JP2007262851A - 土砂災害監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】 信号のやり取りに低周波磁界信号を用いることで断線することがなく、自然環境の制約も受けることがない土砂災害監視システムを提供する。
【解決手段】 土砂災害監視システムは、設置姿勢が変化したことを感知してトリガ信号を発生する転倒センサ１１と、転倒センサからのトリガ信号により低周波磁界信号を送出する送信器１２と、送信器から送出された低周波磁界信号を発信する送信アンテナ１３とを備えた検知装置１０有する。土砂災害監視システムはまた、検知装置からの低周波磁界信号を受信する受信アンテナ２０と、受信アンテナの受信信号を受け、警報を発信する受信処理装置３０とを有する。斜面などに前記検知装置を１個以上設置または埋設することにより、斜面の変動や崩壊を感知して警報を発信する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、落石、斜面崩壊、がけ崩れなどを検知する土砂災害監視設備に関する。

日本の陸上交通網は、海岸沿いや山間など様々な地形の中を走っている。特に、斜面沿いを走っている地域では、運用上の安全管理を目的として斜面に落石防護ネットや防護柵、法面保護工などの安全対策が施され、検査員による定期的な斜面調査、災害監視設備などにより包括的に監視が実施されている。

従来の災害監視設備は、センサから警報管理機器までの信号のやり取りを有線で実施する災害監視設備（例えば特許文献１参照）のほか、特定小電力無線などを利用した無線災害監視設備であった。

災害監視設備の一例である従来の土砂災害監視設備について図６を参照して説明する。

線路等の交通路に隣接している斜面に落石の侵入を防止するための防護柵あるいは防護ネット５１が設置される場合、防護柵あるいは防護ネット５１に転倒センサ（または振動センサ）５２を取り付ける。落石によって防護柵あるいは防護ネット５１が傾斜したり、転倒したりすると、転倒センサ５２が動作し、落石を検知したことを有線で送信器５３に伝送する。送信器５３は、落石検知信号を高周波電磁波で検知範囲外に設置されている受信装置５４に送信する。あるいはまた、がけ崩れが予想される斜面の地中に水圧計５５を設置する。送信器５６は水圧計５５のデータを高周波電磁波を用いて検知範囲外に設置されている受信装置５４に送信する。受信装置５４は、受信した信号を有線または高周波電磁波で管理センターあるいは管理事務所に送信する。

上記のような有線型の土砂災害監視設備では大規模な落石が発生すると、センサ５２と送信器５３を接続しているケーブルが断線し、災害の規模を正確に把握できない恐れがある。一方、高周波電磁波による無線型の土砂災害監視設備では、濃霧や災害の引き金となる豪雨による電磁波の散乱・減衰が起こるため、災害監視システムとしては確実性が高くない。

特開平８−１３５０５号公報

上記のように、これまでの災害監視設備では、有線型の災害監視設備の場合は斜面崩壊やがけ崩れによりケーブルが断線または損傷する可能性がある。一方、無線型の災害監視設備の場合は高周波電磁波を使用しているため、伝送路中の立木、降雪、濃霧や崩壊土砂による送信器の土中埋没などで、電波が減衰し通信不能となる可能性がある。このように、両者とも災害監視設備としての機能を満足できなくなる恐れがあった。

この発明の目的は上述の課題を解決するために、信号のやり取りに低周波磁界信号を用いることで断線することがなく、自然環境の制約も受けることがない土砂災害監視システムを提供することにある。

本発明によれば、設置姿勢が変化したことを感知してトリガ信号を発生するセンサと、前記センサからのトリガ信号により低周波磁界信号を送出する送信器と、前記送信器から送出された低周波磁界信号を発信する送信アンテナとを備えた検知装置と、前記検知装置からの低周波磁界信号を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナの受信信号を受け、警報を発信する受信処理装置とからなり、斜面などに前記検知装置を１個以上設置または埋設することで、斜面の変動や崩壊を感知して警報を発信する土砂災害監視システムが提供される。

したがって、断線がなく、信号伝播媒質の影響を受けない低周波磁界信号を使用していることから、自然環境の制約も受けることがない土砂災害監視システムを提供することが可能となる。

本発明によればまた、前記検知装置が測定対象範囲内に複数個設置または埋設される一方、前記受信アンテナは前記測定対象範囲外に設置され、各検知装置はさらに、前記送信器からの低周波磁界信号に、当該検知装置に固有のＩＤを重畳させる変調回路を具備し、前記受信アンテナと前記受信処理装置との間にはさらに、受信した低周波磁界信号を復調してそこに重畳されている前記検知装置のＩＤを特定する復調回路を具備し、復調された検知装置のＩＤから斜面の変動や崩壊の位置を特定することを特徴とする土砂災害監視システムが提供される。

