(57)【要約】【課題】  簡易な構成による侵入物体検知装置５を、検知を行う敷地内に複数配置することにより、侵入物体の検知と追跡を行う。【解決手段】    検知領域内にあらかじめ設置され、センサノード６と少なくとも一以上のセンサ８を備える侵入物体検知装置５と監視装置１とが接続された無線センサネットワークをあらかじめ構成し、監視装置１は、侵入物体検知装置５が定期的に監視装置１に送信する無線信号から侵入物体１４の検知情報を抽出し、該無線信号がいずれの侵入物体検知装置５から送信された情報であるかの判断を行うことで侵入物体１４の位置を検知をし、さらに、侵入物体１４の検知情報を受信した監視装置１が、時間毎の侵入物体１４の位置を記録することで、侵入物体１４の行動追跡をするようにしている。【選択図】    図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知領域内にあらかじめ設置され、位置情報が既知であるアドホック無線通信機能を有するセンサノードと、少なくとも一以上のセンサを備える通信端末の相互間と、前記通信端末と基地局との間で無線センサネットワークを構成し、前記基地局は、前記通信端末が基地局に送信する無線信号から侵入物体の検知情報を抽出し、該無線信号がいずれの通信端末から送信された情報であるかの判断を行うことで侵入物体の位置を検知することを特徴とする侵入物体検知方法。
【請求項２】
前記基地局は、前記侵入物体検知方法により受信した前記検知情報を記録し、時間毎の侵入物体の検知位置から侵入物体の検知後の行動追跡をすることを特徴とする請求項１記載の侵入物体検知方法。
【請求項３】
前記センサは、赤外線センサであることを特徴とする請求項１または２記載の侵入物体検知方法。
【請求項４】
前記センサは、ＵＷＢセンサであることを特徴とする請求項１または２記載の侵入物体検知方法。
【請求項５】
前記センサは、超音波センサであることを特徴とする請求項１または２記載の侵入物体検知方法。
【請求項６】
前記センサは、水平方向に間隔をあけ、異なる上下方向の向きに複数配置されることにより三次元方向の全方位を検知範囲とすることを特徴とする請求項１から５のいずれか記載の侵入物体検知方法。
【請求項７】
前記センサノードは、複数のチャンネルを有しており、前記センサ毎にチャンネルを割り当て、チャンネル情報を前記検知情報と共に前記基地局に送信することを特徴とする請求項１から６のいずれか記載の侵入物体検知方法。
【請求項８】
前記基地局は、前記センサからの出力電圧の変動の大きさがあらかじめ設定した閾値を超える情報を有する無線信号を前記センサノードから受信した場合に、侵入物体を検知したものと判断することを特徴とする請求項３から５のいずれか記載の侵入物体検知方法。
【請求項９】
前記通信端末は、平常時は待機状態であり、基地局からの起動命令を受信した場合に待機状態から起動状態になり、一定時間起動命令がない場合に待機状態に戻ることを特徴とする請求項１から８のいずれか記載の侵入物体検知方法。
【請求項１０】
前記通信端末は、前記検知領域の外周に配置される通信端末のみを常時起動状態とし、該通信端末が侵入者を検知した場合に、前記基地局が必要に応じて他の待機状態の通信端末に対して起動命令を送信することを特徴とする請求項１から８のいずれか記載の侵入物体検知方法。
【請求項１１】
検知領域内にあらかじめ設置され、位置情報が既知であるアドホック無線通信機能を有するセンサノードと、少なくとも一以上のセンサを備える通信端末の相互間と、前記通信端末と基地局との間で無線センサネットワークを構成し、前記基地局は、前記通信端末が基地局に送信する無線信号から侵入物体の検知情報を抽出し、該無線信号がいずれの通信端末から送信された情報であるかの判断を行うことで侵入物体の位置を検知するものである侵入物体検知装置。
【請求項１２】
前記基地局は、前記侵入物体検知方法により受信した前記検知情報を記録し、時間毎の侵入物体の検知位置から侵入物体の検知後の行動追跡をするものである請求項１１記載の侵入物体検知装置。
【請求項１３】
前記センサは、赤外線センサであることを特徴とする請求項１１または１２記載の侵入物体検知装置。
【請求項１４】
前記センサは、ＵＷＢセンサであることを特徴とする請求項１１または１２記載の侵入物体検知装置。
【請求項１５】
前記センサは、超音波センサであることを特徴とする請求項１１または１２記載の侵入物体検知装置。
【請求項１６】
前記センサは、水平方向に間隔をあけ、異なる上下方向の向きに複数配置されることにより三次元方向の全方位を検知範囲とするものである請求項１１から１５のいずれか記載の侵入物体検知装置。
【請求項１７】
前記センサノードは、複数のチャンネルを有しており、前記センサ毎にチャンネルを割り当て、チャンネル情報を前記検知情報と共に前記基地局に送信するものである請求項１１から１６のいずれか記載の侵入物体検知装置。
【請求項１８】
前記基地局は、前記センサからの出力電圧の変動の大きさがあらかじめ設定した閾値を超える情報を有する無線信号を前記センサノードから受信した場合に、侵入物体を検知したものと判断するものである請求項１３から１５のいずれか記載の侵入物体検知装置。
【請求項１９】
前記通信端末は、平常時は待機状態であり、基地局からの起動命令を受信した場合に待機状態から起動状態になり、一定時間起動命令がない場合に待機状態に戻るものである請求項１１から１８のいずれか記載の侵入物体検知装置。
【請求項２０】
前記通信端末は、前記検知領域の外周に配置される通信端末のみを常時起動状態とし、該通信端末が侵入者を検知した場合に、前記基地局が必要に応じて他の待機状態の通信端末に対して起動命令を送信するものである請求項１１から１８のいずれか記載の侵入物体検知装置。
【請求項２１】
位置情報が既知であるアドホック無線通信機能を有するセンサノードと、少なくとも一以上のセンサを備える通信端末が送信する無線信号のうち出力電圧の変動の大きさがあらかじめ設定した閾値を超える情報を含む無線信号を侵入物体の検知情報として抽出して該検知情報を記憶装置に記憶する手段と、該無線信号に含まれる通信端末の識別番号から、該無線信号がいずれの通信端末から送信された情報であるかを判断する手段と、さらに、あらかじめ記憶された該識別番号に対応する通信端末の位置情報を記憶装置から読み出して侵入物体の位置を特定する手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする侵入物体検知プログラム。
【請求項２２】
前記通信端末から受信した前記検知情報から侵入物体を検知した前記通信端末の識別番号と、前記検知情報を受信した時間情報を一定の時間に渡って記憶装置に記憶する手段と、時間ごとの侵入物体の検知位置を出力装置に表示させることで侵入物体の検知領域内での行動を追跡する手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする請求項２１記載の侵入物体検知プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、侵入物体検知の方法および装置およびプログラムに関する。更に詳述すると本発明は、広大な敷地への侵入物体を検知し、その行動を追跡するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電所、変電所など広大な敷地における侵入者検知として、敷地周囲に設置した光ビーム発生装置及び受信装置により、人間の通過による光ビーム断を検知することで、人間の侵入を検知する技術が存在する（特許文献１参考）。
【０００３】
また、無人で各種設備が稼働する施設（無人施設）に、赤外線センサなどの多数のセンサを敷地内に配置し、監視装置本体が有線または無線により情報を収集することで、施設内への侵入者や災害などの異常発生を監視する遠隔監視システムが提案されている（特許文献２参考）。
【特許文献１】特開昭６０−１２５５８２
【特許文献２】特開２００２−１４０７７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、人間がいったん敷地内に侵入した後は、広大な敷地内のどこに人間がいるのかを判断することは困難であった。また、特許文献２の技術では、無線により情報を伝送するに際し、無線により通信可能な距離範囲内にしかセンサの設置ができないという問題点があった。これにより、センサの設置位置が制限されることになるので、監視に必要な場所にセンサを設置できないという問題点があった。結果として、侵入者の検知はできても、その後の侵入者の詳細な行動の追跡を行うことができなかった。
【０００５】
また、敷地内でくまなく人間の存在を検知するためには、複数のセンサ設備の設置にともなう大掛かりな設置工事、配線敷設工事などが必要となる。センサの設備数に応じた設置工事、配線工事等を行うには、多大なコスト及び労力が必要であった。また、システム自体の規模が大規模になるという問題点があった。さらに、導入後も、そのような大規模の監視設備を運用するには、人件費等の運用費がかかるという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、無線センサネットワーク内に小型で簡易な構成の侵入物体検知装置を設置することにより侵入物体の検知を行い、さらに、より詳細な侵入物体の行動追跡を行う侵入物体検知方法および装置およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の侵入物体検知方法は、検知領域内にあらかじめ設置され、位置情報が既知であるアドホック無線通信機能を有するセンサノードと、少なくとも一以上のセンサを備える通信端末の相互間と、前記通信端末と基地局との間で無線センサネットワークを構成し、前記基地局は、前記通信端末が基地局に送信する無線信号から侵入物体の検知情報を抽出し、該無線信号がいずれの通信端末から送信された情報であるかの判断を行うことで侵入物体の位置を検知するようにしている。
