(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの使用を遮断する遮断手段と、地震等の信号を検出する感震検出手段と、前記感震検出手段の出力信号より起動される計時手段と、前記感震検出手段の出力信号のＯＮ信号時間を計測するＯＮ時間計測手段と、前記感震検出手段の出力信号のＯＦＦ信号時間を計測するＯＦＦ時間計測手段と、前記ＯＮ時間計測手段と前記ＯＦＦ時間計測手段の出力パルス数をカウントする計数手段と、前記計時手段と前記計数手段とより衝撃信号かどうかを判定する第１の判定手段と、前記第１の判定手段で衝撃と判定できなかった場合更に長い時間で計数し衝撃かどうかを判定する第２の判定手段と、前記計数手段と前記計時手段とより感震信号かどうかを判定すると共に前記第１及び第２の判定手段よりの出力信号で前記遮断手段を制御する遮断判定手段と、前記ＯＦＦ時間計測手段で前記感震検出手段からの信号のオフ時間が一定時間以上継続したのを検出すると前記衝撃判定手段での衝撃判定を解除するＯＦＦ時間判定手段とより構成されたガス遮断制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
ガス使用状態において、地震か衝撃かを判別し、地震を検知した場合のみ異常と判定し遮断するガス遮断制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のガス遮断制御装置は、例えば特開平３−２９１５３５号公報に示されるように図５の構成になっていた。
【０００３】
即ち、図５の従来のガス遮断制御装置において、１は感震器を示す。感震器１において、２はセンサ部で、サイスモ系とトランスデューサとの組み合わせにより構成され、感震器１に振動が与えられると、電気信号を出力する。３は前置増幅器で、センサ部２の電気信号を増幅する。４は信号処理判定部で、増幅された電気信号が入力されファジイ推論部５を用いて地震判定を行う。この時、ファジイ推論により地震と判定できるようにチューニング機能部６と、学習機能部７とがある。８は出力部で、信号処理判定部４からの判定結果の出力信号をブザー９や遮断弁１０に出力する。
【０００４】
次に、上記構成の動作を説明する。信号処理判定部４は、前置増幅器３よりの電気信号、即ち判定対象の信号波を与えられて、これより信号波の振動数と持続時間を検出する。そして振動数と持続時間との２つの条件よりファジイ推論を行い、振動が地震によるものか或いはその他の原因によるものかを判定する。
【０００５】
ファジイ推論部５では振動数、振幅、振動の持続時間と及び所定の閾値以上の加速度を持つ所定時間内の振幅のピーク数の４つのメンバーシップ関数が使用されている。（図６に示す）。センサ部２からの信号を増幅し、振動数、振幅、持続時間、ピーク数を検出し、各々のメンバーシップ関数とから適合度μ１（ｘ１）、μ２（ｘ２）、μ３（ｘ３）、μ４（ｘ４）を求め、更に重み係数ｗ１、ｗ２、ｗ３、ｗ４を掛け、それぞれ地震らしさα１、α２、α３、α４を求める。
【０００６】
α１＝ｗ１＊μ１（ｘ１）、  α２＝ｗ２＊μ２（ｘ２）
α３＝ｗ３＊μ３（ｘ３）、  α４＝ｗ４＊μ４（ｘ４）
このようにして得た４つの地震らしさより和集合を行い、地震度αを求める。
【０００７】
α＝α１Ｖα２Ｖα３Ｖα４この地震度αが閾値以上である場合地震とであると判定し、そうでない場合には地震ではなく、外乱であると判定する。
【０００８】
チューニング機能部６は前述の重み係数の初期設定を行うと共に、正しく判定が行われたか否かに関してユーザの判断で行えるスイッチを有する。ユーザが判定した信号に基づき、学習機能部７は地震度に影響を与えた地震らしさを求め、その地震らしさに関連した重み係数を増大し、反対に判定結果が間違いであった時、重み係数を低減する学習制御を行う。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、下記のような課題がある。
