特開 2022-186264 無給電無線中継装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022186264

(43)【公開日】2022-12-15

(54)【発明の名称】無給電無線中継装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/155 20060101AFI20221208BHJP

   H01Q 1/36 20060101ALI20221208BHJP

【ＦＩ】

H04B7/155

H01Q1/36

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021094403

(22)【出願日】2021-06-04

(71)【出願人】

【識別番号】000220675

【氏名又は名称】東京都下水道サービス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100163496

【弁理士】

【氏名又は名称】荒 則彦

(72)【発明者】

【氏名】深野 司

(72)【発明者】

【氏名】児嶋 聖一

【テーマコード（参考）】

5J046

5K072

【Ｆターム（参考）】

5J046AA04

5J046AB06

5J046PA06

5K072AA29

5K072BB27

5K072CC02

5K072DD17

5K072HH01

(57)【要約】

【課題】通信不可能な領域において無給電無線中継装置を簡単に設営すること。
【解決手段】無給電無線中継装置１１０は、第１アンテナ１１１ａと、第２アンテナ１１１ｂと、信号伝送路１１３と、載置部１１４とを備える。第１アンテナ１１１ａは、携帯端末装置１２０が通信可能な第１領域に配置される可搬型のアンテナである。第２アンテナ１１１ｂは、携帯端末装置１２０が通信不可能な第２領域に配置される可搬型のアンテナである。信号伝送路１１３は、第１アンテナ１１１ａと第２アンテナ１１１ｂとを接続する。載置部１１４は、第２アンテナ１１１ｂに近接して配置され、携帯端末装置１２０を載置する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

携帯端末装置が通信可能な第１領域に配置される可搬型の第１アンテナと、
前記携帯端末装置が通信不可能な第２領域に配置される可搬型の第２アンテナと、
前記第１アンテナと前記第２アンテナとを接続する信号伝送路と、
前記第２アンテナに近接して配置され、前記携帯端末装置を載置する載置部と、
を備えることを特徴とする無給電無線中継装置。

【請求項2】

前記第１アンテナおよび前記第２アンテナは、広帯域アンテナである、
ことを特徴とする請求項１に記載の無給電無線中継装置。

【請求項3】

前記第１アンテナおよび前記第２アンテナは、無指向性アンテナである、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の無給電無線中継装置。

【請求項4】

前記載置部は、前記第２アンテナの形状に応じた態様で、前記携帯端末装置を載置可能である、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の無給電無線中継装置。

【請求項5】

前記載置部は、樹脂製の部材から成る、
ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の無給電無線中継装置。

【請求項6】

前記携帯端末装置は、通信エラーが生じた場合にその旨を報知する、
請求項１～５のいずれか一項に記載の無給電無線中継装置。

【請求項7】

前記携帯端末装置は、現在地の情報と、周辺の雨量の情報と、下水道ごとに設定される水の流入の危険度を示す情報とに基づいて、危険に関する警告を行う、
請求項１～６のいずれか一項に記載の無給電無線中継装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無給電無線中継装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、都市部などでは、地下に下水道が多数設けられている。下水道へは、マンホールから侵入することが可能である。作業スタッフは、マンホールから下水道に進入し、定期的に点検作業や補修工事などを行う。ここで、下水道には、定常的に人が存在することがないことから、無線基地局等の無線設備が設置されていない。このため、下水道内では、携帯電話やスマートフォンなどの携帯端末装置を連絡手段として使用することができない。そこで、現状では、連絡手段としてインターホンを用意して、地下の作業スタッフと地上の作業スタッフとの連絡を行うようにしたり、地下の作業スタッフが電波の届くエリア（地上付近）まで移動して電話を行ったりしている。

【0003】

関連する技術として、基地局とユーザ装置との間の無線通信を中継する無給電無線中継装置において、無線通信に用いられる電波を反射する球面状の電波反射部を有し、空中に配置する気球と、気球を係留して支持する気球支持部とを備えたものが知られている（下記特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－９８５５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来技術では、通信不可能な領域において無給電無線中継装置を簡単に設営することができない、という問題があった。

【0006】

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、通信不可能な領域において無給電無線中継装置を簡単に設営することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決するために、本発明の一態様である無給電無線中継装置は、携帯端末装置が通信可能な第１領域に配置される可搬型の第１アンテナと、前記携帯端末装置が通信不可能な第２領域に配置される可搬型の第２アンテナと、前記第１アンテナと前記第２アンテナとを接続する信号伝送路と、前記第２アンテナに近接して配置され、前記携帯端末装置を載置する載置部と、を備えることを特徴とする無給電無線中継装置である。

【0008】

上記構成において、前記第１アンテナおよび前記第２アンテナは、広帯域アンテナとしてもよい。

【0009】

上記構成において、前記第１アンテナおよび前記第２アンテナは、無指向性アンテナとしてもよい。

【0010】

上記構成において、前記載置部は、前記第２アンテナの形状に応じた態様で、前記携帯端末装置を載置可能にしてもよい。

【0011】

上記構成において、前記載置部は、樹脂製の部材から成るようにしてもよい。

【0012】

上記構成において、前記携帯端末装置は、通信エラーが生じた場合にその旨を報知してもよい。

【0013】

上記構成において、前記携帯端末装置は、現在地の情報と、周辺の雨量の情報と、下水道ごとに設定される水の流入の危険度を示す情報とに基づいて、危険に関する警告を行ってもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、通信不可能な領域において無給電無線中継装置を簡単に設営することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態の概要の一例を示す説明図である。

