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技術 侵入検出装置

出願人 パナソニック株式会社
発明者 奥出隆昭今井慎
出願日 2005年8月23日 (14年10ヶ月経過) 出願番号 2005-240624
公開日 2007年3月8日 (13年3ヶ月経過) 公開番号 2007-058362
状態 未査定
技術分野 盗難警報装置
主要キーワード 加圧部位 電圧積 検知目的 壁状構造物 スライド可動 壁状構造体 警戒度 マイコンプログラム
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年3月8日)のものです。
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図面 (14)

課題

小さな可動侵入者を検出でき、かつ、誤検知の少ない検知精度の高い侵入検出装置を提供する。

解決手段

侵入検出装置は、感圧手段14と、感圧手段14の出力電圧を基に演算を行い演算結果を出力する演算手段152を有する侵入検出装置である。感圧手段14は、壁状構造体の上面あるいは手すり12等の、侵入者が接触する可能性のある部位に装着したものである。感圧手段14は装着部13aと可動部13bとに収納され、侵入時には可動部が撓んで感圧手段14が変形して電圧を出力する。

概要

背景

従来、この種の侵入検出装置には、赤外線センサ感圧センサを用いたものがある(例えば、特許文献1参照)。

図13は特許文献1に記載された従来の他の侵入検出装置の断面図である。図13はフェンス1の断面図で、フェンス1の上面部8の家屋側角縁に沿って形成された切り欠き部9に感圧センサ10が配設してある。

上記構成により、フェンス1を乗り越えて侵入者侵入しようとして、身体の一部が感圧センサ10に接触して押圧すると感圧センサ10が押圧を検出することに基づき侵入判定を行い、警報装置から警報を発生させたり、外部への通報を行うといったような防犯動作を行う。

また、特許文献2に記載の装置は、フェンスの笠木ベース材を取り付け、ベース材の上面には押圧によって上下動自在にカバー材取付け、ベース材とカバー材の間にスイッチと付勢部材を取り付け、カバー材が押下されることで、スイッチが入り侵入を検知する。(段落[0012]にあるように)スイッチは所定の間隔で設けてあり、カバー材にスイッチの上接点を、また、付勢部材台にスイッチの下接点を設けて、カバー材が押圧移動するとスイッチの上下の接点が接触してスイッチが入る構成である。これは、機械的スイッチで、侵入を検知するためには付勢部材の弾性力に応じて一定以上の荷重で押圧されること、押圧にスイッチの上下接点が接触するために一定距離以上のストロークが必要である。
特開2002−15380号公報
特開2003−253917号公報

概要

小さな可動で侵入者を検出でき、かつ、誤検知の少ない検知精度の高い侵入検出装置を提供する。侵入検出装置は、感圧手段14と、感圧手段14の出力電圧を基に演算を行い演算結果を出力する演算手段152を有する侵入検出装置である。感圧手段14は、壁状構造体の上面あるいは手すり12等の、侵入者が接触する可能性のある部位に装着したものである。感圧手段14は装着部13aと可動部13bとに収納され、侵入時には可動部が撓んで感圧手段14が変形して電圧を出力する。

目的

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、認知されない程度の小さな可動で侵入者を検出でき、かつ、誤検知の少ない、すなわち検出したくない条件では検出しない侵入検出装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

侵入者侵入する際に接触または押し圧を受けて変形するように配設された感圧手段と、前記感圧手段の出力電圧を基に演算を行い演算結果を出力する演算手段を備え、前記演算手段はメモリ手段と電圧積算手段と初期比較手段と1または複数の報知比較手段を有し、前記メモリ手段に初期判定値と1または複数の判定値を持ち、前記初期比較手段は前記感圧手段の出力電圧と前記初期判定値を比較し、前記感圧手段の出力電圧の方が大きいと判定したとき、前記電圧積算手段は前記感圧手段の出力電圧の積算を開始し、前記1または複数の報知比較手段は、前記感圧手段の出力電圧の積算値と前記1または複数の報知比較手段それぞれに対応した前記1または複数の判定値を比較し、前記積算値の方が大きいと判定したときに、前記演算手段は、前記1または複数の報知比較手段それぞれが演算した結果を出力して侵入を検出する侵入検出装置

請求項2

演算手段はタイマ手段を有し、電圧積算手段は前記タイマ手段で計時した任意の時間ごとの感圧手段の出力電圧を積算して出力する請求項1に記載の侵入検出装置。

請求項3

電圧積算手段は感圧手段の出力電圧をタイマ手段で計時した任意の時間の間、積算する請求項1から2のいずれか1項に記載の侵入検出装置。

請求項4

感圧手段と、前記感圧手段の出力電圧を基に演算を行い演算結果を出力する演算手段を備え、前記演算手段はメモリ手段とタイマ手段と電圧積算手段と初期比較手段と第1の報知比較手段と第2の報知比較手段を有し、前記メモリ手段に初期判定値と第1の判定値と第2の判定値を記憶し、前記初期比較手段が感圧手段の出力電圧と前記初期判定値を比較し、前記感圧手段の出力電圧の方が大きいと判定したとき、前記タイマ手段は第1の計時を開始し、前期第1の報知比較手段は前記電圧積算手段が感圧手段の出力電圧を積算した積算値と前記第1の判定値を比較し、前記第1の計時の終了時点までに前記電圧積算手段の積算値の方が大きいと判定したとき第1の報知情報を出力し、前記タイマ手段は前記第1の計時の終了時点から第2の計時を開始し、前期第2の報知比較手段は前記電圧積算手段が感圧手段の出力電圧を積算した積算値と前記第2の判定値を比較し、前記第2の計時の終了時点までに前記電圧積算手段の積算値の方が大きいと判定したとき、第2の報知情報を出力する侵入検出装置。

