(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-13
(45)【発行日】2022-07-22
(54)【発明の名称】地震観測システム
(51)【国際特許分類】
G01V 1/22 20060101AFI20220714BHJP
G01V 1/00 20060101ALI20220714BHJP
【FI】
G01V1/22
G01V1/00 D
(21)【出願番号】P 2018121560
(22)【出願日】2018-06-27
【審査請求日】2021-05-20
(73)【特許権者】
【識別番号】000000549
【氏名又は名称】株式会社大林組
(73)【特許権者】
【識別番号】599105850
【氏名又は名称】株式会社中電シーティーアイ
(74)【代理人】
【識別番号】110000176
【氏名又は名称】一色国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】三輪田 吾郎
(72)【発明者】
【氏名】中塚 光一
(72)【発明者】
【氏名】堂地 利弘
(72)【発明者】
【氏名】永坂 英明
【審査官】佐野 浩樹
(56)【参考文献】
【文献】特開2008-249345(JP,A)
【文献】特開2016-213583(JP,A)
【文献】特開2010-159564(JP,A)
【文献】特開2008-283508(JP,A)
【文献】特開2003-169005(JP,A)
【文献】特開2007-135150(JP,A)
【文献】特開平08-126165(JP,A)
【文献】特開2013-254239(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01V 1/00 -99/00 、
G08B19/00 -31/00 、
H04B 5/00 - 5/06
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の層を有する構造物の地震観測システムであって、
前記複数の層にそれぞれ設けられた複数の地震センサと、
前記複数の地震センサ毎に設けられ、対応する前記地震センサから出力される信号を発信する複数の発信機と、
前記複数の層を貫通する導体と、
前記導体を介して、前記信号を受信する受信機であって、前記発信機の単位グループ毎に単一の受信機と、
を備え、
前記導体は、前記発信機及び前記受信機と有線ケーブルで直接接続されていない、
ことを特徴とする地震観測システム。
【請求項2】
複数の層を有する構造物の地震観測システムであって、
前記複数の層にそれぞれ設けられた複数の地震センサと、
前記複数の地震センサ毎に設けられ、対応する前記地震センサから出力される信号を発信する複数の発信機と、
前記複数の層を貫通する導体と、
を備え、
前記複数の発信器は、複数の単位グループに分けられており、
前記単位グループには、少なくとも二つの前記発信器が属しており、
前記導体を介して、前記信号を受信する受信機であって、前記発信機の前記単位グループ毎に単一の受信機と、
を備え、
前記導体は、前記発信機及び前記受信機と有線ケーブルで直接接続されていない、
ことを特徴とする地震観測システム。
【請求項3】
請求項1又は請求項2
に記載の地震観測システムであって、
前記単位グループは、前記受信機に対応する前記発信機が所定数を超えないように設定されている、
ことを特徴とする地震観測システム。
【請求項4】
請求項1乃至請求項3の何れか
に記載の地震観測システムであって、
前記発信機と前記受信機との間の前記信号の通信は無線により行われ、
前記単位グループ毎に、前記無線に使用される周波数が異なる、
ことを特徴とする地震観測システム。
【請求項5】
請求項1乃至
請求項4の何れかに記載の地震観測システムであって、
前記複数の層は、防火区画された層
であり、
隣接する前記層の境界部には貫通孔が設けられており、
前記導体は、前記貫通孔を貫通して配置され、
前記導体と前記貫通孔との間の隙間は防火材で塞がれている、
ことを特徴とする地震観測システム。
【請求項6】
請求項1乃至請求項5の何れかに記載の地震観測システムであって、
前記導体は、前記構造物のEPS部位、又は、PS部位を貫通している、
ことを特徴とする地震観測システム。
【請求項7】
請求項6に記載の地震観測システムであって、
前記導体は、或る層と前記或る層とは別の層の前記EPS部位を連結する電線である、ことを特徴とする地震観測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地震観測システムに関する。
【背景技術】
【0002】
構造物(例えば建物)の地震観測システムとして、複数の層(階)に設置した複数の地震センサ(例えば加速度計)と、各地震センサとケーブルで接続されたデータ収録装置とを備え、地震センサから出力される信号に基づいて、地震動による建物の被害(損傷)状況を観測するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述したような地震観測システムでは、地震センサとデータ収録装置をケーブルで接続しているため、建物の階数が多いほど(すなわち高層になるほど)、ケーブル量が増えたり、配線距離が長くなったりするという問題があった。また、既存建物に地震観測システムを組み込む場合、ケーブル配線のために内装の一時撤去が必要であり、コスト増大の要因となっていた。
