JP4031596B2 - データロガー及び振動計測システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地震に係る振動の計測データを記録するデータロガー等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地震計測に係るデータロガーは、検出器と共に現地に常設される装置であり、検出器とはケーブルを介して接続されている。そして、検出器によって検出される地震、即ち振動に係る電気信号（アナログ信号）が、ケーブルを介してデータロガーに送信されると、データロガーは、受信したアナログ信号を振動値として数値で表した計測データ（デジタル信号）に変換して、計測データとして記録する。
【０００３】
この地震計測に係るデータロガーが利用されるのは、自然発生する地震（以下、自然地震と呼ぶ。）の計測のためばかりではない。プラントや、工場、工事現場等においても、振動計測システムとして、数個〜数百個の検出器及びデータロガーが設置されて、プラント等の稼働に因る地震（以下、人工地震と呼ぶ。）が計測される。また逆に、自然地震が発生した場合にプラント等の稼働を即時中止するためにも利用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多地点に複数の検出器及びデータロガーを設置して、自然地震や人工地震を計測する場合に問題となるのが、地震発生の時刻である。データロガーは、それぞれ別個独立であるため、各データロガーの時計を精確に設定・校正する必要があり、かつ、それぞれのデータロガーの同期を取る必要がある。因みに、一般的に地震計測に要求される計測時間の誤差は、１マイクロ秒程度である。
【０００５】
この問題点を解決するため、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機をデータロガーに内蔵させ、ＧＰＳ受信機によって受信されるＧＰＳ信号から時刻信号を取り出して、データロガー内の時計を精確に校正する手段が考えられる。
【０００６】
ところが、上記の通り、プラント等における振動計測システムにおいては、敷地内に設置されるデータロガーの数は、数百台にのぼる場合がある。すなわち、各データロガーにＧＰＳ信号の受信機能を持たせるには、ＧＰＳ受信機の増設とＧＰＳアンテナの据付が各データロガー毎に必要であるため、システム全体のコストが高くなってしまう。また、データロガーの設置後においては、各データロガー毎にＧＰＳ信号の受信確認等が必要となるため、保守の面においても実現が困難である。
【０００７】
本発明の課題は、時刻校正用の信号を他のデータロガー又はＧＰＳ信号から入力できるデータロガーを提供するとともに、１台のデータロガーによって他のデータロガーの時刻校正を容易かつ低コストに実現する振動計測システムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、
振動に係る所定の計測データを、内部時計（例えば、図１の時計１４）の時刻と対応付けて記録するデータロガーにおいて、
他のデータロガーから時刻信号を入力する外部入力手段（例えば、図１の入力端子ＩＮ）と、
時刻信号の入力状態を切り替える入力切替手段（例えば、図１のスイッチ４）と、
前記時刻信号に基づいて、前記内部時計の時刻を校正する校正手段（例えば、図１のＣＰＵ２）と、
前記校正手段によって校正された内部時計の時刻に対応づけて、前記計測データを記録する記録手段（例えば、図１の記憶媒体１３）と、
を備え、
時刻信号を備えたＧＰＳ信号を受信する受信手段（例えば、図１のＧＰＳ受信機３）を組み込み可能に構成し、
前記入力切替手段により、
前記受信手段が組み込まれている場合には前記受信手段からの時刻信号を入力し、
前記受信手段が組み込まれていない場合には前記外部入力手段からの時刻信号を入力する切り替えが行われるようになっている、
ことを特徴としている。
【０００９】
この請求項１記載の発明によれば、振動に係る所定の計測データを、内部時計の時刻と対応付けて記録するデータロガーにおいて、外部入力手段は、他のデータロガーから時刻信号を入力し、入力切替手段は、時刻信号の入力状態を切り替え、校正手段は、前記時刻信号に基づいて、前記内部時計の時刻を校正し、記録手段は、前記校正手段によって校正された内部時計の時刻に対応づけて、前記計測データを記録しており、さらに、時刻信号を備えたＧＰＳ信号を受信する受信手段を組み込み可能に構成し、前記入力切替手段により、前記受信手段が組み込まれている場合には前記受信手段からの時刻信号を入力し、前記受信手段が組み込まれていない場合には前記外部入力手段からの時刻信号を入力する切り替えが行われるようになっている。
【００１０】
したがって、この請求項１記載の発明によって、受信手段が組み込まれている場合には、ＧＰＳ信号が受信手段によって受信され、内部時計の時刻が校正される。また、受信手段が組み込まれていない場合にも、他のデータロガーから時刻信号を入力することができるため、同様の時刻校正を行うことができる。
【００１１】
また、請求項２記載の発明のように、請求項１記載のデータロガーにおいて、前記入力切替手段による切り替えにより入力された時刻信号に基づいて、内部動作に係るクロック信号の同期をとる同期手段（例えば、図１のＣＰＵ２）をさらに備えることとしてもよい。
【００１２】
この請求項２記載の発明によれば、時刻信号に基づいて内部動作に係るクロック信号の同期がとられるため、データロガーの内部動作の誤差を最小に抑えることが可能となる。
【００１３】
さらに、請求項３記載の発明のように、請求項１または２記載のデータロガーを、携帯可能なケースに収めることとしてもよい。
【００１４】
この請求項３記載の発明によれば、データロガーは携帯可能なケースに収められているため、運搬や交換等を容易に行うことができるとともに、設置面積が小さいために、設置場所を選ばず、データロガーの適用範囲を広げることができる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、
前記受信手段によって受信された時刻信号を外部へ出力する外部出力手段（例えば、図１の時刻信号用アンプ５及び出力端子ＯＵＴ）をさらに備えた、請求項１〜３の何れか記載の複数のデータロガーを含む振動計測システム（例えば、図３の振動計測システム１００）であって、
