CN107607987A

CN107607987A - 地震检测装置

Info

Publication number: CN107607987A
Application number: CN201710549927.4A
Authority: CN
Inventors: 镰田和也; 伊藤贵士; 加藤定基; 中山雄介
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp; Rinnai Korea Corp
Priority date: 2016-07-11
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2018-01-19
Anticipated expiration: 2037-07-07
Also published as: JP2018009811A; CN107607987B; JP6851150B2; KR20180006862A

Abstract

本发明提供一种地震检测装置，其能够在确保地震的检测精度的同时降低电力消耗。加速度检测信号读取部(11a)通过下述采样周期读取所述加速度检测信号。该采样周期是基于地震判定用频率范围的最高频率而设定的，该地震判定用频率范围是预计发生规定烈度以上的地震时所产生的加速度的变动频率而设定的。合成加速度算出部(12)从由加速度检测信号读取部(11a)读取的加速度检测信号中所识别的X,Y,Z方向的加速度Ax,Ay,Az中算出X,Y,Z方向的合成加速度Axyz。烈度判定部(13)根据合成加速度Axyz判定烈度Ed。当烈度Ed为基于所述规定烈度设定的烈度阈值以上时，地震发生判断部(14)判断为发生地震。

Description

地震检测装置

技术领域

本发明涉及检测地震的发生的地震检测装置。

背景技术

以往，提出了一种具备地震检测装置并在通过地震检测装置检测到地震的发生时切断对炉灶的燃料气体供给的燃气灶(例如参照专利文献1)。

专利文献1所述的地震检测装置具备XYZ3个轴的加速度传感器，借助峰值保持电路将加速度传感器的输出导入微型计算机。通过峰值保持电路将由加速度传感器输出的加速度检测信号的峰值保持一定的期间，因此微型计算机利用较长的采样周期(0.1秒)来读取加速度检测信号并进行处理。

并且，微型计算机基于加速度检测信号来计算加速度的变动频率和振幅，通过变动频率来区分地震波和人为振动。并且，微型计算机在判断为地震波且加速度检测信号的振幅为振幅阈值以上时(预计为烈度4以上时)，切断燃料气体的供给。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-145780号公报。

发明内容

发明要解决的课题

通过微型计算机读取自加速度传感器输出的加速度检测信号，计算加速度的变动频率时，通过采用高性能的微型计算机从而缩短加速度检测信号的采样周期，从而可以提高能够精度良好地进行计算的加速度的变动频率的上限。然而，采用高性能的微型计算机时，微型计算机的电力消耗增大。

因此，在上述专利文献1中所记载的地震检测装置中，作为借助峰值保持电路将自加速度传感器输出的加速度检测信号导入微型计算机的结构，通过将加速度检测信号的峰值电平(peak level)保持一定时间，使用通用的低电力消耗的微型计算机，利用较长的采样周期，能够读取变动频率高的加速度检测信号的峰值电平。然而，像这样地具备峰值保持电路，存在的缺点在于地震检测装置的电力消耗增大。

本发明是鉴于所述背景而作出的，目的在于提供能够在确保地震的检测精度的同时降低电力消耗的地震检测装置。

用于解决课题的手段

本发明的第1方式的特征在于，具备：

加速度检测部，其安装于规定部位，检测该规定部位处的3个方向的加速度，并输出表示所检测的3个方向的加速度的大小的加速度检测信号；

加速度检测信号读取部，其对于对发生规定烈度以上的地震时在所述规定部位处产生的加速度的变动频率进行预计而设定的地震判定用频率范围，利用基于该地震判定用频率范围的最高频率而设定的采样周期，读取所述加速度检测信号；

