JP2010114632A - 無線防災ノード - Google Patents

Abstract

【課題】制御部に必要な処理能力を上げることなく電波強度を取得して通信状態を確認可能とする。
【解決手段】無線防災ノードとしての無線受信用中継器１２は別ノードである無線式火災感知器１６から送信された電文先頭位置に位相修正信号を含む無線信号を受信して処理する。無線受信用中継器１２の無線通信部２２は、無線信号を受信して電文信号を復調すると共に、電波強度を測定して電波強度信号を出力する。制御部として機能するＣＰＵ２０は無線通信部２２における位相修正信号の受信中に、電波強度信号を取得する。例えばＣＰＵ２０は、位相修正信号の受信中に、無線通信部２２に電波強度信号読出コマンドを送信して電波強度信号を取得する。
【選択図】図２

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イベント信号を受信機に伝送して警報させる防災監視システムの無線防災ノードに関する。

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複数の無線式火災感知器を設置し、無線式火災感知器で火災を検出した時、火災を示す無線信号をフロア単位に設置した無線受信用中継器に送信する。

無線受信用中継器は火災受信機からの感知器回線に接続されており、火災無線信号を受信すると、リレー接点やスイッチング素子のオンにより感知回線間に発報電流を流すことにより火災発報信号を受信機に送信して火災警報を出すようにしている。

このような無線防災システムによれば、建物のフロア単位に設置している中継器と感知器を接続する感知器回線を不要にでき、配線工事が簡単になり、感知器の設置場所も必要に応じて適宜に決めることができる。
特開平５−２７４５８０号公報 特開２００１−２９２０８９号公報

ところで、このような無線式の防災監視システムでは、各ノード間の通信の確実性を確認する必要がある。そのための１つの方法として、ノード間での無線通信時の電波強度を測定するという方法がある。

これは電波強度が弱くなるほど信号のＳ／Ｎ比が悪くなり、通信の確実性が悪化することから、電波強度の測定により通信の確実性を確認することができる。例えば、取得した電波強度がある閾値を越えていたら通信状態は「良好」であり、閾値を下回っていれば通信状態は「不良」であると判定し、判定した通信状態を表示する。

しかしながら、ノード間の無線通信中に、電波強度信号を取得して通信状態を判定して表示する処理を行うと、ＣＰＵを用いた制御部の処理負担が増加し、受信した電文内容を解読して処理するという本来の処理が妨げられ、この処理能力を確保するためには、制御部の処理能力を高める必要があり、制御部が複雑化してコストアップになるという問題がある。

ここで、無線通信中、ＣＰＵを用いたノードの制御部は次のような複数の処理を行う必要がある。
（１）電波強度信号の取得
（２）受信している信号の解釈
（３）受信した信号の内容に応じた状態表示
（４）受信機からの入力監視と受信内容の解釈に基づく出力の制御
特に、受信している信号の解釈には高速で複雑な処理が要求される。

また、一般に、電波強度信号は無線通信部からアナログ信号またはデジタル信号によって出力され、いずれの場合でも、電波強度信号を取得するためには、ある程度の処理量が必要であり、この処理量に見合った制御部の高性能化が要求される。

電波強度信号が無線通信部のポートからアナログ信号によって出力される場合、制御部では、例えばマイクロコンピュータのＡＤ変換ポートを使用して電波強度信号を取得し、その値によって、通信の確実性を判断する。このＡＤ変換ポートを使用した電波強度信号の取得には、例えば数十マイクロ秒の時間がかかり、その分、本来の電文を解釈して結果を出力するという処理能力を高める必要がある。

電波強度信号が無線通信部のポートからデジタル信号によって出力される場合には、制御部から無線通信部に向けて電波強度信号読出コマンドを送信する。無線通信部は電波強度信号読出コマンドを受信すると、電波強度を示すデジタル信号を制御部に向けて送信する。この電波強度信号の取得にかかる時間は、制御部と無線通信部との間の通信速度で決まり、通信時間が短いほど制御部にかかる負荷は少ないが、通信速度が速いほど制御部に高い処理能力が要求される。

