JP2005345137A - 侵入者検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光ファイバケーブルを外的ノイズ振動から保護し、誤検出の可能性を低下させ、且つ侵入者がセンサであると認識しづらい構造を備える侵入者検知装置を提供する。
【解決手段】 本発明の侵入者検知装置は、光ファイバリング干渉型センサを用いた侵入者検知装置において、フェンスの設置方向に沿って管を布設し、この中に光ファイバケーブルを挿入配置させたので、雨、風などによる誤振動および鳥などが衝突することによる誤振動、およびこれに伴う誤検知を防止することができるようになる。また管内に光ファイバケーブルを挿入配置させたことで、センサ（光ファイバケーブル）の存在を侵入者に対して認識させ難くすることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フェンスや塀などを乗り越えて侵入してきた侵入者を検知する侵入者検知装置に関し、特に、光ファイバリング干渉センサを用いた侵入者検知装置に関する。

図７に示すように、従来、港湾の岸壁、管理施設周辺における不法侵入を検知するシステムとして、管理区域の周辺にフェンス１０３を張り巡らし、このフェンス１０３上部の梁に検知用ワイヤ１０５を張架して、このフェンス１０３の主要な監視箇所に監視用ＩＴＶ（Industrial TeleVision）カメラ１０７を設置し、出入口にインターロック装置１０９を設けてなる侵入者検知装置がある。
この監視用ＩＴＶカメラ１０７には、無線送受信機（図示せず）と、これらに給電を行う電源盤１１３及び電源ケーブル１１１が更に設けられおり、管理区域内または区域外に設けられた監視センターからの遠隔操作により監視用ＩＴＶカメラ１０７から伝送された監視映像をリアルタイムで監視装置（例えばパソコンなど）１１５を介して監視できるようになっている。

この侵入者検知装置１０１によれば、フェンス１０３を乗り越えて外部から侵入者が侵入すると、監視用ＩＴＶカメラ１０７で撮像された映像が監視センターで逐次監視・検出されると共に、侵入者の侵入時に検知用ワイヤ１０５を誤って切断することにより自動的に監視センターに侵入者検出警報によりセンターに報知される仕組みになっている。

このような侵入者検知装置１０１を、特に港湾やその管理施設に適用することを考えた場合、その管理区域は広大であり、複雑な管理業務とあいまって常に監視装置を目視チェックすることは現実的に難しく、しかしながら監視用ＩＴＶカメラ１０７や施錠システムで日中・夜間の全てをカバーする監視を行うことは困難であると予想されている。

また、検知用ワイヤ１０５では落雷などによる電源異常を起こし易く、しかも検知用ワイヤ１０５が切断されなければ侵入者を検知することができない。更には１回の検知毎にワイヤを張り替える必要があり管理が煩雑である。

そこで光ファイバリング干渉型センサを用いた侵入者検知装置が提案された（特許文献１、特許文献２、非特許文献１）。この侵入者検知装置は、長尺の光ファイバを適用することで広範囲の侵入者を検知すると共に、光ファイバを用いることで落雷による影響を回避するものである。また侵入者が光ファイバに触れることにより発生する光路長の変動により侵入者の有無を検知できるのでワイヤを非切断で検知することができる、という利点を有している。
特許３３５７６２３号 特願２００３−２００４２８号公報 戸倉武、外３名、「光ファイバリング干渉型振動センサによる振動位置の同定」、フジクラ技報、株式会社フジクラ、２００２年１０月、１０３号、Ｐ．１８−２１

ところで、上記した特許文献１、特許文献２及び非特許文献１記載の光ファイバリング干渉型センサは、リング状に布設した光ファイバケーブルの一部をフェンスや塀などの梁に設置し、侵入者がフェンスに登るなどして加わった光ファイバケーブルの振動を検知して異常を検出するものであるが、光ファイバケーブルを直接フェンスに固定した場合、次のような問題が生じる。

