構造物における地震および風の観測システム
【課題】振動センサーのみで構造物に発生した振動の要因を高い精度で地震または風と判断して、地震データまたは風データとして別個に保存処理する。
【解決手段】構造物１に設置された振動センサー３ａ、３ｄからの検出信号を一定時間毎に第１サンプリング頻度で変換するＡ／Ｄ変換器４と、変換されたデータから各観測位置２ａ、２ｄの振動の統計値を得る地震観測仕様のデータ作成手段９と、Ａ／Ｄ変換器で変換された振動センサー３ｄからのデータを第１サンプリング頻度よりも少ない第２サンプリング頻度でリサンプリングして観測位置の振動の統計値を取得する風観測仕様のデータの作成手段１０と、地震観測仕様および風観測仕様のデータから振動センサー３ａ、３ｄによって観測された振動が地震または風に起因するかを判断して、地震データまたは風データとして別個に保存処理する制御手段１１とを備える。
【解決手段】構造物１に設置された振動センサー３ａ、３ｄからの検出信号を一定時間毎に第１サンプリング頻度で変換するＡ／Ｄ変換器４と、変換されたデータから各観測位置２ａ、２ｄの振動の統計値を得る地震観測仕様のデータ作成手段９と、Ａ／Ｄ変換器で変換された振動センサー３ｄからのデータを第１サンプリング頻度よりも少ない第２サンプリング頻度でリサンプリングして観測位置の振動の統計値を取得する風観測仕様のデータの作成手段１０と、地震観測仕様および風観測仕様のデータから振動センサー３ａ、３ｄによって観測された振動が地震または風に起因するかを判断して、地震データまたは風データとして別個に保存処理する制御手段１１とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高層建物等の各種構造物に生じる地震や強風による振動の観測データを蓄積するための構造物における地震および風の観測システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高層や超高層建物等の構造物の耐震設計は、過去の地震記録を用いた地震応答解析に基づいて行われており、また耐風設計は、建物模型を用いた風洞実験による風圧力分布等に基づいて行われている。
【０００３】
このような耐震設計や耐風設計を行うに際して、実際の構造物において地震時や強風時に生じる振動が、どの程度上記解析等で得られた結果と一致しているかについて検証されていれば、今後新設される構造物における設計精度を高めて、その安全性を向上させることが可能になる。
【０００４】
そこで近年、多くの既存の上記構造物においては、振動センサーや風力計を設置して、地震時や強風時に当該構造物に作用する振動を長期間にわたって観察し、これらをデジタルデータとして保存するための地震および風の観測システムが設置されている。
【０００５】
ところで、上記構造物に発生する振動を記録するに際して、地震に起因する振動は瞬間的かつ短時間に発生して、周期が短く振幅が大きいのに対して、強風に起因する振動は、長時間にわたって発生するとともに、周期が長く振幅が小さいという特徴がある。したがって、一方の地震による振動は、数百Ｈｚといった高いサンプリング頻度でデータを取得する必要があり、他方の強風による振動は、その１／１０程度の低いサンプリング頻度でデータを取得すれば十分であるという相違がある。
【０００６】
このため、強風に起因する振動についてまで、地震による振動の観測と同様の高いサンプリング頻度でデータを取得すると、高振動数のノイズが含まれる（風データのＳＮ比が悪くなる）うえに、不必要に大きな容量の保存装置が必要になる。
しかしながら、上記地震に起因する振動の観測システムと、風に起因する振動の観測システムとを、独立して設置すると、近似した構成の制御あるいは記録手段が重複することになり、経済的で無いという問題点を生じる。
【０００７】
そこで、当該問題点を解決すべく、下記特許文献１においては、構造物の振動を検出して前記構造物の振動を表す時系列のデジタル信号を生成し、生成した前記デジタル信号を記録する方法であって、風速を測定して風速に係わる第１の統計量を取得し、取得した前記第１の統計量が第１のしきい値を上回るとき、前記デジタル信号を第１の頻度で記録し、振動を表す前記デジタル信号にもとづいて前記構造物の振動の大きさに係わる第２の統計量を取得し、取得した前記第２の統計量が、第２のしきい値を上回るとき、前記デジタル信号を、前記第１の頻度より高い第２の頻度で記録することを特徴とする構造物の振動観測方法が提案されている。
【０００８】
上記構成からなる従来の振動観測方法は、風により建物が振動した場合には、低い頻度の第１の頻度で建物の振動を表すデジタル信号を記録し、地震の場合にのみ、高い頻度の第２の頻度で振動を表すデジタル信号を記録することにより、不必要に多量のデータを記録することなく地震と風とによる両方の振動を記録しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１４４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、上記従来の構造物の振動観測方法にあっては、構造物に振動センサーに加えて風速計も設置することが必須となる。このため、地震観測用の振動センサーのみが設置されている既存建物に対して、新たに強風による振動の観測も行う必要が生じた場合には、別途風速計およびその電源や信号線を設置する必要があり、経費が嵩むという問題点がある。
【００１１】
また、高層や超高層建物等の構造物においては、当該構造物の地盤付近の下層階と、頂部等の上層階においては、各々地震時や強風時に生じる振動の発生形態が異なる。例えば、当該構造物の地盤付近においては、風による振動の影響は小さく、かつ地震時には地盤からの振動がそのまま伝搬するのに対して、上層階においては、中小地震時の揺れと、強風時の揺れが同程度になる可能性がある。
【００１２】
この結果、上記構造物に対する振動センサーの設置位置によっては、当該構造物に生じた振動が、地震に起因するものであるか、あるいは強風に起因するものであるかを正しく判断することが難しいという問題点もある。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、風速計を設置することなく、風データのＳＮ比を確保し、振動センサーのみで構造物に発生した振動の要因を、高い精度で地震または風と判断して、地震データまたは風データとして別個に保存処理することが可能になる構造物における地震および風の観測システムを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、構造物または地盤に設置された振動センサーと、当該振動センサーからの検出信号を第１のサンプリング頻度で地震観測仕様のデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器で変換された振動のデジタルデータから一定時間毎に統計値を取得する地震観測仕様のデータの作成手段と、上記Ａ／Ｄ変換器で変換された上記振動のデジタルデータを上記第１のサンプリング頻度よりも少ない第２のサンプリング頻度で取得するリサンプリング手段と、このリサンプリング手段で作成された振動のデジタルデータから上記一定時間毎に統計値を取得する風観測仕様のデータの作成手段と、これら地震観測仕様および風観測仕様のデータから、上記振動センサーによって観測された振動が地震に起因するものか風に起因するものか判断して、各々地震データまたは風データとして別個に保存処理する制御手段とを備えてなり、上記制御手段は、上記地震観測仕様のデータにおける上記統計値が、予め設定されている地震振動による第１の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断し、上記第１の閾値未満であって、かつ上記風観測仕様のデータにおける上記統計値が、予め設定されている風振動による第２の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が風に起因するものと判断することを特徴とするものである。
【００１５】
