(57)【要約】【課題】デジタル信号を取り扱うデジタル回路を保証することができるデジタル回路保証技術を提供する。【解決手段】デジタル回路保証システム１は、信号取得部３により取得されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する第１変換回路４と、第１変換回路４から出力されるデジタル信号に基づく処理結果をデジタル信号で出力するデジタル回路５と、信号取得部３により取得されたアナログ信号に基づく処理結果をアナログ信号で出力するアナログ回路７と、アナログ回路７から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する第２変換回路８と、デジタル回路５から出力されるデジタル信号と第２変換回路８から出力されるデジタル信号とを比較する比較部１３と、比較部１３で比較された結果に基づいて、デジタル回路５から出力されるデジタル信号が正常であるか否かを判定する信号判定部１４とを備える。【選択図】  図１
2019016874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に変化する量で表されるアナログ信号を取得する信号取得部と、
前記信号取得部により取得されたアナログ信号を離散的な量で表されるデジタル信号に変換して出力する第１変換回路と、
前記第１変換回路から出力されるデジタル信号に基づいて処理を実行し、その処理結果をデジタル信号で出力するデジタル回路と、
前記信号取得部により取得されたアナログ信号に基づいて処理を実行し、その処理結果をアナログ信号で出力するアナログ回路と、
前記アナログ回路から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する第２変換回路と、
前記デジタル回路から出力されるデジタル信号と前記第２変換回路から出力されるデジタル信号とを比較する比較部と、
前記比較部で比較された結果に基づいて、前記デジタル回路から出力されるデジタル信号が正常であるか否かを判定する信号判定部と、
を備えるデジタル回路保証システム。
【請求項２】
少なくとも前記アナログ回路が正常であるか否かを判定する回路判定部を備える請求項１に記載のデジタル回路保証システム。
【請求項３】
前記信号判定部の判定に基づいて前記デジタル回路の異常を知らせる警報を出力する警報部と、
前記アナログ回路が正常であるときに前記警報部を接続状態にし、前記アナログ回路が異常であるときに前記警報部を非接続状態にする接続スイッチと、
を備える請求項１または請求項２に記載のデジタル回路保証システム。
【請求項４】
前記デジタル回路から出力されるデジタル信号の出力先となる信号出力部と、
前記デジタル回路に異常があるときに、前記信号出力部に出力される信号を前記第２変換回路から出力されるデジタル信号に切り換える出力切換部と、
を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のデジタル回路保証システム。
【請求項５】
前記デジタル回路から出力されるデジタル信号の出力先となる信号出力部と、
前記デジタル回路の動作および前記アナログ回路の動作に基づいて、前記信号出力部に出力される信号を選択する信号選択回路と、
前記信号出力部に出力される信号を前記信号選択回路が選択した信号に切り換える出力切換部と、
を備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のデジタル回路保証システム。
【請求項６】
前記出力切換部は、前記デジタル回路の動作が異常であるときに前記信号出力部に出力される信号を前記第２変換回路から出力されるデジタル信号に切り換え、その後に前記デジタル回路の動作が正常になったときに前記信号出力部に出力される信号を前記デジタル回路から出力されるデジタル信号に切り換える請求項５に記載のデジタル回路保証システム。
【請求項７】
放射性物質の取扱施設の安全系に設けられ、対象物から放たれる放射線を検出したときにアナログ信号を出力する放射線検出器を備え、
前記信号取得部は、前記放射線検出器から出力されるアナログ信号を取得する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のデジタル回路保証システム。
【請求項８】
前記アナログ回路の処理結果で要求される精度は、前記デジタル回路の処理結果で要求される精度よりも低い請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のデジタル回路保証システム。
【請求項９】
連続的に変化する量で表されるアナログ信号を信号取得部が取得するステップと、
前記信号取得部により取得されたアナログ信号を第１変換回路が離散的な量で表されるデジタル信号に変換して出力するステップと、
前記第１変換回路から出力されるデジタル信号に基づいてデジタル回路が処理を実行し、その処理結果をデジタル信号で出力するステップと、
前記信号取得部により取得されたアナログ信号に基づいてアナログ回路が処理を実行し、その処理結果をアナログ信号で出力するステップと、
前記アナログ回路から出力されるアナログ信号を第２変換回路がデジタル信号に変換して出力するステップと、
前記デジタル回路から出力されるデジタル信号と前記第２変換回路から出力されるデジタル信号とを比較部が比較するステップと、
前記比較部で比較された結果に基づいて、前記デジタル回路から出力されるデジタル信号が正常であるか否かを信号判定部が判定するステップと、
