(57)【要約】      （修正有）【課題】電力線通信を利用しかつ関係する国際規格を満足し得る船舶用居眠り防止装置を提供する。【解決手段】船舶のブリッジ内での人の動きを検出しないときに電源線を介してアラーム信号を出力するブリッジ側ユニットと、船舶のキャビンに配置され、電源線を介してブリッジ側ユニットからのアラーム信号を受信し、受信にともなって警報を出力するキャビン側ユニットとにより構成する。信号は、雑音成分が小さい電源電圧波形のゼロクロスポイントに同期させて電力線を介して伝達させる。複数のキャリア周波数を用い、キャリア周波数の一をスタート同期信号とし、その後の２つのゼロクロスポイント毎に異なった周波数のキャリア周波数を割り当て、各ゼロクロスポイントで出力する信号の継続時間を短くして通信信号の出力を繰り返し、ゼロクロスポイントに同期したデータ伝送を行う。【選択図】図３
0003166695.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
船舶のブリッジに配置され、ブリッジ内での人の動きを検出しないときに電源線を介してアラーム信号を出力するブリッジ側ユニットと、船舶のキャビンに配置され、前記電源線に接続し、該電源線を介して前記ブリッジ側ユニットからのアラーム信号を受信し、該受信にともなって警報を出力するキャビン側ユニットと、からなり、前記ブリッジ内の当直員等の人の居眠りを検出する船舶用居眠り防止装置において、
雑音成分が小さい電源電圧波形の０Ｖ（ゼロクロスポイント）に同期させて電力線への通信信号を伝達させる、
ことを特徴とする船舶用居眠り防止装置。
【請求項２】
請求項１の船舶用居眠り防止装置において、
複数のキャリア周波数を用い、
該複数のキャリア周波数の一をスタート同期信号とし、
該スタート同期信号より後の２つのゼロクロスポイント毎に異なった周波数のキャリア周波数を割り当て、かつ
各ゼロクロスポイントで出力する信号の継続時間を短くして通信信号の出力を繰り返して、前記ゼロクロスポイントに同期したデータ伝送を行う、
ことを特徴とする船舶用居眠り防止装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、船舶内での電力線を用いた電力線通信を行う電力線通信装置および電力線ネットワークを利用した船舶用居眠り防止装置、特に国際規格ＩＥＣ６０９４５の９．２項に定められている「伝導放出」に係る規格を満足し、電力線通信を行う事ができるようにした通信方式を利用したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力線通信は、船舶内の配電線を伝送路として通信を行うもので、既存の配電線を利用でき、新たに通信のための伝送線を敷設する必要がない等の利点がある。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
その反面、雑音あるいはノイズが大きいために、前記国際規格ＩＥＣ６０９４５の９．２項、伝導放出規格を満足させると、電力線通信の信号レベルに比べて雑音レベルが大きく、通信距離が極端に短くなり同じ船室内の限られた範囲の通信にしか利用できなかった。
【０００４】
そこで本考案においては、前記国際規格ＩＥＣ６０９４５の９．２項、伝導放出規格を満足する、電力線通信装置および電力線ネットワークを利用し、船舶での当直員等の居眠りを防止できる装置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】
【０００５】