請求項5

第1の計時中に、第1の報知比較手段が第1の判定値に比べて電圧積算手段の積算値の方が大きいと判定したとき、前記第1の計時を終了する請求項4に記載の侵入検出装置。

請求項6

演算手段は第3の報知比較手段を有し、メモリ手段に第3の判定値を記憶し、初期比較手段が感圧手段の出力電圧と前記初期判定値を比較し、前記感圧手段の出力電圧の方が大きいと判定すると、タイマ手段は第3の計時を開始し、前期第3の報知比較手段は前記電圧積算手段が感圧手段の出力電圧を積算した積算値と前記第3の判定値を比較し、前記第3の計時の終了時点までに前記電圧積算手段の積算値の方が大きいと判定したとき第3の報知情報を出力する請求項4から5のいずれか1項に記載の侵入検出装置。

請求項7

第3の計時の開始と終了は、第1の計時の開始と終了に等しい請求項6に記載の侵入検出装置。

請求項8

第3の計時時間は、第1の計時時間と第2の計時時間の合計に等しくし、第1の計時と大3の計時の開始を同じとした請求項6に記載の侵入検出装置。

請求項9

第3の判定値は、第2の判定値に等しい請求項6から8のいずれか1項に記載の侵入検出装置。

請求項10

第2の計時と、第3の計時の少なくともひとつは、計時が終了したとき電圧積算手段の積算値をクリアする請求項4から9のいずれか1項に記載の侵入検出装置。

請求項11

第2の計時と、第3の計時の少なくともひとつは、第2の報知情報、または第3の報知情報を出力したとき、電圧積算手段の積算値をクリアする請求項4から10のいずれか1項に記載の侵入検出装置。

請求項12

第1の報知比較手段は電圧積算手段が感圧手段の出力電圧を積算した積算値と第1の判定値を比較し、第1の計時の終了時点までに前記電圧積算手段の出力値の方が大きいと判定できなかったとき、前記電圧積算手段の積算値をクリアする請求項4から11のいずれか1項に記載の侵入検出装置。

請求項13

感圧手段の出力電圧は検出手段を介して演算手段に出力する請求項1から12のいずれか1項に記載の侵入検出装置。

請求項14

感圧手段として可撓性をもつケーブル状圧電センサを使用した請求項1から13のいずれか1項に記載の侵入検出装置。

請求項15

感圧手段は、壁状構造体に配設された請求項1から14のいずれか1項記載の侵入検出装置。

請求項16

請求項1から15のいずれかに記載の侵入検出装置が有する機能の少なくとも一部をコンピュータにより実行するためのプログラム

技術分野

0001

本発明は、ベランダバルコニーフェンスなどの壁状構造体に設置する侵入検出装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、この種の侵入検出装置には、赤外線センサ感圧センサを用いたものがある(例えば、特許文献1参照)。

0003

図13は特許文献1に記載された従来の他の侵入検出装置の断面図である。図13はフェンス1の断面図で、フェンス1の上面部8の家屋側角縁に沿って形成された切り欠き部9に感圧センサ10が配設してある。

0004

上記構成により、フェンス1を乗り越えて侵入者侵入しようとして、身体の一部が感圧センサ10に接触して押圧すると感圧センサ10が押圧を検出することに基づき侵入判定を行い、警報装置から警報を発生させたり、外部への通報を行うといったような防犯動作を行う。

0005

また、特許文献2に記載の装置は、フェンスの笠木ベース材を取り付け、ベース材の上面には押圧によって上下動自在にカバー材取付け、ベース材とカバー材の間にスイッチと付勢部材を取り付け、カバー材が押下されることで、スイッチが入り侵入を検知する。(段落[0012]にあるように)スイッチは所定の間隔で設けてあり、カバー材にスイッチの上接点を、また、付勢部材台にスイッチの下接点を設けて、カバー材が押圧移動するとスイッチの上下の接点が接触してスイッチが入る構成である。これは、機械的スイッチで、侵入を検知するためには付勢部材の弾性力に応じて一定以上の荷重で押圧されること、押圧にスイッチの上下接点が接触するために一定距離以上のストロークが必要である。
特開2002−15380号公報
特開2003−253917号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、前記従来の構成では、感圧センサとしてスイッチを使用しており、侵入者の体重または押圧する勢いを含めた加重一定値を超えた場合に接点が閉じる(または開く)で判定するため、例えばなどの小動物が侵入検出装置に勢いよく乗ったときや、布団を干したときや、などで侵入検出装置をたたいた場合など、本来検出したくない場合であっても、加重が一定値を超えたとき、スイッチ接点反転し、誤検知するという課題があった。

0007

また、前記従来の構成では、スイッチ接点を開または閉するために手すりの笠木のカバー材が荷重をうけて大きくストロークをもって可動すると、侵入者が気づき易いため侵入検出としては好ましくなかった。また、侵入者でない使用者寄りかかった場合などは、特にバルコニーなどの高い位置にある場合などは不安感を与えることがあった。

0008

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、認知されない程度の小さな可動で侵入者を検出でき、かつ、誤検知の少ない、すなわち検出したくない条件では検出しない侵入検出装置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

0009

前記従来の課題を解決するために、本発明の侵入検出装置は、侵入者が侵入する際に接触または押圧をうけて変形するように配設された感圧手段と、感圧手段の出力電圧を基に演算を行い演算結果を出力する演算手段を備え、演算手段はメモリ手段と電圧積算手段と初期比較手段と1または複数の報知比較手段を有し、メモリ手段に初期判定値と1または複数の判定値を持ち、初期比較手段は感圧手段の出力電圧と初期判定値を比較し、感圧手段の出力電圧の方が大きいと判定したとき、電圧積算手段は感圧手段の出力電圧の積算を開始し、前記1または複数の報知比較手段は、感圧手段の出力電圧の積算値と前記1または複数の報知比較手段それぞれに対応した1または複数の判定値を比較し、積算値の方が大きいと判定したときに、演算手段は、1または複数の報知比較手段それぞれが演算した結果を示す出力を行う侵入検出装置としたものである。これにより、感圧手段が侵入者による接触または押圧を受けて変形し電圧を出力すると、初期判定値より大きい出力であれば電圧積算手段により積算を行う。

