JP6412326B2

JP6412326B2 - 無線式警報システム

Info

Publication number: JP6412326B2
Application number: JP2014067723A
Authority: JP
Inventors: 英聖森田; 清磨小川
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2018-10-24
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: JP2015192269A

Description

本発明は、子機からの無線で火災等の信号を親機に送信し、火災等を警報させる無線式警報システムに関する。

従来、火災等を警報する親機と、センサ機能を有する子機と、親機と子機との無線通信を中継する中継器とを有する無線式警報システムでは、電池の消耗を抑えるために、無線の受信を所定の受信間隔で間欠的に行っている。そして、無線の送信時には、送信信号を受信間隔よりも長くなる回数だけ繰り返し連続で送信するブロック送信によって、受信側が受信できるようにしている。また、従来の無線式警報システムでは、親機から子機へ無線信号が送信されたり、子機から親機へ無線信号が送信されたりする場合に、全ての無線送信を同一の周波数で行っている。（例えば、特許文献１参照）

特開２０１２−８９０２６号公報

従来の無線式警報システムでは、例えば、親機から子機に無線送信を行う場合、中継器は親機からのブロック送信の途中で間欠受信のタイミングが訪れ無線信号を受信できたとしても、無線信号が衝突しないように、ブロック送信が終了するまで子機に無線信号を送信できなかった。そのため、通信に時間がかかってしまうおそれがあった。
また、無線送信先の機器が受信できたとしても、ブロック送信を継続するため電池が消耗してしまうおそれがあった。

本発明にかかる無線式警報システムは、間欠受信とブロック送信を行う無線機器である、センサ等を有する無線式の子機と、子機からの無線信号に基づき警報を行う親機と、子機と親機の無線信号を転送する中継器と、を備えた無線式警報システムにおいて、前記無線機器は、受信部と、送信部と、周波数設定部とを備え、前記周波数設定部は、前記送信部に前記受信部が受信した周波数と異なる周波数で信号を送信させ、前記中継器は、送信部が親機からの制御信号を転送するブロック送信中に、受信部が前記制御信号に対する応答信号を受信すると、前記ブロック送信を終了させる中継器転送部を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、無線通信が遅延なく行われるため、すみやかに火災の警報や制御を行うことができる。また、電池の消耗を抑えることができる。

本発明の実施の形態に係る無線式警報システムの一例を示す概略構成図である。本発明の実施の形態に係る無線式警報システムの無線信号の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係る無線式警報システムの無線周波数の設定動作の一例を示すフローチャート図である。本発明の実施の形態に係る無線式警報システムの無線周波数の設定状態を示す図である。本発明の実施の形態に係る無線式警報システムの通常の動作の一例を示すフローチャート図である。本発明の実施の形態に係る無線式警報システムの変形例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る無線式警報システムの一例を示す概略構成図である。
無線式警報システム１は、無線機器である親機１０、中継器２０、子機３０で構成されている。
通常は、親機１０が定期的に子機３０に状態を問い合わせる状態情報収集命令を子機１０に向けて無線送信し、子機３０が問い合わせに対して状態情報を親機１０に返送する。中継器２０は、親機１０と子機３０の間で無線信号１００を転送し、親機１０と子機３０の通信距離を延ばす。
親機１０、中継器２０、子機３０は、個々を識別するための一意的なアドレスが付与されている。

（親機の構成）
親機１０は、親機受信部１１、親機周波数設定部１２、親機送信部１３、親機制御部１４、警報部１５および電池１６を備える。
親機受信部１１は、アンテナ１１ａを有し、間欠的に受信間隔Ｒ１毎に無線信号を受信する受信部である。
親機周波数設定部１２は、親機受信部１１が受信する無線信号１００の周波数と、親機送信部１３が送信する無線信号１００の周波数を設定する周波数設定部である。
親機送信部１３は、アンテナ１３ａを有し、無線信号１００を送信する送信部である。

