侵入検出装置
【課題】小さな可動で侵入者を検出でき、かつ、誤検知の少ない検知精度の高い侵入検出装置を提供する。
【解決手段】侵入検出装置は、感圧手段１４と、感圧手段１４の出力電圧を基に演算を行い演算結果を出力する演算手段１５２を有する侵入検出装置である。感圧手段１４は、壁状構造体の上面あるいは手すり１２等の侵入者が接触する可能性のある部位に装着したものである。感圧手段１４は装着部１３ａと可動部１３ｂとに収納され、侵入時には可動部が撓んで感圧手段１４が変形して電圧を出力する。
【解決手段】侵入検出装置は、感圧手段１４と、感圧手段１４の出力電圧を基に演算を行い演算結果を出力する演算手段１５２を有する侵入検出装置である。感圧手段１４は、壁状構造体の上面あるいは手すり１２等の侵入者が接触する可能性のある部位に装着したものである。感圧手段１４は装着部１３ａと可動部１３ｂとに収納され、侵入時には可動部が撓んで感圧手段１４が変形して電圧を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触または押圧を受けてこれを検出する侵入検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の侵入検出装置は、感圧センサを用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。図１１は特許文献１に記載された従来の侵入検出装置の断面図である。図１１はフェンスの断面図で、フェンス１の上面部８の家屋側角縁に沿って形成された切り欠き部９に感圧センサ１０が配設してある。上記構成により、フェンス１を乗り越えて侵入者が侵入しようとして、身体の一部が感圧センサ１０に接触して押圧すると感圧センサ１０が押圧を検出することに基づき侵入判定を行い、警報装置から警報を発生させたり、外部への通報を行うといったような防犯動作を行う。
【０００３】
また、特許文献２に記載の装置は、フェンスの笠木にベース材を取り付け、ベース材の上面には押圧によって上下動自在にカバー材を取り付け、ベース材とカバー材の間にスイッチと付勢部材を取り付け、カバー材が押下されることで、スイッチが入り侵入を検知する。段落００１２にあるように、スイッチは所定の間隔で設けてあり、カバー材にスイッチの上接点を、また、付勢部材台にスイッチの下接点を設けて、カバー材が押圧移動するとスイッチの上下の接点が接触してスイッチが入る構成である。これは、機械的スイッチで、侵入を検知するためには付勢部材の弾性力に応じて一定以上の荷重で押圧されること、押圧にスイッチの上下接点が接触するために一定距離以上のストロークが必要である。
【特許文献１】特開２００２−１５３８０号公報
【特許文献２】特開２００３−２５３９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、感圧センサとして接点式のスイッチを使用しており、侵入者の体重または押圧する勢いを含めた加重が一定値を超えた場合に接点が閉じる（または開く）ことで判定するため、例えば感圧センサをバルコニーに設置した場合、人がバルコニー手摺りに寄りかかった時、雨や風等による振動、猫や鳥などの小動物が侵入検出装置に勢いよく乗った時、布団を干した時、傘などで侵入検出装置をたたいた場合など、本来検出したくない場合であっても、スイッチ接点が反転し、誤検知するという課題があった。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、接触や押圧を確実に検出し、検出したい接触や押圧と、検出したくない接触や押圧とを詳細に判別する。そして、使用目的に応じて接触や押圧を判別することで誤検知を少なくし、精度の高い侵入検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の侵入検出装置は、接触または押圧を受けて変形するように配設された感圧手段と、前記感圧手段の出力信号をもとに演算を行い前記侵入者の侵入を判定する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記感圧手段の出力信号から検出したい接触や押圧であるか、あるいは検出したくない接触や押圧であるかを判定することを特徴としたものである。これにより、接触状態を詳細に判別して、検知すべき事象を精度よく検出することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明の侵入検出装置では、接触や押圧を確実に検出し、詳細に判別できて、目的に応じて判定出力することで誤検知を少なくし、精度の高い侵入検出装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、接触または押圧を受けて変形するように配設された感圧手段と、前記感圧手段の出力信号をもとに演算を行い接触または押圧を判定する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記感圧手段の出力信号を積算する積算手段と、前記感圧手段の出力信号のピーク値を検出するピーク値検出手段とを有し、前記積算手段と、前記ピーク値検出手段で算出した値によって、接触または押圧があったことを判定することを特徴とした。
【０００９】
これにより、感圧手段の出力信号の積算値とピーク値との両方で接触または押圧があったことを判定し、より詳細な接触状況の判別が可能で、精度の高い接触検知をすることが可能となる。
【００１０】
第２の発明は、演算手段は、接触または押圧があったことを判定する積算閾値とピーク閾値とを記憶し、積算手段で積算した積算値が、前記積算閾値を超え、かつピーク値検出手段で検出したピーク値が、ピーク閾値を超えた場合に、接触または押圧があったことを判定することを特徴とした。
【００１１】
これにより、例えば、静電気等の瞬間的な変動成分の信号等の場合、出力ピーク値は、接触または押圧を判定するピーク閾値を越えても、出力信号の積算値は積算閾値を超えることがなく、接触または押圧であると誤検出することがない。
【００１２】
また、軽振動等で微小な変動成分の信号が継続した場合は、出力信号の積算値は積算閾値を越えても、出力ピーク値はピーク閾値を超えることがなく、接触または押圧であると誤検出することがない。
【００１３】
第３の発明は、演算手段は、所定のピーク値に対する積算閾値を記憶し、積算手段で積算した積算値が、検出したピーク値に対する積算閾値を超えた場合に、接触または押圧があったことを判定することを特徴とした。
【００１４】
これにより、検出したピーク値に対応する積算閾値を設けることで、押圧または接触があったことを判定する閾値を判定目的に合わせて設定することで判定精度が向上する。
【００１５】
第４の発明は、初期判定閾値を記憶し、感圧手段の出力信号が初期判定閾値を超えると、積算手段の積算、ピーク値検出手段のピーク検出を開始することが可能となる。これにより、接触または押圧有無の判定のための各種演算を開始するための出力レベルの閾値が明確になり、ここを起点に演算を行うことで安定した接触または押圧有無の判定を行うことができる侵入検出装置を実現できる。
【００１６】
第５の発明は、初期判定閾値と、積算閾値と、ピーク閾値とを調整する閾値調整手段を有することで、設置状況や使用者の用途によって値を調整することができるので利便性の高い侵入検出装置を実現できる。
【００１７】
第６の発明は、第１から５の発明において、感圧手段の出力電圧は検出手段を介して演算手段に出力する侵入検出装置となる。すなわち感圧手段からの出力信号を検出手段によって所定の濾波特性で濾波することや、所定の増幅度で増幅するなどを行う。これらの調整を行う検出レベル調整手段により、感圧手段の出力が微小な電圧であっても増幅して伝達することや、装置の取り付け場所の条件や、気象条件、使用者の必要に応じて濾波の特
