安全確認方法
【課題】洞道やトンネル等の空間内の安全性を低コストかつ安全に確認する。
【解決手段】まず、作業員は、トンネル１の入口からセンサノード２Ａを投げる。次に、端末４がセンサノード２Ａから異常情報を受信していないことを確認した後、端末４とともにトンネル１内を奥に進む。そして、端末４は、センサノード２Ａから受信したＲＳＳＩによりセンサノード２Ａとの間の距離ｄｓを算出し、表示しながら、作業員の手によってセンサノード２Ａに接近する。そして、距離ｄｓが基準距離ｄ０以下になった場合に、その旨のメッセージを出力する。作業員は、そのメッセージを認識した場合に、さらに奥に向かって、次のセンサノード２Ｂを投げる。センサノード２Ｂから異常情報を受信していないことを確認した後、センサノード２Ｂを目標にして、端末４とともにトンネル１内を奥に進む。作業員は、以上の手順を繰り返して、進入距離ｄまでの安全性を確認する。
【解決手段】まず、作業員は、トンネル１の入口からセンサノード２Ａを投げる。次に、端末４がセンサノード２Ａから異常情報を受信していないことを確認した後、端末４とともにトンネル１内を奥に進む。そして、端末４は、センサノード２Ａから受信したＲＳＳＩによりセンサノード２Ａとの間の距離ｄｓを算出し、表示しながら、作業員の手によってセンサノード２Ａに接近する。そして、距離ｄｓが基準距離ｄ０以下になった場合に、その旨のメッセージを出力する。作業員は、そのメッセージを認識した場合に、さらに奥に向かって、次のセンサノード２Ｂを投げる。センサノード２Ｂから異常情報を受信していないことを確認した後、センサノード２Ｂを目標にして、端末４とともにトンネル１内を奥に進む。作業員は、以上の手順を繰り返して、進入距離ｄまでの安全性を確認する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信機能付きセンサを用いた安全確認方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、洞道やトンネル内で作業する場合に、安全性を確保するために有毒ガスや酸欠状態等を検出することが必要であるが、作業者がガス検出装置を用いて作業箇所近辺を確認する方法があるが、この方法では、作業者自身の安全性に問題があった。そこで、そのような問題を解決するための技術が、特許文献１及び特許文献２に開示されている。特許文献１の技術は、トンネル等の長距離監視区域における光式ガス検知方法であり、予め敷設された光ファイバを用いてガスを検出する方法である。特許文献２の技術は、ガス検知システムであり、ガス検知情報を無線通信網や他のネットワーク経由により遠隔地で取得するシステムである。
【特許文献１】特開平８−６８７４７号公報
【特許文献２】特開２００３−２９６８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された技術には、ガスを検出するインフラ設備を事前に敷設する等の必要があり、コストや安全性に問題がある。特に、特許文献１の技術は、ガス検出のための専用設備を必要とし、工事中の箇所には導入できないという問題がある。また、特許文献２の技術は、ガスセンサを人体に添わせて取り付けられる形状を想定しており、ガスを検出したときには手遅れの可能性がある。
【０００４】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、洞道やトンネル等の空間内の安全性を低コストかつ安全に確認することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、データ通信の中継機能及び異常状態の検出機能を有するセンサノードを用いて、所定の空間内の安全を確認する方法であって、前記センサノードと無線通信可能な端末を所持した人が、（１）所定の空間内において、１つのセンサノードを自身の進行方向へ離隔した箇所に設置し、（２）前記端末を用いて、設置した前記センサノードから検出結果及び受信信号強度表示信号を受信し、その検出結果から異常状態が検出されていなければ、その受信信号強度表示信号に基づいて前記センサノードからの距離を算出し、その距離が所定値以下になるか否かを確認しながら、前進し、（３）その距離が所定値以下になった箇所で、再び１つの新たなセンサノードを自身の進行方向へ離隔した箇所に設置し、（４）（２）及び（３）を繰り返しながら、所定の空間内を前進することを特徴とする。
この方法によれば、自らの安全を確保しながら、トンネルや洞道の入口から奥までの安全を確認することができる。また、センサノードを所定の距離を空けて設置するので、安価に安全を確認することができる。
【０００６】
また、本発明は、安全確認方法であって、各センサノード間及びセンサノード・端末間にアドホック通信が確立され、前記センサノードが、当該センサノードに固有のノードＩＤを記憶部に記憶し、所定の空間内の異常状態を検出した場合に、その異常状態に関するデータを生成し、そのデータに前記ノードＩＤを付加し、前記アドホック通信によって前記端末に送信し、前記端末が、前記受信信号強度表示信号に基づいて算出した前記センサノードからの距離を用いて、前記センサノードの所定の空間内における位置を特定し、特定した位置及び前記センサノードのノードＩＤを含む設置位置情報を記憶部に記憶し、前記センサノードから前記異常状態に関するデータを受信した場合に、そのデータに付加された前記ノードＩＤを抽出し、前記設置位置情報を参照して、そのノードＩＤに対応する前記センサノードの前記位置を特定し、異常状態の検出位置として表示部に表示することを特徴とする。
この構成によれば、異常状態を検出したセンサノードの位置が端末の表示部に表示されるので、所定の空間内にいる作業員に対して異常状態の発生とその位置を認識させることができ、自らの安全を確保するように促すことができる。
【０００７】
また、本発明は、安全確認方法であって、前記端末が、所定の空間の出入口の位置を含む空間情報を記憶部に記憶し、前記表示部に表示された前記センサノードの位置から前記出入口の位置へ向かう矢印を避難方向として表示し、前記センサノードから受信信号強度表示信号を受信しながら、受信した受信信号強度表示信号の時間的変化を検知し、その変化に応じて自らの移動方向を特定し、当該移動方向と、前記避難方向と比較し、一致しない場合には、正しい移動方向を表示することを特徴とする。
この構成によれば、トンネル内の火災等の非常時には、煙センサや温度センサを組み合わせて用いることによって、適切な避難ルートを案内するとともに、実際の移動方向を正しく指示するといった対応を行うことができる。
【０００８】
なお、本発明は、１の中継ノード及び複数のセンサノードを設置した上で端末を用いて安全を確認する方法を含む。その他、本願が開示する課題及びその解決方法は、発明を実施するための最良の形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、洞道やトンネル等の空間内の安全性を低コストかつ安全に確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を説明する。本発明の実施の形態に係る安全確認方法は、簡易にガスを検出する手段として、トンネル、洞道や配管等の内部に無線通信機能付きガスセンサである複数のセンサノードを作業員が投げながら配置し、任意の箇所におけるガスの存在をアドホック通信により遠隔で把握することで、ガスの存在箇所に近寄ることなく安全性を確認することができる。また、トンネル内における火災等の非常時には、煙センサや温度センサを組み合わせることにより、適切な避難ルートを案内するといった対応も可能である。
【００１１】
≪トンネル内のノードの配置と安全確認方法の概要≫
図１は、センサノード２の配置及び安全確認方法の概要を示す図である。図１では、トンネル１内にセンサノード２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、・・・、２Ｎ及び複数の端末４が配置されている。ただし、端末４を持った作業員が徐々にトンネル１の内部奥へ進んでいることを示す。
【００１２】
センサノード２Ａ・・・２Ｎは、ガス濃度（ＣＯ２濃度等）や温度を測定し、又は煙を検知し、その結果（センサ情報）を端末４に送信する。なお、センサノード２Ａ・・・２Ｎから端末４に送信するデータは、必ずしもセンサ情報そのものではなく、センサ情報が所定の閾値を超えた場合に異常を示す情報（以下、異常情報という）であってもよい。また、「２Ａ・・・２Ｎ」は、個々のセンサノードを特定する場合に用いる符号であり、センサノードを総称する場合には、センサノード２のように「２」の符号を用いるものとする。
【００１３】
端末４は、トンネル１内の安全確認を行うために作業員が所持するものであり、センサノード２からＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator：受信信号強度表示信号）を受信し、そのＲＳＳＩによりセンサノード２との間の距離を算出する。また、センサノード２からセンサ情報を受信し、画面に表示することによって、作業員による安全確認を可能とする。端末４は、ノートＰＣ（Personal Computer）や携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）によって実現される。なお、端末４がセンサノード２から受信する情報は、ノードＩＤ、ＲＳＳＩ及びセンサ情報（異常情報を含む）である。
