JP6593139B2 - 地盤変位の観測方法、及び情報処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、地盤変位の観測方法、及び情報処理装置に関する。

特許文献１には、撮像装置の傾斜角を補正する装置に関し、検出された傾斜角の温度による変化を広い温度範囲において精度良く補正すべく、傾斜角を検出し、検出時温度を検出し、傾斜角と検出時温度との組み合わせをサンプル値として取得し、サンプル値に基づいて複数の補正式ごとの複数の温度範囲の閾値を決定し、サンプル値に基づいて複数の補正式のそれぞれに用いられる補正パラメータを決定し、決定された補正パラメータが用いられた複数の補正式により傾斜角を補正して補正傾斜角を出力することが記載されている。

特許文献２には、傾斜センサの入出力特性を考慮して加速度の影響を除去して正確且つ信頼性の高い傾斜値を得るため、車輪回転センサによって検出される車速を一次微分して加速度を求め、傾斜センサの出力に含まれる加速度による外乱成分を計算し、外乱成分を傾斜センサの出力から差し引き、傾斜成分のみを抽出して真の傾斜値として採用することが記載されている。

特開２０１４−２２８５２５号公報 特開平１１−１４３５３号公報

例えば、水力発電所の関連設備（導水路や貯水槽、水圧鉄管等）や送電鉄塔は、山間部の急峻な場所に建設される場合が多く、十分な設備保全等の観点から、傾斜面の地盤変位を観測する必要が生じることがある。

ここで地盤変位を検知する方法としては、伸縮計を用いるもの、Ｂ−ＯＴＤＲ方式、レーザー測距方式、ＧＰＳ相対測位方式などがあるが、いずれの方法もある程度の精度は得られるものの、機器の設置に手間やコストがかかるという欠点を有する。

そこで近年、複数の傾斜センサを傾斜面に広範囲に配置し、計測データを面的に収集することにより地盤変位を検知する方式（以下、傾斜センサ方式と称する。）が注目されている。この傾斜センサ方式では、地盤の変位量そのものではなく、傾斜角を計測することにより間接的に地盤変位を検知する。傾斜センサ方式によれば、例えば、各傾斜センサにバッテリや太陽電池を併設することにより恒常電源が不要となり、また各傾斜センサに無線通信機能を設けることで通信ケーブルの付設も不要となる。このため、設置の手間がかからず、また昨今の要素技術の低価格化によって低コストでの実現が可能である。

そこで近年、傾斜センサ方式により既存技術と同等の検知精度が得られるかについて様々な検証が行われており、大きな状態変化の監視等、必ずしも高い検知精度が要求されない用途では、実際に現場への導入も進みつつある。また既存技術と同等の検知精度が得られるようになれば、地盤変位の大きな状態変化を予兆の段階で捉える、年間で数ｍｍ程度の緩慢な変化を長期的に監視するといった用途への応用が開け、傾斜センサ方式の有用性がより一層高まることが期待される。

ところで、前述したように傾斜センサ方式においては、地盤の変位量そのものではなく、傾斜角を計測することにより地盤変位を間接的に検知する。例えば、地点Ａを基点とし、水平方向に５ｍ離れた地点Ｂで地盤が垂直方向に距離ｚだけ低下すると仮定すると、地点Ａ〜地点Ｂの傾斜角θはｔａｎ^-1（ｚ／５０００）で表わすことができる。表１は、垂直方向に距離ｚが１〜９（ｍｍ）変化したときの傾斜角θ（度）（小数点以下第３位を四捨五入）の算出結果である。

表１より、距離ｚの変化１〜９（ｍｍ）に対して傾斜角θは０．０１〜０．１０（度）の範囲で変化しており、距離ｚについて数（ｍｍ）の変化を検知する精度を得るためには、外乱に因る傾斜角θの変化が０．０１〜０．０２（度）の範囲に収まっていなければならない。そしてそのためには、地盤のわずかな動きが正確に傾斜センサに伝わるように傾斜センサを設置する必要があり、例えば、地盤にコンクリート基礎を埋め込み、コンクリートに対して傾斜センサを金物等により堅牢に固定するといった方法をとる必要がある。

しかし上記のように傾斜センサを堅牢に固定した場合でも、傾斜センサの傾斜角θは次の事象による影響を受け、本来測定すべき「地盤変位による傾斜」を精度よく測定することが難しくなる。

事象ａ：施工時にコンクリート基礎の内部に生じた歪みが徐々に顕在化する。
事象ｂ：地盤がコンクリート基礎の重量を支えきれず、コンクリート基礎が徐々に沈む。
事象ｃ：温度変化によりコンクリート基礎が膨張／収縮する。

ここで事象ａ及び事象ｂについては、長期的にみればいずれも次第に安定する傾向があるが、事象ｃについては屋外の温度変化に伴って常時発生し、長期的に安定化することもなく、事象ａや事象ｂに比べて「地盤変位による傾斜」の測定に与える影響が大きい。そして事象ｃに起因する誤差を低減するには、例えば、個別にコンクリート基礎の特性を把握した上で、温度の変化とコンクリート基礎の膨張／収縮の間に生じる時間差を考慮した温度補正を施す、といった対応をとる必要があるが、コンクリート基礎の特性を個別に把握するには高度な技術と手間が要求される。

本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、簡素な構成にて精度よくかつ効率よく地盤変位を検知することが可能な、地盤変位の観測方法、及び情報処理装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明のうちの一つは、傾斜センサを用いた地盤変位の観測方法であって、情報処理装置が、地盤変位の観測が行われる所定のエリア内に設置した傾斜センサについて傾斜角（変位角）のベクトルを時系列的に計測した値を取得するステップ、前記所定エリアにおける現在の温度を取得するステップ、前記温度が異なる複数の場合の夫々において、温度が所定時間以上一定であることを検知したときに計測された前記傾斜角を取得するステップ、前記温度が異なる複数の場合の夫々について取得した前記傾斜角に基づき、温度と傾斜角との相関を求めるステップ、時系列的な変化の前後における各前記ベクトルの差を、前記相関に基づき補正することにより、前記地盤変位による傾斜ベクトルを求めるステップ、を実行することとする。

このように本発明においては、情報処理装置が、温度が所定時間以上一定であることを検知したとき、即ち、夜間等の温度が安定している時間帯に計測された傾斜角に基づき、温度と傾斜角との相関を求めるので、温度と傾斜角との相関を正確に求めることができ、これを用いて時系列的な変化の前後における各ベクトルの差について補正を行うことで、地盤変位による傾斜ベクトルを精度よく求めることができる。このため、例えば、１日ごとのインターバル等で傾斜角を計測した場合でも、地盤変位を検知することが可能である。

本発明の他の一つは、上記地盤変位の観測方法であって、前記情報処理装置が、求めた前記地盤変位による傾斜ベクトルが予め設定された閾値を超えているか否かを判定し、超えていると判定した場合に、より短い時間間隔で計測された、傾斜センサについて傾斜角（変位角）のベクトルの時系列的な計測値を取得し、前記時系列的な変化の前後における各前記ベクトルに基づき、地盤変位による傾斜ベクトルのうち、温度変化による傾斜ベクトルに対して垂直な方向の成分を求めるステップ、求めた前記垂直な方向の成分が所定の閾値を超えているか否かを判定するステップを実行することとする。

このように、本発明においては、地盤変位による傾斜ベクトルが検知された場合、より短い時間間隔で計測された傾斜センサの計測値を用いて精度よく地盤変位による傾斜ベクトルを検知するので、梅雨や台風時の大雨、積雪後の雪解けによる地下水位の上昇、地震の発生等を契機として生じる地盤変位に備えて監視を強化することができる。

本発明の他の一つは、上記地盤変位の観測方法であって、前記情報処理装置が、温度変化による傾斜ベクトルに対して垂直な方向の成分と、温度変化による傾斜ベクトルと地盤変位による傾斜ベクトルとがなす角度とに基づき、前記地盤変位による傾斜ベクトルを求めるステップを実行することとする。

地盤変位による傾斜ベクトルは、地盤変位が進行した場合に、大きさは変化しても方向は不変である。そのため、温度変化による傾斜ベクトルと地盤変位による傾斜ベクトルとがなす角度Φは一定であり、垂直な方向の成分／sinΦとして地盤変位による傾斜ベクトルの大きさを求めることができる。

