(57)【要約】【課題】検知量に対して可変閾値を与えるセンサシステムを提供する。【解決手段】センサは、可変閾値によって、センサは、危険な状態を比較的感度よく検出する能力を備えながらも、周囲条件、部品の劣化および他の操作変動を調整することができる。１つ以上のセンサユニットが異常状態（例えば煙、火災、水など）を検出すると、ベースユニットと通信して異常状態に関するデータを転送する。ベースユニットは、電話、ページャ、携帯電話、インターネット（および／またはローカルエリアネットワーク）などの複数の技術を用いて監督者または他の責任者に通知することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上のセンサユニットと、
少なくとも１つの前記センサユニットが監視コンピュータと通信するように構成されるベースユニットと、を含み、
少なくとも１つの前記センサユニットのそれぞれは、状態を測定するように構成される少なくとも１つのセンサを含み、
前記センサユニットは、指示を受信するように構成され、前記センサが少なくとも１つの前記センサによって測定されるデータが閾値テストにおいて異常であるとを判断すると、異常値の深刻度を報告するように構成され、一定時間かけて取得されるセンサ測定値に従い、必要に応じて前記閾値を調整するように構成され、
前記監視コンピュータは、前記異常値の深刻度が緊急状態に対応する場合、責任者に通知を送信するように構成され、１つ以上の前記センサユニットからのデータが前記異常値の深刻度に対応する場合、該データを記録するように構成されるセンサシステム。
【請求項２】
前記少なくとも１つのセンサは、煙センサを含む、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つのセンサは、空気温度センサを含む、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つのセンサは、水位センサを含む、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つのセンサは、水温センサを含む、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つのセンサは、水分センサを含む、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのセンサは、湿度センサを含む、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのセンサは、一酸化炭素センサを含む、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項９】
前記少なくとも１つのセンサは、可燃ガスセンサを含む、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのセンサは、ドア開放検出用センサを含む、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのセンサは、窓破損検出用センサを含む、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのセンサは、侵入センサを含む、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのセンサは、停電センサを含む、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項１４】
前記監視コンピュータは、責任者に電話で通知を試行するように構成される、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項１５】
前記監視コンピュータは、責任者に携帯電話で通知を試行するように構成される、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項１６】
前記監視コンピュータは、責任者に携帯電話のテキストメッセージで通知を試行するように構成される、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項１７】
前記監視コンピュータは、責任者にページャで通知を試行するように構成される、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項１８】
前記監視コンピュータは、責任者にインターネットで通知を試行するように構成される、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項１９】
前記監視コンピュータは、責任者に電子メールで通知を試行するように構成される、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項２０】
前記監視コンピュータは、責任者にインターネットインスタントメッセージで通知を試行するように構成される、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項２１】
前記監視コンピュータは、ディスクレスコンピュータを含む、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項２２】
前記閾値は、複数のセンサデータ値を平均して計算される、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項２３】
前記閾値は、複数のセンサデータ値を加重平均して計算される、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項２４】
前記異常値は、センサ測定値が前記閾値をどの程度超えているかに従って計算される、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項２５】
前記異常値は、センサ測定値が前記閾値をどの程度超え、かつ、どの程度の速さで急増しているかに応じて計算される、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項２６】
前記異常値は、センサ測定値がいくつ前記閾値を超えているかに応じて計算される、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項２７】
前記異常値は、最新のセンサ測定値が前記閾値を超えている割合に応じて計算される、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項２８】
１つ以上の無線センサユニットは、センサデータ報告間隔を変更する指示を受信するように構成される、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項２９】
前記監視コンピュータは、前記１つ以上のセンサユニットのそれぞれの状態を監視するように構成される、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項３０】
前記ベースユニットは、無線通信で前記センサユニットと通信する、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項３１】
前記閾値は、換気空調設備（ＨＶＡＣ）システムの電源が入るときに再計算される、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項３２】
前記閾値は、換気空調設備（ＨＶＡＣ）の電源が切られるときに再計算される、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項３３】
光学的な煙センサの閾値は、温度センサからの少なくとも一部の温度情報を用いて計算される、請求項１に記載のセンサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、煙、温度、水、ガスなどの危険な状態や犠牲を強いられる状態を監視する有線センサシステムまたは無線センサシステムのセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
建物や総合施設の維持と保護は困難であり、費用がかかるものである。火災やガス漏れなどの居住者および構造物にとって危険な状態もある。屋根や配管などの漏水などの他の異常は、居住者にとって必ずしも危険というわけではないが、少なからぬ破損を生じるようになる。多くの場合、漏水や火災などの悪い状態は、被害および／または危険が比較的少ない初期段階では検出されない。このような異常状態を検出するセンサを用いることができるが、センサ自体に問題があることを示している。例えば、火災探知機や水センサなどのセンサを既存の構造物に設置することは、リモートセンサとセンサの監視に用いる集中型監視機器との間の配線に費用が極めてかかることがある。センサに電力を供給する配線を敷設することによって、さらに費用がかかる。さらに、火災センサについていえば、ほとんどの消防署では、火災探知機のみからのデータに基づいて自動的に通報させていない。ほとんどの消防署では、自動火災警報システムが消防署に通報する前に一定の温度上昇率を検出することを要求している。残念ながら、通常、温度上昇率による火災の検出が遅すぎて、大きな被害を回避することができない。
【０００３】
