JP5697542B2

JP5697542B2 - Underground communication equipment

Info

Publication number: JP5697542B2
Application number: JP2011119572A
Authority: JP
Inventors: 文男坂田; 山崎　宣悦; 宣悦山崎; 後藤　知英; 知英後藤
Original assignee: 坂田電機株式会社
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2031-05-27
Also published as: JP2012249098A

Description

本発明は、地中間あるいは地中と地上との間の通信に適した通信装置に関する。 The present invention relates to a communication apparatus suitable for communication between the ground and the ground and the ground.

この種の通信装置の適用例として、地すべり監視システムがある。その一例を簡単に説明する。地すべりの発生が予想される、いわゆる地すべり地帯では地表面の動きを経時的に観測するために地表面の移動量を測定する地すべり計が用いられている。地すべり計には沈下計や傾斜計等のセンサが用いられるが、地上面に限らず地中に設置される場合もある。いずれにしても、有線通信方式の場合、地すべり地帯（地上面や地中）に設置された地すべり計は、そこから離れた場所に設置された監視装置本体とセンサケーブルを介して電気的に接続される。監視装置本体は、地すべり計からの検出信号を受信して処理し、地表面の移動量や、場合によっては地すべり警報等を監視センターに報知する。 There is a landslide monitoring system as an application example of this type of communication apparatus. An example is briefly described. In so-called landslide areas where landslides are expected to occur, landslide meters that measure the amount of movement of the ground surface are used to observe the movement of the ground surface over time. Sensors such as subsidence meters and inclinometers are used as landslide meters, but they are not limited to the ground surface and may be installed in the ground. In any case, in the case of the wired communication system, the landslide meter installed in the landslide area (the ground surface or underground) is electrically connected to the monitoring device main body installed in a place away from it via the sensor cable. Is done. The monitoring device main body receives and processes the detection signal from the landslide meter, and notifies the monitoring center of the amount of movement of the ground surface and, in some cases, a landslide warning.

しかしながら、有線通信方式では、地すべりによる崩壊が発生する前に地すべり計と監視装置本体を結ぶセンサケーブルが切断されてしまう場合がある。 However, in the wired communication system, the sensor cable that connects the landslide meter and the monitoring device main body may be disconnected before the collapse due to the landslide occurs.

そこで、地すべり計と監視装置本体の間を無線で結合する無線通信方式も提供されている。ただし、無線通信方式の場合、地すべり計が地中に設置されていると電波は地中をほとんど伝播しないので、磁気を利用した無線通信方式が用いられている。この種の無線通信方式は、例えば特許文献１においては「水中又は地中通信装置」として開示され、特許文献２においては「変位測定装置」として開示されている。 Therefore, a wireless communication system that wirelessly couples between the landslide meter and the monitoring device main body is also provided. However, in the case of a wireless communication system, when a landslide meter is installed in the ground, radio waves hardly propagate through the ground, so a wireless communication system using magnetism is used. This type of wireless communication system is disclosed, for example, as “underwater or underground communication device” in Patent Document 1 and as “displacement measuring device” in Patent Document 2.

特許文献１、２の技術は、いずれも地中（あるいは水中）に設置した地中側装置において低周波磁界を発生させ、これに変調等の手段によりセンサで検出したセンサ情報を載せて低周波磁界信号として送信し、地上に設置した地上側装置においてその低周波磁界信号を検出（受信）して処理することでセンサ情報を得る低周波磁界通信方式となっている。 The techniques of Patent Documents 1 and 2 both generate a low-frequency magnetic field in the underground device installed in the ground (or underwater), and put sensor information detected by the sensor by means such as modulation on the low-frequency. This is a low-frequency magnetic field communication method in which sensor information is obtained by transmitting as a magnetic field signal and detecting (receiving) and processing the low-frequency magnetic field signal in a ground-side device installed on the ground.

特許第３９７９６４０号公報Japanese Patent No. 397640 特許第４０３１１２７号公報Japanese Patent No. 4031127

しかしながら、上記の低周波磁界通信方式では、地中側装置にあっては低周波磁界信号を発生させるためのコイル、地上側装置にあっては低周波磁界信号を受信するためのコイルをそれぞれ備えることが必要である。 However, in the low frequency magnetic field communication system described above, the underground device includes a coil for generating a low frequency magnetic field signal, and the ground device includes a coil for receiving the low frequency magnetic field signal. It is necessary.

低周波磁界信号を用いた通信方式においては、アンテナの近傍では、その形状がコイルの場合では磁界成分が卓越し、伝搬媒体（例えば土）に接触した電極では電界成分が卓越し伝搬していく。磁界成分を使用する通信方式では通信の到達距離を延ばすにはコイルの寸法を大きくする必要がある。また、コイル周辺を金属などの磁性材で囲むことは困難となることから機械的強度上の問題が生じる。 In a communication system using a low-frequency magnetic field signal, in the vicinity of the antenna, the magnetic field component is dominant when the shape is a coil, and the electric field component propagates predominantly at an electrode in contact with the propagation medium (for example, soil). . In a communication system using a magnetic field component, it is necessary to increase the size of the coil in order to extend the communication reach. Further, since it is difficult to surround the coil periphery with a magnetic material such as metal, a problem in mechanical strength arises.

一方、電界成分を使用する通信方式では通信の到達距離を延ばすにはアンテナとなる電極間隔を広げればよい。また、送信機本体を金属で囲うことができるなど強度的な利点もある。 On the other hand, in the communication method using the electric field component, the distance between electrodes serving as antennas may be increased in order to extend the communication reach. In addition, there is an advantage in strength such that the transmitter body can be surrounded by metal.

ところで、地中側装置は、通常、ボーリング孔を通して地中に設置される。ところが、ボーリング孔の直径は１０ｃｍ以下というように細い場合が多く、地中側装置をボーリング孔の直径に合わせたサイズにする必要がある。 By the way, the underground device is usually installed in the ground through a borehole. However, the diameter of the borehole is often as thin as 10 cm or less, and the underground device needs to be sized to match the diameter of the borehole.

これに対し、前述したように、地中側装置の設置深度が大きくなるにつれて通信距離が長くなり、低周波磁界信号発生用のコイルもサイズが大きくなるので、地中側装置を、ボーリング孔を通して設置することが難しくなるという問題がある。 On the other hand, as described above, as the installation depth of the underground device increases, the communication distance increases and the size of the coil for generating the low-frequency magnetic field signal also increases, so that the underground device can be passed through the borehole. There is a problem that it is difficult to install.

そこで、本発明の課題は、ボーリング孔の直径が小さい場合であってもこのボーリング孔を通して地中側装置を地中に設置することができるような地中通信装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an underground communication device that allows an underground device to be installed in the ground through the borehole even when the diameter of the borehole is small.

本発明の他の課題は、コイルを用いることなく地中無線通信を実現することのできる地中通信装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an underground communication device capable of realizing underground wireless communication without using a coil.

