JP5615736B2

JP5615736B2 - 防犯システム及び防犯プログラム

Info

Publication number: JP5615736B2
Application number: JP2011040908A
Authority: JP
Inventors: 小口　喜美夫; 喜美夫小口; 修司山下; 大塙
Original assignee: SCHOOL JURIDICAL PERSON SEIKEI GAKUEN
Current assignee: SCHOOL JURIDICAL PERSON SEIKEI GAKUEN
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2031-02-25
Also published as: JP2012178059A

Description

本発明は、果樹園における果実の防犯システム及び防犯プログラムに関する。

果樹園では、果実の売れ時を見計らった上で転売を目的とする果実の盗難行為が行われることがある。果樹園の被害の大きさを鑑みれば、このような犯罪行為を未然に防止することが求められている。そこで、複数のカメラを用いて果樹園内を監視する防犯システムが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。

深津時広,平藤雅之,"モニタリングのためのフィールドサーバの開発",農業情報研究,12(1),pp,1-12,2003

しかしながら、上記従来の防犯システムでは、葉が多い果樹園ではカメラの死角となる箇所が多く存在するため、また、通常カメラでは夜間には確認できないため、盗難行為に対して監視のもれが生じてしまう。また、常にカメラを駆動して画像データを取得する必要があり、データ処理が膨大になってしまう。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、カメラの死角を気にすることなく、より簡易に盗難動作を監視することができる防犯システム及び防犯プログラムを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る防犯システムは、木の枝に配されて前記枝の振動量を検知する振動検出部と、互いにアドホックネットワークを構成するための中継機能を有して前記振動量を送受信する通信部と、を有する複数の無線通信端末装置と、受信した前記振動量を処理する演算部と、加工された前記振動量とこの振動量に関する所定の閾値との大小比較により、前記枝の振動発生原因が人為動作又は自然状態かを判定する判定部と、を有する判定装置と、を備え、前記振動量が加速度とされ、前記閾値が、前記加速度の大きさに関する第一閾値と、設定期間における加速度の大きさが前記第一閾値を超える加速度の発生時間間隔及びその頻度に関する第二閾値と、を備え、前記演算部が、前記加速度の大きさを算出する第一演算部と、前記設定期間における前記第一閾値を超える大きさの加速度の発生時間間隔及びその発生頻度を算出する第二演算部と、を備え、前記判定部が、前記加速度の大きさと前記第一閾値との大小を比較する第一判定部と、前記第一閾値を超える大きさの加速度の発生時間間隔及びその発生頻度と前記第二閾値との大小を比較する第二判定部と、を備え、前記設定期間内において、前記第二閾値に対して、前記第一閾値を超える大きさの加速度の発生時間間隔が短くかつ頻度が高い場合に、人為動作と判定することを特徴とする。

この発明は、木の枝の振動量を検出してその特徴を解析することによって、枝の揺れが自然状態による振動か人為動作による振動かを判定することができる。また、アドホックネットワークを介して振動量を送受信するので、山間部の畑にも設置することができる。また、所定の大きさを超える加速度の発生頻度や時間間隔によって比較判定することができ、自然状態による振動か人為動作による振動かをより好適に識別することができる。

また、本発明に係る防犯システムは、前記防犯システムであって、前記振動量が加速度とされ、前記演算部が、前記加速度の大きさのパワースペクトル密度を算出することを特徴とする。