したがって、復調された検知装置のＩＤから崩壊位置を特定することが可能となる。

本発明によればさらに、前記受信処理装置側にはさらに、第１の周期で起動信号を発生する第１のタイマと、該第１のタイマからの起動信号により第１の周期で起動用低周波磁界信号を送出する起動用送信器と、前記第１のタイマからの前記起動信号により測定対象範囲内に設置または埋設されている複数個の検知装置の各ＩＤを第１の周期で切替えて順に送出するＩＤ切替え回路と、前記ＩＤ切替え回路からのＩＤを前記起動用低周波磁界信号に重畳させる起動用変調回路と、ＩＤを重畳された前記起動用低周波磁界信号を発信する起動用送信アンテナとを具備し、前記検知装置はさらに、起動用受信アンテナと、第２のタイマと、前記起動用受信アンテナに接続され前記第２のタイマにより定期的に受信状態となる起動用受信回路と、該起動用受信回路で受信した前記起動用低周波磁界信号を復調してそこに重畳されている検知装置のＩＤが自ＩＤか否かを特定する起動用復調回路とを具備し、前記起動用復調回路は、自ＩＤが重畳された前記起動用低周波磁界信号を受信すると前記送信器及び変調回路を起動させて自ＩＤを重畳させた前記低周波磁界信号を送信させ、前記受信処理装置側では、前記自ＩＤを重畳させた前記低周波磁界信号を受信したか否かの判別を行い、上記動作を前記測定対象範囲内の複数の検知装置のすべてについて行うことにより、前記複数の検知装置の存在及び健全性を定期的に確認できるようにしたことを特徴とする土砂災害監視システムが提供される。

したがって、崩壊位置と崩壊の程度を把握するだけでなく、受信処理装置側からの起動による各検知装置からの送信の有無により、測定対象範囲内における検知装置の存在及び健全性を定期的に確認することが可能となる。

本発明の土砂災害監視システムでは、請求項１の発明によれば、信号伝播媒質の影響を受けない低周波磁界信号を使用していることから、断線がなく自然環境の制約も受けることなく斜面の変動や崩壊を監視または検知することが可能となる。

また、請求項２の発明によれば、復調された検知装置のＩＤから斜面の変動や崩壊位置を特定することが可能となる。

請求項３の発明によれば、受信処理装置側からの起動による各検知装置からの送信の有無により、測定対象範囲内における検知装置の存在及び健全性を定期的に確認することが可能となるなど得られる効果は大である。

以下に実施例を挙げ、本発明について図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の第１の実施例による土砂災害監視システムの構成を示すブロック図である。

土砂災害監視システムは、検知装置１０、受信アンテナ２０、受信処理装置３０を含む。検知装置１０は測定対象範囲内の落石防護柵または斜面などに設置または埋設され、受信アンテナ２０は災害の恐れの無い測定対象範囲外に設置される。一方、受信処理装置３０は、測定対象現場にて警報を発する必要がある場合には受信アンテナ２０の近くに設置されても良いが、通常は、受信アンテナ２０から離れた場所（管理センター、管理事務所など）に設置される。

検知装置１０は、検出対象となる振動レベルまたは転倒角度を超えた場合に低周波磁界信号を送信する。低周波磁界信号というのは、通常、電源、発振器、及びコイルの組合せにより生成される１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度の磁界信号のことである。このために、検知装置１０は、動作用電源としてバッテリ（図示せず）を内蔵するほか、転倒センサ１１、送信器１２、送信アンテナ１３を有している。転倒センサ１１は、設置姿勢が変化したことを感知してトリガ信号を発生するものであり、ここでは転倒角度が一定値以上の時にトリガ信号を送出する。このような転倒センサは周知であるので、詳しい説明は省略するが、転倒センサに代えて他のセンサ、例えば振動を感知し、この振動レベルが一定レベルを超えるとトリガ信号を発生する、周知の振動センサなどでも良い。送信器１２はこのトリガ信号を受けると起動して低周波磁界信号を発生し、送信アンテナ１３から送信する。

送信された低周波磁界信号は受信アンテナ２０で受信され、受信処理装置３０に入力される。受信処理装置３０では受信信号を受けると、測定対象現場ならびに管理センター、管理事務所などの外部機関へ警報を発信する。

図２は本発明の第２の実施例による土砂災害監視システムの構成を示すブロック図である。

本実施例は特に、測定対象範囲内に複数の検知装置が設置または埋設される場合に適している。つまり、測定対象範囲内に複数の検知装置が設置または埋設される場合、受信処理装置３０が１つであるので、受信した低周波磁界信号がどの検知装置から送信されたものであるか識別する必要がある。このために、本実施例では検知装置毎に固有のＩＤを与えるようにしている。

