(57)【要約】【課題】複数の光センサの情報を幹線光ファイバを介して収集するセンサシステムにおいて、一つの系統に接続させる光センサの個数を増やすことができるようにする。【解決手段】初期状態（Ｓ０）から、制御信号が重畳されているセンサ用光と給電用光とを波長多重して幹線光ファイバに対して送出するステップ（Ｓ１）と、給電用光が光電変換され蓄電されると共に各部に電力を供給するステップ（Ｓ２）と、センサ用光が光電変換されたものである制御信号に基づいて光センサ部が起動すると共にセンサ用光が光センサ部によって変調されてセンサ情報として反射するステップ（Ｓ３）と、センサ情報を収集するステップ（Ｓ４）と、スイッチ用光を幹線光ファイバに対して送出するステップ（Ｓ５）と、スイッチ用光が光電変換されたものである信号によって光スイッチの光パスが切り替えられるステップ（Ｓ６）とを有するようにした。【選択図】図１
2011196794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
離散的に配置された複数の光センサのセンサ情報を幹線光ファイバを介して収集するセンサシステムであり、往復共通の一本の幹線光ファイバと、各々が前記光センサを含む複数の光センサ部のそれぞれに対応させて前記幹線光ファイバの途中に設けられて前記幹線光ファイバ側と前記光センサ部側とに光パスを切り替えられる光スイッチと、前記光センサ部の動作を制御するための制御信号が重畳されていると共に前記光センサ部に入射して変調されるセンサ用光並びに前記光スイッチを動作させる信号に光電変換されるスイッチ用光を前記幹線光ファイバに対して送出する送信機と、前記光センサ部及び前記光スイッチを動作させるための電気に光電変換される給電用光を前記幹線光ファイバに対して送出する給電用光源と、前記光スイッチ毎に設けられて前記給電用光を光電変換して電気を出力する給電用光電変換器と、前記給電用光電変換器から出力された電気を蓄電して前記光センサ部及び前記光スイッチを動作させるための電力として出力する蓄電回路と、前記光センサ部によって変調された光を前記センサ情報として受信する受信機とを有することを特徴とする多点型光センサシステム。
【請求項２】
離散的に配置された複数の光センサのセンサ情報を幹線光ファイバを介して収集するセンサシステムの制御方法であり、各々が前記光センサを含む複数の光センサ部が前記幹線光ファイバに光スイッチを介して接続され、全ての前記光スイッチの光パスが前記光センサ部側に切り替わっている状態から、前記光センサ部の動作を制御するための制御信号が重畳されていると共に前記光センサ部に入射して変調されるセンサ用光と前記光センサ部及び前記光スイッチを動作させるための電気に光電変換される給電用光とを波長多重して前記幹線光ファイバに対して送出するステップと、前記給電用光が光電変換され蓄電されると共に前記光スイッチ及び前記光センサ部を動作させるための電力を供給するステップと、前記センサ用光が光電変換されたものである前記制御信号に基づいて前記光センサ部が起動すると共に前記センサ用光が前記光センサ部によって変調されて前記センサ情報として反射するステップと、前記センサ情報を前記幹線光ファイバを介して収集するステップと、前記光スイッチを動作させる信号に光電変換されるスイッチ用光を前記幹線光ファイバに対して送出するステップと、前記スイッチ用光が光電変換されたものである信号によって前記光スイッチの光パスが前記光センサ部側から前記幹線光ファイバ側に切り替えられるステップとを有することを特徴とする多点型光センサシステムの制御方法。
【請求項３】
離散的に配置された複数の光センサのセンサ情報を幹線光ファイバを介して収集するセンサシステムであり、往復共通の第一の幹線光ファイバ及び第二の幹線光ファイバと、各々が前記光センサを含む複数の光センサ部のそれぞれに対応させて前記第一の幹線光ファイバの途中に設けられて前記第一の幹線光ファイバ側と前記光センサ部側とに光パスを切り替えられる光スイッチ及び前記光センサ部のそれぞれに対応させて前記第二の幹線光ファイバの途中に設けられて前記第二の幹線光ファイバ側と前記光センサ部側とに光パスを切り替えられる光スイッチと、前記光センサ部の動作を制御するための制御信号が重畳されていると共に前記光センサ部に入射して変調されるセンサ用光並びに前記光スイッチを動作させる信号に光電変換されるスイッチ用光を前記第一・第二の幹線光ファイバに対して送出する送信機と、前記光センサ部及び前記光スイッチを動作させるための電気に光電変換される給電用光を前記第一・第二の幹線光ファイバに対して送出する給電用光源と、前記光スイッチ毎に設けられて前記給電用光を光電変換して電気を出力する給電用光電変換器と、前記給電用光電変換器から出力された電気を蓄電して前記光センサ部及び前記光スイッチを動作させるための電力として出力する蓄電回路と、前記光センサ部によって変調された光を前記センサ情報として受信する受信機とを有することを特徴とする多点型光センサシステム。
【請求項４】
離散的に配置された複数の光センサのセンサ情報を幹線光ファイバを介して収集するセンサシステムの制御方法であり、各々が前記光センサを含む複数の光センサ部が一つの系統をなす第一の幹線光ファイバ及び第二の幹線光ファイバのそれぞれに光スイッチを介して接続され、前記光センサ部の動作を制御するための制御信号が重畳されていると共に前記光センサ部に入射して変調されるセンサ用光と前記光センサ部及び前記光スイッチを動作させるための電気に光電変換される給電用光とを波長多重して前記第一の幹線光ファイバ若しくは前記第二の幹線光ファイバに対して送出するステップと、前記給電用光が光電変換され蓄電されると共に前記光スイッチ及び前記光センサ部を動作させるための電力を供給するステップと、前記センサ用光が光電変換されたものである前記制御信号に基づいて前記光センサ部が起動すると共に前記センサ用光が前記光センサ部によって変調されて前記センサ情報として反射するステップと、前記光センサ部によって反射された戻り光を前記第一の幹線光ファイバ若しくは前記第二の幹線光ファイバを介して受信するステップと、前記戻り光の変調の有無を元に前記センサ情報の収集対象の光センサ部からの戻り光であるか否かを判別するステップと、該判別の結果として前記センサ情報の収集対象の光センサ部からの戻り光である場合に前記センサ情報を前記第一の幹線光ファイバ若しくは前記第二の幹線光ファイバを介して収集するステップと、前記判別の結果として前記センサ情報の収集対象の光センサ部からの戻り光ではない場合に前記センサ情報の収集対象の光センサ部よりも近い光センサ部からの戻り光であるか否かを判別するステップと、該判別の結果として前記センサ情報の収集対象の光センサ部よりも近い光センサ部からの戻り光である場合に前記光スイッチを動作させる信号に光電変換されるスイッチ用光を前記第一の幹線光ファイバ若しくは前記第二の幹線光ファイバに対して送出して前記光スイッチの光パスが前記光センサ部側から前記第一の幹線光ファイバ若しくは前記第二の幹線光ファイバ側に切り替えられるステップと、前記センサ情報の収集対象の光センサ部よりも近い光センサ部からの戻り光であるか否かの判別の結果として前記センサ情報の収集対象の光センサ部よりも遠い光センサ部からの戻り光である場合に前記送信機が光を送出する幹線光ファイバを切り替えるステップとを有することを特徴とする多点型光センサシステムの制御方法。
【請求項５】
離散的に配置された複数の光センサのセンサ情報を幹線光ファイバを介して収集するセンサシステムであり、往復共通の第一の幹線光ファイバ及び第二の幹線光ファイバと、各々が前記光センサを含む複数の光センサ部のそれぞれに対応させて前記第一の幹線光ファイバの途中に設けられて前記第一の幹線光ファイバ側と前記光センサ部側とに光パスを切り替えられる光スイッチ及び前記光センサ部のそれぞれに対応させて前記第二の幹線光ファイバの途中に設けられて前記第二の幹線光ファイバ側と前記光センサ部側とに光パスを切り替えられる光スイッチと、前記光センサ部の動作を制御するための制御信号が重畳されていると共に前記光センサ部に入射して変調されるセンサ用光並びに前記光スイッチを動作させる信号に光電変換されるスイッチ用光を前記第一・第二の幹線光ファイバに対して送出する送信機と、前記光センサ部及び前記光スイッチを動作させるための電気に光電変換される給電用光を前記第一・第二の幹線光ファイバに対して送出する給電用光源と、前記光スイッチ毎に設けられて前記給電用光を光電変換して電気を出力する給電用光電変換器と、前記給電用光電変換器から出力された電気を蓄電して前記光センサ部及び前記光スイッチを動作させるための電力として出力する蓄電回路と、前記光センサ部によって変調された光を前記センサ情報として受信する受信機とを有するセンサシステムの制御を行う際に、前記センサ情報の収集対象とする光センサ部の選定の指令の入力を受ける手段、前記情報収集対象光センサ部の情報を含む前記制御信号を重畳させた前記センサ用光を送出する指令を前記送信機に出力する手段、前記給電用光を送出する指令を前記給電用光源に出力する手段、前記光センサ部によって反射された戻り光の変調の有無を元に前記情報収集対象光センサ部からの戻り光であるか否かを判別して前記情報収集対象光センサ部からの戻り光である場合に当該光センサ部からのセンサ情報を収集する指令を出力する一方で前記情報収集対象光センサ部からの戻り光ではない場合に前記情報収集対象光センサ部よりも近い光センサ部からの戻り光であるか否かを更に判別して前記近い光センサ部からの戻り光であるとの判別結果又は前記近い光センサ部からの戻り光ではないとの判別結果を出力する手段、前記センサ情報を収集する指令に基づいて前記受信機を介して前記センサ情報を収集して記憶手段に記憶させる手段、前記近い光センサ部からの戻り光であるとの判別結果に基づいて前記スイッチ用光を送出する指令を前記送信機に出力する手段、前記近い光センサ部からの戻り光ではないとの判別結果に基づいて前記送信機が光を送出する幹線光ファイバを切り替えさせる手段としてコンピュータを機能させるための多点型光センサシステムの制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多点型光センサシステム並びに多点型光センサシステムの制御方法及び制御プログラムに関する。