JP4051407B2 - 侵入警戒装置 - Google Patents

Description

本発明は侵入警戒装置に係り、特に特定区域への侵入者の監視を行う侵入警戒装置に関するものである。

空港施設や港湾施設、防衛施設、その他重要施設等の特定区域には、外部からの侵入者を検出する侵入警戒装置が設けられている。侵入警戒装置は、警報線と、この警報線に電流を供給するバッテリと、前記警報線に流れる電流値を検知して電流値の変化を監視する検知部とから主に構成されている。この侵入警戒装置は、警報線を特定区域の周囲に設けられたフェンス等に多段に張架して、警報線の末端に設けられたバッテリから電流を警報線に供給し、監視センタに検知部を設けて警報線に断線や短絡が発生したときに起こる電流値の変化を監視することにより侵入者の監視を行っていた。また侵入警戒装置には、赤外線を用いて侵入者の監視を行うものもある。

侵入警戒装置について開示された文献として、例えば特許文献１が挙げられる。特許文献１に開示された装置は、被監視対象物に検知線を配線するとともに、この検知線にスイッチング素子および発振器を設けたものである。そしてこの装置は、検知線の切断や短絡に対応してスイッチング素子を動作させ、このスイッチング素子の出力信号で発振器を制御し、この発振器の出力信号を受信部に送信し、受信部で検知線の切断や短絡の状態を監視するものである。

また警報線の断線を検知する装置について開示された文献として、特許文献２が挙げられる。特許文献２に開示された装置は、複数のトランジスタ、監視電流検出回路および電圧検出回路等を備えた構成であり、これによりベル線の断線や短絡を検出するものである。
特公昭６３−９２７８号公報 実公昭６３−３９８２０号公報

侵入警戒装置の警報線は主に屋外のフェンス等に張架されるので、警報線に草木が接触して、またフェンス等をつたって草木の蔓が警報線に巻き付いて、警報線間に軽度な短絡や警報線−大地間に地絡が発生していた。特に草木や蔓が雨露に濡れると草木や蔓の抵抗成分が小さくなるので、このときはより頻繁に短絡や地絡が発生していた。そして侵入警戒装置は、草木等により軽度な短絡が発生した場合でも短絡の発生を検知するので、この軽度な短絡を侵入者により短絡が発生したと誤報を発していた。また地絡が発生した場合、地絡箇所を介して警報線から大地に電流が流れるので、侵入警戒装置は断線が発生したと誤報を発していた。

またダンボールや金属片（トタン）等の飛来物が警報線に引っ掛った場合でも警報線と大地との間に地絡が発生し、侵入警戒装置は異常が発生したと判断し誤報を発していた。また警報線が風の影響を受けることにより瞬断が発生した場合でも、侵入警戒装置は断線が発生したと誤報を発していた。

また警報線の末端にバッテリを設けた場合はバッテリを定期的に交換する必要があり、保守に手間がかかることになる。
また赤外線を用いて侵入警戒を行う装置では、赤外線が雨や雪等により遮られて誤報を発する問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、警報線の断線、短絡および地絡を検知して特定区域への侵入者の監視を行う侵入警戒装置を提供することを目的とする。

本発明に係る侵入警戒装置は、両端をスイッチ部に接続して閉ループを形成した警報線と、閉ループのループ端に接続したダイオードと、警報線に対応して一端を接地するとともに他端をスイッチ部に接続した信号線と、スイッチ部を介して警報線の端部に接続し、警報線に直流信号を供給する定電流源と、警報線の断線検出、短絡検出、地絡検出および軽度な短絡箇所以遠の断線検出のうちいずれか１つの異常検出項目に応じて、定電流源の接続先を警報線の端部のうち少なくともいずれか一方の端部に切り替えるとともに、定電流源が接続していない警報線の端部または信号線の他端を電流−電圧変換部に接続するスイッチ部と、定電流源が接続していない警報線の端部または信号線の他端から出力する電流信号を電圧信号に変換する電流−電圧変換部と、電流−電圧変換部の後段に接続し、電流−電圧変換部から出力する電圧値を保持するサンプル／ホールド部と、電流−電圧変換部、サンプル／ホールド部および基準電圧を出力する基準電圧設定部の後段に接続し、電流−電圧変換部から出力する電圧値と、サンプル／ホールド部で保持した電圧値または基準電圧設定部が出力した基準電圧値とを比較する比較部と、比較部の後段に接続し、比較部が出力した信号を受けて警報を出力する警報出力制御部とを備えたことを特徴としている。

