JP6277237B1 - 検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】人為的介入なしに無人観測を実現できる検出装置を提供する。【解決手段】土砂上に形成された舗装部に固定され、当該舗装部の下部の土砂沈下を検出する検出装置１であって、舗装部を貫通する開口の上端側に固定される筐体部１１，１２と、一方の端に主錘２０を取り付けたワイヤ１４と、筐体部１１，１２に取り付けられ、ワイヤが巻きかかる回転体１３と、回転体１３の回転量を検出する検出部と、検出部が検出した回転量に基づく情報を送信する送信部と、を有し、主錘２０が舗装部を貫通する開口下部の土砂上に配される。【選択図】図１

Description

本発明は、舗装部の下部の土砂沈下を検出する検出装置に関する。

コンクリート等で形成した河川堤防や海岸堤防等では、護岸舗装部の下部で発生し得る土砂沈下による空洞化を早期に検出することが求められている。従来、この目的のためには、護岸舗装部を底部まで貫通する開口部を形成しておき、この開口部から土砂表面までの長さを作業員が定期的に測定して記録し、その測定の結果の変化により沈下を検出する方法があった。

なお、特許文献１には、岸壁又は堤防の上方から評価対象領域に電磁波を深さ方向に入射する電磁波レーダーを走査し、入射波に対する反射波を上方で検出し、該反射波データを用いて反射波地下断面画像を作成し、該断面画像によって地下空洞を探査する技術が開示されている。

特開２０１５−１６１５５２号公報

しかしながら、上記従来の作業員の測定による方法では、作業員の測定するタイミングでしか沈下しているのか否かがわからない。また、特に波浪が高くなる時期においては作業員の安全のため、測定が必要な時期であるにも関わらず、十分な測定ができない場合があった。また電磁波レーダーを用いる方法においても同様に、測定装置を護岸舗装部の測定箇所に亘って移動できない場合があった。

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、人為的介入なしに無人自動観測を実現できる検出装置を提供することを、その目的の一つとする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、土砂上に形成された舗装部に固定され、当該舗装部の下部の土砂沈下を検出する検出装置であって、前記舗装部を貫通する開口の上端側に固定される筐体部と、一方の端に主錘を取り付けたワイヤと、前記筐体部に取り付けられ、前記ワイヤが巻きかかる回転体と、前記回転体の回転量を検出する検出部と、前記検出部が検出した回転量に基づく情報を送信する送信部と、を有し、前記主錘が舗装部を貫通する開口下部の土砂上に配されることとしたものである。

本発明によれば、人為的介入なしに無人自動観測を実現できる。

本発明の実施の形態に係る検出装置の概要を表す概略斜視図である。 本発明の実施の形態に係る検出装置の回路部の構成と配置例を表すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る検出装置の回転体の概要を表す概略斜視図である。 本発明の実施の形態に係る検出装置の設置例を表す説明図である。 本発明の実施の形態に係る検出装置の回転体と回転調整体の例を表す説明図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面は本発明の実施の形態の検出装置１の概略等を表すものであり、その大きさや縮尺・縦横比率等は実際の実施状況を表すものではない。本発明の実施の形態に係る検出装置１は、土砂上に形成された舗装部を貫通する開口に固定され、当該舗装部の下部の土砂沈下を検出するものである。この検出装置１は、図１に例示するように、本体部１０と、主錘２０とを含んで構成され、本体部１０は、筐体１１と、支持体１２と、回転体１３と、ワイヤ１４とを含む。

筐体１１は実質的に円筒型を有するケースである。この筐体１１は水密に形成されていてもよい。筐体１１の内部には図２に示す回路部２１０が収納されている。この回路部２１０は、回転体１３の回転量を検出する検出部２１１と、検出した回転量に基づく情報を外部に送信する送信部２１２と、各部に電力を供給する電源部２１３とを含む。

