JP2011227031A - 試験用堤防における計測方法および計測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】河川に設けた堤防を人工的に破堤させその破堤過程を記録するための試験用堤防における計測方法であって、3次元の加速度を計測し記録する防水型の計測装置を多数個用意し、この計測装置を堤防内に3次元的に配列して埋設し、この堤防を人工的に破堤させ、各計測装置の埋設点における土砂の移動状況データを記録し、流出した計測装置を回収し、これらデータを並列的に解析して堤防の破堤過程を計測し、前記計測装置は、3次元の加速度データを一時保管メモリに蓄積する工程と、この一時保管メモリのデータを日単位で記録用メモリに転送する工程とを含む。
【選択図】図1
Description
とりわけ洪水流の越水破堤の3次元メカニズムを解明する調査研究が重要で、堤防内部の土砂の移動を相応の解像度で3次元計測できることが理想である。
しかし、従来は適当な技術がなく本出願人らは非特許文献に示す下記の手法により研究を行った。
この堤防内部に、目立つ色で色分けした防水型の加速度センサ(計測装置)を立体格子状に多数埋設し、その後越水破堤させてその過程を複数台のビデオカメラ映像で撮影するとともに、加速度センサのデータを用いて時系列で把握する。
このため設置から実験までの期間が7日程度以内に限定され、築堤工事から現実の破堤時期を対象とする観測をするためには期間が短過ぎるという難点があった。
したがって、実スケール実験を満たす観測を行うには、設置から観測まで期間的に余裕のある機器を開発する必要が生じた。
これではダウンロードに時間がかかるとともにデータのほとんどが静止データであることから、相対的に短い時間である破堤時のデータを探す作業は非能率的でありデータ解析にも手間がかかる原因となっていた。
すなわち、河川に設けた堤防を人工的に破堤させその破堤過程を記録するための試験用堤防における計測方法として、
3次元の加速度を計測し記録する防水型の計測装置を多数個用意し、この計測装置を堤防内に3次元的に配列して埋設する。
そして、この堤防を人工的に破堤させ、各計測装置の埋設点における土砂の移動状況データを記録し、流出した計測装置を回収する。
次に、河川に設けた堤防を人工的に破堤させその破堤過程を記録するための試験用堤防における計測装置として、
堤防内に三次元的に配列して埋設されるべき防水型の筐体内に、3次元の加速度を検知する加速度センサと、この加速度センサからの信号を記録する一時保管メモリと、この一時保管メモリ内のデータを収容する記録用メモリと、これら諸動作を統括する中央処理部とを備えたものである。
さらに、中央処理部において一時保管メモリへ記録するにあたり、一日における記録時間を日中の8時間ないし12時間としてその時間内には記録を続行し、その他の時間には記録しないこととする。
これは破堤実験が昼間しか行われないため、夜間など記録する必要がない時間帯のデータを排除するものである。
次に、加速度センサからの信号を記録する一時保管メモリと、この一時保管メモリ内のデータを収容する記録用メモリと、これら諸動作を統括する中央処理部とを備え、この中央処理部に、加速度センサからの信号を一定時間毎に一時保管メモリへ記録する処理ステップと、一時保管メモリ内のデータを日単位で集計して記録用メモリに書き込む処理ステップとを備えたので、事後にデータを解析する場合には決壊した日のデータをすぐに見ることができ解析作業を能率的におこなうことができる。
このため、試験の日程に余裕ができ理想的な試験を実施することができる。
計測装置1の外観は図2に示すように、塩化ビニール製の有底筒1aに蓋1bが着脱自在に取り付けられる構造になっている。本装置は堤防内に埋設されて土砂とともに流されるものであるため堅牢であり防水性にも優れている。
計測装置1の内部には電子基盤2が設けられている。電子基盤2には図1に示すように加速度センサ3がインターフェイス4を介して中央制御部5に接続され、中央制御部5には一時保管メモリ6と記録用メモリ7がそれぞれ接続されている。また、電源8が取り付けられている。
なお、次の動作は中央制御部5のハードウエアとソフトウエアによって実現されている。まず、スタート100から加速度センサ3からの信号を一時保管メモリ6に取り込むステップ101に移行する。続いて日単位で予め設定された時刻になったか否かを判断するステップ102に移行する。このステップ102は毎日決まった時間に一時保管メモリ6の一日分のデータを記録用メモリ7に書き込むタイミングを決定するものである。したがって、ステップ102の否定枝Nはステップ101へのループを形成してデータの一時保管メモリ6への収集を継続させる。
なお、電池の寿命を温存するため計測の期間を予め決めておくことができる。この場合はステップ104により所定日数が経過したか否かの判断を行い否定枝Nはデータ収集の続行、肯定枝はステップ105に移行して計測動作を終了させることができる。
なお、本発明では計測当日のデータは一時保管メモリ6に存在するため1日未満の実験でも一時保管メモリ6のデータを読み出すことで実験結果を得ることができる。また、記録用メモリ7へのデータ転送は日に1回だけであるため消費電力を節約できるとともに、記録用メモリ7の寿命を延ばす効果もある。
