JP6140353B1 - Liquid seismometer - Google Patents
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Abstract
【課題】 天災の発生を予測するのに好適な液体地震計を提供する。【解決手段】 液体地震計100は、液体を充填したバルーン12と、バルーン12の変形に応じた信号を検出する差分合成器16と、差分合成信号と、過去の地震発生時に変形したバルーン12の変形態様に対応する参照信号との相関をとる表面弾性波コンボルバ20と、表面弾性波コンボルバ20からの相関信号に基づいて津波の発生を予測する津波発生予測部22とを備える。【選択図】 図3PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid seismometer suitable for predicting the occurrence of a natural disaster. A liquid seismometer (100) includes a balloon (12) filled with a liquid, a difference synthesizer (16) for detecting a signal corresponding to deformation of the balloon (12), a difference synthesized signal, and a balloon (12) deformed when an earthquake occurred in the past. A surface acoustic wave convolver 20 that correlates with a reference signal corresponding to the deformation mode, and a tsunami generation prediction unit 22 that predicts the occurrence of a tsunami based on the correlation signal from the surface acoustic wave convolver 20 are provided. [Selection] Figure 3
Description
本発明は、液体地震計に係り、特に、天災の発生を予測するのに好適な液体地震計に関する。 The present invention relates to a liquid seismometer, and more particularly, to a liquid seismometer suitable for predicting the occurrence of a natural disaster.
従来、液体を用いた地震計としては、例えば、特許文献1記載の地震計が知られている。 Conventionally, as a seismometer using a liquid, for example, a seismometer described in Patent Document 1 is known.
特許文献1記載の地震計は、容器に収容された液体の液面で反射した光を受光手段で受光して電気信号に変換し、受光手段の出力から地震の揺れが発生したかどうかを判定するものである。 The seismometer described in Patent Document 1 receives light reflected from the liquid level contained in a container by a light receiving means and converts it into an electrical signal, and determines whether an earthquake shake has occurred from the output of the light receiving means. To do.
しかしながら、特許文献1記載の地震計は、地震の振動により液面が乱れ、受光手段での受光の可否を検出するものであるので、あくまで地震の発生を検出するものであって、地震や津波の発生までは予測することはできない。 However, since the seismometer described in Patent Document 1 detects whether or not light is received by the light receiving means because the liquid level is disturbed by the vibration of the earthquake, it only detects the occurrence of the earthquake. It is not possible to predict until the occurrence of
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、天災の発生を予測するのに好適な液体地震計を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been made paying attention to such an unsolved problem of the conventional technology, and aims to provide a liquid seismometer suitable for predicting the occurrence of natural disasters. .
本発明者らは、東日本の大地震とそれによって引き起こされた津波について、前兆現象としての引き波に注目した。引き波はなぜ発生するのか。迫り来る津波の大水塊の質量や地殻変動等に起因して引力(以下「津波の引力」という。)が生じ、この引力が湾内や沿岸の海水を引き寄せていることが要因の1つであると考えられる。津波の引力は、漁船の船底に溜まっている海水にも同時に作用していたはずである。また、地震による地殻変動等によって重力変化が生じることが報告されているところ、地震発生前に地殻変動等に起因して重力変化が生じることも可能性として考えられる。そこで、本発明者らは、液体を充填したバルーンが津波の引力等により変形することに着目し、この現象をとられて災害(地震や津波)を予測する本発明に想到した。 The present inventors paid attention to the pulling wave as a precursor to the Great East Japan Earthquake and the tsunami caused by it. Why do pulling waves occur? One of the factors is the attraction (hereinafter referred to as “the tsunami attraction”) caused by the mass of the tsunami that is approaching and the crustal movement. It is believed that there is. The tsunami's attractive force should have also acted on the seawater collected at the bottom of the fishing boat. In addition, it has been reported that gravity changes occur due to crustal movements caused by earthquakes. It is also possible that gravity changes will occur due to crustal movements before the earthquake occurs. Accordingly, the present inventors have focused on the fact that a balloon filled with a liquid is deformed by a tsunami attractive force or the like, and have arrived at the present invention for predicting a disaster (earthquake or tsunami) by taking this phenomenon.
〔発明1〕 上記目的を達成するために、発明1の液体地震計は、液体を充填したバルーンと、前記バルーンの変形に応じた信号を検出する信号検出手段と、前記信号検出手段からの信号と、過去の地震発生時に変形した前記バルーンの変形態様に対応する参照信号との相関をとる相関器と、前記相関器からの相関信号に基づいて天災の発生を予測する天災発生予測手段とを備える。 [Invention 1] In order to achieve the above object, a liquid seismometer of Invention 1 includes a balloon filled with liquid, a signal detection means for detecting a signal corresponding to deformation of the balloon, and a signal from the signal detection means. A correlator that correlates with a reference signal corresponding to a deformation mode of the balloon that has been deformed when an earthquake occurred in the past, and a natural disaster occurrence prediction unit that predicts the occurrence of a natural disaster based on the correlation signal from the correlator. Prepare.
