JP3075191B2

JP3075191B2 - 感震装置

Info

Publication number: JP3075191B2
Application number: JP24175096A
Authority: JP
Inventors: 康裕梅景
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-09-12
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 2000-08-07
Anticipated expiration: 2016-09-12
Also published as: JPH1090427A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスメータやガス
遮断装置などに設置されて地震を検出する感震装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の感震装置の地震判別方法
は、特開平５−５２６４２号公報や特開平８−２９５４
０号公報のようなものが知られていた。以下、その方法
について図６〜図１１を参照しながら説明する。

【０００３】図６に示すように、振動波形に対応するＯ
Ｎ／ＯＦＦ信号を出力するＯＮ／ＯＦＦ信号出力手段と
しての感震器１と、ＯＮ／ＯＦＦ信号におけるＯＮ時間
とＯＦＦ時間のそれぞれを計測する計測手段２と、計測
による同時間帯のものを計数する計数手段３と、設定時
間の計時手段４と、設定時間内における計数手段３によ
り得られる計数値に基づいて振動波形判別推論を行う推
論手段５とを備えた構成となっており、計数値からメン
バーシップ関数を作成してファジィ推論を用いて地震判
別をおこなっていた。

【０００４】また、図７〜図１１に示すように、地震判
別方法は、所定のしきい値以下の振動データをゼロに変
換した後、符号反転の検出を行うようにして周期ｔ１か
らｔ７を計算する。そして、ゼロデータが所定の割合未
満のデータだけを選び、さらに周期ｔが０．１秒＜ｔ＜
１秒の範囲になるようなゼロクロス点のみを選択し、最
終的にゼロクロスＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが４回カウントされ
る。そして、このうち最初のゼロクロスＡは、その直後
のゼロクロスが条件に当てはまらないためにゼロクロス
の回数はリセットされ、次のゼロクロスＢからカウント
され３回連続カウントされた時点Ｄで振動が地震である
と判別される。このように所定の条件下での振動データ
の符号反転が３回以上連続した場合に地震と判別するよ
うにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術では、推論処理を行うために高性能なマイクロコ
ンピュータが必要であることと、推論処理などで判別に
時間がかかるという課題があった。また、ガスメータの
ように配管で設置されている場合には衝撃が加わった後
の自由振動の判別が非常に困難で、ゼロクロスの回数を
カウントする手段では誤動作を生じやすいという課題が
あった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、振動信号を検出する振動検出手段と、前記
振動信号から振動のピーク値データを検出するピーク値
検出手段と、前記ピーク値の時間データを検出するピー
ク周期検出手段と、前記ピーク値データと前記ピーク周
期データの分散から地震判別係数を求める判別係数検出
手段と、前記地震判別係数から地震か否かを判別する地
震判別手段と、地震判別手段の結果を出力する出力手段
を備えた構成とした。

【０００７】上記発明によれば、振動のピーク値データ
とピーク値の周期データの分散から算出した地震判別係
数によって地震か否かを短時間で精度よく判別すること
ができるのである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、振動信号を検出する振
動検出手段と、前記振動信号から振動のピーク値データ
を検出するピーク値検出手段と、前記ピーク値の時間デ
ータを検出するピーク周期検出手段と、前記ピーク値デ
ータと前記ピーク周期データの分散から地震判別係数を
求める判別係数検出手段と、前記地震判別係数から地震
か否かを判別する地震判別手段と、地震判別手段の結果
を出力する出力手段を備えたものである。そして、振動
のピーク値データとピーク値の周期データとから算出し
た地震判別係数によって、地震か否かを短時間で精度よ
く判別することができるのである。

【０００９】

【００１０】また、ピーク値データとピーク周期データ
の積を合計する積和手段で地震判別係数を求める判別係
数検出手段を備えた構成とした。そして、振動のピーク
値データの分散値から地震判別係数を算出することによ
って、地震か否かを精度よく判別することができるので
ある。

【００１１】また、ピーク値の前後差分値からピーク値
差分を求めるピーク値差分検出手段と、前記ピーク値差
分をピーク値データとして用いる判別係数検出手段を備
えたものである。そして、ピーク値の前後差分によっ
て、振動波形の大きな変化をとらえることができ、地震
か否かの判別精度を向上することができる。