【図2】第１アンテナ１１１ａおよび第２アンテナ１１１ｂの外観例を示す説明図である。

【図3】載置部１１４の外観例を示す説明図である。

【図4】携帯端末装置１２０のハードウェア構成の一例を示す説明図である。

【図5】携帯端末装置１２０のメモリ４０４に記憶される下水道の危険度情報５００の一例を示す説明図である。

【図6】携帯端末装置１２０が行う無給電無線中継処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

【0017】

（本実施形態の概要）
図１は、本実施形態の概要の一例を示す説明図である。図１に示すように、エリア１００は、通信可能領域１０１と、圏外領域１０２とを含む。通信可能領域１０１は、無線基地局１０３が各所に配置されており、携帯端末装置１２０が通信可能な領域である。通信可能領域１０１は、例えば、地上の領域である。圏外領域１０２は、携帯端末装置１２０の通信が不可能な領域である。圏外領域１０２は、例えば、地下の領域であり、具体的には、下水道内である。

【0018】

作業スタッフＳｔは、下水道の点検作業や補修工事を行う。図示において、作業スタッフＳｔは、地上で作業する地上作業スタッフＳｔ１と、地下で作業する地下作業スタッフＳｔ２とを含む。地下作業スタッフＳｔ２は、マンホール１６０のステップ１６１を伝って、地上から下水道内へ進入する。

【0019】

ここで、下水道などの定常的に人が存在しない場所（圏外領域１０２）には、無線基地局１０３等の無線設備が設置されていない。このため、圏外領域１０２では、携帯電話やスマートフォンなどの携帯端末装置１２０を使用することができない。そこで、本実施形態では、圏外領域１０２において、無給電無線中継装置１１０を簡単に設営できるようにしている。以下、本実施形態に係る無給電無線中継装置１１０について詳述する。

【0020】

無給電無線中継装置１１０は、第１アンテナ１１１ａと、第２アンテナ１１１ｂと、信号伝送路１１３と、載置部１１４とを備える。第１アンテナ１１１ａおよび第２アンテナ１１１ｂは、いずれも、可搬型のアンテナであり、同一のものが用いられる。第１アンテナ１１１ａは、通信可能領域１０１に配置される。第２アンテナ１１１ｂは、圏外領域１０２に配置される。

【0021】

信号伝送路１１３は、第１アンテナ１１１ａと第２アンテナ１１１ｂとを接続する信号の伝送路である。載置部１１４は、第２アンテナ１１１ｂに近接して配置され、携帯端末装置１２０を載置する治具である。携帯端末装置１２０は、双方向の無線通信が可能な装置であり、すなわち、送信および受信の機能を有する装置である。具体的には、携帯端末装置１２０は、例えば、スマートフォンである。ただし、携帯端末装置１２０は、スマートフォンに限らず、携帯電話や、タブレット端末などを含む。

【0022】

（第１アンテナ１１１ａおよび第２アンテナ１１１ｂの外観）
図２は、第１アンテナ１１１ａおよび第２アンテナ１１１ｂの外観例を示す説明図である。アンテナ１１１（第１アンテナ１１１ａおよび第２アンテナ１１１ｂ）は、広帯域アンテナである。具体的には、アンテナ１１１は、例えば、周波数７００ＭＨｚ～６ＧＨｚに対応するものである。

【0023】

ここで、アンテナ１１１に広帯域アンテナを用いる理由について説明する。例えば、警察や消防や水防などで用いられる通常の無線通信では、特定の周波数の電波が使用される。このため、使用するアンテナは、特定の周波数において効率的に動作するように製作される。例えば、火災現場において使用される消防無線通信では、火災現場と本部との通信が困難な場合には、通信可能な場所に無線通信基地局機能を備えた指揮所を設置して、その配下に設けられる別の無線機を用いて、中継し連絡が取られる。つまり、消防士等が通信可能な状況を現場で自ら作り出すことが可能になっている。

【0024】

他方、携帯端末装置１２０の無線通信では、いつでもどこでも通信可能な環境が求められる。携帯端末装置１２０の無線通信において、通信が困難な場合に、消防無線通信のような自ら無線通信基地局（中継装置）設置し、利用者が自ら通信可能な状況を作り出すことは許されない。なぜならば、携帯端末装置１２０の利用者は、一般人であり、資格を持った無線従事者ではないからである。以上のことから、携帯電話の電波では、良好な通信状態を保つ手段として多周波数を用い、その時に良好な周波数帯を使用する技術が実用化された。現在、携帯電話やスマートフォンにおいて主流となっている４Ｇ（4th Generation）では、７００ＭＨｚ～３５００ＭＨｚが使用されている。

【0025】

そこで、本実施形態に係る無給電無線中継を行うにあたり、携帯電話およびスマートフォンといった携帯端末装置１２０を効率的に動作させるために、これらの周波数帯に対応する広帯域アンテナを用いるようしている。なお、信号伝送路１１３として用いられる同軸ケーブルは、本質的に広帯域伝送路でるため、これらの周波数帯に対応している。

