JP2002312868A - 土砂災害センサ及び土砂災害監視システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤセンサや光センサを用いた従来の土砂
災害監視システムは、その構成が複雑であり、設置に煩
雑な作業を要していた。また、風や雪等の自然環境条件
の影響を受けて土砂災害の正確な検知に支障を起こす可
能性があった。 【解決手段】 センサ部４０内に移動可能な硬球を設
け、センサ部４０内における硬球の移動端に圧電素子を
設ける。センサ部４０をコイルバネ４２によってハウジ
ング３４の内部に揺動自在に固定する。ハウジング３４
を地中に埋設する。土砂災害によってハウジング３４の
姿勢が変化すると、硬球が圧電素子に衝突し、電気信号
を発生する。この電気信号に基づいて土砂災害を検知す
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、土砂災害センサ及
び土砂災害監視システムに関し、特に土砂崩落や土石流
などの土砂災害を監視するために利用されるセンサ及び
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】土砂崩落や土石流などの土砂災害を検知
するために、従来から各種の土砂災害監視システムが利
用されている。それらの土砂災害監視システムには、ワ
イヤセンサや光センサなどを利用したものが知られてい
る。ワイヤセンサを利用した土砂災害監視システムで
は、土砂崩落が発生する可能性のある斜面又は土石流が
発生した際に土石流の流下経路となりうる場所に、ある
程度広い範囲に渡ってワイヤセンサを架設する。土砂崩
落や土石流が発生するに伴って、当該ワイヤセンサが振
動あるいは断線するのを検出することで、これらの土砂
災害を検知する。また、光センサを利用した土砂災害監
視システムでは、例えば、光を発生する発光器と発光器
からの光を受ける光センサを土石流が流下しうる経路を
またいで設置する。土石流が当該設置位置を流下した場
合には土石流によって光が遮断される。これによって土
石流を検知する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のワイヤセンサを
利用した土砂災害監視システムでは、ワイヤセンサの架
設状態を形成するために架設設備或いは架設器具を必要
とする等、土砂災害センサの構成が複雑であった。ま
た、当該土砂災害センサを設置する際には、先ず、架設
設備或いは架設器具を地面に固設し、それらの間にワイ
ヤセンサを張り渡すといった煩雑な作業を要していた。
なお、従来における土砂災害センサは、土砂災害を検出
するために広範囲に渡って設置される必要があり、その
ため、上述のように煩雑な作業を要すると、設置作業者
の負担は大きなものとなる。さらに、ワイヤセンサは外
界に露出した状態で架設される。したがって、当該セン
サが、例えば雨、風、雪又は直射日光、場合によっては
気温又は湿度などといった自然環境条件の影響を受ける
ことで、土砂災害の正確な検知に支障を起こす可能性が
ある。なお、上述の光センサを用いた土砂災害監視シス
テムにおいても、その土砂災害センサの構成が複雑であ
り、例えば発光器と光センサの位置及び向きなどの調節
を必要とするなど設置に関して繁雑な作業を要する。ま
た、自然環境条件を受けることで上述と同様の問題が危
惧される。

【０００４】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、簡素な構成を有し、簡易に設置可能
な土砂災害センサ及び土砂災害監視システムを提供する
ことにある。

【０００５】また、本発明の他の目的は、土砂災害の検
知において自然環境条件の影響を受けにくい土砂災害セ
ンサ及び土砂災害監視システムを実現することにある。

【０００６】

【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、地中に埋設されるハウジングと、前記ハ
ウジング内に設けられたセンサ部と、を含み、前記セン
サ部は、筐体としてのセンサケースと、前記センサケー
ス内に設けられ、前記ハウジングの埋設姿勢の変化に伴
って移動する移動錘と、前記センサケース内における前
記移動錘の少なくとも１つの移動端に設けられ、前記移
動する移動錘が衝突することによって姿勢変化信号とし
ての電気信号を出力する圧電素子と、を具備することを
特徴とする。