0010

ここで積算した値を基に、各種の判定値で判定を行うので、瞬間的な変動成分でノイズ的な信号を誤検することがない。また、複数の判定値を用いて判定するので、複数レベルの、または意味合いの異なる判定を行うことが可能となる。

発明の効果

0011

本発明の侵入検出装置は、感圧手段の出力電圧を任意の時間の間積算した値を基に、判定値と比較して侵入を検知しており、瞬間的に発生するノイズ信号を排除して判定の精度を高めることができる上に、複数の判定値と計時時間の組み合わせにより、状況を複数のレベルに分けて検知することが可能であるので、より木目細かい検出が可能となり利便性が向上する。

発明を実施するための最良の形態

0012

第1の発明は、侵入者が侵入する際に接触または押し圧を受けて変形するように配設された感圧手段と、前記感圧手段の出力電圧を基に演算を行い演算結果を出力する演算手段を備え、前記演算手段はメモリ手段と電圧積算手段と初期比較手段と1または複数の報知比較手段を有し、前記メモリ手段に初期判定値と1または複数の判定値を持ち、前記初期比較手段は前記感圧手段の出力電圧と前記初期判定値を比較し、前記感圧手段の出力電圧の方が大きいと判定したとき、前記電圧積算手段は前記感圧手段の出力電圧の積算を開始し、前記1または複数の報知比較手段は、前記感圧手段の出力電圧の積算値と前記1または複数の報知比較手段それぞれに対応した前記1または複数の判定値を比較し、前記積算値の方が大きいと判定したときに、前記演算手段は、前記1または複数の報知比較手段それぞれが演算した結果を出力して侵入を検出するものである。これにより、侵入検出装置に内蔵されたスイッチの開または閉により侵入者を検出するのではなく、感圧手段が出力する電圧の電圧レベルと、電圧を時間軸で積算した値により侵入者有無の判定を行うため、電圧レベルの閾値を複数設ければ複数の状態判定を行うことができる。また、電圧推移の組み合わせの演算など多種類の判定を行うことができる、また、瞬時の力の加わりによる電圧が発生しても反応せず、ある一定の時間力が加わった場合に反応するように閾値を設定することができ、侵入者があったときのみ検出する侵入検出装置を実現できる。

0013

例えば、例えば猫や鳥などの小動物が侵入検出装置に勢いよく乗ったときや、布団を干したときや、傘などで侵入検出装置をたたいた場合など、本来検出したくない条件では検出しない誤検知の少ない侵入検出装置を実現することができ極めて有効である。

0014

第2の発明は、特に第1の発明において、演算手段はタイマ手段を有し、電圧積算手段は前記タイマ手段で計時した任意の時間ごとに感圧手段の出力電圧を確実に積算する侵入検出装置を実現できる。これにより、サンプリング間隔ごとのデータを参照して任意の時
間の間で積算するので、正しい時間間隔で、データを取り込むことができる。

0015

第3の発明は、特に第1から2の発明のいずれか記載の発明において、電圧積算手段は感圧手段の出力電圧をタイマ手段で計時した任意の時間の間、任意の時間間隔で取り込んだ感圧手段の出力電圧を積算するので、任意の時間単位での積算値を正しく求めることができる。

0016

第4の発明は、感圧手段と、前記感圧手段の出力電圧を基に演算を行い演算結果を出力する演算手段を有し、前記演算手段はメモリ手段とタイマ手段と電圧積算手段と初期比較手段と第1の報知比較手段と第2の報知比較手段を有し、前記メモリ手段に初期判定値と第1の判定値と第2の判定値を持ち、前記初期比較手段が感圧手段の出力電圧と前記初期判定値を比較し、前記感圧手段の出力電圧の方が大きいと判定したとき、前記タイマ手段は第1の計時を開始し、前期第1の報知比較手段は前記電圧積算手段が感圧手段の出力電圧を積算した積算値と前記第1の判定値を比較し、前記第1の計時の終了時点までに前記電圧積算手段の積算値の方が大きいと判定したとき第1の報知情報を出力し、前記タイマ手段は前記第1の計時の終了時点から第2の計時を開始し、前期第2の報知比較手段は前記電圧積算手段が感圧手段の出力電圧を積算した積算値と前記第2の判定値を比較し、前記第2の計時の終了時点までに前記電圧積算手段の積算値の方が大きいと判定したとき、第2の報知情報を出力する侵入検出装置を実現できる。これにより、第1と第2の報知比較手段とこれらに対応した判定値を有することで、電圧と時間を要因とした2段階の判定を行うので、侵入有無の判別の精度を向上させることができる。

0017

第5の発明は、特に第4の発明において、第1の計時中に、第1の報知比較手段が第1の判定値に比べて電圧積算手段の積算値の方が大きいと判定したとき、前記第1の計時を終了する侵入検出装置となる。これにより、第1の報知比較手段とこれに対応した判定値によって決まる閾値を電圧が超えたとき、あらかじめ決められた時間経過して次の判定に移るのではなく判定結果を出力した後、即時第2段階目の判定に移ることで、スピーディーでかつ確実な侵入有無の判別を行うことができる侵入検出装置を実現できる。

