JP3964804B2 - 雪崩検知装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠隔で広範囲を監視でき、雷・高圧電線等の誘導の影響を受けず、雪崩以外の風雨等の要因による誤作動がおきにくく、繰り返し雪崩を検知できる雪崩検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、雪崩の監視は、例えば道路保安要員による巡回点検や、例えばワイヤーの切断によって動作するセンサや、例えば遠隔監視カメラによって行われていた。
【０００３】
例えば、特許文献１の光監視装置および光ファイバセンサでは、土石流や雪崩が受圧部材にあたり、受圧部材の目地に相対変位が生じることによって光ファイバが曲げたり、切断されたりして検知する。
【０００４】
また、特許文献２の雪崩解析用計測装置では、可視カメラ、赤外線カメラ、レーザ測距器、マイク、ワイヤ切断感知器などを組合せて雪崩発生を検出し、データベースを作成する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−９９６８６号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平９−２５７９５３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、道路保安要員による巡回点検は、即応性に欠けるとともに安全性に課題があった。ワイヤーセンサは、露出しているため他の要因による誤作動や雷害の影響を受けると言った課題があった。また、一度切断されると修復する必要があり、繰り返し雪崩が発生する場合には検知が困難であった。遠隔監視カメラによる監視は、吹雪など悪天候時や夜間の監視、監視対象地域の広さやカメラの設置密度に課題があった。
【０００８】
そこで本発明は、上記の従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、遠隔で広範囲を監視でき、雷・高圧電線等の誘導の影響を受けず、雪崩以外の風雨等の要因による誤作動がおきにくく、繰り返し雪崩を検知できる雪崩検知装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するために、請求項１の本発明は、光ファイバケーブルのひずみを計測する地点から伸延された当該光ファイバケーブルに対し噛み合うように配置された凸状部品及び凹状部品と、順次に発生する雪崩により、前記凸状部品と凹状部品とが噛み合わされて固定された状態、当該固定が解除された状態、を交互に生じさせる固定解除機構とを備え、前記凸状部品と凹状部品の一方が移動不可能に他方が移動可能にされ、前記固定解除機構は、前記移動可能な部品に対し、前記固定された状態の位置から前記解除された状態の位置の方への力を与える弾性部材、前記移動可能な部品を前記固定された状態の位置の方向に移動させる移動手段、前記移動可能な部品を移動先の位置に保持する保持手段、前記保持手段の保持力を消滅させる保持力消滅手段を備えることを特徴とする雪崩検知装置をもって解決手段とする。
【００１０】
請求項１の本発明によれば、光ファイバケーブルのひずみを計測する地点から伸延された当該光ファイバケーブルに対し噛み合うように配置された凸状部品及び凹状部品と、順次に発生する雪崩により、凸状部品と凹状部品とが噛み合わされて固定された状態、当該固定が解除された状態、を交互に生じさせる固定解除機構とを備えるので、遠隔で広範囲を監視でき、雷・高圧電線等の誘導の影響を受けず、雪崩以外の風雨等の要因による誤作動がおきにくく、繰り返し雪崩を検知できる雪崩検知装置を提供することができる。
また、凸状部品と凹状部品の一方が移動不可能に他方が移動可能にされ、固定解除機構は、移動可能な部品に対し、固定された状態の位置から解除された状態の位置の方への力を与える弾性部材、移動可能な部品を固定された状態の位置の方向に移動させる移動手段、移動可能な部品を移動先の位置に保持する保持手段、保持手段の保持力を消滅させる保持力消滅手段を備えるので、凸状部品と凹状部品とが噛み合わされて固定された状態、当該固定が解除された状態、を交互に生じさせることができる。
【００１１】
請求項２の本発明は、前記固定解除機構は、雪崩を受ける雪崩受圧板を含み、該雪崩受圧板に開口部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の雪崩検知装置をもって解決手段とする。
【００１２】
請求項２の本発明によれば、固定解除機構は、雪崩を受ける雪崩受圧板を含み、該雪崩受圧板に開口部が形成されているので、一部の雪崩が開口部を通り抜けることとなり、そのため、雪崩から受ける圧力が弱くなり、部品の損傷を防止できる。
【００１５】
請求項３の本発明は、前記光ファイバケーブルを前記凸状部品と凹状部品の間に案内するプーリを備えることを特徴とする請求項１または２記載の雪崩検知装置をもって解決手段とする。
【００１６】
請求項３の本発明は、光ファイバケーブルを凸状部品と凹状部品の間に案内するプーリを備えるので、光ファイバケーブルの位置の調整が容易になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明を適用した雪崩検知装置を含む雪崩検知システムの構成を示す図である。図１に示すように、同じ構成を有する２台の雪崩検知装置１が、雪崩の発生が予測される異なる地点に設けられている。例えば、雪崩防止柵、雪崩減勢柵、雪崩止めなどの上、あるいは斜面上に設置される。
【００１９】
