JP2020041964A - 地震観測システム - Google Patents

Abstract

【課題】コストの低減及び通信性能の向上を図る。【解決手段】複数の層を有する構造物の地震観測システムであって、前記複数の層にそれぞれ設けられた地震センサと、前記地震センサから出力される信号を発信する発信機であって、前記構造物の層数未満の前記地震センサで構成されるグループ毎に設けられた単一の発信機と、前記信号を受信する受信機と、を備え、前記発信機は、前記グループの各地震センサと有線接続されており、且つ、前記受信機と有線接続されていない。【選択図】図４

Description

本発明は、地震観測システムに関する。

構造物（例えば建物）の地震観測システムとして、複数の層（階）に設置した複数の地震センサ（例えば加速度計）と、各地震センサとケーブルで接続されたデータ収録装置とを備え、地震センサから出力される信号に基づいて、地震動による建物の被害（損傷）状況を観測するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−２５４２３９号公報

上述したような地震観測システムでは、地震センサとデータ収録装置をケーブルで接続しているので、建物の階数が多いほど（すなわち高層になるほど）、ケーブルの配線距離が長くなり（必要ケーブル量が増え）、また配線工事に手間が掛かかる。このため、地震観測システムのコストが増大する要因となっていた。

また、地震センサとデータ収録装置との間の通信を無線で行うようにすることも考えられるが、無線は有線と比べて通信性能（速度や安定性）が劣るため、データ通信量が多い場合などにおいて、通信に時間がかかるという問題があった。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、コストの低減、及び、通信性能の向上を図ることにある。

かかる目的を達成するため、本発明の地震観測システムは、複数の層を有する構造物の地震観測システムであって、前記複数の層にそれぞれ設けられた地震センサと、前記地震センサから出力される信号を発信する発信機であって、前記構造物の層数未満の前記地震センサで構成されるグループ毎に設けられた単一の発信機と、前記信号を受信する受信機と、を備え、前記発信機は、前記グループの各地震センサと有線接続されており、且つ、前記受信機と有線接続されていないことを特徴とする。
このような地震観測システムによれば、コストの低減、及び、通信性能の向上を図ることができる。

かかる地震観測システムであって、隣接する前記層の境界には貫通穴が設けられており、前記グループにおいて異なる層に設置された前記地震センサと前記発信機は、前記貫通穴を通して配線された有線ケーブルで接続されていることが望ましい。
このような地震観測システムによれば、異なる層に設置された地震センサと発信機との間で確実に通信を行うことができる。

かかる地震観測システムであって、前記構造物は、前記複数の層の重なり方向に沿った部位であって、各層の境界に前記貫通穴が設けられ、且つ、他の室と区画された部位を有し、前記地震センサ及び前記発信機は、前記構造物の前記部位に設置されていることが望ましい。
このような地震観測システムによれば、室を区画する壁に有線ケーブルの配線用の穴を設けなくてもよい。

かかる地震観測システムであって、前記部位は、ＥＰＳ部位又はＰＳ部位であることが望ましい。
このような地震観測システムによれば、ＥＰＳ部位又はＰＳ部位に設けられた貫通穴を有線ケーブルの配線に利用することができ、よりコストの低減を図ることができる。

かかる地震観測システムであって、前記受信機は、インターネット回線を介して、前記発信機から発信された前記信号を受信することが望ましい。
このような地震観測システムによれば、有線接続されていない発信機と受信機との間で通信（無線通信）を行うことができる。

かかる地震観測システムであって、前記複数の層は防火区画された層であってもよい。
このような地震観測システムによれば、地震センサと発信機との間の通信を無線で行う場合と比べて、通信性能をより顕著に向上させることができる。

本発明によれば、コストの低減及び通信性能の向上を図ることができる。

第１比較例の地震観測システムの構成を示す図である。 第２比較例の地震観測システムの構成を示す図である。 第１実施形態の地震観測システムの構成を示す図である。 第２実施形態の地震観測システムの構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の地震観測システムについて説明する前に、まず比較例について説明する。

＝＝＝比較例＝＝＝
＜＜第１比較例＞＞
図１は、第１比較例の地震観測システムの構成を示す図である。

図１に示す地震観測システムは、地震センサ２００と、データ収録装置３００と、有線ケーブル４００と、外部サーバ５００とを備えている。なお、地震センサ２００とデータ収録装置３００は建物１０の内部に設けられており、外部サーバ５００は建物１０の外部に設けられている。

