(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端末装置から時系列光データを取得するホスト装置と、前記ホスト装置から遠隔地に配置された前記複数の端末装置とからなり、前記ホスト装置は光ファイバを介して前記複数の端末装置にレーザ光を送出し、前記複数の端末装置は前記光ファイバを２光路に分離し、一方の光路を介して受光した前記レーザ光を電力に変換し、他方の光路を介して受光した前記レーザ光を送信データに対応する前記時系列光データに変調し、当該時系列光データを前記光ファイバまたはデータ伝送専用光ファイバを介して前記ホスト装置に送信する遠隔測定システムであって、
前記ホスト装置は、
前記レーザ光を発生するレーザ装置と、
前記時系列光データを受信する光データ受信器とを備え、
前記複数の端末装置は、
前記レーザ光を前記２光路に分岐する光分岐器と、
前記一方の光路を介して受光したレーザ光を電力に変換する光電変換器と、
前記光電変換器から電力の供給を受け、前記他方の光路を介して受光したレーザ光を前記時系列光データに変調する液晶光変調器と、
前記光電変換器から電力の供給を受け、前記液晶光変調器を変調制御信号により制御する液晶光変調器制御回路と、
測定対象の状態を検出するセンサと、
を備え、
前記複数の端末装置では、前記液晶光変調器制御回路が、前記液晶光変調器を制御し、前記センサによる検出結果を前記時系列光データに変換するとともに、当該時系列光データに前記端末装置の識別データを埋め込み、送信ごとにランダムに選ばれた時間間隔で前記時系列光データを前記ホスト装置に送信し、
前記ホスト装置では、前記光データ受信器が受信した前記時系列光データに埋め込まれた前記識別データを認識処理する、
ことを特徴とする遠隔測定システム。
【請求項２】
前記液晶光変調器は、液晶装置と反射ミラーとを備え、
前記液晶装置は、前記他方の光路を介して受光したレーザ光を送信データに応じて通過させ、前記反射ミラーは、前記液晶装置を通過したレーザ光を当該液晶装置に向けて反射させて前記ホスト装置に戻すことで、前記時系列光データを前記ホスト装置に送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の遠隔測定システム。
【請求項３】
前記液晶光変調器は、液晶装置を備え、
前記液晶装置は、前記他方の光路を介して受光したレーザ光を送信データに応じて通過させて前記ホスト装置に戻すことで、前記時系列光データを前記ホスト装置に送信する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の遠隔測定システム。
【請求項４】
前記レーザ装置は、前記レーザ光として波長が異なる電力用レーザ光と信号用レーザ光とを発生する２つのレーザ光源を備え、
前記光分岐器は、前記電力用レーザ光を前記一方の光路を介して前記光電変換器に送出し、前記信号用レーザ光を前記他方の光路を介して前記液晶光変調器に送出することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の遠隔測定システム。
【請求項５】
さらに、前記ホスト装置は、前記光データ受信器により受信した前記時系列光データを処理するデータ処理回路および前記データ処理回路による処理結果を画像情報および／または音声情報として出力する情報出力装置を備えたことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の遠隔測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホスト装置から遠隔地にある端末装置に光ファイバを介してレーザ光を送り、端末装置側でレーザ光の一部を光電変換して電気回路を駆動する一方、上記電力を用いて送信データの変調を行いこれをホスト装置に送信することができるデータ伝送システムを用いてホスト装置側から遠隔地にある対象の動作状態を測定する遠隔測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえば、ホスト装置から遠隔地にある油入変圧器等の監視対象の状態（たとえば、絶縁油面の値、絶縁油温度の値）を監視するシステムが知られている（特許文献１等参照）。
