地震計及び地震計異常監視システム
【課題】検出した振動がノイズか地震かを的確に区別するとともに、地震の検出が遅れる可能性があることを的確に把握可能な地震計、及びこの地震計において地震の検出が遅れる可能性があるか否かを監視する地震計異常監視システムを提供することを目的とする。
【解決手段】地震計は、ノイズレベルを定数倍したものをトリガレベルとし、加速度センサで検出した信号が、このトリガレベルを越えると地震と判定している（Ｓ２０）ため、ノイズレベルが高くなりすぎると地震の検出に遅れが生じる。そのため、ノイズレベルが一定の閾値を越えているか監視し（Ｓ１５、Ｓ１７）、ノイズレベルが所定の閾値を越えたら地震の検出に遅れが生じるものとして、地震計異常監視システムを構成する中央制御装置５に異常報知信号を送信している（Ｓ１９）。すると、中央制御装置５において地震の検出の遅れが発生する虞がある地震計があることが警報される。
【解決手段】地震計は、ノイズレベルを定数倍したものをトリガレベルとし、加速度センサで検出した信号が、このトリガレベルを越えると地震と判定している（Ｓ２０）ため、ノイズレベルが高くなりすぎると地震の検出に遅れが生じる。そのため、ノイズレベルが一定の閾値を越えているか監視し（Ｓ１５、Ｓ１７）、ノイズレベルが所定の閾値を越えたら地震の検出に遅れが生じるものとして、地震計異常監視システムを構成する中央制御装置５に異常報知信号を送信している（Ｓ１９）。すると、中央制御装置５において地震の検出の遅れが発生する虞がある地震計があることが警報される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震計、及び、この地震計の異常を監視する地震計異常監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震計では、この地震計が設置される地震観測点において、地震が発生していない時に観測される振動（ノイズ）のノイズレベルを観測し、これに基づいてトリガレベルを決定して、検出された振動がトリガレベルを超えると、地震が発生していると判定していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、トリガレベルを高く設定しすぎると地震の検出が遅れ、一方、トリガレベルを低く設定しすぎると、地震観測点の近傍を列車が通過するなどした場合、検出した振動が列車の通過による振動（ノイズ）か地震によるものかを区別できなくなる虞があった。
【０００４】
そこで本発明では、検出した振動がノイズか地震かを的確に区別するとともに、地震の検出が遅れる可能性があることを的確に把握可能な地震計、及び、この地震計において地震の検出が遅れる可能性があるか否かを監視する地震計異常監視システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載された発明は、地震観測点に設置され、前記地震観測点における振動の加速度を検出する振動検出手段と、該振動検出手段が過去に検出した検出結果と現在検出している検出結果から、地震が発生していないときに前記地震観測点で観測される振動であるノイズの加速度の大きさとして評価可能なノイズレベルを算出するノイズレベル算出手段と、前記ノイズレベルに基づいて、前記振動検出手段で検出された振動の加速度が、地震による振動の加速度かを判定する基準となるトリガレベルを算出するトリガレベル算出手段と、前記振動検出手段で検出された振動の加速度が前記トリガレベルを超えた場合、地震が発生していると判定する地震判定手段と、該地震判定手段により地震が発生したと判定された場合、地震が発生したことを警報する地震警報手段と、前記ノイズレベルが、予め定めた閾値を一定期間継続して超えたか否かを判定する自己診断手段と、該自己診断手段により、前記ノイズレベルが、予め定めた閾値を一定期間継続して超えた場合、異常が発生したものとして警報する異常警報手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
これによると、振動検出手段が過去に検出した検出結果と現在検出している検出結果から、地震が発生していないときに地震観測点で観測される振動であるノイズの加速度の大きさとして評価可能なノイズレベルを、ノイズレベル算出手段により算出している。
【０００７】
そして、本発明では、この算出されたノイズレベルに基づいて、振動検出手段で検出された振動の加速度が、地震による振動の加速度かを判定する基準となるトリガレベルをトリガレベル算出手段で算出している。
【０００８】
そのため、地震観測点の近傍を列車が通過するなどして、ノイズレベルが高くなっても、このノイズレベルに合わせてトリガレベルも上がるので、本発明の地震計を用いれば、検出した振動がノイズか地震かを的確に区別することができる。
【０００９】
また、本発明の地震計は、ノイズレベルが、予め定めた閾値を一定期間継続して超えたか否かを判定する自己診断手段を備えており、例えば、閾値として、地震の検出が遅れる可能性がある閾値を設定することにより、その閾値をノイズレベルが一定期間継続して超えた場合、地震計が地震を正確に検出できない異常が発生したものとして、異常警報手段が警報を発する。
【００１０】
そのため、本発明の地震計を用いれば、その警報により、地震の検出が遅れる可能性があることを的確に把握することができる。
次に、警報の発し方としては、請求項２に記載したように、閾値として、第１閾値と、この第１閾値よりも大きい第２閾値とを設定し、ノイズレベルが、第１閾値を一定期間継続して超えた後、さらに、第２閾値を一定期間継続して超えた場合に、警報手段により警報を発するようにしてもよい。
【００１１】
このようにすると、一つの閾値を超えただけで警報を発する場合に比べて、ノイズレベルが警報を発するレベルに達しているか否かを慎重に判断することができるので、警報の正確性を担保することができる。
【００１２】
次に、請求項３に記載したように、トリガレベルは、ノイズレベルを定数倍したものとしてもよい。具体的には、１０倍程度に設定されることが多い。
また、前述のトリガレベルの決定方法以外に、トリガレベルを計算式による算出ではなく、値そのものを固定値とする方法がある。
【００１３】
次に、請求項４に記載したように、ノイズレベル算出手段は、ノイズレベルを下記の数式により算出するとよい。
【００１４】
【数１】
【００１５】
この数式のうち（１）式では、（２）式においてｔ＝０のときのノイズレベル初期値を決める式であって、予め定められたサンプリング期間（例えば２秒）内に、予め定められたサンプリング周期毎にノイズをサンプリングすると、サンプリング周期に応じた個数（例えばＮ個）のノイズをサンプリングできるので、そのサンプリング期間のノイズの平均値を算出している。
【００１６】
（２）式は、振動検出手段が過去に検出した検出結果と現在検出している検出結果から、地震が発生していないときに地震観測点で観測される振動であるノイズの加速度の大きさとして評価可能なノイズレベルを算出する式であり、地震観測点において過去にノイズを検出した結果を無視することなく、現在ノイズを検出した結果を取り込みながら、地震観測点の平均的なノイズレベルを算出するものである。
【００１７】
この（２）式は、平滑化係数をα（０＜α＜１）とする指数移動平均を示す式のうち、Ｒｏｂｅｒｔｓの式を用いて示しているが、Ｈｕｎｔｅｒの式を用いても良い。
Ｒｏｂｅｒｔｓの式を用いているのは、Ｈｕｎｔｅｒの式であると、時刻ｔのノイズレベルを算出するために、時刻ｔ−１の加速度絶対値を掛ける必要があるため、その記憶・読み出しのための処理時間が必要となるが、この点、Ｒｏｂｅｒｔｓの式を用いると、そのような処理時間が不要となるため、地震観測の迅速性に寄与するからである。
【００１８】
尚、αは、０．９９６〜０．９９８であることが好ましいが、これに限られるものではない。
次に、請求項５に記載の発明は、上記地震計を用いた地震計異常監視システムについての発明であり、複数の各地震観測点にそれぞれ設置された請求項１〜４のいずれか１項に記載の複数の地震計と、前記複数の地震計と通信し、該複数の地震計を監視する監視装置とを備え、前記監視装置は、いずれかの前記地震計から前記警報に関する異常報知信号を受信すると、該異常報知信号を送信してきた前記地震計に異常が発生していることを報知することを特徴とする。
【００１９】
この地震計異常監視システムを用いれば、各地震観測点において、地震が正確に観測できるか否かをセンター装置側で正確に把握することができるので、このシステムを用いれば、各地震計の異常に対する対応を迅速に取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態の地震計のブロック図である。
【図２】本実施形態の地震監視システムの模式図である。
【図３】本実施形態の地震計で算出されるノイズレベルとトリガレベルのサンプル数−加速度グラフで、（ａ）はノイズレベルが正常時、（ｂ）はノイズレベルが異常時のものである。