具体的にここで検出部２１１は、永久磁石が近接したときにオンとなり、永久磁石が離れるとオフとなるリードスイッチＳＷと、カウンタ回路Ｃとにより実現される。一例としてカウンタ回路Ｃが、予め定めた時間内にリードスイッチＳＷがオンからオフとなった回数をカウントし、当該カウントした値を出力する。このようなカウンタ回路Ｃは、広く知られているのでここでの詳細な説明を省略する。

送信部２１２は、検出部２１１のカウンタ回路Ｃが値を出力するごとに、当該出力された値を表す信号を無線にて外部に送信する。この無線の信号は例えば無線ＬＡＮの規格に基づく信号であってもよいし、ブルートゥース（登録商標）など比較的微弱な電波を用いる近接無線通信信号であってもよい。またこのとき送信部２１２は、予め定められた検出装置１ごとに固有の識別情報を、カウンタ回路Ｃが出力する値とともに送信してもよい。電源部２１３は、バッテリを含み、このバッテリから各部に電力を供給する。

支持体１２は、筐体１１の下部を支持する平板状の筐体受部１２１と、この筐体受部１２１の両端部から上方に向かって延ばされた側面部１２２とを有する。図１では、側面部１２２の一部を破断して示している。この側面部１２２には、上側にフランジ部１２３が形成される。また、筐体受部１２１の下部には回転体１３を回転可能に支持する回転軸支持部１２４が設けられている。

本実施の形態では、本体部１０は舗装部の開口内部に収納され、この支持体１２のフランジ部１２３が、当該開口の上側（舗装部上の）周縁部に固定可能な大きさとする。これら筐体１１と支持体１２とが本発明の筐体部を実現している。

回転体１３は、支持体１２の回転軸支持部１２４に回転可能に取り付けられており、この回転体１３には、一方の端に主錘２０を取り付けたワイヤ１４が巻き掛けられている。

具体的に、この回転体１３は、図３にその詳細を例示するように、側面にワイヤ１４が巻き掛かる溝１３１を底面１３２Ｌ，１３２Ｒの間に有した多角柱状のプーリーであり、回転体本体１３０を有する。またこの回転体１３の回転体本体１３０の底面１３２（筐体１１側の底面１３２、以下同じ）の角部（底面１３２の外接円中心から各頂点への線分上の頂点に近い側にあって、それぞれの頂点から予め定めた長さの位置）にはそれぞれ永久磁石１３３が配されている。永久磁石１３３は、例えば底面１３２に開口を形成して埋め込むことによって底面１３２に固定される。

本実施の形態では、支持体１２の筐体受部１２１上に筐体１１を配したときに、永久磁石１３３の移動軌跡近傍（移動軌跡から所定の距離範囲内）にリードスイッチＳＷが位置し、永久磁石１３３の通過に伴ってリードスイッチＳＷがオン／オフするように、回転体１３と、筐体１１（内のリードスイッチＳＷ）との相対的な位置と、永久磁石１３３の磁力の強さとを定める。

本実施の形態の検出装置１は、基本的に以上の構成を備えており、次のように現場に設置されて動作する。検出装置１は、図４に例示するように、土砂Ｇ上に形成された舗装部Ｐの開口部Ｏに固定されて用いられる。すなわち、この検出装置１を取り付ける際には、舗装部Ｐの開口部Ｏを通じて、舗装部Ｐの下部にある土砂Ｇに主錘２０を配し、開口内部に回転体１３を取り付けた支持体１２を収納する。そして本体部１０の支持体１２のフランジ部１２３を、当該開口の上側周縁部に固定する。また、回転体１３を回転させてワイヤ１４を巻き取り、ワイヤ１４の弛みをなくしておく。

次に、筐体１１を支持体１２の筐体受部１２１上に配し、筐体１１内のリードスイッチＳＷが、回転体１３側に位置するように位置決めしておく。この状態で舗装部Ｐの開口Ｏには蓋Ｖをしておいてもよい。また、この検出装置１が送信する信号を受信する受信機３（例えば無線ＬＡＮ親機やブルートゥース（登録商標）通信装置と、パーソナルコンピュータとの組み合わせにより実現できる）を、検出装置１の設置場所から通信可能な範囲にある施設に設置しておく。

