JP4401232B2 - 侵入検知システム - Google Patents

Description

本発明は、建物や敷地内への侵入をセンサーで検知し、このセンサー検知をＩＴＶカメラ等を使用した監視システムに連携させた侵入検知システムに関する。

近年、建物や敷地内への侵入防止や検知について、従来から周知のものや新規システムに関心が寄せられている。侵入検知には、検知センサーと、通報・確認のための監視システムとを連携させるものが多い。

検知センサーには、振動センサー、赤外線遮断センサー、電界センサー、機械的なテンションセンサー、監視モニタによる監視画像の状態変異センサーが知られている。
さらには、光ファイバーを利用した光ファイバーセンサーが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このセンサーは、光ファイバーから発射させる光信号が検知対象で反射されるか否か（検知対象が所定位置にあるか否か）を反射光の有無として検知する。
検知センサーと連携させる監視システムとしては、ＩＴＶカメラによる画像での記録と遠隔モニタ、さらには画像解析を行う方式、警報器による警報発生と無線通報する方式などが知られている。
特開２００１−２９６１１１号公報

前記の侵入検知システムにおいて、検知センサーの感度とそれが設置されている外部環境の変化との関係で、侵入検知誤報の程度で信頼性に違いが出てくる。誤報の多いシステムであれば、使用目的を達成できないことになる。
また、侵入検知システムはその機能を一定の状態に維持管理する必要があり、メンテナンスの箇所が多いシステムはランニングコストが多く発生する。

以上の理由により、信頼性とメンテナンスフリーに優れた侵入検知システムが要望される。
このうち、信頼性で言えば、実績が最も多いテンションセンサー方式が推奨されるが、従来のテンションワイヤー式のものは、その構成部材のためのＥＭＩ（誘導障害）や外部環境や経年変化による部品交換の必要があり、ランニングコストやメンテナンスの点で改良の必要性が言われてきた。

メンテナンスフリーについては、ＩＴＶカメラによる監視方式が外部環境（風雪、温湿度、電磁界等）の影響を受けにくいシステムになるが、監視範囲を広範囲とする場合には多数のＩＴＶカメラを設置し、これらの画像信号を中央の監視室まで広範囲に敷設した信号ケーブルで伝送する必要があり、大掛かりなシステム構成になる。
また、従来の光ファイバーによる検知センサーでは、侵入場所の特定ができなかった。
本発明の目的は、信頼性とメンテナンスフリーに優れ、侵入場所の特定もできる侵入検知システムを提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、侵入検知センサーには、ＦＢＧ（ファイバー・ブラッグ・グレーティング）方式による光ファイバー検知センサー、または／およびＯＴＤＲ（オプティカル・タイム・ドメイン・レフレクトメトリー）方式による光ファイバー検知センサーを使用し、これらにＬＡＮ等のネットワーク構成で伝送路接続したＩＴＶカメラによる監視システムを連携させ、さらにＩＴＶカメラ等の信号伝送路を検知センサーに使用する光ファイバーケーブルのセンサ用芯線に並列配置される芯線を信号伝送用に利用した侵入検知システムとし、さらにまたＬＡＮ等に伝送路接続したＩＰ電話等の情報通信システムを連携させた侵入検知システムとするもので、以下の構成を特徴とする。

（１）侵入検知装置とＩＴＶカメラによる監視システムを連携し、監視領域への侵入を検知する侵入検知システムであって、
前記侵入検知装置は、監視領域に敷設する光ファイバーケーブルを侵入検知部材および侵入検知信号の伝送路とする光ファイバー検知センサーと、この検知センサーの光ファイバーに光パルスを入射し、光ファイバーの伸び歪みによる反射光から侵入検知信号を得る侵入検知器とによって構成し、
前記監視システムは、前記検知センサーに使用する光ファイバーケーブルのセンサ用芯線に並列配置される芯線を信号伝送用とし、この信号伝送用芯線を使用してＩＴＶカメラの撮影画像信号および撮影制御信号を監視室のＩＴＶ制御装置との間で伝送する構成としたことを特徴とする。

（２）前記ＩＴＶ制御装置は、前記侵入検知装置による侵入の検知で警報を発生する手段と、前記ＩＴＶカメラの撮影画像をＩＴＶモニタに映出する手段と、前記ＩＴＶカメラの撮影状態を自動制御または操作盤による手動制御をする手段とを備えたことを特徴とする。