さらに詳述すると、本発明は、光ファイバケーブルを介して複数の光センサからの情報収集を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、広帯域・長距離伝送が可能であると共に電気絶縁性や無誘導性という特長を有しており、各種の物理量を検知する光センサと組み合わされてセンシングシステムとして活用されている。光ファイバは、また、光の線路損失が非常に小さいという特長から特に長距離伝送に優位な伝送路であり、遠方に設置されている光センサが検知する各種の物理量の収集に用いて好適なものである。光ファイバを活用したセンシングシステムの一つとして、複数の無電源の光センサ素子を離散的に配置すると共にこれらセンサ素子を一本の光ファイバで接続し、光センサが検知する各種の物理量（以下、センサ情報という）を遠隔収集する構成を備えた多点型光センサシステムがある。センサの電源確保が難しく且つセンシング地点が離散している場合に特に有用な手法である。
【０００３】
従来の多点型光センサシステムとしては、例えば、図１０に示すように、往復共通の一本の伝送路光ファイバ１０４と、光源１０１と、該光源１０１の光をパルス化して伝送路光ファイバ１０４に出力する光ゲートスイッチ１０２と、検知する物理量に対する応答機構を備えて光カプラ１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，…，１０６ｎを介して伝送路光ファイバ１０４に設けられた複数の光センサ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，…，１０５ｎと、伝送路光ファイバ１０４を経てきた光センサ１０５ａ，…，１０５ｎからの戻り光の伝送方向を切り替える光サーキュレータ１０３と、前記戻り光を電気信号に変換して物理量を検出する検出部１０８とを備え、光ゲートスイッチ１０２において送出パルス光の繰返し時間を光の往復伝播時間よりも大きく設定して伝送路光ファイバ１０４中をワンパルス伝送するものがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３９４８２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の多点型光センサシステムでは、各光カプラ１０６ａ，…，１０６ｎにおける光の分岐損失が大きいので、一本の伝送路光ファイバ１０４に接続させる光センサの個数を増やすことができないという問題がある。ここで、前述の通り、光ファイバは特に長距離伝送に優位な伝送路であるので、一系統の幹線光ファイバにできる限り多くの光センサを接続するようにすることによって光ファイバの特長を最大限に生かした活用ができると言える。したがって、特許文献１の多点型光センサシステムは効率性や汎用性が高いとは言えない。
【０００６】
また、特許文献１の多点型光センサシステムでは、各光センサ１０５ａ，…，１０５ｎからのセンサ情報としての戻り光を分離するために時分割多重を用いるようにしており、信号処理が複雑であるので、この点からも汎用性が高いとは言い難い。
【０００７】
そこで、本発明は、幹線から光センサへと分岐する際の損失の発生を回避して一つの系統に接続させる光センサの個数を増やすことができる多点型光センサシステム並びに多点型光センサシステムの制御方法及び制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の多点型光センサシステムは、離散的に配置された複数の光センサのセンサ情報を幹線光ファイバを介して収集するセンサシステムにおいて、往復共通の一本の幹線光ファイバと、各々が光センサを含む複数の光センサ部のそれぞれに対応させて幹線光ファイバの途中に設けられて幹線光ファイバ側と光センサ部側とに光パスを切り替えられる光スイッチと、光センサ部の動作を制御するための制御信号が重畳されていると共に光センサ部に入射して変調されるセンサ用光並びに光スイッチを動作させる信号に光電変換されるスイッチ用光を幹線光ファイバに対して送出する送信機と、光センサ部及び光スイッチを動作させるための電気に光電変換される給電用光を幹線光ファイバに対して送出する給電用光源と、光スイッチ毎に設けられて給電用光を光電変換して電気を出力する給電用光電変換器と、給電用光電変換器から出力された電気を蓄電して光センサ部及び光スイッチを動作させるための電力として出力する蓄電回路と、光センサ部によって変調された光をセンサ情報として受信する受信機とを有するようにしている。
【０００９】
また、請求項２記載の多点型光センサシステムの制御方法は、離散的に配置された複数の光センサのセンサ情報を幹線光ファイバを介して収集するセンサシステムの制御方法であり、各々が光センサを含む複数の光センサ部が幹線光ファイバに光スイッチを介して接続され、全ての光スイッチの光パスが光センサ部側に切り替わっている状態から、光センサ部の動作を制御するための制御信号が重畳されていると共に光センサ部に入射して変調されるセンサ用光と光センサ部及び光スイッチを動作させるための電気に光電変換される給電用光とを波長多重して幹線光ファイバに対して送出するステップと、給電用光が光電変換され蓄電されると共に光スイッチ及び光センサ部を動作させるための電力を供給するステップと、センサ用光が光電変換されたものである制御信号に基づいて光センサ部が起動すると共にセンサ用光が光センサ部によって変調されてセンサ情報として反射するステップと、センサ情報を幹線光ファイバを介して収集するステップと、光スイッチを動作させる信号に光電変換されるスイッチ用光を幹線光ファイバに対して送出するステップと、スイッチ用光が光電変換されたものである信号によって光スイッチの光パスが光センサ部側から幹線光ファイバ側に切り替えられるステップとを有するようにしている。
【００１０】
また、請求項３記載の多点型光センサシステムは、離散的に配置された複数の光センサのセンサ情報を幹線光ファイバを介して収集するセンサシステムにおいて、往復共通の第一の幹線光ファイバ及び第二の幹線光ファイバと、各々が光センサを含む複数の光センサ部のそれぞれに対応させて第一の幹線光ファイバの途中に設けられて第一の幹線光ファイバ側と光センサ部側とに光パスを切り替えられる光スイッチ及び光センサ部のそれぞれに対応させて第二の幹線光ファイバの途中に設けられて第二の幹線光ファイバ側と光センサ部側とに光パスを切り替えられる光スイッチと、光センサ部の動作を制御するための制御信号が重畳されていると共に光センサ部に入射して変調されるセンサ用光並びに光スイッチを動作させる信号に光電変換されるスイッチ用光を第一・第二の幹線光ファイバに対して送出する送信機と、光センサ部及び光スイッチを動作させるための電気に光電変換される給電用光を第一・第二の幹線光ファイバに対して送出する給電用光源と、光スイッチ毎に設けられて給電用光を光電変換して電気を出力する給電用光電変換器と、給電用光電変換器から出力された電気を蓄電して光センサ部及び光スイッチを動作させるための電力として出力する蓄電回路と、光センサ部によって変調された光をセンサ情報として受信する受信機とを有するようにしている。
【００１１】