さらに、煙センサなどのほとんどのセンサには、固定閾値が設定されている。検知量（例えば、煙濃度）が閾値よりも上昇すると、警報が始動する。残念ながら、閾値は、誤警報の回避、部品の自然劣化や周囲環境の自然変動の許容されるため、比較的高く設定する必要がある。閾値を比較的高く設定することによって、誤報を回避することができるが、センサの有効性は低くなり、人々や所有物を不要に危険に晒すことにもなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、検出量から可変閾値を求める比較的低費用でロバスト性のあるセンサシステムを提供することによって、課題を解決するものである。可変閾値によって、センサは、危険な状態を比較的感度よく検出する能力を備えながらも、周囲条件、部品の劣化および他の操作変動を調整することができる。可変閾値センサは、メンテナンスや再較正をすることなく長時間動作することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態において、センサは、起動時または定期的に較正シーケンスを実行して、自己較正する。一実施形態において、可変閾値センサは、１つ以上のインテリジェントセンサユニットとセンサユニットと通信可能なベースユニットを含むインテリジェントセンサシステムに用いることができる。１つ以上のセンサユニットが異常状態（例えば煙、火災、水など）を検出すると、ベースユニットと通信して異常状態に関するデータを転送する。ベースユニットは、電話、ページャ、携帯電話、インターネット（および／またはローカルエリアネットワーク）などの複数の技術を用いて監督者または他の責任者に通知することができる。一実施形態において、システムを拡張してベースユニットが多くのセンサと通信できるように、センサユニットとベースユニットの間に１つ以上の無線リピータを用いられる。
【０００６】
一実施形態において、可変閾値センサは、センサ測定値の平均値に従って閾値を設定する。一実施形態において、この平均値とは、比較的長期の長期平均値である。一実施形態において、この平均値は時間加重平均値であり、平均処理に用いる最新のセンサ測定値は、過去のセンサ測定値とは別に加重される。この平均値は、閾値の設定に用いられる。センサ測定値が閾値を超えると、センサは警報状態を示す。一実施形態において、センサは、センサ測定値が一定時間内で閾値を越えると、警報状態を示す。一実施形態において、センサは、センサ測定値の統計値（例えば、２の３、３の５、７の１０など）が閾値を超えると、警報状態を示す。一実施形態において、センサは、センサ測定値が閾値よりどの程度超えているおよび／またはセンサ測定値がどの程度急激に上昇したかに基づいたさまざまな警報レベル（例えば注意、警告、警報）を示す。
【０００７】
一実施形態において、センサシステムは、建物内に配置され、状態を検知して中央報告ステーションに異常結果を報告する多数のセンサユニットを含む。センサユニットは、火災や漏水などを示唆する状態を測定する。センサユニットは、測定データが異常であり、報告する必要があると判断すると、測定データをベースユニットに報告する。ベースユニットは、例えば、建物管理人、建物所有者、民間のセキュリティサービスなどの責任者に通知することができる。一実施形態において、センサユニットは警報信号を中央ステーションに送信しない。そのかわりに、センサは測量データ（例えば煙密度、温度上昇率など）を中央報告ステーションに送信する。
【０００８】
一実施形態において、センサシステムは、例えば、煙、温度、湿度、水分、水、水温、一酸化炭素、天然ガス、プロパンガス、他の可燃ガス、ラドン、毒ガスなどの状態を検出し、バッテリで動作するセンサユニットを含む。センサユニットは、建物、共同住宅、オフィス、住宅などに配置される。バッテリの電力を節約するために、通常、センサは低電力モードとなる。一実施形態において、低電力モードであるとき、センサユニットは定期的にセンサ測定値を受信して、閾値を調整し、測定値を評価して異常状態の有無を判断する。異常状態を検出すると、センサユニットは「ウェイクアップ」してベースユニットまたはリピータとの通信を開始する。プログラミングされている間隔で、センサは「ウェイクアップ」し、ステータス情報をベースユニット（またはリピータ）に送信し、一定時間コマンドをリスニングする。
【０００９】
一実施形態において、センサユニットは、双方向通信が可能であり、中央報告ステーション（またはリピータ）から指示を受信するよう構成される。したがって、例えば、中央報告ステーションは、別の測定する、待機モードに移る、ウェイクアップする、バッテリ状態を報告する、ウェイクアップ間隔を変更する、自己診断を実施して結果を報告する、閾値を報告する、閾値を変更する、閾値計算式を変更する、警報計算式を変更するなどをセンサに指示することができる。一実施形態において、センサユニットはタンパースイッチも含む。センサは、不正操作を検出すると、その不正操作をベースユニットに報告する。一実施形態において、センサは、通常動作状態（例えば、自己診断の結果やバッテリ状態など）を定期的に中央報告ステーションに報告する。
【００１０】
一実施形態において、センサユニットは、測定する（必要であれば測定値を報告する）第１のウェイクアップモードと中央報告ステーションからのコマンドをリスニングする第２のウェイクアップモードの２種類のウェイクアップモードを備える。この２種類のウェイクアップモードまたはその組み合わせは異なる間隔で起動する。
【００１１】
一実施形態において、センサユニットはベースユニットおよび／またはリピータユニットとの通信にスペクトル拡散技術を用いる。一実施形態において、センサユニットは周波数ホッピングスペクトラム拡散を用いる。一実施形態において、各センサユニットは識別コード（ＩＤ）を有しており、センサユニットはそのＩＤを送信パケットに付与する。一実施形態において、無線データを受信する際、各センサユニットは他のセンサユニット宛のデータを無視する。
【００１２】
リピータユニットは、多数のセンサユニットとベースユニットとの間の通信トラフィックをリレーするよう構成されている。リピータユニットは、通常、他のいくつかのリピータユニットがある環境で動作することから、各リピータユニットはセンサＩＤのデータベース（例えば、ルックアップテーブル）を含む。通常動作中、リピータは、リピータのデータベースにあるＩＤで指定した無線センサユニットとのみ通信する。一実施形態において、リピータはバッテリで動作し、指定したセンサが送信待ちであるときは内部スケジュールを保持し、指定したセンサユニットの送信がスケジューリングされていないときは低電力モードにして電力を節約する。一実施形態において、リピータは、スペクトル拡散を用いてベースユニットおよびセンサユニットと通信する。一実施形態において、リピータは、周波数ホッピングスペクトラム拡散を用いてベースユニットおよびセンサユニットと通信する。一実施形態において、各リピータユニットはＩＤを有し、送信パケットに送信元のリピータユニットのＩＤを付与する。一実施形態において、各リピータユニットは、他のリピータユニットまたはそのリピータが対象としないセンサユニット宛のデータを無視する。
【００１３】
一実施形態において、リピータは、１つ以上のセンサとベースユニットとの間の双方向通信するよう構成される。一実施形態において、リピータは、中央報告ステーション（またはリピータ）からの指示を受信するよう構成される。したがって、例えば、中央報告ステーションは、リピータに対して１つ以上のセンサにコマンドを送信する、待機モードへの移る、ウェイクアップする、バッテリ状態を報告する、ウェイクアップ間隔を変更する、自己診断を実施して結果を報告するなどの指示を転送することができる
【００１４】
ベースユニットは、測定したセンサデータを多数のセンサユニットから受信するよう構成される。一実施形態において、リピータユニットを経由してセンサ情報をリレーする。また、ベースユニットは、リピータユニットおよび／またはセンサユニットへコマンドを送信する。一実施形態において、ベースユニットは、ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＤＶＤまたは他の読み取り専用デバイスなどから起動するディスクレスＰＣを含む。ベースユニットが無線センサから緊急状態（例えば、火災または過剰の煙、温度、水、可燃ガスなど）の可能性を示すデータを受信すると、ベースユニットはいくつかの「通信チャネル」（例えば、電話、インターネット、ページャ、携帯電話など）を通して責任者（例えば、建物管理人）への通知を試行する。一実施形態において、ベースユニットは、無線センサを警戒モード（無線センサの低電力モードを禁止）にする指示を送信する。  一実施形態において、ベースユニットは、第１のセンサ近傍の１つ以上の別のセンサに指示を送信する。
【００１５】
一実施形態において、ベースユニットは、無線センサシステムの全センサユニットおよびリピータユニットの動作状態、バッテリ状態、信号強度および現在の動作状態のデータベースを保持する。一実施形態において、ベースユニットは、自己診断を実施して結果を報告するように各センサにコマンドを送信することによって自動的に定期メンテナンスを実施する。ベースユニットはこの診断結果を収集する。一実施形態において、ベースユニットは、各センサに「ウェイクアップ」間隔中の待ち時間を伝える指示を送信する。一実施形態において、ベースユニットは、センサの動作状態、バッテリの状態、位置などに基づいて、センサごとに異なるウェイクアップ間隔をスケジューリングする。一実施形態において、ベースユニットは、故障したリピータを迂回してセンサ情報をルーティングさせ、指示をリピータに送信する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、多数のリピータユニット１１０〜１１１を経由してベースユニット１１２と通信する複数のセンサユニット１０２〜１０６を含むセンサシステム１００を示す。センサユニット１０２〜１０６は、建物１０１中に配置される。センサユニット１０２〜１０４は、リピータ１１０と通信する。センサユニット１０５〜１０６は、リピータ１１１と通信する。リピータ１１０〜１１１は、ベースユニット１１２と通信する。ベースユニット１１２は、例えば、イーサネット（登録商標）、無線イーサネット（登録商標）、ファイヤーワイヤーポート、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート、ブルートゥースなどのコンピュータネットワーク接続を経由して監視コンピュータシステム１１３と通信する。コンピュータシステム１１３は、建物管理人、メンテナンスサービス、警報サービスまたは他の責任者１２０に、例えば、電話１２１、ページャ１２２、携帯電話１２３（例えば、直接通知、ボイスメール、テキストなど）および／または、インターネットおよび／またはローカルエリアネットワーク１２４（例えば、電子メール、インスタントメッセージ、ネットワーク通信など）経由などのいくつかの通信システムのうち１つ以上を用いて通知する。一実施形態において、監視コンピュータ１１３は複数のベースユニット１１２を備える。一実施形態において、監視コンピュータ１１３は２つ以上のコンピュータモニタを備えるため、都合よく表示できる単一モニタよりも、多くのデータを表示することができる。一実施形態において、監視コンピュータ１１３は、さまざまな場所に複数のモニタを備えるため、監視コンピュータ１１３からのデータを複数の場所で表示することができる。
