特許 6168229 落雷状況監視システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6168229

(24)【登録日】2017年7月7日

(45)【発行日】2017年7月26日

(54)【発明の名称】落雷状況監視システム

(51)【国際特許分類】

   H05F 3/04 20060101AFI20170713BHJP

   H02G 13/00 20060101ALI20170713BHJP

【ＦＩ】

   H05F3/04 G

   H02G13/00 060

【請求項の数】18

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-228755(P2016-228755)

(22)【出願日】2016年11月25日

【審査請求日】2017年2月8日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】511019144

【氏名又は名称】株式会社落雷抑制システムズ

(74)【代理人】

【識別番号】100137338

【弁理士】

【氏名又は名称】辻田 朋子

(72)【発明者】

【氏名】松本 敏男

【審査官】 澤崎 雅彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開平９−１８９７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１９７６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１２１１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭６３−４１２９８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１０−２０５６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５７８０５５２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１４−３６５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１６７４３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｆ ３／０４

Ｈ０２Ｇ １３／００

Ｇ０１Ｗ １／１８

Ｇ０１Ｒ １９／００ − １９／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地理的に離散した保護対象箇所における被保護体の外部高所に配置される落雷抑制型避雷針への落雷により生じる雷電流を入力するコイルと；
前記コイルから入力される雷電流の大きさに応じた複数ビット表現の雷電流測定データを生成する測定器と；
前記測定器により生成される前記雷電流測定データを無線周波数信号として送信する第１の無線通信機と；
前記コイルから入力される雷電流で充電され、充電容量の存続期間においては、前記測定器及び前記第１の無線通信機を稼働する電源と；
前記第１の無線通信機との直接無線通信により前記複数ビット表現の雷電流測定データを受信する第２の無線通信機と；
前記第２の無線通信機により受信される前記雷電流測定データに少なくとも保護対象箇所を示す識別情報を付加して生成された落雷状況監視信号を通信ネットワークを介して集中管理箇所宛に送信する有線通信機と、を備え；
前記コイル、前記測定器、前記第１の無線通信機及び前記電源は、前記落雷抑制型避雷針に配置され、前記第２の無線通信機及び前記有線通信機は、前記被保護体の内部に配置される、落雷状況監視装置。

【請求項2】

前記電源は、雷電流で充電されるキャパシタを含むキャパシタ電源である、請求項１記載の落雷状況監視装置。

【請求項3】

前記キャパシタ電源が雷電流による充電容量の存続期間外においては、外部電源に切り替えるための切替スイッチを更に備える、請求項２記載の落雷状況監視装置。

【請求項4】

前記コイル、前記測定器、前記第１の無線通信機及び前記電源は、前記落雷抑制型避雷針を構成する支持部材に後付け可能に配置される、請求項１記載の落雷状況監視装置。

【請求項5】

前記コイルは、前記落雷抑制型避雷針を構成する支持部材を流れる雷電流を前記測定器及び前記電源に入力するロゴスキーコイルである、請求項１記載の落雷状況監視装置。

【請求項6】

前記通信ネットワークは、ＩｏＴ技術の適用を可能にするインターネットである、請求項１記載の落雷状況監視装置。

【請求項7】

前記測定器は、前記第１の無線通信機が前記集中管理箇所から送信された生存確認のためのヘルスチェック問合信号を前記有線通信機及び前記第２の無線通信機を介して受信したときは、前記複数ビット表現のヘルスチェック応答データを生成する、請求項１記載の落雷状況監視装置。

【請求項8】

前記第１の無線通信機は、前記測定器により生成される前記ヘルスチェック応答データを無線周波数信号として送信し、
前記第２の無線通信機は、前記第１の無線通信機との直接無線通信により前記複数ビット表現のヘルスチェック応答データを受信し、
前記有線通信機は、前記第２の無線通信機により受信される前記ヘルスチェック応答データに少なくとも保護対象箇所を示す識別情報を付加したヘルスチェック応答信号を生成し、前記通信ネットワークを介して前記集中管理箇所宛に送信する、請求項７記載の落雷状況監視装置。

【請求項9】

前記落雷状況監視信号及び前記ヘルスチェック応答信号には、現在時刻情報が更に付加されている、請求項１または８記載の落雷状況監視装置。

【請求項10】

地理的に離散した保護対象箇所における被保護体の外部高所に配置される落雷抑制型避雷針への落雷により生じる雷電流をコイルから入力し；
前記コイルから入力される雷電流の大きさに応じた複数ビット表現の雷電流測定データを測定器により生成し；
前記測定器により生成される前記雷電流測定データを無線周波数信号として第１の無線通信機から送信し；
前記コイルから入力される雷電流で充電される電源により、充電容量の存続期間においては、前記測定器及び前記第１の無線通信機を稼働し；
前記第１の無線通信機との直接無線通信により前記複数ビット表現の雷電流測定データを第２の無線通信機によって受信し；
前記第２の無線通信機により受信される前記雷電流測定データに少なくとも保護対象箇所を示す識別情報を付加して生成された落雷状況監視信号を通信ネットワークを介して集中管理箇所宛に有線通信機から送信する；
前記コイル、前記測定器、前記第１の無線通信機及び前記電源は、前記落雷抑制型避雷針に配置され、前記第２の無線通信機及び前記有線通信機は、前記被保護体の内部に配置される落雷状況監視装置による、落雷状況監視方法。

