地上変位の検出における方法およびシステム
【課題】地上変位の検出方法とシステムが、生命と財産を守るために発明されている。本方法とシステムは、処理が早く、信頼性が高く、コスト優越性が高いのである。
【解決手段】本システムでは、一つまたは複数のセンシングユニット、オプショナルな支えるプラットフォーム、オプショナルな前処理ユニット、及びメインコンピューターから構成されている。一方法が地上変位の状況を決定するため、発明されている。それに応じて、ユーザーが適切な行動を取ることができる。
本システムは、システムの信頼性を最適化し、システム障害の可能性を減らすために、全てのコンポーネントのヘルスステータスをチェックする。
本システムおよび本方法の結果は、地上変位による被害を減らすため、適切な措置を取り、早期の機会をユーザーに提供する。
【解決手段】本システムでは、一つまたは複数のセンシングユニット、オプショナルな支えるプラットフォーム、オプショナルな前処理ユニット、及びメインコンピューターから構成されている。一方法が地上変位の状況を決定するため、発明されている。それに応じて、ユーザーが適切な行動を取ることができる。
本システムは、システムの信頼性を最適化し、システム障害の可能性を減らすために、全てのコンポーネントのヘルスステータスをチェックする。
本システムおよび本方法の結果は、地上変位による被害を減らすため、適切な措置を取り、早期の機会をユーザーに提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的に地上変位の検出に関連することである。地上変位は地滑り、土砂崩れ、雪崩れ、液体の流れとその他の外力によって引き起こされた地理的な変位を含む。但し、これらに限定されないこと。
【背景技術】
【０００２】
本出願は２０１０年１０月２４日出願の米国特許出願、ＵＳ６１／４０６，１３８、「地上変位の検出における方法およびシステム」を優先権主張するものである。
【０００３】
発明者と研究者達は、常にできる限り早期に、地上変位を検出することを試している。彼らは、２つのリモートステーションの間に、ワイヤを引くことによって、もしワイヤが外力によって切断されれば、地上変位を検出することができる。この方法は、時には、標高の高い場所でワイヤの配置がしにくいことがある。
【０００４】
別の方法は、光ファイバを用い、受信端子での光の密度や反射の変化によって、地上変位が引き起こされることが決められる。光の密度の変化は、地上変位の結果として解釈する。しかし、光ファイバは必ずに地滑りの可能性が高い場所に配置する。光ファイバが長くするほど、そのメンテナンスが困難になっていく。
【０００５】
別の人気な方法は、地上に穴を掘り、棒を差し込む。棒には、より多くの電力を消費する伝統的なセンサーを含む。しかし、変位区域に多数な棒を設置するには、建築コストが高く。ある地方政府は、必ずしもこの方法を使う余裕はない。さらに、監視カメラが用いられる。しかし、一般なカメラは夜間に使用は不可能になり、特別なカメラは高価であり、コスト面では、普段に使用はできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
よりよいシステムと方法は、経済的に可能な限り、早期にかつ正確に地上変位を検出するために必要とされる課題を解決するのがこの発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、地上変位を検出するための一システムと一方法である。このアプローチは、システムを構築するには、近いごろのＭＥＭＳベースのモーションセンサーを利用する新しい方法であり、低コスト、低消費電力と、よりインテリジェントなデバイスを発明することである。もちろん、他のタイプなモーションセンサーは使用するも可能である。
【０００８】
このシステムは、一つのセンシングユニット、一つのオプションな支えるプラットフォーム、前処理ユニット、と一つのメインコンピューターを含む。センシングユニットは、あらゆる地上の移動を検出する。それに、データを前処理ユニットに渡す。前処理ユニットは、もし地上移動が十分大きく検出できれば、その地上変位を決定する。メインコンピューターは、全ての前処理ユニットから結果を集め、システムがカバーされる区域に、地上変位が発生したかどうかを判断する。
【０００９】
デバイスは、センシングユニット、支えるプラットフォームと前処理ユニットの組み合わせ。もしくは、センシングユニットと前処理ユニットの組み合わせから定義される。
【００１０】
一つの新しい方法がここで発明され、地上のモーション信号を集め、地上変位アルゴリズムを実行することによって、地上変位が発生するかどうかを決める。
【００１１】
システムにおけるヘルスチェックの一方法が、ここで発明され、修理メンテナンスが必要になるときが分かる。この方法は、運用可能な状態を維持し、そうすれば、信頼性があるような地上変位の検出が継続的に提供することができる。
【００１２】
システムおよびに方法は、可能な限り早期にかつ正確に地上変位を検出するために発明される。システムのユーザーは、検出のための基準を決め、その基準が満たされると通知される。ユーザーは影響を受ける地域からの早期避難を可能にするために、アラームを送信するなど、地上変位による被害を減らすために適切な措置を取ることができる。このように、多くの生命と財産が救うことができる。
【００１３】
本発明は、人間の命を救うと財産の被害を減らすために、可能な限りに早期に地上変位を検出することである。それは、地上変位を検出するため、電子センサーを使用し、インテリジェントなアルゴリズムで、ユーザーの基準に基づいて、地上変位が発生したかどうかを決定する。
【００１４】
このシステムは、次のような部分が含まれている：一つのセンシングユニット、一つのオプショナルな支えるプラットフォーム、一つの前処理ユニットと一つのメインコンピューター。センシングユニットは、地理上的な変位を検出する。センサーは、たとえば、ジャイロスコープ、加速度計や傾斜度などが考えられる。支えるプラットフォームはオプショナルである。もし支えるプラットフォームが用いれば、これは、センシングユニットをサポートする。曲がれるプラットフォームを使用すると、地上変位が発生したとともに、モーション信号が増幅される。その下の例に限られないが、支えるプラットフォームの例としては、ポールであり、フラットなプラットフォームなど、とセンシングユニットをサポートできるものである。前処理ユニットは、ＣＰＵ、メモリユニット、通信ユニットとバッテリーから構成される。前処理ユニットは、複数のセンシングユニットをサポートするように設定できる。メインコンピューターは、ユーザーがシステムを構成することができ、地上変位が発生したかどうか決める機能を実行する。