本発明は、制御部の処理能力を上げることなく電波強度を取得して通信状態を確認可能とする無線防災ノードを提供することを目的とする。

本発明は、別ノードから送信された電文先頭位置に位相修正信号を配置した無線信号を受信して処理する無線防災ノードに於いて、
無線信号を受信して電文信号を復調すると共に、電波強度を測定して電波強度信号を出力する無線通信部と、
無線通信部における位相修正信号の受信中に、電波強度信号を取得する制御部と、
を備えたことを特徴とする。

ここで、制御部は、位相修正信号の受信中に、無線通信部に電波強度信号読出コマンドを送信して電波強度信号を取得する。

また、制御部は、位相修正信号の受信中に、無線通信部から出力されている電波強度信号をＡＤ変換して取得するようにしても良い。

制御部は、位相修正信号の受信中に、取得した電波強度信号を所定の閾値と比較して受信良または受信不良の状態を判定し、位相修正信号に続く電文信号を取得して処理した後に、電文の内容が特定のものであった場合に判定した受信状態を状態表示部に表示する。

別ノードは火災を検出して無線信号を送信するセンサノードであり、制御部は、センサノードの無線信号から復調した電文信号を取得して火災を判別したときに、信号線により接続された受信機に火災信号を中継送信して警報させる。

本発明の無線防災システムによれば、無線信号の先頭位置にプリアンブルとして配置されている位相修正信号は、無線通信部における受信準備のための信号であり、位相修正信号の受信中、制御部は電文の解釈を行なう必要がないことから処理能力に比較的余裕があり、このときに電波強度信号を取得することで、制御部の処理能力を高めることなく、電波強度信号を取得して通信状態を判定表示でき、通信の確実性を確認することができる。

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には火災感知器としてＰ型受信機１０が設置されており、Ｐ型受信機から引き出された電源線１７及び感知器回線に、階ごとに本発明の無線防災ノードとなる無線受信用中継器１２が接続されている。

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が設置されている。センサノードとしての無線式感知器１６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と判断し、発報無線信号として火災イベント信号を無線送信する。無線受信用中継器１２は、無線式感知器１６から送信された火災イベント信号を受信し、Ｐ型受信機１０に対し感知器回線１８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。

また本実施形態の無線防災システムにあっては、無線式感知器１６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、定期通報イベント信号を定期的に送信する。

無線式感知器１６からの定期通報イベント信号の送信に対し、無線受信用中継器１２は定期通報イベント信号に含まれるノードＩＤに対応するタイマをリセットスタートしており、定期的に定期通報イベント信号が受信されずにタイマの時間が一定時間を越えた場合、その無線式感知器１６が正常に動作していない定期通報異常であると判断し、Ｐ型受信機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。

更に無線受信用中継器１２に対する電源供給は、Ｐ型受信機１０から専用の電源線１７により例えばＤＣ２４ボルトを供給している。また無線式感知器１６にはアルカリ乾電池などのバッテリーが内蔵されている。

図２は図１の無線受信用中継器の第１実施形態を示したブロック図である。図２において、無線受信用中継器１２は、制御部として機能するＣＰＵ２０、無線通信部２２、有線通信部２４、状態表示部２６及び電源回路部２８で構成されている。

無線通信部２２には、アンテナ３０、受信回路部３２、電波強度検出部３４、シリアルインタフェース３６が設けられている。この無線通信部２２は、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。

受信回路部３２は、無線式感知器１６から送信された火災イベント信号あるいは定期通報イベント信号をアンテナ３０で受信し、受信信号から電文データを復調する。この受信回路部３２の受信動作に伴い、電波強度検出部３４は電波強度に応じたＤＣレベルを持つ電波強度信号を出力する。

シリアルインタフェース３６はＣＰＵ２０からの読出コマンドに基づき、受信回路部３２で復調した電文データ、または電波強度検出部３４で検出した電波強度信号のシリアル転送を行う。

なお電波強度検出部３４から出力されたＤＣレベルの電波強度信号はシリアルインタフェース３６でＡＤ変換され、デジタル信号として転送されることになる。もちろん電波強度検出部３４から出力する際にデジタル信号に変換してシリアルインタフェース３６に出力してもよい。

