優先度に従ってキューイングメモリ313aから読み出す。ローカル制御装置31は、読み出された制御指示に基づいて各インフラに係る被制御対象を制御する。
 つまりサーバ18による被監視対象への制御は、基本的には優先的にリアルタイムで実行される(ダイレクトリアルタイム制御モード)。そして、制御プログラムメモリ313bに被制御対象の優先度が登録されている場合は、更に被監視対象への制御は、ローカル制御装置31における制御プログラムメモリ313bに記憶された被制御対象の優先度に基づく優先制御を行うことも可能である(優先制御モード)。尚、更に優先制御モードでは、被制御対象の種別、特性、あるいはそのときの状況などに応じたタイミングで被制御対象への制御が実行することもできる。
 サーバ18がローカル制御装置31を介して被監視対象をリアルタイム制御するためには、ローカル制御装置31とサーバ18との間の光通信ネットワーク17における通信経路の確保が重要である。万一の通信障害に備えて第1の実施形態では、障害検出部315a、および経路切替部315bを通信制御部315に設ける。そして、通信制御部315は、通信障害を検出すると、そのことを主制御装置311に通知して障害回避などの最低限の自律制御を実行させる。あるいは通信制御部315は、通信障害を検出すると、他の通信経路に切り替える。このように第1の実施形態では通信障害に対する安全対策を予め講じておくようにする。また被制御対象にも、制御指示の無い状態で自律運転を継続可能な機能を持たせるようにする。
 上記説明の要点は次のとおりである。 
(1) 各ローカル制御装置31は、サーバ18から受信した制御指示に係る信号を記憶部313の制御指示用のキューイングメモリ313aにキューイングする。
(2) 各ローカル制御装置31の管理する社会インフラに応じて、キューイングした制御指示に係る信号の優先度を、制御プログラムメモリ313bに記憶された優先度に基づき被制御対象に応じて定める。
(3) 優先制御の結果を、例えば通知信号やメッセージなどでローカル制御装置31からサーバ18に通知する。この通知を受けてサーバ18は、さらに複数の被制御対象を含む監視対象全体の省エネルギーに向けた最適化制御を行う。
(4) ローカル制御装置31は、キューイングされている制御指示に係る信号を順次取り出し、この制御指示に基づいて各インフラに係わる被制御対象を制御する。
 図5は、サーバ18とローカル制御装置31との間の光通信ネットワーク17での通信経路で障害が発生した場合に、ローカル制御装置31が自律制御を行うまでの処理手順を示すフローチャートである。図5において、ローカル制御装置31は、通信制御部31にて通信障害検出機能により通信状態を監視する(ステップS11,S12)。異常が検出されると、ローカル制御装置31は、主制御部311に通知すると共に、自律制御部350を起動する(ステップS13)。そしてローカル制御装置31は、例えば運転停止、電源遮断などの最低限の自律制御を実行する(ステップS14)。
 図6は、サーバ18とローカル制御装置31との間の光通信ネットワーク17での通信経路で障害が発生した場合に、ローカル制御装置31が通信経路の切り替えを行うまでの処理手順を示すフローチャートである。図6において、ローカル制御システム31は、通信制御部31にて通信障害検出機能により通信状態を監視する(ステップS21,S22)。異常が検出されると、ローカル制御システム31は、主制御部311に通知すると共に、経路切替部315bを起動する(ステップS23)。そしてローカル制御システム31は、予備通信経路に切り替えて通信経路を確保する(ステップS24)。
 なお、上記の説明では、自律制御部350および経路切替部315bをそれぞれ単独で用いるものとしたが、自律制御部350と経路切替部315bとを協調して動作させることもできる。つまり、通信障害検出時に、まず経路切替部315bによって予備通信経路に切り替え、それでも通信障害が検出される場合には自律制御部350によって最低限の処理を実行させるようにしてもよい。
 また、図4の制御プログラムメモリ313bには、被制御対象をリアルタイムに制御する制御プログラムが記憶される。クラウドコンピューティングシステム1000のデータベース19に記憶される制御プログラムは、被制御対象の種類、運転状態などに応じて逐次更新登録される。ローカル制御装置31は、クラウドコンピューティングシステム1000のデータベース19からダウンロードされた制御プログラムにより、自らの機能を律する制御プログラムを適宜、修正する。