この種の監視システムでは、ホスト装置により遠隔地の油入変圧器の状態を監視しており、油入変圧器には、監視回路、絶縁油面の値を検出する油面センサ、絶縁油温度を検出する温度センサ、およびデータ伝送回路が備えられている。監視回路は、油面センサや温度センサから信号を取り込むことで変圧器の状態を監視し、この監視結果をデータ伝送回路が、ホスト装置に送信する。
【０００３】
ところが、上記監視システムでは、監視結果の伝送路が電気信号ケーブルにより構成されるため、電気信号ケーブルへの雑音混入により、ホスト装置では誤った監視結果を取得することがある。また、電気信号ケーブルは、落雷に弱く、また経時劣化も生じやすいため、メンテナンス等に手間がかかる。
【０００４】
この不都合を解消するべく、本発明者等は、この監視システムでは、電気信号ケーブルを使用する従来の監視システムに比べて、メンテナンスの手間が少なくなり、また外部ノイズによる誤動作を解消でき、さらにシステムを低コストで構築できる監視システムを先に提案した（特許文献２参照）。この監視システムでは、レーザ光の光ファイバ上に、レーザ光を光電変換して得られた電力により駆動される光信号開閉器を設け、異常時に光信号開閉器への駆動電力の供給を制御することで、ホスト装置側で遠隔地設備の異常の有無を知ることができる。
また、従来、制御装置に光源を備え、センサ装置の電気回路を前記光源からの光エネルギーにより駆動するシステムも知られている（特許文献３）。この技術では電磁障害を解消するとともに、センサと制御装置間の配線の重量を小さくすることができる。
【特許文献１】特開２００１−１９６２３１公報
【特許文献２】特開２００６−１２０００８公報
【特許文献３】特開平７−１５１５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、遠隔地設備の中には単に異常の有無の検出だけでなく、動作の良否レベル、危険度を詳細に知りたい場合もある。しかし、特許文献１に記載の技術では動作の良否レベル、危険度を詳細ができず、十分な監視がなされているとはいえない場合が生じる。
また、特許文献３の技術では、光エネルギーを光−電力変換器により電気エネルギーに変換した後、さらにデータ送信に際しては電気エネルギーを電気−光変換器（発光ダイオード）により光エネルギーに変換するため、エネルギー変換効率が極めて悪く、遠隔監視システムへの適用には不向きである。
【０００６】
本発明は、ホスト装置から遠隔地にある端末装置に光ファイバを介してレーザ光を送り、端末装置側でレーザ光の一部を光電変換して電気回路を駆動する一方、上記電力を用いて極めて小さい電力で送信データの変調を行いこれをホスト装置に送信することができるデータ伝送システムを用いて、ホスト装置側から遠隔地にある対象の動作状態を測定する遠隔測定システ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】
【０００７】
本発明の遠隔測定システムは（１）〜（６）を要旨とする。
（１）
複数の端末装置から時系列光データを取得するホスト装置と、前記ホスト装置から遠隔地に配置された前記複数の端末装置とからなり、前記ホスト装置は光ファイバを介して前記複数の端末装置にレーザ光を送出し、前記複数の端末装置は前記光ファイバを２光路に分離し、一方の光路を介して受光した前記レーザ光を電力に変換し、他方の光路を介して受光した前記レーザ光を送信データに対応する前記時系列光データに変調し、当該時系列光データを前記光ファイバまたはデータ伝送専用光ファイバを介して前記ホスト装置に送信する遠隔測定システムであって、
前記ホスト装置は、
前記レーザ光を発生するレーザ装置と、
前記時系列光データを受信する光データ受信器とを備え、