この発明は、枝が揺れるときの加速度の大きさに関する情報で判定するので、簡易な構成でも好適に自然状態による振動か人為動作による振動かを識別することができる。

また、本発明に係る防犯システムは、前記防犯システムであって、前記振動検出部が、亜主枝における側枝への分岐部近傍に配されていることを特徴とする。

この発明は、自然状態による振動か人為動作による振動かの判定時の誤差を減らして信頼性を向上することができる。

本発明によれば、樹木や葉が密集する果樹園や夜間であっても、カメラの死角を気にすることなく果実の盗難動作を検知することができる。

本発明の第１の実施形態に係る防犯システムを示す機能ブロック図である。本発明の第２の実施形態に係る防犯システムを示す機能ブロック図である。本発明の第１の実施形態に係る防犯システムの使用状態を示す説明図である。本発明の第１の実施形態に係る防犯システムの使用状態を示す説明図である。本発明の第１の実施形態に係る防犯システムにて１個の模擬果実を枝に吊るした状態から切り取ったときに枝に発生する加速度の大きさを示すグラフである。本発明の第１の実施形態に係る防犯システムにて３個の模擬果実を枝に吊るした状態から切り取ったときに枝に発生する加速度の大きさを示すグラフである。本発明の第１の実施形態に係る防犯システムにて５個の模擬果実を枝に吊るした状態から切り取ったときに枝に発生する加速度の大きさを示すグラフである。本発明の第１の実施形態に係る防犯システムにて自然状態のときに枝に発生する加速度の大きさのパワースペクトル密度を示すグラフである。図８にて３Ｈｚを超える周波数帯域のパワースペクトル密度を示すグラフである。本発明の第１の実施形態に係る防犯システムにて模擬果実を切り取ったときに枝に発生する加速度の大きさのパワースペクトル密度を示すグラフである。図１０にて３Ｈｚを超える周波数帯域のパワースペクトル密度を示すグラフである。本発明の第２の実施形態に係る防犯システムにて５個の模擬果実を枝に吊るした状態から切り取ったときに枝に発生する加速度の大きさを示すグラフである。本発明の第２の実施形態に係る防犯システムにて自然状態のときに枝に発生する加速度の大きさを示すグラフである。本発明の第２の実施形態に係る防犯システムにて自然状態のときに枝に発生する加速度の大きさを示すグラフである。本発明の第２の実施形態に係る防犯システムにて２０秒間で１０２０〜１１００ｍＧを超える加速度が検出された頻度を示すグラフである。本発明の第２の実施形態に係る防犯システムにて５個の模擬果実を枝に吊るした状態から切り取ったときに、第一閾値を超える加速度が２０秒間に発生した時間間隔とその頻度を示すグラフである。本発明の第２の実施形態に係る防犯システムにて自然状態のときに、第一閾値を超える加速度が２０秒間に発生した時間間隔とその頻度を示すグラフである。

（第１の実施形態）
本発明に係る第１の実施形態について、図１を参照して説明する。
本実施形態に係る防犯システム１は、図１に示すように、無線通信端末装置２と、判定装置３と、を備えている。両者は、無線インターネットＷを介して相互に接続されている。

無線通信端末装置２は、果樹等の複数の木の枝に複数配されており、枝の振動時の加速度（振動量）を検知する加速度センサ（振動検出部）５と、互いにアドホックネットワークＮを構成するための中継機能を有して、加速度センサ５が検出した加速度データを送受信する通信部６と、をそれぞれ有する。

判定装置３は、コンピュータとして必要な処理を行うためのプログラム及びデータ等が記憶された不図示のＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、加速度に関するデータを一時的に保存するための不図示のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリー）、ＲＯＭ等に記憶された防犯プログラムＰ１に応じた処理を行う不図示のＣＰＵ（中央演算処理装置）と、を備えている。

防犯プログラムＰ１は、機能手段（プログラムモジュール）として、演算部７と、判定部８と、を備えている。

演算部７は、通信部６によって送信された加速度データから、無線通信端末装置２が配された枝の加速度の大きさとともに、そのパワースペクトル密度を算出する。

判定部８は、算出されたパワースペクトル密度と、これに関する所定の閾値との大小を比較して、閾値を超える大きさの場合、加速度の発生原因が人為動作であると判定し、閾値以下の場合には、加速度の発生原因が風等による自然状態であると判定する。

次に、本実施形態に係る防犯システム１による防犯方法について説明する。
まず、複数の木の枝に無線通信端末装置２を設置する。そして、無線通信端末装置２の通信部６間でアドホックネットワークＮを形成する。

加速度センサ５が所定のサンプリング周期にて取得した枝の加速度データを、通信部６がアドホックネットワークＮを介して判定装置３の演算部７に送信する。そして、判定装置３内にて、演算部７が加速度の大きさとともに、そのパワースペクトル密度を算出する。

そして、判定部８にて閾値との大小比較を行い、枝に発生した加速度が、所定の閾値を超えた場合には、果実等の盗難等の人為動作が発生したと判定する。一方、所定の閾値以下の場合には、風等による自然状態により振動していると判定する。

