JPH11142526A

JPH11142526A - 感震装置

Info

Publication number: JPH11142526A
Application number: JP9310155A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Umekage; 康裕梅景
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-11-12
Filing date: 1997-11-12
Publication date: 1999-05-28
Anticipated expiration: 2017-11-12
Also published as: JP3736079B2

Abstract

(57)【要約】【課題】地震と衝撃の判別を精度よく行う。【解決手段】振動を検出する振動検出手段６、７、８
と、前記振動検出手段６、７、８からの信号から振動波
形のピーク値を検出するピーク値検出手段１１と、前記
ピーク値が連続して減衰するか否かを検出するピーク減
衰検出手段１２と、前記ピーク減衰検出手段１２の結果
により異常か否かを判別する異常判別手段１３とで構成
されている。これによって振動信号のピーク値の変化を
検出し異常か否かを短時間で高精度に判定することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスメータやガス
遮断装置などに設置されて地震を検出する感震装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の感震装置の地震判別方法
は、特開平５−５２６４２号公報や特開平８−２９５４
０号公報のようなものが知られていた。以下、その方法
について図８から図１３を参照しながら説明する。

【０００３】図８に示すように、振動波形に対応するオ
ン／オフ信号を出力するオン／オフ信号出力手段として
の感震器１と、オン／オフ信号におけるオン時間とオフ
時間のそれぞれを計測する計測手段２と、計測による同
時間帯のものを計数する計数手段３と、設定時間の計時
手段４と、設定時間内における計数手段３により得られ
る計数値に基づいて振動波形判別推論を行う推論手段５
とを備えた構成となっており、計数値からメンバーシッ
プ関数を作成してファジィ推論を用いて地震判別をおこ
なっていた。

【０００４】また、図９〜図１３に示すように、地震判
別方法は、所定のしきい値以下の振動データをゼロに変
換した後、符号反転の検出を行うようにして周期ｔ１か
らｔ７を計算する。そして、ゼロデータが所定の割合未
満のデータだけを選び、さらに周期ｔが０．１秒＜ｔ＜
１秒の範囲になるようなゼロクロス点のみを選択し、最
終的にゼロクロスＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが４回カウントされ
る。そして、このうち最初のゼロクロスＡは、その直後
のゼロクロスが条件に当てはまらないためにゼロクロス
の回数はリセットされ、次のゼロクロスＢからカウント
され３回連続カウントされた時点Ｄで振動が地震である
と判別される。このように所定の条件下での振動データ
の符号反転が３回以上連続した場合に地震と判別するよ
うにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術では、推論処理を行うために高性能なマイクロコ
ンピュータが必要であることと、推論処理などで判別に
時間がかかるという課題があった。また、ゼロクロスに
よる判別では衝撃と地震との区別が困難であった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、振動を検出する振動検出手段と、前記振動
検出手段からの信号から振動波形のピーク値を検出する
ピーク値検出手段と、前記ピーク値が連続して減衰する
か否かを検出するピーク減衰検出手段と、前記ピーク減
衰検出手段の結果により異常か否かを判別する異常判別
手段とを備えた構成とした。

【０００７】上記発明によれば、振動のピーク値の変化
が連続して減少することで異常か否かを判定することが
できるので、複雑な計算をしなくても精度よくかつ短時
間で異常を精度よく判別することができるのである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、振動を検出する振動検
出手段と、前記振動検出手段からの信号から振動波形の
ピーク値を検出するピーク値検出手段と、前記ピーク値
が連続して減衰するか否かを検出するピーク減衰検出手
段と、前記ピーク減衰検出手段の結果により異常か否か
を判別する異常判別手段を備えたものである。そして、
振動のピーク値の変化が連続して減少することで異常か
否かを判定することができるので、複雑な計算をしなく
ても精度よくかつ短時間で異常を判別することができる
のである。

