JP2019163933A

JP2019163933A - 地震変位検知システム

Info

Publication number: JP2019163933A
Application number: JP2018050374A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　宏; Hiroshi Suzuki; 宏鈴木; 昌幸松尾; Masayuki Matsuo
Original assignee: Nitto Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nitto Kogyo Co Ltd
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2019-09-26

Abstract

【課題】複数の加速度計の時刻同期が正確に行えるシステムを安価に提供すること。【解決手段】加速度計を備え、計測情報を親モジュール１１に送信する複数の子機モジュール１２と、子機モジュールの該計測情報を処理する親機モジュールと、からなる地震変位検知システムであって、前記親機モジュールと前記子機モジュールとが通信信号が重畳される電力線８で接続されている地震変位検知システムとする。【選択図】図１

Description

本発明は、建物の地震による変位を検知する地震変位検知システムに関するものである。

特許文献１に記載されているように、建物に複数のセンサを配置し、地震が起きた際の建物の挙動を調べることは知られている。この挙動を調べることにより、建物の損傷の程度を評価することができる。

特開２０１６−１０５０５０号公報

ところで、地震が起きた際の建物の挙動を調べようとすると、各センサ同士の時刻同期を正確に行う必要がある。このため、無線で時刻同期の情報を送ることは、適当ではない。そこで、有線で各センサを繋ぐことが考えられるが、時刻同期専用の線を敷くことは工事費用が掛かる。

本件の発明者は、この点について鋭意検討することにより、解決を試みた。本発明の課題は、複数の加速度計の時刻同期が正確に行えるシステムを安価に提供することである。

上記課題を解決するため、加速度計を備え、計測情報を親モジュールに送信する複数の子機モジュールと、子機モジュールの該計測情報を処理する親機モジュールと、からなる地震変位検知システムであって、前記親機モジュールと前記子機モジュールとが通信信号が重畳される電力線で接続されている地震変位検知システムとする。

また、親機モジュールは、子機モジュールと時刻同期をさせるための通信信号を電力線を通じて子機モジュールに送る時刻同期機能を備えた構成とすることが好ましい。

また、親機モジュールまたは子機モジュールが高度センサを備えた構成とすることが好ましい。

また、親機モジュールは、子機モジュールを選択して計測情報を処理するとともに、子機モジュールのすべてに警報情報を発信する構成とすることが好ましい。

本発明では、複数の加速度計の時刻同期が正確に行えるシステムを安価に提供することが可能となる。

地震変位検知システムが構築された建物の斜視図である。図１に示す建物の揺れを示す図である。ただし、揺れた状態は破線で表している。親機モジュールと子機モジュールが受電盤及びフロア配電盤に接続されている状態を表す図である。親機モジュールと子機モジュールが配電盤と接続されている状態を表す図である。

以下に発明を実施するための形態を示す。本実施形態の地震変位検知システムは、加速度計を備え、計測情報を親モジュール１１に送信する複数の子機モジュール１２と、子機モジュール１２の該計測情報を処理する親機モジュール１１と、からなる。また、この地震変位検知システムは、前記親機モジュール１１と前記子機モジュール１２とが通信信号が重畳される電力線８で接続されている。このため、複数の加速度計の時刻同期が正確に行えるシステムを安価に提供することが可能となる。なお、通信信号が重畳される電力線８は電力線に通信信号を重畳させて送ることができるものであり、加速度計間相互の通信を可能とする。

実施形態の地震変位検知システムは、加速度計によって取得されたデータを基に建物２の地震による変位を検知する。このため、建物２に分散して配置された加速度計同士が通信信号が重畳される電力線８で結ばれており、時刻同期をさせるための情報をこの電力線８を通じて各加速度計に送ることで時刻同期をさせる。このようなことを可能にするため、実施形態の親機モジュール１１は、子機モジュール１２と時刻同期をさせるための通信信号を電力線８を通じて子機モジュール１２に送る時刻同期機能を備えている。

実施形態の地震変位検知システムでは、建物２の複数のフロアに親機モジュール１１や子機モジュール１２を配置している。実施形態では時刻同期用の信号を送り出す親機モジュール１１は受電盤３の中に設置されている。親機モジュール１１は、外部通信機能を備えクラウドサーバ等の外部との情報のやり取りが行えるようになっている。また、実施形態では、加速度計を内蔵した子機モジュール１２は、各々別のフロアに配置されたフロア配電盤４の中に設置され、このフロア配電盤４から動作電源を取得している。なお、子機モジュール１２は、フロア配電盤４から分岐され、同じフロアにおける各戸や各部屋の分電盤から引き出されるコンセント６１から動作電源を取得してもよい。

