JPH10311881A

JPH10311881A - 地震判定方法

Info

Publication number: JPH10311881A
Application number: JP9119004A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Kato; 浩久加藤
Original assignee: Nitto Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nitto Kogyo Co Ltd
Priority date: 1997-05-09
Filing date: 1997-05-09
Publication date: 1998-11-24
Anticipated expiration: 2017-05-09
Also published as: JP2986760B2

Abstract

(57)【要約】【課題】地震と他の機械的振動とを確率高く区分できる
地震判定方法。【解決手段】加えられる水平加速度値によって出力をオ
ンオフする感震センサを用いた感震リレー装置における
地震判定方法であって、前記出力の計測を所定単位時間
に区分された計測時間域Ｔｉ毎において行うものとし、
その各計測時間域Ｔｉにおいて、感震センサのオン時間
の積算値Ｓ１とそのオンオフ回数ｆを計測するととも
に、その積算値Ｓ１をそのオンオフ回数ｆで除算して得
た除算値Ｄを連続する複数の計測時間域について演算
し、得られた複数の除算値Ｄの和を第２積算値Ｓ２と
し、この第２積算値Ｓ２と所定の判定基準値とを比較す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地震が発生したし
たときに、それをいち早く検知して、ブレーカや警報装
置などを動作させるための感震リレー装置における改良
された地震判定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、感震リレー装置には地震の震動を
検知するためのセンサとして、図５に例示する構造のも
のが用いられている。この感震センサは、傾斜底１２を
備えたケース１３に収容されている鋼球１１と、可動片
１４、スイッチ１５などから構成されている。この感震
センサに地震のような揺れ運動が加えられると、鋼球１
１が傾斜床１２面上を右または左に転動することによ
り、可動片１４を押し上げてスイッチ１５がオフからオ
ン状態になる。

【０００３】この場合、傾斜底１２、鋼球１１、可動片
１４またはスイッチ１５など構造条件を適当に設定して
おけば、与えられる揺れ運動の水平方向加速度が所定値
以上になるとスイッチオンとなり、所定値以下に下がる
と鋼球が傾斜床面中央に戻るのでスイッチがオンからオ
フになるよう構成することができ、所定震度以上の地震
を検知することができる。かくして、地震を検知したと
きに、感震リレー装置は、所要のブレーカの断電操作を
行うためのトリップ信号あるいは警報装置に対する信号
を発するのである。

【０００４】このような感震センサのオンオフ出力の状
況は、図６に例示するように、横方向の時間軸に対し
て、所定値以上の加速度が作用したかどうかをオン−オ
フのパルスとして記録される。なお、このこの感震セン
サの特徴は、概ね次の通りである。１）周波数が一定で振幅が大となると、オン出力時間も
大となる。２）地震の周期が変化する、すなわち周波数が変化する
と、それに応じてオンオフ頻度が同期する。３）振幅が一定で周波数が増加すると、オン出力時間が
短くなる。なお、１０Ｈｚ以上では、鋼球が追従しにく
くなり、オンオフ頻度が同期しなくなる。

