JP6016156B2

JP6016156B2 - 無線通信システム

Info

Publication number: JP6016156B2
Application number: JP2012199893A
Authority: JP
Inventors: 真一郎安藤; 圭太郎干場; 昌典栗田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2032-09-11
Also published as: JP2014056349A

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。

上述の火災警報システムの一つとして、各火災警報器が自身を除く他の火災警報器から受け取ったメッセージを更に別の火災警報器に中継する、所謂マルチホップ通信を行うものが知られており、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に記載の火災警報システムでは、何れかの火災警報器で中継ルート設定用スイッチを操作することで、中継ルートを設定することができる。

以下、この従来例における中継ルートの設定動作について簡単に説明する。中継ルート設定用スイッチに所定の操作入力が受け付けられた特定の火災警報器は、応答メッセージの返信を促す確認メッセージを含む無線信号をマルチキャストで送信する。次に、特定の火災警報器は、応答メッセージの返信があった下位の各火災警報器に、返信の無い火災警報器の探索を指令する探索メッセージを含む無線信号を順次送信する。そして、特定の火災警報器は、未だに応答メッセージの返信の無い火災警報器があれば、応答メッセージの返信があった更に下位の各火災警報器に順次探索メッセージを含む無線信号を送信させる。特定の火災警報器は、上記の動作を、自身を除く全ての火災警報器から応答メッセージを受信するまで繰り返す。

特開２０１１−４８５９６号公報

しかしながら、上記従来例では、特定の火災警報器は、未だに返信の無い火災警報器が存在するか否かを逐一確認しながら、下位の火災警報器に対して１台ずつ探索メッセージを送信する。このため、確認メッセージに対する返信のある下位の火災警報器の台数が増えると、特定の火災警報器が探索メッセージを送信しなければならない下位の火災警報器も増える虞がある。したがって、探索メッセージの送信時間、及びその返信を待ち受ける時間が増大することにより、中継ルートの設定に必要な時間が長くなる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、中継ルートの設定に必要な時間を短く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、複数の無線局を備え、前記各無線局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、無線信号を送受信する無線送受信部と、前記無線局の何れかを送信元の前記無線局と送信先の前記無線局との間を中継する中継器に設定する中継設定処理を実行する制御部と、操作入力を受け付けると前記制御部に前記中継設定処理を実行させる中継設定スイッチとを備え、前記中継設定処理において、前記中継設定処理を実行する無線局の前記制御部は、他の無線局に向けて返信を促す確認メッセージを前記無線送受信部から送信させ、前記他の無線局の前記制御部は、前記確認メッセージを受信すると、前記中継設定処理を実行する無線局に向けて受信した旨を知らせる応答メッセージを前記無線送受信部から送信させ、前記他の無線局のうち前記確認メッセージを受信できない無線局の前記制御部は、前記応答メッセージを受信すると、当該応答メッセージを送信した無線局に前記中継設定処理を実行する無線局との中継を依頼する依頼メッセージを前記無線送受信部から送信させ、前記依頼メッセージの送信先の無線局の前記制御部は、前記中継設定処理を実行する無線局に向けて自身が前記依頼メッセージの送信元の無線局の中継器になり得る旨を知らせる通知メッセージを前記無線送受信部から送信させ、前記中継設定処理を実行する無線局の前記制御部は、前記通知メッセージを受信すると、前記通知メッセージの送信元の無線局を、前記依頼メッセージの送信元の無線局の中継器に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、前記各無線局の前記制御部は、受信した無線信号の受信信号強度を測定し、前記受信信号強度と予め記憶してある閾値とを比較することで自身と他の前記無線局との間の通信の可否を決定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、確認メッセージを受信できないが、応答メッセージを受信できる無線局が、自発的に当該応答メッセージを送信した無線局に対して中継設定処理を実行する無線局との中継を依頼する。このため、本発明では、中継設定処理を実行する無線局が他の無線局に対して１台ずつ探索メッセージを送信する必要がなく、中継ルートの設定に必要な時間を短くすることができる。

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）はシステムの全体概略図である。同上の無線通信システムにおける中継設定処理を示すシーケンス図である。

