JP2006209529A - セキュリティシステムおよび無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線負担の軽減、工事、メンテナンス費用の削減を可能とし、且つ、複雑な設定作業や通信制御を不要とした複数のセンサユニットを備えるセキュリティシステムを提供することを課題とする。
【解決手段】コントローラ１は、まず、アンテナＡＴ１を有効にし、センサユニットＳＵ１に電力を供給する。これにより、センサユニットＳＵ１が起動し、センサの検知情報をコントローラ１に送信する。コントローラ１は、検知情報に対応した処理を実行する。次に、コントローラ１は、アンテナＡＴ２を有効にし、センサユニットＳＵ２に電力を供給し、同様の処理が実行される。このように、順次、指向性のあるアンテナＡＴを切り替えて有効にし、各センサユニットＳＵと１対１で無線通信を行い、センサ情報を収集する。
【選択図】図４

Description

本発明は、セキュリティシステムに関する。詳しくは、複数のセンサユニットと、それらセンサユニットが取得した情報を集中管理するコントローラとを備えたセキュリティシステムに関する。

店舗、ビル、家屋などにおいて導入されているセキュリティシステムでは、様々なセンサユニットが利用されている。そして、これらセンサユニットの情報を集中管理するコントローラを備えたセキュリティシステムが存在する。このようなセキュリティシステムは、導入時に各センサユニットとコントローラを接続するための配線工事が必要であり、初期費用が多く発生していた。

この問題に対しては、各センサユニットとコントローラに無線装置を搭載し、無線により情報の交換を行うシステムを構築することで、配線工事を不要とするとともに工事費用を低減させるようにすることが可能である。

また、電力供給の方法についての課題が存在する。つまり、各センサユニットに対しては、電力の供給が必要であるが、ＡＣアダプタを用いると、同様に配線負担や工事費用が増大する。そこで、電池を用いる方法が考えられるが、定期的に電池を交換する必要があり、メンテナンス負担が増大するという問題がある。

そこで、特許文献１では、受信した電波から誘導起電力を得ることにより、センサを制御する制御部に電力を供給する発明が開示されている。

特開２００４−２８６５５１号公報

上述したように、コントローラとセンサユニット間を無線化することにより、配線負担の軽減と工事費用の削減を図ることが可能である。しかし、上述したように、複数のセンサユニットを備えるシステムにおいては、コントローラが複数のセンサユニットを識別して無線通信を行うための仕組みが必要である。たとえば、各センサユニットに対して異なる周波数を割り当てる方法があるが、各センサユニットの周波数を調整する設定負担が増大する。あるいは、複数のセンサユニットが同時に情報を送信した場合に、各センサユニットが所定時間をおいて情報の再送信を行うなどの通信制御を行う方法が考えられるが、通信制御が複雑になるという問題がある。

また、特許文献１で開示されている発明によれば、ＡＣアダプタや電池を用いることなく、センサに電力を供給することが可能である。したがって、配線負担の軽減やメンテナンスの負荷軽減を図ることが可能である。しかし、上述したように、複数のセンサユニットとコントローラとの間で情報のやりとりを行うシステムの場合、同時に複数のセンサユニットが起電力を得ると、同時に各センサユニットが動作を開始するため、やはり、通信の制御が複雑になるという問題がある。

