JP4006820B2

JP4006820B2 - 感震装置

Info

Publication number: JP4006820B2
Application number: JP11195998A
Authority: JP
Inventors: 康裕梅景
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-04-22
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2018-04-22
Also published as: JPH11304938A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスメータやガス遮断装置などに設置されて地震を検出する感震装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の感震装置の地震判別方法は、特開平５−５２６４２号公報や特開平８−２９５４０号公報のようなものが知られていた。以下、その方法について図８から図１３を参照しながら説明する。
【０００３】
図８に示すように、振動波形に対応するオン／オフ信号を出力するオン／オフ信号出力手段としての感震器１と、オン／オフ信号におけるオン時間とオフ時間のそれぞれを計測する計測手段２と、計測による同時間帯のものを計数する計数手段３と、設定時間の計時手段４と、設定時間内における計数手段３により得られる計数値に基づいて振動波形判別推論を行う推論手段５とを備えた構成となっており、計数値からメンバーシップ関数を作成してファジィ推論を用いて地震判別をおこなっていた。
【０００４】
また、図９から図１３に示すように、地震判別方法は、所定のしきい値以下の振動データをゼロに変換した後、符号反転の検出を行うようにして周期ｔ１からｔ７を計算する。そして、ゼロデータが所定の割合未満のデータだけを選び、さらに周期ｔが０．１秒＜ｔ＜１秒の範囲になるようなゼロクロス点のみを選択し、最終的にゼロクロスＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが４回カウントされる。
【０００５】
そして、このうち最初のゼロクロスＡは、その直後のゼロクロスが条件に当てはまらないためにゼロクロスの回数はリセットされ、次のゼロクロスＢからカウントされ３回連続カウントされた時点Ｄで振動が地震であると判別される。このように所定の条件下での振動データの符号反転が３回以上連続した場合に地震と判別するようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術では、推論処理を行うために高性能なマイクロコンピュータが必要であることと、推論処理などで判別に時間がかかるという課題があった。また、ゼロクロスによる判別では衝撃と地震との区別が困難であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段の信号から振動波形のピーク値を検出するピーク値検出手段と、前記ピーク値が連続して減衰または増加するか否かを検出するピーク連続変化検出手段と、所定時間内のピーク値の数を検出するピーク数検出手段と、前記ピーク連続変化検出手段とピーク数検出手段の２つの結果により地震か否かを判別する異常判別手段とを備えた構成とした。
【０００８】
したがって、振動のピーク値の変化が連続して減少または増加することと、第１の所定時間内のピークの数を検出することで地震か否かを判定することができるので、複雑な計算をしなくても精度よくかつ短時間で地震を精度よく判別することができるのである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段の信号から振動波形のピーク値を検出するピーク値検出手段と、前記ピーク値が連続して減衰または増加するか否かを検出するピーク連続変化検出手段と、所定時間内のピーク値の数を検出するピーク数検出手段と、前記ピーク連続変化検出手段とピーク数検出手段の２つの結果により地震か否かを判別する異常判別手段とを備えたものである。
【００１０】
そして、振動のピーク値の変化が連続して減少または増加することと、所定時間内のピークの数を検出する簡単な処理で、地震か否かを判定することができるので、複雑な計算をしなくても精度よくかつ短時間で地震を判別することができるのである。
【００１１】
