(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
点灯動作を伴う低光度障害灯および点滅動作を伴う中光度障害灯を含む航空障害灯への電力線から検出される電流信号および電圧信号を用いて断芯を検出する航空障害灯断芯検出システムであって、
前記電流信号および前記電圧信号を用いて、低光度障害灯に係るオフセット成分と中光度障害灯に係る脈流成分とを含むような波形計測値から、負荷電流、負荷電力、または負荷インピーダンスについての波形計測データを算出する波形計測手段と、
前記波形計測手段で得た波形計測データから、低光度障害灯に係るオフセット成分および中光度障害灯に係る脈流成分についてのそれぞれの波形計測データを演算導出する算出手段と、
前記算出手段で得られた低光度障害灯の波形計測データと、過去に記憶された低光度障害灯の波形計測データとを比較して一致しない場合に低光度障害灯が断芯していると判断する低光度障害灯用判定手段と、
前記算出手段で得られた中光度障害灯の波形計測データと、過去に記憶された中光度障害灯の波形計測データとを比較して一致しない場合に中光度障害灯が断芯していると判断する中光度障害灯用判定手段と、
を備えることを特徴とする航空障害灯断芯検出システム。
【請求項２】
請求項１記載の航空障害灯断芯検出システムにおいて、
前記低光度障害灯用判定手段および前記中光度障害灯用判定手段が判定に用いる過去の波形計測データは、断芯判定を行う日の前日に記憶された波形計測データであることを特徴とする航空障害灯断芯検出システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の航空障害灯断芯検出システムにおいて、
前記算出手段は、
前記波形計測手段で取得した波形計測データのうち、中光度障害灯が消えて脈流成分がない場合の波形計測データを前記オフセット成分とし、このオフセット成分から低光度障害灯の波形計測データについて算出する第一算出手段と、
前記波形計測手段が取得した波形計測データのうち、中光度障害灯が点いて脈流成分がある場合の波形計測データをオフセット成分と脈流成分との合成成分とし、この合成成分から中光度障害灯および低光度障害灯の波形計測データを算出する第二算出手段と、
前記第二算出手段で算出した中光度障害灯および低光度障害灯の波形計測データから、前記第一算出手段で算出した低光度障害灯の波形計測データを減算して、中光度障害灯の波形計測データを得る第三算出手段と、
からなることを特徴とする航空障害灯断芯検出システム。
【請求項４】
請求項３に記載の航空障害灯断芯検出システムにおいて、
前記低光度障害灯用判定手段は、
ｎ個（ｎは自然数）の低光度障害灯があり、かつオフセット成分の高さがｉ／ｎ変化する（ｉは自然数）場合に、ｉ個の低光度障害灯が断芯したと検出することを特徴とする航空障害灯断芯検出システム。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の航空障害灯断芯検出システムにおいて、
前記中光度障害灯用判定手段は、
ｍ個（ｍは自然数）の中光度障害灯があり、かつ脈流成分の振幅がｋ／ｍ変化する（ｋは自然数）場合に、ｋ個の中光度障害灯が断芯したと検出することを特徴とする航空障害灯断芯検出システム。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の航空障害灯断芯検出システムにおいて、
負荷電流に係る波形計測データを得る波形計測手段は、
交流電流信号を交直変換して直流電流信号を得るＡＣ／ＤＣ変換回路と、
前記ＡＣ／ＤＣ変換回路から出力される直流電流信号をＡ／Ｄ変換して波形計測データを出力するＡ／Ｄ変換回路と、
を備えることを特徴とする航空障害灯断芯検出システム。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の航空障害灯断芯検出システムにおいて、
負荷電力に係る波形計測データを得る波形計測手段は、
交流電流信号および交流電圧信号を乗算して交流電力信号を算出する乗算回路と、
前記乗算回路から出力される交流電力信号を交直変換して直流電力信号を得るＡＣ／ＤＣ変換回路と、
前記ＡＣ／ＤＣ変換回路から出力される直流電力信号を波形整形する積分回路と、
前記ＡＣ／ＤＣ変換回路から出力される直流電力信号の変化から点滅タイミングを検出してタイミング信号を出力する点滅タイミング検出回路と、
前記点滅タイミング検出器から出力されるタイミング信号を遅延させる遅延回路と、
前記遅延回路から出力されるタイミング信号で同期して直流電力信号をサンプリングホールドするサンプリングホールド回路と、
前記サンプリングホールド回路によりホルードされた信号をＡ／Ｄ変換して波形計測データを出力するＡ／Ｄ変換回路と、
を備えることを特徴とする航空障害灯断芯検出システム。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の航空障害灯断芯検出システムにおいて、
負荷インピーダンスに係る波形計測データを得る波形計測手段は、
交流電圧信号を交直変換して直流電圧信号を得るＡＣ／ＤＣ変換回路と、
交流電流信号を交直変換して直流電流信号を得るＡＣ／ＤＣ変換回路と、
二個の前記ＡＣ／ＤＣ変換回路から出力される直流電圧信号および直流電流信号を除算してインピーダンス信号を算出する除算回路と、
インピーダンス信号を波形整形する積分回路と、
前記遅延回路から出力されるタイミング信号で同期してインピーダンス信号をサンプリングホールドするサンプリングホールド回路と、
前記サンプリングホールド回路によりホールドされた信号をＡ／Ｄ変換して波形計測データを出力するＡ／Ｄ変換回路と、
を備えることを特徴とする航空障害灯断芯検出システム。
【請求項９】
請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の航空障害灯断芯検出システムにおいて、