また、請求項４記載の多点型光センサシステムの制御方法は、離散的に配置された複数の光センサのセンサ情報を幹線光ファイバを介して収集するセンサシステムの制御方法であり、各々が光センサを含む複数の光センサ部が一つの系統をなす第一の幹線光ファイバ及び第二の幹線光ファイバのそれぞれに光スイッチを介して接続され、光センサ部の動作を制御するための制御信号が重畳されていると共に光センサ部に入射して変調されるセンサ用光と光センサ部及び光スイッチを動作させるための電気に光電変換される給電用光とを波長多重して第一の幹線光ファイバ若しくは第二の幹線光ファイバに対して送出するステップと、給電用光が光電変換され蓄電されると共に光スイッチ及び光センサ部を動作させるための電力を供給するステップと、センサ用光が光電変換されたものである制御信号に基づいて光センサ部が起動すると共にセンサ用光が光センサ部によって変調されてセンサ情報として反射するステップと、光センサ部によって反射された戻り光を第一の幹線光ファイバ若しくは第二の幹線光ファイバを介して受信するステップと、戻り光の変調の有無を元にセンサ情報の収集対象の光センサ部からの戻り光であるか否かを判別するステップと、該判別の結果としてセンサ情報の収集対象の光センサ部からの戻り光である場合にセンサ情報を第一の幹線光ファイバ若しくは第二の幹線光ファイバを介して収集するステップと、前記判別の結果としてセンサ情報の収集対象の光センサ部からの戻り光ではない場合にセンサ情報の収集対象の光センサ部よりも近い光センサ部からの戻り光であるか否かを判別するステップと、該判別の結果としてセンサ情報の収集対象の光センサ部よりも近い光センサ部からの戻り光である場合に光スイッチを動作させる信号に光電変換されるスイッチ用光を第一の幹線光ファイバ若しくは第二の幹線光ファイバに対して送出して光スイッチの光パスが光センサ部側から第一の幹線光ファイバ若しくは第二の幹線光ファイバ側に切り替えられるステップと、前記センサ情報の収集対象の光センサ部よりも近い光センサ部からの戻り光であるか否かの判別の結果としてセンサ情報の収集対象の光センサ部よりも遠い光センサ部からの戻り光である場合に送信機が光を送出する幹線光ファイバを切り替えるステップとを有するようにしている。
【００１２】
さらに、請求項５記載の多点型光センサシステムの制御プログラムは、離散的に配置された複数の光センサのセンサ情報を幹線光ファイバを介して収集するセンサシステムであり、往復共通の第一の幹線光ファイバ及び第二の幹線光ファイバと、各々が光センサを含む複数の光センサ部のそれぞれに対応させて第一の幹線光ファイバの途中に設けられて第一の幹線光ファイバ側と光センサ部側とに光パスを切り替えられる光スイッチ及び光センサ部のそれぞれに対応させて第二の幹線光ファイバの途中に設けられて第二の幹線光ファイバ側と光センサ部側とに光パスを切り替えられる光スイッチと、光センサ部の動作を制御するための制御信号が重畳されていると共に光センサ部に入射して変調されるセンサ用光並びに光スイッチを動作させる信号に光電変換されるスイッチ用光を第一・第二の幹線光ファイバに対して送出する送信機と、光センサ部及び光スイッチを動作させるための電気に光電変換される給電用光を第一・第二の幹線光ファイバに対して送出する給電用光源と、光スイッチ毎に設けられて給電用光を光電変換して電気を出力する給電用光電変換器と、給電用光電変換器から出力された電気を蓄電して光センサ部及び光スイッチを動作させるための電力として出力する蓄電回路と、光センサ部によって変調された光をセンサ情報として受信する受信機とを有するセンサシステムの制御を行う際に、センサ情報の収集対象とする光センサ部の選定の指令の入力を受ける手段、情報収集対象光センサ部の情報を含む制御信号を重畳させたセンサ用光を送出する指令を送信機に出力する手段、給電用光を送出する指令を給電用光源に出力する手段、光センサ部によって反射された戻り光の変調の有無を元に情報収集対象光センサ部からの戻り光であるか否かを判別して情報収集対象光センサ部からの戻り光である場合に当該光センサ部からのセンサ情報を収集する指令を出力する一方で情報収集対象光センサ部からの戻り光ではない場合に情報収集対象光センサ部よりも近い光センサ部からの戻り光であるか否かを更に判別して近い光センサ部からの戻り光であるとの判別結果又は近い光センサ部からの戻り光ではないとの判別結果を出力する手段、センサ情報を収集する指令に基づいて受信機を介してセンサ情報を収集して記憶手段に記憶させる手段、前記近い光センサ部からの戻り光であるとの判別結果に基づいてスイッチ用光を送出する指令を送信機に出力する手段、前記近い光センサ部からの戻り光ではないとの判別結果に基づいて送信機が光を送出する幹線光ファイバを切り替えさせる手段としてコンピュータを機能させるようにしている。
【００１３】
したがって、これらの多点型光センサシステム並びに多点型光センサシステムの制御方法及び制御プログラムによると、幹線光ファイバから光センサに光を入射させる際に光パスの切り替え器として光スイッチを用いるようにしているので、光カプラを用いた場合のような光の分岐損失の発生が回避される。
【００１４】
また、これらの多点型光センサシステム並びに多点型光センサシステムの制御方法及び制御プログラムによると、光センサ部からの戻り光に対して時分割多重等の信号処理を施していないので、複雑な信号処理を行うことなくセンサ部からの戻り光が処理される。
【００１５】
また、請求項３の多点型光センサシステム並びに請求項４の多点型光センサシステムの制御方法及び請求項５の多点型光センサシステムの制御プログラムの場合には、さらに、二本の幹線光ファイバによって一つの系統を構成して二本のうちのどちらかに光を入射させるようにしているので、光スイッチの光パスの切り替えの状態に影響されずに光センサや蓄電回路に対して光が入射される。また、電力供給のための蓄電池を備えることなく光スイッチや光センサを動作させる構成にすることもできる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の多点型光センサシステム並びに多点型光センサシステムの制御方法及び制御プログラムによれば、光カプラを用いた場合のような光の分岐損失の発生が回避されるので、一つの系統に接続させる光センサの個数を増やすことができ、効率性や汎用性の向上を図ることが可能になる。
【００１７】
また、本発明の多点型光センサシステム並びに多点型光センサシステムの制御方法及び制御プログラムによれば、複雑な信号処理を行うことなくセンサ部からの戻り光の処理を行うことができ、汎用性の向上を図ることが可能になる。
【００１８】
さらに、本発明の多点型光センサシステム並びに多点型光センサシステムの制御方法及び制御プログラムによれば、光スイッチの光パスの切り替えの状態に影響されずに光センサや蓄電回路に対して光が入射されるので、光スイッチを遠隔で自由に操作することができ、操作性・利便性の向上を図ることが可能になる。また、電力供給のための蓄電池を備えることなく光スイッチや光センサを動作させる構成にすることもできるので、離散的に配置された複数の光センサ側のメンテナンスが不要になり、手間を軽減して汎用性の向上を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の多点型光センサシステムの制御方法の第一の実施形態を説明するフローチャートである。
【図２】第一の実施形態の多点型光センサシステムの全体概要構成を示す図である。
【図３】第一の実施形態のノード設備の概要構成を示す図である。
【図４】第一の実施形態の処理ステップを説明する図である。
【図５】本発明の多点型光センサシステムの制御方法の第二の実施形態を説明するフローチャートである。
【図６】第二の実施形態の多点型光センサシステムの全体概要構成を示す図である。
【図７】第二の実施形態のノード設備の概要構成を示す図である。
【図８】第二の実施形態の処理ステップを説明する図である。
【図９】第二の実施形態の多点型光センサシステムの制御をプログラムを用いて実施する場合の制御装置の機能ブロック図である。
【図１０】従来の多点型光センサシステムの全体概要構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１から図４に、本発明の多点型光センサシステム並びに多点型光センサシステムの制御方法の第一の実施形態の一例を示す。
【００２２】
第一の実施形態は、図２に示すように、情報集約局１０から延出して敷設された一本の幹線光ファイバ１に、離散的に配置された複数の光センサを一つずつ含んで構成される光センサ部２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…（以下、これらの光センサ部をまとめて、或いは各光センサ部を区別する必要がない場合には単に「光センサ部２」とも表記する）が光スイッチ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…を介して接続されているものである。なお、幹線光ファイバ１は往復共通のものとして機能する。
【００２３】
そして、第一の実施形態の多点型光センサシステムは、離散的に配置された複数の光センサのセンサ情報を幹線光ファイバを介して収集するセンサシステムにおいて、往復共通の一本の幹線光ファイバ１と、複数の光センサ部２のそれぞれに対応させて幹線光ファイバ１の途中に設けられて幹線光ファイバ１側と光センサ部２側とに光パスを切り替えられる光スイッチ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…と、光センサ部２の動作を制御するための制御信号が重畳されていると共に光センサ部２に入射して変調されるセンサ用光並びに光スイッチ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…を動作させる信号に光電変換されるスイッチ用光を幹線光ファイバ１に対して送出する送信機１１と、光センサ部２及び光スイッチ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…を動作させるための電気に光電変換される給電用光を幹線光ファイバ１に対して送出する給電用光源１３と、光スイッチ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…毎に設けられて給電用光を光電変換して電気を出力する給電用光電変換器６Ａと、給電用光電変換器６Ａから出力された電気を蓄電して光センサ部２及び光スイッチ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…を動作させるための電力として出力する蓄電回路７と、光センサ部２によって変調された光をセンサ情報として受信する受信機１２とを有するようにしている。