【０００７】土砂災害センサは、例えば、土砂崩落、岩
盤崩落、土石流及び雪崩などの土砂災害等が発生しうる
領域の地中に埋設される。その領域の土砂や雪等が崩落
し、あるいは土石流等がその領域を流下することによっ
て土砂災害センサの埋設姿勢が変化すると、それに伴っ
て土砂災害センサのハウジング内に設けられているセン
サ部の姿勢が変化する。その結果、センサ部内の移動錘
が移動して圧電素子に衝突し、姿勢変化信号が出力され
る。したがって、この姿勢変化信号に基づいて土砂災害
の発生を監視すれば、簡便な構成を有する土砂災害セン
サを実現することができる。また、本発明の土砂災害セ
ンサは、地中に埋設されるので、自然環境条件による影
響を受けにくく、また埋設することで土砂災害等を検出
することができるので、設置作業の煩雑さを軽減するこ
とができる。

【０００８】ここで、地中とは、土砂崩落や土石流にあ
っては、土の中、雪崩にあっては積雪を想定する。ま
た、岩盤崩落にあっては、地中として、岩盤の中や岩盤
に塗られ土砂災害センサが埋められるセメント等を想定
する。なお、土砂災害センサの埋設状態としては、その
一部が埋められている状態であってもよく、また全部が
埋められる状態であってもよい。

【０００９】移動錘としては、球状の錘であることが望
ましいが、これに限らず、車輪を有する錘などであって
もよい。いずれにしても、ハウジングの埋設姿勢の変化
に伴って、センサケース内を移動することが可能な構成
を有する錘であればよい。

【００１０】本発明の好適な態様では、前記センサ部
は、バネによってハウジング内に支持されていることを
特徴とする。

【００１１】ここで、バネとしてはコイルバネであるこ
とが望ましいが、これに限らず、板バネなどの他のバネ
を利用してもよい。

【００１２】また、本発明の好適な態様では、前記ハウ
ジングは、杭状形状を有することを特徴とする。

【００１３】上記目的を達成するために、更に、本発明
は、土砂災害センサと、前記土砂災害センサから出力さ
れる電気信号に基づいて、土砂災害警報を出力する監視
装置と、を含む土砂災害監視システムにおいて、前記土
砂災害センサは、地中に埋設されるハウジングと、前記
ハウジング内に設けられたセンサ部と、を含み、前記セ
ンサ部は、筐体としてのセンサケースと、前記センサケ
ース内に設けられ、前記ハウジングの埋設姿勢の変化に
伴って移動する移動錘と、前記センサケース内における
前記移動錘の少なくとも１つの移動端に設けられ、前記
移動する移動錘が衝突することによって災害信号として
の電気信号を出力する圧電素子と、を具備することを特
徴とする。

【００１４】土砂災害センサから監視装置への信号の伝
送には、無線方式（ワイヤレス送信）を利用してもよ
く、また有線方式を利用してもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）について、図面を参照しなが
ら説明する。なお、本実施形態では、土砂崩落の発生を
監視するために本発明に係る土砂災害監視システムを利
用する場合を例にとって説明する。

【００１６】図１は、土砂災害監視システムの全体構成
を概念的に示す説明図である。この土砂災害監視システ
ムは、センサ局１０、中継局１２及び監視センタ１４と
から構成されている。

【００１７】センサ局１０は、土砂災害センサ１６と信
号処理伝送部１８とから構成されている。土砂災害セン
サ１６は、土砂崩落の発生を監視すべき斜面（崩落監視
斜面）３２に埋設されている。土砂災害センサ１６の埋
設個数は、土砂崩落を検知すべき崩落監視斜面３２の規
模に応じて必要に応じて適宜選択すればよい。各土砂災
害センサ１６は、崩落監視斜面３２の崩落等によってそ
の埋設姿勢が変化すると、それぞれ後に詳述する姿勢変
化信号を信号処理伝送部１８に出力する。

【００１８】信号処理伝送部１８は、主として、制御器
２０、送信器２２、太陽電池パネル２４及びバッテリ２
６から構成されている。土砂災害センサ１６から出力さ
れた姿勢変化信号は、制御器２０に入力される。

【００１９】制御器２０は、入力された姿勢変化信号の
レベル判定を行う。具体的には、入力されたそれぞれの
姿勢変化信号の信号レベルと崩落状態の信号の閾値とを
比較し、実際に崩落が発生したのか否かを判定する。制
御器２０は、崩落が発生したと判断すると、送信器２２
に崩落信号を出力する。これによって、後述の監視セン
タ１４において、崩落の有無を確認することができる。
なお、本実施形態においては、複数の土砂災害センサ１
６を埋設配置しており、これによって、崩落が発生した
位置や崩落の規模を監視センタ１４で把握することがで
きる。ここで、信号処理伝送部１８において必要とされ
る電力はバッテリ２６から供給される。バッテリ２６
は、太陽電池パネル２４に接続されている。太陽電池パ
ネル２４は太陽光を受けて電力を発生し、その電力をバ
ッテリ２６に供給している。

