(57)【要約】【目的】ガラスの破損を割れや亀裂のような態様に応じて確実に区別して検出できるガラス破損検出器を提供する。【構成】ガラス破損検出装置は、ガラスの破損で発生した音波から得た音響信号と振動波から得た振動信号により、亀裂検出手段でガラスの亀裂を検出し、割れ検出手段でガラスの割れを検出する。亀裂検出手段は、音響信号の高域周波数成分の強度が所定値以上、かつ低域周波数成分の強度が所定値以下であり、さらに振動信号の所定周波数成分の強度が所定時間以上継続している場合に、こじ破りによる亀裂と判定する。割れ検出手段は、音響信号の所定周波数成分の強度と、振動信号の所定周波数成分の強度が、略同時に所定の値以上である場合に、打ち破りによるガラスの割れと判定する。振動と音の双方を用い、態様の異なる「割れ」と「亀裂」について、各々につき専用の検出ロジックを有するので、誤警報なくガラスの破損を精度よく検出できる。【選択図】図１
2005044180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスの破損により発生した音波から得た音響信号及び振動波から得た振動信号によりガラスの破損を検出するガラス破損検出装置において、
ガラスに亀裂が入ったことを検出する亀裂検出手段と、
ガラスが割れたことを検出する割れ検出手段と、
を有することを特徴とするガラス破損検出装置。
【請求項２】
前記亀裂検出手段は、
前記音響信号の所定周波数成分の強度を強度基準値と比較する音響強度比較手段と、
前記振動信号の所定周波数成分の強度が所定の値以上である振動継続時間を振動継続時間基準値と比較する振動継続時間比較手段と、
前記音響強度比較手段と前記振動継続時間比較手段による比較結果に基づいてガラスに亀裂が入ったか否かを判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載のガラス破損検出装置。
【請求項３】
前記音響強度比較手段は、前記音響信号の高域周波数成分の強度を高域周波数強度基準値と比較する高域音響強度比較手段と、前記音響信号の低域周波数成分の強度を低域周波数強度基準値と比較する低域音響強度比較手段とからなり、
前記判定手段は、前記振動継続時間比較手段における比較により前記振動継続時間が振動継続時間基準値以上であり、かつ前記高域音響強度比較手段における比較により前記音響信号の高域周波数成分の強度が前記高域周波数強度基準値以上であるとともに、前記低域音響強度比較手段における比較により前記音響信号の低域周波数成分の強度が前記低域周波数強度基準値以下である場合に、ガラスに亀裂が入ったものと判定することを特徴とする請求項２記載のガラス破損検出装置。
【請求項４】
前記音響強度比較手段は、前記音響信号の高域周波数成分の強度を高域周波数強度基準値と比較する高域音響強度比較手段と、前記音響信号の低域周波数成分の強度と前記音響信号の高域周波数成分の強度の比を所定の基準値と比較する低域音響強度比較手段とからなり、
前記判定手段は、前記振動継続時間比較手段における比較により前記振動継続時間が振動継続時間基準値以上であり、かつ前記高域音響強度比較手段における比較により前記音響信号の高域周波数成分の強度が前記高域周波数強度基準値以上であるとともに、前記低域音響強度比較手段における比較により前記音響信号の低域周波数成分の強度と前記音響信号の高域周波数成分の強度の比が前記基準値以下である場合に、ガラスに亀裂が入ったものと判定することを特徴とする請求項２記載のガラス破損検出装置。
【請求項５】
前記割れ検出手段は、
前記音響信号の所定周波数成分の強度と、前記振動信号の所定周波数成分の強度が略同時に所定の値以上である場合にガラスが割れたものと判定することを特徴とする請求項１記載のガラス破損検出装置。
【請求項６】
ガラスに生じた亀裂により発生した音波から得た音響信号及び振動波から得た振動信号によりガラスの亀裂を検出するガラス破損検出装置において、
前記音響信号の所定周波数成分の強度を強度基準値と比較する音響強度比較手段と、
前記振動信号の所定周波数成分の強度が所定の値以上である振動継続時間を振動継続時間基準値と比較する振動継続時間比較手段と、
前記音響強度比較手段と前記振動継続時間比較手段による比較結果に基づいてガラスに亀裂が入ったか否かを判定する判定手段と、
を有することを特徴とするガラス破損検出装置。
【請求項７】
ガラスの破損時の振動波をガラスを支持する構造部材から検出することを特徴とする請求項１乃至請求項６記載のガラス破損検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物のガラスやショーケースのガラスが破損した時に、これを検知して、警報を発するガラス破損検出装置に関するものであり、特にガラスの破損により発生した音波と振動波を利用して、亀裂と割れを区別して破損を検出するガラス破損検出装置と、ガラスの破損により発生した音波と振動波を利用して亀裂を検出するガラス破損検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築物などのガラス破損を検出する装置には，大きく分けて接触型センサを用いたタイプと非接触型センサを用いたタイプの２つが知られている。
接触型センサを用いたタイプは、下記特許文献１等に示されるように、ガラスに圧電振動子を貼り付け、ガラスに衝撃が加えられた時に発生する高い周波数（１００ｋHz〜）の振動成分の強度に基づいてガラスが破損したかどうかを判定するものである。
【０００３】