そこで、本発明は前記問題点に鑑み、コスト低減と工事、メンテナンス負担の軽減を図りながら、且つ、複雑な装置の設定や通信制御を必要とすることなく、コントローラが複数のセンサユニットからの検知情報を取得することが可能なセキュリティシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載のセキュリティシステムは、監視領域内に設置された複数のセンサユニットと、前記複数のセンサユニットと無線通信を行うコントローラと、を備え、各センサユニットは、状態情報を検知するセンサと、前記コントローラとの間で無線通信を行う回路と、前記コントローラとの間で電波の送受信を行うユニット側アンテナと、前記ユニット側アンテナが受信した電波から共振作用により電力を生じさせる共振回路と、を備え、前記コントローラは、各センサユニットとの間で無線通信を行う回路と、各ユニット側アンテナとの間で電波の送受信を行うために各ユニット側アンテナに対応して設けられた指向性のある複数のコントローラ側アンテナと、前記複数のコントローラ側アンテナのうち一のコントローラ側アンテナが有効となるように切り替える切替回路と、を備え、前記コントローラは、前記切替回路を制御して、順に、一のコントローラ側アンテナを有効にし、有効となっているコントローラ側アンテナに対応するセンサユニットに電波を送信することによって当該センサユニットに電力を与え、電力を得たセンサユニットから前記センサが取得した検知情報を無線により受信することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載のセキュリティシステムにおいて、各センサユニットは、さらに、前記コントローラに対して送信する情報を暗号化する手段、を備え、前記コントローラは、さらに、各センサユニットから受信した暗号化された情報の正当性をチェックし、異常を検出した場合には、異常通報を行う手段、を備えることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、監視領域内に設置された複数のセンサユニットとコントローラとの間で無線通信を行う方法であって、前記コントローラは、各センサユニットとそれぞれ電波の送受信が可能な指向性を持った複数のアンテナを備えており、前記コントローラが前記複数のアンテナのうち一のアンテナを有効にする工程と、有効となったアンテナと電波の送受信が可能な一のセンサユニットに対して、前記コントローラが電波を送信する工程と、前記一のセンサユニットが前記コントローラから受信した電波により電力を得る工程と、電力を得た前記一のセンサユニットが、センサにより状態情報を検知し、検知情報を前記コントローラに送信する工程と、前記コントローラが検知情報を受信する工程と、を備え、前記コントローラが、順に、有効とするアンテナを切り替えることにより、前記複数のセンサユニットからの検知情報を取得することを特徴とする。

本発明のセキュリティシステムは、コントローラが指向性をもったアンテナを順に切り替えて、対応するセンサユニットに電波を供給してセンサの検知情報を得る。したがって、各センサユニットの周波数を調整することなく、あるいは、各センサユニットとの間で複雑な通信制御を行うことなく、各センサユニットと情報を交換することが可能である。これにより、複数のセンサユニットを備え、それらセンサユニットの情報を収集するコントローラを備えたセキュリティシステムを構築しながら、配線負担の軽減、工事、メンテナンス負担の軽減を図ることが可能である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係るセキュリティシステムは、図１に示すように、監視領域３内に設置されたコントローラ１と複数のセンサユニットＳＵ１,ＳＵ２,ＳＵ３とを備えている。センサユニットＳＵ１,ＳＵ２,ＳＵ３は、各種の状態情報を検知するセンサを備えており、監視領域３内の戸や窓、壁、天井などに設置されている。コントローラ１は、無線を利用して、これらセンサユニットＳＵ１,ＳＵ２,ＳＵ３からの情報を収集するとともに、各センサユニットＳＵ１,ＳＵ２,ＳＵ３に制御情報を送信することで、監視領域３内のセキュリティを統括管理するものである。以下、センサユニットＳＵ１,ＳＵ２,ＳＵ３について共通の機能を説明する場合には、これらを総称してセンサユニットＳＵとして説明する。

図２は、コントローラ１の機能ブロック図である。コントローラ１は、ＣＰＵ１１、送受信回路１２、スイッチ回路１３、タイマ１４、通報部１５、メモリ１６および複数のアンテナＡＴ１,ＡＴ２,ＡＴ３を備えている。ＣＰＵ１１は、コントローラ１の全体制御を行い、送受信回路１２は、センサユニットＳＵとの間で無線通信を行う回路である。

各アンテナＡＴ１,ＡＴ２,ＡＴ３は、指向性を持ったアンテナであり、アンテナＡＴ１は、センサユニットＳＵ１との間でのみ電波を送受信可能となるように位置や角度が調整されている。同様に、アンテナＡＴ２は、センサユニットＳＵ２との間でのみ、アンテナＡＴ３は、センサユニットＳＵ３との間でのみそれぞれ無線通信可能となるように調整されている。なお、以下において、アンテナＡＴ１,ＡＴ２,ＡＴ３を特に区別せず、共通の機能を説明する場合には、これらを総称してアンテナＡＴとする。

