JP2007328380A - ガラス部材損壊と侵入検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】窓ガラス部材の損壊と不正侵入の検知、報知を安価で簡便であって正確な方法を提供する。
【解決手段】ガラス部材に透明な材料で形成した微弱電波発振器を備えた電子回路を貼り付ける。アンテナ素子をインピーダンス、誘電率検出のセンサーとして使う。ガラス部材の損壊、破壊と不正侵入のあった場合に誘電率、インピーダンスが変化する。この変化は発振器から変調されて無線集端装置に送られる。変調率（デューティ比）によって、損壊、破壊の程度と不正侵入の検出ができる。無線集端装置より情報通信網を介して関係者、部署に知らせて事故を未然に防ぐ事と、損壊、破壊したガラス部材の補修をウエブサイトを利用して迅速に行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、窓ガラス部材等の破損と不正侵入の検出、及び本人関係者への通報と修復、警備システムに関するものである。

近年、生活様式の変化と伴に夫婦共働きがおおくなってきて家宅を留守にする事が多い。それに伴って、犯罪も多くなってきた。今や、警察による警備体制では善良な市民を守れなくなってきた。家宅に係わらず、オフィス、店舗等の犯罪、盗難も多発しているのが現状である。

一方、技術の進展は急速であって、特にＩＴ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）の進歩は顕著である。携帯電話機の普及は社会の底辺層まで広まった。携帯電話機、パソコンは各人が所有するまでになった。ユビキタス（Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ）社会の到来である。ユビキタス・コンピューテングあるいは、ユビキタス・ネットワーキングともいう社会である。

ユビキタス社会とは、どこにでもコンピュターの能力があって、インターネット（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）が付随して情報通信をサポートしたサービスの利便性が一層向上した社会を意味する。

それに微弱電波を利用したＩＣタグの普及がある。ＩＣタグはＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｙ Ｄｅｖｉｃｅ：無線移動識別素子）チップともいう。無線応答器であって内蔵アンテナを含んで１ｍｍ^２以内で構成できる。２．５ＧＨｚ帯のものは到達距離１．５メートルと短いがＵＨＦ（９５０〜９５６ＭＨｚ）帯のＩＣタグは、１０メートルと長いから本発明の実用化に有効である。

ガラスの破損、不正侵入には単純な発信回路を付加するだけでも検出はできる。しかし、情報通信網を活用してきめ細かなサービスを顧客に提供するには、１ｍｍ^２中にＣＰＵ，メモリ、アンテナを含んだ微小コンピュターチップであるから情報量は莫大に多い。

従って、インターネットのような情報通信網を組み合せて使えば顧客に満足させるサービスと安全を提供できる。従来の方法はガラスが破損する時の衝撃波や、ガラスに導電線を張って導電線の切断によって検知していた。いずれも情報通信網との連携は難しいので警報を発する程度であって、かつ誤動作も多く実用に至っていない。
特開 ２００２−１３３５３７ 特開平１０−３２６３８５ 日経コミュニケーション「世界に取り残される無線ＩＣタグ」２００４年８月１５日号

解決しようとする問題点の一つは、犯罪に対する予防と防衛、財産、生命の安全の確保である。ガラスの破損検出は従来技術で達成できる。問題は破損の程度と、不正侵入から人と財産を守ることにある。警報を発して周囲に知らせるだけでは、万全ではない。

損害を最小限にするのと、修復を速く行うことが肝要である。それに犯人逮捕にも注力する必要がある。なぜなら、近年警察の人手不足から犯人の検挙率が減ってきた。本発明では、情報通信網と一体となったガラス破損検知と修復、不正侵入者の追跡、逮捕に有力なシステムを提供する。

本発明は、上記課題を解決するためにガラス部材上に微小で透明な電波発信器あるいはＩＣタグを添付する。これらの素子から定期的にパルス送信して集端装置が受信して異常の程度を把握する。

異常の程度は、受信パルスの変調度（デュテイ比）によって検知できる。異常が発生した場合には、直ちに公衆情報通信網を介して本人の携帯電話機、パソコンに異常の状態を知らせる。同時にガラス会社のサイトにも異常の程度が入力されて修復情報、金額が見積もられて本人に知らされる。

不正侵入等の犯罪が検出された場合は、警備会社、警察に通報して犯人の追跡と特定を行う。ガラス破損、異常検知、本人通報、ガラス会社、警備会社、警察あるいは近隣への通報を一連のシステムで効率良くおこなって、顧客の損害を最小減にするのと顧客の安全を確保することを目的にする。

