JP2012118655A - 遠隔監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】 通信トラフィックを減少させて全体のコリジョン及びパケット損失率を低減させるとともに、子機全体の台数の大幅な増加を可能にする。
【解決手段】 少なくとも所定時間Ｔｓ間隔毎に子機２…から定期通報Ｄｓ…を送信するとともに、この定期通報Ｄｓ…を中継機３…が受信したなら子機２…にＡＣＫ信号Ｄｘ…を送信する機能を有する遠隔監視システムであって、中継機３…に、子機２…に対して通信を行う第一アドホック通信部７ｓと他の中継機３…及び親機４に対して通信を行う第二アドホック通信部７ｔとを設けるとともに、子機２…と中継機３…間の通信に使用する第一周波数Ｆｓに対して、中継機３…同士間の通信に使用する周波数（第二周波数）Ｆｔ及び中継機３…と親機４間の通信に使用する第二周波数Ｆｔを、少なくとも干渉が生じない異なる周波数に設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アドホックネットワークシステムを利用することにより登下校中の児童を見守るための地域見守システム等に用いて好適な遠隔監視システムに関する。

近時、登下校中の児童が不審者により誘拐されるなどの事件が増加する傾向にあることから、児童の安全を如何に確保するかが重要な課題となっており、その有効な対策が要請されている。

従来、このような要請に対応したシステムとしては、特許文献１に開示される地域防犯システムが知られている。この地域防犯システムは、児童または園児を確認対象者として、固有のタグＩＤを記憶した無線タグを有する無線タグ付名札と、所定のエリアに複数配置される監視装置と、複数配置される監視装置とはネットワークを介して接続される管理装置とにより、無線タグ付名札を所持した確認対象者の所在を確認する地域防犯システムを構成するとともに、特に、無線タグ付名札の無線タグは、他の無線タグ付名札とアドホック通信するアドホック通信部と、電源部とをさらに有し、監視装置は、周囲に所定の強度の電波を発信し、それに応答して無線タグが送信するタグＩＤを受信する無線送受信部と、ネットワークを介して管理装置に受信したタグＩＤを所定のタイミングで通知するタグＩＤ通信部とを有し、管理装置は、ネットワークを介して所定の監視装置と通信してタグＩＤを取得するタグＩＤ取得部と、所定の記憶部に登録されている確認対象者のタグＩＤと受信したタグＩＤとを比較して確認対象者の所在を確認する確認部とを有し、無線タグ付名札の無線タグは、監視装置の無線送受信部と通信を行うときに、アドホック通信によって１以上の他の無線タグを介して通信するように構成されている。

ところで、このようなアドホックネットワークシステムを利用した従来の地域防犯システムでは、通常、子機の発呼時に、キャリアセンスを実行し、他のキャリアの有無を確認している。そして、他のキャリアが無いときに、乱数により発生するランダム待時間を経て送信を実行し、待機している複数の子機同士間のコリジョンの発生を回避している。この場合、子機同士が隠れ関係にあれば、互いのキャリアが見えないため、コリジョンの発生を許してしまうが、子機同士が晒し関係にあれば、本来、コリジョンは発生しないか或いは発生しても無視できる僅かな回数となる。

しかし、子機台数が増加する状況、具体的には、子機が集まって来る学校や幼稚園等の近くに設置される親機の付近では、子機同士が晒し関係にあっても子機と中継機間のコリジョンが増加する傾向が認められ、このコリジョンの増加は、パケットの破棄数（パケット損失率）の増加、更にはシステムの安定性及び信頼性の低下を招く。したがって、既設の地域防犯システムでは、子機台数を増やすことに限界があり、柔軟性かつ発展性のあるシステム運用ができない問題があった。

そこで、この問題を解決するため、本出願人は、既に、特許文献２により、無線ＩＤタグを設けた無線通信部を有し、かつ複数の防犯対象者がそれぞれ携帯可能な複数の子機と、無線ＩＤタグを設けたアドホック通信部を有し、かつ所定の地域内における複数の異なる所定場所にそれぞれ設置した複数の中継機と、アドホック通信部を有する少なくとも一台の親機と、親機に接続したサーバコンピュータを備えるとともに、特に、子機の発呼時に、キャリアセンスの実行により他のキャリアを検出しないときは、予め子機の全台数に基づいて時間長を設定した所定のガードタイムが経過し、この後、乱数により発生するランダム待時間が経過したことを条件にパケットの送信処理を行う送信方法を用いた地域防犯システムを提案した。

特開２００７−０４２００９号公報 特開２００９−１０４４５７号公報

しかし、上述した特許文献２で開示される送信方法を用いた地域防犯システム（遠隔監視システム）は、次のような改善すべき点も存在した。

第一に、想定される子機の全台数に基づいて時間長を設定したガードタイムを設けるため、ガードタイムを設けない場合に比較すれば、子機台数を増やすことができ、相応の効果を得ることができるが、増やすことができる子機台数には限界がある。結局、子機台数が限界を越えて増えた場合には、コリジョンの増加、更にはパケットの破棄数の増加を許してしまうため、子機台数が想定を超えるような大幅な増加に対しては対応できない。

第二に、使用時における様々なシーン、即ち、子機台数が非常に多い場合と少ない場合のいずれに対しても台数に関係なく固定のガードタイムが設定されるため、子機台数が多い場合（増加した場合）におけるコリジョンの発生を回避する観点からは好ましいパフォーマンスを得ることができるが、子機台数が少ない場合には、ガードタイムによる遅延時間が発生してしまうなど、子機台数に対応した最適化を図る観点からは更なる改善の余地もあった。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した遠隔監視システムの提供を目的とするものである。

本発明に係る遠隔監視システム１は、上述した課題を解決するため、無線ＩＤタグを設けた無線通信部２ｔ…を有する複数の子機２…と、無線ＩＤタグを設けたアドホック通信部３ｔ…を有し、かつ所定の監視エリアＡ内における複数の異なる場所にそれぞれ設置した複数の中継機３…と、アドホック通信部４ｔを有する少なくとも一台の親機４と、親機４に接続したサーバコンピュータ６とを備え、少なくとも所定時間Ｔｓ間隔毎に子機２…から定期通報Ｄｓ…を送信するとともに、この定期通報Ｄｓ…を中継機３…が受信したなら子機２…にＡＣＫ信号Ｄｘ…を送信する機能を有する遠隔監視システムであって、中継器３…に、子機２…に対して通信を行う第一アドホック通信部７ｓと他の中継器３…及び親機４に対して通信を行う第二アドホック通信部７ｔとを設けるとともに、子機２…と中継器３…間の通信に使用する周波数（第一周波数）Ｆｓに対して、中継器３…同士間の通信に使用する周波数（第二周波数）Ｆｔ及び中継器３…と親機４間の通信に使用する周波数（第二周波数）Ｆｔを、少なくとも干渉が生じない異なる周波数に設定することを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、第一周波数Ｆｓは、第二周波数Ｆｔよりも低い周波数に設定することができる。また、中継器３…同士間における通信速度Ｂｔ及び中継器３…と親機４間における通信速度Ｂｔは、子機２…と中継器３…間における通信速度Ｂｓよりも速い通信速度に設定することができる。他方、遠隔監視システム１は、地域見守システム１ａ，災害監視システム１ｂ，農場監視システム１ｃ等に利用することができる。地域見守システム１ａに利用する場合には、所定の監視エリアＡとして、児童等の被見守者Ｈが移動する通学エリアＡａを適用するとともに、子機２…を、被見守者Ｈ…が携帯可能に構成することができる。災害監視システム１ｂに利用する場合には、所定の監視エリアＡとして、災害が発生する虞れのある予め選定した災害監視エリアＡｂを適用するとともに、子機２…を、災害監視エリアＡｂにおける所定の被監視場所Ｘｂ…に設置し、かつ子機２…に、被監視場所Ｘｂ…における少なくとも地面Ｇの状態変化を検出可能な一又は二以上のセンサ２ｓ…を接続することができる。農場監視システム１ｃに利用する場合には、所定の監視エリアＡとして、予め選定した領域の農場Ａｃを適用するとともに、子機２…を、農場Ａｃにおける所定の被監視場所Ｘｃ…に設置し、かつ子機２…に、被監視場所Ｘｃ…における少なくとも地面Ｇの状態変化を検出可能な一又は二以上のセンサ２ｓ…を接続することができる。

このような構成を有する本発明に係る遠隔監視システム１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 子機２…と中継器３…間の通信に使用する周波数（第一周波数）Ｆｓに対して、中継器３…同士間の通信に使用する周波数（第二周波数）Ｆｔ及び中継器３…と親機４間の通信に使用する周波数（第二周波数）Ｆｔを、少なくとも干渉が生じない異なる周波数に設定するため、各周波数Ｆｓ，Ｆｔ単位の通信トラフィックが減少し、全体のコリジョン及びパケット損失率を大きく低減させることができ、もって、子機２…全体の台数を大幅に増加させることができる。