切替回路１３は、アンテナＡＴ１,ＡＴ２,ＡＴ３を切り替えて、いずれか１つのアンテナＡＴを有効にする回路である。たとえば、アンテナＡＴ１が有効となるように切替制御されている場合には、送受信回路１２は、アンテナＡＴ１を用いて無線通信を行う。また、通報部１５は、電話回線やインターネットなどの通信回線に接続されており、ＣＰＵ１１の制御に従って、遠隔地にあるセキュリティセンタや管理センタに異常通報などを行う機能部である。メモリ１６には、各センサユニットＳＵから取得した検知情報の他各種の情報が格納される。また、メモリ１６は、ＣＰＵ１１が各種の処理を実行する際のバッファ領域として利用される。

図３は、センサユニットＳＵの機能ブロック図である。すなわち、図３は、センサユニットＳＵ１,ＳＵ２,ＳＵ３に共通の機能を説明するブロック図である。センサユニットＳＵは、処理部２１、電源回路２２、共振回路２３を備えている。処理部２１は、ＣＰＵ２１１、送受信回路２１２、センサ２１３、メモリ２１４を備え、電源回路２２は、整流回路２２１を備えている。また、共振回路２３は、アンテナコイルＬと図示せぬコンデンサなどから構成されている。

ＣＰＵ２１１は、センサユニットＳＵの全体制御を行い、送受信回路２１２は、コントローラ１との間で無線通信を行う回路である。メモリ２１４には、センサ２１３が取得した検知情報の他各種の情報が格納される。また、メモリ２１４は、ＣＰＵ２１１が各種の処理を実行する際のバッファ領域として利用される。共振回路２３は、コントローラ１のアンテナＡＴから送信された電波を受信し、共振作用により起電力を得る。そして、共振回路２３により得られた電力は、整流回路２２において直流電流に変換され、処理部２１に電力供給される。

各センサユニットＳＵ１,ＳＵ２,ＳＵ３は、図３に示したような共通の機能ブロックを備えているが、センサ２１３の機能は、各センサユニットＳＵ１,ＳＵ２,ＳＵ３で様々である。センサ２１３は、各種の状態情報を検出するものであり、たとえば、火災を検知する温度センサや煙検知センサ、振動を検知するセンサ、窓や戸の開閉を検知するマグネットセンサ、侵入者を検知する赤外線センサなどが適用される。センサユニットＳＵ１,ＳＵ２,ＳＵ３は、それぞれ異なるタイプのセンサであってもよいし、同じ機能をもつセンサであってもよい。

次に、実施の形態に係るセキュリティシステムの処理フローについて説明する。図４は、コントローラ１の処理フローＰＦ１とセンサユニットＳＵｉ（ｉ＝１,２,３）の処理フローＰＦ２とを示している。

この実施例では、コントローラ１は、時間Ｔの間隔をおいて各センサユニットＳＵｉとの間で通信を行う場合を説明する。まず、コントローラ１は、ＣＰＵ１１の制御によりタイマ１４をリセットする（ステップＳ１１）。次に、ＣＰＵ１１は、タイマ１４をリセットしてから時間Ｔが経過したか否かを判定する（ステップＳ１２）。ＣＰＵ１１は、時間Ｔが経過するまでステップＳ１２を繰り返し実行し、時間Ｔが経過した時点で、カウンタｉに１をセットする（ステップＳ１３）。このカウンタｉは、アンテナＡＴｉ（ｉ＝１,２,３）を特定する識別子である。言い換えると、無線通信を行う相手であるセンサユニットＳＵｉ（ｉ＝１,２,３）を特定する識別子となる。次に、ＣＰＵ１１は、カウンタｉが３以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。

ここでは、ｉ＝１であるので、次のステップ１５に移行する。ステップＳ１５において、ＣＰＵ１１は、スイッチ回路１３を切り替え制御し、アンテナＡＴｉを有効にする。つまり、ここでは、アンテナＡＴ１を有効にする。

次に、ＣＰＵ１１は、送受信回路１２を制御し、無線通信を開始する。これにより、アンテナＡＴｉを介してセンサユニットＳＵｉに対して電波が送信される（ステップＳ１６）。ここでは、センサユニット１に対応したアンテナＡＴ１が有効となっているので、アンテナＡＴ１を介してセンサユニットＳＵ１に対して電波が送信される。

