JP2009180508A - 地震防災システム - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な構成で、信頼性の高い地震防災システムを構築する。
【解決手段】ハイブリッド型地震防災システムは、計測型地震防災システム部４０と、予測型地震防災システム部５０とを備えている。システム部４０は、緊急地震速報を受信して解析を行い、地震主要動の震度及び到達時刻を予測し、ある震度以上が到来すると予測される場合に、その揺れが来る前に機器４５を動作させるための制御信号Ｓ４１ｃを制御手段４１ｃから出力する。システム部５０は、震度計５１を用いて、地震の揺れをある震度以上計測した時点で機器４５を動作させるための制御信号Ｓ５３を制御手段５３から出力する。制御手段４１ｃ，５３は、システム部４０の予測誤差Δｔｈを考慮し、制御信号Ｓ４１ｃを出力するための閾値ＴＨ２を、制御信号Ｓ５３を出力するための閾値ＴＨ１より高い震度に設定し、機器４５を制御目標震度以上で動作させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、現地地震計で実測される計測震度で被制御対象を制御する地震防災システムと、地震発生時に気象庁等から配信される緊急地震速報により与えられる情報から推定される予測震度で被制御対象を制御する地震防災システムとを併用した所謂ハイブリッド型の地震防災システムに関するものである。

図８（ａ）、（ｂ）は、従来の一般的な地震防災システムの構成を示す概念図であり、同図（ａ）は地震計を用いた地震防災システム（この明細書では「計測型地震防災システム」という。）の構成図、及び同図（ｂ）は緊急地震速報を用いた地震防災システム（この明細書では「予測型地震防災システム」という。）の構成図である。

計測型地震防災システム１０は、地震１の発生時（時刻ｔ０）に、設置点に到達した主要動１ｂを地震計１１で観測し、ある一定以上の揺れを観測した時点（時刻ｔ３）で、被制御対象である制御対象機器１５に対して制御信号Ｓ１１を出力する。これにより、制御対象機器１５が動作し、例えば、緊急放送アラームの報知、製造装置等の停止といった防災対策が実施される。

一方、予測型地震防災システム２０は、緊急地震速報Ｓ３から予測震度を推定する方式であり、地震１の発生時に、初期微動１ａを地震観測網２で観測した時点で、例えば、気象庁３から配信されてくる緊急地震速報Ｓ３を緊急地震速報受信／解析システム部２１で受け取り、設置点における震度を推定し、予め決められた制御信号出力条件となる震度を越えると判断される場合、主要動１ｂの到達前（時刻ｔ３―Δｔ）に、制御対象機器１５に対して制御信号Ｓ２１を出力する。これにより、制御対象機器１５が動作し、例えば、緊急放送アラームの報知、製造装置等の停止といった防災対策が実施される。

緊急地震速報Ｓ３とは、地震１の発生時に、日本全国に配置された地震計からなる地震観測網２が、地震１の初期微動１ａを検知した時点で、震源位置（緯度、経度）や、地震１の規模を表す単位であるマグニチュード（Ｍ）を推定し、ユーザに配信される情報いう。緊急地震速報受信／解析システム部２１は、緊急地震速報Ｓ３を受け取り、地震１の揺れ方の程度を表す震度（震度０〜７の８段階）を推定する装置であり、緊急地震速報Ｓ３とその設置点情報（緯度、経度、地盤増幅率）から到達予測震度と到達予想時刻を算出し、予め決められた制御信号出力条件となる震度を越えると判断される場合に、制御信号Ｓ２１を出力する。