【０００８】
また、請求項１１記載の侵入物体検知装置は、検知領域内にあらかじめ設置され、位置情報が既知であるアドホック無線通信機能を有するセンサノードと、少なくとも一以上のセンサを備える通信端末の相互間と、前記通信端末と基地局との間で無線センサネットワークを構成し、前記基地局は、前記通信端末が基地局に送信する無線信号から侵入物体の検知情報を抽出し、該無線信号がいずれの通信端末から送信された情報であるかの判断を行うことで侵入物体の位置を検知するものである。
【０００９】
また、請求項２１記載の侵入物体検知プログラムは、位置情報が既知であるアドホック無線通信機能を有するセンサノードと、少なくとも一以上のセンサを備える通信端末が送信する無線信号のうち出力電圧の変動の大きさがあらかじめ設定した閾値を超える情報を含む無線信号を侵入物体の検知情報として抽出して該検知情報を記憶装置に記憶する手段と、該無線信号に含まれる通信端末の識別番号から、該無線信号がいずれの通信端末から送信された情報であるかを判断する手段と、さらに、あらかじめ記憶された該識別番号に対応する通信端末の位置情報を記憶装置から読み出して侵入物体の位置を特定する手段としてコンピュータを機能させるようにしている。
【００１０】
したがって、あらかじめアドホック無線通信機能を有するセンサノードと、少なくとも一以上のセンサを備えた通信端末の相互間と、通信端末と基地局との間で無線センサネットワークを構成しておき、通信端末が送信する無線信号のうちセンサが侵入物体等を検知したことを示す検知情報を基地局が受信した場合に、侵入物体を検知したと判断し、さらに、該無線信号に含まれる通信端末の識別番号から、どの通信端末から送信された無線信号であるかを判断することにより、検知情報がどの通信端末から送信されたものであるかを特定する、即ち、侵入物体の位置の特定をおこなうものである。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の侵入物体検知方法において、前記基地局は、前記侵入物体検知方法により受信した前記検知情報を記録し、時間毎の侵入物体の検知位置から侵入物体の検知後の行動追跡をするようにしている。また、請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の侵入物体検知装置において、前記基地局は、受信した前記検知情報を記録し、時間毎の侵入物体の検知位置から侵入物体の検知後の行動追跡をするものである。また、請求項２２記載の発明は、請求項２１記載の侵入物体検知プログラムにおいて、前記通信端末から受信した前記検知情報から侵入物体を検知した前記通信端末の識別番号と、前記検知情報を受信した時間情報を一定の時間に渡って記憶装置に記憶する手段と、時間ごとの侵入物体の検知位置を出力装置に表示させることで侵入物体の検知領域内での行動を追跡する手段としてコンピュータを機能させるようにしている。
【００１２】
したがって、侵入物体が検知された通信端末の位置から侵入物体の位置を特定し、さらに一定の時間に渡って、その侵入物体が検知された位置を連続して記憶していくことで、侵入物体の移動の軌跡を取って侵入物体の行動追跡をすることとしている。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の侵入物体検知方法において、前記センサは赤外線センサであることを特徴としている。また、請求項１３に記載の発明は、請求項１１または１２記載の侵入物体検知装置において、前記センサは赤外線センサであることを特徴としている。従って、赤外線センサにより、侵入物体が赤外線センサの検知範囲に入った場合に、侵入物体の検知をおこなうこととしている。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１から２のいずれか記載の侵入物体検知方法において、前記センサはＵＷＢセンサであることを特徴としている。また、請求項１４に記載の発明は、請求項１１または１２記載の侵入物体検知装置において、前記センサはＵＷＢセンサであることを特徴としている。従って、ＵＷＢセンサにより、侵入物体がＵＷＢセンサの検知範囲に入った場合に、侵入物体の検知をおこなうこととしている。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１から２のいずれか記載の侵入物体検知方法において、前記センサは超音波センサであることを特徴としている。また、請求項１５に記載の発明は、請求項１１または１２記載の侵入物体検知装置において、前記センサは超音波センサであることを特徴としている。従って、超音波センサにより、侵入物体が超音波センサの検知範囲に入った場合に、侵入物体の検知をおこなうこととしている。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか記載の侵入物体検知方法において、前記センサは、水平方向に間隔をあけ、異なる上下方向の向きに複数配置されることにより三次元方向の全方位を検知範囲とするようにしている。また、請求項１６に記載の発明は、請求項１１から１５いずれか記載の侵入物体検知装置において、前記センサは、水平方向に間隔をあけ、異なる上下方向の向きに複数配置されることにより三次元方向の全方位を検知範囲とするものである。従って、センサは水平方向に複数取り付けられ、さらに異なる上下方向の向きに配置されることにより通信端末の周囲の三次元方向の全方位を検知範囲とするように配置することとしている。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか記載の侵入物体検知方法において、前記センサノードは、複数のチャンネルを有しており、前記センサ毎にチャンネルを割り当て、チャンネル情報を前記検知情報と共に前記基地局に送信するようにしている。また、請求項１７に記載の発明は、請求項１１から１６のいずれか記載の侵入物体検知装置において、前記センサノードは、複数のチャンネルを有しており、前記センサ毎にチャンネルを割り当て、チャンネル情報を前記検知情報と共に前記基地局に送信するものである。従って、いずれの通信端末からの情報であるかの識別情報に加えて、該通信端末に取り付けられたいずれのセンサによる検知情報であるかのチャンネル情報も、前記検知情報とともに基地局に送信することとしている。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項３から５のいずれか記載の侵入物体検知方法において、前記基地局は、前記センサからの出力電圧の変動の大きさがあらかじめ設定した閾値を超える情報を有する無線信号を前記センサノードから受信した場合に、侵入物体を検知したものと判断するようにしている。また、請求項１８に記載の発明は、請求項１３から１５のいずれか記載の侵入物体検知装置において、前記基地局は、前記センサからの出力電圧の変動の大きさがあらかじめ設定した閾値を超える情報を有する無線信号を前記センサノードから受信した場合に、侵入物体を検知したものと判断するものである。従って、センサからの出力電圧の変動が大きい場合に侵入物体を検知したものとしている。また、閾値により検知する範囲を任意に設定することができるようにしているので、検知を行う、検知対象や、検知領域の環境に応じて最適な閾値を任意に設定することとしている。
【００１９】
請求項９記載の発明は、請求項１から８のいずれか記載の侵入物体検知方法において、前記通信端末は、平常時は待機状態であり、基地局からの起動命令を受信した場合に待機状態から起動状態になり、一定時間起動命令がない場合に待機状態に戻るようにしている。また、請求項１９に記載の発明は、請求項１１から１８のいずれか記載の侵入物体検知装置において、前記通信端末は、平常時は待機状態であり、基地局からの起動命令を受信した場合に待機状態から起動状態になり、一定時間起動命令がない場合に待機状態に戻るものである。従って、通信端末は、平常時は待機状態として電源の消耗を押さえ、侵入物体を検知した場合に一旦起動状態となっても、一定時間、基地局からの起動命令を受けない場合は、自律的に待機状態に戻ることとしている。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、請求項１から８のいずれか記載の侵入物体検知方法において、前記通信端末は、前記検知領域の外周に配置される通信端末のみを常時起動状態とし、該通信端末が侵入者を検知した場合に、前記基地局が必要に応じて他の待機状態の通信端末に対して起動命令を送信するようにしている。また、請求項２０に記載の発明は、請求項１１から１８のいずれか記載の侵入物体検知装置において、前記通信端末は、前記検知領域の外周に配置される通信端末のみを常時起動状態とし、該通信端末が侵入者を検知した場合に、前記基地局が必要に応じて他の待機状態の通信端末に対して起動命令を送信するものである。従って、検知領域の外周に配置される常時起動状態である通信端末が、侵入物体を検知して該検知情報を、基地局が受信した場合に、検知領域内の他の通信端末のうち、侵入物体の追跡に必要な通信端末に対し、待機状態から起動状態にする起動命令を送信することとしている。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、請求項１記載の侵入物体検知方法、請求項１１記載の侵入物体検知装置、請求項２１記載の侵入物体検知プログラムによれば、アドホック無線通信機能を有する通信端末が相互に通信を行って情報の送受信を行うこととしている。通信端末は、基地局と直接送受信を行う必要はなく、近接する通信端末を経由しながら基地局との通信を行っている。したがって、無線の通信可能距離に拘わらず広い範囲での検知が可能となる。また、通信端末が自律的に通信を行うこととしているので、アクセスポイントを別途設ける必要がない。このため、低コストで実現することができ、また、設置も簡単で、配線工事も不要である。
