JP2012064181A - センサ内蔵無線通信デバイスおよびそれを備えた画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デバイスの種類や配置構成に制限されない設計の自由度の高いセンサネットワークを構成できるセンサ内蔵無線通信デバイスおよびそれを備えた画像表示装置を提案する。
【解決手段】外部環境をセンシングして外部情報を取得するセンサ部２０と、無線通信により外部情報を含む所定情報を送受信可能な通信部２１と、センサ部２０及び通信部２１を制御する制御部２２とを具備してなり、無線ネットワークに接続されたセンサネットワーク１を構成するセンサ内蔵無線通信デバイス２において、通信部２１は、近距離無線通信により他のセンサ内蔵無線通信デバイス２との間で通信可能な第一通信部２１ａと、広域無線通信により広域通信ネットワークに接続された外部装置３と通信可能な第二通信部２１ｂと、短距離無線通信により外部端末装置４との間で通信可能な第三通信部２１ｃと、を具備してなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、センサ内蔵無線通信デバイスおよびそれを備えた画像表示装置の技術に関し、より詳細には、外部環境をセンシングして外部情報を取得するセンサ部と、無線通信により前記外部情報を含む所定情報を送受信可能な通信部とを具備してなり、無線ネットワークに接続されたセンサネットワークを構成するセンサ内蔵無線通信デバイスおよびそれを備えた画像表示装置に関する。

近年、防災、防犯、セキュリティ、環境計測、医療、農業生産、構造物管理、及び施設制御などの分野では、センシング技術と無線ネットワーク技術とを組み合わせ、複数のセンサをネットワークに接続するとともに、センサ間で関連付けや同期などを行いながら、センサ群として特定或いは複数の目的に応じて必要な機能（例えば、センサが検知した情報を伝達・収集したり、センサ群を制御したりするなど）を提供するセンサネットワークの技術が開発されている。センサネットワークでは、センシングにより各種の外部情報を取得し、無線通信により外部情報を送信可能なセンサ内蔵無線通信デバイス（センサノード）が施設内の多数箇所に配置されて、無線ネットワークにより接続されたセンサ群が構成される。そして、かかるセンサ群がインターネットなどの広域通信ネットワークに接続された外部装置と通信可能とされ、外部装置によりセンサ群からの外部情報を収集して解析したり、センサ群を遠隔制御したりすることができる。

センサ内蔵無線通信デバイスは、上述したセンサネットワークを構成する重要なデバイスの一つであり、通常、センシング機能と無線通信機能を備えたハードデバイスとして構成されている。従来のセンサ内蔵無線通信デバイスとしては、例えば、特許文献１又は特許文献２に開示されるように、外部環境をセンシングして外部情報を取得するセンサ部、無線通信により外部デバイスとの間で通信可能な通信部、及びセンサ部や通信部等を制御するための制御部などで構成される。

センサ内蔵無線通信デバイスを構成するセンサ部としては、物理量や化学量を認識・計測・感知してこれを電気量に変換して出力可能な構成とされ、通常は、熱、温度、煙、水、湿度、音、光、磁気、風、振動、圧力、加速度、方向、位置、人間感知などを検出するセンサや、人の体温、血圧、脈拍、心拍数、血糖値、心電、筋電などを測ったり、特定の化学物質・反応を検知したりするセンサなどが用いられる。

ところで、今日知られている無線ネットワーク技術としては、その通信距離に応じておおよそ次のように区別される。（１）無線ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）：携帯電話網などの広域網の範囲、（２）無線ＭＡＮ（Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）：数十〜百ｋｍ四方の範囲、（３）無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）：約１００ｍ四方の範囲、（４）無線ＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）：約十ｍ四方の範囲、（５）無線ＰＡＮよりさらに狭い範囲。このうち無線ＷＡＮ及び無線ＭＡＮが広域無線ネットワークと呼ばれ、無線ＬＡＮ及び無線ＰＡＮが近距離無線ネットワークと呼ばれている。

そして、センサ内蔵無線通信デバイスを構成する通信部としては、無線により通信を行うインターフェースを備えた通信モジュールとして構成される。
例えば、広域無線ネットワークを構成する場合には、携帯電話網やＰＨＳ網、又はＩＥＥＥ８０２．１６等に準拠したプロトコルにより無線通信を行うＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）と呼ばれる通信技術により無線通信を行うものが用いられる。
また、近距離無線ネットワークを構成する場合には、ＩＥＥＥ８０２．１１に準拠したプロトコル（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ等）に従って無線通信を行うものや、ＩＥＥＥ８０２．１５に準拠したプロトコル（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅ等）に従って無線通信を行うものなどが用いられる。
そして、短距離無線ネットワークを構成する場合には、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｓｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、ＲＦ−ＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）などの通信技術により無線通信を行うものが用いられる。

しかしながら、上述した特許文献１又は特許文献２に開示されるように、従来のセンサ内蔵無線通信デバイスは、通信部として近距離無線通信を行う通信モジュールや短距離無線通信を行う通信モジュールの両方若しくはいずれか一方が設けられていたが、センサ群をインターネットなどの広域通信ネットワークに繋ぐゲートウェイ機能を有していなかった。そのため、従来のセンサネットワークは、複数のセンサ内蔵無線通信デバイス（センサ群）にて構成される無線ネットワーク（非ＩＰネットワーク）を、インターネット等のＩＰネットワークに繋ぐために、センサ内蔵無線通信デバイスとは別に、広域無線通信を行う通信モジュールを備えたセンササーバと呼ばれる通信デバイスが別途設けられていた。