一方，非接触型センサを用いたタイプは、天井や壁などのガラスから離れた所にマイクロホンを設置し、マイクロホンに入力される音響信号を分析することによりガラスの破損を検出するものである。下記特許文献２に開示されたガラス破損検出装置はこのタイプの代表例である。これはガラスが割れた瞬間のガラス面のたわみに起因する低い周波数（５０〜１００Hz）とガラスが割れたことに起因する高い周波数（５ｋHz〜20kHz ）が同時に発生したことに基づき、ガラスの破損を検出するものである。
【０００４】
また、下記特許文献３には、音響及び振動を検出して自動車の窓ガラスの破損（こわれ、割れ）を検知し、当該検知後に当該自動車内での被検出体の移動をマイクロ波等を用いて検出することにより、当該自動車内への侵入を検知する自動車安全センサシステムの発明が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特公昭５７−５７９７０号公報
【特許文献２】特表平７−５００４３８号公報
【特許文献３】特開平６−２５８１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に示したような前記接触型センサは、ガラス１枚に１個のセンサを取り付ける必要があり、ガラスを多用する建物では、設置個数の増加によるコスト高の問題があった。又、接触型センサは、ガラス面から脱落しやすいという欠点もあった。
【０００７】
一方、前記特許文献２に示したような非接触型センサは、前記接触型センサの問題点を解決し、１つのセンサで複数のガラスを監視できるという利点を持ってはいるが、日常の環境雑音に反応し、ガラスが破損していないにも関わらず、警報を発報してしまい、誤警報が多いという問題点があった。
【０００８】
また、前記特許文献３に示した自動車用の安全センサシステムでは、音響及び振動を検出してガラスの割れを検知している。しかし、前記特許文献３では、対象が静かな自動車内を想定している為、これを環境雑音の多い一般の建物に適用すると、悪戯等により振動や音響が発生するだけで誤警報を発生するという問題があった。
【０００９】
また、上記特許文献１〜３に例示するように、従来のガラス破損検出装置は、いずれもガラスの破損の態様による違いを考慮したものではなかった。実際に、ガラスの破損の態様は一様ではなく、破損の態様により発生する物理現象も異なる。以下に簡単にガラスの破損の態様についての典型例を説明する。
【００１０】
ガラスの破損の一態様として、ガラスをハンマーやバールなどにより打撃破壊する、いわゆる打ち破りと呼ばれる方法によりガラスに「割れ」を生じさせるものがある。また小石などを投げてガラスを破壊する投石破りという破壊行為によりガラスに「割れ」を生じさせるものがある。
【００１１】
これらの破壊方法によれば、所定の外形を有するガラスの面に対して打撃が加わり、ガラスの外形を区画する縁から離れた当該面内において最初の割れが発生し、これが多方向に進行して少なくとも一部の割れが前記縁に至り、当該ガラスが複数の断片に分離するという破壊態様を示す。かかる破壊方法を用いた時にガラスに生じる「割れ」の特徴は、１度の打撃行為によって開口部ができる点にある。またこれら破壊方法を用いた時は「割れ」音も大きい。
【００１２】
一方で、ガラス破壊の手口として、窓ガラスのサッシとガラスの隙間に、マイナスドライバーを差し込み、こじって、ガラスに「亀裂」を入れる操作を繰り返すことにより、ガラス破片をサッシから抜き取って開口部を作るこじ破りと呼ばれる方法がある。
【００１３】
この破壊方法によれば、所定の外形を有するガラスの縁に外力が加えられて当該縁から亀裂が発生し、この亀裂が当該ガラスの面内に向けて進行するという破壊態様を示す。かかるこじ破りによれば、ガラスの破損の態様は前述のダイナミックな破壊行為による「割れ」とは異なり、ガラスに「亀裂」が１本または数本入るものであって、音も「割れ」と比較すると小さい。
【００１４】
前述したガラス破損検出装置の中でも、特に非接触型センサを用いたものは、打ち破り、投石破りなどのダイナミックな破壊行為による「割れ」の検知を対象にしたものが殆どである。
【００１５】
ダイナミックな破壊行為による「割れ」時に発生する音は、前述のように、高周波と低周波の音波がそれぞれ一定以上の強度で含まれているので、それらが検出された場合に警報を発する仕組みになっている。よって単純に大きな音が発生することにより誤警報の発生を防ぐことができないものが多い。またマイクロホンがガラスから離れた場所にある為、破損時の音が小さいと、生活環境の中で発生する雑音に埋もれてしまう場合がある。
【００１６】
こじ破り等によってガラスに「亀裂」が入っただけの場合は、打ち破り時の「割れ」音と比較して、低周波の強度は低く、全体的な強度も小さい。従って打ち破り等のダイナミックな破壊による「割れ」音とこじ破りなどの微小な破壊による「亀裂」音を、非接触センサで検出するのは、困難であると言える。
【００１７】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、ガラスの破損を割れや亀裂のような態様に応じて確実に区別して検出できるガラス破損検出器を提供することを第１の目的としている。
また、低周波の強度が低く全体的な強度も小さいため非接触センサでの検出が困難なこじりによる亀裂を確実に検出できるガラス破損検出器を提供することを第２の目的としている。
