JP6452656B2

JP6452656B2 - 地気情報転送装置

Info

Publication number: JP6452656B2
Application number: JP2016171094A
Authority: JP
Inventors: 小川　雅也; 雅也小川; 玄太郎舩津; 健一樋口; 晋平栗林; 慎一宮下
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Tamura Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Tamura Corp
Priority date: 2016-09-01
Filing date: 2016-09-01
Publication date: 2019-01-16
Anticipated expiration: 2036-09-01
Also published as: JP2018037947A

Description

本発明は、建物内に設けられた設備の接点情報と設備の温度情報を、他の建物との間で転送する装置に関する。

通信事業者が使用する建物内には通信装置などの各設備が設けられる。これらの設備の電源故障時の検出は、各設備に設けられた接点信号にて監視している。この接点情報は、地気信号を用いている。この地気信号は、建物内および接点情報を転送する建物間には、コードやケーブルなどの電材が配線されており、地気信号はこれらの配線を用いて送受信される。地気信号は、設備の故障検出のみならず、通信装置の遠隔リセットにも使用される。これに加え、通信装置は空冷設備を必要とするため、遠隔地から温度などの環境情報を監視する必要もある。

このような地気信号を、建物間で転送する技術としては、例えば、特許文献１から特許文献３に記載のものが知られている。

特開平０８−１６１２０１号公報特開平０５−０８３７６１号公報特開２０００−２５３００５号公報

しかし、建物間で地気信号を配線する場合、雷害、妨害信号などの電気的なノイズを受ける。このため、ノイズ対策用の回路、建物内で地気警報を収集・制御する装置、環境監視する装置類を設置する必要がある。特に、小規模建物などの場合、地気警報を収集する装置を設置すると、警報装置や監視装置の設置コストや運用コスト、さらには、集中監視装置が設けられている他の建物に情報を伝達するためのネットワーク設備が必要となる。これは、通信事業者がユーザにサービスを提供するにあたってのコスト増大につながる。

しかし、前記特許文献に記載の従来技術は、ノイズ対策や環境監視情報の転送に対する配慮がなく、通信事業者の負担軽減が困難であった。このような問題点は、通信事業者に限らず、地気情報を転送する必要がある他の分野においても同様に存在していた。

本発明の目的は、ノイズ対策に優れ、環境監視情報などの地気情報以外のデータも転送可能な地気情報転送装置を提供することにある。

本発明の地気情報転送装置は、次のような構成を有することを特徴とする。
（１）送信側の建物内で検出された地気情報を光変換する送信側の地気情報転送装置。
（２）受信側の建物内で光信号を受信して、当該光信号を送信側の建物内で検出された地気情報に戻すように変換する受信側の地気情報転送装置。
（３）前記送信側の地気情報転送装置と受信側の地気情報転送装置を接続する光ケーブルとを備え、
（４）前記送信側の地気情報転送装置は、送信側の建物内で検出された環境情報と前記地気情報を１つのフレーム信号内に組み込むフレーム組立回路と、送信側の建物内の地気情報を入力する入力側フォトカプラと、送信側の建物内に収容される通信装置の接点情報を検出する接地リレーと、電源から印加される電圧により前記接地リレーの開閉状態である地気信号の入力状態を検出すると共に前記入力側フォトカプラを制御する時分割スキャン回路を備える。
（５）前記受信側の地気情報転送装置は、受信したフレーム信号から地気情報と環境情報を分離して出力するフレーム処理回路と、前記フレーム処理回路から出力された地気情報の収集装置と、環境情報の収集装置を備える。

本発明において、下記の構成を採用することが好ましい。
（１）前記送信側の地気情報転送装置が、複数の地気情報を時分割で収集し、一定の間隔で出力するスキャン制御回路とラッチ回路を備える。
（２）前記受信側の地気情報の収集装置が、フレーム処理回路から出力された地気情報に基づいて、送信側の地気情報転送装置に、送信側の建物内に設けられた設備に対するリセット信号を出力する。
（３）前記環境情報が、送信側の建物に設けられた温度センサで得られた情報である。

本発明は、接点情報の光伝送が実現できるため、雷害や電気的ノイズによる影響を受けない地気情報転送装置を提供できる。また、地気情報に加えて温度などの環境情報も伝送できるので、監視システムの実現ができる。

第１実施形態の全体構成を示す図である。第１実施形態における時分割スキャン回路のブロック図である。第１実施形態における送信側の装置を示すブロック図である。第１実施形態における受信側の装置を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に従って具体的に説明する。
［１．第１実施形態］
（１）全体構成
図１に示すように、本実施形態の装置は、複数の送信側建物Ｂ，Ｃ（一例として、２つの建物のみを図示した）と、各送信側建物Ｂ，Ｃからの地気情報を収集する受信側建物Ａに設けられる。

