(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震動などを検出する複数の振動検出手段と、
前記複数の振動検出手段に対応して設けられ、前記振動検出手段で検出される計測震度を示す出力信号のフィルタ特性を実現する複数のフィルタ手段と、
前記振動検出手段の出力信号を前記フィルタ手段で濾過した信号が所定レベル以上になる時間を積算する時間積算手段と、
前記時間積算手段が積算する積算時間が所定時間以上になるか否かを判定する時間判別手段と、
前記振動検出手段の出力信号を前記フィルタ手段で濾過した信号のそれぞれが所定レベルを超える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の出力が変化したか否かを判定する出力判定手段とを備え、
前記出力判定手段が前記レベル判定手段が前記振動検出手段の出力信号を前記フィルタ手段で濾過した信号のうち１つ以上が所定レベルを超えたと判定した場合に、前記時間積算手段と前記時間判別手段を動作させる感震器。
【請求項２】
振動検出手段は、圧電型の振動加速度検出手段を用いて３次元方向の振動が検出可能なように配置した３次元振動検出手段からなる請求項１記載の感震器。
【請求項３】
フィルタ手段は、第１のカットオフ周波数を有するハイパスフィルタ回路と、第２のカットオフ周波数を有するローパスフィルタ回路とを、それぞれ少なくとも１段以上備えた請求項１記載の感震器。
【請求項４】
濾過した信号が、複数個の所定レベルを超える時間をそれぞれ各所定レベル毎に積算する時間積算手段を備えて複数段階の計測震度を判別する時間判別手段を備えた請求項１記載の感震器。
【請求項５】
振動検出手段とフィルタ手段と時間積算手段と時間判別手段は、電池で駆動される請求項１〜４のいずれか１項に記載の感震器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスメータなどに設置されて地震の振動を検知する振動検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の振動検出装置は、特開２０００−２０６２６３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７を参照しながら説明する。
【０００３】
図７に示すように、地震の振動に応じてアナログ信号を出力する加速度センサ１、２、３と、加速度センサの駆動回路４、５、６と、ノイズ除去用フィルタ７、８、９と、マイコン１０を備えた構成となっていた。ここで、１１はリセットスイッチ、１２はＳＩ有無スイッチ、１３は演算開始設定器、１４は基準設定器、１５は充電器、１６は電源スイッチ、１７はフォトカプラ、１８は表示器、１９は表示機駆動回路、２０は計測リセットである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、図３に示す震度算出手順に従って計測震度を演算する方法で、マイコンによる演算処理によって計測震度を検出していた。この方法では、フーリエ変換など高速の演算処理が必要となり、消費電流を多く消耗するので電池で長期間動作させることは困難であった。そのため、充電器を用いて逐次充電しながら使用しなければならないという課題を有していた。本発明は、フィルタ手段と時間積算手段、時間判定手段によって低消費電力とし長期間動作可能な感震器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の感震器は、地震動などを検出する振動検出手段と、計測震度のフィルタ特性を実現するフィルタ手段と、前記振動検出手段の出力信号を前記フィルタ手段で濾過した信号が所定レベル以上になる時間を積算する時間積算手段と、前記時間積算手段が積算する積算時間が所定時間以上になるか否かを判定する時間判別手段とを備えたものである。
【０００６】
これによって、フーリエ変換を用いることなくフィルタ手段で気象庁の定める計測震度の検出が可能となり、高速処理マイコンを使用することなく計測震度が検出できるので低消費電力で動作させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、地震動などを検出する複数の振動検出手段と、前記複数の振動検出手段に対応して設けられ、前記振動検出手段で検出される計測震度を示す出力信号のフィルタ特性を実現する複数のフィルタ手段と、前記振動検出手段の出力信号を前記フィルタ手段で濾過した信号が所定レベル以上になる時間を積算する時間積算手段と、前記時間積算手段が積算する積算時間が所定時間以上になるか否かを判定する時間判別手段と、前記振動検出手段の出力信号を前記フィルタ手段で濾過した信号のそれぞれが所定レベルを超える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の出力が変化したか否かを判定する出力判定手段とを備え、前記出力判定手段が前記レベル判定手段が前記振動検出手段の出力信号を前記フィルタ手段で濾過した信号のうち１つ以上が所定レベルを超えたと判定した場合に、前記時間積算手段と前記時間判別手段を動作させることにより、フーリエ変換を用いることなくフィルタ手段で気象庁の定める計測震度の検出が可能となり、時間を積算して判別する簡便な方法で行えるので、高速処理マイコンを使用することなく計測震度が検出できるので低消費電力で動作させることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、振動検出手段は、圧電型の振動加速度検出手段を用いて３次元方向の振動が検出可能なように配置した３次元振動検出手段からなる構成とすることにより、圧電型の振動加速度検出手段を用いることで、振動子自身が発電するので増幅を最小限に抑えることができ低消費電力とすることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、フィルタ手段は、第１のカットオフ周波数を有するハイパスフィルタ回路と、第２のカットオフ周波数を有するローパスフィルタ回路とを、それぞれ少なくとも１段以上備えことにより、各フィルタ回路を組み合わせることでフィルタを実現し、フーリエ変換を用いることなくフィルタ手段で気象庁の定める計測震度の検出が可能とすることができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、濾過した信号が、複数個の所定レベルを超える時間をそれぞれ各所定レベル毎に積算する時間積算手段を備えて複数段階の計測震度を判別する時間判別手段を備えることにより、複数個の判定レベルの個数と所定のレベルを限定することで、必要なときだけ動作して積算時間などを検出するので低消費電力とすることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、振動検出手段とフィルタ手段と時間積算手段と時間判別手段は、電池で駆動され、電源を電池とすることで、電源工事が不要となり、電源のない屋外でも使用することができるとともに、ライフラインの商用電源の供給が閉ざされた場合でも使用することができる。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１は本発明の実施例１の感震器を示すブロック図である。図１において、２１は３方向の振動加速度を検出する振動検出手段としての圧電方式の振動センサ、２２は気象庁の定めた計測震度のフィルタ特性（参考文献；官報第１８３１号気象庁告示第４号気象業務法施行規則に関する告示）を擬似的に再現したフィルタ手段としてのフィルタ回路と、２３は振動センサ１０の出力信号の一部をフィルタ回路２２で濾過した信号を検出するレベル判定手段、２４は出力判定手段、２５はＡ／Ｄ変換器、２６は３個のＡ／Ｄ変換器の出力信号をベクトル合成する合成手段、２７は合成された信号波形が所定レベル以上のとき時間を積算する時間積算手段、２８は、積算時間が所定時間以上か否かを判定する時間判別手段、２９は時間判別手段によって判別された条件によって計測震度を判別する地震判別手段、３０は出力判定手段の信号を受けるトリガ入力、３１は以上の処理を行うマイコン、３２はこれらの手段に電力を供給する電池である。ここで、３３は振動センサの信号増幅用のアンプ、３４は振動センサ１０とアンプ１４を一体にした振動センサ装置、３５は計測震度が異常の時、地震を報知する報知手段である。そして、フィルタ回路２２は、図２に示すようにハイパスフィルタ回路３６と、第１のローパスフィルタ回路３７と、第２のローパスフィルタ回路３８とから構成した。
【００１７】
次に動作、作用について図３から図６を用いて説明する。計測震度は、図３に示すフローチャートの手順によって求められる。まず、振動センサ２１によって検出された東西、南北、上下の３方向の振動加速度信号に、周波数軸で所定の重み付けを行うフィルタ処理を行う。そして、それぞれフィルタ処理された３方向の成分をベクトル合成した信号から継続時間の考慮を行うため、０．３秒以上継続する加速度レベルを求め、所定の式に代入して計測震度を求めるものである。ここで、フーリエ変換を行うためには、通常信号処理プロセッサが用いられるが、電池で長期間動作させるために、フィルタ処理をフィルタ回路で実現して、近似的に計測震度を検出することとした。
【００１８】
まず、振動センサの信号は、図４に示すような３つのフィルタ回路２２、すなわち、ハイパスフィルタ、第１のローパスフィルタ、第２のローパスフィルタを直列に接続してフィルタ回路により信号を濾過することによって、図５に示されるような利得Ａをピークにしたバンドパスフィルタ特性の重み付けを行う。そして、フィルタ回路２２を通過した信号が、所定レベルか否かを判別するレベル判別手段２３を各フィルタの出力段に設けた。この３つのレベル判定手段２３のうち、少なくともひとつ以上が所定レベルを超えたと判別したとき、出力判定手段２４がマイコン３１にトリガ信号を出力する。この信号を受けて、マイコン３１がフィルタ回路透過後の３つの信号をＡ／Ｄ変換して入力し合成手段２６によってベクトル合成の処理動作を行う。例えば、所定レベルは、２５から１００cm/s2の間の８０cm/s2で設定する。このレベルを超えるまで、マイコン３１は動作しなくて良いので、電池の消費電力を抑えることができるのである。
【００１９】