本発明の態様によれば、センサを備え該センサで検出されたセンサ情報を含む信号を送信する機能を持つ第１の通信装置と、該第１の通信装置で送信した信号を受信する機能を持つ第２の通信装置とを備え、前記第１、第２の通信装置のうち、少なくとも第１の通信装置がボーリング孔中にある状態で１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの低周波電界信号を前記信号として通信を行なう地中通信装置であって、前記第１の通信装置は前記低周波電界信号を送信するための少なくとも２つの電極からなるアンテナを有し、前記第２の通信装置は前記低周波電界信号を受信するための少なくとも２つの電極を有し、前記第１の通信装置における２つの電極はそれぞれ、その一部が油圧駆動機構によって駆動されてボーリング孔の孔壁に差し込まれる構造を有することにより、電極自体のボーリング孔内での保持と地盤との電気的接触抵抗の低減を実現したことを特徴とする地中通信装置が提供される。 According to the aspect of the present invention, a first communication device having a sensor and having a function of transmitting a signal including sensor information detected by the sensor, and a function of receiving a signal transmitted by the first communication device are provided. A communication device using a low-frequency electric field signal of 1 kHz to 10 kHz as the signal in a state where at least the first communication device is in the boring hole among the first and second communication devices. An underground communication device to perform, wherein the first communication device has an antenna composed of at least two electrodes for transmitting the low frequency electric field signal, and the second communication device receives the low frequency electric field signal. It has at least two electrodes for receiving, and each of the two electrodes in the first communication device has a structure in which a part thereof is driven by a hydraulic drive mechanism and inserted into the hole wall of the borehole It makes underground communication apparatus characterized by realizing a reduction in electrical contact resistance between the holding and ground in a borehole of the electrode itself is provided.

上記の態様による地中通信装置においては、前記第１の通信装置は、通信回路を導電性の金属ケースに収容してなるようにし、該金属ケースの一部を前記２つの電極のうちの一方として使用するようにしても良い。 In the underground communication device according to the above aspect, the first communication device is configured such that a communication circuit is accommodated in a conductive metal case, and a part of the metal case is placed in one of the two electrodes. You may make it use as.

上記の態様による地中通信装置においてはまた、前記第１の通信装置における２つの電極はそれぞれ油圧シリンダー機構を有し、該油圧シリンダー機構は、その油圧力により電極の一部を構成している部材をボーリング孔の孔壁に直角な方向に変位させてボーリング孔の孔壁に差し込むような構成であることが望ましい。 In the underground communication device according to the above aspect, each of the two electrodes in the first communication device has a hydraulic cylinder mechanism, and the hydraulic cylinder mechanism forms part of the electrode by its hydraulic pressure. It is desirable that the member is displaced in a direction perpendicular to the hole wall of the boring hole and inserted into the hole wall of the boring hole.

本発明によれば、ボーリング孔という狭い領域に設置されて信号送信手段として低周波電界信号を用いる際に、送信用のアンテナとして作用する電極の一部を構成している部材を、油圧駆動機構によって孔壁に差し込む構造とすることで、ボーリング孔内での電極の保持と、孔壁に対する電極の電気的接触抵抗の低減を実現することができ、これによって、数十ｍ〜数百ｍの範囲の長距離地中通信が可能となる。 According to the present invention, when a low-frequency electric field signal is used as a signal transmitting means that is installed in a narrow region called a boring hole, a member that constitutes a part of an electrode that functions as an antenna for transmission is provided with a hydraulic drive mechanism. By adopting a structure in which the electrode is inserted into the hole wall, the electrode can be held in the borehole and the electrical contact resistance of the electrode to the hole wall can be reduced. Long range underground communication is possible.

低周波磁界信号を用いる、いわゆる低周波磁界通信方式（図１ａ）と、本発明が適用される、低周波電界通信方式（図１ｂ）の違いについて説明するための図である。It is a figure for demonstrating the difference of what is called a low frequency magnetic field communication system (FIG. 1a) using a low frequency magnetic field signal, and the low frequency electric field communication system (FIG. 1b) to which this invention is applied. 本発明の実施形態による地中通信装置における地上側装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the ground side apparatus in the underground communication apparatus by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による地中通信装置における地中側装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the underground side apparatus in the underground communication apparatus by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による地中通信装置の設置形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the installation form of the underground communication apparatus by embodiment of this invention. 図４に示された地中側装置を構成している送受信電極の第１の実施例の構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the 1st Example of the transmission / reception electrode which comprises the underground side apparatus shown by FIG. 図４に示された地中側装置を構成している２つの送受信電極のうち下側の送受信電極の周辺を拡大して示した断面図である。It is sectional drawing which expanded and showed the periphery of the lower transmission / reception electrode among the two transmission / reception electrodes which comprise the underground side apparatus shown by FIG. 図４に示された地中側装置を構成している２つの送受信電極のうち上側の送受信電極の周辺を拡大して示した断面図である。It is sectional drawing which expanded and showed the periphery of the upper transmission / reception electrode among the two transmission / reception electrodes which comprise the underground side apparatus shown by FIG. 地中側装置を構成している送受信電極の第２の実施例の構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the 2nd Example of the transmission / reception electrode which comprises the underground side apparatus.

はじめに、図１を参照して、特許文献１に開示された低周波磁界通信方式（図１ａ）と、本発明が適用される、低周波電界通信方式（図１ｂ）の違いについて説明する。便宜上、センサに接続される側を送信側（地中側）、監視装置本体に接続される側を受信側（地上側）として説明するが、後述されるように、センサに接続される側（地中側）、監視装置本体に接続される側（地上側）の双方が送受信機能を持つことが多い。 First, with reference to FIG. 1, the difference between the low frequency magnetic field communication system (FIG. 1a) disclosed in Patent Document 1 and the low frequency electric field communication system (FIG. 1b) to which the present invention is applied will be described. For convenience, the side connected to the sensor will be described as the transmitting side (underground side), and the side connected to the monitoring apparatus main body will be described as the receiving side (ground side), but as will be described later, the side connected to the sensor ( Both the underground side) and the side connected to the monitoring device main body (ground side) often have a transmission / reception function.

図１（ａ）の低周波磁界通信方式では、送信側の送信回路１１からの交流発信信号にセンサで検出したセンサ情報を載せ送信コイル１２を励磁することにより低周波磁界信号を発生する。この低周波磁界信号により受信側の受信コイル１５には電気信号が誘起され、これを受信回路１６で検出してセンサ情報を抽出する。低周波磁界信号の周波数は１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚである。 In the low frequency magnetic field communication system of FIG. 1A, the sensor information detected by the sensor is placed on the AC transmission signal from the transmission circuit 11 on the transmission side, and the transmission coil 12 is excited to generate a low frequency magnetic field signal. An electrical signal is induced in the receiving coil 15 on the receiving side by this low frequency magnetic field signal, and this is detected by the receiving circuit 16 to extract sensor information. The frequency of the low frequency magnetic field signal is 1 kHz to 10 kHz.

