JP2001351183A

JP2001351183A - 警報装置

Info

Publication number: JP2001351183A
Application number: JP2000171666A
Authority: JP
Inventors: Takeo Fuki; 建男冨貴
Original assignee: FUKI SOKURYO KK
Current assignee: FUKI SOKURYO KK
Priority date: 2000-06-08
Filing date: 2000-06-08
Publication date: 2001-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】各種の災害発生前の状態を誤作動を生じるこ
となく確実に検出でき、しかも簡単、かつ安価に施工す
ることのできる警報装置を提供する。【解決手段】設置場所における地盤や地形の変動、崩
壊、流出等の発生を加速度センサ１１により検出する。
この加速度センサ１１による検出値を増幅回路１４及び
半波整流回路１５を通して制御回路１６に入力する。制
御回路１６は、半波整流回路１５の出力電圧Ｖｄが設定
値ＶL を越えたときに出力信号Ｖ_O を出力し、警報器２
２は、信号Ｖ_O に基づいて駆動され、所定の警報を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、警報装置に関し、
詳しくは、危険地域で作業する作業者に地すべり、土石
流、泥流、落石等の異常事態の発生を報知するための警
報装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】地すべり、土石流、泥流、落石等が懸念
される地域の下方（下流）における作業がやむを得ない
場合、地すべり等の発生を早期に検知し、サイレンを鳴
らす等して危険地域にいる作業者に報知し、緊急避難を
促すことが重要である。このような目的に対応する警報
装置（警報システム）は、従来より各種の方式が提案さ
れている。

【０００３】図４は従来の警報装置を示す模式図であ
る。図４において、（ａ）はワイヤセンサ方式、（ｂ）
は振動センサ方式、（ｃ）は光センサ方式、（ｄ）は音
響センサ方式をそれぞれ示している。（ａ）のワイヤセ
ンサ方式は、土石流等の発生が予想される地面に支柱１
０１ａ，１０１ｂを立設し、この支柱１０１ａ，１０１
ｂに１乃至数条の金属ワイヤを張ってワイヤセンサ１０
２を形成する。土石流等が発生してワイヤセンサ１０２
が断線し、或いはワイヤが伸びて機械式スイッチをオン
（又はオフ）になったことを制御器１０３で検出し、警
報発信装置１０４で無線信号にしてアンテナ１０５から
送信する。この電波は不図示の管理事務所等で受信さ
れ、事故の発生を知ることができる。管理事務所等で
は、無線電話等を用いて現場の作業者に通知する。或い
は、制御器１０３から警報信号を取り出し、この警報信
号を用いて不図示の警報装置を駆動し、周囲に警報音を
発する。アンテナ１０５にはソーラパネル１１３が設置
されており、警報発信装置１０４及び制御器１０３の電
源に用いられているバッテリーの充電や補助電源として
用いられる。

【０００４】（ｂ）の振動センサ方式は、土石流等の発
生が予想される地盤の所定位置に、振動を検出するセン
サ１０６を設置し、土石流１０８等が発生した際の振動
を機械−電気変換して取り出し、さらに変換部１０７に
よって所定の電気信号に変換し、この電気信号を警報発
信装置１０４により無線信号にし、アンテナ１０５から
送信する。この電波は管理事務所等で受信され、事故の
発生が認識される。（ａ）の方式はワイヤが切断すると
以後の検出はできなかったが、この（ｂ）の方式は、セ
ンサ１０６が土石流等による移動（流失）が生じない場
合、何度も使用できるという利点がある。

