JP2006031418A

JP2006031418A - 監視システム

Info

Publication number: JP2006031418A
Application number: JP2004209509A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Horiuchi; 康男堀内
Original assignee: NEC Space Technologies Ltd
Current assignee: NEC Space Technologies Ltd
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】設置、移動が容易であり、かつ異常の発生を早期に通知できると共に異常発生時におけるモニタ画像の解像度や画質の切り替えを自律して行うことができる監視システムを提供する。
【解決手段】監視対象の異常発生を検出する複数のモニタ装置に、自装置の位置情報を取得するＧＰＳユニットと、通信衛星と無線回線を介して無線通信を行うための衛星通信ユニットと、位置情報を他のモニタ装置に送信すると共に該他のモニタ装置から受信した位置情報を保存し、時系列に取得した監視対象のモニタ画像を比較し、監視対象が正常である場合は静止画像を所定の周期毎に監視センターへ送信し、異常を検出した場合はアラーム信号を監視センター及び他のモニタ装置へ送信すると共に動画像を監視センターへ送信するモニタユニットとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、警備、防災あるいは学術調査等の目的で設置される監視システムに関する。

一般に、警備、防災あるいは学術調査等を目的とする定点監視式の監視システムでは、平常時は連続的な動画像は必ずしも必要では無く、異常発生時に、リアルタイムで、かつ標準画質がテレビジョン放送やハイビジョン（High-Definition Television）放送に相当する高解像度・高画質な動画像を取得できることが望ましい。

従来の監視システムでは、監視カメラを用いて監視対象のモニタ画像を取得し、取得したモニタ画像のデータ解析や評価を監視カメラから離れた監視センター等において一括して行うのが一般的であった（例えば、特許文献１−３参照）。
特開２００３−６９９９２号公報特開２００３−８５６７７号公報特開２００３−０６７６２号広報

通常、標準画質がテレビジョン放送に相当する画像データを監視カメラから監視センターへ送信するためには1〜2Mbpsの通信速度が必要である。また、標準画質がハイビジョン放送に相当する画像データを送信するためには5〜6Mbpsの通信速度が必要である。

しかしながら、このような通信速度を数km²以上の広いエリアに分散して配置された複数台の監視カメラから監視センターへ送信するためには、伝送路に地上用マイクロ波回線または高速な有線回線（光ファイバ等）を使用する必要があり、マイクロ波回線用の中継設備や光ファイバ等を敷設しなければならない問題がある。通信衛星を利用して画像データを伝送する方法も考えられるが、従来のKu帯を用いる通信衛星を利用して画像データを伝送するためには、直径1.5〜2m程度の中型アンテナ装置を監視カメラ側に設置する必要があるため、地形または地理的な制約によって監視カメラの設置が困難な場所が存在する。特に、従来の監視システムでは、一旦設置された監視カメラの移設は新設時と同様の工事が必要であるため、環境や監視対象の変化に応じて監視点を柔軟に変更することが困難であった。

また、従来の監視システムでは、通常、監視センター等からの指示によりモニタ画像の種類（静止画または動画）や解像度あるいは画質等を切り替えるため、平常時と異常発生時におけるモニタ画像の切り替えタイミングの遅れにより、異常が発生した瞬間や直後のモニタ画像を取得することが困難である。さらに、異常発生地点を含む周辺地域の特定が遅れることにより、異常を検出した地点だけでなく、その周辺地域の高解像度・高画質なモニタ画像等を取得することが困難であった。

本発明は上記したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、設置、移動が容易であり、かつ異常の発生を早期に通知できると共に異常発生時におけるモニタ画像の種類や画質の切り替えを自律して行うことができる監視システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の監視システムは、監視対象の異常発生を検出する複数のモニタ装置と、
前記モニタ装置と通信衛星を利用した無線回線を介して接続される監視センターと、
を有し、
前記モニタ装置に、
ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、自装置の位置情報を取得するＧＰＳユニットと、
前記通信衛星と前記無線回線を介して無線通信を行うための衛星通信ユニットと、
前記位置情報を、前記無線回線を介して他のモニタ装置に送信すると共に該他のモニタ装置から受信した位置情報を保存し、時系列に取得した前記監視対象のモニタ画像を比較することで前記監視対象が正常であることを検出している場合は静止画像からなる前記モニタ画像を所定の周期毎に前記監視センターへ送信し、前記監視対象の異常を検出した場合は該異常の発生を示すアラーム信号を前記監視センター及び他のモニタ装置へ送信し、該異常を検出した場合または他のモニタ装置から前記アラーム信号を受信した場合は現状を示す動画像からなる前記モニタ画像を前記監視センターへ送信するモニタユニットと、
を備えた構成である。