【００１５】
システムのパーツの間での通信方式は、有線か無線、または直接にアダプタを介して接続する。センシングユニットから信号は、支えるプラットフォーム有無にも関わらず、前処理ユニットに伝送される。例として、システムのパーツは、一つの堅実なボックスに入れられる。システムのパーツの組み合わせは、システムがインストールされている場所と、どのように使用されいるかによって異なる。たどえば、センシングユニットは、水・耐衝撃性の材料で覆われている支えるプラットフォーム：ポールの上にインストールできる。センシングユニットは、ＭＥＭＳベースのセンサーが含まれる。たとえば、ジャイロスコープや加速度計がある。支えるプラットフォームは、たとえば、ポールであり、外力によって曲げられると、モーションセンサーの信号強度の変化を増幅することができる。
【００１６】
地上変位を検出する一方法が発明される。地上変位が発生されると、センシングユニットと支えるプラットフォーム（もし、それが使うとした場合）、外力によって影響を受ける。これらの活動は、センシングユニットにより感知されている。データは、前処理ユニットに送られる。前処理ユニットは、もし地上変動が発生としたら、“ＹＥＳ”か“ＮＯ”信号をメインコンピューターに送信することを、決定する。“ＹＥＳ”か“ＮＯ”の決定は、一つの数値的な閾値を採用する。閾値は、モーションセンサーの特徴に基づくものであり、例えば、加速度計やジャイロスコープレンジの敏感度、加速度計やジャイロスコープの不整合やバイアスの調整がある。信号の収集頻度は、データレートと呼ばれ、調整可能である。信号特性の一つは、次元であり、例えば、２次元データや３次元データがある。これは、データ次元と呼ばれている。このデータ次元も調整が可能である。全ての前処理ユニットからの“ＹＥＳ”か”ＮＯ“信号がメインコンピューターによって収集されると、メインコンピューターが、ユーザーに、あるいは任意のターゲットシステムに、一つの地上変位ステータスを生成するために、地上変位アルゴリズムを実行する。
【００１７】
全てのパーラーメーターが環境の状況に基づいて調整できる。ユーザーがメインコンピューターからパーラーメーターが変えられ、システムが監視できる。
【００１８】
システムにおけるヘルスチェックの一方法が発明される。このヘルスチェック方法は、統計学に基づくものである。全てのデバイスは、センサーとバッテリー状態を送り出す。ステータスデータは、時系列の形で収集される。例えば、１０分間。ユーザーは、その後、システムのステータスが通知され、デバイスを修復するためにアクションを取ることができる。ヘルスチェックに使われる全てのパーラーメーターは、メインコンピューターから調整できる。
【００１９】
システムのヘルスチェック方法が、メインコンピューターに実行される。各デバイスａ が、コネクションステータスｃａ（ｔ）、バッテリーインジケータｂａ（ｔ）、センサーのヘルス指標ｈａ（ｔ）をある時刻ｔにメインコンピューターに送り出す。式は、
この式では、デバイスの合計数はｎである。
【００２０】
Ｃ（ｔ），Ｂ（ｔ），Ｈ（ｔ）は、時刻ｔに、全てのデバイスから各ステータスの合計値である。
【００２１】
メインコンピューターは、時間Ｔ０とＴｓ−１の間にステータスデータを収集し、それは、平均を計算する：
【００２２】
ＡｖｇＣ０，ＡｖｇＢ０，ＡｖｇＨ０は図１５に示すように、時間帯：Ｔ０ と Ｔｓ−１での平均値である。
【００２３】
ＲｅｓＣは、ＡｖｇＣ０からＡｖｇＣｘまでの平均値を示す。ＲｅｓＢは、ＡｖｇＢ０からＡｖｇＢｘまでの平均値を示す。ＲｅｓＨは、ＡｖｇＨ０からＡνｇＨｘまでの平均値を示す。時間枠内でステータスデータの平均値の平均を取ることの目的は、通信エラーによって収集された不正確な状況を減らすことである。図１５では、Ｘ は３に等しい。それ故に、ＲｅｓＣ、ＲｅｓＢ、ＲｅｓＨは時間Ｔ０とＴｓ＋２の間に各ステータスにおける平均値の平均である。
【００２４】
各ステータスチェックにおける閾値：コネクション、バッテリーとセンサーは、システムのヘルス指標を決定するために使われている。
【００２５】
すてべのデバイスから時間Ｔ０とＴｓ＋２の間に全てのステータスがメインコンピューターに保存されていることから、ヘルスチェック失敗が決定されるとしたら、メインコンピューターに誤動作ステータスを送信したデバイスを識別するのは、簡単である。
【００２６】
モーションセンサーと信頼性の高いアルゴリズムを使用して、システムおよび地上変位を検出する方法が発明される。このシステムはセットアップしやすく、効率的なコストと、正確さがある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
図１は、システムにセンシングユニットと支えるプラットフォームの一例である。それは、ポールの構造を記述する。１０１は、半円錐形の構造である。この半円錐形構造は、内部のＭＥＭＳセンサーを守るために、水・耐衝撃性材料で作られる。ＭＥＭＳセンサーは、この構造によってラップされる。１０２は、ＭＥＭＳジャイロスコープである。１０３は、ＭＥＭＳ加速度計センサーである。１０４は、ＭＥＭＳ傾斜計である。モーションセンサーに他の種類も考えられる。１０５は、支えるプラットフォーム：一つのポールであり、外部の力によってあらゆる方向または特定な方向に曲がることができる。そうすれば、地滑りやその他の地上変位が発生した場合、ポールが曲る。ポールの上に、ＭＥＭＳセンサーがモーションを感知、支えるプラットフォームを介し、信号を送信する。１０６は、アダプターで、コネクターあるいは有線ケーブルを使って、支えるプラットフォームに繋ぐ。
【００２８】
図２は、システム内に、センシングユニットと支えるプラットフォームの例である。２０１は、水・耐衝撃性材料で作られる構造で、内部のＭＥＭＳセンサーを守る。ＭＥＭＳセンサーがこの構造によってラップされる。２０２は、ＭＥＭＳジャイロスコープである。２０３は、ＭＥＭＳ加速計センサーである。２０４は、ＭＥＭＳ傾斜計である。その他のモーションセンサーも考えられる。２０５は、支えるプラットフォーム：一つの平坦なプラットフォーム構造、薄い金属な構造であり、外部の力によってあらゆる方向または特定な方向に曲がることができる。そうすれば、地滑りやその他の地上変位が発生した場合、プラットフォームが動く。ＭＥＭＳセンサーがモーションを感知、支えるプラットフォームを介し、信号を送信する。