【０００５】（ｃ）の光センサ方式は、土石流等の発生
が予想される地盤で、かつ土石流等の通過が予想される
地盤の両側（土石流等発生しないと予想される場所）の
一方の側に投光器と受光器を備えた光センサ１０９を設
置し、反対側に反射器１１０を設置する。光センサ１０
９と反射器１１０の位置関係は、通常時には、光センサ
１０９の投光器からの光が反射器１１０に到達し、その
反射光が光センサ１０９の受光器に入光するように配置
する。更に、土石流１０８等が発生したときには、投光
器からの光が土石流１０８によって遮られ、或いは反射
器１１０からの光が土石流１０８によって遮られるよう
に配置する。光センサ１０９には変換部１０７が接続さ
れて光センサ１０９の出力信号を所定の電気信号に変換
する。変換部１０７の出力信号は警報発信装置１０４に
よって無線信号に変換され、アンテナ１０５から送信さ
れる。この電波を管理事務所等で受信することにより、
事故の発生を知ることができる。光センサ方式は、土石
流等の発生が予想される地盤に立ち入ることなく光セン
サ１０９と反射器１１０を設置できるため、作業者に危
険が及ぶおそれがない。

【０００６】（ｄ）の音響センサ方式は、土石流等の通
過が予想される地盤の近傍にマイクロホン等による音響
センサ１１１を設置し、その検出音を電気信号に変換し
て出力する。この電気信号を計測部１１２に取り込んで
所定の音響周波数成分のみを取り出したり、ノイズ分を
除去する等の処理を施した後、信号レベルを測定し、所
定値以上のときに土石流等の発生を検出し、警報発信装
置１０４に信号を出力する。警報発信装置１０４は計測
部１１２からの信号を無線信号に変換し、アンテナ１０
５から送信する。この送信電波を管理事務所等で受信す
ることにより、事故の発生を知ることができる。この音
響センサ方式も、センサ１１１の設置が容易なため、作
業者に危険の及ぶおそれがないという利点がある。

【０００７】図５は、従来の警報装置の他の構成例を示
す斜視図である。土石流等の発生が予想される地盤の所
定位置には、地盤の水平面の変化を検出する地盤傾斜計
１１４及び地盤の垂直方向の変化を検出する孔内傾斜計
１１５が設置されている。これら傾斜計は振り子の原理
を用いて構成されている。地盤傾斜計１１４及び孔内傾
斜計１１５は、ケーブル１１６，１１７を介してデータ
取り込み装置１１８に接続されている。データ取り込み
装置１１８は、複数のセンサから得たデータを処理し、
これを所定のタイミング及び伝送形式のデータに変換す
る。データ取り込み装置１１８は、変換したデータをケ
ーブル１１９を介して観測所１２０へ伝送する。観測所
１２０は送信設備（図示せず）及びアンテナ１２１を備
えており、データ取り込み装置１１８からのデータを電
波にして管理事務所（図示せず）へ送信する。このよう
に、図５の警報装置では、地盤の表層部及び深部の変化
から土石流等の発生を検出している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の警報装
置によれば、図４の各方式の場合、ワイヤセンサ方式で
はワイヤが一度切断されると、張り替え交換するまで検
出不能になり、振動センサ方式では近くで地震が発生し
た場合には前記地震により誤差動を生じ、光センサ方式
では動物が光路に介在すると誤差動し、音響センサ方式
では他の音により誤差動する等の問題があり、複数の方
式を組み合わせないと誤作動のない完全な警報装置にす
ることは難しい。また、これらの警報装置は、実際に土
石流等の災害が発生した時点でしか検出することができ
ず、遅いため、作業者等に警報を発した時点では手遅れ
となるおそれがある。

【０００９】また、図５の警報装置によれば、図４に示
した各方式の問題点を解消することはできるが、地盤傾
斜計及び孔内傾斜計は振り子の原理を用いているため、
原点を設定する作業が必要になる。この設定には垂直方
向の精度が要求され、現場での施工が煩わしく、施工費
が高価になる。また、従来の傾斜計として、振り子の原
理に替えて水準器を利用したものもあるが、前記のよう
な振り子の原理を用いた傾斜計と同様の問題がある。

【００１０】本発明の目的は、前記のような従来の問題
を解決しようとするものであって、地盤や地形の変動、
崩壊、流出等を災害となる事前に、しかも、誤作動を生
じることなく確実に検出して作業者等に知らせることが
でき、したがって、作業者等が災害発生前に退避するこ
とができて身の安全を図ることができ、さらに、簡単
に、かつ安価に施工することのできる警報装置を提供す
るにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の警報装置は、設置場所における地盤や地形
の変動、崩壊、流出等の発生を検出して電圧を出力する
加速度センサと、前記加速度センサからの出力電圧が設
定値を越えたときに制御信号を出力する制御手段と、前
記制御手段の出力信号に基づいて警報を行う警報手段と
を備えたものである。

