JP6628264B1 - 音声緊急情報報知装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】防災行政無線の子局のスピーカの故障検出を迅速に検出できるような音声緊急情報報知装置を提供する。【解決手段】音声緊急情報報知装置1において、無線信号を受信して音声出力期間において音声信号可変利得をデジタルアンプ15に出力する無線受信機10と、スピーカ18の入力インピーダンスを検出するインピーダンス検出手段(電流検出器22)とを有する。スピーカの新規設置時又は交換時に、CPU20は、入力インピーダンスの初期値を測定し、その値を基準値として正常範囲が設定される。その後、音声非出力期間において、スピーカの入力インピーダンスを監視値として測定し、その監視値が正常範囲に存在するか否かを判定し、監視値が正常範囲に存在しないと判定した場合には、スピーカが故障している旨の警報を、警報手段(警報ランプ40、警報ブザー41)が報知する。【選択図】図1

Description

本発明は、屋外の電柱などの高所に設置されたスピーカから、所定エリアにおいて、音声による一般広報を行ったり、地震発生、つなみ襲来、土砂崩れ、河川氾濫などの緊急情報を音声報知する装置に関する。
従来の屋外拡声子局は、防災行政無線の子局内に増幅機を内蔵したものを使用し、自治体内の地域に凡そ半径600m毎に設置されている。例えば防災センタから定時に動作確認を兼ねて、これらの屋外拡声子局に定時案内放送を行っていた。この定時案内放送が鳴らないと、最寄りの住民などから鳴らなかったとの報告が来るようになっていた。これにより早期に故障検知が出来、故障修復することが出来た。
この他に、防災センタから、屋外拡声子局に対し監視信号を送出して屋外拡声子局の異常確認を行う方法も有るが、この方法は屋外拡声子局からの無線による応答により、無線回線が動作していることは確認できるが、スピ−カから音が出たことを確認することは出来ない。
スピーカの故障を検出する装置として、下記特許文献1に開示のように、スピーカの直近に音圧センサを設けて、この音圧センサにより音声が検出された場合には、センタに向けてアンサーバック信号を送信するようにした装置が知られている。また、下記特許文献2のように、周囲の環境音に左右されないように、スピーカの出力音を空気振動で検出するのではなく直接スピーカの振動を検出するようにした装置が知られている。また、下記特許文献3のように子局において子局の障害ログを記憶し、後に作業員が携帯外部接続装置を子局に接続してこのログを読み取るようにした装置が知られている。さらには、特許文献4のように、スピーカの入力インピーダンスを測定して、この測定値と基準値や所定の範囲とを比較して、スピーカコイルが短絡又は断線したか否かを判定することが知られている。また、基準値はスピーカが正常である時にインピーダンスを測定した時の値を用いても良いことも開示されている。
特許第2724855号 特許第6193524号 特開2011−123537 特開2014−216704
ところが上記特許文献1、2に記載の装置においてはアンサーバックのための設備を余分に必要とした。また、特許文献3に記載の装置では、作業員が携帯端末を子局に接続して、記録されたログデータを読み取る必要があり、専用の作業員を必要とし、監視作業が面倒であった。また、上記特許文献1〜4の装置は、スピーカから音声が出力されている期間に生じた障害を検出するものであり、告知放送をしていない期間において障害を検出する装置ではない。近年では、大規模都市などで毎日定時放送すると、周辺住民からの騒音苦情も多く、必要な時しか放送しない運用方法も多い。この場合故障していても検知することが出来ず、必要な時に放送されないことが問題となっている。防災行政無線は国民保護法により、人命や財産を守る大切な役割を担っており、放送されないことは致命的な問題となる。
また、スピーカのコイルの抵抗は極めて小さく、メーカーによって抵抗値は大きく異なる。スピーカの入力抵抗を測定して正常か否かの判定は、一律に基準値と比較するだけでは、正確に判定できない。
そこで、本発明は上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、無線を用いたコールバックシステムなどの新たなシステムを増設することなく、専門の監視作業員を関与させることなく、子局から告知放送が出力されないという故障をいち早く感知できるようにすることである。また、スピーカの種類等にかかわらず、故障判定を正確に実施できるようにすることである。
上記の課題を解決するための第1発明は、防災行政無線の子局であって、行政のセンタから送信される無線信号に応じて、その無線信号のうちの音声信号を増幅した後に、高所に配置された複数のスピーカから、それらのスピーカが支配する領域に音声による緊急情報を出力するようにした音声緊急情報報知装置において、音声信号を増幅するデジタルアンプと、無線信号を受信して、音声の出力期間である音声出力期間と、音声出力期間以外の音声非出力期間とを表す制御信号を出力し、音声出力期間において音声信号をデジタルアンプに出力する無線機と、スピーカの入力インピーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、スピーカの新規設置時又は交換時に、入力インピーダンスを測定することを指令する初期値測定指令手段と、音声非出力期間において、スピーカの入力インピーダンスを測定することを指令する測定指令手段と、音声非出力期間において、初期値測定指令手段又は測定指令手段により入力インピーダンスの測定が指令された時には、デジタルアンプに給電すると共にデジタルアンプの入力端に直流信号を供給する直流信号供給手段と、初期値測定指令手段により入力インピーダンスの測定が指令された時には、インピーダンス検出手段によりスピーカの入力インピーダンスの初期値を測定する初期値測定制御手段と、初期値測定制御手段により初期値が測定された場合には、その初期値を基準にして入力インピーダンスの正常範囲を設定してメモリに記憶する正常範囲設定手段と、測定指令手段により入力インピーダンスの測定が指令された時には、インピーダンス検出手段によりスピーカの入力インピーダンスの監視値を測定する監視測定制御手段と、監視測定制御手段により監視値が測定された場合には、その監視値が正常範囲設定手段により設定されてメモリに記憶された正常範囲に存在するか否かを判定する判定手段と、判定手段により入力インピーダンスの監視値が正常範囲に存在しないと判定された場合には、スピーカが故障している旨の警報をする警報手段とを有すること特徴とする音声緊急情報報知装置である。