このような構成であれば、地震発生時に津波の引力等によりバルーンが変形すると、信号検出手段により、バルーンの変形に応じた信号が検出され、相関器の一方の入力に入力される。相関器の他方の入力には、過去の地震発生時に変形したバルーンの変形態様に対応する参照信号が入力される。このため、相関器では、信号検出手段からの信号と、過去の地震発生時に変形したバルーンの変形態様に対応する参照信号との相関がとられる。そして、天災発生予測手段により、相関器からの相関信号に基づいて天災の発生が予測される。 With such a configuration, when the balloon is deformed due to a tsunami attractive force or the like when an earthquake occurs, a signal corresponding to the deformation of the balloon is detected by the signal detection means and input to one input of the correlator. The other input of the correlator is supplied with a reference signal corresponding to the deformation mode of the balloon that has been deformed when a past earthquake occurred. For this reason, the correlator correlates the signal from the signal detection means with the reference signal corresponding to the deformation mode of the balloon deformed when the past earthquake occurred. Then, the occurrence of natural disaster is predicted by the natural disaster occurrence prediction means based on the correlation signal from the correlator.
バルーンの変形は、津波の引力等だけでなく、地震波や騒音等の振動、温度、湿度その他の環境条件、バルーンの経年劣化その他様々な要因によっても生じる。このため、バルーンの変形だけを検出しても天災の発生を精度よく予測することは難しい。そこで、本発明は、過去の地震発生時に変形したバルーンの変形態様に基づいて参照信号を生成しておき、バルーンの変形に応じた信号に対しこの参照信号との相関を相関器でとることにより天災の発生を予測するものである。 The deformation of the balloon is caused not only by the tsunami attraction, but also by vibrations such as seismic waves and noise, temperature, humidity and other environmental conditions, aging of the balloon and other various factors. For this reason, it is difficult to accurately predict the occurrence of a natural disaster even if only the deformation of the balloon is detected. Therefore, the present invention generates a reference signal based on the deformation mode of the balloon that has been deformed at the time of the occurrence of a past earthquake, and correlates the signal corresponding to the deformation of the balloon with the reference signal by a correlator. It predicts the occurrence of natural disasters.
〔発明2〕 さらに、発明2の液体地震計は、発明1の液体地震計において、前記バルーンの表面の画像を撮影する撮影手段を備え、前記信号検出手段は、前記撮影手段から所定時間差で得られた画像信号の差分信号を出力する。 [Invention 2] The liquid seismometer according to Invention 2 is the liquid seismometer according to Invention 1, further comprising imaging means for taking an image of the surface of the balloon, wherein the signal detection means is obtained at a predetermined time difference from the imaging means. The difference signal of the obtained image signal is output.
このような構成であれば、撮影手段により、バルーンの表面の画像が撮影され、信号検出手段により、撮影手段から所定時間差で得られた画像信号の差分信号が出力される。 If it is such a structure, the image of the surface of a balloon will be image | photographed by an imaging | photography means, and the difference signal of the image signal obtained by predetermined time difference from the imaging | photography means will be output by a signal detection means.
〔発明3〕 さらに、発明3の液体地震計は、発明2の液体地震計において、前記バルーンの異なる表面の画像を撮影する複数の前記撮影手段を備え、前記信号検出手段は、前記撮影手段ごとに当該撮影手段から前記所定時間差で得られた画像信号の差分信号を生成し、生成した各差分信号を合成した信号を出力する。 [Invention 3] The liquid seismometer according to Invention 3 is the liquid seismometer according to Invention 2, further comprising a plurality of imaging means for imaging images of different surfaces of the balloon, and the signal detection means is provided for each imaging means. Then, a difference signal of the image signal obtained by the predetermined time difference is generated from the photographing means, and a signal obtained by synthesizing the generated difference signals is output.
このような構成であれば、複数の撮影手段により、バルーンの異なる表面の画像が撮影され、信号検出手段により、撮影手段ごとにその撮影手段から所定時間差で得られた画像信号の差分信号が生成され、生成された各差分信号を合成した信号が出力される。 With such a configuration, images of different surfaces of the balloon are photographed by a plurality of photographing means, and a signal detection means generates a differential signal of image signals obtained with a predetermined time difference from the photographing means for each photographing means. Then, a signal obtained by synthesizing the generated difference signals is output.
〔発明4〕 さらに、発明4の液体地震計は、発明2及び3のいずれか1の液体地震計において、地震発生時に前記バルーンが変形する方向と直交する方向に伸長する線状の模様を前記バルーンの表面に付した。 [Invention 4] The liquid seismometer according to Invention 4 is the liquid seismometer according to any one of Inventions 2 and 3, wherein the linear pattern extending in a direction perpendicular to the direction in which the balloon is deformed when an earthquake occurs is described above. Attached to the surface of the balloon.