性や増幅、電圧レベルの微調整を行い、適切な信号レベルで演算を行うことができる。
【００１８】
第７の発明は、第１から６の発明において、感圧手段として可撓性をもつケーブル状の圧電センサを使用した侵入検出装置となる。これにより、加重ではなく、圧電センサが接触または押圧による変位を受けて撓むことにより発生する電圧レベルに基づき判定を行うものである。また、従来の２点接触式のスイッチでないので、設置性がよい。
【００１９】
第８の発明は、第１から７の発明において、感圧手段は、壁状構造体に、侵入者の接触または押圧により変形するように配設されたものである。これにより、侵入者が壁状構造体、例えば、住居の敷地の外周に設けられた塀、柵やフェンス、バルコニーの腰壁、手すりなどの上面またはその近傍で、人が接触しうる部位に装着することが考えられる。これにより塀や柵、フェンス、テラスやバルコニーの手すりなど、住居内部に侵入する手前での接触または押圧検知が可能となる。
【００２０】
第９の発明は、第１から第８の発明の侵入検出装置が有する機能の少なくとも一部をコンピュータにより実行するためのプログラムとしている。そして、プログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させて本発明の侵入検出装置の少なくとも一部を容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態における侵入検出装置を壁状構造体に取り付けた構成の場合について説明する。図１（ａ）は、侵入検出装置を設置した壁状構造体の構成図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ位置における断面図である。図１（ａ）において、１１は住居のベランダやバルコニーのフェンスや、塀や、敷地を囲うフェンスなどの壁状構造体で、１２は壁状構造体１１の上部に設置された手すりである。手すり１２はなくても良い。１３ａは装着部、１３ｂは可動部で金属や樹脂や木で構成しており、装着部１３ａは手すり１２に取り付けられている。手すり１２がない場合は壁状構造体１１に取り付ける。可動部が塀やフェンスなどの上端部になるよう取り付ければよい。装着部１３ａは１個とは限らず、壁状構造体１１または手すり１２に取り付けし易いように複数種類の部品を並べたり、あるいは重ねる形態としてもよく、前記上端に安定して取り付けられればよい。ここでは装着部１３ａは１種類とする。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、１４は圧電センサ（感圧手段）で装着部１３ａと可動部１３ｂで形成した場所に収納されている。圧電センサ１４は感圧手段としての可撓性を有したケーブル状である。また、１６は支持手段で、圧電センサ１４は圧電センサ１４より柔らかい弾性体からなる支持手段１６により支持されている。支持手段１６はなくてもよい。ここでは圧電センサ１４は支持手段１６の一部にスリットを設け、スリットから支持手段１６内にはめ込んで支持する構成としている。本実施の形態では弾性体として、ＥＰＤＭや熱可塑性エラストマーのような合成樹脂の発泡体を用い、圧縮率（単位変位をもたらす荷重値）が圧電センサ１４よりも小さくなるよう硬度、発泡率等を選択している。尚、圧電センサ１４と支持手段１６の近傍、あるいは隣接して非線形撓み部１７と押圧部材１８を設けている。これにより圧電センサ１４が変形しやすくする構成としている。圧電センサ１４、支持手段１６、押圧部材１８の近傍の構成については詳細を後述する。尚、配設構成は図１（ｂ）に限定するものではない。
【００２４】
図１（ａ）に示すように、１５は制御ユニットで、圧電センサ１４の端部に配設されている。また１９は通信ケーブルで、図示しないが制御ユニット１５内にある通信手段からの信号を外部に伝達する。通信手段はケーブル１９を有さない無線通信でもよい。
【００２５】
図２（ａ）は圧電センサ１４と制御ユニット１５の構成図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ位置における断面図を示すものである。図２（ａ）において、圧電センサ１４は電極の断線・ショート検出用の抵抗体が内蔵された先端部１４１を備えている。図２（ｂ）において、圧電センサ１４は導体からなる中心電極１４２、圧電体層１４３、導体からなる外側電極１４４、弾性体からなる被覆層１４５を備えている。圧電体層１４３はポリフッ化ビニリデン等の樹脂系の高分子圧電体を用いることも考えられるが、耐熱温度が上限で８０℃程度であり、侵入検出装置は屋外使用が主であって、特に夏季には直射日光により壁状構造体１１の表面温度が時には１００℃近くの高温になることから、高分子圧電体を用いることは好ましくない。圧電体層１４３としては特定の樹脂基材中に圧電セラミックスの粉体を混合した複合圧電体を用いると１００℃以上の高温耐久性を有することができ、このような複合圧電体を使用することが好ましい。
【００２６】
図３は、本発明の第１の実施の形態における侵入検出装置の図１（ａ）のＡ−Ａ断面に相当するの断面図の詳細図で、図４Ａと図４Ｂは図３のＣ−Ｃ断面図である。まず、図３と図４Ａを用いて第１の実施の形態における侵入検出装置について説明する。図３と図４Ａにおいて、１２は壁状構造物の手すり、１３ａは装着部、１３ｂは可動部で金属、樹脂、木等で構成している。装着部１３ａと可動部１３ｂで形成した空間には圧電センサ１４と支持手段１６を収納している。装着部１３ａと可動部１３ｂで形成した空間は、屋外に設置される条件を考慮すると密閉が好ましいが、ごみや水滴の侵入を防げられるような構成であれば必ずしも密閉でなくても良い。装着部１３ａと可動部１３ｂはコの字状に内側に折り曲げた形状をしており、装着部１３ａが可動部１３ｂに一部覆われるようにして重ね合わせ、コの字状の両側端部の一部で互いに勘合している。図３に示すような勘合にすることで、可動部１３ｂの可動を規制し、確実な可動を実現している。上からの押圧Ｆがかかっても、可動部１３ｂの稼動する距離は一定であり、圧電センサ１４にかかる押圧は一定にすることが可能となる。また、勘合部は図３のような構成に限らず、一定の可動が実現できる構成とすればよい。２０と２１は固定手段で装着部１３ａを手すりに固定している。固定の方法はここではねじ止めとしているが、ひも状の締結部品を使用した方法や、ビスとナットを使用した方法や、接着や、勘合による固定でもよい。
【００２７】
非線形撓み部１７は固体や中空やバネなどを用いた、押圧に対して撓む変形量が非線形となる機構または材料などで構成したもので、ここでは所定の圧力に対して支持手段１６よりも変形しやすくなっている。そして、支持手段１６の内部に内包されるかまたは別部品で支持手段１６に隣接して構成している。押圧部材１８は金属や樹脂や木で構成しており、支持手段１６よりも変形しにくい材料または機構となっている。押圧部材１８はを支持手段１６を介して圧電センサ１４に力が加わる位置に設けている。すなわち、侵入者が可動部１３ｂを押したとき、その力により押圧部材１８が押され、押圧部材１８が支持手段１６と圧電センサ１４を撓ませる。このとき支持手段１６と圧電センサ１４は支持手段１６よりも変形しやすい非線形撓み部１７を押すことになり、支持手段１６を押すよりも変形しやすい機構となっている。以上のように圧電センサ１４が撓むことにより、侵入者を検出できる。また、図４Ａに示すように、押圧部材１８は支持手段１６と圧電センサ１４に圧力が加わりやすいようにここではＲ面をもった構成としている。これは鋭角または鈍角をもった構成としても良い。もちろん平面でも良い。また、押圧部材１８は間隔をあけて配置している。これにより、侵入者に押された近傍の支持手段１６と圧電センサ１４のみが他と比較して局所的に撓むため確実に電圧出力して検出が更に容易になる。尚、非線形撓み部１７、押圧部材１８は無くても良い。図４Ｂは押圧Ｆがかかった場合に圧電センサ１４等が撓んだ状態を表した構成図である。