合成加速度算出部，其根据通过所述加速度检测信号读取部而读取的所述加速度检测信号，计算所述规定部位处的所述3个方向的合成加速度；

烈度判定部，其根据所述合成加速度判定烈度；和

地震发生判断部，当由所述烈度判定部判定的烈度为基于所述规定烈度而设定的烈度阈值以上时，该地震发生判断部判断为发生地震。

根据所述本发明，基于对发生规定烈度以上的地震时所产生的加速度的变动频率进行预计而设定的地震判定用频率范围的最高频率，例如，在能够精度良好地对直至该最高频率为止的加速度的变动频率进行计算的采样周期的范围内，将加速度检测信号读取部读取加速度检测信号时的采样周期尽可能设定得较长。此时，能够采用通用的微型计算机等演算电路，而不需要为了精度良好地对超过地震判定用频率范围的最高频率的加速度的变动频率进行计算而采用高性能且电力消耗大的微型计算机等演算电路并以较短的采样周期读取加速度检测信号。因此，可以抑制读取加速度检测信号所需的电力消耗。

而且，根据本发明，由于不需要为了延长采样周期而具备峰值保持电路，因此避免了因具备峰值保持电路而导致电力消耗增加，能够降低检测地震时的电力消耗。

接着，本发明的第2方式的特征在于，具备：

加速度检测信号读取部，其对于对发生规定烈度以上的地震时在所述规定部位处产生的加速度的变动周期进行预计而设定的地震判定用周期范围，利用基于该地震判定用周期范围的最短周期而设定的采样周期，读取所述加速度检测信号；

烈度判定部，其根据所述合成加速度判断烈度；和

根据所述本发明，基于对发生规定烈度以上的地震时所产生的加速度的变动周期进行预计而设定的地震判定用周期范围的最短周期，例如，在能够精度良好地对直至该最短周期为止的加速度的变动周期进行计算的采样周期的范围内，将加速度检测信号读取部读取加速度检测信号时的采样周期尽可能设定得较长。此时，能够采用通用且低电力消耗的微型计算机等演算电路，而不需要为了精度良好地对比地震判定用周期范围的最短周期更短的加速度的变动周期进行计算而采用高性能且电力消耗大的微型计算机等演算电路并以较短的采样周期读取加速度检测信号。因此，可以抑制读取加速度检测信号所需的电力消耗。

此外，上述第1方式或第2方式中，特征在于，具备：

检测对象等级设定部，其设定表示作为检测对象的地震的等级的检测对象等级；和

加速度检测周期设定部，其根据通过所述检测对象等级设定部设定的检测对象等级，设定所述加速度检测部检测所述3个方向的加速度从而输出所述加速度检测信号的周期、即加速度检测周期。

根据这样的结构，地震检测装置的使用者、或者维护者等可以通过检测对象等级设定部设定检测对象等级(例如人无法站立的等级、建筑物损坏的等级等)。并且，通过加速度检测周期设定部，例如将为了检测产生与检测对象等级相对应的加速度的变动频率和烈度的地震而所需的加速度检测周期尽可能设定得较长，从而能够降低加速度检测部的电力消耗。

附图说明

图1是地震检测装置的构成图。

图2是说明X方向的加速度的变动周期和变动振幅的图。

图3是地震检测处理的流程图。

图4是具备低通滤波电路和高通滤波电路的地震检测装置的构成图。

符号说明

1a,1b 地震检测装置

10a,10b 微型计算机

11a,11b 加速度检测信号读取部

12 合成加速度算出部

13 烈度判定部

14 地震发生判断部

15 加速度检测周期设定部

20a,20b 加速度传感器

25 检测对象等级设定开关(检测对象等级设定部)

具体实施方式

参照图1～图4对本发明的实施方式进行说明。

[1.地震检测装置的构成]

参照图1，对本实施方式的地震检测装置1a进行说明。地震检测装置1a具备：微型计算机10a、加速度传感器20a(相当于本发明的加速度检测部)、以及用于设定作为检测对象的地震的等级(强度)的检测对象等级设定开关25(相当于本发明的检测对象等级设定部)。地震检测装置1a装载于燃气灶上，微型计算机10a还具有控制使燃气灶所具备的电负载(开合气体供给管的电磁阀、对气体燃烧器的点火电极外加高电圧的点火器(igniter)等)运行的负载驱动电路32、语音电路30以及蜂鸣器电路31运行的功能。