【００１０】
信号処理判定部４では振動数、持続時間、ピーク数等を計測するためにセンサ部２からの信号を一定時間計測して求める。一定計測時間内に何等かの要因による衝撃信号と感震信号が入力された場合、計測時間内で検出した衝撃信号と感震信号とを含めて振動数、持続時間を求めメンバーシップ関数に入力し適合度を求める。従って、衝撃信号がなくなり、感震信号であるのにファジイ推論の結果衝撃と判定してしまい、本来感震信号を区別して遮断すべきであるのに遮断しないという不具合が生ずる。
【００１１】
更に感震器１がトラック等の通過による振動を検知した時、或いはボール等の衝撃振動を検知した場合、感震器１の出力信号は振動数が高く、振幅が大きく、また持続時間が長く、且つ振動ピーク数が多いという場合が多い。従って上記構成では、メンバーシップ関数より適合度を求めその和集合で地震度を決定しているので、各々の地震らしさがそれほど大きくなくとも和集合を行うと結果大きくなり衝撃振動であっても地震と誤判定する。その結果シャワーもしくは調理等でガスを使用中に遮断弁１０が作動し、ガスが使えなくなるという不具合、不便さが生ずる。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するもので、正確に地震信号と地震以外の衝撃信号との判別を行えるガス遮断制御装置を提供することを目的としたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、ガスの使用を遮断する遮断手段と、地震もしくは衝撃信号を検出する感震検出手段と、前記感震検出手段の出力信号より起動される計時手段と、前記感震検出手段の出力信号のＯＮ信号時間を計測するＯＮ時間計測手段と、前記感震検出手段の出力信号のＯＦＦ信号時間を計測するＯＦＦ時間計測手段と、前記ＯＮ時間計測手段と前記ＯＦＦ時間計測手段の出力パルス数をカウントする計数手段と、前記計時手段と前記計数手段とより衝撃信号かどうかを判定する第１の判定手段と、前記第１の判定手段で衝撃と判定できなかった場合更に長い時間で計数し衝撃かどうかを判定する第２の判定手段と、前記計数手段と前記計時手段からの信号と前記第１及び第２の判定手段よりの出力信号とで前記遮断手段を制御する遮断判定手段と、前記ＯＦＦ時間計測手段で前記感震検出手段からの信号のオフ時間が一定時間以上継続したのを検出すると前記衝撃判定手段での衝撃判定を解除するＯＦＦ時間判定手段とを設けたものである。
【００１４】
【作用】
本発明は上記構成によって、感震検出手段によって振動信号（振動パルス）が検出されると計時手段がスタートすると共に、振動信号のＯＮ時間、ＯＦＦ時間を計測開始し、且つその信号数（パルス数）を計数手段でカウント開始する。次に振動信号が入力開始されてから第１の判定手段で第１の計時時間とそれまでに入力されカウントした振動の計数値とを比較する。この時点で所定の計数値以上の場合、感震器に入力された振動信号は地震以外の振動と判定し、遮断手段が作動しないように遮断判定手段に遮断解除信号を出力する。
【００１５】
しかし所定の計数値以下の場合、第２の判定手段で第２の計時時間内の計数値を判定し、所定の計数値以上の場合感震器に入力された振動信号は地震以外の振動と判定し、遮断手段が作動しないように遮断判定手段に遮断解除信号を出力する。しかし計時手段がタイムアップ完了するまでにＯＦＦ時間判定手段で衝撃信号がなくなったのを検出すると衝撃判定を解除する。その後計時手段の時間内に、感震信号を検出すると即ち計数手段で計数すると遮断判定手段より遮断信号を出力する。
