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Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem für eine Schließanlage sowie ein Verfahren zum Detektieren von Manipulationen an einer Schließanlage, insbesondere bei Schließanlagen von Türen oder Toren, beispielsweise von Eingangstüren zu Gebäuden oder innerhalb von Gebäuden liegenden Wohnungstüren.
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Stand der Technik
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Unter dem Begriff „Lockpicking“ versteht man das zerstörungsfreie Öffnen von Schließzylindern eines Schlosses mithilfe speziell angepassten Einbruchswerkzeugs. Die Möglichkeit, ein Schloss überhaupt durch Lockpicking öffnen zu können, ergibt sich im Wesentlichen durch mechanisch nicht oder nur unter hohem Aufwand vermeidbare Ungenauigkeiten in der Herstellung von Schließzylindern. Schließanlagen mit Zylinderstiften weisen dadurch bedingt einen Versatz der Stiftlöcher zueinander auf. Beim Lockpicking kann der Schließzylinder derart unter Vorspannung gesetzt werden, dass lediglich einer der Stifte verklemmt wird. Dieser Stift kann dann durch entsprechend feinfühlige Verschiebung in Entsperrposition gebracht werden. Bei Erreichen der Entsperrposition kann der Zylinderkern um den minimalen Versatz weitergedreht werden, so dass der nächste Stift in Vorspannung gebracht werden kann. Durch dieses iterative Procedere kann der Zylinderkern entsperrt werden, ohne dass ein Schlüssel benötigt wird und ohne dass eine Beschädigung des Schlosses erfolgt.
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Diese Einbruchsmethodik ist für Betroffene besonders unangenehm, da der Nachweis eines unerlaubten Eindringens gar nicht oder, wenn überhaupt, nur durch Expertenprüfung gelingt.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ansätze zum Nachweis von Einbruchsversuchen mittels Lockpicking bekannt. Die Druckschrift
US 5,567,099 A offenbart ein System, welches durch Bewegungserkennung mittels Lichtsensoren einen Einbruch detektieren und Alarm auslösen kann. Die Druckschrift
US 6,963,281 A offenbart ein System mit mehreren Magnetkontaktschaltern, die bei einem Einbruchsversuch getrennt werden, so dass entsprechend Alarm ausgelöst werden kann. Die Druckschriften
US 3,475,934 A und
US 6,854,307 A offenbaren jeweils zusätzliche Einsätze in einem Schlüsselloch, welches dadurch verriegelt werden kann. Die Druckschrift
US 4,186,578 A offenbart ein Erkennungsverfahren, mit welchem das Einführen von elektrisch leitfähigem Material in ein Schlüsselloch detektiert werden kann. Die Druckschrift
EP 1 981 010 A2 offenbart ein System, welches durch Messung von Energie während eines Einbruchsversuchs und Abgleich der gemessenen Energie mit einer gespeicherten Energiesignatur einen Einbruchsversuch feststellen kann. Die Druckschrift
US 7,397,341 A1 schließlich offenbart eine Kombination aus einem Akustik- und einem Vibrationssensor, deren erfasste Signale mit Referenzsignalen verglichen werden, um die Signatur eines Lockpicking-Angriffs zu erkennen.
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Es besteht jedoch ein Bedarf an Lösungen für das Erfassen von Einbruchsversuchen, insbesondere mittels Lockpicking, welche zuverlässiger und verlässlicher zwischen tatsächlichen Einbruchsversuchen und anderen Aktivitäten im Türbereich oder länger dauernden berechtigten Schließversuchen unterscheiden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft daher gemäß einem Aspekt ein Sensorsystem für eine Schließanlage einer Tür, mit einem Beschleunigungssensor, welcher dazu ausgelegt ist, Bewegungen der Tür in mindestens zwei Dimensionen zu erfassen, einem Magnetfeldsensor, welcher dazu ausgelegt ist, ein Magnetfeld im Bereich der Schließanlage zu detektieren und Änderungen des Magnetfelds zu erfassen, und einer Steuereinrichtung, welche mit dem Beschleunigungssensor und dem Magnetfeldsensor gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, aus den erfassten Bewegungen der Tür ein zeitaufgelöstes Beschleunigungsprofil aufzuzeichnen, aus den erfassten Änderungen des Magnetfelds ein zeitaufgelöstes Magnetfeldänderungsprofil aufzuzeichnen, das Beschleunigungsprofil mit dem Magnetfeldänderungsprofil zu korrelieren, die Profilkorrelation mit einer vorbestimmbaren Korrelationssignatur zu vergleichen, und bei Übereinstimmung der Profilkorrelation mit der Korrelationssignatur ein Alarmsignal auszugeben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Detektieren von Manipulationen an einer Schließanlage einer Tür, mit den Schritten des zeitaufgelösten Erfassens von Bewegungen der Tür in mindestens zwei Dimensionen, des Aufzeichnens eines zeitaufgelösten Beschleunigungsprofils auf der Basis der erfassten Bewegungen, des Detektierens eines Magnetfelds im Bereich der Schließanlage, des zeitaufgelösten Erfassens von Änderungen des Magnetfelds, des Aufzeichnens eines zeitaufgelösten Magnetfeldänderungsprofils, des Korrelierens des Beschleunigungsprofils mit dem Magnetfeldänderungsprofil, des Vergleichens der Profilkorrelation mit einer vorbestimmbaren Korrelationssignatur, und des Ausgebens eines Alarmsignals, falls die Profilkorrelation mit der Korrelationssignatur übereinstimmt.