このように、従来のセンサ内蔵無線通信デバイスの構成では、センサネットワークを構築するために別途ゲートウェイ機能を有するセンササーバを用意する必要があったため、ネットワークを形成する際には、かかるセンササーバを中心とした配置構成となってしまい、ネットワークデバイスの設置場所やネットワークトポロジーの自由度が制限され、既存施設へのセンサネットワークの導入が妨げられていたのである。

特開２００９−１６９８８８号公報 特開２００５−３１６５３３号公報

そこで、本発明では、センサ内蔵無線通信デバイスおよびそれを備えた画像表示装置に関し、前記従来の課題を解決するもので、デバイスの種類や配置構成に制限されない設計の自由度の高いセンサネットワークを構成できるセンサ内蔵無線通信デバイスおよびそれを備えた画像表示装置を提案することを目的としている。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

すなわち、請求項１においては、外部環境をセンシングして外部情報を取得するセンサ部と、無線通信により前記外部情報を含む所定情報を送受信可能な通信部と、前記センサ部及び前記通信部を制御する制御部とを具備してなり、無線ネットワークに接続されたセンサネットワークを構成するセンサ内蔵無線通信デバイスにおいて、前記通信部は、近距離無線通信により他のセンサ内蔵無線通信デバイスとの間で通信可能な第一通信部と、広域無線通信により広域通信ネットワークに接続された外部装置と通信可能な第二通信部と、短距離無線通信により外部端末装置との間で通信可能な第三通信部と、が設けられるものである。

請求項２においては、前記制御部は、前記第一通信部を、他の全てのセンサ内蔵無線通信デバイスとの間で前記所定情報を送受信する通信方式、又は所定のセンサ内蔵無線通信デバイスを介してのみ他のセンサ内蔵無線通信デバイスとの間で前記所定情報を送受信する通信方式で通信可能に制御するものである。

請求項３においては、前記制御部は、前記第二通信部を、所定のセンサ内蔵無線通信デバイスにおいてのみ前記外部装置との間で前記所定情報を送受信する通信方式で通信可能に制御するものである。

請求項４においては、前記第一通信部は、ＩＥＥＥ８０２．１５に準拠したプロトコルに従って無線通信を行う通信モジュールとして構成されるものである。

請求項５においては、前記第三通信部は、ＲＦ−ＩＤにより無線通信を行う通信モジュールとして構成されるものである。

請求項６においては、独立電源モジュールとして構成される電源部を具備してなるものである。

請求項７においては、前記請求項１乃至請求項６に記載のセンサ内蔵無線通信デバイスを備えた画像表示装置であって、前記センサ内蔵無線通信デバイスは、所定の画像情報を出力する出力部を具備してなるものである。

請求項８においては、施設内の多数箇所に設置される避難誘導標識装置として構成されるものである。

本発明の効果として、センサ機能と無線通信機能に加えてゲートウェイ機能を有するため、デバイスの種類や配置構成に制限されない設計の自由度の高いセンサネットワークを構成できる。

本発明の一実施例に係るセンサネットワークの全体的な構成を示した機能ブロック図である。 本実施例のセンサ内蔵無線通信デバイスの構成を示した機能ブロック図である。 センサ内蔵無線通信デバイスにより構成されるネットワークの通信経路を示した図である。 同じくセンサ内蔵無線通信デバイスにより構成されるネットワークの通信経路を示した図である。 本実施例のセンサ内蔵無線通信デバイスを用いた災害検知及び避難誘導システムの構成を示した図である。 センサ内蔵無線通信デバイスが取り付けられる避難誘導標識の構成を示した機能ブロック図である。

次に、発明を実施するための形態を説明する。
まず、本実施例のセンサネットワーク１の全体構成について、以下に概説する。
図１に示すように、本実施例のセンサネットワーク１は、外部環境をセンシングして外部情報を取得し、無線通信により外部情報を含む所定情報を送受信可能なセンサ内蔵無線通信デバイス２と、広域無線通信によりセンサ内蔵無線通信デバイス２との間で通信可能な外部装置３と、短距離無線通信によりセンサ内蔵無線通信デバイス２との間で通信可能な外部端末装置４と、多数個所に配置されたセンサ内蔵無線通信デバイス２・２・・・により無線ネットワークに接続されたネットワークＮＷ１と、ネットワークＮＷ１と接続されるインターネットなどの広域通信ネットワークとしてのネットワークＮＷ２等とで構成される。

なお、本実施例のセンサネットワーク１において、センサ内蔵無線通信デバイス２によりネットワークＮＷ１・ＮＷ２を介して送受信される所定情報としては、センサ内蔵無線通信デバイス２のセンサ部２０（図２参照）にて取得された外部環境の測定値や取得時間などの外部情報の他に、センサ内蔵無線通信デバイス２ごとに予め設定された個体識別情報や、センサ内蔵無線通信デバイス２の設置位置を表す位置情報や、センサ内蔵無線通信デバイス２のエラー履歴やメンテナンス履歴を表す履歴情報や、避難可能な出口や非常口等の避難口と避難経路等を記録した避難情報や、地域イベント等の地域関連情報などが含まれる。