また本発明に係る侵入警戒装置は、異常検出項目にあわせてスイッチ部の接続先を切り替えるスイッチ制御部を備え、スイッチ制御部は、断線検出時にスイッチ部の接続先として、警報線の一端に定電流源を接続させてダイオードの順方向へ直流電流を供給するとともに、警報線の他端に電流−電圧変換部を接続させてなり、短絡検出時にスイッチ部の接続先として、警報線の他端に定電流源を接続させてダイオードの逆方向へ直流電流を供給するとともに、警報線の一端に電流−電圧変換部を接続させてなり、地絡検出時にスイッチ部の接続先として、警報線の両端に定電流源を接続させて警報線へ直流電流を供給するとともに、信号線の他端に電流−電圧変換部を接続させてなり、比較部は、電流−電圧変換部から入力した電圧値と基準電圧設定部から入力した基準電圧値とを比較してなることを特徴としている。

また本発明に係る侵入警戒装置は、異常検出項目にあわせてスイッチ部の接続先を切り替えるスイッチ制御部を備え、スイッチ制御部は、警報線の軽度な短絡箇所以遠の断線検出時に、定電流源の接続先となる警報線の端部と、電流−電圧変換部の接続先となる警報線の端部とを交互に切り替えてなり、比較部は、警報線のいずれか一方の端部に定電流源が接続したときにサンプル／ホールド部で保持した電圧値と、警報線の他方の端部に定電流源が接続したときに電流−電圧変換部から入力した電圧値とを比較してなることを特徴としている。

警報線に接続されたダイオードに信号を定電流源から順方向に流し、警報線から出力された信号と基準信号とを比較すると警報線の断線を検出することができる。したがって侵入者が警報線を切断して侵入するのを検知することができる。また警報線に接続されたダイオードに信号を定電流源から逆方向に流し、警報線から出力された信号と基準信号とを比較すると警報線の短絡を検出することができる。したがって侵入者が警報線間を短絡（クリップコード等で）して侵入するのを検知することができる。

また警報線の両方の接続端に信号を定電流源から流し、信号線から出力される信号と基準信号とを比較すると警報線の地絡を検出することができる。したがって侵入者が梯子等を使って侵入をはかる場合、警報線と大地とが梯子等を介して地絡するので、侵入者を検知することができる。

また警報線の一端および他端に信号を交互に定電流源から流し、警報線の他端および一端から出力される信号を比較することにより、警報線に軽度な短絡が発生している場合におけるその短絡箇所以遠の警報線の断線を検出することができる。したがって警報線が草木等により軽度に短絡した場合であっても、警戒監視を行う手段を基準として短絡箇所以遠で発生した侵入者による警報線の断線を検知することができる。

以下に、本発明に係る侵入警戒装置の好ましい実施の形態について説明する。図１は侵入警戒装置の構成を説明するブロック図である。侵入警戒装置１０は電流を通すことが可能な警報線１２を有し、警報線１２の両端はスイッチ部に接続されている。この警報線１２により形成した閉ループのループ端、すなわち警報線１２の折り返し部にダイオード１６が接続されている。また侵入警戒装置１０は、警報線１２の近傍に一端を接地し、その他端をスイッチ部１４に接続した信号線１８を有している。この信号線１８は電流を通すことが可能なものである。

前記スイッチ部１４には警報線１２の状態を監視するための直流の監視電流を供給する定電流源２０が接続されている。この定電流源２０と警報線１２との接続は、スイッチ部１４により警報線１２の何れか一端または両端が選択され、選択された端子に電流を供給する構成となっている。またスイッチ部１４には警報線１２や信号線１８からの電流信号を入力する電流−電圧変換部２２が接続されている。電流−電圧変換部２２と警報線１２・信号線１８との接続は、警報等の検出項目、すなわち警報線１２の断線や短絡、地絡の検出に応じてスイッチ部１４により選択される。そしてスイッチ部１４にはスイッチ制御部２４が接続され、このスイッチ制御部２４からの信号により警報線１２の異常状態の検出項目にあわせて定電流源２０および電流−電圧変換部２２の接続先を切り替えている。