0018

第6の発明は、特に第4から5の発明のいずれか記載の発明において、演算手段は第3の報知比較手段を有し、メモリ手段に第3の判定値を持ち、初期比較手段が感圧手段の出力電圧と前記初期判定値を比較し、前記感圧手段の出力電圧の方が大きいと判定したとき、タイマ手段は第3の計時を開始し、前期第3の報知比較手段は前記電圧積算手段が感圧手段の出力電圧を積算した積算値と前記第3の判定値を比較し、前記第3の計時の終了時点までに前記電圧積算手段の積算値の方が大きいと判定したとき第3の報知情報を出力する侵入検出装置を実現できる。これにより、第1の報知比較手段で判定した後、第2の報知比較手段による判定を行う一方で、同時に第3の報知比較手段による判定も並行して行うことになる。すなわち、2重の判定を並行して行い、第1、第2の報知比較手段とこれらに対応した判定値によるまでもなく、第3の報知比較手段とこれに対応した判定値を超えた場合は独自の出力を行うことができる侵入検出装置を実現できる。

0019

第7の発明は、特に6の発明において、第3の計時の開始と終了は、第1の計時の開始と終了に等しくしたものである。これにより、第1の報知比較手段が行う判定時間内に、第3の報知比較手段による判定を行うので、第1の判定値とは異なる第3の判定値に基づく判定を行うことができる。すなわち同時に2種類の警戒レベルで侵入を検知し、きめ細かい報知を行うことが可能となる。

0020

第8の発明は、特に6の発明において、第3の計時時間は、第1の計時時間と第2の計時時間との合計時間に等しくしたもので、少なくとも同時に第1の計時または第1の計時に継続して行う第2の計時と、第3の計時とを並行して行うものである。これにより、第
1と第2の報知比較手段が行うトータルの判定時間中を通して、第1の判定値、第2の判定値とは異なる第3の判定値に基づいて並行して侵入を検出して出力を行うことができる。すなわち、常に2種類の警戒レベルで侵入を検知し、きめ細かく報知を行うことが可能となる。

0021

第9の発明は、第6から8の発明のいずれか記載の発明において、第3の判定値は、第2の判定値に等しくしたものである。これにより、第1の計時、第2の計時を通して、第2の判定値を超えた時点で侵入の有無を判定できる侵入検出装置を実現できる。例えば、第2の判定値が第1の判定値よりも注意喚起レベルの高いものとした場合であれば、第1のより注意喚起レベルの低い判定基準で判定している間も、並行して第3の判定値で第2の判定値と同じく高い注意喚起レベルでの判定を行うことができて、同時に2段階のレベルでの判定を行うことができる。

0022

第10の発明は、第4から9の発明のいずれか記載の発明において、第2の計時と、第3の計時の少なくともひとつは、計時が終了したとき電圧積算手段の積算値をクリアする侵入検出装置を実現できる。これにより、時間が経過したことによる軽微振動により発生する電圧の積算で反応することがない侵入検出装置を実現できる。メモリ手段に記憶した判定値は各計時時間単位ごとに積算された電圧値を判定することを前提として予め設定されたものであるので、各計時ごとにクリアして正確に積算値を判定する。

0023

第11の発明は、第4から10の発明のいずれか記載の発明において、第2の計時と、第3の計時の少なくともひとつは、第2の報知情報、または第3の報知情報を出力したとき、積算手段の積算値をクリアする侵入検出装置を実現できる。各判定を出力したタイミングで、積算値をクリアすることで、次の計時時間単位の測定に影響を及ぼすことが無い。そして、、侵入者を判定したら、即時次の侵入者に備えて次の計時を開始、すなわち検出を開始するので、よりスピーディに検出を行う侵入検出装置を実現できる。

0024

第12の発明は、第4から11の発明のいずれか記載の発明において、第1の報知比較手段は電圧積算手段が感圧手段の出力電圧を積算した積算値と第1の判定値を比較し、第1の計時の終了時点までに前記電圧積算手段の出力値の方が大きいと判定できなかったとき、前記電圧積算手段の積算値をクリアする侵入検出装置を実現できる。これにより、侵入者でないと判明したら、即時次の侵入者に備えて検出を開始する侵入検出装置を実現できる。

0025

第13の発明は、第1から12の発明のいずれか記載の発明において、感圧手段の出力電圧は検出手段を介して演算手段に出力する侵入検出装置となる。すなわち感圧手段からの出力信号を検出手段によって所定の濾波特性濾波することや、所定の増幅度増幅することなどを行う。これにより、感圧手段の出力が微小な電圧であっても増幅して伝達することや、取り付け場所の条件や、気象条件や、使用者の必要に応じてろ波の特性や増幅、電圧レベルの微調整を行い、適切なレベルで侵入検出の演算を行うことができる。

0026

第14の発明は、第1から13の発明のいずれか記載の発明において、感圧手段として可撓性をもつケーブル状圧電センサを使用した侵入検出装置となる。これにより、加重ではなく、圧電センサが侵入者の行動に伴って変位をうけてたわむことにより発生する電圧レベルに基づき判定を行うものである。従来の2点接触式のスイッチでないので、設置性がよい。

0027

第15の発明は、第1から14のいずれか記載の発明において、感圧手段は、壁状構造体に、侵入者の接触または押圧により変形するように配設されたものである。これにより、侵入者が壁状構造体、例えば、住居敷地の外周に設けられた塀、やフェンス、バル
ニー腰壁、手すりなどの上面またはその近傍で、人が接触しうる部位に装着することが考えられる。これにより塀や柵、フェンス、テラスやバルコニーの手すりなど、住居内部に侵入する手前での侵入検知が可能となる。

0028

第16の発明は、侵入検出装置が有する機能の少なくとも一部をコンピュータにより実行するためのプログラムとしている。そして、プログラムであるので、電気情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソース協働させて本発明の侵入検出装置の少なくとも一部を容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布更新やそのインストール作業が簡単にできる。

