DE102012218195A1

DE102012218195A1 - Method for protecting object e.g. automated teller machine against manipulation, involves coupling surface waves of predetermined frequency in housing of object and producing alarm signal during deviation of target state oscillations

Info

Publication number: DE102012218195A1
Application number: DE201210218195
Authority: DE
Inventors: Andreas Wolff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Vanderbilt International GmbH
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-04-10

Abstract

The method involves coupling the surface waves of predetermined frequency in the housing (18) of an object (12) and detecting the resulting oscillations of the housing. An alarm signal is produced during a deviation of the detected oscillations of a target state. The surface waves are coupled as pulses with predetermined pulse duration. An independent claim is included for device for protecting object against manipulation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Objekts nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie eine Vorrichtung zum Überwachen eines Objekts nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 6. The invention relates to a method for monitoring an object according to the preamble of patent claim 1 and to an apparatus for monitoring an object according to the preamble of patent claim 6.

Um sicherheitsrelevante Objekte wie Geldautomaten, Geldwechsler, Parkuhren, Gebührenautomaten oder dergleichen vor Manipulationen, insbesondere durch Schweißen, zu schützen, soll im Manipulationsfall ein Alarm ausgelöst werden. Hierzu ist es bekannt, bei Manipulationsversuchen an einem Gehäuse des Objekts auftretende Schwingungen zu detektieren, wozu üblicherweise Beschleunigungssensoren verwendet werden. In order to protect security-relevant objects such as ATMs, money changers, parking meters, automatic teller machines or the like against manipulation, in particular by welding, an alarm should be triggered in the event of a manipulation. For this purpose, it is known to detect vibrations occurring during manipulation tests on a housing of the object, for which acceleration sensors are usually used.

Hierbei ergibt sich das Problem, zwischen harmlosen Umgebungsschwingungen, wie sie beispielsweise durch vorbeifahrende Fahrzeuge oder durch Gebäudeschwingungen ausgelöst werden, und Signalen, wie sie bei der Manipulation erzeugt werden, zu unterscheiden. Hierzu müssen die Frequenzspektren der Beschleunigungssensorsignale mit hohem Aufwand ausgewertet werden, um falsch positive und falsch negative Alarmmeldungen zu vermeiden. This results in the problem of distinguishing between harmless environmental vibrations, such as those caused by passing vehicles or building vibrations, and signals, such as those generated during manipulation. For this purpose, the frequency spectra of the acceleration sensor signals must be evaluated with great effort to avoid false positive and false negative alarms.

In der Regel sind hierzu Beschleunigungssensoren mit einer oberen Grenzfrequenz von 25 kHz und einer Rauschleistungsdichte von weniger als 1 µg·Hz^–0,5 notwendig. Solche Sensoren sind jedoch kaum erhältlich und sehr teuer. As a rule, acceleration sensors with an upper limit frequency of 25 kHz and a noise power density of less than 1 μg.hz- ^{0.5 are} necessary for this purpose. However, such sensors are hardly available and very expensive.

Es ist ferner unklar, inwieweit insbesondere Schweißattacken mit Vibrationssensoren mit limitiertem Frequenzspektrum und begrenztem Rauschfaktor überhaupt zuverlässig von umwelttypischen Vibrationen unterschieden werden können. It is also unclear to what extent, in particular, sweat attacks with vibration sensors with a limited frequency spectrum and a limited noise factor can be reliably differentiated from environmental vibrations at all.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 6 bereitzustellen, welche einen verbesserten Schutz von Objekten vor Manipulationen bieten. It is therefore an object of the present invention to provide a method according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 6, which provide improved protection of objects from manipulation.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a device having the features of patent claim 6.

Bei einem solchen Verfahren zum Schutz eines Objekts vor Manipulation werden Oberflächenwellen einer vorgegebenen Frequenz in ein Gehäuse des Objekts eingekoppelt und resultierende Schwingungen des Gehäuses detektiert. Bei einer Abweichung der detektierten Schwingungen von einem Sollzustand wird ein Alarmsignal erzeugt. In such a method for protecting an object from manipulation, surface waves of a predetermined frequency are coupled into a housing of the object and resulting vibrations of the housing are detected. In a deviation of the detected vibrations from a desired state, an alarm signal is generated.

