JP5329309B2 - 同期記録システム及び同期記録方法 - Google Patents

Description

本発明は、同期記録システム及び同期記録方法に関する。

従来、例えば地震計などの、ＧＰＳ(Global Positioning System)を利用して時刻校正を行う機能を備えた記録装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）
また、こうした記録装置において、複数地点での計測を効率的に行うため、装置を複数接続させたシステムが知られている。複数の記録装置が接続されたシステムでは、絶対時刻と各装置の内部時計とが同期していないと、絶対時刻と内部時計との差が時間と共に大きくなり、内部時計の校正や計測データ収集後の時刻補正作業等が必要となるため、使用される全ての装置を、例えばＧＰＳや時報などを利用して時刻校正させるのが一般的である。そして、時刻校正された全ての記録装置を、ハードウェアの同期信号で直接接続することで同期させて記録が行われる。

特開２００１−２１５２８３号公報

しかしながら、上記のような従来の同期方法においては、例えば２つの記録装置Ａ、Ｂを接続する同期信号がハードウェア信号であるため、２つの記録装置Ａ、Ｂを接続できる距離に制限が生じ、伝送経路によるノイズ等の外乱の影響を受けやすいという問題があった。
また、上記の同期方法は、図６に示すように、記録装置Ａから記録装置Ｂに同期信号を送信する伝送経路への遅延や受信側の処理による遅延により、記録装置Ｂの記録開始位置Ｔ_ｂと、記録装置Ａの記録開始位置Ｔ_ａは、ΔＴ＝Ｔ_ｂ−Ｔ_ａ分のズレが生じ、完全な同期が困難であった。すなわち、同期信号の受信時間からの記録でなければ同期できず、時間的な制限が生じるという問題があった。

本発明の課題は、装置間の距離に因らず、完全に同期した記録を得ることのできる同期記録システム及び同期記録方法を提供することである。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
第１の記録装置と、前記第１の記録装置に通信回線を介して接続される一乃至複数の第２の記録装置と、を備えた同期記録システムであって、
前記第１の記録装置は、
振動を振動データとして検出する第１の振動検出手段と、
時刻情報を受信する第１の時刻受信手段と、
前記振動データに時刻情報を付加して記録する第１のデータバッファと、
前記第１のデータバッファに記録された振動データを記録する不揮発性の第１の記録手段と、
前記第１の記録手段に振動データを記録し始めた時刻である記録開始時刻を指定する同期情報を前記第２の記録装置に送信する同期情報送信手段と、
を備え、
前記第２の記録装置は、
振動を振動データとして検出する第２の振動検出手段と、
時刻情報を受信する第２の時刻受信手段と、
前記振動データに時刻情報を付加して記録する第２のデータバッファと、
前記第２のデータバッファに記録された振動データを記録する不揮発性の第２の記録手段と、
前記同期情報送信手段から送信された前記同期情報を受信する同期情報受信手段と、
前記同期情報受信手段により受信された前記同期情報に基づいて、指定された記録開始時刻から前記第２のデータバッファに記録された振動データの前記第２の記録手段への記録を開始する記録制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の同期記録システムにおいて、
前記第１の記録装置及び前記第２の記録装置の各々は、
計時手段と、
前記第１の時刻受信手段又は前記第２の時刻受信手段により受信された時刻情報に基づく時刻に、前記計時手段の時刻を校正する時刻校正手段と、
を備えることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、
請求項１又は２記載の同期記録システムによる同期記録方法であって、
前記第１の記録装置によって、所定値以上の振動を検出した時刻であり且つ前記第１の記録手段に振動データを記録し始めた時刻を記録開始時刻として指定する同期情報を前記第２の記録装置に送信する同期情報送信工程と、
前記同期情報送信工程により送信された前記同期情報を、前記第２の記録装置によって受信する同期情報受信工程と、
前記同期情報受信工程により受信された前記同期情報に基づいて、指定された記録開始時刻から前記第２のデータバッファに記録された振動データの前記第２の記録手段への記録を開始する記録工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、同期情報により記録開始時刻が指定されるため、簡単に記録を同期することができると共に、完全に同期した記録を得られることとなり、システムを高精度化することができる。
また、データバッファ内のデータを用いるので伝播遅延の影響を排除できるため、装置間の距離の制限が無くなり使い勝手を向上させることができる。また、データバッファ内のデータを用いるので、時間を遡って同期した記録を得ることができる。
また、同期情報により記録が開始されるため、信号のようにノイズの影響を受けることがなく、システムの信頼性を向上させることができる。

