(57)【要約】  人工震源と複数のセンサ端末と環境センサと計算機を含む探査システムにおいて、前記複数のセンサ端末のそれぞれは、前記人工震源により生成された振動を検出する速度ないし加速度センサと、前記速度ないし加速度センサに固有の識別子と、を備え、前記環境センサは、前記速度ないし加速度センサへ影響を与える外部環境を検出し、前記計算機は、前記速度ないし加速度センサの性能劣化を、外部環境の情報を変数として与えることで、劣化度を示すことが可能な劣化モデルと、前記環境センサが検出した外部環境の情報を、前記識別子と紐づけて利用履歴として記録し、前記劣化モデルに基づいて前記速度ないし加速度センサまたは前記センサ端末の劣化の状態を判定する。
2017141304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工震源と複数のセンサ端末と環境センサと計算機を含む探査システムにおいて、
前記複数のセンサ端末のそれぞれは、
前記人工震源により生成された振動を検出する速度ないし加速度センサと、
前記速度ないし加速度センサに固有の識別子と、
を備え、
前記環境センサは、
前記速度ないし加速度センサへ影響を与える外部環境を検出し、
前記計算機は、
前記速度ないし加速度センサの性能劣化を、外部環境の情報を変数として与えることで、劣化度を示すことが可能な劣化モデルと、
前記環境センサが検出した外部環境の情報を、前記識別子と紐づけて利用履歴として記録し、
前記劣化モデルに基づいて前記速度ないし加速度センサまたは前記センサ端末の劣化の状態を判定すること
を特徴とする探査システム。
【請求項２】
前記速度ないし加速度センサへ影響を与える外部環境は、温度と衝撃を含むこと
を特徴とする請求項１に記載の探査システム。
【請求項３】
前記速度ないし加速度センサは、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）加速度センサを含み、振動を吸収する弾性体を有すること
を特徴とする請求項１に記載の探査システム。
【請求項４】
前記複数のセンサ端末の中の第１のセンサ端末は第１の識別子を前記識別子として備え、
前記複数のセンサ端末の中の第２のセンサ端末は第２の識別子を前記識別子として備え、
前記計算機は、
前記第１のセンサ端末に備えられる環境センサが検出した第１の外部環境の情報を、前記第１の識別子とともに利用履歴として記録し、
前記第２のセンサ端末に備えられる環境センサが検出した第２の外部環境の情報を、前記第２の識別子とともに利用履歴として記録すること
を特徴とする請求項１に記載の探査システム。
【請求項５】
前記計算機は、
探査計画から探査に使用されるセンサ端末の識別子を取得し、
探査計画から取得された識別子に基づいて、前記センサ端末の利用履歴から外部環境の情報を取得し、
探査計画から探査予定の外部環境の情報を取得し、
利用履歴と探査計画から取得された外部環境の情報を、前記劣化モデルに適用し、
適用して得られた劣化度を出力し、前記劣化度に基づいて劣化の状態を判定すること
を特徴とする請求項４に記載の探査システム。
【請求項６】
前記探査システムは、
前記複数のセンサ端末を保管し、前記複数のセンサ端末と通信し、前記計算機と通信するラックを含み、
前記計算機は、
前記複数のセンサ端末それぞれの識別子と外部環境の情報を、前記複数のセンサ端末から前記ラック経由で取得すること
を特徴とする請求項１に記載の探査システム。
【請求項７】
前記計算機は、
探査予定のエリアの表面地質と、探査に使用されるセンサ端末の設置位置と、探査に使用される人工震源の起震位置および起震強度を、探査計画から取得し、
探査に使用されるセンサ端末の設置位置における人工震源からの表面波の振動を算出し、
算出された表面波の振動を、前記外部環境の情報として、前記劣化モデルに適用すること
を特徴とする請求項１に記載の探査システム。
【請求項８】
前記計算機は、
探査に使用されるセンサ端末の運搬における温度ないし振動、あるいは温度と振動に関する情報を、探査計画から取得し、
取得された情報を、前記外部環境の情報として、前記劣化モデルに適用すること
を特徴とする請求項１に記載の探査システム。
【請求項９】
前記計算機は、
前記環境センサが検出した外部環境の情報を、探査に使用されたセンサ端末の運搬に関する情報と運搬以外の状態に関する情報に変換し、前記識別子に基づき利用履歴として記録すること
を特徴とする請求項８に記載の探査システム。
【請求項１０】
人工震源と複数のセンサ端末と環境センサを含む探査システムの計算機による診断方法において、
前記計算機は、
前記環境センサが検出した、前記複数のセンサ端末それぞれの振動を検出する速度ないし加速度センサへ影響を与える外部環境の情報を、前記速度ないし加速度センサに固有の識別子に基づき利用履歴として記録し、
前記速度ないし加速度センサの性能劣化を、外部環境の情報を変数として与えることで、劣化度を示すことが可能な劣化モデルに基づいて前記速度ないし加速度センサまたは前記センサ端末の劣化の状態を判定すること
を特徴とする診断方法。
【請求項１１】
前記速度ないし加速度センサへ影響を与える外部環境は、温度と衝撃を含むこと
を特徴とする請求項１０に記載の診断方法。
【請求項１２】
前記速度ないし加速度センサは、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）加速度センサを含み、振動を吸収する弾性体を有すること
を特徴とする請求項１０に記載の診断方法。
【請求項１３】
前記複数のセンサ端末の中の第１のセンサ端末の識別子は第１の識別子であり、
前記複数のセンサ端末の中の第２のセンサ端末の識別子は第２の識別子であり、
前記計算機は、
前記第１のセンサ端末の環境センサが検出した第１の外部環境の情報を、前記第１の識別子とともに利用履歴として記録し、
