JP2007271475A - ヘリコプタ設置による計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】地滑り等の危険箇所への安全且つ確実な設置が可能であるとともに、使用不能または不要となった場合には容易に安全に計測機器を回収することができるヘリコプタ設置による計測システムを提供する。
【解決手段】反射プリズム４６を内蔵した計測機器であるプリズム観測体３６と、プリズム観測体３６が固定された台座部２０と、ヘリコプタ５４によりワイヤ７６で吊り下げるための搬入機構部２６及び回収機構部３２とから成る観測躯体１４を備える。プリズム観測体３６から離れた位置にありプリズム観測体３６の位置等の情報を検知する測距装置６０を有する。設置は、搬入機構部２６によりワイヤ７６で吊り下げてヘリコプタ５４により搬送し、所定の観測地点１２にヘリコプタ５４から下ろして設置する。回収は、回収機構部３２に、ヘリコプタ５４により吊り下げられたフック装置７４を係合し、吊り上げて回収する。
【選択図】図３

Description

この発明は、地滑り現場の地面の移動等を観測するため、計測機器をヘリコプタにより設置する計測システムに関する。

地震・火山・豪雨等に際して、不安定化した大規模斜面の地滑り災害の防止のため、その斜面近傍に家屋等の保全対象がある場合、警戒避難や工事中止の決定をするための根拠となる情報が必要である。そのため、緊急的に当該斜面の挙動を計測しなければならないが、このような斜面は危険性が高く、人の立入りが困難な場合が多い。このため、人が直接立ち入ること無く斜面挙動を計測できるシステムの開発が望まれていた。

ここで、地すべり等の地盤変位を把握し、警戒避難を判定するためには、１〜２ｃｍ／日の精度で地盤の変位をとらえられる精度が必要である。斜面を遠隔から計測する方法としては、人工衛星や航空機から面的に計測する方法と、斜面の特定な点を対象に計測する定点観測手法がある。しかし、面的観測手法は、精度や計測頻度の点でリアルタイムに斜面挙動をとらえることが困難である。これに対し、定点観測手法は、０．５〜１ｃｍの地盤変位まで観測することができ、必要な精度を満たし、細かな間隔で計測でき有利である。

従来、このような斜面の挙動を監視するシステムとして、特許文献１、２に開示されているような監視システムがある。

特許文献１は、崩落が発生したときに現場の様子を監視室で居ながらにして見ることができ、崩落現場に足を運ぶことによる二次災害を防止する崩落検知システムである。この崩落検知システムは、１つ以上の観測地点に設置された光反射体と、この光反射体に向けて光を出射し、光反射体で反射された光を受光して光反射体までの距離を計測するレーザレベル計とを備えるものである。そして、このレーザレベル計の計測値を所定の基準値と比べ、計測値と基準値の差が予め定められた値を超えたときに観測地点で崩落が発生したと判断する。また、観測地点の現場画像を撮影する画像カメラと、レーザレベル計の計測値と画像カメラの撮影画像のデータをネットワーク経由で送信する通信手段と、転送された計測値と撮影画像のデータを同一画面上に表示する表示手段とを有するものである。

特許文献２は、土砂災害危険個所の地盤や岩盤の動きをｍｍ精度で計測でき、かつ、土砂災害危険個所へ設置する際に行う現地工事を容易化した土砂災害監視システムである。この土砂災害監視システムも、レーザ測距技術を応用して土砂災害危険個所の地盤や岩盤の動きをｍｍ精度で計測するものである。土砂災害危険個所の地盤や岩盤に設置するのは、電源が不要なレーザ光反射部のみであるため、土砂災害危険個所に設置する設備の簡素化及び土砂災害危険個所にて行う設置工事の容易化および工期短縮を図ることができる。
特開２００１−１３３２９９号公報 特開２００３−３１５１１４号公報

上記の監視システムにおいて、例えば大規模な地すべりや火山活動に伴う不安定化した斜面の計測は、計測対象から１ｋｍ以上離れた場所から観測しなければならない場合が多い。近年、レーザ測距によるターゲットを必要としない計測（ノンプリズム計測）技術が開発されているが、その計測距離は０．５ｋｍが限界である。このため、安全性を考慮すると、地滑り等の不安定な地点の観測には、何らかの観測躯体や計測機器を配置することが必要となる。

しかも、そのような場合、対象地点は山間地や急崖地であるため、基本的に電源が取れない。従って、観測躯体は無電源または内蔵電源で稼動する必要がある。さらに、強風・豪雨・降雪・寒冷・高温に耐え、場合によっては火山ガス等の影響に対して、強固な構造が必要である。また、観測対象地は国立公園内や景勝地である場合が多く、環境・景観や一時的な土地の借用などに配慮し、回収可能な構造にする必要がある。

