説明

携帯型地震警報システム

【課題】
携帯型で必要な場所で地震発生の予兆であるP波を感知し、素早く地震警報を発すると同時に、感知精度の検証ができる携帯型地震警報システムを実現することである。
【解決手段】
地震波を感知する感知手段と、予め警報を発する所定の地震波レベルの基準値を記録する記録手段と、感知した地震波と前記基準値とを比較し前記基準値以上の場合には外部装置へ警報指示信号を送信する発信手段と、電源を供給する電源部と、自身を地面に固定する脚部とで構成される感知装置を備え、前記警報発信には、前記感知装置からの警報指示信号を受信する受信手段と、警報指示信号の内容に基づき警報を発する表示・警報手段と、電源を供給する電源部と、自身を固定する脚部とで構成される警報装置を備え、前記感知装置と前記警報装置の間は無線通信により接続している携帯型地震警報システム。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
携帯型であり、工事現場等の地震発生を事前に感知することが必要な場所で利用できる地震警報システムに関する。
【背景技術】
【0002】
地震発生に対する早期の検知と、それに基づく緊急地震速報の発信は、文部科学省、防災科学技術研究所、気象庁等により、全国に配置されている地震観測所ならびに観測機器等の情報を、ネットワークを利用して緊急地震情報高度化システムの構築を図るという取り組みが進められている。
しかしながら、地震観測所ならびに観測機器等が全国に配置されているとはいえ、その網目は非常に粗いものであり、地域の特性、例えば、軟弱地盤である、崖の近くである、山の傾斜面に位置する等の事情を考慮したものではないために、大まかな情報とならざるを得ない状況である。
【0003】
災害復旧、特に大地震発生後の災害復旧の工事等であった場合などは、その場所に特化した地震警報システムの実現が不可欠であった。
【0004】
このことから、小地域でも利用できる地震警報システムとして、地震の際に発生するP波を感知して、P波の振動レベルを判別し、次に到着するS波の規模を予測し、P波とS波の到着時間差を利用しての地震警報システムの実現の動きが行われてきている。
【0005】
具体的な取り組みとして、自然界から発生する電磁気信号を受信して異常を検出し、災害予測に利用する試みが行われているが、自然界から発生する電磁気信号は地震のみならず、その他の事象が錯綜した状態で発生するものであるため、地震を特定するのが非常に困難な状況にある。現在の地震予知の難しさと同等の事情である。(特許文献1)
【0006】
また、定点観測網によって地震発生時のP波を検出し、地震の発生を感知し、次に到着するS波の規模を推定し地震警報を行う動きがある。しかしながら、定点観測であることから、地域の事情に密着した地震警報システムの実現には問題があった。(特許文献2)
【0007】
また、建築工事現場等で利用できる簡易緊急地震情報警報システムとして位置づけ、P波が感知可能な振動センサーによって、P波かその他の振動かを所定の閾値で判別し、地震警報に利用する動きがある。
これは、建築工事現場等で発生する振動もあわせて感知し、P波か否かの判別を行うものである。しかしながら、P波か、その他の振動かの判別の点で、精度的に問題を多く含んでいる。特に、警報の場合には、誤報はシステムに対する信頼度を著しく低下させるものであるために、特に留意する必要がある。(特許文献3)
【0008】
また、携帯型の地震波検出装置として、ケース内に地震波検出に必要な機器を全て収納し、搬送が容易な構造としたものがある。しかしながら、地震波以外の外的振動でケースを含め検出用の機器が振動することが発生し、所定の基準値を超えたものを地震波の感知とする工夫が施されているが、基準値の設定によって誤差が発生する可能性が高く、精度の良い地震波感知が実現できない状況が発生する。
【0009】
【特許文献1】特開2005−134316号
【特許文献2】特開2001−307265号
【特許文献3】特開2006−284339号
【特許文献4】特開2008−014838号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
地震は、深層部を含めた地面の構造に起因するものであり、同一強度の地震であっても地面の構造によってゆれる強度が異なるものである。