具体的には、ピーク数検出手段で検出されるピーク値の数が所定回数に満たない時、地震であると判定するようにした。
【００１２】
また、振動検出手段は、複数方向の振動を検出する複数個の振動センサを備え、ピーク値検出手段は、前記振動センサのうちいずれか１つの振動センサの信号を用いてピーク値を検出するようにした。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１４】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の感震装置のブロック図である。図１において、６はＸ軸方向の振動加速度を検出する振動検出手段としての振動センサＸ、７はＹ軸方向の振動加速度を検出する振動検出手段としての振動センサＹ、８はＺ軸方向の振動加速度を検出する振動検出手段としての振動センサＺ、９は各振動センサの信号を所定時間間隔でＡ／Ｄ変換するサンプリング手段、１０は３つの振動センサの信号を合算して所定値と比較するレベル判定手段、１１は振動センサの信号からピーク値を検出するピーク値検出手段、１２は検出したピーク値が連続的に所定時間内に減衰または増加する回数を検出するピーク連続変化検出手段、１３はピークの数を数えるピーク数検出手段、１４はピーク連続変化検出手段１２の信号とピーク数検出手段１３の信号から異常か否かを判定する異常判別手段、１５は所定時間を計測する所定時間計、１６はサンプリング手段９とレベル判定手段１０とピーク値検出手段１１とピーク連続変化検出手段１２とピーク数検出手段１３と異常判別手段１４と所定時間計１５を備えたマイコン、１７は電源手段としての電池、１８は振動検出センサへの電気の供給を制御する電源制御手段、１９は異常時にガスや電力のエネルギーの供給を遮断する遮断手段である。
【００１５】
次に動作、作用について図２から図５を用いて説明する。本発明の感震装置は、サンプリング時間間隔（例えば、２０m秒の間隔）で振動センサ６、７、８の信号をサンプリングする。
【００１６】
まず、振動センサ６、７、８の電源を電源制御手段１８によってオンにして、振動センサ６、７、８の信号が安定するまで遅延時間タイマーとして所定時間計１５で所定時間待つ（例えば、１m秒の時間待ち）。
【００１７】
そして、所定のサンプリング時間になれば、振動センサ６、７、８の信号を順にマイコン１６のＡ／Ｄ変換機能を有したサンプリング手段９でデジタルデータとしてマイコン１６に取り込む。３つの振動センサ６、７、８の信号のサンプリングが完了すると振動センサ６、７、８の電源をオフにする。
【００１８】
次いで、検出した３つの信号データと第１の所定レベルとをレベル判定手段１０で比較する。
【００１９】
ここで、レベル判定手段１０は、３つの信号のベクトル合成値を求めて、第１の所定レベル（例えば、震度５程度の２００ガル）と比較することとした。そして、第１の所定レベルと比較して計測したレベルが小さい場合は、再度サンプリング時間待ちの処理に戻り、タイミングを待つこととする。
【００２０】
一方、第１の所定レベルと比較して計測レベルが大きいと判定された時は、次に第２の所定レベル（例えば、震度７程度の４００ガル）と比較し、計測された振動レベルがそのレベル以上であれば、即異常と判定し、異常時の処理を行う。また、第１の所定レベル以上で、かつ第２の所定レベル未満の時は、ピークの連続した増減の現象を調べる。
【００２１】
まず、３つの振動センサ６、７、８の信号の内、振動レベルの絶対値に相当する値が、最も大きな信号を出力している振動センサ（例えば、振動センサＸ６とする）を選別する。そして、その振動検出手段の信号を用いて、その値が＋方向に凸のピークか否かをピーク値検出手段１１が判定する。ピークでない時は、再びサンプリング時間の待機を行う。
【００２２】
また、第１の所定レベルの判定後、第１の所定時間として２秒を経過した場合は、ピーク値検出処理をパスして、異常判別処理を行い、以上か否かを判定する。
【００２３】
ここで、図４に地震のような異常時の振動波形を示し、＋方向に凸のピークは、黒丸印で示すものである。また、白丸印は、サンプリングのデータであり、白三角印は、−方向に凸のピークである。
【００２４】
また、ピークの時は、ピークの数をカウントすると共に、一つ前のピーク値と比較して減衰または増加したか否かをピーク連続変化検出手段１２で検出する。
【００２５】
そして、連続して減衰または増加しないピーク値の時は、連続ピークの数を数えるカウンタをリセットして、再びサンプリング時間の待機を行う。
【００２６】
