JP4396584B2 - 火災報知システム - Google Patents

Description

本発明は、火災を感知する複数の火災感知器と、火災感知器との間で電波を媒体とする無線通信を行う受信装置とを有する火災報知システムに関するものである。

従来、火災を感知する複数の火災感知器と、火災を感知した火災感知器から有線で送信される火災感知信号を受信する受信装置とを有する火災報知システムが種々提供されてきた。これに対して、既存の施設等に新たに導入する場合に火災感知器と受信装置との間の配線が不要になるという利点から、火災感知器と受信装置との間で無線通信を行うようにした火災報知システムが提案されている（特許文献１参照）。

一方、有線式又は無線式の何れの通信方式においても、複数の火災感知器が正常に動作していることを確認するために、受信装置から各火災感知器に対して定期的に送信要求メッセージを送信し、各火災感知器の動作状態を示す応答メッセージを受信装置に返信し、応答メッセージに基づいて当該火災感知器で電池切れなどの故障が生じているか否かを判断している。

ここで、火災報知システムの信頼性を向上するためには、上述のような定期的な送信要求メッセージと応答メッセージの交換をできるだけ頻繁に行う必要がある。例えば、ＥＮ規格（欧州統一規格）においては、３００秒に１回の割合で上記メッセージ交換を行うことを義務づけた規格（ＥＮ５４−２５）が策定される予定である。
特許第３０２９７１６号公報

ところで、定期的なメッセージ交換が上述のように頻繁に行われ、しかも、システムに含まれる火災感知器の台数が多ければ多いほど火災感知器同士の送信タイミングが重なって衝突が生じる確率が高くなるので、かかる衝突を回避する必要がある。そのために特許文献１に記載のものでは、無線通信に使用されるキャリアが検出されている間は無線信号の送信を行わずにキャリアが検出されていないときに無線信号を送信するキャリアセンス方式が採用されている。

しかしながら、キャリアセンス方式では無線回路の送信／受信の切り替えに一定の時間を要するために完全に衝突を回避することはできない。また、無線式の火災報知システムでは、一般に免許が不要な無線局に割り当てられた周波数を用いるが、国によっては送信時間デューティに厳しい制限が設けられている。例えば欧州連合では、火災報知システムに用いられるＡｌａｒｍ用周波数において送信時間デューティが０．１％未満でなければならない。

