JP2021190934A - 災害対応通信システム及び災害対応通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】防災センター及びセンサ間の主通信回線・サブ通信回線の二重通信回線において、主通信回線が故障してサブ通信回線の一部に不具合が発生してもサブ通信回線のデータ通を行なう災害対応通信システムを提供する。【解決手段】本発明は、主通信回線とＬＰＷＡ規格の通信方式によるサブ通信回線とを備え、災害発生時にサブ通信回線が常時起動されるシステムであり、計測センサの周囲の環境データを取得する計測センサと、環境データを管理するデータ管理サーバと、計測センサと主通信回線でデータ管理サーバとデータ通信を行なう主通信部と、サブ通信回線でデータ管理サーバとデータ通信を行なうサブ通信部と、サブ通信部とデータ管理サーバとのデータ通信を行なう基地局と、サブ通信部と基地局の間に中継器を備え、中継器の通信可能領域に１個以上の他の中継器が配置され、サブ通信部と基地局との通信経路が再構成可能なメッシュネットワークを形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、災害対応通信システム及び災害対応通信方法に関する。

従来、地震、津波や台風、あるいは原発事故などによる災害時に、必要なデータ（震度、浸水深さ、放射線量など）を、所定の位置に配置したセンサから確実に取得する必要がある。
しかし、地震において行政機関などの防災センターと、データを取得するセンサの各々との間の通信回線が遮断された場合、その後のデータを取得することができなくなる。
例えば、地震により放射線量を測定するセンサの通信経路が遮断された場合、刻々と変化する放射線量を取得することができなくなる。

このため、特許文献１に示されているように、第１の通信路（主通信回線）と第２の通信路（サブ通信回線）との各々を設けて、防災センターとセンサとの間の通信回線を、多重化することが考えられる。
これにより、何らかの原因によって、第１の通信路が遮断されても、防災センターは、第２の通信路を用いて、センサからのデータの取得を行なうことができる。

特開２０１８−１３３６７６号公報

しかしながら、特許文献１においては、第１の通信路が故障した場合、第２の通信路に切替えて通信が行なわれるが、災害の規模などによって、第２の通信路の一部の中継器が故障する場合も想定される。
このため、第１の通信路が故障し、かつ、切替えた第２の通信路においても障害が発生することにより、防災センターとセンサとの間の通信が行えなくなる。

特に、ＩｏＴ（Internet of Things）を用いて放射線量、有害ガス濃度などの人体に影響を及ぼすデータを測定する場合、測定データの有無が人間の健康に関する情報であるため、一般的な気温や湿度などのデータの取得に比較して、より通信経路の遮断を防ぐ必要がある。
そのため、例えば、放射線量、有害ガス濃度などの取得を行なう際におけるセンサと防災センターとの間には、有事耐性のある形態の通信経路を設ける必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、防災センターのサーバとセンサとの間における、主通信回線と、主通信回線と並列に設けられたサブ通信回線との二重通信回線において、主通信回線が故障し、かつサブ通信回線の一部に不具合が発生した場合においても、サブ通信回線におけるデータ通信を可能とする災害対応通信システム及び災害対応通信方法を提供する。

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の災害対応通信システムは、所定の主通信回線とＬＰＷＡ規格の通信方式によるサブ通信回線とを備え、災害発生時において前記サブ通信回線が常時起動された状態にある災害対応通信システムであり、計測センサの周囲の環境のデータである環境データを取得する前記計測センサと、前記計測センサからの前記環境データを管理するデータ管理サーバと、前記計測センサと接続された前記主通信回線により前記データ管理サーバとデータ通信を行なう主通信部と、前記主通信部とともに配置され、前記サブ通信回線により前記データ管理サーバとデータ通信を行なうサブ通信部と、前記サブ通信部と前記データ管理サーバとの前記データ通信を行なうために設けられた、当該サブ通信回線用の基地局と、前記サブ通信部と前記基地局との間に設けられた、当該サブ通信回線用の中継器と、を備え、前記中継器の各々の通信可能領域に、１個以上の他の中継器が配置され、前記サブ通信部の各々と前記基地局との間における通信経路が再構成可能なメッシュネットワークを形成していることを特徴とする。

本発明の災害対応通信システムは、前記中継器の各々の通信可能領域に、２個以上の複数の他の中継器が配置されていることを特徴とする。

本発明の災害対応通信システムは、前記中継器が蓄電池で駆動することを特徴とする。

本発明の災害対応通信システムは、前記中継器と前記サブ通信部とを結ぶ直線を遮る障害物を超える高さの位置に、前記中継器が配置されていることを特徴とする。

本発明の災害対応通信システムは、前記中継器が山間部に配置される場合、前記中継器の前記通信可能領域において前記山間部に生えている樹木より高い位置に配置されることを特徴とする。

本発明の災害対応通信システムは、前記計測センサが、放射線の線量を計測する放射線センサであることを特徴とする。

本発明の災害対応通信システムは、前記データ管理サーバが、前記主通信部及び前記サブ通信部の双方とデータの送受信が遮断された場合、当該主通信部及び当該サブ通信部の配置された配置位置に障害が発生したと判定し、異常発生の通知を行うことを特徴とする。

本発明の災害対応通信システムは、前記中継器が、前記基地局の位置から前記サブ通信部の配置位置までの距離を１ｋｍ以上とするように、前記サブ通信部と前記基地局との間の位置に配置されていることを特徴とする。