【００１４】
続いて、作業員によるトンネル１内の安全確認方法について説明する。まず、作業員は、トンネル１の左端にある入口からトンネル１内に向かって、センサノード２Ａを投げる。これにより、センサノード２Ａは、トンネル１内の例えば、入口から数ｍの位置に配置されることになる。次に、作業員は、端末４がセンサノード２Ａから異常情報を受信したか否かを確認し、異常情報を受信していなければ、端末４とともにトンネル１内を奥に進む。そして、端末４は、センサノード２ＡからＲＳＳＩを受信し、そのＲＳＳＩからセンサノード２Ａとの間の距離ｄｓを算出し、必要に応じて表示しながら、作業員の手によってセンサノード２Ａに接近する。そして、距離ｄｓが基準距離ｄ０以下になった場合に、その旨のメッセージを出力する。作業員は、そのメッセージにより、センサノード２Ａの近くに来たということを認識した場合に、さらにトンネル１内の奥に向かって、次のセンサノード２Ｂを投げる。そこで、センサノード２Ｂから異常情報を受信していないことを確認した後、センサノード２Ｂを目標にして、端末４とともにトンネル１内を奥に進む。作業員は、以上の手順を繰り返して、トンネル１内における進入距離ｄまでの安全性を確認する。
【００１５】
なお、例えば、端末４が、トンネル１の入口から距離ｄ１の位置においてセンサノード２Ｂから異常情報やＲＳＳＩ等を受信する場合には、直接受信してもよいし、センサノード２Ａを介したアドホック通信により受信してもよい。端末４が、トンネル１の入口から距離ｄ１＋ｄ２の位置においてセンサノード２Ｃから受信する場合も同様であり、それ以降も同様である。また、端末４が異常情報を受信した場合には、作業員はそれ以上の前進を中止して、対応方法を検討する。
【００１６】
本発明の実施の形態で用いるアドホック通信には、例えば、ＺｉｇＢｅｅが適用可能である。ＺｉｇＢｅｅは、ＩＥＥＥ ８０２．１５．４におけるセンサネットワークの規格であり、特に、物理（ＰＨＹ）層及びＭＡＣ（Media Access Control）層について規定されている。そして、低コスト及び低消費電力の特徴を有する。
【００１７】
図２は、センサノード２に中継ノード３を付加した配置及び安全確認方法の概要を示す図である。図２では、トンネル１内に中継ノード３Ａ、３Ｂ、・・・、３Ｎ及び複数の端末４が直線的に配置され、中継ノード３Ａ、３Ｂ、・・・、３Ｎのそれぞれの周囲にセンサノード２が配置されている。ただし、端末４を持った作業員が徐々にトンネル１の内部奥へ進んでいることを示す。
【００１８】
センサノード２は、ガス濃度や温度を測定し、又は煙を検知し、その結果（センサ情報）を同じグループに属する中継ノード３経由のアドホック通信により端末４に送信する。
【００１９】
中継ノード３は、同じグループに属するセンサノード３からセンサ情報を受信し、そのセンサ情報を端末４に送信する。センサ情報の送信には、２通りの方法が考えられる。一方は、中継ノード３が各センサノード２のセンサ情報を定期的に取得し、グループに固有のグループＩＤ、ノードＩＤ及びセンサ情報をそのまま端末４に送信する方法である。他方は、中継ノード３が各センサノード２のセンサ情報を定期的に取得し、センサ情報が閾値を超えた場合に、グループＩＤ、ノードＩＤ及び異常の内容を示すメッセージを端末４に送信する方法である。なお、「３Ａ・・・３Ｎ」は、個々の中継ノードを特定する場合に用いる符号であり、中継ノードを総称する場合には、中継ノード３のように「３」の符号を用いるものとする。また、中継ノード３間のデータ送受信については、例えば、中継ノード３Ｂであれば、データを中継ノード３Ｃ（図示せず）から受信して中継ノード３Ａに送信するということを予め設定しておく。この場合、受信したデータに自らの情報（ノードＩＤ、同じグループのセンサノード２から受信したセンサ情報等）を付加して送信する。
【００２０】
端末４は、トンネル１内の安全確認を行うために作業員が所持するものであり、センサノード２から中継ノード３経由でＲＳＳＩを受信し、そのＲＳＳＩによりセンサノード２との間の距離を算出する。また、センサノード２からセンサ情報を受信し、画面に表示することによって、作業員による安全確認を可能とする。例えば、グループＩＤ、ノードＩＤ、温度及び煙の有無をリスト形式で表示する。端末４は、ノートＰＣや携帯情報端末によって実現される。
【００２１】
続いて、作業員によるトンネル１内の安全確認方法について説明する。まず、作業員は、トンネル１の入口からトンネル１内に向かって、複数のセンサノード２及び１つの中継ノード３Ａをばら撒く。これにより、複数のセンサノード２及び１つの中継ノード３Ａは、トンネル１内の例えば、入口から数ｍの位置に配置されることになる。そして、各ノード間において端末４までの通信経路を自律的に構成し、各センサノード２からのセンサ情報を端末４に収集する。このため、ばら撒いたセンサノード２の台数に対応した通信経路を構成し、その構成情報を各センサノード２及び中継ノード３が記憶することにより、同じグループに属するノード間における無線通信を確立する。
【００２２】
次に、作業員は、端末４がセンサノード２から中継ノード３Ａ経由で異常情報を受信したか否かを確認し、異常情報を受信していなければ、端末４とともにトンネル１内を奥に進む。そして、端末４は、センサノード２から中継ノード３Ａ経由でＲＳＳＩを受信し、そのＲＳＳＩが最大であるセンサノード２との間の距離ｄｍを算出し、必要に応じて表示しながら、作業員の手によってセンサノード２に接近する。そして、距離ｄｍが基準距離ｄ０以下になった場合に、その旨のメッセージを出力する。作業員は、そのメッセージにより、最大のＲＳＳＩを検出したセンサノード２の近くに来たということを認識した場合に、さらにトンネル１内の奥に向かって、次の複数のセンサノード２及び中継ノード３Ｂをばら撒く。そして、センサノード２から中継ノード３Ｂ経由で異常情報を受信していないことを確認した後、ＲＳＳＩが最大のセンサノード２を目標にして、端末４とともにトンネル１内を奥に進む。作業員は、以上の手順を繰り返して、トンネル１内における進入距離ｄまでの安全性を確認する。
【００２３】
なお、例えば、端末４が、トンネル１の入口から距離ｄ１の位置において中継ノード３Ｂから異常情報やＲＳＳＩ等を受信する場合には、直接受信してもよいし、中継ノード３Ａを介したアドホック通信により受信してもよい。それ以降も同様である。また、端末４が異常情報を受信した場合には、作業員は対応方法を検討する必要がある。
【００２４】
ここで、同じグループに属するものとしてばら撒く複数のノードの種類に応じて、センサノード２から端末４へのデータ転送を中継すべきノードが異なる。図２に示すように複数のセンサノード２及び中継ノード３をばら撒いた場合に、中継すべきノードは、距離に関係なくデフォルトで中継ノード３に特定される。この場合、中継ノード３は、近くのセンサノード２からデータを取得し、端末４に送信する。図２とは異なって、センサノード２だけをばら撒いた場合には、各センサノード２が個々に随時データ転送を中継する。また、センサ機能を有する中継ノードだけをばら撒いた場合には、端末４からいずれかの中継ノードに対してデータ転送の中継を指示する。そして、それ以外の中継ノードは、単なるセンサノード２として最寄の他ノードと通信する。
【００２５】
アドホック通信は、図１では各センサノード２間及びセンサノード２・端末４間で確立し、実行され、図２では、各センサノード２間、センサノード２・中継ノード３間、各中継ノード３間及び中継ノード３・端末４間で確立し、実行される。
【００２６】
≪ノード及び端末の構成≫
図３は、センサノード２の構成を示す図である。センサノード２は、無線通信部２１、センサ２２、処理部２３及び記憶部２４を備える。無線通信部２１は、センサノード２で生成したデータを無線により送受信する機能やＲＳＳＩを測定する機能を有する。具体的には、アンテナやＮＩＣ（Network Interface Card）によって実現される。センサ２２は、外部のガス濃度や温度を測定し、又は煙を検知し、その結果（センサ情報）を処理部２３に出力する機能を有する。処理部２３は、センサ２２からセンサ情報を取得し、ＡＤ（Analog Digital）変換した後、記憶部２４に記憶する機能や、センサ情報をデータ転送の形式にして、他のセンサノード２や中継ノード３に送信する機能を有する。具体的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。記憶部２４は、処理部２３からデータを記憶したり、記憶したデータを読み出したりする。具体的には、フラッシュメモリやハードディスク装置等の不揮発性記憶装置によって実現される。
【００２７】
図４は、中継ノード３の構成を示す図である。中継ノード３は、無線通信部３１、処理部３２及び記憶部３３を備える。無線通信部３１は、他の中継ノード３や端末４からデータ要求を受信したり、センサノード２から受信したデータを無線により送受信したりする機能を有する。具体的には、アンテナやＮＩＣによって実現される。処理部３２は、センサノード２又は中継ノード３からデータを取得し、記憶部３３に記憶する機能や、データ要求を受け付けて、データをデータ転送の形式に整え、他の中継ノード３や端末４に送信する機能を有する。具体的には、ＣＰＵが所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。記憶部３３は、処理部３２からデータを記憶したり、記憶したデータを読み出したりする。具体的には、フラッシュメモリやハードディスク装置等の不揮発性記憶装置によって実現される。