【００１７】
センサユニット１０２〜１０６は、例えば、煙、温度、水分、水、水温、湿度、一酸化炭素、天然ガス、プロパンガス、警報機、侵入警報（例えば、ドア開放、窓破損、窓開放など）、他の可燃ガス、ラドン、毒ガスなどの状態を測定するセンサを含む。さまざまなセンサユニットは、異なるセンサまたは複数のセンサの組み合わせで構成されてもよい。したがって、例えば、一設置例では、センサユニット１０２および１０４は、煙センサおよび／または温度センサで構成し、センサユニット１０３は湿度センサで構成することができる。
【００１８】
以下の説明は、概して、センサユニットの例としてセンサユニット１０２に言及するものであり、センサユニット１０２についての説明は、多くのセンサユニットに適用できることはいうまでもない。同様に、この説明は、概して、例としてリピータ１１０に関するものであり、限定するものではない。また、当業者には、リピータはセンサユニット１０２〜１０６領域の拡大に有用であるが、すべての実施形態に必要とするわけではないことは言うまでもない。したがって、例えば、一実施形態において、１つ以上のセンサユニット１０２〜１０６リピータを経由することなくベースユニット１１２と直接通信することができる。また、図１には５台のセンサユニット（１０２〜１０６）と２台のリピータユニット（１１０〜１１１）示すが、これは説明のためであって限定を目的とするものではないことは、当業者には言うまでもない。通常、大規模な共同住宅や総合施設は、多くのセンサユニットとリピータユニットが設置される。さらに、当業者には、１台のリピータユニットが比較的多くのセンサユニットに対応することが認識される。一実施形態において、センサユニット１０２は、リピータ１１１を経由することなくベースユニット１１２と直接通信することができる。
【００１９】
センサユニット１０２が異常状態（例えば、煙、火災、水など）を検出すると、センサユニットは適切なリピータユニット１１０と通信してこの異常状態に関するデータを転送する。リピータユニット１１０は、このデータをベースユニット１１２に転送し、ベースユニット１１２は、この情報をコンピュータ１１３に転送する。コンピュータ１１３は、データを評価し、適切な処理を実施する。コンピュータ１１３は、その状態が緊急事態（例えば、火災、煙、大量の水）であると判断すると、適切な要員１２０に通知する。コンピュータ１１３が、報告を要する状況であるが緊急事態ではないと判断すると、後で報告するためにデータを記録する。このように、センサシステム１００は、建物１０１内外の状態を監視することができる。
【００２０】
一実施形態において、センサユニット１０２は内部電源（例えば、バッテリ、太陽電池、燃料電池など）を有し、電力節約のため、通常は低電力モードにある。一実施形態において、必要電力が比較的少量のセンサを用いることによって、センサユニット１０２は、低電力モードで定期的にセンサ測定値を受信して測定値を評価し、異常状態の有無を判断する。一実施形態において、必要電力が比較的多量のセンサを用いることによって、センサユニット１０２は低電力モードでセンサ測定値を定期的に受信して評価する。異常状態を検出すると、センサユニット１０２は「ウェイクアップ」てリピータ１１０を経由してベースユニット１１２との通信を開始する。プログラミングされている間隔で、センサユニット１０２は「ウェイクアップ」てステータス情報（例えば、電力量、自己診断情報など）をベースユニット（またはリピータ）に送信し、一定時間コマンドをリスニングする。一実施形態において、センサユニット１０２は、タンパー検出器も含む。センサユニット１０２は、センサユニット１０２に対する不正操作が検出されると、ベースユニット１１２に報告する。
【００２１】
一実施形態において、センサユニット１０２は、双方向通信を行い、ベースユニット１１２からのデータおよび／または指示の受信するよう構成される。したがって、例えば、ベースユニット１１２は、センサユニット１０２に対して、他の測定を実施する、待機モードに移る、ウェイクアップする、バッテリ状態を報告する、ウェイクアップ間隔を変更する、自己診断を実施して結果を報告するなどを指示することができる。一実施形態において、センサユニット１０２は、全体的な動作状態およびステータス（例えば、自己診断の結果やバッテリ状態など）を定期的に報告する。
【００２２】
一実施形態において、センサユニット１０２は、測定値を得る（必要であれば測定値を報告する）第１のウェイクアップモードと中央報告ステーションからのコマンドをリスニングする第２のウェイクアップモードの２種類のウェイクアップモードを備える。この２種類のウェイクアップモードまたはその組み合わせは異なる間隔で起動する。
【００２３】
一実施形態において、センサユニット１０２は、リピータユニット１１０との通信にスペクトル拡散技術を用いる。一実施形態において、センサユニット１０２は周波数ホッピングスペクトラム拡散を用いる。一実施形態において、センサユニット１０２は、センサユニット１０２を別のセンサユニットと識別するアドレスまたは識別（ＩＤ）コードを有する。センサユニット１０２は、リピータ１１０がセンサユニット１０２からの送信を識別することができるようにそのＩＤを送信パケットに付与する。リピータ１１０は、センサユニット１０２のＩＤをセンサユニット１０２に送信するデータおよび／または指示に付与する。一実施形態において、センサユニット１０２は、他のセンサユニット宛のデータおよび／または指示を無視する。
【００２４】
一実施形態において、センサユニット１０２はリセット機能を含む。一実施形態において、リセット機能はリセットスイッチ２０８によって起動する。一実施形態において、リセット機能は、一定時間間隔で起動する。リセット間隔の間、トランシーバ２０３は受信モードであり、外部プログラマからの識別コードを受信することができる。一実施形態において、外部プログラマは、所望の識別コードを無線送信する。一実施形態において、識別コードは、電気コネクタを経由してセンサユニット１０２に接続した外部プログラマによってプログラミングされる。一実施形態において、電源２０６への接続に用いるコネクタを経由して変調制御信号（電力線搬送信号）を送信することによって、センサユニット１０２に電気接続される。一実施形態において、外部プログラマは電力および制御信号を転送する。一実施形態において、外部プログラマは、センサユニットにインストールしたセンサの種類もプログラミングする。一実施形態において、識別コードはエリアコード（例えば、住宅の棟番号、ゾーン番号、階数など）とユニット番号（例えば、ユニット１、２、３など）を含む。
【００２５】
一実施形態において、センサは９００ＭＨｚ帯域でリピータと通信する。この帯域は、建物構造物の内外に通常見られる壁や障害物を通過させて良好な通信することができる。一実施形態において、センサは９００ＭＨｚ帯域よりも高いおよび／または低い帯域でリピータと通信する。一実施形態において、センサ、リピータおよび／またはベースユニットは、無線周波数チャネルをリスニングしてからチャネル送信する、あるいは、送信を開始する。チャネルが（例えば別のリピータやコードレス電話などの別の機器によって）使用中の場合、センサ、リピータおよび／またはベースユニットは別のチャネルに変更する。一実施形態において、センサ、リピータおよび／またはベースユニットは、無線周波数チャネルの干渉をリスニングし、干渉を回避する送信の次のチャネルを選択するアルゴリズムを用いることによって、周波数ホッピングを調整する。したがって、例えば、一実施形態において、センサが危険な状態を検知して連続送信モードに移ると、閉塞中、使用中または輻輳中のチャネルを回避するために送信前にチャネルをテスト（例えばリスニング）する。一実施形態において、センサは、メッセージを受信したベースユニットから肯定応答を受信するまでデータの送信を継続する。一実施形態において、センサは、通常優先度のデータ（例えば、ステータス情報）を送信して肯定応答を要求せず、高優先度のデータ（例えば、過剰の煙、温度など）の肯定応答を受信するまで送信する。
【００２６】
リピータユニット１１０は、通信トラフィックをセンサ１０２（同様にセンサユニット１０３〜１０４）とベースユニット１１２の間でリレーするよう構成されている。通常、リピータユニット１１０は、いくつかの他のリピータユニット（図１のリピータユニット１１１など）がある環境で動作するため、センサユニットＩＤのデータベース（例えばルックアップテーブル）を含む。図１において、リピータ１１０は、センサ１０２〜１０４のＩＤをデータベースに登録しており、センサ１１０はセンサユニット１０２〜１０４とのみ通信する。一実施形態において、リピータ１１０は内部電源（例えば、バッテリ、太陽電池、燃料電池など）を有しており、センサユニット１０２〜１０４が送信待ちのときに内部スケジュールを保持して電力を節約する。一実施形態において、指定したセンサユニットが送信するにスケジューリングされていないときには、リピータユニット１１０は低電力モードに移る。一実施形態において、リピータ１１０は、ベースユニット１１２およびセンサユニット１０２〜１０４との通信にスペクトル拡散技術を用いる。一実施形態において、リピータ１１０は、ベースユニット１１２およびセンサユニット１０２〜１０４との通信に周波数ホッピングスペクトラム拡散を用いる。一実施形態において、リピータユニット１１０はアドレスまたは識別（ＩＤ）コードを有し、リピータユニット１１０はそのＩＤをリピータが送信元である送信パケットに付与する（すなわち、転送されないパケット）。一実施形態において、リピータユニット１１０は、リピータ１１０が対象としていない他のリピータユニットまたはセンサユニット宛のデータおよび／または指示を無視する。
