(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる方向の振動を検出する複数の振動センサを有する振動検出手段と、前記振動検出手段における複数個の振動センサのうち、最もレベルが大きい振動センサの信号により振動波形のピーク値を検出するピーク値検出手段と、前記ピーク値が連続して減衰するか否かを検出するピーク減衰検出手段と、前記ピーク減衰検出手段の結果により異常か否かを判別する異常判別手段とを備えた感震装置。
【請求項２】
ピーク減衰検出手段は、複数個のピーク値が連続して所定回数減衰した時に減衰を検出する請求項１記載の感震装置。
【請求項３】
ピーク減衰検出手段は、所定時間内に複数個のピーク値が連続して減衰した時に減衰を検出する請求項２記載の感震装置。
【請求項４】
ピーク減衰検出手段は、所定時間内に、複数個のピーク値が連続して減衰する減衰現象が複数回発生した時に減衰を検出する請求項２記載の感震装置。
【請求項５】
ピーク値検出手段は、＋方向に凸のピーク値と、−方向に凸のピーク値を検出する請求項１から４のいずれか１項記載の感震装置。
【請求項６】
ピーク値検出手段は、＋方向に凸のピーク値のみを検出する請求項１から４のいずれか１項記載の感震装置。
【請求項７】
ピーク値検出手段は、＋方向または−方向のいずれか一方に凸のピーク値のみを検出する請求項１または２記載の感震装置。
【請求項８】
ピーク値検出手段は、振動検出手段の信号が所定レベル以上になった時にピーク値の検出を開始する請求項１から７のいずれか１項記載の感震装置。
【請求項９】
異常判別手段は、ピーク減衰検出手段が所定時間内に減衰を検出しない時に異常と判定する請求項１から８のいずれか１項記載の感震装置。
【請求項１０】
振動検出手段は、振動を８Ｈｚ以上の周波数でサンプリングする請求項１から９のいずれか１項記載の感震装置。
【請求項１１】
サンプリングの直前に振動検出手段の電源をオンにし、サンプリングの直後に振動検出手段の電源をオフにする電源制御手段を備えた請求項１から１０のいずれか１項記載の感震装置。
【請求項１２】
サンプリングの直前に振動検出手段の電源をオンにする電源制御手段と、電源をオンにした直後から遅延時間を設けてサンプリングする遅延手段を備えた請求
項１１記載の感震装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスメータやガス遮断装置などに設置されて地震を検出する感震装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の感震装置の地震判別方法は、特開平５−５２６４２号公報や特開平８−２９５４０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８から図１３を参照しながら説明する。
【０００３】
図８に示すように、振動波形に対応するオン／オフ信号を出力するオン／オフ信号出力手段としての感震器１と、オン／オフ信号におけるオン時間とオフ時間のそれぞれを計測する計測手段２と、計測による同時間帯のものを計数する計数手段３と、設定時間の計時手段４と、設定時間内における計数手段３により得られる計数値に基づいて振動波形判別推論を行う推論手段５とを備えた構成となっており、計数値からメンバーシップ関数を作成してファジィ推論を用いて地震判別をおこなっていた。
【０００４】
また、図９〜図１３に示すように、地震判別方法は、所定のしきい値以下の振動データをゼロに変換した後、符号反転の検出を行うようにして周期ｔ１からｔ７を計算する。そして、ゼロデータが所定の割合未満のデータだけを選び、さらに周期ｔが０．１秒＜ｔ＜１秒の範囲になるようなゼロクロス点のみを選択し、最終的にゼロクロスＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが４回カウントされる。そして、このうち最初のゼロクロスＡは、その直後のゼロクロスが条件に当てはまらないためにゼロクロスの回数はリセットされ、次のゼロクロスＢからカウントされ３回連続カウントされた時点Ｄで振動が地震であると判別される。このように所定の条件下での振動データの符号反転が３回以上連続した場合に地震と判別するようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術では、推論処理を行うために高性能なマイクロコンピュータが必要であることと、推論処理などで判別に時間がかかるという課題があった。