これを図6に基づいて説明すると、中央処理部5において一時保管メモリ6へ記録する時間を短縮するものである。すなわち、一日における記録時間を日中の8時間ないし12時間としてその時間内には記録を続行し、その他の時間には記録しないよう動作させる。
このような構成とすることで電源とメモリの消費量を飛躍的に向上させることができた。
図10は計測された加速度の波形であり、上がX軸とY軸のデータ、下がZ軸のデータをそれぞれ示している。なお、表示方法については任意であり3つのデータを同一軸上に表示してもよいのは勿論である。
本方法は図11に示す北海道十勝川千代田実験水路22において試験したもので、この実験水路は本流から実験用河川21を分岐し、この実験用河川21の分岐部分に堰23を設けたものである。したがってこの堰23を開閉することで実験用河川21に任意の水量を与えることができ、予め築堤した堤防20を越水させ破壊することでデータを取得するものである。
堰23を閉じた後、図7の堤防20の断面で示すように、堤防20内部に記号(A1〜A6,B1〜B8,C1〜C10)などとともに色分けした計測装置1を立体格子状に多数埋設する。
そのデータは図10に示すように破堤の際の個々の計測装置1の加速度を示している。このデータをコンピュータで解析する際には、回収した多数の計測装置1を仮想立体空間上で元の配列(A1〜A6,B1〜B8,C1〜C10)に並べることで現実の破堤を3次元動画として表示させることもできる。
2 電子基盤
3 加速度センサ
4 インターフェイス
5 中央制御部
6 一時保管メモリ
8 記録用メモリ
9 電源
20 堤防
21 実験用河川
23 堰
Claims (3)
- 河川に設けた堤防を人工的に破堤させその破堤過程を記録するための試験用堤防における計測方法であって、3次元の加速度を計測し記録する防水型の計測装置を多数個用意し、この計測装置を堤防内に3次元的に配列して埋設し、この堤防を人工的に破堤させ、各計測装置の埋設点における土砂の移動状況データを記録し、流出した計測装置を回収し、これらデータを並列的に解析して堤防の破堤過程を計測し、前記計測装置は、3次元の加速度データを一時保管メモリに蓄積する工程と、この一時保管メモリのデータを日単位で記録用メモリに転送する工程とを含むことを特徴とする試験用堤防における破堤計測方法
- 河川に設けた堤防を人工的に破堤させその破堤過程を記録するための試験用堤防における計測装置であって、堤防内に三次元的に配列して埋設すべき防水型の筐体内に、3次元の加速度を検知する加速度センサと、この加速度センサからの信号を記録する一時保管メモリと、この一時保管メモリ内のデータを収容する記録用メモリと、これら諸動作を統括する中央処理部とを備え、この中央処理部に、加速度センサからの信号を一定時間毎に一時保管メモリへ記録する処理ステップと、一時保管メモリ内のデータを日単位で集計して記録用メモリに書き込む処理ステップとを備えたことを特徴とする試験用堤防における計測装置
- 中央処理部において一時保管メモリへ記録するにあたり、一日における記録時間を日中の8時間ないし12時間としてその時間内には記録を続行し、その他の時間には記録しない処理を含むことを特徴とする請求項2に記載の試験用堤防における計測装置
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Citations (3)
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JPH11237414A (ja) * | 1998-02-19 | 1999-08-31 | Shinsedai Kk | 電力監視情報端末 |
JP2000046597A (ja) * | 1998-07-28 | 2000-02-18 | Hitachi Ltd | 河川堤防広域遠方監視システム、河川広域遠方総合監視システム |
JP2009080617A (ja) * | 2007-09-26 | 2009-04-16 | Railway Technical Res Inst | 三軸加速度センサとpicマイクロコンピュータを内蔵した完全独立型の無線・光通信併用方式三次元センシングストーン |
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Non-Patent Citations (2)
Title |
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JPN6013000920; 島田友典, 横山洋, 平井康幸, 辻珠希: '十勝川千代田実験水路における水路内縦断堤を用いた越水破堤実験' 寒地土木研究所月報 No.682, 20100310, Page.15-31 * |
JPN6013000921; 島田友典, 横山洋, 渡邊康玄, 辻珠希: '十勝川千代田実験水路における横断堤を用いた正面越流破堤実験' 寒地土木研究所月報 No.670, 20090310, Page.8-19 * |
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