ここで、送信される無線信号１００のフォーマットを図２に示す。
図２において、無線信号１００は、ビット同期信号１０１、送信先ＡＤ１０２、送信元ＡＤ１０３、信号連番１０４、データ１０５およびエラーチェックコード１０６で構成される。
ビット同期信号１０１は、無線信号１００の同期をとるための信号であり１と０が交互に並んだ符号である。送信先ＡＤ１０２には、送信先のアドレス番号が設定され、送信元ＡＤ１０３には送信元のアドレス番号が設定される。

信号連番１０４は、０〜２５５の範囲で順番に変化する値を格納し、受信側で無線信号１００の送信の順番を知ることができる。
データ１０５には、状態情報収集命令や状態情報等のデータが格納される。
エラーチェックコード１０６は、送信先ＡＤ１０２〜データ１０５までのデータが壊れていないことをチェックするためのコードであり、送信先ＡＤ１０２〜データ１０５に基づき特定の演算を行った結果がエラーチェックコード１０６と同じであればデータが正しいと判断できる。

状態情報収集命令や状態情報等の無線信号１００の送信は、基本的には、受信間隔Ｒ１を超える時間であるブロック送信時間Ｔ１となるように、信号連番を０から１つずつ増加させた同一の無線信号１００を連続して送信するブロック送信が行われる。
これにより、受信側の無線機器は、間欠受信のタイミングで受信できなかったとしても、ブロック送信が次回の間欠受信のタイミングにおいても継続していているため、無線信号１００を受信することができる。

親機制御部１４は、子機３０に対して、状態情報収集命令等の制御信号を親機送信部１３から送信させる。また、親機制御部１４は、子機３０から返送された状態情報等の応答信号に警報を行うべき情報が含まれている場合に、警報部１５に表示灯の点灯や音声警報により警報を行わせる。
なお、警報としては、火災、不審者の侵入、ガスもれ等とすることができるが、本実施の形態においては、火災を警報する無線式警報システム１として説明する。
警報部１５は、図示しない表示灯、音声警報装置等を有し、親機制御部１４からの制御により、火災が発生したことを警報する。
電池１６は、親機１０の各部に電源を供給する。

（中継器の構成）
中継器２０は、中継器受信部２１、中継器周波数設定部２２、中継器送信部２３、中継器転送部２４および電池２５を備える。
中継器受信部２１は、アンテナ２１ａを有し、間欠的に受信間隔Ｒ１毎に無線信号１００を受信する受信部である。
中継器周波数設定部２２は、中継器受信部２１が受信する無線信号１００の周波数と、中継器送信部２３が送信する無線信号１００の周波数を設定する周波数設定部である。
中機器送信部２３は、アンテナ２３ａを有し、無線信号１００をブロック送信する送信部である。
中継器転送部２４は、中継器受信部２１が受信した無線信号を中継器送信部２３に送信させる。
電池２５は、中継器２０の各部に電源を供給する。

（子機の構成）
子機３０は、子機受信部３１、子機周波数設定部３２、子機送信部３３、子機制御部３４、センサ３５および電池３６を備える。
子機受信部３１は、アンテナ３１ａを有し、間欠的に受信間隔Ｒ１毎に無線信号１００を受信する受信部である。
子機周波数設定部３２は、子機受信部３１が受信する無線信号１００の周波数と、子機送信部３３が送信する無線信号１００の周波数を設定する周波数設定部である。
子機送信部３３は、アンテナ３３ａを有し、無線信号１００をブロック送信する送信部である。
子機制御部１４は、親機１０からの状態情報収集命令に応じて、センサ３５が検出する火災の情報を含む状態情報を子機送信部３３から送信させる。
センサ３５は、火災によって発生する煙の濃度や温度に基づき火災を検出する。
電池３６は、子機３０の各部に電源を供給する。

