JP2010049621A - ワイヤレス警報システム - Google Patents

Abstract

【課題】制御信号の受信動作において、ノイズを受信対象から除外するための基準レベルを、警報器間の制御信号の伝送状況に応じて設定変更する。
【解決手段】警報器１は、通信部１４で受信した電波の受信レベルを測定する受信レベル測定部１５と、所定の周期で通信部１４を所定時間作動させて電波を受信して測定し、該電波の受信レベルが所定の基準レベルよりも高い場合には、通信部１４を更に延長して作動させて、該電波から制御信号を判別する制御部と、基準レベルを記憶する記憶部１６とを備え、制御部１７は、電波からノイズと判断したノイズ頻度を算出、保持し、ノイズと判断した頻度が所定の上限を上回った場合には、基準レベルを高くする。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御信号を相互に伝送し、いずれかの警報器が監視対象の異常を検知したときには、複数の警報器から連動して警報を出力するワイヤレス警報システムの改良に関する。

近年、上記のようなワイヤレス警報システムとして、電池を電源としたワイヤレス式の火災警報システムが開発されている。このような火災警報システムでは、待機時には、受信動作を間欠的に行うことにより電力消費を抑制して電池の寿命を延ばすようにしている。

なお、次の特許文献１には、そのような先行技術の例として、ワイヤレス住宅用火災警報システムにおいて、警報器は、無線信号受付時間と休止時間とを順次繰り返す無線信号受信手段と、検出手段が火災要因を検出したときには、休止時間よりも長い送信時間の間、火災信号を含んだ無線信号を送信する無線信号送信手段とを組み合わせた無線送受信部を備えた構成が記載されている。
特開2008-004033号公報

上記のようなワイヤレス警報システムでは、間欠的な受信動作によってノイズを受信した場合、そのノイズが基準レベルを超えていれば、そのノイズから制御信号を判別しようとして更に受信動作を行うため、電力を無駄に消費することになる。この基準レベルは、高くすると通信距離が短くなり、低くするとノイズ受信によって消費電力が増大することになるが、従来、その基準レベルは固定値であるため、設置条件等に応じた最適な基準レベルを設定することができなかった。

そこで、本発明は、ノイズ頻度に応じて、最適な基準レベルに変更設定できる新規な構成のワイヤレス警報システムを提供する。

本発明によるワイヤレス警報システムは、制御信号を相互に伝送し、いずれかの警報器が監視対象の異常を検知したときには、複数の警報器から連動して警報を出力するワイヤレス警報システムにおいて、前記警報器は、前記制御信号を送受信する通信部と、前記通信部で受信した電波の受信レベルを測定する受信レベル測定部と、所定の周期で前記通信部を所定時間作動させて電波を受信して測定し、該電波の受信レベルが所定の基準レベルよりも高い場合には、前記通信部を更に延長して作動させて、該電波から前記制御信号を判別する制御部と、前記基準レベルを記憶する記憶部とを備え、前記制御部は、前記電波からノイズと判断したノイズ頻度を算出、保持し、前記ノイズ頻度が所定の上限を上回った場合には、前記基準レベルを高くする。ここに、基準レベルは、受信レベルがその値よりも低い電波をノイズと見なすことで、受信対象の電波から除外するための閾値である。

また、前記制御部は、前記ノイズ頻度が所定の下限を下回った場合には、前記基準レベルを低くする。

また、前記警報器は、所定の制御信号を相互に伝送することで、通信状態を確認する電波チェック機能を有した構成とし、前記電波チャックでエラーが発生したときには、前記基準レベルを低くするようにしていもよい。

本発明では、警報器は、所定の周期で電波を受信する受信手順を実行し、ノイズ頻度が所定の上限を上回った場合には、基準レベルを高くする。従ってノイズが多い環境では、受信手順における次の無駄な処理、すなわち、通信部を更に延長して作動させて、ノイズから制御信号を判別しようとする処理が、少数の強いノイズに対してのみ実行されるようになる。その結果、待機時の消費電力を抑えることができる。一方、ノイズが少ない環境では、基準レベルを低くするので、警報器間の制御信号の伝送がより確実に行われるようになる。

更に、電波チャックでエラーが発生したときには、基準レベルを低くする構成では、一時的に多くのノイズが発生して基準レベルを高くし過ぎたために生じる、警報器間で制御信号の伝送ができなくなるという状態が自動的に解消できる。

本発明は、相互に制御信号を伝送し、いずれかの警報器が監視対象の異常を検知したときには、複数の警報器から連動して警報を出力するワイヤレス警報システムに好適である。このような警報システムとしては、例えば、住宅用の火災警報システム、ガス漏れ警報システム、防犯警報システム等、他の警報システムがあるが、以下、火災警報システムを例として説明する。