【００２９】
図３は、水・耐衝撃性材料で作られたボックスにある前処理ユニットの例である。前処理ユニットの機能は、主に、センシングユニットからのデータを受信し、センシングユニットの健全性をモニターし、センシングユニットからのデータを処理し、そして、地上変位の状態が生成されるメインコンピューターに必要なデータを送信する。３０１は、センシングユニットに繋ぐコネクタである。３０２は、囲った水・耐衝撃のボックスである。３０３は、ＣＰＵである。３０４は、システムにおけるソフトウェアを含むＲＯＭである。３０５は、バッテリーである。３０６は、ＧＰＳチップである。電力消費量を考慮すると、ＧＰＳチップはオプショナルである。もしＧＰＳチップが存在としたら、位置情報が獲得することができる。３０７は、通信用チップである。ユーザーは、自分のニーズや環境の制限に基づく通信方式を選択できる。３０８は、外部アンテナに繋ぐアダプターである。外部アンテナはオプショナルである。３０９はメインコンピューターに送られるモニターデータとシステムログを含むＲＡＭである。３１０は外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００３０】
図４から図１２までは、ユーザーのニーズとセットアップ場所の環境に基づいて、センシングユニット、支えるプラットフォームと前処理ユニットは、異なる方法で組み合わせることができるのを説明する。
【００３１】
図４は、直接に前処理ユニットのコネクタの上にセンシングユニットのアダプターを取り付ける例である。４０１は、無線通信の目的における外部アンテナである。４０２は、外部アンテナのケーブルである。４０３は、外部電源に繋ぐケーブルである。４０４は、外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００３２】
図５は、ケーブルは互いに接続する際に、前処理ユニットは、センシングユニットと支えるプラットフォームから分離できることを示す一例である。本実施形態では、前処理ユニットはリモートエリアにインストールすることができる。５０２は、センシングユニット、支えるプラットフォームと前処理ユニットに繋ぐケーブルである。５０３は、外部アンテナのケーブルである。５０４は、外部電源に繋ぐケーブルである。５０５は、外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００３３】
図６は、前処理ユニットに直接、支えるプラットフォームのアダプターを取り付ける一例である。６０１は、無線通信目的におけるケープルである。６０２は、センシングユニット、支えるプラットフォームと前処理ユニットに繋ぐケーブルである。６０３は、外部アンテナにおけるケーブルである。６０４は、外部電源に繋ぐケーブルである。６０５は、外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００３４】
図７は、センシングユニットと支えるプラットフォームがインストールの難しさのために、上下逆さまに搭載可能な一例である。７０１は、センシングユニットと支えるプラットフォームにおける地上でのサポーターである。７０２は、ケーブルで、サポーターの内側に挿入し、前処理ユニットに接続できる。７０３は、無線通信目的におけるケープルである。７０４は、外部アンテナのケーブルである。７０５は、外部電源に繋ぐケーブルである。７０６は、外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００３５】
図８は、前処理ユニットは、複数のセンシングユニットと支えるプラットフォームがあるハブとして展開できることを示す一例である。前処理ユニットは、リモートエリアにインストールされることができる。８０１は、前処理ユニットとセンシングユニットに繋ぐケーブルである。８０２は、外部アンテナのケーブルである。８０３は、外部アンテナである。８０４は、外部電源に繋ぐケーブルである。８０５は、外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００３６】
図９は、センシングユニットと支えるプラットフォームが川の流れ速度が閾値を越えた場合に、検出するために橋の下にインストールできることを示す一例である。もし水の流れの速度が閾値より高い場合に、ポールが曲られ、信号がケープルを介し、前処理ユニットに送信される。
【００３７】
図１０は、支えるプラットフォームなしで、水・耐衝撃ボックスにセンシングユニットと前処理ユニットを組み合わせることのもう一例である。１００１は、モーション検出センサーである。１００２は、囲った水・耐衝撃ボックスである。１００３は、ＣＰＵである。１００４は、ＲＯＭとＲＡＭである。１００５は、バッテリーである。１００６はＧＰＳチップである。ＧＰＳチップである。電力消費量を考慮すると、ＧＰＳチップはオプショナルである。もしＧＰＳチップが存在としたら、位置情報が獲得することができる。１００７は、通信用チップである。ユーザーは、自分のニーズや環境の制限に基づく通信方式を選択できる。１００８は、外部アンテナに繋ぐアダプターである。外部アンテナはオプショナルである。１００９はメインコンピューターに送られるモニターデータとシステムログを含むＲＡＭである。１０１０は外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００３８】
図１１は、センシングユニット、支えるプラットフォームと前処理ユニットの組み合わせのもう一例である。図２に述べられるようなプラットフォームに、前処理ユニットのために使われる。１１０６は、ポールで、支えるプラットフォームをサポートするために使う。１１０１は、センシングユニット、支えるプラットフォームと前処理ユニットとに繋ぐケーブルである。１１０２は、外部アンテナのケープルである。１１０３は、外部アンテナである。１１０４は、外部電源に繋ぐケーブルである。１１０５は、外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００３９】
