JP6737211B2 - 感震センサ及び地震判定方法 - Google Patents
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Description
つ目のノイズが検知された場合にも、適切に地震判定を行うことができる。
図1は、本実施形態に係る感震センサの一例を示す装置構成図である。感震センサ1は、加速度センサ11と、マイクロコントローラ12と、記憶部13と、出力部14と、入力部15とを有する。加速度センサ11は、例えば圧電素子を用いた加速度センサや、電極間の静電容量を検出する加速度センサである。なお、加速度センサ11が測定(「サンプリング」とも呼ぶ)した加速度は、マイクロコントローラ12に出力される。マイクロコントローラ12は、例えば汎用的な集積回路であり、所定の周期で加速度センサ11が測定する加速度を取得し、加速度に基づいて地震の発生を検知したり、地震の規模を示す指標値を算出したりする。また、マイクロコントローラ12は、状況に応じてアクティブモード又はスリープモードという異なる形式で動作する。スリープモードとは、マイクロコントローラ12が、割り込みを受け付けつつ命令の実行を停止したり、クロックの供給を停止する等、機能を制限して動作することにより、アクティブモードと比較して消費電力を低減させる動作形式である。マイクロコントローラ12は、アクティブモードにおいて、検知した振動が地震かノイズかの判定処理を行ったり、地震の規模を示す指標値を算出したりする。記憶部13は、RAM(Random Access Memory)等の一時記憶手段や、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)等の不揮発性メモリであり、例えば測定された加速度や地震判定に用いる閾値等を保持する。なお、記憶部13は、加速度
センサ11やマイクロコントローラ12が内蔵するメモリであってもよい。また、出力部14は、例えばマイクロコントローラ12が有する出力端子である。マイクロコントローラ12は、例えば地震が発生したと判定した場合、出力部14を介して他の装置に地震の発生やその規模を示す情報を出力する。また、入力部15は、マイクロコントローラ12が有する入力端子である。マイクロコントローラ12は、入力部15を介して、例えば図示していないスイッチの操作や他の装置からのコマンドの入力等を受けるようにしてもよい。なお、加速度センサ11とマイクロコントローラ12との間には図示していないハイパスフィルタを設けて重力成分を取り除くようにしてもよい。また、マイクロコントローラ12は、加速度センサ11が測定する加速度を、所定のオフセットを基準とした加速度の絶対値に変換して扱うようにしてもよい。
図2は、感震センサ1の一例を示す機能ブロック図である。感震センサ1は、加速度測定部101と、加速度記憶部102と、起動判定部103と、基準値記憶部104と、地震判定部105と、評価指標算出部106と、出力部107と、オフセット調整部108と、判定記憶部109と、フィルタリング部110とを有する。なお、加速度測定部101、起動判定部103、地震判定部105、評価指標算出部106、オフセット調整部108及びフィルタリング部110は、図1に示した加速度センサ11又はマイクロコントローラ12が所定のプログラムに基づいて動作することにより実現される。また、加速度記憶部102、基準値記憶部104及び判定記憶部109は、図1の記憶部13によって実現される。なお、少なくとも地震判定部105や評価指標算出部106は、マイクロコントローラ12がアクティブモードで動作することにより実現される。また、出力部107は、図1のマイクロコントローラ12及び出力部14が所定のプログラムに基づいて動作することにより実現される。
10は、例えば加速度の絶対値の移動平均を算出することで、ローパスフィルタとして機能する。
