JP2010066877A

JP2010066877A - 居住者監視システムおよび居住者監視方法

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Publication number: JP2010066877A
Application number: JP2008230814A
Authority: JP
Inventors: Hiromori Nomura; 博盛野村
Original assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Priority date: 2008-09-09
Filing date: 2008-09-09
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2028-09-09
Also published as: JP5350721B2

Abstract

【課題】間取りが色々異なっている監視対象の住居でも容易に設置することができ、且つ居住者の行動推移および生活空間毎の動向を容易に把握できる居住者監視システムを提供する。
【解決手段】居住者監視システムは、電波を放射し、その反射波を受信する電波センサおよび電波センサが受信する信号の振幅および位相を検出して検出信号を得る検出部を有する複数のセンサ部と、センサ部から受信する検出信号から居住者または動物の現在位置、動き、呼吸数および心拍数を測定して居住者または動物の存在の有無を判定する信号処理部と、複数のセンサ部と信号処理部とを接続するネットワークを構成する通信部と、信号処理部で測定および判定された結果を表示する情報表示部と、信号処理部で測定および判定された結果を外部へ出力する情報出力部と、遠隔地で情報出力部からの測定または判定結果を受信し表示または通報する遠隔監視部とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、電波センサによる居住者の監視を行うシステムおよび監視方法に関するものである。

居住者の遠隔地からの監視システムとしては、種々のシステムが提案されており、各部屋の扉に設けた開閉センサ、マット等の圧カセンサーを利用したもの、電気製品の使用状態を感知するもの、水道・ガス等の利用状況を監視するもの、超音波や赤外線により居住者を監視するものが主流となっている。
また、近年ではマイクロ波センサにより居住者の動きや呼吸、心拍を計測し監視するシステムも検討されている。（例えば、特許文献１または２参照）。基礎技術としては、医用としてマイクロ波による心拍計測や、災害時の埋没者の呼吸を電波によって検知することが可能であることが分っている（例えば、非特許文献１または２参照）。
上記本原理を利用して遠隔地の居住者の動作、呼吸、心拍を監視するためには、監視住居に対してセンサと処理装置を複数台設置することが必要なために、検出結果を伝送するための配線等の大規模な工事が必要となる。また、ペット等の動物がいる場合には誤検出してしまう。

特許第３０５７４３８号明細書特開２００６−２８５７９５号公報本村和磨、他１名、「２４ＧＨｚマイクロ波心拍モニタの開発」、日本ＭＥ学会雑誌論文号「医用電子と生体工学」、日本ＭＥ学会、平成９年９月１０日、第１１巻、第９号岩崎智樹、他１名、「１．５ＧＨｚ帯電波による呼吸・心拍計測」、電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集、電子情報通信学会、１９９７年、Ｖｏｌ．１９９７年、エレクトロニクス、Ｎｏ．１

従来の居住者監視システムでは監視対象のすべての部屋と空間を監視するためには複数の処理装置を設置するとともに配線工事などが必要であった。
また、各部屋の行動推移を把握することが難しく、生活空間毎の動向把握が難しいことと、監視領域にペットなどの動物や動くものが存在する場合には誤検出する場合があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、間取りが色々異なっている監視対象の住居でも容易に設置することができ、且つ居住者の行動推移および生活空間毎の動向を容易に把握できる居住者監視システムを提供することを目的とする。
また、監視対象の人とペットなどの動物との識別が可能である精度の高い居住者監視システムを提供することを目的とする。

この発明に係る居住者監視システムは、電波を放射し、その反射波を受信する電波センサおよび上記電波センサが受信する信号の振幅および位相を検出して検出信号を得る検出部を有する複数のセンサ部と、上記センサ部から受信する検出信号から居住者または動物の現在位置、動き、呼吸数および心拍数を測定して居住者または動物の存在の有無を判定する信号処理部と、上記複数のセンサ部と上記信号処理部とを接続するネットワークを構成する通信部と、上記信号処理部で測定および判定された結果を表示する情報表示部と、上記信号処理部で測定および判定された結果を外部へ出力する情報出力部と、遠隔地で上記情報出力部からの測定または判定結果を受信し表示または通報する遠隔監視部とを備える。