その後、舗装部Ｐの下部の土砂Ｇが沈下すると、主錘２０が沈下に伴ってワイヤ１４を引くので、回転体１３が回転する。この回転体１３の回転に伴って、回転体本体１３０の底面１３２の角部に配された永久磁石１３３が、筐体１１内のリードスイッチＳＷ近傍を通過し、リードスイッチＳＷがオン／オフを繰り返す。この永久磁石１３３が筐体１１内のリードスイッチＳＷ近傍を通過する回数は、回転体１３の回転角に依存するため、リードスイッチＳＷがオンからオフとなる回数も、この回転数に依存することとなる。

カウンタ回路Ｃは、予め定めた時間内にこのリードスイッチＳＷがオンからオフとなった回数をカウントし、当該カウントした値（カウント値）を出力する。そして送信部２１１がこのカウント値を表す信号を、予め定められた、検出装置１ごとに固有の識別情報とともに送出する。すると受信機３がこのカウント値を表す信号と識別情報とを受信して、識別情報に関連付けてカウント値を記録する。また、識別情報ごとにカウント値の累算値を求め、この累算値が予め定めたしきい値を超えたときには、沈下が生じていることを警告する情報を発報し、カウント値に関する情報や識別情報を表示する。利用者は、沈下の発生をこの警報により知ることができ、カウント値や、カウント値（の累算値）に基づいて演算される数値により沈下量を概ね知ることができる。また識別情報が表示されれば、どの検出装置１の設置場所で沈下が発生しているかも判断できる。

［筐体の位置決め］
上述のように、本実施の形態では、支持体１２の筐体受部１２１上に筐体１１を配したときに、永久磁石１３３の移動軌跡近傍（移動軌跡から所定の距離範囲内）にリードスイッチＳＷが位置し、永久磁石１３３の通過に伴ってリードスイッチＳＷがオン／オフするように、回転体１３と、筐体１１（内のリードスイッチＳＷ）との相対的な位置を定めるが、設置場所を車両が通過することなどによる振動のため、筐体１１が筐体受部１２１上で回転したりといったことがないよう、筐体１１の底部に凸部（または凹部）を形成し、また筐体受部１２１の対応する位置に凹部（または凸部）を形成して嵌め合わせ、回転を規制することとしてもよい。

具体的にこの凸部や対応する凹部は、矩形状としてもよいし、非対称の形状としてもよい。設置時に、支持体１２の筐体受部１２１上の凹部（または凸部）に、筐体１１底部の凸部（または凹部）を嵌め合わせて配置することで、振動による回転を防止できる。

［回転を制動する手段］
またここまでの説明では、ワイヤ１４が引き出されるのに伴って回転体１３が回転し、ワイヤ１４の引き出しが停止した位置で回転を停止するので、場合によっては永久磁石１３３がリードスイッチＳＷの近傍で停止することがあり得る。この場合リードスイッチＳＷがオンとなり続けるので、電源部２１３のバッテリが消耗してしまうことがあり得る。

そこで、本実施の形態においては、回転体１３の外周に、回転体１３の回転を制動する方向に付勢された回転調整体を配して、この回転調整体により回転体１３の角部（永久磁石１３３を配した位置）以外の場所が、筐体１１内のリードスイッチＳＷ近傍にあるときに回転体１３の回転を停止させることとしてもよい。

具体的に、本実施の形態の一例では、図５（ａ）に例示するように、正２ｎ（ｎは２以上の自然数）角形の底面１３２を有する回転体１３の下方に配した係止片により回転の制動を行う場合は、回転体１３の底面１３２の各辺に、凹部である切り欠き部１３５を形成する。また、この切り欠き部１３５に係合可能な形状を有し、底面１３２の方向にバネ等の弾性体（不図示）により、ワイヤ１４の引き出し時に回転体１３が回転可能な程度の付勢力で付勢された係止片１３６を、回転体１３の外周に配する。

