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テレメータ

最終更新日 2019年3月12日

「テレメータ」は、「テレ = 遠方の」と「メータ = 測定機」を組み合わせた造語です。

1 テレメータとは...

大気汚染や気象、自然災害の発生などを監視するため、県庁や市役所などの監視センターから遠く離れた地点や、危険を伴う地点(火山など)などにも自動測定機が設置されています。しかし、これらの監視システムがオンライン化されていない場合は、測定結果は、現地に行かなければ見ることができず、予報や緊急の用には役立ちません。
このため、現地の測定データ(電気信号)を、電話や無線にのせて、監視センターに一定の時間間隔で自動送信することにより、監視センターで現地の状況を「オンライン・リアルタイム」で集中監視するために用いられる「遠隔自動データ収集装置」がテレメータであり、大気汚染の「常時監視」を行うための根幹となるシステムです。

2 他の分野での利用例

テレメータは大気汚染などの環境監視の分野以外でも広く利用されています。代表的な例としては、気象観測(気象庁のAMeDAS)、自然災害の観測(火山、地震、河川の水位など)、ライフラインの監視(電力や都市ガスなど)などがあります。

3 テレメータシステムの構成

テレメータは、「中央局装置」と「測定局装置」(「観測局装置」ともいいます。)、及びこの両者を接続する「通信回線」の3つで構成されています。
ただし、テレメータ自体は、データ収集の機能に特化した「データ送受信装置」であるため、収集したデータの加工、編集、保存などのデータ処理の機能はありません。このため、通常はテレメータとは別に、テレメータが収集したデータを受取り、時報や日報の作成などのデータ処理をおこなうためのコンピュータが必要となります。

(1) 中央局装置
中央局は、市内(県内)の各地に設置されている多数の測定局を1か所で集中制御する装置で、複数の測定局を一斉にあるいは順番に一定の時間間隔で呼び出し、測定局が収集したデータを受け取る「データ受信装置」に該当します。
通常は中央の監視センター内に1台設置されています。
テレメータにおける中央局と測定局の役割を人間の親子関係なぞらえて、中央局を「親局」と呼ぶこともあります。
なお、中央局にはテレメータの上位に位置づけられるコンピュータが接続されており、コンピュータからの要求によりデータ収集を行います。

(2) 測定局装置
各地の測定局舎内に1台ずつ設置されています。このため、測定局の数だけ必要となります。
中央局が個々の測定局装置を識別するために、それぞれ相異なる固有の測定局番号が割り当てられています。
測定局装置は、測定機から出力される電圧信号を符号に変換するAD変換器、パルス信号を数えるパルスカウンタ、中央局との送受信を行うためのモデム、これらの機器を制御するためのマイクロコンピュータなどで構成されています。
測定局装置には、多数の測定機からの信号ケーブルが接続されており、測定機から出力される電気信号(測定値に比例する電圧値やパルス数など)を一定間隔で収集し、コンピュータで処理できるデジタル符号(文字)に変換します。
中央局からの送信要求メッセージを受け取ると、
・ 各測定機から収集した測定値にそれぞれ対応する測定項目番号を付け、
・ 全項目分をまとめ、
・ 中央局が大量のデータを識別するための測定局番号、測定時刻などの情報を付加して、
・ 中央局に送信します。
役割としては、「データ送信装置」に該当します。
中央局が「親局」とも呼ばれるのに対応し、「子局」と呼ばれることがあります。
したがって、1人の親(親局)が、多数の子供(子局)と絶えず連絡を取り合っている状態に相当します。

(3) 通信回線
中央局と各測定局の間でデータを送受信するために必要となる有線回線(電話)あるいは無線回線のことです。「伝送路」と呼ばれることもあります。

このようにテレメータとコンピュータを組み合わせた環境監視システムのことを「常時監視システム」と呼び、常時監視を行っている測定局を「常時監視局」と呼びます。

テレメータを用いたデータ収集(定時収集)の手順の概要は次のとおりです。

  1. コンピュータは、1時間値を算出するため、一定間隔(1分、3分、5分、10分、1時間など)で、中央局に対して、各測定局からデータを収集してくるように要求します。
  2. 中央局は、コンピュータからの収集要求を受けて、各測定局に対し、データ送信を要求する命令を送信します(ポーリング)。
  3. 中央局からデータ送信の命令を受けた測定局は、測定機から出力されている電気信号をデジタル符号に変換し、測定局番号、測定項目番号、測定時刻などを付加して、中央局に送信します。
  4. 中央局は、測定局から送り返されてきたデータに含まれる測定局番号、測定項目番号、測定時刻などをチェックして(返送照合)、局・項目・時刻が要求した内容と一致していることを確認します。
  5. このとき、測定局から応答がない場合はその測定局をスキップし、全局の呼出しが一巡したあとで再度呼び出します(再送要求)。
    ただし、次の定時収集の時刻と重なって、定時収集に影響がでることを避けるため、再送要求は通常1回か2回で打ちきりとします。
    再度の呼出しでも応答がない場合、その回はその測定局の全項目が欠測となります。
  6. 全測定局からのデータ収集(スキャニング)を完了した中央局は、全測定局のデータを一括してコンピュータに送信します。
  7. 中央局は、次回のコンピュータからの収集要求がくるまで待機します。

なお、上記のデータ収集の手順は、コンピュータが一定間隔で全測定局を自動的に呼び出す「定時収集」(「定時呼出し」ともいいます。)ですが、必要に応じて、特定の測定局を任意の時間に手動で呼び出す「任意収集」(又「は随時収集」、「特定呼出し」ともいいます。)も可能です。

横浜市の常時監視システムにおけるテレメータシステムの位置づけ(青色の波線で囲んだ部分)と、常時監視データがインターネットで公開されるまでのフローを下図に示します。

横浜市の常時監視システム

各測定局で測定したデータがインターネットで公開されるまで流れ

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