そして、このトリガ信号が入力された後、マイコン３１は図６に示すような次の処理を行う。すなわち、ベクトル合成した信号が所定レベル以上となる時間を時間積算手段２７によって積算する。例えば、計測震度Ｉ１＝５を検出するには、式Ｉ＝２・Ｌｏｇ（ａ０）＋Ｋより、ａ０を逆算してａ０＝１０７cm/s2を求め、所定レベルを１０７に設定する。そしてベクトル合成した信号が所定レベル（例えば、１０７）以上の継続時間が、０．３秒以上となるか否かを検出する時間判別手段２８によって計測震度５を判別するのである。ここで、Ｋは、補正係数で０．９４を使用する。また、計測震度Ｉ２＝６の場合も同様に、ａ１＝３３９cm/s2以上の信号の時間を積算して０．３秒以上となるか否かを判別することによって、計測震度６が判定でき、計測震度５と６の２段階の計測震度判別が可能になるのである。
【００２０】
計測震度５のときは、報知１の処理、例えば異常表示通報を行う。また、計測震度６以上のときは、報知２の処理、例えば報知音を鳴らす通報を行う。このように、計測震度によって、処理を変えることができるので、様々な場合に適用することができる効果がある。
【００２１】
このように、時間積算手段と時間判別手段を用いて特定の計測震度に限定して計測震度を検出することで、低消費電力で地震のレベルを複数段階に検出することができる。また、フーリエ変換を用いることなくフィルタ手段で気象庁の定める計測震度の検出が精度良く可能となり、時間を積算して判別する簡便な方法で行えるので、高速処理マイコンを使用することなく計測震度が検出できるので低消費電力で動作させることができる。そして、圧電型の振動加速度検出手段を用いることで、振動子自身が発電するので増幅を最小限に抑えることができ低消費電力とすることができる。そして、各フィルタ回路を組み合わせることでフィルタを実現し、フーリエ変換を用いることなくフィルタ手段で気象庁の定める計測震度の検出が可能とすることができる。そして、複数個と所定のレベルに限定することで、必要なときだけ動作して積算時間などを検出するので低消費電力で判別することができる。そして、レベル判定手段で濾過信号を判別することで、低レベルの振動の有無をマイコンが動作することなく判定できるので低消費電力とすることができる。そして、３次元方向の振動のうち、１方向でも設定した低レベルの振動を検知すれば、時間積算手段が動作するので、地震を見逃すことがない検出を行うことができる。そして、レベル判定手段後に、各手段を動作させることで低消費電力とすることができる。そして、電源を電池とすることで、電源工事が不要で、電源のない屋外でも使用することができるとともに、ライフラインの商用電源の供給が閉ざされた場合でも使用することができる。
【００２２】
なお、３次元の振動検知は東西、南北、上下方向となっているが、必ずしもその方向に設置する必要はない。３個の振動センサは互いに直交しているので、どの方向に設置しても、３方向の信号をベクトル合成することで、同等の信号が得られることは明白である。そして、圧電型の振動検出手段で説明したが、低消費電力が進めば、静電容量型や歪み抵抗型でも同様にな効果を得ることができる。さらに、計測震度５と６で説明したが、使用する場所、機器、システムなどに応じて設定値を適時変更することが望ましい。また、ガスの供給設備の保安管理に用いる場合は報知だけでなく、ガス流量計やガス遮断弁などを用いてガスの流量に応じてガスを遮断する処置を複数段階に設定することができる。さらに、レベル判定手段２３を用いて説明したが、常時マイコンで積算時間を検出して所定の処理を行えば、レベル判定手段なしでも計測震度の複数段階検出を実現することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の感震器によれば、次の効果が得られる。
【００２４】
本発明は、地震動などを検出する振動検出手段と、計測震度のフィルタ特性を実現するフィルタ手段と、前記振動検出手段の出力信号を前記フィルタ手段で濾過した信号が所定レベル以上になる時間を積算する時間積算手段と、前記時間積算手段が積算する積算時間が所定時間以上になるか否かを判定する時間判別手段とを備えることで、フーリエ変換を用いることなくフィルタ手段で気象庁の定める計測震度の検出が可能となり、時間を積算して判別する簡便な方法で行えるので、高速処理マイコンを使用することなく計測震度が検出できるので低消費電力で動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の感震器のブロック図
【図２】同感震器のフィルタ手段を示すブロック図
【図３】計測震度を求めるフローチャート
【図４】同感震器のフィルタ回路の特性を示す特性図
【図５】同感震器のフィルタ回路の特性を示す特性図
【図６】同感震器の処理を示すフローチャート
【図７】従来の感震器を示すブロック図
【符号の説明】
２１  振動センサ（振動検出手段）
２２  フィルタ回路（フィルタ手段）
２３  レベル判定手段
２４  出力判定手段
２７  時間積算手段
２８  時間判別手段
３２  電池
３６  ハイパスフィルタ回路（フィルタ手段）
３７  第１のローパスフィルタ回路（フィルタ手段）
３８  第２のローパスフィルタ回路（フィルタ手段）
【図１】
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【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】
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【図７】
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