また、ゼロクロスによる判別では衝撃と地震との区別が困難であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、異なる方向の振動を検出する複数の振動センサを有する振動検出手段と、前記振動検出手段における複数個の振動センサのうち、最もレベルが大きい振動センサの信号により振動波形のピーク値を検出するピーク値検出手段と、前記ピーク値が連続して減衰するか否かを検出するピーク減衰検出手段と、前記ピーク減衰検出手段の結果により異常か否かを判別する異常判別手段とを備えた構成とした。
【０００７】
上記発明によれば、振動のピーク値の変化が連続して減少することで異常か否かを判定することができるので、複雑な計算をしなくても精度よくかつ短時間で異常を精度よく判別することができるのである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、異なる方向の振動を検出する複数の振動センサを有する振動検出手段と、前記振動検出手段における複数個の振動センサのうち、最もレベルが大きい振動センサの信号により振動波形のピーク値を検出するピーク値検出手段と、前記ピーク減衰検出手段の結果により異常か否かを判別する異常判別手段を備えたものである。そして、振動のピーク値の変化が連続して減少することで異常か否かを判定することができるので、複雑な計算をしなくても精度よくかつ短時間で異常を判別することができるのである。
【０００９】
また、ピーク減衰検出手段は、複数個のピーク値が連続して所定回数減衰した時に減衰を検出する構成とした。そして、ピーク値の減衰回数を数える簡単な処理で異常か否かを判別することができ、マイコンの処理を軽減することができる。
【００１０】
また、ピーク減衰検出手段は、所定時間内に複数個のピーク値が連続して減衰した時に減衰を検出する。そして、所定時間と減衰回数を数える簡単な処理で精度よく異常を判定することができる。
【００１１】
また、ピーク減衰検出手段は、所定時間内に、複数個のピーク値が連続して減衰する減衰現象が複数回発生した時に減衰を検出する。そして、所定時間と所定減衰回数の現象が所定回数発生する３つの条件を検出することで異常を精度よく検出することができる。
【００１２】
また、ピーク値検出手段は、＋方向に凸のピーク値と、−方向に凸のピーク値を検出する。そして、＋方向に凸と−方向に凸の両方のピークを使用することで、短時間の間に多数のピークを検出することができるので、多くのデータから異常判別が行えるので高い判別精度とすることができる。
【００１３】
また、ピーク値検出手段は、＋方向に凸のピーク値のみを検出する構成とした。
【００１４】
さらに、ピーク値検出手段は、＋方向または−方向のいずれか一方に凸のピーク値のみを検出するものである。そして、＋方向に凸のピークのみを使用することで、非対称的な衝撃振動でも精度よく検出することができる。
【００１５】
また、ピーク値検出手段は、振動検出手段の信号が所定レベル以上になった時にピーク値の検出を開始するものである。そして、所定レベル以上の振動発生後に行うことで、大きな振動レベルのデータでノイズの影響を受けずに精度よく判別を行うことができる。
【００１６】
また、異常判別手段は、ピーク減衰検出手段が所定時間内に減衰を検出しない時に異常と判定するものである。そして、ピーク値が減衰しない振動は、どこかに加振源があるために発生するので地震のような異常事態と判定することができるのである。
【００１７】
また、振動検出手段は、振動を８Ｈｚ以上の周波数でサンプリングするものである。そして、８Ｈｚ以上の高い周波数でサンプリングすることで波形を細かく精度よく検出することができるので異常の判別も精度よく行える。
【００１８】
また、サンプリングの直前に振動検出手段の電源をオンにし、サンプリングの直後に振動検出手段の電源をオフにする電源制御手段を備えた。そして、サンプリングの前後に電源をオン、オフすることで電力の消耗を極力抑えることができる。
【００１９】
また、サンプリングの直前に振動検出手段の電源をオンにする電源制御手段と、電源をオンにした直後から遅延時間を設けてサンプリングする遅延手段を備えた。そして、電源をオンにした直後に遅延時間を設けることで振動検出手段の信号が安定した状態でサンプリングすることができる。
