JP5663679B2 - 無線防災システム及びセンサノード - Google Patents

Description

本発明は、無線式感知器などのセンサノードから無線送信された電文を受信機に伝送して警報させる無線防災システム及びセンサノードに関する。

従来、火災を監視する無線式の防災監視システムにあっては、ビルの各フロアといった警戒区域にセンサノードとしての複数の無線式火災感知器を設置し、無線式感知器で火災を検出した時、火災を示す電文をフロア単位に設置した無線防災ノードとしての無線受信用中継器に無線送信する。また途中に無線中継ノードとなる電波中継器を設置し、無線式感知器からの電文を中継する。

無線受信用中継器は受信機からの感知器回線に接続されており、火災を示す電文を受信すると、リレー接点やスイッチング素子のオンにより感知器回線に発報電流を流して火災発報信号を受信機に送信する。受信機は、この火災発報信号を受信すると、音響等の手段により火災警報を出す。

このような無線防災システムによれば、一般的に天井裏等に敷設される感知器回線の一部を不要にでき、配線工事が簡単になり、感知器の設置場所も配線等の制約を受けずに決めることができる。また、感知器増設等のシステム変更にも容易に対応できる。

また無線防災システムにあっては、無線式感知器と無線受信用中継器の距離が遠く、電波が届きにくいことが予想される場合に、無線式感知器と無線受信用中継器の間に電波中継器を設置し、電波の中継を行うことができる。また、施工時に無線受信用中継器及び無線式感知器を実際に設置してみて電波状況が悪かった場合などに、後から電波中継器を追加して設置することもできる。電波中継器を電池により動作させることで、電源線の配線を不要とし、電波中継器の設置を容易にできるようにしている。このように電波中継器を電池により動作させる場合、常時受信動作を行うと電池寿命が短くなることから、電文を間欠受信するようにしている。

この間欠受信は、無線式感知器で火災を検出した時に、所定の送信時間に亘り電文を送信し、これに対し受信側は、送信時間より短い周期でキャリアセンスを行っており、電文送信時間の間に少なくとも１回のキャリアセンスが行われることで、非同期通信であっても、間欠受信により確実に電文を受信できるようにしている。

特開２００８−００４０３３号公報 特開２００１−２９２０８９号公報

しかしながら、このような従来の無線防災システムにおける間欠受信にあっては、送信時間より短くなるように間欠受信のためのキャリアセンスの周期を設定していたため、受信機側でのキャリアセンス動作が短い周期で行われ、その分、電池で動作している場合には、消費電流が増加して電池寿命を低下させるという問題がある。

この問題を解決するためには、火災を検出した時の電文送信時間を長くし、それより短く設定するキャリアセンス周期を長くすることが考えられるが、火災監視にあっては、火災検出から警報するまでの火災応答時間が決められており、間欠受信のキャリアセンス周期をむやみに長くすることは出来ない問題がある。

この問題を解決するため本願発明者にあっては、無線式感知器における火災検出などのイベント発生時に、所定の電文送信時間に亘り同一の電文信号を連続送信する電文送信と、所定時間に亘り電文送信を休止する電文休止とを２回以上繰り返す送信動作を１セットの電文送信とし、一方、電波中継器にあっては、無線式感知器からの電文休止を挟んで連続する２回の電文送信の少なくともいずれかに受信タイミングが入るようにキャリアセンス周期を設定し、無線式感知器からの送信電文を間欠的に受信するようにした無線防災システムを提案している。

この無線防災システムによれば、電文送信時間より長い周期でキャリアセンス動作が行われ、キャリアセンスによる消費電力を低減し、電池により動作している場合は電池寿命を長くすることができる。

しかしながら、このような電文送信時間よりキャリアセンス周期を長くしたシステムにあっては、火災発報の確定には至らないが火災閾値に近い煙や温度の検出状態にあり、このまま推移すると近いうちに火災発報が確定する状態にあるとき、急いで送る必要のない障害や試験などの不急イベントを検出した場合、不急イベントに基づく電文送信が開始され、不急イベントに基づく電文送信中に火災発報が確定した場合、先行する不急イベントの電文送信の終了を待って火災発報の電文送信を行うため、至急送る必要のある火災発報などの緊急イベントについて送信遅れが生ずるという問題がある。

本発明は、火災発報となる可能性が高い状態で急いで送る必要のない不急イベントを検出し、その後に火災発報となった場合の電文送信を適切に行う無線防災システム及びセンサノードを提供することを目的とする。

（システム）
本発明は、センサノード、無線防災ノード及び受信機で構成され、前記センサノードから送信された電文信号を無線防災ノードで受信して処理し、処理結果を信号線により接続された受信機に送信する無線防災システムに於いて、
センサノードは、
イベント発生時に、所定の電文送信時間に亘り同一の電文信号を連続送信する電文送信と、所定時間に亘り電文送信を休止する電文休止とを２回以上繰り返す送信処理部と、
火災発報を判断する所定の火災閾値と前記火災閾値より低い所定のプリアラーム閾値を設定し、火災に伴う物理量又は物理量の変化と前記プリアラーム閾値及び火災閾値とを比較してプリアラームイベント又は火災発報イベントを判別する火災判別部と、
プリアラームイベントを判別した後のプリアラーム状態で、急いで送る必要のない火災発報以外の不急イベントを検出した場合、不急イベントを保持し、火災発報イベントを判別して火災発報に基づく電文送信を行ったときに不急イベントを保持している場合、不急イベントに基づく電文を送信する電文送信制御部と、
を備えたことを特徴とする。

センサノードの電文送信制御部は、プリアラーム状態で不急イベントを検出した場合、不急イベントを保持し、プリアラーム状態の復旧を判別したときに不急イベントを保持している場合、不急イベントに基づく電文を送信する。

センサノードの送信処理部は、イベント発生時に、電文送信と電文休止とを３回繰り返した後に、ノード毎にランダムに設定した所定のランダム休止時間を配置し、ランダム休止時間後に、電文送信と電文休止とを３回繰り返す。