この例によると、主錘２０が移動することでワイヤ１４が引き出されるときには、回転体１３の回転に伴って、切り欠き部１３５が係止片１３６の位置に到来するたび、係止片１３６は切り欠き部１３５内に進入するが、ワイヤ１４の引き出しによる回転体１３の回転力が係止片１３６の付勢力に勝って係止片１３６が切り欠き部１３５から退いて回転体１３が回転する。その後、主錘２０が静止してワイヤ１４の引き出しがされない状態となったときには、回転体１３がその慣性力で空転し、係止片１３６が回転体１３の底面１３２の外周に形成された切り欠き部１３５に係合して回転体１３の回転が制動される。この係止片１３６がこの例における回転調整体に相当する。この例では、係止片１３６がどの切り欠き部１３５に係合しているときにも、回転体１３は筐体１１に対して辺の位置で静止することとなるので、底面１３２の角部に配された永久磁石１３３が、筐体１１内のリードスイッチＳＷから十分離れた位置となる。

また図５（ｂ）に例示するように、正２ｎ＋１（ｎは１以上の自然数）角形の底面１３２を有する回転体１３の下方に配した係止片により回転の制動を行う場合は、回転体１３の底面１３２の角部近傍の辺に当接した第１の位置と、底面１３２の角に当接した第２の位置との間で移動可能であり、回転体１３の回転を制動する方向（ここでは回転体１３の回転中心に向かう方向）にバネ等の弾性体（不図示）により付勢された係止片１３７を配する。

この例でも、主錘２０が移動することでワイヤ１４が引き出されるときには、ワイヤ１４の引き出しによる回転体１３の回転力が係止片１３７の付勢力に勝り、係止片１３７が底面１３２外周に当接した状態を維持しつつ回転体１３が回転する。その後、主錘２０が静止してワイヤ１４の引き出しがされない状態となったときには、回転体１３がその慣性力で空転し、係止片１３７が回転体１３の底面１３２の角部近傍の辺の位置（第１の位置）に移動したところで回転体１３の回転が制動される。この係止片１３７がこの例における回転調整体に相当する。

これらの例によれば、永久磁石１３３がリードスイッチＳＷの近傍で停止することがなくなり、リードスイッチＳＷがオンとなり続けることが抑制され、電源部２１３のバッテリの消耗量を低減できる。

なお、係止片を配する位置や、底面の形状等の条件により、上記図５（ａ）、（ｂ）に例示した方法のいずれを採用するかは適宜、設置者が決定できる。

［副錘］
また、ワイヤ１４には、主錘２０のほか、主錘２０よりも重量の小さい副錘２１を、主錘２０（ワイヤ１４の先端）と、ワイヤ１４の回転体１３に巻きかかる部分との間、つまりワイヤの主錘２０よりも回転体１３側に、さらに取り付けてもよい（図１）。これによりワイヤ１４に張力を与えて弛みをなくし、回転体１３の回転が例えば回転調整体により停止された後、ワイヤ１４が弛むことによる回転体１３の逆回転を防止できる。

［変形例］
本実施の形態のここまでの例において、磁力のセンサはリードスイッチＳＷであるものとしたが、電源部２１３の容量が実際の使用上十分であるときには、ホールセンサを用いて磁力を検出してもよい。この場合、検出した磁界の強さが所定のしきい値を上回った後、当該しきい値を下回った回数をカウントして、回転体１３の回転数を検出すればよい。

また、本実施の形態のある例では、筐体受部１２１の回転体１３が配されている側の反対側には、回転体１３と同じ材質、質量のダミーの回転体１３′が取り付けられていてもよい。このダミーの回転体１３′には、ワイヤを巻きかけず、また回転しないよう固定されていてもよい。

さらにここまでの説明では、回転量の情報を、永久磁石を用いその近接回数をカウントすることで得ていたが、本実施の形態はこれに限られず、例えば回転体と連動するポテンショメータ等により回転量をカウントしてもよいし、他の回転量を測定する構成を用いてもよい。もっとも、海水等に浸され、あるいは雨水にさらされる可能性を考慮すれば、水濡れにより障害の生じない構成としておくことが好適である。

