JP2004271243A - 河床洗掘状況遠隔監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】河床の洗掘状況をリアルタイムに監視し、洪水時の河床洗掘が護岸に及ぼす影響を把握すると共に、迅速な水防活動を行う上で重要な情報として活用する。
【解決手段】河道における河床７に埋設され小型電波発信器が内蔵され、河床から下方へ向けて、積み重ねた状態の複数のセンサー１９を備えたセンサー部９を適数箇所に設置され、センサー部から発信された電波をアンテナ１３を介して受信する受信部１５と、受信部で受信された受信状況を光送信部を経て光ファイバ網により管理事務所４３に設置された光伝送受信部４５で受信され、監視装置４７で監視する河床洗掘状況遠隔監視システムで、監視装置に備えた制御装置に、センサーデータ・メモリに記憶されたセンサーのデータと、画面データ・メモリに記憶された画面データを取り込み処理される処理部と、この処理部で処理された河床洗掘状況を表示せしめる表示部と、を備えていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、河床洗掘状況を自動的に監視する河床洗掘状況遠隔監視システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
流砂系とは、河川の最上流部の山腹斜面から海岸の漂砂域までの土砂移動が起こる領域全体を総称するものである。そして、流砂系において、この領域全体が山腹斜面、渓流・ダムおよび河道の３区域に分けられ、前記渓流・ダムの区域には砂防ダムが設けられている。
【０００３】
河川の最上流部の山腹斜面に雨が降って洪水になったときには、残留土砂が土石流として流れ落ち、この残留土砂が前記渓流・ダムの区域に設けられている砂防ダムの上流側に堆積するが、この堆積層厚は、出水が終わった後、人海戦術で測量が行われている。
【０００４】
また、河道の区域における河床が低下したかどうかは、河床に例えば色の塗ったレンガを複数段積み立てておいて、このレンガが上部より流された枚数を作業者が後日把握することで河床の低下量を把握していた。
【０００５】
【特許文献１】
特願２００１−１６９４６３
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の河床の低下量は、後日把握しているため、洪水が発生したときの時系列的な把握をすることができなかった。そのため、今後の対策を講じる資料としては充分なものでなかった。
【０００７】
したがって、流砂系では、山腹・渓流における土砂災害の発生、ダム等の築造に伴う下流河川への土砂供給の低減、砂利採取等によって生じた河床低下、海岸浸食等の安全・利用上の問題に加えて生態系への影響、海浜の喪失等の環境上の問題も顕在化している。
【０００８】
この発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、護岸の根固め付近の河床の洗掘状況をリアルタイムに監視することにより、洪水時の河床洗掘が護岸（堤防）に及ぼす影響を把握すると共に、迅速な水防活動を行う上で重要な情報として活用できるようにした河床洗掘状況遠隔監視システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１によるこの発明の河床洗掘状況遠隔監視システムは、河川の最上流部の山腹斜面から海岸の漂砂域までの土砂移動が起こる領域全体である流砂系において、この領域における河道における河床に埋設され、かつ、小型電波発信器が内蔵され、河床から下方へ向けて、目標とする計測範囲（予測洗掘深）に相当する高さに積み重ねた状態の複数のセンサーを備えたセンサー部を適数箇所に設置し、このセンサー部から発信された電波をアンテナを介して河床低下計測受信部で受信し、この河床低下計測受信部で受信された受信状況が光送信部を経て光ファイバ網により管理事務所に設置された光伝送受信部で受信され、監視装置で監視する河床洗掘状況遠隔監視システムであって、前記監視装置に備えた制御装置に、前記光伝送受信部で受信されたセンサーのデータを記憶しておくセンサーデータ・メモリと、前記適数箇所に設置された複数のセンサー部と全く同じ状況の状態を記憶せしめておく画面データ・メモリと、前記センサーデータ・メモリに記憶されたセンサーのデータと、前記画面データ・メモリに記憶された画面データを取り込み処理される処理部と、この処理部で処理された河床洗掘状況を表示せしめる表示部と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