ここで、無線通信部２２で受信される無線式感知器１６からの無線信号の電文フォーマットは、図３に示すようになる。図３において、電文フォーマットは無線信号のプリアンブルとなる先頭位置に位相修正データ４２を配置しており、位相修正データ４２は「１０１０１０・・・」となり、例えば２４ビット長のデータである。

この位相修正データ４２は、図２の無線通信部２２に設けた受信回路部３２で復調されることで、受信準備状態を確立するために用いられる。即ち位相修正データ４２は「１０１０１０・・・」の繰返しにより、受信回路部３２における復調処理のビット同期などを確立して、受信準備状態を作り出すことになる。

位相修正データ４２に続いては、通信制御データ４４、送信元識別コード４６、データ４８及びエラーチェックコード５０が配置される。通信制御データ４４は電文の種類を示すデータであり、例えばセンサ状態を示す電文、定期通報を示す電文などの電文の種類を表す。

送信元識別コード４６は電文送信元となる無線式感知器のＩＤであり、例えば１００万台規模の無線式感知器の識別を想定した場合、５０〜６０ビット長のデータとなる。データ４８は無線式感知器１６で検出した煙濃度や温度などのセンサ出力データなどの情報である。エラーチェックコード５０は例えばチェックサムなどが使用される。

再び図２を参照するに、制御部として機能するＣＰＵ２０には、プログラムの実行により実現される機能としてデータ処理部３８と受信状態判定部４０が設けられている。

受信状態判定部４０は無線通信部２２における無線信号の受信開始を監視しており、受信開始を判別すると、無線通信部２２に対し電波強度読取コマンドを送信して電波強度データを取得し、予め定めた閾値と比較することで、受信状態が閾値以上であれば「良好」と判定し、閾値を下回っていれば「不良」と判定する。

受信状態判定部４０による判定結果は状態表示部２６に表示されるが、受信状態判定部４０の処理は、無線通信部２２において無線信号の先頭に配置された２４ビットの位相修正データ４２の受信中にのみ動作するようにしており、電波強度データの取得及びその比較判定までの処理は可能であるが、判定結果の表示については位相修正信号の受信中にできない可能性があることから、無線信号の受信終了後に状態表示部２６に出力して、受信状態が「良好」かまたは「不良」かを表示させる。

例えば無線式感知器１６からの無線信号の送信速度が１２００ｂｐｓであった場合、２４ビットの位相修正信号の受信時間は２０ミリ秒であり、この位相修正信号の受信時間を越えない範囲で、受信状態判定部４０が電波強度信号の取得と閾値の比較による通信状態の判定を実行する。

また受信状態判定部４０は受信した電文の内容が予め定めた特定のものであった場合にのみ、判定した受信状態を状態表示部２６に表示する。例えば、受信状態判定部４０は次の特定内容の場合に、判定した受信状態を表示する。
（１）通信試験用の電文を受信したときのみ、受信状態の表示を行う。
（２）電文に含まれる送信元情報に応じて、表示を行うかを変化させる。

これによって特定の電文内容や特定の送信元との通信について受信状態が表示され、通信試験や特定の無線式感知器との通信状態の判定が適切且つ容易にできる。

データ処理部３８は、位相修正信号の受信が終了した後に受信される本来の電文データ、即ち図３における通信制御データ４４、送信元識別コード４６、データ４８及びエラーチェックコード５６からなる電文データを、無線通信部２２からのシリアルデータ転送ｉ９ｌ受信し、各データの解読を行い、解読結果に基づき、例えば火災イベント信号を判別した場合には、有線通信部２４によりＰ型受信機１０からの感知器回線１８に発報電流を流すことで火災発報信号を送信して警報表示させる。

また定期通報信号に基づき定期通報異常を判別した場合には、Ｐ型受信機１０からの感知器回線１８の終端に接続している終端抵抗を切り離すことにより擬似的な断線状態を作り出すことで、障害検出信号をＰ型受信機１０に送出して、障害表示を行わせる。

