(57)【要約】【課題】コストを抑え簡便な方法で且つ短時間に地震の揺れの大きさの判断を可能にする地震検知装置を提供する。【解決手段】地震動の加速度、速度の鉛直成分及び水平２成分の３成分をそれぞれ計測する加速度計と、加速度計の計測値を記録する記録手段と、加速度と速度の各成分について、予め設定した時間間隔での実効値を算出する実効値算出手段と、実効値を基に、リアルタイム震度を求めるＲＩ算出手段と、実効値を基に、地震動のＰ波とＳ波の波形を求め、Ｐ波とＳ波の到来する時間差から震源距離を推定する震源距離推定手段とを備えて構成する。【選択図】図２
2013200284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震動の加速度の鉛直成分及び水平２成分の３成分をそれぞれ計測する加速度計と、
前記加速度計の計測値を記録する記録手段と、
前記加速度と前記加速度から求めた速度の各成分について、予め設定した時間間隔での実効値を算出する実効値算出手段と、
前記実効値を基に、リアルタイム震度を求めるＲＩ算出手段と、
前記実効値を基に、前記地震動のＰ波とＳ波の波形を求め、前記Ｐ波と前記Ｓ波の到来する時間差から震源距離を推定する震源距離推定手段とを備えて構成されていることを特徴とする地震検知装置。
【請求項２】
請求項１記載の地震検知装置において、
前記ＲＩ算出手段で求めたリアルタイム震度と、前記震源距離推定手段で求めた震源距離とを判断指標とし、該判断指標に基づいて各種機器の制御を行なう制御手段を備えていることを特徴とする地震検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震の揺れを検知するセンサとして地震計が用いられている。また、一般に、地震計は、地震動の加速度を計測し、この加速度の計測値から地震の揺れの大きさを算出して記録するものである。ここで、加速度の計測値から計算できる指標としては、地震動の最大加速度、最大速度、計測震度、ＳＩ値（Spectral Intensity）、リアルタイム震度（ＲＩ）などがあり、これらの指標を活用することで、地震による構造物の被害、機器の安全停止など、災害時における緊急な判断、設備機器の制御等を行なうことができる（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
また、一般に、地震動の初動であるＰ波、激しい揺れを引き起こす主要動のＳ波を検知して揺れが地震によるものと判断した上で、上記指標を活用するようにしている。例えば、このような地震動を検知する装置としては、簡単な装置として感震器があり、感震器では、ある加速度で機械的に物が動き、この物が接触してスイッチが入ることによって地震相当の揺れであることを検知することができる。また、高度化された地震検知装置では、加速度計の出力をデジタル化（Ａ／Ｄ変換）して記録するとともに、そのデータから演算によって各種制御指標を求めることができる。そして、この指標に基づいて緊急な判断、設備機器の制御等を行なうことができる。
【０００４】
また、近年、Ｐ波オンサイト警報装置として、地震初動のＰ波の立ち上がりから地震の規模やＳ波の到来時間を予測するナウキャスト地震計が開発され、気象庁の緊急地震速報を発信するリアルタイム地震防災システムとしての活用が進められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９５３６６号公報
【特許文献２】特開２００９−１１５６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような地震検知の情報判断の正確性が求められる高度な装置は、一般にコストが非常に高くなる。このため、コストを抑え簡便な方法で、且つ短時間に地震の揺れの大きさを判断できるようにすることが強く求められている。すなわち、地震を検知する地震検知装置に処理判断アルゴリズムを追加し、高度な地震の揺れの検知と情報制御に利用できるようにして、より高度な防災システムを構築することが必要とされている。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、コストを抑え簡便な方法で且つ短時間に地震の揺れの大きさの判断を可能にする地震検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００９】
