KR20140016250A - 사회 인프라 제어 시스템, 제어 방법, 제어 장치 및 서버 - Google Patents
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Abstract
사회 인프라 제어 시스템은 제어 장치와 서버를 구비한다. 제어 장치는 수집부, 송신부, 수신부, 제어부를 구비한다. 수집부는 사회 인프라의 피제어 대상에 관련된 센싱 데이터를 수집한다. 송신부는 수집된 센싱 데이터를 통신 회선을 통하여 서버에 송신한다. 수신부는 피제어 대상을 제어하기 위한 제어 지시를 서버로부터 수신한다. 제어부는 수신된 제어 지시에 기초하여 피제어 대상을 제어한다. 서버는 취득부, 데이터베이스, 생성부, 지시부를 구비한다. 취득부는 센싱 데이터를 통신 회선을 통하여 제어 장치로부터 취득하여 데이터베이스에 축적한다. 생성부는 센싱 데이터를 처리하여 제어 지시를 생성한다. 지시부는 생성된 제어 지시를 제어 장치에 송신한다. 그리고, 제어부는, 피제어 대상마다 정해진 우선도에 기초하는 타이밍에 제어 지시에 기초하는 복수의 피제어 대상에의 제어를 실행한다.
Description
본 발명의 실시 형태는 사회 인프라를 제어하는 사회 인프라 제어 시스템에 관한 것이다.
사람들이 생활하는 사회(커뮤니티)는, 예를 들어 전력, 수도, 교통, 철도, 통신 및 빌딩 등의 다양한 사회 인프라에 의해 지지되고 있다. 한편, 최근의 환경 의식의 고조나 절박한 에너지 사정에 의해, 사회의 모든 분야에서의 에너지 절약화가 요구되고 있다. 사람들에게 불편한 생활을 강요하지 않고 에너지 절약화를 도모하는 것이 가능한 사회 시스템을 어떻게 형성할지 활발하게 논의되고 있다.
종래의 사회 시스템에서는, 사회 인프라는 기본적으로 개별적으로 독립하여 관리, 운영되고 있었다. 예를 들어 전력 인프라를 예로 들어 보아도 국가 단위에서의 에너지 절약화는 물론, 자치 단체(시읍면)마다, 지역마다, 혹은 호별 가정마다 에너지 최적화 제어는 아직 실현되고 있지 않다.
따라서, 목적은 사회 인프라 제어 시스템, 제어 방법, 제어 장치 및 서버를 제공하는 데 있다.
실시 형태에 따르면, 사회 인프라 제어 시스템은, 사회 인프라를 제어하는 제어 장치와, 이 제어 장치와 통신 가능한 서버를 구비한다. 제어 장치는 수집부와 송신부와 수신부와 제어부를 구비한다. 수집부는 사회 인프라에서의 복수의 피제어 대상에 관련된 센싱 데이터를 수집한다. 송신부는 수집된 센싱 데이터를 통신 회선을 통하여 서버에 송신한다.
수신부는 피제어 대상을 제어하기 위한 제어 지시를 서버로부터 수신한다. 제어부는 수신된 제어 지시에 기초하여 피제어 대상을 제어한다. 서버는 취득부와 데이터베이스와 생성부와 지시부를 구비한다. 취득부는 센싱 데이터를 통신 회선을 통하여 제어 장치로부터 취득한다. 데이터베이스는 취득된 센싱 데이터를 축적한다. 생성부는 데이터베이스에 축적되는 센싱 데이터를 처리하여 제어 지시를 생성한다. 지시부는 생성된 제어 지시를 제어 장치에 송신한다. 그리고, 제어부는 피제어 대상마다 정해진 우선도에 기초하는 타이밍에 제어 지시에 기초하는 복수의 피제어 대상에의 제어를 실행한다.
도 1은 실시 형태에 관한 시스템의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 실시 형태에 관한 사회 인프라 제어 시스템의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 사회 시스템의 아키텍처의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 로컬 제어 장치(31)와, 이 로컬 제어 장치(31)의 상위 장치가 되는 서버(18)와의 연계 구성을 도시하는 개념도이다.
도 5는 도 4에 도시하는 로컬 제어 장치(31)가 자율 제어를 행할 때까지의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 도 4에 도시하는 로컬 제어 장치(31)가 통신 경로를 전환하는 경우의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 서버(18)와 로컬 제어 장치(31) 사이의 광통신 네트워크(17)에서의 통신 경로에서 발생한 장해가 복구되었을 때의 로컬 제어 장치(31)와 서버(18) 장치의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 도 4에 도시하는 로컬 제어 장치(31)의 제어 프로그램의 수정 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 도 4에 도시하는 서버(18)의 수정 제어 프로그램의 제공 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 제1 실시 형태에 관한 사회 인프라 제어 시스템의 일례를 도시하는 기능 블록도이다.
도 11은 제1 실시 형태에 관한 사회 인프라 제어 시스템의 다른 예를 도시하는 기능 블록도이다.
도 12는 제2 실시 형태에 관한 로컬 제어 장치(31) 및 서버(18)의 일례를 도시하는 기능 블록도이다.
도 2는 실시 형태에 관한 사회 인프라 제어 시스템의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 사회 시스템의 아키텍처의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 로컬 제어 장치(31)와, 이 로컬 제어 장치(31)의 상위 장치가 되는 서버(18)와의 연계 구성을 도시하는 개념도이다.
도 5는 도 4에 도시하는 로컬 제어 장치(31)가 자율 제어를 행할 때까지의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 도 4에 도시하는 로컬 제어 장치(31)가 통신 경로를 전환하는 경우의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 서버(18)와 로컬 제어 장치(31) 사이의 광통신 네트워크(17)에서의 통신 경로에서 발생한 장해가 복구되었을 때의 로컬 제어 장치(31)와 서버(18) 장치의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 도 4에 도시하는 로컬 제어 장치(31)의 제어 프로그램의 수정 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 도 4에 도시하는 서버(18)의 수정 제어 프로그램의 제공 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 제1 실시 형태에 관한 사회 인프라 제어 시스템의 일례를 도시하는 기능 블록도이다.
도 11은 제1 실시 형태에 관한 사회 인프라 제어 시스템의 다른 예를 도시하는 기능 블록도이다.
도 12는 제2 실시 형태에 관한 로컬 제어 장치(31) 및 서버(18)의 일례를 도시하는 기능 블록도이다.
도 1은 실시 형태에 관한 시스템의 일례를 도시하는 도면이다. 도 1은 소위 스마트 그리드로서 알려진 시스템의 일례를 도시한다. 기존의 전력망(grid)에서는 원자력, 화력, 수력 등의 기존 발전소와, 일반 가정이나 빌딩, 공장과 같은 다종 다양한 수요가가 전력망에 의해 접속된다. 차세대 전력 계통(Power grid)에서는 이들 외에 태양광 발전(Photovoltaic Power Generation: PV) 시스템이나 풍력 발전 장치 등의 분산형 전원이나 축전 장치, 신교통 시스템이나 충전 스탠드 등이 전력 계통에 접속된다. 이들 다종 다양한 요소는 통신 그리드를 통하여 통신하는 것이 가능하다.
에너지를 관리하는 시스템은 에너지 매니지먼트 시스템(Energy Management System: EMS)이라고 총칭된다. EMS는 그 규모 등에 따라 몇가지로 분류된다. 예를 들어 일반 가정용 HEMS(Home Energy Management System), 빌딩용 BEMS(Building Energy Management System) 등이 있다. 이 외에 집합 주택용 MEMS(Mansion Energy Management System), 커뮤니티용 CEMS(Community Energy Management System), 공장용 FEMS(Factory Energy Management System) 등이 있다. 이들 시스템이 연계됨으로써 치밀한 에너지 최적화 제어가 실현된다.
이들 시스템에 따르면 기존의 발전소, 분산형 전원, 태양광이나 풍력 등의 재생 가능 에너지원, 및 수요가의 상호간 고도의 협조 운용이 가능하게 된다. 이에 의해 자연 에너지를 주체로 하는 에너지 공급 시스템이나, 수요가와 사업자의 쌍방향 연계에 의한 수요가 참가형 에너지 수급과 같은 신규이면서 스마트한 형태의 전력 공급 서비스가 산출된다.
