(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022124882
(43)【公開日】2022-08-26
(54)【発明の名称】本質安全防爆型検知器及び本質安全防爆型検知システム
(51)【国際特許分類】
G08C 19/00 20060101AFI20220819BHJP
G08C 17/00 20060101ALI20220819BHJP
G08C 15/00 20060101ALI20220819BHJP
G08B 17/00 20060101ALI20220819BHJP
G08B 25/10 20060101ALI20220819BHJP
【ＦＩ】
G08C19/00 M
G08C17/00 Z
G08C19/00 G
G08C15/00 D
G08B17/00 A
G08B25/10 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021022777
(22)【出願日】2021-02-16
(71)【出願人】
【識別番号】000192338
【氏名又は名称】深田工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】平澤 正憲
(72)【発明者】
【氏名】花井 佑一朗
(72)【発明者】
【氏名】石川 亮
【テーマコード（参考）】
2F073
5C087
5G405
【Ｆターム（参考）】
2F073AA01
2F073AA02
2F073AA03
2F073AA12
2F073AB01
2F073AB06
2F073BB01
2F073BB04
2F073BC01
2F073BC02
2F073CC02
2F073CC03
2F073CC05
2F073CC12
2F073CD02
2F073CD03
2F073CD11
2F073DD05
2F073DD06
2F073DE13
2F073EE01
2F073EE08
2F073EE12
2F073FF01
2F073FF15
2F073FG01
2F073FG02
2F073FG04
2F073GG01
2F073GG04
2F073GG06
2F073GG07
2F073GG08
5C087AA03
5C087BB20
5C087BB74
5C087DD04
5C087DD21
5C087EE10
5C087FF01
5C087FF03
5C087FF04
5C087FF16
5C087FF19
5C087GG03
5C087GG08
5C087GG11
5C087GG17
5C087GG66
5C087GG83
5G405AA01
5G405AA04
5G405AB01
5G405AB05
5G405AD05
5G405BA08
5G405CA17
5G405CA31
5G405CA52
5G405DA21
5G405DA22
5G405EA38
(57)【要約】
【課題】センサ１台当たりの価格を抑え、かつ電池寿命を長くし、低コスト化することができる本質安全防爆型検知システムを提供する。
【解決手段】本質安全防爆型検知システム１００は、所定の異常を検知したか否かを判定する検知部、及び判定結果をデジタル信号として制御器７２へ出力するとともに、制御器７２とデジタル信号を授受する入出力部を含む検知器１０を複数台備える。本質安全防爆型検知システム１００は、更に、検知器１０と上位装置８０との間における信号の授受の中継を行う制御器７２と、検知器１０へ電力を供給する電源部７４と、制御器７２と入出力部との間を接続するように設けられた複数の信号伝送線を含むと共に、検知器１０に対して電源部７４からの電力供給を行うケーブル部９０と、上位装置８０と制御器７２との間における信号の授受を無線通信により行う送受信器７６とを含む。
【選択図】図１
【解決手段】本質安全防爆型検知システム１００は、所定の異常を検知したか否かを判定する検知部、及び判定結果をデジタル信号として制御器７２へ出力するとともに、制御器７２とデジタル信号を授受する入出力部を含む検知器１０を複数台備える。本質安全防爆型検知システム１００は、更に、検知器１０と上位装置８０との間における信号の授受の中継を行う制御器７２と、検知器１０へ電力を供給する電源部７４と、制御器７２と入出力部との間を接続するように設けられた複数の信号伝送線を含むと共に、検知器１０に対して電源部７４からの電力供給を行うケーブル部９０と、上位装置８０と制御器７２との間における信号の授受を無線通信により行う送受信器７６とを含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部、及び
特定小電力無線である第１無線方式の周波数帯域で、前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として親機送受信器へ送信するとともに、前記親機送受信器とデジタル信号を送受信する特定小電力無線通信部
を含む複数台の検知器と、
前記複数台の検知器の各々へ電力を供給する電源部と、
前記電源部と前記複数台の検知器の各々との間を接続するように設けられ、前記検知器に対して前記電源部からの電力供給を行う伝送ケーブル部と、
前記第１無線方式の周波数帯域で、前記複数台の検知器の各々と信号の送受信を行うと共に、前記第１無線方式とは異なる特定小電力無線又はＬＴＥ（Long Term Evolution）方式無線である第２無線方式の周波数帯域で、上位装置と信号の送受信を行うことにより、前記上位装置と前記複数の検知器の各々との間における信号の授受を行う親機送受信器と、
を含む本質安全防爆型検知システム。
特定小電力無線である第１無線方式の周波数帯域で、前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として親機送受信器へ送信するとともに、前記親機送受信器とデジタル信号を送受信する特定小電力無線通信部
を含む複数台の検知器と、
前記複数台の検知器の各々へ電力を供給する電源部と、
前記電源部と前記複数台の検知器の各々との間を接続するように設けられ、前記検知器に対して前記電源部からの電力供給を行う伝送ケーブル部と、
前記第１無線方式の周波数帯域で、前記複数台の検知器の各々と信号の送受信を行うと共に、前記第１無線方式とは異なる特定小電力無線又はＬＴＥ（Long Term Evolution）方式無線である第２無線方式の周波数帯域で、上位装置と信号の送受信を行うことにより、前記上位装置と前記複数の検知器の各々との間における信号の授受を行う親機送受信器と、
を含む本質安全防爆型検知システム。
【請求項2】
センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部、及び
特定小電力無線である第１無線方式の周波数帯域で、前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として親機送受信部へ送信するとともに、前記親機送受信部とデジタル信号を送受信する特定小電力無線通信部
を含む複数台の検知器と、
前記第１無線方式の周波数帯域で、前記複数台の検知器の各々と信号の送受信を行うと共に、前記第１無線方式とは異なる特定小電力無線又はＬＴＥ（Long Term Evolution）方式無線である第２無線方式の周波数帯域で、上位装置と信号の送受信を行うことにより、前記複数台の検知器の各々と前記上位装置との間における信号の授受の中継を行う親機送受信器と、
前記複数台の検知器の各々へ電力を供給する電源部と、
前記電源部と前記複数台の検知器の各々との間を接続するように設けられ、前記検知器に対して前記電源部からの電力供給を行う伝送ケーブル部と、
前記複数台の検知器の各々に対して、前記検知器における前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する制御器と、
を含む本質安全防爆型検知システム。
特定小電力無線である第１無線方式の周波数帯域で、前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として親機送受信部へ送信するとともに、前記親機送受信部とデジタル信号を送受信する特定小電力無線通信部
を含む複数台の検知器と、
前記第１無線方式の周波数帯域で、前記複数台の検知器の各々と信号の送受信を行うと共に、前記第１無線方式とは異なる特定小電力無線又はＬＴＥ（Long Term Evolution）方式無線である第２無線方式の周波数帯域で、上位装置と信号の送受信を行うことにより、前記複数台の検知器の各々と前記上位装置との間における信号の授受の中継を行う親機送受信器と、
前記複数台の検知器の各々へ電力を供給する電源部と、
前記電源部と前記複数台の検知器の各々との間を接続するように設けられ、前記検知器に対して前記電源部からの電力供給を行う伝送ケーブル部と、
前記複数台の検知器の各々に対して、前記検知器における前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する制御器と、
を含む本質安全防爆型検知システム。
【請求項3】
前記親機送受信器は、一定時間毎にポーリングにて各検知器の状態、前記伝送ケーブル部の状態、及び判定結果を順に監視し、前記検知器の状態又は前記伝送ケーブル部の状態が異常状態である場合、若しくは前記判定結果が前記所定の異常を検知したことを示す場合、又は
前記検知器から前記所定の異常を検知したことを示す前記判定結果のデジタル信号の出力があった場合には、上位装置へ所定のメッセージを送信する請求項１又は２記載の本質安全防爆型検知システム。
前記検知器から前記所定の異常を検知したことを示す前記判定結果のデジタル信号の出力があった場合には、上位装置へ所定のメッセージを送信する請求項１又は２記載の本質安全防爆型検知システム。
【請求項4】
２台以上の検知器から、前記検知器の状態が異常状態であることを示す前記デジタル信号、又は前記判定結果が前記所定の異常を検知したことを示す前記デジタル信号の出力があった場合に、各検知器の状態及び判定結果を順に監視し、監視結果を上位装置へ伝送する制御器を更に含む請求項１記載の本質安全防爆型検知システム。
【請求項5】
前記検知器、前記電源部、前記制御器、前記親機送受信器、及び前記伝送ケーブル部のいずれか又は全部が、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される危険箇所（ZONE 0）に設置される請求項１～請求項４の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
【請求項6】
センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部と、
特定小電力無線である第１無線方式の周波数帯域で、前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として親機送受信器へ送信するとともに、前記親機送受信器とデジタル信号を送受信する特定小電力無線通信部と、
電力を供給する電源部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する制御器と、
を含む本質安全防爆型検知器であって、
前記親機送受信器は、前記第１無線方式の周波数帯域で、前記本質安全防爆型検知器と信号の送受信を行うと共に、前記第１無線方式とは異なる特定小電力無線又はＬＴＥ（Long Term Evolution）方式無線である第２無線方式の周波数帯域で、上位装置と信号の送受信を行うことにより、前記上位装置と前記本質安全防爆型検知器との間における信号の授受を行う本質安全防爆型検知器。
特定小電力無線である第１無線方式の周波数帯域で、前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として親機送受信器へ送信するとともに、前記親機送受信器とデジタル信号を送受信する特定小電力無線通信部と、
電力を供給する電源部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する制御器と、
を含む本質安全防爆型検知器であって、
前記親機送受信器は、前記第１無線方式の周波数帯域で、前記本質安全防爆型検知器と信号の送受信を行うと共に、前記第１無線方式とは異なる特定小電力無線又はＬＴＥ（Long Term Evolution）方式無線である第２無線方式の周波数帯域で、上位装置と信号の送受信を行うことにより、前記上位装置と前記本質安全防爆型検知器との間における信号の授受を行う本質安全防爆型検知器。
【請求項7】
センサと接続するための接続端子と、
前記接続端子に接続された前記センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類毎に、予め定められた監視周期又は検知周期を記憶した周期記憶部と、
特定小電力無線である第１無線方式の周波数帯域で、前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として親機送受信器へ送信するとともに、前記親機送受信器とデジタル信号を送受信する特定小電力無線通信部と、
電力を供給する電源部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対応する前記監視周期又は前記検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する制御器と、
を含む本質安全防爆型検知器であって、
前記親機送受信器は、前記第１無線方式の周波数帯域で、前記本質安全防爆型検知器と信号の送受信を行うと共に、前記第１無線方式とは異なる特定小電力無線又はＬＴＥ（Long Term Evolution）方式無線である第２無線方式の周波数帯域で、上位装置と信号の送受信を行うことにより、前記上位装置と前記本質安全防爆型検知器との間における信号の授受を行う本質安全防爆型検知器。
前記接続端子に接続された前記センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類毎に、予め定められた監視周期又は検知周期を記憶した周期記憶部と、
特定小電力無線である第１無線方式の周波数帯域で、前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として親機送受信器へ送信するとともに、前記親機送受信器とデジタル信号を送受信する特定小電力無線通信部と、
電力を供給する電源部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対応する前記監視周期又は前記検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する制御器と、
を含む本質安全防爆型検知器であって、
前記親機送受信器は、前記第１無線方式の周波数帯域で、前記本質安全防爆型検知器と信号の送受信を行うと共に、前記第１無線方式とは異なる特定小電力無線又はＬＴＥ（Long Term Evolution）方式無線である第２無線方式の周波数帯域で、上位装置と信号の送受信を行うことにより、前記上位装置と前記本質安全防爆型検知器との間における信号の授受を行う本質安全防爆型検知器。
【請求項8】
センサと接続するための接続端子と、
前記センサの種類毎に、センサ情報の取得処理が予め定められており、前記接続端子に接続された前記センサの種類に対応する前記取得処理により、前記センサによって検出されたセンサ情報を取得する取得部と、
環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部であって、前記環境情報又は前記所定の異常の種類毎に、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知処理が予め定められており、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対応する前記検知処理により、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部と、
特定小電力無線である第１無線方式の周波数帯域で、前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として親機送受信器へ送信するとともに、前記親機送受信器とデジタル信号を送受信する特定小電力無線通信部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類毎に、予め定められた監視周期又は検知周期を記憶した周期記憶部と、
電力を供給する電源部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対応する前記監視周期又は前記検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する制御器と、
を含む本質安全防爆型検知器であって、
前記親機送受信器は、前記第１無線方式の周波数帯域で、前記本質安全防爆型検知器と信号の送受信を行うと共に、前記第１無線方式とは異なる特定小電力無線又はＬＴＥ（Long Term Evolution）方式無線である第２無線方式の周波数帯域で、上位装置と信号の送受信を行うことにより、前記上位装置と前記本質安全防爆型検知器との間における信号の授受を行う本質安全防爆型検知器。
前記センサの種類毎に、センサ情報の取得処理が予め定められており、前記接続端子に接続された前記センサの種類に対応する前記取得処理により、前記センサによって検出されたセンサ情報を取得する取得部と、
環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部であって、前記環境情報又は前記所定の異常の種類毎に、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知処理が予め定められており、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対応する前記検知処理により、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部と、
特定小電力無線である第１無線方式の周波数帯域で、前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として親機送受信器へ送信するとともに、前記親機送受信器とデジタル信号を送受信する特定小電力無線通信部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類毎に、予め定められた監視周期又は検知周期を記憶した周期記憶部と、
電力を供給する電源部と、
前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対応する前記監視周期又は前記検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する制御器と、
を含む本質安全防爆型検知器であって、
前記親機送受信器は、前記第１無線方式の周波数帯域で、前記本質安全防爆型検知器と信号の送受信を行うと共に、前記第１無線方式とは異なる特定小電力無線又はＬＴＥ（Long Term Evolution）方式無線である第２無線方式の周波数帯域で、上位装置と信号の送受信を行うことにより、前記上位装置と前記本質安全防爆型検知器との間における信号の授受を行う本質安全防爆型検知器。
【請求項9】
前記上位装置は、一定時間毎に前記本質安全防爆型検知器の状態、及び判定結果を順に監視し、前記本質安全防爆型検知器の状態が異常状態である場合、若しくは前記判定結果が前記所定の異常を検知したことを示す場合、又は
前記本質安全防爆型検知器から前記所定の異常を検知したことを示す前記判定結果のデジタル信号の出力があった場合には、前記上位装置より上位の装置へ所定のメッセージを伝送する請求項６～請求項８の何れか１項記載の本質安全防爆型検知器。
前記本質安全防爆型検知器から前記所定の異常を検知したことを示す前記判定結果のデジタル信号の出力があった場合には、前記上位装置より上位の装置へ所定のメッセージを伝送する請求項６～請求項８の何れか１項記載の本質安全防爆型検知器。
【請求項10】
請求項６～請求項９の何れか１項記載の本質安全防爆型検知器を複数台含む本質安全防爆型検知システム。
【請求項11】
前記検知器は、
前記所定の異常の種類毎に、前記所定の異常を検知するための閾値を記憶したセンサ情報記憶部を更に含み、
前記検知部は、前記所定の異常を検知したか否かの判定を行う際に、前記所定の異常の種類に対応する前記閾値を用いて前記判定を行う請求項１～請求項５の何れか１項、又は請求項１０記載の本質安全防爆型検知システム。
前記所定の異常の種類毎に、前記所定の異常を検知するための閾値を記憶したセンサ情報記憶部を更に含み、
前記検知部は、前記所定の異常を検知したか否かの判定を行う際に、前記所定の異常の種類に対応する前記閾値を用いて前記判定を行う請求項１～請求項５の何れか１項、又は請求項１０記載の本質安全防爆型検知システム。
【請求項12】
前記検知器の待機時の消費電流は、３００ｎＡ以下である請求項１～請求項５の何れか１項、請求項１０、又は請求項１１記載の本質安全防爆型検知システム。
【請求項13】
前記制御器は、クロック発生部、リアルタイムクロック、又はカウンタを有し、
前記検知器の待機時は、前記制御器の前記クロック発生部、前記リアルタイムクロック、又は前記カウンタのみが動作する請求項２、又は請求項１０～請求項１２の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
前記検知器の待機時は、前記制御器の前記クロック発生部、前記リアルタイムクロック、又は前記カウンタのみが動作する請求項２、又は請求項１０～請求項１２の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
【請求項14】
前記検知器は、
炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過する第１帯域フィルター、
前記第１帯域とは異なる第２帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第２帯域フィルター、及び
前記第１帯域及び前記第２帯域とは異なる第３帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第３帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、
前記複数の帯域フィルターの各々に対して設けられた、前記帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する検出素子を含む検出部であって、前記複数の帯域フィルターの少なくとも１つに対して設けられた検出素子は、２次元状に配列されたアレイセンサとして構成されている検出部と、を更に含み、
前記検知部は、各検出素子によって検出された電気信号に基づいて、温度の監視、又は炎若しくは異常温度を検知したか否かの判定を行う
請求項１～請求項５の何れか１項、又は請求項１０～請求項１３の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過する第１帯域フィルター、
前記第１帯域とは異なる第２帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第２帯域フィルター、及び
前記第１帯域及び前記第２帯域とは異なる第３帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第３帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、
前記複数の帯域フィルターの各々に対して設けられた、前記帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する検出素子を含む検出部であって、前記複数の帯域フィルターの少なくとも１つに対して設けられた検出素子は、２次元状に配列されたアレイセンサとして構成されている検出部と、を更に含み、
前記検知部は、各検出素子によって検出された電気信号に基づいて、温度の監視、又は炎若しくは異常温度を検知したか否かの判定を行う
請求項１～請求項５の何れか１項、又は請求項１０～請求項１３の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
【請求項15】
配管の表面に配置される複数の超音波振動子の各々において超音波パルスを発生させる超音波パルス発生部と、
前記複数の超音波振動子の各々において超音波パルスを発生させたときの超音波エコー信号を受信する超音波エコー信号受信部と、を更に含み、
前記検知部は、前記超音波エコー信号を解析して、前記配管の減肉状態の判定を行い、
前記電源部は、発電モジュールである請求項１～請求項５の何れか１項、又は請求項１０～請求項１３の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
前記複数の超音波振動子の各々において超音波パルスを発生させたときの超音波エコー信号を受信する超音波エコー信号受信部と、を更に含み、
前記検知部は、前記超音波エコー信号を解析して、前記配管の減肉状態の判定を行い、
前記電源部は、発電モジュールである請求項１～請求項５の何れか１項、又は請求項１０～請求項１３の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
【請求項16】
前記電源部は、一次電池、二次電池、又は発電モジュールで構成される請求項１～請求項５の何れか１項、又は請求項１０～請求項１５の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
【請求項17】
前記検知部は、前記環境情報として、温度、湿度、圧力、振動、衝撃、ガス濃度、音、超音波、又は回転を監視し、あるいは、前記所定の異常として、温度、湿度、圧力、振動、衝撃、ガス濃度、音、超音波、若しくは回転に関する異常、火災、減肉、ガス漏洩、又は液漏れを検知したか否かを判定する請求項１～請求項５の何れか１項、又は請求項１０～請求項１６の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
【請求項18】
前記センサの電気的な仕様、又は前記発電モジュールの電気的な仕様は、１．５Ｖ以下であり、１００ｍＡ以下であり、かつ、２５ｍＷ以下である請求項１～請求項５の何れか１項、又は請求項１０～請求項１７の何れか１項記載の本質安全防爆型検知システム。
【請求項19】
前記センサと前記接続端子との間でのデータ伝送を、電圧1.5V以下、かつ２５ｍＷ以下のアナログ電流伝送もしくはアナログ電圧伝送で実施する請求項７又は８記載の本質安全防爆型検知器。
【請求項20】
前記センサと前記接続端子との間でのデータ伝送を、電圧1.5V以下、１００ｍＡ以下、かつ、２５ｍＷ以下の平衡伝送で実施する請求項７又は８記載の本質安全防爆型検知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は本質安全防爆型検知器及び本質安全防爆型検知システムに関する。
【背景技術】
【0002】
プラントや工場においては、運転操業に重要な設備を中心に、異常状態を検知するセンサや環境情報を収集するセンサが設けられ、当該センサに対応した情報伝送ネットワークが構築されている。
【0003】
一方で、重要でない箇所については、当該センサが設けられていないもの、若しくはセンサ計測値が現場表示のみで上位へ伝送されないもの（例えば、ブルドン管圧力計など）が大半であり、人による巡回点検にて異常や環境確認を実施している。
【0004】
ここで、１つのプラントには当該箇所が数万～十数万箇所存在するため、この確認作業が多大なコストとなっている。例えば石油製油所等のプラントでは、数万箇所を１日あたり６～７回、毎日実施している。特に近年では、設備の老朽化によって当該箇所での異常が増加しており、また目視点検のみでは異常の規模が拡大するまで発見できない等の問題が発生している。
【0005】
上記背景から、当該箇所についても異常状態や環境情報をセンサで収集し、上位ネットワークへ蓄積する監視システムを要望する声は多く、各プラント企業で監視システムの研究がなされていたり、無線伝送機能が設けられた防爆センサが上市されている。
【0006】
また、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される危険箇所（ＺＯＮＥ ０）に設置されるセンサおよび監視機器類については、上位とデジタル信号の授受をおこなう方法が種々規定されている。
【0007】
例えば有線で信号伝送をおこなう場合、Ｆｉｅｌｄｂｕｓの標準規格であるＰＲＯＦＩＢＵＳやＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓのなかに、危険箇所向け（ＰＡ向け）に物理層やデータリンク層の仕様が定められている（ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＰＡ等）。また、Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋの通信規格であるイーサネットについても、物理層の規格としてＥｔｈｅｒｎｅｔ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ＬａｙｅｒがＩＥＥＥ ８０２．３にて定められている。
【0008】
一方、危険箇所における無線信号伝送については主にＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）の総称で各種規格が定められている（ＳｉｇＦｏｘ、ＬｏＲａＷＡＮ、Ｗｉ－ＳＵＮ等）。
【0009】
例えば、横河電気株式会社製の本質安全防爆型無線センサではＬｏＲａＷＡＮが用いられており、１種類のセンサ（振動・温度・圧力のうち一つ）に無線モジュールと電池パックがセットされた、「Ｓｕｓｈｉ Ｓｅｎｓｏｒ（登録商標）」が商品化されている。
【0010】
また、新コスモス電機株式会社やアズビル金門株式会社より、危険箇所において無線伝送できるセンサ機器が提案されている。
【0011】
また、上記横河電気株式会社製「Ｓｕｓｈｉ Ｓｅｎｓｏｒ（登録商標）」については、環境情報の取得及び上位へのデータ伝送を任意時間間隔（分～日単位）で実施する。本センサは内蔵の塩化チオニルリチウム電池のみで上記動作をおこなうため、省電力通信を採用するなどの省電力化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】特開１９９３－２２７５６９号公報
【特許文献2】特開１９９７－６４７９６号公報
【特許文献3】特開１９９７－６５４４１号公報
【特許文献4】特開２００６－１１６４２号公報
【特許文献5】特開２０１０－１８２１７４号公報
【特許文献6】特開２０１３－２１１８２９号公報
【特許文献7】特開２０１６－７１４６０号公報
【特許文献8】特開２０１８－１０３４６号公報
【特許文献9】特開２０１８－４１１２５号公報
【特許文献10】特開２０１８－１２８９１１号公報
【特許文献11】特開２０１９－１９３３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
しかしながら、現在上市されているセンサ機器は価格が高く、上記点検箇所すべてに導入する場合、初期費用がかさむ問題があった。また、上記機器は主に電池がセンサに内蔵される前提で小型の電池が選定されていることから寿命が短く（数年～最大でも１０年程度）、設置台数が多くなるほど交換に係るランニングコストが無視できない問題があった。
【0014】
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、センサ１台当たりの価格を抑え、かつ電池寿命を長くし、低コスト化した本質安全防爆型検知器及び本質安全防爆型検知システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
第１の態様に係る本質安全防爆型検知システムは、センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部、及び特定小電力無線である第１無線方式の周波数帯域で、前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として親機送受信器へ送信するとともに、前記親機送受信器とデジタル信号を送受信する特定小電力無線通信部を含む複数台の検知器と、前記複数台の検知器の各々へ電力を供給する電源部と、前記電源部と前記複数台の検知器の各々との間を接続するように設けられ、前記検知器に対して前記電源部からの電力供給を行う伝送ケーブル部と、前記第１無線方式の周波数帯域で、前記複数台の検知器の各々と信号の送受信を行うと共に、前記第１無線方式とは異なる特定小電力無線又はＬＴＥ（Long Term Evolution）方式無線である第２無線方式の周波数帯域で、上位装置と信号の送受信を行うことにより、前記上位装置と前記複数の検知器の各々との間における信号の授受を行う親機送受信器と、を含んで構成されている。
【0016】
第２の態様に係る本質安全防爆型検知システムは、センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部、及び特定小電力無線である第１無線方式の周波数帯域で、前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として親機送受信部へ送信するとともに、前記親機送受信部とデジタル信号を送受信する特定小電力無線通信部を含む複数台の検知器と、前記第１無線方式の周波数帯域で、前記複数台の検知器の各々と信号の送受信を行うと共に、前記第１無線方式とは異なる特定小電力無線又はＬＴＥ（Long Term Evolution）方式無線である第２無線方式の周波数帯域で、上位装置と信号の送受信を行うことにより、前記複数台の検知器の各々と前記上位装置との間における信号の授受の中継を行う親機送受信器と、前記複数台の検知器の各々へ電力を供給する電源部と、前記電源部と前記複数台の検知器の各々との間を接続するように設けられ、前記検知器に対して前記電源部からの電力供給を行う伝送ケーブル部と、前記複数台の検知器の各々に対して、前記検知器における前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する制御器と、を含んで構成されている。
【0017】
第３の態様に係る本質安全防爆型検知器は、センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部と、特定小電力無線である第１無線方式の周波数帯域で、前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として親機送受信器へ送信するとともに、前記親機送受信器とデジタル信号を送受信する特定小電力無線通信部と、電力を供給する電源部と、前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する制御器と、を含む本質安全防爆型検知器であって、前記親機送受信器は、前記第１無線方式の周波数帯域で、前記本質安全防爆型検知器と信号の送受信を行うと共に、前記第１無線方式とは異なる特定小電力無線又はＬＴＥ（Long Term Evolution）方式無線である第２無線方式の周波数帯域で、上位装置と信号の送受信を行うことにより、前記上位装置と前記本質安全防爆型検知器との間における信号の授受を行う。
【0018】
第４の態様に係る本質安全防爆型検知器は、センサと接続するための接続端子と、前記接続端子に接続された前記センサによって検出されたセンサ情報に基づいて、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部と、前記環境情報又は前記所定の異常の種類毎に、予め定められた監視周期又は検知周期を記憶した周期記憶部と、特定小電力無線である第１無線方式の周波数帯域で、前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として親機送受信器へ送信するとともに、前記親機送受信器とデジタル信号を送受信する特定小電力無線通信部と、電力を供給する電源部と、前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対応する前記監視周期又は前記検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する制御器と、を含む本質安全防爆型検知器であって、前記親機送受信器は、前記第１無線方式の周波数帯域で、前記本質安全防爆型検知器と信号の送受信を行うと共に、前記第１無線方式とは異なる特定小電力無線又はＬＴＥ（Long Term Evolution）方式無線である第２無線方式の周波数帯域で、上位装置と信号の送受信を行うことにより、前記上位装置と前記本質安全防爆型検知器との間における信号の授受を行う。
【0019】
第５の態様に係る本質安全防爆型検知器は、センサと接続するための接続端子と、前記センサの種類毎に、センサ情報の取得処理が予め定められており、前記接続端子に接続された前記センサの種類に対応する前記取得処理により、前記センサによって検出されたセンサ情報を取得する取得部と、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部であって、前記環境情報又は前記所定の異常の種類毎に、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知処理が予め定められており、前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対応する前記検知処理により、環境情報の監視、又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う検知部と、特定小電力無線である第１無線方式の周波数帯域で、前記検知部による監視結果又は判定結果をデジタル信号として親機送受信器へ送信するとともに、前記親機送受信器とデジタル信号を送受信する特定小電力無線通信部と、前記環境情報又は前記所定の異常の種類毎に、予め定められた監視周期又は検知周期を記憶した周期記憶部と、電力を供給する電源部と、前記環境情報又は前記所定の異常の種類に対応する前記監視周期又は前記検知周期に応じて、前記電源部からの電力の供給を制御する制御器と、を含む本質安全防爆型検知器であって、前記親機送受信器は、前記第１無線方式の周波数帯域で、前記本質安全防爆型検知器と信号の送受信を行うと共に、前記第１無線方式とは異なる特定小電力無線又はＬＴＥ（Long Term Evolution）方式無線である第２無線方式の周波数帯域で、上位装置と信号の送受信を行うことにより、前記上位装置と前記本質安全防爆型検知器との間における信号の授受を行う。
【発明の効果】
【0020】
本発明の一態様である本質安全防爆型検知器及び本質安全防爆型検知システムによれば、センサ１台当たりの価格を抑え、かつ電池寿命を長くし、低コスト化することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の第１の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムの構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第１の実施の形態に係るケーブル部の構成を示す概略図である。
【図3】マンチェスタ符号化バス給電を用いた伝送方式における電流の変化を示すグラフである。
【図4】検知器をツリー接続した場合のイメージ図である。
【図5】マンチェスタ符号化バス給電を用いた伝送方式における電圧の変化を示すグラフである。
【図6】本発明の第１の実施の形態に係る検知器の構成を示すブロック図である。
【図7】本発明の第１の実施の形態に係る検知器の演算処理部の構成を示すブロック図である。
【図8】検知器からの伝送信号のデータ構成を示す図である。
【図9】通常時の本質安全防爆型検知システムの上位装置と信号変換器と検知器との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。
【図10】異常時の本質安全防爆型検知システムの上位装置と信号変換器と検知器との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。
【図11】（Ａ）単独の火災信号の電流の変化を示すグラフ、（Ｂ）単独の火災信号の電流の変化を示すグラフ、（Ｃ）２つの火災信号を重ね合わせた信号の電流の変化を示すグラフである。
【図12】火災信号が同時に出力された場合における本質安全防爆型検知システムの上位装置と信号変換器と検知器との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。
【図13】ケーブル部の断線又は短絡が発生した場合のイメージ図である。
【図14】本発明の第２の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムの構成を示すブロック図である。
【図15】ケーブル部の断線又は短絡が発生した場合のイメージ図である。
【図16】本発明の実施の形態の他の例に係る検知器の構成を示すブロック図である。
【図17】プラントの配管の斜視図を示す図である。
【図18】本発明の第３の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムの構成を示すブロック図である。
【図19】本発明の第３の実施の形態に係る検知器の構成を示す概略図である。
【図20】本発明の第３の実施の形態に係る検知器の動作を示すタイムチャートである。
【図21】本発明の第３の実施の形態に係る検知器の演算処理部の構成を示すブロック図である。
【図22】本発明の第３の実施の形態に係る信号送受信器の構成を示すブロック図である。
【図23】各検知器の動作タイミングを示すシーケンス図である。
【図24】本発明の第３の実施の形態に係る検知器の他の例の構成を示す概略図である。
【図25】検知器の動作タイミングを示すシーケンス図である。
【図26】ポーリング時の本質安全防爆型検知システムの上位装置と信号送受信器と検知器との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。
【図27】検知器単体が周期制御を行う時の本質安全防爆型検知システムの上位装置と信号送受信器と検知器との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。
【図28】伝送データが混信した場合における本質安全防爆型検知システムの上位装置と信号送受信器と検知器との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。
【図29】本発明の第５の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムの構成を示すブロック図である。
【図30】本発明の第５の実施の形態に係る検知器の構成を示す概略図である。
【図31】本発明の第５の実施の形態に係る検知器の接続端子の構成を示す図である。
【図32】本発明の第５の実施の形態に係る検知器の演算処理部の構成を示すブロック図である。
【図33】各検知器の動作タイミングを示すシーケンス図である。
【図34】本発明の第５の実施の形態に係る検知器の動作を示すタイムチャートである。
【図35】本発明の実施の形態に係る検知器とセンサ部との間の信号のやりとりを示すタイムチャートである。
