JP7136741B2

JP7136741B2 - 地震発生予知方法および地震発生予知システム

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Publication number: JP7136741B2
Application number: JP2019080945A
Authority: JP
Inventors: 斎近藤; 祐嗣榎本
Original assignee: Genesis Research Institute Inc; Shinshu University NUC; Toyota Motor Corp
Current assignee: Shinshu University NUC; Toyota Motor Corp; Toyota Konpon Research Institute Inc
Priority date: 2019-04-22
Filing date: 2019-04-22
Publication date: 2022-09-13
Anticipated expiration: 2039-04-22
Also published as: US11480697B2; CN111830554A; JP2020176972A; CN111830554B; US20200333486A1

Description

本発明は地震発生予知方法および地震発生予知システムに関する。

地中内の岩盤のいずれかの箇所で破壊が生じると破壊誘起電荷放射現象を生じ、地中に検知電極を配置すると共に、地表或いは地表近くの地中に第２の電極を配置しておくと、理由は必ずしも明確ではないが、実際に検知電極と第２の電極間に地電流が流れる。そこで、地表における人工ノイズが検知結果に影響を与えないように、検知電極を地中深くに配置した地電流検出装置が公知である（特許文献１を参照）。従って、この地電流検出装置を用いると、地震の予知が可能となる。ところが地震を予知するためには、この地電流検出装置を地理的に分散して多数配置しなければならない。しかしながら、この地電流検出装置は高価であり、実際問題として、この地電流検出装置を多数配置することは困難である。

特開平５－２３２２４３号公報

そこで本発明者等は、甚大な被害を招く内陸直下地震に着目し、地震発生時における地球内部の電磁気場の変化の解析から検討を開始した。その結果、実験結果も踏まえて、地中深くの岩石層の破壊により発生する内陸直下地震では、岩石の破壊が始まると地中深くの岩石層の地表側表面に負電荷の集合層が形成され、この負電荷の集合層の形成により地表近くには正電荷の集合層が形成されるとの結論に至ったのである。このように地表近くに正電荷の集合層が形成されると、この正電荷の集合層の電位が高くなり、電位の高い正電荷の集合層から、電位の低い正電荷の集合層周りに向けて地表近くの地中内を電流が流れる。その結果、電気伝導性の地下埋設物が存在すると、この電流によって電気伝導性の地下埋設物には、誘導起電力が発生することになる。

ここで本発明者等が目を付けたのは、地下埋設構造物を電気防食するための電気防食設備である。この電気防食設備は、電気防食を行うための閉ループ電気回路を備えており、上述のように正電荷の集合層から、正電荷の集合層周りに向けて電流が流れると、電気防食を行うための閉ループ電気回路内に発生する誘導起電力によって、閉ループ電気回路を流れる電流が変化すると考えられたからである。しかも、既に、多数の電気防食設備が地理的に分散して設置されており、更に、各電気防食設備には岩石層破壊時の地球内部の電磁気場の変化を電流の変化の形で捉えることのできる閉ループ電気回路が既に形成されているので、地震発生の予知には、既存のこれら電気防食設備を利用することが最善であるとの結論に至ったのである。

従って、１番目の発明によれば、地理的に分散して設置されている複数個の地下埋設構造物用電気防食設備を利用して地震の発生を予知する地震発生予知方法であって、各電気防食設備が、電気防食の対象となる地下埋設構造物と、地中において地下埋設構造物と間隔を隔てて配置された電極とを具備すると共に、地下埋設構造物と電極とを接続するリード線を通って地下埋設構造物と電極間の地中内を流れる防食電流の閉ループ電気回路を形成しており、各電気防食設備内に形成された閉ループ電気回路を流れる電流量を検出し、検出された電流量が増大したときに地震が発生すると予知する地震発生予知方法が提供される。
また、２番目の発明によれば、地理的に分散して設置されている複数個の地下埋設構造物用電気防食設備を利用して地震の発生を予知する地震発生予知システムであって、各電気防食設備が、電気防食の対象となる地下埋設構造物と、地中において地下埋設構造物と間隔を隔てて配置された電極とを具備すると共に、地下埋設構造物と電極とを接続するリード線を通って地下埋設構造物と電極間の地中内を流れる防食電流の閉ループ電気回路を形成しており、各電気防食設備内に形成された閉ループ電気回路を流れる電流量を観測する観測器と、観測器により観測された電流量の増大に関する情報および観測器の位置情報を収集して蓄積する情報蓄積装置と、蓄積された情報を統計処理して地震予知に係る情報を出力する情報処理装置と、出力された地震予知に係る情報を発信する地震情報発信装置を具備した地震発生予知システムが提供される。

既存の電気防食設備を利用することができるので、低い費用負担でもって地震発生の予知が可能となる。

図１は、地球内部を図解的に表した図である。図２Ａおよび図２Ｂは、地球内部の電磁気場の変化を裏付けるための実験方法を図解的に表した図である。図３は、電気防食設備の全体図である。図４は、処理装置を説明するための図である。図５は、別の電気防食設備の全体図である。図６は、閉ループ電気回路内を流れる電流量の変化を示す図である。図７は、閉ループ電気回路内を流れる電流量の変化を示す図である。図８は、閉ループ電気回路内を流れる電流量の平均値を説明するための図である。図９は、閉ループ電気回路内を流れる電流量の変化を示す図である。図１０は、閉ループ電気回路内を流れる電流量の変化を示す図である。図１１は、異常を検出するためのフローチャートである。図１２は、閉ループ電気回路内を流れる電流量の変化を示す図である。図１３は、近似直線の変化を示す図である。図１４は、異常を検出するためのフローチャートである。図１５は、異常を検出するためのフローチャートである。図１６は、近似直線の変化を示す図である。図１７は、異常を検出するためのフローチャートである。図１８は、異常を検出するためのフローチャートである。図１９は、地震発生予知システムの概略図である。図２０は、地震発生予知システムの概略図である。

最初に、図１、図２Ａおよび図２Ｂを参照しつつ、内陸直下地震の発生時における地球内部の電磁気場の変化について説明する。図１は、地球内部を図解的に表した図であり、図２Ａおよび図２Ｂは、地球内部の電磁気場の変化を裏付けるための実験方法を図解的に示している。図１を参照すると、１は地表を示しており、２は、地表から数Ｋｍ以上の深さに存在している岩石層を示している。プレートの移動によって岩石層２内に水平方向の圧縮力が作用すると岩石が破壊され、岩石層２内に細かな亀裂３が生ずる。このとき岩石の破壊面から負電荷が放出され、負電荷が岩石の破壊面上に蓄積する。即ち、準静的破壊過程が開始される。

一方、亀裂３が生ずると、炭酸ガスを含む深層ガスが亀裂３内を上昇し、このとき岩石の破壊面上に蓄積している負電荷が深層ガスに帯電する。この負電荷の帯電している深層ガスは亀裂３内をゆっくりと上昇し、次いで、矢印で示されるように亀裂３から流出して岩石層２の地表側の表面４に滞留する。次いで、細かな亀裂３の数が徐々に増大すると、各亀裂３から流出する深層ガス量が増大し、その結果、図１に示されるように、地中深くの岩石層２の地表側表面４に負電荷の集合層５が形成される。このように岩石層２の地表側表面４に負電荷の集合層５が形成されると、この負電荷により地表１近くには正電荷が静電気的に誘導され、その結果、地表１近くには正電荷の集合層６が形成される。

次に、図２Ａおよび図２Ｂを参照しつつ、地球内部の電磁気場の変化を裏付けるために行われた実験について説明する。図２Ａにおいて、１０は支持台、１１は支持台１０上に載置された試験岩石、１２は冶具、１３はロードセルを夫々示している。冶具１２内には炭酸ガス流通孔１４が形成されており、この炭酸ガス流通孔１４内には矢印１５で示されるように炭酸ガスが供給されている。プレス装置によりロードセル１３を介して冶具１２を試験岩石１１上に圧接すると、試験岩石１１には、図２Ａに示されるように亀裂１６が発生し、このとき亀裂１６内を通って矢印１７で示されるように炭酸ガスが流出する。この亀裂１６から流出した炭酸ガスを検出した結果、この炭酸ガスには負電荷が帯電していることが確認されている。

