DE19521194A1 - Verfahren zum Überwachen der von Glasscheiben bedeckten Öffnungen eines geschlossenen Raumes - Google Patents

Description

Zum Schutz vor Einbrüchen oder Diebstählen werden Öffnungen von ge­ schlossenen Räumen meist durch Alarmanlagen mit Hilfe von IR-Reflexlicht­ schranken überwacht: hierbei wird die von IR-Sendedioden emittierte Strah­ lung von Retro-Reflektoren reflektiert, die reflektierte Strahlung von IR-Emp­ fangsdioden detektiert, und bei Unterbrechung des reflektierten Licht­ strahls ein Alarm ausgelöst. Daneben können zum Erkennen von Einbrüchen oder Einbruchsversuchen in geschlossene Räume mit zumindest teilweise von Glasscheiben bedeckten Öffnungen (beispielsweise Fensterscheiben von Wohnungen oder Kraftfahrzeugen) die Glasscheiben durch sog. Glasbruch­ melder überwacht werden: hierbei wird das beim Zersplittern von Glas ent­ stehende Geräusch von einem Schallaufnehmer detektiert und das Meßsi­ gnal von einer Auswerteeinheit (beispielsweise ein Mikroprozessor) ausge­ wertet; überschreitet das Meßsignal einen definierten Schwellwert, wird dies als Alarmkriterium erkannt und ein (beispielsweise optischer oder aku­ stischer) Alarm ausgelöst.

Aus der DE 38 30 265 C1 ist ein direkt an einer Glasscheibe anzubringender Glasbruchmelder bekannt, der einen Wandler zur Umsetzung der Glasbruch­ geräusche in ein Meßsignal, eine Schwellwertschaltung zur Generierung ei­ nes Alarmsignals, und ein elektronisches Relais zur Abgabe eines Meldesi­ gnals an eine Meldeleitung aufweist. Nachteilig hierbei ist einerseits, daß der Wandler direkt an der Glasscheibe befestigt werden muß und somit für jede zu überwachende Scheibe ein Wandler benötigt wird, was einen großen Auf­ wand und hohe Kosten verursacht, und daß andererseits die Auswertung problematisch ist, da mittels der reinen Schwellwertschaltung ein Glasbruch nicht sicher detektiert bzw. dieser nicht von Sabotageakten unterschieden werden kann, bei denen mit Gegenständen auf die Glasscheiben geschlagen wird.

In der G 92 03 003.3 wird ein Glasbruchdetektor beschrieben, der das beim Glasbruch entstehende Geräusch mit einem Kondensatormikrofon aufnimmt und die Meßsignale mit einer Verstärkerschaltung verstärkt; mittels eines Re­ gelwiderstands kann der Schwellwert der Verstärkerschaltung und damit die Empfindlichkeit des Glasbruchdetektors extern eingestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünsti­ ges Verfahren zum überwachen der von Glasscheiben bedeckten Öffnungen eines geschlossenen Raumes anzugeben, das gleichzeitig mit einer hohen Fehlalarmsicherheit verbunden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Beim vorgestellten Verfahren wird ein akustisches Meßsignal kontinuierlich mittels einer Sensoreinheit mit mindestens einem Sensorelement detektiert (dieses ist beispielsweise als akusto-elektrischer Wandler, Mikrofon oder Piezokristall ausgebildet) und das Meßsignal mittels einer Verstärkereinheit verstärkt; von einer Signalverarbeitungseinheit werden aus dem Meßsignal mindestens zwei Frequenzbereiche selektiert und demzufolge selektierte Meßsignale gebildet, die unabhängig voneinander verarbeitet werden: über­ schreitet die Amplitude der selektierten Meßsignale in einem der verschie­ denen Frequenzbereiche einen von der Signalverarbeitungseinheit vorgege­ benen Aktivierungs-Schwellwert, wird eine Auswerteeinheit (beispielsweise ein Mikroprozessor) aktiviert, der die selektierten Meßsignale der verschiede­ nen Frequenzbereiche getrennt voneinander zugeführt werden und die die Amplitude der selektierten Meßsignale unabhängig voneinander jeweils in Abhängigkeit des Frequenzbereichs und der Zelt unter Heranziehung vorge­ gebener Alarmfälle definierenden Alarmkriterien dergestalt auswertet, daß der Signalverlauf der selektierten Meßsignale aufgezeichnet und während oder nach der Aufzeichnung der Meßsignale mit für die betrachteten Alarm­ fälle charakteristischen gespeicherten Signalverläufen verglichen wird; diese Alarmkriterien bzw. Signalverläufe können für die verschiedenen selektier­ ten Meßsignale bzw. Frequenzbereiche und die verschiedenen Alarmfälle unterschiedlich gewählt werden. Bei Übereinstimmung des Signalverlaufs mit einem Alarmsignalmuster, d. h. den für den gleichen Alarmfall charakte­ ristischen Alarmkriterien in allen ausgewerteten Frequenzbereichen, wird von der Auswerteeinheit ein Alarmsignal abgegeben.