図２において、図１に示されたものと同じ構成要素には同一の参照番号を付して詳しい説明は省略する。ここでは、送信器１２と送信アンテナ１３との間に変調回路１４が設けられ、受信アンテナ２０と受信処理装置３０との間には復調回路２４が設けられる。

変調回路１４には予め検知装置毎に固有のＩＤが登録されており、送信器１２から低周波磁界信号を受けると、その低周波磁界信号に登録されているＩＤを重畳する動作、つまり変調動作を行って、ＩＤを重畳した低周波磁界信号、つまり変調された低周波磁界信号を送信アンテナ１３に送出する。

送信アンテナ１３から送信された変調された低周波磁界信号は受信アンテナ２０で受信された後に復調回路２４にて復調され、低周波磁界信号を発信した検知装置のＩＤが特定される。特定された検知装置のＩＤは受信処理装置３０に入力される。受信処理装置３０は、特定されたＩＤを警報とあわせて管理センター、管理事務所などの外部機関等へ送出することも可能である。これにより、土砂崩れ等の災害が測定対象範囲内のどの場所で発生したのかを把握することができる。

図３は上述した第２の実施例の適用例を示す図である。ここでは、線路の路肩や山側斜面の土中や岩石中に複数の検知装置が埋設されている。低周波磁界信号は、地中、水中は勿論のこと岩石中でも伝搬する。複数の検知装置にはそれぞれ、個別にＩＤ（代表的にＩＤＡ〜ＩＤＤを示す）が付与されている。管理センターや管理事務所などの外部機関では予め検知装置の埋設位置をディスプレイ上でマッピングしておく。これにより、外部機関では災害発生時に送信されてきた検知装置のＩＤをもとにディスプレイ上のマッピングで災害を検知した検知装置を点滅させたり、色を変えて表示させたりすることで災害の範囲や程度を時系列処理することが可能となるだけでなく、事後の対策工の立案・施工までを迅速に行うことも可能となる。

図４は上述した第２の実施例の別の適用例を示す図である。ここでは、図３の適用例に加えて、斜面の深さ方向に関して異なる深さに検知装置を埋設するようにしている。例えば地すべり面などへ適用する場合には、同じ埋設地点に深さを変えて複数の検知装置を埋設することで、どの深さの検知装置から低周波磁界信号を発信されたかをＩＤによって知ることができるので、どの程度の深さで地すべりが発生したのかという地すべり面を特定することなどが可能となる。

図５は、本発明の第３の実施例による土砂災害監視システムの構成を示すブロック図である。第３の実施例による土砂災害監視システムでは、図２に示した第２の実施例による構成に以下の構成を加えている。

受信処理装置３０側には、第１の周期で起動信号を発生する第１のタイマ３１と、第１のタイマ３１からの起動信号により第１の周期で起動用低周波磁界信号を送出する起動用送信器３２と、第１のタイマ３１からの起動信号により測定対象範囲内に設置されている複数の検知装置のすべての各ＩＤを第１の周期で切替えて順に送出するＩＤ切替え回路３３と、ＩＤ切替え回路３３からのＩＤを起動用送信器３２からの起動用低周波磁界信号に重畳させる起動用変調回路３４と、ＩＤを重畳された起動用低周波磁界信号を発信する起動用送信アンテナ３５とを備える。

一方、各検知装置１０は、起動用受信アンテナ１５と、第２のタイマ１６と、起動用受信アンテナ１５に接続され第２のタイマ１６により定期的に受信状態となる起動用受信回路１７と、起動用受信回路１７で受信した起動用低周波磁界信号を復調してそこに重畳されている検知装置のＩＤが自ＩＤか否かを特定する起動用復調回路１８を備える。

起動用復調回路１８は、自ＩＤが重畳された起動用低周波磁界信号を受信すると送信器１２及び変調回路１４を起動させて自ＩＤを重畳させた低周波磁界信号を送信アンテナ１３から送信させる。

受信処理装置３０側では、受信アンテナ２０で受信された低周波磁界信号を復調回路２４で復調し、受信した低周波磁界信号がどの検知装置のＩＤを重畳させた低周波磁界信号であるかの判別、つまりＩＤの特定を行う。

上記のＩＤの特定動作は、測定対象範囲内の複数の検知装置のすべてについて行われる。受信処理装置３０では、復調装置３４で特定されたＩＤを受けると、このＩＤを持つ検知装置は正常に動作可能であるものと判別する。このようにして、複数の検知装置の存在及び健全性を定期的に確認することができる。