本考案の船舶用居眠り防止装置は、船舶のブリッジに配置され、ブリッジ内での人の動きを検出しないときに電源線を介してアラーム信号を出力するブリッジ側ユニットと、船舶のキャビンに配置され、前記電源線に接続し、該電源線を介して前記ブリッジ側ユニットからのアラーム信号を受信し、該受信にともなって警報を出力するキャビン側ユニットと、からなり、前記ブリッジ内の当直員等の人の居眠りを検出する船舶用居眠り防止装置において、雑音成分が小さい電源電圧波形の０Ｖ（ゼロクロスポイント）に同期させて電力線への通信信号を伝達させることを特徴とする。
【０００６】
同請求項２に係るものは、請求項１の船舶用居眠り防止装置において、複数のキャリア周波数を用い、該複数のキャリア周波数の一をスタート同期信号とし、該スタート同期信号より後の２つのゼロクロスポイント毎に異なった周波数のキャリア周波数を割り当て、かつ各ゼロクロスポイントで出力する信号の継続時間を短くして通信信号の出力を繰り返して、前記ゼロクロスポイントに同期したデータ伝送を行うことを特徴とする。
【考案の効果】
【０００７】
本考案によれば、電力線通信装置および電力線ネットワークを利用しかつ国際規格ＩＥＣ６０９４５の９．２項の「伝導放出」に係る規格を満足し得る船舶居眠り防止装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一般船舶内の電源電圧波形と雑音成分の波形を示す図
【図２】本考案の一実施形態におけるキャリア配置例を示す図
【図３】本考案の一実施形態におけるデータ配置例を示す図
【図４】本考案に係る船舶用居眠り防止装置の実施例に用いる電力線通信装置の送信回路の一例のブロック図
【図５】本考案に係る船舶用居眠り防止装置の実施例に用いる電力線通信装置の受信回路の一例のブロック図
【図６】本実施例装置を船舶に設置する一例を示す概念的ブロック図
【考案を実施するための形態】
【０００９】
本考案は、船舶内の電力線通信装置において、電力線への通信信号を伝送させる通信方式を用い、かつ安定した動作が可能な船舶用居眠り防止装置に係る。
【００１０】
図１は、一般船舶内の電源電圧波形と雑音成分の波形を示す図である。この図から、電源電圧波形の０Ｖ付近で雑音成分が小さく（約２０ｍＶ）、１００Ｖ付近で大きい（約２００ｍＶ）事がわかる。そこで本考案の実施形態においては、ゼロクロスポイント（本願においては電源電圧波形の０Ｖ付近を言う）に同期させて、電力線への通信信号を伝達させる事で、雑音成分の小さいポイントで通信を行い、通信信号と雑音成分の比（Ｓ／Ｎ比）の改善を行う。すなわち電源電圧の１００Ｖ付近で通信を行う場合と、ゼロクロスポイントで通信を行う場合を比較すると、１００Ｖ付近の雑音電圧（２００ｍＶ）：ゼロクロスポイント付近の雑音電圧（２０ｍＶ）＝１０：１で、ゼロクロスポイント付近で通信を行う事で、１０倍（２０ｄＢ）の改善が行える。
【００１１】
図２はキャリア配置の例（６周波のキャリア周波数の例を示す）を示す。本実施形態ではスタート同期信号より後の２つのゼロクロスポイント毎に異なった周波数のキャリア周波数（図２の例では２０ｋＨｚ〜４５ｋＨｚ）を割り当てている。また、各ゼロクロスポイントで出力する信号の継続時間を短くし、国際規格ＩＥＣ６０９４５の９．２項、伝導放出規格を満足させている。なお図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の波形の１／２サイクル部分を拡大した図である。
【００１２】
図２に示した実施形態では、スタート同期信号を２０ｋＨｚのキャリア周波数とし、スタート同期信号も含め、それ以降の通信信号の出力を繰り返し周期の１秒間で１ミリ秒の間出力するものとし、繰り返し周期の１秒間の残り９９９ミリ秒間は信号出力を停止し、繰り返し期間の１秒間で平均すると国際規格ＩＥＣ６０９４５の９．２項の伝導放出規格を満足するように構成している。例えばスタート同期信号２０ｋＨｚのキャリア周波数の出力電圧は１／１０００になる。スタート同期信号より後のゼロクロスポイントでの２５ｋＨｚ〜４５ｋＨｚのキャリア周波数でも同様に、１ミリ秒の間出力し、残り９９９ミリ秒間は信号出力を停止させ、２５ｋＨｚ〜４５ｋＨｚのキャリア周波数の出力電圧でも同様に１／１０００になるようにしている。