【００２４】
本発明における光センサ部２に含められる光センサは、センサ情報に基づいて光変調素子などによって入力光を変調して反射膜などによって反射する受動型（反射型）であれば、特定の物理量を検知する特定の形式のものには限られない。具体的には例えば、物理量を検知するセンサから出力される電気信号を変換する機器を介して光センサにセンサ情報が入力され、当該センサ情報に基づいて光変調素子によって入力光（即ち、センサ用光）が変調されて反射膜によって反射するものが用いられる。なお、本発明の光センサ部２は、光センサ部２として電力の供給を受けて起動している状態では入力光を変調したうえで反射させる一方で、起動していない状態では入力光を変調せずに反射させる。言い換えると、本発明の光センサ部２は、常時は電力の供給を受けずに休止状態であり、外部から指令が入力された場合に電力の供給を受けて起動し入力光を変調してセンサ情報として送出する。
【００２５】
各光センサ部２は、幹線光ファイバ１の途中に設けられた光スイッチ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…（情報集約局１０側から順に３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…であるとする；以下、これらの光スイッチをまとめて、或いは各光スイッチを区別する必要がない場合には単に「光スイッチ３」とも表記する）を介して幹線光ファイバ１に接続される。
【００２６】
光スイッチ３は、幹線光ファイバ１と各光センサ部２との間で光の経路（以下、光パスと呼ぶ）の切り替えを行うものである。具体的には、情報集約局１０から送出されて幹線光ファイバ１を経てきた光を、伝送方向（光パス）を切り替えずにそのまま幹線光ファイバ１側に送出するか、伝送方向（光パス）を切り替えて光センサ部２側に送出するものである。
【００２７】
本発明では、光スイッチ３として、電力の供給が停止してもその時の光パスの状態を維持する自己保持型のものが用いられる。また、光スイッチ３としては、一つの入射経路（入力ポート；情報集約局１０側）に対して二つの送出経路（出力ポート）を有するものが用いられる。
【００２８】
情報集約局１０内には、光を送出する送信機１１と、光センサ部２によって反射された戻り光を受信する受信機１２と、給電用光源１３とが設けられる。そして、情報集約局１０内の幹線光ファイバ１の端部に光カプラ１４を介して送信機１１及び受信機１２が接続される。また、情報集約局１０内の幹線光ファイバ１の端部寄りの箇所に波長分割多重カプラ（以下、ＷＤＭカプラと表記する）１５が設けられ、当該ＷＤＭカプラ１５を介して幹線光ファイバ１に給電用光源１３が接続される。
【００２９】
情報集約局１０には、また、送信機１１，受信機１２，給電用光源１３の動作を管理・制御したり記録装置として機能したりする制御装置（図示省略）が設けられ、情報集約局１０内の各機器に対して動作命令を出力したり、必要な情報をメモリなどに一時的に記憶したり記録媒体に保存用に記録したりする。
【００３０】
本発明では、送信機１１と給電用光源１３とは相互に異なる波長の光を送出する。本実施形態では、送信機１１は、制御信号が重畳された波長λsのセンサ用光若しくはスイッチ用光を送出し、給電用光源１３は波長λpの給電用光を送出する。なお、本発明における送信機１１は、制御信号を重畳した光を送出するので、光源であると共にＥ／Ｏ変換機能を有する光送信機である。また、給電用光源１３としては、給電用光は無変調光なので、例えば高出力レーザ光源が用いられる。
【００３１】
そして、これら波長λsのセンサ用光・スイッチ用光と波長λpの給電用光とはＷＤＭカプラ１５によって波長多重されて幹線光ファイバ１に入射される。以下の説明では、波長λsのセンサ用光・スイッチ用光と波長λpの給電用光とが波長多重された光のことを波長多重光という。
【００３２】
また、受信機１２は、光センサ部２からの戻り光を受信して電気信号として出力するものであり、受光器であると共にＯ／Ｅ変換機能を有する光受信機である。
【００３３】
また、本発明では、光スイッチ３を動作させて各光センサ部２からセンサ情報を収集するために、幹線光ファイバ１を利用して遠隔給電すると共に光センサ部２及び光スイッチ３の動作を制御することを主とする特有の仕組みを有する。ここで、以下の説明においては、図３に示す、光センサ部２及び光スイッチ３の制御に纏わる仕組みのことをノード設備と呼ぶ。
【００３４】
ノード設備としては、具体的には、図３に示すように、まず、光スイッチ３の送出経路のうちの一つ（幹線光ファイバ１側ではない方の送出経路）とＷＤＭカプラ４の入射経路とが光ファイバを介して接続される。ＷＤＭカプラ４としては、一つの入射経路に対して二つの送出経路を有するものが用いられる。そして、ＷＤＭカプラ４の一方の送出経路と光カプラ５の入射経路とが光ファイバを介して接続され、他方の送出経路と給電用光電変換器６Ａとが光ファイバを介して接続される。
【００３５】
ＷＤＭカプラ４としては、波長λsの光と波長λpの光とが波長多重された入射光を波長分割して送出することができるものが用いられる。具体的には、ＷＤＭカプラ４は、幹線光ファイバ１から光スイッチ３によって光パスが切り替えられて入射される波長多重光を波長分割し、波長λsのセンサ用光を光カプラ５に対して送出し、波長λpの給電用光を給電用光電変換器６Ａに対して送出する。
【００３６】
光カプラ５としては、一つの入射経路に対して二つの送出経路を有するものが用いられる。そして、光カプラ５の入射経路はＷＤＭカプラ４の一方の送出経路と接続され、光カプラ５の一方の送出経路と光センサ部２とが光ファイバを介して接続され、他方の送出経路と制御用光電変換器６Ｂとが光ファイバを介して接続される。
【００３７】
光カプラ５としては、入射光を所定の比に分岐して送出することができるものが用いられる。なお、本発明における光カプラ５による入射光の分岐比は特定の比に限られるものではなく、例えば等分（即ち１：１）でも良いし、その他の比でも良い。本実施形態では、光カプラ５は、ＷＤＭカプラ４によって波長分割されて入射される波長λsの光を１：１に分岐して光センサ部２と制御用光電変換器６Ｂとに対して送出する。
【００３８】
また、制御用光電変換器６Ｂと通信制御部９とが電気信号送信可能な電気的なケーブルを介して接続され、そして、通信制御部９と光センサ部２とが電気信号送信可能な電気的なケーブルを介して接続される。
【００３９】
制御用光電変換器６Ｂは、光カプラ５によって分岐されて入射されるセンサ用光に重畳されている制御信号光を光電変換し、通信制御部９に対して制御信号を出力する。なお、制御用光電変換器６Ｂは、例えば、高周波信号で変調された光を受信する場合にバイアス電圧を印加するために電力を必要とし、また、電気のアンプを内蔵して電気信号を増幅して出力する場合に電力を必要とする。
【００４０】
そして、通信制御部９は、制御用光電変換器６Ｂから出力された制御信号に含められた情報に基づいて、光センサ部２に対して指令を何も出さないという選択をしたり、或いは、光センサ部２に対して当該光センサ部２の起動（電源供給）及びセンサ情報の送信・停止を指令する動作信号の出力をしたりする。また、通信制御部９は、制御用光電変換器６Ｂから出力された制御信号に含められた情報に基づいて、光スイッチ駆動部８に対して光パスの切り替えを指令する切替信号を出力する。
【００４１】
光センサ部２は、光カプラ５によって分岐されて入射されるセンサ用光をセンサ情報に基づいて変調して反射する。
【００４２】
一方、ＷＤＭカプラ４の他方の送出経路と接続する給電用光電変換器６Ａと蓄電回路７とが電源線を介して接続され、そして、蓄電回路７と光スイッチ駆動部８とが電源線を介して接続される。また、光スイッチ駆動部８と光スイッチ３とが電気信号送信可能な電気的なケーブルを介して接続される。
【００４３】
給電用光電変換器６Ａは、ＷＤＭカプラ４によって波長分割されて入射される波長λpの給電用光を光電変換し、蓄電回路７に対して電気を供給する。そして、蓄電回路７は供給された電気を蓄電する。
【００４４】