本発明の災害対応通信システムは、前記サブ通信部が、ＬＰＷＡ規格のＺＥＴＡ（登録商標）無線通信モジュールを含んでいることを特徴とする。

本発明の災害対応通信システムは、前記サブ通信部が、ＬＰＷＡ規格のＺＥＴＡ（登録商標）無線通信モジュールを含んでいることを特徴とする。

本発明の災害対応通信方法は、所定の主通信回線とＬＰＷＡ規格の通信方式によるサブ通信回線とを備え、災害発生時において前記サブ通信回線が常時起動された状態にある災害対応通信方法であり、計測センサが、前記計測センサの周囲の環境のデータである環境データを取得する計測過程と、データ管理サーバが、前記計測センサからの前記環境データを管理するデータ管理過程と、主通信部が、前記計測センサと接続された前記主通信回線により前記データ管理サーバとのデータ通信を行なう主通信過程と、サブ通信部が、前記主通信部とともに配置され、前記サブ通信回線により前記データ管理サーバとのデータ通信を行なうサブ通信過程と、前記サブ通信部と前記データ管理サーバとの前記データ通信を行なうために設けられた、当該サブ通信回線用の基地局と、サブ通信回線用の中継器が、前記サブ通信部と、当該サブ通信回線用の前記基地局との間のデータ通信を中継する中継過程と、を含み、前記中継器の各々の通信可能領域に、１個以上の他の中継器が配置され、前記サブ通信部の各々と前記基地局との間における通信経路が再構成可能なメッシュネットワークを形成していることを特徴とする。

本発明によれば、防災センターのサーバとセンサとの間における、主通信回線と、主通信回線と並列に設けられたサブ通信回線との二重通信回線において、主通信回線が故障し、かつサブ通信回線の一部に不具合が発生した場合においても、サブ通信回線におけるデータ通信が行える災害対応通信システム及び災害対応通信方法を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態による災害対応通信システムの構成例を示す図である。 実施形態による取出情報を送信する際に用いられる送信パケットのフォーマットの構成の例を示す図である。 本発明の一実施形態による基地局とサブ通信部との間の通信経路の確立の処理の動作例を示すフローチャートである。 中継器１１０を配置した際における基地局１０６及びサブ通信部１０３間の距離の一例を示す図である。 図１の災害対応通信システムにおける基地局とサブ通信部との間のメッシュネットワークの他の構成例を示す図である。 中継器を配置する高さについて説明する図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による災害対応通信システムについて説明する。図１は、本発明の一実施形態による災害対応通信システムの構成例を示す図である。
図１において、計測センサ１０１＿１から計測センサ１０１＿ｎ（図１において、ｎ＝３）の各々は、周囲の環境データ（例えば、放射線の線量（拡散した放射性物質の放射する放射線の線量）、所定の種類のガスの濃度、あるいは温度、湿度など）を計測するセンサであり、主通信部１０２及びサブ通信部１０３の各々に接続されている。本実施形態においては、計測センサ１０１が計測する環境データを、例えば、原子力発電所５００から放射される放射線の線量のデータとして説明する。計測センサ１０１＿１から計測センサ１０１＿ｎの各々を総称する場合、単に計測センサ１０１と示す。

データ管理サーバ１０５は、例えば、行政機関の災害対策センター２００に設けられ、計測センサ１０１が計測した環境データが予め設定された閾値を超えたか否かの判定を行い、異常値である場合にはその環境データが計測された位置を通知するなどの処理を行う。

主通信部１０２は、主通信回線によって、計測センサ１０１が計測した環境データをデータ管理サーバ１０５に送信する。主通信回線は、例えば、一般的な有線あるいは無線による回線網や、有線及び無線を複合したインターネットなどの情報通信網である。
また、主通信部１０２は、計測センサ１０１とのデータ（環境データを含む）の送受信を有線あるいは無線のいずれの通信方式を用いてもよい。

サブ通信部１０３は、サブ通信回線によって、計測センサ１０１が計測した環境データをデータ管理サーバ１０５に送信する。サブ通信回線は、ＬＰＷＡ(Low Power Wide Area)規格の無線を用いた通信方式の通信ネットワークである。このため、サブ通信部１０３は、 無線モジュールとして、例えばＳｉｇｆｏｘ（登録商標）やＬｏＲａ（登録商標）、ＺＥＴＡ（登録商標）などのＬＰＷＡモジュールを有している。ＬＰＷＡは、送受信時の消費電力が極めて少なく、小さいデータサイズの情報を遠距離通信する際に好適な通信方式である。

ＬＰＷＡとしては、複数の方式が知られているが、何れの方式を使用してもよい。好ましくは、データの到達距離が遠くまで通信できる規格（数十ｋｍから〜１００ｋｍ程度の距離）が好ましい。なお、通信方式としては、ＬＰＷＡ以外の方式や、異なる波長の方式を使用してもよい。さらに、双方向通信を行う場合では、ＬＰＷＡと別の波長を受信波として使用してもよい。このため、上記データ管理サーバ１０５は、サブ通信部１０３との双方向通信を行うため、ＬＰＷＡ方式に対応したデータ送受信部（不図示）が設けられている。
また、サブ通信部１０３は、主通信部１０２と同様に、計測センサ１０１とのデータ（環境データを含む）の送受信を有線あるいは無線のいずれの通信方式を用いてもよい。

基地局１０６は、例えば、ＬＰＷＡ規格の送受信設備を備えた無線基地局であり、サブ通信部１０３の各々が送信するデータ（環境データを含む）を受信し、データ管理サーバ１０５に対して送信する。