本発明の他の一つは、上記地盤変位の観測方法であって、前記情報処理装置が、地盤変位の観測が行われる所定のエリア内に設置した複数の傾斜センサの夫々について傾斜角（変位角）のベクトルを時系列的に計測した値を取得するステップ、複数の傾斜センサの夫々について、前記温度が異なる複数の場合の夫々において、温度が所定時間以上一定であることを検知したときに計測された前記傾斜角を取得するステップ、複数の傾斜センサの夫々について、前記温度が異なる複数の場合の夫々について取得した前記傾斜角に基づき、温度と傾斜角との相関を求めるステップ、複数の傾斜センサの夫々について、時系列的な変化の前後における各前記ベクトルの差を、前記相関に基づき補正することにより、前記地盤変位による傾斜ベクトルを求めるステップ、前記複数の傾斜センサの夫々について求めた前記地盤変位による傾斜ベクトルの平均を求めるステップ、を実行することとする。

本発明によれば、複数の傾斜センサの計測値を用いて地盤変位による傾斜ベクトルを精度よく求めることができ、統計的に有意な数の計測値を得ることが難しい場合でも、地盤変位を精度よく検知することができる。

本発明の他の一つは、上記地盤変位の観測方法であって、前記情報処理装置が、地盤変位の観測が行われる所定のエリア内に設置した複数の傾斜センサの夫々について傾斜角（変位角）のベクトルを時系列的に計測した値を記憶するステップ、前記複数の傾斜センサの夫々について、夫々の時系列的な変化の前後における各前記ベクトルに基づき、地盤変位による傾斜ベクトルのうち、温度変化による傾斜ベクトルに対して垂直な方向の成分を求めるステップ、前記複数の傾斜センサの夫々について求めた前記垂直な方向の成分の大きさの平均を求め、求めた値に基づき前記エリアにおける地盤変位による傾斜に関する情報を生成するステップ、を実行することとする。

本発明によれば、複数の傾斜センサの計測値を用いて地盤変位による傾斜ベクトルを精度よく求めることができ、統計的に有意な数の計測値を得ることが難しい場合でも、地盤変位を精度よく検知することができる。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、簡素な構成にて精度よくかつ効率よく地盤変位を検知する仕組みを実現することができる。

地盤変位観測システム１の概略的な構成を示す図である。 センサノード１０の構成を示す図である。 制御装置１１のハードウェアを示す図である。 制御装置１１の機能及び制御装置１１が記憶する情報を示す図である。 計測データ５００のフォーマットを示す図である。 制御指示６００のフォーマットを示す図である。 ゲートウェイ装置２０のハードウェアを示す図である。 ゲートウェイ装置２０の機能及びゲートウェイ装置２０が記憶する情報を示す図である。 計測値管理テーブル９００の一例である。 サーバ装置３０のハードウェアを示す図である。 サーバ装置３０の機能及びサーバ装置３０が記憶する情報を示す図である。 実験系１２００の構成を示す図である。 経過時間と傾斜角（Ｘ座標）の関係を示す図である。 経過時間と傾斜角（Ｙ座標）の関係を示す図である。 「外乱による傾斜ベクトル」の大きさの軌跡を示す図である。 傾斜センサ１５をグループに分類した様子を示す図である。 傾斜センサ１５により計測された傾斜角（変位角）のベクトル（大きさ（傾斜角），方位角）が時系列的な変化の一例を示す図である。 傾斜センサ１５に作用するベクトルを説明する図である。 外乱による傾斜ベクトルに対して垂直な方向の成分を求める方法を説明する図である。 他の傾斜センサ１５について、外乱による傾斜ベクトルに対して垂直な方向の成分を求める方法を説明する図である。 地盤変位による傾斜ベクトルを求める方法を説明する図である。 温度（屋内実験室の温度）の変化を示すグラフである。 温度と傾斜角（Ｘ座標）の関係（直線近似）を示すグラフである。 温度と傾斜角（Ｙ座標）の関係（直線近似）を示すグラフである。 温度変化による傾斜ベクトルの変化の一例を示す図である。 温度変化による傾斜ベクトル、地盤変位による傾斜ベクトル、及びこれらを合成した合成ベクトルの関係を示す図である。 地盤変位による傾斜ベクトルのうち温度変化による傾斜ベクトルを基準とした垂直な方向の成分を求める様子を示す図である。 地盤変位による傾斜ベクトルを示す図である。 地盤変位観測処理Ｓ２９００を説明するフローチャートである。 地盤変位検知処理（方法（１））Ｓ２９５５を説明するフローチャートである。 地盤変位判定結果テーブル９５０の一例である。 地盤変位検知処理（方法（２））Ｓ２９５５を説明するフローチャートである。 検知方法選択処理Ｓ２９５８を説明するフローチャートである。

以下、図面とともに本発明の実施形態について詳述する。

図１に一実施形態として説明する地盤変位観測システム１の概略的な構成を示している。同図に示すように、地盤変位観測システム１は、水力発電所の関連設備（導水路や貯水槽、水圧鉄管等）や送電鉄塔が建設される山間部の傾斜面等、屋外の所定範囲（以下、観測エリア２と称する。）における地盤変位を観測（計測）するシステムである。

地盤変位観測システム１は、観測エリア２に面的に配設され、計測値を含む無線信号（後述の計測データ５００）を随時送信する複数のセンサノード１０、観測エリア２内もしくは観測エリア２の近傍に設置され、センサノード１０と無線通信するゲートウェイ装置２０、システムセンタやクラウド等に設けられ、ゲートウェイ装置２０と有線方式又は無線方式の通信網５（インターネット、携帯通信網、専用線等）を介して通信するサーバ装置３０、電力会社の事業所等に設置され、通信網５を介してサーバ装置３０にアクセスするユーザ端末４０を含む。

図２にセンサノード１０の主な構成を示している。同図に示すように、センサノード１０は、制御装置１１、無線装置１２、温度センサ１３、傾斜センサ１５、蓄電池１７、及び太陽電池１８を備える。制御装置１１、無線装置１２、温度センサ１３、及び傾斜センサ１５は、各種制御線（Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等）を介して通信可能に接続されている。

制御装置１１は、センサノード１０の各構成の統括的な制御、温度センサ１３や傾斜センサ１５が出力する計測値の取得、計測値を含んだ無線信号の送信制御、ゲートウェイ装置２０との間の通信制御等を行う。

無線装置１２は、ゲートウェイ装置２０や他のセンサノード１０の無線装置１２と無線通信を行う。無線装置１２は、例えば、特定小電力無線局（３１５ＭＨｚ帯、４２６ＭＨｚ帯、１２００ＭＨｚ帯、９２０ＭＨｚ帯等）、小電力無線局（２．４ＧＨｚ帯等）、近距離無線通信（Ｚｉｇｂｅｅ(登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線ＬＡＮ、電子タグ等）、微弱な無線局等として機能する。尚、無線装置１２は、ゲートウェイ装置２０と直接通信するものであってもよいし、センサネットワーク機能やアドホック機能等により他の無線装置１２を介して間接的にゲートウェイ装置２０と通信するものであってもよい。

温度センサ１３は、温度に応じた電気信号を出力する素子（測温抵抗体（サーミスタ等）、熱電対、赤外線検出素子等）を用いて構成される。温度センサ１３は、センサノード１０における温度（センサノード１０周辺の外気温、傾斜センサ１５が取り付けられている基台の温度等）を計測する。

傾斜センサ１５は、傾斜角（変位角）（１軸又は２軸）に応じた電気信号（例えば、傾斜角に応じた大きさのアナログ電圧）を出力する素子を用いて構成され、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を応用したもの、板ばねを用いた振り子式のもの、フロート式（錘と浮きを併用したハイブリッド機構）のもの等がある。本実施形態の傾斜センサ１５は、傾斜角を２軸で検出するタイプであるものとする。

蓄電池１７は、二次電池（リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー電池、鉛蓄電池等）であり、センサノード１０の構成要素を動作させるための駆動電力を供給する。

太陽電池１８は、太陽電池パネルや充電制御装置（チャージコントローラ）を備え、太陽電池パネルの発電電力を蓄電池１７に供給する。尚、太陽電池１８に代えて、もしくは太陽電池１８とともに、蓄電池１７に電力を供給する他の自然エネルギー利用の発電設備（風力発電設備等）をセンサノード１０に設けてもよい。自然エネルギー利用の発電設備を用いることでセンサノード１０を長期に亘って安定して動作させることができる。

図３に制御装置１１のハードウェアを示している。同図に示すように、制御装置１１は、中央処理装置１１１、記憶装置１１２、及び計時装置１１３を備える。

中央処理装置１１１は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等である。記憶装置１１２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＮＶＲＡＭ（Non Volatile RAM）等である。