本発明において、音声非出力期間において、初期値測定指令手段又は測定指令手段により入力インピーダンスの測定が指令された時には、デジタルアンプに給電すると共にデジタルアンプの入力端に直流信号を供給する直流信号供給手段を有するようにしている。デジタルアンプの出力段は相補型のスイッチング型のトランジスタのカスコード回路であるので、入力信号がない場合にはトランジスタはオフ状態にあるため電力損失はない。また、入力がない時のデジタルアンプの出力インピーダンスも理論上は無限大である。そこで、入力インピーダンスを測定する場合には、デジタルアンプの入力端に所定の電圧を供給するようにしている。
そして、入力インピーダンス検出手段は、デジタルアンプの出力電流を測定し、この出力電流により入力インピーダンスを測定するようにしても良い。また、デジタルアンプへの給電電力を測定するようにしても良い。スピーカの入力インピーダンスを測定する場合に、デジタルアンプの入力端に直流信号を入力させると、アンプの出力電圧は所定の値となる。この結果、スピーカのコイルには直流電流が流れる。アンプの出力電圧は、スピーカのコイルを焼損しない値に設定されている。そして、このとき、デジタルアンプの出力電流がインピーダンス検出手段により検出される。スピーカのコイルに電流が供給されると、スピーカのコイルが断線している時には出力電流は零であり、スピーカのコイルが短絡している時には、出力電流は大きくなる。予め出力電流と入力インピーダンスとの関係を測定しておけば、デジタルアンプの出力電流からスピーカの入力インピーダンスを求めることができる。また、デジタルアンプの出力電圧は一定であることから、出力電流を検出すれば、スピーカの入力抵抗を求めることができる。出力電流に換えて、デジタルアンプへの給電電力を検出するようにしても良い。スピーカのコイルが短絡している場合には給電電力は大きくなり、断線している場合には給電電力は小さくなる。デジタルアンプの給電電流とスピーカの入力インピーダンスとの関係は所定の関係があるので、給電電力とスピーカの入力インピーダンスとの関係を予め測定しておけば、給電電力からスピーカの入力インピーダンスを測定することができる。
また、本発明において、インピーダンス検出手段は、スピーカの入力端子電圧や複数のスピーカを接続している場合の中間タップの電圧を測定するようにしても良い。デジタルアンプの入力端に所定の直流電圧(直流信号)を供給して、アンプの出力端から電流をスピーカに供給する。この時のスピーカの入力端の電圧又は電流を測定しても良い。スピーカのコイルが短絡している場合には、スピーカの入力端の電圧は極めて低く、出力される電流は大きい。また、コイルが断線している場合には、スピーカの入力端の電圧は規定の高い値となり、出力電流は小さい値が得られる。コイルが正常な場合にはスピーカの入力端の電圧又は電流は、短絡状態での電圧又は電流と、断線状態での電圧又は電流との間の値となる。このスピーカの入力端の電圧又は電流はスピーカの入力インピーダンスに関連して変化するので、入力端の電圧又は電流とスピーカの入力インピーダンスとの関係を予め測定しておけば、スピーカの入力端の電圧又は電流から入力インピーダンスを求めることができる。スピーカの入力端の電流を測定するには、デジタルアンプの出力端とスピーカの入力端との間に抵抗を設けて、抵抗の両端の電圧を検出するようにしても良い。
また、第2の発明は、防災行政無線の子局であって、行政のセンタから送信される無線信号に応じて、その無線信号のうちの音声信号を増幅した後に、高所に配置された複数のスピーカから、それらのスピーカが支配する領域に音声による緊急情報を出力するようにした音声緊急情報報知装置において、音声信号を増幅するデジタルアンプと、無線信号を受信して、音声の出力期間である音声出力期間と、音声出力期間以外の音声非出力期間とを表す制御信号を出力し、音声出力期間において音声信号をデジタルアンプに出力する無線機と、直流電源と保護抵抗との直列接続回路を有し、保護抵抗に流れる電流又は保護抵抗の出力端電圧を測定することでスピーカのコイルの入力直流抵抗を検出する直流抵抗検出手段と、デジタルアンプとスピーカとの間に配設されたスイッチであって、スピーカの入力端をデジタルアンプの出力端に接続する接続側と、スピーカの入力端をデジタルアンプの出力端から分離して直流抵抗検出手段の入力端に接続する遮断側とで切替える切替スイッチと、スピーカの新規設置時又は交換時に、入力直流抵抗を測定することを指令する初期値測定指令手段と、音声非出力期間において、スピーカのコイルの入力直流抵抗を測定することを指令する測定指令手段と、初期値測定指令手段により入力直流抵抗の測定が指令された時には、直流抵抗検出手段によりスピーカのコイルの入力直流抵抗の初期値を測定する初期値測定制御手段と、初期値測定制御手段により初期値が測定された場合には、その初期値を基準にして入力直流抵抗の初期値に応じた正常範囲を設定してメモリに記憶する正常範囲設定手段と、測定指令手段により入力直流抵抗の測定が指令された時には、直流抵抗検出手段によりスピーカのコイルの入力直流抵抗の監視値を測定する監視測定制御手段と、監視測定制御手段により監視値が測定された場合には、その監視値が正常範囲設定手段により設定されてメモリに記憶された正常範囲に存在するか否かを判定する判定手段と、判定手段により入力直流抵抗の監視値が正常範囲に存在しないと判定された場合には、スピーカが故障している旨の警報をする警報手段とを有すること特徴とする音声緊急情報報知装置である。
上記発明において、デジタルアンプとスピーカとの間に配設されたスイッチであって、スピーカの入力端をデジタルアンプの出力端に接続する接続側と、スピーカの入力端をデジタルアンプの出力端から分離してインピーダンス検出手段の入力端に接続する遮断側とで切替える切替スイッチを有し、入力インピーダンス検出手段は直流電源と保護抵抗とを有し、保護抵抗に流れる電流又は保護抵抗の出力端電圧を測定することで入力インピーダンスを測定するする構造としている。この場合において、スピーカの入力インピーダンスを測定する場合には、デジタルアンプの出力端とスピーカの入力端とを完全に切り離して、スピーカの入力端に保護抵抗を介して電圧を供給して、流れる電流又は保護抵抗の出力電圧(スピーカの入力端の電圧)を測定するようにしても良い。保護抵抗を流れる電流や保護抵抗の出力電圧はスピーカの入力インピーダンスに相応して変化するので、これらの電流や出力電圧を測定することによりスピーカの入力インピーダンスを測定することができる。
