JP2015055915A

JP2015055915A - マンホール監視システム

Info

Publication number: JP2015055915A
Application number: JP2013187447A
Authority: JP
Inventors: 秀幸坪井; Hideyuki Tsuboi; 久埜　豊; Yutaka Kuno; 豊久埜; 守秋元; Mamoru Akimoto; 篤也安藤; Atsuya Andou; 中村　宏之; Hiroyuki Nakamura; 宏之中村
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2015-03-23
Anticipated expiration: 2033-09-10
Also published as: JP6046011B2

Abstract

【課題】マンホールの周囲地下部の異常を地上で容易に検知する。
【解決手段】マンホールの周囲に埋設され、マンホールの周囲の土壌の変位を検知するセンサを搭載し、該センサが取得した情報を送信する複数の無線タグと、地上から無線タグの読み取りを行い、センサが取得した情報を受信してマンホールの異常あるいはその前兆を取得するリーダとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、マンホールの周囲地下部の異常を地上で検知し、マンホールが崩落する前兆の把握に利用するマンホール監視システムに関する。

図８は、従来のマンホール監視システムの構成例を示す（特許文献１）。
図８において、マンホール監視システムは、例えばマンホール天井の複数ヶ所に加速度センサを含む無線タグを設置し、地上から伝わる振動の大きさが閾値以上となる回数を一定時間ごとにカウントし、そのカウント値を無線タグから地上のリーダに送信する構成である。地上のリーダは、カウント値を集計して振動の累積回数、あるいは発生頻度の変化を読み取り、マンホールの劣化具合を推定する。

特開平２０１２−１４６７７号公報

マンホールが老朽化して崩落する前兆の１つとして、マンホールの周囲の地面から地下部に発生する亀裂がある。この亀裂は、マンホール首部（出入口側壁）の外周部にできる間隙や、マンホール天井上の土壌の流出などによりできる空洞が誘因となり、当該亀裂の進行がマンホールの天井や側壁にダメージを与えることがある。

しかし、図８に示す従来のマンホール監視システムのように、マンホールの内部に設置した加速度センサでは、マンホールの周囲に間隙や空洞が発生し、さらに亀裂に進展する状況を検知できず、マンホールが崩落する前兆を把握することが困難である。

本発明は、マンホールの周囲地下部の異常を地上で容易に検知することができるマンホール監視システムを提供することを目的とする。

本発明のマンホール監視システムは、マンホールの周囲に埋設され、マンホールの周囲の土壌の変位を検知するセンサを搭載し、該センサが取得した情報を送信する複数の無線タグと、地上から無線タグの読み取りを行い、センサが取得した情報を受信してマンホールの異常あるいはその前兆を取得するリーダとを備える。

本発明のマンホール監視システムにおいて、センサは、加速度センサまたは傾斜センサであり、マンホールの周囲の土壌の亀裂の発生に伴う傾斜角の変化を検知する構成である。

本発明のマンホール監視システムにおいて、センサを搭載した複数の無線タグは、マンホール出入口の周囲に形成した複数のボーリング穴の底部または側壁に埋設される構成である。

本発明のマンホール監視システムにおいて、センサを含む無線タグはセンサと無線タグに分離し、該無線タグをボーリング穴の上部に配置し、該センサをボーリング穴の底部または側壁に埋設し、該無線タグと該センサとの間をケーブルを介して接続する構成である。

本発明のマンホール監視システムにおいて、センサを含む無線タグは、リーダと通信するアンテナ部とセンサを含みアンテナを除く無線タグに分離し、該アンテナ部をボーリング穴の上部に配置し、該無線タグをボーリング穴の底部または側壁に埋設し、該アンテナ部と該無線タグとの間をケーブルを介して接続する構成である。

また、ケーブルに所定の張力が働くように各部を埋設する構成としてよい。

本発明は、マンホールの周囲にセンサを含む無線タグを埋設することにより、マンホールの周囲に間隙や空洞が発生し、さらに亀裂に進展する状況を地上のリーダで検知するこができ、マンホールが崩落する前兆を容易に把握することができる。