【請求項11】

前記電源は、雷電流で充電されるキャパシタを含むキャパシタ電源である、請求項１０記載の落雷状況監視方法。

【請求項12】

前記キャパシタ電源が雷電流による充電容量の存続期間外においては、切替スイッチにより外部電源に切り替える、請求項１１記載の落雷状況監視方法。

【請求項13】

前記コイル、前記測定器、前記第１の無線通信機及び前記電源は、前記落雷抑制型避雷針を構成する支持部材に後付け可能に配置される、請求項１０記載の落雷状況監視方法。

【請求項14】

前記コイルは、前記落雷抑制型避雷針を構成する支持部材を流れる雷電流を前記測定器及び前記電源に入力するロゴスキーコイルである、請求項１０記載の落雷状況監視方法。

【請求項15】

前記通信ネットワークは、ＩｏＴ技術の適用を可能にするインターネットである、請求項１０記載の落雷状況監視方法。

【請求項16】

前記測定器は、前記第１の無線通信機が前記集中管理箇所から送信された生存確認のためのヘルスチェック問合信号を前記有線通信機及び前記第２の無線通信機を介して受信したときは、前記複数ビット表現のヘルスチェック応答データを生成する、請求項１０記載の落雷状況監視方法。

【請求項17】

前記第１の無線通信機は、前記測定器により生成される前記ヘルスチェック応答データを無線周波数信号として送信し、
前記第２の無線通信機は、前記第１の無線通信機との直接無線通信により前記複数ビット表現のヘルスチェック応答データを受信し、
前記有線通信機は、前記第２の無線通信機により受信される前記ヘルスチェック応答データに少なくとも保護対象箇所を示す識別情報を付加したヘルスチェック応答信号を生成し、前記通信ネットワークを介して前記集中管理箇所宛に送信する、請求項１６記載の落雷状況監視方法。

【請求項18】

前記落雷状況監視信号及び前記ヘルスチェック応答信号には、現在時刻情報が更に付加されている、請求項１０または１７記載の落雷状況監視方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、落雷状況監視システムに関し、特に、落雷状況監視装置及び落雷状況監視方法に関する。

【背景技術】

【0002】

雷保護概念の変遷に伴い、落雷を突針形避雷針（フランクリンロッドとも称される）に受けて大地に流す受雷針の形態から、落雷を抑制することで、雷害から建築物、建造物、及び設備機器などの被保護体を保護する落雷抑制型避雷針の形態に変化している。

【0003】

落雷を抑制する技術として、消イオン容量型避雷針（ＰＤＣＥ：Ｐararrayos Desionnizador Carge Electrostatica）が実現され、その効果を発揮している。つまり、この消イオン容量型避雷針（単に、ＰＤＣＥと記載することもある）は、雷雲からのステップトリーダに向かう上向きストリーマ（お迎え放電）の発生を起こりにくくしたものであるので、ＰＤＣＥを外部高所に取り付けた建築物などの被保護体には、落雷現象が起き難い。

【0004】

このＰＤＣＥの更なる詳細については、出願人が数々提案した落雷抑制型避雷装置、例えば特許文献１を参照可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５，７８０，５５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そして、現状では、地理的に離散する多数の保護対象箇所（例えば、日本全国）にそれぞれ配置されているＰＤＣＥ、つまり落雷抑制型避雷針への落雷状況を監視し、落雷状況を集中管理箇所に収集可能にすることが更に要求されている。

【0007】

ところで、近年、ＩｏＴ（Internet of Things）と称される技術が注目されている。このＩｏＴは、あらゆる物体（モノ）がＯＰＥＮ特性を有するインターネットにアクセス可能な状態になることにより、物体から発生されるデータを利活用することを実現するための一技術である。