ここで、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記リサンプリング手段が、高振動数のノイズを消去するノイズ除去手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記構造物の頂部を含む上層階に設置された上部振動センサーと、地盤を含む上記構造物の下層階に設置された下部振動センサーとを有し、かつ上記制御手段は、上記地震観測仕様のデータにおける上記下層階の振動の上記統計値が、予め設定されている上記下層階の上記第１の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断し、上記第１の閾値未満であって、かつ上記風観測仕様のデータにおける上記上層階の上記統計値が、予め設定されている上記上層階の上記第２の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が風に起因するものと判断することを特徴とするものである。
【００１７】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、上記制御手段が、上記一定時間の一つ前の一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断されている場合において、上記一定時間に観測された上記地震観測仕様のデータにおける上記下層階の振動の統計値が、予め設定されている上記第１の閾値よりも小さい上記下層階の地震振動による第３の閾値以上である場合、または上記上層階の振動の統計値が、予め設定されている上記上層階の地震振動による第４の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が上記地震に起因するものと判断することを特徴とするものである。
【００１８】
これに対して、請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記構造物の頂部を含む上層階に設置された水平方向の振動センサーと、上下方向の振動センサーとを有し、かつ上記制御手段は、上記地震観測仕様のデータにおける上記上層階の上下方向の振動の上記統計値が、予め設定されている当該上層階の地震による上下方向の上記第１の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断し、上記第１の閾値未満であって、かつ上記風観測仕様のデータにおける上記上層階の水平方向の上記統計値が、予め設定されている上記上層階の水平方向の上記第２の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が風に起因するものと判断することを特徴とするものである。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、上記制御手段が、上記一定時間の一つ前の一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断されている場合において、上記一定時間に観測された上記地震観測仕様のデータにおける上記上層階の上下方向の振動の統計値が、予め設定されている上記第１の閾値よりも小さい上記上層階の地震振動による上下方向の第３の閾値以上である場合、または上記上層階の水平方向の振動の統計値が、予め設定されている上記上層階の地震振動による水平方向の第４の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が上記地震に起因するものと判断することを特徴とするものである。
【００２０】
なお、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、予め設定されている下層階の地震振動による第１の閾値および第２の閾値、並びに上層階の地震振動による閾値および風振動による閾値は、いずれも地震観測仕様のデータあるいは風観測仕様のデータの作成手段において取得される統計値と同じもの（例えば、取得される統計値が最大値である場合には、閾値も振動の最大値を示すもの）である。また、予め設定される上記閾値としては、過去の地震記録を用いた地震応答解析や、建物模型を用いた風洞実験等のよって得られた値、さらには上記値に対する以前の観測データによる補正値等を用いることができる。
【００２１】
また、上記統計値としては、当該一定時間に観測された振動の平均値、最大値、ＲＭＳ値、振動の最小値、標準偏差、ピークファクター等を用いることもでき、さらには、これらの複数またはこれらの比、差等を適用することも可能である。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１〜６のいずれかに記載の発明によれば、地震観測仕様のデータを、当該地震動の観測に適した高い頻度の第１のサンプリング頻度で取得し、他方風観測仕様のデータを、上記第１のサンプリング頻度よりも少ない第２のサンプリング頻度で取得しているために、最終的に地震データおよび風データを別個に保存するに際しても、過度の保存容量を必要とすることがない。
【００２３】
しかも、上記地震観測仕様のデータおよび上記風観測仕様のデータにおける上記統計値と、予め設定されている地震振動による第１の閾値および風振動による第２の閾値とを対比することによって、上記一定時間に観測された振動が風に起因するものと判断しているために、風速計を設置することなく、振動センサーのみで構造物に発生した振動の要因を、高い精度で地震または風と判断して、地震データまたは風データとして別個に保存処理することが可能になる。
【００２４】
ところで、上記Ａ／Ｄ変換器として現在の汎用器を用いた場合には、振動センサーからの検出信号を数百Ｈｚの高いサンプリング頻度で取得した場合に、高振動数のノイズが多く含まれている。このため、得られたデジタルデータを、そのまま約１／１０程度の低い頻度でリサンプリングすると、特に風のようなレベルの小さい振動の統計値を、その閾値と比較する際に、正確に識別することが難しい。
【００２５】
この点、請求項２に記載の発明においては、上記リサンプリング手段が、高振動数のノイズを消去するノイズ除去手段を備えているために、当該リサンプリング手段によって第２のサンプリング頻度で取得されたデジタルデータから、高い精度で当該観測位置における振動の統計値を取得することが可能になる。
【００２６】
また、請求項３に記載の発明によれば、上記制御手段において、風による振動の影響が少ない地震観測仕様のデータにおける下層階の振動の統計値と、予め設定されている当該下層階の地震振動による第１の閾値とを比較して、当該第１の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断しているために、構造物の上層部において強風時に観測される振動のデータを排除して、正確な判断を行うことができる。
【００２７】
さらに、上記地震観測仕様のデータに基づいて、上記一定時間に観測された振動が地震によるものではないと判断された場合に、風による振動の影響が大きい風観測仕様のデータにおける上層階の統計値と、予め設定されている上層階の風振動による閾値とを比較して、当該閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が風に起因するものと判断しているために、地震による振動と峻別した風による振動のデータを取得することができる。
【００２８】
他方、請求項５に記載の発明においては、構造物の上層部では、地震時に水平方向および上下方向の双方向に振動が発生するのに対して、強風時には上下方向については顕著な振動は生ぜず、主として水平方向のみに大きな振動が生じることに着目し、当該上層部に水平方向の振動センサーと、上下方向の振動センサーとを設置して、これら上層部の振動センサーのみによって、観測された振動が地震に起因するものか風に起因するものか判断することができるために、システムの一層の簡易化を図ることが可能になる。
【００２９】