사회 시스템은, 상기 스마트 그리드로 대표되는 사회 인프라에 의해 사회 생활에 쾌적함이나 편리함을 제공한다. 앞으로의 사회 시스템은 정보 처리 기술이나 통신 기술 등을 이용하여 다종 다양한 사회 인프라를 유기적으로 결합시킴으로써, 에너지 절약화 등의 사회적인 목표를 달성할 수 있도록 하는 것이 요구되고 있다. 이하에서는 이러한 과제를 해결 가능한 실시 형태에 관한 사회 인프라 제어 시스템에 대하여 설명한다.
도 2는 실시 형태에 관한 사회 인프라 제어 시스템의 일례를 도시하는 도면이다. 도 2에 있어서, 사회 인프라의 예로서 전력 인프라(11), 신에너지 인프라(12), 도로 교통 인프라(13), 철도 인프라(14), 수처리(水處理) 인프라(15) 및 통신 인프라(16)를 도시한다. 사회 인프라는 이것에 한정되지 않고 열 공급 인프라, 의료 인프라, 빌딩 인프라 등 다종다양하게 존재한다.
전력 인프라(11)는 발전소 및 발전 플랜트, 송배전망 등을 포함할 수 있다. 신에너지 인프라(12)는 축전 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition), PV(Photovoltaic) 시스템 등의 재생 가능 에너지에 관한 인프라이다. 도로 교통 인프라(13)는 신호기나 고속 도로망, 일반 도로망 등을 포함할 수 있다.
철도 인프라(14)는 철도망, 차량, 티켓 예약 센터 등을 포함할 수 있다. 수처리 인프라(15)는 상하수도, 정수장 등을 포함할 수 있다. 통신 인프라(16)는 인터넷이나 Web 서비스, SMS(Short Massage Service), 트위터 등을 포함할 수 있다. 각 인프라(사회 인프라)(11 내지 16)는 모두 각각 고유한 제어 대상을 구비한다. 이하, 각 인프라의 제어 대상을 피제어 대상이라고 총칭한다.
각 인프라(11 내지 16)는 광통신 네트워크(17)의 통신 회선에 접속된다. 클라우드 컴퓨팅 시스템(1000)은, 통신 회선에 의해 게이트웨이(GW)(100)를 통하여 광통신 네트워크(17)에 접속된다. 실시 형태에서는 개런티형 네트워크의 일례로서 광통신 네트워크(17)를 채용한다. 즉, 실시 형태에서는 클라우드 컴퓨팅 시스템(1000)과 각 인프라(11 내지 16)는, 통신 대역을 보증 가능한 네트워크를 통하여 접속된다. 광통신 기술을 응용한 전용 회선 외에, 이러한 종류의 네트워크로서는, 예를 들어 IP(Internet Protocol) 네트워크에 구축한 VPN(Virtual Private Network)도 있다.
클라우드 컴퓨팅 시스템(1000)은 서버(18)와 데이터베이스(19)를 구비한다. 서버(18)는 단일 컴퓨터 또는 복수의 컴퓨터의 총체로서 구성되는 것이 가능하다. 또한, 서버(18)는 통신망(300)에 접속 가능함과 함께 물리적으로 착탈 가능하다. 데이터베이스(19)는 하나의 컴퓨터에 구비되어 있어도 되고, 복수의 컴퓨터에 분산하여 배치되어 있어도 된다. 실시 형태에서는 서버(18) 및 데이터베이스(19)가 복수 구비되는 형태를 생각한다. 이러한 형태에서는 서버(18)는 클라우드 통신망(300)을 통하여 서로 접속된다. 또한, 예를 들어 어떤 서버(18)에 SCMS(Smart Community Management System) 서버(200)를 접속하여, 대상으로 하는 사회 시스템을 통괄적으로 제어할 수 있도록 하여도 된다.
그런데, 실시 형태에서는 각 인프라(11 내지 16)는 로컬 제어 장치(31)를 구비한다. 로컬 제어 장치(31)는, 필요에 따라 각각의 인프라(11 내지 16)를 로컬로 제어하는 것이 가능하다. 즉, 로컬 제어 장치(31)는, 각 인프라를 구성하는 피제어 대상을 인프라마다 제어하기 위한 고유한 제어 기능을 구비한다.
예를 들어, 전력 인프라(11)에 있어서는, 로컬 제어 장치(31)는 수요자마다의 전력의 분배를 제어하는 기능을 구비한다. 이 인프라에서의 피제어 대상에는 변전소에서의 브레이커나 급전 경로의 전환기 등이 해당된다.
신에너지 인프라(12)에 있어서는, 로컬 제어 장치(31)는, PV 시스템의 발전량을 기상 정보에 기초하여 예측하는 기능을 구비한다. 이 인프라에서의 피제어 대상에는, PV 시스템에 부수되어 설치되는 파워 컨디셔닝 시스템 등이 해당된다.
도로 교통 인프라(13)에 있어서는, 로컬 제어 장치(31)는 도로의 교통관제를 행하는 기능을 구비한다. 이 인프라에서의 피제어 대상에는 신호기나 도로 교통의 정보 표시판 등이 해당된다.
철도 인프라(14)에 있어서는, 로컬 제어 장치(31)는 철도의 운행 관리 등을 행하는 기능을 구비한다. 이 인프라에서의 피제어 대상에는 신호기나 선로의 전환 포인트 등이 해당된다.
수처리 인프라(15)에 있어서는, 로컬 제어 장치(31)는 상수도의 유량을 제어하거나, 관개 용수나 댐의 저수량을 제어하는 기능을 구비한다. 이 인프라에서의 피제어 대상에는 댐의 방수량의 제어 밸브나 가동 둑 등이 해당된다.
통신 인프라(16)에 있어서는, 로컬 제어 장치(31)는 IP(Internet Protocol) 네트워크의 플로우 제어나 라우팅 제어 혹은 ISDN(Integrated Service Digital Network)의 호접속(呼接續) 제어 등의 기능을 구비한다. 이 인프라에서의 피제어 대상에는 무선 기지국이나 기지국 제어 장치 등이 해당된다.
또한, 로컬 제어 장치(31)는 광통신 네트워크(17)의 통신 회선에 접속 가능함과 함께 물리적으로 착탈 가능하다. 로컬 제어 장치(31)는, 광통신 네트워크(17)의 통신 회선을 통하여 서버(18)와 서로 정보 통신하거나, 데이터베이스(19)로부터 각종 데이터를 취득하거나, 서버(18)를 통하여 데이터베이스(19)에 각종 데이터를 축적하거나 하는 것이 가능하다. 즉, 로컬 제어 장치(31)와 서버(18)는 광통신 네트워크(17)의 통신 회선을 통하여 접속되어 서로 정보 통신하는 것이 가능하다.
서버(18)는 로컬 제어 장치(31)에 피제어 대상을 제어하기 위한 각종 제어 지시(커맨드, 제어 데이터를 포함함)를 제공하는 기능을 구비한다. 즉, 서버(18)는 로컬 제어 장치(31) 혹은 각 인프라(11 내지 16)에 대하여 상위층의 위치에 있다.
데이터베이스(19)는 사회 인프라에 관련된 센싱 데이터를 축적한다. 센싱 데이터로서는 스마트 미터, 각종 센서, 네트워크 감시 장치, MDMS(Meter Data Management System), 기간 시스템(Billing System) 등의 각종 감시 제어 시스템으로부터의 미터 데이터, 센싱 데이터, 트래픽, GPS(Global Positioning System) 데이터, 라이프 로그 등을 들 수 있다. 즉, 센싱 데이터는 어떠한 계측 수단에 의해 계측 가능한 양이다. 이들 데이터는 방대한 양에 미치기 때문에, 클라우드 컴퓨팅의 관련된 분야에서는 BigData(빅 데이터)라고도 칭해진다.
사회 인프라를 제어하는 데 있어서, 초대량의 데이터 처리, 리얼타임 처리, 내장해성(로버스트성), 용장화(冗長化), 통용 계속 보증, 재해 대책, 고 시큐리티, 개인 정보 보호, 데이터 보증, 각국 법 제도/규칙 대응, 각국 통신 사정 대응, 지역마다 SLA(Service Level Agreement) 등을 고려할 필요가 있다. 실시 형태에서는 주로 리얼타임 처리에 관련된 제어에 대하여 설명한다.