また、第3の発明は、防災行政無線の子局であって、行政のセンタから送信される無線信号に応じて、その無線信号のうちの音声信号を増幅した後に、高所に配置された複数のスピーカから、それらのスピーカが支配する領域に音声による緊急情報を出力するようにした音声緊急情報報知装置において、音声信号を増幅し、出力端がスピーカの入力端に常時接続されたデジタルアンプと、無線信号を受信して、音声の出力期間である音声出力期間と、音声出力期間以外の音声非出力期間とを表す制御信号を出力し、音声出力期間において音声信号をデジタルアンプに出力する無線機と、スピーカの入力端とアースとの間に配設され、直流電源と保護抵抗とスイッチとの直列接続回路とを有し、保護抵抗に流れる電流又は保護抵抗の出力端電圧を測定することでスピーカのコイルの入力直流抵抗を検出する直流抵抗検出手段と、スピーカの新規設置時又は交換時に、コイルの入力直流抵抗を測定することを指令する初期値測定指令手段と、音声非出力期間において、スピーカのコイルの入力直流抵抗を測定することを指令する測定指令手段と、初期値測定指令手段により入力直流抵抗の測定が指令された時には、デジタルアンプへの給電を停止し、スイッチを導通状態として、直流抵抗検出手段によりスピーカのコイルの入力直流抵抗の初期値を測定する初期値測定制御手段と、初期値測定制御手段により初期値が測定された場合には、その初期値を基準にして入力直流抵抗の初期値に応じた正常範囲を設定してメモリに記憶する正常範囲設定手段と、測定指令手段により入力直流抵抗の測定が指令された時には、デジタルアンプへの給電を停止し、スイッチを導通状態として、直流抵抗検出手段によりスピーカのコイルの入力直流抵抗の監視値を測定する監視測定制御手段と、監視測定制御手段により監視値が測定された場合には、その監視値が正常範囲設定手段により設定されてメモリに記憶された正常範囲に存在するか否かを判定する判定手段と、判定手段により入力直流抵抗の監視値が正常範囲に存在しないと判定された場合には、スピーカが故障している旨の警報をする警報手段とを有すること特徴とする音声緊急情報報知装置である。
入力インピーダンス検出手段はスイッチを介してスピーカの入力端に接続され、直流電源と保護抵抗とを有し、保護抵抗に流れる電流又は前記保護抵抗の出力端電圧を測定することで入力インピーダンスを測定する構造としても良い。この場合にはデジタルアンプの出力端とスピーカの入力端とは完全には分離しない。この場合には、入力インピーダンス検出手段はスピーカのコイルとデジタルアンプの入力インピーダンスとの並列インピーダンスを測定することになる。しかし、入力信号がないデジタルアンプの出力インピーダンスは極めて大きい。したがって、実質上はスピーカの入力インピーダンスを測定しているのと等価となる。
また、上記発明において、監視測定制御手段は、音声非出力期間において、定間隔又は不定間隔の時刻で監視値を測定する手段としても良い。音声の出力期間はセンタから送信される信号により判別できるので、音声出力期間以外の期間を音声非出力期間と認識することができる。センタから送信される制御信号により入力インピーダンスを測定するタイミングを与えても良し、子局が発生するタイミングにより測定しても良い。また、測定されるスピーカの入力インピーダンスは入力抵抗としても良い。
上記発明において、正常範囲は、一般的には、第1閾値以上、第2閾値以下である。しかし、第1閾値は0、第2閾値は無限大であっても良い。例えば、スピーカのコイルが短絡している場合には、スピーカの入力インピーダンスは最小値となる。この最小値を異常時最小値という。スピーカのコイルが断線している場合には、スピーカの入力インピーダンスは最大値となる。この最大値を異常時最大値という。これらの故障が判別できれば良い。したがって、第1閾値は異常時最小値より大きく、正常時の入力インピーダンスの範囲内の正常時最小値より小さい値に設定する。また、第2閾値は異常時最大値より小さく、正常時最大値よりも大きい値に設定される。警報手段は可視的に知らせるランプ、ディスプレイ、可聴的に知らせるスピーカ、ブザーなどである。
上記発明において、判定手段による結果を、判定した日時と共に記憶する判定履歴記憶手段を設けるようにしても良い。
本発明は、スピーカの設置又は交換時にスピーカの正常な入力インピーダンスを初期値として測定し、その初期値を基準値として所定の正常範囲を設定している。そして、スピーカの監視時に入力インピーダンスを監視値として測定し、その監視値が所定の正常範囲内に存在するか否かが判定される。したがって、スピーカの種類に係わらず故障判定を正確に行うことができる。また、任意のタイミングでスピーカの入力インピーダンスの監視値が測定されているので、故障検出から警報までの時間を短縮することができる。
本発明の第1実施例に係る音声緊急情報報知装置を示した構成図。 第1実施例の音声緊急情報報知装置のCPUによるスピーカの入力インピーダンスの初期値の測定処理手順を示したフローチャート。 4個のスピーカのコイルの接続関係を示した回路図。 実施例1の音声緊急情報報知装置のCPUによるスピーカの入力インピーダンスの監視値の測定処理手順を示したフローチャート。 本発明の実施例2に係る音声緊急情報報知装置の要部を示した構成図。 本発明の実施例3に係る音声緊急情報報知装置を示した構成図。 実施例3の音声緊急情報報知装置のCPUによるスピーカの入力インピーダンスの初期値の測定処理手順を示したフローチャート。 実施例3の音声緊急情報報知装置のCPUによるスピーカの入力インピーダンスの監視値の測定処理手順を示したフローチャート。 本発明の実施例4に係る音声緊急情報報知装置の要部を示した構成図。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。