従って、真に有効な地震警報システムを実現するためには、上記従来技術の問題点の解決とあわせて、次のような課題がある。
一つは、特定地域あるいはさらに範囲を狭めた特定場所の地震の揺れを検出するためには、使用する場所へ手軽に持ち運びが出来るような携帯型であることが必要である。
二つには、地震警報システムを使用する場所の地震波以外の振動、例えば、建設現場の重機等による振動を簡単に除外する工夫が必要となる。
三つには、屋外で使用することが多いために、気候変動に対応できる構造、特に防水性を保持する必要がある。
四つには、地震警報システムを、簡易型ではあるが確実に地面に固定する工夫が必要となる。
五つには、地震警報システムの地震波感知(P波感知)の結果について、地震波感知データを蓄積し、S波到来時の地震波の強度との関連付け(相関を検証する)を行い、P波感知に対する感知精度を向上することが必要となる。
以上が、本発明の地震警報システムの解決するべき課題である。
【発明の効果】
【0011】
本発明の地震警報システムによると、
1.携帯型であるために、特定地域あるいはさらに範囲を狭めた特定場所の地震の揺れを精度よく検出することが出来、広域の地震警報とは異なり、特定場所にあった地震警報を発することが出来る。
2.地震波の感知装置と警報装置とを無線で接続する構造であるために、振動が発生する建設現場の重機等による振動を検出しない場所に地震波の感知装置を設置して地震波を検出し、離れた位置の人がいる場所に警報装置を設置することが出来る。
3.地震警報システムは、防水性を施しているために、屋外でも充分利用することができる。
4.感知装置ならびに警報装置の脚部の工夫により、土、コンクリートさらにはアスファルト等の地面の状態に関わらず確実に固定することが出来、地震波の検出精度を向上することが出来る。
5.感知装置には記録部を保持しているため、地震警報システムの地震波感知(P波感知)の結果について、地震波(P波)感知データを蓄積し、S波到来時の地震波の強度との関連付け(相関を検証する)を行い、P波感知に対する感知精度を向上することができる。
6.さらに、感知装置ならびに警報装置は、電源部として充電池式であるために、電源のない屋外での使用が可能である。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の第一の発明は、地震波を感知し、所定の地震波以上のレベルのときに警報を発する携帯型地震警報システムであって、前記地震波の感知には、地震波を感知する感知手段と、予め警報を発する所定の地震波レベルの基準値を記録する記録手段と、感知した地震波と前記基準値とを比較し前記基準値以上の場合には外部装置へ警報指示信号を送信する発信手段と、電源を供給する電源部と、自身を地面に固定する脚部とで構成される感知装置を備え、前記警報発信には、前記感知装置からの警報指示信号を受信する受信手段と、警報指示信号の内容に基づき警報を発する表示・警報手段と、電源を供給する電源部と、自身を固定する脚部とで構成される警報装置を備え、前記感知装置と前記警報装置の間は無線通信により接続した携帯型地震警報システムである。
【0013】
第二の発明は、第一の発明に付加して、前記地震波の感知がP波感知用の加速度センサー、あるいは、P波感知用とS波感知用の2つの加速度センサーとによって行う携帯型地震警報システムである。
【0014】
第三の発明は、第二の発明に付加して、前記記録手段が、感知したP波加速度、S波加速度ならびにP波到着からS波到着迄の時間、さらには、P波とS波との地震波レベルの相関を記録する携帯型地震警報システムである。
【0015】
第四の発明は、第一の発明に付加して、前記感知装置ならびに前記警報装置の各々に内蔵した電源部が、充電池式である携帯型地震警報システム。
【0016】
第五の発明は、第一の発明に付加して、前記感知装置の脚部ならびに前記警報装置の脚部が、解体が自在な構造で、前記感知装置ならびに前記警報装置と脚部の各々を一組として容器に収容し、携帯を可能とした携帯型地震警報システムである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
本発明は、地震波を感知し、所定の地震波以上のレベルのときに警報を発する携帯型地震警報システムであり、その構成は、地震波を感知する感知装置と、その感知装置と無線によって接続している警報装置で構成する。
【0018】
