JP6985728B2

JP6985728B2 - 検知装置

Info

Publication number: JP6985728B2
Application number: JP2017205955A
Authority: JP
Inventors: 文基星山
Original assignee: 株式会社Ｅ・Ｃ・Ｓ
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2021-12-22
Anticipated expiration: 2037-10-25
Also published as: JP2019078643A

Description

本発明は、斜面崩壊の前兆を検知可能な検知装置に関する。

近年、集中豪雨等による地滑りや土砂崩れといった地盤崩壊による土砂災害が多発しており、このような土砂災害の前兆を検知して災害を最小限に抑えることの重要性が高まっている。土砂災害の前兆を検知する従来の方法としては、角度センサを備えた検知柱を傾斜地に設置し、所定角度以上の傾きを検知すると土砂崩壊発生予報情報を出力するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３１６８８３号公報

本発明は、簡単な構成で斜面崩落の前兆を検知可能な検知装置の提供を目的とする。

本発明は、斜面崩落前兆による衝撃を検知可能な検知装置の提供を他の目的とする。

本発明の検知装置は、斜面に設置され、前記斜面の崩壊の程度に応じて傾く支持具と、前記支持具に支持される笠部と、前記笠部内に設けられた振り子と、前記振り子の揺れを検知する検知部と、を備え、前記支持具が傾くと前記振り子が揺れ、前記振り子が揺れて前記笠部に接触すると、前記検知部はこれを検知することを特徴とする。

本発明の検知装置によれば、振り子が笠部に接触したことを検知することにより、支持具の傾きの発生、ひいては斜面崩落の前兆を検知することができる。

（ａ）は本発明の実施形態に係る検知装置の概略外観図、（ｂ）は図１（ａ）のＩｂーＩｂ線断面図。図１に示す検知装置の要部拡大図。図１に示す検知装置における振り子の揺れを説明する概略図。図１に示す検知装置の機能ブロック図。図１に示す検知装置の変形例を示す図。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る検知装置について説明する。図１を参照して、本実施形態の検知装置１は、斜面Ｓの崩壊や崩壊の前兆を検知するものであり、斜面Ｓに設置されて斜面Ｓの変位（崩壊）の程度に応じて傾く支持具２と、支持具２に支持された笠部３と、笠部３内に設けられた振り子４と、振り子４の揺れを検知する検知部５（図４）と、を備える。斜面Ｓが変位すると振り子４が揺れ、振り子４が笠部３の内周面に接触すると、検知部５はこれを検知する。

支持具２は、下端が斜面Ｓに固定されて鉛直方向Ｄ１（即ち、水平面に対して垂直）に延びる杭２１と、杭２１の上端から斜面Ｓの下方側へ屈折して斜め上方に延びる上アーム部２２と、杭２１に固定された下支持部２３と、を備え、下支持部２３は斜面Ｓの下方側に延出する３本の下アーム部２３ａと、斜面Ｓの上方側に延出する支持台２３ｂと、を備える。笠部３は略円錐形状を有し、笠部３の上端がアーム部２２の先端に固定支持され、笠部３の下方部位は３本の下アーム部２３ａに固定支持されている。支持台２３ｂには図示しない電池や制御盤（後述の制御部５２や通報手段５３）等を収容する筐体１０が設置されている。

図２に示す様に、振り子４は、笠部３の上端から垂下する可撓性のワイヤロープ（ロープ）６と、ワイヤロープ６の下端に設けられた重り７と、を有する。重り７は、略半球状の球状部７１と、球状部７１から一方の側（図２における右側）に湾曲しながら先細り状に上方に向けて延出する延出部７２と、を有し、全体として勾玉状に形成されており、延出部７２の先端においてワイヤロープ６に支持されている。なお、ここでは説明の便宜上、図１（ｂ）に矢印Ｄ１で示す方向を重り７の厚み方向、矢印Ｄ２で示す方向を重り７の幅方向と定義する。

かかる構成において、地盤崩壊等により斜面Ｓが変位すると杭２１と共に支持具２全体が傾き、支持具２が傾くと振り子４が振れる。振り子４が振れて重り７が笠部３の内周面に接触すると、検出部５はこれを検出する。また、支持具２の傾きの程度、即ち振り子４の揺れの程度に応じて笠部３に接触する重り７の部位が異なるため、重り７の何れの部位が笠部３に接触したかを検出することにより、支持具２の傾きの程度、ひいては斜面Ｓの崩壊（変位）の程度を検知することができる。