【００２２】
また、本発明の通信端末はセンサノードとセンサにより構成されるものであり、いずれも小型、軽量なもので簡易に実現することができるものであり、このため設置する場所も問わない。また、基地局も一般の計算機により実現が可能であるので、本発明に係る無線センサネットワークは簡易、かつ低コストで実現することができる。また、無線センサネットワークにおいて通信を行うものであるので、配線工事等も不要である。このため、低コスト、少ない労力により、位置を特定した侵入物体の検知を実現することができる。また、本発明はデータの処理量が少ないため処理をリアルタイムで実行することができる。即ち、侵入物体の検知と同時に警報等を出すことを可能としている。
【００２３】
また、請求項２記載の侵入物体検知方法、請求項１２記載の侵入物体検知装置、請求項２２記載の侵入物体検知プログラムによれば、侵入物体が検知された後の、侵入者の検知領域内での行動をリアルタイムで追跡することができる。また、行動パターンを記録しておくことにより、侵入物体の行動分析等にも用いることができる。また、時間毎の侵入物体の位置を記録することもできる。簡易に、低コストにより検知した侵入物体の追跡を実現することができる。
【００２４】
また、請求項３記載の侵入物体検知方法、請求項１３記載の侵入物体検知装置によれば、小型、低コストで通信端末を実現することができるので、多くの通信端末を使用する場合でも低コストで実施が可能である。
【００２５】
また、請求項４記載の侵入物体検知方法、請求項１４記載の侵入物体検知装置によれば、小型で、消費電力の少ない通信端末を実現することができるので、多くの通信端末を使用する場合でも低コストで実施が可能である。さらに、高速なデータ通信も可能である。
【００２６】
また、請求項５記載の侵入物体検知方法、請求項１５記載の侵入物体検知装置によれば、小型、低コストで通信端末を実現することができるので、多くの通信端末を使用する場合でも低コストで実施が可能である。
【００２７】
また、請求項６記載の侵入物体検知方法、請求項１６記載の侵入物体検知装置によれば、通信端末の三次元方向の全方位を検知範囲として、死角のない検知を行うことができる。
【００２８】
また、請求項７記載の侵入物体検知方法、請求項１７記載の侵入物体検知装置によれば、侵入物体の検知位置を、いずれの通信端末のいずれのチャンネルであるかを特定することができる、即ち、通信端末のどのセンサから送信された情報であるかを判断できるので、より詳細な侵入物体の位置の特定を行うことができる。
【００２９】
また、請求項８記載の侵入物体検知方法、請求項１８記載の侵入物体検知装置によれば、センサの出力電圧の変動が閾値を超える情報を受信した場合に、侵入物体の検知を行うこととしているので、検知対象や、検知環境に応じて最適な閾値を任意に設定することができる。
【００３０】
また、請求項９記載の侵入物体検知方法、請求項１９記載の侵入物体検知装置によれば、通信端末を必要な場合にのみ起動状態とすることで、電源の消耗を押さえることができ、コストの削減、電池の交換等の労力を減らすことができる。
【００３１】
また、請求項１０記載の侵入物体検知方法、請求項２０記載の侵入物体検知装置によれば、はじめに検知に必要な通信端末のみを起動状態にしておき、その他の通信端末を待機状態としておくことで、電源の消耗を押さえることができ、コストの削減、電池の交換等の労力を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
図１から図２２に本発明の第一の実施形態を示す。本実施形態においては、通信端末として侵入物体検知装置５を、基地局として監視装置１を用いることとする。まず、侵入物体検知装置５について説明する。
【００３４】
図４に侵入物体検知装置５の構成の一例を示す。侵入物体検知装置５は、センサノード６、電池７、赤外線センサ８から構成され、特に図示はしていないが、それぞれ配線で接続されている。本実施形態においては、箱状の容器にセンサノード６、電池７、赤外線センサ８を設置して侵入物体検知装置５としているが、形状は特に限定されるものではなく、センサノード６、赤外線センサ８、電池７を有する構成であれば形状は問わない。また、電池７はセンサノード６および赤外線センサ８に対して電源を供給するものであり、例えば、センサノード６や赤外線センサ８に直接とりつけるようにしても良い。尚、センサノード６とは、通信機能を有する小型センサをいう。尚、電池７の種類は特に限定されるものではなく、例えば、乾電池であっても、太陽電池であっても、燃料電池等であってもよい。また、例えば、複数の種類の電池を組み合わせて用いるようにしても良い。
【００３５】
侵入物体検知装置５は、アドホック無線通信機能を有するセンサノード６が、他の侵入物体検知装置５のセンサノード６との間で相互に通信を行うものである。
【００３６】
次に、センサノード６の構成の一例を図５に示す。センサノード６は赤外線センサ８からの入力電圧を無線信号に変換し、アドホック無線通信機能により、その無線信号の送受信を行うものである。センサノード６は電源部９、無線部１０、制御部１１、センサ部１２、アンテナ部１３から構成されている。電源部９は電池７に接続され、センサノード６の無線部１０、制御部１１、センサ部１２に対して電源を供給するものである。電池７は、電源部９の一部であっても良い。また、センサ部１２は赤外線センサ８と接続され、赤外線センサ８の出力電圧が入力される。無線部１０は制御部１１からの電気信号を無線信号に変換し、アンテナ部１３へ送信する。逆に、アンテナ部１３から受信した無線信号を電気信号に変換し制御部１１へ送信するものである。
【００３７】
また、制御部１１はセンサノード６を制御するものである。例えば、センサ部１２からの入力電圧を電気信号に変換するアドホック無線通信機能により、センサ部１２からの情報を無線部１０に対して送信し、監視装置１に対して伝送するものである。また、必要に応じて情報の伝送のために必要な制御信号を送受信したり、受信した信号を転送したりするなどの処理を行うものである。また、センサノード６には、例えば、制御部１１に記憶装置を有するものであるが、記憶装置を有するのは、制御部１１に限られるものではない。例えば、無線部１０、センサ部１２が記憶装置を有していても、別途、記憶部として有していても良い。記憶装置には、識別番号や、経路情報等が記憶されるものである。
【００３８】
赤外線センサ８はセンサノード６に接続され、赤外線により侵入物体１４の検知を行うものとする。検知した侵入者の動作の大きさなどに応じて、出力する電圧を変動させるものである。出力された電圧は、センサノード６に入力される。尚、本実施形態においては、出力電圧の変動の大きさで侵入者の検知を行うこととしている。
【００３９】
本実施形態においては、赤外線センサ８単体の検知範囲および検知距離は、約５ｍの距離を９０°の検知範囲で検知する赤外線センサを用いることとした。このため、侵入物体検知装置５に、赤外線センサ８を同じ高さで９０°の間隔で４つ搭載させることで、侵入物体検知装置５の全方位（３６０°）を検知範囲とすることとしている。本実施形態における、図６に、４つの赤外線センサ８を搭載した侵入物体検知装置５を上方から見た場合の検知範囲を示す。尚、センサの搭載数は４つに固定されるものではなく、侵入物体検知装置５の全方位を検知範囲となるように、搭載すれば良い。例えば、全方位が一つのセンサで検知範囲となる赤外線センサ８を用いれば、侵入物体検知装置５に搭載する赤外線センサ８は一つで足りるものであり、また、検知範囲が６０°程度の赤外線センサ８を用いた場合は、６つの赤外線センサ８を等間隔にとりつけることで、侵入物体検知装置５の全方位の検知範囲をカバーすることができることとなる。また、例えば、赤外線センサ８を不等間隔で取り付けても良いし、検知環境によって密にセンサを取り付ける方位と、疎にセンサを取り付ける方位を設けるようにしても良い。
【００４０】
また、センサは三次元方向に、任意の向きで取り付けることができるものとしている。これにより、同じ高さにセンサを設置しても、センサの向きを異ならせることにより三次元方向を広く検知範囲としてカバーすることができる。例えば、４つの赤外線センサを９０°の間隔で、同じ高さで設置しても、センサの向き異ならせることにより、上下方向を検知範囲として立体的にカバーすることができる。センサの向きは任意に設定することができるものであるので、検知対象、検知環境に応じて最適なセンサの設置向きを選択することができる。
