JP2001082986A - 光ケーブルを用いた土砂移動検知センサ - Google Patents

光ケーブルを用いた土砂移動検知センサ

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JP2001082986A
JP2001082986A JP25594699A JP25594699A JP2001082986A JP 2001082986 A JP2001082986 A JP 2001082986A JP 25594699 A JP25594699 A JP 25594699A JP 25594699 A JP25594699 A JP 25594699A JP 2001082986 A JP2001082986 A JP 2001082986A
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optical cable
sediment
earth
movement
loop
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Takuma Osada
拓馬 長田
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定装置のコストを低減し、光ケーブルの張
力管理を容易にし、長期間の感度保持を可能にする光ケ
ーブルを用いた土砂移動検知センサを提供する。 【解決手段】 光ケーブル2に光損失を測定する光損失
レベル測定装置9を接続し、この光ケーブル2に土砂移
動によって光損失が変動する土砂移動検知部1を形成
し、この光ケーブル2の光損失から土砂移動を検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ケーブルを用い
た土砂移動検知センサに係り、特に、測定装置のコスト
を低減し、光ケーブルの張力管理を容易にし、長期間の
感度保持を可能にする光ケーブルを用いた土砂移動検知
センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】河川管理の目的で、河川堤体内の土砂移
動を検知するために光ケーブル(光ファイバ)を利用し
た土砂移動検知センサが用いられる。従来技術では、土
砂移動検知センサには、光ケーブルの伸び歪により光ケ
ーブル内で発生するブリルアン散乱光を測定する方法が
用いられる。例えば、光ケーブルを堤体法尻長手方向に
布設し、この光ケーブルに一定間隔で錘を取り付ける。
これにより、錘間の光ケーブルにある一定張力を加える
ことができ、河川水位の上昇や降雨及び地震等による土
砂の移動を実装する錘の重さにより抑制することで、錘
間の光ケーブルに適当な伸び歪を加えることが可能とな
る。この伸び歪により発生するブリルアン散乱光(ブリ
ルアン周波数シフト量)を光歪分布測定装置(BOTD
R)で測定し、その測定結果を土砂移動状態に換算して
土砂移動を監視する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、ブリル
アン周波数シフト量を測定する光歪分布測定装置(BO
TDR)に莫大なコストがかかると共に、錘の重さのみ
による光ケーブルの張力管理、特に長期間に亘っての管
理が難しいため、堤体内土砂移動に対する歪測定感度を
保持することが難しい。
【0004】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、測定装置のコストを低減し、光ケーブルの張力管理
を容易にし、長期間の感度保持を可能にする光ケーブル
を用いた土砂移動検知センサを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、光ケーブルに光損失を測定する光損失レベ
ル測定装置を接続し、この光ケーブルに土砂移動によっ
て光損失が変動する土砂移動検知部を形成し、この光ケ
ーブルの光損失から土砂移動を検出するものである。
【0006】前記土砂移動検知部として前記光ケーブル
の一部をループ状に巻き、このループの内側にこのルー
プを径方向に弾性的に支持する弾性支持部材を設けるこ
とにより、土砂移動時に前記光ケーブルに加わる張力に
よって前記ループの曲げ半径が変化するようにしてもよ
い。
【0007】前記ループの半径を前記光ファイバが断線
せずに曲げられる最小曲げ半径よりも大きくし、前記弾
性支持部材を、前記ループの内側に接する3つ以上のロ
ーラと、各ローラをそれぞれ前記ループの径方向に案内
するガイドと、各ローラをそれぞれ径方向外方に押しつ
けるバネとから構成してもよい。
【0008】前記バネを、前記ガイドの両側に配置した
前記ループの径方向に長い2枚の板バネで構成してもよ
い。
【0009】前記光ケーブルに土砂移動量を抑制する錘
を取り付け、この錘と前記土砂移動検知部とを前記光ケ
ーブルの長手方向に所定の間隔で交互に設けてもよい。
【0010】前記土砂移動検知部を前記錘と同一重量と
してもよい。
【0011】前記各ローラのガイドを同一板材に放射状
に設けた長孔で構成してもよい。
【0012】前記光ケーブルに予め捻りを加えた状態で
ループ状に形成してもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。
