JP2004523851A - 圧力変化に感応する安全警報装置および圧力変化を用いた安全警報方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】室内の圧力変化などがセンサ部によって多様な周波数を有する電気信号（特に、電圧信号）に変換されるようにし、変換された電気信号のうち、特に扉が開く時の低周波を感知する。そして、当該低周波の電気信号に対しては、これを外部者の侵入による圧力変化と判断して警報を出すかまたは遠隔地の使用者に知らせる。このように外部者の侵入がある場合、外部者の侵入による室内の圧力変化を低周波の電気信号として感知し、使用者に知らせることによって、安全警報を達成することのできる装置および方法を提供する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、保安システムに関し、より詳しくは、外部物体の侵入による室内の状態変化、特に空気中の圧力変化を感知し、その変化事実が即刻使用者に通報できるようにして使用者がこれに対処できるようにすることで、より安全な生活が営めるようにする安全警報装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来の安全警報装置の概略的な構成を説明する図である。
【０００３】
同図に示されたように、従来は、予期しない周辺環境の変化を感知するための位置センサ（１１）、前記位置センサ（１１）で感知された電気信号を増幅するためのアンプ（１２）、前記アンプ（１２）で増幅された信号に応じて使用者に周辺環境の変化を知らせるための一定の警報手段（１３）で構成されている。
【０００４】
このような構成を採る従来の安全警報装置の作動については、赤外線センサのような光を利用する一定の位置センサ（１１）が決められた位置に設置され、決められた位置を未確認の物体が通過すると、これを感知する。そして、感知された信号がアンプ（１２）で増幅された後、増幅された信号によって直に警報手段（１３）が作用され、または、他の外部電源の印加によって他の所定の警報手段が作動されるようになっている。
【０００５】
しかし、このような構成を採る従来の安全警報装置は、一定の位置に設けられた位置センサ（１１）からの感知信号が達する所定領域の範囲内においてのみ未確認物体が感知されるため、多くの位置センサ（１１）が種々の場所に設置される必要があり、費用の面においても相当な負担となる。
【０００６】
また、一度設置された装置は、その移動が容易でないため、既に設置されている安全警報装置は、その位置でのみ固定的に使用され、使用者が不便を感じるという問題点がある。
【０００７】
また、外部から侵入した物体が位置センサ（１１）の感知範囲内に位置する時に限ってその物体を把握して警報をならすことができるため、一定空間の安全を確保するために多数の位置センサ（１１）が必要となるという不都合もある。
【０００８】
また、従来の位置センサが適用される安全警報装置では、位置センサが作動中の場合は、使用者本人であるとしても、位置センサの感知範囲内に入ると、警報信号が発されてしまい、使用者の便宜性が低下するという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題点を改善するためになされたものであって、本発明の目的は、一定の室内空間において発生する室内の圧力変化が感知され、その圧力変化に応じて安全警報装置が作動されるようにする安全警報装置およびその作動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的を達成するための本発明の好適な実施例では、外部物体の侵入時に室内で発生する圧力の変化を電気的に感知するためのセンサ部と、前記センサ部を介して感知された圧力の変化に相応する電気信号が信号処理に適合するように増幅させるアンプ部と、一定の演算を行って前記アンプ部から伝達された信号が外部物体の侵入による圧力変化であるか否かを判断するワンチッププロセッサと、前記ワンチッププロセッサの動作状態を調整するためのスイッチング部と、前記ワンチッププロセッサによって圧力変化が外部物体の侵入によるものと判断される場合、これを使用者に知らせるための警報部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記センサ部としては、コンデンサマイクが使用されることが好ましく、前記ワンチッププロセッサには、前記アンプ部を通過した信号のうち扉の開放時に類似した帯域であって低周波の信号のみが通過される低域通過フィルタ部が含まれることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る安全警報装置のまた他の実施例では、扉の開放時に室内で発生する圧力変化を電気的に感知するためのセンサ部と、前記センサ部を介して感知された圧力変化に相応する電気信号を信号処理に適合するように増幅させるアンプ部と、前記アンプ部を通過した電気信号のうち扉の開放時の圧力変化によって発生する低周波の電気信号と類似した低域の電気信号のみを通過させる低域通過フィルタと、前記低域通過フィルタを通過した低周波の電気信号が扉が開く時の低周波信号であるか否かを判断するためのワンチッププロセッサと、前記ワンチッププロセッサの動作状態を調整するためのスイッチング部と、前記ワンチッププロセッサによって低周波信号が外部物体の侵入によるものと判断される場合、これを使用者に知らせるための警報部と、前記ワンチッププロセッサによって低周波信号が外部物体の侵入によるものと判断される場合、使用者に有線および／または無線で通知し得る伝送部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記ワンチッププロセッサには、前記低域通過フィルタを通過した低周波の電気信号のうち、扉の開放時の周波数と類似した帯域の周波数のみがより正確に通過されるようにするデジタル周波数フィルタがさらに含まれることが好ましい。