この防犯システム１及び防犯プログラムＰ１によれば、木の枝の加速度を検出してその特徴を解析することによって、枝の揺れが自然状態による振動か人為動作による振動かを判定することができる。また、アドホックネットワークＮを介して複数の無線通信端末装置２間で加速度データを送受信しながら判定装置３に送信するので、山間部の畑にも設置することができる。

そのため、樹木や葉が密集する果樹園や夜間であっても、カメラの死角を気にすることなく果実の盗難動作を検知することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、図２に示すように、本実施形態に係る防犯システム１０及び防犯プログラムＰ２において、判定装置１１の演算部１２が、第一演算部１２Ａと第二演算部１２Ｂとを備え、判定部１３が、第一判定部１３Ａと第二判定部１３Ｂとを備えているとした点である。

この場合の閾値は、加速度の大きさに関する第一閾値と、設定期間における加速度の大きさが第一閾値を超える加速度の発生時間間隔及びその頻度に関する第二閾値と、を備えている。第一演算部１２Ａは、加速度の大きさを算出する。第二演算部１２Ｂは、上述の設定期間における第一閾値を超える大きさの加速度の発生時間間隔及びその発生頻度を算出する。第一判定部１３Ａは、加速度の大きさと第一閾値との大小を比較する。第二判定部１３Ｂは、第一閾値を超える大きさの加速度の発生時間間隔及びその発生頻度と第二閾値との大小を比較する。

次に、本実施形態に係る防犯システム１０による防犯方法について説明する。
まず、第１の実施形態と同様に無線通信端末装置２を設置し、無線通信端末装置２の通信部６間でアドホックネットワークＮを形成する。

加速度センサ５が所定のサンプリング周期にて取得した枝の加速度データを、通信部６がアドホックネットワークＮを介して判定装置１１の演算部１２に送信する。そして、判定装置１１内にて、第一演算部１２Ａが加速度の大きさを算出する。

第一判定部１３Ａは、算出された加速度の大きさと第一閾値とを比較する。そして、第一閾値を超える大きさの加速度が発生した時刻を不図示のＲＡＭ等に記憶する。

第二演算部１２Ｂは、記憶された加速度の大きさが第一閾値を越えた時刻の間隔を算出する。そして、第二判定部１３Ｂは、設定期間内において、第一閾値を超える大きさの加速度が第二閾値未満の時間間隔で発生した場合、盗難等の人為動作であると判定する。

この防犯システム１０及び防犯プログラムＰ２によれば、第１の実施形態と同様に自然状態と人為動作とを識別することができる。この際、時間間隔によって判定するので、より好適に判別することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、振動量として加速度としているが、これに限らず、センサで検知できるものであれば構わない。

（実施例１）
果実の盗難を考えた場合、複数の果実を盗むこともあることから、本発明の第１の実施形態に係る防犯システム１において、図３に示すように、実際の果実の代わりに模擬果実Ｄとして重りを木の枝に吊るした状態で、人為動作と自然状態との識別確認を実施した。無線通信端末装置２として、日立製wireless-T3軸加速度センサを使用し、木の枝のうち、亜主枝における側枝への分岐部近傍に配した。サンプリング周波数は５０Ｈｚとした。

まず、何もしない状態（自然状態）と、１個、３個、５個の模擬果実Ｄをそれぞれ枝に吊るした状態からそれらを切り取ったとき（人為動作時）と、の加速度データをそれぞれ取得した。このときのデータは、図４に示すように、無線通信端末装置２間に形成されたアドホックネットワークＮを介して判定装置１１に伝送される。こうして、模擬果実Ｄを切り取った時に加速度が増加する状態を検出した。１個の場合の取得結果を図５に、３個の場合の取得結果を図６に、５個の場合の取得結果を図７にそれぞれ示す。なお、図では、センサ軸にとらわれないノルムを用いて加速度を表示している。