本実施例はスピーカの故障をデジタルアンプの出力電流で判定する例である。図1は、本実施例に係る音声緊急情報報知装置1の構成図である。本音声緊急情報報知装置1は、自治体地域に設置されている電柱、電話支柱などの柱状体やビルや家屋の高所などに取り付けられる。スピーカ18は4セットあり、各セットはそれぞれ水平面内で直交する4方向に向けて配設されている。そして各セットのスピーカは鉛直方向に4個のスピーカが連結されている。したがって、スピーカの数は16個である。4セットのスピーカが、それぞれ、独立した減衰量で駆動されるように構成されている。
無線受信機10は、防災無線行政センタ30から無線信号を受信して、音声をスピーカ18から出力する装置である。無線受信機10の音声信号出力端子Aは可変減衰器12に接続し、可変減衰器12はデジタルアンプ14の入力段に設けられている。可変減衰器12とデジタルアンプ14とが可変利得デジタルアンプ15を構成している。デジタルアンプ14の出力はスピーカ18に入力し、デジタルアンプ14によりスピーカ18が駆動さこれて、スピーカ18から音声が出力される。デジタルアンプ14の出力電流は電流検出器22(インピーダンス検出手段)により測定され、CPU20に入力される。デジタルアンプ14はスイッチ28を介して電源32から給電される。また、4セットのデジタルアンプ14は、セット単位で給電電流である消費電流が電流検出器21により検出され、その値はCPU20により読み取られる。
また、無線受信機10はセンタ30が送信する信号のうちデータ信号を復調して、信号が緊急情報か、そうでない通常情報かの送信される信号の種別を表す信号がデータ端子Bから出力される。すなわち、緊急情報であればデータ端子BはHレベル、通常情報であればデータ端子BはLレベルとなる。また、センタ30から送信される信号には、音声情報の出力期間(以下、音声出力期間という)を示す放送開始と放送終了のタイミングを示す情報が含まれている。無線受信機10はこの出力期間情報を復調して、データ端子Cからは放送開始時刻から放送終了時刻の間Hレベルとなる音声出力期間信号が出力され、CPU20に入力される。無線受信機10のデータ端子Bからの種別信号はCPU20に入力している。
また、CPU20にはメモリ24と初期値測定ボタン26とが接続されている。メモリ24には、各スピーカ18の取付時や交換時に、測定された入力インピーダンスの初期値が基準値として記憶される初期値メモリと、その基準値を中心にして正常範囲を決定する下限値の第1閾値と上限値の第2閾値を記憶する正常範囲メモリとを有する。また、故障が発生した時刻と測定された消費電流や故障モードが記憶される故障ログメモリ24を有している。初期値設定ボタン26(初期値測定指令手段)はスピーカ18の入力インピーダンスの初期値を測定する時に測定指令を付与するスイッチである。また、異常が検出された時に外部に知らせるための警報ランプ40と警報ブザー41(警報手段)がCPU20に接続されている。
CPU20は、無線受信機10のデータ端子Bから出力される緊急情報か通常情報かを示す種別信号、周囲の騒音レベル、現在時刻が夜間時間帯に存在するか否かに基づいて、4つの可変減衰器12のそれぞれの減衰量を可変設定する。また、無線受信機10のデータ端子Cから出力される出力期間信号は、音声の出力期間中スイッチ29をオン状態として、CPU20に給電が継続される。また、出力期間信号はCPU20に入力しており、CPU20は出力期間信号に基づき音声の出力期間中、スイッチ28をオンにしている。したがって、データ端子Cの電圧レベルがHレベルの期間、すなわち、放送開始時刻から放送終了時刻の期間、CPU20、デジタルアンプ14に給電される。これによりデジタルアンプ14は電源32から給電されて、入力した音声信号を増幅して、スピーカ18に出力する。
また、CPU20は音声非出力期間において、スピーカ18の入力インピーダンスの初期値やその後に測定される監視値を測定する時にスイッチ28がオン状態とされる。これにより、各デジタルアンプ14は電源32から給電される。なお、メモリ24はCPU20から給電されている。また、センタ30から送信される信号に含まれる音声信号は、出力期間信号の立ち上がり、すなわち、放送開始信号が出力されてから、CPU20、デジタルアンプ14に給電されて、これらの機器が動作可能状態となる遅延時間の後に送信される。
デジタルアンプ14の入力端とアースとの間には直流電源36とスイッチ34が設けられている(直流信号供給手段)。この直流電源36とスイッチ34の代わりに、CPU20から信号線39に直流信号を供給するようにしても良い。この場合には直流信号供給手段はCPU20が構成している。また、可変減衰器12と直流電源36による電圧印加点との間にはコンデンサ38が挿入されており、直流電源36からの電圧が無線受信機10の端子に印加されないように構成されている。スピーカ18の入力インピーダンスを測定する時には、CPU20の制御によりスイッチ34がオンされて、直流電源36の所定電圧が直流信号としてデジタルアンプ15に入力される。これによりデジタルアンプ14は動作して、スピーカ18に直流電流が供給される。CPU20と各デジタルアンプ14の出力電流を検出する各電流検出器22とは、独立したそれぞれの検出信号線で接続されている。スピーカ18に直流電流が流れると、スピーカ18の入力インピーダンスに応じて流れる電流が変化するので、電流検出器22により測定すればスピーカ18の入力インピーダンスを測定することができる。
次に、本音声緊急情報報知装置1の作用をCPU20の制御手順を示したフローチャートに基づいて説明する。図2のフローチャートは、初期値測定ボタン26が押下された時に起動されるプログラムにおけるCPU20の処理手順を示している。電柱等の高所にスピーカ18が設置された時や、故障したスピーカを新たな正常な物に交換した時に、作業者は初期値測定ボタン26を押下する。ステップ100において、音声非出力期間か否かが判定され、音声出力期間の場合(スイッチ28は既にオンになっている)には、初期値測定指令は無効として本プログラムは終了される。音声非出力期間と判定された場合にはステップ102(初期値測定制御手段)においてスイッチ28、34がオン状態にされる。音声非出力期間の場合にはスイッチ28は既にオフ状態であるので、スイッチ28をオンとすることで、4セットのデジタルアンプ14に給電され、デジタルアンプ14は増幅可能状態となる。また、スイッチ34がオンとなることで(入力インピーダンスを測定しない期間は、オフ状態にされている)、デジタルアンプ14の入力端には直流電源36の電圧による一定電圧の直流信号が印加される。これによりデジタルアンプ14から直流電流がスピーカ18に供給される。このとき、スピーカ18に供給される電流はコイルを焼損しない小さいな値となるように、デジタルアンプ14に入力される直流電圧が調整されている。