【００１４】
また、前記アンプ部を通過した後、分岐される線路に形成され、大きな騒音に含まれた低周波が無視されるようにするためのオン／オフ信号を発生するデジタルノイズフィルタがさらに含まれることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る安全警報方法では、室内の圧力変化がセンサ部によって電気信号として感知されるステップと、前記センサ部で感知された電気信号が増幅されたアナログ信号に変換されるステップと、増幅されたアナログ信号のうち、低域の信号のみが通過される低域フィルターリングステップと、低域通過されたアナログ信号が一定の周期でサンプリングされデジタル化したサンプリング値に変換されるステップと、前記サンプリング値と基準値とが比較され、基準値より小さなサンプリング値が一定期間の間入力される場合、これに対して警報をならすかまたは遠隔地に居る使用者に有無線を介して警報を出すステップとを含むことを特徴とする。
【００１６】
ここで、前記基準値は、使用者が任意に指定するか、または、前記警報ステップの初期に入力される少なくとも２つ以上の前記サンプリング値のうち最小値にすることが好ましい。
【００１７】
また、前記低域フィルターリングステップの直後は、扉の開放によって直接的に発生する帯域の周波数の波が通過されるための帯域通過フィルターリングのステップがさらに含まれることが好ましい。また、前記帯域通過フィルターリングのステップでは、４〜１２Ｈｚおよび／または１４〜２５Ｈｚ帯域幅の低周波が通過されるようにすることが好ましい。
【００１８】
また、前記警報ステップには、大きな騒音に含まれる低周波の電気信号が無視されるようにするため、前記アナログ信号への変換ステップにおいて出力されるアナログ信号の１周期の波形のうちの最大値が一定期間の間前記基準値を超えない区間がある場合にのみ出力されるアナログ信号を採択してオン信号を発するようにするデジタルノイズフィルターリングのステップがさらに含まれることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施例を図面を参照して説明する。但し、本発明の説明において公知の技術であって当業者に公知の部分については詳細な説明を省略し、本発明の明瞭化をはかるようにする。
図２は、本発明に係る圧力変化に感応する安全警報装置の好適な実施例を説明する図である。
【００２０】
同図に示されたように、本発明は、一定の媒質を介して伝播される圧力変動による波形が感知され、電気信号（好ましくは、電圧信号）に変化されるようにするためのセンサ部（２０）と、センサ部（２０）を介して感知された圧力変化に従う電気信号を増幅するためのアンプ部（３０）と、アンプ部（３０）を通過した電気信号から騒音のようなノイズ信号が分離されると共に外部物体の侵入による低周波の圧力変化のみが感知されるようにするためのワンチッププロセッサ（４０）と、ワンチッププロセッサ（４０）の動作状態が使用者によって具体的に制御される制御モードを調節するためのスイッチング部（５０）と、ワンチッププロセッサ（４０）の作動によって警報信号が発され、使用者によってチェックされるようにするための警報部（６０）と、ワンチッププロセッサ（４０）が作動され、侵入者のような外部物体が認識される場合、使用者が遠隔地に居る場合でも有無線を介してこれを使用者に知らせるための伝送部（７０）とで構成されている。
【００２１】
本実施例の構成についてより詳しく説明すると、前記スイッチング部（５０）は、具体的にワンチッププロセッサ（４０）の作動が制御され、どの程度の圧力変化の発生を外部物体の侵入と認識するようにするかの感度調整、警報を光、音などによって出すかまたは伝送部に伝送するかを調整することができる。
【００２２】
また、センサ部（２０）は、コンデンサの両極で振動膜の停止位置から移動される変位に応じて互いに異なった電圧が発生されるようにし、媒質の圧力変化で伝播される特定の周波数が電圧の変化として感知されるようにするコンデンサマイクが使用されることが好ましい。また、コンデンサマイクを介して発生した電圧が可変抵抗を用いて調整することによってハードウェア的にも感度を調整し得るようにすることが好ましい。
【００２３】
また、アンプ部（３０）は、１つ以上、多数のＯＰ−アンプ（ＯＰ−Ａｍｐ）が使用されて電気信号を増幅することが好ましい。
【００２４】
なお、アンプ部（３０）としては、ＯＰ−アンプが用いられ、バッテリの電圧を感知するバッテリ感知回路が設けられ、バッテリの状態を感知してワンチッププロセッサ（４０）に伝達することが好ましい。
【００２５】
そして、前記ワンチッププロセッサ（４０）としては、それ自体のメモリおよびＡ／Ｄコンバータが内蔵され、８ｂｉｔプロセッサが採用される、マイクロチップ社のＰＩＣ１６Ｃ７１１、または、１２ｂｉｔプロセッサが採用される、マイクロチップ社のＰＩＣ１６Ｃ７７０を使用し、小型、軽量、低価格を達成することが好ましい。
なお、前記警報部（６０）は、ブザーやランプのような様々な形態の警報手段が適用される。
【００２６】
また、伝送部（７０）は、使用者が遠隔地に居る場合であっても、外部からの侵入事実をリアルタイムで使用者に知らせることができるようにする、有線の伝送ユニットおよび／または高周波部（ＲＦ部）が含まれる無線の伝送ユニットが含まれることが好ましい。
【００２７】
本実施例の動作を波形と共に説明する。センサ部（２０）では、媒質（特に、空気）を介して伝送される信号を電気信号（好ましくは、電圧信号）に変換させ、アンプ部（３０）では、これを増幅して信号の判断に役立つようにする。センサ部（２０）における出力波形およびアンプ部（３０）からの出力波形は、図面に示された通りである。
次に、ワンチッププロセッサ（４０）において行われる低周波の感知過程を説明する。
【００２８】