 図7は、サーバ18とローカル制御装置31との間の光通信ネットワーク17での通信経路で生じていた障害が復旧した際の、ローカル制御装置31の処理手順を示すフローチャートである。
 ローカル制御装置31の主制御部311は、自律制御期間中に生じた制御動作データを、当該データの生じた時刻を示すタイムスタンプと共に記憶部313に記録する(ステップS51)。制御動作データは、例えば運転停止、あるいは電源遮断などの、自律制御期間中における動作に関するデータである。自律制御期間中における制御動作データは、記憶部313にログデータとして記録される。また主制御部311は、自律制御期間中にセンサにより取得されたセンシングデータを記憶部313に書き込む。
 ローカル制御装置31の通信制御部315は、自律制御期間中において、光通信ネットワーク17の通信回線の通信状態を監視する(ステップS52)。障害が復旧したことを検出すると(ステップS53)、通信制御部315はそのことを主制御部311に通知する(ステップS54)。
 障害復旧を通知されると、主制御部311は、自律制御期間中の制御動作データとセンシングデータとを、記憶部313から読み出す(ステップS55)。そして、読み出した制御動作データとセンシングデータとを、光通信ネットワーク17の回線を介してサーバ18に送信する(ステップS56)。
 サーバ18の収集部18aは、光通信ネットワーク17の通信経路を介してローカル制御装置31から自律動作に係る制御動作データとセンシングデータとを収集部18aにて受信し(ステップS57)、これらをデータベース19に蓄積する(ステップS58)。 
 サーバ18の算出部18bは、制御動作データ、またはセンシングデータをデータベース19から取得し(ステップS59)、いずれか一方のデータ、または両方をイベント情報として解析して、制御対象である社会インフラの特性を算出する(ステップS60)。その結果に基づいて、選択部18cは、社会インフラの特性に適合する制御プログラムをデータベース19から選択する(ステップS61)。
 データベース19には被制御対象の種類、運転状態などに応じた複数の制御プログラムが記憶されている。選択部18cは、複数の制御プログラムから、社会インフラの特性に適する制御プログラムを選択する。
 次に、サーバ18は、選択された制御プログラムに基づいて、取得された制御動作データ、またはセンシングデータを最適化し、制御信号を生成する(ステップS62)。最適化は、例えば複数の被制御対象を含む監視対象全体の省エネルギー化などの基準に基づいて実行される。制御信号は、ローカル制御装置31に与えられる制御指示に係る信号である。サーバ18は、生成された制御信号を、光通信ネットワーク17の回線を介してローカル制御装置31に送信する(ステップS63)。
 ローカル制御装置31は、制御信号をサーバ18から受信する(ステップS64)。ローカル制御装置31は、障害が復旧した後、最初に受信した制御信号を、記憶部313のキューイングメモリ313aに記憶する(ステップ65)。キューイングメモリ313aに記憶される制御信号は、優先的に読み出される。
 次に、主制御部311は、自律制御から、サーバ18からの制御信号に基づく通常の制御への移行のタイミングを判断する(ステップS66)。つまり、障害の復旧からただちに通常の制御に切り戻すと、予期しない不具合を生じる虞がある。そこで、自律制御用のプログラムに基づく制御と、サーバ18からの指示に基づく制御との双方の関係を考慮し、主制御部311は、社会インフラの制御をスムーズに継続可能なタイミングを判断する。移行タイミングが到来するまでは、主制御部311は自律制御を継続する。つまり主制御部311は、自律制御用のプログラムに基づく制御に係る制御指示に基づいて社会インフラを制御する。
 移行タイミングは、例えば制御対象の社会インフラの利用者や住民の安全を最優先として、制御対象の社会インフラの特性や、移行しようとする時間帯などを参照して決定される。例えば、鉄道インフラにおいて障害/復旧事象が生じた場合に、駅間の線路上に電車がある状態ではその電車が近くの駅に着くまでは制御を移行しないようにする。
 また、移行しようとする時間帯が深夜であり、社会インフラの利用状況が極めて低い場合には、その社会インフラの利用者に注意を喚起した上で比較的早めに移行させることが可能である。例えば、後述する図10に示される水処理に係るインフラ施設に関する制御の場合は、障害/復旧から直ちに移行される可能性がある。
 自律制御用プログラムに基づく制御期間中においても、センサからのセンシングデータは、前述のとおりサーバ18に送信され続ける。サーバ18は、このセンシングデータに基づく制御信号を、ローカル制御装置31に継続して送信する。