【図36】本発明の第５の実施の形態に係る検知器の動作を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0023】
＜本発明の実施の形態の概要＞
本発明の実施の形態は、危険箇所（可燃性ガス蒸気場所、可燃性粉じん場所）で火災又は異常温度を検知し、当該情報を上位装置へ無線通信により送信する本質安全防爆型検知システムの構成及び動作に係るものである。
本発明の実施の形態は、危険箇所（可燃性ガス蒸気場所、可燃性粉じん場所）で火災又は異常温度を検知し、当該情報を上位装置へ無線通信により送信する本質安全防爆型検知システムの構成及び動作に係るものである。
【0024】
また、各検知器は大半をスリープモード（消費電流：400nA程度）にて動作し、設置箇所の環境データ（温度、振動、圧力、ガス濃度、音、衝撃、回転速度、液面高さ等）の取得時のみにランニングモード（消費電流：数μA～数１００μＡ）となる。
【0025】
上記環境データの取得にかかる時間は検知器によって異なるものの、1回あたり約60～90[s]程度であり、１日６～８回程度実施した場合でも、１日あたりのランニングモードは5分程度であり、大半をスリープモードにて過ごす。
【0026】
ランニングモードへの切り替わりは、各検知器のマイコンの内蔵タイマを使用する方法や、信号送受信器からのポーリングによる割り込みで実施する方法があり、環境データを取得して信号送受信器へ伝送した後、スリープモードへ再移行する。
【0027】
例えば上記マイコンにおいて、ＣＰＵやフラッシュ、ほとんどの周辺機能を停止させ、クロックのみを動作させることで上記動作を極低消費電力で実行できる。
【0028】
また、各検知器に順送り回路等を設けておき、信号送受信器からその動作開始を制御する手法も有効である。これにより、電源部（電池ユニット）からみてケーブル部上に接続される検知器は１個となり、当該検知器の動作電流のみが消費電流となる。
【0029】
また各検知器と無線親機との間の信号伝送には、特定小電力無線の周波数帯域を使用する。具体的には、特定小電力無線のテレメーター用、テレコントロール用、及びデータ伝送用の周波数帯域であって、サブＧＨｚ帯を使用する。
【0030】
更に、無線親機と上位装置との間の信号伝送には、ＬＴＥ（Long Term Evolution）方式無線の周波数帯域を使用する。
【0031】
ここで、検知器による監視周期又は検知周期の一例を、以下に列挙する。下記の通り、収集する情報によってはプレアラームの判定にて検知器の種類に応じた検知周期を短くしたり、反対に長期間正常状態が継続する場合は、更に長い検知周期へ移行できるようにする等の対応をおこなう。したがって、最も検知周期の長い検知器によってネットワーク周期が決定される。
【0032】
検知内容の種類が、炎検知である場合には、高速検出型では、検知周期が５０ｍｓである。この場合、３ｓで炎の判定を行い、３０ｓで復旧する。標準型では、検知周期が５００ｍｓである。この場合、１～２周期連続で炎が検知された場合にプレアラームへ移行し、その後、上記高速検出型と同じ検知周期に移行する。
【0033】
また、検知器１０が、炎の位置も検出する場合には、上記の炎判定の後、１０ｓで位置判定を行う。
【0034】
また、検知内容の種類が炎用異常検知の場合で、異常温度検知（高温度型）であり、２４０～４８０℃の範囲の温度を監視する場合には、検知周期が６０ｓである。監視された温度が設定値以上の場合、高温物体であると判断し、１～２周期連続で高温物体であると判断されるとプレアラームへ移行し、例えば１０ｍｉｎ連続で高温物体であると判断されると、異常温度であると判定する。
【0035】
検知内容の種類が炎用異常検知の場合で、異常温度検知（低温度型）であり、８０～２００℃の範囲の温度を監視する場合には、検知周期が１ｈである。監視された温度が設定値以上の場合、異常温度物体であると判断し、１～２周期連続で異常温度物体であると判断されるとプレアラームへ移行し、例えば３ｈ連続で異常温度物体であると判断されると、異常温度であると判定する。
【0036】
また、検知内容の種類が温度用検知の場合で、温度監視（高温度型）であり、２４０～４８０℃の範囲の温度を監視する場合には、監視周期が６０ｓである。また、検知内容の種類が、温度監視（低温度型）であり、８０～２００℃の範囲の温度を監視する場合には、監視周期が１ｈである。
【0037】
また、検知内容の種類が、ガス漏れ検知である場合には、炎の高速検出型と同様に、検知周期が５０ｍｓであるか、標準型と同様に、検知周期が５００ｍｓである。
【0038】
また、検知内容の種類が、液漏れ検知である場合には、検知周期が１ｈである。監視された抵抗値が５ｈ連続して閾値以下の場合、プレアラームへ移行し、１０ｈ～２４ｈ連続で監視された抵抗値が閾値以下であると判断されると、液漏れを検知したと判定する。
【0039】
また、検知内容の種類が、衝撃検知である場合には、検知周期が１ｍｓである。監視された加速度が５ｍｓ連続して閾値以上の場合、プレアラームへ移行し、１０ｍｓ～２４ｍｓ連続で監視された加速度が閾値以上であると判断されると、衝撃を検知したと判定する。
【0040】
［第１の実施の形態］
＜システム構成＞
以下、本発明の第１の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムについて説明する。
＜システム構成＞
以下、本発明の第１の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムについて説明する。
【0041】
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム１００は、複数の検知器１０と、無線親機６８と、上位装置８０とを備えている。複数の検知器１０と、無線親機６８とからなるセットが、複数セット設けられている。無線親機６８は、バリア７０と、制御器７２と、電源部７４と、送受信器７６と、を備えている。送受信器７６が、親機送受信器の一例である。
【0042】
電源部７４と、複数の検知器１０とはケーブル部９０で接続されている。
【0043】
上位装置８０は、ホストコンピュータ８２、ＤＣＳ／ＰＬＣ８４、及び制御盤８６の何れか一つ又は複数と、無線送受信器８８とを備えている。上位装置８０と、制御器７２とはＬＴＥ（Long Term Evolution）方式無線の周波数帯域を用いた無線通信を介して接続されている。検知器１０と、無線親機６８とは、危険箇所に設置され、上位装置８０は、非危険箇所に設置されている。
【0044】
制御器７２は、検知器１０と送受信器７６との間におけるデジタル信号の授受の中継および変換を行う。電源部７４は、ケーブル部９０を介して各検知器１０へ電力を供給する。電源部７４は、一次電池又は二次電池で構成される。
【0045】
送受信器７６は、上位装置８０と制御器７２との間における信号の授受をＬＴＥ方式無線の周波数帯域を用いた無線通信により行うＬＴＥ無線モジュール７６１と、検知器１０と制御器７２との間における信号の授受を特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信により行う特定小電力無線モジュール７６２と、を備えている。
【0046】
危険箇所に複数台設置された検知器１０は、ケーブル部９０にＴ分岐コネクタ９０Ｃを介して接続されており、バリア７０及びケーブル部９０を介して、電源部７４からの電源供給を受ける。ここでバリア７０は、検知器１０へ供給されるエネルギーを制限し、断線又は短絡時に生じる過電圧や過電流を、着火に至る火花が発生しないレベルに抑える役割を担う。また制御器７２は、検知器１０と上位装置８０間の伝送信号を変換する役割を担うとともに、ケーブル部９０の状態の監視（ケーブル部９０の断線及び短絡監視等）を行う。
【0047】
なお、図１は一本のケーブル部９０を中心としたバス接続となっているが、ツリー構造も可能である。また、検知器１０は、２Ｐコネクタで、ケーブル部９０と接続されてもよい。
【0048】
＜信号伝送（検知器→信号変換器）＞
ケーブル部９０は、図２に示すように、デジタル信号を伝送すると共に検知器１０に対して電源部７４からの電力供給を行うための信号伝送線９０Ｂを備えている。
ケーブル部９０は、図２に示すように、デジタル信号を伝送すると共に検知器１０に対して電源部７４からの電力供給を行うための信号伝送線９０Ｂを備えている。
【0049】
検知器１０は、特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信と、信号伝送線９０Ｂとにより、信号（固有アドレス／火災信号／異常温度信号／状態情報等）を、それぞれ制御器７２へ伝送する。ここで、信号伝送線９０Ｂでの伝送方式には、電源ライン上にマンチェスタ符号化した伝送信号を載せる、マンチェスタ符号化バス給電（Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ－ｃｏｄｅｄ Ｂｕｓ Ｐｏｗｅｒｅｄ：ＭＢＰ）を用いる。ＭＢＰでは、各検知器１０へ基本消費電流を供給するとともに、信号伝送を行う検知器１０に対して通信用電流（例えば６［ｍＡ］）を供給し、当該検知器１０での電流変調（例えば±６［ｍＡ］）にて電流信号を伝送する（図３参照）。
【0050】
データ伝送は、最大でも３０ｋｂｐｓ程度の低い伝送速度で実施する。例えば、デジタル信号の伝送速度を、１０ｋｂｐｓ～３０ｋｂｐｓとする。上記速度であれば、長距離伝送（数１０ｋｍ～）を除いてインピーダンス整合を考慮する必要がなく（伝送ラインの分岐による信号反射を考慮する必要が無く）、検知器１０をツリー状に配置することもできる（図４参照）。
【0051】
検知器１０からそれぞれ別個に送信された信号は、制御器７２にて任意の伝送信号に変換され、ＬＴＥ無線モジュール７６１により上位装置８０へ送信される。
【0052】
＜信号伝送（信号変換器→検知器）＞
本実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム１００においては、制御器７２から検知器１０へ伝送される信号（アドレス／状態確認信号等）についても、特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信と、信号伝送線９０Ｂでの伝送とを併用して伝えられる。ただし危険箇所においては供給できる最大電流には制限があり、ＭＢＰ伝送のための電流を全ての検知器１０へ供給した場合、ケーブル部９０へ接続される検知器１０の台数には大きな制限がかかる。例えば危険箇所（ＺＯＮＥ０）に設置された検知器１０（機器グループIIＣ、保護レベルｉａ）に対するＦＩＳＣＯ電源の許容出力電流は１８３ｍＡ（＠出力電圧１４［Ｖ］）であり、接続可能台数は最大でも９台となる。そこで第１の伝送方式は、検知器１０へ印加される電圧の変調により、信号伝送を行う。例として、非伝送時に検知器１０へ印加される電圧が３［Ｖ］の場合、伝送時は２．５Ｖまで電圧を降下させ、電圧変調（通信用電圧±０．５［Ｖ］）にてマンチェスタ符号化した電圧を伝送する（図５参照）。この際、印加される電流は異常検知の動作に必要な基本消費電流を設置台数で積算した値となる（例えば１［ｍＡ／台］×３２台＝３２［ｍＡ］）。本手法により、ＭＢＰ伝送ラインと同一ラインで通信時の消費電流を抑えることが可能であり、検知器１０の設置可能台数を増加させることができる。本方式では、全検知器１０に対して同時に信号伝送が可能となる。ただし上記手法は一例であり、０．７５～１．０［Ｖ］の高周波電圧変調にて信号形成する伝送手法等も可能である。
本実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム１００においては、制御器７２から検知器１０へ伝送される信号（アドレス／状態確認信号等）についても、特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信と、信号伝送線９０Ｂでの伝送とを併用して伝えられる。ただし危険箇所においては供給できる最大電流には制限があり、ＭＢＰ伝送のための電流を全ての検知器１０へ供給した場合、ケーブル部９０へ接続される検知器１０の台数には大きな制限がかかる。例えば危険箇所（ＺＯＮＥ０）に設置された検知器１０（機器グループIIＣ、保護レベルｉａ）に対するＦＩＳＣＯ電源の許容出力電流は１８３ｍＡ（＠出力電圧１４［Ｖ］）であり、接続可能台数は最大でも９台となる。そこで第１の伝送方式は、検知器１０へ印加される電圧の変調により、信号伝送を行う。例として、非伝送時に検知器１０へ印加される電圧が３［Ｖ］の場合、伝送時は２．５Ｖまで電圧を降下させ、電圧変調（通信用電圧±０．５［Ｖ］）にてマンチェスタ符号化した電圧を伝送する（図５参照）。この際、印加される電流は異常検知の動作に必要な基本消費電流を設置台数で積算した値となる（例えば１［ｍＡ／台］×３２台＝３２［ｍＡ］）。本手法により、ＭＢＰ伝送ラインと同一ラインで通信時の消費電流を抑えることが可能であり、検知器１０の設置可能台数を増加させることができる。本方式では、全検知器１０に対して同時に信号伝送が可能となる。ただし上記手法は一例であり、０．７５～１．０［Ｖ］の高周波電圧変調にて信号形成する伝送手法等も可能である。
【0053】
＜検知器の構成＞
図６に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る検知器１０は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域の赤外光を検出する第１センサ１２と、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の４．０μｍ近傍の帯域の赤外光を検出する第２センサ１４と、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の５．０μｍ近傍の帯域の赤外光を検出する第３センサ１６と、上記の３つの帯域より短い帯域の３．０μｍ近傍のバンドの光を監視窓３３１を介して検出する第４センサ３１９とを備えている。また、検知器１０は、第１センサ１２からの信号を増幅する増幅部１８と、第２センサ１４からの信号を増幅する増幅部２１と、第３センサ１６からの信号を増幅する増幅部２２と、第４センサ３１９からの信号を増幅する増幅部３２１と、増幅部１８、２１、２２、３２１からの信号を切り替えるスイッチ２４と、スイッチ２４からの信号をデジタル値に変換するＡＤ変換部２６とを備えている。また、検知器１０は、炎又は異常温度を検知する処理を行う演算処理部２９と、入出力部３２とを備えている。
図６に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る検知器１０は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域の赤外光を検出する第１センサ１２と、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の４．０μｍ近傍の帯域の赤外光を検出する第２センサ１４と、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の５．０μｍ近傍の帯域の赤外光を検出する第３センサ１６と、上記の３つの帯域より短い帯域の３．０μｍ近傍のバンドの光を監視窓３３１を介して検出する第４センサ３１９とを備えている。また、検知器１０は、第１センサ１２からの信号を増幅する増幅部１８と、第２センサ１４からの信号を増幅する増幅部２１と、第３センサ１６からの信号を増幅する増幅部２２と、第４センサ３１９からの信号を増幅する増幅部３２１と、増幅部１８、２１、２２、３２１からの信号を切り替えるスイッチ２４と、スイッチ２４からの信号をデジタル値に変換するＡＤ変換部２６とを備えている。また、検知器１０は、炎又は異常温度を検知する処理を行う演算処理部２９と、入出力部３２とを備えている。
【0054】
入出力部３２は、演算処理部２９によって炎又は異常温度を検知したことをデジタル信号として特定小電力無線モジュール３４及びケーブル部９０を用いて制御器７２へ出力するとともに、制御器７２とデジタル信号を授受する。
【0055】
また、上記図６に示すように、検知器１０は、筐体１１０Ａの一部に監視窓３３１が設けられている。
【0056】
第１センサ１２は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域の赤外光を透過するフィルター１２Ａと、フィルター１２Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ１２Ｂと、フィルター１２Ａの前に配置された光学レンズ１２Ｃとを備えている。
【0057】
第２センサ１４は、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の４．０μｍ近傍の帯域の赤外光を透過させるフィルター１４Ａと、フィルター１４Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ１４Ｂと、フィルター１４Ａの前に配置された光学レンズ１４Ｃとを備えている。
【0058】
第３センサ１６は、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の５．０μｍ近傍の帯域の赤外光を透過させるフィルター１６Ａと、フィルター１６Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ１６Ｂと、フィルター１６Ａの前に配置された光学レンズ１６Ｃとを備えている。
【0059】
第４センサ３１９は、監視窓３３１を透過した自然光のうち、４．０μｍ以下の可視光域を含む範囲の少なくとも一部である短波長域の光を透過させるフィルター３１８Ａと、フィルター３１８Ａを透過した光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子３１８Ｂとを備えている。
【0060】
アレイセンサ１２Ｂの各検出素子は、アレイセンサ１４Ｂの各検出素子及びアレイセンサ１６Ｂの各検出素子と対応するように配置されている。
【0061】
また、アレイセンサ１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂは、予め定められた監視角度（例えば、９０度）で、赤外光を検出しており、対応するアレイセンサ１２Ｂの検出素子、アレイセンサ１４Ｂの検出素子、及びアレイセンサ１６Ｂの検出素子は、予め定められた同じ領域からの赤外光を検出している。
【0062】
また、光学レンズ１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃは、各々１枚以上のレンズで構成されている。なお、光学レンズ１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃは、各々２枚以上のレンズで構成されていることが望ましい。これは、アレイセンサ１２Ｂの検出素子、アレイセンサ１４Ｂの検出素子、及びアレイセンサ１６Ｂの検出素子の広い監視角度に対して、フラットな面にできる限り焦点を結ばせるためである。また、レンズの反射によりロスを少なくする為に、レンズに反射防止膜（ＡＲコート）を蒸着することにより、検出素子の感度を増加させることも可能である。レンズ材料は、サファイア、カルコゲナイドガラス、シリコン、ゲルマニウムなどである。
【0063】
なお、炭酸ガス共鳴放射帯の４．５μｍ近傍の帯域の赤外光を検出する弱い電気信号を確実に捉えるために、第１センサ１２と同じセンサを更に設けてもよい。
【0064】
第１センサ１２～第４センサ３１９の検出素子は、サーモパイルで構成されているが、ＩｎＡｓＳｂ素子など、他の光起電力タイプの素子や、抵抗変化を利用したマイクロボロメータ素子、ＰｂＳｅなどの光導電タイプの素子で構成することもある。なお、サーモパイルやマイクロボロメータと比較して、他の素子は、赤外線検出速度が極めて速い。このため、回路構成は同じでも、ＡＤ変換速度を速くする事で、極めて高速に炎を検出することが出来る検知器を構成することが可能となる。
【0065】
増幅部１８、２１、２２、３２１は、第１センサ１２の各検出素子の電気信号、第２センサ１４の各検出素子の電気信号、第３センサ１６の各検出素子の電気信号、及び第４センサ３１９の検出素子３１８Ｂの電気信号をそれぞれ独立して増幅する。
【0066】
スイッチ２４は、増幅部１８、２１、２２、３２１によって個別に増幅された電気信号を、一定の時間で順次切り替えて一つの電気信号に集約するスイッチ部（図示省略）を含み、当該スイッチ部により一つに集約された電気信号を出力する。なお、スイッチ２４を設けずに、増幅部１８、２０、２２、３２２のそれぞれに対して、ＡＤ変換部を設けて、増幅された電気信号をデジタル値に個別に変換して演算処理部２９に出力するようにしてもよい。
【0067】
演算処理部２９は、ＣＰＵで構成されている。演算処理部２９を、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図７に示すように、演算処理部２９は、信号取得部４０、検知部４４、及び入出力制御部４６を備えている。
【0068】
信号取得部４０は、ＡＤ変換部２６から出力された信号から、第１センサ１２の各検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の各検出素子からの電気信号の値、第３センサ１６の各検出素子からの電気信号の値、及び第４センサ３１９の検出素子３１８Ｂからの電気信号の値を取得する。
【0069】
検知部４４は、信号取得部４０によって取得された、第１センサ１２の各検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の各検出素子からの電気信号の値、及び第３センサ１６の各検出素子からの電気信号の値に基づいて、アレイセンサ１２Ｂの各検出素子に対し、炎又は異常温度を検知したか否かを判定する。なお、判定方法については特許文献（国際公開第２０１８／１９８５０４号）に記載の手法と同様であるため、説明を省略する。
