(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震動に関するデータを計測する地震計測システムであって、
地震動を３軸方向各々より検出する第１の検出器と、
前記第１の検出器と同一場所且つ同一方向の地震動を各々検出する第２の検出器と、
前記第１の検出器によって検出された各々の方向におけるデータの信頼性を判定する信頼性判定手段と、
前記信頼性判定手段により信頼性がないと判断された場合に、前記第２の検出器で検出されたデータを検出データとして選択するデータ選択手段と、
を備え、
前記データ信頼性判定手段は、各々の方向における前記第１の検出器の検出結果と前記第２の検出器の検出結果との差分量を算出し、さらに、前記算出された差分量が所定値以上となる方向における第１の検出器の検出結果と当該方向以外の方向における第１の検出器の検出結果とを比較して、当該方向における第１の検出器より地震動が検出されないと判断された場合に前記データの信頼性がないと判定することを特徴とする地震計測システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地震動を検出し、その値から震度等を計算することのできる地震計測システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来地震動を計測し、かかる計測データに基づいて地震に関する所定の評価を行う装置として、例えば、地震の震度を計測することを目的とした地震計や強震時の構造物地盤の地震応答記録を得ることを目的とした強震計などが知られている。
かかる震度計は、内部に地震によって発生するｘ軸方向（例えば、南−北方向）、ｙ軸方向（例えば、東−西方向）、ｚ軸方向（例えば、上−下方向）の加速度を検出する加速度検出器、加速度検出器で検出されたアナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器、及び震度計測演算等を行うＤＳＰ（Digital Signal Processor）などにより構成される。そして、常時、３軸方向の加速度の大きさ等に基づいて地震の震度を計算する。
【０００３】
具体的に、震度は、３軸方向の３成分の加速度データに対し、フーリエ変換、フィルタリング、逆フーリエ変換、フィルタリングの順で演算処理し、この演算処理済の３成分からベクトル波形を合成した後、その対数をとることにより求められる。
また、強震計も、上記震度計とほぼ同一の構成からなり、あらかじめ設定した大きさ以上の地震を検知したときに起動するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、震度の計算は３軸方向の加速度成分データに基づくものなので、これらの加速度を検出する検出器のうち、１つにでも不具合が生じると誤作動或いは無作動が生じる可能性があり、震度計或いは強震計としての信頼性を著しく低下させる。
即ち、震度計および強震計の要求されるものは、地震がいつ発生しても、確実かつ正確に計測ができることであり、既存のものよりも更に高度な信頼性、安定性が臨まれる。
【０００５】
本発明の課題は、従来よりも更に信頼性があり、かつ安定性の高い地震計測システムを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、地震動に関するデータを計測する地震計測システム（例えば、図１の地震計測システム１００）であって、地震動を３軸方向各々より検出する第１の検出器（例えば、図１のメイン検出器１１〜１ｎ）と、前記第１の検出器と同一場所且つ同一方向の地震動を各々検出する第２の検出器（例えば、図１のバックアップ用検出器２１〜２３）と、前記第１の検出器によって検出された各々の方向におけるデータの信頼性を判定する信頼性判定手段（例えば、図１のＣＰＵ７１）と、前記信頼性判定手段により信頼性がないと判断された場合に、前記第２の検出器で検出されたデータを検出データとして選択するデータ選択手段（例えば、図１のＣＰＵ７１）と、を備え、前記データ信頼性判定手段は、各々の方向における前記第１の検出器の検出結果と前記第２の検出器の検出結果との差分量を算出し、さらに、前記算出された差分量が所定値以上となる方向における第１の検出器の検出結果と当該方向以外の方向における第１の検出器の検出結果とを比較して、当該方向における第１の検出器より地震動が検出されないと判断された場合に前記データの信頼性がないと判定することを特徴としている。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、信頼性判定手段によって、第１の検出器によって検出されたデータが、信頼性のないデータであると判断された場合に、データ選択手段により第２の検出器で検出されたデータが検出データとして選択されるので、第１の検出器が何らかの原因で故障した場合には、第２の検出器のデータが使用されることとなって、地震がいつ発生しても、確実かつ正確に地震計測ができ、既存のものよりも更に信頼性、安定性を向上出来る。
