(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電流発生装置から導出される電力線に親局およびそれぞれゴムトランスを介して灯火を個別に監視制御する各端末が直列に接続され、前記親局は上位システムからの制御信号に基づいて電力線搬送を用いて各端末に送信し、前記各端末は灯火監視信号を電力線搬送を用いて前記親局に送信する電力線搬送空港灯火検出システムにおいて、
前記親局／各端末は、前記電力線の電源波形の零クロスからノイズ発生時間帯を除いた所定時間以内にパルス信号を出力し、所定の注入時間及び未注入時間の時間幅をもって断続的に前記制御信号／灯火監視信号を変化させて前記電力線に注入する信号注入部と、前記電力線の電源波形の零クロスを検出する零クロス検出手段およびこの零クロス検出手段による零クロス検出から所定時間以内に特定の周波数成分に基づく前記電力線に注入された前記制御信号／灯火監視信号を受信する信号受信検出手段を有する信号抽出部とを備えたことを特徴とする電力線搬送空港灯火検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電力線搬送空港灯火検出システムにおいて、
各端末に接続される灯火に用いる電源回路の電力を蓄積する電源蓄積素子を設け、この電源蓄積素子に蓄積される電力を少なくとも前記信号注入部の信号注入時に用いることを特徴とする電力線搬送空港灯火検出システム。
【請求項３】
前記信号受信検出手段は、前記零クロス検出手段による零クロス検出から異なる所定の時間帯内に所定期間ノイズレベル，信号レベルを蓄積保持するノイズ保持手段及び信号保持手段と、これら両レベル保持手段で保持されている信号ズレベルとノイズレベルとの差を検出し、その差が所定値以上のとき信号有りと判断する信号有無判断手段とを設け、信号有りと判断されたとき前記電力線に注入された前記制御信号／灯火監視信号を受信することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力線搬送空港灯火検出システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空港設備内の滑走路，誘導路等に設置される無数の灯火，センサの状態を監視制御する電力線搬送空港灯火検出システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電力線搬送技術を用いて空港内に設置される無数の灯火の動作状態を監視制御する空港灯火検出システムは、図１１に示すように交流電源に接続された定電流発生装置（ＣＣＲ）６１から導出される電力線６２に直列に親局（図示せず）およびそれぞれゴムトランス６３，…を介して端末（子局）６４，…が接続され、これら各端末６４にはそれぞれ灯火６５が接続されている。
【０００３】
ところで、このような灯火監視制御システムは、灯火断芯発生時，その灯火６５に接続されるリレースイッチＳＷがオフとなり、ゴムトランス６３の２次側を開放状態とすることにより、磁気飽和現象を発生させている。つまり、灯火断芯発生信号の注入動作を行う。一方、灯火正常時、電力線６２に重畳される制御信号をフィルタを通して抽出する信号抽出動作を行う。
【０００４】
ところで、定電流発生装置６１の出力電流の立上りは一般に急峻な状態で増加するが、灯火断芯時には、ゴムトランス６３が磁気飽和するまでの間緩慢になり、灯火正常時より立上りの遅れた波形となる。その結果、電力線６２の１次側電圧波形は、図１２に示すように出力電流の立上りが遅れている間（飽和時間）αの経過後に急激に立上った波形となる。しかも、断芯発生時，リレースイッチ開放時に突出する波形盛り上がり６６の程度に応じて飽和時間αが異なり、それに伴って立上りの波形も異なってくる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、親局ないし上位システム側では、定電流発生装置６１の出力電圧の飽和状態を監視し灯火断芯を検出しているが、実際上，飽和時間αの特定が困難であったり、盛り上がり６６が一定しないことから、信号注入動作に基づく灯火断芯の検出が困難であったり、検出精度の低下は否めない。