この発明に係る居住者監視システムの効果は、部屋毎に設置されている電波センサを用いた複数のセンサ部が信号処理部とネットワーク接続され、検出信号から居住者または動物の現在位置や動き、呼吸数、心拍数を測定するので、監視領域の居住者または動物の動向や健康状態を容易に判定し、その情報を表示したり遠隔地の遠隔監視部へ出力したりすることが出来ることである。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る居住者監視システムの構成を示すブロック図である。
この発明の実施の形態１に係る居住者監視システムは、複数の監視領域をそれぞれ監視する複数のセンサ部１０ａ〜１０ｎと、複数のセンサ部１０ａ〜１０ｎと信号処理部４０とを接続するネットワークを構成する通信部２０と、複数のセンサ部１０ａ〜１０ｎから受信した検出信号から居住者またはペット等の動物の現在位置、動き、呼吸数および心拍数を測定し判定する信号処理部４０と、信号処理部４０で測定し判定された結果を表示する情報表示部３０と、信号処理部４０で測定し判定された結果を外部へ出力する情報出力部５０と、複数のセンサ部１０ａ〜１０ｎが監視している監視領域から遠隔地への情報伝送を行う通信網６０と、遠隔地で情報出力部５０から通信網６０経由で測定し判定結果を受信し表示または通報する遠隔監視部７０とを備える。

センサ部１０ａ〜１０ｎは、それぞれ電波を放射し、その反射波を受信する電波センサ１と、電波センサ１からの受信信号の振幅および位相を検出し検出信号を信号処理部４０へ送信する検出部２とを備える。
電波センサ１は、８００ＭＨｚ〜８０ＧＨｚの電波のうちの１つの周波を用いた１周波レーダーによるセンサ、８００ＭＨｚ〜８０ＧＨｚの電波のうちの２つの周波を用いた２周波レーダーによるセンサ、また、超広帯域（ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ）レーダーによるセンサである。
センサ部１０ａ〜１０ｎは、上述のいずれかの電波センサ１を備える携帯電話、ＰＨＳまたはＰＤＡなどの携帯情報端末またはパーソナルコンピュータである。そして、通信部２０は、携帯情報端末またはパーソナルコンピュータ間はアドホックネットワークにより構築されている。
そして、通信網６０は、インターネット通信網、携帯電話回線、また、ＰＨＳ回線である。

次に、この発明の実施の形態１に係る居住者監視システムの動作について説明する。
複数のセンサ部１０ａ〜１０ｎに内蔵される電波センサ１は、発射した電波の反射波を受信して受信信号として検出部２へ出力する。
検出部２は、電波センサ１からの受信信号の振幅および位相を検出し、検出した振幅または位相の変化を検出し、通信部２０を経由して検出信号Ｓ１として信号処理部４０へ出力する。
信号処理部４０は、センサ部１０ａ〜１０ｎからの検出信号Ｓ１から居住者または動物の現在位置を検出する。また、信号処理部４０は、現在位置の変化を調べることにより居住者または動物が静止しているかまたは動いているかを判定する。そして、位置情報および動向推移として記録する。この位置情報および動向推移により居住者が一定以上設定された位置に留まることによって行動異常を検出する。
また、居住者または動物の呼吸数および心拍数を測定し、人であるか動物であるかも判定する。この測定した呼吸数および心拍数によって居住者が正常であるか異常であるかも判定する。

情報表示部３０は、信号処理部４０から異常通報と位置情報および動向推移記録からなる表示信号Ｓ２を受取りディスプレイに表示する。信号処理部４０から情報出力部５０へ異常通報と位置情報および動向推移記録からなる出力信号Ｓ３が送られるし、情報出力部５０では監視領域１００の監視結果を示す出力信号Ｓ３を通信網６０経由で遠隔監視部７０へ出力する。

図２は、この発明の実施の形態１に係る信号処理部での居住者監視手順を示すフローチャートである。
ステップ１０１で、複数のセンサ部１０ａ〜１０ｎから振幅および位相の検出信号を取り込む。
次に、ステップ１０２で、検出信号の位相または振幅が変動しているか否かを判定する。位相または振幅が変動していないときステップ１０３に進み、位相または振幅が変動しているときステップ１０４に進む。