【００１２】前記加速度センサとしては、加速度センサ
部と、この加速度センサ部が搭載され、前記加速度セン
サ部の駆動および信号処理を行うＩＣチップとを備える
ことができ、又、前記加速度センサは、その零点調整を
電圧設定により行う零点調整手段を備えることができ、
前記零点調整手段としては、零点調整による電圧設定値
をモニタする電圧計回路を備えることができる。

【００１３】前記制御手段としては、前記加速度センサ
の出力信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力
信号を整流する半波整流回路と、前記半波整流回路の出
力電圧と予め設定した設定電圧とを比較する制御回路
と、前記制御回路から出力された制御信号に応じてリレ
ーを駆動するリレー駆動回路とを備えることができる。

【００１４】前記警報手段としては、警報音を発するホ
ーンと、回転灯を備えることができ、又、前記警報手段
としては、前記加速度センサ及び前記制御手段に電源を
供給するバッテリーが一体化されて電源・警報器部を構
成することができる。

【００１５】前記加速度センサ及び前記制御手段は、１
つの筐体に収納されて装置本体を構成することができ
る。

【００１６】前記のように構成された本発明によれば、
設置場所における地盤や地形の変動、崩壊、流出等の発
生を加速度センサにより検出することができ、加速度セ
ンサにより検出された値に対し、予めしきい値（設定
値）を設定しておけば、このしきい値を越えたか否かに
より警報を行うことができる。したがって、地盤や地形
の変動、崩壊、流出等を災害となる事前に検出すること
ができ、又、加速度センサは物理的な調整部分を持たな
いので、誤作動を生じることなく各種の災害発生前の状
態を確実に検出することができ、更に、現場での施工を
容易に行うことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明による警報装置を示
すブロック図である。警報装置は、装置本体１０と電源
・警報器部２０からなる。装置本体１０は、加速度セン
サ１１、ＤＶＭ回路部１２、零点調整器１３、加速度セ
ンサ１１の出力電圧を増幅する増幅回路１４、半波整流
回路１５、制御回路１６、アラームレベル設定器１７、
電源回路１８、及びリレー駆動回路１９を備えている。
このリレー駆動回路１９はリレー１９ａを制御し、閉回
路１９ｂをオン／オフ制御できるように構成されてい
る。このように、加速度センサ１１と処理回路部を一体
化したことより、外来ノイズ等の影響を受け難くするこ
とができる。また、電源・警報器部２０は、電源回路１
８に電圧Ｖ_B（＝１２Ｖ）の電力を供給するバッテリー
２１と、制御回路１６の出力電圧Ｖ_Oに基づいて警報音
を発する警報器２２を備えている。

【００１８】加速度センサ１１は、〔力＝質量×加速
度〕で示されるニュートンの原理を用いたものである
が、本発明では地盤の傾斜角度の検出等に利用してい
る。加速度センサの１つに１軸加速度センサがあり、本
実施の形態では、ＩＣチップ上に１軸加速度センサを搭
載した市販のセンサを用いている。このように、センサ
部とＩＣチップが一体化されていることにより、装置の
小型化が可能になる。１軸の加速度出力がデューティサ
イクル（周期に対するパルス幅の比率）で示される電圧
として出力され、デューティサイクルの発生パルス幅Ｔ
1 と１周期Ｔ2 の相対変化から、（Ｔ1 ／Ｔ2 −０．
５）／１２．５％として加速度が求められる。なお、デ
ューティサイクルが５０％のとき加速度＝０を示し、こ
の調整を行うための可変抵抗器が零点調整器１３として
接続されている。