次に、ステップ104(初期値測定制御手段)で、4個のそれぞれの電流検出器22の検出値が読み取られる。この検出値はそれぞれのデジタルアンプ14の出力電流である。スピーカ18のコイルが断線している場合には、コイルには電流は流れないので、デジタルアンプ14の出力電流は極めて小さい。また、コイルの両端間で短絡している場合には、コイルに流れる電流は極めて大きくなり、デジタルアンプ14の出力電流も最大となる。この出力電流からスピーカ18の入力インピーダンス(入力抵抗)を決定することができる。例えば、デジタルアンプ14の出力に抵抗値の幾つか異なる負荷抵抗を接続して、デジタルアンプ14の出力電流を測定して表にすれば、出力電流から入力インピーダンスを決定することができる。また、デジタルアンプ14の出力電圧は既知であるので、出力電流が測定されれば、その電流値と出力電圧とからスピーカの入力抵抗を直接求めることができる。ステップ106(初期値測定制御手段)では、このようにして決定されたスピーカの入力インピーダンスが初期値としてメモリ24に記憶される。なお、出力電流は入力インピーダンスと一定の関係があるので、出力電流を測定値とし、正常範囲を出力電流で決定しても良い。
次に、ステップ108(正常範囲設定手段)において、初期値を基準として、その値を含む正常範囲が設定される。正常範囲は第1閾値以上、第2閾値以下の範囲である。第1閾値は異常時最小値より大きく、正常時の入力インピーダンスの範囲の正常最小値よりも小さい値とし、第2閾値は異常時最大値より小さく、正常時の入力インピーダンスの範囲の正常最大値よりも大きい値に設定される。ある1セットのスピーカ18は4個のスピーカで構成されており、その接続関係は図3に示す関係が用いられている。図3(a)は4個のスピーカを直接に接続した構成、(b)は4個のスピーカを並列に接続した構成、(c)は2個のスピーカを並列に接続した2つの回路を直列に接続した構成である。1個のスピーカの入力抵抗をrとする。(a)の構成では入力抵抗は4r、(b)の構成ではr/4、(c)の構成では入力抵抗はrである。スピーカのメーカーによっても抵抗rの値は異なり、4個のスピーカの接続方法によっても入力端子間の入力抵抗は大きく異なる。図3の構成の場合には、断線や短絡がない場合であっても、入力抵抗はr/4〜4rと最小値と最大値とでは16倍異なる。また、4個のスピーカの各コイル端子間の短絡故障の場合には、(a)の場合の入力抵抗は3r、(b)の場合の入力抵抗は0、(c)の場合の入力抵抗はr/2と異なる。また、4個のスピーカの何れか1個のコイルの断線の場合には、(a)の場合の入力抵抗は無限大、(b)の場合の入力抵抗はr/3、(c)の場合の入力抵抗は3r/2と異なる。
そこで、図3(a)の構成の場合には、入力抵抗が4rは正常、3rは短絡が発生していると判定する必要がある。そのため、第1閾値は3.5rに、第2閾値は4.5rに設定する。これにより、4個のスピーカの一つのコイルが短絡した場合も、何れか1個のコイルが断線した場合も検出できる。また、図3(b)の場合には、何れかの1つのコイルが短絡している場合には入力抵抗は0で、正常な場合にはr/4であるので、第1閾値はr/8に設定する。また、何れか1つのコイルが断線した場合には、入力抵抗はr/3となるので、第2閾値は正常値r/4とr/3の中間値の7r/24に設定する。さらに、図3(c)の場合には、何れか1個のコイルが短絡すると、入力抵抗はr/2となり、正常な場合には入力抵抗はrであるので、第1閾値は3r/4に設定される。また、何れ1個のコイルが断線すると入力抵抗は3r/2となり、正常値はrであるので、第2閾値はそれらの中間値の5r/4に設定される。これにより入力抵抗が正常範囲にあるか異常かが判断できる。
次に、音声非出力期間において、所定時間間隔でスピーカの入力インピーダンスの監視値を測定する手順について説明する。このプログラムはCPU20の有するタイマ機能により一定の時間間隔で実行される(測定指令手段)。ステップ200において無線受信機10のデータ端子Cのレベルが検出され、音声出力期間か否かが判定される。音声出力期間であれば、スイッチ28は既にオンにされおり、デジタルアンプ14は給電されているので、本プログラムが終了される。音声出力期間の場合には、監視値の測定は実行されない。音声非出力期間と判定された場合には、ステップ202(監視測定制御手段)においてスイッチ28がオンされてデジタルアンプ14に給電され、スイッチ34がオンされて直流信号(直流電圧)がデジタルアンプ14に入力される。この状態でデジタルアンプ14は所定の直流電流をスピーカ18に供給する。
次にステップ204(監視測定制御手段)において、4個のそれぞれの電流検出器22の検出値が読み取られる。この検出値はそれぞれのデジタルアンプ14の出力電流であり、スピーカ18のコイルの入力インピーダンス(入力抵抗)を表している。この出力電流から得られる入力インピーダンスが監視値である。デジタルアンプ14の出力電圧は既知であるので出力電流が分かれば、スピーカ18の入力抵抗は求まる。次にステップ206(判定手段)において、この4つの各監視値がメモリ24に記憶されている第1閾値以上、第2閾値以下か否か、すなわち、正常範囲に存在するか否かが判定される。ステップ206において、デジタルアンプ14の出力電流(スピーカの入力抵抗)が正常範囲に存在しないと判定された場合には、ステップ208(警報手段)において、異常を検出したスピーカの番号と異常検出の日時と、検出された監視値と第1閾値以下の故障か第2閾値以上の故障かの故障モードが、故障ログメモリ241に記録される。そして、ステップ210(警報手段)において、警報ランプ40が点灯され警報ブザー41が鳴動される。また、ステップ206において監視値が正常範囲に存在すると判定された場合には、正常を示すランプを点灯して本プログラムは終了される。近くの住民が警報ランプ40の点灯や警報ブザー41の鳴動に気が付き、センタに故障が発生したことを知らせる。