【００４１】
また、センサを設置する高さについても、検知する環境によって最適な位置を設定することができるようにしている。センサを設置する上下方向の位置を、検知する侵入物体１４や、侵入物体検知装置５の設置場所により適宜変更することにより、立体的に全方向を検知範囲とすることができるものである。例えば、小動物等の検知を行うのであれば、センサの検知範囲が低い位置になるように設置することで、地上から近い部分の検知を行うことができる。また、例えば、上下方向に広範囲で侵入物体１４の検知を行いたい場合は、上下方向に複数のセンサを取り付けるようにしても良い。このように、センサを設置する高さと、センサの向きを変えることを組み合わせることにより、三次元の全方位を検知範囲とすることができる。センサを設置する立体方向の向きと設置する高さは、任意に設定することができるものであるので、検知対象や、検知環境に応じて最適なセンサの設置方法を選択することができるものである。
【００４２】
また、必ずしも侵入物体検知装置５の全方位を赤外線センサ８の検知範囲とする必要はない。例えば、通路を通過する人物等の検知を行う場合においては、通路に沿うように壁側にセンサを設置しても良い。この場合は、通路方向が検知範囲であればよいこととなる。このような場合は、例えば、侵入物体検知装置５につき、一つの赤外線センサ８を搭載するようにしても、侵入者の検知が可能となる。
【００４３】
また、赤外線センサは、小型であり、かつ安価に入手することが可能であるので、多くの侵入物体検知装置５を必要とする広大な敷地内での検知を行う場合においても、低コストで実現することができる。なお、赤外線センサは、その検知原理により大きく熱型センサと量子型センサに分類されるが、本実施形態における、発電所内における侵入者検知では、それらの行動や動作を検知すればよいと考えられることから、人間や周囲環境など、あらゆる物から放射される赤外線受光量の変化を検知する焦電型赤外線センサを用いることとした。尚、焦電型赤外線センサとは、自動ドアやトイレの自動水洗に広く使われているセンサである。
【００４４】
赤外線センサ８にかえて、同等の性能を有するＵＷＢセンサ、または、超音波センサを侵入物体検知装置５に搭載することもできる。尚、センサの種類はこれに限られるものではない。
【００４５】
ＵＷＢセンサは、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）技術を利用したセンサである。ＵＷＢ技術とは情報をインパルス信号として送信することで、超広帯域の周波数帯域幅を占有し、短距離での超高速通信を実現する無線方式をいう。ＵＷＢ技術は通常の無線方式とは異なり、キャリア信号を必要としないことから、無線回路の簡略化が可能で、低消費電力で小型のチップ状の無線機などが実現可能である。また、ＵＷＢ技術は、消費電力が少ないことが特徴である。尚、ＵＷＢセンサにより侵入物体１４との距離を測定することができる。また、ＵＷＢセンサを用いた場合は、侵入物体検知装置５は小型化が可能であり、また消費電力も少なくて済むので経済的である。
【００４６】
また、超音波センサを用いることもできる。超音波センサは、小型であり、かつ安価に入手することが可能であるので、多くの侵入物体検知装置５を必要とする広大な敷地内での検知を行う場合においても、低コストで実現することができる。また、超音波センサにより侵入物体１４との距離を測定することができる。尚、ＵＷＢセンサや超音波センサを用いた場合は、検知した侵入者との距離の長さなどに応じて、出力する電圧を変動させ、侵入物体１４の検知を行うものとしているが、これに限られるものなく、他の検知基準を用いることも可能である。
【００４７】
図９に監視装置の一例を示す。監視装置１は、監視装置１はセンサノード６と計算機１５などから構成され、センサノード６で受信した無線信号を電気信号に変換し、計算機１５とセンサノード６を接続するケーブル１６により計算機１５にそのまま伝送する。また、センサノード６は、外部の計算機１５などに接続するための端子を有する必要があるが、監視装置に接続されるセンサノード６にのみ存在していればよく、侵入物体検知装置５にとりつけられるセンサノード６には必ずしも必要ではない。尚、監視装置１のセンサノード６もあらかじめ無線センサネットワークの一部として構成しておくものとする。監視装置１は、他に、電源１７、ブザー１８、ランプ１９を有するものとするが、監視装置１の構成はこれに限られるものではない。例えば、ブザー１８、ランプ１９は必ずしも必要ではなく、計算機１５が侵入物体１４を検知したときに、計算機１５に内蔵された音声出力機能により警告音を発するようにしてもよい。
【００４８】
監視装置１の計算機１５は、特に図示はしないが、入力インターフェースとしてのキーボード、マウス等と、補助記憶装置としてのハードディスクと、一時的な作業データ等が記録される主記憶装置としてのＲＡＭと、異常が検知された検知装置が表示される出力装置と、中央処理演算装置（ＣＰＵ）等を備えるものとする。上記のハードウェア資源は、例えばバスを通じて電気的に接続されている。また、計算機１５の記憶装置には本発明の侵入物体検知プログラムが記録されており、当該プログラムがＣＰＵに読み込まれ実行されることによって、監視装置１として機能するものである。
【００４９】
次に、侵入物体検知方法について説明する。侵入物体検知方法は、検知領域内にあらかじめ設置され、位置情報が既知であるアドホック無線通信機能を有するセンサノードと少なくとも一以上のセンサを備える通信端末相互間と、前記通信端末と基地局との間で無線センサネットワークを構成し、基地局は、通信端末が定期的に基地局に送信する無線信号から侵入物体の検知情報を抽出し、該無線信号がいずれの通信端末から送信された情報であるかの判断を行うことで侵入物体の位置を検知するようにしている。さらに、侵入物体検知方法により定期的に侵入物体の検知情報を受信した基地局が、時間毎の侵入物体の位置を記録することで、侵入物体の行動追跡をするようにしている。
【００５０】
本実施形態においては、発電所や変電所などの人の出入りが制限されている敷地内での侵入者の検知と侵入後の侵入者の追跡を行うものとする。尚、本実施形態では人物の侵入を検知し、追跡することとしているが、本発明で検知、追跡可能であるのは人物に限られず、例えば動物等であっても良い。例えば、追跡対象が動物であれば、動物の行動パターンの監視などにも用いることができるものである。また、侵入物体の検知、追跡を行う場所も、特に限られるものではなく、屋内でも、屋外でも実施可能である。
【００５１】
通信端末と基地局だけの無線通信により、侵入者の検知や追跡を行うのでは、通信端末、または基地局の無線通信可能距離の範囲内に検知範囲が限られてしまうため、広い敷地内での侵入者の検知は困難である。本実施形態においては、侵入物体検知装置５が自律的に通信を行うアドホック無線通信機能を有するものであるので、侵入物体検知装置５は、無線通信可能距離の範囲内の侵入物体検知装置５との間で通信を行い、送信する情報を他の侵入物体検知装置５を経由させて、監視装置１との間で情報を送受信することととしている。これにより、無線通信可能距離に拘わらず、広大な敷地内での侵入者の検知、追跡を可能としている。
【００５２】
また、発電所や変電所などの広大な敷地内で、侵入者の検知や追跡を行うには、通常、大規模な監視設備等が必要となる。また、敷地内への侵入者の検知は、出入口に監視装置等を設置しておくことで検知は可能であるが、一度敷地内に入った侵入者を追跡するのは困難である。このような、侵入者の追跡を可能とする装置を設置するには、大規模な設備投資が必要であり、コストもかかる。また、導入後も、そのような大規模の監視設備を運用するには、人件費等の運用費がかかることが予想される。
【００５３】
侵入物体検知方法は、簡易な構成による通信端末としての侵入物体検知装置５を検知を行う敷地内に複数配置することにより、侵入物体１４の検知と追跡を行うこととしている。具体的には、無線センサネットワークを構成し、位置情報が既知である侵入物体検知装置５を、検知、追跡を実施する敷地内にあらかじめ配置しておき、侵入物体１４を検知した場合に侵入物体検知装置５から送信される検知情報を、監視装置１で収集することにより、侵入物体１４の検知、追跡をおこなうものである。
【００５４】
本実施形態においては、アドホック無線通信機能を有する通信端末でアドホックネットワークを実現することとしている。尚、アドホックネットワークとは、アクセスポイントを必要とせず、無線で通信可能な通信端末のみで構成され、通信端末相互間で通信を行う無線ネットワークをいう。アクセスポイントを用いることなく、端末のみでネットワークを構成することができるので、ネットワークを簡易に構成することができる。また通信端末は、無線通信可能距離に他の通信端末が存在していればよいので、無線通信可能距離に拘わらず、大規模なネットワークを構築することが可能である。本実施形態では、センサノード６を搭載した侵入物体検知装置５を通信端末として用いている。尚、厳密には、通信機能を有するのは、侵入物体検知装置５に搭載されたセンサノード６であるが、以下、本実施形態においては、理解を容易にするために、侵入物体検知装置５を一つの通信端末として説明する。
