JP2012198082A - Ground monitoring system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ground monitoring system capable of monitoring the ground in real time and estimating a position of a ground deformation by highly accurately detecting the ground deformation.SOLUTION: A ground monitoring system 1 to preliminarily obtain landslide information comprises: ground observation means 2 which is arranged on a surface of the ground and has a hexagonal shape; GPS receivers 3 installed at each point 2A to 2G on the ground observation means 2; and a computer device 8 to determine presence or absence of ground deformation. The ground observation means 2 has: an observation point 2G which is arranged at a center of the hexagonal shape and has a light source 21 as well as an illumination meter 22; and light relay points 2A to 2F which are arranged at each apex of the hexagonal shape and transfer received light from the light source. The observation point 2A and the light relay points 2A to 2F are connected by optical fiber cables 4 to 6. The computer device 8 has: a first determination section to determine the presence or the absence of the ground deformation; and a second determination section to determine whether or not a scale of the ground deformation determined by the first determination section is large.

Description

本発明は、地盤監視システムに関するものである。   The present invention relates to a ground monitoring system.

建設、土木工事などの施工時には、安全上、法面などの斜面を適切に維持管理する必要がある。このため、各種の保護工や対策工事、または斜面の崩落を予測し得る防災監視システムを設置するなどの対策が行われている。   For construction and civil engineering work, it is necessary to maintain and manage slopes such as slopes properly for safety. For this reason, various protective works and countermeasure work, or measures such as installing a disaster prevention monitoring system that can predict the collapse of slopes are being taken.

このような防災監視システムとしては、光ファイバーケーブルで編成された防災ネットを、法面などの崩落現場に張設したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このシステムでは、法面の岩石の移動などで光ファイバーケーブルが引張、曲げなどのストレスを受けると、その光ファイバーケーブルを透過する光量が規定値以下まで減少するので、当該減少量を監視することにより、事前に崩落の兆候を知ることができる。   As such a disaster prevention monitoring system, a system in which a disaster prevention net knitted with optical fiber cables is stretched on a collapse site such as a slope is proposed (for example, see Patent Document 1). In this system, when the fiber optic cable is subjected to stress such as tension or bending due to the movement of the rock on the slope, the amount of light transmitted through the fiber optic cable decreases to the specified value or less, so by monitoring the amount of decrease, You can know the signs of collapse in advance.

また他には、一本の光ファイバーケーブルを格子状に敷設して、地盤の沈下および隆起を測定するためのシステムが知られている(例えば、特許文献2参照)。
一般的に地盤沈下や地すべりが起こる場合は、急に地盤沈下や地すべりが起こるわけではなく、地盤沈下や地すべりが起こる前にミリ単位の地盤の揺れが計測されることがある。したがって、特許文献1または2のように、崩落が予見されそうな箇所に光ファイバーケーブルを張り、大災害を未然にまたは最小限に食い止めることができるので有効である。
In addition, there is known a system for laying a single optical fiber cable in a lattice shape and measuring the settlement and elevation of the ground (see, for example, Patent Document 2).
In general, when land subsidence or landslide occurs, ground subsidence or landslide does not occur suddenly, and ground shaking in units of millimeters may be measured before land subsidence or landslide occurs. Therefore, as in Patent Document 1 or 2, an optical fiber cable can be stretched at a place where a collapse is likely to be foreseen, so that a major disaster can be prevented in advance or at a minimum.

他の防災配信システムとしては、斜面にGPS受信機を複数配置し、この斜面の状態をリアルタイムで監視するものが知られている(例えば、特許文献3参照)。   As another disaster prevention distribution system, a system in which a plurality of GPS receivers are arranged on a slope and the state of the slope is monitored in real time is known (for example, see Patent Document 3).

特開平10−11677号公報JP-A-10-11777 特開2003−232631号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-232631 特許第3742346号公報Japanese Patent No. 3742346

しかしながら、上記特許文献1に記載の防災監視システムでは、光ファイバーケーブルを透過する光量が規定値以下に減少して初めて崩落の兆候を知るものであるから、リアルタイムで斜面を監視することができない。さらに、このシステムでは、防災ネットが光ファイバーケーブルを縦横に編成したものであるため、張設した防災ネットの何の位置に崩落の兆候があるのかを特定することができないという問題もある。   However, in the disaster prevention monitoring system described in Patent Document 1, the slope cannot be monitored in real time because the sign of the collapse is known only when the amount of light transmitted through the optical fiber cable decreases below a specified value. Furthermore, in this system, since the disaster prevention net is an optical fiber cable knitted vertically and horizontally, there is also a problem that it is impossible to identify where the signs of the collapse of the stretched disaster prevention net are present.

また、上記特許文献2に記載のシステムでは、光ファイバーケーブルの敷設が複雑なためコスト高であるという問題と、一本の長い光ファイバーケーブルを用いるので計測精度が低下するという問題がある。さらに、上記特許文献3に記載の防災配信システムでは、GPS衛星からの電波に基づいて斜面の位置情報を得ているので、ミリメートルオーダーの精度で斜面の変動を計測することができず、斜面の僅かな変動が発生する段階、つまり崩落の兆候の初期段階を把握するのは困難である。   In addition, the system described in Patent Document 2 has a problem that the installation of the optical fiber cable is complicated and the cost is high, and the measurement accuracy is lowered because one long optical fiber cable is used. Furthermore, in the disaster prevention delivery system described in Patent Document 3, since the position information of the slope is obtained based on the radio wave from the GPS satellite, the slope change cannot be measured with millimeter-order accuracy. It is difficult to grasp the stage where slight fluctuation occurs, that is, the initial stage of the sign of collapse.

そこで、本発明は、リアルタイムで地盤を監視できるとともに、高精度に地盤の変動を検出し、当該変動の位置を推定することができる地盤監視システムを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a ground monitoring system capable of monitoring the ground in real time, detecting ground fluctuation with high accuracy, and estimating the position of the fluctuation.