一方、図２Ｂでは、図２Ａに示される支持台１０に代えて、容器１８が用いられている。容器１８の下方には、外周面に樹脂コーティングが施されているステンレス鋼製パイプ１９が挿入されており、容器１８内には、小石と土が充填されている。この図２Ｂに示される場合でも、図２Ａに示される場合と同様に、プレス装置によりロードセル１３を介して冶具１２を試験岩石１１上に圧接し、試験岩石１１に亀裂１６が発生すると、亀裂１６からは炭酸ガスが流出する。このときパイプ１９への帯電電荷を検出した結果、パイプ１９には正電荷が帯電していることが確認されている。

これらの実験から、地中深くの岩石層２内に細かな亀裂３が生ずると、図１に示されるように、岩石層２の地表側表面４に負電荷の集合層５が形成され、この負電荷により地表１近くには正電荷が静電気的に誘導され、その結果、地表１近くに正電荷の集合層６が形成されることが裏付けられたと考えられる。このように地中深くの岩石層２内に細かな亀裂３が生ずると、地表１近くに正電荷の集合層６が形成される。その結果、この正電荷の集合層６の電位が、正電荷の集合層６周りの電位よりも高くなり、正電荷の集合層６と、正電荷の集合層６周りとの間で電位差を生じる。従って、地震発生の兆候が生じると、電位の高い正電荷の集合層６から、電位の低い正電荷の集合層６周りに向けて地表近くの地中内を電流が流れることになる。

さて、地中には、ガス管、水道管、石油パイプライン等のインフラ用の多数のパイプが埋設されており、これらの数多くのパイプは、導電性の金属パイプ、例えば、ステンレス鋼製パイプから形成されている。このような金属パイプが地中内に埋設されると、金属パイプの外壁面は、金属パイプの外壁面上における局所的な電池の形成により次第に腐食する。金属パイプの外壁面が腐食すると金属パイプは急速に劣化するので、地中内に埋設された金属パイプでは、金属パイプの外壁面の腐食が大きな問題となる。従って、これら金属パイプの外周面には通常、腐食防止用の、即ち、防食用の合成樹脂がコーティングされているが、それでも腐食するのを阻止するのは難しい。そこで従来より、金属パイプの腐食を防止するために、電気防食設備が用いられている。

図３は、この電気防食設備の一例を図解的に示している。図３において、この電気防食設備全体が符号３０で示されている。なお、図３において、３１は、地中３２内に埋設されたガス管、水道管、石油パイプライン等のインフラ用の金属パイプを示しており、この金属パイプ３１の外周面には、防食用の合成樹脂がコーティングされている。電気防食設備３０は、地中３２内において金属パイプ３１から間隔を隔てて配置された、例えば鋳鉄からなる電極３３と、例えば地表３５上に設置された外部電源装置３４とを具備する。この外部電源装置３４は電源３６を具備しており、電源３６のマイナス側端子がリード線３７を介して金属パイプ３１に接続され。電源３６のプラス側端子がリード線３８を介して電極３３に接続される。

電源３６により金属パイプ３１と電極３３間に電圧が印加されると、電極３３から金属パイプ３１に向けて微小の防食電流Ｙが流れる。このように電極３３から金属パイプ３１に向けて防食電流Ｙが流れることによって、金属パイプ３１の外壁面が腐食するのが阻止される。従って、図３からわかるように、電気防食設備３０には、電源３６からリード線３８、電極３３、金属パイプ３１およびリード線３７を通って再び電源３６に戻る閉ループ電気回路Ｗが形成されている。なお、このように外部電源３６を用いた電気防食方式は、外部電源方式と称される。

さて、前述したように、地震発生の兆候が生じると、地表近くに正電荷の集合層６が形成され、電位の高い正電荷の集合層６から、電位の低い正電荷の集合層６周りに向けて地中内を電流が流れる。このとき、図３に示されるような閉ループ電気回路Ｗが形成されていると、地中内を流れる電流によって、閉ループ電気回路Ｗ内には、誘導起電力が発生し、その結果、閉ループ電気回路Ｗ内を流れる電流が増大する。なお、このとき増大する電流が、閉ループ電気回路Ｗ内を、図３において右回りに流れるのか、左回りに流れるのかは、電位の高い正電荷の集合層６が形成されたときに、電極３３と、金属パイプ３１のどちらの電位が高くなるかによって決まり、従って、このとき電流の流れる向きは電気防食設備３０毎に異なる。

このように地震発生の兆候が生じると、閉ループ電気回路Ｗ内を流れる電流量が変化する。従って、閉ループ電気回路Ｗ内を流れる電流量の変化を検出すれば、検出された電流量の変化に基づいて、地震の発生を予知できることになる。なお、電気防食設備３０による電気防食の対象となる地下埋設構造物は、金属パイプに限られず、橋脚のような種々の鋼材が存在する。従って、このような地下埋設構造物に対する電気防食設備についても利用することができる。そこで、本発明では、地理的に分散して設置されている複数個の地下埋設構造物用電気防食設備を利用し、各電気防食設備において電気防食を行うための閉ループ電気回路を流れる電流量の変化を検出し、検出された電流量の変化に基づいて、地震の発生を予知するようにしている。

ところで、閉ループ電気回路Ｗ内を流れる電流量の変化を検出するためには、閉ループ電気回路Ｗ内を流れる電流量を検出するための検出器３９、例えば、電流計を、図３において破線で示されるように、閉ループ電気回路Ｗ内に配置すれば足りる。このように、本発明では、電流計３９を既存の電気防食設備３０に設置するだけで、地震発生の予知が可能となるので、低い費用負担でもって地震発生の予知が可能となることになる。なお、この場合、図３に示される実施例では、電流計３９に加え、電流計３９により検出された検出値を処理するための処理装置４０が、破線で示されるように、電気防食設備３０に追加設置されている。この場合でも、検出器３９および処理装置４０を、既存の電気防食設備３０に設置するだけで、地震発生の予知が可能となるので、同様に、低い費用負担でもって地震発生の予知が可能となることになる。

なお、閉ループ電気回路Ｗ内を流れる電流量の変化は、種々の形で検出することができる。例えば、閉ループ電気回路Ｗ内を流れる電流量の変化を電圧の変化の形で検出することができる。このように閉ループ電気回路Ｗ内を流れる電流量の変化は、閉ループ電気回路Ｗ内を流れる電流量の変化を表す種々の検出値の形で検出され、従って、本発明において、閉ループ電気回路Ｗ内を流れる電流量の変化の検出値は、閉ループ電気回路Ｗ内を流れる電流量の変化を表す種々の検出値を全て含んでいる。

次に、図３に示される処理装置４０について簡単に説明する。図４には、この処理装置４０と電流計３９とが示されている。図４を参照すると、処理装置４０は、電子制御ユニット４１と通信装置４２を含んでおり、この電子制御ユニット４１は、双方向性バス４２によって互いに接続されたマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）４３と、記憶装置、即ち、メモリ４４と、入出力ポート４５とを具備する。図４に示されるように、入出力ポート４５は通信装置４２に接続されており、また、入出力ポート４５には電流計３９がＡＤ変換機４７を介して接続されている。