［回路部の別の例］
またここまでの説明では、検出部２１１がカウンタ回路Ｃを備えて、リードスイッチＳＷがオンからオフとなった回数をカウントすることとしていたが、本実施の形態はこれに限られない。

本実施の形態の別の例では、この検出部２１１は、リードスイッチＳＷがオンからオフとなるごとに、所定の信号（例えばパルス信号）を出力することとしてもよい。

この場合、送信部２１２は、検出部２１１が信号を出力するごとに、無線にて外部の受信機３に対して、予め定められた識別情報を送出する。そして受信機３にて、当該識別情報の送出回数をカウントして、識別情報ごとにカウント値を記録してもよい。

またこの際、受信機３は、いずれかの識別情報に係るカウント値が予め定めたしきい値を超えたときには、沈下が生じていることを警告する情報を発報し、カウント値に関する情報や、それに係る識別情報を表示する。この例によっても利用者は、沈下の発生をこの警報により知ることができ、カウント値や、それに基づいて演算される数値により沈下量を概ね知ることができる。

［実施形態の効果］
本実施の形態の検出装置１によれば、沈下が生じれば、その沈下に応じて回転体１３が回転したこと（や、その回転量の情報）を無線にて発報するので、人為的介入なしに無人観測を実現できる。

１ 検出装置、３ 受信機、１０ 本体部、１１ 筐体、１２ 支持体、１３，１３′ 回転体、１４ ワイヤ、２０ 主錘、２１ 副錘、１２１ 筐体受部、１２２ 側面部、１２３ フランジ部、１２４ 回転軸支持部、１３０ 回転体本体、１３１ 溝、１３２ 底面、１３３ 永久磁石、１３５ 切り欠き部、１３６ 係止片、１３７ 係止片、２１０ 回路部、２１１ 検出部、２１２ 送信部、２１３ 電源部。

Claims (4)

1. 土砂上に形成された舗装部に固定され、当該舗装部の下部の土砂沈下を検出する検出装置であって、
   前記舗装部を貫通する開口の上端側に固定される筐体部と、
   一方の端に主錘を取り付けたワイヤと、
   前記筐体部に取り付けられ、前記ワイヤが巻きかかる回転体であって、多角柱状をなし、その周上には所定の間隔で永久磁石が配された回転体と、
   前記永久磁石が所定の距離範囲内に近接したときにオンとなるスイッチを用いて、回転体の回転量を検出する検出部と、
   前記検出部が検出した回転量に基づく情報を送信する送信部と、
   を有し、
   前記主錘が舗装部を貫通する開口下部の土砂上に配され、
   前記回転体の外周に配され、前記回転体の回転を制動する方向に付勢されて、前記スイッチに前記永久磁石が近接した位置とは異なる位置で、前記回転体を制動する回転調整体をさらに有する検出装置。
2. 土砂上に形成された舗装部に固定され、当該舗装部の下部の土砂沈下を検出する検出装置であって、
   前記舗装部を貫通する開口の上端側に固定される筐体部と、
   一方の端に主錘を取り付けたワイヤと、
   前記筐体部に取り付けられ、前記ワイヤが巻きかかる、多角柱状をなす回転体と、
   前記回転体の回転量を検出する検出部と、
   前記検出部が検出した回転量に基づく情報を送信する送信部と、
   を有し、
   前記主錘が舗装部を貫通する開口下部の土砂上に配され、
   さらに、前記回転体の外周に配され、前記回転体の回転を制動する方向に付勢された回転調整体を有し、
   前記回転体の側面には、前記回転調整体が進退可能な凹部が設けられている検出装置。
3. 請求項１または２に記載の検出装置であって、
   前記ワイヤの前記主錘よりも前記回転体側に、副錘をさらに有する検出装置。
4. 請求項３に記載の検出装置であって、
   前記副錘は、前記主錘よりも重量が小さい検出装置。