これに対し、図１（ｂ）の低周波電界通信方式では、送信側は送信回路２１に送信電極２２−１、２２−２を接続した構成を有し、受信側は受信電極２５−１、２５−２に受信回路２６を接続した構成を備える。送信電極２２−１、２２−２、受信電極２５−１、２５−２はそれぞれアンテナとして作用する。この構成により、送信側が地中に設置されていても、送信電極２２−１、２２−２の間に低周波電圧を印加することで周囲に低周波電界を形成し、その一部は地中を伝搬して地表まで拡がることから地表では電圧として検出することが可能である。しかも、送信電極２２−１と２２−２の間隔が大きくなると、送信電極２２−１、２２−２と受信電極２５−１、２５−２との間の距離、すなわち通信距離も大きくなる。 On the other hand, in the low frequency electric field communication system of FIG. 1B, the transmission side has a configuration in which transmission electrodes 22-1 and 22-2 are connected to the transmission circuit 21, and the reception side has reception electrodes 25-1 and 25-1. The receiving circuit 26 is connected to 25-2. The transmission electrodes 22-1 and 22-2 and the reception electrodes 25-1 and 25-2 each function as an antenna. With this configuration, even when the transmission side is installed in the ground, a low-frequency electric field is formed by applying a low-frequency voltage between the transmission electrodes 22-1 and 22-2, and a part thereof is underground. Can be detected as a voltage on the ground surface. Moreover, when the interval between the transmission electrodes 22-1 and 22-2 increases, the distance between the transmission electrodes 22-1 and 22-2 and the reception electrodes 25-1 and 25-2, that is, the communication distance also increases.

このようにして、送信側の送信回路２１からの交流発信信号にセンサで検出したセンサ情報を載せて送信電極２２−１、２２−２に印加して、低周波電界信号（低周波電磁波）を発生する。この低周波電界信号を受信側の受信電極２５−１、２５−２で受信し、これを受信回路２６で検出してセンサ情報を抽出する。低周波電界信号の周波数は１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚである。 In this way, the sensor information detected by the sensor is placed on the AC transmission signal from the transmission circuit 21 on the transmission side and applied to the transmission electrodes 22-1 and 22-2, and a low frequency electric field signal (low frequency electromagnetic wave) is applied. Occur. This low frequency electric field signal is received by the receiving electrodes 25-1 and 25-2 on the receiving side, and this is detected by the receiving circuit 26 to extract sensor information. The frequency of the low frequency electric field signal is 1 kHz to 10 kHz.

本発明の実施形態による地中通信装置は、ボーリング孔を通して地中に設置したセンサから得られるセンサ情報を地上側装置からの送信指令に応答して地上へ伝送する地中側装置と、地上から送信指令を発し地中側装置からのセンサ情報を受信する地上側装置とを有する。センサ情報を得るためのセンサとしては、孔内水位計、傾斜計や沈下計等があるが、これらは一例に過ぎない。 An underground communication device according to an embodiment of the present invention includes an underground device that transmits sensor information obtained from a sensor installed in the ground through a borehole to the ground in response to a transmission command from the ground device; A ground side device that issues a transmission command and receives sensor information from the underground side device. Sensors for obtaining sensor information include an in-hole water level meter, an inclinometer, and a settlement meter, but these are only examples.

図２は、地上側装置の構成を示した図である。地上側装置３０は、通信回路３１とコンピュータ（監視装置本体）３５を含む。通信回路３１は、送信回路３１−１、受信回路３１−２（図１ｂの２６）、送受切替回路３１−３、送受信電極３２、３３（図１ｂの受信電極２５−１、２５−２を兼ねる）から成る。 FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the ground side device. The ground side device 30 includes a communication circuit 31 and a computer (monitoring device main body) 35. The communication circuit 31 also serves as the transmission circuit 31-1, the reception circuit 31-2 (26 in FIG. 1b), the transmission / reception switching circuit 31-3, and the transmission / reception electrodes 32 and 33 (reception electrodes 25-1 and 25-2 in FIG. 1b). ).

送信回路３１−１はコンピュータ３５からの送信指令を受けると、送受切替回路３１−３を経由して送受信電極３２、３３に低周波電界信号用の電圧を印加する。受信回路３１−２は復調回路を有し、送受切替回路３１−３を通して受信した低周波電界信号を復調してセンサ情報を抽出しコンピュータ３５に出力する。通信回路３１は図示しない回路基板に実装されてケース内に配置されている。送受信電極３２、３３は電極ケーブルを介して送受切替回路３１−３からケース外に導出され、土中に差し込まれる。 When receiving a transmission command from the computer 35, the transmission circuit 31-1 applies a voltage for a low-frequency electric field signal to the transmission / reception electrodes 32 and 33 via the transmission / reception switching circuit 31-3. The reception circuit 31-2 has a demodulation circuit, demodulates the low-frequency electric field signal received through the transmission / reception switching circuit 31-3, extracts sensor information, and outputs the sensor information to the computer 35. The communication circuit 31 is mounted on a circuit board (not shown) and disposed in the case. The transmission / reception electrodes 32 and 33 are led out of the case from the transmission / reception switching circuit 31-3 via electrode cables and inserted into the soil.

通常、送受切替回路３１−３は、送信回路３１−１により送信回路３１−１と送受信電極３２及び３３との間を接続するようにされている。コンピュータ３５から出力される送信指令は送信回路３１−１で変調等の所定の信号変換が行われて低周波電界信号用の電気信号に変換され、変換された電気信号は送受切替回路３１−３を経由して送受信電極３２、３３に印加されて低周波電界が生成される。送信回路３１−１は、送受信電極３２、３３を通して低周波電界信号に変換された送信指令が送信された後、送受切替回路３１−３に対して受信回路３１−２と送受信電極３２、３３との間を接続するように切り替えさせ、受信回路３１−２が地中側装置からの低周波電界信号を受信するのを待機する。一定時間内に地中側装置からの低周波電界信号を受信できない場合、つまり受信回路３１−２から信号受信を示す出力が得られない場合、送信回路３１−１は送受切替回路３１−３に対して送信回路３１−１と送受信電極３２、３３との間を接続するように切り替えさせて、再度所定の信号変換を行ったうえで送信指令を出力させる。その結果、送受信電極３２、３３から低周波電界信号に変換された送信指令が再送信される。以上の動作は地中側装置から低周波電界信号が受信されるまで一定時間繰り返される。 Usually, the transmission / reception switching circuit 31-3 connects the transmission circuit 31-1 and the transmission / reception electrodes 32 and 33 by the transmission circuit 31-1. The transmission command output from the computer 35 is subjected to predetermined signal conversion such as modulation by the transmission circuit 31-1 to be converted into an electric signal for a low-frequency electric field signal, and the converted electric signal is transmitted to the transmission / reception switching circuit 31-3. Is applied to the transmitting and receiving electrodes 32 and 33 to generate a low-frequency electric field. After the transmission command converted into the low frequency electric field signal is transmitted through the transmission / reception electrodes 32 and 33, the transmission circuit 31-1 transmits the reception circuit 31-2 and the transmission / reception electrodes 32 and 33 to the transmission / reception switching circuit 31-3. The receiver circuit 31-2 waits to receive a low-frequency electric field signal from the underground device. When a low frequency electric field signal from the underground device cannot be received within a certain time, that is, when an output indicating signal reception cannot be obtained from the reception circuit 31-2, the transmission circuit 31-1 sends a signal to the transmission / reception switching circuit 31-3. On the other hand, the transmission circuit 31-1 and the transmission / reception electrodes 32 and 33 are switched so as to be connected, and after performing predetermined signal conversion again, a transmission command is output. As a result, the transmission command converted into the low frequency electric field signal is retransmitted from the transmission / reception electrodes 32 and 33. The above operation is repeated for a predetermined time until a low-frequency electric field signal is received from the underground device.