上記課題を解決するため、本発明の請求項1に係る地盤監視システムは、地盤の変動を観測して当該地盤における地滑り情報を事前に得るための地盤監視システムであって、
上記地盤の地表に配置された地盤観測手段と、この地表に配置された地盤観測手段の位置を計測する位置計測手段と、上記地盤の変動の有無を判定する判定手段とを具備し、
上記地盤観測手段が、多角形状であるとともに、当該多角形の内側に配置されて光源および光量測定器を有する観測点と、当該多角形の各頂点に配置された光中継点とを備え、
上記観測点と各光中継点とが、当該観測点の光源から光中継点へ光を導く往路用光回線と、当該光中継点から観測点の光量測定器へ光を導く復路用光回線とで接続されるとともに、
上記光中継点同士が、上記多角形の各辺に配置された中継用光回線で接続され、
上記各光中継点が、上記往路用光回線からの光を一方の中継用光回線へ転送する往路用光転送器と、他方の中継用光回線からの光を上記復路用光回線へ転送する復路用光転送器とを有し、
上記位置計測手段が、上記観測点に設けられたGPS受信機と、上記各光中継点に設けられたGPS受信機とを備え、
上記判定手段が、上記光量測定器で測定された各光中継点からの光量を比較するとともに、この差が所定値以上であれば、当該光量が最小となる光の経路で囲まれた三角形領域または当該三角形領域の近傍で地盤の変動が有ると判定する第1判定部と、上記三角形領域の頂点における観測点および2個の光中継点の各位置を上記GPS受信機により計測して当該三角形領域の面積を算出するとともに当該三角形領域の面積の時間変位がしきい値以上であれば上記第1判定部で判定された地盤の変動が大規模であると判定する第2判定部とを備えたものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the ground monitoring system according to claim 1 of the present invention is a ground monitoring system for observing changes in the ground and obtaining in advance landslide information on the ground,
A ground observation means arranged on the ground surface of the ground, a position measurement means for measuring the position of the ground observation means arranged on the ground surface, and a determination means for determining the presence or absence of the fluctuation of the ground,
The ground observation means has a polygonal shape, an observation point that is arranged inside the polygon and has a light source and a light amount measuring device, and an optical relay point that is arranged at each vertex of the polygon,
The observation point and each optical repeater point are an optical path for the outward path that guides light from the light source of the observation point to the optical repeater point, and an optical path for the return path that guides light from the optical repeater point to the light quantity measuring device of the observation point Connected with
The optical relay points are connected by a relay optical line arranged on each side of the polygon,
Each optical relay point forwards the light from the forward optical line to one of the relay optical lines, and forwards the light from the other relay optical line to the return optical line. And an optical transmitter for the return path,
The position measuring means includes a GPS receiver provided at the observation point, and a GPS receiver provided at each optical relay point,
The determination means compares the light amount from each light relay point measured by the light amount measuring device, and if this difference is not less than a predetermined value, the triangular area surrounded by the light path that minimizes the light amount Alternatively, a first determination unit that determines that there is ground fluctuation in the vicinity of the triangle area, and the GPS receiver measures the positions of the observation point and the two light relay points at the apex of the triangle area, and the triangle. And a second determination unit that calculates the area of the region and determines that the ground variation determined by the first determination unit is large if the time displacement of the area of the triangular region is equal to or greater than a threshold value. It is a thing.

また、本発明の請求項2に係る地盤監視システムは、請求項1に記載の地盤監視システムにおいて、地表に配置された地盤観測手段の下方である地中に、他の地盤観測手段を配置し、
地表に配置された地盤観測手段と、地中に配置された地盤観測手段とが、略平行であるものである。
Further, the ground monitoring system according to claim 2 of the present invention is the ground monitoring system according to claim 1, wherein another ground observation means is arranged in the ground below the ground observation means arranged on the ground surface. ,
The ground observation means arranged on the ground surface and the ground observation means arranged in the ground are substantially parallel.

さらに、本発明の請求項3に係る地盤監視システムは、請求項1または2に記載の地盤監視システムにおいて、多角形が六角形であるものである。
また、本発明の請求項4に係る地盤監視システムは、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の地盤監視システムにおいて、GPS受信機が設けられた観測点に、地盤を観測するためのカメラを設けたものである。
Furthermore, the ground monitoring system according to claim 3 of the present invention is the ground monitoring system according to claim 1 or 2, wherein the polygon is a hexagon.
A ground monitoring system according to claim 4 of the present invention is the ground monitoring system according to any one of claims 1 to 3, for observing the ground at an observation point provided with a GPS receiver. A camera is provided.

上記地盤監視システムによると、GPSを利用することによりリアルタイムで地盤を監視できるとともに、光回線を具備することにより高精度に地盤の変動を検出でき、さらに光回線で導かれる光の経路を複数有することで、当該地盤の変動の位置を推定することができる。   According to the above ground monitoring system, the ground can be monitored in real time by using GPS, the ground fluctuation can be detected with high accuracy by providing the optical line, and there are a plurality of light paths guided by the optical line. Thus, the position of the ground fluctuation can be estimated.

本発明の実施の形態に係る地盤監視システムの概念図である。1 is a conceptual diagram of a ground monitoring system according to an embodiment of the present invention. 同地盤監視システムにおける観測点および1個の光中継点の横断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view of the observation point and one optical relay point in the ground monitoring system. 同地盤監視システムにおけるコンピュータ装置のブロック図である。It is a block diagram of the computer apparatus in the ground monitoring system. 本発明の実施例1に係る地盤監視システムにおけるユニットの配置図である。It is a layout of units in the ground monitoring system according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例2に係る地盤監視システムの概念図である。It is a conceptual diagram of the ground monitoring system which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る地盤監視システムにおけるユニットの配置図である。It is the arrangement | positioning figure of the unit in the ground monitoring system which concerns on Example 3 of this invention.

以下、本発明の実施の形態に係る地盤監視システムを図面に基づき説明する。
本発明の実施の形態に係る地盤監視システムは、GPS(Global Positioning System:全地球測位システム)および光ファイバーケーブル(光回線の一例である)を利用して、リアルタイムで高精度に地盤の変動を検出し、当該変動の位置を推定するものである。このように地盤の変動を検出し、地すべりなどによる被害を未然に防ぐことが、上記地盤監視システムの目的である。
Hereinafter, a ground monitoring system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The ground monitoring system according to the embodiment of the present invention uses a GPS (Global Positioning System) and an optical fiber cable (an example of an optical line) to detect ground fluctuations in real time with high accuracy. The position of the fluctuation is estimated. The purpose of the ground monitoring system is to detect ground changes and prevent damage caused by landslides.