また、これら目的とするガラス破損検出器において、特に窓ガラスに対して確実に取り付けられ、一箇所にセンサを配置することで複数枚の窓ガラスについて破損の検出が可能なガラス破損検出器を提供することを第３の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１に記載されたガラス破損検出装置は、ガラスの破損により発生した音波から得た音響信号及び振動波から得た振動信号によりガラスの破損を検出するガラス破損検出装置において、
ガラスに亀裂が入ったことを検出する亀裂検出手段と、
ガラスが割れたことを検出する割れ検出手段と、
を有することを特徴としている。
【００１９】
請求項２に記載されたガラス破損検出装置は、請求項１のガラス破損検出装置において、
前記亀裂検出手段が、
前記音響信号の所定周波数成分の強度を強度基準値と比較する音響強度比較手段と、
前記振動信号の所定周波数成分の強度が所定の値以上である振動継続時間を振動継続時間基準値と比較する振動継続時間比較手段と、
前記音響強度比較手段と前記振動継続時間比較手段による比較結果に基づいてガラスに亀裂が入ったか否かを判定する判定手段と、
を備えたことを特徴としている。                                                    
【００２０】
請求項３に記載されたガラス破損検出装置は、請求項２のガラス破損検出装置において、
前記音響強度比較手段が、前記音響信号の高域周波数成分の強度を高域周波数強度基準値と比較する高域音響強度比較手段と、前記音響信号の低域周波数成分の強度を低域周波数強度基準値と比較する低域音響強度比較手段とからなり、
前記判定手段は、前記振動継続時間比較手段における比較により前記振動継続時間が振動継続時間基準値以上であり、かつ前記高域音響強度比較手段における比較により前記音響信号の高域周波数成分の強度が前記高域周波数強度基準値以上であるとともに、前記低域音響強度比較手段における比較により前記音響信号の低域周波数成分の強度が前記低域周波数強度基準値以下である場合に、ガラスに亀裂が入ったものと判定することを特徴としている。
【００２１】
請求項４に記載されたガラス破損検出装置は、請求項２のガラス破損検出装置において、前記音響強度比較手段は、前記音響信号の高域周波数成分の強度を高域周波数強度基準値と比較する高域音響強度比較手段と、前記音響信号の低域周波数成分の強度と前記音響信号の高域周波数成分の強度の比を所定の基準値と比較する低域音響強度比較手段とからなり、
前記判定手段は、前記振動継続時間比較手段における比較により前記振動継続時間が振動継続時間基準値以上であり、かつ前記高域音響強度比較手段における比較により前記音響信号の高域周波数成分の強度が前記高域周波数強度基準値以上であるとともに、前記低域音響強度比較手段における比較により前記音響信号の低域周波数成分の強度と前記音響信号の高域周波数成分の強度の比が前記基準値以下である場合に、ガラスに亀裂が入ったものと判定することを特徴としている。
【００２２】
請求項５に記載されたガラス破損検出装置は、請求項１のガラス破損検出装置において、前記割れ検出手段が、前記音響信号の所定周波数成分の強度と、前記振動信号の所定周波数成分の強度が略同時に所定の値以上である場合にガラスが割れたものと判定することを特徴としている。
【００２３】
請求項６に記載されたガラス破損検出装置は、ガラスに生じた亀裂により発生した音波から得た音響信号及び振動波から得た振動信号によりガラスの亀裂を検出するガラス破損検出装置において、
前記音響信号の所定周波数成分の強度を強度基準値と比較する音響強度比較手段と、
前記振動信号の所定周波数成分の強度が所定の値以上である振動継続時間を振動継続時間基準値と比較する振動継続時間比較手段と、
前記音響強度比較手段と前記振動継続時間比較手段による比較結果に基づいてガラスに亀裂が入ったか否かを判定する判定手段と、
を有することを特徴としている。
【００２４】
請求項７に記載されたガラス破損検出装置は、請求項１乃至請求項６のガラス破損検出装置において、ガラスの破損時の振動波をガラスを支持する構造部材から検出することを特徴としている。
【００２５】
なお、本発明のガラス破損検出装置によれば、請求項３のガラス破損検出装置において、前記判定手段が、前記低域音響強度比較手段における比較により前記音響信号の低域周波数成分の強度が前記低域周波数強度基準値を越えた場合にも、ガラスに亀裂が入ったか否かを判定するように構成することもできる。
【００２６】
さらに、本発明のガラス破損検出装置によれば、請求項３のガラス破損検出装置において、前記判定手段が、前記低域音響強度比較手段における比較により前記音響信号の低域周波数成分の強度が前記低域周波数強度基準値を越えた場合には、ガラスに亀裂が入ったか否かの判定をしないように構成することもできる。
【００２７】
さらに、本発明のガラス破損検出装置によれば、請求項５のガラス破損検出装置において、前記割れ検出手段が、前記音響信号の高域周波数成分の強度と、前記振動信号の低域周波数成分の強度が略同時に所定の値以上である場合にガラスが割れたものと判定するように構成することもできる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のガラス破損検出装置によれば、振動と音の双方の情報を用い、さらに打ち破りのような大きな破壊音が発生する「割れ」を検出するロジックとこじ破りのような小さな破壊音しか発生しない「亀裂」を検出するロジックを別個に持つことにより、誤警報がなくガラスの破損を精度よく確実に区別して検出することが可能となる。
【００２９】