（警報システムの動作）
最初に警報システム１の無線周波数の設定動作について図３に基づき説明する。
図３は、左から右に時間が流れる時間軸として表示する。また、時間軸に対して上側に受信、下側に送信を示す。後述する図５においても同じである。
警報システム１は動作を開始すると無線機器である親機１０、中継器２０、子機３０は、上矢印で示される各々のタイミングで間欠受信を行う（Ｓ０１）。間欠受信の受信間隔Ｒ１は、小電力セキュリティシステムの無線局の無線設備について規定した、電波法施行規則第４９条の１７（電波産業会標準規格ＲＣＲＳＴＤ−３０）で許容されている送信時間３秒以下の信号をとらえられるように、例えば２．５秒間隔となっている。
なお、警報システム１の動作当初の無線機器間の通信は、共通周波数Ｗ１０で行う。

親機１０は、Ｓ０１の間欠受信毎に親機周波数設定部１２により、親機受信部１１が受信する無線周波数を変化させ、他の家電製品等の機器が無線通信を行っていない周波数を検索する。親機１０は、検索結果に基づき、周波数通知としてデータ１０５に周波数通知であることと周波数Ｗ１を格納した無線信号１００を周波数通知として共通周波数Ｗ１０でブロック送信する。これにより、親機１０は、親機送信部１３からの送信を周波数Ｗ１で行うことを中継器２０に通知する（Ｓ０２）。

中継器２０は、Ｓ０２の周波数通知を受信すると（Ｓ０３）、中継器周波数設定部２２により、間欠受信毎に中継器受信部２１が受信する無線周波数を変化させて周波数を検索する（Ｓ０４）。このとき、中継器周波数設定部２２は、親機１０から受信した無線信号１００のデータ１０５に格納されている周波数Ｗ１を除外して、親機１０の送信周波数Ｗ１と異なる周波数を検索する。中継器２０は、Ｓ０４の検索結果に基づき、周波数通知としてデータ１０５の親機１０が格納した周波数Ｗ１に続けて中継器送信部２３から送信する周波数Ｗ２を格納した無線信号１００を共通周波数Ｗ１０でブロック送信して、子機３０に通知する（Ｓ０５）。

子機３０は、Ｓ０５の周波数通知を受信すると（Ｓ０６）、子機周波数設定部３２により、間欠受信毎に子器受信部３１が受信する無線周波数を変化させて周波数を検索する（Ｓ０７）。このとき、子機周波数設定部２２は、中継器２０から受信した無線信号１００のデータ１０５に格納されている周波数Ｗ１およびＷ２を除外して、親機１０および中継器２０の送信周波数Ｗ１およびＷ２と異なる周波数を検索する。子機３０は、Ｓ０７の検索結果に基づき、周波数通知としてデータ１０５に格納されたＷ１およびＷ２に続けて、子機送信部３３から送信する周波数Ｗ３を格納した無線信号１００を共通周波数Ｗ１０でブロック送信し、中継器２０に通知する。このとき同時に、子機周波数設定部３２は、子機受信部３１の受信周波数を中機器２０が送信する周波数Ｗ２に設定する（Ｓ０８）。

中継器２０は、Ｓ０８の子機３０からの周波数通知を受信する（Ｓ０９）。中継器転送部２４は、受信した無線信号１００の信号連番１０４の番号に基づき、Ｓ０８のブロック送信の終了までの時間ＦＸを算出し、時間ＦＸ経過後に中継器送信部２３により共通周波数Ｗ１０で親機１０に子機３０からの周波数通知を転送する（Ｓ１０）。ここで、時間ＦＸの遅延が、同一周波数で通信を行う従来の無線警報システムの通信時間を長くしてしまう原因である。中継器２０は、Ｓ１０の周波数通知の送信を完了すると、中継器周波数設定部２２により中継器受信部２１の受信周波数を、親機３０が送信する周波数Ｗ１に設定する（Ｓ１１）。