【0008】

出願人は、落雷に対する有効性が確認されている落雷抑制型避雷針を活用し、好ましくはＩｏＴ技術と連携させることにより、上述した更なる要求に対処することに着目した。

【0009】

本発明の課題は、地理的に離散配置の落雷抑制型避雷針への落雷状況を監視し、落雷状況を集中管理箇所にリアルタイムにかつ自律的に通知可能にする技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明の一態様の落雷状況監視装置は、地理的に離散した保護対象箇所における被保護体の外部高所に配置される落雷抑制型避雷針への落雷により生じる雷電流を入力するコイルと；前記コイルから入力される雷電流の大きさに応じた複数ビット表現の雷電流測定データを生成する測定器と；前記測定器により生成される前記雷電流測定データを無線周波数信号として送信する第１の無線通信機と；前記コイルから入力される雷電流で充電され、充電容量の存続期間においては、前記測定器及び前記第１の無線通信機を稼働する電源と、を備える。また、落雷状況監視装置は、前記第１の無線通信機との直接無線通信により前記複数ビット表現の雷電流測定データを受信する第２の無線通信機と；前記第２の無線通信機により受信される前記雷電流測定データに少なくとも保護対象箇所を示す識別情報を付加して生成された落雷状況監視信号を、通信ネットワークを介して集中管理箇所宛に送信する有線通信機とを備え；前記コイル、前記測定器、前記第１の無線通信機及び前記電源は、前記落雷抑制型避雷針に配置され、前記第２の無線通信機及び前記有線通信機は、前記被保護体の内部に配置される。

【0011】

本発明の他の態様の落雷状況監視方法は、地理的に離散した保護対象箇所における被保護体の外部高所に配置される落雷抑制型避雷針への落雷により生じる雷電流をコイルから入力し；前記コイルから入力される雷電流の大きさに応じた複数ビット表現の雷電流測定データを測定器により生成し；前記測定器により生成される前記雷電流測定データを無線周波数信号として第１の無線通信機から送信し；前記コイルから入力される雷電流で充電される電源により、充電容量の存続期間においては、前記測定器及び前記第１の無線通信機を稼働する。また、落雷状況監視方法は、前記第１の無線通信機との直接無線通信により前記複数ビット表現の雷電流測定データを第２の無線通信機によって受信し；前記第２の無線通信機により受信される前記雷電流測定データに少なくとも保護対象箇所を示す識別情報を付加して生成された落雷状況監視信号を、通信ネットワークを介して集中管理箇所宛に有線通信機から送信する；前記コイル、前記測定器、前記第１の無線通信機及び前記電源は、前記落雷抑制型避雷針に配置され、前記第２の無線通信機及び前記有線通信機は、前記被保護体の内部に配置される落雷状況監視装置による落雷状況監視方法である。

【0012】

各態様において、前記電源は、雷電流で充電されるキャパシタを含むキャパシタ電源である。前記キャパシタ電源が雷電流による充電容量の存続期間外においては、外部電源に切り替えるための切替スイッチを更に備える。

【0013】

各態様において、前記コイル、前記測定器、前記第１の無線通信機及び前記電源は、前記落雷抑制型避雷針を構成する支持部材に後付け可能に配置される。前記コイルは、前記落雷抑制型避雷針を構成する支持部材を流れる雷電流を前記測定器及び前記電源に入力するロゴスキーコイルである。前記通信ネットワークは、ＩｏＴ技術の適用を可能にするインターネットである。

【0014】

各態様において、前記測定器は、前記第１の無線通信機が前記集中管理箇所から送信された生存確認のためのヘルスチェック問合信号を前記有線通信機及び前記第２の無線通信機を介して受信したときは、前記複数ビット表現のヘルスチェック応答データを生成する。

【0015】

各態様において、前記第１の無線通信機は、前記測定器により生成される前記ヘルスチェック応答データを無線周波数信号として送信し、前記第２の無線通信機は、前記第１の無線通信機との直接無線通信により前記複数ビット表現のヘルスチェック応答データを受信し、前記有線通信機は、前記第２の無線通信機により受信される前記ヘルスチェック応答データに少なくとも保護対象箇所を示す識別情報を付加したヘルスチェック応答信号を生成し、前記通信ネットワークを介して前記集中管理箇所宛に送信する。

【0016】

各態様において、前記落雷状況監視信号及び前記ヘルスチェック応答信号には、現在時刻情報が更に付加されている。

【発明の効果】

【0017】

開示した技術によれば、地理的に離散配置の落雷抑制型避雷針への落雷状況を監視し、落雷状況を集中管理箇所においてリアルタイムに収集可能にすることができる。

【0018】

他の課題、特徴及び利点は、図面及び特許請求の範囲とともに取り上げられる際に、以下に記載される発明を実施するための形態を読むことにより明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】一実施の形態の落雷状況監視システムの概要を説明するための図。

【図2】一実施の形態の落雷状況監視システムの詳細を説明するための図。

【図3】雷電流測定データを説明するための図。

【図4】落雷状況監視信号を説明するための図。

【図5】ヘルスチェック応答信号を説明するための図。

【図6】ヘルスチェック問合信号を説明するための図。

【図7】一実施の形態の落雷状況監視システムにおける落雷状況監視処理を説明するためのシーケンスチャート。

【図8】一実施の形態の落雷状況監視システムにおけるヘルスチェック処理を説明するためのシーケンスチャート。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。図面には好ましい実施形態が示されている。しかし、多くの異なる形態で実施されることが可能であり、本明細書に記載される実施形態に限定されない。

【0021】

［落雷状況監視システムの概要］
一実施の形態におけるシステムを示す図１を参照すると、落雷状況監視システム１は、落雷に対する有効性が確認されている落雷抑制型避雷針を活用し、ＩｏＴ技術と連携することにより、例えば、日本全国の地理的に離散した保護対象箇所からの落雷状況をリアルタイムに収集することを可能にするシステムである。