中継器１１０＿１から中継器１１０＿ｍ（図１においては、ｍ＝１２）の各々は基地局１０６と計測センサ１０１の各々との間に、メッシュネットワークとして設けられている。このメッシュネットワークは、中継器１１０の各々の通信可能範囲（送受信を行う電波が伝搬可能な距離範囲）に、他の中継器１１０が少なくとも１個以上含まれ、基地局１０６とサブ通信部１０３との通信経路を接続し、送信パケットを送信し、一旦確立した通信経路が遮断された場合、新たな通信経路の再構成を行うことが可能な形態を有している。

図２は、実施形態による取出情報を送信する際に用いられる送信パケットのフォーマットの構成の例を示す図である。送信パケット（送信信号）は、例えば、ヘッダＨＤ、データ部ＤＡ、フッタＦＴにより構成される。ヘッダＨＤは、信号ＳＧの先頭に付される情報であって、例えば、通知元ＩＤ、通知先ＩＤ、信号種別などで構成される。

ここで、通知元ＩＤは通知元となる装置の識別情報である。通知先ＩＤは通知先となる装置の識別情報である。データ部ＤＡは、通知する内容を示す情報であって、例えば、通知内容１、…通知内容Ｋのように、所定のテータ長ごとにブロック化された情報を結合させた情報である。フッタＦＴは、信号の末尾に付される情報であり、例えば、誤り検出用の巡回冗長符号（ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Code））である。

例えば、送信パケットには、ヘッダＨＤに、通信元がサブ通信部１０３、通信先がデータ管理サーバ１０５の識別情報、信号種別が環境データである旨の情報がそれぞれ示される。データ部ＤＡには、サブ通信部１０３を識別する識別情報、計測センサ１０１が環境データを計測した時刻（日時）、計測センサ１０１が計測した環境データの数値等を示す情報が示される。フッタＦＴには、例えば、データ部ＤＡのビット列から生成されたＣＲＣビットが示される。また、通知内容１にはサブ通信部１０３の個体識別情報、通知内容２には環境データの数値などの情報が記載される。

そして、データ管理サーバ１０５は、サブ通信部１０３を識別する個体識別情報（上記通知元ＩＤ）により、環境データを計測した計測センサ１０１を特定し、計測センサ１０１が計測した環境データの数値、計測センサ１０１の配置位置や、環境データを計測した時刻などを、時系列に所定の記憶部（不図示）に書き込んで記憶させる。また、データ管理サーバ１０５は、環境データの数値が予め設定した閾値、例えば環境データが放射線の線量である場合、この線量が閾値を超えた場合に、自身の表示画面に異常警報の通知を行なう表示、あるいは音声出力装置（スピーカ）などから音声により警報などを通知する処理を行なう。

また、サブ通信部１０３が所定の周期でライフ信号（正常に動作していることを示す情報）を送信する機能を備える構成としてもよい。
この構成の場合、データ管理サーバ１０５は、所定の周期にライフ信号が受信されないサブ通信部１０３が存在すると、そのサブ通信部１０３が配置された位置に異常（土砂崩れなどでサブ通信部１０３が埋没した、あるいはサブ通信部１０３が何らかの衝撃によって故障した）などがあったことを検出する。

そして、データ管理サーバ１０５は、自身の表示画面に上記ライフ信号が途絶したサブ通信部１０３の配置位置を点滅（フラッシング）させるなどの異常警報の通知を行なう表示、または音声出力装置（スピーカ）などから音声により、そのサブ通信部１０３の配置位置を読み上げるなどの警報を通知する処理を行なう。

通信経路の確立について、再び図１を用いて説明する。例として、基地局１０６とサブ通信部１０３＿１との間の通信経路の確立について説明する。
サブ通信部１０３＿１は、最初に環境データを含む送信パケットを送信する前に、基地局１０６とのデータの送受信が可能か否かの検出を行うため、探索パケットを基地局１０６に対して送信する。

このとき、サブ通信部１０３＿１は、基地局１０６から探索パケットに対応する返信パケットが返信されない場合、探索パケットの送信を予め設定された所定の回数（例えば、３回など）繰り返す。
サブ通信部１０３は、上記所定の回数以内で基地局１０６から確認パケットが返信された場合、自身と基地局１０６のみを介する経路を、データ管理サーバ１０５とのデータの送受信を行う通信経路として用いる。

サブ通信部１０３は、確立した通信経路を用いて、環境データを含む送信パケットをデータ管理サーバ１０５に対して送信する（アップリンク）。
そして、サブ通信部１０３＿１は、データ管理サーバ１０５から基地局１０６を介して確認パケット（受信したことを示すＡＣＫ（ACKnowledgement）情報を含む）の返信（ダウンリンク）を所定の時間待つ。

このとき、サブ通信部１０３＿１は、データ管理サーバ１０５から基地局１０６を介して確認パケットが返信されない場合、送信パケットの送信を予め設定された所定の回数（例えば、３回など）繰り返す。
すなわち、サブ通信部１０３は、上記所定の回数以内でデータ管理サーバ１０５から基地局１０６を介して確認パケットが返信された場合、自身とデータ管理サーバ１０５とを基地局１０６のみを介する経路を、データの送受信を行う通信経路として確立する。