したがって、例えば洪水が起きたときに、河道における河床に埋設されたセンサー部における各センサーに内蔵された発信器から発信された電波がアンテナを介して河床低下計測受信部で受信され、さらに、この河床低下計測受信部で受信された受信状況が光送信部を経て光ファイバ網により適数の管理事務所に設置された光伝送受信部で受信され、監視装置で監視される。そして、この監視装置では制御装置に備えられたセンサーデータ・メモリに一旦記憶される。このセンサーデータ・メモリに記憶されたセンサーのデータが処理部に取り込まれ、この処理部には画面データ・メモリに記憶された前記適数箇所に設置された複数のセンサー部と全く同じ状況の状態が取り込まれているから、処理部では前記センサーデータと画面データとにより処理された河床洗掘状況がリアルタイムに表示部に表示される。したがって、表示部に表示されたデータを見ることで、どの河道における河床の河床洗掘状況がリアルタイムに監視される。
【００１１】
請求項２によるこの発明の河床洗掘状況遠隔監視システムは、請求項１記載の河床洗掘状況遠隔監視システムにおいて、前記表示部に洗掘履歴が同時にリアルタイムに表示されることを特徴とするものである。
【００１２】
したがって、前記表示部に洗掘履歴が同時に表示されるから、どの河道における河床の河床洗掘状況と同時に洗掘履歴がリアルタイムに監視される。
【００１３】
請求項３によるこの発明の河床洗掘状況遠隔監視システムは、請求項１または２記載の河床洗掘状況遠隔監視システムにおいて、前記河床に積み重ねられた状態の複数のセンサーと表示部に表示されたセンサーの複数のデータに、注意に緑色、警戒に黄色および危険に赤色が表示されることを特徴とするものである。
【００１４】
したがって、前記河床に積み重ねられた状態の複数のセンサーと表示部に表示されたセンサーの複数のデータに、注意に緑色、警戒に黄色および危険に赤色が表示されるから、目視にて注意、警戒または危険の状態かが一目瞭然に把握される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１を参照するに、流砂系は、河川の最上流部の山腹斜面から海岸の漂砂域までの土砂移動が起こる領域全体を総称するものである。この流砂系における領域全体は、山腹斜面、渓流・ダムおよび河道の３区域に分けられる。この河道には図１において紙面に対して直交する方向へ伸びた堤防１が設置されており、この堤防１の護岸３の適宜位置には河床低下測定装置５が設けられている。この河床低下測定装置５は、河道における河床７には小型電波発信器を内蔵したセンサー部９が埋設されている。前記堤防１にはポール１１が立設されている。このポール１１の上部にはアンテナ１３が設けられている。このアンテナ１３の下方のポール１１には河床低下計測受信部１５、光送信部１７が設けられている。
【００１７】
前記センサー部９は、図２に示されているように、河床から下方へ向けて複数のセンサー１９が目標とする計測範囲（予測洗掘深）に相当する高さに積み重ねた状態で埋設されている。複数のセンサー１９の高さは、例えば河床から下限位置までの長さＬとなっていて、この長さＬは、例えば２〜４ｍ程度で、複数のセンサー１９は、例えば１０個１組となっているので、１個のセンサー１９の高さはＬ／１０に設定される。
【００１８】
前記センサー１９には、図３に示されているように、グループ番号と個々の番号を示すＩＤ番号が製作時に設定される。このＩＤ番号は、１６進数で表されるグループ、センサー２９共０は使用しない。故に、センサー１９の情報は、１−１、１−２・・・１−Ｆ、２−１〜２−Ｆ、・・・Ｆ−１〜Ｆとなり、センサー１９からの電波の到達範囲であれば１台の河床低下計測受信部１５で最大１５＊１５＝２２５個のセンサー１９の情報を受信することができる。
【００１９】
前記各センサー１９は、図４に示されているように、断面が円形状のベース２１を備えており、このベース２１上の軸心部における上下には発信器２３が設けられている。この発信器２３の下部内にはリードスイッチ２５が備えられている。また、前記発信器２３を囲繞して外筒２７が前記ベース２１上に設けられている。しかも、前記外筒２７と発信器２３との間は円周方向に例えば等間隔で４分割されていて、この４分割部には例えば発泡スチロールのごとき発泡材２９が挿入されている。この発泡材２９を挿入した理由は、浮きの役目を果たしているものである。前記外筒２７上の軸心部には、取付部材３１を介してワイヤ３３の一端が取り付いていると共にワイヤ３３の他端にはマグネット３５が設けられている。