【0022】

この落雷状況監視システム１は、落雷抑制型避雷針２、落雷状況監視装置３、中継器４、通信ネットワーク５、及び落雷状況遠隔監視センタ６を備える。落雷状況監視システム１においては、落雷抑制型避雷針２、落雷状況監視装置３、及び中継器４は、地理的に離散した保護対象箇所にそれぞれ配置される。

【0023】

落雷抑制型避雷針２は、雷害から建築物、建造物、及び設備機器などの被保護体を保護する避雷針であり、上記特許文献１に開示の落雷抑制型避雷装置などの消イオン容量型避雷針（ＰＤＣＥ）を適用可能である。この落雷抑制型避雷針２は、通常、地理的に離散した保護対象箇所における被保護体の外部高所に配置される。

【0024】

落雷状況監視装置３は、落雷抑制型避雷針２を構成する支持部材（支持管）２１に後付け可能に配置され、円筒または角筒などの筒形形状である。この落雷状況監視装置３は、落雷抑制型避雷針２への落雷状況を監視し、落雷状況を集中管理箇所としての落雷状況遠隔監視センタ６にリアルタイムにかつ自律的に通知するために、後に詳述するように、雷電流測定機能、無線通信機能、及び制御機能を遂行するための構成要素を有する。

【0025】

中継器４は保護対象箇所における被保護体（例えば、建築物）の内部に配置される。この中継器４は、被保護体の外部高所に配置された落雷状況監視装置３と連携動作することにより、落雷状況を通信ネットワーク５を介して落雷状況遠隔監視センタ６に通知する。また、中継器４は、後に詳述するように、落雷状況監視装置３との無線通信機能、通信ネットワーク５を介した落雷状況遠隔監視センタ６との有線通信機能、及び制御機能を遂行するための構成要素を有する。なお、中継器４は落雷状況監視装置３の一構成要素でもある。

【0026】

通信ネットワーク５は、落雷状況監視システム１がＩｏＴ技術の適用を前提にしているので、ここではＯＰＥＮ特性を有するインターネットである。この通信ネットワーク５には、図示を省略しているが、地理的に離散する多数の保護対象箇所における複数の中継器４が接続される。

【0027】

落雷状況遠隔監視センタ６は、集中管理箇所に配置され、通信ネットワーク５を介して、地理的に離散する多数の保護対象箇所における複数の中継器４から落雷状況を収集する。そして、落雷状況遠隔監視センタ６は落雷（特に、雲・大地間放電）に伴う被害抑制を図るなどのための予め定められた処理を実行する。また、落雷状況遠隔監視センタ６は、配下の落雷状況監視装置３及び中継器４とヘルスチェックを予め定められた周期で実施することにより、中継器４と共に落雷状況監視装置３の正常性を確認する。

【0028】

［落雷状況監視システムの詳細］
次に、図１に示す一実施の形態の落雷状況監視システム１の詳細について、図１及び図２、更に関連図を併せ参照して説明する。

【0029】

（落雷状況監視装置）
落雷状況監視システム１における落雷状況監視装置３は、ロゴスキーコイル（Rogowskii coil）３１、雷電流測定器３２、無線通信機３３、アンテナ３４、制御装置３５、及びキャパシタ電源３６を含む。また、落雷状況監視装置３は補助電源（外部電源）３７を有する。

【0030】

落雷状況監視装置３におけるロゴスキーコイル３１は、導体を流れる大電流を非接触で測定するための環状コイルであり、落雷（雲・大地間放電）により落雷抑制型避雷針２の支持部材２１を流れる雷電流を雷電流測定器３２に入力する。なお、雷電流測定器３２に入力される雷電流は、厳密には雷電流に応じてロゴスキーコイル３１中に発生される誘導電流である。

【0031】

雷電流測定器３２はロゴスキーコイル３１から入力された雷電流の大きさ（雷電流レベルと記載することもある）を測定する。つまり、この雷電流測定器３２は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器３２１及びデジタルデータ生成器３２２を含み、制御装置３５の制御に基づいて、ロゴスキーコイル３１から入力された雷電流の大きさに応じた３ビットのデジタル値を雷電流測定データとして生成する。生成された雷電流測定データは無線通信機３３に入力される。

【0032】

更に詳述すると、雷電流測定器３２において生成される雷電流測定データは、図３に例示するように、３ビットのデジタル値「０００，００１，０１０，・・・１１０」で雷電流の大きさを表すので、７パターンの形態がある。

【0033】

デジタルデータ生成器３２２は、雷電流レベルが０Ａ〜１ｋＡであるときはデジタル値「０００」、雷電流レベルが１ｋＡ超〜２ｋＡであるときはデジタル値「００１」、・・・雷電流レベルが５ｋＡ超〜６ｋＡであるときはデジタル値「１０１」、及び雷電流レベルが６ｋＡ超であるときはデジタル値「１１０」の雷電流測定データを生成するように、Ａ／Ｄ変換器３２１と連携動作する。