本発明によれば、センサノードの火災判別により火災発報には至らないが近いうちに火災発報となる可能性の高いプリアラーム状態の判別中に、急いで送る必要のない火災発報以外の不急イベントを検出した時に、不急イベントを保持し、続いて火災発報イベントを判別した時に火災発報に基づく電文送信を行った後に、不急イベントに基づく電文を送信するようにしたため、プリアラーム中に火災発報に至ったら、プリアラーム内に発生した不急イベントの無線送信に妨げられることなく、火災発報という重要な情報を早く送ることができる。

また火災発報などの重要な情報を電文送信した後に、プリアラーム中に起きた不急イベントは、重要な火災発報などの送信後に送信されるため、情報の欠落を起すことなく発生したイベントを確実に送信できる。

本発明による無線防災システムの実施形態を示した説明図 図１の無線防災システムで送受信する無線信号の電文フォーマットを示した説明図 図１の無線式感知器及び電波中継器の詳細を示したブロック図 図１の無線受信用中継器及びＰ型受信機の詳細を示したブロック図 無線式感知器による間欠的な電文送信を示したタイムチャート ２回の送信電文に対し有効に受信する図３の電波中継器による間欠受信処理を示したタイムチャート 図６の間欠受信において２回目の送信電文を有効に受信する場合を示したタイムチャート 不急イベントのみが発生したときの本実施形態による電文送信を示したタイムチャート プリアラーム中に不急イベントが発生し、その後に火災発報が判別されたときの本実施形態による電文送信を示したタイムチャート プリアラーム中に不急イベントが発生し、その後にプリアラーム復旧が判別されたときの本実施形態による電文送信を示したタイムチャート 本実施形態による電文送信を行わなかった場合の問題点を示したタイムチャート 図３の無線式感知器によるセンサ処理を示したフローチャート 図３の電波中継器による電波中継処理を示したフローチャート 図４の無線受信用中継器による無線受信用中継処理を示したフローチャート

図１は本発明による無線防災システムの実施形態を示した説明図である。図１において、監視対象となる建物１１の１Ｆ〜３Ｆの各階には無線防災ノードとして機能する無線受信用中継器１２−１〜１２−３が設置され、火災受信機であるＰ型受信機１０から階別に引き出された感知器回線１８−１〜１８−３に接続されている。

１Ｆ〜３Ｆの各階には、センサノードとして機能する無線式感知器１６−１１〜１６−１４、１６−２１〜１６−２４、及び１６−３１〜１６−３４が設置されている。また本実施形態にあっては、無線受信用中継器１２−１〜１２−３に対し、距離が離れている無線式感知器からの電波の減衰による信号の不到達を防ぐために電波中継器１４−１〜１４−３を設置している。

無線式感知器１６−１１〜１６−３４及び電波中継器１４−１〜１４−３のそれぞれには、機器ＩＤを使用した固有のノードＩＤが予め登録されている。

無線式感知器１６−１１〜１６−１４は火災による煙濃度または温度が所定の閾値を超えたときに火災イベントの発生と判断し、火災を示す電文信号（以下、単に「電文」という）を間欠的に無線送信する。

この間欠送信は、同一の電文データを例えば１８回連続して所定の送信時間Ｔ１に亘り送信する送信動作を、所定の送信休止時間Ｔ２を挟んで３回繰り返し、続いて無線式感知器に固有なランダム休止時間Ｔ６を空け、同様に同一の電文データを１８回連続して所定の送信時間Ｔ１に亘り送信する送信動作を、所定の送信休止時間Ｔ２を挟んで３回繰り返し、これを１セットの電文送信としている。

無線式感知器１６−１１〜１６−１４は、火災発報イベントや火災復旧イベントといった早く送りたい所謂至急イベントの発生を検出した時、あるいは、スイッチ操作による試験イベント、センサ障害などの障害イベントといった処理を急がない所謂不急イベントのいずれについても、１セットの電文送信を行うことを基本とする。

また本実施形態にあっては、無線式感知器１６−１１〜１６−１４において、火災発報を判断する所定の火災閾値と、火災レベルより低い所定プリアラーム閾値を設定し、火災に伴う物理量又は物理量の変化とプリアラーム閾値及び火災閾値とを比較してプリアラームイベント又は火災発報イベントを判別する機能を設けている。

更に、プリアラームイベントの判別中に、急いで送る必要のない不急イベントを検出した時に、不急イベントを保持し、続いて火災発報イベントを判別した時に火災発報に基づく電文送信を行った後に、不急イベントに基づく電文を送信する機能を設けている。この詳細は後の説明で明らかにする。

電波中継器１４−１と無線受信用中継器１２−１のそれぞれには、親子関係に基づいて電文を受信する子ノードとしての送信元を特定するノードＩＤが予め登録されている。即ち、無線受信用中継器１２−１には子ノードとなる無線式感知器１６−１３，１６−１４及び電波中継器１４−１のノードＩＤが予め登録されている。また電波中継器１４−１には、子ノードとなる無線式感知器１６−１１，１６−１２のノードＩＤが予め登録されている。

なお、２Ｆ及び３Ｆの無線受信用中継器１２−２，１２−３及び電波中継器１４−２，１４−３についても同様であり、無線受信用中継器１２−２は無線式感知器１６−２３，１６−２４及び電波中継器１４−２のノードＩＤを予め登録し、電波中継器１４−２は無線式感知器１６−２１，１６−２２のノードＩＤを登録し、無線受信用中継器１２−３は無線式感知器１６−３３，１６−３４及び電波中継器１４−３のノードＩＤを登録し、電波中継器１４−３は無線式感知器１６−３１，１６−３２のノードＩＤを登録している。

このような無線受信用中継器１２−１及び電波中継器１４−１に対するノードＩＤの登録により、電文を受信した際には、電文に含まれる送信元ＩＤと予め登録したノードＩＤとを比較し、例えば両者が一致したときに有効な電文として処理することになる。

更に本実施形態にあっては、無線受信用中継器１２−１において、親子関係にない無線式感知器１６−１１，１６−１２から電波中継器１４−１を経由せずに直接受信される電文について、有効な電文としての処理を可能とするため、電波中継器１４−１から無線受信用中継器１２−１に、登録したノードＩＤを転送して追加登録し、これによって、受信用中継器１２−１で子ノードとして割り当てられていない無線式感知器１６−１１，１６−１２からの電文を直接受信した場合にも、追加登録したノードＩＤとの一致を判別して、有効な電文として処理できるようにしている。