【００２０】
さらに、前記ベース２１の軸心部における下方には中空形状の紙管のごときスペーサ３７が取り付けられており、このスペーサ３７の高さにより、各センサー１９の高さが調整されるようになっている。しかも、このスペーサ３７の内部には前記マグネット３５を納めるケース３９が設けられている。このケース３９にマグネット３５が納められて、前記ベース２１に吸着されている。前記リードスイッチ２５に通電されていて、この状態でリードスイッチ３５はＯＦＦ（オフ）となっている。前記例えば１０個のセンサー１９には上から３個に例えば緑色で注意が、上から４から６番目の３個に例えば黄色で警戒が、さらに、上から７から１０番目の４個に例えば赤色で危険が表示装置の画面上で表示されるものである。
【００２１】
上記構成により、各センサー１９は例えば上下方向に１０個積み重ねられていて、洪水などが生じて河床がえぐりとられると、一番上方のセンサー１９がその下にあるセンサー１９に対して、図４に示されているように、外される。すなわち、２番目のセンサー１９にあるマグネット３５が１番目のセンサー１９から外されることにより、１番目のセンサー１９は水に浮いた状態になると共に１番目のセンサー１９のリードスイッチ２５がＯＦＦ（オフ）の状態から、ＯＮ（オン）の状態となって、１番目のセンサー１９から発信された電波がアンテナ１３を介して河床低下計測受信部１５で受信された後、光送信部１７に転送される。
【００２２】
前記光送信部１７には図１に示されているように、光ファイバ４１の一端が接続されていると共に光ファイバ４１の他端が管理事務所４３に備えられた光伝送受信部４５に接続されている。この光伝送受信部４５には監視装置４７が接続されている。この監視装置４７は制御装置としてのパソコン４９とプリンタ５１からなっている。
【００２３】
パソコン４９のＣＰＵ５３には、図５に示されているように、例えばキーボードのごとき入力装置５５が接続されていると共にＣＲＴのごとき表示装置５７とプリンタ５１が接続されている。また、前記ＣＰＵ５３には前記光伝送受信部４５が接続されている。さらに、前記ＣＰＵ５３には前記光伝送受信部４５で受信した受信状況のデータすなわち、センサー１９のグループ番号と個々の番号を示すＩＤ番号を記憶せしめるセンサーデータ・メモリ５９と、前記適数箇所に設置された複数のセンサー部９と全く同じ状況の状態を記憶せしめておく画面データ・メモリ６１と、前記センサーデータ・メモリ５９に記憶されたセンサーのデータと、前記画面データ・メモリ６１に記憶された画面データを取り込み処理される処理部６３と、が接続されている。
【００２４】
前記河床低下測定装置５は複数の堤防の護岸に設置されていて、光ファイバ４１による光ファイバ網で前記管理事務所４３に備えられた光伝送受信部４５に接続されている。
【００２５】
上記構成により、管理事務所４３での監視状態を説明すると、パソコン４９の主電源を投入すると図６に示されているような起動画面が表示装置５７に表示される。次に、ある地域の河床洗掘監視システムのアイコンを選択し、クリックするとシステムが起動され、同時に、各システムの初期値、連動情報、各設定および格納データなどが取得され、続けてシステムのメイン画面が自動的に表示される。次へのボタンを押すと自動的に機能選択画面に移る。
【００２６】
すると、図７に示したような機能選択画面が表示装置５７に表示される。図７において「データ受信開始」ボタンを押すと、図８に示すようにデータ受信開始処理画面が表示装置５７に表示され、環境初期化と通信開始が行われる。「Ａ地点情報表示」や「Ｂ地点情報表示」や「Ｃ地点情報表示」ボタンを押すと、図９、図１０および図１１に示したような各地点の受信関連情報が表示装置５７に表示される。「データメンテ・手動リセット」ボタンを押すと、各地点の受信データを修正することができる。また、センサー９を初期化することもできる。終了ボタンを押すとメイン画面に戻る。
【００２７】
図８におけるデータ受信開始の画面では、「データ受信開始」ボタンを押すと、通信環境を初期化し、受信処理が行われると共に同時に受信データが専用ファイルに保存される。「通信初期設定」ボタンを押すと、通信関連情報を設定することができる。「終了」ボタンを押すと、メイン画面に戻る。
