JP3110041U - 簡易監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＡＣ電源を利用することなく設置でき、低コストで使い易く、且つ、夜間でも撮影が出来るような監視装置を提供する。
【解決手段】 本発明の簡易監視装置は、監視空間の変化を検出するセンサと、メモリ機能付きデジタル・カメラと、センサおよびデジタル・カメラの操作を制御するコントロールユニットと、太陽電池パネルと電源ユニットとを備える。そして、センサは、撮影が必要な時間帯にのみ稼動するようにコントロールユニットで制御される。また、デジタル・カメラとコントロールユニットとは、ＵＳＢケーブルが接続され、容易にＰＣで画像データを収録・監視することができる。
【選択図】図１

Description

本考案は、特定の監視エリアを監視する装置に関する。

カメラ等の撮影装置を利用して屋外における不審者を監視し、場合によっては、警備会社に通報したり、警報音を鳴らしたりするセキュリティーシステムが普及している。このようなセキュリティーシステムに関し、特開２００２−１０３６９号公報は、侵入者が侵入したか否かを簡単且つ低コストで確認することができるものである。そして、この公報には人体感知センサと、この人体感知センサにより人の存在が感知されることにより作動する撮影装置と、人体感知センサおよび撮影装置に接続されるコンピュータとを備え、インターネット等の通信手段に接続して撮影された画像データを携帯端末に送信することが記載されている。このようなシステムを導入した場合には画像データが記録として保存され、その画像を証拠とすることができ、また、警報音とを発するように構成した場合には、や防犯に役立つ。しかし、このシステムを支える電源は家庭内に配線されるＡＣ電源を利用するものであることから、場所が限定され、且つ、設置に伴う工事等が伴うものとなっていた。
また、デジタル・カメラを利用して、監視装置を構成しようとする場合、デジタル・カメラ自体の消費電力は小さいので小型装置とすることができるが、自動的に撮影を行なわせる共に、撮影した画像の記録とこの画像を必要に応じて何処ででも表示させなければならない必要性がある。また、屋外で夜間撮影を行う場合、撮影距離が限られる等の制約やデジタル・カメラの性能によって撮影される画像は満足な結果が得られない。一般的に、夜間暗闇での撮影は感度不足で鮮明な画像が得られない。
特開２００２−１０３６９号公報

ＡＣ電源を利用することなく設置でき、低コストで使い易く、且つ、夜間でも撮影が出来るような監視装置を提供することである。

請求項１における本考案の簡易監視装置は、監視空間の変化を検出するセンサと、メモリ機能付きデジタル・カメラと、前記センサおよび前記デジタル・カメラの操作を制御するコントロールユニットと、太陽電池パネルと、該太陽電池パネルで発生した電力を貯える電源ユニットとを備え、自動的に前記監視空間の映像を記録するようにしたことを特徴とする。

請求項２の考案は、電源ユニットが、スーパーキャパシタを有する充電器を備えていることを特徴とする。
請求項３の考案は、前記センサが、前記コントロールユニットにより制御され、撮影が必要な時間帯にのみ稼動し発報映像記録するようにしたことを特徴とする。請求項４考案は、前記デジタル・カメラが、ＵＳＢケーブルで接続されていることを特徴とする。請求項５の考案は、前記デジタル・カメラが、前記コントロールユニットにより制御されるリモコンで操作されることを特徴とする。請求項６の考案は、前記デジタル・カメラが撮影する枚数は、前記コントロールユニットで変更されることを特徴とする。請求項７の考案は、前記撮影する枚数が選択できるように、前記コントロールユニットの設定を変更するエンコーダが設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の簡易監視装置。請求項８の考案は、前記コントロールユニットが、ＰＬＣまたはシーケンサーまたはＣＰＵで制御されるように構成されていることを特徴とする。

本考案の簡易監視装置は、ＡＣ電源に代えて太陽電池パネルを有する電源ユニットを利用するものであり、太陽の光が得られる屋外であれば、設置場所が制限されない。即ち、山や野原でも設置可能であり、移設も簡単にできるものである。また、監視空間の変化を検出するセンサを備えているので、センサが対象物を検知した瞬間だけ無人撮影ができる。