【００５５】
本発明の侵入物体検知方法は、例えば、図１３に示すように、センサネットワーク設定処理（Ｓ１）、侵入物体検知処理（Ｓ２）、侵入物体追跡処理（Ｓ３）からなる。
【００５６】
センサネットワーク設定処理（Ｓ１）は、侵入物体検知装置５と侵入物体検知装置５の相互間、侵入物体検知装置５と監視装置１との間で無線センサネットワークを構築する処理を行うものである。侵入物体１４を検知した侵入物体検知装置５が、監視装置との通信を行うためには、あらかじめ無線センサネットワークを設定しておくことが必要となるからである。具体的には、侵入物体検知装置５に情報伝送処理検手順を記憶させ、侵入物体１４の検知、追跡を実施する敷地内に配置し、さらに配置位置についての位置情報を監視装置１にあらかじめ記憶させておくものである。なお、センサネットワークとは、ユビキタスネットワークを実現するための技術の一つであって、通信機能を有するセンサノードを用いてネットワークを形成し、センサが取得したデータの収集を行うシステムをいう。
【００５７】
アドホック無線通信機能を有するセンサノード６を搭載した侵入物体検知装置５についてのセンサネットワークの設定方法の一例を説明する。図１に侵入物体検知装置５による、センサネットワークの構成の一例を示す。尚、アドホック無線通信機能とは、無線機能を有する通信端末を配置するだけで、通信端末同士が交信しあって自律的にネットワークを構築する機能のことをいう。アドホック無線通信機能により、情報を送信する送信側侵入物体検知装置２が、情報の送信先であって、自らの電波到達範囲外にある受信側侵入物体検知装置３に対しても、他の侵入物体検知装置（中継侵入物体検知装置４という）を経由しながら情報を伝えることができる。また、全ての侵入物体検知装置５は、送信側侵入物体検知装置２、受信側侵入物体検知装置３、中継侵入物体検知装置４になりうるものである。
【００５８】
アドホック無線通信機能を実現するためにさまざまな方法が考案されているが、本実施形態においては、以下のような情報伝送処理手順を用いることとしている。以下に述べるような情報伝送処理手順をすべての侵入物体検知装置５にあらかじめ記憶させておくことにより実現される。尚、情報伝送処理手順は以下に述べる方法に限られるものではなく、侵入物体検知装置５が自律的に通信が可能であれば他の処理手順を用いても良い。
【００５９】
情報伝送処理手順は、以下のようなものである。まず、すべての侵入物体検知装置５について、あらかじめ固有の識別番号を設定し、センサノード６の記憶装置に記憶させておく。ここで、侵入物体検知装置５が送信する無線信号には、通常情報、制御情報、経路情報のいずれかの情報を含んでおり、さらに、いずれの情報を含んでいるかを示す区分情報も含んでいる。この区分情報から、侵入物体検知装置５は無線信号を受信した際に、通常情報、制御情報、経路情報のいずれの情報を含んでいるかの判断をして、情報を受信した侵入物体検知装置５自体が、送信側侵入物体検知装置２であるのか、受信側侵入物体検知装置３であるのか、中継侵入物体検知装置４であるのかの判断を行い、情報の送受信を行うものである。
【００６０】
具体的には、センサノード６の記憶装置に、侵入物体検知装置５相互間の通信を行う侵入物体検知プログラムを予め記憶させておくことにより、自律的に情報の送受信を可能としたセンサネットワークを設定し、情報伝送処理を行うものである。尚、通常情報とは、送信側侵入物体検知装置２が送信する情報全般のことをいい、制御情報とは、送信側侵入物体検知装置２、または中継侵入物体検知装置４が受信側侵入物体検知装置３へ向けて送信する中継経路確立のための情報をいい、経路情報とは、受信側侵入物体検知装置３、または中継侵入物体検知装置４が送信側侵入物体検知装置２へ送信する受信側侵入物体検知装置３への中継経路を示す情報をいう。
【００６１】
また、検知領域内に配置された、すべての侵入物体検知装置５は、先に述べたように送信側侵入物体検知装置２にも、受信側侵入物体検知装置３にも、または中継侵入物体検知装置４にもなり得るものである。また、すべての侵入物体検知装置５は、アドホック無線通信機能を有するものであるので、他の侵入物体検知装置５との間で情報の通信が可能となる。従って、送信側侵入物体検知装置２から受信側侵入物体検知装置３に到達するまでの間の、中継侵入物体検知装置４の機器稼動状態等に応じた柔軟な経路を取ることが可能である。例えば、侵入物体検知装置５が故障、電池切れ等して、ネットワークから外す場合や、新規の侵入物体検知装置５がネットワークに追加された場合でも、ネットワークの再構成は、容易に行うことができるものである。
【００６２】
本実施形態においては、無線センサネットワークを構成した侵入物体検知装置５について、どの識別番号の侵入物体検知装置５が敷地内のどこに配置されているかの位置情報を、予め監視装置１の記憶装置に記憶させておくものとする。位置情報をあらかじめ記憶させておくことにより、侵入物体検知装置５が侵入物体１４を検知した場合に、検知情報とともに送信される。検知した侵入物体検知装置５の識別番号によって、侵入物体１４の位置を特定することができるからである。
【００６３】
侵入物体検知処理（Ｓ２）は、無線センサネットワークが構築された侵入物体検知装置５により侵入物体１４の検知を行うものである。尚、本実施形態においては、監視装置１は、配置されている全ての侵入物体検知装置５からの情報伝送の目的地であり基地局としての役割を果たすものである。監視装置１は、収集した赤外線センサの出力電圧の大小を判断し、侵入者の動作を検知するものである。
【００６４】
図７に侵入物体検知装置５の配置の一例を示す。尚、侵入物体検知装置５の周りの円および扇型（１〜４）は、赤外線センサ８を４つ搭載した場合のそれぞれの赤外線センサ８の検知範囲を示している。また、１は監視装置、１４は侵入物体、ここでは、侵入者を示している。尚、本実施形態においては、複数の侵入物体検知装置５を検知を行う敷地に均等に配置するものとしているが、赤外線センサ８の死角を減らすため千鳥状のの配置構成としても良い（図８）。なお、図７及び図８において、死角が存在しているのは、センサの検知範囲が重複することにより、同一の侵入物体１４を複数のセンサで検知してしまうという重複処理を回避するためである。重複処理を避けることにより、データ処理量を減らすこととしているためである。従って、重複部分については重複処理をおこなうようにすれば、死角をなくす配置とすることもできる。
【００６５】
ここで、赤外線センサ８は、侵入物体１４を検知した場合に出力電圧が大きく変動することがわかっている（図１４〜図２０）。本実施形態においては、出力電圧の最大値と最小値に、それぞれ閾値を設けて、閾値を超える電圧を記録したときに、侵入物体１４を検知したものと判断することとしている。
【００６６】
侵入物体検知処理（Ｓ２）は、侵入物体検知装置５が、赤外線センサ８の出力電圧を収集し、それぞれの侵入物体検知装置５にあらかじめ記憶されている固有の識別番号とともに、収集したデータを、監視装置１に向けて他の侵入物体検知装置５との通信を経由して、送信することとしている。即ち、赤外線センサ８からの出力電圧の変動により、侵入物体１４の検知を行うものである。具体的には、侵入物体検知装置５のセンサノード６が一定の周期で赤外線センサ８の出力電圧を収集し、監視装置に向けてアドホック無線通信機能により送信することにより行われる。
【００６７】
以上により、どの侵入物体検知装置５において侵入物体１４の検知がされたかを監視装置１は判断することができる。さらに、本実施形態では、センサノード６が有しているチャンネルを利用することで、より詳細な侵入物体１４の検知を行うこととしている。例えば、侵入物体検知装置５に４つの赤外線センサ８を搭載した場合は、各赤外線センサ８にセンサノード６のチャンネルを一つ割り当て、チャンネルを使用して伝送することができる。これにより、監視装置１は、侵入物体検知装置５の識別番号で、どの侵入物体検知装置５から送信された情報であるかに加えて、チャンネルによりどのセンサによる検知された情報であるかを判断することができるので、より詳細な検知位置の特定ができるものとした。具体的には、監視装置１が、侵入物体検知装置５から侵入物体１４の検知情報を受信する際に、同時にチャンネル情報から、どのセンサにより検知された検知情報であるかを判断し、例えば、計算機１５の表示装置上などに表示させるものとする。
【００６８】
尚、本実施形態においては、侵入物体検知装置５は定期周期で、監視装置１に対し無線信号を送信することとしている。例えば、１秒に１回の割合で無線信号を送信することとするが、データ収集と送信の周期は、パラメータで任意に設定することを可能としている。データ収集と送信の周期を短くすれば、より検知情報を詳細に収集できるので、高精度の検知を行うことができが、その分、消費電力が増加することとなる。尚、侵入物体検知装置５が定期周期で、無線信号を送信するのではなく、例えば、収集した情報をセンサノード６内で判断して、あらかじめ設定した閾値を超えた場合などに侵入物体１４の検知をしたものと判断し、その場合にのみ監視装置１に対して、無線信号を送信するようにしても良い。
【００６９】
侵入物体追跡処理（Ｓ３）は、侵入物体検知処理（Ｓ２）により、侵入物体検知装置５から送信された無線信号を、監視装置１に直接接続されたデータノード６が受信し、計算機１５の記憶装置に記憶することで侵入物体１４の追跡を行うものである。