前記複数の端末装置は、
前記レーザ光を前記２光路に分岐する光分岐器と、
前記一方の光路を介して受光したレーザ光を電力に変換する光電変換器と、
前記光電変換器から電力の供給を受け、前記他方の光路を介して受光したレーザ光を前記時系列光データに変調する液晶光変調器と、
前記光電変換器から電力の供給を受け、前記液晶光変調器を変調制御信号により制御する液晶光変調器制御回路と、
測定対象の状態を検出するセンサと、
を備え、
前記複数の端末装置では、前記液晶光変調器制御回路が、前記液晶光変調器を制御し、前記センサによる検出結果を前記時系列光データに変換するとともに、当該時系列光データに前記端末装置の識別データを埋め込み、送信ごとにランダムに選ばれた時間間隔で前記時系列光データを前記ホスト装置に送信し、
前記ホスト装置では、前記光データ受信器が受信した前記時系列光データに埋め込まれた前記識別データを認識処理する、
ことを特徴とする遠隔測定システム。
（２）
前記液晶光変調器は、液晶装置と反射ミラーとを備え、
前記液晶装置は、前記他方の光路を介して受光したレーザ光を送信データに応じて通過させ、前記反射ミラーは、前記液晶装置を通過したレーザ光を当該液晶装置に向けて反射させて前記ホスト装置に戻すことで、前記時系列光データを前記ホスト装置に送信する、
ことを特徴とする（１）に記載の遠隔測定システム。
（３）
前記液晶光変調器は、液晶装置を備え、
前記液晶装置は、前記他方の光路を介して受光したレーザ光を送信データに応じて通過させて前記ホスト装置に戻すことで、前記時系列光データを前記ホスト装置に送信する、
ことを特徴とする（１）または（２）に記載の遠隔測定システム。
（４）
前記レーザ装置は、前記レーザ光として波長が異なる電力用レーザ光と信号用レーザ光とを発生する２つのレーザ光源を備え、
前記光分岐器は、前記電力用レーザ光を前記一方の光路を介して前記光電変換器に送出し、前記信号用レーザ光を前記他方の光路を介して前記液晶光変調器に送出することを特徴とする（１）から（３）の何れか一に記載の遠隔測定システム。
（５）
さらに、前記ホスト装置は、前記光データ受信器により受信した前記時系列光データを処理するデータ処理回路および前記データ処理回路による処理結果を画像情報および／または音声情報として出力する情報出力装置を備えたことを特徴とする（１）から（４）の何れか一に記載の遠隔測定システム。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、ホスト装置から遠隔地にある端末装置に光ファイバを介してレーザ光を送り、端末装置側でレーザ光の一部を光電変換して電気回路を駆動する一方、上記電力を用いて液晶装置をオン・オフ駆動することでもとのレーザ光を変調してこれをホスト装置に光データとして戻すので、小さいエネルギーで効率の高い光データ伝送を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
《第１実施形態》
図１は本発明のデータ伝送システム１を本発明の遠隔測定システム２に応用した第１実施形態を示す説明図である。図１において、データ伝送システム１はホスト装置１１と、ホスト装置１１から遠隔地に配置された端末装置１２（ｋ）（ｋ＝１，２，・・・，Ｎ）と、光増幅器１３とからなり、遠隔測定システム２は、データ伝送システム１と、このシステムに追加されたセンサ１２５、データ処理回路１１４および情報出力装置１１５とにより構成されている。
図１において、ホスト装置１１は、レーザ装置１１１と、光データ受信器１１２と、光増幅用レーザ装置１１３とを備えており、レーザ装置１１１は、光ファイバＦ1を介して端末装置１２（ｋ）に向けてレーザ光Ｌ（波長λ）を送出する。
光増幅用レーザ装置１１３は、光増幅用レーザ光ＡＬを発生し、この光増幅用レーザ光ＡＬは光増幅用光ファイバＦ2を介して光ファイバＦ1上の端末装置側に備えた光増幅器１３に送出される。光増幅器１３により光ファイバＦ1における伝播光の減衰を補償することができる。