マンホール監視システムの実施例１の構成を示す図である。マンホール監視システムの実施例２の構成を示す図である。マンホール監視システムの実施例３の構成を示す図である。マンホール監視システムの実施例４の構成を示す図である。実施例４におけるセンサ３１と無線タグ３２の回路構成例を示す図である。マンホール監視システムの実施例５の構成を示す図である。実施例５における無線タグ３４とアンテナ３５の回路構成例を示す図である。従来のマンホール監視システムの構成例を示す図である。

図１は、マンホール監視システムの実施例１の構成を示す。
図１において、１はマンホール、２はマンホール蓋、３Ａ，３Ｂはセンサを含む無線タグ、４はリーダである。なお、リーダ４は、例えば車両に搭載されるか、作業員の手持ちであってもよい。

センサを含む無線タグ３Ａ，３Ｂは、マンホール１の周囲、例えばマンホール蓋２の周囲やマンホール天井の上部近傍に、地上からの深さを変えて複数の場所に埋設される。図１(2) の平面図および図１(3) の断面図は、地上から浅い位置にセンサを含む無線タグ３Ａが埋設され、地上から深い位置にセンサを含む無線タグ３Ｂが埋設された状態を示す。無線タグ３Ａ，３Ｂには固有のＩＤが設定されており、リーダ４がそのＩＤを読み取ることにより無線タグ３Ａ，３Ｂが埋設されている位置を認識することができる。

センサは、加速度センサまたは傾斜センサであり、マンホール１の周囲の間隙や空洞が誘因となって土壌の亀裂の発生に伴う傾斜角の変化を検知する構成である。例えば、３軸の加速度センサによりｘ軸，ｙ軸，ｚ軸の重力加速度に変化が見られれば、センサを含む無線タグ３Ａ，３Ｂの傾斜角の変化として検知することができる。このような傾斜角の変化を示す情報は、無線タグのアンテナからＩＤとともに送信され、リーダ４で受信することにより、亀裂の発生の有無とその位置を把握することができる。例えば、複数の無線タグから傾斜角の変化を示す情報が送信されている場合には亀裂の大きさとして認識し、マンホール１が崩落する前兆として捉えることができる。

図２は、マンホール監視システムの実施例２の構成を示す。
図２において、１はマンホール、２はマンホール蓋、３Ａ，３Ｂはセンサを含む無線タグ、５Ａ，５Ｂはボーリング穴である。ここでは、地上のリーダは省略している。

マンホール１の周囲に深さの異なる複数のボーリング穴５Ａ，５Ｂを形成し、センサを含む無線タグ３Ａ，３Ｂは、ボーリング穴５Ａ，５Ｂの底部に埋設される。ここでは、地上から浅いボーリング穴５Ａの底部にセンサを含む無線タグ３Ａが埋設され、地上から深いボーリング穴５Ｂの底部にセンサを含む無線タグ３Ｂが埋設された状態を示す。なお、ボーリング穴の深さに２種類に限らない。ボーリング穴５Ａ，５Ｂは、センサを含む無線タグ３Ａ，３Ｂを埋設した後に埋め戻される。センサにおける亀裂の検知原理は実施例１と同様である。

この実施例２に挙げたボーリング穴５Ａ，５Ｂを形成することによる利点は、地表からの深さやマンホール蓋２からの距離などの適切な位置にセンサを含む無線タグ３Ａ，３Ｂを埋設できるとともに、最小限の掘削で済すことである。

図３は、マンホール監視システムの実施例３の構成を示す。
図３において、１はマンホール、２はマンホール蓋、３Ａ，３Ｂはセンサを含む無線タグ、５Ａ，５Ｂはボーリング穴である。ここでは、地上のリーダは省略している。

マンホール１の周囲に深さの異なる複数のボーリング穴５Ａ，５Ｂを形成し、センサを含む無線タグ３Ａ，３Ｂは、ボーリング穴５Ａ，５Ｂの側壁からマンホール蓋２がある内側の方向に差し込むように埋設される。ここでは、地上から浅いボーリング穴５Ａの側壁にセンサを含む無線タグ３Ａが埋設され、地上から深いボーリング穴５Ｂの側壁にセンサを含む無線タグ３Ｂが埋設された状態を示す。なお、ボーリング穴の深さに２種類に限らない。ボーリング穴５Ａ，５Ｂは、センサを含む無線タグ３Ａ，３Ｂを埋設した後に埋め戻される。センサにおける亀裂の検知原理は実施例１と同様である。

