JP2014071562A - 無線通信システム - Google Patents

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Abstract

【課題】他のシステムとの間で連携を取るために必要な通信機器の設置可能なエリアを拡大することのできる無線通信システムを提供する。
【解決手段】複数の火災警報器TRから成り、任意の1台を親局TR0、その他を子局TR1〜TR7とし、各火災警報器TRは、無線通信システムと独立した他のシステムに通信網を介して接続されたゲートウェイGW1との間で無線信号の送受信が可能であり、各火災警報器TRのうち少なくとも何れか1台を、自身を除いた他の火災警報器TRとゲートウェイGW1との間を中継する中継局とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数の無線局が電波を媒体とする無線信号を送受信する無線通信システムに関する。
従来から、無線信号を利用して複数の火災警報器を連動させる火災警報システムが提供されている。このような火災警報システムは、多箇所に設置した複数台の火災警報器が、各々火災を感知する機能と警報音を鳴動する機能とを有している。そして、何れかの火災警報器が火災を感知すると、当該火災警報器が警報音を鳴動するとともに火災感知を知らせる情報を無線信号で他の火災警報器に伝送する。これにより、火元の火災警報器だけでなく複数台の火災警報器が連動して一斉に警報音を鳴動し、火災の発生を迅速且つ確実に知らせることができる。
最近では、火災以外のガス漏れや不審者の侵入等の異常を検出して報知するセキュリティシステム等の上位システムも普及しつつある。上位システムには、センターサーバとネットワーク機器とを用い、センターサーバにより提供されるサービスを、ネットワーク機器を用いてユーザに享受させるサービス提供システムも該当する。このような上位システムとの間で連携を取る火災警報システムが知られており、例えば特許文献1に開示されている。
この従来の火災警報システムは、複数の火災警報器を備え、これら複数の火災警報器の間で電波を媒体とする無線信号を伝送する。各火災警報器の制御部は、火災を感知していない待機状態において所定のイベントが発生した場合、受信チェックを行った直後に、所定のイベントが発生した旨を報知するメッセージを含む無線信号を無線送受信部から上位システムの上位システム端末へ送信させる。したがって、この従来の火災警報システムでは、火災の発生していない場合に、例えば火災警報器の電池切れや故障等の情報を上位システムに常時報告することができる。
特開2010−238089号公報
しかしながら、上記従来例では、上位システム端末、すなわち火災警報システムから独立する他のシステムに通信網を介して接続された通信機器と、各火災警報器との間で個別に無線信号を送受信する構成となっている。このため、既設の全ての火災警報器と通信可能な場所に通信機器を設置する必要があり、通信機器の設置可能なエリアに制約を受けてしまうという問題があった。
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、通信機器の設置可能なエリアを拡大することのできる無線通信システムを提供することを目的とする。
本発明の無線通信システムは、複数の無線局から成り、任意の1台の前記無線局を親局、その他の前記無線局を子局とし、前記親局と前記子局との間で電波を媒体とする無線信号を送受信する無線通信システムであって、前記各無線局は、前記無線通信システムと独立した他のシステムに通信網を介して接続された通信機器との間で無線信号の送受信が可能であり、前記各無線局のうち少なくとも何れか1台を、自身を除いた他の前記無線局と前記通信機器との間を中継する中継局としたことを特徴とする。