計時装置１１３は、ＲＴＣ（Real Time Clock）等を用いて構成され、現在日時を示す情報を出力する。計時装置１１３が計時する日時と後述するゲートウェイ装置２０の計時装置２３が計時する日時とは、ゲートウェイ装置２０と制御装置１１との間の無線通信により随時同期が取られる。

図４に制御装置１１の機能及び制御装置１１が記憶する情報を示している。同図に示すように、制御装置１１は、計測処理部４１１、計測データ送信部４１２、及び消費電力／計測時期制御部４１３の各機能を有する。これらの機能は、制御装置１１の中央処理装置１１１が、記憶装置１１２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

計測処理部４１１は、計測値の計測時機が到来すると、温度センサ１３又は傾斜センサ１５から計測値（温度、傾斜角）を取得し、取得した計測値を計測データ送信部４１２に渡す。後述するように、計測処理部４１１は、例えば、異なる温度の夫々ついて、温度が所定時間以上一定であることを検知したときの傾斜角を取得する。

計測データ送信部４１２は、計測処理部４１１から渡された計測値を含むデータである計測データ５００をゲートウェイ装置２０に向けて送信する。

図５に計測データ５００のフォーマットを示している。同図に示すように、計測データ５００は、送信元のセンサノード１０を特定する識別子であるノードＩＤ５１１、計測値５１２、及び計測値５１２を取得した日時である計測日時５１３等の情報を含む。ノードＩＤ５１１には、制御装置１１が記憶している図４のノードＩＤ４２１が設定される。計測値５１２には、温度センサ１３の出力値や傾斜センサ１５の出力値が設定される。尚、計測データ５００の各項目は必ずしも全てが一度に送信されなくてもよく、ノードＩＤ５１１と他の一つ以上の項目との組合せが個別に送信される構成としてもよい。

図４に戻り、消費電力／計測時期制御部４１３は、センサノード１０の構成要素のうち駆動電力を必要とする構成（例えば、制御装置１１、無線装置１２、傾斜センサ１５等）を制御対象として消費電力の制御を行う。この消費電力制御は、例えば、計測処理部４１１による単位時間当たりの計測値５１２の取得回数（単位時間当たりのサンプリング数）の増減、制御対象についてのスタンバイモードへの移行や機能停止等により行われる。消費電力／計測時期制御部４１３は、例えば、ゲートウェイ装置２０から送られてくる消費電力の制御を指示する命令（以下、制御指示６００と称する。）に従い、制御対象について消費電力の制御を行う。

また消費電力／計測時期制御部４１３は、計測データ（温度や傾斜角）を取得するタイミングを制御する。

図６にゲートウェイ装置２０から送られてくる制御指示６００のフォーマットを示している。同図に示すように、制御指示６００は、制御対象となるセンサノード１０の構成要素を特定する情報（傾斜センサ１５の識別子等）である制御対象６１１、制御の内容に関する情報である制御内容６１２（傾斜センサ１５を低消費電力モードに移行させる、傾斜センサ１５を低消費電力モードから通常動作モード（動作が可能なモード）に移行させる、計測データ（温度や傾斜角）を取得するタイミング）等の情報を含む。

図４に戻り、制御装置１１は、制御情報４２２を記憶している。制御情報４２２は、制御指示６００の制御内容６１２に関する情報である。制御情報４２２はゲートウェイ装置２０から受信した制御指示６００によって随時更新される。消費電力／計測時期制御部４１３は、制御情報４２２を参照しつつ制御対象について消費電力の制御や計測データ（温度や傾斜角）を取得するタイミングの設定を行う。

図７にゲートウェイ装置２０のハードウェアを示している。同図に示すように、ゲートウェイ装置２０は、中央処理装置２１、記憶装置２２、計時装置２３、無線装置２４、出力装置２５、及び通信装置２６を備える。

中央処理装置２１は、例えば、ＭＰＵ、ＣＰＵ等であり、記憶装置２２は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等である。中央処理装置２１及び記憶装置２２は、ゲートウェイ装置２０に情報処理装置としての機能を実現する。計時装置２３は、ＲＴＣ等を用いて構成され、日時情報を出力する。無線装置２４は、センサノード１０の無線装置１２と無線通信する装置であり、例えば、特定小電力無線局、小電力無線局、微弱な無線局等である。出力装置２５は、情報を出力するユーザインタフェースであり、例えば、液晶モニタ、液晶パネル、スピーカ等である。通信装置２６は、ＮＩＣ（Network Interface Card）や無線ＬＡＮアダプタ等であり、通信網５を介してサーバ装置３０等の他の装置と通信する。

図８にゲートウェイ装置２０の機能及びゲートウェイ装置２０が記憶する情報を示している。同図に示すように、ゲートウェイ装置２０は、計測データ受信部８１１、計測データ送信部８１３、制御指示中継部８１４、地盤変位検知部８１５、及び検知方法選択部８１６の各機能を有する。これらの機能は、ゲートウェイ装置２０の中央処理装置２１が、記憶装置２２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。またゲートウェイ装置２０は、計測値管理テーブル９００及び地盤変位判定結果テーブル９５０を記憶する。

計測データ受信部８１１は、センサノード１０の制御装置１１が送信する計測データ５００（温度や傾斜角）を受信し、受信した計測データ５００の内容を計測値管理テーブル９００に出力する。

図９に計測値管理テーブル９００の一例を示している。同図に示すように、計測値管理テーブル９００は、ノードＩＤ９１１、グループＩＤ９１２、計測値９１４（温度、傾斜角）、及び計測日時９１５の各項目を有するレコードの集合である。

ノードＩＤ９１１には、当該レコードの計測値９１４の送信元のセンサノード１０のノードＩＤが設定される。グループＩＤ９１２には、当該レコードのノードＩＤ９１１で特定されるセンサノード１０の傾斜センサ１５が所属している、後述するグループの識別子（以下、グループＩＤと称する。）が設定される。計測値９１４には、センサノード１０において計測された温度９１４１と傾斜角９１４２（傾斜センサ１５の出力値）が設定される。計測日時９１５には、当該レコードの計測値９１４が計測された日時が設定される。

図８に戻り、計測データ送信部８１３は、計測データ受信部８１１が受信した計測データ５００をサーバ装置３０に中継送信する。制御指示中継部８１４は、サーバ装置３０から送られてくる制御指示６００を受信すると、これをセンサノード１０に中継送信する。

地盤変位検知部８１５は、現在、地盤変位が生じているか否かを判定する処理（後述する地盤変位検知処理Ｓ２９５５）を行い、その結果を地盤変位判定結果テーブル９５０に出力する。地盤変位判定結果テーブル９５０の詳細については後述する。

同図に示すように、地盤変位検知部８１５は、ベクトル演算部８１５１及び温度補正処理部８１５２を有する。ベクトル演算部８１５１は、後述する各種のベクトル演算を行う。温度補正処理部８１５２は、後述する温度補正に関する処理を行う。

検知方法選択部８１６は、後述する傾斜角の検知方法（方法（１）又は方法（２））を選択する。検知方法選択部８１６による具体的な傾斜角の検知方法の選択に関する処理の詳細については後述する。

図１０にサーバ装置３０のハードウェアを示している。同図に示すように、サーバ装置３０は、中央処理装置３１、記憶装置３２、通信装置３３、及び出力装置３４を備える。

中央処理装置３１は、例えば、ＭＰＵ、ＣＰＵ等である。記憶装置３２は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等である。中央処理装置３１及び記憶装置３２は、サーバ装置３０に情報処理装置としての機能を実現する。通信装置３３は、ＮＩＣや無線ＬＡＮアダプタ等であり、通信網５を介してゲートウェイ装置２０やユーザ端末４０と通信する。出力装置３４は、情報を出力するユーザインタフェースであり、例えば、液晶モニタ、液晶パネル、スピーカ等である。

図１１にサーバ装置３０の機能及びサーバ装置３０が記憶する情報を示している。同図に示すように、サーバ装置３０は、計測データ受信部１１１１、制御指示送信部１１１４、及び監視制御機能提供部１１１５の各機能を有する。これらの機能は、サーバ装置３０の中央処理装置３１が、記憶装置３２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