【0070】
また、検知部４４は、アレイセンサ１２Ｂの検出素子のうち、炎を検知したと判定された検出素子に対して予め定められた位置を、火災位置として判定する。
【0071】
検出素子に対して予め定められる位置は、検知器１０を設置するときに、位置計測器を用いて、検出素子毎に実空間上の検出位置を計測して設定しておけばよい。
【0072】
検知部４４は、炎を検知したと判定された検出素子からの電気信号の値に基づいて、炎の空間的な大きさである規模Ｗを判定する。
【0073】
検知部４４は、災を検知したと判定された場合、火災位置を報知するように入出力制御部４６を制御する。例えば、入出力制御部４６は、火災信号を特定小電力無線モジュール３４及びケーブル部９０を介して制御器７２へ送信させる。
【0074】
また、検知部４４は、第３センサ１６の検出素子からの電気信号の値と、第４センサ３１９の検出素子３１８Ｂからの電気信号の値とが、予め定められた条件を満たした場合に、監視窓３３１、第３センサ１６、第４センサ３１９、増幅部１８、２１、２２、３２１、スイッチ２４、ＡＤ変換部２６、又は演算処理部２９が異常状態であると判定し、異常状態を報知するように入出力制御部４６を制御する。例えば、入出力制御部４６は、窓汚れ又はその他異常を示す信号を特定小電力無線モジュール３４及びケーブル部９０を介して制御器７２へ送信させる。
【0075】
＜本質安全防爆型検知システムの作用＞
次に、本発明の第１の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム１００の作用について説明する。
次に、本発明の第１の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム１００の作用について説明する。
【0076】
まず、本質安全防爆型検知システム１００に設置される検知器１０に対しては、それぞれに個別のアドレスが付与される。これにより、検知器１０と制御器７２との間のデータ伝送では、アドレスと各種情報を併せた信号の授受がなされる。例として、ケーブル部９０上に３２台の検知器１０が接続される場合、アドレス部は５ｂｉｔで表現され、その後ろに数ｂｉｔの状態情報（火災信号、異常温度、窓汚れ、火災位置等）が付け加えられる（図８）。なお本アドレスは、上位装置８０からの信号伝送や、検知器１０内に設けられたディップスイッチ等で任意に変更可能である。
【0077】
また、検知器１０によって、炎又は異常温度を検知する処理が、一定の周期毎に繰り返し実行される。また、検知器１０によって、検知器１０の異常状態を判定する処理が、一定の周期毎に繰り返し実行される。
【0078】
このとき、本質安全防爆型検知システム１００において、通常時、以下のデータの授受が行われる。
【0079】
＜データの授受（通常時）＞
本質安全防爆型検知システム１００では、通常時、ポーリング形式にて各検知器１０の状態チェックが行われる。具体的には、制御器７２から各検知器１０（各アドレス）に対して順に状態情報要求信号を出力し（Ｓ１）、指定された検知器１０が当該情報（アドレス及び異常なし／窓汚れ／その他異常等）を出力する（Ｓ２）。これをアドレス順に各検知器１０に対して実施し、１サイクルが完了した時点で収集した状態情報を上位装置８０へ無線通信により送信する。これを一定時間サイクルで繰り返す（図９）。
本質安全防爆型検知システム１００では、通常時、ポーリング形式にて各検知器１０の状態チェックが行われる。具体的には、制御器７２から各検知器１０（各アドレス）に対して順に状態情報要求信号を出力し（Ｓ１）、指定された検知器１０が当該情報（アドレス及び異常なし／窓汚れ／その他異常等）を出力する（Ｓ２）。これをアドレス順に各検知器１０に対して実施し、１サイクルが完了した時点で収集した状態情報を上位装置８０へ無線通信により送信する。これを一定時間サイクルで繰り返す（図９）。
【0080】
なお本状態チェックにより、後述する断線箇所の特定が可能である。制御器７２からの状態情報要求信号に対して返答がない検知器１０の数やアドレスにより、断線箇所の特定が可能となる。
【0081】
上記のように、検知器１０およびネットワークの機能を定期的に診断し診断結果を上位装置８０へ無線通信により伝送することにより、本質安全防爆型検知システム１００の信頼性を向上できるだけでなく、メンテナンスコスト等を低減できる。
【0082】
また、検知器１０によって炎又は異常温度が検知され、あるいは、検知器１０が異常状態であると判定されると、本質安全防爆型検知システム１００において、以下のデータの授受が行われる。
【0083】
＜データの授受（火災検知時、異常温度検知時、異常状態判定時）＞
任意の検知器１０にて異常状態が検知された場合、図１０に示すように、当該検知器１０から制御器７２に対して当該情報（アドレス及び火災信号／異常温度信号等）が出力される（Ｓ３）。この本信号入力を受け、制御器７２は送受信器７６、８８を介して上位装置８０へ火災信号、異常温度信号、又は異常状態信号等を送信する（Ｓ４）。加えて制御器７２は、上記信号のうちアドレス部の情報が伝送された時点で、全ての検知器１０に対して当該アドレスの検知器１０から信号伝送されている旨を信号出力する（Ｓ５）。上記信号伝送を受け、当該検知器１０を除くすべての検知器１０は任意時間経過後まで火災信号、異常温度信号、又は異常状態信号の出力が停止され、任意時間（ミリ秒オーダー）が経過するまでに異常を検知していた検知器１０が存在する場合は、当該任意時間経過後、火災信号、異常温度信号、又は異常状態信号の出力がなされる。これにより、複数の検知器１０から僅かな時間差で出力された信号について、重なりによる喪失や通信失敗を防ぐことができる。なお上記時間は、伝送する信号量に応じて任意に変更可能である（出力される情報が火災信号、異常温度信号、又は異常状態信号のみの場合は短く、異常位置情報や温度情報等を併せて出力する場合は長くする等）。
任意の検知器１０にて異常状態が検知された場合、図１０に示すように、当該検知器１０から制御器７２に対して当該情報（アドレス及び火災信号／異常温度信号等）が出力される（Ｓ３）。この本信号入力を受け、制御器７２は送受信器７６、８８を介して上位装置８０へ火災信号、異常温度信号、又は異常状態信号等を送信する（Ｓ４）。加えて制御器７２は、上記信号のうちアドレス部の情報が伝送された時点で、全ての検知器１０に対して当該アドレスの検知器１０から信号伝送されている旨を信号出力する（Ｓ５）。上記信号伝送を受け、当該検知器１０を除くすべての検知器１０は任意時間経過後まで火災信号、異常温度信号、又は異常状態信号の出力が停止され、任意時間（ミリ秒オーダー）が経過するまでに異常を検知していた検知器１０が存在する場合は、当該任意時間経過後、火災信号、異常温度信号、又は異常状態信号の出力がなされる。これにより、複数の検知器１０から僅かな時間差で出力された信号について、重なりによる喪失や通信失敗を防ぐことができる。なお上記時間は、伝送する信号量に応じて任意に変更可能である（出力される情報が火災信号、異常温度信号、又は異常状態信号のみの場合は短く、異常位置情報や温度情報等を併せて出力する場合は長くする等）。
【0084】
なお、検知器１０は、一定時間を経過しても制御器７２から承諾信号が伝送されてこない場合、火災信号等を再度出力し、承諾信号が伝送されるまでこれを繰り返し実行する。なお、同時刻に２台以上の検知器１０から火災信号等が出力された場合や、検知器１０の状態チェック中に任意の検知器１０から火災信号等が出力された場合、２つ以上の信号が合成された信号が制御器７２へ入力される（図１１）。この場合、条件によっては信号の復元ができず喪失する可能性があるため、ポーリング形式にて各検知器１０の状態チェックを行う。具体的には、図１２に示すように、制御器７２側で複数の検知器１０から出力があったと判定された場合、全ての検知器１０に対して順にアドレスおよび状態情報要求信号を出力し（Ｓ６）、指定された各検知器１０が当該情報（アドレス及び異常なし／火災信号等）を出力する（Ｓ７）。これをアドレス順に各検知器１０に対して実施し、火災信号、異常温度信号、又は異常状態信号が確認された時点で、当該情報を上位装置８０へ無線通信により送信する（Ｓ８）。なお、複数台の検知器１０から出力がなされたと制御器７２にて判定する手法としては、ＭＢＰ伝送で、例えば電源からの出力電流を監視し、当該電流の増加量によって判定を行う方法がある。
【0085】
したがって、当該伝送方式にて何らかの信号が入力した場合は、上記ＭＢＰと同様にポーリング形式にて各検知器１０の状態チェックを行うことで、確実な伝送を行う。ただし本手法は一例であり、搬送波感知多重アクセス／衝突検出（ＣＳＭＡ／ＣＤ）のように、検知器１０同士でケーブル部９０を流れる信号の状況を監視し、回線の使用権を調整する手法も適用可能である。以上のように、簡素かつ伝送の確実性が高いポーリングを用いることにより、検知器１０からの火災信号の喪失や通信失敗を防ぎ、両伝送方式におけるデータの授受に対する信頼性を向上できる。
【0086】
＜断線／短絡対策＞
ケーブル部９０において断線又は短絡時が発生した場合、任意の検知器１０で監視不可状態（電源供給がなされない状態、信号伝送がなされない状態等）が発生する可能性がある（図１３）。本質安全防爆型検知システム１００では、以下の手法にて断線及び短絡の監視を行い、上位装置８０へ断線／短絡警報を無線通信により送信する。
ケーブル部９０において断線又は短絡時が発生した場合、任意の検知器１０で監視不可状態（電源供給がなされない状態、信号伝送がなされない状態等）が発生する可能性がある（図１３）。本質安全防爆型検知システム１００では、以下の手法にて断線及び短絡の監視を行い、上位装置８０へ断線／短絡警報を無線通信により送信する。
【0087】
（断線監視）
本質安全防爆型検知システム１００では、上述したように、検知器１０の状態チェックが一定周期でなされる。従って、制御器７２からの状態情報要求信号に対して応答がない場合、断線の発生を疑う。ここで、検知器１０に対しては固有のアドレスが付与されるため、図１３（Ａ）に示すように、ケーブル部９０上で断線が発生した場合や、図１３（Ｂ）に示すように、ケーブル部９０の支線上で断線が発生した場合には、１サイクルの状態チェックを経て応答がないアドレスを基に、制御器７２にて断線箇所の特定が可能である。
本質安全防爆型検知システム１００では、上述したように、検知器１０の状態チェックが一定周期でなされる。従って、制御器７２からの状態情報要求信号に対して応答がない場合、断線の発生を疑う。ここで、検知器１０に対しては固有のアドレスが付与されるため、図１３（Ａ）に示すように、ケーブル部９０上で断線が発生した場合や、図１３（Ｂ）に示すように、ケーブル部９０の支線上で断線が発生した場合には、１サイクルの状態チェックを経て応答がないアドレスを基に、制御器７２にて断線箇所の特定が可能である。
【0088】
（短絡監視）
本質安全防爆型検知システム１００では、図１３（Ｃ）に示すように、ケーブル部９０上で短絡が発生した場合や、図１３（Ｄ）に示すように、ケーブル部９０の支線上で短絡が発生した場合には、短絡箇所の特定は行えないものの、制御器７２ないし電源部７４にて短絡電流を監視することで、短絡を検知することが可能である。
本質安全防爆型検知システム１００では、図１３（Ｃ）に示すように、ケーブル部９０上で短絡が発生した場合や、図１３（Ｄ）に示すように、ケーブル部９０の支線上で短絡が発生した場合には、短絡箇所の特定は行えないものの、制御器７２ないし電源部７４にて短絡電流を監視することで、短絡を検知することが可能である。
【0089】
＜電源部の電池メンテナンス＞
本質安全防爆型検知システム１００では、定期的に、電源部７４の一次電池の交換または二次電池の充電を行う。このとき、検知器１０の数に対して、電源部７４の数が少ないため、電源部７４の電池のメンテナンスの手間が少なくて済む。なお、電源部７４は、本質安全性を担保すれば外部電源であってもよく、その場合には、電池のメンテナンスが不要なため、管理コストが更に少なくて済む。
本質安全防爆型検知システム１００では、定期的に、電源部７４の一次電池の交換または二次電池の充電を行う。このとき、検知器１０の数に対して、電源部７４の数が少ないため、電源部７４の電池のメンテナンスの手間が少なくて済む。なお、電源部７４は、本質安全性を担保すれば外部電源であってもよく、その場合には、電池のメンテナンスが不要なため、管理コストが更に少なくて済む。
【0090】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムによれば、信号伝送線を介して、電源部から複数台の検知器に対して電力を供給することにより、電源部の数を低減することができるため、電源部の管理コストを低減することができる。
【0091】
また、検知器及び無線親機の各々は、特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信及びケーブル部を用いてデジタル信号の授受を行うことにより、簡易な構成で、信頼性の高い本質安全防爆型検知システムを提供することができる。
【0092】
また、ケーブル部により、検知器で検知した火災又は異常温度を、ケーブル部の不具合（断線や短絡）が発生した場合でも確実に上位装置へ伝送させ、安全度水準の高い本質安全防爆型検知システムを実現できる。
【0093】
また、最も技術要求の厳しい危険箇所（ＺＯＮＥ０）での火災／異常温度監視環境を、低コストで実現できる。
【0094】
また、危険箇所に複数台設置された検知器は、一本のケーブル部にＴ分岐で接続されており、特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信及びケーブル部を介して、非危険箇所に設けられた上位装置と半二重通信を行う。具体的には、検知器から信号変換器へ伝送される信号（固有アドレス／火災信号／異常温度信号／状態情報等）は、マンチェスタ符号化バス給電による電流信号と、特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信の信号の２種類の信号として、冗長化されて伝えられる。また、信号変換器から検知器へ伝送される信号（アドレス／状態確認信号等）は、検知器へ印加する電圧の変調によって生成される電圧伝送と、特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信信号の２種類の信号として、冗長化されて伝えられる。これにより、火災信号又は異常温度を確実に上位装置へ伝達することができる。
【0095】
また、上記電圧変調による電圧伝送を用いることにより、危険箇所へ供給される電流を抑えることが可能であり、危険箇所へ設置される検知器の数を増やすことができる。
【0096】
また、電圧変調による電圧伝送を数１０ｋｂｐｓ程度の低い伝送速度で実施することで、ツリー分岐も可能なネットワークとすることができる。
【0097】
また、信号変換器からのポーリングにより、検知器およびネットワークの機能を定期的に診断し、無線通信により上位装置へ伝送することにより、本質安全防爆型検知システムの信頼性を向上させ、かつメンテナンスコスト等を低減する。
【0098】
また、複数台の検知器から火災信号等が同時出力された場合に、信号変換器からのポーリングを行うことで火災信号の通信失敗を防ぎ、データの授受に対する信頼性を向上させる。
【0099】
［第２の実施の形態］
＜システム構成＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムについて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
＜システム構成＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムについて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【0100】
図１４に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム２００は、複数の検知器１０と、無線親機６８Ａ、６８Ｂと、上位装置８０とを備えている。複数の検知器１０と、無線親機６８Ａ、６８Ｂとからなるセットが、複数セット設けられている。無線親機６８Ａは、バリア７０Ａと、制御器７２Ａと、電源部７４Ａと、送受信器７６Ａと、を備えている。また、無線親機６８Ｂは、バリア７０Ｂと、制御器７２Ｂと、電源部７４Ｂと、送受信器７６Ｂと、を備えている。
【0101】
制御器７２Ａと、複数の検知器１０とはケーブル部２９０Ａで接続され、制御器７２Ｂと、複数の検知器１０とはケーブル部２９０Ｂで接続されている。電源部７４Ａ、７４Ｂは、一次電池又は二次電池で構成される。
【0102】
このように、本実施の形態では、ケーブル部２９０Ａ及び無線親機６８Ａを含む第１中位構成と、ケーブル部２９０Ｂ及び無線親機６８Ｂを含む第２中位構成と、が設けられている。これに合わせて、各検知器１０は、入出力部３２及び特定小電力無線モジュール３４を２つずつ備え、一方の入出力部３２は、第１中位構成と接続され、ケーブル部２９０Ａを介して、演算処理部２９によって炎を検知したことをデジタル信号として制御器７２Ａへ出力するとともに一方の特定小電力無線モジュール３４により演算処理部２９によって炎を検知したことをデジタル信号として制御器７２Ａへ送信し、制御器７２Ａとデジタル信号を授受する。また、他方の入出力部３２は、第２中位構成と接続され、ケーブル部２９０Ｂを介して、演算処理部２９によって炎を検知したことをデジタル信号として制御器７２Ｂへ出力するとともに他方の特定小電力無線モジュール３４により演算処理部２９によって炎を検知したことをデジタル信号として制御器７２Ｂへ送信し、制御器７２Ｂとデジタル信号を授受する。
【0103】
ケーブル部２９０Ａ、２９０Ｂは、上記第１の実施の形態のケーブル部９０と同様に、信号伝送線９０Ｂを備えている。
【0104】
本質安全防爆型検知システム２００では、ケーブル部２９０Ａ、２９０Ｂから送受信器７６Ａ、７６Ｂまでのラインを２重化する。このように、ネットワーク二重化を行うことで、断線又は短絡時に監視不可となる状態を回避できる（図１５）。具体的には、第１の実施の形態と同様の手法で一方のネットワークでの断線／短絡を制御器７２Ａ又は７２Ｂにて検知した場合、無線通信により上位装置８０へ短絡警報を送信すると共に、伝送ラインを自動的にもう一方のネットワークへ切替える。これにより、断線又は短絡による火災／異常温度監視不可となる状態を回避でき、信頼性の高い火災監視環境を構築できる。
【0105】
なお、検知器１０に対しては固有のアドレスが付与されるため、図１５（Ａ）に示すように、ケーブル部２９０Ｂ上で断線が発生した場合や、図１５（Ｂ）に示すように、ケーブル部２９０Ｂの支線上で断線が発生した場合には、１サイクルの状態チェックを経て応答がないアドレスを基に、制御器７２Ｂにて断線箇所の特定が可能である。また、図１５（Ｃ）に示すように、ケーブル部２９０Ｂ上で短絡が発生した場合や、図１５（Ｄ）に示すように、ケーブル部２９０Ｂの支線上で短絡が発生した場合には、短絡箇所の特定は行えないものの、制御器７２Ｂないし電源部７４Ｂにて短絡電流を監視することで、短絡を検知することが可能である。
【0106】
以上説明したように、第２の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムによれば、検知器と無線親機との間の通信を２重化することにより更なる冗長化が図れ、火災又は異常温度監視のための、信頼性の高いネットワークを低コストで実現する。この場合、信号伝送という点では４重系統となる。二重化により、断線や短絡が発生した場合でも、火災又は異常温度の監視環境を継続できる。なお実際の運用においては、ケーブル接続用コネクタを２個設けた検知器を標準品とし、顧客の要求する安全度水準（ＳＩＬ）やコストに応じて二重化の有無を選択可能とすることも可能である。
【0107】
＜変形例＞
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【0108】
例えば、検知器１０が、炎又は異常温度を検知する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、検知器１０が、プラントの配管の減肉状態を検知するようにしてもよい。この場合には、図１６に示すように、検知器１０Ａは、消費電力を制御する機能を有するＣＰＵである演算処理部１１２Ａと、センサ部２０Ａと接続するための接続端子１８Ａと、バリア６９Ａ、７０Ａと、超音波パルス発生部２２Ａと、超音波エコー信号受信部２４Ａと、切替スイッチ２６Ａと、外部電源部２８Ａを接続するための電源接続端子７３Ａと、入出力部３２Ａと、特定小電力無線モジュール３４Ａとが含まれる。
【0109】
外部電源部２８Ａは、熱電発電モジュールであり、熱電素子による温度差発電を行い、検知器１０Ａに給電する。なお、外部電源部２８Ａは、熱電発電以外の発電モジュールであってもよく、例えば、太陽電池であってもよい。
【0110】
センサ部２０Ａは、複数の超音波振動子２０Ｂを備えている。超音波振動子２０Ｂは、プラントの配管の直径に応じた数量だけ配置され、例えば、プラントの配管が細いものであれば、２～３個の超音波振動子２０Ｂを配置し、プラントの配管が太いものであれば、１０数個の超音波振動子２０Ｂを配置する。また、図１７に示すように、プラント配管ＰＨの表面に、超音波振動子２０Ｂが取り付けられる。また、プラント配管ＰＨの表面に、外部電源部２８Ａの熱電素子２８Ｂが取り付けられる。また、超音波振動子２０Ｂ及び熱電素子２８Ｂを覆うように、保温材ＨＯが、プラント配管ＰＨに取り付けられている。なお、図１７は、保温材ＨＯを透過させて示したプラント配管ＰＨの斜視図である。また、保温材ＨＯの表面に、外部電源部２８Ａの熱電素子２８Ｂを取り付けるようにしてもよい。また、外部電源部２８Ａと電源部７４とを併用してもよい。