ここで、地震計測システムは、強震計、計測震度計、地震警報表示装置等、地震動を計測するシステム全てに対して適用される。
検出器は、加速度検出器、速度検出器、変位検出器など地震動を検出できるものであればどのようなものであってもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における地震計測システム１００の構成について説明する。
図１に示すように、本実施の形態における地震計測システム１００は、加速度等の地震動に係わるデータから強震記録を取得する強震計１と、強震計１から送信される強震記録を表示・記憶する外部機器８と、から構成され、強震計１により取得された強震記録は、表示器８１やホスト（コンピュータ）８３等の各種外部機器８に送信される。
【０００９】
強震計１は、ｎ個のメイン検出器１１〜１ｎと、ｎ個のメインＡ／Ｄ変換器３１〜３ｎと、メインＤＳＰ５からなるメイン検出部１０と、バックアップ検出器２１〜２３と、バックアップＡ／Ｄ変換器４１〜４３と、バックアップＤＳＰ６からなるバックアップ検出部２０と、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３などにより構成されている。
【００１０】
メイン検出部１０のメイン検出器１１〜１ｎは、Ｎ−Ｓ（南北）方向の加速度を検出するメイン検出器１１と、Ｅ−Ｗ（東西）方向の加速度を検出するメイン検出器１２と、Ｕ−Ｄ（上下）方向の加速度を検出する複数のメイン検出器１２〜１ｎとからなる。そのうちのメイン検出器１１〜１３は、地盤の一箇所に設置され、地震の震度を算出するために利用される３軸（南北、東西、上下）方向の加速度を検出する。
また、それ以外のメイン検出器１４〜１ｎは、前記メイン検出器１１〜１３から離れた位置にそれぞれ設置され、強震記録観測に利用される加速度を検出する。
【００１１】
メインＡ／Ｄ変換器３１〜３ｎは、それぞれメイン検出器１１〜１ｎと接続されており、メイン検出器１１〜１ｎから送信されるアナログの加速度信号をデジタル信号に変換する。
【００１２】
ＤＳＰ５はメインＡ／Ｄ変換器３１〜３ｎと接続されており、メインＡ／Ｄ変換器３１〜３ｎによってデジタル変換された加速度信号に基づいて、震度および強震記録観測に関する値を算出する。
【００１３】
バックアップ検出器２１〜２３は、Ｎ−Ｓ（南北）方向の加速度を検出するバックアップ検出器２１と、Ｅ−Ｗ（東西）方向の加速度を検出するバックアップ検出器２２と、Ｕ−Ｄ（上下）方向の加速度を検出するバックアップ検出器２３とからなり、前記メイン検出器１１〜１３と同一箇所に設置され、地震の震度を算出するために利用される３軸（南北、東西、上下）方向の加速度の検出を行う。
【００１４】
バックアップＡ／Ｄ変換器４１〜４３は、それぞれバックアップ検出器２１〜２３と接続されており、バックアップ検出器４１〜４３から送信されるアナログの加速度信号をデジタル信号に変換する。
【００１５】
ＤＳＰ６はバックアップＡ／Ｄ変換器４１〜４３と接続されており、Ａ／Ｄ変換器４１〜４３によってデジタル変換された加速度信号に基づいて、震度および強震記録観測に関する値を算出する。
【００１６】
また、バックアップ用検出器２１〜２３には、メイン検出器１１〜１ｎより精度が低く故障率の小さいものを使用する。
その理由は、地震のような大きな震動を検出するためには、日々の細かい地震動を検出するものような精度は必要ではなく、多少精度の低い検出器を使用しても地震計としてのスペックは十分満たされるためである。そのため、バックアップ検出器２１〜２３には、例えば、速度フィードバック型検出器のような、故障率の小さい検出器を使用し、バックアップ検出器２１〜２３の故障率を低下させ、震度算出用データ取得のための信頼性を向上させる。
【００１７】
ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、ＤＳＰ５、およびＤＳＰ６と接続されており、信頼性判定手段としてメイン検出器１１〜１３で検出された加速度データの信頼性を判定する。