本発明のガラス破損検出装置は、簡単な電子回路であって透明体にて構成した発信装置を添付するだけで達成できる。かつ発信素子のパルス変調によって破損個所とその被害の程度を特定できる。

無線集端装置に発信された破損検知情報は、責任者あるいは所有者にインターネット等の情報通信網を活用して通知できる。かつ、不正侵入を検知した場合には、警備保障会社、警察に報知して犯罪の追跡と予防に効果をあげられる。メンテナンスを早急に行うために、費用の見積、請求を財産の所有者にいち早く知らせることもできて利便性と効率をあげられる。

本発明は、ガラス部材で構成した窓ガラス、扉、ショー・ウインドウ、ショー・ケース等の破損と不正侵入の検出と犯罪の予防をおこなって、財産と安全を確保する方法を提供するものである。

第１実施形態

図１は、本発明によるガラス破損検出装置を備えたガラス部材を示す。本例では窓ガラスでの構成を示す。図において１は、ガラスであって、２は窓ガラスを固定するサッシ（枠体）である。

図１において、３はガラス破損の検知回路構成部、４、５、はアンテナである。６はソーラセル（太陽電池）を示す。図示していない集端装置７０から給電微弱電波を発信してアンテナ４，５によって、電力を受信して３の回路構成部に供給するシステムであれば６は必要ない。

図２は３の電子回路構成の詳細部を示す。２１は発信回路である。マイクロプロセッサー（μＰ）を使って構成できるが、単純なパルス発信用ＩＣ例えば、プログラマブルタイマー発信器５５５を使えば簡単にできる。５５５は、通常タイマーや発信器として用いる。その方法は、コンデンサーを一定のルールに従って充放電させる。

周波数のデューティ比は、５５５の外部につけたコンデンサーＣと抵抗の値によって決定する。即ち、容量Ｃと抵抗値Ｒのインピーダンスによって周波数が変わってくる。
式はｆ＝（Ｖｃ／Ｖｚ）Ｒ１・Ｃ１のようになる。ここでＶｃは印加電圧、Ｖｚはツェナーダイオード等で構成する基準電圧である。Ｖｚを変化させても周波数は変化する。この変化の度合いを見て破損の程度、個所を特定できるという有利さがある。

２２は入力増幅器であって、コンパレータでもある。２４は利得（ゲイン）調節器で基準電圧発生器である。２７は受信アンテナである。集端装置７０から微弱電波を受信するのと、図１、１のガラス部材のインピーダンス検知器である。２３は出力増幅器であって、２１からの信号を増幅して無線集端装置７０に送信する。

２９は、電源であって微小電池、フィルム電池あるいはコンデンサーでもよい。コンデンサーの場合は、集端装置７０から送信される電源供給電波をアンテナ２７にて受信して２９のコンデンサーに電源を貯めておく。

図２の電子回路は、構成をより容易にすることができる。２１の回路を省略して２２のＯＰアンプで構成するコンパレータと２３の増幅器だけでも達成可能である。その場合、２２のコンパレータの外部に基準周波数発生用のコンデンサーＣと抵抗Ｒを設ける必要がある。ガラス部材１の破損は、２５のアンテナ兼インピーダンス検知器によって知ることができる。

第２実施形態

図３は、本発明によるガラス部材等の破損検出方法を示す第２実施形態である。図において３２は、微小μＰで構成されたＩＣタグである。３４は給電ループアンテナであって、集端装置７０からの微弱無線電波を受信して電源を３３の電子回路部に供給する。

図３の３１は、ループアンテナで集端装置７０との送受信、さらにガラス部材１のインピーダンスの検知をおこなう。不正侵入によって１のガラス部材が破断したり、破損してガラス部材のインピーダンスが変化すれば、３３から発信する周波数も変わる。ガラス部材のインピーダンスは、ガラスの全壊、部分的破損でも変化する。３２とループアンテナ３１は、見た目には分からない透き通った透明フィルム状の材質で構成されている。

図４は図３、３３の構成の要部を示したものである。４１と４２は増幅器であって、４１はループアンテナからの受信電波を増幅して３３に入力する。４２は３３の出力信号を増幅してループアンテナ３１より集端装置に送信する。この場合、周期的に受信と送信を繰り返す。その間、集端装置７０は３３からの出力信号から３３の電源の状態を監視している。電源が不足していたら、電力送信を微弱無線によっておこなう。３４は電力を受信するためのアンテナであって、ＩＣタグ３２の一部分である。４３は、微弱電波を示す。