を含むデジタル回路保証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、デジタル信号を取り扱うデジタル回路を保証するデジタル回路保証技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原子力プラントなどの安全系には、プログラマブルロジック素子などのマイクロチップでデジタル回路が構成される。このような安全系では、高い信頼性が求められるので、複数のデジタル回路を構成して冗長化されたシステム構成にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５６８１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
デジタル回路を用いたシステムの信頼性を確保するためには、システムで用いられるデジタル回路で実行される処理内容の全てを把握する必要がある。しかしながら、デジタル回路に用いられるマイクロチップの回路構成およびソフトウェアのソースコードの全てを確認し、かつ様々な条件下で生じる処理内容の全てを把握することは困難である。また、ソフトウェアにバグがある場合には、デジタル回路を冗長化しても対処することができないという課題がある。
【０００５】
本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、デジタル信号を取り扱うデジタル回路を保証することができるデジタル回路保証技術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】
【０００６】
本発明の実施形態に係るデジタル回路保証システムは、連続的に変化する量で表されるアナログ信号を取得する信号取得部と、前記信号取得部により取得されたアナログ信号を離散的な量で表されるデジタル信号に変換して出力する第１変換回路と、前記第１変換回路から出力されるデジタル信号に基づいて処理を実行し、その処理結果をデジタル信号で出力するデジタル回路と、前記信号取得部により取得されたアナログ信号に基づいて処理を実行し、その処理結果をアナログ信号で出力するアナログ回路と、前記アナログ回路から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する第２変換回路と、前記デジタル回路から出力されるデジタル信号と前記第２変換回路から出力されるデジタル信号とを比較する比較部と、前記比較部で比較された結果に基づいて、前記デジタル回路から出力されるデジタル信号が正常であるか否かを判定する信号判定部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態により、デジタル信号を取り扱うデジタル回路を保証することができるデジタル回路保証技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態のデジタル回路保証システムを示す構成図。
【図２】第１実施形態のデジタル回路保証方法を示すフローチャート。
【図３】第２実施形態のデジタル回路保証システムを示す構成図。
【図４】第２実施形態のデジタル回路保証方法を示すフローチャート。
【図５】第２実施形態のデジタル回路保証方法を示すフローチャート。
【図６】第３実施形態のデジタル回路保証システムを示す構成図。
【図７】第３実施形態のデジタル回路保証方法を示すフローチャート。
【図８】第３実施形態のデジタル回路保証方法を示すフローチャート。
【図９】第４実施形態のデジタル回路保証システムを示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。まず、第１実施形態のデジタル回路保証システムについて図１から図２を用いて説明する。以下、図１の符号１は、デジタル回路保証システムである。このデジタル回路保証システム１は、放射線のモニタリングを行うシステムである。
【００１０】
デジタル回路保証システム１は、原子力発電所または核燃料取扱施設などの放射性物質を取り扱う施設に設けられる。このような施設の安全系には、配管または装置などの所定の対象物Ｔから放たれる放射線Ｒを検出するための放射線検出器２が設けられている。そして、この放射線検出器２で検出された線量に基づいて、放射能汚染の監視または作業員の被ばく量の管理を行うようにしている。
【００１１】
一般に、安全系には、デジタル回路が搭載されたＰＬＤ（Programmable Logic Device）などの装置が用いられる。デジタル回路を用いることで、小型で精度の高い装置を構成できる。例えば、放射線検出器２から出力される検出情報を含むアナログ信号を、デジタル信号に変換した後にデジタル回路で処理を行うようにしている。このデジタル回路では、ＣＰＵなどが事前に定められた命令セットに従って、論理演算および数値演算を行うようにしている。
【００１２】
しかしながら、このようなデジタル回路では、その処理内容の全てを把握しても、実際に使用したときに処理結果が変動する場合がある。特に、デジタル回路で実行されるデジタル処理は、基本的に離散値処理であるため、ソフトウェアまたはハードウェアの欠陥により、或る特定の条件で特異な出力が生じる場合がある。例えば、特定の値で大きく異なる結果を出力してしまう場合がある。また、デジタル回路の開発試験時に生じていない事象が、デジタル回路を現場に設置した後に生じる場合もある。このような、デジタル回路の機能がコーディングミス等の原因によって損なわれることによって、その処理結果を用いる複数の後段処理に対して故障要因になることを共通原因故障（Common Cause Failure）と称する。ソフトウェアに起因する共通原因故障が生じた場合、故障の原因特定が困難である。
【００１３】
原子力発電所などで放射性物質の監視を行って安全を確保するシステムにデジタル回路を採用する場合には、共通原因故障を引き起こさないことを予め検証する必要がある。ここで、信号の処理が全てのケースにおいて正しく機能することを確認するためには、膨大な検証工数がかかる。また、原子力規制委員会などの規制当局に対する説明性を担保しなければ、システムを設置する許可がされないリスクがある。
