JP5730743B2 - Underground displacement measuring device - Google Patents

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Description

この発明は、地中の土の変位を測定する地中変位測定装置に関する。   The present invention relates to an underground displacement measuring apparatus for measuring the displacement of soil in the ground.

トンネルや地下空間の掘削、地盤の掘削、又は、斜面の形成のための切土若しくは盛土等を行う際、掘削した地山又は盛土の崩壊を防ぐために、地山又は盛土の変位が測定・監視される。
例えば、特許文献１には、トンネルの掘削方向である切羽前方の地山の変位を測定するための測定装置が記載されている。 When excavating a tunnel or underground space, excavating the ground, or cutting or embankment to form a slope, measure and monitor the displacement of the natural or embankment in order to prevent collapse of the excavated earth or embankment. Is done.
For example, Patent Document 1 describes a measuring device for measuring the displacement of a natural ground in front of a face that is the excavation direction of a tunnel.

特許文献１の測定装置は、変位記録計と変位ロッドとから構成され、切羽前方に削孔された測定用のボアホール内に挿入される。
変位記録計は、これに接続される変位ロッドの変位を検出し、検出した変位データを記録するもので、ボアホールの最深部に設置・固定される。変位ロッドは、その一端である前端が変位記録計に固定され、他端である後端が測定点アンカーによって変位記録計より切羽側の所定の測定点でボアホール内に固定される。また、測定点が複数ある場合、各測定点に対して変位ロッドがそれぞれ設けられ、各変位ロッドの後端は対応する測定点においてボアホールに固定される。 The measuring device of Patent Document 1 is composed of a displacement recorder and a displacement rod, and is inserted into a measurement borehole drilled in front of the face.
The displacement recorder detects the displacement of the displacement rod connected to the displacement recorder, records the detected displacement data, and is installed and fixed at the deepest part of the borehole. The front end, which is one end of the displacement rod, is fixed to the displacement recorder, and the rear end, which is the other end, is fixed in the borehole at a predetermined measurement point on the face side of the displacement recorder by a measurement point anchor. When there are a plurality of measurement points, a displacement rod is provided for each measurement point, and the rear end of each displacement rod is fixed to the borehole at the corresponding measurement point.

そして、切羽前方の地山が変位したとき変位ロッドが伸縮するため、変位記録計は、各ロッドの測定点と変位記録計との間の距離の変動を測定することによって、各測定点での地山の変位量を検出し記録する。さらに、変位記録計が検出し記録した地山の変位量は、変位記録計から切羽側に引き出された信号ケーブルをモニター等に接続することによって確認することができる。   And since the displacement rod expands and contracts when the natural ground in front of the face is displaced, the displacement recorder measures the variation in the distance between the measurement point of each rod and the displacement recorder, Detect and record the displacement of natural ground. Further, the displacement of the natural ground detected and recorded by the displacement recorder can be confirmed by connecting a signal cable drawn from the displacement recorder to the face side to a monitor or the like.

特開２００４−３１６１１７号公報JP 2004-316117 A

しかしながら、特許文献１の測定装置では、ボアホールが深くなり測定点と変位記録計との距離が長くなるつまり変位ロッドが長くなると、自重により変位ロッドに撓みが生じるため、地山の変位量が変位ロッドの伸縮量として正確に反映されず、正確な変位量を検出することができないことがある。また、ボアホールが深くなり測定点が多くなると変位ロッドの数量が増加するため、測定装置が大型化してボアホール径も大きくなり、それによって、ボアホールの削孔コストが上昇し、さらに、ボアホールの崩壊の危険性も高まる。このため、特許文献１の測定装置では、深度が大きいボアホールでの地山の変位測定には適しておらず、地山の変位の測定範囲が制限されるという問題がある。   However, in the measuring apparatus of Patent Document 1, when the bore hole becomes deep and the distance between the measurement point and the displacement recorder becomes long, that is, the displacement rod becomes long, the displacement rod is bent by its own weight, so the displacement of the natural ground is displaced. The amount of expansion / contraction of the rod is not accurately reflected, and an accurate displacement amount may not be detected. In addition, as the borehole becomes deeper and the number of measuring points increases, the number of displacement rods increases, so the measuring device becomes larger and the borehole diameter increases, which increases the cost of drilling the borehole, and further collapses the borehole. Risk increases. For this reason, the measuring apparatus of Patent Document 1 is not suitable for measuring the displacement of a natural ground in a borehole having a large depth, and has a problem that the measurement range of the natural ground displacement is limited.

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、測定範囲の制限を受けることなく地中の土の変位を測定することを可能にする地中変位測定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve such problems, and provides an underground displacement measuring device that makes it possible to measure the displacement of underground soil without being limited by the measurement range. With the goal.

上記の課題を解決するために、この発明に係る地中変位測定装置は、ボアホール内に互いに間隔をあけて設置される複数のセンサ装置を備え、センサ装置が、進行波を発信する進行波発信手段と、進行波を検知する進行波受信手段と、センサ装置及び別のセンサ装置の間で進行波を発信してから進行波を検知するまでの伝播時間を検出する伝播時間検出手段と、伝播時間検出手段によって検出された伝播時間及び進行波の伝播速度に基づき別のセンサ装置に対するセンサ装置の変位を算出する変位算出手段とを有する。   In order to solve the above-described problem, an underground displacement measuring apparatus according to the present invention includes a plurality of sensor devices installed at intervals in a borehole, and the sensor device transmits a traveling wave. Means, a traveling wave receiving means for detecting a traveling wave, a propagation time detecting means for detecting a propagation time from when a traveling wave is transmitted between the sensor device and another sensor device until the traveling wave is detected, and propagation Displacement calculating means for calculating the displacement of the sensor device relative to another sensor device based on the propagation time detected by the time detecting means and the propagation speed of the traveling wave.

センサ装置は、センサ装置の傾斜量を検出する傾斜量検出手段を有し、センサ装置の変位算出手段は、伝播時間検出手段によって検出された伝播時間及び進行波の伝播速度から算出するセンサ装置及び別のセンサ装置の間の距離と、傾斜量検出手段によって検出されたセンサ装置の傾斜量とに基づき別のセンサ装置に対するセンサ装置の変位を算出してもよい。   The sensor device has an inclination amount detection means for detecting the inclination amount of the sensor device, and the displacement calculation means of the sensor device calculates from the propagation time detected by the propagation time detection means and the propagation velocity of the traveling wave, and The displacement of the sensor device relative to another sensor device may be calculated based on the distance between the other sensor devices and the tilt amount of the sensor device detected by the tilt amount detection means.

進行波は、超音波であり、センサ装置の伝播時間検出手段は、別のセンサ装置の進行波発信手段から超音波が発信されてからセンサ装置の進行波受信手段が上記超音波を検知するまでの伝播時間を検出してもよい。
さらに、センサ装置は、時計と、別のセンサ装置との間で情報を送信及び受信可能な通信手段とを有し、センサ装置は、通信手段を介して時計の時刻と別のセンサ装置における時計の時刻とを時刻同期させて、進行波発信手段から超音波を発信させてもよい。
一方、進行波は、光波であり、センサ装置は、光波を反射可能な反射部を有し、センサ装置の伝播時間検出手段は、センサ装置の進行波発信手段から光波が発信されてから、発信された光波が別のセンサ装置の反射部に反射した後、センサ装置の進行波受信手段が上記光波を検知するまでの伝播時間を検出してもよい。 The traveling wave is an ultrasonic wave, and the propagation time detecting unit of the sensor device is from when the ultrasonic wave is transmitted from the traveling wave transmitting unit of another sensor device until the traveling wave receiving unit of the sensor device detects the ultrasonic wave. May be detected.
The sensor device further includes a timepiece and communication means capable of transmitting and receiving information between the timepiece and another sensor device, and the sensor device transmits the time of the timepiece and the timepiece in another sensor device via the communication means. The ultrasonic wave may be transmitted from the traveling wave transmitting means by synchronizing the time with the time.
On the other hand, the traveling wave is a light wave, the sensor device has a reflection part capable of reflecting the light wave, and the propagation time detecting means of the sensor device transmits the light wave after being transmitted from the traveling wave transmitting means of the sensor device. After the reflected light wave is reflected by the reflection part of another sensor device, the traveling time until the traveling wave receiving means of the sensor device detects the light wave may be detected.

この発明に係る地中変位測定装置によれば、測定範囲の制限を受けることなく地中の土の変位を測定することが可能になる。   According to the underground displacement measuring apparatus according to the present invention, it is possible to measure the displacement of the underground soil without being restricted by the measurement range.

この発明の実施の形態１に係る地中変位測定装置のボアホール内での全体配置図である。It is a whole layout figure in the borehole of the underground displacement measuring apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図１のセンサ装置の構成を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the structure of the sensor apparatus of FIG. 実施の形態１に係る地中変位測定装置が地中の土の変位を測定する流れを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the flow in which the underground displacement measuring apparatus which concerns on Embodiment 1 measures the displacement of the soil in the ground. この発明の実施の形態２に係る地中変位測定装置が地中の土の変位を測定する流れを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the flow which the underground displacement measuring apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention measures the displacement of the soil in the ground. この発明の実施の形態３に係る地中変位測定装置におけるセンサ装置の構成を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the structure of the sensor apparatus in the underground displacement measuring apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention.

以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
まず、図１及び２を用いて、この発明の実施の形態１に係る地中変位測定装置１０１の構成を説明する。なお、以下の実施の形態では、トンネルの切羽の前方すなわち掘削方向の地山の変位を測定するために、地中変位測定装置を使用した場合の例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
First, the structure of the underground displacement measuring apparatus 101 according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following embodiments, an example will be described in which an underground displacement measuring device is used to measure the displacement of a natural ground in front of the tunnel face, that is, in the excavation direction.

図１を参照すると、トンネル１の切羽２からその前方の地山には、トンネルの掘削方向に向かって直線状の細長いボアホール３が水平且つ平行に複数削孔される。さらに、各ボアホール３の内部には、地中変位測定装置１０１の複数のセンサ装置１０１ａが順次挿入されてボアホール３の長手方向に一定の間隔ｄをあけて一列に配置される。
そして、本実施の形態１では、センサ装置１０１ａは、１つのボアホール３に対して、ボアホール３の最深部３ｄから４つ設置されるものとする。そして、ボアホール３の複数のセンサ装置１０１ａのうち、最深部３ｄに設置されたものをセンサ装置番号を４とする第四センサ装置１０１ａ４と呼ぶ。さらに、第四センサ装置１０１ａ４から切羽２に向かって順次設置されているセンサ装置１０１ａをそれぞれ、センサ装置番号を３とする第三センサ装置１０１ａ３、センサ装置番号を２とする第二センサ装置１０１ａ２、及びセンサ装置番号を１とする第一センサ装置１０１ａ１と呼ぶ。 Referring to FIG. 1, a plurality of straight and long bore holes 3 are drilled horizontally and in parallel from the face 2 of the tunnel 1 to the ground in front of the tunnel 1 in the tunnel excavation direction. Further, a plurality of sensor devices 101 a of the underground displacement measuring device 101 are sequentially inserted into each bore hole 3 and arranged in a row at a constant interval d in the longitudinal direction of the bore hole 3.
In the first embodiment, four sensor devices 101 a are installed from the deepest portion 3 d of the bore hole 3 with respect to one bore hole 3. Of the plurality of sensor devices 101a in the bore hole 3, the one installed in the deepest part 3d is referred to as a fourth sensor device 101a4 having a sensor device number of 4. Further, the sensor devices 101a sequentially installed from the fourth sensor device 101a4 toward the face 2 are respectively a third sensor device 101a3 having a sensor device number 3 and a second sensor device 101a2 having a sensor device number 2. And the first sensor device 101a1 having a sensor device number of 1.