【０００９】また、ピーク減衰検出手段は、複数個のピ
ーク値が連続して所定回数減衰した時に減衰を検出する
構成とした。そして、ピーク値の減衰回数を数える簡単
な処理で異常か否かを判別することができ、マイコンの
処理を軽減することができる。

【００１０】また、ピーク減衰検出手段は、所定時間内
に複数個のピーク値が連続して減衰した時に減衰を検出
する。そして、所定時間と減衰回数を数える簡単な処理
で精度よく異常を判定することができる。

【００１１】また、ピーク減衰検出手段は、所定時間内
に、複数個のピーク値が連続して減衰する減衰現象が複
数回発生した時に減衰を検出する。そして、所定時間と
所定減衰回数の現象が所定回数発生する３つの条件を検
出することで異常を精度よく検出することができる。

【００１２】また、ピーク値検出手段は、＋方向に凸の
ピーク値と、−方向に凸のピーク値を検出する。そし
て、＋方向に凸と−方向に凸の両方のピークを使用する
ことで、短時間の間に多数のピークを検出することがで
きるので、多くのデータから異常判別が行えるので高い
判別精度とすることができる。

【００１３】また、ピーク値検出手段は、＋方向に凸の
ピーク値のみを検出する構成とした。

【００１４】さらに、ピーク値検出手段は、＋方向また
は−方向のいずれか一方に凸のピーク値のみを検出する
ものである。そして、＋方向に凸のピークのみを使用す
ることで、非対称的な衝撃振動でも精度よく検出するこ
とができる。

【００１５】また、ピーク値検出手段は、振動検出手段
の信号が所定レベル以上になった時にピーク値の検出を
開始するものである。そして、所定レベル以上の振動発
生後に行うことで、大きな振動レベルのデータでノイズ
の影響を受けずに精度よく判別を行うことができる。

【００１６】また、異常判別手段は、ピーク減衰検出手
段が所定時間内に減衰を検出しない時に異常と判定する
ものである。そして、ピーク値が減衰しない振動は、ど
こかに加振源があるために発生するので地震のような異
常事態と判定することができるのである。

【００１７】また、振動検出手段は、複数方向の振動を
検出する振動センサを備え、ピーク値検出手段は、前記
振動センサのうちいずれか１つの振動センサの信号を用
いてピーク値を検出する構成とした。そして、１つの振
動センサの信号を用いることで異常判別手段のメモリー
容量を少なく抑えることができるのである。

【００１８】また、振動検出手段の信号が所定値以上か
否かを判定するレベル判定手段と、前記レベル判定手段
が所定値以上の振動を検出したとき、ピーク値検出手段
は、複数個の振動検出手段のうち、最もレベルが大きい
振動検出手段の信号を用いてピーク値を検出するもので
ある。そして、最もレベルの高い信号を用いることでノ
イズの影響を受けず、かつ異常判別手段の少ないメモリ
ーで精度よく判別することができる。

【００１９】また、振動検出手段は、振動を８Ｈｚ以上
の周波数でサンプリングするものである。そして、８Ｈ
ｚ以上の高い周波数でサンプリングすることで波形を細
かく精度よく検出することができるので異常の判別も精
度よく行える。

【００２０】また、サンプリングの直前に振動検出手段
の電源をオンにし、サンプリングの直後に振動検出手段
の電源をオフにする電源制御手段を備えた。そして、サ
ンプリングの前後に電源をオン、オフすることで電力の
消耗を極力抑えることができる。

