地震識別推斷裝置的製作方法

2023-12-01 03:00:46 1

專利名稱：地震識別推斷裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種地震識別推斷裝置，它設置在家用煤氣表上，適用於當發生地震時切斷煤氣的供給。
以往，這種地震識別推斷裝置是將從裝在煤氣表內的感震器來的ON/OFF信號經過規定的時間進行測量，滿足規定的條件時就判定發生了地震。
然而，在以往這樣的實例中，因為是在經過規定時間，例如3秒，存儲了來自感震器的ON/OFF信號數據後，才根據這些數據進行推斷處理，所以存在著在經過存儲數據所需的規定時間之前不進行推斷處理這樣的問題。
本發明的目的是針對現有技術的上述缺陷提供一種高速而且誤推斷少的地震識別推斷裝置。
為達到上述目的，本發明採用下述這樣的結構。
即本發明的地震識別推斷裝置設置有輸出與振動波形對應的ON/OFF信號的ON/OFF信號輸出機構;按照上述ON/OFF信號從ON周期、ON時間總和以及ON時間最大值三個特徵量中至少提取一個的特徵量提取機構;根據所提取的特徵量在每個ON周期推斷是否有地震的推斷機構。
對於上述結構，由於是根據ON周期、ON時間總和以及ON時間最大值等三個特徵量中的至少一個特徵量，也就是說根據在每次輸入ON信號時來自最初輸入ON信號的時刻的數據推斷每個ON周期是否有地震，與以往的在經過規定時間存儲了ON/OFF信號的數據後再進行推斷處理的實例相比，不僅能高速推斷，而且因為將與振動周期對應的ON周期作為特徵量，所以能大大地減少因地震以外的衝擊造成的誤推斷。
下面將參照附圖對本發明的實施例詳細地進行說明。


圖1是本發明的一個實施例的方框圖。
圖2示出與振動波形對應的感震器輸出。
圖3示出各特徵量的元函數。
圖4示出推斷的法則。
圖5是用以說明操作的程序框圖。
圖6是用以說明操作的時間圖。
圖7是部分斷開的煤氣關閉裝置的投影圖。
圖8是縱型安裝的感震與氣壓一體化的傳感器的剖面圖。
在圖1所示的本發明一實施例的方框圖中，此實施例中的地震識別推斷裝置1是由感震器2和微計算機3構成，所說的感震器2作為因振動而輸出ON/OFF信號的ON/OFF信號輸出機構，所說的微計算機3如下所述，具有提取ON周期、ON時間總和以及ON時間最大值三個特徵量的特徵量提取機構4，和根據這些特徵量在每個ON周期對是否有地震進行模糊推斷的推斷機構5這樣的功能。這些特徵量是從最初的ON信號輸入時刻到ON信號被依次輸入的各時刻，根據取樣數據，在上述各時刻按照相對應的特徵量進行推斷。也就是說，特徵量是在每次ON信號輸入時按照來自最初ON信號輸入時刻的數據依次被更新。
感震器2是相對圖2(A)所示這樣的振動波形，將超過預定的門限值的點作為ON點，輸出圖2(B)所示這樣的ON/OFF信號。
特徵量提取機構4，當每次提供ON信號時，對因減震器2的ON/OFF信號而形成的ON周期、ON時間總和(＝ON時間1+ON時間2+ON時間3+……)以及時間最大值三個特徵量進行數據取樣、提取，特別是在此實施例中對於ON周期，將ON周期(短、中、長)的發生次數作為特徵量。
也就是說，在此實施例中是提出以下五個特徵量(1)ON時間總和;
(2)ON時間最大值;
(3)ON周期(短)發生次數＝ON周期＜140msec(毫秒)發生次數;
(4)ON周期(中)發生次數＝140msec＜ON周期＜400msec發生次數;
(5)ON周期(長)發生次數＝ON周期＞400msec發生次數。
其所以像這樣將ON時間總和(ON時間的合計)、ON時間最大值和ON周期發生次數作為特徵量來提取，是基於下述這樣的理由。
首先，ON時間總和是表示振動持續時間的指標，由感震器輸出的ON時間能有超過規定加速度的速度，這時如下式所示那樣，由於ON時間總和與振動能量有關，因而ON時間總和成為表示振動強度的指標。