また、図２を参照すると、ボアホール３に設置されているセンサ装置１０１ａの詳細な構成が示されている。
センサ装置１０１ａは、筒状の側部１０ａと側部１０ａの両端を閉じている端部１０ｂ及び１０ｃとによって形成される筐体１０を有している。
そして、センサ装置１０１ａは、筐体１０の端部１０ｂを切羽２側とし、端部１０ｃを最深部３ｄ側として、ボアホール３に挿入されている。 Referring to FIG. 2, the detailed configuration of the sensor device 101a installed in the bore hole 3 is shown.
The sensor device 101a includes a casing 10 formed by a cylindrical side portion 10a and end portions 10b and 10c that close both ends of the side portion 10a.
The sensor device 101a is inserted into the bore hole 3 with the end 10b of the housing 10 on the face 2 side and the end 10c on the deepest part 3d side.

センサ装置１０１ａは、筐体１０の内部における端部１０ｃ側に進行波である超音波を発生する超音波発信器１１を有し、超音波発信器１１における超音波を発信するための超音波発信部１１ａを端部１０ｃから外部に突出させている。そして、超音波発信器１１は、筐体１０の内部に設けられた制御装置２０と電気的に接続され、制御装置２０の制御によって超音波を発生する。   The sensor device 101 a has an ultrasonic transmitter 11 that generates ultrasonic waves that are traveling waves on the end 10 c side inside the housing 10, and transmits ultrasonic waves in the ultrasonic transmitter 11. The part 11a protrudes outside from the end part 10c. The ultrasonic transmitter 11 is electrically connected to the control device 20 provided inside the housing 10, and generates ultrasonic waves under the control of the control device 20.

また、センサ装置１０１ａは、筐体１０の内部における端部１０ｂ側に超音波を検知して受信する超音波受信器１２を有し、超音波受信器１２における超音波を検知・受信するための超音波受信部１２ａを端部１０ｂから外部に突出させている。そして、超音波受信器１２は、制御装置２０と電気的に接続され、超音波の受信の有無を示す信号を制御装置２０に送る。
ここで、超音波発信器１１は進行波発信手段を構成し、超音波受信器１２は進行波受信手段を構成している。 Further, the sensor device 101a has an ultrasonic receiver 12 that detects and receives ultrasonic waves on the end 10b side inside the housing 10, and detects and receives ultrasonic waves in the ultrasonic receiver 12. The ultrasonic receiving part 12a is protruded outside from the end part 10b. The ultrasonic receiver 12 is electrically connected to the control device 20 and sends a signal indicating whether or not ultrasonic waves are received to the control device 20.
Here, the ultrasonic transmitter 11 constitutes traveling wave transmitting means, and the ultrasonic receiver 12 constitutes traveling wave receiving means.

また、センサ装置１０１ａは、筐体１０の内部に通信手段である無線機１３を有し、無線機１３における電波を送受信するためのアンテナ１３ａを筐体１０の端部１０ｂから外部に突出させている。そして、無線機１３は、制御装置２０と電気的に接続され、制御装置２０の制御によって情報を送信し、また受信した情報を制御装置２０に送る。   Further, the sensor device 101a has a wireless device 13 as a communication means inside the housing 10, and an antenna 13a for transmitting and receiving radio waves in the wireless device 13 is projected from the end 10b of the housing 10 to the outside. Yes. The wireless device 13 is electrically connected to the control device 20, transmits information under the control of the control device 20, and sends the received information to the control device 20.

また、センサ装置１０１ａは、筐体１０の内部に二軸傾斜センサ１４を有している。二軸傾斜センサ１４は、端部１０ｂから端部１０ｃに向かう水平方向の軸（Ｘ軸とする）と、紙面上で手前方向から奥行き方向に向かうＸ軸に垂直な水平方向の軸（Ｙ軸とする）とに対して、筐体１０の側部１０ａの中心軸１０ＣＬの傾斜角を検出するものである。二軸傾斜センサ１４は、制御装置２０と電気的に接続され、検出した傾斜角度情報を制御装置２０に送る。
ここで、二軸傾斜センサ１４は、傾斜量検出手段を構成している。 Further, the sensor device 101 a has a biaxial tilt sensor 14 inside the housing 10. The biaxial tilt sensor 14 includes a horizontal axis (X axis) from the end 10b to the end 10c and a horizontal axis (Y axis) perpendicular to the X axis from the near side to the depth direction on the paper surface. And the inclination angle of the central axis 10CL of the side portion 10a of the housing 10 is detected. The biaxial tilt sensor 14 is electrically connected to the control device 20 and sends detected tilt angle information to the control device 20.
Here, the biaxial inclination sensor 14 constitutes an inclination amount detecting means.

また、センサ装置１０１ａは、筐体１０の内部に、筐体１０の外部の温度を測定するための温度センサ１５、時刻を測定するための時計１６、及び各種情報を記憶するためのデータ収録器１７を有し、温度センサ１５、時計１６及びデータ収録器１７はいずれも制御装置２０と電気的に接続されている。そして、温度センサ１５は測定した温度情報を制御装置２０に送り、時計１６は時刻情報を制御装置２０に送る。また、制御装置２０は、取得した情報をデータ収録器１７に送信してデータとして記憶させると共に、データ収録器１７に記憶されているデータを取り出すことができる。   Further, the sensor device 101a includes a temperature sensor 15 for measuring the temperature outside the housing 10, a clock 16 for measuring time, and a data recorder for storing various types of information inside the housing 10. 17, and the temperature sensor 15, the clock 16, and the data collector 17 are all electrically connected to the control device 20. The temperature sensor 15 sends the measured temperature information to the control device 20, and the clock 16 sends the time information to the control device 20. In addition, the control device 20 can transmit the acquired information to the data recorder 17 and store it as data, and can retrieve the data stored in the data recorder 17.

また、センサ装置１０１ａは、筐体１０の内部に制御装置２０に電力を供給するための電源として電池１８を有している。そして、制御装置２０は、電池１８から供給される電力を、超音波発信器１１、超音波受信器１２、無線機１３、二軸傾斜センサ１４、温度センサ１５、時計１６及びデータ収録器１７に対してこれらを動作させるために供給する。さらに、センサ装置１０１ａの制御装置２０は、電池１８の電圧を測定しており、測定した電圧値をデータ収録器１７に記憶させる。   Further, the sensor device 101 a has a battery 18 as a power source for supplying power to the control device 20 inside the housing 10. Then, the control device 20 supplies the power supplied from the battery 18 to the ultrasonic transmitter 11, the ultrasonic receiver 12, the wireless device 13, the biaxial tilt sensor 14, the temperature sensor 15, the clock 16, and the data recorder 17. In contrast, they are supplied to operate them. Furthermore, the control device 20 of the sensor device 101a measures the voltage of the battery 18 and stores the measured voltage value in the data recording device 17.

図１に戻り、センサ装置１０１ａは、トンネル１の内部又は外部において地中変位測定装置１０１と離れて設置されたワークステーション等の管理装置１００と、付属の無線機１３（図２参照）を介して無線通信することができる。そして、地山の変位の監視を担当する監視者は、管理装置１００を使用することによって、センサ装置１０１ａの制御装置２０（図２参照）を制御し、センサ装置１０１ａを動作させることができる。   Returning to FIG. 1, the sensor device 101 a passes through a management device 100 such as a workstation installed away from the underground displacement measuring device 101 inside or outside the tunnel 1, and an attached wireless device 13 (see FIG. 2). Wireless communication. Then, the supervisor in charge of monitoring the displacement of the natural ground can use the management device 100 to control the control device 20 (see FIG. 2) of the sensor device 101a and operate the sensor device 101a.

次に、図１〜３を用いて、この発明の実施の形態１に係る地中変位測定装置１０１の動作を説明する。
図１を参照すると、地山の変位の監視を担当する監視者は、管理装置１００を操作して、地中変位測定装置１０１の各センサ装置１０１ａを起動させる。 Next, the operation of the underground displacement measuring apparatus 101 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Referring to FIG. 1, a supervisor in charge of monitoring the displacement of a natural ground operates the management device 100 to activate each sensor device 101 a of the underground displacement measuring device 101.

このとき、管理装置１００からは、センサ装置１０１ａのうちの第一センサ装置１０１ａ１に対して起動指令が無線を介して送信され、第一センサ装置１０１ａ１が無線機１３（図２参照）を介して起動指令を受信して起動する。次に、第一センサ装置１０１ａ１は、無線機１３を介して第二センサ装置１０１ａ２に起動指令を送信して起動させ、さらに、起動した第二センサ装置１０１ａ２が第三センサ装置１０１ａ３を、そして、第三センサ装置１０１ａ３が第四センサ装置１０１ａ４を順次起動させる。   At this time, an activation command is transmitted from the management device 100 to the first sensor device 101a1 of the sensor devices 101a via wireless, and the first sensor device 101a1 is transmitted via the wireless device 13 (see FIG. 2). Starts upon receiving a start command. Next, the first sensor device 101a1 transmits an activation command to the second sensor device 101a2 via the wireless device 13 to activate it, and the activated second sensor device 101a2 activates the third sensor device 101a3, and The third sensor device 101a3 sequentially activates the fourth sensor device 101a4.

さらに、監視者は、変位測定を実施するために管理装置１００を操作して、第一センサ装置１０１ａ１に対して地山の変位の測定を実施させる指令を、無線を介して送信する。この指令は、変位測定を実施する度に送信されて変位測定を一回実施させる内容のものであってもよく、一回の送信で所定の時間毎に変位測定を実施させる内容のもの、又は、一回の送信で連続的に変位測定を実施させる内容のものであってもよい。   Furthermore, the supervisor operates the management apparatus 100 to perform the displacement measurement, and transmits a command to cause the first sensor device 101a1 to measure the displacement of the natural ground via wireless. This command may be transmitted every time displacement measurement is performed and the content of performing displacement measurement once, or the content of performing displacement measurement every predetermined time by one transmission, or The content may be such that the displacement measurement is continuously performed by one transmission.

そして、地山の変位の測定を実施する際、第一センサ装置１０１ａ１〜第四センサ装置１０１ａ４は、図３に示すフローチャートに従って動作する。
図３を参照すると、ステップＳ１では、管理装置１００（図１参照）から地山の変位の測定を実施する指令が送信され、第一センサ装置１０１ａ１（図１参照）の制御装置２０（図２参照）は、無線機１３（図２参照）を介して指令を受信する。
なお、以下のステップＳ２〜ステップＳ９については、センサ装置番号Ｎを初期値の１とする第一センサ装置１０１ａ１とセンサ装置番号Ｎ＋１を２とする第二センサ装置１０１ａ２との動作に関して説明する。 And when measuring the displacement of a natural ground, the 1st sensor apparatus 101a1-the 4th sensor apparatus 101a4 operate | move according to the flowchart shown in FIG.
Referring to FIG. 3, in step S <b> 1, a command for measuring the displacement of the natural ground is transmitted from the management device 100 (see FIG. 1), and the control device 20 (FIG. 2) of the first sensor device 101 a <b> 1 (see FIG. 1). (See) receives a command via the wireless device 13 (see FIG. 2).
In addition, about the following step S2-step S9, operation | movement with the 1st sensor apparatus 101a1 which makes the sensor apparatus number N the initial value 1 and the 2nd sensor apparatus 101a2 which makes the sensor apparatus number N + 1 2 is demonstrated.

