(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線搬送ネットワークを交通制御監視に適用する、ディップ方式を用いた監視制御システムにおいて、
特定の周期に従って電源の出力側をＯＮ／ＯＦＦして電源波形を変化させる電源波形可変手段と、この電源波形の変化を信号として用い、該電源波形を有する電力を電力線に供給する信号伝送装置と、この信号伝送装置からの電源波形を解析し、通信制御を行う手段を有する端末とを具備し、前記電源波形可変手段は、前記電源の出力側に接続される電源取得用トランス及び電源出力用トランスと、前記特定の周期に従って前記電源取得用トランスの２次側にて取得された電流の向きを反転させ、反転電流を前記電源出力用トランスによって前記電源の出力側に生成する反転手段とによって構成されることを特徴とする監視制御システム。
【請求項２】
前記端末と前記信号伝送装置は、送信部と受信部の双方を備え、双方向通信を可能とすることを特徴とする請求項１記載の監視制御システム。
【請求項３】
前記端末と前記信号伝送装置の双方は、電源周波数の各周期をそれぞれに割り当て信号の同期を取る検出回路を有することを特徴とする請求項１記載の監視制御システム。
【請求項４】
前記端末と前記信号伝送装置は、前記信号伝送装置から前記端末への送信方法として、搬送波を用い、前記端末から前記信号伝送装置への送信方法に電源の出力側をＯＮ／ＯＦＦスイッチすることを特徴とする請求項１記載の監視制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力線搬送システムおよびその通信方式に関し、特に、空港設備内の滑走路、誘導路等に設置される無数の灯火、センサの状態を中央にて一括監視制御する電力線搬送システムおよびその通信方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、灯火が断芯すると、その灯火が接続されているゴムトランスの２次側を解放状態とし、磁気飽和現象を発生させていた。この時、定電流発生装置（ＣＣＲ）の出力電流の立上りは、ゴムトランスが磁気飽和するまでの間緩慢となり、断芯が発生していないときよりも立上りの遅れた波形となり、出力電圧は、出力電流の立上りが遅れている間（飽和時間α）に急激に立ち上がった波形となる。この状態を監視していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、出力電圧の飽和を監視する従来の方法では、飽和時間の特定が困難であったり、盛り上がり方が一定しない為に、信号の取得方法が困難であった。その理由は、ゴムトランスの磁気飽和時間が一定で無い為に、通常時との時間積分による面積の違いなどにて取得していたが、通常時の波形そのものが安定しておらず、信頼性の低いものであった。
【０００４】
本発明は、電源をＯＮ／ＯＦＦして電源波形を変化させ、これを信号として用いて空港等の交通制御監視を行うディップ方式の監視制御システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、特定の周期に従って電源の２次側をＯＮ／ＯＦＦして電源波形を変化させる手段と、この電源波形の変化を信号として用い、該電源波形を有する電力を電力線に供給する信号伝送装置と、この信号伝送装置からの電源波形を解析し、通信制御を行う手段を有する端末とを含み、電力線搬送ネットワークを交通制御監視に適用する、ディップ方式を用いた監視制御システムを提供する。
【０００６】
即ち、本発明では、２次側の電源ラインを一定期間の開放し、予め定めておいた特定の周期に従って電源の２次側をＯＮ／ＯＦＦすることにより、電源波形を変化させ、この電源波形の変化を信号として用い、同電源波形を有する電力を電力線に供給し、信号受信側では、電源波形の特定の周波数成分のみを監視し、その成分の変化により信号の有無を判別する。この場合、電源周波数の各半波を１つの情報単位とし、送信側にて定められたパターンの信号を電源波形に乗せる事により、灯火の監視制御を可能とする。
【０００７】
本発明は、前記端末と前記信号伝送装置が、送信部と受信部の双方を備え、双方向通信を可能とするディップ方式の監視制御システムを提供する。
【０００８】
本発明は、前記端末と前記信号伝送装置の双方が、電源周波数の各周期をそれぞれに割り当て信号の同期を取る検出回路を有するディップ方式の監視制御システムを提供する。
【０００９】
本発明は、前記端末と前記信号伝送装置が、信号伝送手段として、逆の電力を発生する手段を用いるディップ方式の監視制御システムを提供する。
【００１０】
