JP2020034518A - 地震計システム、地震計及び住宅 - Google Patents

Abstract

【課題】長寿命化を図ることが可能な地震計システム、地震計及び住宅を提供する。【解決手段】地震計システム１は、複数の地震計２と、サーバ１３と、を備える。複数の地震計２は、建物１０１における複数の層１０２に配置される。複数の地震計２の各々は、加速度センサ４と、通信装置８と、制御装置５と、を有する。通信装置８は、サーバ１３と通信を行う。制御装置５は、通信装置８を制御する。制御装置５は、加速度センサ４の出力信号に基づいて地震を検知したときに、加速度センサ４の出力信号と時刻情報とを関連付けて記録し、通信装置８を通信不可状態から通信可能状態へ状態変化させて加速度センサ４の出力信号と時刻情報とを含む地震関連情報を通信装置８からサーバ１３へ送信させる。【選択図】図１

Description

本開示は、地震計システム、地震計及び住宅に関し、より詳細には、建物に配置される複数の地震計を備える地震計システム、及びそれに用いる地震計、地震計システムを備える住宅に関する。

従来、判定対象の建物（構造物に相当）に設置される第１地震計及び第２地震計と、第１地震計及び第２地震計と通信可能に接続されたコンピュータと、を有する地震被害推定システムが提案されている。

特開２０１７−１９４３０９号公報

地震計の設置場所によっては、断熱材等の影響で環境温度が上昇しやすく、地震計の寿命が短くなってしまう。

本開示の目的は、長寿命化を図ることが可能な地震計システム、地震計及び住宅を提供することにある。

本開示の一態様に係る地震計システムは、複数の地震計と、サーバと、を備える。前記複数の地震計は、建物における複数の層に配置される。前記複数の地震計の各々は、加速度センサと、通信装置と、制御装置と、を有する。前記通信装置は、前記サーバと通信を行う。前記制御装置は、時計部を含み前記通信装置を制御する。前記制御装置は、前記加速度センサの出力信号に基づいて地震を検知したときに、前記加速度センサの出力信号と時刻情報とを関連付けて記録し、前記通信装置を通信不可状態から通信可能状態へ状態変化させて前記加速度センサの前記出力信号と前記時刻情報とを含む地震関連情報を前記通信装置から前記サーバへ送信させる。

本開示の一態様に係る地震計は、加速度センサと、通信装置と、制御装置と、を備える。前記制御装置は、時計部を含む。前記制御装置は、前記加速度センサの出力信号に基づいて地震を検知したときに、前記加速度センサの出力信号と時刻情報とを関連付けて記録し、前記通信装置を通信不可状態から通信可能状態へ状態変化させて前記加速度センサの前記出力信号と前記時刻情報とを含む地震関連情報を前記通信装置からサーバへ送信させる。

本開示の一態様に係る住宅は、建物と、前記地震計システムと、を備える。

本開示の地震計システム、地震計及び住宅は、長寿命化を図ることが可能となる。

図１Ａは、本開示の一実施形態に係る地震計システムを備える住宅の概略構成図である。図１Ｂは、同上の地震計システムに用いる地震計の構成図である。 図２は、同上の地震計システムにおける加速度センサの出力信号の一例を示す図である。

下記の実施形態において説明する図１Ａは、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

（実施形態）
以下、実施形態に係る地震計システム１及びそれを備える住宅１００について、図１Ａ及び１Ｂに基づいて説明する。

住宅１００は、図１Ａに示すように、建物１０１と、地震計システム１と、を備える。住宅１００は、例えば、２階建ての戸建て住宅である。

地震計システム１は、建物１０１における複数の層１０２に配置される複数の地震計２と、サーバ１３と、を備える。建物１０１における複数の層１０２は、１階の床下、２階の床下、及び屋根裏を含む。複数の層１０２のうち最も低い位置の層１０２に配置される地震計２は、建物１０１の床下の基礎、スラブ等に取り付けられてもよい。また、建物１０１の２階の床下、屋根裏等に配置される地震計２は、梁に取り付けられてもよい。

複数の地震計２の各々は、図１Ｂに示すように、加速度センサ４と、通信装置８と、制御装置５と、を有する。通信装置８は、サーバ１３と通信を行う。制御装置５は、通信装置８を制御する。また、複数の地震計２の各々は、加速度センサ４と通信装置８と制御装置５とへそれぞれの動作用の電圧を供給する直流電源３を更に備えている。直流電源３は、例えば、電池である。