また、光ファイバケーブルの曲げ損失を測定する曲げ損失測定器２と該曲げ損失測定器２によって測定された曲げ損失のデータに基づいて雪崩発生を判定して警報等を発出する計算機３は、雪崩の発生予測地点から遠隔にある計測地点に設けられている。曲げ損失測定器２は、例えばＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ−ｆｉｂｅｒ−Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）であり、計算機３はパーソナルコンピュータ等で構成できる。
【００２０】
各雪崩検知装置１には、曲げ損失測定器２から伸延された（引き延ばされた）一本の光ファイバケーブル４が渡されている。雪崩検知装置１は、雪崩を受ける雪崩受圧板１１と、台形の凹部を有する凸状部品１２と、凸状部品１２に噛み合う台形の凹部を有する凹状部品１３とを備え、光ファイバケーブル４は、凸状部品１２と凹状部品１３との間に通されている。
【００２１】
曲げ損失測定器２は、発光部２１、受光部２２及びビームスプリッタ２３を備える。発光部２１は、光ファイバケーブル４にビームスプリッタ２３を介して光パルス２００を入射させる。受光部２２は、光ファイバケーブル４からビームスプリッタ２３を介して後方散乱光２０１を受光する。
【００２２】
図２（ａ）は、雪崩検知装置１の内部を平面視した図であり、図２（ｂ）は、雪崩検知装置１の内部を側面視した図である。雪崩検知装置１は、互いに対向する側板１０１及び１０２、当該側板とは直角の方向において互いに対向する側板１０３及び１０４、天板１０５及び底板１０６で構成された筐体１０を有し、筐体１０は、雪崩の発生が予測される地点に固定される。また、雪崩検知装置１は、筐体１０の外部で側板１０１に対向する雪崩受圧板１１とを備える。雪崩受圧板１１からは押し棒１１１が筐体１０内部へ導入されている。
【００２３】
図３は、雪崩受圧板１１を雪崩の側から見た図である。
【００２４】
雪崩受圧板１１には、雪崩の圧力を直接受けて、該圧力を凸状部品１２に伝えるのであるが、雪崩の一部を通過させる複数のスリット１１３（代表の１つに符号を付す）が形成されているので、雪崩から受ける圧力が弱くなり、そのため、押し棒１１１や、筐体１０及びその内部に構成された部品の損傷を防止できる。したがって、雪崩検知装置１の耐久性が向上する。なお、スリットでなく、単なる開口部であっても勿論よい。
【００２５】
図２に戻って、筐体１０の内部を説明する。
【００２６】
側板１０１と押し棒１１１との間にコイル状（図では波線で示す）のバネ１１２が架け渡されている。バネ１１２は、図２の状態では縮んでいるので、雪崩受圧板１１は筐体１０から離れる方向へ付勢されている。
【００２７】
筐体１０内部に凸状部品１２が台形の凸部を側板１０２に向けて設けられている。凸状部品１２は、側板１０１または側板１０２の方に移動可能になっているが、その仕組みは図示省略する。
【００２８】
凸状部品１２の下部にはコマ１２１が固定されている。コマ１２１と、側板１０２との間にコイル状（図では波線で示す）のバネ１２２が架け渡されている。バネ１２２は通常は伸びた状態になっているので、凸状部品１２及びコマ１２１は側板１０１の方向に付勢されている。コマ１２１は、押し棒１１１の先端部が当接可能に配置されている。
【００２９】
天板１０５における側板１０２寄りに凹状部品１３が固定されている。凹状部品１３の台形の凹部は側板１０１に向いている。すなわち、凹状部品１３は凸状部品１２と噛み合うことが可能になっている。
【００３０】
天板１０５における凹状部品１３の両側方にプーリ１４Ｌとプーリ１４Ｒとが設けられている。プーリ１４Ｌ及びプーリ１４Ｒのそれぞれに対向する側板１０２の部分には開口１０２Ｌ及び１０２Ｒが形成され、開口１０２Ｌから導入された光ファイバケーブル４はプーリ１４Ｌに掛けられてから、凹状部品１３の凹部近傍を通り、プーリ１４Ｒに掛けられてから、開口１０２Ｒより導出されている。なお、板バネ１６Ｌは、側板１０２における開口１０２Ｌの近傍と、光ファイバケーブル４の１カ所とに接続されている。板バネ１６Ｒは、側板１０２における開口１０２Ｒの近傍と、光ファイバケーブル４の他の１カ所とに接続されている。板バネ１６Ｌ及び１６Ｒは通常は図２のように収縮しているので、光ファイバケーブル４は、凸状部品１２と凹状部品１３との噛み合わせの部分において直線状になっている。
【００３１】
なお、導出された光ファイバケーブル４は他の雪崩検知装置１において同様に処理されている。したがって、プーリ１４Ｌ及びプーリ１４Ｒにより、光ファイバケーブル４の、凸状部品１２と凹状部品１３とで挟まれる部分の位置を容易に調整することができる。
【００３２】
底板１０６には、基本形状を板状としたベース１５１が固定されている。ベース１５１は、コマ１２１を本図の位置に案内するように形成されている。
【００３３】
ベース１５１の上に閉突起１５２が固定されている。閉突起１５２は、側板１０２の方に行くにしたがって高くなっている。コマ１２１は、閉突起１５２に載置されている。さらに、閉突起１５２の側板１０２側に隣接させて、開突起１５３が固定されている。開突起１５３の高さは、閉突起１５２の最も高い部分の高さよりも低くなっている。
【００３４】
開突起１５３は、平面視で扇状に形成されている。扇の弧にあたる部分が、コマ１２１に接して滑らかにコマ１２１を案内するのである。
【００３５】
雪崩検知装置１にあっては、凸状部品１２と凹状部品１３の噛み合わせを固定あるいは解除するようになっているので、凸状部品１２及び凹状部品１３以外の構成部品をまとめて固定解除機構と称してもよい。
【００３６】
さて、雪崩受圧板１１の構造は、次のような考え方に基づいて決められる。
【００３７】