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、火災警報器ＴＲ１〜ＴＲ５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５台）の火災警報器ＴＲ１〜ＴＲ５を備え、これら複数の火災警報器ＴＲ１〜ＴＲ５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、各火災警報器ＴＲは、システムに属する全ての火災警報器（ここでは、火災警報器ＴＲ１〜ＴＲ５）の識別符号をメモリ（図示せず）に記憶している。

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、図１（ｂ）に示すように火災警報器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を無線送受信部２から他の火災警報器ＴＲに対して送信させる。また、他の火災警報器ＴＲが送信した無線信号を無線送受信部２で受信して火災警報メッセージを受け取った場合も、制御部５は報知部４を制御して警報音又は音声メッセージを鳴動させる。

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。また、操作入力受付部６には、押操作やスライド操作などの所定の操作入力を受け付けると、後述する中継設定処理を制御部５に実行させる操作信号を出力する中継設定スイッチ６０を設けている。

中継器に設定された火災警報器ＴＲの制御部５は、送信元の火災警報器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から送信先の火災警報器ＴＲに送信させて無線信号を中継する。なお、送信先の火災警報器ＴＲは１台でも複数台でもよい。１台の場合は、送信元の火災警報器ＴＲの制御部５は、送信先の火災警報器ＴＲの識別符号を指定してユニキャストで無線信号を送信させる。また、複数台の場合は、送信元の火災警報器ＴＲの制御部５は、送信先の複数の火災警報器ＴＲそれぞれの識別符号を指定してマルチキャストで無線信号を送信させる。

以下、本実施形態における中継設定処理について図２を用いて説明する。先ず、全ての火災警報器ＴＲの電源を投入する。すると、各火災警報器ＴＲの制御部５は、電源を投入してから一定時間（以下、「待機期間」と呼ぶ）、無線送受信部２を連続して起動させることで、他の火災警報器ＴＲからの無線信号を待ち受ける。

次に、何れかの火災警報器ＴＲ（ここでは、火災警報器ＴＲ１）の操作入力受付部６の中継設定スイッチ６０を操作する。すると、火災警報器ＴＲ１の制御部５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）を無線送受信部２からマルチキャストで送信させる。確認メッセージを受信した火災警報器ＴＲの制御部５は、火災警報器ＴＲ１に対して受信した旨を知らせる応答メッセージを含む無線信号（以下、単に「応答メッセージ」と呼ぶ）を無線送受信部２から送信させる。本実施形態では、図２に示すように、火災警報器ＴＲ１と直接無線通信できるのは火災警報器ＴＲ２，ＴＲ４，ＴＲ５であるので、火災警報器ＴＲ１は火災警報器ＴＲ２，ＴＲ４，ＴＲ５からの応答メッセージを受信する。

ここで、火災警報器ＴＲ３は火災警報器ＴＲ１の通信範囲に存在しないため、待機期間内に確認メッセージを受信できない。しかしながら、火災警報器ＴＲ３は、火災警報器ＴＲ４が火災警報器ＴＲ１に向けて送信した応答メッセージを受信することができる（図１（ｂ）の破線参照）。すなわち、火災警報器ＴＲ３は、火災警報器ＴＲ１との間では直接通信を行うことはできないが、火災警報器ＴＲ４との間では直接通信を行うことが可能である。

火災警報器ＴＲ４の送信した無線信号を受信すると、火災警報器ＴＲ３の制御部５は、火災警報器ＴＲ４に向けて、火災警報器ＴＲ１との中継を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）を無線送受信部２から送信させる。依頼メッセージを受信すると、火災警報器ＴＲ４の制御部５は、火災警報器ＴＲ１に向けて、自身が火災警報器ＴＲ３の中継器となり得る旨を知らせる通知メッセージを含む無線信号（以下、単に「通知メッセージ」と呼ぶ）を無線送受信部２から送信させる。

各応答メッセージを受信すると、火災警報器ＴＲ１の制御部５は、各応答メッセージに含まれる各火災警報器ＴＲ２，ＴＲ４，ＴＲ５の識別符号と、自身の記憶している全ての火災警報器ＴＲの識別符号とを照合する。また、通知メッセージを受信すると、火災警報器ＴＲ１の制御部５は、通知メッセージに含まれる火災警報器ＴＲ３の識別符号と、自身の記憶している全ての火災警報器ＴＲの識別符号とを照合する。