そして、取得した加速度の大きさに対して高速フーリエ変換を行い、パワースペクトル密度を算出した。自然状態のときの結果の例を図８に示す（３Ｈｚ以降の周波数帯を抜き出したものを図９に示す。）。また、模擬果実Ｄの切り取り時の結果の例を図１０に示す（３Ｈｚ以降の周波数帯を抜き出したものを図１１に示す。）。図９と図１１とを比較した場合、３Ｈｚ以降の周波数帯で特に差異がみられることから、３Ｈｚ以降の周波数帯で閾値設定することにより、自然状態と人為動作とを識別することとした。なお、この閾値にて加速度センサと模擬果実Ｄとの距離を変化させたところ、２ｍ以内であれば、再現率を９０％以上とすることができた。また、閾値設定における周波数帯域は、必ずしも３Ｈｚ以降である必要はなく、算出結果に応じて適宜変動させても構わない。

（実施例２）
次に、本発明の第２の実施形態に係る防犯システム１０において、実施例１と同様にして人為動作と自然状態との識別確認を実施した。無線通信端末装置２は上述したものと同一のものを使用した。

まず、５つの模擬果実Ｄを切り取ったときの加速度の大きさを図１２に示す。また、自然状態ではあるものの強風時のときの加速度の大きさを図１３、図１４にそれぞれ示す。そして、第一閾値を求めるために、２０秒間で１０２０〜１１００ｍＧを超える加速度が検出された頻度を算出した。結果を図１５に示す。

ここで、例えば、第一閾値を１０３０ｍＧとすると、模擬果実Ｄの切り取り時には約１１％が第一閾値以上になるのに対して、強風時であっても自然状態では約３％にすぎない。また、第一閾値値を１０４０ｍＧとすると、切り取り時には約４％が第一閾値以上になるのに対して、強風時では０％となる。つまり、この間の加速度の大きさを第一閾値に設定すれば高い確率で人為動作を識別できることがわかった。

これをふまえ、第一閾値を１０３０ｍＧとしたときに、第二閾値を求めるために、この大きさを超える加速度が２０秒間に発生した時間間隔の頻度を算出した。５つの模擬果実Ｄを切り取ったときと、強風時のときと、のそれぞれの時間間隔とその頻度とを図１６、図１７にそれぞれ示す。両者を比較すると、時間間隔が短い領域で頻度に有意な差があることがわかった。つまり、当該領域に第二閾値を設定することによって、人為動作を好適に識別できることがわかった。

１，１０防犯システム
２無線通信端末装置
３，１１判定装置
５加速度センサ（振動検出部）
６通信部
７，１２演算部
８，１３判定部
１２Ａ第一演算部
１２Ｂ第二演算部
１３Ａ第一判定部
１３Ｂ第二判定部
Ｐ１，Ｐ２防犯プログラム

Claims

木の枝に配されて前記枝の振動量を検知する振動検出部と、互いにアドホックネットワークを構成するための中継機能を有して前記振動量を送受信する通信部と、を有する複数の無線通信端末装置と、
受信した前記振動量を処理する演算部と、加工された前記振動量とこの振動量に関する所定の閾値との大小比較により、前記枝の振動発生原因が人為動作又は自然状態かを判定する判定部と、を有する判定装置と、
を備え、
前記振動量が加速度とされ、
前記閾値が、前記加速度の大きさに関する第一閾値と、
設定期間における加速度の大きさが前記第一閾値を超える加速度の発生時間間隔及びその頻度に関する第二閾値と、
を備え、
前記演算部が、前記加速度の大きさを算出する第一演算部と、
前記設定期間における前記第一閾値を超える大きさの加速度の発生時間間隔及びその発生頻度を算出する第二演算部と、
を備え、
前記判定部が、前記加速度の大きさと前記第一閾値との大小を比較する第一判定部と、
前記第一閾値を超える大きさの加速度の発生時間間隔及びその発生頻度と前記第二閾値との大小を比較する第二判定部と、
を備え、
前記設定期間内において、前記第二閾値に対して、前記第一閾値を超える大きさの加速度の発生時間間隔が短くかつ頻度が高い場合に、人為動作と判定することを特徴とする防犯システム。
前記振動量が加速度とされ、
前記演算部が、前記加速度の大きさのパワースペクトル密度を算出することを特徴とする請求項１に記載の防犯システム。
前記振動検出部が、亜主枝における側枝への分岐部近傍に配されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の防犯システム。
コンピュータを請求項１から３の何れか一つに記載の判定装置として機能させることを特徴とする防犯プログラム。