【００２８】
図９におけるＡ地点情報表示の画面では、センサー別にデータが表示される。流されたセンサー１９の表示色が有効とされ、同時に洗掘履歴にその時刻やセンサーＩＤやレベル高度が表示される。「監視終了」ボタンを押すと、メイン画面に戻る。
【００２９】
図１０および図１１におけるＢ、Ｃ地点情報表の画面では、図９におけるＡ地点情報表示の画面と同様に、センサー別にデータが表示される。流されたセンサー１９の表示色が有効とされ、同時に洗掘履歴にその時刻やセンサーＩＤやレベル高度が表示される。「監視終了」ボタンを押すと、メイン画面に戻る。
【００３０】
図９、図１０および図１１において、矢印▲１▼部は、地点名で監視地点名が表示される。矢印▲２▼部は、位置でセンサー設置位置（右岸または左岸）が表示され、矢印▲３▼部は、河口からの距離で、監視地点から河口までの距離、矢印▲４▼部は、種別で、監視地点の重要水防箇所種別が表示される。矢印▲５▼部は、断面図で、監視地点の概略断面図、矢印▲６▼部は、センサーで、埋設したセンサーをブロック毎に表示される。矢印▲７▼部は、凡例で洗掘深に応じた危険度を種別に例えば注意（緑色）、警戒（黄色）、危険（赤色）として表示される。矢印▲８▼部は、洗掘履歴で、ブロック毎の洗掘履歴（洗掘日時を表示）が表示される。
【００３１】
図１２におけるデータメンテ・手動リセットの画面では、選択された地点の受信データがセンサー別に表示される。「使用可」状態の場合は、データを修正することができ、「使用不可」状態の場合は、センサーの使用が一杯になり、受信データの修正処理が禁止され、リセットの初期処理を行うことが必要になる。「書出し処理」ボタンを押すと、受信データが外部に出力される。「終了」ボタンを押すと、メイン画面に戻る。
【００３２】
このように、例えば洪水が起きたときに、河道における河床７に埋設されたセンサー部９に内蔵された発信器２３から発信された電波がアンテナ１３を介して河床低下計測受信部１５で受信され、さらに、この河床低下計測受信部１５で受信された受信状況が光送信部１７を経て光ファイバ４１による光ファイバ網により管理事務所４３に設置された光伝送受信部４５で受信され、監視装置４７で監視される。そして、この監視装置４７では制御装置のパソコン４９に備えられたセンサーデータ・メモリ５９に一旦記憶される。このセンサーデータ・メモリ５９に記憶されたセンサーのデータが処理部６３に取り込まれ、この処理部６３には画面データ・メモリ６１に記憶された前記適数箇所に設置された複数のセンサー部９と全く同じ状況の状態が取り込まれているから、処理部６３では前記センサーデータと画面データとにより処理された河床洗掘状況を表示装置５７の画面に表示せしめることができる。したがって、表示装置５７の画面に表示されたデータを見ることで、どの河道における河床７の河床洗掘状況をリアルタイムに監視することができる。
【００３３】
また、前記表示装置５７に洗掘履歴が同時に表示されるから、どの河道における河床７の河床洗掘状況と同時に洗掘履歴をリアルタイムに監視することができる。
【００３４】
さらに、前記表示装置５７に表示されたセンサー１９の複数のデータに、注意に緑色、警戒に黄色および危険に赤色が表示されるから、目視にて注意、警戒または危険の状態かを一目瞭然に把握することができる。
【００３５】
なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。海岸侵食が顕著な海岸および海岸保全区域等において、本センサー１９を設置することにより、海岸の浸食状況を観測・把握することが出来る。例えば、侵食を観測する海岸の陸上部および海底等の適数箇所に本センサー１９を埋設する。侵食が進むと、侵食された深さに埋設したセンサー１９が上から順に露出して海面に浮上し、浮上したセンサー１９から自動的に発信された電波を受信することにより、侵食場所および侵食された深さを観測することができる。沖合いに設置する波高、波高計等とともに時系列的に侵食状況を把握することにより、各種波力による海岸浸食の解析、調査を行うことができるものである。