前記電流−電圧変換部２２にはサンプル／ホールド部２６が接続されている。このサンプル／ホールド部２６はスイッチ制御部２４とも接続し、警報線１２の異常状態検出動作の監視電圧Ｖ１と監視電圧Ｖ２とを比較し警報を判断するものである。また前記電流−電圧変換部２２には比較部２８が接続されている。この比較部２８には、基準電圧Ｖｓ（基準信号）を出力する基準電圧設定部３０とサンプル／ホールド部２６とが接続されている。そして比較部２８には警報出力制御部３２が接続されている。この警報出力制御部３２は、警報線１２の異常検出項目にあわせて比較部２８の信号を受け、警報の種類を判別し出力するものである。このような侵入警戒装置１０は定電流源２０を用いているので、信号を伝送する回路に線路抵抗や外来ノイズの影響を受けにくい特徴がある。

次に侵入警戒装置１０を用いて警報線１２の異常検出を行う動作について説明する。まず警報線１２の断線検出について説明する。図２に断線検出を行う侵入警戒装置１０の説明図を示す。なお図２では、図１に示す侵入警戒装置１０において断線検出に用いられる構成部分のみ記載している。定電流源２０はスイッチ部１４の選択により警報線１２のＳ端子、すなわち電流がダイオード１６において順方向に流れる警報線１２の一端に接続される。また警報線１２のＲ端子、すなわち警報線１２の他端は電流−電圧変換部２２に接続される。

そして定電流源２０からはスイッチ部１４を介して警報線１２に監視電流Ｉが供給される。この監視電流Ｉは、ダイオード１６を通過した後スイッチ部１４を介して電流−電圧変換部２２に入力される。電流−電圧変換部２２では、監視電流Ｉの変化を電圧変化に変換する。この変換は、予め監視電流の電流値に対して出力する電圧値を設定しておき、この設定に基づいて行えばよい。なお定電流源２０から警報線１２へ供給される電流値および電流−電圧変換部２２の変換の設定は、電流−電圧変換部２２から出力される監視電圧Ｖと基準電圧設定部３０から出力される基準電圧ＶｓとがＶ＞Ｖｓを満たす関係に調整されている。

そして電流−電圧変換部２２において電圧信号に変換された監視電圧Ｖは比較部２８に入力される。比較部２８では、監視電圧Ｖと基準電圧設定部３０から出力された基準電圧Ｖｓとを比較する。警報線１２に断線が生じていない正常時の場合、警報線１２に断線による抵抗が発生していないので、比較部２８ではＶ＞Ｖｓの関係が満たされる。したがって警報出力制御部３２は警報を出力することはない。これに対し警報線１２に断線が生じた場合、警報線１２の断線による抵抗が増大し、監視電流Ｉの電流値が減少する。監視電流Ｉの電流値が減少すると、電流−電圧変換部２２から出力される監視電圧Ｖの電圧値が減少する。そして比較部２８においてＶ＜Ｖｓの関係となると、警報線１２に断線が生じたとして警報出力制御部３２から警報が出力される。

なお比較部２８には、次に説明する手段を付加することもできる。すなわち比較部２８に入力される複数個（例えば、８個）の「正パルス」を１判定基準とし、ある一定個以上（例えば、５個以上）のパルスを受信した場合に正常と判定し、その一定個未満（例えば、５個未満）のパルスを受信したときに断線と判定する手段を比較部２８に設けることができる。これにより瞬断・外来ノイズ対策が行われ、誤報の低減を図ることが可能になる。

次に警報線１２の短絡検出について説明する。図３に短絡検出を行う侵入警戒装置１０の説明図を示す。なお図３では、図１に示す侵入警戒装置１０において短絡検出に用いられる構成部分のみ記載している。定電流源２０はスイッチ部１４の選択により警報線１２のＲ端子、すなわち電流がダイオード１６において逆方向に流れる警報線１２の他端に接続される。また警報線１２のＳ端子、すなわち警報線１２の一端は電流−電圧変換部２２に接続される。