（２） 従来にようなコリジョン及びパケット損失率を低減させるためのガードタイムの設定が不要又は時間短縮が可能になるため、通信時における遅延時間の回避及び通信時間の短縮を図ることができるとともに、ガードタイムに基づく制御処理の煩雑化を回避することができる。

（３） 好適な態様により、第一周波数Ｆｓを、第二周波数Ｆｔよりも低い周波数に設定すれば、特に、児童等の被見守者Ｈが移動する通学エリアＡａを監視する地域見守システム１ａに利用して最適となる。即ち、子機２…を携帯する児童等の被見守者Ｈが、比較的見通しの悪い街中等を移動する場合であっても、周波数の比較的低い第一周波数Ｆｓを用いるため、電波の回折性及び透過性が良好となり、子機２…との通信を確実かつ安定に行うことができ、信頼性の高いシステムを構築できる。

（４） 好適な態様により、中継器３…同士間における通信速度Ｂｔ及び中継器３…と親機４間における通信速度Ｂｔを、子機２…と中継器３…間における通信速度Ｂｓよりも速い通信速度に設定すれば、中継器３…は、比較的見晴らしの良い場所を選定し、かつ高い位置に固定して設置するため、中継器３…同士間、又は中継器３と親機４間における通信速度の高速化が可能となり、通信時間の更なる短縮を図ることができる。

（５） 好適な態様により、所定の監視エリアＡとして、児童等の被見守者Ｈが移動する通学エリアＡａを適用するとともに、子機２…を、被見守者Ｈ…が携帯可能に構成すれば、遠隔監視システム１を地域見守システム１ａとして利用できるため、児童等の被見守者Ｈに対する防犯性を高めることができることに加え、特に、多くの児童等（子機２…）が任意の場所に集中したような場合であっても、コリジョンの発生を回避し、システムにおける確実な通信を確保できる。

（６） 好適な態様により、所定の監視エリアＡとして、災害が発生する虞れのある予め選定した災害監視エリアＡｂを適用するとともに、子機２…を、災害監視エリアＡｂにおける所定の被監視場所Ｘｂ…に設置し、かつ子機２…に、被監視場所Ｘｂ…における少なくとも地面Ｇの状態変化を検出可能な一又は二以上のセンサ２ｓ…を接続すれば、遠隔監視システム１を災害監視システム１ｂとして利用できるため、少なくとも地面Ｇの状態変化等を事前に感知して自然災害等を未然に防止できることに加え、特に、複数の子機２…を任意の一部エリアに対して重点的に追加設置するような場合であっても、コリジョンの発生を回避し、システムにおける確実な通信を確保できる。

（７） 好適な態様により、所定の監視エリアＡとして、予め選定した領域の農場Ａｃを適用するとともに、子機２…を、農場Ａｃにおける所定の被監視場所Ｘｃ…に設置し、かつ子機２…に、被監視場所Ｘｃ…における少なくとも地面Ｇの状態変化を検出可能な一又は二以上のセンサ２ｓ…を接続すれば、遠隔監視システム１を農場監視システム１ｃとして利用できるため、少なくとも農地状態等に係わる各種データを迅速かつ容易に収集できることに加え、特に、複数の子機２…を一部領域に対して重点的に追加設置し、より緻密なデータ収集を行うような場合であっても、コリジョンの発生を回避し、システムにおける確実な通信を確保できる。

本発明の好適実施形態に係る遠隔監視システムの作用説明図、 同遠隔監視システムにおいて第二周波数を用いた際の通信距離とＲＳＳＩの関係を示す特性図、 同遠隔監視システムの全体を示すシステム構成図、 同遠隔監視システムに用いる子機及び中継機の使用状態を示す外観図、 同遠隔監視システムに用いる子機及び中継機の電気系回路図、 同遠隔監視システムにおける定期通報の送信処理を説明するためのフローチャート、 同遠隔監視システムにおける定期通報を送信する際に用いるパケットのデータフォーマット図、 同遠隔監視システムにおける双方向通信機能による主要動作を説明するためのフローチャート、 同遠隔監視システムにおける双方向通信機能により同期用データを送信する際に用いるパケットのデータフォーマット図、 同遠隔監視システムにおける双方向通信機能を説明するためのタイミングチャート、 同遠隔監視システムにおける双方向通信機能を実施した際の各部の動作を示すフローチャート、 同遠隔監視システム（地域見守システム）における子機台数とパケット損失率の関係を示すシミュレーションデータ図、 本発明の変更実施形態に係る遠隔監視システム（災害監視システム）の概要図、 同遠隔監視システム（災害監視システム）における定期通報を送信する際に用いるパケットのデータフォーマット図、 本発明の他の変更実施形態に係る遠隔監視システム（農場監視システム）の概要図、

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、遠隔監視システム１を利用した本実施形態に係る地域見守システム１ａにおける全体のシステム構成について、図１〜図５を参照して説明する。

図２は、地域見守システム１ａの全体系統を示す。Ａａは通学エリアであり、地域見守システム１ａにより監視する監視エリアＡとなる。なお、Ｈ…は通学路Ｒに沿って通学する児童（被見守者）を、Ｃ…は児童Ｈ…が背負っているランドセルをそれぞれ示す。ランドセルＣは図４（ａ）に拡大して示す。

図４（ａ）に示すように、ランドセルＣの側面Ｃｓには、防水性を有する子機（端末）２を装着する。子機２は、図４（ｂ）に示すように、矩形型に形成した偏平なハウジング１２を有し、このハウジング１２の表面パネルには、非常ボタン１３，機能ボタン１４…，ランプ９ａ及びスピーカ９ｂを有する。さらに、ハウジング１２の内部には、図５（ａ）に示す電気系回路１５を収容する。子機２の電気系回路１５は、ＣＰＵを含む子機処理部１６，メモリ１７及び処理プログラム（プログラムメモリ）Ｐｓを含むマイクロコンピュータ機能部を備えるとともに、バッテリ１９を内蔵する。また、子機処理部１６には、上述した非常ボタン１３，機能ボタン１４…，ランプ９ａ及びスピーカ９ｂを接続するとともに、無線ＩＤタグを設けた無線通信部２ｔを接続する。

無線通信部２ｔの無線仕様は、電力線からの自立を最優先とし、到達距離が長く、回折性及び透過性による接続能力が高い特定小電力無線（出力１０〔ｍＷ〕）を使用する。特に、周波数は、第一周波数Ｆｓとなる４２９〔ＭＨｚ〕帯を使用する。通信速度Ｂｓは、１．２ｋ〔ｂｐｓ〕となる。また、変調方式は、２値ＦＳＫ，符号方式はマンチェスター符号を用いる。したがって、子機２…と中継器３…間の通信は、第一周波数Ｆｓである４２９〔ＭＨｚ〕帯を使用して行われる。この第一周波数Ｆｓは、後述する中継器３…同士間の通信に使用する第二周波数Ｆｔ（９５０ＭＨｚ帯）及び中継器３…と親機４間の通信に使用する第二周波数Ｆｔ（９５０ＭＨｚ帯）よりも低い周波数に設定する。このように、第一周波数Ｆｓを第二周波数Ｆｔよりも低い周波数に設定すれば、子機２…を携帯する児童等の被見守者Ｈが、比較的見通しの悪い街中等を移動する場合であっても、電波の回折性及び透過性が良好となり、子機２…との通信を確実かつ安定に行うことができ、信頼性の高いシステムを構築できる利点がある。

また、２１は、子機２に設けた振動センサであり、被見守者Ｈの移動を検出する。即ち、振動センサ２１は、被見守者Ｈが移動する際に発生する振動を検出することにより、被見守者Ｈが移動したものと判断できるとともに、振動を検出しないときは、被見守者Ｈが移動していないものと判断できる。

一方、通学エリアＡａ内における複数の異なる所定場所、即ち、通学路Ｒの途中における異なる複数の場所には、それぞれ中継機３…を設置する。中継機３…は通学路Ｒに面した地上高４〜５〔ｍ〕の位置を選定する。図４（ｃ）は、カーブミラー３０のポール３０ｐの上部に固定金具３１ｃ…を介して支持ステー３１ｓの下部を固定し、この支持ステー３１ｓの上端部に中継機３を取付けた場合を示す。図４（ｃ）は、カーブミラー３０を利用して設置した場合を示すが、その他、電柱や街灯等の各種公共物等を利用して設置することができる。中継機３は、防水性を有する中継機ボックス３２を備え、この中継機ボックス３２における天面上に太陽電池３３を配設するとともに、底面下に送受信用アンテナ３４を配設する。また、中継機ボックス３２の内部には、図５（ｂ）に電気系回路３５を収容する。中継機３の電気系回路３５は、ＣＰＵを含む中継機処理部３６，メモリ３７及び処理プログラム（プログラムメモリ）Ｐｓｒを含むマイクロコンピュータ機能部を備えるとともに、中継機処理部３６に接続したバッテリ３９を備える。バッテリ３９と太陽電池３３は半導体スイッチ４０に接続する。この場合、中継機３の電源部は、太陽電池３３，バッテリ３９，半導体スイッチ４０及び中継機処理部３６の機能を利用した充放電回路により構成される。これにより、この充放電回路では、バッテリ３９の電圧を監視し、一定の電圧を越えた場合には充電を停止するとともに、電圧が最低動作電圧を下回ったときは、中継機処理部３６がスタンバイモードに移行することにより、バッテリ３９の過放電を防止する。