さらに、請求項３、６に記載の発明によれば、上記一定時間の一つ前の一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断されている場合において、上記一定時間に観測された上記地震観測仕様のデータにおける下層階および上層階の振動の統計値（請求項２）あるいは上層階における上下方向および水平方向の振動の統計値（請求項５）が、地震の継続や後揺れに起因するものであることを確認して、地震データとして保存処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る構造物における地震および風の観測システムの第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の制御手段におけるフローチャートの前段を示すものである。
【図３】図２のフローチャートの後段を示すものである。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【図５】図４の制御手段におけるフローチャートの前段を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（第１の実施形態）
図１〜図３に基づいて、本発明の構造物における地震および風の観測システムの第１の実施形態について説明する。
図１は、上記観測システムの概略構成を示すもので、この観測システムにおいては、地震時や強風時における高層建物（構造物）１の挙動を観測するために、建物１の複数箇所（図では、１階（下層階）２ａ、中間階２ｂ、２ｃおよび頂部（上層階）２ｄ）に、各々振動センサー３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが設置されている。ちなみに、振動センサー３ａ〜３ｄは、水平２方向（Ｘ−Ｙ方向）に設けられており、当該振動センサー３ａ〜３ｄとしては、変位センサー、速度センサーまたは加速度センサーが使用可能である。
【００３２】
そして、この観測システムは、上記振動センサー３ａ〜３ｄからの検出信号を１００Ｈｚの高い頻度（第１のサンプリング頻度）で振動のデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器４と、このＡ／Ｄ変換器４で変換されたデジタルデータがリアルタイムに伝送されるパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略す。）５と、このＰＣ５からの制御信号に基づいて上記デジタルデータをＩＩＲフィルタ（ノイズ除去手段）６を用いたデシメーション処理を行うことにより１０Ｈｚの低い頻度（第２のサンプリング頻度）でリサンプリングするリサンプリング手段７とを備えている。
【００３３】
ここで、ＰＣ５は、ＣＰＵにインターフェイスを介してＨＤＤ等の記憶媒体８が接続された周知のもので、上記記憶媒体には、Ａ／Ｄ変換器４から伝送されたデジタルデータを、１０分（一定時間）毎にファイルを作成して当該１０分間分の１００Ｈｚデータとして記憶媒体８に保存するプログラムと、この１００Ｈｚデータをノイズ除去手段６に伝送してデシメーション処理を行った後に、同様にファイルを作成して当該１０分間分の１０Ｈｚデータとして記憶媒体８に保存するプログラムが組み込まれている。
【００３４】
また、ＰＣ５には、記憶媒体８に保存されている１００Ｈｚデータから、当該１０分内における各観測位置２ａ〜２ｄの振動の最大値およびＲＭＳ値（統計値）を算出するプログラム（地震観測仕様のデータの作成手段）９と、同様に１０Ｈｚデータから、当該１０分内における各観測位置２ａ〜２ｄの振動の最大値およびＲＭＳ値（統計値）を算出するプログラム（風観測仕様のデータの作成手段）１０が組み込まれている。
【００３５】
さらに、ＰＣ５には、予め１階２ａに生じた振動が、地震発生時に起因するものであるか否かを判断するための閾値α1（例えば、１．０Ｇａｌ）と、これより小さな値の閾値であって、地震継続時に起因するものであるか否かを判断するための閾値α2（例えば、０．８Ｇａｌ）、さらに頂部２ｄに生じた振動が、地震の後揺れに起因するものであるか否かを判断するための閾値α3、および頂部２ｄに生じた振動が、強風に起因するものであるか否かを判断するための閾値α4が設定されている。
【００３６】
そして、このＰＣ５には、プログラム９、１０で得られた１０分間の振動の最大値と、上記閾値α1〜α4に基づいて、高層建物１に生じた振動が、地震に起因するものか風に起因するものか判断して、各々地震データまたは風データとして当該記憶媒体８に作成した別個のフォルダに保存処理する制御プログラム（制御手段）１１が組み込まれている。
【００３７】
次に、図２および図３に基づいて、上記制御プログラム１１の構成を、その作用とともに説明する。
先ず、図２に示すように、この制御プログラムは、プログラム９によって算出された１００Ｈｚデータ（地震観測仕様のデータ）における１階２ａのＸ―Ｙ方向の振動の最大値の一方が、上記閾値α1以上である場合に、当該１０分間に観測された振動が地震に起因するものと判断して、この１００Ｈｚデータを地震データとして記憶媒体８に保存する。
【００３８】
他方、１００Ｈｚデータにおける１階２ａのＸ―Ｙ方向の振動の最大値が、いずれも上記閾値α1未満である場合には、前の１０分間が地震データであったか否かを判断し、当該前の１０分間が地震データではなかった場合に、さらに図３に示す強風判定を行う。そして、その１０Ｈｚデータ（風観測仕様のデータ）における頂部２ｄの最大値が、風振動による上記閾値α4以上である場合に、当該１０分間に観測された振動が風に起因するものと判断して、この１０Ｈｚデータを風データとして記憶媒体８に保存する。
【００３９】
これに対して、図２に示すように、前の１０分間が地震データであったか否かを判断して、当該前の１０分間が地震データであった場合には、上記１０分間の１００Ｈｚデータを参酌し、その１階２ａのＸ―Ｙ方向の振動の最大値が、上記閾値α2以上である場合に、地震が継続しているものとして、当該１０分間の１００Ｈｚデータを地震データとして保存する。
【００４０】
さらに、上記１０分間の１００Ｈｚデータにおける１階２ａのＸ―Ｙ方向の振動の最大値が、上記頂部２ｄの地震振動による上記閾値α3以上である場合には、上記地震の後揺れであると判断して、同様に当該１０分間の１００Ｈｚデータを地震データとして保存する。
【００４１】
以上の判断に加えて、この制御プログラムにおいては、上記の結果、地震が発生していると判断された場合にも、同時に強風の観測記録が含まれているか否かの判断を行っている。
すなわち、図３に示すように、地震データであると判断された１００Ｈｚデータをリサンプリングした１０Ｈｚデータに対して、その頂部２ｄの最大値が、風振動による上記閾値α4以下である場合には、強風による観測記録が含まれていないと判断する。
【００４２】
これに対して、上記頂部２ｄの最大値が上記閾値α4以上である場合には、さらに上記１０分間の前の１０分間における１０Ｈｚデータの頂部２ｄの最大値を参酌し、これが上記閾値α4以上であって強風と判断されていた場合には、上記地震とともに強風も発生していたと判断して、上記１０分間の１０Ｈｚデータを風データとして記憶媒体８に保存する。
【００４３】
以上のように、上記構成からなる構造物における地震および風の観測システムによれば、風速計を設置することなく、振動センサー３ａ〜３ｄのみによって、高層建物１に発生した振動の要因を、高い精度で地震または強風であると判断して、地震データまたは風データとして別個に記憶媒体８に保存処理することができる。加えて、高層建物１に、地震と強風とが同時に作用して振動が発生している場合にも、それぞれ地震データおよび風データとして蓄積することが可能になる。
【００４４】
しかも、強風に起因した振動の観測に風速計を必要としないために、地震観測用の振動センサーのみが設置されている既存建物に対して、新たに強風による振動の観測も行う必要が生じた場合にも、ＰＣ５に組み込まれているプログラムを換えるのみで、極めて容易に対応することができ、経済性にも優れる。
【００４５】
（第２の実施形態）
図３〜図５は、本発明の構造物における地震および風の観測システムの第２の実施形態を示すもので、図１〜図３に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
図４に示すように、この観測システムにおいては、地震時や強風時における高層建物（構造物）１の挙動を観測するために、建物１の頂部（上層階）２ｄに、水平方向の振動を検出する上記振動センサー３ｄと、上下方向の振動を検出する振動センサー３ｅが設置されている。