電源ユニットは、スーパーキャパシタを有する充電器を備えているので、二次電池へ効率のよい充電ができると共に、電源を小型化することができる。
撮影が必要な時間帯にのみセンサを稼動させるようにコントロールユニットを設定した場合には、二次電池に蓄電された電気の消費が節約できる。
デジタル・カメラにＵＳＢケーブルが接続されていることにより、デジタル・カメラで撮影された画像をＰＣ等のディスプレイに表示させることや、画像のダウンロード、及び、メモリの消去等ができる。また、コンピュータにダウンロードした画像は、画像を拡大したり鮮明な画像を得ることができる。このような操作は、デジタル・カメラから離れた場所であってもでき、デジタル・カメラに収容されているメモリカードを取り出すため、柱状物に登る等の煩わしさがない。
デジタル・カメラを操作するリモコンは、デジタル・カメラの焦点合わせやシャッターを切る操作が、コントロールユニットで制御されている。
そして、コントロールユニットの設定によって、撮影する枚数や待ち時間等が自在に変更可能なものとなる。このような撮影条件は、コントロールユニットとは別体として設けたエンコーダでもできる。
コントロールユニットは、シーケンサーまたはＣＰＵで制御されるように構成されており、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）でもよい。

本考案の簡易監視装置は、解像度のよいデジタル・カメラを鋼管柱など柱状物の上方で手の届かない所に監視用カメラとして設置し、且つ、柱状物の下方に取付けた手の届く高さのボックスの中には、コントロールユニット（以下、ＰＬＣとする。）やデジタル・カメラの操作手段を収納する。そして、デジタル・カメラからはＵＳＢケーブルを箱の中まで下ろしておく。柱状物の上方には、太陽電池パネルを設置し、下方の箱の中にはスーパーキャパシタや二次電池等の電源ユニットを設ける。これにより、無人で撮影が可能で、且つ、太陽の光が得られる屋外であれば、設置場所が制限されない簡易監視装置になる。

太陽電池パネルによる発電電圧はＤＣ１６〜１８Ｖで、電池電圧は１２Ｖとし、制御用のＰＬＣ、高感度デジタル・カメラ、センサ、警報器、照明、フラッシュ等も同一の電圧で供給し、市販デジタル・カメラの３〜７．３Ｖに合わせてＤＣ−ＤＣコンバータで変換して電力の供給を行う。一日の消費電力を抑えるため制御用ＰＬＣと昼間充電を行うための充電器のみを稼動し、常時消費される電力を極力抑える。充電器自体も昼のみなのでＰＬＣで昼間のみ稼動とし、夜間は電池から切り離すようにすることもできるがＰＬＣの出力回路が少ないことと、充電器の回路のＩＣやダイオード等の待ち時間に於ける暗電流を極力抑えるようにしたので暗電流を無視できるようにした。低価格化と低消費電力化を可能にするため、太陽電池を１０Ｗ程度（実際は１２Ｗ０．７５Ａ）と、二次電池を１０Ａｈ程度（実際には７Ａｈ）を用い、鉛二次電池に充電し易いように入力パワー密度の大きなスーパーキャパシタを用い、このスーパーキャパシタをバッファーとして１２Ｖ７Ａｈの鉛電池に充電する方式とした。

図１は、本考案の簡易監視装置１０を示したものであり、（ａ）はその概略を示した概略図、（ｂ）はボックス内に収納された電子部品を説明する説明図である。図２は、簡易監視装置１０の構成を説明する説明図である。この図１（ａ）に示した簡易監視装置１０は、長さ６〜７ｍ太さ約１１０ｍｍ程度の鋼管柱１に設けられたものであり、鋼管柱１の最上部に太陽電池パネル２を備え、その下方には、照明７、警報器８、デジタル・カメラ４を内臓したカメラハウジング３、監視空間の変化を検出するセンサ６、およびボックス５を備えている。

ボックス５の中には、図１（ｂ）に示すように、上述したセンサ６からの信号を基にしてデジタル・カメラ４の操作を制御するＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）２５、スーパーキャパシタを内蔵する充電器２３、上述した太陽電池パネル２で発電した電気を蓄電する２次電池２４、ＤＣ−ＤＣコンバータ２８、ＰＬＣ２５のプログラムの変更や設定を簡単に行うためのエンコーダ２６、および配線を簡素化するための端子板２７が設けられており、デジタル・カメラ４は、ＵＳＢケーブル（図省略）で接続されている。各種部品間を電気的に接続する導線は、ＵＳＢケーブルと共に電線管１１ａおよびＵ字管１１内に収納されている。

センサ６は、パッシブセンサ、アクティブセンサ、赤外線を遮断するタイプのセンサ、振動センサ等が利用でき、特に限定されるものではない。エンコーダ２６は、ボックス５に収容されたＰＬＣ２５のプログラムの変更や設定を簡単に行うためのものであり、これにより、撮影枚数、待ち時間等が簡単に調整できる。端子板２７は配線を簡単にし、チェックをし易くする。鋼管柱１は約１ｍ地面に埋め込み、１０〜２０ｃｍの深さの所に十字に根架を取付けてある。鋼管柱の沈下を防止するため沈下防止板１３を拭く場合がある。根本には鋼管柱１を固めるため石をその周囲に配置する。

