JP2015001494A - 地震センサ装置および地震波形記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地震波形の先頭からすぐに最大加速度が現れず、時間の経過とともに加速度が増大する場合でも、一連の地震波形を適切に記録する。
【解決手段】基準値設定部１８Ｂが、指標値Ｖｉに基づいて地震波形の記録要を示すトリガポイントＴｐを検出するための基準値Ｖｓを設定し、波形記録部１８Ｃが、指標値計算部１８Ａで得られた新たな指標値Ｖｉが基準値Ｖｓを上回った時点をトリガポイントＴｐとして検出し、当該トリガポイントＴｐから一定の遡及時間ｔａだけ遡った記録開始時点Ｔｓから記録時間ｔｂ分の対象時間領域Ｔｗに含まれる地震波形を、選択記録領域Ｐｗに新たな地震波形データ１７Ａとして記録する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地震センサ技術に関し、特に加速度ピックアップで検出した加速度信号から順次入力加速度を求め、これら入力加速度の時系列データを地震波形として記憶部に記録する地震波形記録技術に関する。

地震センサ装置は、社会的基盤として重要なインフラ、工場プラント、ビル建物などの大規模施設において、地震発生時における情報提供や安全制御のために広く用いられている（例えば、特許文献１−２参照）。

図７は、一般的なガス供給システムを示す説明図である。工場で生成されたガスは、高圧導管を介してガバナステーションに供給されて、ここで減圧された後、中圧導管を介してガスホルダに一時蓄積される。この後、地区ガバナに供給されて、さらに減圧された後、低圧導管を介して需要家庭に供給される。
このうち、地区ガバナには、地震センサ装置が設置されており、この地震センサ装置で検知された揺れの大きさに応じて、低圧導管に供給するガスのバルブが自動的に絞られる。これにより、地震の影響で破損した低圧配管からのガス漏れを事前に防止することができる。

特開平１１−２０２０５５号公報 特開２００６−１９４７４１号公報

Kazi R. Karim and Fumio Yamazaki, "Correlation of JMA instrumental seismic intensity with strong motion parameters", EARTHQUAKE ENGINEERING AND STRUCTURAL DYNAMICS Earthquake Engng Struct. Dyn. 2002; 31:1191.1212 (DOI: 10.1002/eqe.158)

このような地震センサ装置には、地震波形を半導体メモリなどの記憶部に記録する機能が設けられており、得られた地震波形を施設の地震対策に利用するものとなっている。
一般に、この種の地震センサ装置は、揺れを検出する加速度ピックアップを有しており、この加速度ピックアップで検出した加速度信号から順次入力加速度を求め、これら入力加速度の時系列データを地震波形として記録することになる。

ここで、記憶部の記憶容量には限りがあるため、地震発生有無にかかわらず連続して常時、入力加速度を記録することはできない。このため、入力加速度の大小で記録要否を判定し、有用な期間のみ地震波形を記録することになる。例えば、入力加速度から地震波形の特徴を示すＳＩ値などの指標値を逐次算出して、この指標値が基準値を上回った時点を、当該地震波形の記録要を示すトリガポイントとして検出し、地震波形の記録を開始すればよい。

また、地震波形を記録する場合、記憶部の記憶容量には限りがあるため、発生したすべての地震波形を記録することはできない。このため、記憶部に一定の記録時間分の記憶容量を持つ複数の記録領域を設け、これら記録領域を順次切り替えて波形を記録することになる。したがって、トリガポイントは地震波形の先頭からある程度時間が経過した時点となるため、トリガポイントから一定の遡及時間だけ遡った時点から記録時間分の対象時間領域に含まれる地震波形を、いずれかの記録領域に記録することになる。

一方、地震の規模や連続発生などに応じて地震波形は異なるため、地震波形の先頭からどれたけ経過した時点で最大加速度が発生するのかは特定できない。このため、地震対策に有用とされる最大加速度が発生した時点の前後にわたる地震波形を記録するには、最大加速度が発生した時点を的確に判定することが必要となる。

このような最大加速度を検出する方法として、一定時間にわたり指標値が維持された時点をトリガポイントとして検出し、このトリガポイントを基準として前述した対象時間領域に含まれる地震波形の記録を開始し、より指標値の高いトリガポイントが検出された時点でトリガポイントを逐次更新して、新たに検出されたトリガポイントを基準として前述した対象時間領域に含まれる地震波形の記録を開始する方法が考えられる。
これにより、最終的には、最も指標値が高いトリガポイントを基準とした地震波形が記録に残ることとなる。

しかしながら、地震によっては、地震波形の先頭からすぐに最大加速度が現れず、時間の経過とともに加速度が増大する場合もある。図８は、従来の波形記録例を示す信号波形図である。ここでは、時刻Ｔ５１に最初のトリガポイントが検出されて、遡及時間ｔａだけ遡った時刻Ｔ５０から時刻Ｔ５４までの記録時間ｔｂ分の地震波形の記録が開始される。この後、時刻Ｔ５４より手前の時刻Ｔ５３に、最大加速度が現れて、次のトリガポイントが検出される。

