(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央制御装置と該中央制御装置から遠隔に備えられた被制御装置を衛星通信により監視および制御する装置であって、
前記中央制御装置は、少なくとも取水ゲートの開度を指示する制御データを入力する入力部と、前記被制御装置のアドレスデータと前記制御データを衛星通信回線へ発信し、該衛星通信回線を介して入力する前記被制御装置の少なくとも取水ゲートの開度を示す状態信号を受信する手段とを含み、
前記被制御装置は、前記アドレスデータを受信して前記中央制御装置と前記衛星通信回線を介して接続する手段と、前記中央制御装置から送信された前記制御データを受信し、前記被制御装置の状態信号を前記中央制御装置へ発信する手段と、前記受信された制御信号に従って少なくとも取水ゲートの開度を制御する被駆動制御部と、前記被制御装置に電力を自給する電力自給手段とを含み、
前記被制御駆動部は発電機を含み、前記制御データは発電機の運転、停止を制御する発電制御データを含み、前記電力自給手段は、太陽電池と、該太陽電池および前記発電機から供給される電力を蓄積する畜電池とを含む、
衛星通信により取水ゲートの開度を監視および制御する装置。
【請求項２】
前記接続する手段は携帯電話を含み、該携帯電話は前記アドレスデータを受信し、該アドレスデータが自己の電話番号と一致すると前記中央制御装置と被制御装置との接続を行うことを特徴とする、請求項１に記載の衛星通信による監視制御装置。
【請求項３】
前記電力自給手段は太陽電池および前記蓄電池から前記被制御装置へ供給される電力を、前記発電機が停止している間、断続的に供給する省電力供給手段を含む、請求項１または２に記載の衛星通信による監視制御装置。
【請求項４】
前記被制御装置は、前記発電機の運転が所定時間継続する場合は、前記発電機の駆動を停止する自動停止手段を含む、請求項１から３のいずれかに記載の衛星通信による監視制御装置。
【請求項５】
前記被制御装置は、前記発電機の運転中は、前記中央制御装置と前記被制御装置との通信を維持するため、前記電力自給手段は前記被制御装置への電力供給を継続する手段を含む、請求項１から４のいずれかに記載の衛星通信による監視制御装置。
【請求項６】
前記入力部は、種々の制御データを選択する選択スイッチと、該選択スイッチの操作を有効にするマスタースイッチとを含む、請求項１から５のいずれかに記載の衛星通信による監視制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、中央制御装置と該中央制御装置から遠隔にある被制御装置を衛星通信により監視および制御する衛星監視制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
河川に設けられる取水ゲートの開閉設備は、人里から離れた孤立した無人の僻地に設けられることが多い。そこで人が定期的に現地まで出向き、電動機などの設備を駆動して取水ゲートの開閉操作をする必要があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
人が現地まで長時間かけて出向くのは大変な労力であるうえ、人がいない長時間の取水ゲートの状態は把握できない不都合がある。例えば増水などにより、現在の取水ゲートの開度が好ましくない場合があり、取水ゲートの管理上問題があった。そこで、僻地に設けられる設備を自動的に監視制御するシステムの構築が望まれていた。
この発明は、中央制御装置から遠隔にある被制御装置を、安価で簡単な設備の構築により監視および制御できる衛星監視制御装置を提供することである。