【００１３】
また、ゼロクロスポイントに同期してデータ伝送を行っており、データ受信側では電源周波数のゼロクロスポイントで受信データの同期確立を行う事ができ、クロック同期のデータ通信と同様の信頼性の高い通信を実現している。
【００１４】
図３はデータ配置の一例（５ｂｉｔデータ配置の例）を示す。既述のように、スタート同期信号より後の２つのゼロクロスポイント毎に異なった周波数のキャリア周波数（図示の例では２０ｋＨｚ〜４５ｋＨｚ）を割り当て、各キャリア周波数に通信信号のデータを割り当て、同時に伝送できる情報量を確保している。また、各データビットのデータ値（“１”、“０”）の表し方を、スタートビットを起点とし、続く繰り返し周期の２つのゼロクロスポイント毎に、各データビットのデータ値（“１”、“０”）を取り決めている。
【００１５】
図３を例に説明する。
まず周波数２０ｋＨｚのスタートビットの直ぐ次のゼロクロスポイントに、キャリア配置した周波数（２５ｋＨｚ）のキャリア信号が検出できれば、データビット４のデータ値は“０”と判断し、検出できなければデータ値を“１”と判断する。すなわち、検出すべき周波数と、検出すべき場所（ゼロクロスポイント）を予め決めてあるので、通信信号と雑音成分の分離が容易に行え、それによってデータ通信の信頼性が向上し、安定した動作が可能な船舶用居眠り防止装置を実現している。なお、キャリア信号の検出、非検出と、データ値の“０”、“１”の組み合わせは図示の例とは逆にしてもよい。
【実施例】
【００１６】
以下、本考案に係る船舶用居眠り防止装置の実施例を説明する。なお、本考案の構成要素は以下に説明する実施例のものには限定されず、適宜公知の代替可能な手段を採用することができる。
【００１７】
図４は、本考案に係る船舶用居眠り防止装置の実施例に用いる電力線通信装置の送信回路の一例のブロック図を示す。図中１はＭＰＵ、２は送信ロジックＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）であり、送信ロジックＦＰＧＡ２は、インターフェイスロジック３、キャリア送信ロジック４、送信データ変換ロジック５を含む。本回路はさらに、Ｄ／Ａコンバータ６、送信アンプ７、信号トランス８、ゼロクロス検出回路９を備える。図中１０は電源ライン、１１はスタートスイッチ（図ではスタートＳＷ）、１２はストップスイッチ（図ではストップＳＷ）を示す。
【００１８】
本回路の動作を説明する。
まずスタートスイッチ１１を押下すると、ＭＰＵ１から送信ロジックＦＰＧＡ２にデータ送信開始の制御を行う。送信ロジックＦＰＧＡ２は、ゼロクロス検出回路９の信号からゼロクロスポイントを判別し、送信データ変換ロジック５で送信するデータ（“１”、“０”）に対応したゼロクロスポイントでキャリア送信ロジック４からＤ／Ａコンバータ６にキャリア周波数に対応したデジタルデータを出力する様に制御を行う（図２、図３をも参照されたい）。そして最初のゼロクロスポイントでスタートビットに対応した周波数（２０ｋＨｚ）のキャリア信号を、１ミリ秒間出力し、データビット４信号のデータが“０”の場合は、次のゼロクロスポイント検出で、キャリア周波数を（２５ｋＨｚ）に設定し、キャリア信号を１ミリ秒間出力する。データビット４信号のデータが“１”の場合は、次のゼロクロスでは信号送信を行わず、次の次のゼロクロスポイントでキャリア周波数を（２５ｋＨｚ）に設定し、キャリア信号を１ミリ秒間出力する。同様にデータビット０信号まで処理を行う。
