JP2008102108A - 地すべり検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】地すべり検知センサ及び通信装置の電力消費量を大幅に低減し、基地局側から全ての検知センサの異常をチェック可能にする。
【解決手段】山腹の地すべりが発生する可能性がある地域全体に、一群の検知センサを設置し、該検知センサから発射した超音波を受信可能な位置にサブ中継局を、該サブ中継局から小出力無線で通信可能位置に中継局を、該中継局から遠く離れた安全な場所に基地局を設置する。前記検知センサは、前記サブ中継局から又は他の検知センサから発射された超音波を受信時に作動し、計測データを所定時間間隔でサブ中継局に無線送信すると共に、実際に地すべりが発生して変位した時には連続的に計測と送信を行い、更に他から超音波を受信した時には自らも他の検知センサに向けて超音波を発射する。サブ中継局は各検知センサからの計測データを受け取り中継局に送信し、中継局は該データを基地局に送信し、基地局は該データを記録、分析する。
【選択図】図１

Description

本発明は地すべり検知システムに関するものである。

雨が大量に降る時期になると毎年必ずどこかの地域で地すべりが発生し、多大な被害がでる。そしてまた、地すべりが発生した場合には、それが発生したこと、その範囲並びに地すべりの方向と速度を検知することができれば被害を少なくすることができる。

従来、地すべりが発生したことを検知するために、ワイヤー又はケーブルを用いたシステムがあった。該システムは、ワイヤー又はケーブルを山腹における地すべりが発生する可能性がある地点に設置し、地すべりの発生によるワイヤー又はケーブルの破断、せん断、遮光によって検知し、地すべりの発生を基地局に有線等によって報知するものである。

しかし乍ら、斯かるシステムの場合には、破断、破壊による一過性の信号発報のため、地すべりの予測及び地すべり発生後の継続検知は不可能であった。

このため、これを改善すべく、山腹における地すべりが発生する可能性がある地域に、その地域全体に亘って所定の間隔で複数の検知センサを固定設置し、周期的に計測データを基地局に無線送信する方式のシステムが案出された。

斯かるシステムにおいて用いる検知センサは、Ｘ軸加速度センサ、Ｙ軸加速度センサ、Ｚ軸加速度センサ、方位センサと無線装置とを備え、周期的に各検知センサによる計測データを基地局に無線送信し、また、実際に地すべりが発生し、Ｘ軸加速度センサとＹ軸加速度センサによって所定値の加速が加わったことが検知されると、その後は基地局に連続的に計測データを送信するものである。

斯かるシステムにあっては、周期的に各検知センサから送信される計測データを分析して地面の変位を知り、地すべりの発生を予測することができ、また、実際に地すべりが発生したときには、発生した範囲と、地すべりの方向及び速度を認識することができる。

しかし乍ら、斯かるシステムは、地すべりの発生する可能性が全くないとき、即ち地すべりに対する警戒を全く必要としないときにも周期的に作動して計測データを無線送信するものである。

このように警戒の必要が全くないときでも各検知センサが作動するため、多大な電力を無駄に消費することになる。特に無線装置による送信には多くの電力を必要とし、而も基地局までの距離が遠いために大出力のものを使用しなければならず、余計にバッテリーの消耗が激しい。このため、短い周期でバッテリーを交換しなければならず、電力に多大なコストがかかり過ぎるという問題点がある。加えて、現地において作業員が一々山腹に登り、各検知センサのバッテリーを交換する作業は非常に大変であるが、これを短い周期で行なわなければならず、労力と時間と費用の多大な損出である。

また、斯かるシステムにおける各検知センサは、周期的に計測データを基地局に送信するが、計測データを次回送信するまでの間に故障やバッテリーの消耗による作動不能が起こることもあり得る。このような場合において基地局側から各検知センサが正常に作動するか否かの確認を行なうことができないという問題点もある。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであって、地すべりに対する警戒が必要になったときのみ各検知センサを作動させるようになし、而も小出力の無線装置によって計測データの送信ができるようになし、もってバッテリーの消費量を従来システムに比して大幅に低減させることができ、加えて基地局側から全ての検知センサの異常をチェックすることができるようになした地すべり検知システムを提供せんとするものである。