도 3은 사회 시스템의 아키텍처의 일례를 도시하는 도면이다. 도 3에 도시되는 아키텍처는, 실시 형태에 관한 각종 사회 인프라 각각에 적용되는 것이 가능하다. 도 3에 도시되는 아키텍처에서는, 사회 인프라에 요구되는 기능은, 예를 들어 감시 제어, 분석ㆍ집계, 과금ㆍ결제, 시설ㆍ설비 관리 등의 복수의 카테고리로 유별된다. 그리고, 피제어 대상에 대한 제어 기능은, 예를 들어 로컬 제어계 시스템(310), 감시 제어계 시스템(320), 운전 지원계 시스템(330) 및 오프라인 업무계 시스템(340)으로 구분된다. 각각의 처리 구분의 연계를 고려하는 것이, 피제어 대상에 대한 제어 기능을 로컬측으로부터 클라우드 컴퓨팅 시스템측으로 이행할 때의 키포인트가 된다.
도 1에 도시되는 서버(18)는 감시 제어계 시스템(320), 운전 지원계 시스템(330) 및 오프라인 업무계 시스템(340)으로서의 기능을 갖는다. 도 1에 도시되는 각 로컬 제어 장치(31)는 로컬 제어계 시스템(310)으로서의 기능을 갖는다.
도 3에 있어서, 피제어 대상이 되는 사회 인프라의 로컬 시설에 대한 제어계 시스템이 로컬 제어계 시스템(310)에 해당한다. 로컬 제어계 시스템(310)은, 피제어 대상의 센싱 데이터나 각종 계량값을 리얼타임으로 취득하고, 피제어 대상을 리얼타임으로 제어한다.
예를 들어, 유량ㆍ주파수 등의 물리량을 예로 들면, 로컬 제어계 시스템(310)은 이들 물리량의 계측 결과를 리얼타임으로 취득하고, 취득한 데이터를 루프 제어에 의해 특정한 값으로 수렴시킨다. 또한, 예를 들어 고장시의 제어에 대해서는, 로컬 제어계 시스템(310)은 시퀀스 제어에 의해 신속하게 안전을 확보하도록 처리를 실시한다. 이 로컬 제어의 상황은 감시 정보로서 감시 제어계 시스템(320)에 보내진다.
또한, 로컬 제어계 시스템(310)은, 과금ㆍ결제에 관하여, 예를 들어 교통에서의 자동 개찰이나 ETC(Electronic Toll Collection System) 등의 센싱 결과를 취득하여 요금ㆍ즉시 결제를 실행한다. 이 요금ㆍ즉시 결제의 정보는 오프라인ㆍ업무계 시스템(340)에 보내진다.
또한, 로컬 제어계 시스템(310)은, 각종 사회 인프라에 관련된 시설을 모니터링하고, 그 결과에 기초하여 필요한 제어를 실시한다. 로컬 제어계 시스템(310)은, 시설 제어에 관한 정보를 감시 제어계 시스템(320)에 통지한다. 감시 제어계 시스템(320)은, 이 정보를 받아 이상 유무를 감시하고, 필요에 따라 로컬 제어계 시스템(310)에 제어 지시를 보낸다. 또한, 감시 제어계 시스템(320)은, 감시 관리 정보를 오프라인ㆍ업무계 시스템(340)에 통지한다.
감시 제어계 시스템(320)은 로컬 제어계 시스템(310)의 상위 시스템으로서 기능한다. 감시 제어계 시스템(320)은, 로컬 제어계 시스템(310)으로부터 송신된 감시 정보를, 오퍼레이터 감시, 오퍼레이터 제어, 경보 관리, 이력 관리 등의 방법에 의해 분석ㆍ집계한다. 감시 제어계 시스템(320)은, 예를 들어 운전 이력 관리에 관하여 리포팅의 형태로 상위 시스템에 정보를 제공한다. 그리고, 감시 제어계 시스템(320)은, 운전 이력 관리로부터 로컬 제어계의 최적의 운용을 발견하고, 로컬 제어계의 운용 변경을 지시한다.
운전 지원계 시스템(330)은, 감시 제어계 시스템(320)에서 얻어진 리포팅 정보 등으로부터 각종 사회 인프라의 수요를 예측하고, 그 예측 결과에 기초하여 최적화의 조정을 행한다. 운전 지원계 시스템(330)은, 그 조정 내용에 따른 스케줄링의 계획을 세운다. 이 계획은 감시 제어계 시스템(320) 또는 로컬 제어계 시스템(310)에 통지되어, 각각의 운용에 반영된다.
오프라인ㆍ업무계 시스템(340)은, 감시 제어계 시스템(320) 또는 운전 지원계 시스템(330)으로부터 순차적으로 제출되는 관리ㆍ지원 정보에 기초하여 에너지 수급을 관리한다. 그 결과에 기초하여 지역간 혹은 사회 인프라간의 에너지 플로우가 조정된다. 또한, 오프라인ㆍ업무계 시스템(340)은, 관리ㆍ지원 정보를 분석하여 실적 평가나 중장기 계획의 자료로 하기 위한 통계 데이터를 작성한다. 또한, 오프라인ㆍ업무계 시스템(340)은, 로컬 제어계 시스템(310)으로부터의 요금ㆍ즉시 결제의 정보 및 정상적인 과금ㆍ결제 정보에 기초하여 이용자에의 과금 처리를 실행한다. 또한, 오프라인ㆍ업무계 시스템(340)은, 감시 제어계 시스템(320)으로부터의 시설 관리 정보를 받아 설비의 보전 및 진단의 실행을 지시한다.
[제1 실시 형태]
도 4는 제1 실시 형태에 관한 로컬 제어 장치(31)와, 이 로컬 제어 장치(31)의 상위 장치가 되는 서버(18)와의 연계를 도시하는 개념도이다. 도 4에 있어서, 서버(18)는 감시 제어계 시스템(320)으로서의 기능을 실현한다. 로컬 제어 장치(31)는, 주 제어부(311)에 의한 운용 처리에 따라 피제어 대상을 리얼타임으로 제어한다. 그 때, 로컬 제어 장치(31)는 네트워크(17)를 통하여 서버(18)와 리얼타임으로 연계한다.
도 4에 있어서, 서버(18)는 광통신 네트워크(17)에 대하여, 도시하지 않은 인터페이스를 통하여 접속 가능함과 함께 물리적으로 착탈 가능하다. 또한, 서버(18)는 수집부(18a), 산출부(18b), 선택부(18c), 다운로드부(18d), 설정부(18e) 및 수정부(18f)를 구비한다.
수집부(18a)는, 로컬 제어 장치(31)로부터 업로드되는 센싱 데이터(이벤트 정보)를 네트워크(17)를 통하여 수집하고, 데이터베이스(19)에 축적한다. 산출부(18b)는, 데이터베이스(19)에 축적된 이벤트 정보를 해석하여 사회 인프라의 특성을 산출한다.
선택부(18c)는, 데이터베이스(19)에 미리 기억되는 피제어 대상의 종류, 운전 상태 등에 따른 복수의 제어 프로그램(제어 프로그램 1 내지 제어 프로그램 N)으로부터, 산출부(18b)에서 산출된 특성에 적합한 제어 프로그램을 선택한다. 다운로드부(18d)는, 선택된 제어 프로그램을, 로컬 제어 장치(31)에 네트워크(17)를 통하여 다운로드 송신한다. 설정부(18e)는, 제어 프로그램의 파라미터를 상기 산출된 특성에 기초하여 조정한다. 수정부(18f)는, 로컬 제어 장치(31)의 감시 결과로부터 피제어 대상의 상황을 판별하고, 그 결과에 기초하여 상기 제어 프로그램을 수정한다.
로컬 제어 장치(31)는, 주 제어부(311), 기억부(313), 인터페이스부(I/F)(314), 통신 제어부(315), 감시부(316), 관리부(317), 인터페이스부(318), 우선 제어부(319) 및 자율 제어부(350)를 구비한다. 주 제어부(311), 기억부(313), 인터페이스부(I/F)(314), 통신 제어부(315), 감시부(316), 관리부(317), 인터페이스부(318), 우선 제어부(319) 및 자율 제어부(350)는 버스(312)를 통하여 접속된다.