まず第１の問題として、風、雨などによる振動が光ファイバケーブルに伝わった場合、この振動により変動した光路長を検出してしまうので誤検出する可能性がある。

また第２の問題として、鳥などが光ファイバに掴まる、或いは衝突することにより、上記同様に光路長が変動するので誤検出する可能性がある。

更に第３の問題として、光ファイバケーブルが直接布設されていることで侵入者に容易に発見され易く、センサを避けて侵入される可能性がある。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、光ファイバケーブルを外的ノイズ振動から保護し、誤検出の可能性を低下させ、且つ侵入者がセンサであると認識しづらい構造を備える侵入者検知装置を提供することにある。

また本発明の第２の目的は、フェンスや塀からの侵入に限らず出入口などのフェンスのない箇所の車輌等の侵入を検知する侵入者検知装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の侵入者検知装置は、監視区域を包囲するように布設されるループ状の光ファイバの端部に光分岐結合素子を接続し、この光ファイバの端部に光源から発せられた光を入射して、この光ファイバ内を時計回りおよび反時計回りに伝播させた後、この伝播光の光路長の時間変化分の差から光ファイバ上に加えられた加振点を算出する光ファイバリング干渉型センサを備える侵入者検知装置であって、光ファイバは、監視区域を包囲するフェンスの上部または下部の梁に沿って布設され、且つこの光ファイバの全部または一部は円筒状の管の中に収容されていることを要旨とする。

請求項２記載の侵入者検知装置は、請求項１記載の侵入者検知装置において、フェンスが設置されている地中に、このフェンスの布設方向に沿って溝を掘削し、このフェンスを支持する支柱とこの溝に施設された管とを物理的に接続する振動伝達用金具を設け、この管が外部から識別不能となるように地中に埋設されていることを要旨とする。

請求項３記載の侵入者検知装置は、請求項１または２記載の侵入者検知装置において、監視区域の地中に形成された溝を可動式の仕切板で区分けし、一方の溝に光ファイバをこの仕切板に接するように配置し、他方の溝に低周波振動を高周波振動に変換する脆性材料を充填してこの溝を封止し、外部から識別不能となるように地中に埋設されていることを要旨とする。

請求項４記載の侵入者検知装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の侵入者検知装置において、光ファイバリング干渉型センサは、光ファイバを用いて形成されたループ状の光路を含むファイバリング部を用いて互いに異なる波長を有する第１及び第２の光信号それぞれの干渉光の位相差を求め、この光ファイバリング部上で生じた加振点を特定する光ファイバリング干渉型センサであることを要旨とする。

本発明によれば、光ファイバリング干渉型センサを用いた侵入者検知装置において、フェンスの設置方向に沿って管を布設し、この中に光ファイバケーブルを挿入配置させたので、雨、風などによる誤振動および鳥などが衝突することによる誤振動、およびこれに伴う誤検知を防止することができるようになる。また管内に光ファイバケーブルを挿入配置させたことで、センサ（光ファイバケーブル）の存在を侵入者に対して認識させ難くすることができる。

また本発明によれば、フェンス下部の地中にダクトを設け、この中に光ファイバケーブルを収容することで、上記効果と同様に、雨、風などによる誤振動、および鳥などが衝突することによる誤振動と、これに伴う誤検知を防止することができる。また管内に光ファイバケーブルを挿入配置させたことで、センサ（光ファイバケーブル）の存在を侵入者に対して認識させ難くすることができる。

更に本発明によれば、侵入車輌の検出を行うために、出入口付近の地中に溝を開口し、これを可動式の仕切板で２つに区分けし、一方の溝には低周波振動を高周波振動に変換する材料として脆性材料を充填し、他方の溝には仕切板に接するように光ファイバケーブルを付設することで、低速車輌の通過により生じる低周波振動を高周波振動に変換し、光ファイバケーブルでこの振動を検出することができるようになる。これにより出入口などのフェンスのない箇所の車輌等の侵入を検知することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１（ａ）〜（ｅ）は侵入者検知装置１の構成を示す図である。ここで図１（ａ）は、侵入者検知装置１の全体構成図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の断面構成図である。また図２（ｃ）〜（ｅ）は光ファイバケーブルの他の布設例を示す図である。