一方、一つ前のピークと比較して今回のピークが減衰または増加する時は、連続ピークの数を１つカウントアップして、そのカウント数が第１の所定回数以上（例えば、５回以上）か否かを異常判別手段１４が判定する。
【００２７】
ここで、第１の所定回数以上の時は、異常ではないと判断してサンプリング処理に戻る。また、連続ピークの数が第１の所定回数未満の時で、かつ第１の所定時間以上（例えば、２秒以上）経過している時は、第１の所定時間の２秒間にカウントされたピークの総数を判別に用いる。
【００２８】
すなわち、２秒間のピークの総数が第２の所定回数（例えば、１８個）未満の時は、異常と判定して異常時の処置としてのガスや電力の供給を遮断し、復帰信号の発生を待ち待機する。また、ピークの総数が第２の所定回数以上の時は、衝撃など異常ではないと判定して、レベル判定手段に戻り、サンプリング時間の待機を行う。
【００２９】
図４のように、地震波形の時は、第１の所定時間内である２秒以内に連続してピークが減衰することはほとんどないので、確実に異常を検出することができる。
【００３０】
また、図５に示すようなピークが増減する衝撃波形の場合でも、第１の所定時間の２秒以内のピーク数が多く発生するので異常ではないと判別することができる。
【００３１】
さらに、振動センサの取付け状況に応じて、所定回数や時間を変更することで、いろいろな設置状態に対応することができる。
【００３２】
なお、本実施例では、＋方向に凸のピークについて説明したが、図４と図５に△印で示す−方向の凸についても同様に行うことができる。よって、＋方向、−方向いずれか一方のピークでも同様の効果が得られる。
【００３３】
そして、１個の振動検出手段を用いて判別を行うことで説明したが、３個の振動検出手段の信号を用いて、それぞれ判別を行い、多数決で決めることによって判別精度は向上することができる。
【００３４】
さらに、＋方向の凸と−方向の凸の両方を用いて行うことも可能である。それには、振動波形の信号を２乗して、＋方向のみのピークに変換することによって、所定時間内のピークの数がおおよそ２倍になり、多くのデータで異常判別を行うことで精度の高い判別を行うことができる。
【００３５】
なお、振動センサは、振動加速度レベルに対応して電気信号が出力されるセンサを用いることでこれらの効果を実現することができる。そして、振動加速度の信号を所定の低域通過フィルターで濾波することでピークの検出が的確に行え、判別精度を向上することができる。
【００３６】
このように、振動のピーク値の変化が連続して減少または増加することと所定時間内のピークの数の２つの条件で異常か否かを判定することで、複雑な計算をしなくても精度よくかつ短時間で異常を判別することができるのである。
【００３７】
そして、ピーク値の減衰または増加の回数を数える簡単な処理で異常か否かを判別することができ、マイコンの処理を軽減することができる。
【００３８】
また、＋方向に凸のピークのみを使用することで、非対称的な衝撃振動でも精度よく検出することができる。
【００３９】
加えて、所定レベル以上の振動発生後に行うことで、大きな振動レベルのデータでノイズの影響を受けずに精度よく判別を行うことができる。
【００４０】
また、１つの振動センサの信号を用いることで異常判別手段のメモリー容量を少なく抑えることができ、最もレベルの高い信号を用いることでノイズの影響を受けずに精度よく判別することができる。
【００４１】
さらに、第２の所定レベル以上の時は、即、異常と判定することで短時間で異常現象が判定できる。
【００４２】
（実施例２）
図６は本発明の実施例２の感震装置の動作を説明する振動波形図、図７は動作を示すフローチャートである。そして、実施例１と異なる点は、異常判別手段が、振動センサの信号が第１の所定レベル（例えば、２００ガル）以上になってから、第２の所定時間（例えば、１秒）経過後のピーク値が第３の所定レベル（例えば、３０ガル）以上の時、異常と判定することにある。また、構成は図１と同様であり、レベル判定手段は図２の処理と同様である。
【００４３】
異常判別手段としての処理動作、作用について、次に説明する。
【００４４】
図７に示すように、第１の所定レベルと比較して計測レベルが大きいと判定され、３つの振動センサ６、７、８の信号の内、振動レベルの絶対値に相当する値が、最も大きな信号を出力している振動センサ（例えば、振動センサＸ６とする）を選別し、その振動検出手段の信号を用いて、その値が＋方向に凸のピークか否かをピーク値検出手段１１が判定する。そして、ピークでない時は、実施例１と同様に、再びサンプリング時間の待機を行う。