Solche Oberflächenwellen werden an Gehäusekanten oder dgl. reflektiert und bilden stehende Wellen auf der Gehäuseoberfläche aus. Bei Manipulationen am Gehäuse entstehen neue Streu-, Reflektions- und Absorptionsstellen für die Oberflächenwellen, so dass sich die Eigenschaften der Oberflächenwellen ändern. Dies ermöglicht eine zuverlässige Detektion von Manipulationsversuchen. Auch die Temperatur des Gehäuses hat einen Einfluss auf die Ausbreitungseigenschaften der Oberflächenwellen, so dass Schweißattacken zuverlässig erkannt werden können. Such surface waves are reflected at case edges or the like and form standing waves on the case surface. Tampering with the housing results in new scattering, reflection and absorption points for the surface waves, so that the properties of the surface waves change. This allows a reliable detection of manipulation attempts. Also, the temperature of the housing has an influence on the propagation characteristics of the surface waves, so that welding attacks can be reliably detected.

Vorzugsweise beträgt dabei die vorgegebene Frequenz mehr als 100 kHz und vorzugsweise 1 MHz–2 MHz. Da im Bereich von mehr als 100 kHz keine nennenswerten Umweltvibrationen mehr vorliegen, können so zuverlässig falsch positive Alarmmeldungen vermieden werden. Preferably, the predetermined frequency is more than 100 kHz and preferably 1 MHz-2 MHz. Since there are no more significant environmental vibrations in the range of more than 100 kHz, it is thus possible reliably to avoid false-positive alarm messages.

Es ist ferner vorteilhaft, die Oberflächenwellen als Pulse mit einer vorgegebenen Pulsdauer von vorzugsweise weniger als 10 µs und einem vorgegebenen Pulsabstand von vorzugsweise 1 ms bis 10 s einzukoppeln. Durch die gepulste Einkopplung werden Interferenzen zwischen dem eingekoppelten und dem reflektierten Signal vermieden und damit die Detektionsqualtität verbessert. It is also advantageous to couple the surface waves as pulses having a predetermined pulse duration of preferably less than 10 μs and a predetermined pulse spacing of preferably 1 ms to 10 s. The pulsed coupling avoids interference between the injected and the reflected signal and thus improves the detection quality.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei Nichtempfangen der resultierenden Schwingungen ein weiteres Alarmsignal erzeugt. So kann sichergestellt werden, dass die Überwachung des Objekts nicht durch Manipulation, Entfernung oder Zerstörung der Sende- oder Empfangsvorrichtung umgangen werden kann. In a further preferred embodiment of the invention, a further alarm signal is generated when not receiving the resulting vibrations. This makes it possible to ensure that the monitoring of the object can not be circumvented by manipulation, removal or destruction of the transmitting or receiving device.

Vorzugsweise wird zum Einkoppeln und/oder zum Empfangen eine Piezokeramik verwendet. Solche Piezoelemente sind kostengünstig und gerade bei den oben genannten Signalparametern besonders alterungsstabil, da beim Betrieb mit Sendepulsen mit weniger als 100 V und einer Pulsdauer im Mikrosekundenbereich keine Eigenerwärmung auftritt und der Polungszustand der Piezokeramik stabilisiert wird. Preferably, a piezoceramic is used for coupling and / or receiving. Such piezoelectric elements are inexpensive and particularly resistant to aging, especially in the case of the abovementioned signal parameters, since no self-heating occurs during operation with transmit pulses of less than 100 V and a pulse duration in the microsecond range and the poling state of the piezoceramic is stabilized.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Schutz eines Objekts vor Manipulation, mit einer Sendevorrichtung zum Einkoppeln von Oberflächenwellen einer vorgegebenen Frequenz in ein Gehäuse des Objekts und einer Empfangsvorrichtung zum Empfangen von resultierenden Schwingungen des Gehäuses, sowie einer Steuervorrichtung, welche dazu ausgelegt ist, bei einer Abweichung der detektierten Schwingungen von einem Sollzustand ein Alarmsignal zu erzeugen. The invention further relates to a device for protecting an object from manipulation, having a transmitting device for coupling surface waves of a predetermined frequency in a housing of the object and a receiving device for receiving resulting vibrations of the housing, and a control device which is adapted to a Deviation of the detected vibrations from a desired state to generate an alarm signal.