주 제어부(311)는, 기억부(313)에 기억되는 제어 프로그램에 따라 통신, 감시, 관리 등의 처리를 제어한다. 기억부(313)는 큐잉 메모리(313a)와 제어 프로그램 메모리(313b)를 구비한다. 큐잉 메모리(313a)는, 서버(18)로부터의 지시에 기초하는 제어를 주 제어부(311)에 실행시키기 위한 큐잉 데이터를 기억한다. 제어 프로그램 메모리(313b)는, 주 제어부(311)에서 사용되는 제어 프로그램을 기억한다. 또한, 제어 프로그램 메모리(313b)는, 각각의 사회 인프라를 구성하는 복수의 피제어 대상마다 정해진 우선도를 기억한다. 예를 들어, 도로나 철도의 인프라에서의 피제어 대상 중 하나인 신호기는, 수분마다 신호를 변화시킬 필요가 있으므로 우선도가 높으며, 정보 제공의 표시판의 내용은 이것과 비교하면 우선도가 낮게 설정된다.
또한, 이 복수의 피제어 대상마다 정해지는 우선도는, 로컬 제어 장치(31)에 접속 가능함과 함께 물리적으로 착탈 가능한, 도시되지 않은 단말기에 의해 제어 프로그램 메모리(313b)에 기입할 수 있다. 따라서, 후술하는 우선 제어 모드에서의 동작을 가능하게 하기 위해서는, 사전에 도시하지 않은 단말기로부터 피제어 대상마다의 우선도의 설정이 필요하게 된다.
인터페이스부(314)는, 로컬 제어 장치(31)를 네트워크(17)에 접속 가능함과 함께 물리적으로 착탈 가능하게 하는 것이며, 또한 네트워크(17)를 통하여 상위 제어 장치로서의 서버(18)와 정보를 송수신하는 것이다. 통신 제어부(315)는 서버(18)와의 통신을 적절하게 제어한다. 통신 제어부(315)는 장해 검출부(315a)와 경로 전환부(315b)를 구비한다. 장해 검출부(315a)는, 네트워크(17)의 통신 장해를 검출하면, 그것을 주 제어부(311)에 통지한다. 이 통지를 받아 주 제어부(311)는 장해 회피 처리를 자율적으로 실행한다. 경로 전환부(315b)는 통신 장해 검출시에 통신 경로를 전환한다.
감시부(316)는, 주 제어부(311)의 지시에 따라 피제어 대상의 운용 상태를 감시한다. 관리부(317)는, 주 제어부(311)의 지시에 따라 피제어 대상의 운용 경과를 관리한다. 인터페이스부(318)는 관할의 피제어 대상에 접속되어, 그 피제어 대상과의 사이에서 정보를 송수신한다.
우선 제어부(319)는, 큐잉 메모리(313a)에 큐잉된 제어 지시를 피제어 대상마다 미리 정해진 우선도에 기초하는 타이밍에 판독하여 주 제어부(311)에 출력한다. 이에 의해 제어 지시에 기초하는 제어는, 우선 제어부(319)의 제어에 따른 타이밍에 실행되게 된다. 자율 제어부(350)는 서버(18)와의 통신 장해가 검출되면, 자율적으로 제어를 계속한다.
로컬 제어 장치(31)는, 서버(18)로부터 수신한, 피제어 대상에 대한 제어 지시를 기억부(313)의 큐잉 메모리에 기억한다. 주 제어부(311)는, 제어 프로그램 메모리(313b)에 기억된 피제어 대상의 우선도에 따라, 큐잉된 제어 지시의 각각의 우선도를 결정한다. 결정된 우선도는 서버(18)에 통지된다. 우선도가 통지된 서버(18)는, 또한 감시 대상 전체의 에너지 절약화를 향한 최적의 제어 지시를 각 로컬 제어 장치(31)에 제공한다.
로컬 제어 장치(31)는, 큐잉되어 있는 제어 지시를, 제어 프로그램 메모리(313b)에 기억된 피제어 대상의 우선도에 따라 큐잉 메모리(313a)로부터 판독한다. 로컬 제어 장치(31)는, 판독된 제어 지시에 기초하여 각 인프라에 관련된 피제어 대상을 제어한다.
즉, 서버(18)에 의한 피감시 대상에의 제어는, 기본적으로는 우선적으로 리얼타임으로 실행된다(다이렉트 리얼타임 제어 모드). 그리고, 제어 프로그램 메모리(313b)에 피제어 대상의 우선도가 등록되어 있는 경우에는, 또한 피감시 대상에의 제어는, 로컬 제어 장치(31)에서의 제어 프로그램 메모리(313b)에 기억된 피제어 대상의 우선도에 기초하는 우선 제어를 행하는 것도 가능하다(우선 제어 모드). 또한, 우선 제어 모드에서는 피제어 대상의 종별, 특성, 혹은 그때의 상황 등에 따른 타이밍에 피제어 대상에의 제어를 실행할 수도 있다.
서버(18)가 로컬 제어 장치(31)를 통하여 피감시 대상을 리얼타임 제어하기 위해서는, 로컬 제어 장치(31)와 서버(18) 사이의 광통신 네트워크(17)에서의 통신 경로의 확보가 중요하다. 만일의 통신 장해에 대비하여 제1 실시 형태에서는, 장해 검출부(315a) 및 경로 전환부(315b)를 통신 제어부(315)에 설치한다. 그리고, 통신 제어부(315)는 통신 장해를 검출하면, 그것을 주 제어 장치(311)에 통지하여 장해 회피 등의 최소한의 자율 제어를 실행시킨다. 혹은 통신 제어부(315)는, 통신 장해를 검출하면, 다른 통신 경로로 전환한다. 이렇게 제1 실시 형태에서는 통신 장해에 대한 안전 대책을 미리 강구해 두도록 한다. 또한, 피제어 대상에도 제어 지시가 없는 상태로 자율 운전을 계속 가능한 기능을 갖게 하도록 한다.
상기 설명의 요점은 다음과 같다.
(1) 각 로컬 제어 장치(31)는, 서버(18)로부터 수신한 제어 지시에 관한 신호를 기억부(313)의 제어 지시용 큐잉 메모리(313a)에 큐잉한다.
(2) 각 로컬 제어 장치(31)가 관리하는 사회 인프라에 따라, 큐잉된 제어 지시에 관한 신호의 우선도를, 제어 프로그램 메모리(313b)에 기억된 우선도에 기초하여 피제어 대상에 따라 정한다.
(3) 우선 제어의 결과를, 예를 들어 통지 신호나 메시지 등으로 로컬 제어 장치(31)로부터 서버(18)에 통지한다. 이 통지를 받아 서버(18)는, 또한 복수의 피제어 대상을 포함하는 감시 대상 전체의 에너지 절약을 향한 최적화 제어를 행한다.
(4) 로컬 제어 장치(31)는, 큐잉되어 있는 제어 지시에 관한 신호를 순차적으로 취출하고, 이 제어 지시에 기초하여 각 인프라에 관련된 피제어 대상을 제어한다.
도 5는 서버(18)와 로컬 제어 장치(31) 사이의 광통신 네트워크(17)에서의 통신 경로에서 장해가 발생한 경우에, 로컬 제어 장치(31)가 자율 제어를 행할 때까지의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다. 도 5에 있어서, 로컬 제어 장치(31)는, 통신 제어부(31)에서 통신 장해 검출 기능에 의해 통신 상태를 감시한다(스텝 S11, S12). 이상이 검출되면, 로컬 제어 장치(31)는, 주 제어부(311)에 통지함과 함께 자율 제어부(350)를 기동한다(스텝 S13). 그리고, 로컬 제어 장치(31)는, 예를 들어 운전 정지, 전원 차단 등의 최소한의 자율 제어를 실행한다(스텝 S14).
도 6은 서버(18)와 로컬 제어 장치(31) 사이의 광통신 네트워크(17)에서의 통신 경로에서 장해가 발생한 경우에, 로컬 제어 장치(31)가 통신 경로의 전환을 행할 때까지의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다. 도 6에 있어서, 로컬 제어 시스템(31)은, 통신 제어부(31)에서 통신 장해 검출 기능에 의해 통신 상태를 감시한다(스텝 S21, S22). 이상이 검출되면, 로컬 제어 시스템(31)은, 주 제어부(311)에 통지함과 함께 경로 전환부(315b)를 기동한다(스텝 S23). 그리고, 로컬 제어 시스템(31)은 예비 통신 경로로 전환하여 통신 경로를 확보한다(스텝 S24).