【００７０】
具体的には、監視装置１は、侵入物体検知装置５から送信されてくる無線信号を受信すると無線信号に含まれる赤外線センサの出力電圧値が設定した閾値を超えたかどうかを判断する。閾値を超えたと判断した場合には、計算機１５によりブザー１８やランプ１９を鳴動させるとともに、計算機の出力装置上にどの侵入物体検知装置５のどの赤外線センサ８が反応したかを表示して、侵入物体１４の検知位置を特定する。また、無線信号に含まれる赤外線センサの出力電圧値が設定した閾値を超えていない場合には、そのまま、侵入物体検知装置５から送信されてくる次の無線信号の受信を待機する。また同時に、監視装置１は、これらの侵入物体検知装置５から送信されてくる無線信号に含まれる赤外線センサの出力電圧値を、計算機１５の補助記憶装置等に保存することとしている。尚、警報はブザー１８やランプ１９により、必ずしも行われる必要はなく、計算機１５で警報を出すようにしても良い。また、ＬＡＮなどのネットワーク網を通じて遠隔地に検知情報を送信しても良い。また、例えば、監視装置１を変電所等の監視室の大型監視盤などに接続して、検知情報を送るようにしても良い。
【００７１】
さらに、検知情報と検知時間等の時間情報を計算機１５の補助記憶装置等に記録することで、侵入者の行動を時間的に追跡することができるものである。例えば、追跡状況を出力装置に表示させることにより、侵入者の動きをリアルタイムで把握することができる。また、例えば計算機１５にプリンタなどを接続し、追跡情報を印刷できるようにしても良い（図２２）。また、検知情報をログとして補助記憶装置等に記録しておくことで、侵入者の行動分析を行うこともできるものである。
【００７２】
次に、本実施形態の侵入物体検知プログラムによって、侵入物体検知装置５が実行する処理の一例を、図２、図３、図１０に示すフローチャートに沿って説明する。
【００７３】
図２にセンサネットワーク設定処理（Ｓ１）のうち、侵入物体検知装置５が通常情報を送信する際の処理フローを示す。まず、通常情報の送信要求が発生する（Ｓ１０１）。送信側侵入物体検知装置２の記憶装置に受信側侵入物体検知装置３への経路情報を記憶しているかどうかの判断を行い（Ｓ１０２）、記憶していると判断した場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）は、記憶されている受信側侵入物体検知装置３への経路情報を通常情報に添付したうえで送信する（Ｓ１０３）。また、記憶していないと判断した場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）は、受信側侵入物体検知装置３への経路情報を取得するために、発信地として送信側侵入物体検知装置２の識別番号と、目的地として受信側侵入物体検知装置３の識別番号とを記録した制御情報を送信し（Ｓ１０４）、通常情報を無線信号として送信するものである（Ｓ１０５）。以上で侵入物体検知装置５が通常情報を送信する際の処理は終了する。
【００７４】
次に、図３にセンサネットワーク設定処理（Ｓ１）のうち、侵入物体検知装置５が無線信号を受信する際の処理フローを示す。まず、無線信号を受信する（Ｓ２０１）。受信した無線信号が制御情報、経路情報、通常情報のいずれであるかを区分情報により判断する（Ｓ２０２）。
【００７５】
ここで制御情報と判断した場合（Ｓ２０２：制御情報）は、無線信号から制御情報を受信（Ｓ２０３）し、制御情報に目的地として含まれている受信側侵入物体検知装置３の識別番号が予め記憶されている識別番号と一致するかを判断する。一致した場合（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）は、制御情報を受信した侵入物体検知装置５自体が受信側侵入物体検知装置３となり、制御情報に含まれる中継侵入物体検知装置４の識別番号群を経路情報として送信側侵入物体検知装置２に対して送信し（Ｓ２０５）、Ｓ２０７に移る。一致しない場合（Ｓ２０４：Ｎｏ）は、侵入物体検知装置５自体が受信側侵入物体検知装置３ではないこととなるので、中継侵入物体検知装置４となり、受信した制御情報に通過経路として予め記憶されている識別番号を挿入し、制御情報を送信する（Ｓ２０６）。最後に、制御情報または経路情報を無線信号として送信するものである（Ｓ２０７）。
【００７６】
また、経路情報と判断した場合（Ｓ２０２：経路情報）は、無線信号から経路情報を受信し（Ｓ２０８）、その経路情報に含まれる送信側侵入物体検知装置２の識別番号が予め記憶されている識別番号に一致するかを判断（Ｓ２０９）し、一致した場合（Ｓ２０９：Ｙｅｓ）は、経路情報を受信した侵入物体検知装置５自体が送信側侵入物体検知装置２となり、受信した受信側侵入物体検知装置３への経路情報を記憶装置に記憶し（Ｓ２１０）、終了する。また、一致しなかった場合（Ｓ２０９：Ｎｏ）は、侵入物体検知装置５自体が送信側侵入物体検知装置２ではないこととなるので、次に、その経路情報に予め記憶されている識別信号が含まれているかどうかを判断する（Ｓ２１１）。含まれていない場合（Ｓ２１１：Ｎｏ）は処理を終了し、含まれている場合（Ｓ２１１：Ｙｅｓ）は、侵入物体検知装置５自体が中継侵入物体検知装置４となるので、受信した経路情報をそのまま送信し（Ｓ２１２）、経路情報を無線信号として送信して（Ｓ２１３）終了する。
【００７７】
また、通常情報と判断した場合（Ｓ２０２：通常情報）は  無線信号から通常情報を受信し（Ｓ２１４）、通常情報に含まれる経路情報の目的地の識別番号が予め記憶された識別番号と一致するかどうか判断する。一致した場合（Ｓ２１５：Ｙｅｓ）は受信側侵入物体検知装置３となるので、情報を受信する。一致しなかった場合（Ｓ２１５：Ｎｏ）は、侵入物体検知装置５は受信側侵入物体検知装置３でないこととなるので、次に、通常情報に含まれる経路情報に予め記憶された識別番号が含まれるかどうかを判断する。含まれる場合（Ｓ２１６：Ｙｅｓ）は侵入物体検知装置５自体が中継侵入物体検知装置４となるので、受信した通常情報をそのまま送信し（Ｓ２１７）、無線信号として送信する（Ｓ２１８）。また、含まれない場合（Ｓ２１６：ＮＯ）は侵入物体検知装置５自体は送信側侵入物体検知装置２から受信側侵入物体検知装置３へ中継侵入物体検知装置４に含まれないこととなるから、処理は終了する。以上で侵入物体検知装置５が無線信号を受信する際の処理は終了する。
【００７８】
図１０に、侵入物体検知処理（Ｓ２）と侵入物体追跡処理（Ｓ３）を示すフローチャートを示す。侵入物体検知装置５は定期的に赤外線センサ８の出力電圧を収集し、監視装置１に向けてアドホック無線通信機能により送信する（Ｓ３０１）。（以下、侵入物体検知装置５が送信する赤外線センサ８の出力電圧情報を含む無線信号をセンサ情報という。）また、監視装置１は、侵入物体検知装置５から送信されてくるセンサ情報の受信を待って、センサ情報を受信すると（Ｓ３０２）、センサ情報に含まれる赤外線センサ８の出力電圧値が設定した閾値を超えたかどうかを判断する。閾値を超えたと判断した場合（Ｓ３０３：Ｙｅｓ）には、ブザー１８やランプ１９を鳴動させるとともに、計算機１５の出力装置上にどの赤外線センサ８が反応したか特定し、侵入物体１４の位置を表示する（Ｓ３０４）。閾値を超えていない場合（Ｓ３０３：Ｎｏ）は、再び侵入物体検知装置５から送信されてくるセンサ情報の受信を待つ（Ｓ３０２）。また同時に、これらの侵入物体検知装置５から送信されてくるセンサ情報に含まれる赤外線センサ８の出力電圧値を、計算機１５の補助記憶装置等に保存する。以上で侵入物体行動追跡処理は終了する。これにより侵入者の行動を時間的に追跡することが可能となる。
【００７９】
次に、図１１から図１２に本発明の侵入物体検知方法および装置およびプログラムの第二の実施形態を示す。
【００８０】
侵入物体検知装置５は、アドホック無線通信機能により赤外線センサの出力電圧値を周期的に収集し、送信することから電力消費が激しい。本実施形態においては、小型の侵入物体検知装置５により侵入物体１４の行動の追跡を行うことから、動作電源の長寿命化が不可欠となる。特に、動作電源として乾電池を用いた場合には、電池の交換作業等が生じることとなるので問題となる。
【００８１】
検知を行う敷地内に設置されたすべての侵入物体検知装置５を、常に出力電圧収集や監視装置への送信を行う状態（以下、起動状態という）にしておくと、電池の消耗が速く、コストがかかることとなる。しかし、変電所などへの侵入者は稀であることを鑑みると、常にすべての侵入物体検知装置５が赤外線センサの出力電圧を収集、送信する必要性はなく、例えば、侵入物体１４が検知を行う敷地内に侵入する場合に、はじめに通過する位置に設置された侵入物体検知装置５のみを起動状態にしておけばよいこととなる。即ち、すべての侵入物体検知装置５が常に起動状態である必要はなく、必要な場合に起動状態とする構成であることが望ましい。
【００８２】
そこで、本実施形態においては、侵入物体検知装置５を、通常時は赤外線センサ８の出力電圧収集や監視装置への送信を行わない状態（以下、待機状態という）にしておくことで電池の電源消費を抑えることとしている。以下、侵入物体検知装置５が起動状態である場合を起動状態の侵入物体検知装置２０といい、待機状態である場合を待機状態の侵入物体検知装置２１という。
【００８３】