【００３６】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態の説明から理解されるように、請求項１の発明によれば、例えば洪水が起きたときに、河道における河床に埋設されたセンサー部に内蔵された発信器から発信された電波がアンテナを介して河床低下計測受信部で受信され、さらに、この河床低下計測受信部で受信された受信状況が光送信部を経て光ファイバ網により管理事務所に設置された光伝送受信部で受信され、監視装置でリアルタイム監視される。そして、この監視装置では制御装置に備えられたセンサーデータ・メモリに一旦記憶される。このセンサーデータ・メモリに記憶されたセンサーのデータが処理部に取り込まれ、この処理部には画面データ・メモリに記憶された前記適数箇所に設置された複数のセンサー部と全く同じ状況の状態が取り込まれているから、処理部では前記センサーデータと画面データとにより処理された河床洗掘状況を表示部にリアルタイムに表示せしめることができる。したがって、表示部に表示されたデータを見ることで、どの河道における河床の河床洗掘状況をリアルタイムに監視することができる。
【００３７】
請求項２の発明によれば、前記表示部に洗掘履歴が同時に表示されるから、どの河道における河床の河床洗掘状況と同時に洗掘履歴をリアルタイムに監視することができる。
【００３８】
請求項３の発明によれば、前記表示装置に表示されたセンサーの複数のデータに、注意に緑色、警戒に黄色および危険に赤色が表示されるから、目視にて注意、警戒または危険の状態かを一目瞭然に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この河床洗掘遠隔監視システムの全体を示す図である。
【図２】河床低下測定装置のセンサー部の各センサーを河床に積み重ねて埋設した状態の説明図である。
【図３】各センサーで測定する測定ブロックを示す図である。
【図４】センサーの構造を示す図である。
【図５】パソコンの構成ブロック図である。
【図６】表示装置の画面に表示された起動画面の一例図である。
【図７】表示装置の画面に表示された機能選択処理画面の一例図である。
【図８】表示装置の画面に表示されたデータ受信開始処理画面の一例図である。
【図９】表示装置の画面に表示されたＡ地点情報表示画面の一例図である。
【図１０】表示装置の画面に表示されたＢ地点情報表示画面の一例図である。
【図１１】表示装置の画面に表示されたＣ地点情報表示画面の一例図である。
【図１２】表示装置の画面に表示されたメンテ・リセット表示画面の一例図である。
【符号の説明】
１ 堤防
３ 護岸
５ 河床低下測定装置
７ 河床
９ センサー部
１１ ポール
、１３ アンテナ
１５ 河床低下計測受信部
１７ 光送信部
１９ センサー
４１ 光ファイバ
４３ 管理事務所
４５ 光伝送受信部
４７ 監視装置
４９ パソコン
５１ プリンタ
５３ ＣＰＵ
５５ 入力装置
５７ 表示装置
５９ センサーデータ・メモリ
６１ 画面データ・メモリ
６３ 処理部

Claims (3)

1. 河川の最上流部の山腹斜面から海岸の漂砂域までの土砂移動が起こる領域全体である流砂系において、この領域における河道における河床に埋設され、かつ、小型電波発信器が内蔵され、河床から下方へ向けて、目標とする計測範囲に相当する高さに積み重ねた状態の複数のセンサーを備えたセンサー部を適数箇所に設置し、このセンサー部から発信された電波をアンテナを介して河床低下計測受信部で受信し、この河床低下計測受信部で受信された受信状況が光送信部を経て光ファイバ網により管理事務所に設置された光伝送受信部で受信され、監視装置で監視する河床洗掘状況遠隔監視システムであって、前記監視装置に備えた制御装置に、前記光伝送受信部で受信されたセンサーのデータを記憶しておくセンサーデータ・メモリと、前記適数箇所に設置された複数のセンサー部と全く同じ状況の状態を記憶せしめておく画面データ・メモリと、前記センサーデータ・メモリに記憶されたセンサーのデータと、前記画面データ・メモリに記憶された画面データを取り込み処理される処理部と、この処理部で処理された河床洗掘状況を表示せしめる表示部と、を備えていることを特徴とする河床洗掘状況遠隔監視システム。
2. 前記表示部に洗掘履歴が同時に表示されることを特徴とする請求項１記載の河床洗掘状況遠隔監視システム。
3. 前記河床に積み重ねられた状態の複数のセンサーと表示部に表示されたセンサーの複数のデータに、注意に緑色、警戒に黄色および危険に赤色が表示されることを特徴とする請求項１または２記載の河床洗掘状況遠隔監視システム。

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