上記GPSの利用について簡単に説明すると、リアルタイム性を確保しつつセンチメートルオーダーの精度で計測が可能なリアルタイム・キネマティック(以下、RTKという)法が用いられる。RTK法とは、位置が既知であるGPS基準局からのデータを用いてGPS受信機設置点の位置を計測する相対測位方式で、詳しくは動的干渉測位方式である。RTK法によると、GPS衛星からの搬送波の位相を計測することで、高精度な計測を行うことができる。   Briefly describing the use of the GPS, a real-time kinematic (hereinafter referred to as RTK) method capable of measuring with accuracy of a centimeter while ensuring real-time properties is used. The RTK method is a relative positioning method in which the position of a GPS receiver installation point is measured using data from a GPS reference station whose position is known. Specifically, the RTK method is a dynamic interference positioning method. According to the RTK method, highly accurate measurement can be performed by measuring the phase of a carrier wave from a GPS satellite.

まず、上記地盤監視システムの全体構成について説明する。
図1に示すように、この地盤監視システム1は、観測したい地盤に配置されるとともに観測点2Gおよび6個の光中継点2A〜2Fを備えた地盤観測手段2と、これら観測点2Gおよび6個の光中継点2A〜2Fを接続する光ファイバーケーブル(詳細な接続は後述する)4〜6と、これら観測点2Gおよび各光中継点2A〜2Fにそれぞれ設けられたGPS受信機(位置計測手段の一例である)3と、上記地盤の変動による影響を受けない安定した地点(当該地盤から十分に離れた地点)に設けられて位置が既知であるGPS基準局7と、上記地盤の変動の有無を判定するコンピュータ装置(判定手段の一例である)8とを具備する。なお、上記地盤観測手段2および光ファイバーケーブル4〜6は、地表(正確には図2に示す地表直下)に配置される。
First, the overall configuration of the ground monitoring system will be described.
As shown in FIG. 1, the ground monitoring system 1 includes a ground observation means 2 that is arranged on a ground to be observed and includes observation points 2G and six optical relay points 2A to 2F, and these observation points 2G and 6. Optical fiber cables (detailed connection will be described later) 4 to 6 for connecting the optical relay points 2A to 2F, and GPS receivers (position measuring means) provided at the observation point 2G and the optical relay points 2A to 2F, respectively. 3), a GPS reference station 7 which is provided at a stable point (a point sufficiently away from the ground) and is not affected by the ground fluctuation, and the presence or absence of the ground fluctuation. And a computer device 8 (which is an example of a determination unit). The ground observation means 2 and the optical fiber cables 4 to 6 are arranged on the ground surface (precisely, directly below the ground surface shown in FIG. 2).

上記観測点2Gおよび6個の光中継点2A〜2Fの配置について図1に基づき説明すると、6個の光中継点2A〜2Fが六角形の各頂点に相当する位置に配置されており、観測点2Gが当該六角形の略中心に相当する位置に配置されている。すなわち、上記地盤観測手段2が六角形状であるとともに、上記観測点2Gが当該六角形の内側に配置されている。また、上記観測点2Gと6個の光中継点2A〜2Fとは、それぞれ往路用光ファイバーケーブル4および往路用光ファイバーケーブル5で直線状に接続されている。さらに、上記光中継点2A〜2F同士は、上記六角形の各辺に相当する位置に配置された中継用光ファイバーケーブル6で直線状に接続されている。   The arrangement of the observation point 2G and the six optical relay points 2A to 2F will be described with reference to FIG. 1. The six optical relay points 2A to 2F are arranged at positions corresponding to the vertices of the hexagon. The point 2G is arranged at a position corresponding to the approximate center of the hexagon. That is, the ground observation means 2 is hexagonal, and the observation point 2G is arranged inside the hexagon. The observation point 2G and the six optical relay points 2A to 2F are connected in a straight line by an outward optical fiber cable 4 and an outward optical fiber cable 5, respectively. Further, the optical relay points 2A to 2F are linearly connected by a relay optical fiber cable 6 disposed at a position corresponding to each side of the hexagon.