この発明の別の目的は、中央制御装置から遠隔にある被制御装置に供給される電力を安価に効率よく自給できる電力供給設備を備えることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の衛星通信による監視制御装置において、中央制御装置は、制御データを入力する入力部と、前記被制御装置のアドレスデータと前記制御データを衛星通信回線へ発信し、該衛星通信回線を介して入力する状態信号を受信する手段とを含み、被制御装置は、前記アドレスデータを受信して前記中央制御装置と前記衛星通信回線を介して接続する手段と、前記中央制御装置から送信された制御データを受信し、前記被制御装置の状態信号を前記中央制御装置へ発信する手段と、前記受信された制御信号に従って被駆動部の所定動作の実行を制御する被駆動制御部と、前記被制御装置に電力を自給する電力自給手段とを含む。
【０００５】
この発明の一実施態様によれば、前記接続する手段は携帯電話を含み、該携帯電話は前記アドレスデータを受信し、該アドレスデータが自己の電話番号と一致すると前記中央制御装置と被制御装置との接続を行う。前記被制御駆動部は発電機を含み、前記制御データは発電機の運転、停止を制御する発電制御データを含み、前記電力自給手段は、太陽電池と、該太陽電池および前記発電機から自給される電力を蓄積する畜電池とを含むことができる。前記電力自給手段は、太陽電池および前記蓄電池から前記被制御装置へ供給される電力を、前記発電機が停止している間、断続的に供給する省電力供給手段を含むことができる。前記被制御装置は、前記発電機の運転が所定時間継続する場合は、前記発電機の駆動を停止する自動停止手段を含むことができる。前記被制御装置は、前記発電機の運転中は、前記中央制御装置と前記被制御装置との通信を維持するため、前記電力自給手段は前記被制御装置への電力供給を継続する手段を含むことができる。前記入力部は、種々の制御データを選択する選択スイッチと、該制御スイッチの操作を有効にするマスタースイッチとを含むことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明の衛星通信による監視制御装置を、孤立した僻地にある無人の河川の取水口設備に適用した場合について説明する。図1は本発明の衛星制御監視装置を示し、大略、ユーザの利便に合わせた場所に設けられる中央制御装置１と、中央制御装置１から遠隔の孤立した僻地にある河川の取水口設備に設けられた被制御装置（取水口設備）２と、中央制御装置１と被制御装置２との間にデータの授受を可能にする衛星通信システム３とからなる。
中央制御装置１は、タッチパネル１０１と、シーケンサ１０２と、モデム１０３と、各部に必用な電力を供給する電源１０４からなる。タッチパネル１０１は被制御装置２に対して各種の制御を行う制御データおよび被制御装置２に設けられた携帯電話の電話番号を登録するための各種キーがパネル画面に設けられている。シーケンサ１０２は、タッチパネル１０１とモデム１０３との間をインターフェースするもので、タッチパネル１０２からの制御データ、アドレスデータ（携帯電話番号データ）を送信可能な信号に変換してモデム１０３に送り、またモデム１０３から送られる状態信号をタッチパネル１０１において処理される信号へ変換する。モデム１０３は、シーケンサ１０２から送られてくる制御信号等を衛星通信システム３に発信し、また衛星通信システム３を介して送られてくる状態信号を受信してシーケンサー１０２へ与える。
【０００７】
衛星通信システム３は、NTTの電話回線通信網３０１、携帯電話の移動通信網３０２、基地局３０３、通信衛星３０４、被制御装置２に設けられた外部アンテナ３０５を含む。電話回線通信網３０１、移動通信網３０２を介してモデム１０３と基地局３０３との間で双方向に信号の授受を行う。また、通信衛星３０４を介して基地局３０３と外部アンテナ３０５との間で双方向に無線信号の授受を行う。
【０００８】
被制御装置２は、外部アンテナ３０５への送信、受信の制御およびケーブルを介した信号の伝送制御を行う衛星信号制御部２Ａと、被制御設備および被制御設備の制御を行う設備／制御部２Ｂ、そして被制御装置２に所要の電力を供給する電力供給部２Cからなる。
【０００９】