受信待機中に地中側装置で発生した低周波電界信号が受信されると、送受信電極３２、３３からは低周波電界信号に応じた電気信号が得られる。この電気信号は受信回路３１−２で復調されてセンサ情報が抽出される。受信回路３１−２は送受信電極３２、３３で地中側装置からの低周波電界信号が受信されると、その旨を送信回路３１−１に通知する。コンピュータ３５は受信回路３１−２から出力されるセンサ情報を記録、表示したり、場合によっては警報を発生したりする。 When a low-frequency electric field signal generated by the underground device is received during reception standby, an electrical signal corresponding to the low-frequency electric field signal is obtained from the transmission / reception electrodes 32 and 33. This electrical signal is demodulated by the receiving circuit 31-2 to extract sensor information. When the receiving circuit 31-2 receives the low-frequency electric field signal from the underground device at the transmitting and receiving electrodes 32 and 33, the receiving circuit 31-2 notifies the transmitting circuit 31-1 to that effect. The computer 35 records and displays the sensor information output from the receiving circuit 31-2 and generates an alarm in some cases.

なお、地中間通信の場合は、コンピュータ３５を除く構成要素が地中に埋設される。 In the case of underground communication, components other than the computer 35 are embedded in the ground.

図３は地中側装置の構成を示した図である。地中側装置４０は通信回路４２を備える。通信回路４２は、センサ４１に接続した測定回路４２−１、受信回路４２−２、送信回路４２−３、送受切替回路４２−４並びにこの送受切替回路４２−４に接続した送受信電極４３、４４から成る。測定回路４２−１はセンサ４１からのセンサ情報を送信回路４２−３経由で送受切替回路４２−４に出力する。送信回路４２−３は、測定回路４２−１からのセンサ情報に対して変調等の所定の信号変換を行って低周波電界信号用の電気信号を生成する。受信回路４２−２は復調回路を有し、送受切替回路４２−４経由で受信した地上側装置３０からの低周波電界信号を復調して得られた送信指令を送信回路４２−３に与える。測定回路４２−１、受信回路４２−２、送信回路４２−３、ならびに送受切替回路４２−４は図示しない回路基板に実装されて筒形、例えば円筒形の金属ケース内に配置されている。金属ケースは、後述するボーリング孔の断面形状に合わせて作られるのが好ましい。送受信電極４３、４４はそれぞれ電極ケーブル４６、４７を介して金属ケースの外側に導出される。 FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the underground device. The underground device 40 includes a communication circuit 42. The communication circuit 42 includes a measurement circuit 42-1, a reception circuit 42-2, a transmission circuit 42-3, a transmission / reception switching circuit 42-4 connected to the sensor 41, and transmission / reception electrodes 43, 44 connected to the transmission / reception switching circuit 42-4. Consists of. The measurement circuit 42-1 outputs the sensor information from the sensor 41 to the transmission / reception switching circuit 42-4 via the transmission circuit 42-3. The transmission circuit 42-3 performs predetermined signal conversion such as modulation on the sensor information from the measurement circuit 42-1, and generates an electric signal for a low-frequency electric field signal. The reception circuit 42-2 has a demodulation circuit, and gives a transmission command obtained by demodulating the low frequency electric field signal from the ground side device 30 received via the transmission / reception switching circuit 42-4 to the transmission circuit 42-3. The measurement circuit 42-1, the reception circuit 42-2, the transmission circuit 42-3, and the transmission / reception switching circuit 42-4 are mounted on a circuit board (not shown) and arranged in a cylindrical metal case, for example, a cylindrical metal case. The metal case is preferably made in accordance with the cross-sectional shape of a boring hole described later. The transmission / reception electrodes 43 and 44 are led out to the outside of the metal case via electrode cables 46 and 47, respectively.

通常、送信回路４２−３は、送受切替回路４２−４に対して受信回路４２−２と送受信電極４３、４４とを接続するようにさせている。地上側装置３０で発した、送信指令を有する低周波電界信号は地中を伝搬して地中側装置４０に到達し、送受信電極４３、４４で低周波電界信号に応じた電気信号が得られる。この電気信号は送受切替回路４２−４を経由して受信回路４２−２に入力される。受信回路４２−２は、入力された信号を復調して送信指令を得ると、これを送信回路４２−３に送る。受信回路４２−２からの送信指令を受けると、送信回路４２−３は送受切替回路４２−４に対して送信回路４２−３と送受信電極４３、４４との間を接続するように切り替えさせる。また、送信回路４２−３は測定回路４２−１を介してセンサ４１からのセンサ情報を取り入れ、変調等の所定の信号変換を行う。送受信電極４３、４４は送信回路４２−３からの低周波電界信号を送受切替回路４２−４経由で受けて低周波電界を発生する。 Usually, the transmission circuit 42-3 is configured to connect the reception circuit 42-2 and the transmission / reception electrodes 43 and 44 to the transmission / reception switching circuit 42-4. The low-frequency electric field signal having a transmission command, which is transmitted from the ground-side device 30, propagates through the ground and reaches the underground-side device 40, and an electrical signal corresponding to the low-frequency electric field signal is obtained by the transmitting and receiving electrodes 43 and 44. . This electric signal is input to the receiving circuit 42-2 via the transmission / reception switching circuit 42-4. When the receiving circuit 42-2 demodulates the input signal and obtains a transmission command, the receiving circuit 42-2 sends this to the transmitting circuit 42-3. When receiving a transmission command from the reception circuit 42-2, the transmission circuit 42-3 causes the transmission / reception switching circuit 42-4 to switch between the transmission circuit 42-3 and the transmission / reception electrodes 43 and 44. Further, the transmission circuit 42-3 takes in sensor information from the sensor 41 via the measurement circuit 42-1, and performs predetermined signal conversion such as modulation. The transmission / reception electrodes 43 and 44 receive the low frequency electric field signal from the transmission circuit 42-3 via the transmission / reception switching circuit 42-4 and generate a low frequency electric field.

なお、図示していないが、地中側装置４０ではバッテリを電源として内蔵している。また、センサ情報は、例えば２値位相変調（ＢＰＳＫ）方式や２値周波数変調（ＢＦＳＫ）方式を用いて搬送波信号を変調することで低周波電界信号に載せられる。つまり、この場合、地上側装置３０、地中側装置４０のいずれも、送信回路は、搬送波信号を発生すると共に、この搬送波信号を送信指令（地上側）、センサ情報（地中側）で変調する変調回路を有する。また、受信回路は、この変調回路に対応した復調回路を有する。 Although not shown, the underground device 40 has a built-in battery as a power source. The sensor information is placed on the low-frequency electric field signal by modulating the carrier signal using, for example, a binary phase modulation (BPSK) method or a binary frequency modulation (BFSK) method. That is, in this case, in both the ground side device 30 and the underground side device 40, the transmission circuit generates a carrier wave signal and modulates this carrier wave signal with a transmission command (ground side) and sensor information (underground side). A modulation circuit. The receiving circuit has a demodulation circuit corresponding to the modulation circuit.