【００２０】中継局１２は、センサ局１０から送信され
た崩落信号を監視センタ１４に中継する。

【００２１】監視センタ１４は、崩落監視斜面３２の崩
落を監視している施設であり、受信器２８と監視装置３
０が設けられている。受信器２８は、中継局１２で中継
された崩落信号を受信し、その崩落信号を監視装置３０
に出力する。監視装置３０では、入力された崩落信号に
所望の信号処理を行い、ディスプレー上に土砂崩落警報
を画像出力する。また、これと共に、音声によって土砂
崩落の発生を警報する。ここで、監視装置３０は、上述
したように、制御器２０において崩落発生と判定された
姿勢変化信号に対応した崩落信号に基づいて、崩落監視
斜面３２の崩落規模を認識可能に画像出力及び音声出力
を行う。これによって、監視装置３０をモニターしてい
る監視者は、崩落の発生の有無の他、崩落位置や崩落規
模を把握することができる。

【００２２】図２は、土砂災害センサ１６の概略的な構
成を示す説明図である。土砂災害センサ１６は、主とし
て、ハウジング３４、センサ部４０、コイルバネ４２及
びケーブル４４から構成されている。

【００２３】ハウジング３４は、土砂災害センサ１６の
筐体として機能し、その内部にセンサ部４０とコイルバ
ネ４２を収納している。ハウジング３４は円筒形の杭状
形状を有しており、その先端部側には尖頭部３６が形成
されている。ハウジング３４の基端部側には、台形型の
打撃部３８が形成されており、打撃部３８の上部には打
撃面３８ａが形成されている。打撃部３８の側斜面部３
８ｂからはケーブル４４が伸びている。このケーブル４
４は、後述するセンサ部４０から出力される姿勢変化信
号を図１の信号処理伝送部１８に伝送する。

【００２４】土砂災害センサ１６を崩落監視斜面３２に
埋設するには、その尖頭部３６の先端を崩落監視斜面３
２の表面に当接させ、ハンマ等で打撃面３８ａを打てば
よく、容易に崩落監視斜面３２に打ち込むことができ
る。ここで、ケーブル４４は、側斜面部３８ｂから伸び
ているため、土砂災害センサ１６を崩落監視斜面３２に
打ち込む場合に、その打撃面３８ａの付近まで土砂災害
センサ１６を埋め込ませることができる。また、打撃面
３８ａを打つ際に、ケーブル４４を誤って打撃すること
を軽減することができる。

【００２５】センサ部４０は、コイルバネ４２によって
ハウジング３４内に支持されている。このセンサ部４０
が土砂災害センサ１６の埋設姿勢の変化を検出し、姿勢
変化信号を出力する。センサ部４０については、図３を
用いて説明する。

【００２６】図３は、本実施形態におけるセンサ部４０
及びハウジング３４内におけるセンサ部４０の支持形態
を示す断面図である。

【００２７】センサ部４０は、主として、センサケース
４６、硬球４８及び一対の圧電素子５０とから構成され
ている。

【００２８】センサケース４６は、円筒状の形状を有し
ている。センサケース４６の内部には前述した移動錘と
しての硬球４８が設けられている。この硬球４８の径
は、センサケース４６の内径より小さいので、硬球４８
は、センサケース４６の内部を自由に移動することがで
きる。

【００２９】センサケース４６の両端には圧電素子５０
が設けられている。したがって、硬球４８がセンサケー
ス４６内を移動し、それらの圧電素子５０に衝突する
と、圧電素子５０は姿勢変化信号としての電気信号を発
生する。この姿勢変化信号はケーブル４４（図２参照）
に接続されているリード線５２を介してハウジング３４
の外部に出力される。ここで、図中において硬球４８を
２点鎖線で示すＡ及びＢは、それぞれの圧電素子５０に
衝突した状態を示している。

【００３０】一対の保持部５４が、一対のコイルバネ４
２の一端にそれぞれ固定されている。それらの保持部５
４にはセンサ部４０の両端がそれぞれ嵌入されている。
それぞれのコイルバネ４２の他端は、それぞれハウジン
グ３４の側内壁３４ａに固定されている。これにより、
センサ部４０は、ハウジング３４の内部において、揺動
自在に支持される。