次に、図５を参照しつつ、電気防食設備３０の別の例について説明する。なお、図５において、図３と同様な構成要素は同一の符号で示し、説明を省略する。図５を参照すると、電気防食設備３０は、地中３２内において金属パイプ３１から間隔を隔てて配置された陽極５０を具備しており、陽極５０はリード線５１を介して金属パイプ３１に接続される。この陽極５０は、鉄よりもイオン化傾向の高い金属、例えばアルミニュウムから形成されている。なお、陽極５０の周囲は、バックフィルと称される充填剤、例えば、石膏、ベントナイト、硫酸ナトリウムの混合物により包囲されている。

図５に示される電気防食設備３０では、金属パイプ３１と陽極５０間に生ずる電位差によって、陽極５０から金属パイプ３１に向けて微小の防食電流Ｙが流れる。このように陽極５０を構成している電極から金属パイプ３１に向けて防食電流Ｙが流れることによって、金属パイプ３１の外壁面が腐食するのが阻止される。この電気防食設備３０においても、図５に示されるように、電気防食設備３０には、金属パイプ３１からリード線５１および陽極５０を通って再び金属パイプ３１に戻る閉ループ電気回路Ｗが形成されている。なお、このように金属パイプ３１と陽極５０間に生ずる電位差を利用した電気防食方式は、流電陽極方式と称される。

さて、図５に示される電気防食設備３０でも、図１において電位の高い正電荷の集合層６から、電位の低い正電荷の集合層６周りに向けて地中内を電流が流れると、閉ループ電気回路Ｗ内には、誘導起電力が発生し、その結果、閉ループ電気回路Ｗ内を流れる電流が増大する。従って、図５に示される電気防食設備３０でも、閉ループ電気回路Ｗ内を流れる電流量の変化に基づいて、地震の発生を予知することができる。なお、図５に示される電気防食設備３０においても、増大する電流が、閉ループ電気回路Ｗ内を、図５において右回りに流れるのか、左回りに流れるのかは、電位の高い正電荷の集合層６が形成されたときに、金属パイプ３１と、陽極５０のどちらの電位が高くなるかによって決まり、従って、このとき電流の流れる向きは電気防食設備３０毎に異なる。

一方、図５に示される電気防食設備３０でも、閉ループ電気回路Ｗ内を流れる電流量の変化を検出するためには、閉ループ電気回路Ｗ内を流れる電流量を検出するための検出器３９、例えば、電流計を、図５において破線で示されるように、閉ループ電気回路Ｗ内に配置すれば足りる。なお、この場合、図５に示される実施例では、検出器３９および検出器３９により検出された検出値を処理するための処理装置４０を有する検知装置５２が、破線で示されるように、電気防食設備３０に追加設置される。なお、地震が発生すると閉ループ電気回路Ｗ内には誘導起電力により高電圧が発生する。従って、電気防食設備３０としては、流電陽極方式に比べ高い電圧に対しても対応して作動し続ける外部電源方式の電気防食設備を利用することが好ましい。

次に、図６から図９を参照しつつ、岩石層２内に細かな亀裂３が生じ始めた後の、即ち、準静的破壊が開始された後の、閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量の変化について説明する。なお、図６から図９は、防食電流Ｙが継続的に流れている場合を示している。まず初めに、図６を参照すると、縦軸Ｉは、閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量を示しており、横軸は時間を示している。また、図６には、準静的破壊が開始されたときと、岩石層２の本破壊が生じたときとが示されている。一方、地中内には平常時でも、微小な自然電流が流れており、図６の縦軸ＩにおけるＩ_０は、この平常時における自然電流値を示している。なお図６は、一例として、本破壊が生じたときに、検出計３０により検出された閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量Ｉが増大する場合を示している。

さて、図６を参照すると、岩石層２内に細かな亀裂３が生じ始める前、即ち、準静的破壊が開始される前は、閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量Ｉは、微小な値となっている。次いで、岩石層２内に細かな亀裂３が生じ始めると、即ち、準静的破壊が開始されると、閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量Ｉは、最初は微小な値で変動し続け、図６の時刻ｔＸ付近で上昇を開始する、その後、閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量Ｉは急激に上昇してピークに達し、本破壊に至る。このとき地震が発生する。従って、図６において、閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量Ｉが上昇を開始する時刻ｔＸを検出できれば、地震の発生を予知できることになる。そこで、本発明による実施例では、閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量Ｉが上昇を開始する時刻ｔＸを検出するようにしている。

図７および図８は、本発明による実施例において用いられている電流量Ｉの上昇開始時刻ｔＸの求め方を示している。初めに、図７を参照すると、図７の曲線Ｆは、図６の区間Ｓにおける電流量Ｉの変化を、時間軸を引き延ばして表したものであり、図７におけるＱ１，Ｑ２およびＱ３，Ｑ４は、連続する予め設定された一定時間Δｔ_ｎ－１、Δｔ_ｎ内における電流量Ｉの変化を一次関数により近似したときの近似関数、即ち、近似直線を示している。一方、図８は、図７において近似直線Ｑ１およびＱ２に関係する部分の詳細図を示している。なお、図８には、電流量Ｉの実際の変化Ｇと、一定時間Δｔｓ内における電流量Ｉの平均値Ｉｍが示されている。具体的な一例を挙げると、この一定時間Δｔｓは１０秒とされており、この具体的な例では、１０秒間における電流量Ｉの平均値Ｉｍが求められている。更に、この具体的な例では、この電流量Ｉの平均値Ｉｍが１０秒毎に算出され、一定時間Δｔ_ｎ－１およびΔｔ_ｎは２分とされている。従って、この具体的な例では、一定時間Δｔ_ｎ－１、Δｔ_ｎ内に、夫々６個の電流量Ｉの平均値Ｉｍが取得され、各近似直線Ｑ１，Ｑ２、Ｑ３，Ｑ４は、対応する一定時間Δｔ_ｎ－１、Δｔ_ｎ内において取得された６個の電流量Ｉの平均値Ｉｍから最小２乗法を用いて求められる。

さて、一定時間Δｔ_ｎ－１内における近似直線（図７ではＱ１，Ｑ３）の傾きをＫ_ｎ－１とし、一定時間Δｔ_ｎ内における近似直線（図７ではＱ２，Ｑ４）の傾きをＫ_ｎとすると、地震の発生により電流量Ｉが増大する以前は電流量Ｉが微小に変動しているだけであり、従って、図７に示されるように、近似直線Ｑ１の傾きＫ_ｎ－１はほぼ零となり、近似直線Ｑ２の傾きＫ_ｎもほぼ零となる。従って、近似直線Ｑ２の傾きＫ_ｎと近似直線Ｑ１の傾きＫ_ｎ－１との差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）もほぼ零となる。

一方、正電荷の集合層６の形成により電流量Ｉが増大し始める前は、図７の近似直線Ｑ３からわかるように、近似直線Ｑ３の傾きＫ_ｎ－１はほぼ零となっている。これに対し、正電荷の集合層６の形成により電流量Ｉが増大し始めると、図７の近似直線Ｑ４からわかるように、近似直線Ｑ４の傾きＫ_ｎが大きくなる。従って、このときには、近似直線Ｑ４の傾きＫ_ｎと近似直線Ｑ３の傾きＫ_ｎ－１との差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が大きくなる。この場合、図７において、近似直線Ｑ４を求めるために費やされた一定時間Δｔ_ｎの開始時刻ｔＸｓが、電流量Ｉの上昇開始時刻ｔＸに一致したときに、近似直線Ｑ４の傾きＫ_ｎと近似直線Ｑ３の傾きＫ_ｎ－１との差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が最も大きくなり、このとき差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）は、過去の実測データから定まる閾値αを越える。従って、本発明による実施例では、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が閾値αを越えたときに、近似直線Ｑ４を求めるために費やされた一定時間Δｔ_ｎの開始時刻ｔＸｓが、電流量Ｉの上昇開始時刻ｔＸとされる。