地中側装置４０はまた、測定回路４２−１を通して得られるセンサ情報を記憶する記憶回路を備えていることが好ましい。この場合、センサ４１で検出されたセンサ情報を定期的にサンプリングして記憶しておき、必要に応じて送信回路４２−３で読み出して地上側に送信することができる。 The underground side device 40 also preferably includes a storage circuit that stores sensor information obtained through the measurement circuit 42-1. In this case, sensor information detected by the sensor 41 can be periodically sampled and stored, and read by the transmission circuit 42-3 and transmitted to the ground side as necessary.

複数の地中側装置が設置される場合には、各地中側装置には個別にＩＤ番号が付与される。地中側装置と地上側装置との間で伝送される信号には、地中側装置を特定するためにＩＤ番号を示すＩＤ情報が含まれている。コンピュータ３５は複数の地中側装置をＩＤ番号で識別する。 When a plurality of underground devices are installed, an ID number is individually assigned to each of the intermediate devices. The signal transmitted between the underground device and the ground device includes ID information indicating an ID number in order to identify the underground device. The computer 35 identifies a plurality of underground devices by ID numbers.

図４は本発明の実施形態による地中通信装置の設置形態を示す断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing an installation mode of the underground communication device according to the embodiment of the present invention.

ここでは、地すべり、その他の測定を要する地中にボーリング孔１００を形成し、このボーリング孔１００を通して地中側装置４０を設置している。また、地中側装置４０は、図３で説明した通信回路４２を収容している金属ケース５０の下側に２つの送受信電極のうちの一方の送受信電極４４を一体的に形成、あるいは組み付けると共に、この送受信電極４４の下側に孔内水位計、傾斜計や沈下計等のセンサ４１が組み付けられている。２つの送受信電極のうちの他方の送受信電極４３は、送受信電極４４との間の距離を大きくとるために、ボーリング孔１００内で金属ケース５０よりも上方の位置に配置されている。 Here, a borehole 100 is formed in the ground that requires landslide and other measurements, and the underground device 40 is installed through the borehole 100. In addition, the underground device 40 integrally forms or assembles one of the transmission / reception electrodes 44 of the two transmission / reception electrodes on the lower side of the metal case 50 housing the communication circuit 42 described in FIG. A sensor 41 such as an in-hole water level meter, an inclinometer or a subsidence meter is assembled below the transmission / reception electrode 44. The other transmission / reception electrode 43 of the two transmission / reception electrodes is disposed at a position above the metal case 50 in the boring hole 100 in order to increase the distance from the transmission / reception electrode 44.

ボーリング孔１００に近い地上側には、通信回路３１が設置されると共に、送受信電極３２、３３が地中に差し込まれている。 A communication circuit 31 is installed on the ground side near the boring hole 100, and transmission / reception electrodes 32 and 33 are inserted into the ground.

ところで、地中側装置４０の上記各要素は、ボーリング孔１００を通して設置されるのでボーリング孔１００の断面サイズより小さい断面サイズを持つように作られている。そうすると、地中側装置４０の上記各要素を、ボーリング孔１００内の所望の深さ位置で保持する手段を講じる必要がある。 By the way, since each said element of the underground side apparatus 40 is installed through the boring hole 100, it is made so that it may have a cross-sectional size smaller than the cross-sectional size of the boring hole 100. If it does so, it is necessary to take a means to hold | maintain each said element of the underground side apparatus 40 in the desired depth position in the boring hole 100. FIG.

本発明の実施形態による地中通信装置は、地中側装置４０の構成要素をボーリング孔１００内の所望の深さ位置で保持する手段を、送受信電極４３、４４で実現できるようにした点に特徴を有する。つまり、下側に配置した送受信電極４４により、これと一体の金属ケース５０（つまり、通信回路４２）とセンサ４１をボーリング孔１００内で保持できるようにし、上側に配置した送受信電極４３は自身をボーリング孔１００内で保持できるようにしている。 In the underground communication device according to the embodiment of the present invention, means for holding the components of the underground device 40 at a desired depth position in the boring hole 100 can be realized by the transmission / reception electrodes 43 and 44. Has characteristics. In other words, the transmission / reception electrode 44 disposed on the lower side allows the metal case 50 (that is, the communication circuit 42) and the sensor 41 integrated therewith to be held in the boring hole 100, and the transmission / reception electrode 43 disposed on the upper side It can be held in the boring hole 100.

図５は、本発明による送受信電極の第１の実施例を示し、図４に示される地中側装置４０側の送受信電極４４の構造を説明するための図である。送受信電極４３もまったく同じ構造を持つ。簡単に言えば、第１の実施例による送受信電極は、ボーリング孔内にある状態で油圧駆動機構により起こされてボーリング孔壁に食い込む複数の突起状部を備えることを特徴とする。 FIG. 5 shows a first embodiment of the transmission / reception electrode according to the present invention, and is a view for explaining the structure of the transmission / reception electrode 44 on the underground side device 40 side shown in FIG. The transmission / reception electrode 43 has the same structure. Briefly speaking, the transmission / reception electrode according to the first embodiment is characterized in that it includes a plurality of protrusions that are raised by the hydraulic drive mechanism in a state of being in the boring hole and bite into the boring hole wall.

図５（ａ）において、送受信電極４４は、上端部に外側に向けたフランジ４４−１ａを持つ内側シリンダー４４−１を、下端部に内側に向けたフランジ４４−２ａを持つ外側シリンダー４４−２に収容してなる。内側シリンダー４４−１のフランジ４４−１ａの外周は外側シリンダー４４−２の内壁に接する一方、外側シリンダー４４−２のフランジ４４−２ａの内周は内側シリンダー４４−１の外壁に接している。これにより、内側シリンダー４４−１と外側シリンダー４４−２が相対移動すると、内側シリンダー４４−１の外壁と外側シリンダー４４−２の内壁とフランジ４４−１ａとフランジ４４−２ａとで形成される環状のシリンダー空間の容積が変化するように構成されている。 In FIG. 5A, the transmitting / receiving electrode 44 has an inner cylinder 44-1 having a flange 44-1a facing outward at the upper end and an outer cylinder 44-2 having a flange 44-2a facing inward at the lower end. It is housed in. The outer periphery of the flange 44-1a of the inner cylinder 44-1 is in contact with the inner wall of the outer cylinder 44-2, while the inner periphery of the flange 44-2a of the outer cylinder 44-2 is in contact with the outer wall of the inner cylinder 44-1. Thus, when the inner cylinder 44-1 and the outer cylinder 44-2 move relative to each other, an annular formed by the outer wall of the inner cylinder 44-1, the inner wall of the outer cylinder 44-2, the flange 44-1a, and the flange 44-2a. The volume of the cylinder space is configured to change.

図５（ａ）は外側シリンダー４４−２が内側シリンダー４４−１に対して最も上側にあってシリンダー空間が最も小さい状態にあり、図５（ｂ）は外側シリンダー４４−２が下動（又は内側シリンダー４４−１が上動）して内側シリンダー４４−１に対して最も下側にあってシリンダー空間が最も大きい状態にあることを示している。 FIG. 5A shows a state in which the outer cylinder 44-2 is located on the uppermost side with respect to the inner cylinder 44-1, and the cylinder space is the smallest. FIG. 5B shows that the outer cylinder 44-2 moves downward (or It shows that the inner cylinder 44-1 moves up) and is at the lowest position relative to the inner cylinder 44-1, and the cylinder space is in the largest state.