図１（ａ）に示すように侵入者検知装置１は、、管理区域上に所定間隔で立設される支柱１１と、この支柱１１間に張設されるフェンス３と、このフェンス３上部の梁に固定される長尺の管７と、この管７の中に挿入配置される光ファイバケーブル５と、この光ファイバケーブル５の端部に接続される光ファイバリング干渉型センサ１３とを少なくとも備えている。

この侵入者検知装置１の特徴のひとつは、光ファイバリング干渉型センサ１３に接続された光ファイバケーブルの全体または一部を円筒状の管７に挿入配置する点にある。

ここでフェンス３の梁に沿って設置される管７とは、金属、セラミック、樹脂などからなる円筒状の管である。この管７は、フェンス３の梁に固定金具９にて固定されている。管７の色は、望ましくはフェンス３と同色とする。

また光ファイバリング干渉型センサ１３とは、特許文献１または非特許文献１に記載の光ファイバリング干渉型センサを用いる。すなわち光ファイバリング干渉型センサとは、少なくとも発光素子（例えばレーザダイオード）と、受光素子（例えばフォトダイオード）と、光分岐結合素子（例えば光カプラ）と、ループ状の光ファイバケーブルで構成されるものである。

光源から発せられた伝播光は、光ファイバ内を時計回りに伝播する光と、反時計回りに伝播する光に分岐され光ファイバループを一周し、それぞれの光が再び光分岐結合素子で合波され、受光素子でその干渉光が検出される。このとき、振動・衝撃が加えられていない静的な状態であれば、時計回り光と反時計回り光の光ファイバリング内の光路長は同じであるため、両者の位相差は一定となり、受光素子によって検出される信号は一定となる。

一方、光ファイバリング内に振動を加えると、光ファイバに屈折率変化が生じる。このとき受光素子ではこの現象が振動によって位相変調された時計回り光と反時計回り光の干渉光の強度変化として検出されるものである。

上記した原理を備える光ファイバリング干渉型センサ１３は、侵入者がフェンス３を乗り越えるときに発生する振動で変化した光路長変動を検出することで侵入者の侵入を検知することができる。このとき光ファイバリング干渉型センサ１３のセンサ部である光ファイバケーブルは、人間の力では容易に屈曲しない硬質材料でできた管７に収容されているため、雨、風、鳥などの振動で侵入者と誤検出することがない。従って、従来の光ファイバケーブルを適用した侵入者検知装置に比べて格段に誤検出を低減させることができるようになる。

尚、図１（ｂ）〜（ｅ）に示した他の布設例としては、図１（ｂ）に示すようにフェンス３の梁に沿って管７を設置する方法、また図１（ｃ）に示すように梁の上に設置する方法、図１（ｄ）に示すように梁の内部の空隙に挿入配置する方法、更に図１（ｅ）に示すように梁に突出板を設け、この突出板の上に載置する方法などが挙げられる。

ここで図１（ｄ）に示した梁内部の空隙に挿入配置する場合は、管７を備えずに直接光ファイバケーブルを空隙に挿入配置するようにしても良い。これにより管７のコストを低減させることができる。

このように上記構成から本発明の侵入者検知装置１によれば、管７内に光ファイバケーブル５を挿通しているため、雨、風、鳥などの外的ノイズからの振動等が光ファイバケーブルに伝わるのを抑制させることができる。

また、管７内に光ファイバケーブル５を収容しているので、外部から光ファイバの存在を認識し難く、光ファイバリング干渉型センサ１３が設置されていることが侵入者に気づかれ難くなる。

