JPWO2014024559A1 - Vibration detector - Google Patents
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Abstract
消費電力を抑え、かつ、検出漏れのない振動検出装置を提供する。第一の振動検出手段(11)と、第二の振動検出手段(12)と、制御手段(13)とを含み、第一の振動検出手段(11)は、無給電で動作して、振動に応じた出力信号を制御手段(13)に出力し、制御手段(13)は、第一の振動検出手段(11)からの出力信号が、予め設定された閾値を超えた場合に、第二の振動検出手段(12)の動作を開始させる振動検出装置。Provided is a vibration detection device that suppresses power consumption and has no detection failure. The first vibration detection means (11) includes a second vibration detection means (12) and a control means (13). The first vibration detection means (11) Is output to the control means (13), and the control means (13) outputs the second signal when the output signal from the first vibration detection means (11) exceeds a preset threshold value. A vibration detecting device for starting the operation of the vibration detecting means (12).
Description
本発明は、振動検出装置に関する。 The present invention relates to a vibration detection apparatus.
消費電力削減を目的とし、パーソナルコンピュータなどの電子機器、ビルや家屋の照明および家電製品等に様々なセンサを組み込むことにより、利用者の使用状況に応じた低消費電力制御方法が種々検討されている。例えば、常時動作可能であり、消費電力が少なく、検出漏れがない振動検知システムが検討されている。例えば、特許文献1には、主として使用するセンサ(第二のセンサ)に加え、トリガ信号を出力する消費電力の小さい第一のセンサを用いたものが記載されている。これは、第二のセンサよりも低い消費電力のセンサを第一のセンサとして用いることにより、第二のセンサを常時動作させる場合と比較して低消費電力化を図ることを目的としている。また、特許文献2には、振動検出部の回路にトリガ値を設定して、通常は振動検出部を間欠動作させる技術が記載されている。これにより、振動検出部によって常時監視する場合に比べ、消費電力を抑えることが可能となる。 For the purpose of reducing power consumption, various low power consumption control methods according to the usage conditions of users have been studied by incorporating various sensors into electronic devices such as personal computers, lighting of buildings and houses, and home appliances. Yes. For example, a vibration detection system that can always operate, consumes less power, and has no detection omission has been studied. For example, Patent Document 1 describes a sensor that uses a first sensor with low power consumption that outputs a trigger signal in addition to a sensor (second sensor) that is mainly used. This is intended to reduce power consumption by using a sensor with lower power consumption than the second sensor as the first sensor, as compared with the case where the second sensor is always operated. Patent Document 2 describes a technique in which a trigger value is set in a circuit of a vibration detection unit and the vibration detection unit is normally operated intermittently. Thereby, it becomes possible to suppress power consumption compared with the case of always monitoring by a vibration detection part.
しかし、これらの技術では、人物の行動や構造物の異常振動などの検知対象イベント発生を即時に正確に検知することと、情報処理プロセスを含むシステム全体で低消費電力化を行うこととの両立は困難であった。特許文献1に記載の技術では、トリガ信号発生用のセンサにも、信号増幅回路などへ給電されており、前記イベント発生の有無に関わらず、常にセンサにおいて電力が消費される。また、特許文献2に記載の技術では、振動検出部の間欠動作により、振動検出部における平均的な電力消費を抑えることができるが、前記イベントが発生していない場合でも、一定時間おきに振動データの取得、無線通信、前記データの分析処理が行われ、振動検出センサおよびサーバなどの分析装置において、不要な電力が消費される。また、当該技術における間欠計測において、計測と計測との間にイベントが発生した場合には、次の計測タイミングまでイベント発生が検知されないため、検出漏れが生じるおそれがある。 However, with these technologies, it is possible to simultaneously detect the occurrence of a detection target event such as a human action or abnormal vibration of a structure and to reduce power consumption in the entire system including the information processing process. Was difficult. In the technique disclosed in Patent Document 1, power is also supplied to a signal amplifier circuit and the like for a trigger signal generation sensor, and power is always consumed in the sensor regardless of the occurrence of the event. Further, in the technique described in Patent Document 2, the average power consumption in the vibration detection unit can be suppressed by the intermittent operation of the vibration detection unit. However, even when the event does not occur, vibration is generated at regular intervals. Data acquisition, wireless communication, and data analysis processing are performed, and unnecessary power is consumed in analysis devices such as vibration detection sensors and servers. Further, in the intermittent measurement according to the technology, when an event occurs between measurements, the occurrence of the event is not detected until the next measurement timing, and thus there is a possibility that a detection failure may occur.