ステップ１０３で、位相または振幅が変動していないセンサ部１０ａ〜１０ｎが監視している領域では居住者または動物（以下、対象と称す）が不在と判定し、ステップ１０１へ戻る。
ステップ１０４で、位相または振幅が変動しているセンサ部１０ａ〜１０ｎが監視している領域を特定し、対象の位置を検出する。
ステップ１０５で、対象の位置の情報を検出位置記録として蓄積する。
次に、ステップ１０６で、ステップ１０４で検出した対象の位置の情報、すなわち現在の検出位置記録とＮ秒前の検出位置記録とを比較する。
ステップ１０７で、対象の位置変化から対象の動きの推移を判定し位置情報を出力する。
ステップ１０８で、検出された対象のそれぞれの位置情報を記録する。
ステップ１０９で、それぞれの対象の推移から設定された一定の時間同じ領域に居るかを判断し、一定の時間同じ領域に居ない場合にはステップ１０１に戻り、一定の時間同じ領域に居る場合にはステップ１１０に進む。
ステップ１１０で、対象が設定された一定の時間同じ領域に居る場合には、その対象からの検出信号の周波数解析を行う。

ステップ１１１で、それぞれの対象について周波数解析した結果、そのそれぞれの対象が動いているかを検出信号の最もレベルの高い周波数成分が４Ｈｚ以上であるか否かを判定する。検出信号の最もレベルの高い周波数成分が４Ｈｚ以上の場合ステップ１１２に進み、検出信号の最もレベルの高い周波数成分が４Ｈｚ未満の場合ステップ１１３に進む。
ステップ１１２で、最もレベルの高い周波数成分が４Ｈｚ以上の場合には、対象が同じ領域に居るものの動いているものとして継続して再度対象の動きの推移を判定するためにステップ１０１に戻る。
ステップ１１３で、最もレベルの高い周波数成分が４Ｈｚ未満の場合には、各対象の呼吸数および心拍数を計測する。

次に、ステップ１１４で、各対象の呼吸数および心拍数から対象が人か動物かを判定する。このとき、心拍数が６０〜９０回／分であり、且つ呼吸数が１５〜４０回／分であるか否かを判定する。心拍数が６０〜９０回／分ではない、または呼吸数が１５〜４０回／分ではない場合にはステップ１１５に進み、心拍数が６０〜９０回／分であり、且つ呼吸数が１５〜４０回／分である場合には人として判定しステップ１１７に進む。
ステップ１１５で、対象の心拍数が６０〜９０回／分ではない、または呼吸数が１５〜４０回／分ではない場合には、その対象は動物であると判定する。
ステップ１１６で、動物と判定された対象の情報は、それぞれの対象の位置情報記録と統合し記録し、ステップ１０１に戻る。
ステップ１１７で、人であると判定した対象については、計測した呼吸数および心拍数の値を記録するために対象の位置情報記録へ出力する。
ステップ１１８で、人であると判定した対象の呼吸数および心拍数の値は、それぞれの対象の位置情報記録と統合し記録する。

次に、ステップ１１９で、人であると判定された居住者の位置情報記録からの呼吸数および心拍数の値および推移を確認し、呼吸数および心拍数の値が正常値且つ呼吸数および心拍数の推移が正常値であるか否かを判定する。呼吸数および心拍数の値が正常値且つ呼吸数および心拍数の推移が正常値の場合ステップ１２１に進み、呼吸数または心拍数の値が異常の場合または呼吸数または心拍数の推移が異常の場合ステップ１２０に進む。
ステップ１２０で、呼吸数または心拍数の値または呼吸数または心拍数の推移が異常と判定された場合には異常信号を出力する。
ステップ１２１で、人であると判定された居住者の位置情報記録から、その居住者がたとえば風呂、トイレ等のあらかじめ設定された位置に一定時間以上留まっているかを判定する。設定された位置に一定時間以上留まっていない場合にはステップ１０１に戻り、設定された位置に一定時間以上留まっている場合にはステップ１２２に進む。
ステップ１２２で、設定された位置に一定以上留まっている場合には居住者の行動異常として異常信号を出力する。