本発明における蓄電回路７としては、具体的には例えば、電極の表面付近にイオン電荷層が形成されている構造を有する大容量キャパシタである電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣとも呼ばれる）が用いられる。なお、電気二重層キャパシタであれば１〔Ｆ〕を超える容量のものがある。したがって、光スイッチなどの素子の動作に必要なエネルギーが例えば100〔mJ〕(＝５〔Ｖ〕)である場合にはキャパシタとしては0.008〔Ｆ〕以上の容量が必要になるところ、電気二重層キャパシタであれば十分な容量を確保することができる。さらに、電気二重層キャパシタは急速充電が可能であると共に繰り返し充放電による劣化が無くメンテナンスが不要であるので、これらの点からも本発明の蓄電回路として用いるのに適している。なお、本発明における蓄電回路７として用いられる素子は、光センサ部２や光スイッチ３などのノード設備の動作に必要なエネルギーを蓄積・供給可能なものであれば、電気二重層キャパシタに限られるものではない。
【００４５】
そして、蓄電回路７は、制御用光電変換器６Ｂと通信制御部９と光センサ部２と光スイッチ駆動部８とに電源線によって接続してこれらに対して電力を供給する。
【００４６】
光スイッチ駆動部８は、通信制御部９からの切替信号に基づいて、蓄電回路７から供給される電力を用いて光スイッチ３の光パスの切り替えを行う。
【００４７】
そして、第一の実施形態の多点型光センサシステムの制御方法は、図１に示すように、全ての光スイッチ３の光パスが光センサ部２側に切り替わっている状態（Ｓ０）から、光センサ部２の動作を制御するための制御信号が重畳されていると共に光センサ部２に入射して変調されるセンサ用光と光センサ部２及び光スイッチ３を動作させるための電気に光電変換される給電用光とを波長多重して幹線光ファイバ１に対して送出するステップ（Ｓ１）と、給電用光が光電変換され蓄電されると共に光スイッチ３及び光センサ部２を動作させるための電力を供給するステップ（Ｓ２）と、センサ用光が光電変換されたものである制御信号に基づいて光センサ部２が起動すると共にセンサ用光が光センサ部２によって変調されてセンサ情報として反射するステップ（Ｓ３）と、センサ情報を幹線光ファイバ１を介して収集するステップ（Ｓ４）と、光スイッチ３を動作させる信号に光電変換されるスイッチ用光を幹線光ファイバ１に対して送出するステップ（Ｓ５）と、スイッチ用光が光電変換されたものである信号によって光スイッチ３の光パスが光センサ部２側から幹線光ファイバ１側に切り替えられるステップ（Ｓ６）とを有するようにしている。
【００４８】
本実施形態の多点型光センサシステムの制御方法の実行にあたっては、まず、全ての光スイッチ３の光パスが、ＷＤＭカプラ４が接続されている送出経路側（即ち、光センサ部２側）に切り替わった状態（以下、この状態を初期状態と呼ぶ）からスタートする（Ｓ０）。ここで、初期状態への移行は、通信制御部９内に設けられた各タイマー回路が所定の時間間隔で発信するトリガー信号に基づいて各光スイッチ駆動部８が光スイッチ３の光パスを切り替えることによって実現される（Ｓ９）。
【００４９】
なお、以下に説明する第一の実施形態の多点型光センサシステムの制御方法の作業目的は、一本の幹線光ファイバ１に接続されている全ての光センサ部２からセンサ情報を収集することである。そして、以下の説明において、一本の幹線光ファイバ１に接続されている全ての光センサ部２に対する一巡の処理のことをターンと呼ぶ。そして、或るターンの処理は初期状態になることによって始まる。
【００５０】
具体的な処理としてはまず、情報集約局１０から波長多重された波長λsのセンサ用光と波長λpの給電用光とが送出される（Ｓ１）。なお、このＳ１の処理は、言い換えると、或る光センサ部２についてのセンサ情報の収集処理の開始である。また、センサ用光には制御信号が重畳されている。
【００５１】
初期状態においては、情報集約局１０から送出された波長多重光は、幹線光ファイバ１を経て情報集約局１０に最も近い光スイッチ３Ａによって光パスが切り替えられて光センサ部２Ａ側に送出される（図４(Ａ)参照）。
【００５２】
そして、波長多重光はＷＤＭカプラ４によって波長分割され、波長λsのセンサ用光は光カプラ５によって分岐されて光センサ部２Ａと制御用光電変換器６Ｂとに入射され、波長λpの給電用光は給電用光電変換器６Ａに入射される。
【００５３】
次に、給電用光電変換器６Ａに入射された給電用光は光電変換されて蓄電回路７へと供給されて蓄電回路７に電力が貯められ、所要の電力が蓄電回路７に貯められた場合に通信制御部９や光センサ部２Ａや光スイッチ駆動部８や制御用光電変換器６Ｂに対して電力が供給される（Ｓ２）。
【００５４】
一方、制御用光電変換器６Ｂに入射されたセンサ用光に重畳されている制御信号光は光電変換されて制御信号として通信制御部９に出力される。そして、通信制御部９は、光センサ部２Ａに対して起動及びセンサ情報送信・停止の動作信号を出力する。
【００５５】
そして、光センサ部２Ａが起動すると共に当該光センサ部２Ａに入射されたセンサ用光がセンサ情報に基づいて変調されてセンサ情報として反射膜によって反射される（Ｓ３）。
【００５６】
なお、通信制御部９は、制御信号の内容に基づいて、自身が接続している光センサ部２のセンサ情報送信が指示されているか（言い換えると、自身が接続している光センサ部２がセンサ情報の収集対象であるか）否かを判定する。そして、自身が指示されていない場合は、光センサ部２を起動させず、センサ用光は無変調のまま反射される。そして、情報集約局１０では、無変調の戻り光を受信した場合には指定した光センサ部からの情報ではないと判断し、当該光センサ部に幹線側への切り替えを指示するスイッチ用光を送出するようにすることもできる。
【００５７】
そして、光センサ部２Ａによって反射された戻り光（波長λs）は、光カプラ５とＷＤＭカプラ４とを通過し光スイッチ３Ａによって幹線光ファイバ１に入射され、当該幹線光ファイバ１を経て情報集約局１０に到達する。
【００５８】
情報集約局１０に到達した戻り光は、ＷＤＭカプラ１５を通過し光カプラ１４によって受信機１２側に送出される。そして、戻り光が受信機１２によって受信されて光センサ部２Ａについてのセンサ情報が収集される（Ｓ４）。
【００５９】
次に、情報集約局１０から光スイッチ３Ａを動作させるためのスイッチ用光が送出される（Ｓ５）。
【００６０】
スイッチ用光も波長λsの光として送出される。そして、情報集約局１０から送出されたスイッチ用光も光スイッチ３Ａによって光パスが切り替えられて光センサ部２Ａ側に送出され、ＷＤＭカプラ４と光カプラ５とを通過して制御用光電変換器６Ｂに入射される。
【００６１】
そして、制御用光電変換器６Ｂに入射されたスイッチ用光は電気信号に光電変換されて通信制御部９へと供給される。そして、通信制御部９はこの電気信号の供給をトリガーとして光スイッチ駆動部８に対して光スイッチ３Ａの光パスの切り替え動作をするように切替信号を出す。
【００６２】
これにより、光スイッチ３Ａの光パスが、光センサ部２Ａ側から幹線光ファイバ１側に切り替えられる（Ｓ６）（図４(Ｂ)参照）。このとき、光スイッチ駆動部８は蓄電回路７から電力の供給を受けて作動する。なお、このＳ５の処理は、言い換えると、或る光センサ部２についてのセンサ情報の収集処理の終了である。
【００６３】
続いて、情報集約局１０は、先のＳ１〜Ｓ５の処理で対象となった光スイッチ３よりも遠い側に接続している光スイッチ３が有るか否かを判別する（Ｓ７）。
【００６４】
この判別は、例えば、幹線光ファイバ１に接続されている全ての光スイッチ３が情報集約局１０側から順に列挙されたリストのデータを情報集約局１０内に設置される制御装置内に予め保有させておいて当該データと照合することにより行う。そして、より遠い側の光スイッチ３が有る場合には（Ｓ７：Ｙｅｓ）、Ｓ１の処理に戻る。
【００６５】
本実施形態では、光スイッチ３Ａよりも情報集約局１０から遠いものとして光スイッチ３Ｂが有るので、Ｓ１の処理に戻る。
【００６６】
そして、光スイッチ３Ｂによって光パスが切り替えられて波長多重光は光センサ部２Ｂ側に送出され（Ｓ１）（図４(Ｂ)参照）、給電用光が光電変換され蓄電回路７に蓄電されて各部へ電力が供給され（Ｓ２）、制御信号光が光電変換されて光センサ部２Ｂが起動すると共に光センサ部２Ｂによってセンサ用光が変調されてセンサ情報として反射され（Ｓ３）、光センサ部２Ｂについてのセンサ情報が収集される（Ｓ４）。
【００６７】
さらに、情報集約局１０からスイッチ用光が送出され（Ｓ５）、光スイッチ３Ｂの光パスが幹線光ファイバ１側に切り替えられる（Ｓ６）。
【００６８】
すなわち、センサ情報の収集対象となる光センサ部２及び光スイッチは異なるものの内容は上述と同様の処理が行われる。そして、より遠い側に接続している光スイッチ３が有るか否かを判別する（Ｓ７）。
【００６９】
このようにして、情報集約局１０から近い方の光スイッチ３から順に、本実施形態では、光スイッチ３Ａ（図４(Ａ)）→光スイッチ３Ｂ（同(Ｂ)）→光スイッチ３Ｃ（同(Ｃ)）→…の順に、対象とする光スイッチ３及び光センサ部２を換えてＳ１からＳ６までの処理が繰り返される。
【００７０】