計測データ受信部１１１１は、ゲートウェイ装置２０から送られてくる計測データ５００を受信する。

制御指示送信部１１１４は、計測値管理テーブル１１２２の内容に基づきセンサノード１０の構成要素について電力供給の要否を随時判定し、その結果に応じて制御指示６００を生成してゲートウェイ装置２０に送信する。例えば、制御指示送信部１１１４は、制御対象についてのスタンバイモードへの移行や機能停止を指示する内容の制御指示６００を生成してゲートウェイ装置２０に送信する。このように制御指示送信部１１１４は、センサノード１０の構成要素について電力供給の要否を随時判定し、不要な構成要素への電力供給を抑制するので、消費電力を抑えてセンサノード１０を効率よく稼働させることができる。

また制御指示送信部１１１４は、例えば、傾斜センサ１５を低消費電力モードから通常動作モードに移行させる内容の制御指示６００を生成してゲートウェイ装置２０に送信する。

また制御指示送信部１１１４は、計測データを取得するタイミングの設定を指示する内容の制御指示６００を生成してゲートウェイ装置２０に送信する。

監視制御機能提供部１１１５は、通信網５を介してアクセスしてくる情報処理装置（パーソナルコンピュータ等）であるユーザ端末４０に、計測値管理テーブル１１２２に基づく情報の提供やセンサノード１０の制御のための機能の提供を行う。これらの機能は、例えば、Ｗｅｂページを介してユーザ端末４０に提供される。

同図に示すように、サーバ装置３０は、計測値管理テーブル１１２２を記憶する。計測値管理テーブル１１２２の内容は、図９に示した計測値管理テーブル９００の内容を含む。サーバ装置３０は、ゲートウェイ装置２０から送られてくる計測データ５００によって計測値管理テーブル１１２２の内容を随時更新する。

＝検知精度の向上＝
続いて地盤変位の検知精度を向上するための仕組みについて説明する。

＜外乱による傾斜＞
前述したように、本実施形態における傾斜センサ１５は、傾斜角（変位角）を２軸で検出するタイプであり、傾斜角を、二次元座標系（Ｘ，Ｙ）の平面上のベクトル（大きさ（傾斜角），方位角）として表現した値を出力する。二次元座標系（Ｘ，Ｙ）の原点Ｏは、例えば、傾斜センサ１５の設置時（動作開始時）から２４時間が経過した時点までの平均値に設定される。尚、傾斜センサ１５の計測値には正規分布を示す誤差が含まれているが、上記誤差は、統計的に有意な数の計測値を取得してそれらの平均（例えば９６回移動平均等）を求めることにより低減することができる。

前述したように、地盤変位の検知精度を向上させるには、地盤のわずかな動きが正確に傾斜センサ１５に伝わるように傾斜センサ１５を設置する必要があり、例えば、地盤にコンクリート基礎を埋め込み、コンクリートに対して傾斜センサ１５を金物等により堅牢に固定するといった方法がとられる。しかしこの方法を採用したとしても、前述した事象により、傾斜センサ１５が次第に傾斜する現象（以下、この傾斜のことを「外乱による傾斜」と称する。）が発生する。

そこで外乱による傾斜の推移を検証すべく、本発明者等は、図１２に示す実験系１２００を構成し、屋内実験室にて実験を行った。同図に示すように、コンクリートブロック１２１１（縦２５ｃｍ×横２５ｃｍ×高さ１０ｃｍ）の上面を２箇所削孔（直径１ｃｍ，深さ １０ｃｍ）して夫々に棒鋼１２１３（直径０．６ｃｍ，長さ２０ｃｍ）を埋設し、各棒鋼１２１３の上端に夫々傾斜センサ１５（センサノード）を固定した。コンクリートブロック１２１１は、安定性の高い除振台１２１２の上に載置した。試験期間は４４日間（９０５時間）とし、１時間に１回の頻度で傾斜角（Ｘ，Ｙ 座標の２軸）と温度（温度センサにより測定される屋内実験室の気温）を測定した。

図１３は、経過時間と傾斜角（Ｘ座標）の関係（１時間に１回の頻度で取得したデータの９６回移動平均）であり、図１４は経過時間と傾斜角（Ｙ座標）の関係（１時間に１回の頻度で取得したデータの９６回移動平均）である。これらの図より、時間が経過しても傾斜角が安定する傾向はみられないことがわかる。

図１５は、上記検証により得られた「外乱による傾斜ベクトル」の大きさ（傾斜角，Ｘ，Ｙ座標系で表記）の軌跡である。同図に示すように、始点と終点とが大きく離れて傾斜角が大きく変動していることがわかる。

そこでこうした傾斜センサ１５の特性を踏まえ、本実施形態では以下のようにして地盤変位の検知精度を向上させている。

まず図１６に示すように、近い位置に設置されている傾斜センサ１５を同じグループ（グループＩＤを「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」・・・」としている。）に分類する。尚、グループは、同じグループに所属している複数の傾斜センサ１５の夫々に地盤変位による傾斜ベクトルが一様に作用するように（同じ真の傾斜角が計測されるように）設ける。但し、上記一様性に必ずしも厳密性は要求されず、地盤変位観測システム１に対して求められる地盤変位の検知精度や除去不可能な誤差の大きさ等との関係である程度の許容範囲を有していてもよい。

ここで傾斜センサ１５の二次元座標系（Ｘ，Ｙ）における前述した傾斜角のベクトル（大きさ（傾斜角），方位角）が、例えば、図１７に示すように時系列的に変化（変化前のベクトル（細い実線で示すベクトル）からΔｔ時間経過後の変化後のベクトル（太い実線で示すベクトル）に変化）した場合を考える。

この場合、図１８に示すように、傾斜センサ１５には、「外乱による傾斜ベクトル」と「地盤変位による傾斜ベクトル」が作用している。ここで「外乱による傾斜ベクトル」は、変化前のベクトルと方向は一致しているが大きさが増大している（尚、停止や逆戻りすることもあるが、ここでは説明の簡単のため、大きさが時系列的に増大する場合を例示している。）。そしてこの「外乱による傾斜ベクトル」と「地盤変位による傾斜ベクトル」とを合成したものが変化後のベクトルに等しくなる。

ここで「地盤変位による傾斜ベクトル」のうち、「外乱による傾斜ベクトル」に対して垂直な方向の成分（この成分もベクトルである）は、図１９に示すように、変化前のベクトルと変化後のベクトルとから、代数学的もしくは幾何学的な演算（ベクトル演算）により求めることができる。そしてこのような垂直な方向の成分は、同一のグループに所属する傾斜センサ１５の夫々について求めることができる。図２０に同一のグループに所属する他の傾斜センサ１５により上記垂直な方向の成分を求めた例を示す。

図１９及び図２０に示すように、「外乱による傾斜ベクトル」は傾斜センサ１５ごとに異なるが、「地盤変位による傾斜ベクトル」については一致している（同一のグループに所属する各傾斜センサ１５には「地盤変位による傾斜ベクトル」が一様に作用するという前述した前提による。）。従って、以上のようにして求めた、同一のグループに所属している複数の傾斜センサ１５の夫々について求めた「地盤変位による傾斜ベクトル」のうち、「外乱による傾斜ベクトル」に対して垂直な方向の成分をベクトル演算により合成すれば、「地盤変位による傾斜ベクトル」を求めることができる。図２１に、図１９及び図２０の「外乱による傾斜ベクトル」に対して垂直な方向の成分を合成している様子を示す。

このように、以上の方法によれば、複数の傾斜センサ１５の計測値（「外乱による傾斜ベクトル」に対して垂直な方向の成分）を用いて「地盤変位による傾斜ベクトル」の測定精度を向上させることができる。また統計的に有意な数の計測値を得ることが難しい場合でも測定精度を確保することが可能になる。

＜温度変化による傾斜＞
前述したように、「地盤変位による傾斜」の測定精度を低下させる要因となる事象のうち、事象ａ及び事象ｂについては、長期的にみれば次第に安定する傾向があるが、事象ｃについては屋外の温度変化に伴い常時発生し、長期的に安定化することもなく、「地盤変位による傾斜」の測定に与える影響が大きい。そこで本発明者らは、事象ｃが「外乱による傾斜ベクトル」に与える影響について調べた。

図２２は、上記検証にて得られた温度（屋内実験室の温度）の変化を示すグラフであり、図２３は、温度と傾斜角（Ｘ座標）の関係（直線近似）であり、図２４は温度と傾斜角（Ｙ座標）の関係（直線近似）である。これらの図より、温度と傾斜角との間には一定の相関があることがわかる。