本発明の目的は、消費電力を抑え、かつ、検出漏れのない振動検出装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vibration detection device that suppresses power consumption and has no detection omission.
前記目的を達成するために、本発明の振動検出装置は、
第一の振動検出手段と、第二の振動検出手段と、制御手段とを含み、
前記第一の振動検出手段は、無給電で動作して、振動に応じた出力信号を前記制御手段に出力し、
前記制御手段は、前記第一の振動検出手段からの出力信号が、予め設定された閾値を超えた場合に、前記第二の振動検出手段の動作を開始させる。In order to achieve the above object, the vibration detection device of the present invention includes:
Including first vibration detection means, second vibration detection means, and control means,
The first vibration detection unit operates without power supply and outputs an output signal corresponding to the vibration to the control unit.
The control means starts the operation of the second vibration detection means when the output signal from the first vibration detection means exceeds a preset threshold value.
本発明の振動検出装置によれば、消費電力を抑え、かつ、検出漏れがない。 According to the vibration detection device of the present invention, power consumption is suppressed and there is no detection omission.
以下、本発明の振動検出装置および振動検出装置の動作方法について、図面を参照し、例をあげて詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の例に限定されない。なお、以下の図1から図6において、同一部分には、同一符号を付している。また、図面においては、説明の便宜上、各部の構造は適宜簡略化して示す場合があり、各部の寸法比等は、実際とは異なり、模式的に示す場合がある。 Hereinafter, the vibration detection apparatus and the operation method of the vibration detection apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following examples. In addition, in the following FIG. 1 to FIG. In the drawings, for convenience of explanation, the structure of each part may be simplified as appropriate, and the dimensional ratio of each part may be schematically shown, unlike the actual case.
(実施形態1)
図1に、実施形態1の振動検出装置の概略構成図を示す。図1に示すように、本実施形態の振動検出装置100は、第一の振動検出手段11と、第二の振動検出手段12と、制御手段13とを主要な構成要素として含む。第一の振動検出手段11は、無給電で動作して、振動に応じた出力信号を制御手段13に出力する。制御手段13は、第一の振動検出手段11からの出力信号が、予め設定された閾値を超えた場合に、第二の振動検出手段12の動作を開始させる。すなわち、第一の振動検出手段11からの出力信号は、第二の振動検出手段12の動作を開始させるトリガ信号となる。(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the vibration detection apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the
第一の振動検出手段11は、例えば、振動センサであり、無給電で動作する。第一の振動検出手段11は、構造物等の振動を検出して振動波形データを取得し、前記振動に応じた出力信号を、制御手段13に出力する。前記振動波形データは、振動電圧に変換され、前記出力信号として出力されることが好ましい。第一の振動検出手段11は、振動に応じて電力を発生し、発生した前記電力を用いて、前記出力信号を制御手段13に出力することが好ましい。また、第一の振動検出手段11は、簡単な構成で、確実にトリガとなる振動を検出できることが好ましいことから、感度が高く、広い周波数帯域の信号を検知できるものであることが好ましい。第一の振動検出手段11としては、圧電振動センサ、動電型振動センサ、静電容量型振動センサ、ショックセンサ等があげられるが、圧電振動センサであることが好ましい。前記圧電振動センサは、圧電素子と圧電素子を支持する支持体から主に構成される。電子機器をはじめとして、場所を問わず様々な場所への組み込み性を考慮すると、小型化容易な屈曲型圧電振動センサを好適に用いることができるが、本発明はこれに限定されない。前記圧電素子は、応力の印加により歪が生じると、その歪量(変形量)に応じて電気出力を生じる。すなわち、前記圧電素子は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する機能を有する。検出対象の振動特性にあわせて適切に設計することで、信号増幅回路を必要としないトリガ用振動センサを実現することができる。
The first
さらに、検出対象の振動レベル周波数特性の高い周波数範囲に、前記圧電素子の共振周波数が存在すると、当該圧電素子の機械共振が励起されることにより、高い電圧が、センサ電気端子間に生じる。この高い発生電圧を、第二の振動検出手段12を起動するトリガ信号として利用することにより、信号増幅回路を不要とすることができる。第一の振動検出手段11として、圧電素子が設けられた保持板を一つの支持部により支持する、いわゆる片持ち式の圧電振動センサを用いると、低い周波数(わずかな揺れ)でも共振が発生し、低周波数でトリガ信号として取り出しやすくなるため、好ましい。なお、振動検出により検出対象物の状態を正確に検知する、という目的においては、検知対象物の振動状態すなわち原波形を忠実に保ったまま分析するという理由から、センサに共振を利用しないことが好ましいが、第一の振動検出手段11は、振動の発生があるか否かを検知することができればよいので、前記のとおり、共振を利用することもできる。