すなわち、図４に示すように、バネの定数をｋ、固定あるいは解除するのに必要な押し込み距離をｄ、雪崩受圧板１１のスリット１１３を除く有効面積をＡとすると、固定あるいは解除するのに必要な力Ｆは、フックの法則より式（１）で表され、式（２）のように、雪崩受圧板１１が受ける圧力ｐは力Ｆを有効面積Ａで除したものになる。
【００３８】
【数１】
Ｆ＝ｋ・ｄ …（１）
ｐ＝Ｆ／Ａ＝ｋ・ｄ／Ａ …（２）
したがって、雪崩受圧板１１及びスリットの面積・形状は、予想される雪崩の規模に基づく力Ｆと押し込み距離ｄとバネ定数ｋよって決まり、材質・厚さ等は圧力ｐに十分耐え得るよう選定・設計すればよい。
【００３９】
次に、雪崩検知装置１の動作を説明する。
【００４０】
図５は、雪崩検知装置１の動作を示す図である。
【００４１】
雪崩検知装置１にあっては、雪崩により凸状部品１２と凹状部品１３とが噛み合わされて固定された状態と、次回の雪崩により当該固定が解除された状態とが交互に生じる。
【００４２】
例えば、図５（ａ）に示すように、ｎ回目の雪崩発生後、凸状部品１２と凹状部品１３は、噛み合わせが解除された状態となっていて、光ファイバケーブル４の曲げは生じていない。
【００４３】
図５（ｂ）に示すように、ｎ＋１回目の雪崩発生後は、凸状部品１２と凹状部品１３とが噛み合わされて固定された状態となり、光ファイバケーブル４の曲げが生じる。このとき、光ファイバケーブル４に曲げ損失が発生するので、それを曲げ損失測定器２で測定し、計算機３でデータ化することにより雪崩の発生を検知することができる。
【００４４】
図５（ｃ）に示すように、ｎ＋２回目の雪崩発生後は、凸状部品１２と凹状部品１３は、再び解除された状態となっていて、光ファイバケーブル４の曲げは生じなくなる。したがって、曲げ損失が初期状態に戻る。それを曲げ曲げ損失測定器２等で測定等することにより雪崩の発生を検知することができる。
【００４５】
図２、並びに雪崩検知装置１の動作における途中の状態を示す図６乃至図１０を参照して、図５の動作を更に詳しく説明する。
【００４６】
なお、図６乃至図１０においも、図２と同様に、（ａ）は雪崩検知装置１の内部を平面視した図であり、（ｂ）は、雪崩検知装置１の内部を側面視した図である。
【００４７】
図２の状態、すなわち、図５（ａ）のように凸状部品１２及び凹状部品１３の噛み合わせが解除された状態から発生したｎ＋１回目の雪崩は、雪崩受圧板１１を筐体１０の方向に押圧し移動させる。このとき、雪崩の一部はスリット１１３を通り抜けるので、雪崩受圧板１１及び筐体１０へ過大な力が加わるのを防止できる。
【００４８】
図６に示すように、雪崩受圧板１１の筐体１０の方向への移動に伴い、押し棒１１１がコマ１２１に当接してコマ１２１及び凸状部品１２を移動させる。そのとき、コマ１２１は閉突起１５２を登っていく。なお、閉突起１５２は、上部を曲面で構成しているので、コマ１２１をスムーズに移動させることができる。
【００４９】
図７に示すように、閉突起１５２の頂部を超えてコマ１２１が開突起１５３の上に落ちると、コマ１２１は、バネ１１２及びバネ１２２の力に抗して、閉突起１５２に係止される。そのため、図５（ｂ）のように、凸状部品１２と凹状部品１３とが噛み合わされて固定される。図８に示すように、雪崩の力が弱くなると、雪崩受圧板１１及び押し棒１１１はバネ１１２の収縮力により図２の位置まで戻されるが、凸状部品１２と凹状部品１３とが噛み合わされて固定された状態は維持される。また、板バネ１６Ｌ及び１６Ｒは伸長してバネ力が発生する。
【００５０】
図８の状態から発生したｎ＋２回目の雪崩は、雪崩受圧板１１を筐体１０の方向に押圧し移動させる。雪崩受圧板１１の筐体１０の方向への移動に伴い、押し棒１１１がコマ１２１に当接してコマ１２１及び凸状部品１２を移動させる。
【００５１】
図９に示すように、コマ１２１が開突起１５３を超えてベース１５１の上に落ちると、図１０に示すように、コマ１２１は、バネ１２２の伸長力により、側板１０１の方向へ戻され、結果的に図５（ｃ）の状態に遷移することになる。そのとき、板バネ１６Ｌ及び１６Ｒが再び収縮するので、光ファイバケーブル４は、噛み合わせの部分において直線状に伸長することになる。
【００５２】
なお、開突起１５３は、コマ１２１を案内する曲面１５３１、すなわち、側板１０２及び１０４に対向する面を有するので、固定の解除がスムーズなる。また、ベース１５１は、側板１０１側において高いスロープとなっており、また、側板１０４側の壁１５１１を有し、しかも、当該壁１５１１が側板１０１側において、側板１０３側へ湾曲しているので、コマ１２１を案内することができ、そのため、図２の位置への復帰がスムースに行える。
【００５３】
以上のように、雪崩の発生地点にある雪崩検知装置１は、順次に発生する雪崩により、光ファイバケーブル４に曲げ損失を発生させることができる。
【００５４】
一方、計測地点にある曲げ損失測定器２は、発光部２１からビームスプリッタ２３を介して、光ファイバケーブル４に光パルス２００を入射させる。光パルス２００は、光ファイバケーブル４内部で散乱し、後方散乱光２０１が、光ファイバケーブル４を逆行する。受光部２２は、逆行した後方散乱光２０１をビームスプリッタ２３を介して受光する。曲げ損失測定器２は、受光された後方散乱光２０１を元に、光ファイバケーブル４の曲げ損失を測定し、測定された曲げ損失のデータ（例えば損失分布）を計算機３に送信する。計算機３は、送信された曲げ損失のデータを元に雪崩発生を判定して警報等を発出する。
【００５５】