ここで、上記観測点2Gは、図2に示すように、上記往路用光ファイバーケーブル4を介して光中継点2A〜2Fへ光を発信する光源21と、当該光中継点2A〜2Fから往路用光ファイバーケーブル5を介して受信した光の照度(光量の一例である)を測定する照度計(光量測定器の一例である)22とを有する。なお、この照度計22には、図示しないが、往路用光ファイバーケーブル5と同数の、つまり6つのセンサーが接続されている。これらセンサーは、照度を測定したい光を直接受信するものであり、各往路用光ファイバーケーブル5の観測点2G側の端部にそれぞれ接続されている。また、上記各光中継点2A〜2Fは、往路用光ファイバーケーブル4からの光を一方の中継用光ファイバーケーブル6へ転送する往路用光スプリッタ(往路用光転送器の一例である)24と、他方の中継用光ファイバーケーブル6からの光を往路用光ファイバーケーブル5へ転送する復路用光スプリッタ(復路用光転送器の一例である)25とを有する。したがって、往路用光ファイバーケーブル4は上記光源21からの光を光中継点2A〜2Fへ導くものであり、往路用光ファイバーケーブル5は当該光中継点2A〜2Fから上記照度計22へ光を導くものであり、中継用光ファイバーケーブル6は光中継点2Aから当該光中継点2Aに隣接する他の光中継点2Bへ光を導くものである。また、上記観測点2Gの光源21の光は、図1に示すように、往路用光ファイバーケーブル4を介して光中継点2Aへ発信され、この光中継点2Aの往路用光スプリッタ24で隣接する他の光中継点2Bへ転送され、当該他の光中継点2Bの復路用光スプリッタ25で観測点2Gの照度計(正確にはセンサー)22へ転送される。すなわち、上記光源21の光の経路は三角形を描くものであり、この三角形は、観測点2G(当該三角形の第1の頂点に相当)、往路用光ファイバーケーブル4(同第1の辺に相当)、光中継点2A(同第2の頂点に相当)、中継用光ファイバーケーブル6(同第2の辺に相当)と、隣接する他の光中継点2B(同第3の頂点に相当)、往路用光ファイバーケーブル5(同第3の辺に相当)および上記観測点2Gで形成される。このため、上記地盤監視システム1全体では、光の経路が、光中継点2A〜2Fの個数だけ、つまり6つ存在する。   Here, as shown in FIG. 2, the observation point 2G includes a light source 21 that transmits light to the optical relay points 2A to 2F via the outward optical fiber cable 4, and an outward path from the optical relay points 2A to 2F. And an illuminance meter (an example of a light amount measuring device) 22 that measures the illuminance (an example of the amount of light) of light received via the optical fiber cable 5. Although not shown, the illuminometer 22 is connected to the same number of sensors as the outward optical fiber cable 5, that is, six sensors. These sensors directly receive the light whose illuminance is to be measured, and are connected to the end of each forward path optical fiber cable 5 on the observation point 2G side. Each of the optical relay points 2A to 2F includes a forward optical splitter (which is an example of a forward optical transmitter) 24 that transfers light from the forward optical fiber cable 4 to one of the relay optical fiber cables 6, and the other. And a return optical splitter (which is an example of a return optical transfer device) 25 that transfers light from the relay optical fiber cable 6 to the forward optical fiber cable 5. Therefore, the outward optical fiber cable 4 guides light from the light source 21 to the optical relay points 2A to 2F, and the outward optical fiber cable 5 guides light from the optical relay points 2A to 2F to the illuminometer 22. The relay optical fiber cable 6 guides light from the optical relay point 2A to another optical relay point 2B adjacent to the optical relay point 2A. Further, as shown in FIG. 1, the light from the light source 21 at the observation point 2G is transmitted to the optical relay point 2A via the forward optical fiber cable 4, and is adjacent by the forward optical splitter 24 at the optical relay point 2A. It is transferred to another optical relay point 2B, and transferred to the illuminometer (precisely a sensor) 22 at the observation point 2G by the return optical splitter 25 of the other optical relay point 2B. That is, the light path of the light source 21 draws a triangle, and this triangle is the observation point 2G (corresponding to the first vertex of the triangle) and the forward optical fiber cable 4 (corresponding to the first side). Optical relay point 2A (corresponding to the second vertex), optical fiber cable for relay 6 (corresponding to the second side), and another adjacent optical relay point 2B (corresponding to the third vertex), forward path Optical fiber cable 5 (corresponding to the third side) and observation point 2G. For this reason, in the ground monitoring system 1 as a whole, there are as many light paths as the number of the optical relay points 2A to 2F, that is, six.

次に、上記コンピュータ装置8の構成について図3に基づき説明すると、このコンピュータ装置8は、地盤観測手段(観測点2Gおよび6個の光中継点2A〜2F)2が配置された地盤の変動の有無を判定する第1判定部10と、当該地盤の変動が大規模であるかを判定する第2判定部15とから構成される。   Next, the configuration of the computer device 8 will be described with reference to FIG. 3. This computer device 8 is used to detect changes in the ground where the ground observation means (observation point 2G and the six optical relay points 2A to 2F) 2 are arranged. A first determination unit 10 that determines presence / absence and a second determination unit 15 that determines whether the ground fluctuation is large-scale are included.

上記第1判定部10は、GPS受信機3およびGPS基準局7からの搬送波データ並びに照度計22で測定された照度データが入力される入力部11と、この入力部11に入力された上記6つの光の経路の各照度データを比較する光量比較部12と、この光量比較部12で比較された照度データの最大値と最小値の差が所定値以上であれば地盤に変動が有ると判定する第1検出部13と、この第1検出部13で判定された地盤の変動の有無のデータを送信機(後述する)Tに出力する第1出力部14とから構成される。また、第2判定部15は、上記入力部11に入力された搬送波データに基づいてRTK法により観測点2Gおよび6個の光中継点2A〜2Fの位置を計測する位置計測部16と、この位置計測部16で計測された観測点2Gおよび6個の光中継点2A〜2Fの位置に基づいて6つの光の経路が描く各三角形領域の面積を算出する面積演算部17と、第1検出部13で地盤の変動が有ると判定された際に当該地盤の変動が大規模であるかを上記三角形領域の面積の時間変位に基づいて判定する第2検出部18と、この第2検出部18で地盤の変動が大規模であると判定された結果のデータを送信機Tに出力する第2出力部19とから構成される。   The first determination unit 10 includes an input unit 11 to which carrier wave data from the GPS receiver 3 and the GPS reference station 7 and illuminance data measured by the illuminometer 22 are input, and the six input units input to the input unit 11. The light amount comparison unit 12 that compares each illuminance data of the light path, and if the difference between the maximum value and the minimum value of the illuminance data compared by the light amount comparison unit 12 is greater than or equal to a predetermined value, it is determined that there is a change in the ground. The first detection unit 13 and a first output unit 14 that outputs data on the presence or absence of ground change determined by the first detection unit 13 to a transmitter (described later) T. The second determination unit 15 includes a position measurement unit 16 that measures the positions of the observation point 2G and the six optical relay points 2A to 2F by the RTK method based on the carrier wave data input to the input unit 11, and the position measurement unit 16 An area calculation unit 17 that calculates the area of each triangular region drawn by the six light paths based on the positions of the observation point 2G and the six optical relay points 2A to 2F measured by the position measurement unit 16, and a first detection A second detector 18 for determining whether the ground fluctuation is large or not based on the temporal displacement of the area of the triangular area when the part 13 determines that there is ground fluctuation; and the second detector 18 includes a second output unit 19 that outputs data obtained as a result of determining that the ground fluctuation is large-scale to the transmitter T.