本実施形態における同期記録システムの構成を示す図である。 同期記録システムの制御構成を示すブロック図である。 記録開始時刻について説明するための図である。 同期記録処理の流れを示すフローチャートである。 時刻校正処理の流れを示すフローチャートである。 従来の同期方法を説明するための図である。

以下、図を参照して、本発明に係る同期記録システムについて、詳細に説明する。

図１は、本実施形態における同期記録システムの構成を示す図である。
図１に示すように、同期記録システム１００は、第１の記録装置としての地震計１０Ａと、第２の記録装置としての地震計１０Ｂ・・・と、を備え、地震計１０Ａと地震計１０Ｂとは、電話回線やインターネット等の通信回線Ｎで接続されている。
なお、以下の説明において、地震計１０Ａは震源に最も近い地震計であり、地震計１０Ｂは地震計１０Ａよりも震源から遠い地震計であるものとする。

図２は、地震計１０Ａ及び地震計１０Ｂの制御構成を示すブロック図である。
まず、地震計１０Ａの構成について説明する。
地震計１０Ａは、ＧＰＳ受信部１、計時部２、センサ部３、データバッファ４、記録部５、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）６、制御部７Ａ、等を備えて構成される。

ＧＰＳ受信部１は、図示しないＧＰＳアンテナ、ＧＰＳ受信器等から構成されており、第１の時刻受信手段として、時刻情報を受信する。
具体的に、ＧＰＳアンテナは、ＧＰＳ衛星Ｇから送信されるＧＰＳ信号を受信し、受信したＧＰＳ信号をＧＰＳ受信器に出力する。ＧＰＳ受信器は、ＧＰＳアンテナから入力されたＧＰＳ信号の中から、時刻情報、位置情報等を抽出して制御部７Ａに出力する。

計時部２は、例えば発振回路（図示省略）を備えており、計時手段として、この発振回路から入力される時刻信号を計数して現在時刻データ等を得るとともに、かかる現在時刻データを現在時刻信号として制御部７Ａに出力する。
また、計時部２は、ＧＰＳ受信部１から定期的（例えば、１秒ごと）に入力される時刻情報に基づいて生成された、時刻校正のための時刻校正信号に基づいて、定期的に、現在時刻の校正を行い、正確な現在時刻の時刻信号を制御部７Ａに出力するようになっている。

センサ部３は、例えば、加速度計などにより構成されており、第１の振動検出手段として、地震計１０Ａが設置された場所の振動を示す電気信号を検出し、検出した電気信号をＡ／Ｄ変換した後、振動検出信号として、常時、制御部７Ａに出力する。

データバッファ４は、振動データと時刻データとを対応付けて記録する。
具体的には、データバッファ４は、制御部７Ａから常時入力される振動検出信号及び現在時刻信号に基づいて、地震計１０Ａが設置された場所の「振動データ」と、「現在の時刻データ」とを対応付けて記録する。
例えば、図３に示すように、現在の時刻（Ｔ）がＴ＝Ｔ_ａの場合、時刻「Ｔ_ａ」と、データバッファ４内のデータ「１」とが対応付けて記録される。データ「１」は、振幅幅の値（ｈ）が振動データとして記録されたものである。
すなわち、データバッファ４には、時刻データが付加された状態の振動データが記録されている。

記録部５は、例えば、磁気的、光学的記録媒体、若しくは半導体メモリなどの不揮発性メモリにより構成されており、センサ部３により、予め設定された閾値以上の振動が検出された場合、この検出された振動にかかる電気信号に基づく振動データを順次記録する。また、記録部５は、例えばハードディスクドライブやメモリーカード等により着脱自在に装着されるものとして構成することも可能である。