このように温度と傾斜角には一定の相関がみられる。従って、傾斜角に温度補正を施す（例えば０度に換算する）ことで「地盤変位による傾斜ベクトル」の測定精度を向上させることができる。

但し、温度の変化によりコンクリート基礎が膨張・収縮し、傾斜するという物理的な現象の過程において、温度の変化とコンクリート基礎の膨張／収縮との間にはある程度の時間差が生じる。そのため、「温度の変化が遅い」場合は傾斜角の追従性は良いが、「温度の変化が速い」場合は傾斜角の追従性が悪くなり、両者の間で温度補正の結果に差（温度の変化に対する傾斜角の変化の追従性の違いに起因する差）が生じることとなる。そして温度変化の態様は、設置環境や季節、天候等の様々な条件により大きく異なるため、このような差は頻繁に生じうる。

＜温度補正＞
以上を踏まえ、本実施形態の地盤変位観測システム１では、以下のようにすることにより、「温度変化による傾斜」が発生した傾斜センサ１５（センサノード１０）であっても「地盤変位による傾斜」を高い精度で測定することができるようにしている。

「温度変化による傾斜」が発生した傾斜センサ１５では，傾斜角（Ｘ，Ｙ座標の９６回移動平均値）の軌跡は、図１５に示したとおり、同一方向への進行・後退を繰り返し、ほぼ一直線となっている。これを「始点」を基準としたベクトルの大きさと方向で示すと、図２５のとおりとなる。同図に示すように、「温度変化による傾斜ベクトル」は、温度がＡ度のときとＢ度のときとで方向は変わらず、大きさのみが異なる。

ここで「地盤変位による傾斜」が発生すると、図２６に示すように「温度変化による傾斜ベクトル」と「地盤変位による傾斜ベクトル」とが合成されて「合成ベクトル」となる。そして「地盤変位による傾斜ベクトル」のうち「温度変化による傾斜ベクトル」を基準とした垂直な方向の成分は、図２７に示すように「温度変化による傾斜ベクトル」と「合成ベクトル」とを用い、図中の「温度変化による傾斜ベクトル」の延長線（破線）に対する垂直な方向の成分（点線）として容易に求めることができる（以下、この方法のことを方法（１）と称する。）。尚、方法（１）では、「地盤変位による傾斜ベクトル」の上記延長線（破線）の「水平な方向の成分」については「温度変化による傾斜ベクトル」と区別がつかず、求めることができない。

このように、方法（１）によれば、「温度変化による傾斜ベクトル」の方向と「地盤変位による傾斜ベクトル」の方向とが互いに直角に近い場合には、垂直な方向の成分は「地盤変位による傾斜ベクトル」の大きさに近い値として検出されるが、逆に「温度変化による傾斜ベクトル」の方向と「地盤変位による傾斜ベクトル」の方向とが互いに水平に近い場合には、垂直な方向の成分は「地盤変位による傾斜ベクトル」の大きさよりも小さく検出されてしまう。また両者が完全に水平の関係にある場合は、垂直な方向の成分は全く検出されなくなってしまう。

そこで本実施形態の地盤変位観測システム１では、次の方法（以下、方法（２）と称する。）も採用する。この方法では、まず異なる温度の夫々ついて、温度が所定時間（例えば３時間）以上一定であることを検知した場合に傾斜角を取得し、異なる温度の夫々について取得した傾斜角に基づき、「温度変化による傾斜ベクトル」を求める。より具体的には、異なる温度の夫々について、温度が安定しているときに傾斜角を取得し、温度と傾斜角との相関を求める。そして求めた温度と傾斜角との相関を用いて「地盤変位による傾斜ベクトル」について補正を行い、「地盤変位による傾斜ベクトル」の測定精度の向上を図る。尚、上記補正は、例えば、前述した「合成ベクトル」から「温度変化による傾斜ベクトル」の変化分を差し引くことにより行う。

ここで前述したように、温度の変化に傾斜角の変化が追従する温度と傾斜角の相関は安定しており、「地盤変位による傾斜ベクトル」について正確な温度補正を施すことが可能である。このため、方法（２）では「温度変化による傾斜ベクトル」の影響を低減することができ、図２８に示すように「地盤変位による傾斜ベクトル」の大きさ（傾斜角）と方向とを正確に求めることができる。

但し、方法（２）では、前述したように毎日の測定ごとに傾斜角について所要の十分な測定精度（０．０１〜０．０２度の変動幅に安定）が要求される。そのため、誤差（正規分布）を低減すべく、毎日の測定ごとに十分なサンプリング回数でサンプリングを行い、それらの平均値を算出することが望ましい。尚、一般に夜間は昼間に比べて温度が安定しているので、ほぼ１日ごとのインターバルで方法（２）により「地盤変位による傾斜ベクトル」を求めることができる。もちろん、検出のインターバルは短ければ短いほどよいが、「状態変化を予兆の段階で捉える、あるいは年間で数（mm）程度の緩慢な地盤の変化を長期的に監視する」といった目的であれば、１日ごとのインターバルとした場合でも有効な情報を得ることができる。

ところで、方法（２）により「地盤変位による傾斜ベクトル」が検出された場合には、梅雨や台風時の大雨、積雪後の雪解けによる地下水位の上昇、地震の発生等を契機として急激な地盤変位が生じる可能性があり、通常は監視を強化することが求められ、例えば、より短いインターバルで「地盤変位による傾斜ベクトル」を検出することが要求される。そこで方法（２）が適用されている間に「地盤変位による傾斜ベクトル」が検出された場合、もしくは、水位計、地震計等により、梅雨や台風時の大雨、積雪後の雪解けによる地下水位の上昇、あるいは地震等の現象の発生等、地盤変位を引き起こす要因となりうる現象が検知された場合には、例えば、検知方法を方法（２）から方法（１）に切り替えてより短いインターバルでの監視を開始するようにする。

但し、前述したように、方法（１）では、「地盤変位による傾斜ベクトル」のうち「温度変化による傾斜ベクトル」を基準とした垂直な方向の成分しか測定することができず、「温度変化による傾斜ベクトル」と「地盤変位による傾斜ベクトル」の方向が互いに直角に近い場合、垂直な方向の成分は「地盤変位による傾斜ベクトル」の大きさに近い値として検出されるが、逆に「温度変化による傾斜ベクトル」と「地盤変位による傾斜ベクトル」の方向が互いに水平に近い場合には、垂直な方向の成分は、「地盤変位による傾斜ベクトル」の大きさよりも小さく検出されてしまう。また完全に水平の場合には、垂直な方向の成分が全く検出されなくなってしまう。

そこで、方法（１）を適用している場合に、方法（２）を適用している際に検出された「地盤変位による傾斜ベクトル」を用いてベクトル演算を行うようにする。ここで「地盤変位による傾斜ベクトル」は、地盤変位がさらに進行した場合でも、大きさは変化しても方向は不変である。そのため、「温度変化による傾斜ベクトル」と「地盤変位による傾斜ベクトル」とがなす角度Φは一定（方法（２）が適用されていたときと同じ）となり、「地盤変位による傾斜ベクトル」の大きさは、方法（２）が適用されていた際に計測された角度Φを用いて、垂直な方向の成分／sinΦとして算出することができる。但し、角度Φが０度となる場合（完全に水平の場合）はこの方法における限界となる。しかし角度Φが０度であることが予め方法（２）が適用されていたときに確認できていれば、事前に何らかの対策（例えば、別のコンクリート基礎を設置する等）を講じることができる。

尚、方法（１）においても、方法（２）と同様に毎回の測定ごとに傾斜角の測定値には所要の精度（０．０１〜０．０２度の変動幅に安定）が要求される。そこで誤差（正規分布）を低減するため、毎回の測定値ごとに十分なサンプリング回数でサンプリングし、平均値を算出することが好ましい。
＝処理説明＝
続いて、地盤変位観測システム１において行われる処理について説明する。

＜地盤変位観測処理＞
図２９は、地盤変位観測システム１において行われる処理（以下、地盤変位観測処理Ｓ２９００と称する。）を説明するフローチャートである。以下、同図とともに地盤変位観測処理Ｓ２９００について説明する。

センサノード１０の制御装置１１は、ゲートウェイ装置２０からの制御指示６００の受信有無をリアルタイムに監視している（Ｓ２９１１）。制御指示６００を受信すると（Ｓ２９１１：ＹＥＳ）、制御装置１１は、受信した制御指示６００の内容に従ってセンサノード１０の構成要素についての消費電力の制御や計測データ（温度や傾斜角）を取得するタイミングの設定を行う（Ｓ２９１２）。制御指示６００を受信していない場合（Ｓ２９１１：ＮＯ）、制御装置１１はＳ２９１３からの処理を行う。