【００３１】以上の構成により、例えば、土砂崩落によ
って土砂災害センサ１６が打ち込まれている地面が崩れ
ると、土砂災害センサ１６の埋設姿勢が変化する。その
姿勢変化に伴ってセンサ部４０内の硬球４８がセンサケ
ース４６内を自由に移動する。そのとき、センサ部４０
の重心位置が変動する等によって、センサ部４０の振動
が激しくなるとともに、コイルバネ４２がその振動を持
続させる。したがって、硬球４８は圧電素子５０に激し
く衝突を繰り返す。これによって、圧電素子５０は十分
大きな姿勢変化信号を発生する。この姿勢変化信号を土
砂災害の発生の検知に利用すればよい。したがって、本
実施形態によれば、土砂災害を検出する上で感度のよい
土砂災害センサを実現することができ、場合によって
は、土砂崩落の初期段階での異常を検知することができ
る。また、本実施形態によれば、上述のように簡単な構
成であるため、土砂災害センサ自体を小型化することが
可能であり、また、製造コストの低減を実現することが
できる。

【００３２】図４は、別の実施形態におけるセンサ部４
０及びハウジング３４内におけるセンサ部４０の支持形
態を示す断面図である。なお、図３に示した構成と同様
の構成には同一符号を付しその説明を省略する。

【００３３】この実施形態では、センサ部４０は単一の
コイルバネ５６によってハウジング３４の内部における
上壁面３８ｃに吊設されている。これにより、土砂災害
センサ１６の姿勢が変化した際に、センサ部４０が大き
く揺動し、硬球４８がセンサケース４６内を移動する。
このとき、センサ部４０の重心位置が変動する等によっ
て、センサ部４０の振動が激しくなるとともに、コイル
バネ５６がその振動を持続させる。したがって、硬球４
８は圧電素子５０に激しく衝突を繰り返す。これによっ
て、十分大きな姿勢変化信号を発生させる。この実施形
態においても、上述の実施形態における土砂災害センサ
と同様の効果を得ることができる。なお、これらの実施
形態の他、例えば、ハウジング３４内部の下方からコイ
ルバネ４２によってセンサ部４０を支持させる等、コイ
ルバネ４２によって、ハウジング３４の内部にセンサ部
４０を揺動自在に固定することで、上記実施形態の場合
と同様の効果を得ることができる。

【００３４】次に、図１、図５及び図６を用いて、土砂
災害センサ１６の全体の動作について説明する。

【００３５】図５は、土砂災害センサ１６の埋設状態を
示す説明図である。土砂災害センサ１６は、上述のよう
に、その尖頭部３６の先端を崩落監視斜面３２の表面に
当接させ、ハンマ等で打撃面３８ａを打つことによっ
て、崩落監視斜面３２に打ち込まれる。これにより、図
５に示すように土砂災害センサ１６を崩落監視斜面３２
に固定設置することができる。ここで、土砂災害センサ
１６を固定設置する上で、ハウジング３４の大部分ある
いは全部が崩落監視斜面３２に埋め込まれるまで打ち込
んでもよい。なお、広範囲の領域（広範囲領域）に渡っ
て土砂崩落を監視する必要がある場合には、上述の要領
によって、複数の土砂災害センサ１６をその広範囲領域
に打ち込めばよい。いずれにせよ、従来に比べ、土砂災
害センサの設置工事における作業の煩雑さを軽減するこ
とができる。

【００３６】図６は、土砂崩落による土砂災害センサ１
６の動作を説明する説明図である。土砂災害センサ１６
が埋設されている崩落監視斜面３２（図５参照）が崩落
すると、それに伴って、土砂災害センサ１６の埋設姿勢
が変化し、場合によっては、崩落監視斜面３２から解放
されて転がり落ちる。土砂災害センサ１６の埋設姿勢の
変化によって、図４に示すセンサ部４０が姿勢変化信号
を発生し、信号処理伝送部１８に出力される（図１参
照）。信号処理伝送部１８では、その姿勢変化信号に基
づいて、土砂崩落が発生したと判定され、監視センタ１
４内の監視装置３０から土砂崩落警報が出力される（図
１参照）。