【００４６】
次に、図５および図３に基づいて、上記制御プログラム１１の構成を、その作用とともに説明する。
先ず、図５に示すように、この制御プログラムは、プログラム９によって算出された１００Ｈｚデータ（地震観測仕様のデータ）における頂部２ｄの上下（Ｚ）方向の振動の最大値が、予め設定されている頂部２ｄにおける地震動による上下（Ｚ）方向の上記閾値α1以上である場合に、当該１０分間に観測された振動が地震に起因するものと判断して、この１００Ｈｚデータを地震データとして記憶媒体８に保存する。
【００４７】
他方、１００Ｈｚデータにおける頂部２ｄのＺ方向の振動の最大値が、いずれも上記第１の閾値α1未満である場合には、前の１０分間が地震データであったか否かを判断し、当該前の１０分間が地震データではなかった場合に、さらに図３に示したものと同様の強風判定を行う。そして、その１０Ｈｚデータ（風観測仕様のデータ）における頂部２ｄの水平（Ｘ−Ｙ）方向の最大値が、風振動による上記閾値α4以上である場合に、当該１０分間に観測された振動が風に起因するものと判断して、この１０Ｈｚデータを風データとして記憶媒体８に保存する。
【００４８】
また、同様に、この制御プログラムにおいても、図５に示すように、前の１０分間が地震データであったか否かを判断して、地震データであった場合には、上記１０分間の１００Ｈｚデータを参酌し、その頂部２ｄのＺ方向の振動の最大値が、上記閾値α2以上である場合に、地震が継続しているものとして、当該１０分間の１００Ｈｚデータを地震データとして保存する。
【００４９】
さらに、上記１０分間の１００Ｈｚデータにおける頂部２ｄのＸ―Ｙ方向の振動の最大値が、上記頂部２ｄの地震振動による上記閾値α3以上である場合には、上記地震の後揺れであると判断して、同様に当該１０分間の１００Ｈｚデータを地震データとして保存する。
【００５０】
以上の判断に加えて、この制御プログラムにおいても、上記の結果、地震が発生していると判断された場合にも、図３に示した第１の実施形態と同様に、同時に強風の観測記録が含まれているか否かの判断を行っている。
【００５１】
上記構成からなる地震および風の観測システムによれば、第１の実施形態に示したものと同様の作用効果が得られることに加えて、さらに高層建物１の頂部２ｄに設置した水平方向および上下方向の振動センサー３ｄ、３ｅのみによって、当該高層建物１に発生した振動の要因を、高い精度で地震または強風であると判断して、地震データまたは風データとして別個に記憶媒体８に保存処理することができ、よってシステムの一層の簡易化を図ることができるという効果も得られる。
【００５２】
なお、上記実施形態においては、本発明に係る地震および風の観測システムを、高層建物１に設置した場合についてのみ説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、中低層建物、超高層建物あるいは塔などの様々な構造物に対しても、同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
高層建物等の構造物に生じた振動が、地震に起因するものか強風に起因するものかを判断して観測データとして蓄積するために利用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 高層建物（構造物）
２ａ １階（下層階）
２ｄ 頂部（上層階）
３ａ〜３ｅ 振動センサー
４ Ａ／Ｄ変換器
５ ＰＣ
６ ノイズ除去手段
７ リサンプリング手段
８ 記憶媒体
９ 地震仕様のデータ作成手段
１０ 風仕様のデータ作成手段
１１ 制御プログラム（制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高層建物等の各種構造物に生じる地震や強風による振動の観測データを蓄積するための構造物における地震および風の観測システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高層や超高層建物等の構造物の耐震設計は、過去の地震記録を用いた地震応答解析に基づいて行われており、また耐風設計は、建物模型を用いた風洞実験による風圧力分布等に基づいて行われている。
【０００３】
このような耐震設計や耐風設計を行うに際して、実際の構造物において地震時や強風時に生じる振動が、どの程度上記解析等で得られた結果と一致しているかについて検証されていれば、今後新設される構造物における設計精度を高めて、その安全性を向上させることが可能になる。
【０００４】
そこで近年、多くの既存の上記構造物においては、振動センサーや風力計を設置して、地震時や強風時に当該構造物に作用する振動を長期間にわたって観察し、これらをデジタルデータとして保存するための地震および風の観測システムが設置されている。
【０００５】
ところで、上記構造物に発生する振動を記録するに際して、地震に起因する振動は瞬間的かつ短時間に発生して、周期が短く振幅が大きいのに対して、強風に起因する振動は、長時間にわたって発生するとともに、周期が長く振幅が小さいという特徴がある。したがって、一方の地震による振動は、数百Ｈｚといった高いサンプリング頻度でデータを取得する必要があり、他方の強風による振動は、その１／１０程度の低いサンプリング頻度でデータを取得すれば十分であるという相違がある。
【０００６】
このため、強風に起因する振動についてまで、地震による振動の観測と同様の高いサンプリング頻度でデータを取得すると、高振動数のノイズが含まれる（風データのＳＮ比が悪くなる）うえに、不必要に大きな容量の保存装置が必要になる。
しかしながら、上記地震に起因する振動の観測システムと、風に起因する振動の観測システムとを、独立して設置すると、近似した構成の制御あるいは記録手段が重複することになり、経済的で無いという問題点を生じる。
【０００７】
そこで、当該問題点を解決すべく、下記特許文献１においては、構造物の振動を検出して前記構造物の振動を表す時系列のデジタル信号を生成し、生成した前記デジタル信号を記録する方法であって、風速を測定して風速に係わる第１の統計量を取得し、取得した前記第１の統計量が第１のしきい値を上回るとき、前記デジタル信号を第１の頻度で記録し、振動を表す前記デジタル信号にもとづいて前記構造物の振動の大きさに係わる第２の統計量を取得し、取得した前記第２の統計量が、第２のしきい値を上回るとき、前記デジタル信号を、前記第１の頻度より高い第２の頻度で記録することを特徴とする構造物の振動観測方法が提案されている。
【０００８】
上記構成からなる従来の振動観測方法は、風により建物が振動した場合には、低い頻度の第１の頻度で建物の振動を表すデジタル信号を記録し、地震の場合にのみ、高い頻度の第２の頻度で振動を表すデジタル信号を記録することにより、不必要に多量のデータを記録することなく地震と風とによる両方の振動を記録しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１４４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、上記従来の構造物の振動観測方法にあっては、構造物に振動センサーに加えて風速計も設置することが必須となる。このため、地震観測用の振動センサーのみが設置されている既存建物に対して、新たに強風による振動の観測も行う必要が生じた場合には、別途風速計およびその電源や信号線を設置する必要があり、経費が嵩むという問題点がある。
【００１１】
また、高層や超高層建物等の構造物においては、当該構造物の地盤付近の下層階と、頂部等の上層階においては、各々地震時や強風時に生じる振動の発生形態が異なる。例えば、当該構造物の地盤付近においては、風による振動の影響は小さく、かつ地震時には地盤からの振動がそのまま伝搬するのに対して、上層階においては、中小地震時の揺れと、強風時の揺れが同程度になる可能性がある。
【００１２】