【0026】

アンテナ１１１は、無指向性アンテナである。アンテナ１１１には、汎用品を適用することができる。図２に示すアンテナ１１１は、例えば、ディスコーンアンテナである。ここで、ディスコーンアンテナは、銅板のような導体で構成される。ディスコーンアンテナは、軽量化や簡略化を目的として、使用する波長において有害な損失が無視できる範囲で中抜けとした構造となっている。また、波動工学の観点から、電波の反射、屈折、回析等の現象は、利用する波長よりも十分に大きな又は小さな部材において有効に機能するものである。ディスコーンアンテナでは、エレメント２０１ａ、２０１ｂの本数によって短波長側の限界値が決まり、また、エレメント２０１ａ、２０１ｂの長さによって長波長側の限界値が決まる。このため、ディスコーンアンテナにおいて、マイクロ波帯などの短波長領域では、銅板等の一体構造で製作される。

【0027】

図２においてアンテナ１１１は、例えば、上部に配置される１８本程度の上部エレメント２０１ａと、下部に配置される１６本程度の下部エレメント２０１ｂとを備える。コーンエレメントの長さは、それぞれ１０ｃｍ程度である。アンテナ１１１は、完成品であるため、すなわち、その場でエレメント２０１を組み立てるものではないため、即座に設置することが可能である。また、アンテナ１１１のサイズは、上部の幅方向が８ｃｍ程度であり、下部の幅方向が１３ｃｍ程度であり、高さ方向２３ｃｍ程度である。すなわち、アンテナ１１１は、コンパクトであり、作業スタッフＳｔが容易に持ち運ぶことができるものである。また、アンテナ１１１は、取り付け部２１１を介して、スタンド２１０に取り付けられ、所定の高さに保たれる。

【0028】

なお、アンテナ１１１は、ディスコーンアンテナに限らず、例えば、ＬＰ（log-periodic：対数周期）アンテナや、自己補対アンテナなどを用いることも可能である。なお、ＬＰアンテナは、指向性を有する。ＬＰアンテナを用いて、特定の無線基地局１０３との通信を行った場合、通信事業者側では、このような通信要求に応えるべく、制御を実行することにより、通信が可能になる。

【0029】

（信号伝送路１１３について）
次に、信号伝送路１１３について説明する。本実施形態において、信号伝送路１１３には、例えば、高周波同軸ケーブルが用いられる。信号伝送路１１３の長さは、例えば、１５～２０ｍ程度であり、最大で３０ｍ程度である。すなわち、本実施形態において、第１アンテナ１１１ａと、第２アンテナ１１１ｂとの距離は、１５～２０ｍ程度であり、最大で３０ｍ程度である。高周波同軸ケーブルには、低損失であり、且つ、広帯域にわたり定在波比が小さいものが用いられる。さらに、高周波同軸ケーブルには、可撓性に優れ、また、遮蔽特性が良好なものが用いられる。なお、信号伝送路１１３は、高周波同軸ケーブルに限らず、例えば、フィーダ線（具体的には、リボンフィーダ）を用いることも可能である。

【0030】

（載置部１１４の外観）
図３は、載置部１１４の外観例を示す説明図である。図３において、載置部１１４は、第２アンテナ１１１ｂの上部エレメント２０１ａおよび下部エレメント２０１ｂを覆うように配置される。載置部１１４は、傾斜部３０１と、天板部３０２と、載台３０３とを備える。携帯端末装置１２０は、携帯端末装置１２０の背面側が傾斜部３０１に支持され、載台３０３に載置される。

【0031】

載置部１１４は、樹脂製の部材で構成される。載置部１１４は、電波を通す素材であればよく、すなわち、電波を通さない素材（例えば、金属製）を除く。載置部１１４は、第２アンテナ１１１ｂの形状に応じた態様で、携帯端末装置１２０を載置可能である。具体的には、第２アンテナ１１１ｂをディスコーンアンテナとした場合、載置部１１４は、ディスコーンアンテナの形状に応じて、複数の携帯端末装置１２０を放射状に載置可能である。また、携帯端末装置１２０と、第２アンテナ１１１ｂ（エレメント２０１の一部）との距離は、近いほどよく、３ｃｍ以内であることが望ましい。なお、携帯端末装置１２０は、載台３０３に載置されることに限らず、天板部３０２に、横置きされて（平面的に）載置されてもよい。なお、載置部１１４には、市販品のバケツを流用することも可能である。

【0032】

なお、第２アンテナ１１１ｂを、例えばＬＰアンテナとした場合、載置部１１４は、ＬＰアンテナの形状に応じて、複数の携帯端末装置１２０を横置きされて（平面的に）載置されてもよい。ＬＰアンテナの場合、載置部１１４は、広い載置面積を確保できるため、複数の携帯端末装置１２０を効率よく載置することができる。

【0033】

（携帯端末装置１２０について）
携帯端末装置１２０は、載置部１１４に載置された状態において、第２アンテナ１１１ｂを介して通信が可能な状態となる。このため、携帯端末装置１２０は、載置部１１４に載置された状態で、インターネットに接続して、各種情報を表示したり、通話を行ったりすることが可能である。通話を行う場合、地下作業スタッフＳｔ２の携帯端末装置１２０を手に取って耳に当てたとすると、携帯端末装置１２０が第２アンテナ１１１ｂから離れてしまい、通信が切断されてしまう。このため、通話を行う際には、携帯端末装置１２０にヘッドセットを接続し、当該ヘッドセットを介して、通話を行うようにすればよい。

【0034】

（携帯端末装置１２０のハードウェア構成）
図４は、携帯端末装置１２０のハードウェア構成の一例を示す説明図である。図４において、携帯端末装置１２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）４０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）４０３、メモリ４０４、通信インタフェース（通信Ｉ／Ｆ）４０５、操作部４０６、カメラ４０７、マイク４０８、ディスプレイ４０９、スピーカ４１０、ＧＰＳ（Global Positioning System）ユニット４１１を備えている。各部は、バス４２０によってそれぞれ接続されている。