【0111】
超音波パルス発生部２２Ａは、切替スイッチ２６Ａにより接続された複数の超音波振動子２０Ｂの何れかにおいて超音波パルスを発生させる。
【0112】
超音波エコー信号受信部２４Ａは、切替スイッチ２６Ａにより接続された複数の超音波振動子２０Ｂの何れかにおいて超音波パルスを発生させたときの超音波エコー信号を受信する。
【0113】
演算処理部１１２Ａを、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、演算処理部１１２Ａは、パルス制御部４０Ａ、エコー信号解析部４４Ａ、及び切替制御部４６Ａを備えている。
【0114】
パルス制御部４０Ａは、超音波パルス発生部２２Ａにより超音波パルスを発生させるように制御する。
【0115】
エコー信号解析部４４Ａは、超音波振動子２０Ｂから受信した超音波エコー信号を解析して、当該超音波振動子２０Ｂが配置された箇所におけるプラント配管ＰＨの減肉状態の判定を行う。
【0116】
上記の構成により、外部電源部２８Ａの温度差発電にて検知器１０Ａに給電を行うため、電池レス又は長期間電池交換不要とし、ランニングコストを減らすことができる。減肉状態の判定対象となるプラント配管に、超音波振動子２０Ｂだけでなく、外部電源部２８Ａの熱電素子２８Ｂを取り付けるため、外部電源部２８Ａの設置が容易である。
【0117】
また、ガス検知器や温度センサのように定められた閾値以上で所定の異常を検知したことを示す警報を出力するようなシステムに、本発明を適用してもよい。例えば、センサによって検出された湿度、圧力、振動、衝撃、ガス濃度、音、超音波、若しくは回転が、閾値以上である場合に、所定の異常を検知したことを示す警報を出力するシステムに、本発明を適用してもよい。また、センサによって検出されたセンサ情報によって、液漏れが検知された場合に、警報を出力するシステムに、本発明を適用してもよい。また、検知器として、危険箇所に複数台が連なって設置されるフィールド機器を用いた本質安全防爆型検知システムに本発明を適用してもよい。
【0118】
また、ケーブル部の伝送方式として、ＭＢＰを用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、電圧変調によるマンチェスタ符号や、イーサネット（登録商標）を使用してもよい。第１の伝送方式として、イーサネット（登録商標）を使用する場合には、ＰｏＥ（Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）という技術で通信線にて給電が可能である。
【0119】
［第３の実施の形態］
＜本発明の実施の形態の概要＞
本発明の実施の形態は、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される危険箇所にて、検知器により、環境情報の監視（温度、振動、圧力、ガス濃度、音、衝撃、回転速度等）、ならびに各種異常状態の検知（火災、温度異常、危険物の漏洩、ガス漏れ等）をおこない、同危険箇所にて当該信号を上位へ無線伝送する本質安全防爆型検知システムに係るものである。
＜本発明の実施の形態の概要＞
本発明の実施の形態は、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される危険箇所にて、検知器により、環境情報の監視（温度、振動、圧力、ガス濃度、音、衝撃、回転速度等）、ならびに各種異常状態の検知（火災、温度異常、危険物の漏洩、ガス漏れ等）をおこない、同危険箇所にて当該信号を上位へ無線伝送する本質安全防爆型検知システムに係るものである。
【0120】
本システムは、以下に列挙される性質を有する。
【0121】
（１）１本のバスラインに複数個（数個から１００個程度）の検知器が接続され、環境情報／異常状態を上位へ伝送する。
【0122】
（２）上記検知器を１台の信号送受信器、電源部（電池ユニット）ならびに無線送受信器にて束ねることにより、検知器単体のコストを抑えると共に、無線機器に係る通信量や使用料の低減を図る。
【0123】
（３）１台の電源部（電池ユニット）に対して、各種センサ部を接続した検知器、信号送受信器、ならびに無線送受信器の動作を、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される本質安全防爆仕様であって、さらに極低消費電流（μＡオーダー）で実行することにより、電源部を含めた系全体が危険箇所に設置される。
【0124】
（４）上記低消費電流によって電池寿命を１５～２０年程度まで伸ばし、電池交換に係るランニングコストも低減させる。
【0125】
（５）無線と有線を併せ持つことにより、プラント内の無線が届きにくい場所においても信頼性の高い有線伝送を実施できる。
【0126】
＜システム構成＞
以下、本発明の第３の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムについて説明する。
以下、本発明の第３の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムについて説明する。
【0127】
図１８に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム３００は、複数台の検知器３１０と、複数の無線親機３６８と、上位無線送受信器３７８と、上位装置３８０とを備えている。また、複数台の検知器３１０と、無線親機３６８と、からなるバスライン３８８が、複数設けられている。無線親機３６８は、バリア３７０と、制御器３７２と、電源部３７３と、送受信器３７４とを備えている。
【0128】
制御器３７２と、複数台の検知器３１０とはケーブル部９０で接続されている。送受信器３７４は、上位装置３８０と制御器３７２との間における信号の授受をＬＴＥ方式無線の周波数帯域を用いた無線通信により行うＬＴＥ無線モジュール３７４１と、検知器３１０と制御器３７２との間における信号の授受を特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信により行う特定小電力無線モジュール３７４２と、を備えている
【0129】
上位装置３８０は、ホストコンピュータ３８２と、ＤＣＳ／ＰＬＣ３８４と、リレー盤３８６との何れか一つ又は複数を備えている。上位装置３８０は、上位無線送受信器３７８に接続されており、上位無線送受信器３７８は、上位装置３８０と無線親機３６８との間における信号の授受をＬＴＥ方式無線の周波数帯域を用いた無線通信により行う。検知器３１０と、無線親機３６８とは、危険箇所に設置され、上位無線送受信器３７８と、上位装置３８０とは、非危険箇所に設置されている。
【0130】
制御器３７２は、検知器３１０と上位装置３８０との間におけるデジタル信号の授受の中継を行う。電源部３７３は、ケーブル部９０を介して各検知器３１０へ電力を供給する。
【0131】
また、図１８に示すように、危険箇所に複数台設置された検知器３１０は、一本のケーブル部９０にＴ分岐コネクタ９０Ｃを介して接続されており、同じく危険箇所に設けられた無線親機３６８を介して上位装置３８０へ信号伝送をおこなう。また、検知器３１０は、同じく危険箇所に設けられた電源部３７３（電池ユニット）からケーブル部９０を介して給電を受ける。
【0132】
ここでバリア３７０は、検知器３１０へ供給されるエネルギーを制限し、断線又は短絡時に生じる過電圧や過電流を、着火に至る火花が発生しないレベルに抑える役割を担う。また制御器３７２は、各検知器３１０と送受信器３７４間の伝送信号を変換する役割を担うとともに、ネットワーク状態の監視（ケーブル部９０の断線及び短絡監視等）をおこなう。
【0133】
また、複数のバスライン３８８の無線親機３６８に集められた情報は、上位無線送受信器３７８へ伝送され、イーサネット等を経由してホストコンピュータ３８２やクラウド上へ集約される。
【0134】
なお、バスライン３８８のケーブル部９０には様々な検知器３１０が複数個（数個～１００個程度）接続され、検知する内容の種類に応じて、環境情報（温度、振動、圧力、ガス濃度、音、超音波、衝撃、回転速度、液面高さ等）、ならびに各種異常状態（火災、温度異常、危険物の漏洩、ガス漏れ等）を上位装置３８０へ伝送する。
【0135】
なお、図１８は一本のケーブル部９０を中心としたバス接続となっているが、ツリー構造も可能である。
【0136】
ケーブル部９０は、上記図２に示すように、制御器３７２と検知器３１０の後述する入出力部との間を接続するように設けられた、デジタル信号を伝送すると共に検知器３１０に対して電源部３７３からの電力供給を行うための信号伝送線９０Ｂを備えている。
【0137】
検知器３１０は、信号伝送線９０Ｂを介して、信号（固有アドレス／火災信号／異常温度信号／状態情報等）を制御器３７２へ伝送すると共に、特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信で、信号（固有アドレス／火災信号／異常温度信号／状態情報等）を制御器３７２へ伝送する。
【0138】
＜検知器の構成＞
各検知器３１０には、消費電力を制御する機能を有するＣＰＵである演算処理部３１２、入出力部３１４、操作部３１６、センサ部３２０と接続するための接続端子３１８、及び特定小電力無線モジュール３２７が含まれる（図１９参照）。入出力部３１４には、アドレス識別部３２４及びバリア３２２が含まれる。各検知器３１０は、大半をスリープモード（消費電流：数百ｎＡ）又はＣＰＵ停止、電源断状態で過ごし、環境情報の取得時にのみランニングモード（消費電流：数μＡ～数１００μＡ）へ移行する。また、上記環境情報の取得サイクルは検知器３１０によって異なるものの、ランニングモードとなるのは１回あたり約６０～９０［ｓ］程度であり、１日の大半を待機モードにて過ごす（図２０参照）。また同図の通り、各検知器３１０は上記の周期ごとに検知器３１０自体の診断をおこない、取得情報と共に機能情報（診断情報）を制御器３７２に出力するようにしてもよい。なお、上記消費電力を制御する機能を有するＣＰＵとしてルネサスエレクトロニクス株式会社製のＲＥマイコン（ＳＯＴＢ）がある。
各検知器３１０には、消費電力を制御する機能を有するＣＰＵである演算処理部３１２、入出力部３１４、操作部３１６、センサ部３２０と接続するための接続端子３１８、及び特定小電力無線モジュール３２７が含まれる（図１９参照）。入出力部３１４には、アドレス識別部３２４及びバリア３２２が含まれる。各検知器３１０は、大半をスリープモード（消費電流：数百ｎＡ）又はＣＰＵ停止、電源断状態で過ごし、環境情報の取得時にのみランニングモード（消費電流：数μＡ～数１００μＡ）へ移行する。また、上記環境情報の取得サイクルは検知器３１０によって異なるものの、ランニングモードとなるのは１回あたり約６０～９０［ｓ］程度であり、１日の大半を待機モードにて過ごす（図２０参照）。また同図の通り、各検知器３１０は上記の周期ごとに検知器３１０自体の診断をおこない、取得情報と共に機能情報（診断情報）を制御器３７２に出力するようにしてもよい。なお、上記消費電力を制御する機能を有するＣＰＵとしてルネサスエレクトロニクス株式会社製のＲＥマイコン（ＳＯＴＢ）がある。
【0139】
＜検知器の演算処理部の構成＞
検知器３１０の演算処理部３１２は、ＣＰＵで構成されている。演算処理部３１２を、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図２１に示すように、演算処理部３１２は、信号取得部３２６、検知部群３２８、検知内容種設定部３３０、入出力制御部３３２、及びセンサ情報記憶部３３４を備えている。
検知器３１０の演算処理部３１２は、ＣＰＵで構成されている。演算処理部３１２を、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図２１に示すように、演算処理部３１２は、信号取得部３２６、検知部群３２８、検知内容種設定部３３０、入出力制御部３３２、及びセンサ情報記憶部３３４を備えている。
【0140】
信号取得部３２６は、センサ部３２０からの信号を取得する。
【0141】
検知部群３２８は、温度用異常検知部３２８Ａ、炎用異常検知部３２８Ｂ、ガス漏れ用異常検知部３２８Ｃ、液漏れ用異常検知部３２８Ｄ、振動衝撃用異常検知部３２８Ｅ、及び温度用検知部３２８Ｆを備えている。
【0142】
温度用異常検知部３２８Ａは、接続されたセンサ部３２０が、各々波長域が異なる赤外線を検出する複数の検出素子である場合に、信号取得部３２６によって取得されたセンサ情報に基づいて、温度を監視する。例えば、各々波長域が異なる赤外線を検出する２つの検出素子の信号量を結んで得られる直線の傾きを求め、求められた傾きから、当該傾きと温度との関係を用いて、温度を監視する。そして、温度用異常検知部３２８Ａは、監視された温度が閾値以上である場合に、異常温度を検知したと判定する。なお、センサ部３２０が、熱電対センサであってもよい。
【0143】
炎用異常検知部３２８Ｂは、接続されたセンサ部３２０が、各々波長域が異なる赤外線を検出する複数の検出素子である場合に、信号取得部３２６によって取得されたセンサ情報に基づいて、炎を検知したか否かを判定する。なお、判定方法については特許文献（国際公開第２０１８／１９８５０４号）に記載の手法と同様であるため、説明を省略する。
【0144】
ガス漏れ用異常検知部３２８Ｃは、接続されたセンサ部３２０が、所定のガスを検知するガスセンサである場合に、信号取得部３２６によって取得されたセンサ情報に基づいて、所定のガスの濃度を監視する。そして、ガス漏れ用異常検知部３２８Ｃは、監視されたガス濃度が閾値以上である場合に、ガス漏れを検知したと判定する。
【0145】
液漏れ用異常検知部３２８Ｄは、例えば接続されたセンサ部３２０が漏れた液体に触れることにより抵抗値が変化する等の場合に、信号取得部３２６によって取得されたセンサ情報に基づいて、抵抗値の変化を監視する。そして、液漏れ用異常検知部３２８Ｄは、抵抗値が閾値以下である場合に、液漏れを検知したと判定する。
【0146】
振動衝撃用異常検知部３２８Ｅは、接続されたセンサ部３２０が、加速度センサである場合に、信号取得部３２６によって取得されたセンサ情報に基づいて、加速度を監視する。そして、振動衝撃用異常検知部３２８Ｅは、監視された加速度が閾値以上である場合に、衝撃を検知したと判定する。
【0147】
温度用検知部３２８Ｆは、接続されたセンサ部３２０が、熱電対等の検出素子である場合に、信号取得部３２６によって取得されたセンサ情報に基づいて、温度用異常検知部３２８Ａと同様に、温度を監視する。
【0148】
検知内容種設定部３３０は、操作部３１６の操作に応じて、温度用異常検知部３２８Ａ、炎用異常検知部３２８Ｂ、ガス漏れ用異常検知部３２８Ｃ、液漏れ用異常検知部３２８Ｄ、振動衝撃用異常検知部３２８Ｅ、及び温度用検知部３２８Ｆの何れかを、作動対象として設定する。
【0149】
入出力制御部３３２は、ケーブル部９０を介して、検知部群３２８による検知内容をデジタル信号として制御器３７２へ出力するとともに、特定小電力無線モジュール３２７により検知部群３２８による検知内容をデジタル信号として制御器３７２へ送信し、制御器３７２とデジタル信号を授受する。
【0150】
センサ情報記憶部３３４は、温度用異常検知部３２８Ａ、炎用異常検知部３２８Ｂ、ガス漏れ用異常検知部３２８Ｃ、液漏れ用異常検知部３２８Ｄ、及び振動衝撃用異常検知部３２８Ｅの各々で用いられる、検知内容の種類に応じた閾値を記憶している。
【0151】
＜制御器の構成＞
制御器３７２は、図２２に示すように、信号送受信部３５２、周期記憶部３５４と、検知内容種設定部３５６と、周期管理部３５８と、を備えている。なお、周期管理部３５８が、電源制御部の一例である。
制御器３７２は、図２２に示すように、信号送受信部３５２、周期記憶部３５４と、検知内容種設定部３５６と、周期管理部３５８と、を備えている。なお、周期管理部３５８が、電源制御部の一例である。
【0152】
信号送受信部３５２は、各検知器３１０と上位装置３８０との間におけるデジタル信号の授受の中継を行う。
【0153】
周期記憶部３５４は、検知器３１０による検知内容の種類毎に、監視周期又は検知周期を記憶している。
【0154】
検知内容種設定部３５６は、制御器３７２に設けられた操作部（図示省略）の操作を受け付けて、各検知器３１０による検知内容の種類を設定する。
【0155】
ここで、検知内容の種類毎の監視周期又は検知周期の一例を、以下に列挙する。下記の通り、収集する情報によってはプレアラームの判定にて検知器の種類に応じた検知周期を短くしたり、反対に長期間正常状態が継続する場合は、更に長い検知周期へ移行できるようにする等の対応をおこなう。したがって図２３のように、最も検知周期の長い検知器３１０によってネットワーク周期が決定される。
【0156】
検知内容の種類が、炎検知である場合には、高速検出型では、検知周期が５０ｍｓである。この場合、３ｓで炎の判定を行い、３０ｓで復旧する。標準型では、検知周期が５００ｍｓである。この場合、１～２周期連続で炎が検知された場合にプレアラームへ移行し、その後、上記高速検出型と同じ検知周期に移行する。
【0157】
また、検知器３１０が、炎の位置も検出する場合には、上記の炎判定の後、１０ｓで位置判定を行う。
【0158】
また、検知内容の種類が炎用異常検知の場合で、異常温度検知（高温度型）であり、２００～４８０℃の範囲の温度を監視する場合には、検知周期が６０ｓである。監視された温度が設定値以上の場合、高温物体であると判断し、１～２周期連続で高温物体であると判断されるとプレアラームへ移行し、例えば１０ｍｉｎ連続で高温物体であると判断されると、異常温度であると判定する。
【0159】
検知内容の種類が炎用異常検知の場合で、異常温度検知（低温度型）であり、８０～２００℃の範囲の温度を監視する場合には、検知周期が１ｈである。監視された温度が設定値以上の場合、異常温度物体であると判断し、１～２周期連続で異常温度物体であると判断されるとプレアラームへ移行し、例えば３ｈ連続で異常温度物体であると判断されると、異常温度であると判定する。
【0160】
また、検知内容の種類が温度用検知の場合で、温度監視（高温度型）であり、２００～４８０℃の範囲の温度を監視する場合には、監視周期が６０ｓである。また、検知内容の種類が、温度監視（低温度型）であり、８０～２００℃の範囲の温度を監視する場合には、監視周期が１ｈである。
【0161】
また、検知内容の種類が、ガス漏れ検知である場合には、炎の高速検出型と同様に、検知周期が５０ｍｓであるか、標準型と同様に、検知周期が５００ｍｓである。
【0162】
また、検知内容の種類が、液漏れ検知である場合には、検知周期が１ｈである。監視された抵抗値が５ｈ連続して閾値以下の場合、プレアラームへ移行し、１０ｈ～２４ｈ連続で監視された抵抗値が閾値以下であると判断されると、液漏れを検知したと判定する。
【0163】
また、検知内容の種類が、振動衝撃検知である場合には、検知周期が１ｍｓである。監視された加速度が５ｍｓ連続して閾値以上の場合、プレアラームへ移行し、１０ｍｓ～２４ｍｓ連続で監視された加速度が閾値以上であると判断されると、振動衝撃を検知したと判定する。
【0164】
周期管理部３５８は、複数台の検知器３１０の各々に対して、検知器３１０の検知内容の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、電源部３７３からの電力の供給を制御する。
【0165】
なお、上記では監視結果又は判定結果の情報を一定周期毎に制御器３７２へ伝送することとしているが、緊急性の高い情報（火災情報等）を即座に伝送することも可能である。
【0166】
ここで、各検知器３１０について、図２０では制御器３７２からの指令によりランニングモードへ移行するとしているが、各検知器１０に順送り回路等を設けておき、制御器３７２からその動作開始を制御する手法も有効である。この場合、見かけ上、ケーブル部９０上に接続される検知器３１０は１個となり、当該検知器３１０の動作電流のみが消費電流となるため、システム全体の消費電流をより低減できる。
【0167】
また、種々の検知器３１０について、消費電流が大きい場合や、１個の検知器のみをケーブル部９０から離れた位置に設置したい場合等もあり、この場合は、当該１個の検知器を、図２４に示す検知器３１０Ａとして構成すればよい。
【0168】
＜検知器の他の例に係る構成＞
検知器３１０Ａには、演算処理部３１２、特定小電力無線モジュール３２７Ａ、周期管理部３１６Ａ、操作部３１６、接続端子３１８と、バリア３２２、３２２Ａと、電源部３２６Ａと、周期記憶部３５４Ａとが含まれる（図２４参照）。特定小電力無線モジュール３２７Ａには、無線受信部２２８と、無線送信部３３０Ａと、アンテナ３３２Ａとが含まれる。なお、周期管理部３１６Ａが、制御器の一例である。また、消費電流を制御する機能を有するＣＰＵが、演算処理部３１２として機能する。当該ＣＰＵとしてルネサスエレクトロニクス株式会社製のＲＥマイコン（ＳＯＴＢ）がある。
検知器３１０Ａには、演算処理部３１２、特定小電力無線モジュール３２７Ａ、周期管理部３１６Ａ、操作部３１６、接続端子３１８と、バリア３２２、３２２Ａと、電源部３２６Ａと、周期記憶部３５４Ａとが含まれる（図２４参照）。特定小電力無線モジュール３２７Ａには、無線受信部２２８と、無線送信部３３０Ａと、アンテナ３３２Ａとが含まれる。なお、周期管理部３１６Ａが、制御器の一例である。また、消費電流を制御する機能を有するＣＰＵが、演算処理部３１２として機能する。当該ＣＰＵとしてルネサスエレクトロニクス株式会社製のＲＥマイコン（ＳＯＴＢ）がある。
【0169】
周期管理部３１６Ａは、内部にクロック発生部、リアルタイムクロック、又はカウンタを有し、検知内容の種類に応じて定められた監視周期又は検知周期の間隔で演算処理部３１２を起動して上位装置３８０へ各種情報を伝送し、その後、演算処理部３１２を停止させる。検知器３１０Ａの待機時は、周期管理部３１６Ａのクロック発生部、リアルタイムクロック、又はカウンタのみが動作する。