【００１０】
端末装置１２（ｋ）は、光分岐器１２１と、光電変換器１２２（Ｐ／Ｅ）と、液晶光変調器１２３と、液晶光変調器制御回路１２４と、センサ１２５とを備えている。光分岐器１２１は、光ファイバＦ1を介して送出されるレーザ光Ｌを２光路に分離し、一方の光路を伝播するレーザ光Ｌの一部（ＬA）は光電変換器１２２に向けて送出され、他方の光路を伝播するレーザ光Ｌの一部（ＬB）は液晶光変調器１２３に向けて送出される。
【００１１】
光電変換器１２２は、受光したＬAを電力に変換し、この電力を液晶光変調器１２３および液晶光変調器制御回路１２４に供給する。液晶光変調器制御回路１２４は、液晶光変調器１２３を変調制御信号により制御し、液晶光変調器１２３は光電変換器１２２から電力の供給を受け、受光したレーザ光の他の一部を送信データに対応する時系列光データＳＤに変調する。この送信データは、センサ１２５により検出された温度等の検出データである。
【００１２】
本実施形態では、液晶光変調器制御回路１２４には、図示しない記憶装置（ＲＯＭ等）に液晶光変調器制御回路１２４にかかる端末装置１２（ｋ）の識別データ（ＩＤ）が記録されており、液晶光変調器制御回路１２４はこの識別データが送信データに埋め込まれるように液晶光変調器１２３を制御する。これにより、本実施形態では、時系列光データＳＤのヘッダに、上記識別データ（ＩＤ）が埋め込まれる。
液晶光変調器１２３は、極めて小さい電力で駆動される。しかも、液晶光変調器１２３により変調されてホスト装置１１に戻されるレーザ光は、もともと光ファイバＦ1を伝播してきたホスト装置１１からの光であり、電気エネルギーから作られたものではない。したがって、特許文献３に記載された技術のように、信号送信のために大きな電力を必要とするといった不都合は生じない。
このようにして変調されたレーザ光ＬBは時系列光データＳＤであり、この時系列光データＳＤは光ファイバＦ1またはデータ伝送専用光ファイバＦ3（送専用光ファイバＦ3を破線で示す）を介してホスト装置１１に戻される。ホスト装置１１に備えられた光データ受信器１１２は、時系列光データＳＤを受信し、データ処理装置１１４はこれを復元して情報出力装置１１５により画像情報や音声情報として出力する。
データ処理装置１１４は、受信した時系列光データＳＤから、当該時系列光データＳＤのヘッダから端末装置１２（ｋ）の識別データを抽出する機能を備えており、受信した時系列光データＳＤがどの端末装置１２（ｋ）からの信号であるかを認識することができる。
《第２実施形態》
【００１３】
図２は図１の第１実施形態の遠隔測定システム２を具体化した第２実施形態の説明図である。図２において、ホスト装置１１には光分離器１１６がさらに備えられている。図２において、光ファイバＦ1の端末装置１２（ｋ）側には、光結合器１３１（ｍ）（ｍ＝１，２，・・・，Ｎ−１）が備えられている。
レーザ装置１１１から端末装置１２（ｋ）に向けて光ファイバＦ1を介して搬送されるレーザ光Ｌ（波長λ）は、光結合器１３１（１）に入射され、光結合器１３１（１）は、レーザ光Ｌを端末装置１２（１）と光結合器１３１（２）に向けて出射する。
ｍ＝２，３，・・・，Ｎ−２として、順次、光結合器１３１（ｍ）に入射されたレーザ光Ｌは、端末装置１２（ｍ）と光結合器１３１（ｍ＋１）に向けて送出される。
光結合器１３１（Ｎ−１）に入射されたレーザ光Ｌは端末装置１２（Ｎ−１）と端末装置１２（Ｎ）に入射される。
【００１４】
端末装置１２（ｋ）は、光分岐器１２１と、光電変換器１２２（Ｐ／Ｅ）と、液晶光変調器１２３と、液晶光変調器制御回路１２４と、センサ１２５とを備えている。光分岐器１２１は、入射したレーザ光Ｌを２光路に分離する。２光路に分離された光路の一方を伝播するレーザ光ＬAは、光電変換器１２２に送出され、光電変換器１２２は受光した光のエネルギーを電力に変換し、この電力を液晶光変調器１２３および液晶光変調器制御回路１２４に供給する。
【００１５】