【００２８】
図５は本発明の第１の実施の形態における侵入検出装置のブロック図である。図５において、制御ユニット１５は、検出手段１５１、演算手段１５２、報知部３０で構成されている。報知部３０は、例えば他への通信を行う通信手段や威嚇のための音や光や表示を行う威嚇手段を有している。ここでは通信手段や威嚇手段は図示していない。検出手段１５１は、圧電センサ１４からの出力信号を所定の濾波特性で濾波するフィルタ部１５１１と、所定の増幅度で増幅を行うアンプ部１５１２と、フィルタの特性や増幅率を変更できる検出レベル調整手段１５１３を備えている。フィルタ部１５１１の濾波特性としては、侵入者の手の接触時の周波数は１０Ｈｚ以下であり、特に３〜８Ｈｚの範囲が多く、降雨による振動は１０Ｈｚ以上、風による振動は１Ｈｚ以下が多いので、濾波特性としては例えば、３〜８Ｈｚの信号成分を通過させるバンドパスフィルタとする。演算手段１５２は、メモリ手段１５２１、タイマ手段１５２２、初期判定部１５２３、ピーク値検出手段１５２４、閾値調整手段１５２５、積算手段１５２６、侵入判定部１５２７を備えている。
【００２９】
以上のように構成された侵入検出装置について、以下その動作、作用について図６、図７、図８を用いて説明する。図６は、侵入者が壁状構造体１１を乗り越えて侵入する際に、体を持ち上げるため壁状構造体１１上部に手をかけ、侵入者が侵入した時の圧電センサ１４の出力電圧をフィルタ部１５１１、アンプ１５１２を通して出力された信号Ｖと、積算手段１５２６で、検出手段１５１からの出力信号Ｖを積算した値と、検出手段１５１からの出力信号Ｖのピーク値を検出した値と、積算した値とピーク値の両方が閾値を超えた場合に、侵入判定部１５２７から報知部３０に出力される出力信号Ｋの経時変化を示す特性図である。まず、侵入者が壁状構造体１１の手すり１２に取り付けた可動部１３ｂに手をかけると、手指による押圧で可動部が撓み、その変形が圧電センサ１４及び支持手段１６に印加される。支持手段１６は圧電センサ１４より柔軟性を有しているので、指の接触による押圧により支持手段１６が圧縮されて、圧電センサ１４も容易に変形する。図６の時刻Ｔ０で圧電センサ１４の変形が開始し、圧電センサ１４からは圧電効果により圧電センサ１４の変形の加速度に応じた信号が出力される。
【００３０】
従来の構成では、手すりの笠木のカバー材が荷重をうけて大きくストロークをもって可動すると、侵入者が気づき易いため侵入検出としては好ましくなかった。また、侵入者でない使用者が寄りかかった場合は、特にバルコニーなどの高い位置にある場合などは不安感を与えることがあったが、本実施の形態１の侵入検出装置の構成は小さなストロークでも確実に感圧手段が検出できる構成としており、侵入者にも気付かれにくく、使用者に安心感を与えることができる。
【００３１】
圧電センサ１４の出力信号は、フィルタ部１５１１により手の接触時の周波数帯域である３〜８Ｈｚの信号を通過させ、他の周波数帯の信号は除去される。手の接触時には、Ｖに基準電位Ｖ０より大きな信号成分が現れる。この際、仮に圧電センサ１４を壁状構造体１１の手すり１２の上部に取り付けた構成であれば、手の接触の際の圧電センサ１４の変形はわずかであるが、本実施の形態の場合は支持手段１６が圧電センサ１４よりも柔軟性を有した弾性体からなり、接触の際に支持手段１６が容易に圧縮されるので、可動部１３ｂが下向きにスライド可動したり、可動部１３ｂの受圧面が撓む構成となり、圧電センサ１４の変形量が増大する。さらに、非線形撓み部１７を支持手段１６よりも変形しやすい材料や構成とし、押圧部材１８を支持手段１６よりも変形しにくい材料や構成とすることで、手の押圧を押圧部材１８が圧電センサ１４に伝達して、圧電センサ１４はその変位を受けて撓む。また非線形撓み部１７は押圧を受けて変形し、可動部１３ｂのスライド可動が増し、圧電センサ１４の撓みによる変化量が増大する。手が可動部１３ｂを押圧したとき、押圧部材１８が圧電センサ１４に伝達し、圧電センサ１４が撓み、また非線形撓み部１７が撓みの進行を加速する状況を図４Ｂに示している。このように圧電センサ１４は大きな変形量が得られ、変形量の２次微分値である加速度も大きくなり、結果として圧電セ
ンサ１４の出力信号も大きくなる。
【００３２】
初期判定部１５２３は、演算手段で演算を行っていない場合に、圧電センサ１４からの出力電圧ＶのＶ０からの振幅｜Ｖ−Ｖ０｜がＤ０（初期判定閾値）を超えると、これは体の一部が接触したと判定して、積算手段１５２６は、｜Ｖ−Ｖ０｜の値を積算していく。出力電圧ＶがＶ０以下の場合は、｜Ｖ０−Ｖ｜の値を積算する。ピーク値検出の場合も同様に、時刻ｔ０でピーク値の検出を開始する。ここでは、ピーク値の検出を開始してから、まずピークＰ０が検出され、次にピークＰ０を超えるピークＰ１が検出される。
【００３３】
本実施の形態では、図６の時刻ｔ０で積算とピーク検出を開始し、時刻ｔ１で積算値が積算閾値（Ｉ）をこえているが、侵入判定部１５２７は検出したピーク値が、ピーク閾値を超えていないので、まだ判定出力は行わない。時刻ｔ２で検出したピーク値が、ピーク閾値（Ｊ）を超えたので、侵入判定部１５２７は時刻ｔ２で判定出力としてＬｏ→Ｈｉ→Ｌｏのパルス信号を出力する。ピーク値がピーク閾値を超えて、積算値が積算閾値を超えていない場合も同様に、判定出力は行わず、積算値が積算閾値を超えた場合に判定出力を行う。このようにフィルタ部１５１１で検出した電圧は、アンプ１５１２で増幅され検出手段１５１から演算手段１５２へ伝達され、演算手段で侵入の判定を行う。
【００３４】
図７は、強風等で壁状構造体１１が揺れた場合の圧電センサ１４の出力電圧を表しており、振動が圧電センサ１４に伝わるため、同レベルの出力電圧が継続して発生する。この場合、出力電圧が継続して発生するため、積算値は、積算閾値（Ｉ）を超えるが、最大ピーク値Ｐ０は、直接圧電センサが変形していないため、出力レベルは低く、ピーク閾値（Ｊ）を越えないため、判定出力を行わず、強風等で侵入と判定することはない。
【００３５】
図８は、静電気等のノイズで発生する圧電センサ１４の出力電圧を表している。この場合は、ピーク値Ｐ０の出力レベルが高く、ピーク閾値（Ｊ）を超えるが、出力電圧を積算した値は小さくなり、積算閾値（Ｉ）を超えることはないため、判定出力を行わず、ノイズ等で侵入と判定することはない。
【００３６】
このように、侵入とその他の要因で発生するセンサの出力電圧から、両者を判別することが可能となる。
【００３７】