図4は、第1の実施形態に係る感震処理の一例を示す処理フロー図である。まず、感震センサ1の加速度測定部101は、省電力モードで加速度を測定する(図4:S1)。省電力モードにおいては、加速度測定部101は低速サンプリングを行う。また、感震センサ1の起動判定部103は、起動する(すなわち、測定モードへ移行する)か否かの判定を行う(S2)。本ステップでは、S1で測定された加速度が図3に示した閾値(「起動閾値」とも呼ぶ)以下の場合(S2:NO)、処理はS1に遷移し、省電力モード(低速サンプリング)を継続する。起動閾値は、例えば50galのような加速度を表す値であり、予め基準値記憶部104に保持されている。一方、S1で測定された加速度が図3に示した閾値よりも大きい場合(S2:YES)、加速度測定部101は測定モードに移行する。なお、図3(2)、(3)に示したように、起動閾値は、オフセットを基準とした相対的な値である。また、測定モードにおいては、加速度測定部101は高速サンプリングを行う。
と最小値との差と、所定の閾値とが所定の大小関係である場合、地震と判断するようにしてもよい。
図6は、感震処理1の効果を説明するための図である。図6の「波形A」は比較的短時間のノイズが発生した場合の模式的な測定データの一例を示している。「波形B」は比較的長時間継続するノイズが発生した場合の模式的な測定データの一例を示している。「波形C」は地震が発生した場合の模式的な測定データの一例を示している。また、各波形の下には、各時点において比較例及び感震処理1で実行される処理を示している。
図7は、第2の実施形態に係る感震処理の一例を示す処理フロー図である。本実施形態では、判断期間において、地震判定を終了するか否か判断する。なお、第1の実施形態に係る図4の処理と同一の処理には同一の符号を付し、説明を省略する。図7においては、S7において条件を満たすと判断された場合(S7:YES)、地震判定部105は地震判定を終了するか否か判断する(S11)。地震判定を終了すると判断された場合(S11:YES)、S8の処理に移行する。一方、地震判定を終了しないと判断された場合(S11:NO)、S4の処理に戻る。
し、S7において所定の条件を満たしたと3回判断された場合に、S11においては地震判定を終了すると判断するようにしてもよい。すなわち、複数の期間のうち、加速度に基づいて判断する所定の判断条件を満たした回数が所定の閾値を超えた時点で地震が発生したと判定し、残りの期間では所定の閾値を超えないことがわかった時点で前記測定モードから前記省電力モードに移行するようにしてもよい。
上述した地震判定値は、最大値と最小値との差のほか、所定期間に測定された加速度又はそのフィルタ値の平均値、平均値と分散値(又は標準偏差値)との和、分散値、積算値、変化率、周波数、スペクトル、積分値、SI値、最大加速度値、応答速度値、最大速度値、最大変位量を用いるようにしてもよい。すなわち、各判断期間において測定された加速度に応じた様々な値を採用することができる。そして、求めた値と所定の閾値とが所定の大小関係を満たす場合に地震であると判定する。また、平均値と分散値との和を採用する場合は、例えば、標準偏差をσとしたときに、σに所定の係数を乗じた値を分散値として扱ってもよい。このようにすれば、正規分布に従うノイズ成分を検出してしまう場合に、ノイズによる起動を抑制することができる。なお、積算値は、所定のサンプリング周期で測定した加速度を足し合わせた値や、加速度の絶対値を足し合わせた値としてもよい。周波数は、例えばピーク周波数が、所定の周波数(例えば、1Hz等)であるか否かを求めるようにしてもよい。スペクトルは、所定の周期帯のスペクトル強度と所定の閾値とが所定の大小関係を満たす場合に地震であると判定するようにしてもよい。また、例えば2以上の上述した値を、加減乗除によって組み合わせた値であってもよい。
複数の判断期間の少なくともいずれかにおいて用いる所定の条件を複数有するようにしてもよい。すなわち、複数の判断期間のうち少なくともいずれかにおいて、地震であるか否かを判定するための複数の条件(「副条件」とも呼ぶ)が定められ、地震判定部105は、複数の副条件のうち所定数以上の副条件を満たす場合、所定の条件を満たすと判断するようにしてもよい。
