(57)【要約】【課題】地震波とノイズとを０．５秒程度のデータを用いて正確に識別するための解析方法を提供することを目的とする。【解決手段】整数の演算だけで容易に計算される卓越周波数の計算、地震波の立ち上がり方を表すためのパラメータ、及び両者の関係を用いて、地震波の特徴を表し、その属性を持たない地震観測データをノイズであると判定することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震による振動と、それ以外により励起された震動とを自動的に識別する機能を有する解析システムにおいて、過去に観測された多数の被害地震のＰ波の卓越周波数、Ｐ波振幅の絶対値の２個の時間窓（Ｔｉｍｅ  ｗｉｎｄｏｗ）の移動平均の比の最大値、に関する値を調べ、被害地震が保有するこれらの値、及び、これらの値の関係を定め、それに基づいて被害地震とそれ以外の振動とを、振動開始から５秒以内に識別する解析法。
【請求項２】
前記請求項１による解析システムにおいて、卓越周波数の測定を整数のみの演算で行う解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、Ｐ波センサーによる地震防災システム、緊急地震速報のための地震波即時解析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の地震波到来の自動検出では、先ず、観測データに低域フィルターを適用し、人工的振動の振幅を減少させ、次に、振幅の大きいイベントを検出している。イベントには、地震による振動と、人工的振動等のノイズが含まれる。地震計は振動を捉える装置であることから、地震計の近傍で、各種の人口的振動が加えられると、低域フィルターを適用しても、ノイズ振幅は大きくなり、結果的にノイズを地震発生とすることになる。また、信頼性の高い検出が要求される場合には、複数地点に地震計を設置し、それらのデータを同時に利用してノイズ判定を行っているが、この場合は、地震計の設置費用が高くなり、場合によっては、誤動作することがある。地震波は、ノイズに比べ低周波数であることが多い。また、波形の特徴も違っている。従来技術では、両者の識別に、振幅の時間変動のデータのみが使われており、周波数成分の違いや波形の特徴が、直接的には利用されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】１）平成１９年１０月より、気象庁による緊急地震速報の配信が開始されているが、雷や自動車、工事による振動を地震発生と間違えて、情報配信する場合がある。また、エレベータ等の各種装置には、地震のＰ波初期微動を検出し、大きなＳ波や表面波による揺れが到着する前に各種機器を制御するためのＰ波センサーが取り付けられているが、これらのＰ波センサーは生活に伴う各種振動を、間違って地震であると判定し、誤動作する場合がある。地震による振動と、それ以外の振動とを正確に識別できないことが、緊急地震速報の誤配信や、Ｐ波センサーの誤動作の原因となっている。誤配信や誤動作は社会の混乱をもたらし、経済的損失を発生させるものであるが、両者を正確な識別するための手法開発は少ない。
２）従来技術による卓越周波数の計算は、ＦＦＴを用いる方法、速度と加速度の二乗平均の比を利用する方法、ゼロクロスの回数を測定する方法がある。一般に、地震波を検出するための装置は、安価なプロセッサーを利用することが多いことから、実数の演算を行なうことが困難である場合が多い。このため、簡単な整数の演算だけで卓越周波数の計算を行える方法の開発が必要である。なお、ゼロクロスの回数を測定する方法は整数の演算のみで計算を行うことが可能であるが、利用できるデータが短時間である場合には、解が不安定である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  上記課題を解決するため、検出された振幅の大きいイベントについて、１）卓越周波数、２）２個の時間窓に関する振幅の絶対値の移動平均値を計算し、それらの比の最大値、を求める。これらの値、および、値の関係を利用して、検出されたイベントが地震波であるか、ノイズであるかを判別する。この判別では、過去に発生した多くの被害地震のＰ波初動部分について、上記値を調べ、地震の場合の卓越周波数の範囲、移動平均値の比の最大値の範囲、および、両者の関係に関する境界線を求め、これらの範囲や、境界線を利用して、地震波であるか、ノイズであるかの判別を行うものである。
卓越周波数が過去に観測された被害地震に比べ、高いイベントは振幅が大きくても、ノイズであると判定する。
直下型震等、近傍で発生する地震は、卓越周波数が高い。また、自動車等による振動の場合は、卓越周波数が低く、地震によるそれと変わらないものがある。卓越周波数が地震波の帯域であるイベントについては、卓越周波数と、移動平均値の比の最大値の関係が、過去の地震から求められた上記両者の境界線の内部に位置するか、外部に位置するかで、地震であるかを判定するものである。