さらに、中継機処理部３６には、無線ＩＤタグを設けたアドホック通信部７を接続する。アドホック通信部７は、子機２…に対して通信を行う第一アドホック通信部７ｓと、他の中継器３…及び親機４に対して通信を行う第二アドホック通信部７ｔとを備える。この場合、第一アドホック通信部７ｓは、子機２…に対する通信を行うため、前述した子機２…の無線通信部２ｔと基本的には同じ機能を有しており、周波数は、第一周波数Ｆｓとなる４２９〔ＭＨｚ〕帯を使用する。他方、第二アドホック通信部７ｔは、他の中継器３…間及び親機４との通信に用いる。第二アドホック通信部７ｔも基本的な構成は、第一アドホック通信部７ｓと同じであるが、周波数は、第二周波数Ｆｔとなる９５０〔ＭＨｚ〕帯を使用する。したがって、第二アドホック通信部７ｔの無線仕様は、周波数が第二周波数Ｆｔとなる９５０〔ＭＨｚ〕帯となる特定小電力無線（出力１０〔ｍＷ〕）を使用し、通信速度Ｂｔは６６．６ｋ〔ｂｐｓ〕となる。この場合、第二周波数Ｆｔは、前述した第一周波数Ｆｓに対して、少なくとも干渉が生じない異なる周波数であって、第一周波数Ｆｓよりも高い周波数に設定する。これにより、中継器３…同士間及び中継器３…と親機４間の通信速度Ｂｔ（６６．６ｋ〔ｂｐｓ〕）は、子機２…と中継器３…間の通信速度Ｂｓ（１．２ｋ〔ｂｐｓ〕）よりも数十倍もの速い通信速度となる。中継器３…は、比較的見晴らしの良い場所を選定し、かつ高い位置に固定して設置するため、中継器３…同士間、又は中継器３と親機４間においては、子機２…間との通信に要求される回折性及び透過性は要求されない。これにより、通信速度Ｂｔの高速化が可能となり、通信時間の更なる短縮を図れる利点がある。

ところで、９５０〔ＭＨｚ〕帯となる特定小電力無線は、国内において、２００８年度より新たに使用が認められた周波数帯である。一方、例示のような地域見守システム１ａでは、最も近い中継器３…間及び中継器３…と親機４間の直線距離は、０．５〜２〔ｋｍ〕程度となる。そこで、周波数を９５０〔ＭＨｚ〕帯、送信出力を１０〔ｍＷ〕、通信速度を６６．６ｋ〔ｂｐｓ〕に設定し、１〔ｋｍ〕程度の長距離においても通信が可能であるか否かの通信実験を行った。通信実験は、障害物の無い屋外において、送信端末を地上から高さ５〔ｍ〕、受信端末を高さ１．７〔ｍ〕の位置に置き、受信端末を送信端末から遠ざけながら、５０〔ｍ〕毎にＲＳＳＩの測定を１０〔回〕行い、その平均値を求めた。測定したＲＳＳＩは、電波を１〔ｍｓ〕受信した内での最大値である。なお、ＲＳＳＩは、端末内の無線チップが出力する受信信号強度である。図２に通信実験の結果を示す。端末の固体差も多少あるが、ＲＳＳＩ＝５０前後の時に、受信電力は、−１００〔ｄＢｍ〕程度であった。また、１〔ｋｍ〕の地点において、パケットの送受信が可能であることも確認できた。

他方、中継機ボックス３２の外面パネルには、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）受信機８ｓを取付ける。このＧＰＳ受信機８ｓは中継機処理部３６に接続して同期用データＤｗを生成する同期生成部８を構成する。ＧＰＳ受信機８ｓのＮＭＥＡ出力には、位置情報（緯度情報及び経度情報）と時刻情報が含まれるため、この時刻情報から得る時刻データ、即ち、１〔ｐｐｓ〕（１秒間隔のクロック）の時刻データを用いて同期用データＤｗを生成する。このように、中継機３に備えるＧＰＳ受信機８ｓから得る時刻情報を用いて同期用データＤｗを生成する同期生成部８を設ければ、正確な時刻情報の確保により各中継機３…及び各子機２…を正確に同期させることができ、中継機３から子機２に対する送信を確実に行うことができる。

さらに、児童Ｈが通学する小学校には、アドホック通信部４ｔを有する一台の親機４を設置する。この親機４は、中継機３から第一アドホック通信部７ｓを除くとともに、電源部を、例えば、ＡＣ１００〔Ｖ〕の商用電源に接続可能な直流電源装置に変更したものを利用できる。また、親機４は、ゲートウェイ５１を介してインターネット（ネットワーク）５に接続する。一方、監視センターには、サーバコンピュータ６を設置し、このサーバコンピュータ６をインターネット５に接続する。これにより、サーバコンピュータ６と親機４はインターネット５を介してデータ送受信を行うことができる。さらに、保護者の所持するパーソナルコンピュータ（パソコン）５２或いは携帯電話５３とサーバコンピュータ６を、インターネット５を介して双方向通信可能に構成する。

なお、子機２…，中継器３…及び親機４の無線仕様に用いる特定小電力無線は、他の無線に比べて速いとは言えないため、ネットワークに使用するアプリケーションは文字情報が中心となる。また、コリジョンを回避するため、ＣＳＭＡ／ＣＡ ｗｉｔｈ Ａｃｋ方式を採用するとともに、無線通信システムに適したルーティングプロトコルとして、中継機３…が定期的に各中継機３…の経路情報を受信し、自局の中継経路を構築するプロアクティブ方式を用いたアドホックネットワークシステムを用いる。ＣＳＭＡ／ＣＡ ｗｉｔｈ Ａｃｋ方式とは、通信路が一定時間以上継続して空いていることを確認してから各無線端末がデータを送信する方式であり、実際にデータが正しく送信されたことは、受信側からのＡＣＫ信号の到着をもって判定する。プロアクティブ方式とは、各無線端末間が、通信に先立って無線ネットワークの状況を確認し、中継経路を構築しておく方式である。アドホックネットワークシステムとは、基地局などの固定局を必要とせず、半固定の無線端末間でデータをホッピングすることにより、柔軟に宛先局へデータ伝送を行う自立分散型ネットワークである。

次に、このようなシステム構成を有する地域見守システム１の基本的な動作について、図１〜図７を参照して説明する。

今、任意の児童（被見守者）Ｈが子機２を携帯し、小学校に登校する場合を想定する。この際、子機２は、定期的に自局の情報をパケットにより送信する。送信時の周波数は、第一周波数Ｆｓ（４２９〔ＭＨｚ〕帯）である。この場合、子機２には、二つの定期通報モードが設定されており、移動中は、通常の間隔Ｔｓとなる３〔分〕毎に発信する第一定期通報モードを実行し、移動していないときは、通常時の間隔Ｔｓよりも長い間隔Ｔｍとなる１〔時間〕毎に発信する第二定期通報モードを実行する。図６は、各モードの使用態様（実行態様）を示す。子機２の動作中は、子機処理部１６により振動センサ２１の出力を監視する（ステップＳ１）。児童Ｈの移動中は、振動センサ２１により歩行時の振動を感知して検出信号を出力する。これにより、子機処理部１６は移動中と判断して、３〔分〕毎に定期通報（パケット）を送信する第一定期通報モードを実行する（ステップＳ２，Ｓ３）。一方、児童Ｈが休息等により移動していないときは、振動センサ２１は振動を検出しないため、検出信号を出力しない。これにより、子機処理部１６は移動していないと判断して、１〔時間〕毎に定期通報（パケット）を送信する第二定期通報モードを実行し、通信トラフィックの低減及び電力消費の低減を図っている（ステップＳ２，Ｓ４）。以上のモード選択処理は、バッテリ切れ等により子機２が非動作状態となる場合を除いて常時行われる（ステップＳ５）。