本発明は、前記端末と前記信号伝送装置が、信号伝送手段として、負荷変化を起こさせる手段を用いるディップ方式の監視制御シスアムを提供する。
【００１１】
本発明は、前記信号伝送装置が、１次側の電源を直接０Ｎ／ＯＦＦし、監視する電源波形も１次側を直接監視するデイップ方式の監視制御システムを提供する。
【００１２】
本発明は、前記端末と前記信号伝送装置が、前記信号伝送装置がら前記端末への送信方法として、搬送波を用い、前記端末から前記信号伝送装置への送信方法に電源の２次側をＯＮ／ＯＦＦスイッチするディップ方式の監視制御システムを提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による装置の第１の実施形態を説明する。
【００１４】
図１に示されるシステムの構成によると、航空管制塔の中央監視室１１には、オペレーションコンソール、即ち操作ディスク１２および監視制御盤１３が設置されている。この中央監視室１１の監視制御盤１３は電気室１５の親局制御盤（信号伝送装置）１６に接続される。この親局制御盤１６は定電流発生装置（ＣＣＲ）１７からの電力を電力線系統１８に供給する。この電力線系統１８は空港内の滑走路や誘導路のセンタライン灯、停止線灯、進入灯などの灯火を制御する端末（子局）１９に接続され、この端末１９を介して灯火に電力を供給する。
【００１５】
上記のようなシステム構成において、中央における情報収集は、灯火に設置された端末１９から親局制御盤１６が灯火情報を取得し、上位システムに吸い上げる事ができる。この上位側のシステムは、中央管制室１１に設けられた操作ディスク１２および監視制御盤１３により構成され、操作ディスク１２は、空港内の灯火、センサの情報の情報表示、灯火状態の制御、端末の動作テスト、端末のリセット等を行い、灯火管制制御を行う監視制御盤１３に対して制御ＬＡＮを介して情報の伝達を行う。監視制御盤１３は、様々な電力線回路情報を集中的に管理する機能を持っており、個々の電力線回路情報は伝送ＬＡＮにて１つの電源回路を統括する親局制御盤１６と情報を共有している。端末１９は、灯火やセンサの監視制御を行う。
【００１６】
図２に示される操作ディスク１２は、データ処理を行う演算部２１と、下位システムとの信号の入出力口２２と、システム的な情報を記憶する記憶部２３と、監視制御盤１３からの情報を記憶する記憶部２４と、画面タッチ・キーボード入力でなる入力部２５と、表示部２６により構成される。
【００１７】
監視制御盤１３は、図３に示されるように操作ディスク１２との信号入出力口３１と、演算部３２と、伝送親局との信号入出力口３３と、操作ディスクとの情報共有部としての記憶部３４と、伝送親局１６との情報共有部としての記憶部３５とで構成される。
【００１８】
信号伝送装置１６は、図４に示されるように監視制御盤１３との信号入出力口４１と、演算部４２と、端末との信号入出力口４３と、監視制御盤との情報共有部としての記憶部４４と、端末の情報記憶部としての記憶部４５とで構成される。また、この信号伝送装置１６には、端末との通信を行うため、信号入出力口４３の前に電力線搬送装置（送信装置／受信装置）４６が介在されている。
【００１９】
端末１９は、図５に示されるように灯火・センサとの信号入出力口５１と、演算部５２と、信号伝送装置１６との信号入出力口５３と、灯火・センサの情報記憶部としての記憶部５４とにより構成される。また、端末１９には、信号入出力口５３の前に電力線搬送装置（送信装置／受信装置）５５が介在されている。
【００２０】
操作デイスク１２の画面では、空港の全体、灯火・センサの状態を監視・操作することができる。
【００２１】
次に、電力搬送システムおよびその通信方式の実施形態を具体的に説明する。
【００２２】
図６および図７に示されるようにローカル側では、定電流発生装置（ＣＣＲ）６１にフィルタ６２が並列接続され、信号伝送装置６３と複数の灯火装置６４との直列回路に給電する。各灯火装置６４はゴムトランス６５と端末６６と灯火６７とにより構成される。信号伝送装置６３は波形検知器６３ａ、信号抽出用フィルタ６３ｂおよび信号注入用スイッチ６３ｃを有する。灯火装置６４の端末６６も信号伝送装置６３と同様な波形検知器６６ａ、信号抽出用フィルタ６６ｂおよび信号注入用スイッチ６６ｃを有する。
【００２３】
フイルタ６２は、図８に示されるように電力線搬送にて用いる特定の周波数をカットするようコイルＬとキャパシタＣと抵抗Ｒとにより構成される。信号伝送装置６３は、上位システム（操作ディスク１２）と情報のやり取りを行うために設けられ、電力線には、図６に示されるように１次側に直接、または図７に示されるようにゴムトランス６５を介して接続される。
【００２４】
