JP7018766B2

JP7018766B2 - 監視システム

Info

Publication number: JP7018766B2
Application number: JP2017252592A
Authority: JP
Inventors: 康則末吉; 仁森田; 巨壹陳; 好宏藤本; 利樹武内; 雅司 ▲高▼橋
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2022-02-14
Anticipated expiration: 2037-12-27
Also published as: JP2019117600A

Description

本発明は、監視対象に関するデータを取得する複数の端末装置と、各端末装置とネットワークを介して通信可能で、且つ、各端末装置から前記監視対象に関するデータを収集する収集装置と、を備える監視システムに関する。

この種の監視システムでは、収集装置又は収集装置からデータを取得した監視サーバがある監視対象に関するデータに基づいて他の監視対象の運転を遠隔制御するなどより、各端末装置から収集した各監視対象に関するデータに基づき、各監視対象の遠隔制御が行われている（例えば特開昭５９－１２７４４４号公報（特許文献１）等）。

また、監視対象の制御のための信号を、テレメータ装置などを介して、直接、他の監視対象から入手する監視システムが存在する（例えば特開平８－２４６５１０号公報（特許文献２）等）。

特開昭５９－１２７４４４号公報特開平８－２４６５１０号公報

しかし、特許文献１のような遠隔制御を行う場合、例えば監視サーバにより、ある監視対象のデータに基づき他の監視対象の運転を遠隔制御しようとすると、ある監視対象からのデータが収集装置を介して監視サーバまで送信された後、監視サーバが送信されたデータに基づき他の監視対象に収集装置を介して所定の運転を指示するなど、監視サーバが制御に介在することによって複数回のデータの送受信が行われることになる。そして、複数回のデータの送受信が行われることにより通信による遅延や通信障害等のリスクが高まり、制御の信頼性が問題となっていた。

また、特許文献２のように複数の監視対象間で直接通信を行う監視システムにおいては、テレメータ装置とその専用回線を設ける必要があり、コストが嵩む問題があった。そして、広域な上水道設備の監視システムとなると、遠隔地にある配水池の水位データを浄水場のポンプ制御のための信号として取得するために、その間にある複数の中継ポンプ場に設置されたテレメータ装置を介してデータを取得することが行われているが、このシステムにおいても通信による遅延や通信障害等のリスクが高まり、制御の信頼性が問題となっていた。

そこで、通信による遅延や通信障害等のリスクを低減し得る監視システムの実現が望まれる。

本発明に係る監視システムは、
監視対象に関するデータを取得する複数の端末装置と、各端末装置とネットワークを介して通信可能で、且つ、各端末装置から前記監視対象に関するデータを収集する収集装置と、を備える監視システムであって、
各端末装置は、前記収集装置と前記端末装置とを結ぶ前記ネットワークを利用して他の前記端末装置に対して自身が監視する前記監視対象に関するデータを送信可能であるとともに、他の前記端末装置から送信されたデータを受信可能であり、
各端末装置から送信されるデータは、前記監視対象に設けられたセンサからのセンサデータ、および、前記監視対象で生じたイベントに関するイベントデータ、を含む。

この構成によれば、他の監視端末とのデータ送受信のための通信手段が不要となり、監
視サーバなどを介さず端末装置間でのデータの送受信が可能になっているので、コストを
抑えつつ通信による遅延や通信障害等のリスクを低減することができる。また、センサデータやイベントデータが収集装置に収集されて、各端末装置から各監視対象に関するデータを監視可能になっている。

以下、本発明に係る監視システムの好適な態様について説明する。但し、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定される訳ではない。

１つの態様として、前記端末装置は、データを受信したときに、受領通知を当該データの送信元の前記端末装置に送信し、データを送信したのちに、送信先から前記受領通知を受信しないときは、再度当該データを送信すると好適である。

１つの態様として、前記ネットワークは、インターネット回線網であると好適である。
この構成によれば、データの送信先となるサーバや各端末装置にＩＰアドレスが割り当
てられるので、内部的な情報を設定するだけで所望の送信先と通信が行える。

１つの態様として、前記ネットワークは、ＩＤ番号で接続先を識別する無線通信回線であると好適である。

この構成によれば、データの送信先となるサーバや各端末装置にＩＤ番号が割り当てられるので、内部的な情報を設定するだけで所望の送信先と通信が行える。

１つの態様として、各端末装置は、前記監視対象に関するデータのうち、他の前記端末装置に送信するデータと、当該データの送信先とする前記端末装置と、を設定可能であると好適である。

