JP2010197086A

JP2010197086A - 危険度検出システムおよび危険度検出方法

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Publication number: JP2010197086A
Application number: JP2009039422A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Shimoi; 信浩下井
Original assignee: Institute of National Colleges of Technologies Japan
Current assignee: Institute of National Colleges of Technologies Japan
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2029-02-23
Also published as: JP5648151B2

Abstract

【課題】設置コストを安価にし、かつ危険度検出センサの電源を不要とし、しかも評価判定に専門家の経験と高度な知識とを不要とする。
【解決手段】ピエゾケーブルが円筒状の外装内に挿入され、ピエゾケーブルがエポキシ樹脂からなる接着剤により外装に固定された危険度検出センサ１０をアンプ３６に接続し、アンプ３６をマイコン３０の入力部３１に接続し、マイコン３０の出力部３６にＬＥＤを有する警報器４０を接続し、マイコン３０の比較部３３がアンプ３６から出力された増幅電圧Ｖが予め設定された設定値Ｓ以上であり、警報を発すると判断したとき、マイコン３０の出力部３４は警報器４０を作動させる。
【選択図】図３

Description

本発明は地震による建物の倒壊の危険度を検出する危険度検出システムおよび危険度検出方法に関するものである。

阪神淡路大震災の発生直後においては、多くの建物は倒壊を免れていたが、このような建物の住民は建物の倒壊の危険性を瞬時に評価することが困難であるため、安全性を優先して野外で生活をし、屋内の貴重品すら持ち出せない状況であった。このため、地震による建物の倒壊の危険度を検出する即応性の危険度検出システムが必要とされている。

従来の危険度検出システムにおいては、特許文献１に示されるように、半導体加速度センサ等の加速度センサを有する加速度検知装置から送信された最大加速度データに基づいて、加速度検知装置が設置された建物の倒壊の危険度を専門家が評価している。

この危険度検出システムにおいては、建物の倒壊の危険度を評価することができるから、建物の倒壊の危険性が低いと評価されれば、野外での生活をまぬかれることができ、また屋内の貴重品を持ち出すことができる。

特開２００７−２７８９９０号公報

しかし、このような危険度検出システムにおいては、加速度検知装置に加速度センサを用いているから、設置コストが高価であり、また加速度検知装置の電源が必要である。しかも、評価判定には専門家の経験と高度な知識とが必要とされている。

本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、設置コストが安価であり、かつ危険度検出センサの電源が不要であり、しかも評価判定に専門家の経験と高度な知識とが必要とされない危険度検出システムおよび危険度検出方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明においては、外装内にピエゾケーブルまたは圧電素子が挿入され、上記ピエゾケーブルが接着剤により上記外装に固定された危険度検出センサと、上記危険度検出センサの出力電圧に相当する値が所定値以上であるとき警報を発すると判断し、かつ専用電源による警報判断装置と、上記警報判断装置が警報を発すると判断したときに警報を発する警報器とを具備することを特徴とする。

また、上記外装がＡＢＣ樹脂からなることを特徴としてもよい。

また、上記警報判断装置がマイコンを有することを特徴としてもよい。

また、上記警報器がＬＥＤを有することを特徴とするとしてもよい。

また、上記の危険度検出システムを使用した危険度検出方法において、建物の構造部材に穴を設け、上記穴内に上記危険度検出センサを挿入し、上記警報判断装置により上記危険度検出センサの出力電圧に相当する値が所定値以上であるか否かを自律的に判断し、上記危険度検出センサの出力電圧に相当する値が所定値以上であるとき、上記警報判断装置が上記警報器を作動することを特徴とする。

また、上記構造部材の接合部に上記穴を設けることを特徴としてもよい。

また、１つの上記建物の複数の上記構造部材に穴を設け、各穴にそれぞれ上記危険度検出センサを挿入し、固定することを特徴としてもよい。

本発明に係る危険度検出システム、危険度検出方法においては、ピエゾケーブルまたは圧電素子を有する危険度検出センサを用いているから、使用する柱の大きさや形状に制限されることなく使用でき、設置コストが安価であり、かつ危険度検出センサの電源は不要であり、しかも評価判定に専門家の経験と高度な知識とが必要とされない。