前記判定手段は、
前記Ａ／Ｄ変換回路に接続されて波形計測データが入力される演算処理装置と、
前記演算処理装置に接続されて過去の波形計測データを記憶する記憶装置と、
を備え、
前記演算処理装置は、
前記Ａ／Ｄ変換回路から入力された波形計測データと前記記憶装置から読み出された過去の波形計測データとを比較することを特徴とする航空障害灯断芯検出システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、架空送電線が架渉される鉄塔のような高層の支持物に設置される航空障害灯の断芯（電球の球切れ）を検出するための航空障害灯断芯検出システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より高層建築物や鉄塔などの支持物（以下、単に高層建築物という）には航空障害灯が設置されている。この航空障害灯は、夜間に有視界飛行中の航空機・ヘリコプターの操縦士が、周囲の高層建築物の存在を容易に認識できるようにするために設けられているものである。
【０００３】
航空法によれば、高層建築物の高さにより低光度航空障害灯・中光度航空障害灯・高光度航空障害灯のいずれかを設置することとし、特に、高光度航空障害灯は高さ１５０ｍ以上の高層建築物に設置しなければならない旨が規定されている。しかしながら、高さ１５０ｍ以上の高層建築物は少なく、航空障害灯は、その殆どが低光度航空障害灯または中光度航空障害灯である。
【０００４】
低光度航空障害灯は、６０ｍ以上９０ｍ未満の高層建築物に設置されるものであり、夜間に航空赤の不動光を点灯する、つまり夜間に常時点灯される赤色光を指す。
中光度航空障害灯は、９０ｍ以上１５０ｍ未満の高層建築物に設置されるものであり、夜間に航空赤を明滅する、つまり夜間に点滅される赤色光を指す。
その他にも、航空機の飛行の安全を害する個所（飛行場付近など）では６０ｍ未満の建築物でも、低光度航空障害灯または中光度航空障害灯の何れかを設置するように義務づけられている。
【０００５】
このような航空障害灯が玉切れ（以下、断芯という）すると、航空機のパイロットが夜間に高層建築物を判別できなくなって航空機事故につながるおそれもあるため、航空障害灯の断芯を早期に発見する必要がある。そこで、航空障害灯には、航空障害灯断芯検出システムが設けられている。
このような航空障害灯断芯検出システムについての従来技術については、例えば、特開平９−１２８５１５号公報、特開２０００−９０７０５号公報に開示されている。
【０００６】
特開平９−１２８５１５号公報に記載された航空障害灯の断芯検出装置は、カメラにより航空障害灯を含む画像データを取得し、この画像データを２値化して航空障害灯により本来明るく写っているべき部分の明暗を検出し、暗い場合にはその部分の航空障害等が断芯していると判定するものである。
また、特開２０００−９０７０５号公報に記載されたＬＥＤ表示灯では、多数のＬＥＤ発光素子を用いた航空障害灯であって、１個のＬＥＤ発光素子の断線でも検出できるように工夫したものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術では、各種の問題があった。
特開平９−１２８５１５号公報に記載された航空障害灯の断芯検出装置では、多数の航空障害灯を全て含むような画像データを取得する必要があるため、カメラの設置位置が著しく制約されるなど、使い勝手が悪いという問題点があった。
また、強風や地震などによりカメラの設置位置がずれたような場合には、航空障害灯の断芯検出ができなくなるおそれもあり、頻繁な保守・点検を要するものであり、信頼性が低いという問題もあった。
【０００８】
また、特開２０００−９０７０５号公報に記載されたＬＥＤ表示灯では、多数のＬＥＤ発光素子を用いた航空障害灯であって、１個のＬＥＤ発光素子の断線でも検出できるように工夫したものであるが、この断芯検出装置は電灯・ランプを用いる一般的な航空障害灯では適用できないものであった。
また、ＬＥＤ発光素子が１個でも断線したら、断線したＬＥＤ発光素子に代えて新しいＬＥＤ素子に交換しないと以後の断線検出が不可能となる。そして断線した１個のＬＥＤ素子を交換するため高層建築物の高所に取り付けられている航空障害灯まで登る必要が生じ、使い勝手が悪いものであった。
【０００９】
このように、特開平９−１２８５１５号公報、特開２０００−９０７０５号公報に記載された従来技術は使い勝手が悪いものであり、新たな技術思想に基づいて、電灯・ランプなどを用いる航空障害灯の断芯を検出するようにした航空障害灯断芯検出システムが必要とされている。
【００１０】
また、既に設置された航空障害灯システムに対して新たに航空障害灯断芯検出システムを追加設置するような場合であっても、簡単にシステムを追加することができるようにして、導入し易いものにしたいという要請があった。
【００１１】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電灯・ランプなどを用いる航空障害灯システムに容易に追加設置されて、場所に制約されることなく断芯を検出できるような使い勝手の良い航空障害灯断芯検出システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の航空障害灯断芯検出システムによれば、
点灯動作を伴う低光度障害灯および点滅動作を伴う中光度障害灯を含む航空障害灯への電力線から検出される電流信号および電圧信号を用いて断芯を検出する航空障害灯断芯検出システムであって、
前記電流信号および前記電圧信号を用いて、低光度障害灯に係るオフセット成分と中光度障害灯に係る脈流成分とを含むような波形計測値から、負荷電流、負荷電力、または負荷インピーダンスについての波形計測データを算出する波形計測手段と、