而して、本発明の要旨とするところは、山腹における地すべりが発生する可能性がある地域に、その地域全体に亘って、隣接する検知センサ同士が夫々発射する超音波を受信することが可能な範囲において所定の間隔をとって固定設置する所要数の検知センサと、山腹における前記検知センサの一群から、その発射した超音波を各検知センサが受信することが可能な範囲において所定の距離はなれた位置に固定設置するサブ中継局と、山の頂上等の地すべりが発生する可能性がなく且つ電波が遠方まで届く位置であり、更に前記サブ中継局との通信に小出力の無線装置で足りる距離の範囲内に固定設置した中継局と、前記中継局から遠く離れた安全な場所に設置した基地局とからなり、
前記検知センサは、前記サブ中継局から発射された超音波又は他の検知センサから発射された超音波を受信したときに作動し、磁気方位センサ、Ｘ軸加速度センサ、Ｙ軸加速度センサ、Ｚ軸加速度センサ、水分計等による計測データを所定時間間隔で前記サブ中継局に無線送信すると共に、実際に地すべりが発生して変位したときには連続的に計測と送信を行い、更に前記サブ中継局から発射された超音波又は他の検知センサから発射された超音波を受信したときには自らも他の検知センサに向けて超音波を発射するよう構成し、
前記サブ中継局は、前記中継局からの前記検知センサへの起動指令があったときに、前記各検知センサに向けて超音波を発射し、また前記各検知センサからの計測データを受け取ると共に受け取った計測データを前記中継局に無線送信するよう構成し、
前記中継局は、自身が備えた雨量計の計測結果に基いて緊急指令を発令するとき又は基地局からの検知センサの起動指令が出たときに、前記サブ中継局に対して各検知センサを作動させるよう無線により指令し、また前記サブ中継局からの計測データを受け取ると共に受け取った計測データを前記基地局に無線或いはケーブルにより送信するよう構成し、
前記基地局は、前記中継局から送信された計測データを受信し、これを記録すると共に分析し、また前記各検知センサの正常な作動を確認するために、中継局に対して全検知センサの起動指令を出すよう構成してなる地すべり検知システムにある。

本発明は上記の如き構成であり、地すべりに対する警戒が必要になったときにのみ各検知センサを作動させるようになし、而も小出力の無線装置によって計測データの送信ができるようになしたから、バッテリーの消費量を従来システムに比して大幅に低減させることができるものである。加えて基地局側から全ての検知センサの正常な作動を確認することができるものである。

本発明を実施するための最良の形態は、山腹における地すべりが発生する可能性がある地域に、その地域全体に亘って、隣接する検知センサ同士が夫々発射する超音波を受信することが可能な範囲において所定の間隔をとって固定設置する所要数の検知センサと、山腹における前記検知センサの一群から、その発射した超音波を各検知センサが受信することが可能な範囲において所定の距離はなれた位置に固定設置するサブ中継局と、山の頂上等の地すべりが発生する可能性がなく且つ電波が遠方まで届く位置であり、更に前記サブ中継局との通信に小出力の無線装置で足りる距離の範囲内に固定設置した中継局と、前記中継局から遠く離れた安全な場所に設置した基地局とからなり、
前記検知センサは、前記サブ中継局から発射された超音波又は他の検知センサから発射された超音波を受信したときに作動し、磁気方位センサ、Ｘ軸加速度センサ、Ｙ軸加速度センサ、Ｚ軸加速度センサ、水分計等による計測データを所定時間間隔で前記サブ中継局に無線送信すると共に、実際に地すべりが発生して変位したときには連続的に計測と送信を行い、更に前記サブ中継局から発射された超音波又は他の検知センサから発射された超音波を受信したときには自らも他の検知センサに向けて超音波を発射するよう構成し、
前記サブ中継局は、前記中継局からの前記検知センサへの起動指令があったときに、前記各検知センサに向けて超音波を発射し、また前記各検知センサからの計測データを受け取ると共に受け取った計測データを前記中継局に無線送信するよう構成し、
前記中継局は、自身が備えた雨量計の計測結果に基いて緊急指令を発令するとき又は基地局からの検知センサの起動指令が出たときに、前記サブ中継局に対して各検知センサを作動させるよう無線により指令し、また前記サブ中継局からの計測データを受け取ると共に受け取った計測データを前記基地局に無線或いはケーブルにより送信するよう構成し、
前記基地局は、前記中継局から送信された計測データを受信し、これを記録すると共に分析し、また前記各検知センサの正常な作動を確認するために、中継局に対して全検知センサの起動指令を出すよう構成してなることである。