또한, 상기의 설명에서는 자율 제어부(350) 및 경로 전환부(315b)를 각각 단독으로 사용하는 것으로 하였지만, 자율 제어부(350)와 경로 전환부(315b)를 협조하여 동작시킬 수도 있다. 즉, 통신 장해 검출시에, 우선 경로 전환부(315b)에 의해 예비 통신 경로로 전환하고, 그래도 통신 장해가 검출되는 경우에는 자율 제어부(350)에 의해 최소한의 처리를 실행시키도록 하여도 된다.
또한, 도 4의 제어 프로그램 메모리(313b)에는 피제어 대상을 리얼타임으로 제어하는 제어 프로그램이 기억된다. 클라우드 컴퓨팅 시스템(1000)의 데이터베이스(19)에 기억되는 제어 프로그램은, 피제어 대상의 종류, 운전 상태 등에 따라 순차적으로 갱신 등록된다. 로컬 제어 장치(31)는, 클라우드 컴퓨팅 시스템(1000)의 데이터베이스(19)로부터 다운로드된 제어 프로그램에 의해, 스스로의 기능을 다루는 제어 프로그램을 적절하게 수정한다.
도 7은 서버(18)와 로컬 제어 장치(31) 사이의 광통신 네트워크(17)에서의 통신 경로에서 발생하였던 장해가 복구되었을 때의 로컬 제어 장치(31)의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
로컬 제어 장치(31)의 주 제어부(311)는, 자율 제어 기간 중에 발생한 제어 동작 데이터를, 당해 데이터가 발생한 시각을 나타내는 타임 스탬프와 함께 기억부(313)에 기록한다(스텝 S51). 제어 동작 데이터는, 예를 들어 운전 정지 혹은 전원 차단 등의 자율 제어 기간 중에서의 동작에 관한 데이터이다. 자율 제어 기간 중에서의 제어 동작 데이터는 기억부(313)에 로그 데이터로서 기록된다. 또한, 주 제어부(311)는, 자율 제어 기간 중에 센서에 의해 취득된 센싱 데이터를 기억부(313)에 기입한다.
로컬 제어 장치(31)의 통신 제어부(315)는, 자율 제어 기간 중에 있어서, 광통신 네트워크(17)의 통신 회선의 통신 상태를 감시한다(스텝 S52). 장해가 복구된 것을 검출하면(스텝 S53), 통신 제어부(315)는 그것을 주 제어부(311)에 통지한다(스텝 S54).
장해 복구가 통지되면, 주 제어부(311)는 자율 제어 기간 중의 제어 동작 데이터와 센싱 데이터를 기억부(313)로부터 판독한다(스텝 S55). 그리고, 판독한 제어 동작 데이터와 센싱 데이터를 광통신 네트워크(17)의 회선을 통하여 서버(18)에 송신한다(스텝 S56).
서버(18)의 수집부(18a)는, 광통신 네트워크(17)의 통신 경로를 통하여 로컬 제어 장치(31)로부터 자율 동작에 관한 제어 동작 데이터와 센싱 데이터를 수집부(18a)에서 수신하고(스텝 S57), 이들을 데이터베이스(19)에 축적한다(스텝 S58).
서버(18)의 산출부(18b)는, 제어 동작 데이터 또는 센싱 데이터를 데이터베이스(19)로부터 취득하고(스텝 S59), 어느 한쪽의 데이터 또는 양쪽을 이벤트 정보로서 해석하여 제어 대상인 사회 인프라의 특성을 산출한다(스텝 S60). 그 결과에 기초하여, 선택부(18c)는 사회 인프라의 특성에 적합한 제어 프로그램을 데이터베이스(19)로부터 선택한다(스텝 S61).
데이터베이스(19)에는 피제어 대상의 종류, 운전 상태 등에 따른 복수의 제어 프로그램이 기억되어 있다. 선택부(18c)는, 복수의 제어 프로그램으로부터 사회 인프라의 특성에 적합한 제어 프로그램을 선택한다.
이어서, 서버(18)는, 선택된 제어 프로그램에 기초하여, 취득된 제어 동작 데이터 또는 센싱 데이터를 최적화하여 제어 신호를 생성한다(스텝 S62). 최적화는, 예를 들어 복수의 피제어 대상을 포함하는 감시 대상 전체의 에너지 절약화 등의 기준에 기초하여 실행된다. 제어 신호는, 로컬 제어 장치(31)에 제공되는 제어 지시에 관련된 신호이다. 서버(18)는, 생성된 제어 신호를, 광통신 네트워크(17)의 회선을 통하여 로컬 제어 장치(31)에 송신한다(스텝 S63).
로컬 제어 장치(31)는 제어 신호를 서버(18)로부터 수신한다(스텝 S64). 로컬 제어 장치(31)는 장해가 복구된 후, 최초로 수신한 제어 신호를 기억부(313)의 큐잉 메모리(313a)에 기억한다(스텝 S65). 큐잉 메모리(313a)에 기억되는 제어 신호는 우선적으로 판독된다.
이어서, 주 제어부(311)는, 자율 제어로부터, 서버(18)로부터의 제어 신호에 기초하는 통상의 제어에의 이행 타이밍을 판단한다(스텝 S66). 즉, 장해의 복구로부터 즉시 통상의 제어로 복귀하면, 예기치 않은 문제를 발생시킬 우려가 있다. 따라서, 자율 제어용 프로그램에 기초하는 제어와, 서버(18)로부터의 지시에 기초하는 제어의 양쪽의 관계를 고려하여, 주 제어부(311)는 사회 인프라의 제어를 원활하게 계속 가능한 타이밍을 판단한다. 이행 타이밍이 도래할 때까지는, 주 제어부(311)는 자율 제어를 계속한다. 즉, 주 제어부(311)는, 자율 제어용 프로그램에 기초하는 제어에 관련된 제어 지시에 기초하여 사회 인프라를 제어한다.
이행 타이밍은, 예를 들어 제어 대상의 사회 인프라의 이용자나 주민의 안전을 최우선으로 하여, 제어 대상의 사회 인프라의 특성이나, 이행하고자 하는 시간대 등을 참조하여 결정된다. 예를 들어, 철도 인프라에 있어서 장해/복구 사상이 발생한 경우에, 역간의 선로 상에 전철이 있는 상태에서는 그 전철이 근처 역에 도착할 때까지는 제어를 이행하지 않도록 한다.
또한, 이행하고자 하는 시간대가 심야이며, 사회 인프라의 이용 상황이 극히 낮은 경우에는, 사회 인프라의 이용자에게 주의를 환기한 후에 비교적 신속하게 이행시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 후술하는 도 10에 도시되는 수처리에 관련된 인프라 시설에 관한 제어의 경우에는, 장해/복구로부터 즉시 이행될 가능성이 있다.
자율 제어용 프로그램에 기초하는 제어 기간 중에 있어서도, 센서로부터의 센싱 데이터는, 전술한 바와 같이 서버(18)에 계속해서 송신된다. 서버(18)는, 이 센싱 데이터에 기초하는 제어 신호를 로컬 제어 장치(31)에 계속해서 송신한다.
주 제어부(311)가 결정한 이행 타이밍이 도래하면(스텝 S66에서 "예"), 주 제어부(311)는 자율 제어용 프로그램에 관한 제어 지시를 정지한다(스텝 S67). 그리고, 주 제어부(311)는, 이 정지 타이밍에 가장 가까운 과거의 시점에서 수신한 제어 신호를 기억부(313)의 큐잉 메모리(313a)로부터 판독한다(스텝 S68). 그리고, 주 제어부(311)는, 이 제어 신호에 나타내어지는 내용에 기초하는 사회 인프라의 제어를 다시 개시한다(스텝 S69).
이와 같이 광통신 네트워크(17)의 통신 경로에서의 장해의 수복에 수반하여 서버(18)와 로컬 제어 장치(31) 사이에서 도 7에 도시되는 처리 수순이 실행됨으로써, 제어의 전환/복귀가 최적의 이행 타이밍에 실시된다. 이에 의해, 사회 시스템 전체에서의 재차의 최적화와, 사회 인프라의 원활한 운전 제어를 확실하게 실행할 수 있게 된다.
도 8은 로컬 제어 장치(31)의 제어 프로그램의 수정 수순을 나타내는 흐름도이다. 도 9는 서버(18)의 수정 제어 프로그램의 제공 수순을 나타내는 흐름도이다.