前記第２のセンサ端末の環境センサが検出した第２の外部環境の情報を、前記第２の識別子とともに利用履歴として記録すること
を特徴とする請求項１０に記載の診断方法。
【請求項１４】
前記計算機は、
探査計画から探査に使用されるセンサ端末の識別子を取得し、
探査計画から取得された識別子に基づいて、前記センサ端末の利用履歴から外部環境の情報を取得し、探査計画から探査予定の外部環境の情報を取得し、
利用履歴と探査計画から取得された外部環境の情報を、前記劣化モデルに適用し、
適用して得られた劣化度を出力し、前記劣化度に基づいて劣化の状態を判定すること
を特徴とする請求項１３に記載の診断方法。
【請求項１５】
前記計算機は、
前記複数のセンサ端末それぞれの識別子と外部環境の情報を、前記複数のセンサ端末の保管時に前記複数のセンサ端末から取得すること
を特徴とする請求項１４に記載の診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、探査システムおよびその診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
採掘容易な大型のリザーバ（石油貯留層）は既に発見・開発されており、今後はより深度が深く、複雑な地層での探査が必要とされている。一方、それら領域の探査には、センサの高感度化や深度に応じた地表での大規模探査が不可欠である。市場からは、それらを実現するシステムと低コストオペレーションの両方が要求されている。【０００３】
資源探査で広く用いられている手法の１つに、物理探査あるいは反射法地震探査と呼ばれる方法がある。原理的には人工震源（ダイナマイトや地面を震動させる起震車など）で生成した弾性波が、地層の界面、例えば、石油層、ガス層、水、岩石層などの界面で反射し、地表にもどってくる反射波を、地表ないし坑井に設置した多数のセンサで検出し、それらの反射波データから貯留層イメージを構成するものである。【０００４】
反射波を検出するセンサとして、コイルと磁石を利用した速度センサであるＧｅｏｐｈｏｎｅが知られているが、Ｇｅｏｐｈｏｎｅは周波数特性がフラットでなく、感度も低いため、高感度の他のセンサが望まれている。高感度なセンサに関し、特許文献１には「センシング部の可動部および固定部を構成するＭＥＭＳの折れや可動部と固定部との間の異物の噛み込み等の故障診断」などの技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−９９７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された技術を用いれば、高感度なＭＥＭＳセンサを使用し、さらに故障診断が可能になる。しかしながら、故障が発生した後の診断に関する技術は開示されているものの、故障の発生を事前に診断する技術の記載は見当たらない。【０００７】
資源探査では、多数のセンサが広範囲に設置され、長期間にわたり使用されるため、設置され故障した後での診断では、資源探査の中断も含めてセンサの交換に多くのコストがかかる。また、センサの製造年月日からの経過時間のみに基づきマージンを見て、センサの設置前に交換するのでは、無駄な交換も多くなり、やはりコストがかかる。【０００８】
そこで、本発明の目的は、資源探査に使用するセンサの管理および運用に関するコストを下げることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る代表的な探査システムは、人工震源と複数のセンサ端末と環境センサと計算機を含む探査システムにおいて、前記複数のセンサ端末のそれぞれは、前記人工震源により生成された振動を検出する速度ないし加速度センサと、前記速度ないし加速度センサに固有の識別子と、を備え、前記環境センサは、前記速度ないし加速度センサへ影響を与える外部環境を検出し、前記計算機は、前記速度ないし加速度センサの性能劣化を、外部環境の情報を変数として与えることで、劣化度を示すことが可能な劣化モデルと、前記環境センサが検出した外部環境の情報を、前記識別子と紐づけて利用履歴として記録し、前記劣化モデルに基づいて前記速度ないし加速度センサまたは前記センサ端末の劣化の状態を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、資源探査に使用するセンサの管理および運用に関するコストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】資源探査の例を示す図である。
【図２】センサ端末の例を示す図である。
【図３】センサ端末の取り扱いとシステムの例を示す図である。
【図４】履歴情報の例を示す図である。
【図５】探査計画のセンサ端末に関する情報の例を示す図である。
【図６】探査計画の起震車に関する情報の例を示す図である。
【図７】履歴情報へ記録する処理の例を示す図である。
【図８】環境の各情報に関する範囲の例を示す図である。
【図９】劣化を予測する処理の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を用いて各実施例を説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、資源探査の例を示す図である。図１は本発明のポイントを説明するために簡略化した構成で示しているが、起震地点の設計方針、あるいは、現場での様々な要因により必ずしもセンサや起震地点が図のように整然と配列しているわけではない。起震車１００は複数台で１つのグループを構成し、起震車群１０１ａとなって、起震地点１０２へ移動し、起震する。【００１４】
起震車群１０１ａは例えば４台の起震車１００から構成されてもよい。図１では起震地点として起震地点１０２を１点のみ示したが、図１に示した格子の交点すべてが起震地点であってもよい。このため、起震車群１０１ａは移動経路１０４ａを略直線に移動しながら、格子の各交点である起震地点で起震する。【００１５】