この構成によれば、必要なデータを必要な端末装置のみに送信できるので、余分なデータ送信がなくなる。

１つの態様として、各端末装置は、特定の他の前記端末装置から、特定の前記監視対象に関するデータを取得したときに、特定の動作を行うことを設定可能であると好適である。

この構成によれば、ある端末装置から送信されたデータに基づき、監視対象を制御するための指示を送らせるなど、ある監視対象のデータに基づき他の監視対象の運転を制御することが可能になる。そして、ある端末装置から特定の端末装置への一回のデータ送受信を行うのみであるので、通信障害等のリスクを効果的に低減した状態で制御を行うことができる。

１つの態様として、各端末装置は、予め定めた時間間隔で前記センサデータの送信を行うとともに、前記監視対象に所定のイベント又は所定のデータの変化が発生したときに前記イベントデータの送信を行うと好適である。

この構成によれば、必要なデータを必要なタイミングで送信することができる。

本実施形態に係る監視システムを示す図本実施形態に係る端末装置を示すブロック図本実施形態に係る出力先設定テーブルの一例を示す図各端末装置によるデータ送信の概要を示す図

本発明に係る監視システムの実施形態について、図面を参照して説明する。以下では、本実施形態に係る監視システムとして、監視対象区域に設けられているプラントや、水、電気、ガス等を供給・処理するためのインフラ設備等の施設を監視するために、各施設に端末装置を設置し、端末装置によりサンプリングしたデータを監視サーバに収集して監視対象区域におけるプラントや設備の監視を行うためのシステムを例に説明する。特に、本実施形態では、互いに連動して一連のプロセスを構成する複数の施設を監視対象としており、その一例として、図１に示すように、浄水場１により処理された浄水が配水施設２Ａ→配水施設２Ｂ→配水施設２Ｃの順に配水されるという一連の浄水処理を行う浄水システムを構成する各配水施設２Ａ～２Ｃの３つの施設を監視対象とした例について説明する。

まず、浄水場１と配水施設２Ａ～２Ｃからなる浄水システムについて説明すると、図１に示すように、浄水場１により浄化された浄水が、低位の配水施設２Ａの配水池２１Ａに送られ、配水池２１Ａに貯水された浄水の一部がポンプ２２Ａにより中位の配水施設２Ｂの配水池２１Ｂに送られ、配水池２１Ｂに貯水された浄水の一部がポンプ２２Ｂにより高位の配水施設２Ｃの配水池２１Ｃに送られるようになっている。そして中位の配水施設２Ｂや高位の配水施設２Ｃから需要家まで浄水が配水されるようになっており、配水施設２Ｂ，２Ｃの配水池２１Ｂ，２１Ｃの水位が下がると、それより低位側の配水施設２Ａ，２Ｂから浄水が供給されるようになっている。

本実施形態に係る監視システムは、浄水システムにおける配水施設２Ａ～２Ｃ間の浄水のやり取りなどの制御を行うようになっており、配水施設２Ａ～２Ｃのそれぞれに設置されて、これらに関するデータを取得する端末装置３（３Ａ～３Ｃ）と、各端末装置３Ａ～３Ｃとネットワーク（例えばインターネット回線網を利用した携帯電話網）５を介して通信可能で、且つ、各端末装置３Ａ～３Ｃから各配水施設２Ａ～２Ｃに関するデータを収集する収集装置４と、収集装置４と直接あるいはネットワークを介して通信可能で、且つ、各端末装置３Ａ～３Ｃの取得した各配水施設２Ａ～２Ｃに関するデータを収集装置４から取得して、各配水施設２Ａ～２Ｃに関する制御を行う監視サーバ６と、を備えている。そして、本監視システムでは、各端末装置３Ａ～３Ｃにより、各配水池２１Ａ～２１Ｃやポンプ２２Ａ，２２Ｂからのセンサデータ（センサからの圧力、電流、水位、流量等）や、各配水施設２Ａ～２Ｃで生じたイベント（ポンプの運転の有無や故障、配水池の水位異常等）に関するイベントデータが取得され、これらのセンサデータやイベントデータが収集装置４に収集されて、監査サーバ６およびネットワーク７を介して外部のＰＣやタブレット、スマートフォンなどの通信端末８から各配水施設２Ａ～２Ｃに関するデータを監視可能になっている。