即ち、重り７は勾玉形状を有することから、振り子４の揺れが比較的小さいときには図３（ａ）に示す様に重り７の球状部７１の先端部（第１部位）Ｐ１が笠部３に接触し、残部は接触しない。しかしながら、振り子４がより大きく振れると、重り７の延出部７２が笠部３に接触する。このとき、振り子４の揺れが中程度の場合には、図３（ｂ）に示す様に重り７の延出部７２の凸面側の所定部位（第２部位）Ｐ２が笠部３に接触するが、揺れが更に大きい場合には重り７が笠部３に打ち付けられ、跳ね上がるようにして延出部７２の凸面側の所定部位（第２部位）Ｐ２とは異なる部位（第２部位Ｐ２よりも上側の第３部位）Ｐ３が笠部３に接触する（図３（ｃ））。

ここで、重り７は勾玉形状を有することから、球状の重りを用いた場合と比較して、振り子４が揺れた際の重り７は跳ね上がり易くなる。即ち、球の重心から表面までの距離は一律であるのに対し、勾玉形状の重り７の重心Ｃから表面までの距離は一律でない。図２に示す様に、重り７の形状は、重り７の重心Ｃを通り鉛直方向に延びる基準線Ｘに対して幅方向Ｄ２において非対称とされており、重心Ｃから第１部位Ｐ１までの距離Ｌ１と、重心Ｃから第２部位Ｐ２までの距離Ｌ２と、重心Ｃから第３部位Ｐ３までの距離Ｌ３はそれぞれ異なる。これにより、重り７の揺れは不安定となり、揺れの程度により異なる部位で笠部３に接触することになる。

また、斜面Ｓが崩落し、支持具２が斜面Ｓに対して完全に転倒すると、笠部３は横向きに倒れ、重り７は笠部３の上（笠部３の内周面の上）に転がることになる。ここで、図１（ｂ）に示す様に、重り７の矢印Ｄ１方向における最大厚みは、重り７の矢印Ｄ２方向における最大幅よりも小さい。よって、重り７がこのようにして笠部３の上に転がると、重り７の第４部位Ｐ４又は第５部位Ｐ５（即ち、厚み方向Ｄ１における両側部位の何れか）が笠部３に接触した状態で安定する。

このように、重り７の笠部３への接触の有無により斜面Ｓにおける異常発生の有無を検出できる。また重り７が笠部３に接触した場合には、何れの部位が笠部３に接触したかを検出することにより、斜面Ｓの状況（崩壊前兆の程度、崩壊の発生）を検出することができる。

図４を参照して、笠部３の内周面には、そのほぼ全域にわたって導電部材３１が設けられ、重り７には５個のセンサ端子Ｔ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５）が設けられている。これら５個のセンサ端子Ｔ１〜Ｔ５のうち、第１センサ端子Ｔ１は重り７の第１部位Ｐ１に、第２センサ端子Ｔ２は重り７の第２部位Ｐ２に、第３センサ端子Ｔ３は重り７の第３部位Ｐ３に、第４センサ端子Ｔ４は重り７の第４部位Ｐ４に、第５センサ端子Ｔ５は重り７の第５部位Ｐ５それぞれ設けられている。導電部材３１と各センサ端子Ｔの間には電圧がかけられており、導電部材３１に何れかのセンサ端子Ｔが接触すると導電部材３１と当該センサ端子Ｔとが通電する。検知部５は、導電部材３１とセンサ端子Ｔとの間の通電状態に基づいて、重り７の何れの部位が笠部３に接触したのかを検出する。

より具体的に、検知部５は、通電センサ５１と、制御部５２と、通報手段５３と、を備え、通電センサ５１は、導電部材３１に何れかのセンサ端子Ｔが接触するとこれを検知し、検知信号を制御部５２へ入力する。即ち、導電部材３１に第１センサ端子Ｔ１が接触すると、通電センサ５１は第１検知信号を制御部５２へ出力し、導電部材３１に第２センサ端子Ｔ２が接触すると、通電センサ５１は第２検知信号を制御部５２へ出力し、導電部材３１に第３センサ端子Ｔ３が接触すると、通電センサ５１は第３検知信号を制御部５２へ出力し、導電部材３１に第４又は第５センサ端子Ｔ４，Ｔ５が接触すると、通電センサ５１は第４検知信号を制御部５２へ出力する。制御部５２は通電センサか５１らの検知信号を受けて、通報手段５３を介してこれを外部に通報する。外部への通報方法に制限はなく、例えば所定の通報信号を無線又は有線で送信したり、通報音を発したりすれば良い。