防災行政無線の係員は、故障発生の情報を得て子局に赴き、故障したスピーカ18を新たな正常なスピーカに交換する。そして、係員が初期値測定ボタン26を押下して、上述した図2のフローチャートで示されるプログラムを実行させる。これにより、新たな初期値とその初期値を基準とした正常範囲(第1閾値及び第2閾値)がメモリ24に記憶される。また、故障ログメモリ241に記憶されている故障ログは作業者の所有する携帯端末をCPU20に接続して、携帯端末に読み取ることができ作業者は故障状態を認識することができる。
上記実施例において、音声非出力期間においてスピーカの入力インピーダンスが検出されるため、重大な緊急放送の前に故障が検出されて、故障を復旧させることができる。したがって、住民に対する報知に失敗することが少なくなる。上記実施例において、電流検出器21によりデジタルアンプ14への給電電流を検出するようにしても良い。給電電流はスピーカ18の入力インピーダンスの値により変化するので、この給電電流によってもスピーカの入力インピーダンスを測定することも可能である。そして、この検出された給電電流により、スピーカ18の異常か正常かを上記のようにして判断することができる。もちろん、電源32の出力端子電圧は既知であるので、電流検出器21による検出された消費電流から消費電力を求めることも可能である。この消費電力はスピーカ18の入力インピーダンスと関連しているので、測定された消費電力が正常範囲に存在するか否かを判定するようにしても良い。
実施例2は、スピーカ18の入力端の電圧をスピーカ18の入力インピーダンスとして測定する例である。図1における電流検出器22に換えて、図5に示すように、スピーカ18の入力端とアースとの間に電圧検出器57(インピーダンス検出手段)が設けられている。電圧検出器57の内部抵抗はスピーカ18の入力抵抗よりも遥に大きいので、音声出力期間におけるデジタルアンプ14からの駆動電流はスピーカ18に流れ、電圧検出器57には殆ど流れない。したがって、電圧検出器57をスピーカ18の入力端に直接接続(切替スイッチを設けることなく)しても、スピーカ18からの音声出力に問題になることはない。
入力インピーダンスの初期値の測定、監視値の測定は、上記の図1、図4に記載された処理手順で実行される。本例では、スピーカ18の入力インピーダンスに応じて、所定の直流信号を入力したデジタルアンプ14の出力端電圧V0 は、スピーカ18の入力インピーダンスに応じた値となる。スピーカ18のコイルの入力端間が短絡した場合には、出力端電圧V0 は小さい値となり、コイルの断線により入力端子間の抵抗が無限大となると、出力端電圧V0 は最大値となる。詳しくは、図3の例を用いて上述した通りである。このため、出力端電圧V0 をスピーカ18の入力インピーダンスとして測定することができる。このようにして求めた入力インピーダンスが正常範囲に存在するか否かを判定しても良い。もちろん、出力端電圧V0 が正常範囲に存在するか否かを判定するようにしても良い。また、図3に示す複数のスピーカ18のコイルの接続回路において、コイル間の中間タップに電圧検出器57を接続するようにしても良い。短絡故障の場合に他の健全なコイルに過大電流が流れることが防止される。
本実施例はスピーカ18の入力インピーダンスを直接、検出する例である。本実施例では入力インピーダンスは直流抵抗としている。図6において、図1と異なる部分のみ説明する。デジタルアンプ14とスピーカ18との間には切替スイッチ50が配設されている。切替スイッチ50は、通常は、デジタルアンプ14の出力端とスピーカ18の入力端とを接続する状態に保持されている。音声出力期間では、スイッチ28がオンとなりデジタルアンプ14に給電されて音声信号は増幅され、スピーカ18から音声が出力される。音声非出力期間では、スイッチ28がオフとなり、デジタルアンプ14には給電されない。音声非出力期間であって、入力インピーダンスの初期値と監視値とを測定する時には、切替スイッチ50は、デジタルアンプ14とスピーカ18とを分離し、スピーカ18と電源52とを接続する状態に切り換えられる。この電源52から直流抵抗55(保護抵抗)を介して出力される直流電流が電流検出器51により検出されて、その値はCPU20により読み取られる。電源52、直流抵抗55及び電流検出器51がインピーダンス検出手段である。
次に、本音声報知装置1の作用をCPU20の制御手順を示した図7、図8のフローチャートに基づいて説明する。電柱等の高所にスピーカ18が設置された時やスピーカ18を新たな物に交換した時に、作業者は初期値測定ボタン26を押下する。図7は初期値測定ボタン26が押下された時に起動されるプログラムである。図2の処理手順と略同一である。ステップ300において、無線受信機10のデータ端子Cのレベルが検出され、音声非出力期間か否かが判定され、音声出力期間の場合には、ステップ310で切替スイッチ50をデジタルアンプ14の側に切換えて(既に、切り換えられている場合には、その状態を継続する)、初期値測定指令は無効として本プログラムは終了される。
音声非出力期間であると判定された時にはステップ302において、切替スイッチ50をデジタルアンプ14の側から電流検出器51の側に切替える。ステップ304において4個のそれぞれの電流検出器51から電流Iが検出される。ステップ306において、電源52の端子電圧Vは既知であるので、抵抗RがV/Iにより算定される。この抵抗Rは、スピーカ18の入力抵抗の初期値である。このようにして決定されたスピーカの入力インピーダンスは初期値としてメモリ24に記憶される。
次に、ステップ308において、初期値を基準として、その値を含む正常範囲が設定される。正常範囲は第1閾値以上、第2閾値以下の範囲である。第1閾値は異常時最小値より大きく、正常時の入力インピーダンスの範囲内の正常最小値よりも小さい値とし、第2閾値は異常時最大値より小さく、正常範囲内の正常最大値よりも大きい値に設定される。正常範囲を定義する第1閾値、第2閾値の決定方法は実施例1と同一である。
次に、監視値の測定時のCPU20の処理手順について図8のフローチャートに基づいて説明する。このプログラムは一定の時間間隔で実行される。ステップ400において無線受信機10のデータ端子Cのレベルが検出され、音声出力期間か否かが判定される。音声出力期間であれば、ステップ412において切替スイッチ50をデジタルアンプ14の側に切替えて(既に、デジタルアンプの側に接続されている場合にはその状態が維持される)、本プログラムは終了される。