上記のように構成された監視システムでは、時系列に取得した監視対象のモニタ画像を比較することで監視対象が正常であるか異常が発生したかを検出し、異常検出時にモニタ画像を静止画から動画像に切り替えるため、モニタ画像の種類や画質の切り替えを自律して行うことが可能であり、異常の発生を早期に監視センターへ通知できる。また、アラーム信号を他のモニタ装置へも送信するため、異常を検出した地点だけでなく、その周辺地域等のモニタ画像も併せて収集することが可能になる。

また、本発明の監視システムは、前記無線回線で用いる周波数にＫａ帯を用いる構成である。このような監視システムでは、通信衛星との通信に用いるアンテナ装置を小型化できる。

本発明の監視システムによれば、時系列に取得した監視対象のモニタ画像を比較することで監視対象が正常であるか異常が発生したかを検出し、異常検出時にモニタ画像を静止画から動画像に切り替えるため、モニタ画像の種類や画質の切り替えを自律して行うことが可能であり、異常の発生を早期に監視センターへ通知できる。また、アラーム信号を他のモニタ装置へも送信するため、異常を検出した地点だけでなく、その周辺地域等のモニタ画像も併せて収集することが可能になる。特にモニタ装置に、それぞれＧＰＳユニットを備えることで、モニタ装置を移動しても新たな設置場所の位置情報を自動的に取得できるので、新たな設定を行うこと無く本機能を維持できる。

また、無線回線で用いる周波数にＫａ帯を用いることで、通信衛星との通信に用いるアンテナ装置を小型化できるため、モニタ装置の設置。移動が容易になる。

次に本発明について図面を参照して説明する。

図１は本発明の監視システムの一構成例を示すブロック図である。

図１に示すように、本発明の監視システムは、複数のモニタ装置１１₁〜１１_N（Ｎは自然数）を備え、これらモニタ装置１１₁〜１１_Nが通信衛星２１を利用する無線回線を介して監視センター３１と接続される構成である。

モニタ装置１１₁〜１１_Nは、モニタ画像を取得するモニタユニット１２と、通信衛星２１と無線通信を行うための衛星通信ユニット１３と、モニタ装置の動作に必要な電力を供給する太陽発電ユニット１４と、ＧＰＳ衛星２２からの電波により自装置の位置情報を取得するＧＰＳユニット１５とを備え、例えば地上の電力設備からの電力供給を必要としない、地上インフラから独立した所謂スタンドアロンで動作する装置である。

モニタユニット１２は、監視対象を撮影するための高分解能カメラ１２ａと、高分解能カメラ１２ａで取得した画像データを蓄積する画像蓄積部１２ｂと、高分解能カメラ１２ａで取得されたモニタ画像の画像データから特徴点を抽出し、以前に取得した画像データと比較することで、異常発生（災害発生等）の有無を判定する画像比較処理部１２ｄと、画像比較処理部１２ｄによる判定結果にしたがって監視センター３１や他のモニタ装置に対するアラーム送信、あるいは配信画像の種類（静止画または動画）、解像度や画質を制御する画像出力制御部１２ｃとを有する構成である。

衛星通信ユニット１３は、送信信号に対する変調や受信信号に対する復調を行う変復調部１３ａと、送受信信号と無線信号間の周波数変換や電力増幅等を行う送受信部１３ｂと、送受信アンテナ１３ｃとを備え、通信衛星２１を介して監視センタ３１との間で双方向のデータ通信が可能な構成である。本発明の監視システムでは、このデータ通信にＫａ帯の無線回線を用いる。このように無線回線にＫａ帯を用いることで、送受信アンテナ１３ｃを直径４５ｃｍ〜６０ｃｍ程度に小型化できるため、モニタ装置１１₁〜１１_Nの設置、移動が容易になる。