また、本発明のガラス破損検出装置によれば、振動と音の双方の情報を用い、こじ破りのような小さな破壊音しか発生しない「亀裂」を検出するロジックを有しているので、誤警報がなくこじ破りによるガラスの破損を精度よく確実に検出することが可能となる。
【００３０】
さらにセンサはガラス面に直接設置する必要が無く、サッシのフレーム等のガラスを支持する構造部材に設置できる為、１つのセンサで少なくとも２つ以上のガラス面を監視することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を実施するために特許出願人が出願時点で最良と思う本発明の実施の形態を説明する。
本発明は、検出が困難とされてきたこじりによる割れを確実に検出し、又はガラスの破損を割れや亀裂のような態様に応じて確実に区別して検出するため、音波及び振動波による信号を利用して特有の判定ロジックでガラスに亀裂が入ったことを判定する手段を有し、又はこの亀裂の判定手段に加えてさらに前記信号を利用して特有の判定ロジックでガラスに割れが入ったことを判定する手段を併用するものである。
【００３２】
また、これらのガラス破損検出器において、特に窓ガラスに対する取り付けが確実で一箇所への配置で複数枚の窓ガラスについて破損の検出が可能である点にも特徴を有する。
【００３３】
従って、第一の実施の形態においては、音波及び振動波による信号を利用してガラスにこじ破りによる亀裂が入ったことを判定するロジックを用いたガラス破損検出装置に関して記載する。第二の実施の形態においては、音波及び振動波による信号を利用してガラスの割れを判定するロジックと、ガラスの亀裂を判定するロジックの双方を持つガラス破損検出装置について記載する。
【００３４】
(1) 第一の実施の形態
図１は本発明に係る第一の実施の形態の構成を示したブロック図である。第一の実施の形態は、「発明が解決しようとする課題」の項で詳述したこじ破り等の破壊行為により、ガラスに「亀裂」が入ったことを検出するためのロジックで機能する信号処理部を備えている。
【００３５】
振動センサとしての振動ピックアップ１はガラス破損時に発生する振動波を検出し、その振動波の強度に応じた電気信号に変換する。振動ピックアップには圧電振動子を用いることができる。音波センサとしてのマイク１１はガラス破損時に発生する音を検出し、その強度に応じた電気信号に変換する。本実施の形態では、エレクトレットコンデンサマイクロホンを用いることができる。
【００３６】
アンプ２とアンプ１２は、それぞれ振動ピックアップ１の信号とマイク１１の信号を所定のレベルまで増幅する為のものである。
【００３７】
ＢＰＦ２３はアンプ２の出力信号のうち７００Ｈｚ付近の周波数成分を透過させ、それ以外の周波数成分をカットするバンドパスフィルタである。ＢＰＦ１３はアンプ１２の出力信号のうち３．５ｋＨｚ付近の周波数成分を透過させ、それ以外の周波数成分をカットするバンドパスフィルタである。ＢＰＦ３３はアンプ１２の出力信号のうち１４０Ｈｚ付近の周波数成分を透過させ、それ以外の周波数成分をカットするバンドパスフィルタである。
【００３８】
ＢＰＦ１３，２３，３３の後段には半波整流回路１４，２４，３４が設けられている。半波整流回路１４，２４，３４はＢＰＦ１３，２３，３３の出力をそれぞれ半波整流し出力する。平滑化回路１５，２５，３５は半波整流回路１４，２４，３４のそれぞれの出力を平滑化する。平滑化回路１５，２５，３５の後段には積分回路１９，２９，３９が設けられている。積分回路１９，２９，３９は平滑化回路１５，２５，３５の出力を適切な時定数で積分する。積分の時定数はガラス割れ音が継続する例えば１０〜１００ｍｓｅｃに相当する区間の信号を積分する時定数である必要が有る。積分回路１９，２９，３９の出力をデジタル信号処理部７のＡ／Ｄコンバータに入力する。積分回路２９の出力はトリガ回路６にも入力されている。
【００３９】
デジタル信号処理部７は、演算を行うＣＰＵ、積分回路のアナログ出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ、ガラス破損を判定する処理プログラムを格納したＲＯＭ、デジタルデータを一時記憶するＲＡＭにより構成される。
【００４０】
トリガ回路６は積分回路２９の出力値が所定の値に達した時のみ起動パルスをＣＰＵの起動端子に出力し、ＣＰＵを起動させる。トリガ回路６でいう所定の値とは、暗振動レベルを越えガラス破壊による振動のおそれがある値である。ＣＰＵはトリガ回路６からの起動パルスにより起動し、積分回路１９，２９，３９の出力をＡ／Ｄコンバータによりデジタル信号に変換後ＲＡＭに記憶し、ＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて後述する処理により、外部のガラス破損検出信号を送信部８に出力する。送信部８は、ガラス破損検出信号を無線等で図示しない受信回路に送信する。
【００４１】
ガラス破損検出装置１００は、例えば図２ａに示すように、監視対象となるガラス５１を支持する構造部材であるサッシ５０に取り付ける。具体的には、図２ａに示すように監視対象となるガラス５１を保持するサッシ５０の表面にねじ止めするか、またはサッシ５０の内部に配置する。これにより、脱落することを防止できる。
【００４２】
またクレセント錠５２の施錠によりサッシ５０とサッシ６０が施錠されている場合は、サッシ６０に保持されるガラス６１も監視対象とすることが可能である。さらに、ガラス破損検出装置１００にマグネットセンサを附設して窓の開閉を検知する機能を付加してもよい。
【００４３】
図２ｂはガラス破損検出装置１００の取付け例の斜視図である。