更に、管７とフェンス３の色を同色にすることにより、外部から光ファイバの存在を更に認識し難くすることができるので、より一層侵入者から気づかれ難くすることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る侵入者検知装置２１について説明する。図２（ａ）〜（ｄ）は侵入者検知装置２１の構成を示す図である。ここで図２（ａ）は、侵入者検知装置２１の全体構成図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の断面構成図である。また図２（ｃ）、（ｄ）は光ファイバケーブルの他の布設例を示す図である。尚、以下本実施の形態の説明において第１の実施の形態と同構成要素は同符号を付し、その説明を省略する。

図２（ａ）に示すように、この侵入者検知装置２１は、上記第１の実施の形態において管７の設置位置をフェンス３の上部に固定していたことに代えて、フェンス３の下部に固定する点で第１の実施の形態と異なる。

ここで図２（ｂ）に示すようにフェンス３の梁の下部に設置される管７は、フェンス３の下部の地中に埋設されている。

ここで図２（ｂ）に示した布設方法は、フェンス３の設置方向に沿って地中に溝を掘り、まずこの溝にダクト１９を敷設する。そして衝撃伝播用の支持金具１７をフェンス３の支柱１１に固定し、その一端をダクト１９に挿嵌させる。挿嵌された支持金具１７の端部は管７の表面に接触するように配置され、常にフェンス３の振動が管７に直接伝達されるようになっている。

次いでダクト１９内に管７を収容して、更にこの管７に光ファイバケーブル５を挿通させる。これら部品を収容したダクト１９を蓋２３で封じ、この蓋が外部から分からないように土などでカモフラージュする。

衝撃伝播用の支持金具１７の設置方法は、上記形態に限らず、支持金具１７の一端に第２の衝撃伝播用の支持金具２７を更に設け、この第２の支持金具２７と管７を直接接触させるようにしても良い。これによりフェンス３が揺れた場合には、その振動が第２の支持金具２７を介して管７に伝播される。

尚、ダクト１９が埋設される位置は、フェンス３の直下である必要はなく、少なくともフェンス３に生じた振動を物理的に光ファイバケーブル５に伝播することができる程度離れた位置に設けられていれば良い。

上記構成によれば、地中に光ファイバケーブルを埋設することで、外部から光ファイバセンサの存在をほとんど知られないようにすることができる。ここで埋設された光ファイバケーブル５に振動を伝達するために、フェンス３に固定された衝撃伝播用の支持金具１７をダクト１９内に挿嵌し、この支持金具１７の一部をダクト１９内に収容されている管７に接触するように配置させているので、フェンス３の振動を支持金具１７を介して確実に管７及び光ファイバケーブル５に伝達することができる。

一方、図２（ｃ）に示した布設方法は、支柱１１に直接または間接的に管７を接触させる方法である。図示した構成は、支柱１１と管７の間に支持金具２５を設け、この支持金具２５を介してフェンス３の下部の梁に沿って管７を布設する。図示してないが、管７の所定位置は固定金具でフェンス３に固定されている。尚、図２（ｃ）において管７は、支持金具２５を介してフェンス３に布設されているが、これに限らず、直接梁に管７を固定しても良い。

また、図２（ｄ）に示した布設方法は、フェンス３下部の梁内部の空隙に光ファイバケーブルを挿入配置する方法である。光ファイバケーブル５は、必ずしも管７に挿通する必要はなく、直接、空隙に挿通させるようにしても良い。これにより管７のコストを低減させることができる。

一方、管７を設けた場合は、光ファイバを外気の水分や腐食から保護することができるという効果が得られる。

従って上記構成により、雨、風、鳥などの外的ノイズから光ファイバケーブル５を保護することで、誤検出を抑制することができるという第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また第２の実施の形態の特徴として、地中に光ファイバケーブルを埋設することで、第１の実施の形態の場合よりも、より効果的に外部からの認識度を低下させることができるので、侵入者にセンサの存在を認知させ難くなる効果を得ることができる。