Ｓ２９１３では、制御装置１１は、当該センサノード１０の傾斜センサ１５が、現在、オン（傾斜角を計測可能な状態）であるか否かを判定する。傾斜センサ１５がオンである場合（Ｓ２９１３：ＹＥＳ）、処理はＳ２９１４に進む。一方、傾斜センサ１５がオフ（傾斜センサ１５がスタンバイ状態等で傾斜角を計測できない状態）である場合（Ｓ２９１３：ＮＯ）、処理はＳ２９１１に戻る。

Ｓ２９１４では、制御装置１１は、現在が温度の計測時機か否かを判定する。尚、温度の計測時機は、原則として、その到来間隔が、少なくとも傾斜角の計測時機の到来間隔よりも短くなるように設定される。現在が温度の計測時機である場合（Ｓ２９１４：ＹＥＳ）、制御装置１１は、当該センサノード１０の温度センサ１３から計測値を取得する（Ｓ２９１５）。現在が計測時機でない場合（Ｓ２９１４：ＮＯ）、処理はＳ２９１６に進む。

Ｓ２９１６では、制御装置１１は、現在が傾斜角の計測時機か否かを判定する。現在が傾斜角の計測時機である場合（Ｓ２９１６：ＹＥＳ）、制御装置１１は、当該センサノード１０の傾斜センサ１５から計測値を取得する（Ｓ２９１７）。現在が傾斜角の計測時機でない場合（Ｓ２９１６：ＮＯ）、処理はＳ２９１８に進む。

尚、傾斜角の計測時機は、例えば、要求されている検知精度を確保するのに必要とされる頻度に設定される。また方法（２）が選択されている場合には、例えば、Ｓ２９１５で計測された温度に基づき、温度が所定時間以上変化していないことを検知した場合に傾斜角の計測時機が発生するように設定される。

Ｓ２９１８では、制御装置１１は、送信データが有るか（Ｓ２９１５及びＳ２９１７の少なくともいずれかにおいて新たに取得した計測値（温度や傾斜角）があるか）否かを判定する。送信データが有る場合（Ｓ２９１８：ＹＥＳ）、制御装置１１は、計測値を設定した計測データ５００を生成してゲートウェイ装置２０に送信する（Ｓ２９１９）。一方、送信データが無い場合（Ｓ２９１８：ＮＯ）、処理はＳ２９１１に戻る。

ゲートウェイ装置２０は、センサノード１０からの計測データ５００の受信時機が到来した否かをリアルタイムに監視している（Ｓ２９５１）。現在が計測データ５００の受信時機である場合（Ｓ２９５１：ＹＥＳ）、ゲートウェイ装置２０は、計測データ５００の受信を開始し（Ｓ２９５２）、計測データ５００を受信すると、ゲートウェイ装置２０は、受信した計測データ５００の内容を計測値管理テーブル９００に出力する（Ｓ２９５３）。尚、ゲートウェイ装置２０は、計測データ５００を随時サーバ装置３０に中継送信し、一方でサーバ装置３０は、計測データ５００を受信すると、計測値管理テーブル９００の内容を、受信した計測データ５００の内容に更新する。

Ｓ２９５４では、ゲートウェイ装置２０は、地盤変位検知処理を開始するか否かを判定する。ゲートウェイ装置２０が地盤変位検知処理を開始すると判定した場合（Ｓ２９５４：ＹＥＳ）、処理はＳ２９５５に進み。ゲートウェイ装置２０が地盤変位検知処理を開始しないと判定した場合（Ｓ２９５４：ＮＯ）、処理はＳ２９５２に戻る。尚、ゲートウェイ装置２０は、例えば、計測データ５００を受信することが予定されているセンサノード１０からの計測データ５００の受信が完了した場合に地盤変位検知処理を開始すると判定する。また、ゲートウェイ装置２０は、例えば、タイムアウトした（予定されている受信期間が終了した）場合に地盤変位検知処理を開始すると判定する。

Ｓ２９５５では、ゲートウェイ装置２０は、地盤変位が生じているか否かを判定する処理（以下、地盤変位検知処理Ｓ２９５５と称する。）を実行する。ここで地盤変位検知処理Ｓ２９５５には、前述した方法（１）に対応した処理（以下、地盤変位検知処理（方法（１））Ｓ２９５５と称する。）と、前述した方法（２）に対応した処理（以下、地盤変位検知処理（方法（２））Ｓ２９５５と称する。）とがある。ゲートウェイ装置２０は、後述する検知方法選択処理Ｓ２９５８において現在、選択している方法に応じていずれかの処理を選択する。尚、以下の説明において、ゲートウェイ装置２０は、デフォルトの検知方法として、方法（２）を選択するものとする。地盤変位検知処理Ｓ２９５５の詳細については後述する。

Ｓ２９５６では、ゲートウェイ装置２０は、地盤変位検知処理Ｓ２９５５の結果が、「地盤変位有り」であるか否かを判定する。ゲートウェイ装置２０は、例えば、後述する地盤変位判定結果テーブル９５０の判定結果９５２に「有」が設定されているグループが一つでもあれば、地盤変位検知処理Ｓ２９５５の結果が「地盤変位有り」であると判定する。またゲートウェイ装置２０は、例えば、後述する地盤変位判定結果テーブル９５０の判定結果９５２に「有」が設定されているグループが予め定められた数以上あれば、地盤変位検知処理Ｓ２９５５の結果が「地盤変位有り」であると判定する。

ゲートウェイ装置２０が、地盤変位検知処理Ｓ２９５５の結果が「地盤変位有り」であると判定した場合（Ｓ２９５６：ＹＥＳ）、ゲートウェイ装置２０は、地盤変位を検知した旨を出力装置２５に出力する（Ｓ２９５７）。一方、ゲートウェイ装置２０が、地盤変位検知処理Ｓ２９５５の結果が「地盤変位有り」でないと判定した場合（Ｓ２９５６：ＮＯ）、処理はＳ２９５８に進む。

Ｓ２９５８では、ゲートウェイ装置２０は、地盤変位を検知する方法として、前述した方法（１）又は方法（２）のいずれかを選択する処理（以下、検知方法選択処理Ｓ２９５８と称する。）を実行する。検知方法選択処理Ｓ２９５８の詳細については後述する。

Ｓ２９５９では、サーバ装置３０が制御指示６００を生成する。Ｓ２９６０では、サーバ装置３０が制御指示６００をゲートウェイ装置２０を介してセンサノード１０に送信する。

＜地盤変位検知処理（方法（１））＞
図３０は、前述した地盤変位検知処理（方法（１））Ｓ２９５５を説明するフローチャートである。以下、同図とともに地盤変位検知処理Ｓ２９５５（方法（１））について説明する。

まずゲートウェイ装置２０は、計測値管理テーブル９００から、グループ（グループＩＤ）を一つ選択する（Ｓ３０１１）。

続いて、ゲートウェイ装置２０は、計測値管理テーブル９００から、選択したグループに所属する傾斜センサ１５の組を選択する（Ｓ３０１２）。尚、ゲートウェイ装置２０は、例えば、夫々の「外乱による傾斜ベクトル」の方向のなす角が０゜に近い傾斜センサ１５の組を優先して選択する。

続いて、ゲートウェイ装置２０は、計測値管理テーブル９００から、選択した傾斜センサ１５の夫々について、時系列的な変化の前後のベクトルを取得する（Ｓ３０１３）。

続いて、ゲートウェイ装置２０は、計測値管理テーブル９００から、選択した傾斜センサ１５の夫々について、前述した演算を行うことにより「地盤変位による傾斜ベクトル」のうち「温度変化による傾斜ベクトル」に対して垂直な方向の成分を求める（Ｓ３０１４）。

続いて、ゲートウェイ装置２０は、選択した傾斜センサ１５の夫々について求めた「温度変化による傾斜ベクトル」に対して垂直な方向の成分の大きさの平均を求める（Ｓ３０１５）。

続いて、ゲートウェイ装置２０は、Ｓ３０１５で求めた平均値の絶対値が予め設定された閾値を超えているか否かを判定する（Ｓ３０１６）。上記絶対値が予め設定された閾値以上である場合（Ｓ３０１６：ＹＥＳ）、ゲートウェイ装置２０は現在選択中のグループについて「地盤変位有り」と判定する（Ｓ３０１７）。その後はＳ３０１９に進む。一方、上記絶対値が予め設定された閾値を未満である場合（Ｓ３０１６：ＮＯ）、ゲートウェイ装置２０は現在選択中のグループについて「地盤変位無し」と判定する（Ｓ３０１８）。その後、処理はＳ３０１９に進む。