振動ピックアップ１はサッシ５０と直に接するよう配置する必要が有る。マイク１１はガラス５１，６１を同時に監視できるよう室内側に向けて設置した例を図示したが、マイク１１の取付け位置はガラス５１，６１の近傍であれば任意である。
【００４４】
次に、上記構成から成るガラス破損検出装置１００のＣＰＵの処理フローチャートを図３乃至７を用いて説明する。
尚本実施の形態の説明においては、積分回路１９からの入力信号を「音響信号の高域周波数成分」、積分回路３９からの入力信号を「音響信号の低域周波数成分」、及び積分回路２９からの入力信号を「振動信号」とよぶ。
【００４５】
まず積分回路２９の出力信号（振動信号）が所定の値に達すると、トリガ回路６が起動し、ＣＰＵの起動端子に起動パルスを出力する。これによりＣＰＵが起動され、積分回路２９，１９，３９のそれぞれの出力信号を、逐次デジタル信号に変換する（それぞれ、振動信号、音響信号の高周波数成分、音響信号の低周波数成分である）。
【００４６】
ＣＰＵが起動されたら、レベル条件フラグをＦＡＬＳＥ、振動継続フラグをＦＡＬＳＥ、亀裂判定フラグをＦＡＬＳＥ、振動継続カウンタを０、振動休止カウンタを０にそれぞれ初期化する（図３、ステップ３００）。
【００４７】
ここで、レベル条件フラグはガラス破損検出信号を出力する条件のうち、信号の強度レベルに関する条件を満たしているかどうかを意味するフラグである。条件を満たす場合は、ＴＲＵＥに設定され、満たさない場合はＦＡＬＳＥに設定される。
【００４８】
振動継続フラグは振動が継続中であることを意味するフラグである。亀裂判定フラグは最終的に亀裂の発生が検出されたことを意味するフラグである。振動継続カウンタは、振動の継続時間を表すカウンタである。振動休止カウンタは振動が継続中かどうかを判定するためのカウンタである。
【００４９】
ここで継続時間のカウント方法を図５を用いて説明する。
まず振動信号が所定の値ＴＨ１を上回った時刻を、振動の開始時刻とする。次に所定の値ＴＨ２を下回り、かつ、所定の時間ΔＴ以上、ＴＨ２を下回った状態を維持した場合に、ＴＨ２を下回った最初の時刻を振動の終了時刻とする。
【００５０】
振動の開始時刻から終了時刻までの間を振動継続時間とする。したがって、一度ＴＨ２を下回った場合でもΔＴの時間以内にＴＨ２より大きな値に復旧した場合には、まだ振動が継続しているとみなす。
【００５１】
次に、フラグ、カウンタの初期化後に行なわれる亀裂判定プロセスについて説明する（図３、ステップ３０２）。亀裂判定プロセスの詳細を図４ａを用いて説明する。
ステップ３１０では現時刻の振動継続カウンタの値を更新する。ステップ３１２では振動継続カウンタの値を判定し、振動継続カウンタの値が０であれば亀裂判定条件がすべてそろう前に振動は終了したものと判断し、亀裂判定プロセスを終了する。１以上であれば振動継続中と判断しステップ３１４へ進む。
【００５２】
ステップ３１４では音響信号の高域周波数成分が所定の値以上であるか判定する。この所定の値は、実験にてガラスに亀裂が入ったときに生じる音響信号の高域周波数成分を確実に検出できる値として求めたものである。所定の値以上の場合は、ステップ３１６で音響信号の低域周波数成分が所定の値以下であるか判定する。この所定の値は、実験にてガラスに亀裂が入ったときに生じる音響信号の低域周波数成分を確実に検出できる値として求めたものである。音響信号の高域周波数成分の条件、音響信号の低域周波数成分の条件を同時に満たした場合はレベル条件フラグをＴＲＵＥに設定し（ステップ３１８）、ステップ３２０へ進む。
【００５３】
ステップ３１４，３１６のどちらかの条件が満たされない場合は、レベル条件フラグを変更せず、ステップ３２０へ進む。
【００５４】
続いて、振動継続カウンタの値が所定の値以上であり、かつ、レベル条件フラグがＴＲＵＥの場合（ステップ３２０でＹＥＳ）には亀裂判定フラグをＴＲＵＥに設定し（ステップ３２２）、本亀裂判定プロセスを終了する。
【００５５】
ステップ３２０の条件が満たされない場合は、ステップ３１０に戻り、処理を繰り返す。
【００５６】
この処理の周期は、ＣＰＵのＡ／Ｄコンバータでのデジタル信号への変換周期と同期して行われる。
【００５７】
ステップ３０２（図３）の処理で亀裂判定フラグが設定されると、ステップ３０４では亀裂判定フラグがＴＲＵＥであるか否かを判定し、ＴＲＵＥの場合はステップ３０６に進み、亀裂信号を出力後、起動パルス待機状態（ステップ３０８）へ進む。一方亀裂判定フラグがＦＡＬＳＥの場合は、そのまま起動パルス待機状態（ステップ３０８）へ進む。
【００５８】
次に、振動継続カウンタ更新プロセスについて図６のフローチャートを用いて説明する。
まず始めに、ステップ４００で既に振動継続フラグがＴＲＵＥに設定されているかどうか判定する。
【００５９】
既に振動継続中の場合（振動継続フラグがＴＲＵＥの場合）はステップ４０６に進む。ＴＲＵＥに設定されていなければ、振動信号が所定の値（ＴＨ１）以上であるか判定し（ステップ４０２）、所定の値（ＴＨ１）以上であれば振動継続フラグをＴＲＵＥに設定し（ステップ４０４）、ステップ４０６に進む。
【００６０】
所定の値（ＴＨ１）を超えない場合は、振動が発生していないものと判断して振動継続カウンタ更新プロセスを終了する。
【００６１】
ステップ４０６では振動信号が所定の値ＴＨ２（＜ＴＨ１）以下であるか判定する。振動信号が所定の値ＴＨ２以下になった場合は、振動休止カウンタに１を加算する（ステップ４０８）。
【００６２】
振動休止カウンタ値が所定の値ΔＴ以上になった場合（ステップ４１０）は振動が完全に終了したものと判断し振動継続カウンタ及び振動休止カウンタを０に設定し、振動継続フラグをＦＡＬＳＥに設定し、振動継続時間カウンタ更新プロセスを終了する。