Further, when the resonance frequency of the piezoelectric element exists in a frequency range having a high vibration level frequency characteristic to be detected, a high voltage is generated between the sensor electrical terminals by exciting the mechanical resonance of the piezoelectric element. By using this high generated voltage as a trigger signal for starting the second vibration detecting means 12, a signal amplifier circuit can be dispensed with. When a so-called cantilever type piezoelectric vibration sensor is used as the first vibration detection means 11 that supports a holding plate provided with a piezoelectric element by a single support portion, resonance occurs even at a low frequency (slight fluctuation). It is preferable because it becomes easy to take out as a trigger signal at a low frequency. For the purpose of accurately detecting the state of the detection object by vibration detection, resonance may not be used in the sensor because the vibration state of the detection object, that is, analysis is performed while keeping the original waveform faithfully. Although it is preferable that the first
第一の振動検出手段11は、例えば、構造物に設置する接触型振動検出手段を用いることができる。前記構造物への設置箇所は、特に制限されず、振動検出装置100の用途に応じて、前記構造物の適切な箇所に設置される。
As the first vibration detection means 11, for example, a contact-type vibration detection means installed on a structure can be used. The installation location on the structure is not particularly limited, and is installed at an appropriate location on the structure according to the application of the
第二の振動検出手段12は、例えば、振動センサであり、構造物の振動を検出し、前記構造物から振動波形データを取得する。前記振動センサは、特に制限されず、公知の振動センサを使用できる。具体的には、例えば、圧電振動センサ、動電型振動センサ、静電容量型振動センサがあげられる。前記振動センサは、信号増幅回路が内蔵されたものが好ましい。第二の振動検出手段12(振動センサ)は、第一の振動検出手段11よりも感度が高く、広い周波数帯域の信号を検知できるものであることが好ましい。第二の振動検出手段12は、例えば、構造物に設置する接触型振動検出手段を用いることができる。前記構造物への設置箇所は、特に制限されず、振動検出装置100の用途に応じて、前記構造物の適切な箇所に設置される。
The second vibration detection means 12 is, for example, a vibration sensor, detects vibration of the structure, and acquires vibration waveform data from the structure. The vibration sensor is not particularly limited, and a known vibration sensor can be used. Specific examples include a piezoelectric vibration sensor, an electrodynamic vibration sensor, and a capacitance vibration sensor. The vibration sensor preferably includes a signal amplification circuit. The second vibration detection means 12 (vibration sensor) is preferably higher in sensitivity than the first vibration detection means 11 and can detect signals in a wide frequency band. As the second vibration detection means 12, for example, a contact-type vibration detection means installed on a structure can be used. The installation location on the structure is not particularly limited, and is installed at an appropriate location on the structure according to the application of the
