JPH09280940A

JPH09280940A - 感震装置

Info

Publication number: JPH09280940A
Application number: JP8095224A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Umekage; 康裕梅景
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-04-17
Filing date: 1996-04-17
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、ガスメータ１８などに設置して地
震を検知する感震装置に関するものであり、地震と衝撃
の判別を精度よく行うものである。【解決手段】自身の変位を計測する変位計測手段１２
と、変位計測手段１２が出力する変位信号が地震か否か
を判別する判定手段１３と、判定手段の判定結果を出力
する出力手段１４と、電源手段１７で構成され、変位信
号を判定手段に用いることで精度よく衝撃と地震を判定
することができる。

Description

【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は、実開昭６１−
４８６３４号公報のようなものが知られていた。以下、
その構成について図１２を参照しながら説明する。

【０００３】図１２に示すように、底面１が凹円錐状と
なっている函体２内に転動自在に球３を収納し、前記函
体の中蓋４によって上下方向摺動自在に保持された円盤
５の下面を同円盤５の自重によって前記球３の上面に当
接させ、同円盤５の上面に設けたプランジャ６をスイッ
チ機構７に接触させて、前記円盤５の上方への移動によ
ってスイッチ機構７が作動せしめられるようにした。

【０００４】上記構成において、函体２が震動すると球
３は円錐状底面１上を中央から端へと転動する。この
際、中心から端へ寄った位置では底面１と円盤５の凹球
面との間隔が小さくなっているのでこの間隔に入った球
３によってプランジャ６が押し上げられ接点８をオンす
るのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術では、震動を検知はできるが、ボールなどが衝突し
たときに起こる衝撃動か地震動かの判別が付けにくいと
いう課題があった。

【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、本装置の設置部の移動距離を計測する変位
計測手段と、前記変位計測手段が出力する変位信号から
地震の発生を判別する判定手段と、前記判定手段の判定
結果を出力する出力手段と、前記変位計測手段と前記判
定手段と前記出力手段を駆動する電源手段を備えた構成
とした。

【０００７】上記発明によれば、変位信号が第１の所定
値を越えた時に地震と判定することで、設置部の移動距
離が少ない衝撃信号との区別を精度よく行い地震発生を
的確に検知することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、本装置の設置部の移動
距離を計測する変位計測手段と、前記変位計測手段が出
力する変位信号から地震の発生を判別する判定手段と、
前記判定手段の判定結果を出力する出力手段と、前記変
位計測手段と前記判定手段と前記出力手段を駆動する電
源手段を備えたものである。そして、変位信号が所定値
を越えた時に地震と判定することで、移動距離が少ない
衝撃信号との区別を精度よく付けることができるのであ
る。

【０００９】さらに、加速度センサーの信号を変位信号
に変換する信号変換手段を設けて変位信号を求める変位
計測手段を備えたものである。

【００１０】また、加速度センサーの信号を２回積分し
て変位信号に変換する信号変換手段を備えたものであ
る。そして、加速度センサーの信号から変位を求めるこ
とによって、地中にセンサを埋め込む必要が無く、容易
に自分自身の移動距離、すなわち地面の変位を計測する
ことができる。

【００１１】また、第１の所定時間後の変位信号が第１
の所定値を越えたときに地震であると判定する判定手段
を備えたものである。そして、変位を比較することによ
り、変位の瞬時値でなく最終振動が終わった後の変位と
して地盤の移動距離を求めることで地震の判別を精度よ
く行うことができるのである。

【００１２】さらに、加速度センサーの信号が第２の所
定値以上であり、かつ前記加速度センサーの信号を信号
変換して求めた変位信号が第１の所定値を越えたときに
地震であると判定する判定手段を備えたものである。そ
して、加速度センサーの信号が第２の所定値以上とな
り、かつ第１の所定時間後の変位が第１の所定値越えた
ときに地震であると判定し、両方の条件が成立すること
で判定を行うことで地震の判別を精度よく行うことがで
きるのである。