【０００５】ところが、この感震センサ自体は、その構
造上、震動の成分を自発的に判別する機能を持っていな
いので、地震ではない人為的な衝撃、例えば感震センサ
収納機器のカバーの取り付け、取り外しの際に生じる衝
撃、感震センサを含む分電盤が取り付けられている建物
の扉を急激に開閉したときに生じる衝撃、またはその他
近隣機器の機械的振動の場合でも、ある値以上の加速度
が与えられれば、この感震センサが動作するので、その
ような場合には地震ではないとしてトリップ信号などを
出さないよう、誤動作を防止できる地震出力の判定方法
が必要であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたものであり、地震と他の機
械的振動などとを確率高く区分できる地震判定方法を提
供するものであり、例えば、次のようなケースの地震判
定方法を提供する。１）１Ｇ程度の大きな衝撃であってもそれが瞬間的また
は断続的なら地震と判定しない。２）持続時間が長く強い振動であっても、周波数が高い
ときは地震と判定しない。３）９０〜１７０ｇａｌ程度の小さな加速度でも揺れ幅
が大きく、周期が長い（約３Ｈｚ以下）、約１秒間以上
持続する場合は、地震と判定する。４）７〜８Ｈｚ以上の周波数で細かい揺れ幅でも、これ
を完全に除外するのではなく、加速度が５００ｇａｌ程
度以上の大きなときには地震と判定する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するこ
とができる本発明の地震判定方法は、加えられる水平加
速度値によって出力をオンオフする感震センサを用いた
感震リレー装置における地震判定方法であって、前記出
力の計測を所定単位時間に区分された計測時間域Ｔｉ毎
において行うものとし、その各計測時間域Ｔｉにおい
て、感震センサのオン時間を積算した第１積算値Ｓ１と
そのオンオフ回数ｆを計測し記憶するとともに、その第
１積算値Ｓ１をそのオンオフ回数ｆで除算して得られる
除算値Ｄを、連続する複数の計測時間域について演算
し、得られた複数の除算値Ｄの和を第２積算値Ｓ２と
し、この第２積算値Ｓ２と所定の判定基準値とを比較す
ることを特徴とするものである。

【０００８】さらに、本発明は、前記計測時間域におい
て計測されたオンオフ回数が２の場合には、前記積算値
の演算に際して、これを１とみなす形態に具体化するこ
とができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態につい
て、図１〜４を参照して説明する。先ず、本発明の地震
判定方法においても、先に説明したのと同じく感震セン
サのオンオフ出力を時系列的に計測するのであるが、所
定の一定の単位時間である計測時間域Ｔｉに計測時間を
区切りながら計測するようにしている。例えば、図１で
は、ａｂ間をＴｉ_(n)とすると、ｂｃ間がＴｉ_(n+1)、
ｃｄ間がＴｉ_(n+2)というように区切られていて、それ
ぞれの計測時間域Ｔｉ_(n)、Ｔｉ_(n+1)においては、機
械的振動に基づくオンオフパルスが例示してあり、ま
た、Ｔｉ_(n+2)においては、図示のように周期が順次長
い地震波のオンオフパルスの例が示してある。

【００１０】この計測時間域Ｔｉの最も適した値は、実
験的に定めることができるが、調節可能な値とする。例
えば、非常に微小な時間とすると、地震と他の人為的ま
たは機械的振動との判別が困難になる。また、長時間と
すると、短時間の小型の地震に動作しにくくなり、同様
に判別が困難になる。従って、感震センサの形式、感度
など、感震リレー装置の設置条件、あるいは過去の地震
実績から得られた経験などを勘案して設定すればよい
が、地震の平均的周期である０．３秒程度選定するのが
問題が少ない。

【００１１】次に、前記の所定の計測時間域Ｔｉ_(n)に
おいて感震センサのオンオフ出力に応じて、それらを記
憶し、その計測時間域Ｔｉ_(n)毎に、オン時間の合計時
間、または計測時間域Ｔｉ_(n)の全時間に対するオン時
間の占める割合％のいずれかで表示され得る第１積算値
Ｓ１を演算する。従って、この第１積算値Ｓ１は、秒ま
たは％の単位で表される値である。

【００１２】なお、図１では、その中段に示すように、
例えば、ａｂ間のＴｉ_(n)においてオン時間の積算は、
ａ点の０からスタートしオン出力毎に逐次積算され、ｂ
点ではＳ１_(n)＝６０（％）に到達したことを表してい
る。同様に、Ｔｉ_(n+1)のｃ点ではＳ１_(n+1)＝４０
（％）、Ｔｉ_(n+2)のｄ点ではＳ１_(n+2)＝６０（％）
であったことを表している。

【００１３】同時に、前記計測時間域Ｔｉ_(n)において
感震センサのオンオフ出力に応じて、オンオフ回数ｆを
パルス数として計測しているのである。図１では、計測
時間域Ｔｉ_(n)では、ｆ_(n)＝６回、Ｔｉ_(n+1)では、
ｆ_(n+1 ₎＝４回、およびＴｉ_(n+2)では、ｆ_(n+2)＝２
回であったことを表している。