しかしながら、上記特許文献に開示された技術の場合、上記観測条件を満たすものではない。さらに、レーザ光の反射体は、危険な地滑り箇所に設置しなければならないものであり、設置時に作業員が災害に巻き込まれる恐れがあるものであった。また、国立公園等の自然環境の保全地域内では、計測機器が不要になったり使えなくなった場合は、回収しなければならないが、依然危険が伴う場合は回収不能となり、ゴミとして残ってしまうものであった。

この発明は、上記従来の技術の問題点に鑑みて成されたもので、地滑り等の危険箇所への安全且つ確実な設置が可能であるとともに、使用不能または不要となった場合には容易に安全に計測機器を回収することができるヘリコプタ設置による計測システムを提供することを目的とする。

この発明は、反射プリズムを内蔵したプリズム観測体等の計測機器と、この計測機器が固定された台座部と、この台座部に設けられヘリコプタによりワイヤで吊り下げるための搬入機構部及び回収機構部とから成る観測躯体を備え、前記計測機器から離れた位置にあり前記計測機器の位置等の情報を検知する計測装置を有し、前記観測躯体の搬入機構部によりワイヤで吊り下げてヘリコプタにより搬送し、所定の観測地点にヘリコプタから下ろして設置し、前記計測機器を回収する場合は、前記回収機構部にヘリコプタにより吊り下げられたフック装置を係合し、吊り上げて回収可能としたヘリコプタ設置による計測システムである。

前記観測躯体は、金属製のコンクリート型枠にコンクリートを流し込んで、前記コンクリート型枠ともに構成されたものである。

前記計測機器は、レーザ光線を反射するプリズム観測体であり、前記計測装置はレーザ測距装置である。

前記回収機構部は、非金属製のロープを有した環状部を備え、前記ヘリコプタのフック装置は、一対のフックが互いに開口を対向させてガイドバーを挟んで設けられ、前記フックの開口から前記ロープが抜け出さないようにする抜け止めレバーを備えたものである。

この発明のヘリコプタ設置による計測システムは、地滑り等の危険箇所へ計測機器を安全且つ確実な設置することができ、計測機器が使用不能または不要となった場合には容易に安全に回収することができるものである。しかも、強風・豪雨・降雪・寒冷・高温に耐え、火山ガス等の影響を受け難い強固な構造となっている。また、回収可能とすることで、環境・景観や一時的な土地の借用などにおいて問題が発生することが無く、環境上及びコスト的にも有利である。

以下、この発明の計測システムの一実施形態について、図１〜図４を基にして説明する。この実施形態の計測システム１０は、火山や地震などの災害時における傾斜面などの観測地点１２の挙動観測に使用されるものである。この実施形態の計測システム１０を構成する観測躯体１４は図１等に示すように、４本脚を有するテトラポットを成型するための金属製の型枠１６を利用したもので、内部にコンクリートを流し込み硬化させて形成されている。型枠１６は、４本のうちの一つの脚部１６ａを適宜な位置で切断した状態で、コンクリートを流し込み硬化させ、この切断部分が後述するプリズム観測体３６を取り付ける載置部１８となる。そして、載置部１８の下方の３本の脚部１６ａが、台座部２０となる。型枠１６の台座部２０の各脚部底面１６ｂには、金属製の３個の鋭角な突起２２が、台座部２０の脚部１６ａの付け根から放射状に各々溶接されて設けられている。

載置部１８が形成された脚部１６ａには、図１（ａ）に示すように、台座部２０の全幅とほぼ同じ長さに形成されたＨ型鋼２４が、載置部１８の脚部１６ａの下部を貫通して設けられている。Ｈ型鋼２４は、観測躯体１４を吊り下げ可能な強度を有し、向きを容易に設定可能に固定された搬入機構部２６を構成する。

また、図１（ｂ）に示すように、環状部であるＵ字状に形成されたステンレスなど金属製のパイプ２８が、Ｈ型鋼２４の長手方向の中心位置下方の脚部１６ａを貫通し、Ｈ型鋼２４に対して直角に設けられている。そして、パイプ２８は、載置部１８の上方に両端部２８ａが位置している。この両端部２８ａ間には、パイプ２８の内部に挿通され両端部２８ａから延出してエンドレスに形成された環状部であるアラミド繊維等の高強度化学繊維のロープ３０が張られ、観測躯体１４を吊り下げ可能な強度を有した回収機構部３２が形成されている。また、パイプ２８の曲部２８ｂには、各々補強部材３４が設けられ、補強材３４の両端が曲部２８ｂの角の両側に固定されている。