【００２８】
図５は、端末の構成を示す図である。端末４は、無線通信部４１、表示部４２、入力部４３、処理部４４及び記憶部４５を備える。無線通信部４１は、センサノード２や中継ノード３との間でデータを無線により送受信する機能を有する。具体的には、アンテナやＮＩＣによって実現される。表示部４２は、処理部４４からのデータを表示する機能を有する。具体的には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）等によって実現される。入力部４３は、表示部４２に表示された画面の切替や項目の入力等を行うために作業員が操作するものであり、その操作に伴って取得したデータを処理部４４に受け渡す機能を有する。具体的には、マウス等のポインティングデバイスやキーボードによって実現される。処理部４４は、無線通信部４１からデータを受け付けて記憶部４５に記憶したり、記憶部４５に記憶したデータを読み出して表示部４２に表示したりする。具体的には、ＣＰＵが所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。記憶部４５は、処理部４４からデータを記憶したり、記憶したデータを読み出したりする。具体的には、フラッシュメモリやハードディスク装置等の不揮発性記憶装置によって実現される。
【００２９】
≪データの構成≫
図６は、センサノードの記憶部に記憶されるデータの構成を示す図である。センサノード２の記憶部２４には、ノードＩＤ２４Ａ及び閾値２４Ｂが記憶されている。ノードＩＤ２４Ａは、当該センサノード２に固有のコードである。閾値２４Ｂは、異常情報として報告すべきセンサ情報（煙、温度、ガス濃度等）に関する閾値である。
【００３０】
図７は、中継ノードの記憶部に記憶されるデータの構成を示す図である。中継ノード３の記憶部３３には、ノードＩＤ３３Ａ及び閾値３３Ｂが記憶されている。ノードＩＤ３３Ａは、当該中継ノード３に固有のコードである。閾値３３Ｂは、当該中継ノード３がセンサ機能を有する場合に、異常情報として報告すべきセンサ情報（煙、温度、ガス濃度等）に関する閾値である。当該中継ノード３がセンサ機能を有しない場合には、閾値３３Ｂは無効になる。
【００３１】
図８は、端末の記憶部に記憶されるデータの構成を示す図である。端末４の記憶部４５には、基準距離４５Ａ及びセンサノード設置距離情報４５Ｂが記憶されている。図８（ａ）は、基準距離４５Ａを示す。基準距離４５Ａは、端末４とセンサノード２との間の離隔距離の所定値（ｄ０）であり、端末４が所定値（ｄ０）以内にセンサノード２に接近した場合に、次のセンサノード２をさらに奥に配置するための閾値である。
【００３２】
図８（ｂ）は、センサノード設置距離情報４５Ｂの構成を示す。センサノード設置距離情報４５Ｂは、ノードＩＤ４５Ｂ１及び設置距離４５Ｂ２を含むレコードからなる。ノードＩＤ４５Ｂ１は、センサノード２に固有のコードである。設置距離４５Ｂ２は、トンネルの入口からセンサノード２の設置箇所までの距離である。図８（ｂ）に示した具体的な設定値の例は、図１に対応する。ｄｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、センサノード２を投げた直後に、そのセンサノード２から端末４が受信したＲＳＳＩによって求めることができる。なお、センサ機能を有する中継ノードがある場合には、センサノード設置距離情報４５Ｂと同様の設置距離情報が設定されるものとする。
【００３３】
≪処理の詳細≫
図９は、端末４における進入距離の算出処理を示すフローチャートである。まず、端末４は、センサノード２との基準距離ｄ０を設定する（Ｓ９０１）。具体的には、作業員が基準距離ｄ０を入力部４３に入力し、入力された基準距離ｄ０を処理部４４が取得し、基準距離４５Ａとして記憶部４５に記憶する。次に、作業員がセンサノード２を配置する（Ｓ９０２）。例えば、図１に示すように、トンネル１の入口からセンサノード２Ａを投げることによって、センサノード２Ａが所定の位置に配置される。
【００３４】
続いて、端末４が、所定の位置に配置されたセンサノード２から異常状態の検出結果及びＲＳＳＩを受信する（Ｓ９０３）。図１に示すセンサノード２Ａのように１つのセンサノード２が存在する場合には問題ないが、図２に示すように、同じグループに属するセンサノード２が複数存在する場合には、ＲＳＳＩの最大値を選択的に受信する。なお、ＲＳＳＩの受信は、例えば、端末４の無線通信部４１における所定の回路が、受信した電波信号の強度を測定し、その強度を表示する信号をＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換し、処理部４４に出力することによる。そして、検出結果から異常状態が検出されていなければ、受信したＲＳＳＩからセンサノード２と、端末４との間の距離ｄｓを算出する（Ｓ９０４）。具体的には、次の式１に従って計算する。
Ｔ−（Ｒ＋Ｌｐ）＝ １０＊ｌｏｇ｛（４π／λ）＊ｄｓ２｝ ・・・式１
Ｔ：端末４からの送信電力（ｄＢｍ）
Ｒ：端末４における受信電力（ｄＢｍ）＝ＲＳＳＩ
Ｌｐ：マルチパスロス（ｄＢｍ）
ｄ０：任意設定の基準距離（ｍ）
ここで、式１は、電波が障害物のない自由空間内を伝搬する場合の損失及び距離の関係を示したものであるため、電波伝搬環境に応じてｄｓの指数を適宜設定（例えば、２．０〜４．０）してもよい。
【００３５】
なお、端末４が、センサノード２を配置した（Ｓ９０２）際の位置から移動していない状態で最初にＲＳＳＩを受信したときには、ノードＩＤ及び距離ｄｓを累積した値（図８（ｂ）参照）をセンサノード設置距離情報４５Ｂとして記憶部４５に記憶する。これによれば、最終的にはトンネル１全体の進入距離ｄ（＝ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋・・・＋ｄｎ）を求めることができる（図１参照）。また、検出結果から異常状態が検出されていれば、作業員は、それ以上の前進を中止して、対応方法を検討する。
【００３６】
次に、端末４が、センサノード２との間の距離ｄｓが基準距離ｄ０以下であるか否かを判定する（Ｓ９０５）。距離ｄｓが基準距離ｄ０より大きい場合には（Ｓ９０５のＮ）、表示部４２に何も表示されないので、作業員がトンネル１内の奥に向かって端末４を移動する（Ｓ９０６）。そして、端末４は、所定時間の経過を待った（Ｓ９０７）後、再度センサノード２からＲＳＳＩを受信する（Ｓ９０３）。端末４が移動し、センサノード２に接近することによって、距離ｄｓが基準距離ｄ０に近い値になっていく。ただし、距離ｄｓにはマルチパスによる測定誤差が含まれているが、基準距離ｄ０に対して誤差を含む距離を適切に設定することにより、距離ｄｓが基準距離ｄ０以下であることを確実に判定することが可能である。
【００３７】
距離ｄｓが基準距離ｄ０以下の場合には（Ｓ９０５のＹ）、端末４が、その旨を示すメッセージを表示部４２に表示する（Ｓ９０８）。作業員は、このメッセージを参照して、調査を続行する場合には（Ｓ９０９のＮ）、再びセンサノード２を配置する（Ｓ９０２）。調査を終了する場合には（Ｓ９０９のＹ）、進入距離の算出処理を終了する。
【００３８】
図１０は、異常情報の取得処理を示すフローチャートである。例えば、図１に示すように、センサノード２は、温度や煙等のセンサ情報を検出し、端末４に送信する。端末４は、トンネル１内の進入距離ｄまで設置されたセンサノード２のアドホック通信により、侵入経路上の異常情報（火災、ガス発生等）を収集できる。また、端末４は、センサノード２から受信したＲＳＳＩによって、端末４の移動方向を判定し、安全な方向へ誘導することもできる。以下、詳細に説明する。
【００３９】
まず、センサノード２が配置された時点で、各センサノード２及び端末４の間でアドホック通信を確立させる（Ｓ１００１）。アドホック通信には、例えば、ＺｉｇＢｅｅを適用可能である。次に、センサノード２が、センサ２２から煙、温度、ガス濃度等のセンサ情報を取得する（Ｓ１００２）。そして、取得したセンサ情報である煙、温度又はガス濃度が閾値２４Ｂ以上であるか否かを判定する（Ｓ１００３）。センサ情報が閾値２４Ｂより小さければ（Ｓ１００３のＮ）、新たにセンサ情報を取得する（Ｓ１００２）。センサ情報が閾値２４Ｂ以上であれば（Ｓ１００３のＮ）、センサノード２が異常情報を端末４に送信する（Ｓ１００４）。
【００４０】
センサノード２の処理に対応して、端末４が、センサノード２から異常情報を受信する（Ｓ１００５）。そして、受信した異常情報の検出箇所を表示部４２に表示する（Ｓ１００６）。具体的には、処理部４４が、記憶部４５に記憶されているセンサノード設置距離情報４５Ｂを参照して、異常情報に含まれるノードＩＤに対応する距離を特定し、その距離に従って検出箇所の位置を決めることによって、図１１に示すような画面を表示する。次に、画面表示された異常情報の検出箇所から避難すべき方向（避難方向）を指示する（Ｓ１００７）。具体的には、トンネル内の検出箇所からトンネルの出入口（図１１では、トンネル１Ａの出入口５Ａ及び５Ｂ）へ向かう方向を示す矢印を表示することにより、避難方向を指示する。トンネルが多方向に分かれている場合には、予め設定された出入口データベースに基づき、その出口への方向を指示する。これは、例えば、煙を検知した箇所からの避難を想定したものである。作業員は、端末４の表示部４２に表示された指示に従って、移動することになる。