次に、演算手段１５２とその周辺での動きを図９を用いて説明する。圧電センサ１４で発生した電位は検出手段１５１のフィルタ部１５１１と、アンプ１５１２を介して演算手段１５２に伝達される。演算手段１５２内では、メモリ手段１５２１に初期判定閾値と、積算閾値と、ピーク閾値を記憶している。初期比較部１５２３で演算手段１５２の入力電圧と初期判定閾値を比較し、初期判定閾値を越えているかを判定する（ＳＴＥＰ１）。判定の結果、初期判定閾値を越えていれば、次のステップへ移行する（ＳＴＥＰ２）。初期比較部１５２３での比較はタイマ手段１５２２で計時したタイミングで行う。これにより比較の取りこぼしなどがなくなる。初期判定閾値を超えていると判定した場合、タイマ手段１５２２は第１の計時を開始し、積算手段１５２６は演算手段１５２の入力電圧の積算を開始する。また、ピーク検出手段１５２４でも入力電圧のピーク値検出を解しする。（ＳＴＥＰ３）。この手前までは、侵入検出の演算開始の起点を決定するもので、この時点から侵入検出の演算を行うことになる。次に第１の計時を開始してから所定時間経過したかを判定する（ＳＴＥＰ４）。ここで、所定の時間が経過した場合は、計時を停止し、積算値とピーク値をクリアする（ＳＴＥＰ５）。（ＳＴＥＰ４）で所定の時間経過していない場合は、（ＳＴＥＰ６）で積算値が積算閾値を超えていないか、ピーク値がピーク閾値を越えていないか、侵入判定部１５２７で比較し、両方の値が閾値を超えていた場合は侵入であると判定して報知部３０へ判定結果を出力する。尚、報知部３０では判定結果をうけて、一定時間アラーム音と光を発生させて侵入者を威嚇する。ここでの威嚇はこの方式
でなくともよい。また、並行して、通信手段により侵入者の侵入があったことを屋内の警報端末や外部電話、警備会社、警察等、適宜必要な箇所へ通報する（ＳＴＥＰ７）。
【００３８】
なお、本実施の形態では、圧電センサからのアナログ出力信号で演算を行う構成で説明したが、他の接点式のスイッチを用いた場合でも、本実施の形態の演算処理を用いて判別が可能である。
【００３９】
また、検出レベル調整部１５１３により、検知手段１５１からの検出レベルが調整可能であり、設置状況等に応じて使用者が調整することが可能である。また、閾値調節手段１５２５により、メモリ手段１５２１に記憶した各種判定のための閾値や、タイマ手段１５２２による第１の計時時間を変更できるようになっている。侵入検出装置の設置現場の状況や検知対象に合わせて、各種判定閾値やタイマ手段１５２２による計時時間の最適化ができる。例えばマイクロコンピュータなどが判定を行う構成とすれば、マイコンプログラムで判定領域の値や電圧比較サイクルすなわち計時時間の調節を行うようにすれば、任意に変更可能で、有用な展開が期待できる侵入検出装置を実現できる。
【００４０】
さらに、本実施の形態では、第１の計時開始から、終了するまでの間を積算値とピーク値検出の有効時間としているが、積算を行う時間または、ピーク値を検出する時間をそれぞれ変えて、開始、終了のタイミングを異ならせることも可能であり、適宜、検知目的に合わせて設定することもできる。このようにすることで、きめ細かく侵入検出することが可能となり、侵入検出装置としての利便性が高まる。
【００４１】
また、図１０は、所定のピーク値に対する積算閾値を設定し、積算手段で積算した積算値が検出したピーク値に対する積算閾値を超えた場合に、判定出力を行う判定領域を示している。これにより、ピーク値Ｊ１が検出された場合、積算閾値はＩ１以上であれば、判定出力を行う。また、同様にピーク値Ｊ２、あるいはＪ３が検出された場合は、積算閾値はＩ２以上、あるいはＩ３以上で判定出力を行うようにしている。これにより、適宜、検知目的に合わせて設定することができ、きめ細かく侵入検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかる侵入検出装置は、小さな可動で侵入者を検出でき、かつ、誤検知の少ない、すなわち検出したくない条件では検出しない侵入検出装置を提供することができる。加えて、住居や工場、鉄道、空港等の屋外の敷地に敷設される多様な形状の壁状構造体に設置して活用できるとともに、例えば、屋内の比較的小さな構成物である机の引出しやドアの取手の裏側などに配設することも可能で、引出しやドアを不正に開けようとした際に警報を発生して通報したり、威嚇したりして不正使用を知らせる等のシステムとしても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態における壁状構造体の構成図（ｂ）同Ａ−Ａ位置における断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１における圧電センサ１４と制御ユニット１５の構成図（ｂ）同Ｂ−Ｂ位置における断面図
【図３】本発明の実施の形態における侵入検出装置の包装体の輪切り方向の断面図
【図４Ａ】本発明の実施の形態における侵入検出装置の包装体の長手方向の断面図
【図４Ｂ】同長手方向で侵入者が押した状態の断面図
【図５】本発明の実施の形態１における侵入検出装置のブロック図
【図６】本発明の実施の形態１における侵入検出装置で、侵入者が侵入した時の出力信号Ｖと、積算手段の積算値と、ピーク検出手段のピーク値と、侵入判定部の出力信号Ｋの経時変化を示す特性図
【図７】本発明の実施の形態１における侵入検出装置で、強風等が発生した時の出力信号Ｖと、積算手段の積算値と、ピーク検出手段のピーク値と、侵入判定部の出力信号Ｋの経時変化を示す特性図
【図８】本発明の実施の形態１における侵入検出装置で、静電気等でのノイズが発生した時の出力信号Ｖと、積算手段の積算値と、ピーク検出手段のピーク値と、侵入判定部の出力信号Ｋの経時変化を示す特性図
【図９】本発明の実施の形態１における演算手段のフロー図
【図１０】本発明の実施の形態１におけるピーク値に対応する積算閾値を示した判定領域図
【図１１】従来の他の侵入検出装置の断面図
【符号の説明】
【００４４】
１１ フェンス（壁状構造体）
１２ 手すり
１３ａ 装着部
１３ｂ 可動部
１４ 圧電センサ（感圧手段）
１５ 制御ユニット
１６ 支持手段
１７ 非線形撓み部
１８ 押圧部位
３０ 報知部
１５１ 検出手段
１５２ 演算手段
１５２１ メモリ手段
１５２２ タイマ手段
１５２３ 初期判定部
１５２４ ピーク値検出手段
１５２５ 閾値調整手段
１５２６ 積算手段
１５２７ 侵入判定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触または押圧を受けてこれを検出する侵入検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の侵入検出装置は、感圧センサを用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。図１１は特許文献１に記載された従来の侵入検出装置の断面図である。図１１はフェンスの断面図で、フェンス１の上面部８の家屋側角縁に沿って形成された切り欠き部９に感圧センサ１０が配設してある。上記構成により、フェンス１を乗り越えて侵入者が侵入しようとして、身体の一部が感圧センサ１０に接触して押圧すると感圧センサ１０が押圧を検出することに基づき侵入判定を行い、警報装置から警報を発生させたり、外部への通報を行うといったような防犯動作を行う。
【０００３】
また、特許文献２に記載の装置は、フェンスの笠木にベース材を取り付け、ベース材の上面には押圧によって上下動自在にカバー材を取り付け、ベース材とカバー材の間にスイッチと付勢部材を取り付け、カバー材が押下されることで、スイッチが入り侵入を検知する。段落００１２にあるように、スイッチは所定の間隔で設けてあり、カバー材にスイッチの上接点を、また、付勢部材台にスイッチの下接点を設けて、カバー材が押圧移動するとスイッチの上下の接点が接触してスイッチが入る構成である。これは、機械的スイッチで、侵入を検知するためには付勢部材の弾性力に応じて一定以上の荷重で押圧されること、押圧にスイッチの上下接点が接触するために一定距離以上のストロークが必要である。
【特許文献１】特開２００２−１５３８０号公報