この結果、上記構造物に対する振動センサーの設置位置によっては、当該構造物に生じた振動が、地震に起因するものであるか、あるいは強風に起因するものであるかを正しく判断することが難しいという問題点もある。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、風速計を設置することなく、風データのＳＮ比を確保し、振動センサーのみで構造物に発生した振動の要因を、高い精度で地震または風と判断して、地震データまたは風データとして別個に保存処理することが可能になる構造物における地震および風の観測システムを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、構造物または地盤に設置された振動センサーと、当該振動センサーからの検出信号を第１のサンプリング頻度で地震観測仕様のデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器で変換された振動のデジタルデータから一定時間毎に統計値を取得する地震観測仕様のデータの作成手段と、上記Ａ／Ｄ変換器で変換された上記振動のデジタルデータを上記第１のサンプリング頻度よりも少ない第２のサンプリング頻度で取得するリサンプリング手段と、このリサンプリング手段で作成された振動のデジタルデータから上記一定時間毎に統計値を取得する風観測仕様のデータの作成手段と、これら地震観測仕様および風観測仕様のデータから、上記振動センサーによって観測された振動が地震に起因するものか風に起因するものか判断して、各々地震データまたは風データとして別個に保存処理する制御手段とを備えてなり、上記制御手段は、上記地震観測仕様のデータにおける上記統計値が、予め設定されている地震振動による第１の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断し、上記第１の閾値未満であって、かつ上記風観測仕様のデータにおける上記統計値が、予め設定されている風振動による第２の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が風に起因するものと判断することを特徴とするものである。
【００１５】
ここで、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記リサンプリング手段が、高振動数のノイズを消去するノイズ除去手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記構造物の頂部を含む上層階に設置された上部振動センサーと、地盤を含む上記構造物の下層階に設置された下部振動センサーとを有し、かつ上記制御手段は、上記地震観測仕様のデータにおける上記下層階の振動の上記統計値が、予め設定されている上記下層階の上記第１の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断し、上記第１の閾値未満であって、かつ上記風観測仕様のデータにおける上記上層階の上記統計値が、予め設定されている上記上層階の上記第２の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が風に起因するものと判断することを特徴とするものである。
【００１７】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、上記制御手段が、上記一定時間の一つ前の一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断されている場合において、上記一定時間に観測された上記地震観測仕様のデータにおける上記下層階の振動の統計値が、予め設定されている上記第１の閾値よりも小さい上記下層階の地震振動による第３の閾値以上である場合、または上記上層階の振動の統計値が、予め設定されている上記上層階の地震振動による第４の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が上記地震に起因するものと判断することを特徴とするものである。
【００１８】
これに対して、請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記構造物の頂部を含む上層階に設置された水平方向の振動センサーと、上下方向の振動センサーとを有し、かつ上記制御手段は、上記地震観測仕様のデータにおける上記上層階の上下方向の振動の上記統計値が、予め設定されている当該上層階の地震による上下方向の上記第１の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断し、上記第１の閾値未満であって、かつ上記風観測仕様のデータにおける上記上層階の水平方向の上記統計値が、予め設定されている上記上層階の水平方向の上記第２の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が風に起因するものと判断することを特徴とするものである。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、上記制御手段が、上記一定時間の一つ前の一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断されている場合において、上記一定時間に観測された上記地震観測仕様のデータにおける上記上層階の上下方向の振動の統計値が、予め設定されている上記第１の閾値よりも小さい上記上層階の地震振動による上下方向の第３の閾値以上である場合、または上記上層階の水平方向の振動の統計値が、予め設定されている上記上層階の地震振動による水平方向の第４の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が上記地震に起因するものと判断することを特徴とするものである。
【００２０】
なお、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、予め設定されている下層階の地震振動による第１の閾値および第２の閾値、並びに上層階の地震振動による閾値および風振動による閾値は、いずれも地震観測仕様のデータあるいは風観測仕様のデータの作成手段において取得される統計値と同じもの（例えば、取得される統計値が最大値である場合には、閾値も振動の最大値を示すもの）である。また、予め設定される上記閾値としては、過去の地震記録を用いた地震応答解析や、建物模型を用いた風洞実験等のよって得られた値、さらには上記値に対する以前の観測データによる補正値等を用いることができる。
【００２１】
また、上記統計値としては、当該一定時間に観測された振動の平均値、最大値、ＲＭＳ値、振動の最小値、標準偏差、ピークファクター等を用いることもでき、さらには、これらの複数またはこれらの比、差等を適用することも可能である。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１〜６のいずれかに記載の発明によれば、地震観測仕様のデータを、当該地震動の観測に適した高い頻度の第１のサンプリング頻度で取得し、他方風観測仕様のデータを、上記第１のサンプリング頻度よりも少ない第２のサンプリング頻度で取得しているために、最終的に地震データおよび風データを別個に保存するに際しても、過度の保存容量を必要とすることがない。
【００２３】
しかも、上記地震観測仕様のデータおよび上記風観測仕様のデータにおける上記統計値と、予め設定されている地震振動による第１の閾値および風振動による第２の閾値とを対比することによって、上記一定時間に観測された振動が風に起因するものと判断しているために、風速計を設置することなく、振動センサーのみで構造物に発生した振動の要因を、高い精度で地震または風と判断して、地震データまたは風データとして別個に保存処理することが可能になる。
【００２４】
ところで、上記Ａ／Ｄ変換器として現在の汎用器を用いた場合には、振動センサーからの検出信号を数百Ｈｚの高いサンプリング頻度で取得した場合に、高振動数のノイズが多く含まれている。このため、得られたデジタルデータを、そのまま約１／１０程度の低い頻度でリサンプリングすると、特に風のようなレベルの小さい振動の統計値を、その閾値と比較する際に、正確に識別することが難しい。
【００２５】