【００１４】
近年、こうしたデジタル回路を安全系に用いる場合に、規制当局による規制が強化されている。そこで、本実施形態では、デジタル回路の保証の指標となるアナログ回路を並設することで、デジタル回路の保証をするとともに規制当局に対する説明性を担保する。
【００１５】
図１に示すように、デジタル回路保証システム１は、放射線検出器２と、この放射線検出器２から出力されるアナログ信号を取得する信号取得部３と、この信号取得部３により取得されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するアナログ−デジタル変換回路としての第１変換回路４と、この第１変換回路４から出力されるデジタル信号に基づいて処理を実行し、その処理結果をデジタル信号で出力するデジタル回路５と、デジタル回路５から出力されるデジタル信号の出力先となる信号出力部６とを備える。
【００１６】
また、デジタル回路保証システム１は、信号取得部３により取得されたアナログ信号に基づいて処理を実行し、その処理結果をアナログ信号で出力するアナログ回路７と、このアナログ回路から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するアナログ−デジタル変換回路としての第２変換回路８と、デジタル回路の処理に基づく信号の値とアナログ回路の処理に基づく信号の値とを比較する処理結果比較回路９と、デジタル回路５の異常を知らせる警報を出力する警報部１０と、処理結果比較回路９と警報部１０とを接続する接続スイッチ１１と、アナログ回路７の異常を知らせる通知を出力する通知部１２を備える。
【００１７】
また、信号取得部３から出力されるアナログ信号は、途中で分岐されて第１変換回路４とアナログ回路７との両方に入力される。つまり、第１変換回路４とアナログ回路７とに、同一のアナログ信号が同時に入力される。さらに、デジタル回路５から出力されるデジタル信号は、途中で分岐されて信号出力部６と処理結果比較回路９との両方に入力される。つまり、信号出力部６と処理結果比較回路９とに、同一のデジタル信号が同時に入力される。また、信号出力部６は、図示しない外部の上位システムと接続されている。この上位システムの管理者が、放射線検出器２で検出された検出値を把握することができる。
【００１８】
本実施形態において、アナログ信号とは、連続的に変化する量で表される信号である。また、デジタル信号とは、離散的な量で表される信号である。なお、デジタル回路５から出力される信号を第１デジタル信号と称し、第２変換回路８から出力される信号を第２デジタル信号と称する。なお、第２変換回路８から出力された第２デジタル信号は、処理結果比較回路９に入力される。
【００１９】
また、デジタル回路５とアナログ回路７は、同一の処理を行う。例えば、放射線検出器２で検出した放射線の計数率の計算をしたり、所定の周波数の変換処理をしたりする。また、アナログ回路７の処理結果で要求される精度は、デジタル回路５の処理結果で要求される精度よりも低いものとなっている。このようにすれば、デジタル回路５の処理結果で要求される精度を維持しつつ、アナログ回路７の規模を縮小化してシステム全体のコストダウンを図ることができる。
【００２０】
処理結果比較回路９は、デジタル回路５から出力される第１デジタル信号と第２変換回路８から出力される第２デジタル信号とを比較する比較部１３と、この比較部１３で比較された結果に基づいて、デジタル回路５から出力される第１デジタル信号が正常であるか否かを判定する信号判定部１４と、アナログ回路７が正常に動作しているか否かを判定する回路判定部１５とを備える。
【００２１】
比較部１３は、デジタル回路５から出力される第１デジタル信号が示す値と、第２変換回路８から出力される第２デジタル信号が示す値とを比較し、その差分を算出する。信号判定部１４は、比較部１３で算出された差分が閾値以上か否かを判定する。なお、この閾値は、予め管理者に任意に設定した判定値である。比較部１３で算出された差分が閾値以上である場合に、デジタル回路５の処理結果が正常になされなかったものとし、処理結果比較回路９が、警報部１０に警報を発する旨を指示する信号を出力する。
【００２２】
なお、設定される閾値は、比較される２つの値のずれを示す情報である。また、閾値は、固定的な値でなくても良く、アナログ回路７の処理結果に合わせて変動される値であっても良い。また、第１デジタル信号と第２デジタル信号との差分を比較する態様のみならず、第１デジタル信号が異常と判定される上限値および下限値を設定しても良い。第１デジタル信号が上限値以上である場合に異常と判定し、かつ第１デジタル信号が下限値以下である場合に異常と判定しても良い。さらに、これら上限値および下限値は、アナログ回路７の処理結果に合わせて変動される値であっても良い。また、比較対象とされる第１デジタル信号と第２デジタル信号とが対数である場合には、その対数に合った閾値となるように、この閾値を変動させて用いる。
【００２３】
回路判定部１５は、アナログ回路７の異常（故障）を判定する。例えば、アナログ回路７の処理に基づいて、第２変換回路８から出力される第２デジタル信号の値が、非常に高い値または非常に低い値であるときに故障と判定する。また、短絡またはヒューズが飛んだことに起因して、第２デジタル信号が出力されないことも故障と判定する要素となる。このようにすれば、デジタル回路５の保証の指標となるアナログ回路７を保証することができるので、システムの信頼性を向上させることができる。
【００２４】
