JPH09311994A - データ収集システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 データ収集装置が光を照射してからデータ転
送装置が作動して、センサからのデータを収集するまで
に時間がかかった。また、一度に複雑な信号や長い制御
信号を送信することができなかった。 【解決手段】 データ収集装置２１の光照射部２１ｄか
らデータ転送装置２２の光電変換部２２ｄへ常時光を照
射し、光電変換部２２ｄにおいて電気エネルギーに変換
してデータ転送装置内のセンサ２２ｅ等に電力を供給す
る。収集側処理部２１ａから出力された制御信号を第１
光信号送信部２１ｂから光信号として第１光信号受信部
に送信し、センサ側処理部２２ａはその制御信号を入力
して、センサ２２ｅからのデータを処理し、第２光信号
送信部２２ｃから光信号として第２光信号受信部２１ｃ
へ送信し、収集側処理部２１ａはセンサ２２ｅからのデ
ータを収集することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プラント等にお
ける各機器の状態をセンサを用いてリモートかつワイヤ
レスで計測し、データを収集するデータ収集システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、例えば実開平５−５２９９７
号公報に示された従来のデータ収集システムの構成図で
あり、処理部を有するデータ収集装置１とセンサを有す
るデータ転送装置２とに分離されている。３はデータ収
集装置１の処理部、４は処理部３に接続したドライバ、
５はドライバ４により駆動される第１発光器、６は第１
発光器５に取り付けたレンズ、７は第１発光器５から発
生した光である。８はデータ転送装置２からの光９を受
光する第２受光器、１０は第２受光器８と処理部３との
間にあるプリアンプである。また、１１は光７を受光す
る第１受光器、１２は第１受光器１１に接続したデコー
ダ、１３は第１受光器１１からの電気エネルギーを蓄積
する電池、１４はデコーダ１２により制御されるスイッ
チである。１５はデータ転送装置２のセンサ、１６はセ
ンサ１５からの信号をエンコードするエンコーダ、１７
はエンコーダ１６に接続したドライバ、１８はドライバ
１７により駆動される第２発光器、１９は第２発光器１
８に取り付けたレンズである。また、２０は電池１３に
接続するダイオードである。

【０００３】このような従来のデータ収集システムにお
いては、データ収集装置１の処理部３はドライバ４を駆
動し、第１発光器５を駆動させる。第１発光器５からの
光７はレンズ６で集光され、データ転送装置２の第１受
光器１１により電気エネルギーに変換される。その電気
エネルギーはダイオード２０を通して電池１３に蓄積さ
れる。次に、第１発光器５からスタートの制御信号を送
ると、デコーダ１２はスイッチ１４を一定時間だけオン
して、電気エネルギーをセンサ１５、エンコーダ１６、
およびドライバ１７に供給する。これにより、センサ１
５が作動し、センサ１５の信号がエンコーダ１６でコー
ド化され、ドライバ１７を通して第２発光器１８が駆動
される。第２発光器１８から発せられた光９はレンズ１
９を通して第２受光器８に照射される。第２受光器から
の信号は、プリアンプ１０で電気信号に変換され処理部
３に導入されることにより、処理部３はセンサ１５から
の信号を獲得し、その信号の内容に対応する所定の処理
を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のデ
ータ収集システムでは、データ収集装置から照射された
光が電気エネルギーに変換されて電池に蓄積された後に
センサが動作するので、データ収集装置が光を照射して
から制御信号を送信し、データ転送装置のセンサからの
データを取得するまでに時間がかかった。また、光によ
る電力供給が制御信号の送受信と独立していないので、
制御信号を送信する場合はそのたびに光照射を待つ必要
があるうえに、一回の光照射で作動する時間が短いの
で、作動対象装置の指定等の複雑な信号や長い制御信号
を効率よくデータ転送装置側に伝送することができない
といった問題点があった。

【０００５】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、第１の目的はデータ収集装置か
ら光を照射してからデータ転送装置が動作するまでの時
間を短縮できるデータ収集システムを得るものである。
また、第２の目的は、光によってもデータ収集装置から
データ転送装置に複雑かつ長い制御信号を効率よく送信
できるデータ収集システムを得るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るデータ収
集システムにおいては、プラント等における機器の状態
の物理量を電気信号に変換するセンサ、光信号を送受信
するセンサ側光信号送受信手段、上記センサ側光信号送
受信手段からの信号をもとに上記センサからの電気信号
を処理して上記センサ側光信号送受信手段に出力するセ
ンサ側処理手段、および光照射を受けて上記センサと上
記センサ側光信号送受信手段と上記センサ側処理手段と
に電力を供給する光電変換手段を有するデータ転送装置
と、上記光電変換手段に光を照射する光照射手段、上記
センサ側光信号送受信手段との間で光信号を送受信する
収集側光信号送受信手段、および上記収集側光信号送受
信手段に制御信号を出力し、センサ側から受信したデー
タを処理する収集側処理手段を有するデータ収集装置と
を備えるものである。