 主制御部311が決定した移行タイミングが到来すると(ステップS66でYes)、主制御部311は、自律制御用のプログラムに係る制御指示を停止する(ステップ67)。そして主制御部311は、この停止のタイミングに最も近い過去の時点で受信した制御信号を記憶部313のキューイングメモリ313aから読み出す(ステップ68)。そして主制御部311は、この制御信号に示される内容に基づく社会インフラの制御を、再び開始する(ステップ69)。
 このように、光通信ネットワーク17の通信経路における障害の復旧に伴いサーバ18とローカル制御装置31との間で図7に示される処理手順が実行されることで、制御の切り替え/切戻しが最適な移行のタイミングで実施される。これにより、社会システム全体での再度の最適化と、社会インフラのスムーズな運転制御を確実に実行することができるようになる。
 図8は、ローカル制御装置31の制御プログラムの修正手順を示すフローチャートである。図9は、サーバ18の修正制御プログラムの提供手順を示すフローチャートである。
 ローカル制御装置31は、図8に示すように、被制御対象のセンシングを行うと(ステップS31)、センシングデータを上位のサーバ18に送信する(ステップS32)。サーバ18は、図9に示すように、センシングデータを常時監視する(ステップS41)。センシングの結果に基づいて、サーバ18は、制御プログラムのバージョンアッププログラムまたは状況に応じた制御プログラムの変更又は修正の要否を判別する(ステップS42)。必要と判断した場合には、サーバ18は、適切な制御プログラムを選択し(ステップS43)、ローカル制御装置31に配信する(ステップS44)。
 ローカル制御装置31は、サーバ18からの制御プログラムの受信の有無を判断する(ステップS33)。ローカル制御装置31は、制御プログラムを受信するまでは既存の制御プログラムで処理を実行する(ステップS34)。新たな制御プログラムを受信した場合には、ローカル制御装置31は、制御プログラムを入れ替える。つまりローカル制御装置31は、受信した制御プログラムを記憶部313に記憶する(ステップS35)。
 そして、ローカル制御装置31は、入れ替えられた修正制御プログラムを利用して以後の処理を実行する(ステップS36)。以上の処理手順により、サーバ18は、被制御対象の状況変化を即座に認識することが可能になる。従って、作業員を派遣する必要なく、ローカル制御装置31で使用されるプログラムの補修・交換を実行することができる。
 なお、被制御対象である現場の装置に、通信アダプタとしてのボックスを接続するようにしても良い。ボックスは、現場の装置とローカル制御装置31との通信を仲立ちする機能を備える。ボックスを設けることでローカル制御装置31は、有線又は無線の制御ラインを介して各機器から情報を収集することが可能になる。また、ボックスに、対応する機器に制御指示を送る通信機能を持たせるようにしてもよい。
 サーバ18は、通信アダプタとしてのボックスによって収集される情報に基づいて制御内容を決定し、その制御内容に沿う制御指示をボックスに送信することで、被制御対象である機器を直接制御することができる。
 サーバ18は、さらに運転支援系システム330(図3)の機能を備え、ローカル制御装置31、監視制御系システム320(図3)の処理に関する運転の最適化を調整する。具体的には、サーバ18は、ローカル制御装置31、監視制御系システム320からの制御指示および監視情報から制御内容の適正を判断し、最適な運転計画を作成する。サーバ18は、この運転計画に沿う制御を、ローカル制御装置31または監視制御系システム320に実行させる。
 サーバ18は、オフライン・業務系システム340(図3)の機能を備える。この機能に含まれる施設保全、課金・決済などの処理は、インフラ間で共通する要素が多い。そこで第1の実施形態では、各種社会インフラ間の業務を共通にしたクラウド化によって処理効率をあげる。
 運転支援系システム330の機能では、ドメイン固有の要素を除き、業務の連携を図るようにクラウド化する。ここで、ローカル制御装置31からの処理情報がリアルタイムに得られることから、ローカル制御系の処理時間を常時把握することができる。そこで、処理時間を積算し、処理時間に応じて課金コストを増減することも可能となる。
 このような構成により、常時、ローカルでの状況がリアルタイムにサーバ18に通知される。サーバ18は、監視制御系システム320、運転支援系システム330およびオフライン・業務系システム340の機能により、いつでも各システム間での情報を利用可能となる。従って、業務支援、および運用の効率を向上させることが可能となる。