この実施例３に挙げたボーリング穴５Ａ，５Ｂを形成することによる利点は、地表からの深さやマンホール蓋２からの距離などの適切な位置にセンサを含む無線タグ３Ａ，３Ｂを埋設できるとともに、最小限の掘削で済すことである。

図４は、マンホール監視システムの実施例４の構成を示す。
本実施例は、実施例１〜３におけるセンサを含む無線タグ３Ａ，３Ｂを、センサ３１と無線タグ３２に分離した構成を示し、ここでは実施例２に適用した例を示す。図４(1) は設置時の状態を示し、図４(2) は亀裂発生後の状態を示す。

マンホール１の周囲に深さの異なる複数のボーリング穴５Ａ，５Ｂを形成し、センサ３１は、ボーリング穴５Ａ，５Ｂの底部（または側壁）に埋設され、無線タグ３２はボーリング穴５Ａ，５Ｂの上部に固定され、センサ３１と無線タグ３２がケーブル３３を介して接続される。

ここで、図４(1) に示すように、ボーリング穴５Ａ，５Ｂの底部（または側壁）にセンサ３１を先に埋設し、センサ３１の端部から引き出したケーブル３３を引っ張りながら無線タグ３２をボーリング穴５Ａ，５Ｂの上部に固定設置した状態で埋め戻すと、センサ３１は所定の傾斜角（初期値）を検知する。この状態でマンホール１の周囲に亀裂が発生すれば、図４(2) に示すように、センサ３１は無線タグ３２に接続されているケーブル３３に引っ張られて傾き、敏感に傾斜角の変化として検知しやすくなる。

図５は、実施例４におけるセンサ３１と無線タグ３２の回路構成例を示す。
図５において、無線タグ３２は、データ解析部３２１、無線タグ回路部３２２、アンテナ３２３、バッテリ３２４により構成される。データ解析部３２１と外部のセンサ３１がケーブル３３を介して接続される。センサ３１が取得したデータはデータ解析部３２１で処理され、無線タグ回路部３２２で当該データを無線信号に変換してアンテナ３２３から送信する。アンテナ３２３を含む無線タグ３２を地上近くに設置することにより、地上のリーダ４との通信が容易になる。

バッテリ３２４は、データ解析部３２１および無線タグ回路部３２２と、ケーブル３３を介してセンサ３１に電源を供給する。なお、バッテリ３２４に代えて、振動発電機と静電キャパシタ、あるいは２次電池を用いてもよい。

図６は、マンホール監視システムの実施例５の構成を示す。
本実施例は、実施例１〜３におけるセンサを含む無線タグ３Ａ，３Ｂを、センサを含みアンテナを除く無線タグ３４と、アンテナ３５に分離した構成を示し、ここでは実施例２に適用した例を示す。図６(1) は設置時の状態を示し、図６(2) は亀裂発生後の状態を示す。

マンホール１の周囲に深さの異なる複数のボーリング穴５Ａ，５Ｂを形成し、センサを含みアンテナを除く無線タグ３４は、ボーリング穴５Ａ，５Ｂの底部（または側壁）に埋設され、アンテナ３５はボーリング穴５Ａ，５Ｂの上部に固定され、センサを含みアンテナを除く無線タグ３４とアンテナ３５がケーブル３３を介して接続される。

ここで、図６(1) に示すように、ボーリング穴５Ａ，５Ｂの底部（または側壁）にセンサを含みアンテナを除く無線タグ３４を先に埋設し、その端部から引き出したケーブル３３を引っ張りながらアンテナ３５をボーリング穴５Ａ，５Ｂの上部に固定設置した状態で埋め戻すと、センサを含みアンテナを除く無線タグ３４は所定の傾斜角（初期値）を検知する。この状態でマンホール１の周囲に亀裂が発生すれば、図６(2) に示すように、センサを含みアンテナを除く無線タグ３４はアンテナ３５に接続されているケーブル３３に引っ張られて傾き、敏感に傾斜角の変化として検知しやすくなる。