【０００７】また、複数のデータ転送装置が存在する場
合に、データ転送装置内に当該データ転送装置を示すＩ
Ｄコード記憶手段を有するものである。

【０００８】また、複数のデータ転送装置が存在する場
合に、データ転送装置内に当該データ転送装置を示すＩ
Ｄコード記憶手段を有し、上記データ転送装置は収集側
光信号送受信手段から制御信号とともに選択用ＩＤコー
ドを入力し、ＩＤコード記憶手段が記憶しているＩＤコ
ードと上記選択用ＩＤコードとが同一であるか否かを判
定するＩＤコード比較手段を有するものである。

【０００９】また、複数のデータ転送装置が存在する場
合に、データ転送装置内のセンサ側光信号送受信手段は
各々中心波長が異なる狭帯域の光信号を送信し、データ
収集装置内の収集側光信号送受信手段は受信する光信号
の中心波長を選択するようにしたものである。

【００１０】また、データ収集装置内の収集側処理手段
は、データ転送装置との信号送受信時のみ光照射手段に
対して点灯するように制御するものである。

【００１１】また、光照射手段から照射される照射光の
スペクトル分布が狭帯域であり、中心波長が光電変換手
段の変換効率を最大にする波長の範囲であるものであ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１はこの発明の実施の一形態であるデ
ータ収集システムを示すもので、従来と同様、データ収
集装置２１とデータ転送装置２２との間で光信号の授受
を行う。データ収集装置２１は、例えばプラントにおい
て点検員が携帯するものであり、第１光信号送信部２１
ｂに制御信号を出力し、第２光信号受信部２１ｃから得
られたデータを入力して処理を行う収集側処理部２１
ａ、およびデータ転送装置２２の光電変換部２２ｄに光
を照射する光照射部２１ｄを有している。光照射部２１
ｄには、例えばハロゲンランプ、キセノンランプ、メタ
ルハライドランプ、レーザー、発光ダイオード等が使用
される。データ転送装置２２は、例えばプラントの各機
器に取り付けられるものであり、第１光信号受信部２２
ｂに受信した制御信号に対応してセンサ２２ｅからの信
号を処理し、その結果を第２光信号送信部２２ｃに出力
するセンサ側処理部２２ａと、光信号を電力に変換する
光電変換部２２ｄとを有している。センサ２２ｅは、例
えば加速度、温度、圧力、変位、距離、湿度、速度、Ｐ
Ｈ、ガス、照度等のセンサ、およびマイクロホン、ＩＴ
Ｖカメラ、赤外線カメラ、カラーカメラ等の各種装置で
あり、入力した物理量を電気信号に変換する。また、光
電変換部２２ｄは、例えば太陽電池、ホトダイオード等
が使用される。２３は光照射部２１ｄから光電変換部２
２ｄに照射される光、２４は第１光信号送信部２１ｂか
ら第１光信号受信部２２ｂに送信される光信号、および
２５は第２光信号送信部２２ｃから第２光信号受信部２
１ｃに送信される光信号である。

【００１３】このように構成されたデータ収集システム
においては、光照射部２１ｄから光電変換部２２ｄに光
２３が照射され、光電変換部２２ｄは光２３を電気エネ
ルギーに変換する。この電気エネルギーはセンサ側処理
部２２ａ、第１光信号受信部２２ｂ、第２光信号送信部
２２ｃ、およびセンサ２２ｅに供給される。これ以後
は、常にデータ転送装置２２側に電気エネルギーが供給
されている。データ収集装置２１の収集側処理部２１ａ
は、まずスタート信号を第１光信号送信部２１ｂから光
信号２４としてデータ転送装置２２の第１光信号受信部
２２ｂに送る。センサ側処理部２２ａは第１光信号受信
部２２ｂを介してスタート信号を受け、センサ２２ｅか
らの出力信号に所定の処理を施した後、処理結果データ
を第２光信号送信部２２ｃに出力する。第２光信号送信
部２２ｃはそのデータを光信号２５としてデータ収集装
置２１の第２光信号受信部２１ｃに送られる。収集側処
理部２１ａは第２光信号受信部２１ｃを介してデータを
獲得する。