第１の実施例による送受信電極４４は、シリンダー空間に作動油を導入することにより、その油圧によって、内側シリンダー４４−１に対して外側シリンダー４４−２を強制的に下動させるように構成されている。このために、内側シリンダー４４−１の上部に環状のシリンダー空間に作動油を導入するための作動油注入チューブ４４−３が接続されている。また、内側シリンダー４４−１のフランジ４４−１ａの外周、外側シリンダー４４−２のフランジ４４−２ａの内周にはそれぞれ、シール用のＯ−リング４４−９が装着されている。作動油注入チューブ４４−３は、逆止支４４−４を介して地上側の作動油供給源に接続されている。 The transmission / reception electrode 44 according to the first embodiment is configured to forcibly lower the outer cylinder 44-2 with respect to the inner cylinder 44-1, by introducing hydraulic oil into the cylinder space. ing. For this purpose, a hydraulic oil injection tube 44-3 for introducing hydraulic oil into the annular cylinder space is connected to the upper part of the inner cylinder 44-1. An O-ring 44-9 for sealing is mounted on the outer periphery of the flange 44-1a of the inner cylinder 44-1 and the inner periphery of the flange 44-2a of the outer cylinder 44-2. The hydraulic oil injection tube 44-3 is connected to a hydraulic oil supply source on the ground side via a check support 44-4.

次に、ボーリング孔内にある状態で上記の油圧駆動機構により起こされてボーリング孔壁に食い込む複数の突起状部について説明する。 Next, a description will be given of a plurality of protrusions that are raised by the hydraulic drive mechanism and bite into the borehole wall while being in the borehole.

ここでは、内側シリンダー４４−１の外壁には、周方向に等角度間隔をおいて（９０度で４枚であるが、２枚以上あれば良い）断面円弧形状の細長い第１の板材４４−５が外側シリンダー４４−２のフランジ４４−２ａより少し下側の位置から下端部まで延びるように取付けられている。特に、第１の板材４４−５は、図５（ｃ）の斜線部で示す領域、つまりその下端部のみを内側シリンダー４４−１の外壁に溶接している。第１の板材４４−５には、これより短めの長さの細長い２枚の第２の板材４４−６ａ、４４−６ｂが並べて取り付けられている。特に、第２の板材４４−６ａ、４４−６ｂは、図５（ｄ）の斜線部で示す領域、つまり互いに反対側の端部のみを第１の板材４４−５に溶接している。 Here, the outer wall of the inner cylinder 44-1 is equidistant in the circumferential direction (four at 90 degrees, but it is sufficient if there are two or more). 5 is attached so as to extend from a position slightly below the flange 44-2a of the outer cylinder 44-2 to the lower end. In particular, the first plate member 44-5 is welded to the outer wall of the inner cylinder 44-1, only the region indicated by the hatched portion in FIG. On the first plate member 44-5, two elongated second plate members 44-6a and 44-6b having a shorter length are attached side by side. In particular, the second plate members 44-6a and 44-6b are welded to the first plate member 44-5 only in the region indicated by the hatched portion in FIG. 5D, that is, the ends opposite to each other.

このような構造によれば、第１の板材４４−５に対して長さ方向に圧縮力が加えられると、第１の板材４４−５はその一端が固着されているので、断面くの字形に折れ曲がる。この時、互いに反対側の一端のみが第１の板材４４−５に固着されている第２の板材４４−６ａ、４４−６ｂはそれぞれ、折れ曲がった第１の板材４４−５の板面に沿った状態となり、結果として、第２の板材４４−６ａ、４４−６ｂは、第１の板材４４−５の折れ曲がりの頂点部で交差して突起状部を形成する。言うまでもなく、外側シリンダー４４−２の下動距離が大きいほど第１の板材４４−５の折れ曲がり角度は小さくなり、２枚の第２の板材４４−６ａ、４４−６ｂで形成される角度も小さくなって鋭くなる。 According to such a structure, when a compressive force is applied to the first plate member 44-5 in the length direction, one end of the first plate member 44-5 is fixed. Bend to. At this time, the second plate members 44-6a and 44-6b, in which only one end opposite to each other is fixed to the first plate member 44-5, are respectively along the plate surface of the bent first plate member 44-5. As a result, the second plate members 44-6a and 44-6b intersect with each other at the apex portion of the bent portion of the first plate member 44-5 to form a protruding portion. Needless to say, the bending angle of the first plate member 44-5 decreases as the downward movement distance of the outer cylinder 44-2 increases, and the angle formed by the two second plate members 44-6a and 44-6b also decreases. Become sharper.

図５（ｅ）は、第１の板材４４−５と、第２の板材４４−６ａ、４４−６ｂのみを上から見た図である。 FIG.5 (e) is the figure which looked at only the 1st board | plate material 44-5 and the 2nd board | plate materials 44-6a and 44-6b from the top.

図５（ａ）に戻って、第１の板材４４−５の上端は、外側シリンダー４４−２が下動すると外側シリンダー４４−２のフランジ４４−２ａに係合するようになっている。しかし、油圧駆動機構による油圧力が大きいことにより、外側シリンダー４４−２の下動に伴って第１の板材４４−５には大きな圧縮力が加わり、第１の板材４４−５を折れ曲がるように変形させる。 Returning to FIG. 5A, the upper end of the first plate member 44-5 is engaged with the flange 44-2a of the outer cylinder 44-2 when the outer cylinder 44-2 moves downward. However, since the hydraulic pressure by the hydraulic drive mechanism is large, a large compressive force is applied to the first plate member 44-5 as the outer cylinder 44-2 moves downward so that the first plate member 44-5 is bent. Deform.

外側シリンダー４４−２が最も下側に移動した状態では、図５（ｂ）に示すように、第１の板材４４−５がくの字形に鋭角に折れ曲がり、２枚の第２の板材４４−６ａ、４４−６ｂは内側シリンダー４４−１の外壁に平行な状態からほぼ直角に近い状態に起こされる。 In the state where the outer cylinder 44-2 is moved to the lowermost side, as shown in FIG. 5B, the first plate member 44-5 is bent at an acute angle in a U-shape, and the two second plate members 44-6a. , 44-6b are raised from a state parallel to the outer wall of the inner cylinder 44-1 to a state close to a right angle.

以上のような変化をボーリング孔１００内で起こさせることにより、変位した２枚の第２の板材４４−６ａ、４４−６ｂは、それらの先端がボーリング孔１００の孔壁に突き刺さった状態となる。 By causing the change as described above in the boring hole 100, the displaced second plate members 44-6 a and 44-6 b are in a state where their tips are stuck into the hole wall of the boring hole 100. .

図６は下側の送受信電極４４とこれと一体の金属ケース５０及びセンサ４１が、送受信電極４４からその直径方向の両側に突き出た２枚の第２の板材４４−６ａ、４４−６ｂによってボーリング孔１００内に保持されている状態を示す。なお、送受信電極４４と金属ケース５０とを一体構造にする場合には、金属ケース５０の一部を内側シリンダー４４−１として利用することにより、送受信電極の構成要素の一部を省略することができる。 In FIG. 6, the lower transmission / reception electrode 44 and the metal case 50 and the sensor 41 integrated therewith are bored by two second plate members 44-6a and 44-6b protruding from the transmission / reception electrode 44 to both sides in the diameter direction. The state held in the hole 100 is shown. When the transmission / reception electrode 44 and the metal case 50 are integrated, a part of the components of the transmission / reception electrode may be omitted by using a part of the metal case 50 as the inner cylinder 44-1. it can.