前記波形計測手段で得た波形計測データから、低光度障害灯に係るオフセット成分および中光度障害灯に係る脈流成分についてのそれぞれの波形計測データを演算導出する算出手段と、
前記算出手段で得られた低光度障害灯の波形計測データと、過去に記憶された低光度障害灯の波形計測データとを比較して一致しない場合に低光度障害灯が断芯していると判断する低光度障害灯用判定手段と、
前記算出手段で得られた中光度障害灯の波形計測データと、過去に記憶された中光度障害灯の波形計測データとを比較して一致しない場合に中光度障害灯が断芯していると判断する中光度障害灯用判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載の航空障害灯断芯検出システムによれば、
請求項１記載の航空障害灯断芯検出システムにおいて、
前記低光度障害灯用判定手段および前記中光度障害灯用判定手段が判定に用いる過去の波形計測データは、断芯判定を行う日の前日に記憶された波形計測データであることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３に記載の航空障害灯断芯検出システムによれば、
請求項１または請求項２に記載の航空障害灯断芯検出システムにおいて、
前記算出手段は、
前記波形計測手段で取得した波形計測データのうち、中光度障害灯が消えて脈流成分がない場合の波形計測データを前記オフセット成分とし、このオフセット成分から低光度障害灯の波形計測データについて算出する第一算出手段と、
前記波形計測手段が取得した波形計測データのうち、中光度障害灯が点いて脈流成分がある場合の波形計測データをオフセット成分と脈流成分との合成成分とし、この合成成分から中光度障害灯および低光度障害灯の波形計測データを算出する第二算出手段と、
前記第二算出手段で算出した中光度障害灯および低光度障害灯の波形計測データから、前記第一算出手段で算出した低光度障害灯の波形計測データを減算して、中光度障害灯の波形計測データを得る第三算出手段と、
からなることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４に記載の航空障害灯断芯検出システムによれば、
請求項３に記載の航空障害灯断芯検出システムにおいて、
前記低光度障害灯用判定手段は、
ｎ個（ｎは自然数）の低光度障害灯があり、かつオフセット成分の高さがｉ／ｎ変化する（ｉは自然数）場合に、ｉ個の低光度障害灯が断芯したと検出することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５に記載の航空障害灯断芯検出システムによれば、
請求項３または請求項４に記載の航空障害灯断芯検出システムにおいて、
前記中光度障害灯用判定手段は、
ｍ個（ｍは自然数）の中光度障害灯があり、かつ脈流成分の振幅がｋ／ｍ変化する（ｋは自然数）場合に、ｋ個の中光度障害灯が断芯したと検出することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６に記載の航空障害灯断芯検出システムによれば、
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の航空障害灯断芯検出システムにおいて、
負荷電流に係る波形計測データを得る波形計測手段は、
交流電流信号を交直変換して直流電流信号を得るＡＣ／ＤＣ変換回路と、
前記ＡＣ／ＤＣ変換回路から出力される直流電流信号をＡ／Ｄ変換して波形計測データを出力するＡ／Ｄ変換回路と、
を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項７に記載の航空障害灯断芯検出システムによれば、
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の航空障害灯断芯検出システムにおいて、
負荷電力に係る波形計測データを得る波形計測手段は、
交流電流信号および交流電圧信号を乗算して交流電力信号を算出する乗算回路と、
前記乗算回路から出力される交流電力信号を交直変換して直流電力信号を得るＡＣ／ＤＣ変換回路と、
前記ＡＣ／ＤＣ変換回路から出力される直流電力信号を波形整形する積分回路と、
前記ＡＣ／ＤＣ変換回路から出力される直流電力信号の変化から点滅タイミングを検出してタイミング信号を出力する点滅タイミング検出回路と、
前記点滅タイミング検出器から出力されるタイミング信号を遅延させる遅延回路と、
前記遅延回路から出力されるタイミング信号で同期して直流電力信号をサンプリングホールドするサンプリングホールド回路と、
前記サンプリングホールド回路によりホールドされた信号をＡ／Ｄ変換して波形計測データを出力するＡ／Ｄ変換回路と、
を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項８に記載の航空障害灯断芯検出システムによれば、
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の航空障害灯断芯検出システムにおいて、
負荷インピーダンスに係る波形計測データを得る波形計測手段は、
交流電圧信号を交直変換して直流電圧信号を得るＡＣ／ＤＣ変換回路と、
交流電流信号を交直変換して直流電流信号を得るＡＣ／ＤＣ変換回路と、
二個の前記ＡＣ／ＤＣ変換回路から出力される直流電圧信号および直流電流信号を除算してインピーダンス信号を算出する除算回路と、
インピーダンス信号を波形整形する積分回路と、
前記遅延回路から出力されるタイミング信号で同期してインピーダンス信号をサンプリングホールドするサンプリングホールド回路と、
前記サンプリングホールド回路によりホールドされた信号をＡ／Ｄ変換して波形計測データを出力するＡ／Ｄ変換回路と、
を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項９に記載の航空障害灯断芯検出システムによれば、