0029

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

0030

(実施の形態1)
図1(a)は、本発明の第1の実施の形態における侵入検出装置が設置された壁状構造体の構成図、図1(b)は図1(a)のA−A位置における断面図である。図1(a)において、11は住居のベランダやバルコニーのフェンスや、塀や、敷地を囲うフェンスなどの壁状構造体で、12は壁状構造体11の上部に設置された手すりである。手すり12はなくても良い。13aは装着部、13bは可動部で金属や樹脂や木で構成しており、装着部13aは手すり12に取り付けられている。手すり12がない場合は壁状構造体11に取り付けられる。装着部13aは1個とは限らず、壁状構造体11または手すり12に取り付けし易いように複数種類部品を並べる、あるいは重ねる形態としてもよい。ここでは装着部13aは1種類とする。図1(b)に示すように、14は圧電センサ(感圧手段)で装着部13aと可動部13bで形成した場所に収納されている。圧電センサ14は感圧手段としての可撓性を有したケーブル状である。また、16は支持手段で、圧電センサ14は圧電センサ14より柔らかい弾性体からなる支持手段16により支持されている。支持手段16はなくてもよい。ここでは圧電センサ14は支持手段16の一部にスリットを設け、スリットから支持手段16内にはめ込んで支持する構成としている。弾性体としては、EPDM熱可塑性エラストマーのような合成樹脂発泡体を用い、圧縮率(単位変位をもたらす荷重値)が圧電センサ14よりも小さくなるよう硬度発泡率等を選択すればよい。尚、圧電センサ14と支持手段16の近傍、あるいは隣接して非線形撓み部17と加圧部位18を設けている。これにより圧電センサ14が変形しやすくする構成としている。圧電センサ14と支持手段16の近傍の構成については詳細を後述する。図1(a)に示すように、15は制御ユニットで、圧電センサ14の端部に配設されている。また19は通信ケーブルで、図示しないが制御ユニット15内にある通信手段からの信号を外部に伝達する。通信手段はケーブル19を有さない無線通信でもよい。

0031

図2(a)は圧電センサ14と制御ユニット15の構成図、図2(b)は図2(a)のB−B位置における断面図を示すものである。図2(a)において、圧電センサ14は後述する電極断線ショート検出用の抵抗体が内蔵された先端部141を備えている。図2(b)において、圧電センサ14は導体からなる中心電極142、圧電体層143、導体からなる外側電極144、弾性体からなる被覆層145を備えている。圧電体層143はポリフッ化ビニリデン等の樹脂系の高分子圧電体を用いることも考えられるが、耐熱温度が上限で80℃程度であり、侵入検出装置は屋外使用が主であって、特に夏季には直射日光により壁状構造体11の表面温度が時には100℃近くの高温になることから、高分子圧電体を用いることは好ましくない。圧電体層143としては特定の樹脂基材中圧電セラミックス粉体を混合した複合圧電体を用いると100℃以上の高温耐久性を有することができ、このような複合圧電体を使用することが好ましい。

0032

図3は、本発明の第1の実施の形態における侵入検出装置の図1(a)のA−A断面に相当するの断面図の詳細図で、図4図5図3のC−C断面図である。まず、図3図4を用いて第1の実施の形態における侵入検出装置について説明する。図3図4において、12は壁状構造物の手すり、13aは装着部、13bは可動部で金属、樹脂、木等で構成している。装着部13aと可動部13bで形成した空間には圧電センサ14と支持手段16を収納している。装着部13aと可動部13bで形成した場所は密閉が好ましいが必ずしも密閉でなくても良い。装着部13aと可動部13bは内側に折り曲げた形状をしており、互いに勘合している。20と21は固定手段で装着部13aを手すりに固定している。固定の方法はここではねじ止めとしているが、ひも状の締結部品を使用した方法や、ビスナットを使用した方法や、接着や、勘合による固定でもよい。非線形撓み部17は固体中空バネなどを用いた、押圧に対して撓む変形量が非線形となる機構または材料などで構成したもので、ここでは所定の圧力に対して支持手段16よりも変形しやすくなっている。そして、支持手段16の内部に内包されるかまたは別部品で支持手段16に隣接して構成している。加圧部位18は金属や樹脂や木で構成しており、支持手段16よりも変形しにくい材料または機構となっている。加圧部位18はを支持手段16を介して圧電センサ14に力が加わる位置に設けている。すなわち、侵入者が可動部13bを押したとき、その力により加圧部位18が押され、加圧部位18が支持手段16と圧電センサ14を撓ませる。このとき支持手段16と圧電センサ14は支持手段16よりも変形しやすい非線形撓み部17を押すことになり、支持手段16を押すよりも変形しやすい機構となっている。以上のように圧電センサ14が撓むことにより、侵入者を検出できる。また、図4に示すように、加圧部位18は支持手段16と圧電センサ14に圧力が加わりやすいようにここではR面をもった構成としている。これは鋭角または鈍角をもった構成としても良い。もちろん平面でも良い。また、押圧部位18は間隔をあけて配置している。これにより、侵入者に押された近傍の支持手段16と圧電センサ14のみが他と比較して局所的に撓むため確実に電圧出力して検出が更に容易になる。なお、非線形撓み部17、押圧部位18は無くても良い。