送信側建物Ｂ，Ｃの内部には、監視対象となる設備として複数の通信装置１が収容される。各通信装置１には、その接点情報を地気情報として出力する地気線２が設けられ、各通信装置１の地気線２が送信側の地気情報転送装置４の端子台３に接続される。すなわち、各通信装置１に電源喪失などを検出する図示しない警報通知線が設けられ、この警報通知線が地気線２に接続される。これにより、通信装置１の故障時などにおいて、警報通知用の接点の状態に関する情報が、地気情報として送信側の地気情報転送装置４に出力される。

送信側建物Ｂ，Ｃには、環境監視情報を収集するための装置が設けられる。本実施形態では、この装置は、建物内の室温を測定する温度センサ５であるが、必ずしもこれに限定されない。個々の通信装置１の温度を検出する温度センサ５でも、建物内部の湿度を計測するセンサでも良いし、台風や洪水時に通信機器に与える影響を測定する風速計や水位計などでも良い。温度センサ５の出力線は端子台３を経由して送信側の地気情報転送装置４に接続される。

受信側建物Ａ内には、端子台３を備えた受信側の地気転送装置と、各送信側建物Ｂ，Ｃから受信した地気情報の収集装置７と、環境情報の収集装置８が設けられる。地気情報の収集装置７と環境情報の収集装置８には、収集した情報内容の表示装置、印刷装置、収集した情報に基づいて警報を発生する装置などが設けられる。特に、地気情報の収集装置７には、送信側建物Ｂ，Ｃに対して、通信装置１の再起動用の信号を送信するリセット信号発生装置９が設けられる。

（２）送信側の地気情報転送装置４
図２に示すように、送信側の地気情報転送装置４は、地気信号を入力する入力側フォトカプラ回路４１と、通信装置１の接点情報を検出する接地リレー４２と、これらの回路を制御する時分割スキャン回路４３、および時分割スキャン回路４３で得られた地気信号を送信用のフレーム同期信号に変換するフレーム組立回路４４を備える。フレーム組立回路４４には、アナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄという）４５を経由して、温度センサ５からの計測データが入力される。

フレーム組立回路４４の出力側には、送信側同期回路４６とパラレル／シリアル変換器（以下、Ｐ／Ｓという）４７が接続される。フレーム組立回路４４は、送信側同期回路４６よりクロック信号を入力し、フレーム同期信号を生成する。これらの回路は、ＦＰＧＡにより構成される。Ｐ／Ｓ４７の出力側には、電気−光信号変換器（以下、Ｅ／Ｏという）４８が接続され、このＥ／Ｏ４８が送信側建物Ｂ，Ｃと受信側建物Ａを接続する光ケーブル１０に接続されている。光ケーブル１０には、複数の送信側の地気情報転送装置４を受信側の地気情報転送装置６に接続するカプラ１１が設けられる。

（３）時分割スキャン回路４３
図３に示すように、時分割スキャン回路４３は、地気入力部４３１と、スキャン制御回路４３２と、ラッチ回路４３３を備える。地気入力部４３１は、建物内の通信装置１に設けられた接地リレー４２と地気入力端子４３４を介して接続される。地気入力部４３１、接地リレー４２および地気入力端子４３４は、監視対象となる通信装置１などの数ｎに応じて設けられ、本実施形態では、その数ｎは最大２５６である。地気入力部４３１には電源から電圧が印加され、この電圧により接地リレー４２の開閉状態、すなわち地気信号の入力状態を検出する。

地気入力部４３１の制御系の出力部はスキャン制御回路４３２に接続され、地気入力部４３１で検出した地気信号の入力状態がスキャン制御回路４３２に出力される。スキャン制御回路４３２は、接地端子４３５を介して送信側建物Ｂ，Ｃ内に接地される。スキャン制御回路４３２は、この接地端子４３５に加わる電圧をラッチ回路４３３からの指示に従いオン・オフし、オン状態にのみ地気入力部４３１からの電流を流す。

地気入力部４３１における地気情報の出力部にラッチ回路４３３が接続される。ラッチ回路４３３は、一例として、１６端子単位で地気入力部４３１からの地気情報の入力をオン制御するもので、スキャン周期８ｍｓ、データの２〜３連照合による伝送誤り制御により、地気入力部４３１から受信した地気情報をラッチして、フレーム組立回路４４に出力する。そのため、ラッチ回路４３３の制御系の出力はスキャン制御回路４３２に接続され、ラッチ回路４３３からの入力オン制御信号に基づいて、スキャン制御回路４３２がオン状態に設定される。これにより、地気入力部４３１が接地端子４３５を介して接地され、地気入力部４３１に電流が流れ、地気情報をラッチ回路４３３に入出力する。