【００１４】そして、第１積算値Ｓ１をそのときのオン
オフ回数ｆで除した得られる除算値Ｄを求める。図１に
示すように除算値Ｄを求めると、計測時間域Ｔｉ_(n)で
は除算値Ｄ_(n)＝６０／６＝１０、Ｔｉ_(n+1)ではＤ
_(n+1)＝４０／４＝１０、およびＴｉ_(n+2 ₎ではＤ
_(n+2)＝６０／２＝３０であることを表している。

【００１５】そして、本発明に最も特徴とするところ
は、計測時間域Ｔｉ_(n)毎の除算値Ｄによってその都度
地震判定を行うのではなく、継続する複数の計測時間域
Ｔｉにおける除算値Ｄの積算値を演算して求め、これを
第２積算値Ｓ２とし、この第２積算値Ｓ２と所定の判定
基準値とを比較することによって、最終的にその感震セ
ンサが検知した振動を地震であるか否かを判定するよう
にしたものである。

【００１６】図２では、継続する３個の計測時間域Ｔｉ
における除算値Ｄの積算値を第２積算値Ｓ２とする場合
を示すが、このように除算値Ｄ_(0-a)＝０、Ｄ_(a-b)＝
１０、Ｄ_(b-c)＝１０、Ｄ_(c-d)＝３０、Ｄ_(d-e)＝
５、Ｄ_(e-f)＝０、Ｄ_(f-g)＝０、Ｄ_(g-h)＝０、Ｄ
_(h-i)＝０であった場合、連続する３個の計測時間域Ｔ
ｉを対象とした場合の第２積算値Ｓ２は、Ｓ２
_(0-a-b-c)＝２０、Ｓ２_(a-b-c-d)＝５０、Ｓ２
_(b-c-d-e)＝４５、Ｓ２_(c-d-e-f)＝３５、Ｓ２
_(d-e-f-g)＝５、Ｓ２_(e-f-g-h)＝０、Ｓ２_(f-g-h-i)
＝０、のように変化するのが分かる。この場合、比較
に供される判定基準値を例えば３０に設定しておけば、
計測時間域Ｔｉ_(c-d)の終期において、Ｓ２_(a-b-c-d)
＝５０≧３０となるから、最終的に地震判定がなされる
のである。なお、上記のように第２積算値Ｓ２を複数に
並列処理して求めてもよいし、また、最新のある回数の
除算値Ｄを記憶し、順次第２積算値Ｓ２を求めるように
してもよい。

【００１７】このように、判定用係数であるＳ２は、０
→１０→２０→５０→４５→３５→５→０のように変化
している。これを先の除算値Ｄを判定用係数とした場合
の、０→１０→１０→３０→５→０という変化に較べて
みると、変化幅が小さくなり勾配も緩やかになっている
ことから分かるように、継続する適宜個数の計測時間域
Ｔｉにおける除算値Ｄの積算値を第２積算値Ｓ２を用い
るので、瞬間的な機械的な衝撃振動を地震振動と判定す
るリスクを効果的に回避し、誤動作を減少させることが
できるのである。なお、そのような観点から、積算すべ
き計測時間域Ｔｉの個数を選択すればよいが、好ましく
は、２個以上であって、地震震動の２周期を超えない個
数が適当である。

【００１８】次に、本発明の地震判定方法が適用され得
る感震リレー装置の事例を図３を参照しながら説明す
る。図３において、感震センサ２１は、図５に示したよ
うな振動加速度に応じて転動する鋼球を内蔵し、この鋼
球がスイッチを開閉してオンオフ出力信号を発信する形
式のセンサであり、この出力は、次の、例えばワンチッ
プマイコンからなる演算器２２において、記憶、処理さ
れ、除算値Ｄあるいは第２積算値Ｓ２が演算され、さら
に地震判定のため判定基準値との比較処理が行われるの
である。そして、最終的に地震判定結果の出力は、判定
結果が地震であるという場合、電流増幅器２３を経由し
て、所要の断電操作または警報操作を行うためのリレー
回路２４に供給される。