前記複数のデータロガーの内、１台のデータロガーの前記外部出力手段と、他のデータロガーの前記外部入力手段とを接続することによって、全てのデータロガーにおいて同一の時刻信号を用いることを特徴としている。
【００１６】
この請求項４記載の発明によれば、前記受信手段によって受信された時刻信号を外部へ出力する外部出力手段をさらに備えた、請求項１〜３の何れか記載の複数のデータロガーを含む振動計測システムであって、前記複数のデータロガーの内、１台のデータロガーの前記外部出力手段と、他のデータロガーの前記外部入力手段とが接続されるため、全てのデータロガーにおいて同一の時刻信号が用いられる。
【００１７】
したがって、請求項４記載の発明によって、データロガーは時刻信号を外部へ出力することができるため、受信手段を組み込んだデータロガーが１台あれば、他のデータロガーにおいては受信手段を組み込む必要がない。すなわち、受信手段を組み込んだデータロガーと接続することによって、受信手段を組み込んでいないデータロガーにおいても内部時計を校正することが可能となる。したがって、複数台のデータロガーからなる振動計測システムにおける時刻校正を容易かつ低コストに実現することができる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、
前記入力切替手段による切り替えにより入力される時刻信号を外部へ出力する外部出力手段（例えば、図４の時刻信号用アンプ５及び出力端子ＯＵＴ）をさらに備えた、請求項１〜３の何れか記載の複数のデータロガーを含む振動計測システム（例えば、図５の振動計測システム１００´）であって、
前記受信手段が組み込まれたデータロガーを先頭に、各データロガーの前記外部出力手段と前記外部入力手段を接続したディジーチェーン接続によって、全てのデータロガーにおいて同一の時刻信号を用いることを特徴としている。
【００１９】
この請求項５記載の発明によれば、前記入力切替手段による切り替えにより入力される時刻信号を外部へ出力する外部出力手段をさらに備えた、請求項１〜３の何れか記載の複数のデータロガーを含む振動計測システムであって、前記受信手段が組み込まれたデータロガーを先頭に、各データロガーの前記外部出力手段と前記外部入力手段を接続したディジーチェーン接続がなされるため、全てのデータロガーにおいて同一の時刻信号が用いられる。
【００２０】
したがって、請求項５記載の発明によって、データロガーは時刻信号を外部へ出力することができるため、受信手段を組み込んだデータロガーが１台あれば、他のデータロガーにおいては受信手段を組み込む必要がない。すなわち、受信手段を組み込んだデータロガーと接続することによって、受信手段を組み込んでいないデータロガーにおいても内部時計を校正することが可能となる。したがって、複数台のデータロガーからなる振動計測システムにおける時刻校正を容易かつ低コストに実現することができる。
【００２１】
また、各データロガーが他のデータロガーのために時刻信号を入出力するため、受信手段を組み込んだ１台のデータロガーが、他の全てのデータロガーのために、時刻信号を出力する必要がない。したがって、増幅特性の低い安価なアンプ等を用いることができ、各データロガーの単価を低減させ、システム全体としてのコストを下げることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５を参照して、本発明を適用したデータロガー１、及びデータロガー１を複数台接続して構成した振動計測システム１００の実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
まず構成を説明する。
図１は、本発明を適用したデータロガー１の内部構成を示すブロック図である。
【００２４】
データロガー１は、Ｂ５サイズ程度の筐体に収納されたポータブル型の記録装置であり、振動を検出する検出器２０とはケーブル４０を介して接続され、検出器２０と共に現地に常設される。そして、常時検出器２０から送信される振動に係る電気信号（アナログ信号）を、振動値として数値で表した計測データ（デジタル信号）に変換することによって、振動（地震）に係る計測データの記録を行う。また、データロガー１には、ＧＰＳ受信機３を内蔵可能であり、内蔵された場合には、ＧＰＳ受信機３等によって受信されるＧＰＳ信号内の、時刻信号に基づいて時計１４の時刻を校正するとともに、他のデータロガーに当該時刻信号を出力する。また、ＧＰＳ受信機３が内蔵されていない場合には、他のデータロガー１から出力される時刻信号を入力することによって、時計１４の時刻を校正する。
【００２５】
図１において、データロガー１は、ＣＰＵ２と、ＧＰＳ受信機３と、スイッチ４と、時刻信号用アンプ５と、検出信号用アンプ６と、Ａ／Ｄ変換器７と、入力部８と、表示部９と、ＲＯＭ１０と、ＲＡＭ１１と、記憶部１２と、記憶媒体１３と、時計１４とにより構成されている。
【００２６】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）２は、ＲＯＭ１０に格納されているＩＰＬ（Initial Program Loader）プログラムや記憶媒体１３に格納されている記録処理プログラム、時刻校正処理プログラム等を実行して、その処理結果を一時的にＲＡＭ１１内のワークメモリエリアに格納するとともに、表示部９に表示する。
【００２７】
また、記録処理として、ＣＰＵ２は、Ａ／Ｄ変換器７から入力される計測データ（デジタル信号）を記憶媒体１３へ出力・記録する処理を行う。
【００２８】
また、ＣＰＵ２は、時刻校正処理として、スイッチ４から入力される時刻信号に基づいて、時計１４の時刻を校正するとともに、時刻信号の１秒パルスに基づいて、データロガー１の内部動作に係るクロック信号の同期をとる。時刻信号とは、ＧＰＳ衛星から送信される原子時計（誤差１００万分の１秒）に同期した信号であり、ＧＰＳ受信機３等によって受信されるＧＰＳ信号の１つである。
【００２９】