電波中継器１４−１は、間欠受信を行っている。この間欠受信は、所定のキャリアセンス周期Ｔｃｓ毎に無線式感知器１６−１１，１６−１２から送信される電文キャリアの有無を検出しており、キャリアを検出すると受信動作を行う。キャリアセンス周期Ｔｃｓは、無線式感知器１６−１１，１６−１２から送信される送信休止時間Ｔ２を間に挟んだ例えば２回の送信時間Ｔ１のいずれかで電文が有効に受信できるように決めている。このキャリアセンス周期Ｔｃｓの詳細は後の説明で明らかにする。

電波中継器１４−１は間欠受信により無線式感知器１６−１１，１６−１２からの電文を受信した際には、電文の送信元ＩＤと登録しているノードＩＤとを比較し、両者が一致したときに有効な電文として無線受信用中継器１２−１に対し中継送信する。電波中継器１４−１からの中継電文の送信は、同一の電文データを例えば４回連続して所定の送信時間に亘り送信する送信動作を、所定の送信休止時間を挟んで例えば３回繰り返す。

無線受信用中継器１２−１は、常時受信状態となっており、子ノードとして割り当てられた無線式感知器１６−１３，１６−１４からの電文を受信した際に、電文の送信元ＩＤと登録しているノードＩＤとを比較し、両者が一致したときに有効な電文として受信処理し、処理結果をＰ型受信機１０に送信する。

無線受信用中継器１２−１は、受信した電文が無線式感知器からの火災を示す電文であった場合、Ｐ型受信機１０に対し感知器回線１８−１に対する接点出力として発報電流を流すことで火災発報信号を送信する。

また無線受信用中継器１２−１は電波中継器１４−１を経由して無線式感知器１６−１１，１６−１２から電文を受信した場合にも、電文に含まれる送信元ＩＤと予め登録したノードＩＤとの一致により有効な電文として受信し、受信結果をＰ型受信機１０に送信する。

更に無線受信用中継器１２−１は、割り当て対象となっていない無線式感知器１６−１１，１６−１２より直接、電文を受信した場合についても、受信した電文の送信元ＩＤと追加登録されたノードＩＤと比較し、両者が一致したときに有効な電文として処理し、処理結果をＰ型受信機１０に送信することになる。

また本実施形態にあっては、電波中継器１４−１及び無線式感知器１６−１１〜１６−１４が正常に動作していること、即ち持ち去りや電池切れが発生していないことを監視するため、当該各ノードは定期通報電文を定期的に送信する。

無線式感知器１６−１１〜１６−１４及び電波中継器１４−１からの定期通報電文の送信に対し、無線受信用中継器１２−１は、電文の送信元ＩＤと登録したノードＩＤの一致により有効な電文として受信したとき、登録したノードＩＤごとに設けている定期通報タイマをリセットスタートしている。しかしながら、定期的に定期通報電文が受信されずに定期通報タイマが所定時間を超えてタイムアップした場合には、そのノードが正常に動作していない定期通報異常であることを判断し、Ｐ型受信機１０に対し障害発生を通知する。

この障害発生通知は、例えばＰ型受信機１０からの感知器回線１８−１に接続している終端抵抗を切り離して擬似的に断線状態を作り出すことで、定期通報異常による障害発生を通知する。

図２は図１の無線防災システムで送受信する電文を示した説明図である。図２において、電文フォーマット９０は、位相修正信号９２、連番９４、送信元ＩＤ９６、電文内容９８及びエラーチェックコード１００で構成される。受信側では、送信元ＩＤ９６を見て登録されているノードかどうか判断してから、電文内容９８を見て電文の意味を判断して処理する。

位相修正信号９２は所定ビット長の「１０１０１０・・・・１０」で繰り返すプリアンブル信号であり、これにより無線通信部に設けた受信用ＰＬＬの位相同期による受信準備を行うことが出来る。

連番９４は電文の送信ごとに０〜２５５の範囲で順番に変化する値を格納し、受信側で電文送信の順序を知ることができる。送信元ＩＤ９６には送信元となる機器のノードＩＤが設定され、本実施形態では例えば３２バイトのデータとなる。

電文内容９８は火災情報や障害情報などが設定される。電文内容９８に火災発報、火災復旧を設定した電文は、早く送って迅速な処理を必要とする至急イベントに基づく電文となる。これに対し、電文内容９８に障害、試験を設定した電文は、急な処理を必要としない不急イベントに基づく電文ということができる。

図３は図１の実施形態に設けた１Ｆの無線式感知器１６−１１、電波中継器１４−１を取り出して、その詳細を示したブロック図である。

図３において、センサノードとしての無線式感知器１６−１１は、プロセッサ２０、無線通信部２２、アンテナ２４、センサ部２６、ディップスイッチなどを用いた操作部２８及びバッテリー３０で構成される。センサ部２６は例えば光電式の煙感知部やサーミスタなどを用いた温度検出部である。

プロセッサ２０にはプログラムの実行により実現する機能として火災判別部７４、送信処理部７６及び電文送信制御部７８が設けられている。

火災判別部７４は、火災発報を判断する所定の火災閾値と、火災閾値より低い所定プリアラーム閾値を設定し、センサ部２６から出力される例えば煙濃度検出信号と比較する。火災判別部７４は、センサ部２６から出力される煙濃度検出信号がプリアラーム閾値を超えたときにプリアラームイベントの発生と判別する。また火災判別部７４は、センサ部２６から出力される煙濃度検出信号が火災閾値を超えたときに火災発報イベントの発生と判別する。

また火災判別部７４は電源投入直後に行う操作部２８のディップスイッチなどにより登録モードをセットすると、機器ＩＤとして知られたノードＩＤを送信元ＩＤにセットした起動電文を送信し、電波中継器１４−１にノードＩＤを登録させる。