一方、幹線光ファイバ１に接続されている全ての光スイッチ３及び光センサ部２を対象としてＳ１からＳ６までの処理を行い（図４(Ｄ)参照；なお、同図においては情報集約局１０から最も遠い光スイッチを３Ｘとしている）、より遠い側の光スイッチ３が無い場合には（Ｓ７：Ｎｏ）、情報集約局１０は当該ターンの処理を終了させる（Ｓ８）。
【００７１】
そして、通信制御部９内に設けられた各タイマー回路が所定の時間間隔で発信するトリガー信号に基づいて各光スイッチ駆動部８が光スイッチ３の光パスを切り替え（Ｓ９）、初期状態に戻る（図４(Ｅ)参照）。すなわち、Ｓ０の処理に戻り、あらためて、情報集約局１０から近い方の光スイッチ３から順に、本実施形態では、光スイッチ３Ａ（図４(Ａ)）→光スイッチ３Ｂ（同(Ｂ)）→光スイッチ３Ｃ（同(Ｃ)）→…光スイッチ３Ｘ（同(Ｄ)）の順に、対象とする光スイッチ３及び光センサ部２を換えてＳ１からＳ７までの処理が繰り返される。これにより、所定の時間間隔でセンサ情報を収集することができる。
【００７２】
なお、各タイマーには、幹線光ファイバ１に接続されている光センサ部２の個数及び光センサ一個あたりの情報収集に要する時間や、センサ情報の収集間隔として要求される時間間隔などを勘案したうえで、例えば、初期状態にセットした時（即ちＳ０の処理）を基準とする時間間隔や、自己に関連する光スイッチ３が幹線光ファイバ１側に光パスを切り替えた時（即ちＳ６の処理）を基準とする時間間隔が予め設定される。
【００７３】
また、幹線光ファイバ１に接続されている光センサ部２の個数や光センサ一個あたりの情報収集に要する時間によっては、Ｓ０〜Ｓ７の処理の所要時間は例えば数分から場合によっては１０分以上になることも考えられる。一方、蓄電回路７として例えば電気二重層キャパシタなどを用いた場合に放電時間によってはタイマー回路が発信するトリガー信号に合わせて光スイッチ駆動部８が光スイッチ３の光パスを切り替えようとしても電力が保持されていない場合も考えられる。そのような、蓄電回路７では電力の保持が困難な場合には電池を別途設けるようにしても良い。
【００７４】
次に、図５から図９を用いて、本発明の多点型光センサシステム並びに多点型光センサシステムの制御方法及び制御プログラムの第二の実施形態について説明する。なお、以下に説明する第二の実施形態において上述の第一の実施形態と同様の構成要素については、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７５】
まず、第二の実施形態は、図６に示すように、離散的に配置された複数の光センサを一つずつ含んで構成される光センサ部２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…を一連のものとして接続して各光センサ部２のセンサ情報の収集を行うために情報集約局１０から延出して敷設された第一の幹線光ファイバ１ａと第二の幹線光ファイバ１ｂとの二本の幹線光ファイバが組となって一つの系統として用いられる点において第一の実施形態と異なる。なお、第一の幹線光ファイバ１ａ及び第二の幹線光ファイバ１ｂは各々が往復共通のものとして機能する。
【００７６】
そして、第二の実施形態の多点型光センサシステムは、離散的に配置された複数の光センサのセンサ情報を幹線光ファイバを介して収集するセンサシステムにおいて、往復共通の第一の幹線光ファイバ１ａ及び第二の幹線光ファイバ１ｂと、複数の光センサ部２のそれぞれに対応させて第一の幹線光ファイバ１ａの途中に設けられて第一の幹線光ファイバ１ａ側と光センサ部２側とに光パスを切り替えられる光スイッチ３Ａa，３Ｂa，３Ｃa，…及び光センサ部２のそれぞれに対応させて第二の幹線光ファイバ１ｂの途中に設けられて第二の幹線光ファイバ１ｂ側と光センサ部２側とに光パスを切り替えられる光スイッチ３Ａb，３Ｂb，３Ｃb，…と、光センサ部２の動作を制御するための制御信号が重畳されていると共に光センサ部２に入射して変調されるセンサ用光並びに光スイッチ３Ａa…，３Ａb…を動作させる信号に光電変換されるスイッチ用光を第一・第二の幹線光ファイバ１ａ，１ｂに対して送出する送信機と、光センサ部２及び光スイッチ３Ａa…，３Ａb…を動作させるための電気に光電変換される給電用光を第一・第二の幹線光ファイバ１ａ，１ｂに対して送出する給電用光源１３と、光スイッチ３Ａa…，３Ａb…毎に設けられて給電用光を光電変換して電気を出力する給電用光電変換器６Ａa，６Ａbと、給電用光電変換器６Ａa，６Ａbから出力された電気を蓄電して光センサ部２及び光スイッチ３Ａa…，３Ａb…を動作させるための電力として出力する蓄電回路７と、光センサ部２によって変調された光をセンサ情報として受信する受信機１２とを有するようにしている。
【００７７】
また、第二の実施形態では、一つの光センサ部２に対し、当該光センサ部２を第一の幹線光ファイバ１ａに接続させるための光スイッチ（図６の例では情報集約局１０側から順に３Ａa，３Ｂa，３Ｃa，…）と第二の幹線光ファイバ１ｂに接続させるための光スイッチ（同じく３Ａb，３Ｂb，３Ｃb，…）との二つの光スイッチが第一・第二の幹線光ファイバ１ａ，１ｂのそれぞれに一つずつ設けられる。なお、以下の説明においては、第一の幹線光ファイバ１ａに設けられる光スイッチをまとめて、或いは各光スイッチを区別する必要がない場合には単に「光スイッチ３ａ」とも表記し、第二の幹線光ファイバ１ｂに設けられる光スイッチをまとめて、或いは各光スイッチを区別する必要がない場合には単に「光スイッチ３ｂ」とも表記する。
【００７８】
また、二本の幹線光ファイバ１ａ，１ｂを用いるようにするため、第二の実施形態では、第一の実施形態において情報集約局１０内に備えられる機器に加え、ＷＤＭカプラ１５の送出先に入射経路が接続される局内光スイッチ１６が情報集約局１０内に備えられる。局内光スイッチ１６としては、一つの入射経路に対して二つの送出経路を有するものが用いられる。
【００７９】
そして、二本の幹線光ファイバ１ａ，１ｂは局内光スイッチ１６の二つの送出経路のそれぞれに接続される。この局内光スイッチ１６により、ＷＤＭカプラ１５から送出される波長多重光が幹線光ファイバ１ａ或いは幹線光ファイバ１ｂに選択的に入射されると共に、幹線光ファイバ１ａを経てきた光も幹線光ファイバ１ｂを経てきた光もＷＤＭカプラ１５に対して入射される。
【００８０】
また、ノード設備として、第二の実施形態では、図７に示すように、第一の幹線光ファイバ１ａを第一の実施形態における幹線光ファイバ１とした場合のノード設備に加え、上述の通り光スイッチ３ｂが第二の幹線光ファイバ１ｂに設けられ、さらに、光スイッチ３ｂの送出経路のうちの一つ（第二の幹線光ファイバ１ｂ側ではない方の送出経路）と光ファイバを介して入射経路が接続されるＷＤＭカプラ４ｂと、当該ＷＤＭカプラ４ｂの一方の送出経路と光ファイバを介して接続される給電用光電変換器６Ａｂとが更に設けられる。なお、ＷＤＭカプラ４ｂの他方の送出経路は光カプラ５の入射経路と光ファイバを介して接続される。なお、図中の符号３ａは第一の実施形態の光スイッチ３に対応し、同様に、符号４ａはＷＤＭカプラ４に、符号６Ａaは給電用光電変換器６Ａに対応する。
【００８１】
第二の実施形態においてノード設備として新たに追加される機器である光スイッチ３ｂ，ＷＤＭカプラ４ｂ，給電用光電変換器６Ａbの仕組みや働きは、それぞれ、第一の実施形態における光スイッチ３，ＷＤＭカプラ４，給電用光電変換器６Ａと同じである。したがって、第二の実施形態においては、光カプラ５には、ＷＤＭカプラ４ａによって波長分割された波長λsの光が入射されると共にＷＤＭカプラ４ｂによって波長分割された波長λsの光が入射される。また、蓄電回路７は、給電用光電変換器６Ａaから供給される電気を蓄電すると共に給電用光電変換器６Ａbから供給される電気を蓄電する。
【００８２】
また、第二の実施形態においては、光スイッチ駆動部８は、光スイッチ３ａと光スイッチ３ｂとの両方に対して光パスの切り替えの命令を出力する。このとき、同一ノードの光スイッチ３ａと光スイッチ３ｂとは、光スイッチ３ａ，３ｂが両方共に光センサ部２側にパスを設定したり幹線光ファイバ１ａ，１ｂ側にパスを設定したりすることがないように、すなわち、一方が光センサ部２側にパスを設定しているときは他方は幹線光ファイバ側にパスを設定するよう連携動作（以下、排他的切り替えと呼ぶ）するように調整される。
【００８３】
このようにすることにより、情報集約局１０から第一の幹線光ファイバ１ａと第二の幹線光ファイバ１ｂとのどちらに波長多重光を送出するかを選択することにより、或るノードについて、光センサ部２及び給電用光電変換器６Ａa，６Ａbに波長多重光を送出してセンサ情報を収集すると共に光スイッチ３ａ，３ｂの光パスを切り替えること、或いは、波長多重光を当該ノードを通過させることとのどちらかを実行することが可能になる。
【００８４】