具体的には、例えば、メイン検出器１１〜１３で検出された各方向の加速度データとバックアップ検出器２１〜２３で検出された各方向の加速度データとの差分を算出して、所定値以上の差分が生じた場合に、該当するメイン検出器１１〜１３（例えば、メイン検出器１１）の加速度データと、他のメイン検出器１１〜１３（例えば、メイン検出器１２、１３）の加速度データとを比較してメイン検出器１１〜１３のデータの信頼性を判定する。
【００１８】
例えば、地震発生時において、あるメイン検出器に不具合が生じたとすると、そのメイン検出器のみが振動を検出しないことになる。
すると、ＣＰＵ７１は、このメイン検出器の検出結果に論理的な問題があると判断し、不具合が生じたメイン検出器の異常を判定する。
そして、ＣＰＵ７１は、メイン検出器１１〜１３の中で少なくとも１つの検出器が信頼性の低いデータであると判定した場合には、データ選択手段としてこれらメイン検出器１１〜１３が検出したデータの使用を中止し、バックアップ検出器２１〜２３が検出したデータを選択して処理用データとして採用する。
【００１９】
また、ＣＰＵ７１は、強震計１と外部機器８の間のデータの送受信の管理を行う。
ＣＰＵ７１によるこれらの処理は、ＲＯＭ７２に格納されたプログラムやデータをＲＡＭ７３に格納するとともに、ＲＡＭ７３を作業領域として実行される。
また、ＣＰＵ７１は、ＤＳＰ５およびＤＳＰ６から送信される加速度信号、及びこれら加速度信号から算出された演算結果等のデータをＲＡＭ７３に一時的に記憶させ、ＲＯＭ７２に格納されたプログラムに従い後述する外部機器８に送信する。
そして、ＣＰＵ７１は、外部機器８からの指示信号を受信した場合は、この信号とＲＯＭ７２に格納されたプログラムに従って所定の処理を行う。
【００２０】
上記ＣＰＵ７１と接続された各外部機器８には、表示器８１、ＧＰＳ受信機８２、ホスト（コンピュータ）８３３、外部表示器８４１、メモリカード８５等があり、これらの外部機器８は、強震計１が取得したデータの表示や記憶を行う。
以下、これらの外部機器８についての説明を行う。
【００２１】
表示器８１は、７セグメントデコーダー等よりなり、ＣＰＵ７１から送信される震度データや加速度データを表示する。
【００２２】
ＧＰＳ(Global Positioning System)受信機８２は、ＧＰＳアンテナが衛星から受信した電波をもとに高精度な時刻情報を測定し、ＣＰＵ７１に送信する。
【００２３】
ホスト（コンピュータ）８３は、通信ポート８３１、モデム８３２、通信回線、モデム８３３を介して、ＣＰＵ７１と接続されており、ＣＰＵ７１から送信されたデータは、通信ポート８３１、モデム８３２、通信回線、モデム８３３を通ってホストに送信される。
【００２４】
外部表示器８４は、通信ポート８４１を介してＣＰＵ７１と接続されており、ＣＰＵ７１から送信されるデータを表示する。
【００２５】
メモリカード８５は、ＣＰＵ７１から入力されるデータを内部ＬＳＩに格納する。
【００２６】
上述の構成において、地震が発生したとすると、メイン検出器１１〜１ｎ、及びバックアップ検出器２１〜２３は、それぞれ加速度データを検出する。
そのとき、メイン検出器１１〜１ｎにより検出された加速度データは、メインＡ／Ｄ変換器３１〜３ｎにおいてデジタルデータに変換され、メインＤＳＰ５を通って、ＣＰＵ７１に送信される。
また、バックアップ検出器２１〜２３において検出された加速度データもメインＡ／Ｄ変換器４１〜４３においてデジタルデータに変換され、ＤＳＰ６を通ってＣＰＵ７１に送信される。
【００２７】
このとき、ＣＰＵ７１は、受信した加速度データをＲＡＭ７３に保管するとともに、これらの加速度データの良否を判定しこの結果に基づいて利用するデータの選択を行う。
【００２８】
ＣＰＵ７が、メイン検出器１１〜１ｎ、及びバックアップ用検出器２１〜２３から検出された全てのデータを正しいと判定した場合、ＣＰＵ７１は、メイン検出器１１〜１ｎにより検出されたデータを処理用データとして採用し、メイン検出器１１〜１ｎにより検出された加速度データ、及びこの加速度データに基づく演算結果を所定の外部機器８に送信する。
【００２９】
また、ＣＰＵ７１が、メイン検出器１１〜１３（震度計測用検出器）のうち、少なくとも１つの検出器から検出されたデータを正常でないと判定した場合、ＣＰＵ７１は、バックアップ検出器２１〜２３により検出された加速度データを処理用データとし、バックアップ検出器２１〜２３に検出された加速度データや、これら加速度データに基づく演算結果を所定の外部機器８に送信する。
【００３０】
以上のように、本実施の形態における地震計測システム１は、メイン検出器１１〜１ｎと、バックアップ検出器２１〜２３を設け、地震発生時において、メイン検出器１１〜１３に不具合が生じた場合には、バックアップ検出器２１〜２３により検出されたデータを利用する。