更に、火災判別部７４は火災イベント以外に、復旧、電池切れ、障害、手動試験、自動試験、定期通報を含むイベント発生を検出し、送信処理部７６による送信処理を行わせる。

送信処理部７６は、イベント発生時に、所定の電文送信時間に亘り同一の電文信号を連続送信する電文送信と、所定時間に亘り電文送信を休止する電文休止とを２回以上繰り返す。

即ち、送信処理部７６は、図５に示すように、例えば１８個の同一電文データ１１２−１〜１１２−１８を含む送信電文１１０−１〜１１０−３を所定の送信時間Ｔ１に亘り送信する電文送信を、所定の送信休止時間Ｔ２に亘り送信休止する送信休止を挟んで３回繰り返し、続いて無線式感知器に固有なランダム休止時間Ｔ６を空け、同様に１８個の同一電文データを含む送信電文１１０−４〜１１０−６を送信時間Ｔ１に亘り送信する電文送信と、送信休止時間Ｔ２の送信休止を挟んで３回繰り返し、これを１セットの電文送信としている。ランダム休止時間Ｔ６は送信元ＩＤなどに基づき例えば３〜７ｓｅｃの範囲で異なる時間がランダムに決められる。

再び図３を参照するに、電文送信制御部７８は、火災判別部７４によるプリアラームイベントの判別中に、急いで送る必要のない火災発報以外の障害や試験といった不急イベントを検出した時に、検出した不急イベントを保持し、続いてプリアラーム中に火災発報イベントを判別した時に、送信処理部７６により火災発報に基づく１セットの電文送信を行った後に、不急イベントに基づく１セットの電文送信を行うように制御する。

また電文送信制御部７８は、火災判別部７４によるプリアラームイベントの判別中に、急いで送る必要のない不急イベントを検出した時に、この不急イベントを保持するが、その後、火災判別部７４において煙濃度検出信号がプリアラーム閾値より低いレベルに戻るプリアラームイベントの復旧を判別した時に、送信処理部７６により不急イベントに基づく１セットの電文送信を行うように制御する。

無線通信部２２には送信回路２２ａが設けられており、日本国内の場合には例えば４００ＭＨｚ帯の特定小電力無線局の標準規格に従った無線通信を行う。なお無線式感知器１６−１１にあっては、受信機側に電文を送信するだけであることから、本実施例では受信回路を設けていない。

また、無線通信部２２のチャンネル周波数は４００ＭＨｚ帯の特定小電力無線局標準規格で使用可能な４つのチャンネル周波数ｆ１〜ｆ４のいずれか１つを使用する。チャンネル周波数は図１の各階で同じにしても良いし、混信を避けるために例えば隣接する階では異なるチャンネル周波数を使用しても良い。

次に電波中継器１４−１を説明する。電波中継器１４−１は、プロセッサ３２、受信回路３４ａと送信回路３４ｂを備えた無線通信部３４、アンテナ３５、操作部３６、表示部３７、メモリ３８及び電源部４０で構成される。プロセッサ３２にはプログラムの実行により実現される機能として、キャリアセンス周期設定部８０、間欠受信処理部８２及び中継処理部８４が設けられている。

中継処理部８４は、操作部３６に設けている登録スイッチの操作により、電波中継器１４−１の使用を開始する際に、メモリ３８の中継制御テーブル８５に、自己に割り当てられた図１に示した無線式感知器１６−１１，１６−１２のノードＩＤを登録する。

また中継処理部８４は、割り当てられた図１の無線式感知器１６−１１，１６−１２のノードＩＤを中継制御テーブル８５に登録する毎に、登録したノードＩＤを読み出して、無線受信用中継器１２−１に登録電文により転送し、無線受信用中継器１２−１側での追加登録を行わせる。

更に中継処理部８４は中継制御テーブル８５に対するノードＩＤの登録が終了した後の監視状態では、無線通信部３４で無線式感知器から送信された火災電文、定期通報電文などを間欠受信処理部８２により受信した際に、各電文に含まれる送信元ＩＤを取得し、中継制御テーブル８５に登録しているノードＩＤと比較し、両者が一致したときに、受信した電文を中継送信し、不一致の場合には中継送信を行わない。

キャリアセンス周期設定部８０は、無線式感知器１６−１１から図５に示した送信電文１１０−１〜１１０−６が送信されたときに、例えば電文休止時間Ｔ２を挟んで連続する２回の送信電文１１０−１，１１０−２の電文送信時間Ｔ１の少なくともいずれかに、受信動作に最低限必要なキャリアセンス必須時間Ｔ５が重なるようにキャリアセンス周期Ｔｃｓを設定する。

間欠受信処理部８２は、キャリアセンス周期Ｔｃｓ毎に送信電文によるキャリアの有無を検出し、キャリア検出状態がキャリアセンス必須時間Ｔ５以上継続することで受信された電文を処理する。即ち、キャリアセンス必須時間Ｔ５は、送信電文のキャリアを検出して送信準備動作を開始し、送信電文に含まれる電文データを例えば２つ受信して一致を判別することで有効な受信データを取得する時間ということができる。

電源部４０はバッテリー電源であるのが最適である。バッテリー電源であると電源線の配線が不要で設置が容易になるので、無線防災システムのメリットが十分に生かせる。

図６は図３の無線式感知器１６−１１における２回の送信電文に対し有効に受信する図３の電波中継器による間欠受信処理を示したタイムチャートである。

図６（Ａ）は送信電文であり、１セットの送信電文の先頭部分の送信電文１１０−１，１１０−２を示しており、送信電文１１０−１，１１０−２は送信時間Ｔ１であり、休止時間Ｔ２を間に挟んでいる。

本実施形態にあっては、Ｎ＝２回の送信電文１１０−１，１１０−２に対しＮ＝２回のキャリアセンスにより電文を必ず１回有効に受信できるようにキャリアセンス周期Ｔｃｓを設定している。

このようなキャリアセンス周期の算出方法は次のようになる。まず、キャリアセンスを開始してから電文を有効に受信完了できるまでに最低限必要な時間をキャリアセンス必須時間Ｔ５とする。キャリアセンス必須時間Ｔ５はキャリアセンスして電波があると解ってから行う受信ＩＣの設定時間や、無線電文の受信に掛かる時間が含まれており、使用する受信ＩＣの仕様や電文長に依存する値であり、例えばＴ５＝０．５ｓｅｃとなる。