以上説明したように、雪崩検知装置１は、計測地点から伸延された光ファイバケーブル４に対し噛み合うように配置された凸状部品１２及び凹状部品１３と、順次に発生する雪崩により、凸状部品１２と凹状部品１３とが噛み合わされて固定された状態、当該固定が解除された状態、を交互に生じさせる凸状部品１２及び凹状部品１３以外の部品（固定解除機構）とを備える。光ファイバケーブルをセンサ及び伝送路として用いるため遠隔地から広範囲を監視することができる。また、センサ部に電気的な部品を用いないので、雷・高圧電線等の誘導の影響を受けない。また、風雨等による誤作動を防止できる。また、固定解除機構により雪崩により交互に固定又は解除になるため、繰り返し発生する雪崩を検知できる。
【００５６】
また、固定解除機構は、雪崩を受ける雪崩受圧板１１を含み、雪崩受圧板１１にスリット１１３（開口部）が形成されているので、一部の雪崩が開口部を通り抜けることとなり、そのため、雪崩から受ける圧力が弱くなり、押し棒１１１や、筐体１０及びその内部に構成された部品の損傷を防止できる。
【００５７】
また、詳しくは、雪崩検知装置１は、凸状部品１２が移動可能にされ、凹状部品１３が移動不可能に構成され、凸状部品１２に対し、噛み合わせが固定された状態の位置から解除された状態の位置の方への力を与えるバネ１１２及びバネ１２２、凸状部品１２を固定された状態の位置の方向に移動させる移動手段である雪崩受圧板１１、押し棒１１１及びコマ１２１、凸状部品１２を移動先の位置に保持する保持手段である閉突起１５２、閉突起１５２の保持力を消滅させる保持力消滅手段である開突起１５３を備えるので、凸状部品１２と凹状部品１３とが噛み合わされて固定された状態、当該固定が解除された状態、を交互に生じさせることができる。
【００５８】
また、光ファイバケーブルを凸状部品１２と凹状部品１３の間に案内するプーリ１４Ｌ及び１４Ｒを備えるので、光ファイバケーブル４の位置の調整が容易になる。
【００５９】
なお、場合によっては、凸状部品１２と凹状部品１３とを入れ替えてもよい。また、凸状部品１２の凸部及び凹状部品１３の凹部の形状は、円弧状、矩形、三角形、波形などとしても同様の作用効果を奏する。また、凸部分を円錐、多角錘等の三次元形状にし凹部分をそれに対応した形状にしても良い。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の雪崩検知装置によれば、光ファイバケーブルのひずみを計測する地点から伸延された当該光ファイバケーブルに対し噛み合うように配置された凸状部品及び凹状部品と、順次に発生する雪崩により、凸状部品と凹状部品とが噛み合わされて固定された状態、当該固定が解除された状態、を交互に生じさせる固定解除機構とを備えるので、遠隔で広範囲を監視でき、雷・高圧電線等の誘導の影響を受けず、雪崩以外の風雨等の要因による誤作動がおきにくく、繰り返し雪崩を検知できる雪崩検知装置を提供することができる。
【００６１】
また、固定解除機構は、雪崩を受ける雪崩受圧板を含み、該雪崩受圧板に開口部が形成されているので、一部の雪崩が開口部を通り抜けることとなり、そのため、雪崩から受ける圧力が弱くなり、部品の損傷を防止できる。
【００６２】
また、凸状部品と凹状部品の一方が移動不可能に他方が移動可能にされ、固定解除機構は、移動可能な部品に対し、固定された状態の位置から解除された状態の位置の方への力を与える弾性部材、移動可能な部品を固定された状態の位置の方向に移動させる移動手段、移動可能な部品を移動先の位置に保持する保持手段、保持手段の保持力を消滅させる保持力消滅手段を備えるので、凸状部品と凹状部品とが噛み合わされて固定された状態、当該固定が解除された状態、を交互に生じさせることができる。
【００６３】
また、光ファイバケーブルを凸状部品と凹状部品の間に案内するプーリを備えるので、光ファイバケーブルの位置の調整が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した雪崩検知装置を含む雪崩検知システムの構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、雪崩検知装置１の平面図であり、図２（ｂ）は、雪崩検知装置１の側面図である。
【図３】雪崩受圧板１１を雪崩の側から見た図である。
【図４】雪崩受圧板１１の構造の決定方法を示す図である。
【図５】雪崩検知装置１の動作を示す図である。
【図６】雪崩検知装置１の動作における途中の状態を示す図である。
【図７】雪崩検知装置１の動作における途中の状態を示す図である。
【図８】雪崩検知装置１の動作における途中の状態を示す図である。
【図９】雪崩検知装置１の動作における途中の状態を示す図である。
【図１０】雪崩検知装置１の動作における途中の状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 雪崩検知装置
２ 曲げ損失測定器
３ 計算機
４ 光ファイバケーブル
１１ 雪崩受圧板
１２ 凸状部品
１３ 凹状部品
１０ 筐体
２１ 発光部
２２ 受光部
２３ ビームスプリッタ
１０１〜１０４ 側板
１０５ 天板
１０６ 底板
１１１ 押し棒
１１２，１２２ バネ
１１３ スリット
１２１ コマ
１５１ ベース
１５２ 閉突起
１５３ 開突起
１４Ｌ，１４Ｒ プーリ
１６Ｌ，１６Ｒ 板バネ
２００ 光パルス
２０１ 後方散乱光
１５１１ 壁
１５３１ 曲面
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠隔で広範囲を監視でき、雷・高圧電線等の誘導の影響を受けず、雪崩以外の風雨等の要因による誤作動がおきにくく、繰り返し雪崩を検知できる雪崩検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、雪崩の監視は、例えば道路保安要員による巡回点検や、例えばワイヤーの切断によって動作するセンサや、例えば遠隔監視カメラによって行われていた。
【０００３】