震度に対応するガル（ｇａｌ）は、地震の揺れの強さを表すのに用いる加速度の単位であり、１ｇａｌは毎秒１ｃｍの割合で加速度が増すこと（加速度）を示しており、９８０ｇａｌは１Ｇ（地球重力）となる。最大加速度（ｇａｌ）と震度階級の関係は、概ね以下の通りである。
最大加速度（ｇａｌ） ：震度階級
０（無感）、１（微震）、２（軽震）、３（弱震）
４０〜１１０程度 ：４（中震）
１１０〜２４０程度 ：５弱（強震）
２４０〜５２０程度 ：５強（強震）
５２０〜８３０程度 ：６弱（烈震）
８３０〜１，５００程度：６強（烈震）
１，５００程度 ：７（激震）

従来の地震防災システムに関連する技術は、例えば、次のような文献等に記載されている。

特開２００７−１０８０１２号公報

しかしながら、従来の一般的な地震防災システムでは、次のような課題があった。
図８の計測型地震防災システム１０では、主要動１ｂの到達後に制御信号Ｓ１１を出力するため、大きく揺れる中でその制御信号Ｓ１１が制御対象機器１５に正確に届くこと、又、その制御信号Ｓ１１を受け取った制御対象機器１５が正常に作動することは保証されない。そして、震度が大きくなればなる程、その危険性は大きくなる。

一方、予測型地震防災システム２０では、主要動１ａの到達前に震度を予測して制御信号Ｓ２１を出力するため、その制御信号Ｓ２１が正確に届き、又、その制御信号Ｓ２１を受け取った制御対象機器１５の動作も保証される。ところが、緊急地震速報Ｓ３から算出する推定震度には推定誤差が含まれるため、制御信号Ｓ２１を出力すべきでない場合（例えば、出力条件閾値が１８０ｇａｌの時、予測型地震防災システム２０は２００ｇａｌを推定するが、実測値が１５０ｇａｌのような場合）に制御信号Ｓ２１を出力してしまうことがあり、誤報や無用な操業停止等が生じて多大な損害が生じる虞がある。

本発明の地震防災システムは、第１の地震防災システム部と、第２の地震防災システム部と、制御手段とを備えている。

前記第１の地震防災システム部は、震度計を用いて、地震の揺れをある震度以上計測した時点で被制御対象を動作させるための第１の制御信号を出力するものである。前記第２の地震防災システム部は、震源位置及びマグニチュード情報を含む緊急地震速報を受信して解析を行い、地震主要動の震度及び到達時刻を予測し、ある震度以上が到来すると予測される場合に、その揺れが来る前に前記被制御対象を動作させるための第２の制御信号を出力するものである。更に、前記制御手段は、前記第２の地震防災システム部の予測誤差を考慮し、前記第２の地震防災システム部から前記第２の制御信号を出力するための第２の閾値を、前記第１の地震防災システム部から前記第１の制御信号を出力するための第１の閾値より高い震度に設定（例えば、第２の閾値＝第１の閾値＋予測誤差）することにより、前記被制御対象を制御目標震度以上で動作させる機能を有している。

本発明の他の地震防災システムは、前記地震防災システムと同様の第１及び第２の地震防災システム部と、前記地震防災システムとは異なる構成の制御手段とを備えている。前記制御手段は、前記第２の地震防災システム部から前記第２の制御信号が出力される前に前記地震主要動が到達した時に、前記第１の地震防災システム部から前記第１の制御信号を出力して前記被制御対象を動作させる機能を有している。

本発明によれば、第１及び第２の地震防災システム部を組み合わせてハイブリッド型の地震防災システムを構築し、第２の地震防災システム部の予測誤差を見込んで、制御信号出力条件閾値となる設定震度に差を持たせるようにしたので、強い地震の到来時には、その主要動到達前に確実に被制御対象に制御信号を送信し、動作させることができ、且つ、制御目標震度以下で誤って制御信号を送信することなく、制御目標震度以上でのみ制御信号を出力することができる。従って、比較的簡単な構成で、信頼性の高い地震防災システムを実現できる。