本発明の無線通信システムは、複数の無線局から成り、任意の1台の前記無線局を親局、その他の前記無線局を子局とし、前記親局と前記子局との間で電波を媒体とする無線信号を送受信する無線通信システムであって、前記無線通信システムと独立した他のシステムに通信網を介して接続された通信機器を備え、前記各無線局は、前記通信機器との間で無線信号の送受信が可能であり、前記各無線局のうち少なくとも何れか1台は、自身を除いた他の前記無線局と前記通信機器との間を中継する中継局であり、前記通信機器は、所定の条件をトリガとして全ての前記無線局に向けて返信を促す確認メッセージを送信し、且つ前記確認メッセージに対する返信メッセージの受信信号強度を測定し、最も受信信号強度の大きい返信メッセージの送信元の前記無線局を、当該無線局以外の他の前記無線局と前記通信機器との間を中継する中継局として設定することを特徴とする。
この無線通信システムにおいて、前記各子局は、所定のイベントが発生すると、前記イベントが発生した旨を報知する報知メッセージを前記親局に向けて送信し、前記中継局は、前記報知メッセージを受信すると、当該報知メッセージを前記通信機器に中継することが好ましい。
この無線通信システムにおいて、前記親局は、前記各子局で発生した前記イベントのデータを記憶し、前記中継局は、前記親局から送信される前記データを含む無線信号を前記通信機器に中継することが好ましい。
この無線通信システムにおいて、前記中継局は、前記通信機器から前記親局に向けて送信される無線信号を前記親局に中継することが好ましい。
この無線通信システムにおいて、前記各無線局は、火災の発生を感知する火災警報器と、空気質を測る空気質センサを有する無線局と、人の存在を検知する人センサを有する無線局との少なくとも何れか1種であることが好ましい。
本発明は、中継局である無線局が他の無線局と通信機器との間を中継する。このため、本発明では、各無線局のうち任意の1台を中継局に設定すれば他のシステムと連携を取ることができ、全ての無線局と通信機器との間で通信する必要がない。したがって、本発明では、中継局となる任意の無線局の通信可能な範囲に通信機器を設置することができ、通信機器の設置可能なエリアを拡大することができる。
本発明に係る無線通信システムの実施形態を示す図で、(a)は火災警報器の概略図で、(b)はシステム全体の概略図である。 親局とゲートウェイとの間で通信する場合の無線通信システムの一例を示す概略図である。
以下、本発明に係る無線通信システム(本発明の技術的思想を適用した火災警報システム)の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、親局TR0及び各子局TR1〜TR7を総括して示す場合には、「火災警報器TR」と表記する。本実施形態は、図1(b)に示すように、複数台(本実施形態では8台)の火災警報器(無線局)TRを備え、これら複数の火災警報器TRの間で電波を媒体とする無線信号を伝送する。
火災警報器TRは、図1(a)に示すように、アンテナ1を介して無線信号を送受信する無線送受信部2と、火災を感知する火災感知部3と、火災等の異常の発生時に警報音を鳴動する報知部4と、各種制御を実行する制御部5とを備える。また、火災警報器TRは、各種操作入力を受け付ける操作入力受付部6と、乾電池等の電池を電源として各部に動作電力を供給する電源部7とを備える。
ここで、本実施形態では、各火災警報器TRを1台の親局と7台の子局とに分けて登録する作業を予め行なっている。したがって、各火災警報器TRには固有の識別符号が既に割り当てられており、当該識別符号によって無線信号の宛先又は送信元の火災警報器TRを特定することができる。また、少なくとも親局TR0は、本実施形態のシステムに属する全ての火災警報器(ここでは、親局TR0及び各子局TR1〜TR7)の識別符号をメモリ(図示せず)に記憶している。更に、各子局TR1〜TR7には、それぞれ子局番号が割り当てられている。子局番号については従来周知であるので、ここでは説明を省略する。
無線送受信部2は、電波法施行規則第6条第4項第3号に規定される「小電力セキュリティシステムの無線局」に準拠して電波を媒体とする無線信号を送受信するものである。また、無線送受信部2は、受信信号強度の大小に比例した直流電圧信号である受信信号強度表示信号(RSSI信号)を出力する。火災感知部3は、例えば火災に伴って生じる煙や熱、炎等を検出することで火災を感知する。なお、無線送受信部2のアンテナ1は、火災警報器TRの本体から突出したデザインのものであってもよいが、アンテナ1を目立たないように本体に内蔵したデザインのものも作製可能である。