ここで、時刻信号と内部動作に係るクロック信号の相関関係について、図２を参照して説明する。図２（ａ）は、時刻信号の１秒パルスの概略波形を示す図であり、同図（ｂ）は、データロガー１の内部動作に係るクロック信号の概略波形を示す図である。図２において、時刻信号は、１秒周期でＨレベルとＬレベルを遷移する信号であり、Ｌレベルの信号中には、さらに時刻情報等を表す信号が含まれている。クロック信号は、データロガー１の内部動作に係る信号であり、例えば、ＣＰＵ２の動作周波数である数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚの信号のことである。尚、図２においては、簡明のため５Ｈｚとして示している。図２において、ＣＰＵ２が、時刻信号の立ち上がり時に、クロック信号の立ち上がりを強制的に揃えることにより、データロガー１の内部動作、即ち振動検出と記録時刻に係る誤差を最小に抑えることができる。
【００３０】
ＧＰＳ受信機３は、データロガー１内に内蔵可能な機能モジュールであって、データロガー１内に内蔵された場合には、ＧＰＳアンテナ３ａによって受信されるＧＰＳ信号から時刻信号を抽出して、スイッチ４の接点ＩＮＴと、時刻信号用アンプ５に出力する。尚、ＧＰＳ受信機３が受信するＧＰＳは、ＦＭ放送などの地上波を組み合わせたＤＧＰＳ（Differential GPS）であってもよく、またＧＰＳ受信機３は、受信したＧＰＳ信号に基づいて位置情報及び高度情報を算出・出力することとしてもよい。
【００３１】
スイッチ４は、接点ＩＮＴ又は接点ＥＸＴを切り替えて、固定接点４ａと接続する切替スイッチであり、接点ＩＮＴはＧＰＳ受信機３と接続され、接点ＥＸＴは入力端子ＩＮと接続されている。接点ＩＮＴが固定接点４ａと接続された場合（以下、接続された場合をＯＮ、接続されていない場合をＯＦＦと呼ぶ。）には、ＧＰＳ受信機３から入力される時刻信号が、固定接点４ａを介してＣＰＵ２へ出力される。また、接点ＥＸＴをＯＮとした場合には、入力端子ＩＮから入力される他のデータロガーからの時刻信号がＣＰＵ２へ出力される。
【００３２】
尚、スイッチ４は、接点ＥＸＴをＯＮとして予め設定しておき、ＧＰＳ受信機３が内蔵された場合に、自動的に接点ＩＮＴがＯＮに切り替わることとしてもよい。その場合にはスイッチの切替に伴う誤動作を防ぐことができる。
【００３３】
時刻信号用アンプ５は、ＧＰＳ受信機３から入力される時刻信号を増幅して出力端子ＯＵＴに出力するアンプである。
【００３４】
入力端子ＩＮは、ＧＰＳ受信機３を備えた他のデータロガーの出力端子ＯＵＴとケーブルを介して接続され、他のデータロガーから時刻信号を入力する接続端子であり、出力端子ＯＵＴは、ＧＰＳ受信機３を備えていない他のデータロガーの入力端子ＩＮとケーブルを介して接続され、他のデータロガーへ時刻信号を出力する接続端子である。
【００３５】
検出信号用アンプ６は、検出器２０から常時送信されるアナログ信号である電気信号を増幅するアンプであり、Ａ／Ｄ変換器７は、増幅された電気信号（アナログ信号）を、振動値として数値で表したデジタル信号である計測データに変換し、ＣＰＵ２に出力するＡ／Ｄコンバータである。
【００３６】
入力部８は、各種設定値等を入力するための入力キー等により構成され、キーの押下信号をＣＰＵ２に出力する。表示部９は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ＣＰＵ２から入力されるデータロガー１の動作状態や現在時刻等を表示する。
【００３７】
ＲＯＭ（Read Only Memory）１０は、ＣＰＵ２によってデータロガー１の起動時に実行されるＩＰＬプログラムの他、各種処理プログラムの初期設定値等を格納する。
【００３８】
ＲＡＭ（Random Access Memory）１１は、検出信号用アンプ６等を介して検出器２０から常時入力される計測データを一時的に格納するバッファエリアや、時刻校正処理等の各種処理に係る各種データを格納するワークメモリエリアを形成している。
【００３９】
記憶部１２は、記録処理プログラムや時刻校正処理プログラム、計測データを格納するための記憶媒体１３を有しており、この記憶媒体１３は磁気的、光学的記憶媒体、若しくは半導体メモリで構成されている。また、この記憶媒体１３は記憶部１２に固定的に設けたもの、若しくは着脱自在に装着するものである。
【００４０】
時計１４は、誤差の少ない水晶時計等によって構成され、ＣＰＵ２により実行される記録処理において、計測データと対応づけて記録される時刻を、ＣＰＵ２に出力する。また、時計１４の時刻は、ＣＰＵ２により実行される時刻校正処理によって、時刻信号に基づいて校正される。
【００４１】
次に動作を説明する。
まず記録処理に係るデータロガー１の動作について説明する。地震の発生有無に関わらず、常時、検出器２０からデータロガー１へ電気信号（アナログ信号）が送信されており、データロガー１は、受信したアナログ信号を検出信号用アンプ６によって増幅し、Ａ／Ｄ変換器７によってデジタル信号である計測データに変換する。次いで、計測データがＣＰＵ２に入力されると、ＣＰＵ２は、計測データを記憶媒体１３に格納する。以上が記録処理である。
【００４２】
次に、時刻校正処理に係る動作について説明する。
図３は、振動計測システム１００の概略構成を示す図である。振動計測システム１００は、データロガー１と同一のｎ（ｎは自然数）台のデータロガーによって構成されており、データロガー１−１のみＧＰＳ受信機３−１を備えている。また、データロガー１−１の出力端子ＯＵＴ−１と、他の全てのデータロガーの入力端子ＩＮとが接続されている。また、データロガー１−１のスイッチ４−１のみ接点ＩＮＴがＯＮとなっており、他のデータロガーのスイッチにおいては、接点ＥＸＴがＯＮとなっている。
【００４３】
図３において、データロガー１−１は、ＧＰＳアンテナ３ａ−１によって受信されたＧＰＳ信号から、ＧＰＳ受信機３−１が時刻信号を抽出し、出力端子ＯＵＴ−１等を介して他のデータロガーに出力する。また、データロガー１−１は、この時刻信号に基づいて、内部時計の時刻を校正するとともに、内部動作に係るクロック信号と時刻信号との同期をとる。
【００４４】
一方、他のデータロガーにおいては、データロガー１−１から出力される時刻信号を、入力端子ＩＮ等を介して入力することによって、内部時計の時刻校正を行うとともに、内部動作に係るクロック信号と時刻信号との同期をとる。
【００４５】