【００１２】また、ピーク値差分の絶対値からピーク値
差分絶対値を求める絶対値検出手段と、前記ピーク値差
分絶対値をピーク値データとして用いる判別係数検出手
段を備えたものである。そして、ピーク値差分の絶対値
によって、振動の方向に関係なく判別係数を設定するこ
とができるので、地震か否かを精度よく判別することが
できる。

【００１３】また、ピーク値データの最大値で前記ピー
ク値データを正規化する第１の正規化手段と、前記ピー
ク値正規化データをピーク値データとして用いる判別係
数検出手段を備えたものである。そして、最大値で正規
化することで振動レベルの大きさに関係なく判別係数を
設定することができ、高い精度の地震判別を行うことが
できるのである。

【００１４】また、ピーク値データを周期データで除算
したピーク微分値を求めるピーク値微分検出手段と、前
記ピーク微分値データをピーク値データとして用いる判
別係数検出手段を備えたものである。

【００１５】さらに、ピーク微分値データの最大値で前
記ピーク微分値データを正規化する第２の正規化手段
と、前記正規化データから地震判別係数を求める判別係
数検出手段を備えたものである。そして、ピーク微分値
を用いることで振動の大きな変化をとらえることができ
るので、高い精度の地震判別を行うことができるのであ
る。

【００１６】また、ピーク値データと周期データの積の
最大値で前記積データを正規化する第３の正規化手段
と、積の正規化データを合計する積和手段で地震判別係
数を求める判別係数検出手段を備えたものである。そし
て、最大値で正規化することで分散の大きさに関係なく
判別係数を設定することができ、高い精度の地震判別を
行うことができるのである。

【００１７】また、ピーク周期データの最大値で前記ピ
ーク周期データを正規化する第４の正規化手段と、前記
ピーク周期の正規化データを周期データとして用いる判
別係数検出手段を備えたものである。そして、周期の最
大値で正規化することで周期に関係なく判別係数を設定
することができ、高い精度の地震判別を行うことができ
るのである。

【００１８】

【００１９】また、振動波形データから、周期データお
よびピーク値データを判別係数検出手段に引き渡すピー
ク値データ選別手段を備えたものである。そして、ピー
ク値データ選別手段によって、周期データとピーク値デ
ータのみを用いて判別係数を算出することができ、処理
データ数の低減と処理の簡便化を図ることができるので
ある。

【００２０】また、所定振動レベル以上になった直後の
データの１個以上は使用しないようにして積和する積和
手段を備えたものである。そして、所定振動レベル以上
になった直後の不連続なデータを使用しないためデータ
に連続性ができ判別精度を向上させることができる。

【００２１】以下、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。（実施例１）図１は本発明の実施例１の感震装置のブロ
ック図である。図１において、６は振動検出手段として
の振動加速度センサ、７は増幅器、８は振動レベル判定
手段、９はピーク値データ選別手段としてのピーク値検
出手段、１０はピーク値データ選別手段としてのピーク
周期検出手段、１１は判別係数検出手段、１２は地震判
別手段、１３は出力手段、１４はガス遮断弁、１５は警
告ランプである。

【００２２】次に動作、作用について図２から図４を用
いて説明する。本発明の感震装置は、図２に示すような
振動波形の場合、振動加速度センサ６の信号がしきい値
（例えば、１５０ｃｍ／ｓ２）より大きくなった時か
ら、その振動波形のピーク値Ｐ１、Ｐ２、．．．Ｐｉと
ピーク周期Ｔ１、Ｔ２．．．Ｔｉを検出するものであ
る。

【００２３】すなわち、ピーク値検出手段９とピーク周
期検出手段１０は、所定のしきい値以上になった後の信
号の傾きが、正から負、または負から正になったときを
ピーク値データＰｉとして記憶し、判別係数検出手段へ
引き渡すと同時に、所定のしきい値以上になった後から
の時間をカウントし各ピーク値の発生時間からピーク周
期データＴｉを求めて記憶し、判別係数検出手段へ引き
渡すのである。この処理を所定のしきい値以上になった
直後から３秒間繰り返して行うものである。