その理由は、ゴムトランス６３の磁気飽和時間が一定でないことから、通常時と灯火断芯時とを時間積分による面積の違い等から検出しているが、図１２に示すように通常時の波形そのものが安定しておらず、信頼性が低いものであることから、なかなか改善できない状況にあった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電力線電源波形の所定時間内に特定周期で断続的に信号を注入・抽出することにより、ゴムトランスの磁気飽和を利用することなく灯火の動作状態を監視する電力線搬送空港灯火検出システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る電力線搬送空港灯火検出システムは、定電流発生装置から導出される電力線に親局およびそれぞれゴムトランスを介して灯火を個別に監視制御する各端末が直列に接続され、前記親局は上位システムからの制御信号に基づいて電力線搬送を用いて各端末に送信し、前記各端末は灯火監視信号を電力線搬送を用いて前記親局に送信する電力線搬送空港灯火検出システムにおいて、前記親局／各端末は、前記電力線の電源波形の零クロスからノイズ発生時間帯を除いた所定時間以内にパルス信号を出力し、所定の注入時間及び未注入時間の時間幅をもって断続的に前記制御信号／灯火監視信号を変化させて前記電力線に注入する信号注入部と、前記電力線の電源波形の零クロスを検出する零クロス検出手段およびこの零クロス検出手段による零クロス検出から所定時間以内に特定の周波数成分に基づく前記電力線に注入された前記制御信号／灯火監視信号を受信する信号受信検出手段を有する信号抽出部とを備えた構成である。
【０００８】
この発明は以上のような構成とすることにより、親局および各端末とも、信号注入部が電力線の電源波形の零クロスから所定の時間以内に所定の周期で前記制御信号／灯火監視信号を断続的に前記電力線に注入するので、磁気飽和を防止することが回避可能であり、一方、信号抽出部では、零クロス検出から所定の時間以内に特定の周波数成分に基づく前記電力線に注入された前記制御信号／灯火監視信号を受信することにより、灯火の動作状態等を高精度に受信可能となる。
【０００９】
なお、各端末に接続される灯火に用いる電源回路の電力を蓄積する電源蓄積素子を設ければ、この電源蓄積素子に蓄積される電力を少なくとも信号注入部の信号注入時に用いることが可能となり、各端末ひいてはシステム全体の電源消費量を大幅に低減可能となる。
【００１１】
さらに、前記信号受信検出手段としては、電力線の電源波形の零クロス検出から異なる所定の時間帯内にそれぞれ所定期間ノイズレベル，信号レベルを蓄積保持し、これら保持された信号ズレベルとノイズレベルとの差を検出し、その差が所定値以上のとき信号有りと判断し、電力線に注入された前記制御信号，灯火監視信号を受信するようにすれば、例えば制御信号や灯火監視信号の信号レベルが小さい場合でも、Ｓ／Ｎ比良く抽出可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明するに先立ち、本装置にて実現しょうとする内容について説明する。
【００１３】
（１）  本発明システムは、灯火断芯時、従来装置のようにゴムトランス６３の２次側電源ラインを一定期間開放し、ゴムトランスの特性である磁気飽和の変化を発生させるといった偶発的な現象信号を捕らえるのではなく、予め定めるタイミングで断続的に信号を注入することにより電源波形を変化させ、親局を含む中央監視室３側では、特定の周波数成分のみを監視し、磁気飽和なしにその成分の変化から灯火断芯を検出するものとする。
【００１４】
（２）  また、本発明システムは、電力線に直接信号を重畳させる電力線搬送方式である為、電源ノイズが通信区間内に発生しないようにバイパスフィルタを設け、ノイズと信号とを分離する構成とすること。また、空港での安全面の対策としては、空港照明設備の電源に例えば定電流発生装置（ＣＣＲ）が設置されているが、この定電流発生装置には５つの明るさ（例えば６．６Ａ，５．２Ａ，４．１Ａ，３．４Ａ，２．８Ａ）に調整可能となっており、最大時には５０００Ｖに達する。そこで、バイパスフィルタにＬＥＤなどの表示素子を接続し、現在電流が流れていることを確認する構成としたことにある。
