(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位機器と、親局装置と、子局装置とが接続され、上記親局装置と上記子局装置との間では計測信号や機器設備の状態信号あるいは操作信号を伝送し、上記上位機器は上記親局装置を介して上記子局装置の情報を得る遠方監視制御システムであって、
上記親局装置は、上記上位機器と通信するための制御ネットワークインターフェースと、専用回線インターフェースを有する第１種子局装置に接続される複数の専用回線インターフェースと、加入者電話回線インターフェースを有する第２種子局装置に接続される複数の加入者電話回線インターフェースと、上記上位機器と上記第１種子局装置との間で送受信される情報が格納されるイメージバッファと、上記上位機器と上記第２種子局装置との間で送受信される情報が格納される転送バッファとを備え、
上記上位機器が上記第１種子局装置と情報を送受する場合には、
上記親局装置が、第1種子局装置に入力される値をリードするコマンドと、第１種子局装置から出力する値をライトするコマンドとを交互に周期的に、第１種子局装置に発行して、上記イメージバッファをリフレッシュし、
上位機器が、上記親局装置に上記イメージバッファに対するリードコマンド要求を発行すると、上記親局装置は、上記イメージバッファのリードエリアの該当データを上記上位機器に返信し、
上位機器が、上記親局装置に上記イメージバッファに対するライトコマンド要求を発行すると、上記親局装置は、上記イメージバッファのライトエリアへの該当データの書き込み完了を上記上位機器に報告し、
上記上位機器が、上記第２種子局装置の情報を得る場合には、
上記上位機器が、親局装置に上記第２種子局装置への接続要求コマンドを発行し、
上記第２種子局装置への接続要求コマンドを受信した親局装置は、この親局装置と第２種子局装置と回線とを接続し、上記上位機器に接続完了報告を返すことで応答し、
上記上位機器は、親局装置からの上記応答を受信すると、第２種子局装置へのリード要求コマンドを親局装置に発行し、
親局装置は、上記第２種子局装置へのリード要求コマンドを、上記転送バッファに一時格納した後、上記第２種子局装置に転送し、
第２種子局装置は、上記リード要求コマンドを受信すると、蓄積したロギングデータやトレンドデータを、上記親局にレスポンスとして応答し、
親局装置は、第２種子局装置から上記レスポンスを受信すると、転送バッファに一時格納し、転送バッファに格納した内容をレスポンスとして上記上位機器に応答することを特徴とする遠方監視制御システム。
【請求項２】
請求項１記載の遠方監視制御システムにおいて、上記第２種子局装置は、着脱可能でかつ停電保護されたメモリカードを備え、そのメモリカードにその第２種子局装置で得た計測信号や状態信号を時系列に蓄積したデータを格納するように構成したことを特徴とする遠方監視制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、親局装置と子局装置とを備え、水道計装システム等に使用される遠方監視制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
親局装置と子局装置とを備える遠方監視制御システムは、一般的に監視・制御対象となる機場に子局装置が１台設置され、その機場内に設置されている水位計、流量計、ポンプ、操作器などの末端機器設備の計測信号、状態信号、あるいは操作信号を末端機器と子局装置間で入出力取り合いしている。
【０００３】
さらに、子局装置は、複数の機場のそれぞれに点在設置され、中央監視制御所に設置される親局装置間でデータ通信を行うことにより機場を中央監視所にて集中監視あるいは制御を実現している。
【０００４】
また、集中監視あるいは制御におけるシステム用途として、即時性を有する監視・制御用途、概ね１日１回程度の監視用途、もしくは両者を混在した用途がある。
【０００５】
このような用途に答えるべく用意される遠方監視制御システムは、即時性を有する監視・制御用途の場合、親局装置と子局装置との間は、比較的コスト高ではあるが通信頻度には無関係な定額制の専用回線を介して接続し、子局装置に入力される計測信号や状態信号の瞬時値および子局装置から出力すべく操作信号を親局装置間と周期的に常時通信している。
【０００６】
次に、概ね１日１回程度の監視用途の場合、親局装置と子局装置との間は、通信時間や通信回数によって通信費が科される加入者電話回線を介して接続し、子局装置に入力される計測信号や状態信号を時系列に蓄積したデータを親局装置からの呼び出し時のみ通信して通信費を低く抑制している。
【０００７】