【0005】
また、地震センサとデータ収録装置との間の通信を無線で行うようにすることも考えられるが、距離が離れている場合や、各層が防火区画となっている場合などにおいて、通信が困難になるおそれがあった。
【0006】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、コストの低減及び通信性能の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
かかる目的を達成するため、本発明の地震観測システムは、複数の層を有する構造物の地震観測システムであって、前記複数の層にそれぞれ設けられた複数の地震センサと、前記複数の地震センサ毎に設けられ、対応する前記地震センサから出力される信号を発信する複数の発信機と、前記複数の層を貫通する導体と、前記導体を介して、前記信号を受信する受信機であって、前記発信機の単位グループ毎に単一の受信機と、を備え、前記導体は、前記発信機及び前記受信機と有線ケーブルで直接接続されていないことを特徴とする。
また、複数の層を有する構造物の地震観測システムであって、前記複数の層にそれぞれ設けられた複数の地震センサと、前記複数の地震センサ毎に設けられ、対応する前記地震センサから出力される信号を発信する複数の発信機と、前記複数の層を貫通する導体と、を備え、前記複数の発信器は、複数の単位グループに分けられており、前記単位グループには、少なくとも二つの前記発信器が属しており、前記導体を介して、前記信号を受信する受信機であって、前記発信機の前記単位グループ毎に単一の受信機と、を備え、前記導体は、前記発信機及び前記受信機と有線ケーブルで直接接続されていない、ことを特徴とする。
このような地震観測システムによれば、コストの低減及び通信性能の向上を図ることができる。
【0008】
かかる地震観測システムであって、前記単位グループは、前記受信機に対応する前記発信機が所定数を超えないように設定されていることが望ましい。
このような地震観測システムによれば、受信機への通信集中を避けることができる。
【0009】
かかる地震観測システムであって、前記発信機と前記受信機との間の前記信号の通信は無線により行われ、前記単位グループ毎に、前記無線に使用される周波数が異なることが望ましい。
このような地震観測システムによれば、異なる単位グループの発信機と受信機との間では通信が行われないので、受信機への通信集中を避けることができる。
【0010】
かかる地震観測システムであって、前記複数の層は、防火区画された層であり、隣接する前記層の境界部には貫通孔が設けられており、前記導体は、前記貫通孔を貫通して配置され、前記導体と前記貫通孔との間の隙間は防火材で塞がれていることが望ましい。
このような地震観測システムによれば、防火区画された層の間でも通信を行うことが可能であるので、この場合、特に効果的である。また、導体を配置した際にも、防火区画に維持することができる。
【0012】
かかる地震観測システムであって、前記導体は、前記構造物のEPS部位、又は、PS部位を貫通していることが望ましい。
このような地震観測システムによれば、通信性能をより高めることができる。
【0013】
かかる地震観測システムであって、前記導体は、或る層と前記或る層とは別の層の前記EPS部位を連結する電線であることが望ましい。
このような地震観測システムによれば、EPS部位に配置された電線を無線通信に利用でき、配線工事等が不要であるので、コストを低減することができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、コストの低減及び通信性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【
図1】第1比較例の地震観測システムの構成を示す図である。
【
図2】第2比較例の地震観測システムの構成を示す図である。
【
図3】第3比較例の地震観測システムの構成を示す図である。
【
図4】第1実施形態の地震観測システムの構成を示す図である。
【
図5】導体40の配置による無線通信性能の違いについての説明図である。
【
図7】第2実施形態の地震観測システムの構成を示す図である。
【
図8】本発明の地震観測システムを適用した実施例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の地震観測システムについて説明する前に、まず比較例について説明する。
【0017】
===比較例===
<<第1比較例>>
図1は、第1比較例の地震観測システムの構成を示す図である。
【0018】
図1に示す地震観測システムは、建物10に設けられたシステムであり、地震センサ200と、データ収録装置300と、有線ケーブル400とを備えている。
【0019】