このように、子機２に、被見守者Ｈの移動の有無を検出する振動センサ２１を設け、当該移動の検出時に、通常時の間隔Ｔｓで定期通報Ｄｓを送信する第一定期通報モードを実行するとともに、移動の非検出時に、通常時の間隔Ｔｓよりも長い間隔Ｔｍで定期通報Ｄｓを送信する第二定期通報モードを実行するようにすれば、長い間隔Ｔｍで定期通報Ｄｓを送信するいわば省電力モードの実行中であっても、緊急情報等を、サーバコンピュータ６（中継機３）側から子機２に対して、迅速かつ確実に送信することができる。

図７に、子機２が送信するパケットＰｉのデータフォーマットを示す。このデータフォーマットにおける情報部Ｐｉｄには、定期通報又は緊急通報の種別，子機２の固有ＩＤ等が含まれており、通常時は、定期通報が行われる。定期通報を各中継機３…が受信すれば、受信した各中継機３…は、その受信電界強度データを情報部Ｐｉｄに付加したパケットを順次親機４まで中継（転送）する。この場合、各中継機３…の中継経路は予め設定されているとともに、中継器３…同士間及び中継器３…と親機４間は、第二アドホック通信部７ｔ…を用いて通信が行われ、通信時の周波数は、第二周波数Ｆｔ（９５０〔ＭＨｚ〕帯）である。図１に、第一周波数Ｆｓ（４２９〔ＭＨｚ〕帯）を用いた子機２…と中継器３…間，第二周波数Ｆｔ（９５０〔ＭＨｚ〕帯）を用いた中継器３…同士間及び中継器３…と親機４間における通信イメージを示す。

一方、親機４が定期通報を受信すれば、受信した定期情報をゲートウェイ５１及びインターネット５を介してサーバコンピュータ６に送信する。サーバコンピュータ６は、定期通報を受信した各中継機３…の子機２に対する受信電界強度に基づいて、最も強い電波を受信した中継機３の位置を子機２の位置としてデータベースに登録（又は更新）する。この場合、子機２の位置は、複数の中継機３…の受信電界強度の大きさの違いから割り出した推定位置であってもよい。一方、サーバコンピュータ６は、子機２の定期通報に基づいて子機２の位置を定期的に把握し、サーバコンピュータ６に予め設定した子機２の指定エリア内であるか否かを監視する。この際、指定エリア外に移動したときは、サーバコンピュータ６から保護者（パソコン５２，携帯電話５３）及び関係者にＥメールにより通知する。他方、非常ボタン１３が押された緊急通報の場合には、その受信電界強度データを付加したパケットを優先して親機４まで中継するとともに、サーバコンピュータ６に送信し、サーバコンピュータ６から直ちに保護者（パソコン５２，携帯電話５３）及び関係者にＥメールによる緊急通知を行う。また、保護者は、パソコン５２や携帯電話５３からサーバコンピュータ６にアクセスし、児童Ｈ（子機２）の場所を確認できる。この場合、サーバコンピュータ６へのアクセスは、ＩＤとパスワードの入力が必要となる。以上が、地域見守システム１の基本的な動作となる。

ところで、従来におけるこの種の地域見守システムでは、被見守者を見守ることができれば足りるため、子機から親機側への一方向通信、即ち、子機から一定時間間隔毎に送信される定期通報を中継機を介して親機が受信する方式を採用しており、親機側から子機への情報の送信は行われていない。したがって、例えば、親機側から不審者の出没情報や個別の緊急連絡等の緊急情報を子機に連絡したい場合であっても対応できないなど、望ましい双方向通信機能を確保する観点からは改善の余地があった。

そこで、本実施形態に係る地域見守システム１ａでは、中継機３…に、同期生成部８…により共通の同期用データＤｗを得るとともに、子機２…は、同期用データＤｗを取得して当該同期用データＤｗに同期して所定時間Ｔｗ間隔毎の受信専用期間Ｔｈを設定し、サーバコンピュータ６から特定の子機２に対して子機制御データＤｃを送信する際に、当該子機２の定期通報Ｄｓ…の間隔が通常時（Ｔｓ）のときは、中継機３からＡＣＫ信号Ｄｘに子機制御データＤｃを付加して送信する第一通信モードＭｆを実行し、かつ定期通報Ｄｓ…の間隔が通常時（Ｔｓ）よりも長い（Ｔｍ）ときは、中継機３から受信専用期間Ｔｈに子機制御データＤｃを送信する第二通信モードＭｓを実行するようにした双方向通信機能を備えて構成した。これにより、本実施形態に係る地域見守システム１ａでは、サーバコンピュータ６（中継機３）側から子機２に対して、緊急情報等を迅速かつタイムリに送信することができる。

次に、本実施形態に係る地域見守システム１ａに備える双方向通信機能について、図１〜図１２を参照して具体的に説明する。

まず、予め、二つの通信モード、即ち、第一通信モードＭｆと第二通信モードＭｓを設定し、第一通信モードＭｆは、子機２の第一定期通報モードに対応して用いるとともに、第二通信モードＭｓは子機２の第二定期通報モードに対応して用いる。図８は、各通信モードの実行態様を示す。今、サーバコンピュータ６において、特定の子機２に対して緊急連絡したい事態が発生した場合を想定する。この場合、サーバコンピュータ６は、対応する子機制御データＤｃを出力する（ステップＳ１１）。また、サーバコンピュータ６は、子機２からの定期通報の状況に応じて、第一定期通報モードが実行されているか第二定期通報モードが実行されているかの確認を行う（ステップＳ１２）。この際、定期通報を３〔分〕間隔で受信していれば、第一定期通報モードであると判断し、定期通報を３〔分〕を超えて未受信であれば、第二定期通報モードであると判断する。

そして、子機２の状況が第一定期通報モード、即ち、子機２の定期通報Ｄｓ…の間隔が通常時である判断すれば、地域見守システム１は、第一通信モードＭｆを実行する（ステップＳ１３，Ｓ１４）。第一通信モードＭｆでは、所定時間Ｔｓ（例示は３〔分〕）間隔毎に子機２から送信される定期通報Ｄｓを受信し、これに基づき中継機３から子機２にＡＣＫ信号Ｄｘを送信するため、このＡＣＫ信号Ｄｘに所定の子機制御データＤｃを付加して送信する。

以下、第一通信モードＭｆの具体的な動作について、図１０及び図１１（ａ）を参照して説明する。この場合、子機２では、第一定期通報モードが実行されており、子機２は、３〔分〕間隔毎の発呼時間になれば、定期通報Ｄｓを送信する。送信時の周波数は、第一周波数Ｆｓとなる４２９〔ＭＨｚ〕帯である。定期通報時には、キャリアセンスを実行し、他のキャリアの有無を確認している。これにより、他のキャリアが無い回線空きの状態のときに、２０〜２００〔ｍｓ〕から乱数により発生するランダム待時間を経て送信を実行し、待機している複数の子機２…同士間のコリジョンの発生を回避している。

そして、サーバコンピュータ６において、特定の子機２に対して緊急連絡したい事態が発生すれば、サーバコンピュータ６は、親機４を介して全中継機３…に対応する子機制御データＤｃを転送する（Ｔ１０１）。転送は、第二アドホック通信部７ｔ…を用いて行われ、転送時の周波数は、第二周波数Ｆｔとなる９５０〔ＭＨｚ〕帯である。これにより、全中継機３…は子機制御データＤｃを受信して保存（記憶）する（Ｔ１０２）。このように、サーバコンピュータ６により、全ての中継機３…に対して子機制御データＤｃ…を転送するようにすれば、被見守者Ｈが移動中であり、時間の経過により受信する中継機３…が切換わる場合であっても、特定の子機２に対して、より確実に送信できる。

この後、特定の子機２から定期通報Ｄｓが送信されれば、最も近い中継機３が受信して親機４側へ転送する（Ｔ１０３，Ｔ１０４）。この場合、特定の子機２による定期通報Ｄｓであるから、この定期通報Ｄｓに付加されているＩＤと親機４側から転送されている子機制御データＤｃに付加されているＩＤが一致する。したがって、中継機３は、当該子機２に対してＡＣＫ信号Ｄｘを送信する際に、当該ＡＣＫ信号Ｄｘに子機制御データＤｃを付加し、この子機制御データを付加したＡＣＫ信号（Ｄｘ＋Ｄｃ）を特定の子機２に対して送信する（Ｔ１０５）。この際、ＡＣＫ信号（Ｄｘ＋Ｄｃ）は、第一アドホック通信部７ｓを用いて送信され、送信時の周波数は、第一周波数Ｆｓとなる４２９〔ＭＨｚ〕帯である。これにより、当該子機２はＡＣＫ信号（Ｄｘ＋Ｄｃ）を受信する（Ｔ１０６）。