Ｉ／Ｆ６は、地震計１０Ｂとの間で信号やデータを入出力するためのインターフェイスであり、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ポートやＲＳ−４８５Ｃ端子をはじめとするシリアル入出力端子、パラレル入出力端子、ＳＣＳＩインターフェイス等が備えられ、同期情報送信手段の一部として、通信回線Ｎにより地震計１０Ｂとデジタル通信することが可能である。

制御部７Ａは、図２に示すように、ＣＰＵ７１ａ、ＲＡＭ７２ａ、ＲＯＭ７３ａ、等を備えており、システムバスなどを介して、ＧＰＳ受信部１、計時部２、センサ部３、データバッファ４、記録部５、Ｉ／Ｆ６、等と接続されている。

ＣＰＵ７１ａは、例えば、ＲＯＭ７３ａに記憶されている各種処理プログラムに従って、各種の制御処理を行う。

ＲＡＭ７２ａは、ＣＰＵ７１ａにより演算処理されたデータを格納するワークメモリエリアを形成している。

ＲＯＭ７３ａは、例えば、ＣＰＵ７１ａによって実行可能なシステムプログラムや、そのシステムプログラムで実行可能な各種処理プログラム、これら各種処理プログラムを実行する際に使用されるデータ、ＣＰＵ７１ａによって演算処理された各種処理結果のデータなどを記憶する。なお、プログラムは、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形でＲＯＭ７３ａに記憶されている。

具体的には、ＲＯＭ７３ａには、例えば、振動データ記憶プログラム７３１、時刻校正プログラム７３２、同期情報送信プログラム７３３、等が記憶されている。

振動データ記憶プログラム７３１は、例えば、ＣＰＵ７１ａに、振動データに時刻情報（データ）を付加してデータバッファ４に記憶させる機能を実現させるプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ７１ａは、振動データ記憶プログラム７３１を実行することにより、センサ部３により振動データが検出されると、この振動データと、計時部２により計時された、振動データが検出された時点の時刻情報と、を対応づけてデータバッファ４に記憶させる。

時刻校正プログラム７３２は、例えば、ＣＰＵ７１ａに、ＧＰＳ受信部１により受信された時刻情報に基づく時刻に合わせて、計時部２の現在時刻を校正する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ７１ａは、時刻校正プログラム７３２を実行することにより、ＧＰＳ受信部１から定期的（例えば、１秒ごと）に入力される時刻情報に基づいて、定期的に、計時部２の現在時刻の校正を行う。
より具体的には、ＣＰＵ７１ａは、ＧＰＳ受信部１により時刻情報を受信した際に、この受信した時刻情報と、計時部２の現在時刻とを比較し、時刻にずれがある場合には時刻校正信号を生成して計時部２に出力し、計時部２の現在時刻をこの時刻校正信号に基づいて校正させる。なお、ＣＰＵ７１ａは、校正後の現在時刻を、現在時刻を示す時刻信号として、常時、データバッファ４に出力している。
ＣＰＵ７１ａは、かかる時刻校正プログラム７３２を実行することで、時刻校正手段として機能する。

同期情報送信プログラム７３３は、ＣＰＵ７１ａに、記録開始時刻を指定する同期情報を地震計１０Ｂに出力する機能を実現させるプログラムである。
なお、同期情報とは、地震計１０Ａと地震計１０Ｂの記録開始時刻を一致させるため、当該記録開始時刻を指定する情報のことである。
具体的には、ＣＰＵ７１ａは、同期情報送信プログラム７３３を実行することにより、振動データの値が所定の閾値以上であった場合に、その閾値の時点での時刻情報を記録開始時刻として指定する同期情報を生成する。
例えば、図３に示すように、振動データが所定の閾値Ｈであった場合（この場合はデータ「１」）、ＣＰＵ７１ａは、データバッファ４を参照して、そのデータに対応する時刻Ｔ（この場合はＴ＝Ｔ_ａ）を記録開始時刻として指定し、同期情報を生成する。
そして、ＣＰＵ７１ａは、この同期情報を、Ｉ／Ｆ６により地震計１０Ｂに対して送信させる。
なお、ＣＰＵ７１ａは、振動データの値が所定の閾値以上であった場合には、そのデータに対応する時刻Ｔ（この場合はＴ＝Ｔ_ａ）を記録開始時刻として、地震計１０Ａの記録部５に、記録を開始するようになっている。
ＣＰＵ７１ａは、かかる同期情報送信プログラム７３３を実行することで、Ｉ／Ｆ６と共に同期情報送信手段として機能する。