次に、図９を参照しつつ、本発明による実施例において用いられている電流量Ｉの上昇開始時刻ｔＸの算出方法について簡単に説明する。なお、図９に示される曲線Ｆは、図７に示される曲線Ｆと同一である。前述したように、本発明による実施例では、例えば、閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量Ｉの平均値Ｉｍは１０秒毎に取得され、電流量Ｉの平均値Ｉｍが取得されたときに、電流量Ｉの平均値Ｉｍの取得時から一定時間Δｔ_ｎ＋一定時間Δｔ_ｎ－１前までの間における電流量Ｉの平均値Ｉｍに基づき、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が算出される。

即ち、図９において、時刻ｔ_１に、電流量Ｉの平均値Ｉｍが取得されたときには、電流量Ｉの平均値Ｉｍの取得時から一定時間Δｔ_ｎ＋一定時間Δｔ_ｎ－１前までの間における電流量Ｉの平均値Ｉｍに基づき、近似直線Ｑ_１の傾きおよびＱ_２の傾きが求められ、これら傾きから差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）がされる。次いで、時刻ｔ_２において、電流量Ｉの平均値Ｉｍが取得されたときには、電流量Ｉの平均値Ｉｍの取得時から一定時間Δｔ_ｎ＋一定時間Δｔ_ｎ－１前までの間における電流量Ｉの平均値Ｉｍに基づき、一次直線Ｑ_３の傾きおよびＱ_４の傾きが求められ、これらの傾きから差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が算出される。以下、時刻ｔ_３において、電流量Ｉの平均値Ｉｍが取得されたときも、時刻ｔ_４おいて、電流量Ｉの平均値Ｉｍが取得されたときも、時刻ｔ_５において、電流量Ｉの平均値Ｉｍが取得されたときも、時刻ｔ _６において、電流量Ｉの平均値Ｉｍが取得されたときも、時刻ｔ _７において、電流量Ｉの平均値Ｉｍが取得されたときも同様である。

各時刻ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、ｔ_４、ｔ_５、ｔ _６、ｔ _７において電流量Ｉの平均値Ｉｍが取得され、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が算出されると、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が閾値αを越えたか否かが判別され、例えば、時刻ｔ_７において差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が閾値αを越えたと判別されたときには、時刻ｔ_１が電流量Ｉの上昇開始時刻ｔＸとされる。閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始すると、その後、或る時間を経過したときに、例えば、３０分から４０分経過した後に、岩石層２における本破壊が生じ、地震が発生する。従って、電流量Ｉの平均値Ｉｍの上昇開始時刻ｔＸがわかると、地震の発生を予知することが可能となる。

ところで、電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始した後、地震が発生する場合には、その後、本破壊に至るまで、電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇し続ける。しかしながら、電流量Ｉの平均値Ｉｍの上昇が地震前兆由来によらない場合には、電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始した後、本破壊に至らない場合、即ち、地震が発生しない場合もある。従って、電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始したからといって、地震が発生すると予告すると、誤報を生じることになる。ところで、電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始した後、地震が発生しない場合には、その後、短時間のうちに、電流量Ｉの平均値Ｉｍが減少する。従って、電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始した後の電流量Ｉの平均値Ｉｍの挙動から、地震が発生するか否かを判別することができる。

そこで本発明による第１の実施例では、電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始したと判別されたときには、電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始したと判別されたときから順次取得される電流量Ｉの平均値Ｉｍの増大分を積算し、この電流量Ｉの平均値Ｉｍの増大分の積算値ΣＩを求めるようにしている。なお、この場合、電流量Ｉの平均値Ｉｍの上昇開始時ｔＸ直後から順次取得された電流量Ｉの平均値Ｉｍの増大分を積算することもできる。さて、電流量Ｉが上昇を開始した後、地震が発生する場合には、図９において実線Ｚで示されるように、電流量Ｉの平均値Ｉｍの増大分の積算値ΣＩは上昇し続け、電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始した後、地震が発生しない場合には、電流量Ｉの平均値Ｉｍの増大分はマイナスとなるので、図９において破線で示されるように、電流量Ｉの平均値Ｉｍの増大分の積算値ΣＩは一旦上昇した後、減少する。従って、本発明による実施例では、電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始した後、一定時間後における電流量Ｉの平均値Ｉｍの増大分の積算値ΣＩが、図９に示される予め設定された基準値ｄＩ以下になったか否かによって、地震が発生するか否かが判別される。

一方、図１０は、図６に示される例とは異なって、本破壊が生じたときに、検出計３０により検出された閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量Ｉが減少する場合を示している。なお、この図１０は図７と同様な図を表しており、従って、図１０において用いられている種々の記号についての説明は不要と考えられるので、これら記号についての説明は省略する。図１０に示される場合でも、岩石層２内に細かな亀裂３が生じ始めると、即ち、準静的破壊が開始されると、閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量Ｉは、最初は微小な値で変動し続ける。次いで、図１０の時刻ｔＸs付近で下降を開始し、その後、閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量Ｉは急激に減少して本破壊に至る。従って、この場合には、閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量Ｉが下降を開始する時刻ｔＸsを検出できれば、地震の発生を予知できることになる。

さて、図１０に示される場合でも、地震の発生により電流量Ｉが低下し始める前は、図１０の近似直線Ｑ３からわかるように、近似直線Ｑ３の傾きＫ_ｎ－１はほぼ零となっている。これに対し、地震の発生により電流量Ｉが減少し始めると、図１０の近似直線Ｑ４からわかるように、近似直線Ｑ４の傾きＫ_ｎが大きくなる。従って、このときには、近似直線Ｑ４の傾きＫ_ｎと近似直線Ｑ３の傾きＫ_ｎ－１との差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）がマイナスとなり、差ΔＫの絶対値が大きくなる。この場合、図１０において、近似直線Ｑ４を求めるために費やされた一定時間Δｔ_ｎの開始時刻ｔＸｓが、電流量Ｉの下降開始時刻ｔＸｓに一致したときに、近似直線Ｑ４の傾きＫ_ｎと近似直線Ｑ３の傾きＫ_ｎ－１との差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）の絶対値が最も大きくなり、このとき差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）の絶対値は、過去の実測データから定まる閾値αを越える。従って、図７および図１０に示される場合を考慮して、本発明による第１実施例では、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）の絶対値が閾値αを越えたときに、近似直線Ｑ４を求めるために費やされた一定時間Δｔ_ｎの開始時刻ｔＸｓが、電流量Ｉの上昇開始時刻ｔＸ或いは電流量Ｉの下降開始時刻ｔＸとされる。

さて、図１０に示される場合でも、電流量Ｉの平均値Ｉｍが下降を開始したと判別されたときには、電流量Ｉの平均値Ｉｍが下降を開始したと判別されたときから順次取得される電流量Ｉの平均値Ｉｍの減少分を積算し、この電流量Ｉの平均値Ｉｍの減少分の積算値ΣＩを求めるようにしている。この場合には、電流量Ｉが下降を開始した後、地震が発生する場合には、電流量Ｉの平均値Ｉｍの減少分の積算値ΣＩは減少し続け、電流量Ｉの平均値Ｉｍが下降を開始した後、地震が発生しない場合には、電流量Ｉの平均値Ｉｍは増大方向に変化するので、電流量Ｉの平均値Ｉｍの減少分の積算値ΣＩは一旦減少した後、増大する。従って、本発明による実施例では、電流量Ｉの平均値Ｉｍが減少を開始した後、一定時間後における電流量Ｉの平均値Ｉｍの減少分の積算値ΣＩが、図９に示される予め設定された基準値―ｄＩ以上になったか否かによって、地震が発生するか否かが判別される。