＜センサ内蔵無線通信デバイス２の構成＞
図１及び図２に示すように、本実施例のセンサ内蔵無線通信デバイス２は、センサネットワーク１におけるセンサノードとしてセンシング機能及び無線通信機能を備えるとともに、ネットワークＮＷ１とネットワークＮＷ２とを繋ぐゲートウェイ機能を有している。具体的には、外部環境をセンシングして外部情報を取得するセンサ部２０と、無線通信により外部情報を送受信可能な通信部２１と、センサ部２０及び通信部２１等を制御する制御部２２と、各部へ電力を供給する電源部２３と、液晶パネル等の画像表示部に所定の画像情報を出力する出力端末としての出力部２４等とで構成されている。そして、センサ内蔵無線通信デバイス２が他のセンサ内蔵無線通信デバイス２と無線通信可能に接続されることで、上述したネットワークＮＷ１が構成されるとともに、所定のセンサ内蔵無線通信デバイス２を介して、ネットワークＮＷ１がネットワークＮＷ２に接続される。

センサ部２０は、物理量や化学量を認識・計測・感知してこれを電気量に変換して出力可能な構成とされ、その構成については特に限定されない。通常は、熱、温度、煙、水、湿度、音、光、磁気、風、振動、圧力、加速度、方向、位置、人間感知などを検出するセンサや、人の体温、血圧、脈拍、心拍数、血糖値、心電、筋電などを測ったり、特定の化学物質・反応を検知したりするセンサなどが用いられる。本実施例では、例えば、温湿度、照度、空気流、微粒子などを検出して外部環境や災害時の危険度などを計測できる環境センサや、音響や音声を検出して破壊音や悲鳴、叫び声、騒乱音などを計測できるサウンドセンサや、赤外反射を検出して、外部環境の混雑量（人の通行量）や災害時の温度変化などを計測できる赤外線センサや、画像処理により外部環境の混雑量（人の通行量）やその属性などを測定できる画像センサなどが好ましく用いられる。

通信部２１は、近距離無線通信により他のセンサ内蔵無線通信デバイス２との間で通信可能な第一通信部２１ａと、広域無線通信によりネットワークＮＷ２に接続された外部装置３との間で通信可能な第二通信部２１ｂと、短距離無線通信により外部端末装置４との間で通信可能な第三通信部２１ｃとで構成されている。本実施例の通信部２１は、無線により通信を行う表面実装アンテナ型やＣＦカード型などのインターフェースを備え、かかるインターフェースが後述する制御部２２に接続された通信モジュールとして構成されている。

第一通信部２１ａは、近距離無線通信により通信を行うインターフェースを備え、他のセンサ内蔵無線通信デバイス２の第一通信部２１ａと通信可能とされる。近距離無線通信とは、通信距離が約１００ｍ四方の範囲の無線ＬＡＮや約十ｍ四方の範囲の無線ＰＡＮなどの近距離無線ネットワークを構成する無線通信技術のことである。本実施例では、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１に準拠したプロトコル（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ等）を用いた通信技術や、ＩＥＥＥ８０２．１５に準拠したプロトコル（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅ等）を用いた通信技術などが採用されて無線通信が行われる。特に、本実施例の第一通信部２１ａとしては、簡易な構成で容易にネットワークを構築可能であり、また低消費電力で小型化が容易であるなどの点から、ＩＥＥＥ８０２．１５に準拠したＺｉｇＢｅｅプロトコルで無線通信を行う通信モジュールとして好ましく構成される。

第二通信部２１ｂは、広域無線通信により通信を行うインターフェースを備え、ネットワークＮＷ２を介して、ネットワークＮＷ２に接続された外部装置３との間で通信可能とされる。広域無線通信とは、携帯電話網などの広域網としての無線ＷＡＮや通信距離が数十〜百ｋｍ四方の範囲の無線ＭＡＮなどの広域無線ネットワークを構成する無線通信技術のことである。本実施例では、例えば、携帯電話網又はＰＨＳ網で採用される通信技術や、ＩＥＥＥ８０２．１６等に準拠したプロトコルにより無線通信を行うＷｉＭＡＸを用いた通信技術などが採用されて無線通信が行われる。

第三通信部２１ｃは、短距離無線通信により通信を行うインターフェースを備え、外部端末装置４と通信可能とされる。短距離無線通信とは、通信距離が約十ｍ四方の範囲の無線ＰＡＮやさらに狭いエリアで短距離無線ネットワークを構成する無線通信技術のことである。本実施例では、例えば、ＮＦＣ、ＤＳＲＣ、ＲＦ−ＩＤなどの通信技術により無線通信を行うものが用いられる。特に、本実施例の第三通信部２１ｃとしては、標準化されたインターフェースで、デバイスの小型軽量が容易であり、また繰返しの読み書きと書き込みが可能などの点から、ＲＦ−ＩＤで無線通信を行う通信モジュールとして好ましく構成される。

なお、第三通信部２１ｃがＲＦ−ＩＤにより無線通信を行うように構成される場合には、後述する制御部２２の構成とは別に、第三通信部２１ｃにおいて、外部端末装置４との無線を送受信するアンテナと情報を記憶するＩＣチップ（メモリ）等とで構成される。また、反射型ＲＦ−ＩＤやアクティブ型ＲＦ−ＩＤ等、その種類も特に限定されない。

制御部２２は、センサ部２０や通信部２１の無線通信を制御するマイクロプロセッサであって、上述したセンサ部２０、通信部２１、電源部２３、及び出力部２４等が接続されている。制御部２２としては、全体を制御するＣＰＵや、プログラムが格納されるＲＯＭや、作業用メモリとしてのＲＡＭや、センサ部２０により取得された外部情報を一時的に記憶する不揮発性メモリ等とで構成されており、ワンチップに構成されるＬＳＩの他に、複数のチップを搭載した基板や複数のチップをパッケージ内に封入したものなど、その構成は限定されない。制御部２２においては、予め記憶されているプログラム又は外部装置３から配布されるプログラムや、外部装置３又は外部端末装置４からの指示信号に基づいて、通信部２１や他の回路が制御される。