【００１９】
なお、最初のスタートビットを送信してから、次のスタートビットの送信までの間隔は１０００ミリ秒としている（図４参照）。そしてストップスイッチ１２が押下されるまで、繰り返し送信を続ける。Ｄ／Ａコンバータ６から出力されたキャリア信号は、送信アンプ７で増幅され、信号トランス８で結合した電源ライン（すなわち電源線）に送信信号を伝達する。
【００２０】
図５に、本考案に係る船舶用居眠り防止装置の実施例に用いる電力線通信装置の受信回路の一例のブロック図を示す。図中２１はＭＰＵ、２２は受信ロジックＦＰＧＡであり、受信ロジックＦＰＧＡ２２は、インターフェイスロジック２３、受信キャリアカウントロジック２４、受信データ変換ロジック２５を含む。本回路はさらに、周波数可変バンドパスフィルタ２６、受信アンプ２７、ＰＬＣ信号トランス２８、ゼロクロス検出回路２９、Ａ／Ｄコンバータ３０を備える。また図中３１は表示ＬＥＤ、３２はブザーである。
【００２１】
本回路の動作を説明する。
まずゼロクロス検出回路２９の信号からゼロクロスポイントを判別し、周波数可変バンドパスフィルタ２６の周波数を設定する。例えば、図２、図３の例に対応させると、スタートビットを検出するまで周波数可変バンドパスフィルタ２６の周波数は２０ｋＨｚに設定するものとしておくことが好ましい。また、周波数可変バンドパスフィルタ２６で、不必要な周波数の信号（雑音）を減衰させ、必要な信号を取り出せる様に、周波数可変バンドパスフィルタ２６の通過帯域は例えば２ｋＨｚに設定しておくと良い。
【００２２】
電源ライン１０から、送信信号のスタートビット信号（２０ｋＨｚ）が入力されると、ＰＬＣ信号トランス２８で結合された信号は、受信アンプ２７で増幅され、周波数可変バンドパスフィルタ２６に伝達される。周波数可変バンドパスフィルタ２６を通過したスタートビット信号は、Ａ／Ｄコンバータ３０でデジタル変換され、受信キャリアカウントロジック２４に伝えられる。
【００２３】
受信キャリアカウントロジック２４でスタートビット周波数に適合した信号で有ると判断すると、受信データ変換ロジック２５に伝えられ、それによって受信キャリアカウントロジック２５は、周波数可変バンドパスフィルタ２６の周波数を次のキャリア周波数（２５ｋＨｚ）に設定する。そして次のゼロクロスポイント検出に続いて、電源ライン１０から、送信信号（キャリア周波数２５ｋＨｚ）のデータビット４信号が入力されると、同様にＰＬＣ信号トランス２８で結合された信号は、受信アンプ２７で増幅され、周波数可変バンドパスフィルタ２６に伝達される。周波数可変バンドパスフィルタ２６を通過した、データビット４信号はＡ／Ｄコンバータ３０でデジタル変換され、受信キャリアカウントロジック２５に伝えられる。
【００２４】
そして、受信キャリアカウントロジック２５でデータビット４周波数に適合した信号であると判断し、受信データ変換ロジック２５に伝えられる。以下、図２、図３に示す例と同様に、データビット０信号まで処理を行い、受信したデータをＭＰＵ２１に伝える。ＭＰＵ２１は受信データに対応して、例えば表示ＬＥＤ３１を点灯／消灯、ブザー３２の鳴動等の制御を行う。
【００２５】
図６は本実施例装置を船舶に設置する一例を示す概念的ブロック図である。
具体的には本例は、既存船舶において配線済みのＡＣ電力線を利用し、ＰＬＣ技術を応用した上述の通信方式によりシステム化した居眠り防止装置（ＢＮＷＡＳ）としたものである。
【００２６】