警報部１０は、処理結果比較回路９から指示信号が入力されたこと、つまり、信号判定部１４の判定に基づいて、デジタル回路５の異常を知らせる警報を出力する。この警報に基づいて、管理者は、デジタル回路５に異常があることを把握することができる。なお、この警報は、信号出力部６に接続された上位システムに向けて出力されても良い。そして、上位システムは、警報が出力されたときに信号出力部６を介して取得したデジタル信号に基づく値を無効としても良い。
【００２５】
通知部１２は、処理結果比較回路９から指示信号が入力されたこと、つまり、回路判定部１５の判定に基づいて、アナログ回路７の異常を知らせる通知を出力する。この通知に基づいて、管理者は、アナログ回路７に異常があることを把握することができる。なお、この通知は、信号出力部６に接続された上位システムに向けて出力されても良い。そして、上位システムは、通知が出力されたときに信号出力部６を介して取得したデジタル信号に基づく値を無効としても良い。
【００２６】
接続スイッチ１１（バイパススイッチ）は、管理者が手動で操作可能なスイッチである。接続スイッチ１１を管理者がＯＮにすることで、アナログ回路７が正常であるときに、処理結果比較回路９と警報部１０とを接続状態にすることができる。この接続状態のときに、処理結果比較回路９における判定に基づいて、警報部１０が所定の警報を出力する。
【００２７】
また、アナログ回路７が異常であるときに、接続スイッチ１１を管理者がＯＦＦにすることで、処理結果比較回路９と警報部１０とを非接続状態にする。この非接続状態にすることで、警報部１０から警報が出力されないようにできる。
【００２８】
このようにすれば、アナログ回路７に異常があり、信号判定部１４が誤判定をしてしまう場合に警報を出力しないようにできる。なお、接続スイッチ１１は、管理者が手動で接続状態を変更できるもののみならず、回路判定部１５による判定に基づいて、接続状態を変更するものであっても良い。
【００２９】
このデジタル回路保証システム１を放射性物質の取扱施設の安全系に用いることで、原子力プラントのような高い信頼性を有する安全系の保証を行うことができる。
【００３０】
なお、アナログ回路７の精度は、デジタル回路５の処理結果と比較できる程度のものであれば良い。つまり、アナログ回路７は、デジタル回路５を保証するための最低限の性能を有する設計であれば良い。このようにすれば、デジタル回路保証システム１のハードウェアの制約を緩和させることができる。
【００３１】
次に、デジタル回路保証システム１が実行するデジタル回路保証方法について図２のフローチャートを用いて説明する。なお、図１に示すブロック図を適宜参照する。以下のフローチャートの各ステップの説明にて、例えば「ステップＳ１１」と記載する箇所を「Ｓ１１」と略記する。
【００３２】
図２に示すように、まず、信号取得部３は、放射線検出器２が放射線を検出したときに出力するアナログ信号を取得する（Ｓ１１）。この信号取得部３が取得したアナログ信号は、第１変換回路４とアナログ回路７との両方に入力される。
【００３３】
次に、第１変換回路４は、信号取得部３から入力されたアナログ信号を第１デジタル信号に変換する（Ｓ１２）。そして、第１変換回路４は、変換された第１デジタル信号をデジタル回路５に出力する。次に、デジタル回路５は、第１変換回路４から出力された第１デジタル信号に基づいてデジタル処理を実行する（Ｓ１３）。そして、デジタル回路５は、処理後の第１デジタル信号を処理結果比較回路９に出力する。なお、この第１デジタル信号は、途中で分岐されて信号出力部６に向けて出力される（Ｓ１４）。
【００３４】
また、アナログ回路７は、信号取得部３から入力されたアナログ信号に基づいてアナログ処理を実行する（Ｓ１５）。そして、アナログ回路７は、処理後のアナログ信号を第２変換回路８に出力する。次に、第２変換回路８は、アナログ回路７から入力されたアナログ信号を第２デジタル信号に変換する（Ｓ１６）。そして、第２変換回路８は、変換された第２デジタル信号を処理結果比較回路９に出力する。
【００３５】
次に、処理結果比較回路９の回路判定部１５は、アナログ回路７が正常に動作しているか否かを判定する（Ｓ１７）。ここで、アナログ回路７が正常に動作している場合（Ｓ１７がＹＥＳ）は、Ｓ１９に進む。一方、アナログ回路７が正常に動作していない場合（Ｓ１７がＮＯ）は、処理結果比較回路９が通知部１２に指示信号を出力し、この通知部１２がアナログ回路７の異常を知らせる回路異常通知を出力する（Ｓ１８）。その後にＳ１９に進む。
【００３６】
Ｓ１９にて処理結果比較回路９の比較部１３は、デジタル回路５から入力された第１デジタル信号が示す値と、第２変換回路８から入力された第２デジタル信号が示す値とを比較し、その差分を算出する。
【００３７】
次に、処理結果比較回路９の信号判定部１４は、比較部１３で比較された値の差分が閾値以上か否かを判定する（Ｓ２０）。ここで、比較された値の差分が閾値未満である場合（Ｓ２０がＮＯ）は、処理を終了する。一方、比較された値の差分が閾値以上である場合（Ｓ２０がＹＥＳ）は、処理結果比較回路９が警報部１０に指示信号を出力し、この警報部１０が第１デジタル信号に異常があることを示す信号異常警報を出力し（Ｓ２１）、処理を終了する。
【００３８】
なお、接続スイッチ１１がＯＮであり、処理結果比較回路９と警報部１０とが接続状態である場合は、処理結果比較回路９が警報部１０に指示信号を出力したときに、警報部１０から警報が出力される。一方、接続スイッチ１１がＯＦＦであり、処理結果比較回路９と警報部１０とが非接続状態である場合は、処理結果比較回路９が警報部１０に指示信号を出力したとしても、警報部１０から警報が出力されない。
【００３９】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態のデジタル回路保証システム１Ａについて図３から図５を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００４０】