したがって、ＧＰＳ受信機を内蔵しないデータロガーであっても、ＧＰＳ受信機を内蔵したデータロガーと接続され、時刻信号を他のデータロガーから入力することによって、時刻校正処理を行うことができる。
【００４６】
以上のように、本発明を適用したデータロガー１は、ＧＰＳ受信機３の内蔵が可能であり、また、時刻信号を他のデータロガーから入力及び外部出力できるよう構成されているため、ＧＰＳ受信機３を内蔵したデータロガーが１台あれば、他のデータロガーにおいてはＧＰＳ受信機を内蔵する必要がなく、ＧＰＳ受信機を内蔵したデータロガーと接続することによって、内部時計を校正することが可能となる。したがって、複数台のデータロガーからなる振動計測システムにおける時刻校正を容易かつ低コストに実現することができる。
【００４７】
なお、本発明は、上記実施の形態の内容に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であり、例えば、振動計測システム１００における各データロガー間の接続をディジーチェーンとなるように、データロガー内の構成を変更することとしてもよい。図４は、このデータロガー１の変形例であるデータロガー１´の内部構成を示すブロック図である。
【００４８】
図４において、データロガー１´は、スイッチ４の接点ＩＮＴがＧＰＳ受信機３と接続され、接点ＥＸＴが入力端子ＩＮと接続され、固定接点４ａがＣＰＵ２及び時刻信号用アンプ５と接続されている。他の構成についてはデータロガー１と同一である。図５は、図４のデータロガー１´を用いた振動計測システム１００´の構成を示す図である。
【００４９】
図５において、振動計測システム１００´は、データロガー１−１´にのみＧＰＳ受信機３−１´が内蔵されている。また、各データロガー間の接続は、データロガー１−１´の出力端子ＯＵＴ−１´と、データロガー１−２´の入力端子ＩＮ−２´とが接続され、データロガー１−２´の出力端子ＯＵＴ−２´と次のデータロガーの入力端子とが接続されるといった、ディジーチェーンとなるよう構成されている。
【００５０】
この場合には、ＧＰＳ受信機を内蔵している１台のデータロガーが、他の全てのデータロガーのために、時刻信号を増幅して出力する必要がない。したがって、増幅特性の低い安価な時刻信号用アンプを用いることができるため、各データロガーの単価を低減させ、システム全体としてのコストを下げることができる。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、受信手段が組み込まれている場合には、ＧＰＳ信号が受信手段によって受信され、内部時計の時刻が校正される。また、受信手段が組み込まれていない場合にも、他のデータロガーから時刻信号を入力することができるため、同様の時刻校正を行うことができる。
【００５２】
請求項２記載の発明によれば、時刻信号に基づいて内部動作に係るクロック信号の同期がとられるため、データロガーの内部動作の誤差を最小に抑えることが可能となる。
【００５３】
請求項３記載の発明によれば、データロガーは携帯可能なケースに収められているため、運搬や交換等を容易に行うことができるとともに、設置面積が小さいために、設置場所を選ばず、データロガーの適用範囲を広げることができる。
【００５４】
請求項４記載の発明によれば、データロガーは時刻信号を外部へ出力することができるため、受信手段を組み込んだデータロガーが１台あれば、他のデータロガーにおいては受信手段を組み込む必要がない。すなわち、受信手段を組み込んだデータロガーと接続することによって、受信手段を組み込んでいないデータロガーにおいても内部時計を校正することが可能となる。したがって、複数台のデータロガーからなる振動計測システムにおける時刻校正を容易かつ低コストに実現することができる。
【００５５】
請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の発明の効果と同様に、複数台のデータロガーからなる振動計測システムにおける時刻校正を容易かつ低コストに実現することができる。また、各データロガーが他のデータロガーのために時刻信号を入出力するため、受信手段を組み込んだ１台のデータロガーが、他の全てのデータロガーのために、時刻信号を出力する必要がない。したがって、増幅特性の低い安価なアンプ等を用いることができ、各データロガーの単価を低減させ、システム全体としてのコストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したデータロガー１の内部構成を示すブロック図。
【図２】（ａ）は、時刻信号の１秒パルスの概略波形を示す図。（ｂ）は、データロガー１の内部動作に係るクロック信号の概略波形を示す図。
【図３】データロガー１を用いた振動計測システム１００の概略構成を示す図。
【図４】データロガー１´の内部構成を示すブロック図。
【図５】データロガー１´を用いた振動計測システム１００´の構成を示す図。
【符号の説明】
１ データロガー
２ ＣＰＵ
３ ＧＰＳ受信機
４ スイッチ
５ 時刻信号用アンプ
６ 検出信号用アンプ
７ Ａ／Ｄ変換器
８ 入力部
９ 表示部
１０ ＲＯＭ
１１ ＲＡＭ
１２ 記憶部
１３ 記憶媒体
１４ 時計
２０ 検出器
１００ 振動計測システム
【発明の属する技術分野】
本発明は、地震に係る振動の計測データを記録するデータロガー等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地震計測に係るデータロガーは、検出器と共に現地に常設される装置であり、検出器とはケーブルを介して接続されている。そして、検出器によって検出される地震、即ち振動に係る電気信号（アナログ信号）が、ケーブルを介してデータロガーに送信されると、データロガーは、受信したアナログ信号を振動値として数値で表した計測データ（デジタル信号）に変換して、計測データとして記録する。
【０００３】
