JP2017228236A - 通信波形計測機能を備える監視システムおよび通信中継器 - Google Patents

Abstract

【課題】通信異常が発生した時の通信波形を上位装置に収集し解析できる監視システムを提供する。【解決手段】複数の計測機器と、上位装置と、前記計測機器間および前記計測機器と前記上位装置を接続する通信線を備え、前記計測機器と前記上位装置との間のシリアル通信により計測データの蓄積、解析を行なう監視システムであって、前記計測機器間または前記計測機器と前記上位装置との間に設けた通信中継器に、通信波形を計測し保存する機能と、その通信波形データを前記上位装置に送信する通信機能を備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、通信波形計測機能を備える監視システムおよびそれに用いる通信中継器に関する。

例えば工場内、ビル内等において、電力メータや漏電の監視などを行う電力監視システムを構成するには、監視システムの通信規格に対応するネットワークの構築が必要である。監視システムは構築されたネットワークで計測機器（電源監視ユニット）が計測したデータの収集を行うが、ノイズの影響を受け通信波形が変化してしまい、通信が失敗してしまうことがある。この際、原因となるノイズは、環境により発生タイミング、発生間隔、ノイズレベルが異なっており、解決するには個々の環境での通信波形調査が必要である。

通信波形を観測する技術として、特許文献１がある。特許文献１には、「伝送線路の通信波形を観測する通信波形観測システムにおいて、前記伝送線路を介して、外部装置と通信し、伝送線路に送信する送信信号の出力期間を示す出力期間信号を少なくとも出力する通信局と、この通信局の出力期間信号を入力し、この出力期間信号により、前記伝送線路の通信波形を観測する波形観測装置とを備えたことを特徴とする通信波形観測システム。（請求項１）」と記載されている。

特開２０１１−５９８４２号公報

通信異常が発生した場合、原因を特定する方法は、例えば特許文献１に示されるように、オシロスコープを用いて通信波形を計測しノイズ等の原因を調査する方法が一般的であるが、各計測機器の箇所にて通信波形を計測しなければならないことや、通信システムと同期をとり通信波形を計測するためには時間と手間がかかっていた。また、ノイズの発生タイミングがランダムである場合は、通信波形計測中にノイズが発生するとは限らず、ノイズが原因であると判断することは難しかった。

特許文献１の通信波形観測システムでは、特定の1箇所での通信波形の乱れは確認できるが、通信波形が乱れている場所の特定ができないことや、通信異常が発生した時の波形のみを記憶することができない。

本発明は、これらの課題を解決し、通信異常が発生した時の通信波形を上位装置に収集し解析できる監視システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための、本発明の監視システムの一例を挙げるならば、複数の計測機器と、上位装置と、前記計測機器間および前記計測機器と前記上位装置を接続する通信線を備え、前記計測機器と前記上位装置との間のシリアル通信により計測データの蓄積、解析を行なう監視システムであって、前記計測機器間または前記計測機器と前記上位装置との間に設けた通信中継器に、通信波形を計測し保存する機能と、その通信波形データを前記上位装置に送信する通信機能を備えるものである。

また、本発明の通信中継器の一例を挙げるならば、計測機器間または計測機器と上位装置との間に設ける通信中継器であって、通信波形を計測し保存する機能と、通信波形を前記上位装置に送信する通信機能を備えるものである。

本発明によれば、監視システムが、データ収集と通信波形計測機能を備えることにより、通信異常が発生した時の通信波形を上位装置に収集し解析することができる。

本発明の実施形態の、監視システムの全体構成図である。 監視システムのタイムチャート図である。 通信中継器の信号受信時の処理フローを示す図である。 上位装置の処理フローを示す図である。 通信中継器の機器構成を示す図である。 計測機器の機器構成を示す図である。 上位装置のブロック構成図である。 上位装置の画面例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１に、上位装置と計測機器間の通信によりデータの蓄積、解析を行なう監視システムの全体構成図を示す。監視システムは、通信中継器に通信波形を計測し保存する機能と、その通信波形データを上位装置に送信する通信機能を備えている。また、上位装置では、通信波形を表示する機能を備えている。監視システムとしては、例えば、複数の電源監視ユニットで計測した情報をシリアル通信（RS-485）にて上位装置（パソコン）に収集し、データを保存、表示する電力監視システムなどが想定される。

図１において、符号１０１は上位装置を、符号１０２，１０３は通信増幅器や通信変換器などの通信中継器を、符号１０４，１０５は計測機器を、符号１１１，１１２，１１３は通信線を、符号１２１は通信線１１２部の通信波形を、符号１２２は通信線１１３部の通信波形を示す。