また、信号伝送装置６３から端末６６への送信手段として搬送波を用い、端末６６から信号伝送装置６３への送信は電源の２次側をＯＮ／ＯＦＦスイッチすることにより行う方法を取ることができる。具体的には図９および図１０に示すように、端末６６の構成は図６，図７の実施形態と同じであるが、信号伝送装置６３に搬送波送信モデム６３ｄがＯＮ／ＯＦＦスイッチの代わりに設けられる。即ち、信号伝送装置６３は波形検知器６３ａ，フィルタ６３ｂおよびモデム６３ｄにより構成される。
【００２５】
ＯＮ／ＯＦＦを行う回路は、図１１に示されるように特定の周波数を発信する発信器７１と、２次側の回路をＯＮ／ＯＦＦするスイッチング素子７２，７３と、信号発信器７１の信号によりスイッチング素子を駆動するドライブ素子７４，７５とにより構成される。また、２次側の回路には、コンパレータ７６が接続されており、電源周波数をカウントしている。周波数のカウントは、図１２に示されるように端末６６内のタイマー（５０Ｈｚ地域では２０ｍｓ、６０Ｈｚ地域では１６．７ｍｓ）と、回路を流れる電流（電圧）波形によりカウントされる。電源取得部７７は、端末を駆動するための電源を用いる。ゴムトランス６５は２次側接続の場合は用いられるが、一次側接続の場合は用いない。
【００２６】
更に、２次側をＯＮ／ＯＦＦスイッチするのではなく、逆方向の電圧を加える場合、スイッチング回路は図１３に示されるように構成される。即ち、スイッチング素子７２はダイオードブリッジ回路７８を介してトランスＴ１、Ｔ２の二次巻線に接続され、同様に，スイッチング素子７３はダイオードブリッジ回路７９を介してトランスＴ３、Ｔ４の二次巻線に接続される。
【００２７】
図１３のスイッチング回路によると、ＯＮ／ＯＦＦ回路（スイッチング素子）側から見てトランスＴ１，Ｔ３は電源取得用トランスとなり、トランスＴ２，Ｔ３は電源出力用トランスとなっている。ＯＮ／ＯＦＦ回路は、電源の正側と負側で異なる回路を用い、電源が正側の時は、ＯＮ／ＯＦＦ回路１０１に示されるようにトランスＴ１にて取得された電流の向きをダイオードブリッジ回路７８により反転させ、負の向きの電流をトランスＴ２によって２次側回路にかける。同様に、電源電圧が負側の時は、ＯＮ／ＯＦＦ回路１０２のようにトランスＴ３にて取得された電流を反転させ、トランスＴ４にて２次側にかける。電源の正負のカウントはコンパレータ７６を用いて図１２に示されるように行われる。ゴムトランス６５は２次側接続の場合は用いられるが、一次側接続の場合は用いない。
【００２８】
さらにまた、負荷変化を行う場合には、図１１のＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路では、スイッチング素子７２，７３を回路に直列に配置していたが、図１４では、スイッチング素子７２，７３が並列に配置される。これにより、スイッチング回路は、スイッチング素子７２，７３により強制的に短絡状態が作られるように構成される。この回路でもゴムトランス６５は２次側接続の場合は用いられるが、一次側接続の場合は用いない。
【００２９】
次に上記構成のＯＮ／ＯＦＦスイッチング回路を用いたディップ方式の監視制御システムの作用を説明する。
【００３０】
上記構成のＯＮ／ＯＦＦスイッチング回路を用いて監視制御システムで通信を行う場合、各電源波形の山に信号を割り当てることにより行われる。例えば、図１５に示されるように信号が定義されるとすると、図１６に示されるフォーマットのようになる。この例では、信号の開始を示すスタート信号として電源周波数の２周期の上下双方に信号が有る場合が示されている。
【００３１】
この場合、図１７に示されるように２周期の上下に信号がある場合は、通信中であっても通信のスタートと定義される。続く３〜６周期をコマンド部分と定義し、周波数の正側のみを用いて０〜１５までの１６種のコマンドにて何の通信を行うかを定義する。７周期の識別フラグでは同様に正側のみを用い、個々の端末／特定グループとの通信を行うか、端末全体との通信を行うのかを定義する。
【００３２】
個々の端末／特定グループとの通信を行う場合は、識別フラグの信号を有りとし、周期と信号の意味付けは、例えば図１８、図１９，図２０に示すようになる。信号伝送装置→端末への片側通信の場合、端末／特定グループの番号が最大２５５端末あるとき、電源周波数の８〜２３周期の１６波の正側を端末／グループ番号を指定する部分と定義し、対象となる番号を２ビット表現にて指定する。制御回答が肯定／否定のみを必要とする場合、図２０のように続く電源周波数の２４周期目に端末が回答を行う。
【００３３】
一方、全端末監視の場合、図２１のように識別フラグの信号を無しとし、最大２５５端末あるときは、電源周波数の８〜２５７の各１波を正常／異常の回答に割り当てる。