第二の振動検出手段12は、構造物から離れて設置可能である非接触型振動検出手段を用いることもでき、例えば、レーザドップラー振動計等を用いて、光学的に振動振幅の周波数応答を計測してもよい。非接触型振動検出手段は、分析対象の構造物と非接触で設置できるので、例えば、凹凸の大きい箇所、高温または低温の箇所、小さい部材など、振動検出手段を設置できないような場合に、有効である。また、非接触型の振動検出手段は、分析対象の構造物が軽い場合、柔らかい場合などのように、前記構造物に取り付けた際に、振動検出手段自体の重さが影響するような場合にも使用できる。また、振動センサに代えて、アンテナを設置して電磁波を照射し、その反射波の電圧出力応答から振動振幅の周波数応答の測定を行うこともできる。アンテナを、前記構造物の表面を移動させてスキャンし、振動振幅の周波数応答を計測すれば、後述する複数の振動センサを設置して計測する場合と、同様の結果が得られる。 The second vibration detection means 12 can also be a non-contact type vibration detection means that can be installed away from the structure. For example, a frequency response of vibration amplitude can be optically obtained using a laser Doppler vibrometer or the like. You may measure. Non-contact type vibration detection means can be installed in non-contact with the structure to be analyzed, so it is effective when vibration detection means cannot be installed, for example, in places with large irregularities, high or low temperature places, small members, etc. It is. The non-contact type vibration detecting means is used when the weight of the vibration detecting means itself is affected when it is attached to the structure, such as when the structure to be analyzed is light or soft. Can also be used. Further, instead of the vibration sensor, an antenna can be installed to irradiate electromagnetic waves, and the frequency response of the vibration amplitude can be measured from the voltage output response of the reflected wave. If the antenna is scanned by moving the surface of the structure and the frequency response of the vibration amplitude is measured, the same result as that obtained when a plurality of vibration sensors described later are installed and measured can be obtained.
制御手段13は、第一の振動検出手段11からの出力信号が、予め設定された閾値を超えた場合に、第二の振動検出手段12の動作を開始させる。本実施形態における振動検出装置の動作方法は、図2のフローチャートに示すように、以下のステップを実施する。また、前記の動作方法における第一の振動検出手段11および第二の振動検出手段12からの出力信号波形を図3に示す。 The control means 13 starts the operation of the second vibration detection means 12 when the output signal from the first vibration detection means 11 exceeds a preset threshold value. As shown in the flowchart of FIG. 2, the operation method of the vibration detection apparatus according to the present embodiment performs the following steps. FIG. 3 shows output signal waveforms from the first vibration detection means 11 and the second vibration detection means 12 in the above operation method.
図2に示すように、初期状態において、振動検出装置100は、待機状態(スリープ)である(ステップS10)。この状態で、検出対象である構造物等の振動が発生すると、第一の振動検出手段(トリガ用振動センサ)11は無給電で起動し、検出対象である構造物等の振動を検出して振動波形データを取得し、前記振動に応じた出力信号を、制御手段13に出力する(振動検出(ステップS20))。次に、制御手段13は、第一の振動検出手段11からの出力信号(Sig)が、閾値(Th)を超えているか否かを判定する(起動判定工程(ステップS30))。ここでは、Sig>Thの場合を「Yes」、Sig≦Thの場合を「No」と判定する。「No」と判定された場合は、ステップS10に戻る。一方、「Yes」と判定された場合には、第二の振動検出手段(高精度振動センサ)12を起動し(ステップS40)、起動された第二の振動検出手段12は、振動の検出を行い(振動検出工程(ステップS50))、振動を検出した場合(Yes)、その結果を出力する(ステップS60)。このとき、図3において、第一の振動検出手段11は、Sigの立ち上がりの時点(t0)で、無給電で起動する。そして、起動した第一の振動検出手段11からの出力信号(Sig)が、Thを超えていることが判定されると、t1の時点で、第二の振動検出手段12が起動される。起動した第二の振動検出手段12は、振動の検出が行われて信号波形を出力する(t1〜t2)。図3におけるt2以降のように、検出対象の動きが停止するなどして、第二の振動検出手段12への入力信号が途絶えた場合は、再び待機状態(ステップS10)に移行する。待機状態S10への移行は、一定時間の待機判断の後に行うこともできる。As shown in FIG. 2, in the initial state, the
このように、前記方法によると、待機状態では電力消費が極めて低く、かつ検出対象のイベント発生を検出漏れなく検知でき、さらに、例えば、正確に検知できる。 As described above, according to the method, power consumption is extremely low in the standby state, and the occurrence of an event to be detected can be detected without omission, and further, for example, can be accurately detected.