ワンチッププロセッサ（４０）には、扉の開放時に発生する特定の低周波が含まれる周波数の信号（以下、「周波数の信号」を「周波数」と略記する）のみを選別的に通過させる所定の低域通過フィルタ部が含まれる。また、前記低域通過フィルタ部によって通過された低周波は、サンプリングの過程を経て、サンプリング値が基準値以下となって連続的に検出される回数をカウントし、基準値以下になって連続的にカウントされた回数をもとにして入力された低周波の周波数を検証する。そして、入力される低周波が扉の開放時に発生する低周波と認められる場合は警報信号を出すようになる。
【００２９】
ワンチッププロセッサ（４０）でノイズ信号が濾過された後の、低周波の圧力変化を感知するためのサンプリング過程はやはり図面に示された通りである。
図３Ａは、本発明に係る圧力変化に感応する安全警報装置の好適な実施例を説明する図である。
【００３０】
図３は、図２のような本発明の構成をにおいて前記ワンチッププロセッサ（４０）および隣接回路の構成をより詳しく説明する図である。
【００３１】
同図に示されたように、ワンチッププロセッサ（４０）には、チップを駆動するための駆動回路と、外部からの信号を受け入れるための信号ラインなどが形成されている。詳述すると、ワンチッププロセッサ（４０）の駆動回路には、クロック発生のための発振回路部（４１）、チップへの電源印加のための電源電圧部（４２）、チップにおける動作をリセットするためのリセット部（４３）が設けられ、また、ワンチッププロセッサ（４０）の動作モードを設定するためのスイッチング部（５０）が設けられている。そして、ワンチッププロセッサ（４０）の制御に応じて音または光が発生するかまたは有無線で伝送する警報部（図２の６０）および／または伝送部（図２の７０）へ向かう警報線路（４４）、アンプ部（図２の３０）からの信号を受け入れる信号感知線路（４５）、バッテリの状態を感知するためのバッテリ感知線路（４６）がさらに含まれている。
【００３２】
また、前記ワンチッププロセッサ（４０）においては、所定の低域通過フィルタ部が具現化され、センサ部（２０）を介して入力される信号のうち、騒音を除いて扉の開放時に発生する特定の低周波が含まれる低周波信号のみが濾過され、信号感知に適用されるようにする。
図４は、本発明に係る圧力変化に感応する安全警報方法を説明するフローチャートである。
【００３３】
同図に示されたように、本発明に係る圧力変化に感応する安全警報装置の作動が行われると、アンプ部（図２の３０）に付設されているバッテリ感知回路（図示せず）とバッテリ感知線路（４５）とを介してバッテリの状態をチェックし、バッテリが正常に作動しているか否かをチェックする（ＳＴ１００）。
【００３４】
もし、バッテリが正常作動していない場合、バッテリのチェック信号をブザーやランプのような形態で使用者に知らせるようにする（ＳＴ１０１）。このようなバッテリチェック信号を発する理由は、装置が正常作動しているか否かを未然にチェックすることによって、使用者が不在の場合であっても安全警報装置の作動が安定して行われるようにするためである。
【００３５】
なお、バッテリの状態が正常であるとチェックされた後は、センサ部（図２の２０）とアンプ部（図２の３０）を介して室内の圧力変化を感知し、また、これを増幅して相応する電気信号（好ましくは、電圧信号）がワンチッププロセッサ（図３の４０）の信号感知線路（４５）を介して伝送されるようにする（ＳＴ１１０）。
【００３６】
なお、このような電気信号は、アナログ形態をとっているが、前記ワンチッププロセッサ（４０）では、内部で具現化される一定の低域通過フィルタを介して扉の開放でない、騒音と見なされる高周波の電気信号が濾過されるようにし、扉の開放時に発生する低周波信号を含む低域周波数のアナログ信号が生成されるようにする。また、低域周波数のアナログ信号のサンプリングが行われるようにして低周波信号の圧力をチェックし得る形態に変換する（ＳＴ１２０）。
【００３７】
アナログ入力信号のサンプリングステップ（ＳＴ１２０）について詳述すると、アナログ信号がワンチッププロセッサ（４０）に入力された後は、先ず、低域の周波数のみが通過されるようにすることで、扉の開放時に発生する低域の周波数のみが通過され低域周波数のアナログ信号が生成されるようにし、低域のアナログ信号がデジタル処理されるようにするため、サンプリングが行われるようにする。
【００３８】
なお、アナログ入力信号がサンプリングされるステップ（ＳＴ１２０）の後は、サンプリングされた信号が基準値以下になってどのくらいの期間持続されるかを判断し、外部からの侵入があるか否かがわかるようになる。より詳しくは、基準値以下または以上のサンプリング値が何回か続けて検出される場合は、これを扉の開放による低周波の信号として把握することができる。また、基準値は、システムの具体的な使用状態によって異なるように入力することができる。
【００３９】
このようにサンプリング値の回数が用いられるのは、外部の侵入によって扉が開く時の低周波には、低周波の特性上、基準値以下または以上の電気信号が一定時間の間継続して入力されるためである。
【００４０】
また、扉の開放であると判断された場合は、警報をならすかまたは使用者に伝送して知らせることによって、使用者が適切に対応できるようにする（ＳＴ１３０）。
【００４１】
図５は、図４のような警報決定および警報のステップ（ＳＴ１３０）を詳細に説明するフローチャートである。
【００４２】
同図に示されたように、媒介変数として必要となる変数３（ｄａｔａｖ）を零と指定し、また、基準値より高いまたは低い信号がある程度持続されている場合、これを扉の開放と認めるか否かが決定されるようにするαが一定に選定されるようにする（ＳＴ１３１）。既述のような変数３（ｄａｔａｖ）は、サンプリング回数を意味するものであり、αはサンプリングされた値が何回繰り返して（即ち、どのくらい持続）基準値以下となると、これを扉の開放による低周波と見なすかを判定する低周波サンプリング値の繰り返し回数を意味する。
【００４３】