次に、地震計１０Ｂの構成について説明する。なお、地震計１０Ａと同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

地震計１０Ｂは、ＧＰＳ受信部１、計時部２、センサ部３、データバッファ４、記録部５、Ｉ／Ｆ６、制御部７Ｂ、等を備えて構成される。
なお、地震計１０ＢのＧＰＳ受信部１は、第２の時刻受信手段であり、地震計１０Ｂの計時部２は、第２の振動検出手段であり、地震計１０Ｂの記録部５は、記録手段である。

制御部７Ｂは、図２に示すように、ＣＰＵ７１ｂ、ＲＡＭ７２ｂ、ＲＯＭ７３ｂを備えており、システムバスなどを介して、地震計１０ＢのＧＰＳ受信部１、計時部２、センサ部３、データバッファ４、記録部５、Ｉ／Ｆ６、等と接続されている。

ＣＰＵ７１ｂは、例えば、ＲＯＭ７３ｂに記憶されている各種処理プログラムに従って、各種の制御処理を行う。
また、ＲＡＭ７２ｂは、ＣＰＵ７１ｂにより演算処理されたデータを格納するワークメモリエリアを形成している。

ＲＯＭ７３ｂは、例えば、ＣＰＵ７１ｂによって実行可能な各種プログラム等を記憶する。具体的には、ＲＯＭ７３ｂには、例えば、振動データ記憶プログラム７３１、時刻校正プログラム７３２、同期情報受信プログラム７３４、記録制御プログラム７３５、等が記憶されている。
なお、振動データ記憶プログラム７３１、時刻校正プログラム７３２は、地震計１０ＡのＲＯＭ７３ａに記憶されたものと同様のプログラムである。

同期情報受信プログラム７３４は、例えば、ＣＰＵ７１ｂに、地震計１０ＡのＩ／Ｆ６から送信された同期情報を受信する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ７１ｂは、同期情報受信プログラム７３４を実行することにより、
地震計１０Ａの同期情報送信プログラム７３３の実行に応じて生成・送信された、記録開始時刻を指定する同期情報を、Ｉ／Ｆ６により受信させる。
ＣＰＵ７１ｂは、かかる同期情報受信プログラム７３４を実行することで、同期情報受信手段として機能する。

記録制御プログラム７３５は、例えば、ＣＰＵ７１ｂに、指定された記録開始時刻からデータバッファ４に記録された振動データの記録部５への記録を開始する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ７１ｂは、記録制御プログラム７３５を実行することにより、受信した同期情報に応じ、データバッファ４に記憶されたデータの中から指定された記録開始時刻を検索する。そして、ＣＰＵ７１ｂは、指定された記録開始時刻に対応する振動データを０地点として、記録部５への記録を開始する。
例えば、図３に示すように、ＣＰＵ７１ｂは、指定された記録開始時刻がＴ_ａであった場合、実際の時刻がＴ_ｂ（Ｔ_ａ＜Ｔ_ｂ）であったとしても、Ｔ_ａの時点の振動データ（データ「１」）から記録を開始する。
ＣＰＵ７１ｂは、かかる記録制御プログラム７３５を実行することで、記録制御手段として機能する。

次に、本実施形態の同期記録システムの動作を説明する。
図４は、本実施形態における同期記録システム１００によって実行される同期記録処理を示すフローチャートである。
なお、以下の処理において、ステップＳ１１〜Ｓ１６は、地震計１０Ａにより実行され、ステップＳ１７〜Ｓ１９は、地震計１０Ｂにより実行されるものである。