【００１６】
よって衝撃などの信号によって誤遮断することなく、地震或いは衝撃振動を正確に判別できると共に、衝撃信号がなくなったのを検知するとすぐに地震信号を検知できるので地震検知が遅れることなく安全性が向上する。
【００１７】
【実施例】
以下本発明の一実施例を図１、図２を参照して説明する。
【００１８】
まず上記構成の動作を説明する。図１において図５と同相当の構成要素には同一番号を付した。図１で、１１は感震検出手段、１２は計時手段で、感震検出手段１１より地震信号或いは衝撃信号に大別する感震信号が検出されると衝撃信号として比較的高周波で減衰が遅いパルス信号を識別する所定時限の高周波ＯＮ識別タイム、および地震信号として比較的低周波で減衰が早いパルス信号を識別する所定時限の低周波ＯＮ識別タイム（高周波ＯＮ識別タイムより少し短い、更に振動の終りを判定する高周波ＯＦＦ識別タイムと低周波ＯＦＦ識別タイムのカウントを各々にスタートする。
【００１９】
１３はＯＮ時間計測手段で、感震検出手段１１より出力される振動波の感震信号の各振動パルスのＯＮ時間を計測する。１４はＯＦＦ時間計測手段で、感震検出手段１１より出力される感震信号の各振動パルスのＯＮ信号とＯＮ信号との間のＯＦＦ時間を計測する。１５は計数手段で、感震検出手段１１より出力される感震信号のパルス数をカウントする。１６は周波数演算手段で、計時手段１２でのタイマー値としての低周波ＯＮ識別タイムと計数手段１５の振動パルス数とから感震検出手段１１が検出した振動パルス数を低周波ＯＮ識別タイムで割った単位時間当たりの振動周波数を求める。１７は衝撃判定手段で、周波数演算手段１６で求めた振動周波数が所定値以上かどうかを判定する。
【００２０】
１８は遮断判定手段で、ＯＮ時間計測手段１３、ＯＦＦ時間計測手段１４、計数手段１５で各振動パルスのＯＮ、ＯＦＦ時間を計測し、所定時間（地震判定周期）以上（例えば４０ｍｓ）の基準パルス数を計数したならば地震信号と判定し、遮断手段１０（遮断弁など）に遮断作動信号を出力する。１９はＯＦＦ時間判定手段で、感震検出手段１１で検出した感震信号の振動が終るオフ時間を求める。その結果オフ時間が一定時間（高周波ＯＦＦ識別タイム）以上（例えば１秒以上）あれば、衝撃信号がなくなったと判断し、衝撃判定手段１７が出力した遮断停止信号を解除し、かつ計時手段１２のタイマカウントを解除して停止する。
【００２１】
次に上記構成の動作を図２のフローチャートを用いて説明する。
【００２２】
地震が発生した場合、或いはボール等の衝撃力が印加されたり、或いはトラック等の振動が伝搬されたりすると、また人間がガス遮断装置（ガスメータ）に寄りかかり振動が発生すると、感震検出手段１１より感震信号としてのパルス信号が出力される（図２のＰ１）。そのパルス信号が出力されると、計時手段１２（例えばタイマ等）がタイマスタートする。同時にＯＮ時間計測手段１３、ＯＦＦ時間計測手段１４がスタートし、各パルス信号のＯＮ時間、ＯＦＦ時間を計測する（以上が図２のＰ２、Ｐ３）。例えば、８０ＧＡＬ以上の地震波が入力された場合、ＯＮ時間、ＯＦＦ時間共に４０ｍｓ以上の低周波数のパルスになる。
【００２３】
計数手段１４はこのような比較的低周波数帯のパルス数を計数する第１の計数手段と、比較的高周波数帯のパルス数をカウントする第２の計数手段とがある（図示せず）。第１の計数手段でカウントしたパルス数と計時手段１２でカウントしているタイマ値とが遮断判定手段１８に入力され、遮断判定手段１８は所定のタイマ時間（低周波ＯＮ識別タイム）内（計時手段１２で計測）に所定パルス数以上有れば地震と判定し、遮断手段１０へのガスの使用停止のための作動信号として記憶し、衝撃判定手段１８からの判定結果を待つ。
【００２４】