【００３７】以上、土砂崩落の発生を監視する場合にお
いて、崩落監視斜面３２に打ち込み埋設される構成を有
する土砂災害センサ１６を例にとって説明した。しかし
これに限らず、崩落監視斜面３２に埋設用の穴を掘り、
その穴に土砂災害センサ１６を埋める構成であっても良
い。

【００３８】さらに、本発明に係る土砂災害監視システ
ムは、土砂崩落の発生の監視に用いられる場合に限ら
ず、例えば、土石流、雪崩又は岩盤崩落等の他の土砂災
害等の監視に利用されても良い。

【００３９】当該土砂災害監視システムを土石流の監視
に利用する場合には、土石流の流下経路となりうる地面
に土砂災害センサ１６を埋設する。また、雪崩の監視に
利用する場合には、雪崩が発生しうる積雪又は雪崩の流
下経路となりうる積雪に土砂災害センサ１６を埋設す
る。岩盤崩落の監視に利用する場合においては、岩盤崩
落を起こしうる岩盤に土砂災害センサ１６をセメント等
で塗り込み埋設設置する、あるいは、当該岩盤に穴を開
け、その穴に土砂災害センサ１６を埋設する。いずれの
場合においても、上述した土砂崩落の監視に利用される
場合における効果と同様の効果を得ることができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、簡素な構成を有し、簡
易に設置可能な土砂災害センサ及び土砂災害監視システ
ムを実現することができる。また、土砂災害の検知にお
いて自然環境条件の影響を受けにくい土砂災害センサ及
び土砂災害監視システムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 土砂災害監視システムの全体構成を概念的に
示す説明図である。

【図２】 土砂災害センサの概略的な構成を示す説明図
である。

【図３】 本実施形態におけるセンサ部及びハウジング
内におけるセンサ部の支持形態を示す断面図である。

【図４】 別の実施形態におけるセンサ部及びハウジン
グ内におけるセンサ部の支持形態を示す断面図である。

【図５】 土砂災害センサ１６の埋設状態を示す説明図
である。

【図６】 土砂崩落による土砂災害センサ１６の動作を
説明する説明図である。

【符号の説明】

１０ センサ局、１４ 監視センタ、１６ 土砂災害セ
ンサ、３４ ハウジング、４０ センサ部、４２ コイ
ルバネ、４６ センサケース、４８ 硬球、５０ 圧電
素子。

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０８Ｂ 25/10 Ｇ０８Ｂ 25/10 Ａ Ｆターム(参考） 2D044 EA07 2F076 BB09 BD02 BD17 BE18 BE19 5C086 AA14 BA11 BA30 CA23 CA25 CB20 DA01 DA02 DA03 DA07 DA08 FA20 GA02 5C087 AA02 AA03 AA60 BB20 BB74 DD02 EE05 EE06 EE07 EE12 FF04 FF13 FF16

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中に埋設されるハウジングと、 前記ハウジング内に設けられたセンサ部と、 を含み、 前記センサ部は、 筐体としてのセンサケースと、 前記センサケース内に設けられ、前記ハウジングの埋設
   姿勢の変化に伴って移動する移動錘と、 前記センサケース内における前記移動錘の少なくとも１
   つの移動端に設けられ、前記移動する移動錘が衝突する
   ことによって姿勢変化信号としての電気信号を出力する
   圧電素子と、 を具備することを特徴とする土砂災害センサ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の土砂災害センサにおい
   て、 前記センサ部は、バネによってハウジング内に支持され
   ていることを特徴とする土砂災害センサ。
3. 【請求項３】 請求項１記載の土砂災害センサにおい
   て、 前記ハウジングは、杭状形状を有することを特徴とする
   土砂災害センサ。
4. 【請求項４】 土砂災害センサと、 前記土砂災害センサから出力される電気信号に基づい
   て、土砂災害警報を出力する監視装置と、 を含む土砂災害監視システムにおいて、 前記土砂災害センサは、 地中に埋設されるハウジングと、 前記ハウジング内に設けられたセンサ部と、 を含み、 前記センサ部は、 筐体としてのセンサケースと、 前記センサケース内に設けられ、前記ハウジングの埋設
   姿勢の変化に伴って移動する移動錘と、 前記センサケース内における前記移動錘の少なくとも１
   つの移動端に設けられ、前記移動する移動錘が衝突する
   ことによって災害信号としての電気信号を出力する圧電
   素子と、 を具備することを特徴とする土砂災害監視システム。