感知装置は、感知装置に内蔵している機器の全体を制御する感知制御部と、その感知制御部に接続した機器として、発生した地震波を感知する感知部と、感知した地震波の加速度の大きさを所定の基準値と比較し、警報を発するレベルか否かを判断する、さらには、感知した地震波データを蓄積し、P波感知とS波感知とのデータの相関をとり、感知精度を検証する記録部と、地震波が警報を発するレベルの時に警報装置に対して警報指示信号を出す発信手段と、地震波の所定の基準値を入力する、さらには各種データを感知装置に入力する入力部と、地震波の感知結果ならびに記録部で記録しているP波、S波間の相関度のデータ等を表示する表示・警報手段と、感知装置に内蔵している機器の全てを駆動するための電源部で構成する。
さらに、発信手段には、警報装置に対して警報指示信号を無線で発振するアンテナを、有線で接続している。
感知装置は、重機等の振動の影響をなくすため、重機や作業場等から200m以上離れた位置に設置する。
【0019】
警報装置は、警報装置に内蔵している機器の全体を制御する警報制御部と、その警報制御部に接続した機器として、感知装置からの警報指示信号を受信する発信手段と、受信した警報指示信号に従って、記録している警報種類を選択、抽出する記録部と、記録部で抽出した警報種類に従って警報を発する表示・警報手段と、警報装置に内蔵している機器の全てを駆動するための電源部で構成する。
さらに、発信手段には、感知装置からの警報指示信号を無線で受信するアンテナを、有線で接続している。
警報装置は、警報が重機や作業場等の騒音に影響されないように、作業場等の人がいる位置に極力近い所に設置する。
【0020】
感知装置ならびに警報装置には、各々を地面に確実に固定するための脚部を有しており、この脚部は、土の場所に設置する場合は、土中に差込が出来るように先端がとがった鋭利な形状とし、設置面がコンクリートあるいは、アスファルト等の場合には、接着剤等で固定するようにしている。
また、運搬時には、感知装置と脚部、警報装置と脚部とを分解し、一対にして収納用器に収納し搬送するように構成している。
アンテナについては、感知装置用のアンテナと警報装置用のアンテナとは、同一の仕様のものを使用し、分解したアンテナ部材をアンテナ収納ケースに収納し、搬送するように構成している。
【0021】
感知装置ならびに警報装置には、屋外使用を前提として、防水性はIP34を満足する構造とし、使用環境温度についても、−10〜50℃として全天候型機器構造としている。
【0022】
感知装置と警報装置との間の無線通信は、屋外無線LANとしてWiFiあるいはWiMAXを使用し、感知装置と警報装置とが500m程度離れていても無線通信で利用可能とする。
無線通信の方法はこれに限られるものではない。
【0023】
以上に述べた内容について、より具体的に、感知装置の感知部にP波センサーを用いたものを第一の実施形態として図1に、感知装置の感知部にP波センサーとS波センサーを合わせて用いたものを第二の実施形態として図2に示す。
【0024】
第一の実施形態を図1により説明する。
本発明の携帯型地震警報システム1は、地震波を感知する感知装置2と、その感知装置2と無線によって接続している警報装置3とで構成する。
【0025】
感知装置2は、感知装置2に内蔵している機器の全体を制御する感知制御部21と、その感知制御部21に接続した機器として、発生した地震波のうちP波を感知する感知部P24と、感知したP波の加速度の大きさを記録部A25に予め記録している所定の基準値と比較し、警報を発するレベルか否かを判断する。さらには、感知したP波データを記録部A25に蓄積する。感知したP波が所定の基準値と比較し警報を発するレベルであった場合には、記録部A25から発信手段A26に対して警報を発する指令を出す。発信手段A26は、アンテナ28を経由して警報装置3に向けて警報指示信号を無線通信により発信する。
【0026】
一方、警報装置3は、アンテナB36を経由して受信した警報指示信号を受信手段B34が受信し、その内容を記録部B33に送信する。記録部B33では、警報指示信号の内容、例えば、P波強度に対応して警報のレベルを変更する等の処理を行ない、表示・警報手段B32に対して具体的な警報の種類等を指示する。表示・警報手段B32は、記録部B33の警報指示信号に従って、注意警報、緊急警報、メッセージあるいは回転警告灯等による警報を発する。この警報は、画面への表示を含めて音声ならびに光等を併用することも出来るものである。
