JP2008287634A - 災害予測システム - Google Patents

Abstract

【課題】災害予測システムの省エネルギーを実現する。
【解決手段】地盤異常の危険性がある観測地２０に複数設置され、観測状態と待機状態とに切替可能で、観測状態のときに、地盤を観測して地盤情報を検出する観測ユニット１と、地盤情報に基づいて、地盤異常を予測する演算処理装置３３と、観測状態と待機状態とを切替える処理装置５３とを備えており、平時には、観測状態の観測ユニット１と、待機状態の観測ユニット１とが混在し、処理装置５３は、演算処理装置３３が地盤異常を予測すると、待機状態の観測ユニット１を観測状態に切替える。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤における土砂崩れ等の災害の発生を事前に予測して報知する災害予測システムに関するものである。

豪雨などによる地盤の緩みにより発生する土砂崩れ等の地盤変化を監視し、地域住民などに警告するために、これまでに、例えば特許文献１のような土砂災害事前感知警報システムが提案されている。特許文献１の土砂災害事前感知警報システムは、地滑りの危険性がある観測地に観測機器を設置し、観測機器が収集した情報に基づいて地滑りの予測情報を求め、関係機関や地域住民へ並列的に報知するようになっている。

特開２００３−６７７５号公報

しかしながら、特許文献１の土砂災害事前感知警報システムは、地滑りの危険性がある観測地に設置した観測機器を常に動作させて観測しているため、観測機器の消費電力が大きくなってしまう。

そこで、本発明の目的は、省エネルギーを実現することができる災害予測システムを提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明は、地盤異常の危険性がある観測地に複数設置され、観測状態と待機状態とに切替可能で、観測状態のときに、地盤を観測して地盤情報を検出する観測機器と、地盤情報に基づいて、地盤異常を予測する異常予測手段と、観測状態と待機状態とを切替える切替手段とを備えており、平時には、観測状態の観測機器と、待機状態の観測機器とが混在し、切替手段は、異常予測手段が地盤異常を予測すると、待機状態の観測機器を観測状態に切替えることを特徴とする。

この構成によると、平時に、いくつかの観測機器を待機状態とすることで、観測機器の消費電力を抑えることができる。また、地盤異常を予測すると、待機状態の観測機器を動作状態にすることで、異常予測手段は、より多くの観測機器から地盤情報を得ることができるため、より正確に地盤異常を予測することができる。

また、本発明において、切替手段が、平時に、所定の間隔で、観測状態と待機状態とを切替えることが好ましい。この構成によると、観測機器の消費電力を均一化することができる。

また、本発明は、観測機器を待機状態から前記観測状態へと切替える順序を決定する順序決定部をさらに備えていてもよい。これによると、観測地の状況に応じて、待機状態から観測状態へと切替える順序を変えることができるため、より詳しい地盤情報を得ることができる。例えば、地盤異常の危険性が高い場所にある観測機器から順に切替えていくことにより、より詳しい地盤情報を検出でき、地盤異常に関する情報の信頼性を向上させることができる。

さらに、本発明の観測機器が、バッテリを有していることが好ましい。これによると、外部から観測機器への電力供給が不要となる。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施の形態にかかる災害予測システムについて説明する。本実施の形態に係る災害予測システムは、図３及び図４に示すように、地盤異常の危険性がある観測地２０に設置され、観測地２０の地盤情報を検出し、地盤情報に基づいて地盤異常を予測し、後述の観測局２に地盤異常に関する情報（以下、「予測情報」と称す）や地盤情報を送信する観測ユニット１と、予測情報を収集し、収集した予測情報に基づいて観測ユニット１の後述する動作状態を切替える機能と、これら予測情報および地盤情報を送信する機能とを備えた観測局２と、観測局２から送信された予測情報および地盤情報を受信して関係機関５に報知する機能を備えた監視局６とを有している。ここで、地盤異常とは、地滑りや地割れ、土砂崩れなどを含んでおり、地盤異常の予測とは、地滑りなどが発生すると予測することを言う。

観測ユニット１は、後述する各機器１１〜１３を含み、観測地２０内の地盤異常の危険箇所に設置される観測機器１０と、観測機器１０から地盤情報を収集し、収集した地盤情報に基づいて予測情報を求める機能と、これら予測情報および地盤情報を無線通信により観測局２に送信する機能とを備えた子局３とを有している。観測機器１０は、地盤の傾斜角度を検出する地盤傾斜計１１と、地下水の水位を検出する地下水位計１２と、地面から所定深度や所定長で形成された孔部の伸縮長を検出する孔内伸縮計１３との少なくとも一種以上の組み合わせからなっている。そして、観測機器１０は、各機器１１〜１３で検出された傾斜角度等の情報を地盤情報として出力するように構成されている。尚、観測機器１０は、地盤の緯度、経度および高さ位置からなる位置情報を検出するＧＰＳ観測装置や、単位時間当たりの雨量を検出する雨量計などを備えた構成であってもよい。