この子機制御データＤｃには、少なくとも、子機２のランプ９ａを点灯又は点滅させる制御指令データ，及び／又は子機２のスピーカ９ｂから音を出力させる制御指令データが含まれる。したがって、例えば、緊急連絡したい内容が「急いで家に帰りなさい」という内容のときに、スピーカ９ｂから「ピー・ピー・ピー」の音を繰り返す鳴らすというルールを決めておけば、この制御指令データを含む子機制御データＤｃを送信することにより必要な情報伝達を実現できる。このように、子機制御データＤｃに、少なくとも、子機２のランプ９ａを点灯又は点滅させる制御指令データ，及び／又は子機２のスピーカ９ｂから音を出力させる制御指令データを含ませれば、緊急情報等を子機２を携帯する児童Ｈに対して容易に伝達できる。特に、ランプ９ａとスピーカ９ｂの双方を利用すれば、伝達の有効性及び確実性をより高めることができる。

また、子機２は子機制御データＤｃを受信することにより、対応するＡＣＫ信号Ｄｙを中継機３へ送信する（Ｔ１０７）。これにより、中継機３は当該ＡＣＫ信号Ｄｙを受信して親機４側へ転送する（Ｔ１０８）。そして、最終的にサーバコンピュータ６が受信すれば、第一通信モードＭｆによる子機２への通信処理を終了する（Ｔ１０９，ステップＳ１５，Ｓ１６）。このように、子機２が子機制御データＤｃを受信したならＡＣＫ信号Ｄｙを中継機３に送信するようにすれば、緊急情報等を児童Ｈに対して確実に送信したことを確認できるため、送信漏れ等を回避できる。

他方、図８のステップＳ１２の確認処理において、子機２の状況が第二定期通報モード、即ち、子機２の定期通報Ｄｓの間隔が通常時よりも長いと判断すれば、地域見守システム１は、第二通信モードＭｓを実行する（ステップＳ１３，Ｓ１７）。第二通信モードＭｓにおいては、中継機３…は同期生成部８…により共通の同期用データＤｗを得るとともに、子機２…は、同期用データＤｗを取得して当該同期用データＤｗに同期して所定時間Ｔｗ間隔毎の受信専用期間Ｔｈを設定する。そして、サーバコンピュータ６から特定の子機２に対して子機制御データＤｃを送信する際には、この受信専用期間Ｔｈを利用して、中継機３から子機２に子機制御データＤｃを送信する。

以下、第二通信モードＭｓの具体的な動作について、図１０及び図１１（ｂ）を参照して説明する。この場合、子機２では、第二定期通報モードが実行されており、子機２は、１〔時間〕毎の発呼時間になれば、定期通報Ｄｓを送信する。送信時の周波数は、第一周波数Ｆｓとなる４２９〔ＭＨｚ〕帯である。この際、子機２…同士のコリジョンの発生を回避する必要があるため、キャリアセンスを実行し、他のキャリアの有無を確認している。そして、他のキャリアが無い回線空きの状態のときに、乱数により発生するランダム待時間を経て送信を実行する。なお、図１０中、ｔｃが振動センサ２１による振動が非検出となり、第一通信モードＭｆから第二通信モードＭｓに移行した時点を示している。

一方、各中継機３…は同期用データＤｗを取得する同期処理を行う（Ｔ２０１）。各中継機３…の同期処理は、ＧＰＳ受信機８ｓの時刻情報から１ｐｐｓ（１秒間隔のクロック）の時刻データを得、この時刻データを同期用データＤｗとして用いる。したがって、各中継機３…は、この同期用データＤｗに同期した動作（処理）を行う。他方、各子機２…においても同期用データＤｗを取得する同期処理を行う（Ｔ２０２）。この場合、各子機２…は、所定の取得タイミング、例えば、起動時又は予め設定した時間間隔毎に、中継機３に対して同期用データＤｗを取得するためのデータ要求信号（パケット）Ｄｒを送信する。中継機３はデータ要求信号Ｄｒを受信することにより、同期用データＤｗ（パケット）を子機２に送信する。この際、同期用データＤｗ（パケット）は、第一アドホック通信部７ｓにより送信され、送信時の周波数は、第一周波数Ｆｓとなる４２９〔ＭＨｚ〕帯である。このときのパケットＰｔを図９に示す。このパケットＰｔの情報部Ｐｔｄに同期用データＤｗが含まれる。このように、所定の取得タイミングにより子機２から中継機３に対してデータ要求信号Ｄｒを送信し、中継機３から送信される同期用データＤｗを子機２が受信して取得するようにすれば、子機２は自局の定期通報Ｄｓの送信を阻害することなく同期用データＤｗを取得することができる。

子機２は同期用データＤｗを受信することにより、自局の動作（処理）が同期用データＤｗに同期するように内部タイマを更新する。さらに、子機２では、所定の時間間隔Ｔｗ毎に受信専用期間Ｔｈを設定する。この場合、時間間隔Ｔｗは、例えば、第一定期通報モードにおける定期通報Ｄｓの時間間隔Ｔｓと同様の３〔分〕間隔に設定できる。また、受信専用期間Ｔｈは、子機制御データＤｃを確実に受信処理できる時間、例えば、数〔秒〕間程度を設定でき、この受信専用期間Ｔｈは、上述したように、自局の定期通報Ｄｓの送信を阻害することのないように設定する。これにより、親機４を含む各中継機３…及び各子機２…は、ＧＰＳから得る時刻情報（同期用データＤｗ）に対して正確に同期した状態となる。

そして、サーバコンピュータ６において、特定の子機２に対して緊急連絡したい事態が発生した場合、サーバコンピュータ６は、親機４を介して、対応する中継機（指定中継機）３に、対応する子機制御データＤｃを転送する（Ｔ２０３）。転送は、第二アドホック通信部７ｔ…により行われ、転送時の周波数は、第二周波数Ｆｔとなる９５０〔ＭＨｚ〕帯である。この場合、サーバコンピュータ６（親機４）は、少なくとも、最初に、特定の子機２を直前に受信した中継機３を、指定中継機３として転送する。これにより、指定中継機３は子機制御データＤｃを受信して保存（記憶）する（Ｔ２０４）。このように、第二通信モードＭｓにおいて、親機４は、少なくとも最初に、特定の子機２を直前に受信した指定中継機３に対して子機制御データＤｃを転送するようにすれば、児童Ｈが移動していない状態における最も高い確率の居場所に対する中継機３に転送できるため、特定の子機２に対して、より確実に送信することができる。

また、指定中継機３は、受信専用期間Ｚｈになったタイミングにより子機制御データＤｃを特定の子機２に送信する（Ｔ２０５）。子機制御データＤｃは、第一アドホック通信部７ｓにより送信され、送信時の周波数は、第一周波数Ｆｓとなる４２９〔ＭＨｚ〕帯である。この際、子機２は、指定中継機３に対して同期しているとともに、受信専用期間Ｚｈでは受信専用になっているため、子機制御データＤｃを確実に受信できる（Ｔ２０６）。これにより、子機２では、前述した第一通信モードＭｆの場合と同様、子機制御データＤｃに基づく制御（処理）が行われる。さらに、子機２が子機制御データＤｃを受信すれば、対応するＡＣＫ信号Ｄｙを指定中継機３に送信する（Ｔ２０７）。そして、指定中継機３はＡＣＫ信号Ｄｙを受信し、親機４側へ転送する（Ｔ２０８）。

なお、第二通信モードＭｓでは、指定中継機３への転送時に、児童Ｈが、既に他に場所へ移動していることも考えられ、この場合には、子機２による受信ができない。したがって、指定中継機３が所定時間内にＡＣＫ信号Ｄｙを受信しないときは、子機制御データＤｃを周辺の中継機３…にブロードキャストするとともに、必要により全ての中継機３…にブロードキャストする（Ｔ２０９）。そして、最終的にサーバコンピュータ６がＡＣＫ信号Ｄｙを受信すれば、第二通信モードＭｓによる処理を終了する（Ｔ２１０，ステップＳ１８，Ｓ１６）。

図１２は、本実施形態に係る地域見守システム１ａを用いた際における子機２…の台数とパケット損失率の関係を示すシミュレーションデータ図を示す。シミュレーションは、想定できる最大規模の通学エリアＡａ、具体的には、一台の親機４を含む３５台の中継器３…を設置した通学エリアＡａを模倣し、各中継器３…の近辺に存在する子機２…の台数を１６台から８台ずつ増加させてネットワーク負荷を上昇させ、その時のパケット損失率をシミュレーションしたものである。図１２中、Ｌｒは、従来例の場合、即ち、子機２…と中継器３…間，中継器３…同士間及び中継器３…と親機４間の通信を、それぞれ４２９ＭＨｚ帯（第一周波数Ｆｓ）で行った場合のパケット損失率を示すとともに、Ｌｉは本実施形態の場合、即ち、子機２…と中継器３…間の通信を、４２９ＭＨｚ帯（第一周波数Ｆｓ）で行うとともに、中継器３…同士間及び中継器３…と親機４間の通信を、９５０ＭＨｚ帯（第二周波数Ｆｔ）で行った場合のパケット損失率をそれぞれ示す。図１２から明らかなように、Ｌｒ（従来例）の場合には、子機２…が６４台を越えた付近からパケット損失率が上昇をはじめるのに対して、Ｌｉ（本実施形態）の場合には、Ｌｒ（従来例）の二倍の台数（１２８）を越えてもパケット損失率は上昇しない。