また、ＡＢＣ樹脂からなる外装を有する危険度検出センサを用いたときには、より正確に危険度検出センサに作用する応力加重を測定することができる。

また、構造部材の接合部に穴を設け、穴内に危険度検出センサを挿入したときには、限界強度の数値に合わせて危険度検出センサからの出力電圧により、建物の倒壊の危険性を正確に評価することができる。

本発明に係る危険度検出システムに使用する危険度検出センサを示す概略断面図である。図１に示した危険度検出センサを建物の構成部材に取り付けた状態を示す図で、図２(ｂ)は図２(ａ)のＡ−Ａ断面図である。図１に示した危険度検出センサを有する危険度検出システムを示すブロック図である。本発明に係る危険検出方法を説明するためのフローチャートである。図１に示した危険度検出センサを有する他の危険度検出システムを示すブロック図である。本発明に係る他の危険検出方法を説明するためのフローチャートである。本発明に係る他の危険度検出システムを示すブロック図である。本発明に係る他の危険度検出システムを示すブロック図である。

図１は本発明に係る危険度検出システムに使用する危険度検出センサを示す概略断面図である。図に示すように、ピエゾケーブル１が円筒状の外装２内に挿入され、ピエゾケーブル１はエポキシ樹脂等からなる接着剤３により外装２に固定されている。この外装２はＡＢＣ樹脂、アルミニウム、その他の合金または樹脂等からなる。また、ピエゾケーブル１にリード線４が接続されている。さらに、断線防止、陽極と陰極とのショート防止のためのキャップ５が設けられている。そして、ピエゾケーブル１、外装２等により危険度検出センサ１０が構成されている。この危険度検出センサ１０に荷重が作用しないときには、ピエゾケーブル１からの出力信号は０であるが、危険度検出センサ１０に荷重が作用したときには、ピエゾケーブル１から危険度検出センサ１０に作用した振動加重に比例した電圧が出力される。

図２は図１に示した危険度検出センサを建物の構造部材に取り付けた状態を示す図である。図に示すように、柱材２１と梁材２２との接合部に穴２３が設けられ、穴２３内に危険度検出センサ１０が挿入されており、危険度検出センサ１０は接着剤（図示せず）により柱材２１、梁材２２に固定されている。

図３は図１に示した危険度検出センサを有する危険度検出システムを示すブロック図である。図に示すように、電池により作動するマイコン３０は入力部３１、記憶部３２、比較部３３、出力部３４を有している。なお、入力部３１、比較部３３、出力部３４はＣＰＵ等とその制御プログラム等から構成されている。そして、１つの危険度検出センサ１０がアンプ３６に接続され、またアンプ３６が入力部３１に接続されており、アンプ３６は危険度検出センサ１０からの出力電圧を増幅し、出力電圧に比例した増幅電圧Ｖを入力部３１に出力する。この場合、アンプ３６はそれまでの最大の出力電圧と比例する増幅電圧Ｖを保持して出力する。また、入力部３１は増幅電圧Ｖを入力する。また、出力部３４にはＬＥＤを有する警報器４０が接続されている。また、比較部３３は増幅電圧Ｖとあらかじめ記憶部３２に記憶された設定値Ｓとを比較し、増幅電圧Ｖが設定値Ｓ以上のときには、比較部３３は警報を発すると判断する。なお、設定値Ｓは危険度検出センサ１０からの最大出力電圧を増幅した増幅電圧に近い値となっている。また、比較部３３が警報を発すると判断したとき、出力部３４は警報器４０を作動させ、出力部３４は使用者によりリセットされるまで警報器４０の作動を保持する。なお、マイコン３０、アンプ３６および警報器４０は建物の玄関などに配置されている。