Wie unmittelbar zu erkennen, ist eine derartige Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens der oben beschriebenen Art ausgelegt, so dass die dort genannten Vorteile auch hier vorhanden sind. As can be seen immediately, such a device is designed for carrying out a method of the type described above, so that the advantages mentioned there are also present here.

Wie bereits anhand des oben beschriebenen Verfahrens erläutert, ist es auch hier zweckmäßig, für die Sende- und Empfangsvorrichtungen Piezokeramiken zu verwenden und die Sendevorrichtung zum Erzeugen von Oberflächenwellen mit einer vorgegebenen Frequenz von mehr als 100 kHz und vorzugsweise 1 MHz–2 MHz, und vorzugsweise in Pulsen mit einer vorgegebenen Pulsdauer von vorzugsweise weniger als 10 µs und einem vorgegebenen Pulsabstand von vorzugsweise 1 ms bis 10 s auszulegen. Auch hier treffen die anhand des Verfahrens geschilderten Vorteile zu. As already explained with reference to the method described above, it is also expedient here to use piezoceramics for the transmitting and receiving devices and the transmitting device for generating surface waves having a predetermined frequency of more than 100 kHz and preferably 1 MHz-2 MHz, and preferably in pulses with a predetermined pulse duration of preferably less than 10 microseconds and a predetermined pulse spacing of preferably 1 ms to 10 s interpreted. Again, the advantages outlined by the method apply.

Die Steuereinheit ist ferner zweckmäßigerweise dazu ausgelegt, bei Nichtempfangen der resultierenden Schwingungen ein weiteres Alarmsignal zu erzeugen, um so eine Umgehung des Objektschutzes durch Manipulationen an der Vorrichtung selbst zu verhindern. The control unit is also expediently designed to generate a further alarm signal if the resulting oscillations are not received, in order thus to prevent circumvention of the object protection by manipulations on the device itself.

Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: In the following the invention and its embodiments will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

1 Eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem nicht manipulierten Objekt; und 1 A schematic representation of an embodiment of a device according to the invention on a non-manipulated object; and

2 Eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem manipulierten Objekt. 2 A schematic representation of an embodiment of a device according to the invention on a manipulated object.

Eine Überwachungsvorrichtung 10 zum Schützen eines Objekts 12, wie beispielsweise eines Geldautomaten, eines Tresors oder dgl., umfasst einen piezoelektrischen Sender 14 und Empfänger 16, die an einem Gehäuse 18 des Objekts 12 befestigt und mit einem Steuergerät 20 verbunden sind. A monitoring device 10 to protect an object 12 , such as an ATM, a vault, or the like, includes a piezoelectric transmitter 14 and receiver 16 attached to a housing 18 of the object 12 attached and with a control unit 20 are connected.

Durch den Sender 14 werden Oberflächenwellen mit einer Frequenz von 1–2 MHz in Pulsen von 10 µs Länge mit einem Pulsabstand von 10 s in das Gehäuse 18 eingekoppelt. Die eingekoppelten Oberflächenwellen werden an der Gehäusekante 22 reflektiert und vom Empfänger 16 detektiert. Im störungsfreien Zustand ergibt sich dabei ein typisches Reflektionsbild, welches von dem Steuergerät 20 als Normalzustand des Objekts erkannt wird. Through the transmitter 14 Surface waves with a frequency of 1-2 MHz in pulses of 10 μs in length with a pulse interval of 10 s into the housing 18 coupled. The coupled surface waves are at the housing edge 22 reflected and from the receiver 16 detected. In the fault-free state, this results in a typical reflection image, which of the control unit 20 is detected as the normal state of the object.