図４は図２の実施形態による受信強度の取得を伴う受信処理を示したフローチャートである。図４において、ＣＰＵ２０の受信状態判定部４０は、ステップＳ１で無線通信部２２に対しステータス要求コマンドを送信し、ステータス応答を受信している。このステータス応答に対し、ステップＳ２で受信開始応答を判別すると、ステップＳ３に進み、電波強度読出コマンドを送信する。

ここで無線通信部２２における受信開始の検出は、電波強度検出部３４よりノイズレベルを超える所定値以上の電波強度信号出力が得られたときに受信開始と判断して、ステータス要求コマンドに対し受信開始応答を返す。

ステップＳ３で電波強度読出コマンドを送信した後に、ステップＳ４で電波強度データの受信の有無を判別しており、電波強度データを受信すると、ステップＳ５で所定の閾値と比較し、閾値異常であれば、ステップＳ６で受信状態は良好と判定する。

続いてデータ処理部３８が無線通信部２２よりシリアル転送により出力される受信データ即ち本来の電文データを取得し、ステップＳ８で受信データ内容が特定内容、例えば試験用電文であったり特定送信元であった場合、ステップＳ９で電文データの解読によるデータ処理を行い、ステップＳ１０で受信状態判定部４０がステップＳ６で判定した受信良好の状態を状態表示部２６に対し行う。

状態表示部２６における受信状態の「良好」または「不良」の表示は、「良好」で緑色のＬＥＤを点灯し、「不良」で赤色のＬＥＤを点灯する２色表示、あるいは単一のＬＥＤを「良好」で点灯し、「不良」で点滅させる表示など、適宜の状態表示を行う。

一方、ステップＳ５で電波強度データが閾値を下回った場合には、ステップＳ１１で受信状態は「不良」と判定する。続いてステップＳ１２でデータ処理部３８による本来の電文データを取得した後、この場合には受信不良であることから、ステップＳ１３で受信データを破棄し、データ処理は行わない。このデータ処理部３８による処理が済むと、ステップＳ１４において、ステップＳ１１で判定した受信状態「不良」を状態表示部２６に表示する。

図５は図１の無線受信用中継器の第２実施形態を示したブロック図であり、この実施形態にあっては、無線通信部２２からアナログ信号として電波強度信号を出力する場合を例に取っている。

図５において、無線受信用中継器１２は図２の第１実施形態と同様、ＣＰＵ２０、無線通信部２２、有線通信部２４、状態表示部２６及び電源回路部２８で構成される。無線通信部２２には受信回路部３２と電波強度検出部３４が設けられており、電波強度検出部３４で検出された電波強度信号はアナログ信号として電波強度信号ポート５４から出力される。また受信回路部３２で復調された電文データはデータポート５２からシリアルビット転送により出力される。

ＣＰＵ２０には、データ処理部３８、受信状態判定部４０に加え、受信開始検出部５６とＡＤ変換部５８が設けられている。受信開始検出部５６は無線通信部２２に設けた電波強度検出部３４からの電波強度信号を入力しており、電波強度信号がノイズレベルを上回る所定の閾値レベルを超えたときに受信開始を検出し、ＡＤ変換部５８を動作して、そのとき入力している電波強度信号をデジタル信号に変換して受信状態判定部４０に読み込ませる。

受信状態判定部４０はＡＤ変換部５８により取得した電波強度信号を所定の閾値と比較し、閾値を超えていれば受信状態は「良好」と判定し、閾値を下回っていれば受信状態は「不良」と判定し、データ処理部３８による本来の電文データの解読と処理が終了した後に、状態表示部２６に受信状態の判定結果を表示させる。

図６は図５の実施形態による受信強度の取得を伴う受信処理を示したフローチャートである。図６において、ＣＰＵ２０に設けた受信開始検出部５６は、ステップＳ２１で電波強度信号を所定のノイズを越える閾値と比較しており、電波強度信号が閾値を超えた場合には、ステップＳ２２で受信開始を判定し、ステップＳ２３でＡＤ変換部５８を動作して電波強度信号をＡＤ変換して読み込む。

