JP4427780B2 - 異常検知システム - Google Patents

Description

本発明は、無線タグを利用して構築した異常検知システムに関する。

特許文献１に、火災が発生したことを熱センサー・煙センサー・火炎センサー等を備える感知器で検知し、検知信号を電波による無線信号として報知器へ送信し、検知信号を受信したならば報知器が、ブザー駆動、所定メッセージの表示、消防署への通報等の警報動作を行うように設定された火災報知システムが記載されている。
特開平７−１４３２５２号公報

前記従来の火災報知システムでは、感知器の各センサー及び検知信号を送信する無線送信部に動作電力を供給するため、感知器に別途配線工事を施すことが必要であった。それ故、多数の感知器を設置するときは工事に大変手間がかかるだけでなく、配線の都合上、感知器の設置箇所を自由に選択するのが難しいという欠点がある。

そこで、各感知器に電池を内蔵させて、配線工事を不要にすることが考えられる。しかるに、この場合、前記火災報知システムは火災を検知したときに検知信号を出力し送信するように構成されているため、システムの信頼性を確保するには、電池残量を常時監視しなくてはならないから、管理に手間がかかる。また電池残量が不足したときは、感知器が正常に動作しなくなるという問題があった。

前記従来の問題を解決するために本発明が採用した異常検知システムの特徴とするところは、電波の送受信機能を備える検出装置と、情報を保持する記憶部、及び受信電波により電力を発生させる電源生成部を備え、検出装置から送信される電波信号を受信し、そのエネルギーを利用して電源生成部で動作用電力を発生させ、応答信号を検出装置へ送信する無線タグとから成る検知システムにおいて、前記無線タグは、外部条件に基づき動作して無線タグの電波送信用アンテナの回路をＯＮ／ＯＦＦすることにより異常発生時に信号送信機能を有効又は無効にする制御手段を有していることである。

ここで無線タグとは、例えば検出装置から送信される電波を利用して電力を生起させ、記憶部に保持した情報に基づき受信電波を変調し、応答電波信号を生成させて送信するものである。また制御手段は、火災や地震、ガス漏れ、漏水、交通事故等の異常が起きたときに併せて発生する熱・煙・ガス・炎・振動・水・圧力などに感応して、無線タグの信号送信機能を有効にするか又は無効化するように動作するものである。

本発明に係る異常検知システムは、例えば次のように動作する。検出装置は常時電波を送信し、無線タグとの間で電波信号の送受信が随時可能な状態となっている。また制御手段を、異常発生時には無線タグの信号送信機能を無効化するように設定しておく。平常時は、検出装置が送信する電波に応答して、無線タグが保持情報を無線信号として常時送信するので、検出装置がこの状態を検知することにより平常状態と判断される。異常発生時は、制御手段が熱・煙・ガス・炎・振動・水・圧力などを検知して、無線タグの信号送信機能を無効化する。その結果、無線タグからの応答信号が途絶するので、この状態を検出装置が検知することにより、異常発生と判断される。

なお本発明において、制御手段を、異常発生時に無線タグの信号送信機能を有効化するように設定することも可能である。この場合、平常時は無線タグからの応答信号が無く、異常発生時に制御手段が熱・煙・ガス・炎・振動・水・圧力などを検知すると、無線タグの信号送信機能を有効にして、無線タグからの応答信号を開始させるので、これを検出装置が受信することにより、異常発生を検知する。

前記異常検知システムにおいて、保持情報が異なる複数の無線タグを分散配置してもよい。例えば、建物内部の各所に分散配置した複数の無線タグそれぞれに位置情報を保持させ、検出装置で各無線タグの位置情報を読み出すように設定すれば、異常発生時に応答信号が途絶（又は開始）した無線タグを検出することにより、異常発生箇所を特定するのが容易となる。

さらに、複数の無線タグそれぞれに設けられる制御手段の動作条件が異なるように設定してもよい。例えば、制御手段を温度によって動作する感熱素子で構成した場合、動作温度の低い制御手段を取り付けた無線タグと、動作温度の高い制御手段を取り付けた無線タグとを用意し、応答信号が途絶（又は発生）した無線タグを検出することにより、建物内部の温度上昇状況を把握することが可能となる。あるいは、感温動作する制御手段のほか、煙やガス・振動・水・圧力を検出して動作する制御手段や炎に感応して動作する制御手段を用意し、これらを取り付けた無線タグを適当に配置し、応答信号が途絶（又は発生）した無線タグを検出装置で検出することにより、異常の進行状況を把握することも可能となる。