一方、キャリアセンス方式以外の衝突回避方法として、受信装置から複数の火災感知器に対して決められた順序で送信要求を行うポーリング方式、複数の火災感知器同士が送信権（トークン）を循環するトークンリング方式（登録商標）、火災感知器が定期的に応答メッセージを送信するとともに受信装置は応答メッセージを受信した火災感知器に対して受信確認（ＡＣＫ）を返信し、さらに火災感知器は受信装置から受信確認が返信されてくるまで応答メッセージの送信を繰り返す自動再送（ＡＲＱ）方式などが提案されている。ポーリング方式とＡＲＱ方式では、受信装置における返信要求メッセージの送信頻度が火災感知器の送信頻度と火災感知器の台数の積となるから火災感知器の台数に比例して送信頻度が増加することになる。例えば、上述のＥＮ規格（ＥＮ５４−２５）では送信間隔が３００秒、送信時間が１００ミリ秒、送信時間デューティの制限が０．１％未満であるから、１台の受信装置とシステムが構成できる火災感知器の台数は３０台未満となってしまう。また、トークンリング方式では火災感知器が１台でも故障するとトークンが消失して全ての火災感知器が送信できなくなる虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、受信装置と火災感知器との間で行われる情報の授受の頻度が高い場合であっても衝突を確実に回避できる火災報知システムを提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、火災を感知する複数の火災感知器と、火災感知器との間で電波を媒体とする無線通信を行う受信装置とを有し、火災感知器は、火災に伴って発生する温度変化や煙を検出することで火災を感知する感知部と、受信装置との間で無線信号を送受信する無線送受信部と、少なくとも感知部で火災が感知されたときに無線送受信部を制御して火災感知情報を無線信号により送信させる制御部とを備え、受信装置は、火災感知器との間で無線信号を送受信する無線送受信部と、無線送受信部を制御するとともに無線送受信部で受信する無線信号から火災感知情報を得る制御部とを備え、受信装置並びに火災感知器の制御部は、受信装置から火災感知器への１つの下り方向のタイムスロットと、各火災感知器毎に割り当てられた火災感知器から受信装置への複数の上り方向のタイムスロットとで構成されるフレームが一定数集まったスーパーフレームの中で火災感知情報を含む種々の情報を授受してなり、受信装置の制御部は、スーパーフレームに含まれる１つのフレームの中の下り方向タイムスロットで無線送受信部に同期信号を送信させ、火災感知器の制御部は、無線送受信部で同期信号を受信した時点を基準にして自器に割り当てられた上り方向タイムスロットが始まるタイミングを決定することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、受信装置の制御部は、同期信号と同一の下り方向タイムスロットで、所定の応答を要求する送信要求メッセージを全ての火災感知器に対して無線送受信部から定期的に送信させ、火災感知器の制御部は、送信要求メッセージを受け取ったときに、送信要求メッセージを受信した下り方向タイムスロットが含まれるフレームと同一のフレームにおいて割り当てられた上り方向タイムスロットで、自器の動作状態を示す所定の応答メッセージを無線送受信部に返信させることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、受信装置の制御部は、応答メッセージが受信できなかった上り方向タイムスロットに割り当てられている火災感知器に対して同一のスーパーフレームにおける次のフレームの下り方向タイムスロットで当該火災感知器のみに対して無線送受信部に送信要求メッセージを送信させ、火災感知器の制御部は、前回応答メッセージを送信したフレームの次のフレームにおける下り方向タイムスロットで自器当ての送信要求メッセージを受信したときに無線送受信部に応答メッセージを再度返信させることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、火災感知器の制御部は、感知部で火災が感知された時点における次の割り当てられた上り方向タイムスロットで無線送受信部に火災感知情報を送信させることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、受信装置の制御部は、火災感知情報を受信した場合に下り方向タイムスロットで送信元の火災感知器に対して無線送受信部に確認メッセージを送信させ、火災感知情報を送信した火災感知器の制御部は、確認メッセージを受信するまでは各フレームにおいて自器に割り当てられた上り方向タイムスロットで無線送受信部に火災感知情報を毎回送信させることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１の発明において、複数の火災感知器に固有のアドレスが割り当てられ、当該アドレスは、火災報知システムに固有のシステムＩＤと当該火災報知システムの各火災感知器に割り当てられる固有の感知器ＩＤとからなり、当該感知器ＩＤが、フレームにおいて自器に割り当てられた上り方向タイムスロットの位置を示す符号と一対一に対応することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６の発明において、火災感知器の制御部は、受信装置に対して火災感知情報や応答メッセージを送信する際に自器のアドレスのうちの前記システムＩＤのみを自器に割り当てられた上り方向タイムスロットで無線送受信部に送信させることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１の発明において、火災感知器の制御部は、同期信号に同期したタイマを有し、タイマの計時時間から推定される下り方向タイムスロットの開始タイミングと無線信号の受信タイミングとの誤差を求めるとともに、当該誤差に基づいて、次のフレームにおける下り方向タイムスロットの開始タイミングを修正することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、受信装置からは下り方向のタイムスロットで情報が送信され、火災感知器からは個別に割り当てられた上り方向のタイムスロットで情報が送信されるので、受信装置と火災感知器との間で行われる情報の授受の頻度が高い場合であっても衝突を確実に回避できる。しかも、受信装置から送信される同期信号に基づいて各火災感知器が自器に割り当てられた上り方向のタイムスロットのタイミングを決定することができ、その結果、同期信号が送信されると期待される時間帯だけで受信動作を行えばよいから、無駄な電力消費が削減できる。

請求項２の発明によれば、受信装置における定期的な返信要求メッセージの送信頻度を高くしなくても全ての火災感知器に応答メッセージを返信させることができる。

請求項３の発明によれば、ノイズや妨害波などの影響で返信要求メッセージが火災感知器で受信できなかった場合でも当該火災感知器に応答メッセージを再度返信させて定期的なメッセージ交換を確実に行うことができる。

請求項４の発明によれば、火災感知器から送信される火災感知情報が定期的に交換されるメッセージや他の火災感知器から送信される火災感知情報と衝突することなく確実に受信装置に送信することができる。

請求項５の発明によれば、ノイズや妨害波などの影響で火災感知情報が受信装置で受信できなかった場合でも当該火災感知器に火災感知情報を再度送信させて受信装置で確実に受信することができる。

請求項６の発明によれば、火災感知器に対して固有のアドレス以外に上り方向のタイムスロットの割り当て情報を設定する必要がない。

請求項７の発明によれば、火災感知器から受信装置に対する無線信号の送信時間が短縮できて火災感知器における電力消費が削減できる。

請求項８の発明によれば、前回のフレームで受信装置と火災感知器との間に生じていたタイムスロットの開始タイミングの誤差を次のフレームで修正することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図２は本実施形態のシステム構成図であり、１台の受信装置１と、複数台の火災感知器１０とで火災報知システムが構成されている。なお、以下では、火災感知器１０を個別に示す場合は火災感知器１０₁，１０₂，…，１０_ｎと表記し、総括して示す場合は火災感知器１０と表記する。