衛星信号制御部２Ａは、衛星携帯電話機２０１と、ネットワーク制御ユニット（ＮＣＵ）２０２と、PBユニット２０３とを含む。衛星携帯電話機２０１は外部アンテナ３０５に着信した信号が自己の登録電話番号と一致すると通信可能状態に接続する。ネットワーク制御ユニット２０２は携帯電話機２０１とPBユニット２０３とを接続し、携帯電話機２０１の接続、着信および発信の制御を行う。PBユニット２０３は、ネットワーク制御ユニット２０２と設備／制御部２Bとを接続し、電話回線用の信号をデータ信号へ、データ信号を電話回線用の信号へと変換するインタフェース機能をもつ。
【００１０】
設備／制御部２Bは、稼動制御装置２０４と、自家用の発電機設備２０５と、取水ゲート設備２０６を含む。稼動制御装置２０４はPBユニット２０３とケーブルを介してデータ信号の授受を行うモデムと、受信したデータ信号を発電機設備２０５、取水ゲート設備２０６へ出力し、また発電機設備２０５、取水ゲート設備２０６から現在の設備の稼動状態を示す状態信号が入力するＩ／Ｏユニットと、取水ゲート設備２０６の取水ゲートの開度を示す状態信号が入力するアナログ入力ユニットと、アナログ信号をデジタル信号へ変換する信号変換器とを含む。発電機設備２０５は、ディーゼルエンジンにより発電機を駆動するもので、稼動制御装置２０４から送られる操作信号により発電運転、または発電停止を行う。発電機設備２０５の運転、または停止状態は前記稼動制御装置２０４に送られる。取水ゲート設備２０６は、稼動制御装置２０４から送られる操作信号により、取水口のゲートの開閉および開度の調整を電動機の駆動により行う。取水ゲート設備２０６の開閉および開度の状態信号は稼動制御装置２０４に送られる。
【００１１】
電力供給部２Cは、前記発電機設備２０５により発電された三相２００V、５０Hzの交流電力を取水ゲート設備２０６の電動機の駆動電力として供給するほか、余剰の電力はAC／DC変換器２０７へ出力し、ここで１２Vの直流電流に変換されて蓄電池２０８に充電される。また、太陽光発電設備２０９が設けられ、ソーラセルが配列された太陽光発電パネルから得られた電力は一旦、充放電ユニット２１０に蓄積される。充放電ユニット２１０は、蓄電池２０８から太陽光発電設備２０９への電流の逆流を防止し、余剰の電力は蓄電池２０８へと放電する。充電ユニット２１０は省電力回路２１１に接続され、該省電力回路２１１は、前記衛星信号制御部２Ａの衛星携帯電話機２０１と、ネットワーク制御ユニット２０２と、PBユニット２０３とに接続される他、稼動制御装置２０４に接続されている。省電力回路２１１の入出力両端は発電機設備２０５のリレーの通常開接点２１２を接続したバイパス２１３が接続されている。発電機設備２０５が駆動されている間、通常開接点２１２は閉成するので充放電ユニット２１０からの直流電流は省電力回路２１１をバイパスして直接供給される。省力電力回路２１１にはタイムスイッチが備えられ、発電設備２０５の停止中はタイムスイッチが一定の間隔でオン、オフを繰り返し、オンの期間中のみ直流電流が供給されるように構成されている。この例では、１時間に１５分間だけ電流を衛星信号制御部２Ａおよび稼動制御装置２０４へ供給し、節電効果をあげている。
【００１２】
図２は、中央制御装置１のタッチパネル１０１の初期画面レイアウト図である。図２において、電話キー１１１は被制御装置２の衛星携帯電話機２０１の電話番号をテンキー（図示されていない）により設定する場合に使用される。リダイヤルキー１１２はリダイヤル回数を設定するために使用される。通信キー１１３は衛星携帯電話機２０１へ設定した電話番号の電話をかける場合、即ち被制御装置２と通信する場合に操作される。切断キー１１４は被制御装置２との通信を切断する場合に操作される。運用キー１１５は制御メニューを表す運用画面への切り替えに使用される。
【００１３】