このような構成であれば、バルーンの表面には、地震発生時にバルーンが変形する方向と直交する方向に伸長する線状の模様が付されているので、バルーンが変形したときに画像内容の変化が大きくなる。 In such a configuration, since the surface of the balloon is provided with a linear pattern extending in a direction orthogonal to the direction in which the balloon is deformed when an earthquake occurs, the image content changes when the balloon is deformed. Becomes larger.
〔発明5〕 さらに、発明5の液体地震計は、発明1乃至4のいずれか1の液体地震計において、前記信号検出手段から前記相関器に入力する信号をフィルタリングするフィルタリング手段を備え、前記フィルタリング手段は、地震発生時の重力変化に応じて前記バルーンが変形する周波数帯域の信号成分を通過させ、これよりも高い周波数帯域の信号成分を除去する。 [Invention 5] The liquid seismometer according to Invention 5 is the liquid seismometer according to any one of Inventions 1 to 4, further comprising filtering means for filtering a signal input from the signal detection means to the correlator. The means passes the signal component in the frequency band in which the balloon is deformed in accordance with the gravity change at the time of the earthquake occurrence, and removes the signal component in the higher frequency band.
このような構成であれば、フィルタリング手段により、地震発生時の重力変化に応じてバルーンが変形する周波数帯域の信号成分が通過し、これよりも高い周波数帯域の信号成分が除去される。 With such a configuration, the signal component in the frequency band in which the balloon is deformed according to the gravity change at the time of the occurrence of the earthquake passes through the filtering means, and the signal component in the higher frequency band is removed.
本発明は、重力の変化を検出するものであるが、重力の変化については、次の特性がある。 The present invention detects a change in gravity. The change in gravity has the following characteristics.
(1)地震波又は経年劣化等による変動に比して極めて微弱な変化であるので、信号検出手段からの信号のS/N比が極めて小さい。 (1) Since the change is extremely weak as compared with fluctuation due to seismic waves or aging deterioration, the S / N ratio of the signal from the signal detection means is extremely small.
(2)地震発生時の重力の変化は緩やかであるので、地震波よりも変動周期(周波数)が低い。 (2) Since the change of gravity at the time of earthquake occurrence is gradual, the fluctuation cycle (frequency) is lower than that of seismic waves.
(3)地震発生時の重力の変化は緩やかとはいうものの、温度、湿度、経年劣化等による変動よりも変動周期(周波数)は高い。 (3) Although the change in gravity at the time of the earthquake is moderate, the fluctuation cycle (frequency) is higher than the fluctuation due to temperature, humidity, aging, etc.
本発明は、上記(2)の特性に着目したものであって、フィルタリング手段により地震発生時の重力の変化よりも高い周波数の信号成分を除去することによりS/N比を高めるものである。 The present invention focuses on the above characteristic (2), and increases the S / N ratio by removing a signal component having a frequency higher than the change in gravity at the time of occurrence of the earthquake by the filtering means.
〔発明6〕 さらに、発明6の液体地震計は、発明5の液体地震計において、前記フィルタリング手段は、地震発生時の重力変化に応じて前記バルーンが変形する周波数帯域よりも低い周波数帯域の信号成分を除去する。 [Invention 6] Further, the liquid seismometer of Invention 6 is the liquid seismometer of Invention 5, wherein the filtering means is a signal in a frequency band lower than a frequency band in which the balloon is deformed in accordance with a gravity change at the time of occurrence of the earthquake. Remove ingredients.
このような構成であれば、フィルタリング手段により、地震発生時の重力変化に応じてバルーンが変形する周波数帯域よりも低い周波数帯域の信号成分が除去される。 With such a configuration, the filtering means removes signal components in a frequency band lower than the frequency band in which the balloon is deformed in accordance with the gravity change at the time of the occurrence of the earthquake.
本発明は、上記(3)の特性に着目したものであって、フィルタリング手段により地震発生時の重力の変化よりも低い周波数の信号成分を除去することによりS/N比を高めるものである。 The present invention pays attention to the characteristic (3) above, and enhances the S / N ratio by removing signal components having a frequency lower than the change in gravity at the time of the occurrence of the earthquake by the filtering means.
以上説明したように、発明1の液体地震計によれば、バルーンの変形に応じた信号に対し過去の地震発生時に変形したバルーンの変形態様に対応する参照信号との相関から天災の発生を予測するので、従来に比して、天災の発生を精度よく予測することができる。 As described above, according to the liquid seismometer of aspect 1, the occurrence of a natural disaster is predicted from the correlation between the signal corresponding to the deformation of the balloon and the reference signal corresponding to the deformation mode of the balloon deformed at the time of the past earthquake occurrence. Therefore, it is possible to predict the occurrence of natural disasters more accurately than in the past.