例えば6つの判断期間を設け、時系列順に第1、第2の判断期間にはそれぞれ1つの条件を定め、第3〜第6の判断期間にはそれぞれ2つの副条件を定める。例えば、第3〜第6の判断期間には、第1の副条件として加速度の最大値と最小値との差が100galよりも大きいこと、第2の副条件として前の判断期間における加速度の最大値と最小値との差よりも、現在の判断期間における加速度の最大値と最小値との差の方が40gal以上大きいことのような条件が定められる。
た場合を模式的に表している。図11に示した条件によれば、第4の判断期間以降において、前の判断期間における加速度の最大値と最小値との差よりも、現在の判断期間における加速度の最大値と最小値との差の方が40gal以上大きいことという第3の副条件を第1の副条件に加えてさらに満たす場合に、第1の判断期間の処理に戻る。すなわち、何らかの加速度を検知した場合において、地震かノイズかを判定する前にさらに別の地震又はノイズによる加速度を検知すると、第1の判断期間の処理に戻るようになる。すなわち、第4の判断期間以降においては、前の判断期間よりも所定の閾値以上大きな加速度を検知した場合には、新たな振動が発生したと判断して、地震判定をやり直すことができる。
上述したオフセットの動的な調整や、測定値のフィルタリングについては実行しないようにしてもよい。
大きさ以上の地震が発生したことを外部機器に通知するようにしても良い。感震センサ1が評価指標を出力するか、パルスパターン等を出力するか、設定により切り替えられるようにすれば、従来の装置との互換性を有する感震センサを提供できる。
11 加速度センサ
12 マイクロコントローラ
13 記憶部
14 出力部
15 入力部
101 加速度測定部
102 加速度記憶部
103 起動判定部
104 基準値記憶部
105 地震判定部
106 評価指標算出部
107 出力部
108 オフセット調整部
109 判定記憶部
110 フィルタリング部
Claims (10)
- 省電力モード、及び当該省電力モードよりも消費電力の大きい測定モードで動作する感震センサであって、
加速度を測定する測定部と、
前記測定部が測定した加速度が所定の閾値を超えた場合に、前記省電力モードから前記測定モードへ移行し、前記測定モードにおいて測定された前記加速度に基づいて地震が発生したか否か判定する地震判定部と、
地震が発生したと前記地震判定部が判定した場合に、地震の規模を示す指標値を算出する指標算出部と、
を備え、
前記地震判定部は、前記測定モードに移行した後の期間を複数に分割した各々の判断期間を処理単位として、当該判断期間に測定された加速度に基づいて判断される所定の条件を満たすか否かにより、地震が発生したか否かを判定し、複数の前記判断期間のうち、いずれかの判断期間において、地震が発生していないと判定された場合に、後の判断期間における処理を行わずに前記測定モードから前記省電力モードに移行し、
複数の前記判断期間の一部における前記条件と、他の判断期間における前記条件とが異なる
感震センサ。 - 前記地震判定部は、複数の前記判断期間のうち、いずれかの判断期間において、地震が発生したと判定された場合に、後の判断期間における処理を行わず、前記指標算出部が前記指標値の算出を行う
請求項1に記載の感震センサ。 - 前記地震判定部は、複数の前記判断期間のうち、前記条件を満たした判断期間の数が所定の閾値を超えた場合に、地震が発生したと判定し、そうでない場合は、前記測定モードから前記省電力モードに移行する
請求項1又は2に記載の感震センサ。 - 前記地震判定部は、複数の前記判断期間のうち、前記条件を連続して満たした判断期間
の数が所定の閾値を超えた場合に、地震が発生したと判定し、そうでない場合は、前記測定モードから前記省電力モードに移行する
請求項1又は2に記載の感震センサ。 - 加速度に基づく値の最大値と最小値との差、平均値、平均値と分散値との和、分散値、積算値、変化率、スペクトル強度、積分値、SI(Spectrum Intensity)値、最大値、応答速度値、及び加速度から算出された最大速度値若しくは最大変位量のいずれかと、所定の閾値とが所定の大小関係にある場合、又はピーク周波数が所定の周波数である場合に、前記条件が満たされると判断される