図１２は、支えるプラットフォームに四つのセンシングユニットを繋ぎ、ハブとして機能する前処理ユニットである。１２０１は、センシングユニットと前処理ユニットに繋ぐケーブルである。１２０２は、外部アンテナのケープルである。１２０３は、外部アンテナである。１２０４は、外部電源に繋ぐケーブルである。１２０５は、外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００４０】
図１３は、センシングユニットと支えるプラットフォームを記述するもう一例である。センシングユニットはモーションセンサーを囲むボールな構造である。弾性ばねは、動きにおける追加の感度を達成するために、支えるプラットフォームとして使用される。１３０１は、センシングユニットと前処理ユニットとに繋ぐケーブルである。１３０２は、外部アンテナのケープルである。１３０３は、外部アンテナである。１３０４は、外部電源に繋ぐケーブルである。１３０５は、外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００４１】
図１４は、潜在的な地上変位エリアには、八つのデバイス（１４０１）が、地上変位に対し、比較的に敏感な場所にインストールされる。地上変位が発生したときには、変位は、センシングユニットにあるモーションセンサーがトリガーされ、前処理ユニットに大いに異なる数値データを送信する。これらのデータは、メインコンピューター（１４０４）に収集される。各デバイスの役割は等しい。これは、デバイスのいずれかが誤動作している場合、トリガーを失う唯一の場所があることを意味する。そして、システムは、引き続き正常に働くことになる。また、各センサーユニットは、その位置に基づいて重みが割り当てられる。重みは調整できる。ステータスデータは、全てのセンシングユニットから取得され、定期的に前処理ユニットに送信される。ヘルスチェックアルゴリズムが実行される。ヘルスチェックの結果に基づいて、ユーザーはバッテリーや誤動作ユニットの交換などの適切な行動を行う。センシングユニットのセンサーからデータがメインコンピューターによって収集されると、地上変位の検出アルゴリズムが実行される。このアルゴリズムは、地上変位が発生したと判定した場合に、変位のステータスが生成される。ユーザーは、通知のアラームを送信するかどうかを決定する。ソフトウェアのアップデートは（１４０５）、通信方式を介し、アップロードされる。
【００４２】
図１５は、ヘルスチェックアルゴリズムの一例である。このアルゴリズムは、時系列の間に全てのデバイスからの各ステータスの合計をし、平均値を計算して、もし平均値はシステムの健全性を決定する閾値を超えるかどうかを判断する。アルゴリズムは詳細は、前のセクションで説明される。
【００４３】
図１６は、システムがアラームを送信するかを決定するフローを示している。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的に地上変位の検出に関連することである。地上変位は地滑り、土砂崩れ、雪崩れ、液体の流れとその他の外力によって引き起こされた地理的な変位を含む。但し、これらに限定されないこと。
【背景技術】
【０００２】
本出願は２０１０年１０月２４日出願の米国特許出願、ＵＳ６１／４０６，１３８、「地上変位の検出における方法およびシステム」を優先権主張するものである。
【０００３】
発明者と研究者達は、常にできる限り早期に、地上変位を検出することを試している。彼らは、２つのリモートステーションの間に、ワイヤを引くことによって、もしワイヤが外力によって切断されれば、地上変位を検出することができる。この方法は、時には、標高の高い場所でワイヤの配置がしにくいことがある。
【０００４】
別の方法は、光ファイバを用い、受信端子での光の密度や反射の変化によって、地上変位が引き起こされることが決められる。光の密度の変化は、地上変位の結果として解釈する。しかし、光ファイバは必ずに地滑りの可能性が高い場所に配置する。光ファイバが長くするほど、そのメンテナンスが困難になっていく。
【０００５】
別の人気な方法は、地上に穴を掘り、棒を差し込む。棒には、より多くの電力を消費する伝統的なセンサーを含む。しかし、変位区域に多数な棒を設置するには、建築コストが高く。ある地方政府は、必ずしもこの方法を使う余裕はない。さらに、監視カメラが用いられる。しかし、一般なカメラは夜間に使用は不可能になり、特別なカメラは高価であり、コスト面では、普段に使用はできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
よりよいシステムと方法は、経済的に可能な限り、早期にかつ正確に地上変位を検出するために必要とされる課題を解決するのがこの発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、地上変位を検出するための一システムと一方法である。このアプローチは、システムを構築するには、近いごろのＭＥＭＳベースのモーションセンサーを利用する新しい方法であり、低コスト、低消費電力と、よりインテリジェントなデバイスを発明することである。もちろん、他のタイプなモーションセンサーは使用するも可能である。
【０００８】
このシステムは、一つのセンシングユニット、一つのオプションな支えるプラットフォーム、前処理ユニット、と一つのメインコンピューターを含む。センシングユニットは、あらゆる地上の移動を検出する。それに、データを前処理ユニットに渡す。前処理ユニットは、もし地上移動が十分大きく検出できれば、その地上変位を決定する。メインコンピューターは、全ての前処理ユニットから結果を集め、システムがカバーされる区域に、地上変位が発生したかどうかを判断する。
【０００９】
デバイスは、センシングユニット、支えるプラットフォームと前処理ユニットの組み合わせ。もしくは、センシングユニットと前処理ユニットの組み合わせから定義される。
【００１０】
一つの新しい方法がここで発明され、地上のモーション信号を集め、地上変位アルゴリズムを実行することによって、地上変位が発生するかどうかを決める。
【００１１】
システムにおけるヘルスチェックの一方法が、ここで発明され、修理メンテナンスが必要になるときが分かる。この方法は、運用可能な状態を維持し、そうすれば、信頼性があるような地上変位の検出が継続的に提供することができる。
【００１２】
システムおよびに方法は、可能な限り早期にかつ正確に地上変位を検出するために発明される。システムのユーザーは、検出のための基準を決め、その基準が満たされると通知される。ユーザーは影響を受ける地域からの早期避難を可能にするために、アラームを送信するなど、地上変位による被害を減らすために適切な措置を取ることができる。このように、多くの生命と財産が救うことができる。