地震检测装置1a可以装载于以电池为电源的燃气灶或者以商用电源为电源的燃气灶上使用，但装载于以电池为电源的燃气灶上时，后述的降低电力消耗的效果变高。

此外，由燃气灶所具备的连接各种传感器(检测燃烧器的燃烧状态的热电偶、检测被烹饪物的温度的热敏电阻等)的各种传感器电路22向微型计算机10a中输入各传感器的检测信号。

加速度传感器20a被装配在配置于燃气灶的框体内的控制基板上，将表示装配部位(相当于本发明的规定部位)处产生的加速度(相互垂直的X,Y,Z的3个方向的加速度)的大小的数字数据作为加速度检测信号进行输出。加速度传感器20a以X为南北(NS)方向、Y为东西(EW)方向、Z为上下(UD)方向的方式配置。

微型计算机10a与由振荡电路33输入的时钟信号同步运行，通过执行保存于存储器(未图示)中的地震检测用程序(被包括在燃气灶的控制用程序内)，从而起到作为加速度检测信号读取部11a、合成加速度算出部12、烈度判定部13、地震发生判断部14以及加速度检测周期设定部15的功能。

加速度检测信号读取部11a以16msec的采样周期Ps读取自加速度传感器20a输出的X,Y,Z的3个方向的加速度检测信号。并且，进行高通(除去低频成分)和低通(除去高频成分)的处理，获得X,Y,Z的3个方向的加速度Ax,Ay,Az。

在此，16msec的采样周期Ps是基于下述地震判定用频率范围的最高频率而设定的，该地震判定用频率范围(例如0.1～10Hz)的最高频率是以发生烈度5(相当于本发明的规定烈度)以上的地震时所被预计产生的加速度的变动频率作为上限(最高频率)而设定的。

本申请发明者们利用实验或计算机模拟(computer simulation)等通过改变采样周期来研究是否能够精度良好地(不发生误检地)检测到加速度的变动频率达到10Hz的烈度5的地震。从而将16msec确定为加速度检测信号读取部11a读取加速度检测信号时的采样周期Ps。上述16msec是能够精度良好地检测加速度的变动频率是10Hz的烈度5的地震的最长的采样周期。

另外，不必严格地将读取加速度检测信号时的采样周期设定为16msec。采样周期只要在例如长于10msec且短于32msec的范围(相当于高于地震判定用频率范围的最高频率的3.1倍且低于10倍的频率范围的周期范围)内设定即可。

合成加速度算出部12算出通过加速度检测信号读取部11a获得的X,Y,Z方向的加速度Ax,Ay,Az的合成加速度Axyz。烈度判定部13检测与通过合成加速度算出部12算出的合成加速度Axyz相对应的烈度Ed。

当由烈度判定部13检测的烈度Ed为烈度阈值(例如烈度5)以上时，地震发生判断部14判断为发生地震。地震发生判断部14在判断为发生地震时，关闭气体开闭阀门从而切断燃料气体向气体燃烧器的供给，同时执行由语音电路30输出的告知发生了地震的语音的处理(地震发生应对处理)。

加速度检测周期设定部15获取与通过检测对象等级设定开关25设定的检测对象等级Lv相对应的加速度检测周期St。并且，加速度检测周期设定部15向加速度传感器20a输出表示获取的加速度检测周期St的数据。

加速度传感器20a通过根据由加速度检测周期设定部15输出的数据所识别出的加速度检测周期St，检测X,Y,Z方向的加速度并向加速度检测信号读取部11a输出加速度检测信号。

在此，检测对象等级例如是将因地震而产生的现象(建筑物倒塌等)的危险度等级设定为多个阶段的等级。微型计算机10a的存储器中保存有加速度检测周期设定用的相关图的数据。该相关图是表示与由检测对象等级设定开关25设定的多个阶段的各阶段的检测对象等级相对应的加速度检测周期相对于上述多个阶段的检测对象等级的图。