【0035】

ＣＰＵ４０１は、携帯端末装置１２０の全体の制御を司る。ＲＯＭ４０２は、各種プログラムを記録している。ＲＡＭ４０３は、ＣＰＵ４０１のワークエリアとして使用される。すなわち、ＣＰＵ４０１は、ＲＡＭ４０３をワークエリアとして使用しながら、ＲＯＭ４０２やメモリ４０４に記録された各種プログラムを実行することによって、携帯端末装置１２０の全体の制御を司る。

【0036】

メモリ４０４は、各種データを記憶する。メモリには、例えば、フラッシュメモリが用いられる。メモリ４０４は、無給電無線中継アプリ（アプリケーションプログラム）などの各種プログラムを記憶する。また、メモリ４０４は、下水道の危険度情報５００（図５参照）を記憶する。
通信インタフェース４０５は、第１アンテナ１１１ａ、第２アンテナ１１１ｂ、および信号伝送路１１３を介して、ネットワークに接続され、ネットワークを介して、外部サーバ等の他の装置に接続される。ネットワークとして機能する通信網には、インターネットや携帯電話網などがある。

【0037】

操作部４０６は、文字、数値、各種指示などの入力のための複数のタッチキーを表示するタッチパネルや、ハードキーなどである。
カメラ４０７は、被写体を撮像する。カメラ４０７には、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）カメラを用いることができる。
マイク４０８は、操作者の音声を入力する。
ディスプレイ４０９は、アイコン、カーソル、メニュー、ウインドウ、文字、画像、コードなどを表示する。

【0038】

スピーカ４１０は、音声を含む音を出力する。
ＧＰＳユニット４１１は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、携帯端末装置１２０の現在位置を示す情報を出力する。また、携帯端末装置１２０は、不図示の各種センサ（例えば、ジャイロセンサ、加速度センサなど）を備え、携帯端末装置１２０の各種状態（例えば、携帯端末装置１２０の傾き）などを検出する機能を有する。

【0039】

（下水道の危険度情報の一例）
図５は、携帯端末装置１２０のメモリ４０４に記憶される下水道の危険度情報５００の一例を示す説明図である。危険度情報５００は、下水道Ｎｏ．と、位置情報と、危険度との項目を含む。下水道Ｎｏ．は、下水道ごとに割り当てられ、下水道を一意に特定することが可能な識別情報である。位置情報は、下水道の通る位置を示し、例えば、ある地点からある地点までの範囲を示す。

【0040】

危険度は、例えば、雨が降った際に、鉄砲水が生じる可能性（危険性）を示す。例えば、危険度「３」は、最も危険であることを示し、すなわち、鉄砲水が生じやすいことを示す。危険度「２」は、やや危険であることを示し、すなわち、雨量によっては鉄砲水が生じることを示す。また、危険度「１」は、比較的安全であることを示し、すなわち、鉄砲水が生じにくいことを示す。

【0041】

なお、危険度は、３段階としたが、これに限らず、２段階としてもよい。例えば、危険度を２段階とした場合、危険度「２」が周辺で一滴でも雨が降ったら危険（作業を禁止とすること）を示し、危険度「１」が周辺の雨の状況によっては危険を示すようにしてもよい。また、危険度は、４段階以上としてもよい。

【0042】

（携帯端末装置１２０が行う処理）
図６は、携帯端末装置１２０が行う無給電無線中継処理の一例を示すフローチャートである。図６の処理の前提として、携帯端末装置１２０は、載置部１１４に載置されているものとする。図６において、携帯端末装置１２０は、無給電無線中継の開始であるか否かを判断する（ステップＳ６０１）。無給電無線中継の開始であるか否かの判断は、例えば、無給電無線中継アプリを起動したか否かの判断である。携帯端末装置１２０は、無給電無線中継の開始となるまで待機し（ステップＳ６０１：ＮＯ）、無給電無線中継の開始になると（ステップＳ６０１：ＹＥＳ）、電波状態が良好であるか否かを判断する（ステップＳ６０２）。

【0043】

ステップＳ６０２に示す電波状態が良好であるか否かの判断において、携帯端末装置１２０は、例えば、所定時間の間隔でデータ（例えば、天気情報）を受信していれば良好であると判断し、所定時間の間隔でデータを受信していなければ不良であると判断する。また、電波状態に不良が生じる場合の一例として、例えば、携帯端末装置１２０と第２アンテナ１１１ｂとの距離があることや、第１アンテナ１１１ａが転倒するなどの第１アンテナ１１１ａの異常や、信号伝送路１１３の接続不良などが挙げられる。

【0044】

電波状態が良好である場合（ステップＳ６０２：ＹＥＳ）、携帯端末装置１２０は、ステップＳ６０５に進む。電波状態が良好ではない場合（ステップＳ６０２：ＮＯ）、携帯端末装置１２０は、電波状態が良好ではない旨を示す通信エラーを報知する（ステップＳ６０３）。当該エラーは、例えば、携帯端末装置１２０を第２アンテナ１１１ｂに近付ける旨を示すエラーや、第１アンテナ１１１ａに異常が生じている可能性がある旨のエラーや、信号伝送路１１３の接続不良を示すエラーである。地下作業スタッフＳｔ２が作業中であることから、携帯端末装置１２０は、通信エラーにおいて、エラー報知音を出力してもよい。これにより、通信エラーが生じた場合に、作業中の地下作業スタッフＳｔ２に電波不良を即時に伝えることができる。