（３）前記信号伝送用芯線を使用した伝送路にはＩＰ電話、ＬＡＮ端末、無線ＬＡＮ端末およびインターネット通信用ＩＰ−ＢＯＸの少なくとも一部を接続可能にしたことを特徴とする。

（４）前記検知センサーは、監視領域のフェンスの上部に光ファイバーを敷設し、フェンスを乗り越えようとする侵入者を検知するＦＢＧ方式またはＯＴＤＲ方式による光ファイバー検知センサーとすることを特徴とする。

（５）前記検知センサーは、フェンスに沿ってジグザグに敷設しておき、フェンスを破断しようとする侵入者を検知するＯＴＤＲ方式またはＦＢＧ方式による光ファイバー検知センサーとすることを特徴とする。

（６）前記検知センサーは、管理領域の管渠内でマンホール蓋の内側に係止させて光ファイバーケーブルを敷設し、マンホール蓋を開けようとする侵入者を検知するＦＢＧ方式またはＯＴＤＲ方式による光ファイバー検知センサーとすることを特徴とする。

（７）前記検知センサーは、管理領域の電源／通信用ケーブルピット内でピット蓋に係止させて光ファイバーケーブルを敷設し、ピット蓋を開けようとする侵入者または光ファイバーケーブルを小動物が破損したことを検知するＦＢＧ方式またはＯＴＤＲ方式による光ファイバー検知センサーとすることを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、ＦＢＧ方式による光ファイバー検知センサー、または／およびＯＴＤＲ方式による光ファイバー検知センサーを使用し、これらにＬＡＮ等で伝送路接続したＩＴＶカメラによる監視システムを連携させ、さらにＬＡＮ等の伝送路を検知センサーに使用する光ファイバーケーブルの芯線を利用した侵入検知システムとするため、外部環境には、光ファイバーケーブルとＩＴＶカメラのみが露出したものであり、従来のシステムの耐環境性やＥＭＩの問題を解消し、信頼性に優れ、メンテナンスフリー化にもなる。また、メンテナンスフリー化により、ランニングコストを大幅に削減できる。また、システムの構築費用を大幅に削減できる。

また、本発明は、ＬＡＮ等で伝送路接続したＩＰ電話等の情報通信システムを連携させた侵入検知システムとするため、監視センターや他の監視機構と情報連携した侵入検知を迅速、容易に行うことができ、監視システムとしての信頼性を一層高めることができる。
特に、ＦＢＧ方式による光ファイバー検知センサーとする場合は、反射波長の異なるＦＢＧを１本の光ファイバーに複数箇所設けることにより、その箇所毎の侵入検知ができるため、広い監視区域でも１本の光ファイバーケーブルで侵入箇所を特定した複数箇所での侵入検知ができる。

図１は、本発明の実施形態を示す侵入検知システムの概略構成図であり、敷地内のフェンスを乗り越えようとする侵入者を検知し、さらにフェンスを破壊しようとする侵入者を検知するシステムである。

検知センサーとしては、監視領域に敷設する光ファイバーを侵入検知部材および侵入検知信号の伝送路とする、ＦＢＧ方式による光ファイバー検知センサー１およびＯＴＤＲ方式による光ファイバー式検知センサー２を設ける。

図２は、ＦＢＧ方式による光ファイバー式検知センサー１を原理的に説明するものである。同図に示すように、光ファイバー１００の断面方向に一定間隔でファイバーガラスの屈折率が異なるグレーティング部１０１を設ける。グレーティング部１０１は、光パルス発生器１０３から入射されたパルス光のうち、間隔λＬの２倍の波長成分のみを共振反射させる。この反射光は、グレーティング部１０１の伸び歪み量に比例して波長がシフトすることを利用し、この反射光をハーフミラー１０３で導出し、さらに狭帯域可変フィルタ１０４を通して受光器１０５で検知することで、波長シフトの度合いから光ファイバーの伸び歪み量が一定値を越えたか否かを検知することができる。

本実施形態では、図１や図３に示すように、光ファイバー式検知センサー１をフェンス上部に敷設しておき、侵入者が光ファイバーに触れ又は踏んだときに、図２のグレーティング部１０１の伸び歪みになり、これが波長シフトとして現れるのを利用して侵入者の発生を検知する。