これにより、時刻Ｔ５０からの波形記録が中止されて、時刻Ｔ５３から遡及時間ｔａだけ遡った時刻Ｔ５２から時刻Ｔ５５までの記録時間ｔｂ分の地震波形の記録が開始される。この場合、時刻Ｔ５２は、地震波形の先頭より後に位置するため、地震波形の先頭が記録に残らない。
このため、トリガポイントが逐次更新されて、地震波形の先頭から最大加速度が現れた時点における最後のトリガポイントまでの期間が、遡及時間よりも長い場合、地震波形のうち後方で発生した最大加速度を基準とした地震波形しか記録できず、先頭よりの地震波形が適切に記録されないという問題点があった。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、地震波形の先頭からすぐに最大加速度が現れず、時間の経過とともに加速度が増大する場合でも、一連の地震波形を適切に記録できる地震波形記録技術を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかる地震センサ装置は、加速度ピックアップで検出した加速度信号から順次入力加速度を求め、これら入力加速度の時系列データを地震波形として、記憶部に複数設けられた一定の記録時間分の地震波形を記録できる記録領域のいずれかに記録する地震センサ装置であって、順次得られた前記入力加速度ごとに、当該入力加速度から前記地震波形の特徴を示す指標値を計算する指標値計算部と、前記指標値に基づいて前記地震波形の記録要を示すトリガポイントを検出するための基準値を設定する基準値設定部と、前記指標値計算部で得られた新たな指標値が前記基準値を上回った時点をトリガポイントとして検出し、当該トリガポイントから一定の遡及時間だけ遡った時点から前記記録時間分の対象時間領域に含まれる地震波形を、前記記録領域のうちから選択した選択記録領域に記録する波形記録部とを備えている。

また、本発明にかかる上記地震センサ装置の一構成例は、前記波形記録部が、前記地震波形の記録終了に応じて、当該地震波形に関する前記指標値の最大値からなる代表指標値を、当該地震波形を記録した記録領域に対応付けて前記記憶部に保存し、前記基準値設定部は、前記基準値を設定する際、前記記憶部に保存されている前記各記録領域に対応する前記代表指標値のうちから最も小さい代表指標値を選択し、当該代表指標値を前記基準値として設定するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記地震センサ装置の一構成例は、前記波形記録部が、前記選択記録領域を選択する際、前記記録領域のうち、前記基準値として設定した前記代表指標値と対応する記録領域を、前記選択記録領域として選択するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記地震センサ装置の一構成例は、前記波形記録部が、前記選択記録領域に対する前記地震波形の記録が終了した記録終了時点で、前記指標値が前記基準値を上回っている場合、当該記録終了時点から前記記録時間分の対象時間領域に含まれる後続の地震波形を、前記記録領域のうちから新たに選択した選択記録領域に延長記録するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記地震センサ装置の一構成例は、前記波形記録部が、前記基準値に代えて地震波形の終了を判定するための終了判定値を用い、前記指標値が当該終了判定値を上回っている場合、当該記録終了時点から前記記録時間分の対象時間領域に含まれる後続の地震波形を、前記記録領域のうちから新たに選択した選択記録領域に延長記録するようにしたものである。

また、本発明にかかる地震波形記録方法は、加速度ピックアップで検出した加速度信号から順次入力加速度を求め、これら入力加速度の時系列データを地震波形として、記憶部に複数設けられた一定の記録時間分の地震波形を記録できる記録領域のいずれかに記録する地震センサ装置で用いられる地震波形記録方法であって、指標値計算部が、順次得られた前記入力加速度ごとに、当該入力加速度から前記地震波形の特徴を示す指標値を計算する指標値計算ステップと、基準値設定部が、前記指標値に基づいて前記地震波形の記録要を示すトリガポイントを検出するための基準値を設定する基準値設定ステップと、波形記録部が、前記指標値計算部で得られた新たな指標値が前記基準値を上回った時点をトリガポイントとして検出し、当該トリガポイントから一定の遡及時間だけ遡った時点から前記記録時間分の対象時間領域に含まれる地震波形を、前記記録領域のうちから選択した選択記録領域に記録する波形記録ステップとを備えている。

本発明によれば、地震波形の先頭からすぐに最大加速度が現れず、時間の経過とともに加速度が増大する場合であっても、波形記録が開始されていない状態において最初に検出されたトリガポイントで、地震波形の記録が開始される。したがって、従来のように、トリガポイントが逐次更新されて、地震波形の先頭から最大加速度が現れるまでの期間が、遡及時間よりも長い場合でも、一連の地震波形を先頭から適切に記録することができる。

第１の実施の形態にかかる地震センサ装置の構成を示すブロック図である。 波形ヘッダ情報の構成例である。 地震波形記録処理を示すフローチャートである。 波形ヘッダ情報と選択記録領域との関係を示す説明図である。 第１の実施の形態にかかる波形記録例を示す信号波形図である。 第２の実施の形態にかかる波形記録例を示す信号波形図である。 一般的なガス供給システムを示す説明図である。 従来の波形記録例を示す信号波形図である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる地震センサ装置１０について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる地震センサ装置の構成を示すブロック図である。

この地震センサ装置１０は、全体として、社会的基盤として重要なインフラ、工場プラント、ビル建物などの大規模施設において、地震発生時における情報提供や安全制御のために広く用いられているセンサ装置であって、加速度ピックアップで検出した加速度信号から順次入力加速度を求め、これら入力加速度の時系列データを地震波形として記憶部に記録し、さらには、これら入力加速度や入力加速度から計算した各種指標値を外部装置へ通知する機能を有している。