図７は、実施例５における無線タグ３４とアンテナ３５の回路構成例を示す。
図７において、センサを含みアンテナを除く無線タグ３４は、データ解析部３４１、無線タグ回路部３４２、センサ３４３、バッテリ３４４により構成される。無線タグ回路部３４２と外部のアンテナ３５がケーブル３３を介して接続される。センサ３４３が取得したデータはデータ解析部３４１で処理され、無線タグ回路部３４２で当該データを無線信号に変換してアンテナ３５から送信する。アンテナ３５を地上近くに設置することにより、地上のリーダ４との通信が容易になる。

バッテリ３４４は、データ解析部３４１、無線タグ回路部３４２およびセンサ３４３に電源を供給する。なお、バッテリ３４４に代えて、振動発電機と静電キャパシタ、あるいは２次電池を用いてもよい。

なお、実施例２または実施例３の構成において、ボーリング穴５Ａ，５Ｂの底部または側壁に埋設されるセンサを含む無線タグ３Ａ，３Ｂと、地面近くの固定物との間をワイヤーを介して接続しても同様の効果が得られる。

マンホールを補修するためにマンホールの外周を掘り返し、マンホール天井部に補強部材を取り付けることがある。この補強部材は、マンホールの上部から受ける圧力を周囲の側壁へ分散させる機能を有するので、上側には圧縮方向の応力が生じ、下側には引っ張り方向の応力が生じる。センサを含む無線タグは、この補強部材の上側および下側に設置する。なお、コンクリートは引っ張り方向の応力に弱いため、センサを含む無線タグは、補強部材の下側に重点的に設置してもよい。

センサが取得した応力変化の情報は、無線タグのアンテナからＩＤとともに送信され、リーダで受信することにより、マンホールに与える外圧の変化から崩落の前兆を把握することができる。

１マンホール
２マンホール蓋
３Ａ，３Ｂセンサを含む無線タグ
４リーダ
５Ａ，５Ｂボーリング穴
３１センサ
３２無線タグ
３３ケーブル
３４センサを含みアンテナを除く無線タグ
３５アンテナ
３２１データ解析部
３２２無線タグ回路部
３２３アンテナ
３２４バッテリ
３４１データ解析部
３４２無線タグ回路部
３４３センサ
３４４バッテリ

Claims

マンホールの周囲に埋設され、マンホールの周囲の土壌の変位を検知するセンサを搭載し、該センサが取得した情報を送信する複数の無線タグと、
地上から前記無線タグの読み取りを行い、前記センサが取得した情報を受信して前記マンホールの異常あるいはその前兆を取得するリーダと
を備えたことを特徴とするマンホール監視システム。
請求項１に記載のマンホール監視システムにおいて、
前記センサは、加速度センサまたは傾斜センサであり、前記マンホールの周囲の土壌の亀裂の発生に伴う傾斜角の変化を検知する構成である
ことを特徴とするマンホール監視システム。
請求項１に記載のマンホール監視システムにおいて、
前記センサを搭載した複数の無線タグは、前記マンホール出入口の周囲に形成した複数のボーリング穴の底部または側壁に埋設される構成である
ことを特徴とするマンホール監視システム。
請求項３に記載のマンホール監視システムにおいて、
前記センサを含む無線タグは前記センサと前記無線タグに分離し、該無線タグを前記ボーリング穴の上部に配置し、該センサを前記ボーリング穴の底部または側壁に埋設し、該無線タグと該センサとの間をケーブルを介して接続する構成である
ことを特徴とするマンホール監視システム。
請求項３に記載のマンホール監視システムにおいて、
前記センサを含む無線タグは、前記リーダと通信するアンテナ部と前記センサを含みアンテナを除く無線タグに分離し、該アンテナ部を前記ボーリング穴の上部に配置し、該無線タグを前記ボーリング穴の底部または側壁に埋設し、該アンテナ部と該無線タグとの間をケーブルを介して接続する構成である
ことを特徴とするマンホール監視システム。
請求項４または請求項５に記載のマンホール監視システムにおいて、
前記ケーブルに所定の張力が働くように各部を埋設する構成である
ことを特徴とするマンホール監視システム。