そして定電流源２０からはスイッチ部１４を介して警報線１２に監視電流Ｉが供給される。この監視電流Ｉはダイオード１６によって阻止され、警報線１２には監視電流Ｉがほとんど流れない。そして警報線１２に僅かに流れる監視電流Ｉは電流−電圧変換部２２に入力され、監視電圧Ｖに変換されて出力される。なお定電流源２０から警報線１２へ供給される電流値および電流−電圧変換部２２の変換の設定は、電流−電圧変換部２２から出力される監視電圧Ｖと基準電圧設定部３０から出力される基準電圧ＶｓとがＶ＜Ｖｓを満たす関係に調整されている。

警報線１２に短絡が生じていない正常時の場合、定電流源２０に対してダイオード１６が逆方向のため監視電流Ｉはほとんど流れず、比較部２８ではＶ＜Ｖｓの関係が満たされる。したがって警報出力制御部３２は警報を出力することはない。これに対し警報線１２に短絡が生じた場合、短絡により警報線１２の絶縁が低下して監視電流Ｉが増加する。監視電流Ｉの電流値が増加すると、電流−電圧変換部２２から出力される監視電圧Ｖの電圧値が増加する。そして比較部２８においてＶ＞Ｖｓの関係となると、警報線１２に断線が生じたとして警報出力制御部３２から警報が出力される。

次に警報線１２の軽度な短絡状態における短絡箇所以遠の警報線１２の断線を検出することについて説明する。なお軽度の短絡は、例えば警報線１２を屋外に設けられたフェンスに張架した場合において、警報線１２間に草木等が接触したときに発生する。図４に警報線１２の軽度な短絡状態における短絡箇所以遠の警報線１２の断線検出を行う説明図を示す。ここで図４（ａ），（ｂ）は警報線１２が断線していないときの状態を示し、図４（ｃ），（ｄ）は警報線１２が断線しているときの状態を示している。警報線１２の軽度な短絡状態における短絡箇所以遠の警報線１２の断線検出には、定電流源２０、電流−電圧変換部２２、スイッチ部１４、サンプル／ホールド部２６および警報出力制御部３２が用いられる。なお図４では、短絡箇所を短絡抵抗として示している。

短絡箇所以遠の警報線１２の断線検出は、上述した断線検出動作と短絡検出動作とをそれぞれ実行して行われるものである。まず警報線１２には軽度な短絡のみが生じ、断線が生じていない場合の動作について説明する。図４（ａ）に示すように、スイッチ部１４の選択により警報線１２のＳ端子に定電流源２０が接続され、Ｒ端子に電流−電圧変換部２２が接続される。定電流源２０から警報線１２に供給される監視電流Ｉ１は、短絡箇所およびダイオード１６を通って電流−電圧変換部２２に入力される。電流−電圧変換部２２では、入力された監視電流Ｉ１の電流値に応じて監視電圧Ｖ１が発生し、この監視電圧Ｖ１をサンプル／ホールド部２６に出力する。サンプル／ホールド部２６では、監視電圧Ｖ１を入力するとその電圧値をホールドする。

この後図４（ｂ）に示すように、スイッチ部１４の選択により警報線１２のＲ端子に定電流源２０が接続され、Ｓ端子に電流−電圧変換部２２が接続される。定電流源２０から警報線１２に供給される監視電流Ｉ２は、短絡箇所を通って電流−電圧変換部２２に入力される。電流−電圧変換部２２では、入力された監視電流Ｉ２の電流値に応じて監視電圧Ｖ２発生し、この監視電圧Ｖ２を比較部２８に出力する。

比較部２８は、サンプル／ホールド部２６がホールドしている監視電圧Ｖ１の電圧値と監視電圧Ｖ２の電圧値とを比較する。このとき定電流源２０をＳ端子に接続した場合の監視電流Ｉ１はダイオード１６と短絡抵抗とを流れ、定電流源２０をＲ端子に接続した場合の監視電流Ｉ２は短絡抵抗のみに流れるので、監視電流Ｉ１と監視電流Ｉ２との関係はＩ１＞Ｉ２となる。そして電流−電圧変換部２２から出力される監視電圧Ｖ１と監視電圧Ｖ２との関係はＶ１＞Ｖ２となる。したがってサンプル／ホールド部２６はサンプリングした監視電圧Ｖ１と監視電圧Ｖ２とを比較してＶ１＞Ｖ２の関係を満たせば、短絡箇所以遠の警報線１２の断線は無いと判断する。