次に、本発明の第３の実施の形態に係る侵入者検知装置３１について説明する。図３（ａ）は侵入者検知装置３１の構成を示す図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示したＣ部分の拡大図である。この侵入者検知装置３１は、主に、門などの出入口の通路下に設置される侵入者検知装置である。

上記第１及び第２の実施の形態では、フェンス３の振動を検知して管理者に報知するものであるが、これをそのまま出入口の通路下に埋設しても、上記実施の形態と同じ作用、効果を得ることはできない。それは一般的に車輌等が低速で通過した際には、光ファイバケーブルの一部を地中に布設しても車輌の通過速度が低速なので伝達される振動が低周波となり、通常、数十Ｈｚを帯域としている光ファイバリング干渉型センサでは感度が低く、検知ができないという問題があるためである。

そこで本侵入者検知装置３１は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、車輌が通過する通路下に溝を掘削し、この溝に可動式の仕切板３７を垂直に配置して溝を二分割し、この仕切板３７により形成された２つの空間のうち、一方の空間には粒状体３５を充填し、他方の空間にはこの仕切板３７に接するように光ファイバケーブル５を配置する。

そして粒状体３５が充填された溝上には蓋３９を配置し、その上から土や砂利を敷いてカモフラージュを行う。また他方の溝上にもゴミや塵が入らないように密閉して、その上からカモフラージュを行う。

ここで蓋３９には、効率良く粒状体３５を押圧するために突起を設けるようにしても良い。突起形状は、図示したよううに断面が矩形状の突起でも、先鋭状の突起でも良い。また突起数も１個に限らず複数個設けるようにしても良い。

尚、図示してないが、この光ファイバケーブル５の端部は、上記実施の形態で説明した光ファイバリング干渉型センサ１３に接続されている。

また、ここで光ファイバケーブル５は、常に仕切板３７の振動伝達を受けるために、仕切板３７の可動に伴い同時に可動するように全部または一部が固定されている。

ここで粒状体３５とは、低周波振動または静的な力により脆性破壊を生じ、その際に高周波の破砕音が発生するものである。具体的には、砂利、コンクリート、モルタル、レンガ、岩石、ガラス、金属球、硬質プラスチックなどが挙げられる。

上記構成によれば、本装置３１が埋設された道路上を侵入車輌が低速度で通過したときに、その通過で発生した低周波振動が蓋３９を介して粒状体３５に伝達される。粒状体３５同士が複雑に擦り合って動く、または破砕することにより発生した高周波振動で仕切板３７が水平方向に移動し、この仕切板３７に接するように配置されていた光ファイバケーブルに高周波振動が伝達される。これにより結果として侵入車輌の有無を検知することができる。

尚、図示してないが、粒状体３５が破裂して仕切板３７が水平方向に移動した場合、再度の振動検知に備えて、仕切板３７が定位置に戻るような機構が設けられている。これにより連続して車輌の通過がある場合でも、逐次、その状況を検知することができる。

また尚、本実施の形態においては、仕切板３７が垂直に配置されているが、仕切板３７を水平配置にしても良い。この場合は、仕切板３７を介して上下に空間が形成されるので、下方の空間に光ファイバを配置し、上方の空間に粒状体３５を充填させる。粒状体３５の上には更に蓋を被せて、土などでカモフラージュを行う。この構成によれば、侵入車輌が本装置３１の上を通過したときに、ゆっくりとした低周波振動で粒状体３５を破裂させ、このエネルギーを高周波振動に変換して仕切板３７を可動させて光ファイバケーブルに高周波振動を伝達することができる。これにより侵入車輌が低速で管理区域内に入ってきても、その侵入を検知することができる。

尚、この場合も上記同様に仕切板３７が定位置に戻るように、溝の底面と仕切板３７を垂直に支持するように巻きネジ等の伸縮材料を介在させ、車輌通過に伴う振動を光ファイバに伝達させつつ、振動が停止すると仕切板が定位置に戻るように構成する。