電源部２３は、センサ内蔵無線通信デバイス２の構成デバイスそれぞれ電力を供給するための独立電源モジュールとして構成され、例えば、一次電池、充電可能な二次電池、及び太陽光発電素子等の発電素子を備えたコンデンサや二次電池、燃料電池等が用いられる。

特に、本実施例のセンサ内蔵無線通信デバイス２は、第一通信部２１ａにおける他のセンサ内蔵無線通信デバイス２との通信方式において、制御部２２により、他の全てのセンサ内蔵無線通信デバイス２との間で所定情報を送受信する通信方式（以下、直接通信方式という）、又は所定のセンサ内蔵無線通信デバイス２を介してのみ他のセンサ内蔵無線通信デバイス２との間で所定情報を送受信する通信方式（以下、間接通信方式という）で通信可能に制御される。

この第一通信部２１ａの通信方式は、通信モジュールにおいて物理デバイスや理論デバイスとして予め規格化されて設定されているものや、センサ内蔵無線通信デバイス２に予め組み込まれたプログラム又は外部装置３より送信された指示信号やプログラムによって設定変更可能なものとして構成される。なお、後者の場合は、最適な通信方式は、通信されるデータ量や、消費電力量、残存電力量などに基づいて設定変更可能とされる。

また、第二通信部２１ｂの通信方式において、制御部２２により、所定のセンサ内蔵無線通信デバイス２においてのみ外部装置３との間で所定情報を送受信する通信方式で通信可能に制御される。この「所定のセンサ内蔵無線通信デバイス２」とは、上述した他のセンサ内蔵無線通信デバイス２との間で前記所定情報を送受信する通信方式（直接通信方式）で通信可能なセンサ内蔵無線通信デバイス２の中から特定される一又は複数のセンサ内蔵無線通信デバイス２のことである。

一例として、図３に示すネットワークＮＷ１を参照しながら、第一通信部２１ａにおいて上述した通信方式が物理デバイスとして予め規格化されている場合について説明する。
かかる実施例では、第一通信部２１ａは、ＺｉｇＢｅｅプロトコルで無線通信を行う通信モジュールとして構成され、物理デバイスとして、全てのネットワークトポロジーに対応した機能を有し、全てのＲＦＤ、ＦＦＤと通信可能なＦＦＤ（Ｆｕｌｌ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）と、末端デバイスとしてのみ動作してネットワーク制御機能を有さず、ＦＦＤとのみ通信可能であり、最小限のリソースとメモリ容量で構成可能なＲＦＤ（Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）とが用いられる。

図３に示すネットワークＮＷ１では、それぞれ３種類のセンサ内蔵無線通信デバイス２ａ・２ｂ・２ｃを用いて構成されている。センサ内蔵無線通信デバイス２ａは、直接通信方式で通信可能に制御され、他のデバイスのネットワークＮＷ１への接続・切断を制御する機能を有するＦＦＤである。センサ内蔵無線通信デバイス２ｂは、同じく直接通信方式で通信可能に制御され、マルチホッピングによりネットワークＮＷ１のメッシュ・ツリーを構成するＦＦＤである。センサ内蔵無線通信デバイス２ｃは、間接通信方式で通信可能に制御され、他のデバイスへのメッセージルーティング機能を有しないＲＦＤである。また、センサ内蔵無線通信デバイス２ａにおいてのみ、第二通信部２１ｂにてネットワークＮＷ２に接続された外部装置３との間で所定情報を送受信可能とされている。

かかるネットワークＮＷ１では、センサ内蔵無線通信デバイス２ａを中心として、近距離無線通信により各センサ内蔵無線通信デバイス２ａ〜２ｃの間で所定情報が送受信されるとともに、センサ内蔵無線通信デバイス２ａにおいてのみ広域無線通信によりネットワークＮＷ２に接続された外部装置３等と所定情報が送受信される。また、外部装置３より送信される指示情報は、センサ内蔵無線通信デバイス２ａを介して他のセンサ内蔵無線通信デバイス２ｂ・２ｃに転送される。

また、他の例として、図４示すネットワークＮＷ１を参照しながら、第一通信部２１ａにおいて上述した通信方式がセンサ内蔵無線通信デバイス２の制御部２２に予め組み込まれたプログラム等によって設定変更可能な場合について説明する。かかる実施例も、第一通信部２１ａがＺｉｇＢｅｅプロトコルで無線通信を行う通信モジュールとして構成されている。

図４に示すネットワークＮＷ１では、それぞれ同様のＦＦＤとして構成されたセンサ内蔵無線通信デバイス２ｄ・２ｅ・２ｆ・２ｇを用いて構成されている。通常は、センサ内蔵無線通信デバイス２ｄが、他の全てのセンサ内蔵無線通信デバイス２との間で所定情報を送受信する直接通信方式で通信可能に制御され、他のセンサ内蔵無線通信デバイス２ｅ〜２ｇが、センサ内蔵無線通信デバイス２ｄを介してのみ他のセンサ内蔵無線通信デバイス２ｅ〜２ｇとの間で所定情報を送受信する間接通信方式で通信可能に制御される（図４（ａ））。また、直接通信方式に設定されたセンサ内蔵無線通信デバイス２ｄにおいてのみ、第二通信部２１ｂにてネットワークＮＷ２に接続された外部装置３との間で所定情報を送受信可能に制御されている。