ハイブリッド型地震防災システムは、計測型地震防災システム部と、予測型地震防災システム部と、制御手段とを備えている。

前記計測型地震防災システム部は、震度計を用いて、地震の揺れをある震度以上計測した時点で被制御対象を動作させるための第１の制御信号を出力する。前記予測型地震防災システム部は、緊急地震速報を受信して解析を行い、地震主要動の震度及び到達時刻を予測し、ある震度以上が到来すると予測される場合に、その揺れが来る前に前記被制御対象を動作させるための第２の制御信号を出力する。更に、前記制御手段は、前記予測型地震防災システム部の予測誤差を考慮し、前記予測型地震防災システム部から前記第２の制御信号を出力するための第２の閾値を、前記計測型地震防災システム部から前記第１の制御信号を出力するための第１の閾値より高い震度に設定（例えば、第２の閾値＝第１の閾値＋予測誤差）することにより、前記被制御対象を制御目標震度以上で動作させる。

（実施例１の構成）
図１は、本発明の実施例１を示すハイブリッド型地震防災システムの構成の概念図である。

ハイブリッド型地震防災システムは、地震３０の発生時に地震発生情報サービス局（例えば、気象庁）３２から配信される緊急地震速報Ｓ３２に基づいて設置点の予測震度を推定する第２の地震防災システム部（例えば、予測型地震防災システム部）４０と、地震計を用いた第１の地震防災システム部（例えば、計測型地震防災システム部）５０とを備えている。

予測型地震防災システム部４０は、緊急地震速報受信／解析システム部４１により構成されている。この緊急地震速報受信／解析システム部４１は、地震３０の発生時（時刻ｔ０）に地震観測網３１が地震３０の初期微動３０ａを検知した時点（時刻ｔ１）で無線や有線で配信（時刻ｔ２）される緊急地震速報Ｓ３２を受信する受信部４１ａと、受信した緊急地震速報Ｓ３２を解析して地震３０の主要動３０ｂの設置点における震度及び到達時刻を予測し、ある震度以上が到来すると予測される場合に、その揺れが来る前に被制御対象（例えば、緊急放送アラーム装置、ガス等の遮断装置、生産装置等の停止装置等といった制御対象機器）４５を動作させるための第２の制御信号Ｓ４１ｃを生成する解析部４１ｂと、第２の閾値ＴＨ２に基づき規定された制御信号出力条件に従い、その制御信号Ｓ４１ｃを制御対象機器４５へ出力（時刻ｔ３−Δｔ）するか否かを制御する制御手段（例えば、制御信号出力制御手段）４１ｃとを有している。解析部４１ｂ及び制御信号出力制御手段４１ｃは、コンピュータのソフトウェア又は個別回路（ハードウェア）により構成されている。

計測型防災システム部５０は、設置点に到達（時刻ｔ３）した地震３０の主要動３０ｂの揺れを計測する１台又は複数台の地震計５１と、その計測値に対する判定処理を行い、地震３０の揺れをある震度以上計測した時点で制御対象機器４５を動作させるための第１の制御信号Ｓ５３を生成する判定処理部５２と、第１の閾値ＴＨ１に基づき規定された制御信号出力条件に従い、その制御信号Ｓ５３を制御対象機器４５へ出力（時刻ｔ３）するか否かを制御する制御手段（例えば、制御信号出力制御手段）５３とを有している。地震計５１は、加速度センサ等により構成されている。判定処理部５２及び制御信号出力制御手段５３は、コンピュータのソフトウェア又は個別回路（ハードウェア）により構成されている。