【００１３】また、加速度センサーの信号が第２の所定
値以上であるか、または前記加速度センサーの信号を信
号変換して求めた変位信号が第１の所定値を越えたとき
に地震であると判定する判定手段を備えたものである。
そして、加速度センサーの信号が第２の所定値以上とな
るか、または第１の所定時間後の変位が第１の所定値越
えたときに地震であると判定することで、いずれかの条
件が発生したときに地震であると判定することで、より
広範囲に地震判定を行いガス器具等の使用の安全性を幅
広く確保することができるのである。

【００１４】さらに、第２の所定時間の間隔で変位計測
手段により変位信号を計測する計測間隔制御手段を備え
たものである。

【００１５】また、第２の所定時間の間隔ごとで、かつ
第３の所定時間の間だけ変位計測手段により変位を計測
するものである。そして、第２の所定時間間隔で測定す
ることで常時計測する場合に比べ計測に要する消費電力
を低減すると共に、その時間間隔で計測する時間を第３
の所定時間だけと設定することで余分な長い振動波形の
計測を避けて計測に要する消費電力を低減することがで
きる。

【００１６】さらに、鉛直方向の変位を計測する変位計
測手段を備えた。そして、鉛直動を伴うことがほとんど
である地震の鉛直方向の変位を計測することで、鉛直方
向の振動が少ない衝撃との区別を精度よく行うことがで
きる。

【００１７】また、本装置の設置部の振動情報を計測す
る振動計測手段と、前記振動計測手段が出力する信号の
時間周期を計測する周期計測手段と、前記時間周期の変
動を第３の所定値と比較することによって地震振動情報
か否かを判別する判定手段と、前記判定手段の判定結果
を出力する出力手段、前記振動計測手段と前記周期計測
手段と前記判定手段と前記出力手段を駆動する電源手段
を備えた。

【００１８】さらに、振動計測手段が出力する信号のゼ
ロクロス点の時間間隔から時間周期を計測する周期計測
手段を備えた。

【００１９】また、信号の時間周期の標準偏差σと時間
周期の平均値μの比σ／μを計測する周期変動計測手段
と、前記比σ／μを第３の所定値と比較して地震か否か
を判定する判定手段をを備えた。そして、比σ／μが第
３の所定値より大きくて振動の発生周期に規則性が無い
ときは、地震であると判定することで振動のレベルだけ
でなく振動の発生周期を考慮することで地震の判定精度
を向上することができる。

【００２０】以下、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。（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。

【００２１】図１において、９は振動加速度センサ、１
０はバンドパスフィルタ、１１は２回積分回路、１２は
変位計測手段としての変位計測装置、１３は判定手段と
しての判定装置、１４は出力手段としての地震判定時の
出力装置、１５は計測時間制御手段としての計測時間制
御装置、１６は判定装置１３で用いるしきい値や所定時
間の初期設定値を設定する初期値設定装置、１７はこれ
らの回路を駆動する電源手段としての電池である。

【００２２】次に動作、作用について説明する。本発明
の感震装置は、図２に示すようなガスメータ１８の内部
に設置され、地震の発生を検知するもので、地震と判定
した場合は遮断弁１９を閉止してガスの供給を停止する
ものである。例えば、地震が発生すると、ガスメータ１
８に設置された振動加速度センサ９から信号が発生す
る。その信号を０．５Ｈｚから２０Ｈｚのバンドパスフ
ィルタ１０を介した後、２回積分回路１１を通して加速
度信号を変位信号に変換する。これによって、感震装置
が設置されたガスメータ１８の移動距離としての変位を
計測することができるのである。ここで、２０はガスメ
ータ制御装置の回路基板、２１はガス配管、２２は取付
壁である。そして、この計測された変位信号が初期値設
定装置１６で設定された第１の所定値を越えたときに、
地震が発生したと判定して出力信号を出力装置１４から
発生し、遮断弁１９を閉止するものである。初期値設定
回路１６では、３段階の接点スイッチによって、第１の
所定値を大、中、小のレベルに設定できるもので、道路
近くの交通振動の多い住宅地では大のレベルに設定して
誤動作を防ぐことができるものである。例えば、第１の
所定値の大のレベルは変位で５cm、中のレベルでは２c
m、小のレベルでは１cmとするものである。