かかるネットワークＮＷ１では、通常は、センサ内蔵無線通信デバイス２ｄを中心として、近距離無線通信により各センサ内蔵無線通信デバイス２ｄ〜２ｇの間で所定情報が送受信されるとともに、センサ内蔵無線通信デバイス２ｄにおいてのみ広域無線通信によりネットワークＮＷ２に接続された外部装置３と所定情報が送受信される。また、外部装置３より送信される指示情報は、センサ内蔵無線通信デバイス２ｄを介して他のセンサ内蔵無線通信デバイス２ｅ〜２ｇに転送される。

かかる構成において、例えば、センサ内蔵無線通信デバイス２ｇが設置された外部環境に大きな変化が起こった場合には、センサ内蔵無線通信デバイス２ｇのセンサ部２０により取得される外部情報は大きなデータ量となる。そうすると、データ量の大きな外部情報が他のセンサ内蔵無線通信デバイス２ｄ〜２ｆを介して送受信されると、他のセンサ内蔵無線通信デバイス２ｄ〜２ｆにおいて所定情報の転送効率やネットワーク効率が低減し、また、その消費電力が大きくなってしまう。そのため、かかる場合には、センサ内蔵無線通信デバイス２ｇ又はその近くのセンサ内蔵無線通信デバイス２ｅ・２ｆの通信方式が間接通信方式から直接通信方式に設定変更されるとともに、センサ内蔵無線通信デバイス２ｄが直接通信方式から間接通信方式に設定変更される（図４（ｂ））。なお、かかる場合には、直接通信モードに設定されたセンサ内蔵無線通信デバイス２ｇ等が、第二通信部２１ｂにおいて外部装置３との間で所定情報を送受信可能とされる。

＜外部装置３の構成＞
図１に戻って、外部装置３は、ネットワークＮＷ２に接続された専用サーバやパーソナル・コンピュータ等のシステム制御装置である。外部装置３は、センサ内蔵無線通信デバイス２から所定情報を受信するとともに、所定のセンサ内蔵無線通信デバイス２やセンサネットワーク１全体を制御するための指示信号を送信するアプリケーションシステム３０と、各種の所定情報が格納される管理データベース３１とで構成される。

アプリケーションシステム３０としては、無線通信可能な通信部や、通信部などを制御するための制御部等とで構成され、センサ内蔵無線通信デバイス２を介してセンサネットワーク１を管理するとともに、センサ内蔵無線通信デバイス２により取得された外部情報を解析し、かかる解析結果に基づいて各センサ内蔵無線通信デバイス２に指示信号を送信してセンサ内蔵無線通信デバイス２を制御する。

また、管理データベース３１に構成されるデータベースの詳細としては、例えば、センサ内蔵無線通信デバイス２のセンサ部２０にて取得された測定値や取得時間などの外部情報を記憶する外部情報データベースや、センサ内蔵無線通信デバイス２の個体識別情報・位置情報・履歴情報などを記憶するデバイス情報データベースや、災害発生時に個体識別情報ごとに対応した避難可能な出口や非常口等の避難口と避難経路等を記録した避難情報データベースや、地域イベント等の地域関連情報等を記録した提供情報データベースなどが含まれる。

なお、外部装置３の構成としては、専用サーバやパーソナル・コンピュータとしてそれぞれ別体の複数のシステム制御装置として構成されてもよく、またパーソナル・コンピュータにアプリケーションシステム３０が組み込まれるとともに、別体としての専用サーバに管理データベース３１が組み込まれるように構成され、パーソナル・コンピュータと専用サーバとがネットワークＮＷ２にそれぞれアクセス可能に接続されてもよい。

＜外部端末装置４の構成＞
外部端末装置４は、携帯電話などの携帯型の情報端末であって、無線通信によりセンサ内蔵無線通信デバイス２の通信部２１（第三通信部２１ｃ）と通信可能であって、さらに携帯電話網などを介してネットワークＮＷ２に接続可能に構成される。上述したように、第三通信部２１ｃにおいてＲＦ−ＩＤにより無線通信を行う構成とされる場合には、ＲＦ−ＩＤリーダ／ライタが組み込まれ、短距離無線通信により外部端末装置４とセンサ内蔵無線通信デバイス２との間で無線通信が可能とされる。

外部端末装置４は、主にセンサネットワーク１のメンテナンスを行う管理者や通行人等の一般ユーザにより所有され、かかる管理者や一般ユーザにおいて外部端末装置４を介して無線通信によりセンサ内蔵無線通信デバイス２から所定情報（外部情報など）を入手できるとともに、入手した所定情報（個体識別情報など）に基づいてネットワークＮＷ２に接続された外部装置３（管理サーバ等）に直接アクセスして、任意の所定情報（災害情報や地域関連情報など）を入手できるように構成される。

次に、本実施例のセンサ内蔵無線通信デバイス２を用いたセンサネットワーク１の適用例として、災害検知及び避難誘導システム１０１について、以下に概説する。
図５及び図６に示すように、災害検知及び避難誘導システム１０１は、施設１００内で火災、地震、浸水などの災害が発生した際に、その場の災害状況を把握して事実に基づいた適切な災害対策を可能とするものであり、施設１００内の多数箇所に設置された避難誘導標識１０５に取り付けられたセンサ内蔵無線通信デバイス１０２により外部環境をセンシングして外部情報を取得し、かかる取得された外部情報に基づいて施設内の人間に適時に避難誘導情報を提供するものである。

具体的には、施設１００内の多数箇所に設置される避難誘導標識１０５に取り付けられたセンサ内蔵無線通信デバイス１０２と、広域無線通信によりセンサ内蔵無線通信デバイス１０２との間で通信可能な外部装置１０３としての制御センタ１３０ａ及び管理サーバ１３０ｂと、短距離無線通信によりセンサ内蔵無線通信デバイス１０２との間で通信可能な携帯端末１０４と、センサ内蔵無線通信デバイス１０２により無線ネットワークに接続されたネットワークＮＷ１０１と、ネットワークＮＷ１０１と接続されるインターネットとしてのネットワークＮＷ１０２等とで構成される。