【００４５】
また、ピークの時は、ピークの数をカウントすると共に、一つ前のピーク値と比較して減衰または増加したか否かをピーク連続変化検出手段１２で検出し、そのピーク値とピークの発生時間を記憶する。そして、連続して減衰または増加しないピーク値の時は、連続ピークの数を数えるカウンタをリセットして、再びサンプリング時間の待機を行う。
【００４６】
一方、一つ前のピーク値と比較して今回のピーク値が減衰または増加する時は、連続ピークの数を１つカウントアップして、そのカウント数が第１の所定回数以上（例えば、５回以上）か否かを異常判別手段１４が判定する。
【００４７】
ここで、第１の所定回数以上の時は、異常ではないと判断して第１の所定時間のサンプリング処理に戻る。また、連続ピークの数が第１の所定回数未満の時で、かつ第１の所定時間以上（例えば、２秒以上）経過している時は、２秒間にカウントされたピークの総数を判別に用いる。
【００４８】
すなわち、２秒間のピークの総数が第２の所定回数（例えば、１８個）未満か否かを判別し、第２の所定回数未満の時は、さらに、第１の所定レベルを超えてから第２の所定時間（例えば、１秒）後のピーク値が、第３の所定レベル（例えば、３０ガル）以上の時は、異常と判定して異常時の処置としてのガスや電力の供給を遮断し、復帰信号の発生を待ち待機する。
【００４９】
また、ピークの総数が第２の所定回数以上の時や第１の所定レベルを超えてから第２の所定時間後のピーク値が、第３の所定レベル以上の時は、衝撃など異常ではないと判定して、レベル判定手段に戻り、サンプリング時間の待機を行う。
【００５０】
図６のような衝撃波形の時は、１秒以内に振動が完了し、ゼロ点であるオフセット電圧に復帰しようとするが、１秒後の信号波形にはピークがなく、かつレベルが低いことから、第２の所定時間としての１秒経過後の検出値がピークの時のみ、衝撃ではなく、地震振動として異常と判定するものである。
【００５１】
このように、第１の所定レベル（例えば、２００ガル）検出後、振動加速度波形の＋方向に凸のピーク値が、第１の所定時間（２秒）内に、連続して減衰または増加するピークの数が５以内で、かつピークの数が１８以内、かつ第１の所定レベルの１秒後、ピーク値が３０カ゛ル以上に発生した時、地震と判別することで、第２の所定時間経過後のピーク値を判定に用いることで、短時間の衝撃後の遅れ応答信号が異常と判定される誤動作を防止することができる。
【００５２】
なお、設置の条件によって、各設定レベルや設定時間を再設定することで、より高精度な判別ができることは、明白である。
【００５３】
以上の実施例の技術的意義を総括すれば以下次の通りである。
【００５４】
（１）振動を検出する振動検出手段からの信号から振動波形のピーク値を検出し、前記ピーク値が連続して減衰または増加するか否かを検出するピーク連続変化検出手段と、所定時間内のピーク値の数を検出するピーク数検出手段と、前記ピーク連続変化検出手段とピーク数検出手段の２つの結果により異常か否かを判別する異常判別手段とを備えることで、振動のピーク値の変化が連続して減少または増加することと、所定時間内のピークの数を検出することで異常か否かを判定することができるので、複雑な計算をしなくても精度よくかつ短時間で異常を判別することができるのである。
【００５５】
（２）ピーク連続変化検出手段は、複数個のピーク値が連続して減衰または増加した回数が第１の所定回数に満たない時、異常であると判定することで、ピーク値の連続減衰または連続増加の回数を数える簡単な処理で異常か否かを判別することができ、マイコンの処理を軽減することができる。
【００５６】
（３）ピーク連続変化検出手段は、所定時間内に複数個のピーク値が連続して減衰または増加した回数が、第１の所定回数に満たない時、異常であると判定することで、所定時間内の減衰または増加の回数を数える簡単な処理で、より速くかつ精度よく異常を判定することができる。
【００５７】
（４）ピーク値が連続して減衰または増加した回数が第１の所定回数に満たない時に、所定時間内のピーク数が第２の所定回数に満たない時のみ、異常であると判定することで、ピーク値の連続減衰または連続増加が発生した場合でも、所定時間内のピークの数が第２の所定回数以上に発生している場合は、地震ではなく衝撃と判定し、異常ではないと判定することで誤動作を防止することができる。
【００５８】