載置部１８には、後述する円柱状のプリズム観測体３６下端部分が、適宜の深さで埋設されている。そして、プリズム観測体３６の正面方向が、Ｈ型鋼２４の脚部１６ａ貫通方向と同じ方向に固定されている。型枠１６表面には防塵塗装が施され、プリズム観測体３６の正面側に位置する脚部１６ａは、プリズム観測体３６の向きがヘリコプタの操縦士にもわかり易くするため、他の脚部１６ａと異なる色彩に塗装されている。

載置部１８に固定されたプリズム観測体３６は、図２（ａ）に示すように、外側管３８に支持部材４０を介して内側管４２が内部に嵌挿され形成されている。外側管３８は、腐食しないように段ボール管などにより形成され、防水性及び耐水性を持たせるため、表面にＦＲＰとポリウレタン樹脂をコーティングし、その上にポリウレタン塗装を施し、さらにその上からガラスコーティングが施されている。内側管４２は、硬質塩化ビニルにより形成されている。

載置部１８へプリズム観測体３６を固定する際に埋設される各下端部近傍には、図２（ｂ）に示すように、同心状で等間隔な同位置に、複数の貫通穴４４が形成されている。

計測機器であるプリズム観測体３６の一外周面には、図２（ａ）（ｂ）に示すように、略円筒型の反射プリズム４６が縦横各３列で計９素子が、等間隔に取り付けられている。この反射プリズム４６は、３面直方体構造の円形プリズムと、ポリカーボネイトなどの樹脂から成るプリズム枠から形成されている。また、反射プリズムの表面には、多層表面反射防止膜などによりコーティングされている。さらに、内部を密閉状態に各接合部にはシーリング材などによりシーリングされている。そして、この反射プリズム４６を図２（ａ）に示すように、外側管３８に設けられたプリズム挿通穴４８に挿通し、外側管３８との隙間はシーリング材などでシーリングされ、内側管４２に形成されたプリズム固定穴５０に端部を嵌合させて各々固定されている。また、外側管３８と内側管４２の間は、硬質ウレタンフォームが充填され、外側管３８の頭頂側端部には、ＦＲＰなどから形成されたドーム形状のカバー５２が被着されている。

次に、この実施形態の計測システム１０の構成について説明する。ここでは、図３に示すように、地震や火山などの災害が発生し、地滑り等が発生する傾斜面などの観測地点１２の挙動観測の場合について以下に説明する。観測地点１２近郊には、観測躯体１４を集積できヘリコプタ５４が離着陸可能な仮設ヘリポート５６を設ける。観測躯体１４は、ヘリコプタ５４により搬送され観測地点１２に設置される。また、観測地点１２が見通せる複数箇所に観測所５８が開設され、基準点６２に計測装置である測距装置６０が設置される。さらに、観測所５８には、計測情報を送信する制御装置６４が設置される。そして、各観測所５８と専用線６６により接続された集中監視所６８が適宜な場所に位置し、通信処理及び観測情報処理を行う監視装置７０及び監視端末７２が設置されている。

次に、観測躯体１４の設置及び回収方法及びヘリコプタ５４により観測躯体１４を吊り下げるためのフック装置７４について説明する。まず、観測躯体１４を観測地点１２へ搬送する際は、図３に示すように、観測躯体１４に形成された搬入機構部２６のＨ型鋼２４に、吊り下げ用ワイヤ７６の両端部の図示しないフックを係合し搬送される。そして、ヘリコプタ５４に吊り下げられて観測地点１２に搬送され、降ろされる。設置時には、観測躯体１４に固定されたプリズム観測体３６の反射プリズム４６が、観測所５８に設けられた基準点６２方向に向くようにヘリコプタ５４により設置時に調節する。この後、図示しないフックをヘリコプタ５４側から解除し、吊り下げ用ワイヤ７６とＨ型鋼との連結を解除する。

観測地点１２から観測躯体１４を回収する場合には、ヘリコプタ５４の吊り下げ用ワイヤ７６にフック装置７４を取り付けて回収する。フック装置７４は、図４に示すように、吊部７８を有するハンガー部材８０の両端下部に、それぞれ高強度化学繊維のロープ３０を吊り上げるためのフック８２が各々設けられている。両フック８２は、その開口８２ａを互いに向かい合わせに配置され、両フック８２の開口８２ａ間にはワイヤ７６を各フック８２へ導くためのガイドバー８４が架設されている。また、各フック８２には、その開口８２ａからロープ３０が抜け出さないように、抜け止めレバー８６が各々設けられている。

観測躯体１４の回収は、ヘリコプタ５４の吊り下げ用ワイヤ７６にフック装置７４を取り付けて観測躯体１４の上空にヘリコプタ５４を位置させ、観測躯体１４に形成された回収機構部３２のロープ３０に、フック装置７４に設けられたガイドバー８４を当接させる。すると、ガイドバー８４がロープ３０上を摺動し、両フック８２のどちらかにロープ３０が嵌合する。この状態でロープ３０は、抜け止めレバー８６により抜け出ることはなく、ヘリコプタ５４により観測躯体１４をそのまま吊り上げて、仮設ヘリポート５６まで搬送し、抜け止めレバー８６を解除してフック８２より吊り上げ用ワイヤ７６を外し、回収が完了する。