【0170】
電源部３２６Ａは、バリア３２２及び周期管理部３１６Ａを介して、検知器３１０Ａの各部に電力を供給する。また、電源部３２６Ａは、バリア３２２を介して、無線受信部２２８に電力を供給する。
【0171】
無線受信部２２８は、アンテナ３３２Ａにより上位装置３８０からＬＴＥ方式無線の周波数帯域を用いた無線通信で受信した信号を取得し、演算処理部３１２へ出力する。
【0172】
無線送信部３３０Ａは、演算処理部３１２から出力された信号を、アンテナ３３２Ａにより上位装置３８０へＬＴＥ方式無線の周波数帯域を用いた無線通信で送信する。
【0173】
周期記憶部３５４Ａは、検知器３１０による検知内容の種類毎に、監視周期又は検知周期を記憶している。
【0174】
なお、異常状態を検知する検知器のように、異常判定のために装置にセンサ情報（ライブ情報）の蓄積が必要な場合もある。この場合、図２０のようにＣＰＵの停止又は電源断に併せて当該マイコン内のＲＡＭ情報が削除されるため、ＲＯＭ内への書き込みプロセスが追加される（図２５）。
【0175】
＜バスラインの構成＞
本発明の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム３００では、各検知器３１０と制御器３７２間の信号（固有アドレス／環境情報／異常情報等）の授受を、特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信と、信号伝送線９０Ｂとによりおこなう。
本発明の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム３００では、各検知器３１０と制御器３７２間の信号（固有アドレス／環境情報／異常情報等）の授受を、特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信と、信号伝送線９０Ｂとによりおこなう。
【0176】
ここで信号伝送線９０Ｂを用いた伝送方式は、電源ライン上にマンチェスタ符号化した伝送信号を載せる、マンチェスタ符号化バス給電（Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ－ｃｏｄｅｄ Ｂｕｓ Ｐｏｗｅｒｅｄ：ＭＢＰ）を用いる。ＭＢＰでは、各検知器１０へ基本消費電流／電圧を供給するとともに、当該電流／電圧を変調させて、マンチェスタ符号のデジタル信号を形成する。例として、非伝送時に検知器３１０へ印加される電圧が３．０［Ｖ］の場合、伝送時は２．０Ｖまで電圧を降下させ、電圧変調（±０．５［Ｖ］）にてデジタル信号を形成する（図５）。電流を変調する場合も同様であり、通信用電流（例えば６［ｍＡ］）を供給し、当該検知器での電流変調（例えば±６［ｍＡ］）にてデジタル信号を形成する（図３）。上記変調については、検知器３１０から制御器３７２への伝送を電流変調にて、反対に制御器３７２から検知器３１０への伝送を電圧変調にて実施する等、使い分けても良い。
【0177】
更にデータ伝送は、最大でも３０ｋｂｐｓ程度の低い伝送速度で実施する。上記速度であれば、インピーダンス整合を考慮する必要がなく（伝送ラインの分岐による信号反射を考慮する必要が無く）、検知器３１０をツリー状に配置することもできる（図４）。なお、本ネットワークを往復するデータ伝送量は数１０ｂｉｔ程度であり、上記伝送速度でも充分に実用に足る仕様である。
【0178】
このように、２種類の異なる伝送方式にて信号伝送を冗長化することにより、本ネットワークの信頼性を向上させることができる。
【0179】
なお上記伝送手法は一例であり、例えばその他の手法として、２．０～３．０［Ｖ］の高周波電圧変調にて信号形成する伝送手法等も可能である。
【0180】
＜低消費電流＞
本発明の実施の形態においては、検知器３１０、３１０Ａの省電力制御や、省電力化された各種通信を用いる。これにより、各検知器３１０、３１０Ａだけでなく、無線親機３６８についても、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される本質安全防爆仕様を満たすことができ、本質安全防爆型検知システム３００全体が当該箇所へ設置される。
本発明の実施の形態においては、検知器３１０、３１０Ａの省電力制御や、省電力化された各種通信を用いる。これにより、各検知器３１０、３１０Ａだけでなく、無線親機３６８についても、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される本質安全防爆仕様を満たすことができ、本質安全防爆型検知システム３００全体が当該箇所へ設置される。
【0181】
ここで、以下に、１００台の検知器３１０を１本のケーブル部９０に接続した場合の、１日あたりに本質安全防爆型検知システム３００で要する全消費電流の計算例を示す。
【0182】
まず、計算条件は、以下の通りとする。
有線通信はLVDS（350mV、3.5mA、30kbps）であり、無線通信はLPWA（20ｍW、4.4kbps）である。検知器の動作消費電力は２V、0.5mAであり、検知器のスリープ時電力は2V、3.5[μA]である。検知器の通信容量は大凡100bitであり、接続台数は約１００台である。また、通信は１日８回（３時間に１回）であり、電池容量を５Ahとする。
有線通信はLVDS（350mV、3.5mA、30kbps）であり、無線通信はLPWA（20ｍW、4.4kbps）である。検知器の動作消費電力は２V、0.5mAであり、検知器のスリープ時電力は2V、3.5[μA]である。検知器の通信容量は大凡100bitであり、接続台数は約１００台である。また、通信は１日８回（３時間に１回）であり、電池容量を５Ahとする。
【0183】
電池容量については、電池電力量が５[Aｈ]×３[V]＝１５[Wｈ]である。
【0184】
１日あたり有線通信（LVDS）の消費電力量は、以下のように計算される。
１伝送に要する時間は、100［bit］÷30［kbps］＝3.33［ms］である。１００台全て往復通信を行うと、要する時間は、3.33［ms］×100台×２＝0.67［ｓ］である。なお、１回のポーリングを想定し「×２」をしている。
上記を１日８回実施すると、0.67［ｓ］×８［回］＝5.36［ｓ］≒5.5［ｓ］である。消費電力量は、5.0［ｓ］÷3600［ｓ/ｈ］×3.5［ｍA］×350［ｍA］×350［ｍV］＝1.9×10-6［Wｈ］である。
１伝送に要する時間は、100［bit］÷30［kbps］＝3.33［ms］である。１００台全て往復通信を行うと、要する時間は、3.33［ms］×100台×２＝0.67［ｓ］である。なお、１回のポーリングを想定し「×２」をしている。
上記を１日８回実施すると、0.67［ｓ］×８［回］＝5.36［ｓ］≒5.5［ｓ］である。消費電力量は、5.0［ｓ］÷3600［ｓ/ｈ］×3.5［ｍA］×350［ｍA］×350［ｍV］＝1.9×10-6［Wｈ］である。
【0185】
そして、１日当たりの検知器の消費電力量は以下のように計算される。
１台あたりの１日消費電力量は、動作時電力量＋待機時電力量＝［0.5［ｍA］×２［V］×９０ｓ/86400ｓ×8回）］＋［3.5［μA］×２［V］×24ｈ］＝8.33×10-6［Wｈ］＋1.68×10-4［Wｈ］＝1.77×１０-4［Wｈ］である。
従って、１００台あたりの１日消費電力量は、1.77×１０-4［Wｈ］×100≒1.8×１０-2［Wｈ］である。
１台あたりの１日消費電力量は、動作時電力量＋待機時電力量＝［0.5［ｍA］×２［V］×９０ｓ/86400ｓ×8回）］＋［3.5［μA］×２［V］×24ｈ］＝8.33×10-6［Wｈ］＋1.68×10-4［Wｈ］＝1.77×１０-4［Wｈ］である。
従って、１００台あたりの１日消費電力量は、1.77×１０-4［Wｈ］×100≒1.8×１０-2［Wｈ］である。
【0186】
１日あたりの無線通信（LPWA）の消費電流は以下のように計算される。
まず、伝送量は、100［bit］×100［台］＝10000［bit］である。伝送に要する時間は、10000［bit］÷4.4［kbps］×2.5＝4.5［ｓ］である。なお、１回のポーリングを想定し「×２」をしている。
上記を１日８回実施すると、4.5［ｓ］×８［回＝36［ｓ］である。消費電力量は、31.5［ｓ］÷3600［ｓ/ｈ］×２０「ｍW］＝2.0×10-4［Wｈ］である。
待機電力を考慮すると、2.0×10-4［Wｈ］×1.01＝2.02×10-4［Wh］である。つまり、常時、通信電力の1/100程度の待機電力が必要となる。
まず、伝送量は、100［bit］×100［台］＝10000［bit］である。伝送に要する時間は、10000［bit］÷4.4［kbps］×2.5＝4.5［ｓ］である。なお、１回のポーリングを想定し「×２」をしている。
上記を１日８回実施すると、4.5［ｓ］×８［回＝36［ｓ］である。消費電力量は、31.5［ｓ］÷3600［ｓ/ｈ］×２０「ｍW］＝2.0×10-4［Wｈ］である。
待機電力を考慮すると、2.0×10-4［Wｈ］×1.01＝2.02×10-4［Wh］である。つまり、常時、通信電力の1/100程度の待機電力が必要となる。
【0187】
１日あたり消費電力は、LVDS消費電流＋検知器消費電力＋LPWA消費電流＝1.9×10-6［Wｈ］＋1.8×10-2［Wｈ］＋2.02×10-4［Wｈ］＝18.2×10-3［Wｈ］となる。
【0188】
従って、上記の計算条件での動作時間は、15［Wh］÷（18.2×10-3［Wｈ］）÷365＝2.2年となる。
【0189】
上記の計算例において、各動作別（有線通信／検知器動作／検知器待機／無線通信）での消費電流を比較すると、検知器待機時の消費電流が支配的であり、当該電流を如何に低減できるかが、本質安全防爆型検知システム３００の動作年数となる。
【0190】
上記の計算例の通り、例えば待機電力が３．５［μＡ］の場合、市販の電池（フッ化黒煙リチウム電池、電池容量［５Ａｈ］、単２）を１本使用することで、約２年間、電池交換不要で本質安全防爆型検知システム３００を動作させることができる。一方、上記待機電力を４００［ｎＡ］まで低減させた場合（ルネサスエレクトロニクス ＲＥマイコンを使用し、ディープソフトウェアスタンバイモードにてクロックのみ動作させた場合）、同環境にて約１４年間、電池交換不要で本質安全防爆型検知システム３００を動作させることができる。
【0191】
上記本質安全防爆の仕様では、本質安全性を損なわない対処を施すことで電池の並列接続が認められており、電池２本を並列接続すれば、約２０年間、電池交換不要で本質安全防爆型検知システム３００を動作させることができる。
【0192】
＜本質安全防爆型検知システムの作用＞
次に、本発明の第３の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム３００の作用について説明する。
次に、本発明の第３の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム３００の作用について説明する。
【0193】
まず、本質安全防爆型検知システム３００に設置される検知器３１０に対しては、それぞれに個別のアドレスが付与される。これにより、検知器３１０と制御器３７２との間のデータ伝送では、アドレスと各種情報を併せた信号の授受がなされる。例として、ケーブル部９０上に１００台の検知器３１０が接続される場合、アドレス部は７ｂｉｔで表現され、その後ろに数ｂｉｔの環境情報が付け加えられる。
【0194】
また、各検知器３１０、３１０Ａに、各種のセンサ部３２０が接続されると共に、操作部３１６によって、検知内容の種類が設定される。
【0195】
また、制御器３７２においても、制御器３７２に設けられた操作部の操作を受け付けて、各検知器３１０による検知内容の種類を設定する。
【0196】
また、検知器３１０、３１０Ａによって、環境情報の監視又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う処理が、検知内容の種類に応じた監視周期又は検知周期毎に繰り返し実行される。
【0197】
具体的には、制御器３７２の周期管理部３５８は、複数台の検知器３１０の各々に対して、検知器３１０の検知内容の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、電源部３７３からの電力の供給を制御する。電力が供給された検知器３１０は、図２０に示すように、まず、演算処理部３１２を起動し（Ｓ４１）、受信した信号に含まれるアドレスを収納し（Ｓ４２）、センサ部３２０からのセンサ情報を取り込む（Ｓ４３）。センサ情報に基づいて、センサ部３２０の状態を点検すると共に、演算を行い（Ｓ４４）、検知内容の種類が、所定の異常の検知である場合には、演算値を、検知内容の種類に対して予め定められた閾値と比較して、当該所定の異常であるか否かを判定する（Ｓ４５）。そして、検知内容の種類に応じた、環境情報の監視結果、又は所定の異常が検知されたか否かの判定結果を、特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信と、ケーブル部９０とを介して、制御器３７２に対して送信する（Ｓ４６）。そして、演算処理部３１２を停止させる（Ｓ４７）。そして、制御器３７２の周期管理部３５８は、当該検知器３１０に対する電力の供給を停止させ、次の監視周期又は検知周期になると、再び、電源部３７３からの電力を当該検知器３１０に供給する。
【0198】
また、検知器３１０Ａでは、図２５に示すように、周期管理部３１６Ａが有するクロック発生部を用いて、検知内容の種類に応じて定められた監視周期又は検知周期に到達したと判断すると、電源部３２６Ａからの電力を供給して、演算処理部３１２を起動する（Ｓ５１、Ｓ５２）。そして、受信した信号に含まれるアドレスが、本アドレスと一致した場合、受信した信号に含まれるアドレスを収納する（Ｓ５３）。センサ部３２０からのセンサ情報を取り込み、センサ情報に基づいて、センサ部３２０の状態を点検すると共に、演算を行い、検知内容の種類が、所定の異常の検知である場合には、演算値を、検知内容の種類に対して予め定められた閾値と比較して、当該所定の異常であるか否かを判定する。そして、検知内容の種類に応じた、環境情報の監視結果、又は所定の異常が検知されたか否かの判定結果を、無線送信部３３０Ａにより、無線親機３６８に対して送信する（Ｓ５４）。そして、環境情報の監視結果、又は所定の異常が検知されたか否かの判定結果を、ＲＯＭに書き込み（Ｓ５５）、周期管理部３１６Ａが有するクロック発生部をリセットし、タイマ設定を行う（Ｓ５６）。そして、周期管理部３１６Ａは、電源部３２６Ａからの電力の供給を停止し、演算処理部３１２を停止させる（Ｓ５７）。そして、周期管理部３１６Ａは、クロック発生部を用いて、次の監視周期又は検知周期になったと判断すると、再び、電源部３２６Ａからの電力を供給して、演算処理部３１２を起動する。
【0199】
＜データの授受（ポーリング）＞
伝送の方法については、監視周期又は検知周期の制御方法によって異なる。例えば制御器３７２で周期制御をおこなう場合は、当該制御器３７２からのポーリング（問いかけ）にてデータ伝送をおこなう（図２６）。
伝送の方法については、監視周期又は検知周期の制御方法によって異なる。例えば制御器３７２で周期制御をおこなう場合は、当該制御器３７２からのポーリング（問いかけ）にてデータ伝送をおこなう（図２６）。
【0200】
具体的には、制御器３７２から各検知器３１０（各アドレス）に対して順に情報取得要求信号を出力し（Ｓ１８１）、指定された検知器３１０が当該情報（アドレス及び環境情報／異常なし／異常あり等）を出力する（Ｓ１８２）。これをアドレス順に各検知器３１０に対して実施し、１サイクルが完了した時点で収集した情報を上位装置３８０へ出力する。これを一定時間サイクルで繰り返す。
【0201】
なお本情報取得により、後述する断線箇所の特定が可能である。制御器３７２からの情報取得要求信号に対して返答がない検知器３１０の数やアドレスにより、断線箇所の特定が可能となる。
【0202】
上記のように、検知器３１０およびネットワークの機能を定期的に診断し上位装置３８０へ伝送することにより、本質安全防爆型検知システム３００の信頼性を向上できるだけでなく、メンテナンスコスト等を低減できる。
【0203】
＜データの授受（データ受信失敗時）＞
一方、検知器３１０Ａ単体ごとに周期制御をおこなう場合、各検知器３１０Ａから制御器３７２へ任意周期毎にデータを伝送する（図２７）。ただし本手法では各検知器３１０Ａが単独でデータ伝送をおこなうため、伝送データの混信や消失等のリスクが生じる。したがって、制御器３７２にてデータ受信を正常にできなかった場合、当該制御器３７２からのポーリングにてデータの再伝送を検知器３１０Ａへ指令する。
一方、検知器３１０Ａ単体ごとに周期制御をおこなう場合、各検知器３１０Ａから制御器３７２へ任意周期毎にデータを伝送する（図２７）。ただし本手法では各検知器３１０Ａが単独でデータ伝送をおこなうため、伝送データの混信や消失等のリスクが生じる。したがって、制御器３７２にてデータ受信を正常にできなかった場合、当該制御器３７２からのポーリングにてデータの再伝送を検知器３１０Ａへ指令する。
【0204】
具体的には、図２８に示すように、制御器３７２側で複数台の検知器３１０から出力があったと判定された場合、全ての検知器３１０に対して順にアドレスおよび情報取得要求信号を出力し（Ｓ２０１）、指定された各検知器３１０が当該情報（アドレス及び監視情報／異常なし／異常あり等）を出力する（Ｓ２０２）。これをアドレス順に各検知器３１０に対して実施し、当該情報を上位装置３８０へ出力する。
【0205】
なお、本情報取得要求信号を全ての検知器３１０Ａへ伝送する必要はなく、重要度の高いものや、各検知器３１０Ａの周期を基に衝突しやすいと判断したものに対してのみ実施してもよい。例えば、図２８では、制御器３７２から検知器３１０（１）、３１０（３）、３１０（４）に対してポーリングを実施している。
【0206】
＜断線／短絡対策＞
ケーブル部９０において断線又は短絡時が発生した場合、任意の検知器３１０で監視不可状態（電源供給がなされない状態、信号伝送がなされない状態等）が発生する可能性がある（上記図１３と同様）。本質安全防爆型検知システム３００では、以下の手法にて断線及び短絡の監視を行い、上位装置３８０へ断線／短絡警報を出力する。
ケーブル部９０において断線又は短絡時が発生した場合、任意の検知器３１０で監視不可状態（電源供給がなされない状態、信号伝送がなされない状態等）が発生する可能性がある（上記図１３と同様）。本質安全防爆型検知システム３００では、以下の手法にて断線及び短絡の監視を行い、上位装置３８０へ断線／短絡警報を出力する。
【0207】
（断線監視）
本質安全防爆型検知システム３００では、上述したように、検知器３１０の情報取得要求が一定周期でなされる。従って、制御器３７２からの情報取得要求信号に対して応答がない場合、断線の発生を疑う。ここで、検知器３１０に対しては固有のアドレスが付与されるため、上記図１３（Ａ）と同様に、ケーブル部９０上で断線が発生した場合や、上記図１３（Ｂ）と同様に、ケーブル部９０の支線上で断線が発生した場合には、１サイクルの情報取得要求を経て応答がないアドレスを基に、制御器３７２にて断線箇所の特定が可能である。
本質安全防爆型検知システム３００では、上述したように、検知器３１０の情報取得要求が一定周期でなされる。従って、制御器３７２からの情報取得要求信号に対して応答がない場合、断線の発生を疑う。ここで、検知器３１０に対しては固有のアドレスが付与されるため、上記図１３（Ａ）と同様に、ケーブル部９０上で断線が発生した場合や、上記図１３（Ｂ）と同様に、ケーブル部９０の支線上で断線が発生した場合には、１サイクルの情報取得要求を経て応答がないアドレスを基に、制御器３７２にて断線箇所の特定が可能である。
【0208】
（短絡監視）
本質安全防爆型検知システム３００では、上記図１３（Ｃ）と同様に、ケーブル部９０上で短絡が発生した場合や、上記図１３（Ｄ）と同様に、ケーブル部９０の支線上で短絡が発生した場合には、短絡箇所の特定は行えないものの、制御器３７２ないし電源部３７３にて短絡電流を監視することで、短絡を検知することが可能である。
本質安全防爆型検知システム３００では、上記図１３（Ｃ）と同様に、ケーブル部９０上で短絡が発生した場合や、上記図１３（Ｄ）と同様に、ケーブル部９０の支線上で短絡が発生した場合には、短絡箇所の特定は行えないものの、制御器３７２ないし電源部３７３にて短絡電流を監視することで、短絡を検知することが可能である。
【0209】
以上説明したように、第３の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム３００によれば、複数台の検知器３１０の各々に対して、検知器３１０において監視する環境情報又は検知する異常の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、電源部３７３からの電力の供給を制御することにより、長期間、電池交換不要で本質安全防爆型検知システム３００を動作させることができ、電源部の管理コストを低減することができる。
【0210】
また、自身の周期管理を行う検知器３１０Ａによれば、監視する環境情報又は検知する異常の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、電源部からの電力の供給を制御することにより、長期間、電池交換不要で本質安全防爆型検知システム３００を動作させることができ、電源部の管理コストを低減することができる。
【0211】
また、検知器及び無線親機の各々は、特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信と、ケーブル部とを用いてデジタル信号の授受を行うことにより、簡易な構成で、信頼性の高い本質安全防爆型検知システムを提供することができる。