上記の両者のシステム用途に対して、親局装置は専用回線用、加入者電話回線用のそれぞれ専用機器で構成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術によれば、即時性を有する監視・制御用途と、概ね１日１回程度の監視用途の両者を混在したシステム用途の場合、全て専用回線で親局装置と子局装置との間の通信を行っており、通信費用が高価格となっていた。
【０００９】
そこで、即時性を有する監視・制御用途と、概ね１日１回程度の監視用途の両者が混在するシステムの場合、専用回線と加入者電話回線とをそれぞれ使い分けるようにすることが考えられる。
【００１０】
しかし、専用回線と加入者電話回線とを用いる場合には、通信親局装置として少なくとも専用回線用、加入者電話回線用の２種類のものを設置する必要があり、コストが増大するという欠点があった。
【００１１】
本発明の目的は、即時性を有する監視・制御用途と、概ね１日１回程度の監視用途の両者が混在し、専用回線と加入者電話回線とをそれぞれ使い分けるシステムの場合であっても、専用回線と加入者電話回線とに共通する１つの親局装置を使用可能な遠方監視制御システムを実現することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のように構成される。
（１）上位機器と、親局装置と、子局装置とが接続され、上記親局装置と上記子局装置との間では計測信号や機器設備の状態信号あるいは操作信号を伝送し、上記上位機器は上記親局装置を介して上記子局装置の情報を得る遠方監視制御システムであって、上記親局装置は、上記上位機器と通信するための制御ネットワークインターフェースと、専用回線インターフェースを有する第１種子局装置に接続される複数の専用回線インターフェースと、加入者電話回線インターフェースを有する第２種子局装置に接続される複数の加入者電話回線インターフェースと、上記上位機器と上記第１種子局装置との間で送受信される情報が格納されるイメージバッファと、上記上位機器と上記第２種子局装置との間で送受信される情報が格納される転送バッファとを備え、上記上位機器が上記第１種子局装置と情報を送受する場合には、上記親局装置が、第1種子局装置に入力される値をリードするコマンドと、第１種子局装置から出力する値をライトするコマンドとを交互に周期的に、第１種子局装置に発行し、上位機器が、上記親局装置に上記イメージバッファに対するリードコマンド要求を送信すると、上記親局装置は、上記イメージバッファのリードエリアの該当データを上記上位機器に返信し、上位機器が、上記親局装置に上記イメージバッファに対するライトコマンド要求を送信すると、上記親局装置は、上記イメージバッファのライトエリアへの該当データの書き込み完了を上記上位機器に報告し、上記上位機器が、上記第２種子局装置の情報を得る場合には、上記上位機器が、親局装置に上記第２種子局装置への接続要求コマンドを発行し、上記第２種子局装置への接続要求コマンドを受信した親局装置は、この親局装置と第２種子局装置と回線とを接続し、上記上位機器に接続完了報告を返すことで応答し、上記上位機器は、親局装置からの上記応答を受信すると、第２種子局装置へのリード要求コマンドを親局装置に発行し、親局装置は、上記第２種子局装置へのリード要求コマンドを、上記転送バッファに一時格納した後、上記第２種子局装置に転送し、第２種子局装置は、上記リード要求コマンドを受信すると、蓄積したロギングデータやトレンドデータを、上記親局にレスポンスとして応答し、親局装置は、第２種子局装置から上記レスポンスを受信すると、転送バッファに一時格納し、転送バッファに格納した内容をレスポンスとして上記上位機器に応答する。
【００１３】
（２）好ましくは、上記（１）において、上記第１種子局装置は、その第１種予局装置に入力される計測信号や状態信号の瞬時値及びその第１種子局装置から出力すべく操作信号を上記親局装置との問で周期的に通信を行い、上記第２種子局装置は、その第２種子局装置で得た計測信号や状態信号を時系列に蓄積したデータを上記親局装置からの呼び出し時のみ、上記親局装置に対して通信する。
【００１４】
（３）また、好ましくは、上記（１）において、上記第２種子局装置は、着脱可能でかつ停電保護されたメモリカードを備え、そのメモリカードにその第２種子局装置で得た計測信号や状態信号を時系列に蓄積したデータを格納するように構成される。
【００１５】
即時性を有する監視・制御用途と、概ね１日１回程度の監視用途の両者が混在し、専用回線と加入者電話回線とをそれぞれ使い分けるシステムの場合であっても、専用回線と加入者電話回線とに共通する１つの親局装置を使用することが可能であり、遠方監視制御システムのコストを低下することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明のシステム構成の一例の全体構成図である。この図１を用いてシステムの動作の概略を説明する。オペレータズコンソール１は制御ネットワーク２を介して親局装置３と接続しており、親局装置３内に形成されている子局の入出力信号イメージに対し、読み出し、書込みを周期的に行う。
