JP2008169583A - 護岸監視システム、護岸監視装置、護岸監視用プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】川または海水に接する壁面を監視するための護岸監視システムであって、壁面の少なくとも一部に設けられ、信号を発信する複数の通信装置201、通信装置201によって発信される信号を受信する通信制御部204、受信された信号に基づいて、複数の通信装置201のうちの信号の発信を停止した通信装置201の位置を特定する通信途絶判定部205、通信途絶判定部205によって特定された位置の分布状態を表示する表示データ生成部206及びディスプレイ207を備える。
【選択図】 図2
Description
このような要求に応えるための従来技術として、例えば、非特許文献1に記載された技術が挙げられる。非特許文献1に記載された技術は、堤防の「高水敷き」と呼ばれる部分に侵食センサを埋め込んで、洪水時の「高水敷き」の浸食の状態をリアルタイムで観測するものである。
NIKKEI CONSTRUCTION 2006.4.28,p58-59.
また、非特許文献1に記載された技術は、「高水敷き」に点在する自然石を侵食センサとしている。このため、「高水敷き」における大凡の位置の侵食の発生がわかるものの、どの位置でどの程度の侵食が起こったかという情報を得ることは困難である。
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであって、護岸壁、ひいては河川や海と接する壁面の詳細な状態を直接に、かつ自動的、正確に検出し、護岸壁のメンテナンスや洪水時の対応に有用な情報が得られる護岸監視システム、護岸監視装置、護岸監視用プログラムを提供することを目的とする。
また、通信ユニットが前記壁面に加わる振動及び力の少なくとも一方を表す信号を前記識別信号と共に発信し、護岸監視装置が、振動及び力の少なくとも一方を表す信号に基づいて壁面の損傷の度合いを判断することができる。このため、通信ユニットが土砂と共に流出するに到らないまでも、護岸壁のずれや加わる圧力の値及び箇所を検出することができるため、護岸壁のメンテナンスに有用な情報を得ることができる。また、護岸壁の破損や堤防の決壊の可能性を早期に知ることができる。
・監視対象
本発明の実施の形態1、実施形態2の説明に先立って、先ず、本発明の監視システムが適用される監視対象について説明する。
図1は、監視対象を説明するための模式図である。図示した監視対象は、堤防の壁面である。堤防は、高水敷きと呼ばれる平面と、堤防の高水敷きに対して隆起している堤体とを示している。堤体の壁面には護岸ブロック101が設けられていて、壁面の土砂の流出を防いでいる。
なお、図1では、破線で示した護岸ブロック101が土砂の流出によって欠落した状態を示している。また、図1では、根固工102が土砂の流出によって崩れた状態を示しているが、根固工102の上には、根固工102下の土砂の流出を防ぐ目的で図示しない異形ブロックが置かれている。
護岸ブロック101の欠損によって堤体の一部の土砂が流出することを天端欠壊という。また、根固工102が崩れる原因の土砂の流出を、土砂の抜け出しという。土砂の抜け出しが起こり得る範囲を図1中にCで示す。土砂の抜け出しは、図示したように、護岸ブロックが設けられた面Aの裏面Dにも達する場合がある。
図2は、実施形態1の護岸監視システムの概要を説明するため図である。実施形態1の護岸システムは、図1に示したように、壁面の護岸ブロック101に設けられた複数の通信装置201を含む通信装置群1と、通信装置群1が発信した信号を受信して壁面の状態を監視する護岸監視装置2とからなっている。
なお、実施形態1では、通信装置201を護岸ブロック101にのみ設けるものとして以降の説明をする。しかし、実施形態1は、このような構成に限定されるものでなく、根固工102にも設けることが可能である。
通信装置201は、実施形態1における通信ユニットである。また、通信装置群1は、実施形態1の護岸監視用通信装置である。
また、護岸監視装置2は、通信装置201eによって発信された信号を受信する通信制御部204、受信された信号に基づいて、複数の通信装置201のうちの信号の発信を停止した通信装置201の位置を特定する通信途絶判定部205と、特定された位置の分布状態を表示する表示データ生成部206及びディスプレイ207を備えている。