これに対し警報線１２の短絡箇所以遠に断線が生じた場合の動作は次のようになる。図４（ｃ）に示すように、スイッチ部１４の選択により警報線１２のＳ端子に定電流源２０が接続され、Ｒ端子に電流−電圧変換部２２が接続されると、監視電流Ｉ１は短絡箇所のみを通って電流−電圧変換部２２に入力される。そして監視電流Ｉ１は、電流−電圧変換部２２において電圧信号に変換されて出力され、監視電圧Ｖ１としてサンプル／ホールド部２６にホールドされる。この後図４（ｄ）に示すように、スイッチ部１４の選択により警報線１２のＲ端子に定電流源２０が接続され、Ｓ端子に電流−電圧変換部２２が接続されると、監視電流Ｉ２は短絡箇所のみを通って電流−電圧変換部２２に入力される。そして監視電流Ｉ２は、電流−電圧変換部２２において電圧信号に変換されて出力され、監視電圧Ｖ２として比較部２８に出力される。ここで監視電流Ｉ１と監視電流Ｉ２との関係はＩ１＝Ｉ２なので、監視電圧Ｖ１と監視電圧Ｖ２との関係もＶ１＝Ｖ２となる。したがってサンプル／ホールド部２６にホールドされている監視電圧Ｖ１と監視電圧Ｖ２とを比較すると、Ｖ１＞Ｖ２の関係を満たさないので、警報線１２に断線が生じたとして警報出力制御部３２から警報を出力する。

次に警報線１２の地絡検出について説明する。この地絡検出は、警報線１２と大地との地絡により警報線１２の断線が検出不可能になったことを検出するものである。図５に地絡検出を行う侵入警戒装置１０の説明図を示す。なお図５では、図１に示す侵入警戒装置１０において地絡検出に用いられる構成部分のみ記載している。定電流源２０はスイッチ部１４の選択により警報線１２のＳ端子およびＲ端子に接続される。また電流−電圧変換部２２は信号線１８のＥＳ端子に接続される。そして定電流源２０からスイッチ部１４を介して警報線１２に監視電流Ｉが供給される。警報線１２が地絡していないと、監視電流Ｉは信号線１８にほとんど流れないので、電流−電圧変換部２２から出力される監視電圧Ｖと基準電圧設定部３０から出力される基準電圧Ｖｓとは、Ｖ＜Ｖｓを満たす関係となる。

警報線１２が地絡していない正常時の場合、監視電流Ｉは信号線１８にほとんど流れず、比較部２８ではＶ＜Ｖｓの関係が満たされる。したがって警報出力制御部３２は警報を出力することはない。これに対し警報線１２に地絡が生じた場合、地絡により監視電流Ｉが増加すると電流−電圧変換部２２から出力される監視電圧Ｖの電圧値が増加する。そして比較部２８においてＶ＞Ｖｓの関係となると、警報線１２に地絡が生じたとして警報出力制御部３２から警報が出力される。

このような侵入警戒装置１０とすることにより、警報線１２に断線（断線や軽度の短絡状態における短絡箇所以遠の断線）や短絡、地絡が生じたときに警報を発することができる。したがって侵入者が警戒を行う特定区域に侵入を試みる場合でも、警報線１２を断線や短絡、地絡させることにより侵入者の検知を行うことができ、侵入警戒装置１０は侵入者の警戒監視を行うことができる。そして侵入警戒装置１０は定電流源２０を用いているのでノイズの影響を受けにくくなり、長距離の警報線１２を用いることができる。したがって短距離の警報線１２を用いる場合に比べて設備を簡素化することができる。

また警報線１２の瞬断に対応するために、侵入警戒装置１０に警報発令のディレー回路を設ければ、瞬断による誤報を減少させることができる。また侵入警戒装置１０にアレスタやツェナーダイオード、フォトＭＯＳ−ＦＥＴを有する回路を設ければ、雷（誘導雷）等による外来ノイズを吸収することができる。
また警報線１２の末端に電源を設ける必要がないので、警報線１２の保守が極めて簡単になる。