本発明の地震検知装置は、地震動の加速度の鉛直成分及び水平２成分の３成分をそれぞれ計測する加速度計と、前記加速度計の計測値を記録する記録手段と、前記加速度と前記加速度から求めた速度の各成分について、予め設定した時間間隔での実効値を算出する実効値算出手段と、前記実効値を基に、リアルタイム震度を求めるＲＩ算出手段と、前記実効値を基に、前記地震動のＰ波とＳ波の波形を求め、前記Ｐ波と前記Ｓ波の到来する時間差から震源距離を推定する震源距離推定手段とを備えて構成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の地震検知装置においては、前記ＲＩ算出手段で求めたリアルタイム震度と、前記震源距離推定手段で求めた震源距離とを判断指標とし、該判断指標に基づいて各種機器の制御を行なう制御手段を備えていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の地震検知装置によれば、地震の揺れからＰ波とＳ波の到来検知をすることで、地震の震源距離を推測することができる。これにより、長周期地震動の発生を判断することができる。
【００１２】
また、長周期地震動の発生の判断と、地震の揺れの強さを表すリアルタイム震度（ＲＩ値）とを合わせた状態判断を行なうことで、建物での真に危険となる状態を判断することができる。
【００１３】
さらに、地震の揺れの強さを表すリアルタイム震度により、建物の揺れ変化を判断し、適切な情報制御を行なうことができる。
【００１４】
また、建物での揺れの収束状況を事前に判断することで、何時まで揺れが続くのかの情報制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る地震検知装置（地震検知システム）を示す図である。
【図２】地震検知・判断のためのアルゴリズムを示す図である。
【図３】１秒間隔で計算された各成分の加速度波形の絶対値の最大値と実効値を示す図である。
【図４】１秒間隔で計算された加速度、速度のベクトル波形の最大値の変化と、リアルタイム震度（ＲＩ値）を示す図である。
【図５】１秒間隔で計算された各種のパラメータ値の変化と、Ｐ波、Ｓ波の検知時間を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１から図５を参照し、本発明の一実施形態に係る地震検知装置（地震検知システム）について説明する。
【００１７】
本実施形態の地震検知装置Ａは、図１に示すように、地震動の加速度、速度の鉛直成分及び水平２成分の３成分をそれぞれ計測する加速度計１と、加速度計１の計測値を記録する記録手段２と、加速度と速度の各成分について、予め設定した時間間隔での実効値を算出する実効値算出手段３と、実効値を基に、リアルタイム震度（ＲＩ値）を求めるＲＩ算出手段４と、実効値を基に、地震動のＰ波とＳ波の波形を求め、Ｐ波とＳ波の到来する時間差から震源距離を推定する震源距離推定手段５と、リアルタイム震度と震源距離とを判断指標とし、この判断指標に基づいて各種機器の制御を行なう制御手段６とを備えて構成されている。
【００１８】
また、本実施形態の地震検知装置Ａは、少なくとも建物Ｔの最上階にＸＹＺの３成分計測型の加速度計１を設置し、その出力から地震を検知して記録する装置であり、地震の揺れ状態を検知して状況を判断するアルゴリズムを簡便にして構成したものである。
【００１９】
そして、この地震検知装置Ａにおいては、震源距離推定手段５で求められるＰ波とＳ波の検知時間差から地震発生地域が近距離、遠距離であるかを推定することにより、地震動が長周期地震動であるか否かを判断する。また、揺れの強さを判断するリアルタイム震度から、建物Ｔでの応答低減時間を推測し、揺れが長い時間続くか否かを推測する。さらに、このような検知判断の情報（判断指標）を時系列に求め、制御手段６が、この判断指標を基にして制御出力することで非常放送設備などと連動させて防災情報を出すことが可能になる。これにより、地震の揺れが危険か否かを極めて短時間で判断し、設備・情報の機器を制御することができる。
【００２０】
より具体的に、図２、及び実際の地震において１秒間隔で計算して判断されるパラメータの変化を示した図３から図５を参照し、本実施形態の地震検知装置Ａによる地震検知・判断のためのアルゴリズムを説明する。まず、図２及び図３、図４、図５に示すように、加速度計１によって微小時間間隔△ｔで計測した情報を基に各成分の加速度波形を求め、さらに、その加速度波形を数値積分（単純時間積分）して速度波形を求める。そして、実効値算出手段３によって、水平２成分のベクトル値及び３成分のベクトル値について例えば１秒間間隔での実効値（ＲＭＳ：二乗平均平方根）を求め、この実効値の情報を基に、判断指標の計算を行なう。
