JP3067493U - 地面等の挙動検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動体自身の変位を加速度により検出するこ
とにより、設置、運用上において利点の多い地面等の挙
動検出装置を提供する。 【解決手段】 多軸の線加速度センサと地磁気方位セン
サ及びそれらのデータを処理する演算装置並びに信号伝
送装置を内蔵した測定プローブ１，１，…を、山腹４に
おける地すべりの可能性のある地域に複数台分散設置す
る。一方、測定プローブ１，１，…から離れた場所に基
地局２を設置し、測定プローブ１からのデータを無線伝
送する。それぞれの測定プローブ１から得られる加速度
ベクトル量により、山腹の状態を３次元的に検出する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は地面等の挙動検出装置に関し、更に詳細には地面の変異や海面の波高 及び波形を検出する装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】

異常気象と呼ばれるような集中的な降雨等により地すべり等の土砂災害が頻発 している。気象予報や降雨量によってその危険性、発生時期がある程度予見され るはずであるが、依然として被害をなくすることはできない。

【０００３】 そこで、土砂災害の前兆、発生を確実に検出する装置を実用化すれば、自治体 、鉄道、道路行政等の防災対策に大いに貢献することとなる。斯かる点から従来 においても種々の装置が案出されている。

【０００４】 そしてまた、斯かる従来の地すべり等の地面の変異を検出する装置として、ワ イヤーセンサ等のスイッチ式のものや、地すべりに伴い発生する音響や振動を検 出するもの、或いはＧＰＳやモニターカメラを利用した変異検出装置がある。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、ワイヤーセンサ等のスイッチ式のものは、１度の使いきりであり、メ ンテナンス性と信頼性に問題がある。また、音響や振動により間接的に検出する ものは、信頼性が確立されていない。また、ＧＰＳやモニターカメラを利用する 変異検出装置は、地域、地形等による設置条件や電力供給の問題で使用できる箇 所が限定され、またその応答速度に問題がある。

【０００６】 そしてまた、これら従来の地面の変異の検出装置は、固定地点との相対変位の 検出によるものであり、設置、運用上において問題が多かった。

【０００７】 また一方、海においては高波による転覆等の海難事故が頻発している。これら の事故は波高や波形を正確に検出することができれば未然に防ぐことができ、或 いは減少させることができる。また、救助の際にも大いに役立つ。

【０００８】 このため、従来においても海面の波高や波形を検出する装置が案出されている が、前記地面の変異を検出する装置と同様に固定地点との相対変位の検出による ものであるから、設置運用上において問題が多かった。

【０００９】 本考案は、上記従来装置の問題点を解消すると共に、移動体自身の変位を加速 度により検出することにより、設置、運用上において利点の多い、地面の挙動、 即ち地面の変異を検出する地面の挙動検出装置及び海面の挙動、即ち海面の波高 及び波形を検出する海面の挙動検出装置を提供せんとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

而して、本考案の要旨は、以下の構成にある。 多軸の線加速度センサと地磁気方位センサ及びそれらのデータを処理する演算装 置並びに信号伝送装置を内蔵した測定プローブを、地面等における適宜の位置に 複数台分散設置すると共に、測定プローブから離れた場所に基地局を設置し、そ れぞれの測定プローブから得られる加速度ベクトル量により、地面等の挙動の変 化を３次元的に検出するようになしたことを特徴とする地面等の挙動検出装置。

【００１１】 上記構成において、測定プローブを複数台分散設置する対象が地面であり、そ れぞれの測定プローブから得られる加速度ベクトル量により、地面がどの様に変 異したかを３次元的に検出するようになした地面等の挙動検出装置。

【００１２】 上記構成において、測定プローブを複数台分散設置する対象が海面であり、測 定プローブをブイ等をもって浮力を持たせて海面に設置し、それぞれの測定プロ ーブから得られる加速度ベクトル量により、海面の波高及び波形を検出するよう になした地面等の挙動検出装置。

【００１３】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

【００１４】 図１は地面の挙動検出装置の説明図、図２は同装置に用いる測定プローブのブ ロックダイアグラムである。

【００１５】 本考案に係る地面の挙動検出装置は、分散設置する測定プローブ（図中ＡＳと 略記）１，１，１…と、１つの基地局（図中ＢＳと略記）２と、該基地局２に接 続する計算機（図中ＰＣと略記）３とによって構成される。