【００２３】そして、第１の所定時間（例えば２０秒）
後の変位の絶対値が、第１の所定値のレベル（例えば、
２cm）を越えたとき、地震と判定するようにしてある。
これはガスメータ１８にボールなどが当たったときに発
生する衝撃信号では、図３のように瞬間的には大きな変
位が発生するが数秒でほとんど変位０の位置に戻るのに
対して、地震の場合は、図４のように２０秒後では地震
による地盤のずれから、変位が−４cm程度発生する。こ
のことを利用することで衝撃と地震との判別を精度よく
行うことができるのである。ここでわかるように第１の
所定値の判定は、負の値でも絶対値で行うようにして正
負関係なく判定できるようにした。

【００２４】また、地震の発生を検知するためには、加
速度は常時計測していなければならないが、地震動波形
の多くが示すように地震波は３秒から１０数秒続くもの
である。よって、図５に示すように本装置では、第２の
所定時間として２秒間隔で計測するものとした。そし
て、その２秒間隔で振動加速度を計測し、第２の所定値
（例えば８０cm／s２；震度５相当）以上になったかど
うかを判定する。そして、第２の所定値以上にならなか
った場合は、再び２秒間隔で待機するもので、第２の所
定値以上になったときは、信号変換によって得た変位か
ら、変位が第１の所定値以上になったかどうかを判定手
段によって判定することとしている。図６にそのフロー
チャートを示す。

【００２５】このように、第２の所定時間間隔で計測す
ることで、地震発生を見逃すことなく検知することがで
き、かつ電池１７の寿命を常時監視する場合に比べ非常
に長くすることができる。なお、特定周期は２秒が最適
であるが、電池の寿命に対応して１秒から１０秒程度ま
での範囲で可変できるようにしてもよいと考えている。
そして、第２の所定間隔で計測するが、振動加速度が所
定値以上にならないときは、計測を中断して一部の回路
を休止させて消費電力を低減するのである。

【００２６】また、振動加速度が所定値以上発生した場
合では、振動加速度を第３の所定時間だけ計測すること
とした。これは第１の所定時間（例えば、２０秒）と同
じでもよく、図４に示すように、２０秒後では地震によ
る地盤のずれから、変位が４cm程度発生することを利用
することで、衝撃と地震との判別を精度よく行うことが
できるのである。この判定では、振動加速度が第２の所
定値以上であることと、変位が第１の所定値以上になる
ことの２つの条件が揃うことが必要で、より判定基準が
厳しく判定精度を向上することができる。

【００２７】さらに、図２に示すように、加速度センサ
ー９はガスメータ１８の制御装置の回路基板２０に取り
付けられている。ここで、回路基板２０は水平面方向に
取り付けられるので加速度センサ９により回路基板の面
に垂直な方向、すなわち鉛直方向の振動加速度が測定で
きるのである。また、加速度センサーの信号から変位を
求めることによって、センサを地中に埋め込む必要が無
く、容易に自分自身の移動距離、すなわち地面の変位を
計測することができるのである。

【００２８】そして、鉛直方向の振動加速度から地震を
判定することは、衝撃との区別が非常に付けやすい利点
がある。すなわち、ガス配管２１の設置方法が図２の様
な場合、ボールなどの衝撃による振動は、水平方向の振
動が主成分である。鉛直方向には相当の力が加わらない
限り振動しないので、加速度で判定してもおおよそ判定
が可能であるが、本発明のように鉛直方向の変位を用い
て地震と衝撃の判定を行うと、判定精度を大きく向上す
ることができる。

【００２９】（実施例２）図７は本発明の実施例２の感
震装置の判定動作を示すフローチャートである。実施例
１と異なる点は、加速度が第２の所定値を越えるか、ま
たは変位が第１の所定値を越えるかいずれかの場合に
も、地震であると判定するものである。

【００３０】そして、この場合は、加速度から変位を計
測するために第２の所定時間の測定が必要である。その
ため第１の所定時間は５秒とし、第２の所定時間を３秒
とした。第２の所定時間内の加速度で変位を計測するこ
とができるし、非計測時間は２秒となり、地震が発生し
たことを見逃すことなく検知することができる。これに
より、計測時間を制限して低消費電力を図ると共に、と
変位の両方で地震の発生を検知することができる。その
ため、より広範囲に地震判定を行いガス器具等の使用の
安全性を幅広く確保することができるのである。