なお、本発明の振動検出装置は、図4に示すように、さらに、第一の振動検出手段11の出力電圧波形を整流にするとともにレベル調整する電圧調整回路44、第二の振動検出手段12の出力信号を増幅させる信号増幅回路45、および、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのA/D変換器(ADC)46を備えていてもよい。また、第二の振動検出手段12で検出された振動のデータは、サーバ47に伝送されて、サーバ47により前記分析、判断を行うこともできる。この場合、サーバ47への前記伝送は、無線通信または有線通信により行うことができる。図4(a)は、前記伝送が無線通信によって行われる場合の振動検出装置の一例の概略構成図であり、図4(b)は、前記伝送が有線通信によって行われる場合の振動検出装置の一例の概略構成図である。無線通信での伝送を行う場合、例えば、振動検出装置400Aにおいて、制御手段13に、無線回路(RF)48が接続され、前記データは、RF48からアンテナ等(図示せず)を介し、無線通信により基地局49まで伝送される。そして、前記データは、基地局49から、サーバ47に有線通信または無線通信により伝送される。有線通信での伝送を行う場合、例えば、振動検出装置400Bにおいて、制御手段13に、ネットワークインターフェース50が接続され、前記データは、ネットワークインターフェース50を介して、有線通信によりサーバ47に伝送される。
In addition, as shown in FIG. 4, the vibration detection apparatus of the present invention further rectifies the output voltage waveform of the first vibration detection means 11 and adjusts the level, and the second vibration detection means 12. May be provided with a signal amplification circuit 45 for amplifying the output signal and an A / D converter (ADC) 46 for converting an analog signal into a digital signal. Further, the vibration data detected by the second vibration detecting means 12 can be transmitted to the
第一の振動検出手段11と、第二の振動検出手段12とは、検出する振動の方向は、同じでもよいし、異なっていてもよい。検出したいイベントによっては、トリガとなる振動の方向と、検出したい振動の方向が異なる場合がある。例えば、ドアの開閉を検出したい場合、トリガは、鍵の操作であり、検出したい振動は、ドアの開閉に伴う振動である場合がある。この場合、鍵の操作とドア開閉の振動では、振動の方向が同じではない場合がある。
The first
また、第一の振動検出手段11と、第二の振動検出手段12とは、隣接させて配置してもよいし、離して配置してもよい。前記配置は、トリガとなる振動と、検出したい振動との位置関係に応じて適宜定めることができる。前記2つの振動検出手段を、近い位置に重ねるもしくは並べて設置する場合、例えば、両方の振動検出手段を、ドアの鍵の部分に設置すれば、鍵やドアを壊して室内に入ろうとしているか、正常な行動か(開錠、ドア開閉)を、検知して判断することができる。一方、異なる位置に離して設置する場合、例えば、トリガ用センサをドアに、高精度センサを床面に設置すれば、人物がドアを開けて室内に入った後の移動や行動まで、きめ細かく検知することができる。
Further, the first
第一の振動検出手段11と、第二の振動検出手段12とを、離して配置する場合、第一の振動検出手段11からのトリガ信号の伝送は、有線であっても無線であってもよい。このとき、第一の振動検出手段11が、振動に応じて電力を発生する場合には、第一の振動検出手段11により発生した電力を用いて、無線によりトリガ信号を伝送することもできる。
When the first
本発明の振動検出装置は、筐体に収納して用いることもできる。前記筐体には、少なくとも2つの段差を設けておき、一つの段に第二の振動検出手段12を、他の段に、第一の振動検出手段11を配置することができる。このような構造にすると、筐体内にコンパクトに収納することができる。前記筐体は、例えば、従来公知のものを使用できる。具体的には、例えば、前記両振動検出手段を、前記筐体に、前記筐体の垂直方向に並べて配置して収容する形態と、前記両振動検出手段を、前記筐体に、前記筐体の水平方向に並べて配置して収容する形態とがあげられる。
The vibration detection apparatus of the present invention can be used by being housed in a housing. The casing may be provided with at least two steps, and the second