火災感知器１０は、例えば施設の天井に設置されるものであって、図３（ａ）に示すように火災に伴って発生する温度変化や煙を検出することで火災を感知する感知部１１と、後述するデータフォーマットを規定の周波数の搬送波に変復調し受信装置１との間で電波を媒体とする無線信号を送受信する無線送受信部１２と、無線送受信部１２を制御して後述する火災感知情報や応答メッセージを無線信号により送信させる制御部１３と、電池を電源として感知部１１、無線送受信部１２、制御部１３の動作電源を作成する電池電源部１４と、無線信号を送受信するためのアンテナ１５と、制御部１３の制御の下で電源電源部１４から無線送受信部１２への給電路を開閉するスイッチ１６とを備える。制御部１３はマイコンとＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリを主構成要素とし、不揮発性メモリに格納されているプログラムを実行することで後述する各種の処理を実行するものである。なお、各火災感知器１０には固有のアドレスが製造時若しくは施工時に付与され、制御部１３の不揮発性メモリに格納されている。

一方、受信装置１は、例えば施設の管理室などに設置されるものであって、図３（ｂ）に示すように後述するデータフォーマットを規定の周波数の搬送波に変復調し火災感知器１０との間で電波を媒体とする無線信号を送受信する無線送受信部２と、各種の設定を行うための操作スイッチ３ａ、火災警報や種々の表示を行うための表示デバイス（例えば、液晶表示器など）３ｂ並びに警報音や警報メッセージ等を鳴動するスピーカ３ｃを含む表示操作部３と、無線送受信部２や表示操作部３の制御を行う制御部４と、商用電源から無線送受信部２、表示操作部３、制御部４の動作電源を作成する電源部５と、無線信号を送受信するためのアンテナ６とを備える。制御部４はマイコンとＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリを主構成要素とし、不揮発性メモリに格納されているプログラムを実行することで後述する各種の処理を実行するものである。なお、受信装置１にも火災感知器１０と異なる固有のアドレスが製造時若しくは施工時に付与され、制御部４の不揮発性メモリに格納されている。

ここで、受信装置１と火災感知器１０との間の無線通信には免許が不要な周波数を利用する。例えば、日本では小電力セキュリティや特定小電力無線規格、米国ではFCC Regulations Part15 SubpartC、欧州ではShort Range Device規格に準拠した無線特性を満足しなければならない。

受信装置１と火災感知器１０との間で授受されるデータのデータフォーマットを図４に示す。このデータフォーマットは、１と０が交番する３２ビットのプリアンブル（ビット同期パターン）ＰＲと、規定のビット列からなる１６ビットのユニークワード（フレーム同期パターン）ＵＷと、火災報知システムに割り当てられる３２ビットの固有のＩＤ（システムＩＤ）ＳｙｓＩＤと、各火災感知器１０に割り当てられた８ビットの固有のＩＤ（感知器ＩＤ）ＮｏｄｅＩＤと、１６ビットのメッセージＭｓｇと、１６ビットの誤り検出符号ＣＲＣとで構成される。すなわち、火災感知器１０の固有アドレスはシステムＩＤ＋感知器ＩＤとなり、受信装置１の固有アドレスはシステムＩＤとなる。

受信装置１が特定の火災感知器１０を指定してメッセージを送信する場合は、データフォーマットの感知器ＩＤに当該火災感知器１０の感知器ＩＤを指定し、全ての火災感知器１０に対してメッセージを同報送信する場合は、データフォーマットの感知器ＩＤに「０（ゼロ）」を指定して送信すればよい。また火災感知器１０が受信装置１に対して返信する場合、自器の感知器ＩＤをデータフォーマットの感知器ＩＤに設定して送信すればよい。

一方、無線信号を受信した火災感知器１０並びに受信装置１では、無線送受信部１２，２において受信信号を増幅し且つデータフォーマットを復調して制御部１３，４に出力する。制御部１３，４では、無線送受信部１２，２で復調されたデータをマイコンが具備するデジタルの入力ポートでサンプリングし、プリアンブルＰＲの受信中にビットタイミングを抽出して、次に連続する１６ビット分の受信ビットを規定のユニークワードと一致するまで１ビットずつシフトすることでユニークワードを検出する。さらに制御部１３，４は、受信したシステムＩＤと感知器ＩＤを不揮発性メモリに格納されている固有アドレスと照合し、これらが一致し且つビット誤りが検出されなかった場合にメッセージＭｓｇを受理する。