【特許文献２】特開２００３−２５３９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、感圧センサとして接点式のスイッチを使用しており、侵入者の体重または押圧する勢いを含めた加重が一定値を超えた場合に接点が閉じる（または開く）ことで判定するため、例えば感圧センサをバルコニーに設置した場合、人がバルコニー手摺りに寄りかかった時、雨や風等による振動、猫や鳥などの小動物が侵入検出装置に勢いよく乗った時、布団を干した時、傘などで侵入検出装置をたたいた場合など、本来検出したくない場合であっても、スイッチ接点が反転し、誤検知するという課題があった。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、接触や押圧を確実に検出し、検出したい接触や押圧と、検出したくない接触や押圧とを詳細に判別する。そして、使用目的に応じて接触や押圧を判別することで誤検知を少なくし、精度の高い侵入検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の侵入検出装置は、接触または押圧を受けて変形するように配設された感圧手段と、前記感圧手段の出力信号をもとに演算を行い前記侵入者の侵入を判定する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記感圧手段の出力信号から検出したい接触や押圧であるか、あるいは検出したくない接触や押圧であるかを判定することを特徴としたものである。これにより、接触状態を詳細に判別して、検知すべき事象を精度よく検出することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明の侵入検出装置では、接触や押圧を確実に検出し、詳細に判別できて、目的に応じて判定出力することで誤検知を少なくし、精度の高い侵入検出装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、接触または押圧を受けて変形するように配設された感圧手段と、前記感圧手段の出力信号をもとに演算を行い接触または押圧を判定する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記感圧手段の出力信号を積算する積算手段と、前記感圧手段の出力信号のピーク値を検出するピーク値検出手段とを有し、前記積算手段と、前記ピーク値検出手段で算出した値によって、接触または押圧があったことを判定することを特徴とした。
【０００９】
これにより、感圧手段の出力信号の積算値とピーク値との両方で接触または押圧があったことを判定し、より詳細な接触状況の判別が可能で、精度の高い接触検知をすることが可能となる。
【００１０】
第２の発明は、演算手段は、接触または押圧があったことを判定する積算閾値とピーク閾値とを記憶し、積算手段で積算した積算値が、前記積算閾値を超え、かつピーク値検出手段で検出したピーク値が、ピーク閾値を超えた場合に、接触または押圧があったことを判定することを特徴とした。
【００１１】
これにより、例えば、静電気等の瞬間的な変動成分の信号等の場合、出力ピーク値は、接触または押圧を判定するピーク閾値を越えても、出力信号の積算値は積算閾値を超えることがなく、接触または押圧であると誤検出することがない。
【００１２】
また、軽振動等で微小な変動成分の信号が継続した場合は、出力信号の積算値は積算閾値を越えても、出力ピーク値はピーク閾値を超えることがなく、接触または押圧であると誤検出することがない。
【００１３】
第３の発明は、演算手段は、所定のピーク値に対する積算閾値を記憶し、積算手段で積算した積算値が、検出したピーク値に対する積算閾値を超えた場合に、接触または押圧があったことを判定することを特徴とした。
【００１４】
これにより、検出したピーク値に対応する積算閾値を設けることで、押圧または接触があったことを判定する閾値を判定目的に合わせて設定することで判定精度が向上する。
【００１５】
第４の発明は、初期判定閾値を記憶し、感圧手段の出力信号が初期判定閾値を超えると、積算手段の積算、ピーク値検出手段のピーク検出を開始することが可能となる。これにより、接触または押圧有無の判定のための各種演算を開始するための出力レベルの閾値が明確になり、ここを起点に演算を行うことで安定した接触または押圧有無の判定を行うことができる侵入検出装置を実現できる。
【００１６】
第５の発明は、初期判定閾値と、積算閾値と、ピーク閾値とを調整する閾値調整手段を有することで、設置状況や使用者の用途によって値を調整することができるので利便性の高い侵入検出装置を実現できる。
【００１７】
第６の発明は、第１から５の発明において、感圧手段の出力電圧は検出手段を介して演算手段に出力する侵入検出装置となる。すなわち感圧手段からの出力信号を検出手段によって所定の濾波特性で濾波することや、所定の増幅度で増幅するなどを行う。これらの調整を行う検出レベル調整手段により、感圧手段の出力が微小な電圧であっても増幅して伝達することや、装置の取り付け場所の条件や、気象条件、使用者の必要に応じて濾波の特
性や増幅、電圧レベルの微調整を行い、適切な信号レベルで演算を行うことができる。
【００１８】
第７の発明は、第１から６の発明において、感圧手段として可撓性をもつケーブル状の圧電センサを使用した侵入検出装置となる。これにより、加重ではなく、圧電センサが接触または押圧による変位を受けて撓むことにより発生する電圧レベルに基づき判定を行うものである。また、従来の２点接触式のスイッチでないので、設置性がよい。
【００１９】
第８の発明は、第１から７の発明において、感圧手段は、壁状構造体に、侵入者の接触または押圧により変形するように配設されたものである。これにより、侵入者が壁状構造体、例えば、住居の敷地の外周に設けられた塀、柵やフェンス、バルコニーの腰壁、手すりなどの上面またはその近傍で、人が接触しうる部位に装着することが考えられる。これにより塀や柵、フェンス、テラスやバルコニーの手すりなど、住居内部に侵入する手前での接触または押圧検知が可能となる。
【００２０】
第９の発明は、第１から第８の発明の侵入検出装置が有する機能の少なくとも一部をコンピュータにより実行するためのプログラムとしている。そして、プログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させて本発明の侵入検出装置の少なくとも一部を容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態における侵入検出装置を壁状構造体に取り付けた構成の場合について説明する。図１（ａ）は、侵入検出装置を設置した壁状構造体の構成図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ位置における断面図である。図１（ａ）において、１１は住居のベランダやバルコニーのフェンスや、塀や、敷地を囲うフェンスなどの壁状構造体で、１２は壁状構造体１１の上部に設置された手すりである。手すり１２はなくても良い。１３ａは装着部、１３ｂは可動部で金属や樹脂や木で構成しており、装着部１３ａは手すり１２に取り付けられている。手すり１２がない場合は壁状構造体１１に取り付ける。可動部が塀やフェンスなどの上端部になるよう取り付ければよい。装着部１３ａは１個とは限らず、壁状構造体１１または手すり１２に取り付けし易いように複数種類の部品を並べたり、あるいは重ねる形態としてもよく、前記上端に安定して取り付けられればよい。ここでは装着部１３ａは１種類とする。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、１４は圧電センサ（感圧手段）で装着部１３ａと可動部１３ｂで形成した場所に収納されている。圧電センサ１４は感圧手段としての可撓性を有したケーブル状である。また、１６は支持手段で、圧電センサ１４は圧電センサ１４より柔らかい弾性体からなる支持手段１６により支持されている。支持手段１６はなくてもよい。ここでは圧電センサ１４は支持手段１６の一部にスリットを設け、スリットから支持手段１６内にはめ込んで支持する構成としている。本実施の形態では弾性体として、ＥＰＤＭや熱可塑性エラストマーのような合成樹脂の発泡体を用い、圧縮率（単位変位をもたらす荷重値）が圧電センサ１４よりも小さくなるよう硬度、発泡率等を選択している。尚、圧電センサ１４と支持手段１６の近傍、あるいは隣接して非線形撓み部１７と押圧部材１８を設けている。これにより圧電センサ１４が変形しやすくする構成としている。圧電センサ１４、支持手段１６、押圧部材１８の近傍の構成については詳細を後述する。尚、配設構成は図１（ｂ）に限定するものではない。