請求項1から4のいずれか一項に記載の感震センサ。 - 複数の前記判断期間のうち少なくともいずれかに対し、前記条件を構成する副条件が複数定められ、前記地震判定部は、複数の前記副条件のうち所定数以上の副条件を満たす場合に、前記条件を満たすと判断する
請求項1から5のいずれか一項に記載の感震センサ。 - 複数の前記判断期間のうち所定の判断期間においては、当該判断期間において測定された加速度に応じた値が、当該判断期間よりも前の期間において測定された加速度に応じた値よりも大きい場合に、前記地震判定部は、前記測定モードに移行した直後の判断期間の処理から実行する
請求項1から6のいずれか一項に記載の感震センサ。 - 省電力モード、及び当該省電力モードよりも消費電力の大きい測定モードで動作する感震センサが実行する地震判定方法であって、
加速度を測定する測定ステップと、
前記測定ステップにおいて測定した加速度が所定の閾値を超えた場合に、前記省電力モードから前記測定モードへ移行し、前記測定モードにおいて測定された前記加速度に基づいて地震が発生したか否か判定する地震判定ステップと、
地震が発生したと前記地震判定ステップにおいて判定した場合に、地震の規模を示す指標値を算出する指標算出ステップと、
を備え、
前記地震判定ステップにおいて、前記測定モードに移行した後の期間を複数に分割した各々の判断期間を処理単位として、当該判断期間において測定された加速度に基づいて判断される所定の条件を満たすか否かにより、地震が発生したか否かを判定し、複数の前記判断期間のうち、いずれかの判断期間において、地震が発生していないと判定された場合に、後の判断期間における処理を行わずに前記測定モードから前記省電力モードに移行し、
複数の前記判断期間の一部における前記条件と、他の判断期間における前記条件とが異なる
地震判定方法。 - 省電力モード、及び当該省電力モードよりも消費電力の大きい測定モードで動作する感震センサであって、
加速度を測定する測定部と、
前記測定部が測定した加速度が所定の閾値を超えた場合に、前記省電力モードから前記測定モードへ移行し、前記測定モードにおいて測定された前記加速度に基づいて地震が発生したか否か判定する地震判定部と、
地震が発生したと前記地震判定部が判定した場合に、地震の規模を示す指標値を算出する指標算出部と、
を備え、
前記地震判定部は、
前記測定モードに移行した後の期間を複数に分割した各々の判断期間を処理単位として、少なくとも1つの判断期間において、当該判断期間に測定された加速度に基づいて判断される所定の条件を満たすか否かにより、地震が発生したか否かを判定し、複数の前記判断期間のうち、いずれかの判断期間において、地震が発生していないと判定された場合に、後の判断期間における処理を行わずに前記測定モードから前記省電力モードに移行する
感震センサ。 - 省電力モード、及び当該省電力モードよりも消費電力の大きい測定モードで動作する感震センサが実行する地震判定方法であって、
加速度を測定する測定ステップと、
前記測定ステップにおいて測定した加速度が所定の閾値を超えた場合に、前記省電力モードから前記測定モードへ移行し、前記測定モードにおいて測定された前記加速度に基づいて地震が発生したか否か判定する地震判定ステップと、
地震が発生したと前記地震判定ステップにおいて判定した場合に、地震の規模を示す指標値を算出する指標算出ステップと、
を備え、
前記地震判定ステップにおいて、
前記測定モードに移行した後の期間を複数に分割した各々の判断期間を処理単位として、少なくとも1つの判断期間において、当該判断期間において測定された加速度に基づいて判断される所定の条件を満たすか否かにより、地震が発生したか否かを判定し、複数の前記判断期間のうち、いずれかの判断期間において、地震が発生していないと判定された場合に、後の判断期間における処理を行わずに前記測定モードから前記省電力モードに移行する
地震判定方法。
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