太陽電池パネル２の発電能力は１２Ｗ０．７５Ａ程度である。そして、太陽電池パネル２により発電された電力は、スーパーキャパシタを内蔵する充電器２３により、二次電池２４（鉛電池）に充電を行うように構成されている。二次電池２４は７Ａｈを使用し、二次電池２４に貯められた電力により、ＰＬＣ２５と充電器２３を常時稼動させる。ＰＬＣ２５は、設定された時間帯にのみセンサ６を稼動させると共に、センサ６が発報したときにのみ、デジタル・カメラ４を撮影するように制御する。また、ＰＬＣ２５は、デジタル・カメラ４にまず通電をし、デジタル・カメラ４が正常に立上がった所で、撮影を作動させるリモコン２２の制御を行う。これにより、デジタル・カメラ４が撮影する撮影枚数および撮影回数が自動化される。

デジタル・カメラ４の操作については、ＰＬＣ２５で電源のオンを行うと、ＤＣ−ＤＣコンバータ２８により、デジタル・カメラ４に電源が供給される。デジタル・カメラ４の立上りが終了する時間（例えば２〜５秒）を待って、リモコン２２の操作をし、シャッタ操作に入る。この場合、まず焦点を合わせるスイッチが入り、次にシャッタースイッチが入る制御を行なっているので、ＰＬＣ２５で操作する場合、まず焦点のスイッチ回路を短絡し、ピントが合った頃合をみてシャッターを短絡するようにしている。オートフォーカスではなく、固定焦点であらかじめ焦点を合わせておくタイプのデジタル・カメラ４では、このような遅延時間をもつ２段スイッチの操作を行う必要がなく、シャッター操作のみのスイッチ（閉開路）を与えればよい。デジタル・カメラ４のリモコン２２が、光、電波、音波により行われている場合もそのリモコン２２に対して同等な操作を行えばよい。尚、リモコン２２は、カメラハウジング３の中にデジタル・カメラ４と一緒に設置（図省略）してもよい。

デジタル・カメラ４はレンズの大きな明るいカメラを用いているが、照明７やフラッシュライト９を用いて夜間撮影を容易にしている。照明７はセンサ６による電源立ち上げとともに行ってもよいが、フラッシュライト９はシャッター信号を与えた時、シャッター回路の短絡と同時にカメラと同期して動作させるようにしている。フラッシュライト９をカメラハウジング３に収納する場合、ハウジングの窓から反射等によってデジタル・カメラ４に直接影響を与えないようにデジタル・カメラ４とフラッシュライト９との間に遮蔽板を置く。

本考案の簡易監視装置１０は、夜間・暗闇でも鮮明な画像が得られるよう、レンズの大きなＦ１２〜２８程度、画素数３００〜５００万画素のディジカメを使い、省電力であり高輝度のＬＥＤを用いるか、フラッシュライト９を用い瞬間的には明るい画面の撮影を可能にしている。さらに、カメラの焦点合わせを司るスイッチとシャッタースイッチとが一体となっている操作部の浅い押しと深い押しによって回路に挿入される抵抗値が変わる２段スイッチの機械構造をＰＬＣの操作により自動的に電子による別々のスイッチに分けて時間差を設けて制御し、まず焦点調整のスイッチをオンにし、次にシャッター用スイッチをオンにする。カメラ内部を改良する訳にはいかないのでリモコン２２（有線、または無線のもの）を改良し、リモコン基板にＰＣによる外部の電子スイッチを接続するようにしている。カメラの立ち上げについて述べると、カメラ自体は電源をオンの状態とし、ＰＬＣ２５の制御により直にカメラ電源をオンにし立ち上げを行うようにし、電源電圧はカメラに合わせて１２Ｖからカメラの使用電圧、３Ｖ〜７．３ＶにＤＣ−ＤＣ変換を行い電力の供給を行っている。無線のリモコンの場合には、リモコンのボタンが２段式接点の構造となっている所に相当する接点をＰＬＣ制御で短絡を行い、スイッチを動かさないで目的を達している。