なお、第１のタイマ３１からの起動信号の発生周期、つまり第１の周期と、第２のタイマ１６からの起動信号の発生周期とは同期していることが好ましい。このためには、本実施例において付加された受信処理装置３０側の構成要素のうち少なくとも第１のタイマ３１は受信処理装置３０に内蔵させることが望ましい。つまり、受信処理装置３０は、ＩＤ切替え回路３３から送出されたＩＤとその送信タイミング及び受信した低周波磁界信号に重畳されたＩＤとを比較することで検知装置の識別をより確実に行うことができると共に、災害発生に伴う低周波磁界信号ではなく、定期的な健全性確認のために送られてきた信号であることを判別できる。一方、受信処理装置３０側の起動信号に応答して送信器１２で発生する低周波磁界信号に、ＩＤとは別に特定の情報を付加することで、検知装置１０において災害発生時に発生する低周波磁界信号と区別できるようにしても良い。勿論、この場合の特定の情報は複数の検知装置に共通の情報で良い。

更に、検知装置１０に内蔵されたバッテリの長寿命化の観点から、転倒センサ１１がトリガ信号を発生した時、及び図５の実施例では自ＩＤが重畳された起動用低周波磁界信号を受信した時に他の回路へのバッテリ電源供給をオンとする構成とすることが好ましい。

以上、本発明をいくつかの実施例に基づいて説明したが、本発明は上記の実施例や適用例に限定されるものではない。

図１は本発明の第１の実施例による土砂災害監視システムの構成を示すブロック図である。 図２は本発明の第２の実施例による土砂災害監視システムの構成を示すブロック図である。 図３は本発明の第２の実施例の適用例を示す図である。 図４は本発明の第２の実施例の他の適用例を示す図である。 図５は本発明の第３の実施例による土砂災害監視システムの構成を示す図である。 図６は従来の土砂災害監視設備の一例の構成を示す図である。

符号の説明

１０ 検知装置
１１ 転倒センサ
１２ 送信器
１３ 送信アンテナ
１４ 変調回路
２０ 受信アンテナ
３０ 受信処理装置

Claims (4)

1. 設置姿勢が変化したことを感知してトリガ信号を発生するセンサと、前記センサからのトリガ信号により低周波磁界信号を送出する送信器と、前記送信器から送出された低周波磁界信号を発信する送信アンテナとを備えた検知装置と、
   前記検知装置からの低周波磁界信号を受信する受信アンテナと、
   前記受信アンテナの受信信号を受け、警報を発信する受信処理装置とからなり、
   斜面などに前記検知装置を１個以上設置または埋設することで、斜面の変動や崩壊を感知して警報を発信する土砂災害監視システム。
2. 請求項１に記載の土砂災害監視システムにおいて、
   前記検知装置が測定対象範囲内に複数個設置または埋設される一方、前記受信アンテナは前記測定対象範囲外に設置され、
   各検知装置はさらに、前記送信器からの低周波磁界信号に、当該検知装置に固有のＩＤを重畳させる変調回路を具備し、
   前記受信アンテナと前記受信処理装置との間にはさらに、受信した低周波磁界信号を復調してそこに重畳されている前記検知装置のＩＤを特定する復調回路を具備し、
   復調された検知装置のＩＤから斜面の変動や崩壊の位置を特定することを特徴とする土砂災害監視システム。
3. 請求項２に記載の土砂災害監視システムにおいて、
   前記受信処理装置側にはさらに、第１の周期で起動信号を発生する第１のタイマと、該第１のタイマからの起動信号により第１の周期で起動用低周波磁界信号を送出する起動用送信器と、前記第１のタイマからの前記起動信号により測定対象範囲内に設置または埋設されている複数個の検知装置の各ＩＤを第１の周期で切替えて順に送出するＩＤ切替え回路と、前記ＩＤ切替え回路からのＩＤを前記起動用低周波磁界信号に重畳させる起動用変調回路と、ＩＤを重畳された前記起動用低周波磁界信号を発信する起動用送信アンテナとを具備し、
   前記検知装置はさらに、起動用受信アンテナと、第２のタイマと、前記起動用受信アンテナに接続され前記第２のタイマにより定期的に受信状態となる起動用受信回路と、該起動用受信回路で受信した前記起動用低周波磁界信号を復調してそこに重畳されている検知装置のＩＤが自ＩＤか否かを特定する起動用復調回路とを具備し、
   前記起動用復調回路は、自ＩＤが重畳された前記起動用低周波磁界信号を受信すると前記送信器及び変調回路を起動させて自ＩＤを重畳させた前記低周波磁界信号を送信させ、
   前記受信処理装置側では、前記自ＩＤを重畳させた前記低周波磁界信号を受信したか否かの判別を行い、
   上記動作を前記測定対象範囲内の複数の検知装置のすべてについて行うことにより、前記複数の検知装置の存在及び健全性を定期的に確認できるようにしたことを特徴とする土砂災害監視システム。
4. 請求項２または３に記載の土砂災害監視システムにおいて、
   複数の前記検知装置を深さ方向に関して異なる深さで埋設したことを特徴とする土砂災害監視システム。
   

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