そして、この種の監視システムでは、通常、監視サーバ６が各配水施設２Ａ～２Ｃに関するデータに基づいて、浄水システムの遠隔制御を行うようになっているが、本実施形態に係る監視システムでは、監視サーバ６を介さず、収集装置４と各端末装置３Ａ～３Ｃとを結ぶネットワーク５を利用して、端末装置３Ａ～３Ｃの間で各配水施設２Ａ～２Ｃに関するデータをやり取りするようになっており、各端末装置３Ａ～３Ｃが自身の設置されている配水施設２Ａ～２Ｃの運転を制御することで、浄水システムの制御が行われるようになっている。以下、そのための構成について具体的に説明する。

まず、各端末装置３は、ネットワーク５を介して収集装置４や他の端末装置と通信可能な通信部３１と、各種の設定情報や取得したセンサデータやイベントデータを記憶する記憶部３２と、自身の設置されている配水施設２Ａ～２Ｃからのセンサデータやイベントデータを取得し、また、ポンプ２２Ａ，２２Ｂ等への制御信号を出力する入出力部３３と、各部の制御を行う制御部３４と、を備えている。そして、制御部３４が、記憶部３２に格納されている設定情報や動作プログラムに従って一連の処理を行うようになっており、例えば、イベントが発生したときに配水施設２Ａ～２Ｃから送られるイベントデータを入出力部３３により取得したり、設定されたタイミングで入出力部３３によりセンサデータを取得し、必要に応じて統計処理を行ったり、取得した各配水施設２Ａ～２Ｃに関するデータ（センサデータやイベントデータ）を記憶部３２に記憶したり、通信部３１により、設定されたタイミングで各配水施設２Ａ～２Ｃに関するデータを収集装置４に送信させるようになっている。

特に、本実施形態では、各端末装置３は、記憶部３２に格納された設定情報に従って、他の端末装置３との間で各配水施設２Ａ～２Ｃに関するデータを送受信可能になっている。具体的には、設定情報には、収集装置４やデータの送信先となる端末装置３に割り当てられているＩＰアドレスが設定されており、各端末装置３は、送信先のＩＰアドレスに向けて、コマンドやデータを発呼する。そして、本実施形態では、設定情報により、入出力部３３により取得した各配水施設２Ａ～２Ｃに関するデータのうち、予め定めた時間間隔で他の装置にデータ送信を行うデータと、自身が設置されている配水施設２Ａ～２Ｃに所定のイベントが発生したときにデータ送信を行うデータと、を設定可能になっている。そして、どのデータをどのタイミングで送信するように設定するかは特に限定されないが、例えば、本実施形態では、センサデータが前者（予め定めた時間間隔でのデータ送信）となり、イベントデータが後者（イベント発生時にデータ送信）となるように設定されている。具体的には、センサデータについては定期通信タイミングが設定されており、タイミング到来時に取得したデータ、前回の送信から今回の送信までの間に収集したデータやこれらを統計処理したデータを、所定時間間隔で収集装置４や送信先に設定された端末装置３に送信するようになっている。これに対し、イベントデータについては、自身が設置されている配水施設２Ａ～２Ｃに所定のイベントが発生して、入出力部３３が各配水施設２Ａ～２Ｃからのイベントデータを取得したときに、イベントデータを収集装置４や送信先に設定された端末装置３に送信するようになっている。

また、入出力部３３により取得した各配水施設２Ａ～２Ｃに関するデータのうち、他の端末装置３に送信するデータと、当該データを送信する端末装置３と、を設定可能にもなっている。具体的には、本実施形態では、設定情報として、記憶部３２に、図３に示すような端末装置３Ａ～３Ｃごとの出力先設定テーブル９Ａ～９Ｃが格納されており、この出力先設定テーブル９Ａ～９Ｃに基づき、特定の端末装置３に特定のデータを送信するようになっている。

出力先設定テーブル９Ａ～９Ｃについて説明すると、出力先設定テーブル９Ａ～９Ｃは、入力データ欄９１Ａ～９１Ｃと、２つの出力先設定欄９２Ａ～９２Ｃ，９３Ａ～９３Ｃとから構成されており、入力データ欄９１Ａ～９１Ｃにおいて、各端子とそこに入力されるデータの種類との対応関係が設定され、出力先設定欄９２Ａ～９２Ｃ，９３Ａ～９３Ｃでは、入力データ欄９１Ａ～９１Ｃで設定されたデータのうち、どのデータの入力があったときに、どの端末装置のどの端子へと出力するかが設定されている。