【００２４】
図１（ａ）に示すように、１５は制御ユニットで、圧電センサ１４の端部に配設されている。また１９は通信ケーブルで、図示しないが制御ユニット１５内にある通信手段からの信号を外部に伝達する。通信手段はケーブル１９を有さない無線通信でもよい。
【００２５】
図２（ａ）は圧電センサ１４と制御ユニット１５の構成図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ位置における断面図を示すものである。図２（ａ）において、圧電センサ１４は電極の断線・ショート検出用の抵抗体が内蔵された先端部１４１を備えている。図２（ｂ）において、圧電センサ１４は導体からなる中心電極１４２、圧電体層１４３、導体からなる外側電極１４４、弾性体からなる被覆層１４５を備えている。圧電体層１４３はポリフッ化ビニリデン等の樹脂系の高分子圧電体を用いることも考えられるが、耐熱温度が上限で８０℃程度であり、侵入検出装置は屋外使用が主であって、特に夏季には直射日光により壁状構造体１１の表面温度が時には１００℃近くの高温になることから、高分子圧電体を用いることは好ましくない。圧電体層１４３としては特定の樹脂基材中に圧電セラミックスの粉体を混合した複合圧電体を用いると１００℃以上の高温耐久性を有することができ、このような複合圧電体を使用することが好ましい。
【００２６】
図３は、本発明の第１の実施の形態における侵入検出装置の図１（ａ）のＡ−Ａ断面に相当するの断面図の詳細図で、図４Ａと図４Ｂは図３のＣ−Ｃ断面図である。まず、図３と図４Ａを用いて第１の実施の形態における侵入検出装置について説明する。図３と図４Ａにおいて、１２は壁状構造物の手すり、１３ａは装着部、１３ｂは可動部で金属、樹脂、木等で構成している。装着部１３ａと可動部１３ｂで形成した空間には圧電センサ１４と支持手段１６を収納している。装着部１３ａと可動部１３ｂで形成した空間は、屋外に設置される条件を考慮すると密閉が好ましいが、ごみや水滴の侵入を防げられるような構成であれば必ずしも密閉でなくても良い。装着部１３ａと可動部１３ｂはコの字状に内側に折り曲げた形状をしており、装着部１３ａが可動部１３ｂに一部覆われるようにして重ね合わせ、コの字状の両側端部の一部で互いに勘合している。図３に示すような勘合にすることで、可動部１３ｂの可動を規制し、確実な可動を実現している。上からの押圧Ｆがかかっても、可動部１３ｂの稼動する距離は一定であり、圧電センサ１４にかかる押圧は一定にすることが可能となる。また、勘合部は図３のような構成に限らず、一定の可動が実現できる構成とすればよい。２０と２１は固定手段で装着部１３ａを手すりに固定している。固定の方法はここではねじ止めとしているが、ひも状の締結部品を使用した方法や、ビスとナットを使用した方法や、接着や、勘合による固定でもよい。
【００２７】
非線形撓み部１７は固体や中空やバネなどを用いた、押圧に対して撓む変形量が非線形となる機構または材料などで構成したもので、ここでは所定の圧力に対して支持手段１６よりも変形しやすくなっている。そして、支持手段１６の内部に内包されるかまたは別部品で支持手段１６に隣接して構成している。押圧部材１８は金属や樹脂や木で構成しており、支持手段１６よりも変形しにくい材料または機構となっている。押圧部材１８はを支持手段１６を介して圧電センサ１４に力が加わる位置に設けている。すなわち、侵入者が可動部１３ｂを押したとき、その力により押圧部材１８が押され、押圧部材１８が支持手段１６と圧電センサ１４を撓ませる。このとき支持手段１６と圧電センサ１４は支持手段１６よりも変形しやすい非線形撓み部１７を押すことになり、支持手段１６を押すよりも変形しやすい機構となっている。以上のように圧電センサ１４が撓むことにより、侵入者を検出できる。また、図４Ａに示すように、押圧部材１８は支持手段１６と圧電センサ１４に圧力が加わりやすいようにここではＲ面をもった構成としている。これは鋭角または鈍角をもった構成としても良い。もちろん平面でも良い。また、押圧部材１８は間隔をあけて配置している。これにより、侵入者に押された近傍の支持手段１６と圧電センサ１４のみが他と比較して局所的に撓むため確実に電圧出力して検出が更に容易になる。尚、非線形撓み部１７、押圧部材１８は無くても良い。図４Ｂは押圧Ｆがかかった場合に圧電センサ１４等が撓んだ状態を表した構成図である。
【００２８】
図５は本発明の第１の実施の形態における侵入検出装置のブロック図である。図５において、制御ユニット１５は、検出手段１５１、演算手段１５２、報知部３０で構成されている。報知部３０は、例えば他への通信を行う通信手段や威嚇のための音や光や表示を行う威嚇手段を有している。ここでは通信手段や威嚇手段は図示していない。検出手段１５１は、圧電センサ１４からの出力信号を所定の濾波特性で濾波するフィルタ部１５１１と、所定の増幅度で増幅を行うアンプ部１５１２と、フィルタの特性や増幅率を変更できる検出レベル調整手段１５１３を備えている。フィルタ部１５１１の濾波特性としては、侵入者の手の接触時の周波数は１０Ｈｚ以下であり、特に３〜８Ｈｚの範囲が多く、降雨による振動は１０Ｈｚ以上、風による振動は１Ｈｚ以下が多いので、濾波特性としては例えば、３〜８Ｈｚの信号成分を通過させるバンドパスフィルタとする。演算手段１５２は、メモリ手段１５２１、タイマ手段１５２２、初期判定部１５２３、ピーク値検出手段１５２４、閾値調整手段１５２５、積算手段１５２６、侵入判定部１５２７を備えている。
【００２９】
以上のように構成された侵入検出装置について、以下その動作、作用について図６、図７、図８を用いて説明する。図６は、侵入者が壁状構造体１１を乗り越えて侵入する際に、体を持ち上げるため壁状構造体１１上部に手をかけ、侵入者が侵入した時の圧電センサ１４の出力電圧をフィルタ部１５１１、アンプ１５１２を通して出力された信号Ｖと、積算手段１５２６で、検出手段１５１からの出力信号Ｖを積算した値と、検出手段１５１からの出力信号Ｖのピーク値を検出した値と、積算した値とピーク値の両方が閾値を超えた場合に、侵入判定部１５２７から報知部３０に出力される出力信号Ｋの経時変化を示す特性図である。まず、侵入者が壁状構造体１１の手すり１２に取り付けた可動部１３ｂに手をかけると、手指による押圧で可動部が撓み、その変形が圧電センサ１４及び支持手段１６に印加される。支持手段１６は圧電センサ１４より柔軟性を有しているので、指の接触による押圧により支持手段１６が圧縮されて、圧電センサ１４も容易に変形する。図６の時刻Ｔ０で圧電センサ１４の変形が開始し、圧電センサ１４からは圧電効果により圧電センサ１４の変形の加速度に応じた信号が出力される。
【００３０】