つぎに、図４に基づいて、図３に示した危険度検出システムの動作、すなわち本発明に係る危険検出方法について説明する。なお、記憶部３２に予め設定値Ｓを記憶させておく。そして、まずアンプ３６が危険度検出センサ１０からの出力電圧を増幅して、増幅電圧Ｖを出力する。すると、入力部３１がアンプ３６から増幅電圧Ｖを入力し（Ｓ１）、比較部３３は増幅電圧Ｖと設定値Ｓとを比較する（Ｓ２）。そして、増幅電圧Ｖが設定値Ｓ未満であるときには、入力部３１がアンプ３６から再度増幅電圧Ｖを入力し（Ｓ１）、比較部３３は増幅電圧Ｖと設定値Ｓとを比較する（Ｓ２）。このようにして、増幅電圧Ｖが設定値Ｓ未満のときには、入力部３１はアンプ３６から増幅電圧Ｖを入力し（Ｓ１）、増幅電圧Ｖと設定値Ｓとを比較する（Ｓ２）という処理を繰り返す。一方、比較部３３が増幅電圧Ｖは設定値Ｓ以上であり警報を発すると自律的に判断したときには、出力部３４が警報器４０を制御し、警報器４０のＬＥＤを点灯させた状態に維持して、警報を発し（Ｓ３）、処理を終了する。

この危険度検出システム、危険度検出方法においては、地震が発生して、危険度検出センサ１０に所定値以上の振動加重が作用し、増幅電圧Ｖが設定値Ｓ以上になると、警報器４０のＬＥＤが点灯された状態に維持されるから、建物の倒壊の危険性を定量的に目視で評価することが可能である。

このような危険度検出システム、危険度検出方法においては、建物の倒壊の危険度を定量的に自律的に評価することができるから、建築工学等の資格を有しない者すなわち評価判定について専門家の経験と高度な知識とを有しない者でも、建物の倒壊の危険性を判断することができ、建物の倒壊の危険性が低いと評価されれば、野外での生活をまぬかれることができ、また屋内の貴重品を持ち出すことができる。しかも、ピエゾケーブル１を有する危険度検出センサ１０を用いているから、設置コストが安価であり、かつ危険度検出センサ１０の電源は不要である。さらに、危険度検出センサ１０は経年変化が少なく、センサとしての寿命が長い。

また、ＡＢＣ樹脂からなる外装２を有する危険度検出センサ１０を用いたときには、より正確に危険度検出センサ１０に作用する振動加重を測定することができる。

また、柱材２１と梁材２２との接合部に穴２３を設け、穴２３内に危険度検出センサ１０を挿入しているから、建物の倒壊の危険性を正確に評価することができる。

図５は図１に示した危険度検出センサを有する他の危険度検出システムを示すブロック図である。図に示すように、電池により作動するマイコン５０は入力部５１、記憶部５２、比較部５３、出力部５４、終了判断部５５を有している。なお、入力部５１、比較部５３、出力部５４、終了判断部５５はＣＰＵ等とその制御プログラム等から構成されている。そして、４つの危険度検出センサ１０ａ〜１０ｄがアンプ５６に接続され、またアンプ５６が入力部５１に接続されており、アンプ５６は危険度検出センサ１０ａ〜１０ｄからの出力電圧を増幅し、出力電圧に比例した増幅電圧Ｖａ〜Ｖｄを入力部５１に出力する。この場合、アンプ５６はこれまでの最大の出力電圧を増幅した増幅電圧Ｖａ〜Ｖｄを保持して出力する。また、入力部５１はまず増幅電圧Ｖａを入力し、その後次の増幅電圧すなわち増幅電圧Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄ、Ｖａを順次入力する。なお、後述するように、増幅電圧Ｖａ〜Ｖｄが設定値Ｓ以上となったときには、入力部５１は設定値Ｓ以上となった増幅電圧Ｖａ〜Ｖｄを入力しない。また、出力部５４にはＬＥＤを有する警報器４０ａ〜４０ｄが接続されている。また、比較部５３は増幅電圧Ｖａ〜Ｖｄとあらかじめ記憶部５２に記憶された設定値Ｓとを比較し、増幅電圧Ｖａ〜Ｖｄが設定値Ｓ以上のときには、比較部５３は警報を発すると判断する。また、比較部５３が警報を発すると判断したとき、出力部５４は警報器４０ａ〜４０ｄを作動させ、出力部５４は使用者によりリセットされるまで警報器４０ａ〜４０ｄの作動を維持する。また、終了判断部５５は全ての増幅電圧Ｖａ〜Ｖｄが設定値Ｓ以上になったとき、処理を終了する。なお、マイコン５０、アンプ５６および警報器４０ａ〜４０ｄは建物の玄関などに配置されている。