上記の各機器１１〜１３は、図２に示すように、子局３にメタルケーブルからなる信号ケーブル１６を介して直接的に接続されている。観測局２と子局３とは、無電ＬＡＮ１７の形態で接続されており、１台の観測局２に対して複数台の子局３がデータ通信可能にされている。上記の子局３は、地面に設置される支持台２１と、支持台２１に立設されたポール部材２２と、ポール部材２２の側面に固設された制御ボックス２３と、ポール部材２２の上端部に横設された横設支持部材２４と、横設支持部材２４の中央部に設けられた太陽電池パネル２５（バッテリ）と、横設支持部材２４の一端部および他端部にそれぞれ立設された避雷針２６および無線ＬＡＮアンテナ２７とを備えている。

上記の制御ボックス２３内には、電源装置２９が設けられている。電源装置２９は、太陽電池パネル２５で発電された電力を所望の電力状態に変換するインバータ３０と、インバータ３０で変換された電力を蓄電するバッテリ３１と、電力中に含まれるノイズや避雷針２６に落雷して生じた高電圧を電源装置２９内で消滅させるノイズカット／避雷ユニット３２とを有している。そして、このように構成された電源装置２９は、太陽電池パネル２５およびバッテリ３１の少なくとも一方の電力を子局３の動力源とすることによって、商用電力の供給を受けることなく子局３を自立的に動作させるようになっている。また、太陽電池パネル２５又はバッテリ３１が、図示しない配線により各機器１１〜１３に電力を供給することで、各機器１１〜１３が動作するようになっている。尚、本実施形態においては、太陽電池パネル２５を用いて電源装置２９への電力供給を行っているが、これに限定されるものではなく、例えばエンジン発電機や風力発電機、水力発電機、商用電源を用いたり、或いはこれらを組み合わせて電力供給を行うようになっていたりしても良い。また、短期間の観測であれば、比較的に大容量の蓄電池（自動車のバッテリ等）から電力供給を行うようになっていても良い。

また、電源装置２９は、観測局２からの信号に基づいて、動作状態が観測状態及び待機状態に切替わるようになっている。ここで、観測状態とは、観測局２と子局３とが無電ＬＡＮ１７によって通信できる状態で、かつ、各機器１１〜１３への電力を供給し、各機器１１〜１３が、地盤情報として出力するために、傾斜角度等の各情報を検出している状態をいう。また、待機状態とは、観測局２と子局３とが無電ＬＡＮ１７によって通信できる状態で、かつ、各機器１１〜１３への電力供給を停止し、各機器１１〜１３が観測を停止している状態をいう。従って、観測状態及び待機状態は、どちらも観測局２と子局３とが無電ＬＡＮ１７によって通信できる状態であり、待機状態における消費電力は、観測状態における消費電力との対比において、小さくなるようになっている。

また、制御ボックス２３内には、演算処理装置３３（異常予測手段）が設けられている。演算処理装置３３は、図示しない演算部や記憶部、入出力部、通信部等を備えており、観測機器１０で検出された地盤情報に基づいて予測情報を生成する。具体的には、観測機器１０で検出された地盤情報が比較値以上か否かを判定し、比較値以上の場合は、地盤異常が発生すると予測し予測情報を生成する。入力部には、複数の増幅器やＡ／Ｄ変換器等からなる変換器３４が接続されている。各変換器３４には、アレスタ３５および信号ケーブル１６を介して上述の地盤傾斜計１１や地下水位計１２、孔内伸縮計１３等の各機器が接続されている。そして、これら各種の各機器１１〜１３で検出された地盤情報は、電流や電圧のアナログ信号の形態で信号ケーブル１６およびアレスタ３５を介して変換器３４に入力され、デジタル信号に変換された後、演算処理装置３３に取り込まれるようになっている。尚、観測機器１０で検出された地盤情報に基づいて予測情報を生成する機能は、後述の観測局２の処理装置５３に備えるようにしてもよい。

また、演算処理装置３３の通信部には、接続ユニット（図示せず）を介して無線ＩＰルータ３７が接続されている。無線ＩＰルータ３７は、上述の無線ＬＡＮアンテナ２７に接続されており、所定のプロトコールで観測局２にデータを無線信号の形態で送信可能にしている。