Anzahl und Frequenzlage der auszuwertenden Frequenzbereiche können je nach Anwendungsfall gewählt werden; die Frequenzbereiche können im hörbaren Frequenzbereich und/oder im Ultraschallbereich liegen und bei­ spielsweise mittels eines (elektronischen) Filters der Signalverarbeitungsein­ heit selektiert werden. Die Anzahl und die Art der Sensoren zur Aufnahme des Meßsignals wird entsprechend der Anzahl und der Frequenzlage der vor­ gegebenen Frequenzbereiche gewählt; vorzugsweise wird der Sensor (wer­ den die Sensoren) zentral im zu überwachenden Raum angeordnet, bei­ spielsweise bei Kraftfahrzeugen am Dach oder in der Mittelkonsole.

Von der Auswerteeinheit kann das Alarmsignal entweder an eine Basisalarm­ anlage abgegeben werden, die zentral die Ansteuerung von akustischen und optischen Warnsignalen übernimmt, oder direkt zur Ansteuerung von Warn­ signalen verwendet werden. Anzahl und Art der Alarmfälle sowie die Alarm­ kriterien zur Festlegung der Alarmsignalmuster bzw. zur Charakterisierung der Alarmfälle können flexibel vorgegeben und an verschiedene Einbruchs­ szenarien angepaßt werden: beispielsweise kann ein potentieller Einbrecher oder Eindringling zunächst eine Glasscheibe zerstören (erster Alarmfall, er­ stes Alarmsignalmuster) und erst später durch die zerstörte Glasscheibe in den Raum eindringen (zweiter Alarmfall, bei dem auch das Treten auf Glas­ krümeln als weiteres Alarmsignalmuster erkannt werden muß).

Das vorgestellte Verfahren vereinigt mehrere Vorteile in sich:

• - die Sensoren müssen nicht direkt an der(n) Glasscheibe(n) angebracht wer­ den, so daß nicht für jede Glasscheibe ein separater Sensor benötigt wird; die zu überwachenden Öffnungen des geschlossenen Raumes können so­ mit preisgünstig durch eine geringe Anzahl von Sensoren abgesichert werden,
• - durch die kontinuierliche Erfassung des Meßsignals und die nur im Be­ darfsfall erfolgende Aktivierung der Auswerteeinheit ist eine hohe Über­ wachungssicherheit bei dennoch geringem Stromverbrauch (Kostenredu­ zierung) gegeben,
• - da ein Alarmfall nur bei Übereinstimmung des aufgezeichneten Meßsi­ gnals mit einem der Alarmsignalmuster gegeben ist, wird eine hohe Si­ cherheit gegenüber Fehlalarmen erzielt,
• - bei einer zentralen Anordnung der Sensoren im geschlossenen Raum er­ geben sich gleiche Signalwege zu den Sensoren und damit gleiche Signal­ verläufe bzw. Amplitudenverläufe des Meßsignals, wodurch die Erfassung und Auswertung des Meßsignals verbessert wird.

Anhand der Zeichnung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel beschrie­ ben - ein Verfahren zum sicheren Erkennen des Glasbruchs der Fensterschei­ ben eines Kfz-Innenraumes.

Die Fig. 1 zeigt hierbei ein Blockschaltbild mit den Komponenten des zur Durchführung des Verfahrens eingesetzten Glasbruchdetektors, die Fig. 2 ein Flußdiagramm mit dem Ablaufschema des Auswerteverfahrens.