例えば、特許文献１の光監視装置および光ファイバセンサでは、土石流や雪崩が受圧部材にあたり、受圧部材の目地に相対変位が生じることによって光ファイバが曲げたり、切断されたりして検知する。
【０００４】
また、特許文献２の雪崩解析用計測装置では、可視カメラ、赤外線カメラ、レーザ測距器、マイク、ワイヤ切断感知器などを組合せて雪崩発生を検出し、データベースを作成する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−９９６８６号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平９−２５７９５３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、道路保安要員による巡回点検は、即応性に欠けるとともに安全性に課題があった。ワイヤーセンサは、露出しているため他の要因による誤作動や雷害の影響を受けると言った課題があった。また、一度切断されると修復する必要があり、繰り返し雪崩が発生する場合には検知が困難であった。遠隔監視カメラによる監視は、吹雪など悪天候時や夜間の監視、監視対象地域の広さやカメラの設置密度に課題があった。
【０００８】
そこで本発明は、上記の従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、遠隔で広範囲を監視でき、雷・高圧電線等の誘導の影響を受けず、雪崩以外の風雨等の要因による誤作動がおきにくく、繰り返し雪崩を検知できる雪崩検知装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するために、請求項１の本発明は、光ファイバケーブルのひずみを計測する地点から伸延された当該光ファイバケーブルに対し噛み合うように配置された凸状部品及び凹状部品と、順次に発生する雪崩により、前記凸状部品と凹状部品とが噛み合わされて固定された状態、当該固定が解除された状態、を交互に生じさせる固定解除機構とを備え、前記凸状部品と凹状部品の一方が移動不可能に他方が移動可能にされ、前記固定解除機構は、前記移動可能な部品に対し、前記固定された状態の位置から前記解除された状態の位置の方への力を与える弾性部材、前記移動可能な部品を前記固定された状態の位置の方向に移動させる移動手段、前記移動可能な部品を移動先の位置に保持する保持手段、前記保持手段の保持力を消滅させる保持力消滅手段を備えることを特徴とする雪崩検知装置をもって解決手段とする。
【００１０】
請求項１の本発明によれば、光ファイバケーブルのひずみを計測する地点から伸延された当該光ファイバケーブルに対し噛み合うように配置された凸状部品及び凹状部品と、順次に発生する雪崩により、凸状部品と凹状部品とが噛み合わされて固定された状態、当該固定が解除された状態、を交互に生じさせる固定解除機構とを備えるので、遠隔で広範囲を監視でき、雷・高圧電線等の誘導の影響を受けず、雪崩以外の風雨等の要因による誤作動がおきにくく、繰り返し雪崩を検知できる雪崩検知装置を提供することができる。
また、凸状部品と凹状部品の一方が移動不可能に他方が移動可能にされ、固定解除機構は、移動可能な部品に対し、固定された状態の位置から解除された状態の位置の方への力を与える弾性部材、移動可能な部品を固定された状態の位置の方向に移動させる移動手段、移動可能な部品を移動先の位置に保持する保持手段、保持手段の保持力を消滅させる保持力消滅手段を備えるので、凸状部品と凹状部品とが噛み合わされて固定された状態、当該固定が解除された状態、を交互に生じさせることができる。
【００１１】
請求項２の本発明は、前記固定解除機構は、雪崩を受ける雪崩受圧板を含み、該雪崩受圧板に開口部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の雪崩検知装置をもって解決手段とする。
【００１２】
請求項２の本発明によれば、固定解除機構は、雪崩を受ける雪崩受圧板を含み、該雪崩受圧板に開口部が形成されているので、一部の雪崩が開口部を通り抜けることとなり、そのため、雪崩から受ける圧力が弱くなり、部品の損傷を防止できる。
【００１５】
請求項３の本発明は、前記光ファイバケーブルを前記凸状部品と凹状部品の間に案内するプーリを備えることを特徴とする請求項１または２記載の雪崩検知装置をもって解決手段とする。
【００１６】
請求項３の本発明は、光ファイバケーブルを凸状部品と凹状部品の間に案内するプーリを備えるので、光ファイバケーブルの位置の調整が容易になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明を適用した雪崩検知装置を含む雪崩検知システムの構成を示す図である。図１に示すように、同じ構成を有する２台の雪崩検知装置１が、雪崩の発生が予測される異なる地点に設けられている。例えば、雪崩防止柵、雪崩減勢柵、雪崩止めなどの上、あるいは斜面上に設置される。
【００１９】
また、光ファイバケーブルの曲げ損失を測定する曲げ損失測定器２と該曲げ損失測定器２によって測定された曲げ損失のデータに基づいて雪崩発生を判定して警報等を発出する計算機３は、雪崩の発生予測地点から遠隔にある計測地点に設けられている。曲げ損失測定器２は、例えばＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ−ｆｉｂｅｒ−Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）であり、計算機３はパーソナルコンピュータ等で構成できる。
【００２０】