【００６３】
一方ステップ４０６で振動信号が所定の値ＴＨ２を上回っていれば、振動継続カウンタに振動休止カウンタ値＋１を加算し（ステップ４１４）、振動休止カウンタを０にし（ステップ４１６）、振動継続カウンタ更新プロセスを終了する。
【００６４】
本実施の形態において、レベル判定に関する処理は、こじ破り等の破壊行為を行った場合、それにより発生する「亀裂」時の音響信号の低域周波数成分が、打ち破りと比較して小さく、かつ、「亀裂」時の音響信号の高域周波数成分が打ち破りと同様に大きいことを判定するものである（図７ａ）。
【００６５】
ガラスにボールなど軟らかいものが衝突した場合、あるいはノックなどをされた場合に発生する衝突音は、高域周波数成分は小さく、低域周波数成分が大きい為、こじ破り等により「亀裂」音であると判定されることは無い。
【００６６】
しかし図７ｂに示すような場合、時刻Ｔ１の時点でも、上述した音響信号の低域周波数成分が所定の値より小さく、かつ音響信号の高域周波数成分が所定の値より大きいというガラス破損検出条件を満たしてしまう。この状態は、本来本発明の意図するところでは無い。なぜならば時刻Ｔ０においては、音響信号の低域周波数成分が所定の値を上回っているからである。したがって、図７ｃに図示するように、音響信号の高域周波数成分が所定の値を上回っている間、音響信号の低域周波数成分が一度も所定の値を超えないという条件に変更してもよい。
【００６７】
このような処理のフローチャートを図４ｂに示す。図４ｂに示す処理では、ステップ３１６で音響信号の低域周波数成分が所定の値を超えた場合に、こじ破り判定プロセスを終了しているので、図７ｂで示したような信号は検出しないが、図７ｃで示したような信号は検出し、その結果として誤警報を可及的に回避できる点に特徴がある。
【００６８】
これに対し、図４ａに示す処理では、ステップ３１６で音響信号の低域周波数成分が所定の値を超えた場合にも、ステップ３２０に進んで処理を続けており、図７ｂ、図７ｃに示した両方の信号を検出するので、こじ破りによる亀裂の検知がより確実であるという特徴がある。
【００６９】
このように、図４ａの処理と図４ｂの処理のいずれを選択するかは、本装置を設置する対象や目的に応じ、各処理の前記特徴に照らして任意に選択することができる。また、これらの処理の相違は装置において固定的に設定しておいてもよいし、また任意に切り替えられるようにしてもよい。
【００７０】
また、図４ａ、図４ｂのステップ３１６において、音響信号の低域周波数成分が所定の値以下という条件の代わりに、音響信号の低域周波数成分／音響信号の高域周波数成分（すなわち両信号の比）が所定の値以下（例えば「１」以下）という条件としても、本発明の意図を逸脱することは無い（図４ｃ）。
【００７１】
振動継続カウンタは、マイナスドライバーなどをガラスとサッシの隙間に挿入し、こじって破壊する場合に、その行為により発生する「亀裂」音の継続する時間が長いことに着目したものである。
【００７２】
打ち破り等による「割れ」の場合は、対象であるガラスが小片に分離した状態に壊れてしまい、ガラスには瞬時的な力しかかからないので、割れた後のガラスに外力はかからない。
【００７３】
これに対し、こじ破り等によりガラスに「亀裂」が入った場合は、ガラスの形状が残るので、力がかかりつづける為、振動が長く継続する。
【００７４】
一方、小石などがガラスに当たり破損に至らない場合には、その衝突音の低域の音が小さく、高域の音が比較的大きい為、前述のレベル条件のみでは誤警報を出す確率が高くなるが、石などがガラスに接触する時間は瞬時的な現象であり、比較的早く信号が収束する為、継続時間の条件を加えることにより、破損検出性能が向上するのである。
【００７５】
振動継続カウンタ値を算出する為の所定の値ＴＨ１、ＴＨ２は、振動の暗振動レベルと、亀裂発生時の振動レベルに基づいて設定されるべきである。ここで暗振動レベルとは、対象物であるガラスに定常的に生じている検出対象外のノイズである。また振動の終了時刻を判断する基準となる所定の値ΔＴは、こじ破り行為を行った時等の亀裂発生時の振動の特性に基づいて設定されるべきで値であり、例えば２００ｍｓ前後に設定するのが好ましい。
【００７６】
尚断続的に振動と休止を繰り返す音源を排除するために、継続時間の上限値を設定し、上限値を超える場合を排除するようにしてもよい。
【００７７】
また、トリガ回路６は、所定の信号レベル以上の振動を振動ピックアップ１が検出した場合のみ起動パルスを発生する回路であり、振動ピックアップ１に入力される振動が所定の値に達しない限り、ＣＰＵは起動しない為、ＣＰＵの間欠駆動を実現でき、消費電力を低減できる。一方消費電力に余裕が有れば、トリガ回路６を設けずに、図３のフローチャートをＡ／Ｄコンバータの周期で常に繰り返す構成としても問題無い。
【００７８】
尚、以上の説明では、音、振動の特定の周波数成分の積分値によりガラス破損を検出する構成としたが、ガラス破損判定の基準値はこれに限定されるものでは無い。例えば、電力の実効値、あるいは整流後の平均値などでもよい。図１に示す構成では、積分回路２９の信号レベルにより起動パルスを発生する構成としているが、積分回路１９或いは３９の信号レベルにより起動パルスを発生する構成としてもよい。
【００７９】
本例のガラス破損検出装置１００は、ＢＰＦ１３，２３，３３を用いた構成としているが、ガラス破損に起因して発生する振動と、音を測定できる範囲内で、ローパスフィルタやハイパスフィルタを用いた構成としてもよい。