起震車群１０１ａは、起震地点１０２まで移動して起震すると、Ｕターンして、移動経路１０４ｂを移動しながら起震する。このように、略直線の移動とＵターンを繰り返して、起震車群１０１ａは、事前に設定した起震地点、例えば、図１に示した格子のすべての交点で起震する。起震地点は例えば５０ｍなどの予め決められた一定間隔で設定される。起震地点の位置は例えば衛星１０５からのＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）信号などにより特定される。【００１６】
探査対象エリアの地域などに応じて、例えば１０万か所などの起震地点が設定される。起震地点が多いため、起震車群１０１ａを含めて複数の起震車群１０１（起震車群１０１ａを特定せず、図１における起震車群を示す場合は起震車群１０１と記載する、他の符号の記載も同じである）を用いて探査対象エリアを複数に分割し、同じ時期に探査してもよい。【００１７】
また、起震車群１０１は、例えば２列などの複数の列であってもよい。探査対象エリアや起震地点の密度によっては、起震車群１０１が４台１列よりも２台２列の方が好ましい実施形態となる場合もある。また、起震車群１０１は、例えば起震車１００が１台であってもよい。起震車群１０１がいずれの構成であっても、起震車群１０１の振動エネルギーは予め測定され、記録されている。起震車群１０１ａは起震と移動を繰り返し、起震車群１０１ｂの位置に移動する。【００１８】
起震車群１０１ｂの起震による振動は、岩石層などの地層と石油やガスが埋蔵されたリザーバ１１０との境界面などで反射され、反射波１１２ａとなってセンサ端末１０３で検出される。センサ端末１０３で検出された反射波１１２ａの信号は観測車１０６などで収集され、その後に分析される。探査には必要のない振動であるが、起震車群１０１ｂからセンサ端末１０３まで地表を伝わる表面波１１１ａもある。表面波１１１ａの利用については後で説明する。【００１９】
センサ端末１０３は、表面波１１１ａと反射波１１２ａの振動を加速度として検出する。一般に、起震車群１０１ｂからセンサ端末１０３までの距離は、起震車群１０１ｂからリザーバ１１０を経てセンサ端末１０３までの距離よりも短いため、表面波１１１ａの振動による加速度１１１ｂは、反射波１１２ａの振動による加速度１１２ｂよりも、起震時点から早く検出され、値が大きい。【００２０】
図１に示すようにセンサ端末１０３は複数配置される。起震地点と同様に、探査対象エリアの地域などに応じて、例えば１０万個などのセンサ端末１０３が配置される。起震車群１０１の移動経路１０４と重複したエリアにセンサ端末１０３は配置されてもよく、起震車群１０１の移動経路１０４と重複しないエリアにセンサ端末１０３は配置されてもよい。なお、探査対象エリアは砂漠であってもよく、市街地などであってもよい。【００２１】
センサ端末１０３は、起震車群１０１が最初の起震を開始する前に設置され、起震車群１０１が移動、起震中に設置され続け、起震車群１０１が最後の起震を終了すると回収される。あるいは、探査エリアを広げるべく、センサ端末１０３を張替ながら探査を行う。このため、センサ端末１０３は、過酷な環境に長時間設置される可能性がある。【００２２】
図２は、センサ端末１０３の例を示す図である。ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）加速度センサ２０１は、ＭＥＭＳ技術によって形成された加速度センサであり、表面波１１１ａや反射波１１２ａなどのセンサ端末１０３に加わる振動を加速度として検出し、電気信号に変換する。ＭＥＭＳ加速度センサ２０１は高感度であるが、微細構造をとること、さらに、硬い材料がメカニカルに振動することから、外部からの影響などにより劣化や破損する可能性が高い。【００２３】
ＭＥＭＳ加速度センサ２０１は、例えば静電容量検出型の加速度センサであり、外部からの振動が伝わる固定部２１１、固定部２１１と弾性体２１３で結合された可動部２１２を有する。弾性体２１３は、センサ端末１０３の運搬による固定部２１１の移動を可動部２１２へ伝えて、可動部２１２は固定部２１１とともに移動するが、固定部２１１の振動を可動部２１２へ伝えない。【００２４】
この構造より、固定部２１１が振動すると、固定部２１１と可動部２１２の位置関係が変化し、固定部２１１と可動部２１２との間で発生する静電容量が変化する。この静電容量の変化を明確にするため、固定部２１１と可動部２１２のそれぞれは、図２に示すように、近接する面積を増やすための突起部を有してもよい。また、固定部２１１と可動部２１２の関係の変化へ、固定部２１１と可動部２１２との間の空気が干渉しないように、ＭＥＭＳ加速度センサ２０１は、パッケージなどを用いて真空封止されていてもよい。【００２５】
ＭＥＭＳ加速度センサ２０１は、製造後経過時間にしたがって外部から加わる要因に応じて劣化し、破損する。外部から加わる要因は、例えば温度や振動である。この要因に湿度が含まれてもよい。温度においてはその値と変化量、あるいは変化の時間などが要因となる可能性がある。振動においてもその値と変化量、あるいは変化の時間などが要因となる可能性がある。振動に関しては後でさらに説明する。【００２６】
これらの要因およびＭＥＭＳ加速度センサ２０１の材質の特性やパッケージなどの問題により、ＭＥＭＳ加速度センサ２０１は、例えば固定部２１１と可動部２１２の間の真空度が低下し、弾性体２１３の弾性特定が変化する可能性がある。そして、検出可能な振動の最小幅が増大するなどの劣化、増大した最小幅が所定の閾値を超たり、振動をまったく検出できなくなる破損に至る可能性がある。【００２７】