【００２７】
一実施形態において、ベースユニット１１２は、センサユニット１０２宛の通信パケットを送信してセンサユニット１０２と通信する。リピータ１１０および１１１は、いずれもセンサユニット１０２宛の通信パケットを受信する。リピータユニット１１１は、センサユニット１０２宛の通信パケットを無視する。リピータユニット１１０は、センサユニット１０２宛の通信パケットをセンサユニット１０２に送信する。一実施形態において、センサユニット１０２、リピータユニット１１０およびベースユニット１１２は、チャネルホッピングとしても知られる周波数ホッピングスペクトラム拡散（ＦＨＳＳ）を用いて通信する。
【００２８】
周波数ホッピング無線システムには、他の干渉信号とコリジョンを回避するという利点がある。さらに、システムは、１種類の周波数で連続送信しないという調整上の利点もある。チャネルホッピング送信器は、連続送信後あるいは干渉に遭遇すると周波数を変更する。このようなシステムは、送信電力を増大させることができ、帯域スプリアスの制限を緩和することができる。ＦＣＣ規制は、送信器が周波数を変更するまでに１つのチャネル上の送信時間を４００ミリ秒（チャネル帯域幅に応じて１０〜２０秒超に平均化したもの）に制限している。チャネルを変更して送信を再開するとき、最小周波数ステップがある。２５〜４９個の周波数チャネルがある場合、２４ｄＢｍの実効放射電力が規制内である場合、スプリアスは−２０ｄＢｃ、ハーモニックスは−４１．２ｄＢｃである必要がある。５０個以上のチャネルの場合、最大３０ｄＢｍの実効放射電力が規制内で許容される。
【００２９】
一実施形態において、センサユニット１０２、リピータユニット１１０、ベースユニット１１２は、ＦＨＳＳを用いて通信を行い、センサユニット１０２、リピータユニット１１０、ベースユニット１１２の周波数ホッピングは、任意の時間、センサユニット１０２とリピータユニット１１０が別のチャネルとなるため同期しない。このようなシステムにおいては、ベースユニット１１２は、センサユニット１０２ではなくリピータユニット１１０に同期するホップ周波数を用いてセンサユニット１０２と通信する。リピータユニット１１０は、センサユニット１０２に同期するホップ周波数を用いてデータをセンサユニットに転送する。このようなシステムは、ベースユニット１１２およびリピータユニット１１０からの送信間でのコリジョンを大幅に回避する。
【００３０】
一実施形態において、センサユニット１０２〜１０６は全てＦＨＳＳを用い、センサユニット１０２〜１０６は同期しない。したがって、任意の２つ以上のセンサユニット１０２〜１０６が任意の時間で同じ周波数で送信することはほとんどない。このようにして、コリジョンが大幅に回避される。一実施形態において、システム１００は、コリジョンを検出するのではなく許容する。コリジョンが発生すると、センサユニットは、次にセンサデータを送信するときにコリジョンによる欠損データを効果的に再送する。センサユニット１０２〜１０６およびリピータユニット１１０〜１１１が非同期モードで動作すると、コリジョンが発生したユニットが他のチャネルにホッピングするため第２のコリジョンはかなり発生しにくい。一実施形態において、センサユニット１０２〜１０６、リピータユニット１１０〜１１０、ベースユニット１１２は、同じホッピング速度を用いる。一実施形態において、センサユニット１０２〜１０６、リピータユニット１１０〜１１１、ベースユニット１１２は、同じ疑似ランダムアルゴリズムを用いて異なる開始シードでチャネルホッピングを制御する。一実施形態において、ホッピングアルゴリズムの開始シードは、センサユニット１０２〜１０６、リピータユニット１１０〜１１１またはベースユニット１１２のＩＤから計算される。
【００３１】
代替的な実施形態においては、ベースユニットは、リピータユニット１１０宛の通信パケットを送信することによってセンサユニット１０２と通信し、リピータユニット１１０に送信されるパケットにはセンサユニット１０２のアドレスが含まれる。リピータユニット１０２は、パケットからセンサユニット１０２のアドレスを抽出し、センサユニット１０２宛のパケットを生成して送信する。
【００３２】
一実施形態において、リピータユニット１１０は、センサとベースユニット１１２の間の双方向通信するよう構成される。一実施形態において、リピータ１１０は、ベースユニット１１０から指示を受信するよう構成される。したがって、例えば、ベースユニット１１２は、リピータに対して、１つ以上のセンサにコマンドを送信する、待機モードに移る、ウェイクアップする、バッテリ状態を報告する、ウェイクアップ間隔を変更する、自己診断を実施して結果を報告するなどの指示をすることができる。
【００３３】
ベースユニット１１２は、測定したセンサデータを多数のセンサユニットから直接受信する、あるいは、リピータ１１０〜１１１を経由して受信するよう構成される。また、ベースユニット１１２は、リピータユニット１１０〜１１１および／またはセンサユニット１０２〜１０６にコマンドを送信する。一実施形態において、ベースユニット１１２は、ＣＤ−ＲＯＭから動作するディスクレスコンピュータ１１３と通信する。ベースユニット１１２がセンサユニット１０２〜１０６から緊急状態（例えば、火災または過剰の煙、温度、水など）の可能性を示すデータを受信すると、コンピュータ１１３は責任者１２０への通知を試行する。
【００３４】
一実施形態において、コンピュータ１１２は、センサユニット１０２〜１０６およびリピータユニット１１０〜１１１の全ての動作状態、電力状態（例えばバッテリの充電量）、現在の動作状態のデータベースを保持する。一実施形態において、コンピュータ１１３は、センサユニット１０２〜１０６のそれぞれに自己診断して結果を報告するようコマンドを送信することによって自動的に定期メンテナンスを実行する。コンピュータ１１３は、この診断結果を収集記録する。一実施形態において、コンピュータ１１３は、各センサに「ウェイクアップ」間隔の間待機時間を知らせる指示を送信する。一実施形態において、コンピュータ１１３は、センサユニットの動作状態、電力状態、位置などに基づいて、センサユニット１０２〜１０６それぞれに異なるウェイクアップ間隔をスケジューリングする。一実施形態において、コンピュータ１１３は、センサユニットが収集したデータの種類および緊急性に基づいて、センサユニット１０２〜１０６のそれぞれに異なるウェイクアップ間隔をスケジューリングする（例えば、煙センサおよび／または温度センサを有するセンサユニットは、湿度センサまたは水分センサを有するセンサユニットのデータよりもより頻繁にチェックされるデータを生成する）。一実施形態において、ベースユニットは、故障したリピータを迂回してセンサ情報をルーティングさせて指示をリピータに送信する。
【００３５】
一実施形態において、コンピュータ１１３は、どのセンサユニット１０２〜１０６修理またはメンテナンスを必要とするのかをメンテナンス要員に知らせるように表示する。一実施形態において、コンピュータ１１３は、各センサのＩＤに応じて各センサのステータスおよび／または位置を示すリストを保持する。
【００３６】
一実施形態において、センサユニット１０２〜１０６および／またはリピータユニット１１０〜１１１は、受信した無線信号の信号強度を測定する（例えば、センサユニット１０２は、リピータユニット１１０から受信した信号の信号強度を測定し、リピータユニット１１０はセンサユニット１０２および／またはベースユニット１１２から受信した信号の信号強度を測定する）。センサユニット１０２〜１０６および／またはリピータユニット１１０〜１１１は、このような信号強度の測定値をコンピュータ１１３に報告する。コンピュータ１１３は、信号強度の測定を評価してセンサシステム１００の動作状態とロバスト性を確認する。一実施形態において、コンピュータ１１３は、信号強度情報を用いてセンサシステム１００の無線通信トラフィックを再ルーティングする。したがって、例えば、リピータユニット１１０がオフラインになり、センサユニット１０２との通信が困難である場合には、コンピュータ１１３は、センサユニット１０２のＩＤをリピータユニット１１１のデータベースに追加する指示をリピータユニット１１１に送信（同様に、センサユニット１０２のＩＤの削除する指示をリピータユニット１１０に送信）でき、これによって、センサユニット１０２へのトラフィックをルータユニット１１０ではなくルータユニット１１１へルーティングすることができる。
【００３７】
図２は、センサユニット１０２のブロック図である。センサユニット１０２において、１つ以上のセンサ２０１およびトランシーバ２０３は、コントローラ２０２が備えられる。通常、コントローラ２０２は、センサ２０１（単数または複数）およびトランシーバ２０２に対して、電力、データ、制御情報を供給する。電源２０６は、コントローラ２０２に備えられる。また、任意のタンパーセンサ２０５は、コントローラ２０２に備えられる。リセットデバイス（例えば、スイッチ）２０８は、コントローラ２０２に備えられる。一実施形態において、任意のオーディオ出力デバイス２０９が備えられる。一実施形態において、センサ２０１は、比較的容易に交換可能なプラグインモジュールとして構成される。一実施形態において、温度センサ２２０は、コントローラ２０２に備えられる。一実施形態において、温度センサ２２０は、周囲温度を測定するように構成される。
【００３８】