次に、図４（ａ）、（ｂ）を参照して、第４の実施の形態に係る侵入者検知装置４１の構成を説明する。ここで図４（ａ）は侵入者検知装置４３の全体構成図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の構成断面図である。尚、以下本実施の形態の説明において第１及び第２の実施の形態と同構成要素は同符号を付し、その説明を省略する。

この侵入者検知装置４１は、第１及び第２の実施の形態においてフェンス３の上部または下部の梁の内側または外側に布設されていた管７の設置方法に代えて、支柱１１と支柱１１の間に筋向いに管７を設ける点で上記実施の形態と異なる。尚、本実施の形態において、管７は、固定金具４１でフェンス３に固定されている。

このような構成によれば、上記第１及び第２の実施の形態と同様の効果を得つつ、管７が筋向いに設けられているのでフェンス３の布設方向の強度を上げることができる。このときフェンスの強度を上げつつも、侵入者がフェンス３を乗り越えたときに発生する振動はこれまで通り伝達させることができる。

尚、上記第１、第２及び第４の実施の形態で説明した管７及び光ファイバケーブル５の布設方法は、管理区域の監視レベルに応じて、適宜、組み合わせ可能である。これにより上記の１実施形態を適用する場合に比べて、検知の確度を上げ、誤検出の可能性を低減させることができる。また、複数の布設方法を組み合わせることにより、何れか１本の光ファイバケーブルに破断や故障が生じても、他の検出装置が機能しているため、信頼性を向上し、不稼動時間を減少させることができる。

また上記した第１、第２及び第４の実施の形態では、光ファイバリング干渉型センサを適用したが、このセンサに代替して、図５に示す光ファイバリング干渉型センサを適用しても良い。このとき管に収容される光ファイバケーブルは、光ファイバケーブルＬａ、Ｌｂの４本の光ファイバケーブルが収容される。尚、この光ファイバリング干渉型センサの原理は、特許文献２に詳細が記載されている。

すなわち、この光ファイバリング干渉型センサ５１は、２つの異なる波長λ1及びλ2の光信号に基づいて、上記特許文献１で開示された位相差検出処理を用いて振動量を検出する第１及び第２の検出部４５ａ及び４５ｂを備えており、この第１及び第２の検出部４５ａ及び４５ｂは、１つの共有ファイバリングＬａ、Ｌｂを共有する構成となっている。

また、この光ファイバリング干渉型センサは、第１及び第２の検出部４５ａ及び４５ｂにより同時に２つの干渉光強度を検出し、検出された２つの干渉光強度に基づいて加振点ｐの特定、及び／または加振点ｐでの位相変化量を算出するようになっている。

ここで具体的な作用を説明する。図５に示すように、発光素子１（または光入力端子１）から発光された波長λ1を有する光信号Ｓ（λ1）は、光分岐結合素子１によって分岐される。

分岐された一方の光信号Ｓ（λ1）は、共有ファイバリングＬａ、Ｌｂを時計回りに伝播する。

即ち、光信号Ｓ（λ1）は、光路長Ｌｃを有する接続用光ファイバ、波長分割分岐素子１、光路長Ｌａを有するループ状光ファイバ、波長分割分岐素子３、光路長Ｌｇを有する接続用光ファイバ、波長分割分岐素子４、光路長Ｌｂを有するループ状光ファイバ、波長分割分岐素子２及び光路長Ｌｅを有する接続用光ファイバをそれぞれ伝播して光分岐結合素子１に入力される。

一方、光分岐結合素子１により分岐された他方の第１の光信号Ｓ（λ1）は、共有ファイバリングを反時計回りに伝播する。

即ち、分岐された他方の光信号Ｓ（λ1）は、光路長Ｌｅを有する接続用光ファイバ、波長分割分岐素子２、ループ状光ファイバ、波長分割分岐素子４、光路長Ｌｇを有する接続用光ファイバ、波長分割分岐素子３、ループ状光ファイバ、波長分割分岐素子１、及び光路長Ｌｃを有する接続用光ファイバをそれぞれ伝播して光分岐結合素子１に入力される。