【００１６】 また、本実施形態では、測定プローブ１，１，１…は山腹４の地すべり等の可 能性のある所定の地域に全体的に略等間隔に分散設置している。また、基地局２ は測定プローブ１，１，１…から離れた安全な場所に設置している。そして各測 定プローブ１，１，１…と基地局２との間は無線通信によって接続している。

【００１７】 そして、地すべり等によって測定プローブ１に加速度が与えられると、測定プ ローブ１に内蔵された加速度センサによってこれが検出され、そのデータが無線 によって基地局２に送信される。そして基地局２において送られた加速度ベクト ル量により、地すべりの状態を３次元的に検出するものである。

【００１８】 また、斯かる作用をなす測定プローブ１には、以下の機能を持たせている。 加速度検出機能 静的姿勢検出機能 地磁気方位検出機能 自己診断・補正機能 温度測定機能 電池残量検出機能 省電力動作機能 無線伝送機能

【００１９】 そしてまた、これらの機能を実現するために、測定プローブ１には以下の機能 モジュールを内蔵している。 ａ．半導体加速度センサ ｂ．地磁気方位センサ ｃ．温度センサ ｄ．ＣＰＵ ｅ．電池 ｆ．データ伝送用無線機 ｇ．時計ＩＣ

【００２０】 また、図２に示した測定プローブ１のブロックダイアグラムにおいて、５はＣ ＰＵ、６は半導体加速度センサである。また、該加速度センサ６は、そのアナロ グ信号を微分系７を介して前記ＣＰＵ５における外部割り込み入力５ａに送出す る一方、デジタル出力（ＰＷＭ）を前記ＣＰＵ５におけるカウンタ入力５ｂに送 出する。

【００２１】 ８は電池であり、前記ＣＰＵ５におけるＡ／Ｄコンバータ５ｃに接続している 。９は温度センサであり、前記ＣＰＵ５におけるＡ／Ｄコンバータ５ｃに接続し ている。１０はディップスイッチ（ＤＩＰＳＷ）であり、前記ＣＰＵ５における 汎用Ｉ／Ｏポート５ｄに接続している。

【００２２】 １１は前記ＣＰＵ５における汎用Ｉ／Ｏポート５ｄに接続したモジュール電源 制御系である。１２は地磁気方位検出モジュール（地磁気方位センサ）であり、 前記ＣＰＵ５におけるシリアル入出力５ｅに接続している。１３は無線伝送モジ ュール（データ伝送用無線機）であり、前記ＣＰＵ５におけるシリアル入出力５ ｅに接続している。１４は時計ＩＣであり、前記ＣＰＵ５における外部割り込み 入力５ａに接続している。尚、該時計ＩＣは１分毎に割り込みを行う。

【００２３】 また、前記測定プローブ１に持たせた各機能は、次の通りである。加速度検出 機能は、測定プローブ１に内蔵した半導体加速度センサ６の出力を用いて該測定 プローブ１の加速度を検出する機能である。１つの加速度センサは、一平面上の 直交する二方向の加速度を測定する。測定プローブ１は２つの加速度センサを内 蔵し、互いに直交する三軸方向の加速度を測定する。

【００２４】 静的姿勢検出機能は、加速度検出機能と地磁気方位検出機能を用いて測定プロ ーブ１に対する重力加速度と地磁気方位を測定する機能である。この機能は、検 出される加速度が変化しない時にのみ機能する。そして、この機能により、設置 時の初期状態からの姿勢変化を求めることができる。

【００２５】 地磁気方位検出機能は、測定プローブ１に内蔵した地磁気方位センサ１２によ って測定プローブ１の地磁気に対する方位や加速度の方向を求めるものである。

【００２６】 自己診断・補正機能は、測定プローブ１内の各センサの出力等に矛盾がないか 診断したり、必要に応じてそれらを補正するものである。また、この機能が働く には、測定プローブ１が絶対座標系に対して静止していることを前提とする。

【００２７】 温度測定機能は、測定プローブ１内の温度センサ９の出力を測定する機能であ る。また、半導体加速度センサ６の温度ドリフトを補正する際の参照値としても 使用される。