具体的には、入力データ欄９１Ａ～９１Ｃで、例えば端子名「Ｄｉ０」に入力されるデータの種類は「イベント１」であるなど、端末装置３の入出力部３３を構成する各端子に入力されるデータが何を表すデータであるのかが設定される。なお端子名のうち、「Ｄｉ」で始まるものがイベントデータが入力される端子、「Ａｉ」で始まるものがセンサデータが入力される端子となっている。

そして、出力先設定欄９２Ａ～９２Ｃ，９３Ａ～９３Ｃでは、「宛先」の欄に出力先とする端末装置が設定され（具体的には例えばその端末装置のＩＰアドレスなどが設定される）、「出力端子」の欄に、その端末装置のどの出力端子に、入力データ欄９１Ａ～９１Ｃにおける同じ行の端子に入力されたデータを出力するかが設定される。例えば、出力先設定テーブル９Ｂを例に説明すると、端子名「Ｄｉ１」に入力される「イベント２」のデータ（イベントデータ）については、「イベント２」が入力されたときに、端子名「Ｄｉ１」と同じ行の端末装置３Ｃの出力端子名「Ｄｏ１」に「イベント２」のデータを送信することとなり、また、端子名「Ｄｉ４」に入力される「イベント５」のデータ（イベントデータ）については、「イベント５」が入力されたときに、端子名「Ｄｉ４」と同じ行の端末装置３Ａの出力端子名「Ｄｏ０」に「イベント５」のデータを送信することとなる。また、端子名「Ａｉ０」に入力される「アナログ信号１」のデータ（センサデータ）については、設定されたタイミングで、端子名「Ａｉ０」と同じ行の端末装置３Ｃの出力端子名「Ａｏ０」に「アナログ信号１」のデータを送信することとなるが、端子名「Ａｉ３」に入力される「アナログ信号４」のデータについては、端子名「Ａｉ３」と同行の欄には出力端子が設定されていないため、他の端末装置３Ａ，３Ｃには送信されない。

図４を例に、各端末装置３Ａ～３Ｃによるデータ送信の概要を説明すると、各端末装置３Ａ～３Ｃは、定期配信タイミングが到来すると、出力先設定テーブル９Ａ～９Ｃなどの設定情報に従って、収集装置４や他の端末装置３に対して所定のセンサデータを送信する（Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５）。また、イベントが発生したときやセンサデータが変化（例えば、データが所定の閾値を所定の変動傾向がみられる場合）にも収集装置４や他の端末装置３に対して所定のイベントデータを送信するようになっており（Ｓ２，Ｓ４）、例えば、配水施設３Ｂに「イベント１」が発生すると、出力先設定テーブル９Ｂに従って、収集装置４に加えて端末装置３Ｃに「イベント１」が生じたことを通知し（Ｓ２）、配水施設３Ｂに「イベント５」が発生すると、出力先設定テーブル９Ｂに従って、収集装置４に加えて端末装置３Ａに「イベント５」が生じたことを通知するようになっている（Ｓ４）。なお、図示は省略してあるが、収集装置４と各端末装置３はデータを受信したときに、受領通知を送信元に送信するようになっており、また、送信元の端末装置３は送信先から受信通知を受信しないときは、再度同じデータを送信するようになっている。