【００４１】
作業員とともに移動する端末４は、特定のセンサノード２からＲＳＳＩを受信し、その受信を周期的に所定の回数繰り返すことによって、ＲＳＳＩの時間的変化を検知し、端末４自らの移動方向を特定する（Ｓ１００８）。例えば、ＲＳＳＩが時間の経過とともに大きくなっていれば、異常情報の検出したセンサノード２に近付く方向に移動していることになる。また、ＲＳＳＩが時間の経過とともに小さくなっていれば、当該センサノード２から遠ざかる方向に移動していることになる。そして、Ｓ１００７で指示した避難すべき方向と比較することで、特定した移動方向が正しいか否かを判定する（Ｓ１００９）。移動方向が正しくなければ（Ｓ１００９のＮ）、正しい移動方向を指示して（Ｓ１０１０）、さらに自らの移動方向を特定する（Ｓ１００８）。移動方向が正しければ（Ｓ１００９のＹ）、異常情報の取得処理を終了する。
【００４２】
なお、Ｓ１００８では、端末４が、ＲＳＳＩの時間的変化を検知することにより端末４自らの移動方向を特定するように説明したが、さらにＲＳＳＩから算出したセンサノード２と端末４との間の距離及びセンサノード設置距離情報４５Ｂが示すセンサノード２の位置により端末４の位置を特定し、異常情報の検出したセンサノード２と端末４との位置関係を把握し、避難すべき方向や危険な方向を明確に表示するようにしてもよい。また、本処理の説明は、図１に示すセンサノード２の直線的配置について行ったが、図２に示すセンサノード２及び中継ノード３のばら撒き配置等についても適用可能である。
【００４３】
以上本発明の実施の形態について説明したが、図１に示すセンサノード２及び端末４の各部を機能させるために、又は図２に示すセンサノード２、中継ノード３及び端末４の各部を機能させるために、処理部（ＣＰＵ）で実行されるプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録し、その記録したプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行させることにより、本発明の実施の形態に係る安全確認方法が実現されるものとする。なお、プログラムをインターネット等のネットワーク経由でコンピュータに提供してもよいし、プログラムが書き込まれた半導体チップ等をコンピュータに組み込んでもよい。
【００４４】
以上説明した本発明の実施の形態によれば、トンネル１内で遠くに投げたり、ばら撒いたりしたセンサノード２から端末４が受信し、表示したセンサ情報を参照することにより、離れた位置からガス濃度を知ることができるので、安全かつ安価にトンネル１内の安全性を確認することができる。また、複数のセンサノード２及び中継ノード３を同じグループにして、センサノード２からのセンサ情報を中継ノード３経由で端末４が受信し、表示するので、トンネル１内のエリアを網羅し、きめ細かな安全確認を行うことができる。そして、ガスセンサ以外の組合せ（例えば、温度センサや煙センサ）を用いて、避難ルートを案内することも可能になる。
【００４５】
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】センサノードの配置及び安全確認方法の概要を示す図である。
【図２】センサノードに中継ノードを付加した配置及び安全確認方法の概要を示す図である。
【図３】センサノードの構成を示す図である。
【図４】中継ノードの構成を示す図である。
【図５】端末の構成を示す図である。
【図６】センサノードの記憶部に記憶されるデータの構成を示す図である。
【図７】中継ノードの記憶部に記憶されるデータの構成を示す図である。
【図８】端末の記憶部に記憶されるデータの構成を示す図であり、（ａ）は基準距離４５Ａを示し、（ｂ）はセンサノード設置距離情報４５Ｂの構成を示す。
【図９】端末における進入距離の算出処理を示すフローチャートである。
【図１０】異常情報の取得処理を示すフローチャートである。
【図１１】異常情報の検出箇所を表示する画面例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ トンネル
２ センサノード
２４ 記憶部
２４Ａ ノードＩＤ
３ 中継ノード
４ 端末
４５ 記憶部
４５Ａ 基準距離（所定値）
４５Ｂ センサノード設置距離情報（設置位置情報）
４５Ｂ１ ノードＩＤ
４５Ｂ２ 設置距離
５ 出入口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信機能付きセンサを用いた安全確認方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、洞道やトンネル内で作業する場合に、安全性を確保するために有毒ガスや酸欠状態等を検出することが必要であるが、作業者がガス検出装置を用いて作業箇所近辺を確認する方法があるが、この方法では、作業者自身の安全性に問題があった。そこで、そのような問題を解決するための技術が、特許文献１及び特許文献２に開示されている。特許文献１の技術は、トンネル等の長距離監視区域における光式ガス検知方法であり、予め敷設された光ファイバを用いてガスを検出する方法である。特許文献２の技術は、ガス検知システムであり、ガス検知情報を無線通信網や他のネットワーク経由により遠隔地で取得するシステムである。
【特許文献１】特開平８−６８７４７号公報
【特許文献２】特開２００３−２９６８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された技術には、ガスを検出するインフラ設備を事前に敷設する等の必要があり、コストや安全性に問題がある。特に、特許文献１の技術は、ガス検出のための専用設備を必要とし、工事中の箇所には導入できないという問題がある。また、特許文献２の技術は、ガスセンサを人体に添わせて取り付けられる形状を想定しており、ガスを検出したときには手遅れの可能性がある。
【０００４】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、洞道やトンネル等の空間内の安全性を低コストかつ安全に確認することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、データ通信の中継機能及び異常状態の検出機能を有するセンサノードを用いて、所定の空間内の安全を確認する方法であって、前記センサノードと無線通信可能な端末を所持した人が、（１）所定の空間内において、１つのセンサノードを自身の進行方向へ離隔した箇所に設置し、（２）前記端末を用いて、設置した前記センサノードから検出結果及び受信信号強度表示信号を受信し、その検出結果から異常状態が検出されていなければ、その受信信号強度表示信号に基づいて前記センサノードからの距離を算出し、その距離が所定値以下になるか否かを確認しながら、前進し、（３）その距離が所定値以下になった箇所で、再び１つの新たなセンサノードを自身の進行方向へ離隔した箇所に設置し、（４）（２）及び（３）を繰り返しながら、所定の空間内を前進することを特徴とする。
この方法によれば、自らの安全を確保しながら、トンネルや洞道の入口から奥までの安全を確認することができる。また、センサノードを所定の距離を空けて設置するので、安価に安全を確認することができる。
【０００６】
また、本発明は、安全確認方法であって、各センサノード間及びセンサノード・端末間にアドホック通信が確立され、前記センサノードが、当該センサノードに固有のノードＩＤを記憶部に記憶し、所定の空間内の異常状態を検出した場合に、その異常状態に関するデータを生成し、そのデータに前記ノードＩＤを付加し、前記アドホック通信によって前記端末に送信し、前記端末が、前記受信信号強度表示信号に基づいて算出した前記センサノードからの距離を用いて、前記センサノードの所定の空間内における位置を特定し、特定した位置及び前記センサノードのノードＩＤを含む設置位置情報を記憶部に記憶し、前記センサノードから前記異常状態に関するデータを受信した場合に、そのデータに付加された前記ノードＩＤを抽出し、前記設置位置情報を参照して、そのノードＩＤに対応する前記センサノードの前記位置を特定し、異常状態の検出位置として表示部に表示することを特徴とする。
この構成によれば、異常状態を検出したセンサノードの位置が端末の表示部に表示されるので、所定の空間内にいる作業員に対して異常状態の発生とその位置を認識させることができ、自らの安全を確保するように促すことができる。
【０００７】
また、本発明は、安全確認方法であって、前記端末が、所定の空間の出入口の位置を含む空間情報を記憶部に記憶し、前記表示部に表示された前記センサノードの位置から前記出入口の位置へ向かう矢印を避難方向として表示し、前記センサノードから受信信号強度表示信号を受信しながら、受信した受信信号強度表示信号の時間的変化を検知し、その変化に応じて自らの移動方向を特定し、当該移動方向と、前記避難方向と比較し、一致しない場合には、正しい移動方向を表示することを特徴とする。