【００８０】
また、ＢＰＦ１３，２３，３３のそれぞれの後段に、半波整流回路１４，２４，３４を設けて絶対値化した後に、平滑化回路１５，２５，３５からの出力信号を検出する構成としているが、半波整流回路１４，２４，３４の代わりに全波整流回路を設けてもよい。
【００８１】
平滑化回路１５，２５，３５は、受動素子を用いた平滑フィルタを使用してもよく、また、包絡線検波回路等を使用して、半波整流回路１４，２４，３４と平滑化回路１５，２５，３５を一つにまとめた構成としてもよい。
【００８２】
また、ガラス破損音を観測する手段として、本実施の形態ではエレクトレットコンデンサマイクなどのマイクロホンを用いる構成としているが、ガラス破損に起因する音を検出できる範囲であれば、周波数帯域を変更することは可能である。その場合、高周波数成分の周波数帯域は可聴音域に限らず、超音波素子を用いて、超音波帯域を検出しても構わない。通常の超音波素子は狭帯域の特性を持つものが多く、用いる素子によっては前記ＢＰＦを省いた構成とすることもできる。
【００８３】
尚、上記実施の形態ではＣＰＵの処理によってガラス破損を判定する構成としたが、他の回路構成でもよい。例えば、ＣＰＵの代わりにコンパレータを設けて、図１に示す構成と同等の性能を実現しようとすることもできる。またそれとは逆に、本例ではハードウェアで構成されているＢＰＦ、半端整流回路、平滑化回路、積分回路と同等の機能を、ＣＰＵのソフトウェアで実現する構成としてもよい。
【００８４】
(2) 第二の実施の形態
図８は本発明に係わる第二の実施の形態に係るガラス破損検出装置１０１の構成を示したブロック図である。第二の実施の形態は、こじ破り等の破壊行為によりガラスに「亀裂」が入ったことを検出するためのロジックと、打ち破り等の破壊行為によりガラスに生じた「割れ」を検知するロジックの二種類のロジックで機能する信号処理部を備えており、これによってガラスに生じる異なる態様の破壊を識別して精度良く検出するものである。
【００８５】
ガラス破損検出装置１０１の振動ピックアップ１、マイク１１、アンプ２，１２、半波整流回路４，１４，２４，３４、平滑化回路５，１５，２５，３５、積分回路９，１９，２９，３９の構成は第一の実施の形態と同じである。
【００８６】
ＢＰＦ３はアンプ２の出力信号のうち１００Ｈｚ付近の周波数成分のみを透過させ、それ以外の周波数成分をカットする。ＢＰＦ２３は第一の実施の形態と同じくアンプ２の出力信号のうち７００Ｈｚ付近の周波数成分を透過させ、それ以外の周波数成分をカットする。ＢＰＦ１３は第一の実施の形態と同じくアンプ１２の出力信号のうち３．５ｋＨｚ付近の周波数成分を透過させ、それ以外の周波数成分をカットする。ＢＰＦ３３は第一の実施の形態と同じくアンプ１２の出力信号のうち１４０Ｈｚ付近の周波数成分を透過させ、それ以外の周波数成分をカットする。
【００８７】
積分回路２９の出力はトリガ回路６にも入力されている。トリガ回路６は積分回路２９の出力値が所定の値に達した時のみ起動パルスをデジタル信号処理部７のＣＰＵの起動端子に出力し、ＣＰＵを起動させる。デジタル信号処理部７のハード構成は第一の実施の形態と同じであるが、その制御内容は後述するように異なる。
【００８８】
ＣＰＵはトリガ回路６からの起動パルスにより起動し、積分回路９，１９，２９及び３９の出力をＡ／Ｄコンバータによりデジタル信号に変換し、そしてそれらの値をＲＡＭに記憶し、ＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて、後述する処理により外部にガラス破損検出信号を出力する。送信部８は、ガラス破損検出信号を無線等で図示しない受信回路に送信する。
【００８９】
ガラス破損検出装置１０１の設置方法は図２に示した第一の実施の形態の場合と同様である。
【００９０】
続いて上記構成から成るガラス破損検出装置１０１のＣＰＵにおける処理を、第一の実施の形態におけるフローチャートである図４及び６を援用するとともに、図９〜１０を用いて説明する。
【００９１】
尚本実施の形態の説明においては、積分回路１９からの入力信号を「音響信号の高域周波数成分」、積分回路３９からの入力信号を「音響信号の低域周波数成分」、積分回路９からの入力信号を「振動信号の低域周波数成分」、及び積分回路２９からの入力信号を「振動信号の高域周波数成分」とよぶ。
【００９２】
まず積分回路２９の出力信号（振動信号）が所定の値に達すると、トリガ回路６が起動し、ＣＰＵの起動端子に起動パルスを出力する (図９、スタート）。これによりＣＰＵが起動され、積分回路９，２９，１９，３９のそれぞれの出力信号を、逐次デジタル信号に変換する（それぞれ、振動信号の低域周波数成分、振動信号の高域周波数成分、音響信号の高域周波数成分、音響信号の低域周波数成分である）。
【００９３】
ＣＰＵが起動されたら、レベル条件フラグをＦＡＬＳＥに、振動継続フラグをＦＡＬＳＥに、割れ判定フラグをＦＡＬＳＥに、亀裂判定フラグをＦＡＬＳＥに、振動継続カウンタを０に、振動休止カウンタを０に、それぞれ初期化する（図９、ステップ５００）。
【００９４】
尚、レベル条件フラグはガラス破損検出信号を出力する条件のうち、信号の強度レベルに関する条件を満たしているかどうかを意味するフラグである。振動継続カウンタ、振動休止カウンタはガラス破損検出信号を出力する条件のうち、信号の継続時間のカウントに関するカウンタである。亀裂判定フラグは最終的に亀裂が発生したことを意味するフラグである。割れ判定フラグは最終的に割れが検出されたことを意味するフラグである。
【００９５】