このように、本実施形態に係る地域見守システム１ａによれば、子機２…と中継器３…間の通信に使用する第一周波数Ｆｓに対して、中継器３…同士間の通信に使用する第二周波数Ｆｔ及び中継器３…と親機４間の通信に使用する第二周波数Ｆｔを、少なくとも干渉が生じない異なる周波数に設定したため、各周波数Ｆｓ，Ｆｔ単位の通信トラフィックが減少し、全体のコリジョン及びパケット損失率を大きく低減させることができ、もって、子機２…全体の台数を大幅に増加させることができる。また、従来にようなコリジョン及びパケット損失率を低減させるためのガードタイムの設定が不要又は時間短縮が可能になるため、通信時における遅延時間の回避及び通信時間の短縮を図ることができるとともに、ガードタイムに基づく制御処理の煩雑化を回避することができる。特に、本発明に係る遠隔監視システム１は、このような通学エリアＡａを監視する地域見守システム１ａに利用して最適となり、児童等の被見守者Ｈに対する防犯性を高めることができることに加え、多くの児童等（子機２…）が任意の場所に集中したような場合であっても、コリジョンの発生を回避し、システムにおける確実な通信を確保できる。

次に、本発明に係る遠隔監視システム１の変更実施形態について、図１３〜図１５を参照して説明する。

図１３は、本発明に係る遠隔監視システム１を、災害監視システム１ｂに利用する場合の変更実施形態を示す。

災害監視システム１ｂは、所定の監視エリアＡとして、災害が発生する虞れのある予め選定した災害監視エリアＡｂを適用する。図１３は、一例として、土石流や水害の発生する虞れのあるエリアを災害監視エリアＡｂとして選定したものであり、災害監視エリアＡｂにおける選定した複数の被監視場所Ｘｂ…にそれぞれ子機２…を設置する。この場合、子機２…は、地面Ｇに対して位置を固定して設置し、子機２…には、被監視場所Ｘｂ…における少なくとも地面Ｇの状態変化を検出可能な一又は二以上のセンサ２ｓ…を接続する。地面Ｇの状態変化を検出可能なセンサ２ｓ…としては、地面Ｇの移動の有無を検出可能なＧＰＳユニット、地面Ｇの吸水量の目安となる雨量計等を適用できるとともに、地面Ｇの状態変化以外の状態を検出可能なセンサとして、気温センサ等を用いることができる。また、電源として太陽電池ユニット等を接続することができる。

さらに、子機２…から離れた場所であって、望ましくは災害の発生する虞れの無い場所に、複数の中継器３…を設置する。この場合、各中継器３…は、比較的高い位置に設置できるように、所定長さのポストの上端により支持する。なお、図１３中、４は親機を示す。以上の点を除いて、基本的なシステム構成は、図１〜図５に示した地域見守システム１ａと同様に構成できるとともに、その動作も同じとなる。

この災害監視システム１ｂでは、各センサ２ｓ…により検出される検出データは、親機４まで転送する必要があるため、この転送は、子機２が送信する定期通報に用いるパケットＰｉを利用して行う。図１４は、使用するパケットＰｉのデータフォーマットを示す。このデータフォーマットにおける情報部Ｐｉｄには、前述したように、定期通報又は緊急通報の種別，子機２の固有ＩＤ等が含まれるが、この情報部Ｐｉｄに検出データＰｉｄｓが挿入され、基本的には、前述した地域見守システム１ａにおける第二通信モードＭｓにより転送することができる。

このように、遠隔監視システム１を災害監視システム１ｂに利用すれば、少なくとも地面Ｇの状態変化等を事前に感知して自然災害等を未然に防止することができる。また、このような基本的な効果に加え、例えば、複数の子機２…を任意の一部エリアに対して重点的に追加設置するような場合であっても、コリジョンの発生を回避し、システムにおける確実な通信を確保できる利点がある。

一方、図１５は、本発明に係る遠隔監視システム１を、農場監視システム１ｃに利用する場合の変更実施形態を示す。

農場監視システム１ｃは、所定の監視エリアＡとして、予め選定した領域の農場Ａｃを適用する。子機２…は、農場Ａｃにおける選定した複数の被監視場所Ｘｃ…にそれぞれ設置する。この場合、子機２…は、地面Ｇに固定して設置し、子機２…には、被監視場所Ｘｃ…における少なくとも地面Ｇの状態変化を検出可能な一又は二以上のセンサ２ｓ…を接続する。地面Ｇの状態変化を検出可能なセンサ２ｓ…としては、地面ＧのｐＨを検出するｐＨセンサ、地面Ｇの導電性を検出する導電検出器等を適用できるとともに、地面Ｇの状態変化以外の状態を検出可能なセンサとして、気温センサ等を用いることができる。なお、４１は太陽電池ユニットを示す。

また、子機２…から離れた場所には中継器３…を設置する。この場合、各中継器３…は、比較的高い位置に設置できるように、所定長さのポストの上端により支持する。図１５中、４は親機を示す。以上の点を除いて、基本的なシステム構成は、図１〜図５及び図１３に示した地域見守システム１ａ及び災害監視システム１ｂと同様に構成できるとともに、その動作も同じとなる。この農場監視システム１ｃにおいても、各センサ２ｓ…により検出される検出データは、上述した災害監視システム１ｂの場合と同様、図１４に示すパケットＰｉを利用して親機４に転送される。

このように、遠隔監視システム１を農場監視システム１ｃに利用すれば、少なくとも農地状態等に係わる各種データを迅速かつ容易に収集できる。しかも、これに加えて、例えば、複数の子機２…を一部領域に対して重点的に追加設置し、より緻密なデータ収集を行うような場合であっても、コリジョンの発生を回避し、システムにおける確実な通信を確保できる利点がある。

以上、好適実施形態（変更実施形態）について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，手法，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、第一周波数Ｆｓは、第二周波数Ｆｔよりも低い周波数に設定した場合を示したが、第一周波数Ｆｓが第二周波数Ｆｔよりも高い周波数に設定する場合を排除するものではない。また、同様に、中継器３…同士間における通信速度Ｂｔ及び中継器３…と親機４間における通信速度Ｂｔは、子機２…と中継器３…間における通信速度Ｂｓよりも速い通信速度に設定する場合を示したが、遅い通信速度に設定する場合を排除するものではない。さらに、中継器３…同士間の通信に使用する第二周波数Ｆｔに対して、中継器３…と親機４間の通信に使用する第二周波数Ｆｔを、同一に設定した場合を示したが、これら二つの第二周波数Ｆｔを異ならせる場合も排除するものではない。

本発明に係る遠隔監視システムは、地域インフラとして例示した、地域見守システム，災害監視システム，農場監視システムをはじめ、独居老人の安否やバスロケーション等、遠隔で監視する必要がある各種の遠隔監視システムに利用できる。

１：遠隔監視システム，１ａ：地域見守システム，１ｂ：災害監視システム，１ｃ：農場監視システム，２…：子機，２ｔ…：無線通信部，２ｓ…：センサ，３…：中継器，３ｔ…：アドホック通信部，４：親機，４ｔ：アドホック通信部，６：サーバコンピュータ，７ｓ：第一アドホック通信部，７ｔ：第二アドホック通信部，Ａ：所定の監視エリア，Ａａ：通学エリア，Ａｂ：災害監視エリア，Ａｃ：農場，Ｔｓ：所定時間，Ｄｓ…：定期通報，Ｄｘ…：ＡＣＫ信号，Ｆｓ：第一周波数，Ｆｔ：第二周波数，Ｈ：被見守者，Ｘｂ…：被監視場所，Ｘｃ…：被監視場所，Ｇ：地面