ところで本実施形態においては、受信装置１と複数の火災感知器１０との間の無線通信を時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）方式で行っている。すなわち、図５に示すように１つの下り方向（受信装置１→火災感知器１０）のタイムスロットＢと、複数（図示例では９９）の上り方向（火災感知器１０→受信装置１）のタイムスロットＤ１〜Ｄ９９とからなる複数（図示例では３０）のフレームＦ１〜Ｆ３０を集めてスーパーフレームＳＦを構成し、各フレームＦ１〜Ｆ３０における上り方向のタイムスロットＤ１〜Ｄ９９を各火災感知器１０に個別に割り当てることによって、定期的なメッセージ交換（返信要求メッセージと応答メッセージの交換）の頻度が相対的に高い場合、例えば、上述のＥＮ規格における３００秒に１回というような場合であっても、火災感知器１０から送信される無線信号同士の衝突を確実に回避することができる。下り方向及び上り方向のタイムスロットＢ，Ｄｉ（ｉ＝１〜９９）は周期が１００ミリ秒であり、その内訳は上記データフォーマットに５０ミリ秒、受信装置１及び火災感知器１０の無線送受信部２，１２が起動し安定した搬送波周波数で送信可能となるまでの時間（起動時間）に２０ミリ秒、ガードタイムに前後各々１５ミリ秒ずつが割り当てられている。なお、ガードタイムは火災感知器１０と受信装置１の動作クロック周波数（制御部１３，４を構成するマイコンの動作クロック周波数）の誤差に起因するタイミングの差を吸収するための空き時間である。また、各火災感知器１０に対する上り方向のタイムスロットＤ１〜Ｄ９９の割り当ては、例えば、火災感知器１０に設けたディップスイッチによって設定したり、製造工程において制御部１３の不揮発性メモリに予め格納しておいたり、あるいは、設置時に無線通信を用いて受信装置１から順番に各火災感知器１０に割り当てて制御部１３の不揮発性メモリに格納するなどの方法で行えばよい。

次に、本実施形態の動作を説明する。最初に、受信装置１から全ての火災感知器１０に対して返信要求メッセージを定期的に送信し、各火災感知器１０から返信される応答メッセージを受信装置１で受信することによって、各火災感知器１０が正常に動作しているか否かを確認する動作について、図１のタイムチャート並びに図６のフローチャートを参照して説明する。

電源がオンされると受信装置１の制御部４はスーパーフレームＳＦの先頭のフレームＦ１の下り方向タイムスロットＢにおいて、データフォーマットの感知器ＩＤを「０」に設定し、メッセージＭｓｇとして返信要求メッセージを全ての火災感知器１０に向けて送信する。一方、火災感知器１０では、電源オン直後に制御部１３がスイッチ１６を閉じて無線送受信部１２に電源を供給し、同期信号（返信要求メッセージ）を受信するまでの間は連続受信状態とする（図６のステップＳ１，Ｓ２）。返信要求メッセージが受信できれば、火災感知器１０の制御部１３はスイッチ１６を開き、無線送受信部１２への電源供給を遮断して連続受信を停止（図６のステップＳ３）した後、マイコンに内蔵された第１のタイマ、第２のタイマ、第３のタイマを起動する（図６のステップＳ４）。第１のタイマは、先頭のフレームＦ１における下り方向タイムスロットＢが終了した時点から当該スーパーフレームＳＦが終了するまでの時間（例えば、フレームＦ１〜Ｆ３０が各々１０秒、スーパーフレームＳＦが３００秒、下り及び上りの各方向のタイムスロットが１００ミリ秒とすれば、３００−０．１＝２９９．９秒）をカウントする。また第２のタイマは、各フレームＦｋ（ｋ＝１〜３０）において下り方向タイムスロットＢが終了した時点から各火災感知器１０に個別に割り当てられた上り方向タイムスロットＤｉ（ｉ＝１〜９９）の開始時点までの時間（例えば、０．１×（上り方向タイムスロットＤｉの番号ｉ−１））をカウントする。さらに第３のタイマは、各フレームＦｋ（ｋ＝１〜３０）において下り方向タイムスロットＢが終了した時点から当該フレームＦｋが終了する時点までの時間（例えば、１０−０．１＝９．９秒）をカウントする。