施設１００としては、地下鉄、地下街、地下駐車場、大型総合ビル等の内部空間であって、店舗（図５において斜線で区画された部分）の壁面により空間が所定形状に区画されて通路が形成されている。

図６に示すように、避難誘導標識１０５は、施設１００における防災対策として、災害時に外界へ脱出するための出口や非常口を案内表示する標識のことであり、センサ内蔵無線通信デバイス１０２が取り付けられた状態で、施設１００内の通路に面した壁面の多数個所に所定の離間を有して設置されている。本実施例の避難誘導標識１０５は、非常口の場所の方向などを示す誘導標識が表示される誘導表示部１０５ａと、固有の個体番号が表示される識別番号表示部１０５ｂと、所定の画像情報を表示する画像表示部１０５ｃ等が設けられており、センサ内蔵無線通信デバイス１０２が取り付けられることで画像表示部１０５ｃに所定の画像を出力表示可能な画像表示装置が構成されている。

画像表示部１０５ｃとしては、液晶モニタ、電子ペーパ、又は有機ＥＬモニタ等により構成され、センサ内蔵無線通信デバイス１０２より出力部１２４を介して所定の画像情報が出力可能とされている。所定の画像情報としては、例えば、センサ内蔵無線通信デバイス１０２のセンサ部１２０により取得された外部情報に基づく災害情報を示す画像情報や、後述する制御センタ１３０ａにより解析された最適な避難経路や緊急の誘導標識を示す画像情報や、地域イベント等の地域関連情報を示す画像情報などが含まれる。なお、画像表示部１０５ｃにおいて、避難誘導標識１０５の設置に協賛した企業等の協賛者を示す企業ロゴ等の画像情報が表示されてもよい。

また、避難誘導標識１０５は、個体ごとに予め設定される固有の個体識別情報の他に、施設の場所を示す場所情報や、施設１００内における設置位置を示す位置情報（緯度・経度・高さの三次元情報として特定される）などが設定されている。これらの情報は、避難誘導標識１０５ごとに取り付けられるセンサ内蔵無線通信デバイス１０２に管理情報として記憶されるとともに、管理サーバ１３０ｂに接続された管理データベース１３１に記憶される。

本実施例のセンサ内蔵無線通信デバイス１０２は、センサ部１２０において、施設１００内の外部環境をセンシングして災害内容を検出する各種センサが用いられる。施設１００内における災害の多くは、火災であるが、ガス漏れ、水漏れ、犯罪、又は事故など緊急避難をすべき外部環境の変化がセンサ部１２０にて検出されると、通信部１２１の第一通信部１２１ａにより外部情報が他のセンサ内蔵無線通信デバイス１０２に送信され、又は第二通信部１２１ｂにより制御センタ１３０ａ又は管理サーバ１３０ｂに送信される。

センサ内蔵無線通信デバイス１０２は、基本的なデバイス構成が全て同一のものを用いることができるが、本実施例では、第一通信部１２１ａがＺｉｇＢｅｅプロトコルで無線通信を行う通信モジュールとして構成され、第一通信部１２１ａの通信方式が予め設定されているものが用いられる。具体的には、制御部１２２により、他の全てのセンサ内蔵無線通信デバイス１０２との間で所定情報を送受信する直接通信方式で通信可能に制御されるセンサ内蔵無線通信デバイス１０２ａ（１０２ｃ）と、所定のセンサ内蔵無線通信デバイス１０２を介してのみ他のセンサ内蔵無線通信デバイス２との間で所定情報を送受信する間接通信方式で通信可能に制御されるセンサ内蔵無線通信デバイス１０２ｂとで構成されている。また、センサ内蔵無線通信デバイス１０２ａの中でも、一のセンサ内蔵無線通信デバイス１０２ｃは、外部装置３との間で所定情報を送受信する通信方式で通信可能に制御される。

ネットワークＮＷ１０１は、上述した複数のセンサ内蔵無線通信デバイス１０２ａ・１０２ｂ・１０２ｃにて構成され、センサ内蔵無線通信デバイス１０２ｃから、センサ内蔵無線通信デバイス１０２ａを経由してセンサ内蔵無線通信デバイス１０２ｂに至る複数の通信経路が確保されている。特に、センサ内蔵無線通信デバイス１０２ｃが通信可能な領域には、一以上のセンサ内蔵無線通信デバイス１０２ａ・１０２ｂが配置され、センサ内蔵無線通信デバイス１０２ｃを介して、全てのセンサ内蔵無線通信デバイス１０２ａ及びセンサ内蔵無線通信デバイス１０２ｂが接続された通信経路（無線ネットワーク）が構成されている。

なお、センサ内蔵無線通信デバイス１０２ｃは、第二通信部１２１ｂによりＰＨＳ網を利用してネットワークＮＷ１０２に接続され、ネットワークＮＷ１０２に接続された制御センタ１３０ａ又は管理サーバ１３０ｂと通信可能とされている。

また、センサ内蔵無線通信デバイス１０２ａ〜１０２ｃにおいては、第三通信部１２１ｃにて、システムや各デバイスのメンテナンスを行う管理者や通行人等の一般ユーザにより所有される携帯端末１０４と無線通信可能とされる。管理者や通行人等においては、センサ内蔵無線通信デバイス２から外部情報や履歴情報などを入手し、かつかかる履歴情報を上書きして（書き換えて）記憶させることができる。また、入手した個体識別情報などに基づいてネットワークＮＷ１０２に接続された管理サーバ１３０ｂに直接アクセスすることで、管理データベース１３１から避難情報や地域関連情報などを入手できる。