図１１は、地震発生の兆候となる異常の発生を検出するために、図４の処理装置４０において実行される異常検出ルーチンを示している。この異常検出ルーチンは、一定時間毎の、例えば、４msec毎の割り込みによって実行される。
図１１を参照すると、初めに、ステップ６０において、電流計３９により検出されている閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量Ｉが読み込まれ、読み込まれた電流量Ｉがメモリ４５内に記憶される。次いで、ステップ６１では、一定時間Δｔｓが経過したか否か、例えば１０秒が経過したか否かが判別される。１０秒が経過していないときには、処理サイクルを完了する。これに対し、１０秒が経過したと判別されたときには、ステップ６２に進んで、電流量Ｉの平均値Ｉｍが算出され、算出された電流量Ｉの平均値Ｉｍがメモリ４５内に記憶される。次いで、ステップ６３に進む。

ステップ６３では、メモリ４５内に記憶されている電流量Ｉの平均値Ｉｍの中から、図８を参照しつつ説明した一定時間Δｔ_ｎ－１内における電流量Ｉの平均値Ｉｍが読み込まれる。次いで、ステップ６４では、一定時間Δｔ_ｎ－１内における電流量Ｉの平均値Ｉｍの変化を近似する近似直線が最小２乗法を用いて求められ、この近似直線の傾きＫ_ｎ－１が算出される。次いで、ステップ６５では、メモリ４５内に記憶されている電流量Ｉの平均値Ｉｍの中から、図８を参照しつつ説明した一定時間Δｔ_ｎ内における電流量Ｉの平均値Ｉｍが読み込まれる。次いで、ステップ６６では、一定時間Δｔ_ｎ内における電流量Ｉの平均値Ｉｍの変化を近似する近似直線が最小２乗法を用いて求められ、この近似直線の傾きＫ_ｎが算出される。

次いで、ステップ６７では、地震発生の兆候となる異常が発生していることを示す異常フラグがセットされているか否かが判別される。異常フラグがセットされていないと判別されたときにはステップ６８に進む。ステップ６８では、算出された傾きＫ_ｎと傾きＫ_ｎ－１との差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）の絶対値が閾値αを越えたか否かが判別される。差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）の絶対値が閾値αを越えていないと判別されたときには処理サイクルを終了する。これに対し、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）の絶対値が閾値αを越えたと判別されたときには、ステップ６９に進んで、異常フラグがセットされる。次いで、ステップ７０に進んで、電流量Ｉの平均値Ｉｍの増大分又は減少分Ｃ・Ｋ_ｎ（Ｃは定数）の初期値がΣＩとされる。次いで、処理サイクルを終了する。異常フラグがセットされると次の処理サイクルでは、ステップ６７からステップ７１に進んで、経過時間ｔＳに一定時間Δｔｓが加算される。なお、この経過時間ｔＳの初期値は零とされており、従って、この経過時間ｔＳは、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）の絶対値が閾値αを越えたと判別されたときからの経過時間を表している。

次いで、ステップ７２では、電流量Ｉの平均値Ｉｍの増大分又は減少分の積算値ΣＩに、電流量Ｉの平均値Ｉｍの増大分又は減少分Ｃ・Ｋ_ｎ（Ｃは定数）が加算される。次いで、ステップ７３では、経過時間ｔＳが予め定められた一定時間ｔＳＯ、例えば、３分を経過したか否かが判別される。経過時間ｔＳが予め定められた一定時間ｔＳＯを経過していないときには、処理サイクルを終了する。これに対し、経過時間ｔＳが予め定められた一定時間ｔＳＯを経過したときには、ステップ７４に進んで、電流量Ｉの平均値Ｉｍの増大分の積算値ΣＩが予め設定された基準値ｄＩよりも小さくなったか否か、或いは、電流量Ｉの平均値Ｉｍの減少分の積算値ΣＩが予め設定された基準値―ｄＩよりも大きくなったか否か、即ち、電流量Ｉの平均値Ｉｍの増大分又は減少分の積算値ΣＩが予め設定された基準値ｄＩと設定された基準値―ｄＩとの間になったか否かが判別される。電流量Ｉの平均値Ｉｍの増大分又は減少分の積算値ΣＩが予め設定された基準値ｄＩと設定された基準値―ｄＩとの間になったときには、地震は発生しないと判別され、ステップ７５に進んで、異常フラグがリセットされる。次いで、処理サイクルを終了する。異常フラグがリセットされると、地震発生の兆候となる異常の発生の検出が続行される。

これに対し、ステップ７４において、電流量Ｉの平均値Ｉｍの増大分又は減少分の積算値ΣＩが予め設定された基準値ｄＩと設定された基準値―ｄＩとの間にならなかったと判別されたときには、ステップ７６に進んで、地震に関する種々の情報を送信すべき指令が通信装置４２に出される。即ち、ステップ７６では、地震が発生することを示す地震発生信号を送信すべき指令が通信装置４２に出され、次いで、ステップ７７では、電気防食設備３０の固有の識別信号、例えば、電気防食設備３０の設置位置の緯度および経度に関する情報、および、現在の時刻と地震発生までの予測時間等、時間に関する情報を送信すべき指令が通信装置４２に出される。次いで、ステップ７８では、メモリ４５内に記憶されている直近の電流量Ｉの平均値Ｉｍの変化履歴に関する情報を送信すべき指令が通信装置４２に出される。次いで、ステップ７９では、短い時間間隔で現在の電流量Ｉの平均値Ｉｍをリアルタイムで送信すべき送信指令が通信装置４２に出される。

図１２は、電流量Ｉの平均値Ｉｍの上昇開始時刻ｔＸおよび電流量Ｉの下降開始時刻ｔＸを求めるための図７および図１０に示される実施例の変形例を示している。図１２に示される変形例では、Ｋ_ｎ－１およびＫ_ｎの値として、一定時間Δｔ_ｎ－１内の電流量Ｉの平均値Ｉｍに対する近似直線の傾き、および一定時間Δｔ_ｎ内の電流量Ｉの平均値Ｉｍに対する近似直線の傾きに代えて、一定時間Δｔ_ｎ－１内における電流量Ｉの平均値、および一定時間Δｔ_ｎ内における電流量Ｉの平均値が用いられている。この変形例についても、図１１に示される異常検出ルーチンを用いて、地震発生の兆候となる異常の発生を検出することができる。

次に、図１３および図１４を参照しつつ、地震の発生を誤判断しないようにした本発明の第２実施例について説明する。最初に図１３について説明すると、図１３に示される曲線Ｆは、図９に示される曲線Ｆと同一である。また、図１３におけるＱ１，Ｑ２・・・Ｑ１９，Ｑ２０は、連続する予め設定された一定時間Δｔ_ｎ－１、Δｔ_ｎ内における電流量Ｉの平均値Ｉｍの変化を近似したときの近似直線を示している。また、図１３において、ｔＸは電流量Ｉの平均値Ｉｍの上昇開始時刻を示している。この第２実施例でも、第１実施例と同様に、閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量Ｉの平均値Ｉｍが１０秒毎に算出され、電流量Ｉの平均値Ｉｍが取得されたときに、電流量Ｉの平均値Ｉｍの取得時から一定時間Δｔ_ｎ＋一定時間Δｔ_ｎ－１前までの間における電流量Ｉの平均値Ｉｍに基づき、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が算出される。

電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始した後、本破壊に至るときの近似直線Ｑ１，Ｑ２・・・Ｑ１９，Ｑ２０の変化が、図１３に実線で示されている。図１３において実線で示される近似直線Ｑ１，Ｑ２・・・Ｑ１９，Ｑ２０の変化からわかるように、電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始したときには、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）の値は、閾値α以上となり、電流量Ｉの平均値Ｉｍの上昇開始後は、時間Δｔ_ｎ内における傾きＫ_ｎと時間Δｔ_ｎ＋内における傾きＫ_ｎ－１との差が小さくなる。従って、電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始した後、本破壊に至るときには、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）の値は、一時的に閾値α以上になった後、小さな値に維持される。