ここで、第1判定部10の入力部11は、観測点2Gおよび6個の光中継点2A〜2Fに設けられた各GPS受信機3からの搬送波データと、GPS基準局7からの搬送波データと、上記6つの光の経路をそれぞれ通過して照度計22で計測された各照度データとが入力されるものである。また、上記光量比較部12は、入力部11に入力された6つの照度データを比較して最大値と最小値を抽出するものである。さらに、上記第1検出部13は、光量比較部12で抽出された最大値と最小値の差を算出し、この差が所定値以上であれば、照度データが最小値となる光の経路が描く三角形領域または当該三角形領域の近傍で地盤に変動が有ると判定するものである。この所定値は、少なくとも照度の計測誤差分を吸収できる範囲が必要であり、大きい値で設定されると照度計22の計測誤差による誤判定の確率が減少し、小さい値で設定されると地盤の僅かな変動でも検出するものである。具体的には、上記所定値として、第1検出部13で地盤の変動をミリメートルオーダーで検出できる程度の値に設定することが好ましい。   Here, the input unit 11 of the first determination unit 10 includes carrier wave data from the GPS receivers 3 provided at the observation point 2G and the six optical relay points 2A to 2F, carrier wave data from the GPS reference station 7, and The illuminance data measured by the illuminometer 22 through the six light paths are input. The light amount comparison unit 12 compares the six illuminance data input to the input unit 11 and extracts the maximum value and the minimum value. Further, the first detection unit 13 calculates the difference between the maximum value and the minimum value extracted by the light amount comparison unit 12, and if this difference is greater than or equal to a predetermined value, the light path where the illuminance data is the minimum value is calculated. It is determined that there is a change in the ground in the triangle area to be drawn or in the vicinity of the triangle area. This predetermined value needs to have a range that can absorb at least the measurement error of the illuminance. If the predetermined value is set to a large value, the probability of erroneous determination due to the measurement error of the illuminometer 22 is reduced. Even a slight fluctuation of the signal is detected. Specifically, it is preferable to set the predetermined value to a value that allows the first detection unit 13 to detect ground fluctuations in the millimeter order.

一方、第2判定部15の位置計測部16は、入力部11に入力されたGPS受信機3およびGPS基準局7からの搬送波データに基づいてRTK法により観測点2Gおよび6個の光中継点2A〜2Fの位置をリアルタイムで計測するものである。また、上記面積演算部17は、位置計測部16で計測された観測点2Gおよび6個の光中継点2A〜2Fの位置に基づいて、6つの光の経路が描く各三角形領域の面積をリアルタイムで算出するものである。さらに、上記第2検出部18は、第1検出部13で地盤の変動が有ると判定された際に、当該地盤の変動が有ると判定された三角形領域の面積を上記面積演算部17から抽出して当該面積の時間変位を算出し、当該三角形領域の面積の時間変位がしきい値以上であれば、当該地盤の変動が大規模であると判定するものである。このしきい値は、RTK法による位置の計測誤差分を吸収できる範囲が必要であるから、例えば6〜15cm(光ファイバーケーブル4〜6の長さを30m程度とした場合)で設定される。 On the other hand, the position measurement unit 16 of the second determination unit 15 uses the RTK method based on the carrier wave data from the GPS receiver 3 and the GPS reference station 7 input to the input unit 11, and the observation point 2G and the six optical relay points 2A. The position of ~ 2F is measured in real time. In addition, the area calculation unit 17 calculates the area of each triangular area drawn by the six light paths based on the positions of the observation point 2G and the six optical relay points 2A to 2F measured by the position measurement unit 16 in real time. Is calculated by Further, when the first detection unit 13 determines that there is a ground change, the second detection unit 18 extracts from the area calculation unit 17 the area of the triangular region that is determined to have the ground change. Then, the time displacement of the area is calculated, and if the time displacement of the area of the triangular region is equal to or greater than the threshold value, it is determined that the ground fluctuation is large. Since this threshold value needs a range that can absorb the measurement error of the position by the RTK method, it is set to, for example, 6 to 15 cm 2 (when the length of the optical fiber cables 4 to 6 is about 30 m).

図3に示すように、送信機Tは、上記コンピュータ装置8に併設されており、上記第1出力部14および第2出力部19からのデータである電気信号を光信号に変換する装置である。この光信号は、光通信ネットワークNを介して、上記地盤監視システム1を利用する利用者の受信機Rまで送信される。この受信機Rは、光通信ネットワークNを介して送信機Tから受信した光信号を電気信号に変換し、当該電気信号を併設された利用者のパソコンPに送信する装置である。このパソコンPは、当該電気信号である上記データを表示するものである。   As shown in FIG. 3, the transmitter T is an apparatus that is provided in the computer device 8 and converts an electrical signal that is data from the first output unit 14 and the second output unit 19 into an optical signal. . This optical signal is transmitted to the receiver R of the user who uses the ground monitoring system 1 through the optical communication network N. The receiver R is a device that converts an optical signal received from the transmitter T via the optical communication network N into an electrical signal, and transmits the electrical signal to the user's personal computer P provided therewith. The personal computer P displays the data that is the electrical signal.

以下、上記地盤監視システム1を使用するための準備について説明する。
まず、図1および図2に示すように、斜面など監視したい地盤の中心近くに、観測点2G用のGPS受信機3Gを地表に設置し、そのGPS受信機3Gの直下に観測点2Gとして光源21および照度計22を埋設する。そして、この観測点2Gを中心とした六角形の各頂点に相当する位置に光中継点2A〜2F用のGPS受信機3A〜3Fを地表に設置し、これらGPS受信機3A〜3Fの直下に、それぞれ光中継点2A〜2Fとして往路用光スプリッタ24および復路用光スプリッタ25を埋設する。次に、観測点2Gの光源21と各光中継点2A〜2Fの往路用光スプリッタ24とを往路用光ファイバーケーブル4で直線状に接続するとともに、各光中継点2A〜2Fの復路用光スプリッタ25と観測点2Gの照度計(正確にはセンサー)22とを往路用光ファイバーケーブル5で直線状に接続する。一方で、光中継点2Aの往路用光スプリッタ24と隣接する他の光中継点2Bの復路用光スプリッタ25とを、中継用光ファイバーケーブル6で直線状に接続する。
Hereinafter, preparation for using the ground monitoring system 1 will be described.
First, as shown in FIGS. 1 and 2, a GPS receiver 3G for an observation point 2G is installed near the center of the ground to be monitored such as a slope, and a light source is provided as an observation point 2G directly below the GPS receiver 3G. 21 and the illuminance meter 22 are embedded. Then, the GPS receivers 3A to 3F for the optical relay points 2A to 2F are installed on the ground surface at positions corresponding to the vertices of the hexagon centered on the observation point 2G, and directly below these GPS receivers 3A to 3F. The forward optical splitter 24 and the backward optical splitter 25 are embedded as the optical relay points 2A to 2F, respectively. Next, the light source 21 at the observation point 2G and the forward optical splitter 24 at each of the optical relay points 2A to 2F are connected in a straight line by the outward optical fiber cable 4, and the backward optical splitter at each of the optical relay points 2A to 2F. 25 and an illuminometer (precisely a sensor) 22 at the observation point 2G are connected in a straight line by an optical fiber cable 5 for the forward path. On the other hand, the forward optical splitter 24 at the optical repeater point 2A and the return optical splitter 25 at another adjacent optical repeater point 2B are connected in a straight line by the optical fiber cable 6 for relay.