制御センタ１３０ａは、施設１００内に隔離された別室に載置された据置型のパーソナル・コンピュータとして構成され、管理サーバ１３０ｂとアクセス可能に接続されている。また、この制御センタ１３０ａには平常時の制御プログラム、災害判定プログラム、及び災害対策制御プログラムが格納されている。なお、制御センタ１３０ａとしては、据置型のパーソナル・コンピュータとは別に移動式の携帯型の端末として構成されてもよい。

管理サーバ１３０ｂに付随する管理データベース１３１には、予めセンサ内蔵無線通信デバイス１０２ａ〜１０２ｃに関する個体識別情報が格納される。例えば、センサ内蔵無線通信デバイス１０２ａ〜１０２ｃに設置されるセンサ部１２０の種別、センサ内蔵無線通信デバイス１０２ａ〜１０２ｃの通信方式、固有の識別番号、位置情報などである。なお、これらの情報は、災害検知及び避難誘導システム１０１のネットワーク構築時に、手入力又は無線通信により自動取得して格納される。

以上のように構成される災害検知及び避難誘導システム１０１では、平常時には、制御部１２２により制御されて、センサ内蔵無線通信デバイス１０２ａ〜１０２ｃの各センサ部１２０にて外部情報が取得され、センサ内蔵無線通信デバイス１０２ｃを介して制御センタ１３０ａに送信され、制御センタ１３０ａにて送信された外部情報が解析されるとともに、管理サーバ１３０ｂの管理データベース１３１にかかる外部情報が格納される。また、制御センタ１３０ａによりセンサ内蔵無線通信デバイス１０２ｃに指示信号が送信されて、制御部１２２により制御されて、各センサ内蔵無線通信デバイス１０２ａ〜１０２ｃを介して避難誘導標識１０５の画像表示部１０５ｃに、地域イベント等の地域関連情報などの画像情報などが表示される。

そして、災害時、すなわち、あるセンサ内蔵無線通信デバイス１０２ａ〜１０２ｃのセンサ部１２０において、設定値以上の検知温度を検出したり、煙を検知したり、設定値以上の検知加速度を検出したり、通信が途絶えたりすると、異常が検知された外部情報を受信した制御センタ１３０ａにおいて、平常時の制御プログラムが災害判定プログラムに切り替えられ、災害発生の有無が判定される。なお、制御センタ１３０ａにおける判定は、例えば、ある閾値以上の複数のセンサ内蔵無線通信デバイス１０２ａ〜１０２ｃで異常が検知された場合などには施設１００内の所定箇所で何らかの災害が発生したものと判断される。

制御センタ１３０ａにおいて災害が発生したと判断された場合には、災害判定プログラムが災害対策制御プログラムに切り替えられる。災害対策制御プログラムでは、例えば、フロア内に火災警報を発したり、施設１００内の各人に火災警報信号を送信したりして災害発生が通知される。このとき、制御部１２２により制御されて、センサ内蔵無線通信デバイス１０２ａ〜１０２ｃにより避難誘導標識１０５の画像表示部１０５ｃに災害発生を示す画像が表示される。さらに、同時にスプリンクラーの作動、防火シャッターの作動と連動させれば、火災拡大防止にもなる。

制御センタ１３０ａでは、予め組み込まれた施設１００の避難経路や、異常が検知された外部情報を送信したセンサ内蔵無線通信デバイス１０２ａ〜１０２ｃの位置情報により特定された災害発生箇所に基づいて、各センサ内蔵無線通信デバイス１０２ａ〜１０２ｃの設置場所から危険箇所を避けながら最適な出口までの最適な避難経路が探索される。そして、かかる探索結果に基づいて、センサ内蔵無線通信デバイス１０２ｃを介して、各センサ内蔵無線通信デバイス１０２ａ〜１０２ｃに指示信号が送信され、制御部１２２により制御されて、最適な出口への避難方向を示す画像が避難誘導標識１０５の誘導表示部１０５ａに表示される。

以上の実施例では、本実施例のセンサ内蔵無線通信デバイス２を用いた災害検知及び避難誘導システム１０１の一実施例を説明した。本実施例の災害検知及び避難誘導システム１０１によれば、災害の発生位置、状況を的確に検知することができるとともに、避難誘導の経路を人々の所在地に応じて個別に指示することができる。

なお、上述した実施例（図５参照）のセンサ内蔵無線通信デバイス１０２では、所定のセンサ内蔵無線通信デバイス１０２ｃのみが、第二通信部１２１ｂによりネットワークＮＷ１０２に接続された制御センタ１３０ａ又は管理サーバ１３０ｂと通信可能とされているが、かかる所定のセンサ内蔵無線通信デバイス１０２ｃは、制御センタ１３０ａにより他のセンサ内蔵無線通信デバイス１０２ａに変更可能である。所定のセンサ内蔵無線通信デバイス１０２ｃが変更された場合には、ネットワークＮＷ１０１の通信経路が再構築される。