同期記録処理が開始されると、まず、ステップＳ１１において、地震計１０Ａの制御部７Ａは、センサ部３によって振動を検出する。
次いで、ステップＳ１２において、制御部７Ａは、ＧＰＳ受信部１により時刻情報を受信する。
次いで、ステップＳ１３において、制御部７Ａは、振動データに時刻情報データを付加してデータバッファ４に記録する。
次いで、ステップＳ１４において、制御部７Ａは、振動データの値が予め設定された閾値以上であるか否かを判断し、閾値未満の場合（ステップＳ１４；ＮＯ）、上記ステップＳ１１に戻って以降の処理を繰り返す。
一方、振動データの値が閾値以上の場合（ステップＳ１４；ＹＥＳ）、続くステップＳ１５において、制御部７Ａは、振動データの値が閾値以上となった時点の時刻情報を記録開始時刻として、同期情報を生成するとともに、記録部５に記録を開始する。
次いで、ステップＳ１６において、制御部７Ａは、Ｉ／Ｆ６によって、記録開始時刻を指定する同期情報を地震計１０Ｂに送信する。

次いで、ステップＳ１７において、地震計１０Ｂの制御部７Ｂは、Ｉ／Ｆ６によって同期情報を受信する。
次いで、ステップＳ１８において、制御部７Ｂは、データバッファ４に格納されたデータの中から記録開始時刻を検索する。
次いで、ステップＳ１９において、制御部７Ｂは、指示された記録開始時刻の振動データから記録部５に記録を開始し、本処理を終了する。

図５は、同期記録システム１００を構成する地震計１０Ａ、１０Ｂの各々にて実行される時刻校正処理を示すフローチャートである。

時刻校正処理が開始されると、まず、ステップＳ２１において、制御部７Ａ及び制御部７Ｂは、それぞれ、計時部２から入力される現在時刻信号に基づいて時刻校正時期になったか否かを判断する。
そして、時刻校正時期でないと判断した場合（ステップＳ２１；Ｎｏ）、制御部７Ａ及び制御部７Ｂは、ステップＳ２１に戻ってこの処理を繰り返す。
一方、時刻校正時期となったと判断した場合（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、続くステップＳ２２において、制御部７Ａ及び制御部７Ｂは、計時部２、２にて計時される現在時刻を示す時刻信号と、ＧＰＳ信号の時刻信号とに基づいて、時刻にずれがあるか否かを判断し、ずれがない場合（ステップＳ２２；Ｎｏ）、本処理を終了する。
一方、時刻にずれがあると判断した場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、続くステップＳ２３において、制御部７Ａ及び制御部７Ｂは、そのとき受信したＧＰＳ信号の時刻信号に基づいて、時刻校正信号の生成を行う。
次いで、ステップＳ２４において、制御部７Ａ及び制御部７Ｂは、計時部２、２の現在時刻を時刻校正信号に基づく時刻に時刻校正を行い、本処理を終了する。

以上説明した本発明に係る同期記録システム及び同期記録によれば、同期情報により記録開始時刻が指定されるため、簡単に記録を同期することができると共に、完全に同期した記録を得られることとなり、システムを高精度化することができる。
また、データバッファ４内のデータを用いるので伝播遅延の影響を排除できるため、地震計１０Ａ、１０Ｂの装置間の距離の制限が無くなり使い勝手を向上させることができる。すなわち、電話回線を使う必要があるような遠隔地にある記録装置でも、正確に同期した記録を得ることができる。
また、データバッファ４内のデータを用いるので、時間を遡って同期した記録を得ることができる。
また、同期情報により記録が開始されるため、信号のようにノイズの影響を受けることがなく、システムの信頼性を向上させることができる。

また、ＧＰＳ信号の時刻信号に基づいて、計時部２の時刻が校正されるので、地震計１０Ａの計時部２と地震計１０Ｂの計時部２とを同タイミングで同時刻に校正することができる。

また、地震計１０Ａ及び地震計１０Ｂのそれぞれにおいて振動データは時刻情報と対応付けられてデータバッファ４に記録されるため、外部からの操作で任意の時刻を指定して、その時刻における振動データを自由に取り出して解析ができるので、使い勝手を向上させることができる。