つぎに、図６に基づいて、図５に示した危険度検出システムの動作、すなわち本発明に係る他の危険検出方法について説明する。なお、記憶部５２に予め設定値Ｓを記憶させておく。そして、まずアンプ５６が危険度検出センサ１０ａ〜１０ｄからの出力電圧を増幅し、増幅電圧Ｖａ〜Ｖｄを出力する。すると、入力部５１がアンプ５６から増幅電圧Ｖａを入力し（Ｓ１）、比較部５３は増幅電圧Ｖａと設定値Ｓとを比較する（Ｓ２）。そして、増幅電圧Ｖａが設定値Ｓ未満であるときには、入力部５１がアンプ５６から増幅電圧Ｖｂを入力し（Ｓ３）、比較部５３は増幅電圧Ｖｂと設定値Ｓとを比較する（Ｓ２）。このようにして、増幅電圧Ｖａ〜Ｖｄが設定値Ｓ未満のときには、入力部５１はアンプ５６からの出力電圧に応じた増幅電圧Ｖａ〜Ｖｄを順次入力し（Ｓ３）、増幅電圧Ｖａ〜Ｖｄと設定値Ｓとを比較する（Ｓ２）という処理を繰り返す。一方、比較部５３が増幅電圧Ｖａは設定値Ｓ以上であり警報を発すると自律的に判断したときには、出力部５４が警報器４０ａを制御し、警報器４０ａのＬＥＤを点灯させた状態に維持して、警報を発する（Ｓ４）。つぎに、終了判断部５５が全ての増幅電圧Ｖａ〜Ｖｄが設定値Ｓ以上になったか否かを判断するが、この状態では増幅電圧Ｖａのみが設定値Ｓ以上であるから、処理を終了しないと判断する（Ｓ５）。つぎに、入力部５１がアンプ５６から増幅電圧Ｖｂを入力する（Ｓ３）。同様に、比較部５３が増幅電圧Ｖｂ〜Ｖｄは設定値Ｓ以上であると判断したときには、出力部５４が警報器４０ｂ〜４０ｄを制御し、警報器４０ｂ〜４０ｄのＬＥＤを点灯させた状態に維持した（Ｓ４）のち、終了判断部５５が処理を終了しないと判断し（Ｓ５）、入力部３１がアンプ５６から増幅電圧Ｖｃ、Ｖｄ、Ｖａを入力する。そして、全ての増幅電圧Ｖａ〜Ｖｄが設定値Ｓ以上になったときには、終了判断部５５が処理を終了する（Ｓ５）。

この危険度検出システム、危険度検出方法においては、地震が発生して、危険度検出センサ１０ａ〜１０ｄに所定値以上の振動加重が作用し、増幅電圧Ｖａ〜Ｖｄが設定値Ｓ以上になると、警報器４０ａ〜４０ｄのＬＥＤが点灯された状態に維持されるから、建物の倒壊の危険性を評価することができる。

このような危険度検出システム、危険度検出方法においては、建物の倒壊の危険度を評価することができるから、建物の倒壊の危険性が低いと評価されれば、野外での生活をまぬかれることができ、また屋内の貴重品を持ち出すことができる。しかも、ピエゾケーブル１を有する危険度検出センサ１０を用いているから、設置コストが安価であり、かつ危険度検出センサ１０の電源は不要である。しかも、自律的に評価され、評価判定に専門家の経験と高度な知識とが必要とされない。

なお、上述実施の形態においては、外装２内にピエゾケーブル１が挿入された危険度検出センサ１０を用いたが、外装内に圧電素子が挿入された危険度検出センサを用いてもよい。

また、上述実施の形態においては、危険度検出センサの出力電圧に相当する値が所定値以上であるとき警報を発すると判断し、かつ専用電源による警報判断装置として、マイコン３０、５０を有するものを用いたが、他の警報判断装置を用いてもよい。