以上のように、本実施例のセンサ内蔵無線通信デバイス２は、外部環境をセンシングして外部情報を取得するセンサ部２０と、無線通信により外部情報を含む所定情報を送受信可能な通信部２１と、センサ部２０及び通信部２１を制御する制御部２２とを具備してなり、無線ネットワークに接続されたセンサネットワーク１を構成するセンサ内蔵無線通信デバイス２において、通信部２１は、近距離無線通信により他のセンサ内蔵無線通信デバイス２との間で通信可能な第一通信部２１ａと、広域無線通信により広域通信ネットワークに接続された外部装置３と通信可能な第二通信部２１ｂと、短距離無線通信により外部端末装置４との間で通信可能な第三通信部２１ｃと、が設けられるため、デバイスの種類や配置構成に制限されない設計の自由度の高いセンサネットワーク１を構成できる。

すなわち、本実施例のセンサ内蔵無線通信デバイス２は、通信部２１において、無線通信により所定のデバイスとの間で通信可能な第一通信部２１ａ・第二通信部２１ｂ・第三通信部２１ｃが設けられているため、通常のセンシング機能及び無線通信機能に加えて、バックエンドのネットワークＮＷ１（無線ネットワーク）をフロントエンドのネットワークＮＷ２（広域通信ネットワーク）に接続するゲートウェイ機能を有している。そのため、センサネットワーク１を構成する際に、いわゆるセンササーバ等のその他のデバイスが不要であり、設置する施設の形状等に合わせてセンサ内蔵無線通信デバイス２を配置するだけで、スター、メッシュ、又はクラスターツリーなどのネットワークトポロジーを自在に構成することができる。

特に、本実施例のセンサ内蔵無線通信デバイス２は、制御部２２により、第一通信部２１ａが、他の全てのセンサ内蔵無線通信デバイス２との間で所定情報を送受信する通信方式、又は所定のセンサ内蔵無線通信デバイス２を介してのみ他のセンサ内蔵無線通信デバイス２との間で所定情報を送受信する通信方式で通信可能に制御されるとともに、第二通信部２１ｂが、所定のセンサ内蔵無線通信デバイス２においてのみ外部装置３との間で所定情報を送受信する通信方式で通信可能に制御されるため、構成されるネットワークトポロジーに応じて、第一通信部２１ａや第二通信部２１ｂの通信方式を変更するだけで、ネットワークでの所定情報の転送効率やネットワーク効率を向上できるとともに、各センサ内蔵無線通信デバイス２の消費電力を低減できる。

以上において説明した実施例のセンサ内蔵無線通信デバイス２の構成としては、上述した実施例に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

すなわち、上述した実施例のセンサ内蔵無線通信デバイス２では、センサ部２０がセンサ内蔵無線通信デバイス２に一体に組み付けられた構成について説明したが、センサ部２０は、センサ内蔵無線通信デバイス２と別体に構成して、制御部２２と有線接続又は無線接続されるように構成されてもよい。

また、上述した実施例では、センサ内蔵無線通信デバイス２を用いたセンサネットワーク１の適用例として、災害検知及び避難誘導システム１０１について説明したが、例えば、センサ内蔵無線通信デバイス２を用いて施設内の通行量をセンシングしてモニタリングするシュミレーションシステムや、センサ部２０としての電子トリアージを用いたバイタルセンシング技術を応用して、施設内のバイタルサイン情報をセンシングして救急医療を支援する救急医療支援システムとして適用することができる。

１ センサネットワーク
２ センサ内蔵無線通信デバイス
３ 外部装置
４ 外部端末装置
２０ センサ部
２１ 通信部
２１ａ 第一通信部
２１ｂ 第二通信部
２１ｃ 第三通信部
２２ 制御部
２３ 電源部
２４ 出力部

Claims (8)

1. 外部環境をセンシングして外部情報を取得するセンサ部と、無線通信により前記外部情報を含む所定情報を送受信可能な通信部と、前記センサ部及び前記通信部を制御する制御部とを具備してなり、無線ネットワークに接続されたセンサネットワークを構成するセンサ内蔵無線通信デバイスにおいて、
   前記通信部は、
   近距離無線通信により他のセンサ内蔵無線通信デバイスとの間で通信可能な第一通信部と、
   広域無線通信により広域通信ネットワークに接続された外部装置と通信可能な第二通信部と、
   短距離無線通信により外部端末装置との間で通信可能な第三通信部と、
   が設けられることを特徴とするセンサ内蔵無線通信デバイス。
2. 前記制御部は、前記第一通信部を、他の全てのセンサ内蔵無線通信デバイスとの間で前記所定情報を送受信する通信方式、又は所定のセンサ内蔵無線通信デバイスを介してのみ他のセンサ内蔵無線通信デバイスとの間で前記所定情報を送受信する通信方式で通信可能に制御することを特徴とする請求項１に記載のセンサ内蔵無線通信デバイス。
3. 前記制御部は、前記第二通信部を、所定のセンサ内蔵無線通信デバイスにおいてのみ前記外部装置との間で前記所定情報を送受信する通信方式で通信可能に制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセンサ内蔵無線通信デバイス。
4. 前記第一通信部は、ＩＥＥＥ８０２．１５に準拠したプロトコルに従って無線通信を行う通信モジュールとして構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のセンサ内蔵無線通信デバイス。
5. 前記第三通信部は、ＲＦ−ＩＤにより無線通信を行う通信モジュールとして構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のセンサ内蔵無線通信デバイス。
6. 独立電源モジュールとして構成される電源部を具備してなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のセンサ内蔵無線通信デバイス。
7. 前記請求項１乃至請求項６に記載のセンサ内蔵無線通信デバイスを備えた画像表示装置であって、
   前記センサ内蔵無線通信デバイスは、所定の画像情報を出力する出力部を具備してなることを特徴とする画像表示装置。
8. 施設内の多数箇所に設置される避難誘導標識装置として構成されることを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。

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