複数の計測機器１０４，１０５は、間に通信中継器１０６を介して通信線でシリアルに接続され、更に、通信中継器１０２を介して通信線で上位装置１０１に接続されている。計測機器１０４，１０５は、測定した計測データを送信する。通信中継器１０２，１０３は、上位装置１０１と計測機器１０４，１０５との通信信号の中継を行う。上位装置１０１は、計測機器１０４，１０５から送られた計測データを蓄積し、解析を行う。

図１に示す監視システムのタイムチャートを、図２に示す。図２において、符号２０１は上位装置を、符号２０２は通信中継器を、符号２０３は計測機器を示す。通信中継器２０２は、計測機器２０３から応答信号が入ってきたタイミングで、常に通信波形の計測を行っている。

先に、通信が正常な場合の処理を示す（図の上半部）。上位装置２０１が計測機器２０３への要求信号を出力すると、通信中継器２０２を通り、計測機器２０３へ要求信号が入力される。計測機器２０３では、この要求信号に対応した処理を行い、上位装置２０１へ向けて応答信号を出力すると、通信中継器２０２へ入力される。通信中継器２０２では、応答信号が正常であるかのエラーチェック（通信判定処理）を行い、正常である場合は上位装置２０１へ応答信号を出力する。

次に、通信に異常が発生した場合の処理を示す（図の下半部）。上位装置２０１が計測機器２０３への要求信号を出力すると、通信中継器２０２を通り、計測機器２０３へ要求信号が入力される。計測機器２０３では、この要求信号に対応した処理を行い、上位装置２０１へ向けて応答信号を出力すると、通信中継器２０２へ入力される。通信中継器２０２では応答信号が正常であるかのエラーチェック（通信判定処理）を行い、異常である場合は上位装置２０１へ応答信号を出力せずに、通信中継器２０２は計測した通信波形データを保存する。上位装置２０１は、計測機器２０３に送信した要求信号に対する応答が戻ってこないため、通信中継器２０２に対し通信波形を要求する要求信号を出力する。要求信号を受け取ると、通信中継器２０２は保存した通信波形データを上位装置２０１に送信する。

図３に、通信中継器の信号受信時の処理フローを示す。通信中継器が下位側の計測機器から信号を受信する（Ｓ３０１）と、信号が正常であるかのエラーチェックを行う（Ｓ３０２）。正常である場合は、上位側の計測機器あるいは上位装置へ信号を送信する（Ｓ３０３）。異常である場合は、通信波形を保存する（Ｓ３０４）。そして、通信中継器は次の受信待機する（Ｓ３０５）。

図４に、上位装置の計測保存処理の処理フローを示す。計測保存処理が開始されると（Ｓ４０１）、接続された通信中継器へ計測値の要求信号を出力する（Ｓ４０２）。その後、応答信号があるか否かをチェックし（Ｓ４０３）、応答信号がある場合には，送られて来た計測値を保存する（Ｓ４０４）。応答信号が無い場合には、接続された通信中継器へ通信波形の要求信号を出力し（Ｓ４０５）、通信波形を受信し保存する（Ｓ４０６）。その後、次の計測保存処理に入る（Ｓ４０７）。

図１に示す通信中継器の機器構成を、図５を用いて説明する。図５において、符号３０１は上位側通信線を、符号３０２は下位側通信線を、符号３０３は通信中継器を、符号３１１は通信処理部を、符号３１２は通信波形計測処理部を示す。

通信波形計測処理部３１２は、差動増幅部とＡ／Ｄ変換部で構成され、常に通信波形の計測を行っている。下位側から入力された通信信号は、下位側通信線３０２から通信中継器３０３に入り、通信処理部３１１を構成するＣＰＵなどで、通信信号のエラーチェックを行う。エラーチェックの結果が正しい場合には、上位側通信線３０１から上位側に通信信号が出力される。この時エラーチェックで異常判定された場合、上位側通信線３０１から上位側に通信信号を出力せずに、通信波形計測処理部３１２で計測した通信波形データを記憶部に保存する。その後、上位側より通信波形信号の要求があった場合、記憶部に保存した通信波形データを上位側通信線３０１から上位側に送信する。

次に、図１に示す計測機器の構成を、図６を用いて説明する。図６において、符号４０１は上位側通信線を、符号４０２は計測機器を、符号４０３は計測要素入力を示す。

計測機器４０２では、計測要素入力４０３からの入力信号に基づいて計測処理部とＣＰＵにより、計測値を演算し、得られた計測値を記憶部へ記憶する。例えば、電力監視システムの場合は、計測値としては、電圧、電流、電力等がある。上位側通信線４０１からの要求信号で計測値の送信要求が行われた場合には、上位側通信線４０１を通して上位側へ計測値を返信する。