ここで、送信電文１１０−１，１１０−２の送信時間Ｔ１からキャリアセンス必須時間Ｔ５を引いた時間（Ｔ１−Ｔ５）内にキャリアセンスを開始しなければ、受信を行うことは出来ず、この時間を受信可能時間Ｔ３とする。即ち受信可能時間Ｔ３は、
Ｔ１−Ｔ５ ＝ Ｔ３
となる。

一方、キャリアセンス必須時間Ｔ５に送信休止時間Ｔ２を加えた時間帯では、電文を受信できないことから、これを受信不可能時間Ｔ４とする。受信不可能時間Ｔ４は、
Ｔ２＋Ｔ５ ＝ Ｔ４
となる。

図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の送信信号１１０−１，１１０−２に対する受信可能時間Ｔ３で決まる受信可能状態１１４−１，１１４−２と受信不可能時間Ｔ４で決まる受信不可能状態１１６−１，１１６−２を受信可否状態として示している。

まずキャリアセンス動作による消費電力を低減するため、キャリアセンス周期Ｔｃｓを送信電文の送信時間Ｔ１より長くしており、
Ｔｃｓ＞Ｔ１ （１）
となるように決める必要がある。

次に、キャリアセンス周期Ｔｃｓは、受信不可能時間Ｔ４以上でないと、少なくとも２回のキャリアセンスで受信できないため、
Ｔｃｓ≧Ｔ４ （２）
となる。

これは、Ｔｃｓ＜Ｔ４ だと、受信不可能時間Ｔ４の中にキャリアセンスタイミングが２回以上入ってしまうため、キャリアセンス２回で受信することが出来ないからである。

続いて、２回の受信可能時間Ｔ３までの間に、少なくとも２回のキャリアセンスタイミングが来るようにするため、
Ｔｃｓ≦(Ｔ３×２＋Ｔ４)／２ （３）
とする必要がある。

ただし、キャリアセンス２回で受信する場合は、
｛Ｔ３×２／(Ｔ３×２＋Ｔ４)｝≧（１／２） （４）
でなくてはならない。この（４）式の条件は、キャリアセンス２回のうち１回は受信可能時間Ｔ３に行わなくてはならないので、２回の受信可能時間Ｔ３を含む送信不可能時間Ｔ４を挟んだ２回の通信電文１１０−１，１１０−２に亘る時間（Ｔ３×２＋Ｔ４） のうち、１／２以上は受信可能時間でなくてはならないからである。

即ち、式（２）（３）をまとめるとキャリアセンス周期Ｔｃｓは、
Ｔ４≦Ｔｃｓ≦(Ｔ３×２＋Ｔ４)／２ （５）
となる。

以上の式（１）〜（５）に基づきキャリアセンス周期Ｔｃｓを決定できる。

具体的な例として
送信時間Ｔ１＝２ｓｅｃ
送信休止時間Ｔ２＝２ｓｅｃ
キャリアセンス必須時間Ｔ５＝０．５ｓｅｃ
受信可能時間Ｔ３＝Ｔ１−Ｔ５＝１．５ｓｅｃ
受信不可能時間Ｔ４＝Ｔ２＋Ｔ５＝２．５ｓｅｃ
とした場合、次のように算出される。
式（１）より Ｔｃｓ＞２ ｓｅｃ
式（２）より Ｔｃｓ≧２．５ｓｅｃ
式（３）より Ｔｃｓ≧(１．５×２ ＋２．５)／２
Ｔｃｓ≦２．７５ｓｅｃ
式（４）より、０．５５≧０．５となり、これも満たす。

式（１）（２）（３）を満たすキャリアセンス周期Ｔｃｓは
２．５ｓｅｃ≦Ｔｃｓ≦２．７５ｓｅｃ
となる。ここで、キャリアセンス周期Ｔｃｓは長い方が消費電力を低減できるため、長めに取るのが好ましい。例えばＴｃｓ＝２．７ｓｅｃとする。

図６（Ｃ）は前述のようにして決定したキャリアセンス周期Ｔｃｓ＝２．７ｓｅｃのキャリアセンスタイミング１１８−１〜１１８−４を示しており、キャリアセンスタイミング１１８−１が送信電文１１０−１の開始タイミングに一致した場合を例にとっている。

この場合には、図６（Ｄ）の電文受信に示すように、キャリアセンスタイミング１１８−１によるキャリアセンスによりキャリアセンス必須時間Ｔ５の時間以上、電文が受信できるので受信を完了することができる。

図７は図６と同じキャリアセンス周期Ｔｃｓ＝２．７ｓｅｃに設定した場合であるが、図７（Ｃ）に示すように、１回目の送信電文１１０−１に対してはキャリアセンスタイミング１１８−１がずれて受信できず、２回目の送信電文１１０−２に対しキャリアセンスタイミング１１８−２が適切となって電文受信が行われた状態を示している。

この場合、最初の送信電文１１０−１に対するキャリアセンスタイミング１１８−１で受信準備動作を開始しているが、キャリアセンス必須時間Ｔ５の時間分の受信が出来ないので、受信動作が有効に行われない。しかし、次のキャリアセンスタイミング１１８−２では、キャリアセンス必須時間Ｔ５の時間以上、電文が受信できるので受信を完了することができる。

このようなキャリアセンス周期Ｔｃｓの決定は、N回の送信電文１１０−１，１１０−２に対しＮ回のキャリアセンスにより電文を必ず１回以上有効に受信できるようにキャリアセンス周期Ｔｃｓを決定する方法として、一般化することができる。