并且，加速度检测周期设定部15将通过检测对象等级设定开关25设定的检测对象等级Lv适用于加速度检测周期确定用的相关图，从而获取相对应的加速度检测周期St。

加速度检测周期确定用的相关图是通过实验和/或计算机模拟(computersimulation)来设定下述加速度检测周期(期望是最短的周期)而制作而成的。该加速度检测周期是为了精度良好地检测发生各阶段的检测对象等级所被预计的发生地震时所产生的加速度的变动频率(或变动周期)和烈度时所需的加速度检测周期。

地震检测装置1a的使用者、维护作业人员等能够通过操作检测对象等级设定开关25来设定检测对象等级，从而能够仅在设有燃气灶的住宅的损害预计增大至一定程度的地震的情况中，执行利用地震检测装置1a的地震发生应对处理。

在此，图2例示出了通过由加速度传感器20a输出的加速度检测信号表示的X方向的加速度变动的情况，横轴被设定为时间t(msec)，纵轴被设定为X方向的加速度(gal,cm/s²)。此外，各黑点表示通过加速度检测信号读取部11a读取加速度检测信号的时刻，Ps为采样周期。图2中，例如在t＝220msec～380msec的期间内，X方向的加速度的变动频率为fa_x(变动周期Ta_x＝1/fa_x)，变动振幅为Aw_x。

通过检测对象等级设定开关25设定的检测对象等级Lv也被输入至地震发生判断部14中。地震发生判断部14根据检测对象等级Lv来设定用于判断地震发生的烈度阈值。

[2.地震检测处理]

接着，按照图3所示的流程图，对通过加速度检测信号读取部11a、合成加速度算出部12、烈度判定部13以及地震发生判断部14执行的一系列处理进行说明。

在图3的步骤1中，当电源被置为ON(燃气灶的电源为ON)时，进入步骤2，开始地震检测处理。步骤2为通过加速度检测信号读取部11a进行的处理，加速度检测信号读取部11a以16msec的采样周期Ps依次读取由加速度传感器20a输出的表示X,Y,Z的3个方向的加速度的加速度检测信号，并将这些信号保存到存储器中。

接下来的步骤3为通过合成加速度算出部12进行的处理。合成加速度算出部12算出在步骤2中保存于存储器中的X,Y,Z的3个方向的加速度Ax,Ay,Az的合成加速度Axyz。

下一步骤4为通过烈度判定部13进行的处理。烈度判定部13将在步骤3中通过合成加速度算出部12算出的合成加速度Axyz适用于保存在存储器中的表示烈度和合成加速度的对应关系的烈度判定用的相关图，从而判定对应的烈度Ed。

接下来的步骤5为由地震发生判断部14进行的处理。地震发生判断部14判断由烈度判定部13判定的烈度Ed是否为5以上。并且，当烈度Ed为5以上时(能够判断为发生地震时)，进入步骤6，当地震发生判断部14执行关闭气体电磁阀从而切断对气体燃烧器的燃料供给的“器具出错停止”的处理。另一方面，当烈度Ed小于5时，返回步骤1。在这种情况下，再次执行地震检测处理。

在此，步骤5中的作为地震发生的判断阈值的烈度5相当于基于本发明的规定烈度而设定的烈度阈值。另外，在步骤5中，烈度阈值被设定为规定烈度(烈度5)，但也可以将烈度阈值设定为不同于规定烈度的值(例如烈度4.8等)。烈度阈值如上所述根据通过检测对象等级设定开关25设定的检测对象等级Lv被设定。

地震检测装置1a将用于检测地震的加速度的变动频率的检测对象限定在地震判定用频率范围(上述实施方式中为0.1Hz～10Hz)内，因此具有超过地震判定用频率范围的最高频率的变动频率的加速度检测信号被排除在地震检测的对象之外。并且，由此得到了下述(1)、(2)的效果。

(1)不需要为了精度良好地检测超过地震判定用频率范围的最高频率的加速度检测信号的变动频率而采用高性能且电力消耗高的微型计算机以较短的采样周期读取加速度检测信号。因此，采用通用的电力消耗低的微型计算机，以较长的采样周期读取加速度检测信号即可，由此可以抑制用于读取加速度检测信号所需的电力消耗。另外，将地震判定用频率范围设定为因地震导致的建筑物损害预计扩大的更低范围(例如1Hz～2Hz)时，能够进一步延长采样周期，进一步抑制电力消耗。