本発明に係る遠隔監視システム１は、上述した課題を解決するため、無線ＩＤタグを設けた無線通信部２ｔ…を有する複数の子機２…と、無線ＩＤタグを設けたアドホック通信部３ｔ…を有し、かつ所定の監視エリアＡ内における複数の異なる場所にそれぞれ設置した複数の中継機３…と、アドホック通信部４ｔを有する少なくとも一台の親機４と、親機４に接続したサーバコンピュータ６とを備え、少なくとも所定時間Ｔｓ間隔毎に子機２…から定期通報Ｄｓ…を送信するとともに、この定期通報Ｄｓ…を中継機３…が受信したなら子機２…にＡＣＫ信号Ｄｘ…を送信する機能を有する遠隔監視システムであって、中継機３…に、子機２…に対して通信を行う第一アドホック通信部７ｓと他の中継機３…及び親機４に対して通信を行う第二アドホック通信部７ｔとを設けるとともに、子機２…と中継機３…間の通信に使用する周波数（第一周波数）Ｆｓに対して、中継機３…同士間の通信に使用する周波数（第二周波数）Ｆｔ及び中継機３…と親機４間の通信に使用する周波数（第二周波数）Ｆｔを、少なくとも干渉が生じない異なる周波数に設定することを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、第一周波数Ｆｓは、第二周波数Ｆｔよりも低い周波数に設定することができる。また、中継機３…同士間における通信速度Ｂｔ及び中継機３…と親機４間における通信速度Ｂｔは、子機２…と中継機３…間における通信速度Ｂｓよりも速い通信速度に設定することができる。他方、遠隔監視システム１は、地域見守システム１ａ，災害監視システム１ｂ，農場監視システム１ｃ等に利用することができる。地域見守システム１ａに利用する場合には、所定の監視エリアＡとして、児童等の被見守者Ｈが移動する通学エリアＡａを適用するとともに、子機２…を、被見守者Ｈ…が携帯可能に構成することができる。災害監視システム１ｂに利用する場合には、所定の監視エリアＡとして、災害が発生する虞れのある予め選定した災害監視エリアＡｂを適用するとともに、子機２…を、災害監視エリアＡｂにおける所定の被監視場所Ｘｂ…に設置し、かつ子機２…に、被監視場所Ｘｂ…における少なくとも地面Ｇの状態変化を検出可能な一又は二以上のセンサ２ｓ…を接続することができる。農場監視システム１ｃに利用する場合には、所定の監視エリアＡとして、予め選定した領域の農場Ａｃを適用するとともに、子機２…を、農場Ａｃにおける所定の被監視場所Ｘｃ…に設置し、かつ子機２…に、被監視場所Ｘｃ…における少なくとも地面Ｇの状態変化を検出可能な一又は二以上のセンサ２ｓ…を接続することができる。

（１） 子機２…と中継機３…間の通信に使用する周波数（第一周波数）Ｆｓに対して、中継機３…同士間の通信に使用する周波数（第二周波数）Ｆｔ及び中継機３…と親機４間の通信に使用する周波数（第二周波数）Ｆｔを、少なくとも干渉が生じない異なる周波数に設定するため、各周波数Ｆｓ，Ｆｔ単位の通信トラフィックが減少し、全体のコリジョン及びパケット損失率を大きく低減させることができ、もって、子機２…全体の台数を大幅に増加させることができる。

（２） 従来のようなコリジョン及びパケット損失率を低減させるためのガードタイムの設定が不要又は時間短縮が可能になるため、通信時における遅延時間の回避及び通信時間の短縮を図ることができるとともに、ガードタイムに基づく制御処理の煩雑化を回避することができる。

（４） 好適な態様により、中継機３…同士間における通信速度Ｂｔ及び中継機３…と親機４間における通信速度Ｂｔを、子機２…と中継機３…間における通信速度Ｂｓよりも速い通信速度に設定すれば、中継機３…は、比較的見晴らしの良い場所を選定し、かつ高い位置に固定して設置するため、中継機３…同士間、又は中継機３と親機４間における通信速度の高速化が可能となり、通信時間の更なる短縮を図ることができる。

無線通信部２ｔの無線仕様は、電力線からの自立を最優先とし、到達距離が長く、回折性及び透過性による接続能力が高い特定小電力無線（出力１０〔ｍＷ〕）を使用する。特に、周波数は、第一周波数Ｆｓとなる４２９〔ＭＨｚ〕帯を使用する。通信速度Ｂｓは、１．２ｋ〔ｂｐｓ〕となる。また、変調方式は、２値ＦＳＫ，符号方式はマンチェスター符号を用いる。したがって、子機２…と中継機３…間の通信は、第一周波数Ｆｓである４２９〔ＭＨｚ〕帯を使用して行われる。この第一周波数Ｆｓは、後述する中継機３…同士間の通信に使用する第二周波数Ｆｔ（９５０ＭＨｚ帯）及び中継機３…と親機４間の通信に使用する第二周波数Ｆｔ（９５０ＭＨｚ帯）よりも低い周波数に設定する。このように、第一周波数Ｆｓを第二周波数Ｆｔよりも低い周波数に設定すれば、子機２…を携帯する児童等の被見守者Ｈが、比較的見通しの悪い街中等を移動する場合であっても、電波の回折性及び透過性が良好となり、子機２…との通信を確実かつ安定に行うことができ、信頼性の高いシステムを構築できる利点がある。

さらに、中継機処理部３６には、無線ＩＤタグを設けたアドホック通信部７を接続する。アドホック通信部７は、子機２…に対して通信を行う第一アドホック通信部７ｓと、他の中継機３…及び親機４に対して通信を行う第二アドホック通信部７ｔとを備える。この場合、第一アドホック通信部７ｓは、子機２…に対する通信を行うため、前述した子機２…の無線通信部２ｔと基本的には同じ機能を有しており、周波数は、第一周波数Ｆｓとなる４２９〔ＭＨｚ〕帯を使用する。他方、第二アドホック通信部７ｔは、他の中継機３…間及び親機４との通信に用いる。第二アドホック通信部７ｔも基本的な構成は、第一アドホック通信部７ｓと同じであるが、周波数は、第二周波数Ｆｔとなる９５０〔ＭＨｚ〕帯を使用する。したがって、第二アドホック通信部７ｔの無線仕様は、周波数が第二周波数Ｆｔとなる９５０〔ＭＨｚ〕帯となる特定小電力無線（出力１０〔ｍＷ〕）を使用し、通信速度Ｂｔは６６．６ｋ〔ｂｐｓ〕となる。この場合、第二周波数Ｆｔは、前述した第一周波数Ｆｓに対して、少なくとも干渉が生じない異なる周波数であって、第一周波数Ｆｓよりも高い周波数に設定する。これにより、中継機３…同士間及び中継機３…と親機４間の通信速度Ｂｔ（６６．６ｋ〔ｂｐｓ〕）は、子機２…と中継機３…間の通信速度Ｂｓ（１．２ｋ〔ｂｐｓ〕）よりも数十倍もの速い通信速度となる。中継機３…は、比較的見晴らしの良い場所を選定し、かつ高い位置に固定して設置するため、中継機３…同士間、又は中継機３と親機４間においては、子機２…間との通信に要求される回折性及び透過性は要求されない。これにより、通信速度Ｂｔの高速化が可能となり、通信時間の更なる短縮を図れる利点がある。

ところで、９５０〔ＭＨｚ〕帯となる特定小電力無線は、国内において、２００８年度より新たに使用が認められた周波数帯である。一方、例示のような地域見守システム１ａでは、最も近い中継機３…間及び中継機３…と親機４間の直線距離は、０．５〜２〔ｋｍ〕程度となる。そこで、周波数を９５０〔ＭＨｚ〕帯、送信出力を１０〔ｍＷ〕、通信速度を６６．６ｋ〔ｂｐｓ〕に設定し、１〔ｋｍ〕程度の長距離においても通信が可能であるか否かの通信実験を行った。通信実験は、障害物の無い屋外において、送信端末を地上から高さ５〔ｍ〕、受信端末を高さ１．７〔ｍ〕の位置に置き、受信端末を送信端末から遠ざけながら、５０〔ｍ〕毎にＲＳＳＩの測定を１０〔回〕行い、その平均値を求めた。測定したＲＳＳＩは、電波を１〔ｍｓ〕受信した内での最大値である。なお、ＲＳＳＩは、端末内の無線チップが出力する受信信号強度である。図２に通信実験の結果を示す。端末の固体差も多少あるが、ＲＳＳＩ＝５０前後の時に、受信電力は、−１００〔ｄＢｍ〕程度であった。また、１〔ｋｍ〕の地点において、パケットの送受信が可能であることも確認できた。

なお、子機２…，中継機３…及び親機４の無線仕様に用いる特定小電力無線は、他の無線に比べて速いとは言えないため、ネットワークに使用するアプリケーションは文字情報が中心となる。また、コリジョンを回避するため、ＣＳＭＡ／ＣＡ ｗｉｔｈ Ａｃｋ方式を採用するとともに、無線通信システムに適したルーティングプロトコルとして、中継機３…が定期的に各中継機３…の経路情報を受信し、自局の中継経路を構築するプロアクティブ方式を用いたアドホックネットワークシステムを用いる。ＣＳＭＡ／ＣＡ ｗｉｔｈ Ａｃｋ方式とは、通信路が一定時間以上継続して空いていることを確認してから各無線端末がデータを送信する方式であり、実際にデータが正しく送信されたことは、受信側からのＡＣＫ信号の到着をもって判定する。プロアクティブ方式とは、各無線端末間が、通信に先立って無線ネットワークの状況を確認し、中継経路を構築しておく方式である。アドホックネットワークシステムとは、基地局などの固定局を必要とせず、半固定の無線端末間でデータをホッピングすることにより、柔軟に宛先局へデータ伝送を行う自立分散型ネットワークである。