各雪崩検知装置１には、曲げ損失測定器２から伸延された（引き延ばされた）一本の光ファイバケーブル４が渡されている。雪崩検知装置１は、雪崩を受ける雪崩受圧板１１と、台形の凹部を有する凸状部品１２と、凸状部品１２に噛み合う台形の凹部を有する凹状部品１３とを備え、光ファイバケーブル４は、凸状部品１２と凹状部品１３との間に通されている。
【００２１】
曲げ損失測定器２は、発光部２１、受光部２２及びビームスプリッタ２３を備える。発光部２１は、光ファイバケーブル４にビームスプリッタ２３を介して光パルス２００を入射させる。受光部２２は、光ファイバケーブル４からビームスプリッタ２３を介して後方散乱光２０１を受光する。
【００２２】
図２（ａ）は、雪崩検知装置１の内部を平面視した図であり、図２（ｂ）は、雪崩検知装置１の内部を側面視した図である。雪崩検知装置１は、互いに対向する側板１０１及び１０２、当該側板とは直角の方向において互いに対向する側板１０３及び１０４、天板１０５及び底板１０６で構成された筐体１０を有し、筐体１０は、雪崩の発生が予測される地点に固定される。また、雪崩検知装置１は、筐体１０の外部で側板１０１に対向する雪崩受圧板１１とを備える。雪崩受圧板１１からは押し棒１１１が筐体１０内部へ導入されている。
【００２３】
図３は、雪崩受圧板１１を雪崩の側から見た図である。
【００２４】
雪崩受圧板１１には、雪崩の圧力を直接受けて、該圧力を凸状部品１２に伝えるのであるが、雪崩の一部を通過させる複数のスリット１１３（代表の１つに符号を付す）が形成されているので、雪崩から受ける圧力が弱くなり、そのため、押し棒１１１や、筐体１０及びその内部に構成された部品の損傷を防止できる。したがって、雪崩検知装置１の耐久性が向上する。なお、スリットでなく、単なる開口部であっても勿論よい。
【００２５】
図２に戻って、筐体１０の内部を説明する。
【００２６】
側板１０１と押し棒１１１との間にコイル状（図では波線で示す）のバネ１１２が架け渡されている。バネ１１２は、図２の状態では縮んでいるので、雪崩受圧板１１は筐体１０から離れる方向へ付勢されている。
【００２７】
筐体１０内部に凸状部品１２が台形の凸部を側板１０２に向けて設けられている。凸状部品１２は、側板１０１または側板１０２の方に移動可能になっているが、その仕組みは図示省略する。
【００２８】
凸状部品１２の下部にはコマ１２１が固定されている。コマ１２１と、側板１０２との間にコイル状（図では波線で示す）のバネ１２２が架け渡されている。バネ１２２は通常は伸びた状態になっているので、凸状部品１２及びコマ１２１は側板１０１の方向に付勢されている。コマ１２１は、押し棒１１１の先端部が当接可能に配置されている。
【００２９】
天板１０５における側板１０２寄りに凹状部品１３が固定されている。凹状部品１３の台形の凹部は側板１０１に向いている。すなわち、凹状部品１３は凸状部品１２と噛み合うことが可能になっている。
【００３０】
天板１０５における凹状部品１３の両側方にプーリ１４Ｌとプーリ１４Ｒとが設けられている。プーリ１４Ｌ及びプーリ１４Ｒのそれぞれに対向する側板１０２の部分には開口１０２Ｌ及び１０２Ｒが形成され、開口１０２Ｌから導入された光ファイバケーブル４はプーリ１４Ｌに掛けられてから、凹状部品１３の凹部近傍を通り、プーリ１４Ｒに掛けられてから、開口１０２Ｒより導出されている。なお、板バネ１６Ｌは、側板１０２における開口１０２Ｌの近傍と、光ファイバケーブル４の１カ所とに接続されている。板バネ１６Ｒは、側板１０２における開口１０２Ｒの近傍と、光ファイバケーブル４の他の１カ所とに接続されている。板バネ１６Ｌ及び１６Ｒは通常は図２のように収縮しているので、光ファイバケーブル４は、凸状部品１２と凹状部品１３との噛み合わせの部分において直線状になっている。
【００３１】
なお、導出された光ファイバケーブル４は他の雪崩検知装置１において同様に処理されている。したがって、プーリ１４Ｌ及びプーリ１４Ｒにより、光ファイバケーブル４の、凸状部品１２と凹状部品１３とで挟まれる部分の位置を容易に調整することができる。
【００３２】
底板１０６には、基本形状を板状としたベース１５１が固定されている。ベース１５１は、コマ１２１を本図の位置に案内するように形成されている。
【００３３】
ベース１５１の上に閉突起１５２が固定されている。閉突起１５２は、側板１０２の方に行くにしたがって高くなっている。コマ１２１は、閉突起１５２に載置されている。さらに、閉突起１５２の側板１０２側に隣接させて、開突起１５３が固定されている。開突起１５３の高さは、閉突起１５２の最も高い部分の高さよりも低くなっている。
【００３４】
開突起１５３は、平面視で扇状に形成されている。扇の弧にあたる部分が、コマ１２１に接して滑らかにコマ１２１を案内するのである。
【００３５】
雪崩検知装置１にあっては、凸状部品１２と凹状部品１３の噛み合わせを固定あるいは解除するようになっているので、凸状部品１２及び凹状部品１３以外の構成部品をまとめて固定解除機構と称してもよい。
【００３６】
さて、雪崩受圧板１１の構造は、次のような考え方に基づいて決められる。
【００３７】
すなわち、図４に示すように、バネの定数をｋ、固定あるいは解除するのに必要な押し込み距離をｄ、雪崩受圧板１１のスリット１１３を除く有効面積をＡとすると、固定あるいは解除するのに必要な力Ｆは、フックの法則より式（１）で表され、式（２）のように、雪崩受圧板１１が受ける圧力ｐは力Ｆを有効面積Ａで除したものになる。
【００３８】
【数１】
Ｆ＝ｋ・ｄ …（１）
ｐ＝Ｆ／Ａ＝ｋ・ｄ／Ａ …（２）
したがって、雪崩受圧板１１及びスリットの面積・形状は、予想される雪崩の規模に基づく力Ｆと押し込み距離ｄとバネ定数ｋよって決まり、材質・厚さ等は圧力ｐに十分耐え得るよう選定・設計すればよい。
【００３９】
次に、雪崩検知装置１の動作を説明する。
【００４０】
図５は、雪崩検知装置１の動作を示す図である。