【００２０】
【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。
【００２１】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の感震装置のブロック図である。図１において、６はＸ軸方向の振動を検出する振動検出手段としての振動センサＸ、７はＹ軸方向の振動を検出する振動検出手段としての振動センサＹ、８はＺ軸方向の振動を検出する振動検出手段としての振動センサＺ、９は各振動センサの信号を初手時間間隔でＡ／Ｄ変換するサンプリング手段、１０は３つの振動センサの信号を合算して所定値と比較するレベル判定手段、１１は振動センサの信号からピーク値を検出するピーク値検出手段、１２は検出したピーク値が所定時間内に減衰する回数を検出するピーク減衰検出手段、１３はピーク減衰検出手段の信号が異常か否かを判定する異常判別手段、１４は電源投入後にＡ／Ｄ変換のタイミングを少し遅らせる遅延手段としての遅延タイマ、１５はサンプリング手段９とレベル判定手段１０とピーク値検出手段１１とピーク減衰検出手段１２と異常判別手段１３と遅延タイマ１４を備えたマイコン、１６は電源手段としての電池、１７は振動検出センナへの電力の供給を制御する電源制御手段、１８は異常時にガスや電力のエネルギーの供給を遮断する遮断手段である。
【００２２】
次に動作、作用について図２から図４を用いて説明する。本実施例の感震装置は、第１の所定時間間隔（例えば、０．１２５ｓｅｃの間隔）で振動センサ６，７，８の信号をサンプリングする。まず、振動センサ６，７，８の電源をオンにして、振動センサ６，７，８の信号が安定するまで時間待ち（例えば、１ｍｓｅｃの時間待ち）を行う遅延タイマ処理を行う。
【００２３】
そして、振動センサ６，７，８の信号を順にマイコン１５のＡ／Ｄ変換機能を有したサンプリング手段９でデジタルデータとしてマイコン１５に取り込む。３つの振動センサ６，７，８の信号のサンプリングが完了すると振動センサ６，７，８の電源をオフにする。そして、検出した３つの信号データと所定のレベルとをレベル判定手段１０で比較する。
【００２４】
ここで、レベル判定手段１０は、３つの信号のベクトル合成値の変わりに、３つの信号の２乗和を求めて、所定値（例えば、１５０ガル換算値）と比較することとした。これにより、ベクトル合成に用いる平方根のような複雑な演算が不要となり、短時間で３つの信号のベクトル和を考慮した処理を完了することができる。そして、所定値と比較してレベルが小さい場合は、再度第１の所定時間待ちの処理に戻り、タイミングを待つこととする。
【００２５】
一方、所定値と比較してレベルが大きいと判定された時は、その３つの振動センサ６，７，８の信号の内、振動レベルの絶対値に相当する値が、最も大きな信号を出力している振動センサ（例えば、振動センサＸ６）の信号を用いて、次の振動データを第２の所定時間間隔でサンプリングすることとする。
【００２６】
そして、第２の所定時間のサンプリングの間隔は、第１の所定時間間隔より短い間隔（例えば、２５ｍｓｅｃの間隔）で振動センサＸ６の信号をサンプリングする。この時も、先の処理と同様に、振動センサＸ６の信号が安定するまで時間待ち（例えば、１ｍｓｅｃの時間待ち）を行う遅延タイマ処理を行う。そして、選択された振動センサＸ６の信号をＡ／Ｄ変換して、その値が＋方向に凸のピークか否かをピーク値検出手段１１が判定する。ピークでない時は、再び第２の所定時間の待機を行う。
【００２７】
図４に地震のような異常時の振動波形を示し、＋方向のピークは、●印で示すものである。
【００２８】
また、ピークの時は、一つ前のピークと比較して減衰したか否かをピーク減衰検出手段１２で比較する。そして、減衰しないピークの時は、ピークの数を数えるカウンタを０にして、再び第２の所定時間の待機を行う。一方、一つ前のピークと比較して今回のピークが減衰する時は、ピークの数を１つカウントアップして、そのカウント数が所定回数以上（例えば、４回以上）か否かを異常判別手段１３が判定する。
【００２９】
ここで、所定回数以上の時は、異常ではないと判断して第１の所定時間のサンプリング処理に戻る。また、所定回数未満の時で、かつ所定時間以上（例えば、２ｓｅｃ以上）経過している時は、異常と判定して異常時の処置としてのガスや電力の供給を遮断し、復帰信号の発生を待ち待機する。また、所定時間以内の時は、第２の所定時間の待機を行う。