【0014】図1に示されるように、本発明に係る土砂
移動検知センサは、光ケーブル2に光損失レベルを測定
する光損失レベル測定装置9を接続し、この光ケーブル
2に土砂移動によって光損失が変動する土砂移動検知部
1を形成し、この光ケーブル2の光損失から土砂移動を
検出するものである。
【0015】使用される光ケーブル2は、堤体内の浸水
等による心線への悪影響を受けない防水構造を有し、ま
た、光損失を感度よく測定できるよう曲げ半径を小さく
とれる軟性の外装構造を有する。この光ケーブル2が、
河川堤体8の法尻付近において堤体法尻長手方向にほぼ
直線的に布設してある。
【0016】光ケーブル2には、長手方向に一定間隔で
交互に土砂移動検知部1と錘6とが設けられている。こ
れらの土砂移動検知部1と錘6とは、外観形状が同じで
一定の同一の重さを持ち、堤体8内の土砂移動の移動量
を抑制すると共に、その重さにより土砂移動検知部1〜
錘6間、錘6〜土砂移動検知部1間の光ケーブル2の張
力を保持するものである。
【0017】光損失レベル測定装置9は、土砂移動検知
部1で発生する光損失レベルを細かく捉えるものであ
る。この光損失レベル測定装置9には、堤体8内の土砂
移動状態を監視する河川堤体監視装置10が接続されて
いる。
【0018】土砂移動検知部1は、図2に破線で示され
るように、光ケーブル2の一部をループ状に巻き、この
ループの内側にこのループを径方向に弾性的に支持する
弾性支持部材(図示せず)を設けて、河川水位の上昇や
及び地震等で発生する土砂移動による堤体変形を光損失
に変換しやすい軟性外装構造としたもので、土砂移動時
に光ケーブル2に加わる張力によってループの曲げ半径
が変化することで光損失が変化するようになっている。
【0019】土砂移動検知部1は、図3、図4に示され
るように、ループ状に巻いた光ケーブル2の一部を収納
する内部空間と、光ケーブル長手方向両側に配置した挿
入口と、この挿入口近傍において光ケーブル2の外装を
保護しながら導入・排出する2対計4つの回転可能な入
出力用ローラ3と、土砂移動検知部1〜錘6間、錘6〜
土砂移動検知部1間の光ケーブル2の張力を管理すると
共に堤体8内の土砂移動に伴い光ケーブル2に適当な光
損失を加える4つの回転可能な張力管理用ローラ4と、
これらの張力管理用ローラ4による光ケーブル2の曲げ
半径をコントロールするため一定の弾性を持つ張力管理
用バネ5とを有する。張力管理用ローラ4は、少なくと
も3つ用いてループの内側に接するように配置すること
により、光ファイバ2が断線せずに曲げられる最小曲げ
半径よりも大きいループの半径で光ファイバ2を円状に
支持するものである。ここでは、4つの張力管理用ロー
ラ4が四方に配置されている。各張力管理用ローラ4
は、ローラ支持板(スキッドプレート)7に放射状に長
孔を設けることによって形成されたガイドに回転軸が挿
入されており、ループの径方向にのみ移動できるように
なっている。張力管理用バネ5は、ガイドの両側に配置
されたループの径方向に長い2枚の鉄板製の板バネで構
成され、張力管理用ローラ4の回転軸を径方向外方に押
しつける働きをする。これら、張力管理用ローラ4、ガ
イド及び張力管理用バネ5によりループを径方向に弾性
的に支持する弾性支持部材が構成されている。
【0020】土砂移動検知センサの動作を説明する。
【0021】図1、図2に示されるように、河川堤体8
内の土砂移動に伴い、光ケーブル2に一定間隔で交互に
装備された錘6または土砂移動検知部1が土砂の動きに
追随して移動する。これにより、錘6が移動した場合で
も土砂移動検知部1が移動した場合でも、土砂移動検知
部1〜錘6間または錘6〜土砂移動検知部1間の光ケー
ブル2の張力が変化する。この光ケーブル2の張力変化
により、図2に光ケーブル2を実線で示したように、詳
しくは図5に示されるように、土砂移動検知部1内にあ
る4つの張力管理用ローラ4がそれぞれローラ支持板7
のガイドに案内されて径方向内方に移動され、これによ
り張力管理用ローラ4の外側に巻き付けられた光ケーブ
ル2は、曲げ半径が小さくなり、光損失が変化する。
【0022】なお、張力管理用バネ5は、河川堤体8内
の土砂移動に追随して錘6または土砂移動検知部1が移
動したことによる張力変化の管理に適した弾性を持たせ
てあり、この弾性に応じて張力管理用ローラ4が移動す
る。ローラ支持板7のガイド長さに基づく張力管理用ロ
ーラ4の移動量は、光ケーブル2の心線が断線しない最
小曲げ半径が最終的に保たれるよう設定されている。
【0023】土砂移動検知部1内で光ケーブル2のルー
プ径が変化することにより、光ケーブル2は伸縮性を持
つことになる。この伸縮性を利用して光ケーブル2の張
力を管理することができる。なお、光ケーブル2をルー
プ状に曲げたことにより、応分の光損失が生じるが、こ
のときの光損失は、監視を行う前の初期値として設定し
ておけばよい。また、土砂移動検知部1と錘6との間の
光ケーブル2の張力は、長期間にわたるあいだに弱くな
る傾向があるため、布設時に弱化分を見込んだ所定の張
力をかけておけば、張力が弱まっても光ケーブル2の余
長を土砂移動検知部1内に巻き込むことで一定の張力を
確保することができる。
【0024】土砂移動部近傍の土砂移動検知部1におい
て、光損失が変化するので、光損失レベル測定装置9が