金属ケース５０内の通信回路（測定回路４２−１）とセンサ４１はセンサケーブル４８で接続され、金属ケース５０内の通信回路（送受切替回路４２−４）と内側シリンダー４４−１は電極ケーブル４７で接続されている。 The communication circuit (measurement circuit 42-1) in the metal case 50 and the sensor 41 are connected by a sensor cable 48, and the communication circuit (transmission / reception switching circuit 42-4) in the metal case 50 and the inner cylinder 44-1 are connected to the electrode cable 47. Connected with.

図７は、上側の送受信電極４３が、そこからその直径方向の両側に突き出た２枚の第２の板材によってボーリング孔１００内に保持されている状態を示す。図４に示す金属ケース５０内の通信回路（送受切替回路４２−４）と送受信電極４３の内側シリンダーは電極ケーブル４６で接続されている。 FIG. 7 shows a state in which the upper transmission / reception electrode 43 is held in the boring hole 100 by two second plate members protruding from both sides in the diameter direction thereof. The communication circuit (transmission / reception switching circuit 42-4) in the metal case 50 shown in FIG. 4 and the inner cylinder of the transmission / reception electrode 43 are connected by an electrode cable 46.

なお、上記の送受信電極の構造は、ボーリング孔内での保持機能だけでなく、送受信電極を構成している部材の一部を孔壁に差し込むことで孔壁部との接触を改善し、送受信電極の電気的接触抵抗を低減する効果が高められる利点がある。これは、例えばボーリング孔にグラウトなどの改良材が注入される場合にもこれによるインピーダンスの影響を受けない。また送受信電極の電気的接触抵抗の低減は、通信距離を長くでき、通信品質の向上にも寄与する。このため、送受信電極のうち、図３の送受切替回路４２−４に接続される部位は、電気的に導電性の金属材料で作られる。 In addition, the structure of the transmission / reception electrode described above improves not only the holding function in the boring hole but also improves contact with the hole wall portion by inserting a part of the member constituting the transmission / reception electrode into the hole wall. There is an advantage that the effect of reducing the electrical contact resistance of the electrode is enhanced. This is not affected by the impedance due to the improvement material such as grout injected into the borehole. In addition, the reduction of the electrical contact resistance of the transmission / reception electrodes can increase the communication distance and contribute to the improvement of communication quality. For this reason, the site | part connected to the transmission / reception switching circuit 42-4 of FIG. 3 among transmission / reception electrodes is made with an electrically conductive metal material.

図５（ｆ）、（ｇ）は、送受信電極４４をボーリング孔１００内に導入する吊り下げ手段について説明するための図である。 FIGS. 5 (f) and 5 (g) are diagrams for explaining the suspending means for introducing the transmitting / receiving electrode 44 into the boring hole 100.

内側シリンダー４４−１の外壁には、周方向に等角度間隔をおいた少なくとも２箇所にネジ４４−７が取付けられており、このネジ４４−７には吊り下げワイヤ４４−８が接続されている。ネジ４４−７の取り付け位置は、外側シリンダー４４−２が最下動位置まで移動した時に、外側シリンダー４４−２のフランジ４４−２ａと衝突して切断される高さ位置に設定される。なお、ネジ４４−７の切断ではなく、ネジ４４−７と外側シリンダー４４−２のフランジ４４−２ａとの間に吊り下げワイヤ４４−８が挟まれるようにして吊り下げワイヤ４４−８を切断する構成としても良い。 Screws 44-7 are attached to the outer wall of the inner cylinder 44-1 at at least two locations spaced equiangularly in the circumferential direction, and hanging wires 44-8 are connected to the screws 44-7. Yes. The mounting position of the screw 44-7 is set to a height position at which the screw 44-7 collides with the flange 44-2a of the outer cylinder 44-2 and is cut when the outer cylinder 44-2 moves to the lowest position. Not the cutting of the screw 44-7, but the hanging wire 44-8 is cut so that the hanging wire 44-8 is sandwiched between the screw 44-7 and the flange 44-2a of the outer cylinder 44-2. It is good also as composition to do.

以上のような構造を持つ送受信電極を有する、第１の実施例による地中側装置の設置方法について説明する。 A method of installing the underground device according to the first embodiment having the transmitting and receiving electrodes having the above-described structure will be described.

図５（ｆ）に示した送受信電極４４のネジ４４−７に吊り下げワイヤ４４−８を結び、送受信電極４４と一体化したセンサ４１及び金属ケース（つまり通信回路４２）をボーリング孔１００内に投入し、続いて送受信電極４３のネジに吊り下げワイヤを結んでボーリング孔１００内に投入する。送受信電極４４がボーリング孔１００内の所望の深さ位置に到達したら、作動油注入チューブ４４−３を通してシリンダー空間に作動油を注入し、第２の板材４４−６ａ、４４−６ｂをボーリング孔１００の孔壁に食い込ませ、同時に、ネジ４４−７を切断して吊り下げワイヤ４４−８を切り離す。 A hanging wire 44-8 is tied to the screw 44-7 of the transmission / reception electrode 44 shown in FIG. 5 (f), and the sensor 41 and the metal case (that is, the communication circuit 42) integrated with the transmission / reception electrode 44 are placed in the boring hole 100. Then, a hanging wire is tied to the screw of the transmission / reception electrode 43 and the hole is put into the boring hole 100. When the transmission / reception electrode 44 reaches a desired depth position in the boring hole 100, the working oil is injected into the cylinder space through the working oil injection tube 44-3, and the second plate members 44-6a and 44-6b are inserted into the boring hole 100. At the same time, the screw 44-7 is cut and the hanging wire 44-8 is cut off.

続いて、送受信電極４３がボーリング孔１００内の所望の深さ位置に到達したら、作動油注入チューブ４３−３を通してシリンダー空間に作動油を注入し、第２の板材をボーリング孔１００の孔壁に食い込ませ、同時に、ネジを切断して吊り下げワイヤを切り離す。送受信電極の吊り下げワイヤは切断後、地上側に回収することで吊り下げワイヤが上下の送受信電極間のインピーダンスを低下させることを防止する効果もある。 Subsequently, when the transmission / reception electrode 43 reaches a desired depth position in the boring hole 100, hydraulic oil is injected into the cylinder space through the hydraulic oil injection tube 43-3, and the second plate material is applied to the hole wall of the boring hole 100. At the same time, cut the screw and cut the hanging wire. The hanging wire of the transmission / reception electrode is collected on the ground side after being cut, so that there is an effect of preventing the suspension wire from lowering the impedance between the upper and lower transmission / reception electrodes.

以上で地中側装置の設置作業は終了する。作動油注入チューブは送受信電極に接続されたままであるが、２枚の第２の板材がボーリング孔の孔壁に食い込んでしまえば、油圧駆動機構の作用は終了しているので、万一、後で切断されるようなことがあったとしても問題は生じない。 This completes the installation of the underground device. The hydraulic oil injection tube remains connected to the transmission / reception electrode. However, if the two second plates bite into the hole wall of the boring hole, the action of the hydraulic drive mechanism has been completed. No problem will occur even if it is cut off by the.