 図10は、第1の実施形態に係る社会インフラ制御システムの一例を示す機能ブロック図である。図10におけるローカル制御系システム31Aと、その上位の監視制御系システム320、オンライン運転支援系システム330、およびオフライン業務系システム340とが、サーバ18に関連する。監視制御系システム320、オンライン運転支援系システム330、オフライン業務系システム340の各機能は、サーバ18にインプリメントすることが可能である。ローカル制御系システム31Aの一例として水処理インフラを採りあげる。
 図10において、符号31Aは水処理インフラのローカル制御系システムを示す。以下、符号31Aのシステムを水処理ローカルシステムと称する。水処理ローカルシステム31Aは、例えば貯水池の水量メータ1で水量低下を検出すると、モータ2を起動してポンプ3を稼動して貯水池に水を流す。その水量はフローメータ4により測定される。水処理ローカルシステム31Aは、フローメータ4により測定される水量を一定とすべく、モータ2の回転数をインバータ5によって調整する。この一連の処理はPLC/DDC(Programmable Logic Control/Digital data controller)6により制御される。
 PLC/DDC6は、被制御対象に装着されるセンサの情報収集機能、および、アクチュエータに対する制御機能を提供する。センサおよびアクチュエータも被制御対象の一例である。PLC/DDC6は、定められた順序で機器を順番に運転するシーケンス制御機能を備える。PLC/DDC6は、例えばインバータ415の回転数などを数百ミリ秒以下の時定数で制御して、アナログ値を目標値に近づけるループ制御機能も有する。さらに、PLC/DDC6は、故障信号をインターロック信号として取り込み、故障発生時に被制御対象の機器を確実に停止させる機能なども有する。
 監視制御系システム320は、水処理ローカルシステム31AのPLC/DDC6からのプロセスデータを受信し、1秒程度の定められた周期でオペレータに監視状況を提供する。オペレータの制御操作を下位のPLC/DDC6に渡すことで、監視制御系システム320は、水処理ローカルシステム41の運用をリアルタイムで調整することが可能となる。
 図11は、第1の実施形態に係る社会インフラ制御システムの他の例を示す機能ブロック図である。図11は、図10に示されるクラウド構造を拡張した一例を示す。図11は、水処理系のローカル制御システム31Bと、その上位にあるサーバ18の関連機能である監視制御系システム320、オンライン運転支援系システム330、および、オフライン業務系システム340との関係を示す。
 図11において、符号31Bは、図10に示されるローカル制御装置31Aに対応する。図11に示される例では、水量メータ1、モータ2、ポンプ3、水流メータ4、およびインバータ5を、それぞれ通信アダプタ61,62,63,64,65を介してネットワーク17に接続する。これによりPLC/DDC6を排除することが可能になる。ここでは、通信アダプタ61,62,63,64,65は、通信ができるよう有線でネットワーク17に接続されているが、無線通信できるよう無線で接続されても良い。
 通信アダプタ61~65は、被制御対象毎に装着された図示しないセンサーからのセンシングデータを通信ラインを介して収集し、収集したセンシングデータをサーバ18の機能である監視制御系システム320に直接、送信する。監視制御系システム320は、収集したセンシングデータから水処理ローカルシステム31Bの状況を把握し、適切な制御内容を算出して、インバータ5の制御量を調整する。
 これにより、水処理ローカルシステム31Bにおいて、インフラ施設で行われていたPLC/DDCによる制御を、監視制御システム320から直接制御することが可能となる。従って、点在する多数を被制御対象、施設設備の運用を一括して監視制御することができるようになる。
 ローカル制御装置31A,31B、監視制御系システム320のリアルタイムなセンシングデータの収集および制御に伴い、オンライン運転支援系システム330では、監視制御の長期的な処理をオンラインで支援することで、逐次最適化を実現することができる。
 また、オフライン業務系システム340では、監視制御系システム320からの監視情報を任意のタイミングで受領して統計処理・会計データ作成などの作業を行えるようになり、作業効率の向上およびきめ細やかな業務サービスを提供することが可能となる。このように、オンライン、オフラインそれぞれにおいて、ローカルの情報が任意のタイミングが得られるので、ローカルの状況に合わせて早期の対応が可能となる。