次に、ステップ１２３で、居住者の呼吸数または呼吸数の推移の異常による居住者異常と、設定された位置に一定以上留まっている行動異常の信号を受取り、異常通報信号を出力する。
ステップ１２４で、それぞれの対象の位置と動向推移による位置記録情報と呼吸数および心拍数の記録情報を含んだ情報を出力する。
ステップ１２５で、居住者の異常通報信号と対象の位置記録情報および呼吸数および心拍数の記録情報を外部の情報表示部３０および情報出力部５０へ出力する。

この発明に係る居住者監視システムでは、電波センサ１を用いた複数のセンサ部１０ａ〜１０ｎが信号処理部４０とネットワーク接続され、検出信号から居住者または動物の現在位置や動き、呼吸数、心拍数を測定することで、監視領域の居住者または動物の動向や健康状態を容易に判定し、その情報を表示したり遠隔地の遠隔監視部７０へ出力したりすることが出来る。

また、複数のセンサ部１０ａ〜１０ｎを無線アドホックネットワークを用いた通信ネットワークを用いることで、各部屋間のケーブル配線工事を要しないで複数の部屋を監視することが可能な居住者監視システムを容易に設置することが出来る。

また、居住者監視システムの電波センサが８００ＭＨｚ〜８０ＧＨｚの電波のうちの１周波を用いた１周波レーダーを用いることで、居住者またはペット等の動物へ接触することなく、電波センサによる検出信号によりその行動や呼吸数および心拍数を測定することが出来る。
また、電波には透過性があるためセンサ部１０ａ〜１０ｎを壁や天井または家具の中などに格納することで居住者が監視されているという精神的負担も軽減することが出来る。

また、居住者監視システムの電波センサ１として８００ＭＨｚ〜８０ＧＨｚの電波のうちの２周波を用いた２周波レーダーを用いることで、居住者またはペット等の動物へ接触することなく、電波センサ１による検出信号によりその行動や呼吸数および心拍数を測定することが出来ることに加えて２周波数レーダーの特徴である距離とドップラ測定の機能により居住者またはペット等の動物の詳細位置と動きを測定することが出来る。

また、居住者監視システムの電波センサ１として超広帯域（ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ）レーダーを用いることで、居住者またはペット等の動物へ接触することなく、電波センサ１による検出信号によりその行動や呼吸数および心拍数を測定することが出来る。
また、ＵＷＢレーダーの特徴である距離とドップラ測定の機能により居住者またはペット等の動物の詳細位置と動きを測定することが出来る。

また、居住者監視システムのセンサ部１０ａ〜１０ｎとして電波センサ１を備えた携帯電話、ＰＨＳまたはＰＤＡなどの携帯情報端末またはパーソナルコンピュータにより構成することで、特別な工事を必要とせずに容易に居住者監視システムを構成することが出来る。

また、居住者監視システムにより検出および判定された居住者またはペット等の動物の動向および健康状態をインターネット通信網を用いて遠隔監視部７０へ出力することで、遠隔地での対象住居の監視が可能となる。

また、居住者監視システムにより検出および判定された居住者またはペット等の動物の動向および健康状態を携帯電話回線またはＰＨＳ等の無線通信網を用いて遠隔監視部７０へ出力することで、遠隔地での対象住居の監視が可能となる。

また、信号処理部４０では、検出した居住者の位置が各位置に設定した時間以上経過した場合には行動異常と判断することで、居住者が通常では長時間留まらない場所に長時間居ることを検出し居住者の異常を判断することが出来る。

また、信号処理部４０では、検出した居住者の呼吸数、心拍数の値が設定された値を逸脱した場合に居住者の状態異常を判定することで、居住者の健康状態に異常が発生した場合の異常検出をリアルタイムに行うことが出来る。