一方、サブ通信部１０３＿１は、上記所定の回数以内で基地局１０６あるいはデータ管理サーバ１０５から基地局１０６を介して確認パケットが返信されない場合、中継器１１０を用いた通信経路の探索を行う。
このとき、サブ通信部１０３＿１は、中継器１１０を探索するための探索パケットを同報送信する。

図１の場合、サブ通信部１０３＿１は、中継器１１０＿１の通信可能範囲１１０＿１Ａ及び中継器１１０＿５の通信可能範囲１１０＿５Ａのそれぞれに含まれた位置に配置されている。
このため、サブ通信部１０３＿１には、中継器１１０＿１及び中継器１１０＿５の各々から探索パケットに対する返信として、それぞれの通知ＩＤを付加した返信パケットが送信されてくる。

サブ通信部１０３＿１は、返信パケットの電波の受信強度、あるいは先に返信した中継器１１０、例えば中継器１１０＿１からの返信パケットの電波の受信強度が中継器１１０＿５の電波の受信強度より大きい場合、中継器１１０＿１を通信経路に用いる中継器として選択する。
そして、サブ通信部１０３＿１は、中継器１１０＿１に対して、データ管理サーバ１０５を通信先とした環境データを含む送信パケットを送信する。

中継器１１０＿１は、基地局１０６を介してデータ管理サーバ１０５に対して直接に送信する。
中継器１１０＿１は、データ管理サーバ１０５から基地局１０６を介して確認パケット（受信したことを示すＡＣＫ情報を含む）の返信（ダウンリンク）を所定の時間待つ。

このとき、中継器１１０＿１は、データ管理サーバ１０５から基地局１０６を介して確認パケットが返信されない場合、送信パケットの送信を予め設定された所定の回数（例えば、３回など）繰り返す。
中継器１１０＿１は、上記所定の回数以内でデータ管理サーバ１０５から基地局１０６を介して確認パケットが返信された場合、自身とデータ管理サーバ１０５とを基地局１０６のみを介する経路を、データの送受信を行う通信経路として確立する。

一方、中継器１１０＿１は、上記所定の回数以内でデータ管理サーバ１０５から基地局１０６を介して確認パケットが返信されない場合、他の中継器１１０を用いた通信経路の探索を行う。
このとき、中継器１１０＿１は、他の中継器１１０を探索するための探索パケットを同報送信する。
中継器１１０＿１の通信可能範囲に中継器１１０＿２が含まれているため、中継器１１０＿１は、中継器１１０＿２から返信パケットが返信される。

中継器１１０＿１は、中継器１１０＿２を通信経路に用いる中継器として選択する。
そして、中継器１１０＿１は、サブ通信部１０３＿１を通知元とし、データ管理サーバ１０５を通信先とした環境データを含む送信パケットを中継器１１０＿２に対して送信する。

そして、中継器１１０＿２、及び中継器１１０＿２の後段となる中継器１１０＿３、中継器１１０＿４も、中継器１１０＿１と同様の処理を行ない、サブ通信部１０３＿１から基地局１０６までの通信経路６０１を確立する。
この結果、サブ通信部１０３＿１は、基地局１０６を介して、データ管理サーバ１０５から確認パケットを受信し、データ管理サーバ１０５が送信パケットを受信したことを検知する。

一方、サブ通信部１０３＿１は、中継器１１０＿１に対して送信パケットを送信してから所定の時間が経過しても、データ管理サーバ１０５からの確認パケットを受信できない場合がある。
例えば、中継器１１０＿２が故障していた場合など、中継器１１０＿１から基地局１０６の通信経路を確立することができず、送信パケットの送信は中継器１１０＿２で遮断されてしまう。また、一旦、通信経路６０１が確立された後、中継器１１０＿１から中継器１１０＿４のいずれか、あるいは複数が故障した場合にも、サブ通信部１０３＿１は、データ管理サーバ１０５からの確認パケットを受信できない。

このため、サブ通信部１０３＿１は、中継器１１０を探索するための探索パケットを同報送信する。
このとき、サブ通信部１０３＿１には、中継器１１０＿１及び中継器１１０＿５の各々から探索パケットに対する返信として、それぞれの通知ＩＤを付加した返信パケットが送信されてくる。

しかしながら、サブ通信部１０３＿１は、中継器１１０＿１に送信パケットを送信した際に確認パケットが返信されなかったため、中継器１１０＿５を通信経路に用いる中継器として選択する。
このため、サブ通信部１０３＿１は、中継器１１０＿５に対して、データ管理サーバ１０５を通信先とした環境データを含む送信パケットを送信する。
そして、中継器１１０＿５、中継器１１０＿６、中継器１１０＿７及び中継器１１０＿８の各々は、通信経路６０１を確立した際における中継器１１０＿１から中継器１１０＿４それぞれと同様の処理を行ない通信経路６０２を確立する。

上述したように、本実施形態において、中継器１１０の各々の通信可能範囲に他の中継器１１０が配置され、例えば、中継器１１０＿１の通信可能範囲１１０＿１Ａには中継器１１０＿２が配置され、中継器１１０＿２の通信可能範囲１１０＿２Ａには中継器１１０＿３が配置され、中継器１１０＿３の通信可能範囲１１０＿３Ａには中継器１１０＿４が配置されており、基地局１０６が中継器１１０＿４の通信可能範囲１１０＿４Ａに含まれている。