なお、導電部材３１に第４又は第５センサ端子Ｔ４，Ｔ５が所定時間以上継続して接触した場合に限り通電センサ５１から第４検知信号を出力するようにしても良い。

なお、振り子４の揺れ方によっては、第１〜第３部位Ｐ１〜Ｐ３のうち複数の部位が時間差で笠部３に接触し、通電センサ５１から第１〜第３検知信号のうち複数の信号が時間差で出力されることもあり得る。このような場合、制御部５２は通電センサ５１からの検知信号の種類と時間差に基づいて衝撃のスピードや強さ等を算出するようにしても良い。

このように、本実施形態の検知装置１によれば、振り子４の揺れに基づいて斜面Ｓの崩壊の前兆を３段階で検出でき、検知装置１全体の構成を簡素にできる。また、センサ端子Ｔと導電部材３１との通電状態に基づいて振り子４の揺れを検出できるので、検知装置１の駆動に要する電力が少なくて済み、例えば電源として小型乾電池等を用いることができ、頻繁な電池交換を要することなく長期間にわたって斜面Ｓの状態を継続して監視することができる。

また、重り７の第４又は第５部位Ｐ４，Ｐ５の笠部３への当接を検知することにより、支持具２の転倒、ひいては斜面Ｓの完全崩壊を検知できる。

ここで、ひとつの斜面Ｓに検知装置１を複数個群列配置させるのが好ましい。この場合、これらの検知装置１からの通報に基づいて危険性の度合いを総合的に判断し、状況に応じた柔軟な対応を取ることができる。例えば、多数の検知装置１から通報が発せられた場合には、斜面Ｓに崩落前兆又は崩落が発生したと判断でき、緊急に対応すること求められる。一方、単一の検知装置１からのみ通報があった場合には、支持具２の傾きは倒木や転石、動物による接触等を原因とする可能性も考えられ、危険性の度合いは低いと判断できる。よって、緊急に対処することなく、定期的な巡回の際に通報を発した検知装置１の状況を確認すれば足りると考えられる。通常、このような検知装置１は、人が立ち入るのが困難な場所に設置される場合が多く、現地に赴くことなく遠隔地において状況判断できることは極めて有用である。

以上、本発明の実施形態に係る検知装置について添付の図面を参照して説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形、修正が可能である。

例えば、上記実施形態においては、３個のセンサ端子Ｔ１〜Ｔ３を用いることで斜面Ｓの崩落前兆を３段階で検出したが、１段階のみ又は２段階で検出するようにしてもよい。この場合には、上述した３個のセンサ端子Ｔ１〜Ｔ３のうちの何れか１個のみ又は２個のみを用いれば良い。

また、上記実施形態においては、振り子４はワイヤロープ６に吊り下げられた１個の重り７を有するように構成されているが、複数個の重りをワイヤロープ６で縦に連結させてもよく、この場合には下側に位置する重りを上側に位置する重りよりも軽いものとするのが好ましい。例えば、重り自体の大きさは同一とし、下側の重りを中空にする等して軽くしても良く、或いは図５に示す振り子１０４のように、下側の重り７Ａを上側の重り７よりも小さくすることで軽くしても良い。

このように重さの異なる重り７，７Ａを連結して用いると、振り子１０４が揺れた際に重り７Ａと重り７Ａの重心のバランスが崩れ、下側の重り７Ａが跳ね上がり易くなる。よって、揺れの程度が比較的小さい場合には上側の重り７のみが笠部３に接触し、揺れの程度が比較的大きい場合には上側の重り７と下側の重り７Ａが笠部３に時間差で接触する（重り７が接触した後に重り７Ａが接触する）。また、振り子４の揺れの速さ（即ち、崩落の速さ）が比較的遅い場合には重り７，７Ａが笠部３に接触する時間差は比較的大きく、振り子４の揺れの速さが比較的速い場合には重り７，７Ａが笠部に接触する時間差は比較的小さくなる。ワイヤロープ６の長さや重り７，７Ａの大きさ及び重さ等は既知であるため、笠部３に接触する重り７，７Ａの個数や時間差に基づいて振り子４の揺れの程度、ひいては斜面Ｓの崩壊の状況（崩壊の程度やスピード等）を検知できる。