一方、電流量Ｉの平均値Ｉｍの上昇を開始した後、本破壊に至らないときの近似直線Ｑ１，Ｑ２・・・Ｑ１９，Ｑ２０の変化が、図１３に破線で示されている。この場合には、電流量Ｉの平均値Ｉｍは、初めは上昇するが、上昇を開始して暫くすると、低下し始める。従って、図１３において破線で示される近似直線Ｑ１，Ｑ２・・・Ｑ１９，Ｑ２０の変化からわかるように、電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始した後、本破壊に至らないときには、電流量Ｉの平均値Ｉｍの上昇開始時刻ｔＸ以降、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）の値は、一旦、閾値α以上に維持された後、徐々に減少して、例えば、マイナスα以下となる。

一方、電流量Ｉの平均値Ｉｍが下降を開始した後、本破壊に至らないときには、図１３に示される場合と異なり、電流量Ｉの平均値Ｉｍの下降開始時刻ｔＸ以降、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）の値は、一旦、マイナスα以下に維持された後、徐々に増大して、例えば、閾値α以上となる。そこでこの第２実施例では、電流量Ｉの平均値Ｉｍが下降を開始した後、或る時間、例えば、３分以内に、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）の値が、閾値α以上となったときには、地震が発生しないと判別するようにしている。

図１４および図１５は、この第２実施例を実行するために、図４の処理装置４０において実行される異常検出ルーチンを示している。この異常検出ルーチンは、一定時間毎の、例えば、４ｍsec毎の割り込みによって実行される。なお、図１４および図１５に示されるルーチンにおけるステップ８０から８７は、図１１に示されるルーチンにおけるステップ６０から６７と同じである。

即ち、図１４を参照すると、初めに、ステップ８０において、電流計３９により検出されている閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量Ｉが読み込まれ、読み込まれた電流量Ｉがメモリ４５内に記憶される。次いで、ステップ８１では、一定時間Δｔｓが経過したか否か、例えば１０秒が経過したか否かが判別される。１０秒が経過していないときには、処理サイクルを完了する。これに対し、１０秒が経過したと判別されたときには、ステップ８２に進んで、電流量Ｉの平均値Ｉｍが算出され、算出された電流量Ｉの平均値Ｉｍがメモリ４５内に記憶される。次いで、ステップ8３に進む。

ステップ８３では、メモリ４５内に記憶されている電流量Ｉの平均値Ｉｍの中から、図８を参照しつつ説明した一定時間Δｔ_ｎ－１内における電流量Ｉの平均値Ｉｍが読み込まれる。次いで、ステップ８４では、一定時間Δｔ_ｎ－１内における電流量Ｉの平均値Ｉｍの変化を近似する近似直線が最小２乗法を用いて求められ、この近似直線の傾きＫ_ｎ－１が算出される。次いで、ステップ８５では、メモリ４５内に記憶されている電流量Ｉの平均値Ｉｍの中から、図８を参照しつつ説明した一定時間Δｔ_ｎ内における電流量Ｉの平均値Ｉｍが読み込まれる。次いで、ステップ８６では、一定時間Δｔ_ｎ内における電流量Ｉの平均値Ｉｍの変化を近似する近似直線が最小２乗法を用いて求められ、この近似直線の傾きＫ_ｎが算出される。

次いで、ステップ８７では、地震発生の兆候となる異常が発生していることを示す異常フラグがセットされているか否かが判別される。異常フラグがセットされていないと判別されたときにはステップ８８に進む。ステップ８８では、算出された傾きＫ_ｎと傾きＫ_ｎ－１との差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が閾値αを越えたか否かが判別される。差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が閾値αを越えていないと判別されたときにはステップ８９に進んで、算出された傾きＫ_ｎと傾きＫ_ｎ－１との差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）がマイナスαよりも小さいか否かが判別される。差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）がマイナスαよりも小さくないときにはときには処理サイクルを終了する。

一方、ステップ８８において、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が閾値αを越えたと判別されたときには、ステップ９０に進んで、電流量Ｉが上昇していることを示す上昇フラグがセットされる。次いで、ステップ９２に進んで、異常フラグがセットされ、次いで、処理サイクルを終了する。一方、ステップ８９において、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）がマイナスαよりも小さいと判別されたときには、ステップ９１に進んで、電流量Ｉが上昇していることを示す上昇フラグがリセットされる。次いで、ステップ９２に進んで、異常フラグがセットされ、次いで、処理サイクルを終了する。異常フラグがセットされると次の処理サイクルでは、ステップ８７からステップ９３に進んで、経過時間ｔＳに一定時間Δｔｓが加算される。なお、この経過時間ｔＳの初期値は零とされており、従って、この経過時間ｔＳは、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が閾値αを越えたと判別されたとき、或いは、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）がマイナスαよりも小さいと判別されたときからの経過時間を表している。

次いで、ステップ９４では、経過時間ｔＳが予め定められた一定時間ｔＳＯ、例えば、３分を経過していないか否かが判別される。経過時間ｔＳが予め定められた一定時間ｔＳＯを経過していないときには、ステップ９５に進んで、電流量Ｉが上昇していることを示す上昇フラグがセットされているか否かが判別される。上昇フラグがセットされているときには、ステップ９６に進んで、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）がマイナスαよりも小さくなったか否かが判別される。差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）がマイナスαよりも小さくなったときには、地震は発生しないと判別され、ステップ９８に進んで、異常フラグがリセットされる。次いで、処理サイクルを終了する。異常フラグがリセットされると、地震発生の兆候となる異常の発生の検出が続行される。

これに対し、ステップ９５において、上昇フラグがセットされていないと判別されたときには、ステップ９７に進んで、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が閾値αを越えたか否かが判別される。差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が閾値αを越えたときには、地震は発生しないと判別され、ステップ９９に進んで、異常フラグがリセットされる。次いで、処理サイクルを終了する。異常フラグがリセットされると、地震発生の兆候となる異常の発生の検出が続行される。一方、ステップ９４において、経過時間ｔＳが予め定められた一定時間ｔＳＯを経過したと判別されたときには、ステップ１００に進んで、地震に関する種々の情報を送信すべき指令が通信装置４２に出される。

即ち、ステップ１００では、地震が発生することを示す地震発生信号を送信すべき指令が通信装置４２に出され、次いで、ステップ１０１では、電気防食設備３０の固有の識別信号、例えば、電気防食設備３０の設置位置の緯度および経度に関する情報、および、現在の時刻と地震発生までの予測時間等、時間に関する情報を送信すべき指令が通信装置４２に出される。次いで、ステップ１０２では、メモリ４５内に記憶されている直近の電流量Ｉの平均値Ｉｍの変化履歴に関する情報を送信すべき指令が通信装置４２に出される。次いで、ステップ１０３では、短い時間間隔で現在の電流量Ｉの平均値Ｉｍをリアルタイムで送信すべき送信指令が通信装置４２に出される。

次に、図１６から図１８を参照しつつ、地震の発生を誤判断しないようにした本発明の第３実施例について説明する。最初に図１６について説明すると、図１６に示される曲線Ｆは、図９に示される曲線Ｆと同一である。また、図１６におけるＱ１，Ｑ２・・・Ｑ１９，Ｑ２０は、連続する予め設定された一定時間Δｔ_ｎ－１、Δｔ_ｎ内における電流量Ｉの平均値Ｉｍの変化を近似したときの近似直線を示している。また、図１６において、ｔＸは電流量Ｉの平均値Ｉｍの上昇開始時刻を示している。この第３実施例でも、第１実施例および第２実施例と同様に、閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量Ｉの平均値Ｉｍは１０秒毎に算出され、電流量Ｉの平均値Ｉｍが取得されたときに、電流量Ｉの平均値Ｉｍの取得時から一定時間Δｔ_ｎ＋一定時間Δｔ_ｎ－１前までの間における電流量Ｉの平均値Ｉｍに基づき、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が算出される。