로컬 제어 장치(31)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 피제어 대상의 센싱을 행하면(스텝 S31), 센싱 데이터를 상위의 서버(18)에 송신한다(스텝 S32). 서버(18)는, 도 9에 도시한 바와 같이 센싱 데이터를 항상 감시한다(스텝 S41). 센싱의 결과에 기초하여, 서버(18)는 제어 프로그램의 버전 업 프로그램 또는 상황에 따른 제어 프로그램의 변경 또는 수정의 필요 여부를 판별한다(스텝 S42). 필요하다고 판단한 경우에는, 서버(18)는 적절한 제어 프로그램을 선택하여(스텝 S43), 로컬 제어 장치(31)에 배신한다(스텝 S44).
로컬 제어 장치(31)는, 서버(18)로부터의 제어 프로그램의 수신 유무를 판단한다(스텝 S33). 로컬 제어 장치(31)는, 제어 프로그램을 수신할 때까지는 기존의 제어 프로그램으로 처리를 실행한다(스텝 S34). 새로운 제어 프로그램을 수신한 경우에는, 로컬 제어 장치(31)는 제어 프로그램을 교체한다. 즉, 로컬 제어 장치(31)는 수신한 제어 프로그램을 기억부(313)에 기억한다(스텝 S35).
그리고, 로컬 제어 장치(31)는, 교체된 수정 제어 프로그램을 이용하여 이후의 처리를 실행한다(스텝 S36). 이상의 처리 수순에 의해, 서버(18)는 피제어 대상의 상황 변화를 바로 인식하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 작업원을 파견할 필요없이 로컬 제어 장치(31)에서 사용되는 프로그램의 보수ㆍ교환을 실행할 수 있다.
또한, 피제어 대상인 현장의 장치에 통신 어댑터로서의 박스를 접속하도록 하여도 된다. 박스는, 현장의 장치와 로컬 제어 장치(31)의 통신을 중개하는 기능을 구비한다. 박스를 설치함으로써 로컬 제어 장치(31)는, 유선 또는 무선의 제어 라인을 통하여 각 기기로부터 정보를 수집하는 것이 가능하게 된다. 또한, 박스에, 대응하는 기기에 제어 지시를 보내는 통신 기능을 갖게 하도록 하여도 된다.
서버(18)는, 통신 어댑터로서의 박스에 의해 수집되는 정보에 기초하여 제어 내용을 결정하고, 그 제어 내용에 따르는 제어 지시를 박스에 송신함으로써, 피제어 대상인 기기를 직접 제어할 수 있다.
서버(18)는, 또한 운전 지원계 시스템(330)(도 3)의 기능을 구비하며, 로컬 제어 장치(31), 감시 제어계 시스템(320)(도 3)의 처리에 관한 운전의 최적화를 조정한다. 구체적으로는, 서버(18)는, 로컬 제어 장치(31), 감시 제어계 시스템(320)으로부터의 제어 지시 및 감시 정보로부터 제어 내용의 적정을 판단하여 최적의 운전 계획을 작성한다. 서버(18)는, 이 운전 계획을 따르는 제어를 로컬 제어 장치(31) 또는 감시 제어계 시스템(320)에 실행시킨다.
서버(18)는 오프라인ㆍ업무계 시스템(340)(도 3)의 기능을 구비한다. 이 기능에 포함되는 시설 보전, 과금ㆍ결제 등의 처리는 인프라간에서 공통되는 요소가 많다. 따라서, 제1 실시 형태에서는, 각종 사회 인프라간의 업무를 공통으로 한 클라우드화에 의해 처리 효율을 높인다.
운전 지원계 시스템(330)의 기능에서는, 도메인 고유의 요소를 제외하고, 업무의 연계를 도모하도록 클라우드화된다. 여기서, 로컬 제어 장치(31)로부터의 처리 정보가 리얼타임으로 얻어지기 때문에, 로컬 제어계의 처리 시간을 항상 파악할 수 있다. 따라서, 처리 시간을 적산하여, 처리 시간에 따라 과금 비용을 증감하는 것도 가능하게 된다.
이러한 구성에 의해, 항상, 로컬에서의 상황이 리얼타임으로 서버(18)에 통지된다. 서버(18)는, 감시 제어계 시스템(320), 운전 지원계 시스템(330) 및 오프라인ㆍ업무계 시스템(340)의 기능에 의해 언제나 각 시스템간에서의 정보를 이용 가능하게 된다. 따라서, 업무 지원 및 운용의 효율을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
도 10은 제1 실시 형태에 관한 사회 인프라 제어 시스템의 일례를 도시하는 기능 블록도이다. 도 10에서의 로컬 제어계 시스템(31A)과, 그 상위의 감시 제어계 시스템(320), 온라인 운전 지원계 시스템(330) 및 오프라인 업무계 시스템(340)이 서버(18)에 관련된다. 감시 제어계 시스템(320), 온라인 운전 지원계 시스템(330), 오프라인 업무계 시스템(340)의 각 기능은, 서버(18)에 임플리먼트하는 것이 가능하다. 로컬 제어계 시스템(31A)의 일례로서 수처리 인프라를 채용한다.
도 10에 있어서, 도면 부호 31A는 수처리 인프라의 로컬 제어계 시스템을 도시한다. 이하, 도면 부호 31A의 시스템을 수처리 로컬 시스템이라고 칭한다. 수처리 로컬 시스템(31A)은, 예를 들어 저수지의 수량 미터(1)로 수량 저하를 검출하면, 모터(2)를 기동하여 펌프(3)를 가동하여 저수지에 물을 흘린다. 그 수량은 플로우 미터(4)에 의해 측정된다. 수처리 로컬 시스템(31A)은, 플로우 미터(4)에 의해 측정되는 수량을 일정하게 하기 위하여 모터(2)의 회전수를 인버터(5)에 의해 조정한다. 이 일련의 처리는 PLC/DDC(Programmable Logic Control/Digital data controller)(6)에 의해 제어된다.
PLC/DDC(6)는, 피제어 대상에 장착되는 센서의 정보 수집 기능 및 액추에이터에 대한 제어 기능을 제공한다. 센서 및 액추에이터도 피제어 대상의 일례이다. PLC/DDC(6)는, 정해진 순서로 기기를 순차적으로 운전하는 시퀀스 제어 기능을 구비한다. PLC/DDC(6)는, 예를 들어 인버터(415)의 회전수 등을 수백밀리초 이하의 시상수로 제어하여, 아날로그값을 목표값에 접근시키는 루프 제어 기능도 갖는다. 또한, PLC/DDC(6)는 고장 신호를 인터로크 신호로서 도입하여, 고장 발생시에 피제어 대상의 기기를 확실하게 정지시키는 기능 등도 갖는다.
감시 제어계 시스템(320)은, 수처리 로컬 시스템(31A)의 PLC/DDC(6)로부터의 프로세스 데이터를 수신하여, 1초 정도의 정해진 주기로 오퍼레이터에 감시 상황을 제공한다. 오퍼레이터의 제어 조작을 하위의 PLC/DDC(6)에 전달함으로써, 감시 제어계 시스템(320)은 수처리 로컬 시스템(41)의 운용을 리얼타임으로 조정하는 것이 가능하게 된다.
도 11은 제1 실시 형태에 관한 사회 인프라 제어 시스템의 다른 예를 도시하는 기능 블록도이다. 도 11은 도 10에 도시되는 클라우드 구조를 확장한 일례를 도시한다. 도 11은 수처리계의 로컬 제어 시스템(31B)과, 그 상위에 있는 서버(18)의 관련 기능인 감시 제어계 시스템(320), 온라인 운전 지원계 시스템(330) 및 오프라인 업무계 시스템(340)과의 관계를 나타낸다.
도 11에 있어서, 도면 부호 31B는, 도 10에 도시되는 로컬 제어 장치(31A)에 대응한다. 도 11에 도시되는 예에서는 수량 미터(1), 모터(2), 펌프(3), 수류 미터(4) 및 인버터(5)를 각각 통신 어댑터(61, 62, 63, 64, 65)를 통하여 네트워크(17)에 접속한다. 이에 의해 PLC/DDC(6)를 배제하는 것이 가능하게 된다. 여기에서는, 통신 어댑터(61, 62, 63, 64, 65)는 통신이 가능하도록 유선으로 네트워크(17)에 접속되어 있지만, 무선 통신이 가능하도록 무선으로 접속되어도 된다.