請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の航空障害灯断芯検出システムにおいて、
前記判定手段は、
前記Ａ／Ｄ変換回路に接続されて波形計測データが入力される演算処理装置と、
前記演算処理装置に接続されて過去の波形計測データを記憶する記憶装置と、
を備え、
前記演算処理装置は、
前記Ａ／Ｄ変換回路から入力された波形計測データと前記記憶装置から読み出された過去の波形計測データとを比較することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態である航空障害灯断芯検出システムについて図を参照しつつ説明する。図１は本実施形態の航空障害灯断芯検出システムの設置態様図、図２は断芯検出装置の回路ブロック図、図３は断芯検出装置の外観図、図４は伝送装置の回路ブロック図、図５は伝送装置の外観図である。
【００２２】
まず最初に本発明の航空障害灯断芯検出システムが組み込まれる航空障害灯システムについて説明する。なお、説明の簡略化のため、低光度航空障害灯を低光度障害灯と、また、中光度航空障害灯を中光度障害灯と簡略して説明する。
図１で示す鉄塔１は９０ｍを超えるため、低光度障害灯３および中光度障害灯４が取り付けられ、航空障害灯システムが設置されるものとする。
航空障害灯システムは、この鉄塔１や、鉄塔１の付近に立てられた柱体２上に分散して設置されるものであり、鉄塔１には低光度障害灯３、中光度障害灯４、航空障害灯制御盤５が設置され、柱体２には絶縁トランス６、開閉器箱７、接地箱８が設置されたシステムである。
【００２３】
低光度障害灯３はネオン管式であって６灯（電球は１灯１個で計６個）設置され、また、中光度障害灯４は白熱式であって２灯（電球は１灯２個で計４個）設置される。
絶縁トランス６および航空障害灯制御盤５を介して、電力ケーブルにより配電される航空障害灯制御盤５は、図示しないが鉄塔１上の低光度障害灯３および中光度障害灯４へ電気的に結線されており、夜間に電力を供給して発光制御するようになされている。これら航空障害灯システムは、既に設置がなされている既存のシステムである。
【００２４】
このような航空障害灯システムに対し、航空障害灯断芯検出システムを追加設置する。
航空障害灯システムは、送電用の鉄塔１に設置されている低光度障害灯３および中光度障害灯４の断芯、および航空障害灯制御盤５の故障などの異常を検出して表示し、遠隔地にいる監視員へ異常情報を通報するものである。本発明の航空障害灯断芯検出システムは、図１で示すように、既設の航空障害灯システムに組み込まれるものであり、絶縁トランス６と航空障害灯制御盤５との間の既設電力ケーブルに割り込ませる方式のため設置工事を容易なものとしている。
【００２５】
航空障害灯断芯検出システムは、断芯検出装置１００、伝送装置２００を備えるシステムである。
断芯検出装置１００は、絶縁トランス６および航空障害灯制御盤５との間で接続されるものであり、航空障害灯制御盤５に供給される電圧信号および電流信号が入力されて、後述する演算処理により低光度障害灯３および中光度障害灯４の断芯を検出するようになされている。
伝送装置２００は、後述するがいわゆる携帯電話など移動体通信で用いられる通信機能を有しており、監視員が居る遠隔地の監視所に設置されたファクシミリ装置３００へ断芯検出の結果について通報するようになされている。
【００２６】
続いて、断芯検出装置１００の回路ブロックについて図２を用いて説明する。
断芯検出装置１００は、絶縁トランス６の側に接続されるライン入力部１０１、航空障害灯制御盤５の側に接続されるライン出力部１０２、サージアブゾーバ１０３、電源スイッチ１０４、電流センサ１０５、ノイズフィルタ１０６、制御基板１０７、マグサイン表示器１０８、リセットスイッチ１０９、伝送装置コネクタ１１０を備えている。
断芯検出装置１００のパネル部は、図３（ｂ）で示すように、マグサイン表示器１０８、ライン入力部１０１およびライン出力部１０２を一体にしたライン入出力用ケーブル端子１１１、電源スイッチ１０４、リセットスイッチ１０９、伝送装置コネクタ１１０が配置されている。
【００２７】
本実施形態では、ライン入力部１０１が絶縁トランス６側に、また、ライン出力部１０２が航空障害灯制御盤５側に接続され、絶縁トランス６と航空障害灯制御盤５との間に、電流信号および電圧信号を取得するような航空障害灯断芯検出システムが介在することとなる。
【００２８】
図２，図３（ｂ）で示す電源スイッチ１０４を動作させると、航空障害灯断芯検出システムは動作を開始するとともに、電流信号および電圧信号を取得する。
制御基板１０７へはノイズフィルタ１０６を介して電圧信号が入力され、また、電流センサ１０５を介して電流信号が入力される。
なお、サージアブゾーバ１０３は、電流センサ１０５およびノイズフィルタ１０６以降の各種装置を、サージ電流などから保護する機能を有している。
制御基板１０７では後述する演算手法により断芯検出処理を行い、マグサイン表示器１０８および伝送装置２００を制御することとなる。
【００２９】
図３（ｂ）で示すように、断芯検出装置１００のパネル部にあるマグサイン表示器１０８には、低光度断芯・中光度断芯・制御盤異常の３種類の表示ができるようになされている。断芯検出装置１００が低光度障害灯３または中光度障害灯４の断芯、または、航空障害灯制御盤５の制御盤異常を検出したときには、パネル部のマグサイン表示器１０８に表示させるとともに、伝送装置２００を制御して、登録されているファクシミリ装置３００に対して異常情報の伝送を行うものとする。
なお、航空障害灯制御盤５の制御異常とは、低光度障害灯３または中光度障害灯４が、消灯後２０時間以上にわたり点灯しなかった場合、または、２０時間以上にわたり連続して点灯し続けている場合に、制御盤異常とする。
【００３０】