そして、第二の実施形態の多点型光センサシステムの制御方法は、図５に示すように、光センサ部２の動作を制御するための制御信号が重畳されていると共に光センサ部２に入射して変調されるセンサ用光と光センサ部２及び光スイッチ３ａ，３ｂを動作させるための電気に光電変換される給電用光とを波長多重して第一の幹線光ファイバ１ａ若しくは第二の幹線光ファイバ１ｂに対して送出するステップ（Ｓ１）と、給電用光が光電変換され蓄電されると共に光スイッチ３ａ，３ｂ及び光センサ部２を動作させるための電力を供給するステップ（Ｓ２）と、センサ用光が光電変換されたものである制御信号に基づいて光センサ部２が起動すると共にセンサ用光が光センサ部２によって変調されてセンサ情報として反射するステップ（Ｓ３）と、光センサ部２によって反射された戻り光を第一の幹線光ファイバ１ａ若しくは第二の幹線光ファイバ１ｂを介して受信するステップ（Ｓ４−１）と、戻り光の変調の有無を元にセンサ情報の収集対象の光センサ部２からの戻り光であるか否かを判別するステップ（Ｓ４−２）と、該判別の結果としてセンサ情報の収集対象の光センサ部２からの戻り光である場合にセンサ情報を第一の幹線光ファイバ１ａ若しくは第二の幹線光ファイバ１ｂを介して収集するステップ（Ｓ４−４）と、Ｓ４−２の判別の結果としてセンサ情報の収集対象の光センサ部２からの戻り光ではない場合にセンサ情報の収集対象の光センサ部２よりも近い光センサ部２からの戻り光であるか否かを判別するステップ（Ｓ４−３）と、該判別の結果としてセンサ情報の収集対象の光センサ部２よりも近い光センサ部２からの戻り光である場合に光スイッチ３ａ，３ｂを動作させる信号に光電変換されるスイッチ用光を第一の幹線光ファイバ１ａ若しくは第二の幹線光ファイバ１ｂに対して送出して光スイッチ３ａ，３ｂの光パスが光センサ部２側から第一の幹線光ファイバ１ａ若しくは第二の幹線光ファイバ１ｂ側に切り替えられるステップ（Ｓ５，Ｓ６）と、Ｓ４−３の判別の結果としてセンサ情報の収集対象の光センサ部２よりも遠い光センサ部２からの戻り光である場合に送信機１１が光を送出する幹線光ファイバ１ａ，１ｂを切り替えるステップ（Ｓ７）とを有するようにしている。
【００８５】
なお、以下に説明する第二の実施形態の多点型光センサシステムの制御方法の作業目的は、二本一組で一つの系統をなす幹線光ファイバ１ａ，１ｂに接続されている複数の光センサ部２のうちの任意のものからセンサ情報を収集することである。
【００８６】
そして、第二の実施形態の多点型光センサシステム並びに多点型光センサシステムの制御方法及び制御プログラムは、システム全体として任意の状態から任意の光センサ部２のセンサ情報の収集を可能にするものであり、第一の実施形態のように初期状態として特定の状態になっていることは必要ではない。具体的には、情報集約局１０内の局内光スイッチ１６が第一の幹線光ファイバ１ａ側と第二の幹線光ファイバ１ｂ側とのどちらに光パスを切り替えていても構わないし、各光スイッチ３ａ，３ｂが幹線光ファイバ１ａ，１ｂ側と光センサ部２側とのどちらに光パスを切り替えていても構わない。
【００８７】
以下では、図８に示す例を用い、同図(Ａ)に示すように光センサ部２Ｂのセンサ情報の収集をした後に、光センサ部２Ｅのセンサ情報の収集をする場合を例に挙げて第二の実施形態の処理を説明する。なお、第二の実施形態においても第一の実施形態のＳ１〜Ｓ６の処理と同様の処理を行うので、同様の処理については第一の実施形態との対応を示し、詳細な説明は省略する。
【００８８】
本実施形態の多点型光センサシステムの制御方法の実行にあたっては、まず、センサ情報の収集対象とする光センサ部２が選定される（Ｓ０）。本例では、センサ情報の収集対象の光センサ部として光センサ部２Ｅが選定される。
【００８９】
図８(Ａ)の状態の後、まず、情報集約局１０内の局内光スイッチ１６が第二の幹線光ファイバ１ｂ側に切り替えられ、情報集約局１０から波長多重されたセンサ用光と給電用光とが送出される（Ｓ１）（光センサ部２Ｅを対象としたセンサ情報の収集のための１回目の光の送出）。なお、センサ用光には制御信号が重畳されている。
【００９０】
図８の例では、第二の幹線光ファイバ１ｂの情報集約局１０に最も近い光スイッチ３Ａbが光センサ部２Ａ側に切り替えられているので、波長多重光は光スイッチ３Ａbによって光センサ部２Ａ側に送出され、給電用光が光電変換されて電気が蓄電回路７に貯められると共に、通信制御部９や光センサ部２Ａや光スイッチ駆動部８や制御用光電変換器６Ｂに対して電力が供給される（Ｓ２；図８(Ｂ)参照）。
【００９１】
また、制御信号光が光電変換されて制御信号が通信制御部９に出力される。通信制御部９は制御信号の内容を確認し、自身と接続している光センサ部２Ａがセンサ情報の収集対象ではないことを判定し、光センサ部２Ａを起動させない。したがって、光センサ部２Ａに入射されたセンサ用光は変調されずにそのまま反射する（Ｓ３）。
【００９２】
そして、光センサ部２Ａによって反射された戻り光が情報集約局１０で受信される（Ｓ４−１）。なお、この処理は、実際には、第一の実施形態におけるＳ４の処理と同様の処理である。
【００９３】
次に、情報集約局１０で受信された戻り光が無変調であるか否かにより、戻り光がＳ０の処理においてセンサ情報の収集対象とした光センサ部２Ｅからのものであるか否かが判別される（Ｓ４−２）。
【００９４】
本例の場合には、今回は、戻り光は無変調であることからセンサ情報の収集対象の光センサ部２Ｅからの戻り光でないと判別されるので（Ｓ４−２：Ｎｏ）、センサ情報の収集対象の光センサ部２Ｅよりも近い光センサ部２からの戻り光であるか否かが判別される（Ｓ４−３）。
【００９５】
本例の場合には、センサ情報の収集対象の光センサ部２Ｅよりも近い光センサ部である光センサ部２Ａからの戻り光であるので（Ｓ４−３：Ｙｅｓ）、情報集約局１０からスイッチ用光が送出される（Ｓ５）。そして、光スイッチ３Ａbの光パスが光センサ部２Ａ側から第二の幹線光ファイバ１ｂ側に切り替えられる（Ｓ６；図８(Ｃ)参照）。
【００９６】
続いて、情報集約局１０から波長多重されたセンサ用光と給電用光とがあらためて送出される（Ｓ１）（光センサ部２Ｅを対象としたセンサ情報の収集のための２回目の光の送出）。
【００９７】
図８の例では、波長多重光は、今回は、第二の幹線光ファイバ１ｂ側に切り替えられている光スイッチ３Ａb及び光スイッチ３Ｂbを通過した後、光センサ部２Ｃ側に切り替えられている光スイッチ３Ｃbによって光センサ部２Ｃ側に送出され、給電用光が光電変換され蓄電回路７に蓄電されて各部へ電力が供給される（Ｓ２）。
【００９８】
また、制御信号光が光電変換されて制御信号が通信制御部９に出力されるものの、光センサ部２Ｃもセンサ情報の収集対象ではないので光センサ部２Ｃは起動されず、光センサ部２Ｃに入射されたセンサ用光は変調されずにそのまま反射する（Ｓ３；図８(Ｃ)参照）。
【００９９】
そして、光センサ部２Ｃによって反射された戻り光が情報集約局１０で受信され（Ｓ４−１）、戻り光がセンサ情報の収集対象の光センサ部２Ｅからのものであるか否かが判別される（Ｓ４−２）。
【０１００】
本例の場合には、今回も、戻り光はセンサ情報の収集対象の光センサ部２Ｅからの戻り光ではなく（Ｓ４−２：Ｎｏ）、かつ、光センサ部２Ｅよりも近い光センサ部である光センサ部２Ｃからの戻り光であるので（Ｓ４−３：Ｙｅｓ）、情報集約局１０からスイッチ用光が送出される（Ｓ５）。そして、光スイッチ３Ｃbの光パスが光センサ部２Ｃ側から第二の幹線光ファイバ１ｂ側に切り替えられる（Ｓ６；図８(Ｄ)参照）。
【０１０１】
続いて、情報集約局１０から波長多重されたセンサ用光と給電用光とがあらためて送出される（Ｓ１）（光センサ部２Ｅを対象としたセンサ情報の収集のための３回目の光の送出）。
【０１０２】
図８の例では、波長多重光は、今回は、第二の幹線光ファイバ１ｂ側に切り替えられている光スイッチ３Ａb，３Ｂb，３Ｃb，３Ｄbを通過した後、光センサ部２Ｅ側に切り替えられている光スイッチ３Ｅbによって光センサ部２Ｅ側に送出され、給電用光が光電変換され蓄電回路７に蓄電されて各部へ電力が供給される（Ｓ２；図８(Ｄ)参照）。
【０１０３】
また、制御信号光が光電変換されて制御信号が通信制御部９に出力される。そして、光センサ部２Ｅはセンサ情報の収集対象であるので、通信制御部９は光センサ部２Ｅに対して動作信号を出力する。そして、光センサ部２Ｅが起動すると共に、光センサ部２Ｅに入射されたセンサ用光が変調されてセンサ情報として反射される（Ｓ３）。
【０１０４】
そして、光センサ部２Ｅによって反射された戻り光が情報集約局１０で受信され（Ｓ４−１）、戻り光がセンサ情報の収集対象の光センサ部２Ｅからのものであるか否かが判別される（Ｓ４−２）。
【０１０５】
本例の場合には、今回は、センサ情報の収集対象の光センサ部２Ｅからの戻り光であるので（Ｓ４−２：Ｙｅｓ）、光センサ部２Ｅのセンサ情報の収集が行われる（Ｓ４−４）。なお、この処理は、実際には、第一の実施形態におけるＳ４の処理と同様の処理である。そして、Ｓ０の処理においてセンサ情報の収集対象として選定された光センサ部２Ｅに対する処理が終了する（ＥＮＤ）。
【０１０６】
このように、第二の実施形態によれば、システム全体として任意の状態から任意の光センサ部２のセンサ情報の収集が可能である。また、第二の実施形態の場合には、動作の都度に給電用光が送出されて光スイッチ３ａ，３ｂに必要な動作をさせるので、幹線光ファイバ１ａ，１ｂに接続されている光センサ部２の個数や光センサ一個あたりの情報収集に要する時間に関係なく、光スイッチを動作させるための電力を長時間保持しておくための電池が不要である。
【０１０７】