【0212】
また、ケーブル部により、検知器で検知した火災又は異常温度を、ケーブル部の不具合（断線や短絡）が発生した場合でも確実に上位装置へ伝送させ、安全度水準の高い本質安全防爆型検知システムを実現できる。
【0213】
また、最も技術要求の厳しい危険箇所（ＺＯＮＥ０）での火災／異常温度監視環境を、低コストで実現できる。
【0214】
また、危険箇所に複数台設置された検知器は、一本のケーブル部にＴ分岐で接続されており、非危険箇所に設けられた無線親機を介して上位装置と半二重通信を行う。具体的には、検知器から無線親機へ伝送される信号（固有アドレス／火災信号／異常温度信号／状態情報等）は、マンチェスタ符号化バス給電による電流信号と、特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信の信号の２種類の信号として、冗長化されて伝えられる。また、無線親機から検知器へ伝送される信号（アドレス／状態確認信号等）は、検知器へ印加する電圧の変調によって生成される電圧伝送と、特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信との２種類の信号として、冗長化されて伝えられる。これにより、火災信号又は異常温度を確実に上位装置へ伝達することができる。
【0215】
また、上記電圧変調による電圧伝送を用いることにより、危険箇所へ供給される電流を抑えることが可能であり、危険箇所へ設置される検知器の数を増やすことができる。
【0216】
また、ケーブル部の信号伝送を数１０ｋｂｐｓ程度の低い伝送速度で実施することで、ツリー分岐も可能なネットワークとすることができる。
【0217】
また、信号送受信器からのポーリングにより、検知器およびネットワークの機能を定期的に診断し上位装置へ伝送することにより、本質安全防爆型検知システムの信頼性を向上させ、かつメンテナンスコスト等を低減する。
【0218】
また、複数台の検知器から火災信号等が同時出力された場合に、信号送受信器からのポーリングを行うことで火災信号の通信失敗を防ぎ、データの授受に対する信頼性を向上させる。
【0219】
［第４の実施の形態］
＜システム構成＞
以下、本発明の第４の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムについて説明する。なお、第３の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
＜システム構成＞
以下、本発明の第４の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムについて説明する。なお、第３の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【0220】
上記図１４と同様に、本発明の第４の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム４００は、複数台の検知器３１０と、無線親機３６８Ａ、３６８Ｂと、上位装置３８０とを備えている。無線親機３６８Ａは、バリア３７０Ａ、制御器３７２Ａ、電源部３７３Ａ、及び送受信器３７４Ａを備えている。無線親機３６８Ｂは、バリア３７０Ｂ、制御器３７２Ｂ、電源部３７３Ｂ、及び送受信器３７４Ｂを備えている。
【0221】
制御器３７２Ａと、複数台の検知器３１０とはケーブル部４９０Ａで接続され、制御器３７２Ｂと、複数台の検知器３１０とはケーブル部４９０Ｂで接続されている。
【0222】
このように、本実施の形態では、ケーブル部４９０Ａ及び無線親機３６８Ａを含む第１中位構成と、ケーブル部４９０Ｂ及び無線親機３６８Ｂを含む第２中位構成と、が設けられている。これに合わせて、各検知器３１０は、入出力部３１４を２つ備え、一方の入出力部３１４は、第１中位構成と接続され、ケーブル部４９０Ａを介して、演算処理部３１２による監視結果又は判定結果をデジタル信号として制御器３７２Ａへ出力するとともに、特定小電力無線モジュール３２７により演算処理部３１２によって炎を検知したことをデジタル信号として制御器３７２Ａへ送信し、制御器３７２Ａとデジタル信号を授受する。また、他方の入出力部３１４は、第２中位構成と接続され、ケーブル部４９０Ｂを介して、演算処理部３１２による監視結果又は判定結果をデジタル信号として制御器３７２Ｂへ出力するとともに、特定小電力無線モジュール３２７により演算処理部３１２によって炎を検知したことをデジタル信号として制御器３７２Ｂへ送信し、制御器３７２Ｂとデジタル信号を授受する。
【0223】
ケーブル部４９０Ａ、４９０Ｂは、上記第１の実施の形態のケーブル部３９０と同様に、信号伝送線３９０Ａ、及び信号伝送線３９０Ｂを備えている。
【0224】
本質安全防爆型検知システム４００では、ケーブル部４９０Ａ、４９０Ｂから電源部３７３Ａ、３７３Ｂまでのラインを２重化する。このように、ネットワーク二重化を行うことで、断線又は短絡時に監視不可となる状態を回避できる（上記図１５と同様）。具体的には、第３の実施の形態と同様の手法で一方のネットワークでの断線／短絡を制御器３７２Ａ又は３７２Ｂにて検知した場合、上位装置３８０へ短絡警報を出力すると共に、伝送ラインを自動的にもう一方のネットワークへ切替える。これにより、断線又は短絡による火災／異常温度監視不可となる状態を回避でき、信頼性の高い火災監視環境を構築できる。
【0225】
なお、検知器３１０に対しては固有のアドレスが付与されるため、上記図１５（Ａ）と同様に、ケーブル部４９０Ｂ上で断線が発生した場合や、上記図１５（Ｂ）と同様に、ケーブル部４９０Ｂの支線上で断線が発生した場合には、１サイクルの情報取得を経て応答がないアドレスを基に、制御器３７２Ｂにて断線箇所の特定が可能である。また、上記図１５（Ｃ）と同様に、ケーブル部４９０Ｂ上で短絡が発生した場合や、上記図１５（Ｄ）と同様に、ケーブル部４９０Ｂの支線上で短絡が発生した場合には、短絡箇所の特定は行えないものの、制御器３７２Ｂないし電源部３７３Ｂにて短絡電流を監視することで、短絡を検知することが可能である。
【0226】
以上説明したように、第４の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムによれば、検知器と無線親機との間の通信を２重化することにより更なる冗長化が図れ、火災又は異常温度監視のための、信頼性の高いネットワークを低コストで実現する。この場合、信号伝送という点では４重系統となる。二重化により、断線や短絡が発生した場合でも、火災又は異常温度の監視環境を継続できる。なお実際の運用においては、ケーブル接続用コネクタを２個設けた検知器を標準品とし、顧客の要求する安全度水準（ＳＩＬ）やコストに応じて二重化の有無を選択可能とすることも可能である。
【0227】
＜変形例＞
なお、本発明は、上述した第３、第４の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
なお、本発明は、上述した第３、第４の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【0228】
例えば、検知器において、検知内容の種類毎に検知部を設けておく場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、はじめから検知器における検知内容の種類が分かっている場合には、当該検知内容の種類に対応した検知部のみを備えるように検知器を構成してもよい。
【0229】
また、検知器３１０、３１０Ａによる検知内容の種類を、操作部の操作により設定する場合を例に説明したが、検知器３１０、３１０Ａが、接続されたセンサ部による監視内容の種類、検知内容の種類を自動で認識するようにしてもよい。
【0230】
また、ケーブル部の伝送方式として、ＭＢＰを用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、電圧変調によるマンチェスタ符号や、イーサネット（登録商標）を使用してもよい。第１の伝送方式として、イーサネット（登録商標）を使用する場合には、ＰｏＥ（Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）という技術で通信線にて給電が可能である。
【0231】
検知器３１０、３１０Ａは、環境情報として、湿度、圧力、振動、衝撃、ガス濃度、音、超音波、又は回転を監視するようにしてもよい。また、検知器３１０、３１０Ａは、所定の異常として、湿度、圧力、振動、音、超音波、又は回転に関する異常を検知したか否かを判定するようにしてもよい。
【0232】
また、検知器が、超音波を監視したり、超音波に関する異常を検知したか否かを判定する場合には、上記図１６に示す検知器１０Ａと同様に、センサ部２０Ａと接続するための接続端子１８Ａと、バリア６９Ａ、７０Ａと、超音波パルス発生部２２Ａと、超音波エコー信号受信部２４Ａと、切替スイッチ２６Ａと、外部電源部２８Ａを接続するための電源接続端子７３Ａと、を備えればよい。また、外部電源部２８Ａは、熱電発電モジュールであり、熱電素子による温度差発電を行い、検知器に給電する。センサ部２０Ａは、複数の超音波振動子２０Ｂを備え、プラント配管ＰＨの表面に、超音波振動子２０Ｂが取り付けられる。また、プラント配管ＰＨの表面に、外部電源部２８Ａの熱電素子２８Ｂが取り付けられる。エコー信号解析部４４Ａは、超音波振動子２０Ｂから受信した超音波エコー信号を解析して、当該超音波振動子２０Ｂが配置された箇所におけるプラント配管ＰＨの減肉状態の判定を行う。
【0233】
［第５の実施の形態］
＜本発明の実施の形態の概要＞
本発明の実施の形態は、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される危険箇所にて、検知器により、環境情報の監視（温度、振動、圧力、ガス濃度、音、超音波、衝撃、回転速度等）、ならびに各種異常状態の検知（火災、温度異常、危険物の漏洩、ガス漏れ等）をおこない、同危険箇所にて当該信号を上位へ無線伝送する本質安全防爆型検知システムに係るものである。
＜本発明の実施の形態の概要＞
本発明の実施の形態は、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される危険箇所にて、検知器により、環境情報の監視（温度、振動、圧力、ガス濃度、音、超音波、衝撃、回転速度等）、ならびに各種異常状態の検知（火災、温度異常、危険物の漏洩、ガス漏れ等）をおこない、同危険箇所にて当該信号を上位へ無線伝送する本質安全防爆型検知システムに係るものである。
【0234】
本システムは、以下に列挙される性質を有する。
【0235】
（１）１つのグループに複数個（数個から１００個程度）の検知器が含まれ、それぞれが無線通信により、環境情報／異常状態を上位へ伝送する。
【0236】
（２）各種センサ部の仕様を、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される本質安全防爆仕様の検定対象外とすることにより、低コストで、センサ部を含めた系全体が危険箇所に設置される。
【0237】
（３）検知器の動作を、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される本質安全防爆仕様を満たす極低消費電流（μＡオーダー）で実行することにより、電池寿命を伸ばし、電池交換に係るランニングコストも低減させる。
【0238】
＜システム構成＞
以下、本発明の第５の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムについて説明する。
以下、本発明の第５の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システムについて説明する。
【0239】
図２９に示すように、本発明の第５の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム５００は、複数台の検知器５１０と、複数の無線親機５７６と、上位無線送受信器５７８と、上位装置５８０とを備えている。また、複数台の検知器５１０からなる検知器群５８８が、複数設けられている。
【0240】
上位装置５８０は、ホストコンピュータ５８２と、ＤＣＳ／ＰＬＣ５８４と、リレー盤５８６との何れか一つ又は複数を備えている。上位装置５８０は、上位無線送受信器５７８に接続されており、上位無線送受信器５７８は、ＬＴＥ方式無線の通信で、無線親機５７６と接続され、無線親機５７６は、特定小電力無線の通信で、特定小電力無線モジュール５７３と接続されている。検知器５１０は、危険箇所に設置され、無線親機５７６と、上位無線送受信器５７８と、上位装置５８０とは、非危険箇所に設置されている。なお、無線親機５７６は、危険箇所に設置されてもよい。
【0241】
また、検知器群５８８から無線親機５７６に集められた情報は、最終的に、上記と異なる検知器群５８８に無線接続される複数の無線親機５７６にて集められた情報と併せて上位無線送受信器５７８へ伝送され、イーサネット等を経由してホストコンピュータ５８２やクラウド上へ集約される。なお、特定小電力無線モジュール５７３が、無線親機５７６を介さずに上位無線送受信器５７８と直接データの授受をおこなってもよい。
【0242】
なお、検知器群５８８には様々な検知器５１０が複数個（数個～１００個程度）含まれており、検知する内容の種類に応じて、環境情報（温度、振動、圧力、ガス濃度、音、超音波、衝撃、回転速度、液面高さ等）、ならびに各種異常状態（火災、温度異常、危険物の漏洩、ガス漏れ等）を上位装置５８０へ伝送する。
【0243】
検知器５１０は、特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信により、信号（固有アドレス／火災信号／異常温度信号／状態情報等）を無線親機５７６へ伝送する。
【0244】
無線親機５７６は、特定小電力無線モジュール５６２と、制御器５６４と、ＬＴＥ無線モジュール５６６とを備えている。特定小電力無線モジュール５６２は、特定小電力無線モジュール５７３との無線通信を行う。制御器５６４は、検知器５１０と上位装置５８０との間におけるデジタル信号の授受の中継を行う。ＬＴＥ無線モジュール５６６は、上位無線送受信器５７８との無線通信を行う。
【0245】
＜検知器の構成＞
各検知器５１０には、消費電力を制御する機能を有するＣＰＵである演算処理部５１２と、操作部５１６と、センサ部５２０と接続するための接続端子５１８と、カウンタ部５２４と、バリア５６８、５７０と、アンテナ５７１と、外部電源を接続するための電源接続端子５７２と、特定小電力無線モジュール５７３と、電源部５７４と、が含まれる（図３０参照）。
各検知器５１０には、消費電力を制御する機能を有するＣＰＵである演算処理部５１２と、操作部５１６と、センサ部５２０と接続するための接続端子５１８と、カウンタ部５２４と、バリア５６８、５７０と、アンテナ５７１と、外部電源を接続するための電源接続端子５７２と、特定小電力無線モジュール５７３と、電源部５７４と、が含まれる（図３０参照）。
【0246】
各検知器５１０は、大半をスリープモード又はＣＰＵ停止、電源断状態で過ごし、環境情報の取得時にのみランニングモード（消費電流：数μＡ～数１００μＡ）へ移行する。また、上記環境情報の取得サイクルは検知器５１０によって異なるものの、ランニングモードとなるのは１回あたり約６０～９０［ｓ］程度であり、１日の大半を待機モードにて過ごす。また、各検知器５１０は上記の周期ごとに検知器５１０自体の診断をおこない、取得情報と共に機能情報（診断情報）を上位装置５８０へ送信するようにしてもよい。なお、上記消費電力を制御する機能を有するＣＰＵとしてルネサスエレクトロニクス株式会社製のＲＥマイコン（ＳＯＴＢ）がある。
【0247】
操作部５１６は、センサ部５２０の種類や、検知器５１０による検知内容の種類の設定を受け付ける。
【0248】
カウンタ部５２４は、クロック発生部、リアルタイムクロック、又はカウンタを有し、検知内容の種類に応じて定められた監視周期又は検知周期の間隔で、電源部５７４又は外部電源からの電源を供給し、演算処理部５１２を起動して上位装置５８０へ各種情報を伝送させ、その後、電源の供給を停止し、演算処理部５１２を停止させる。検知器５１０の待機時は、カウンタ部５２４のクロック発生部、リアルタイムクロック、又はカウンタのみが動作する。
【0249】
バリア５６８、５７０は、演算処理部５１２へ供給されるエネルギーを制限し、断線又は短絡時に生じる過電圧や過電流を、着火に至る火花が発生しないレベルに抑える役割を担う。
【0250】
特定小電力無線モジュール５７３は、アンテナ５７１により特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信で無線親機５７６との間におけるデジタル信号の送受信を行う。また、特定小電力無線モジュール５７３は、無線親機５７６から無線通信で受信した信号を取得し、演算処理部５１２へ出力する。
【0251】
電源部５７４は、バリア５７０及びカウンタ部５２４を介して、検知器５１０の各部に電力を供給する。また、電源部５７４は、バリア５７０を介して、特定小電力無線モジュール５７３に電力を供給する。外部電源としては、発電モジュールを用いる。例えば、上記図１６に示す外部電源部２８Ａと同様に、熱電発電モジュールであり、熱電素子による温度差発電を行い、検知器５１０に給電する。なお、外部電源は、熱電発電以外の発電モジュールであってもよく、例えば、太陽電池であってもよい。また、プラント配管を対象とする場合には、上記図１７と同様に、外部電源の熱電素子を、プラント配管の表面に取り付けてもよい。
【0252】
なお、異常状態を検知する検知器のように、異常判定のために装置にセンサ情報（ライブ情報）の蓄積が必要な場合もある。この場合、ＣＰＵの停止又は電源断に合わせて当該マイコン内のＲＡＭ情報が削除されるため、ＳＲＡＭ５７７への書き込みプロセスが行われる。
【0253】
＜検知器の接続端子の構成＞
図３１に示すように、接続端子５１８は、電源供給用端子５１８１、ＧＮＤ接続用端子５１８２、第１センサ入力用端子５１８３、第２センサ入力用端子５１８４、第１出力信号用端子５１８５、第２出力信号用端子５１８６、アナログ入力用端子５１８７、及びチップセレクト用端子５１８８を備えている。
図３１に示すように、接続端子５１８は、電源供給用端子５１８１、ＧＮＤ接続用端子５１８２、第１センサ入力用端子５１８３、第２センサ入力用端子５１８４、第１出力信号用端子５１８５、第２出力信号用端子５１８６、アナログ入力用端子５１８７、及びチップセレクト用端子５１８８を備えている。
【0254】
センサ部５２０の種類に応じて、電源供給用端子５１８１、ＧＮＤ接続用端子５１８２、第１センサ入力用端子５１８３、第２センサ入力用端子５１８４、第１出力信号用端子５１８５、第２出力信号用端子５１８６、アナログ入力用端子５１８７、及びチップセレクト用端子５１８８のうちの一部又は全部が、センサ部５２０と接続される。なお、接続端子５１８の各端子は、センサ部５２０と直接接続されてもよいし、伝送ケーブル等を介してセンサ部５２０と接続されてもよい。
【0255】
また、電源供給用端子５１８１及びＧＮＤ接続用端子５１８２は、後述する電源制御部５３８と接続される。また、第１センサ入力用端子５１８３、第２センサ入力用端子５１８４、第１出力信号用端子５１８５、第２出力信号用端子５１８６、アナログ入力用端子５１８７、及びチップセレクト用端子５１８８は、後述する信号取得部５２６と接続される。
【0256】
＜検知器の演算処理部の構成＞
検知器５１０の演算処理部５１２は、ＣＰＵで構成されている。演算処理部５１２を、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図３２に示すように、演算処理部５１２は、信号取得部５２６、検知部群５２８、入出力データ管理部５３０、周期管理部５３２、受信信号管理部５３４、送信信号管理部５３６、及び電源制御部５３８を備えている。
検知器５１０の演算処理部５１２は、ＣＰＵで構成されている。演算処理部５１２を、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図３２に示すように、演算処理部５１２は、信号取得部５２６、検知部群５２８、入出力データ管理部５３０、周期管理部５３２、受信信号管理部５３４、送信信号管理部５３６、及び電源制御部５３８を備えている。
【0257】
信号取得部５２６は、接続端子５１８及びバリア５６８を介してセンサ部５２０からの信号を取得する。
【0258】
信号取得部５２６は、赤外線信号取得部５２６Ａ、加速度信号取得部５２６Ｂ、抵抗値信号取得部５２６Ｃ、温度信号取得部５２６Ｄ、湿度信号取得部５２６Ｅ、ガス信号取得部５２６Ｆ、圧力信号取得部５２６Ｇ、及び超音波信号取得部５２６Ｈを備えている。
【0259】
赤外線信号取得部５２６Ａは、接続されたセンサ部５２０が、各々波長域が異なる赤外線を検出する複数の検出素子である場合に、複数の検出素子から、検出した赤外線の強度を表すセンサ情報を取得する。
【0260】
加速度信号取得部５２６Ｂは、接続されたセンサ部５２０が、加速度センサである場合に、加速度を表すセンサ情報を取得する。
【0261】
抵抗値信号取得部５２６Ｃは、接続されたセンサ部５２０が、漏れた液体に触れることにより抵抗値が変化する漏液センサである場合に、抵抗値を表すセンサ情報を取得する。
【0262】
温度信号取得部５２６Ｄは、接続されたセンサ部５２０が、温度センサ（例えば、熱電対）である場合に、温度を表すセンサ情報を取得する。
【0263】
湿度信号取得部５２６Ｅは、接続されたセンサ部５２０が、湿度センサである場合に、湿度を表すセンサ情報を取得する。
【0264】
ガス信号取得部５２６Ｆは、接続されたセンサ部５２０が、ガスセンサである場合に、特定ガスの濃度を表すセンサ情報を取得する。
【0265】
圧力信号取得部５２６Ｇは、接続されたセンサ部５２０が、圧力センサである場合に、圧力を表すセンサ情報を取得する。