また、前記αは、スイッチング部（図２の５０）を介して制御されるため、使用者が必要によってその感度を調節することができる。
【００４４】
このように指定されるべき値が入力された後は、現サンプリング値（Ｓｎ）を読み取ってメモリ（Ｍ）に格納する（ＳＴ１３２）。
【００４５】
次いで、メモリ（Ｍ）に格納されている現サンプリング値（Ｓｎ）と基準値とを比較する（ＳＴ１３３）。前記基準値は、使用者の必要によって異なるように選定することができる。
【００４６】
基準値が現サンプリング値（Ｓｎ）より大きな場合には、現サンプリング値（Ｓｎ）は捨てられ、変数３（ｄａｔａｖ）を０に新しく指定し、新しく基準値以下のサンプリング値が繰り返されるものと認識されるようにした上で（ＳＴ１３３ａ）、繰り返し変数（ｎ）のみが１増加するようにし（ＳＴ１３８）、次回の現サンプリング値（Ｓｎ）が読み取られるようにする（ＳＴ１３２）。
【００４７】
言い換えると、外部物体の侵入と認識されない１つの現サンプリング値が捨てられ、また、低周波と認識され得るサンプリング値の新しいカウントがなされるようにする。
【００４８】
しかし、メモリ（Ｍ）に格納されている現サンプリング値（Ｓｎ）が変数基準値より小さな場合には、変数３（ｄａｔａｖ）が１ずつ増加されるようにする（ＳＴ１３４）。
即ち、基準値以下のサンプリング値が入力される繰り返し回数が変数３（ｄａｔａｖ）に格納される。
【００４９】
そして、現サンプリング値（Ｓｎ）が基準値より小さくて変数３（ｄａｔａｖ）が１ずつ増加するようにした後は、変数３（ｄａｔａｖ）の数がαより大きいかまたは等しいと判断されるようにする（ＳＴ１３５）。
【００５０】
言い換えると、変数３（ｄａｔａｖ）がαより大きいかまたは等しい時は、サンプリング回数（言い換えると、低周波の波長）が扉の開放時の波長と同一または類似したものと認められ、そうでない場合には、警報をならす程度の周波数ではないものであって、外部からまたはシステムの雑音によるものと認められ、現サンプリング値（Ｓｎ）が通過され、次回の現サンプリング値（Ｓｎ）が受け入れられるようにする（ＳＴ１３８）。
【００５１】
このような繰り返し過程を経て、結局、変数３（ｄａｔａｖ）の値がαを超えて外部物体の侵入や扉の開放による圧力減少（低周波の信号）と認められる場合は、警報をならすようになり、使用者は、外部物体の侵入を感知することができるため、これに対して対処することができる（ＳＴ１３６）。
【００５２】
また、警報が出された後は、本発明に係る安全警報装置が継続して作動されるようにするか否かを決定し、安全警報装置の作動を維持したい場合は、変数３（ｄａｔａｖ）の指定ステップ（ＳＴ１４１）にフィードバックされ新しい動作が始まるようにし、そうでない場合には、本発明の制御方法を終了する（ＳＴ１３７）。
【００５３】
前述のような警報決定および警報のステップ（ＳＴ１３０）の方法を物理的に再度説明すると、外部騒音などによる高周波と共に扉の開放時の低周波がセンサ部（図２の２０）およびアンプ部（図２の３０）を経てワンチッププロセッサ（図２の４０）に入力される。また、ワンチッププロセッサ（４０）は、入力された低周波信号および高周波信号のうちから低周波のみが濾過されるようにする。
【００５４】
また、低周波のみをサンプリングし、サンプリングされた値が基準値より小さな値で、これが一定回数継続して入る場合、このようなサンプリング値は、扉の開放時と同様な低周波と認められ、警報をならすようにする。
【００５５】
なお、以上では、基準値より小さな値のサンプリング値が一定期間の間持続する場合、低周波と認めて警報を出すようにしているが、扉の開放時の波形で、一定時間の間基準値より高いサンプリング値が継続して発生される場合もやはり扉の開放時と同様な低周波と認めるようにすることもできる。
図６は、本発明に係る安全警報方法のまた他の実施例を説明するフローチャートである。
【００５６】
同図に示されたように、本実施例は、基準値を周囲環境に合わせて変更することによって、警報を出すにあたって信頼性を高くすることができ、図４のような方法において基準値が選定される１ステップが追加される点が特徴的で、異なっている。
【００５７】
より詳しくは、本実施例では、アナログ入力信号のサンプリングステップ（ＳＴ１２０）と警報決定および警報のステップ（ＳＴ１３０）との間において基準値が周辺の状況に応じて設定されるようにステップが追加される。このため、ワンチッププロセッサ（図２の４０）は、警報装置の作動の開始時、警報のためでなく警報装置が置かれた場所の騒音を測定して最小の値を基準値と設定するためのステップをさらに経るようになる。
【００５８】
図７は、本発明に係る安全警報方法のまた他の実施例において、基準値を選定する過程を説明するものである。
【００５９】
同図に示されたように、本発明のまた他の実施例では、前述の実施例と同様な過程を経て信号をワンチッププロセッサ（図２の４０）で入力され、また、低周波のみをサンプリングした後、外部の騒音として入力される低周波のうちから最小の値が基準値として設定されるようにする。但し、この時に入力される信号は、扉が開いていない状態で入力されるもので、本発明の機器が置かれた場所は、外部からの雑音のみが入力される状態であるとする。これは、雑音として音声信号などが含まれ、短時間になされるため、本発明に係る装置の効果には差がない。
以下、図面を参照して、基準値が選定される過程について詳述する。
【００６０】
基準値の選定のために最小限に要求されるサンプリング値の個数、即ち、繰り返し回数（ｍ）と、変数２（ｄａｔａｈ）、繰り返し変数（ｎ）、繰り返し回数（ｍ）が指定されるようにした後、継続して現サンプリング値（Ｓｎ）を読み取る。また、読み取った多数の現サンプリング値（Ｓｎ）のうちで最小の現サンプリング値が選定される一連の過程を経るようにし、これに加えて、何回目の現サンプリング値（Ｓｎ）が読み取られるようにするかは、繰り返し回数（ｍ）によって指定されるようにすることによって、基準値として選定される現サンプリング値が決められる。