 上記のアーキテクチャにおいて、実施形態では、クラウド化の範囲を広げ、サーバ18にて、上位制御を行う監視制御システム320にローカル制御装置31の機能までを含めるようにする。すなわち、サーバ18では、監視制御系システム320の機能として、ローカル制御装置31との連携において、監視・制御のリアルタイム性と耐障害性を実現するクラウド化を図る。これによって監視制御の運用の効率化を実現し、社会システム制御システムの構築にかかる大幅な費用削減を図ることが可能になる。
 また第1の実施形態では、優先制御の場合は、被制御対象に対する制御の優先順位の決定、つまり優先制御を、ローカル制御装置31に主導権を持たせるようにした。これにより、より現場に近いドメインでの制御を優先させることができるようになり、社会システムの運用に係わる安全性を担保することが容易になる。
 以上説明したように第1の実施形態によれば、社会インフラの被制御対象のローカル制御系と上位管理系との連携、地域間の連携における相互情報の統一性、リアルタイム性を実現することができる。従って、総合的な判断・制御における的確な処理を実現することのできる社会インフラ制御システムとその制御方法を提供することが可能になる。
 [第2の実施形態]
 図12は、第2の実施形態に係るローカル制御装置31およびサーバ18の一例を示す機能ブロック図である。図12において、図4と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる箇所についてのみ説明する。
 図12に示されるサーバ18は、図4に示されるサーバ18と基本的に同様の機能を備える。図12に示されるローカル制御装置31は、図4に示されるローカル制御装置31と基本的に同様の機能を備える。
 ローカル制御装置31は、図4に示される機能に加えて、収集部321を備える。収集部321は、社会インフラにおける複数の被制御対象よりセンシングデータを収集する。収集部321は監視部316の一つの機能としてインプリメントされることが可能である。
 さらに、ローカル制御装置31は、送信部322を備える。送信部322は、収集されたセンシングデータを、光通信ネットワーク17の通信回線を介してサーバ18に送信する。また、ローカル制御装置31は、受信部323を備える。受信部323は、被制御対象を制御するための制御指示をサーバ18から受信する。
 主制御部311は、受信部323により受信された制御指示に基づいて、被制御対象を制御する。すなわち主制御部311は、被制御対象ごとに定められた優先度に基づくタイミングで、制御指示に基づく複数の被制御対象への制御を実行する。
 さらに、ローカル制御装置31は、通知部324を備える。通知部324は、被制御対象への制御の結果をサーバ18に通知する。制御の結果とは、制御に伴うセンシングデータの変化などに加え、制御を行った時点のタイムスタンプや、制御のOK/NGなども含む。
 サーバ18は、図4に示される機能に加えて、取得部18f、生成部18g、指示部18h、優先制御部18i、および、キューイングメモリ181を備える。取得部18fは、収集部18aの一つの機能としてインプリメントされることが可能である。
 取得部18fは、ローカル制御装置18から送信されたセンシングデータを、光通信ネットワーク17の通信回線を介してリアルタイムに取得する。取得されたセンシングデータはデータベース19に蓄積される。
 生成部18gは、データベース19に蓄積されるセンシングデータを処理して、各インフラ11~16における被制御対象を制御するための制御指示を生成する。指示部18hは、生成された制御指示をローカル制御装置31に送信する。キューイングメモリ181は、生成された制御指示をキューイングする。
 優先制御部18iは、キューイングメモリ181にキューイングされた制御指示を、被制御対象に対して定められた優先度に基づくタイミングで読み出して指示部18hに渡す。これにより制御指示は、優先制御あるいは順序制御されたタイミングに従ってローカル制御装置31に届くことになる。ローカル制御装置31は受信した制御指示に基づき被制御対象を制御する。
 ローカル制御装置31の優先制御では、当該ローカル制御装置31の配下となる被監視対象ごとに、制御の手順を変化させることができる。つまり同じ社会インフラ(電力、道路網など)に閉じたかたちで制御の手順が動的に制御される。鉄道インフラ14を例に採れば、車両が駅に到着して、その次に、踏切の遮断機を上げるといった、いずれも同じ社会インフラに属する被制御対象の制御の手順が制御される。