加速度センサ４は、３軸加速度センサであり、加速度センサ４に規定されており互いに直交する３つの軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸それぞれの軸方向）の加速度を計測する。ここにおいて、加速度センサ４からはＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸それぞれの軸方向の加速度の計測結果が出力信号として出力される。要するに、加速度センサ４の出力信号は、Ｘ軸の軸方向の加速度の出力信号と、Ｙ軸の軸方向の加速度の出力信号と、Ｚ軸の軸方向の加速度の出力信号と、の３種類がある。図２は、Ｚ軸の軸方向の加速度の出力信号の一例を模式的に示した図である。加速度センサ４は、常時動作している。地震計２は、例えば、加速度センサ４のＸ軸とＹ軸とを含むＸ−Ｙ平面が水平面（例えば、床面、天井上面）と平行になり、Ｚ軸が鉛直上方となるように建物１０１に配置される。また、地震計システム１では、例えば、複数の地震計２のＸ軸の軸方向、Ｙ軸の軸方向及びＺ軸の軸方向を揃えるように複数の地震計２が建物１０１に対して配置される。加速度センサ４を構成する３軸加速度センサは、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の一種である。地震計２は、加速度センサ４、制御装置５及び通信装置８を収納している筐体を備えている。

複数の地震計２の各々の通信装置８は、ルータ１０及びネットワーク１１を介してサーバ１３と接続可能となっている。通信装置８は、通信用ＩＣ（Integrated Circuit）を含み、アンテナ９を介して無線によりルータ１０と接続される。

通信装置８は、ネットワーク１１に接続されることで、サーバ１３との間の通信が可能となる。ネットワーク１１は、例えば、インターネットである。通信装置８とルータ１０との間の無線通信の規格としては、例えば、Wi-Fi（登録商標）、Bluetooth（登録商標）、特定小電力無線等を採用することができる。地震計２は、ルータ１０経由でネットワーク１１を介してサーバ１３から時刻情報を取得することが可能である。要するに、地震計２は、サーバ１３から時刻情報を取得可能である。言い換えれば、サーバ１３は、例えば、ＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバとしての機能を有する。サーバ１３は、通信部と、記憶部と、制御部と、を有する。サーバ１３の通信部は、地震計２の通信装置８と通信可能な通信インタフェースである。記憶部は、各地震計２からの地震関連情報等を記憶する。地震関連情報は、地震計２の識別番号と、地震計２における加速度センサ４の出力信号と、時刻情報と、震度と、を含む。制御部は、通信部及び記憶部を制御する。サーバ１３は、クラウドコンピューティング（Cloud Computing）におけるサーバでもよい。サーバ１３は、地震関連情報の少なくとも一部をその地震関連情報の含む識別番号に対応付けられた携帯端末１２へ送信してもよい。携帯端末１２は、スマートフォンであるが、これに限らず、例えば、タブレットコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ等であってもよい。

通信装置８の状態は、地震計２において地震が検知されていない通常時はサーバ１３との通信を不可とする通信不可状態（省電力モード）である。通信装置８の状態は、制御装置５により制御されて、通信不可状態から、サーバ１３との通信を可能とする通信可能状態（アクティブモード）へと状態変化する。

制御装置５は、加速度センサ４の出力信号（例えば、図２参照）に基づいて地震を検知したときに、加速度センサ４の出力信号と時刻情報とを関連付けて記録するとともに、加速度センサ４の出力信号を用いて震度を算出し、通信装置８を通信不可状態から通信可能状態へ状態変化させて加速度センサ４の出力信号と時刻情報と（算出された）震度とを含む地震関連情報を通信装置８からサーバ１３へ送信させる。制御装置５は、地震関連情報を通信装置８からサーバ１３へ送信させた後、通信装置８を通信可能状態から通信不可状態へと状態変化させる。

制御装置５は、信号処理部６１を含む処理部６と、制御部７と、を有する。処理部６及び制御部７は、互いに異なるマイクロコントローラにより構成されている。

信号処理部６１は、加速度センサ４の出力信号に基づいて地震を検知する。制御部７は、記録部７１、算出部７２及び通信制御部７３を含む。記録部７１は、信号処理部６１において地震が検知されたときに加速度センサ４の出力信号を記録する。算出部７２は、加速度センサ４の出力信号から震度（例えば、震度階級）を算出する。通信制御部７３は、通信装置８を通信不可状態から通信可能状態へ状態変化させて地震関連情報を通信装置８からサーバ１３へ送信させる。信号処理部６１は、地震を検知してから所定時間後に制御部７を省電力動作状態（スリープ状態）からアクティブ状態へ状態変化させる。制御部７は、省電力動作モードでは、制御部７の起動に必要な機能以外の機能（例えば、記録部７１、算出部７２及び通信制御部７３それぞれの機能）を停止している。制御部７は、アクティブ状態では、記録部７１、算出部７２及び通信制御部７３それぞれを動作可能としている。制御装置５の制御部７は、通信装置８からサーバ１３へ送信させた地震関連情報を、記録部７１から消去（削除）するようにしてもよいし、送信済の地震関連情報に新たな地震関連情報を上書きするようにしてもよい。