E＝ 1/2 mV2(E＝能量，m＝質量，V＝速度)E ∝V2
而且，ON時間最大值表示每半周期的搖晃強度;在上下型地震的場合，因為每個較短半周期的能量很大，振動持續時間作為特徵量。
並且，可大體上把握從感震器輸出的ON周期所定的加速度以上的頻率帶域(周期帶域)。
因為此ON周期為振動周期的 1/2 ，不足140msec的ON周期(短)與振動周期小於0.28秒(頻率大於3.6Hz)的帶域對應，此帶域為地震波與衝擊波的一部分重疊的帶域，140msec～400msec的ON周期(中)與振動周期在0.28～0.8秒(頻率＝1.25Hz～3.5Hz)的帶域對應，這時地震波的主要頻率最多，可以說是地震波的中心頻帶，400msec以上的ON周期(長)為振動周期大於0.8秒(頻率＝1.25Hz)的帶域，並且是軟質地域地震波和超高層建築地震波的響應周期(頻率)帶域，高層建築的地震波的周期帶域。
下面根據這樣的特徵量，對模糊推斷進行說明。
圖3示出上述五個特徵量的元函數。其中(A)表示ON時間總和的元函數，它有「短」、「中」和「長」三個標記，「短」與ON時間總和小於140msec對應，「中」與ON時間總和為140msec～400msec對應，「長」與ON時間總和大於400msec對應。
(B)表示ON周期(短)發生次數為元函數，它有「少」和「多」二個標記欄，「少」對應ON周期(短)的發生次數小於三次，「多」對應ON周期(短)發生次數在四次以上。
(C)表示ON周期(中)發生次數的元函數，它有「少」和「多」二個標記欄，「少」對應ON周期(中)的發生次數小於七次，「多」對應ON周期(中)發生次數在八次以上。
(D)表示ON周期(長)發生次數的元函數，它有「少」和「多」兩個標記欄，「少」對應ON周期(長)的發生次數小於三次，「多」對應ON周期(長)發生次數在四次以上。
(E)表示ON時間最大值的元函數，它有「短」和「長」二個標記欄，「短」與ON時間最大值小於200msec對應，「長」與ON時間最大值在200msec以上對應。
圖4是表示判別地震的推斷法則。
在此實施例中是用以下七條法則辨別地震的有無。
法則1如果同時滿足ON時間總和短、ON周期(短)發生次數少和ON周期(中)發生次數多，則可判定有地震。
法則2如果同時滿足ON時間總和短、ON周期(短)發生次數少和ON周期(長)發生次數多，則可判定有地震。
法則3如果同時滿足ON時間總和為中等和ON周期(中)發生次數少，則可判定有地震。
法則4如果同時滿足ON時間總和為中等、ON周期(短)發生次數少和ON周期(中)發生次數多，則可判定有地震。
法則5如果同時滿足ON時間總和為中等、ON周期(短)發生次數少和ON周期(長)發生次數多，則可判定有地震。
法則6如果同時滿足ON時間總和長和ON周期(長)發生次數多，則可判定有地震。
法則7如果同時滿足ON周期(短)發生次數多、ON周期(中)發生次數多，和ON時間最大值長，則可判定有地震。
也就是說，在此實施例中將由上述函數求得的1、0的吻合度遵照這些法則進行邏輯累積運算，結果為1時表示有地震，結果為0時表示無地震。
下面說明用這些法則推斷何種地震的有關規定。
首先，法則1和法則2用以推斷比較柔軟地域中的地震，由於不但ON時間總和短，而且ON周期(中)發生次數多，可認為這是含有典型的地震頻率成分的振動。為了防止誤動作，採取對ON周期(短)發生次數小的邏輯累積運算。
法則3是推斷上下型地震，在ON周期(中)發生次數小而且ON時間總和為中等時，因為振動數小而ON時間總和為中等，可認為其每單位周期的搖晃是強烈而危險的。
法則4和法則5是推斷震源較遠的強地震，因為振動周期從中到長，ON時間總和為中等，可認為有持續時間長的危險的地震。而在震源遠時，因其反射波及搖晃強度大而振動時間長。為了防止誤動作，採用與ON周期(短)發生次數小的邏輯累積運算。