【0034】

また、デジタルデータ生成器３２２は、無線通信機３３が落雷状況遠隔監視センタ６から送信されたヘルスチェック問合信号（生存確認問合信号）ＨＣＱを中継器４を介して受信したときは、ヘルスチェック問合信号ＨＣＱを検出する制御装置３５からの指示に応じて、３ビットのデジタル値「１１１」をヘルスチェック応答データ（生存確認応答データ）として生成する。

【0035】

落雷状況監視装置３における無線通信機３３は、制御装置３５の制御に基づいて、雷電流測定器３２により生成された雷電流の大きさを表す雷電流測定データに予め定められた変調処理などを施し、無線周波数信号としてアンテナ３４から送信する。ここでは、この無線通信機３３はＷｉＦｉ（Wireless Fidelity）送受信器により構成されている。なお、以下の説明では、不明確にならない限りアンテナ３４の介在を省略する。

【0036】

制御装置３５は、図示省略のプロセッサ及びメモリを有し、プロセッサがメモリに記憶されている制御プログラムを実行することにより、落雷状況監視装置３の各構成要素を統括的に制御し、落雷状況監視処理またはヘルスチェック処理を遂行する。

【0037】

キャパシタ電源３６は、蓄電デバイスとして、ロゴスキーコイル３１から入力される雷電流で充電されるキャパシタを含む電源である。キャパシタには、例えば、電気２重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：Electric Double Layer Capacitor）を適用することが可能である。

【0038】

このキャパシタ電源３６は、雷電流による充電容量の存続期間においては、落雷状況監視装置３における雷電流測定器３２、無線通信機３３及び制御装置３５を稼働させるための主電源となる。したがって、落雷状況監視装置３は、キャパシタ電源３６の雷電流による充電容量の存続期間においては、外部電源としての補助電源３７を必要にしない。

【0039】

補助電源３７には、商用交流電源からＡＣ／ＤＣ変換後の直流電源が適用可能である。キャパシタ電源３６の所定電圧低下が制御装置３５により検出されたときは、制御装置３５は補助電源３７によりバックアップするための切替スイッチＳＷを作動させる。この切替スイッチＳＷは、キャパシタ電源３６から雷電流測定器３２、無線通信機３３及び制御装置３５への給電経路に配置される。

【0040】

（中継器）
上述したように落雷状況監視システム１においては、落雷状況監視装置３は、落雷抑制型避雷針２の支持部材２１に配置される、つまり保護対象箇所における被保護体（例えば、建築物）の外部高所に配置される。これに対して、中継器４は保護対象箇所における被保護体の内部に配置される。

【0041】

この中継器４は、落雷状況監視装置３の一構成要素として機能し、落雷状況監視装置３と連携動作することにより、落雷状況またはヘルスチェック応答を通信ネットワーク５を介して落雷状況遠隔監視センタ６に通知する。このために中継器４は、無線通信機４１、アンテナ４２、有線通信機４３、及び制御装置４４を含む。なお、中継器４の電源（図示省略）には、商用交流電源からＡＣ／ＤＣ変換後の直流電源が適用される。

【0042】

中継器４における無線通信機４１は、ＷｉＦｉ送受信器により構成され、落雷状況監視装置３における無線通信機３３と直接無線通信を行い、無線ＬＡＮ（Local Area Network）を形成する。ここでは、特定小電力無線（ＬＰＷＡ：Low Power Wide Area）のカバレッジ範囲と共に電波干渉などを考慮し、無線通信機３３と無線通信機４１との距離（伝送距離）を１００ｍ以内に設定している。

【0043】

無線通信機４１は、制御装置４４の制御に基づいて、無線通信機３３から送信された雷電流測定データまたはヘルスチェック応答データを無線周波数信号としてアンテナ４２を介して受信し、予め定められた復調処理などを施し、ベースバンド信号の雷電流測定データとして有線通信機４３に入力する。なお、以下の説明では、不明確にならない限りアンテナ４２の介在を省略する。

【0044】

有線通信機４３は、制御装置４４の制御に基づいて、入力された雷電流測定データを含む落雷状況監視信号ＳＳＭ、または入力されたヘルスチェック応答データを含むヘルスチェック応答信号（生存確認応答信号）ＨＣＲを通信ネットワーク５を介して落雷状況遠隔監視センタ６に通知する。

【0045】

詳述すると、制御装置４４は、雷電流測定データが有線通信機４３に入力されると、宛先情報（ＤＳ）、保護対象箇所を示す識別情報（ＩＤ）、及び現在時刻情報（ＴＭ）を雷電流の大きさ（雷電流レベル）を表す雷電流測定データ（ＬＶ）に付加したパケット形態の落雷状況監視信号ＳＳＭ（図４参照）を生成し、有線通信機４３から送信させる。