0033

図6は本発明の第1の実施の形態における侵入検出装置のブロック図である。図6において、制御ユニット15は、検出手段151、演算手段152、他への通信行う通信手段や威嚇のための音や光や表示を行う威嚇手段を有した外部手段30を備えている。ここでは通信手段や威嚇手段は図示していない。検出手段151は、圧電センサ14からの出力信号を所定の濾波特性で濾波するフィルタ部1511と、所定の増幅度で増幅を行うアンプ部1512と、フィルタの特性や増幅率を変更できる検知レベル調整手段1513を備えている。フィルタ部1511の濾波特性としては、侵入者の手の接触時の周波数は10Hz以下であり、特に3〜8Hzの範囲が多く、降雨による振動は10Hz以上、風による振動は1Hz以下が多いので、濾波特性としては例えば、3〜8Hzの信号成分を通過させるバンドパスフィルタとする。演算手段152は、メモリ手段1521、タイマ手段1522、初期比較手段1523、第1の報知比較手段1526、第2の報知比較手段1527、第3の報知比較手段1528と、1529の調整手段を備えている。

0034

以上のように構成された侵入検出装置について、以下その動作、作用について図7図8を用いて説明する。図7(a)は、侵入者が壁状構造体11を乗り越えて侵入する際に体を持ち上げるため壁状構造体11上部に手31をかけている状態を示す図、図7(b)はその断面図である。図8は侵入者が侵入した時のフィルタ部1511の出力電圧Vと出力電圧をコンパレータ等を用いた後述する各種の比較手段て判定したイメージ出力信号Jの経時変化を示す特性図である。

0035

まず、図7(a)のように、侵入者が壁状構造体11の手すり12に取り付けた可動部13bに手31をかけると、手指による押圧が可動部が撓み、その変形が圧電センサ14及び支持手段16に印加される。支持手段16は圧電センサ14より柔軟性を有している
ので、図7(a)に示すように、指の接触による押圧により支持手段16が圧縮されて、圧電センサ14も容易に変形する。そして、圧電センサ14からは圧電効果により圧電センサ14の変形の加速度に応じた信号が出力される。

0036

従来の構成では、手すりの笠木のカバー材が荷重をうけて大きくストロークをもって可動すると、侵入者が気づき易いため侵入検出としては好ましくなかった。また、侵入者でない使用者が寄りかかった場合は、特にバルコニーなどの高い位置にある場合などは不安感を与えることがあったが、本実施の形態の侵入検出装置の構成は小さなストロークでも確実に感圧手段が検出できる構成としており、侵入者にも気付かれにくく、使用者に安心感を与えることができる。

0037

圧電センサ14の出力信号は、フィルタ部1511により手31の接触時の周波数帯域である3〜8Hzの信号を通過させ、他の周波数帯の信号は除去される。図8にフィルタ部1511の出力信号Vを示す。手31の接触時には、Vに基準電位V0より大きな信号成分が現れる。この際、仮に圧電センサ14を壁状構造体11の手すり12の上部に取り付けた構成であれば、手31の接触の際の圧電センサ14の変形はわずかであるが、本実施の形態の場合は支持手段16が圧電センサ14よりも柔軟性を有した弾性体からなり、接触の際に支持手段16が容易に圧縮されるので、可動部13bが下向きにスライド可動する構成となり、圧電センサ14の変形量が増大する。さらに、非線形撓み部17を支持手段16よりも変形しやすい材料や構成とし、加圧部位18を支持手段16よりも変形しにくい材料や構成とすることで、手31の押圧を加圧部位18が圧電センサ14に伝達して、圧電センサ14はその変位を受けて撓む。また非線形撓み部17は押圧を受けて変形し、可動部13bのスライド可動が増し、圧電センサ14の撓みによる変化量が増大する。手31が可動部13bを押したとき、加圧部位18が圧電センサ14に伝達し、圧電センサ14が撓み、また非線形撓み部17が撓みの進行を加速する状況を図5に示している。このように圧電センサ14は大きな変形量が得られ、変形量の2次微分値である加速度も大きくなり、結果として圧電センサ14の出力信号も大きくなる。コンパレータ部はVのV0からの振幅|V−V0|がD0より大ならば体の一部が接触したと判定し、時刻t1で判定出力としてLo→Hi→Loのバルス信号を出力する。このようにフィルタ部1511で検出した電圧は、アンプ1512で増幅され検出手段151から演算手段152へ伝達される。

0038

演算手段152とその周辺での動き図9を用いて説明する。圧電センサ14で発生した電位は検出手段151の電圧検出手段1511で検出され、アンプ1512を介して演算手段152に伝達される。演算手段152内では、メモリ手段1521に初期判定値と第1の判定値と第2の判定値と第3の判定値を記憶している。初期比較手段1523で検出手段151の出力、即ち演算手段152への入力電圧と初期判定値を比較する(S101)。比較の結果、初期判定値の方が小さければ次のステップ移行する(S102)。初期比較手段での比較はタイマ手段1522で計時したタイミングで行う。これにより比較の取りこぼしなどがなくなる。