制御部5は、マイコンや書換可能な不揮発性メモリ(例えば、EEPROM等)を主構成要素とする。制御部5は、メモリに格納されたプログラムをマイコンで実行することにより、各種機能を実行する。例えば、火災感知部3で火災の発生を感知すると、制御部5は、報知部4の備えるブザーを駆動して警報音を鳴動させる。或いは、制御部5は、予めメモリに格納されている警報用の音声メッセージ(例えば、「火事です」等)を報知部4の備えるスピーカに鳴動させる。
このとき、制御部5は、他の火災警報器TRでも火災警報を報知するために、火災警報メッセージを含む無線信号(以下、単に「火災警報メッセージ」と呼ぶ)を無線送受信部2から親局である火災警報器TRに対して送信させる。親局である火災警報器TRの制御部5は、無線送受信部2から子局である各火災警報器TRに対して火災警報メッセージを送信させる。子局である各火災警報器TRの制御部5は、火災警報メッセージを受信すると、報知部4を制御して警報音又は音声メッセージを鳴動させる。なお、火災警報メッセージは、後述する報知メッセージの一種である。
また、制御部5は、何らかのトリガが無い限りは、電池の寿命を延ばすために間欠受信モードで無線送受信部2を制御する。間欠受信モードは、所定の周期毎に無線送受信部2を起動するとともに無線信号が受信されなければ直ちに無線送受信部2を停止させるモードである。
操作入力受付部6は、例えば押釦やディップスイッチ等の複数のスイッチを有しており、スイッチを操作することで各スイッチに対応した操作入力を受け付けるとともに、当該操作入力に対応した操作信号を制御部5に出力する。
ここで、本実施形態は、無線通信システムと独立した「他のシステム」と連携することが可能である。この「他のシステム」には、背景技術でも述べたように、例えばセキュリティシステムやサービス提供システムといった上位システムが該当する。セキュリティシステムは、火災以外のガス漏れや不審者の侵入等の異常を検出して報知するシステムである。また、サービス提供システムは、センターサーバとネットワーク機器とを用い、センターサーバにより提供されるサービスを、ネットワーク機器を用いてユーザに享受させるシステムである。勿論、セキュリティシステムやサービス提供システム以外のシステムであってもよいことは言うまでもない。以下の説明では、「他のシステム」の例としてサービス提供システムを挙げる。
サービス提供システムは、図示しないが、インターネットのような通信網を介して通信するセンターサーバとネットワーク機器とを備える。ネットワーク機器は、例えばパーソナルコンピュータや携帯端末等である。本実施形態とサービス提供システムとは、センターサーバと通信網を介して接続されたゲートウェイ(通信機器)GW1を介して連携する。
以下、本実施形態とサービス提供システムとの連携の一例について説明する。例えば、何れかの火災警報器TRにおいて所定のイベントが発生したとする。ここで、所定のイベントとは、火災警報器TRの電池切れや故障、又は火災警報器TRでの火災の感知等である。すると、火災警報器TRは、所定のイベントが発生した旨を報知する報知メッセージを含む無線信号(以下、単に「報知メッセージ」と呼ぶ)をゲートウェイGW1に向けて送信する。ゲートウェイGW1は、報知メッセージを受信すると、報知メッセージをセンターサーバに向けて送信する。センターサーバは、報知メッセージを受信すると、所定のイベントが発生した旨をネットワーク機器に報知する(例えば、ユーザの所有する携帯端末に向けて電子メールを送信することで、ユーザに火災の発生を知らせる)。これにより、ユーザは所定のイベントが発生したことを直ぐに確認することができる。
ところで、上記のように本実施形態とサービス提供システムとを連携させるには、ゲートウェイGW1と火災警報器TRとの間で無線信号を送受信できることが必要である。そこで、本実施形態の各火災警報器TRは、ゲートウェイGW1の識別符号をメモリに記憶している。また、ゲートウェイGW1は、本実施形態である無線通信システムに属する全ての火災警報器TRの識別符号をメモリに記憶している。したがって、各火災警報器TR及びゲートウェイGW1は、識別符号によって無線信号の送信先の端末又は送信元の端末を特定することができる。すなわち、本実施形態の各火災警報器TRは、何れもゲートウェイGW1との間で無線信号の送受信が可能となっている。