ところで、前記異常検知システムにおいて、複数の無線タグを建物内部に配置した場合、無線タグとの間で電波信号の送受信をするための検出装置のアンテナを、建物の壁・床・天井等の躯体部分に配設することもできる。かかる構成に基づき、あらかじめ検出装置のアンテナを躯体部分に配設しておくことにより、無線タグを建物内部の任意の箇所に配置することが可能となる。

なお前記制御手段は、外部条件に基づき動作して無線タグの電波送信用アンテナの回路をＯＮ／ＯＦＦするものとしたので、制御手段を簡単な構成とすることができ、且つ、無線タグと制御手段とを一体構成することが容易となる。

本発明に係る異常検知システムは、異常検知により動作して信号送信機能を制御する制御手段を無線タグに備えることにより、無線タグを異常検知手段として利用することが可能になったので、これを設置する際の配線工事はもとより、内蔵電池も不要にできる。その結果、無線タグの設置場所についての自由度が大きくなるので、設置作業がきわめて簡単になるという利点が得られる。また電池が不要であるから、電池残量の管理や電池交換等の手間を省けて、しかも信頼性の高い異常検知システムを簡単に構築できるという効果が得られる。

また本発明に係る異常検知システムにおいて、保持情報が異なる複数の無線タグを例えば建物内部の各所に分散配置した場合は、検出装置で各無線タグの位置情報を読み出すことにより、火災等の異常発生箇所を特定するのが容易となる。さらに、複数の無線タグそれぞれに設ける制御手段の動作条件（例えば温度）が異なるように設定することで、火災・地震・漏水・交通事故等の異常事態の進行状況又は被災程度を把握することが容易になる。

本発明の異常検知システムにおいて、無線タグとの間で電波信号の送受信をするための検出装置のアンテナを建物の躯体部分にあらかじめ配設した場合は、無線タグの取付位置の制限が少なくなり、建物躯体の表面であれば任意の箇所に配置することも可能となる。

なお制御手段を、外部条件に基づき動作して無線タグの電波送信用アンテナの回路をＯＮ／ＯＦＦするものとしたので、制御手段を簡単な構成にでき且つ無線タグと容易に一体化することができる。

図１に示す如く、本発明に係る異常検知システムＳは、所望箇所に配置した一個又は複数個の無線タグＴと、この無線タグＴと電波信号を介して交信する検出装置１０とを主要な構成要素とする。無線タグＴ及び検出装置１０はそれぞれ、電波交信用のアンテナ２，１１を備えている。また当該検知システムＳは、検知結果に基づき所定の警報を報知又は表示したり所要の対処作業を行わせたりするため、警報装置、コンピュータ、通信回線などに接続される。

無線タグＴの構造は様々な態様が可能であるが、本例では図２（Ａ）に示すように、ＩＣチップ１とアンテナ回路２とを基板ｃ上に配置し、アンテナ回路２の途中に制御手段３を設ける構成を採用した。なお無線タグＴの形状は、図示した板状以外に、棒状・円盤状・直方体状などの形態も可能である。

ＩＣチップ１の内部構造は、例えば図２（Ｂ）に示す如く、無線通信インターフェースを介してアンテナ回路２と接続される受信部及び送信部、受信電波により電力を発生させる電源生成部、電波の復調・変調を制御するＭＰＵ等から成る制御部、当該無線タグの識別情報その他の情報を保持する不揮発性メモリ等から成る記憶部などより構成されている。上記無線通信インターフェース・受信部・送信部は、一体に構成される場合もある。また、記憶部を読み取り専用のメモリで構成してもよいが、所望により書換可能とする場合は、保持情報を更新又は変更するため、基板ｃに設けられる外部通信ポートｄに接続する外部通信インターフェースをＩＣチップ１に備えることが望ましい。

本例のアンテナ２及び１１は、検出装置から送信される電波を効率よく受信するため、基板ｃ上の平面内においてコイル状に巻回した面ループ状形態を採用している。しかしアンテナの形態は、交信に使用する電波の周波数や強度等に基づき変更することが可能であり、例えば、棒状・パッチ状（素子状）・複合パッチ状・面状・スロット状・螺旋状・パターン状など、状況に応じ適宜採用することが可能である。