これらの照合の結果、火災警報器ＴＲ１の制御部５は、全ての火災警報器ＴＲから返信があったことを確認する。そして、火災警報器ＴＲ１の制御部５は、通知メッセージを送信してきた火災警報器ＴＲ４に向けて、火災警報器ＴＲ３の中継器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）を無線送受信部２から送信させる。設定メッセージを受信すると、火災警報器ＴＲ４の制御部５は、自身を火災警報器ＴＲ３の中継器に設定する。これにより、中継設定処理が完了する。

上述のように、本実施形態では、確認メッセージを受信できないが、応答メッセージを受信できる火災警報器ＴＲが、自発的に当該応答メッセージを送信した火災警報器ＴＲに対して中継設定処理を実行する火災警報器ＴＲ１との中継を依頼する。このため、本実施形態では、中継設定処理を実行する火災警報器ＴＲ１が他の火災警報器ＴＲに対して１台ずつ探索メッセージを送信する必要がなく、中継ルートの設定に必要な時間を短くすることができる。

なお、各火災警報器ＴＲ間での通信の可否を決定するには、受信した無線信号のＲＳＳＩ値を用いてもよい。すなわち、各火災警報器ＴＲの制御部５は、受信した他の火災警報器ＴＲからの無線信号のＲＳＳＩ値を予めメモリに記憶してある閾値と比較し、ＲＳＳＩ値が閾値を上回れば通信可能、上回らなければ通信不可と判断する。

例えば、任意の火災警報器ＴＲが、２台の他の火災警報器ＴＲから送信された依頼メッセージを受信する場合を考える。ここで、送信側の第１の火災警報器ＴＲからの無線信号のＲＳＳＩ値が閾値を上回っており、第２の火災警報器ＴＲからの無線信号のＲＳＳＩ値が閾値を上回っていないものとする。この場合、依頼メッセージを受信した火災警報器ＴＲの制御部５は、第１の火災警報器ＴＲの中継器となり得る旨を知らせる通知メッセージを、特定の火災警報器に向けて無線送受信部２から送信させる。

このように、各火災警報器ＴＲの制御部５が、受信した無線信号のＲＳＳＩ値と閾値と比較することで、通信品質の良い中継ルートを設定することができる。

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。

２無線送受信部
５制御部
６０中継設定スイッチ
ＴＲ１〜ＴＲ５火災警報器（無線局）

Claims

複数の無線局を備え、前記各無線局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、無線信号を送受信する無線送受信部と、前記無線局の何れかを送信元の前記無線局と送信先の前記無線局との間を中継する中継器に設定する中継設定処理を実行する制御部と、操作入力を受け付けると前記制御部に前記中継設定処理を実行させる中継設定スイッチとを備え、
前記中継設定処理において、前記中継設定処理を実行する無線局の前記制御部は、他の無線局に向けて返信を促す確認メッセージを前記無線送受信部から送信させ、
前記他の無線局の前記制御部は、前記確認メッセージを受信すると、前記中継設定処理を実行する無線局に向けて受信した旨を知らせる応答メッセージを前記無線送受信部から送信させ、
前記他の無線局のうち前記確認メッセージを受信できない無線局の前記制御部は、前記応答メッセージを受信すると、当該応答メッセージを送信した無線局に前記中継設定処理を実行する無線局との中継を依頼する依頼メッセージを前記無線送受信部から送信させ、
前記依頼メッセージの送信先の無線局の前記制御部は、前記中継設定処理を実行する無線局に向けて自身が前記依頼メッセージの送信元の無線局の中継器になり得る旨を知らせる通知メッセージを前記無線送受信部から送信させ、
前記中継設定処理を実行する無線局の前記制御部は、前記通知メッセージを受信すると、前記通知メッセージの送信元の無線局を、前記依頼メッセージの送信元の無線局の中継器に設定することを特徴とする無線通信システム。
前記各無線局の前記制御部は、受信した無線信号の受信信号強度を測定し、前記受信信号強度と予め記憶してある閾値とを比較することで自身と他の前記無線局との間の通信の可否を決定することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
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又は２記載の無線通信システム。