本実施例のシステム構成は、ブリッジに、リレーボックス４１、操作パネル４２、複数（例えば４台）のリセットスイッチ４３ａ、ブザー付きリセットスイッチ４３ｂ、モーションセンサ４４を備え、リレーボックス４１を３層電源に接続する。またキャビン（いわゆる船室のみを意味するものではなく、例えば居住区の炊事室、廊下、トイレ、浴室等々をも含む）側には、複数（例えば７台）のキャビンアラーム４５を設置する。図中４６はプラグ（単相プラグ）である。
【００２７】
これら構成要素である各ユニット機能の概要は一例としては以下のとおりである。
（１）リレーボックス４１
ブリッジに設置されるユニットであり、図示のシステムの全体の制御を行う。
周辺ユニットの入力情報から制御を行い、周辺ユニットへのアラーム動作指令を行う。
設置場所はブリッジの３相電源の取り出しやすい配電盤近くが好ましい。
３相電源対応の３相信号同時パスドライブ回路（図示省略）を内蔵する。
３相電源のどの相でも利用でき、キャビン側までの既存配線を利用して設置可能である。
（２）操作パネル４２
ブリッジに設置されるメインの操作ユニットである。
当直員、例えば航海士等はこのユニットで本システムの機能の表示確認、操作を行う。
パネル表示によりシステムの状態を把握可能とする。
リセット機能としてリセットスイッチ４３ａ、４３ｂ、モーションセンサ４４を内蔵する。
モーションセンサ４４は人の動きを検知することで居眠りをしていないことを認識する。
操作パネル４２のリセットスイッチ４２ａや別置のリセットスイッチ４３ａ、４３ｂを押したのと同じ動作を自動的に行う。
（３）リセットスイッチ４３ａ、４３ｂ
ブリッジに設置するリモートのリセットスイッチユニットである。
ブリッジ内の操作パネル４２から離れた場所に設置可能とする。
操作パネル４２のリセットスイッチ４２ａと同じ機能を持つ。
（４）モーションセンサ４４
操作パネル４２にあるモーションセンサ４２ｂと同じ機能を持つユニットである。
操作パネル４２のモーションセンサ４２ｂでは検知しにくい場所に設置することが好ましい。
（５）キャビンアラーム
単相電源動作のユニットであって良い。
既存配線のＡＣコンセントに挿して使用する。
プラグを抜け防止器具で固定できることが好ましい。
リレーボックス４１からの各種アラーム指令でアラームを発生させる。
リレーボックス４１側が３相信号同時パス回路を持っているため、単相電源動作のユニットであっても相を意識することなく、コンセントに挿すだけで通信経路を構成できる。
【符号の説明】
【００２８】
１：ＭＰＵ
２：送信ロジックＦＰＧＡ
３：インターフェイスロジック
４：キャリア送信ロジック
５：送信データ変換ロジック
６：Ｄ／Ａコンバータ
７：送信アンプ
８：信号トランス
９：ゼロクロス検出回路
１０：電源ライン
１１：スタートスイッチ
１２：ストップスイッチ
２１：ＭＰＵ
２２：受信ロジックＦＰＧＡ
２３：インターフェイスロジック
２４：受信キャリアカウントロジック
２５：受信データ変換ロジック
２６：周波数可変バンドパスフィルタ
２７：受信アンプ
２８：ＰＬＣ信号トランス
２９：ゼロクロス検出回路
３０：Ａ／Ｄコンバータ
３１：表示ＬＥＤ
３２：ブザー
４１：リレーボックス
４２：操作パネル
４３ａ：リセットスイッチ
４３ｂ：ブザー付きリセットスイッチ
４４：モーションセンサ
４５：キャビンアラーム
４６：プラグ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】特開２０１０−１４３４８１号公報
【図１】
0003166695.tif 000003
【図２】
0003166695.tif 000004
【図３】
0003166695.tif 000005
【図４】
0003166695.tif 000006
【図５】
0003166695.tif 000007
【図６】
0003166695.tif 000008