【0045】

携帯端末装置１２０は、通信エラーが解消しない場合（ステップＳ６０４：ＮＯ）、ステップＳ６０３に戻り、エラー報知を継続する。一方、通信エラーが解消した場合（ステップＳ６０４：ＹＥＳ）、携帯端末装置１２０は、現在地周辺の天気情報を取得する（ステップＳ６０５）。天気情報は、例えば、インターネットから得ることができる。また、天気情報を得るに際に、携帯端末装置１２０は、ＧＰＳユニット４１１を用いて現在地の位置情報を取得して、現在地周辺の天気情報を得る。次に、携帯端末装置１２０は、周辺の所定範囲内に雨量があるか否かを判断する（ステップＳ６０６）。

【0046】

周辺の所定範囲内に雨量がない場合（ステップＳ６０６：ＮＯ）、携帯端末装置１２０は、ステップＳ６０８に進む。周辺の所定範囲内に雨量がある場合（ステップＳ６０６：ＹＥＳ）、携帯端末装置１２０は、現在地が示す下水道の危険度に応じた警告を行う（ステップＳ６０７）。例えば、ステップＳ６０７における警告は、危険度が「３」であれば即時避難する旨の警告であり、危険度が「２」であれば周辺で雨が降ったものの現時点では避難する必要のない旨の警告であり、危険度が「１」であれば、周辺で雨が降ったものの現在地が危険ではないこと示す警告である。地下作業スタッフＳｔ２が作業中であることから、携帯端末装置１２０は、危険度が「３」の場合には警報音を出力してもよい。また、それ以外の危険度の場合には、携帯端末装置１２０は、警報音を出力しないようにしてもよい。

【0047】

携帯端末装置１２０は、無給電無線中継の終了であるか否かを判断する（ステップＳ６０８）。無給電無線中継の終了であるか否かの判断は、例えば、無給電無線中継アプリを終了したか否かの判断である。無給電無線中継の終了ではない場合（ステップＳ６０８：ＮＯ）、携帯端末装置１２０は、ステップＳ６０２に戻る。無給電無線中継の終了である場合（ステップＳ６０８：ＹＥＳ）、携帯端末装置１２０は、一連の処理を終了する。

【0048】

以上説明したように、本実施形態に係る無給電無線中継装置１１０は、通信可能領域１０１に配置される可搬型の第１アンテナ１１１ａと、圏外領域１０２に配置される可搬型の第２アンテナ１１１ｂとを信号伝送路１１３で接続し、第２アンテナ１１１ｂに近接して配置されて携帯端末装置１２０を載置する載置部１１４を備えるようにした。これにより、携帯端末装置１２０は、第１アンテナ１１１ａが受信した情報を、信号の増幅等を行わずに、信号伝送路１１３および第２アンテナ１１１ｂを介して受信可能となる。また、携帯端末装置１２０は、第２アンテナ１１１ｂに送信した情報を、信号の増幅等を行わずに、信号伝送路１１３および第１アンテナ１１１ａを介して送信可能となる。このため、本実施形態によれば、下水道のような定常的に人が存在しない圏外領域１０２において、携帯端末装置１２０の通信を可能にする無給電無線中継装置１１０を簡単に設営することができる。

【0049】

したがって、地下作業スタッフＳｔ２は、地上作業スタッフＳｔ１に伝達しなくても、また、通信可能領域１０１まで移動しなくても、圏外領域１０２において外部と連絡を取ることや、外部から情報を得ることができる。これにより、作業スタッフＳｔの作業効率を向上させることができる。また、作業スタッフＳｔは下水道の点検等を完了すると、無給電無線中継装置１１０を片付ける。このため、下水道のような定常的に人が存在しない場所において、すなわち、通信インフラの整備が期待できない空間において、無線基地局１０３等の無線設備を設置しなくても、すなわち、所定の認可（免許）を得なくても、無駄な設備投資を抑えて、携帯端末装置１２０の通信を可能にすることができる。

【0050】

また、本実施形態に係る無給電無線中継装置１１０において、第１アンテナ１１１ａおよび第２アンテナ１１１ｂは、無指向性アンテナとした。これにより、作業スタッフＳｔは、第１アンテナ１１１ａを設置する際に、第１アンテナ１１１ａの指向性を考慮せずに、簡単かつ迅速に第１アンテナ１１１ａを設置することができる。また、地下作業スタッフＳｔ２は、載置部１１４に携帯端末装置１２０を載置させる際に、第２アンテナ１１１ｂの指向性を考慮せずに、携帯端末装置１２０を載置することができる。

【0051】

また、本実施形態に係る無給電無線中継装置１１０では、第２アンテナ１１１ｂを広帯域アンテナとした。これにより、携帯端末装置１２０の通信を効率よく行うことができる。

【0052】

また、本実施形態に係る無給電無線中継装置１１０では、載置部１１４を第２アンテナ１１１ｂの形状に応じて、携帯端末装置１２０を載置可能とした。これにより、複数の地下作業スタッフＳｔ２が携帯端末装置１２０を載置部１１４に載置して、携帯端末装置１２０を使用することができる。したがって、利便性を向上させることができる。

【0053】

また、本実施形態に係る無給電無線中継装置１１０において、載置部１１４は、樹脂製の部材で構成される。これにより、軽量な素材で載置部１１４を実現できるため、無給電無線中継装置１１０の持ち運びを、より容易にすることができる。