【図４】（ａ）は本実施形態の地震計で算出されるノイズレベルとトリガレベルのサンプル数−加速度グラフで、ノイズレベルが異常時のものである。（ｂ）はノイズレベルが正常な値になるまでリセットされた様子を示すもので、サンプル数−加速度グラフである。
【図５】本実施形態の地震計で算出されるノイズレベルのサンプル数−加速度グラフで、地震観測中にノイズレベルが異常になった様子を示すものである。
【図６】本実施形態の地震計の地震計処理部で実行される地震監視処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［１．地震計１の構成の説明］
本実施形態の地震計１について説明する。
【００２２】
ここで、図１は本実施形態の地震計１のブロック図である。
本実施形態の地震計１は、図１に示すように、この地震計１が設置された地震観測点の振動を検出する加速度センサ１０、および、この加速度センサ１０を用いて観測した振動の観測結果を処理する地震計処理部２０を備える。
【００２３】
加速度センサ１０は振動の３成分（上下、南北、東西）の加速度を計測し、その計測した加速度値をアナログの信号として地震計処理部２０へ出力する。
地震計処理部２０は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力回路であるＩ／Ｏおよびこれらの構成を接続するバスラインなどで構成されて各種処理を実行する。
【００２４】
この地震計処理部２０は、機能毎にブロックに分けて説明すると、波形処理機能部２１と、警報判定処理部２２と、ノイズレベルリセット部２３と、ノイズレベル異常判定部２４とを有する。
【００２５】
波形処理機能部２１は、加速度センサ１０から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号に基づいて後述するノイズレベル、トリガレベルを算出する処理等を実行するブロックである。
【００２６】
警報判定処理部２２は、波形処理機能部２１で算出されたトリガレベルを、加速度センサ１０で検出された振動の加速度が越えているか否かにより、地震波による振動を検出したか否かを判定し、地震波による振動を検出したと判定したら、地震波による振動の大きさなどの情報を含む地震発生信号Ａを外部の地震警報通信網３を介して後述する中央制御装置５に出力する処理を実行するブロックである。
【００２７】
ノイズレベルリセット部２３は、波形処理機能部２１で算出されたノイズレベルの初期値が適正なものか否かを判定し、ノイズレベルの初期値が適正なものでない場合、その初期値を適正なものに調整する処理を行うブロックである。
【００２８】
ノイズレベル異常判定部２４は、波形処理機能部２１で算出したノイズレベルに異常があった場合、異常があったことを示す異常報知信号Ｂを外部の地震警報通信網３を介して後述する中央制御装置５に出力する処理を実行するブロックである。
【００２９】
尚、ノイズレベルの初期値や、ノイズレベルが適正か否かの判断については後述する。
［２．地震監視システム］
次に、上述した地震計１を用いた地震監視システムについて説明する。
【００３０】
ここで、図２は、地震監視システム７の模式図である。
本実施形態の地震監視システム７は、複数の地震観測点のそれぞれに設置された地震計１と、これら地震計１と通信可能な中央制御装置５と、各地震計１と中央制御装置５とを通信可能に接続する地震警報通信網３とを備えている。
【００３１】
この地震監視システム７では、地震が発生すると、その地震の地震波による振動を検出した各地震計１から、地震発生信号Ａが地震警報通信網３を介して中央制御装置５に送信される。
【００３２】
中央制御装置５では、各地震計１から地震発生信号Ａを受信すると、この地震発生信号Ａに含まれる各地震観測点で観測した地震波による振動の大きさを示す情報等に基づいて、地震の規模や震源その他が算出され、必要に応じて図示しない列車制御システム等に対して地震に関する情報が送信される。
【００３３】
また、この地震監視システム７では、各地震計１のノイズレベルに異常があると、その異常を示す異常報知信号Ｂが、各地震計１のノイズレベル異常判定部２４から地震警報通信網３を介して中央制御装置５に送信される。
【００３４】
この異常報知信号Ｂを中央制御装置５が受信すると、中央制御装置５に備えられた警報装置５０が点滅して報知を行い、いずれの地震計１でノイズレベルに異常があるかを、中央制御装置５が備えるモニター５１に表示する。
【００３５】
尚、本発明の地震計異常監視システムは、地震監視システム７のうち、各地震計１から異常報知信号Ｂを地震警報通信網３を介して中央制御装置５に送信し、警報装置５０による警報を実行する部分に相当する。
【００３６】
また、本発明の監視装置は、上記実施形態の中央制御装置５に相当する。
［３．波形処理機能部２１：ノイズレベル、トリガレベル］
次に、波形処理機能部２１で算出されるノイズレベル及びトリガレベルについて説明する。
【００３７】
ここで、図３は、ノイズレベル、トリガレベルについて説明するグラフである。
波形処理機能部２１（図１参照）は、加速度センサ１０（図１参照）で検出された振動の加速度値から、下記の数式１（下記の（１）（２）の式）に基づいて、本実施形態の地震計１が設置された地震観測点でのノイズレベルを算出する処理を実行する。
【００３８】
このノイズレベルは、下記の数式１に示すように、加速度センサ１０が過去に検出した検出結果と現在検出している検出結果から、地震が発生していないときに各地震観測点で検出される振動であるノイズ（具体的にはノイズの加速度）の平均的な大きさとして評価可能なものである。
【００３９】
本実施形態では、１００Ｈｚのサンプリング周波数で、地震観測点で観測される振動をサンプリングしている。
そのため、例えば、下記の数式１（１）の式は、数式１（２）でノイズレベルを算出する際のノイズレベルの初期値を算出しているが、本実施形態では、１００Ｈｚのサンプリング周波数で２秒間サンプリングすると、Ｎ＝２００個の振動がサンプルされるので、数式１（１）では、このＮ個のサンプルでノイズレベルの初期値が算出される。
【００４０】
【数１】
【００４１】
そして、この数式１により波形処理機能部２１がノイズレベルが算出されると、このノイズレベルを定数倍（本実施形態では１０倍）したトリガレベルが算出される。
すると、これらノイズレベルとトリガレベルは、図３（ａ）のサンプリング数−加速度のグラフのように観測される。
【００４２】
尚、算出されたノイズレベルとトリガレベルは、算出されるごとに地震計処理部２０が備えている図示しないＲＡＭに記憶される。そして、ノイズレベルについては以後のノイズレベルの算出に用いられ、トリガレベルについては、地震が発生したか否かを検出する基準値として用いられ、サンプリング周期毎に新しいノイズレベルやトリガレベルが算出されると、それらのデータは更新される。
［４．ノイズレベルリセット部２３］
ところで、ノイズレベルの初期値は、地震計１の起動直後に算出されるが、ノイズレベルの初期値を算出する際、偶然の事象によって、観測に適さない非常に大きな値のノイズレベルの初期値が設定されることがある。
【００４３】
これは、ノイズレベルの初期値を算出するためのデータを取得しているときに、地震観測点の近傍を列車が通過したり、地震が発生したり、大型車両が通過するなどする場合に発生する。
【００４４】
ノイズレベルの初期値が大きすぎると、上述した数式１（２）において、平滑化係数を１に近いものにしているため、ノイズレベルが長期間大きい値を保ったままとなって、図３（ｂ）に示すように、結果としてトリガレベルも長期間高くなる。
【００４５】
すると、図３（ａ）と図３（ｂ）とを比較するとわかるように、地震の地震波の検出に遅れが生じたり、場合によっては、図４（ａ）に示すように、トリガレベルが地震の加速度よりも大きくなってしまい、地震が検出できなくなるといった障害が発生することが推測される。
【００４６】
そこで、本実施形態の地震計１では、ノイズレベルリセット部２３を備え、ノイズレベルの初期値が、地震観測に遅れが生じたり、地震観測が出来なくなる虞がない適正な値になるよう調整している。
【００４７】
本実施形態では、波形処理機能部２１において数式１の（１）で算出されたノイズレベルの初期値が０．１４gal以上である場合、ノイズレベルリセット部２３は、波形処理機能部２１に対しノイズレベルの初期値の算出を再度実行するようリセットを掛け、その後も、ノイズレベルの初期値が０．１４gal以上になる場合は、図４（ｂ）に示すように、０．１４gal以下となるまで繰り返しリセットが掛けられる。
［５．ノイズレベル異常判定部２４］
次に、ノイズレベル異常判定部２４について説明する。
【００４８】
このノイズレベル異常判定部２４は、地震の検出中にノイズレベルに異常があった場合に異常報知信号Ｂを中央制御装置５に出力する処理を実行する。