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Vorteile der Erfindung
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Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, eine Plausibilisierung von verschiedenen Sensorsignalen durch eine intelligente Datenverarbeitung durchzuführen, um das Erkennungsverhalten gegenüber tatsächlichen Einbruchsversuchen signifikant zu verbessern. Dazu wird ein Bewegungsprofil der Tür aufgezeichnet und zeitlich mit einem Magnetfeldänderungsprofil im Bereich der Schließanlage der Tür korreliert.
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Beschleunigungssensoren zeichnen in der Regel ein großes Spektrum an äußeren mechanischen Einflüssen auf die Tür aus, beispielsweise akustische Erschütterung durch Lärm, Sirenen oder Baustellenarbeiten. Um die Falschpositivrate eines Beschleunigungssensors zu senken, kann der Magnetfeldsensor die Annäherung metallischer Gegenstände erkennen, und eine Unterscheidung zwischen Schlüsseln und Lockpicking-Werkzeugen treffen. Durch die Korrelation der Daten des Magnetfeldsensors mit den Daten des Beschleunigungssensors kann eine Signatur eines Einbruchsversuchs stark verbessert werden, so dass Alarmsignale nur noch dann ausgegeben werden, wenn tatsächlich eine unerwünschte und unautorisierte Manipulation an der Tür durch einen Lockpicking-Versuch stattfindet.
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Ein erheblicher Vorteil besteht darin, dass die Korrelation und Datenerfassung sehr einfach und ressourcenschonend ist, da lediglich wenige charakteristische Daten der Sensorsignale abgeglichen werden müssen.
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Darüber hinaus ist die Kombination aus Beschleunigungssensor und Magnetfeldsensor wesentlich weniger störanfällig, da sich der Messbereich des Magnetfeldsensors einstellbar auf einen Nahbereich um die Schließanlage herum beschränkt. Zusätzlich dazu ist es nicht notwendig, das Sensorsystem mit einer Öffnung oder einem Zugang auszustatten, beispielsweise für Schallwellen oder Lichteinfall, so dass das System auch innerhalb der Tür verbaut werden kann.
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Die Herstellungskosten für Beschleunigungssensoren und Magnetfeldsensoren sind üblicherweise sehr gering, insbesondere da die Auflösung beider Sensoren nicht zwangsweise besonders hoch sein muss, denn die gute Auflösung des Sensorsystems insgesamt kann durch die Korrelation der Sensorsignale erreicht werden. Es kann sich bei den Sensoren beispielsweise um standardisierte Komponenten handeln, die in großen Stückzahlen kostengünstig hergestellt werden, zum Beispile für Mobiltelefone oder Smartphones.
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Zudem kann durch die Sensorkombination aus Beschleunigungssensor und Magnetfeldsensor auch zwischen Einbruchsversuch ohne Öffnen der Tür und Einbruch mit tatsächlicher erfolgte Öffnung der Tür unterschieden werden. Dadurch können verschiedene Alarmstufen eingestellt werden, die die Art der Ausgabe der Alarmsignale beeinflussen können.