【００１３】
本発明は、人間の命を救うと財産の被害を減らすために、可能な限りに早期に地上変位を検出することである。それは、地上変位を検出するため、電子センサーを使用し、インテリジェントなアルゴリズムで、ユーザーの基準に基づいて、地上変位が発生したかどうかを決定する。
【００１４】
このシステムは、次のような部分が含まれている：一つのセンシングユニット、一つのオプショナルな支えるプラットフォーム、一つの前処理ユニットと一つのメインコンピューター。センシングユニットは、地理上的な変位を検出する。センサーは、たとえば、ジャイロスコープ、加速度計や傾斜度などが考えられる。支えるプラットフォームはオプショナルである。もし支えるプラットフォームが用いれば、これは、センシングユニットをサポートする。曲がれるプラットフォームを使用すると、地上変位が発生したとともに、モーション信号が増幅される。その下の例に限られないが、支えるプラットフォームの例としては、ポールであり、フラットなプラットフォームなど、とセンシングユニットをサポートできるものである。前処理ユニットは、ＣＰＵ、メモリユニット、通信ユニットとバッテリーから構成される。前処理ユニットは、複数のセンシングユニットをサポートするように設定できる。メインコンピューターは、ユーザーがシステムを構成することができ、地上変位が発生したかどうか決める機能を実行する。
【００１５】
システムのパーツの間での通信方式は、有線か無線、または直接にアダプタを介して接続する。センシングユニットから信号は、支えるプラットフォーム有無にも関わらず、前処理ユニットに伝送される。例として、システムのパーツは、一つの堅実なボックスに入れられる。システムのパーツの組み合わせは、システムがインストールされている場所と、どのように使用されいるかによって異なる。たどえば、センシングユニットは、水・耐衝撃性の材料で覆われている支えるプラットフォーム：ポールの上にインストールできる。センシングユニットは、ＭＥＭＳベースのセンサーが含まれる。たとえば、ジャイロスコープや加速度計がある。支えるプラットフォームは、たとえば、ポールであり、外力によって曲げられると、モーションセンサーの信号強度の変化を増幅することができる。
【００１６】
地上変位を検出する一方法が発明される。地上変位が発生されると、センシングユニットと支えるプラットフォーム（もし、それが使うとした場合）、外力によって影響を受ける。これらの活動は、センシングユニットにより感知されている。データは、前処理ユニットに送られる。前処理ユニットは、もし地上変動が発生としたら、“ＹＥＳ”か“ＮＯ”信号をメインコンピューターに送信することを、決定する。“ＹＥＳ”か“ＮＯ”の決定は、一つの数値的な閾値を採用する。閾値は、モーションセンサーの特徴に基づくものであり、例えば、加速度計やジャイロスコープレンジの敏感度、加速度計やジャイロスコープの不整合やバイアスの調整がある。信号の収集頻度は、データレートと呼ばれ、調整可能である。信号特性の一つは、次元であり、例えば、２次元データや３次元データがある。これは、データ次元と呼ばれている。このデータ次元も調整が可能である。全ての前処理ユニットからの“ＹＥＳ”か”ＮＯ“信号がメインコンピューターによって収集されると、メインコンピューターが、ユーザーに、あるいは任意のターゲットシステムに、一つの地上変位ステータスを生成するために、地上変位アルゴリズムを実行する。
【００１７】
全てのパーラーメーターが環境の状況に基づいて調整できる。ユーザーがメインコンピューターからパーラーメーターが変えられ、システムが監視できる。
【００１８】
システムにおけるヘルスチェックの一方法が発明される。このヘルスチェック方法は、統計学に基づくものである。全てのデバイスは、センサーとバッテリー状態を送り出す。ステータスデータは、時系列の形で収集される。例えば、１０分間。ユーザーは、その後、システムのステータスが通知され、デバイスを修復するためにアクションを取ることができる。ヘルスチェックに使われる全てのパーラーメーターは、メインコンピューターから調整できる。
【００１９】
システムのヘルスチェック方法が、メインコンピューターに実行される。各デバイスａ が、コネクションステータスｃａ（ｔ）、バッテリーインジケータｂａ（ｔ）、センサーのヘルス指標ｈａ（ｔ）をある時刻ｔにメインコンピューターに送り出す。式は、
この式では、デバイスの合計数はｎである。
【００２０】
Ｃ（ｔ），Ｂ（ｔ），Ｈ（ｔ）は、時刻ｔに、全てのデバイスから各ステータスの合計値である。
【００２１】
メインコンピューターは、時間Ｔ０とＴｓ−１の間にステータスデータを収集し、それは、平均を計算する：
【００２２】
ＡｖｇＣ０，ＡｖｇＢ０，ＡｖｇＨ０は図１５に示すように、時間帯：Ｔ０ と Ｔｓ−１での平均値である。
【００２３】
ＲｅｓＣは、ＡｖｇＣ０からＡｖｇＣｘまでの平均値を示す。ＲｅｓＢは、ＡｖｇＢ０からＡｖｇＢｘまでの平均値を示す。ＲｅｓＨは、ＡｖｇＨ０からＡνｇＨｘまでの平均値を示す。時間枠内でステータスデータの平均値の平均を取ることの目的は、通信エラーによって収集された不正確な状況を減らすことである。図１５では、Ｘ は３に等しい。それ故に、ＲｅｓＣ、ＲｅｓＢ、ＲｅｓＨは時間Ｔ０とＴｓ＋２の間に各ステータスにおける平均値の平均である。
【００２４】
各ステータスチェックにおける閾値：コネクション、バッテリーとセンサーは、システムのヘルス指標を決定するために使われている。
【００２５】
すてべのデバイスから時間Ｔ０とＴｓ＋２の間に全てのステータスがメインコンピューターに保存されていることから、ヘルスチェック失敗が決定されるとしたら、メインコンピューターに誤動作ステータスを送信したデバイスを識別するのは、簡単である。
【００２６】
モーションセンサーと信頼性の高いアルゴリズムを使用して、システムおよび地上変位を検出する方法が発明される。このシステムはセットアップしやすく、効率的なコストと、正確さがある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