Bei Manipulationen am Gehäuse entstehen jedoch, wie in 2 dargestellt, neue Reflektions-, Streu- und Absorptionszentren 24, die die Ausbreitung der Oberflächenwellen beeinflussen. Dies gilt nicht nur für rein mechanische Manipulationen, wie beispielsweise Bohren, Trennen oder Verbiegen, sondern auch für thermische Veränderungen, wie beispielsweise dem Versuch, mit einem Schweißgerät 26 das Gehäuse 18 zu durchdringen. Manipulationen sind dabei auf einfache Weise von umweltbedingten Temperaturveränderungen zu unterscheiden, da diese auf deutlich verschiedenen Zeitskalen ablaufen. Bei einer Schweißattacke werden zudem deutlich höherer Temperaturen erreicht, was durch geeignete Signalverarbeitung problemlos zu erkennen ist. In case of manipulation of the housing, however, arise as in 2 presented, new reflection, scattering and absorption centers 24 that influence the propagation of surface waves. This applies not only to purely mechanical manipulations, such as drilling, cutting or bending, but also to thermal changes, such as the attempt with a welding machine 26 the housing 18 to penetrate. Manipulations are to be distinguished in a simple way from environmental temperature changes, as they run on significantly different time scales. In a welding attack also significantly higher temperatures are achieved, which is easily recognized by suitable signal processing.

Erkennt das Steuergerät 20, dass sich die Ausbreitungseigenschaften der Oberflächenwellen signifikant vom Normalzustand unterscheiden, so wird mittels eines Alarmgebers 28 ein Alarmsignal erzeugt. Auch im Fall, dass durch den Empfänger 16 keinerlei Signale registriert werden, erzeugt das Steuergerät 20 einen Alarm, um so eine Umgehung des Schutzes durch Manipulation an Sender 14 oder Empfänger 16 unmöglich zu machen. Detects the controller 20 in that the propagation characteristics of the surface waves differ significantly from the normal state, then by means of an alarm transmitter 28 generates an alarm signal. Also in the case that by the receiver 16 no signals are registered, the controller generates 20 an alarm, so bypassing the protection by tampering with the transmitter 14 or recipient 16 impossible to do.

In den Figuren sind Sender 14 und Empfänger 16 als getrennte Einheiten dargestellt. Es ist selbstverständlich auch möglich, beide Funktionen in einem Piezo-Transceiver zu vereinigen. In the figures are transmitters 14 and receiver 16 shown as separate units. It is of course also possible to combine both functions in a piezo transceiver.

Insgesamt wird so ein zuverlässiger und manipulationssicherer Objektschutz mit hoher Detektionssicherheit realisiert. Overall, a reliable and manipulation-proof object protection with high detection reliability is realized.

Claims

Method for protecting an object ( 12 ) against manipulation, in which surface waves of a predetermined frequency in a housing ( 18 ) of the object coupled in and resulting vibrations of the housing ( 18 ) are detected, and when a deviation of the detected vibrations from a desired state, an alarm signal is generated.

A method according to claim 1, characterized in that the predetermined frequency is more than 100 kHz and preferably 1 MHz-2 MHz.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the surface waves are coupled as pulses with a predetermined pulse duration of preferably less than 10 microseconds and a predetermined pulse spacing of preferably 1 ms to 10 s.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that when not receiving the resulting vibrations, a further alarm signal is generated.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that for coupling and / or receiving a piezoceramic is used.

Contraption ( 10 ) to protect an object ( 12 ) against manipulation, with a transmitting device ( 14 ) for coupling surface waves of a predetermined frequency into a housing ( 18 ) of the object ( 12 ) and a receiving device ( 16 ) for receiving resulting vibrations of the housing ( 18 ), as well as a control device ( 20 ), which is designed to generate an alarm signal when a deviation of the detected vibrations from a desired state.

Contraption ( 10 ) according to claim 6, characterized in that the transmitting and / or receiving device ( 14 . 16 ) is designed as a piezoceramic.

Contraption ( 10 ) according to claim 6 or 7, characterized in that the transmitting device ( 14 ) is designed to generate surface waves at a predetermined frequency of more than 100 kHz and preferably 1 MHz-2 MHz.

Contraption ( 10 ) according to one of claims 6 to 8, characterized in that the transmitting device ( 14 ) is designed for generating surface waves in pulses having a predetermined pulse duration of preferably less than 10 μs and a predetermined pulse spacing of preferably 1 ms to 10 s.

Contraption ( 10 ) according to one of claims 6 to 9, characterized in that the control unit ( 20 ) is adapted to generate a further alarm signal upon not receiving the resulting vibrations.