より具体的には、ノイズレベル異常判定部２４は、ノイズレベルの初期値として適正なものが算出され、数式１（２）によりノイズレベルの算出が実行されているときに、ノイズレベルに異常がないか否かを判定しているブロックである。
【００４９】
上述したように、本実施形態の地震計１は、ノイズレベルを定数倍してトリガレベルを決定しているので、ノイズレベルの初期値以外にも、地震観測点の近傍を連続して列車が通過したり、工事が行われるなどして、地震観測中に断続的に大きい振動を連続して観測することによって、図５に示すように、地震観測中にノイズレベルが上昇することがある。
【００５０】
このようにノイズレベルが上昇すると、地震観測中に地震の検出に遅れが生じたり（図３参照）、場合によっては、地震観測ができなくなる虞がある（図４（ａ）参照）。
そのため、本実施形態の地震計１は、ノイズレベル異常判定部２４を備え、波形処理機能部２１において数式１の（２）で算出されるノイズレベルを監視し、このノイズレベルについて、地震観測に遅れが生じたり、地震観測ができなくなるといった障害が発生する虞がある大きさとなった場合に異常報知信号Ｂを発している。
【００５１】
このノイズレベル異常判定部２４は、具体的には、図５に示すように、ノイズレベルが第１閾値（０．１４gal）以上になる期間が１０秒以上継続した後、さらに、この第１閾値よりも高い第２閾値（０．４２gal）以上になる期間が１０秒以上継続した場合、異常報知信号Ｂを地震警報通信網３を介して中央制御装置５に送信している。
【００５２】
すると中央制御装置５では、警報装置５０が報知を行い、いずれの地震計１でノイズレベルに異常があるかが、中央制御装置５が備えるモニター５１に表示される。
このようにすれば、地震を観測できなくなった地震計１を素早く特定することができるので、それに対する対策を素早くとることができ、ノイズレベルの上昇の原因となった事象が取り除くことができるものであれば、これを取り除くことにより、異常報知信号Ｂを発した地震計１での地震観測が再び可能となる。
［６．警報判定処理部２２］
次に、警報判定処理部２２について説明する。
【００５３】
この警報判定処理部２２は、波形処理機能部２１で算出された現在のトリガレベルと、加速度センサ１０が現在検出している振動の加速度とを比較し、加速度センサ１０が検出した振動の加速度が現在のトリガレベルを超えていると判定すると、地震観測点において地震波による振動を検出したものとし、その振動の大きさなどの情報を含む地震発生信号Ａを地震警報通信網３を介して中央制御装置５に送信する。
【００５４】
中央制御装置５は、各地震計１から地震発生信号Ａを受信すると、いずれの地震観測点で、どの程度の大きさの地震波を捉えているかをモニター５１に表示する。
そのため、地震が発生したとき、モニター５１を見ていれば、どのような規模の地震が、どの範囲で発生したかを瞬時に把握することができる。
［７．地震監視処理］
次に、上記では、地震計１の地震計処理部２０で行われる処理について機能ブロックを用いて説明したが、以下では、フローチャートを用いて説明する。
【００５５】
ここで、図６は、地震計１の地震計処理部２０で実行される地震監視処理のフローチャートである。
この地震監視処理は、図示しない電源ボタンを押下すると開始され、まず、Ｓ１０において、図示しない地震計処理部２０が備えるＲＡＭに記憶されたノイズレベルやトリガレベルに関する情報を消去する等の初期処理が実行される。
【００５６】
次に、Ｓ１１〜Ｓ１２の処理で、ノイズレベルの初期値を算出する処理が実行される。
Ｓ１１では、電源オン時から２秒の間に１００Ｈｚのサンプリング周波数で、加速度センサ１０が観測した振動の加速度の検出結果である２００個のサンプリングデータから、ノイズレベルの初期値が、上述の数式１（１）に基づいて算出される。
【００５７】
Ｓ１２では、Ｓ１１で算出したノイズレベルの初期値が、予め定められた観測可能レベル（０．１４gal）以下か否かが判定され、ノイズレベルの初期値が観測可能レベル以下であると、次にＳ１３の処理が実行される（Ｓ１２：ＹＥＳ）。
【００５８】
一方、Ｓ１１で算出されたノイズレベルの初期値が観測可能レベル以上であると（Ｓ１２：ＮＯ）、再びＳ１１の処理が実行され、新たに２秒間、加速度センサ１０を用いてＮ個の振動の加速度がサンプリングされ、再度Ｓ１２において、ノイズレベルの初期値が観測可能レベル以下か否かが判定される。
【００５９】
このように、この地震監視処理のフローチャートでは、Ｓ１１〜Ｓ１２での処理により、ノイズレベルの初期値が観測可能レベル以下となるまで２秒間ずつ繰り返し、ノイズレベルが適正な初期値となるよう算出する処理が実行される。
【００６０】
Ｓ１３が実行されると、数式１の（２）式により、サンプリング周期（１００Ｈｚ）毎に加速度センサ１０で観測された振動の加速度と、ノイズレベル初期値又は過去に算出したノイズレベルとから、現在のノイズレベルを算出する処理が実行される。
【００６１】
次に、Ｓ１４では、Ｓ１３で算出されたノイズレベルに基づいて、トリガレベルを算出する処理が実行される。このトリガレベルは、ノイズレベルを１０倍することにより求められる。そして、次に、Ｓ１５の処理が実行される。
【００６２】
Ｓ１５では、ノイズレベルが第１閾値（０．１４ｇａｌ）を越えていないかチェックする処理が実行され、第１閾値を越えていない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、Ｓ２０の処理が実行され、第１閾値を越えている場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、Ｓ１６で、ノイズレベルが第１閾値を継続して１０秒以上越えているか判定する処理が実行される。
【００６３】
このＳ１６でノイズレベルが第１閾値を継続して１０秒以上越えていると判定されなかった場合（Ｓ１６：ＮＯ）、再びＳ１５の処理が実行され、ノイズレベルが第１閾値を継続して１０秒以上越えていると判定された場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、次に、Ｓ１７の処理が実行される。
【００６４】
Ｓ１７では、ノイズレベルが第２閾値（０．４２ｇａｌ）を越えていないかチェックする処理が実行され、第２閾値を越えていない場合（Ｓ１７：ＮＯ）、Ｓ２０の処理が実行され、第２閾値を越えている場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、Ｓ１８で、ノイズレベルが第２閾値を継続して１０秒以上越えているか判定する処理が実行される。
【００６５】
このＳ１８でノイズレベルが第２閾値を継続して１０秒以上越えていると判定されなかった場合（Ｓ１８：ＮＯ）、Ｓ２０の処理が実行され、ノイズレベルが第２閾値を継続して１０秒以上越えていると判定された場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、次に、Ｓ１９の処理が実行され、異常報知信号Ｂを中央制御装置５に送信する処理が実行され、本処理を終了する。
【００６６】
尚、Ｓ１９で実行される警報は、ノイズレベルが第１閾値又は第２閾値を下回るまで実行してもよい。
次に、Ｓ２０では、加速度センサ１０で検出した加速度が、トリガレベルを越えるか否かを判定することにより、地震波による振動を加速度センサ１０が捉えたか判定する処理が実行される。
【００６７】
このＳ２０で地震が検出されなかったら、再びＳ１３以下の処理が実行され、地震が検出されたら、Ｓ２１の処理が実行される。
Ｓ２１では、地震計１を地震中状態に移行させ、加速度センサ１０で検出される振動を、地震波の振動であるとみなしてサンプリング周期（１００Ｈｚ）毎に検出する処理が開始される。そして、Ｓ２２では、現在、加速度センサ１０が検出している地震波による振動の大きさから震度等を算出処理がなされる。
【００６８】
次に、Ｓ２３では、Ｓ２０〜Ｓ２１で検出・算出された地震が警報を発する必要がある地震か否かを判定する処理が実行される。本実施形態では、Ｓ２２で算出した震度が警報を出すべき震度として予め設定した震度を越えていないか判定する。
【００６９】
Ｓ２３の処理で、警報を発する必要があると判定された場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、Ｓ２４の処理が実行され、このＳ２４では、Ｓ２２で震度を算出したときに用いた加速度センサ１０で検出された振動の大きさや、Ｓ２２で算出された震度等の情報を含む地震発生信号Ａを中央制御装置５に出力する処理が実行され、警報を発する必要がないと判定された場合は（Ｓ２３：ＮＯ）、Ｓ２５の処理が実行される。
【００７０】
Ｓ２５では、地震が終了したか否かが判定される。この判定は、加速度センサ１０が現在検出している振動が、地震終了レベルを下回っているか否かにより判定する。