ステップＳ１から進むステップＳ２において、センサ装置番号Ｎ（Ｎ＝１）の第一センサ装置１０１ａ１の制御装置２０は、センサ装置番号Ｎ＋１（Ｎ＋１＝２）の第二センサ装置１０１ａ２（図１参照）に対して、変位の測定の実施の指令を無線機１３を介して送信する。このとき、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、第一センサ装置１０１ａ１に対して、上記指令を受信したことを示す信号を第二センサ装置１０１ａ２の無線機１３を介して送信する。
ステップＳ２から進むステップＳ３において、第一センサ装置１０１ａ１の制御装置２０は、第二センサ装置１０１ａ２からの信号を受信した場合、ステップＳ４に進み、受信できない場合、ステップＳ１０に進む。なお、第一センサ装置１０１ａ１では、制御装置２０は、第二センサ装置１０１ａ２からの信号を受信できるため、ステップＳ４に進む。 In step S2 proceeding from step S1, the control device 20 of the first sensor device 101a1 with the sensor device number N (N = 1) is changed to the second sensor device 101a2 (see FIG. 1) with the sensor device number N + 1 (N + 1 = 2). On the other hand, a command for measuring the displacement is transmitted via the wireless device 13. At this time, the control device 20 of the second sensor device 101a2 transmits a signal indicating that the command has been received to the first sensor device 101a1 via the wireless device 13 of the second sensor device 101a2.
In step S3 that proceeds from step S2, the control device 20 of the first sensor device 101a1 proceeds to step S4 when receiving a signal from the second sensor device 101a2, and proceeds to step S10 if it cannot be received. In the first sensor device 101a1, since the control device 20 can receive a signal from the second sensor device 101a2, the process proceeds to step S4.

ステップＳ４において、第一センサ装置１０１ａ１の制御装置２０は、第二センサ装置１０１ａ２に対して、変位の測定を実施するにあたり互いの時計１６（図２参照）の時刻を合わせるために、つまり時刻同期させるために、第一センサ装置１０１ａ１の時計１６が示す現時刻Ｔ０の情報を含む時刻同期信号を、無線機１３を介して送信する。   In step S4, the control device 20 of the first sensor device 101a1 adjusts the time of the clocks 16 (see FIG. 2) with each other when the displacement of the second sensor device 101a2 is measured, that is, time synchronization. Therefore, a time synchronization signal including information on the current time T0 indicated by the clock 16 of the first sensor device 101a1 is transmitted via the wireless device 13.

次に、ステップＳ４から進むステップＳ５において、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、無線機１３を介して受信した時刻同期信号に含まれる現時刻Ｔ０に合わせて第二センサ装置１０１ａ２の時計１６を設定し、この時計１６と第一センサ装置１０１ａ１の時計１６とを時刻同期させる。   Next, in step S5 proceeding from step S4, the control device 20 of the second sensor device 101a2 adjusts the timepiece 16 of the second sensor device 101a2 in accordance with the current time T0 included in the time synchronization signal received via the wireless device 13. Is set, and the clock 16 and the clock 16 of the first sensor device 101a1 are time-synchronized.

さらに、ステップＳ５から進むステップＳ６において、第一センサ装置１０１ａ１の制御装置２０は、時刻同期信号の送信時である送信した現時刻Ｔ０から所定の時間ｔ１経過後に、第二センサ装置１０１ａ２の超音波受信器１２（図２参照）に向けられている超音波発信器１１（図２参照）を使用して、超音波を発信する。そして、発信された超音波は、反射等の作用を受けることなく、第二センサ装置１０１ａ２の超音波受信器１２まで直接到達することができるため、減衰することなく第二センサ装置１０１ａ２の超音波受信器１２に受信される。   Further, in step S6 proceeding from step S5, the control device 20 of the first sensor device 101a1 transmits the ultrasonic wave of the second sensor device 101a2 after a predetermined time t1 has elapsed from the transmitted current time T0, which is the time of transmission of the time synchronization signal. Ultrasound is transmitted using an ultrasonic transmitter 11 (see FIG. 2) directed to the receiver 12 (see FIG. 2). And since the transmitted ultrasonic wave can directly reach the ultrasonic receiver 12 of the second sensor device 101a2 without receiving an action such as reflection, the ultrasonic wave of the second sensor device 101a2 is not attenuated. Received by the receiver 12.

ステップＳ６から進むステップＳ７において、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、第一センサ装置１０１ａ１からの超音波を受信すると、受信した時点の時刻Ｔ１を第二センサ装置１０１ａ２の時計１６から取得する。さらに、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、超音波の発信時刻を同期時刻を基準として算出する、つまり第一センサ装置１０１ａ１との時刻同期により設定した現時刻Ｔ０からの所定の時間ｔ１経過後の時刻Ｔ０＋ｔ１を超音波の発信時刻として算出する。また、第二センサ装置１０１ａ２の温度センサ１５（図２参照）は、第一センサ装置１０１ａ１から第二センサ装置１０１ａ２に超音波が伝播するボアホール３の内部の温度を測定しており、この温度センサ１５による温度の測定値を第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は取得する。   In step S7 proceeding from step S6, when receiving the ultrasonic wave from the first sensor device 101a1, the control device 20 of the second sensor device 101a2 acquires the time T1 at the time of reception from the clock 16 of the second sensor device 101a2. . Further, the control device 20 of the second sensor device 101a2 calculates the transmission time of the ultrasonic wave with reference to the synchronization time, that is, a predetermined time t1 has elapsed from the current time T0 set by time synchronization with the first sensor device 101a1. The later time T0 + t1 is calculated as the ultrasonic wave transmission time. Further, the temperature sensor 15 (see FIG. 2) of the second sensor device 101a2 measures the temperature inside the borehole 3 where ultrasonic waves propagate from the first sensor device 101a1 to the second sensor device 101a2, and this temperature sensor. 15, the control device 20 of the second sensor device 101a2 acquires the temperature measurement value.

そして、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、予め記憶している超音波の伝播速度を取得した温度の測定値で補正して補正伝播速度を算出し、また、同期時刻を基準とする超音波の発信時刻Ｔ０＋ｔ１及び超音波の受信時刻Ｔ１より、第一センサ装置１０１ａ１から第二センサ装置１０１ａ２へ超音波が到達するまでに要した超音波伝播時間を算出する。さらに、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、算出した超音波の補正伝播速度と算出した超音波伝播時間とから、第二センサ装置１０１ａ２と第一センサ装置１０１ａ１との間の距離ｄ１を算出する。これによって、第二センサ装置１０１ａ２と第一センサ装置１０１ａ１との間について、当初の距離ｄに対する距離ｄ１の変化量つまり伸縮変位が算出される。   Then, the control device 20 of the second sensor device 101a2 calculates the corrected propagation velocity by correcting the ultrasonic propagation velocity stored in advance with the acquired temperature measurement value, and also uses the synchronization time as a reference. From the transmission time T0 + t1 of the sound wave and the reception time T1 of the ultrasonic wave, the ultrasonic propagation time required until the ultrasonic wave reaches the second sensor device 101a2 from the first sensor device 101a1 is calculated. Furthermore, the control device 20 of the second sensor device 101a2 calculates a distance d1 between the second sensor device 101a2 and the first sensor device 101a1 from the calculated corrected ultrasonic propagation velocity and the calculated ultrasonic propagation time. To do. Thereby, the amount of change of the distance d1 with respect to the initial distance d, that is, the expansion / contraction displacement, is calculated between the second sensor device 101a2 and the first sensor device 101a1.

また、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、上述のようにして取得した各情報及び算出した各数量を第二センサ装置１０１ａ２のデータ収録器１７（図２参照）にデータとして記憶させる。そして、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、ステップＳ８に進む。
ここで、制御装置２０は、伝播時間検出手段及び変位算出手段を構成している。 The control device 20 of the second sensor device 101a2 stores each piece of information acquired as described above and each calculated quantity as data in the data recorder 17 (see FIG. 2) of the second sensor device 101a2. Then, the control device 20 of the second sensor device 101a2 proceeds to step S8.
Here, the control device 20 constitutes a propagation time detecting means and a displacement calculating means.

ステップＳ８では、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、二軸傾斜センサ１４から、Ｘ軸及びＹ軸についての自身の中心軸１０ＣＬの傾斜角度情報を取得する（図２参照）。
さらに、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、取得した第二センサ装置１０１ａ２の傾斜角度情報と、ステップＳ７において算出した距離ｄ１とから、第一センサ装置１０１ａ１に対する第二センサ装置１０１ａ２の相対沈下量を算出する。なお、相対沈下量は、第一センサ装置１０１ａ１より第二センサ装置１０１ａ２が低くなっている（沈下している）場合は正の値をとり、高くなっている（隆起している）場合は負の値をとる。さらに、第二センサ装置１０１ａ２の傾斜角度情報と、距離ｄ１とから算出される相対沈下量は、第二センサ装置１０１ａ２の水平方向の変位を含んで三次元的な変位として算出することもできる。
また、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、上述のようにして取得した情報及び算出した数量のそれぞれを第二センサ装置１０１ａ２のデータ収録器１７に記憶させる。そして、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、ステップＳ９に進む。 In step S8, the control device 20 of the second sensor device 101a2 obtains the tilt angle information of its own central axis 10CL with respect to the X axis and the Y axis from the biaxial tilt sensor 14 (see FIG. 2).
Further, the control device 20 of the second sensor device 101a2 determines the relative settlement of the second sensor device 101a2 with respect to the first sensor device 101a1 from the acquired tilt angle information of the second sensor device 101a2 and the distance d1 calculated in step S7. Calculate the amount. The relative subsidence takes a positive value when the second sensor device 101a2 is lower (sinks) than the first sensor device 101a1, and is negative when the second sensor device 101a2 is higher (raised). Takes the value of Furthermore, the relative subsidence amount calculated from the tilt angle information of the second sensor device 101a2 and the distance d1 can also be calculated as a three-dimensional displacement including the horizontal displacement of the second sensor device 101a2.
In addition, the control device 20 of the second sensor device 101a2 stores the information acquired as described above and the calculated quantity in the data recording unit 17 of the second sensor device 101a2. Then, the control device 20 of the second sensor device 101a2 proceeds to step S9.

ステップＳ９では、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、自身のセンサ装置番号をＮとした第Ｎセンサ装置としてステップＳ２に進む。
ステップＳ２では、センサ装置番号Ｎ（Ｎ＝２）の第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、センサ装置番号Ｎ＋１（Ｎ＋１＝３）の第三センサ装置１０１ａ３（図１参照）に対して、変位の測定の実施の指令を無線機１３を介して送信する。このとき、第三センサ装置１０１ａ３の制御装置２０は、第二センサ装置１０１ａ２に対して、上記指令を受信したことを示す信号を送信する。そして、ステップＳ２から進むステップＳ３では、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、ステップＳ４に進む。 In step S9, the control device 20 of the second sensor device 101a2 proceeds to step S2 as the Nth sensor device having its sensor device number N.
In step S2, the control device 20 of the second sensor device 101a2 with the sensor device number N (N = 2) is displaced relative to the third sensor device 101a3 (see FIG. 1) with the sensor device number N + 1 (N + 1 = 3). A command for performing the measurement is transmitted via the wireless device 13. At this time, the control device 20 of the third sensor device 101a3 transmits a signal indicating that the command has been received to the second sensor device 101a2. And in step S3 which progresses from step S2, the control apparatus 20 of the 2nd sensor apparatus 101a2 progresses to step S4.

第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、第三センサ装置１０１ａ３と共に、ステップＳ４〜ステップＳ９の処理を上述と同様にして繰り返す。そして、第三センサ装置１０１ａ３の制御装置２０は、ステップＳ７では、第三センサ装置１０１ａ３と第二センサ装置１０１ａ２との間の距離及び伸縮変位を算出し、ステップＳ８では、第二センサ装置１０１ａ２に対する第三センサ装置１０１ａ３の相対沈下量を算出する。さらに、第三センサ装置１０１ａ３の制御装置２０は、ステップＳ９では、自身のセンサ装置番号をＮとした第Ｎセンサ装置としてステップＳ２に進む。   The control device 20 of the second sensor device 101a2 repeats the processes in steps S4 to S9 together with the third sensor device 101a3 in the same manner as described above. In step S7, the control device 20 of the third sensor device 101a3 calculates the distance and expansion / contraction displacement between the third sensor device 101a3 and the second sensor device 101a2, and in step S8, the control device 20 controls the second sensor device 101a2. The relative sinking amount of the third sensor device 101a3 is calculated. Further, in step S9, the control device 20 of the third sensor device 101a3 proceeds to step S2 as an Nth sensor device having its sensor device number N.