통신 어댑터(61 내지 65)는, 피제어 대상마다 장착된 도시하지 않은 센서로부터의 센싱 데이터를 통신 라인을 통하여 수집하고, 수집한 센싱 데이터를 서버(18)의 기능인 감시 제어계 시스템(320)에 직접 송신한다. 감시 제어계 시스템(320)은, 수집한 센싱 데이터로부터 수처리 로컬 시스템(31B)의 상황을 파악하고, 적절한 제어 내용을 산출하여 인버터(5)의 제어량을 조정한다.
이에 의해, 수처리 로컬 시스템(31B)에 있어서, 인프라 시설에서 행해지고 있었던 PLC/DDC에 의한 제어를 감시 제어 시스템(320)으로부터 직접 제어하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 점재하는 다수를 피제어 대상, 시설 설비의 운용을 일괄하여 감시 제어할 수 있게 된다.
로컬 제어 장치(31A, 31B), 감시 제어계 시스템(320)의 리얼타임의 센싱 데이터의 수집 및 제어에 수반하여, 온라인 운전 지원계 시스템(330)에서는, 감시 제어의 장기적인 처리를 온라인으로 지원함으로써 순차적으로 최적화를 실현할 수 있다.
또한, 오프라인 업무계 시스템(340)에서는, 감시 제어계 시스템(320)으로부터의 감시 정보를 임의의 타이밍에 수령하여 통계 처리ㆍ회계 데이터 작성 등의 작업을 행할 수 있게 되어, 작업 효율의 향상 및 세심한 업무 서비스를 제공하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이 온라인, 오프라인 각각에 있어서, 로컬의 정보가 임의의 타이밍에 얻어지므로, 로컬의 상황에 맞추어 조기의 대응이 가능하게 된다.
상기의 아키텍처에 있어서, 실시 형태에서는 클라우드화의 범위를 확장하여, 서버(18)에서 상위 제어를 행하는 감시 제어 시스템(320)에 로컬 제어 장치(31)의 기능까지를 포함시키도록 한다. 즉, 서버(18)에서는, 감시 제어계 시스템(320)의 기능으로서, 로컬 제어 장치(31)와의 연계에 있어서, 감시ㆍ제어의 리얼타임성과 내장해성을 실현하는 클라우드화를 도모한다. 이에 의해 감시 제어 운용의 효율화를 실현하여, 사회 시스템 제어 시스템의 구축에 관한 대폭적인 비용 삭감을 도모하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 우선 제어의 경우에는, 피제어 대상에 대한 제어의 우선 순위의 결정, 즉 우선 제어를 로컬 제어 장치(31)에 주도권을 갖게 하도록 하였다. 이에 의해, 보다 현장에 가까운 도메인에서의 제어를 우선시킬 수 있게 되어, 사회 시스템의 운용에 관한 안전성을 담보하는 것이 용이하게 된다.
이상 설명한 바와 같이 제1 실시 형태에 따르면, 사회 인프라의 피제어 대상의 로컬 제어계와 상위 관리계의 연계, 지역간의 연계에서의 상호 정보의 통일성, 리얼타임성을 실현할 수 있다. 따라서, 종합적인 판단ㆍ제어에서의 정확한 처리를 실현할 수 있는 사회 인프라 제어 시스템과 그 제어 방법을 제공하는 것이 가능하게 된다.
[제2 실시 형태]
도 12는 제2 실시 형태에 관한 로컬 제어 장치(31) 및 서버(18)의 일례를 도시하는 기능 블록도이다. 도 12에 있어서, 도 4와 공통되는 부분에는 동일한 부호를 부여하여 도시하고, 여기에서는 다른 개소에 대해서만 설명한다.
도 12에 도시되는 서버(18)는, 도 4에 도시되는 서버(18)와 기본적으로 동일한 기능을 구비한다. 도 12에 도시되는 로컬 제어 장치(31)는, 도 4에 도시되는 로컬 제어 장치(31)와 기본적으로 동일한 기능을 구비한다.
로컬 제어 장치(31)는, 도 4에 도시되는 기능 외에 수집부(321)를 구비한다. 수집부(321)는, 사회 인프라에서의 복수의 피제어 대상으로부터 센싱 데이터를 수집한다. 수집부(321)는 감시부(316)의 하나의 기능으로서 임플리먼트되는 것이 가능하다.
또한, 로컬 제어 장치(31)는 송신부(322)를 구비한다. 송신부(322)는, 수집된 센싱 데이터를, 광통신 네트워크(17)의 통신 회선을 통하여 서버(18)에 송신한다. 또한, 로컬 제어 장치(31)는 수신부(323)를 구비한다. 수신부(323)는, 피제어 대상을 제어하기 위한 제어 지시를 서버(18)로부터 수신한다.
주 제어부(311)는, 수신부(323)에 의해 수신된 제어 지시에 기초하여 피제어 대상을 제어한다. 즉, 주 제어부(311)는, 피제어 대상마다 정해진 우선도에 기초하는 타이밍에 제어 지시에 기초하는 복수의 피제어 대상에의 제어를 실행한다.
또한, 로컬 제어 장치(31)는 통지부(324)를 구비한다. 통지부(324)는 피제어 대상에의 제어 결과를 서버(18)에 통지한다. 제어 결과란, 제어에 수반하는 센싱 데이터의 변화 등 외에 제어를 행한 시점의 타임 스탬프나, 제어의 OK/NG 등도 포함한다.
서버(18)는, 도 4에 도시되는 기능 외에 취득부(18f), 생성부(18g), 지시부(18h), 우선 제어부(18i) 및 큐잉 메모리(181)를 구비한다. 취득부(18f)는 수집부(18a)의 하나의 기능으로서 임플리먼트되는 것이 가능하다.
취득부(18f)는, 로컬 제어 장치(18)로부터 송신된 센싱 데이터를, 광통신 네트워크(17)의 통신 회선을 통하여 리얼타임으로 취득한다. 취득된 센싱 데이터는 데이터베이스(19)에 축적된다.
생성부(18g)는, 데이터베이스(19)에 축적되는 센싱 데이터를 처리하여, 각 인프라(11 내지 16)에서의 피제어 대상을 제어하기 위한 제어 지시를 생성한다. 지시부(18h)는 생성된 제어 지시를 로컬 제어 장치(31)에 송신한다. 큐잉 메모리(181)는 생성된 제어 지시를 큐잉한다.
우선 제어부(18i)는, 큐잉 메모리(181)에 큐잉된 제어 지시를, 피제어 대상에 대하여 정해진 우선도에 기초하는 타이밍에 판독하여 지시부(18h)에 전달한다. 이에 의해 제어 지시는, 우선 제어 혹은 순서 제어된 타이밍에 따라 로컬 제어 장치(31)에 도달하게 된다. 로컬 제어 장치(31)는 수신한 제어 지시에 기초하여 피제어 대상을 제어한다.
로컬 제어 장치(31)의 우선 제어에서는, 당해 로컬 제어 장치(31)의 관리하가 되는 피감시 대상마다 제어의 수순을 변화시킬 수 있다. 즉, 동일한 사회 인프라(전력, 도로망 등)에 폐쇄된 형태로 제어의 수순이 동적으로 제어된다. 철도 인프라(14)를 예로 들면, 차량이 역에 도착하고, 이어서 건널목의 차단기를 올리는 등의 모두 동일한 사회 인프라에 속하는 피제어 대상의 제어 수순이 제어된다.
또한, 제2 실시 형태에 있어서는, 서버(18)의 관리하로 하는 모든 사회 인프라간에서 피제어 대상의 제어 수순을 동적으로 바꿀 수 있다. 예를 들어 정전(전력 인프라)이 발생하면, 차량(철도 인프라)의 예비 전원에 의해 가장 가까운 역까지 차량을 이동시키고, 그 완료 후에 차량을 정지시키는 등의 제어가 가능하게 된다. 즉, 제2 실시 형태에서는 복수의 사회 인프라를 대상으로 한 통괄적인 최적 제어가 가능하게 된다.
제2 실시 형태에 있어서도, 제어 지시에 기초하는 제어의 결과는 로컬 제어 장치(31)로부터 서버(18)에 통지되는 것은 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 이들로부터 제2 실시 형태에 의해서도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 실시 형태에서는 아키텍처를 로컬 제어계, 감시 제어계, 운전 지원계, 오프라인 업무계로 구분하여 설명하였다. 이것에 한정되지 않고, 각 제어계를 일체화하거나, 더 세분화하거나, 다른 요소를 갖는 제어계를 추가하는 것도 가능하다.