図１は、システムにセンシングユニットと支えるプラットフォームの一例である。それは、ポールの構造を記述する。１０１は、半円錐形の構造である。この半円錐形構造は、内部のＭＥＭＳセンサーを守るために、水・耐衝撃性材料で作られる。ＭＥＭＳセンサーは、この構造によってラップされる。１０２は、ＭＥＭＳジャイロスコープである。１０３は、ＭＥＭＳ加速度計センサーである。１０４は、ＭＥＭＳ傾斜計である。モーションセンサーに他の種類も考えられる。１０５は、支えるプラットフォーム：一つのポールであり、外部の力によってあらゆる方向または特定な方向に曲がることができる。そうすれば、地滑りやその他の地上変位が発生した場合、ポールが曲る。ポールの上に、ＭＥＭＳセンサーがモーションを感知、支えるプラットフォームを介し、信号を送信する。１０６は、アダプターで、コネクターあるいは有線ケーブルを使って、支えるプラットフォームに繋ぐ。
【００２８】
図２は、システム内に、センシングユニットと支えるプラットフォームの例である。２０１は、水・耐衝撃性材料で作られる構造で、内部のＭＥＭＳセンサーを守る。ＭＥＭＳセンサーがこの構造によってラップされる。２０２は、ＭＥＭＳジャイロスコープである。２０３は、ＭＥＭＳ加速計センサーである。２０４は、ＭＥＭＳ傾斜計である。その他のモーションセンサーも考えられる。２０５は、支えるプラットフォーム：一つの平坦なプラットフォーム構造、薄い金属な構造であり、外部の力によってあらゆる方向または特定な方向に曲がることができる。そうすれば、地滑りやその他の地上変位が発生した場合、プラットフォームが動く。ＭＥＭＳセンサーがモーションを感知、支えるプラットフォームを介し、信号を送信する。
【００２９】
図３は、水・耐衝撃性材料で作られたボックスにある前処理ユニットの例である。前処理ユニットの機能は、主に、センシングユニットからのデータを受信し、センシングユニットの健全性をモニターし、センシングユニットからのデータを処理し、そして、地上変位の状態が生成されるメインコンピューターに必要なデータを送信する。３０１は、センシングユニットに繋ぐコネクタである。３０２は、囲った水・耐衝撃のボックスである。３０３は、ＣＰＵである。３０４は、システムにおけるソフトウェアを含むＲＯＭである。３０５は、バッテリーである。３０６は、ＧＰＳチップである。電力消費量を考慮すると、ＧＰＳチップはオプショナルである。もしＧＰＳチップが存在としたら、位置情報が獲得することができる。３０７は、通信用チップである。ユーザーは、自分のニーズや環境の制限に基づく通信方式を選択できる。３０８は、外部アンテナに繋ぐアダプターである。外部アンテナはオプショナルである。３０９はメインコンピューターに送られるモニターデータとシステムログを含むＲＡＭである。３１０は外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００３０】
図４から図１２までは、ユーザーのニーズとセットアップ場所の環境に基づいて、センシングユニット、支えるプラットフォームと前処理ユニットは、異なる方法で組み合わせることができるのを説明する。
【００３１】
図４は、直接に前処理ユニットのコネクタの上にセンシングユニットのアダプターを取り付ける例である。４０１は、無線通信の目的における外部アンテナである。４０２は、外部アンテナのケーブルである。４０３は、外部電源に繋ぐケーブルである。４０４は、外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００３２】
図５は、ケーブルは互いに接続する際に、前処理ユニットは、センシングユニットと支えるプラットフォームから分離できることを示す一例である。本実施形態では、前処理ユニットはリモートエリアにインストールすることができる。５０２は、センシングユニット、支えるプラットフォームと前処理ユニットに繋ぐケーブルである。５０３は、外部アンテナのケーブルである。５０４は、外部電源に繋ぐケーブルである。５０５は、外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００３３】
図６は、前処理ユニットに直接、支えるプラットフォームのアダプターを取り付ける一例である。６０１は、無線通信目的におけるケープルである。６０２は、センシングユニット、支えるプラットフォームと前処理ユニットに繋ぐケーブルである。６０３は、外部アンテナにおけるケーブルである。６０４は、外部電源に繋ぐケーブルである。６０５は、外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００３４】
図７は、センシングユニットと支えるプラットフォームがインストールの難しさのために、上下逆さまに搭載可能な一例である。７０１は、センシングユニットと支えるプラットフォームにおける地上でのサポーターである。７０２は、ケーブルで、サポーターの内側に挿入し、前処理ユニットに接続できる。７０３は、無線通信目的におけるケープルである。７０４は、外部アンテナのケーブルである。７０５は、外部電源に繋ぐケーブルである。７０６は、外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００３５】
図８は、前処理ユニットは、複数のセンシングユニットと支えるプラットフォームがあるハブとして展開できることを示す一例である。前処理ユニットは、リモートエリアにインストールされることができる。８０１は、前処理ユニットとセンシングユニットに繋ぐケーブルである。８０２は、外部アンテナのケーブルである。８０３は、外部アンテナである。８０４は、外部電源に繋ぐケーブルである。８０５は、外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００３６】
図９は、センシングユニットと支えるプラットフォームが川の流れ速度が閾値を越えた場合に、検出するために橋の下にインストールできることを示す一例である。もし水の流れの速度が閾値より高い場合に、ポールが曲られ、信号がケープルを介し、前処理ユニットに送信される。
【００３７】
図１０は、支えるプラットフォームなしで、水・耐衝撃ボックスにセンシングユニットと前処理ユニットを組み合わせることのもう一例である。１００１は、モーション検出センサーである。１００２は、囲った水・耐衝撃ボックスである。１００３は、ＣＰＵである。１００４は、ＲＯＭとＲＡＭである。１００５は、バッテリーである。１００６はＧＰＳチップである。ＧＰＳチップである。電力消費量を考慮すると、ＧＰＳチップはオプショナルである。もしＧＰＳチップが存在としたら、位置情報が獲得することができる。１００７は、通信用チップである。ユーザーは、自分のニーズや環境の制限に基づく通信方式を選択できる。１００８は、外部アンテナに繋ぐアダプターである。外部アンテナはオプショナルである。１００９はメインコンピューターに送られるモニターデータとシステムログを含むＲＡＭである。１０１０は外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００３８】