図２は、図１の制御信号出力制御手段４１ｃ，５３における制御信号出力条件と仮定条件の例を示す図である。

制御信号出力条件例において、例えば、計測型地震防災システム部５０は、計測震度が１２０ｇａｌを超えた場合に制御信号Ｓ５３を出力し、予測型地震防災システム部４０は、震度が１７０ｇａｌを超えると予測される主要動到達予測時刻５秒前に制御信号Ｓ４１ｃを出力するように規定されている。この制御信号出力条件例は、以下を仮定した場合の設定例である。
・計測型地震防災システム部５０の第１の閾値ＴＨ１である制御目標震度を１２０ｇａｌとする。
・予測型地震防災システム部４０の第２の閾値ＴＨ２（即ち、緊急地震速報Ｓ３２から計算される推定震度）は、
ＴＨ２＝ＴＨ１＋Δｔｈ＝１７０ｇａｌ
但し、ＴＨ１；第１の閾値（＝１２０ｇａｌ）
Δｔｈ；予測型地震防災システム部４０の予測誤差（＝５０ｇａｌ）
であり、±５０ｇａｌの予測誤差Δｔｈを含む。
・２２０ｇａｌ以下の揺れなら制御信号Ｓ４１ｃ，Ｓ５３が正常に制御対象機器４５へ伝送されること。
・２２０ｇａｌ以下の揺れなら制御対象機器４５が正常に動作すること。

（実施例１の動作）
図３は、図１において地震発生時の計測型地震防災システム部５０と予測型地震防災システム部４０におけるそれぞれの制御信号出力条件が成立した時の出力タイミングの例を示す図である。図４は、図１において予測型地震防災システム部４０が誤差無しで予測した場合の出力結果の例を示す図である。これらの例では、予測型地震防災システム部４０は計測型地震防災システム部５０よりΔｔ（＝５）秒前に制御信号Ｓ４１ｃを出力するように設定されている。

地震が発生（時刻ｔ０）すると、地震観測網３１が初期微動３０ａを検知（時刻ｔ１）し、気象庁３２から緊急地震速報Ｓ３２が配信される（時刻ｔ２）。予測型地震防災システム部４０における緊急地震速報受信／解析システム部４１では、受信部４１ａにより緊急地震速報Ｓ３２を受信した時点で、解析部４１ｂにより主要動３０ｂの予測震度と到達時刻ｔ３を算出し、到達震度が第２の閾値ＴＨ２（＝１７０ｇａｌ）を超えると予想される場合には、制御信号出力制御手段４１ｃにより、時刻ｔ３の５秒前の時刻ｔ３−５に制御対象機器４５へ制御信号Ｓ４１ｃを出力する。これにより、例えば、緊急放送アラームの報知、製造装置等の停止といった防災対策が実施される。

もし、予測震度が第２の閾値（＝１７０ｇａｌ）未満と算出され、予測型地震防災システム部４０は制御信号Ｓ４１ｃの出力を行わなかったが、実際の揺れが第１の閾値ＴＨ１（＝１２０ｇａｌ）を超えた場合には、計測型地震防災システム部５０が、地震計５１により主要動３０ｂを計測し、この計測結果に基づいて判定処理部５２及び制御信号出力制御手段５３により、時刻ｔ３に制御信号Ｓ５３を出力する。

そのため、強い揺れが予想される地震（予測震度１７０ｇａｌ以上）においては、予測型地震防災システム部４０がその主要動３０ｂがくる前に制御信号Ｓ４１ｃを出力するので、安全に制御対象機器４５へ制御信号Ｓ４１ｃが伝送され、制御対象機器４５は主要動３０ｂがくる前に確実に動作できる。又、予測型地震防災システム部４０では出力条件が成立しない中程度の揺れが予想される地震３０においては、計測型地震防災システム部５０が、主要動３０ｂが来た時点で制御目標震度以上（１２０ｇａｌ）を計測した場合に、制御信号Ｓ５３を出力するようになっている。

このように、予測型地震防災システム部４０の算出結果に予測誤差Δｔｈが含まれていても、制御目標震度以下（１２０ｇａｌ以下）で制御信号Ｓ４１ｃが出力されることが無く、誤って制御対象機器４５が動作することは避けられ、且つ、制御目標震度以上の地震３０で確実に制御対象機器４５が動作できる仕組みになっている。又、予測型地震防災システム部４０が制御信号Ｓ４１ｃを出力前に、主要動３０ｂが到達する場合も考えられ、この場合は計測型地震防災システム部５０がその時点で、制御信号Ｓ５３を出力することで、制御対象機器４５を動作させることができる。