なお、ＭＥＭＳ加速度センサ２０１は、静電容量検出型の加速度センサに限定されるものではなく、他の構造であってもよいが、外部から加わる要因が異なる場合もある。また、ＭＥＭＳ加速度センサ２０１はセンサ単体あるいはセンサチップそのもののみでなく、何らかの回路を含んでもよい。また、それらを覆うパッケージを含んでもよいし、加速度センサではなく、速度センサであってもよい。【００２８】
加速度信号処理部２０２は、ＭＥＭＳ加速度センサ２０１が変換した加速度の電気信号を増幅し、増幅したアナログの電気信号からデジタル電気信号の加速度値へ変換し、ＭＥＭＳ加速度センサ２０１の検出特性に応じてデジタル電気信号を補正する。これらの増幅と補正のために、加速度信号処理部２０２はフィードバック回路を有してもよく、増幅率のパラメータと補正率のパラメータに応じてフィードバックしてもよい。また、加速度信号処理部２０２は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）であってもよい。【００２９】
外部Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）２０３は、センサ端末１０３の外部と通信するインターフェイスであり、無線通信のインターフェイスであってもよいし、有線通信のインターフェイスであってもよいし、無線通信と有線通信の両方のインターフェイスであってもよい。【００３０】
無線通信のインターフェイスは、図１に示した観測車１０６と複数の端末を経由するなどで通信してもよいし、ＧＰＳ用ではない衛星１０５や図示していないが広域無線網を介して何らかの装置と通信してもよい。有線通信のインターフェイスに関しては後で説明する。【００３１】
外部Ｉ／Ｆ２０３は、加速度信号処理部２０２で変換された加速度値を送信する。ここで、加速度値は一時的に記憶部２０５へ格納され、記憶部２０５から読み出された加速度値が送信されてもよい。また、外部Ｉ／Ｆ２０３は、環境センサ２０７の検出した値を送信してもよく、プロセッサ２０４から入力された情報を送信し、受信した情報をプロセッサ２０４へ出力してもよい。なお、図２では、センサ端末１０３に環境センサ２０７が実装された形態をとっているが、他の実装形態で同等のデータを取得する形でもよい。【００３２】
プロセッサ２０４は、予め格納されたプログラムにしたがってセンサ端末１０３内の各部位を制御する。プロセッサ２０４は、加速度信号処理部２０２から外部Ｉ／Ｆ２０３へ加速度値を転送してもよいし、環境センサ２０７から外部Ｉ／Ｆ２０３へ値を転送してもよいし、これらの転送のために記憶部２０５へ値を格納してもよい。また、加速度信号処理部２０２、外部Ｉ／Ｆ２０３、ＧＰＳ受信部２０６、環境センサ２０７へ何らかの動作パラメータを設定する必要がある場合、プログラムにしたがって動作パラメータを設定してもよい。【００３３】
プロセッサ２０４は、１つまたは複数のタイマを含んでもよい。タイマは予め設定された時刻からの時間をカウントするものでもよい。予め設定された時刻は、プロセッサ２０４を含むセンサ端末１０３の製造された時刻でもよいし、ＭＥＭＳ加速度センサ２０１の製造された時刻でもよいし、特定の標準時刻でもよい。カウントする期間は、止まることなくカウントしてもよいし、通電期間だけカウントしてもよいし、予め設定された条件に基づきカウントを開始して停止してもよい。【００３４】
記憶部２０５は、プロセッサ２０４のためのプログラムが格納されてもよく、プロセッサ２０４がプログラムを実行するために必要なデータが格納されてもよい。記憶部２０５は、加速度信号処理部２０２、ＧＰＳ受信部２０６、環境センサの出力する値が格納されてもよい。さらに、記憶部２０５は、ＭＥＭＳ加速度センサ２０１を識別するための情報としてセンサＩＤが格納されてもよい。【００３５】
センサ端末１０３が複数のＭＥＭＳ加速度センサ２０１を含む場合、格納されるセンサＩＤは複数であってもよい。センサＩＤは、ＭＥＭＳ加速度センサ２０１を識別するための情報ではなく、センサ端末１０３を識別するための情報であってもよい。【００３６】
また、プロセッサ２０４はいわゆるマイコン（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｈｉｐ  Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ）であり、プロセッサ２０４が記憶部を内蔵し、記憶部２０５に格納されるプログラムやデータは、プロセッサ２０４に内蔵される記憶部に格納されてもよい。この場合、記憶部２０５は無くてもよい。【００３７】
ＧＰＳ受信部２０６はＧＰＳ信号を受信して、センサ端末１０３の位置情報を出力する。プロセッサ２０４は、ＧＰＳ受信部２０６の出力する位置情報を、加速度信号処理部２０２や環境センサ２０７の出力する値とともに、記憶部２０５へ記憶してもよいし、外部Ｉ／Ｆ２０３で送信してもよい。センサ端末１０３の位置は、センサ端末１０３が設置される際に別の装置で特定され、ＧＰＳ受信部２０６は無い構成でもよい。また、ＧＰＳ受信部２０６はＧＰＳ信号を受信して、時刻同期をとる構成でもよい。【００３８】
環境センサ２０７は、例えばＭＥＭＳ加速度センサ２０１の温度あるいはセンサ端末１０３の外部の温度を検出する温度センサを含む。環境センサ２０７は、湿度センサを含んでもよく、ＭＥＭＳ加速度センサ２０１とは別に加速度センサを含んでもよい。別の加速度センサはＭＥＭＳ加速度センサ２０１とは異なる時刻に製造された加速度センサであってもよいし、ＭＥＭＳ加速度センサ２０１とは異なる構造の加速度センサであってもよい。【００３９】
プロセッサ２０４は、加速度信号処理部２０２あるいは環境センサ２０７の出力する値と、予め設定された閾値とを比較し、出力する値が閾値を超えたと判定すると、加速度信号処理部２０２と環境センサ２０７とＧＰＳ受信部２０６から出力された値をタイマのカウントされた値とともに記憶部２０５へ格納したり、外部Ｉ／Ｆ２０３から送信したりしてもよい。【００４０】