太陽発電ユニット１４は、太陽電池１４ａと、太陽電池１４ａで発電された電力の蓄積、並びにモニタユニット１２、衛星通信ユニット１３及びＧＰＳユニット１５へ必要に応じて電力を供給するバッテリ１４ｃと、太陽電池１４ａで発電された電力を各ユニットで使用可能な電力源（ＤＣ、ＡＣ）に変換すると共に供給電力を安定化させる電力制御部１４ｂとを有する構成である。

ＧＰＳユニット１５は、ＧＰＳ衛星２２からの電波により自装置の位置情報を設置時あるいは定期的に取得し、例えばモニタユニット１２の画像出力制御部１２ｃに備える不図示のメモリに格納する。画像出力制御部１２ｃは、通信衛星２１を介して監視センター３１及び他のモニタ装置１１₁〜１１_nに該位置情報をそれぞれ送信する。各モニタ装置の位置情報を受信したモニタユニット１２は、それらの情報を、例えば画像出力制御部１２ｃに備える不図示のメモリに格納し、各モニタ装置１１₁〜１１_nの位置情報を更新する。

モニタユニット１２の画像出力制御部１２cは、画像比較処理部１２dの判定処理により異常の発生を検出すると、メモリ内を検索して自装置の近傍に位置するモニタ装置を選択し、選択したモニタ装置及び監視センター３１へ通信衛星２１を介して異常の発生を示すアラーム信号を送信する。

アラーム信号を受信したモニタ装置１１₁〜１１_nは、モニタユニット１２の画像出力制御部１２ｃにより監視センター３１へ送信するモニタ画像を監視対象の現状を示す高解像度・高画質の動画像に切り替える。このような処理を行うことで、異常を検出した地点だけでなく、その周辺地域の高解像度・高画質なモニタ画像も併せて収集することが可能になる。特にモニタ装置１１₁〜１１_nに、それぞれＧＰＳユニット１５を備えることで、モニタ装置１１₁〜１１_nを移動しても新たな設置場所の位置情報を自動的に取得できるので、新たな設定を行うこと無く本機能を維持できる。

監視センター３１は、通信衛星装置２１とデータ通信を行う衛星通信装置３２と、関連機関（警察署、消防署、役所等）や地域住民への異常発生の通報等を行う周知の防災システム３３を有する構成であり、モニタ装置１１₁〜１１_nからアラーム信号と共に動画像を受信すると、必要に応じて関連機関や地域住民に災害発生等を通報する。

次に、図２を参照して図１に示したモニタユニット１２の動作について説明する。

モニタユニット１２は、高分解能カメラ１２aにより監視対象を常に撮影し、モニタ画像を時系列に取得する（ステップＳ１）。

画像比較処理部１２ｄは、所定の周期毎に高分解能カメラ１２ａで取得されたモニタ画像の画像データから特徴点を抽出し（ステップＳ２）、以前に取得した画像との比較判定を行う（ステップＳ３）。画像比較判定の結果、監視対象が正常と判定されると、画像出力制御部１２cは衛星通信ユニット１３により通信衛星２１を介して監視センター３１へ所定の周期毎に低レートの画像データ（定時静止画像）を送信する（ステップＳ４）。このとき、取得した連続画像は画像蓄積部１２bにも記録される。画像蓄積部１２ｂへはループ状に古い画像データに新しい画像データを上書きすることで、常に一定時間前からの最新画像が記録される。なお、画像蓄積部１２ｂへ蓄積された記録画像は、監視センター３１から通信衛星２１を介して画像出力制御部１２ｃに送信されるコマンド指令により随意に再生・送出することも可能である。モニタユニット１２は、監視センター３１からの蓄積画像の再生要求の有無を確認し（ステップＳ５）、再生要求を受信した場合は画像蓄積部１２ｂに蓄積された画像データを監視センター３１へ送信する。監視センター３１に送信された蓄積画像は、例えば防災システムが備えるモニタ画面（不図示）に表示される（ステップＳ６）。