（４）受信側の地気情報転送装置６
図４に示すように、受信側の地気情報転送装置６は、光ケーブル１０を経由して送られた地気情報を電気信号に変換する光−電気変換器（以下、Ｏ／Ｅという）６１と、シリアル形式の電気信号をパラレル形式に変換する変換器（以下、Ｐ／Ｓという）６２と、受信側同期回路６３と、受信したフレームの処理回路６４を備える。フレーム処理回路６４の第１の出力部は、シリアル／パラレル変換器（以下、Ｓ／Ｐという）６５を介して環境情報収集装置８に接続される。これらの回路は、ＦＰＧＡにより構成される。フレーム処理回路６４の第２の出力部は地気入出力制御部６６に接続され、この地気入出力制御部６６が出力側リレー６７および出力側フォトカプラ回路６８を介して、地気情報収集装置７に接続される。

（２）作用
本実施形態の地気情報転送装置の作用は次の通りである。

送信側の地気情報転送装置４と受信側の地気情報転送装置６の間で、地気情報を組み込んだフレーム信号を送受信するにあたっては、両装置間で送信タイミングの調整が必要である。この調整は、公知の手法によって行われる。

例えば、装置の立ち上げ時には、送信側の地気情報転送装置４は、受信側の地気情報転送装置６からの遅延調整フレーム信号を受信し、フレーム送信タイミング送信するためのパラメータ更新を行う。次いで、送信側の地気情報転送装置４において、フレーム組立回路４４は、Ｐ／Ｓ４７を経由して、受信側の地気情報転送装置６からのフレーム信号を入力し、フレーム送信タイミングを生成する。受信側の地気情報転送装置６は、送信側の地気情報転送装置４からの応答信号を監視し、初期化がなされていないと判断した場合、遅延調整フレームを送信する。送信側の地気情報転送装置４から遅延調整応答フレームを正常受信した後、以降の地気情報の送受信を行う。

通信装置１に電源喪失その他の故障が発生した場合、接地リレー４２がオンになり、地気情報が、入力側フォトカプラ回路４１及び地気入力端子４３４を経由して、送信側の地気情報転送装置４の地気入力部４３１に送られる。この場合、送信側の地気情報転送装置４において地気情報のノイズを除去するため、フィルタリング処理及び照合処理を行うことが好ましい。

入力側フォトカプラ回路４１は、時分割スキャン回路４３の制御により、地気信号を数ｍｓで入力する。すなわち、時分割スキャン回路４３に設けられたスキャン制御回路４３２は、ラッチ回路４３３からのオン制御指令に基づいて、１６端子単位で地気入力部４３１からの地気情報をラッチ回路４３３に出力し、ラッチ回路４３３は、受信した地気情報をフレーム組立回路４４に出力する。

一方、フレーム組立回路４４には、温度センサ５からの環境情報が入力されるので、フレーム組立回路４４は、地気情報と環境情報を１つのフレーム内に組み込んで、送信データを作成する。このときフレーム組立回路４４は、送信側同期回路４６よりクロック信号を入力し、フレーム同期信号を生成する。

フレーム組立回路４４よりフレーム信号を受信したＰ／Ｓ４７は、パラレルデータをシリアルデータに変換し、Ｅ／Ｏ４８へデータを送信する。Ｅ／Ｏ４８は、電気信号を光信号に変換し、光ケーブル１０及びカプラ１１を経由して、受信側の地気情報転送装置６にデータを送信する。

受信側の地気情報転送装置６において、Ｏ／Ｅ６１は、受信した光信号を電気信号に変換し、Ｓ／Ｐ６２へデータを送信する。Ｓ／Ｐ６２は、受信したデータからクロックを抽出し、受信側同期回路６３からのＣＬＫ信号に同期しフレーム処理へパラレルデータを送信する。フレーム処理回路６４では受信したフレーム信号から地気情報を取り出し、地気出力制御部へ制御信号を出力する。地気出力制御部は、入力した地気情報に従い、地気情報の内容に従った各種の処理、例えば警報の出力などを行う。また、通信装置１などのコンピュータ関連の故障は、リセットすることで解消されることが多いので、そのような設備からの地気情報に関しては、出力側リレー６７を制御し、通信装置１に設けられた接地リレー４２を開放して、通信装置１をリセットするための接点信号を出力する。

同様に、フレーム処理回路６４では受信したフレーム信号には、温度センサ５からの温度情報も含まれているので、それを抽出して、環境情報収集装置８に出力する。環境情報収集装置８では、受信した温度情報に基づいて、警報の出力や温度データの記録や出力を行う。