また、プロセッサ２０４は、タイマのカウントが予め設定された間隔の値となったときに、これらから出力された値をタイマのカウントされた値とともに記憶部２０５へ格納したり、外部Ｉ／Ｆ２０３から送信したりしてもよい。なお、電池２０８は、センサ端末内の各回路に電源を供給する。【００４１】
図３は、センサ端末１０３の取り扱いとシステムの例を示す図である。センサ端末１０３はラック３０１に保管され、探査前に探査エリアへ運搬され、探査後に探査エリアから運搬されてラック３０１へ戻される。ラック３０１から探査エリアの測定地点までのルートは、トレーラ３０２による地上輸送、船３０３による海上輸送、トレーラ３０４による地上輸送を含み、測定地点に設置３０５される。【００４２】
倉庫などでラック３０１に保管されているセンサ端末１０３は、振動をほとんど受けないが、トレーラ３０２と船３０３による輸送中のセンサ端末１０３は、輸送にともなう振動を受ける。探査エリアが市街地から離れており、トレーラ３０４が未舗装路を走行すると、センサ端末１０３はさらに大きな振動を受ける。【００４３】
設置３０５においてセンサ端末１０３は、トレーラ３０４から降ろされ、地表との密着度を高めるために、作業員により強く踏まれたりすることにより、トレーラ３０２と船３０３とトレーラ３０４による輸送中より大きな振動を受ける。設置３０５においてセンサ端末１０３は、衝撃とも呼べる大きな振動を受ける場合もある。【００４４】
測定３０６においてセンサ端末１０３は、表面波１１１ａと反射波１１２ａおよび地震などの振動を受けるが、この振動は輸送中の振動より小さい。測定３０６が終了すると、センサ端末１０３は回収３０７され、トレーラ３０８と船３０９とトレーラ３１０による輸送の振動を受ける。輸送中の振動は、トレーラ３０２と船３０３とトレーラ３０４による輸送中の振動と同じである。その後、センサ端末１０３はラック３０１へ戻される。【００４５】
あるいは、ラック３０１に格納した状態で、探査エリアまで地上輸送、海上輸送、陸上輸送を経て搬送し、同様に、設置、測定、回収の後、ラック３０１に格納した状態で、探査エリアから保管庫のある地点まで地上輸送、海上輸送、陸上輸送を行ってもよい。また、探査エリアに保管庫があり保管する場合には、必ずしも海上輸送を伴わない場合もありうる。【００４６】
ラック３０１は、センサ端末１０３を保管するとともに、センサ端末１０３から測定３０６で検出した情報を収集してもよい。センサ端末１０３の外部Ｉ／Ｆ２０３が有線通信のインターフェイスを含む場合、センサ端末１０３の記憶部２０５へ測定３０６で検出された値が格納され、外部Ｉ／Ｆ２０３とラック３０１が有線接続されて、記憶部２０５へ格納された値が情報としてラック３０１へ送信されてもよい。さらにラック３０１から、図示を省略した磁気テープやＨＤＤなど情報記憶媒体に伝送し、複数のセンサ端末１０３で保持する複数の記憶部２０５のデータを、記録、保持してもよい。【００４７】
このように、回収されたセンサ端末１０３の情報がラック３０１により収集されるシステムはノーダルシステムと呼ばれ、外部Ｉ／Ｆ２０３の有線ないし無線通信インターフェイスにより測定３０６で情報が収集されるシステムはテレメトリーシステムなどと呼ばれる。【００４８】
ラック３０１が収集した情報は、計算機３２１へ送られ、利用履歴３２４へ格納される。計算機３２１は一般的な計算機であり、センサ端末１０３あるいはＭＥＭＳ加速度センサ２０１の情報を含む利用履歴３２４から、探査計画３２５で探査に使用すると設定されたセンサ端末１０３あるいはＭＥＭＳ加速度センサ２０１に関する情報を取得し、取得した情報に基づき劣化モデル３２３から特定の劣化モデルの情報を取得し、探査計画３２５の探査の状況の情報を使用してセンサ端末１０３あるいはＭＥＭＳ加速度センサ２０１の劣化の状態を判定する。【００４９】
計算機３２１の処理は後でさらに説明する。探査計画３２５の探査に関する情報は、入出力端末３２２から入力されてもよいし、図示を省略したネットワーク経由で入力されてもよい。また、劣化モデル３２３の情報も入出力端末３２２から入力されてもよいし、後で説明するように計算機３２１が生成してもよい。【００５０】
計算機３２１により判定された劣化の状態を示す情報は、入出力端末３２２に表示されてもよい。また、この劣化の状態を示す情報は、その劣化の状態に応じてＭＥＭＳ加速度センサ２０１の補正の情報へ変換され、ラック３０１を経由してセンサ端末１０３へ送信されてもよい。【００５１】
計算機３２１とセンサ端末１０３の通信は、ラック３０１経由に限定されるものではない。計算機３２１とセンサ端末１０３は、衛星１０５を経由して無線で通信してもよいし、観測車１０６を経由して無線で通信してもよいし、衛星１０５と観測車１０６が無線で通信することにより衛星１０５と観測車１０６の両方を経由して無線で通信してもよい。あるいは、磁気テープやＨＤＤなどの媒体を介してもよい。【００５２】
トレーラ３０４とトレーラ３０８による運搬は、ベースキャンプ３２６を経由してもよい。また、ラック３０１、計算機３２１、入出力端末３２２、劣化モデル３２３、利用履歴３２４、探査計画３２５の一部またはすべてが、ベースキャンプ３２６に有ってもよい。さらに、ラック３０１がベースキャンプ３２６に有り、ベースキャンプ３２６と計算機３２１が有線または無線で通信してもよい。【００５３】
劣化モデル３２３は、複数のモデルを含む。劣化モデルは、劣化を引き起こす要因を分析しておき、その要因が外部影響あるいは時間によってどのように影響を受けるかを理論的、実験的、あるいは実際の製品の劣化、破損履歴を基に経験的に把握し、モデル化しているものである。【００５４】
ここで、１つのモデルはＭＥＭＳ加速度センサ２０１の劣化の変化に関する情報である。劣化モデルには様々なレベルが想定されるが、例えば、一番単純なモデルは、経年劣化モデルで、半導体、ボンディングワイヤ、パッケージなどの材料特性や接合特性が経年劣化し、性能が劣化するため、モデルの一つとなりうる。【００５５】