式（１）〜（５）を一般化すると次のようになる。

式（１）はそのまま
Ｔｃｓ＞Ｔ１ （６）
式（２）は
Ｔｃｓ×（Ｎ−１）≧Ｔ４ （７）
となる。

式（３）は
Ｔｃｓ≦｛Ｔ３×Ｎ＋Ｔ４×（Ｎ−１）｝／Ｎ （８）
となる。

更に条件式（４）は、
（Ｔ３×Ｎ）／｛Ｔ３×Ｎ＋Ｔ４×（Ｎ−１）｝≧１／Ｎ （９）
となる。

そして式（７）（８）をまとめた式（５）は、
｛Ｔ３×Ｎ＋Ｔ４×（Ｎ−１）｝／Ｎ≧Ｔｃｓ≧Ｔ４／（Ｎ−１） （１０）
となる。

更に、Ｎ＝３とした場合のキャリアセンス周期Ｔｃｓは、一般式（６）〜（１０）にＮ＝３を代入することにより式次にようなる。
Ｔｃｓ＞Ｔ１ （１１）
Ｔｃｓ×２≧Ｔ４ （１２）
Ｔｃｓ≦（Ｔ３×３＋Ｔ４×２)／３ （１３）
Ｔ３×３／(Ｔ３×３＋Ｔ４×２)≧１／３ （１４）
（Ｔ３×３＋Ｔ４×２）／３≧Ｔｃｓ≧Ｔ４／２ （１５）
図４は図１の無線受信用中継器１２−１及びＰ型受信機１０を取り出して、その詳細を示したブロック図である。

図４において、無線受信用中継器１２−１は、プロセッサ４２、受信回路を備えた無線通信部４４、アンテナ４６、有線通信部４８、操作部５０、表示部５２、メモリ５４及び電源部５６で構成される。

プロセッサ４２にはプログラムの実行により実現される機能として、受信処理部８６が設けられている。またメモリ５４には中継制御テーブル８７が設けられ、図１に示すように、無線受信用中継器１２−１に子ノードとして予め割り当てられた無線式感知器１６−１３，１６−１４及び電波中継器１４−１のノードＩＤが登録されている。

受信処理部８６は中継制御テーブル８７に対するノードＩＤの登録を行う。無線式感知器１６−１３，１６−１４及び電波中継器１４−１のノードＩＤを登録する際には、表示部５２の例えば７セグメント表示器を使用して感知器又は電波中継器の登録アドレスを指定し、続いて操作部５０のディップスイッチなどで登録待ち状態を設定し、この状態で無線式感知器１６−１３，１６−１４または電波中継器１４−１から送信されてくる起動電文又は試験電文を受信し、電文に含まれる送信元ＩＤを取得して中継制御テーブル８７に登録する。

また受信処理部８６は、子ノードとして割り当てられた無線式感知器１６−１３，１６−１４及び電波中継器１４−１のノードＩＤの登録を完了した後、電波中継器１４−１より送信されてくる中継制御テーブル８５に登録しているノードＩＤを含む登録要求電文を受信した際に、登録要求電文から取得した無線式感知器１６−１１，１６−１２のノードＩＤを中継制御テーブル８７に追加登録する。この場合、同時に親ノードとなる電波中継器１４−１のアドレスも送ってくることから、これも登録する。

また受信処理部８６で定期通報電文が受信されずに定期通報異常となる無線式感知器又は電波中継器を判別した場合、感知器回線１８の終端に接続している断線検出抵抗を切り離し、擬似的に断線状態を作り出すことで、Ｐ型受信機１０に定期通報異常による障害発生を通知するようにしている。

更に電源部５６としては、図１に示したように、受信機１０からの電源線１５による直流電力の供給を受けている。

次に図４のＰ型受信機１０を説明する。図４において、Ｐ型受信機１０は、制御部として機能するプロセッサ５８、回線受信部６０−１〜６０−３、電源部６２、表示部６４、音響警報部６６、操作部６８、移報部７０及び不揮発メモリ７２を備えている。なお自身の動作電源は、適切にバックアップされた商用電源を使用している（図示せず）。

回線受信部６０−１〜６０−３からは感知器回線１８−１〜１８−３が図１に示したようにそれぞれ引き出され、感知器回線１８−１には無線受信用中継器１２−１が接続されている。

回線受信部６０−１は、無線受信用中継器１２−１に設けた有線通信部４８による接点動作で流れる発報電流を検知し、プロセッサ５８に対し火災検出信号を出力する。また無線受信用中継器１２−１の有線通信部４８における終端抵抗の切り離しは、実際の感知器回線の断線の際の監視電流の遮断として検出し、障害検出信号をプロセッサ５８に出力する。

プロセッサ５８はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＤ変換ポート及び各種の入出力ポートを備え、ＣＰＵによるプログラムの実行で火災監視部８８の機能を実現している。

火災監視部８８は回線受信部６０−１〜６０−３のいずれかによる発報電流の検出で火災発報信号の受信出力が得られると、対応する感知器回線の火災発報と判断し、表示部６４に代表火災表示を行うと共に、回線単位の地区表示を行う。また音響警報部６６より音響火災警報を出力する。

また火災監視部８８は蓄積受信を行うこともできる。蓄積受信は予め所定の蓄積時間を設定し、火災発報の受信により蓄積タイマをスタートし、火災復旧が受信されず蓄積タイマが蓄積時間に到達した時に火災と断定して警報を行う。このため非火災と思われる要因により火災発報から蓄積時間以内に火災復旧が受信されると蓄積タイマの動作を停止し、蓄積解除とし、火災警報は行わない。

また火災監視部８８は、回線受信部６０−１〜６０−３により感知器回線１８−１〜１８−３の断線を検出した場合、表示部６４に代表障害表示を行うと共に、障害を発生した地区を回線単位に表示し、更に音響警報部６６から音響障害警報を出力する。

図８は図３の無線式感知器１６−１１に設けた電文送信制御部７８による送信制御処理の詳細を示したタイムチャートであり、障害や試験などの不急イベントのみが検出された場合の基本的な送信動作を示している。なお、図８（Ａ）はプリアラーム、図８（Ｂ）は火災発報、図８（Ｃ）は発生イベント、図８（Ｄ）は電文送信を示している。

いま図８（Ｃ）に示すように、時刻ｔ１で不急イベントＡが発生したとすると、不急イベントＡに基づく図２に示したフォーマットの電文データが作成され、図８（Ｄ）の電文送信に示すように、不急イベントＡに基づく１セットの電文送信Ａ１〜Ａ６が行われる。

図９は、プリアラーム中に不急イベントが発生し、その後に火災発報が判別されたときの本実施形態の無線式感知器１６−１１に設けた電文送信制御部７８による電文送信制御を示したタイムチャートである。