 また、第2の実施形態においては、サーバ18が配下とする全ての社会インフラ間で、被制御対象の制御の手順を動的に変えることができる。例えば停電(電力インフラ)が生じると、車両(鉄道インフラ)の予備電源により最寄り駅まで車両を移動させ、その完了ののちに車両を停止させるといった制御が可能になる。つまり第2の実施形態では、複数の社会インフラを対象とした統括的な最適制御が可能になる。
 第2の実施形態においても、制御指示に基づく制御の結果はローカル制御装置31からサーバ18に通知されることは、第1の実施形態と同様である。これらのことから第2の実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。
 なお本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなない。例えば上記実施形態では、アーキテクチャをローカル制御系、監視制御系、運転支援系、オフライン業務系に区分して説明した。これに限らず、各制御系を一体化したり、さらに細分化したり、他の要素を持つ制御系を追加することも可能である。
 本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (21)

  1.  社会インフラをローカルで制御する制御装置と、前記制御装置と通信可能なサーバとを具備する社会インフラ制御システムにおいて、
      前記制御装置は、
     前記社会インフラの被制御対象に係わるセンシングデータを収集する収集部と、
     前記収集されたセンシングデータを前記通信回線を介して前記サーバに送信する送信部と、
     前記被制御対象を制御するための制御指示を前記サーバから受信する受信部と、
     前記受信された制御指示に基づいて前記被制御対象を制御する制御部とを備え、
      前記サーバは、
     前記センシングデータを前記通信回線を介して前記制御装置から取得する取得部と、
     前記取得された前記センシングデータを蓄積するデータベースと、
     前記データベースに蓄積される前記センシングデータを処理して前記制御指示を生成する生成部と、
     前記生成された制御指示を前記制御装置に送信する指示部とを備える、社会インフラ制御システム。
  2.   前記制御装置は、
     前記受信された制御指示をキューイングする記憶部と、
     前記キューイングされた制御指示を、前記被制御対象ごとに定められた優先度に基づくタイミングで読み出して前記制御部に渡す優先制御部とを備える、請求項1に記載の社会インフラ制御システム。
  3.   前記サーバは、
     前記生成された制御指示をキューイングする記憶部と、
     前記キューイングされた制御指示を、前記被制御対象ごとに定められた優先度に基づくタイミングで読み出して前記指示部に渡す優先制御部とを備える、請求項1に記載の社会インフラ制御システム。
  4.  前記制御装置は、前記被制御対象への制御の結果を前記サーバに通知する通知部を備える、請求項1に記載の社会インフラ制御システム。
  5.  前記制御装置は、制御プログラムを記憶する記憶部を備え、
     前記サーバは、前記制御装置の監視結果から前記被制御対象の状況を判別し、その結果に基づいて前記制御プログラムを修正する修正部を備える、請求項1に記載の社会インフラ制御システム。
  6.  前記制御装置は、前記被制御対象との間に設けられる通信アダプタを介して前記被制御対象から情報を収集し、前記制御指示を前記通信アダプタを介して対応する被制御対象に送信し、
     前記サーバは、前記通信アダプタによって収集される情報に基づいて制御内容を決定し、その制御内容に沿う制御指示を前記通信アダプタを介して前記被制御対象に送信する、請求項1に記載の社会インフラ制御システム。
  7.  前記制御装置は、
     前記サーバとの通信障害を検出する障害検出部と、
     この障害検出部で前記通信障害が検出されると、自律して制御を継続する自律制御部とを備える、請求項1に記載の社会インフラ制御システム。
  8.  前記制御装置は、
     前記サーバとの通信障害を検出する障害検出部と、
     この障害検出部で前記通信障害が検出されると、前記サーバとの連携を継続すべく前記サーバとの通信経路を切り替える経路切替部とを備える、請求項1に記載の社会インフラ制御システム。