そして衝撃、他の振動などを感震検出手段１１で検出すると比較的高い周波数のパルスが出力される。これを計数手段１５（特に第２の計数手段）でカウントし、計時手段１２で計時していた第２の所定のタイマ時間（前記低周波ＯＮ識別タイムよりも長い高周波ＯＮ識別タイム）とで周波数演算手段１６で周波数を求める。その周波数を衝撃判定手段１７で判定し、ある周波数以上に達すると衝撃信号として判定し、遮断判定手段１８に作動停止信号を出力する。遮断判定手段１８は記憶していた遮断手段１０の作動信号を衝撃判定手段１７からの作動停止信号で消去し、そして遮断手段１０に対し遮断信号が出力しないようにする。以上が図２のＰ６、Ｐ７、Ｐ８、Ｐ９である。
【００２５】
通常、衝撃信号は比較的高い周波数で且つエネルギが大きいので次第に減衰してくると計数手段１５で地震信号と判別しにくいパルス状態になる場合がある。一方、地震波の感震信号は比較的低周波信号であるため計時手段１２で計測して低周波信号の振動終了を判定する低周波ＯＦＦ識別タイム（判定時間）は通常高周波ＯＦＦ識別タイムよりも長く取って有る（例えば３秒等）。従って、計時手段１２で設定された低周波ＯＦＦ識別タイムが完了する前に、感震検出手段１１で検出した衝撃信号が速く減衰した後本当の地震が発生し、その信号を検出する場合がある。この場合、計時手段１２が低周波ＯＦＦ識別タイムのカウントを完了していなくとも、直ちに感震信号判定を行えるように、衝撃信号が減衰した後、ＯＦＦ時間判定手段１９で衝撃信号のオフ時間を計測する。オフ時間が例えば高周波ＯＦＦ識別タイムの１秒以上有れば衝撃信号はなくなったと判断し、衝撃判定手段１７に作動停止解除信号を出力する。また、計時手段１２はタイマカウントを解除して停止する。その後、本当の地震が発生し、その信号をＯＮ時間計測手段１３、ＯＦＦ時間計測手段１４、計数手段１５で判定すると、再び遮断判定手段１８より遮断手段１０に遮断信号が出力される（以上が図２のＰ５、Ｐ１１）。
【００２６】
このように高周波の衝撃信号を判定したときに計時手段１２が低周波ＯＦＦ識別タイムのカウントを完了した次の感震信号から判定すると言うのではなく、衝撃信号がなくなれば即、次に来る感震信号の判定が可能であるため、地震波ではない衝撃波の検出を早く切り上げて速やかに新たな感震状態に入れるから極めて安全性が向上している。
【００２７】
次に本発明の第２の実施例を図３、図４を参照しつつ説明する。図３で図１、図５と同相当の構成要素に同一番号を付した。
【００２８】
図３で、２０は第１の判定手段で、計時手段１２でカウントした第１のタイマ時間として、前記高周波ＯＮ識別タイムに近い時限設定の第１の高周波ＯＮ識別タイム内に感震検出手段１１より計数したパルス数、即ち計数手段１５の計数値とから所定数以上かどうかを判定する。その結果、所定数以上の場合遮断判定手段２２に遮断停止信号を出力する。２１は第２の判定手段で、第１の判定手段１８で衝撃判定が成立しなかった場合、計時手段１２でカウントした第２のタイマ時間第１の高周波ＯＮ識別タイムおよび前記高周波ＯＮ識別タイムよりも長く、かつ高周波ＯＦＦ識別タイムよりも短い第２の高周波ＯＮ識別タイム内に感震検出手段１１より計数したパルス数、即ち計数手段１５の計数値とから所定数以上かどうかを判定する。その結果、所定数以上の場合遮断判定手段２２に遮断停止信号を出力する。２３はＯＦＦ時間判定手段で、感震検出手段１１で検出した感震信号のオフ時間を求める。その結果オフ時間が一定時間（高周波ＯＦＦ識別タイム）以上（例えば１秒以上）あれば、衝撃信号がなくなったと判断し、第１の判定手段２０、第２の判定手段２１が出力した遮断停止信号を解除し、計時手段１２のタイマカウントを解除する。
【００２９】
次に上記構成の動作を図４のフローチャートを用いて説明する。