・通信装置
以下、実施形態1の通信装置201及び通信装置群1について説明する。
図4は、このような通信装置201のハードウェア構成を説明するための図である。通信装置201は、護岸監視装置2と通信するための送信回路404、受信回路405及びループアンテナ407を備えている。また、通信にかかる処理全般を制御するCPU(Central Processing Unit)402、CPU402と外部機器との間のデータ授受を制御するインターフェイス部401、以上の構成に電力を供給する電池403を備えている。
以上の構成は、ケース体406内に収納されている。通信装置201は水中に設置される場合もあるため、ケース体406は防水されていて、内部の機器を完全に密封するよう構成されている。さらに、ケース体406は、通信装置201が水中、あるいは地中に設置された場合にも周囲の圧力に耐える充分な強度を有するよう構成される。
(1)電力制御に関する機能
以下、実施形態1の通信装置201の電力制御に関する機能について説明する。
図5に示したように、電源制御部503は、タイマ504を備えている。タイマ504は、常に所定の時間を計時している。電源制御部503は、1回の計時ごとに電源オンし、通信を開始するか否かを判断する。
電源オン時、通信装置201sの電源制御部503は、後述するように、水圧センサ505によって検出された圧力がしきい値以上であった場合に識別信号を送信する。
以上述べた構成において、実施形態1では、電源オンの間隔を30分から1時間、電源オンから通信を開始しない場合に電源オフまでの時間を1〜10分程度と考えている。
以上述べた構成によれば、通信装置201を広範囲に多数設けた場合にも消費される電力を低減し、護岸監視システムを低消費電力化することができる。
図6は、識別信号生成部502によって生成される識別信号を説明するための図である。図6(a)は、通信制御部501によって受信された識別信号を示していて、(b)は識別信号生成部502によって生成された識別信号を示している。
すなわち、通信装置201は、通信制御部501から図6(a)に示した識別信号を受信する。(a)に示した識別信号は、信号の発信先を特定するための制御データ601と、他の通信装置の識別コード群データ602とで構成されている。識別コード群データは、識別信号が受信されるまでに経由してきた他の複数の通信装置の識別コードデータ603を含んでいる。
以上のようにして、通信装置201が順次識別信号を送受信し、通信装置201eは、受信した識別信号に自装置の識別コードを付加して外部である護岸監視装置2に発信する。
このような構成により、実施形態1は、水中でも通信装置201同士が安定して通信することを可能にしている。
実施形態1では、マトリックス状に配置された通信装置201のうち、縦方向に配置された通信装置201の列ごとに識別信号の送受信を行うものとしている。図示した例では、N−2列をN−2ch、N列目をNchと記す。
例えば、Nchにおいて、先ず通信装置201sが識別信号を生成し、図中における1つ上方の通信装置201に向けて発信する。識別信号を受信した通信装置201は、この識別信号に自装置の識別コードを付加してさらに1つ上方の通信装置201に向けて発信する。Nchに含まれる通信装置201の全てが通信可能な状態であれば、護岸監視装置2に対し、Nchの通信装置201全ての識別コードが付加された識別信号が発信される。
さらに、実施形態1は、図7(b)に示したように、護岸ブロック101が流出し、通信装置201による通信がchの途中で途絶した場合、通信装置201は、図7(c)のように、異なるchの通信装置201を指定して識別番号を発信することができる。このような構成によれば、通信を途絶した通信装置の位置を詳細に特定することができる。
そして、通信制御部501は、所定の時間内に他の通信装置201からの返信を受付けられなかった場合、識別信号の発信先を他の通信装置201とは別個の他の通信装置201に変更する。
水圧センサ505は、第1の圧力を検出した場合に通信装置201sの発信を開始し、水圧センサ505が第1の圧力よりも小さい第2の圧力を検出した場合に通信装置201sの発信を停止する。