図４は、ＯＴＤＲ方式による光ファイバー式検知センサー２を原理的に説明するものである。光ファイバーは、その内部に光屈折率の異なる部分が存在し、この部分を光が通過するときに屈折率の違いにより光が屈折、散乱され、入射光と同じ波長の光が入射端に反射されてくる。検知センサー２は、このレーリ散乱光を利用し、光パルス発生器１０６から光ファイバー１０７に入射し、レーリ散乱光をハーフミラー１０８で導出し、受光器１０９で受光し、この光の量や反射時間から光ファイバーの歪みや変位さらには断線位置を検知することができる。

本実施形態では、図１や図３に示すように、光ファイバー式検知センサー２をフェンスに沿ってジグザグに敷設しておき、侵入者がフェンスを破断しようとするときに、図４の光ファイバー１０７の歪み・変位または断線で侵入者の発生および侵入位置を検知する。

図３に本実施形態の侵入検知システムの全体構成を示し、各部を以下に説明する。
監視室３は、ＩＴＶ監視システムを中枢部とし、検知センサー１、２やＩＴＶカメラ等と連携した検知と監視のための情報入出力手段を設ける。

このうち、光検知器４、５は、前記のように、光ファイバー式検知センサー１、２に光パルスを入射するパルス発生器や光ファイバーからの反射波を受光する受光器等を設け、さらに受光信号を基にした検知回路を設け、侵入者がフェンスを乗り越えようとしたこと、または侵入者がフェンスを破壊しようとしたことの検知出力を得る。
これら検知センサー１、２と光検知器４、５からなる侵入検知装置は、光ファイバーを信号伝送路とすることから、監視室３に光検知器４、５を設置して比較的長い距離の敷設が可能となる。また、監視範囲が広範囲になる場合には、ブロック分けした監視領域毎に設けることが可能となる。

次に、監視室３に設けるＩＴＶ制御装置６は、光検知器４、５の検知信号（侵入位置信号も含む）をインタフェース７を通して割り込み信号として取り込み、さらに監視領域の１ブロック当たり２台設置するＩＴＶカメラ８からの監視映像信号をＬＡＮを通して受信し、複数台のＩＴＶモニタ９に警報表示とその画像表示を行う。

これら侵入検知装置とＩＴＶ設備を連携させるためのＩＴＶ制御装置６は、侵入検知装置から侵入検知信号を受信すると、侵入の報知と並行して、侵入を特定するために予め検知位置毎に最適な画像をモニタ９に表示させる。これにより、監視員には侵入に対する適確な判断をするための画像情報を与えることができる。また、検知信号には検知位置情報を含ませることで、２台のＩＴＶカメラ８の撮影方向を検知位置に自動的に向け、その後の移動体追跡制御（画像解析による移動する物の特定と移動方向検出をする）で、侵入者が検知位置から移動した場合でもＩＴＶモニタ９の画像から外れてしまうことはない。

例えば、警戒区域の内側に２００ｍ間隔で設置されたＩＴＶカメラ８の映像を１４インチモニターで監視するためには、画面上で２ｃｍ以上の大きさの人物像が必要である。そのためには、１５〜１７倍のズームレンズを実装したＩＴＶカメラを必要とする。これにより、監視距離は最大２００ｍの範囲での人物認識が可能となる。これら条件でＩＴＶカメラ８のズームとプリセット条件が決定される。

次に、ＩＴＶ制御装置６は、ＩＴＶ操作盤１０のジョイスティック等の操作等で発生する操作信号を取り込み、この信号に従ってＩＴＶカメラ８の制御（撮影方向、ズームなど）を行う機能を備える。この機能により、侵入の報知等に際して監視員によるＩＴＶカメラ８の手動操作を可能にし、より適確なモニタ画像取得を可能にする。

さらに、監視室３と監視現場のＩＴＶカメラ８との間の信号伝送を可能にするＬＡＮを情報伝送手段として、ＩＰ電話１１、ＬＡＮ端末１２、無線ＬＡＮサテライト１３と無線ＬＡＮ端末１４による内外部との通信を可能にし、さらに監視室のＩＰ−ＢＯＸ１５を通したインターネット通信を可能にする。