この結果、光分岐結合素子１を介して分岐された２つの光信号は、共有ファイバリング（光路長Ｌｃ＋Ｌａ＋Ｌｇ＋Ｌｂ＋Ｌｅ）を時計回りと反時計回りにそれぞれ伝播した後、光分岐結合素子１によって結合（合波）されて受光素子１に入力され、干渉光の強度（干渉光の強度を表す電気信号）として検出される。

同様に、発光素子２から発光された波長λ2を有する光信号Ｓ（λ2）は、光分岐結合素子２によって分岐され、分岐された一方の光信号Ｓ（λ2）は、共有ファイバリングを時計回りに伝播（光路長Ｌｆ＋Ｌｂ＋Ｌｄ＋Ｌａ＋Ｌｈ）して、光分岐結合素子２に入力され、分岐された他方の光信号Ｓ（λ2）は、共有ファイバリングを波時計回りに伝播（光路長Ｌｈ＋Ｌａ＋Ｌｄ＋Ｌｂ＋Ｌｆ）して、光分岐結合素子２に入力される。

そして、この反時計回り伝播光及び時計回り伝播光は、光分岐結合素子２によって結合（合波）されて受光素子２に入力され、干渉光の強度（干渉光の強度を表す電気信号）として検出される。

このとき、受光素子１で観測される干渉光Ｃ（λ1）（時計回り伝播光と反時計回り伝播光）の位相差θ1は、下式（１）で表される。

［数１］
θ1（ｔ）＝φ1｛ｔ−（Ｌｐ＋Ｌｃ＋Ｌｊ ）・ｎ／ｃ｝
−φ1｛ｔ−（Ｌａ−Ｌｐ＋Ｌｇ＋Ｌｂ＋Ｌｅ＋Ｌｊ ）・ｎ／ｃ｝
＋θ10 ・・・（１）
また、受光素子２で観測される干渉光Ｃ（λ2）（時計回り伝播光と反時計回り伝播光）の位相差θ2も、下式（２）で表される。

［数２］
θ2（ｔ）＝φ2｛ｔ−（Ｌｐ＋Ｌｄ＋Ｌｂ＋Ｌｆ＋Ｌｍ ）・ｎ／ｃ｝
−φ2｛ｔ−（Ｌａ−Ｌｐ＋Ｌｈ＋Ｌｍ ）・ｎ／ｃ｝＋θ20 ・・・（２）
ここで、φ1及びφ2は、それぞれ加振点ｐにおける光信号Ｓ（λ1）及び光信号Ｓ（λ2）それぞれの位相変動量であり、θ10及びθ20は、それぞれ位相差θ1及びθ2の静的状態の初期位相差である。また、Ｌｊは、光分岐結合素子１と受光素子１との間の光路長であり、Ｌｍは、光分岐結合素子２と受光素子２との間の光路長である。

更に、φ1とφ2は同一の光路長変動によって起こるため、
［数３］
λ1φ1＝λ2φ2 ・・・（３）
となる。

光ファイバリング干渉型センサの構成（測定系）が決定すれば、上式（１）〜（３）おける未知数は、波長分割分岐素子１から加振点ｐまでの距離Ｌｐ、位相変動量φ1及びφ2のみ、即ち、３未知数であるため、上記（１）〜（３）の３つの連立方程式を解くことにより、波長分割分岐素子１から加振点ｐまでの距離Ｌｐ、光信号Ｓ（λ1）及び光信号Ｓ（λ2）の位相変動量φ1及びφ2をそれぞれ求めることができる。