建物10は、10階(+PHF室)建ての建物である。また、建物10は、エレベータシャフト12とEPS室14(EPS部位に相当)を備えており、エレベータシャフト12を除いて、各階の室などが防火区画されている。例えば、建物10の上下に隣接する階(層)は床11で防火区画されている。なお、エレベータシャフト12は、エレベータ(不図示)が昇降するための縦(上下)に長い空間である。EPS室14は、建物10において電気設備の幹線(ケーブル・配管配線)などを縦に通すために区画された小空間のスペースである。また、PHF室は、屋上に造られた階段室・昇降機塔などの室のことである。
【0020】
地震センサ200は、建物10の各階にそれぞれ設けられている。そして、地震センサ200は、その設置位置(階)における地震時の加速度を検出して出力する。
【0021】
データ収録装置300は、各階の地震センサ200と有線ケーブル400によって通信可能に接続されている。データ収録装置300は、建物10の最下層(1階)に設けられており、記憶部とCPU(演算処理部)とを有している。記憶部はデータ等を記録する部位であり、例えば、ハードディスクやメモリなどで構成されている。また、記憶部には、各地震センサ200により検出された検出データ等を用いて建物10の応答計算を行う応答計算プログラムや、応答値に基づいて建物10の被害レベルを判定する判定プログラムなどが予め記憶されている。CPUは、プログラムに基づいて各種の演算を行う。
【0022】
そして、データ収録装置300は、複数の地震センサ200から検出データ(信号)を受け取って記録するとともに、上記のプログラム等を用いて、検出データを分析し、その分析結果から、建物10の被災評価を行う。
【0023】
また、データ収録装置300は、インターネット回線等を介して外部サーバ50と通信可能に接続されており、外部サーバ50との間でデータ(信号)の送受信を行う。これにより、外部サーバ50で被災評価を診断できる。なお、データ収録装置300と外部サーバ50との接続は有線であってもよいし、無線であってもよい。また、この例では、データ収録装置300で建物10の被災評価を行なうこととしているが、これには限られず、外部サーバ50で建物10の被災評価を行ってもよい。
【0024】
有線ケーブル400は、導電性を有するケーブルであり、EPS室14を通って各階へと配線されている。有線ケーブル400は、地震センサ200毎に(すなわち、各階の地震センサ200に対応して)設けられている。有線ケーブル400の一端は地震センサ200に接続され、他端はデータ収録装置300に接続されている。
【0025】
この第1比較例の場合、各階の地震センサ200と、データ収録装置300との間に、それぞれ、有線ケーブル400が必要になる。このため、建物10が高層になるほど、ケーブル量が増加する。また配線距離も長くなる。また、建物10が既存建物の場合は、ケーブル配線のために内装の一時撤去が必要であり、手間やコストがかかる。
【0026】
<<第2比較例>>
図2は、第2比較例の地震観測システムの構成を示す図である。なお、建物10の構成は、
図1と同じである。
【0027】
第2比較例の地震観測システムは、子機20と親機30とを備えている。
【0028】
子機20は、第1比較例の地震センサ200に加え、地震センサ200の出力信号を無線で送信する無線送信部(不図示:発信機に相当)を備えている。すなわち、子機20は、設置位置(階)の地震時の加速度を検出する地震センサ200として機能するとともに、地震センサ200から出力される信号を発信する発信機としても機能する。子機20は、各階にそれぞれ配置されている。
【0029】
親機30は、第1比較例のデータ収録装置300に加え、子機20から出力された信号を無線で送受信する無線通信部(不図示:受信機に相当)を有している。また、親機30は、第1比較例と同様に外部サーバ(不図示)と、有線又は無線で通信可能である。
【0030】
この第2比較例の場合、建物10の防火区画された床や壁が無線通信の障害となるため、
図2に示すように、異なる階に配置された子機20と親機30と間におけるデータの送受信が困難になる。なお、
図2の○印は、送受信可能であることを示し、△印は、送受信可能であるが電波が弱いことを示し、×印は、送受信不可であることを示している。
【0031】
<<第3比較例>>
図3は、第3比較例の地震観測システムの構成を示す図である。なお、建物10の構成は、
図1と同じである。
【0032】
第3比較例では、エレベータシャフト12(防火区画されていない貫通空間)の各階に相当する位置にそれぞれ子機20を設けている。また、親機30をエレベータシャフト12の近くに設けている。子機20及び親機30の構成は、第2比較例と同じである。
【0033】
この第3比較例の場合、エレベータシャフト12に床がない(防火区画されていない)ため、第2比較例(
図2)の場合よりも通信性能が向上している。しかし、依然として無線通信可能な距離は限定される。
【0034】
===第1実施形態===
<<地震観測システムの構成について>>
図4は、第1実施形態の地震観測システムの構成を示す図である。前述の比較例と同一構成の部分には同一符号を付し説明を省略する。
【0035】