なお、本発明に係る地震計測システムは、上記構成のものに限るものではなく、適宜変更してもよい。
例えば、同期情報を送信するタイミングは、予め設定された閾値Ｈ以上の振動が検出された時点（図３のＴ_ａ）より後であって、振動の大きさが、一定時間ｔ以上、所定値以下となった時点（図３のＴ_ｃ）を、送信タイミングとして設定することができる。
つまり、予め設定された閾値以上の振動が検出された後に、一定値以上の大きさの振動が継続する場合、この振動が治まってから同期情報が送信されることとなる。
従って、地震計１０Ａ、１０Ｂにかかる振動が少なく安定した状態となってから同期情報の送信が行われることとなるため、通信エラーが防止され、システムをより高精度化することができる。
また、時刻信号の入力は必ずしもＧＰＳ衛星からでなく、例えば時報などを利用しても良い。

１０Ａ 地震計
１ ＧＰＳ受信部（第１の時刻受信手段）
２ 計時部（計時手段）
３ センサ部（第１の振動検出手段）
４ データバッファ（第１のデータバッファ）
５ 記録部
６ Ｉ／Ｆ（同期情報送信手段）
７Ａ 制御部
７３ａ ＲＯＭ
７３２ 時刻校正プログラム（時刻校正手段）
７３３ 同期情報送信プログラム（同期情報送信手段）
１０Ｂ 地震計
１ ＧＰＳ受信部（第２の時刻受信手段）
２ 計時部（計時手段）
３ センサ部（第２の振動検出手段）
４ データバッファ（第２のデータバッファ）
５ 記録部（記録手段）
６ Ｉ／Ｆ（同期情報受信手段）
７Ｂ 制御部
７３ｂ ＲＯＭ
７３２ 時刻校正プログラム（時刻校正手段）
７３４ 同期情報受信プログラム（同期情報受信手段）
７３５ 記録制御プログラム（記録制御手段）
１００ 同期記録システム

Claims (3)

1. 第１の記録装置と、前記第１の記録装置に通信回線を介して接続される一乃至複数の第２の記録装置と、を備えた同期記録システムであって、
   前記第１の記録装置は、
   振動を振動データとして検出する第１の振動検出手段と、
   時刻情報を受信する第１の時刻受信手段と、
   前記振動データに時刻情報を付加して記録する第１のデータバッファと、
   前記第１のデータバッファに記録された振動データを記録する不揮発性の第１の記録手段と、
   前記第１の記録手段に振動データを記録し始めた時刻である記録開始時刻を指定する同期情報を前記第２の記録装置に送信する同期情報送信手段と、
   を備え、
   前記第２の記録装置は、
   振動を振動データとして検出する第２の振動検出手段と、
   時刻情報を受信する第２の時刻受信手段と、
   前記振動データに時刻情報を付加して記録する第２のデータバッファと、
   前記第２のデータバッファに記録された振動データを記録する不揮発性の第２の記録手段と、
   前記同期情報送信手段から送信された前記同期情報を受信する同期情報受信手段と、
   前記同期情報受信手段により受信された前記同期情報に基づいて、指定された記録開始時刻から前記第２のデータバッファに記録された振動データの前記第２の記録手段への記録を開始する記録制御手段と、
   を備えたことを特徴とする同期記録システム。
2. 前記第１の記録装置及び前記第２の記録装置の各々は、
   計時手段と、
   前記第１の時刻受信手段又は前記第２の時刻受信手段により受信された時刻情報に基づく時刻に、前記計時手段の時刻を校正する時刻校正手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の同期記録システム。
3. 請求項１又は２記載の同期記録システムによる同期記録方法であって、
   前記第１の記録装置によって、所定値以上の振動を検出した時刻であり且つ前記第１の記録手段に振動データを記録し始めた時刻を記録開始時刻として指定する同期情報を前記第２の記録装置に送信する同期情報送信工程と、
   前記同期情報送信工程により送信された前記同期情報を、前記第２の記録装置によって受信する同期情報受信工程と、
   前記同期情報受信工程により受信された前記同期情報に基づいて、指定された記録開始時刻から前記第２のデータバッファに記録された振動データの前記第２の記録手段への記録を開始する記録工程と、
   を備えたことを特徴とする同期記録方法。

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