【００３０】
地震が発生した場合、或いはボール等の衝撃力が印加されたり、或いはトラック等の振動が伝搬されたりすると、また人間がガス遮断装置（ガスメータ）に寄りかかり振動が発生すると、感震検出手段１１より感震信号としてのパルス信号が出力される（図４のＰ１）。そのパルス信号が出力されると、計時手段１２（例えばタイマ等）がタイマスタートする。同時にＯＮ時間計測手段１３、ＯＦＦ時間計測手段１４がスタートし、各パルス信号のＯＮ時間、ＯＦＦ時間を計測する。（以上は図４のＰ２、Ｐ３）。
【００３１】
計数手段１２は地震波が入力された場合、比較的低周波数帯のパルスが検出され、そのパルス数を計数する第１の計数手段と、比較的高周波数帯のパルス数をカウントする第２の計数手段とがある。第１の計数手段でカウントしたパルス数と計時手段１２でカウントしているタイマ値とが遮断判定手段２２に入力され、遮断判定手段２２は所定のタイマ時間（低周波ＯＮ識別タイム）内に所定パルス数以上有れば地震と判定し、遮断手段１０へのガス使用停止の作動信号として記憶し、第１及び第２の判定手段２０、２１からの判定結果を待つ（以上がＰ４）。
【００３２】
そして衝撃、他の振動などを感震検出手段１１で検出すると比較的高い周波数のパルスが出力される。これを計数手段１５（特に第２の計数手段）でカウントし、計時手段１２で計時しているタイマ値とでまず第１の判定手段２０に入力される。第１の判定手段２０では第１の高周波ＯＮ識別タイム内に計数手段１５（特に第２の計数遮断でのカウント値）の計数値が所定値以上かどうかを判定する。所定の計数値以上ならば衝撃信号として判定し、遮断判定手段２２に作動停止信号を出力する。即ち遮断手段１０に対し遮断信号が出力されないようにする（Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１６）。
【００３３】
しかし第１の判定手段２０で衝撃信号と判定できなかった場合、第２の判定手段２１で第２の高周波ＯＮ識別タイム内（第１の計時時間より長い）に所定の計数値以上（第１の判定での所定計数値より大きい）かどうかを判定する（Ｐ１４、Ｐ１５）。パルス数Ｎ２が所定の計数値以上ならば衝撃信号として判定し、遮断判定手段２２に作動停止信号を出力する。即ち遮断手段１０に対し遮断信号が出力されないようにする。
【００３４】
通常、衝撃信号は比較的高い周波数で且つエネルギが大きいので次第に減衰してくると計数手段１５で地震信号と判別しにくいパルス状態になる場合がある。一方、地震波の感震信号は比較的低周波信号であるため計時手段１２で計測する低周波ＯＦＦ識別タイムは通常高周波ＯＦＦ識別タイムよりも長く取って有る（例えば３秒等）。従って、計時手段１２で設定された低周波ＯＦＦ識別タイムが完了する前に、感震検出手段１１で検出した衝撃信号が速く減衰した後本当の地震が発生し、その信号を検出する場合がある。この場合、計時手段１２が低周波ＯＦＦ識別タイムのカウントを完了していなくとも、直ちに感震信号判定を行えるように、衝撃信号が減衰した後、ＯＦＦ時間判定手段１９で衝撃信号のオフ時間を計測する。オフ時間が例えば１秒以上有れば衝撃信号はなくなったと判断し、第１及び第２の判定手段２０、２１に作動停止解除信号を出力する。また、計時手段１２はタイマカウントを解除して停止する。その後、本当の地震が発生し、その信号をＯＮ時間計測手段１３、ＯＦＦ時間計測手段１４、計数手段１５で判定すると、再び遮断判定手段１８より遮断手段１０に遮断信号が出力される（以上が図２のＰ５、Ｐ１１）。
【００３５】