【００２１】
本実施形態では、判断指標として、まず、式（１）を用い、加速度、速度の３成分のベクトル最大値の内積からＲＩ値を求め、このＲＩ値から揺れの強さを求める。なお、ＲＩ値を求める式（１）は、「翠川、「計測震度と旧気象庁震度および地震動強さの指標との関係」、地域安全学会論文集、１９９９」に掲載されている。
【００２２】
【数１】
2013200284.tif 000003
【００２３】
次に、鉛直成分と水平２成分のベクトル値の実効値の比を求め、鉛直成分の実効値の１秒間変化量（１秒前との差）から地震動の初動であるＰ波及び主要動のＳ波を求める。
【００２４】
次に、式（２）を用い、ここで求めたＰ波とＳ波の到来の時間差から震源距離ｄを推定する。
【００２５】
【数２】
2013200284.tif 000004
【００２６】
なお、この震源距離ｄを求める式（２）は、地震で初期微動継続時間から震源距離（観測地点から震源までの距離）を求めるための大森公式と呼ばれるものである。この大森公式では、Ｐ波の到達にかかった時間ｔｐ、Ｓ波の到達にかかった時間ｔｓとの差を初期微動継続時間ｔとして震源距離ｄを計算する。また、比例係数ｋは、大森係数と呼ばれ、地盤のＰ波の速度ＶｐとＳ波の速度Ｖｓから求め、通常、６〜８ｋｍ／秒である。
【００２７】
そして、この震源距離ｄが２００ｋｍ以上と判断された場合には、長周期地震動が到来すると判断する。さらに、Ｐ波として判断された時点でのＲＩ値が３以上（震度で３程度）では、強い揺れが長く続くと判断する。
【００２８】
次に、上記では、建物Ｔの最上階に設置した加速度計１のみで判断を行なうように説明をした。これに対し、図１に示すように、建物Ｔの基礎部においても同様の加速度計１を設置して地震検知を同時に観測した場合においては、建物Ｔに入力される地震動の揺れの終わりが判断できる。すなわち、超高層建物Ｔでは、地震動の揺れが収まっても、なお、建物Ｔの応答が長く続くことが懸念されている。そうした揺れが何時まで続くのか、揺れが収まる時間を判断することが必要になる。
【００２９】
そして、ここでは、建物Ｔの揺れが収まる時間の判断を建物の固有周期と減衰定数を用いた式（３）の自由振動波形減衰式から推測する。固有周期は、建物Ｔの階数から推定する簡便式（階数×０．１（ｓ））で求め、減衰定数は、鉄骨造で０．０１を適用する。そして、振幅が１ガルＲＭＳを下回る時間を求め、地震の揺れが収束する時間の予想を情報発信して機器制御を行なう。
【００３０】
【数３】
2013200284.tif 000005
【００３１】
なお、Ａは初期振幅、Ｔは建物の固有周期、ｈは減衰定数を表し、この式（３）によってｔ秒後における自由振動波形の振幅レベル以下になる振幅の時間が求まる。
【００３２】
したがって、本実施形態の地震検知装置においては、建物Ｔに加速度計１を設置して、地震を検知するとともに、その記録を簡便な方法でリアルタイム処理することで、次のような地震揺れ状態の検知制御が可能になる。
【００３３】
地震の揺れからＰ波とＳ波の到来検知をすることで、地震の震源距離を推測することができる。これにより、長周期地震動の発生を判断することができる。
【００３４】
また、長周期地震動の発生の判断と、地震の揺れの強さを表すＲＩ値とを合わせた状態判断を行なうことで、建物Ｔでの真に危険となる状態を判断することができる。
【００３５】
さらに、地震の揺れの強さを表すＲＩ値により、建物Ｔの揺れ変化を判断し、適切な情報制御を行なうことができる。
【００３６】
また、建物Ｔでの揺れの収束状況を事前に判断することで、何時まで揺れが続くのかの情報制御を行なうことができる。
【００３７】
以上、本発明に係る地震検知装置の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１    加速度計
２    記録手段
３    実効値算出手段
４    ＲＩ算出手段
５    震源距離推定手段
６    制御手段
Ａ    地震検知装置
Ｔ    建物
【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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