図３に示すように、第２実施形態のデジタル回路保証システム１Ａは、前述した第１実施形態の構成に加えて、デジタル回路５の動作およびアナログ回路７の動作に基づいて、信号出力部６に出力される信号を選択する信号選択回路１６と、信号出力部６に出力される信号を信号選択回路１６が選択した信号に切り換える出力切換部１７とを備える。
【００４１】
なお、第２実施形態では、デジタル回路５またはアナログ回路７が正常に動作しているか否かを判定する回路判定部１５Ａが信号選択回路１６に設けられる。さらに、デジタル回路５またはアナログ回路７の異常を知らせる通知を出力する通知部１２Ａが信号選択回路１６に接続される。
【００４２】
デジタル回路５から出力される第１デジタル信号は、途中で分岐されて出力切換部１７と処理結果比較回路９との両方に入力される。さらに、第２変換回路８から出力される第２デジタル信号は、途中で分岐されて出力切換部１７と処理結果比較回路９との両方に入力される。出力切換部１７は、第１デジタル信号または第２デジタル信号のいずれか一方を信号出力部６に向けて出力する。この出力切換部１７が出力する信号は、信号選択回路１６により選択される。
【００４３】
信号選択回路１６は、デジタル回路５から動作状態を示す信号が入力されるとともに、アナログ回路７から動作状態を示す信号が入力される。さらに、処理結果比較回路９が警報部１０に出力する指示信号が、途中で分岐されて信号選択回路１６に入力される。信号選択回路１６の回路判定部１５Ａは、これら入力される信号に基づいて、デジタル回路５またはアナログ回路７が正常に動作しているか否かを判定することができる。
【００４４】
信号選択回路１６は、デジタル回路５が正常に動作している場合に、信号出力部６に出力される信号を、デジタル回路５から出力される第１デジタル信号とする。一方、デジタル回路５が正常に動作しておらず、かつアナログ回路７が正常に動作している場合に、信号出力部６に出力される信号を、第２変換回路８から出力される第２デジタル信号とする。なお、デジタル回路５とアナログ回路７の両方が正常に動作している場合は、デジタル回路５から出力される第１デジタル信号を優先する。この信号選択回路１６が選択した信号に基づいて、出力切換部１７が信号出力部６に向けて出力する信号が適宜切り換えられる。
【００４５】
このようにすれば、デジタル回路５の動作およびアナログ回路７の動作に応じて、適切な信号が信号出力部６に出力されるように切り換えられるので、システムの稼働を継続させることができる。なお、信号選択回路１６は、デジタル回路５およびアナログ回路７から入力される信号に基づいて、信号出力部６に出力される信号を選択しても良いし、信号判定部１４の判定に基づいて、信号出力部６に出力される信号を選択しても良い。
【００４６】
出力切換部１７は、デジタル回路５の動作が異常であるときに、信号出力部６に出力される信号を第２変換回路８から出力される第２デジタル信号に切り換え、その後にデジタル回路５の動作が正常になったときに、信号出力部６に出力される信号をデジタル回路５から出力される第１デジタル信号に切り換える。このようにすれば、アナログ回路７の処理に基づく信号が信号出力部６に出力されるように切り換えられた後に、デジタル回路５が正常に戻った場合に、このデジタル回路５の処理に基づく信号が信号出力部６に出力される状態に戻すことができる。
【００４７】
なお、出力切換部１７は、管理者が手動で切り換えられるものであっても良い。例えば、警報部１０の警報または通知部１２Ａの通知に基づいて、管理者がデジタル回路５またはアナログ回路７の動作の異常を認識して出力切換部１７の操作を行っても良い。このようにすれば、デジタル回路５に異常がある場合であっても、アナログ回路７の処理に基づく第２デジタル信号が信号出力部６に出力されるように切り換えられるので、システムの稼働を継続させることができる。
【００４８】
次に、デジタル回路保証システム１Ａが実行するデジタル回路保証方法について図４から図５のフローチャートを用いて説明する。
【００４９】
図４に示すように、まず、信号取得部３は、放射線検出器２が放射線を検出したときに出力するアナログ信号を取得する（Ｓ３１）。この信号取得部３が取得したアナログ信号は、第１変換回路４とアナログ回路７との両方に入力される。
【００５０】
次に、第１変換回路４は、信号取得部３から入力されたアナログ信号を第１デジタル信号に変換する（Ｓ３２）。そして、第１変換回路４は、変換された第１デジタル信号をデジタル回路５に出力する。次に、デジタル回路５は、第１変換回路４から出力された第１デジタル信号に基づいてデジタル処理を実行する（Ｓ３３）。そして、デジタル回路５は、処理後の第１デジタル信号を処理結果比較回路９に出力する。なお、この第１デジタル信号は、途中で分岐されて出力切換部１７に向けて出力される。さらに、デジタル回路５が正常に動作しているか否かを示す信号が、信号選択回路１６に入力される。
【００５１】
また、アナログ回路７は、信号取得部３から入力されたアナログ信号に基づいてアナログ処理を実行する（Ｓ３４）。そして、アナログ回路７は、処理後のアナログ信号を第２変換回路８に出力する。次に、第２変換回路８は、アナログ回路７から入力されたアナログ信号を第２デジタル信号に変換する（Ｓ３５）。そして、第２変換回路８は、変換された第２デジタル信号を処理結果比較回路９に出力する。なお、この第２デジタル信号は、途中で分岐されて出力切換部１７に向けて出力される。さらに、アナログ回路７が正常に動作しているか否かを示す信号が、信号選択回路１６に入力される。
【００５２】