【００１５】
次に、本発明に係る電力線搬送空港灯火検出システムの一実施形態例について図１を参照して説明する。
【００１６】
この空港灯火検出システムは、空港内の灯火Ｌ，センサ等の動作状態表示、灯火Ｌの制御、各端末の動作テスト、各端末のリセット等の操作を行うオペレータコンソール１およびこのコンソール１に対して制御ＬＡＮで接続され、当該オペレータコンソール１との間で相互に信号の授受を行う監視制御盤３等から成る上位システムを備えた中央監視室３と、交流電源に接続される定電流発生装置（ＣＣＲ）４およびこの発生装置４から導出される電力線５に変成器を介して接続され、滑走路、誘導路等に設置されるセンタライン灯，停止線灯，進入灯の各種灯火Ｌ，…の動作状態やその他各種のセンサの検出信号である監視信号を収集し上位システムである中央監視室３に通知したり、また中央監視室３からの制御信号を電力線５を介して各端末８に送信する親局制御盤６を有する伝送親局７と、同じく電力線５にそれぞれゴムトランスを介して直列に接続され、各灯火Ｌ，…やセンサの状態を個別に監視し、また灯火等の制御を実行する各端末（子局）８，…とが設けられている。
【００１７】
なお、監視制御盤２は、様々な電力線回路情報を集中的に管理するものであって、１つの電源回路を統括する伝送親局７とは伝送ＬＡＮを介して接続され、当該伝送親局７とともに個々の電力線回路情報を共有する機能をもっている。
【００１８】
図２は定電流発生装置４から導出される空港照明設備である電源装置と電力線搬送を司る通信媒体として機能する電力線５に対し直列に接続される伝送親局７と１個の端末８との具体的構成を示す図である。
【００１９】
前記定電流発生装置４の出力側には親局制御盤６が設けられている。
この親局制御盤６は、定電流発生装置４からの高調波ノイズが親局制御盤６側、各端末８，…側に入らないようにし、また親局制御盤６側および各端末８，…側の電力線搬送波が定電流発生装置４に入り込まないように機能するバイパスフィルタユニット１１、各端末８に対して制御信号を送信する信号注入部１２、各端末８に接続される灯火Ｌ等の動作状態信号およびセンサ信号を受信する信号抽出部１３および監視制御盤２と伝送ＬＡＮを介して接続され、各端末側からの監視信号を伝送に適する情報に変換して監視制御盤２に伝送し、また監視制御盤２からの制御信号を受けて必要な送信制御を実行するＣＰＵ１４などによって構成されている。
【００２０】
前記バイパスフィルタユニット１１は、具体的には図３に示すように、コイルＬおよびコンデンサＣよりなるＬＣ共振回路のバイパスフィルタ１１ａ、電流検出センサ用変流器ＣＴを通して電流の流れている状態を例えばＬＥＤ表示素子１１ｂに表示する電流確認用回路、ＣＣＲ側コネクタ１１ｃと灯火側コネクタ１１ｄとの間に設けられた信号注入側親局専用ＣＴ１１ｅおよびブロッキングコイル１１ｆの他、親局専用ＣＴ１１ｅの信号注入側に接続された保護素子１１ｆなどが設けられている。なお、バイパスフィルタ１１ａとしては抵抗を付加してものでもよい。
【００２１】
前記信号注入部１２は、ＣＰＵ１４を介して受信される上位システムからの制御信号に関し、スイッチング回路１２ａをオン・オフ制御することにより送信する送信回路１２ｂ、注入時間と未注入時間との時間割合をもたせる特定周波数信号を出力するパルス信号発信器１２ｃ、ローパス，バンドパス等のアクティブフィルタ１２ｄ、信号増幅素子１２ｅおよび送信回路１２ｂから信号増幅素子１２ｅを経て制御信号を電力線５に注入する例えばＣＬ共振回路１２ｆが設けられている。
【００２２】