ステップ５０２は入力信号が「割れ」により発生した信号であるか否かを判定するステップである。ステップ５０４は入力信号が「亀裂」により発生した信号であるか否かを判定するステップである。
【００９６】
上記どちらかのステップでガラス破損により発生した信号であると判定された場合は（ステップ５０６，５０８）、ガラス破損信号の出力後（ステップ５１０）、起動パルス待機状態（ステップ５１２）に戻る。
【００９７】
どちらのステップでもガラス破損により発生した信号であると判定されなかった場合は、そのまま起動パルス待機状態（ステップ５１２）に戻る。
【００９８】
次に、本例のガラス破損検出装置１０１のＣＰＵにおける「割れ」検出の処理手順（ステップ５０２）を、図１０のフローチャートを用いて説明する。
図１０において、振動の低域周波数信号が所定の値以上であり（ステップ６１０、ＹＥＳ）、かつ音響信号の高域周波数成分が所定の値以上である（ステップ６１２、ＹＥＳ）場合に、割れ判定フラグをＴＲＵＥに設定し（ステップ６１４）、本プロセスを終了する。
【００９９】
一方上記条件のどちらかを満たすことができなかった場合には、そのまま本プロセスを終了する。
【０１００】
本例のガラス破損検出装置１０１のＣＰＵにおける「亀裂」検出の処理手順は、図４及び図６のフローチャートを用いて第一の実施の形態で説明した内容と全く同じであるから、ここでは第一の実施の形態の説明及び図を援用してその詳細な説明は省略する。
【０１０１】
尚本実施の形態では、振動信号を１００Ｈｚと７００Ｈｚを中心とする２つの周波数帯域に分割して実施しているが、より簡略に１つの周波数帯域として割れと亀裂を同じ周波数帯域で検出するように構成することも可能である。
【０１０２】
また、打ち破り等による「割れ」、こじ破り等による「亀裂」の音圧レベル、振動レベルはその現実の態様によって著しく異なるため、感度の異なる複数のマイクロホン、ピックアップを用いれば、より確実に検出することが可能になる。
【０１０３】
本実施の形態によれば、「亀裂」の検出と「割れ」の検出を別のロジックで判定することにより、誤警報を少なくすることが可能となる。
【０１０４】
なお、本願の特許請求の範囲に記載した発明の亀裂検出手段、割れ検出手段、音響強度比較手段、振動継続時間比較手段、高域音響強度比較手段、低域音響強度比較手段等の各種演算・比較・判定・制御等の機能実現手段は、以上説明した本発明の実施の形態の記載から明らかなように、音響・振動信号の情報処理機能を備えたＣＰＵ等を含むデジタル信号処理部７に対応するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明における第一の実施の形態の構成を示したブロック図である。
【図２ａ】第一の実施の形態のガラス破損検出装置の設置状態を示す概略図である。
【図２ｂ】第一の実施の形態のガラス破損検出装置の設置状態を示す拡大斜視図である。
【図３】第一の実施の形態におけるガラス破損判定の処理フローを示したフローチャート（流れ図）である。
【図４ａ】第一の実施の形態における「亀裂」判定の処理フローの第一の例を示したフローチャート（流れ図）である。
【図４ｂ】第一の実施の形態における「亀裂」判定の処理フローの第二の例を示したフローチャート（流れ図）である。
【図４ｃ】第一の実施の形態における「亀裂」判定の処理フローの第二の例の一部を示したフローチャート（流れ図）である。
【図５】第一の実施の形態における振動継続時間の説明図である。
【図６】第一の実施の形態における振動継続カウンタの更新処理フローを示したフローチャート（流れ図）である。
【図７ａ】音響信号の高域周波数成分と音響信号の低域周波数成分の時間推移を示した時間波形図である。
【図７ｂ】音響信号の高域周波数成分と音響信号の低域周波数成分の時間推移を示した時間波形図である。
【図７ｃ】音響信号の高域周波数成分と音響信号の低域周波数成分の時間推移を示した時間波形図である。
【図８】本発明に係わる第二の実施の形態の構成を示したブロック図である。
【図９】本発明の第二の実施の形態におけるガラス破損判定の処理フローを示したフローチャート（流れ図）である。
【図１０】第二の実施の形態における「割れ」判定の処理フローを示したフローチャート（流れ図）である。
【符号の説明】
【０１０６】
７…亀裂検出手段、割れ検出手段、音響強度比較手段、振動継続時間比較手段、高域音響強度比較手段、低域音響強度比較手段としてのデジタル信号処理部
５０，６０…構造部材としてのサッシ
５１，６１…ガラス
１００，１０１…ガラス破損検出装置
ＴＨｃ…振動継続時間基準値
ＴＨｈ…高域周波数強度基準値
ＴＨＬ…低域周波数強度基準値
【図１】
2005044180.tif 000003
【図２ａ】
2005044180.tif 000004
【図２ｂ】
2005044180.tif 000005
【図３】
2005044180.tif 000006
【図４ａ】
2005044180.tif 000007
【図４ｂ】
2005044180.tif 000008
【図４ｃ】
2005044180.tif 000009
【図５】
2005044180.tif 000010
【図６】
2005044180.tif 000011
【図７ａ】
2005044180.tif 000012
【図７ｂ】
2005044180.tif 000013
【図７ｃ】
2005044180.tif 000014
【図８】
2005044180.tif 000015
【図９】
2005044180.tif 000016
【図１０】
2005044180.tif 000017