上記のように構成された子局３と各機器１１〜１３とを有する複数の観測ユニット１は、常に観測局２と通信しながら、観測地２０に設置されている。尚、このとき、上述した観測状態の観測ユニット１と待機状態の観測ユニット１とが混在するように設置されている。尚、観測状態の観測ユニット１の近傍に設置する観測ユニット１は、待機状態とすることが好ましい。

上記の子局３からのデータを受信する観測局２は、図１に示すように、子局３と略同一の構成を有している。即ち、観測局２は、子局３の支持台２１よりも大きなサイズの支持台４１を備えている。支持台４１には、ポール部材４２と制御ボックス４３とが設けられている。ポール部材４２の上端部には、横設支持部材４４が設けられており、横設支持部材４４の中央部および両端部には、太陽電池パネル４５、避雷針４６および無線ＬＡＮアンテナ４７がそれぞれ設けられている。

また、制御ボックス４３内には、インバータ５０やバッテリ５１、ノイズカット／避雷ユニット５２、処理装置５３（切替手段）、警報ランプ５６、無線ＩＰルータ５７等が設けられている。警報ランプ５６は、例えば複数のランプを有しており、地盤異常の発生確率が高くなるに従って多くのランプを点灯させる。さらに、制御ボックス４３内には、図示しないがＩＣカードライタおよびモデムが設けられている。そして、ＩＣカードライタは、処理装置５３での処理結果や地盤情報等を記憶可能になっている。また、モデムは、処理装置５３での処理結果や地盤情報等をＩＳＤＮ回線等の通信回線６２を介して監視局６に送受信可能にしている。

また、処理装置５３は、子局３から予測情報を受信すると、待機状態にある子局３に信号を送信し、観測状態に切替える機能を有している。さらに、処理装置５３には、メモリ６１（順序決定部）が接続されている。メモリ６１には、処理装置５３が待機状態にある子局３を観測状態に切替える際の、順番を決定するデータテーブルや、図５に示すフローチャートなどを実行するプログラムなどが格納されている。複数の観測ユニット１には、ＩＤ番号が割り付けられており、メモリ６１に格納されているデータテーブルに、観測ユニット１のＩＤ番号に優先順位を設けて、記憶されている。そして、処理装置５３は、観測ユニット１を待機状態から観測状態へと切替える場合、この優先順位に基づいて切替えるようになっている。尚、かかる優先順位は、観測状態にある観測ユニット１の近傍にある観測ユニット１から順に切替える順序であっても良いし、地盤異常の危険性が高い場所にある観測ユニット１から切替える順序であってもよい。

上記のように構成された観測局２は、通信回線６２を介して監視局６に接続されている。監視局６には、一般回線を介して地域住民の携帯電話や固定電話、ファクシミリ装置に接続されており、地域住民から送信された目撃情報や前兆情報、災害情報を受信可能にされている。また、一般回線は、音声自動応答／通報装置に接続可能にされており、地域住民は、音声で地盤異常の予測情報等を聞き出すことが可能になっている。そして、監視局６は、ＩＳＤＮ回線や光ケーブル回線、多重無線回線等の通信回線を介して関係機関５に接続されている。関係機関５としては、避難所や公民館、郵便局等があり、これらの関係機関５は、監視局６からの予測情報に基づいて被害の範囲や程度を把握し、復旧の準備作業を行うようになっている。

上記の構成において、災害予測システムが、地盤異常を予測したときの動作について、図５のフローチャートを参照しつつ説明する。先ず、Ｓ５０１において、観測局２が、予測情報を受信した否かを判定する。地盤異常の起こりそうな観測地２０には、観測状態の観測ユニット１と待機状態の観測ユニット１とが混在しており、観測状態の観測ユニット１の演算処理装置３３が、各機器１１〜１３が検出した地盤情報が比較値以上か否かを判断し、比較値以上の場合には、地盤異常を予測し、予測情報を生成し、観測局２に予測情報及び地盤情報を送信する。また、地盤情報が、比較値以下の場合には、地盤情報のみを観測局２に送信する。尚、地盤異常の予測は、各機器１１〜１３の何れか１つの機器のみの地盤情報に基づいて行っても良いし、各機器１１〜１３全ての機器からの地盤情報に基づいて行って良い。