【００４１】
雪崩検知装置１にあっては、雪崩により凸状部品１２と凹状部品１３とが噛み合わされて固定された状態と、次回の雪崩により当該固定が解除された状態とが交互に生じる。
【００４２】
例えば、図５（ａ）に示すように、ｎ回目の雪崩発生後、凸状部品１２と凹状部品１３は、噛み合わせが解除された状態となっていて、光ファイバケーブル４の曲げは生じていない。
【００４３】
図５（ｂ）に示すように、ｎ＋１回目の雪崩発生後は、凸状部品１２と凹状部品１３とが噛み合わされて固定された状態となり、光ファイバケーブル４の曲げが生じる。このとき、光ファイバケーブル４に曲げ損失が発生するので、それを曲げ損失測定器２で測定し、計算機３でデータ化することにより雪崩の発生を検知することができる。
【００４４】
図５（ｃ）に示すように、ｎ＋２回目の雪崩発生後は、凸状部品１２と凹状部品１３は、再び解除された状態となっていて、光ファイバケーブル４の曲げは生じなくなる。したがって、曲げ損失が初期状態に戻る。それを曲げ曲げ損失測定器２等で測定等することにより雪崩の発生を検知することができる。
【００４５】
図２、並びに雪崩検知装置１の動作における途中の状態を示す図６乃至図１０を参照して、図５の動作を更に詳しく説明する。
【００４６】
なお、図６乃至図１０においも、図２と同様に、（ａ）は雪崩検知装置１の内部を平面視した図であり、（ｂ）は、雪崩検知装置１の内部を側面視した図である。
【００４７】
図２の状態、すなわち、図５（ａ）のように凸状部品１２及び凹状部品１３の噛み合わせが解除された状態から発生したｎ＋１回目の雪崩は、雪崩受圧板１１を筐体１０の方向に押圧し移動させる。このとき、雪崩の一部はスリット１１３を通り抜けるので、雪崩受圧板１１及び筐体１０へ過大な力が加わるのを防止できる。
【００４８】
図６に示すように、雪崩受圧板１１の筐体１０の方向への移動に伴い、押し棒１１１がコマ１２１に当接してコマ１２１及び凸状部品１２を移動させる。そのとき、コマ１２１は閉突起１５２を登っていく。なお、閉突起１５２は、上部を曲面で構成しているので、コマ１２１をスムーズに移動させることができる。
【００４９】
図７に示すように、閉突起１５２の頂部を超えてコマ１２１が開突起１５３の上に落ちると、コマ１２１は、バネ１１２及びバネ１２２の力に抗して、閉突起１５２に係止される。そのため、図５（ｂ）のように、凸状部品１２と凹状部品１３とが噛み合わされて固定される。図８に示すように、雪崩の力が弱くなると、雪崩受圧板１１及び押し棒１１１はバネ１１２の収縮力により図２の位置まで戻されるが、凸状部品１２と凹状部品１３とが噛み合わされて固定された状態は維持される。また、板バネ１６Ｌ及び１６Ｒは伸長してバネ力が発生する。
【００５０】
図８の状態から発生したｎ＋２回目の雪崩は、雪崩受圧板１１を筐体１０の方向に押圧し移動させる。雪崩受圧板１１の筐体１０の方向への移動に伴い、押し棒１１１がコマ１２１に当接してコマ１２１及び凸状部品１２を移動させる。
【００５１】
図９に示すように、コマ１２１が開突起１５３を超えてベース１５１の上に落ちると、図１０に示すように、コマ１２１は、バネ１２２の伸長力により、側板１０１の方向へ戻され、結果的に図５（ｃ）の状態に遷移することになる。そのとき、板バネ１６Ｌ及び１６Ｒが再び収縮するので、光ファイバケーブル４は、噛み合わせの部分において直線状に伸長することになる。
【００５２】
なお、開突起１５３は、コマ１２１を案内する曲面１５３１、すなわち、側板１０２及び１０４に対向する面を有するので、固定の解除がスムーズなる。また、ベース１５１は、側板１０１側において高いスロープとなっており、また、側板１０４側の壁１５１１を有し、しかも、当該壁１５１１が側板１０１側において、側板１０３側へ湾曲しているので、コマ１２１を案内することができ、そのため、図２の位置への復帰がスムースに行える。
【００５３】
以上のように、雪崩の発生地点にある雪崩検知装置１は、順次に発生する雪崩により、光ファイバケーブル４に曲げ損失を発生させることができる。
【００５４】
一方、計測地点にある曲げ損失測定器２は、発光部２１からビームスプリッタ２３を介して、光ファイバケーブル４に光パルス２００を入射させる。光パルス２００は、光ファイバケーブル４内部で散乱し、後方散乱光２０１が、光ファイバケーブル４を逆行する。受光部２２は、逆行した後方散乱光２０１をビームスプリッタ２３を介して受光する。曲げ損失測定器２は、受光された後方散乱光２０１を元に、光ファイバケーブル４の曲げ損失を測定し、測定された曲げ損失のデータ（例えば損失分布）を計算機３に送信する。計算機３は、送信された曲げ損失のデータを元に雪崩発生を判定して警報等を発出する。
【００５５】
以上説明したように、雪崩検知装置１は、計測地点から伸延された光ファイバケーブル４に対し噛み合うように配置された凸状部品１２及び凹状部品１３と、順次に発生する雪崩により、凸状部品１２と凹状部品１３とが噛み合わされて固定された状態、当該固定が解除された状態、を交互に生じさせる凸状部品１２及び凹状部品１３以外の部品（固定解除機構）とを備える。光ファイバケーブルをセンサ及び伝送路として用いるため遠隔地から広範囲を監視することができる。また、センサ部に電気的な部品を用いないので、雷・高圧電線等の誘導の影響を受けない。また、風雨等による誤作動を防止できる。また、固定解除機構により雪崩により交互に固定又は解除になるため、繰り返し発生する雪崩を検知できる。
【００５６】
また、固定解除機構は、雪崩を受ける雪崩受圧板１１を含み、雪崩受圧板１１にスリット１１３（開口部）が形成されているので、一部の雪崩が開口部を通り抜けることとなり、そのため、雪崩から受ける圧力が弱くなり、押し棒１１１や、筐体１０及びその内部に構成された部品の損傷を防止できる。