また、本実施形態において、中継器１１０＿５の通信可能範囲１１０＿５Ａには中継器１１０＿６が配置され、中継器１１０＿６の通信可能範囲１１０＿６Ａには中継器１１０＿７が配置され、中継器１１０＿７の通信可能範囲１１０＿７Ａには中継器１１０＿８が配置されており、基地局１０６が中継器１１０＿８の通信可能範囲１１０＿８Ａに含まれている。

さらに、サブ通信部１０３＿１が中継器１１０＿１及び中継器１１０＿５の各々の通信可能範囲１１０＿１Ａ、通信可能範囲１１０＿５Ａそれぞれに含まれているため、サブ通信部１０３＿１から基地局１０６の間には、通信経路６０１と通信経路６０２との２個の通信経路を確立することが可能である。

このため、本実施形態によるサブ通信回線は、一つのサブ通信部１０３に対して、基地局１０６に対する通信経路として、通信経路６０１及び通信経路６０２を有し、一方の通信経路が遮断された場合、他方の通信経路を確立することが可能であり、再構成可能なメッシュネットワークを形成することができる。
図１及び図５における、基地局１０６とサブ通信部１０３との間に効率的に複数の通信経路を形成するため、実際に電波強度の測定を行ったり、あるいは電波シミュレータを用いて、計測センサ１０１を配置する地形の３次元形状に対応した電波到達のシミュレーションを行って、サブ通信部１０３及び中継器１１０の各々の配置を求めてもよい。

すなわち、本実施形態によれば、サブ通信部１０３と基地局１０６とをつなぐ通信経路間におけるいずれかの中継器１１０の破損等により通信経路６０１が遮断された場合、サブ通信部１０３と基地局１０６との間における通信経路として通信経路６０２を再構成することが可能である。したがって、主通信回線に比較してより安定して、環境データをデータ管理サーバに対して送信することができる。

特に、計測センサ１０１が計測する環境データが放射線の線量や、有害ガスの濃度などの場合、時間経過とともに線量や濃度が低下してしまう。そのため、例えば、通信経路の遮断状態において環境データが最大値であり、通信経路が復旧した時点で環境データが低下した場合、最も重要な環境データの数値を取得できないことになる。
本実施形態により、サブ通信回線が、基地局１０６と、計測センサ１０１の接続されているサブ通信部１０３との間に２個の通信経路を有している。

このため、主通信回線が遮断され、かつサブ通信回線における通信経路のいずれかが遮断されても、基地局１０６とサブ通信部１０３との通信を継続することが可能となる。
結果として、本実施形態によれば、従来例のように、基地局１０６とサブ通信部１０３との通信が完全に遮断される確率を低減することができ、災害時における重要な環境データの数値の取得を、従来例に対して確実に行うことができる。

また、本実施形態の災害対応通信システムにおけるサブ通信回線は、主回線と並列して常態的に稼働させる構成としても良いし、地震、原発事故、工場火災などの災害が発生した際に稼働を開始させる構成としてもよい。
この災害が発生した際に稼働させた場合、サブ通信回線を所定の期間継続して常態的に稼働させ、計測センサ１０１により環境データを時系列に取得する。

図３は、本発明の一実施形態による基地局とサブ通信部との間の通信経路の確立の処理の動作例を示すフローチャートである。以下の説明は、原発における放射線の線量を計測する際に、サブ通信回線が稼働した後におけるサブ通信部１０３及び中継器１１０の動作の説明である。

ステップＳ１０１：
計測センサ１０１は、原子力発電所５００から放射される照射線の線量を計測し、計測した線量を示す環境データを、サブ通信部１０３へ出力する。
これにより、サブ通信部１０３は、環境データを含む送信パケットを送信する前に、探索パケットを基地局１０６に対して送信する（アップリンク）。

ステップＳ１０２：
サブ通信部１０３は、所定の時間において、基地局１０６から探索パケットに対応した確認パケットが返信されてくる（ダウンリンク）のを待つ。
また、サブ通信部１０３は、基地局１０６から確認パケットが送信されてこない場合、探索パケットの送信を所定の回数（例えば３回）繰り返す。

ステップＳ１０３：
サブ通信部１０３は、所定の回数内において、基地局１０６から探索パケットに対応した確認パケットが送信されてくる（ダウンリンク）か否かの検出を行う。
ここで、サブ通信部１０３は、基地局１０６から探索パケットに対応した確認パケットが送信されてきた場合、通信可能であることを検出し、処理をステップＳ１０４へ進める。
一方、サブ通信部１０３は、基地局１０６から探索パケットに対応した確認パケットが送信されてこなかった場合、通信できないことを検出し、処理をステップＳ１０８へ進める。

ステップＳ１０４：
サブ通信部１０３＿１は、基地局１０６のみを介してデータ管理サーバ１０５と自身とがデータの送受信の経路を、自身とデータ管理サーバ１０５との間の通信経路として確立する。

ステップＳ１０５：
サブ通信部１０３は、環境データを含む送信パケットを送信する前に、探索パケットをデータ管理サーバ１０５に対して送信する（アップリンク）。
そして、サブ通信部１０３は、送信パケットに対応した確認パケットを、データ管理サーバ１０５から受信する（ダウンリンク）。

ステップＳ１０６：
計測センサ１０１は、原子力発電所５００から放射される照射線の線量を計測し、計測した線量を示す環境データを、サブ通信部１０３へ出力する。

ステップＳ１０７：
サブ通信部１０３は、確立された通信経路を用いて、環境データが含まれた送信パケットをデータ管理サーバ１０５に対して送信する（アップリンク）。
そして、サブ通信部１０３は、送信パケットに対応した確認パケットを、データ管理サーバ１０５から受信する（ダウンリンク）。
そして、処理がステップＳ１０６へ戻る。