この点、請求項２に記載の発明においては、上記リサンプリング手段が、高振動数のノイズを消去するノイズ除去手段を備えているために、当該リサンプリング手段によって第２のサンプリング頻度で取得されたデジタルデータから、高い精度で当該観測位置における振動の統計値を取得することが可能になる。
【００２６】
また、請求項３に記載の発明によれば、上記制御手段において、風による振動の影響が少ない地震観測仕様のデータにおける下層階の振動の統計値と、予め設定されている当該下層階の地震振動による第１の閾値とを比較して、当該第１の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断しているために、構造物の上層部において強風時に観測される振動のデータを排除して、正確な判断を行うことができる。
【００２７】
さらに、上記地震観測仕様のデータに基づいて、上記一定時間に観測された振動が地震によるものではないと判断された場合に、風による振動の影響が大きい風観測仕様のデータにおける上層階の統計値と、予め設定されている上層階の風振動による閾値とを比較して、当該閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が風に起因するものと判断しているために、地震による振動と峻別した風による振動のデータを取得することができる。
【００２８】
他方、請求項５に記載の発明においては、構造物の上層部では、地震時に水平方向および上下方向の双方向に振動が発生するのに対して、強風時には上下方向については顕著な振動は生ぜず、主として水平方向のみに大きな振動が生じることに着目し、当該上層部に水平方向の振動センサーと、上下方向の振動センサーとを設置して、これら上層部の振動センサーのみによって、観測された振動が地震に起因するものか風に起因するものか判断することができるために、システムの一層の簡易化を図ることが可能になる。
【００２９】
さらに、請求項３、６に記載の発明によれば、上記一定時間の一つ前の一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断されている場合において、上記一定時間に観測された上記地震観測仕様のデータにおける下層階および上層階の振動の統計値（請求項２）あるいは上層階における上下方向および水平方向の振動の統計値（請求項５）が、地震の継続や後揺れに起因するものであることを確認して、地震データとして保存処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る構造物における地震および風の観測システムの第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の制御手段におけるフローチャートの前段を示すものである。
【図３】図２のフローチャートの後段を示すものである。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【図５】図４の制御手段におけるフローチャートの前段を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（第１の実施形態）
図１〜図３に基づいて、本発明の構造物における地震および風の観測システムの第１の実施形態について説明する。
図１は、上記観測システムの概略構成を示すもので、この観測システムにおいては、地震時や強風時における高層建物（構造物）１の挙動を観測するために、建物１の複数箇所（図では、１階（下層階）２ａ、中間階２ｂ、２ｃおよび頂部（上層階）２ｄ）に、各々振動センサー３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが設置されている。ちなみに、振動センサー３ａ〜３ｄは、水平２方向（Ｘ−Ｙ方向）に設けられており、当該振動センサー３ａ〜３ｄとしては、変位センサー、速度センサーまたは加速度センサーが使用可能である。
【００３２】
そして、この観測システムは、上記振動センサー３ａ〜３ｄからの検出信号を１００Ｈｚの高い頻度（第１のサンプリング頻度）で振動のデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器４と、このＡ／Ｄ変換器４で変換されたデジタルデータがリアルタイムに伝送されるパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略す。）５と、このＰＣ５からの制御信号に基づいて上記デジタルデータをＩＩＲフィルタ（ノイズ除去手段）６を用いたデシメーション処理を行うことにより１０Ｈｚの低い頻度（第２のサンプリング頻度）でリサンプリングするリサンプリング手段７とを備えている。
【００３３】
ここで、ＰＣ５は、ＣＰＵにインターフェイスを介してＨＤＤ等の記憶媒体８が接続された周知のもので、上記記憶媒体には、Ａ／Ｄ変換器４から伝送されたデジタルデータを、１０分（一定時間）毎にファイルを作成して当該１０分間分の１００Ｈｚデータとして記憶媒体８に保存するプログラムと、この１００Ｈｚデータをノイズ除去手段６に伝送してデシメーション処理を行った後に、同様にファイルを作成して当該１０分間分の１０Ｈｚデータとして記憶媒体８に保存するプログラムが組み込まれている。
【００３４】
また、ＰＣ５には、記憶媒体８に保存されている１００Ｈｚデータから、当該１０分内における各観測位置２ａ〜２ｄの振動の最大値およびＲＭＳ値（統計値）を算出するプログラム（地震観測仕様のデータの作成手段）９と、同様に１０Ｈｚデータから、当該１０分内における各観測位置２ａ〜２ｄの振動の最大値およびＲＭＳ値（統計値）を算出するプログラム（風観測仕様のデータの作成手段）１０が組み込まれている。
【００３５】
さらに、ＰＣ５には、予め１階２ａに生じた振動が、地震発生時に起因するものであるか否かを判断するための閾値α1（例えば、１．０Ｇａｌ）と、これより小さな値の閾値であって、地震継続時に起因するものであるか否かを判断するための閾値α2（例えば、０．８Ｇａｌ）、さらに頂部２ｄに生じた振動が、地震の後揺れに起因するものであるか否かを判断するための閾値α3、および頂部２ｄに生じた振動が、強風に起因するものであるか否かを判断するための閾値α4が設定されている。
【００３６】
そして、このＰＣ５には、プログラム９、１０で得られた１０分間の振動の最大値と、上記閾値α1〜α4に基づいて、高層建物１に生じた振動が、地震に起因するものか風に起因するものか判断して、各々地震データまたは風データとして当該記憶媒体８に作成した別個のフォルダに保存処理する制御プログラム（制御手段）１１が組み込まれている。
【００３７】
次に、図２および図３に基づいて、上記制御プログラム１１の構成を、その作用とともに説明する。
先ず、図２に示すように、この制御プログラムは、プログラム９によって算出された１００Ｈｚデータ（地震観測仕様のデータ）における１階２ａのＸ―Ｙ方向の振動の最大値の一方が、上記閾値α1以上である場合に、当該１０分間に観測された振動が地震に起因するものと判断して、この１００Ｈｚデータを地震データとして記憶媒体８に保存する。
【００３８】
他方、１００Ｈｚデータにおける１階２ａのＸ―Ｙ方向の振動の最大値が、いずれも上記閾値α1未満である場合には、前の１０分間が地震データであったか否かを判断し、当該前の１０分間が地震データではなかった場合に、さらに図３に示す強風判定を行う。そして、その１０Ｈｚデータ（風観測仕様のデータ）における頂部２ｄの最大値が、風振動による上記閾値α4以上である場合に、当該１０分間に観測された振動が風に起因するものと判断して、この１０Ｈｚデータを風データとして記憶媒体８に保存する。
【００３９】
これに対して、図２に示すように、前の１０分間が地震データであったか否かを判断して、当該前の１０分間が地震データであった場合には、上記１０分間の１００Ｈｚデータを参酌し、その１階２ａのＸ―Ｙ方向の振動の最大値が、上記閾値α2以上である場合に、地震が継続しているものとして、当該１０分間の１００Ｈｚデータを地震データとして保存する。
【００４０】
さらに、上記１０分間の１００Ｈｚデータにおける１階２ａのＸ―Ｙ方向の振動の最大値が、上記頂部２ｄの地震振動による上記閾値α3以上である場合には、上記地震の後揺れであると判断して、同様に当該１０分間の１００Ｈｚデータを地震データとして保存する。