第1の圧力とは、河川の水位が護岸の監視を開始すべき程度に達した場合に通信装置201sにかかる水圧に応じて決定される圧力のしきい値である。また、第2の圧力とは、河川の水位が護岸の監視を解除すべき程度に達した場合に通信装置201sにかかる水圧に応じて決定される圧力のしきい値である。
また、弾性体の範囲や弾性率等を適正に設計することにより、ケース体に加わる圧力がしきい値以下になった場合には弾性体の形状が復元され、第1の端子と第2の端子とを離してスイッチをオフすることができる。このような水圧センサ505及び通信制御部501は、実施形態1の発信スイッチとして機能する。
また、実施形態1の水圧による発信の開始及び停止は、このような構成に限定されるものではない。
例えば、通信装置201sの水圧センサ505が、第1の圧力を検出した場合と第2の圧力を検出した場合、各々の圧力の対応する信号を電源制御部503に信号を出力するようにしてもよい。このように構成した場合、第1の圧力に対応する信号が入力された場合、通信制御部501は、識別信号生成部502に識別信号生成を指示する。また、第2の圧力に対応する信号が入力された場合、通信制御部501は、識別信号生成部502に識別信号生成を指示することなく発信を停止させる。
図9は、実施形態1の通信装置201の動作を説明するためのフローチャートである。図示した動作では、先ず、通信装置201が、所定の時間ごとに電源制御部503が電源オンの処理を実行する(ステップS901)。そして、電源がオンされている間(ステップS908:No)、識別信号が受信されたか否かを判断する(ステップS902)。識別信号が受信されずに(ステップS902:No)、タイマ504による計時時間が経過した場合(ステップS908:Yes)、次の電源オンのタイミングまで電源をオフするための処理を実行する(ステップS907)。
また、ステップ1002において、しきい値以上の水圧が検出された場合(ステップS1002:Yes)、通信装置201sは、自己の識別コードが付与された識別信号を生成し(ステップS1003)、送信する(ステップS1004)。そして、以降、図9に示した通信装置201と同様に動作する。
通信装置201eは、通信装置201と同様に、所定の時間ごとに電源制御部503が電源オンの処理を実行する(ステップS1101)。そして、電源がオンされている間(ステップS1107:No)、識別信号が受信されたか否かを判断する(ステップS1102)。識別信号が受信されずに(ステップS1102:No)、タイマ504による計時時間が経過した場合(ステップS1107:Yes)、次の電源オンのタイミングまで電源をオフするための処理を実行する(ステップS1106)。
ここで、通信装置201eは、次の通信装置201ではなく、外部である護岸監視装置2に更新された識別番号を送信する点で通信装置201と相違する。通信装置201eは、識別番号の送信後、電源をオフして次の電源オンまで待機する(ステップS1106)。
一方、発信を開始した場合、護岸監視の必要性が高まったと考えられるから、より短い時間間隔でオンするよう設定してもよい。また、いったん発信を開始した場合、通信装置201sが水圧センサ505の検出圧力にしたがって発信を停止するまで通信装置201は電源をオフすることなく動作するものであってもよい。
次に、護岸監視装置2について説明する。護岸監視装置2は、河川または海に接する壁面を監視するための護岸監視装置である。そして、図2に示したように、先に説明した通信装置201によって発信される信号を受信する通信制御部204、受信された信号に基づいて、複数の通信装置201のうちの信号の発信を停止したものの位置を特定する通信途絶判定部205、特定された位置の壁面における分布状態を表示する表示データ生成部206及びディスプレイ207を備えている。
さらに、実施形態1の護岸監視装置2は、表示データ生成部206のよって生成、ディスプレイ207に表示された面分布に基づいて、護岸壁の損傷の度合いを判断する第1損傷程度判断手段となるデータ解析部208を備えている。図示するように、表示データ生成部206から発信停止位置を特定するためのデータは、データ解析部208にも送られていて、データ解析部208はこのデータを解析するものとする。
したがって、実施形態1の発明は、護岸壁、ひいては河川や海と接する壁面の詳細な状態を直接に、かつ自動的、正確に検出し、護岸壁の洪水時の対応に有用な情報を得ることができる。