ステップＳ１０８：
サブ通信部１０３は、すでに述べたように探索パケットにより、複数の中継器１１０（図１における中継器１１０）＿１から中継器１１０＿１２）から構成されるメッシュネットワークにおける通信経路の探索を、探索パケットを送信することにより行う。

ステップＳ１０９：
サブ通信部１０３は、複数の中継器１１０から構成されるメッシュネットワークにおける、自身と基地局１０６との間の複数の通信経路のなかから、データ管理サーバ１０５から確認パケットが得られる通信経路を選択する（通信経路の確立）。

ステップＳ１１０：
サブ通信部１０３は、確立された通信経路を用いて、環境データが含まれた送信パケットをデータ管理サーバ１０５に対して送信する（アップリンク）。
そして、サブ通信部１０３は、所定の時間において、データ管理サーバ１０５から送信パケットに対応した確認パケット（ＡＣＫ信号を含む）が返信されてくる（ダウンリンク）のを待つ。
また、サブ通信部１０３は、データ管理サーバ１０５から確認パケット（ＡＣＫ信号を含む）が送信されてこない場合、送信パケットの送信を所定の回数（例えば３回）繰り返す。

ステップＳ１１１：
サブ通信部１０３は、所定の回数内において、データ管理サーバ１０５から、送信パケットに対応した確認パケット（ＡＣＫ信号を含む）が送信されてくる（ダウンリンク）か否かの検出を行う。

このとき、サブ通信部１０３は、データ管理サーバ１０５から、送信パケットに対応した確認パケット（ＡＣＫ信号を含む）が送信されてきた場合、データ管理サーバ１０５が正常に送信パケットを受信したことを検出し、処理をステップＳ１１２へ進める。
一方、サブ通信部１０３は、データ管理サーバ１０５から、探索パケットに対応した確認パケット（ＡＣＫ信号を含む）が送信されてこなかった場合、データ管理サーバ１０５が正常に送信パケットを受信できなかったことを検出し、処理をステップＳ１０８へ進める。

ステップＳ１１２：
計測センサ１０１は、原子力発電所５００から放射される照射線の線量を計測し、計測した線量を示す環境データを、サブ通信部１０３へ出力する。

図４は、中継器１１０を配置した際における基地局１０６及びサブ通信部１０３間の距離の一例を示す図である。
図４において、本実施形態においては、サブ通信部１０３にＺＥＴＡ（登録商標）のＬＰＷＡモジュールを用いた場合、中継器１１０＿２０、中継器１１０＿２１、中継器１１０＿２２の各々を利用することにより、サブ通信部１０３の通信可能な距離を超えて、１ｋｍ以上を確保することができる。

すなわち、本実施形態によれば、基地局１０６とサブ通信部１０３との間には、中継器１１０＿１、中継器１１０＿２及び中継器１１０＿３の各々が、それぞれの通信可能範囲に含まれるように配置されている。
ここで、基地局１０６とサブ通信部１０３＿１との間の距離を１ｋｍ以上離して配置することが可能となり、本実施形態による災害対応通信システムにより、サブ通信部１０３の各々に接続される、計測センサ１０１それぞれを広範囲に配置させることができる。

図５は、図１の災害対応通信システムにおける基地局とサブ通信部との間のメッシュネットワークの他の構成例を示す図である。
図５（ａ）は、中継器１１０＿１の通信可能範囲１１０＿１Ａと、中継器１１０＿３の通信可能範囲１１０＿３Ａとが重なる部分に、中継器１１０＿２に加えて中継器１１０＿２８を配置している。
すなわち、中継器１１０＿３の通信可能範囲１１０＿３Ａと中継器１１０＿３の通信可能範囲１１０＿３Ａとの各々に、中継器１１０＿２、中継器１１０＿２８それぞれの２個が配置されている。

この場合、図１の通信経路である、サブ通信部１０３＿１−中継器１１０＿１−中継器１１０＿２−中継器１１０＿３−中継器１１０＿４−基地局１０６の通信経路６０１と、サブ通信部１０３＿１−中継器１１０＿５−中継器１１０＿６−中継器１１０＿７−中継器１１０＿８−基地局１０６の通信経路６０１の通信経路６０２に加えて、サブ通信部１０３＿１−中継器１１０＿１−中継器１１０＿２８−中継器１１０＿３−中継器１１０＿４−基地局１０６の通信経路６０３が加わり、サブ通信部１０３から基地局１０６の間に３つの通信経路を有する。

したがって、通信経路６０２が遮断され、かつ中継器１１０＿２が故障して通信経路６０１が遮断されても、中継器１１０＿２の代わりに中継器１１０＿２８を用いることにより、通信経路６０１及び通信経路６０２に換えて、通信経路６０３を再構成して、サブ通信部１０３から基地局１０６の間における通信が可能となる。
このため、図５（ａ）の場合には、図１に比較してより通信経路の選択の冗長性が向上し、主通信回線に比較してより安定して、環境データをデータ管理サーバに対して送信することができる。