一方、信号抽出部１３は電力線搬送波を抽出するものであって零クロス検出系および信号受信系からなり、零クロス検出系は、電力線５の電源波形から零クロスを検出する機能を有し、ローパスフィルタ等のパッシブフィルタ１３ａ、信号増幅素子１３ｂ、ローパス，バンドパス等のアクティブフィルタ１３ｃ、電源波形の零クロスを検出する零クロス検出回路１３ｄ等により構成され、信号受信系は、同じくパッシブフィルタ１３ａ′、信号増幅素子１３ｂ′、ローパス，バンドパス等のアクティブフィルタ１３ｃ′および受信回路１３ｅ等により構成されている。
【００２３】
次に、各端末８は、図２に示すように電力線５にそれぞれゴムトランス２１を介して接続されており、具体的には、灯火電源系２２と、電力線５に重畳される電力線搬送波を抽出したり、灯火Ｌの動作状態を抽出する信号抽出部２３と、この信号抽出部２３で抽出された制御信号や灯火Ｌの動作状態を判断、記憶したり、所定の信号に変換するＣＰＵ２４と、このＣＰＵ２４で処理された信号に基づいて灯火Ｌの動作状態やセンサ信号を注入する信号注入部２５とによって構成されている。
【００２４】
前記灯火電源系２２は自己端末の動作用電源を生成するための電源回路２２ａが設けられている。
【００２５】
また、信号抽出部２３は、ゴムトランス２１の２次側に現れる電力線搬送波や灯火Ｌの動作状態信号等の電源波形を取出す変流器２３ａ、親局制御盤６と同様なパッシブフィルタ２３ｂ、信号増幅素子２３ｃ、アクティブフィルタ２３ｄおよび電源波形の零クロスを検出する零クロス検出回路２３ｅの他、同じくパッシブフィルタ２３ｂ′、信号増幅素子２３ｃ′、ローパス，バンドパス等のアクティブフィルタ２３ｄ′および受信回路２３ｆ等により構成されている。
【００２６】
前記信号注入部２５は、信号抽出部２３で抽出された信号を受け、ＣＰＵ２４から出力される信号に基づいてスイッチング回路２５ａをオン・オフ制御し、この制御によって得られる信号をゴムトランス２１を介して電力線５に注入する送信回路２５ｂが設けられている。
【００２７】
この信号注入部２５の電源としては、前記電源回路２２ａから出力される電力を電源蓄積素子２６に蓄え、信号注入送信時に電源蓄積素子２６に蓄えられている電力を送信回路２５ｂに供給し、見かけ上の電源消費量を低減化する構成をとっている。
【００２８】
また、１つの定電流発生装置４から導出される電力線５に多数の端末が接続されていることから、その総電力線５の距離が長いほど、また端末数が多いほど、信号が減衰する。信号到達距離を大きくするためには、スイッチング回路２５ａの信号出力レベルを大きくすればよいが、空港照明設備の電源容量には制約があるので、端末の信号出力のために多くの電力を消費することは許されない。そこで、各端末の信号注入方法としては、ゴムトランス２１の２次側にスイッチング回路２５ａを設け、このスイッチング回路２５ａをオン・オフ制御することにより、信号を発生される構成としている。そして、端末の信号注入口には保護素子２５ｃを設け、注入信号の出力レベルを調整可能にしている。
【００２９】
以上の点は、親局制御盤６の信号注入については同様であって、スイッチング回路１２ａが設けられている。
【００３０】
ところで、図２では、スイッチング回路１２ａ，２５ａの構成を概略的に示したが、さらに具体的に表すと図４に示すような構成となる。因みに、端末側スイッチング回路２５ａについて述べると、注入時間と未注入時間の時間幅を異ならせた特定周波数信号を出力するパルス信号発信器と、このパルス信号発信器の出力側に接続され、パルス信号の正側および負側でそれぞれ動作する正側動作スイッチング素子、負側動作スイッチング素子と、ダイオードなどの方向規制素子とによつて構成され、さらに端末側スイッチング回路２５ａの出力側に保護素子２５ｃが設けられている。
【００３１】
図５は親局／端末（子局）の各構成要素を基板分けした例である。
すなわち、親局，各端末とも、電源基板４１、演算処理を実行するＣＰＵ基板４２および伝送基板４３からなる。電源基板４１には各基板４２，４３等に供給する電源を生成するための構成要素を組込み、ＣＰＵ基板４２には授受信号をもとに灯火Ｌやセンサの監視制御を実行する構成要素を組込み、さらに伝送基板４３には電力線搬送に関係する構成要素を組込むものとする。
【００３２】