【0054】

また、本実施形態に係る無給電無線中継装置１１０において、携帯端末装置１２０は、通信エラーが生じた場合に、その旨を報知するようにした。これにより、作業スタッフＳｔに通信エラーを早期に認識させることができるため、早期に通信エラーを解消させることができる。特に、下水道内などの作業では、地下作業スタッフＳｔ２が危険な状態に晒される可能性が高く、外部からの情報を得ることができないことによって重大な事故を招き兼ねないが、本実施形態によれば、このような事故を未然に防止することができる。

【0055】

また、本実施形態に係る無給電無線中継装置１１０では、携帯端末装置１２０は、現在地の情報と、雨量の情報と、下水道ごとに設定される水の流入の危険度情報５００とに基づいて、危険に関する警告を行うようにした。これにより、下水道の危険度と雨量とに応じた警告を行うことができる。したがって、下水道内で作業する地下作業スタッフＳｔ２の避難および誘導を行うことが可能になり、地下作業スタッフＳｔ２の安全性の向上を図ることができる。

【0056】

なお、電波法の基本精神について補足しておく。携帯電話システムでは、数多くの無線基地局１０３が配置され、携帯電話がどの無線基地局１０３と通信すれば最も合理的であるの制御や、携帯電話が移動して無線基地局１０３を跨ぐ場合（ハンドオーバー）における制御など、複雑な制御が行われて、通信秩序が維持されている。このため、電波行政を司る省庁（例えば、総務省）は、補助的な中継装置を含めて無線基地局１０３の免許人を通信事業者に限定している。これは、電波法の秩序ある電波利活用の基本精神である。言い換えれば、許認可を受けていない者は、中継装置（無線基地局１０３）を設置できないこととなっている。ところで、本実施形態に係る無給電無線中継装置１１０は、厳密には中継装置と同様のものであるとも言えるかもしれない。しかしながら、本実施形態に係る無給電無線中継装置１１０は、その装置により他の通信に影響を与えないため、「秩序ある電波利活用」であり、利用可能なものであると言える。なお、微弱な電波放射は、「秩序ある電波利活用」に反しないとされることがある。一例として、マイカーにおいて音楽プレーヤーからＦＭ電波を飛ばして、カーステレオで聞くことが可能な製品は、利用可能とされている。

【0057】

また、無給電無線中継装置１１０を大型化させることについては、望ましくないことについても補足しておく。無給電無線中継装置１１０において、信号伝送路１１３の長距離化を図ることは可能である。ただし、この場合、第１アンテナ１１１ａが取り込むエネルギーを増やすために、第１アンテナ１１１ａを大型化させることを要する。極端な例を挙げると、深宇宙探査に用いる大型パラボラアンテナが想定される。しかし、これらは鋭いサーチライトのように、その指向性によりターゲットを決めて微弱なエネルギーを捉える動作を行う。本実施形態に係る無給電無線中継装置１１０は、特定のターゲットを決めて通信するのではなく、多数ある無線基地局１０３からの電波をできるだけ数多く獲得し、通信事業者による制御に従って、通信不可能な領域を通信可能になるように手伝うことを目的としている。また、信号伝送路１１３を長距離化するには、信号伝送路１１３中の能動素子による信号増幅が必要になる。これは送信機であり、中継装置そのものである。このため、本実施形態に係る無給電無線中継装置１１０を大型化させることは望ましくない。

【0058】

（実施形態の変形例）
次に、実施形態の変形例について説明する。なお、以下の各変形例では、上述した実施形態で説明した内容については、適宜説明を省略する。また、以下の各変形例、および上述した実施形態は、それぞれ組み合わせることも可能である。

【0059】

（変形例１）
まず、実施形態の変形例１について説明する。上述した実施形態では、通信可能領域１０１に第１アンテナ１１１ａを１つ設置するようにした。変形例１では、通信可能領域１０１に第１アンテナ１１１ａを複数設置する構成について説明する。変形例１では、例えば、通信可能領域１０１に第１アンテナ１１１ａを２つ設置する。２つの第１アンテナ１１１ａは、それぞれ、信号伝送路１１３を介して、第２アンテナ１１１ｂに接続される。

【0060】

変形例１によれば、第１アンテナ１１１ａの数に応じて電波強度を高めることができるため、通信環境を向上させることができる。すなわち、第１アンテナ１１１ａを大型化し、空間からできるだけ多くのエネルギーを獲得することができるため、通信を安定させることができる。

【0061】

ただし、本実施形態に係る無給電無線中継装置１１０は、通信不可能な空間において、通信を可能とすることである。下水道のような何も無い場所に、小型で軽量の本装置を運び、利用する点が効果的な利用法である。このため、複数の第１アンテナ１１１ａを用いられる場合であっても、可能な限り、第１アンテナ１１１ａが大型化しないようにすることが望ましく、すなわち、可搬性が損なわれないようにすることが望ましい。

【0062】

（変形例２）
次に、実施形態の変形例２について説明する。変形例２では、電波状態が弱い場合に、電波強度に応じた無給電無線中継装置１１０の仕様の変更を促す構成について説明する。例えば、携帯端末装置１２０を第２アンテナ１１１ｂに近付けた場合や、第１アンテナ１１１ａに異常が生じていなかった場合でも、電波状態が弱いことが起こり得る。