さらに、ＭＥＭＳ加速度センサをパッケージで真空封止する場合には、その真空度の劣化を引き起こす要因を実装上の問題やパッケージの材料の問題などで切り分け、それぞれがどのような原因でどのような劣化モードを持つかを把握しておけば、より信頼性の高い劣化モデルを作成することが可能となる。【００５６】
その他の例として、衝撃破損や劣化が想定される。例えば高温で閾値以上の衝撃を受けた場合は、劣化、破損の確率がステップ関数的に増大する可能性もある。あるいは、衝撃が連続的に蓄積し、疲労破壊に至るなど、理論や実験的あるいはこれまでの利用実績をもとに予め把握することが可能である。また事前に劣化要因とその劣化の変化が把握できていれば、収集すべきデータが把握できるため、劣化モデル向上のみならず、データ収集の点でも簡素できる。【００５７】
なお、劣化モデル３２３は入出力端末３２２から入力されてもよい。また、本来検出されて出力されるべき加速度値から、実測される加速度値の低下した割合を劣化度とし、劣化モデル３２３は環境センサ２０７で検出された値が入力され、劣化度を出力するようなものであってもよい。【００５８】
図４は利用履歴３２４の例を示す図である。利用履歴３２４は、既に説明したようにセンサ端末１０３から収集した情報であり、ＭＥＭＳ加速度センサ２０１のいわゆるログ情報でもある。センサＩＤの欄５０１の値は、ＭＥＭＳ加速度センサ２０１あるいはセンサ端末１０３を識別するための情報である。製造メーカや製品型式が判断可能な表記であってもよい。製造後経過時間の欄５０２の値は、センサＩＤの欄５０１の値で識別されるＭＥＭＳ加速度センサ２０１あるいはセンサ端末１０３が製造されてから経過した時間であり、この時間を製造後経過時間とし、その値は既に説明したプロセッサ２０４のタイマでカウントされた値の一部またはすべてである。あるいは、製造日と現在との差分から計算される時間であってもよい。【００５９】
環境の欄５０３の値は、製造後経過時間の欄５０２に記録された時間に、センサ端末１０３の環境センサ２０７で検出された値である。環境の欄５０３は、環境センサ２０７の検出可能な項目である温度、湿度、衝撃値が含まれてもよく、これらの中の一部の項目が含まれてもよく、これら以外の項目が含まれてもよい。環境の欄５０３の衝撃値は、ＭＥＭＳ加速度センサ２０１で検出されてもよく、加速度値の欄５０４と同じ値であってもよい。【００６０】
加速度値の欄５０４の値は、製造後経過時間の欄５０２に記録された時間に、センサ端末１０３のＭＥＭＳ加速度センサ２０１が検出し、加速度信号処理部で変換された加速度値である。加速度値の欄５０４の値は他の記憶管理単位に格納され、利用履歴３２４が加速度値の欄５０４を含まなくてもよい。【００６１】
探査計画３２５は、予定される計画の探査で使用されるセンサ端末１０３に関する情報と、起震車群１０１の情報を含む。以下で説明する探査計画３２５は探査そのものに関する情報ではなく、ＭＥＭＳ加速度センサ２０１の劣化に影響する外部からの要因であって、探査の計画により特定される情報を説明する。このため、探査計画３２５に、以下では説明しない探査そのものに関する情報が含まれてもよい。【００６２】
図５は探査計画３２５のセンサ端末１０３に関する情報の例を示す図である。センサＩＤの欄６０１の値は、探査で使用されるセンサ端末１０３あるいはＭＥＭＳ加速度センサ２０１を識別するための情報である。探査フィールドの欄６０２の情報は、探査対象エリアを識別する情報であり、例えば国名や地域名などの文字列、あるいはそれらを示すコードであってもよい。【００６３】
表面地質の欄６０３の情報は、探査フィールドの欄６０２の情報で識別される地域の地表面の地質を示す情報である。この情報は表面波１１１ａの伝播時間や減衰率を特定できる情報であることが好ましい。設置位置の欄６０４の値は、センサ端末１０３を測定３０６のために設置３０５する位置の情報であり、例えば緯度と経度であってもよい。あるいは、探査エリアのサイズを示すような指標を記載したり、センサ端末１０３と起震地点１０２との距離（オフセット）の平均値などを記載してもよい。設置期間の欄６０５の値は、設置３０５から回収３０７までの期間の値である。【００６４】
環境の欄６０６の値は、探査フィールドの欄６０２の情報で識別される地域の環境に関する情報であって、例えば温度変化や路面状況の情報である。温度変化や路面状況は、探査より前に収集された情報であって、探査とは関係なく一般的に公開されている情報であってもよい。環境の欄６０６は、温度変化や路面状況のいずれかの項目が含まれてもよく、これら以外の項目が含まれてもよい。【００６５】
運搬の欄６０７の情報は、センサ端末１０３の運搬に使用される車両や船を特定する情報であり、トレーラ３０２、船３０３、トレーラ３０４、トレーラ３０８、船３０９、トレーラ３１０を特定する情報である。センサ端末１０３の運搬に使用される車両や船には、振動を軽減したり、温度を制御したりするものもあるため、センサ端末１０３へ加わる振動や温度を特定できるような車両や船の情報が好ましい。【００６６】
ラック３０１において温度が変化するのであれば、運搬の欄６０７の情報として、温度を特定できるようなラック３０１の情報が含まれてもよい。【００６７】
図６は探査計画３２５の起震車群１０１に関する情報の例を示す図である。起震車群ＩＤの欄７０１の値は、起震車群１０１を識別するための値であてって、この値は起震車群ＩＤである。探査フィールドの欄７０２の情報は、探査フィールドの欄６０２の情報に対応し、探査フィールドの欄７０２の情報と探査フィールドの欄６０２の情報により、１つの探査に使用される起震車群１０１とセンサ端末１０３とが対応付けられる。【００６８】