各フロアに設置されているフロア配電盤４は建物２の上下層を貫通するパイプシャフト内を通る電力線８によって受電盤３と結ばれている。受電盤３はフロア配電盤４に配電するが、各フロア配電盤４はパイプシャフトに沿った垂直に延びる線上に配置されるのが通常である。つまり、一つのフロア配電盤４の真上若しくは真下に他のフロア配電盤４が配置されるのが一般的である。

各フロアに設置される、設置される高さ（地面からの高さ）の異なる子機モジュール１２を電力線８に通信信号が重畳されるように親機モジュール１１に接続すれば、子機モジュール１２で計測された計測情報を簡単に親機モジュール１１に送ることができる。また、親機モジュール１１や子機モジュール１２が、配電盤内に設置されているものとすれば、電源や通信線の確保が容易となる。なお、計測情報とは子機モジュールに内蔵された加速度計で計測された加速度情報とその時刻情報を含むものである。

実施形態の受電盤３は建物２の屋上に配置している。受電盤３は屋上等の最上階に配置される場合が多いが、地上階や地下室に配置してもよい。実施形態では受電盤３に加速度計を内蔵した親機モジュール１１が設置され、子機モジュールとしての機能も兼ねている。

実施形態の親機モジュール１１は、加速度を計測し時刻単位で記録する「加速度計」、電力線８に通信信号を重畳させて子機モジュール１２との時刻同期を行なう際や、子機モジュール１２から加速度情報等を受信する際に用いられる「通信機能」、子機モジュール１２から受け取った加速度情報より震度、変位を処理する「地震情報処理機能」、処理した地震情報に基づいて受電盤３の主幹ブレーカを遮断する「電源遮断機能」、地震検知、電源遮断予告、電源遮断情報、建物２の被害情報などの各情報を電力線８に通信信号を重畳させて子機モジュール１２に発信する「警報機能」、地震情報処理機能で演算した震度、変位等を外部のクラウドサーバに送信し、後述するクラウドサーバの影響診断機能で処理した建物２の層間変形角に関する情報等を受信する「外部通信機能」、設置した全ての子機モジュール１２に時刻同期信号を送る「時刻同期機能」、ＧＰＳで設置位置情報を特定しクラウドサーバ等にデータ送信する「位置特定機能」、親機モジュール１１が設置された高さを気圧と温度より計測する「高度センサ」を備えている。

親機モジュール１１は必ずしも受電盤３に設置されている必要はなく、例えば図４に示すように、フロア配電盤４に親機モジュール１１と子機モジュール１２が接続されていてもよい。この場合、受電盤３や配電盤４の主幹ブレーカの遮断は、親機モジュール１１と子機モジュール１２の加速度情報より遮断の要否を判定するものとすることができる。なお、親機モジュール１１はこれらの機能など全てを備えている必要は無いし、その他の機能を備えていても良い。

また、実施形態の子機モジュール１２は、加速度を計測し時刻単位で記録する「加速度計」、親機モジュール１１と時刻同期を行なう際や、親機モジュール１１に計測情報を送信する際に用いられる「通信機能」、接続されたフロア配電盤４の主幹開閉器を遮断する「ブレーカ遮断機能」、親機モジュール１１より受け取った「地震検知」、「電源遮断予告」、「電源遮断」、「建物の被害」などの各情報を内蔵スピーカより発信する「音声出力機能」、子機モジュール１２が設置された高さを気圧と温度より計測する「高度センサ」、電源が遮断された場合のバックアップ用の「電池」などを備えている。なお、子機モジュール１２はこれらの機能など全てを備えている必要は無いし、その他の機能を備えていても良い。

実施形態では、加速度計が計測した加速度情報より建物２の層間変形角を演算し建物２への影響を診断する「影響診断機能」をクラウドサーバが発揮する。なお、層間変形角はクラウドサーバで正確に演算処理することが好ましいが、親機モジュール１１内で簡易的に演算してもよい。

ところで、情報をより迅速に有効に活用しようとすれば、予め位置情報を入力しておくことが好ましい。初期段階で地震変位検知システムに入力する情報については、「住所情報」や「緯度経度情報」など、地面上の位置にのみに関する情報と、建物２内における加速度計の設置場所である「加速度計設置場所」など、地面からの高さも加えた情報がある。

例えば、親機モジュール１１と各子機モジュール１２に設置高さを入力する場合、各モジュールに内蔵された気圧センサや温度センサから得られる情報を基に自動設定させても良いし、スマートフォン等のアプリケーションから手動入力しても良い。なお、親機モジュール１１や子機モジュール１２から取得される波形データから設置向きをソフトウェアで自動修正することが好ましい。なお、実施形態では、親機モジュール１１と各子機モジュール１２にはＩＤが割り当てられており、識別可能となっている。