一実施形態において、トランシーバ２０３は、テキサスインスツルメンツ社のＴＲＦ６９０１トランシーバチップが基盤となっている。一実施形態において、コントローラ２０２は、従来のプログラミング可能なマイクロコントローラである。一実施形態において、コントローラ２０２は、例えばザイリンクス社が製造するフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）が基盤となっている。一実施形態において、センサ２０１は、煙チャンバを有する光電気煙センサを含む。一実施形態において、センサ２０１は、サーミスタを含む。一実施形態において、センサ２０１は、湿度センサを含む。一実施形態において、センサ２０１は、例えば、水位センサ、水温センサ、一酸化炭素センサ、水分センサ、水流センサ、天然ガスセンサ、プロパンセンサなどのセンサを含む。
【００３９】
コントローラ２０２は、センサ２０１（単数または複数）からセンサデータを受信する。センサ２０１には、デジタルデータを生成するものがある。しかしながら、多くのセンサ２０１では、センサデータはアナログデータである。アナログセンサデータは、コントローラ２０２によってデジタル形式に変換される。一実施形態において、コントローラは、センサ２０１（単数または複数）から受信したデータを評価し、そのデータをベースユニット１１２に送信するべきか否かを判断する。通常、センサユニット１０２は、正常範囲のデータを送信しないことによって電力を節約する。一実施形態において、コントローラ２０２は、データ値を閾値（例えば、上限閾値、下限閾値、上下限閾値）と比較することによってセンサデータを評価する。データが閾値外（例えば、上限閾値より高い、下限閾値より低い、内部閾値外または外部閾値内）である場合、そのデータは異常とみなされ、ベースユニット１１２に送信される。一実施形態において、データ閾値はコントローラ２０２にプログラミングされる。一実施形態において、データ閾値は、コントローラ２０２へ指示を送信することによって、ベースユニット１１２によってプログラミングされる。一実施形態において、コントローラ２０２はセンサデータを取得し、コンピュータ１１３から命令されたときにそのデータを送信する。
【００４０】
一実施形態において、タンパーセンサ２０５は、センサユニット１０２の撤去またはその不正操作を検出するスイッチとして構成される。
【００４１】
図３は、リピータユニット１１０のブロック図である。リピータユニット１１０において、第１のトランシーバ３０２と第２のトランシーバ３０４がコントローラ３０３に備えられる。通常、コントローラ３０３は、トランシーバ３０２、３０４に対して、電力、データ、制御情報を供給する。電源３０６が、コントローラ３０３に備えられる。任意のタンパーセンサ（図示せず）も、コントローラ３０３に備えられる。
【００４２】
センサデータをベースユニット１１２にリレーすると、コントローラ３０３は、第１のトランシーバ３０２からのデータを受信して第２のトランシーバ３０４に転送する。指示をベースユニット１１２からセンサユニットにリレーすると、コントローラ３０３は第２のトランシーバ３０４からのデータを受信してそのデータを第１のトランシーバ３０２に転送する。一実施形態において、コントローラ３０３は、コントローラ３０３がデータ受信をしないとき、トランシーバ３０２、３０４の電源を落とすことによって電力を節約する。また、コントローラ３０３は、電源３０６を監視し、例えば電源３０６の自己診断情報および／または動作状態に関する情報などのステータス情報を、ベースユニット１１２に転送する。一実施形態において、コントローラ３０３は、定期的にステータス情報をベースユニット１１２に送信する。一実施形態において、コントローラ３０３は、ベースユニット１１２の要求に応じてステータス情報をベースユニット１１２に送信する。一実施形態において、コントローラ３０３は、障害状態（例えば、低バッテリ）を検出するとステータス情報をベースユニット１１２に送信する。
【００４３】
一実施形態において、コントローラ３０３は、無線センサユニット１０２の識別コードのテーブルまたはリストを含む。リピータ３０３は、リスト中のセンサユニット１０２から受信したパケット、あるいは、そのセンサユニット送信したパケットを転送する。一実施形態において、リピータ１１０はコンピュータ１１３からセンサユニットのリストの登録情報を受信する。一実施形態において、コントローラ３０３は、センサユニットテーブル中のセンサユニット１０２から送信されるタイミングを判断し、リスト中のトランシーバからの送信がされないタイミングであるときは、リピータ１１０（例えば、トランシーバ３０２、３０４）を低電力モードにする。一実施形態において、コントローラ３０３は、報告間隔を変更するコマンドをセンサユニットのリスト（テーブル）中のセンサユニット１０２の１台に転送するとき、あるいは、新たなセンサユニットをセンサユニットのリスト（テーブル）に追加するとき、低電力動作の回数を再計算する。
【００４４】
図４は、ベースユニット１１２のブロック図である。ベースユニット１１２において、トランシーバ４０２およびコンピュータインターフェース４０４は、コントローラ４０３に備えられる。通常、コントローラ３０３は、トランシーバ４０２とインターフェースにデータおよび制御情報を与える。インターフェース４０４は、監視コンピュータ１１３のポートに備えられる。インターフェース４０４は、例えば、イーサネット（登録商標）、無線イーサネット（登録商標）、ファイヤーワイヤー、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート、ブルートゥースなどの標準のコンピュータデータインターフェースであってもよい。
【００４５】
図５に、センサユニット、リピータユニットおよびベースユニットが用いる通信パケット５００を示す。パケット５００は、プリアンブル５０１と、アドレス（またはＩＤ）部５０２と、データペイロード部５０３と、インテグリティ部５０４を含む。一実施形態において、インテグリティ部５０４は、チェックサムを含む。一実施形態において、センサユニット１０２〜１０６、リピータユニット１１０〜１１１およびベースユニット１１２は、パケット５００などのパケットを用いて通信する。一実施形態において、パケット５００は、ＦＨＳＳを用いて送信される。
【００４６】
一実施形態において、センサユニット１０２、リピータユニット１１１およびベースユニット１１２間を送受信されるデータパケットは暗号化されている。一実施形態において、センサユニット１０２、リピータユニット１１１およびベースユニット１１２間を送受信されるデータパケットは暗号化されており、センサユニット１０２、リピータユニットおよび／またはベースユニット１１２がそのパケットの真正性を確認できるように、データパケットは認証コードを備えている。
【００４７】
一実施形態において、アドレス部５０２は、第１のコードと第２のコードを含む。一実施形態において、リピータ１１１は第１のコードのみを調べてパケットを転送するべきか否かを判断する。したがって、例えば、第１のコードは建物（または建物群）コード、第２のコードはサブコード（例えば、住宅コード、エリアコードなど）と解釈することができる。したがって、転送に第１のコードを用いるリピータは、特定の（例えば、リピータの建物または建物群に対応する）第１のコードを有するパケットを転送する。したがって、通常、建物内のセンサ群は全て第１のコードが同じであるが第２のコードが異なっているため、センサユニット１０２のリストをリピータにプログラミングする必要性が減る。このように構成されたリピータは、建物または建物群内の任意のリピータに対してパケットを転送するためには第１のコード認識するのみである。しかしながら、これによって同じセンサユニット１０２に対してパケットの転送を試行する確率も高くなる。一実施形態において、各リピータはパケットを転送する前にプログラミングされている遅延時間待機する。したがって、ベースユニット内でパケットコリジョンの発生確率を減らし（センサユニットからベースユニットへのパケットの場合）、センサユニット内でパケットコリジョンの発生確率を減らす（ベースユニットからセンサユニットへのパケットの場合）。一実施形態において、遅延時間は各リピータにプログラミングされている。一実施形態において、遅延時間は工場でインストールするときに、リピータユニットにプログラミングされる。一実施形態において、遅延時間は、ベースユニット１１２によって各リピータにプログラミングされる。一実施形態において、リピータは無作為に遅延時間を選択する。一実施形態において、リピータは転送パケットごとに無作為に遅延時間を選択する。一実施形態において、第１のコードは少なくとも６桁である。一実施形態において、第２のコードは少なくとも５桁である。
【００４８】
一実施形態において、第１のコードと第２のコードは各センサユニットに工場でプログラミングされる。一実施形態において、第１のコードと第２のコードはセンサユニットが設置されるときにプログラミングされる。一実施形態において、ベースユニット１１２はセンサユニット内の第１のコードおよび／または第２のコードを再プログラミングすることができる。
【００４９】
一実施形態において、各リピータユニット１１１を別の周波数チャネルで送信を開始するように構成することによって、コリジョンをさらに回避することができる。したがって、２台のリピータが同時に送信を試行する場合、別のチャネル（周波数）で送信を開始するため、このようなリピータが互いに干渉しない。
【００５０】