このように高周波の衝撃信号を判定したときに計時手段１２が低周波ＯＦＦ識別タイムのカウントを完了した次の感震信号から判定すると言うのではなく、衝撃信号がなくなれば即、次に来る感震信号の判定が可能であり、しかも第２の高周波ＯＮ識別タイムで第１の高周波ＯＮ識別タイムでは検出できなかった異種の振動波形を検出でき、また第１の高周波ＯＮ識別タイムでより早く衝撃波を検出できる。尚、第２の高周波ＯＮ識別タイムで衝撃波を検出しなかったときは、この信号を高周波ＯＦＦ識別信号として採り入れて高周波ＯＦＦ検出時期を更に早めることもでき、安全性が高まっている。
【００３６】
以上説明したように本発明の実施例におけるガス遮断制御装置は、感震検出手段が信号を検出すると同時に計時手段を開始し、かつ振動パルスを計数し、入力された振動パルスの周波数を求め所定周波数以上ならば地震以外の振動伝搬等の振動と判定し、遮断判定手段に遮断動作の作動停止信号を出力し、その後エネルギーが減衰し地震波と区別しにくくなっても正確に地震波と衝撃波との判別を行い、誤って遮断するのを防ぎ、更に衝撃信号が速く減衰しＯＦＦ時間判定手段で振動が終ったオフ時間を判定したならば衝撃判定手段の遮断停止信号を解除し、本来の地震信号を素早く検出できるので安全性、信頼性及び使い勝手が向上する。
【００３７】
また、感震検出手段が信号を検出すると同時に計時手段を開始しかつ振動パルスを計数し、まず第１の判定手段で入力された振動パルスが第１の判定時間内に所定パルス数以上かどうかを判定し、もし所定パルス数以下の場合、第２の判定手段で第１の判定時間より長い第２の判定時間内に所定パルス数以上かどうかを判定し、所定数以上ならば振動伝搬等の振動と判定し遮断判定手段に遮断動作の作動停止信号を出力し、地震以外の衝撃振動をより早く識別でき、かつ揺れ始めてから直ぐに大きく減衰してまた振動が大きくなる衝撃波形も検出できる。その後エネルギーが減衰し地震波と区別しにくくなっても正確に地震波と衝撃波との判別を行い、誤って遮断するのを防ぎ、更に衝撃信号が速く減衰しＯＦＦ時間判定手段でオフ時間を判定したならば衝撃判定手段の遮断停止信号を解除し、本来の地震信号を素早く検出できるようにしているので極めて安全性、信頼性が高まり、また使い勝手の向上する効果を得ている。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のガス遮断制御装置は、正確に地震波と衝撃波との判別を行い、誤って遮断するのを防ぎ、更に衝撃信号が速く減衰しＯＦＦ時間判定手段でオフ時間を判定したならば衝撃判定手段の遮断停止信号を解除し、本来の地震信号を素早く検出できるようにしているので極めて安全性、信頼性が高まり、また使い勝手の向上する効果を得ている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるガス遮断制御装置の制御ブロック図
【図２】同装置の動作を示すフローチャート
【図３】本発明の第２の実施例におけるガス遮断制御装置の制御ブロック図
【図４】同装置の制御ブロック図
【図５】従来の同ガス遮断制御装置の制御ブロック図
【図６】（イ）ファジイ推論における振動数と適合度の関係を示した図
（ロ）ファジイ推論における振幅と適合度の関係を示した図
（ハ）ファジイ推論における持続時間と適合度の関係を示した図
（ニ）ファジイ推論におけるピーク数と適合度の関係を示した図
【符号の説明】
１０  遮断手段
１１  感震検出手段
１２  計時手段
１３  ＯＮ時間計測手段
１４  ＯＦＦ時間計測手段
１５  計数手段
１６  周波数演算手段
１７  衝撃判定手段
１８、２２  遮断判定手段
１９、２３  ＯＦＦ時間判定手段
２０  第１の判定手段
２１  第２の判定手段
【図１】
0003620062.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003620062.tif 000007