起震位置の欄７０３の値は、起震車群ＩＤの欄７０１の情報により識別される起震車群１０１が起震する起震地点１０２の位置の情報であり、例えば経度と緯度であってもよい。図１を用いて説明したように起震地点１０２は複数であるので、１つの起震車群１０１に関するこの位置の情報も複数である。起震位置の欄７０３の値は、設置位置の欄６０４の値との計算により起震の位置と設の置位置の間の距離が算出可能な値であることが好ましい。【００６９】
起震時刻の欄７０４の値は、起震位置の欄７０３に含まれる複数の情報により特定される位置において起震する時刻である。起震強度の欄７０５の値は、起震車群ＩＤの欄７０１の情報により識別される起震車群１０１が起震する強度である。起震強度の欄７０５の値は、起震の位置と設置の位置の間の距離と表面地質の欄６０３の情報とから、設置の位置における振動の加速度が算出可能な値であることが好ましい。【００７０】
探査計画３２５は、以上で説明した情報以外に、ＭＥＭＳ加速度センサ２０１の劣化に影響する情報を含んでもよい。また、図５を用いて説明した運搬中の温度が、運搬の欄６０７の車両という情報に置き換えられて探査計画３２５に含まれたように、以上で説明した情報が他の項目として含まれてもよい。さらに、探査計画３２５は、期間や時刻により予定とは識別できるように、過去の計画の情報を含んでもよい。【００７１】
図７は利用履歴３２４へ記録する処理の例を示す図である。既に説明したようにセンサ端末１０３から情報を計算機３２１は収集し、利用履歴３２４へ記録する。この処理のために、まず計算機３２１はセンサ端末１０３の環境センサ２０７が検出した環境の情報を収集する（ステップ８０１）。この収集のために、計算機３２１はラック３０１を介してラック３０１に保管されたセンサ端末１０３から情報を収集してもよいし、観測車１０６あるいは衛星１０５を介して無線通信によりセンサ端末１０３から情報を収集してもよい。【００７２】
次に計算機３２１は変換するように設定されているかを判定する（ステップ８０２）。この変換の設定は、入出力端末３２２から予め入力された情報であって、計算機３２１により記憶された情報であってもよい。計算機３２１は変換しないように設定されていると判定すると、ステップ８０５へ進み、ステップ８０１で収集した各情報を利用履歴３２４の各項目へ記録する。【００７３】
計算機３２１はステップ８０２で変換するように設定されていると判定すると、ステップ８０３へ進み、ステップ８０１で収集した各情報と複数の範囲とを比較し、ステップ８０５にて比較された範囲に含まれる値を代表値に変換する。図８は環境の各情報に関する範囲の例を示す図である。【００７４】
図８において環境項目の欄９０１の情報は、例えば「衝撃値」、「温度」、「湿度」であり、利用履歴３２４の環境の欄５０３の項目に対応する。範囲の欄９０２の値は、環境項目の欄９０１の情報それぞれに対して複数の範囲を示す情報であり、代表値の欄９０３の値は、範囲それぞれを代表する値である。【００７５】
図８の例で「衝撃値」に関しては、「５Ｇ−１Ｇ」すなわち５Ｇから１Ｇの範囲、「１Ｇ−０．５Ｇ」すなわち１Ｇから０．５Ｇの範囲、「０．５Ｇ−０Ｇ」すなわち０．５Ｇから０Ｇの範囲と、それぞれの範囲に対して「ＳＨＸ」、「ＳＨＹ」、「ＳＨＺ」の代表値が設定されている。【００７６】
ここで、環境項目の欄９０１の１つの情報である「衝撃値」に対する代表値の欄９０３に含まれる値の個数である３個は、「衝撃値」を検出する環境センサ２０７の分解能に基づく検出可能な値の総数より少ないことが好ましい。また、代表値の欄９０３の値である「ＳＨＸ」の情報量（ビット数）は、「衝撃値」を検出する環境センサ２０７の検出する値の情報量より少ないことが好ましい。このように情報量を少なくすることで、代表値への変換により利用履歴３２４の記憶容量を減らすことができる。【００７７】
また、「衝撃値」に対する範囲の欄９０２の範囲は、設置３０５において「５Ｇ−１Ｇ」であり、トレーラ３０２や船３０３による運搬において「１Ｇ−０．５Ｇ」であり、測定３０６において「０．５Ｇ−０Ｇ」のように範囲の上限と下限が設定されてもよい。このように設定されることにより、環境センサ２０７として加速度センサではなく踏まれたことを検出する圧力センサをセンサ端末１０３の上部に備え、圧力センサの検出を「ＳＨＸ」へ変換するようにしてもよい。そして、加速度センサではなく運搬の時間という設定のみに基づいて「ＳＨＺ」へ変換するようにしてもよい。【００７８】
「温度」に関しては、「１００°Ｃ−４０°Ｃ」すなわち１００度から４０度の範囲、「４０°Ｃ−０°Ｃ」すなわち４０度から０度の範囲、「０°Ｃ−  −３０°Ｃ」すなわち０度からマイナス３０度の範囲と、それぞれの範囲に対して「ＴＭＸ」、「ＴＭＹ」、「ＴＭＺ」の代表値が設定されている。以下、「湿度」に関しても同じように設定されている。【００７９】
図８に示した値に基づいて説明すると、計算機３２１は、ステップ８０１で収集した情報の中の「衝撃値」に対応する値と、範囲の欄９０２の範囲とを比較し（ステップ８０３）、例えば３Ｇであれば、「５Ｇ−１Ｇ」の範囲内であると判定し、３Ｇを「ＳＨＸ」に置き換えて変換する（ステップ８０４）。計算機３２１は、ステップ８０４にて変換した各値を情報として利用履歴３２４の各項目へ記録する（ステップ８０５）。【００８０】
図９は劣化を予測する処理の例を示す図である。この処理では利用履歴３２４の情報から劣化モデル３２３の情報を生成し、探査計画３２５の情報を用いて、探査計画３２５に含まる探査において使用されるセンサ端末１０３の劣化の状況を予測する。【００８１】
まず計算機３２１は、探査計画３２５から探査で使用されるセンサＩＤを取得する（ステップ８１１）。ここで、探査計画３２５に複数の探査が登録されている場合、入出力端末３２２から入力された探査対象エリアの情報と探査フィールドの欄６０２の値が一致するセンサＩＤの欄６０１の値のみをセンサＩＤとして取得してもよい。【００８２】