(2)由于是利用较长的采样周期精度良好地计算出超过地震判定用频率范围的最高频率的高频率，不需要具备将加速度检测信号的峰值电平保持一定时间的峰值保持电路。因此，能够避免因具备峰值保持电路而导致电力消耗增大，能够降低地震检测装置1a的电力消耗。

[3.其他实施方式]

上述实施方式中，如图1所示那样，使用以数字信号形式输出的加速度传感器20a，通过加速度检测信号读取部11a并利用软件处理对检测出的X,Y,Z的3个方向的加速度检测信号进行高通和低通处理。作为另一种构成，如图4所示那样，也可以使用以模拟(analog)信号输出的加速度传感器20b，对X,Y,Z的3个方向的加速度检测信号sx、sy、sz进行处理。

在图4所示的地震检测装置1b中，微型计算机10b具备A/D输入(模拟/数字转换输入)端子。并且，由加速度传感器20b输出的X,Y,Z的3个方向的加速度检测信号sx,sy,sz介由低通和高通滤波器(带通滤波器(bandpass filter))电路21a,21b,21c而被输入至A/D输入端子。

由此，加速度检测信号读取部11b能够将通过低通和高通滤波电路21a,21b,21c而除去了高频成分和低频成分的X,Y,Z的3个方向的模拟的加速度检测信号转化为数字数据值进行读取。关于除了加速度检测信号读取部11b介由低通和高通滤波电路21a,21b,21c输入通过加速度传感器20b得到的加速度检测信号的构成之外，与图1所示的地震检测装置1a相同。

另外，在上述实施方式中，基于因作为检测对象的地震而产生的加速度的变动频率范围(地震判定用频率范围)的最高频率来设定读取加速度检测信号时的采样周期，但也可以基于因作为检测对象的地震而产生的加速度的变动周期范围(地震判定用周期范围)的最短周期来设定读取加速度检测信号时的采样周期Ps。

此时，对于地震判定用周期范围(例如0.1～10秒)，将发生烈度5(相当于本发明的规定烈度)的地震时所被预计产生的加速度的变动周期设定为最小周期。因此，与地震检测装置1a中的处理相同，16msec的采样周期Ps通过实验或计算机模拟(computersimulation)等被设定为能够精度良好地计算出加速度的变动周期为地震判定用周期范围的最短周期的、烈度为5的地震的采样周期的范围中尽可能长的采样周期。

在地震检测装置1b中，不必严格地将读取加速度检测信号时的采样周期Ps设定为16msec。例如可以在长于10msec且短于32msec的范围(比作为地震判定用周期范围的最短周期的0.1秒的0.1倍长且比该最短周期的0.32倍短的范围)内设定采样周期Ps即可。

另外，在图1、图4中，示出了进行高通和低通的滤波处理的构成，但不进行高通和低通的滤波处理时也能够得到本发明的效果。

此外，在上述实施方式中，虽然作为本发明的检测对象等级设定部示出了检测对象等级设定开关25，但也可以使地震检测装置1a,1b中具备通信功能，将通过通信终端(智能手机、移动电话、平板电脑等)输入的检测对象等级的数据由通信终端发送至地震检测装置1a,1b从而设定检测对象等级。此时，由通信终端接收检测对象等级的数据并将其输出至加速度检测周期设定部15的构成相当于本发明的检测对象等级设定部。

Claims

1.一种地震检测装置，其特征在于，具备：

合成加速度算出部，其根据通过所述加速度检测信号读取部而读取的所述加速度检测信号，算出所述规定部位处的所述3个方向的合成加速度；

烈度判定部，其根据所述合成加速度判定烈度；和

2.一种地震检测装置，其特征在于，具备：

烈度判定部，其根据所述合成加速度判断烈度；和

3.根据权利要求1或2所述的地震检测装置，其特征在于，具备：