建物１０は、１０階（＋ＰＨＦ室）建ての建物である。また、建物１０は、エレベータシャフト１２とＥＰＳ室１４（ＥＰＳ部位に相当）を備えており、エレベータシャフト１２を除いて、各階の室などが防火区画されている。例えば、建物１０の上下に隣接する階（層）は床１１で防火区画されている。なお、エレベータシャフト１２は、エレベータ（不図示）が昇降するための縦（上下）に長い空間である。ＥＰＳ室１４は、建物１０において電気設備の幹線（ケーブル・配管配線）などを上下方向（層の重なり方向）に通すために他の室と区画された小空間の部位である。ＥＰＳ室１４の床１１（層の境界）には上下に貫通する貫通穴（ここでは不図示）が形成されており、この貫通穴に上記幹線（配線等）が通されている。また、ＰＨＦ室は、屋上に造られた階段室・昇降機塔などの室のことである。

地震センサ２００は、建物１０の各階にそれぞれ設けられている。そして、地震センサ２００は、その設置位置（階）における地震時の加速度を検出して出力する。なお、地震センサ２００は、ＥＰＳ室１４以外の室（ここではＥＰＳ室１４と隣接する室）に設置されている。

データ収録装置３００は、建物１０の最下層（１階）のＥＰＳ室１４内に設置されており、有線ケーブル４００によって各階の地震センサ２００と通信可能に接続されている。また、データ収録装置３００は、記憶部及びＣＰＵ（演算処理部）などを有している。記憶部はデータ等を記憶する部位であり、例えば、ハードディスクやメモリなどで構成されている。また、記憶部には、各地震センサ２００により検出された検出データ等を用いて建物１０の応答計算を行う応答計算プログラムや、応答値に基づいて建物１０の被害レベルを判定する判定プログラムなどが予め記憶されている。ＣＰＵは、プログラムに基づいて各種の演算を行う。

そして、データ収録装置３００は、複数の地震センサ２００から検出データ（信号）を受け取って記録するとともに、上記のプログラム等を用いて、検出データを分析し、その分析結果から、建物１０の被災評価を行う。また、データ収録装置３００は、これらのデータを外部サーバ５００に送信（発信）する。

有線ケーブル４００は、導電性を有するケーブルであり、地震センサ２００毎に（すなわち、各階の地震センサ２００に対応して）設けられている。有線ケーブル４００の一端は地震センサ２００に接続され、他端はデータ収録装置３００に接続されている。

外部サーバ５００は、データ収録装置３００と通信可能に接続（ここでは有線接続）されている。そして、外部サーバ５００は、データ収録装置３００との間でデータ（信号）の送受信を行う。

また、外部サーバ５００は、記憶部及びＣＰＵ（演算処理部）などを有しており、データ収録装置３００から受信したデータ（建物１０の各種データ）を記憶したり、データに基づいて建物１０の被災評価の結果を診断したりする。なお、この例では、データ収録装置３００で建物１０の被災評価を行なうこととしているが、これには限られず、外部サーバ５００で建物１０の被災評価を行ってもよい。

この第１比較例の場合、各階の地震センサ２００と、データ収録装置３００との間に、それぞれ、有線ケーブル４００が必要になる。よって、建物１０の階数が多いほど（すなわち建物１０が高層になるほど、）、有線ケーブル４００の配線距離が長くなり（必要ケーブル量が増え）、また配線工事に手間が掛かかる。例えば、図１（第１比較例）の場合、１０階の地震センサ２００とデータ収録装置３００とを接続するために長い有線ケーブル４００が必要になる。また、この長い有線ケーブル４００を１階と１０階との間に配線させるには手間がかかる。さらに、下層階の床１１の貫通穴には、各階への有線ケーブル４００が通されることになるため、ＥＰＳ室１４に形成されている貫通穴にこれらの有線ケーブル４００が全て収まらないおそれがある。この場合、貫通穴を別途設けなくてはならない。
このように、第１比較例の地震観測システムでは、コストが増大するおそれがある。

＜＜第２比較例＞＞
図２は、第２比較例の地震観測システムの構成を示す図である。なお、建物１０の構成は、図１と同じである。

第２比較例の地震観測システムは、子機２０と親機３０と外部サーバ５０を備えている。

子機２０は、第１比較例の地震センサ２００と同様の機能（地震時の加速度を検出して出力する機能）に加え、センサによる検出結果（データ）を有線や無線で送受信する通信機能を有している。ここでは、子機２０は無線でデータを送信している。子機２０は、各階にそれぞれ配置されている。

親機３０は、第１比較例のデータ収録装置３００と同様の機能に加え、子機２０から出力されたデータ（信号）を有線や無線で送受信する通信機能を有している。また、親機３０は、建物１０の層数（階数）未満の子機２０で構成されるグループ毎に設けられている。この例では４つのグループが設けられており、親機３０はグループ毎に１台（合計４台）配置されている。この４台の親機３０を上から順に３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄとする。このようにグループ毎に親機３０を設けることにより、１台の親機３０に子機２０からの通信が集中しないようにできる。