また、上述実施の形態においては、警報判断装置が警報を発すると判断したときに警報を発する警報器として、ＬＥＤを有する警報器４０、４０ａ〜４０ｄを用いたが、アジ化ナトリウムに電極を用いた外部的な衝撃により化学反応を実施させて、塗料が入ったカプセルを破壊する警報器を危険度検出センサが設置された付近の柱等に埋め込むことも可能である。この場合、警報判断装置が警報を発すると判断したとき、警報器のアジ化ナトリウムに衝撃を与えて、カプセル内の塗料を膨張させ散布を実施させる。

また、上述実施の形態においては、アンプ３６、５６により危険度検出センサ１０、１０ａ〜１０ｄからの出力電圧を増幅したが、危険度検出センサ１０の最大出力電圧が十分に大きいときには、図７、図８に示すように、アンプを用いないことも可能である。この場合、入力部３１は危険度検出センサ１０の出力電圧を入力し、入力部５１は危険度検出センサ１０ａ〜１０ｄの出力電圧を順次入力する。また、比較部３３、５３は危険度検出センサ１０、１０ａ〜１０ｄの出力電圧とあらかじめ記憶部３２、５２に記憶された設定値とを比較し、この設定値を危険度検出センサ１０、１０ａ〜１０ｄからの最大出力電圧に近い値とする。そして、図７、図８に示した危険度検出システムのその他の構成は図３、図５に示した危険度検出システムの構成と同様である。

また、上述実施の形態においては、柱材２１と梁材２２との接合部に設けた穴２３内に危険度検出センサ１０を挿入したが、建物の構造部材に設けた穴内に危険度検出センサを挿入すればよい。

また、上述実施の形態においては、危険度検出センサ１０を接着剤により柱材２１、梁材２２に接着したが、危険度検出センサの外装の外周部に径大部を設け、危険度検出センサを穴内に押し込むことにより、危険度検出センサが穴内から脱落するのを防止してもよい。この場合、危険度検出センサの外装の先端部に径大部を設け、危険度検出センサの外装の先端部以外の部分の外周面に雄ネジを設け、その雄ネジにナットを螺合し、危険度検出センサの先端部を穴に挿入したのちに、ナットを回転することにより、危険度検出センサを穴内に押し込み、経年変化による危険度検出センサの脱落を防ぐことも可能である。

１…ピエゾケーブル
２…外装
３…接着剤
１０…危険度検出センサ
２１…柱材
２２…梁材
２３…穴
３０…マイコン
３１…入力部
３２…記憶部
３３…比較部
３４…出力部
３６…アンプ
４０…警報器
５０…マイコン
５１…入力部
５２…記憶部
５３…比較部
５４…出力部
５６…アンプ

Claims

外装内にピエゾケーブルまたは圧電素子が挿入され、上記ピエゾケーブルが接着剤により上記外装に固定された危険度検出センサと、
上記危険度検出センサの出力電圧に相当する値が所定値以上であるとき警報を発すると判断し、かつ専用電源による警報判断装置と、
上記警報判断装置が警報を発すると判断したときに警報を発する警報器と
を具備することを特徴とする危険度検出システム。
上記外装がＡＢＣ樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の危険度検出システム。
上記警報判断装置がマイコンを有することを特徴とする請求項１または２に記載の危険度検出システム。
上記警報器がＬＥＤを有することを特徴とする請求項１、２または３に記載の危険度検出システム。
請求項１乃至４のいずれかに記載した危険度検出システムを使用した危険度検出方法において、建物の構造部材に穴を設け、上記穴内に上記危険度検出センサを挿入し、上記警報判断装置により上記危険度検出センサの出力電圧に相当する値が所定値以上であるか否かを自律的に判断し、上記危険度検出センサの出力電圧に相当する値が所定値以上であるとき、上記警報判断装置が上記警報器を作動することを特徴とする危険度検出方法。
上記構造部材の接合部に上記穴を設けることを特徴とする請求項５に記載の危険度検出方法。
１つの上記建物の複数の上記構造部材に上記穴を設け、各上記穴にそれぞれ上記危険度検出センサを挿入し、固定することを特徴とする請求項５に記載の危険度検出方法。