Development of an Autonomous Seismic Sensor Applying Chip-scale Atomic Clock

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K01283
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Social systems engineering/Safety system
• Research Institution: Tsukuba University of Technology
• Principal Investigator: Kurata Narito 筑波技術大学, 産業技術学部, 教授 (00416869)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 地震観測 / 構造ヘルスモニタリング / 時刻同期 / チップスケール原子時計 / アレイ観測 / 加速度 / MEMS / BIM

Outline of Final Research Achievements

A chip-scale atomic clock (CSAC) has been applied to seismic sensors, and technology has been developed that autonomously adds ultra-high-precision time information to measurement data. Just by installing seismic sensors in the 3G / LTE area and wireless LAN hotspots, a technology base has been established that enables seismic observation to be widely deployed throughout Japan. A mechanism was implemented to mount the CSAC, an ultra-high precision watch, on an earthquake sensor, and to add accurate time information to measurement data without GPS, networks, etc. After the performance confirmation test by the vibration test equipment of the seismic sensor with CSAC was conducted, the time synchronous seismic observation in the actual building structure was performed. A building management system was constructed to visualize the analysis results on the structural health of a building using a three-dimensional model by BIM.

Free Research Field

建築情報学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

地震の揺れを計測したデータ分析により、地震現象や構造物の健全性を明らかにするには、センサが正確な時刻情報を取得することが必要である。屋外であればGPSを利用し、屋内であればネットワーク配線を利用して、時刻情報を取得することが一般的であるが、コストと手間がかかり過ぎ、地震センサが様々な場所に設置されるような状況には至っていない。本研究成果によれば、GPSやネットワーク不要で、センサがそれ自体で正確な時刻情報を保持できるので、どのような環境であってもセンサを設置しデータを収集するだけで、時刻同期を確保したビッグデータ群が得られることとなり、より詳細な地震現象の解明や構造物の健全性評価に貢献できる。