前記両振動検出手段を、前記筐体に、前記筐体の垂直方向に並べて配置して収容する形態としては、例えば、図6(a)および図6(b)に示す振動検出装置があげられる。図6(a)および図6(b)は、この形態の振動検出装置を模式的に示した側面図である。図6(a)に示すように、この形態の振動検出装置は、圧電セラミックス61aおよび金属板61bからなる第一の振動検出手段11と、圧電セラミックス62aおよび金属板62bからなる第二の振動検出手段12と、制御手段(図示せず)と、筐体60とを主要な構成要素として含む。筐体60には、筐体60の垂直方向に2つの段が設けられている。そして、筐体60の底側の段に、第一の振動検出手段11がその一方端部が支持された状態で配置されている。このような配置状態を、例えば、片持ち梁構造という。筐体60の蓋60a側の段に、第二の振動検出手段12がその両端部が支持された状態で配置されている。このような配置状態を、例えば、両持ち梁構造という。図6(b)に示す振動検出装置は、筐体60の底側の段に、第二の振動検出手段12が両持ち梁構造により配置され、筐体60の蓋60a側の段に、第一の振動検出手段11が片持ち梁構造により配置されていること以外は、図6(a)に示す振動検出装置と同様の構成を有する。
As a form in which the both vibration detection means are arranged and accommodated in the casing in the vertical direction of the casing, for example, there are vibration detection devices shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). . FIG. 6A and FIG. 6B are side views schematically showing the vibration detection device of this embodiment. As shown in FIG. 6 (a), the vibration detection apparatus of this embodiment includes a first vibration detection means 11 including a piezoelectric ceramic 61a and a
前記両振動検出手段を、前記筐体に、前記筐体の水平方向に並べて配置して収容する形態としては、例えば、図6(c)に示す振動検出装置があげられる。図6(c)は、この形態の振動検出装置を模式的に示した上面図であり、蓋60aを取り外した状態を示す。この形態の振動検出装置は、筐体60の水平方向に2つの段が設けられており、一方の段に、第一の振動検出手段11が片持ち梁構造により配置され、他方の段に、第二の振動検出手段12が両持ち梁構造により配置されていること以外は、図6(a)に示す振動検出装置と同様の構成を有する。
For example, a vibration detection apparatus shown in FIG. 6C is an example of a configuration in which the both vibration detection means are arranged and accommodated in the casing in the horizontal direction of the casing. FIG. 6C is a top view schematically showing the vibration detection device of this embodiment, and shows a state where the
(実施形態2)
本発明の振動検出装置は、例えば、建物への侵入検出装置として使用することができる。侵入検知に適用する場合、前記振動検出装置の振動検出手段の設置箇所は、例えば、窓枠、ガラス、ドア、床面、柱等とすればよい。前記第一の振動検出手段により、侵入行為に伴う、開錠やノブをひねる音等の初期の振動を検出して振動波形データを取得し、前記振動に応じた出力信号を、前記制御手段に出力する。前記出力信号が、閾値を超える場合、前記第二の振動検出手段が起動される。そして、前記第二の振動検出手段において、振動の検出を行うことで、侵入の有無を検出することができる。(Embodiment 2)
The vibration detection apparatus of the present invention can be used as an intrusion detection apparatus for a building, for example. When applied to intrusion detection, the installation location of the vibration detection means of the vibration detection device may be, for example, a window frame, glass, door, floor surface, pillar, or the like. The first vibration detection means detects initial vibrations such as unlocking and twisting sounds associated with the intruding action to obtain vibration waveform data, and outputs an output signal corresponding to the vibrations to the control means. Output. When the output signal exceeds a threshold value, the second vibration detection means is activated. And the presence or absence of intrusion can be detected by detecting the vibration in the second vibration detecting means.