【００２８】 電池残量検出機能は、測定プローブ１の駆動用電池８の残量を測定するもので ある。

【００２９】 省電力動作機能は、測定プローブ１内部の各機能部品を選択的に駆動すること により、測定プローブ１全体の消費電力を軽減する機能である。

【００３０】 無線伝送機能は、前記の各機能により得られた測定プローブ１の状態データを 基地局２に無線伝送する機能である。この機能は、ＣＰＵ５により物理層１Ｍｂ ｐｓの無線伝送モジュールを駆動する。

【００３１】 次に、演算処理部の作用について説明する。 測定プローブ１に内蔵した加速度センサ６と地磁気方位センサ１２の測定軸を 図３に示している。加速度測定軸のＸ，Ｙ，Ｚは互いに直交し、測定プローブ中 心線１Ａとなす角度は同一になるように配置している。Ｎは地磁気方位センサ１ ２の基準方向であり、測定プローブ中心線１Ａと直交する。

【００３２】 重力加速度測定と水平面演算について図４に示している。水平面演算は、加速 度センサ６からの時間微分割り込み信号が３秒間検出されない場合に測定プロー ブ１は静止状態にあるとみなし、重力加速度ｇの測定を行う。更にこの重力加速 度ベクトルを法面とする面、つまり水平面ｓを求める。この演算は静止姿勢状態 で行う。そして測定された重力加速度ｇが０．７５Ｇ〜１．２５Ｇ外れた場合は 加速度センサ６の異常と判断する。

【００３３】 また、加速度の検出は、加速度時間微分割り込み（変位発生による割り込み） が発生した場合に加速度センサ６からの値ｇ′を読み込み、その値ｇ′から重力 加速度ｇを差し引き、重力加速度以外の成分を求める。そして図５に示すように 重力加速度ｇと差分加速度ａのなす角度θから差分加速度ａの仰角を求める。

【００３４】 また、水平面への写像は、差分加速度ａを水平面ｓに対して、図６に示すよう に鉛直に投影する。また、地磁気方位センサ１２のＯ°方向ベクトルも同様に投 影する。そしてこれらの水平面ｓ上に投影されたベクトル同士のなす角度と加速 度センサ出力から差分加速度ａの方位を求める。

【００３５】 以上は地面の挙動検出装置についての説明であるが、これと同様の構成、作用 により海面の挙動、即ち海面の波高及び波形を検出する装置となすこともできる 。また、この場合には測定プローブ１をブイ等をもって浮力を持たせて海面に分 散設置する。尚、その構成、作用については説明を省略する。

【００３６】

【考案の効果】

本考案によれば、従来装置の問題点を解消すると共に、移動体自身の変位を加 速度により検出することにより、設置、運用上において利点の多い地面等の挙動 検出装置を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】地面の挙動検出装置の説明図である。

【図２】地面の挙動検出装置に用いる測定プローブのブ
ロックダイアグラムである。

【図３】加速度センサと地磁気方位センサの測定軸の説
明図である。

【図４】重力加速度測定と水平面演算の説明図である。

【図５】加速度の差分の説明図である。

【図６】加速度の水平面への写像と方位角の説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 測定プローブ ２ 基地局 ３ 計算機 ４ 山腹 ５ ＣＰＵ ６ 加速度センサ ８ 電池 ９ 温度センサ １１ モジュール電源制御系 １２ 地磁気方位検出モジュール（地磁気方位センサ） １３ 無線伝送モジュール（データ伝送用無線機） １４ 時計ＩＣ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 多軸の線加速度センサと地磁気方位セン
   サ及びそれらのデータを処理する演算装置並びに信号伝
   送装置を内蔵した測定プローブを、地面等における適宜
   の位置に複数台分散設置すると共に、測定プローブから
   離れた場所に基地局を設置し、それぞれの測定プローブ
   から得られる加速度ベクトル量により、地面等の挙動の
   変化を３次元的に検出するようになしたことを特徴とす
   る地面等の挙動検出装置。
2. 【請求項２】 測定プローブを複数台分散設置する対象
   が地面であり、それぞれの測定プローブから得られる加
   速度ベクトル量により、地面がどの様に変異したかを３
   次元的に検出するようになした請求項１記載の地面等の
   挙動検出装置。
3. 【請求項３】 測定プローブを複数台分散設置する対象
   が海面であり、測定プローブをブイ等をもって浮力を持
   たせて海面に設置し、それぞれの測定プローブから得ら
   れる加速度ベクトル量により、海面の波高及び波形を検
   出するようになした請求項１記載の地面等の挙動検出装
   置。