図５は、ＩＣタグ３２の内部構成である。５１は、システムバスである。ＩＣタグの構成要素である機能ブロックとの接続を行うバスである。５２はアンテナであって、図３の３１、３４に相当する。５３は、微弱電波の送受信部（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）でガラス破損等の検知情報をアンテナ５２で介して集端装置７０と交信する。５４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってこの場合、１ｍｍ^２以下の極小チップである。ＩＣタグも同様である。

５５は、プログラム・メモリで５６は、随時書き込み読み出し可能なメモリＲＡＭである。５７は、外部とのインタフェースであって、５８はインピーダンス検知センサーである。５９は、誘電率等のセンサーである。５８，５９は、本発明では、５２のアンテナと供用することが可能である。センサーからの値に応じて発信周波数は変わる。この変化を集端装置７０は、検出して警報を発する。

６０は、データメモリであって、５７より収集したデータを格納する。ＣＰＵ５４は、収集したデータを解析して異常状態を検出する。６１は、図１で示した６と同じで太陽電池（Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌ）である。５２で電力搬送電波を入力するシステムであれば、必要ない。６２は、電源であって単に大きめの容量のコンデンサーでも実用に供することが出来る。

図６は、家宅に本発明によるガラス破損検知システムと集端装置の構成を示した例である。６５は、家宅、６６、６９は窓ガラスを示す。６７は、玄関、裏口のドアであって６８は、そこにはめ込まれたガラス部材である。これらのガラス部材６６、６８、６９には図１、図３で説明したように、破損、不正侵入検知装置が添付してある。

７０は、無線集端装置である。６６、６８，６９のガラス部材にある検知装置からの信号を入力して、異常状態を検出する。異常であれば公衆情報通信網を介して責任者、所有者本人に報知する。７０は、周期的に６６、６８、６９からの信号をチェックする。

又、ガラス部材に添付した検出器の電源が電力搬送方式のものであれば、電源状態もチェックして少なくなっていれば、給電のために微小電波によって電力搬送する。４３は、定常状態、異常検知チェックのための微弱電波である。周期的に発射される。

図７は、本発明のシステムを社会に応用した構成例である。７０１はインターネット網のような通信情報網である。７０２は、携帯電話のような公衆無線会社の基地局である。７０３は、携帯無線会社の通信網上のウエブサイトであって、７０２と７０３は、専用線で結ばれている。

７０４は、加入者用通信ウエブサイトである。この場合、インターネットのプロバイダー、警備保障会社のサイトでよい。７０５は、警備保障会社、警察等の治安維持関係の公共、私企業のサイトである。７０６は、ガラス部材の新規工事、製作、補修を行う企業のサイトである。

ウエブサイト７０３、７０４、７０５、７０６は、情報通信網７０１上にあって、相互に連携動作をする。家宅、オフィスに不正侵入があれば７０４、７０３のサイトより警備保障サイト７０５に報知する。又、７０３より公衆無線基地局７０２より携帯無線電話で本人、責任者に通知する。ガラス部材の破損があれば７０６のサイトにて補修の見積を本人、責任者に通知できる。

７０７は、通信線であって電話網である。一般家庭、オフィスに接続されている。７０８は、オフィス、ビルディング等の建物であって、７０９はオフィスを想定している。窓ガラス、入口、ドアの類には、前記説明したような不正侵入検知、ガラス破損検出装置が添付、付属している。

７１０は、個人の家宅である。７１１の家の窓ガラス、ドア・ガラス等が破損、破断した場合には、７０４の通信サイトを介して本人と７０６、７０７のサイトに通知される。この場合、ガラスの破損とはガラス部材の一部破壊で破断とは、全壊を意味する。

７１２は、マンション、団地等の集合住宅を示す。７１３のマンションの窓ガラス部材、ドア・ガラスの破損、破断が検知されれば直ちにサイト７０４を介して本人と前記説明した関係に通知される。

７１４は、車両であって駐車場に置かれた車への不正侵入、ガラス部材の破損、破断を検知する。車の盗難の予防にもなる。異常検知信号は、７１７の公衆無線網を介して７０２の無線基地局に通知される。そして本人と関係サイトに報知される。なお、一般車両だけでなく、公共の鉄道、地下鉄のガラス部材破損、破断検知にも応用できる。

車両基地に保管、待機中の不正侵入、運行時の事故の予防になる。鉄道会社の財産を守るのと、乗客、利用者の安全を確保できる。

７１５は、家宅、オフィスの本人、所有者、責任者である。７１６は、通信手段としての携帯情報端末機、携帯電話機である。本人７１５は、７１６によって異常を知ったり、又、こちらから家宅、オフィス、車両の状態をチェックできる。家宅、車両、オフィスにカメラ、モニターがあれば状態を目で確認できる。