本発明にかかる地震センサ装置１０は、指標値Ｖｉが基準値Ｖｓを最初に上回った時点であるトリガポイントを基準として、記録領域に対する地震波形の記録を開始するようにしたものである。また、記録終了時点で、指標値Ｖｉが基準値Ｖｓを上回っている場合には、地震波形を延長記録するようにしたものである。

図１に示すように、地震センサ装置１０には、主な機能部として、加速度ピックアップ１１、温度センサ１２、センサＩ／Ｆ部１３、入出力Ｉ／Ｆ部１４、通信Ｉ／Ｆ部１５、計時部１６、記憶部１７、および演算処理部１８が設けられている。

加速度ピックアップ１１は、地震センサ装置１０が設置されている地盤や床面の揺れを検出し、その揺れの大きさに応じた加速度信号を出力する機能を有している。
温度センサ１２は、地震センサ装置１０が設置されている周囲の温度を検出し、その温度に応じた温度信号を出力する機能を有している。
センサＩ／Ｆ部１３は、加速度ピックアップ１１および温度センサ１２を駆動し、これら加速度ピックアップ１１および温度センサ１２から得られた加速度信号や温度信号をＡ／Ｄ変換して、演算処理部１８へ出力する機能を有している。

入出力Ｉ／Ｆ部１４は、外部装置との間で各種信号をやり取りすることにより、加速度信号から検出した入力加速度、入力加速度から計算したＳＩ値などの各種指標値、入力加速度や指標値に基づき判定した感振出力や液状化出力、さらには、地震センサ装置１０自体の動作状況を出力する機能を有している。

通信Ｉ／Ｆ部１５は、外部装置との間で、定期的あるいは外部装置から要求に応じて、データ通信を行うことにより、記憶部１７に保存されている地震波形データ１７Ａのほか、各種データを送信する機能を有している。
計時部１６は、日時を計時して演算処理部１８へ出力する機能を有している。

記憶部１７は、半導体メモリなどの記憶装置からなり、演算処理部１８での地震波形記録処理に用いる各種の処理情報やプログラム１７Ｐを記憶する機能を有している。
プログラム１７Ｐは、演算処理部１８のＣＰＵで実行されることにより、演算処理部１８での地震波形記録処理を実行するための各種処理部を実現するプログラムである。

記憶部１７で記憶する主な処理情報として、地震波形データ１７Ａと波形ヘッダ情報１７Ｂとがある。
地震波形データ１７Ａは、加速度ピックアップ１１で検出した加速度信号から順次入力加速度を求め、これら入力加速度の時系列データを地震波形として記録したデジタルデータである。

記憶部１７には、地震波形データ１７Ａを記録するため、記録時間に応じた記憶容量を持つ複数の記録領域が設けられている。これら記録領域は、一般的な地震波形のほとんどが記録可能な３６０秒程度の記録時間ｔｂ分の記憶容量を有しており、本実施の形態では、Ｐ０〜Ｐ１０の合わせて１１個の記録領域が設けられているものとする。この地震波形データ１７Ａは、外部装置との定期的なデータ通信により送信された後、各記録領域を初期化するようにしてもよく、この際、波形ヘッダ情報１７Ｂも合わせて初期化してもよい。

波形ヘッダ情報１７Ｂは、各記録領域に記録されている地震波形に関する属性情報である。図２は、波形ヘッダ情報の構成例である。ここでは、記録領域ごとに、当該記録領域に記録されている地震波形が記録された日時を示す記録日時と、当該記録領域に記録されている地震波形から計算したＳＩ値の最大値を示す最大ＳＩ値とが、組として登録されている。本実施の形態では、地震波形の特徴を示す指標値として、ＳＩ値を用いる場合を例として説明する。

ＳＩ（Spectral Intensity）値とは、地盤の揺れによって、建物など構造物がどの程度の破壊力を受けるか、どの程度の被害が生じるかを示す指標値である。具体的には、構造物の振動エネルギーと直接関係する物理量として、構造物の振動時の揺れ速度の最大値を速度応答スペクトルＳｖとし、このＳｖを、固有周期Ｔが０．１〜２．５秒で、減衰定数ｈが２０％の構造物に対して平均した値を、ＳＩ値として定義したものである。したがって、ＳＩ値は、個別の構造物の揺れの強さを表すのではなく、揺れの速度の平均値をｋｉｎｅまたはｃｍ／ｓｅｃという単位で表すものである。

なお、地震波形の特徴を示す指標値としては、ＳＩ値に代えて、合成ＡＣ加速度や計測震度相当値を用いてもよい。
合成ＡＣ加速度は、加速度ピックアップ１１が検出した演算用と制御用３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）ＡＣ加速度値より、それぞれ水平面２軸（Ｘ，Ｙ）または３軸のベクトルを合成して求めた値の最大値である。

一方、計測震度（Instrumental Seismic intensity）は、ある地点における地震の揺れの大きさを表した震度を、入力加速度から計算により求めた指標であるが、１地震波形分の加速度についてフィルタ等の処理を行う必要があり処理負荷が大きい。このため、計測震度に代えて、ＳＩ調整値（ＳＩ）と演算用２軸合成ＡＣ加速度調整値（ＰＧＡ）を使用した次の２種類の計測震度演算相関式（１），（２）のいずれかに基づき得られる計測震度相当値を用いればよい（例えば、非特許文献１など参照）。