【００４１】
以上の判断に加えて、この制御プログラムにおいては、上記の結果、地震が発生していると判断された場合にも、同時に強風の観測記録が含まれているか否かの判断を行っている。
すなわち、図３に示すように、地震データであると判断された１００Ｈｚデータをリサンプリングした１０Ｈｚデータに対して、その頂部２ｄの最大値が、風振動による上記閾値α4以下である場合には、強風による観測記録が含まれていないと判断する。
【００４２】
これに対して、上記頂部２ｄの最大値が上記閾値α4以上である場合には、さらに上記１０分間の前の１０分間における１０Ｈｚデータの頂部２ｄの最大値を参酌し、これが上記閾値α4以上であって強風と判断されていた場合には、上記地震とともに強風も発生していたと判断して、上記１０分間の１０Ｈｚデータを風データとして記憶媒体８に保存する。
【００４３】
以上のように、上記構成からなる構造物における地震および風の観測システムによれば、風速計を設置することなく、振動センサー３ａ〜３ｄのみによって、高層建物１に発生した振動の要因を、高い精度で地震または強風であると判断して、地震データまたは風データとして別個に記憶媒体８に保存処理することができる。加えて、高層建物１に、地震と強風とが同時に作用して振動が発生している場合にも、それぞれ地震データおよび風データとして蓄積することが可能になる。
【００４４】
しかも、強風に起因した振動の観測に風速計を必要としないために、地震観測用の振動センサーのみが設置されている既存建物に対して、新たに強風による振動の観測も行う必要が生じた場合にも、ＰＣ５に組み込まれているプログラムを換えるのみで、極めて容易に対応することができ、経済性にも優れる。
【００４５】
（第２の実施形態）
図３〜図５は、本発明の構造物における地震および風の観測システムの第２の実施形態を示すもので、図１〜図３に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
図４に示すように、この観測システムにおいては、地震時や強風時における高層建物（構造物）１の挙動を観測するために、建物１の頂部（上層階）２ｄに、水平方向の振動を検出する上記振動センサー３ｄと、上下方向の振動を検出する振動センサー３ｅが設置されている。
【００４６】
次に、図５および図３に基づいて、上記制御プログラム１１の構成を、その作用とともに説明する。
先ず、図５に示すように、この制御プログラムは、プログラム９によって算出された１００Ｈｚデータ（地震観測仕様のデータ）における頂部２ｄの上下（Ｚ）方向の振動の最大値が、予め設定されている頂部２ｄにおける地震動による上下（Ｚ）方向の上記閾値α1以上である場合に、当該１０分間に観測された振動が地震に起因するものと判断して、この１００Ｈｚデータを地震データとして記憶媒体８に保存する。
【００４７】
他方、１００Ｈｚデータにおける頂部２ｄのＺ方向の振動の最大値が、いずれも上記第１の閾値α1未満である場合には、前の１０分間が地震データであったか否かを判断し、当該前の１０分間が地震データではなかった場合に、さらに図３に示したものと同様の強風判定を行う。そして、その１０Ｈｚデータ（風観測仕様のデータ）における頂部２ｄの水平（Ｘ−Ｙ）方向の最大値が、風振動による上記閾値α4以上である場合に、当該１０分間に観測された振動が風に起因するものと判断して、この１０Ｈｚデータを風データとして記憶媒体８に保存する。
【００４８】
また、同様に、この制御プログラムにおいても、図５に示すように、前の１０分間が地震データであったか否かを判断して、地震データであった場合には、上記１０分間の１００Ｈｚデータを参酌し、その頂部２ｄのＺ方向の振動の最大値が、上記閾値α2以上である場合に、地震が継続しているものとして、当該１０分間の１００Ｈｚデータを地震データとして保存する。
【００４９】
さらに、上記１０分間の１００Ｈｚデータにおける頂部２ｄのＸ―Ｙ方向の振動の最大値が、上記頂部２ｄの地震振動による上記閾値α3以上である場合には、上記地震の後揺れであると判断して、同様に当該１０分間の１００Ｈｚデータを地震データとして保存する。
【００５０】
以上の判断に加えて、この制御プログラムにおいても、上記の結果、地震が発生していると判断された場合にも、図３に示した第１の実施形態と同様に、同時に強風の観測記録が含まれているか否かの判断を行っている。
【００５１】
上記構成からなる地震および風の観測システムによれば、第１の実施形態に示したものと同様の作用効果が得られることに加えて、さらに高層建物１の頂部２ｄに設置した水平方向および上下方向の振動センサー３ｄ、３ｅのみによって、当該高層建物１に発生した振動の要因を、高い精度で地震または強風であると判断して、地震データまたは風データとして別個に記憶媒体８に保存処理することができ、よってシステムの一層の簡易化を図ることができるという効果も得られる。
【００５２】
なお、上記実施形態においては、本発明に係る地震および風の観測システムを、高層建物１に設置した場合についてのみ説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、中低層建物、超高層建物あるいは塔などの様々な構造物に対しても、同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
高層建物等の構造物に生じた振動が、地震に起因するものか強風に起因するものかを判断して観測データとして蓄積するために利用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 高層建物（構造物）
２ａ １階（下層階）
２ｄ 頂部（上層階）
３ａ〜３ｅ 振動センサー
４ Ａ／Ｄ変換器
５ ＰＣ
６ ノイズ除去手段
７ リサンプリング手段
８ 記憶媒体
９ 地震仕様のデータ作成手段
１０ 風仕様のデータ作成手段
１１ 制御プログラム（制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物または地盤に設置された振動センサーと、当該振動センサーからの検出信号を第１のサンプリング頻度で地震観測仕様のデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器で変換された振動のデジタルデータから一定時間毎に統計値を取得する地震観測仕様のデータの作成手段と、上記Ａ／Ｄ変換器で変換された上記振動のデジタルデータを上記第１のサンプリング頻度よりも少ない第２のサンプリング頻度で取得するリサンプリング手段と、このリサンプリング手段で作成された振動のデジタルデータから上記一定時間毎に統計値を取得する風観測仕様のデータの作成手段と、これら地震観測仕様および風観測仕様のデータから、上記振動センサーによって観測された振動が地震に起因するものか風に起因するものか判断して、各々地震データまたは風データとして別個に保存処理する制御手段とを備えてなり、
上記制御手段は、上記地震観測仕様のデータにおける上記統計値が、予め設定されている地震振動による第１の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断し、上記第１の閾値未満であって、かつ上記風観測仕様のデータにおける上記統計値が、予め設定されている風振動による第２の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が風に起因するものと判断することを特徴とする構造物における地震および風の観測システム。
【請求項２】
上記リサンプリング手段は、高振動数のノイズを消去するノイズ除去手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の構造物における地震および風の観測システム。
【請求項３】
上記構造物の頂部を含む上層階に設置された上部振動センサーと、地盤を含む上記構造物の下層階に設置された下部振動センサーとを有し、