次に、本発明の護岸監視システムの実施形態2について説明する。実施形態2の護岸監視システムは、図16に示すように、加速度計等のセンサが検出した信号を識別信号と共に通信装置201間でデータ通信する点で、通信装置201の通信信号の有無によって壁面の状態を監視している実施形態1と相違する。
図17は、実施形態2の通信装置の構成を説明するためのブロック図である。図17に示した構成は、図5に示した実施形態1の通信装置201と同様の構成を含んでいる。図17の図5に示した構成と同様の構成については、図5と同様の符号を付して示し、説明の一部を略すものとする。
上記した実施形態2では、データ解析部208が、実施形態1の第1損傷度判断手段として機能すると共に、第2損傷度判断手段としても機能する。
また、表示データ生成部206は、以上述べた実施形態2によって得られる護岸ブロックのずれ等の情報を含む表示データを生成し、ディスプレイ207に表示することが可能である。
なお、本発明の実施形態2は、以上述べた構成に限定されるものではない。すなわち、実施形態2では、通信装置を壁面の上面に設けた構成について説明している。しかしながら、実施形態2は、センサの出力値を示す信号を出力する通信装置を壁面の内面に設けることも可能である。図17では、センサに水圧センサ505を流用し、この検出信号をセンサ信号生成部172に入力する。通信制御部501は、水圧センサ505が検出した圧力を表す信号を識別信号と共に発信する。護岸監視装置2は、受信された信号に含まれる水圧センサ505によって検出される土砂の圧力が所定の値以下になったことによって、壁面内部の土砂の流出を検出することができる。
103 基礎工、171 加速度センサ、172 センサ信号生成部
201s,201,201e 通信装置
204 通信制御部、205 通信途絶判定部、206 表示データ生成部
207 ディスプレイ、208 データ解析部
401 インターフェイス部、403 電池、404 送信回路、405 受信回路
406 ケース体、407 ループアンテナ
501 通信制御部、502 識別信号生成部、503 電源制御部
504 タイマ、505 水圧センサ
Claims (17)
- 川または海水に接する壁面を監視するための護岸監視システムであって、
前記壁面の少なくとも一部に設けられ、信号を発信する複数の通信ユニットと、
前記通信ユニットによって発信される信号を受信する受信手段と、
前記受信手段によって受信された信号に基づいて、複数の前記通信ユニットのうちの信号の発信を停止した前記通信ユニットの位置を特定する発信停止位置特定手段と、
前記発信停止位置特定手段によって特定された位置の分布状態を表示する面分布表示手段と、
を備えることを特徴とする護岸監視制御システム。 - 川または海水に接する壁面を監視するための信号を発信する護岸監視用通信装置であって、
前記壁面の少なくとも一部に設けられ、信号を発信する複数の通信ユニットを備え、
前記複数の通信ユニットの少なくとも一部は、各々を特定するための識別コードを有し、自己の識別コードが付与された識別信号を発信することを特徴とする護岸監視用通信装置。 - 前記通信ユニットは、
他の通信ユニットによって発信された該他の通信ユニットの識別コードを含む識別信号を受信する識別信号受信手段と、
前記識別信号受信手段によって受信された識別信号に、自己の識別コードを付与して新たな識別信号を生成する識別信号更新手段と、をさらに備え、
前記識別信号更新手段によって自己の識別コードが付与された新たな識別信号を他の通信装置に向けて発信することを特徴とする請求項2に記載の護岸監視用通信装置。 - 前記複数の通信ユニットの少なくとも一部は、
前記識別信号更新手段によって生成された新たな識別信号を外部に向けて発信する外部発信手段をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の護岸監視用通信装置。 - 前記複数の通信ユニットの少なくとも一部は、
他の通信ユニットに向けてされた発信に対する前記他の通信ユニットからの返信を受付ける返信受付手段と、
前記返信受付手段が所定の時間内に前記他の通信ユニットからの返信を受付けられなかった場合、前記識別信号の発信先を前記他の通信ユニットとは別個の他の通信ユニットに変更する発信先変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の護岸監視用通信装置。 - 前記通信ユニットの発信を開始または停止させる発信スイッチと、水圧を検出する水圧センサとをさらに備え、