【0063】

この場合、携帯端末装置１２０は、電波強度に応じて、信号伝送路１１３をより低損失のものに変更する旨を報知してもよい。具体的には、携帯端末装置１２０は、電波強度がわずかに弱い場合は、信号伝送路１１３をより低損失ものに変更することを促し、電波強度が非常に弱い場合は、それよりもさらに低損失のものに変更することを促すようにする。

【0064】

また、携帯端末装置１２０は、電波強度に応じて、第１アンテナ１１１ａの増設を促す旨を報知してもよい。具体的には、携帯端末装置１２０は、電波強度がわずかに弱い場合は、第１アンテナ１１１ａを１機増設することを促し、電波強度が非常に弱い場合は、第１アンテナ１１１ａを２機増設することを促すようにしてもよい。

【0065】

変形例２によれば、電波状態が弱い場合に電波強度を高めることを促すことができるため、通信環境を改善させることができる。

【0066】

（変形例３）
次に、実施形態の変形例３について説明する。上述した実施形態では、現在地の情報と、雨量の情報と、下水道ごとに設定される水の流入の危険度情報５００とに基づいて危険に関する警告を行うようにした。変形例３では、危険度情報５００を用いずに、現在地の情報と、雨量の情報とに基づいて危険に関する警告を行う構成について説明する。変形例３において、携帯端末装置１２０は、自装置の現在地の情報と、周辺の雨量の情報とを取得する。そして、携帯端末装置１２０は、現在地周辺で雨雲が近付いた場合（または雨が降った場合）に、危険に関する警告を行うようにする。

【0067】

変形例３によれば、携帯端末装置１２０が危険度情報５００を記憶していなくても、周辺に雨雲が近付いたか否かに応じて警告を行うことができる。このため、警告を簡易に行うことができる。

【0068】

（変形例４）
次に、実施形態の変形例４について説明する。上述した実施形態では、現在地の情報と、雨量の情報と、下水道ごとに設定される水の流入の危険度情報５００とに基づいて危険に関する警告を行うようにした。変形例４では、マンホールに設けたセンサ（マンホールセンサ）の検出結果に基づいて、危険に関する警告を行う構成について説明する。変形例４において、マンホールセンサは、下水道の情報（例えば、水位、水質、流量等）を検出する。マンホールセンサの検出結果は、所定のサーバ装置に記憶される。携帯端末装置１２０は、自装置の現在地の情報を取得するとともに、サーバ装置から周辺のマンホールによって検出された下水道の情報を取得する。

【0069】

そして、携帯端末装置１２０は、下水道の情報を参照し、現在地周辺の水位が上昇している場合や、現在地周辺の流量が増加している場合に、危険に関する警告を行うようにする。また、携帯端末装置１２０は、周辺の下水道の水位および流量や、当該下水道までの距離に基づいて、現在地の下水道が危険となる予測時刻を算出して提示するようにしてもよい。

【0070】

変形例４によれば、現在地周辺の下水道の情報に応じた警告を行うことができる。したがって、下水道内で作業する地下作業スタッフＳｔ２の安全性の向上を図ることができる。

【0071】

（変形例５）
次に、実施形態の変形例５について説明する。上述した実施形態では、圏外領域１０２を下水道とした。変形例５では、圏外領域１０２を下水道以外の場所とする。具体的には、圏外領域１０２は、例えば、雑居ビルの地下、貯蔵タンク、地下に設置される機器（排水槽、空調、ボイラー、給水ポンプ棟における地下に設置される機器）などであり、作業スタッフＳｔが進入して作業する場所である。このような場所で作業スタッフＳｔが作業する場合も、本実施形態に係る無給電無線中継装置１１０を簡単に設営することができる。また、下水道以外の場所で作業する作業スタッフＳｔの事故を未然に防止することができる。

【0072】

（変形例６）
次に、実施形態の変形例６について説明する。上述した実施形態では、電波状態の良否の判断において（ステップＳ６０２参照）、一例として、携帯端末装置１２０が、所定時間の間隔でデータを受信していれば良好であると判断し、所定時間の間隔でデータを受信していなければ不良であると判断することについて説明した。変形例６では、このような構成に加えて又は代えて、複数の携帯端末装置１２０同士でデータ（例えば、電子メールやショートメール）の送受信を行うようにする構成について説明する。

【0073】

具体的に説明すると、変形例６において、載置部１１４には、複数の携帯端末装置１２０が載置されているものとする。複数の携帯端末装置１２０（ペアとなる携帯端末装置１２０）は、それぞれ、当該機器間でのデータの送受信を行う機能のオンとオフの設定が可能である。当該機能がオンになると、携帯端末装置１２０は、それぞれ送信側と受信側との設定を行う。送信側の携帯端末装置１２０ではデータの送信タイミングの設定が可能であり、また、受信側の携帯端末装置１２０ではデータの受信タイミングの設定が可能である。送信側の携帯端末装置１２０は、送信タイミングになると、受信側の携帯端末装置１２０に宛てて、無線基地局１０３へデータを送信する。受信側の携帯端末装置１２０は、受信タイミングになると、送信側の携帯端末装置１２０から送信されたデータを、無線基地局１０３を介して送信する。

【0074】

受信側の携帯端末装置１２０は、通信エラーを報知することが可能である。例えば、受信側の携帯端末装置１２０は、所定期間データを受信できなかったときや、所定回数連続してデータを受信できなかったときに、通信エラーを報知する。なお、送信側と受信側とのペアを作るに際して、複数の携帯端末装置で互いに近距離無線通信(例えば、bluetooth：登録商標)を用いて、ペアを作るようにしてもよい。