Ｉ_JMA＝１．７４＋１．３８＊log₁₀（ＳＩ）＋０．５９＊log₁₀（ＰＧＡ）…（１）
Ｉ_JMA＝２．３９＋１．９２＊log₁₀（ＳＩ）…（２）
これら計測震度演算相関式（１），（２）のうち、式（１）はＳＩとＰＧＡから計測震度相当値を求めているが、式（２）ではＳＩだけで計測震度相当値を求めことができ、計算処理負担が小さい。

演算処理部１８は、ＣＰＵおよびその周辺回路を有し、記憶部１７のプログラム１７Ｐを読み込んでＣＰＵで実行することにより、地震波形記録処理を実行するための各種処理部を実現する機能を有している。
演算処理部１８で実現される主な処理部として、指標値計算部１８Ａ、基準値設定部１８Ｂ、および波形記録部１８Ｃがある。

指標値計算部１８Ａは、加速度ピックアップ１１で検出した加速度信号から、例えば１０ｍｓ程度のサンプリング間隔で、順次得られた入力加速度ごとに、当該入力加速度から地震波形の特徴を示す指標値Ｖｉを計算する機能と、新たに計算したＶｉが減少傾向にある場合は、先に計算したＶｉを一定期間だけサンプルホールドする機能とを有している。なお、本実施の形態では、指標値ＶとしてＳＩ値を計算する場合を例として説明する。

基準値設定部１８Ｂは、指標値計算部１８Ａで得られた指標値Ｖｉに基づいて、地震波形の記録要を示すトリガポイントＴｐを検出するための基準値Ｖｓを設定する機能を有している。より具体的には、基準値設定部１８Ｂは、基準値Ｖｓを設定する機能として、記憶部１７の波形ヘッダ情報１７Ｂに保存されている各記録領域Ｐ０〜Ｐ１０に対応する代表指標値Ｖｒのうちから、最も小さい最小代表指標値Ｖｒｍｉｎを選択し、この最小代表指標値Ｖｒｍｉｎを基準値Ｖｓとして設定する機能を有している。

波形記録部１８Ｃは、記憶部１７に設けられている記録領域Ｐ０〜Ｐ１０のうちから、新たな地震波形データ１７Ａを記録する選択記録領域Ｐｗを選択する機能と、指標値計算部１８Ａで得られた新たな指標値Ｖｉが基準値Ｖｓを最初に上回った時点をトリガポイントＴｐとして検出する機能と、当該トリガポイントＴｐから一定の遡及時間ｔａだけ遡った記録開始時点Ｔｓから記録時間ｔｂ分の対象時間領域Ｔｗに含まれる地震波形を、選択記録領域Ｐｗに新たな地震波形データ１７Ａとして記録する機能とを有している。

より具体的には、波形記録部１８Ｃは、選択記録領域Ｐｗを選択する機能として、記録領域Ｐ０〜Ｐ１０のうち、基準値Ｖｓとして設定した最小代表指標値Ｖｒｍｉｎと対応する記録領域を、選択記録領域Ｐｗとして選択する機能を有している。
また、波形記録部１８Ｃは、選択記録領域Ｐｗに対する地震波形の記録が終了した記録終了時点Ｔｅで、指標値Ｖｉが基準値Ｖｓを上回っている場合、当該記録終了時点Ｔｅから記録時間ｔｂ分の対象時間領域Ｔｗに含まれる後続の地震波形を、記録領域Ｐ０〜Ｐ１０のうちから新たに選択した選択記録領域Ｐｗに延長記録する機能を有している。

［第１の実施の形態の動作］
次に、図３を参照して、本実施の形態にかかる地震センサ装置１０の動作について説明する。図３は、地震波形記録処理を示すフローチャートである。
地震センサ装置１０の演算処理部１８は、地震波形を記録する際、図３に示す地震波形記録処理を実行する。ここでは、記憶部１７の各記録領域Ｐ０〜Ｐ１０に、それぞれ地震波形データ１７Ａが記録されているものとし、波形ヘッダ情報１７Ｂには、記録領域Ｐ０〜Ｐ１０ごとに、指標値計算部１８Ａで計算されたＳＩ値の最大ＳＩ値が登録されているものとする。

まず、基準値設定部１８Ｂは、記憶部１７の波形ヘッダ情報１７Ｂから、各記録領域Ｐ０〜Ｐ１０の最大ＳＩ値を代表指標値Ｖｒとして取得し、これら代表指標値Ｖｒのうち最も小さい最小代表指標値Ｖｒｍｉｎを基準値Ｖｓとして設定する（ステップ１００）。

この後、指標値計算部１８Ａは、加速度ピックアップ１１で検出した加速度信号から順次得られた入力加速度ごとに、当該入力加速度から地震波形の特徴を示す指標値Ｖｉの計算を開始する（ステップ１０１）。
波形記録部１８Ｃは、指標値計算部１８Ａで指標値Ｖｉが計算されるごとに、当該指標値Ｖｉと基準値Ｖｓとを比較する（ステップ１０２）。
ここで、指標値Ｖｉが基準値Ｖｓ以下の場合（ステップ１０２：ＮＯ）、ステップ１０１へ戻る。