図３は運用キー１１３の操作により切替えられた運用画面レイアウト図である。図３において発電機設備２０５の発電機を制御するための始動キー１２１、停止キー１２２が表示される。また、発電機設備２０５の現在の状態、即ち発電機運転１２３または発電機故障１２４を示す点灯表示が行われる。同様に、取水口ゲート２０６の取水ゲートを制御するための開放キー１２５、閉鎖キー１２６が表示される。また、取水ゲート設備２０６の現在の状態、即ちゲート全開１２７、ゲート故障１２８、ゲート全閉１２９を示す点灯表示が行われる。被制御装置２の現状態の点灯表示は非通信時においても記憶保持される。さらに取水ゲートのゲート開度１３０が３桁の数字により％でデジタル表示される。戻りキー１３１は初期画面表示への切り替えに使用される。DOキー（マスタスイッチ）１３２は被制御装置２への制御動作を指示する制御キー（１２１、１２２、１２５、１２６）操作の安全性を確保するために設けたもので、例えば始動キー１２１を単独に操作しても制御操作は有効にはならず、始動キー１２１とDOキー１３２を同時に操作した場合のみ制御操作は有効になる。なお、取水ゲートの開度の指示は開放キー１２５の操作時間に依存させるか、または操作回数に依存させることができる。中央制御装置１が通信状態にない場合に制御キーを操作した場合には画面上に、初期画面の通信キー１１３の操作を最初に喚起するメッツセージが表示される。
【００１４】
図４は、図１の衛星制御監視装置において中央制御装置１から被制御装置２への制御信号及び被制御装置２から中央制御装置１への状態信号の流れを説明する制御監視信号系統図である。図２及び図３において中央制御装置１のタッチパネル１０１上に表示される通信キー１１３、切断キー１１４、DOキー１３２、発電機の始動キー１２１、停止キー１２２、取水ゲートを制御するための開放キー１２５、閉鎖キー１２６のスイッチの接点が図４に示されている。同様に、発電機運転１２３、発電機故障１２４、ゲート全開１２７、ゲート故障１２８、ゲート全閉１２９を示す発光ダイオード（LED）と、取水ゲートのゲート開度１３０の表示が図示されている。タッチパネル１０１上の各キーの操作により対応するスイッチの接点が閉じてシーケンサ１０２に伝達される。一方、シーケンサ１０２へと被制御装置２から送られる状態信号は、対応するタッチパネル１０１の発光ダイオードを点灯して被制御装置２の現在の状態を表示する。
【００１５】
稼動制御装置２０４のデジタル出力は、発電機設備２０５の発電機操作回路２２１へ接続される発電機運転リレー２２２および発電機停止リレー２２３、取水口ゲート設備２０６のゲート操作回路２２４に接続されるゲート開リレー２２５およびゲート閉リレー２２６へ送られる。これらの各リレーへのデジタル出力は、DOリレー２２７のオンにより送信可能となる。一方、発電機設備２０５には、発電機運転によりオンする運転状態接点２３０、発電機故障によりオンする故障状態接点２３１が設けられている。また、取水口ゲート設備２０６には、ゲートの全開によりオンするゲート全開接点２３２、ゲートの全閉によりオンするゲート全閉接点２３３、ゲート故障によりオンするゲート故障接点２３４、ゲート開度を示すアナログ電流信号を生成するゲート開度メータ２３４がそれぞれ設けられている。これら設備２０５，２０６からの出力は状態信号として稼動制御装置２０４に与えられる。なお、前記発電機操作回路２２１にはタイマが設けられ、発電機の運転が開始してから一定時間以上が経過すると発電機の運転を自動的に停止させることにより、発電機停止操作忘れを防止している。発電機操作回路２２１は、発電機の運転開始を指示しても発電機が運転しない場合は故障状態接点２３１をオンする。また、ゲート操作回路２２４はゲートが指示通り開放しない場合はゲート故障接点２３４をオンする。
【００１６】