次に、センサユニットＳＵｉ（ここでは、センサユニットＳＵ１）の処理フローＰＦ２に移行する。まず、センサユニットＳＵ１のアンテナコイルＬがコントローラ１からの電波を受信する。そして、共振回路２３において共振作用により電力が発生する（ステップＳ２１）。この起電力は、整流回路２２１により直流電流に変換される。これにより、電源回路２２から処理部２１に電力が供給され、ＣＰＵ２１１やセンサ２１３などが起動する。

そして、起動したセンサ２１３が周辺環境の状態情報を検知する（ステップＳ２２）。この検知情報は、ＣＰＵ２１１に出力される。ＣＰＵ２１１は、送受信回路２１２を制御し、センサ２１３による検知情報をコントローラ１に対して送信する（ステップＳ２３）。

再び、コントローラ１の処理フローＰＦ１に戻る。コントローラ１は、センサユニットＳＵｉから送信された検知情報を受信する（ステップＳ１７）。ここでは、コントローラ１は、センサユニットＳＵ１から送信された検知情報を受信する。具体的には、センサユニットＳＵ１から送信された検知情報を含む電波は、コントローラ１のアンテナＡＴ１により受信される。

そして、コントローラ１は、受信した検知情報に対する処理を実行する（ステップＳ１８）。例えば、ＣＰＵ１１は、図示せぬ警報手段を制御して、監視領域３内に警報音を鳴動させる。あるいは、ＣＰＵ１１は、通報部１５を制御して、通信回線を介して、遠隔地にあるセキュリティセンタや管理センタに対して異常通報を行う。

次に、ＣＰＵ１１は、ｉの値を１インクリメントする（ステップＳ１９）。そして、ＣＰＵ１１は、再び、ステップＳ１４において、ｉが３以下であるか否かを判定する。ここでは、ｉ＝２であるので、再び、ステップＳ１５に移行する。そして、コントローラ１は、ＣＰＵ１１の制御によりアンテナＡＴ２を有効にし（ステップＳ１５）、センサユニットＳＵ２に電波を送信する（ステップＳ１６）。

同様に、センサユニットＳＵ２は、共振作用により起電力を得て（ステップＳ２１）、センサ２１３により状態情報を検知し（ステップＳ２２）、コントローラ１に対して検知情報を送信する（ステップＳ２３）。コントローラ１は、センサユニットＳＵ２からの検知情報を受信し（ステップＳ１７）、検知情報に対する処理を実行する（ステップＳ１８）。

続いて、ｉが１インクリメントされて（ｉ＝３）、コントローラ１とセンサユニットＳＵ３との間で同様の処理が実行される。このようにして、コントローラ１が、センサユニットＳＵ１からＳＵ３に対して、順に、電波を送信して、各センサユニットＳＵに電力を供給する。各センサユニットＳＵは、電力供給を受けると、そのタイミングでセンサ２１３を起動させて検知情報を得て、コントローラ１に情報送信するのである。

このように、本実施の形態によれば、各センサユニットＳＵは、コントローラ１からの電波を受けて共振作用により電力を得るので、電池などの電源を不要とすることが可能である。また、各センサユニットＳＵとコントローラ１との間は、無線により情報のやりとりが行われるので、装置間の配線を不要とすることが可能である。

さらに、本実施の形態によれば、コントローラ１は、指向性を持った複数のアンテナＡＴとアンテナＡＴを切り替える切替回路１３を備えている。そして、各アンテナＡＴを順次有効とすることによって、各センサユニットＳＵを順次起動させ、各センサユニットＳＵは、コントローラ１からの電力供給を受けたタイミングでセンサによる検知情報をコントローラ１に送信する。このため、各センサユニットＳＵの周波数を調整することなく、また、各センサユニットＳＵとコントローラ１との間の複雑な通信制御を行うことなく、各センサユニットＳＵとコントローラ１とが情報の交換を行うことが可能である。