図６は、比較的連続して監視するセンサユニット１０２の動作の一実施形態を示すフローチャートである。図６では、電源投入ブロック６０１の後は初期化ブロック６０２が続く。初期化後、センサユニット１０２は、ブロック６０３の障害状態（例えば、タンパーセンサの有効化、低バッテリ、内部障害など）を確認する。判定ブロック６０４は障害状態を確認する。障害発生した場合は、ブロック６０５に進み、障害情報をリピータ１１０に送信する（その後、ブロック６１２に進む）。それ以外は、ブロック６０６に進む。ブロック６０６において、センサユニット１０２はセンサ測定値をセンサ２０１（単数または複数）から取得する。次に、ブロック６０７でセンサデータを評価する。センサデータが異常である場合、送信ブロック６０９に進み、センサデータをリピータ１１０に送信する（その後、ブロック６１２に進む）。それ以外は、タイムアウト判定ブロック６１０に進む。タイムアウト時間が経過していない場合には、障害チェックブロックに戻る。それ以外は、ステータス送信ブロック６１１に進み、正常なステータス情報をリピータ１１０に送信する。一実施形態において、送信される正常なステータス情報は、センサユニット１０２が正常に機能していることを示す単に「ピング」に類似のものである。ブロック６１１の後はブロック６１２に進み、センサユニット１０２は、監視コンピュータ１１３からの指示を瞬時にリスニングする。指示を受信すると、センサユニット１０２はその指示を実行する。それ以外は、処理はステータス確認ブロック６０３に戻る。一実施形態において、通常、トランシーバ２０３には電源が入っていない。コントローラ２０２は、ブロック６０５、６０９、６１１、６１２を実行する間、トランシーバ２０３に電源を入れる。監視コンピュータ１１３は、指示をセンサユニット１０２に送信して、ブロック６０７で用いるデータの評価用パラメータやブロック６１２で用いるリスニング時間などを変更する。
【００５１】
図６に示すような比較的連続して実施する監視は、比較的優先度の高いデータ（例えば、煙、火災、一酸化炭素、可燃ガスなど）を検知するセンサユニットに適している。これに対して、比較的優先度の低いデータ（例えば、湿度、水分、水使用量など）を検知するセンサに対しては定期的に監視してもよい。図７は、定期監視するセンサユニット１０２の動作の一実施形態を示すフローチャートである。図７では、電源投入ブロック７０１の後に初期化ブロック７０２がつづく。初期化後、センサユニット１０２は低電力スリープモードに進む。スリープモードの間に障害が起こった場合（例えば、タンパーセンサが起動する）、ウェイクアップブロック７０４後、障害送信ブロック７０５に入る。スリープ時間に障害が発生しない場合は、所定のスリープ時間が終了するとブロック７０６に進み、センサユニット１０２はセンサ測定値をセンサ２０１（単数または複数）から取得する。次に、センサデータは、報告ブロック７０７で監視コンピュータ１１３に送信される。報告後、センサユニット１０２は、リスニングブロック７０８に進み、監視コンピュータ７０８からの指示を比較的短時間リスニングする。指示を受信する場合、センサユニット１０２は、指示を実行する。それ以外は、スリープブロック７０３に戻る。一実施形態において、通常、センサ２０１およびトランシーバ２０３は、電源が入っていない。コントローラ２０２は、ブロック７０６を実行中にセンサ２０１に電源を投入する。コントローラ２０２は、ブロック７０５、７０７、７０８を実行中にトランシーバに電源を入れる。監視コンピュータ１１３は、指示をセンサユニット１０２に送信し、ブロック７０３で用いるスリープ時間やブロック７０８で用いるリスニング時間などを変更する。
【００５２】
一実施形態において、センサユニットは、ハンドシェイクの正常終了の肯定応答を受信するまでセンサデータを送信する。したがって、送信後（例えば、判断ブロック６１３または７０９の後）に指示や肯定応答を受信しないままスリープするのではなく、センサユニット１０２はデータを再送信して肯定応答を待つ。センサユニット１０２は、肯定応答を受信するまでデータ送信と肯定応答受信待ちを続ける。一実施形態において、センサユニットがリピータユニット１１１から肯定応答を受信すると、リピータユニット１１１は、データがベースユニット１１２に転送されたことを確認する。一実施形態において、リピータユニット１１１は肯定応答を生成せず、ベースユニット１１２からの肯定応答をセンサユニット１０２に転送する。センサユニット１０２の双方向通信能力によって、ベースユニット１１２は、センサユニット１０２の動作制御とセンサユニット１０２とベースユニット１１２との間でロバスト性のあるハンドシェイク通信能力を得ることができる。
【００５３】
センサユニット１０２の正常動作モード（例えば、図６、７のフローチャートを用いたまたは他のモード）にかかわらず、一実施形態において、監視コンピュータ１１３は、センサユニット１０２に、センサが繰り返しセンサ測定値を受信し、測定値を監視コンピュータ１１３に送信する比較的に連続したモードで動作するよう指示することができる。このようなモードは、例えば、センサユニット１０２（または近傍のセンサユニット）が潜在的な危険な状態（例えば、煙、急激な温度上昇など）を検出するときに用いることができる。
【００５４】
図８に、漏水検出に用いるセンサシステムを示す。一実施形態において、センサユニット１０２は、水位センサ８０３および／または水温センサ８０４を含む。水位センサ８０３および／または水温センサ８０４は、給湯器８０１からの漏水を検知するために、例えば給湯器８０１の下のトレイに配置され、これによって給湯器の漏水によるの水害を回避する。一実施形態において、給湯器付近の温度を測定する温度センサも備える。水位センサは、シンクの下や床サンプなどに配置することもできる。一実施形態において、漏水の深刻度は、センサユニット１０２（または監視コンピュータ１１３）で水量の上昇率を測定することによって確認される。温水タンク８０１付近に配置する場合、漏水の深刻度は、少なくとも部分的には水温を測定することによっても確認することができる。一実施形態において、第１の水流センサは、温水タンク８０１の入水管に配置され、第２の水流センサは、温水タンクの排水ラインに配置される。２台のセンサを水流量の差を観察することによって、タンクの漏水を検出することができる。
【００５５】
一実施形態において、監視システム１００は、漏水検出時に給湯器への遮水するために、遠隔遮断弁８１０を備える。一実施形態において、遮断弁はセンサユニット１０２によって制御される。一実施形態において、センサユニット１０２は、ベースユニット１１２からの指示を受信してヒータ８０１から遮水する。一実施形態において、責任者１２０は、監視コンピュータ１１３に遮水指示をセンサユニット１０２に送信する指示を監視コンピュータ１１３に送信する。同様に、一実施形態において、センサユニット１０２は、ガス遮断弁８１１を制御して、危険な状態（例えば、ガス漏れ、一酸化炭素など）を検出すると、給湯器８０１および／または加熱炉（不図示）へのガス供給を遮断する。一実施形態において、ガス検出器８１２は、センサユニット１０２に設けられる。一実施形態において、ガス検出器８１２は一酸化炭素を測定する。一実施形態において、ガス検出器８１２は、例えば天然ガスやプロパンなどの可燃ガスを測定する。
【００５６】
一実施形態において、任意の温度センサ８１８を設けてスタック温度を測定する。温度センサ８１８からのデータを用い、センサユニット１０２は例えばスタック温度が過剰であるなどの状態を報告する。過剰スタック温度は、給湯器８１８の熱伝達率が低い（したがって効率が悪い）ことを示すことが多い。
【００５７】
一実施形態において、任意の温度センサ８１９を設けて給湯器８１０の水温を測定する。温度センサ８１９からのデータを用い、センサユニット１０２は、例えば給湯器内の水温が範囲外であるといった状態を報告する。
【００５８】
一実施形態において、任意の電流プローブ８２１を設け、電気給湯器の発熱体８２０に供給する電流を測定する。電流プローブ８２１からのデータを用い、センサユニット１０２は、例えば無電流（発熱体８２０が燃え尽きたことを示す）などの状態を報告する。過電流状態は、発熱体８２０が鉱床で覆われているため、交換または洗浄が必要であることを示すことが多い。給湯器に供給する電流を測定することによって、監視システムは、給湯器に供給されるエネルギー量、ひいては温水の費用と給湯器の効率を測定することができる。
【００５９】
一実施形態において、センサ８０３は水分センサを含む。センサユニット１０２は、水分センサからのデータを用い、例えば漏水の可能性を示す水分や凝縮の過剰などの水分状態を報告する。
【００６０】
一実施形態において、空調ユニットの付近に配置される（センサ８０３などの）水分センサにセンサユニット１０２が備えられる。センサユニット１０２は、水分センサからのデータを用い、例えば漏水の可能性を示す水分や凝縮の過剰などの水分状態を報告する。
【００６１】
一実施形態において、センサ２０１は水分センサを含む。水分センサは、（配管漏水を検出するために）シンクの下やトイレまたは（屋根の漏水を検出するために）屋根裏に配置してもよい。
【００６２】
構造物内の湿度が過剰であると、腐食や、菌、カビ、菌類（以下、菌類と総称する）の増殖などの深刻な問題を引き起こすと考えられる。一実施形態において、センサ２０１は湿度センサを含む。湿度センサは、（漏水や凝縮などによる）過剰湿度を検出するためにシンクの下や屋根裏などに配置してもよい。一実施形態において、監視コンピュータ１１３は、湿度が過剰である領域を検出するためにさまざまなセンサユニットで測定した湿度を比較する。したがって、例えば、監視コンピュータ１１３は、第１の屋根裏領域の第１のセンサユニット１０２からの湿度測定値を第２の屋根裏領域の第２のセンサユニット１０２からの湿度測定値と比較することができる。例えば、監視コンピュータは、多数の屋根裏領域から湿度測定値を取得して基準湿度測定値を設定し、その後さまざまなセンサユニットからの特定の湿度測定値を比較し、その中で１つ以上のユニットが過剰湿度を測定しているか否かを判断することができる。監視コンピュータ１１３は、メンテナンス要員による更なる調査のために湿度が過剰である領域にフラグを立てる。一実施形態において、監視コンピュータ１１３は、さまざまなセンサユニットからの湿度測定値の履歴を保持し、メンテナンス要員による更なる調査のために想定外の湿度上昇示す領域にフラグを立てる。
【００６３】
一実施形態において、監視システム１００は、第１の建物領域に配置した第１の湿度センサを用いて第１の湿度データを生成し、第２の建物に配置した第２の湿度センサを用いて第２の湿度データを生成することによって、菌類（例えば、菌、カビ、菌類など）の増殖に適した状態を検出する。建物領域は、例えばシンクドレイン付近の領域、衛生器具、配管、屋根裏領域、外壁、ボートのビルジ領域などであってもよい。