【0075】

また、送信側と、受信側とは、それぞれ、１台に限らず、複数台としてもよい。例えば、送信側の携帯端末装置１２０を複数台とし、受信側の携帯端末装置１２０を１台としてもよい。また、送信側の携帯端末装置１２０を１台とし、受信側の携帯端末装置１２０を複数台としてもよい。さらに、送信側の携帯端末装置１２０を複数台とし、受信側の携帯端末装置１２０も複数台としてもよい。

【0076】

また、複数のペアを作るようにし、異なる通信キャリアを利用するようにしてもよい。例えば、あるペアについては通信会社Ａ社を利用し、別のペアについては通信会社Ｂ社を利用するようにしてもよい。

【0077】

変形例６によれば、通信エラーをいち早く発見することができる。これにより、作業スタッフＳｔに通信エラーをいち早く認識させることができるため、早期に通信エラーを解消させることができる。

【0078】

（変形例７）
次に、実施形態の変形例７について説明する。変形例７では、通信エラーの報知に関し、訓練用のモード（以下「訓練モード」という。）を実行可能な構成について説明する。訓練モードは、電波強度が低下しやすい状態を意図的に作らせて、通信エラーを行うようにしたモードである。変形例７において、携帯端末装置１２０は、訓練モードを開始するにあたり、通信エラーが生じていない状態の電波強度を記憶しておく。訓練モードは、第１の訓練と、第２の訓練とを含む。

【0079】

第１の訓練において、携帯端末装置１２０は、例えば、第１アンテナ１１１ａを転倒させる旨の指示を行う。第１アンテナ１１１ａが転倒すると、電波強度は低下しやすい。当該指示の後、電波強度が通信不可能なレベルになったときには、携帯端末装置１２０は、通信エラーを報知する。一方で、無線基地局１０３が近くに存在する場合など、電波強度が低下したしても通信可能なレベルにある場合には、当該通信エラーが生じない旨を報知する。

【0080】

また、第２の訓練において、携帯端末装置１２０は、携帯端末装置１２０を第２アンテナ１１１ｂから離す旨の指示を行う。当該指示の後、電波強度が通信不可能なレベルになったときには、携帯端末装置１２０は、通信エラーを報知する。

【0081】

変形例７によれば、訓練モードを行うことにより、作業開始時などに、通信エラーがきちんと報知されるか否かを確認することができる。また、第１の訓練において通信可能なレベルにあったとすると、訓練モード後における通常の使用において通信エラーが生じた場合に、携帯端末装置１２０は、当該通信エラーの原因を、携帯端末装置１２０と第２アンテナ１１１ｂとの距離にあるものと推定して報知することができる。したがって、通信エラーを早期に解消させることができる。

【0082】

（変形例８）
次に、実施形態の変形例８について説明する。上述した実施形態では、アンテナ１１１として、周波数７００ＭＨｚ～６ＧＨｚに対応する広帯域アンテナを用いる構成ことについて説明した。変形例８では、アンテナ１１１として、狭帯域アンテナを用いる構成について説明する。

【0083】

変形例８において、アンテナ１１１には、例えば、７００ＭＨｚ帯といった最も低い周波数帯に対応する狭帯域アンテナを用いる。一般に、無線通信機器は周波数が高くなるほど、要求される製作技術が高くなる。言い換えれば、周波数が高くなるほど、コストアップに繋がる。そこで、最も低い７００ＭＨｚ帯に絞って、無給電無線中継装置１１０を構築すれば、コスト的に有利になり、かつ通信も可能になる。なお、アンテナ１１１は、例えば、３５００ＭＨｚ帯（３．５ＧＨｚ帯）といった高い周波数帯に対応する狭帯域アンテナを用いることも可能である。

【0084】

変形例８によれば、無給電無線中継装置１１０を簡単かつ低コストで設営することができる。

【0085】

（指向性アンテナを用いた場合について）
次に、指向性アンテナを用いた場合について補足する。上述した実施形態では、第２アンテナ１１１ｂを無指向性アンテナとした。ここで、第２アンテナ１１１ｂを指向性アンテナとすることを想定してみる。指向性アンテナは、アンテナの向きによってレベルが異なるアンテナである。指向性アンテナを用いることにより、第２アンテナ１１１ｂにおける電波強度を高めることができかもしれない。しかしながら、指向性アンテナは、空間波としては放射するエネルギーが弱いため、第２アンテナ１１１ｂを指向性アンテナとすることは技術的に難しいことがある。

【0086】

また、上述したように、第１アンテナ１１１ａを指向性アンテナとすることも可能であるが、これについても補足する。携帯端末装置１２０が接続する無線基地局１０３は、通信の混雑状況等に応じて通信キャリアによって設定される。このため、第１アンテナ１１１ａを指向性アンテナとしたとすると、作業スタッフＳｔが接続先の無線基地局１０３を探す作業を行う。また、通信事業者側の制御によって、通信可能になる。

【0087】

上述した実施形態における携帯端末装置１２０の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

【0088】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0089】

１０１…通信可能領域、１０２…圏外領域、１１０…無給電無線中継装置、１１１ａ…第１アンテナ、１１１ｂ…第２アンテナ、１１３…信号伝送路、１１４…載置部、１２０…携帯端末装置、４０１…ＣＰＵ、４０２…ＲＯＭ、４０３…ＲＡＭ、４０４…メモリ、４０５…通信インタフェース、４１１…ＧＰＳユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】