以上説明した第１の実施例によれば、送受信電極に油圧駆動機構を組み合わせて油圧により送受信電極の一部を構成している部材をボーリング孔の孔壁に差し込むことで、送受信電極自体及びこれに組み合わされている他の構成要素をボーリング孔内に保持すると共に、送受信電極の構成部材と孔壁（土中）との接触を改善し、送受信電極の電気的接触抵抗を低減することが可能となる。 According to the first embodiment described above, the transmission / reception electrode itself and the transmission / reception electrode itself can be obtained by inserting a member that constitutes a part of the transmission / reception electrode by hydraulic pressure by combining the transmission / reception electrode with a hydraulic drive mechanism. It is possible to hold the other components combined in the borehole in the boring hole, improve the contact between the transmitting / receiving electrode component and the hole wall (in the soil), and reduce the electrical contact resistance of the transmitting / receiving electrode. It becomes.

図８は、地中側の通信回路に接続される送受信電極の第２の実施例を示す。ここでも、２つの送受信電極は同じ構造であるので一方のみを図示して説明する。 FIG. 8 shows a second embodiment of the transmitting and receiving electrodes connected to the underground communication circuit. Again, since the two transmission / reception electrodes have the same structure, only one of them will be illustrated and described.

第２の実施例による送受信電極も油圧駆動機構を用いて針状電極をボーリング孔の孔壁に差し込む構造となっている。この送受信電極は、作動油注入チューブ６３を通して作動油が注入される圧力容器６０に、周方向に９０度の角度間隔をおいて４つのシリンダー室６１を形成し、これらのシリンダー室６１に作動油を注入することで針状電極６２をピストンとして駆動させてボーリング孔１００の孔壁に差し込む構造となっている。６１−１はシールリングである。 The transmission / reception electrode according to the second embodiment also has a structure in which the needle-like electrode is inserted into the hole wall of the boring hole using a hydraulic drive mechanism. The transmission / reception electrodes form four cylinder chambers 61 at an angular interval of 90 degrees in the circumferential direction in the pressure vessel 60 into which the hydraulic oil is injected through the hydraulic oil injection tube 63, and the hydraulic oil is supplied to these cylinder chambers 61. The needle-like electrode 62 is driven as a piston by being injected, and is inserted into the hole wall of the boring hole 100. 61-1 is a seal ring.

ここでは、送受信電極を、通信回路を収容した金属ケースと分離して配置しているので、送受信電極における各針状電極６１は、電極ケーブル６５を介して地中側の通信回路４２における送受切替回路４２−４（図３）に接続されている。しかし、第１の実施例と同様、送受切替回路４２−４に接続される２つの送受信電極の一方は地中側の通信回路４２を収容している金属ケースと一体に形成されても良い。 Here, since the transmission / reception electrodes are arranged separately from the metal case containing the communication circuit, each needle electrode 61 in the transmission / reception electrode is switched between transmission and reception in the communication circuit 42 on the ground side via the electrode cable 65. It is connected to the circuit 42-4 (FIG. 3). However, as in the first embodiment, one of the two transmission / reception electrodes connected to the transmission / reception switching circuit 42-4 may be formed integrally with a metal case housing the underground communication circuit 42.

以上、本発明を好ましい実施形態により説明したが、本発明は上記の実施形態、実施例に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では地中側装置、地上側装置がそれぞれ送受信機能を持つように構成しているが、地中側装置は送信機能のみ、地上側装置は受信機能のみを有する構成であっても良い。この場合、図１（ｂ）で説明したように、地中側装置は、前述した送受信電極が送信電極として作用し、送信回路により定期的にセンサからのセンサ情報を収集して低周波電界信号により送信するように構成されていれば良い。勿論、記憶回路が組み合わされて良い。一方、地上側装置は、前述した送受信電極が受信電極として作用し、受信回路が地中側装置からの低周波電界信号を受信してセンサ情報を抽出するように構成されていれば良い。 As mentioned above, although this invention was demonstrated by preferable embodiment, this invention is not limited to said embodiment and an Example. For example, in the above embodiment, the ground side device and the ground side device are configured to have a transmission / reception function, respectively, but the ground side device has a transmission function only, and the ground side device has a reception function only. May be. In this case, as described with reference to FIG. 1B, the underground transmission device has the above-described transmission / reception electrode functioning as a transmission electrode, and periodically collects sensor information from the sensor by the transmission circuit to generate a low-frequency electric field signal. As long as it is configured to transmit. Of course, a memory circuit may be combined. On the other hand, the ground side device may be configured such that the transmission / reception electrode described above acts as a reception electrode, and the reception circuit receives a low frequency electric field signal from the ground side device and extracts sensor information.

本発明は、地すべり監視装置用の地中通信装置のほか、地中側装置を、ボーリング孔を通して設置する形態の通信装置全般に適用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied not only to underground communication devices for landslide monitoring devices, but also to communication devices in general in which an underground device is installed through a borehole.

３２、３３、４３、４４送受信電極
４１センサ
４４−１内側シリンダー
４４−１ａ、４４−２ａフランジ
４４−２外側シリンダー
４４−３、６３作動油注入チューブ
４４−４逆止弁
４４−７ネジ
４４−８吊り下げワイヤ
４６、４７、６５電極ケーブル
５０金属ケース
６０圧力容器
６１針状電極
１００ボーリング孔 32, 33, 43, 44 Transmission / reception electrode 41 Sensor 44-1 Inner cylinder 44-1a, 44-2a Flange 44-2 Outer cylinder 44-3, 63 Hydraulic oil injection tube 44-4 Check valve 44-7 Screw 44- 8 Hanging wire 46, 47, 65 Electrode cable 50 Metal case 60 Pressure vessel 61 Needle electrode 100 Boring hole

Claims

A first communication device having a sensor and having a function of transmitting a signal including sensor information detected by the sensor; and a second communication device having a function of receiving a signal transmitted by the first communication device. An underground communication device that performs communication using a low-frequency electric field signal of 1 kHz to 10 kHz as the signal in a state where at least the first communication device is in the borehole, of the first and second communication devices. ,
The first communication device has an antenna composed of at least two electrodes for transmitting the low-frequency electric field signal, and the second communication device has at least two electrodes for receiving the low-frequency electric field signal. Have
Each of the two electrodes in the first communication device has a structure in which a part of the two electrodes is driven by a hydraulic drive mechanism and is inserted into a hole wall of the boring hole. An underground communication device characterized by realizing a reduction in electrical contact resistance.

2. The underground communication device according to claim 1, wherein the first communication device houses a communication circuit in a conductive metal case, and a part of the metal case is used as one of the two electrodes. An underground communication device characterized by being used.

3. The underground communication device according to claim 1 or 2, wherein each of the two electrodes in the first communication device has a hydraulic cylinder mechanism, and the hydraulic cylinder mechanism forms part of the electrode by its hydraulic pressure. The underground communication device is configured to displace a member in a direction perpendicular to the hole wall of the boring hole and insert it into the hole wall of the boring hole.