JP2005063271A - 構築物保安装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 パルス信号を発信して大地に流す発信回路１１と、前記大地と当該大地に対して実質的に絶縁された導電性構造物１５との間の静電容量を測定する検波回路１３と、当該検波回路１３において測定された静電容量からその静電容量の変化を検出する検出回路１７と、当該検出回路１７において検出された静電容量の変化を基準値と比較する比較回路１８と、当該比較回路１８における比較結果に基づいて警報を発する警報装置１９とを有する。
【効果】 導電性構造物に侵入者が近付いただけで作動し、また侵入者の存在それ自体により作動するので、保安装置の盲点を突いて侵入しようとする侵入者を確実に排除することができ、且つ安価に提供できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、構築物保安装置に関するものであって、特に建築物に侵入しようとする者や、フェンスを乗り越えようとする者の存在を検出し、警報を発する保安装置に関するものである。

この種の保安装置においては、侵入者の存在を検出するセンサーが不可欠であり、かかるセンサーとして種々のものが提案されている。例えば、光が遮断されることにより作動する透過型センサー、物体から発する熱を感知する赤外線センサー、外部からの加重を感知する歪みセンサー、振動により作動する振動センサー、接触により作動するタッチセンサー、磁石の着脱により作動するマグネットセンサー、金属を検知する近接センサー、超音波の反射を検出する超音波センサー、カメラで撮影した画像に基づいて侵入者を見分ける画像処理センサーなどが知られている。

しかしながらこれらのセンサーは、侵入者の存在を確実に検出することが困難である。特に、そのようなセンサーが設置されていることを知る侵入者にとっては、容易にそれらを避けることができることが少なくない。

透過型センサーは投光器と受光器との間の光線が遮断されることにより作動するものであるから、侵入者がその光線を避ければ容易に侵入することができ、また鳥や木の葉などによる誤作動も多い。

赤外線センサーは物体が発する熱を感知するものであり、侵入者の体温を検出して作動ものであるから、侵入者が毛布などの熱線を遮断する物で体を覆って侵入すれば、検出を逃れることができる。

歪みセンサーは、外部から加重が作用し、歪みが生じることにより作動するものであるから、侵入者がその存在を知っていれば、センサーに荷重が作用しないように侵入することにより、検出を逃れることができる。

振動センサーは、主として窓などにとりつけ、侵入に伴う振動を検出するものであるが、雨や風などにより振動で誤作動する可能性がある。タッチセンサーは侵入者が検出部に触れることにより作動するものであるが、手袋などの絶縁物を着用して触れれば、検出を回避することができる。

マグネットセンサーは、マグネットの吸着離脱を検知することにより窓などの開閉を検出するものであるが、マグネットが吸着したままで窓ガラスを割って侵入する者に対しては、全く無防備である。また近接センサーは高価である。

さらに超音波センサーは、ガラスのような透明体に対しても超音波が反射して誤作動する可能性があり、また画像処理センサーは、画像処理システムが極めて高価であると言う問題を有する。
特開平１０−９９５１７号公報

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、保安装置の盲点を突いて侵入しようとする侵入者を確実に排除することができ、且つ安価に提供できる構築物保安装置を提供することを目的とするものである。

而して本発明は、パルス信号を発信して大地に流す発信回路と、前記大地と当該大地に対して実質的に絶縁された導電性構造物との間の静電容量を測定する検波回路と、当該検波回路において測定された静電容量からその静電容量の変化を検出する検出回路と、当該検出回路において検出された静電容量の変化を基準値と比較する比較回路と、当該比較回路における比較結果に基づいて警報を発する警報装置とを有することを特徴とするものである。

本発明において前記導電性構造物としては、建築物における金属製窓枠又は金属製戸枠であることができる。また前記導電性構造物の他のものとして、金属製のフェンスであることも可能である。また前記導電性構造物が複数有る場合には、これら複数の導電性構造物が直列又は並列に接続し、これらの複数の導電性構造物について同時に監視することもできる。

本発明によれば、導電性構造物に侵入者が近付いただけで作動し、また侵入者の存在それ自体により作動するので、保安装置の盲点を突いて侵入しようとする侵入者を確実に排除することができ、且つ安価に提供できる。

また本発明によれば、建築物における既存の窓枠、戸枠、外壁、敷地を取り囲んだフェンス、障壁など、それらが導電性を有し且つ大地に対して実質的に絶縁されている限り、それらをそのまま本発明における導電性構造物として適用することができるので、保安装置の存在それ自体が把握されにくい。

以下本発明の実施の形態を図面に従って説明する。図１は本発明を建造物に対する保安装置として適用した例を示すものであって、１は本発明の保安装置であり、建築物２における金属製の窓枠３及び戸枠４に並列に接続されており、侵入者を検出したときには警報装置の一例としての警音器５が発音して警告するようになっている。前記金属製窓枠３及び戸枠４が、本発明における導電性構造物に該当する。

建築物２の例として、図面においては、木造住宅が示されているが、これに限られるものではなく、ビルディング、倉庫、商店などの、種々の建築物に対しても同様に適用することができる。