そのため、検出器の故障率が低下し、安定データの取得が行われる。
【００３１】
また、上記記載の地震計測システム１００は、各メイン検出器１１〜１３から検出される加速度データの良否をＣＰＵ７１で判定して、データの信頼性がないと判断された場合には、バックアップ検出器２１〜２３に切り替わるので、データの信頼性が確保される。
【００３２】
よって、本実施の形態における地震計測システムは、信頼性のある地震動データを安定して取得することができる。
【００３３】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものとする。
例えば、本実施の形態における地震計測システムでは、メイン検出器は震度および強震記録観測に係わるデータを検出し、バックアップ用検出器は、震度の算出に係わるデータを検出するとしたが、検出対象は特に限定されるものではなく、お互いに震度の算出に係わるデータのみを検出するようにしてもよい。
【００３４】
また、本実施の形態における検出器は加速度検出器に限定する必要はなく、地震動に係わる検出を行う検出器、例えば、速度計、あるいは変位計等の検出器でもよい。
【００３５】
また、バックアップ検出器２１〜２３に接続された、バックアップＡ／Ｄ変換器４１〜４３、ＤＳＰ６は必ずしも必要でなく、ＣＰＵ７１により代用することができる。
【００３６】
さらに、本実施の形態における地震計測システムでは、検出器によって検出された地震動データは、各種外部機器に送信されたが、これらの各種外部機器は必ずしも必要ではない。
【００３７】
また、本発明は、地震動の検出を行う検出部を含んだ機器、例えば、計測震度計、地震警報表示装置等に対しても適用される。
【００３８】
例えば、図２に示す計測震度計２００を例にすると、計測震度計２００は、震度の算出に係わる３軸（上下、東西、南北）方向の加速度を検出し、検出されたデータから震度を算出して外部機器２８に送信する。
従って、図２のブロック図に示すように、本発明を適用した計測震度計２００は、３軸方向（Ｎ−Ｓ、Ｅ−Ｗ、Ｕ−Ｄ）加速度を検出するメイン検出器２１１〜２１３と、３軸方向の加速度を検出するバックアップ検出器２２１〜２２３が設けられており、メイン検出器２１１〜２１３で検出された加速度データは、メインＡ／Ｄ変換器２３１〜２３３、及びメインＤＳＰ２５を介してＣＰＵ２７に送信され、バックアップ検出器２２１〜２２３で検出された加速度データは、バックアップＡ／Ｄ変換器２４１〜２４３、及びバックアップＤＳＰ２６を介してＣＰＵ２７に送信される。
そして、地震が発生した際には、送信された加速度信号の良否を、ＣＰＵ２７で判定し、メイン検出器２１１〜２１３から検出されたデータが正常でないと判定された場合には、バックアップ検出器２２１〜２２３から検出されたデータが処理用データとして採用され、採用されたデータが各種外部機器に送信される。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、信頼性判定手段によって、第１の検出器によって検出されたデータが、信頼性のないデータであると判断された場合に、データ選択手段により第２の検出器で検出されたデータが検出データとして選択されるので、第１の検出器が何らかの原因で故障した場合には、第２の検出器のデータが使用されることとなって、地震がいつ発生しても、確実かつ正確に地震計測ができ、既存のものよりも更に信頼性、安定性を向上出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る地震計測システム１００の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用した震度計２００の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００      地震計測システム
１          強震計
１０        メイン検出部
１１〜１ｎ  メイン検出器
３１〜３ｎ  メインＡ／Ｄ変換器
５          メインＤＳＰ
２０        バックアップ検出部
２１〜２３  バックアップ検出器
４１〜４３  バックアップＡ／Ｄ変換器
６          バックアップＤＳＰ
７１        ＣＰＵ
７２        ＲＯＭ
７３        ＲＡＭ
８          外部機器
【図１】
0004382273.tif 000002
【図２】
0004382273.tif 000003