以下、本発明の実施例について説明する。
図１は本発明に係る地すべり検知システムの概略的説明図、図２は検知センサの防護カバーを省略して示した斜視図、図３は検知センサの回路ブロック図、図４はサブ中継局の回路ブロック図、図５は中継局の回路ブロック図、図６は基地局の概略図である。

図中、１は山腹である。２、３、４、５、６、７は山腹１における地すべりが発生する可能性がある地域に、その地域全体に亘って、隣接する検知センサ同士が夫々発射する超音波を受信することが可能な範囲において所定の間隔をとって固定設置した検知センサである。また、該検知センサ２、３、４、５、６、７の相互の間隔は１０ｍから数十メートルであり、且つ必ず後記サブ中継局又は他の検知センサの一台を見通せる位置とする。尚、該検知センサは、本実施例では６台使用しているが、これ以上でもよいし、またこれ以下でもよい。

また、該検知センサ２、３、４、５、６、７は同一構造であるから、ここでは検知センサ２のみついて説明する。該検知センサ２は、下端に杭状の地面への差込み部２ｂを有する強化プラスチック（ＦＲＰ）からなるケース状の本体部分２ａに後記装置を組み込んでなるものである。尚、図においては防護カバーは省略している。

８は前記本体部分２ａ内に設けた磁気方位センサであり、方位データを得ることにより検知センサの設置位置をしることができ、加速度の方向ベクトルが得られる。また、該方位センサ８は後記コントローラに接続している。

９は前記本体部分２ａ内に設けたＸ軸加速度センサであり、水平Ｘ軸変位データをとるものである。また、該Ｘ軸加速度センサ９は後記コントローラに接続している。１０は前記本体部分２ａ内に設けたＹ軸加速度センサであり、水平Ｙ軸変位データをとるものである。また、該Ｙ軸加速度センサ１０は後記コントローラに接続している。１１は前記本体部分２ａ内に設けたＺ軸加速度センサであり、垂直変位データをとるものである。また、該Ｚ軸加速度センサ１１は後記コントローラに接続している。尚、これらＸ軸加速度センサ９、Ｙ軸加速度センサ１０、並びにＺ軸加速度センサ１１を含めて図２においては３軸加速度センサ１２として示している。

１３は前記本体部分２ａ内に設けた水分計であり、地中の水分を計測するためのものである。また、該水分計１３は後記コントローラに接続している。

１４は前記本体部分２ａ内に設けたコントローラであり、前記磁気方位センサ８、３軸加速度センサ１２、水分計１３にデータをとらせ、データ記憶装置（図示せず。）に記憶させるものである。また、該コントローラ１４は、後記超音波スイッチからの電気信号に基いて起動し、各装置による計測と後記無線装置による計測データの送信を行なわせると共に、超音波スイッチにより他の検知センサに向けて超音波を発射させるものである。

１５は前記コントローラ１４に接続したバッテリーである。１６は前記コントローラ１４に接続した無線装置であり、前記Ｘ軸加速度センサ等の各装置による計測データを後記サブ中継局に無線送信するためのものである。また、各検知センサ２、３、４、５、６、７は後記サブ中継局との間で通信できればよく、而も該サブ中継局は各検知センサと距離が数十メートルしか離れていないから、該無線装置１６として電力消費量が少ない小出力の無線装置を用いれば足りる。１６ａは該無線装置のアンテナである。