また、２光路に分離された光路の他方を伝播するレーザ光ＬBは、液晶光変調器１２３に向けて送出される。液晶光変調器１２３は、液晶装置１２３１と反射ミラー１２３２とからなり、液晶装置１２３１は、液晶光変調器制御回路１２４が生成する変調制御信号により制御される。すなわち、液晶装置１２３１は、光電変換器１２２からの電力によりアクティブとなっており、送信データに対応する変調制御信号により変調駆動（オン・オフ駆動）される。液晶装置１２３１を通過したレーザ光ＬBは反射ミラー１２３２により反射され、液晶装置１２３１を介して、もと来た光路（光ファイバＦ1）をホスト装置１１に向けて戻される。
【００１６】
反射ミラー１２３２により反射されてホスト装置１１に戻されるレーザ光ＬBは、時系列光データＳＤである。ホスト装置１１の光分離器１１６は、時系列光データＳＤ（送信データ）を光データ受信器１１２側に分離し、実施形態１と同様、光データ受信器１１２は、時系列光データＳＤを受信し、データ処理装置１１４はこれを復元して情報出力装置１１５により画像情報や音声情報として出力する。
《第３実施形態》
【００１７】
図３は図１の第１実施形態の遠隔測定システム２を具体化した第３実施形態の説明図である。図２の第２実施形態では、液晶光変調器１２３を液晶装置１２３１と反射ミラー１２３２とにより構成し、液晶装置１２３１を通過したレーザ光ＬBを反射ミラー１２３２によりホスト装置１１に戻したが、本実施形態では、液晶装置１２３１を通過したレーザ光ＬBを、データ伝送専用光ファイバＦ3を介してホスト装置１１に戻している。
【００１８】
すなわち、本実施形態では液晶光変調器１２３は液晶装置１２３１からなり、液晶装置１２３１は送信データに対応する変調制御信号により変調駆動（オン・オフ駆動）され、通過したレーザ光は、光結合器１３１（１），１３１（２），・・・，１３１（Ｎ−１）により統合され、データ伝送専用光ファイバＦ3を介して時系列光データＳＤとしてホスト装置１１に戻される。実施形態１と同様、光データ受信器１１２は、時系列光データＳＤを受信し、データ処理装置１１４はこれを復元して情報出力装置１１５により画像情報や音声情報として出力する。
《第４実施形態》
【００１９】
図４は図２の遠隔測定システム２を変形した第４実施形態の説明図である。図４において、レーザ装置１１１は、レーザ光Ｌとして波長が異なる電力用レーザ光ＬA（波長λA）と、信号用レーザ光ＬB（波長λB）とを発生する２つのレーザ光源１１１Ａ，１１１Ｂを備えている。
光分岐器１２１は、光ファイバＦ1を伝播するレーザ光Ｌをレーザ光ＬA（波長λA）と、レーザ光ＬB（波長λB）とに分離し、反射ミラー１２３２は、液晶装置１２３１を通過したレーザ光を当該液晶装置１２３１に向けて反射する。ホスト装置１１の光分離器１１６は、時系列光データＳＤ（送信データ）を光データ受信器１１２側に分離し、光データ受信器１１２は、時系列光データＳＤを受信し、データ処理装置１１４はこれを復元して情報出力装置１１５により画像情報や音声情報として出力する
《第５実施形態》
【００２０】
図５は図３の遠隔測定システム２を変形した第５実施形態の説明図である。図５において、レーザ装置１１１は、レーザ光Ｌとして波長が異なる電力用レーザ光ＬA（波長λA）と、信号用レーザ光ＬB（波長λB）とを発生する２つのレーザ光源１１１１，１１１２を備えている。
光分岐器１２１は、レーザ光ＬA（波長λA）と、レーザ光ＬB（波長λB）とに分離する。液晶装置１２３１を通過したレーザ光は、データ伝送専用光ファイバＦ3を介してホスト装置１１に送出される。
《液晶光変調器制御回路の具体例》
【００２１】
図６および図７は、端末装置１２の液晶光変調器制御回路１２４の説明図である。また、図８（Ａ）は時系列光データＳＤのデータ構造図、図８（Ｂ）は時系列光データＳＤのビットストリームを示す図である。
図６では液晶装置１２３１と反射ミラー１２３２とからなる液晶光変調器１２３を駆動する場合を示し、図７では液晶装置１２３１からなる液晶光変調器１２３を駆動する場合を示すが、液晶光変調器制御回路１２４の動作は同じである。