次に、この実施形態の計測システム１０の動作について説明する。図３に示すように、ヘリコプタ５４により搬送されて観測地点１２に設置された複数の観測躯体１４のプリズム観測体３６に対して、複数の観測所５８の基準点６２に設けられた計測装置である測距装置６０から測距レーザ光が照射され、各々プリズム観測体３６の反射プリズム４６のいずれかで測距レーザ光が反射されて測距装置６０に到達し、観測地点１２と基準点６２との距離が測定される。そして、測定情報は各観測所５８の制御装置６４により、専用線６６にて接続された集中監視所６８へ送信され、監視装置７０に集約される。監視装置７０は、受信した計測情報を処理して、観測地点１２の移動等を記録し、監視端末７２に観測情報を表示する。

この実施形態の計測システム１０によれば、災害時の傾斜面などの観測地点１２の観測が安全に効率よく観測でき、人の立ち入り難い場所でもヘリコプタ５４により観測躯体１４を安全に搬送して設置できる。また、観測躯体１４の回収も、ヘリコプタ５４から吊り下げられたワイヤ７６の端部のフック装置７４により、人手を使用せずに確実に吊り上げて搬送できるため、効率よく回収でき、計測終了後の観測地点１２の環境を、観測前の状態に戻すことができる。また、反射プリズム４６の素子は、３列に９素子配置としたため、広い反射角度により、計測値が安定して高い観測精度により観測可能であり、正確な斜面の挙動観測が可能である。さらに、円柱状の外側管３８及び内側管４２に直接固定されて、プリズム観測体３６が形成されているため、耐久性に優れたものである。

なお、この発明の計測システムは上記実施形態に限定されるものではなく、例えばプリズム観測体に設けられた反射プリズムは、基準点からの測距光を反射できればよく、素子の数は適宜設定可能である。

また、計測機器の設置地点の挙動が検出できればよいため、載置部に計測機器としてＧＰＳ装置を取り付けても良い。この場合、ＧＰＳによる観測データは無線で観測装置に送信され、観測所からプリズム躯体が見通せない地点に設置されても、挙動を計測可能なものである。その他、観測躯体には、地震計、積雪深計等、各種計測機器を搭載することが可能であり、地盤の変位のみならず、人の立入りが困難な場所での広汎な計測への応用が可能である。さらに、各部材の形状や素材など適宜変更可能である。

この発明の一実施形態の計測システムの観測躯体を示す上面図（ａ）と、正面図（ｂ）と、右側面図（ｃ）である。 この実施形態の計測システムの反射プリズム観測体の上面図（ａ）と、正面図（ｂ）である。 この実施形態の計測システムの構成を示す概略図である。 この実施形態の計測システムの観測躯体の搬送に使用するフックの正面図である。

符号の説明

１０ 計測システム
１２ 観測地点
１４ 観測躯体
１６ 型枠
１８ 載置部
２０ 台座部
２６ 搬入機構部
３０ ロープ
３２ 回収機構部
３６ プリズム観測体
４６ 反射プリズム
５４ ヘリコプタ
５８ 観測所
６０ 測距装置
６２ 基準点
７４ フック装置
７６ ワイヤ

Claims (4)

1. 計測機器と、この計測機器が固定された台座部と、この台座部に設けられヘリコプタによりワイヤで吊り下げるための搬入機構部及び回収機構部とから成る観測躯体を備え、前記計測機器から離れた位置にあり前記計測機器の情報を検知する計測装置を有し、前記観測躯体の搬入機構部によりワイヤで吊り下げてヘリコプタにより搬送し、所定の観測地点にヘリコプタから下ろして設置し、前記計測機器を回収する場合は、前記回収機構部にヘリコプタにより吊り下げられたフック装置を係合し、吊り上げて回収可能としたことを特徴とするヘリコプタ設置による計測システム。
2. 前記観測躯体は、金属製のコンクリート型枠にコンクリートを流し込んで、前記コンクリート型枠ともに構成されて成る請求項１記載のヘリコプタ設置による計測システム。
3. 前記計測機器は、レーザ光線を反射するプリズム観測体であり、前記計測装置はレーザ測距装置である請求項１記載のヘリコプタ設置による計測システム。
4. 前記回収機構部は、非金属製のロープを有した環状部を備え、前記ヘリコプタのフック装置は、一対のフックが互いに開口を対向させてガイドバーを挟んで設けられ、前記フックの開口から前記ロープが抜け出さないようにする抜け止めレバーを備えた請求項１または２記載のヘリコプタ設置による計測システム。
   
   

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