次に、上記地盤監視システム1の使用方法について説明する。
観測点2Gの光源21を起動することで、当該光源21からの光を、光中継点2Aへ発信し、この光中継点2Aの往路用光スプリッタ24で隣接する他の光中継点2Bへ転送し、当該他の光中継点2Bの復路用光スプリッタ25で上記観測点2Gの照度計(正確にはセンサー)22へ転送する。そして、この光の照度が照度計22で測定され、測定された照度データがコンピュータ装置8の入力部11に入力される。同様に、他の光の経路を通過した光の照度も照度計22でそれぞれ測定され、これら照度データも入力部11に入力される。入力された6つの照度データは、光量比較部12で比較されるとともに最大値と最小値が抽出される。抽出された最大値と最小値の差が第1検出部13で算出されるとともに、この差が所定値以上であれば、照度データが最小値となる光の経路が描く三角形領域または当該三角形領域の近傍で、地盤に変動が有ると判定される。そして、地盤の変動の有無のデータが、第1出力部14で送信機Tに出力される。
Next, a method for using the ground monitoring system 1 will be described.
By activating the light source 21 at the observation point 2G, the light from the light source 21 is transmitted to the optical relay point 2A, and transferred to another adjacent optical relay point 2B by the forward optical splitter 24 of the optical relay point 2A. Then, the light is transferred to the illuminometer (precisely sensor) 22 at the observation point 2G by the return optical splitter 25 at the other optical relay point 2B. The illuminance of this light is measured by the illuminometer 22, and the measured illuminance data is input to the input unit 11 of the computer device 8. Similarly, the illuminance of light passing through other light paths is also measured by the illuminance meter 22, and these illuminance data are also input to the input unit 11. The input six illuminance data are compared by the light quantity comparison unit 12 and the maximum value and the minimum value are extracted. The difference between the extracted maximum value and the minimum value is calculated by the first detection unit 13, and if this difference is equal to or greater than a predetermined value, the triangular area drawn by the light path where the illuminance data becomes the minimum value or the triangular area It is determined that there is a change in the ground in the vicinity. Then, data on the presence or absence of ground fluctuation is output to the transmitter T by the first output unit 14.

一方、GPS受信機3およびGPS基準局7からは、搬送波データがコンピュータ装置8の入力部11に入力される。これら搬送波データに基づいて、位置計測部16でRTK法により観測点2Gおよび6個の光中継点2A〜2Fの位置がリアルタイムで計測される。計測された観測点2Gおよび6個の光中継点2A〜2Fの位置に基づいて、面積演算部17で、6つの光の経路が描く各三角形領域の面積がリアルタイムで算出される。算出された6つの三角形領域の各面積うち、第2検出部18において、第1検出部13で地盤の変動が有ると判定された三角形領域の面積の時間変位が算出されるとともに、当該時間変位がしきい値以上であれば当該地盤の変動が大規模であると判定される。そして、当該地盤の変動が大規模であると判定された結果のデータが、第2出力部19で送信機Tに出力される。   On the other hand, carrier wave data is input to the input unit 11 of the computer device 8 from the GPS receiver 3 and the GPS reference station 7. Based on these carrier wave data, the position measuring unit 16 measures the positions of the observation point 2G and the six optical relay points 2A to 2F in real time by the RTK method. Based on the measured positions of the observation point 2G and the six optical relay points 2A to 2F, the area calculation unit 17 calculates the area of each triangular region drawn by the six light paths in real time. Among the calculated areas of the six triangular areas, the second detector 18 calculates the time displacement of the area of the triangular area determined by the first detector 13 as having ground fluctuation, and the time displacement. If is greater than or equal to the threshold value, it is determined that the ground fluctuation is large. Then, data obtained as a result of determining that the ground fluctuation is large is output to the transmitter T by the second output unit 19.

送信機Tに出力された第1出力部14および第2出力部19からのデータは、光通信ネットワークNおよび受信機Rを介して、利用者のパソコンPに送信されて表示される。   The data from the first output unit 14 and the second output unit 19 output to the transmitter T is transmitted to the user's personal computer P via the optical communication network N and the receiver R and displayed.

このように、上記地盤監視システム1は、光ファイバーケーブル4〜6を用いることにより地盤の変動をミリメートルオーダーの精度で検出することができ、また6つの光の経路を有することで当該地盤の変動の位置を推定することができる。   As described above, the ground monitoring system 1 can detect ground fluctuations with millimeter-order accuracy by using the optical fiber cables 4 to 6, and has six light paths to reduce the ground fluctuations. The position can be estimated.

さらに、6つの三角形領域が、観測点2Gを頂点(上記第1の頂点)として共有するとともに1つの六角形を形成しているので、当該三角形領域が略正三角形となる。このため、往路用光ファイバーケーブル4および往路用光ファイバーケーブル5の長さと、中継用光ファイバーケーブル6の長さが略同一になることで、これら光ファイバーケーブル4〜6を通過する光の照度の各減少量が略同一となり、さらに地盤の変動の検出精度を上げることができる。   Further, since the six triangular areas share the observation point 2G as a vertex (the first vertex) and form one hexagon, the triangular area is a substantially equilateral triangle. For this reason, the lengths of the outgoing optical fiber cable 4 and the outgoing optical fiber cable 5 are substantially the same as the length of the relay optical fiber cable 6, so that each decrease in the illuminance of light passing through these optical fiber cables 4 to 6 is achieved. Are substantially the same, and the detection accuracy of ground fluctuation can be further increased.

以下、上記実施の形態をより具体的に示した複数の実施例に係る地盤監視システムについて説明する。なお、上記実施の形態と同一の構成については、同一の符号を用いて説明を省略する。   Hereinafter, a ground monitoring system according to a plurality of examples showing the above embodiment more specifically will be described. In addition, about the structure same as the said embodiment, description is abbreviate | omitted using the same code | symbol.