アンテナ回路２の途中には、外部条件に基づき動作して回路をＯＮ／ＯＦＦする制御手段３が設けられる。制御手段３の例としては、サーマルリードスイッチ・サーミスタ・バイメタル等の熱によって動作する感熱素子、煙を感知して動作する煙センサー、ガスを感知して動作するガスセンサー、火炎を検知して動作する炎センサー、地震の震動により動作する振動センサー、漏水により発生する水を検知して動作する水センサー、圧力変動を検知して動作する圧力センサー等が挙げられる。制御手段３の動作は、平常時はアンテナ回路２をＯＮにし、熱・煙・ガス・炎・振動・水・圧力等を検知したときにアンテナ回路２をＯＦＦにする場合と、反対に、平常時はアンテナ回路２をＯＦＦにし、熱・煙・ガス・炎等を検知したときにアンテナ回路２をＯＮにする場合とが考えられる。また制御手段３の配置については、アンテナ回路２の途中とするのが製作上好適と考えられるが、ＩＣチップ１内に組み込むことも妨げない。

前記異常検知システムＳの動作を説明すると次の如くである。なお制御手段３には感熱素子を用い、平常時はアンテナ回路をＯＮに維持し、火災発生に伴う熱の発生を検知すると、アンテナ回路をＯＦＦにするよう動作するものとする。また無線タグＴの記憶部には、それぞれを特定するための識別情報や設置箇所に関する位置情報などが保持されているものとする。異常検知システムＳの検出装置１０は、適所に配置した無線タグＴへ向かって、常時又は間歇的に電波信号を発信する。無線タグＴは、この電波信号をアンテナ２で受信し、そのエネルギーを利用して電源生成部で動作用電力を発生させ、制御部により、記憶部に保存されている情報に基づき、受信電波を変調させた応答信号を検出装置１０へ返信する。すなわち、無線タグＴと検出装置１０との間で、電波信号による交信が常時行われている状態となっている。

火災が発生して、無線タグＴの設置環境が所定温度以上になると、制御手段３が動作してアンテナ回路をＯＦＦにするので、当該無線タグＴからの応答信号が途絶する。従って、検出装置１０で、無線タグＴからの応答信号途絶を検知することにより、火災等の異常事態が発生したことを認識できる。また、応答信号が途絶した無線タグＴの識別情報または位置情報を判読することにより、火災の発生箇所を特定するためのデータを得ることが可能である。さらに、動作温度の異なる制御手段３を備えた複数の無線タグＴをほぼ同じ箇所に配置し、各無線タグＴの応答信号が途絶した時間等を解析することにより、火災の規模や進行状況等を把握するためのデータを提供することも可能となる。

上に述べたようにして、検出装置１０が、無線タグＴの応答信号途絶を検知したならば、検出装置１０の検出結果に基づき警報装置を作動させたり、検出結果をコンピュータへ出力して所定の表示を行わせると共に、火災発生箇所におけるスプリンクラー・排煙装置・防火シャッター等の防火設備を駆動させたり、ガスの供給を停止させたり、さらには通信回線を通じて消防署や警備会社などへ通報したりする。これにより、火災に対する迅速な対応が可能となり、被害の拡大を抑えることができる。なお、検出装置１０を、警報装置・コンピュータ・通信機などと一体構成してもよい。

ところで前記異常検知システムＳは、感熱素子で構成した制御手段３が熱により動作してアンテナ回路をＯＦＦにするように設定したものであるが、反対に、通常時はアンテナ回路をＯＦＦに維持し、熱を感知するとアンテナ回路をＯＮにして、無線タグＴが応答信号の返信を開始するよう設定することも可能である。すなわちこの例では、検出装置１０が応答信号を検知することで、火災等の異常発生を知ることができると共に、応答信号を送信した無線タグＴの位置から、火災発生箇所を推測することが可能となる。但し、上記の場合、火災の高熱下でも応答信号の返信を維持できるよう、無線タグＴを耐熱構造とすることが望ましい。さらにまた、制御手段３を、煙・ガス・振動・炎・水・圧力などを検知すると動作するセンサーで構成することも可能である。

本発明に係る異常検知システムＳは、戸建て住宅、アパート・マンション等の集合住宅、ホテル、オフィス、工場、デパートやスーパーマーケット、官公庁舎・図書館・美術館等の公共施設など各種建物に適用することができる。また無線タグＴは、それぞれ異なる識別情報を保持させたものを複数箇所に配置することが望ましいが、この場合、複数の応答信号を選別することが必要となる。それには、無線タグＴのアンチコリジョン機能を利用し、一個の検出装置１０で複数個の無線タグＴと同時に交信可能とするマルチアクセスモードを採用すればよい。あるいは、無線タグＴごとに専用の検出装置１０を用意し、各検出装置１０の検出結果をコンピュータ等で集約・解析する方法も考えられる。