【0046】

また、制御装置４４は、ヘルスチェック応答データが有線通信機４３に入力されると、宛先情報（ＤＳ）、保護対象箇所を示す識別情報（ＩＤ）、及び現在時刻情報（ＴＭ）をヘルスチェック応答データ（ＨＣ）に付加したパケット形態のヘルスチェック応答信号ＨＣＲ（図５参照）を生成し、有線通信機４３から送信させる。

【0047】

ここで、落雷状況監視信号ＳＳＭまたはヘルスチェック応答信号ＨＣＲに含まれる宛先情報（ＤＳ）は落雷状況遠隔監視センタ６内の集中管理装置６１を特定するためのアドレス（ＩＰ（Internet Protocol）アドレス）である。また、保護対象箇所を示す識別情報（ＩＤ）は落雷状況監視装置３及び中継器４を特定するためのアドレス（ＩＰアドレス）である。さらに、現在時刻情報（ＴＭ）は標準時刻及び通算秒（積算秒）のいずれかを適用可能である。

【0048】

一方、制御装置４４は、有線通信機４３が落雷状況遠隔監視センタ６から送信されたパケット形態のヘルスチェック問合信号ＨＣＱ（図６参照）を受信したことをヘルスチェック問合フラグ（ＦＬ）に基づいて検出したときは、このヘルスチェック問合信号ＨＣＱを無線通信機４１に入力させる。

【0049】

ここで、ヘルスチェック問合信号ＨＣＱに含まれる宛先情報としての保護対象箇所を示す識別情報（ＩＤ）は落雷状況監視装置３及び中継器４を特定するためのアドレス（ＩＰアドレス）である。また、送信元情報（ＳＡ）は落雷状況遠隔監視センタ６内の集中管理装置６１を特定するためのアドレス（ＩＰアドレス）である。

【0050】

無線通信機４１は、制御装置４４の制御に基づいて、有線通信機４３から入力されたヘルスチェック問合信号ＨＣＱに予め定められた変調処理などを施し、無線周波数信号として落雷状況監視装置３に送信する。なお、制御装置４４は、ヘルスチェック問合フラグ（ＦＬ）だけを含むヘルスチェック問合信号ＨＣＱを再構成し、無線通信機４１から落雷状況監視装置３に送信させてもよい。

【0051】

制御装置４４は、図示省略のプロセッサ及びメモリを有し、プロセッサがメモリに記憶されている制御プログラムを実行することにより、中継器４の各構成要素を統括的に制御し、落雷状況監視処理またはヘルスチェック処理を遂行する。

【0052】

（集中管理装置）
落雷状況監視システム１における集中管理箇所に配置される落雷状況遠隔監視センタ６は、通信ネットワーク５を介して、地理的に離散する多数の保護対象箇所における複数の中継器４から落雷状況を収集するために、集中管理装置６１を備える。

【0053】

この集中管理装置６１は、複数の中継器４から収集した落雷状況監視信号ＳＳＭに基づいて、地理的に離散する多数の保護対象箇所における落雷状況を分析し、落雷に伴う被害抑制を図るなどのための予め定められた処理を実行する。

【0054】

また、落雷状況遠隔監視センタ６における集中管理装置６１は、配下の落雷状況監視装置３及び中継器４とヘルスチェックを予め定められた周期で実施することにより、中継器４と共に落雷状況監視装置３の正常性を確認する。このヘルスチェックのために、集中管理装置６１は、配下の落雷状況監視装置３及び中継器４との間でヘルスチェック問合信号ＨＣＱ及びヘルスチェック応答信号ＨＣＲを送受信する。

【0055】

この集中管理装置６１は、例えば、パーソナルコンピュータにより実現することが可能であり、図示省略のプロセッサ及びメモリを有し、プロセッサがメモリに記憶されている制御プログラムを実行することにより、落雷状況収集処理またはヘルスチェック処理を遂行する。他の構成要素、つまり通信機能部、情報表示・入力・指定機能部、及び情報保持機能部などについても、当業者が容易に理解でき、実施可能であるので、ここでは図示を省略している。なお、集中管理装置６１の電源（図示省略）には、商用交流電源からＡＣ／ＤＣ変換後の直流電源が適用される。

【0056】

集中管理装置６１は落雷状況収集処理またはヘルスチェック処理の結果を情報保持機能部に記憶（格納）して利活用に供する。

【0057】

（落雷状況監視処理）
図７は上述した落雷状況監視システム１における落雷状況監視処理のシーケンスの一例を示す。

【0058】

落雷状況監視装置３においては、電源（補助電源３７）投入を契機に制御プログラムが起動され、制御装置３５が雷電流測定器３２、無線通信機３３、キャパシタ電源３６、及び切替スイッチＳＷと連携動作することにより、次に述べる落雷状況監視処理を遂行する。