【００２１】また、サンプリングの直前に振動検出手段
の電源をオンにする電源制御手段と、電源をオンにした
直後から遅延時間を設けてサンプリングする遅延手段を
備えた。そして、電源をオンにした直後に遅延時間を設
けることで振動検出手段の信号が安定した状態でサンプ
リングすることができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２３】（実施例１）図１は本発明の実施例１の感
震装置のブロック図である。図１において、６はＸ軸方
向の振動を検出する振動検出手段としての振動センサ
Ｘ、７はＹ軸方向の振動を検出する振動検出手段として
の振動センサＹ、８はＺ軸方向の振動を検出する振動検
出手段としての振動センサＺ、９は各振動センサの信号
を初手時間間隔でＡ／Ｄ変換するサンプリング手段、１
０は３つの振動センサの信号を合算して所定値と比較す
るレベル判定手段、１１は振動センサの信号からピーク
値を検出するピーク値検出手段、１２は検出したピーク
値が所定時間内に減衰する回数を検出するピーク減衰検
出手段、１３はピーク減衰検出手段の信号が異常か否か
を判定する異常判別手段、１４は電源投入後にＡ／Ｄ変
換のタイミングを少し遅らせる遅延手段としての遅延タ
イマ、１５はサンプリング手段９とレベル判定手段１０
とピーク値検出手段１１とピーク減衰検出手段１２と異
常判別手段１３と遅延タイマ１４を備えたマイコン、１
６は電源手段としての電池、１７は振動検出センナへの
電力の供給を制御する電源制御手段、１８は異常時にガ
スや電力のエネルギーの供給を遮断する遮断手段であ
る。

【００２４】次に動作、作用について図２から図４を用
いて説明する。本発明の感震装置は、第１の所定時間間
隔（例えば、０．１２５ｓｅｃの間隔）で振動センサ
６，７，８の信号をサンプリングする。まず、振動セン
サ６，７，８の電源をオンにして、振動センサ６，７，
８の信号が安定するまで時間待ち（例えば、１ｍｓｅｃ
の時間待ち）を行う遅延タイマ処理を行う。そして、振
動センサ６，７，８の信号を順にマイコン１５のＡ／Ｄ
変換機能を有したサンプリング手段９でデジタルデータ
としてマイコン１５に取り込む。３つの振動センサ６，
７，８の信号のサンプリングが完了すると振動センサ
６，７，８の電源をオフにする。そして、検出した３つ
の信号データと所定のレベルとをレベル判定手段１０で
比較する。ここで、レベル判定手段１０は、３つの信号
のベクトル合成値の変わりに、３つの信号の２乗和を求
めて、所定値（例えば、１５０ガル換算値）と比較する
こととした。これにより、ベクトル合成に用いる平方根
のような複雑な演算が不要となり、短時間で３つの信号
のベクトル和を考慮した処理を完了することができる。
そして、所定値と比較してレベルが小さい場合は、再度
第１の所定時間待ちの処理に戻り、タイミングを待つこ
ととする。

【００２５】一方、所定値と比較してレベルが大きいと
判定された時は、その３つの振動センサ６，７，８の信
号の内、振動レベルの絶対値に相当する値が、最も大き
な信号を出力している振動センサ（例えば、振動センサ
Ｘ６）の信号を用いて、次の振動データを第２の所定時
間間隔でサンプリングすることとする。そして、第２の
所定時間のサンプリングの間隔は、第１の所定時間間隔
より短い間隔（例えば、２５ｍｓｅｃの間隔）で振動セ
ンサＸ６の信号をサンプリングする。この時も、先の処
理と同様に、振動センサＸ６の信号が安定するまで時間
待ち（例えば、１ｍｓｅｃの時間待ち）を行う遅延タイ
マ処理を行う。そして、選択された振動センサＸ６の信
号をＡ／Ｄ変換して、その値が＋方向に凸のピークか否
かをピーク値検出手段１１が判定する。ピークでない時
は、再び第２の所定時間の待機を行う。図４に地震のよ
うな異常時の振動波形を示し、＋方向のピークは、●印
で示すものである。