次に中央制御装置１から取水ゲート設備２０６のゲートを全開する操作を例にとり、この遠隔制御監視装置について説明する。図２のタッチパネルの初期画面を呼び出し、通信キー１１３を操作すると通信キー１１３が点滅して発信中であることを表示する。登録された電話番号が衛星携帯電話機２０１へ送られ、自己の電話番号と一致すると中央制御装置１と被制御装置２の間に通信が可能となり、通信キー１１３は点灯して通信中であることを表示する。次に、運用キー１１５を操作して図３の運用画面に切り替える。発電機の始動キー１２１およびDOキー１３２を同時に操作してDOデータおよび発電機始動の制御データを送信する。図４において、DOリレー２２７、発電機運転リレー２２２がオンして発電機操作回路２２１が駆動され、発電機が運転される。この時、運転状態接点２３０がオンし、稼動制御装置２０４、シーケンサ１０２を経由してタッチパネルの発電機運転１２３のLEDを点灯する。同時に、稼動制御装置２０４は、通常開接点２１２は閉成するので省電力回路２１１はバイパスされ、直流電流は衛星信号制御部２Ａおよび稼動制御装置２０４へ常時供給される。発電された電力は取水ゲート設備２０６に供給される。次に、取水口ゲートの開放キー１２５およびDOキー１３２を同時に操作してDOデータおよび取水口ゲート全開の制御データを送信する。DOリレー２２７、ゲート開リレー２２５がオンしてゲート操作回路２２４が駆動され、取水口ゲートが全開する。この時、ゲート全開接点２３２がオンし、稼動制御装置２０４、シーケンサ１０２を経由してタッチパネルのゲート全開１２７のLEDを点灯する。発電機の余剰電力はＡＣ／ＤＣ変換器２０７を介して蓄電池２０８に充電される。
【００１７】
発電機の運転を停止する場合には、タッチパネル１０１の停止キー１２２をDOキー１３２と共に操作する。すると、DOリレー２２７、発電機停止リレー２２３がオンして発電機の運転は停止し、運転状態接点２３０は開放し、タッチパネル１０１の発電機運転１２３のLEDを消灯する。同時に、通常開接点２１２は開成するので省電力回路２１１のバイパスは遮断され、衛星信号制御部２Ａおよび稼動制御装置２０４への直流電流の供給は省電力回路２１１を介して断続的に行われる。
【００１８】
なお、本衛星通信による監視制御装置に使用される前述した各構成部品は既に市販されている周知の装置または部品を使用し、そしてNTTの通信回路網を利用することにより実現できるものである。また、衛生携帯電話機を使用して中央制御装置と被制御装置の間の通信を可能にしたが、例えば特定の周波数で通信できる構成にしてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
この発明の衛星通信による監視制御装置によれば、遠隔の僻地に設けられた被制御装置を、所望の場所に設置できる中央制御装置から容易に制御および監視することができる。従って、完全な無人化が可能であり、定期的に現地まで巡回する労力も省ける。
【００２０】
また、被制御装置は電力自給手段により必要な電力供給を受け、しかも電力自給手段は、太陽光、発電機の余剰電力を利用した効率的なシステムを採用しているから、設備の省エネを図れる。さらに、発電機停止中の被制御装置への直流電力供給は省電力供給手段により断続的に行われるから、電力供給手段の設備容量を最小限に押さえることができ設備費のコストダウンが図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の衛星通信による監視制御装置の全体システム構成図である。
【図２】タッチパネルの初期画面レイアウト図である。
【図３】タッチパネルの運用画面レイアウト図である。
【図４】中央制御装置から被制御装置への制御信号及び被制御装置から中央制御装置への状態信号の流れを説明する制御監視信号系統図である。
【符号の説明】
１            中央制御装置
２            被制御装置
３            衛星通信システム
１０１        タッチパネル
１０２        シーケンサ
２０１        衛星携帯電話機
２０４        稼動制御装置
２０５        発電機設備
２０６        取水ゲート設備
２０８        蓄電池
２０９        太陽光発電設備
２１１        省電力回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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