【００２４】そして、判別係数検出手段では、３秒間の
ピーク値データＰｉとピーク周期データＴｉを基に分散
を示す量として地震判別係数Ｋを算出するものである。
まず、第１の正規化手段によって、Ｐｉの最大値Ｐｍａ
ｘを求め、全ＰｉをＰｍａｘで除算してピーク値正規化
データＰ（ｉ）を求める。そして、ピーク値差分検出手
段で正規化した値の前後の差分Ｐ（ｉ＋１）−Ｐ（ｉ）
を取る。そして、ピーク値微分検出手段で前記差分値を
ピーク周期Ｔｉで除算してピーク微分値を求め、その絶
対値を絶対値検出手段で求めてＱ（ｉ）とする。次に、
第２の正規化手段によってＱ（ｉ）の最大値Ｑｍａｘを
求めて、全Ｑ（ｉ）をＱｍａｘで除算してＱ（ｉ）を再
び正規化する。この値をＲ（ｉ）とし、積和手段によっ
て、Ｒ（ｉ）とＴ（ｉ）の積を求めてＫ（ｉ）とし、前
記Ｋ（ｉ）をｉ＝３から順に加算して擬似的に分散を示
す量として地震判別係数Ｋを算出するものである。

【００２５】ここで、地震判別係数Ｋが０．７以上であ
れば、地震であると判別し地震判定出力を出力手段から
発生し、ガス遮断弁を閉じるような動作を行うものであ
る。また、０．７未満の場合は、再び、振動加速度の計
測に戻るが、地震判別係数が０．７に非常に近い場合
は、警告ランプなどの出力手段で表示することもでき
る。その処理の流れを示すフローチャートを、図３と図
４に示す。

【００２６】このように、ピーク値とピーク値周期のデ
ータから擬似的に分散を示す量を算出し、振動波形の変
動を定量化することによって地震か衝撃かの判別を精度
よく行うことができるのである。そして、ピーク値デー
タや微分値を正規化することで、判別に用いるしきい値
を振動レベルに関係なく決めることができ、地震判別精
度を向上することができる。また、ピーク差分の微分値
を用いることで振動レベルと振動周波数の両方を考慮し
た判別係数とすることができ、更に判別精度を向上する
ことができる。そして、ピーク値データ選別手段によっ
て振動波形データ全部のデータ処理を行う必要がなく、
少ないデータ量で判別係数が求められるのでマイコン等
のメモリーが少なくてよいことと、低能力のマイコンで
も処理が可能である。また、３秒間以上のデータを用い
ることで振動の大きさや周波数に関係なく安定した判別
精度を得ることができる。また、積和手段では１番目の
データから用いずに、３番目からのデータを用いること
で１５０ガルで仕切った不連続な波形を判別係数に含め
ないようにすることができ判別精度を向上することがで
きる。

【００２７】（実施例２）図５は本発明の実施例２の感
震装置を示すフローチャートである。実施例１と異なる
点は、ピーク値データと周期データの積の最大値で前記
積データを正規化する第３の正規化手段と、積の正規化
データを合計する積和手段で地震判別係数を求める判別
係数検出手段を備えたこと、ピーク周期データの最大値
で前記ピーク周期データを正規化する第４の正規化手段
と、前記ピーク周期の正規化データを周期データとして
用いる判別係数検出手段を備えたことにある。第３の正
規化手段と第４の正規化手段とは、それぞれフローチャ
ートに示す演算手段である。

【００２８】次に動作、作用について説明する。ピーク
値データと同様にピーク周期データをピーク周期データ
の最大値で除算し正規化するようにした。また、ピーク
値データとピーク周期データの積もその最大値で除算し
正規化するようにした。

【００２９】このように、ピーク値データだけでなく、
ピーク周期データと、積データを正規化することで、振
動レベル、振動周波数に関係なく判別係数を決めること
ができるので、振動レベルが不確定な地震や衝撃の判別
において高精度な判別を行うことができる。

【００３０】なお、本実施例では第１から第４までの正
規化手段を用いて説明したが、演算などの処理が困難な
場合には、いずれかひとつを用いればよいし、正規化手
段を用いなくても実際のデータレベルに応じた判定係数
を設定しておけば、正規化手段を除いた処理で地震判別
を同様に行うことができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の感震装置に
よれば、次の効果が得られる。