【００３１】なお、地盤がゆっくりと崩れていくような
加速度が小さく、変位が大きい場合でも、変位を判定の
基準におくことで検知することができる。

【００３２】（実施例３）図８は本発明の実施例３の感
震装置の構成を説明するブロック図、図９と図１０は動
作を説明する信号波形図、図１１は動作を説明する特性
図である。実施例１と異なる点は、加速度センサ９の信
号の時間周期を計測する周期計測回路２３と、前記周期
計測回路の出力する時間周期の変動を計測する周期変動
計測回路２４と、前記周期変動の値によって地震か否か
を判別する判定手段２５と、前記判定手段の判定結果を
出力する出力手段１４を備えた。

【００３３】そして、前記周期計測回路２３は、バンド
パスフィルタ１０を通して出力される加速度センサ９の
信号のゼロクロス点の時間間隔Ｔ１、Ｔ２から周期を計
測するようにし、また、判定手段２５は、信号の周期の
標準偏差σと周期の平均値μの比σ／μが、第３の所定
値（例えば０．２）以上の時、地震であると判定するよ
うにした。

【００３４】そして、図９と図１０に示すように振動加
速度が第２の所定値（例えば８０cm／s２；震度５相
当）以上になった直後から、振動の周期の計測を開始す
る。そして、図９に示すような衝撃の振動加速度の周期
は減衰のある自由振動の応答波形となり周期がほぼ一定
で振動する。一方、図１０に示すような地震の場合は周
期が非常にランダムとなる。この周期の発生回数を統計
図としてまとめたのが図１１であり、衝撃の周期の平均
値μ１、その標準偏差がσ１、また地震の場合も同じく
μ２、σ２となり、その比σ１／μ１、σ２／μ２が
０．２よりも大きい場合に地震であると判定することで
地震の判定を行い、判定精度を向上するのである。

【００３５】

【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。本装置の設置部の変位を
計測する変位計測手段と前記変位計測手段が出力する変
位信号が地震か否かを判別する判定手段と前記判定手段
の判定結果を出力する出力手段と、電源手段を備えるこ
とによって、変位信号が第１の所定値を越えた時に地震
と判定することができ、変位が少ない衝撃信号との区別
を精度よく行うことができる。

【００３６】そして、加速度センサーの信号を変位信号
に変換する信号変換手段を設けて変位信号を求める変位
計測手段としての積分による信号変換手段を備えること
によって、地中にセンサを埋め込まなくても容易に本装
置の設置部の変位、すなわち地面の変位を計測すること
ができ、衝撃との区別を容易にすることができる。

【００３７】また、第１の所定時間後の変位信号が第１
の所定値を越えたときに地震であると判定する判定手段
を備えることによって、第１の所定時間後の変位を比較
することにより、変位の瞬時値でなく最終振動が終わっ
た後の変位として地盤の移動距離を求めることで地震の
判別を精度よく行うことができるのである。

【００３８】さらに、加速度センサーの信号が第２の所
定値以上であり、かつ前記加速度センサーの信号を信号
変換して求めた第１の所定時間後の変位信号が第１の所
定値を越えたときに地震であると判定する判定手段を備
えることによって、加速度センサーの信号が第２の所定
値以上となり、かつ第１の所定時間後の変位が第１の所
定値越えたときに地震であると判定し、両方の条件が成
立することで判定を行うことで地震の判別を精度よく行
うことができるのである。

【００３９】また、加速度センサーの信号が第２の所定
値以上であるか、または前記加速度センサーの信号を信
号変換して求めた第１の所定時間後の変位信号が第１の
所定値を越えたときに地震であると判定する判定手段を
備えることによって、加速度センサーの信号が第２の所
定値以上となるか、または第１の所定時間後の変位が第
１の所定値越えたときに地震であると判定することで、
いずれかの条件が発生したときに地震であると判定する
ことで、より広範囲に地震判定を行いガス器具等の使用
の安全性を幅広く確保することができるのである。

【００４０】さらに、第２の所定時間の間隔で変位計測
手段により変位信号を計測する計測間隔制御手段を設
け、また、第２の所定時間の間隔ごとで、かつ第３の所
定時間の間だけ変位計測手段により変位を計測すること
により、第２の所定時間間隔で測定することで常時計測
する場合に比べ計測に要する消費電力を低減すると共
に、その時間間隔で計測する時間を第３の所定時間だけ
と設定することで余分な長い振動波形の計測を避けて計
測に要する消費電力を低減することができる。