0039

前記したようにS102でYes判定となったとき、タイマ手段1522は第1の計時(S104)と第3の計時(S103)を開始する。すなわち、この手前までは、侵入検出の演算開始の起点を決定するもので、この時点から侵入検出の演算を行うことになる。第3の計時中、第3の報知比較手段1528は演算手段152への入力電圧と第3の判定値を比較し(S108)、第3の判定値の方が小さければ外部手段30にその旨を伝達する(S109)。第1の計時中、第1の報知比較手段1526は演算手段152への入力電圧と第1の判定値を比較し(S112)、第1の判定値の方が小さければ外部手段30にその旨を伝達する(S113)。ここではS113で外部手段への出力があったとき、S114で第1の計時が終了後に外部手段30へ出力するとしているが、S112でYe
s判定したとき、第1の計時の終了を待たずに即座に外部手段3に出力するとしてもよい。これにより外部手段30はS112の判定が出たタイミングに連動して状況を認識することができ、注意・威嚇・警報などの報知や各種の反応を行うことができる。S113で外部手段30への出力があったとき、タイマ手段1522は第2の計時を開始する。第2の計時中、第2の報知比較手段1527は演算手段152への入力電圧と第2の判定値を比較し(S117)、第2の判定値の方が小さければ外部手段30にその旨を伝達する(S119)。以上のように、演算手段152は各種の比較手段で各種の判定値を用いて比較を行い、その結果を外部手段30へ伝達する。このとき例えば、第1の判定値より第2の判定値の方が高く、第3の判定値と第2の判定値が同じで、第1の計時と第3の計時が同じである場合、S113で出力された場合は比較的軽度の「注意」を報知し、S109とS119で出力された場合は重度な「警報」し、同時に「威嚇」を行うなどの動作をする侵入検出装置が考えられる。またこのとき、例えば第3の計時が第1の計時と第2の計時の合計であった場合、第3の判定値は一貫して別の判定値で検出する侵入検出装置を実現できる。これは例えば第3の計時中にある一定値(第3の判定値)を超えた場合に報知すると同時に、前半(第1の計時)は低くても、後半(第2の計時)高い場合にも報知するという侵入検出装置を実現できる。威嚇や報知は例えば、威嚇手段から一定時間アラーム音が発生し光で侵入者を威嚇する。また、並行して、通信手段により侵入者の侵入があったことを屋内警報端末外部電話警備会社警察等へ通報するなどが考えられる。

0040

また、調整手段1529により、メモリ手段1521に記憶した各種判定値や、タイマ手段1522による第1〜3の比較報知手段における計時時間を変更できるようになっている。侵入検出装置の設置現場の状況や検知対象に合わせて、各種判定値やタイマ手段1522による計時時間の最適化ができる。例えばマイクロコンピュータなどが判定を行う構成とすれば、マイコンプログラムで判定値や電圧比較サイクルすなわち計時時間の調節を行うようにすれば、任意に変更可能で、有用な展開が期待できる侵入検出装置を実現できる。

0041

また、本実施の形態では、報知手段は判定値ごとに対応して設けられているが、閾値のレベルに応じた報知を行うようにして実際は、判定値が同じ場合は同様の報知をしている。よって、判定値を同一にする場合、報知手段を共通として設けて効率よく構成することも可能である。

0042

さらに、第1の計時中に第1の判定値と比較しながら、並行して第3の計時中に第3の判定値との比較も行うというように、2重の監視を行っている点に特徴がある。この計時のタイミングは並行して2系統の監視を行う時間帯もあり、開始、終了のタイミングを異ならせて並行して行われない時間帯もありうるもので、適宜、検知目的に合わせて設定する。このように、複数の判定値と、計時時間を組み合わせることで、検知状況を複数のレベルで、例えば注意喚起レベル、警戒度などで分けるなどして、木目細かく報知することが可能となりより侵入検知装置としての利便性が高まる。

0043

(実施の形態2)
図10は、本発明の第2の実施の形態における侵入検出装置のブロック図である。図10において、制御ユニット25は、検出手段151、演算手段252、他への通信行う通信手段や威嚇のための音や光や表示を行う威嚇手段を有した外部手段30を備えている。ここでは通信手段や威嚇手段は図示していない。検出手段151と外部手段30は、図6に示した第1の実施形態のそれと同等であるとする。演算手段252は、メモリ手段2521、タイマ手段2522、初期比較手段2523、電圧積算手段2525、クリア手段2525a、第1の報知比較手段2526、第2の報知比較手段2527、第3の報知比較手段2528、第4の報知比較手段2529と、調整手段2530とを備えている。

0044

以上のように構成された侵入検出装置について、演算手段252とその周辺での動きを図10図11を用いて説明する。圧電センサ14で発生した電位は検出手段151の電圧検出手段1511で検出され、アンプ1512を介して演算手段252に伝達される。演算手段252内では、メモリ手段2521に初期判定値と第1の判定値と第2の判定値と第3の判定値と第4の判定値を記憶している。初期比較手段2523で検出手段151の出力、即ち演算手段252への入力電圧と初期判定値を比較する(S201)。比較の結果、初期判定値の方が小さければ次のステップへ移行する(S202)。初期比較手段2523での比較はタイマ手段2522で計時したタイミングで行う。これにより比較の取りこぼしなどがなくなる。前記したようにS202でYes判定となったとき、タイマ手段2522は第1の計時(S204)と第3の計時(S203)を開始する。第3の計時中、第3の報知比較手段2528は演算手段252への入力電圧を電圧積算手段2525で積算した値と第3の判定値を比較し(S208)、第3の判定値の方が小さければ外部手段30にその旨を伝達する(S209)。第1の計時中、第1の報知比較手段2526は演算手段252への入力電圧を電圧積算手段2525で積算した値と第1の判定値を比較し(S212)、第1の判定値の方が小さければ外部手段30にその旨を伝達する(S213)。ここではS213で外部手段への出力があったとき、S214で第1の計時が終了後に外部手段30へ出力するとしているが、S212でYes判定したとき、第1の計時の終了を待たずに即座に外部手段3に出力するとしてもよい。これにより外部手段30はS212の判定が出たタイミングに連動して状況を認識することができ、注意・威嚇・警報などの報知や各種の反応を行うことができる。また、第1の計時が終了したとき(S220)、電圧積算手段2525で積算した値をクリア手段2525aでクリアする。ここでは第3の計時が終了した時点(S206)では積算値をクリアしていないが、ここでも同様にクリアしてもよい。S213で外部手段30への出力があったとき、タイマ手段2522は第2の計時を開始する。第2の計時中、第2の報知比較手段2527は演算手段252への入力電圧を電圧積算手段2525で積算した値と第2の判定値を比較し(S217)、第2の判定値の方が小さければ外部手段30にその旨を伝達する(S219)。以上のように、演算手段252は各種の比較手段で各種の判定値を用いて比較を行い、その結果を外部手段30へ伝達する。このとき例えば、第1の判定値より第2の判定値の方が高く、第3の判定値と第2の判定値が同じで、第1の計時と第3の計時が同じである場合、S213で出力された場合は比較的経度の「注意」を報知し、S209とS219で出力された場合は重度な「警報」「威嚇」などを放置する侵入検出装置が考えられる。またこのとき、例えば第3の計時が第1の計時と第2の計時の合計であった場合、第3の判定値は一貫して別の判定値で検出する侵入検出装置を実現できる。これは例えば第3の計時中にある一定値(第3の判定値)を超えた場合に報知すると同時に、前半(第1の計時)は低くても、後半(第2の計時)高い場合にも報知するという侵入検出装置を実現できる。威嚇や報知は例えば、威嚇手段から一定時間アラーム音が発生し光で侵入者を威嚇する。また、並行して、通信手段により侵入者の侵入があったことを屋内の警報端末や外部電話、警備会社、警察等へ通報するなどが考えられる。