【００１７】
親局装置３は、専用回線４1〜４nを介して第１種子局装置５1〜５nと接続しており、第１種子局装置５1〜５nに対してポーリング等の通信方式により第１種子局装置５1〜５nの入出力信号イメージを親局装置３の内部メモリ上に周期的に形成する。第１種子局装置５1〜５nは、即時性重視形の監視・制御が必要な機場に設置される。
【００１８】
さらに、親局装置３は加入者電話回線網６を介して第２種子局装置７1〜７nと接続しており、１日１回程度、親局装置３から通信起動し、第２種子局装置７1〜７nの情報を順次収集する。
【００１９】
第２種子局装置７1〜７nの情報は、それぞれの子局装置７1〜７nに入力された計測信号や状態信号を時系列に蓄積したデータ、例えば、帳票作成に使用するロギングデータや信号の時系列傾向の解析等に使用するトレンドデータである。そして、第２種子局装置７1〜７nは、通信費低減形の監視用途の機場に設置される。
【００２０】
図２は、本発明の一実施形態である親局装置３の内部構成例を示す図である。図２において、親局装置３は、ＣＰＵ部３１、制御ネットワークインタフェース３２、専用回線インタフェース３３1〜３３n、加入者電話回線インタフェース３４1〜３４nで構成されている。
【００２１】
制御ネットワークインタフェース３２は、図１に示したオペレータズコンソール１と制御ネットワーク２を介してデータ通信する。また、専用回線インタフェース３３1〜３３nは、それぞれ専用回線インターフェースを有する複数の第１種子局装置５1〜５nと専用回線４1〜４nを介して接続され、その子局装置５1〜５nに入力される計測信号や状態信号の瞬時値および子局装置５1〜５nから出力する操作信号を親局装置３間と周期的に通信し、ＣＰＵ部３１内に形成されている子局装置の入出力信号イメージを周期的にリフレッシュする。
【００２２】
加入者電話回線インタフェース３４1〜３４nは、それぞれ加入者電話回線インターフェースを有する複数の第２種子局装置７1〜７nとＣＰＵ部３１と接続するために設けたインタフェースであり、物理的には加入者電話回線網６と接続しているが、論理的には複数の第２種子局装置７1〜７nと１日に１回程度、通信起動して順次、第２種子局装置７1〜７nの情報を収集する。
【００２３】
図３は、本発明の一実施形態における第２種子局装置７1の構成の一例を示す図である。
図３において、第２種子局装置７1は、ネットワークコントロール部（ＮＣＵ部）７０１、変復調部７０２、通信制御部７０３、メモリカード７０４、アナログ入力部７０５、ディジタル入力部７０６、パルス入力部７０７、ディジタル出力部７０８、アナログ出力部７０９とを備えている。
【００２４】
ＮＣＵ部７０１は、加入者電話回線網６との網制御を司り、自動着信・自動発信等の機能を実行している。また、変復調部７０２は、回線６1との信号授受するための回線信号を変調・復調する。ここで用いられる変復調方式は周波数遷移方式に代表される方式であり、回線６1に送出する信号に対しては原信号に含まれる周波数帯域を抑制して回線６1に送出する。また、上記変復調方式は、回線６1から受信する信号に対しては周波数帯域を抑制された信号から原信号に復元するように動作するものであり、単に電気的な信号変換である。
【００２５】
通信制御部７０３は子局装置７1全体のデータフローを統括的に制御するように機能し、子局装置７1の論理構造を形成している。アナログ入力部７０５は流量計あるいは水位計に代表されるアナログ計測信号１１を入力している。そして、アナログ計測信号１１はＤＣ４〜２０ｍＡあるいはＤＣ１〜５Ｖに代表される規格化された信号であり、アナログ入力部７０５は、入力される計測信号を、その大きさに比例し、かつ、正規化したディジタル値に変換する。
【００２６】
ディジタル入力部７０６はポンプ等機器の運転状態やレベルスイッチ等の警報状態を示す状態信号１２を入力している。状態信号１２は物理的にはリレー接点信号に代表されるＯＮ／ＯＦＦ信号である。また、パルス入力部７０７は流量を示すパルス信号１３を入力し、流量積算など積算量を計測する場合に用いられる。、そして、このパルス入力部７０７は、一般に１２〜１６ビットのカウンタで構成されている。
【００２７】
ディジタル出力部７０８はポンプや操作器等機器への運転指令をする操作信号１４を出力する。また、アナログ出力部７０９はリレー接点等に操作信号１５を出力する。この操作信号１５は物理的にはリレー接点信号に代表されるＯＮ／ＯＦＦ信号である。また、アナログ出力部７０９は主にローカル制御装置に対する設定値出力としてＤＣ４〜２０ｍＡあるいはＤＣ１〜５Ｖに代表される規格化された信号を出力する。
【００２８】