（実施例１の効果）
図５は、図２の制御信号出力条件において、予測型地震防災システム部４０が計測震度に対し−５０ｇａｌの誤差で予測した場合の出力結果の例を示す図である。又、図６は、図２の制御信号出力条件において、予測型地震防災システム部４０が計測震度に対し＋５０ｇａｌの誤差で予測した場合の出力結果の例を示す図である。

例えば、図５に示すように、計測震度に対し−５０ｇａｌで予測した場合、計測震度２２０ｇａｌ以上の地震がくる場合に、予測型地震防災システム部４０は１７０ｇａｌ以上の地震が来ると予測し、主要動到達予想時刻５秒前の時刻ｔ３−５に制御信号Ｓ４１ｃを出力している。１２０〜２２０ｇａｌの地震に対しては、計測型地震防災システム部５０が主要動到達時刻ｔ３に制御信号Ｓ５３を出力する。又、図６に示すように、計測震度に対し＋５０ｇａｌで予測した場合、計測震度１２０ｇａｌ以上の地震がくる場合に、予測型地震防災システム部４０は１７０ｇａｌ以上の地震が来ると予測し、主要動到達予想時刻５秒前の時刻ｔ３−５に制御信号Ｓ４１ｃを出力している。

このように、ハイブリッド型地震防災システムを構築し、予測型地震防災システム部４０の予測誤差Δｔｈを見込んで、制御信号出力条件閾値となる設定震度に差を持たせることにより、強い地震の到来時には、その主要動到達前に確実に制御対象機器４５へ制御信号Ｓ４１ｃを送信して動作させることができ、且つ、制御目標震度以下で誤って制御信号Ｓ４１ｃを送信することなく、制御目標震度以上でのみ制御信号Ｓ４１ｃ，Ｓ５４を出力することができる。従って、比較的簡単な構成で、信頼性の高い地震防災システムを構築することができる。

図７は、本発明の実施例２を示すハイブリッド型地震防災システムの構成の概念図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例２のハイブリッド型地震防災システムでは、実施例１の予想型地震防災システム部４０及び計測型地震防災システム部５０に代えて、これらとは構成の異なる予想型地震防災システム部４０Ａ及び計測型地震防災システム部５０Ａが設けられている。予想型地震防災システム部４０Ａは、実施例１とは構成の異なる緊急地震速報受信／解析システム部４１Ａにより構成されている。この緊急地震速報受信／解析システム部４１Ａは、実施例１と同様の受信部４１ａ及び解析部４１ｂを有している。計測型地震防災システム部５０Ａは、実施例１と同様の地震計５１及び判定処理部５２を有している。解析部４１ｂ及び判定処理部５２の出力側には、共通の制御手段（例えば、制御信号出力制御手段）６０が接続されている。共通の制御信号出力制御手段６０は、実施例１の制御信号出力制御手段４３及び５３と同様の機能を有し、制御対象機器４５に対して制御信号を出力するものである。

本実施例２では、緊急地震速報受信／解析システム部４１Ａ及び計測型地震防災システム部５０Ａの出力側に、共通の制御信号出力制御手段６０を設け、この制御信号出力制御手段６０から出力される制御信号により、実施例１と同様に、制御対象機器４５の動作を制御する構成になっている。そのため、実施例１と同様の作用効果を奏する。但し、実施例１の個別の制御信号出力制御手段４１ｃ，５３に代えて、共通の制御信号出力制御手段６０を設けているので、その構成を簡易化できる。