一方、指標値Ｖｉが基準値Ｖｓを越えた場合（ステップ１０２：ＹＥＳ）、波形記録部１８Ｃは、記憶部１７に設けられている記録領域Ｐ０〜Ｐ１０のうちから、基準値Ｖｓとして設定した最小代表指標値Ｖｒｍｉｎと対応する記録領域を、選択記録領域Ｐｗとして選択する（ステップ１０３）。
図４は、波形ヘッダ情報と選択記録領域との関係を示す説明図である。ここでは、直前のｎ−１回目の波形記録と次の新たなｎ回目の波形記録に関するトリガ日時と最大ＳＩ値とが、例として示されている。

図４の例によれば、直前のｎ−１回目の波形記録の結果、記録領域Ｐ０〜Ｐ１０のうち、記録領域Ｐ４の最大ＳＩ値「０．１」の順位が「１１」で最小となっている。したがって、この記録領域Ｐ４の最大ＳＩ値が、最小代表指標値Ｖｒｍｉｎとして選択され、基準値Ｖｓとして設定される。また、基準値Ｖｓとして設定した最小代表指標値Ｖｒｍｉｎと対応する記録領域Ｐ４が、新たなｎ回目の波形記録のための選択記録領域Ｐｗとして選択される。

また、波形記録部１８Ｃは、当該指標値Ｖｉが得られた時点をトリガポイントＴｐと判定し、Ｔｐから遡及時間ｔａだけ遡った記録開始時点Ｔｓから記録終了時点Ｔｅまでの記録時間ｔｂ分を対象時間領域Ｔｗとして選択し（ステップ１０４）、この対象時間領域Ｔｗに含まれる地震波形の入力加速度を、選択記録領域Ｐｗ（Ｐ４）に、新たな地震波形データ１７Ａとして記録する（ステップ１０５）。この際、具体的には、ＴｓからＴｐまでの入力加速度については、すでに計測済みのものを記録し、Ｔｐ以降からＴｅまでの入力加速度については、新たに得られた入力加速度を記録する。

この後、波形記録部１８Ｃは、記録終了時点Ｔｅの到来に応じて地震波形の記録を終了し、トリガポイントＴｐの日時からなるトリガ日時と、今回の波形記録において得られた指標値Ｖｉのうちの最大値からなる最大ＳＩ値とを、波形ヘッダ情報１７Ｂの選択記録領域Ｐｗ（Ｐ４）に対応付けて保存する（ステップ１０６）。
これにより、図４の例では、ｎ回目の波形記録で記録領域Ｐ４に記録した地震波形に関するトリガ日時Ｔ２０と最大ＳＩ値「３２．０」が記録される。

続いて、基準値設定部１８Ｂは、記憶部１７の波形ヘッダ情報１７Ｂから、各記録領域Ｐ０〜Ｐ１０の最大ＳＩ値を代表指標値Ｖｒとして取得し、これら代表指標値Ｖｒのうち最も小さい最小代表指標値Ｖｒｍｉｎを基準値Ｖｓとして設定する（ステップ１０７）。
したがって、図４に示すように、ｎ回目の波形記録で記録領域Ｐ４に記録した最大ＳＩ値により、各記録量以下Ｐ０〜Ｐ１０の順位が変動し、記録領域Ｐ０，Ｐ３の最大ＳＩ値が最小となっている。この際、両者のトリガ日時のうち、日時Ｔ１３が日時Ｔ１４より過去であることから、日時Ｔ１３と対応するＰ０が新たな選択記録領域Ｐｗとして選択され、Ｐ０の最大ＳＩ値がＶｓとして設定されることになる。

この後、波形記録部１８Ｃは、Ｔｅにおける指標値Ｖｉと基準値Ｖｓとを比較し（ステップ１０８）、指標値Ｖｉが基準値Ｖｓ以下の場合（ステップ１０８：ＮＯ）、ステップ１００へ戻る。
一方、指標値Ｖｉが基準値Ｖｓを越えた場合（ステップ１０８：ＹＥＳ）、ステップ１０３へ戻り、新たに選択した選択記録領域Ｐｗに対する地震波形の延長記録を開始する。

図５は、第１の実施の形態にかかる波形記録例を示す信号波形図である。ここでは、時刻Ｔ１以前の区間においては、波形記録が開始されていない状態、すなわちトリガポイントＴｐの検出待ち状態にある。このような状態の時刻Ｔ１において、ＳＩ値からなる指標値Ｖｉが基準値Ｖｓを上回って、トリガポイントＴｐであると判定されている。これにより、時刻Ｔ１から遡及時間ｔａだけ遡った時刻Ｔ０が記録開始時点Ｔｓとなり、ここから時刻Ｔ２の記録終了時点Ｔｅまでの記録時間ｔｂ分が対象時間領域Ｔｗとして選択され、この期間内における入力加速度が、地震波形データ１７Ａとして記録領域Ｐ４に記録される。