(実施形態3)
本発明の振動検出装置は、例えば、漏水検出装置として使用することができる。漏水検出に適用する場合、前記振動検出装置は、取水管、導水管、配水管、給水管等の水道管の振動を検出する。前記振動検出装置の振動検出手段の設置箇所は、例えば、取水管、導水管、配水管、給水管等の水道管、マンホール、消火栓、止水弁等とすればよい。例えば、導水管に異常が発生し、漏水による異常振動や異常音が発生しているとする。この場合、前記第一の振動検出手段は、ポンプがONになった時の振動を検出して振動波形データを取得し、前記振動に応じた出力信号を、前記制御手段に出力する。前記出力信号が、閾値を超える場合、前記第二の振動検出手段が起動される。そして、前記第二の振動検出手段において、振動の検出を行う。例えば、予め、正常状態でのデータを取得しておき、前記分析結果と正常状態でのデータを比較することで、導水管の異常を検出することができる。前記導水管以外の他の水道管についても、例えば、前記導水管と同様にして、異常を検出することができる。(Embodiment 3)
The vibration detection device of the present invention can be used as a water leakage detection device, for example. When applied to water leakage detection, the vibration detection device detects vibrations of water pipes such as intake pipes, water conduits, water distribution pipes, water supply pipes, and the like. The installation location of the vibration detection means of the vibration detection device may be, for example, a water pipe such as a water intake pipe, a water conduit, a water distribution pipe, a water supply pipe, a manhole, a fire hydrant, a water stop valve, or the like. For example, it is assumed that an abnormality has occurred in the water conduit, and abnormal vibration or abnormal sound has occurred due to water leakage. In this case, the first vibration detection means detects vibration when the pump is turned on, acquires vibration waveform data, and outputs an output signal corresponding to the vibration to the control means. When the output signal exceeds a threshold value, the second vibration detection means is activated. Then, the second vibration detecting means detects vibration. For example, abnormalities in the conduit can be detected by acquiring data in a normal state in advance and comparing the analysis result with data in a normal state. For water pipes other than the water conduit, for example, an abnormality can be detected in the same manner as the water conduit.
[実施例1]
以下に、第一の実施形態にもとづいて作製した振動検出装置500を用いた振動検出の評価結果について述べる。作製した振動検出装置500の構成の概略図を、図5に示す。電圧調整回路44、信号増幅回路45、A/D変換器(ADC)46、制御手段(コントローラ)13、バッテリ51、無線回路(RF)48、アンテナ52には一般的に用いられる低消費電力タイプものを用いた。待機状態の制御手段13を起動するために必要な電圧閾値は、制御手段13への供給電圧の1/2に設定した。高精度振動センサ(第二の振動検出手段)12は、信号増幅回路45内蔵で、小型、高感度、広周波数帯域タイプのものを用いた。トリガ用振動センサ(第一の振動検出手段)11には、片持ち梁構造の屈曲型圧電振動センサを用い、筐体寸法が長さ8mm、幅8mm、厚み2mmと電子機器などに組み込み容易なサイズとした。動電式加振器を用いて加振周波数を変化させ、このトリガ用振動センサ11の加振加速度1.0m/s2あたりの出力電圧を計測したところ、自己共振周波数である約1kHzで最大電圧感度を示し、動作時の発生電圧は、待機状態の制御手段13を起動可能な大きさであった。[Example 1]
Hereinafter, evaluation results of vibration detection using the
作製した振動検出装置500を用いて、ヒトの行動検知について評価を行った。評価においては、ヒトの行動の代表例として、ドアを通じた部屋への出入りを検知対象イベントとした。振動検出装置500を、一般的な住宅に使用されるタイプのドアに設置して、ドアの振動状態をモニタリングし、振動検出装置500動作時の平均消費電力、検知対象イベント発生時のイベント検出能(検出漏れの有無)、誤検知の有無(正確性)を評価した。
Using the manufactured
また、前記特許文献1に記載の技術と同様の制御を行う振動検出装置600A(図7(a)参照)、および、前記特許文献2に記載の技術と同様の制御を行う振動検出装置600B(図7(b)参照)を作製して、振動検出装置500での結果と比較した。
Further, a
(評価結果)
表1に評価結果を示す。各振動検出装置の平均消費電力は、振動検出装置600Aを基準として規格化した値を示す。
本発明の振動検出装置500は、二つある振動センサのうち常に一方が動く振動検出装置600A(特許文献1)と比較して消費電力が小さく、10分の1以下であった。また、本発明の振動検出装置500は、イベント発生時のイベント検出能が高く、全てのイベントを検出でき(検出率100%)、さらに、全てのイベントを正確に検知(判別)していた。一方、振動検出装置600B(特許文献2)は、例えば、1分間に一度10秒間、間欠動作させた場合には、消費電力は振動検出装置600Aの約5分の1に抑えられた。しかしながら、イベント発生のタイミングによっては、人の行動をまったく検知できない場合があり、イベント発生時のイベント検出能が低く検出漏れがあり、イベントを誤検知(誤判別)する場合があった。(Evaluation results)
Table 1 shows the evaluation results. The average power consumption of each vibration detection device indicates a value normalized with reference to the
The
本発明の振動検出装置500は、イベント発生初期の振動をトリガ用振動センサ11で検知することができ、トリガ用振動センサ11の出力電圧で制御手段13が起動して、高精度振動センサ12への給電が開始されるとともに、後段の信号処理も適切に行われた。以上の結果から、本発明の振動検出装置により、イベント発生時のイベント検出能が高く、さらに、発生したイベントを正確に検知でき、信号伝送、情報処理プロセスを含むシステム全体の低消費電力化が実現できたことがわかる。
The
以上、実施形態および実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。 Although the present invention has been described with reference to the exemplary embodiments and examples, the present invention is not limited to the above exemplary embodiments and examples. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.