図１は、本発明を適用した警報器の概略構成を示したブロック図、図２は、その警報器の外観を示した斜視図である。
警報器１は、例えば監視対象として火災による熱、あるいは煙を検知する検知部１１と、警報停止操作等を受け付ける操作部１２と、警報の音声等を出力する音声出力部１３と、アンテナ１８を有し、他の警報器１との間で制御信号を送受信する通信部１４と、通信部１４で受信した電波の受信レベルを測定する受信レベル測定部１５と、無線通信における受信信号の基準受信レベルを記憶する記憶部１６と、これらの各部を制御する制御部１７とを備えている。なお、１１ａは検知部１１を保護する保護カバー、１２ａは操作部１２に設けられた押し釦、１３ａは音声出力部１３を構成するスピーカのための通音孔を示している。

図３は、本発明によるワイヤレス警報システムの構成図である。警報器１には、親警報器１＃１と子警報器１＃２〜１＃５とがある。親警報器１＃１と子警報器１＃２〜１＃５とでは、基本構成はほぼ共通であるが、制御部１７が実行する制御プログラムや、記憶部１６の記憶容量等に違いがある。また、無線による制御信号の伝送は、常に、親警報器１＃１と、子警報器１＃２〜１＃５との間で行われ、子警報器１＃２〜１＃５同士は、制御信号の伝送を行わない。なお、警報器１のそれぞれには、固有の識別情報が予め割り当てられており、親警報器１＃１は、自己の識別情報と、子警報器１＃２〜１＃５の全ての識別情報を記憶部１６に登録している。一方、子警報器１＃２〜１＃５は、自己の識別情報と、親警報器１＃１の識別情報とを記憶部１６に登録している。これらの識別情報は、制御信号の伝送において、送信元、送信先を特定するために使用される。

警報器１による基本動作は次のように行われる。
すなわち、子警報器１＃２〜１＃５は、監視対象の異常を検知すると、警報を出力すると共に、親警報器１＃１に対して連動要求信号を送信する。親警報器１＃１は、その連動要求信号を受信すると、警報を連動して出力すると共に、他の子警報器１＃２〜１＃５に対して連動指令信号を送信する。また、親警報器１＃１は、自ら監視対象の異常を検知すると、警報を出力すると共に、全ての子警報器１＃２〜１＃５に対して連動指令信号を送信する。そして、子警報器１＃２〜１＃５は、親警報器１＃１が送信した連動指令信号を受信すると、警報を連動して出力する。

また、警報を出力している間に、子警報器１＃２〜１＃５で警報停止操作を受け付けると、子警報器１＃２〜１＃５は、親警報器１＃１に対して警報停止要求信号を送信する。親警報器１＃１は、その警報停止要求信号を受信すると、所定時間、警報を停止すると共に、他の子警報器１＃２〜１＃５に対して警報停止指令信号を送信する。また、親警報器１＃１は、自ら警報停止操作を受け付けると、所定時間、警報を停止すると共に、全ての子警報器１＃２〜１＃５に対して警報停止指令信号を送信する。そして、子警報器１＃２〜１＃５は、親警報器１＃１が送信した警報停止指令信号を受信すると、所定時間、警報を停止する。

なお、制御信号の伝送は、例えば小電力セキュリティーシステム標準規格に従って行われる。この規格では、無線局は親機、子機によって構成され、４００ＭＨｚ帯を４８チャネルに区分したチャネルの１つを選択して、親機と子機とが信号を相互に伝送するようになっている。本発明では、全ての警報器１において、同一のチャネルが予め選択されていることを想定している。

図４は、警報器１の受信動作を時系列的に示したタイミング図、図５はその受信動作の手順を示したフローチャートである。
警報器１は、電源として電池を使用することを想定しており、消費電力を抑えて電池寿命を延ばすために、他の警報器１が送信した制御信号を間欠的な受信動作によって受信するようになっている。

すなわち、警報器１は、待機時の受信手順として、キャリア検出のため、所定の周期（例えば４Ｓ）で通信部１４を所定時間（例えば１ｍＳ）作動させて電波を受信し、その電波の受信レベルを受信レベル測定部１５で測定して、電波の受信レベルが所定の基準レベルよりも高い場合には、通信部１４を更に所定時間（１Ｓ）延長して作動させて、該電波から制御信号を判別する。ここに、基準レベルは、受信レベルがその値よりも低い電波をノイズと見なすことで、受信対象から除外するための閾値である。なお、ノイズ源としては、例えば、パソコンや、その周辺装置が挙げられる。