さらに、発明2の液体地震計によれば、撮影手段でバルーンの表面の画像を撮影し、差分信号を出力するだけでよいので、比較的簡単な構成でバルーンの変形に応じた信号を検出することができる。 Furthermore, according to the liquid seismometer of the invention 2, since it is only necessary to take an image of the surface of the balloon with an imaging means and output a difference signal, a signal corresponding to the deformation of the balloon is detected with a relatively simple configuration. be able to.
さらに、発明3の液体地震計によれば、撮影手段ごとに差分信号を生成し、これらを合成した信号を出力するので、バルーンの変形に応じた信号を精度よく検出することができる。 Furthermore, according to the liquid seismometer of aspect 3, since a difference signal is generated for each imaging means and a signal obtained by synthesizing these is output, a signal corresponding to the deformation of the balloon can be detected with high accuracy.
さらに、発明4の液体地震計によれば、バルーンが変形したときに画像内容の変化が大きくなるので、バルーンの変形を感度よく検出することができる。 Furthermore, according to the liquid seismometer of the invention 4, since the change of the image content becomes large when the balloon is deformed, the deformation of the balloon can be detected with high sensitivity.
さらに、発明5の液体地震計によれば、地震波のように周波数が高いノイズを除去することができるので、信号検出手段からの信号のS/N比を向上することができる。 Furthermore, according to the liquid seismometer of the invention 5, noise having a high frequency such as a seismic wave can be removed, so that the S / N ratio of the signal from the signal detecting means can be improved.
さらに、発明6の液体地震計によれば、経年劣化等による変動のように周波数が低いノイズを除去することができるので、信号検出手段からの信号のS/N比をさらに向上することができる。 Furthermore, according to the liquid seismometer of the invention 6, noise having a low frequency such as fluctuation due to aging or the like can be removed, so that the S / N ratio of the signal from the signal detecting means can be further improved. .
以下、本発明の実施の形態を説明する。図1乃至図3は、本実施の形態を示す図である。 Embodiments of the present invention will be described below. 1 to 3 are diagrams showing this embodiment.
まず、本実施の形態の構成を説明する。
図1は、液体地震計100の斜視図である。図2は、液体地震計100の平面図である。
First, the configuration of the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a perspective view of a
液体地震計100は、図1及び図2に示すように、四角柱形状で中空の筐体10と、筐体10の天井から吊り下げられたバルーン12と、筐体10内に取り付けられた4台のCCDカメラ14とを有して構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
バルーン12は、シリコンゴム風船等からなる。バルーン12には、水等の液体が充填されている。バルーン12の表面には、地震発生時にバルーン12が変形する方向と直交する方向に伸長する線状の模様(不図示)が付されている。なお、バルーン12の形状、寸法、材質その他の諸元、液体の充填率並びに模様の態様は、CCDカメラ14でバルーン12の変形が感度よく捉えられるように最適な値に設定することが好ましい。
The
CCDカメラ14はそれぞれ、同一水平面に配置され、バルーン12の中心から90度間隔で配置されている。4台のCCDカメラ14により、バルーン12の表面の画像を90度間隔で撮影することができる。
Each of the
図3は、液体地震計100の機能ブロック図である。
液体地震計100は、図3に示すように、CCDカメラ14からの画像信号を処理する差分合成器16と、差分合成器16からの信号(以下「差分合成信号」という。)をフィルタリングするバンドパスフィルタ18と、バンドパスフィルタ18からの信号と参照信号との相関をとる表面弾性波コンボルバ20と、表面弾性波コンボルバ20からの相関信号に基づいて津波の発生を予測する津波発生予測部22とを有して構成されている。
FIG. 3 is a functional block diagram of the
As shown in FIG. 3, the
差分合成器16は、CCDカメラ14ごとにそのCCDカメラ14から所定時間差で得られた画像信号の差分信号を生成し、生成した各差分信号を合成した信号を出力する。差分信号は、例えば、CCDカメラ14からの画像信号を所定時間分バッファに保持しておき、CCDカメラ14から現在得られた画像信号と、CCDカメラ14から所定時間前に得られた画像信号との差分を演算することにより生成する。
The difference synthesizer 16 generates a difference signal of image signals obtained from the
バンドパスフィルタ18は、地震発生時の重力変化に応じてバルーン12が変形する周波数帯域の信号成分を通過させ、これ以外の周波数帯域の信号成分を除去する。バンドパスフィルタ18の周波数帯域は、例えば、過去の地震発生時に差分合成器16から得られた信号を記録しておき、表面弾性波コンボルバ20からの相関信号が最も大きくなるように設定することができる。
The
表面弾性波コンボルバ20の他方の入力には、過去の地震発生時に変形したバルーン12の変形態様に対応する参照信号を入力する。例えば、過去の地震発生時に差分合成器16から得られた信号を記録しておき、これを参照信号とすることができる。
The other input of the surface
津波発生予測部22は、表面弾性波コンボルバ20からの相関信号のレベルが所定以上となったときは、津波の発生を警告する通知を出力する。この通知は、音として出力してもよいし、インターネット等のネットワークを介して他の端末に送信してもよい。
When the level of the correlation signal from the surface
次に、本実施の形態の動作を説明する。
地震発生時に津波の引力によりバルーン12が変形すると、差分合成器16により、バルーン12の変形に応じた信号が検出され、バンドパスフィルタ18を介して低周波数帯域及び高周波数帯域の信号成分が除去され、表面弾性波コンボルバ20の一方の入力に入力される。表面弾性波コンボルバ20の他方の入力には、過去の地震発生時に変形したバルーン12の変形態様に対応する参照信号が入力される。このため、表面弾性波コンボルバ20では、バンドパスフィルタ18からの信号と、過去の地震発生時に変形したバルーン12の変形態様に対応する参照信号との相関がとられる。そして、津波発生予測部22により、表面弾性波コンボルバ20からの相関信号に基づいて津波の発生を警告する通知が出力される。
Next, the operation of the present embodiment will be described.