外部サーバ５０は、建物１０の外部に設けられており、インターネット回線等を介して各親機３０（親機３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）と通信を行う（親機３０から無線でデータを受信する）。なお、外部サーバ５０の構成は、無線による通信が可能であることを除き、第１比較例の外部サーバ５００と同様である。

この第２比較例の場合、建物１０の防火区画された床１１や壁が無線通信の障害となるため、異なる階に設置された子機２０と親機３０と間におけるデータの送受信が困難になるおそれがある。また、無線は有線と比べて通信速度が劣るため、例えば、子機２０と親機３０との間のデータ通信量が多い場合などにおいて、第１比較例よりも通信に時間がかかる（通信速度が遅くなる）おそれがある。

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜＜地震観測システムの構成について＞＞
図３は、第１実施形態の地震観測システムの構成を示す図である。前述の比較例と同一構成の部分には同一符号を付し説明を省略する。

本実施形態の地震観測システムは、子機２０と、親機３０と、有線ケーブル４０と、外部サーバ５０とを備えている。

子機２０（地震センサに相当）は、第２比較例と同様に建物１０の各階にそれぞれ（合計１０台）配置されている。

親機３０（発信機に相当）は、第２比較例と同じくグループ毎（２台又は３台の子機２０毎）に設けられている。ただし、本実施形態では、子機２０と親機３０は、後述する有線ケーブル４０によって接続（有線接続）されている。例えば、親機３０のうち最も上（９階）に設置された親機３０Ａは、８階から１０階の子機２０（３台の子機２０）と有線接続されている。また、例えば、親機３０のうち最も下（１階）に設置された親機３０Ｄは、１階と２階の子機２０（２台の子機２０）と有線接続されている。また、本実施形態の親機３０は、ｗｉｆｉなどの無線通信機能を有している。

各親機３０は、同じグループに属する各子機２０から出力されたデータ（信号）を、それぞれ、有線ケーブル４０を介して受け取る（受信する）。そして、各親機３０は、受信したデータ等を、インターネット回線を介して外部サーバ５０に送信（発信）する
有線ケーブル４０は、有線ケーブル４００と同様の導電性を有するケーブルであり、子機２０と親機３０とを接続するケーブルである。本実施形態では、グループに属する各子機２０と親機３０がそれぞれ有線ケーブル４０によって接続（有線接続）されている。なお、設置階の異なる子機２０と親機３０とを接続する際には、床１１に貫通穴１１ａを設けて、当該貫通穴１１ａに有線ケーブ４０を通している。例えば、図３の最も上のグループ（８階〜１０階の子機２０で構成されるグループ）の場合、９階と１０階の床１１に貫通穴１１ａを形成している。そして、１０階の床１１の貫通穴１１ａを介して、１０階の子機２０と９階の親機３０Ａとを有線ケーブル４０で接続している。また、９階の床１１の貫通穴１１ａを介して、８階の子機２０と９階の親機３０Ａとを有線ケーブル４０で接続している。他のグループについても同様であるので説明を省略する。

本実施形態ではグループ毎に、子機２０と親機３０を有線ケーブル４０で接続しているので、有線ケーブル４０の全体の配線長は、第１比較例の有線ケーブル４００の全体の配線長と比べて短くなる。これにより必要ケーブル量を減らすことができ、また、配線工事の手間を低減できる。

また、本実施形態では、グループの各子機２０と親機３０を有線ケーブル４０で直接接続しているので、第２比較例（無線による通信）と比べて、通信の速度や安定性を向上させることができる。

外部サーバ５０（受信機に相当）は、第２比較例と同様に、インターネット回線など介して、各親機３０（親機３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）から発信される信号を受信する。そして受信した信号（データ）に基づいて建物１０の被災の評価や診断を行う。

以上説明したように、本実施形態では、建物１０の階数（層数）未満の子機２０で構成されるグループ毎に単一の親機３０（親機３０Ａ〜３０Ｄ）が設けられており、グループに属する各子機２０と親機３０は、有線ケーブル４０で接続（有線接続）されている。また、親機３０と外部サーバ５０は有線接続されておらず、インターネット回線を介して無線通信を行う。これにより、第１比較例と比べて、有線ケーブル４０の配線長を短く（ケーブル量を低減）することができ、また、配線工事が簡易になるので、コストの低減を図ることができる。また、第２比較例と比べて、子機２０と親機３０との間の通信の速度や安定性（通信性能）を向上させることができる。特に、本実施形態のように各層が防火区画されている場合、通信性能をより顕著に向上させることができる。