各火災感知器１０の制御部１３では、第２のタイマのカウントが終了することで自器に割り当てられた上り方向タイムスロットＤｉの開始時点を決定することができ、割り当てられた上り方向タイムスロットＤｉで受信装置１の返信要求メッセージに対する応答メッセージを無線送受信部１２から送信させ、その後、マイコンに内蔵された第４のタイマを起動する（図６のステップＳ５，Ｓ６）。第４のタイマは、あるフレームＦｋにおいて自器に割り当てられた上り方向タイムスロットＤｉの終了時点から次のフレームＦｋ＋１において自器に割り当てられた上り方向タイムスロットＤｉの開始時点までの時間（例えば、１０−０．１＝９．９秒）をカウントする。

一方、受信装置１の制御部４は、返信要求メッセージを送信した先頭フレームＦ１における上り方向タイムスロットＤ１〜Ｄ９９で各火災感知器１０から返信される応答メッセージを受信する。応答メッセージの内容は、火災感知器１０における異常（例えば、電池電圧がしきい値以下まで低下、あるいは感知部１１の動作不良など）の有無であり、異常有りの応答メッセージを返信した火災感知器１０の感知器ＩＤを受信装置１の制御部４が表示操作部３に表示するなどしてシステム管理者に知らせるようになっている。また受信装置１の制御部４は、システムに含まれる全ての火災感知器１０からの応答メッセージが受信できた場合、データフォーマットの感知器ＩＤに「０」を指定するとともに受信完了メッセージをメッセージＭｓｇとして２番目のフレームＦ２の下り方向タイムスロットＢで全ての火災感知器１０に対して同報送信する。

火災感知器１０の制御部１３は、第３のタイマが終了したらスイッチ１６を閉じて無線送受信部１２を動作させることにより２番目のフレームＦ２における下り方向タイムスロットＢを受信するとともに、第３のタイマを再び起動する（図６のステップＳ７，Ｓ８）。このとき、全ての火災感知器１０からの応答メッセージが正常に受信装置１で受信されていれば、２番目のフレームＦ２における下り方向タイムスロットＢで受信完了メッセージが受信できるはずである。従って、火災感知器１０の制御部１３では受信完了メッセージを受信した場合（図６のステップＳ９）、第１のタイマが終了するまでスイッチ１６を開いて無線送受信部１２の動作を停止し（図６のステップＳ１０）、第１のタイマが終了して次のスーパーフレームＳＦが開始されたら、再びスイッチ１６を閉じて無線送受信部１２を動作させることにより先頭のフレームＦ１における下り方向タイムスロットＢを受信し（図６のステップＳ１１）、第１〜第３のタイマを起動して上述の処理を各スーパーフレーム毎に繰り返す。

ところで、火災感知器１０が正常であっても外来ノイズや妨害波などの影響により受信装置１で火災感知器１０からの応答メッセージが受信できない場合が起こり得る。例えば、図１に示すように３台の火災感知器１０₁，１０₂，１０₃のうちの１台の火災感知器１０₃の返信信号Ｔが受信装置１で受信できなかったとすれば、受信装置１の制御部４は受信完了メッセージの代わりに、応答メッセージが受信できなかった上り方向タイムスロットＤ３が割り当てられている火災感知器１０₃の感知器ＩＤをデータフォーマットの感知器ＩＤに指定するとともに個別の返信要求メッセージをデータフォーマットのメッセージＭｓｇとして、２番目のフレームＦ２の下り方向タイムスロットＢで送信する。

一方、応答メッセージが正常に受信された火災感知器１０₁，１０₂の制御部１３では、２番目のフレームＦ２の下り方向タイムスロットＢで送信されるデータフォーマットの感知器ＩＤが自器の感知器ＩＤと一致しないことから返信要求メッセージを受理せず（図６のステップＳ１２）、第３のタイマの終了までスイッチ１６を開いて無線送受信部１２を停止する。これに対して応答メッセージが正常に受信されなかった火災感知器１０₃の制御部１３は、２番目のフレームＦ２の下り方向タイムスロットＢで送信されるデータフォーマットの感知器ＩＤが自器の感知器ＩＤと一致することから返信要求メッセージを受理し（図６のステップＳ１２）、第４のタイマが終了した時点、すなわち、図１に示すように２番目のフレームＦ２において割り当てられた上り方向タイムスロットＤ３で応答メッセージを再度送信する（図６のステップＳ１３，Ｓ６）。なお、先頭のフレームＦ１で応答メッセージを受信できなかった火災感知器１０が複数台あった場合、受信装置１の制御部４が２番目以降のフレームＦ２，Ｆ３でそれぞれの感知器ＩＤを指定した返信要求メッセージを順次送信し、全ての火災感知器１０の応答メッセージが受信できるまで個別の返信要求メッセージの送信が繰り返されることになる。この場合、下り方向タイムスロットＢで受信完了メッセージを受信するまで、火災感知器１０の制御部１３は各フレームＦｋの下り方向タイムスロットＢを受信し続け、受信完了メッセージを受信した後、当該スーパーフレームにおいてはスイッチ１６を開いて無線送受信部１２を停止させる。