（請求項２）の本発明による、卓越周波数の計算は以下の方法で行う。観測データは、加速度であるとすると、加速度の絶対値の総和と、加速度の差分の絶対値を計算し、その比を用いて卓越周波数を計算するものである。
Ｕ（ｊ）を、観測データの和がゼロになるようゼロ補正を行なった後の、ｊ番目の加速度波形であるとする。Ｖ（ｊ）を、Ｕ（ｊ）の時間差分
【数１】
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であるとする。
これらの絶対値の総和の比を用いて、卓越周波数Ｆｐを、
【数２】
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として計算する方法である。ここにΔｔはサンプリング間隔である。
この方法だと、整数の演算のみで卓越周波数を計算することが可能である。
なお、絶対値の総和が、３２ビットを超える可能性がある場合は、Ｕ（ｊ）の最大値を考慮し、３２ビット以上にならないよう正規化する。
【発明の効果】
【０００５】  緊急地震速報の課題は、直下型地震に対応できないこと、震度推定の精度が低いこと、である。この課題解決には、多数の地震計を整備する必要がある。安価な地震計をノイズの高い室内等に設置し、それを利用できるようになれば、地震観測点数は大幅に増加し、緊急地震速報の課題は一挙に解決できると思われる。しかし、室内では、各種生活雑音によるノイズが大きく、頻繁に誤動作する可能性がある。本発明は、室内に設置された地震計（ホームサイスモメータ）によるノイズデータを自動的に取り除くためのものである。この発明により、緊急地震速報等の防災システムに、安価で、ノイズの高い場所に設置された地震観測データの利用が可能になる。
エレベータの地震時の自動制御のため、Ｐ波センサーが利用されているが、誤動作する場合もある。本発明は、このような誤動作を減少させる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】  この発明は、地震であるか、ノイズであるかの判定は、０．５秒程度以下の観測データを利用して行うためのものである。発明を実施するための最良の形態を図１に示す。今までに観測された地震観測データを利用して、上述の卓越周波数の計算方法で示された方法で、Ｐ波初動部分の卓越周波数を計算する。次に、約０．１秒程度と、約０．０３秒の時間窓を設定し、大振幅が検出された１秒程度前より、長時間窓に対応する振幅の絶対値の移動平均を計算する。二個の時間窓をＴａ，Ｔｂとすると、Ｔａに対応する絶対値の移動平均の計算は、
【数３】
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ここに、Ｎｄａｔａはデータ数であり、Ｃａは
【数４】
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である。同様に、Ｔｂの区間長の移動平均は、
【数５】
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ここに、Ｃａは
【数６】
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である。  （３）と（５）の比の最大値
【数７】
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を求める。
図２に地震とノイズの境界線のイメージを示す。過去の地震観測データを利用して、境界線の位置と形を求める。地震波の卓越周波数は３０Ｈｚ程度以下になるが、生活雑音のそれは、１００Ｈｚ前後のものが多いことから、生活雑音は、周波数を調べるだけで、地震とノイズとの区別がおこなえると思われる。
自動車等の運行に伴うノイズは３０Ｈｚ前後になるものが多く、近い地震の周波数と似ている。地震の断層運動は３ｋｍ／秒程度で拡大することが知られているが、この速度が大きいことから、近い地震のＰ波振幅は、急激に大きくなるという特長がある。一方、自動車等の速度は、３０ｍ／秒程度であることから、揺れの振幅は、地震に比べ、ゆっくり大きくなる傾向がある。（７）式は、振幅の立ち上がりの速さを識別するためのパラメータである。多数の近地地震のデータを利用して、（７）式のｒの範囲と周波数の関係を求める。
周波数が、近地地震の帯域に属するイベントについては、ｒの値を用いて、地震であるか、ノイズであるか識別する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】  イベント検出方法、卓越周波数、ｒの計算方法を示す図。
【図２】  地震とノイズの周波数、ｒの関係を示す図。
【図１】
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【図２】
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