なお、本実施形態では、各火災警報器TR間の通信で使用する周波数チャンネルと、サービス提供システムとの通信で使用する周波数チャンネルとが同じである。勿論、混信を避けるために、各火災警報器TR間の通信で使用する周波数チャンネルとは異なる周波数チャンネルを用いて、サービス提供システムとの通信を行なってもよい。
ここで、親局TR0とゲートウェイGW1とで通信を行う場合を考える。この場合、図2に示すように、親局TR0の通信可能な範囲は破線で囲まれた領域A1となる。したがって、ゲートウェイGW1はこの領域A1内に設置しなければならず、ゲートウェイGW1の設置可能なエリアに制約を受ける。また、例えばマンションの各住戸にそれぞれ無線通信システムを構築し、各無線通信システムを一括管理する場合を考える。この場合、各無線通信システムの親局TR0の通信可能な範囲が重なる場所にゲートウェイGW1を設置しなければならず、ゲートウェイGW1の設置可能なエリアが更に限定される。
なお、図示しないが、全ての火災警報器TRが個別にゲートウェイGW1と通信する場合、ゲートウェイGW1が全ての火災警報器TRと通信可能な範囲は、領域A1よりも更に狭くなる。したがって、背景技術で述べた火災警報システムのような従来の無線通信システムでは、ゲートウェイGW1を設置可能なエリアは、領域A1よりも更に狭い範囲に限定され、その設置箇所に制約を受けてしまう。
一方、本実施形態では、各火災警報器TRのうち1台を、他の火災警報器TRとゲートウェイGW1との間を中継する中継局に設定している。中継局に設定した火災警報器TRの制御部5は、他の火災警報器TRからの無線信号を受信すると、当該無線信号を無線送受信部2からゲートウェイGW1に向けて送信させることで無線信号を中継する。
なお、火災警報器TRを中継局に設定するには、例えばゲートウェイGW1に設けられている設定スイッチ(図示せず)と、火災警報器TRの操作入力受付部6に設けられた設定スイッチ(図示せず)との両方を操作する方法がある。すなわち、先ずゲートウェイGW1の設定スイッチを操作することで、無線信号を連続して待ち受ける連続受信モードに当該ゲートウェイGW1を切り替える。次に、火災警報器TRの設定スイッチを操作することで、自身を中継局に設定するように依頼する依頼メッセージを含む無線信号(以下、単に「依頼メッセージ」と呼ぶ)を、ゲートウェイGW1に向けて無線送受信部2から送信させる。
ゲートウェイGW1は、依頼メッセージを受信すると、依頼メッセージの送信元の火災警報器TRを中継局に設定する。その後、ゲートウェイGW1は、中継局に設定する旨を知らせる設定メッセージを含む無線信号(以下、単に「設定メッセージ」と呼ぶ)を中継局に設定した火災警報器TRに向けて送信する。設定メッセージを受信した火災警報器TRの制御部5は、自身を中継局に設定する。
以下、子局TR1を中継局に設定した場合の動作について図1(b)を用いて説明する。この場合、例えば子局TR2において火災を感知すると、子局TR2の制御部5は、親局TR0に向けて報知メッセージを無線送受信部2から送信させる。親局TR0の制御部5は、報知メッセージを受信すると、送信先をゲートウェイGW1、中継先を子局TR1として、報知メッセージを無線送受信部2から送信させる。子局TR1の制御部5は、報知メッセージを受信すると、ゲートウェイGW1に向けて無線送受信部2から報知メッセージを送信させることで、報知メッセージを中継する。
なお、親局TR0に向けて送信された報知メッセージを子局TR1が受信した場合、子局TR1の制御部5は、報知メッセージをゲートウェイGW1に中継してもよい。この場合、サービス提供システムでは、親局TR0からサービス提供システムに向けて報知メッセージが送信される前に、いち早く所定のイベントの発生を確認することができる。なお、この構成では、中継局と火災警報器TRとが直接通信可能である必要があるため、中継局と直接通信可能な子局の台数が多いほど好ましい。