ここで、フレームＦ１〜Ｆ３０が各々１０秒、スーパーフレームＳＦが３００秒、下り及び上りの各方向のタイムスロットが１００ミリ秒とした場合、返信要求メッセージに対する応答メッセージが先頭のフレームＦ１で全て正常に受信できれば、受信装置１では３００秒のスーパーフレームＳＦに先頭のフレームＦ１の下り方向タイムスロットＢで返信要求メッセージを送信するとともに２番目のフレームＦ２の下り方向タイムスロットＢで受信完了メッセージを送信するのみであるから、送信時間デューティが０．１秒×２／３００秒×１００≒０．０６７％となり、欧州連合で火災報知システムに用いられるＡｌａｒｍ用周波数における送信時間デューティの制限値（＝０．１％未満）を満足させることができる。

次に、何れかの火災感知器１０で火災を感知した場合の動作について、図７のフローチャート並びに図８のタイムチャートを参照して説明する。なお、火災を感知した場合に火災感知器１０の制御部１３が行う以下の処理は、常時に繰り返し行う上記処理（図６のフローチャートで示したメインルーチン）に対する割り込み処理（サブルーチン）である。

火災感知器１０の制御部１３は、感知部１１で火災を感知したら第２のタイマのカウント中であるか否かを判断する（図７のステップＳ１）。つまり、第２のタイマがカウント中であれば、当該フレームＦｋにおいて割り当てられた上り方向タイムスロットＤｉがまだ経過していないから、第２のタイマが終了した時点で自器に割り当てられた上り方向タイムスロットＤｉにより火災感知情報をメッセージＭｓｇとして受信装置１に送信し、送信後に第４のタイマを起動する（図７のステップＳ２，Ｓ３）。また、第２のタイマがカウント中でなければ当該フレームＦｋにおいて割り当てられた上り方向タイムスロットＤｉが既に経過しているから、火災感知器１０の制御部１３は第４のタイマが終了した時点、すなわち、次のフレームＦｋ＋１において割り当てられた上り方向タイムスロットＤｉにより火災感知情報をメッセージＭｓｇとして受信装置１に送信し、送信後に第４のタイマを起動する（図７のステップＳ７，Ｓ３）。

火災感知器１０から火災感知情報を受信した受信装置１の制御部４は、火災感知情報の送信元の火災感知器１０の感知器ＩＤを指定し、火災感知情報を受信したことを示す受信完了メッセージをメッセージＭｓｇとして、火災感知情報を受信したフレームＦｋ（又はＦｋ＋１）の次のフレームＦｋ＋１（又はＦｋ＋２）における下り方向タイムスロットＢで送信する。

火災感知情報を送信した火災感知器１０の制御部１３では、第３のタイマが終了したらスイッチ１６を閉じて無線送受信部１２を動作させることにより次のフレームＦｋ＋１（又はＦｋ＋２）における下り方向タイムスロットＢを受信するとともに、第３のタイマを再び起動する（図７のステップＳ４，Ｓ５）。さらに制御部１３は、当該下り方向タイムスロットＢで受信装置１から受信完了メッセージを受信すれば火災感知情報の再送信を行わずにメインルーチン（図６のフローチャート）に戻る。しかしながら、外来ノイズや妨害波などの影響により受信装置１で火災感知器１０からの火災感知情報が受信できなければ受信完了メッセージが受信装置１から送信されないので、制御部１３は、受信完了メッセージを受信しなければ第４のタイマが終了した時点、つまり、さらに次のフレームＦｋ＋２（又はＦｋ＋３）において割り当てられた上り方向タイムスロットＤｉで火災感知情報を再送信し（図７のステップＳ６，Ｓ８）、受信装置１から受信完了メッセージを受信するまで火災感知情報の再送信を繰り返して受信装置１に確実に火災発生を知らせるようにしている。