本実施形態の地震観測システムは、子機20と、親機30と、導体40とを備えている。
【0036】
子機20は、各階のEPS室14にそれぞれ(合計10台)配置されている。
【0037】
親機30は、建物10の上下方向のほぼ中央(6階のEPS室14)に配置されている。すなわち、10台の子機20に対して、親機30が1台設けられている。
【0038】
導体40は、各階のEPS室14の床(境界部に相当)を上下に貫通して設けられている。換言すると、導体40は上階(上層)のEPS室14と下階(下層)のEPS室14を連結している。より具体的には、
図4の拡大部分に示すように、床11には上下方向(鉛直方向)に貫通する貫通孔11aが形成されており、当該貫通孔11aを導体40が貫通している。また、導体40と貫通孔11aとの間の隙間は、防火材100で塞がれている。これにより、床11(貫通孔11a)に導体40を貫通させた際においても、上層と下層を防火区画に維持することができる。
【0039】
導体40は、導電性を有するケーブル(電線)であればよく、例えば、電源ケーブルでもよいし、通信用のケーブル(LANケーブルなど)でもよい。また、導体40は、被覆されていてもよいし、被覆されていなくてもよい。なお、図に示すように、導体40は各子機20及び親機30と有線ケーブルで直接接続されていない。EPS室14には、通常、各種のケーブルが上下に貫通して配置されているので、新たなケーブルの準備や配線工事が不要であり、コストを低減することができる。
【0040】
本実施形態では、このように、建物1のEPS室14を上下に貫通するように導体40を配置している。こうすることにより、子機20から発せられた電磁波によって、当該電磁波に応じた電圧電動が導体40内に発生する。そして、この電圧変動によって導体40の周りに発生する磁界及び電界の変動を親機30で受信できる。このように、子機20及び親機30と接続されていない導体40を無線通信に利用でき、無線通信可能な距離が第2比較例や第3比較例と比べて大幅に増す。
【0041】
図5は、導体40の配置による無線通信性能の違いについての説明図である。
【0042】
例えば、
図5の左側に示すように、大空間室に導体40(及び子機20)を配置した場合、電磁波が拡散するため無線通信を補助する導体40方向への電界強度が低くなり、無線通信機能が低下する。
【0043】
これに対し、
図5の右側に示すように、EPS室14のような小空間室に導体40を配置すると、電磁波の拡散が小さく、導体40方向への電界強度が高くなり、無線通信性能が高くなる。
【0044】
このように、本実施形態では、導体40をEPS室14のような小空間に配置しているので、無線による通信性能をより高めることができる。なお、小空間の室(部位)としてはEPS室14には限られない。例えば、給水・排水設備の配管スペース(PS室:PS部位に相当)であってもよい。
【0045】
<第1実施形態の変形例>
図6は、第1実施形態の変形例を示す図である。
【0046】
この変形例では、建物10に3台の親機30(親機30A、30B、30C)が配置されている。そして、無線通信可能な周波数帯の内で無線通信する親機30と子機20をグループ分けしている。なお、無線通信可能な周波数帯が、例えば、2.45GHzであれは、2.4GHz~2.5GHzの帯域で無線通信可能である。
【0047】
親機30Aは、3台の親機30のうち最も上(具体的には9階)に配置されており、複数の子機20のうちの上部のもの(具体的には8階~10階の3台の子機20)と無線通信を行う。本変形例では、このグループ(単位グループ)の通信周波数を2.40GHzに設定している。
【0048】
親機30Bは、3台の親機30のうちの中央(具体的には6階)に配置されており、複数の子機20のうちの中央部分のもの(具体的には5階~7階の3台の子機20)と無線通信を行う。本変形例では、このグループ(単位グループ)の通信周波数を2.44GHzに設定している。
【0049】
親機30Cは、3台の親機30のうち最も下(具体的には3階)に配置されており、複数の子機20のうちの下部のもの(具体的には1階~4階の4台の子機20)と無線通信を行う。本変形例では、このグループ(単位グループ)の通信周波数を2.48GHzに設定している。
【0050】
以上の構成により、異なるグループの親機30と子機20との間(例えば、7階の子機20と親機30Aとの間、8階の子機20と親機30Bとの間、4階の子機20と親機30Bとの間、5階の子機20と親機30Cとの間など)では周波数が異なるので無線通信が行われない。一方、同じグループの親機30と子機20との間では、導体40を介して無線通信が行われる。
【0051】
このように、変形例では、親機30を3台(親機30A、30B、30C)設けている。そして、一台の親機30に対応する子機20が所定数(この例では4台)を超えないようにグループ(単位グループ)を設定している。また、単位グループ毎に無線通信に使用する周波数を異ならせている。こうすることにより、特定の親機30への通信集中を避けることができ、より多くの階(層)に対応することができるようになる。
【0052】
===第2実施形態===