When the
次に、本実施の形態の効果を説明する。
本実施の形態では、液体地震計100は、液体を充填したバルーン12と、バルーン12の変形に応じた信号を検出する差分合成器16と、差分合成信号と、過去の地震発生時に変形したバルーン12の変形態様に対応する参照信号との相関をとる表面弾性波コンボルバ20と、表面弾性波コンボルバ20からの相関信号に基づいて津波の発生を予測する津波発生予測部22とを備える。
Next, the effect of this embodiment will be described.
In the present embodiment, the
これにより、バルーン12の変形に応じた信号に対し過去の地震発生時に変形したバルーン12の変形態様に対応する参照信号との相関から津波の発生を予測するので、従来に比して、津波の発生を精度よく予測することができる。
As a result, the occurrence of the tsunami is predicted from the correlation between the signal corresponding to the deformation of the
さらに、本実施の形態では、差分合成器16は、CCDカメラ14ごとにそのCCDカメラ14から所定時間差で得られた画像信号の差分信号を生成し、生成した各差分信号を合成した信号を出力する。
Further, in the present embodiment, the difference synthesizer 16 generates a difference signal of the image signal obtained with a predetermined time difference from the
これにより、CCDカメラ14でバルーン12の表面の画像を撮影し、差分信号を生成するだけでよいので、比較的簡単な構成でバルーン12の変形に応じた信号を検出することができる。また、CCDカメラ14ごとに差分信号を生成し、これらを合成した信号を出力するので、バルーン12の変形に応じた信号を精度よく検出することができる。
As a result, the
さらに、本実施の形態では、地震発生時にバルーン12が変形する方向と直交する方向に伸長する線状の模様をバルーン12の表面に付した。
Further, in the present embodiment, a linear pattern extending in a direction orthogonal to the direction in which the
これにより、バルーン12が変形したときに画像内容の変化が大きくなるので、バルーン12の変形を感度よく検出することができる。
Thereby, since the change of the image content becomes large when the
さらに、本実施の形態では、液体地震計100は、差分合成器16から表面弾性波コンボルバ20に入力する信号をフィルタリングするバンドパスフィルタ18を備え、バンドパスフィルタ18は、地震発生時の重力変化に応じてバルーン12が変形する周波数帯域の信号成分を通過させ、これ以外の周波数帯域の信号成分を除去する。
Further, in the present embodiment, the
これにより、地震波のように周波数が高いノイズ及び経年劣化等による変動のように周波数が低いノイズを除去することができるので、差分合成信号のS/N比を向上することができる。 Thereby, noise having a high frequency such as seismic waves and noise having a low frequency such as fluctuation due to aging deterioration can be removed, so that the S / N ratio of the differential composite signal can be improved.