この構成によれば、トンネル内の火災等の非常時には、煙センサや温度センサを組み合わせて用いることによって、適切な避難ルートを案内するとともに、実際の移動方向を正しく指示するといった対応を行うことができる。
【０００８】
なお、本発明は、１の中継ノード及び複数のセンサノードを設置した上で端末を用いて安全を確認する方法を含む。その他、本願が開示する課題及びその解決方法は、発明を実施するための最良の形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、洞道やトンネル等の空間内の安全性を低コストかつ安全に確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を説明する。本発明の実施の形態に係る安全確認方法は、簡易にガスを検出する手段として、トンネル、洞道や配管等の内部に無線通信機能付きガスセンサである複数のセンサノードを作業員が投げながら配置し、任意の箇所におけるガスの存在をアドホック通信により遠隔で把握することで、ガスの存在箇所に近寄ることなく安全性を確認することができる。また、トンネル内における火災等の非常時には、煙センサや温度センサを組み合わせることにより、適切な避難ルートを案内するといった対応も可能である。
【００１１】
≪トンネル内のノードの配置と安全確認方法の概要≫
図１は、センサノード２の配置及び安全確認方法の概要を示す図である。図１では、トンネル１内にセンサノード２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、・・・、２Ｎ及び複数の端末４が配置されている。ただし、端末４を持った作業員が徐々にトンネル１の内部奥へ進んでいることを示す。
【００１２】
センサノード２Ａ・・・２Ｎは、ガス濃度（ＣＯ２濃度等）や温度を測定し、又は煙を検知し、その結果（センサ情報）を端末４に送信する。なお、センサノード２Ａ・・・２Ｎから端末４に送信するデータは、必ずしもセンサ情報そのものではなく、センサ情報が所定の閾値を超えた場合に異常を示す情報（以下、異常情報という）であってもよい。また、「２Ａ・・・２Ｎ」は、個々のセンサノードを特定する場合に用いる符号であり、センサノードを総称する場合には、センサノード２のように「２」の符号を用いるものとする。
【００１３】
端末４は、トンネル１内の安全確認を行うために作業員が所持するものであり、センサノード２からＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator：受信信号強度表示信号）を受信し、そのＲＳＳＩによりセンサノード２との間の距離を算出する。また、センサノード２からセンサ情報を受信し、画面に表示することによって、作業員による安全確認を可能とする。端末４は、ノートＰＣ（Personal Computer）や携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）によって実現される。なお、端末４がセンサノード２から受信する情報は、ノードＩＤ、ＲＳＳＩ及びセンサ情報（異常情報を含む）である。
【００１４】
続いて、作業員によるトンネル１内の安全確認方法について説明する。まず、作業員は、トンネル１の左端にある入口からトンネル１内に向かって、センサノード２Ａを投げる。これにより、センサノード２Ａは、トンネル１内の例えば、入口から数ｍの位置に配置されることになる。次に、作業員は、端末４がセンサノード２Ａから異常情報を受信したか否かを確認し、異常情報を受信していなければ、端末４とともにトンネル１内を奥に進む。そして、端末４は、センサノード２ＡからＲＳＳＩを受信し、そのＲＳＳＩからセンサノード２Ａとの間の距離ｄｓを算出し、必要に応じて表示しながら、作業員の手によってセンサノード２Ａに接近する。そして、距離ｄｓが基準距離ｄ０以下になった場合に、その旨のメッセージを出力する。作業員は、そのメッセージにより、センサノード２Ａの近くに来たということを認識した場合に、さらにトンネル１内の奥に向かって、次のセンサノード２Ｂを投げる。そこで、センサノード２Ｂから異常情報を受信していないことを確認した後、センサノード２Ｂを目標にして、端末４とともにトンネル１内を奥に進む。作業員は、以上の手順を繰り返して、トンネル１内における進入距離ｄまでの安全性を確認する。
【００１５】
なお、例えば、端末４が、トンネル１の入口から距離ｄ１の位置においてセンサノード２Ｂから異常情報やＲＳＳＩ等を受信する場合には、直接受信してもよいし、センサノード２Ａを介したアドホック通信により受信してもよい。端末４が、トンネル１の入口から距離ｄ１＋ｄ２の位置においてセンサノード２Ｃから受信する場合も同様であり、それ以降も同様である。また、端末４が異常情報を受信した場合には、作業員はそれ以上の前進を中止して、対応方法を検討する。
【００１６】
本発明の実施の形態で用いるアドホック通信には、例えば、ＺｉｇＢｅｅが適用可能である。ＺｉｇＢｅｅは、ＩＥＥＥ ８０２．１５．４におけるセンサネットワークの規格であり、特に、物理（ＰＨＹ）層及びＭＡＣ（Media Access Control）層について規定されている。そして、低コスト及び低消費電力の特徴を有する。
【００１７】
図２は、センサノード２に中継ノード３を付加した配置及び安全確認方法の概要を示す図である。図２では、トンネル１内に中継ノード３Ａ、３Ｂ、・・・、３Ｎ及び複数の端末４が直線的に配置され、中継ノード３Ａ、３Ｂ、・・・、３Ｎのそれぞれの周囲にセンサノード２が配置されている。ただし、端末４を持った作業員が徐々にトンネル１の内部奥へ進んでいることを示す。
【００１８】
センサノード２は、ガス濃度や温度を測定し、又は煙を検知し、その結果（センサ情報）を同じグループに属する中継ノード３経由のアドホック通信により端末４に送信する。
【００１９】
中継ノード３は、同じグループに属するセンサノード３からセンサ情報を受信し、そのセンサ情報を端末４に送信する。センサ情報の送信には、２通りの方法が考えられる。一方は、中継ノード３が各センサノード２のセンサ情報を定期的に取得し、グループに固有のグループＩＤ、ノードＩＤ及びセンサ情報をそのまま端末４に送信する方法である。他方は、中継ノード３が各センサノード２のセンサ情報を定期的に取得し、センサ情報が閾値を超えた場合に、グループＩＤ、ノードＩＤ及び異常の内容を示すメッセージを端末４に送信する方法である。なお、「３Ａ・・・３Ｎ」は、個々の中継ノードを特定する場合に用いる符号であり、中継ノードを総称する場合には、中継ノード３のように「３」の符号を用いるものとする。また、中継ノード３間のデータ送受信については、例えば、中継ノード３Ｂであれば、データを中継ノード３Ｃ（図示せず）から受信して中継ノード３Ａに送信するということを予め設定しておく。この場合、受信したデータに自らの情報（ノードＩＤ、同じグループのセンサノード２から受信したセンサ情報等）を付加して送信する。
【００２０】
端末４は、トンネル１内の安全確認を行うために作業員が所持するものであり、センサノード２から中継ノード３経由でＲＳＳＩを受信し、そのＲＳＳＩによりセンサノード２との間の距離を算出する。また、センサノード２からセンサ情報を受信し、画面に表示することによって、作業員による安全確認を可能とする。例えば、グループＩＤ、ノードＩＤ、温度及び煙の有無をリスト形式で表示する。端末４は、ノートＰＣや携帯情報端末によって実現される。
【００２１】
続いて、作業員によるトンネル１内の安全確認方法について説明する。まず、作業員は、トンネル１の入口からトンネル１内に向かって、複数のセンサノード２及び１つの中継ノード３Ａをばら撒く。これにより、複数のセンサノード２及び１つの中継ノード３Ａは、トンネル１内の例えば、入口から数ｍの位置に配置されることになる。そして、各ノード間において端末４までの通信経路を自律的に構成し、各センサノード２からのセンサ情報を端末４に収集する。このため、ばら撒いたセンサノード２の台数に対応した通信経路を構成し、その構成情報を各センサノード２及び中継ノード３が記憶することにより、同じグループに属するノード間における無線通信を確立する。
【００２２】
次に、作業員は、端末４がセンサノード２から中継ノード３Ａ経由で異常情報を受信したか否かを確認し、異常情報を受信していなければ、端末４とともにトンネル１内を奥に進む。そして、端末４は、センサノード２から中継ノード３Ａ経由でＲＳＳＩを受信し、そのＲＳＳＩが最大であるセンサノード２との間の距離ｄｍを算出し、必要に応じて表示しながら、作業員の手によってセンサノード２に接近する。そして、距離ｄｍが基準距離ｄ０以下になった場合に、その旨のメッセージを出力する。作業員は、そのメッセージにより、最大のＲＳＳＩを検出したセンサノード２の近くに来たということを認識した場合に、さらにトンネル１内の奥に向かって、次の複数のセンサノード２及び中継ノード３Ｂをばら撒く。そして、センサノード２から中継ノード３Ｂ経由で異常情報を受信していないことを確認した後、ＲＳＳＩが最大のセンサノード２を目標にして、端末４とともにトンネル１内を奥に進む。作業員は、以上の手順を繰り返して、トンネル１内における進入距離ｄまでの安全性を確認する。