従来の構成では、手すりの笠木のカバー材が荷重をうけて大きくストロークをもって可動すると、侵入者が気づき易いため侵入検出としては好ましくなかった。また、侵入者でない使用者が寄りかかった場合は、特にバルコニーなどの高い位置にある場合などは不安感を与えることがあったが、本実施の形態１の侵入検出装置の構成は小さなストロークでも確実に感圧手段が検出できる構成としており、侵入者にも気付かれにくく、使用者に安心感を与えることができる。
【００３１】
圧電センサ１４の出力信号は、フィルタ部１５１１により手の接触時の周波数帯域である３〜８Ｈｚの信号を通過させ、他の周波数帯の信号は除去される。手の接触時には、Ｖに基準電位Ｖ０より大きな信号成分が現れる。この際、仮に圧電センサ１４を壁状構造体１１の手すり１２の上部に取り付けた構成であれば、手の接触の際の圧電センサ１４の変形はわずかであるが、本実施の形態の場合は支持手段１６が圧電センサ１４よりも柔軟性を有した弾性体からなり、接触の際に支持手段１６が容易に圧縮されるので、可動部１３ｂが下向きにスライド可動したり、可動部１３ｂの受圧面が撓む構成となり、圧電センサ１４の変形量が増大する。さらに、非線形撓み部１７を支持手段１６よりも変形しやすい材料や構成とし、押圧部材１８を支持手段１６よりも変形しにくい材料や構成とすることで、手の押圧を押圧部材１８が圧電センサ１４に伝達して、圧電センサ１４はその変位を受けて撓む。また非線形撓み部１７は押圧を受けて変形し、可動部１３ｂのスライド可動が増し、圧電センサ１４の撓みによる変化量が増大する。手が可動部１３ｂを押圧したとき、押圧部材１８が圧電センサ１４に伝達し、圧電センサ１４が撓み、また非線形撓み部１７が撓みの進行を加速する状況を図４Ｂに示している。このように圧電センサ１４は大きな変形量が得られ、変形量の２次微分値である加速度も大きくなり、結果として圧電セ
ンサ１４の出力信号も大きくなる。
【００３２】
初期判定部１５２３は、演算手段で演算を行っていない場合に、圧電センサ１４からの出力電圧ＶのＶ０からの振幅｜Ｖ−Ｖ０｜がＤ０（初期判定閾値）を超えると、これは体の一部が接触したと判定して、積算手段１５２６は、｜Ｖ−Ｖ０｜の値を積算していく。出力電圧ＶがＶ０以下の場合は、｜Ｖ０−Ｖ｜の値を積算する。ピーク値検出の場合も同様に、時刻ｔ０でピーク値の検出を開始する。ここでは、ピーク値の検出を開始してから、まずピークＰ０が検出され、次にピークＰ０を超えるピークＰ１が検出される。
【００３３】
本実施の形態では、図６の時刻ｔ０で積算とピーク検出を開始し、時刻ｔ１で積算値が積算閾値（Ｉ）をこえているが、侵入判定部１５２７は検出したピーク値が、ピーク閾値を超えていないので、まだ判定出力は行わない。時刻ｔ２で検出したピーク値が、ピーク閾値（Ｊ）を超えたので、侵入判定部１５２７は時刻ｔ２で判定出力としてＬｏ→Ｈｉ→Ｌｏのパルス信号を出力する。ピーク値がピーク閾値を超えて、積算値が積算閾値を超えていない場合も同様に、判定出力は行わず、積算値が積算閾値を超えた場合に判定出力を行う。このようにフィルタ部１５１１で検出した電圧は、アンプ１５１２で増幅され検出手段１５１から演算手段１５２へ伝達され、演算手段で侵入の判定を行う。
【００３４】
図７は、強風等で壁状構造体１１が揺れた場合の圧電センサ１４の出力電圧を表しており、振動が圧電センサ１４に伝わるため、同レベルの出力電圧が継続して発生する。この場合、出力電圧が継続して発生するため、積算値は、積算閾値（Ｉ）を超えるが、最大ピーク値Ｐ０は、直接圧電センサが変形していないため、出力レベルは低く、ピーク閾値（Ｊ）を越えないため、判定出力を行わず、強風等で侵入と判定することはない。
【００３５】
図８は、静電気等のノイズで発生する圧電センサ１４の出力電圧を表している。この場合は、ピーク値Ｐ０の出力レベルが高く、ピーク閾値（Ｊ）を超えるが、出力電圧を積算した値は小さくなり、積算閾値（Ｉ）を超えることはないため、判定出力を行わず、ノイズ等で侵入と判定することはない。
【００３６】
このように、侵入とその他の要因で発生するセンサの出力電圧から、両者を判別することが可能となる。
【００３７】
次に、演算手段１５２とその周辺での動きを図９を用いて説明する。圧電センサ１４で発生した電位は検出手段１５１のフィルタ部１５１１と、アンプ１５１２を介して演算手段１５２に伝達される。演算手段１５２内では、メモリ手段１５２１に初期判定閾値と、積算閾値と、ピーク閾値を記憶している。初期比較部１５２３で演算手段１５２の入力電圧と初期判定閾値を比較し、初期判定閾値を越えているかを判定する（ＳＴＥＰ１）。判定の結果、初期判定閾値を越えていれば、次のステップへ移行する（ＳＴＥＰ２）。初期比較部１５２３での比較はタイマ手段１５２２で計時したタイミングで行う。これにより比較の取りこぼしなどがなくなる。初期判定閾値を超えていると判定した場合、タイマ手段１５２２は第１の計時を開始し、積算手段１５２６は演算手段１５２の入力電圧の積算を開始する。また、ピーク検出手段１５２４でも入力電圧のピーク値検出を解しする。（ＳＴＥＰ３）。この手前までは、侵入検出の演算開始の起点を決定するもので、この時点から侵入検出の演算を行うことになる。次に第１の計時を開始してから所定時間経過したかを判定する（ＳＴＥＰ４）。ここで、所定の時間が経過した場合は、計時を停止し、積算値とピーク値をクリアする（ＳＴＥＰ５）。（ＳＴＥＰ４）で所定の時間経過していない場合は、（ＳＴＥＰ６）で積算値が積算閾値を超えていないか、ピーク値がピーク閾値を越えていないか、侵入判定部１５２７で比較し、両方の値が閾値を超えていた場合は侵入であると判定して報知部３０へ判定結果を出力する。尚、報知部３０では判定結果をうけて、一定時間アラーム音と光を発生させて侵入者を威嚇する。ここでの威嚇はこの方式
でなくともよい。また、並行して、通信手段により侵入者の侵入があったことを屋内の警報端末や外部電話、警備会社、警察等、適宜必要な箇所へ通報する（ＳＴＥＰ７）。
【００３８】
なお、本実施の形態では、圧電センサからのアナログ出力信号で演算を行う構成で説明したが、他の接点式のスイッチを用いた場合でも、本実施の形態の演算処理を用いて判別が可能である。
【００３９】
また、検出レベル調整部１５１３により、検知手段１５１からの検出レベルが調整可能であり、設置状況等に応じて使用者が調整することが可能である。また、閾値調節手段１５２５により、メモリ手段１５２１に記憶した各種判定のための閾値や、タイマ手段１５２２による第１の計時時間を変更できるようになっている。侵入検出装置の設置現場の状況や検知対象に合わせて、各種判定閾値やタイマ手段１５２２による計時時間の最適化ができる。例えばマイクロコンピュータなどが判定を行う構成とすれば、マイコンプログラムで判定領域の値や電圧比較サイクルすなわち計時時間の調節を行うようにすれば、任意に変更可能で、有用な展開が期待できる侵入検出装置を実現できる。
【００４０】
さらに、本実施の形態では、第１の計時開始から、終了するまでの間を積算値とピーク値検出の有効時間としているが、積算を行う時間または、ピーク値を検出する時間をそれぞれ変えて、開始、終了のタイミングを異ならせることも可能であり、適宜、検知目的に合わせて設定することもできる。このようにすることで、きめ細かく侵入検出することが可能となり、侵入検出装置としての利便性が高まる。
【００４１】