図１に示す上位装置のブロック構成図を、図７に示す。図７において、上位装置５０１は、表示部５０２、通信波形データ記憶部５０３、計測データ記憶部５０４、通信部５０５などを備えている。通信部５０５は、通信線を介して通信中継器や計測機器と通信を行う。計測データ記憶部５０４は、計測機器から送られる計測データを記憶する。通信波形データ記憶部５０３は、通信中継器から送られる通信波形データを記憶する。表示部５０２は、通信波形データ記憶部に記憶された通信波形データなどを表示する。

図１に示す上位装置に表示される画面例を、図８に示す。図８の例では、通信異常が発生した時の通信波形データを、通信異常が発生した時の時刻、通信失敗した計測機器のアドレスなどとともに表示する。図に示す例では、通信波形にノイズが乗っており。この波形により、ノイズ発生場所の特定ができる。また、計測機器からの信号が減衰している場合や無い場合には、計測機器の通信ICの劣化や故障が推測される。

本実施の形態によれば、監視システムのデータ収集と通信波形計測機能が連動することにより、通信異常が発生した時の通信波形のみを保存することができ、上位装置側でどの場所で通信波形が乱れているかを特定することが可能となる。また、通信異常が復帰した後でも保存してある通信異常時の通信波形を確認することにより、ノイズ等の通信異常の原因を調査することが可能となる。

さらに、通信異常が発生した時の通信波形に限らず、導入時の通信波形を保存しておき、導入から一定期間経過後に導入時の通信波形と比較することにより、各計測機器の通信部の劣化状態の判定や、通信異常が発生している場合に一時的に通信中継器を設置しノイズ発生箇所の特定にも活用できる。

１０１…上位装置
１０２、１０３…通信中継器
１０４、１０５…計測機器
１１１、１１２、１１３…通信線
１２１…１１２部通信波形
１２２…１１３部通信波形
２０１…上位装置
２０２…通信中継器
２０３…計測機器
３０１…上位側通信線
３０２…下位側通信線
３０３…通信中継器
３１１…通信処理部
３１２…通信波形計測処理部
４０１…上位側通信線
４０２…計測機器
４０３…計測要素入力
５０１…上位装置
５０２…表示部
５０３…通信波形データ記憶部
５０４…計測データ記憶部
５０５…通信部

Claims (10)

1. 複数の計測機器と、上位装置と、前記計測機器間および前記計測機器と前記上位装置を接続する通信線を備え、前記計測機器と前記上位装置との間のシリアル通信により計測データの蓄積、解析を行なう監視システムであって、
   前記計測機器間または前記計測機器と前記上位装置との間に設けた通信中継器に、通信波形を計測し保存する機能と、その通信波形データを前記上位装置に送信する通信機能を備えることを特徴とする監視システム。
2. 請求項１記載の監視システムにおいて、
   前記上位装置が、前記通信中継器から受信した通信波形を表示する表示部を備えることを特徴とする監視システム。
3. 請求項１記載の監視システムにおいて、
   前記通信中継器は、通信異常時の通信波形を上位装置に送信することを特徴とする監視システム。
4. 請求項１記載の監視システムにおいて、
   前記通信中継器が、通信波形を計測する通信波形計測処理部と、計測した通信波形を保存する記憶部を備えることを特徴とする監視システム。
5. 請求項４記載の監視システムにおいて、
   前記通信中継器は、通信正常時に、計測した通信波形を前記記憶部に保存することなく、前記計測機器からの応答信号を上位装置に送信することを特徴とする監視システム。
6. 請求項４記載の監視システムにおいて、
   前記通信中継器は、通信異常時には、前記計測機器からの応答信号を上位装置に送信することなく、通信波形を前記記憶部に保存することを特徴とする監視システム。
7. 請求項６記載の監視システムにおいて、
   前記通信中継器は、前記上位装置から通信波形要求信号を受信した時に、前記記憶部に保存した通信波形を前記上位装置へ送信することを特徴とする監視システム。
8. 計測機器間または計測機器と上位装置との間に設ける通信中継器であって、
   通信波形を計測し保存する機能と、通信波形を前記上位装置に送信する通信機能を備えることを特徴とする通信中継器。
9. 請求項８記載の通信中継器において、
   通信波形を計測する通信波形計測処理部と、計測した通信波形を保存する記憶部を備えることを特徴とする通信中継器。
10. 請求項９記載の通信中継器において、
    通信異常時に、計測した通信波形を前記記憶部に保存することを特徴とする通信中継器。

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