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Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensorsystems kann die Steuereinrichtung einen Mikrocontroller oder einen Mikroprozessor aufweisen. Mit einer derartigen Steuereinrichtung kann eine intelligente Signaldatenauswertung erfolgen, die die Ergebnisse der Auswertung gegebenenfalls an eine Meldeeinrichtung weiterleiten kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensorsystems kann die Steuereinrichtung einen Speicherbereich aufweisen, welcher dazu ausgelegt ist, ein oder mehrere vorbestimmbare Korrelationssignaturen zu speichern. Dadurch ist es möglich, das Sensorsystem auf die Tür bzw. Schließanlage zu kalibrieren, in bzw. an der das Sensorsystem eingesetzt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensorsystems kann das Sensorsystem weiterhin eine Signalausgabeeinrichtung aufweisen, welche mit der Steuereinrichtung gekoppelt ist. Diese Signalausgabeeinrichtung kann vorteilhafterweise vorkonfiguriert werden, um ein bestimmtes Alarmverhalten bei Erkennen eines Einbruchsversuchs zu programmieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensorsystems kann die Signalausgabeeinrichtung dazu ausgelegt sein, das Alarmsignal über eine Ausgabeschnittstelle des Sensorsystems an einen Alarmgeber auszugeben. Dies ermöglicht den Anschluss des Sensorsystems beispielsweise an eine hauseigene Alarmanlage oder einen sonstigen im Bereich der Tür vorhandenen Alarmgeber.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensorsystems kann die Signalausgabeeinrichtung dazu ausgelegt sein, das Alarmsignal per drahtloser Kommunikation an einen Alarmgeber auszugeben. Dies ermöglicht beispielsweise das Benachrichtigen von mobilen Endgeräten per Mobilfunk oder das Alarmieren von Sicherheitspersonal wie zum Beispiel privaten Sicherheitsdiensten oder der Polizei per Funk.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Tür vorgesehen, mit einer Schließanlage, und einem erfindungsgemäßen Sensorsystem, welches in einem Innenbereich der Tür angeordnet ist, und welches dazu ausgelegt ist, ein Magnetfeld in einem Außenbereich der Tür zu erzeugen und bei einem unberechtigten Öffnungsversuch der Schließanlage ein Alarmsignal auszugeben.
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Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Tür mit einer Schließanlage und einem Sensorsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Sensorsystems für eine Schließanlage gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Detektieren von Manipulationen an einer Schließanlage gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Türen im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen alle Einrichtungen zum reversiblen Verschließen von Öffnungen in Wänden, Mauerwerken oder Durchgängen, welche eine Abgrenzung von Innenbereichen gegenüber Außenbereichen in Bezug auf die die Öffnungen enthaltenden baulichen Maßnahmen und dabei eine selektive Durchtritts- oder Durchgangsmöglichkeit durch die Öffnungen ermöglichen. Türen können dabei gleichermaßen Tore, Pforten, Luken, Absperrungen oder Gatter wie auch Fenster oder sonstige zu öffnende Durchgangsbarrieren umfassen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung können Türen alle Arten von Verschließmechanismen aufweisen, beispielsweise Anschlagtüren, Falttüren, Schiebetüren oder andere Türtypen.
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Schließanlagen im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen alle Sperrsysteme, die dazu dienen, bestimmten, einen rechtmäßigen Zugangsschlüssel besitzenden und verwendenden Personen das Öffnen einer mit der Schließanlage ausgestatteten Barriere zu gestatten und anderen Personen das Öffnen zu verweigern. Insbesondere können Schließanlagen im Sinne der vorliegenden Erfindung beispielsweise Stiftschlösser, Zylinderschlösser, Buntbartschlösser, Scheibenschlösser, Bramahschlösser oder ähnliche Schlosstypen umfassen.
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1 zeigt eine Tür 1 mit einer Schließanlage 3 und einem Sensorsystem 10. Dabei zeigt die Ansicht (a) die Perspektive der Tür 1 von der Innenseite her, während die Ansicht (b) die Perspektive der Tür in Seitenansicht zeigt. Die Tür 1 kann beispielsweise ein Wohnungs- oder Haustür sein, die über einen Türdrücker 2 bzw. eine Klinke 2 verfügt. Unter der Klinke 2 kann eine Schließanlage 3 wie beispielsweise ein Zylinderschloss angeordnet sein, die über einen passenden Schlüssel durch Einstecken in ein Schlüsselloch und entsprechende Drehbewegung geöffnet werden kann, um Zugang durch die Tür 1 zu erlangen. Im Beispiel der 1 ist die Tür 1 eine Anschlagtür, die um Scharniere geschwenkt werden kann.