【００２３】
なお、例えば、端末４が、トンネル１の入口から距離ｄ１の位置において中継ノード３Ｂから異常情報やＲＳＳＩ等を受信する場合には、直接受信してもよいし、中継ノード３Ａを介したアドホック通信により受信してもよい。それ以降も同様である。また、端末４が異常情報を受信した場合には、作業員は対応方法を検討する必要がある。
【００２４】
ここで、同じグループに属するものとしてばら撒く複数のノードの種類に応じて、センサノード２から端末４へのデータ転送を中継すべきノードが異なる。図２に示すように複数のセンサノード２及び中継ノード３をばら撒いた場合に、中継すべきノードは、距離に関係なくデフォルトで中継ノード３に特定される。この場合、中継ノード３は、近くのセンサノード２からデータを取得し、端末４に送信する。図２とは異なって、センサノード２だけをばら撒いた場合には、各センサノード２が個々に随時データ転送を中継する。また、センサ機能を有する中継ノードだけをばら撒いた場合には、端末４からいずれかの中継ノードに対してデータ転送の中継を指示する。そして、それ以外の中継ノードは、単なるセンサノード２として最寄の他ノードと通信する。
【００２５】
アドホック通信は、図１では各センサノード２間及びセンサノード２・端末４間で確立し、実行され、図２では、各センサノード２間、センサノード２・中継ノード３間、各中継ノード３間及び中継ノード３・端末４間で確立し、実行される。
【００２６】
≪ノード及び端末の構成≫
図３は、センサノード２の構成を示す図である。センサノード２は、無線通信部２１、センサ２２、処理部２３及び記憶部２４を備える。無線通信部２１は、センサノード２で生成したデータを無線により送受信する機能やＲＳＳＩを測定する機能を有する。具体的には、アンテナやＮＩＣ（Network Interface Card）によって実現される。センサ２２は、外部のガス濃度や温度を測定し、又は煙を検知し、その結果（センサ情報）を処理部２３に出力する機能を有する。処理部２３は、センサ２２からセンサ情報を取得し、ＡＤ（Analog Digital）変換した後、記憶部２４に記憶する機能や、センサ情報をデータ転送の形式にして、他のセンサノード２や中継ノード３に送信する機能を有する。具体的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。記憶部２４は、処理部２３からデータを記憶したり、記憶したデータを読み出したりする。具体的には、フラッシュメモリやハードディスク装置等の不揮発性記憶装置によって実現される。
【００２７】
図４は、中継ノード３の構成を示す図である。中継ノード３は、無線通信部３１、処理部３２及び記憶部３３を備える。無線通信部３１は、他の中継ノード３や端末４からデータ要求を受信したり、センサノード２から受信したデータを無線により送受信したりする機能を有する。具体的には、アンテナやＮＩＣによって実現される。処理部３２は、センサノード２又は中継ノード３からデータを取得し、記憶部３３に記憶する機能や、データ要求を受け付けて、データをデータ転送の形式に整え、他の中継ノード３や端末４に送信する機能を有する。具体的には、ＣＰＵが所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。記憶部３３は、処理部３２からデータを記憶したり、記憶したデータを読み出したりする。具体的には、フラッシュメモリやハードディスク装置等の不揮発性記憶装置によって実現される。
【００２８】
図５は、端末の構成を示す図である。端末４は、無線通信部４１、表示部４２、入力部４３、処理部４４及び記憶部４５を備える。無線通信部４１は、センサノード２や中継ノード３との間でデータを無線により送受信する機能を有する。具体的には、アンテナやＮＩＣによって実現される。表示部４２は、処理部４４からのデータを表示する機能を有する。具体的には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）等によって実現される。入力部４３は、表示部４２に表示された画面の切替や項目の入力等を行うために作業員が操作するものであり、その操作に伴って取得したデータを処理部４４に受け渡す機能を有する。具体的には、マウス等のポインティングデバイスやキーボードによって実現される。処理部４４は、無線通信部４１からデータを受け付けて記憶部４５に記憶したり、記憶部４５に記憶したデータを読み出して表示部４２に表示したりする。具体的には、ＣＰＵが所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。記憶部４５は、処理部４４からデータを記憶したり、記憶したデータを読み出したりする。具体的には、フラッシュメモリやハードディスク装置等の不揮発性記憶装置によって実現される。
【００２９】
≪データの構成≫
図６は、センサノードの記憶部に記憶されるデータの構成を示す図である。センサノード２の記憶部２４には、ノードＩＤ２４Ａ及び閾値２４Ｂが記憶されている。ノードＩＤ２４Ａは、当該センサノード２に固有のコードである。閾値２４Ｂは、異常情報として報告すべきセンサ情報（煙、温度、ガス濃度等）に関する閾値である。
【００３０】
図７は、中継ノードの記憶部に記憶されるデータの構成を示す図である。中継ノード３の記憶部３３には、ノードＩＤ３３Ａ及び閾値３３Ｂが記憶されている。ノードＩＤ３３Ａは、当該中継ノード３に固有のコードである。閾値３３Ｂは、当該中継ノード３がセンサ機能を有する場合に、異常情報として報告すべきセンサ情報（煙、温度、ガス濃度等）に関する閾値である。当該中継ノード３がセンサ機能を有しない場合には、閾値３３Ｂは無効になる。
【００３１】
図８は、端末の記憶部に記憶されるデータの構成を示す図である。端末４の記憶部４５には、基準距離４５Ａ及びセンサノード設置距離情報４５Ｂが記憶されている。図８（ａ）は、基準距離４５Ａを示す。基準距離４５Ａは、端末４とセンサノード２との間の離隔距離の所定値（ｄ０）であり、端末４が所定値（ｄ０）以内にセンサノード２に接近した場合に、次のセンサノード２をさらに奥に配置するための閾値である。
【００３２】
図８（ｂ）は、センサノード設置距離情報４５Ｂの構成を示す。センサノード設置距離情報４５Ｂは、ノードＩＤ４５Ｂ１及び設置距離４５Ｂ２を含むレコードからなる。ノードＩＤ４５Ｂ１は、センサノード２に固有のコードである。設置距離４５Ｂ２は、トンネルの入口からセンサノード２の設置箇所までの距離である。図８（ｂ）に示した具体的な設定値の例は、図１に対応する。ｄｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、センサノード２を投げた直後に、そのセンサノード２から端末４が受信したＲＳＳＩによって求めることができる。なお、センサ機能を有する中継ノードがある場合には、センサノード設置距離情報４５Ｂと同様の設置距離情報が設定されるものとする。
【００３３】
≪処理の詳細≫
図９は、端末４における進入距離の算出処理を示すフローチャートである。まず、端末４は、センサノード２との基準距離ｄ０を設定する（Ｓ９０１）。具体的には、作業員が基準距離ｄ０を入力部４３に入力し、入力された基準距離ｄ０を処理部４４が取得し、基準距離４５Ａとして記憶部４５に記憶する。次に、作業員がセンサノード２を配置する（Ｓ９０２）。例えば、図１に示すように、トンネル１の入口からセンサノード２Ａを投げることによって、センサノード２Ａが所定の位置に配置される。
【００３４】
続いて、端末４が、所定の位置に配置されたセンサノード２から異常状態の検出結果及びＲＳＳＩを受信する（Ｓ９０３）。図１に示すセンサノード２Ａのように１つのセンサノード２が存在する場合には問題ないが、図２に示すように、同じグループに属するセンサノード２が複数存在する場合には、ＲＳＳＩの最大値を選択的に受信する。なお、ＲＳＳＩの受信は、例えば、端末４の無線通信部４１における所定の回路が、受信した電波信号の強度を測定し、その強度を表示する信号をＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換し、処理部４４に出力することによる。そして、検出結果から異常状態が検出されていなければ、受信したＲＳＳＩからセンサノード２と、端末４との間の距離ｄｓを算出する（Ｓ９０４）。具体的には、次の式１に従って計算する。
Ｔ−（Ｒ＋Ｌｐ）＝ １０＊ｌｏｇ｛（４π／λ）＊ｄｓ２｝ ・・・式１
Ｔ：端末４からの送信電力（ｄＢｍ）
Ｒ：端末４における受信電力（ｄＢｍ）＝ＲＳＳＩ
Ｌｐ：マルチパスロス（ｄＢｍ）
ｄ０：任意設定の基準距離（ｍ）
ここで、式１は、電波が障害物のない自由空間内を伝搬する場合の損失及び距離の関係を示したものであるため、電波伝搬環境に応じてｄｓの指数を適宜設定（例えば、２．０〜４．０）してもよい。
【００３５】
なお、端末４が、センサノード２を配置した（Ｓ９０２）際の位置から移動していない状態で最初にＲＳＳＩを受信したときには、ノードＩＤ及び距離ｄｓを累積した値（図８（ｂ）参照）をセンサノード設置距離情報４５Ｂとして記憶部４５に記憶する。これによれば、最終的にはトンネル１全体の進入距離ｄ（＝ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋・・・＋ｄｎ）を求めることができる（図１参照）。また、検出結果から異常状態が検出されていれば、作業員は、それ以上の前進を中止して、対応方法を検討する。