図１１は、センシングユニット、支えるプラットフォームと前処理ユニットの組み合わせのもう一例である。図２に述べられるようなプラットフォームに、前処理ユニットのために使われる。１１０６は、ポールで、支えるプラットフォームをサポートするために使う。１１０１は、センシングユニット、支えるプラットフォームと前処理ユニットとに繋ぐケーブルである。１１０２は、外部アンテナのケープルである。１１０３は、外部アンテナである。１１０４は、外部電源に繋ぐケーブルである。１１０５は、外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００３９】
図１２は、支えるプラットフォームに四つのセンシングユニットを繋ぎ、ハブとして機能する前処理ユニットである。１２０１は、センシングユニットと前処理ユニットに繋ぐケーブルである。１２０２は、外部アンテナのケープルである。１２０３は、外部アンテナである。１２０４は、外部電源に繋ぐケーブルである。１２０５は、外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００４０】
図１３は、センシングユニットと支えるプラットフォームを記述するもう一例である。センシングユニットはモーションセンサーを囲むボールな構造である。弾性ばねは、動きにおける追加の感度を達成するために、支えるプラットフォームとして使用される。１３０１は、センシングユニットと前処理ユニットとに繋ぐケーブルである。１３０２は、外部アンテナのケープルである。１３０３は、外部アンテナである。１３０４は、外部電源に繋ぐケーブルである。１３０５は、外部電源、たとえば、ソーラーパネルである。
【００４１】
図１４は、潜在的な地上変位エリアには、八つのデバイス（１４０１）が、地上変位に対し、比較的に敏感な場所にインストールされる。地上変位が発生したときには、変位は、センシングユニットにあるモーションセンサーがトリガーされ、前処理ユニットに大いに異なる数値データを送信する。これらのデータは、メインコンピューター（１４０４）に収集される。各デバイスの役割は等しい。これは、デバイスのいずれかが誤動作している場合、トリガーを失う唯一の場所があることを意味する。そして、システムは、引き続き正常に働くことになる。また、各センサーユニットは、その位置に基づいて重みが割り当てられる。重みは調整できる。ステータスデータは、全てのセンシングユニットから取得され、定期的に前処理ユニットに送信される。ヘルスチェックアルゴリズムが実行される。ヘルスチェックの結果に基づいて、ユーザーはバッテリーや誤動作ユニットの交換などの適切な行動を行う。センシングユニットのセンサーからデータがメインコンピューターによって収集されると、地上変位の検出アルゴリズムが実行される。このアルゴリズムは、地上変位が発生したと判定した場合に、変位のステータスが生成される。ユーザーは、通知のアラームを送信するかどうかを決定する。ソフトウェアのアップデートは（１４０５）、通信方式を介し、アップロードされる。
【００４２】
図１５は、ヘルスチェックアルゴリズムの一例である。このアルゴリズムは、時系列の間に全てのデバイスからの各ステータスの合計をし、平均値を計算して、もし平均値はシステムの健全性を決定する閾値を超えるかどうかを判断する。アルゴリズムは詳細は、前のセクションで説明される。
【００４３】
図１６は、システムがアラームを送信するかを決定するフローを示している。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上変位を検出する方法であって、
前記方法は、
一つまたは複数の場所で一つまたは複数のセンシングユニットを配備し、ここで、各センシングユニットは、一つまたは複数のモーション検出センサーを含むというステップと、
センシングユニットによって検出されるモーション信号を繰り返し収集するステップと、ロケーションの地上変位の条件を決定するステップと、
を有することを特徴とする地上変位の検出方法。
【請求項２】
一つまたは複数のロケーションに一つまたは複数の前処理ユニットを配備し、
繰り返しモーション信号を収集する一つまたは複数のセンシングユニットに各前処理ユニットを接続し、
メインコンピューターに各前処理ユニットを接続し、
各前処理ユニットで、センシングユニットのロケーションの地上変位の条件を決定することは、時間をかけて収集したモーション信号に基づき、メインコンピューターに結果を送信し、
メインコンピューターで、前処理ユニットから収集した結果を使用し、全てのセンシングユニットのロケーションの地上変位の条件を決定することを、
更に有することを特徴とする請求項１に記載の検出方法。
【請求項３】
少なくとも次のいずれかで一つまたは複数のモーションセンサーをチューニング：
感度の範囲と、
データレートと、
データの次元と、
を有することを、
更に有することを特徴とする請求項１に記載の検出方法。
【請求項４】
地上変位の状態を決定する際、センシングユニットに重みを割り当てることを、
更に有することを特徴とする請求項１に記載の検出方法。
【請求項５】
地上変位の状態を決定する際、モーションセンサーに重みを割り当てることを、
更に有することを特徴とする請求項１に記載の検出方法。
【請求項６】
モーションセンサーから収集したモーション信号の信号パターンを使用し、地上変位のタイプを識別することを、
更に有することを特徴とする請求項１に記載の検出方法。
【請求項７】
地上変位が発生したとき、モーション信号が構造によって、増幅され、そのような構造を持つ一つまたは複数センシングユニットをサポートすることを、
更に有することを特徴とする請求項１に記載の検出方法。
【請求項８】
予想されるノルムとのモーション信号を比較することにより、または、そのモーション信号の有無により、モーションセンサーの間で誤動作しているユニットを識別することを、
更に有することを特徴とする請求項１に記載の検出方法。
【請求項９】
一つまたは複数のセンシングユニット、ここで、センシングユニットごとが、一つまたは複数モーション検出センサーを有することと、及び