そのうち、伝送基板４３は、例えば端末について考えれば、どの時点で信号を注入するかのタイミングデータを設定するタイミング設定部４４、予め自己端末のアドレスを設定するアドレス設定部４５、受信回路２３ｅ，送信回路２５ｂ等を含む送受信部４５、パッシブフィルタ２３ｂ，信号増幅素子２３ｃ，アクティブフィルタ２３ｄ，パッシブフィルタ２３ｂ′，信号増幅素子２３ｃ′，アクティブフィルタ２３ｄ′等を含む信号抽出回路４６、零クロス検出回路２３ｅを含む回路４７、スイッチング回路２５ａを含むドライブ回路４８、保護素子２５ｃその他信号注入に関する要素を含む信号注入回路４９等が設けられている。
【００３３】
次に、以上のように構成されたシステムの動作について説明する。
今、空港照明設備の電源として定電流発生装置（ＣＣＲ）４を用いた場合、この定電流発生装置４の出力電源波形は、従来例で説明する図１２に示すように２つの正・負正弦波を組合せたものであり、正側のみを表せば図６に示すような波形となっている。つまり、一方に切替える操作（位相制御）が行われた場合、同図に示す如く、零クロスポイントからある区間までの間は緩慢な状態であるが、その後は急進な立上りとなって現れる。この急進な立上り部分は、ノイズの発生原因となる部分であって、このノイズ発生部分に信号注入を行うと、信号成分の周波数とノイズ成分の周波数と一致もしくはその近傍にある時、信号分離が難しくなってくる。
【００３４】
そこで、定電流発生装置４としては、５つの明るさ（ＴＡＰ１〜ＴＡＰ５）に調整するための位相制御を行うが、最も明るいＴＡＰ５が最も早く位相制御が行われる。例えば５０Ｈｚ時において零クロスポイントから３ｍｓ付近で行っている。
【００３５】
そこで、本発明システムでは、最大の明るさに調整されるＴＡＰ５の位相制御が行われる前に信号を注入するようにタイミング設定部４３でタイミングを設定し、零クロス検出回路で電源波形の零クロスポイントを検出した後、前記タイミングデータに基づき、ＣＰＵ例えば２４がパルス信号発信器を起動し、送信回路２５ｂを制御することにより信号を注入する。
【００３６】
なお、信号注入時の注入方法は、図７に示すように、パルス信号発信器から出力するパルス信号に基づいて予め注入時間ｘ１と未注入時間ｘ２との時間幅をもって断続的に変化させることにより、ゴムトランス２１の磁気飽和を容易に回避するようにする。
【００３７】
この注入時間ｘ１と未注入時間ｘ２との時間幅を可変することは、特に端末８にてゴムトランス２１の２次側をオン・オフするスイッチング回路２５ａをスイッチング制御する場合に有効であると言える。注入時間ｘ１、すなわち２次側の回路をオープンにする時間を未注入時間ｘ２と比較して十分に短くするほどより有効となる。
【００３８】
次に、信号抽出方法について図８を参照して説明する。
信号抽出は、受信側にて図８に示すように注入された波形（図７）と同様の波形を受信し観測するので、受信信号に対し、例えばＣＰＵ２４は電源波形の零クロス検出回路による零クロスポイント検出後、受信回路が所定のタイミングで受信信号を受信するが、ノイズと区別する観点から一定時間信号有りか否かを判断し、この間受信信号有りの状態を保持し続けている場合に信号有りを出力する。図８に示す信号抽出は信号レベルがある一定以上の場合に有効な手法であると言える。
【００３９】
一方、信号レベルＳとノイズＮとの差であるＳ／Ｎ比が小さい場合、図９示すような構成を用いて信号を抽出する。この信号抽出は、ノイズレベルを保持するノイズ保持手段５１と、信号レベルを保持する信号保持手段５２と、これら両保持手段５１，５２で保持されたレベルを比較する比較手段５３と、この比較手段５３にて得られた信号ＳとノイズＮとの差が一定レベル以上の時、信号有りを出力する信号有無判断手段５４とを設け、受信信号を抽出する。
【００４０】
図１０は、図９に示す信号抽出構成例に関し、信号抽出をタイミング的に説明する図である。
先ず、予め電源波形の零クロスポイントからそれぞれ異なる時間帯にてノイズおよび信号を検出するように定める一方、かかるノイズおよび信号の検出時間帯内にて所定時間ノイズレベルおよび信号レベルを保持し、前述と同様に信号レベルＳとノイズレベルＮとの差が一定レベル以上の時、信号有りと判断し、受信信号を抽出する。