このうち、ＩＰ電話１１は、監視領域の経路近くに設置した接続口にＶｏＩＰ仕様の電話機をモジュラーコードで接続し、巡回監視等に際して監視室のみならず監視センターやシステム設計会社との通話を可能にし、システムメンテナンス作業でも専門技術者の支援を可能にする。同様に、ＬＡＮ端末１２は、ＬＡＮ（ＴＣＰ／ＩＰ）を内蔵してＩＰ電話１１の接続口へ接続することで、その場所から監視センターや警備会社等への情報の送受信を可能にする。また、無線ＬＡＮ端末１４は、監視領域の経路近くに設置した無線ＬＡＮサテライト１３経由で情報の送受信を可能とし、侵入検知システム本来の運用に付属したメンテンナンス情報や監視情報、計測情報の送受信に使用する。
なお、ＩＰ電話１１やＬＡＮ端末１２をＬＡＮ接続する接続口としては、例えば、図１に示すように、ＩＴＶカメラ毎に設けたネットワークＢＯＸを利用することができる。

以上のようなシステム構成において、検知センサー１、２、ＩＴＶカメラ８、ＩＰ電話１１等は、監視室３や監視センター、さらにはインターネットを経由した他のシステムとの間で、画像、データ、検知信号、音声信号などの情報が伝送される。これら情報の伝送路として、本実施形態では、検知センサー１、２で侵入検知のために利用する光ファイバーを利用する。このため、検知センサー１、２に使用する光ファイバーケーブルとして、図５に示すように、光ファイバーケーブルＦには、検知用の光ファイバー芯線ＦＤの他に、信号伝送用芯線ＦＳを並列または個々に配置したものとし、もしくは複数の芯線をもつ光ファイバーケーブルを使用し、光ファイバーケーブルを図１や図３に示すように、フェンス上部やフェンス面に敷設する。

これにより、光ファイバーケーブルは、芯線ＦＤを侵入検知のための光伝送路として利用すると共に、芯線ＦＳをＩＴＶカメラ８やＩＰ電話１１等におけるＬＡＮ情報伝送路として利用することができる。これは、ＩＴＶカメラやＩＰ電話が監視領域近くで比較的長い距離で設置するのに、専用の伝送路設置を不要にすると共に、侵入検知システムの信頼性とメンテナンスフリーを高めるのに好都合となる。

なお、実施形態では、検知センサーとして、ＦＢＧ方式による光ファイバー検知センサー１およびＯＴＤＲ方式による光ファイバー式検知センサー２を設ける場合を示すが、監視領域がコンクリート壁などの場合には、これらセンサーの一方のみを設置した侵入検知システムとされる。
また、実施形態において、光ファイバー検知センサー１をＯＴＤＲ方式とし、光ファイバー式検知センサー２をＦＢＧ方式とすることもできる。

以上までの実施形態は、敷地内のフェンスを乗り越えようとする侵入者を検知し、さらにフェンスを破壊しようとする侵入者を検知する侵入検知システムとする場合を示すが、敷地内外に敷設される下水路用マンホールや電源／通信用ケーブルピットを介して人や動物（ネズミ等の小動物）が侵入または破壊されるのを検知するシステムを構築、または検知機能を追加したシステムを構築することができる。

この侵入検知システムに使用する検知センサーを図６に示す。図６の（ａ）は、マンホールの側断面図を示し、侵入者がマンホール蓋２０を開けて、その部分から管渠（下水、上水、洞道、共同溝など）２１内に入り、監視領域へ侵入しようとするのを検知するための検知センサーの構成を示し、管渠２１に沿って、前記のＦＢＧ方式もしくはＯＴＤＲ方式による光ファイバーケーブル２２を敷設し、この光ファイバーケーブル２２をテンション機構２３やホルダー２４でマンホール蓋２０の内側に係止させておく。
この構成により、マンホール蓋２０を侵入者が故意に開けた場合、光ファイバーケーブル２２の歪み、破断によって監視室３側で検知した警報、ＩＴＶカメラ８によるマンホール蓋位置の撮影画像を得ることができる。

図６の（ｂ）は、電源／通信用ケーブルピットの側断面図と横断面図を示し、人や小動物がケーブルピット内の電源／通信用ケーブル２５を破壊しようとするのを検知するための検知センサーの構成を示し、ケーブルピット２６に沿って、前記のＦＢＧ方式もしくはＯＴＤＲ方式による光ファイバーケーブル２７を敷設し、この光ファイバーケーブル２７をホルダー２８等でピット蓋２９の内側に係止させておく。
この構成により、ピット蓋２９を侵入者が故意に開けた場合、光ファイバーケーブル２７の歪み、破断によって監視室３側で検知した警報、ＩＴＶカメラ８によるマンホール蓋位置の撮影画像を得ることができる。また、ネズミ等の小動物が光ファイバーケーブル２７を破損させた場合、ピット蓋２９が開けられなくとも、当該破損位置を侵入検知器４、５での反射波から監視室３側で検知することができる。