【００６４】
監視ステーション１１３は、第１の湿度センサおよび第２の湿度センサからの湿度測定値を収集し、第１の湿度データと第２の湿度データとを比較することによって菌類の増殖に好ましい状態を示す。一実施形態において、監視ステーション１１３は、複数の湿度センサからの湿度測定値を比較することによって基準湿度を設定し、第１の湿度データの少なくとも一部が基準湿度を一定値で超える場合、第１の建物領域内で菌類が増殖している可能性である状態を示す。一実施形態において、監視ステーション１１３は、複数の湿度センサからの湿度測定値を比較することによって基準湿度を設定し、第１の湿度データの少なくとも一部が基準湿度を一定割合で超える場合、第１の建物領域内で菌類が増殖している可能性である状態を示す。
【００６５】
一実施形態において、監視ステーション１１３は、複数の湿度センサからの湿度測定値を比較することによって基準湿度の履歴を設定し、第１の湿度データの少なくとも一部が基準湿度の履歴を一定時間一定量超える場合、第１の建物領域内で菌類が増殖している可能性である状態を示す。一実施形態において、監視ステーション１１３は、一定時間複数の湿度センサからの湿度測定値を比較することによって基準湿度の履歴を設定し、第１の湿度データの少なくとも一部が基準湿度を一定時間一定割合で超える場合、第１の建物領域内で菌類が増殖している可能性である状態を示す。
【００６６】
一実施形態において、センサユニット１０２は、湿度データが閾値テストにおいて異常であると判断すると湿度データを送信する。一実施形態において、閾値テスト用の湿度閾値は、監視ステーション１１３によってセンサユニット１０２に転送される。一実施形態において、閾値テスト用の湿度閾値は、監視ステーションで設定された基準湿度から監視ステーションによって計算される。一実施形態において、基準湿度は、多数の湿度センサからの湿度測定値を平均化することによって少なくとも部分的に計算される。一実施形態において、基準湿度は多数の湿度センサからの湿度測定値を時間平均化することによって少なくとも部分的に計算される。一実施形態において、基準湿度は、１台の湿度センサからの湿度測定値を時間平均化することによって少なくとも部分的に計算される。一実施形態において、基準湿度は、最大湿度測定値と多数の湿度測定値の平均値のうち低い湿度として少なくとも部分的に計算される。
【００６７】
一実施形態において、センサユニット１０２は、監視ステーション１１３からの問い合わせに応じて湿度測定値を報告する。一実施形態において、センサユニット１０２は定期的に湿度測定値を報告する。一実施形態において、監視ステーション１１３は、湿度範囲をセンサユニット１０２に転送する。
【００６８】
一実施形態において、菌類が増殖している状態は、１つ以上の湿度センサからの湿度測定値を基準（または参照）湿度と比較することによって計算される。一実施形態において、この比較は、湿度測定値と基準値割合（例えば、通常１００％より大きい割合）の比較に基づく。一実施形態において、この比較は、湿度測定値と参照湿度より高い特定のデルタ値の比較に基づく。一実施形態において、適した状態が持続すると菌類増殖の可能性が高くなることから、菌類が増殖している可能性のある状態は、湿度測定値の時間履歴に基づいて計算される。一実施形態において、一定時間湿度測定値が比較的高いことは、短時間湿度測定値が高いよりも、菌類が増殖している可能性が高いことを示す。一実施形態において、監視ステーション１１３は、基準湿度または参照湿度と比較して湿度の比較的急に上昇する場合は、漏水の可能性があるとして報告する。長期間比較的高い湿度の測定値が持続する場合、監視ステーション１１３は、比較的高い湿度によって漏水の可能性および／または領域に菌類が増殖している、あるいは、水害が発生している可能性が極めて高いとして報告される。
【００６９】
菌類が増殖しやすい温度によって、菌類が増殖する可能性が高くなる。一実施形態において、建物領域の温度測定もまた、菌類が増殖する可能性を計算するために用いられる。一実施形態において、菌類が増殖する可能性の閾値は、菌類の増殖に適した温度が、菌類の増殖に適さない温度よりも比較的低い閾値となるように、温度に応じて少なくとも部分的に計算される。一実施形態において、菌類が増殖する可能性の計算は、菌類が増殖するのに適した温度が、菌類が増殖するのに適さない温度よりも菌類の増殖が比較的高い可能性を示すように温度に少なくとも部分的に依存する。したがって、一実施形態において、参照湿度を超える最大湿度および／または最小閾値は、菌類が増殖するのに適さない温度に対する参照湿度を超える最大湿度および／または最小閾値よりも、菌類が増殖するのに適した温度に対して比較的低い。
【００７０】
一実施形態において、水流センサがセンサユニット１０２に備えられる。センサユニット１０２は、水流センサから水流データを取得して監視コンピュータ１１３に転送する。その後、監視コンピュータ１１３は水使用量を計算することができる。さらに、監視コンピュータは、例えば水流がほとんどない、あるいは、全くないことを検知することによって漏水を監視することができる。したがって、例えば、監視コンピュータが一晩水が使用されているのを検出すると、監視コンピュータは漏水が発生した可能性を示す警報を発報することができる。
【００７１】
一実施形態において、水流センサを含むセンサ２０１がセンサユニット１０２に備えられる。センサユニット１０２は、水流センサから水流データを取得して監視コンピュータ１１３に転送する。その後、監視コンピュータ１１３は水使用量を計算することができる。さらに、監視コンピュータは例えば水流がほとんどない、あるいは、全くないことを検知することによって漏水を監視することができる。したがって、例えば、監視コンピュータが一晩水が使用されているのを検出すると、監視コンピュータは漏水が発生した可能性を示す警報を発報することができる。
【００７２】
一実施形態において、消火器タンパーセンサを含むセンサ２０１がセンサユニット１０２に備えられる。消火器タンパーセンサは、消火器の不正使用もしくは消火器の使用を報告する。一実施形態において、消火器タンパーセンサは、消火器がその設置場所から取り出されたこと、消火器のボックスが開けられたことおよび／または消火器の安全装置が外されたことを報告する。
【００７３】
一実施形態において、センサユニット１０２は、閾値を計算する可変閾値センサとして構成される。一実施形態において、閾値は多数のセンサ測定値を平均して計算される。一実施形態において、この平均値は、比較的な長期平均値である。一実施形態において、この平均値は時間加重平均値であり、平均処理で用いられた最新のセンサ測定値は、過去のセンサ測定値とは異なる重みを加える。一実施形態において、最新のセンサ測定値は過去のセンサ測定値よりも重みを加える。一実施形態において、最新のセンサ測定値は過去のセンサ測定値よりも重みを加えない。この平均値は、閾値の設定に用いられる。センサ測定値が閾値よりも高くなると、センサは注意状態を示す。一実施形態において、センサ測定値が一定時間閾値よりも高くなると、センサは注意状態を示す。一実施形態において、センサ測定値の統計値（例えば、２の３、３の５、７の１０など）が閾値よりも高くなると、センサは注意状態を示す。一実施形態において、センサユニット１０２は、センサ測定値が閾値よりもどの程度超えているかに基づいてさまざまな警報レベル（例えば、注意、警告、警報）を示す。
【００７４】
一実施形態において、センサユニット１０２は、センサ測定値が閾値よりもどの程度超えているか、センサ測定値がどの程度速く急増したかに基づいて注意レベルを計算する。例えば、説明のために、測定値の増分と上昇率は、低、中、高として数値化することができる。センサ測定値の増分と上昇率の組み合わせを表１に示す。表１は、例を示すものであり、限定するものではなく説明のために示されている。
【００７５】
【表１】
2008546089.tif 000003
【００７６】
警報レベルＮを式Ｎ＝ｆ（ｔ，ｖ，ｒ）として表すことができることは当業者には認識される。ｔは閾値、ｖはセンサ測定値、ｒはセンサ測定値の上昇率である。一実施形態において、センサ測定値ｖおよび／または上昇率ｒは、センサ測定値内のノイズの影響を低減するためにローパスフィルタリングされる。一実施形態において、閾値は、カットオフ周波数の比較的低いフィルタを用いてセンサ測定値ｖをローパスフィルタリングすることによって計算される。カットオフ周波数の比較的低いフィルタリングによって、比較的に長期平均的な効果を生じさせる。一実施形態において、閾値は、センサ測定値と上昇率に対して別々に計算される。
【００７７】
一実施形態において、センサユニット１０２に電源が入るとき、較正処理時間を設ける。較正時間中、センサ２０１からのセンサデータ値を用いて閾値を計算するが、センサは較正が完了するまでは注意、警告、警報などの計算を行わない。一実施形態において、センサユニット１０２は、較正時間中は固定閾値（例えば、あらかじめプログラミングされている）を用いて注意、警告、警報の計算を行い、較正時間が終了すると可変閾値を用いる。
【００７８】
一実施形態において、センサユニット１０２は、可変閾値が最大可変閾値を超えたとき、センサ２０１の故障が発生したことを判断する。一実施形態において、センサユニット１０２は、可変閾値が最小可変閾値を下回ったとき、センサ２０１の故障が発生したことを判断する。センサユニット１０２は、このようなセンサ２０１の故障情報をベースユニット１１２に報告することができる。
【００７９】
一実施形態において、センサユニット１０２は、センサ２０１から多数のセンサデータ測定値を取得し、ウェイトベクトルを用いて加重平均値として閾値を計算する。ウェイトベクトルは、あるセンサデータ測定値には別のセンサデータ測定値よりも比較的重い重みをつける。
【００８０】