尚、「地震終了レベル」とは、ノイズレベルを定数倍したレベルであり、ノイズレベルを何倍したものとするかは、地震観測点の特性その他の要件で決定される。
【００７１】
このＳ２５で地震が終了したと判定されなかった場合（Ｓ２５：ＮＯ）、再びＳ２２以下の処理が実行され、地震が終了したと判定された場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、本処理を終了して、Ｓ１１以下の処理が実行される。
【００７２】
尚、以上説明した地震監視処理のうち、上述のＳ１２の処理がノイズレベルリセット部２３に相当し、Ｓ１５〜Ｓ１９の処理がノイズレベル異常判定部２４に相当する。
また、Ｓ２２〜Ｓ２４の処理が警報判定処理部２２に相当し、Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ２０、Ｓ２１の処理が波形処理機能部２１に相当する。
［上記実施形態の地震計１の特徴］
上記実施形態の地震計１によると、加速度センサ１０により過去に検出した検出結果と現在検出している検出結果から、地震が発生していないときに地震観測点で観測される振動であるノイズの加速度の大きさとして評価可能なノイズレベルを、数式１を用いて算出している（Ｓ１３）。
【００７３】
そして、本実施形態では、この算出されたノイズレベルに基づいて、加速度センサ１０で検出された振動の加速度が、地震による振動の加速度かを判定する基準となるトリガレベルを算出している（Ｓ１４）。
【００７４】
そのため、本実施形態の地震計１を用いれば、地震観測点の周囲を列車が通過するなどして、ノイズレベルが高くなっても、このノイズレベルに合わせてトリガレベルも上がり、列車の通過等で発生した振動を検出しなくなるので、検出した振動がノイズか地震かを的確に区別することができる。
【００７５】
一方、本実施形態の地震計１は、ノイズレベルが、予め定めた閾値を一定期間継続して超えたか否かを自己診断しており（Ｓ１５、Ｓ１７）、ノイズレベルが、予め定めた閾値を一定期間継続して超え、例えば、地震の検出が遅れる可能性がある場合など、地震観測が正確に行えない虞があることを警報している（Ｓ１９）。
【００７６】
そのため、本実施形態の地震計１を用いれば、地震の検出が遅れる可能性がある場合、Ｓ１５〜Ｓ１９の処理により地震観測が正確に行えない虞があることを警報するので、地震の検出が遅れる可能性があることを的確に把握することができる。
【００７７】
また、自己診断（Ｓ１５、Ｓ１７）は、ノイズレベルが異常となったか否かを、第１閾値及び、この第１閾値よりも大きい第２閾値の２段階に分けて行っているので、一つの閾値を超えただけで警報を発する場合に比べて、ノイズレベルが異常か否かを慎重に判断することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、各地震観測点に設置された地震計１でノイズレベルに異常があれば、地震が正確に観測できるか否かを中央制御装置５で正確に把握することができるので、このシステムを用いれば、各地震計１で地震が観測できなくなった場合の対応を迅速に取ることができる。
【００７９】
さらに、本実施形態の地震計１は、地震計１をはじめて設置したとき、または、リセットを掛けたときに、ノイズレベルの初期値が異常に高い場合、繰り返しリセットを掛けて、正常となるようにしている。
【００８０】
リセットを掛けないと、ノイズレベルが落ち着くまで長期間（本実施形態では例えば３分）かかるが、本実施形態では比較的短い時間で（本実施形態では１０秒程度）で落ち着くこととなる。
【００８１】
そのため、本実施形態の地震計１は、ノイズレベルが高すぎて長期間地震を検出できなかったり、検出タイミングが遅れることを最小限に抑えることができる。
［対応関係］
特許請求の範囲に記載された振動検出手段は上記実施形態の加速度センサ１０に相当し、ノイズレベル算出手段は波形処理機能部２１及び地震監視処理中のＳ１３の処理に相当し、トリガレベル算出手段は波形処理機能部２１及び地震監視処理中のＳ１４の処理に相当する。
【００８２】
特許請求の範囲に記載された地震判定手段は上記実施形態の警報判定処理部２２及び地震監視処理中のＳ２０の処理に相当し、地震警報手段は上記実施形態の警報判定処理部２２及び地震監視処理中のＳ２４の処理に相当する。
【００８３】
特許請求の範囲に記載された自己診断手段は上記実施形態のノイズレベル異常判定部２４及び地震監視処理中のＳ１５〜Ｓ１８の処理に相当し、異常警報手段は上記実施形態のノイズレベル警報判定処理部２２及び地震監視処理中のＳ１９の処理に相当する。
【００８４】
特許請求の範囲に記載された監視装置は、本実施形態の中央制御装置５に相当する。
以上、請求項の各構成に対応する実施形態上の各構成について説明したが、請求項の各構成に対応する各構成は、上記実施形態のものに限られない。
［その他の実施形態］
上記実施形態では、警報判定処理部２２において、地震観測点において地震波による振動が観測された場合、地震発生信号Ａを外部の地震警報通信網３に出力する例について説明したが、地震計１に警報装置を設けておき（別体でも一体でもよい）、その警報装置を作動させてもよい。このようにすると、地震があった際、地震計１の側にいた監視員等は、地震があることを素早く知ることができる。
【００８５】
ノイズレベル異常判定部２４は、波形処理機能部２１で算出したノイズレベルに異常があった場合、異常があったことを示す異常報知信号Ｂを外部の地震警報通信網３に出力する例について説明したが、その異常を報知する報知装置を地震計１に設けておき（別体でも一体でもよい）、その報知装置を作動させてもよい。このようにすると、ノイズレベルに異常があった場合、地震計１の側にいた監視員等は、地震計１の異常を素早く知ることができるので、これに対する対策を素早く取ることができる。
【００８６】
また、上記数式１の（２）式は、平滑化係数をα（０＜α＜１）とする指数移動平均を示す式のうち、Ｒｏｂｅｒｔｓの式を用いて示しているが、Ｈｕｎｔｅｒの式を用いても良い。Ｒｏｂｅｒｔｓの式を用いているのは、Ｈｕｎｔｅｒの式であると、時刻ｔのノイズレベルを算出するために、時刻ｔ−１の加速度絶対値を掛ける必要があるため、その記憶・読み出しのための処理時間が必要となるが、この点、Ｒｏｂｅｒｔｓの式を用いると、そのような処理時間が不要となるため、地震観測の迅速性に寄与するからである。
【００８７】
αは、０．９９６〜０．９９８であることが好ましいが、これに限られるものではない。
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８８】
１…地震計、３…地震警報通信網、５…中央制御装置、７…地震監視システム、１０…加速度センサ、２０…地震計処理部、２１…波形処理機能部、２２…警報判定処理部、２３…ノイズレベルリセット部、２４…ノイズレベル異常判定部、５０…警報装置、５１…モニター。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震計、及び、この地震計の異常を監視する地震計異常監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震計では、この地震計が設置される地震観測点において、地震が発生していない時に観測される振動（ノイズ）のノイズレベルを観測し、これに基づいてトリガレベルを決定して、検出された振動がトリガレベルを超えると、地震が発生していると判定していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、トリガレベルを高く設定しすぎると地震の検出が遅れ、一方、トリガレベルを低く設定しすぎると、地震観測点の近傍を列車が通過するなどした場合、検出した振動が列車の通過による振動（ノイズ）か地震によるものかを区別できなくなる虞があった。
【０００４】
そこで本発明では、検出した振動がノイズか地震かを的確に区別するとともに、地震の検出が遅れる可能性があることを的確に把握可能な地震計、及び、この地震計において地震の検出が遅れる可能性があるか否かを監視する地震計異常監視システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載された発明は、地震観測点に設置され、前記地震観測点における振動の加速度を検出する振動検出手段と、該振動検出手段が過去に検出した検出結果と現在検出している検出結果から、地震が発生していないときに前記地震観測点で観測される振動であるノイズの加速度の大きさとして評価可能なノイズレベルを算出するノイズレベル算出手段と、前記ノイズレベルに基づいて、前記振動検出手段で検出された振動の加速度が、地震による振動の加速度かを判定する基準となるトリガレベルを算出するトリガレベル算出手段と、前記振動検出手段で検出された振動の加速度が前記トリガレベルを超えた場合、地震が発生していると判定する地震判定手段と、該地震判定手段により地震が発生したと判定された場合、地震が発生したことを警報する地震警報手段と、前記ノイズレベルが、予め定めた閾値を一定期間継続して超えたか否かを判定する自己診断手段と、該自己診断手段により、前記ノイズレベルが、予め定めた閾値を一定期間継続して超えた場合、異常が発生したものとして警報する異常警報手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