【００３６】
次に、端末４が、センサノード２との間の距離ｄｓが基準距離ｄ０以下であるか否かを判定する（Ｓ９０５）。距離ｄｓが基準距離ｄ０より大きい場合には（Ｓ９０５のＮ）、表示部４２に何も表示されないので、作業員がトンネル１内の奥に向かって端末４を移動する（Ｓ９０６）。そして、端末４は、所定時間の経過を待った（Ｓ９０７）後、再度センサノード２からＲＳＳＩを受信する（Ｓ９０３）。端末４が移動し、センサノード２に接近することによって、距離ｄｓが基準距離ｄ０に近い値になっていく。ただし、距離ｄｓにはマルチパスによる測定誤差が含まれているが、基準距離ｄ０に対して誤差を含む距離を適切に設定することにより、距離ｄｓが基準距離ｄ０以下であることを確実に判定することが可能である。
【００３７】
距離ｄｓが基準距離ｄ０以下の場合には（Ｓ９０５のＹ）、端末４が、その旨を示すメッセージを表示部４２に表示する（Ｓ９０８）。作業員は、このメッセージを参照して、調査を続行する場合には（Ｓ９０９のＮ）、再びセンサノード２を配置する（Ｓ９０２）。調査を終了する場合には（Ｓ９０９のＹ）、進入距離の算出処理を終了する。
【００３８】
図１０は、異常情報の取得処理を示すフローチャートである。例えば、図１に示すように、センサノード２は、温度や煙等のセンサ情報を検出し、端末４に送信する。端末４は、トンネル１内の進入距離ｄまで設置されたセンサノード２のアドホック通信により、侵入経路上の異常情報（火災、ガス発生等）を収集できる。また、端末４は、センサノード２から受信したＲＳＳＩによって、端末４の移動方向を判定し、安全な方向へ誘導することもできる。以下、詳細に説明する。
【００３９】
まず、センサノード２が配置された時点で、各センサノード２及び端末４の間でアドホック通信を確立させる（Ｓ１００１）。アドホック通信には、例えば、ＺｉｇＢｅｅを適用可能である。次に、センサノード２が、センサ２２から煙、温度、ガス濃度等のセンサ情報を取得する（Ｓ１００２）。そして、取得したセンサ情報である煙、温度又はガス濃度が閾値２４Ｂ以上であるか否かを判定する（Ｓ１００３）。センサ情報が閾値２４Ｂより小さければ（Ｓ１００３のＮ）、新たにセンサ情報を取得する（Ｓ１００２）。センサ情報が閾値２４Ｂ以上であれば（Ｓ１００３のＮ）、センサノード２が異常情報を端末４に送信する（Ｓ１００４）。
【００４０】
センサノード２の処理に対応して、端末４が、センサノード２から異常情報を受信する（Ｓ１００５）。そして、受信した異常情報の検出箇所を表示部４２に表示する（Ｓ１００６）。具体的には、処理部４４が、記憶部４５に記憶されているセンサノード設置距離情報４５Ｂを参照して、異常情報に含まれるノードＩＤに対応する距離を特定し、その距離に従って検出箇所の位置を決めることによって、図１１に示すような画面を表示する。次に、画面表示された異常情報の検出箇所から避難すべき方向（避難方向）を指示する（Ｓ１００７）。具体的には、トンネル内の検出箇所からトンネルの出入口（図１１では、トンネル１Ａの出入口５Ａ及び５Ｂ）へ向かう方向を示す矢印を表示することにより、避難方向を指示する。トンネルが多方向に分かれている場合には、予め設定された出入口データベースに基づき、その出口への方向を指示する。これは、例えば、煙を検知した箇所からの避難を想定したものである。作業員は、端末４の表示部４２に表示された指示に従って、移動することになる。
【００４１】
作業員とともに移動する端末４は、特定のセンサノード２からＲＳＳＩを受信し、その受信を周期的に所定の回数繰り返すことによって、ＲＳＳＩの時間的変化を検知し、端末４自らの移動方向を特定する（Ｓ１００８）。例えば、ＲＳＳＩが時間の経過とともに大きくなっていれば、異常情報の検出したセンサノード２に近付く方向に移動していることになる。また、ＲＳＳＩが時間の経過とともに小さくなっていれば、当該センサノード２から遠ざかる方向に移動していることになる。そして、Ｓ１００７で指示した避難すべき方向と比較することで、特定した移動方向が正しいか否かを判定する（Ｓ１００９）。移動方向が正しくなければ（Ｓ１００９のＮ）、正しい移動方向を指示して（Ｓ１０１０）、さらに自らの移動方向を特定する（Ｓ１００８）。移動方向が正しければ（Ｓ１００９のＹ）、異常情報の取得処理を終了する。
【００４２】
なお、Ｓ１００８では、端末４が、ＲＳＳＩの時間的変化を検知することにより端末４自らの移動方向を特定するように説明したが、さらにＲＳＳＩから算出したセンサノード２と端末４との間の距離及びセンサノード設置距離情報４５Ｂが示すセンサノード２の位置により端末４の位置を特定し、異常情報の検出したセンサノード２と端末４との位置関係を把握し、避難すべき方向や危険な方向を明確に表示するようにしてもよい。また、本処理の説明は、図１に示すセンサノード２の直線的配置について行ったが、図２に示すセンサノード２及び中継ノード３のばら撒き配置等についても適用可能である。
【００４３】
以上本発明の実施の形態について説明したが、図１に示すセンサノード２及び端末４の各部を機能させるために、又は図２に示すセンサノード２、中継ノード３及び端末４の各部を機能させるために、処理部（ＣＰＵ）で実行されるプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録し、その記録したプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行させることにより、本発明の実施の形態に係る安全確認方法が実現されるものとする。なお、プログラムをインターネット等のネットワーク経由でコンピュータに提供してもよいし、プログラムが書き込まれた半導体チップ等をコンピュータに組み込んでもよい。
【００４４】
以上説明した本発明の実施の形態によれば、トンネル１内で遠くに投げたり、ばら撒いたりしたセンサノード２から端末４が受信し、表示したセンサ情報を参照することにより、離れた位置からガス濃度を知ることができるので、安全かつ安価にトンネル１内の安全性を確認することができる。また、複数のセンサノード２及び中継ノード３を同じグループにして、センサノード２からのセンサ情報を中継ノード３経由で端末４が受信し、表示するので、トンネル１内のエリアを網羅し、きめ細かな安全確認を行うことができる。そして、ガスセンサ以外の組合せ（例えば、温度センサや煙センサ）を用いて、避難ルートを案内することも可能になる。
【００４５】
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】センサノードの配置及び安全確認方法の概要を示す図である。
【図２】センサノードに中継ノードを付加した配置及び安全確認方法の概要を示す図である。
【図３】センサノードの構成を示す図である。
【図４】中継ノードの構成を示す図である。
【図５】端末の構成を示す図である。
【図６】センサノードの記憶部に記憶されるデータの構成を示す図である。
【図７】中継ノードの記憶部に記憶されるデータの構成を示す図である。
【図８】端末の記憶部に記憶されるデータの構成を示す図であり、（ａ）は基準距離４５Ａを示し、（ｂ）はセンサノード設置距離情報４５Ｂの構成を示す。
【図９】端末における進入距離の算出処理を示すフローチャートである。
【図１０】異常情報の取得処理を示すフローチャートである。
【図１１】異常情報の検出箇所を表示する画面例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ トンネル
２ センサノード
２４ 記憶部
２４Ａ ノードＩＤ
３ 中継ノード
４ 端末
４５ 記憶部
４５Ａ 基準距離（所定値）
４５Ｂ センサノード設置距離情報（設置位置情報）
４５Ｂ１ ノードＩＤ
４５Ｂ２ 設置距離
５ 出入口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ通信の中継機能及び異常状態の検出機能を有するセンサノードを用いて、所定の空間内の安全を確認する方法であって、
前記センサノードと無線通信可能な端末を所持した人が、
（１）所定の空間内において、１つのセンサノードを自身の進行方向へ離隔した箇所に設置し、
（２）前記端末を用いて、設置した前記センサノードから検出結果及び受信信号強度表示信号を受信し、その検出結果から異常状態が検出されていなければ、その受信信号強度表示信号に基づいて前記センサノードからの距離を算出し、その距離が所定値以下になるか否かを確認しながら、前進し、
（３）その距離が所定値以下になった箇所で、再び１つの新たなセンサノードを自身の進行方向へ離隔した箇所に設置し、
（４）（２）及び（３）を繰り返しながら、所定の空間内を前進する
ことを特徴とする安全確認方法。
【請求項２】
請求項１に記載の安全確認方法であって、
各センサノード間及びセンサノード・端末間にアドホック通信が確立され、
前記センサノードは、
当該センサノードに固有のノードＩＤを記憶部に記憶し、
所定の空間内の異常状態を検出した場合に、その異常状態に関するデータを生成し、そのデータに前記ノードＩＤを付加し、前記アドホック通信によって前記端末に送信し、
前記端末は、