また、親局TR0の制御部5が、各子局TR1〜TR7で発生したイベントのデータをメモリに記憶させる構成であってもよい。そして、中継局である子局TR1が、親局TR0から送信されるイベントのデータを含む無線信号をゲートウェイGW1に中継してもよい。例えば、親局TR0の制御部5は、各火災警報器TRが正常な状態にあるか否かを定期的に監視する定期監視を実行し、その集計結果をメモリに記憶する。なお、定期監視については従来周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。その後、親局TR0の制御部5が、送信先をゲートウェイGW1、中継先を子局TR1として、集計結果を含む無線信号を無線送受信部2から送信させる。これにより、サービス提供システムでは、各火災警報器TRで発生したイベントを把握することができる。
また、サービス提供システムから本実施形態の親局TR0に対して何らかの要求がある場合は、ゲートウェイGW1は中継局である子局TR1に要求メッセージを送信すればよい。子局TR1の制御部5は、要求メッセージを受信すると、親局TR0に向けて無線送受信部2から要求メッセージを送信させる。
例えば、サービス提供システムが定期監視の集計結果を要求する場合、センターサーバがゲートウェイGW1を介して親局TR0に向けて要求メッセージを送信する。ゲートウェイGW1は、要求メッセージを受信すると、当該要求メッセージを中継局である子局TR1に向けて送信する。子局TR1の制御部5は、要求メッセージを受信すると、親局TR0に向けて無線送受信部2から要求メッセージを送信させる。したがって、本実施形態では、本実施形態からサービス提供システムへの一方向の通信だけでなく、サービス提供システムから本実施形態への通信を含めた双方向の通信が可能となる。
上述のように、本実施形態では、中継局である火災警報器TRが他の火災警報器TRとゲートウェイGW1との間を中継する。このため、本実施形態では、各火災警報器TRのうち任意の1台を中継局に設定すればサービス提供システムと連携を取ることができ、全ての火災警報器TRとゲートウェイGW1との間で通信する必要がない。したがって、本実施形態では、中継局となる任意の火災警報器TRの通信可能な範囲にゲートウェイGW1を設置することができ、ゲートウェイGW1の設置可能なエリアを拡大することができる。
ところで、本実施形態では、既に述べたように、ゲートウェイGW1及び火災警報器TRを手動で操作することにより何れかの火災警報器TRを中継局に設定しているが、以下に示す手段で何れかの火災警報器TRを中継局に設定してもよい。先ず、ゲートウェイGW1において所定の操作入力を行うことにより、何れかの火災警報器TRを中継局に設定するための処理を開始する。ここで、ゲートウェイGW1は、返信を促す確認メッセージを含む無線信号(以下、単に「確認メッセージ」と呼ぶ)を全ての火災警報器TRに向けて送信する。なお、各火災警報器TRで確実に確認メッセージを受信できるように、確認メッセージは複数回送信するのが望ましい。そして、ゲートウェイGW1は、確認メッセージの送信後、各火災警報器TRからの返信を待ち受けるべく一定期間、連続受信モードに移行する。
各火災警報器TRの制御部5は、確認メッセージを受信すると、その返信である返信メッセージを含む無線信号(以下、単に「返信メッセージ」と呼ぶ)を無線送受信部2からゲートウェイGW1に向けて送信させる。ゲートウェイGW1は、返信メッセージを受信すると、当該返信メッセージのRSSI値を測定して記憶する。上記の一定期間が経過すると、ゲートウェイGW1は、受信した各返信メッセージのRSSI値を比較する。そして、ゲートウェイGW1は、最もRSSI値の大きい返信メッセージの送信元の火災警報器TRを中継局として設定する。その後、ゲートウェイGW1は、設定メッセージを中継局に設定した火災警報器TRに向けて送信する。設定メッセージを受信した火災警報器TRの制御部5は、自身を中継局に設定する。
なお、上記では、ゲートウェイGW1において所定の操作入力を行うことをトリガとして設定処理を開始しているが、他の条件をトリガとして設定処理を開始するように構成してもよい。例えば、ゲートウェイGW1の電源をオンに切り替えることをトリガとして設定処理を開始してもよい。
なお、本実施形態の無線局は、上述の火災警報器TRに限定されるものではない。例えば、火災警報器TR以外の無線局を用いて本実施形態の無線通信システムを構築してもよい。