【００３４】
図２２（ａ）のフローチャートによると、処理（１）の開始で灯下断芯検出、ＯＮ／ＯＦＦ制御などの処理が行われる。次に、電源波形が取得され、零クロス後が正側かが判断される。この判断がＹＥＳであると、正側に信号が注入される。信号注入後に零クロス後が負側であるかが判断される。この判断がＹＥＳであると、負側に信号が注入される。この後、処理（１）に戻る。図２２（ｂ）には電源波形の各部が示されている。
【００３５】
上記処理において正側への信号注入処理および負側への信号注入処理において特定波形部分に信号が注入される場合は、図２２（ｂ）の処理（２）が実行される。この処理（２）では、波形歪み部の回避処理が行われ、零クロス後カウンタがスタートされる。この後、カウンタアップの終了が判断され、ＹＥＳであると、信号注入が行われ、処理は終了する。カウントアップが終了していなければ、処理（２）に戻る。
【００３６】
信号の作成方法は、図２３の端末処理（１）のように断芯検出や灯火のＯＮ／ＯＦＦ制御などの指令が上位から信号伝送装置に伝えられると、信号伝送装置は、電源波形の取得を開始する。信号を正側の波形に注入する場合には、電源波形が零クロス後の正側の時であり、負側の波形に注入する場合には、電源波形が零クロス後の負側の時である。電源波形は、図２２にも示すように完全な正弦波ではなく、波形歪み部と正弦波部により成っている。このため、信号注入を波形歪み部或いは正弦波部のどちらか一方に注入する場合には、処理（２）のように信号伝送装置の演算部のカウンタにより時間を計測し、正弦波部に注入するように調整する。波形歪み部に注入する場合は、カウンタ値は０となる。
【００３７】
一方、端末側の処理は、図２４のようにスタート信号が来るのを待ち、スタート信号が来た時点から順番に情報を取得する形とする。
【００３８】
更に、信号伝送装置から端末に対して搬送波を用いる場合、図２４に示すように回路のＯＮ／ＯＦＦスイッチにて１山１ビットとして送信していた情報をテキストデータとして送信する。
【００３９】
【発明の効果】
上記のような本発明の監視制御システムによれば、灯火・センサの状態を実際に現場まで調査しに行くことなく、中央監視室に設置された操作ディスクにより知ることができる。また、一括して灯火の制御を行うことができる。更に、中央にて管理することにより空港の自動運用も可能となる。
【００４０】
また、信号線を設置することなく、電力線内に情報を注入することにより簡単で安価にシステムを構築できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する空港管制システムの概略図。
【図２】操作ディスクの構成図。
【図３】監視制御盤の構成図。
【図４】親局としての信号伝送装置の構成図。
【図５】子局としての端末の構成図。
【図６】本発明の一実施形態に従ったディップ方式を用いた監視制御システムの構成図。
【図７】本発明の他の実施形態に従ったディップ方式を用いた監視制御システムの構成図。
【図８】フィルタユニットの構成図。
【図９】本発明の他の実施形態に従ったディップ方式を用いた監視制御システムの構成図。
【図１０】本発明の他の実施形態に従ったディップ方式を用いた監視制御システムの構成図。
【図１１】ＯＮ／ＯＦＦスイッチング回路構成図。
【図１２】ＣＣＲが発生する電源周波数とカウントを示す図。
【図１３】逆方向の電圧を加えるＯＮ／ＯＦＦスイッチング回路構成図。
【図１４】スイッチング回路として用いる負荷変化回路構成図。
【図１５】信号の周期とその意味を示す図。
【図１６】第１５図にて定義した波形のフォーマット。
【図１７】端末のスタート信号受信処理フローチャート。
【図１８】データ構成図。
【図１９】他のデータ構成図。
【図２０】他のデータ構成図。
【図２１】他のデータ構成図。
【図２２】信号伝送装置の信号処理フローチャート。
【図２３】端末の信号処理フローチャート。
【図２４】搬送波送信時のデータ構成図。
【符号の説明】
１１…中央監視室
１２…操作ディスク
１３…監視制御盤
１５…電気室
１６…信号伝送装置
１７…ＣＣＲ
６１…ＣＣＲ
６２…フィルタ
６３…信号伝送装置
６４…灯火装置
６５…ゴムトランス
６６…端末
６７…灯火
７１…信号発生器
７２，７３…スイッチング素子
７４，７５…ドライブ素子
７６…コンパレータ
７７…電源取得部
７８、７９…ダイオードブリッジ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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