【００４１】さらに、鉛直方向の変位を計測する変位計
測手段を備えることにより、鉛直動を伴うことがほとん
どである地震の鉛直方向の変位を計測することで、鉛直
方向の振動が少ない衝撃との区別を精度よく行うことが
できる。

【００４２】また、振動加速度の周期が規則的である
か、ランダム的であるかを周期の標準偏差と平均値を用
いて判定することで地震と衝撃の判定を精度よく行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の感震装置のブロック図

【図２】本発明の感震装置を搭載したガスメータの設置
状況を示す図

【図３】同感震装置の変位の計測波形図

【図４】同感震装置の変位の計測波形図

【図５】同感震装置の振動加速度の計測波形図

【図６】同感震装置の計測動作を示すフローチャート

【図７】本発明の第２の実施例の同感震装置の計測動作
を示すフローチャート

【図８】本発明の第３の実施例を示す感震装置のブロッ
ク図

【図９】同感震装置の振動加速度の計測波形図

【図１０】同感震装置の振動加速度の計測波形図

【図１１】同感震装置の計測データを示す統計図

【図１２】従来の感震装置の断面図

【符号の説明】

９振動加速度センサ１１積分回路（信号変換手段）１２変位計測装置（変位計測手段）１３、２５判定装置（判定手段）１４出力装置（出力手段）１５計測時間制御装置１７電池（電源手段）２３周期計測回路２４周期変動計測回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本装置の設置部の移動距離を計測する変位
計測手段と、前記変位計測手段が出力する変位信号から
地震の発生を判別する判定手段と、前記判定手段の判定
結果を出力する出力手段と、前記変位計測手段と前記判
定手段と前記出力手段を駆動する電源手段を備えた感震
装置。
【請求項２】加速度センサーの信号を変位信号に変換す
る信号変換手段を設けて変位信号を求める変位計測手段
を備えた請求項１記載の感震装置。
【請求項３】加速度センサーの信号を２回積分して変位
信号に変換する信号変換手段を備えた請求項２記載の感
震装置。
【請求項４】第１の所定時間後の変位信号が第１の所定
値を越えたときに地震であると判定する判定手段を備え
た請求項１記載の感震装置。
【請求項５】加速度センサーの信号が第２の所定値以上
であり、かつ前記加速度センサーの信号を信号変換して
求めた変位信号が第１の所定値を越えたときに地震であ
ると判定する判定手段を備えた請求項２または３記載の
感震装置。
【請求項６】加速度センサーの信号が第２の所定値以上
であるか、または前記加速度センサーの信号を信号変換
して求めた変位信号が第１の所定値を越えたときに地震
であると判定する判定手段を備えた請求項２または３記
載の感震装置。
【請求項７】第２の所定時間の間隔で変位計測手段によ
り変位信号を計測する計測間隔制御手段を備えた請求項
１から６のいずれか１項に記載の感震装置。
【請求項８】第２の所定時間の間隔ごとで、かつ第３の
所定時間の間だけ変位計測手段により変位を計測する請
求項７記載の感震装置。
【請求項９】鉛直方向の変位を計測する変位計測手段を
備えた請求項１、２または３記載の感震装置。
【請求項１０】本装置の設置部の振動情報を計測する振
動計測手段と、前記振動計測手段が出力する信号の時間
周期を計測する周期計測手段と、前記時間周期の変動を
第３の所定値と比較することによって地震か否かを判別
する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出
力手段と、前記振動計測手段と前記周期計測手段と前記
判定手段と前記出力手段を駆動する電源手段を備えた感
震装置。
【請求項１１】振動計測手段が出力する信号のゼロクロ
ス点の時間間隔から時間周期を計測する周期計測手段を
備えた請求項１０記載の感震装置。
【請求項１２】時間周期の標準偏差σと時間周期の平均
値μの比σ／μを計測する周期変動計測手段と、前記比
σ／μを第３の所定値と比較して地震か否かを判定する
判定手段を備えた請求項１０記載の感震装置。