断芯検出装置１００のパネル部におけるマグサイン表示器１０８は、夜間点灯中に一旦異常を示す表示を行ったならば、リセットスイッチ１０９を操作して解除されるまでは常時表示を継続するため、昼間でもパネル表示を確認することができ、航空障害灯を改めて点灯させて確認することなく断芯の有無を確認することができる。
【００３１】
断芯検出装置１００のケース部は、図３（ａ）で示すように、電気的・機械的に信頼性が高い耐久性をもった材料で製作された有底筒体のケースであり、装柱状態で風雨にさらされた場合でも水が内部に侵入しない防水構造を保持できるものとし、耐候性に優れた樹脂製部材を用いた構造を有している。
断芯検出装置１００の装柱時には耐候性・耐久性に優れた装柱金具を用いて、図１で示すような形態で取り付けられる。
【００３２】
続いて、伝送装置２００について説明する。
伝送装置２００は、図４で示すように、ケース２０１と、断芯検出装置１００の伝送装置コネクタ１１０に接続されて障害灯断芯信号または装置異常信号が入力される入力部２０２、演算処理部２０３、シリアル通信部２０４、ターミナルアダプター（ＴＡ）２０５、携帯電話２０６、アンテナ２０７、これら各部に電源を供給する電源部２０８を備えている。
【００３３】
携帯電話２０６はデジタル移動体通信回線が使用され、伝送対象であるファクシミリ装置３００へ発呼してデータ送信するように設定されている。
このような伝送装置２００のケース２０１は、図５（ａ）で示すように、ケース２０１の外部にアンテナ２０７が突出して設けられており、ケース２０１の内部には図５（ｂ）で示すように携帯電話２０６が設置されている。
断芯検出装置１００からは障害灯断芯信号または装置異常信号を接点信号として送信する。伝送装置２００の入力部２０２でポーリングされて、接点信号の有無が監視されている。接点信号が存在した場合は伝送装置の演算処理部２０３が、シリアル通信部２０４、ＴＡ２０５を経て携帯電話２０６へ障害灯断芯または装置異常を通知するようなデータを送信するように制御し、携帯電話２０６がこのデータをファクシミリ装置３００へ送信する。
【００３４】
続いて、このような断芯検出装置１００による断芯検出について図を参照しつつ説明する。図６は断芯検出装置１００の制御基板１０７等の電子回路ブロック図、図７は実際に取得される波形データを説明するグラフ、図８は断芯検出原理を説明する説明図である。
この制御基板１０７は、負荷電流値、負荷電力値および負荷インピーダンス値をデジタルデータとして取得して演算処理装置へ入力する電子回路であり、負荷電流を検出する回路ブロックと、負荷電力を検出する回路ブロックと、負荷インピーダンスを検出する回路ブロックの三ブロックある。
【００３５】
負荷電流を検出する回路ブロックでは、ライン電流検出回路１０７ａ、ＡＣ／ＤＣ変換回路１０７ｂ、Ａ／Ｄ変換回路１０７ｃを備えている。
負荷電力を検出する回路ブロックでは、ライン電流検出回路１０７ａ、ライン電圧検出回路１０７ｄ、乗算回路１０７ｅ、ＡＣ／ＤＣ変換回路１０７ｆ、積分回路１０７ｇ、点滅タイミング検出回路１０７ｈ、遅延回路１０７ｉ、サンプリングホールド回路１０７ｊ、Ａ／Ｄ変換回路１０７ｋを備えている。
負荷インピーダンスを検出する回路には、ライン電流検出回路１０７ａ、ライン電圧検出回路１０７ｄ、ＡＣ／ＤＣ変換回路１０７ｂ、ＡＣ／ＤＣ変換回路１０７ｌ、除算回路１０７ｍ、積分回路１０７ｎ、サンプリングホールド回路１０７ｏ、Ａ／Ｄ変換回路１０７ｐを備えている。
なお、遅延回路１０７ｉから遅延量がサンプリングホルード回路１０７ｏへ入力される。
【００３６】
これらＡ／Ｄ変換回路１０７ｃ，１０７ｋ，１０７ｐは演算処理装置１０７ｑに接続されている。演算処理装置１０７ｑには、記憶装置１０７ｒが接続されている。
さらに、演算処理装置１０７ｑにはマグサイン表示器１０８が接続されており、図６でも示すように、中光度断芯表示・低光度断芯表示・制御板異常表示がなされる。
【００３７】
続いて、波形計測データの取得について図を参照しつつ説明する。
まず、負荷電流を検出する回路ブロックについて説明する。ライン電流検出回路１０７ａから入力された交流電流はＡＣ／ＤＣ変換回路１０７ｂへ入力される。ＡＣ／ＤＣ変換回路１０７ｂにより図７（ａ）で示すような交流電流の波形計測値が図７（ｂ）で示すような直流電流の波形計測値になる。このような波形のアナログ波形信号をＡ／Ｄ変換回路１０７ｃよりデジタルデータに変換し、演算処理装置１０７ｑに波形計測データとして入力する。
【００３８】
続いて、負荷電力を検出する回路ブロックでは、ライン電流検出回路１０７ａから出力される電流信号（図７（ａ）参照）とライン電圧検出回路１０７ｄから出力される電圧信号（単なる正弦波のため図示省略）を乗算回路１０７ｅで乗算させてＡＣ／ＤＣ変換回路１０７ｆへ交流電力信号を出力する。ＡＣ／ＤＣ変換１０７ｆは、図７（ｃ）で示す波形計測値のような直流電力信号を出力する。
【００３９】
中光度障害灯４の点滅により、負荷電流にはインラッシュ（inrush）電流に似た電流が流れ、電力算出した場合に点灯初期で大きな値を取ることになり、この電流信号はエッジが立ち上がっている。そこで、積分回路１０７ｇに入力されて理想的な矩形波に近づけるように波形整形される。波形整形後、サンプリングホールド回路１０７ｊ、Ａ／Ｄ変換回路１０７ｋによりデジタルの波形計測データに変換される。
【００４０】
この場合、点滅タイミング検出回路１０７ｈにより立ち上がり・立ち下がりが検出されて検出信号が遅延回路１０７ｉに出力される。積分回路１０７ｇの時定数による影響を避けることからも積分出力に対するサンプリングホールドタイミングは、遅延回路１０７ｉにより、点滅タイミング信号（ちなみに中光度は点灯１秒消灯０．５秒で点滅、低光度は連続点灯）に対して遅延させ（中光度は、点灯後０．５秒、低光度は中光度消灯後０．２秒、つまり立ち上がりから立ち下がりまでの間のうちほぼ中央付近となる。）、サンプリングホールド回路１０７ｊがデータホールドすることとなる。
【００４１】