処理部６は、時計部６２を更に含む。また、制御部７は、時計部７４を更に含む。複数の地震計２の各々は、サーバ１３から時刻情報を取得し、時計部６２、７４の時刻の誤差を補正する。より詳細には、複数の地震計２の各々における制御装置５は、サーバ１３からネットワーク１１及びルータ１０を介して取得した時刻情報に基づいて日時を補正する時刻補正機能を有する。

信号処理部６１は、例えば、加速度センサ４の出力信号を所定のサンプリング間隔（例えば、１０ミリ秒）で取り込み、加速度センサ４の出力信号が所定範囲（第１閾値ＴＨ１と第２閾値ＴＨ２との範囲）外になったとき（図２では時刻ｔ０）に地震を検知し、そのときの日時（以下、地震検知時刻ともいう）を時計部６２から取得し、制御部７の記録部７１に記録させる。また、制御部７は、地震検知時刻から所定期間（例えば、５分間）だけ加速度センサ４の出力信号を時刻情報と対応付けて記録部７１に記録させるとともに、所定期間の加速度センサ４の出力信号から震度を算出する。

また、複数の地震計２は、通信装置８により互いに通信可能である。複数の地震計２は、住宅１００における複数の層１０２のうち最も低い位置の層１０２に配置されている地震計２からの発報信号及びその発報信号に対応付けられた時刻情報に基づいて同期する。ここにおいて、複数の層１０２のうち最も低い位置の層１０２に配置されている地震計２は、例えば、加速度センサ４の出力信号が所定範囲（図２の例では第１閾値ＴＨ１と第２閾値ＴＨ２との範囲）外になったときに発報信号を出力する。ここにおいて、複数の地震計２の各々は、加速度センサ４の出力信号が所定範囲外になったときに発報信号を出力するように構成されているが、これに限らない。例えば、複数の地震計２の各々は、加速度センサ４の出力信号が所定範囲外になったとき（図２では時刻ｔ０）をトリガ時刻としてトリガ時刻から加速度センサ４の出力信号を時刻情報と対応付けてレジスタに蓄積する。複数の地震計２の各々は、判定時間内において加速度センサ４の出力信号の値が規定回数（例えば、４回）以上、所定範囲外の値となったときに地震を検知したとして発報信号を出力し、トリガ時刻から所定時間が経過するまでの加速度センサ４の出力信号を時刻情報と対応付けて記録部７１に記録するように構成されていてもよい。

制御装置５の実行主体は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における制御装置５としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうＩＣ又はＬＳＩ等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）、又はＵＬＳＩ（Ultra Large Scale Integration）と呼ばれる集積回路を含む。さらに、ＬＳＩの製造後にプログラムされる、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成若しくはＬＳＩ内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む１ないし複数の電子回路で構成される。

以上説明した実施形態に係る地震計システム１は、複数の地震計２と、サーバ１３と、を備える。複数の地震計２は、建物１０１における複数の層に配置される。複数の地震計２の各々は、加速度センサ４と、通信装置８と、制御装置５と、を有する。通信装置８は、サーバ１３と通信を行う。制御装置５は、時計部６２，７４を含み、通信装置８を制御する。制御装置５は、加速度センサ４の出力信号に基づいて地震を検知したときに、加速度センサ４の出力信号と時刻情報とを関連付けて記録するとともに、加速度センサ４の出力信号を用いて震度を算出し、通信装置８を通信不可状態から通信可能状態へ状態変化させて加速度センサ４の出力信号と時刻情報と震度とを含む地震関連情報を通信装置８からサーバ１３へ送信させる。

以上の構成により、実施形態に係る地震計システム１では、通信装置８を常時通信可能状態としている場合と比べて、長寿命化を図ることが可能となる。より詳細には、実施形態に係る地震計システム１では、通信装置８を常時、通信可能状態としている場合と比べて、通信装置８の温度上昇を抑制でき、長寿命化を図ることが可能となる。