通信制御部７０３は、この通信制御部７０３内にアナログ入力部７０５、ディジタル入力部７０６、パルス入力部７０７、ディジタル出力部７０８、アナログ出力部７０９のイメージ領域を持ち、アナログ入力部７０５、ディジタル入力部７０６、パルス入力部７０７の各入力値を周期的に収集して、自内のイメージ領域をリフレッシュする。逆に、ディジタル出力部７０８、アナログ出力部７０９に対しては、自内のイメージ領域の内容に基づいて周期的に書込みを行う。
【００２９】
このようにして形成された通信制御部７０３内の入出力部イメージは、例えば、日報や月報のような帳票形式、あるいは、タイムスタンプ付のトレンドデータ形式にファイル化してメモリカード７０４内に形成した蓄積データエリアに格納する。また、メモリカード７０４は着脱可能でかつ停電保護しているので、バックアップデータとして取外して保管しておくことが可能となる。
【００３０】
次に、本発明の一実施形態におけるデータ処理方法について、図４を参照して説明する。
図４は、本発明の一実施形態における親局装置３におけるデータ処理機能ブロック図である。図４において、親局装置３は、大きくは次の３つの通信制御機能を有している。つまり、第１は制御ネットワーク２を介して接続される上位機器１との通信制御であり、第２は専用回線４1〜４nを介して接続される第１種子局装置５1〜５nとの通信制御であり、第３は加入者電話回線を介して接続される第２種子局装置７1〜７nとの通信制御である。
【００３１】
上位機器１との間で実行される通信制御は、上位機器１を主局としたコマンド／レスポンス方式の通信であり、上位機器１からのコマンドテキストに対して親局装置３が制御ネットワークインターフェース３１０を介してコマンド受信部３１１で受信し、レスポンス送信部３１２でレスポンステキストで応答する方式である。
【００３２】
上位機器１からのコマンドには、親局装置３の動作状態をリードするコマンドと、親局装置３内に形成している第１種子局装置イメージバッファ３１３のリードエリア３１３Ｒに対するリード要求コマンドと、親局装置３内に形成している第１種子局装置イメージバッファ３１３のライトエリア３１３Ｗに対するライト要求コマンドと、親局装置３に対する第２種子局装置への接続要求コマンドと、第２種子局装置に対するリード要求コマンドとを有している。
【００３３】
親局装置３は、上記のコマンドを受信・解読して以下のようなレスポンステキストを上位機器１に返す。
親局装置３の動作状態をリードするコマンド及び第１種子局装置イメージバッファ３１３に対するリード要求コマンドに対しては、該当データを返すことで応答する。第１種子局装置イメージバッファ３１３に対するライト要求コマンドに対しては、第１種子局装置イメージバッファ３１３への書き込み完了を報告することで応答する。
【００３４】
第１種子局イメージバッファ３１３は、図５の（Ａ）に示すように、接続されている複数の第１種子局装置の持つ入出力データの瞬時値を種別毎に並べた形式で形成している。つまり、リードエリア３１３Ｒは、アナログ入力データ領域、ディジタル入力データ領域、パルス入力データ領域のそれぞれについて、子局Ｎｏ．１〜子局Ｎｏ．ｎの入力データが格納される。また、ライトエリア３１３Ｗは、アナログ出力データ領域、ディジタル出力データ領域のそれぞれについて、子局Ｎｏ．１〜子局Ｎｏ．ｎの入力データが格納される。
【００３５】
親局装置３と第１種子局装置との通信制御は、親局装置３が主局となるコマンド／レスポンス方式であり、親局装置３がコマンド送信部３１６及びレスポンス受信部３１７により自律的に専用回線インターフェース３３1〜３３nを介して第１種子局装置との通信を周期的に起動する。第１種子局装置へのコマンドには第１種子局装置に入力される流量、水位、ポンプ運転状況等の瞬時値をリードするコマンドと、第１種子局装置から出力されるポンプ運転指令、バルブ開閉指令等の値をライトするコマンドがある。親局装置３は、上記両者のコマンドを交互に周期的に発行して、第１種子局装置イメージバッファ３１３と第１種子局装置間をリフレッシュする。
【００３６】
一方、親局装置３と第２種子局装置との通信においては、親局装置３は、上位機器１と第２種子局装置間にあって単なる中間のバッファの役割を果たすものであり、第２種子局装置との通信起動及び通信終了は、上位機器１からのコマンドにより行われる。
【００３７】
上位機器１から親局装置３が第２種子局装置への接続要求コマンドを受信した場合、親局装置３が自身の加入者電話回線インターフェース３４1〜３４nの空き状態を接続・切断制御部３１５及び対第２種子局通信制御部３１８により、確認して空きであれば、予め設定してある第２種子局装置のダイヤリング情報を参照して要求された第２種子局装置へ回線を接続する。第２種子局装置への接続完了後、上位機器１に対して接続完了報告を返すことで応答する。
【００３８】