負荷インピーダンスを検出する回路ブロックでは、ライン電流検出回路１０７ａ、ＡＣ／ＤＣ変換回路１０７ｂから出力された直流電流信号、および、ライン電圧検出回路１０７ｄ、ＡＣ／ＤＣ変換回路１０７ｌから出力された直流電圧信号をそれぞれ除算回路１０７ｍへ入力し、電圧信号を電流信号で除算して、図７（ｄ）で示すような負荷インピーダンスに係る波形計測値を得る。
【００４２】
そして、積分回路１０７ｎにより波形整形し、サンプリングホールド回路１０７ｏ、Ａ／Ｄ変換回路１０７ｐによりデジタルデータに変換される。なお、遅延回路１０７ｉから遅延量がサンプリングホルード回路１０７ｏへ入力され、負荷電力検出と同じタイミングで負荷インピーダンスが検出されるようになされている。このような３種類の波形計測データがそれぞれ演算処理装置１０７ｑへ入力されることとなる。
【００４３】
続いて、航空障害灯断芯検出システムの検出原理について説明する。
図８（ａ）で示す模式的な波形計測値のような、オフセット成分と脈流成分を組み合わせた波形値を想定する。これは、低光度障害灯３が常時点灯されていて常時電流が流れることからオフセット成分を含み、また、中光度障害灯４が点滅することから間歇的に電流が流れて、脈流成分を含むことを示す。このような波形計測データが演算処理装置１０７ｑに入力されたならば、低光度障害灯３および中光度障害灯４は断芯していないと判定される。
なお、図８（ａ）では電流を例にとって説明しているが、図７（ａ）〜（ｄ）で示すように実際の計測値（負荷電流）・乗算出力（負荷電力）・除算出力（負荷インピーダンス））でもオフセット成分及び脈流成分が含まれているため、これらの何れかのデータを用いることで検出することができる。ここでは、電流のみについて説明する。
【００４４】
続いて、図８（ｂ）で示す模式的な波形値を想定する。この波形値では、脈流成分がなくなってオフセット成分のみを含んでいる。つまり、電球が４個（１灯につき２個のため、２灯計４個となる）ある中光度障害灯４が全て断芯し、中光度障害灯４に電流が流れない状態となっている。
このため脈流成分がない状態は、点滅タイミング検出回路１０７ｈで点滅タイミングが検出できないため負荷電力・負荷インピーダンスの計測ができず、また、負荷電流に係る波形計測データが図８（ｂ）で示すようなオフセット成分のみの場合であり、このような状態を演算処理装置１０７ｑが検出することで中光度障害灯４の断芯が検出可能となる。
【００４５】
続いて、図８（ｃ）で示す模式的な波形値を想定する。図８（ｂ）とは逆にオフセット成分がなくなって脈流成分のみである。つまり、６個ある低光度障害灯３が全て断芯し、低光度障害灯３に電流が流れない状態となっている。
オフセット成分がない状態とは、負荷電流に係る波形計測データが図８（ｃ）で示すような状態であり、このような状態（具体的には、オフセット成分が０若しくは所定値以下であること）を演算処理装置１０７ｑが検出することで低光度障害灯３の断芯が検出可能となる。
【００４６】
続いて、図８（ｄ）で示す模式的な波形値を想定する。オフセット成分および脈流成分ともになくなっており、４個ある中光度障害灯４および６個ある低光度障害灯３が全て断芯した場合が考えられる。しかしながら、このケースはまれであり、航空障害灯制御板５の異常であることが殆どである。
【００４７】
さて、図８（ａ）で示すような波形計測データが計測されたとしても必ずしも断芯が起こっていないわけではなく、例えば、４個ある中光度障害灯４のうち一個断芯した、あるいは、６個ある低光度障害灯３の一個が断芯したような場合でも、図８（ａ）で示したような波形となる。この場合は以下のように断芯を検出する。
【００４８】
例えば、断芯によるＣＰＵパラメータ変化は以下のようになる。
▲１▼負荷電流：中光度は２灯（電球４個）のため、電球１個につき１／４ずつ電流が減る。低光度は６灯のため、１／６ずつ電流が減る。
図８（ａ）の波形計測値では中光度障害灯４の電球１個の断芯につき脈流成分の振幅がｂ／４［Ａ]ずつ減り、また、低光度障害灯３は６灯のため、１灯の断芯につきａ／６［Ａ]ずつオフセット成分が下側へ移動する。
【００４９】
このような検出をするため、脈流成分のみの振幅を抽出する必要がある。そこで以下のような演算を行う。
波形計測データのうち、中光度障害灯が消えて脈流成分がない場合の波形計測データを前記オフセット成分とし、このオフセット成分から低光度障害灯の波形計測データについて算出する（第一算出手段）。
【００５０】
波形計測データのうち、中光度障害灯が点いて脈流成分がある場合の波形計測データをオフセット成分と脈流成分との合成成分とし、この合成成分から中光度障害灯および低光度障害灯の波形計測データを算出する（第二算出手段）。
この中光度障害灯および低光度障害灯の合成成分に係る波形計測データから、低光度障害灯のオフセット成分に係る波形計測データを減算して、中光度障害灯の波形計測データを得る（第三算出手段）。
これら第一〜第三算出手段により、脈流成分のみ抽出できる。
【００５１】
また、負荷電力および負荷インピーダンスでも以下のようにして検出が可能となる。
▲２▼負荷電力：負荷電流と同じ手法で断芯を判定する。
【００５２】
▲３▼インピーダンス
中光度障害灯４に係る脈流成分は同一インピーダンスの並列電球個数の減少に伴い上昇する。
低光度障害灯３に係る脈流成分は同一インピーダンスの並列電球個数の減少に伴い上昇する。
【００５３】
したがって、断芯状態は上記検出原理で波形計測データの監視を行い、前日に記憶された波形計測データとの差異により断芯を低光度障害灯３及び中光度障害灯４の個数レベルで判断することができる。
【００５４】
続いて演算処理装置１０７ｑによる断芯検出処理について説明する。図９は、航空障害灯断芯検出システムの処理フローチャートである。
図２，図３で示す電源スイッチ１０４がオンになった場合に、本フローが実行される
ステップＳ１は、２０時間タイマカウント開始するステップである。