計算機３２１は、ステップ８１１で取得したセンサＩＤの値と利用履歴３２４のセンサＩＤの欄５０１の値とが一致する製造後経過時間の欄５０２の値と環境の欄５０３の値と加速度値の欄５０４の値を取得する（ステップ８１２）。環境の欄５０３に複数の項目が含まれる場合、その一部の項目の値が取得されてもよいし、すべての項目の値が取得されてもよい。【００８３】
計算機３２１は、探査計画３２５から環境の欄６０６の情報を取得する（ステップ８１３）。ここで、表面地質の欄６０３の情報、設置位置の欄６０４の情報、設置期間の欄６０５の情報、運搬の欄６０７の情報、起震位置の欄７０３の情報、起震強度の欄７０５の情報が取得されてもよい。【００８４】
計算機３２１は、ステップ８１２、８１３で取得した情報を、劣化モデルへ適用する（ステップ８１４）。ここで、環境の欄６０６の各値は、表面地質の欄６０３の情報、設置位置の欄６０４の情報、設置期間の欄６０５の情報、運搬の欄６０７の情報、起震位置の欄７０３の情報、起震強度の欄７０５の情報が用いられて補正されてもよい。例えば、環境の欄６０６の温度変化は、運搬の欄６０７の車両の温度調整の値が用いられて補正されてもよい。【００８５】
また、環境の欄６０６の路面状況と運搬の欄６０７のトレーラ３０４などの情報に基づき、運搬中の衝撃を算出してもよく、起震強度の欄７０５の値および表面地質の欄６０３の値と、設置位置の欄６０４の値から起震位置の欄７０３の値により計算される距離とに基づき計算される表面波１１１ａの加速度を測定３０６の期間の衝撃としてもよい。【００８６】
計算機３２１は、ステップ８１４で出力された劣化度の値を入出力端末３２２へ出力する（ステップ８１６）。出力される劣化度の値は、予め設定された閾値として比較され、劣化のため破損する可能性が高いなどの情報に変換されてもよいし、劣化の状態として判定されてもよい。また、ステップ８１５で算出された劣化度を補正値に変換し、変換した補正値をラック３０１経由でセンサ端末１０３へ設定してもよい。【００８７】
なお、ステップ８１３で生成される劣化モデルは、劣化モデル３２３のように蓄積された情報ではなく、利用履歴３２４の情報から計算されてもよい。例えば、製造後経過時間の欄５０２の値に、環境の欄５０３の衝撃値と温度とを乗算した累積値を加算してもよい。また、計算式あるいは劣化モデル３２３の情報として予め設定されていてもよい。【００８８】
上記は、センサ端末１０３やＭＥＭＳ加速度センサ２０１にＩＤを付与し、個別に予兆診断を施す記載であったが、類似の負荷を受けた群に対しては、群のＩＤを付与することで、群単位で予兆診断を施すこともできる。探査は、小規模な場合でも数千の単位でセンサ端末１０３が利用されるため、１００から１０００個など単位で、受けた負荷の量は似つかわしいものとなる。【００８９】
よって、それらの群を単位としてＩＤ管理することで、それらの群の中から代表的なものを用いて劣化予測することで、全数の劣化予測を行うこと無く、群全体の劣化予測が可能となる。この場合、個別で予測する場合と比較して、計算量が削減されるが、予測精度が劣化するため、そのことを考慮する必要がある。【００９０】
あるいは、探査フィールド、輸送路、保管環境を抽象化しモデル化することで、受けた負荷の見積もりや、次回の探査で受ける負荷を簡易的に見積もることができる。この場合、簡易な計算で予測できる。例えば、探査フィールドのモデルには、砂漠、ツンドラ、市街地、ジャングルなどのモデルを設け、さらにそこに地域や季節などの情報を付与することで、大まかな環境データを付与することも可能である。【００９１】
例えば、７月、中東の砂漠地帯と設定した場合、過去の入手可能な情報や天候予測などから、探査期間における温度、温度変化や湿度、湿度変化などが想定可能である。さらに探査期間や起震回数、設置回数などの情報を入れることで、受ける負荷を想定することが可能となる。【００９２】
以上で説明したように、ＭＥＭＳ加速度センサ２０１へ影響する外部環境の情報をＭＥＭＳ加速度センサ２０１の個体ごとに利用履歴３２４として管理することができる。そして、この利用履歴３２４を用いることにより、ＭＥＭＳ加速度センサ２０１の劣化の度合いを劣化モデル３２３として生成することができ、予定された探査に関する探査計画３２５を劣化モデル３２３へ適用することにより、予定された探査におけるＭＥＭＳ加速度センサ２０１の劣化の情報を得ることができる。【００９３】
これにより、次回の探査において、劣化するセンサ端末１０３がある確率分布で示されることから、持参すべきセンサ端末１０３を選別したり、予め設定した閾値、例えば、探査期間中に１０万個正常動作する確率が、９９．８％になるには、５００個余分に持参すれば良いなど、確率的に表現された形で持参するセンサ端末１０３の数を設定することができる。これにより、根拠無く予備を持っていく場合と比較して、少ない数で済み、かつ、統計的な信頼性が得られる。
【符号の説明】
【００９４】
１０３  センサ端末
２０１  ＭＥＭＳ加速度センサ
２０２  加速度信号処理部
２０４  プロセッサ
２０７  環境センサ
３０１  ラック
３０５  設置
３０６  測定
３２１  計算機
３２３  劣化モデル
３２４  利用履歴
３２５  探査計画
【図１】
2017141304.tif 000003
【図２】
2017141304.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2017141304.tif 000010
【図９】
2017141304.tif 000011
【国際調査報告】
2017141304.tif 000012
2017141304.tif 000013
2017141304.tif 000014
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