一実施形態において、センサユニット１０２は、センサ２０１から多数のセンサデータ測定値を取得し、センサデータ測定値をフィルタリングし、フィルタリングしたセンサデータ測定値から閾値を計算する。一実施形態において、センサユニットはローパスフィルタを適用する。一実施形態において、センサユニット２０１はカルマンフィルタを用いてセンサデータ測定値からの不要な要素を取り除く。一実施形態において、センサユニット２０１は、「外れ値」（例えば、標準範囲をはるかに外れた値）であるセンサデータ測定値を廃棄する。このようにして、センサユニット１０２は、ノイズの多いセンサデータがある場合でも閾値を計算することができる。
【００８１】
一実施形態において、センサユニット１０２は、閾値があまりに急激に変化する場合、注意状態（例えば、注意、警告、警報）を示す。一実施形態において、センサユニット１０２は、閾値が指定した最大値を超えると、注意状態（例えば、注意、警告、警報）を示す。一実施形態において、センサユニット１０２は、閾値が指定した最小値を下回ると、注意状態（例えば、注意、警告、警報）を示す。
【００８２】
一実施形態において、センサユニット１０２は、センサ２０１の１つ以上の動作パラメータを閾値に従って調整する。したがって、光学的な煙センサの例では、センサユニット２０１は、閾値によって光学的な煙センサが低電力で動作可能であることを示すとき（例えば、低周囲光状態、清潔状態のセンサ、低気中微粒子状態など）、光学的な煙センサのＬＥＤの駆動に用いる電力を低減することができる。センサユニット２０１は、閾値が光学的な煙センサが高電力で動作する必要があることを示すとき（例えば、高周囲光状態、汚染状態のセンサ、高気中微粒子状態など）、ＬＥＤの駆動に用いる電力を増大することができる。
【００８３】
一実施形態において、換気空調設備（ＨＶＡＣ）システム３５０からの出力値は、図２に示すセンサユニット１０２に任意に転送される。一実施形態において、ＨＶＡＣシステム３５０からの出力値は、任意で図３に示すリピータ１１０および／または図４に示す監視システム１１３に任意に転送される。このようにして、システム１００はＨＶＡＣシステムの動作を認識する。ＨＶＡＣシステムの電源が入るまたは切れると、室内の気流パターンが変化するため、煙または他の物質（例えば、可燃ガスなど）についても同様に変化する。したがって、一実施形態において、閾値の計算には、ＨＶＡＣシステムが引き起こす気流の効果を考慮される。一実施形態において、センサユニット１０２（または監視システム１１３）がＨＶＡＣシステムがどのようにセンサ測定値に影響するかを「学習」できるように、ひいてはセンサユニット１０２（または監視システム１１３）が閾値を適切に調整できるように、アダプティブアルゴリズムが用いられる。一実施形態において、閾値は、ＨＶＡＣシステムの電源が入るまたは切れるときの誤報を回避するため、一定時間一時的に変更される（例えば、増減される）。室内の気流パターンがＨＶＡＣ状態に再調整されると、閾値を所望のシステム感度に再設定することができる。
【００８４】
したがって、例えば、閾値を設定するために平均化またはローパスフィルタ処理が用いられる一実施形態において、閾値はＨＶＡＣシステムの電源が入るまたは切れるときは、一時的にセンサユニット１０２の感度を下げて、平均化またはローパスフィルタ処理によって新たな閾値を設定できるようにする。新しい閾値が設定されると（または一定時間がたつと）、センサユニット１０２は新しい閾値に基づく正常感度に戻る。
【００８５】
一実施形態において、センサ２０１は赤外線センサとして構成される。一実施形態において、センサ２０１はセンサ２０１の視野内の対象物の温度を測定する赤外線センサとして構成される。一実施形態において、センサ２０１は赤外線センサとして構成される。一実施形態において、センサ２０１はセンサ２０１の視野内の炎を検出する赤外線センサとして構成される。一実施形態において、センサ２０１は赤外線センサとして構成される。
【００８６】
一実施形態において、センサ２０１は画像センサとして構成される。一実施形態において、コントローラ２０２は、画像センサからの画像データを処理することによって炎を検出するように構成される。
【００８７】
本発明は上記の実施形態の詳細に限定されるものではなく、その精神およびその基本的な帰属から離れることなく他の具体的な形態で実施できることは、当業者には明らかである。さらに、本発明の趣旨から離れることなくさまざまな省略、変換、変更を実施することができる。例えば、具体的な実施形態では９００ＭＨｚ周波数帯域の関連で説明を行ったが、９００ＭＨｚを超える、あるいは、下回る周波数帯域を同様に用いることができることは当業者には認識される。無線システムは、例えば、ＨＦ帯域、ＶＨＦ帯域、ＵＨＦ帯域、マイクロ波帯域、ミリ波帯域などの１つ以上の周波数帯域で動作するように構成してもよい。さらに、スペクトル拡散以外の技術を用いてもよいことは、当業者には認識される。変調は特定の変調方法に限るものではなく、変調方式としては、例えば、周波数変調、位相変調、振幅変調、その組み合わせなどを用いることができる。したがって、実施形態の上記の説明は、あらゆる点で説明を目的としたものであると考えられるべきであり、限定を目的とせず、本発明の範囲は、請求の範囲およびその等価物によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】多数のリピータユニットを経由してベースユニットと通信する複数のセンサユニットを含むセンサシステムを示す図である。
【図２】センサユニットのブロック図である。
【図３】リピータユニットのブロック図である。
【図４】ベースユニットのブロック図である。
【図５】センサユニット、リピータユニットおよびベースユニットが用いるネットワーク通信パケットを示す図である。
【図６】比較的に連続して監視するセンサユニットの動作を示すフローチャートである。
【図７】定期監視するセンサユニットの動作を示すフローチャートである。
【図８】漏水検出に用いるセンサシステムを示す。
【図１】
2008546089.tif 000004
【図２】
2008546089.tif 000005
【図３】
2008546089.tif 000006
【図４】
2008546089.tif 000007
【図５】
2008546089.tif 000008
【図６】
2008546089.tif 000009
【図７】
2008546089.tif 000010
【図８】
2008546089.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月24日(2008.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
リピータユニット１１０は、通信トラフィックをセンサユニット１０２（同様にセンサユニット１０３〜１０４）とベースユニット１１２の間でリレーするよう構成されている。通常、リピータユニット１１０は、いくつかの他のリピータユニット（図１のリピータユニット１１１など）がある環境で動作するため、センサユニットＩＤのデータベース（例えばルックアップテーブル）を含む。図１において、リピータ１１０は、センサユニット１０２〜１０４のＩＤをデータベースに登録しており、センサユニット１０２〜１０４とのみ通信する。一実施形態において、リピータ１１０は内部電源（例えば、バッテリ、太陽電池、燃料電池など）を有しており、センサユニット１０２〜１０４が送信待ちのときに内部スケジュールを保持して電力を節約する。一実施形態において、指定したセンサユニットが送信するにスケジューリングされていないときには、リピータユニット１１０は低電力モードに移る。一実施形態において、リピータ１１０は、ベースユニット１１２およびセンサユニット１０２〜１０４との通信にスペクトル拡散技術を用いる。一実施形態において、リピータ１１０は、ベースユニット１１２およびセンサユニット１０２〜１０４との通信に周波数ホッピングスペクトラム拡散を用いる。一実施形態において、リピータユニット１１０はアドレスまたは識別（ＩＤ）コードを有し、リピータユニット１１０はそのＩＤをリピータが送信元である送信パケットに付与する（すなわち、転送されないパケット）。一実施形態において、リピータユニット１１０は、対象としていない他のリピータユニットまたはセンサユニット宛のデータおよび／または指示を無視する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
一実施形態において、センサユニット１０２は、センサ２０１から多数のセンサデータ測定値を取得し、センサデータ測定値をフィルタリングし、フィルタリングしたセンサデータ測定値から閾値を計算する。一実施形態において、センサユニットはローパスフィルタを適用する。一実施形態において、センサユニット１０２はカルマンフィルタを用いてセンサデータ測定値からの不要な要素を取り除く。一実施形態において、センサユニット１０２は、「外れ値」（例えば、標準範囲をはるかに外れた値）であるセンサデータ測定値を廃棄する。このようにして、センサユニット１０２は、ノイズの多いセンサデータがある場合でも閾値を計算することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
一実施形態において、センサユニット１０２は、センサ２０１の１つ以上の動作パラメータを閾値に従って調整する。したがって、光学的な煙センサの例では、センサユニット１０２は、閾値によって光学的な煙センサが低電力で動作可能であることを示すとき（例えば、低周囲光状態、清潔状態のセンサ、低気中微粒子状態など）、光学的な煙センサのＬＥＤの駆動に用いる電力を低減することができる。センサユニット１０２は、閾値が光学的な煙センサが高電力で動作する必要があることを示すとき（例えば、高周囲光状態、汚染状態のセンサ、高気中微粒子状態など）、ＬＥＤの駆動に用いる電力を増大することができる。
【国際調査報告】
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2008546089.tif 000013
2008546089.tif 000014