図7は、第2実施形態の地震観測システムの構成を示す図である。第1実施形態と同一構成の部分には同一符号を付し説明を省略する。
【0053】
第2実施形態では、エレベータシャフト12に複数の子機20、親機30、導体40が設けられている。なお、第2実施形態の導体40は、エレベータシャフト12のエレベータ用のケーブル、あるいは、電源ケーブルなどである。
【0054】
第2実施形態においても、導体40は子機20及び親機30とは接続されていない。この第2実施形態の場合も、第1実施形態と同様に、導体40を介して、親機30と子機20との間で通信を行うことができる。
【0055】
なお、第2実施形態では建物10を上下に貫通する部位(導体40を設ける部位)がエレベータシャフト12であったがこれには限られず、例えば、階段室(
図8の非常用階段室16参照)であってもよい。この場合、各階の階段室の隙間(例えば、踊り場と階段で囲まれた隙間)を通るように導体40を上下方向に沿って配置すればよい。こうすることで、親機30と各子機20との間で同様に無線通信することが可能である。
【0056】
===実施例===
図8は、本発明の地震観測システムを適用した実施例の説明図である。
【0057】
この実施例における建物10´は、11階(+PHF室)建ての建物であり、非常用階段室16を除いて各階の室等が防火区画されている。また、EPS室14には、上端から下端まで各階の床11を導体40が貫通している。貫通部分における構成は
図4と同じである。
【0058】
図中の単位dBmは、電波強度であり、値が大きいほど(ここでは値がマイナスなので、絶対値が小さいほど)無線通信性能が高いことを示している。例えば、-100dBm以下では無線通信が不通となる(×印)。また、-100dBmより大きく-90dBm以下の範囲では、通信が不通とはならないものの、通信エラー率が高まり、通信に時間を要する(
図2、
図3の△印に相当)。また、-90dBmより大きければ通信可能である(
図2、
図3の○印に相当)。
【0059】
この実施例では、非常用階段室16、オフィスフロア18、EPS室14において、それぞれ
図8のように子機20、親機30を配置して通信の評価を行った。
【0060】
オフィスフロア18(防火区画有り、導体40無し)では、5階に親機30を設置している。この場合、親機30は、上下に隣接する階(この例では一つ上の6階)の子機20と通信が可能(-80.6dBm)であり、その上の階(7階)の子機20とは通信不可であった。すなわち、この条件(防火区画有り、導体40無し)の場合、無線による通信可能な範囲は1層間となった。
【0061】
非常用階段室16(防火区画無し、導体40無し)では、1階に親機30を設置している。この場合、親機30は、8階に配置した子機20と通信が可能(-87.9dBm)であり、9階に設置した子機20とは通信不可能であった。すなわち、この条件(防火区画無し、導体40無し)の場合、無線による通信可能な範囲は7層間となった。
【0062】
EPS室14(防火区画有り、導体40有り)においても、1階に親機30を設置しているが、導体40を設けていることにより、子機20を最上層(11階)に配置した場合でも通信可能(-77.6dBm)であった。すなわち、この条件(防火区画有り、導体40有り)の場合、無線による通信可能な範囲は10層間以上となった。
【0063】
このように、無線通信の障害となるような防火区画された層であっても、層間を貫通する導体40を設けることにより、防火区画の無い非常用階段室16よりも無線通信性能が高い結果が得られた。よって、導体40を設けることにより無線による通信性能が向上できることが確認された。
【0064】
===その他の実施形態について===
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
【0065】
<子機20について>
前述の実施形態では、子機20は、地震センサの機能とデータ送信部(発信機)の機能とを備えていたが、地震センサとデータ送信部が別体に設けられていてもよい。
【0066】
また、前述の実施形態では、建物10の各階に子機20を設けていたが、これには限らない。例えば、奇数階(1階、3階、5階・・)のみに子機20を設置して、偶数階は上下の奇数階のデータで補完するようにしてもよい。
【0067】
<親機30について>
前述の実施形態では、親機30は、データ収録装置の機能とデータ通信部(受信機)の機能とを備えていたが、データ収録装置とデータ通信部が別体に設けられていてもよい。
【0068】
<EPS室14(EPS部位)について>
前述の実施形態では、子機20及び親機30をEPS室14(EPS部位)に設置していたが、電話回線を収容するMDF室、MDF室から分岐された配線を収容するIDF室、および、変圧器、配電盤を収容する電気室等に設置してもよい。
【符号の説明】
【0069】
10 建物
11 床
11a 貫通孔
12 エレベータシャフト
14 EPS室(EPS部位)
16 非常用階段室
18 オフィスフロア
20 子機
30 親機
40 導体
50 外部サーバ
100 防火材
200 地震センサ
300 データ収録装置
400 有線ケーブル