【００１９】このリレー回路２４は、メカニカルリレー
の他、フォトカプラ、フォトモスリレー、あるいはフォ
トサイリスタなどが応用できるのは言うまでもない。な
お、リレー出力は、出力装置２５から外部に出力され
る。また、電源部２６は、外部交流電源２７から所要の
直流を得るための交流直流コンバータであり、整流器、
定電圧回路、平滑回路などから構成される従来のものが
適用可能である。

【００２０】次に、本発明の特に好ましい実施形態を説
明すると、それは、前記の各地震判定方法において、除
算値Ｄを演算するの際して、オンオフ回数ｆが２サイク
ルの場合には、１サイクルとみなして演算する態様の方
法である。すなわち、Ｄ＝Ｓ１／ｆの演算を行うに際し
て、現実に除算が実行されるのは、ｆ≧３サイクルの場
合であって、ｆ＝２の場合には、これを１とみなすよう
プログラムしてあるので、２分の１の割り算が行われず
にＤ＝Ｓ１として取り扱われるのである。

【００２１】このようにすれば、図１を参照すると、除
算値Ｄ_(0-b)＝０、Ｄ_(a-b)＝１０、Ｄ_(b-c)＝１０、
Ｄ_(c-d)＝６０／２＝３０であったものが、Ｄ_(0-b)＝
０、Ｄ_(a-b)＝１０、Ｄ_(b-c)＝１０、Ｄ_(c-d)＝６０
／１＝６０とみなされるから、地震である確率が高いｆ
＝１〜２サイクルの震動の場合には、除算値Ｄが大きく
算定されるので、小型の地震であっても地震ではないと
して見逃されることが少なくなる利点が得られるのであ
る。

【００２２】以上詳細に説明した本発明の地震判定方法
によれば、地震の震動のような周期の比較的長い振動に
対しては、感度が高く設定され時延時間が短縮される一
方、周期の短い機械的な振動に対しては低感度となる地
震判定出力が得られるので、適正に地震判定ができるよ
うになる。以下にその内容を図４を参照しながら補足説
明する。

【００２３】（１）（図４（ａ）参照）１Ｇ程度の強い
衝撃であっても、瞬間的であったり周期の短い振動を含
むときは、地震判定されない。感震センサを含む分電盤
が取り付けられている建物の扉などを急激に開閉したと
き、あるいは分電盤のカバーの着脱作業時の衝撃におい
て、図４（ａ）に例示するような瞬間的ではあるがかな
りの加速度を持つ揺れとそれに続く周期の短い振動が発
生する場合がある。このような単発的な振動では、最初
は第１積算値Ｓ１は大きくオンオフ回数ｆは小さいが、
その後はオンオフ回数ｆは大きいので、除算数Ｄも最初
は大きいが後は小となり、複数の除算数Ｄの和の第２積
算値Ｓ２は、比較的小となり所定の判定基準値に至ら
ず、地震と判定されるおそれがごく少なくなるのであ
る。

【００２４】（２）（図４（ｂ）参照）持続時間が長く
強い振動であっても、周波数が高いときは、地震判定さ
れない。機械設備や自動車の動作などによっては、図４
（ｂ）のような５〜１０Ｈｚあるいはそれ以上の振動が
感知されるが、この場合には、第１積算値Ｓ１は継続し
て大きく計測されるが、オンオフ回数ｆも同時に大きい
ので、除算数Ｄはごく小さな値となり、第２積算値Ｓ２
も小さな値となり所定の判定基準値に至らず、地震と判
定されるおそれが少ない。