実施例1に係る地盤監視システムは、図4に示すように、上記実施の形態で説明した地盤観測手段(観測点2Gおよび6個の光中継点2A〜2F)2、GPS受信機3および光ファイバーケーブル4〜6からなるユニット30を、山地の斜面など、急勾配の斜面に配置したものである。   As shown in FIG. 4, the ground monitoring system according to Example 1 includes ground observation means (observation point 2G and six optical relay points 2A to 2F) 2, a GPS receiver 3, and an optical fiber described in the above embodiment. The unit 30 including the cables 4 to 6 is arranged on a steep slope such as a mountain slope.

この実施例1に係る地盤監視システムであっても、上記実施の形態に係る地盤監視システム1と同様の効果を奏する。   Even the ground monitoring system according to the first embodiment has the same effects as the ground monitoring system 1 according to the above embodiment.

上記実施の形態に係る地盤監視システム1は、地盤観測手段2および光ファイバーケーブル4〜6が地表(正確には地表直下)に配置されたものであるが、本実施例2に係る地盤監視システム51は、図5に示すように、地表に配置された地盤観測手段2および光ファイバーケーブル4〜6の下方である地中に、さらに他の地盤観測手段52および光ファイバーケーブル54〜56が配置されたものである。   In the ground monitoring system 1 according to the above embodiment, the ground observation means 2 and the optical fiber cables 4 to 6 are arranged on the ground surface (more precisely, directly below the ground surface), but the ground monitoring system 51 according to the second embodiment. As shown in FIG. 5, another ground observation means 52 and optical fiber cables 54 to 56 are arranged in the ground below the ground observation means 2 and the optical fiber cables 4 to 6 arranged on the ground surface. It is.

上記地中に配置された地盤観測手段52は、地表に配置された地盤観測手段2と同様に、六角形状であるとともに、当該六角形の内側に配置されて光源および照度計(図示しない)を有する観測点52Gと、当該六角形の各頂点に配置された光中継点52A〜52Fとを備える。また、地中に配置された光ファイバーケーブル54〜56による観測点52Gおよび光中継点52A〜52Fの接続は、地表に配置された光ファイバーケーブル4〜6による観測点2Gおよび光中継点2A〜2Fの接続と同一である。さらに、地中における観測点52Gおよび6個の光中継点52A〜52Fは、地表における観測点2Gおよび6個の光中継点2A〜2Fと対応する位置に配置されている。すなわち、地表の観測点2Gと地中の観測点52Gとの距離は、地表の各光中継点2A〜2Fと地中の各光中継点52A〜52Fとの距離に等しく、言い換えれば、地表に配置された地盤観測手段2と、地中に配置された地盤観測手段52とが略平行である。   The ground observation means 52 arranged in the ground has a hexagonal shape as well as the ground observation means 2 arranged on the ground surface, and is arranged inside the hexagon to provide a light source and an illuminometer (not shown). Observation point 52G and optical relay points 52A to 52F arranged at each vertex of the hexagon. Further, the connection of the observation point 52G and the optical relay points 52A to 52F by the optical fiber cables 54 to 56 disposed in the ground is the connection of the observation point 2G and the optical relay points 2A to 2F by the optical fiber cables 4 to 6 disposed on the ground surface. Same as connection. Further, the observation point 52G and the six optical relay points 52A to 52F in the ground are arranged at positions corresponding to the observation point 2G and the six optical relay points 2A to 2F on the ground surface. That is, the distance between the observation point 2G on the ground surface and the observation point 52G in the ground is equal to the distance between each light relay point 2A-2F on the ground surface and each light relay point 52A-52F in the ground, in other words, on the ground surface. The disposed ground observation means 2 and the ground observation means 52 disposed in the ground are substantially parallel.

このように、本実施例2に係る地盤監視システム51は、地表だけでなく、地中にも地盤観測手段52が配置されているため、地盤の変動が地中で発生した場合でも、当該地盤の変動を検出することができる。   As described above, since the ground monitoring system 51 according to the second embodiment includes the ground observation means 52 not only on the ground surface but also in the ground, even if a ground change occurs in the ground, the ground Fluctuations can be detected.

上記実施例1に係る地盤監視システムは、地表に配置された地盤観測手段2、GPS受信機3および光ファイバーケーブル4〜6からなるユニット30を、図4に示すように1つのみ具備するが、本実施例3に係る地盤監視システムは、図6に示すように、上記ユニット30を複数具備するものである。   Although the ground monitoring system according to the first embodiment includes only one unit 30 including the ground observation means 2, the GPS receiver 3, and the optical fiber cables 4 to 6 arranged on the ground surface as shown in FIG. The ground monitoring system according to the third embodiment includes a plurality of units 30 as shown in FIG.

本実施例3に係る地盤監視システム61では、上記ユニット30同士が、最も近い中継用光ファイバーケーブル6同士を平行にして配置されており、言い換えれば、上記ユニット30が地盤に蜂の巣状に配置される。また、上記両中継用光ファイバーケーブル6の間隔は、当該中継用光ファイバーケーブル6の長さよりも短い距離に設定され、具体的には2〜3メートル程度に設定される。   In the ground monitoring system 61 according to the third embodiment, the units 30 are arranged with the closest relay optical fiber cables 6 parallel to each other. In other words, the units 30 are arranged in a honeycomb shape on the ground. . The interval between the two optical fiber cables for relay 6 is set to a distance shorter than the length of the optical fiber cable for relay 6, and specifically, set to about 2 to 3 meters.

このように、本実施例3に係る地盤監視システム61は、上記ユニット30が複数配置されているので、光の経路を伸ばすことなく、つまり検出精度を下げることなく、広範囲の地盤を監視することができる。   As described above, the ground monitoring system 61 according to the third embodiment monitors a wide range of ground without extending the light path, that is, without lowering the detection accuracy, because a plurality of the units 30 are arranged. Can do.