起動状態の侵入物体検知装置２０は、定期周期で赤外線センサ８の出力電圧を収集し、監視装置１に送信するものである。本実施例では、監視装置１が出力電圧値が設定した閾値を超えたと判断した場合にブザー１８やランプ１９を鳴動させるとともに、監視装置は、全ての待機状態の侵入物体検知装置２１に向けて起動命令を送信し、待機状態の侵入物体検知装置２１の待機状態を解除するものとしている。尚、起動状態の侵入物体検知装置２０は、監視装置からの起動命令が５分以上来ていないかどうかを判断し、来ていないと判断した場合は待機状態に戻ることとしている。本処理は処理の一例であり、これに限られるものではない。例えば、起動状態から待機状態に戻る際の設定時間は、パラメータであり任意に設定することが可能である。
【００８４】
図１１に第二の実施形態における、侵入物体検知装置５の配置例の一例を示す。本実施形態では、配置された侵入物体検知装置５のうち最も外周に配置されたものを起動状態の侵入物体検知装置２０とし、それ以外は、待機状態の侵入物体検知装置２１にしていることとしている。そして、起動状態で外周に配置された侵入物体検知装置２０が侵入者１４を検知した場合に、監視装置１から起動命令を待機状態の侵入物体検知装置２１に送信して、待機状態から起動状態とすることとしている。尚、起動命令を待機状態にあるすべての侵入物体検知装置２１に送信してもよいが、必要に応じて、検知した起動状態の侵入物体検知装置２０の周辺にある待機状態の侵入物体検知装置２１にのみ送信するようにしても良い。また、例えば、検知領域をあらかじめ複数のエリアに仕切っておいて、起動状態の侵入物体検知装置２０が、侵入物体１４を検知したときに、同じエリア内の他の待機状態の侵入物体検知装置２１に起動命令を送信するようにしても良い。
【００８５】
このような配置方法により、侵入物体検知装置５の電源の消耗を減らすことができる。尚、起動状態の侵入物体検知装置２０と待機状態の侵入物体検知装置２１をどのように配置するかは、あらかじめ任意に設定することができるものである。例えば、出入り口のある敷地内であれば、出入り口付近の侵入物体検知装置５だけを起動状態としておいて、侵入者の検知を行った場合に他の待機状態の侵入物体検知装置２１を起動状態にするようにすれば、電源の消耗を減らすことができる。また、主に、常に起動状態の侵入物体検知装置２０の電源の交換だけを行えばよいので電源の交換も容易である。
【００８６】
次に、本実施形態の侵入物体検知プログラムによって、侵入物体検知装置５が実行する処理の一例を、図１２に示すフローチャートに沿って説明する。図１２に侵入物体検知装置５の待機、起動処理を示すフローチャートを示す。
【００８７】
起動状態の侵入物体検知装置２０は、定期的に赤外線センサ８の出力電圧を収集し、監視装置１に向けて送信する（Ｓ４０１）。また、監視装置１は、侵入物体検知装置５から送信されてくる無線信号の受信を待って、無線信号を受信したら（Ｓ４０２）、無線信号に含まれる赤外線センサ８の出力電圧値が設定した閾値を超えたかどうか、即ち侵入物体１４の検知をしたかどうかを判断する（Ｓ４０３）。閾値を超えたと判断した場合（Ｓ４０３：Ｙｅｓ）、ブザー１８やランプ１９を鳴動させるとともに、計算機１５の表示装置上にどの赤外線センサ８が反応したか特定し、侵入物体１４の位置を表示する。閾値を超えていないと判断した場合（Ｓ４０３：Ｎｏ）は、そのまま侵入物体検知装置５から送信されてくる無線信号の受信を待つ。また同時に、これらの侵入物体検知装置５から送信されてくる無線信号に含まれる赤外線センサ８の出力電圧値を、計算機１５の記憶装置に記憶する。閾値を超えたと判断した場合（Ｓ４０４：Ｙｅｓ）、さらに全ての侵入物体検知装置５に向けて起動命令をアドホック無線通信機能により送信（Ｓ４０６）し、待機状態の侵入物体検知装置２１の待機状態を解除する。この起動命令は侵入物体１４の動作を検知するたびに常に送信する。
【００８８】
待機状態の侵入物体検知装置２１は、待機状態のまま（Ｓ４０５）、起動命令を待つ。起動命令を受信したと判断した場合（Ｓ４０６：Ｙｅｓ）は、起動状態となる（Ｓ４０７）。起動命令を受信しなかった場合（Ｓ４０６：Ｎｏ）は待機状態のまま、起動命令を待つ。起動状態となった侵入物体検知装置２０は、定期的に赤外線センサ８の出力電圧を収集し、監視装置１に向けて送信する（Ｓ４０７）。監視装置１からの起動命令が５分以上来ていないかどうかを判断し、来ていないと判断した場合は（Ｓ４０８：Ｎｏ）再度、待機状態に戻る。起動命令が来ていると判断した場合（Ｓ４０８：Ｙｅｓ）は起動状態を継続し、引き続き赤外線センサ８の出力電圧を収集し、監視装置１に向けて送信する。以上で、本実施形態における侵入物体検知装置５の待機、起動処理を終了する。
【００８９】
また、侵入物体検知装置５にかえて、検知を行う敷地内に、無線タグ（ＲＦＩＤ）などの埋め込みデバイスを予め設置しておくことにより、侵入物体１４の位置を特定することができる。例えば、無線タグの位置情報が既知であれば、侵入物体１４が隣接する無線タグからＩＤ番号を取得して、侵入物体１４の位置特定ができるものである。
【００９０】
また、本発明は、あらかじめ検知の対象物にセンサノードをとりつけておくことが可能であれば、あらかじめ設置されたセンサノードとの送受信により、対象物との距離測定が可能である技術（ＲＳＳＩ方式や、Ｔｏａ方式等）を用いることにより、あらかじめ設置されたセンサノードと、対象物に取り付けられたセンサノードとの距離の測定により、対象物の正確な位置特定も可能となる。例えば、発電所の敷地内などでは、作業員等に何らかの形で、あらかじめセンサノードを持たせておくことにより実現可能である。例えば、作業服等に取り付けておくことにより、敷地内での作業員の位置を正確に把握することが可能となるので、作業員の行動追跡等にも応用できるものである。
【実施例】
【００９１】
（実施例１）
赤外線センサを用いた侵入物体検知装置として、ＭＯＴＥと赤外線センサにより侵入物体検知装置を作成した。ＭＯＴＥには、「ＭＩＣＡ」と「ＤＯＴ」の２種類の端末があるが、「ＤＯＴ」では任意のセンサを接続し、最大６個までのセンサ情報を伝送することが可能である。本実験では、赤外線センサをＭＯＴＥに接続するため、試作ノードには「ＤＯＴ」を用いた。表１にＭＯＴＥ（ＤＯＴ）の仕様を示す。また、表２に本実験で用いた赤外線センサの仕様を示す。
【００９２】
【表１】
2007018390.tif 000003
【００９３】
【表２】
2007018390.tif 000004
【００９４】
赤外線センサの入出力電圧とＭＯＴＥの入出力電圧が異なるため、試作ノードでは赤外線センサ用に別に電池ボックスを取り付けた。また、赤外線センサの出力電圧を２分の１に分圧して、ＭＯＴＥに入力できるようにした。さらに、試作侵入物体検知装置の拡張性を持たせるため、コネクタを用い、赤外線センサ以外の任意のセンサを接続できるようにした。これらの部品を１４ｃｍ×１２ｃｍ×７ｃｍのポリエチレン容器に収納した。図１４に試作侵入物体検知装置の一例を示す。また、試作侵入物体検知装置では、１秒に１回、各赤外線センサの出力電圧を収集し、収集したデータを、マルチホップ通信で基地局まで伝送するようした。尚、マルチホップ通信とは、アクセスポイントの介在なしに相互に接続する通信をいう。
【００９５】
次に、試作侵入物体検知装置での検知精度の実験を行った。試作侵入物体検知装置に赤外線センサ１つを接続し、動作の大きさによる検知精度の確認を行った。センサ正面に向かって３ｍ、５ｍ、７ｍの地点で、平常時(動作なし)、手を振った場合、足踏みをした場合、その場でジャンプした場合におけるセンサ出力電圧の変動を測定した。尚、本実験では、試作侵入物体検知装置は全て芝生の地面上に配置した。また、天候は晴れであった。
【００９６】
図１５に赤外線センサの出力電圧の一例を示す。人間の動作を検知していない平常時は１０００ｍＶ〜１７００ｍＶの出力電圧で変動した。また、片手を振るだけの小さな動作では、３ｍ以上の距離では大きな変動は見られなかった。足踏みやジャンプをするなど動作の大きな運動を行うと、十分にセンサが反応するが、距離が伸びるにしたがって、その反応は鈍る傾向があることがわかった。
【００９７】
次に、人間の移動追跡を前提として、足踏みをした場合の検知実験をより詳細に行った。同様に試作侵入物体検知装置に赤外線センサを1つ接続し、位置の違いによる赤外線センサの検知精度の確認を行った。図１６に、試作侵入物体検知装置の場所と、足踏み運動を行った動作ポイントとの位置関係を示す。図中の丸囲み数字は、動作ポイントを表しており、試作侵入物体検知装置を中心に２．５ｍ間隔で動作ポイントを設けた。尚、図中の格子は、検知エリアを視覚的に判定するために便宜的に記載したものである。そして、動作ポイント番号順に足踏み運動を行い、赤外線センサの出力電圧を収集を行った。
【００９８】