例えば、空気中の湿度などのいわゆる空気質を測る空気質センサを有する無線局を用いて本実施形態の無線通信システムを構築してもよい。空気質センサの一例としては、ガスセンサがある。ガスセンサは、都市ガスやLPガスなどの燃料ガスや、二酸化炭素や一酸化炭素など環境を測る指標となるCOx系の気体成分、若しくはその他の気体成分や空気中に浮遊する塵などの汚れを測定するものである。このガスセンサを有する無線局としては、ガス漏れや不完全燃焼の発生を警報音で知らせるガス警報器がある。
また、人の存在を検知する人センサを有する無線局を用いて本実施形態の無線通信システムを構築してもよい。人センサは、人体から発せられる赤外線を感知して人の存在を検知する方式と、対象の領域を撮像した画像を画像処理解析して人の存在を検知する方式との何れか一方の方式を採用することが考えられる。または、上記の両方の方式を組み合わせて人センサに採用してもよい。
また、これら空気質センサを有する無線局や人センサを有する無線局を、上述した無線式の火災警報器TRと混合して無線通信システムを構築してもよい。この場合、火災感知のみならず、人体検知や換気警鐘の目的も兼ねる無線通信システムを構築することができる。
GW1 ゲートウェイ(通信機器)
TR0 親局
TR1〜TR7 子局
TR 火災警報器(無線局)

Claims (6)

  1. 複数の無線局から成り、任意の1台の前記無線局を親局、その他の前記無線局を子局とし、前記親局と前記子局との間で電波を媒体とする無線信号を送受信する無線通信システムであって、
    前記各無線局は、前記無線通信システムと独立した他のシステムに通信網を介して接続された通信機器との間で無線信号の送受信が可能であり、
    前記各無線局のうち少なくとも何れか1台を、自身を除いた他の前記無線局と前記通信機器との間を中継する中継局としたことを特徴とする無線通信システム。
  2. 複数の無線局から成り、任意の1台の前記無線局を親局、その他の前記無線局を子局とし、前記親局と前記子局との間で電波を媒体とする無線信号を送受信する無線通信システムであって、
    前記無線通信システムと独立した他のシステムに通信網を介して接続された通信機器を備え、
    前記各無線局は、前記通信機器との間で無線信号の送受信が可能であり、
    前記各無線局のうち少なくとも何れか1台は、自身を除いた他の前記無線局と前記通信機器との間を中継する中継局であり、
    前記通信機器は、所定の条件をトリガとして全ての前記無線局に向けて返信を促す確認メッセージを送信し、且つ前記確認メッセージに対する返信メッセージの受信信号強度を測定し、最も受信信号強度の大きい返信メッセージの送信元の前記無線局を、当該無線局以外の他の前記無線局と前記通信機器との間を中継する中継局として設定することを特徴とする無線通信システム。
  3. 前記各子局は、所定のイベントが発生すると、前記イベントが発生した旨を報知する報知メッセージを前記親局に向けて送信し、
    前記中継局は、前記報知メッセージを受信すると、当該報知メッセージを前記通信機器に中継することを特徴とする請求項1又は2記載の無線通信システム。
  4. 前記親局は、前記各子局で発生した前記イベントのデータを記憶し、
    前記中継局は、前記親局から送信される前記データを含む無線信号を前記通信機器に中継することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の無線通信システム。
  5. 前記中継局は、前記通信機器から前記親局に向けて送信される無線信号を前記親局に中継することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の無線通信システム。
  6. 前記各無線局は、火災の発生を感知する火災警報器と、空気質を測る空気質センサを有する無線局と、人の存在を検知する人センサを有する無線局との少なくとも何れか1種であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の無線通信システム。
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