デジタル・カメラ４に挿入するメモリカード（スティック）は大きいものである程記録枚数が撮れるので大きい程よいが、高彩精な画像にすればする程メモリ容量も大きくなるので、両方が満足するようにするには１Ｇバイト程度のメモリであると高彩精な画像にしながら一日に３０枚程度をとり、１０〜２０日程度放置しておいても画像を記録し続けることができる。犯人を割り出すため画像拡大や分析ができるようにできるだけ高画質な映像を残すように設定した方がよい。
デジタル・カメラ４に記録された画像は、ＵＳＢケーブル３１により下方のボックス５迄配線されているものを利用しＰＣにＵＳＢケーブル３１を接続し、ＰＣにダウンロードすることにより、ＰＣに記録を移すと共に、デジタル・カメラ４のメモリをＰＣによる操作で消去することができ、いちいちデジタル・カメラ４のある所まで登って行きメモリカードやメモリスティックを取りに行く必要がない。

本考案の簡易監視装置１０は、低消費電力で全体が構成されるものであるので、太陽電池パネル２は１０Ｗ程度の発電能力があれば十分であり、且つ、小型、軽量化を実現するために、二次電池２４は１０Ａｈ程度であればよいが、実際には、太陽電池パネル２の発電能力を１２Ｗ０．７５Ａ程度のものとし、且つ、二次電池２４は１２Ｖ（７〜１２Ａｈ）を使用した。以下、消費される電力を概算して説明する。

常時接続してあるＰＬＣ２５は待機時（スタンバイ時）は約０．０１Ａ（１４ｍＡ以下）であり、充電器も０．００１（１ｍＡ）以下である。従って、これらを２４時間稼動したとしても０．４Ａｈ（４００ｍＡｈ）程度である。一方、２０Ｗの照明を０．５時間点燈したとしても１．６Ａｈであり、その他デジタル・カメラ４、センサ６（パッシブセンサ）、フラッシュ４ａ、警報器８等を最長０．５時間稼動したとしても０．５Ａｈであるので、全体で２．１Ａｈとなる。よって、無日照日を３〜４日と考えると６〜８Ａｈの電池があれば対応できるのでこの条件を考慮して１２Ｖ（７〜１２Ａｈ）の二次電池を用い、太陽電池を１２Ｗ、０．７５Ａのものを使用した。

因みに、日本において、太陽光の発電が可能な時間は平均約４時間であるので、この間に二次電池２４に効率よく電力を貯えなければならない。即ち、地域により、例えば、北日本、裏日本、南日本、表日本などの地理的条件の違い、及び、曇天、雨天、雪等の条件で二次電池に貯まる電力は大きく異なるものであるが、不法投棄、盗難等の犯罪行為は主に夜間行われるので、これに備えた容量の電源を用いなければならない。特に、照明は、電力を一番消費するので撮影時のみ使用するようにするなど、電力の消費は極力節約する。

図２は、本考案の簡易監視装置１０の電気的動作を説明する説明図である。
先ず、太陽電池パネル２により発電された電力は、充電器２３を介して二次電池２４に充電される。この充電器２３は、スーパーキャパシタ２３ａを内臓した充電回路２３ｂを備えて構成されている。即ち、スーパーキャパシタを用いた充電方式により効率のよい充電ができているので電源を小型化したり、長時間システムを運用したりするのに役立っている。
そして、ＰＬＣ２５への電源は、ブレーカ１５を介して供給され、ＰＬＣ２５により設定された監視時間の間センサ６に導線３０を介して電気を供給する。センサ６の感知範囲に人や車が入って来たときは、センサ６が発報し、導線３６を通じてパルスを送り、ＰＬＣ２５の入力側にセンサ６が作動したことを報せる。センサ６の発報信号は誤動作する場合も考慮し、例えば発報信号パルス３回目までは無視し、４回目のパルスで初めてＰＬＣ２５をオン（起動させる）こともできるし、最初の発報から３〜１０秒迄は無視し、その後の発報で初めてオン（起動信号）として認識するように設定してもよい。ＰＬＣ２５が発報信号を認知すると、導線３１に１２Ｖ電圧を供給する。

これにより、デジタル・カメラ４、照明７、警報器８、フラッシュライト９、等に電力を供給し、各機器を作動させている。ディジカメの供給電圧は夫々のメーカによって異なるが、ＤＣ−ＤＣコンバータ２８により、動作電圧を供給している。使用例としては、７．３Ｖの電圧を供給した。デジタル・カメラ４の電源スイッチはオンのポジションのままにしてあり、電源の立ち上げは、ＰＬＣ２５のオン、オフによってそのままデジタル・カメラ４の電源供給のオン、オフを行っている。ＰＬＣ２５の出力としてはこの他にデジタル・カメラ４のシャッターを押すための出力を２本持ち、導線３２は焦点合わせのため、導線３３はシャッタースイッチを起動させる為で、この場合には、リモコン２２の基板に接続されているプッシュスイッチによる短絡と同等の接点の短絡を行っている。