例えば、図８に示すように３台の火災感知器１０₁，１０₂，１０₃のうちの２台の火災感知器１０₂，１０₃が先頭のフレームＦ１内で火災を感知した場合において、火災を感知した時点で自器に割り当てられた上り方向タイムスロットＤ２が既に経過している火災感知器１０₂では次のフレームＦ２において割り当てられた上り方向タイムスロットＤ２で火災感知情報を送信し、火災を感知した時点で自器に割り当てられた上り方向タイムスロットＤ２がまだ経過していない火災感知器１０₃では当該フレームＦ１において割り当てられた上り方向タイムスロットＤ３で火災感知情報を送信する。一方、受信装置１は２番目のフレームＦ２における下り方向タイムスロットＢで火災感知器１０₃に対して受信完了メッセージを送信し、３番目のフレームＦ３における下り方向タイムスロットＢで火災感知器１０₂に対して受信完了メッセージを送信する。

上述のように感知部１１で火災を感知した火災感知器１０が、遅くとも火災を感知した時点のフレームＦｋの次のフレームＦｋ＋１で火災感知情報を受信装置１に送信するので、火災を感知してからフレーム周期の１０秒以内に火災感知情報を受信装置１に送信することができて、欧州のＥＮ規格（ＥＮ５４−２５）の規格値（検出から１０秒以内）を満足させることができる。

ところで本実施形態では、固有のアドレスを決める感知器ＩＤと同じ番号のスロット番号の上り方向タイムスロットを各火災感知器１０に割り当てている。例えば、各火災感知器１０において、不揮発性メモリにスロット番号と一致した感知器ＩＤを格納しておき、制御部１３が不揮発性メモリに格納されている感知器ＩＤと同じスロット番号を自器の上り方向タイムスロットＤｉに設定すればよく、感知器ＩＤと割り当てられた上り方向タイムスロットのスロット番号とを別々に不揮発性メモリに格納したり、あるいは設定する手間を省くことができる。

また受信装置１においては、固有のアドレスを決める感知器ＩＤと同じ番号のスロット番号の上り方向タイムスロットを各火災感知器１０に割り当てているため、上り方向タイムスロットＤｉでメッセージを受信した場合、メッセージの送信元の火災感知器１０をその上り方向タイムスロットＤｉのスロット番号ｉから直ちに知ることができる。よって、図４に示したデータフォーマットから感知器ＩＤを省略することができてメッセージの送信時間が短縮でき、ひいては火災感知器１０の消費電流を削減することが可能となる。

ところで、図５に示すように本実施形態では１つのタイムスロットＢ，Ｄｉの前後に１５ミリ秒のガードタイムを設けている。一方、火災感知器１０の制御部１３では、受信装置１から送信される同期信号（返信要求メッセージ）を検出してから第１のタイマを起動して次のスーパーフレームＳＦの開始タイミング（先頭のフレームＦ１における下り方向タイムスロットＢの開始タイミング）を推定しているが、制御部１３を構成するマイコンの動作クロックと、受信装置１の制御部４を構成するマイコンの動作クロックとの間の誤差によって第１のタイマでカウントするスーパーフレームＳＦの時間長にも誤差が生じる可能性がある。そして、ガードタイムが１５ミリ秒であるから、１５ミリ秒÷２９９．９秒＝５０ｐｐｍの相対誤差しか許容できない。つまり、火災感知器１０と受信装置１の制御部１３，４を構成するマイコンに許容される絶対誤差は±２５ｐｐｍであり、例えマイコンのクロックを水晶発振子を用いて作成する場合であっても、上記絶対誤差を満足させるためには相当のコストアップとなってしまう。

そこで、火災感知器１０の制御部１３において、第１のタイマのカウントで推定されるスーパーフレームＳＦの開始タイミングと実際に受信装置１から同期信号を受信したタイミングの誤差を求め、次のスーパーフレームＳＦの開始タイミングを推定する際に当該誤差の分だけ修正すれば、上述のようなマイコンの動作クロックに起因したスーパーフレームＳＦの推定誤差を抑制し、マイコンの動作クロックに対する許容誤差を緩和してコストダウンが図れるという利点がある。

なお、本実施形態では火災感知器１０で火災が感知された場合に受信装置１の表示操作部３に表示してシステム管理者に知らせるようになっているが、例えば、複数台の受信装置１が中央監視盤に有線で接続され、受信装置１が受信した火災感知情報を中央監視盤に有線通信で中継し、中央監視盤において必要な対処（例えば、火災警報の発報や消防署への通報など）を行うようにしても構わない。