本実施の形態において、CCDカメラ14は、発明2又は3の撮影手段に対応し、差分合成器16は、発明1乃至3又は5の信号検出手段に対応し、バンドパスフィルタ18は、発明5又は6のフィルタリング手段に対応し、表面弾性波コンボルバ20は、発明1又は5の相関器に対応している。また、津波発生予測部22は、発明1の天災発生予測手段に対応している。
In the present embodiment, the
〔変形例〕
なお、上記実施の形態においては、CCDカメラ14を4台設けたが、これに限らず、CCDカメラ14の台数は任意である。CCDカメラ14が1台の場合、差分合成器16に代えて、CCDカメラ14から所定時間差で得られた画像信号の差分信号を出力する差分器でよい。
[Modification]
In the above embodiment, four
また、上記実施の形態及びその変形例においては、複数のCCDカメラ14を同一水平面に配置したが、さらに、バルーン12の真上及び真下に配置してもよい。CCDカメラ14をバルーン12の真上の配置する場合、バルーン12内に液面が形成されるように液体の充填率を80%程度に調整し、CCDカメラ14で液面の画像を撮影する。これにより、バルーン12が変形したときに液面形状の変化が大きくなるので、バルーン12の変形を感度よく検出することができる。
Further, in the above embodiment and its modifications, the plurality of
また、上記実施の形態及びその変形例においては、バウンドパスフィルタ18を設けたが、これに限らず、地震発生時の重力変化に応じてバルーン12が変形する周波数帯域の信号成分を通過させ、これよりも高い周波数帯域の信号成分を除去するローパスフィルタを設けてもよい。また、地震発生時の重力変化に応じてバルーン12が変形する周波数帯域の信号成分を通過させ、これよりも低い周波数帯域の信号成分を除去するハイパスフィルタを設けてもよい。
Further, in the above-described embodiment and the modification thereof, the bound
また、上記実施の形態及びその変形例においては、1つの参照信号を用いる構成としたが、これに限らず、複数の参照信号を用いることもできる。この場合、表面弾性波コンボルバ20を参照信号の数だけ設けてもよいし、参照信号を時系列に切り替えて表面弾性波コンボルバ20に入力してもよい。
Moreover, in the said embodiment and its modification, it was set as the structure which uses one reference signal, However, Not only this but a some reference signal can also be used. In this case, the surface
また、上記実施の形態及びその変形例においては、1台の液体地震計100を用いる構成としたが、これに限らず、多数の液体地震計100を様々な地域に設置し、液体地震計100を連携させ、差分合成信号のS/N比を向上する構成を採用することができる。具体的には、例えば次の構成を採用することができる。
Moreover, in the said embodiment and its modification, it was set as the structure which uses the one
液体地震計100に温度センサ等を取り付け、センサから得られたセンサ情報をサーバに送信する。また、差分合成信号もサーバに送信する。
A temperature sensor or the like is attached to the
サーバは、受信したセンサ情報に基づいて、温度、湿度その他の環境条件に関するノイズ要因情報を液体地震計100の識別情報(ID)と対応づけてデータベースに登録する。ノイズ要因情報は、バルーン12の製造年月日、使用開始年月日その他の諸元も含まれる。サーバは、ノイズ要因情報が同一の2台の液体地震計A、Bを検索により特定する。このとき、温度、湿度、経年劣化等の要因ごとのノイズをN1〜Nn、液体地震計Aにおけるバルーン12の重力変化に応じた信号をS1(t)、液体地震計Aにおけるバルーン12の重力変化に応じた信号をS2(t)とすると、液体地震計Aの差分合成信号x1(t)及び液体地震計Bの差分合成信号x2(t)は、下式(1)(2)で表すことができる。また差分信号は、下式(3)で表すことができる。
Based on the received sensor information, the server registers noise factor information related to temperature, humidity, and other environmental conditions in the database in association with identification information (ID) of the
x1(t)=N1+N2+…+Nn+S1(t) …(1)
x2(t)=N1+N2+…+Nn+S2(t) …(2)
x1(t)−x2(t)=S1(t)−S2(t) …(3)
ノイズ成分が同一であれば、上式(3)の差分信号には、理想的にはノイズ成分が含まれないことになる。また、定常時はS1(t)、S2(t)がほぼゼロである。そこで、サーバは、受信した差分合成信号に基づいて、特定した液体地震計A、Bについて上式(3)の差分信号を生成し、差分信号と、第1の参照信号(液体地震計Aの設置地域で過去の地震発生時に変形したバルーン12の変形態様に対応する参照信号)を表面弾性波コンボルバ20に入力する。これにより、液体地震計Aの設置地域について津波の発生を精度よく予測することができる。同様に、サーバは、差分信号と、第2の参照信号(液体地震計Bの設置地域で過去の地震発生時に変形したバルーン12の変形態様に対応する参照信号)を表面弾性波コンボルバ20に入力する。これにより、液体地震計Bの設置地域について津波の発生を精度よく予測することができる。
x1 (t) = N1 + N2 + ... + Nn + S1 (t) (1)
x2 (t) = N1 + N2 ++ ... + Nn + S2 (t) (2)
x1 (t) -x2 (t) = S1 (t) -S2 (t) (3)
If the noise components are the same, the difference signal of the above equation (3) ideally does not include a noise component. Further, S1 (t) and S2 (t) are almost zero during normal operation. Therefore, the server generates a difference signal of the above equation (3) for the identified liquid seismometers A and B based on the received difference composite signal, and the difference signal and the first reference signal (of the liquid seismometer A The reference signal corresponding to the deformation mode of the