0045

また、第4の報知比較手段では電圧積算手段2525で積算していない検出手段151の出力と第4の判定値を比較し、例えば第4の判定値の方が小さければ、外部手段30に対して情報を伝達する。これは例えば、極めて大きな出力が検出手段151から出力された場合これを積算せずにリアルタイムで外部手段30に伝達するもので、例えば壁状構造体の強度よりも大きな落下物があり、検出手段151はこれを検出して出力したが、壁状構造体などが破壊してしまいその後正しい検出ができない状態にある可能性がある場合などでこの状態を外部手段30に伝達するという状況などが考えられる。なお、この作用は背景の中で動いていることが十分に理解できるので、第4の報知比較手段の動きについては図11フローに記載していない。なお、初期比較手段2526で比較する電圧はここでは積算していないが、第1の報知比較手段で比較するように、電圧積算手段2525で積算してもよい。

0046

本実施の形態で説明したように、感圧手段より出力された電圧レベルを所定の時間単位毎に各種判定値で判定することで、リアルタイムで侵入を検知できる構成と、感圧手段の出力電圧を積算して判定することで瞬間的なノイズ信号による誤検出をなくしてより検出精度を向上させた構成を兼ね備えることでも、様ざまな侵入に順ずる異常の検出が可能となり、セキュリティ装置としての機能を増やすことが可能となる。

0047

また、調整手段2530により、メモリ手段2521に保存した各種判定値や、タイマ手段2522による計時時間を変更できて、侵入検出装置の設置現場の状況や検知対象に合わせて、各種判定値やタイマ手段2522による計時時間の最適化ができる。

0048

また、本実施の形態では、報知手段は判定値ごとに対応して設けられているが、閾値のレベルに応じた報知を行うようにして実際は、判定値が同じ場合は同様の報知をしている。よって、判定値を同一にする場合、報知手段を共通として設けて効率よく構成することも可能である。ただし、計時時間を異にするため異なる報知をする必要かあれば判定値を同一とした場合でも異なる報知を行う。

0049

このように、複数の判定値と、計時時間を組み合わせることで、検知状況を複数のレベルで、例えば注意喚起レベル、警戒度などで分けるなどして、木目細かく報知することが可能となりより侵入検知装置としての利便性が高まる。

0050

以上のように、本発明にかかる侵入検出装置は、小さな可動で侵入者を検出でき、かつ、誤検知の少ない、すなわち検出したくない条件では検出しない侵入検出装置を提供することができる。加えて、住居や工場鉄道空港等の屋外の敷地に敷設される多様な形状の壁状構造体に設置して活用できるとともに、例えば、屋内の比較的小さな構成物である引出しやドア取手の裏側などに配設することも可能で、引出しやドアを不正に開けようとした際に警報を発生して通報したり、威嚇したりして不正使用を知らせる等のセキュリティシステムとしても適用できる。また、反応する部分と反応するためのストロークを十分に確保でき、確実に固定でき、多種の形状にも対応できる侵入検出装置をとしても適用できる。

図面の簡単な説明

0051

(a)本発明の実施の形態における侵入検出装置が設置されたのの壁状構造体の構成図(b)図1(a)のA−A位置における断面図
(a)本発明の実施の形態における圧電センサ14と制御ユニット15の構成図(b)図2(a)のB−B位置における断面図
本発明の実施の形態における侵入検出装置の包装体輪切り方向の断面図
本発明の実施の形態における侵入検出装置の包装体の長手方向の断面図
本発明の実施の形態における侵入検出装置の包装体の長手方向で侵入者が押した状態の断面図
本発明の実施の形態1における侵入検出装置のブロック図
(a)本発明の実施の形態における侵入者が壁状構造体11を乗り越えて侵入する際に体を持ち上げるため壁状構造体11上部に手21をかけている状態を示す図(b)図11(a)の断面図
本発明の実施の形態1における侵入検出装置で、侵入者が侵入した時のフィルタ部154の出力信号Vと比較手段の出力信号Jの経時変化を示す特性図
本発明の実施の形態1における演算手段のフロー図
本発明の実施の形態2における侵入検出装置のブロック図
本発明の実施の形態2における演算手段のフロー図
従来の侵入検出装置の構成図
従来の他の侵入検出装置の断面図

符号の説明

0052

11フェンス(壁状構造体)
12手すり
13a装着部
13b可動部
14圧電センサ(感圧手段)
15制御ユニット
16支持手段
17非線形撓み部
18押圧部位
151 検出手段
152演算手段
30 外部手段
1521、2521メモリ手段
1522、2522タイマ手段
1523、2523初期比較手段
2525電圧積算手段
1526、2526 第1の報知比較手段
1527、2527 第2の報知比較手段
1528、2528 第3の報知比較手段
2529 第4の報知比較手段

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