通常、位置情報の入力が終了後、時刻同期を行うため、次に、時刻同期について説明する。時刻同期を行う場合、通信機能を用いて親機モジュール１１と各子機モジュール１２に情報を配信する。親機モジュール１１と各子機モジュール１２は数十μs程度の誤差といった高い精度で時刻を自己の時計に設定する。この際、各モジュールは、親機モジュール１１から時刻同期信号が送られてくると、データのカウント値をリセットする（ゼロにする）。親機モジュール１１と各子機モジュール１２はこのように自己の時計を修正するが、時刻同期は任意の間隔で行なわれれば良い。例えば、１時間〜１日に１回程度とすれば良い。

次に地震変位検知システムを用いた各層の変位の演算について説明する。地震による各層の変位は各モジュールの加速度計が計測した加速度より演算する。この演算は親機モジュール１１で各層の変位量を演算しクラウドサーバへ送信データしている。またクラウドサーバでは「影響診断機能」により、各層の変位情報をもとに建物２の層間変形角を演算し建物２への影響を診断し、親機モジュール１１に送信している。これにより、親機モジュール１１とクラウドサーバ間のデータ量を抑えると共に、クラウドサーバで建物２の層間変形角正確に演算処理することができる。なお、各層の時刻と加速度のデータより地震による各層の変位を求めることができ、この結果から建物２の層間変形角を求めることができる。例えば、演算結果が層間変形角の閾値を超えた場合に建物２は劣化していると判定すればよい。この閾値は例えば１／２００と設定すれば良い。

図１に示す例では全ての階に子機モジュール１２が設置されているが、層間変形角を計測するために親機モジュール１１が全ての階の加速度情報を受信して演算するようにすると、親機モジュール１１の地震処理機能に負担がかかる。このため任意に選んだ一部の階にのみ子機モジュール１２を設置するようにしても良い。また、全ての階に子機モジュール１２を設置するが、任意に選んだ一部の特定階（高さ）の子機モジュール１２の加速度情報のみを親機モジュール１１に送信するようにしても良い。この場合、親機モジュール１１の警報機能の発揮により子機モジュール１２に出力する内容は、一部または全ての子機モジュール１２を選択して音声出力するようにすることが好ましい。このように、親機モジュール１１は、子機モジュール１２を選択して計測情報を処理するとともに、子機モジュール１２のすべてに警報情報を発信するようにすれば、親機モジュール１１への負担の軽減と、警報情報の広範囲への拡散の双方を叶えることができる。

なお、親機モジュール１１や子機モジュール１２を盤内に設置される感震リレーとして機能させれば、より安価に複数層の変位を計測でき層間変形角の算出精度を向上させることができる。

以上、実施形態を例に挙げて本発明について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、各種の態様とすることが可能である。例えば、受電盤に親機モジュールを受電盤に設置する必要は無い。例えば、配電盤のうちの一つに親機モジュールを設置することも可能である。

親機モジュール１１や子機モジュール１２は受電盤３やフロア配電盤４内に設置する必要は無く、各戸の分電盤内に設置しても良いし、分電盤から引き出されたコンセントに単独で配置しても良い。

なお、受電盤３には絶縁監視装置、温度計、湿度計を設けておくことが好ましい。親機モジュール１１の「地震情報処理機能」処理した震度、変位が一定の閾値を超えた場合には、絶縁監視装置の計測値、温度、湿度を同時に計測しておけば、建物自体への影響を評価できると同時に、地盤の抵抗値や変化に伴う絶縁異常、湿度変化による地盤の抵抗値の変化を同時に監視することができる。

１１親機モジュール
１２子機モジュール

Claims

加速度計を備え、計測情報を親モジュールに送信する複数の子機モジュールと、子機モジュールの該計測情報を処理する親機モジュールと、からなる地震変位検知システムであって、前記親機モジュールと前記子機モジュールとが通信信号が重畳される電力線で接続されている地震変位検知システム。
親機モジュールは、子機モジュールと時刻同期をさせるための通信信号を電力線を通じて子機モジュールに送る時刻同期機能を備えた請求項１記載の地震変位検知システム。
親機モジュールまたは子機モジュールが高度センサを備えた請求項１又は２に記載の地震変位検知システム。
親機モジュールは、子機モジュールを選択して計測情報を処理するとともに、子機モジュールの一部またはすべてに警報情報を発信する請求項１又は２又は３に記載の地震変位検知システム。