【００１９】また、加速度の零点をモニタするために、
デジタルボルトメータ（ＤＶＭ）回路を備えたＤＶＭ回
路部１２が設けられている。これにより、調整作業が容
易になる。このＤＶＭ回路部１２は、Ａ／Ｄ変換器（図
示せず）、液晶表示器１２ａ等を備えている。なお、加
速度センサ１１は、傾斜角度のほか、水平移動に対して
も出力電圧が得られるので、水平方向の地すべり等を検
出することができる。

【００２０】加速度センサ１１には、そのセンサ出力Ｖ
ｓを増幅するための増幅回路１４が接続され、この増幅
回路１４には増幅出力Ｖａを整流して直流電圧にする半
波整流回路１５が接続されている。半波整流回路１５は
差動増幅器を用いて構成され、入力抵抗と出力抵抗（い
ずれも図示せず）の比を適宜設定することにより、出力
電圧の振幅値を変えることができる。半波整流回路１５
には制御回路１６が接続されている。この制御回路１６
も差動増幅器を用いて構成されており、アラームレベル
設定器１７による設定電圧ＶL （しきい値）と半波整流
回路１５の整流出力電圧Ｖｄの比較により、出力レベ
ル、すなわち警報レベルＶ₀が決定される。各回路に
は、電源回路１８により所定の電圧に変換（昇圧又は降
圧）され、かつ安定化された直流電源（５Ｖ、１２Ｖ、
±１５Ｖ等）が供給されている。

【００２１】電源・警報器部２０のバッテリー２１は、
充電可能な二次電池が用いられ、定期的に交換され、或
いは不図示の太陽電池により充電が行われる。警報器２
２は周囲の作業者等に音響又は発光により警報を発する
もので、ホーン、赤色回転等が用いられる。

【００２２】図２は装置本体１０と電源・警報器部２０
の外観を示す斜視図である。装置本体１０は筐体部１０
ａとカバー１０ｂからなり、現場での設置は筐体部１０
ａにカバー１０ｂを被せた状態で行われる。装置本体１
０は支柱３１，３２を介して地上に設置される。電源・
警報器部２０は、バッテリー２１を内蔵するとともに警
報器２２が上面に設置された筐体２３を備え、ケーブル
４０によって装置本体１０と接続されている。このよう
に、バッテリー２１を装置本体１０に設けずに電源・警
報器部２０に設けたことにより、バッテリー２１の交換
時でも、土石流等の危険が懸念される区域に立ち入る必
要がなくなる。また、バッテリー２１が重石の代用にな
るので、電源・警報器部２０を倒れ難くすることができ
る。

【００２３】警報器２２は、従来より警報手段として広
く普及しているホーン２２ａと赤色回転灯２２ｂを備え
ている。ホーン２２ａ及び赤色回転灯２２ｂは、制御回
路１６の出力信号Ｖ_O によってリレー駆動回路１９が作
動し、リレー接点１９ａが閉じて形成された閉回路ライ
ン１９ｂによりバッテリー２１からの通電が可能にな
り、ホーン２２ａはサイレン音等を発し、かつ赤色回転
灯２２ｂは点滅しながら回転する。リレー接点１９ａを
介して警報器２２に電源供給を行っているため、警報器
２２が大電流を必要とする場合でも、対応が可能にな
る。

【００２４】図３は装置本体１０及び電源・警報器部２
０の設置例を示す俯瞰図である。装置本体１０は、土石
流等の発生が予想される地域５０の近傍の地上に複数台
（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）が設置され、ケーブル４０
Ａ，４０Ｂ，４０Ｃにより電源・警報器部２０に接続さ
れている。装置本体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、図２に
示したように支柱を用いて設置する。このとき、加速度
センサ１１が地盤や地形の変動、崩壊、流出等の発生方
向で作動するように設置する。電源・警報器部２０は、
作業者５１，５２から赤色回転灯２２ｂが見え、かつホ
ーン２２ａからの警報音が聞こえる位置に設置すること
が望ましい。重機５３が作業現場で稼働中のときには、
エンジン騒音によりホーン２２ａからの警報音が聞こえ
難くなるので、このような事情も考慮して電源・警報器
部２０の設置位置を選定する。