ステップＳ９から進むステップＳ２では、センサ装置番号Ｎ（Ｎ＝３）の第三センサ装置１０１ａ３の制御装置２０は、センサ装置番号Ｎ＋１（Ｎ＋１＝１）の第四センサ装置１０１ａ４（図１参照）に対して、変位の測定の実施の指令を無線機１３を介して送信する。このとき、第四センサ装置１０１ａ４の制御装置２０は、第三センサ装置１０１ａ３に対して、上記指令を受信したことを示す信号を送信する。そして、ステップＳ２から進むステップＳ３では、第三センサ装置１０１ａ３の制御装置２０は、ステップＳ４に進む。   In step S2 proceeding from step S9, the control device 20 of the third sensor device 101a3 with the sensor device number N (N = 3) changes to the fourth sensor device 101a4 (see FIG. 1) with the sensor device number N + 1 (N + 1 = 1). On the other hand, a command for measuring the displacement is transmitted via the wireless device 13. At this time, the control device 20 of the fourth sensor device 101a4 transmits a signal indicating that the command has been received to the third sensor device 101a3. And in step S3 which progresses from step S2, the control apparatus 20 of the 3rd sensor apparatus 101a3 progresses to step S4.

第三センサ装置１０１ａ３の制御装置２０は、第四センサ装置１０１ａ４と共に、ステップＳ４〜ステップＳ９の処理を上述と同様にして繰り返す。そして、第四センサ装置１０１ａ４の制御装置２０は、ステップＳ７では、第四センサ装置１０１ａ４と第三センサ装置１０１ａ３との間の距離及び伸縮変位を算出し、ステップＳ８では、第三センサ装置１０１ａ３に対する第四センサ装置１０１ａ４の相対沈下量を算出する。さらに、第四センサ装置１０１ａ４の制御装置２０は、ステップＳ９では、自身のセンサ装置番号をＮとした第Ｎセンサ装置としてステップＳ２に進む。   The control device 20 of the third sensor device 101a3 repeats the processing of step S4 to step S9 together with the fourth sensor device 101a4 in the same manner as described above. In step S7, the control device 20 of the fourth sensor device 101a4 calculates the distance and expansion / contraction displacement between the fourth sensor device 101a4 and the third sensor device 101a3, and in step S8, the control device 20 controls the third sensor device 101a3. The relative sinking amount of the fourth sensor device 101a4 is calculated. Further, in step S9, the control device 20 of the fourth sensor device 101a4 proceeds to step S2 as an Nth sensor device having its sensor device number N.

さらに、ステップＳ２では、センサ装置番号Ｎ（Ｎ＝４）の第四センサ装置１０１ａ４の制御装置２０は、変位の測定の実施の指令を無線機１３を介して送信するが、ステップＳ２から進むステップＳ３において、指令を受信したことを示す信号を受信できないため、ステップＳ１０に進む。
そして、ステップＳ１０において、第四センサ装置１０１ａ４の制御装置２０は、自身のセンサ装置番号Ｎ（Ｎ＝４）がＮの最小値Ｎｍｉｎ（最小値Ｎｍｉｎ＝１）であるか否かを判定し、センサ装置番号Ｎが最小値Ｎｍｉｎである場合にステップＳ１４に進み、センサ装置番号Ｎが最小値Ｎｍｉｎでない場合にステップＳ１１に進む。なお、第四センサ装置１０１ａ４ではそのセンサ装置番号Ｎが最小値Ｎｍｉｎでないため、制御装置２０はステップＳ１１に進む。 Further, in step S2, the control device 20 of the fourth sensor device 101a4 with the sensor device number N (N = 4) transmits a displacement measurement command via the wireless device 13, but the process proceeds from step S2. In S3, since a signal indicating that the command has been received cannot be received, the process proceeds to step S10.
In step S10, the control device 20 of the fourth sensor device 101a4 determines whether or not its own sensor device number N (N = 4) is the minimum value Nmin (minimum value Nmin = 1) of N, When the sensor device number N is the minimum value Nmin, the process proceeds to step S14, and when the sensor device number N is not the minimum value Nmin, the process proceeds to step S11. In the fourth sensor device 101a4, since the sensor device number N is not the minimum value Nmin, the control device 20 proceeds to step S11.

ステップＳ１０から進むステップＳ１１において、第Ｎ（Ｎ＝４）センサ装置である第四センサ装置１０１ａ４では、制御装置２０は、データ収録器１７に記憶している第四センサ装置１０１ａ４に関するデータを、無線機１３を介して、第Ｎ−１（Ｎ−１＝３）センサ装置である第三センサ装置１０１ａ３に送信する。このとき、二軸傾斜センサ１４によって検出された第四センサ装置１０１ａ４の傾斜角度情報、第四センサ装置１０１ａ４及び第三センサ装置１０１ａ３間の距離情報、第四センサ装置１０１ａ４の相対沈下量情報、第四センサ装置１０１ａ４の温度センサ１５によって測定された温度情報、第四センサ装置１０１ａ４の電池１８の電圧情報等のデータが送信される。   In step S11 that proceeds from step S10, in the fourth sensor device 101a4, which is the Nth (N = 4) sensor device, the control device 20 wirelessly stores data relating to the fourth sensor device 101a4 stored in the data recorder 17. It transmits to the 3rd sensor apparatus 101a3 which is an N-1th (N-1 = 3) sensor apparatus via the machine 13. FIG. At this time, the tilt angle information of the fourth sensor device 101a4 detected by the biaxial tilt sensor 14, the distance information between the fourth sensor device 101a4 and the third sensor device 101a3, the relative sinking amount information of the fourth sensor device 101a4, the first Data such as temperature information measured by the temperature sensor 15 of the four sensor device 101a4 and voltage information of the battery 18 of the fourth sensor device 101a4 is transmitted.

ステップＳ１１から進むステップＳ１２において、第三センサ装置１０１ａ３では、制御装置２０は、無線機１３を介して受信した第四センサ装置１０１ａ４からのデータを、第三センサ装置１０１ａ３のデータ収録器１７に記憶させ、ステップＳ１３に進む。   In step S12 proceeding from step S11, in the third sensor device 101a3, the control device 20 stores the data from the fourth sensor device 101a4 received via the wireless device 13 in the data recorder 17 of the third sensor device 101a3. Then, the process proceeds to step S13.

ステップＳ１３では、第三センサ装置１０１ａ３の制御装置２０は、自身のセンサ装置番号をＮ（Ｎ＝３）とした第Ｎセンサ装置として、ステップＳ１０に進み、第Ｎ−１（Ｎ−１＝２）センサ装置となる第二センサ装置１０１ａ２と共に、ステップＳ１０〜ステップＳ１３の処理を上述と同様にして繰り返す。
このとき、第三センサ装置１０１ａ３の制御装置２０は、ステップＳ１０ではセンサ装置番号Ｎが最小値ＮｍｉｎでないためステップＳ１１に進み、ステップＳ１１では、データ収録器１７に記憶されている第三センサ装置１０１ａ３及び第四センサ装置１０１ａ４に関するデータを第二センサ装置１０１ａ２に送信する。さらに、ステップＳ１２では、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０が受信したデータをデータ収録器１７に記憶させる。そして、ステップＳ１３では、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０が自身のセンサ装置番号をＮ（Ｎ＝２）とした第Ｎセンサ装置としてステップＳ１０に進む。 In step S13, the control device 20 of the third sensor device 101a3 proceeds to step S10 as the Nth sensor device having its sensor device number N (N = 3), and the N-1th (N-1 = 2). ) The processes in steps S10 to S13 are repeated in the same manner as described above together with the second sensor device 101a2 serving as the sensor device.
At this time, since the sensor device number N is not the minimum value Nmin in step S10, the control device 20 of the third sensor device 101a3 proceeds to step S11. In step S11, the third sensor device 101a3 stored in the data recorder 17 is reached. And the data regarding the 4th sensor apparatus 101a4 are transmitted to the 2nd sensor apparatus 101a2. Further, in step S12, data received by the control device 20 of the second sensor device 101a2 is stored in the data recorder 17. In step S13, the control device 20 of the second sensor device 101a2 proceeds to step S10 as the Nth sensor device having its sensor device number N (N = 2).

その後、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、第Ｎ−１（Ｎ−１＝１）センサ装置となる第一センサ装置１０１ａ１と共に、ステップＳ１０〜ステップＳ１３の処理を上述と同様にして繰り返す。
このとき、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、ステップＳ１０ではセンサ装置番号Ｎが最小値ＮｍｉｎでないためステップＳ１１に進み、ステップＳ１１では、データ収録器１７に記憶されている第二センサ装置１０１ａ２〜第四センサ装置１０１ａ４に関するデータを第一センサ装置１０１ａ１に送信する。さらに、ステップＳ１２では、第一センサ装置１０１ａ１の制御装置２０が受信したデータをデータ収録器１７に記憶させる。そして、ステップＳ１３では、第一センサ装置１０１ａ１の制御装置２０が自身のセンサ装置番号をＮ（Ｎ＝１）とした第Ｎセンサ装置としてステップＳ１０に進む。さらに、ステップＳ１０において、第一センサ装置１０１ａ１の制御装置２０は、センサ装置番号Ｎが最小値ＮｍｉｎであるためステップＳ１４に進む。 Thereafter, the control device 20 of the second sensor device 101a2 repeats the processing of Steps S10 to S13 in the same manner as described above together with the first sensor device 101a1 serving as the (N-1) th (N-1 = 1) sensor device.
At this time, the control device 20 of the second sensor device 101a2 proceeds to step S11 because the sensor device number N is not the minimum value Nmin in step S10. In step S11, the second sensor device 101a2 stored in the data recorder 17 is reached. -The data regarding the 4th sensor apparatus 101a4 are transmitted to the 1st sensor apparatus 101a1. Further, in step S12, data received by the control device 20 of the first sensor device 101a1 is stored in the data recorder 17. In step S13, the control device 20 of the first sensor device 101a1 proceeds to step S10 as the Nth sensor device having its sensor device number N (N = 1). Further, in step S10, the control device 20 of the first sensor device 101a1 proceeds to step S14 because the sensor device number N is the minimum value Nmin.

ステップＳ１４において、第一センサ装置１０１ａ１では、制御装置２０は、データ収録器１７に記憶されている第二センサ装置１０１ａ２〜第四センサ装置１０１ａ４に関する受信データと、第一センサ装置１０１ａ１で測定しデータ収録器１７に記憶させていた第一センサ装置１０１ａ１に関するデータを、無線機１３を介して管理装置１００に送信する。   In step S14, in the first sensor device 101a1, the control device 20 receives the received data related to the second sensor device 101a2 to the fourth sensor device 101a4 stored in the data recorder 17, and the data measured by the first sensor device 101a1. Data relating to the first sensor device 101 a 1 stored in the recorder 17 is transmitted to the management device 100 via the wireless device 13.

ステップＳ１４から進むステップＳ１５において、管理装置１００は、第一センサ装置１０１ａ１から受信したデータを結合させて演算する。すなわち、管理装置１００は、各センサ装置１０１ａの傾斜角度情報、センサ装置１０１ａ同士の間の距離情報、センサ装置１０１ａ同士の間の相対沈下量情報、各センサ装置１０１ａでの温度情報等から、各センサ装置１０１ａの絶対的な変位量を二次元的又は三次元的に算出する。そして、管理装置１００は、各センサ装置１０１ａの位置を測点として、各測点における地山の変位量を管理装置１００に付属するモニター装置上に表及び図で表示し、また、第一センサ装置１０１ａ１から受信した各センサ装置１０１ａにおける電池１８の電圧値から、電池１８の電気残量をモニター装置に表示することもできる。   In step S15, which proceeds from step S14, the management device 100 combines the data received from the first sensor device 101a1 for calculation. That is, the management device 100 determines each of the sensor devices 101a based on the tilt angle information, the distance information between the sensor devices 101a, the relative subsidence information between the sensor devices 101a, the temperature information at each sensor device 101a, etc. The absolute displacement amount of the sensor device 101a is calculated two-dimensionally or three-dimensionally. Then, the management device 100 displays the displacement of the natural ground at each measurement point as a measurement point on the monitor device attached to the management device 100 in a table and a figure, and the first sensor From the voltage value of the battery 18 in each sensor device 101a received from the device 101a1, the remaining amount of electricity in the battery 18 can be displayed on the monitor device.