一方、画像比較処理部１２ｄによる画像比較判定の結果、監視対象の異常（災害の発生等）を検出すると、画像出力制御部１２ｃは、監視センター３１及び近傍に位置する他のモニタ装置へ向けてアラーム信号を送信する。また、監視センター３１に向けてリアルタイムで高分解能・高画質な動画像の配信を開始する（ステップＳ７）。

本発明の監視システムによれば、モニタ装置１１₁〜１１_Nがそれぞれ独立して動作するため、地上インフラの制約を受けずに設置、移動することが可能であり、状況変化に応じて機動的かつ効果的に対処可能な監視システムを構築できる。また、地上インフラの整備に多額の費用がかかる地域においても高画質なモニタ装置１１₁〜１１_Nを低コストで設置できる。

また、本発明の監視システムでは、異常発生の有無をモニタ装置１１₁〜１１_N内の処理で判断するため、異常発生のアラーム信号を早期に送信して関連機関や地域住民に伝達することが可能であり、異常時の対応処置に要する時間を短縮できる。さらに、自然災害を監視している場合は、従来困難であった異常発生時の初期の高画質動画像を記録できるため、学術的に有用な情報を得やすいという効果もある。

なお、上記説明では、過去の画像と現在の画像を比較することで異常発生の有無を判定する例を示したが、それ以外に、土石や建造物等の崩壊、温度、煙、ガス、火災、落雷、地震、浸水等を検出する周知の各種センサを備え、それらセンサからの異常発生を示す信号を契機にリアルタイムに高解像度な動画像を送出することも可能である。本発明の監視システムは、山間地等における廃棄物の不法投棄監視用モニタ、あるいは高山植物等の盗掘監視用モニタ等への利用も可能である。

本発明の監視システムの一構成例を示すブロック図である。図１に示した監視システムの処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１１１〜１１Ｎモニタ装置
１２モニタユニット
１２ａ高分解能カメラ
１２ｂ画像蓄積部
１２ｃ画像出力制御部
１２ｄ画像比較処理部
１３衛星通信ユニット
１３ａ変復調部
１３ｂ送受信部
１３ｃ送受信アンテナ
１４太陽発電ユニット
１４ａ太陽電池
１４ｂ電力制御部
１４ｃバッテリ
１５ＧＰＳユニット
２１通信衛星
２２ＧＰＳ衛星
３１監視センター
３２衛星通信装置
３３防災システム

Claims

監視対象の異常発生を検出する複数のモニタ装置と、
前記モニタ装置と通信衛星を利用した無線回線を介して接続される監視センターと、
を有し、
前記モニタ装置に、
ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、自装置の位置情報を取得するＧＰＳユニットと、
前記通信衛星と前記無線回線を介して無線通信を行うための衛星通信ユニットと、
前記位置情報を、前記無線回線を介して他のモニタ装置に送信すると共に該他のモニタ装置から受信した位置情報を保存し、時系列に取得した前記監視対象のモニタ画像を比較することで前記監視対象が正常であることを検出している場合は静止画像からなる前記モニタ画像を所定の周期毎に前記監視センターへ送信し、前記監視対象の異常を検出した場合は該異常の発生を示すアラーム信号を前記監視センター及び他のモニタ装置へ送信し、該異常を検出した場合または他のモニタ装置から前記アラーム信号を受信した場合は現状を示す動画像からなる前記モニタ画像を前記監視センターへ送信するモニタユニットと、
を備えた監視システム。
前記無線回線で用いる周波数はＫａ帯である請求項１記載の監視システム。
前記モニタ装置は、
前記ＧＰＳユニット、前記衛星通信ユニット及び前記モニタユニットの動作に必要な電力を供給する太陽発電ユニットをさらに有する請求項１または２記載の監視システム。
前記モニタユニットは、
前記静止画像からなる前記モニタ画像を蓄積する画像蓄積部を有し、
前記監視センターから送信される指令にしたがって前記静止画像からなる前記モニタ画像を前記監視センターへ送信する請求項１乃至３のいずれか１項記載の監視システム。