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Unter der Schließanlage 3 kann das Sensorsystem 10 angeordnet sein. Das Sensorsystem 10 umfasst dabei einen Magnetfeldsensor, welcher ein Magnetfeld in einem Bereich detektiert, der auf der anderen Seite der Tür 1 erstreckt. Ein beispielhafter Erstreckungsbereich B ist in Ansicht (b) gezeigt, wobei das Sensorsystem 10 an der Innenseite 4 der Tür 1 angeordnet ist, also zum Beispiel innerhalb der Wohnung, und sich das detektierte Magnetfeld B im Außenbereich 5 der Tür 1 erstreckt. Der Erstreckungsbereich des Magnetfelds B, welches detektiert wird, kann wenige Zentimeter bis etwa einen Meter um den Magnetfeldsensor herum betragen. Aufgrund von Überlagerungen durch das Erdmagnetfeld, Magnetfelder der Elektronik des Sensorsystems und/oder Magnetfelder anderer Komponenten existiert üblicherweise im Bereich der Schließanlage immer ein Magnetfeld, welches durch den Magnetfeldsensor detektiert werden kann. Es kommt dabei jedoch nicht auf die absolute Größe des Magnetfelds, sondern die Änderungen des Magnetfelds mit der Zeit an.
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Das Sensorsystem 10 umfasst weiterhin einen Beschleunigungssensor, welcher Beschleunigungen bzw. Auslenkungen A der Tür 1 in mindestens zwei Dimensionen erfasst. Dies können Beschleunigungen bzw. Auslenkungen A entlang der Aufschwenkrichtung der Tür 1 sein, es können jedoch auch Hebungen und Senkungen der Tür 1 oder laterale Bewegungen entlang der Erstreckungsfläche der Tür 1 erfasst werden.
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Bei Annäherung einer Person, die versucht, sich unberechtigt Zugang durch die Tür 1 zu verschaffen, wird dies im Falle eines Lockpicking-Versuchs mit metallischen Werkzeug geschehen. Wenn das Werkzeug dabei in die Nähe der Schließanlage 3 gerät, verändert sich das Magnetfeld B, so dass der Magnetfeldsensor diese Änderung erkennen und aufzeichnen kann. Durch die zusätzlich entstehenden charakteristischen Bewegungen der Tür 1 bei einem Lockpicking-Versuch, die durch den Beschleunigungssensor aufgezeichnet werden, kann durch korrelierte Auswertung der Signale des Beschleunigungssensors und des Magnetfeldsensors ein Einbruch oder Einbruchsversuch erkannt werden.
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Zusätzlich dazu kann in dem Sensorsystem 10 ein (nicht dargestellter) Drehratensensor verbaut werden, so dass die Erkennung des Öffnungswinkels bei einer Anschlagtür 1 verbessert werden kann.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Sensorsystems 10 für eine Schließanlage, beispielsweise für die Schließanlage 3 in 1. Das Sensorsystem 10 kann beispielsweise an einer Tür 1 angeordnet oder in eine Tür 1 eingebaut werden, beispielsweise in der Tür 1 in 1.
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Das Sensorsystem umfasst einen Beschleunigungssensor 11, welcher dazu ausgelegt ist, Bewegungen der Tür 1 in mindestens zwei Dimensionen zu erfassen. Weiterhin umfasst das Sensorsystem einen Magnetfeldsensor 12, welcher dazu ausgelegt ist, ein Magnetfeld B im Bereich der Schließanlage 3 zu erzeugen und Änderungen des Magnetfelds B zu erfassen. Der Beschleunigungssensor 11 und der Magnetfeldsensor 12 sind mit einer Steuereinrichtung 13 gekoppelt. Die Steuereinrichtung 13 ist dazu ausgelegt, aus den erfassten Bewegungen der Tür 1 ein zeitaufgelöstes Beschleunigungsprofil und aus den erfassten Änderungen des Magnetfelds B ein zeitaufgelöstes Magnetfeldänderungsprofil aufzuzeichnen. Diese beiden Profile können durch die Steuereinrichtung 13 korreliert werden, so dass ein Vergleich der Profilkorrelation mit einer vorbestimmbaren Korrelationssignatur vorgenommen werden kann, um bei Übereinstimmung der Profilkorrelation mit der Korrelationssignatur ein Alarmsignal auszugeben.