【0027】
以上の一連の処理に必要な共通的な機器として、同一仕様で製作したアンテナA28、アンテナB36、同様に、充電池式の電源部Aならびに電源部Bを各々装備している。
【0028】
次に、第二の実施形態を図2により説明する。この第二の実施形態については、第一の実施形態に対する変更部分のみを説明する。
本実施形態は、第一の実施形態と同様に、地震波を感知する感知装置2と、その感知装置2と無線によって接続している警報装置3とで構成するが、感知装置2の感知部が、P波を感知する感知部P24とS波を感知する感知部S24aの2つで構成し、感知部P24は、発生した地震波のうちP波を感知し、感知したP波の加速度の大きさを記録部A25に予め記録している所定の基準値と比較し、警報を発するレベルか否かを判断する。さらには、感知したP波データを記録部A25に蓄積する。感知したP波が所定の基準値と比較し警報を発するレベルであった場合には、記録部A25から発信手段A26に対して警報指示信号を出す。発信手段A26は、アンテナA28を経由して警報装置3に向けて警報指示信号を無線通信により発信する。
【0029】
また、感知部S24aは、感知部P24がP波を感知した後、本震であるS波を感知する加速度センサー(図示しない)を内蔵したものであり、S波の加速度を計測し、その情報を記録部A25に送信する。
記録部A25では、感知部P24からのP波加速度と、感知部S24aからのS波加速度とを一対とし、P波到着からS波到着までの時間間隔を計測して、記録部A25内に記録する。
この感知部S24aは、感知部P24が何らかの理由によりP波の感知を失敗した時のバックアップ用に機能を果たすことが出来るように、S波加速度の計測結果を記録部A25に送信する。
その送信結果を受けて、記録部A25では、P波と同様に、感知したS波がS波所定の基準値と比較し警報を発するレベルであった場合には、記録部A25から発信手段A26に対して警報を発する指令を出す。当然ながら、P波警報指示信号とSは警報指示信号とは、警報レベルが異なるものとする。
【0030】
次に、記録部A25が行う処理内容を図3のフローチャートにより説明するが、上記説明と重複を避けるため、ステップS10〜ステップS12を重点に説明する。
図3で、実線部分は、前述の第一の実施形態、ならびに第二の実施形態共通の内容であるが、一点差線の部分は、第二の実施形態に特有の部分である。
【0031】
第一の実施形態の場合は、ステップ1のP波感知〜ステップ5の警報指示信号の無線送信を行ったのち、手作業となるが、本発明の機器とは異なる別のS波感知センサーあるいは公的機関の広域地震速報からのS波加速度ならびにP波−S波到着間隔時間について入力部22を介してステップ11による記録部A25へ入力する。
記録部A25では、図示しないが入力部22からのマニュアルによるP波−S波加速度の相関データ解析と蓄積の指示により、具体的なP波−S波加速度の相関データの解析と蓄積を行う。
その結果を、別途、マニュアル指示により表示・警報手段に表示し、その後のP波加速度の所定の基準値の良否検討の基データとして供するものとする。
【0032】
第二の実施形態の場合には、感知部S24aを備えた構成であるため、ステップS6によってS波を感知部S24aで感知した後、ステップS7では、感知したS波加速度が所定の基準値と比較し、警報を発するレベルか否かを判断する。感知したS波加速度が所定の基準値と比較し警報を発するレベルであった場合には、ステップS8、ステップS9の処理を行う。
本実施形態の場合は、S波加速度を感知する感知部S24aを内蔵しているため、S10ステップの処理を行わなくても、ステップ11によってS波加速度ならびにP波−S波到着間隔時間の記録を自動的に行い、具体的なP波−S波加速度の相関データの解析と蓄積を実行する。その結果を、別途、マニュアル指示により表示・警報手段に表示し、その後のP波加速度の所定の基準値の良否検討の基データとして供する点は、第一の実施形態と同様である。
【0033】
具体的なP波の所定の基準値の例を表1に示す。
P波加速度の所定の基準値は、(1)一般的な地震感知と(2)地震対策時の余震の可能性が高い時の地震感知とではその意味が異なってくるため、本例では、2段階の所定の基準値を選択できるようにしている。