センシングユニットからのモーション信号を収集し、一つの地上変位状況を生成するためのメインコンピューターと、
を有する、地上変位を検出するシステム。
【請求項１０】
繋がれたセンシングユニットのモーション信号を処理し、結果をメインコンピューターにリレーするための一つまたは複数の前処理ユニット、ここで、前処理ユニットごとが、一つまたは複数のセンシングユニットとメインコンピューターに繋くことと、
更に有することを特徴とする請求項９に記載の検出システム。
【請求項１１】
一つまたは複数の支えるプラットフォーム、ここで、支えるプラットフォームごとが、一つまたは複数のセンシングユニットをサポートし、地上変位が発生した際に、モーション信号の増幅を生じさせることと、
更に有することを特徴とする請求項９に記載の検出システム。
【請求項１２】
センシングユニットでの地理的なロケーションを獲得するための手法、
更に有することを特徴とする請求項９に記載の検出システム。
【請求項１３】
メインコンピューターでのセンシングユニットのパーラーメーターを設定するための手法、
更に有することを特徴とする請求項９に記載の検出システム。
【請求項１４】
メインコンピューターでの前処理ユニットのパーラーメーターを設定するための手法、
更に有することを特徴とする請求項９に記載の検出システム。
【請求項１５】
メインコンピューターでのモーション信号のパターンに基づく地上変位のタイプを区別する手法、
更に有することを特徴とする請求項９に記載の検出システム。
【請求項１】
地上変位を検出する方法であって、
前記方法は、
一つまたは複数の場所で一つまたは複数のセンシングユニットを配備し、ここで、各センシングユニットは、一つまたは複数のモーション検出センサーを含むというステップと、
センシングユニットによって検出されるモーション信号を繰り返し収集するステップと、ロケーションの地上変位の条件を決定するステップと、
を有することを特徴とする地上変位の検出方法。
【請求項２】
一つまたは複数のロケーションに一つまたは複数の前処理ユニットを配備し、
繰り返しモーション信号を収集する一つまたは複数のセンシングユニットに各前処理ユニットを接続し、
メインコンピューターに各前処理ユニットを接続し、
各前処理ユニットで、センシングユニットのロケーションの地上変位の条件を決定することは、時間をかけて収集したモーション信号に基づき、メインコンピューターに結果を送信し、
メインコンピューターで、前処理ユニットから収集した結果を使用し、全てのセンシングユニットのロケーションの地上変位の条件を決定することを、
更に有することを特徴とする請求項１に記載の検出方法。
【請求項３】
少なくとも次のいずれかで一つまたは複数のモーションセンサーをチューニング：
感度の範囲と、
データレートと、
データの次元と、
を有することを、
更に有することを特徴とする請求項１に記載の検出方法。
【請求項４】
地上変位の状態を決定する際、センシングユニットに重みを割り当てることを、
更に有することを特徴とする請求項１に記載の検出方法。
【請求項５】
地上変位の状態を決定する際、モーションセンサーに重みを割り当てることを、
更に有することを特徴とする請求項１に記載の検出方法。
【請求項６】
モーションセンサーから収集したモーション信号の信号パターンを使用し、地上変位のタイプを識別することを、
更に有することを特徴とする請求項１に記載の検出方法。
【請求項７】
地上変位が発生したとき、モーション信号が構造によって、増幅され、そのような構造を持つ一つまたは複数センシングユニットをサポートすることを、
更に有することを特徴とする請求項１に記載の検出方法。
【請求項８】
予想されるノルムとのモーション信号を比較することにより、または、そのモーション信号の有無により、モーションセンサーの間で誤動作しているユニットを識別することを、
更に有することを特徴とする請求項１に記載の検出方法。
【請求項９】
一つまたは複数のセンシングユニット、ここで、センシングユニットごとが、一つまたは複数モーション検出センサーを有することと、及び
センシングユニットからのモーション信号を収集し、一つの地上変位状況を生成するためのメインコンピューターと、
を有する、地上変位を検出するシステム。
【請求項１０】
繋がれたセンシングユニットのモーション信号を処理し、結果をメインコンピューターにリレーするための一つまたは複数の前処理ユニット、ここで、前処理ユニットごとが、一つまたは複数のセンシングユニットとメインコンピューターに繋くことと、
更に有することを特徴とする請求項９に記載の検出システム。
【請求項１１】
一つまたは複数の支えるプラットフォーム、ここで、支えるプラットフォームごとが、一つまたは複数のセンシングユニットをサポートし、地上変位が発生した際に、モーション信号の増幅を生じさせることと、
更に有することを特徴とする請求項９に記載の検出システム。
【請求項１２】
センシングユニットでの地理的なロケーションを獲得するための手法、
更に有することを特徴とする請求項９に記載の検出システム。
【請求項１３】
メインコンピューターでのセンシングユニットのパーラーメーターを設定するための手法、
更に有することを特徴とする請求項９に記載の検出システム。
【請求項１４】
メインコンピューターでの前処理ユニットのパーラーメーターを設定するための手法、
更に有することを特徴とする請求項９に記載の検出システム。
【請求項１５】
メインコンピューターでのモーション信号のパターンに基づく地上変位のタイプを区別する手法、
更に有することを特徴とする請求項９に記載の検出システム。
【公開番号】特開２０１２−９３３５７（Ｐ２０１２−９３３５７Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−２３４３６５（Ｐ２０１１−２３４３６５）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（５１１２５８９２７）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３４３６５（Ｐ２０１１−２３４３６５）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（５１１２５８９２７）
【Ｆターム（参考）】
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