次に、信号選択回路１６の回路判定部１５Ａは、アナログ回路７が正常に動作中であるか否かを判定する（Ｓ３６）。この判定は、アナログ回路７から入力される動作状態を示す信号、つまり、機械的な故障（タイマーエラーまたは電圧異常など)の判定である。ここで、アナログ回路７が正常に動作中でない場合（Ｓ３６がＮＯ）は、信号選択回路１６が通知部１２Ａに指示信号を出力し、この通知部１２Ａがアナログ回路７の異常を知らせる回路異常通知を出力する（Ｓ３７）。そして、後述のＳ４３に進む。一方、アナログ回路７が正常に動作中である場合（Ｓ３６がＹＥＳ）は、Ｓ３８に進む。
【００５３】
Ｓ３８にて処理結果比較回路９の比較部１３は、デジタル回路５から入力された第１デジタル信号が示す値と、第２変換回路８から入力された第２デジタル信号が示す値とを比較し、その差分を算出する。
【００５４】
次に、処理結果比較回路９の信号判定部１４は、比較部１３で比較された値の差分が閾値以上か否かを判定する（Ｓ３９）。ここで、比較された値の差分が閾値未満である場合（Ｓ３９がＮＯ）は、後述のＳ４３に進む。一方、比較された値の差分が閾値以上である場合（Ｓ３９がＹＥＳ）は、処理結果比較回路９が警報部１０に指示信号を出力し、この警報部１０が第１デジタル信号に異常があることを示す信号異常警報を出力する（Ｓ４０）。
【００５５】
次に、信号選択回路１６は、信号出力部６に出力される信号を、第２変換回路８から出力される第２デジタル信号とする。つまり、出力切換部１７を介して信号出力部６に第２変換回路８を接続する（Ｓ４１）。そして、信号出力部６に第２デジタル信号を出力し（Ｓ４２）、処理を終了する。
【００５６】
なお、接続スイッチ１１がＯＮであり、処理結果比較回路９と警報部１０とが接続状態である場合は、処理結果比較回路９が警報部１０に指示信号を出力したときに、警報部１０から警報が出力される。一方、接続スイッチ１１がＯＦＦであり、処理結果比較回路９と警報部１０とが非接続状態である場合は、処理結果比較回路９が警報部１０に指示信号を出力したとしても、警報部１０から警報が出力されない。
【００５７】
図５に示すように、Ｓ４３にて信号選択回路１６の回路判定部１５Ａは、デジタル回路５が正常に動作中であるか否かを判定する。この判定は、デジタル回路５から入力される動作状態を示す信号、つまり、機械的な故障（タイマーエラーまたは電圧異常など)の判定である。ここで、デジタル回路５が正常に動作中でない場合（Ｓ４３がＮＯ）は、通知部１２Ａが信号出力部６からデジタル信号を出力することが不可能な旨を示すシステム故障通知を出力し（Ｓ４６）、処理を終了する。
【００５８】
一方、デジタル回路５が正常に動作中である場合（Ｓ４３がＹＥＳ）は、信号出力部６に出力される信号を、デジタル回路５から出力される第１デジタル信号とする。つまり、出力切換部１７を介して信号出力部６にデジタル回路５を接続する（Ｓ４４）。そして、信号出力部６に第１デジタル信号を出力し（Ｓ４５）、処理を終了する。
【００５９】
また、前述のＳ３９の判定において、比較された値の差分が閾値以上である場合（Ｓ３９がＹＥＳ）に、デジタル回路５が故障していると擬制して、信号選択回路１６が通知部１２Ａに指示信号を出力し、この通知部１２Ａがアナログ回路７の異常を知らせる回路異常通知を出力するようにしても良い。
【００６０】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態のデジタル回路保証システム１Ｂについて図６から図８を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００６１】
図６に示すように、第３実施形態のデジタル回路保証システム１Ｂでは、第１アナログ回路７Ａと、第２アナログ回路７Ｂと、第３アナログ回路７Ｃとの３つのアナログ回路７Ａ，７Ｂ，７Ｃが設けられている。信号取得部３から出力されるアナログ信号は、途中で分岐されて、それぞれのアナログ回路７Ａ，７Ｂ，７Ｃに入力される。
【００６２】
さらに、これら３つのアナログ回路７Ａ，７Ｂ，７Ｃに対応して３つの第２変換回路８Ａ，８Ｂ，８Ｃが設けられている。これら３つの第２変換回路８Ａ，８Ｂ，８Ｃで変換された第２デジタル信号は、処理結果比較回路９に入力される。
【００６３】
第３実施形態の処理結果比較回路９の回路判定部１５は、第１アナログ回路７Ａの処理に基づく第２デジタル信号と、第２アナログ回路７Ｂの処理に基づく第２デジタル信号と、第３アナログ回路７Ｃの処理に基づく第２デジタル信号とをそれぞれ比較することで、３つのアナログ回路７Ａ，７Ｂ，７Ｃに異常があるか否かを判定する。
【００６４】
処理結果比較回路９の回路判定部１５は、それぞれのアナログ回路７Ａ，７Ｂ，７Ｃの処理に基づく第２デジタル信号同士を比較する。そして、３つの第２デジタル信号の全てが同一の値を示す場合は、３つのアナログ回路７Ａ，７Ｂ，７Ｃが正常に動作していると推定される。このときに、処理結果比較回路９の比較部１３は、この同一の値と、デジタル回路５の処理に基づく第１デジタル信号の値とを比較する。
【００６５】
一方、３つの第２デジタル信号のうちの２つが同一の値を示す場合は、その２つの第２デジタル信号に対応するアナログ回路７Ａ，７Ｂが正常に動作しており、残りの１つの第２デジタル信号に対応するアナログ回路７Ｃが異常であると推定される。このときに、処理結果比較回路９の比較部１３は、同一と判定された値と、デジタル回路５の処理に基づく第１デジタル信号の値とを比較する。
【００６６】
なお、３つの第２デジタル信号の全てが異なる値を示す場合に、処理結果比較回路９の比較部１３は、デジタル回路５の処理に基づく第１デジタル信号の値と、アナログ回路７Ａ，７Ｂ，７Ｃの処理に基づく第２デジタル信号の値との比較を行わないようにする。
【００６７】
次に、デジタル回路保証システム１Ｂが実行するデジタル回路保証方法について図７から図８のフローチャートを用いて説明する。