（３）効果
本実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（ａ）小規模な通信設備をもつ建物の接点監視コストの削減が可能となる。特に、複数の建物の接点情報を光伝送によって受信側建物Ａで集中して監視できるので、複数の建物に分散配置された多数の通信装置１などの設備に対する保守性の向上が図れる。

（ｂ）建物間で地気情報を光伝送するため、建物間の地電位差による動作影響の回避できる。すなわち、メタルケーブルで建物間を接続する従来技術では、異なる建物間のアースの電位差が動作に影響する可能性があったが、光転送装置により建物間を電気的に分断することで、建物毎の地気情報に従って動作させることができる。

（ｃ）従来技術では、ケーブル切断時と回路オープン状態との区別ができないため、ケーブル切断を検知し修理することができなかった。本実施形態であれば、送信側と受信側の装置間に発生するケーブル切断の監視ができる。

（ｄ）地気監視は激甚災害時のバックアップとして使われるケースが多く、運用観点としては重要なインタフェースであり、台風による建物水没等の監視にも本実施形態の装置を使用可能である。

（ｅ）受信側の地気情報転送装置６に地気警報発生時、自動で通信設備のリセットを行う機能を具備することにより設備コストをさらに低減できる。

（ｆ）フレーム組立回路４４により、地気情報と環境情報を１つのフレーム信号に組み込んで送信するため、小規模設備の温度情報をＡ／Ｄ変換し、地気収集装置のある建物で温度情報を監視することができる。

（ｇ）時分割スキャン回路４３を搭載したので、一定の周期で少量の地気情報をスキャンして送信することが可能になり、消費電力の低減が可能となる。

［２．他の実施形態］
本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、次のような他の実施形態も包含する。
（１）中継路に距離がある場合、光アンプにより転送距離の延長を図る。
（２）受信側の地気情報転送装置と地気情報収集装置を一体化することで、受信側の建物での端子数および地気線を削減し、更なるノイズ耐性の向上も可能である。

Ａ…受信側の建物
Ｂ，Ｃ…送信側の建物
１…通信装置
２…地気線
３…端子台
４…送信側の地気情報転送装置
５…温度センサ
６…受信側の地気情報転送装置
７…地気情報収集装置
８…環境情報収集装置
９…リセット信号発生装置
１０…光ケーブル
１１…カプラ
４１…入力側フォトカプラ回路
４２…接地リレー
４３…時分割スキャン回路
４３１…地気入力部
４３２…スキャン制御回路
４３３…ラッチ回路
４３４…地気入力端子
４３５…接地端子
４４…フレーム組立回路
４５…Ａ／Ｄ
４６…送信側同期回路
４７…Ｐ／Ｓ
４８…Ｅ／Ｏ
６１…Ｏ／Ｅ
６２…Ｓ／Ｐ
６３…受信側同期回路
６４…フレーム処理回路
６５…Ｓ／Ｐ
６６…地気入出力制御部
６７…出力側リレー
６８…出力側フォトカプラ回路

Claims

送信側の建物内で検出された地気情報を光変換する送信側の地気情報転送装置と、
受信側の建物内で光信号を受信して、当該光信号を送信側の建物内で検出された地気情報に戻すように変換する受信側の地気情報転送装置と、
前記送信側の地気情報転送装置と受信側の地気情報転送装置を接続する光ケーブルとを備え、
前記送信側の地気情報転送装置は、送信側の建物内で検出された環境情報と前記地気情報を１つのフレーム信号内に組み込むフレーム組立回路と、送信側の建物内の地気情報を入力する入力側フォトカプラと、送信側の建物内に収容される通信装置の接点情報を検出する接地リレーと、電源から印加される電圧により前記接地リレーの開閉状態である地気信号の入力状態を検出すると共に前記入力側フォトカプラを制御する時分割スキャン回路を備え、
前記受信側の地気情報転送装置は、受信したフレーム信号から地気情報と環境情報を分離して出力するフレーム処理回路と、前記フレーム処理回路から出力された地気情報の収集装置と、環境情報の収集装置を備えることを特徴とする地気情報転送装置。
前記送信側の地気情報転送装置が、複数の地気情報を時分割で収集し、一定の間隔で出力するスキャン制御回路とラッチ回路を備える請求項１に記載の地気情報転送装置。
前記受信側の地気情報の収集装置が、フレーム処理回路から出力された地気情報に基づいて、送信側の地気情報転送装置に、送信側の建物内に設けられた設備に対するリセット信号を出力する請求項１または請求項２に記載の地気情報転送装置。
前記環境情報が、送信側の建物に設けられた温度センサで得られた情報である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の地気情報転送装置。