【００１４】以降、収集側処理部２１ａから各種制御信
号が出力され、センサ側処理部２２ａは、センサ２２ｅ
からのデータを各々の制御信号に応じた処理を施してデ
ータ収集装置側に送信する。なお、図示しないが、デー
タ収集装置２１にキーパッド、ボタン等を設けて収集側
処理部２１ａに制御命令を行えるようにすれば、様々な
制御が行える。また、データ収集装置２１に収集側処理
部２１ａから出力した制御信号の内容を表示する表示部
を設けると、収集したデータの内容が分かりやすい。以
上のように、データ転送装置側の電力供給が常時行わ
れ、制御信号等の光信号送受信が電力供給と同時かつ別
個のルートで行われるため、データ収集装置からデータ
転送装置に光を照射してからデータ転送装置が動作する
までの時間を短縮できるとともに、一度に複雑な制御信
号や長い制御信号を送信することができ、様々なデータ
を効率よく収集することができる。

【００１５】実施の形態２．なお、上記実施の形態１に
おいてはデータ収集装置側の電力供給は外部から行って
いたが、図２に示すように、データ収集装置２１内部に
電池２１ｅを設けることによって、データ収集装置２１
の携帯性が向上し、作業が効率よく行える。

【００１６】実施の形態３．なお、上記実施の形態１お
よび２においては１つのデータ収集装置に対してデータ
転送装置が１つである場合を示したが、本形態例では、
１つのデータ収集装置で複数のデータ転送装置からのデ
ータを収集する場合を示す。図３は本実施の形態による
データ収集システムを示す構成図で、２２ｆはセンサ側
処理部２２ａに当該データ転送装置２２のＩＤコードを
出力するＩＤコード記憶部である。なお、図中の他の部
分で図１のものと同一または相当部分には同一符号を付
している。このように構成されたデータ収集システムに
おいては、センサ側処理部２２ａがセンサ２２ｅからの
出力信号に所定の処理を施し、その結果を第２光信号送
信部２２ｃに送る際、ＩＤコード記憶部２２ｆから読み
出したＩＤコードも同時に送る。第２光信号送信部２２
ｃに送られた処理結果データとＩＤコードとは光信号２
５としてデータ収集装置の第２光信号受信部２１ｃに送
信され、収集側処理部２１ａに送られる。これにより、
収集側処理部２１ａは収集したデータがどのデータ転送
装置からのものかをＩＤコードによって識別することが
できるので、点検員が目視等によって確認する必要がな
くなり作業の効率化が図れる。

【００１７】実施の形態４．また、上記実施の形態３に
おいてはどのデータ転送装置からのデータかを識別する
ことはできるが、データ収集装置側から特定のデータ転
送装置を選択してデータを収集することはできない。本
実施の形態では、データ収集装置からＩＤコードによっ
て複数のデータ転送装置から特定のデータ転送装置を選
択できる例を示す。図４において、２２ｇはＩＤコード
記憶部２２ｆから読み出した当該データ転送装置のＩＤ
コードと第１の光信号受信部２２ｂから読み出したＩＤ
コードとを比較するＩＤコード比較部である。なお、図
中の他の部分で図３のものと同一または相当部分には同
一符号を付している。この形態例においては、収集側処
理部２１ａは制御信号とともにデータ収集対象となるデ
ータ転送装置のＩＤコード（選択用ＩＤコードという）
を第１光信号送信部２１ｂを介し、光信号２４として第
１光信号受信部２２ｂに送信する。ＩＤコード比較部２
２ｇはＩＤコード記憶部２２ｆから読み出した当該デー
タ転送装置のＩＤコードと第１の光信号受信部２２ｂか
ら読み出した選択用ＩＤコードとが同一であるか否かを
判定し、同一でなければ、以後のデータ転送装置の動作
を停止する。したがって、センサ側処理部２２ａは、当
該データ転送装置のＩＤコードと選択用ＩＤコードとが
一致した場合に限り、上記実施の形態と同様、第１光信
号受信部２２ｃに送られた制御信号に応じて、センサ２
２ｅからの出力信号に処理を施して処理結果を第２光信
号送信部２２ｃに送ることになる。以上により、データ
収集装置側で選択したデータ転送装置からのデータを確
実に収集することができ、不必要なデータを収集する間
違いが無い。