これによると、振動検出手段が過去に検出した検出結果と現在検出している検出結果から、地震が発生していないときに地震観測点で観測される振動であるノイズの加速度の大きさとして評価可能なノイズレベルを、ノイズレベル算出手段により算出している。
【０００７】
そして、本発明では、この算出されたノイズレベルに基づいて、振動検出手段で検出された振動の加速度が、地震による振動の加速度かを判定する基準となるトリガレベルをトリガレベル算出手段で算出している。
【０００８】
そのため、地震観測点の近傍を列車が通過するなどして、ノイズレベルが高くなっても、このノイズレベルに合わせてトリガレベルも上がるので、本発明の地震計を用いれば、検出した振動がノイズか地震かを的確に区別することができる。
【０００９】
また、本発明の地震計は、ノイズレベルが、予め定めた閾値を一定期間継続して超えたか否かを判定する自己診断手段を備えており、例えば、閾値として、地震の検出が遅れる可能性がある閾値を設定することにより、その閾値をノイズレベルが一定期間継続して超えた場合、地震計が地震を正確に検出できない異常が発生したものとして、異常警報手段が警報を発する。
【００１０】
そのため、本発明の地震計を用いれば、その警報により、地震の検出が遅れる可能性があることを的確に把握することができる。
次に、警報の発し方としては、請求項２に記載したように、閾値として、第１閾値と、この第１閾値よりも大きい第２閾値とを設定し、ノイズレベルが、第１閾値を一定期間継続して超えた後、さらに、第２閾値を一定期間継続して超えた場合に、警報手段により警報を発するようにしてもよい。
【００１１】
このようにすると、一つの閾値を超えただけで警報を発する場合に比べて、ノイズレベルが警報を発するレベルに達しているか否かを慎重に判断することができるので、警報の正確性を担保することができる。
【００１２】
次に、請求項３に記載したように、トリガレベルは、ノイズレベルを定数倍したものとしてもよい。具体的には、１０倍程度に設定されることが多い。
また、前述のトリガレベルの決定方法以外に、トリガレベルを計算式による算出ではなく、値そのものを固定値とする方法がある。
【００１３】
次に、請求項４に記載したように、ノイズレベル算出手段は、ノイズレベルを下記の数式により算出するとよい。
【００１４】
【数１】
【００１５】
この数式のうち（１）式では、（２）式においてｔ＝０のときのノイズレベル初期値を決める式であって、予め定められたサンプリング期間（例えば２秒）内に、予め定められたサンプリング周期毎にノイズをサンプリングすると、サンプリング周期に応じた個数（例えばＮ個）のノイズをサンプリングできるので、そのサンプリング期間のノイズの平均値を算出している。
【００１６】
（２）式は、振動検出手段が過去に検出した検出結果と現在検出している検出結果から、地震が発生していないときに地震観測点で観測される振動であるノイズの加速度の大きさとして評価可能なノイズレベルを算出する式であり、地震観測点において過去にノイズを検出した結果を無視することなく、現在ノイズを検出した結果を取り込みながら、地震観測点の平均的なノイズレベルを算出するものである。
【００１７】
この（２）式は、平滑化係数をα（０＜α＜１）とする指数移動平均を示す式のうち、Ｒｏｂｅｒｔｓの式を用いて示しているが、Ｈｕｎｔｅｒの式を用いても良い。
Ｒｏｂｅｒｔｓの式を用いているのは、Ｈｕｎｔｅｒの式であると、時刻ｔのノイズレベルを算出するために、時刻ｔ−１の加速度絶対値を掛ける必要があるため、その記憶・読み出しのための処理時間が必要となるが、この点、Ｒｏｂｅｒｔｓの式を用いると、そのような処理時間が不要となるため、地震観測の迅速性に寄与するからである。
【００１８】
尚、αは、０．９９６〜０．９９８であることが好ましいが、これに限られるものではない。
次に、請求項５に記載の発明は、上記地震計を用いた地震計異常監視システムについての発明であり、複数の各地震観測点にそれぞれ設置された請求項１〜４のいずれか１項に記載の複数の地震計と、前記複数の地震計と通信し、該複数の地震計を監視する監視装置とを備え、前記監視装置は、いずれかの前記地震計から前記警報に関する異常報知信号を受信すると、該異常報知信号を送信してきた前記地震計に異常が発生していることを報知することを特徴とする。
【００１９】
この地震計異常監視システムを用いれば、各地震観測点において、地震が正確に観測できるか否かをセンター装置側で正確に把握することができるので、このシステムを用いれば、各地震計の異常に対する対応を迅速に取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態の地震計のブロック図である。
【図２】本実施形態の地震監視システムの模式図である。
【図３】本実施形態の地震計で算出されるノイズレベルとトリガレベルのサンプル数−加速度グラフで、（ａ）はノイズレベルが正常時、（ｂ）はノイズレベルが異常時のものである。
【図４】（ａ）は本実施形態の地震計で算出されるノイズレベルとトリガレベルのサンプル数−加速度グラフで、ノイズレベルが異常時のものである。（ｂ）はノイズレベルが正常な値になるまでリセットされた様子を示すもので、サンプル数−加速度グラフである。
【図５】本実施形態の地震計で算出されるノイズレベルのサンプル数−加速度グラフで、地震観測中にノイズレベルが異常になった様子を示すものである。
【図６】本実施形態の地震計の地震計処理部で実行される地震監視処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［１．地震計１の構成の説明］
本実施形態の地震計１について説明する。
【００２２】
ここで、図１は本実施形態の地震計１のブロック図である。
本実施形態の地震計１は、図１に示すように、この地震計１が設置された地震観測点の振動を検出する加速度センサ１０、および、この加速度センサ１０を用いて観測した振動の観測結果を処理する地震計処理部２０を備える。
【００２３】
加速度センサ１０は振動の３成分（上下、南北、東西）の加速度を計測し、その計測した加速度値をアナログの信号として地震計処理部２０へ出力する。
地震計処理部２０は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力回路であるＩ／Ｏおよびこれらの構成を接続するバスラインなどで構成されて各種処理を実行する。
【００２４】
この地震計処理部２０は、機能毎にブロックに分けて説明すると、波形処理機能部２１と、警報判定処理部２２と、ノイズレベルリセット部２３と、ノイズレベル異常判定部２４とを有する。
【００２５】
波形処理機能部２１は、加速度センサ１０から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号に基づいて後述するノイズレベル、トリガレベルを算出する処理等を実行するブロックである。
【００２６】
警報判定処理部２２は、波形処理機能部２１で算出されたトリガレベルを、加速度センサ１０で検出された振動の加速度が越えているか否かにより、地震波による振動を検出したか否かを判定し、地震波による振動を検出したと判定したら、地震波による振動の大きさなどの情報を含む地震発生信号Ａを外部の地震警報通信網３を介して後述する中央制御装置５に出力する処理を実行するブロックである。
【００２７】
ノイズレベルリセット部２３は、波形処理機能部２１で算出されたノイズレベルの初期値が適正なものか否かを判定し、ノイズレベルの初期値が適正なものでない場合、その初期値を適正なものに調整する処理を行うブロックである。
【００２８】
ノイズレベル異常判定部２４は、波形処理機能部２１で算出したノイズレベルに異常があった場合、異常があったことを示す異常報知信号Ｂを外部の地震警報通信網３を介して後述する中央制御装置５に出力する処理を実行するブロックである。
【００２９】
尚、ノイズレベルの初期値や、ノイズレベルが適正か否かの判断については後述する。
［２．地震監視システム］
次に、上述した地震計１を用いた地震監視システムについて説明する。
【００３０】
ここで、図２は、地震監視システム７の模式図である。
本実施形態の地震監視システム７は、複数の地震観測点のそれぞれに設置された地震計１と、これら地震計１と通信可能な中央制御装置５と、各地震計１と中央制御装置５とを通信可能に接続する地震警報通信網３とを備えている。
【００３１】