測定する光損失レベルが変化する。この変化により検出
された土砂移動の情報が河川堤体監視装置10に表示さ
れる。なお、土砂移動検知部1と錘6とは形状が同じで
重さも同一であるから、土砂移動検知部1と錘6とのど
ちらが移動しても土砂移動検知部1に同じ光損失を加え
ることができる。
【0025】図2に付記された光ケーブルの長手方向の
光損失分布によると、監視を行う前の初期値において
は、各土砂移動検知部1の設置箇所で光損失がほぼ同じ
ずつ段階的に変化しているが、土砂移動の後では、その
土砂移動の発生地点に近い土砂移動検知部1の設置箇所
で光損失が飛躍的に変化していることが分かる。
【0026】上記の実施形態では、張力管理用ローラ4
をローラ支持板7のガイドに案内させたが、張力管理用
ローラ4を円柱、中空円筒に取り付けてループの径方向
に移動させるようにしてもよい。
【0027】また、光ケーブル2に予め捻りを加えた状
態で張力管理用ローラ4に巻き付け、光ケーブル2をキ
ンクさせるようにしてもよい。
【0028】本発明の土砂移動検知センサの用途は、河
川堤体内の土砂移動を監視することに限らず、砂防管理
の一部である岩盤崩落現場において崩落予想岩盤部の両
端に土砂移動検知部1を固定し、岩盤の動きに伴う光ケ
ーブル2の張力変化を光損失レベルの測定により監視
し、岩盤崩落予測を行うための参考データを収集するこ
とが可能となる。
【0029】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
【0030】(1)光損失から土砂移動を検出するの
で、測定装置のコストを低減することができる。
【0031】(2)光ケーブルのループ状の内側から弾
性支持部材で径方向に弾性的に支持するので、光ケーブ
ルには弾性に見合った張力がかかることになり、光ケー
ブルの張力管理が容易になる。
【0032】(3)光ケーブルの伸びがループ径変化に
より吸収されるので、長期間の感度保持が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す土砂移動検知センサ
の実体的構成図である。
【図2】図1の土砂移動検知センサの回路的構成図であ
る。
【図3】本発明の土砂移動検知部の構造図である。
【図4】図3の土砂移動検知部の側面から見た構造図で
ある。
【図5】図3の土砂移動検知部が張力を受けたときの構
造図である。
【符号の説明】
1 土砂移動検知部 2 光ケーブル 4 張力管理用ローラ 5 張力管理用バネ 6 錘 7 ローラ支持板 9 光損失レベル測定装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // G01C 7/02 G01C 7/02

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ケーブルに光損失を測定する光損失レ
    ベル測定装置を接続し、この光ケーブルに土砂移動によ
    って光損失が変動する土砂移動検知部を形成し、この光
    ケーブルの光損失から土砂移動を検出することを特徴と
    する光ケーブルを用いた土砂移動検知センサ。
  2. 【請求項2】 前記土砂移動検知部として前記光ケーブ
    ルの一部をループ状に巻き、このループの内側にこのル
    ープを径方向に弾性的に支持する弾性支持部材を設ける
    ことにより、土砂移動時に前記光ケーブルに加わる張力
    によって前記ループの曲げ半径が変化するようにしたこ
    とを特徴とする請求項1記載の光ケーブルを用いた土砂
    移動検知センサ。
  3. 【請求項3】 前記ループの半径を前記光ファイバが断
    線せずに曲げられる最小曲げ半径よりも大きくし、前記
    弾性支持部材を、前記ループの内側に接する3つ以上の
    ローラと、各ローラをそれぞれ前記ループの径方向に案
    内するガイドと、各ローラをそれぞれ径方向外方に押し
    つけるバネとから構成したことを特徴とする請求項2記
    載の光ケーブルを用いた土砂移動検知センサ。
  4. 【請求項4】 前記バネを、前記ガイドの両側に配置し
    た前記ループの径方向に長い2枚の板バネで構成したこ
    とを特徴とする請求項3記載の光ケーブルを用いた土砂
    移動検知センサ。
  5. 【請求項5】 前記光ケーブルに土砂移動量を抑制する
    錘を取り付け、この錘と前記土砂移動検知部とを前記光
    ケーブルの長手方向に所定の間隔で交互に設けたことを
    特徴とする請求項1〜4いずれか記載の光ケーブルを用
    いた土砂移動検知センサ。
  6. 【請求項6】 前記土砂移動検知部を前記錘と同一重量
    としたことを特徴とする請求項5記載の光ケーブルを用
    いた土砂移動検知センサ。
  7. 【請求項7】 前記各ローラのガイドを同一板材に放射
    状に設けた長孔で構成したことを特徴とする請求項3〜
    6いずれか記載の光ケーブルを用いた土砂移動検知セン
    サ。
  8. 【請求項8】 前記光ケーブルに予め捻りを加えた状態
    でループ状に形成したことを特徴とする請求項2〜7い
    ずれか記載の光ケーブルを用いた土砂移動検知センサ。
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