【００１８】実施の形態５．また、上記実施の形態３お
よび４においては、複数のデータ転送装置をＩＤコード
によって識別していたが、送受信できる光信号の波長に
よって各々のデータ転送装置を識別できるようにしても
よい。図５において、２１ｆは狭帯域のバンドパス特性
を有し、かつバンドパス特性の中心波長を変化させるこ
とにより光を波長によって選択することのできる波長選
択部、２２ｈは波長特性が狭帯域である第２光信号送信
部であり、発する光の中心波長はデータ転送装置２２ご
とに異なる値を設定しておく。したがって発せられた光
信号２６は波長特性が狭帯域である。なお、図中の他の
部分で図１と同一または相当部分には同一符号を付して
いる。本形態例によれば、波長選択部２１ｆは受信した
い光信号の中心波長を選択しておき、第２光信号送信部
２２ｈから受け取った光信号２６の波長が予め選択した
中心波長と一致すれば第２光信号受信部２１ｃに送る。
もし選択した中心波長と第２光信号送信部２２ｈから受
け取った光信号２６の波長とが一致しなければ、その光
信号は波長選択部２１ｆにおいて遮断する。以上によ
り、データ転送装置が複数存在する場合でも、所望のデ
ータ転送装置からのデータのみを収集することができ
る。

【００１９】実施の形態６．なお、上記実施の形態１〜
５においては、光照射部２１ｄは常時光電変換部２２ｄ
に対して光の照射を行っているが、図６に示すように、
収集側処理部２１ａによってその点灯／消灯を制御でき
るようにすれば、データ収集装置の消費電力を節約でき
る。この場合、収集側処理部２１ａは光照射部２１ｄを
点灯して制御信号を送信し、所望のデータを獲得後ただ
ちに消灯するようにすればよい。

【００２０】実施の形態７．なお、実施の形態１〜６で
は電気エネルギーを光電変換部２２ｄが直接センサ側処
理部２２ａ等に供給していたが、変換した電気エネルギ
ーを一旦蓄積するようにしてもよい。この場合、図７に
示すように電気エネルギー蓄積部２２ｉを設けて光電変
換部２２ｄからの電気エネルギーを蓄積し、電気エネル
ギー蓄積部２２ｉからセンサ側処理部２２ａ、第１光信
号受信部２２ｂ、第２光信号送信部２２ｃ、およびセン
サ２２ｅに電気エネルギーを供給する。電気エネルギー
蓄積部２２ｉには、例えばコンデンサー、電池等が使用
される。これにより、例えば太陽光線等の光が当たる場
所においては、データ転送装置は自ら電気エネルギーを
蓄積することができ、データ収集装置からの光照射を消
灯して電力を節約することができる。

【００２１】実施の形態８．また、上記実施の形態６に
おいては光照射部２１ｄの点灯を制御することによって
消費電力を節約したが、光から電気エネルギーへの変換
効率を高めることによっても、消費電力を節約できる。
図８において、２１ｇは狭帯域の波長特性を有する光照
射部であり、光２７を発する。図９は光照射部２１ｇお
よび光電変換部２２ｄの波長特性を示した図であり。図
から、波長によって光照射部２１ｇの光強度が変化する
ことが分かり、当然のことながら、光強度が最大となる
波長を持つ光を受けた場合に光電変換部２２ｄの光電変
換効率が最大となることが分かる。したがって、光照射
部２１ｇは光電変換効率を最大にする波長に合わせて光
２７を照射するようにすれば、電気エネルギーの供給が
効率よく行える。

【００２２】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【００２３】データ転送装置への光照射を常時行うよう
にし、電気エネルギーの供給と制御信号の送受信を個々
に行うようにしたので、データ収集装置が光を照射して
からデータ転送装置が動作するまでの時間を短縮できる
とともに、一度に複雑な制御信号や長い制御信号を効率
よく送信できる。

【００２４】ＩＤコードによって複数のデータ転送装置
を識別するようにしたので、点検員がデータ転送装置を
目視するなどする必要がなくなり、作業の効率化が図れ
る。

【００２５】データ収集の対象としてのデータ転送装置
をＩＤコードによって選択し、そのＩＤコードをもつデ
ータを受信した場合にのみデータ収集を行うようにした
ので、不必要なデータを受け取ることが無い。