この地震監視システム７では、地震が発生すると、その地震の地震波による振動を検出した各地震計１から、地震発生信号Ａが地震警報通信網３を介して中央制御装置５に送信される。
【００３２】
中央制御装置５では、各地震計１から地震発生信号Ａを受信すると、この地震発生信号Ａに含まれる各地震観測点で観測した地震波による振動の大きさを示す情報等に基づいて、地震の規模や震源その他が算出され、必要に応じて図示しない列車制御システム等に対して地震に関する情報が送信される。
【００３３】
また、この地震監視システム７では、各地震計１のノイズレベルに異常があると、その異常を示す異常報知信号Ｂが、各地震計１のノイズレベル異常判定部２４から地震警報通信網３を介して中央制御装置５に送信される。
【００３４】
この異常報知信号Ｂを中央制御装置５が受信すると、中央制御装置５に備えられた警報装置５０が点滅して報知を行い、いずれの地震計１でノイズレベルに異常があるかを、中央制御装置５が備えるモニター５１に表示する。
【００３５】
尚、本発明の地震計異常監視システムは、地震監視システム７のうち、各地震計１から異常報知信号Ｂを地震警報通信網３を介して中央制御装置５に送信し、警報装置５０による警報を実行する部分に相当する。
【００３６】
また、本発明の監視装置は、上記実施形態の中央制御装置５に相当する。
［３．波形処理機能部２１：ノイズレベル、トリガレベル］
次に、波形処理機能部２１で算出されるノイズレベル及びトリガレベルについて説明する。
【００３７】
ここで、図３は、ノイズレベル、トリガレベルについて説明するグラフである。
波形処理機能部２１（図１参照）は、加速度センサ１０（図１参照）で検出された振動の加速度値から、下記の数式１（下記の（１）（２）の式）に基づいて、本実施形態の地震計１が設置された地震観測点でのノイズレベルを算出する処理を実行する。
【００３８】
このノイズレベルは、下記の数式１に示すように、加速度センサ１０が過去に検出した検出結果と現在検出している検出結果から、地震が発生していないときに各地震観測点で検出される振動であるノイズ（具体的にはノイズの加速度）の平均的な大きさとして評価可能なものである。
【００３９】
本実施形態では、１００Ｈｚのサンプリング周波数で、地震観測点で観測される振動をサンプリングしている。
そのため、例えば、下記の数式１（１）の式は、数式１（２）でノイズレベルを算出する際のノイズレベルの初期値を算出しているが、本実施形態では、１００Ｈｚのサンプリング周波数で２秒間サンプリングすると、Ｎ＝２００個の振動がサンプルされるので、数式１（１）では、このＮ個のサンプルでノイズレベルの初期値が算出される。
【００４０】
【数１】
【００４１】
そして、この数式１により波形処理機能部２１がノイズレベルが算出されると、このノイズレベルを定数倍（本実施形態では１０倍）したトリガレベルが算出される。
すると、これらノイズレベルとトリガレベルは、図３（ａ）のサンプリング数−加速度のグラフのように観測される。
【００４２】
尚、算出されたノイズレベルとトリガレベルは、算出されるごとに地震計処理部２０が備えている図示しないＲＡＭに記憶される。そして、ノイズレベルについては以後のノイズレベルの算出に用いられ、トリガレベルについては、地震が発生したか否かを検出する基準値として用いられ、サンプリング周期毎に新しいノイズレベルやトリガレベルが算出されると、それらのデータは更新される。
［４．ノイズレベルリセット部２３］
ところで、ノイズレベルの初期値は、地震計１の起動直後に算出されるが、ノイズレベルの初期値を算出する際、偶然の事象によって、観測に適さない非常に大きな値のノイズレベルの初期値が設定されることがある。
【００４３】
これは、ノイズレベルの初期値を算出するためのデータを取得しているときに、地震観測点の近傍を列車が通過したり、地震が発生したり、大型車両が通過するなどする場合に発生する。
【００４４】
ノイズレベルの初期値が大きすぎると、上述した数式１（２）において、平滑化係数を１に近いものにしているため、ノイズレベルが長期間大きい値を保ったままとなって、図３（ｂ）に示すように、結果としてトリガレベルも長期間高くなる。
【００４５】
すると、図３（ａ）と図３（ｂ）とを比較するとわかるように、地震の地震波の検出に遅れが生じたり、場合によっては、図４（ａ）に示すように、トリガレベルが地震の加速度よりも大きくなってしまい、地震が検出できなくなるといった障害が発生することが推測される。
【００４６】
そこで、本実施形態の地震計１では、ノイズレベルリセット部２３を備え、ノイズレベルの初期値が、地震観測に遅れが生じたり、地震観測が出来なくなる虞がない適正な値になるよう調整している。
【００４７】
本実施形態では、波形処理機能部２１において数式１の（１）で算出されたノイズレベルの初期値が０．１４gal以上である場合、ノイズレベルリセット部２３は、波形処理機能部２１に対しノイズレベルの初期値の算出を再度実行するようリセットを掛け、その後も、ノイズレベルの初期値が０．１４gal以上になる場合は、図４（ｂ）に示すように、０．１４gal以下となるまで繰り返しリセットが掛けられる。
［５．ノイズレベル異常判定部２４］
次に、ノイズレベル異常判定部２４について説明する。
【００４８】
このノイズレベル異常判定部２４は、地震の検出中にノイズレベルに異常があった場合に異常報知信号Ｂを中央制御装置５に出力する処理を実行する。
より具体的には、ノイズレベル異常判定部２４は、ノイズレベルの初期値として適正なものが算出され、数式１（２）によりノイズレベルの算出が実行されているときに、ノイズレベルに異常がないか否かを判定しているブロックである。
【００４９】
上述したように、本実施形態の地震計１は、ノイズレベルを定数倍してトリガレベルを決定しているので、ノイズレベルの初期値以外にも、地震観測点の近傍を連続して列車が通過したり、工事が行われるなどして、地震観測中に断続的に大きい振動を連続して観測することによって、図５に示すように、地震観測中にノイズレベルが上昇することがある。
【００５０】
このようにノイズレベルが上昇すると、地震観測中に地震の検出に遅れが生じたり（図３参照）、場合によっては、地震観測ができなくなる虞がある（図４（ａ）参照）。
そのため、本実施形態の地震計１は、ノイズレベル異常判定部２４を備え、波形処理機能部２１において数式１の（２）で算出されるノイズレベルを監視し、このノイズレベルについて、地震観測に遅れが生じたり、地震観測ができなくなるといった障害が発生する虞がある大きさとなった場合に異常報知信号Ｂを発している。
【００５１】
このノイズレベル異常判定部２４は、具体的には、図５に示すように、ノイズレベルが第１閾値（０．１４gal）以上になる期間が１０秒以上継続した後、さらに、この第１閾値よりも高い第２閾値（０．４２gal）以上になる期間が１０秒以上継続した場合、異常報知信号Ｂを地震警報通信網３を介して中央制御装置５に送信している。
【００５２】
すると中央制御装置５では、警報装置５０が報知を行い、いずれの地震計１でノイズレベルに異常があるかが、中央制御装置５が備えるモニター５１に表示される。
このようにすれば、地震を観測できなくなった地震計１を素早く特定することができるので、それに対する対策を素早くとることができ、ノイズレベルの上昇の原因となった事象が取り除くことができるものであれば、これを取り除くことにより、異常報知信号Ｂを発した地震計１での地震観測が再び可能となる。
［６．警報判定処理部２２］
次に、警報判定処理部２２について説明する。
【００５３】
この警報判定処理部２２は、波形処理機能部２１で算出された現在のトリガレベルと、加速度センサ１０が現在検出している振動の加速度とを比較し、加速度センサ１０が検出した振動の加速度が現在のトリガレベルを超えていると判定すると、地震観測点において地震波による振動を検出したものとし、その振動の大きさなどの情報を含む地震発生信号Ａを地震警報通信網３を介して中央制御装置５に送信する。
【００５４】
中央制御装置５は、各地震計１から地震発生信号Ａを受信すると、いずれの地震観測点で、どの程度の大きさの地震波を捉えているかをモニター５１に表示する。
そのため、地震が発生したとき、モニター５１を見ていれば、どのような規模の地震が、どの範囲で発生したかを瞬時に把握することができる。
［７．地震監視処理］
次に、上記では、地震計１の地震計処理部２０で行われる処理について機能ブロックを用いて説明したが、以下では、フローチャートを用いて説明する。
【００５５】
ここで、図６は、地震計１の地震計処理部２０で実行される地震監視処理のフローチャートである。
この地震監視処理は、図示しない電源ボタンを押下すると開始され、まず、Ｓ１０において、図示しない地震計処理部２０が備えるＲＡＭに記憶されたノイズレベルやトリガレベルに関する情報を消去する等の初期処理が実行される。
【００５６】
次に、Ｓ１１〜Ｓ１２の処理で、ノイズレベルの初期値を算出する処理が実行される。