親機１０は、中継器２０から転送された周波数通知を受信すると、親機周波数設定部１２により親機受信部１１の受信周波数を、中継器２０が送信する周波数Ｗ２に設定する（Ｓ１２）。
上記の手順により、図４に示すように無線式警報システム１の各無線機器の送信および受信の周波数が設定される。中継器受信部２１は、後述するように親機１０の送信周波数Ｗ１の他に子機３０からの送信周波数Ｗ３を受信するため受信周波数を交互に切り換える。
各無線機器は、無線周波数の設定動作が完了すると、お互いに異なる周波数で送信を行う通常の無線通信を開始する。
なお、親機１０は、中継器２０から子機３０への周波数通知Ｓ０５を受信する間欠受信Ｓ１３の時点で、親機周波数設定部１２により親機受信部１１の受信周波数をＷ２に設定するようにして、中継器２０から親機１０への周波数通知Ｓ１０を行わないようにしてもよい。

次に、通常時の無線通信動作について図５に基づき説明する。
子機３０は、所定の周期でセンサ３５が火災の検出を行っている。
各無線機器は、無線周波数の設定動作と同様に、各々のタイミングで受信間隔Ｒ１の間欠受信を行う（Ｓ２０）。
親機１０は、所定の間隔（例えば１時間毎）に状態情報収集命令としてデータ１０５に状態情報収集命令を格納した無線信号１００を周波数Ｗ１でブロック送信する（Ｓ２１）。

中継器２０は、親機１０からの状態情報収集命令を受信すると（Ｓ２２）、即座に子機３０に状態情報収集命令を周波数Ｗ２で転送する（Ｓ２３）。
また、中継器２０は、Ｓ２２において親機１０からの状態情報命令を受信すると、中継器周波数設定部２２により中機器受信部２１の受信周波数をＷ３に切り換え、子機３０からの状態情報送信に備える。
ここで、中継器２０が親機１０からの状態情報収集命令を受信した時点（Ｓ２２）と、親機１０が状態情報収集命令のブロック送信を完了する時点（Ｓ２４）との時間差をＦ１とする。

子機３０は、中継器２０からの状態情報収集命令の転送を受信すると（Ｓ２５）、子機制御部３４により状態情報としてデータ１０５にセンサ３５の検出結果を格納した無線信号１００を周波数Ｗ３でブロック送信する（Ｓ２６）。
中継器３０の中継器転送部２４は、子機３０からの状態情報を受信すると（Ｓ２７）、中継器送信部２３が状態情報収集命令のブロック送信Ｓ２３の送信中であれば送信を終了させ、子機３０からの状態情報を周波数Ｗ２で親機１０へ転送させる（Ｓ２８）。
また、中継器２０はＳ２７において子機３０からの状態情報を受信すると、中継器周波数設定部２２により中継器受信部２１の受信周波数をＷ３に切り換え、親機１０からの状態情報送信に備える。
ここで、中継器２０が子機３０からの状態情報を受信した時点（Ｓ２７）と、中継器２０がブロック送信Ｓ２３を開始してからブロック送信時間Ｔ１経過時点（Ｓ２９）との時間差をＦ２とする。

親機１０は、中継器２０からの状態情報の転送を受信すると（Ｓ３０）、親機制御部１４が状態情報の内容を判断し、火災の情報が含まれていれば警報部１５により警報を行う。

上記のように、本実施の形態１の無線式警報システムでは、受信した周波数と異なる周波数で送信を行うため、ブロック送信される無線信号１００の１つを受信すると、送信側の無線機器がブロック送信の最中であっても、他の無線機器への転送や返送のためのブロック送信を行うことができる。そのため、同一周波数で無線通信を行う従来のものよりも時間差Ｆ１＋時間差Ｆ２だけ通信にかかる時間を短くできる。
また、中継器２０は、子機３０への状態情報収集命令のブロック送信中（Ｓ２３）に子機３０からの状態情報のブロック送信（Ｓ２６）を受信すると状態情報収集命令のブロック送信を終了させ、無駄な送信を継続しないため電池２５の消耗を抑えることができる。同様に、親機１０の親機制御部１４は、状態情報収集のブロック送信中（Ｓ２１）に、中継器２０で転送された状態情報収集のブロック送信を受信した場合（Ｓ３１）には、状態情報収集が転送されたものとして状態情報収集のブロック送信（Ｓ２１）を終了するようにすることができる。これにより、親機１０の電池１６の消耗を抑えることができる。