１７は前記コントローラ１４に接続した超音波スイッチであり、後記サブ中継局に設けた超音波スイッチの送波器から発射された所定周波数の超音波を送受波器１８で受信したらこれを電気信号に変換し、増幅して前記コントローラ１４に伝えるものである。また、一方、これと同時に送受波器１８から他の検知センサに向けて、サブ中継局の超音波スイッチによる超音波と同一周波数の超音波を発射するものである。

また、斯かる検知センサ２は、一旦作動するとタイマー（図示せず。）をもって所定の時間間隔で計測データの送信を行い、また、実際に地すべりが発生して変位したときには連続的に計測と送信を行うものである。

１９は山腹１における前記検知センサ２、３、４、５、６、７の一群から数十メートル離れた位置に固定設置するサブ中継局である。また、該サブ中継局１９は、前記検知センサ２と同様の構成であるから詳細な説明は省略し、構成上の具体的な相違点についてのみ説明する。即ち、該サブ中継局１９は、後記中継局からの前記検知センサ２、３、４、５、６、７への起動指令の伝達と、各検知センサ２、３、４、５、６、７からの計測データの無線による受信と、受け取った計測データの後記中継局への無線による送信とを役目とするものである。したがって、コントローラ２０と、バッテリー２１と、無線装置２２と、超音波スイッチ２３とをもって構成している。尚、２２ａは無線装置２２のアンテナ、２４は超音波スイッチ２３の送波器である。また、該無線装置２２は、各検知センサ２、３、４、５、６、７からの計測データを受信し、これを後記中継局へ送信するためのものであり、後記中継局とは距離が１００ｍから３００ｍ程度しか離れていないから、電力消費量が少ない小出力のものを使用すれば足りる。また、超音波スイッチ２３は所定の周波数の超音波を前記検知スイッチ２、３、４、５、６、７へ向けて発射するためのものである。

２５は山の頂上等の地すべりの発生する可能性がなく且つ電波が遠方まで届く位置に固定設置する中継局である。また、該中継局２５は、前記サブ中継局１９との距離を１００ｍから３００ｍ程度とする。これにより、前記サブ中継局１９との通信用の後記無線装置は、電力消費量が少ない小出力のもので足りることになる。

また、該中継局２５は、前記サブ中継局１９と同様な構成であり、後記基地局からの前記検知センサ２、３、４、５、６、７への起動指令の伝達と、自身が備えた雨量計の計測データに基く緊急計測指令の発令と、サブ中継局１９からの計測データの無線による受信と、受け取った計測データの基地局への無線あるいはケーブルによる送信とを役目とするものである。したがって、コントローラ２６と、雨量計２７と、バッテリー２８と、前記サブ中継局１９との通信用の無線装置２９と、基地局との通信用の無線装置３０とをもって構成している。尚、２９ａ、３０ａは夫々無線装置２９、３０のアンテナである。また、前記緊急指令の発令とは、雨量計２７の計測による雨量がコントローラ２６内に設定された値を超えると、即ち、地すべりが発生するおそれが生じて警戒を要するときになると、該中継局２５は基地局からの指令なくして独自にサブ中継局１９に対して各検知センサ２、３、４、５、６、７が作動を開始するよう発令する、ということである。

３１は前記中継局２５から遠く離れた安全な場所に設置した基地局であり、防災センター等がこれにあたる。また、該基地局３１は、前記中継局２５との間において無線或いはケーブルによって通信し、中継局２５からの計測データを受信し、パーソナルコンピュータ等の記録装置に記録するものである。そしてまた、計測データの分析結果により各検知センサによる測定が必要であると判断した場合、或いはまた各検知センサの正常な作動を確認するために、中継局２５に対して検知センサの起動指令を出すものである。尚、３１ａは無線装置（図示せず。）のアンテナである。