また、信号処理部４０では、センサ部１０ａ〜１０ｎから受信した検出信号から呼吸数および心拍数を測定した結果により、その対象が人間であるか動物であるかを判定することで、居住者と動物を識別し、そのそれぞれの動向を把握することが出来る。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係る居住者監視システムの構成を示すブロック図である。図１と同一の符号は、同一の構成要素を表している。
図３に示すように、この発明の実施の形態２に係る居住者監視システムでは、通信部２０は一般住居やビルに設置されている商用電源のアウトレット間の電力線を用いた電力線通信ネットワークを用いている。
このように、居住者監視システムの通信部を一般住居やビルに設置されている商用電源のアウトレット間の電力線を用いた電力線通信ネットワークを用いることで、各部屋間のケーブル配線工事を要しないで複数部屋を監視することが可能な居住者監視システムを容易に設置することが出来る。

この発明の実施の形態１に係る居住者監視システムの構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係る信号処理部での居住者監視手順を示すフローチャートである。この発明の実施の形態２に係る居住者監視システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１電波センサ、２検出部、１０ａ〜１０ｎセンサ部、２０通信部、３０情報表示部、４０信号処理部、５０情報出力部、６０通信網、７０遠隔監視部、１００監視領域。

Claims

電波を放射し、その反射波を受信する電波センサおよび上記電波センサが受信する信号の振幅および位相を検出して検出信号を得る検出部を有する複数のセンサ部と、上記センサ部から受信する検出信号から居住者または動物の現在位置、動き、呼吸数および心拍数を測定して居住者または動物の存在の有無を判定する信号処理部と、上記複数のセンサ部と上記信号処理部とを接続するネットワークを構成する通信部と、上記信号処理部で測定および判定された結果を表示する情報表示部と、上記信号処理部で測定および判定された結果を外部へ出力する情報出力部と、遠隔地で上記情報出力部からの測定または判定結果を受信し表示または通報する遠隔監視部とを備えることを特徴とする居住者監視システム。
上記通信部は、各部屋の商用電源が供給されるアウトレット間で通信する電力線通信ネットワークにより構成されることを特徴とする請求項１に記載の居住者監視システム。
上記通信部は、無線アドホックネットワークにより構成されることを特徴とする請求項１に記載の居住者監視システム。
上記電波センサは、８００ＭＨｚ〜８０ＧＨｚの電波のうちの１周波を用いた１周波センサであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の居住者監視システム。
上記電波センサは、８００ＭＨｚ〜８０ＧＨｚの電波のうちの２周波を用いた２周波レーダーであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれに記載の居住者監視システム。
上記電波センサは、超広帯域レーダーであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の居住者監視システム。
上記センサ部は、請求項４乃至６のいずれかの電波センサを備えた携帯電話、ＰＨＳまたはＰＤＡの携帯情報端末またはパーソナルコンピュータであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の居住者監視システム。
上記情報出力部は、インターネット通信網を用いて上記遠隔監視部へ測定または判定結果を出力することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の居住者監視システム。
上記情報出力部は、携帯電話回線またはＰＨＳの無線通信網を用いて上記遠隔監視部へ測定または判定結果を出力することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の居住者監視システム。
放射される電波の受信される反射波の受信信号の振幅および位相を検出して得る検出信号を処理して居住者を監視する居住者監視方法において、
上記検出信号から居住者または動物の動きにより位置を検出するステップと、
検出した居住者または動物の位置を追跡記録するステップと、
上記検出信号から呼吸数または心拍数を測定するステップと、
測定した呼吸数または心拍数から居住者であるか動物であるかを判定するステップと、検出した居住者の位置動向が正常であるかを判定するステップと、
検出した位置と測定した居住者の呼吸数または心拍数の推移から居住者が行動しているか就寝中であるかを判定するステップと、
上記の居住者の位置の推移と呼吸数または心拍数を記録した情報と居住者の行動の判定結果を表示、出力するとともとに異常判断を行うステップと、
異常時には遠隔監視部へ通報するステップと、
を含むことを特徴とする居住者監視方法。
検出した居住者の位置が各位置に設定した時間以上経過した場合には行動異常と判断するステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の居住者監視方法。
検出した居住者の呼吸数または心拍数の値が設定された値を逸脱した場合に居住者の状態異常を判定するステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の居住者監視方法。
受信した検出信号から呼吸数、心拍数を測定した結果により、その対象が人間であるかペット等の動物であるかを判定することを特徴とする請求項１０に記載の居住者監視方法。