モニターカメラは、専用のものを設置しなくとも、パソコンに簡単なウエブ・カメラを付けたものとか携帯電話機を車の中、家宅、オフィスの重要な個所に設置しておく。家宅、オフィス、車で頻繁に盗難、不正侵入があった場合には、一時的にカメラ付携帯電話機をおいておくのも良い。

図８は、本発明による異常事態の検知と本人通知の実施形態のフロー図を示す。Ｓ８０１は、図６の集端装置７０から定期的にチェック用微弱電波を発信してガラス部材の損傷を問い合わせている。Ｓ８０２は、正常か異常のチェックの判断をおこなっている。

Ｓ８０３は、何らかの異常値が検出された。Ｓ８０４は、異常個所の特定と損傷の程度を把握する。チェック個所のガラス部材は、アドレスがつけられていて集端装置７０からの問い合わせに応じてパルス変調によって、自分の所在と異常の程度を知らせてくる。

Ｓ８０５は不正侵入であるかどうかのチェックをおこなう。ガラス部材の損傷の程度は、インピーダンス、誘電率の変化で判読できる。従って、ショウーウインドーケースのように、透明なガラス以外の部材であるエポキシ樹脂、ポリエチレン、テフロン、アルミナ材であっても検出可能である。

人体も静電容量をもっている。微弱電波を７０より照射して反射電波を解析して判断できる。電波でなくＩｒＤＡ（赤外線）を使えば、一層鮮明に人の検知は可能である。人の侵入検知は、窓ガラスの施錠の不正解除、ドアの破壊からも可能である。先に説明した実施形態１、２から容易に検出できる。

Ｓ８０６は、不正侵入であれば公衆無線、情報通信網によって本人へ携帯電話、固定電話機、パソコンの手段を用いて知らせる。Ｓ８０７は、必要なサイトに自動的に通報される。又、本人が隣人、警察に通報してもよい。Ｓ８０８は、警備サイトから警備保障会社に自動的知らされる。そして警備会社と場合によっては、警察による犯人の追跡をおこなう。

Ｓ８１０は、ガラス部材の損傷であった。人の侵入はなかった。破断、破損にかかわらず、本人、家族、責任者に知らせる。Ｓ８１１は、はガラス会社のサイトより修理の依頼があって、補修の見積をおこなう。Ｓ８０９では、本人の同意のもと損傷したガラス部材の修復をおこなう。

図９は、第２実施形態のＩＣタグによる検出方法による異常事態の処理をフロー図で示したものである。Ｓ９０１は、図６の集端装置７０からの定期的な問い合わせ信号を発信する。Ｓ９０２は、対象部材からの応答信号によって、正常か異常の判定をおこなう。

Ｓ９０３は、ある個所のガラス部材の破損、破断を検出した。異常事態の発生である。直ちに７０は、信号の解析をおこなって損傷の状態の特定をおこなう。そしてＳ９０４において、異常か正常かの判定をおこなう。

Ｓ９０５はＳ９０３の解析の結果、異常が検出された。異常の特定と損傷個所、程度を判断する。Ｓ９０６では、破損状況の詳細な解析をおこなう。このステップは、異常値と判定されて緊急を要する不正侵入の特定をおこなう。カメラ等のモニターがある場合には、入力画像を至急、警備保障サイト、図７の７０５におくる。

Ｓ７０５は、不正侵入と断定した。賊を撃退する目的と、近隣、家族に知らせるために、集端装置に接続してある、図示してないスピーカ、警報灯を点滅させて知らせる。Ｓ９０８では、本人、責任者に通知する。Ｓ９０９は、警備保障会社、警察、地域自治会等に報知する。賊であれば、近隣、地域住民にも知らせる。

Ｓ９１０では、警備保障会社、警察による不正侵入者の追跡と被害状況を把握する。被害の程度を物的、人的損害にわけて図示していない保険会社のサイトに通知して、保険金の請求をおこなう。保険金の請求は、被害状況の証拠に応じておこなう。本発明によって証拠材料は、自動的に揃うから保険会社の手間、暇も省ける。かつ、保険金の不正請求も防ぐことができる。

Ｓ９１１は、異常事態のない正常な状況である。ここで集端装置７０は、電源のチェックをおこなう。パッセブ型検知回路構成（外部より電源の供給を行う方式）の場合、Ｓ９１２では検知回路素子、ＩＣタグに電力供給搬送電波の送信をおこなって微弱電波によって電源の充電をおこなう。検知回路がアクテイブ方式（電池、ソーラセルによる供給）の場合、管理者に電源無しアラームを発して人手によって電池の交換、あるいは、電源の充電をおこなう。