ステップＳ２は、２０時間経過したか否かを判定するステップであり、２０時間経過していないならばステップＳ３へ進み、２０時間経過したならばステップＳ４へジャンプする。
【００５５】
ステップＳ３は、障害灯点灯中か否かを判別するステップであり、障害灯点灯中ならば、ステップＳ６へジャンプし、障害灯点灯中でないならばステップＳ２に戻って、Ｓ２，Ｓ３で無限ループを形成する。このステップＳ２，Ｓ３では、障害灯が消灯してから２０時間経過するか、あるいは、障害灯が点灯することでループから抜け出ることができる。
ステップＳ４は、障害灯が消灯してから２０時間経過した場合にマグサイン表示器１０８の「制御盤異常」表示を行うステップである。
ステップＳ５は、ファクシミリ装置３００へ通報するステップである。
【００５６】
ステップＳ２〜ステップＳ５により制御盤異常検出がなされる。
これらステップで検出される異常は、航空障害灯制御盤５の異常により、障害灯の連続消灯が２０時間を超えて連続する場合に航空障害灯制御盤５の異常と判定するものである。２０時間の連続消灯時の波形計測データは、オフセット成分も脈流成分もない波形計測データ、つまり、図８（ｄ）で示す波形計測データの場合が検出されるというものである。したがって、ステップＳ２〜ステップＳ５では、２０時間の連続消灯に加え、低光度障害灯３および中光度障害灯４の全てが断芯した場合も検出され、ファクシミリ装置３００へ通報される。
なお、２０時間としたのは１日のうち約８時間程度は夜間であって障害灯が点灯・点滅するのが一般的であって、２０時間連続して点灯・消灯することはあり得ないからである。
【００５７】
ステップＳ６は、２０時間タイマをリセットののち再カウントするステップである。ステップＳ３で障害灯が点灯したことが検出されたため、今度は連続点灯を検出するために行われる。
ステップＳ７は、中光度障害灯４が断芯しているか否かを判別するステップである。先に説明した手法（波形計測データが図８（ｂ）で示すように脈流成分がないか、図８（ａ）で示す波形計測データの脈流成分が１／４単位で減少している場合を検出する手法）により中光度障害灯４の断芯を判別し、断芯しているならばステップＳ８へ進み、断芯していないならばステップＳ１０へジャンプする。
【００５８】
ステップＳ８は、マグサイン表示器１０８の「中光度断芯」表示を行うステップである。
ステップＳ９は、ファクシミリ装置３００へ通報するステップである。
ステップＳ１０は、低光度障害灯３が断芯しているか否かを判別するステップである。先に説明した手法（波形計測データが図８（ｃ）で示すようにオフセット成分がないか、図８（ａ）で示す波形計測データのオフセット成分が１／６単位で減少している場合を検出する手法）により低光度障害灯３の断芯を判別し、断芯しているならばステップＳ１１へ進み、断芯していないならばステップＳ１３へジャンプする。
ステップＳ１１は、マグサイン表示器１０８の「低光度断芯」表示を行うステップである。
ステップＳ１２は、ファクシミリ装置３００へ通報するステップである。
【００５９】
ステップＳ１３は、２０時間経過したか否かを判別するステップである。障害灯点灯開始直後にステップＳ６でカウント開始されてから２０時間経過したか否かを判別し、２０時間経過したならばステップＳ１４へ進み、２０時間経過していないならばステップＳ１６へジャンプする。
ステップＳ１４は、マグサイン表示器１０８の「制御盤異常」表示を行うステップである。
ステップＳ１５は、ファクシミリ装置３００へ通報するステップである。
【００６０】
ステップＳ１３〜ステップＳ１５により制御盤異常検出がなされる。
これらステップで検出される異常は、航空障害灯制御盤５の異常により、障害灯の連続点灯が２０時間を超えて連続する場合に航空障害灯制御盤５の異常と判定するものである。２０時間の連続点灯時の波形計測データは、例えば、図８（ａ）、（ｂ），（ｃ）で示す波形計測データの場合が検出されるというものである。したがって、ステップＳ１３〜ステップＳ１５では、断芯の有無に関わらず２０時間の連続点灯した場合に、ファクシミリ装置３００へ通報される。
【００６１】
ステップＳ１６は、障害灯が消灯したか否かを判別するステップである。障害灯が消灯したと判別されるには、オフセット成分も脈流成分もない波形計測データ、つまり、図８（ｄ）で示す波形計測データの場合が検出されるというものである。障害灯が消灯したと判定されたならばステップＳ１７へ進み、障害灯点灯中であると判定されたならば、ステップＳ７へ戻って障害灯の断芯検出が繰り返し行われる。
ステップＳ１７は、低光度障害灯３および中光度障害灯４の電力データを格納するステップである。電力データとは、つまり負荷電流、負荷電力および負荷インピーダンスに係る波形計測データであって、翌日の比較用に格納されるデータである。低光度障害灯３および中光度障害灯４の点灯時における負荷電力等の波形計測データを記憶装置１０７ｒに格納する。
【００６２】
ステップＳ１８は、２０時間タイマをリセットののち再カウントするステップである。障害灯消灯の検出後直ちに連続消灯を検出するために行われる。ステップＳ１８からはステップＳ２の先頭へ戻り、再度ステップＳ２〜ステップＳ１８までの処理が毎日繰り返し行われる。
本フローによれば、航空障害灯の断芯が昼間に発生した場合においても、夜間の点灯時に断芯を検出するものとし、昼間の検出動作は行わないこととなる。
【００６３】
以上、本フローにより、（１）断芯検出動作起動判断、（２）中光度障害灯断芯検出、（３）低光度障害灯断芯検出、（４）制御盤異常検出、（５）ファクシミリ装置を経由した通報が行われる。以下（１）〜（５）について説明する。
【００６４】
（１）断芯検出動作起動判断
負荷電流（ライン電流）が規定値（固定値）を超え、障害塔が点灯したと判断した場合に断芯検出動作を開始する。また、規定値以下となったときに障害灯が消灯したと判定し、断芯検出動作を停止する。
【００６５】
（２）中光度障害灯断芯検出