まず図９（Ａ）の時刻ｔ１に示すように、センサ部２６からの例えば煙濃度検出信号がプリアラーム閾値を超えることでプリアラームが判別され、このプリアラーム判別中の時刻ｔ２で図９（Ｃ）に示すように不急イベントＡが発生している。

このときプリアラームの判別中にあることから、近いうちに火災が発報する可能性が高く、検出された不急イベントＡは保持され、これに基づく電文送信は行わず、火災発報の判別を待つ待機状態を維持する。

続いて時刻ｔ３で図９（Ｂ）に示すように火災発報イベントＢが判別されると、火災発報Ｂに基づく１セットの電文送信Ｂ１〜Ｂ６を図９（Ｄ）に示すように行わせる。これによってプリアラーム判別中に発生した不急イベントＡの電文送信に影響されることなく、火災発報イベントＢに基づく電文送信を迅速に行うことができる。

火災発報に基づく電文送信Ｂ１〜Ｂ６が終了したならば、次の送信開始タイミングとなる時刻Ｔ４から、時刻ｔ２で保持した不急イベントＡに基づく１セットの電文送信Ａ１〜Ａ６を行わせる。

図１０は、プリアラーム中に不急イベントが発生し、その後にプリアラームの復旧が判別されたときの本実施形態の無線式感知器１６−１１に設けた電文送信制御部７８による電文送信制御を示したタイムチャートである。

まず図１０（Ａ）の時刻ｔ１に示すように、センサ部２６からの例えば煙濃度検出信号がプリアラーム閾値を超えることでプリアラームが判別され、このプリアラーム判別中の時刻ｔ２で図１０（Ｃ）に示すように不急イベントＡが発生している。

このときプリアラームの判別中にあることから、近いうちに火災が発報する可能性が高く、検出された不急イベントＡは保持され、これに基づく電文送信は行わず、火災発報の判別を待つ待機状態を維持する。

しかしながら、時刻ｔ３で図９（Ｂ）に示すようにプリアラームの復旧が判別されており、もはや火災発報になる可能性はなくなったことから、時刻ｔ２で保持した不急イベントＡに基づく１セットの電文送信Ａ１〜Ａ６を行わせる。

図１１は本実施形態による電文送信を行わなかった場合の問題点を示したタイムチャートである。

まず図１１（Ａ）の時刻ｔ１に示すように、センサ部２６からの例えば煙濃度検出信号がプリアラーム閾値を超えることでプリアラームが判別され、このプリアラーム判別中の時刻ｔ２で図１１（Ｃ）に示すように不急イベントＡが発生したため、不急イベントＡに基づく１セットの電文送信Ａ１〜Ａ６を行わせる。

その後、時刻ｔ３で図１１（Ｂ）に示すように火災発報イベントＢが判別されると、このとき不急イベントＡに基づく電文送信Ａ１〜Ａ６は終了していないことから、電文送信Ａ６の終了後の送信開始タイミングとなる時刻Ｔ４で火災発報イベントＢに基づく１セットの電文送信Ｂ１〜Ｂ６を行わせることになる。

このため火災発報イベントＢに基づく電文送信は時刻ｔ３〜ｔ４のあいだ待たされることとなり、迅速な至急イベントに基づく電文送信ができない。

図１２は図２の無線式感知器１６−１１によるセンサ処理を示したフローチャートであり、プロセッサ２０によるプログラムの実行により実現される。図１２において、センサ処理は、ステップＳ１で初期化及び自己診断を行った後、正常であればステップＳ２に進み、登録処理を実行する。

ステップＳ２の登録処理は、無線式感知器１６−１１の操作部２８に設けたディップスイッチなどにより登録モードをセットすると、ＩＤ登録用の試験電文が送信され、このとき、対応する電波中継器１４−１の操作部３６の登録スイッチにより登録アドレスを指定して登録待ち状態をセットしていると、受信した試験電文に含まれる送信元ＩＤを取り出して、中継制御テーブル８５にノードＩＤとして登録する自動登録が行われる。

続いてステップＳ３でイベント検出の有無を判別している。ステップＳ３でイベント検出が判別されるとステップＳ４に進み、障害や試験などの火災発報や火災復旧以外の不急イベントか否か判別する。ステップＳ４で不急イベントであることが判別されるとステップＳ５に進み、プリアラーム中か否か判別する。ステップＳ５でプリアラーム中を判別した場合にはステップＳ６に進み不急イベントを保持し、不急イベントに基づく電文送信は行わない。

一方、ステップＳ４で不急イベントの判別でなかった場合はステップＳ７に進み、火災発報または復旧などの至急イベントに基づく１セットの電文送信を行う。続いてステップＳ８で不急イベントを保持中か否か判別し、ステップＳ６でプリアラーム中に不急イベントを保持していた場合は、ステップＳ９で不急イベントに基づく１セットの電文送信を行う。

続いてステップＳ１０では定期通報タイマがタイムアップしたか否か判別しており、定期通報タイマのタイムアップを判別すると、ステップＳ１１で定期通報電文を間欠送信した後、ステップＳ１２で定期通報タイマをリセットスタートする。

図１３は図３の電波中継器１４−１による電波中継処理を示したフローチャートであり、プロセッサ３２によるプログラムの実行により実現される処理となる。

図１３において、電波中継処理は、ステップＳ２１で電源投入に伴う初期化及び自己診断を行った後、異常がなければ、ステップＳ２２で中継制御テーブル８５の登録処理を実行する。

ステップＳ２２の登録処理が済むと監視状態に入り、ステップＳ２３で設定したキャリアセンス周期Ｔｃｓに基づく間欠受信処理を行っている。続いてステップ２４で電文を有効に受信したか否か判別する。この有効性の判別は、キャリアセンスにより受信を開始して得られた２つの電文データが一致した時に、有効と判断して電文データとして保持する。

ステップ２４で電文の有効受信を判別した場合はステップＳ２５に進んで受信した電文を解析し、ステップＳ２６で電文から得られた送信元ＩＤと中継制御テーブル８５に登録しているテーブル登録のノードＩＤとを比較して一致を判別した場合には、有効な受信電文としてステップＳ２７に進み、受信した電文を中継送信する。