Ｓ３０１９では、ゲートウェイ装置２０は、Ｓ３０１７又はＳ３０１８の判定結果を地盤変位判定結果テーブル９５０に設定する。

Ｓ３０２０では、ゲートウェイ装置２０は、全てのグループを選択済みか否かを判定する。全てのグループを選択済みである場合（Ｓ３０２０：ＹＥＳ）、処理は図２９のＳ２９５９に進む。未選択のグループが残存する場合（Ｓ３０２０：ＮＯ）、処理はＳ３０１１に戻る。

図３１に、地盤変位判定結果テーブル９５０の一例を示している。同図に示すように、地盤変位判定結果テーブル９５０は、グループＩＤ９５１、判定結果９５２、平均値９５３、及び判定日時９５４の各項目を有するレコードの集合である。判定結果９５２には、当該レコードのグループＩＤ９５１の判定結果が設定される（「地盤変位有り」の場合は「有」、「地盤変位無し」の場合は「無」が設定される。）。平均値９５３には、当該レコードのグループ９５１についてＳ３０１５の処理で求めた平均値（後述する地盤変位検知処理(方法（２））Ｓ２９５５が適用される場合は図３２のＳ３２１５の処理で求めた平均値）が設定される。尚、ユーザは合成ベクトル９５３から合成ベクトルの方向と大きさを知ることができる。判定日時９５４には、当該レコードのグループ９５１について当該判定結果９５２の判定を行った日時が設定される。地盤変位判定結果テーブル９５０の内容を参照することで、ユーザはグループごとに（観測エリア２の所定領域ごとに）地盤変位が生じているか否かを把握することができる。

＜地盤変位検知処理（方法（２））＞
図３２は、前述した地盤変位検知処理（方法（２））Ｓ２９５５を説明するフローチャートである。以下、同図とともに地盤変位検知処理（方法（２））Ｓ２９５５について説明する。

まずゲートウェイ装置２０は、計測値管理テーブル９００から、グループ（グループＩＤ）を一つ選択する（Ｓ３２１１）。

続いて、ゲートウェイ装置２０は、計測値管理テーブル９００から、選択したグループに所属する各傾斜センサ１５について、時系列的な変化の前後のベクトルを取得する（Ｓ３２１２）。

続いて、ゲートウェイ装置２０は、計測値管理テーブル９００に基づき、各傾斜センサについて温度と傾斜角との相関を求める（Ｓ３２１３）。

続いて、各傾斜センサについて、時系列的な変化の前後のベクトルの差を求め、Ｓ３２１３で求めた温度と傾斜角との相関を用いて補正することにより「地盤変位による傾斜ベクトル」を求める（Ｓ３２１４）。

続いて、ゲートウェイ装置２０は、選択中のグループの各傾斜センサ１５の夫々について求めた「外乱による傾斜ベクトル」に対して垂直な方向の成分の大きさの平均を求める（Ｓ３２１５）。

続いて、ゲートウェイ装置２０は、Ｓ３２１５で求めた平均値の絶対値が予め設定された閾値を超えているか否かを判定する（Ｓ３２１６）。上記絶対値が予め設定された閾値以上である場合（Ｓ３２１６：ＹＥＳ）、ゲートウェイ装置２０は現在選択中のグループについて「地盤変位有り」と判定する（Ｓ３２１７）。その後はＳ３２１９に進む。一方、上記絶対値が予め設定された閾値を未満である場合（Ｓ３２１６：ＮＯ）、ゲートウェイ装置２０は現在選択中のグループについて「地盤変位無し」と判定する（Ｓ３２１８）。その後、処理はＳ３２１９に進む。

Ｓ３２１９では、ゲートウェイ装置２０は、Ｓ３２１７又はＳ３２１８の判定結果を地盤変位判定結果テーブル９５０に設定する。

Ｓ３２２０では、ゲートウェイ装置２０は、全てのグループを選択済みか否かを判定する。全てのグループを選択済みである場合（Ｓ３２２０：ＹＥＳ）、処理は図２９のＳ２９５９に進む。未選択のグループが残存する場合（Ｓ３２２０：ＮＯ）、処理はＳ３２１１に戻る。

＜検知方法選択処理＞
図３３は、図２９における検知方法選択処理Ｓ２９５８を説明するフローチャートである。以下、同図とともに検知方法選択処理Ｓ２９５８について説明する。前述したようにゲートウェイ装置２０は、デフォルトの検知方法として方法（２）を選択している。

まずゲートウェイ装置２０は、現在の検知方法９７０を参照し、現在の検知方法が方法（１）又は方法（２）のいずれであるかを調べる（Ｓ３３１１）。現在の検知方法が方法（１）である場合は（Ｓ３３１１：方法（１））、Ｓ３３２１の処理に進む。現在の検知方法が方法（２）に設定されている場合は（Ｓ３３１１：方法（２））、Ｓ３３３１の処理に進む。

Ｓ３３２１では、ゲートウェイ装置２０は、現在、方法（１）に切り換える条件が成立しているか否かを判定する。上記条件が成立している場合（Ｓ３３２１：ＹＥＳ）、ゲートウェイ装置２０は、現在の検知方法を方法（１）に切り換え（現在の検知方法９７０を現在の検知方法が方法（１）である旨に更新）（Ｓ３３２２）、その後は図２９のＳ２９５９の処理に進む。上記条件が成立していない場合は（Ｓ３３２１：ＮＯ）、図２９のＳ２９５９の処理に進む。

ここで現在の検知方法を方法（１）に切り換える上記条件としては、例えば、「地盤変位による傾斜ベクトル」が検出されている場合、水位計、地震計等により、梅雨や台風時の大雨、積雪後の雪解けによる地下水位の上昇、あるいは地震等の現象の発生等、地盤変位を引き起こす要因となりうる現象が検知されている場合である。尚、ゲートウェイ装置２０は、水位計、地震計等により上記現象が検知された旨の情報を、観測エリア２に設置され当該ゲートウェイ装置２０と通信可能に接続されている水位計、地震計等から取得する。またゲートウェイ装置２０は、例えば、上記情報を通信網５を通じて取得する。

Ｓ３３３１では、ゲートウェイ装置２０は、現在、方法（２）に切り換える条件が成立しているか否かを判定する。上記条件が成立している場合は（Ｓ３３３１：ＹＥＳ）、ゲートウェイ装置２０は、現在の検知方法を方法（２）に切り換え（現在の検知方法９７０を現在の検知方法が方法（２）である旨に更新）（Ｓ３３３２）、その後は図２９のＳ２９５９の処理に進む。上記条件が成立していない場合は（Ｓ３３２１：ＮＯ）、図２９のＳ２９５９の処理に進む。

ここで現在の検知方法を方法（２）に切り換える上記条件としては、例えば、「地盤変位による傾斜ベクトル」が検出されない場合、水位計、地震計等から地盤変位を引き起こす要因となりうる現象が検知された旨の情報を取得していない場合等がある。

尚、方法（２）から方法（１）への切り換えや、方法（１）から方法（２）への切り換えを、例えば、ユーザがユーザ端末４０を操作して手動で行うようにしてもよい。

以上に説明したように、本実施形態の地盤変位観測システム１にあっては、温度が所定時間以上一定であることを検知したとき、即ち、夜間等の温度が安定している時間帯に計測された傾斜角に基づき、温度と傾斜角との相関を求めるので、温度と傾斜角との相関を正確に求めることができ、これを用いて時系列的な変化の前後における各ベクトルの差について補正を行うことで、地盤変位による傾斜ベクトルを精度よく求めることができる。このため、例えば、１日ごとのインターバル等で傾斜角を計測した場合でも、地盤変位を検知することが可能になる。

また本実施形態の地盤変位観測システム１にあっては、地盤変位による傾斜ベクトルが検知された場合、より短い時間間隔で計測された傾斜センサ１５の計測値を用いて精度よく地盤変位による傾斜ベクトルを検知するので、梅雨や台風時の大雨、積雪後の雪解けによる地下水位の上昇、地震の発生等を契機として生じる地盤変位に備えて監視を強化することができる。