木造住宅における窓枠３及び戸枠４は、住宅の骨組みに支えられていて大地に対して実質的に絶縁されており、また鉄筋コンクリートのビルディングにおいても、窓枠３などはコンクリートで固定されているため、大地に対して実質的に絶縁されていると見ることができる。

また図２は、本発明を敷地を取り囲んだフェンス６に対する保安装置として適用した例を示すものであって、保安装置１は金属製のフェンス体７に接続されている。フェンス体７を繋ぐ支柱８が金属製である場合はそれだけで良いが、支柱８が木製、プラスチック製などの絶縁体よりなる場合には、隣接するフェンス体７を導線９で直列に接続し、フェンス６全体が電気的に接続された状態とするのが良い。そしてそのフェンス６が本願発明における導電性構造物に該当する。

フェンス体７は必ずしも全体が金属製である必要はなく、周囲の枠部が導電体製であれば足り、網部分はプラスチックなどの絶縁体からなっていても良い。また支柱８が絶縁体製である場合は問題ないが、金属などの導電体よりなる場合には、その支柱８はコンクリート製の基礎１０などにより、大地に対して絶縁されているべきである。

本発明においては、前記窓枠３や戸枠４、フェンス６などの導電性構造物は、大地に対して絶縁されていることが必要であるが、これは必ずしもこれらの導電性構造物と大地との間の抵抗値が厳密に無限大であることを意味するものではなく、本発明の目的に反しない範囲で、実質的に絶縁されていれば足りる。

保安装置１は、図３に示すように、パルス信号を発する発信回路１１を有しており、当該発信回路１１は導線１２で大地にアースされており、発信回路１１から発信されたパルス信号は、大地に流される。

発信回路１１は一定のパルス信号を常時発生させ、それを大地に流している。図４（ａ）に示されるのは、発信回路１１から発信されたパルス信号の波形の一例である。具体的には、パルス信号の周波数は、１００KHz〜１MHz程度が適当であり、その電圧は５〜１０Ｖ程度が適当である。

また保安装置１における検波回路１３は、導線１４で接続された導電性構造物１５と大地との間の静電容量を測定する回路であって、当該導電性構造物１５が前記建築物２の窓枠３や戸枠４、フェンス６それ自体である。すなわち、導電性構造物１５と大地との間の空間を、事実上のコンデンサー１６と見做し、大地に流れるパルス信号に基づいて前記コンデンサー１６の静電容量の変化を測定するのである。コンデンサー１６が単なる空間である場合と、そこに人体などの物体が存在した場合とでコンデンサー１６の容量が変化し、それを検波回路１３が測定する。

導電性構造物１５と大地との間の静電容量が、図４（ｂ）に示されている。図４においてＡ時点に導電性構造物１５に人が近付き、Ｂ時点でその人が導電性構造物１５から離間したことを示しており、図４（ｂ）ではＡ及びＢの瞬間に検波回路１３で測定される静電容量が急変し、電圧が大きく変化している。

そしてその導電性構造物１５と大地との間の電位差を検波回路１３において直流に整流した電圧波形が、図４（ｃ）に示されている。すなわちこの例では、人が近付くことにより電圧が高くなり、人が離間することにより電圧は低下する。

検波回路１３からの信号は検出回路１７に送られる。検出回路においては、検波回路１３から送られた信号が急激に変化したときに、その電圧の急激な変化をとらえて増幅し、出力する。

すなわちこの検出回路１７は、アンプと抵抗とを有し、そのアンプの反転入力側と非反転入力側とのいずれか一方に、急激な入力変化により反転入力側と非反転入力側との間に電圧差を生じさせるためのコンデンサーが接続されている。

そして入力が緩やかに変化するときは、コンデンサーには反転入力側及び非反転入力側への入力とほゞ同時に充電されるため、両入力側はほゞ導電位を維持し、アンプの出力はゼロとなる。これに対し入力電圧に急激な変化があったときは、その電圧がコンデンサーを充電するためにそのコンデンサーを接続した側に時間的遅れが生じ、それによる両入力側の電圧差がアンプの出力として現れる。

導電性構造物１５に人が接近離間することにより、検波回路１３から図４（ｃ）の信号が送られた場合には、電圧の増大時にコンデンサーの充電時間に対応して出力を生じ、コンデンサーが充電されれば一時的に出力がゼロとなるが、電圧の減少時には再度コンデンサーの充電時間に対応して、先とは逆電圧の出力を生じ、図４（ｄ）に示されるような出力信号が得られる。

従って、導電性構造物１５に侵入者が接近したときと離間したときとで逆の電圧の出力を生じるので、この信号を記録しておくことにより、侵入者の有無のみならず、人数や侵入の回数、時刻などをも読み取ることができる。

さらに、これらの変化量をデジタル化することにより、コンピュータや各種の通報機器、情報機器などに入力し、デジタルデータとして各種の情報処理に利用することも可能である。

比較回路１８においては、検出回路１７から送られた入力信号の電圧の絶対値を基準電圧と比較し、入力電圧が基準電圧より小さいときには出力せず、入力電圧が基準電圧より大きいときには、所定の電圧を出力する。