  9.  さらに、前記制御装置、サーバの少なくともいずれかの処理に関する運転の最適化を調整する運転支援系を備え、
      前記運転支援系は、
     前記制御装置、サーバの制御指示および監視情報から制御内容の適正を判断する判断手段と、
     最適な運転計画を立てて前記制御装置またはサーバに前記運転計画に沿った制御を実行させる運転計画実行手段とを備える、請求項1に記載の社会インフラ制御システム。
  10.  さらに、前記制御装置、サーバの少なくともいずれかの処理に関係する情報を収集し、収集した情報に基づいてインフラ業務をオフラインで実行するオフライン業務系を備える、請求項1に記載の社会インフラ制御システム。
  11.  前記オフライン業務系は、前記制御装置から取得した処理情報に基づいて課金コストを増減することを特徴とする請求項10に記載の社会インフラ制御システム。
  12.  前記サーバは、前記データベースを備えるクラウドコンピューティングシステムに備えられる、請求項1に記載の社会インフラ制御システム。
  13.  社会インフラを制御する制御装置と、前記制御装置と通信可能なサーバとを具備する社会インフラ制御システムに適用可能な制御方法であって、
      前記制御装置は、
     前記社会インフラの被制御対象に係わるセンシングデータを収集し、
     前記収集されたセンシングデータを前記サーバに送信し、
     前記被制御対象を制御するための制御指示を前記サーバから受信し、
     前記受信された制御指示に基づいて前記被制御対象を制御し、
      前記サーバは、
     前記センシングデータを前記制御装置から取得し、
     前記取得された前記センシングデータをデータベースに蓄積し、
     前記データベースに蓄積される前記センシングデータを処理して前記制御指示を生成し、
     前記生成された制御指示を前記制御装置に送信する、制御方法。
  14.   前記制御装置は、
     前記受信された制御指示を記憶部にキューイングし、
     前記キューイングされた制御指示を、前記被制御対象ごとに定められた優先度に基づくタイミングで前記記憶部から読み出して前記制御部に渡す、請求項13に記載の制御方法。
  15.   前記サーバは、
     前記生成された制御指示を記憶部にキューイングし、
     前記キューイングされた制御指示を、前記被制御対象ごとに定められた優先度に基づくタイミングで前記記憶部から読み出して前記制御部に渡す、請求項13に記載の制御方法。
  16.  前記制御装置は、前記被制御対象への制御の結果を前記サーバに通知する、請求項13に記載の制御方法。
  17.  社会インフラを制御する、社会インフラ制御システムの制御装置において、
     前記社会インフラの被制御対象に係わるセンシングデータを収集する収集部と、
     前記収集されたセンシングデータをサーバに送信する送信部と、
     前記被制御対象を制御するための制御指示を前記サーバから受信する受信部と、
     前記受信された制御指示に基づいて前記被制御対象を制御する制御部とを具備する、社会インフラ制御システムの制御装置。
  18.  さらに、前記受信された制御指示をキューイングする記憶部と、
     前記キューイングされた制御指示を、前記被制御対象ごとに定められた優先度に基づくタイミングで読み出して前記制御部に渡す優先制御部とを具備する、請求項17に記載の制御装置。
  19.  さらに、前記被制御対象への制御の結果を前記サーバに通知する通知部を具備する、請求項17に記載の制御装置。
  20.  社会インフラを制御する制御装置と通信可能な、社会インフラ制御システムのサーバにおいて、
     前記社会インフラの被制御対象に係わるセンシングデータを前記制御装置から取得する取得部と、
     前記取得された前記センシングデータを蓄積するデータベースと、
     前記データベースに蓄積される前記センシングデータを処理して、前記被制御対象を制御するための制御指示を生成する生成部と、
     前記生成された制御指示を前記制御装置に送信する指示部とを具備する社会インフラ制御システムのサーバ。
  21.  さらに、前記生成された制御指示をキューイングする記憶部と、
     前記キューイングされた制御指示を、前記被制御対象ごとに定められる優先度に基づくタイミングで読み出して前記指示部に渡す優先制御部とを具備する、請求項20に記載のサーバ。
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