この出願は、2012年8月6日に出願された日本出願特願2012−174310を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2012-174310 for which it applied on August 6, 2012, and takes in those the indications of all here.
本発明の振動検出装置は、漏水検知、侵入検知等の防犯用途に適用することができるが、本発明の用途はこれに限られず、例えば、社会インフラ事業の水道管システムにおける水漏れもしくは水道管の破壊検知、ビルもしくは住居等の構造物の劣化検知、石油パイプラインシステムにおける石油漏れもしくはパイプラインの破壊検知、ガスパイプラインにおけるガス漏れもしくはパイプラインの破壊検知、モーター等の装置一般の異常検知、製品出荷時の検品等に応用でき、その用途は制限されず、広い。 The vibration detection device of the present invention can be applied to crime prevention applications such as water leakage detection and intrusion detection, but the application of the present invention is not limited to this, for example, water leakage or water pipes in water pipe systems of social infrastructure projects Detecting destruction of buildings, detecting deterioration of structures such as buildings or residences, detecting oil leaks or pipeline breaks in oil pipeline systems, detecting gas leaks or pipeline breaks in gas pipelines, detecting abnormalities in general equipment such as motors, It can be applied to inspection at the time of product shipment, and its use is not limited and is wide.
100、400A、400B、500 振動検出装置
11 第一の振動検出手段(トリガ用振動センサ)
12 第二の振動検出手段(高精度振動センサ)
13 制御手段
44 電圧調整回路
45 信号増幅回路
46 A/D変換器(ADC)
47 サーバ
48 無線回路(RF)
49 基地局
50 ネットワークインターフェース
51 バッテリ
52 アンテナ
60 筐体
60a 蓋
61a、62a 圧電セラミックス
61b、62b 金属板
600A 振動検出装置(特許文献1に記載の技術と同様の制御を行う振動検出装置)
600B 振動検出装置(特許文献2に記載の技術と同様の制御を行う振動検出装置)100, 400A, 400B, 500
12 Second vibration detection means (high precision vibration sensor)
13 Control means 44 Voltage adjustment circuit 45 Signal amplification circuit 46 A / D converter (ADC)
47
49
600B vibration detection device (vibration detection device that performs control similar to the technique described in Patent Document 2)
Claims (10)
前記第一の振動検出手段は、無給電で動作して、振動に応じた出力信号を前記制御手段に出力し、
前記制御手段は、前記第一の振動検出手段からの出力信号が、予め設定された閾値を超えた場合に、前記第二の振動検出手段の動作を開始させる
振動検出装置。Including first vibration detection means, second vibration detection means, and control means,
The first vibration detection unit operates without power supply and outputs an output signal corresponding to the vibration to the control unit.
The said control means is a vibration detection apparatus which starts operation | movement of a said 2nd vibration detection means, when the output signal from said 1st vibration detection means exceeds the preset threshold value.
発生した前記電力を用いて前記出力信号を前記制御手段に出力する、請求項1記載の振動検出装置。The first vibration detecting means generates electric power according to the vibration,
The vibration detection apparatus according to claim 1, wherein the output signal is output to the control unit using the generated electric power.
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