フローチャートにおいて、制御部１７は、所定の周期に従った受信タイミングであるか否かを判別し（Ｓ１０１）、受信タイミングであれば、通信部１４を作動させて電波を受信し（Ｓ１０２）、その電波の受信レベルを基準レベルと比較している（Ｓ１０３）。その結果、電波の受信レベルが基準レベルよりも高ければ、通信部１４を継続して作動させ（Ｓ１０４）、受信した電波から制御信号を判別している（Ｓ１０５）。

受信した電波から制御信号を判別するステップでは、具体的には、制御信号に含まれているはずの各警報器１に割り当てられた識別情報が読み取れたか否かによって、制御信号かノイズかを識別する。受信した電波が制御信号の伝送によるものであれば成功して、制御信号の種別等が特定できるが、電波がノイズであれば失敗に終わる。後者の場合、電力を無駄に消費したことになる。従って、本発明では、次のように、ノイズを受信した頻度に基づいて、上記基準レベルを変更設定する。

すなわち、警報器１は、電波から制御信号を判別できずにノイズと判断した頻度を算出して記憶部に保持し、ノイズと判断した頻度が所定の上限を上回った場合には、基準レベルを高くする一方、ノイズと判断した頻度が所定の下限を下回った場合には、基準レベルを低くする。もちろん、基準レベルには上限値と下限値とがあり、設定変更はその範囲内でなされる。具体的には、警報器１は、制御信号を５０ｄＢμＶ程度で伝送することから、工場出荷時における基準レベルは５ｄＢμＶとしておき、その値を、５ｄＢμＶ〜３０ｄＢμＶの範囲で±５ｄＢμＶずつ段階的に設定変更するようにしてもよい。

なお、親警報器１＃１は、子警報器１＃２〜１＃５から送信されてきた応答信号の受信レベルが４０ｄＢμＶ以上であれば、警報器１間の距離が近すぎるはずなので、「警報器を各部屋に設置してから電波確認をして下さい」のようなエラーメッセージを出力し、受信レベルが１５ｄＢμＶ以下であれば、「電波が届きません」というようなエラーメッセージを出力することが望ましい。

ノイズ頻度は、上記受信動作において、所定回数（例えば２５回）連続してノイズと判断したときに、所定の上限を上回ったと見なす一方、所定回数（例えば１２回）連続してノイズではないと判断、つまり制御信号を判別できたときに、所定の下限を下回ったと見なすようにしてもよい。

あるいは、所定時間内（例えば６０Ｓ）にノイズと判断した回数が所定値（例えば７回）以上のとき、所定の上限を上回ったと見なす一方、所定時間内（例えば３０Ｓ）にノイズではないと判断した回数が所定値（例えば７回）以下のとき、所定の下限を下回ったと見なすようにしてもよい。

また、ポイント変数を保持し、受信動作毎に、ノイズと判断したときには、そのポイント変数に１を加える一方、ノイズでないと判断したときには、ポイント変数から２を減じる演算を行い、ポイント変数が上限値（例えば２５）となれば、所定の上限を上回ったと見なす一方、下限値（例えば−２４）となれば、所定の下限を下回ったと見なすようにしてもよい。なお、変数は、基準レベルを設定変更したときには０に初期化する。また、ノイズ頻度を判断するための方法は、ここに例示した手順以外でも可能であり、特別な制限はない。

図６は、上記基準レベルの変更設定の基本動作を示したフローチャートである。
このフローチャートにおいて、制御部１７は、上記受信手順を実行し（Ｓ１０１）、受信した電波から制御信号が判別できれば基本動作を終了する一方、制御信号が判別できずにノイズと判断したときには、ノイズ頻度を上述した方法等によって算出する（Ｓ１０２、Ｓ１０３）。そして、ノイズ頻度が所定の上限を上回ったか否かを判断し（Ｓ１０４）、上回った場合には、基準レベルを高する（Ｓ１０５）。次いで、ノイズ頻度が所定の下限を下回ったか否かを判断し（Ｓ１０６）、下回った場合には、基準レベルを低くする（Ｓ１０７）。

本発明では、このように、ノイズを頻繁に受信すると、基準レベルを高く設定変更する。従ってノイズが多い環境では、所定の周期に従って通信部１４を作動させたときにノイズを受信し、そのノイズの受信レベルが基準レベルよりも高い場合になされる次の無駄な処理、すなわち、通信部１４を更に延長して作動させて、ノイズから制御信号を判別しようとする処理が、少数の強いノイズに対してのみ実行されるようになる。その結果、待機時の消費電力を抑えることができる。これに対して、ノイズが少ない環境では、基準レベルを低くするので、警報器間の制御信号の伝送がより確実に行われるようになる。