図３は、本発明に係る異常検知システムＳを住宅Ｈに適用した例を示すものである。図示するように、住宅Ｈにおける居室・リビング・台所・玄関・浴室・洗面所・トイレなど所望する箇所の壁Ｗに無線タグＴを取り付ける。他方、適所に配置した検出装置１０に接続されるアンテナ１１は、あらかじめ壁Ｗ内に埋め込んでおく。これにより、無線タグＴの近傍にアンテナ１１が位置するから、無線タグＴと検出装置１０との間で、電波信号による交信を確実に行える。無線タグＴは防水性・防塵性に優れ、電気配線が不要なので、取付は非常に容易である。なお図示は省略したが、無線タグＴを住宅Ｈの天井や床に配置する場合は、アンテナ１１も天井裏や床下に配設する。

前記異常検知システムを火災検知用とする場合、上記住宅Ｈのどこかで出火すると、出火箇所の近傍に位置する無線タグＴが動作し、当該無線タグＴからの応答信号が途絶（又は開始）する。検出装置１０はアンテナ１１を介して信号の途絶（又は開始）を検知し、検知結果を警報装置・コンピュータ・通信装置等へ出力する。その結果、警報の表示・発令、スプリンクラー等消火装置の起動、ガスの供給停止、消防署への通報など、所定の対処作業が迅速に実行され、火災による被害の拡大を抑えることが可能である。

なお本発明に係る異常検知システムは、個別に設置するだけでなく、所定地域内の住宅・建物へ網羅的に導入し、個々のシステムの検知結果が全て消防署へ通報されるようにネットワークを構築すれば、無線タグの位置情報と地図との組み合わせから出火場所の特定が短時間ででき、よって早期に消火活動を開始できる防災態勢を地域単位で準備することが可能となる。

ところで本発明システムは、上記のほか、住宅Ｈにおける次のような異常検知手段として機能させることも可能である。すなわち、無線タグＴにより浴室の室温を検知して浴槽の空焚き防止手段とする態様、台所に設置される加熱調理器周囲の温度を検知して異常加熱の防止手段とする態様、リビングの床下に温水式の床暖房設備を設置した場合における床暖房用配管の漏水検知手段とする態様、洗面所に配置される照明器具周囲の温度を検知して照明器具の異常過熱を防止する手段とする態様などが考えられる。いずれの場合にあっても、異常検知により無線タグＴの動作を検出装置１０が検知することにより、風呂窯の運転停止・加熱調理器の運転停止・床暖房設備への給湯停止・照明器具の消灯など、所定の対処作業が実行されるように設定される。

図４に示すように、本発明に係る異常検知システムＳを、複数の住居Ｆから成る集合住宅Ｇに適用する場合、各住居Ｆごとに無線タグＴを取り付けると共に、躯体壁Ｗにアンテナ１１を埋設する。そして、各無線タグＴと検出装置１０との間で、躯体壁Ｗに埋設したアンテナ１１を介し、電波信号による交信を常時行うように構成する。また検出装置１０の検知結果は、管理会社や監視用コンピュータへ出力されるように設定する。

図５は、マンション・ホテル・オフィスビル等多層階から成る建物Ｍに、本発明に係る異常検知システムＳを適用する場合の実施例を示すものである。各住居ごとに無線タグＴを取り付けると共に、躯体壁にアンテナ１１を埋設する点は前記実施例と同様である。アンテナ１１は検出装置１０に接続され、検出装置１０から出力される検知結果に基づき、管理用コンピュータが、消防署への通報や、警報装置や消火装置の駆動等を行うように設定される。図示する如き多層階の建物の場合、一本のアンテナ線を各階層Ｇ１〜Ｇ６を周回するようにコイル状に配設することにより、１台の検出装置１０で建物全体の監視が可能となる。

図６に示すように、多層階から成る建物Ｍに本発明に係る異常検知システムＳを適用する場合、各階層Ｇ１〜Ｇ６ごと（又は所定階層ごと）にアンテナ１１を躯体壁に埋設すると共に検出装置１０を配置し、各階層Ｇ１〜Ｇ６ごと（又は所定階層ごと）に設けた検出装置１０を管理用コンピュータに接続して、検知結果を集約・解析するように構成することも妨げない。