図５（ｂ）は、サブ通信部１０３＿１が、中継器１１０＿１の通信可能範囲１１０＿１Ａと、中継器１１０＿５の通信可能範囲１１０＿５Ａと、中継器１１０＿１８の通信可能範囲１１０＿１８Ａとが重なる部分に配置されている。
すなわち、図１に対して、中継器１１０＿１に隣接させて、中継器１１０＿１８が配置され、サブ通信部１０３＿１が、中継器１１０＿１、中継器１１０＿１８及び中継器１１０＿５の各々の通信可能範囲１１０＿１Ａ、通信可能範囲１１０＿１８Ａ、通信可能範囲１１０＿５Ａそれぞれが重なる領域に配置されている。
これにより、サブ通信部１０３＿１は、通信可能範囲１１０＿１Ａ、通信可能範囲１１０＿１８Ａ、通信可能範囲１１０＿５Ａのいずれかを通信経路を構成する中継器として使用することができる。

このため、通信経路６０２が遮断され、かつ中継器１１０＿１が故障して通信経路６０１が遮断されても、中継器１１０＿１の代わりに中継器１１０＿１８を用いることにより、通信経路６０１及び通信経路６０２に換えて、通信経路６０４を再構成して、サブ通信部１０３から基地局１０６の間における通信が可能となる。
このため、図５（ｂ）の場合には、図５（ａ）の場合と同様に、図１に比較してより通信経路の選択の冗長性が向上し、主通信回線に比較してより安定して、環境データをデータ管理サーバに対して送信することができる。

本実施形態により、サブ通信回線が、基地局１０６と、計測センサ１０１の接続されているサブ通信部１０３との間に３個が設けられていることで、主通信回線が遮断され、かつサブ通信回線における通信経路の２個が遮断されても、残りの一個の通信経路を用いて基地局１０６とサブ通信部１０３との通信を継続することが可能となる。

さらに、中継器１１０の通信可能範囲に対して３個以上の複数の他の中継器１１０を設けることにより、基地局１０６と計測センサ１０１との間の通信の安定性をさらに向上させる通信形態とすることができる。特に、環境データの取得が重要な地域に対しては、他の地域における中継器１１０の各々の通信可能範囲に配置される他の中継器１１０の数を増加させ、通信の遮断をより抑制する構成としてもよい。

このため、主通信回線が遮断され、かつサブ通信回線における通信経路のいずれかが遮断されても、基地局１０６とサブ通信部１０３との通信を継続することが可能となる。
結果として、本実施形態によれば、従来例のように、基地局１０６とサブ通信部１０３との通信が完全に遮断される確率を図１に比較してより低減することができ、災害時における重要な環境データの数値の取得を、従来例に対して確実に行うことができる。

図６は、中継器を配置する高さについて説明する図である。
図６（ａ）は、平地に中継器１１０を配置する例を示している。サブ通信部１０３は、地面Ｅに対して置かれている（配置されている）。
遮蔽物２５１及び遮蔽物２５２の各々は、例えば、建造物や、樹木や草などであり、特に葉が多い樹木などであるとその水分により、空間を伝搬する電波の強度は、空気中を伝搬する場合に比較してより減衰する。

そのため、サブ通信部１０３及び中継器１１０＿３１間に伝搬する電波を遮蔽物２５１が遮蔽しないように、中継器１１０＿３１の高さＨ１は、サブ通信部１０３と中継器１１０＿３１とを結ぶ直線Ｌ１が遮蔽物２５１と接触しない数値として設定することが好ましい。
また、中継器１１０＿３１の電波は、直下の送受信装置とのデータの送受信を想定していないため、直下の領域においては電波強度が弱い。
このため、中継器１１０＿３１の放射する電波強度がサブ通信部１０３＿１の受信可能な強度となる位置を実測し、サブ通信部１０３＿１の配置位置として電波強度が受信可能な、中継器１１０＿３１からの所定の距離ＤＳを設定する。

また、遮蔽物２５２によって、中継器１１０＿３１及び中継器１１０＿３２間における送受信の電波が遮蔽されることを抑制する場合がある。
このため、中継器１１０＿３１と中継器１１０＿３２との高さを、中継器１１０＿３１と中継器１１０＿３２とを結ぶ直線Ｌ２が遮蔽物２５２と接触しない距離として設定することが好ましい。

図６（ｂ）は、山間部に中継器１１０を配置する例を示している。本例では、サブ通信部１０３は、地面Ｅに対して置かれている（配置されている）。
上述したように、遮蔽物２５２から遮蔽物２５４が葉が多い樹木などであるとその水分により、空間を伝搬する電波の強度は、空気中を伝搬する場合に比較してより減衰する。
このため、山（あるいは丘陵）Ｍの斜面や山頂部における配置位置Ｐ１において中継器１１０＿３３を配置する場合、配置位置Ｐ１において所定の高さＨ２に中継器１１０＿３３を配置することが望まれる。

すなわち、上述した所定の高さＨ２は、サブ通信部１０３と中継器１１０＿３３とを結ぶ直線Ｌ１が遮蔽物２５２から遮蔽物２５４の各々と接触しない数値として設定する。
これにより、サブ通信部１０３と中継器１１０＿３３との間において伝搬する電波の強度を減衰することを抑制できる。

また、上述した本実施形態においては、主通信部１０２とサブ通信部１０３とが一対の組として説明した。
しかしながら、災害が発生した際には通常時に比較してより細かい間隔で、発生地域及びその近傍の環境データの取得が必要となるため、主通信部１０２が設けられておらずにサブ通信部１０３のみが計測センサ１０１に接続される構成として、災害時により面積的に分解能の高い環境データを取得する構成としてもよい。