この地震計測に係るデータロガーが利用されるのは、自然発生する地震（以下、自然地震と呼ぶ。）の計測のためばかりではない。プラントや、工場、工事現場等においても、振動計測システムとして、数個〜数百個の検出器及びデータロガーが設置されて、プラント等の稼働に因る地震（以下、人工地震と呼ぶ。）が計測される。また逆に、自然地震が発生した場合にプラント等の稼働を即時中止するためにも利用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多地点に複数の検出器及びデータロガーを設置して、自然地震や人工地震を計測する場合に問題となるのが、地震発生の時刻である。データロガーは、それぞれ別個独立であるため、各データロガーの時計を精確に設定・校正する必要があり、かつ、それぞれのデータロガーの同期を取る必要がある。因みに、一般的に地震計測に要求される計測時間の誤差は、１マイクロ秒程度である。
【０００５】
この問題点を解決するため、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機をデータロガーに内蔵させ、ＧＰＳ受信機によって受信されるＧＰＳ信号から時刻信号を取り出して、データロガー内の時計を精確に校正する手段が考えられる。
【０００６】
ところが、上記の通り、プラント等における振動計測システムにおいては、敷地内に設置されるデータロガーの数は、数百台にのぼる場合がある。すなわち、各データロガーにＧＰＳ信号の受信機能を持たせるには、ＧＰＳ受信機の増設とＧＰＳアンテナの据付が各データロガー毎に必要であるため、システム全体のコストが高くなってしまう。また、データロガーの設置後においては、各データロガー毎にＧＰＳ信号の受信確認等が必要となるため、保守の面においても実現が困難である。
【０００７】
本発明の課題は、時刻校正用の信号を他のデータロガー又はＧＰＳ信号から入力できるデータロガーを提供するとともに、１台のデータロガーによって他のデータロガーの時刻校正を容易かつ低コストに実現する振動計測システムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、
振動に係る所定の計測データを、内部時計（例えば、図１の時計１４）の時刻と対応付けて記録するデータロガーにおいて、
他のデータロガーから時刻信号を入力する外部入力手段（例えば、図１の入力端子ＩＮ）と、
時刻信号の入力状態を切り替える入力切替手段（例えば、図１のスイッチ４）と、
前記時刻信号に基づいて、前記内部時計の時刻を校正する校正手段（例えば、図１のＣＰＵ２）と、
前記校正手段によって校正された内部時計の時刻に対応づけて、前記計測データを記録する記録手段（例えば、図１の記憶媒体１３）と、
を備え、
時刻信号を備えたＧＰＳ信号を受信する受信手段（例えば、図１のＧＰＳ受信機３）を組み込み可能に構成し、
前記入力切替手段により、
前記受信手段が組み込まれている場合には前記受信手段からの時刻信号を入力し、
前記受信手段が組み込まれていない場合には前記外部入力手段からの時刻信号を入力する切り替えが行われるようになっている、
ことを特徴としている。
【０００９】
この請求項１記載の発明によれば、振動に係る所定の計測データを、内部時計の時刻と対応付けて記録するデータロガーにおいて、外部入力手段は、他のデータロガーから時刻信号を入力し、入力切替手段は、時刻信号の入力状態を切り替え、校正手段は、前記時刻信号に基づいて、前記内部時計の時刻を校正し、記録手段は、前記校正手段によって校正された内部時計の時刻に対応づけて、前記計測データを記録しており、さらに、時刻信号を備えたＧＰＳ信号を受信する受信手段を組み込み可能に構成し、前記入力切替手段により、前記受信手段が組み込まれている場合には前記受信手段からの時刻信号を入力し、前記受信手段が組み込まれていない場合には前記外部入力手段からの時刻信号を入力する切り替えが行われるようになっている。
【００１０】
したがって、この請求項１記載の発明によって、受信手段が組み込まれている場合には、ＧＰＳ信号が受信手段によって受信され、内部時計の時刻が校正される。また、受信手段が組み込まれていない場合にも、他のデータロガーから時刻信号を入力することができるため、同様の時刻校正を行うことができる。
【００１１】
また、請求項２記載の発明のように、請求項１記載のデータロガーにおいて、前記入力切替手段による切り替えにより入力された時刻信号に基づいて、内部動作に係るクロック信号の同期をとる同期手段（例えば、図１のＣＰＵ２）をさらに備えることとしてもよい。
【００１２】
この請求項２記載の発明によれば、時刻信号に基づいて内部動作に係るクロック信号の同期がとられるため、データロガーの内部動作の誤差を最小に抑えることが可能となる。
【００１３】
さらに、請求項３記載の発明のように、請求項１または２記載のデータロガーを、携帯可能なケースに収めることとしてもよい。
【００１４】
この請求項３記載の発明によれば、データロガーは携帯可能なケースに収められているため、運搬や交換等を容易に行うことができるとともに、設置面積が小さいために、設置場所を選ばず、データロガーの適用範囲を広げることができる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、
前記受信手段によって受信された時刻信号を外部へ出力する外部出力手段（例えば、図１の時刻信号用アンプ５及び出力端子ＯＵＴ）をさらに備えた、請求項１〜３の何れか記載の複数のデータロガーを含む振動計測システム（例えば、図３の振動計測システム１００）であって、
前記複数のデータロガーの内、１台のデータロガーの前記外部出力手段と、他のデータロガーの前記外部入力手段とを接続することによって、全てのデータロガーにおいて同一の時刻信号を用いることを特徴としている。
【００１６】
この請求項４記載の発明によれば、前記受信手段によって受信された時刻信号を外部へ出力する外部出力手段をさらに備えた、請求項１〜３の何れか記載の複数のデータロガーを含む振動計測システムであって、前記複数のデータロガーの内、１台のデータロガーの前記外部出力手段と、他のデータロガーの前記外部入力手段とが接続されるため、全てのデータロガーにおいて同一の時刻信号が用いられる。
【００１７】
したがって、請求項４記載の発明によって、データロガーは時刻信号を外部へ出力することができるため、受信手段を組み込んだデータロガーが１台あれば、他のデータロガーにおいては受信手段を組み込む必要がない。すなわち、受信手段を組み込んだデータロガーと接続することによって、受信手段を組み込んでいないデータロガーにおいても内部時計を校正することが可能となる。したがって、複数台のデータロガーからなる振動計測システムにおける時刻校正を容易かつ低コストに実現することができる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、