中光度障害灯４は２灯（（５００Ｗ×２個）／１灯で計４個の電球がある）あり、断芯検出は中光度障害灯４の点灯時における負荷電流値（断芯すると減少）と負荷インピーダンス値（断芯すると増大）、および負荷電力値（断芯すると減少）を、Ａ／Ｄ変換により演算処理装置１０７ｑに取り込んでリアルタイム監視し、電球の経年劣化による変化を考慮して、前日記憶値と比較判定することにより断芯検出を行う。
【００６６】
（３）低光度障害灯断芯検出
低光度障害灯３は６灯（電球管、ネオン管、ＬＥＤ：約１００Ｗ／１灯）あり、ネオン管およびＬＥＤ方式の場合には安定化電源が内蔵されており、入力電圧の変動に関わりなく一定の消費電力となる。電球の場合には、中光度障害灯４と同様に入力電圧に変動して電力が変わる。したがって、断芯検出は、中光度障害灯４と同様に負荷電流値とインピーダンス演算値、および負荷電力値（断芯時は減少）を、Ａ／Ｄ変換によりリアルタイム監視し、前日記憶値と比較判定することで断芯検出を行う。
【００６７】
（４）制御盤異常検出
低光度障害灯３および中光度障害灯４は鉄塔１に設置されている航空障害灯制御盤５の点灯制御により点灯しており、電力系統から航空障害灯制御盤５への供給電力を監視することで断芯検出を行っている。したがって、制御盤異常により、連続点灯または連続消灯を、時間監視して２０時間を超えた場合に制御盤異常と判定することができる。
【００６８】
（５）ファクシミリ装置３００を経由した通報
低光度障害灯３および中光度障害灯４の断芯および制御盤異常を検出した場合には、伝送装置２００により予め指定されているファクシミリ装置３００へ診断結果（中光度断芯・低光度断芯・制御盤異常）の通報を行う。
【００６９】
以上説明したように本発明の航空障害灯断芯検出システムによれば、
（１）断芯情報を地上に設置された断芯検出装置１００に表示させることで、特別な親局を必要とせずに低光度障害灯３および中光度障害灯４の断芯情報を得られる。
（２）断芯情報を指定したファクシミリ装置３００に送信することで、特別な親局を必要とせずに低光度障害灯３および中光度障害灯４の断芯情報を得られる。
（３）断芯の検出にあたって、航空障害灯制御盤５へ供給される電圧と負荷電流を監視して低光度障害灯３および中光度障害灯４の負荷電力および負荷インピーダンスを演算し、低光度障害灯３および中光度障害灯４の断芯を検出することで、断芯検出精度の大幅な向上が得られている。
（４）本システムは既設の航空障害灯システムの地上設備に割り込ませて設置するため、設置が容易である（鉄塔１上での設置作業がない）。
【００７０】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、電灯・ランプなどを用いる航空障害灯システムに容易に追加設置されて、場所に制約されることなく断芯を検出できるような使い勝手の良い航空障害灯断芯検出システスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の航空障害灯断芯検出システムの設置態様図である。
【図２】本発明の実施形態の断芯検出装置の回路ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態の断芯検出装置の外観図である。
【図４】本発明の実施形態の伝送装置の回路ブロック図である。
【図５】本発明の実施形態の伝送装置の外観図である。
【図６】断芯検出装置の制御基板等の電子回路ブロック図である。
【図７】実際に取得される波形計測データを説明するグラフである。
【図８】断芯検出原理を説明する説明図である。
【図９】航空障害灯断芯検出システムの処理フローチャートである。
【符号の説明】
１          鉄塔
２          柱体
３          低光度障害灯
４          中光度障害灯
５          航空障害灯制御盤
６          絶縁トランス
７          開閉器箱
８          接地箱
１００      断芯検出装置
１０１      ライン入力部
１０２      ライン出力部
１０３      サージアブゾーバ
１０４      電源スイッチ
１０５      電流センサ
１０６      ノイズフィルタ
１０７      制御基板
１０７ａ  ライン電流検出回路
１０７ｂ  ＡＣ／ＤＣ変換回路
１０７ｃ  Ａ／Ｄ変換回路
１０７ｄ  ライン電圧検出回路
１０７ｅ  乗算回路
１０７ｆ  ＡＣ／ＤＣ変換回路
１０７ｇ  積分回路
１０７ｈ  点滅タイミング検出回路
１０７ｉ  遅延回路
１０７ｊ  サンプリングホールド回路
１０７ｋ  Ａ／Ｄ変換回路
１０７ｌ  ＡＣ／ＤＣ変換回路
１０７ｍ  除算回路
１０７ｎ  積分回路
１０７ｏ  サンプリングホールド回路
１０７ｐ  Ａ／Ｄ変換回路
１０７ｑ  演算処理装置
１０７ｒ  記憶装置
１０８      マグサイン表示器
１０９      リセットスイッチ
１１０      伝送装置コネクタ
１１１      ライン入出力用ケーブル端子
２００      伝送装置
２０１      ケース
２０２      入力部
２０３      演算処理部
２０４      シリアル通信部
２０５      ＴＡ
２０６      携帯電話
２０７      アンテナ
２０８      電源部
３００      ファクシミリ装置
【図１】
0003992461.tif 000002
【図２】
0003992461.tif 000003
【図３】
0003992461.tif 000004
【図４】
0003992461.tif 000005
【図５】
0003992461.tif 000006
【図６】
0003992461.tif 000007
【図７】
0003992461.tif 000008
【図８】
0003992461.tif 000009
【図９】
0003992461.tif 000010