また、所定の制御信号を相互に伝送することで、通信の状態を確認する電波チェック機能を有しており、この電波チェックでエラーが発生したときには、基準レベルを低く設定変更する。電波チェック機能をより具体的に説明すると、親警報器１＃１は、所定の周期で複数の子警報器１＃２〜１＃５に対して電波確認信号を送信し、その応答信号を受信すると、その応答信号を送信してきた子警報器１＃２〜１＃５を特定することで電波チェックを行う。このとき、親警報器１＃１は、１回の電波確認操作によって、複数の子警報器１＃２〜１＃５に対して電波確認信号を送信するので、全ての子警報器１＃２〜１＃５に対して１台ずつ電波確認操作をする必要がなく、手間がかからない。また、子警報器１＃２〜１＃５は、所定の周期で親警報器１#１から電波確認信号が送信されてきているか否かを判別することで電波チェックを行うことができる。

図７、図８は、それぞれ親警報器１＃１、子警報器１＃２〜１＃５における電波チェックによる基準レベルの変更設定を示したフローチャートである。

図７のフローチャートにおいて、親警報器１＃１の制御部１７は、まず、電波チェック操作を受け付けたか否かを判断する（Ｓ２０１）。ここで電波確認操作を受け付けた場合は、複数の子警報器１＃２〜１＃５に対して電波確認信号を送信する（Ｓ２０２）。次いで、上記受信手順を実行し（Ｓ２０３）、応答信号であるか否かを判別する（Ｓ２０４）。ここで、応答信号であれば、更に、全ての子警報器１＃２〜１＃５から応答信号を受信したか否かを判断する（Ｓ２０５）。これに対し、受信した信号が応答信号でない、あるいは、全ての子警報器１＃２〜１＃５から応答信号を受信していないならば、タイムアウトか否かを判断し（Ｓ２０６）、タイムアウトであれば、電波チェックはエラーということになるので、基準レベルを低くする（Ｓ２０７）、タイムアウトでなければ、受信手順の実行に戻る（Ｓ２０３）。一方、全ての子警報器１＃２〜１＃５から応答信号を受信していれば、電波チェックはエラーなしということになるので、処理を終了する。

図８のフローチャートにおいて、子警報器１＃２〜１＃５の制御部１７は、上記受信手順を実行し（Ｓ３０１）、電波確認信号か否かを判別している（Ｓ３０２）。ここで電波確認信号であれば、親警報器１＃１に対して、対応した応答信号を送信する（Ｓ３０３）。一方、電波確認信号でないならば、タイムアウトか否かを判断し（Ｓ３０４）、タイムアウトであれば、電波チェックはエラーということになるので、基準レベルを低くする（Ｓ３０５）。これに対して、タイムアウトでなければ、受信手順の実行に戻る（Ｓ３０１）。

このように、電波チェックがエラーになると、基準レベルを低くする構成では、一時的に多くのノイズが発生して基準レベルを高くし過ぎたために生じる、警報器間で制御信号の伝送ができなくなるという異常状態が自動的に解消できる。

本発明を適用した警報器の概略構成を示したブロック図である。 本発明を適用した警報器の外観を示した斜視図である。 本発明による警報システムの構成図である。 警報器の受信動作を時系列的に示したタイミング図である。 警報器の受信動作の手順を示したフローチャートである。 基準レベルの変更設定の基本動作を示したフローチャートである。 親警報器における電波チェックによる基準レベルの変更設定を示したフローチャートである。 子警報器における電波チェックによる基準レベルの変更設定を示したフローチャートである。

符号の説明

１ 警報器
１４ 通信部
１５ 受信レベル測定部
１６ 記憶部
１７ 制御部

Claims (3)

1. 制御信号を相互に伝送し、いずれかの警報器が監視対象の異常を検知したときには、複数の警報器から連動して警報を出力するワイヤレス警報システムにおいて、
   前記警報器は、
   前記制御信号を送受信する通信部と、
   前記通信部で受信した電波の受信レベルを測定する受信レベル測定部と、
   所定の周期で前記通信部を所定時間作動させて電波を受信して測定し、該電波の受信レベルが所定の基準レベルよりも高い場合には、前記通信部を更に延長して作動させて、該電波から前記制御信号を判別する制御部と、
   前記基準レベルを記憶する記憶部とを備え、
   前記制御部は、前記電波からノイズと判断したノイズ頻度を算出、保持し、前記ノイズ頻度が所定の上限を上回った場合には、前記基準レベルを高くするワイヤレス警報システム。
2. 請求項１において、
   前記制御部は、前記ノイズ頻度が所定の下限を下回った場合には、前記基準レベルを低くするワイヤレス警報システム。
3. 請求項１または２において、
   前記警報器は、所定の制御信号を相互に伝送することで、通信状態を確認する電波チェック機能を有しており、
   前記電波チェックでエラーが発生したときには、前記基準レベルを低くするワイヤレス警報システム。

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