【００２６】送受信する光信号の波長によって複数のデ
ータ転送装置を識別するようにしたので、所望するデー
タ転送装置のデータ収集が容易に行える。

【００２７】データ収集装置からデータ転送装置への光
照射を必要なときだけ点灯するようにしたので、消費電
力の節約ができる。

【００２８】データ収集装置からデータ転送装置へ照射
する光の波長を、光電変換効率が最大となる波長に合わ
せて照射するようにしたので、電気エネルギーの供給が
効率よく行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１によるデータ収集シス
テムを示す構成図である。

【図２】 本発明の実施の形態２によるデータ収集シス
テムを示す構成図である。

【図３】 本発明の実施の形態３によるデータ収集シス
テムを示す構成図である。

【図４】 本発明の実施の形態４によるデータ収集シス
テムを示す構成図である。

【図５】 本発明の実施の形態５によるデータ収集シス
テムを示す構成図である。

【図６】 本発明の実施の形態６によるデータ収集シス
テムを示す構成図である。

【図７】 本発明の実施の形態７によるデータ収集シス
テムを示す構成図である。

【図８】 本発明の実施の形態８によるデータ収集シス
テムを示す構成図である。

【図９】 光照射部および光電変換部の波長特性を示す
図である。

【図１０】 従来のデータ収集システムを示す構成図で
ある。

【符号の説明】

２１ データ収集装置、２１ａ 収集側処理部、２１ｂ
第１光信号送信部、２１ｃ 第２光信号受信部、２１
ｄ 光照射部、２１ｅ 電池、２１ｆ 波長選択部、２
１ｇ 光照射部（狭帯域の波長特性を有する）、２２
データ転送装置、２２ａ センサ側処理部、２２ｂ 第
１光信号受信部、２２ｃ 第２光信号送信部、２２ｄ
光電変換部、２２ｅ センサ、２２ｆ ＩＤコード記憶
部、２２ｇ ＩＤコード比較部、２２ｈ 第２光信号送
信部（狭帯域の波長特性を有する）、２２ｉ 電気エネ
ルギー蓄積部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲嶋 一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 高嶋 和夫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラント等における機器の状態の物理量
   を電気信号に変換するセンサ、光信号を送受信するセン
   サ側光信号送受信手段、上記センサ側光信号送受信手段
   からの信号をもとに上記センサからの電気信号を処理し
   て上記センサ側光信号送受信手段に出力するセンサ側処
   理手段、および光照射を受けて上記センサと上記センサ
   側光信号送受信手段と上記センサ側処理手段とに電力を
   供給する光電変換手段を有するデータ転送装置と、上記
   光電変換手段に光を照射する光照射手段、上記センサ側
   光信号送受信手段との間で光信号を送受信する収集側光
   信号送受信手段、および上記収集側光信号送受信手段に
   制御信号を出力し、センサ側から受信したデータを処理
   する収集側処理手段を有するデータ収集装置とを備えた
   ことを特徴とするデータ収集システム。
2. 【請求項２】 複数のデータ転送装置が存在する場合
   に、データ転送装置内に当該データ転送装置を示すＩＤ
   コード記憶手段を有し、センサからの光信号とともに上
   記ＩＤコードをデータ収集装置側に送信するようにした
   ことを特徴とする請求項１記載のデータ収集システム。
3. 【請求項３】 複数のデータ転送装置が存在する場合
   に、データ転送装置内に当該データ転送装置を示すＩＤ
   コード記憶手段を有し、上記データ転送装置は収集側光
   信号送受信手段から制御信号とともに選択用ＩＤコード
   を入力し、上記ＩＤコード記憶手段が記憶しているＩＤ
   コードと上記選択用ＩＤコードとが同一であるか否かを
   判定するＩＤコード比較手段を有することを特徴とする
   請求項１記載のデータ収集システム。
4. 【請求項４】 複数のデータ転送装置が存在する場合
   に、データ転送装置内のセンサ側光信号送受信手段は各
   々中心波長が異なる狭帯域の光信号を送信し、データ収
   集装置内の収集側光信号送受信手段は受信する光信号の
   中心波長を選択するようにしたことを特徴とする請求項
   １記載のデータ収集システム。
5. 【請求項５】 データ収集装置内の収集側処理手段は、
   データ転送装置との信号送受信時のみ光照射手段に対し
   て点灯するように制御することを特徴とする請求項１な
   いし４のいずれかに記載のデータ収集システム。
6. 【請求項６】 光照射手段から照射される照射光のスペ
   クトル分布が狭帯域であり、中心波長が光電変換手段の
   変換効率を最大にする波長の範囲であることを特徴とす
   る請求項１ないし５のいずれかに記載のデータ収集シス
   テム。