また、実施形態に係る地震計システム１は、信号処理部６１において加速度センサ４の出力信号に基づいて地震を検知してから所定時間後に、制御部７の状態を省電力動作状態からアクティブ状態へ状態変化させる。これにより、実施形態に係る地震計システム１では、制御部７を常時、アクティブ状態としている場合と比べて、制御部７の温度上昇を抑制でき、長寿命化を図ることが可能となる。

実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

（変形例）
例えば、住宅１００は、２階建ての戸建て住宅に限らず、１階建ての戸建て住宅、３階建ての戸建て住宅であってもよい。また、地震計システム１が配置される建物は、戸建て住宅に限らず、集合住宅であってもよい。また、地震計システム１が配置される建物は、住宅用の建物１０１に限らず、事務所、店舗、ビル、工場等の非住宅用の建物であってもよい。

加速度センサ４は、３軸加速度センサに限らず、例えば、６軸加速度センサであってもよい。

また、建物１０１における複数の層１０２の各々に配置される地震計２の数は、１つに限らず２以上であってもよい。

また、直流電源３は、地震計２の筐体内に配置される場合であっても、地震計２の構成要素として必須の構成要素ではない。

また、複数の地震計２の各々は、外部電源（例えば、商用電源等の交流電源、外部直流電源）から給電されるように構成されてもよいが、この場合でも地震計２の筐体内に配置されるバックアップ用の直流電源で動作可能に構成されているのが好ましい。

制御装置５では、処理部６と制御部７とが１つのマイクロコントローラにより構成されていてもよい。

また、実施形態に係る地震計システム１では、制御装置５は、加速度センサ４の出力信号に基づいて地震を検知したときに、加速度センサ４の出力信号と時刻情報とを関連付けて記録するとともに、加速度センサ４の出力信号を用いて震度を算出しているが、これに限らない。また、制御装置５は、通信装置８を通信不可状態から通信可能状態へ状態変化させて加速度センサ４の出力信号と時刻情報と震度とを含む地震関連情報を通信装置８からサーバ１３へ送信させるように構成されているが、これに限らない。要するに、震度は、制御装置５で算出される場合に限らず、例えば、サーバ１３又はサーバ１３に接続されるコンピュータシステムにおいて算出されてもよい。この場合、制御装置５は、加速度センサ４の出力信号から震度を算出する算出部７２を備えていてもよいし、備えていなくてもよい。また、震度関連情報は、加速度センサ４の出力信号と時刻情報と震度とのうち震度を含まなくてもよい。

地震計システム１は、例えば、地震による建物１０１の被災度を構造解析モデル上で推定する推定システムに適用することができる。構造解析モデルは、建物１０１の各部分に対応した構成要素を備えている。なお、地震計システム１では、サーバ１３が、地震による建物１０１の被災度を推定する機能を有していてもよい。

（まとめ）
以上説明した実施形態及び変形例等から以下の態様が開示されている。

第１の態様に係る地震計システム（１）は、複数の地震計（２）と、サーバ（１３）と、を備える。複数の地震計（２）は、建物（１０１）における複数の層に配置される。複数の地震計（２）の各々は、加速度センサ（４）と、通信装置（８）と、制御装置（５）と、を有する。通信装置（８）は、サーバ（１３）と通信を行う。制御装置（５）は、時計部（６２，７４）を含み、通信装置（８）を制御する。制御装置（５）は、加速度センサ（４）の出力信号に基づいて地震を検知したときに、加速度センサ（４）の出力信号と時刻情報とを関連付けて記録し、通信装置（８）を通信不可状態から通信可能状態へ状態変化させて加速度センサ（４）の出力信号と時刻情報とを含む地震関連情報を通信装置（８）からサーバ（１３）へ送信させる。

第１の態様に係る地震計システム（１）は、長寿命化を図ることが可能となる。

第２の態様に係る地震計システム（１）では、第１の態様において、制御装置（５）は、信号処理部（６１）と、制御部（７）と、を有する。制御部（７）は、記録部（７１）、及び通信制御部（７３）を含む。信号処理部（６１）は、加速度センサ（４）の出力信号に基づいて地震を検知する。記録部（７１）は、信号処理部（６１）において地震が検知されたときに加速度センサ（４）の出力信号を記録する。通信制御部（７３）は、通信装置（８）を通信不可状態から通信可能状態へ状態変化させて地震関連情報を通信装置（８）からサーバ（１３）へ送信させる。信号処理部（６１）は、地震を検知してから所定時間後に制御部（７）を省電力動作状態からアクティブ状態へ状態変化させる。