また、時刻Ｔ２においてＳＩ値からなる指標値Ｖｉが、新たな基準値Ｖｓを上回っている。これにより、時刻Ｔ２が新たな記録開始時点Ｔｓとなり、ここから時刻Ｔ３の新たな記録終了時点Ｔｅまでの記録時間ｔｂ分が新たな対象時間領域Ｔｗとして選択され、この期間内における入力加速度が、地震波形データ１７Ａとして新たな記録領域Ｐ０に延長記録される。
なお、時刻Ｔ３においてＳＩ値からなる指標値Ｖｉが、新たな基準値Ｖｓを下回っている。これにより、さらなる延長記録は行われない。

［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、波形記録部１８Ｃが、指標値計算部１８Ａで得られた新たな指標値Ｖｉが基準値Ｖｓを上回った時点をトリガポイントＴｐとして検出し、当該トリガポイントＴｐから一定の遡及時間ｔａだけ遡った記録開始時点Ｔｓから記録時間ｔｂ分の対象時間領域Ｔｗに含まれる地震波形を、選択記録領域Ｐｗに新たな地震波形データ１７Ａとして記録するようにしたものである。

これにより、地震波形の先頭からすぐに最大加速度が現れず、時間の経過とともに加速度が増大する場合であっても、波形記録が開始されていない状態において最初に検出されたトリガポイントＴｐで、地震波形の記録が開始される。したがって、従来のように、トリガポイントＴｐが逐次更新されて、地震波形の先頭から最大加速度が現れるまでの期間が、遡及時間よりも長い場合でも、一連の地震波形を先頭から適切に記録することができる。

また、本実施の形態において、記録終了時点Ｔｅで指標値Ｖｉが基準値Ｖｓを上回っている場合、当該記録終了時点Ｔｅから記録時間ｔｂ分の対象時間領域Ｔｗに含まれる後続の地震波形を、記録領域Ｐ０〜Ｐ１０のうちから新たに選択した選択記録領域Ｐｗに延長記録するようにしてもよい。
これにより、一連の地震波形が長い場合でも、複数の記録領域を用いて適切に記録することができる。

また、本実施の形態において、波形記録部１８Ｃが、地震波形の記録終了に応じて、当該地震波形に関する指標値Ｖｉの最大値からなる代表指標値Ｖｒを、当該地震波形を記録した選択記録領域Ｐｗに対応付けて記憶部１７の波形ヘッダ情報１７Ｂに保存し、基準値設定部１８Ｂが、基準値Ｖｓを設定する際、記憶部１７の波形ヘッダ情報１７Ｂに保存されている各記録領域Ｐ〜Ｐ１０に対応する代表指標値Ｖｒのうちから最も小さい代表指標値Ｖｒｍｉｎを選択し、当該代表指標値Ｖｒｍｉｎを基準値Ｖｓとして設定するようにしてもよい。
これにより、記録済の地震波形より規模の小さい地震波形に対する記録を回避することができ、限られた記録領域を有効利用することができる。

また、本実施の形態において、波形記録部１８Ｃが、選択記録領域Ｐｗを選択する際、記録領域Ｐ０〜Ｐ１０のうち、基準値Ｖｓとして設定した代表指標値Ｖｒと対応する記録領域を、選択記録領域Ｐｗとして選択するようにしてもよい。
これにより、記憶部１７の記録領域Ｐ０〜Ｐ１０に空き領域がない場合には、すでに記録されている地震波形のうち、代表指標値Ｖｒすなわち最大指標値が最も小さい地震波形から順に上書きされることになる。

このため、地震センサ１０と通信可能に設けられた上位装置、例えば、地震センサ１０から遠隔地に設けられ、インターネット等により地震センサ１０と通信可能に設けられた中央監視装置や、地震 センサ１０と直接接続され、通信可能に設けられたパソコンローダ等の上位装置から、記録領域Ｐ０〜Ｐ１０が定期的に読み出されるまでの間に、記録領域Ｐ０〜Ｐ１０の領域数よりも多くの地震が繰り返し発生した場合でも、より大きい指標値を持つ地震波形が残されることになる。したがって、地震波形データを記録するための記憶容量が制限されている場合であっても、施設の地震対策において、より有用な地震波形を優先して記録しておくことが可能となる。

また、本実施の形態において、選択記録領域Ｐｗを地震波形記録用のワーク領域（一時バッファ）として利用してもよい。この場合、波形記録部１８Ｃは、例えば地震波形の記録終了時に新たな選択記録領域Ｐｗを選択した後、順次得られた入力加速度を地震波形として選択記録領域Ｐｗへ逐次仮記録する。ここで、これら入力加速度から計算した指標値Ｖｉが基準値Ｖｓ以下であり、仮記録中にトリガポイントＴｐが検出されなかった場合、波形記録部１８Ｃは、選択記録領域Ｐｗの最後まで仮記録した時点で、選択記録領域Ｐｗの先頭に戻って仮記録を継続する。これにより、先に仮記録した地震波形が新たな地震波形により上書きされる。

一方、これら入力加速度から計算した指標値Ｖｉが基準値Ｖｓを上回って、仮記録中にトリガポイントが検出された場合、波形記録部１８Ｃは、記録開始時点Ｔｓから起算して記録時間ｔｂ分の対象時間領域Ｔｗに亘って仮記録された地震波形を、選択記録領域Ｐｗの正規の地震波形として記録に残す。
これにより、選択記録領域とは別個のワーク領域（一時バッファ）を容易することなく、対象時間領域Ｔｗにおける地震波形を、各選択記録領域に記録することができ、記憶部の記憶領域を有効活用することが可能となる。