前記受信信号強度表示信号に基づいて算出した前記センサノードからの距離を用いて、前記センサノードの所定の空間内における位置を特定し、特定した位置及び前記センサノードのノードＩＤを含む設置位置情報を記憶部に記憶し、
前記センサノードから前記異常状態に関するデータを受信した場合に、そのデータに付加された前記ノードＩＤを抽出し、前記設置位置情報を参照して、そのノードＩＤに対応する前記センサノードの前記位置を特定し、異常状態の検出位置として表示部に表示する
ことを特徴とする安全確認方法。
【請求項３】
請求項２に記載の安全確認方法であって、
前記端末は、
所定の空間の出入口の位置を含む空間情報を記憶部に記憶し、
前記表示部に表示された前記センサノードの位置から前記出入口の位置へ向かう矢印を避難方向として表示し、
前記センサノードから受信信号強度表示信号を受信しながら、受信した受信信号強度表示信号の時間的変化を検知し、その変化に応じて自らの移動方向を特定し、
当該移動方向と、前記避難方向と比較し、一致しない場合には、正しい移動方向を表示する
ことを特徴とする安全確認方法。
【請求項４】
データ通信の中継機能を有する中継ノード及び異常状態の検出機能を有するセンサノードを用いて、所定の空間内の安全を確認する方法であって、
前記中継ノード及び前記センサノードと無線通信可能な端末を所持した人が、
（１）所定の空間内において、１つの中継ノード及び複数のセンサノードを自身の進行方向へ離隔した箇所に設置し、
（２）前記端末を用いて、設置した複数の前記センサノードから検出結果及び受信信号強度表示信号を受信し、その検出結果から異常状態が検出されていなければ、そのうち最大の受信信号強度表示信号に基づいて前記センサノードからの距離を算出し、その距離が所定値以下になるか否かを確認しながら、前進し、
（３）その距離が所定値以下になった箇所で、再び１つの中継ノード及び複数のセンサノードを離隔した箇所に設置し、
（４）（２）及び（３）を繰り返しながら、所定の空間内を前進する
ことを特徴とする安全確認方法。
【請求項５】
請求項４に記載の安全確認方法であって、
各センサノード間、センサノード・中継ノード間、各中継ノード間及び中継ノード・端末間にアドホック通信が確立され、
前記センサノードは、
当該センサノードに固有のノードＩＤを記憶部に記憶し、
所定の空間内の異常状態を検出した場合に、その異常状態に関するデータを生成し、そのデータに前記ノードＩＤを付加し、前記アドホック通信によって前記端末に送信し、
前記端末は、
前記最大の受信信号強度表示信号に基づいて算出した前記センサノードからの距離を用いて、前記センサノードの所定の空間内における位置を特定し、特定した位置及び前記センサノードのノードＩＤを含む設置位置情報を記憶部に記憶し、
前記センサノードから前記異常状態に関するデータを受信した場合に、そのデータに付加された前記ノードＩＤを抽出し、前記設置位置情報を参照して、そのノードＩＤに対応する前記センサノードの前記位置を特定し、異常状態の検出位置として表示部に表示する
ことを特徴とする安全確認方法。
【請求項６】
請求項５に記載の安全確認方法であって、
前記端末は、
所定の空間の出入口の位置を含む空間情報を記憶部に記憶し、
前記表示部に表示された前記センサノードの位置から前記出入口の位置へ向かう矢印を避難方向として表示し、
前記センサノードから受信信号強度表示信号を受信しながら、受信した受信信号強度表示信号の時間的変化を検知し、その変化に応じて自らの移動方向を特定し、
当該移動方向と、前記避難方向と比較し、一致しない場合には、正しい移動方向を表示する
ことを特徴とする安全確認方法。
【請求項１】
データ通信の中継機能及び異常状態の検出機能を有するセンサノードを用いて、所定の空間内の安全を確認する方法であって、
前記センサノードと無線通信可能な端末を所持した人が、
（１）所定の空間内において、１つのセンサノードを自身の進行方向へ離隔した箇所に設置し、
（２）前記端末を用いて、設置した前記センサノードから検出結果及び受信信号強度表示信号を受信し、その検出結果から異常状態が検出されていなければ、その受信信号強度表示信号に基づいて前記センサノードからの距離を算出し、その距離が所定値以下になるか否かを確認しながら、前進し、
（３）その距離が所定値以下になった箇所で、再び１つの新たなセンサノードを自身の進行方向へ離隔した箇所に設置し、
（４）（２）及び（３）を繰り返しながら、所定の空間内を前進する
ことを特徴とする安全確認方法。
【請求項２】
請求項１に記載の安全確認方法であって、
各センサノード間及びセンサノード・端末間にアドホック通信が確立され、
前記センサノードは、
当該センサノードに固有のノードＩＤを記憶部に記憶し、
所定の空間内の異常状態を検出した場合に、その異常状態に関するデータを生成し、そのデータに前記ノードＩＤを付加し、前記アドホック通信によって前記端末に送信し、
前記端末は、
前記受信信号強度表示信号に基づいて算出した前記センサノードからの距離を用いて、前記センサノードの所定の空間内における位置を特定し、特定した位置及び前記センサノードのノードＩＤを含む設置位置情報を記憶部に記憶し、
前記センサノードから前記異常状態に関するデータを受信した場合に、そのデータに付加された前記ノードＩＤを抽出し、前記設置位置情報を参照して、そのノードＩＤに対応する前記センサノードの前記位置を特定し、異常状態の検出位置として表示部に表示する
ことを特徴とする安全確認方法。
【請求項３】
請求項２に記載の安全確認方法であって、
前記端末は、
所定の空間の出入口の位置を含む空間情報を記憶部に記憶し、
前記表示部に表示された前記センサノードの位置から前記出入口の位置へ向かう矢印を避難方向として表示し、
前記センサノードから受信信号強度表示信号を受信しながら、受信した受信信号強度表示信号の時間的変化を検知し、その変化に応じて自らの移動方向を特定し、
当該移動方向と、前記避難方向と比較し、一致しない場合には、正しい移動方向を表示する
ことを特徴とする安全確認方法。
【請求項４】
データ通信の中継機能を有する中継ノード及び異常状態の検出機能を有するセンサノードを用いて、所定の空間内の安全を確認する方法であって、
前記中継ノード及び前記センサノードと無線通信可能な端末を所持した人が、
（１）所定の空間内において、１つの中継ノード及び複数のセンサノードを自身の進行方向へ離隔した箇所に設置し、
（２）前記端末を用いて、設置した複数の前記センサノードから検出結果及び受信信号強度表示信号を受信し、その検出結果から異常状態が検出されていなければ、そのうち最大の受信信号強度表示信号に基づいて前記センサノードからの距離を算出し、その距離が所定値以下になるか否かを確認しながら、前進し、
（３）その距離が所定値以下になった箇所で、再び１つの中継ノード及び複数のセンサノードを離隔した箇所に設置し、
（４）（２）及び（３）を繰り返しながら、所定の空間内を前進する
ことを特徴とする安全確認方法。
【請求項５】
請求項４に記載の安全確認方法であって、
各センサノード間、センサノード・中継ノード間、各中継ノード間及び中継ノード・端末間にアドホック通信が確立され、
前記センサノードは、
当該センサノードに固有のノードＩＤを記憶部に記憶し、
所定の空間内の異常状態を検出した場合に、その異常状態に関するデータを生成し、そのデータに前記ノードＩＤを付加し、前記アドホック通信によって前記端末に送信し、
前記端末は、
前記最大の受信信号強度表示信号に基づいて算出した前記センサノードからの距離を用いて、前記センサノードの所定の空間内における位置を特定し、特定した位置及び前記センサノードのノードＩＤを含む設置位置情報を記憶部に記憶し、
前記センサノードから前記異常状態に関するデータを受信した場合に、そのデータに付加された前記ノードＩＤを抽出し、前記設置位置情報を参照して、そのノードＩＤに対応する前記センサノードの前記位置を特定し、異常状態の検出位置として表示部に表示する
ことを特徴とする安全確認方法。
【請求項６】
請求項５に記載の安全確認方法であって、
前記端末は、
所定の空間の出入口の位置を含む空間情報を記憶部に記憶し、
前記表示部に表示された前記センサノードの位置から前記出入口の位置へ向かう矢印を避難方向として表示し、
前記センサノードから受信信号強度表示信号を受信しながら、受信した受信信号強度表示信号の時間的変化を検知し、その変化に応じて自らの移動方向を特定し、
当該移動方向と、前記避難方向と比較し、一致しない場合には、正しい移動方向を表示する
ことを特徴とする安全確認方法。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２６２１９（Ｐ２００９−２６２１９Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９１１０９（Ｐ２００７−１９１１０９）
【出願日】平成１９年７月２３日（２００７．７．２３）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２３日（２００７．７．２３）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
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