言い換えると、各センサユニットＳＵは、コントローラ１から受信した電波により電力が供給されて起動するが、コントローラ１の備えるアンテナＡＴ１,ＡＴ２,ＡＴ３は、前述したように、それぞれ指向性をもっており、いずれか１つのセンサユニットＳＵとのみ通信可能となっている。したがって、あるタイミングにおいて、コントローラ１からの電波を受けて起電力を得るセンサユニットＳＵは１台のみであるので、このタイミングにおいては他のセンサユニットＳＵの存在を意識することなく、コントローラ１と１対１の通信を行うことが可能である。これにより、複雑な通信制御が不要であり、処理を非常にシンプルとすることが可能である。また、コントローラ１も、あるタイミングでは、１つのセンサユニットＳＵのみを起動させるので、複数のセンサユニットＳＵから情報を同時に受信することはなく、起動しているセンサユニットＳＵと１対１の通信を行えばよいので、処理が非常にシンプルとなる。

本実施の形態のセキュリティシステムの付加機能について説明する。センサユニットＳＵは、コントローラ１に対して送信する情報を暗号化する機能を備えている。暗号化処理は、ＣＰＵ２１１が実行するが、別に専用の暗号化回路を備えるようにしてもよい。

コントローラ１は、暗号化された情報を復号化する機能を備えている。復号化処理は、ＣＰＵ１１が実行するが、別に専用の暗号化回路を備えるようにしてもよい。復号化処理部は、暗号化された情報を復号化し、その情報の正当性をチェックする。そして、復号が正常に行われなかった場合、つまり、異常情報を受信した場合には、通報部１５により、遠隔地のセキュリティセンタや管理センタに異常通報を行う。

実施の形態に係るセキュリティシステムの全体概略図である。 コントローラの機能ブロック図である。 センサユニットの機能ブロック図である。 状態情報を検知するフローチャートである。

符号の説明

１ コントローラ
１１ ＣＰＵ
１２ 送受信回路
２２ 電源回路
２２１ 整流回路
２１１ ＣＰＵ
２１２ 送受信回路
２１３ センサ
ＡＴ （コントローラ側）アンテナ
Ｌ （センサユニット側）アンテナコイル
ＳＵ センサユニット

Claims (3)

1. 監視領域内に設置された複数のセンサユニットと、
   前記複数のセンサユニットと無線通信を行うコントローラと、
   を備え、
   各センサユニットは、
   状態情報を検知するセンサと、
   前記コントローラとの間で無線通信を行う回路と、
   前記コントローラとの間で電波の送受信を行うユニット側アンテナと、
   前記ユニット側アンテナが受信した電波から共振作用により電力を生じさせる共振回路と、
   を備え、
   前記コントローラは、
   各センサユニットとの間で無線通信を行う回路と、
   各ユニット側アンテナとの間で電波の送受信を行うために各ユニット側アンテナに対応して設けられた指向性のある複数のコントローラ側アンテナと、
   前記複数のコントローラ側アンテナのうち一のコントローラ側アンテナが有効となるように切り替える切替回路と、
   を備え、
   前記コントローラは、前記切替回路を制御して、順に、一のコントローラ側アンテナを有効にし、有効となっているコントローラ側アンテナに対応するセンサユニットに電波を送信することによって当該センサユニットに電力を与え、電力を得たセンサユニットから前記センサが取得した検知情報を無線により受信することを特徴とするセキュリティシステム。
2. 請求項１に記載のセキュリティシステムにおいて、
   各センサユニットは、さらに、
   前記コントローラに対して送信する情報を暗号化する手段、
   を備え、
   前記コントローラは、さらに、
   各センサユニットから受信した暗号化された情報の正当性をチェックし、異常を検出した場合には、異常通報を行う手段、
   を備えることを特徴とするセキュリティシステム。
3. 監視領域内に設置された複数のセンサユニットとコントローラとの間で無線通信を行う方法であって、
   前記コントローラは、各センサユニットとそれぞれ電波の送受信が可能な指向性を持った複数のアンテナを備えており、前記コントローラが前記複数のアンテナのうち一のアンテナを有効にする工程と、
   有効となったアンテナと電波の送受信が可能な一のセンサユニットに対して、前記コントローラが電波を送信する工程と、
   前記一のセンサユニットが前記コントローラから受信した電波により電力を得る工程と、
   電力を得た前記一のセンサユニットが、センサにより状態情報を検知し、検知情報を前記コントローラに送信する工程と、
   前記コントローラが検知情報を受信する工程と、
   を備え、
   前記コントローラが、順に、有効とするアンテナを切り替えることにより、前記複数のセンサユニットからの検知情報を取得することを特徴とする無線通信方法。
   

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