JPS61216909A - 河川橋の監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、河川橋の橋脚の付近の河面の高さと河底の
深さなどを、自動的かつ連続的に監視することができる
装置に関する。

〔従来の技術〕

河川橋の脚部は、増水時の急流によって、河底が掘下げ
られて河川橋を弱体化する。

この現象は、増水時の河面の上昇によって受ける橋脚の
流水圧の増加によって、河川橋の崩壊の原因に直結して
いる。

このため一種の水中モノパルスレーダによって橋脚部の
洗掘底を探知する方法が提案されてりする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記の洗掘底探知方法のみでは、監視員が当該現場にお
いて危険にさらされながら長時間作業を続けなければな
らない問題が残されて−する。

この発明は、こうした問題を遠隔監視するとともに、複
数の監視現場を一括して監視可能な装置を提供するもの
°である。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は河川橋の橋脚の平常流における河面の近くに
固定した測深部に設けた音波のエコーの探知部にて河面
のエコーを受波し、電波のエコーの探知部にて海底のエ
コーを受波し、これらのエコーの信号にて変調した電波
を監視所にむけて送信する。

監視所においては、上記の電波を受信してエコーの信号
を復調し、データ記録部に監視し易い形式にて記録する
。

この発明は上記のような構成によって、橋脚の近くの河
面と海底の深さなどの変化の情報を、自動的かつ連続的
に監視することができる装置を提供し得る技術である。

〔実施例〕

第１図は本発明の河川橋に関係した部材の構成を示し、
橋脚部と河川は断面が示しである。

図において、河川橋１の橋脚２または基部３の河面４の
下方に測深部８を固定枠９にて固定する。

河面４は平常の水位を例示しである。

海底面５は図のように基部３の下流の部分が、洗掘部分
７にて示したように、水流によって掘り取られ、それに
ともなって底質部分６の砂利、小石などの配置に変化が
おきる。

本発明においては、測深部８を基準面とした河面４の高
さと海底面５の深さおよび、底質部分６の状況を、音波
と電波のエコーの時刻と強度を計測する。

このために制御部１１と測深部８を給電ケーブル４９に
て接続して、測深部８の動作を制御し、得たエコー信号
を変調信号１５に変換して、データ送信部１２を変調す
る。

データ送信部１２の出力は、送信アンテナ１３から電波
となって空中に発射される。

上記の各部の動作の開始および停止の時刻はタイマー部
６０にて発生する時分割した時刻の信号によって、制御
部１１を介して各部に伝送されるが、その詳細は、第３
図と第４図について説明するが、送信器の電源１６と変
調器の電源１７はデータ送信部１２の動作が必要なとき
に供給される。

第２図は、監視所における部材の構成を示し、第１図の
送信アンテナ１３から発射された電波を受信アンテナ２
０にて受信し、データ受信部２１にて増幅、検波し、エ
コー信号２２をとりだす。復調部２３にて、エコー信号
２２をデータ記録部２５に適する復調信号２４に変換し
、上記のデータ記録部２５の記録紙に、上記のエコー信
号２２の時刻と強度の関係を記録する。

上記のデータ受信部２１、復調部２３、データ記録部２
５の動作の開始と停止は電源のタイマー部２７によって
電源部２６からの電力の供給を含めて、給電線２８を介
して制御される。

このデータ記録部２５の動作については第５図について
詳細に説明する。

第３図は電源回路を省略した測深部８の構成要素を示し
、河面側の防水ケース３１と海底側の防水ケース３０に
給電ケーブル４９が引込んであって、第１図にて説明し
たように固定枠９にて橋脚２または基部３に固定しであ
る。

防水ケース３０．３１には音波、電波をよく透過する材
質を用いる。

防水ケース３１のト面１こトラン叉ジ、廿３ら−４を培
舊剤３６にて接着してあって、音波エコーの送受波部３
３から供給される音波のパルス波によって音波ビームを
発射する。

この音波ビームが河面に当って発生するエコーを図示し
たようにトランスジュサ３５にて受波し、音波エコーの
送受波部３３に戻ってくる通路は音波のパルスとエコー
信号３４に示しである。

上記のパルスの発射とエコーの受信の時刻の割当ては、
給電ケーブル４９を通って、制御部１１から供給される
音波探知のトリが−３２によって制御される。

エコーの送受波部３３において、増幅、検波した音波の
エコー信号３７は、メモリ回路３８に一時記憶した後に
読出して、伝送に適する遅延時間を与えた伝送する音波
のエコー信号３９に変換して、給電ケーブル４９に送り
出す。

上記の遅延時間などに関しては、第５図について詳細に
説明するが、音波の周波数としては、例えば４００キロ
ヘルツ、音波の長さ０．１ミリ秒の程度が適当である。

防水ケース３１の下面に探知用アンテナ４３を設け、電
波エコーの送受波部４１から供給される電波のパルス波
による電波ビームを発射する。

この電波ビームは、防水ケース３１を貫通して海底面５
にてエコーとなり、探知用アンテナ４３にて受波され、
電波エコーの送受波部４１に戻ってくる。

電波のパルスとエコー信号４２は、送受波部４１と探知
用アンテナ４３の電波の通路を示す。

送受波部４１から探知用アンテナ４３に供給される電波
は、例えば持続時間が５ナノ秒程度のパルス波が適する
が、そのパルス波の発射とエコーの受信時刻の割当は、
給電ケーブル４９を通って制御部１１から供給される電
波探知のトリが−４０によって制御される。