観測局２が予測情報を受信していない場合（Ｓ５０１：ＮＯ）、つまり、観測局２が地盤情報のみを受信した場合、所定時間が経過したか否かを判定する（Ｓ５０６）。所定時間が経過した場合（Ｓ５０６：ＹＥＳ）、観測状態の観測ユニット１と待機状態の観測ユニット１とをそれぞれ切替える。即ち、観測状態の観測ユニット１は、待機状態に切替わり、待機状態の観測ユニット１は、観測状態に切替わる（Ｓ５０７）。これにより、観測地２０に設置した各観測ユニット１の消費電力量を均一化することができる。所定時間が経過していない場合（Ｓ５０６：ＮＯ）、再び、観測局２が予測情報を受信したか否かを判定する（Ｓ５０１）。

観測局２が予測情報を受信した場合（Ｓ５０１：ＹＥＳ）、つまり、観測局２が予測情報と地盤情報とを受信した場合、設置されている観測ユニット１に、待機状態の観測ユニット１が存在しているか否かを判定する（Ｓ５０２）。待機状態の観測ユニット１が存在していない場合（Ｓ５０２：ＮＯ）、監視局６に予測情報や地盤情報などを受信し、監視局６へと送信する（Ｓ５０５）。待機状態の観測ユニット１が存在する場合（Ｓ５０２：ＹＥＳ）、メモリ６１に格納されている上述のデータテーブルを読み込み（Ｓ５０３）、データテーブルに基づいて、待機状態の観測ユニット１を観測状態へと切替える（Ｓ５０４）。具体的には、かかるデータテーブルは、設置された観測ユニット１に割り付けられたＩＤ番号と、切替える優先順位とが記憶されており、優先順位に基づいて、待機状態の観測ユニット１を観測状態へと切替える。これにより、より多くの地盤情報を得ることができるようになり、地盤異常の信頼性などを向上させることができる。その後、観測状態に切替わった観測ユニット１から予測情報や地盤情報などを受信し、監視局６へと送信する（Ｓ５０５）。そして、監視局６は、受信した予測情報や地盤情報などに基づいて、監視局６から各関係機関５へと情報が送信されたり、警報を発したりする。

尚、本実施の形態では、子局３が地盤異常を予測した場合、一度、待機状態の観測ユニット１を観測状態に切替えて、さらに地盤情報を得てから、監視局６に予測情報や地盤情報などを送信するようにしているが、観測状態に切替える前に、監視局６に予測情報や地盤異常などを送信し、その後、観測状態に切替えた後に、さらに予測情報や地盤情報を送信するようにしてもよい。この場合、より素早い予測情報や地盤情報などを監視局６に送信することができる。

以上、説明したように、本実施の形態は、地盤異常の危険性がある観測地２０に複数設置され、観測状態と待機状態とに切替可能で、観測状態のときに、地盤を観測して地盤情報を検出する観測ユニット１(観測機器)と、地盤情報に基づいて、地盤異常を予測する演算処理装置３３（異常予測手段）と、観測状態と待機状態とを切替える処理装置５３（切替手段）とを備えており、平時には、観測状態の観測ユニット１と、待機状態の観測ユニット１とが混在し、処理装置５３は、演算処理装置３３が地盤異常を予測すると、待機状態の観測ユニット１を観測状態に切替える。

この構成によると、平時に、いくつかの観測ユニット１を待機状態とすることで、観測ユニット１の消費電力を抑えることができる。また、地盤異常を予測すると、待機状態の観測ユニット１を動作状態にすることで、演算処理装置３３は、より多くの観測ユニット１から地盤情報を得ることができるため、より正確に地盤異常を予測することができる。

また、本実施の形態において、処理装置５３が、平時に、所定の間隔で、観測状態と待機状態とを切替えることにより、観測ユニット１の消費電力量を均一化することができる。

また、本実施の形態は、観測ユニット１を待機状態から観測状態へと切替える順序を決定するメモリ６１（順序決定部）を備えている。これによると、観測地の状況に応じて、待機状態から観測状態へと切替える順序を変えることができるため、より詳しい地盤情報を得ることができる。また、本実施の形態の観測ユニット１が、太陽電池パネル２５（バッテリ）を有している。これによると、外部からの電力供給が不要になる

尚、本発明を好適な一実施の形態に基づいて説明したが、本発明はその趣旨を超えない範囲において変更が可能である。例えば、上述の実施の形態では、観測ユニット１は、太陽電池パネル２５を有しているが、観測局２から観測ユニット１に電力を供給するようにしてもよい。また、観測ユニット１は、所定時間が経過すると、観測状態と待機状態とを切替えるようになっているが、切替えなくても良い。さらに、待機状態の観測ユニット１を、メモリ６１に格納されたデータテーブルの優先順位順に観測状態へと切替えているが、これに限定することはない。例えば、一度に全ての待機状態の観測ユニット１を切替えるようにしてもよい。また、全ての待機状態の観測ユニット１を切替えずに、地盤異常を予測した観測状態の観測ユニット１の近傍に設置されている観測ユニット１のみを待機状態から観測状態へと切替えるようにしてもよい。