なお、本実施の形態では、通常の無線通信の前に、各無線機器が空いている無線周波数を探して送信および受信の周波数の設定を行うようにしたが、親機周波数設定部１２、中継器周波数設定部２２、子機周波数設定部３２のそれぞれに事前に設定しておくようにしてもよい。
また、子機３０は、状態情報収集命令のブロック送信の１つを受信できた時点で、それ以上の受信を行わず状態情報の送信を開始することができるため、受信と送信を同時に行う必要がない。そのため、子機３０の送信用のアンテナ３１ａと受信用のアンテナ３３ａを１つのアンテナとし、子機受信部３１および子機送信部３３で共有して使うことができる。

また、本発明の実施の形態では、親機１０と子機３０の無線通信の転送を１台の中継器２０で行ったが、図６（ａ）のように２台を用いて、一方の中継器２０ａを親機１０から子機３０への転送用、他方の中継器２０ｂを子機３０から親機１０への転送用としてもよい。
また、図６（ｂ）のように中継器２０に２つの中継器受信部２１ａ、２１ｂを設け、一方の中継器受信部２１ａで親機１０からの無線信号１００を受信し、他方の中継器受信部２１ｂで子機３０からの無線信号１００を受信するようにしてもよい。

また、親機１０と子機３０の距離が遠く１台の中継器２０による１段の転送では通信が届かない場合には、図６（ｃ）のように２台の中継器２０ｃおよび中継器２０ｄあるいはさらに多くの中継器２０によって複数段の転送を行うようにしてもよい。このとき、全ての無線機器の送信周波数を異なるようにしてもよい。また、図６（ｃ）のように２段おきに同じ周波数で送信するようにしても、無線信号１００が届かないので複数段の転送を行っているため無線信号１００が混線することがない。

また、本発明の実施の形態では、親機１０が状態情報収集命令を送信したときに、子機３０が状態情報を返送するようにしたが、子機３０が火災を検出したときに状態情報を送信するようにしてもよい。

１無線式警報システム、１０親機、１１親機受信部、１２親機周波数設定部、１３親機送信部、１４親機制御部、１５警報部、１６、電池、２０中継器、２１中継器受信部、２２中継器周波数設定部、２３中継器送信部、２４中継器転送部、２５電池、３０子機、３１子機受信部、３２子機周波数設定部、３３子機送信部、３４子機制御部、３５センサ、３６電池、１００無線信号

Claims

間欠受信とブロック送信を行う無線機器である、センサ等を有する無線式の子機と、子機からの無線信号に基づき警報を行う親機と、子機と親機の無線信号を転送する中継器と、を備えた無線式警報システムにおいて、
前記無線機器は、受信部と、送信部と、周波数設定部とを備え、
前記周波数設定部は、前記送信部に前記受信部が受信した周波数と異なる周波数で信号を送信させ、
前記中継器は、送信部が親機からの制御信号を転送するブロック送信中に、受信部が前記制御信号に対する応答信号を受信すると、前記ブロック送信を終了させる中継器転送部を備えたことを特徴とする無線式警報システム。
間欠受信とブロック送信を行う無線機器である、センサ等を有する無線式の子機と、子機からの無線信号に基づき警報を行う親機と、子機と親機の無線信号を転送する中継器と、を備えた無線式警報システムにおいて、
前記無線機器は、受信部と、送信部と、周波数設定部とを備え、
前記周波数設定部は、前記送信部に前記受信部が受信した周波数と異なる周波数で信号を送信させ、
前記親機は、送信部から子機への制御信号をブロック送信中に、受信部が前記中継器が子機に転送する前記制御信号を受信すると、前記ブロック送信を終了させる親機制御部を備えたことを特徴とする無線式警報システム。