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Die Steuereinrichtung 13 kann beispielsweise einen Mikrocontroller oder einen Mikroprozessor aufweisen, welcher einen Speicherbereich 14 aufweist, in dem ein oder mehrere vorbestimmbare Korrelationssignaturen gespeichert werden können. Die Korrelationssignaturen können zum Beispiel durch empirische Feldversuche mit Lockpicking-Angriffen erstellt werden. Es kann jedoch auch eine Eichung des Sensorsystems 10 beim Einbau in die Tür 1 oder beim Anbau an die Tür 1 vorgenommen werden, die die jeweiligen lokalen Gegebenheiten der Umgebung der Tür 1 berücksichtigt. Von Zeit zu Zeit kann gegebenenfalls eine Neukalibrierung des Sensorsystems 10 erfolgen, wobei die Korrelationssignaturen überschrieben oder aktualisiert werden können. Die Steuereinrichtung 13 kann ferner einen der Sensoren 11 und 12 als ständig erfassenden Sensor betreiben, während der andere der beiden Sensoren 11 und 12 nur dann zugeschaltet bzw. aktiviert wird, wenn durch den ständig erfassenden Sensor ein auf einen Einbruchsversuch mittels Lockpicking passendes Signalmuster erfasst wird. Der zugeschaltete der beiden Sensoren kann dann zur Plausibilisierung dieses Signalmusters herangezogen werden. Dies kann den Stromverbrauch des Sensorsystems 10 reduzieren. Alternativ können auch beide Sensoren 11 und 12 in ständigem Betrieb gehalten werden, beispielsweise wenn eine zuverlässigere Überwachung erwünscht ist.
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Das Sensorsystem 10 kann weiterhin eine Signalausgabeeinrichtung 15 aufweisen, welche mit der Steuereinrichtung 13 gekoppelt ist und das Alarmsignal über eine Ausgabeschnittstelle 16 des Sensorsystems 10 an einen Alarmgeber 18 ausgibt. Der Alarmgeber kann beispielsweise eine optische oder akustische Gebereinrichtung aufweisen, wie zum Beispiel eine Alarmanlage, eine Sirene, eine LED oder ein ähnliches Gerät. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die die Signalausgabeeinrichtung 15 dazu ausgelegt sein, das Alarmsignal per drahtloser Kommunikation, angedeutet durch Bezugszeichen 17, an einen Alarmgeber 18 oder ein anderes Gerät auszugeben. Zum Beispiel kann ein Nutzer des Sensorsystems 10 per App, per SMS oder per Anruf auf seinem mobilen Endgerät über einen erkannten Einbruchsversuch informiert werden. Weiterhin kann per drahtloser Kommunikation ein Alarm an eine Sicherheitsfirma oder die Polizei abgegeben werden.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verfahrens 20 zum Detektieren von Manipulationen bzw. Einbruchsversuchen mittels Lockpicking an einer Schließanlage einer Tür. Das Verfahren 20 kann beispielsweise von dem Sensorsystem 10 in 2 für die Überwachung der Schließanlage 3 in 1 eingesetzt werden.
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In einem ersten Schritt 21 kann ein zeitaufgelöstes Erfassen von Bewegungen der Tür in mindestens zwei Dimensionen erfolgen. Daraus kann in Schritt 22 ein zeitaufgelöstes Beschleunigungsprofils auf der Basis der erfassten Bewegungen erstellt werden. Gleichermaßen kann in Schritt 23 ein Magnetfeld im Bereich der Schließanlage detektiert werden, so dass in einem Schritt 24 Änderungen des Magnetfelds zeitaufgelöst erfasst werden können. Daraus kann in Schritt 25 ein zeitaufgelöstes Magnetfeldänderungsprofil erstellt werden.
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Die beiden Profile, d.h. das Beschleunigungsprofil und das Magnetfeldänderungsprofil können in Schritt 26 korreliert werden, so dass in Schritt 27 ein Vergleich der Profilkorrelation mit einer vorbestimmbaren Korrelationssignatur erfolgen kann, beispielsweise in einem Mikroprozessor oder einem Mikrocontroller. Falls die Profilkorrelation mit der Korrelationssignatur übereinstimmt, kann dann in Schritt 28 ein Alarmsignal ausgegeben werden, welches das Erkennen eines Einbruchs oder Einbruchsversuchs mittels Lockpicking signalisiert. Sämtliche gängigen Lockpicking-Werkzeuge können mit dieser Vorgehensweise zuverlässig und schnell erkannt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5567099 A [0004]
- US 6963281 A [0004]
- US 3475934 A [0004]
- US 6854307 A [0004]
- US 4186578 A [0004]
- EP 1981010 A2 [0004]
- US 7397341 A1 [0004]