第２の態様に係る地震計システム（１）は、地震が発生していないときの複数の地震計（２）の各々における制御部（７）での消費電力を抑制でき、複数の地震計（２）の各々の温度上昇を抑制できるから、地震計（２）の長寿命化を図ることが可能となる。

第３の態様に係る地震計システム（１）では、第１又は２の態様において、複数の地震計（２）の各々は、サーバ（１３）から時刻情報を取得し、時計部（６２，７４）の時刻の誤差を補正する。

第３の態様に係る地震計システム（１）では、複数の地震計（２）を同期させることが可能となる。

第４の態様に係る地震計システム（１）では、第１〜３の態様のいずれか一つにおいて、複数の地震計（２）は、通信装置（８）により互いに通信可能であり、複数の層（１０２）のうち最も低い位置の層に配置される地震計（２）からの発報信号及び発報信号に対応付けられた時刻情報に基づいて同期する。

第４の態様に係る地震計システム（１）では、複数の地震計（２）を同期させることが可能となる。

第５の態様に係る地震計（２）は、加速度センサ（４）と、通信装置（８）と、時計部（６２，７４）を含む制御装置（５）と、を備える。制御装置（５）は、加速度センサ（４）の出力信号に基づいて地震を検知したときに、加速度センサ（４）の出力信号と時刻情報とを関連付けて記録するとともに、加速度センサ（４）の出力信号を用いて震度を算出し、通信装置（８）を通信不可状態から通信可能状態へ状態変化させて加速度センサ（４）の出力信号と時刻情報と震度とを含む地震関連情報を通信装置（８）からサーバ（１３）へ送信させる。

第５の態様に係る地震計（２）は、長寿命化を図ることが可能となる。

第６の態様に係る住宅（１００）は、建物（１０１）と、第１〜４の態様のいずれか一つの地震計システム（１）と、を備える。

第６の態様に係る住宅（１００）は、長寿命化を図ることが可能となる。

１ 地震計システム
２ 地震計
４ 加速度センサ
５ 制御装置
６ 処理部
６１ 信号処理部
６２ 時計部
７ 制御部
７１ 記録部
７３ 通信制御部
７４ 時計部
８ 通信装置
１３ サーバ
１００ 住宅
１０１ 建物
１０２ 層

Claims (6)

1. 建物における複数の層に配置される複数の地震計と、
   サーバと、を備え、
   前記複数の地震計の各々は、
   加速度センサと、
   前記サーバと通信を行う通信装置と、
   時計部を含み前記通信装置を制御する制御装置と、を有し、
   前記制御装置は、前記加速度センサの出力信号に基づいて地震を検知したときに、前記加速度センサの出力信号と時刻情報とを関連付けて記録し、前記通信装置を通信不可状態から通信可能状態へ状態変化させて前記加速度センサの前記出力信号と前記時刻情報とを含む地震関連情報を前記通信装置から前記サーバへ送信させる、
   地震計システム。
2. 前記制御装置は、
   前記加速度センサの出力信号に基づいて地震を検知する信号処理部と、
   前記信号処理部において地震が検知されたときに前記加速度センサの出力信号を記録する記録部、前記通信装置を通信不可状態から通信可能状態へ状態変化させて前記地震関連情報を前記通信装置から前記サーバへ送信させる通信制御部を含む制御部と、を有し、
   前記信号処理部は、前記地震を検知してから所定時間後に前記制御部を省電力動作状態からアクティブ状態へ状態変化させる、
   請求項１に記載の地震計システム。
3. 前記複数の地震計の各々は、前記サーバから時刻情報を取得し、前記時計部の時刻の誤差を補正する、
   請求項１又は２に記載の地震計システム。
4. 前記複数の地震計は、前記通信装置により互いに通信可能であり、前記複数の層のうち最も低い位置の層に配置される地震計からの発報信号及び前記発報信号に対応付けられた時刻情報に基づいて同期する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の地震計システム。
5. 加速度センサと、
   通信装置と、
   時計部を含む制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記加速度センサの出力信号に基づいて地震を検知したときに、前記加速度センサの出力信号と時刻情報とを関連付けて記録し、前記通信装置を通信不可状態から通信可能状態へ状態変化させて前記加速度センサの前記出力信号と前記時刻情報とを含む地震関連情報を前記通信装置からサーバへ送信させる、
   地震計。
6. 建物と、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の地震計システムと、を備える、
   住宅。

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