かつ上記制御手段は、上記地震観測仕様のデータにおける上記下層階の振動の上記統計値が、予め設定されている上記下層階の上記第１の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断し、上記第１の閾値未満であって、かつ上記風観測仕様のデータにおける上記上層階の上記統計値が、予め設定されている上記上層階の上記第２の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が風に起因するものと判断することを特徴とする請求項１または２に記載の構造物における地震および風の観測システム。
【請求項４】
上記制御手段は、上記一定時間の一つ前の一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断されている場合において、上記一定時間に観測された上記地震観測仕様のデータにおける上記下層階の振動の統計値が、予め設定されている上記第１の閾値よりも小さい上記下層階の地震振動による第３の閾値以上である場合、または上記上層階の振動の統計値が、予め設定されている上記上層階の地震振動による第４の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が上記地震に起因するものと判断することを特徴とする請求項３に記載の構造物における地震および風の観測システム。
【請求項５】
上記構造物の頂部を含む上層階に設置された水平方向の振動センサーと、上下方向の振動センサーとを有し、
かつ上記制御手段は、上記地震観測仕様のデータにおける上記上層階の上下方向の振動の上記統計値が、予め設定されている当該上層階の地震による上下方向の上記第１の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断し、上記第１の閾値未満であって、かつ上記風観測仕様のデータにおける上記上層階の水平方向の上記統計値が、予め設定されている上記上層階の水平方向の上記第２の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が風に起因するものと判断することを特徴とする請求項１または２に記載の構造物における地震および風の観測システム。
【請求項６】
上記制御手段は、上記一定時間の一つ前の一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断されている場合において、上記一定時間に観測された上記地震観測仕様のデータにおける上記上層階の上下方向の振動の統計値が、予め設定されている上記第１の閾値よりも小さい上記上層階の地震振動による上下方向の第３の閾値以上である場合、または上記上層階の水平方向の振動の統計値が、予め設定されている上記上層階の地震振動による水平方向の第４の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が上記地震に起因するものと判断することを特徴とする請求項５に記載の構造物における地震および風の観測システム。
【請求項１】
構造物または地盤に設置された振動センサーと、当該振動センサーからの検出信号を第１のサンプリング頻度で地震観測仕様のデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器で変換された振動のデジタルデータから一定時間毎に統計値を取得する地震観測仕様のデータの作成手段と、上記Ａ／Ｄ変換器で変換された上記振動のデジタルデータを上記第１のサンプリング頻度よりも少ない第２のサンプリング頻度で取得するリサンプリング手段と、このリサンプリング手段で作成された振動のデジタルデータから上記一定時間毎に統計値を取得する風観測仕様のデータの作成手段と、これら地震観測仕様および風観測仕様のデータから、上記振動センサーによって観測された振動が地震に起因するものか風に起因するものか判断して、各々地震データまたは風データとして別個に保存処理する制御手段とを備えてなり、
上記制御手段は、上記地震観測仕様のデータにおける上記統計値が、予め設定されている地震振動による第１の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断し、上記第１の閾値未満であって、かつ上記風観測仕様のデータにおける上記統計値が、予め設定されている風振動による第２の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が風に起因するものと判断することを特徴とする構造物における地震および風の観測システム。
【請求項２】
上記リサンプリング手段は、高振動数のノイズを消去するノイズ除去手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の構造物における地震および風の観測システム。
【請求項３】
上記構造物の頂部を含む上層階に設置された上部振動センサーと、地盤を含む上記構造物の下層階に設置された下部振動センサーとを有し、
かつ上記制御手段は、上記地震観測仕様のデータにおける上記下層階の振動の上記統計値が、予め設定されている上記下層階の上記第１の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断し、上記第１の閾値未満であって、かつ上記風観測仕様のデータにおける上記上層階の上記統計値が、予め設定されている上記上層階の上記第２の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が風に起因するものと判断することを特徴とする請求項１または２に記載の構造物における地震および風の観測システム。
【請求項４】
上記制御手段は、上記一定時間の一つ前の一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断されている場合において、上記一定時間に観測された上記地震観測仕様のデータにおける上記下層階の振動の統計値が、予め設定されている上記第１の閾値よりも小さい上記下層階の地震振動による第３の閾値以上である場合、または上記上層階の振動の統計値が、予め設定されている上記上層階の地震振動による第４の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が上記地震に起因するものと判断することを特徴とする請求項３に記載の構造物における地震および風の観測システム。
【請求項５】
上記構造物の頂部を含む上層階に設置された水平方向の振動センサーと、上下方向の振動センサーとを有し、
かつ上記制御手段は、上記地震観測仕様のデータにおける上記上層階の上下方向の振動の上記統計値が、予め設定されている当該上層階の地震による上下方向の上記第１の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断し、上記第１の閾値未満であって、かつ上記風観測仕様のデータにおける上記上層階の水平方向の上記統計値が、予め設定されている上記上層階の水平方向の上記第２の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が風に起因するものと判断することを特徴とする請求項１または２に記載の構造物における地震および風の観測システム。
【請求項６】
上記制御手段は、上記一定時間の一つ前の一定時間に観測された振動が地震に起因するものと判断されている場合において、上記一定時間に観測された上記地震観測仕様のデータにおける上記上層階の上下方向の振動の統計値が、予め設定されている上記第１の閾値よりも小さい上記上層階の地震振動による上下方向の第３の閾値以上である場合、または上記上層階の水平方向の振動の統計値が、予め設定されている上記上層階の地震振動による水平方向の第４の閾値以上である場合に、上記一定時間に観測された振動が上記地震に起因するものと判断することを特徴とする請求項５に記載の構造物における地震および風の観測システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１８５０５８（Ｐ２０１２−１８５０５８Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４８８４３（Ｐ２０１１−４８８４３）
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
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