続いてステップＳ２８で定期通報タイマがタイムアップしたか否か判別しており、タイムアップを判別すると、ステップＳ２９で定期通報電文を送信した後、ステップＳ３０で定期通報タイマをリセットスタートし、ステップＳ２３に戻る。

図１４は図４の無線受信用中継器１２−１による無線受信用中継処理を示したフローチャートである。図１４において、無線受信用中継器１２−１の電源が投入されると、ステップＳ３１で初期化及び自己診断が実行され、異常がなければ、ステップＳ３２で中継制御テーブル８７の登録処理を実行する。

登録処理が終了すると監視状態となり、ステップＳ３３で受信電文の送信元ＩＤとテーブル登録のノードＩＤが一致する有効な電文受信の有無を判別している。ステップＳ３３で有効な電文受信を判別するとステップＳ３４で電文を解析し、ステップＳ３５で火災発報を判別すると、ステップＳ３６で感知器回線１８に対する接点出力で発報電流を流すことで、Ｐ型受信機１０に対し火災発報信号を送信し、火災警報を出力させる。

ここで、Ｐ型受信機１０が蓄積受信を行っている場合には、無線受信用中継器１２−１から火災発報信号を送信した時にＰ型受信機１０の蓄積タイマをスタートし、蓄積時間内に火災復旧の電文を受信した時に火災発報信号の送信を停止することで、火災復旧を知らせて蓄積タイマをリセットする。勿論、蓄積時間に達しても復旧が行われない場合、Ｐ型受信機１０は蓄積タイマのタイムアップにより火災と断定して火災警報を出すことになる。

またステップＳ３７で定期通報電文であることを判別すると、ステップＳ３８に進み、送信元ＩＤで特定される該当ノードの定期通報タイマをリセットスタートする。

続いてステップＳ３９でタイムアップした定期通報タイマの有無をチェックし、もしタイムアップした定期通報タイマがあれば、ステップＳ４０で定期通報異常と判断し、感知器回線１８を擬似的な断線状態とすることで、Ｐ型受信機１０に対し障害信号を送って障害警報を出力させる。

なお、本発明は無線防災システムを例にとるものであったが、これに限定されず、適宜の無線システムにおける間欠受信に対応した送信処理に適用することができる。

また、上記の実施形態は火災受信機としてＰ型受信機からの感知器回線に無線受信用中継器を接続しているが、データ伝送機能を持つＲ型受信機に無線受信用中継器を接続するようにしてもよい。

また、プリアラームイベント後の至急イベントを送った後に待たされていた不急イベントを送る際、間欠受信できる最低２回の至急イベント電文送信後に、送信電文を切り替えて不急イベントによる電文を送信することもできる。

また上記の実施形態におけるフローチャートは処理の概略例を説明したもので、処理の順番等はこれに限定されない。また各処理や処理と処理の間に必要に応じて遅延時間を設けたり、他の判定を挿入する等が出来る。

また本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０：Ｐ型受信機
１２−１〜１２−３：無線受信用中継器
１４−１〜１４−３：電波中継器
１５：電源線
１６−１１〜１６−３４：無線式感知器
１８−１〜１８−３：感知器回線
２０，３２，４２，５８：プロセッサ
２２，３４，４４：無線通信部
２４，３５，４６：アンテナ
２６：センサ部
２８，３６，５０，６８：操作部
３０：バッテリー
３８，５４：メモリ
４０，５６，６２：電源部
４８：有線通信部
５２，６４：表示部
６０−１〜６０−３：回線受信部
６６：音響警報部
７０：移報部
７２：不揮発メモリ
７４：火災判別部
７６：送信処理部
７８：電文送信制御部
８０：キャリアセンス周期設定部
８２：間欠受信処理部
８４：中継処理部
８５，８７：中継制御テーブル
８６：受信処理部
８８：火災監視部
９０：電文フォーマット
９２：位相修正信号
９４：連番
９６：送信元ＩＤ
９８：電文内容
１００：エラーチェックコード
１１０−１〜１１０−６：送信電文
１１２−１〜１１２−１８：電文データ
１１４−１〜１１４−３：受信開始可能時間
１１６−１〜１１６−２：受信開始不可能時間
１１８−４：キャリアセンスタイミング

Claims (3)

1. センサノード、無線防災ノード及び受信機で構成され、前記センサノードから送信された電文信号を前記無線防災ノードで受信して処理し、処理結果を信号線により接続された前記受信機に送信する無線防災システムに於いて、
   前記センサノードは、
   イベント発生時に、所定の電文送信時間に亘り同一の電文信号を連続送信する電文送信と、所定時間に亘り電文送信を休止する電文休止とを２回以上繰り返す送信処理部と、
   火災発報を判断する所定の火災閾値と前記火災閾値より低い所定のプリアラーム閾値を設定し、火災に伴う物理量又は前記物理量の変化と前記プリアラーム閾値及び火災閾値とを比較してプリアラームイベント又は火災発報イベントを判別する火災判別部と、
   前記プリアラームイベントを判別した後のプリアラーム状態で、急いで送る必要のない火災発報以外の不急イベントを検出した場合、前記不急イベントを保持し、前記火災発報イベントを判別して火災発報に基づく電文送信を行ったときに前記不急イベントを保持している場合、前記不急イベントに基づく電文を送信する電文送信制御部と、
   を備えたことを特徴とする無線防災システム。
   
2. 請求項１記載の無線防災システムに於いて、前記センサノードの電文送信制御部は、前記プリアラーム状態で前記不急イベントを検出した場合、前記不急イベントを保持し、前記プリアラーム状態の復旧を判別したときに前記不急イベントを保持している場合、前記不急イベントに基づく電文を送信することを特徴とする無線防災システム。
   
3. 請求項１記載の無線防災システムに於いて、前記センサノードの送信処理部は、イベント発生時に、電文送信と電文休止とを３回繰り返した後に、ノード毎にランダムに設定した所定のランダム休止時間を配置し、前記ランダム休止時間後に、電文送信と電文休止とを３回繰り返すことを特徴とする無線防災システム。

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