前記入力切替手段による切り替えにより入力される時刻信号を外部へ出力する外部出力手段（例えば、図４の時刻信号用アンプ５及び出力端子ＯＵＴ）をさらに備えた、請求項１〜３の何れか記載の複数のデータロガーを含む振動計測システム（例えば、図５の振動計測システム１００´）であって、
前記受信手段が組み込まれたデータロガーを先頭に、各データロガーの前記外部出力手段と前記外部入力手段を接続したディジーチェーン接続によって、全てのデータロガーにおいて同一の時刻信号を用いることを特徴としている。
【００１９】
この請求項５記載の発明によれば、前記入力切替手段による切り替えにより入力される時刻信号を外部へ出力する外部出力手段をさらに備えた、請求項１〜３の何れか記載の複数のデータロガーを含む振動計測システムであって、前記受信手段が組み込まれたデータロガーを先頭に、各データロガーの前記外部出力手段と前記外部入力手段を接続したディジーチェーン接続がなされるため、全てのデータロガーにおいて同一の時刻信号が用いられる。
【００２０】
したがって、請求項５記載の発明によって、データロガーは時刻信号を外部へ出力することができるため、受信手段を組み込んだデータロガーが１台あれば、他のデータロガーにおいては受信手段を組み込む必要がない。すなわち、受信手段を組み込んだデータロガーと接続することによって、受信手段を組み込んでいないデータロガーにおいても内部時計を校正することが可能となる。したがって、複数台のデータロガーからなる振動計測システムにおける時刻校正を容易かつ低コストに実現することができる。
【００２１】
また、各データロガーが他のデータロガーのために時刻信号を入出力するため、受信手段を組み込んだ１台のデータロガーが、他の全てのデータロガーのために、時刻信号を出力する必要がない。したがって、増幅特性の低い安価なアンプ等を用いることができ、各データロガーの単価を低減させ、システム全体としてのコストを下げることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５を参照して、本発明を適用したデータロガー１、及びデータロガー１を複数台接続して構成した振動計測システム１００の実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
まず構成を説明する。
図１は、本発明を適用したデータロガー１の内部構成を示すブロック図である。
【００２４】
データロガー１は、Ｂ５サイズ程度の筐体に収納されたポータブル型の記録装置であり、振動を検出する検出器２０とはケーブル４０を介して接続され、検出器２０と共に現地に常設される。そして、常時検出器２０から送信される振動に係る電気信号（アナログ信号）を、振動値として数値で表した計測データ（デジタル信号）に変換することによって、振動（地震）に係る計測データの記録を行う。また、データロガー１には、ＧＰＳ受信機３を内蔵可能であり、内蔵された場合には、ＧＰＳ受信機３等によって受信されるＧＰＳ信号内の、時刻信号に基づいて時計１４の時刻を校正するとともに、他のデータロガーに当該時刻信号を出力する。また、ＧＰＳ受信機３が内蔵されていない場合には、他のデータロガー１から出力される時刻信号を入力することによって、時計１４の時刻を校正する。
【００２５】
図１において、データロガー１は、ＣＰＵ２と、ＧＰＳ受信機３と、スイッチ４と、時刻信号用アンプ５と、検出信号用アンプ６と、Ａ／Ｄ変換器７と、入力部８と、表示部９と、ＲＯＭ１０と、ＲＡＭ１１と、記憶部１２と、記憶媒体１３と、時計１４とにより構成されている。
【００２６】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）２は、ＲＯＭ１０に格納されているＩＰＬ（Initial Program Loader）プログラムや記憶媒体１３に格納されている記録処理プログラム、時刻校正処理プログラム等を実行して、その処理結果を一時的にＲＡＭ１１内のワークメモリエリアに格納するとともに、表示部９に表示する。
【００２７】
また、記録処理として、ＣＰＵ２は、Ａ／Ｄ変換器７から入力される計測データ（デジタル信号）を記憶媒体１３へ出力・記録する処理を行う。
【００２８】
また、ＣＰＵ２は、時刻校正処理として、スイッチ４から入力される時刻信号に基づいて、時計１４の時刻を校正するとともに、時刻信号の１秒パルスに基づいて、データロガー１の内部動作に係るクロック信号の同期をとる。時刻信号とは、ＧＰＳ衛星から送信される原子時計（誤差１００万分の１秒）に同期した信号であり、ＧＰＳ受信機３等によって受信されるＧＰＳ信号の１つである。
【００２９】
ここで、時刻信号と内部動作に係るクロック信号の相関関係について、図２を参照して説明する。図２（ａ）は、時刻信号の１秒パルスの概略波形を示す図であり、同図（ｂ）は、データロガー１の内部動作に係るクロック信号の概略波形を示す図である。図２において、時刻信号は、１秒周期でＨレベルとＬレベルを遷移する信号であり、Ｌレベルの信号中には、さらに時刻情報等を表す信号が含まれている。クロック信号は、データロガー１の内部動作に係る信号であり、例えば、ＣＰＵ２の動作周波数である数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚの信号のことである。尚、図２においては、簡明のため５Ｈｚとして示している。図２において、ＣＰＵ２が、時刻信号の立ち上がり時に、クロック信号の立ち上がりを強制的に揃えることにより、データロガー１の内部動作、即ち振動検出と記録時刻に係る誤差を最小に抑えることができる。
【００３０】
ＧＰＳ受信機３は、データロガー１内に内蔵可能な機能モジュールであって、データロガー１内に内蔵された場合には、ＧＰＳアンテナ３ａによって受信されるＧＰＳ信号から時刻信号を抽出して、スイッチ４の接点ＩＮＴと、時刻信号用アンプ５に出力する。尚、ＧＰＳ受信機３が受信するＧＰＳは、ＦＭ放送などの地上波を組み合わせたＤＧＰＳ（Differential GPS）であってもよく、またＧＰＳ受信機３は、受信したＧＰＳ信号に基づいて位置情報及び高度情報を算出・出力することとしてもよい。