使用した方式ではこの短絡により抵抗値が変わり、デジタル・カメラ４に接続されている導線３５により信号が伝送されるようになっている。言い換えると、デジタル・カメラ４側からみると、導線３５の先に接続されている抵抗値が、焦点合わせの動作とシャッター動作により変化することにより、自動的に焦点（ピント）合わせとシャッターが切られることになっている。一旦ピントが合った所でシャッターを連続して数回動作させ、数枚の写真を撮影するようにしている。実際には３〜５枚の連続写真を撮れるようにした。この一連の動作を終了した後、ＰＬＣの出力電源を切り、１２Ｖの電圧供給を止め、またセンサーの稼動を待つようにしている。

人や車が同一場所にいた場合、センサがすぐに再起動し、同様の動作を繰り返す恐れがあるので、次の発報をある時間停止する（待ち時間）ようにＰＬＣにプログラムしてある。従って例えば５分とか１０分とかの間にセンサからの発報信号があってもＰＬＣは受けつけず、この間の発報信号を無視するようにしている。この時間を経由した後再びセンサが警戒態勢に入るようにする。
デジタル・カメラ４の撮影枚数、発報後の待ち時間等はＰＬＣ２５の設定の仕方で自由に変えられるようにしてある。この設定を行うのはエンコーダ２６の操作で導線３７を用いて変更ができるようにしている。デジタル・カメラ４に同期するフラッシュ４ａについては外部フラッシュ４ａをデジタル・カメラ４と連動させるようにする。

以上、説明したように、本考案の簡易監視装置１０は、ＡＣ電源が得られないような場所でも日中太陽電池により発電された電力を、瞬間的でパワーを吸収するパワー密度の高いスーパーキャパシタに蓄え、効率のよい充電方式を用い、パワー密度は小さいがエネルギー密度の大きい二次電池に充電を行う方式である。このため変動する自然エネルギーも無駄なく蓄えられ、この結果入力パワー密度が高いスーパーキャパシターにより多くの電流を蓄積し、結果的により多くの電力を二次電池に貯えておくことができるものである。コストを節約するため太陽電池や二次電池は極力小型に構成し、消費電力を節約するために機器のシーケンス制御を行うＰＬＣと昼間充電を行う漏洩電流の少ない充電回路のみ動作させるようにし、消費電流の大きな照明、カメラセンサ、警報器等も特定の監視時間にしぼって稼動させるようなシステム構成として省電力を図ることができる。

主に不法投棄、農作物の盗難、建設車両の盗難、二輪車の盗難、資材置場の資材の盗難、違法駐車、車上荒し、等の防止や、犯罪者の確定を行う目的に使用できる。

（ａ）は、本考案の簡易監視装置を示した概略図である。（ｂ）は、ボックス内に収納された電子部品を説明する説明図である。 本考案の簡易監視装置の構成を説明する説明図である。

符号の説明

１ 鋼管柱
２ 太陽電池パネル
３ カメラハウジング
４ デジタル・カメラ
５ ボックス
６ センサ
７ 照明
８ 警報器
９ フラッシュライト
１０ 簡易監視装置
１１ Ｕ字管
２２ リモコン
２３ 充電器
２４ 二次電池
２５ ＰＬＣ
２５ａ ディスプレイ
２６ エンコーダ
２７ 端子板
２８ ＤＣ−ＤＣコンバータ
３０〜３７ 導線

Claims (8)

1. 監視空間の変化を検出するセンサと、メモリ機能付きデジタル・カメラと、前記センサおよび前記デジタル・カメラの操作を制御するコントロールユニットと、太陽電池パネルと、該太陽電池パネルで発電した電気を貯える電源ユニットとを備え、自動的に前記監視空間の映像を記録するようにしたことを特徴とする簡易監視装置。
2. 電源ユニットは、スーパーキャパシタを有する充電器を備えていることを特徴とする請求項１に記載の簡易監視装置。
3. 前記センサは、前記コントロールユニットにより制御され、撮影が必要な時間帯にのみ稼動し発報映像記録するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の簡易監視装置。
4. 前記デジタル・カメラは、ＵＳＢケーブルで接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の簡易監視装置。
5. 前記デジタル・カメラは、前記コントロールユニットにより制御されるリモコンで操作されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の簡易監視装置。
6. 前記デジタル・カメラが撮影する枚数は、前記コントロールユニットで変更されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の簡易監視装置。
7. 前記撮影する枚数が選択できるように、前記コントロールユニットの設定を変更するエンコーダが設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の簡易監視装置。
8. 前記コントロールユニットは、ＰＬＣまたはシーケンサーまたはＣＰＵで制御されるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の簡易監視装置。

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