次に、本システムによる地すべりの検知について説明する。
中継局２５がその雨量計２７の計測に基く緊急計測指令を発令しようとするとき、又は基地局３１からの起動指令が出されると、中継局２５はサブ中継局１９に対して無線で起動指令を伝える。これにより該サブ中継局１９は各検知センサ２、３、４、５、６、７の全てに向けて超音波スイッチ２３によって超音波を発射する。そして、この超音波を超音波スイッチ１７の送受波器１８で受けた各検知センサ２、３、４、５、６、７は、夫々起動して計測と計測データの送信を行う。そしてまた、これと同時に超音波スイッチ１７の送受波器１８から他の検知センサに向けて超音波を発射する。そして各検知センサは、少なくとも隣接の一台には超音波が届くように配置されているから、サブ中継局２５の超音波スイッチ２３から発射された超音波が、風や雨、霧、山の起伏等によって減衰して仮に全部の検知センサに届かなかったとしても、その内の一台にさえ届きさえすれば連鎖的に全ての検知センサが起動することになり、完璧な検知を行なうことができるものである。また、各検知センサからの計測データを無線送信で受け取ったサブ中継局１９は、その計測データを中継局２５に無線送信する。そして中継局２５は受け取った計測データを基地局３１に無線或いはケーブルを介して送信し、該基地局３１において計測データを記録し、その内容を分析するものである。

また、基地局３１側から各検知センサ２、３、４、５、６、７の正常な作動を確認することもでき、この場合には基地局３１から上記の如く中継局２５に対して全検知センサの起動指令を出すことによって行うものである。

本発明に係る地すべり検知システムの概略的説明図である。 検知センサの防護カバーを省略して示した斜視図である。 検知センサの回路ブロック図である。 サブ中継局の回路ブロック図である。 中継局の回路ブロック図である。 基地局の該略図である。

符号の説明

２、３、４、５、６、７ 検知センサ
８ 磁気方位センサ
９ Ｘ軸加速度センサ
１０ Ｙ軸加速度センサ
１１ Ｚ軸加速度センサ
１２ ３軸加速度センサ
１３ 水分計
１４ コントローラ
１５ バッテリー
１６ 無線装置
１７ 超音波スイッチ
１８ 送受波器
１９ サブ中継局
２０ コントローラ
２１ バッテリー
２２ 無線装置
２３ 超音波スイッチ
２４ 送波器
２５ 中継局
２６ コントローラ
２７ 雨量計
２８ バッテリー
２９ 無線装置
３０ 無線装置
３１ 基地局

Claims (1)

1. 山腹における地すべりが発生する可能性がある地域に、その地域全体に亘って、隣接する検知センサ同士が夫々発射する超音波を受信することが可能な範囲において所定の間隔をとって固定設置する所要数の検知センサと、山腹における前記検知センサの一群から、その発射した超音波を各検知センサが受信することが可能な範囲において所定の距離はなれた位置に固定設置するサブ中継局と、山の頂上等の地すべりが発生する可能性がなく且つ電波が遠方まで届く位置であり、更に前記サブ中継局との通信に小出力の無線装置で足りる距離の範囲内に固定設置した中継局と、前記中継局から遠く離れた安全な場所に設置した基地局とからなり、
   前記検知センサは、前記サブ中継局から発射された超音波又は他の検知センサから発射された超音波を受信したときに作動し、磁気方位センサ、Ｘ軸加速度センサ、Ｙ軸加速度センサ、Ｚ軸加速度センサ、水分計等による計測データを所定時間間隔で前記サブ中継局に無線送信すると共に、実際に地すべりが発生して変位したときには連続的に計測と送信を行い、更に前記サブ中継局から発射された超音波又は他の検知センサから発射された超音波を受信したときには自らも他の検知センサに向けて超音波を発射するよう構成し、
   前記サブ中継局は、前記中継局からの前記検知センサへの起動指令があったときに、前記各検知センサに向けて超音波を発射し、また前記各検知センサからの計測データを受け取ると共に受け取った計測データを前記中継局に無線送信するよう構成し、
   前記中継局は、自身が備えた雨量計の計測結果に基いて緊急指令を発令するとき又は基地局からの検知センサの起動指令が出たときに、前記サブ中継局に対して各検知センサを作動させるよう無線により指令し、また前記サブ中継局からの計測データを受け取ると共に受け取った計測データを前記基地局に無線或いはケーブルにより送信するよう構成し、
   前記基地局は、前記中継局から送信された計測データを受信し、これを記録すると共に分析し、また前記各検知センサの正常な作動を確認するために、中継局に対して全検知センサの起動指令を出すよう構成してなる地すべり検知システム。

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