【００６１】
具体的には、安全警報装置の作動が開始され、サンプリングされた値が入力され、そのなかで最低の値が基準値として設定されるようにするためには、まずは、複数の設定されるべき変数の指定が行われる必要があるが、このような変数としては、最低値の選定のためには必要的に行われるサンプリング値の個数である繰り返し回数（ｍ）、変数２（ｄａｔａｈ）、繰り返し変数（ｎ）などがある。但し、繰り返し回数（ｍ）は、少なくとも２以上にすることによって、基準値の選定に信頼性を与えるようにすることが好ましい。そして、前記繰り返し変数（ｎ）は、初期値として１が設定されるようにする（ＳＴ１３１）。但し、このような設定値は、使用者の状況に応じて異なるように設定することができる。また、変数２（ｄａｔａｈ）と繰り返し変数（ｎ）に関する具体的な説明は、後述する。
【００６２】
前述した例の変数が設定された後は、開始サンプリング値（Ｓｏ）が変数１（ｄａｔａｌ）に格納されるようにし（ＳＴ１３２）、現サンプリング値（Ｓｎ）がメモリ（Ｍ）に格納されるようにする（ＳＴ１３３）。前記開始サンプリング値（Ｓｏ）は、基準値として予め指定される値を入力することができるが、０を指定することが好ましい。
【００６３】
以上の過程で、決められるべき変数が指定され、現サンプリング値を受け入れた後は、変数１（ｄａｔａｌ）の格納値とメモリ（Ｍ）に格納されている現サンプリング値（Ｓｎ）とを比較した後、次のステップに進む（ＳＴ１３４）。
【００６４】
現サンプリング値（Ｓｎ）と開始サンプリング値（Ｓｏ）との比較ステップ（ＳＴ１３４）において現サンプリング値（Ｓｎ）が開始サンプリング値（Ｓｏ）より大きな場合には、次のステップにて現サンプリング値（Ｓｎ）と変数２（ｄａｔａｈ）の値とを比較する（ＳＴ１３５）。
【００６５】
変数２（ｄａｔａｈ）に格納された値が現サンプリング値（Ｓｎ）より大きな場合は、現サンプリング値（Ｓｎ）を変数２（ｄａｔａｈ）に格納する（ＳＴ１３６）。そして、次のステップへ進み、繰り返し変数（ｎ）と初期格納されている繰り返し回数（ｍ）との大きさが比較判断され、繰り返し変数（ｎ）が繰り返し回数（ｍ）より大きいかまたは等しい場合は、現在格納されている変数１（ｄａｔａｌ）の値を最低の値とし、本基準値選定ステップ（ＳＴ１３０）は終了する。
【００６６】
そうでない場合は、新しい現サンプリング値が基準値の選定に適用されるように現サンプリング値（Ｓｎ）が入力されるステップ（ＳＴ１３３）にフィードバックする（ＳＴ１３７）。しかし、現サンプリング値（Ｓｎ）が変数２（ｄａｔａｈ）より大きくない場合、これは、現サンプリング値（Ｓｎ）が変数２（ｄａｔａｈ）と変数１（ｄａｔａｌ）との間の値で、現サンプリング値（Ｓｎ）は捨てられる。そして、繰り返し変数（ｎ）と当初の繰り返し回数（ｍ）とが比較されるステップ（ＳＴ１３７）に移行する。
【００６７】
なお、繰り返し変数（ｎ）が繰り返し回数（ｍ）より小さくてフィードバックされる場合、繰り返し変数（ｎ）を１ずつ増加し、指定された繰り返し回数（ｍ）より大きいかまたは等しくなるまで順次増加されるようにする（ＳＴ１３９）。また、フィードバックされた後は、新しい現サンプリング値（Ｓｎ）をメモリ（Ｍ）に格納するステップ（ＳＴ１３３）に移行し、新しい繰り返し変数（ｎ）に合う次ステップの現サンプリング値（Ｓｎ）が格納されるようにする。
【００６８】
なお、現サンプリング値（Ｓｎ）と変数１（ｄａｔａｌ）とが比較されるステップ（ＳＴ１３４）において現サンプリング値（Ｓｎ）が変数１（ｄａｔａｌ）より大きくない場合は、メモリ（Ｍ）の格納値を変数１（ｄａｔａｌ）に格納した後（ＳＴ１３８）、繰り返し変数（ｎ）と繰り返し回数（ｍ）とが比較されるステップ（ＳＴ１３７）に進み、基準値の選定に適合した繰り返し回数（ｍ）に達したかを判断する（ＳＴ１３７）。
【００６９】
また、図７に示されたステップを経た後は、前記基準値は、図７に示された変数のうち変数１（ｄａｔａｌ）の値となるようにするが、変数１（ｄａｔａｌ）の値は、サンプリングが行われた期間中の最小のサンプリング値であって、この値が警報決定および警報のステップ（図６のＳＴ１４０）で警報を出すか否かの決定において基準値として作用する。
【００７０】
なお、前記基準値は、本図においては最低の値にしているが、最高の値を基準にしても本発明の効果には差がない。
【００７１】
このように新しい値として最低の値が基準値に変更選定されるようにしているが、このような過程を経て選定される基準値は、環境条件に応じる繰り返し学習機能によって自ら変化する値であって、多くのサンプリング値がテストされ、そのなかで適切な状態の最低値が基準値として新しく適用される。
【００７２】
このような方法で基準値が選定されることによって、本発明の装置は、効果面において雑音と見なされる値以下の値のみが扉の開放時の低周波として認められるため、より良い結果が得られる。
図８は、本発明のまた他の実施例に係る警報装置を概略的に説明する図である。
【００７３】
同図に示されたように、ワンチッププロセッサ（４０）内で具現化される低域通過フィルタ部が分離され、ワンチッププロセッサ（４０）の外部に物理的に具現化されており、これは、図２においてアンプ部（３０）を通過した電気信号のうち騒音などを含む高周波信号が濾過される低域通過フィルタ（３１）が別に具現化されている。また、それぞれの構成要素を通過した後の波形を付記して説明している。
【００７４】
特に、ワンチッププロセッサ（４０）の側面に示されている波形は、図６および図７に既述のような基準値の選定ステップを説明するもので、以前の基準値（ｏｌｄ ｒｅｆ）に対する新しい基準値（ｎｅｗ ｒｅｆ）が選定される過程を示している。また、その下側には、新しい基準値（ｎｅｗ ｒｅｆ）より低い振幅および低周波の信号が一定時間の間継続してサンプリングされ、その信号が扉の開放時に発生する低周波の信号として認識されることを説明している。