【００２５】（３）（図４（ｃ）参照）９０〜１７０ｇ
ａｌ程度の小さな加速度でも揺れ幅が大きく、周期が長
く（約３Ｈｚ以下）、約１秒間以上持続する場合は、地
震と判定する。地震の特徴は、その加速度は大小あるも
のの、持続時間が長く、周波数が低い、例えば０．５〜
３Ｈｚ程度であるから、図４（ｃ）のようにオンオフが
断続する場合には、第１積算値Ｓ１は少なく計測されて
も、オンオフ回数ｆが小であるから除算数Ｄは比較的大
きくなり、第２積算値Ｓ２も大きくなり所定の判定基準
値を超え、地震と判定される確率が高くなる。

【００２６】（４）（図４（ｄ）参照）急激で持続時間
も長く、周波数が低いときは、地震と判定される。この
参考図のように周期が長く、オンオフ回数ｆ＝１または
２であるような場合には、第１積算値Ｓ１はそのまま除
算数Ｄに一致するので、第２積算値Ｓ２も大きくなり直
ちに地震と判定される。また、７〜８Ｈｚ以上の周波数
で細かい揺れ幅でも、これを完全に除外するのではな
く、加速度が特に大きく、５００ｇａｌ程度以上の大き
なときには、除算値Ｄは相当に大きいから、当然に第２
積算値Ｓ２も大きくなり所定の判定基準値を超え、地震
と判定される。

【００２７】また、本発明は、複数の除算数Ｄを積算し
て得られる第２積算値Ｓ２を所定の判定基準値と比較し
ているので、周期が短く持続時間の短い瞬間的なときは
地震と判定せず、比較的長いときを地震と判定するか
ら、地震波を的確に検知することができる。また、計測
時間域Ｔｉ_(n)の途中から始まって次の計測時間域Ｔｉ
_(n+1)の途中で終了する振れにおいても、地震波を的確
に検知することができる。さらに、周波数が、例えば５
Ｈｚ以上は地震ではないとして一方的に除外してしまう
ような極端な弁別特性ではないので、装置の取付条件に
おいて不安定な振動を伴う地震についても的確に動作す
る。

【００２８】

【発明の効果】本発明の地震判定方法は、以上に説明し
たように構成されているので、周期が短く持続時間の短
い瞬間的なときは地震と判定せず、比較的長いときを地
震と判定するから、地震波を的確に検知することができ
る。また、地震震動と他の機械的振動または一時的な振
動との区別を的確することが可能となり、地震以外の振
動で動作してしまうという誤動作を効果的に防止できる
とともに、小型の地震の場合でも的確に識別して所要の
動作することができるという優れた効果がある。よって
本発明は従来の問題点を解消した地震判定方法として、
その工業的価値は極めて大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するためのグラフ表。

【図２】本発明の実施形態の要部を説明するためのグラ
フ表。

【図３】本発明が適用される感震リレー装置の要部ダイ
ヤグラム。

【図４】本発明の作用を説明するための感震センサのオ
ンオフ出力パルス図。

【図５】感震センサの要部断面図。

【図６】感震センサから得られるオンオフ出力パルス
図。

【符号の説明】

１１鋼球、１２傾斜床、１４可動片、１５スイ
ッチ、２１感震センサ、２２演算器、２４リレー
回路、２５出力装置、２６電源部、２７外部交流
電源。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加えられる水平加速度値によって出力を
オンオフする感震センサを用いた感震リレー装置におけ
る地震判定方法であって、前記出力の計測を所定単位時
間に区分された計測時間域Ｔｉ毎において行うものと
し、その各計測時間域Ｔｉにおいて、感震センサのオン
時間を積算した第１積算値Ｓ１とそのオンオフ回数ｆを
計測し記憶するとともに、その第１積算値Ｓ１をそのオ
ンオフ回数ｆで除算して得られる除算値Ｄを、連続する
複数の計測時間域について演算し、得られた複数の除算
値Ｄの和を第２積算値Ｓ２とし、この第２積算値Ｓ２と
所定の判定基準値とを比較することを特徴とする地震判
定方法。
【請求項２】前記計測時間域において計測されたオン
オフ回数が２の場合には、前記積算値の演算に際して、
これを１とみなす請求項１に記載の地震判定方法。