【００４１】
従って、以上のよう実施の形態によれば、親局７／各端末８は、電力線５の電源波形の零クロスから所定の時間以内に所定の周期で前記制御信号／灯火監視信号を断続的に前記電力線に注入し、一方、電力線の電源波形の零クロスを検出し、この零クロス検出から所定の時間以内に特定の周波数成分の信号を監視し電力線に注入された制御信号／灯火監視信号を受信するので、磁気飽和を利用することなく、灯火の動作状態等を高精度に検出できる。
【００４２】
また、各端末８に接続される灯火Ｌに用いる電源回路２２ａの電力を蓄積する電源蓄積素子２６を設けたことにより、当該電源蓄積素子２６に蓄積される電力を少なくとも信号注入部２５の信号注入時に用いることが可能となり、各端末ひいてはシステム全体の電源消費量を大幅に低減化できる。
【００４３】
また、定電流発生装置４から導出される電力線５間に設けられるバイパスフィルタ１１ａに変流器を介して表示素子１１ｂを接続するようにすれば、前記定電流発生装置４の出力電流が流れている状態を容易に確認でき、点検その他の作業における空港設備の高圧に対する安全面から万全を期することが可能である。
【００４４】
さらに、電力線の電源波形の零クロス検出から異なる所定の時間帯内にそれぞれ所定期間ノイズレベル，信号レベルを蓄積保持し、これら保持された信号ズレベルとノイズレベルとの差を検出し、その差が所定値以上のとき信号有りと判断するので、例えば制御信号や灯火監視信号の信号レベルが小さい場合でも、Ｓ／Ｎ比良く信号を抽出できる。
【００４５】
その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電力線電源波形の零クロスを利用して所定時間内に断続的に信号を注入し・また抽出するので、ゴムトランスの磁気飽和を利用することなく灯火等の動作状態を高精度に検出でき、灯火断芯検出の信頼性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る電力線搬送空港灯火検出システムの全体構成例図。
【図２】  本発明に係る電力線搬送空港灯火検出システムのうち、親局および各端末の一実施の形態を示す構成図。
【図３】  図２に示すバイパスフィルタユニットの一構成例図。
【図４】  図２に示すスイッチ回路の一構成例図。
【図５】  親局／各端末の構成要素を基板分けした構成図。
【図６】  定電流発生装置から出力される電源波形に対する信号注入時間帯を説明する図。
【図７】  信号注入例を説明する図。
【図８】  信号抽出例を説明する図。
【図９】  Ｓ／Ｎ比が小さい場合の信号抽出例を説明する図。
【図１０】  Ｓ／Ｎ比が小さい場合にノイズと信号を別々に蓄積し、これらノイズ及び信号の蓄積レベルから信号有りを判断する説明図。
【図１１】  電力線搬送波を用いた従来の一般的な空港灯火検出システムの全体構成図。
【図１２】  図１に示すシステムで用いられているゴムトランスの磁気飽和と灯火断芯との関係を説明する図。
【符号の説明】
Ｌ…灯火
３…中央監視室
４…定電流発生装置
５…電力線
６…親局制御盤
７…伝送親局
８…端末（子局）
１１ｂ…表示素子
１２…信号注入部
１３…信号抽出部
１４…ＣＰＵ
２１…ゴムトランス
２２ａ…電源回路
２３…信号抽出部
２４…ＣＰＵ
２５…信号注入部
２６…電源蓄積素子
【図１】
0003993355.tif 000002
【図２】
0003993355.tif 000003
【図３】
0003993355.tif 000004
【図４】
0003993355.tif 000005
【図５】
0003993355.tif 000006
【図６】
0003993355.tif 000007
【図７】
0003993355.tif 000008
【図８】
0003993355.tif 000009
【図９】
0003993355.tif 000010
【図１０】
0003993355.tif 000011
【図１１】
0003993355.tif 000012
【図１２】
0003993355.tif 000013