（５）ピーク値検出手段は、振動検出手段の信号が第１の所定レベル以上になった時にピーク値の検出を開始することで、第１の所定レベル以上の振動発生後に行うことで、大きな振動レベルのデータでノイズの影響を受けずに精度よく判別を行うことができる。
【００５９】
（６）また、振動検出手段は、複数方向の振動を検出する複数個の振動センサを備え、ピーク値検出手段は、前記振動センサのうちいずれか１つの振動センサの信号を用いてピーク値を検出することで、１つの振動センサの信号を用いることで異常判別手段のメモリー容量を少なく抑えることができるのである。
【００６０】
（７）振動検出手段の信号が第１の所定レベル以上か否かを判定するレベル判定手段と、前記レベル判定手段が第１の所定レベル以上の振動を検出したとき、ピーク値検出手段は、複数個の振動検出手段のうち、最もレベルが大きい振動検出手段の信号を用いてピーク値を検出することで、最もレベルの高い信号を用いることでノイズの影響を受けず、かつ異常判別手段の少ないメモリーで精度よく判別することができる。
【００６１】
（８）振動検出手段の検出レベルが第２の所定レベル以上の時、異常判別手段は異常と判定することで、第２の所定レベル以上か否かを判定することで、非常に速く異常の検出を行うことができ災害を未然に防止することができる。
【００６２】
（９）異常判別手段は、振動検出手段の信号が第１の所定レベル以上になってから、所定時間経過後の検出値が第３の所定レベル以上の時、異常と判定することで、短時間の衝撃が異常と判定される誤動作を防止することができる。
【００６３】
（１０）所定時間経過後の検出値がピークの時のみ、異常と判定することで、短時間の衝撃後の遅れ応答信号が異常と判定される誤動作を防止することができる。
【００６４】
（１１）異常判別手段は、振動検出手段の信号が第１の所定レベル以上になってから、所定時間経過後の検出値が第３の所定レベル以上の時、異常と判定することで、短時間の衝撃が異常と判定される誤動作を防止することができる。
【００６５】
（１２）所定時間経過後の検出値がピークの時のみ、異常と判定することで、短時間の衝撃後の遅れ応答信号が異常と判定される誤動作を防止することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の感震装置によれば、振動のピーク値の変化が連続して減少または増加することと、所定時間内のピークの数を検出することで、複雑な計算をしなくても精度よくかつ短時間で地震を判別することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の感震装置のブロック図
【図２】同感震装置の動作を説明するフローチャート
【図３】同感震装置の動作を説明するフローチャート
【図４】同感震装置の動作を説明する振動波形図
【図５】同感震装置の動作を説明する振動波形図
【図６】本発明の実施例２の動作を説明する振動波形図
【図７】同感震装置の動作を説明するフローチャート
【図８】従来の感震装置のブロック図
【図９】従来の地震判別手段のしきい値を示す波形図
【図１０】同手段のゼロ変換波形図
【図１１】同手段のゼロクロス周期を示す波形図
【図１２】同手段の選択されたゼロクロス周期を示す波形図
【図１３】同手段のゼロクロスのカウントを示す波形図
【符号の説明】
６振動センサＸ（振動検出手段）
７振動センサＹ（振動検出手段）
８振動センサＺ（振動検出手段）
９サンプリング手段
１０レベル判定手段
１１ピーク値検出手段
１２ピーク連続変化検出手段
１３ピーク数検出手段
１４異常判別手段
１５所定時間計
１６マイコン
１７電池
１８電源制御手段
１９遮断手段

Claims

振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段の信号から振動波形のピーク値を検出するピーク値検出手段と、前記ピーク値が連続して減衰または増加するか否かを検出するピーク連続変化検出手段と、所定時間内のピーク値の数を検出するピーク数検出手段と、前記ピーク連続変化検出手段とピーク数検出手段の２つの結果により地震か否かを判別する異常判別手段とを備えた感震装置。
ピーク数検出手段で検出されるピーク値が所定回数に満たない時、地震であると判定する請求項１記載の感震装置。
振動検出手段は、複数方向の振動を検出する複数個の振動センサを備え、ピーク値検出手段は、前記振動センサのうちいずれか１つの振動センサの信号を用いてピーク値を検出する請求項１記載の感震装置。