本発明の実施形態の定期的なメッセージ交換の動作を説明するためのタイムチャートである。 同上のシステム構成図である。 （ａ）は同上における火災感知器のブロック図、（ｂ）は受信装置のブロック図である。 同上におけるデータフォーマットの説明図である。 同上におけるスーパーフレームの構成図である。 同上における定期的なメッセージ交換の動作を説明するためのフローチャートである。 同上における火災感知時の動作を説明するためのフローチャートである。 同上の火災感知時の動作を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１ 受信装置
１０ 火災感知器
１１ 感知部
１２ 無線送受信部
１３ 制御部

Claims (8)

1. 火災を感知する複数の火災感知器と、火災感知器との間で電波を媒体とする無線通信を行う受信装置とを有し、
   火災感知器は、火災に伴って発生する温度変化や煙を検出することで火災を感知する感知部と、受信装置との間で無線信号を送受信する無線送受信部と、少なくとも感知部で火災が感知されたときに無線送受信部を制御して火災感知情報を無線信号により送信させる制御部とを備え、
   受信装置は、火災感知器との間で無線信号を送受信する無線送受信部と、無線送受信部を制御するとともに無線送受信部で受信する無線信号から火災感知情報を得る制御部とを備え、
   受信装置並びに火災感知器の制御部は、受信装置から火災感知器への１つの下り方向のタイムスロットと、各火災感知器毎に割り当てられた火災感知器から受信装置への複数の上り方向のタイムスロットとで構成されるフレームが一定数集まったスーパーフレームの中で火災感知情報を含む種々の情報を授受してなり、
   受信装置の制御部は、スーパーフレームに含まれる１つのフレームの中の下り方向タイムスロットで無線送受信部に同期信号を送信させ、
   火災感知器の制御部は、無線送受信部で同期信号を受信した時点を基準にして自器に割り当てられた上り方向タイムスロットが始まるタイミングを決定することを特徴とする火災報知システム。
2. 受信装置の制御部は、同期信号と同一の下り方向タイムスロットで、所定の応答を要求する送信要求メッセージを全ての火災感知器に対して無線送受信部から定期的に送信させ、
   火災感知器の制御部は、送信要求メッセージを受け取ったときに、送信要求メッセージを受信した下り方向タイムスロットが含まれるフレームと同一のフレームにおいて割り当てられた上り方向タイムスロットで、自器の動作状態を示す所定の応答メッセージを無線送受信部に返信させることを特徴とする請求項１記載の火災報知システム。
3. 受信装置の制御部は、応答メッセージが受信できなかった上り方向タイムスロットに割り当てられている火災感知器に対して同一のスーパーフレームにおける次のフレームの下り方向タイムスロットで当該火災感知器のみに対して無線送受信部に送信要求メッセージを送信させ、
   火災感知器の制御部は、前回応答メッセージを送信したフレームの次のフレームにおける下り方向タイムスロットで自器当ての送信要求メッセージを受信したときに無線送受信部に応答メッセージを再度返信させることを特徴とする請求項２記載の火災報知システム。
4. 火災感知器の制御部は、感知部で火災が感知された時点における次の割り当てられた上り方向タイムスロットで無線送受信部に火災感知情報を送信させることを特徴とする請求項１記載の火災報知システム。
5. 受信装置の制御部は、火災感知情報を受信した場合に下り方向タイムスロットで送信元の火災感知器に対して無線送受信部に確認メッセージを送信させ、
   火災感知情報を送信した火災感知器の制御部は、確認メッセージを受信するまでは各フレームにおいて自器に割り当てられた上り方向タイムスロットで無線送受信部に火災感知情報を毎回送信させることを特徴とする請求項４記載の火災報知システム。
6. 複数の火災感知器に固有のアドレスが割り当てられ、当該アドレスは、火災報知システムに固有のシステムＩＤと当該火災報知システムの各火災感知器に割り当てられる固有の感知器ＩＤとからなり、当該感知器ＩＤが、フレームにおいて自器に割り当てられた上り方向タイムスロットの位置を示す符号と一対一に対応することを特徴とする請求項１記載の火災報知システム。
7. 火災感知器の制御部は、受信装置に対して火災感知情報や応答メッセージを送信する際に自器のアドレスのうちの前記システムＩＤのみを自器に割り当てられた上り方向タイムスロットで無線送受信部に送信させることを特徴とする請求項６記載の火災報知システム。
8. 火災感知器の制御部は、同期信号に同期したタイマを有し、タイマの計時時間から推定される下り方向タイムスロットの開始タイミングと無線信号の受信タイミングとの誤差を求めるとともに、当該誤差に基づいて、次のフレームにおける下り方向タイムスロットの開始タイミングを修正することを特徴とする請求項１記載の火災報知システム。

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