【００２６】また、ピークの時は、一つ前のピークと比
較して減衰したか否かをピーク減衰検出手段１２で比較
する。そして、減衰しないピークの時は、ピークの数を
数えるカウンタを０にして、再び第２の所定時間の待機
を行う。一方、一つ前のピークと比較して今回のピーク
が減衰する時は、ピークの数を１つカウントアップし
て、そのカウント数が所定回数以上（例えば、４回以
上）か否かを異常判別手段１３が判定する。ここで、所
定回数以上の時は、異常ではないと判断して第１の所定
時間のサンプリング処理に戻る。また、所定回数未満の
時で、かつ所定時間以上（例えば、２ｓｅｃ以上）経過
している時は、異常と判定して異常時の処置としてのガ
スや電力の供給を遮断し、復帰信号の発生を待ち待機す
る。また、所定時間以内の時は、第２の所定時間の待機
を行う。図４のように、地震波形の時は、２ｓｅｃ以内
に連続してピークが減衰することはほとんどないので、
確実に異常を検出することができる。また、衝撃のよう
な振動波形の場合は、図５に示すように強い衝撃が加わ
った後、自由振動で減衰するので、所定時間の２ｓｅｃ
以内に連続してピークが減衰する現象が発生するので異
常ではないと判別することができる。例えば、２ｓｅｃ
以内に＋方向のピークが４回連続して発生すると言うこ
とは、１ｓｅｃで２つの周期が発生しているので、２Ｈ
ｚの周波数であると考えることができる。よって、この
場合、４回以上とすることで、２Ｈｚ以上の衝撃振動を
検出することができる。また、振動センサの取付け状況
に応じて、所定回数や時間を変更することで、いろいろ
な設置状態に対応することができる。

【００２７】また、＋方向に凸のピークについて説明し
たが、図４と図５に△印で示す−方向の凸についても同
様に行うことができる。よって、＋方向、−方向いずれ
か一方のピークでも同様の効果が得られる。

【００２８】さらに、＋方向の凸と−方向の凸の両方を
用いて行うことも可能である。それには、振動波形の信
号を２乗して、＋方向のみのピークに変換することによ
って、所定時間内のピークの数がおおよそ２倍になり、
多くのデータで異常判別を行うことで精度の高い判別を
行うことができる。図６にそのフローチャートを示す。

【００２９】そして、所定時間内のピークの減衰を検出
して異常か否かを判別する処理を複数回繰り返すこと
（例えば、２回）で、さらに、判別の精度を上げること
が可能である。図７にそのフローチャートを示す。

【００３０】なお、振動センサは、振動加速度レベルに
対応して電気信号が出力されるセンサを用いることでこ
れらの効果を実現することができる。

【００３１】このように、振動のピーク値の変化が連続
して減少することで異常か否かを判定することができる
ので、複雑な計算をしなくても精度よくかつ短時間で異
常を判別することができるのである。そして、ピーク値
の減衰回数を数える簡単な処理で異常か否かを判別する
ことができ、マイコンの処理を軽減することができる。
さらに、所定時間と所定減衰回数の現象が所定回数発生
する３つの条件を検出することで異常を精度よく検出す
ることができる。また、＋方向に凸のピークのみを使用
することで、非対称的な衝撃振動でも精度よく検出する
ことができる。そして、所定レベル以上の振動発生後に
行うことで、大きな振動レベルのデータでノイズの影響
を受けずに精度よく判別を行うことができる。そして、
１つの振動センサの信号を用いることで異常判別手段の
メモリー容量を少なく抑えることができ、最もレベルの
高い信号を用いることでノイズの影響を受けずに精度よ
く判別することができる。また、８Ｈｚ以上の高い周波
数でサンプリングすることで波形を細かく精度よく検出
することができるので異常の判別も精度よく行える。そ
して、サンプリングの前後に電源をオン、オフすること
で電力の消耗を極力抑えることができる。また、電源を
オンにした直後に遅延時間を設けることで振動検出手段
の信号が安定した状態でサンプリングすることができ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の感震装置に
よれば、次の効果が得られる。