法則6是推斷軟弱地域上的地震和高層建築物因地震的搖晃，由於ON時間總和長、ON周期(長)發生次數多，可認為有能量非常大的振動。
法則7是推斷牢固地域上的地震和危害很大的地震，由于振動的搖晃成分在廣闊的帶域中持續發生，而且ON時間最大值大，可認為有非常大的地震。
下面將按圖5的程序框圖和圖6的時序圖說明具有上述結構的地震識別推斷裝置的工作情況。
在此地震識別推斷裝置中，每當由感震器2送來ON信號，即在每個ON周期，進行數據取樣提取上述的特徵量，進行推斷。也就是說，每當給出ON信號，就根據來自最初ON信號輸入時刻的數據順次更新特徵量，按照此被更新的特徵量進行推斷。進而在此實施例中，在加給ON信號過了5秒時，就停止數據取樣和推斷，成為清機狀態，從最初重新開始處理，而且最後在加給ON信號後過了2.5秒仍無新的ON信號加給時就結束推斷。
首先，使感震器2導通，加給最初的ON信號(步驟n1)後，使上述的5秒計時器啟動(步驟n2)，此5秒計時器或2.5秒計時器推斷是否已到規定時間(步驟n3)，到規定時間推斷無地震而結束，在不到規定時間時，推斷感震器是否導通(步驟n4)，感震器2導通加給ON信號後更新2.5秒計時器(步驟n5)，用例如10msec以下的取樣周期進行數據取樣(步驟n6)，提出上述特徵量(步驟n7)，根據所提出的特徵量像上述那樣進行推斷(步驟n8)，推斷是否有地震(步驟n9)，有地震時給出相應的輸出，無地震時返回到步驟n3。根據有地震的推斷輸出信號關閉截止閥，切斷煤氣供給。
因為是像這樣每當感震器2導通，進行數據取樣，根據來自最初ON信號輸出時刻的數據提取特徵量進行推斷，所以與以往的經過規定時間，例如3秒，從感震器2的ON/OFF信號中連續進行數據取樣後再進行推斷的方法相比能高速地進行推斷。
另外，還著眼於地震波/衝擊波的主要周期，因為是將與振動周期對應的ON周期作為特徵量，能降低因地震以外的衝擊造成的誤推斷，還由於將與振動能量成比例關係的ON時間總和及與每半周期的振動強度對應的ON時間最大值作為特徵量，所以也能推斷危險的振動。
為了評價此實施例，改變了內裝地震識別推斷裝置的煤氣表的管道長度，並用鋼球施加撞擊、還弄倒儲氣瓶以施加衝擊，結果，此地震識別推斷裝置未發生因地震以外的衝擊造成的誤推斷，從而確認它是非常有效的。
下面參照圖7和圖8說明本發明的地震識別推斷裝置用於煤氣表的應用例。
圖7是與煤氣表100構成一體的煤氣關閉裝置200的局部剖開的投影圖，此煤氣關閉裝置當通過煤氣表100的煤氣流量達到規定的異常值時，或者發生超過規定震度的地震時，或者氣壓低於規定壓力等異常狀態下，能切斷向煤氣設備供給的煤氣(圖中未示出)。
在圖7中，用以切斷對圖中未繪出的煤氣設備供給煤氣的關閉閥203設置在煤氣關閉裝置200上，當通過煤氣表100的煤氣流量達到規定的異常值時，關閉閥203可被控制關閉。為了控制關閉閥203，以微計算機204為主件的控制電路設置在印刷電路板205上，其上裝有小型的鋰電池206作為該控制電路的電源。此鋰電池206具有能連續使用10年以上的容量。
在煤氣關閉裝置200上設置有流量傳感器(圖中未示出)，它根據煤氣表100的移動檢測煤氣流量，上述微計算機204將用流量傳感器檢測出的流量和時間的值與預先存儲的規定值進行比較，推斷是否正常，若異常時就控制關閉此關閉閥203。
用以顯示煤氣的累計流量的顯示部208設置在煤氣關閉裝置200的正面部分，煤氣的累計流量用數字顯示在該顯示部208上。指示燈209安裝在煤氣關閉裝置200的正面部分，煤氣使用狀態異常時，除像上述那樣使關閉閥203動作外，此指示燈還閃爍報警。還有，用以在上述異常狀態解除後進行復位操作的復位按鈕110設置在煤氣關閉裝置200的正面部分。而且，平常將罩111罩在此復位按鈕110上，當進行上述復位操作時將罩111摘下進行。