なお、液体地震計A、Bが十分に離れた距離に設置されていれば、同時に地震の影響を受ける可能性がないか極めて低くなるので、干渉(S1(t)、S2(t)のレベルが同時に高くなること)を低減することができる。したがって、液体地震計A、Bの特定においては、設置距離も考慮して特定するとよい。すなわち、液体地震計100の設置位置を示す位置情報を液体地震計100の識別情報(ID)と対応づけてデータベースに登録しておき、ノイズ要因情報が同一で且つ設置距離が最も大きい2台の液体地震計A、Bを検索により特定する。
If the liquid seismometers A and B are installed at a sufficiently large distance, there is no possibility of being affected by the earthquake at the same time, or the level of interference (S1 (t), S2 (t)) At the same time) can be reduced. Therefore, in specifying the liquid seismometers A and B, it is preferable to specify in consideration of the installation distance. That is, position information indicating the installation position of the
また、上記実施の形態及びその変形例においては、CCDカメラ14を設け、CCDカメラ14からの画像信号に基づいてバルーン12の変形に応じた信号を検出したが、これに限らず、バルーン12の表面までの距離を測定する測距センサを設け、測距センサからの測距信号に基づいてバルーン12の変形に応じた信号を検出してもよい。その他、バルーン12の変形に応じた信号を検出する方式は、任意の方式を採用することができる。
In the above-described embodiment and its modification, the
また、上記実施の形態及びその変形例においては、参照信号の長さについて説明しなかったが、参照信号が長くなる場合は、参照信号を時間軸上に圧縮して表面弾性波コンボルバ20に入力する一方、バンドパスフィルタ18からの信号を時間軸上に圧縮して表面弾性波コンボルバ20に入力する変調器を設けることができる。
In the above embodiment and its modification, the length of the reference signal has not been described. However, when the reference signal becomes long, the reference signal is compressed on the time axis and input to the surface
また、上記実施の形態及びその変形例においては、バルーン12の変形に応じた信号を検出する方式である液体地震計を対象としたが、これに限らず、他の種類の地震計を対象とし、これから得られるセンサ信号を表面弾性波コンボルバ20に入力し、地震、津波その他の天災の発生を予測するように構成することもできる。すなわち、差分合成器16よりも後段の構成は、他の種類の地震計にも適用することが可能である。
Moreover, in the said embodiment and its modification, although it aimed at the liquid seismometer which is a system which detects the signal according to the deformation | transformation of the
また、上記実施の形態及びその変形例においては、表面弾性波コンボルバ20を採用したが、これに限らず、その他の種類の相関器を採用することもできる。
Moreover, in the said embodiment and its modification, although the surface
また、上記実施の形態及びその変形例においては、津波の発生を予測する場合について本発明を適用したが、これに限らず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の場合にも適用可能である。例えば、地震発生前に地殻変動等に起因して重力変化が生じる場合は、地震の発生を予測することもできる。また、地震による地殻変動等によって重力変化が生じることが報告されているので、予測の場面だけでなく、地震、津波その他の天災の発生を通知する場合や、地震、津波その他の天災のときにどのような重力変化が生じたかを観測する場合などにも適用可能である。 In the above embodiment and its modifications, the present invention is applied to the case of predicting the occurrence of a tsunami. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to other cases without departing from the gist of the present invention. is there. For example, when a gravity change occurs due to crustal movement or the like before an earthquake occurs, the occurrence of the earthquake can also be predicted. In addition, since it has been reported that gravity changes occur due to crustal deformations caused by earthquakes, not only the prediction scene, but also when notifying the occurrence of earthquakes, tsunamis and other natural disasters, and at the time of earthquakes, tsunamis and other natural disasters It can also be applied to observing what kind of gravity change has occurred.