【0059】

［処理Ｓ３１］制御装置３５は切替スイッチＳＷをオフ制御する。これにより、補助電源３７からの給電経路が再設定される。

【0060】

［処理Ｓ３２］制御装置３５は、キャパシタ電源３６の出力電圧を検出することにより、キャパシタ電源３６が雷電流による充電容量の存続期間であることを判定する。

【0061】

［処理Ｓ３３］制御装置３５は、キャパシタ電源３６が雷電流による充電容量の存続期間であることを判定したときは、切替スイッチＳＷをオン制御する。これにより、キャパシタ電源３６からの給電経路が設定される。

【0062】

［処理Ｓ３４］雷電流測定器３２は雷電流の大きさに応じた複数ビット表現の雷電流測定データを生成する。

【0063】

［処理Ｓ３５］無線通信機３３は生成された雷電流測定データを無線周波数信号として送信する。

【0064】

なお、上記処理Ｓ３２において、キャパシタ電源３６が雷電流による充電容量の存続期間外であることが判定されたときは、補助電源３７からの給電により、上記処理Ｓ３４及び上記処理Ｓ３５が行われる。

【0065】

また、中継器４においては、電源投入を契機に制御プログラムが起動され、制御装置４４が無線通信機４１及び有線通信機４３と連携動作することにより、次に述べる落雷状況監視処理を遂行する。

【0066】

［処理Ｓ４１］無線通信機４１は複数ビット表現の雷電流測定データを受信する。

【0067】

［処理Ｓ４２］制御装置４４は、宛先情報、保護対象箇所を示す識別情報、及び現在時刻情報を雷電流測定データに付加した落雷状況監視信号を生成する。

【0068】

［処理Ｓ４３］有線通信機４３は生成された落雷状況監視信号を送信する。

【0069】

さらに、集中管理装置６１においては、電源投入を契機に制御プログラムが起動され、各構成要素が連携動作することにより、次に述べる落雷状況監視処理を遂行する。

【0070】

［処理Ｓ６１］各中継器４から送信された落雷状況監視信号を受信する。

【0071】

［処理Ｓ６２］受信した落雷状況監視信号に基づいて予め定められた処理を行う。

【0072】

（ヘルスチェック処理）
図８は上述した落雷状況監視システム１におけるヘルスチェック処理のシーケンスの一例を示す。

【0073】

集中管理装置６１においては、電源投入を契機に制御プログラムが起動され、各構成要素が連携動作することにより、次に述べるヘルスチェック処理を遂行する。

【0074】

［処理Ｓ６０１］予め定められた周期の到来を判定する。

【0075】

［処理Ｓ６０２］予め定められた周期であるとき、ヘルスチェック問合信号を生成する。

【0076】

［処理Ｓ６０３］生成したヘルスチェック問合信号を配下の落雷状況監視装置３及び中継器４宛に送信する。

【0077】

［処理Ｓ６０４］各中継器４から送信されたヘルスチェック応答信号を受信する。

【0078】

［処理Ｓ６０５］受信したヘルスチェック応答信号に基づいて予め定められた処理を行う。

【0079】

また、中継器４においては、電源投入を契機に制御プログラムが起動され、制御装置４４が無線通信機４１及び有線通信機４３と連携動作することにより、次に述べるヘルスチェック処理を遂行する。

【0080】

［処理Ｓ４０１］有線通信機４３はヘルスチェック問合信号を受信する。

【0081】

［処理Ｓ４０２］制御装置４４は、有線通信機４３がヘルスチェック問合信号を受信したことをヘルスチェック問合フラグに基づいて検出したときは、このヘルスチェック問合信号を無線通信機４１に入力させる。

【0082】

［処理Ｓ４０３］無線通信機４１は入力されたヘルスチェック問合信号を送信する。

【0083】

［処理Ｓ４０４］無線通信機４１はヘルスチェック応答データを受信する。

【0084】

［処理Ｓ４０５］制御装置４４は、宛先情報、保護対象箇所を示す識別情報、及び現在時刻情報をヘルスチェック応答データに付加したヘルスチェック応答信号を生成する。

【0085】

［処理Ｓ４０６］有線通信機４３は生成されたヘルスチェック応答信号を送信する。

【0086】

さらに、落雷状況監視装置３においては、電源（補助電源３７）投入を契機に制御プログラムが起動され、制御装置３５が雷電流測定器３２、無線通信機３３、キャパシタ電源３６、及び切替スイッチＳＷと連携動作することにより、次に述べるヘルスチェック処理を遂行する。

【0087】

［処理Ｓ３０１］制御装置３５は切替スイッチＳＷをオフ制御する。これにより、補助電源３７からの給電経路が再設定される。

【0088】

［処理Ｓ３０２］制御装置３５は、キャパシタ電源３６の出力電圧を検出することにより、キャパシタ電源３６が雷電流による充電容量の存続期間であることを判定する。

【0089】

［処理Ｓ３０３］制御装置３５は、キャパシタ電源３６が雷電流による充電容量の存続期間であることを判定したときは、切替スイッチＳＷをオン制御する。これにより、キャパシタ電源３６からの給電経路が設定される。