（変形例）
本発明は、上記実施例１、２に限定されず、例えば、緊急地震速報受信／解析システム部４１，４１Ａ、計測型地震防災システム部５０，５０Ａ、及び制御信号出力制御手段６０を、図示以外の他の回路で構成したり、閾値ＴＨ１，ＴＨ２及び予測誤差Δｔｈを他の数値に変更したり、あるいは、時刻Δｔを５秒以外の時間に設定する等、種々の変形が可能である。

本発明の実施例１を示すハイブリッド型地震防災システムの構成の概念図である。 図１の制御信号出力制御手段４１ｃ，５３における制御信号出力条件と仮定条件の例を示す図である。 図１において地震発生時の計測型地震防災システム部５０と予測型地震防災システム部４０におけるそれぞれの制御信号出力条件が成立した時の出力タイミングの例を示す図である。 図１において予測型地震防災システム部４０が誤差無しで予測した場合の出力結果の例を示す図である。 図２の制御信号出力条件において、予測型地震防災システム部４０が計測震度に対し−５０ｇａｌの誤差で予測した場合の出力結果の例を示す図である。 図２の制御信号出力条件において、予測型地震防災システム部４０が計測震度に対し＋５０ｇａｌの誤差で予測した場合の出力結果の例を示す図である。 本発明の実施例２を示すハイブリッド型地震防災システムの構成の概念図である。 従来の一般的な地震防災システムの構成を示す概念図である。

符号の説明

３０ 地震
３２ 気象庁
４０，４０Ａ 予測型地震防災システム部
４１，４１Ａ 緊急地震速報受信／解析システム部
４１ａ 受信部
４１ｂ 解析部
４１ｃ，５３，６０ 制御信号出力制御手段
５０，５０Ａ 計測型地震防災システム部
５１ 地震計
５２ 判定処理部

Claims (5)

1. 震度計を用いて、地震の揺れをある震度以上計測した時点で被制御対象を動作させるための第１の制御信号を出力する第１の地震防災システム部と、
   震源位置及びマグニチュード情報を含む緊急地震速報を受信して解析を行い、地震主要動の震度及び到達時刻を予測し、ある震度以上が到来すると予測される場合に、その揺れが来る前に前記被制御対象を動作させるための第２の制御信号を出力する第２の地震防災システム部と、
   前記第２の地震防災システム部の予測誤差を考慮し、前記第２の地震防災システム部から前記第２の制御信号を出力するための第２の閾値を、前記第１の地震防災システム部から前記第１の制御信号を出力するための第１の閾値より高い震度に設定することにより、前記被制御対象を制御目標震度以上で動作させる制御手段と、
   を備えたことを特徴とする地震防災システム。
2. 前記第２の閾値は、前記第１の閾値と前記予測誤差とを加算した震度に設定されていることを特徴とする請求項１記載の地震防災システム。
3. 震度計を用いて、地震の揺れをある震度以上計測した時点で被制御対象を動作させるための第１の制御信号を出力する第１の地震防災システム部と、
   震源位置及びマグニチュード情報を含む緊急地震速報を受信して解析を行い、地震主要動の震度及び到達時刻を予測し、ある震度以上が到来すると予測される場合に、その揺れが来る前に前記被制御対象を動作させるための第２の制御信号を出力する第２の地震防災システム部と、
   前記第２の地震防災システム部から前記第２の制御信号が出力される前に前記地震主要動が到達した時に、前記第１の地震防災システム部から前記第１の制御信号を出力して前記被制御対象を動作させる制御手段と、
   を備えたことを特徴とする地震防災システム。
4. 前記制御手段は、前記第１及び第２の地震防災システム部内にそれぞれ設けられ、予め規定された制御信号出力条件に従い、前記第１及び第２の制御信号の出力を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の地震防災システム。
5. 前記制御手段は、前記第１及び第２の地震防災システム部に対して共通に設けられ、予め規定された制御信号出力条件に従い、前記第１及び第２の制御信号の出力を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の地震防災システム。