これに続き、上位機器１は、第２種子局装置に対するリード要求コマンドを発行する。上記コマンドは、親局装置３内の転送バッファ３１４に一時格納され、第２種子局装置との通信開始後、対第２種子局通信制御部３１８及び第２種子局装置への加入者電話回線インターフェース３４１〜３４ｎを介して転送される。第２種子局装置は、上記コマンドを受信すると、これまでに蓄積したロギングデータやトレンドデータをレスポンスとして応答する。なお、転送バッファ３１４は、図５の（Ｂ）に示すように、上位機器から第２種子局装置へのバッファ領域と、第２種子局装置から上位機器へのバッファ領域とを備える構成となっている。
【００３９】
親局装置３は、上記レスポンスを受信して、転送バッファ３１４に一時格納し、上位機器１に対して転送バッファ３１４の内容をレスポンスとして応答する。続いて、上位機器１からは、第２種子局装置との切断要求コマンドが発行され、これによって、親局装置３は、接続・切断制御部３１５により第２種子局装置との回線を切断し、切断完了報告を接続・切断制御部３１５から上位機器１に行うことで応答する。
【００４０】
以上説明した構成及び動作により、上位機器１においては、図６に示すように、第１種子局装置からの即時データの表示（第１種子局画面５００）が可能となるとともに、第２種子局装置からの日報・月報データの表示（第２種子局画面７００）が可能となる。
【００４１】
なお、本発明は、浄水や下水の管理システムに適用することが好ましいが、これらのシステム以外であっても、定期用の即時性を有する監視・制御用途と、概ね１日１回程度の監視用途の両者が混在し、専用回線と加入者電話回線とをそれぞれ使い分けるシステムであれば、適用可能である。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、即時性を有する監視・制御用途と、概ね１日１回程度の監視用途の両者が混在し、専用回線と加入者電話回線とをそれぞれ使い分けるシステムの場合であっても、専用回線と加入者電話回線とに共通する１つの親局装置を使用可能な遠方監視制御システムを実現することができ、遠方監視制御システムのコストを低下することができるという効果がある。
【００４３】
また、子局装置に入力される計測信号や状態信号を時系列に蓄積したデータを親局装置へ伝送すると共に子局装置に設けた着脱可能でかつ停電保護されたメモリカードに格納するため、万一、親局装置への伝送失敗が発生した場合でも過去のデータを保護でき、信頼性の高い遠方監視制御装置を実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のシステム全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態の親局装置の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態の第２種子局装置の構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態における親局装置のデータ処理機能ブロック図である。
【図５】図４に示した親局装置の第１種子局イメージバッファ及び転送バッファの構成例を示す図である。
【図６】上位機器にて表示される第１種子局画面と第２種子局画面の一例を示す図である。
【符号の説明】
１            オペレータズコンソール（上位機器）
２            制御ネットワーク
３            親局装置
４1〜４n      専用回線
５1〜５n      第１種子局装置
６            加入者電話網
７1〜７n      第２種子局装置
３１          ＣＰＵ部
３２          制御ネットワークインタフェース
３３1〜３３n  専用回線インタフェース
３４1〜３４n  加入者電話回線インタフェース
３１０        制御ネットワークインタフェース
３１１        コマンド受信部
３１２        レスポンス送信部
３１３        第１種子局イメージバッファ
３１４        転送バッファ
３１５        接続・切断制御部
３１６        コマンド送信部
３１７        レスポンス受信部
３１８        対第２種子局通信制御部
５００        第１種子画面
７００        第２種子局画面
７０１        ＮＣＵ部
７０２        変復調部
７０３        通信制御部
７０４        メモリカード
７０５        アナログ入力部
７０６        ディジタル入力部
７０７        パルス入力部
７０８        ディジタル出力部
７０９        アナログ出力部
【図１】
0003784975.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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