【００３１】
スイッチ４は、接点ＩＮＴ又は接点ＥＸＴを切り替えて、固定接点４ａと接続する切替スイッチであり、接点ＩＮＴはＧＰＳ受信機３と接続され、接点ＥＸＴは入力端子ＩＮと接続されている。接点ＩＮＴが固定接点４ａと接続された場合（以下、接続された場合をＯＮ、接続されていない場合をＯＦＦと呼ぶ。）には、ＧＰＳ受信機３から入力される時刻信号が、固定接点４ａを介してＣＰＵ２へ出力される。また、接点ＥＸＴをＯＮとした場合には、入力端子ＩＮから入力される他のデータロガーからの時刻信号がＣＰＵ２へ出力される。
【００３２】
尚、スイッチ４は、接点ＥＸＴをＯＮとして予め設定しておき、ＧＰＳ受信機３が内蔵された場合に、自動的に接点ＩＮＴがＯＮに切り替わることとしてもよい。その場合にはスイッチの切替に伴う誤動作を防ぐことができる。
【００３３】
時刻信号用アンプ５は、ＧＰＳ受信機３から入力される時刻信号を増幅して出力端子ＯＵＴに出力するアンプである。
【００３４】
入力端子ＩＮは、ＧＰＳ受信機３を備えた他のデータロガーの出力端子ＯＵＴとケーブルを介して接続され、他のデータロガーから時刻信号を入力する接続端子であり、出力端子ＯＵＴは、ＧＰＳ受信機３を備えていない他のデータロガーの入力端子ＩＮとケーブルを介して接続され、他のデータロガーへ時刻信号を出力する接続端子である。
【００３５】
検出信号用アンプ６は、検出器２０から常時送信されるアナログ信号である電気信号を増幅するアンプであり、Ａ／Ｄ変換器７は、増幅された電気信号（アナログ信号）を、振動値として数値で表したデジタル信号である計測データに変換し、ＣＰＵ２に出力するＡ／Ｄコンバータである。
【００３６】
入力部８は、各種設定値等を入力するための入力キー等により構成され、キーの押下信号をＣＰＵ２に出力する。表示部９は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ＣＰＵ２から入力されるデータロガー１の動作状態や現在時刻等を表示する。
【００３７】
ＲＯＭ（Read Only Memory）１０は、ＣＰＵ２によってデータロガー１の起動時に実行されるＩＰＬプログラムの他、各種処理プログラムの初期設定値等を格納する。
【００３８】
ＲＡＭ（Random Access Memory）１１は、検出信号用アンプ６等を介して検出器２０から常時入力される計測データを一時的に格納するバッファエリアや、時刻校正処理等の各種処理に係る各種データを格納するワークメモリエリアを形成している。
【００３９】
記憶部１２は、記録処理プログラムや時刻校正処理プログラム、計測データを格納するための記憶媒体１３を有しており、この記憶媒体１３は磁気的、光学的記憶媒体、若しくは半導体メモリで構成されている。また、この記憶媒体１３は記憶部１２に固定的に設けたもの、若しくは着脱自在に装着するものである。
【００４０】
時計１４は、誤差の少ない水晶時計等によって構成され、ＣＰＵ２により実行される記録処理において、計測データと対応づけて記録される時刻を、ＣＰＵ２に出力する。また、時計１４の時刻は、ＣＰＵ２により実行される時刻校正処理によって、時刻信号に基づいて校正される。
【００４１】
次に動作を説明する。
まず記録処理に係るデータロガー１の動作について説明する。地震の発生有無に関わらず、常時、検出器２０からデータロガー１へ電気信号（アナログ信号）が送信されており、データロガー１は、受信したアナログ信号を検出信号用アンプ６によって増幅し、Ａ／Ｄ変換器７によってデジタル信号である計測データに変換する。次いで、計測データがＣＰＵ２に入力されると、ＣＰＵ２は、計測データを記憶媒体１３に格納する。以上が記録処理である。
【００４２】
次に、時刻校正処理に係る動作について説明する。
図３は、振動計測システム１００の概略構成を示す図である。振動計測システム１００は、データロガー１と同一のｎ（ｎは自然数）台のデータロガーによって構成されており、データロガー１−１のみＧＰＳ受信機３−１を備えている。また、データロガー１−１の出力端子ＯＵＴ−１と、他の全てのデータロガーの入力端子ＩＮとが接続されている。また、データロガー１−１のスイッチ４−１のみ接点ＩＮＴがＯＮとなっており、他のデータロガーのスイッチにおいては、接点ＥＸＴがＯＮとなっている。
【００４３】
図３において、データロガー１−１は、ＧＰＳアンテナ３ａ−１によって受信されたＧＰＳ信号から、ＧＰＳ受信機３−１が時刻信号を抽出し、出力端子ＯＵＴ−１等を介して他のデータロガーに出力する。また、データロガー１−１は、この時刻信号に基づいて、内部時計の時刻を校正するとともに、内部動作に係るクロック信号と時刻信号との同期をとる。
【００４４】
一方、他のデータロガーにおいては、データロガー１−１から出力される時刻信号を、入力端子ＩＮ等を介して入力することによって、内部時計の時刻校正を行うとともに、内部動作に係るクロック信号と時刻信号との同期をとる。
【００４５】
したがって、ＧＰＳ受信機を内蔵しないデータロガーであっても、ＧＰＳ受信機を内蔵したデータロガーと接続され、時刻信号を他のデータロガーから入力することによって、時刻校正処理を行うことができる。
【００４６】
以上のように、本発明を適用したデータロガー１は、ＧＰＳ受信機３の内蔵が可能であり、また、時刻信号を他のデータロガーから入力及び外部出力できるよう構成されているため、ＧＰＳ受信機３を内蔵したデータロガーが１台あれば、他のデータロガーにおいてはＧＰＳ受信機を内蔵する必要がなく、ＧＰＳ受信機を内蔵したデータロガーと接続することによって、内部時計を校正することが可能となる。したがって、複数台のデータロガーからなる振動計測システムにおける時刻校正を容易かつ低コストに実現することができる。
【００４７】
なお、本発明は、上記実施の形態の内容に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であり、例えば、振動計測システム１００における各データロガー間の接続をディジーチェーンとなるように、データロガー内の構成を変更することとしてもよい。図４は、このデータロガー１の変形例であるデータロガー１´の内部構成を示すブロック図である。