図９は、本発明に係る安全警報装置のまた他の実施例を説明する図である。
【００７５】
同図に示されたように、本発明のまた他の実施例では、ワンチッププロセッサ（４０）内部の構成であって、扉の開放時に発生する周波数とほとんど類似した周波数の波のみが通過されるようにするための帯域通過フィルタとしてデジタル周波数フィルタ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｆｉｌｔｅｒ）（４１）が含まれる。また、外部から入力される波のうち強い騒音であって扉の開放時と類似した低周波を含むと共に多数の高周波が内包される波に対して、これを特に騒音と認識して警報を出すことがないようにするデジタルノイズフィルタ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｆｉｌｔｅｒ）（４２）がさらに含まれている。
【００７６】
前記デジタル周波数フィルタ（４１）の作動について詳述すると、扉が開く時は低周波のうち特に１〜３０Ｈｚの低周波が発生するが、デジタル周波数フィルタ（４１）では、前述のように扉が開く時の周波数を除外した他の波形に対しては遮断されるようにすることで、警報装置の動作に対する信頼性を一層高めることができる。
【００７７】
より好ましくは、扉の開放時に発生する低周波のうち特に４〜１２Ｈｚまたは１４〜２５Ｈｚの周波数のみが通過され、この以外の低周波が遮断されるようにすることが好ましい。
【００７８】
また、前記デジタルノイズフィルタ（４２）の作動について詳述すると、これは、警報装置が騒音が頻発する場所、たとえば、工事場や道路に隣接した場所に置かれている場合、その作動の信頼性を高めるためのものである。
【００７９】
一般に、騒音の程度が大きくなると、騒音の中心に相当する周波数は振幅が大きくなるが、これと共に、扉の開放時と類似した低周波の波形も非常に大きくなる。
【００８０】
このような高騒音環境において本発明の警報装置の効果を発揮するためには、このような環境下で発生する波形を適切に選別し、これを雑音と認めて警報装置が鳴らないようにする必要がある。
【００８１】
図１０は、図９に示されたようなデジタルノイズフィルタ（４２）に入力される波形を例示した図であって、図１０の（ａ）は、扉は開放されずに大きな騒音のみが入力される時の波形を示し、図１０の（ｂ）は、警報装置が位置している場所の大きな騒音と扉の開放時の低周波とが共に入力される時の波形を示すものである。
【００８２】
同図に示されたように、（ａ）の波形は、大きな騒音の信号に低周波成分が含まれてはいるが、その低周波が扉の開放時のような大きな振幅で発生しないため、基準値を中心にして継続して振動する。しかし、（ｂ）では、大きな騒音の信号に含まれる低周波と共に扉の開放時に発生する波長の大きな低周波が含まれていることがわかる。
【００８３】
具体的には、図１０の（ｂ）においては、騒音の波形において発生する最大値が基準値を超える（α）区間と、騒音の波形において最大値が基準値（Ｖ１）を超えない（β）区間とが存在する。このように入力波形に（α）区間と（β）区間とが交代に存在しているのは、この波形に低周波の信号として扉の開放時に発生する低周波が含まれていることを意味する。
【００８４】
要するに、デジタルノイズフィルタ（４２）に（ａ）のような波形が入力されると、デジタル周波数フィルタ（４１）に、扉の開放時の波形に合う信号が入力されるとしても、制御部（４３）は、これを扉の開放時の信号と認識されないようにするオフ（ｏｆｆ）信号を発生するようになる。
【００８５】
しかし、デジタルノイズフィルタ（４２）に（ｂ）のような波形が入力されると、これを扉の開放時の信号と認識するようにするオン（ｏｎ）信号を発生する。
【００８６】
具体的には、図４に示されたような方法の警報決定および警報のステップ（ＳＴ１３０）においてデジタルノイズフィルターリングのステップが追加される安全警報方法であるといえる。また、図６に示されたような方法において警報決定および警報のステップ（ＳＴ１４０）にデジタルノイズフィルターリングのステップが追加されていると説明される。
【００８７】
図１１は、本発明のまた他の実施例を説明する図であって、図２などにおける説明と同様であり、但し、ワンチッププロセッサ内部において扉の開放時に発生する低周波の信号を探し出す方法についてのみ他の方法が適用されることを説明するための図である。
【００８８】
同図に示されたように、本実施例は、音波の感知、増幅および濾過の過程、警報および伝送などにおいては同様であるが、ワンチッププロセッサ内部において低周波の信号を外部者の侵入による圧力変化と認識する方法において特徴的な差異がある。
【００８９】
具体的には、本実施例では、扉の開放時に発生する低周波の波形の特徴点から、低周波波形の勾配が低いという点を特徴的に利用している。言い換えると、低周波の波形が一般の高周波騒音の波形とは異なり、緩やかに電圧の勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ）（β）が増加するという性質を利用している。
【００９０】
ワンチッププロセッサの右側に示されているグラフを参照する。本実施例では、入力される波形のうち一定程度以下の勾配で入力される波形に対しては、これを扉の開放時の波形と認識して警報を出し、一定程度以上の勾配を有する波形に対しては、これを騒音と認識して警報を出さないようにする。
【００９１】
好ましくは、波形の勾配を測定する区間は、波形の最大または最小値の位置を一端にする一定の時間間隙における電圧の勾配を基準にする。
図１２は、図１１に示された実施例に係る具体的な作動上のフローを説明する図である。
【００９２】
図示のように、図１２は図４に示されたような方法と多くの部分において同様である。但し、アナログ入力信号のサンプリング値を測定（図４のＳＴ１２０）する代わりに、アナログ入力信号の勾配測定（ＳＴ２２０）に変えるようにし、勾配が一定の値より小さな場合、これを扉の開閉による圧力変化と認めて警報を出すようにする。