上述のステップＳ１〜ステップＳ１５に示すように、地中変位測定装置１０１では、隣り合うセンサ装置１０１ａ同士の間で、超音波及び無線電波の送受信を行うように動作する。このため、センサ装置１０１ａにおいて、超音波及び無線電波の誤受信を防ぐことができ、誤受信に起因する変位の測定結果の誤りを防ぐことが可能となる。   As shown in steps S1 to S15 described above, the underground displacement measuring apparatus 101 operates to transmit and receive ultrasonic waves and radio waves between adjacent sensor apparatuses 101a. For this reason, in the sensor device 101a, erroneous reception of ultrasonic waves and radio waves can be prevented, and errors in displacement measurement results due to erroneous reception can be prevented.

また、上述の説明から、この発明に係る地中変位測定装置１０１は、ボアホール３内に互いに間隔をあけて設置される複数のセンサ装置１０１ａを備える。センサ装置１０１ａは、超音波を発信する超音波発信器１１と、超音波を検知する超音波受信器１２と、制御装置２０とを有している。さらに、センサ装置１０１ａの制御装置２０は、センサ装置１０１ａ及び別のセンサ装置１０１ａの間で超音波発信器１１が超音波を発信してから超音波受信器１２が超音波を検知するまでの伝播時間を検出する伝播時間検出手段として作用し、検出した超音波の伝播時間及び超音波の伝播速度に基づき別のセンサ装置１０１ａに対するセンサ装置１０１ａの変位を算出する変位算出手段として作用する。さらに、センサ装置１０１ａの制御装置２０は、伝播時間を検出する際、別のセンサ装置１０１ａの超音波発信器１１から超音波が発信されてからセンサ装置１０１ａの超音波受信器１２がその超音波を検知するまでの伝播時間を検出する。   In addition, from the above description, the underground displacement measuring apparatus 101 according to the present invention includes a plurality of sensor devices 101a installed in the borehole 3 at intervals. The sensor device 101 a includes an ultrasonic transmitter 11 that transmits ultrasonic waves, an ultrasonic receiver 12 that detects ultrasonic waves, and a control device 20. Further, the control device 20 of the sensor device 101a propagates between the sensor device 101a and another sensor device 101a until the ultrasonic receiver 12 detects the ultrasonic wave after the ultrasonic transmitter 11 transmits the ultrasonic wave. It acts as a propagation time detection means for detecting time, and acts as a displacement calculation means for calculating the displacement of the sensor device 101a relative to another sensor device 101a based on the detected propagation time and ultrasonic propagation speed of the ultrasonic wave. Furthermore, when the control device 20 of the sensor device 101a detects the propagation time, the ultrasonic receiver 12 of the sensor device 101a transmits the ultrasonic wave after the ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic transmitter 11 of another sensor device 101a. Detect the propagation time until it is detected.

このとき、センサ装置１０１ａは、間隔をあけて隣り合う別のセンサ装置１０１ａから発信される超音波を直接検知するまでの超音波の伝播時間及び超音波の伝播速度に基づき別のセンサ装置１０１ａとの距離を算出することによって、別のセンサ装置１０１ａに対する伸縮変位を検出することができる。そして、センサ装置１０１ａを複数設置することによって、センサ装置１０１ａ同士の距離を過度に長くせずに変位測定を行うことができるため、地中変位測定装置１０１は、深度の大きいボアホール３に適用することができる。さらに、センサ装置１０１ａは、ボアホール３の軸方向について両側の端部１０ｂ及び１０ｃに超音波発信器１１又は超音波受信器１２を備えればよい構造であるため、その径を小さいものとすることができ、そして、隣接するセンサ装置１０１ａ同士の間は、超音波が伝播すればよく、これらをつなぐケーブル及びロッドを必要とせず非接触である。よって、センサ装置１０１ａは、ボアホール３の径を小径とすることができる。従って、地中変位測定装置１０１は、小径で深度が大きいボアホール３を使用した地山の変位測定を可能とするため、測定範囲の制限を受けることなく地中の土の変位を測定することを可能にする。   At this time, the sensor device 101a differs from another sensor device 101a based on the ultrasonic wave propagation time and the ultrasonic wave propagation speed until the ultrasonic wave directly transmitted from another adjacent sensor device 101a is detected. By calculating the distance, it is possible to detect the expansion / contraction displacement with respect to another sensor device 101a. Then, by installing a plurality of sensor devices 101a, displacement measurement can be performed without excessively increasing the distance between the sensor devices 101a, and therefore the underground displacement measuring device 101 is applied to the borehole 3 having a large depth. be able to. Furthermore, since the sensor device 101a has a structure in which the ultrasonic transmitter 11 or the ultrasonic receiver 12 may be provided at both ends 10b and 10c in the axial direction of the bore hole 3, the diameter thereof should be small. In addition, it is sufficient that the ultrasonic wave propagates between the adjacent sensor devices 101a, and a cable and a rod for connecting them are not necessary and contact is not required. Therefore, the sensor device 101a can make the diameter of the bore hole 3 small. Therefore, the underground displacement measuring apparatus 101 can measure the displacement of the soil in the ground without being limited by the measurement range in order to measure the displacement of the natural ground using the borehole 3 having a small diameter and a large depth. to enable.

また、地中変位測定装置１０１は、トンネル１の施工のように切羽２がボアホール３の最深部３ｄに向かって進行する場合、切羽２の進行に伴い切羽２近傍のセンサ装置１０１ａが除去された場合でも、ボアホール３内に残存するセンサ装置１０１ａのみによって、地山の変位測定を行うことができる。つまり、地中変位測定装置１０１は、トンネル１の施工の進捗と並行したリアルタイムな地山の変位測定を行うことができる。   Further, in the underground displacement measuring apparatus 101, when the face 2 advances toward the deepest part 3d of the bore hole 3 as in the construction of the tunnel 1, the sensor device 101a in the vicinity of the face 2 is removed as the face 2 advances. Even in this case, the displacement of the natural ground can be measured only by the sensor device 101a remaining in the bore hole 3. That is, the underground displacement measuring apparatus 101 can perform real-time displacement measurement of the natural ground in parallel with the progress of the construction of the tunnel 1.

また、地中変位測定装置１０１において、センサ装置１０１ａは、別のセンサ装置１０１ａとの間で情報を送信及び受信可能な無線機１３を有している。このとき、無線機１３によってセンサ装置１０１ａ同士の間、並びに、センサ装置１０１ａとボアホール３外部との間での情報の送受信が可能になる。よって、各センサ装置１０１ａに関する情報を外部に取り出すことができるため、トンネル１の掘削作業と並行したリアルタイムな地山の変位測定が容易になる。   In the underground displacement measuring apparatus 101, the sensor apparatus 101a includes a wireless device 13 that can transmit and receive information to and from another sensor apparatus 101a. At this time, the wireless device 13 can transmit and receive information between the sensor devices 101a and between the sensor device 101a and the outside of the borehole 3. Therefore, since the information regarding each sensor device 101a can be taken out, real-time displacement measurement of the natural ground in parallel with the excavation work of the tunnel 1 is facilitated.

また、地中変位測定装置１０１において、センサ装置１０１ａは、時計１６を有し、センサ装置１０１ａは、無線機１３を介して時計１６の時刻と別のセンサ装置１０１ａにおける時計１６の時刻とを時刻同期させて、超音波発信器１１から超音波を発信させる。このとき、隣り合うセンサ装置１０１ａ同士で時刻同期させた後、所定の時間経過後に超音波を発信させることによって、隣り合うセンサ装置１０１ａ同士間における超音波の伝播時間を正確に測定することができ、それにより、隣り合うセンサ装置１０１ａ同士間の距離を正確に算出することが可能になる。つまり、センサ装置１０１ａの変位の算出精度が向上する。   In the underground displacement measuring device 101, the sensor device 101a has a timepiece 16, and the sensor device 101a sets the time of the timepiece 16 and the time of the timepiece 16 in another sensor device 101a via the wireless device 13. In synchronization, ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic transmitter 11. At this time, after the time synchronization between the adjacent sensor devices 101a, the ultrasonic wave transmission time between the adjacent sensor devices 101a can be accurately measured by transmitting an ultrasonic wave after a predetermined time has elapsed. Thereby, it becomes possible to accurately calculate the distance between the adjacent sensor devices 101a. That is, the calculation accuracy of the displacement of the sensor device 101a is improved.

また、地中変位測定装置１０１において、センサ装置１０１ａは、センサ装置１０１ａの傾斜量を検出する二軸傾斜センサ１４を有し、センサ装置１０１ａの制御装置２０は、検出された超音波の伝播時間及び超音波の伝播速度から算出するセンサ装置１０１ａ及び別のセンサ装置１０１ａの間の距離と、二軸傾斜センサ１４によって検出されたセンサ装置１０１ａの傾斜量とに基づき別のセンサ装置１０１ａに対するセンサ装置１０１ａの変位を算出する。センサ装置１０１ａ同士の間における超音波の伝播時間及び超音波の伝播速度から算出されるセンサ装置１０１ａ同士の間の距離とセンサ装置１０１ａの傾斜量とから、別のセンサ装置１０１ａに対するセンサ装置１０１ａの沈下量を算出することができる。よって、別のセンサ装置１０１ａに対するセンサ装置１０１ａの二次元的又は三次元的な変位を算出することが可能になる。   In the underground displacement measuring apparatus 101, the sensor apparatus 101a has a biaxial inclination sensor 14 that detects the inclination amount of the sensor apparatus 101a, and the control apparatus 20 of the sensor apparatus 101a determines the propagation time of the detected ultrasonic wave. And a sensor device for another sensor device 101a based on the distance between the sensor device 101a calculated from the ultrasonic wave propagation speed and another sensor device 101a and the tilt amount of the sensor device 101a detected by the biaxial tilt sensor 14. The displacement of 101a is calculated. From the distance between the sensor devices 101a calculated from the ultrasonic wave propagation time and the ultrasonic wave propagation velocity between the sensor devices 101a and the inclination amount of the sensor device 101a, the sensor device 101a has another sensor device 101a. The amount of settlement can be calculated. Therefore, it is possible to calculate a two-dimensional or three-dimensional displacement of the sensor device 101a with respect to another sensor device 101a.

また、地中変位測定装置１０１は、ボアホール３の外部に設けられ、且つセンサ装置１０１ａから無線機１３を介して情報を受け取り、センサ装置１０１ａそれぞれに関する情報を結合する管理装置１００を備える。ボアホール３の外部の管理装置１００が各センサ装置１０１ａに関する情報を結合することによって、センサ装置１０１ａに情報を演算するための装置が不要となるため、センサ装置１０１ａの小型化及びコストの低減を図ることができる。   The underground displacement measuring device 101 includes a management device 100 that is provided outside the borehole 3 and receives information from the sensor device 101a via the wireless device 13 and combines information about each of the sensor devices 101a. Since the management device 100 outside the borehole 3 combines information on each sensor device 101a, a device for calculating information is not necessary for the sensor device 101a. Therefore, the sensor device 101a is reduced in size and cost. be able to.

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る地中変位測定装置は、実施の形態１の地中変位測定装置１０１において、管理装置１００から無線を介して発信される指令によって、第一センサ装置１０１ａ１〜第四センサ装置１０１ａ４がそれぞれ各測定値を計測し、計測値及び計測値から算出した算出値を管理装置１００に常に送信していたものを、第一センサ装置１０１ａ１〜第四センサ装置１０１ａ４が自立的に、各測定値の計測及び算出値の算出を周期的に実施するようにしたものである。
なお、以下の実施の形態において、前出した図における参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。 Embodiment 2. FIG.
The underground displacement measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention is the first sensor apparatus 101a1 through the first sensor apparatus 101a1 through the command transmitted from the management apparatus 100 via radio in the underground displacement measuring apparatus 101 of the first embodiment. The first sensor device 101a1 to the fourth sensor device 101a4 are self-supporting in that the four sensor devices 101a4 measure each measured value and always transmit the measured value and the calculated value calculated from the measured value to the management device 100. In addition, the measurement of each measurement value and the calculation of the calculated value are performed periodically.
In the following embodiments, the same reference numerals as those in the previous drawings are the same or similar components, and thus detailed description thereof is omitted.