【００４８】
図４において、データロガー１´は、スイッチ４の接点ＩＮＴがＧＰＳ受信機３と接続され、接点ＥＸＴが入力端子ＩＮと接続され、固定接点４ａがＣＰＵ２及び時刻信号用アンプ５と接続されている。他の構成についてはデータロガー１と同一である。図５は、図４のデータロガー１´を用いた振動計測システム１００´の構成を示す図である。
【００４９】
図５において、振動計測システム１００´は、データロガー１−１´にのみＧＰＳ受信機３−１´が内蔵されている。また、各データロガー間の接続は、データロガー１−１´の出力端子ＯＵＴ−１´と、データロガー１−２´の入力端子ＩＮ−２´とが接続され、データロガー１−２´の出力端子ＯＵＴ−２´と次のデータロガーの入力端子とが接続されるといった、ディジーチェーンとなるよう構成されている。
【００５０】
この場合には、ＧＰＳ受信機を内蔵している１台のデータロガーが、他の全てのデータロガーのために、時刻信号を増幅して出力する必要がない。したがって、増幅特性の低い安価な時刻信号用アンプを用いることができるため、各データロガーの単価を低減させ、システム全体としてのコストを下げることができる。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、受信手段が組み込まれている場合には、ＧＰＳ信号が受信手段によって受信され、内部時計の時刻が校正される。また、受信手段が組み込まれていない場合にも、他のデータロガーから時刻信号を入力することができるため、同様の時刻校正を行うことができる。
【００５２】
請求項２記載の発明によれば、時刻信号に基づいて内部動作に係るクロック信号の同期がとられるため、データロガーの内部動作の誤差を最小に抑えることが可能となる。
【００５３】
請求項３記載の発明によれば、データロガーは携帯可能なケースに収められているため、運搬や交換等を容易に行うことができるとともに、設置面積が小さいために、設置場所を選ばず、データロガーの適用範囲を広げることができる。
【００５４】
請求項４記載の発明によれば、データロガーは時刻信号を外部へ出力することができるため、受信手段を組み込んだデータロガーが１台あれば、他のデータロガーにおいては受信手段を組み込む必要がない。すなわち、受信手段を組み込んだデータロガーと接続することによって、受信手段を組み込んでいないデータロガーにおいても内部時計を校正することが可能となる。したがって、複数台のデータロガーからなる振動計測システムにおける時刻校正を容易かつ低コストに実現することができる。
【００５５】
請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の発明の効果と同様に、複数台のデータロガーからなる振動計測システムにおける時刻校正を容易かつ低コストに実現することができる。また、各データロガーが他のデータロガーのために時刻信号を入出力するため、受信手段を組み込んだ１台のデータロガーが、他の全てのデータロガーのために、時刻信号を出力する必要がない。したがって、増幅特性の低い安価なアンプ等を用いることができ、各データロガーの単価を低減させ、システム全体としてのコストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したデータロガー１の内部構成を示すブロック図。
【図２】（ａ）は、時刻信号の１秒パルスの概略波形を示す図。（ｂ）は、データロガー１の内部動作に係るクロック信号の概略波形を示す図。
【図３】データロガー１を用いた振動計測システム１００の概略構成を示す図。
【図４】データロガー１´の内部構成を示すブロック図。
【図５】データロガー１´を用いた振動計測システム１００´の構成を示す図。
【符号の説明】
１ データロガー
２ ＣＰＵ
３ ＧＰＳ受信機
４ スイッチ
５ 時刻信号用アンプ
６ 検出信号用アンプ
７ Ａ／Ｄ変換器
８ 入力部
９ 表示部
１０ ＲＯＭ
１１ ＲＡＭ
１２ 記憶部
１３ 記憶媒体
１４ 時計
２０ 検出器
１００ 振動計測システム
Claims (5)
- 振動に係る所定の計測データを、内部時計の時刻と対応付けて記録するデータロガーにおいて、
他のデータロガーから時刻信号を入力する外部入力手段と、
時刻信号の入力状態を切り替える入力切替手段と、
前記時刻信号に基づいて、前記内部時計の時刻を校正する校正手段と、
前記校正手段によって校正された内部時計の時刻に対応づけて、前記計測データを記録する記録手段と、
を備え、
時刻信号を備えたＧＰＳ信号を受信する受信手段を組み込み可能に構成し、
前記入力切替手段により、
前記受信手段が組み込まれている場合には前記受信手段からの時刻信号を入力し、
前記受信手段が組み込まれていない場合には前記外部入力手段からの時刻信号を入力する切り替えが行われるようになっている、
ことを特徴とするデータロガー。 - 前記入力切替手段による切り替えにより入力された時刻信号に基づいて、内部動作に係るクロック信号の同期をとる同期手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のデータロガー。
- 請求項１または２記載のデータロガーを、携帯可能なケースに収めたことを特徴とするデータロガー。
- 前記受信手段によって受信された時刻信号を外部へ出力する外部出力手段をさらに備えた、請求項１〜３の何れか記載の複数のデータロガーを含む振動計測システムであって、
前記複数のデータロガーの内、１台のデータロガーの前記外部出力手段と、他のデータロガーの前記外部入力手段とを接続することによって、全てのデータロガーにおいて同一の時刻信号を用いることを特徴とする振動計測システム。 - 前記入力切替手段による切り替えにより入力される時刻信号を外部へ出力する外部出力手段をさらに備えた、請求項１〜３の何れか記載の複数のデータロガーを含む振動計測システムであって、
前記受信手段が組み込まれたデータロガーを先頭に、各データロガーの前記外部出力手段と前記外部入力手段を接続したディジーチェーン接続によって、全てのデータロガーにおいて同一の時刻信号を用いることを特徴とする振動計測システム。
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