一般的な建築現場等では、2.5Gal迄は、注意警報として、メロディ、回転警告灯(ゆっくりとした回転)等を使用し「スロー」調の警報とし、2.5Galを越えると、退避行動として「断続アラーム」等の警報とする。
地震対策時の場合は、余震等の可能性が高いため、所定の基準値を低く設定し、2.0Gal迄は注意警報、2.0Galを越えると退避行動、2.5Galを越えると緊急退避の警報として設定する。
この基準値は、前述したように狭い地域の深層部を含めた地盤構造によっても異なるため、その場所にあったものに適宜変更することが必要となる。
また、地震警報を地震の感知強度に基づいて具体的な避難行動として、「地震発生。作業中止。」、「地震発生。直ちに避難。」、「地震発生。山から離れろ。」等をアナウンスすることも出来る。
【表1】

【実施例1】
【0034】
本発明の具体的な実施例を図4により説明する。
図4a)は、携帯型地震警報システム1を設置した写真の例を示すが、感知装置2とそれにケーブルで接続した発信側のアンテナA28と、警報装置3とそれにケーブルで接続した受信側のアンテナB36とを、実際の距離よりは短い位置に配置したものである。実際には最大500m程度離して設置使用する。その際に、アンテナA28とアンテナB36は、アンテナの向きを合わせることが通信の感度の点で重要である。
感知装置2とアンテナA28、警報装置3とアンテナB36とを接続したケーブルは、無線LANの減衰等の品質に影響ない範囲で延長することができるが、アンテナを設置するに適した位置を選定するための余裕として10m程度であれば充分である。
【0035】
感知装置2は、図4b)に示すようにルーフ付きケース29a内に収容し、ボルト29cによって脚部A29bを固定する自立型の構造である。設置時は、脚部A29bをボルト29cで固定する前に先端の鋭利な形状を利用して地面に突き刺し、そののちボルト29cで固定する。
設置場所がコンクリートあるいはアスファルト等の場合は、脚部A29bは設置部が平らなものを使用し、地面に接着剤等で固定する。
感知装置2の感知制御部21は、地震感度として設定加速度を2.5/5Galまたは5/10Galの2段階設定が可能なP波センサー(図示しない)を内蔵している。
使用後は、図4f)に示すように、感知装置2を収納したルーフ付きケース29a、脚部29b、付属品である充電器40(ACアダプターを含む)とを、図4e)に示す収納容器A38に収納する。
収納容器A38は、収納するものの形状に合わせて内部に凹面の埋め込み収納空間を持つことで、機器収納後の運搬に対する保護をかねた収納容器としている。
【0036】
警報装置3は、図4d)に示すが、感知装置2と同様な構成によって設置する。機器の構成で大きく異なるのは回転警告灯37dが警報装置のルーフ上部に設置されている点である。
使用後については、図4f)に示す感知装置2と同様に、警報装置3を収納したルーフ付きケース37a、回転警告灯37d、脚部37b、付属品である充電器40(ACアダプターを含む)とを、図4e)に示す収納容器B39に収納する。収納容器B39は、収納するものの形状に合わせて内部に凹面の埋め込み収納空間を持つことで、機器収納後の運搬に対する保護をかねた収納容器としている。
【0037】
アンテナA28とアンテナB36間は、周波数2400MHzで通信可能距離500mの無線LANを採用している。
アンテナ構造は、図4c)に示す(図示はアンテナA28のもの)ように、三脚28aと伸縮ポール28bとアンテナ部28cとを各々分解可能とし、分解したものをアンテナ収納ケース28dに収納する構成としている。
【0038】
電源部A27および電源部B35は、基本的に共通の仕様であるが、いずれも100%充電時で24時間程度の使用が可能であるように設定しており、1日の使用開始時の充電残量が一定値以下の場合は、予め充電して使用するものとする。
【0039】
具体的な携帯型地震警報システム1の構成を表2に示すが、感知装置2、警報装置3とアンテナA28、アンテナB36とを各々が分解可能で、かつ、使用するグループ、例えば、感知装置、警報装置ならびにアンテナ単位に、収納容器に収納するようにしたことで、感知装置2関係の収納容器A38は15kg、警報装置3関係の収納容器Bは18kg、アンテナ1組で3.4kgと、人力で容易に持ち運びが出来る単位に纏めることが出来、移動時等の搬送を容易に行うことが出来る。