この光ファイバリング干渉型センサ５１を適用することにより、加振点を精度良く検出することができる。すなわち、第１の実施の形態に適用したセンサとして比較して異なる点は、第１の実施の形態は何者かが侵入したことを検知することはできるが、どの位置から侵入されたかは検知することはできない。しかし図５に示した光ファイバリング干渉型センサ５１を適用すれば侵入経路を精度良く特定することができる。

次に、図６を参照して、上記第１乃至第４の実施の形態で説明した侵入者検知装置の配置例を示す。

図６に示す管理区域は港湾を想定している。このような場所では、管理区域の一部が岸壁のためフェンス３を直線状に布設する箇所と、ある特定区域を包囲するようにフェンスを布設する箇所とに分けられる。直線状に布設する場合には、図５に示した光ファイバリング干渉型センサ５１を適用するのが好ましい。これにより広大な敷地の周囲であっても、侵入者の侵入経路を特定し易くなる。

一方、ある特定の区域を包囲するために環状にフェンス３を布設する場合には、第１、第２及び第４の実施の形態に示した侵入者検知装置の何れか、またはこれらの組に合わせで布設を行うことで信頼性の高い検知を実現することができる。また車輌の出入口には、従来の施錠に加えて、通過路の下に第３の実施の形態で示した侵入者検知装置３１を埋設する。

本発明の第１の実施の形態に係る侵入者検知装置１の構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る侵入者検知装置２１の構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る侵入者検知装置３１の構成を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係る侵入者検知装置４１の構成を示す図である。 第１乃至第４の実施の形態に係る侵入者検知装置の変形例を示す図である。 本発明の第１乃至第４の実施の形態に係る侵入者検知装置の適用例を示す図である。 従来の侵入者検知装置１０１の構成を示す図である。

符号の説明

１、２１、３１、４３…侵入者検知装置
３…フェンス
５…光ファイバケーブル
７…管
９…固定金具
１１…支柱
１３…光ファイバリング干渉型センサ
１７、２５、２７…支持金具
１９…ダクト
２３…蓋
３５…粒状体
３７…仕切板
３９…蓋
４１…固定金具
５１…光ファイバリング干渉型センサ
１０１…侵入者検知装置
１０３…フェンス
１０５…検知用ワイヤ
１０７…監視用ＩＴＶカメラ
１０９…インターロック装置
１１１…電源ケーブル
１１３…電源盤

Claims (4)

1. 監視区域を包囲するように布設されるループ状の光ファイバの端部に光分岐結合素子を接続し、該光ファイバの端部に光源から発せられた光を入射して、該光ファイバ内を時計回りおよび反時計回りに伝播させた後、該伝播光の光路長の時間変化分の差から光ファイバ上に加えられた加振点を算出する光ファイバリング干渉型センサを備える侵入者検知装置であって、
   前記光ファイバは、監視区域を包囲するフェンスの上部または下部の梁に沿って布設され、且つ該光ファイバの全部または一部は円筒状の管の中に収容されていることを特徴とする侵入者検知装置。
2. 前記フェンスが設置されている地中に、該フェンスの布設方向に沿って溝を掘削し、該フェンスを支持する支柱と該溝に施設された前記管とを物理的に接続する振動伝達用金具を設け、該管が外部から識別不能となるように地中に埋設されていることを特徴とする請求項１記載の侵入者検知装置。
3. 監視区域の地中に形成された溝を可動式の仕切板で区分けし、一方の溝に前記光ファイバを該仕切板に接するように配置し、他方の溝に低周波振動を高周波振動に変換する脆性材料を充填して該溝を封止し、外部から識別不能となるように地中に埋設されていることを特徴とする請求項１または２記載の侵入者検知装置。
4. 前記光ファイバリング干渉型センサは、光ファイバを用いて形成されたループ状の光路を含むファイバリング部を用いて互いに異なる波長を有する第１及び第２の光信号それぞれの干渉光の位相差を求め、該光ファイバリング部上で生じた加振点を特定する光ファイバリング干渉型センサであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の侵入者検知装置。

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