また、この発明の実施の形態２に係る地中変位測定装置の構成は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。このため、実施の形態２に係る地中変位測定装置の動作について、以下に説明する。
実施の形態２に係る地中変位測定装置では、実施の形態１の地中変位測定装置１０１と同様にしてボアホール３に設置された第一センサ装置１０１ａ１〜第四センサ装置１０１ａ４は、図４に示すフローチャートに従って動作し、地山の変位の測定を実施する。 Moreover, since the structure of the underground displacement measuring apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention is the same as that of Embodiment 1, description is abbreviate | omitted. For this reason, operation | movement of the underground displacement measuring apparatus which concerns on Embodiment 2 is demonstrated below.
In the underground displacement measuring device according to the second embodiment, the first sensor device 101a1 to the fourth sensor device 101a4 installed in the bore hole 3 in the same manner as the underground displacement measuring device 101 of the first embodiment are shown in FIG. It operates according to the flowchart shown, and measures the displacement of the natural ground.

図１、２及び４をあわせて参照すると、ボアホール３に設置されたセンサ装置１０１ａのうちトンネル１の切羽２に最も近い、つまりセンサ装置番号Ｎが最も小さい第一（Ｎ＝１）センサ装置１０１ａ１が、自身が備える時計１６の測定する時刻に基づき、所定の周期時間毎に地山の変位測定を開始する。すなわち、第一センサ装置１０１ａ１の制御装置２０は、ステップＳ２０１において、所定の周期時間毎に、隣の第二センサ装置１０１ａ２に対して、変位の測定の実施の指令を無線機１３を介して送信する。このとき、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、第一センサ装置１０１ａ１に対して、上記指令を受信したことを示す信号を自身の無線機１３を介して送信する。
なお、以下のステップＳ２０２〜ステップＳ２０９については、センサ装置番号Ｎを１とする第一センサ装置１０１ａ１とセンサ装置番号Ｎ＋１を２とする第二センサ装置１０１ａ２との動作に関して説明する。 Referring to FIGS. 1, 2 and 4 together, the first (N = 1) sensor device 101a1 closest to the face 2 of the tunnel 1 among the sensor devices 101a installed in the borehole 3, that is, the sensor device number N is the smallest. However, based on the time measured by the timepiece 16 provided therein, the measurement of the displacement of the natural ground is started every predetermined cycle time. That is, in step S201, the control device 20 of the first sensor device 101a1 transmits a displacement measurement instruction to the adjacent second sensor device 101a2 via the wireless device 13 every predetermined cycle time. To do. At this time, the control device 20 of the second sensor device 101a2 transmits a signal indicating that the command has been received to the first sensor device 101a1 via its wireless device 13.
In addition, about the following step S202-step S209, operation | movement with the 1st sensor apparatus 101a1 which makes sensor apparatus number N 1 and the 2nd sensor apparatus 101a2 which makes sensor apparatus number N + 1 2 is demonstrated.

ステップＳ２０１から進むステップＳ２０２において、センサ装置番号Ｎ（Ｎ＝１）の第一センサ装置１０１ａ１の制御装置２０は、センサ装置番号Ｎ＋１（Ｎ＋１＝２）の第二センサ装置１０１ａ２からの信号を受信した場合、ステップＳ２０３に進み、受信できない場合、ステップＳ２１０に進む。なお、第一センサ装置１０１ａ１の制御装置２０は、第二センサ装置１０１ａ２からの信号を受信できるため、ステップＳ２０３に進む。   In step S202 proceeding from step S201, the control device 20 of the first sensor device 101a1 having the sensor device number N (N = 1) has received a signal from the second sensor device 101a2 having the sensor device number N + 1 (N + 1 = 2). If not, the process proceeds to step S203. If reception is not possible, the process proceeds to step S210. In addition, since the control apparatus 20 of the 1st sensor apparatus 101a1 can receive the signal from the 2nd sensor apparatus 101a2, it progresses to step S203.

ステップＳ２０３では、実施の形態１のステップＳ４と同様にして、第一センサ装置１０１ａ１の制御装置２０は、第二センサ装置１０１ａ２に対して、互いの時計１６を時刻同期させるために、第一センサ装置１０１ａ１の時計１６が示す現時刻の情報を含む時刻同期信号を無線機１３を介して送信する。
ステップＳ２０３から進むステップＳ２０４において、実施の形態１のステップＳ５と同様にして、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、受信した時刻同期信号に基づき、自身の時計１６と第一センサ装置１０１ａ１の時計１６とを時刻同期させる。 In step S203, similarly to step S4 of the first embodiment, the control device 20 of the first sensor device 101a1 synchronizes the timepiece 16 with the second sensor device 101a2, in order to synchronize the time of the clocks 16 with each other. A time synchronization signal including information on the current time indicated by the clock 16 of the device 101a1 is transmitted via the wireless device 13.
In step S204, which proceeds from step S203, in the same manner as in step S5 of the first embodiment, the control device 20 of the second sensor device 101a2 determines its own clock 16 and the first sensor device 101a1 based on the received time synchronization signal. The time of the clock 16 is synchronized.

ステップＳ２０４から進むステップＳ２０５において、実施の形態１のステップＳ６と同様にして、第一センサ装置１０１ａ１の制御装置２０は、時刻同期信号を送信した時刻から所定の時間経過後に、第二センサ装置１０１ａ２の超音波受信器１２に対して、超音波発信器１１から超音波を発信する。   In step S205 that proceeds from step S204, in the same manner as in step S6 of the first embodiment, the control device 20 of the first sensor device 101a1 receives the second sensor device 101a2 after a predetermined time has elapsed since the time when the time synchronization signal was transmitted. An ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic wave transmitter 11 to the ultrasonic wave receiver 12.

ステップＳ２０５から進むステップＳ２０６において、実施の形態１のステップＳ７と同様にして、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、第一センサ装置１０１ａ１からの超音波を受信した時刻と、同期時刻を基準とした超音波の発信時刻と、温度センサ１５による温度で補正した超音波の補正伝播速度とから、第二センサ装置１０１ａ２と第一センサ装置１０１ａ１との間の距離及び伸縮変位を算出する。さらに、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、取得した各情報及び算出した各数量を自身のデータ収録器１７に記憶させ、ステップＳ２０７に進む。   In step S206, which proceeds from step S205, as in step S7 of the first embodiment, the control device 20 of the second sensor device 101a2 uses the time at which the ultrasonic wave from the first sensor device 101a1 is received and the synchronization time as a reference. The distance between the second sensor device 101a2 and the first sensor device 101a1 and the expansion / contraction displacement are calculated from the transmission time of the ultrasonic wave and the corrected propagation velocity of the ultrasonic wave corrected by the temperature of the temperature sensor 15. Further, the control device 20 of the second sensor device 101a2 stores the acquired information and the calculated quantities in its own data recorder 17, and proceeds to step S207.

ステップＳ２０７では、実施の形態１のステップＳ８と同様にして、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、二軸傾斜センサ１４から取得するＸ軸及びＹ軸についての自身の傾斜角度情報と、ステップＳ２０６において算出した距離とから、第一センサ装置１０１ａ１に対する第二センサ装置１０１ａ２の相対沈下量を算出して、自身のデータ収録器１７に記憶させ、ステップＳ２０８に進む。   In step S207, as in step S8 of the first embodiment, the control device 20 of the second sensor device 101a2 acquires its own tilt angle information about the X axis and the Y axis acquired from the biaxial tilt sensor 14, and step From the distance calculated in S206, the relative subsidence amount of the second sensor device 101a2 with respect to the first sensor device 101a1 is calculated and stored in its own data recorder 17, and the process proceeds to step S208.

ステップＳ２０８では、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、自身のセンサ装置番号をＮ（Ｎ＝２）とした第Ｎセンサ装置としてステップＳ２０９に進み、ステップＳ２０９では、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、隣のセンサ装置番号がＮ＋１（Ｎ＋１＝３）である第三センサ装置１０１ａ３に対して、変位の測定の実施の指令を無線機１３を介して送信する。このとき、第三センサ装置１０１ａ３の制御装置２０は、第二センサ装置１０１ａ２に対して、上記指令を受信したことを示す信号を自身の無線機１３を介して送信する。   In step S208, the control device 20 of the second sensor device 101a2 proceeds to step S209 as the Nth sensor device having its sensor device number N (N = 2), and in step S209, the control of the second sensor device 101a2 is performed. The device 20 transmits a displacement measurement command via the wireless device 13 to the third sensor device 101a3 whose adjacent sensor device number is N + 1 (N + 1 = 3). At this time, the control device 20 of the third sensor device 101a3 transmits a signal indicating that the command has been received to the second sensor device 101a2 via its wireless device 13.

ステップＳ２０９から進むステップＳ２０２において、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、第三センサ装置１０１ａ３からの信号を受信してステップＳ２０３に進み、さらに、ステップＳ２０３〜ステップＳ２０８の処理を、第三センサ装置１０１ａ３と共に、上述と同様にして繰り返す。そして、ステップＳ２０９において、センサ装置番号Ｎ（Ｎ＝３）の第三センサ装置１０１ａ３の制御装置２０は、隣のセンサ装置番号がＮ＋１（Ｎ＋１＝４）である第四センサ装置１０１ａ４に対して、変位の測定の実施の指令を送信し、さらに、ステップＳ２０２において、第四センサ装置１０１ａ４からの信号を受信してステップＳ２０３に進み、ステップＳ２０３〜ステップＳ２０８の処理を、第四センサ装置１０１ａ４と共に、上述と同様にして繰り返す。さらにまた、ステップＳ２０９において、センサ装置番号Ｎ（Ｎ＝４）の第四センサ装置１０１ａ４の制御装置２０は、変位の測定の実施の指令を送信するが、ステップＳ２０２において、指令を受信したことを示す信号を受信できないため、ステップＳ２１０に進む。   In step S202 proceeding from step S209, the control device 20 of the second sensor device 101a2 receives the signal from the third sensor device 101a3, proceeds to step S203, and further performs the processing in steps S203 to S208 as the third sensor. Repeat with the device 101a3 in the same manner as described above. Then, in step S209, the control device 20 of the third sensor device 101a3 with the sensor device number N (N = 3), for the fourth sensor device 101a4 with the adjacent sensor device number N + 1 (N + 1 = 4), In step S202, a command from the fourth sensor device 101a4 is received and the process proceeds to step S203. The processes in steps S203 to S208 are performed together with the fourth sensor device 101a4. Repeat as above. Furthermore, in step S209, the control device 20 of the fourth sensor device 101a4 with the sensor device number N (N = 4) transmits a command to perform displacement measurement. In step S202, it is confirmed that the command has been received. Since the signal cannot be received, the process proceeds to step S210.