【００３２】ピーク値とピーク値周期のデータから擬似
的に分散を示す量を算出し、振動波形の変動を定量化す
ることによって地震か衝撃かの判別を精度よく行うこと
ができるのである。そして、ピーク値データや微分値を
正規化することで、判別に用いるしきい値を振動レベル
に関係なく決めることができ、地震判別精度を向上する
ことができる。また、ピーク差分の微分値を用いること
で振動レベルと振動周波数の両方を考慮した判別係数と
することができ、更に判別精度を向上することができ
る。そして、ピーク値データ選別手段によって振動波形
データ全部のデータ処理を行う必要がなく、少ないデー
タ量で判別係数が求められるのでマイコン等のメモリー
が少なくてよいことと、低能力のマイコンでも処理が可
能である。また、３秒間以上のデータを用いることで振
動の大きさや周波数に関係なく安定した判別精度を得る
ことができる。また、積和手段では１番目のデータから
用いずに、３番目からのデータを用いることで１５０ガ
ルで仕切った不連続な波形を判別係数に含めないように
することができ判別精度を向上することができる。

【００３３】また、ピーク値データだけでなく、ピーク
周期データと、積データを正規化することで、振動レベ
ル、振動周波数に関係なく判別係数を決めることができ
るので、振動レベルが不確定な地震や衝撃の判別におい
て高精度な判別を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の感震装置のブロック図

【図２】同感震装置の動作を説明する振動波形図

【図３】同感震装置の動作を説明するフローチャート

【図４】同感震装置の動作の続きを説明するフローチャ
ート

【図５】本発明の実施例２の感震装置の動作を説明する
フローチャート

【図６】従来の感震装置のブロック図

【図７】従来の地震判別手段のしきい値を示す波形図

【図８】同手段のゼロ変換波形図

【図９】同手段のゼロクロス周期を示す波形図

【図１０】同手段の選択されたゼロクロス周期を示す波
形図

【図１１】同手段のゼロクロスのカウントを示す波形図

【符号の説明】

６振動加速度センサ８振動レベル判定手段９ピーク値検出手段１０ピーク周期検出手段１１判別係数検出手段１２地震判別手段１３出力手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】振動信号を検出する振動検出手段と、前記
振動信号から振動のピーク値を検出するピーク値検出手
段と、前記ピーク値の周期データを検出するピーク周期
検出手段と、前記ピーク値データと前記ピーク周期デー
タの分散から地震判別係数を求める判別係数検出手段
と、前記地震判別係数から地震か否かを判別する地震判
別手段と、地震判別手段の結果を出力する出力手段を備
えた感震装置。
【請求項２】ピーク値データとピーク周期データの積を
合計する積和手段で地震判別係数として求める判別係数
検出手段を備えた請求項１記載の感震装置。
【請求項３】ピーク値の前後差分値からピーク値差分を
求めるピーク値差分検出手段と、前記ピーク値差分をピ
ーク値データとして用いる判別係数検出手段を備えた請
求項１記載の感震装置。
【請求項４】ピーク値差分の絶対値からピーク値差分絶
対値を求める絶対値検出手段と、前記ピーク値差分絶対
値をピーク値データとして用いる判別係数検出手段を備
えた請求項３記載の感震装置。
【請求項５】ピーク値データの最大値で前記ピーク値デ
ータを正規化する第１の正規化手段と、前記ピーク値正
規化データをピーク値データとして用いる判別係数検出
手段を備えた請求項１記載の感震装置。
【請求項６】ピーク値データを周期データで除算したピ
ーク微分値を求めるピーク値微分検出手段と、前記ピー
ク微分値データをピーク値データとして用いる判別係数
検出手段を備えた請求項１記載の感震装置。
【請求項７】ピーク微分値データの最大値で前記ピーク
微分値データを正規化する第２の正規化手段と、前記正
規化データから地震判別係数を求める判別係数検出手段
を備えた請求項６記載の感震装置。
【請求項８】ピーク値データと周期データの積の最大値
で前記積データを正規化する第３の正規化手段と、積の
正規化データを合計する積和手段で地震判別係数を求め
る判別係数検出手段を備えた請求項１記載の感震装置。
【請求項９】ピーク周期データの最大値で前記ピーク周
期データを正規化する第４の正規化手段と、前記ピーク
周期の正規化データを周期データとして用いる判別係数
検出手段を備えた請求項１記載の感震装置。
【請求項１０】振動波形データから、周期データおよび
ピーク値データを判別係数検出手段に引き渡すピーク値
データ選別手段を備えた請求項１から９のいずれか１項
に記載の感震装置。
【請求項１１】所定振動レベル以上になった直後のデー
タの１個以上は使用しないようにして積和する積和手段
を備えた請求項２記載の感震装置。