なお、前述した仮記録方法によれば、記録開始時点Ｔｓが選択記録領域Ｐｗの先頭に一致することは希であるため、選択記録領域Ｐｗのうちいずれの記憶位置が記録開始時点Ｔｓに相当するのかを、別途アドレス管理する必要がある。
したがって、トリガポイントＴｐが検出されて記録開始時点Ｔｓが確定した時点で、選択記録領域Ｐｗに仮登録されている地震波形のうち、ＴｓからＴｐ検出時点までの地震波形をＰｗの先頭へ移し替えた後、後続する地震波形の仮記録を継続するようにしてもよい。あるいは、選択記録領域Ｐｗの正規の地震波形が確定した後、記録開始時点Ｔｓが選択記録領域Ｐｗの先頭に一致するよう地震波形を移し替えてもよい。

［第２の実施の形態］
次に、図６を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる地震センサ装置１０について説明する。図６は、第２の実施の形態にかかる波形記録例を示す信号波形図である。

第１の実施の形態では、記録終了時点Ｔｅで指標値Ｖｉが基準値Ｖｓを上回っている場合、当該記録終了時点Ｔｅから記録時間ｔｂ分の対象時間領域Ｔｗに含まれる後続の地震波形を、記録領域Ｐ０〜Ｐ１０のうちから新たに選択した選択記録領域Ｐｗに延長記録する場合について説明した。本実施の形態では、基準値Ｖｓに代えて地震波形の終了を判定するための一定の終了判定値Ｖｅを用いる場合について説明する。

本実施の形態において、波形記録部１８Ｃは、指標値Ｖｉが一定の終了判定値Ｖｅを上回っている場合、記録終了時点Ｔｅから記録時間ｔｂ分の対象時間領域Ｔｗに含まれる後続の地震波形を、記録領域Ｐ０〜Ｐ１０のうちから新たに選択した選択記録領域Ｐｗに延長記録する機能を有している。

前述したように、基準値設定部１８Ｂは、記憶部１７の波形ヘッダ情報１７Ｂから、各記録領域Ｐ０〜Ｐ１０の最大ＳＩ値を代表指標値Ｖｒとして取得し、これら代表指標値Ｖｒのうち最も小さい最小代表指標値Ｖｒｍｉｎを基準値Ｖｓとして設定する。
したがって、地震波形を記録していくごとに、基準値Ｖｓが少しずつ高い値となる。このため、記録終了時点Ｔｅにおいて、地震波形が続いているにもかかわらず、ＴｅにおけるＶｉがＶｓより低いため、延長記録不要と判定される場合がある。

本実施の形態によれば、図６に示すように、このように指標値Ｖｉの上昇に応じて、少しずつ高い値となる基準値Ｖｓに代えて、一定の固定値からなる終了判定値Ｖｅを用いている。このＶｅとしては、Ｖｉとして用いる指標値に応じて、経験的に選択した固定値を設定しておけばよい。これにより、記録終了時点Ｔｅにおいて、ＶｉとＶｅとが比較されるため、Ｖｅより大きなＶｉが得られており、地震波形が続いている場合には、延長記録要と判定されるため、一連の地震波形を適切に延長記録することができる。

また、このようなＶｅを用いた場合、延長記録した地震波形の代表指標値Ｖｒは、当該地震波形の最大指標値となるため、他の地震波形と比較して、大幅に小さくなる場合がある。このため、この延長記録した地震波形の記録領域にかかる代表指標値Ｖｒが、他の記録領域の代表指標値Ｖｒより最も小さくなって選択記録領域Ｐｗとして選択されやすくなる。したがって、次回の波形記録時に、新たな地震波形が上書きされた場合、一連の地震波形のうち、後半部分が消去されてしまい、有用な地震波形を失うこととなる。

このような場合には、波形記録部１８Ｃにおいて、地震波形の延長記録終了に応じて、当該地震波形の先頭部分を記録した先頭記録領域に関する代表指標値を、当該選択記録領域に対応付けて記憶部１７の波形ヘッダ情報１７Ｂに保存するようにしてもよい。
これにより、延長記録した地震波形の代表指標値Ｖｒとして、一連の地震波形のうち最も高い指標値が保存されるため、延長記録した地震波形が上書きされることを回避でき、延長記録した場合でも、一連の地震波形を適切に保存することができる。

なお、地震によっては、先頭記録領域よりも延長記録領域に記録された地震波形のほうが大きい場合があり、この場合には、別個の地震がほぼ同じ時期に発生して、これら地震波形が１つに見えていることが経験的にわかっている。したがって、このような場合には、先頭記録領域と延長記録領域との代表指標値を比較し、先頭記録領域より延長記録領域のほうが代表指標値が大きい場合には、延長記録領域の代表指標値として、当該延長記録領域に記録されている地震波形から計算した代表指標値を用いるようにしてもよい。
これにより、別個の地震に関する地震波形を分けて、それぞれ個別の記録領域で保存管理することができる。