音声非出力期間であれば、ステップ402において、切替スイッチ50をデジタルアンプ14の側から電流検出器51の側に切替える。ステップ404においてそれぞれの電流検出器51から電流Iが検出される。電源52の端子電圧Vは既知であるので、抵抗RがV/Iにより算定される。この抵抗Rは、スピーカ18の入力抵抗である。
次にステップ406において、抵抗Rがメモリ24に記憶されている第1閾値以上、第2閾値以下か、すなわち、正常範囲に存在するか否かが判定される。第1閾値と第2閾値は、実施例1で説明したように図3の4個のスピーカのコイルの接続関係と、短絡や断線箇所による入力抵抗の値によっ決定される。抵抗Rが正常範囲に存在しないと判定された場合には、ステップ408において、異常を検出した時の日時と、検出された抵抗Rと、第1閾値以下の故障か第2閾値以上の故障かを示す故障モードが、故障ログメモリ241に記録される。そして、ステップ410において、警報ランプ40が点灯され警報ブザー41が鳴動される。近くの住民が警報ランプ40の点灯や警報ブザー41の鳴動に気が付き、センタに故障が発生したことを知らせる。これにより、センタの係員は直ちにスピーカ18を交換することができる。そして、係員は初期値測定ボタンを押下することで、図7に示す初期値測定プログラムが実行される。そして、新たに設置されたスピーカに対して入力インピーダンスの初期値が設定されて、入力インピーダンスの正常範囲を決定する第1閾値と第2閾値とが、図3のコイルの接続関係に基づいて決定され、メモリ24に記憶される。また、故障ログメモリ241に記憶されている故障ログは作業者の所有する携帯端末をCPU20に接続して、携帯端末に読み取ることができ、作業者は故障状態を認識することができる。
上記実施例において、音声非出力期間において、スピーカ18の入力抵抗が検出されるため、重大な緊急放送の前に故障を検出し、故障を復旧させることができる。したがって、住民に対する報知に失敗することがなくなる。
実施例3の構成を示す図6において、切替スイッチ50に代えて図9のようにスイッチ53を設けても良い。この場合には、デジタルアンプ14の出力端とスピーカ18の入力端は常時接続されている。入力インピーダンスの初期値と監視値とを測定する時には、スイッチ28はオフ状態にあり、デジタルアンプ14には給電されていない。初期値測定時には、実施例3における図7の処理手順において、音声出力期間の時にはステップ310において、スイッチ53がオフとされる。これによりデジタルアンプ14の出力電流はスピーカ18に供給されるが、電流検出器56には流れない。また、音声非出力期間においては、ステップ302においてスイッチ53がオン状態にされる。これによりスピーカ18には電源52から電流が保護抵抗55を介して流れて、流れる電流が電流検出器56により検出される。この時、デジタルアンプ14には入力信号がなく、且つ給電されていないのでデジタルアンプ14の出力インピーダンスは非常に大きい(理論上は無限大)。したがって、直流電源52からの電流はデジタルアンプ14の側には流れないので、スピーカ18の入力インピーダンスを正確に測定することができる。この値が入力インピーダンスの初期値とされ、この初期値を基準に正常範囲が決定される。
次に、監視値の測定手順は、実施例3の図8と同様な手順となる。音声出力期間の場合にはステップ412において、スイッチ53がオフ状態にされる。上述したように、デジタルアンプ14の出力電流はスピーカ18に供給され、音声が出力される。音声非出力期間の場合には、ステップ402において、スイッチ53がオン状態となる。これにより、上述したように、スピーカ18の入力インピーダンスが正確に測定される。
本発明は、地域に音声報知する地域防災システムにおける故障検出に用いることができる。
1…音声緊急情報報知装置
10…無線受信機
20…CPU
21,51,56…電流検出器
57…電圧検出器
12…可変減衰器
14…デジタルアンプ
28,52,53…スイッチ
50…切替スイッチ

Claims (8)

  1. 防災行政無線の子局であって、行政のセンタから送信される無線信号に応じて、その無線信号のうちの音声信号を増幅した後に、高所に配置された複数のスピーカから、それらのスピーカが支配する領域に音声による緊急情報を出力するようにした音声緊急情報報知装置において、
    前記音声信号を増幅するデジタルアンプと、
    前記無線信号を受信して、音声の出力期間である音声出力期間と、音声出力期間以外の音声非出力期間とを表す制御信号を出力し、前記音声出力期間において前記音声信号を前記デジタルアンプに出力する無線機と、
    前記スピーカの入力インピーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、
    前記スピーカの新規設置時又は交換時に、前記入力インピーダンスを測定することを指令する初期値測定指令手段と、
    前記音声非出力期間において、前記スピーカの前記入力インピーダンスを測定することを指令する測定指令手段と、
    前記音声非出力期間において、前記初期値測定指令手段又は前記測定指令手段により前記入力インピーダンスの測定が指令された時には、前記デジタルアンプに給電すると共に前記デジタルアンプの入力端に直流信号を供給する直流信号供給手段と、
    前記初期値測定指令手段により前記入力インピーダンスの測定が指令された時には、前記インピーダンス検出手段により前記スピーカの前記入力インピーダンスの初期値を測定する初期値測定制御手段と、
    前記初期値測定制御手段により前記初期値が測定された場合には、その初期値を基準にして前記入力インピーダンスの正常範囲を設定してメモリに記憶する正常範囲設定手段と、
    前記測定指令手段により前記入力インピーダンスの測定が指令された時には、前記インピーダンス検出手段により前記スピーカの前記入力インピーダンスの監視値を測定する監視測定制御手段と、
    前記監視測定制御手段により前記監視値が測定された場合には、その監視値が前記正常範囲設定手段により設定されて前記メモリに記憶された前記正常範囲に存在するか否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段により前記入力インピーダンスの前記監視値が前記正常範囲に存在しないと判定された場合には、前記スピーカが故障している旨の警報をする警報手段と