【００９３】
このような周波数の勾配を測定して警報を出すような方法では、一定の基準値を設定するステップ（図６のＳＴ１３０）を経ることによってその正確度を高めることができる。但し、設定される基準値は、本発明の安全警報装置が正常に作動する前に騒音として入力される高周波の勾配となることが好ましい。
【００９４】
また、デジタル周波数フィルタ（図９の４１）およびデジタルノイズフィルタ（図９の４２）を用いて本発明の正確度を高める方法を適用し、騒音に含まれている低周波を濾過する方法も可能である。
【００９５】
また、入力されるアナログ信号のサンプリングまたはアナログ信号の勾配測定を同時にまたは別々に適用することによって、本発明に係る安全警報方法の信頼度を高めるかまたは低めることもできる。
【００９６】
なお、入力されるアナログ信号のサンプリングまたはアナログ信号の勾配測定が行われる警報方法が同時に適用される安全警報装置においては、使用者がスイッチング部（図２または図１１の４０）で警報方法の選択を調整して本発明の安全警報装置の使用上の便宜性を一層高くすることができる。また、２つの警報方法が全て適用される安全警報装置においては、２つの警報方法のうちのいずれか１つによって外部者の侵入と認められると判断される場合は警報を出すようにすることによって、本発明の安全警報装置の信頼性を一層高めることができるという長所がある。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明に係る圧力変化に感応する安全警報装置では、ワンチッププロセッサを採用し、装置全体の大きさをコンパクト化することに１つの特徴がある。
【００９８】
本発明では、扉の開放時に発生する特定の低周波がより信頼性をもって認識されるようにするための所定のフィルタ構造が特徴的に含まれているため、外部者の侵入事実が正確に感知される。
【００９９】
本発明が使用され得る場所については、本発明が単品として室内の特定位置に別に置かれるようにして外部物体の侵入を監視することができるだけでなく、携帯電話機やテレビのような製品に挿入して設置できるため、安全保障がなされるべき室内に特定の装備を設置することなく、希望の場所に本発明の安全警報装置が内蔵された製品を置くことによって、簡単に本発明の目的を達成することができる。
【０１００】
また、本発明に係る装置および方法によれば、外部者の侵入がある場合、一定の警報信号が有無線電話を介して通報されるため、遠隔地に居る使用者がこれに対処することができる。
【０１０１】
さらには、警報を出すことができるまた他の手段、たとえば、室内においても外部者の侵入事実が知られるようにするため警報信号と連携して電灯を点滅させる手段、または、外部者の侵入に対する警報信号に応じて録画機が作動され、侵入者を判別し得るようにすることによって、本発明の利用度を一層高めるようにすることができる。
【０１０２】
このように外部者の侵入事実を所定の警報手段で指示するためには、本発明の安全警報装置の警報信号がパソコンに伝達され所定の判断が行われた後、各警報手段に伝達されるようにすることが好ましい。
【０１０３】
また、壁などの遮蔽手段によって内部が一定空間のみでなされる場合、本発明の装置および方法は、置かれる場所とは無関係に外部者の侵入に関する事項をチェックすることができる。
【０１０４】
なお、本発明の安全警報装置は、位置センサが使用される従来の方式とは異なり、扉の開放時に発生する低周波の波形のみが感知され、警報信号の手段として利用されるため、本発明の警報装置が一定空間の内部に置かれた場合、使用者は、前記一定空間の内部において自由に移動できるという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】図１は、従来の安全警報装置の概略的な構成を説明する図である。
【図２】図２は、本発明に係る圧力変化に感応する安全警報装置の好適な実施例を説明する図である。
【図３】図３は、図２に示されたような本発明の構成において、前記ワンチッププロセッサおよび隣接回路の構成をより詳しく説明する図である。
【図４】図４は、本発明に係る圧力変化に感応する安全警報方法を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、図４に示されたような警報決定および警報のステップを詳細に説明するフローチャートである。
【図６】図６は、本発明に係る安全警報方法のまた他の実施例を説明するフローチャートである。
【図７】図７は、本発明に係る安全警報方法のまた他の実施例において基準値が選定される過程を詳しく説明するフローチャートである。
【図８】図８は、本発明のまた他の実施例に係る安全警報装置を概略的に説明する図である。
【図９】図９は、本発明のまた他の実施例に係る安全警報装置を概略的に説明する図である。
【図１０】図１０は、図９に示されたようなデジタルノイズフィルタに入力される波形を例示的に説明する図である。
【図１１】図１１は、本発明のまた他の実施例に係る安全警報装置を説明する図である。
【図１２】図１２は、図１１に示された本発明のまた他の実施例に係る安全警報方法を説明する図である。

Claims (20)

1. 外部物体の侵入時に室内で発生する圧力変化を電気的に感知するためのセンサ部；
   前記センサ部により感知された室内の圧力の変化に応じた電気信号を増幅させるアンプ部；
   前記アンプ部から伝達された電気信号が外部物体の侵入によるものであるか否かを判断するワンチッププロセッサ；
   前記ワンチッププロセッサの動作状態を調整するためのスイッチング部；および
   前記ワンチッププロセッサによって圧力変化が外部物体の侵入によるものと判断される場合、物体侵入を使用者に知らせるための警報部；
   を備える、圧力変化に感応する安全装置。
2. 請求項１の装置において、