図６および図７において、液晶光変調器制御回路１２４は、マイクロプロセッサ１２４１と、発振器１２４２と、スイッチ回路１２４３と、タイマー１２４４とからなる。これらは、光電変換器１２２から電力の供給を受けて駆動される。ここでは、光電変換器１２２は駆動電圧ＶDを生成しており、液晶光変調器制御回路１２４のほか、センサ１２５も駆動している。
発振器１２４２は、液晶装置１２３１を駆動周波数（ｆLCD）で駆動し、マイクロプロセッサ１２４１は、スイッチ回路１２４３をｆLCDより十分に低い周波数で変調する。
タイマー１２４４は、送信回ごとにリセットされて、最新の送信からの時間を計数することができる。
液晶光変調器制御回路１２４は、タイマー１２４４の計数値を参照して、時間間隔を置いて、液晶光変調器１２３を制御してホスト装置１１に時系列光データＳＤを送信するように構成できる。
たとえば、液晶光変調器制御回路１２４は、たとえば、送信ごとにランダムに選らばれる時間間隔Ｘ秒（６０から９０秒の範囲内の時間）ごとにホスト装置１１に時系列光データＳＤを送信するように構成できる。
これにより、ホスト装置１１は、端末装置１２（ｋ）のうち複数から同時に時系列光データＳＤを受信する可能性が低くなる。また、仮に複数の端末装置１２（ｋ）が同時に時系列光データＳＤを送信したために正常な受信ができない場合であっても、次の回の受信では、それぞれの端末装置１２（ｋ）の送信のタイミングが変わる。したがって、時系列光データＳＤを正常に受信できる可能性が極めて高くなる。なお、液晶光変調器制御回路１２４に、精度が高いタイマーを内蔵しておき上記時間間隔（Ｘ秒）を送信回ごとに変更するようにしてもよいし、もともと精度が低いタイマーを内蔵しておき、所定制御なしに送信回ごとに上記時間間隔（Ｘ秒）が変更されるようにしてもよい。
もちろん、液晶光変調器制御回路１２４は、常時時系列光データＳＤを送信すする必要はなく、センサ１２５により検出された温度等がある範囲内に変化したとき（良否レベル、危険度がある範囲になったとき）に液晶光変調器１２３を制御して、ホスト装置１１に時系列光データＳＤを送信するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】  データ伝送システムを本発明の遠隔測定システムに応用した第１実施形態の説明図である。
【図２】図１の第１実施形態の遠隔測定システムを具体化した第２実施形態の説明図である。
【図３】図３は図１の第１実施形態の遠隔測定システムを具体化した第３実施形態の説明図である。
【図４】図２の遠隔測定システムを変形した第４実施形態の説明図である。
【図５】図３の遠隔測定システム２を変形した第５実施形態の説明図である。
【図６】液晶装置と反射ミラーとからなる液晶光変調器を駆動する場合の端末装置の液晶光変調器制御回路の説明図である。
【図７】反射ミラーを備えない液晶光変調器を駆動する場合の端末装置の液晶光変調器制御回路の説明図である。
【図８】（Ａ）は時系列光データＳＤのデータ構造図、（Ｂ）は時系列光データのビットストリームを示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  データ伝送システム
２  遠隔測定システム
１１  ホスト装置
１２（ｋ）  端末装置
１１４  データ処理回路
１１５  情報出力装置
１１１  レーザ装置
１１２  光データ受信器
１１３  光増幅用レーザ装置
１２２  光電変換器
１２３  液晶光変調器
１２４  液晶光変調器制御回路
１２５  センサ
１２１  光分岐器
１３１（ｍ）  光結合器
１２４１  マイクロプロセッサ
１２４２  発振器
１２４３  スイッチ回路
１２４４  タイマー
【図１】
0004799284.tif 000002
【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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