【００６８】
図７に示すように、まず、信号取得部３は、放射線検出器２が放射線を検出したときに出力するアナログ信号を取得する（Ｓ５１）。この信号取得部３が取得したアナログ信号は、第１変換回路４と３つのアナログ回路７Ａ，７Ｂ，７Ｃとに入力される。
【００６９】
次に、第１変換回路４は、信号取得部３から入力されたアナログ信号を第１デジタル信号に変換する（Ｓ５２）。そして、第１変換回路４は、変換された第１デジタル信号をデジタル回路５に出力する。次に、デジタル回路５は、第１変換回路４から出力された第１デジタル信号に基づいてデジタル処理を実行する（Ｓ５３）。そして、デジタル回路５は、処理後の第１デジタル信号を処理結果比較回路９に出力する。なお、この第１デジタル信号は、途中で分岐されて信号出力部６に向けて出力される（Ｓ５４）。
【００７０】
また、３つのアナログ回路７Ａ，７Ｂ，７Ｃは、信号取得部３から入力されたアナログ信号に基づいてアナログ処理を実行する（Ｓ５５）。そして、３つのアナログ回路７Ａ，７Ｂ，７Ｃは、処理後のアナログ信号を、それぞれに対応する第２変換回路８Ａ，８Ｂ，８Ｃに出力する。次に、３つの第２変換回路８Ａ，８Ｂ，８Ｃは、アナログ回路７Ａ，７Ｂ，７Ｃから入力されたアナログ信号を第２デジタル信号に変換する（Ｓ５６）。そして、３つの第２変換回路８Ａ，８Ｂ，８Ｃは、変換された第２デジタル信号を処理結果比較回路９に出力する。
【００７１】
図８に示すように、処理結果比較回路９の回路判定部１５は、３つの第２変換回路８Ａ，８Ｂ，８Ｃから入力された第２デジタル信号であって、３つのアナログ回路７Ａ，７Ｂ，７Ｃの処理に基づく第２デジタル信号の値の全てが同一の値を示すか否かを判定する（Ｓ５７）。ここで、３つの第２デジタル信号の値の全てが同一の値を示す場合（Ｓ５７がＹＥＳ）は、第２デジタル信号の値を比較対象用にセットし（Ｓ５８）、後述のＳ６２に進む。一方、３つの第２デジタル信号の値の全てが同一の値を示さない場合（Ｓ５７がＮＯ）は、Ｓ５９に進む。
【００７２】
Ｓ５９にて処理結果比較回路９の回路判定部１５は、３つのアナログ回路７Ａ，７Ｂ，７Ｃの処理に基づく第２デジタル信号の値のうちの２つが同一の値を示すか否かを判定する。ここで、３つの第２デジタル信号の値のうちの２つが同一の値を示す場合（Ｓ５９がＹＥＳ）は、この同一と判定された値を比較対象用にセットし（Ｓ６０）、後述のＳ６２に進む。一方、３つの第２デジタル信号の値のうちの２つが同一の値を示さない場合（Ｓ５９がＮＯ）は、処理結果比較回路９が通知部１２に指示信号を出力し、この通知部１２がアナログ回路７Ａ，７Ｂ，７Ｃの異常を知らせる回路異常通知を出力する（Ｓ６１）。その後にＳ６２に進む。
【００７３】
Ｓ６２にて処理結果比較回路９の比較部１３は、デジタル回路５から入力された第１デジタル信号が示す値と、前述の比較対象用にセットされた値とを比較し、その差分を算出する。
【００７４】
次に、処理結果比較回路９の信号判定部１４は、比較部１３で比較された値の差分が閾値以上か否かを判定する（Ｓ６３）。ここで、比較された値の差分が閾値未満である場合（Ｓ６３がＮＯ）は、処理を終了する。一方、比較された値の差分が閾値以上である場合（Ｓ６３がＹＥＳ）は、処理結果比較回路９が警報部１０に指示信号を出力し、この警報部１０が第１デジタル信号に異常があることを示す信号異常警報を出力し（Ｓ６４）、処理を終了する。
【００７５】
なお、接続スイッチ１１がＯＮであり、処理結果比較回路９と警報部１０とが接続状態である場合は、処理結果比較回路９が警報部１０に指示信号を出力したときに、警報部１０から警報が出力される。一方、接続スイッチ１１がＯＦＦであり、処理結果比較回路９と警報部１０とが非接続状態である場合は、処理結果比較回路９が警報部１０に指示信号を出力したとしても、警報部１０から警報が出力されない。
【００７６】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態のデジタル回路保証システム１Ｃについて図９を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００７７】
図９に示すように、第４実施形態のデジタル回路保証システム１Ｃでは、アナログ回路７に対して校正信号を入力する校正信号入力部１８と、この校正信号の入力に基づいてアナログ回路７で処理されて第２変換回路８から出力される第２デジタル信号が異常な値であるか否かを判定する異常判定部１９と、アナログ回路７に入力される信号の入力元を切り替える入力切替部２０と、第２変換回路８の出力先を切り替える出力切替部２１とを備える。
【００７８】
校正信号入力部１８は、アナログ回路７に対して一定の電流または一定の周波数のパルス信号を入力する。そして、アナログ回路７の処理結果に基づく第２デジタル信号が、異常判定部１９に入力される。この異常判定部１９は、アナログ回路７が故障したか否かの判定を行う。
【００７９】
なお、アナログ回路７の校正を開始するときには、入力切替部２０が、アナログ回路７に信号を入力する入力元を、信号取得部３から校正信号入力部１８に切り替える。また、出力切替部２１は、第２変換回路８の出力先を、処理結果比較回路９から異常判定部１９に切り替える。つまり、アナログ回路７の校正中に、処理結果比較回路９にて第１デジタル信号が正常であるか否の比較処理を行わないようにしている。
【００８０】
また、アナログ回路７の校正を終了するときには、入力切替部２０が、アナログ回路７に信号を入力する入力元を、校正信号入力部１８から信号取得部３に切り替える。また、出力切替部２１は、第２変換回路８の出力先を、異常判定部１９から処理結果比較回路９に切り替える。
【００８１】