また、図１３と同様に図１６には、電流量Ｉの平均値Ｉｍの絶対値が上昇を開始した後、本破壊に至るときの近似直線Ｑ１，Ｑ２・・・Ｑ１９，Ｑ２０の変化が、実線で示されている。このように、電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始した後、本破壊に至るときには前述したように、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）の値は、一時的に閾値α以上になった後、小さな値に維持される。これに対し、電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始した後、本破壊に至るときには、電流量Ｉの平均値Ｉｍの上昇開始時刻ｔＸ以降、時間Δｔ_ｎ内における傾きＫ_ｎは一定以上の傾きに維持される。

この第３実施例では、電流量Ｉの平均値Ｉｍの上昇開始時刻ｔＸ以降における時間Δｔ_ｎ内の傾きＫ_ｎの変化を求めるために、電流量Ｉの平均値Ｉｍの上昇開始時刻ｔＸにおける時間Δｔ_ｎ内の傾きＫ_ｎ－１が基準値Ｋ_０とされ、即ち、図１６に示される例では、近似直線Ｑ９の傾きＫ_ｎ－１が基準値Ｋ_０とされ、電流量Ｉの平均値Ｉｍの上昇開始時刻ｔＸ以降の各時間Δｔ_ｎ内における傾きＫ_ｎと基準値Ｋ_０との差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）が算出される。電流量Ｉの平均値Ｉｍの上昇開始時刻ｔＸ以降、電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇し続けると、傾きＫ_ｎは一定以上の傾きに維持され、従って、差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）の値は、一定値以上に維持される。図１６には、この差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）が示されている。

電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始した後、本破壊に至るときには、図１６において実線で示されるように、電流量Ｉの平均値Ｉｍの上昇開始時刻ｔＸ以降、差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）の値は、一定の値、例えば、閾値α付近に維持される。これに対し、電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始した後、本破壊に至らないときには、電流量Ｉの平均値Ｉｍの上昇開始時刻ｔＸ以降、暫くすると差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）の値は、閾値α以下に低下する。そこでこの第３実施例では、電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始した後、差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）の値が、或る時間、例えば、５分以上、継続して閾値α付近に維持されていれば、地震が発生すると判別し、電流量Ｉの平均値Ｉｍが上昇を開始した後、差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）の値が、或る時間、例えば、５分以内に閾値α以下に低下すれば、地震が発生しないと判別するようにしている。

一方、電流量Ｉの平均値Ｉｍが下降を開始した後、本破壊に至るときには、図１６において破線で示されるように、電流量Ｉの平均値Ｉｍの下降開始時刻ｔＸ以降、差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）の値は、一定の値、例えば、マイナスα付近に維持される。これに対し、電流量Ｉの平均値Ｉｍが下降を開始した後、本破壊に至らないときには、電流量Ｉの平均値Ｉｍの下降開始時刻ｔＸ以降、暫くすると差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）の値は、マイナスα以上に上昇する。従って、この第３実施例では、電流量Ｉの平均値Ｉｍが下降を開始した後、差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）の値が、或る時間、例えば、５分以上、継続してマイナスα付近に維持されていれば、地震が発生すると判別し、電流量Ｉの平均値Ｉｍが下降を開始した後、差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）の値が、或る時間、例えば、５分以内にマイナスα以上に上昇すれば、地震が発生しないと判別するようにしている。

図１７および図１８は、この第３実施例を実行するために、図４の処理装置４０において実行される異常検出ルーチンを示している。この異常検出ルーチンは、一定時間毎の、例えば、４ｍsec毎の割り込みによって実行される。なお、図１７および図１８に示されるルーチンにおけるステップ１１０から１２１は、図１４に示されるルーチンにおけるステップ８０から９１と同じである。

即ち、図１７を参照すると、初めに、ステップ１１０において、電流計３９により検出されている閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量Ｉが読み込まれ、読み込まれた電流量Ｉがメモリ４５内に記憶される。次いで、ステップ１１１では、一定時間Δｔｓが経過したか否か、例えば１０秒が経過したか否かが判別される。１０秒が経過していないときには、処理サイクルを完了する。これに対し、１０秒が経過したと判別されたときには、ステップ１１２に進んで、電流量Ｉの平均値Ｉｍが算出され、算出された電流量Ｉの平均値Ｉｍがメモリ４５内に記憶される。次いで、ステップ１１３に進む。

ステップ１１３では、メモリ４５内に記憶されている電流量Ｉの平均値Ｉｍの中から、図８を参照しつつ説明した一定時間Δｔ_ｎ－１内における電流量Ｉの平均値Ｉｍが読み込まれる。次いで、ステップ１１４では、一定時間Δｔ_ｎ－１内における電流量Ｉの平均値Ｉｍの変化を近似する近似直線が最小２乗法を用いて求められ、この近似直線の傾きＫ_ｎ－１が算出される。次いで、ステップ１１５では、メモリ４５内に記憶されている電流量Ｉの平均値Ｉｍの中から、図８を参照しつつ説明した一定時間Δｔ_ｎ内における電流量Ｉの平均値Ｉｍが読み込まれる。次いで、ステップ１１６では、一定時間Δｔ_ｎ内における電流量Ｉの平均値Ｉｍの変化を近似する近似直線が最小２乗法を用いて求められ、この近似直線の傾きＫ_ｎが算出される。

次いで、ステップ１１７では、地震発生の兆候となる異常が発生していることを示す異常フラグがセットされているか否かが判別される。異常フラグがセットされていないと判別されたときにはステップ１１８に進む。ステップ１１８では、算出された傾きＫ_ｎと傾きＫ_ｎ－１との差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が閾値αを越えたか否かが判別される。差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が閾値αを越えていないと判別されたときにはステップ１１９に進んで、算出された傾きＫ_ｎと傾きＫ_ｎ－１との差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）がマイナスαよりも小さいか否かが判別される。差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）がマイナスαよりも小さくないときにはときには処理サイクルを終了する。

一方、ステップ１１８において、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が閾値αを越えたと判別されたときには、ステップ１２０に進んで、電流量Ｉが上昇していることを示す上昇フラグがセットされる。次いで、ステップ１２２に進んで、ステップ１１４において算出された傾きＫ_ｎ－１が基準値Ｋ_０とされる。次いで、ステップ１２３に進んで、異常フラグがセットされ、次いで、処理サイクルを終了する。一方、ステップ１１９において、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）がマイナスαよりも小さいと判別されたときには、ステップ１２１に進んで、電流量Ｉが上昇していることを示す上昇フラグがリセットされる。次いで、ステップ１２２に進んで、ステップ１１４において算出された傾きＫ_ｎ－１が基準値Ｋ_０とされる。次いで、ステップ１２３に進んで、異常フラグがセットされ、次いで、処理サイクルを終了する。異常フラグがセットされると次の処理サイクルでは、ステップ１１７からステップ１２４に進んで、経過時間ｔＳに一定時間Δｔｓが加算される。なお、この経過時間ｔＳの初期値は零とされており、従って、この経過時間ｔＳは、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）が閾値αを越えたと判別されたとき、或いは、差ΔＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_ｎ－１）がマイナスαよりも小さいと判別されたときからの経過時間を表している。

次いで、ステップ１２５では、経過時間ｔＳが予め定められた一定時間ｔＳＵ、例えば、５分を経過したか否かが判別される。経過時間ｔＳが予め定められた一定時間ｔＳＵを経過していないときには、ステップ１２６に進んで、電流量Ｉが上昇していることを示す上昇フラグがセットされているか否かが判別される。上昇フラグがセットされているときには、ステップ１２７に進んで、差ΔＫＫ（＝Ｋ _ｎーＫ _０）が算出され、次いで、ステップ１２８に進んで、差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）が、閾値αから小さな一定値ｓを減算した値α―ｓと、閾値αに小さな一定値ｓを加算した値α＋ｓとの間にあるか否か、即ち、差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）が閾値α付近の値であるか否かが判別される。差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）が、α―ｓとα＋ｓとの間にないときには、地震は発生しないと判別され、ステップ１３１に進んで、異常フラグがリセットされる。次いで、処理サイクルを終了する。異常フラグがリセットされると、地震発生の兆候となる異常の発生の検出が続行される。