また、このことは、本携帯型地震警報システム1を使用する場合、感知装置2と警報装置3とが最大で500mはなれることを考えると、別々の場所に必要なもののみを移動することが出来るという効果も有する、と同時に、携帯型地震警報システムの設置作業が同時に、並行作業として進めることができ、全体の効率向上に寄与することが出来る。
警報装置の脚部については、自身を地面に固定する脚部を備える場合の他、地面に直接固定せず、安定した台上に設置するための脚部を備えるという選択もある。
【表2】

【0040】
以上の携帯型地震警報システムにより、携帯型で、特定場所の地震の検出と警報を発し、建設現場の重機等による振動を検出せずに精度よく地震波を感知し、さらに充電池式であるために、屋外での利用が可能で、設置面を問わない携帯型地震警報システムが実現できる。また、地震波の感知データを記録部に保持し、その後の解析に利用できる感知装置の記録部を保持することで、警報を発する基準値の検証と基準値のメンテナンスが出来る携帯型地震警報システムが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】本発明の第一の実施形態に係る携帯型地震警報システムの構成図である。
【図2】本発明の第二の実施形態に係る携帯型地震警報システムの構成図である。
【図3】本発明の記録部が行う処理内容の一実施例を示したフローチャートの図である。
【図4】本発明の実施例の具体的な携帯型地震警報システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【0042】
1 携帯型地震警報システム
2 感知装置
21 感知制御部
22 入力部
23 表示・警報手段A
24 感知部P
24a 感知部S
25 記録部A
26 発信手段A
27 電源部A
28 アンテナA
28a 三脚
28b 伸縮ポール
28c アンテナ部
28d アンテナ収納ケース
29a ルーフ付きケース
29b 脚部A
29c ボルト
3 警報装置
31 警報制御部
32 表示・警報手段B
33 記録部B
34 受信手段B
35 電源部B
36 アンテナB
37a ルーフ付きケースB
37b 脚部A
37c ボルトB
37d 回転警告灯
38 収納容器A
39 収納容器B
40 充電器(ACアダプターを含む)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
地震波を感知し、所定の地震波以上のレベルのときに警報を発する携帯型地震警報システムであって、
前記地震波の感知には、地震波を感知する感知手段と、予め警報を発する所定の地震波レベルの基準値を記録する記録手段と、感知した地震波と前記基準値とを比較し前記基準値以上の場合には外部装置へ警報指示信号を送信する発信手段と、電源を供給する電源部と、自身を地面に固定する脚部とで構成される感知装置を備え、
前記警報発信には、前記感知装置からの警報指示信号を受信する受信手段と、警報指示信号の内容に基づき警報を発する表示・警報手段と、電源を供給する電源部と、自身を固定する脚部とで構成される警報装置を備え、
前記感知装置と前記警報装置の間は無線通信により接続することを特徴とする携帯型地震警報システム。
【請求項2】
前記地震波の感知には、P波感知用の加速度センサー、あるいは、P波感知用とS波感知用の2つの加速度センサーと、によって行うことを特徴とする請求項1に記載の携帯型地震警報システム。
【請求項3】
前記記録手段は、感知したP波加速度、S波加速度ならびにP波到着からS波到着迄の時間、P波とS波との地震波レベルを記録することを特徴とする請求項2に記載の携帯型地震警報システム。
【請求項4】
前記感知装置ならびに前記警報装置の各々に内蔵した電源部は、充電池式であることを特徴とする請求項1に記載の携帯型地震警報システム。
【請求項5】
前記感知装置の脚部ならびに前記警報装置の脚部は、解体が自在な構造で、前記感知装置ならびに前記警報装置と脚部の各々を一組として収納容器に収容し、携帯を可能としたことを特徴とする請求項1に記載の携帯型地震警報システム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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