縱型安裝的感震氣壓一體形傳感器12設置在上述煤氣關閉裝置200上。傳感器12是由感震部和氣壓檢測部一體構成的，該感震部用以當發生例如震度5以上的地震時輸出感震信號，該氣壓檢測部當入口側供給壓力低於例如30mm水柱時輸出氣壓低下信號。
下面對感震部MS(感震部主控開關)的結構進行說明。
裝在上述外殼24中的下外殼31內的底部為寬闊的研缽狀，形成放入鋼球32的空間33。而且在鋼球32設置在該空間33的狀態下，在空間33的上部嵌鑲著環狀的導軌槽34，而且，從上方看截面形狀為π形的平面狀圓盤形的閥柱35可上下復位地安裝在導軌槽34上。閥柱35裝上後，其下端面與鋼球32的表面接觸。
在閥柱35上面的中央部分有一突起35A，該突起35A與可動接點36接觸。還設置有與此可動接點36接觸的固定接點37。而上述可動接點36與可動接點端子36A結合成一體，可動接點端子36A通過導線38與上述可動接點端子27A的頂端部連接。而固定接點37與固定接點端子37A結合成一體，導線39連接在固定接點端子37A的頂端部。此外，上述可動接點端子36A和固定接點端子37A固定在外殼40上，該外殼40裝設在上述導軌槽34的周邊部上部，而且由於可動接點端子27A為共用端子，所以只用三條導線就可以了。
感震部MS在發生地震時其鋼球32因地震而左右振動，閥柱35隨鋼球32的振動而上下振動，導致可動接點36與固定接點37忽而接觸，忽而分離。這時由於與固定接點37相對的可動接點36的開-關時間變化與震度相應，如對微計算機4預先存儲與各震度對應的上述開-關信號的開-關時間數據，則微計算機4能與通過導線29、39輸入的上述開-關信號相對應來推斷地震的震度。因而，微計算機4根據所判定的震度，例如5以上，控制關閉該關閉閥3，以確保安全。
在上述實施例中，是根據ON周期、ON時間總和以及ON時間最大值三個特徵量進行推斷，然而本發明也可以根據其中的至少一個特徵量，例如在ON時間最大值變長時來推斷地震。
按照上述的本發明，因為是根據ON周期、ON時間總和以及ON時間最大值三個特徵量中的至少一個特徵量在每個ON周期來推斷是否有地震，所以與以往的經過規定時間積累了ON/OFF信號數據後再進行推斷的情況相比，能夠高速度、高精度地進行推斷。
權利要求
1.一種地震識別推斷裝置，其特徵在於它配置有輸出與振動波形對應的ON/OFF信號的ON/OFF信號輸出機構；按照上述ON/OFF信號提取ON周期、ON時間總和以及ON時間最大值三個特徵量中至少一個的特徵量提取機構；根據所提取的特徵量在每個ON周期推斷是否有地震的推斷機構。
2.按照權利要求1所述的地震推斷裝置，其特徵在於所述的推斷機構是進行模糊推斷的機構。
3.一種振動識別推斷裝置，其特徵在於它配備有輸出與振動波形對應的ON/OFF信號的ON/OFF信號輸出機構;根據上述ON/OFF信號提取上述振動波形的特徵量的特徵量提取機構;根據所提取的特徵量在每個ON周期推斷是否是要檢測的振動的推斷機構。
4.一種裝設有如權利要求1、2、3所述的地震識別推斷裝置的煤氣表，其特徵在於由地震識別推斷裝置和煤氣表本體兩部分構成;地震識別推斷裝置包括感震機構和微計算機，微計算機將已存儲的對應各種震度的ON/OFF信號與感震機構輸出的實測ON/OFF信號進行比較，當達到所預定的震度時發出信號，驅動煤氣表的閥門關閉。
全文摘要
本發明提供了一種能高速度、高精度地進行地震推斷的地震識別推斷裝置。此裝置從來自感震器2的與振動波形對應的ON/OFF信號中的ON周期、ON時間總和以及ON時間最大值三個特徵量中至少提取一個，用推斷機構5在每個ON周期根據來自最初的ON信號的輸入時刻的數據推斷是否有地震。
文檔編號G01H1/00GK1101429SQ94107250
公開日1995年4月12日 申請日期1994年6月30日 優先權日1993年6月30日
發明者中村孝二 申請人:歐姆龍公司