Gemäß der Fig. 1 besteht der Glasbruchdetektor aus einer Sensoreinheit 1, einer Verstärkereinheit 2, einer Signalverarbeitungseinheit 3 und einer Aus­ werteeinheit 4. Der Sensoreinheit 1 mit mindestens einem Sensorelement wird das akustische Eingangssignal ES zugeführt; beispielsweise weist die Sensoreinheit 1 ein in der Innenraumleuchte des Kraftfahrzeugs (d. h. zentral im Kraftfahrzeug) angeordnetes Elektrolyt-Mikrofon als einziges Sensorele­ ment auf. Das von der Sensoreinheit 1 aus dem akustischen Eingangssignal ES generierte Meßsignal MS wird von der Verstärkereinheit 2 verstärkt und der Signalverarbeitungseinheit 3 zugeführt. Die Signalverarbeitungseinheit 3 besteht aus mehreren unabhängigen Funktionseinheiten (beispielsweise aus den beiden Funktionseinheiten 31, 32), die jeweils einen bestimmten Fre­ quenzbereich des Meßsignals MS verarbeiten (beispielsweise die beiden Fre­ quenzbereiche f1, f2); hierzu weisen die Funktionseinheiten 31, 32 der Si­ gnalverarbeitungseinheit 3 jeweils ein elektronisches Filter 311, 321 (bei­ spielsweise ein Bandpaß), eine AC/DC-Wandlerstufe 312, 322 sowie eine Schwellwertstufe 313, 323 (beispielsweise ein Komparator) auf. Durch die Bandpässe 311, 321 werden die gewünschten Frequenzbereiche des Meßsi­ gnals MS selektiert (beispielsweise durch den Bandpaß 311 der Frequenzbe­ reich f1 von 200 bis 300 Hz, durch den Bandpaß 321 der Frequenzbereich f2 von 4 bis 6 kHz) und selektierte Meßsignale A1, A2 generiert. Nach der Wand­ lung der selektierten Meßsignale A1, A2 durch die jeweilige AC/DC-Wandler­ stufe 312, 322 werden die selektierten Meßsignale A1, A2 sowohl der jeweili­ gen Schwellwertstufe 313, 323 - diese definieren Aktivierungsschwellwerte 51, 52 - als auch dem jeweiligen Signaleingang SE1, SE2 der Auswerteeinheit 4 (beispielsweise ein Mikroprozessor) zugeführt; der Ausgang der Schwellwert­ stufen 313, 323 ist jeweils mit einem Aktivierungseingang AE1, AE2 der Aus­ werteeinheit 4 verbunden. Von der Auswerteeinheit 4 wird bei Erfüllung be­ stimmter Alarmkriterien ein Alarmsignal AS ausgegeben.

Gemäß dem Flußdiagramm der Fig. 2 wird nach dem Start der Auswerte­ einheit 4 eine Grundeinstellung der Verstärkereinheit 2 und eine Deaktivie­ rung der Auswerteeinheit 4 vorgenommen und anschließend überprüft, ob die Auswerteeinheit 4 aktiviert werden soll: hierzu werden die selektierten Meßsignale A1, A2 mit den zugehörigen Aktivierungsschwellwerten S1, S2 der Schwellwertstufen 313, 323 verglichen (die Aktivierungsschwellwerte S1, S2 werden - vorzugsweise in Abhängigkeit des jeweiligen Frequenzbereichs - unterschiedlich gewählt); beim Überschreiten eines der Aktivierungsschwell­ werte S1, S2 durch die Amplitude der selektierten Meßsignale A1, A2 wird ein Aktivierungssignal generiert, das an einem der Aktivierungseingänge AE1, AE2 der Auswerteeinheit 4 ansteht. Nach der Aktivierung der Auswerteein­ heit 4 werden von dieser die an den Signaleingängen SE1, SE2 der Auswerte­ einheit 4 anstehenden selektierten Meßsignale A1, A2 der Frequenzbereiche f1, f2 aufgenommen, wobei je nach Amplitude der selektierten Meßsignale A1, A2 die Verstärkung der Verstärkereinheit 2 nachgeregelt wird; anschlie­ ßend werden die Meßsignale A1, A2 von der Auswerteeinheit 4 unter Zuhilfe­ nahme eines bestimmten Verarbeitungsalgorithmus bewertet (beispielswei­ se mittels Fuzzy-Logik). Durch Vergleich der bewerteten Meßsignale mit in der Auswerteeinheit 4 für verschiedene Alarmfälle gespeicherten Alarmkri­ terien wird geprüft, ob ein Alarmfall vorliegt stimmt das Meßsignal mit ei­ nem für einen bestimmten Alarmfall charakteristischen Alarmsignalmuster überein - hierzu müssen die (eventuell unterschiedlichen) Alarmkriterien für diesen Alarmfall in beiden Frequenzbereichen f1, f2 erfüllt sein - wird ein Alarmsignal AS ausgegeben. Anschließend wird die Verstärkereinheit 2 auf ihre Grundeinstellung eingeregelt (auch für den Fall, daß nicht alle Alarmkri­ terien erfüllt wurden und somit kein Alarmfall gegeben war) und die Aus­ werteeinheit 4 deaktiviert; diese Deaktivierung der Auswerteeinheit 4 er­ folgt so lange, bis ein neues Aktivierungssignal beim Überschreiten eines der Aktivierungsschwellwerte S1 oder S2 durch die Amplitude der selektierten Meßsignale A1 oder A2 generiert wird. Die Aktivierungsschwellwerte S1, S2 können relativ niedrig angesetzt werden, beispielsweise betragen sie 40 dB. Beispielsweise werden zwei Alarmsignalmuster für zwei unterschiedliche Alarmfälle vorgegeben, denen in den beiden Frequenzbereichen f1 und f2 Alarmkriterien zugeordnet werden: ein Alarmfall "Einbruch", bei dem als Alarmsignalmuster eine Zersplitterung der Glasscheibe dient und als Alarm­ kriterien die hierbei auftretenden Signalverläufe in den beiden Frequenzbe­ reichen bewertet werden und ein Alarmfall "Einsteigen", bei dem als Alarm­ signalmuster das Treten auf Glaskrümel einer bereits zersplitterten Glasschei­ be herangezogen wird und als Alarmkriterien die hierbei auftretenden Si­ gnalverläufe in den beiden Frequenzbereichen bewertet werden.