【００３３】振動を検出する振動検出手段と、前記振動
検出手段からの信号から振動波形のピーク値を検出する
ピーク値検出手段と、前記ピーク値が連続して減衰する
か否かを検出するピーク減衰検出手段と、前記ピーク減
衰検出手段の結果により異常か否かを判別する異常判別
手段を備えることで、振動のピーク値の変化が連続して
減少し異常か否かを判定することができ、複雑な計算を
しなくても精度よくかつ短時間で異常を判別することが
できる。

【００３４】また、ピーク減衰検出手段は、複数個のピ
ーク値が連続して所定回数減衰した時に減衰を検出する
ことで、ピーク値の減衰回数を数える簡単な処理で異常
か否かを判別することができ、マイコンの処理を軽減す
ることができる。

【００３５】また、ピーク減衰検出手段は、所定時間内
に複数個のピーク値が連続して減衰した時に減衰を検出
することで、所定時間と減衰回数を数える簡単な処理で
精度よく異常を判定することができる。

【００３６】また、ピーク減衰検出手段は、所定時間内
に、複数個のピーク値が連続して減衰する減衰現象が複
数回発生した時に減衰を検出することで、所定時間と所
定減衰回数の現象が所定回数発生する３つの条件を検出
し異常を精度よく検出することができる。

【００３７】また、ピーク値検出手段は、＋方向に凸の
ピーク値と、−方向に凸のピーク値を検出する。そし
て、＋方向に凸と−方向に凸の両方のピークを使用する
ことで、短時間の間に多数のピークを検出することがで
き、多くのデータから異常判別が行えるので高い判別精
度とすることができる。

【００３８】また、ピーク値検出手段は、＋方向に凸の
ピーク値のみを検出することで、非対称的な衝撃振動で
も精度よく検出することができる。

【００３９】また、ピーク値検出手段は、振動検出手段
の信号が所定レベル以上になった時にピーク値の検出を
開始することで、所定レベル以上の振動発生後に行なわ
れ大きな振動レベルのデータでノイズの影響を受けずに
精度よく判別することができる。

【００４０】また、異常判別手段は、ピーク減衰検出手
段が減衰を検出しない時に異常と判定することで、ピー
ク値が減衰しない振動は、どこかに加振源があるために
発生し地震のような異常事態と判定することができる。

【００４１】また、振動検出手段は、複数方向の振動を
検出する振動センサを備え、ピーク値検出手段は、前記
振動センサのうちいずれか１つの振動センサの信号を用
いてピーク値を検出することで、１つの振動センサの信
号を用いて異常判別手段のメモリー容量を少なく抑える
ことができる。

【００４２】また、振動検出手段の信号が所定値以上か
否かを判定するレベル判定手段と、前記レベル判定手段
が所定値以上の振動を検出したとき、ピーク値検出手段
は、複数個の振動検出手段のうち、最もレベルが大きい
振動検出手段の信号を用いてピーク値を検出すること
で、最もレベルの高い信号を用いることでノイズの影響
を受けず、かつ異常判別手段の少ないメモリーで精度よ
く判別することができる。

【００４３】また、振動検出手段は、振動を８Ｈｚ以上
の周波数でサンプリングすることで、８Ｈｚ以上の高い
周波数でサンプリングすることで波形を細かく精度よく
検出することができるので異常の判別も精度よく行え
る。

【００４４】また、サンプリングの直前に振動検出手段
の電源をオンにし、サンプリングの直後に振動検出手段
の電源をオフにする電源制御手段を備えることで、サン
プリングの前後に電源をオン、オフし電力の消耗を極力
抑えることができる。

【００４５】また、サンプリングの直前に振動検出手段
の電源をオンにする電源制御手段と、電源をオンにした
直後から遅延時間を設けてサンプリングする遅延手段を
備えることで、電源をオンにした直後に遅延時間を設け
て振動検出手段の信号が安定した状態でサンプリングす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の感震装置のブロック図