ステップＳ２１０において、第四センサ装置１０１ａ４の制御装置２０は、センサ装置番号Ｎ（Ｎ＝４）がＮの最小値Ｎｍｉｎ（最小値Ｎｍｉｎ＝１）でないことを判定し、ステップＳ２１１に進む。
ステップＳ２１１において、実施の形態１のステップＳ１１と同様にして、第四センサ装置１０１ａ４の制御装置２０は、データ収録器１７に記憶している第四センサ装置１０１ａ４に関するデータを、無線機１３を介して第Ｎ−１（Ｎ−１＝３）センサ装置である第三センサ装置１０１ａ３に送信する。
ステップＳ２１１から進むステップＳ２１２において、実施の形態１のステップＳ１２と同様にして、第三センサ装置１０１ａ３の制御装置２０は、受信した第四センサ装置１０１ａ４からのデータを、自身のデータ収録器１７に記憶させ、ステップＳ２１３に進む。 In step S210, the control device 20 of the fourth sensor device 101a4 determines that the sensor device number N (N = 4) is not the minimum value Nmin (minimum value Nmin = 1) of N, and proceeds to step S211.
In step S211, similarly to step S11 of the first embodiment, the control device 20 of the fourth sensor device 101a4 transmits the data related to the fourth sensor device 101a4 stored in the data recorder 17 via the wireless device 13. To the third sensor device 101a3 which is the N-1th (N-1 = 3) sensor device.
In step S212 that proceeds from step S211, the control device 20 of the third sensor device 101a3 sends the received data from the fourth sensor device 101a4 to its own data recorder 17 in the same manner as in step S12 of the first embodiment. Store, and proceed to step S213.

ステップＳ２１３において、実施の形態１のステップＳ１３と同様にして、第三センサ装置１０１ａ３の制御装置２０は、自身を第Ｎ（Ｎ＝３）センサ装置として、ステップＳ２１０に進み、第Ｎ−１（Ｎ−１＝２）センサ装置となる第二センサ装置１０１ａ２と共に、ステップＳ２１０〜ステップＳ２１３の処理を上述と同様にして繰り返す。このとき、ステップＳ２１１では、第三センサ装置１０１ａ３の制御装置２０は、第三センサ装置１０１ａ３及び第四センサ装置１０１ａ４に関するデータを第二センサ装置１０１ａ２に送信し、ステップＳ２１２では、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０が受信したデータを自身のデータ収録器１７に記憶させる。   In step S213, as in step S13 of the first embodiment, the control device 20 of the third sensor device 101a3 sets itself as the Nth (N = 3) sensor device, and proceeds to step S210. N-1 = 2) The process of step S210 to step S213 is repeated in the same manner as described above together with the second sensor device 101a2 serving as the sensor device. At this time, in step S211, the control device 20 of the third sensor device 101a3 transmits data related to the third sensor device 101a3 and the fourth sensor device 101a4 to the second sensor device 101a2, and in step S212, the second sensor device 101a2 is transmitted. The data received by the controller 20 is stored in its own data recorder 17.

さらに、ステップＳ２１３において、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、自身を第Ｎ（Ｎ＝２）センサ装置として、ステップＳ２１０に進み、第Ｎ−１（Ｎ−１＝１）センサ装置となる第一センサ装置１０１ａ１と共に、ステップＳ２１０〜ステップＳ２１３の処理を上述と同様にして繰り返す。このとき、ステップＳ２１１では、第二センサ装置１０１ａ２の制御装置２０は、第二センサ装置１０１ａ２〜第四センサ装置１０１ａ４に関するデータを第一センサ装置１０１ａ１に送信し、ステップＳ２１２では、第一センサ装置１０１ａ１の制御装置２０が受信したデータを自身のデータ収録器１７に記憶させる。   Further, in step S213, the control device 20 of the second sensor device 101a2 sets itself as the Nth (N = 2) sensor device, proceeds to step S210, and becomes the N-1th (N-1 = 1) sensor device. Along with the first sensor device 101a1, the processes in steps S210 to S213 are repeated in the same manner as described above. At this time, in step S211, the control device 20 of the second sensor device 101a2 transmits data related to the second sensor device 101a2 to the fourth sensor device 101a4 to the first sensor device 101a1, and in step S212, the first sensor device 101a1. The data received by the controller 20 is stored in its own data recorder 17.

さらにまた、ステップＳ２１３において、第一センサ装置１０１ａ１の制御装置２０は、自身を第Ｎ（Ｎ＝１）センサ装置として、ステップＳ２１０に進み、ステップＳ２１０では、自身のセンサ装置番号Ｎが最小値Ｎｍｉｎであると判定し、ステップＳ２１４に進む。
そして、ステップＳ２１４において、第一センサ装置１０１ａ１の制御装置２０は、管理装置１００からデータ送信の要求がなされているか否かを判定し、データ送信の要求がなされている場合、ステップＳ２１５に進み、データ送信の要求がなされていない場合、第一センサ装置１０１ａ１〜第四センサ装置１０１ａ４に関する情報をそのデータ収録器１７に記憶させた状態で、地山の変位測定に関する一連の処理を一旦終了する。そして、所定の周期時間経過後、第一センサ装置１０１ａ１の制御装置２０は、ステップＳ２０１の処理を再び開始する。 Furthermore, in step S213, the control device 20 of the first sensor device 101a1 sets itself as the Nth (N = 1) sensor device, and proceeds to step S210. In step S210, its own sensor device number N is the minimum value Nmin. And the process proceeds to step S214.
In step S214, the control device 20 of the first sensor device 101a1 determines whether a data transmission request is made from the management device 100. If a data transmission request is made, the process proceeds to step S215. When the request for data transmission is not made, a series of processes related to the measurement of the displacement of the natural ground is temporarily ended in a state where the information related to the first sensor device 101a1 to the fourth sensor device 101a4 is stored in the data recorder 17. And after predetermined | prescribed period time progress, the control apparatus 20 of the 1st sensor apparatus 101a1 starts the process of step S201 again.

また、ステップＳ２１４から進むステップＳ２１５では、第一センサ装置１０１ａ１の制御装置２０は、そのデータ収録器１７に記憶させた第一センサ装置１０１ａ１〜第四センサ装置１０１ａ４に関する情報を、無線機１３を介して管理装置１００に送信し、地山の変位測定に関する一連の処理を一旦終了する。
なお、第一センサ装置１０１ａ１〜第四センサ装置１０１ａ４に記憶されたデータは、トンネルの掘削の進捗に伴ってボアホール３から順次撤去されたセンサ装置から取得してもよい。
また、この発明の実施の形態２に係る地中変位測定装置のその他の動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。 Further, in step S215, which proceeds from step S214, the control device 20 of the first sensor device 101a1 transmits information on the first sensor device 101a1 to the fourth sensor device 101a4 stored in the data recorder 17 via the wireless device 13. To the management device 100, and a series of processing relating to the measurement of displacement of the natural ground is once terminated.
The data stored in the first sensor device 101a1 to the fourth sensor device 101a4 may be acquired from the sensor devices sequentially removed from the borehole 3 as the tunnel excavation progresses.
Moreover, since the other operation | movement of the underground displacement measuring apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention is the same as that of Embodiment 1, description is abbreviate | omitted.

上述で説明するように、実施の形態２における地中変位測定装置によれば、上記実施の形態１の地中変位測定装置１０１と同様な効果が得られる。
また、実施の形態２における地中変位測定装置によれば、管理装置１００を第一センサ装置１０１ａ１と無線通信可能な領域に配置する必要がない、つまり管理装置１００をトンネル１内の掘削現場に常時設置しておく必要がなく、地山の変位測定に関する情報が必要な場合に、第一センサ装置１０１ａ１と無線通信可能な位置に管理装置１００を運ぶ、又は、管理装置１００と無線通信可能な位置に第一センサ装置１０１ａ１を運べばよい。そして、第一センサ装置１０１ａ１〜第四センサ装置１０１ａ４がそれぞれ、自身より最深部３ｄ側のボアホール３の変位に関する情報の収集及び管理を自立的に行うことができる。 As described above, according to the underground displacement measuring apparatus in the second embodiment, the same effect as the underground displacement measuring apparatus 101 in the first embodiment can be obtained.
Further, according to the underground displacement measuring apparatus in the second embodiment, it is not necessary to arrange the management apparatus 100 in an area where wireless communication with the first sensor apparatus 101a1 is possible, that is, the management apparatus 100 is located at an excavation site in the tunnel 1. When it is not necessary to always install and information regarding displacement measurement of natural ground is required, the management device 100 is carried to a position where wireless communication with the first sensor device 101a1 is possible, or wireless communication with the management device 100 is possible. The first sensor device 101a1 may be carried to the position. Each of the first sensor device 101a1 to the fourth sensor device 101a4 can independently collect and manage information related to the displacement of the borehole 3 on the deepest part 3d side from itself.

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る地中変位測定装置３０１は、実施の形態１の地中変位測定装置１０１において、各センサ装置１０１ａ間の距離を測定するために超音波を使用していたものを、光波を使用するようにしたものである。 Embodiment 3 FIG.
The underground displacement measuring apparatus 301 according to Embodiment 3 of the present invention uses ultrasonic waves in the underground displacement measuring apparatus 101 of Embodiment 1 to measure the distance between the sensor devices 101a. Is to use light waves.

図５を参照すると、地中変位測定装置３０１のセンサ装置３０１ａは、実施の形態１の地中変位測定装置１０１のセンサ装置１０１ａと同様にして、筐体１０の内部に、無線機１３、二軸傾斜センサ１４、時計１６、データ収録器１７、電池１８及び制御装置２０を有しており、超音波発信器１１、超音波受信器１２及び温度センサ１５を有していない。
さらに、センサ装置３０１ａは、筐体１０の内部における端部１０ｂ側にレーザー光等の光波を発信し且つ光波を検知する光学式距離計３１１を有し、光学式距離計３１１における光波を発信及び検知するため光波受発信部３１１ａを端部１０ｂから外部に突出させている。
また、センサ装置３０１ａは、筐体１０の端部１０ｃの外側に光波を反射するミラーからなる光波反射部３１２を有している。光波反射部３１２は、ボアホール３の最深部３ｄ側の表面３１２ａで光波を反射することができる。 Referring to FIG. 5, the sensor device 301 a of the underground displacement measuring device 301 is similar to the sensor device 101 a of the underground displacement measuring device 101 of the first embodiment, and the wireless device 13, two The shaft tilt sensor 14, the clock 16, the data collector 17, the battery 18, and the control device 20 are included, and the ultrasonic transmitter 11, the ultrasonic receiver 12, and the temperature sensor 15 are not included.
Further, the sensor device 301a includes an optical distance meter 311 that transmits a light wave such as a laser beam to the end 10b side in the housing 10 and detects the light wave, and transmits the light wave in the optical distance meter 311. In order to detect, the light wave transmission / reception part 311a is protruded outside from the edge part 10b.
In addition, the sensor device 301 a includes a light wave reflection unit 312 including a mirror that reflects light waves on the outside of the end 10 c of the housing 10. The light wave reflection part 312 can reflect the light wave at the surface 312 a on the deepest part 3 d side of the borehole 3.

そして、センサ装置３０１ａの光学式距離計３１１は、光波受発信部３１１ａから発信された光波が隣のセンサ装置３０１ａの光波反射部３１２で反射して戻り、反射した光波が光波受発信部３１１ａで再び検知されるまでの伝播時間と、光波の伝播速度とから、センサ装置３０１ａと隣のセンサ装置３０１ａとの間の距離を算出する。このため、センサ装置３０１ａは、実施の形態１のセンサ装置１０１ａのように隣のセンサ装置３０１ａとの間で時計の時刻同期を行うことなく、距離の算出を行うことができる。つまり、光学式距離計３１１は、進行波発信手段、進行波受信手段、及び伝播時間検出手段を構成している。そして、制御装置２０は、光学式距離計３１１によって算出されたセンサ装置３０１ａ及び隣のセンサ装置１０１ａの間の距離と、二軸傾斜センサ１４によって検出されたセンサ装置１０１ａの傾斜角度情報とから、センサ装置１０１ａの変位を算出する。   In the optical distance meter 311 of the sensor device 301a, the light wave transmitted from the light wave transmission / reception unit 311a is reflected by the light wave reflection unit 312 of the adjacent sensor device 301a and returned, and the reflected light wave is transmitted by the light wave reception / transmission unit 311a. The distance between the sensor device 301a and the adjacent sensor device 301a is calculated from the propagation time until it is detected again and the propagation speed of the light wave. Therefore, the sensor device 301a can calculate the distance without performing time synchronization of the clock with the adjacent sensor device 301a like the sensor device 101a of the first embodiment. That is, the optical distance meter 311 constitutes traveling wave transmission means, traveling wave reception means, and propagation time detection means. The control device 20 then calculates the distance between the sensor device 301a and the adjacent sensor device 101a calculated by the optical distance meter 311 and the tilt angle information of the sensor device 101a detected by the biaxial tilt sensor 14. The displacement of the sensor device 101a is calculated.