さらに、各端末装置３は、特定の端末装置３から、特定の監視対象に関するデータを取得したときに、特定の動作を行うことを設定可能になっている。例えば、各端末装置３は各種のセンサデータやイベントデータを受信したときには、受信したセンサデータやイベントデータの内容を、外部の表示部や図示しない自身の表示部などの所定の表示部に表示するようになっている。また、各端末装置３又はそれに接続する制御部は、受信したセンサデータやイベントデータの内容に応じて、自身が設置されている配水施設２Ａ～２Ｃに対して所定の制御信号を送信して、所定の処理を行わせるようにしてもよい。例えば、端末装置３Ａ，３Ｂが、他の端末装置３Ｂ，３Ｃから送信される配水池２１Ｂ，２１Ｃの水位や水位が異常であることのイベントデータに応じて、自身が設置されている配水施設２Ａ，２Ｂのポンプ２２Ａ（又は２２Ｂ）の運転を制御してもよい。具体的には、低位の配水施設２Ａ（又は中位の配水施設２Ｂ）に設置された端末装置３Ａ（又は３Ｂ）が、中位の配水施設２Ｂ（又は高位の配水施設２Ｃ）に設置された端末装置３Ｂ（又は３Ｃ）から配水池２１Ｂ（又は２１Ｃ）の水位が所定値を下回った（又は上回った）ことを示すイベントデータを受信したときや、端末装置３Ｂ（又は３Ｃ）から送信された配水池２１Ｂ（又は２１Ｃ）の水位が所定値以下（又は所定値以上）であるときに、ポンプ２２Ａ（又は２２Ｂ）の運転を開始（又は停止）させる制御信号を低位の配水施設２Ａ（又は中位の配水施設２Ｂ）に送信して、ポンプ２２Ａ（又は２２Ｂ）の運転を開始（又は停止）させることが挙げられる。

このように、本実施形態に係る監視システムによれば、収集装置４や監視サーバ６などを介さず、端末装置３間でデータを送受信して配水施設２Ａ～２Ｃを制御することが可能になっているので、監視サーバ６による遠隔制御を行うのに比べ、通信障害等のリスクを低減することができる。

なお、上記の説明では、収集装置と各端末装置とを結ぶネットワークは携帯電話網とした例について説明したが、これに限らず光通信網や、他のインターネット回線であればよい。例えば、インターネット回線が設けられない環境などであれば、収集装置と各端末装置とを結ぶネットワークは、ＩＤ番号で接続先を識別する無線通信回線であってもよい。この場合、各端末装置３にＩＤ番号がそれぞれ割り当てられるので、各端末装置３は、送信先のＩＤ番号に向けてコマンドやデータを発呼することになる。また、データの送受信に用いるのをインターネット回線を主としながら、インターネット回線のサービスエリア外の施設に設けた端末装置３については、サービスエリア内の端末装置３を中継とすることで、中継に用いる端末装置３を介して収集装置４とのデータを送受信するようにしてもよい。この場合、中継に用いる端末装置３には無線通信とインターネット回線の双方の通信モデムを装備し、無線によって接続された端末装置３から送られてきたデータを収集装置４に伝送するようにすればよい。その他、配水施設３Ａ～３Ｃを監視対象とした例について説明したが、本実施形態に係る監視システムは、他の種々の施設を監視対象とすることができる。

また、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。従って、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。

本発明は、種々の監視対象を監視する監視システムに利用することができる。

２Ａ～３Ａ配水施設（監視対象）
３（３Ａ～３Ｃ）端末装置
４収集装置
５ネットワーク

Claims

監視対象に関するデータを取得する複数の端末装置と、各端末装置とネットワークを介して通信可能で、且つ、各端末装置から前記監視対象に関するデータを収集する収集装置と、を備える監視システムであって、
各端末装置は、前記収集装置と前記端末装置とを結ぶ前記ネットワークを利用して他の前記端末装置に対して自身が監視する前記監視対象に関するデータを送信可能であるとともに、他の前記端末装置から送信されたデータを受信可能であり、
各端末装置から送信されるデータは、前記監視対象に設けられたセンサからのセンサデータ、および、前記監視対象で生じたイベントに関するイベントデータ、を含む監視システム。
前記端末装置は、データを受信したときに、受領通知を当該データの送信元の前記端末装置に送信し、データを送信したのちに、送信先から前記受領通知を受信しないときは、再度当該データを送信する請求項１に記載の監視システム。
前記ネットワークは、インターネット回線網である請求項１または２に記載の監視システム。
前記ネットワークは、ＩＤ番号で接続先を識別する無線通信回線である請求項１または２に記載の監視システム。
各端末装置は、前記監視対象に関するデータのうち、他の前記端末装置に送信するデータと、当該データの送信先とする前記端末装置と、を設定可能である請求項１～４のいずれか一項に記載の監視システム。
各端末装置は、特定の他の前記端末装置から、特定の前記監視対象に関するデータを取得したときに、特定の動作を行うことを設定可能である請求項１～５のいずれか一項に記載の監視システム。
各端末装置は、予め定めた時間間隔で前記センサデータの送信を行うとともに、前記監視対象に所定のイベント又は所定のデータの変化が発生したときに前記イベントデータの送信を行う請求項１～６のいずれか一項に記載の監視システム。