【００３０】
図４のように、地震波形の時は、２ｓｅｃ以内に連続してピークが減衰することはほとんどないので、確実に異常を検出することができる。また、衝撃のような振動波形の場合は、図５に示すように強い衝撃が加わった後、自由振動で減衰するので、所定時間の２ｓｅｃ以内に連続してピークが減衰する現象が発生するので異常ではないと判別することができる。
【００３１】
例えば、２ｓｅｃ以内に＋方向のピークが４回連続して発生すると言うことは、１ｓｅｃで２つの周期が発生しているので、２Ｈｚの周波数であると考えることができる。よって、この場合、４回以上とすることで、２Ｈｚ以上の衝撃振動を検出することができる。また、振動センサの取付け状況に応じて、所定回数や時間を変更することで、いろいろな設置状態に対応することができる。
【００３２】
また、＋方向に凸のピークについて説明したが、図４と図５に△印で示す−方向の凸についても同様に行うことができる。よって、＋方向、−方向いずれか一方のピークでも同様の効果が得られる。
【００３３】
さらに、＋方向の凸と−方向の凸の両方を用いて行うことも可能である。それには、振動波形の信号を２乗して、＋方向のみのピークに変換することによって、所定時間内のピークの数がおおよそ２倍になり、多くのデータで異常判別を行うことで精度の高い判別を行うことができる。図６にそのフローチャートを示す。
【００３４】
そして、所定時間内のピークの減衰を検出して異常か否かを判別する処理を複数回繰り返すこと（例えば、２回）で、さらに、判別の精度を上げることが可能である。図７にそのフローチャートを示す。
【００３５】
なお、振動センサは、振動加速度レベルに対応して電気信号が出力されるセンサを用いることでこれらの効果を実現することができる。
【００３６】
このように、振動のピーク値の変化が連続して減少することで異常か否かを判定することができるので、複雑な計算をしなくても精度よくかつ短時間で異常を判別することができるのである。そして、ピーク値の減衰回数を数える簡単な処理で異常か否かを判別することができ、マイコンの処理を軽減することができる。
【００３７】
さらに、所定時間と所定減衰回数の現象が所定回数発生する３つの条件を検出することで異常を精度よく検出することができる。また、＋方向に凸のピークのみを使用することで、非対称的な衝撃振動でも精度よく検出することができる。
【００３８】
そして、所定レベル以上の振動発生後に行うことで、大きな振動レベルのデータでノイズの影響を受けずに精度よく判別を行うことができる。そして、１つの振動センサの信号を用いることで異常判別手段のメモリー容量を少なく抑えることができ、最もレベルの高い信号を用いることでノイズの影響を受けずに精度よく判別することができる。
【００３９】
また、８Ｈｚ以上の高い周波数でサンプリングすることで波形を細かく精度よく検出することができるので異常の判別も精度よく行える。そして、サンプリングの前後に電源をオン、オフすることで電力の消耗を極力抑えることができる。また、電源をオンにした直後に遅延時間を設けることで振動検出手段の信号が安定した状態でサンプリングすることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の感震装置によれば、次の効果が得られる。
【００４１】
（１）異なる方向の振動を検出する複数の振動センサを有する振動検出手段と、前記振動検出手段における複数個の振動センサのうち、最もレベルが大きい振動センサの信号により振動波形のピーク値を検出するピーク値検出手段と、前記ピーク値が連続して減衰するか否かを検出するピーク減衰検出手段と、前記ピーク減衰検出手段の結果により異常か否かを判別する異常判別手段を備えることで、振動のピーク値の変化が連続して減少し異常か否かを判定することができ、複雑な計算をしなくても精度よくかつ短時間で異常を判別することができる。しかも、振動検出手段は、異なる方向の振動を検出する複数の振動センサを有するものであるから、１つの振動センサの信号を用いて異常判別手段のメモリー容量を少なく抑えることができる。
【００４２】
（２）ピーク減衰検出手段は、複数個のピーク値が連続して所定回数減衰した時に減衰を検出するようにすれば、ピーク値の減衰回数を数える簡単な処理で異常か否かを判別することができ、マイコンの処理を軽減することができる。