ところで、上記実施の形態および実施例1〜3では、地盤観測手段2,52が六角形状であるとして説明したが、この形状に限定されるものではなく、多角形状つまりNを3以上の自然数とするN角形状であればよい。この場合、光中継点の個数並びに往路用光ファイバーケーブル4、往路用光ファイバーケーブル5および中継用光ファイバーケーブル6の本数は、それぞれN個とN本になる。   By the way, in the said embodiment and Examples 1-3, although the ground observation means 2 and 52 demonstrated as a hexagon shape, it is not limited to this shape, Polygon shape, ie, N is a natural number of 3 or more. Any N-angle shape may be used. In this case, the number of the optical relay points and the numbers of the forward optical fiber cable 4, the forward optical fiber cable 5, and the relay optical fiber cable 6 are N and N, respectively.

また、上記実施の形態および実施例1〜3では説明しなかったが、GPS受信機3Gが設けられた観測点2Gに、地盤を撮影するためのビデオカメラ(カメラの一例である)を設けてもよい。このビデオカメラで撮影された地盤の動画のデータが、コンピュータ装置8を介して利用者のパソコンPに送信される構成とすることで、利用者は地盤の状態をリアルタイムで動画により把握することもできる。   Although not described in the above embodiment and Examples 1 to 3, a video camera (an example of a camera) for photographing the ground is provided at the observation point 2G where the GPS receiver 3G is provided. Also good. By adopting a configuration in which the moving image data of the ground photographed by the video camera is transmitted to the user's personal computer P via the computer device 8, the user can grasp the state of the ground with the moving image in real time. it can.

1 地盤監視システム
2 地盤観測手段
2A〜2F 光中継点
2G 観測点
3 GPS受信機
4 往路用光ファイバーケーブル
5 復路用光ファイバーケーブル
6 中継用光ファイバーケーブル
7 GPS基準局
8 コンピュータ装置
10 第1判定部
15 第2判定部
21 光源
22 照度計
24 往路用光スプリッタ
25 復路用光スプリッタ
30 ユニット
T 送信機
N 光通信ネットワーク
R 受信機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ground monitoring system 2 Ground observation means 2A-2F Optical relay point 2G Observation point 3 GPS receiver 4 Outgoing optical fiber cable 5 Return optical fiber cable 6 Repeating optical fiber cable 7 GPS reference station 8 Computer apparatus 10 1st determination part 15 2nd Determination unit 21 Light source 22 Illuminometer 24 Outbound optical splitter 25 Inbound optical splitter 30 Unit T Transmitter N Optical communication network R Receiver

Claims (4)

地盤の変動を観測して当該地盤における地滑り情報を事前に得るための地盤監視システムであって、
上記地盤の地表に配置された地盤観測手段と、この地表に配置された地盤観測手段の位置を計測する位置計測手段と、上記地盤の変動の有無を判定する判定手段とを具備し、
上記地盤観測手段が、多角形状であるとともに、当該多角形の内側に配置されて光源および光量測定器を有する観測点と、当該多角形の各頂点に配置された光中継点とを備え、
上記観測点と各光中継点とが、当該観測点の光源から光中継点へ光を導く往路用光回線と、当該光中継点から観測点の光量測定器へ光を導く復路用光回線とで接続されるとともに、
上記光中継点同士が、上記多角形の各辺に配置された中継用光回線で接続され、
上記各光中継点が、上記往路用光回線からの光を一方の中継用光回線へ転送する往路用光転送器と、他方の中継用光回線からの光を上記復路用光回線へ転送する復路用光転送器とを有し、
上記位置計測手段が、上記観測点に設けられたGPS受信機と、上記各光中継点に設けられたGPS受信機とを備え、
上記判定手段が、上記光量測定器で測定された各光中継点からの光量を比較するとともに当該光量が最小となる光の経路で囲まれた三角形領域または当該三角形領域の近傍で地盤の変動が有ると判定する第1判定部と、上記三角形領域の頂点における観測点および2個の光中継点の各位置を上記GPS受信機により計測して当該三角形領域の面積を算出するとともに当該三角形領域の面積の時間変位がしきい値以上であれば上記第1判定部で判定された地盤の変動が大規模であると判定する第2判定部とを備えたことを特徴とする地盤監視システム。
A ground monitoring system for observing changes in the ground and obtaining in advance landslide information on the ground,
A ground observation means arranged on the ground surface of the ground, a position measurement means for measuring the position of the ground observation means arranged on the ground surface, and a determination means for determining the presence or absence of the fluctuation of the ground,
The ground observation means has a polygonal shape, an observation point that is arranged inside the polygon and has a light source and a light amount measuring device, and an optical relay point that is arranged at each vertex of the polygon,
The observation point and each optical repeater point are an optical path for the outward path that guides light from the light source of the observation point to the optical repeater point, and an optical path for the return path that guides light from the optical repeater point to the light quantity measuring device of the observation point Connected with
The optical relay points are connected by a relay optical line arranged on each side of the polygon,
Each optical relay point forwards the light from the forward optical line to one of the relay optical lines, and forwards the light from the other relay optical line to the return optical line. And an optical transmitter for the return path,
The position measuring means includes a GPS receiver provided at the observation point, and a GPS receiver provided at each optical relay point,
The determination means compares the light amount from each light relay point measured by the light amount measuring device, and there is a change in the ground in or near the triangular region surrounded by the light path where the light amount is minimum. A first determination unit that determines that there is an observation point, and each position of the observation point and the two light relay points at the apex of the triangular region is measured by the GPS receiver to calculate the area of the triangular region and A ground monitoring system comprising: a second determination unit that determines that the variation of the ground determined by the first determination unit is large if the time displacement of the area is equal to or greater than a threshold value.
地表に配置された地盤観測手段の下方である地中に、他の地盤観測手段を配置し、
地表に配置された地盤観測手段と、地中に配置された地盤観測手段とが、略平行であることを特徴とする請求項1に記載の地盤監視システム。
Place other ground observation means in the ground below the ground observation means placed on the ground surface,
2. The ground monitoring system according to claim 1, wherein the ground observation means arranged on the ground surface and the ground observation means arranged in the ground are substantially parallel.
多角形が六角形であることを特徴とする請求項1または2に記載の地盤監視システム。   The ground monitoring system according to claim 1 or 2, wherein the polygon is a hexagon. GPS受信機が設けられた観測点に、地盤を観測するためのカメラを設けたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の地盤監視システム。


The ground monitoring system according to any one of claims 1 to 3, wherein a camera for observing the ground is provided at an observation point provided with a GPS receiver.


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