また、本実施の形態の観測ユニット１は、地盤情報を検出する観測機器１０と、観測局２と通信する子局３とを別に有し、互いに信号ケーブル１６で接続された構成となっているが、１つの筐体に、地盤情報を検出する観測機器と観測局２と通信する機能とを設置した構成であってもよい。さらに、観測ユニット１同士を通信可能とし、待機状態の観測ユニット１が、その近傍にある観測状態の観測ユニット１が地盤異常を予測した場合に、待機状態から観測状態へと切替わる構成であってもよい。

尚、本実施の形態の変形例として、観測状態と待機状態とを混在させる際に、待機状態の観測ユニット１を誤検知の起きやすい場所に設置するようにしてもよい。例えば、車が通る道路の近くや、動物が生息する場所等に設置する。この場合、かかる場所は震動が起こりやすいため、地盤傾斜角計１１などは、誤検知が起こりやすくなる。このため、震動が起こりやすい場所にある観測ユニット１を待機状態とし、他の観測ユニット１が地盤異常を予測した場合に、観測状態へと切替えることで、地盤異常に関する情報の信頼性をさらに向上させることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る災害予測システムについて、図２を参照しつつ説明する。本実施の形態に係る災害予測システムは、観測機器の動作状態を切替える切替手段を子局３の演算処理装置３３が有している点で、第１の実施の形態と相違している。即ち、図２に示す、本実施の形態の観測ユニット１の演算処理装置３３（切替手段・異常検知手段）は、地盤傾斜計１１、地下水位計１２、及び孔内伸縮計１３への電力の供給及び遮断により、動作状態を観測状態と待機状態とに切替える切替機能と、各機器１１〜１３が検出した地盤情報に基づいて、地盤異常を検知する検知機能とを備えている。また、演算処理装置３３は、地盤異常を検知すると予測情報を生成する機能をも備えている。

観測ユニット１の各機器１１〜１３は、平時には、例えば、地盤傾斜計１１のみが観測状態で、地下水位計１２及び孔内伸縮計１３が待機状態となっている。そして、演算処理装置３３の検知機能が、地盤傾斜計１１が検出した地盤情報に基づいて地盤異常を検知すると、切替機能が待機状態にある地下水位計１２及び孔内伸縮計１３を観測状態へと切替えるようになっている。これにより、観測地２０の地盤情報をより詳細に検出することができ、より正確な予測情報を生成することができるようになっている。その後、観測局２、監視局６及び関係機関５に予測情報などが送信されるようになっている。

以上、説明したように、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

本発明は、上記の好ましい実施形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

本発明の好適な実施の形態に係る観測ユニットの子局３と観測局との概略図。 本発明の好適な実施の形態に係る観測ユニットの概略図。 本発明の災害予測システムの概略図。 本発明の災害予測システムのブロック図。 本発明の災害予測システムが地盤異常を予測した場合の動作を表すフローチャート。

符号の説明

１ 観測ユニット
２ 観測局
３ 子局
２５ 太陽電池パネル
２７ 無線ＬＡＮアンテナ
３０ インバータ
３１ バッテリ
３２ ノイズカット／避雷ユニット
３３ 演算処理装置
４５ 太陽電池パネル
４６ 避雷針
４７ 無線ＬＡＮアンテナ
５６ 警報ランプ
５７ 無線ＩＰルータ
５３ 処理装置
６１ メモリ

Claims (4)

1. 地盤異常の危険性がある観測地に複数設置され、観測状態と待機状態とに切替可能で、前記観測状態のときに、地盤を観測して地盤情報を検出する観測機器と、
   前記地盤情報に基づいて、地盤異常を予測する異常予測手段と、
   前記観測状態と前記待機状態とを切替える切替手段と
   を備えており、
   平時には、観測状態の前記観測機器と、待機状態の前記観測機器とが混在し、
   前記切替手段は、
   前記異常予測手段が地盤異常を予測すると、前記待機状態の観測機器を観測状態に切替えることを特徴とする災害予測システム。
2. 前記切替手段が、
   平時に、所定の間隔で、前記観測状態と前記待機状態とを切替えることを特徴とする請求項１に記載の災害予測システム。
3. 前記観測機器を前記待機状態から前記観測状態へと切替える順序を決定する順序決定部をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の災害予測システム。
4. 前記観測機器が、
   バッテリを有していることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の災害予測システム。

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