本発明に係る侵入警戒装置は、空港施設や港湾施設、防衛施設、その他重要な施設の周囲に設けられるフェンス等に警報線を張架して、侵入者の警戒監視に利用することができる。また鉄道のプラットホームからの人体等の落下物の検出や、土砂崩れ等の検出、鳥獣侵入監視箇所における鳥獣侵入検出等に利用することができる。

侵入警戒装置の構成を説明するブロック図である。 断線検出を行う基本回路の説明図である。 短絡検出を行う基本回路の説明図である。 警報線の軽度な短絡状態における短絡箇所以遠の警報線の断線検出を行う説明図である。 地絡検出を行う基本回路の説明図である。

符号の説明

１０………侵入警戒装置、１２………警報線、１４………スイッチ部、１６………ダイオード、１８………信号線、２０………定電流源、２２………電流−電圧変換部、２６………サンプル／ホールド部、２８………比較部、３０………基準電圧設定部。

Claims (3)

1. 両端をスイッチ部に接続して閉ループを形成した警報線と、
   前記閉ループのループ端に接続したダイオードと、
   前記警報線に対応して一端を接地するとともに他端を前記スイッチ部に接続した信号線と、
   前記スイッチ部を介して前記警報線の端部に接続し、前記警報線に直流信号を供給する定電流源と、
   前記警報線の断線検出、短絡検出、地絡検出および軽度な短絡箇所以遠の断線検出のうちいずれか１つの異常検出項目に応じて、前記定電流源の接続先を前記警報線の端部のうち少なくともいずれか一方の端部に切り替えるとともに、前記定電流源が接続していない前記警報線の端部または前記信号線の他端を電流−電圧変換部に接続する前記スイッチ部と、
   前記定電流源が接続していない前記警報線の前記端部または前記信号線の他端から出力する電流信号を電圧信号に変換する前記電流−電圧変換部と、
   前記電流−電圧変換部の後段に接続し、前記電流−電圧変換部から出力する電圧値を保持するサンプル／ホールド部と、
   前記電流−電圧変換部、前記サンプル／ホールド部および基準電圧を出力する基準電圧設定部の後段に接続し、前記電流−電圧変換部から出力する電圧値と、前記サンプル／ホールド部で保持した電圧値または前記基準電圧設定部が出力した基準電圧値とを比較する比較部と、
   前記比較部の後段に接続し、前記比較部が出力した信号を受けて警報を出力する警報出力制御部と、
   を備えたことを特徴とする侵入警戒装置。
2. 前記異常検出項目にあわせて前記スイッチ部の接続先を切り替えるスイッチ制御部を備え、
   前記スイッチ制御部は、
   前記断線検出時に前記スイッチ部の接続先として、前記警報線の一端に前記定電流源を接続させて前記ダイオードの順方向へ直流電流を供給するとともに、前記警報線の他端に前記電流−電圧変換部を接続させてなり、
   前記短絡検出時に前記スイッチ部の接続先として、前記警報線の他端に前記定電流源を接続させて前記ダイオードの逆方向へ直流電流を供給するとともに、前記警報線の一端に前記電流−電圧変換部を接続させてなり、
   前記地絡検出時に前記スイッチ部の接続先として、前記警報線の両端に前記定電流源を接続させて前記警報線へ直流電流を供給するとともに、前記信号線の他端に前記電流−電圧変換部を接続させてなり、
   前記比較部は、前記電流−電圧変換部から入力した電圧値と前記基準電圧設定部から入力した基準電圧値とを比較してなる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の侵入警戒装置。
3. 前記異常検出項目にあわせて前記スイッチ部の接続先を切り替えるスイッチ制御部を備え、
   前記スイッチ制御部は、
   前記警報線の前記軽度な短絡箇所以遠の断線検出時に、前記定電流源の接続先となる前記警報線の端部と、前記電流−電圧変換部の接続先となる前記警報線の端部とを交互に切り替えてなり、
   前記比較部は、前記警報線のいずれか一方の端部に前記定電流源が接続したときに前記サンプル／ホールド部で保持した電圧値と、前記警報線の他方の端部に前記定電流源が接続したときに前記電流−電圧変換部から入力した電圧値とを比較してなる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の侵入警戒装置。

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