Ｓ１１では、電源オン時から２秒の間に１００Ｈｚのサンプリング周波数で、加速度センサ１０が観測した振動の加速度の検出結果である２００個のサンプリングデータから、ノイズレベルの初期値が、上述の数式１（１）に基づいて算出される。
【００５７】
Ｓ１２では、Ｓ１１で算出したノイズレベルの初期値が、予め定められた観測可能レベル（０．１４gal）以下か否かが判定され、ノイズレベルの初期値が観測可能レベル以下であると、次にＳ１３の処理が実行される（Ｓ１２：ＹＥＳ）。
【００５８】
一方、Ｓ１１で算出されたノイズレベルの初期値が観測可能レベル以上であると（Ｓ１２：ＮＯ）、再びＳ１１の処理が実行され、新たに２秒間、加速度センサ１０を用いてＮ個の振動の加速度がサンプリングされ、再度Ｓ１２において、ノイズレベルの初期値が観測可能レベル以下か否かが判定される。
【００５９】
このように、この地震監視処理のフローチャートでは、Ｓ１１〜Ｓ１２での処理により、ノイズレベルの初期値が観測可能レベル以下となるまで２秒間ずつ繰り返し、ノイズレベルが適正な初期値となるよう算出する処理が実行される。
【００６０】
Ｓ１３が実行されると、数式１の（２）式により、サンプリング周期（１００Ｈｚ）毎に加速度センサ１０で観測された振動の加速度と、ノイズレベル初期値又は過去に算出したノイズレベルとから、現在のノイズレベルを算出する処理が実行される。
【００６１】
次に、Ｓ１４では、Ｓ１３で算出されたノイズレベルに基づいて、トリガレベルを算出する処理が実行される。このトリガレベルは、ノイズレベルを１０倍することにより求められる。そして、次に、Ｓ１５の処理が実行される。
【００６２】
Ｓ１５では、ノイズレベルが第１閾値（０．１４ｇａｌ）を越えていないかチェックする処理が実行され、第１閾値を越えていない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、Ｓ２０の処理が実行され、第１閾値を越えている場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、Ｓ１６で、ノイズレベルが第１閾値を継続して１０秒以上越えているか判定する処理が実行される。
【００６３】
このＳ１６でノイズレベルが第１閾値を継続して１０秒以上越えていると判定されなかった場合（Ｓ１６：ＮＯ）、再びＳ１５の処理が実行され、ノイズレベルが第１閾値を継続して１０秒以上越えていると判定された場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、次に、Ｓ１７の処理が実行される。
【００６４】
Ｓ１７では、ノイズレベルが第２閾値（０．４２ｇａｌ）を越えていないかチェックする処理が実行され、第２閾値を越えていない場合（Ｓ１７：ＮＯ）、Ｓ２０の処理が実行され、第２閾値を越えている場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、Ｓ１８で、ノイズレベルが第２閾値を継続して１０秒以上越えているか判定する処理が実行される。
【００６５】
このＳ１８でノイズレベルが第２閾値を継続して１０秒以上越えていると判定されなかった場合（Ｓ１８：ＮＯ）、Ｓ２０の処理が実行され、ノイズレベルが第２閾値を継続して１０秒以上越えていると判定された場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、次に、Ｓ１９の処理が実行され、異常報知信号Ｂを中央制御装置５に送信する処理が実行され、本処理を終了する。
【００６６】
尚、Ｓ１９で実行される警報は、ノイズレベルが第１閾値又は第２閾値を下回るまで実行してもよい。
次に、Ｓ２０では、加速度センサ１０で検出した加速度が、トリガレベルを越えるか否かを判定することにより、地震波による振動を加速度センサ１０が捉えたか判定する処理が実行される。
【００６７】
このＳ２０で地震が検出されなかったら、再びＳ１３以下の処理が実行され、地震が検出されたら、Ｓ２１の処理が実行される。
Ｓ２１では、地震計１を地震中状態に移行させ、加速度センサ１０で検出される振動を、地震波の振動であるとみなしてサンプリング周期（１００Ｈｚ）毎に検出する処理が開始される。そして、Ｓ２２では、現在、加速度センサ１０が検出している地震波による振動の大きさから震度等を算出処理がなされる。
【００６８】
次に、Ｓ２３では、Ｓ２０〜Ｓ２１で検出・算出された地震が警報を発する必要がある地震か否かを判定する処理が実行される。本実施形態では、Ｓ２２で算出した震度が警報を出すべき震度として予め設定した震度を越えていないか判定する。
【００６９】
Ｓ２３の処理で、警報を発する必要があると判定された場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、Ｓ２４の処理が実行され、このＳ２４では、Ｓ２２で震度を算出したときに用いた加速度センサ１０で検出された振動の大きさや、Ｓ２２で算出された震度等の情報を含む地震発生信号Ａを中央制御装置５に出力する処理が実行され、警報を発する必要がないと判定された場合は（Ｓ２３：ＮＯ）、Ｓ２５の処理が実行される。
【００７０】
Ｓ２５では、地震が終了したか否かが判定される。この判定は、加速度センサ１０が現在検出している振動が、地震終了レベルを下回っているか否かにより判定する。
尚、「地震終了レベル」とは、ノイズレベルを定数倍したレベルであり、ノイズレベルを何倍したものとするかは、地震観測点の特性その他の要件で決定される。
【００７１】
このＳ２５で地震が終了したと判定されなかった場合（Ｓ２５：ＮＯ）、再びＳ２２以下の処理が実行され、地震が終了したと判定された場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、本処理を終了して、Ｓ１１以下の処理が実行される。
【００７２】
尚、以上説明した地震監視処理のうち、上述のＳ１２の処理がノイズレベルリセット部２３に相当し、Ｓ１５〜Ｓ１９の処理がノイズレベル異常判定部２４に相当する。
また、Ｓ２２〜Ｓ２４の処理が警報判定処理部２２に相当し、Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ２０、Ｓ２１の処理が波形処理機能部２１に相当する。
［上記実施形態の地震計１の特徴］
上記実施形態の地震計１によると、加速度センサ１０により過去に検出した検出結果と現在検出している検出結果から、地震が発生していないときに地震観測点で観測される振動であるノイズの加速度の大きさとして評価可能なノイズレベルを、数式１を用いて算出している（Ｓ１３）。
【００７３】
そして、本実施形態では、この算出されたノイズレベルに基づいて、加速度センサ１０で検出された振動の加速度が、地震による振動の加速度かを判定する基準となるトリガレベルを算出している（Ｓ１４）。
【００７４】
そのため、本実施形態の地震計１を用いれば、地震観測点の周囲を列車が通過するなどして、ノイズレベルが高くなっても、このノイズレベルに合わせてトリガレベルも上がり、列車の通過等で発生した振動を検出しなくなるので、検出した振動がノイズか地震かを的確に区別することができる。
【００７５】
一方、本実施形態の地震計１は、ノイズレベルが、予め定めた閾値を一定期間継続して超えたか否かを自己診断しており（Ｓ１５、Ｓ１７）、ノイズレベルが、予め定めた閾値を一定期間継続して超え、例えば、地震の検出が遅れる可能性がある場合など、地震観測が正確に行えない虞があることを警報している（Ｓ１９）。
【００７６】
そのため、本実施形態の地震計１を用いれば、地震の検出が遅れる可能性がある場合、Ｓ１５〜Ｓ１９の処理により地震観測が正確に行えない虞があることを警報するので、地震の検出が遅れる可能性があることを的確に把握することができる。
【００７７】
また、自己診断（Ｓ１５、Ｓ１７）は、ノイズレベルが異常となったか否かを、第１閾値及び、この第１閾値よりも大きい第２閾値の２段階に分けて行っているので、一つの閾値を超えただけで警報を発する場合に比べて、ノイズレベルが異常か否かを慎重に判断することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、各地震観測点に設置された地震計１でノイズレベルに異常があれば、地震が正確に観測できるか否かを中央制御装置５で正確に把握することができるので、このシステムを用いれば、各地震計１で地震が観測できなくなった場合の対応を迅速に取ることができる。
【００７９】
さらに、本実施形態の地震計１は、地震計１をはじめて設置したとき、または、リセットを掛けたときに、ノイズレベルの初期値が異常に高い場合、繰り返しリセットを掛けて、正常となるようにしている。
【００８０】
リセットを掛けないと、ノイズレベルが落ち着くまで長期間（本実施形態では例えば３分）かかるが、本実施形態では比較的短い時間で（本実施形態では１０秒程度）で落ち着くこととなる。
【００８１】