アナログ回路７が正常に動作している場合には、同一のアナログ信号が入力されると、同一の処理を行い、同一のアナログ信号が出力される。そこで、例えば、校正信号入力部１８から１ｍＡのような電流（校正信号）を入力する。そして、この電流の入力に基づいてアナログ回路７から出力され、かつ第２変換回路８で変換された第２デジタル信号の値が、予め期待された値を示しているか否かを、異常判定部１９で判定する。この異常判定部１９で判定された結果、期待された値から逸脱する場合は、その判定結果が回路判定部１５に出力される。そして、回路判定部１５は、アナログ回路７が異常であると判定する。
【００８２】
なお、基本的には、信号取得部３とアナログ回路７とが常時接続されており、所定のタイミングでアナログ回路７の校正が実施される。例えば、管理者の手動操作により任意のタイミングでアナログ回路７の校正を実施しても良い。また、システムの運転中に定期的に自動で、アナログ回路７の校正を行うようにしても良い。
【００８３】
本実施形態に係るデジタル回路保証システムを第１実施形態から第４実施形態に基づいて説明したが、いずれか１の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。例えば、第３実施形態の３つのアナログ回路７Ａ，７Ｂ，７Ｃを設ける構成を、第２実施形態に適用しても良い。
【００８４】
なお、本実施形態の所定の値（比較された値の差分）と判定値(閾値)との判定は、「判定値以上か否か」の判定でも良いし、「判定値を超えているか否か」の判定でも良いし、「判定値以下か否か」の判定でも良いし、「判定値未満か否か」の判定でも良い。また、判定値に幅を持たせても良く、一定の範囲に収まる数値を判定値としても良い。
【００８５】
なお、本実施形態のフローチャートにおいて、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良いし、全てのステップが直列に実行されても良い。
【００８６】
なお、本実施形態では、放射性物質の取扱施設の安全系に適用することを例示しているが、火力発電所、水力発電所、その他のプラントに本実施形態を適用しても良い。また、原子力規制委員会などの規制当局による認証（審査）を必要とするシステムの他にも、高い信頼性を必要とするシステムにも本実施形態を適用しても良い。本実施形態を適用することで、規制当局による認証に係る手間を大幅に低減させることができる。
【００８７】
なお、本実施形態では、信号取得部３が放射線検出器２から出力された信号を取得するようにしているが、その他の検出器または装置から出力される信号を取得するものであっても良い。例えば、信号取得部３が取得する信号は、音響機器から出力される音響信号であっても良いし、画像処理装置から出力される画像信号であっても良いし、電波受信機から出力される電波信号であっても良い。
【００８８】
なお、本実施形態では、処理結果比較回路９が、デジタル回路５から出力される第１デジタル信号と第２変換回路８から出力される第２デジタル信号とを比較するようにしているが、処理結果比較回路９がアナログ信号を用いた比較を行っても良い。例えば、第２変換回路８を省略するとともに、デジタル回路５の出力側にデジタル−アナログ変換回路を設ける。そして、デジタル回路５から出力される第１デジタル信号がデジタル−アナログ変換回路によりアナログ信号に変換される。処理結果比較回路９は、デジタル−アナログ変換回路から出力される第１アナログ信号と、アナログ回路７から出力される第２アナログ信号とを比較する。
【００８９】
以上説明した実施形態によれば、デジタル回路から出力されるデジタル信号と第２変換回路から出力されるデジタル信号とを比較する比較部を備えることにより、デジタル信号を取り扱うデジタル回路を保証することができる。
【００９０】
また、事前の検証が困難で透明性の低いデジタル回路５を、透明性の高いアナログ回路７を用いて監視することができるので、デジタル回路５に共通原因故障が生じた場合であっても、その検知が可能になる。また、原子力発電所などにおいて、Ｉ＆Ｃシステムの新設または更新時のライセンス取得のための規制当局に対する説明性を向上させることができる。
【００９１】
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、例として提示したものであり、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、組み合わせ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同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００９２】
１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）…デジタル回路保証システム、２…放射線検出器、３…信号取得部、４…第１変換回路、５…デジタル回路、６…信号出力部、７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）…アナログ回路、８（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ）…第２変換回路、９…処理結果比較回路、１０…警報部、１１…接続スイッチ、１２（１２Ａ）…通知部、１３…比較部、１４…信号判定部、１５（１５Ａ）…回路判定部、１６…信号選択回路、１７…出力切換部、１８…校正信号入力部、１９…異常判定部、２０…入力切替部、２１…出力切替部、Ｒ…放射線、Ｔ…対象物。
【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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