図７は、病院Ｈ等において、無線タグＴを用いることにより、患者Ｐの体調変化をナースステーション等へ通報するシステムを構築した例を示すものである。本例では、患者Ｐの身体に、温度センサを制御手段とし設定温度（例えば３７度）以上になると動作する無線タグＴを装着する。そして、病室の壁Ｗにアンテナ１１を埋設すると共に、該アンテナ１１を無線タグＴの動作を検知する検出装置１０に連絡させる。さらに検出装置１０を、監視用コンピュータ等に接続する。かかる構成によれば、入院患者Ｐが体温上昇をきたして設定温度を超えると、この体温変化に感応して無線タグＴが動作し、この無線タグＴの動作を検知した検出装置１０が検知信号を監視用コンピュータへ出力する。そして監視用コンピュータが、上記検知信号に基づき、所定の表示や警報を発動させることにより、即座に患者Ｐの変調をナースステーション等へ通報することが可能となる。また、どの患者Ｐが変調をきたしたかは、無線タグＴそれぞれに保持させた識別情報で区別できるので、単一の検出装置１０及びアンテナ１１だけでシステムを構築することができる。

無線タグＴを動作させる制御手段として、患者Ｐの血圧を検知する圧力センサを用いることも考えられる。この場合、圧力センサで血圧が所定値以上（又は所定値以下）になったことを検知すると、無線タグＴが動作するよう構成することにより、患者Ｐの血圧異常を監視するシステムを構築できる。なお、血圧の上限値及び下限値の両方を監視したいときには、二つの無線タグＴを装着することが望ましい。

本例のシステムは、簡単な構成で構築できるから、病院Ｈのみならず、介護施設や一般家庭への導入が容易である。

図８は、道路上における交通事故の発生を検知するシステムを、無線タグＴを用いて構築した例を示すものである。同図に示す如く、道路（特に高速道路）のガードレールやフェンスに多数の無線タグＴを配置すると共に、一定区画ごとにアンテナ１１及び検出装置１０を設ける。そして、振動センサ又は圧力センサを無線タグＴの制御手段とし、所定値以上の振動又は圧力がガードレールやフェンスに生じると無線タグＴが動作するように設定する。また、各無線タグＴそれぞれには、位置情報を保持させておく。

かかる構成の事故検知システムは、事故により車がガードレールやフェンスに衝突すると、その衝撃を振動センサ又は圧力センサが検知して無線タグＴを動作させる。そして、アンテナ１１を通じ無線タグＴの動作を検知した検出装置１０が、検知信号を監視用コンピュータ等へ出力することにより、道路監視センターや警察などへ事故の発生及びその位置を通報することができる。

本発明に係る異常検知システムの一実施形態の概略構成を示す図面である。 本発明に係る異常検知システムに関するものであって、図（Ａ）は無線タグの一例を示す正面図、図（Ｂ）は無線タグ内のＩＣチップの内部構造を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施例１を示すものであって、本発明に係る異常検知システムを適用した住宅の平面断面図である。 本発明の実施例２を示すものであって、本発明に係る異常検知システムを適用した集合住宅の平面断面図である。 本発明の実施例３を示すものであって、本発明に係る異常検知システムを適用した多層階建物の正面図である。 本発明の実施例４を示すものであって、本発明に係る異常検知システムを適用した多層階建物の正面図である。 本発明の実施例５を示すものであって、本発明に係る異常検知システムを適用した病院の平面断面図である。 本発明の実施例６を示すものであって、本発明に係る異常検知システムを適用した道路の概略斜視図である。

符号の説明

Ｓ…異常検知システム
Ｔ…無線タグ
１…ＩＣチップ
２…アンテナ
３…制御手段
１０…検出装置
１１…アンテナ

Claims (2)

1. 電波の送受信機能を備える検出装置と、情報を保持する記憶部、及び受信電波により電力を発生させる電源生成部を備え、検出装置から送信される電波信号を受信し、そのエネルギーを利用して電源生成部で動作用電力を発生させ、応答信号を検出装置へ送信する無線タグとから成る検知システムにおいて、前記無線タグは、外部条件に基づき動作して無線タグの電波送信用アンテナの回路をＯＮ／ＯＦＦすることにより異常発生時に信号送信機能を有効又は無効にする制御手段を有していることを特徴とする異常検知システム。
2. 前記制御手段は、平常時はアンテナ回路をＯＮにし、異常を検知したときにアンテナ回路をＯＦＦにするものである請求項１に記載の異常検知システム。