また、上述した本実施形態においては、一つのサブ通信部１０３に対して一個の計測センサ１０１が接続される構成として説明したが、種類の異なる複数の計測センサ１０１や、配置位置が異なる複数の計測センサ１０１を接続する構成としてもよい。

また、上述した実施形態において、災害対応通信システムは、計測センサ１０１、主通信部１０２及びサブ通信部１０３の各々が個別の筐体に格納されて配置する構成としている。
しかしながら、災害対応通信システムは、計測センサ１０１及び主通信部１０２が一つの筐体（例えば、計測センサ装置Ａ１）に搭載され、サブ通信部１０３が他の筐体に搭載され、サブ通信部１０３が計測センサ装置Ａ１に対して有線あるいは無線で接続される構成としてもよい。

さらに、災害対応通信システムは、計測センサ１０１及びサブ通信部１０３が一つの筐体（例えば、計測センサ装置Ａ２）に搭載され、主通信部１０２が他の筐体に搭載され、主通信部１０２が計測センサ装置Ａ２に対して有線あるいは無線で接続される構成としてもよい。

また、災害対応通信システムは、計測センサ１０１、主通信部１０２及びサブ通信部１０３の各々が一つの筐体に搭載された計測センサ装置Ａ３として構成してもよい。
また、災害対応通信システムは、計測センサ装置Ａ１、計測センサ装置Ａ２及び計測センサ装置Ａ３の各々を混在させた構成としてもよい。

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１０１…計測センサ
１０２…主通信部
１０３…サブ通信部
１０５…データ管理サーバ
１０６…基地局
１１０，１１０＿１〜１１０＿１２，１１０＿２０〜１１０＿２２，１１０＿３１〜１１０＿３３…中継器
１１０＿１Ａ〜１１０＿１２Ａ，１１０＿２０Ａ〜１１０＿２２Ａ…通信可能範囲
２００…災害対策センター
５００…原子力発電所
６０１〜６０３…通信経路

Claims (10)

1. 所定の主通信回線とＬＰＷＡ規格の通信方式によるサブ通信回線とを備え、災害発生時において前記サブ通信回線が常時起動された状態にある災害対応通信システムであり、
   計測センサの周囲の環境のデータである環境データを取得する前記計測センサと、
   前記計測センサからの前記環境データを管理するデータ管理サーバと、
   前記計測センサと接続された前記主通信回線により前記データ管理サーバとデータ通信を行なう主通信部と、
   前記主通信部とともに配置され、前記サブ通信回線により前記データ管理サーバとデータ通信を行なうサブ通信部と、
   前記サブ通信部と前記データ管理サーバとの前記データ通信を行なうために設けられた、当該サブ通信回線用の基地局と、
   前記サブ通信部と前記基地局との間に設けられた、当該サブ通信回線用の中継器と、
   を備え、
   前記中継器の各々の通信可能領域に、１個以上の他の中継器が配置され、前記サブ通信部の各々と前記基地局との間における通信経路が再構成可能なメッシュネットワークを形成している
   ことを特徴とする災害対応通信システム。
2. 前記中継器の各々の通信可能領域に、２個以上の複数の他の中継器が配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の災害対応通信システム。
3. 前記中継器が蓄電池で駆動する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の災害対応通信システム。
4. 前記中継器と前記サブ通信部とを結ぶ直線を遮る障害物を超える高さの位置に、前記中継器が配置されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の災害対応通信システム。
5. 前記中継器が山間部に配置される場合、
   前記中継器の前記通信可能領域において前記山間部に生えている樹木より高い位置に配置される
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の災害対応通信システム。
6. 前記計測センサが、放射線の線量を計測する放射線センサである
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の災害対応通信システム。
7. 前記データ管理サーバが、前記主通信部及び前記サブ通信部の双方とデータの送受信が遮断された場合、当該主通信部及び当該サブ通信部の配置された配置位置に障害が発生したと判定し、異常発生の通知を行う
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の災害対応通信システム。
8. 前記中継器が、前記基地局の位置から前記サブ通信部の配置位置までの距離を１ｋｍ以上とするように、前記サブ通信部と前記基地局との間の位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の災害対応通信システム。
9. 前記サブ通信部が、ＬＰＷＡ規格のＺＥＴＡ（登録商標）無線通信モジュールを含んでいる
   ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の災害対応通信システム。
10. 所定の主通信回線とＬＰＷＡ規格の通信方式によるサブ通信回線とを備え、災害発生時において前記サブ通信回線が常時起動された状態にある災害対応通信方法であり、
    計測センサが、前記計測センサの周囲の環境のデータである環境データを取得する計測過程と、
    データ管理サーバが、前記計測センサからの前記環境データを管理するデータ管理過程と、
    主通信部が、前記計測センサと接続された前記主通信回線により前記データ管理サーバとのデータ通信を行なう主通信過程と、
    サブ通信部が、前記主通信部とともに配置され、前記サブ通信回線により前記データ管理サーバとのデータ通信を行なうサブ通信過程と、
    前記サブ通信部と前記データ管理サーバとの前記データ通信を行なうために設けられた、当該サブ通信回線用の基地局と、
    サブ通信回線用の中継器が、前記サブ通信部と、当該サブ通信回線用の前記基地局との間のデータ通信を中継する中継過程と、
    を含み、
    前記中継器の各々の通信可能領域に、１個以上の他の中継器が配置され、前記サブ通信部の各々と前記基地局との間における通信経路が再構成可能なメッシュネットワークを形成している
    ことを特徴とする災害対応通信方法。

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