【００２５】次に、本発明の警報装置の動作について説
明する。装置本体１０Ａ〜１０Ｃを現場に設置し、ケー
ブル４０Ａ〜４０Ｃにより電源・警報器部２０に接続し
た後、電源・警報器部２０の電源をオンにする。つい
で、零点調整器１３を操作して零点調整を実施する。零
点調整は、ＤＶＭ回路部１２の表示値を見ながら、零点
調整器１３の可変抵抗の値を変えるのみでよいので、簡
単かつ短時間に終えることができ、しかも熟練を必要と
しない。したがって、現場での施工が容易に行え、かつ
施工コストを下げることができる。

【００２６】加速度センサ１１は、傾斜角度の１°がセ
ンサ出力（Ｖs ）の約３ｍＶに相当する。したがって、
零調整後の加速度センサ１１の出力電圧Ｖsの電圧値
は、装置本体１０の設置後の傾斜角度の変化を示してお
り、例えば、出力電圧Ｖｓが９０ｍＶであれば、地盤に
３０°の傾斜が生じたことになる。装置本体１０の設置
場所の地盤における傾斜角度及び地盤状況、地質等は予
め把握することができるので、地すべり、土石流等が発
生したときに、地盤がどの程度傾斜したら危険であるか
も事前に想定することができる。したがって、アラーム
レベル設定器１７による設定も、設置時に決定すること
ができる。

【００２７】加速度センサ１１の出力電圧Ｖs は増幅回
路１４で増幅された後、半波整流回路１５により整流さ
れ、入力信号の＋側成分のみが出力される。この整流出
力は制御回路１６においてアラームレベル設定器１７の
設定電圧ＶL と比較される。通常時（土石流等の末発生
時）においては、加速度センサ１１の出力電圧Ｖｓはデ
ューティ５０％の波形による電圧値になっており、これ
を半波整流した電圧Ｖｄ₁ が制御回路１６に印加されて
いる。しかし、制御回路１６による設定値ＶLがＶｄ₁
より高い値であるため、制御回路１６からは出力信号Ｖ
_Oは生じない。したがって、リレー駆動回路１９は作動
せず、ホーン２２ａも赤色回転灯２２ｂも駆動されず、
警告は行われない。

【００２８】次に、土石流等が発生し、土石の移動等に
よって加速度センサ１１に衝撃が加わると、加速度セン
サ１１から受けた衝撃力に応じた値の出力電圧Ｖsが発
生する。これを増幅し、更に整流して得られた電圧Ｖｄ
₂は制御回路１６において設定電圧ＶL と比較される。
制御回路１６によってＶｄ₂≧ＶL が判定されると、制
御回路１６から出力信号Ｖ_Oが出力される。この出力信
号Ｖ_Oによってリレー駆動回路１９が作動し、リレー接
点１９ａが閉じる。これにより、ケーブル４０内の閉回
路ライン１９ｂは閉回路を形成し、電源・警報器部２０
のホーン２２ａ及び赤色回転灯２２ｂにバッテリー２１
の電源が供給され、ホーン２２ａは警報音を発し、同時
に、赤色回転灯２２ｂは点滅しながら回転する。この警
報により作業者等は異常の発生を知ることができ、現場
から退避する等の処置をとることができる。