図４（ｅ）は図４（ｄ）の入力信号に対する比較回路１８の出力を示すものであって、導電性構造物１５に人が接近し、又は離間して静電容量に急激な変化が生じたときに、出力信号を発していることが理解できる。

比較回路１８の出力は任意の警報装置１９に送られ、当該出力信号に基づいて警報装置１９が作動し、警報を発する。警報装置１９はその場所や状況、目的により種々のものを適用することができる。

例えばブザー、サイレンなどの警音器、赤色回転等や投光器、フラッシュライトなどの警告灯、警察や警備会社などへの通信の接続などの手段を使用することができる。またこれらに限定されるものでもなく、ビデオカメラでの撮影の開始、侵入口の遮断、高圧電流の通電、侵入者の退路の遮断などの手段を講じることも可能である。またこれらを単一で行っても良く、複数組み合わせることもできる。

而して本発明によれば、発信回路１１からパルス信号を大地に流し、導電性構造物１５と大地との間の静電容量の変化を検出し、それにより侵入者の存在を感知するものであって、導電性構造物１５が導電体であり且つ大地と絶縁されている限り、既存の構築物にそのまま適用でき、構造が簡単で安価に提供できる。

従来にも電極間の静電容量の変化により人体又は物体の存否を判定するものは知られているが、これらはあくまでも対をなす電極が必要であり、その間に人などが入った場合にのみ作動するものである。従ってこれを構築物の保安装置に適用した場合、一方の電極はその構築物又はその部分を使用したとしても、その対極となる電極が必ず必要であり、その両者の間に人が侵入しない限り作動することはない。

これに対し本発明においては、その電極に相当するものは導電性構造物１５のみであり、その対極としては、電気的には大地が存在するものの、装置の構成要素としては存在しない。従って本発明の保安装置は侵入者に察知されにくく、また察知されたとしても、大地との間に入ることなく導電性構造物１５に接近することは不可能であり、確実に侵入者を検知することができる。

また本発明の保安装置は、侵入者が構築物に接近しただけでそれを検知するので、従来の振動センサーやタッチセンサー、歪みセンサー、マグネットセンサーなどのように、接触時に作動を回避することはできない。また透過型センサーのように光軸を掻い潜ることもできず、さらに赤外線センサーのように熱を遮断することにより検知を回避することもできない。

本発明は構築物保安装置であるが、保安の対象となる構築物としては、前述の建築物やフェンスに限定されるものではなく、発電所、変電所、工場、送受信設備、各種の工事現場、農場、果樹園、牧場、魚介類の養殖場などの、各種の施設に対して広く適用することができる。さらに建築物などの設備の内部においても、適用可能である。例えば不特定多数の人が出入りする施設における立ち入り禁止箇所や、建築物における危険物や機密文書などの保管室などに適用することが可能である。

また本発明における導電性構造物としては、侵入者の接近を警戒するべき対象構造物に広く適用できる。建築物における金属製窓枠や戸枠のみでなく、建築構造にもよるが、鉄筋コンクリート造りのビルディングにおける鉄筋それ自体も、それが大地に対して絶縁されているならば、導電性構造物とすることができる。鉄筋を導電性構造物とすることにより、窓やドアからの侵入のみならず、壁への接近まで警戒の対象とすることができ、壁を破壊して侵入しようとする者をも検知することも可能となる。

また既存の導電性構造物となり得る構造物が無いときでも、適宜の箇所に針金や金属テープなどをフレーム状に貼り付けたり張り渡したりすることにより、それらを導電性構造物とすることもでき、適用範囲はほとんど無制限である。

本発明を建築物に対する保安装置とした状態を示す概念図 本発明をフェンスに対する保安装置とした状態を示す概念図 本発明の保安装置のブロック図 本発明の回路の各部における波形図

符号の説明

１ 保安装置
２ 建築物
３ 窓枠
４ 戸枠
６ フェンス
１１ 発信回路
１３ 検波回路
１５ 導電性構造物
１７ 検出回路
１８ 比較回路
１９ 警報装置

Claims (4)

1. パルス信号を発信して大地に流す発信回路（１１）と、前記大地と当該大地に対して実質的に絶縁された導電性構造物（１５）との間の静電容量を測定する検波回路（１３）と、当該検波回路（１３）において測定された静電容量からその静電容量の変化を検出する検出回路（１７）と、当該検出回路（１７）において検出された静電容量の変化を基準値と比較する比較回路（１８）と、当該比較回路（１８）における比較結果に基づいて警報を発する警報装置（１９）とを有することを特徴とする、構築物保安装置
2. 前記導電性構造物（１５）が、建築物（２）における金属製窓枠（３）又は金属製戸枠（４）であることを特徴とする、請求項１に記載の構築物保安装置
3. 前記導電性構造物（１５）が、金属製のフェンス（６）であることを特徴とする、請求項１に記載の構築物保安装置
4. 前記導電性構造物（１５）を複数有し、これら複数の導電性構造物（１５）が直列又は並列に接続されていることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の構築物保安装置
   

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