これに対し、ステップ１２６において、上昇フラグがセットされていないと判別されたときには、ステップ１２９に進んで、差ΔＫＫ（＝Ｋ _ｎーＫ _０）が算出され、次いで、ステップ１３０に進んで、差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）が、マイマスαから小さな一定値ｓを減算した値―α―ｓと、マイマスαに小さな一定値ｓを加算した値―α＋ｓとの間にあるか否か、即ち、差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）がマイマスα付近の値であるか否かが判別される。差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）が、―α―ｓとーα＋ｓとの間にないときには、地震は発生しないと判別され、ステップ１３２に進んで、異常フラグがリセットされる。次いで、処理サイクルを終了する。異常フラグがリセットされると、地震発生の兆候となる異常の発生の検出が続行される。一方、ステップ１２５において、経過時間ｔＳが予め定められた一定時間ｔＳＵを経過したと判別されたときには、即ち、差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）が、一定時間ｔＳＵ以上、α―ｓとα＋ｓとの間に維持されていたとき、或いは、差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）が、一定時間ｔＳＵ以上、―α―ｓと―α＋ｓとの間に維持されていたときには、ステップ１３３に進んで、地震に関する種々の情報を送信すべき指令が通信装置４２に出される。

即ち、ステップ１３３では、地震が発生することを示す地震発生信号を送信すべき指令が通信装置４２に出され、次いで、ステップ１３４では、電気防食設備３０の固有の識別信号、例えば、電気防食設備３０の設置位置の緯度および経度に関する情報、および、現在の時刻と地震発生までの予測時間等、時間に関する情報を送信すべき指令が通信装置４２に出される。次いで、ステップ１３５では、メモリ４５内に記憶されている直近の電流量Ｉの平均値Ｉｍの変化履歴に関する情報を送信すべき指令が通信装置４２に出される。次いで、ステップ１３６では、短い時間間隔で現在の電流量Ｉの平均値Ｉｍをリアルタイムで送信すべき送信指令が通信装置４２に出される。

さて、上述したように、地震発生の兆候となる異常の発生が検出されると、地震に関する種々の情報を送信すべき指令が、各電気防食設備３０内に設置された処理装置４０から通信装置４２に出される。この場合、本発明による実施例では、各電気防食設備３０内の通信装置４２から送信される地震に関する種々の情報に基づいて、地震の発生が予知される。そこで、次に、この地震の発生を予知するための地震発生予知システムの概要について簡単に説明する。

本発明による地震発生予知システムでは、地理的に分散して設置されている複数個の地下埋設構造物用電気防食設備３０を利用して地震の発生が予知される。この場合、この地震発生予知システムは、図１９に示されるように、各電気防食設備３０において電気防食を行うための閉ループ電気回路Ｗを流れる電流量Ｉの変化を観測する観測器８０と、観測器８０により観測された電流量Ｉの変化に関する情報および観測器８０の位置情報を収集して蓄積する情報蓄積装置８１と、蓄積された情報を統計処理して地震予知に係る情報を出力する情報処理装置８２と、出力された地震予知に係る情報を発信する地震情報発信装置８３を具備している。地震情報発信装置８３から発信された地震予知に係る情報は、携帯電話等の端末８４でもって受信される。

この場合、図１９における観測器８０は、図４に示される例では、電流計３９および処理装置４０に相当する。情報蓄積装置８１では、地理的に分散して配置されている多数の観測器８０により観測された電流量Ｉの変化に関する情報および地理的に分散して配置されている多数の観測器８０の位置情報が収集され、情報蓄積装置８１内に設けられているメモリ内に蓄積される。情報処理装置８２では、情報蓄積装置８１のメモリ内に蓄積された種々の情報に基づいて、地震の発生場所と、地震の規模と、地震の発生時刻等が予測され、これらの地震の予測発生場所と、地震の予測規模と、地震の予測発生時刻等が、地震情報発信装置８３から携帯電話等の端末８４に送信される。例えば、図１７および図１８に示される実施例を例にとると、互いに近接している複数の観測器８０において、差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）が、一定時間ｔＳＵ以上、α―ｓとα＋ｓとの間に維持されたと判別されたとき、或いは、差ΔＫＫ（＝Ｋ_ｎーＫ_０）が、一定時間ｔＳＵ以上、―α―ｓと―α＋ｓとの間に維持されたと判別されたときには、これら複数の観測器８０が設置されている領域において最も震度が高くなる地震が発生すると予測され、直ちに地震警報が発令される。

一方、図２０は、既存の携帯電話のネットワークを利用した地震発生予知システムの概略図を示している。なお、図２０に示される観測器９０は、図１９に示される例と様に、電流計３９および処理装置４０に相当する。この地震発生予知システムでは、地理的に分散して配置されている多数の観測器９０により観測された電流量Ｉの変化に関する情報および地理的に分散して配置されている多数の観測器９０の位置情報が、基地局９１に送信され、基地局９１において受信されたこれらの情報が、携帯電話のネットワーク９２を介してサーバ９３に送り込まれる。

図２０に示されるように、サーバ９３は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）９４と、記憶装置、即ち、メモリ９５とを具備しており、基地局９１から携帯電話のネットワーク９２を介してサーバ９３に送り込まれた情報、即ち、多数の観測器９０により観測された電流量Ｉの変化に関する情報および多数の観測器９０の位置情報は、メモリ９５内に記憶される。サーバ９３内では、メモリ９５内に記憶された種々の情報に基づいて、地震の発生場所と、地震の規模と、地震の発生時刻等が予測され、これらの地震の予測発生場所と、地震の予測規模と、地震の予測発生時刻等が、サーバ９３から携帯電話のネットワーク９２および基地局９１を介して携帯電話等の端末９６に送信される。

３０電気防食設備
３１金属パイプ
３３電極
３４外部電源装置
３９電流計
４０処理装置
８０、９０観測器
８１情報蓄積装置
８２情報処理装置
８３地震情報発信装置
Ｗ閉ループ電気回路

Claims

地理的に分散して設置されている複数個の地下埋設構造物用電気防食設備を利用して地震の発生を予知する地震発生予知方法であって、各電気防食設備が、電気防食の対象となる地下埋設構造物と、地中において地下埋設構造物と間隔を隔てて配置された電極とを具備すると共に、地下埋設構造物と電極とを接続するリード線を通って地下埋設構造物と電極間の地中内を流れる防食電流の閉ループ電気回路を形成しており、各電気防食設備内に形成された該閉ループ電気回路を流れる電流量を検出し、検出された該電流量が増大したときに地震が発生すると予知する地震発生予知方法。
該電気防食設備が、外部電源方式の電気防食設備である請求項１に記載の地震発生予知方法。
地理的に分散して設置されている複数個の地下埋設構造物用電気防食設備を利用して地震の発生を予知する地震発生予知システムであって、各電気防食設備が、電気防食の対象となる地下埋設構造物と、地中において地下埋設構造物と間隔を隔てて配置された電極とを具備すると共に、地下埋設構造物と電極とを接続するリード線を通って地下埋設構造物と電極間の地中内を流れる防食電流の閉ループ電気回路を形成しており、各電気防食設備内に形成された該閉ループ電気回路を流れる電流量を観測する観測器と、観測器により観測された該電流量の増大に関する情報および観測器の位置情報を収集して蓄積する情報蓄積装置と、蓄積された情報を統計処理して地震予知に係る情報を出力する情報処理装置と、出力された地震予知に係る情報を発信する地震情報発信装置を具備した地震発生予知システム。