【図２】同感震装置の動作を説明するフローチャート

【図３】同感震装置の動作を説明する図２の続きのフロ
ーチャート

【図４】同感震装置の動作を説明する振動波形図

【図５】同感震装置の動作を説明する別の振動波形図

【図６】同感震装置の他の動作を説明するフローチャー
ト

【図７】同感震装置の動作を説明する図６の続きのフロ
ーチャート

【図８】従来の感震装置のブロック図

【図９】同感震装置の地震判別手段のしきい値を示す波
形図

【図１０】同手段のゼロ変換波形図

【図１１】同手段のゼロクロス周期を示す波形図

【図１２】同手段の選択されたゼロクロス周期を示す波
形図

【図１３】同手段のゼロクロスのカウントを示す波形図

【符号の説明】

６振動センサＸ（振動検出手段）７振動センサＹ（振動検出手段）８振動センサＺ（振動検出手段）９サンプリング手段１０レベル判定手段１１ピーク値検出手段１２ピーク減衰検出手段１３異常判別手段１４遅延タイマ１５マイコン１６電池１７電源制御手段１８遮断手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動を検出する振動検出手段と、前記振動
検出手段からの信号により振動波形のピーク値を検出す
るピーク値検出手段と、前記ピーク値が連続して減衰す
るか否かを検出するピーク減衰検出手段と、前記ピーク
減衰検出手段の結果により異常か否かを判別する異常判
別手段とを備えた感震装置。
【請求項２】ピーク減衰検出手段は、複数個のピーク値
が連続して所定回数減衰した時に減衰を検出する請求項
１記載の感震装置。
【請求項３】ピーク減衰検出手段は、所定時間内に複数
個のピーク値が連続して減衰した時に減衰を検出する請
求項２記載の感震装置。
【請求項４】ピーク減衰検出手段は、所定時間内に、複
数個のピーク値が連続して減衰する減衰現象が複数回発
生した時に減衰を検出する請求項２記載の感震装置。
【請求項５】ピーク値検出手段は、＋方向に凸のピーク
値と、−方向に凸のピーク値を検出する請求項１から４
のいずれか１項記載の感震装置。
【請求項６】ピーク値検出手段は、＋方向に凸のピーク
値のみを検出する請求項１から４のいずれか１項記載の
感震装置。
【請求項７】ピーク値検出手段は、＋方向または−方向
のいずれか一方に凸のピーク値のみを検出する請求項１
または２記載の感震装置。
【請求項８】ピーク値検出手段は、振動検出手段の信号
が所定レベル以上になった時にピーク値の検出を開始す
る請求項１から７のいずれか１項記載の感震装置。
【請求項９】異常判別手段は、ピーク減衰検出手段が所
定時間内に減衰を検出しない時に異常と判定する請求項
１から８のいずれか１項記載の感震装置。
【請求項１０】振動検出手段は、複数方向の振動を検出
する振動センサを備え、ピーク値検出手段は、前記振動
センサのうちいずれか１つの振動センサの信号を用いて
ピーク値を検出する請求項１から９のいずれか１項記載
の感震装置。
【請求項１１】振動検出手段の信号が所定値以上か否か
を判定するレベル判定手段と、前記レベル判定手段が所
定値以上の振動を検出したとき、ピーク値検出手段は、
複数個の振動検出手段のうち、最もレベルが大きい振動
検出手段の信号を用いてピーク値を検出する請求項１０
記載の感震装置。
【請求項１２】振動検出手段は、振動を８Ｈｚ以上の周
波数でサンプリングする請求項１から１１のいずれか１
項記載の感震装置。
【請求項１３】サンプリングの直前に振動検出手段の電
源をオンにし、サンプリングの直後に振動検出手段の電
源をオフにする電源制御手段を備えた請求項１から１２
のいずれか１項記載の感震装置。
【請求項１４】サンプリングの直前に振動検出手段の電
源をオンにする電源制御手段と、電源をオンにした直後
から遅延時間を設けてサンプリングする遅延手段を備え
た請求項１３記載の感震装置。