＝＝＝第２実施形態＝＝＝
図４は、第２実施形態の地震観測システムの構成を示す図である。第１実施形態（図３）と同一構成の部分には同一符号を付し説明を省略する。

第２実施形態では、子機２０及び親機３０をＥＰＳ室１４に設置している。なお、各階のＥＰＳ室１４の境界（２階〜１０階の床１１）には電気配線等のために貫通穴１１ａが予め設けられている。また、第２実施形態においても、グループに属する各子機２０と親機３０は有線ケーブル４０で接続されている。この第２実施形態の場合、ＥＰＳ室１４の貫通穴１１ａを利用して有線ケーブル４０を配線することができるので、有線ケーブル４０配線用の新たな貫通穴を床１１に設ける必要がない。よって、よりコストの低減を図ることができる。

なお、子機２０と親機３０の何れか一方をＥＰＳ室１４の外に設置してもよい。例えば、図１（第１比較例）のように、子機２０をＥＰＳ室１４の外に設置し、親機３０をＥＰＳ室１４内に設置してもよい。あるいは、子機２０をＥＰＳ室１４内に設置し、親機３０をＥＰＳ室の外に設置してもよい。但し、これらの場合、ＥＰＳ室１４と周りの室とを区画する壁に有線ケーブル４０を通すための穴（貫通穴）を設ける必要がある。これに対し、本実施形態のように子機２０と親機３０をＥＰＳ室１４に設置すると、壁に穴を設けなくてもよい。

＝＝＝その他の実施形態について＝＝＝
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。

＜子機２０について＞
前述の実施形態では、子機２０は、地震センサの機能と、無線による通信機能とを有していたが、無線通信の機能は無くてもよい。つまり、子機２０が地震センサ２００であってもよい。

＜親機３０について＞
前述の実施形態では、親機３０は、子機２０から無線で出力された信号を受信する機能を備えていたが、無線で受信する機能は無くてもよい。

また、前述の実施形態では、親機３０は、グループに属する複数台（３台又は２台）の子機２０と有線接続されていたが、これには限られない。例えば、グループに子機２０が１台であってもよい。そして、グループにおいて親機３０と子機２０とが一対一に接続（有線接続）されていてもよい。

＜ＥＰＳ室１４（ＥＰＳ部位）について＞
第２実施形態では、子機２０及び親機３０をＥＰＳ室１４（ＥＰＳ部位）に設置していたが、給水・排水設備やガス管などの配管スペース（ＰＳ室：ＰＳ部位に相当）に設置してもよい。この場合においてもいても床１１に新たに貫通穴を設けることなく有線ケーブル４０を配線することが可能である。また、電話回線を収容するＭＤＦ室、ＭＤＦ室から分岐された配線を収容するＩＤＦ室、および、変圧器、配電盤を収容する電気室等に、子機２０や親機３０を設置してもよい。

１０ 建物（構造物）
１１ 床
１１ａ 貫通穴
１２ エレベータシャフト
１４ ＥＰＳ室（ＥＰＳ部位）
２０ 子機（地震センサ）
３０ 親機（発信機）
４０ 有線ケーブル
５０ 外部サーバ（受信機）
２００ 地震センサ
３００ データ収録装置
４００ 有線ケーブル
５００ 外部サーバ

Claims (6)

1. 複数の層を有する構造物の地震観測システムであって、
   前記複数の層にそれぞれ設けられた地震センサと、
   前記地震センサから出力される信号を発信する発信機であって、前記構造物の層数未満の前記地震センサで構成されるグループ毎に設けられた単一の発信機と、
   前記信号を受信する受信機と、
   を備え、
   前記発信機は、前記グループの各地震センサと有線接続されており、且つ、前記受信機と有線接続されていない、
   ことを特徴とする地震観測システム。
2. 請求項１に記載の地震観測システムであって、
   隣接する前記層の境界には貫通穴が設けられており、
   前記グループにおいて異なる層に設置された前記地震センサと前記発信機は、前記貫通穴を通して配線された有線ケーブルで接続されている、
   ことを特徴とする地震観測システム。
3. 請求項２に記載の地震観測システムであって、
   前記構造物は、前記複数の層の重なり方向に沿った部位であって、各層の境界に前記貫通穴が設けられ、且つ、他の室と区画された部位を有し、
   前記地震センサ及び前記発信機は、前記構造物の前記部位に設置されている、
   ことを特徴とする地震観測システム。
4. 請求項３に記載の地震観測システムであって、
   前記部位は、ＥＰＳ部位又はＰＳ部位である、
   ことを特徴とする地震観測システム。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載の地震観測システムであって、
   前記受信機は、インターネット回線を介して、前記発信機から発信された前記信号を受信する、
   ことを特徴とする地震観測システム。
6. 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の地震観測システムであって、
   前記複数の層は防火区画された層である、
   ことを特徴とする地震観測システム。