［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。

１０…地震センサ装置、１１…加速度ピックアップ、１２…温度センサ、１３…センサＩ／Ｆ部、１４…入出力Ｉ／Ｆ部、１５…通信Ｉ／Ｆ部、１６…計時部、１７…記憶部、１７Ａ…地震波形データ、１７Ｂ…波形ヘッダ情報、１７Ｐ…プログラム、１８…演算処理部、１８Ａ…指標値計算部、１８Ｂ…基準値設定部、１８Ｃ…波形記録部、Ｖｉ…指標値、Ｖｓ…基準値、Ｖｒ…代表指標値、Ｔｐ…トリガポイント、Ｔｓ…記録開始時点、Ｔｅ…記録終了時点、ｔａ…遡及時間、ｔｂ…記録時間、Ｔｗ…対象時間領域、Ｐ１〜Ｐ１０…記録領域、Ｐｗ…選択記録領域、Ｖｅ…終了判定値。

Claims (8)

1. 加速度ピックアップで検出した加速度信号から順次入力加速度を求め、これら入力加速度の時系列データを地震波形として、記憶部に複数設けられた一定の記録時間分の地震波形を記録できる記録領域のいずれかに記録する地震センサ装置であって、
   順次得られた前記入力加速度ごとに、当該入力加速度から前記地震波形の特徴を示す指標値を計算する指標値計算部と、
   前記指標値に基づいて前記地震波形の記録要を示すトリガポイントを検出するための基準値を設定する基準値設定部と、
   前記指標値計算部で得られた新たな指標値が前記基準値を上回った時点をトリガポイントとして検出し、当該トリガポイントから一定の遡及時間だけ遡った記録開始時点から起算して、前記記録時間分の対象時間領域に亘って得られる前記地震波形を、前記記録領域のうちから選択した選択記録領域に記録する波形記録部と
   を備えることを特徴とする地震センサ装置。
2. 請求項１に記載の地震センサ装置において、
   前記波形記録部は、前記地震波形の記録終了に応じて、当該地震波形に関する前記指標値の最大値からなる代表指標値を、当該地震波形を記録した記録領域に対応付けて前記記憶部に保存し、
   前記基準値設定部は、前記基準値を設定する際、前記記憶部に保存されている前記各記録領域に対応する前記代表指標値のうちから最も小さい代表指標値を選択し、当該代表指標値を前記基準値として設定することを特徴とする地震センサ装置。
3. 請求項２に記載の地震センサ装置において、
   前記波形記録部は、前記選択記録領域を選択する際、前記記録領域のうち、前記基準値として設定した前記代表指標値と対応する記録領域を、前記選択記録領域として選択することを特徴とする地震センサ装置。
4. 請求項３に記載の地震センサ装置において、
   前記波形記録部は、前記選択記録領域の選択後、順次得られた前記入力加速度を前記地震波形として当該選択記録領域へ仮記録し、当該仮記録中に前記トリガポイントが検出されなかった場合には、当該選択記録領域の最後まで仮記録した時点で、当該選択記録領域の先頭に戻って仮記録を継続し、当該仮記録中に前記トリガポイントが検出された場合には、前記記録開始時点から起算して前記記録時間分の対象時間領域に亘って仮記録された地震波形を、当該選択記録領域の正規の地震波形として記録に残すことを特徴とする地震センサ装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の地震センサ装置において、
   前記波形記録部は、前記選択記録領域に対する前記地震波形の記録が終了した記録終了時点で、前記指標値が前記基準値を上回っている場合、当該記録終了時点から前記記録時間分の対象時間領域に含まれる後続の地震波形を、前記記録領域のうちから新たに選択した選択記録領域に延長記録することを特徴とする地震センサ装置。
6. 請求項５に記載の地震センサ装置において、
   前記波形記録部は、前記基準値に代えて地震波形の終了を判定するための終了判定値を用い、前記指標値が当該終了判定値を上回っている場合、当該記録終了時点から前記記録時間分の対象時間領域に含まれる後続の地震波形を、前記記録領域のうちから新たに選択した選択記録領域に延長記録することを特徴とする地震センサ装置。
7. 請求項５または請求項６に記載の地震センサ装置において、
   前記基準値設定部は、前記地震波形を延長記録した場合、前記新たに選択した選択記録領域の前記基準値として、当該地震波形を最初に記録した選択記録領域の基準値を設定することを特徴とする地震センサ装置。
8. 加速度ピックアップで検出した加速度信号から順次入力加速度を求め、これら入力加速度の時系列データを地震波形として、記憶部に複数設けられた一定の記録時間分の地震波形を記録できる記録領域のいずれかに記録する地震センサ装置で用いられる地震波形記録方法であって、
   指標値計算部が、順次得られた前記入力加速度ごとに、当該入力加速度から前記地震波形の特徴を示す指標値を計算する指標値計算ステップと、
   基準値設定部が、前記指標値に基づいて前記地震波形の記録要を示すトリガポイントを検出するための基準値を設定する基準値設定ステップと、
   波形記録部が、前記指標値計算部で得られた新たな指標値が前記基準値を上回った時点をトリガポイントとして検出し、当該トリガポイントから一定の遡及時間だけ遡った時点から前記記録時間分の対象時間領域に含まれる地震波形を、前記記録領域のうちから選択した選択記録領域に記録する波形記録ステップと
   を備えることを特徴とする地震波形記録方法。