なお、図６における光ファイバーケーブル２２、２７は、それを図５に示すものと同様の構成にすることで、芯線ＦＤを侵入検知のための光伝送路として利用すると共に、芯線ＦＳをＩＴＶカメラ８やＩＰ電話１１等におけるＬＡＮ情報伝送路として利用することができる。

本発明の実施形態を示す侵入検知システムの概略構成図。 実施形態におけるＦＢＧ方式の検知センサーの原理的な説明図。 実施形態における検知センサーとＩＴＶカメラによる侵入検知システムの全体構成図。 実施形態におけるＯＴＤＲ方式の検知センサーの原理的な説明図。 実施形態における光ファイバーケーブルの芯線構成を示す断面図。 実施形態におけるマンホールタンバーとケーブルピット用の検知センサーの構成を示す断面図。

符号の説明

１ ＦＢＧ方式による光ファイバー検知センサー
２ ＯＴＤＲ方式による光ファイバー検知センサー
３ 監視室
４、５ 侵入検知器
６ ＩＴＶ制御装置
８ ＩＴＶカメラ
９ ＩＴＶモニタ
１０ ＩＴＶ操作盤
１１ ＩＰ電話
１２ ＬＡＮ端末
１３ 無線ＬＡＮサテライト
１４ 無線ＬＡＮ端末
１５ ＩＰ−ＢＯＸ
２０ マンホール蓋
２１ 管渠
２２、２７ 光ファイバーケーブル
２５ 電源／通信用ケーブル
２９ ピット蓋

Claims (7)

1. 侵入検知装置とＩＴＶカメラによる監視システムを連携し、監視領域への侵入を検知する侵入検知システムであって、
   前記侵入検知装置は、監視領域に敷設する光ファイバーケーブルを侵入検知部材および侵入検知信号の伝送路とする光ファイバー検知センサーと、この検知センサーの光ファイバーに光パルスを入射し、光ファイバーの伸び歪みによる反射光から侵入検知信号を得る侵入検知器とによって構成し、
   前記監視システムは、前記検知センサーに使用する光ファイバーケーブルのセンサ用芯線に並列配置される芯線を信号伝送用とし、この信号伝送用芯線を使用してＩＴＶカメラの撮影画像信号および撮影制御信号を監視室のＩＴＶ制御装置との間で伝送する構成としたことを特徴とする侵入検知システム。
2. 前記ＩＴＶ制御装置は、前記侵入検知装置による侵入の検知で警報を発生する手段と、前記ＩＴＶカメラの撮影画像をＩＴＶモニタに映出する手段と、前記ＩＴＶカメラの撮影状態を自動制御または操作盤による手動制御をする手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の侵入検知システム。
3. 前記信号伝送用芯線を使用した伝送路にはＩＰ電話、ＬＡＮ端末、無線ＬＡＮ端末およびインターネット通信用ＩＰ−ＢＯＸの少なくとも一部を接続可能にしたことを特徴とする請求項１または２に記載の侵入検知システム。
4. 前記検知センサーは、監視領域のフェンスの上部に光ファイバーを敷設し、フェンスを乗り越えようとする侵入者を検知するＦＢＧ方式またはＯＴＤＲ方式による光ファイバー検知センサーとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の侵入検知システム。
5. 前記検知センサーは、フェンスに沿ってジグザグに敷設しておき、フェンスを破断しようとする侵入者を検知するＯＴＤＲ方式またはＦＢＧ方式による光ファイバー検知センサーとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の侵入検知システム。
6. 前記検知センサーは、管理領域の管渠内でマンホール蓋の内側に係止させて光ファイバーケーブルを敷設し、マンホール蓋を開けようとする侵入者を検知するＦＢＧ方式またはＯＴＤＲ方式による光ファイバー検知センサーとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の侵入検知システム。
7. 前記検知センサーは、管理領域の電源／通信用ケーブルピット内でピット蓋に係止させて光ファイバーケーブルを敷設し、ピット蓋を開けようとする侵入者または光ファイバーケーブルを小動物が破損したことを検知するＦＢＧ方式またはＯＴＤＲ方式による光ファイバー検知センサーとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の侵入検知システム。

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