Claims (6)

1. Verfahren zum Überwachen der von Glasscheiben bedeckten Öffnungen eines geschlossenen Raumes mittels eines Glasbruchdetektors aus einer Sen­ soreinheit (1), einer Verstärkereinheit (2) und einer Auswerteeinheit (4), da­ durch gekennzeichnet:

• - durch mindestens ein beabstandet von der (den) Glasscheibe(n) angeordnetes Sensorelement der Sensoreinheit (1) wird ein akustisches Eingangssignal (ES) kontinuierlich erfaßt und in ein elektrisches Meßsignal (MS) umgewandelt, das von der Verstärkereinheit (2) verstärkt wird,
• - von einer der Verstärkereinheit (2) nachgeschalteten Signalverarbeitungs­ einheit (3) werden aus dem Meßsignal (MS) mindestens zwei selektierte Meßsignale (A1, A2) in jeweils unterschiedlichen Frequenzbereichen (f1, f2) generiert,
• - von der Signalverarbeitungseinheit (3) wird für das selektierte Meßsignal (A1, A2) jedes Frequenzbereichs (f1, f2) ein Aktivierungsschwellwert (S1, S2) vorgegeben,
• - überschreitet die Amplitude eines der selektierten Meßsignale (A1, A2) den zugehörigen Aktivierungsschwellwert (S1, S2), wird die Auswerteein­ heit (4) aktiviert,
• - von der Auswerteeinheit (4) werden Alarmfälle charakterisierende Alarm­ signalmuster und für jedes Alarmsignalmuster Alarmkriterien definieren­ de Signalverläufe für die unterschiedlichen Frequenzbereiche (f1, f2) vor­ gegeben,
• - die der Auswerteeinheit (4) getrennt zugeführten selektierten Meßsignale (A1, A2) der unterschiedlichen Frequenzbereiche (f1, f2) werden von der Auswerteeinheit (4) unabhängig voneinander ausgewertet, indem sie je­ weils mit den für den Frequenzbereich charakteristischen, die jeweiligen Alarmkriterien definierenden Signalverläufen verglichen werden,
• - von der Auswerteeinheit (4) wird ein Alarmfall dann erkannt und ein Alarmsignal (AS) ausgegeben, wenn die selektierten Meßsignale (A1, A2) ei­ nem Alarmsignalmuster entsprechen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte­ einheit (4) nach der Auswertung der selektierten Meßsignale (A1, A2) wieder deaktiviert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die se­ lektierten Meßsignale (A1, A2) mittels elektronischer Filter (311, 312) der Si­ gnalverarbeitungseinheit (3) generiert werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierungsschwellwerte (S1, S2) mittels Komparatoren (313, 323) der Signalverarbeitungseinheit (3) vorgegeben werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das (die) Sensorelement(e) der Sensoreinheit (1) zur Erfassung des akusti­ schen Eingangssignals (ES) zentral im geschlossenen Raum angeordnet wer­ den.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Überwachung der Fensterscheiben eines Kraftfahrzeugs.