また、この発明の実施の形態３に係る地中変位測定装置３０１のその他の構成及び動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
上述で説明するように、実施の形態３における地中変位測定装置３０１によれば、上記実施の形態１の地中変位測定装置１０１と同様な効果が得られる。 Moreover, since the other structure and operation | movement of the underground displacement measuring apparatus 301 which concern on Embodiment 3 of this invention are the same as that of Embodiment 1, description is abbreviate | omitted.
As described above, according to the underground displacement measuring apparatus 301 in the third embodiment, the same effect as the underground displacement measuring apparatus 101 in the first embodiment can be obtained.

また、実施の形態１〜３において、地中変位測定装置は、各センサ装置１０１ａ，３０１ａ同士の間における距離の伸縮量及び沈下量から、各センサ装置１０１ａ，３０１ａの変位を算出していたが、これに限定されるものでない。地中変位測定装置は、各センサ装置１０１ａ，３０１ａ同士の間における距離の伸縮量又は沈下量のいずれかを、センサ装置１０１ａ，３０１ａの変位とするものであってもよい。
また、実施の形態１〜３において、各センサ装置１０１ａ，３０１ａが自身の変位を算出していたが、これに限定されるものでなく、測定データをすべて管理装置１００に送信し、管理装置１００が、各センサ装置１０１ａ，３０１ａにおける変位を算出するようにしてもよい。 In the first to third embodiments, the underground displacement measuring device calculates the displacement of each of the sensor devices 101a and 301a from the amount of expansion and contraction of the distance between the sensor devices 101a and 301a. However, the present invention is not limited to this. The underground displacement measuring device may be one in which the distance between the sensor devices 101a and 301a is the displacement of the sensor devices 101a and 301a.
In the first to third embodiments, each of the sensor devices 101a and 301a calculates its own displacement. However, the present invention is not limited to this. All measurement data is transmitted to the management device 100, and the management device 100 However, the displacement in each of the sensor devices 101a and 301a may be calculated.

また、実施の形態１〜３において、センサ装置１０１ａ，３０１ａの傾斜を検出するために二軸傾斜センサ１４を使用していたが、これに限定されるものでない。傾斜を検出するセンサは、一つの軸に対する傾斜角を検出する一軸傾斜センサ又は３つの軸に対する傾斜角を検出する三軸傾斜センサであってもよい。
また、実施の形態１〜３において、各センサ装置１０１ａ，３０１ａには、筐体１０の端部１０ｂにのみ無線機１３のアンテナ１３ａを設けていたが、これに限定されるものでなく、端部１０ｂに対向する端部１０ｃにもアンテナを設けてもよい。これによって、各センサ装置１０１ａ同士の無線通信の感度を向上させることが可能になる。 In the first to third embodiments, the biaxial tilt sensor 14 is used to detect the tilt of the sensor devices 101a and 301a. However, the present invention is not limited to this. The sensor that detects the inclination may be a uniaxial inclination sensor that detects an inclination angle with respect to one axis or a triaxial inclination sensor that detects an inclination angle with respect to three axes.
In the first to third embodiments, each of the sensor devices 101a and 301a is provided with the antenna 13a of the wireless device 13 only at the end portion 10b of the housing 10. However, the present invention is not limited to this. An antenna may also be provided at the end portion 10c facing the portion 10b. This makes it possible to improve the sensitivity of wireless communication between the sensor devices 101a.

また、実施の形態１〜３において、各センサ装置１０１ａ，３０１ａ同士は、無線通信を介してデータの送受信を行っていたが、これに限定されるものでなく、各制御装置２０同士を接続する有線による通信を介して、データの送受信を行ってもよい。なお、データの送受信を有線通信とすることによって、妨害電波等の周辺環境の変化にかかわらず安定したデータの送受信が可能となると共に、センサ装置１０１ａ，３０１ａのコストを低く抑えることが可能になる。なお、管理装置１００とセンサ装置１０１ａ，３０１ａとの間の通信も無線通信に限定されるものでなく、有線通信であってもよい。
また、実施の形態１及び２において、第一センサ装置１０１ａ１〜第四センサ装置１０１ａ４はそれぞれ、それ自身に関するデータと、自身よりセンサ装置番号Ｎが大きいボアホール３の最深部３ｄ側のセンサ装置に関するデータとを記憶していたが、これに限定されるものでなく、全てのセンサ装置に関するデータを常に記憶するようにしてもよい。これにより、センサ装置が故障した場合でも記憶データの消失を防ぐことができる。また、上記構成は、実施形態３のセンサ装置３０１ａでも同様である。 In the first to third embodiments, the sensor devices 101a and 301a transmit and receive data via wireless communication. However, the present invention is not limited to this, and the control devices 20 are connected to each other. Data transmission / reception may be performed via wired communication. In addition, by using wired communication for data transmission / reception, stable data transmission / reception can be performed regardless of changes in the surrounding environment such as jamming radio waves, and the costs of the sensor devices 101a and 301a can be kept low. . Note that communication between the management device 100 and the sensor devices 101a and 301a is not limited to wireless communication, and may be wired communication.
In the first and second embodiments, each of the first sensor device 101a1 to the fourth sensor device 101a4 is data relating to itself and data relating to the sensor device on the deepest part 3d side of the borehole 3 having a sensor device number N larger than itself. However, the present invention is not limited to this, and data regarding all sensor devices may be always stored. Thereby, even when the sensor device fails, it is possible to prevent the stored data from being lost. The above configuration is also the same in the sensor device 301a of the third embodiment.

また、実施の形態１〜３において、地中変位測定装置は、トンネル１の切羽２前方の地山変位の測定に使用されていたが、これに限定されるものでない。地中変位測定装置は、地下空間や地盤の掘削箇所の地山、斜面を切土した地山、又は盛土における地中の土の変位の測定に使用されてもよい。また、地中変位測定装置は、水平なボアホール３に設置されていたがこれに限定されるものでなく、鉛直又は斜め方向のボアホールに設置されてもよい。   Moreover, in Embodiment 1-3, although the underground displacement measuring apparatus was used for the measurement of the natural ground displacement ahead of the face 2 of the tunnel 1, it is not limited to this. The underground displacement measuring device may be used to measure the displacement of underground soil in an underground space or ground excavation site, a natural ground cut from a slope, or an embankment. Moreover, although the underground displacement measuring apparatus was installed in the horizontal borehole 3, it is not limited to this, You may install in the vertical or diagonal borehole.

３ ボアホール、１１ 超音波発信器（進行波発信手段）、１２ 超音波受信器（進行波受信手段）、１３ 無線機（通信手段）、１４ 二軸傾斜センサ（傾斜量検出手段）、１６ 時計、２０ 制御装置（伝播時間検出手段、変位算出手段）、１０１，３０１ 地中変位測定装置、１０１ａ，３０１ａ センサ装置、３１１ 光学式距離計（進行波発信手段、進行波受信手段、伝播時間検出手段）、３１２ 光波反射部(反射部）。   3 borehole, 11 ultrasonic transmitter (traveling wave transmitting means), 12 ultrasonic receiver (traveling wave receiving means), 13 radio (communication means), 14 biaxial tilt sensor (tilt amount detecting means), 16 clock, 20 control device (propagation time detection means, displacement calculation means), 101, 301 underground displacement measurement device, 101a, 301a sensor device, 311 optical distance meter (traveling wave transmission means, traveling wave reception means, propagation time detection means) 312 Light wave reflection part (reflection part).

Claims (5)

ボアホール内に互いに間隔をあけて設置される複数のセンサ装置を備え、
前記センサ装置が、
進行波を発信する進行波発信手段と、
進行波を検知する進行波受信手段と、
前記センサ装置及び別の前記センサ装置の間で進行波を発信してから前記進行波を検知するまでの伝播時間を検出する伝播時間検出手段と、
前記伝播時間検出手段によって検出された伝播時間及び進行波の伝播速度に基づき別の前記センサ装置に対する前記センサ装置の変位を算出する変位算出手段と
を有する地中変位測定装置。 Provided with a plurality of sensor devices installed at intervals in the borehole,
The sensor device is
Traveling wave transmitting means for transmitting traveling waves;
Traveling wave receiving means for detecting traveling waves;
A propagation time detecting means for detecting a propagation time from when a traveling wave is transmitted between the sensor device and another sensor device until the traveling wave is detected;
An underground displacement measuring device comprising: a displacement calculating unit that calculates a displacement of the sensor device relative to another sensor device based on a propagation time detected by the propagation time detecting unit and a propagation speed of a traveling wave. 前記センサ装置は、前記センサ装置の傾斜量を検出する傾斜量検出手段を有し、
前記センサ装置の前記変位算出手段は、前記伝播時間検出手段によって検出された伝播時間及び前記進行波の伝播速度から算出する前記センサ装置及び別の前記センサ装置の間の距離と、前記傾斜量検出手段によって検出された前記センサ装置の傾斜量とに基づき別の前記センサ装置に対する前記センサ装置の変位を算出する請求項１に記載の地中変位測定装置。 The sensor device has an inclination amount detecting means for detecting an inclination amount of the sensor device,
The displacement calculating means of the sensor device detects the distance between the sensor device calculated from the propagation time detected by the propagation time detecting means and the traveling velocity of the traveling wave and the other sensor device, and the amount of inclination detection. The ground displacement measuring device according to claim 1, wherein the displacement of the sensor device relative to another sensor device is calculated based on the inclination amount of the sensor device detected by the means. 前記進行波は、超音波であり、
前記センサ装置の前記伝播時間検出手段は、別の前記センサ装置の前記進行波発信手段から超音波が発信されてから前記センサ装置の前記進行波受信手段が前記超音波を検知するまでの伝播時間を検出する請求項１または２に記載の地中変位測定装置。 The traveling wave is an ultrasonic wave,
The propagation time detecting means of the sensor device is a propagation time from when an ultrasonic wave is transmitted from the traveling wave transmitting means of another sensor device until the traveling wave receiving means of the sensor device detects the ultrasonic wave. The underground displacement measuring apparatus according to claim 1 or 2, wherein the ground displacement measuring device is detected. 前記センサ装置は、時計と、別の前記センサ装置との間で情報を送信及び受信可能な通信手段とを有し、
前記センサ装置は、前記通信手段を介して前記時計の時刻と別の前記センサ装置における前記時計の時刻とを時刻同期させて、前記進行波発信手段から超音波を発信させる請求項３に記載の地中変位測定装置。 The sensor device includes a timepiece and communication means capable of transmitting and receiving information between the sensor device and another sensor device,
The said sensor apparatus synchronizes the time of the said timepiece with the time of the said timepiece in another said sensor apparatus through the said communication means, and transmits an ultrasonic wave from the said traveling wave transmission means. Underground displacement measuring device. 前記進行波は、光波であり、
前記センサ装置は、光波を反射可能な反射部を有し、
前記センサ装置の前記伝播時間検出手段は、前記センサ装置の前記進行波発信手段から光波が発信されてから、発信された前記光波が別の前記センサ装置の前記反射部に反射した後、前記センサ装置の前記進行波受信手段が前記光波を検知するまでの伝播時間を検出する請求項１または２に記載の地中変位測定装置。 The traveling wave is a light wave,
The sensor device has a reflection part capable of reflecting light waves,
The propagation time detecting means of the sensor device is configured such that after the light wave is transmitted from the traveling wave transmitting means of the sensor device, the transmitted light wave is reflected on the reflection portion of another sensor device, and then the sensor The underground displacement measuring apparatus according to claim 1, wherein the traveling wave receiving unit of the apparatus detects a propagation time until the light wave is detected.
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