【００２９】なお、図１では、回路１５として、差動増
幅器（オペアンプ）による半波整流回路を用いたが、こ
れに代え、差動増幅器による絶対値回路を用いることも
できる。また、上記実施の形態においては、バッテリー
２１を電源・警報器部２０に内蔵させたが、装置本体１
０に内蔵させた構成であってもよい。また、加速度セン
サ１１のみを装置本体１０から分離し、この装置本体１
０と電源・警報器部２０を一体化させた構成にしてもよ
い。さらに、加速度センサ１１には１軸型を用いたが、
１軸型に限定されるものではなく、本発明が対象とする
事象を検出できれば、どのような構造であってもよい。
また、上記実施の形態においては、装置本体１０と電源
・警報器部２０を有線で接続したが、装置本体１０にも
別のバッテリー又は電源供給手段（太陽電池等）を設
け、さらに装置本体１０に送信手段（変調回路、周波数
変換回路、電力増幅回路等を備える）を設け、電源・警
報器部２０に受信手段（周波数変換回路、増幅回路、復
調回路等を備える）を設けて、装置本体１０からの情報
を無線で電源・警報器部２０に伝送する構成にしてもよ
い。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の警報装置
によれば、加速度センサにより設置場所における地盤や
地形の変動、崩壊、流出等の発生を検出し、その検出値
に応じた出力電圧が設定値を越えたときに制御手段によ
り制御信号を出力し、この出力信号に基づいて警報手段
により警報を行うようにしたので、地盤や地形の変動、
崩壊、流出等を災害となる事前に検出することができ、
又、加速度センサが物理的な調整部分を持たないので、
誤作動を生じることなく各種の災害発生前の状態を確実
に検出することができる。したがって、作業者が災害発
生前に退避することができて身の安全を図ることができ
る。更に、前記のように加速度センサが物理な調整部分
を持たないので、簡単に、かつ安価に施工することがで
きる。

【００３１】また、零点調整手段を設けたことにより、
加速度センサの零点調整が電圧設定のみで行えるように
なり、施工を短時間で簡単に終えることができ、しかも
熟練を要しないので、更に一層、現場での施工を容易に
行えるほか、施工コストの低減が可能になる。この効果
は、加速度センサに加速度センサ部とＩＣチップが一体
化された加速度センサで顕著になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る警報装置を示すブロ
ック図である。

【図２】同警報装置の装置本体と電源・警報器部の外観
を示す斜視図である。

【図３】同警報装置の装置本体と電源・警報器部の設置
例を示す俯瞰図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ従来の警報装置を示
す模式図である。

【図５】従来の警報装置の他の構成例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０装置本体１１加速度センサ１２ＤＶＭ回路部１３零点調整器１４増幅回路１５半波整流回路１６制御回路１７アラームレベル設定器１９リレー駆動回路２０電源・警報器部２１バッテリー２２警報器２２ａホーン２２ｂ赤色回転灯

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】設置場所における地盤や地形の変動、崩
壊、流出等の発生を検出して電圧を出力する加速度セン
サと、前記加速度センサからの出力電圧が設定値を越え
たときに制御信号を出力する制御手段と、前記制御手段
の出力信号に基づいて警報を行う警報手段とを備えたこ
とを特徴とする警報装置。
【請求項２】前記加速度センサは、加速度センサ部
と、この加速度センサ部が搭載され、前記加速度センサ
部の駆動および信号処理を行うＩＣチップとを備えたこ
とを特徴とする請求項１記載の警報装置。
【請求項３】前記加速度センサは、その零点調整を電
圧設定により行う零点調整手段を備えたことを特徴とす
る請求項１又は２記載の警報装置。
【請求項４】前記零点調整手段は、零点調整による電
圧設定値をモニタする電圧計回路を備えたことを特徴と
する請求項３記載の警報装置。
【請求項５】前記制御手段は、前記加速度センサの出
力信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力信号
を整流する半波整流回路と、前記半波整流回路の出力電
圧と予め設定した設定電圧とを比較する制御回路と、前
記制御回路から出力された制御信号に応じてリレーを駆
動するリレー駆動回路とを備えたことを特徴とする請求
項１ないし４のいずれかに記載の警報装置。
【請求項６】前記警報手段は、警報音を発するホーン
と、回転灯を備えたことを特徴とする請求項１ないし５
のいずれかに記載の警報装置。
【請求項７】前記警報手段は、前記加速度センサ及び
前記制御手段に電源を供給するバッテリーが一体化され
て電源・警報器部を構成することを特徴とする請求項１
ないし６のいずれかに記載の警報装置。
【請求項８】前記加速度センサ及び前記制御手段は、
１つの筐体に収納されて装置本体を構成することを特徴
とする請求項１ないし７のいずれかに記載の警報装置。