   前記センサ部としては、コンデンサマイクが使用される装置。
3. 請求項１の装置において、
   前記ワンチッププロセッサにより室内の圧力変化に基づいて検知された外部物体の侵入を使用者に有線および／または無線で通知する伝送部を含む装置。
4. 請求項１の装置において、
   前記ワンチッププロセッサには、前記アンプ部を通過した信号のうち扉の開放時に類似した帯域であって低周波の信号のみが通過される低域通過フィルタ部が含まれる装置。
5. 圧力変化に感応する安全装置であって、
   携帯警報器として使用されるべきおもちゃに取り付けられる装置。
6. 扉の開放時に室内で発生する圧力変化を電気的に感知するためのセンサ部；
   前記センサ部により感知された室内の圧力変化に応じた電気信号を増幅させるアンプ部；
   前記アンプ部を通過した電気信号のうち扉の開放時の室内の圧力変化によって発生する低周波の電気信号と類似した低域の電気信号のみを通過させる低域通過フィルタ；
   前記アンプ部を通過した低周波の電気信号が扉の開放時の低周波信号であるか否かを判断するためのワンチッププロセッサ；
   前記ワンチッププロセッサの動作状態を調整するためのスイッチング部；
   前記ワンチッププロセッサによって低周波信号が外部物体の侵入によるものと判断される場合、物体侵入を使用者に知らせるための警報部；および
   前記ワンチッププロセッサによって低周波信号が外部物体の侵入によるものと判断される場合、使用者に有線および／または無線電話で侵入を通知する伝送部；
   を備える、圧力変化に感応する安全装置。
7. 請求項６の装置において、
   前記ワンチッププロセッサには、前記低域通過フィルタを通過した低周波の電気信号のうち扉の開放時の周波数と類似した帯域の周波数のみがより正確に通過されるようにするデジタル周波数フィルタがさらに含まれる装置。
8. 請求項６の装置において、
   前記アンプ部を通過した後の分岐される線路に形成され、大きな騒音に含まれた低周波が無視され得るようにするためのオン／オフ信号を発生させるデジタルノイズフィルタがさらに含まれる装置。
9. 請求項６の装置において、
   前記スイッチング部によって前記ワンチッププロセッサにおける周波数感度が調整される装置。
10. 請求項６の装置において、
    前記スイッチング部の調整によって前記伝送部または前記警報部に伝送するか否かが決定される装置。
11. 室内の圧力変化がセンサ部によって電気信号として感知されるステップ；
    前記センサ部によって感知された電気信号が増幅されたアナログ信号に変換されるステップ；
    増幅されたアナログ信号のうち低域信号のみが通過される低域フィルターリングステップ；
    低域通過されたアナログ信号が周期的にサンプリングされデジタル化したサンプリング値に変換されるステップ；
    基準値より小さな前記サンプリング値が一定期間の間入力される場合、警報をならすか、遠隔地に居る使用者に有線および／または無線電話を介して警報を出すステップ；
    を含む安全方法。
12. 請求項１１の方法において、
    前記基準値は、使用者が任意に指定する方法。
13. 請求項１１の方法において、
    前記基準値は、前記警報ステップの初期に入力される少なくとも２つ以上の前記サンプリング値のうちの最小値にする、方法。
14. 請求項１１の方法において、
    前記低域フィルターリングステップの直後に、扉の開放によって発生する帯域の周波数の波が通過されるようにする帯域通過フィルターリングステップがさらに含まれる方法。
15. 請求項１４の方法において、
    前記帯域通過フィルターリングには、デジタル周波数フィルタが使用される方法。
16. 請求項１４の方法において、
    前記帯域通過フィルターリングステップでは、４〜１２Ｈｚおよび／または１４〜５２Ｈｚ帯域幅の低周波が通過されるようにする方法。
17. 請求項１１の方法において、
    大きな騒音に含まれる低周波の電気信号が無視されるようにするため、前記アナログ信号への変換ステップにおいて出力されるアナログ信号の１周期の波形のうちの最大値が一定期間の間前記基準値より小さいアナログ信号を採択するようにするオン信号を発するようにするデジタルノイズフィルターリングのステップがさらに含まれる方法。
18. 室内の圧力変化がセンサ部によって電気信号として感知されるステップ；
    前記センサ部によって感知された電気信号が増幅されたアナログ信号に変換されるステップ；
    増幅されたアナログ信号のうち低域の信号のみが通過される低域フィルターリングステップ；
    低域通過されたアナログ信号が周期的にサンプリングされデジタル化したサンプリング値に変換されるステップ；
    扉の開放によって直接発生する帯域の周波数であって１〜３０Ｈｚの波を通過させる帯域通過フィルターリングステップ；
    基準値より小さな前記サンプリング値が一定期間の間入力される場合、警報をならすかまたは遠隔地に居る使用者に有線および／または無線電話を介して警報を出すステップ；
    を含む安全方法。
19. 室内の圧力変化がセンサ部によって電気信号として感知されるステップ；
    前記センサ部によって感知された電気信号が増幅されたアナログ信号に変換されるステップ；
    増幅されたアナログ信号のうち低域の信号のみが通過される低域フィルターリングステップ；
    低域通過されたアナログ信号の勾配を測定するステップ；
    基準値より小さな前記サンプリング値が一定期間の間入力される場合、警報をならすかまたは遠隔地に居る使用者に有線および／または無線電話を介して警報を出すステップ；
    を含む安全方法。
20. 請求項１９の方法において、
    前記勾配は、アナログ信号の最大値または最小値を測定区間の一端にして測定される方法。

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