ところで、以上の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

例えば、ゲートウェイ装置２０とサーバ装置３０を共通のハードウェア（ゲートウェイ装置２０とサーバ装置３０の双方の機能を兼ね備えた装置）としてもよい。

また前述した地盤変位観測処理Ｓ２９００においてゲートウェイ装置２０が主体となって行う処理については、これをサーバ装置３０が主体となって行う処理としてもよい。

また例えば、ゲートウェイ装置２０又はサーバ装置３０が、前述した地盤変位検知処理（方法（１））Ｓ２９５５と地盤変位検知処理（方法（２））Ｓ２９５５とを並行して行うようにしてもよい。もしくはゲートウェイ装置２０又はサーバ装置３０が、両者（地盤変位検知処理（方法（１））Ｓ２９５５及び地盤変位検知処理（方法（２））Ｓ２９５５）を、傾斜角の測定が行われる期間の一部の期間において並行して行うようにしてもよい。

１ 地盤変位観測システム、２ 観測エリア、５ 通信網、１０ センサノード、１１ 制御装置、１２ 無線装置、１３ 温度センサ、１５ 傾斜センサ、２０ ゲートウェイ装置、３０ サーバ装置、４０ ユーザ端末、４１３ 消費電力／計測時機制御部、５００ 計測データ、６００ 制御指示、８１５ 地盤変位検知部、８１５１ ベクトル演算部、８１５２ 温度補正処理部、８１６ 検知方法選択部、９００ 計測値管理テーブル、９５０ 地盤変位判定結果テーブル、９７０ 現在の検知方法、１２００ 実験系、Ｓ２９００ 地盤変位観測処理、Ｓ２９５５ 地盤変位検知処理、Ｓ２９５８ 検知方法選択処理

Claims (10)

1. 傾斜センサを用いた地盤変位の観測方法であって、
   情報処理装置が、
   地盤変位の観測が行われる所定のエリア内に設置した傾斜センサについて傾斜角（変位角）のベクトルを時系列的に計測した値を取得するステップ、
   前記所定エリアにおける現在の温度を取得するステップ、
   前記温度が異なる複数の場合の夫々において、温度が所定時間以上一定であることを検知したときに計測された前記傾斜角を取得するステップ、
   前記温度が異なる複数の場合の夫々について取得した前記傾斜角に基づき、温度と傾斜角との相関を求めるステップ、
   時系列的な変化の前後における各前記ベクトルの差を、前記相関に基づき補正することにより、前記地盤変位による傾斜ベクトルを求めるステップ、
   を実行する、
   地盤変位の観測方法。
2. 請求項１に記載の地盤変位の観測方法であって、
   前記情報処理装置が、
   求めた前記地盤変位による傾斜ベクトルが予め設定された閾値を超えているか否かを判定し、超えていると判定した場合に、
   より短い時間間隔で計測された、傾斜センサについて傾斜角（変位角）のベクトルの時系列的な計測値を取得し、
   前記時系列的な変化の前後における各前記ベクトルに基づき、地盤変位による傾斜ベクトルのうち、温度変化による傾斜ベクトルに対して垂直な方向の成分を求めるステップ、
   求めた前記垂直な方向の成分が所定の閾値を超えているか否かを判定するステップ
   を実行する、
   地盤変位の観測方法。
3. 請求項２に記載の地盤変位の観測方法であって、
   前記情報処理装置が、温度変化による傾斜ベクトルに対して垂直な方向の成分と、温度変化による傾斜ベクトルと地盤変位による傾斜ベクトルとがなす角度とに基づき、前記地盤変位による傾斜ベクトルを求めるステップ
   を実行する、
   地盤変位の観測方法。
4. 請求項１に記載の地盤変位の観測方法であって、
   前記情報処理装置が、
   地盤変位の観測が行われる所定のエリア内に設置した複数の傾斜センサの夫々について傾斜角（変位角）のベクトルを時系列的に計測した値を取得するステップ、
   複数の傾斜センサの夫々について、前記温度が異なる複数の場合の夫々において、温度が所定時間以上一定であることを検知したときに計測された前記傾斜角を取得するステップ、
   複数の傾斜センサの夫々について、前記温度が異なる複数の場合の夫々について取得した前記傾斜角に基づき、温度と傾斜角との相関を求めるステップ、
   複数の傾斜センサの夫々について、時系列的な変化の前後における各前記ベクトルの差を、前記相関に基づき補正することにより、前記地盤変位による傾斜ベクトルを求めるステップ、
   前記複数の傾斜センサの夫々について求めた前記地盤変位による傾斜ベクトルの平均を求めるステップ、
   を実行する、
   地盤変位の観測方法。
5. 請求項２に記載の地盤変位の観測方法であって、
   前記情報処理装置が、
   地盤変位の観測が行われる所定のエリア内に設置した複数の傾斜センサの夫々について傾斜角（変位角）のベクトルを時系列的に計測した値を記憶するステップ、
   前記複数の傾斜センサの夫々について、夫々の時系列的な変化の前後における各前記ベクトルに基づき、地盤変位による傾斜ベクトルのうち、温度変化による傾斜ベクトルに対して垂直な方向の成分を求めるステップ、
   前記複数の傾斜センサの夫々について求めた前記垂直な方向の成分の大きさの平均を求め、求めた値に基づき前記エリアにおける地盤変位による傾斜に関する情報を生成するステップ、
   を実行する、
   地盤変位の観測方法。
6. 請求項１に記載の地盤変位の観測方法に用いる前記情報処理装置であって、
   地盤変位の観測が行われる所定のエリア内に設置した傾斜センサについて傾斜角（変位角）のベクトルを時系列的に計測した値を取得し、
   前記所定エリアにおける現在の温度を取得し、
   前記温度が異なる複数の場合の夫々において、温度が所定時間以上一定であることを検知したときに計測された前記傾斜角を取得し、
   前記温度が異なる複数の場合の夫々について取得した前記傾斜角に基づき、温度と傾斜角との相関を求め、
   時系列的な変化の前後における各前記ベクトルの差を、前記相関に基づき補正することにより、前記地盤変位による傾斜ベクトルを求める
   情報処理装置。
7. 請求項６に記載の情報処理装置であって、
   求めた前記地盤変位による傾斜ベクトルが予め設定された閾値を超えているか否かを判定し、超えていると判定した場合に、
   より短い時間間隔で計測された、傾斜センサについて傾斜角（変位角）のベクトルの時系列的な計測値を取得し、
   前記時系列的な変化の前後における各前記ベクトルに基づき、地盤変位による傾斜ベクトルのうち、温度変化による傾斜ベクトルに対して垂直な方向の成分を求めるステップ、
   求めた前記垂直な方向の成分が所定の閾値を超えているか否かを判定する
   情報処理装置。
8. 請求項７に記載の情報処理装置であって、
   温度変化による傾斜ベクトルに対して垂直な方向の成分と、温度変化による傾斜ベクトルと地盤変位による傾斜ベクトルとがなす角度とに基づき、前記地盤変位による傾斜ベクトルを求める
   情報処理装置。
9. 請求項６に記載の情報処理装置であって、
   地盤変位の観測が行われる所定のエリア内に設置した複数の傾斜センサの夫々について傾斜角（変位角）のベクトルを時系列的に計測した値を取得し、
   複数の傾斜センサの夫々について、前記温度が異なる複数の場合の夫々において、温度が所定時間以上一定であることを検知したときに計測された前記傾斜角を取得し、
   複数の傾斜センサの夫々について、前記温度が異なる複数の場合の夫々について取得した前記傾斜角に基づき、温度と傾斜角との相関を求め、
   複数の傾斜センサの夫々について、時系列的な変化の前後における各前記ベクトルの差を、前記相関に基づき補正することにより、前記地盤変位による傾斜ベクトルを求め、
   前記複数の傾斜センサの夫々について求めた前記地盤変位による傾斜ベクトルの平均を求める
   情報処理装置。
10. 請求項７に記載の情報処理装置であって、
    地盤変位の観測が行われる所定のエリア内に設置した複数の傾斜センサの夫々について傾斜角（変位角）のベクトルを時系列的に計測した値を記憶し、
    前記複数の傾斜センサの夫々について、夫々の時系列的な変化の前後における各前記ベクトルに基づき、地盤変位による傾斜ベクトルのうち、温度変化による傾斜ベクトルに対して垂直な方向の成分を求め、
    前記複数の傾斜センサの夫々について求めた前記垂直な方向の成分の大きさの平均を求め、求めた値に基づき前記エリアにおける地盤変位による傾斜に関する情報を生成する
    情報処理装置。