本ガラス部材は、風冷強化ガラスを使う。風冷強化ガラスは、７００℃の炉で熱して、急激に冷やす。このようにするとガラス部材に衝撃があった場合、粉々に粉砕してしまう。従って、一部の破損したガラス部材が残るようなことはない。インピーダンス、誘電率は無限大に大きくなる。従って、ガラス部材の損壊の検出は誤動作無く可能になる。

第１実施形態の構成を示した図である。 同、回路構成を示した図である。 第２実施形態の構成を示した図である。 同、回路構成を示した図である。 同、ＩＣタグの内部構成を示した図である。 家宅、オフィス内の検出個所と集端装置の配置を示した図である。 本検知方式を社会に導入したシステム構成を示す図である。 ガラス損壊検出と本人、関係者に通報するプロセスを示すフロー図である。 ＩＣタグによるガラス損壊、侵入検出と通報プロセスを示すフロー図である。

符号の説明

１、６６、６８、６９ 窓ガラス
２ サッシ、枠体
３、３３ 電子回路
４、５ アンテナ
２１ 発振回路
２２，４１ 入力アンプ、コンパレータ
２３，４２ 出力アンプ
２４ ゲイン（利得）調節器
２５ 入力アンテナ
２６ 出力アンテナ
２７，２８，４３ 微弱電波
２９，６２ 電源
３１、５２ ループアンテナ
３２ ＩＣタグ
３４ 給電ループアンテナ
５１ システムバス
５３ 送受信回路
５４ ＣＰＵ
５５ プログラムメモリ（ＲＯＭ）
５６ メモリ（ＲＡＭ）
５７ 入出力部（Ｉ／Ｏ）
５８ アンテナゲイン検知回路
５９ インピーダンス検出回路
６０ データメモリ
６１ ソーラセル（太陽電池）
６５ 家宅、オフィス
６７ ドア、入口
７０ 無線集端装置
７０１ 情報通信網
７０２ 公衆無線基地局
７０３ 公衆無線会社サイト
７０４ 通信会社ウェブサイト
７０５ ガラス材業者ウェブサイト
７０６ 警備保障会社ウェブサイト
７０７ 通信線
７０８ オフィス、企業
７０９ オフィス・ビルデング
７１０ 個人住宅
７１１ 家
７１２ 集合住宅
７１３ マンション、団地
７１４ 社輌
７１５ 人、ビジネスマン
７１６ 電話機、携帯電話機
７１７ 公衆無線電波

Claims (7)

1. ガラス部材で構成された窓ガラス、人の出入り口において、該ガラス部材に透明材料で形成したアンテナ、入力増幅器、コンパレータ、出力増幅器、発振回路より成る電子回路をガラス部材に添付、印刷する手段、
   ガラス部材が損壊した際、ガラス部材のインピーダンス、誘電率の変化を検知して前記発振回路より微弱変調電波を発信してガラス部材の破損を通報して警報を発するする手段、
   電子回路に透明部材で構成した太陽電池を該ガラス材に添付して電源の供給をおこなう事を特徴とするガラス部材損壊と侵入検知方法。
2. 前記請求項１において、ガラス部材の損壊の程度は、インピーダンス値、誘電率の変化と該電子回路の発振器からの電波の変調度、電波の有無、強弱を検知して特定する事を特徴とするガラス部材損壊と侵入検知方法。
3. 前記インピーダンス、誘電率の変化に応じて人の不正侵入を検知する事を特徴とするガラス部材損壊と侵入検知方法。
4. 前記請求項１において、ガラス部材はガラス以外にエポキシ樹脂、ポリエチレン等の透明部材である事を特徴とするガラス部材損壊と侵入検知方法。
5. 前記電子回路、発振回路は、微小ＣＰＵ，ＩＣタグで構成する事を特徴とするガラス部材損壊と侵入検知方法。
6. 無線集端装置を備えて、該ガラス部材にある電子回路に異常有無の問い合せ微弱無線電波を発信してガラス部材の損壊を検知する手段と、
   異常の信号を受信した時には、情報通信網を介して必要な施設、人に迅速に報知する事を特徴とするガラス部材損壊と侵入検知方法。
7. 情報通信網上に、ガラス部材損壊検知ウェブサイトと、警備保障ウェブサイト、ガラス部材会社のウェブサイトを備えて、不正侵入者の追跡と損壊されたガラス部材の補修をおこなう事を特徴とするガラス部材損壊と侵入検知方法。

Images