これにより無線信号の先頭に配置されている図３に示した位相修正データ４２の受信中に電波強度信号を受信状態判定部４０に読み込むことができる。続いてステップＳ２４で受信状態判定部４０が取得した電波強度データは閾値以上か否か判別し、閾値以上であればステップＳ２５で受信状態は「良好」と判定し、ステップＳ２６で受信データを取得してステップＳ２７で受信データ内容が所定の特定内容である場合に、ステップＳ２８に進んでデータ処理部３８の本来の電文データに対する解読と解読結果に基づく処理を行い、終了後のステップＳ２９で状態表示部２６に受信状態として「良好」を表示する。

一方、ステップＳ２４で電波強度データが閾値を下回っていた場合には、ステップＳ３０で受信状態は「不良」と判定し、ステップＳ３１でデータ処理部３８による受信データの取得を行うが、受信状態が不良であることから、ステップＳ３２で受信データを破棄し、ステップＳ３３で状態表示部２６に受信状態が「不良」であることを表示する。

なお上記に実施形態にあっては、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１２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１２を接続するようにしてもよい。

また上記の実施形態にあっては、無線信号の先頭に配置された位相修正信号の受信中に電波強度信号の取得と通信状態の判定を行い、その後、通常の電文データの受信処理が終了した後に、判定した通信状態を状態表示部２６に表示しているが、位相修正信号の受信時間が十分に確保できる場合には、電波強度信号の取得、判定、及び判定した通信状態の表示を位相修正信号の受信中に終了するようにしてもよい。

逆に、通信速度が速く、位相修正信号の受信時間が短い場合には、電波強度信号の取得のみを位相修正信号の受信中に実行し、電波強度信号の判定及び状態表示は本来の電文データの処理が終了した後に行うようにしてもよい。

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。

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の無線受信用中継器の第１実施形態を示したブロック図 図２の無線受信用中継器で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２の実施形態による受信強度の取得を伴う受信処理を示したフローチャート 図１の無線受信用中継器の第２実施形態を示したブロック図 図５の実施形態による受信強度の取得を伴う受信処理を示したフローチャート

符号の説明

１０：Ｐ型受信機
１２：無線受信用中継器
１５−１〜１５−３：無線式制御器
１６：無線式感知器
１７：電源線
１８：感知器回線
２０：ＣＰＵ
２２：無線通信部
３２：アンテナ
２４：有線通信部
２６：状態表示部
２８：電源回路部
３２：受信回路部
３４：電波強度測定部
３６：インタフェース
３７：シリアルポート
３８：データ処理部
４０：受信状態判定部
４２：位相修正データ
５２：データポート
５４：受信強度信号ポート
５６：受信開始検出部
５８：ＡＤ変換部

Claims (5)

1. 別ノードから送信された電文先頭位置に位相修正信号を配置した無線信号を受信して処理する無線防災ノードに於いて、
   前記無線信号を受信して電文信号を復調すると共に、電波強度を測定して電波強度信号を出力する無線通信部と、
   前記無線通信部における位相修正信号の受信中に、前記電波強度信号を取得する制御部と、
   を備えたことを特徴とする無線防災ノード。
   
2. 請求項１記載の無線防災ノードに於いて、前記制御部は、位相修正信号の受信中に、前記無線通信部に電波強度信号読出コマンドを送信して前記電波強度信号を取得することを特徴とする無線防災ノード。
   
3. 請求項１記載の無線防災ノードに於いて、前記制御部は、位相修正信号の受信中に、前記無線通信部から出力されている電波強度信号をＡＤ変換して取得することを特徴とする無線防災ノード。
   
4. 請求項１記載の無線防災ノードに於いて、前記制御部は、前記位相修正信号の受信中に、取得した電波強度信号を所定の閾値と比較して受信良または受信不良の状態を判定し、前記位相修正信号に続く電文信号を取得して処理した後に、電文の内容が特定のものであった場合に前記判定した受信状態を状態表示部に表示することを特徴とする無線防災ノード。
   
5. 請求項１記載の無線防災ノードに於いて、
   前記別ノードは火災を検出して無線信号を送信するセンサノードであり、
   前記制御部は、前記センサノードの無線信号から復調した電文信号を取得して火災を判別したときに、信号線により接続された受信機に火災信号を中継送信して警報させることを特徴とする無線防災ノード。

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