なお、３個以上の重りを連結させて用いる場合においても、下側にいくほど重りの重さが段階的に軽くなる様にする。

更に、上記実施形態においては、重り７に複数個のセンサ端子Ｔを設けたが、これに代えて、複数個のセンサ端子Ｔを笠部３の内面に設け、これら複数個のセンサ端子Ｔの各々と重り７との間に電圧をかけておくようにしても良い。この場合、重り７の第１〜第３部位Ｐ１〜Ｐ３は、図３に示す様に異なる高さ位置で笠部３に接触することから、センサ端子Ｔ１〜Ｔ３を対応する第１〜第３部位Ｐ１〜Ｐ３の高さ位置に合わせて笠部３に設ければ、センサ端子Ｔと重り７の間の通電状態に基づいて斜面Ｓの崩壊の前兆の程度を検知できる。また、この場合においては、何れかのセンサ端子Ｔと重り７との通電状態が所定時間以上継続した場合に、支持具２が転倒して重り７が笠部３の側面上で転がったものと判断するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては重り７を勾玉形状としたが、本発明はこれに限定されず、揺れの程度により異なる部位が笠部３に接触できる形状のものであれば良く、重りの重心を通り鉛直方向に延びる基準線に対して非対称な形状を有するものであれば、揺れの程度により異なる部位で笠部３に接触できる。

更に、下支持部２３は笠部３を固定支持できればその形状に制限はなく、必ずしも３本の下アーム部２３ａを有する必要はない。

１検知装置
２支持具
３笠部
４振り子
５検知部
７重り
Ｓ斜面

Claims

斜面に設置され、前記斜面の崩壊の程度に応じて傾く支持具と、
前記支持具に支持される笠部と、
前記笠部内に設けられた振り子と、
前記振り子の揺れを検知する検知部と、を備え、
前記支持具が傾くと前記振り子が揺れ、
前記振り子は、前記笠部内に垂下されたロープと、前記ロープに支持された重りと、を備え、
前記重りの形状は、前記重りの重心を通り鉛直方向に延びる基準線に対して非対称であり、
前記振り子が揺れて前記重りの第１部位が前記笠部に接触すると、前記検知部は第１検知信号を発し、
前記振り子が揺れて前記重りの第２部位が前記笠部に接触すると、前記検知部は第２検知信号を発することを特徴とする検知装置。
斜面に設置され、前記斜面の崩壊の程度に応じて傾く支持具と、
前記支持具に支持される笠部と、
前記笠部内に設けられた振り子と、
前記振り子の揺れを検知する検知部と、を備え、
前記支持具が傾くと前記振り子が揺れ、
前記振り子は、ロープと、前記ロープに支持された重りと、を備え、
前記重りは、略半球状の球状部と、前記球状部から一方の側に湾曲しながら先細り状に延出する延出部と、を有し、前記重りは前記延出部の先端において前記ロープに支持され、
前記振り子が揺れて前記球状部が前記笠部に接触すると、前記検知部は第１検知信号を発し、
前記振り子が揺れて前記延出部が前記笠部に接触すると、前記検知部は第２検知信号を発することを特徴とする検知装置。
斜面に設置され、前記斜面の崩壊の程度に応じて傾く支持具と、
前記支持具に支持される笠部と、
前記笠部内に設けられた振り子と、
前記振り子の揺れを検知する検知部と、を備え、
前記支持具が傾くと前記振り子が揺れ、
前記振り子は、ロープと、前記ロープに支持された重りと、を備え、
前記重りは、略半球状の球状部と、前記球状部から一方の側に湾曲しながら先細り状に延出する延出部と、を有し、前記重りは前記延出部の先端において前記ロープに支持され、
前記振り子が揺れて前記球状部が前記笠部に接触すると、前記検知部は第１検知信号を発し、
前記振り子が揺れて前記延出部の所定部位が前記笠部に接触すると、前記検知部は第２検知信号を発し、
前記振り子が揺れて前記延出部の前記所定部位とは異なる部位が前記笠部に接触すると、前記検知部は第３検知信号を発することを特徴とする検知装置。
前記重りと前記笠部の内面のうちの何れか一方に第１センサ端子が設けられ、
前記検知部は、前記重りと前記笠部の内面のうちの他方と前記第１センサ端子との接触による通電を検知して前記第１検知信号を発することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の検知装置。