본 발명의 몇가지 실시 형태를 설명하였지만, 이들 실시 형태는 예로서 제시하는 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.
Claims (21)
- 사회 인프라를 로컬로 제어하는 제어 장치와, 상기 제어 장치와 통신 가능한 서버를 구비하는 사회 인프라 제어 시스템으로서,
상기 제어 장치는,
상기 사회 인프라의 피제어 대상에 관련된 센싱 데이터를 수집하는 수집부와,
수집된 상기 센싱 데이터를 상기 통신 회선을 통하여 상기 서버에 송신하는 송신부와,
상기 피제어 대상을 제어하기 위한 제어 지시를 상기 서버로부터 수신하는 수신부와,
수신된 상기 제어 지시에 기초하여 상기 피제어 대상을 제어하는 제어부를 구비하며,
상기 서버는,
상기 센싱 데이터를 상기 통신 회선을 통하여 상기 제어 장치로부터 취득하는 취득부와,
취득된 상기 센싱 데이터를 축적하는 데이터베이스와,
상기 데이터베이스에 축적되는 상기 센싱 데이터를 처리하여 상기 제어 지시를 생성하는 생성부와,
생성된 상기 제어 지시를 상기 제어 장치에 송신하는 지시부를 구비하는, 사회 인프라 제어 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는,
상기 수신된 제어 지시를 큐잉하는 기억부와,
큐잉된 상기 제어 지시를, 상기 피제어 대상마다 정해진 우선도에 기초하는 타이밍에 판독하여 상기 제어부에 전달하는 우선 제어부를 구비하는, 사회 인프라 제어 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 서버는,
상기 생성된 제어 지시를 큐잉하는 기억부와,
큐잉된 상기 제어 지시를, 상기 피제어 대상마다 정해진 우선도에 기초하는 타이밍에 판독하여 상기 지시부에 전달하는 우선 제어부를 구비하는, 사회 인프라 제어 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 피제어 대상에의 제어 결과를 상기 서버에 통지하는 통지부를 구비하는, 사회 인프라 제어 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제어 장치는 제어 프로그램을 기억하는 기억부를 구비하며,
상기 서버는, 상기 제어 장치의 감시 결과로부터 상기 피제어 대상의 상황을 판별하고, 그 결과에 기초하여 상기 제어 프로그램을 수정하는 수정부를 구비하는, 사회 인프라 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 피제어 대상과의 사이에 설치되는 통신 어댑터를 통하여 상기 피제어 대상으로부터 정보를 수집하고, 상기 제어 지시를 상기 통신 어댑터를 통하여 대응하는 피제어 대상에 송신하고,
상기 서버는, 상기 통신 어댑터에 의해 수집되는 정보에 기초하여 제어 내용을 결정하고, 그 제어 내용을 따르는 제어 지시를 상기 통신 어댑터를 통하여 상기 피제어 대상에 송신하는, 사회 인프라 제어 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는,
상기 서버와의 통신 장해를 검출하는 장해 검출부와,
상기 장해 검출부에서 상기 통신 장해가 검출되면, 자율적으로 제어를 계속하는 자율 제어부를 구비하는, 사회 인프라 제어 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는,
상기 서버와의 통신 장해를 검출하는 장해 검출부와,
상기 장해 검출부에서 상기 통신 장해가 검출되면, 상기 서버와의 연계를 계속하기 위하여 상기 서버와의 통신 경로를 전환하는 경로 전환부를 구비하는, 사회 인프라 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제어 장치, 서버 중 적어도 어느 하나의 처리에 관한 운전의 최적화를 조정하는 운전 지원계를 더 구비하며,
상기 운전 지원계는,
상기 제어 장치, 서버의 제어 지시 및 감시 정보로부터 제어 내용의 적정을 판단하는 판단 수단과,
최적의 운전 계획을 세워 상기 제어 장치 또는 서버에 상기 운전 계획을 따른 제어를 실행시키는 운전 계획 실행 수단을 구비하는, 사회 인프라 제어 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 제어 장치, 서버 중 적어도 어느 하나의 처리에 관련된 정보를 수집하고, 수집한 정보에 기초하여 인프라 업무를 오프라인으로 실행하는 오프라인 업무계를 더 구비하는, 사회 인프라 제어 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 오프라인 업무계는, 상기 제어 장치로부터 취득한 처리 정보에 기초하여 과금 비용을 증감하는 것을 특징으로 하는 사회 인프라 제어 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 서버는, 상기 데이터베이스를 구비하는 클라우드 컴퓨팅 시스템에 구비되는, 사회 인프라 제어 시스템.
- 사회 인프라를 제어하는 제어 장치와, 상기 제어 장치와 통신 가능한 서버를 구비하는 사회 인프라 제어 시스템에 적용 가능한 제어 방법으로서,
상기 제어 장치는,
상기 사회 인프라의 피제어 대상에 관련된 센싱 데이터를 수집하고,
수집된 상기 센싱 데이터를 상기 서버에 송신하고,
상기 피제어 대상을 제어하기 위한 제어 지시를 상기 서버로부터 수신하고,
수신된 상기 제어 지시에 기초하여 상기 피제어 대상을 제어하며,
상기 서버는,
상기 센싱 데이터를 상기 제어 장치로부터 취득하고,
취득된 상기 센싱 데이터를 데이터베이스에 축적하고,
상기 데이터베이스에 축적되는 상기 센싱 데이터를 처리하여 상기 제어 지시를 생성하고,
생성된 상기 제어 지시를 상기 제어 장치에 송신하는, 제어 방법. - 제13항에 있어서, 상기 제어 장치는,
상기 수신된 제어 지시를 기억부에 큐잉하고,
큐잉된 상기 제어 지시를, 상기 피제어 대상마다 정해진 우선도에 기초하는 타이밍에 상기 기억부로부터 판독하여 상기 제어부에 전달하는, 제어 방법. - 제13항에 있어서, 상기 서버는,
상기 생성된 제어 지시를 기억부에 큐잉하고,
큐잉된 상기 제어 지시를, 상기 피제어 대상마다 정해진 우선도에 기초하는 타이밍에 상기 기억부로부터 판독하여 상기 제어부에 전달하는, 제어 방법. - 제13항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 피제어 대상에의 제어 결과를 상기 서버에 통지하는, 제어 방법.
- 사회 인프라를 제어하는, 사회 인프라 제어 시스템의 제어 장치로서,
상기 사회 인프라의 피제어 대상에 관련된 센싱 데이터를 수집하는 수집부와,
수집된 상기 센싱 데이터를 서버에 송신하는 송신부와,
상기 피제어 대상을 제어하기 위한 제어 지시를 상기 서버로부터 수신하는 수신부와,
수신된 상기 제어 지시에 기초하여 상기 피제어 대상을 제어하는 제어부를 구비하는, 사회 인프라 제어 시스템의 제어 장치. - 제17항에 있어서, 상기 수신된 제어 지시를 큐잉하는 기억부와,
큐잉된 상기 제어 지시를, 상기 피제어 대상마다 정해진 우선도에 기초하는 타이밍에 판독하여 상기 제어부에 전달하는 우선 제어부를 더 구비하는, 제어 장치. - 제17항에 있어서, 상기 피제어 대상에의 제어 결과를 상기 서버에 통지하는 통지부를 더 구비하는, 제어 장치.
- 사회 인프라를 제어하는 제어 장치와 통신 가능한, 사회 인프라 제어 시스템의 서버로서,
상기 사회 인프라의 피제어 대상에 관련된 센싱 데이터를 상기 제어 장치로부터 취득하는 취득부와,
취득된 상기 상기 센싱 데이터를 축적하는 데이터베이스와,
상기 데이터베이스에 축적되는 상기 센싱 데이터를 처리하여, 상기 피제어 대상을 제어하기 위한 제어 지시를 생성하는 생성부와,
생성된 상기 제어 지시를 상기 제어 장치에 송신하는 지시부를 구비하는, 사회 인프라 제어 시스템의 서버. - 제20항에 있어서, 상기 생성된 제어 지시를 큐잉하는 기억부와,
큐잉된 상기 제어 지시를, 상기 피제어 대상마다 정해지는 우선도에 기초하는 타이밍에 판독하여 상기 지시부에 전달하는 우선 제어부를 더 구비하는, 서버.
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