図７に、子機２が送信するパケットＰｉのデータフォーマットを示す。このデータフォーマットにおける情報部Ｐｉｄには、定期通報又は緊急通報の種別，子機２の固有ＩＤ等が含まれており、通常時は、定期通報が行われる。定期通報を各中継機３…が受信すれば、受信した各中継機３…は、その受信電界強度データを情報部Ｐｉｄに付加したパケットを順次親機４まで中継（転送）する。この場合、各中継機３…の中継経路は予め設定されているとともに、中継機３…同士間及び中継機３…と親機４間は、第二アドホック通信部７ｔ…を用いて通信が行われ、通信時の周波数は、第二周波数Ｆｔ（９５０〔ＭＨｚ〕帯）である。図１に、第一周波数Ｆｓ（４２９〔ＭＨｚ〕帯）を用いた子機２…と中継機３…間，第二周波数Ｆｔ（９５０〔ＭＨｚ〕帯）を用いた中継機３…同士間及び中継機３…と親機４間における通信イメージを示す。

図１２は、本実施形態に係る地域見守システム１ａを用いた際における子機２…の台数とパケット損失率の関係を示すシミュレーションデータ図を示す。シミュレーションは、想定できる最大規模の通学エリアＡａ、具体的には、一台の親機４を含む３５台の中継機３…を設置した通学エリアＡａを模倣し、各中継機３…の近辺に存在する子機２…の台数を１６台から８台ずつ増加させてネットワーク負荷を上昇させ、その時のパケット損失率をシミュレーションしたものである。図１２中、Ｌｒは、従来例の場合、即ち、子機２…と中継機３…間，中継機３…同士間及び中継機３…と親機４間の通信を、それぞれ４２９ＭＨｚ帯（第一周波数Ｆｓ）で行った場合のパケット損失率を示すとともに、Ｌｉは本実施形態の場合、即ち、子機２…と中継機３…間の通信を、４２９ＭＨｚ帯（第一周波数Ｆｓ）で行うとともに、中継機３…同士間及び中継機３…と親機４間の通信を、９５０ＭＨｚ帯（第二周波数Ｆｔ）で行った場合のパケット損失率をそれぞれ示す。図１２から明らかなように、Ｌｒ（従来例）の場合には、子機２…が６４台を越えた付近からパケット損失率が上昇をはじめるのに対して、Ｌｉ（本実施形態）の場合には、Ｌｒ（従来例）の二倍の台数（１２８）を越えてもパケット損失率は上昇しない。

このように、本実施形態に係る地域見守システム１ａによれば、子機２…と中継機３…間の通信に使用する第一周波数Ｆｓに対して、中継機３…同士間の通信に使用する第二周波数Ｆｔ及び中継機３…と親機４間の通信に使用する第二周波数Ｆｔを、少なくとも干渉が生じない異なる周波数に設定したため、各周波数Ｆｓ，Ｆｔ単位の通信トラフィックが減少し、全体のコリジョン及びパケット損失率を大きく低減させることができ、もって、子機２…全体の台数を大幅に増加させることができる。また、従来のようなコリジョン及びパケット損失率を低減させるためのガードタイムの設定が不要又は時間短縮が可能になるため、通信時における遅延時間の回避及び通信時間の短縮を図ることができるとともに、ガードタイムに基づく制御処理の煩雑化を回避することができる。特に、本発明に係る遠隔監視システム１は、このような通学エリアＡａを監視する地域見守システム１ａに利用して最適となり、児童等の被見守者Ｈに対する防犯性を高めることができることに加え、多くの児童等（子機２…）が任意の場所に集中したような場合であっても、コリジョンの発生を回避し、システムにおける確実な通信を確保できる。

さらに、子機２…から離れた場所であって、望ましくは災害の発生する虞れの無い場所に、複数の中継機３…を設置する。この場合、各中継機３…は、比較的高い位置に設置できるように、所定長さのポストの上端により支持する。なお、図１３中、４は親機を示す。以上の点を除いて、基本的なシステム構成は、図１〜図５に示した地域見守システム１ａと同様に構成できるとともに、その動作も同じとなる。

また、子機２…から離れた場所には中継機３…を設置する。この場合、各中継機３…は、比較的高い位置に設置できるように、所定長さのポストの上端により支持する。図１５中、４は親機を示す。以上の点を除いて、基本的なシステム構成は、図１〜図５及び図１３に示した地域見守システム１ａ及び災害監視システム１ｂと同様に構成できるとともに、その動作も同じとなる。この農場監視システム１ｃにおいても、各センサ２ｓ…により検出される検出データは、上述した災害監視システム１ｂの場合と同様、図１４に示すパケットＰｉを利用して親機４に転送される。

例えば、第一周波数Ｆｓは、第二周波数Ｆｔよりも低い周波数に設定した場合を示したが、第一周波数Ｆｓが第二周波数Ｆｔよりも高い周波数に設定する場合を排除するものではない。また、同様に、中継機３…同士間における通信速度Ｂｔ及び中継機３…と親機４間における通信速度Ｂｔは、子機２…と中継機３…間における通信速度Ｂｓよりも速い通信速度に設定する場合を示したが、遅い通信速度に設定する場合を排除するものではない。さらに、中継機３…同士間の通信に使用する第二周波数Ｆｔに対して、中継機３…と親機４間の通信に使用する第二周波数Ｆｔを、同一に設定した場合を示したが、これら二つの第二周波数Ｆｔを異ならせる場合も排除するものではない。

１：遠隔監視システム，１ａ：地域見守システム，１ｂ：災害監視システム，１ｃ：農場監視システム，２…：子機，２ｔ…：無線通信部，２ｓ…：センサ，３…：中継機，３ｔ…：アドホック通信部，４：親機，４ｔ：アドホック通信部，６：サーバコンピュータ，７ｓ：第一アドホック通信部，７ｔ：第二アドホック通信部，Ａ：所定の監視エリア，Ａａ：通学エリア，Ａｂ：災害監視エリア，Ａｃ：農場，Ｔｓ：所定時間，Ｄｓ…：定期通報，Ｄｘ…：ＡＣＫ信号，Ｆｓ：第一周波数，Ｆｔ：第二周波数，Ｈ：被見守者，Ｘｂ…：被監視場所，Ｘｃ…：被監視場所，Ｇ：地面

Claims (6)

1. 無線ＩＤタグを設けた無線通信部を有する複数の子機と、無線ＩＤタグを設けたアドホック通信部を有し、かつ所定の監視エリア内における複数の異なる場所にそれぞれ設置した複数の中継機と、アドホック通信部を有する少なくとも一台の親機と、前記親機に接続したサーバコンピュータとを備え、少なくとも所定時間間隔毎に前記子機から定期通報を送信するとともに、この定期通報を前記中継機が受信したなら前記子機にＡＣＫ信号を送信する機能を有する遠隔監視システムであって、前記中継器に、前記子機に対して通信を行う第一アドホック通信部と他の中継器及び前記親機に対して通信を行う第二アドホック通信部とを設けるとともに、前記子機と前記中継器間の通信に使用する周波数（第一周波数）に対して、前記中継器同士間の通信に使用する周波数（第二周波数）及び前記中継器と前記親機間の通信に使用する周波数（第二周波数）を、少なくとも干渉が生じない異なる周波数に設定することを特徴とする遠隔監視システム。
2. 前記第一周波数は、前記第二周波数よりも低い周波数に設定することを特徴とする請求項１記載の遠隔監視システム。
3. 前記中継器同士間における通信速度及び前記中継器と前記親機間における通信速度は、前記子機と前記中継器間における通信速度よりも速い通信速度に設定することを特徴とする請求項１記載の遠隔監視システム。
4. 前記所定の監視エリアとして、児童等の被見守者が移動する通学エリアを適用するとともに、前記子機を、前記被見守者が携帯可能に構成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の遠隔監視システム。
5. 前記所定の監視エリアとして、災害が発生する虞れのある予め選定した災害監視エリアを適用するとともに、前記子機を、前記災害監視エリアにおける所定の被監視場所に設置し、かつ前記子機に、前記被監視場所における少なくとも地面の状態変化を検出可能な一又は二以上のセンサを接続してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の遠隔監視システム。
6. 前記所定の監視エリアとして、予め選定した領域の農場を適用するとともに、前記子機を、前記農場における所定の被監視場所に設置し、かつ前記子機に、前記被監視場所における少なくとも地面の状態変化を検出可能な一又は二以上のセンサを接続してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の遠隔監視システム。

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