図１７に実験結果をに示す。扇形の網かけ部分（図１６）は、赤外線センサの仕様から、人間の動作を検知すると想定されるエリアを示している。センサ正面である動作ポイント１０や動作ポイント１７で大きくセンサが動作していることがわかるが、センサから７．５ｍ離れた動作ポイント２４付近でも動作していることがわかった。したがって、人間の動作を的確に検知するため、出力電圧の閾値の設定が重要となる。小さな動作でも敏感に検知したいという目的であれば、余裕を持って閾値を決定すればよいが、その分検知エリアも広くなってしまう。一方、検知精度が厳しくなっても、センサの検知エリアをできるだけ厳密に決定したいという場合もある。本実験においては、発電所内等での人間の危険部接近防止などを目的としているので、赤外線センサの検知エリアを厳しく区分した方が望ましい。そこで、閾値を変えて実験を行い、それぞれ検知エリアを比較した。図１８（ａ）〜（ｃ）に、閾値を変えて、検知エリアの比較を行った実験の結果を示す。尚、図１８（ａ）では、閾値を、最大値１８００ｍＶ、最小値８００ｍＶに設定し、図１８（ｂ）では、閾値を、最大値２１００ｍＶ、最小値５００ｍＶに設定し、図１８（ｃ）では、閾値を、最大値２４００ｍＶ、最小値２００ｍＶに設定した。ただし、本実験では、1秒間に1回だけ赤外線センサの出力電圧を収集しているので、必ずしも変動する出力電圧の最大値、最小値を収集しているとは限らない。そこで、最大値、最小値の両方に閾値を設定して、検知精度をより高めることとした。
【００９９】
図１８（ａ）〜（ｃ）では、網掛け部分は出力電圧値が設定した閾値を超え、人間の動作を検知したと判定したエリアを示している。閾値を厳しくすればするほど、人間の動作を検知できるエリアは狭くなる。最大値で２４００ｍＶ、最小値で２００ｍＶとして閾値を設定することにより、ほぼ赤外線センサの仕様どおりの検知精度が得られることができた（図１８（ｃ））。
【０１００】
次に、実際に人間が移動した場合、赤外線センサがどのように検知するか実験した。図１９に、人間が移動した場合の検知精度の実験の一例を示す。図１６で示したものと同じ各動作ポイント上の４直線を横方向にそれぞれ秒速１ｍの速度で移動した。図２０（ａ）〜（ｃ）に、それぞれの閾値を設定した場合の、出力電圧が閾値を超え、動作を検知したと判定したエリアを示す。尚、図２０（ａ）では、閾値を、最大値１８００ｍＶ、最小値８００ｍＶに設定し、図２０（ｂ）では、閾値を、最大値２１００ｍＶ、最小値５００ｍＶに設定し、図２０（ｃ）では、閾値を、最大値２４００ｍＶ、最小値２００ｍＶに設定した。本実験でも１秒間に１回、赤外線センサの出力電圧を収集した。
【０１０１】
その結果、図１８に示した実験結果に比べて、遠い地点での人間の動作を検知した。これは人が移動するという、足踏みに比べて大きな動作をしていることから、赤外線センサの出力電圧が大きく変動したものと考えられる。一方、特に図２０(c)の場合において、赤外線センサの仕様どおりの検知エリア内であっても、人間の動作を検知しない場合があった。これは、センサの出力電圧は大きく変動しているが、データ収集のタイミングにより、たまたま閾値を超えなかったものと考えられる。したがって、移動時の動作を検知するためには、1箇所に留まっている時の閾値を若干緩める必要があると考えられる。本実験では、閾値を最大２１００ｍＶ、最小値５００ｍＶとすることで、赤外線センサの仕様上の検知エリアに最も近づけることができることがわかった。
【０１０２】
次に、実際に複数の侵入物体検知装置を配置し、人間の移動に合わせて正確に位置の追跡ができるかどうかの実験を行った。図２１に実験の一例を示す。本実験では、６台の試作侵入物体検知装置を配置し、設定したライン上（太線）を人間が秒速１mの速さで移動した。そして各侵入物体検知装置の赤外線センサの出力電圧を１秒間に１回の周期で収集し、基地局に向けて伝送した。図２１中の丸抜き数字は各侵入物体検知装置の識別番号を表しており、侵入物体検知装置は１０ｍ間隔で格子状に設置した。侵入物体検知装置には、９０°ずつ周囲をくまなく検知できるように赤外線センサを４つ搭載した。
【０１０３】
ここで、侵入物体検知装置の周囲の扇形は、赤外線センサの仕様上の検知エリアを表している。ＭＯＴＥでは任意のセンサ情報を２から７までのチャンネルを使用して伝送することが可能であり、本実験では２から５までのチャンネルを使用した。また、基地局用のＭＯＴＥおよび計算機を設置し、各センサノード間のネットワーク自動構築機能により、マルチホップで情報を伝送、収集した。
【０１０４】
出力電圧の閾値は、最大２１００ｍＶ、最小５００ｍＶと設定した。各センサノードの赤外線センサの出力電圧が閾値を超えた場合に人間の動作を検知したと判断した。図２２に実験結果の一例を示す。尚、図中のノードＩＤとは、侵入物体検知装置の識別番号を示すものである。実験結果より、例えば、識別番号１の侵入物体検知装置においてはその周辺を移動していた時刻０：３０〜１：００にかけて、また識別番号３の侵入物体検知装置においては時刻１：２０〜１：５０にかけて、各侵入物体検知装置の各赤外線センサの出力電圧が大きく変動し、人間の動作をよく検知していることがよくわかる。尚、経過時間は、分：秒で示している。他の部分においても、図２１の実際の人間の移動に合わせて、それぞれのセンサノードの赤外線センサが、確実に人間の動きを検知していることがわかる。このように、無線センサネットワークにより、赤外線センサの出力電圧を収集し、設定した閾値を超えた場合に記録、警報などすることで、発変電所侵入者検知や、発変電所見学者の誘導路の逸脱検知など、人間の行動追跡に十分実用できることを確認した。また、目標物の大きさや体温が人間とは異なるが、これを小動物の行動追跡にも応用することができると考えられる。そして、通常は行わない情報収集、位置特定を簡単に行うことが可能となることがわかった。
【０１０５】
また、赤外線センサの出力電圧を収集し、適切に設定した閾値を超えた場合に記録、警報などすることで、発変電所の侵入者検知や、発変電所見学者の誘導など、人間の行動追跡に十分実用できることを確認した。これは、目標物の大きさや体温が人間とは異なるが、これを小動物の行動追跡などでも用いることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】アドホック無線通信機能の概要を示す図である。
【図２】通信端末の通常情報送信要求発生時の処理手順の一例を表すフローチャートである。
【図３】通信端末の無線信号受信時の処理手順の一例を表すフローチャートである。
【図４】侵入物体検知装置の構成の一例を示す図である。
【図５】侵入物体検知装置のセンサノード部分の構成の一例を示す図である。
【図６】侵入物体検知装置に取り付ける赤外線センサの検知範囲を示す図である。
【図７】侵入物体検知装置の配置方法の一例を示す図である。
【図８】侵入物体検知装置の配置方法の一例を示す図である。
【図９】監視装置の構成の一例を示す図である。
【図１０】侵入物体の行動追跡方法の一例を示すフローチャートである。
【図１１】第二の実施形態における侵入物体検知装置の配置方法の一例を示す図である。
【図１２】侵入物体検知装置の待機・起動方法の一例を示すフローチャートである。
【図１３】侵入物体追跡方法のフローチャートである。
【図１４】侵入物体検知装置の一例を示す画像である。
【図１５】赤外線センサの出力電圧結果の一例を示すグラフである。
【図１６】赤外線センサの検知可能エリアの一例を示す図である。
【図１７】赤外線センサの出力電圧の一例を示すグラフである。
【図１８】赤外線センサの検知エリアの一例を示す図であり、（ａ）は閾値、最大値１８００ｍＶ、最小値８００ｍＶの場合の検知判定エリアを示し、（ｂ）は、閾値、最大値２１００ｍＶ、最小値５００ｍＶの場合の検知判定エリアを示し、（ｃ）は閾値、最大値２４００ｍＶ、最小値２００ｍＶの場合の検知判定エリアを示す。
【図１９】赤外線センサの赤外線センサの検知精度の一例を示す図である。
【図２０】赤外線センサの検知エリアの一例を示す図であり、（ａ）は閾値、最大値１８００ｍＶ、最小値８００ｍＶの場合の検知判定エリアを示し、（ｂ）は、閾値、最大値２１００ｍＶ、最小値５００ｍＶの場合の検知判定エリアを示し、（ｃ）は閾値、最大値２４００ｍＶ、最小値２００ｍＶの場合の検知判定エリアを示す。
【図２１】侵入物体検知装置による人物追跡の実験の一例示す図である。
【図２２】図２１における人物追跡の実験結果の一例を示した図である。
【符号の説明】
【０１０７】
６  センサノード
８  赤外線センサ
１４  侵入物体
【図１】
2007018390.tif 000005
【図２】
2007018390.tif 000006
【図３】
2007018390.tif 000007
【図４】
2007018390.tif 000008
【図５】
2007018390.tif 000009
【図６】
2007018390.tif 000010
【図７】
2007018390.tif 000011
【図８】
2007018390.tif 000012
【図９】
2007018390.tif 000013
【図１０】
2007018390.tif 000014
【図１１】
2007018390.tif 000015
【図１２】
2007018390.tif 000016
【図１３】
2007018390.tif 000017
【図１５】
2007018390.tif 000018
【図１６】
2007018390.tif 000019
【図１７】
2007018390.tif 000020
【図１８】
2007018390.tif 000021
【図１９】
2007018390.tif 000022
【図２０】
2007018390.tif 000023
【図２１】
2007018390.tif 000024
【図２２】
2007018390.tif 000025
【図１４】
2007018390.tif 000026