【0266】
超音波信号取得部５２６Ｈは、接続されたセンサ部５２０が、超音波センサである場合に、受信した超音波を表すセンサ情報を取得する。この場合には、センサ部５２０として、上記図１６に示すセンサ部２０Ａと同様のものを用いればよい。
【0267】
検知部群５２８は、炎温度用検知部５２８Ａ、振動衝撃用検知部５２８Ｂ、液漏れ用検知部５２８Ｃ、温度用検知部５２８Ｄ、湿度用検知部５２８Ｅ、ガス漏れ用検知部５２８Ｆ、圧力用検知部５２８Ｇ、及び超音波用検知部５２８Ｈを備えている。
【0268】
炎温度用検知部５２８Ａは、赤外線信号取得部５２６Ａによって取得されたセンサ情報に基づいて、温度を監視する。例えば、各々波長域が異なる赤外線を検出する２つの検出素子の信号量を結んで得られる直線の傾きを求め、求められた傾きから、当該傾きと温度との関係を用いて、温度を監視する。そして、炎温度用検知部５２８Ａは、監視された温度が閾値以上である場合に、異常温度を検知したと判定する。あるいは、炎温度用検知部５２８Ａは、赤外線信号取得部５２６Ａによって取得されたセンサ情報に基づいて、炎を検知したか否かを判定する。なお、判定方法については特許文献（国際公開第２０１８／１９８５０４号）に記載の手法と同様であるため、説明を省略する。
【0269】
振動衝撃用検知部５２８Ｂは、加速度信号取得部５２６Ｂによって取得されたセンサ情報に基づいて、加速度を監視する。そして、振動衝撃用検知部５２８Ｂは、監視された加速度が閾値以上である場合に、衝撃を検知したと判定する。
【0270】
液漏れ用検知部５２８Ｃは、抵抗値信号取得部５２６Ｃによって取得されたセンサ情報に基づいて、抵抗値の変化を監視する。そして、液漏れ用検知部５２８Ｃは、抵抗値が閾値以下である場合に、液漏れを検知したと判定する。
【0271】
温度用検知部５２８Ｄは、温度信号取得部５２６Ｄによって取得されたセンサ情報に基づいて、温度を監視する。そして、温度用検知部５２８Ｄは、監視された温度が閾値以上である場合に、異常温度を検知したと判定する。
【0272】
湿度用検知部５２８Ｅは、湿度信号取得部５２６Ｅによって取得されたセンサ情報に基づいて、湿度を監視する。そして、湿度用検知部５２８Ｅは、監視された湿度が閾値以上である場合に、異常湿度を検知したと判定する。
【0273】
ガス漏れ用検知部５２８Ｆは、ガス信号取得部５２６Ｆによって取得されたセンサ情報に基づいて、特定のガスの濃度を監視する。そして、ガス漏れ用検知部５２８Ｆは、監視されたガス濃度が閾値以上である場合に、ガス漏れを検知したと判定する。
【0274】
圧力用検知部５２８Ｇは、圧力信号取得部５２６Ｇによって取得されたセンサ情報に基づいて、圧力を監視する。そして、圧力用検知部５２８Ｇは、監視された圧力が閾値以上である場合に、異常圧力を検知したと判定する。
【0275】
超音波用検知部５２８Ｈは、超音波信号取得部５２６Ｈによって取得されたセンサ情報に基づいて、超音波が受信した超音波に関する情報を監視する。この場合には、超音波用検知部５２８Ｈは、上記図１６に示す検知器１０Ａの超音波パルス発生部２２Ａと、超音波エコー信号受信部２４Ａと、切替スイッチ２６Ａと、パルス制御部４０Ａと、エコー信号解析部４４Ａと、切替制御部４６Ａとを備えていればよい。
【0276】
入出力データ管理部５３０は、操作部５１６の操作に応じて、センサ部５２０の種類の設定を受け付けて、赤外線信号取得部５２６Ａ、加速度信号取得部５２６Ｂ、抵抗値信号取得部５２６Ｃ、温度信号取得部５２６Ｄ、湿度信号取得部５２６Ｅ、ガス信号取得部５２６Ｆ、圧力信号取得部５２６Ｇ、及び超音波信号取得部５２６Ｈの何れかを、作動対象として設定する。
【0277】
また、入出力データ管理部５３０は、操作部５１６の操作に応じて、検知器５１０による検知内容の種類の設定を受け付けて、炎温度用検知部５２８Ａ、振動衝撃用検知部５２８Ｂ、液漏れ用検知部５２８Ｃ、温度用検知部５２８Ｄ、湿度用検知部５２８Ｅ、ガス漏れ用検知部５２８Ｆ、圧力用検知部５２８Ｇ、及び超音波用検知部５２８Ｈの何れかを、作動対象として設定する。
【0278】
入出力データ管理部５３０は、炎温度用検知部５２８Ａ、振動衝撃用検知部５２８Ｂ、液漏れ用検知部５２８Ｃ、温度用検知部５２８Ｄ、湿度用検知部５２８Ｅ、ガス漏れ用検知部５２８Ｆ、圧力用検知部５２８Ｇ、及び超音波用検知部５２８Ｈの各々で用いられる、閾値を記憶する閾値記憶部（図示省略）を有している。
【0279】
また、入出力データ管理部５３０は、操作部５１６の操作に応じて、炎温度用検知部５２８Ａ、振動衝撃用検知部５２８Ｂ、液漏れ用検知部５２８Ｃ、温度用検知部５２８Ｄ、湿度用検知部５２８Ｅ、ガス漏れ用検知部５２８Ｆ、及び圧力用検知部５２８Ｇの何れかでの異常検知が設定された場合、該当する閾値のデータを出力する。
【0280】
周期管理部５３２は、検知器５１０による検知内容の種類毎に、監視周期又は検知周期とセンサ周期とを記憶する周期記憶部（図示省略）を有し、操作部５１６の操作に応じて、該当する検知内容の種類に応じた監視周期又は検知周期と、該当するセンサ部５２０の種類に応じたセンサ周期とを、電源制御部５３８及び検知部群５２８に出力する。
【0281】
ここで、検知内容の種類毎の監視周期又は検知周期の一例を、以下に列挙する。下記の通り、収集する情報によってはプレアラームの判定にて検知器の種類に応じた検知周期を短くしたり、反対に長期間正常状態が継続する場合は、更に長い検知周期へ移行できるようにする等の対応をおこなう。例えば、図３３のように、各検知器５１０が、検知内容の種類に応じた監視周期又は検知周期で動作する。
【0282】
検知内容の種類が、炎検知である場合には、高速検出型では、検知周期が５０ｍｓである。この場合、３ｓで炎の判定を行い、３０ｓで復旧する。標準型では、検知周期が５００ｍｓである。この場合、１～２周期連続で炎が検知された場合にプレアラームへ移行し、その後、上記高速検出型と同じ検知周期に移行する。
【0283】
また、検知器５１０が、炎の位置も検出する場合には、上記の炎判定の後、１０ｓで位置判定を行う。
【0284】
また、検知内容の種類が炎用異常検知の場合で、異常温度検知（高温度型）であり、２００～４８０℃の範囲の温度を監視する場合には、検知周期が６０ｓである。監視された温度が設定値以上の場合、高温物体であると判断し、１～２周期連続で高温物体であると判断されるとプレアラームへ移行し、例えば１０ｍｉｎ連続で高温物体であると判断されると、異常温度であると判定する。
【0285】
検知内容の種類が炎用異常検知の場合で、異常温度検知（低温度型）であり、８０～２００℃の範囲の温度を監視する場合には、検知周期が１ｈである。監視された温度が設定値以上の場合、異常温度物体であると判断し、１～２周期連続で異常温度物体であると判断されるとプレアラームへ移行し、例えば３ｈ連続で異常温度物体であると判断されると、異常温度であると判定する。
【0286】
また、検知内容の種類が温度用検知の場合で、温度監視（高温度型）であり、２００～４８０℃の範囲の温度を監視する場合には、監視周期が６０ｓである。また、検知内容の種類が、温度監視（低温度型）であり、８０～２００℃の範囲の温度を監視する場合には、監視周期が１ｈである。
【0287】
また、検知内容の種類が、ガス漏れ検知である場合には、炎の高速検出型と同様に、検知周期が５０ｍｓであるか、標準型と同様に、検知周期が５００ｍｓである。
【0288】
また、検知内容の種類が、液漏れ検知である場合には、検知周期が１ｈである。監視された抵抗値が５ｈ連続して閾値以下の場合、プレアラームへ移行し、１０ｈ～２４ｈ連続で監視された抵抗値が閾値以下であると判断されると、液漏れを検知したと判定する。
【0289】
また、検知内容の種類が、振動衝撃検知である場合には、検知周期が１ｍｓである。監視された加速度が５ｍｓ連続して閾値以上の場合、プレアラームへ移行し、１０ｍｓ～２４ｍｓ連続で監視された加速度が閾値以上であると判断されると、振動衝撃を検知したと判定する。
【0290】
電源制御部５３８は、検知器５１０の検知内容の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、電源部５７４又は外部電源からの電力の供給を制御する。また、電源制御部５３８は、センサ部５２０の種類に対して予め定められたセンサ周期に応じて、センサ部５２０への電源部５７４又は外部電源からの電力の供給を制御する。
【0291】
送信信号管理部５３６は、検知部群２８による検知内容をデジタル信号として無線送信部５７３Ｂへ出力する。
【0292】
受信信号管理部５３４は、上位装置５８０から送信されたデジタル信号の授受を行う。
【0293】
無線受信部５７３Ａは、アンテナ５７１により無線親機５７６から特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信で受信した信号を取得し、演算処理部５１２へ出力する。
【0294】
無線送信部５７３Ｂは、演算処理部５１２から出力された信号を、アンテナ５７１により無線親機５７６へ特定小電力無線の周波数帯域を用いた無線通信で送信する。
【0295】
＜特定小電力無線モジュールの構成＞
本実施の形態においては、特定小電力無線モジュール５６２が、検知器５１０と無線親機５７６間の信号（固有アドレス／環境情報／異常情報等）の授受を、無線伝送にておこなう。
本実施の形態においては、特定小電力無線モジュール５６２が、検知器５１０と無線親機５７６間の信号（固有アドレス／環境情報／異常情報等）の授受を、無線伝送にておこなう。
【0296】
伝送手法としては、特定小電力無線であるＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）を使用する。ＬＰＷＡは、数ｋｍ～１０ｋｍ程度の近距離を極低消費電流（２０ｍＡ程度）で無線伝送する通信手法の総称であり、主にサブＧＨｚ帯を使用する。
【0297】
＜低消費電流＞
本発明の実施の形態においては、検知器５１０の省電力制御や、省電力化された各種通信を用いる。これにより、各検知器５１０が、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される本質安全防爆仕様を満たすことができ、本質安全防爆型検知システム５００全体が当該箇所へ設置される。
本発明の実施の形態においては、検知器５１０の省電力制御や、省電力化された各種通信を用いる。これにより、各検知器５１０が、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される本質安全防爆仕様を満たすことができ、本質安全防爆型検知システム５００全体が当該箇所へ設置される。
【0298】
センサ部５２０として検知器５１０に接続される各種センサの電気的な仕様は、１．５Ｖ以下であり、１００ｍＡ以下であり、かつ、２５ｍＷ以下である。これにより、各種センサ部５２０の仕様を、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される本質安全防爆仕様の検定対象外とすることができる。なお、全ての種類のセンサ部５２０の仕様を、１．５Ｖ以下であり、１００ｍＡ以下であり、かつ、２５ｍＷ以下とする必要はなく、一部の種類のセンサ部５２０の仕様は、１．５Ｖ以上、１００ｍＡ以上、又は、２５ｍＷ以上であってもよい。この場合には、当該種類のセンサ部５２０を、工場電気設備防爆指針又はＩＥＣ（国際電気標準会議）規格で規定される本質安全防爆仕様の検定対象とすればよい。
【0299】
＜本質安全防爆型検知システムの作用＞
次に、本発明の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム５００の作用について説明する。
次に、本発明の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム５００の作用について説明する。
【0300】
まず、本質安全防爆型検知システム５００に設置される検知器５１０に対しては、それぞれに個別のアドレスが付与される。これにより、検知器５１０と上位装置５８０との間のデータ伝送では、アドレスと各種情報を併せた信号の授受がなされる。例として、１００台の検知器５１０を含む場合、アドレス部は７ｂｉｔで表現され、その後ろに数ｂｉｔの環境情報が付け加えられる。
【0301】
また、各検知器５１０に、各種のセンサ部２０が接続されると共に、操作部５１６によって、センサ部５２０の種類及び検知内容の種類が設定される。
【0302】
例えば、操作部５１６によって、センサ部５２０の種類として赤外線を検出する複数の検出素子が設定され、検知内容の種類として異常温度の検知が設定されると、赤外線信号取得部５２６Ａ及び炎温度用検知部５２８Ａが作動対象として設定される。
【0303】
そして、赤外線信号取得部５２６Ａは、赤外線を検出する検出素子に対するセンサ周期毎に、検出した赤外線の強度を表すセンサ情報を取得する。また、炎温度用検知部５２８Ａは、異常温度の検知に対する検知周期毎に、異常温度に関する閾値を用いて、異常温度であるか否かを判定する。
【0304】
また、操作部５１６によって、センサ部５２０の種類として温度センサが設定され、検知内容の種類として温度の監視が設定されると、温度信号取得部５２６Ｄ及び温度用検知部５２８Ｄが作動対象として設定される。
【0305】
そして、温度信号取得部５２６Ｄは、温度センサにするセンサ周期毎に、温度を表すセンサ情報を取得する。また、温度用検知部５２８Ｄは、温度の監視に対する監視周期毎に、取得した温度を表すセンサ情報を出力する。
【0306】
このように、検知器５１０によって、環境情報の監視又は所定の異常を検知したか否かの判定を行う処理が、検知内容の種類に応じた監視周期又は検知周期毎に繰り返し実行される。
【0307】
具体的には、検知器５１０では、図３４に示すように、カウンタ部５２４が有するクロック発生部を用いて、検知内容の種類に応じて定められた監視周期又は検知周期に到達したと判断すると、電源部５７４からの電力を供給して、演算処理部５１２を起動する（Ｓ５５１、Ｓ５５２）。そして、受信した信号に含まれるアドレスが、当該検知器５１０のアドレスと一致した場合、受信した信号に含まれるアドレスを収納する（Ｓ５５３）。センサ部５２０からのセンサ情報を取り込み、センサ情報に基づいて、センサ部５２０の状態を点検すると共に、演算を行い、検知内容の種類が、所定の異常の検知である場合には、演算値を、検知内容の種類に対して予め定められた閾値と比較して、当該所定の異常であるか否かを判定する。そして、検知内容の種類に応じた、環境情報の監視結果、又は所定の異常が検知されたか否かの判定結果を、無線送信部５７３Ｂにより、無線親機５７６に対して送信する（Ｓ５５４）。そして、環境情報の監視結果、又は所定の異常が検知されたか否かの判定結果を、ＳＲＡＭ５７７に書き込み（Ｓ５５５）、カウンタ部５２４が有するクロック発生部をリセットし、タイマ設定を行う（Ｓ５５６）。そして、電源制御部５３８は、電源部５７４からの電力の供給を停止し、演算処理部５１２を停止させる（Ｓ５５７）。そして、電源制御部５３８は、カウンタ部５２４のクロック発生部を用いて、次の監視周期又は検知周期になったと判断すると、再び、電源部５７４からの電力を供給して、演算処理部５１２を起動する。
【0308】
【0309】
まず、検知器５１０より、センサ部５２０に対してデータ要求を行うと共に（Ｓ５８１）、センサ部５２０に電源を供給し、センサ部５２０を起動する（Ｓ５８２）。そして、検知器５１０により、センサ部５２０に対して、検知内容の種類に応じた条件設定を行い（Ｓ５８３）、センサ部５２０の状態を点検する（Ｓ５８４）。
【0310】
そして、センサ部５２０は、センサ情報を取得し（Ｓ５８５）、取得したセンサ情報を、検知器５１０へ出力する（Ｓ５８６）。
【0311】
また、検知器５１０から上位装置５８０へのデータ送信におけるデータのやりとりについて、図３６を用いて説明する。
【0312】
まず、検知器５１０から上位装置５８０へデータを送信すると（Ｓ５９１）、一定期間、受信モードに移行し、上位装置５８０からＡＣＫメッセージを受信するまで待機する（Ｓ５９２）。そして、上位装置５８０からＡＣＫメッセージを受信すると（Ｓ５９３）、受信モードを終了し、検知器５１０は電源断となる。
【0313】
なお、受信モードに移行してから一定期間経過しても、上位装置５８０からＡＣＫメッセージを受信しない場合には、更に、一定期間、受信モードで待機する。この一定期間の間に上位装置５８０からＡＣＫメッセージを受信しない場合には、受信モードを終了し、検知器５１０は電源断となる。そして、次の送信時に、ＡＣＫメッセージを受信しなかったデータを、その時点のデータと共に送信する。
【0314】
ＡＣＫメッセージを受信しないまま受信モードを終了することが所定回数（例えば、３回）繰り返された場合には、送信不良と判断し、検知器５１０は、異常状態であると判断する。
【0315】
また、上位装置５８０も、検知器５１０から連続して所定回数データを受信できなかった場合には、当該検知器５１０の送信不良と判断する。
【0316】
以上説明したように、第５の実施の形態に係る本質安全防爆型検知システム５００によれば、検知器５１０が、監視する環境情報又は検知する異常の種類に対して予め定められた監視周期又は検知周期に応じて、電源部からの電力の供給を制御することにより、長期間、電池交換不要で本質安全防爆型検知システム５００を動作させることができ、電源部の管理コストを低減することができる。
【0317】
また、各検知器５１０は、監視する環境情報の様々な種類、又は検知する異常の様々な種類に対応することができる。
【0318】
＜変形例＞
なお、本発明は、上述した第５の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
なお、本発明は、上述した第５の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【0319】
例えば、複数台の検知器のうちの少なくとも１台が、無線親機として機能し、他の検知器の送信データを収集して、まとめて、上位装置へ送信するようにしてもよい。この場合には、各検知器が、全て無線親機となる機能を有しており、無線親機として指名された検知器が、送受信可能となり、残りの検知器が、送信専用となる。無線親機として指名された検知器は、監視周期又は検知周期が異なる他の検知器からの送信データの収集が完了し、上位装置へ送信した後は、他の検知器の中から、少なくとも１台を、次の無線親機として指名し、その後、送信専用となる。
【0320】
また、センサ部５２０の種類及び検知器５１０による検知内容の種類を、操作部の操作により設定する場合を例に説明したが、検知器５１０が、接続されたセンサ部の種類、監視内容の種類、検知内容の種類を自動で認識するようにしてもよい。
【0321】
検知器５１０は、環境情報として、音、又は回転を監視するようにしてもよい。また、検知器１０は、所定の異常として、音、又は回転に関する異常を検知したか否かを判定するようにしてもよい。
【0322】
また、上述した第１の実施の形態～第５の実施の形態において、特定小電力無線の周波数帯域と、ＬＴＥ方式無線の周波数帯域との組み合わせを用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、方式が異なる２つの特定小電力無線の周波数帯域の組み合わせを用いるようにしてもよい。
【0323】
また、センサの電気的な仕様が、１．５Ｖ以下であり、１００ｍＡ以下であり、かつ、２５ｍＷ以下である場合を説明したが、これに限定されるものではない。発電モジュールの電気的な仕様が、１．５Ｖ以下であり、１００ｍＡ以下であり、かつ、２５ｍＷ以下であるように構成してもよい。
【符号の説明】
【0324】
１０、１０Ａ 検知器
２０、２０Ａ センサ部
２６ 変換部
２８ 検知部群
２９ 演算処理部
２８Ａ 外部電源部
２８Ｂ 熱電素子
３４、３４Ａ 特定小電力無線モジュール
４４ 検知部
６８、５７６ 無線親機
７２、７２Ａ、７２Ｂ、３７２、３７２Ａ、５６４ 制御器
７４、７４Ａ、７４Ｂ 電源部
１００、２００、３００、４００、５００ 本質安全防爆型検知システム
３１０、３１０Ａ 検知器
３１２ 演算処理部
３１６Ａ 周期管理部
３２０ センサ部
３２６Ａ 電源部
３２７、３２７Ａ、５６２、５７３、７６２、３７４２ 特定小電力無線モジュール
３２８ 検知部群
３５４、３５４Ａ 周期記憶部
３５８ 周期管理部
３７３、３７３Ａ、３７３Ｂ 電源部
５１０ 検知器
５１２ 演算処理部
５１８ 接続端子
５２０ センサ部
５２４ カウンタ部
５２６ 信号取得部
５２８ 検知部群
５３２ 周期管理部
５３８ 電源制御部
５６６、７６１、３７４１ ＬＴＥ無線モジュール
５７４ 電源部
５８８ 検知器群
ＨＯ 保温材
ＰＨ プラント配管
２０、２０Ａ センサ部
２６ 変換部
２８ 検知部群
２９ 演算処理部
２８Ａ 外部電源部
２８Ｂ 熱電素子
３４、３４Ａ 特定小電力無線モジュール
４４ 検知部
６８、５７６ 無線親機
７２、７２Ａ、７２Ｂ、３７２、３７２Ａ、５６４ 制御器
７４、７４Ａ、７４Ｂ 電源部
１００、２００、３００、４００、５００ 本質安全防爆型検知システム
３１０、３１０Ａ 検知器
３１２ 演算処理部
３１６Ａ 周期管理部
３２０ センサ部
３２６Ａ 電源部
３２７、３２７Ａ、５６２、５７３、７６２、３７４２ 特定小電力無線モジュール
３２８ 検知部群
３５４、３５４Ａ 周期記憶部
３５８ 周期管理部
３７３、３７３Ａ、３７３Ｂ 電源部
５１０ 検知器
５１２ 演算処理部
５１８ 接続端子
５２０ センサ部
５２４ カウンタ部
５２６ 信号取得部
５２８ 検知部群
５３２ 周期管理部
５３８ 電源制御部
５６６、７６１、３７４１ ＬＴＥ無線モジュール
５７４ 電源部
５８８ 検知器群
ＨＯ 保温材
ＰＨ プラント配管
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