また、図１０は、所定のピーク値に対する積算閾値を設定し、積算手段で積算した積算値が検出したピーク値に対する積算閾値を超えた場合に、判定出力を行う判定領域を示している。これにより、ピーク値Ｊ１が検出された場合、積算閾値はＩ１以上であれば、判定出力を行う。また、同様にピーク値Ｊ２、あるいはＪ３が検出された場合は、積算閾値はＩ２以上、あるいはＩ３以上で判定出力を行うようにしている。これにより、適宜、検知目的に合わせて設定することができ、きめ細かく侵入検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかる侵入検出装置は、小さな可動で侵入者を検出でき、かつ、誤検知の少ない、すなわち検出したくない条件では検出しない侵入検出装置を提供することができる。加えて、住居や工場、鉄道、空港等の屋外の敷地に敷設される多様な形状の壁状構造体に設置して活用できるとともに、例えば、屋内の比較的小さな構成物である机の引出しやドアの取手の裏側などに配設することも可能で、引出しやドアを不正に開けようとした際に警報を発生して通報したり、威嚇したりして不正使用を知らせる等のシステムとしても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態における壁状構造体の構成図（ｂ）同Ａ−Ａ位置における断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１における圧電センサ１４と制御ユニット１５の構成図（ｂ）同Ｂ−Ｂ位置における断面図
【図３】本発明の実施の形態における侵入検出装置の包装体の輪切り方向の断面図
【図４Ａ】本発明の実施の形態における侵入検出装置の包装体の長手方向の断面図
【図４Ｂ】同長手方向で侵入者が押した状態の断面図
【図５】本発明の実施の形態１における侵入検出装置のブロック図
【図６】本発明の実施の形態１における侵入検出装置で、侵入者が侵入した時の出力信号Ｖと、積算手段の積算値と、ピーク検出手段のピーク値と、侵入判定部の出力信号Ｋの経時変化を示す特性図
【図７】本発明の実施の形態１における侵入検出装置で、強風等が発生した時の出力信号Ｖと、積算手段の積算値と、ピーク検出手段のピーク値と、侵入判定部の出力信号Ｋの経時変化を示す特性図
【図８】本発明の実施の形態１における侵入検出装置で、静電気等でのノイズが発生した時の出力信号Ｖと、積算手段の積算値と、ピーク検出手段のピーク値と、侵入判定部の出力信号Ｋの経時変化を示す特性図
【図９】本発明の実施の形態１における演算手段のフロー図
【図１０】本発明の実施の形態１におけるピーク値に対応する積算閾値を示した判定領域図
【図１１】従来の他の侵入検出装置の断面図
【符号の説明】
【００４４】
１１ フェンス（壁状構造体）
１２ 手すり
１３ａ 装着部
１３ｂ 可動部
１４ 圧電センサ（感圧手段）
１５ 制御ユニット
１６ 支持手段
１７ 非線形撓み部
１８ 押圧部位
３０ 報知部
１５１ 検出手段
１５２ 演算手段
１５２１ メモリ手段
１５２２ タイマ手段
１５２３ 初期判定部
１５２４ ピーク値検出手段
１５２５ 閾値調整手段
１５２６ 積算手段
１５２７ 侵入判定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触または押圧を受けて変形するように配設された感圧手段と、前記感圧手段の出力信号をもとに演算を行い接触または押圧を判定する演算手段とを有し、前記演算手段は、前記感圧手段の出力信号を積算する積算手段と、前記感圧手段の出力信号のピーク値を検出するピーク値検出手段とを有し、前記積算手段によって算出された積算値と、前記ピーク値検出手段で算出されたピーク値によって、接触または押圧があったことを判定する侵入検出装置。
【請求項２】
演算手段は、積算閾値とピーク閾値とを記憶し、積算手段で積算した積算値が、前記積算閾値を超え、かつピーク値検出手段で検出したピーク値が、ピーク閾値を超えた場合に、接触または押圧があったことを判定する請求項１記載の侵入検出装置。
【請求項３】
演算手段は、所定のピーク値に対する積算閾値を記憶し、積算手段で積算した積算値が、検出したピーク値に対する積算閾値を超えた場合に、接触または押圧があったことを判定する請求項１記載の侵入検出装置。
【請求項４】
演算手段は、初期判定閾値を記憶し、感圧手段の出力信号が前記初期判定閾値を超えると積算手段の積算と、ピーク値検出手段のピーク検出を開始する請求項１から３のいずれか１項記載の侵入検出装置。
【請求項５】
演算手段は、初期判定閾値と、積算閾値と、ピーク閾値とを調整する閾値調整手段を有する請求項１から３のいずれか１項記載の侵入検出装置。
【請求項６】
感圧手段の出力信号の検出レベルを調整する検出レベル調整手段を有し、前記感圧手段の出力信号は前記検出手段を介して演算手段に出力する請求項１から５のいずれか１項記載の侵入検出装置。
【請求項７】
感圧手段として可撓性をもつケーブル状の圧電センサを使用した請求１から６のいずれか１項記載の侵入検出装置。
【請求項８】
感圧手段は、壁状構造体に配設された請求項１から７のいずれか１項記載の侵入検出装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項記載の侵入検出装置の機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１】
接触または押圧を受けて変形するように配設された感圧手段と、前記感圧手段の出力信号をもとに演算を行い接触または押圧を判定する演算手段とを有し、前記演算手段は、前記感圧手段の出力信号を積算する積算手段と、前記感圧手段の出力信号のピーク値を検出するピーク値検出手段とを有し、前記積算手段によって算出された積算値と、前記ピーク値検出手段で算出されたピーク値によって、接触または押圧があったことを判定する侵入検出装置。
【請求項２】
演算手段は、積算閾値とピーク閾値とを記憶し、積算手段で積算した積算値が、前記積算閾値を超え、かつピーク値検出手段で検出したピーク値が、ピーク閾値を超えた場合に、接触または押圧があったことを判定する請求項１記載の侵入検出装置。
【請求項３】
演算手段は、所定のピーク値に対する積算閾値を記憶し、積算手段で積算した積算値が、検出したピーク値に対する積算閾値を超えた場合に、接触または押圧があったことを判定する請求項１記載の侵入検出装置。
【請求項４】
演算手段は、初期判定閾値を記憶し、感圧手段の出力信号が前記初期判定閾値を超えると積算手段の積算と、ピーク値検出手段のピーク検出を開始する請求項１から３のいずれか１項記載の侵入検出装置。
【請求項５】
演算手段は、初期判定閾値と、積算閾値と、ピーク閾値とを調整する閾値調整手段を有する請求項１から３のいずれか１項記載の侵入検出装置。
【請求項６】
感圧手段の出力信号の検出レベルを調整する検出レベル調整手段を有し、前記感圧手段の出力信号は前記検出手段を介して演算手段に出力する請求項１から５のいずれか１項記載の侵入検出装置。
【請求項７】
感圧手段として可撓性をもつケーブル状の圧電センサを使用した請求１から６のいずれか１項記載の侵入検出装置。
【請求項８】
感圧手段は、壁状構造体に配設された請求項１から７のいずれか１項記載の侵入検出装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項記載の侵入検出装置の機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１９１８８７（Ｐ２００８−１９１８８７Ａ）
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５００７（Ｐ２００７−２５００７）
【出願日】平成１９年２月５日（２００７．２．５）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月５日（２００７．２．５）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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