【００４３】
（３）ピーク減衰検出手段は、所定時間内に複数個のピーク値が連続して減衰した時に減衰を検出すれば、所定時間と減衰回数を数える簡単な処理で精度よく異常を判定することができる。
【００４４】
（４）ピーク減衰検出手段は、所定時間内に、複数個のピーク値が連続して減衰する減衰現象が複数回発生した時に減衰を検出すれば、所定時間と所定減衰回数の現象が所定回数発生する３つの条件を検出し異常を精度よく検出することができる。
【００４５】
（５）ピーク値検出手段は、＋方向に凸のピーク値と、−方向に凸のピーク値を検出し、＋方向に凸と−方向に凸の両方のピークを使用するようにすれば、短時間の間に多数のピークを検出することができ、多くのデータから異常判別が行えるので高い判別精度とすることができる。
【００４６】
（６）ピーク値検出手段は、＋方向に凸のピーク値のみを検出すれば、非対称的な衝撃振動でも精度よく検出することができる。
【００４７】
（７）ピーク値検出手段は、振動検出手段の信号が所定レベル以上になった時にピーク値の検出を開始すれば、所定レベル以上の振動発生後に行なわれ大きな振動レベルのデータでノイズの影響を受けずに精度よく判別することができる。
【００４８】
（８）異常判別手段は、ピーク減衰検出手段が減衰を検出しない時に異常と判定すれば、ピーク値が減衰しない振動は、どこかに加振源があるために発生し地震のような異常事態と判定することができる。
【００４９】
（９）振動検出手段は、振動を８Ｈｚ以上の周波数でサンプリングすれば、８Ｈｚ以上の高い周波数でサンプリングすることで波形を細かく精度よく検出することができるので異常の判別も精度よく行える。
【００５０】
（１０）サンプリングの直前に振動検出手段の電源をオンにし、サンプリングの直後に振動検出手段の電源をオフにする電源制御手段を備えれば、サンプリングの前後に電源をオン、オフし電力の消耗を極力抑えることができる。
【００５１】
（１１）サンプリングの直前に振動検出手段の電源をオンにする電源制御手段と、電源をオンにした直後から遅延時間を設けてサンプリングする遅延手段を備えれば、電源をオンにした直後に遅延時間を設けて振動検出手段の信号が安定した状態でサンプリングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１の感震装置のブロック図
【図２】  同感震装置の動作を説明するフローチャート
【図３】  同感震装置の動作を説明する図２の続きのフローチャート
【図４】  同感震装置の動作を説明する振動波形図
【図５】  同感震装置の動作を説明する別の振動波形図
【図６】  同感震装置の他の動作を説明するフローチャート
【図７】  同感震装置の動作を説明する図６の続きのフローチャート
【図８】  従来の感震装置のブロック図
【図９】  同感震装置の地震判別手段のしきい値を示す波形図
【図１０】  同手段のゼロ変換波形図
【図１１】  同手段のゼロクロス周期を示す波形図
【図１２】  同手段の選択されたゼロクロス周期を示す波形図
【図１３】  同手段のゼロクロスのカウントを示す波形図
【符号の説明】
６  振動センサＸ（振動検出手段）
７  振動センサＹ（振動検出手段）
８  振動センサＺ（振動検出手段）
９  サンプリング手段
１０  レベル判定手段
１１  ピーク値検出手段
１２  ピーク減衰検出手段
１３  異常判別手段
１４  遅延タイマ
１５  マイコン
１６  電池
１７  電源制御手段
１８  遮断手段
【図１】
0003736079.tif 000002
【図２】
0003736079.tif 000003
【図３】
0003736079.tif 000004
【図４】
0003736079.tif 000005
【図５】
0003736079.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003736079.tif 000008
【図８】
0003736079.tif 000009
【図９】
0003736079.tif 000010
【図１０】
0003736079.tif 000011
【図１１】
0003736079.tif 000012
【図１２】
0003736079.tif 000013
【図１３】
0003736079.tif 000014