【0090】

［処理Ｓ３０４］無線通信機３３はヘルスチェック問合信号を受信する。

【0091】

［処理Ｓ３０５］雷電流測定器３２は、ヘルスチェック問合信号を検出した制御装置３５からの指示に応じて、複数ビット表現のヘルスチェック応答データを生成する。

【0092】

［処理Ｓ３０６］無線通信機３３は生成されたヘルスチェック応答データを無線周波数信号として送信する。

【0093】

なお、上記処理Ｓ３０２において、キャパシタ電源３６が雷電流による充電容量の存続期間外であることが判定されたときは、補助電源３７からの給電により、上記処理Ｓ３０４、上記処理Ｓ３０５及び上記処理Ｓ３０６が行われる。

【0094】

［一実施の形態の効果］
上述した一実施の形態の落雷状況監視システム１においては、落雷に対する有効性が確認されている落雷抑制型避雷針を活用し、ＩｏＴ技術と連携することにより、例えば、日本全国の地理的に離散した保護対象箇所からの落雷状況を集中管理箇所においてリアルタイムに収集することができる。

【0095】

落雷状況監視システム１における落雷状況監視装置３は、中継器４と連携することにより、地理的に離散配置の落雷抑制型避雷針への落雷状況を監視し、落雷状況を集中管理箇所にリアルタイムにかつ自律的に通知することができる。

【0096】

落雷状況監視システム１における落雷状況監視装置３は、ロゴスキーコイル３１から入力される雷電流で充電され、充電容量の存続期間においては、雷電流測定器３２及び無線通信機３３を稼働するキャパシタ電源３６を備えることにより、小電力の直接無線通信との相乗効果で更なる省電力化を図ることができる。

【0097】

ロゴスキーコイル３１、雷電流測定器３２、無線通信機３３、制御装置３５及びキャパシタ電源３６を含む落雷状況監視装置３は、落雷抑制型避雷針２を構成する支持部材２１に後付け可能に配置することができる。

【0098】

また、落雷状況監視システム１においては、雷電流測定器３２は、無線通信機３３が集中管理装置６１から送信された生存確認のためのヘルスチェック問合信号を有線通信機４３及び無線通信機４１を介して受信したときは、複数ビット表現のヘルスチェック応答データ（ＨＣ）を生成し、無線通信機３３は、雷電流測定器３２により生成されるヘルスチェック応答データ（ＨＣ）を無線周波数信号として送信し、無線通信機４１は、無線通信機３３との直接無線通信により複数ビット表現のヘルスチェック応答データ（ＨＣ）を受信し、有線通信機４３は、無線通信機４１により受信されるヘルスチェック応答データ（ＨＣ）に少なくとも保護対象箇所を示す識別情報（ＩＤ）を付加したヘルスチェック応答信号ＨＣＲを生成し、通信ネットワーク５を介して集中管理装置６１宛に送信（通知）することにより、落雷状況監視装置３及び中継器４の生存確認を行い、問題発生に対処することができる。

【0099】

［変形例］
上述した一実施の形態における処理はコンピュータで実行可能なプログラムとして提供され、ＣＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスクなどの非一時的コンピュータ可読記録媒体、さらには通信回線を経て提供可能である。

【0100】

また、上述した一実施の形態における各処理はその任意の複数または全てを選択し組合せて実施することもできる。

【符号の説明】

【0101】

１ 落雷状況監視システム
２ 落雷抑制型避雷針
２１ 支持部材
３ 落雷状況監視装置
３１ ロゴスキーコイル
３２ 雷電流測定器
３２１ Ａ／Ｄ変換器
３２２ デジタルデータ生成器
３３ 無線通信機
３５ 制御装置
３６ キャパシタ電源
３７ 補助電源（外部電源）
４ 中継器
４１ 無線通信機
４３ 有線通信機
４４ 制御装置
５ 通信ネットワーク
６ 落雷状況遠隔監視センタ
６１ 集中管理装置

【要約】

【課題】落雷状況を集中管理箇所にリアルタイムにかつ自律的に通知する。
【解決手段】落雷状況監視装置は、地理的に離散した保護対象箇所における被保護体の外部高所に配置される落雷抑制型避雷針への落雷により生じる雷電流を入力するコイルと；入力される雷電流の大きさに応じた複数ビット表現の雷電流測定データを生成する測定器と；生成される雷電流測定データを無線周波数信号として送信する第１の無線通信機と；コイルから入力される雷電流で充電され、充電容量の存続期間においては、測定器及び第１の無線通信機を稼働する電源とを備える。また、落雷状況監視装置は、第１の無線通信機との直接無線通信により複数ビット表現の雷電流測定データを受信する第２の無線通信機と；受信される雷電流測定データに少なくとも保護対象箇所を示す識別情報を付加して生成された落雷状況監視信号を通信ネットワークを介して集中管理箇所宛に送信する有線通信機とを備える。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】