そのため、本実施形態の地震計１は、ノイズレベルが高すぎて長期間地震を検出できなかったり、検出タイミングが遅れることを最小限に抑えることができる。
［対応関係］
特許請求の範囲に記載された振動検出手段は上記実施形態の加速度センサ１０に相当し、ノイズレベル算出手段は波形処理機能部２１及び地震監視処理中のＳ１３の処理に相当し、トリガレベル算出手段は波形処理機能部２１及び地震監視処理中のＳ１４の処理に相当する。
【００８２】
特許請求の範囲に記載された地震判定手段は上記実施形態の警報判定処理部２２及び地震監視処理中のＳ２０の処理に相当し、地震警報手段は上記実施形態の警報判定処理部２２及び地震監視処理中のＳ２４の処理に相当する。
【００８３】
特許請求の範囲に記載された自己診断手段は上記実施形態のノイズレベル異常判定部２４及び地震監視処理中のＳ１５〜Ｓ１８の処理に相当し、異常警報手段は上記実施形態のノイズレベル警報判定処理部２２及び地震監視処理中のＳ１９の処理に相当する。
【００８４】
特許請求の範囲に記載された監視装置は、本実施形態の中央制御装置５に相当する。
以上、請求項の各構成に対応する実施形態上の各構成について説明したが、請求項の各構成に対応する各構成は、上記実施形態のものに限られない。
［その他の実施形態］
上記実施形態では、警報判定処理部２２において、地震観測点において地震波による振動が観測された場合、地震発生信号Ａを外部の地震警報通信網３に出力する例について説明したが、地震計１に警報装置を設けておき（別体でも一体でもよい）、その警報装置を作動させてもよい。このようにすると、地震があった際、地震計１の側にいた監視員等は、地震があることを素早く知ることができる。
【００８５】
ノイズレベル異常判定部２４は、波形処理機能部２１で算出したノイズレベルに異常があった場合、異常があったことを示す異常報知信号Ｂを外部の地震警報通信網３に出力する例について説明したが、その異常を報知する報知装置を地震計１に設けておき（別体でも一体でもよい）、その報知装置を作動させてもよい。このようにすると、ノイズレベルに異常があった場合、地震計１の側にいた監視員等は、地震計１の異常を素早く知ることができるので、これに対する対策を素早く取ることができる。
【００８６】
また、上記数式１の（２）式は、平滑化係数をα（０＜α＜１）とする指数移動平均を示す式のうち、Ｒｏｂｅｒｔｓの式を用いて示しているが、Ｈｕｎｔｅｒの式を用いても良い。Ｒｏｂｅｒｔｓの式を用いているのは、Ｈｕｎｔｅｒの式であると、時刻ｔのノイズレベルを算出するために、時刻ｔ−１の加速度絶対値を掛ける必要があるため、その記憶・読み出しのための処理時間が必要となるが、この点、Ｒｏｂｅｒｔｓの式を用いると、そのような処理時間が不要となるため、地震観測の迅速性に寄与するからである。
【００８７】
αは、０．９９６〜０．９９８であることが好ましいが、これに限られるものではない。
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８８】
１…地震計、３…地震警報通信網、５…中央制御装置、７…地震監視システム、１０…加速度センサ、２０…地震計処理部、２１…波形処理機能部、２２…警報判定処理部、２３…ノイズレベルリセット部、２４…ノイズレベル異常判定部、５０…警報装置、５１…モニター。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震観測点に設置され、前記地震観測点における振動の加速度を検出する振動検出手段と、
該振動検出手段が過去に検出した検出結果と現在検出している検出結果から、地震が発生していないときに前記地震観測点で観測される振動であるノイズの加速度の大きさとして評価可能なノイズレベルを算出するノイズレベル算出手段と、
前記ノイズレベルに基づいて、前記振動検出手段で検出された振動の加速度が、地震による振動の加速度かを判定する基準となるトリガレベルを算出するトリガレベル算出手段と、
前記振動検出手段で検出された振動の加速度が前記トリガレベルを超えた場合、地震が発生していると判定する地震判定手段と、
該地震判定手段により地震が発生したと判定された場合、地震が発生したことを警報する地震警報手段と、
前記ノイズレベルが、予め定めた閾値を一定期間継続して超えたか否かを判定する自己診断手段と、
該自己診断手段により、前記ノイズレベルが、予め定めた閾値を一定期間継続して超えた場合、異常が発生したものとして警報する異常警報手段と
を備えることを特徴とする地震計。
【請求項２】
請求項１に記載の地震計において、
前記閾値として、第１閾値と、該第１閾値よりも大きい第２閾値とがあり、
前記警報手段は、
前記ノイズレベルが、前記第１閾値を一定期間継続して超えた後、さらに、前記第２閾値を一定期間継続して超えた場合、警報を行うことを特徴とする地震計。
【請求項３】
請求項１，２のいずれか１項に記載の地震計において、
前記トリガレベルは、前記ノイズレベルを定数倍したものであることを特徴とする地震計。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の地震計において、
前記ノイズレベル算出手段は、
前記ノイズレベルを下記の数式により算出することを特徴とする地震計。
【数１】
【請求項５】
複数の各地震観測点にそれぞれ設置された請求項１〜４のいずれか１項に記載の複数の地震計と、
前記複数の地震計と通信し、該複数の地震計を監視する監視装置と
を備え、
前記監視装置は、
いずれかの前記地震計から前記警報に関する異常報知信号を受信すると、該異常報知信号を送信してきた前記地震計に異常が発生していることを報知する
ことを特徴とする地震計異常監視システム。
【請求項１】
地震観測点に設置され、前記地震観測点における振動の加速度を検出する振動検出手段と、
該振動検出手段が過去に検出した検出結果と現在検出している検出結果から、地震が発生していないときに前記地震観測点で観測される振動であるノイズの加速度の大きさとして評価可能なノイズレベルを算出するノイズレベル算出手段と、
前記ノイズレベルに基づいて、前記振動検出手段で検出された振動の加速度が、地震による振動の加速度かを判定する基準となるトリガレベルを算出するトリガレベル算出手段と、
前記振動検出手段で検出された振動の加速度が前記トリガレベルを超えた場合、地震が発生していると判定する地震判定手段と、
該地震判定手段により地震が発生したと判定された場合、地震が発生したことを警報する地震警報手段と、
前記ノイズレベルが、予め定めた閾値を一定期間継続して超えたか否かを判定する自己診断手段と、
該自己診断手段により、前記ノイズレベルが、予め定めた閾値を一定期間継続して超えた場合、異常が発生したものとして警報する異常警報手段と
を備えることを特徴とする地震計。
【請求項２】
請求項１に記載の地震計において、
前記閾値として、第１閾値と、該第１閾値よりも大きい第２閾値とがあり、
前記警報手段は、
前記ノイズレベルが、前記第１閾値を一定期間継続して超えた後、さらに、前記第２閾値を一定期間継続して超えた場合、警報を行うことを特徴とする地震計。
【請求項３】
請求項１，２のいずれか１項に記載の地震計において、
前記トリガレベルは、前記ノイズレベルを定数倍したものであることを特徴とする地震計。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の地震計において、
前記ノイズレベル算出手段は、
前記ノイズレベルを下記の数式により算出することを特徴とする地震計。
【数１】
【請求項５】
複数の各地震観測点にそれぞれ設置された請求項１〜４のいずれか１項に記載の複数の地震計と、
前記複数の地震計と通信し、該複数の地震計を監視する監視装置と
を備え、
前記監視装置は、
いずれかの前記地震計から前記警報に関する異常報知信号を受信すると、該異常報知信号を送信してきた前記地震計に異常が発生していることを報知する
ことを特徴とする地震計異常監視システム。
【図１】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１０８８４７（Ｐ２０１３−１０８８４７Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５４１４９（Ｐ２０１１−２５４１４９）
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（３９００２１５７７）東海旅客鉄道株式会社 (413)
【出願人】（５９１１０２０９５）三菱スペース・ソフトウエア株式会社 (148)
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（３９００２１５７７）東海旅客鉄道株式会社 (413)
【出願人】（５９１１０２０９５）三菱スペース・ソフトウエア株式会社 (148)
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