100…液体地震計、 10…筐体、 12…バルーン、 14…CCDカメラ、 16…差分合成器、 18…バンドパスフィルタ、 20…表面弾性波コンボルバ、 22…津波発生予測部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記液体地震計は、
液体を充填したバルーンと、
前記バルーンの異なる表面の画像を撮影する複数の前記撮影手段と、
前記撮影手段ごとに当該撮影手段から前記所定時間差で得られた画像信号の差分信号を生成し、生成した各差分信号を合成した差分合成信号を出力する信号検出手段と、
前記バルーンの環境条件を検出するセンサと、
前記信号検出手段で検出した差分合成信号及び前記センサで検出したセンサ信号を前記サーバに送信する信号送信手段とを有し、
前記サーバは、
前記差分合成信号及び前記センサ信号を受信する信号受信手段と、
前記信号受信手段で受信したセンサ信号に基づいて、前記バルーンの環境条件に関するノイズ要因情報を前記液体地震計の識別情報と対応づけてデータベースに登録するノイズ要因情報登録手段と、
前記データベースに対し検索を行うことにより前記ノイズ要因情報が同一の2台の前記液体地震計を特定する液体地震計特定手段と、
前記液体地震計特定手段で特定した一方の液体地震計について前記信号受信手段で受信した差分合成信号と、前記液体地震計特定手段で特定した他方の液体地震計について前記信号受信手段で受信した差分合成信号との差分信号を生成する差分信号生成手段と、
前記差分信号生成手段で生成した差分信号と、過去の地震発生時に変形した前記バルーンの変形態様に対応する参照信号との相関をとる相関器と、
前記相関器からの相関信号に基づいて天災の発生を予測する天災発生予測手段とを有することを特徴とする液体地震計システム。 A liquid seismometer system that connects a plurality of liquid seismometers and a server in a communicable manner, and predicts the occurrence of a natural disaster based on a signal detected by the liquid seismometer,
The liquid seismometer is
A balloon filled with liquid;
A plurality of the imaging means for capturing images of different surfaces of the balloon;
A signal detection unit that generates a difference signal of the image signal obtained at the predetermined time difference from the shooting unit for each of the shooting units, and outputs a differential combined signal obtained by combining the generated difference signals ;
A sensor for detecting an environmental condition of the balloon;
Signal transmission means for transmitting the differential composite signal detected by the signal detection means and the sensor signal detected by the sensor to the server;
The server
Signal receiving means for receiving the differential composite signal and the sensor signal;
Based on the sensor signal received by the signal receiving means, noise factor information registration means for registering noise factor information related to the environmental condition of the balloon in the database in association with the identification information of the liquid seismometer,
Liquid seismometer specifying means for specifying two liquid seismometers having the same noise factor information by performing a search on the database;
The difference composite signal received by the signal receiving means for one liquid seismometer specified by the liquid seismometer specifying means and the difference received by the signal receiving means for the other liquid seismometer specified by the liquid seismometer specifying means Differential signal generating means for generating a differential signal with the combined signal;
A correlator that correlates the difference signal generated by the difference signal generation means with a reference signal corresponding to a deformation mode of the balloon that has been deformed when a past earthquake occurred;
Liquid seismometer system characterized Rukoto which have a and natural disasters generation prediction means for predicting the occurrence of natural disaster, based on the correlation signal from the correlator.
前記ノイズ要因情報登録手段は、前記液体地震計の設置位置を示す位置情報を前記識別情報と対応づけて前記データベースに登録し、
前記液体地震計特定手段は、前記データベースに対し検索を行うことにより前記ノイズ要因情報が同一で且つ前記液体地震計の設置距離が最も大きい2台の前記液体地震計を特定することを特徴とする液体地震計システム。 In claim 1,
The noise factor information registration means registers position information indicating an installation position of the liquid seismometer in the database in association with the identification information,
The liquid seismometer specifying means specifies the two liquid seismometers having the same noise factor information and the longest installation distance of the liquid seismometer by searching the database. Liquid seismometer system .
前記液体地震計は、前記バルーンの表面の画像を撮影する撮影手段を備え、
前記信号検出手段は、前記撮影手段から所定時間差で得られた画像信号の差分信号を出力することを特徴とする液体地震計システム。 In any one of Claim 1 and 2 ,
The liquid seismometer includes an imaging unit that captures an image of the surface of the balloon,
The liquid seismometer system , wherein the signal detection means outputs a difference signal of image signals obtained from the imaging means with a predetermined time difference.
地震発生時に前記バルーンが変形する方向と直交する方向に伸長する線状の模様を前記バルーンの表面に付したことを特徴とする液体地震計システム。 In any one of Claims 1 thru | or 3 ,
A liquid seismometer system , wherein a linear pattern extending in a direction perpendicular to a direction in which the balloon is deformed when an earthquake occurs is attached to the surface of the balloon.
前記液体地震計は、前記信号検出手段から得られる信号をフィルタリングするフィルタリング手段を備え、
前記フィルタリング手段は、地震発生時の重力変化に応じて前記バルーンが変形する周波数帯域の信号成分を通過させ、これよりも低い周波数帯域の信号成分を除去することを特徴とする液体地震計システム。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The liquid seismometer includes filtering means for filtering a signal obtained from the signal detection means,
The liquid seismometer system , wherein the filtering means passes a signal component in a frequency band in which the balloon is deformed in accordance with a change in gravity when an earthquake occurs, and removes a signal component in a lower frequency band.
前記フィルタリング手段は、地震発生時の重力変化に応じて前記バルーンが変形する周波数帯域よりも高い周波数帯域の信号成分を除去することを特徴とする液体地震計システム。 In claim 5,
The liquid seismometer system , wherein the filtering means removes a signal component in a frequency band higher than a frequency band in which the balloon is deformed according to a gravity change at the time of occurrence of an earthquake.
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