【００５７】
また、詳しくは、雪崩検知装置１は、凸状部品１２が移動可能にされ、凹状部品１３が移動不可能に構成され、凸状部品１２に対し、噛み合わせが固定された状態の位置から解除された状態の位置の方への力を与えるバネ１１２及びバネ１２２、凸状部品１２を固定された状態の位置の方向に移動させる移動手段である雪崩受圧板１１、押し棒１１１及びコマ１２１、凸状部品１２を移動先の位置に保持する保持手段である閉突起１５２、閉突起１５２の保持力を消滅させる保持力消滅手段である開突起１５３を備えるので、凸状部品１２と凹状部品１３とが噛み合わされて固定された状態、当該固定が解除された状態、を交互に生じさせることができる。
【００５８】
また、光ファイバケーブルを凸状部品１２と凹状部品１３の間に案内するプーリ１４Ｌ及び１４Ｒを備えるので、光ファイバケーブル４の位置の調整が容易になる。
【００５９】
なお、場合によっては、凸状部品１２と凹状部品１３とを入れ替えてもよい。また、凸状部品１２の凸部及び凹状部品１３の凹部の形状は、円弧状、矩形、三角形、波形などとしても同様の作用効果を奏する。また、凸部分を円錐、多角錘等の三次元形状にし凹部分をそれに対応した形状にしても良い。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の雪崩検知装置によれば、光ファイバケーブルのひずみを計測する地点から伸延された当該光ファイバケーブルに対し噛み合うように配置された凸状部品及び凹状部品と、順次に発生する雪崩により、凸状部品と凹状部品とが噛み合わされて固定された状態、当該固定が解除された状態、を交互に生じさせる固定解除機構とを備えるので、遠隔で広範囲を監視でき、雷・高圧電線等の誘導の影響を受けず、雪崩以外の風雨等の要因による誤作動がおきにくく、繰り返し雪崩を検知できる雪崩検知装置を提供することができる。
【００６１】
また、固定解除機構は、雪崩を受ける雪崩受圧板を含み、該雪崩受圧板に開口部が形成されているので、一部の雪崩が開口部を通り抜けることとなり、そのため、雪崩から受ける圧力が弱くなり、部品の損傷を防止できる。
【００６２】
また、凸状部品と凹状部品の一方が移動不可能に他方が移動可能にされ、固定解除機構は、移動可能な部品に対し、固定された状態の位置から解除された状態の位置の方への力を与える弾性部材、移動可能な部品を固定された状態の位置の方向に移動させる移動手段、移動可能な部品を移動先の位置に保持する保持手段、保持手段の保持力を消滅させる保持力消滅手段を備えるので、凸状部品と凹状部品とが噛み合わされて固定された状態、当該固定が解除された状態、を交互に生じさせることができる。
【００６３】
また、光ファイバケーブルを凸状部品と凹状部品の間に案内するプーリを備えるので、光ファイバケーブルの位置の調整が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した雪崩検知装置を含む雪崩検知システムの構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、雪崩検知装置１の平面図であり、図２（ｂ）は、雪崩検知装置１の側面図である。
【図３】雪崩受圧板１１を雪崩の側から見た図である。
【図４】雪崩受圧板１１の構造の決定方法を示す図である。
【図５】雪崩検知装置１の動作を示す図である。
【図６】雪崩検知装置１の動作における途中の状態を示す図である。
【図７】雪崩検知装置１の動作における途中の状態を示す図である。
【図８】雪崩検知装置１の動作における途中の状態を示す図である。
【図９】雪崩検知装置１の動作における途中の状態を示す図である。
【図１０】雪崩検知装置１の動作における途中の状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 雪崩検知装置
２ 曲げ損失測定器
３ 計算機
４ 光ファイバケーブル
１１ 雪崩受圧板
１２ 凸状部品
１３ 凹状部品
１０ 筐体
２１ 発光部
２２ 受光部
２３ ビームスプリッタ
１０１〜１０４ 側板
１０５ 天板
１０６ 底板
１１１ 押し棒
１１２，１２２ バネ
１１３ スリット
１２１ コマ
１５１ ベース
１５２ 閉突起
１５３ 開突起
１４Ｌ，１４Ｒ プーリ
１６Ｌ，１６Ｒ 板バネ
２００ 光パルス
２０１ 後方散乱光
１５１１ 壁
１５３１ 曲面
Claims (3)
- 光ファイバケーブルのひずみを計測する地点から伸延された当該光ファイバケーブルに対し噛み合うように配置された凸状部品及び凹状部品と、
順次に発生する雪崩により、前記凸状部品と凹状部品とが噛み合わされて固定された状態、当該固定が解除された状態、を交互に生じさせる固定解除機構と
を備え、
前記凸状部品と凹状部品の一方が移動不可能に他方が移動可能にされ、
前記固定解除機構は、
前記移動可能な部品に対し、前記固定された状態の位置から前記解除された状態の位置の方への力を与える弾性部材、
前記移動可能な部品を前記固定された状態の位置の方向に移動させる移動手段、
前記移動可能な部品を移動先の位置に保持する保持手段、
前記保持手段の保持力を消滅させる保持力消滅手段を備えることを特徴とする雪崩検知装置。 - 前記固定解除機構は、雪崩を受ける雪崩受圧板を含み、該雪崩受圧板に開口部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の雪崩検知装置。
- 前記光ファイバケーブルを前記凸状部品と凹状部品の間に案内するプーリを備えることを特徴とする請求項１または２記載の雪崩検知装置。
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