なお、上述の例では、第二の幹線光ファイバ１ｂ上の光スイッチ３ｂを順に第二の幹線光ファイバ１ｂ側に切り替えるようにして光センサ部２Ｅまで光パスを構成して当該光センサ部２Ｅのセンサ情報の収集を行うようにしているが（言い換えると、光パスを構成する幹線として第一の幹線光ファイバ１ａよりも第二の幹線光ファイバ１ｂを優先させている）、光パスを構成する幹線として第一の幹線光ファイバ１ａを優先させたとしても光センサ部２Ｅのセンサ情報の収集を行うことは可能である。
【０１０８】
すなわち、図８に示す例において光パスの構成幹線として第一の幹線光ファイバ１ａを優先させた場合には当初は光センサ部２Ｅと接続する光スイッチ３Ｅａを通過して更に先の光センサ部２に情報集約局１０からの波長多重光が入射されることになる。この場合、センサ情報の収集対象の光センサ部２Ｅよりも情報集約局１０から遠い地点の光センサ部２からの戻り光が受信される（Ｓ３−３：Ｎｏ）。このことは言い換えると、光センサ部２Ｅと接続する第一の幹線光ファイバ１ａ上の光スイッチ３Ｅaは第一の幹線光ファイバ１ａ側に光パスが切り替えられており、その結果、排他的動作の効果として光センサ部２Ｅと接続する第二の幹線光ファイバ１ｂ上の光スイッチ３Ｅbは光センサ部２Ｅ側にパスが切り替えられているので、第二の幹線光ファイバ１ｂを経由すれば光センサ部２Ｅに対して波長多重光を入射させることができるということである。そこで、光パスの構成幹線として第二の幹線光ファイバ１ｂを優先させるため、局内光スイッチ１６を第二の幹線光ファイバ１ｂ側に切り替え（Ｓ６）、波長多重光を光スイッチ３Ｅbまで到達させて光センサ部２Ｅに入射させると共にセンサ情報の収集を行うことが可能になる。
【０１０９】
ここで、第二の実施形態の多点型光センサシステムも、第一の実施形態と同様に、送信機１１，受信機１２，給電用光源１３，局内光スイッチ１６の動作を管理・制御したり記録装置として機能したりする制御装置が情報集約局１０内に設けられ、情報集約局１０内の各機器に対して動作命令を出力したり、必要な情報をメモリなどに一時的に記憶したり記録媒体に保存用に記録したりする。
【０１１０】
そして、第二の実施形態の多点型光センサシステムの制御方法を実施するプログラムをコンピュータ上で実行することによって当該コンピュータを上記制御装置として機能させるようにしても良い。
【０１１１】
コンピュータを上記制御装置として機能させるための多点型光センサシステム制御プログラム２７を実行するための制御装置２０の全体構成を図９に示す。この制御装置２０は、制御部２１、記憶部２２、入力部２３、表示部２４及びメモリ２５を備え相互にバス等の信号回線により接続されている。また、制御装置２０と送信機１１，受信機１２，給電用光源１３，局内光スイッチ１６とがバス等の信号回線によって接続されており、その信号回線を介して相互にデータや制御指令等の信号の送受信（即ち出入力）が行われる。
【０１１２】
制御部２１は記憶部２２に記憶されている多点型光センサシステム制御プログラム２７によって制御装置２０全体の制御並びに多点型光センサシステムの制御に係る演算を行うものであり、例えばＣＰＵ（即ち中央演算処理装置）である。記憶部２２は少なくともデータやプログラムを記憶可能な記憶手段であり、例えばハードディスクである。メモリ２５は制御部２１が各種の制御や演算を実行する際の作業領域であるメモリ空間となるものであり、例えばＲＡＭ（Ｒandom  Ａccess  Ｍemory の略）である。
【０１１３】
入力部２３は少なくとも作業者の命令を制御部２１に与えるためのインターフェイスであり、例えばキーボードである。
【０１１４】
表示部２４は制御部２１の制御により文字や図形等の描画・表示を行うものであり、例えばディスプレイである。
【０１１５】
そして、多点型光センサシステム制御プログラム２７を実行することによって制御装置２０の制御部２１には、以下の各部が構成される。
【０１１６】
すなわち、Ｓ０の処理を行うものとして、センサ情報の収集対象として選定された光センサ部２（以下、情報収集対象光センサ部２と呼ぶ）の識別子が入力部２３を介して入力された場合に、当該入力を受けて当該識別子の情報をメモリ２５に記憶させる手段としての光センサ部選定部２１ａが構成される。
【０１１７】
また、Ｓ１の処理を行うものとして、メモリ２５に記憶された光センサ部２の識別子の情報を含めた制御信号を重畳させたセンサ用光を送出する指令を送信機１１に出力する手段としてのセンサ用光送出部２１ｂ、及び、給電用光を送出する指令を給電用光源１３に出力する手段としての給電用光送出部２１ｃが構成される。
【０１１８】
また、Ｓ４−２及びＳ４−３の処理を行うものとして、光センサ部２によって反射された戻り光の変調の有無を元に情報収集対象光センサ部２からの戻り光であるか否かを判別し、情報収集対象光センサ部２からの戻り光である場合に当該光センサ部２からのセンサ情報を収集する指令をセンサ情報収集部２１ｅに対して出力し、一方、情報収集対象光センサ部２からの戻り光ではない場合に情報収集対象光センサ部２よりも近い光センサ部２からの戻り光であるか否かを更に判別し、近い光センサ部２からの戻り光であるとの判別結果をスイッチ用光送出部２１ｆに出力し、近い光センサ部２からの戻り光ではないとの判別結果を局内光スイッチ切替部２１ｇに出力する手段としての光センサ部判別部２１ｄが構成される。
【０１１９】
また、Ｓ４−４の処理を行うものとして、光センサ部判別部２１ｄから出力された光センサ部２からのセンサ情報を収集する指令に基づいて受信機１２が受信しているセンサ情報を収集して記憶部１２に保存させるセンサ情報収集部２１ｅが構成される。
【０１２０】
また、Ｓ５の処理を行うものとして、光センサ部判別部２１ｄから出力された近い光センサ部２からの戻り光であるとの判別結果に基づいてスイッチ用光を送出する指令を送信機１１に出力するスイッチ用光送出部２１ｆが構成される。
【０１２１】
さらに、Ｓ７の処理を行うものとして、光センサ部判別部２１ｄから出力された近い光センサ部２からの戻り光ではないとの判別結果に基づいて光パスを切り替える指令を局内光スイッチ１６に出力する局内光スイッチ切替部２１ｇが構成される。
【０１２２】
上述の多点型光センサシステム制御プログラム２７をコンピュータ（即ち制御装置２０）上で実行することによって、第二の実施形態の多点型光センサシステムを制御し、各光センサ部２の情報を収集することができる。
【０１２３】
以上のように構成された本発明の多点型光センサシステム並びに多点型光センサシステムの制御方法及び制御プログラムによれば、幹線光ファイバ１から光センサ部２に光を入射させる際に光パスの切り替え器として光スイッチ３を用いるようにしているので、光カプラを用いた場合のような光の分岐損失がなく、一本の幹線光ファイバ１に接続することができる光センサ部の個数を光カプラを用いた場合と比べて大幅に増やすことができる。
【０１２４】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【０１２５】
例えば、第二の実施形態では、任意の光センサ部として光センサ部２Ｅのみのセンサ情報を収集することを前提として説明したが、第二の実施形態の多点型光センサシステムにおいても、第一の実施形態と同様に全ての光センサ部２に対して順にセンサ情報の収集の処理を行うようにしても勿論良い。
【０１２６】
また、第二の実施形態では、情報集約局１０の設備として送信機１１，受信機１２，給電用光源１３，光カプラ１４，ＷＤＭカプラ１５からなる構成を一組設けると共に局内光スイッチ１６を用いて光の線路について第一の幹線光ファイバ１ａと第二の幹線光ファイバ１ｂとを選択するようにしているが、これに限られず、第一の幹線光ファイバ１ａと第二の幹線光ファイバ１ｂとのそれぞれに対して送信機１１，受信機１２，給電用光源１３，光カプラ１４，ＷＤＭカプラ１５からなる構成を一組ずつ設けるようにして局内光スイッチ１６を用いない構成にしても良い。
【符号の説明】
【０１２７】
１    幹線光ファイバ
２    光センサ部
３    光スイッチ
４    波長分割多重カプラ
５    光カプラ
６Ａ  給電用光電変換器
６Ｂ  制御用光電変換器
７    蓄電回路
８    光スイッチ駆動部
９    通信制御部
１０    情報集約局
１１    送信機
１２    受信機
１３    給電用光源
１６    局内光スイッチ
【図１】
2011196794.tif 000003
【図２】
2011196794.tif 000004
【図３】
2011196794.tif 000005
【図４】
2011196794.tif 000006
【図５】
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【図６】
2011196794.tif 000008
【図７】
2011196794.tif 000009
【図８】
2011196794.tif 000010
【図９】
2011196794.tif 000011
【図１０】
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