前記発信スイッチは、
前記水圧センサが第1の圧力を検出した場合に前記通信ユニットの発信を開始し、前記水圧センサが第1の圧力よりも小さい第2の圧力を検出した場合に前記通信ユニットの発信を停止することを特徴とする請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の護岸監視用通信装置。 - 前記壁面に加わる振動及び力の少なくとも一方を検出するセンサをさらに備え、
前記通信ユニットは、前記センサが検出した振動、力の少なくとも一方を表す信号を前記識別信号と共に発信することを特徴とする請求項2から請求項6のいずれか1項に記載の護岸監視用通信装置。 - 前記センサが前記壁面の内面に設けられて圧力を検出する圧力センサであって、前記通信ユニットは、前記圧力センサが検出した圧力を表す信号を前記識別信号と共に発信することを特徴とする請求項7に記載の護岸監視用通信装置。
- 川または海水に接する壁面を監視するための護岸監視装置であって、
前記壁面の少なくとも一部に設けられて信号を発信する複数の通信ユニットによって発信される信号を受信する受信手段と、
前記受信手段によって受信された信号に基づいて、複数の前記通信ユニットのうちの信号の発信を停止した前記通信ユニットの位置を特定する発信停止位置特定手段と、
前記発信停止位置特定手段によって特定された位置の前記壁面における分布状態を表示する面分布表示手段と、
を備えることを特徴とする護岸監視装置。 - 前記複数の通信ユニットの少なくとも一部が各々を特定するための識別コードを有し、自己の識別コードが付与された識別信号を発信すると共に、
前記発信停止位置特定手段は、前記受信手段により受信されない識別信号を検出し、該識別信号を発信する通信ユニットに対応する位置を発信停止位置とすることを特徴とする請求項9に記載の護岸監視装置。 - 前記面分布表示手段によって表示された面分布に基づいて、壁面の損傷の度合いを判断する第1損傷程度判断手段をさらに備えることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の護岸監視装置。
- 前記第1損傷度判断手段は、前記発信停止位置特定手段によって特定された位置が占める面積が大きいほど壁面の損傷が大きいと判断することを特徴とする請求項11に記載の護岸監視装置。
- 前記第1損傷度判断手段は、前記発信停止位置特定手段によって特定された位置が、前記壁面において下方であるよりも上方である場合に壁面の損傷が大きいと判断することを特徴とする請求項11または12に記載の護岸監視装置。
- 前記第1損傷度判断手段は、前記発信停止位置特定手段によって特定された位置が、前記壁面において分散しているよりも密集している場合に壁面の損傷が大きいと判断することを特徴とする請求項11から13のいずれか1項に記載の護岸監視装置。
- 前記通信ユニットが前記壁面に加わる振動及び力の少なくとも一方を表す信号を前記識別信号と共に発信し、振動及び力の少なくとも一方を表す信号に基づいて壁面の損傷の度合いを判断する第2損傷度判断手段を備えることを特徴とする請求項9から請求項14のいずれか1項に記載の護岸監視信装置。
- 前記通信ユニットが、前記壁面の内部にかかる圧力を表す信号を前記識別信号と共に発信し、前記損傷度判断手段は、圧力を表す信号に基づいて前記壁面内部の土砂の流出を検出することを特徴とする請求項15に記載の護岸監視装置。
- 河川または海水から陸地を保護する壁面の監視をコンピュータに実行させるための護岸監視用プログラムであって、
前記壁面の少なくとも一部に設けられて信号を発信する複数の通信ユニットによって発信される信号を受信する受信ステップと、
前記受信ステップにおいて受信された信号に基づいて、複数の前記通信ユニットのうちの信号の発信を停止した前記通信ユニットの位置を特定する発信停止位置特定ステップと、
前記発信停止位置特定ステップにおいて特定された位置の分布状態を表示する面分布表示ステップと、
を備えることを特徴とする護岸監視用プログラム。
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