    を有すること特徴とする音声緊急情報報知装置。
  2. 防災行政無線の子局であって、行政のセンタから送信される無線信号に応じて、その無線信号のうちの音声信号を増幅した後に、高所に配置された複数のスピーカから、それらのスピーカが支配する領域に音声による緊急情報を出力するようにした音声緊急情報報知装置において、
    前記音声信号を増幅するデジタルアンプと、
    前記無線信号を受信して、音声の出力期間である音声出力期間と、音声出力期間以外の音声非出力期間とを表す制御信号を出力し、前記音声出力期間において前記音声信号を前記デジタルアンプに出力する無線機と、
    直流電源と保護抵抗との直列接続回路を有し、前記保護抵抗に流れる電流又は前記保護抵抗の出力端電圧を測定することで前記スピーカのコイルの入力直流抵抗を検出する直流抵抗検出手段と、
    前記デジタルアンプと前記スピーカとの間に配設されたスイッチであって、前記スピーカの入力端を前記デジタルアンプの出力端に接続する接続側と、前記スピーカの入力端を前記デジタルアンプの出力端から分離して前記直流抵抗検出手段の入力端に接続する遮断側とで切替える切替スイッチと、
    前記スピーカの新規設置時又は交換時に、前記入力直流抵抗を測定することを指令する初期値測定指令手段と、
    前記音声非出力期間において、前記スピーカの前記コイルの前入力直流抵抗を測定することを指令する測定指令手段と、
    前記初期値測定指令手段により前記入力直流抵抗の測定が指令された時には、前記直流抵抗検出手段により前記スピーカの前記コイルの前記入力直流抵抗の初期値を測定する初期値測定制御手段と、
    前記初期値測定制御手段により前記初期値が測定された場合には、その初期値を基準にして前記入力直流抵抗の初期値に応じた正常範囲を設定してメモリに記憶する正常範囲設定手段と、
    前記測定指令手段により前記入力直流抵抗の測定が指令された時には、前記直流抵抗検出手段により前記スピーカの前記コイルの前記入力直流抵抗の監視値を測定する監視測定制御手段と、
    前記監視測定制御手段により前記監視値が測定された場合には、その監視値が前記正常範囲設定手段により設定されて前記メモリに記憶された前記正常範囲に存在するか否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段により前記入力直流抵抗の前記監視値が前記正常範囲に存在しないと判定された場合には、前記スピーカが故障している旨の警報をする警報手段と
    を有すること特徴とする音声緊急情報報知装置。
  3. 防災行政無線の子局であって、行政のセンタから送信される無線信号に応じて、その無線信号のうちの音声信号を増幅した後に、高所に配置された複数のスピーカから、それらのスピーカが支配する領域に音声による緊急情報を出力するようにした音声緊急情報報知装置において、
    前記音声信号を増幅し、出力端が前記スピーカの入力端に常時接続されたデジタルアンプと、
    前記無線信号を受信して、音声の出力期間である音声出力期間と、音声出力期間以外の音声非出力期間とを表す制御信号を出力し、前記音声出力期間において前記音声信号を前記デジタルアンプに出力する無線機と、
    前記スピーカの入力端とアースとの間に配設され、直流電源と保護抵抗とスイッチとの直列接続回路とを有し、前記保護抵抗に流れる電流又は前記保護抵抗の出力端電圧を測定することで前記スピーカのコイルの入力直流抵抗を検出する直流抵抗検出手段と、
    前記スピーカの新規設置時又は交換時に、前記コイルの前記入力直流抵抗を測定することを指令する初期値測定指令手段と、
    前記音声非出力期間において、前記スピーカの前記コイルの前入力直流抵抗を測定することを指令する測定指令手段と、
    前記初期値測定指令手段により前記入力直流抵抗の測定が指令された時には、前記デジタルアンプへの給電を停止し、前記スイッチを導通状態として、前記直流抵抗検出手段により前記スピーカの前記コイルの前記入力直流抵抗の初期値を測定する初期値測定制御手段と、
    前記初期値測定制御手段により前記初期値が測定された場合には、その初期値を基準にして前記入力直流抵抗の初期値に応じた正常範囲を設定してメモリに記憶する正常範囲設定手段と、
    前記測定指令手段により前記入力直流抵抗の測定が指令された時には、前記デジタルアンプへの給電を停止し、前記スイッチを導通状態として、前記直流抵抗検出手段により前記スピーカの前記コイルの前記入力直流抵抗の監視値を測定する監視測定制御手段と、
    前記監視測定制御手段により前記監視値が測定された場合には、その監視値が前記正常範囲設定手段により設定されて前記メモリに記憶された前記正常範囲に存在するか否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段により前記入力直流抵抗の前記監視値が前記正常範囲に存在しないと判定された場合には、前記スピーカが故障している旨の警報をする警報手段と
    を有すること特徴とする音声緊急情報報知装置。
  4. 前記インピーダンス検出手段は、前記デジタルアンプの出力電流を測定し、この電流により前記入力インピーダンスを測定することを特徴とする請求項1に記載の音声緊急情報報知装置。
  5. 前記インピーダンス検出手段は、前記デジタルアンプの給電電力又は給電電流を測定し、この電力又は電流により前記入力インピーダンスを測定することを特徴とする請求項1に記載の音声緊急情報報知装置。
  6. 前記インピーダンス検出手段は、前記スピーカの入力端の電圧を測定し、この電圧により前記入力インピーダンスを測定することを特徴とする請求項1に記載の音声緊急情報報知装置。
  7. 前記監視測定制御手段は、前記音声非出力期間において、定間隔又は不定間隔の時刻で前記監視値を測定することを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の音声緊急情報報知装置。
  8. 測定される前記入力インピーダンスは入力抵抗であることを特徴とする請求項1、請求項4乃至請求項6の何れか1項に記載の音声緊急情報報知装置。
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