電波のエコーの送受波部４１にて増幅、検波したｉｔの
エコー信号４４は、サンプリング回路４５に加えて、伝
送に適する遅延時間を与えた後にサンプリングした電波
のエコー信号４６として給電ケーブル４９に送りだす。

電波吸収材４７は、探知用アンテナ４３が発射する電波
の同面の方向への漏洩を減少するために設けたもので、
電波反射材４８の作用とともに、探知用アンテナ４３の
同面からのエコーに対する受信感度を減少させることを
目的にしている。

既に説明したように、河面側の防水ケース３０を河川の
平常流のときに同面とほぼ同レベルになるように固定し
、給電ケーブル４９は、橋脚２に沿わして制御部１１に
配線する。

第４図は制御部１１とデータ送信部１２の構成と各部の
関連を示す。

トリが一部６１は、音波探知のトリが−３２と電波探知
のトリが−４０、音波探知部の電源６５（電波探知部の
電′＆６６の動作時刻の制御を行なう部分である。

すでに説明したように、本発明は音波と電波のエコー探
知を時分割して繰返し行なうのであるが、その繰返し周
期は、例えば１時間に１回、１日に２４回、１回の探知
時間を３分間と設定する。

これは、河川の水流の変化の状況を想定して設定したも
のである。

例えば、ある時刻から２分間を各部の動作の準備時間、
次の３０秒問を音波による探知、次の３０秒間を電波に
よる探知に割当てる。

上記の準備時間は、第５図について説明するような記録
の同期および各部の予熱、電源の安定化などに割当る。

音波と電源の探知時間に゛設定したそれぞれの３０秒問
は、充分なエコー信号の確保と見易い記録を得るために
割当てた時間で、第５図の説明によって容易に理解する
ことができる。

第４図において電源部１４からの電源出力１８は各部の
動作に必要な電力の供給源であって、電源のタイマー部
６０によって、各部が必要とする時刻に必要とする電力
を供給し、動作を停止する時刻に電力の供給を停止する
。

タイマー部６０は、少なくも１ケ月に誤差１分以内の安
定した時計、例えば水晶時計を基準にして作った予定時
刻に従って、各部に電力を供給する。

各部に供給する電力は、電源部１４を介して、商用交流
電源から得ることができるが、上記の水晶時計は例えば
乾電池を用いて、商用交流の停電に備える。

トリが一部６１は上記の水晶時計を基準にした時刻に、
音波と電波のエコー探知のトリが一信号３２．４０を送
り出す。

例えば、音波探知のトリが一信号３２は、１秒間に２回
、電波探知のトリが一信号４０も、１秒間に２回とする
。

音波のエコー信号３９は、メモリ回路３８によって音波
の伝ばん速度が約１０分の１に相当するように遅延され
ている。

電波のエコー信号４６は、サンプリング回路４５によっ
て電波の伝ばん速度が約１０分の１に相当するように遅
延されているが、これらの遅延については第５図につい
て詳細に説明する。

電波の送信器５４の電源１６と変調器５５の電源１７も
、タイマー部６０によって電波の発射に合わせて供給さ
れる。

変調器５５は送信器５４の出力を音波のエコー信号３９
と電波のエコー信号４６によって変調を行うための変調
信号１５を作る部分で、使用する電波の帯域幅を規定値
内に納めるための回路、電波の変調形式に適した変調波
形を作るための回路などを含む。

送信器５４の使用電波としてはたとえば周波数が１５０
または４００　ＭＨｚのバンドを選定するのが、１０Ｋ
ｍ程度の見透し距離にある監視所にデータを伝送するの
に適している。

データ送信部１２から送信アンテナ１３に加える被変調
波の変調形式は、例えばエコー信号３９、電波のエコー
信号４６の振幅に従って電波の周波数が変化する周波数
変調または、電波の振幅が変化する振幅変調などが適用
可能であるが、本発明の用途に対して使用許可が得られ
る電波形式を選定する。

第２図におけるデータ記録部２５は、公知の無線ファッ
クス受信機と類似の動作をする部分で、例えば、成山堂
書店発行、電子航海計器の解説、第１３章ファクシミリ
、４０３〜４０６頁の説明と類似の同期を保つ動作を行
なう。

本発明におけるデータ記録部２５の記録機構は、独立同
期方式と呼ばれていて、エコー信号３９と電波のエコー
信号４６の繰返し周期に等しい周期に変換した水晶発振
器の出力によって駆動される。

そして、記録するデータの位置を合致させるために、復
調部２３の復調出力２４を上記の記録機構の駆動用モー
タに加えて、モータの回転速度を一時的に変更して再び
同期した回転に戻す。

上記の同期の動作は、電源のタイマー部２７にて予定さ
れた時刻に開始し、予定した時刻にて記録の動作を停止
する。

第５図は本発明におけるデータの記録例で、記録紙６８
に９０〜１０１の順にエコーのデータが記録された状況
を示す。

すなわち、データ記録部２５の記録紙６８が例えば１分
間に１０醜一程度の速度で、矢印にて示した記録紙の送
り方向に送りだされ、復調信号２４を印加する記録ペン
を図示しであるように距離に相当する方向に移動させる
。

復調信号２４は、上記の同期の動作を行なうとともに、
記録紙６８を変色してエコー信号３９、電波のエコー信
号４６に相当する図形を記録する。

記録開始時刻６９は、トリが一部６１の電波探知のトリ
が−４０が、電波のエコー信号４６を発生し、変調器５
５の変調信号１５になり、送信器５４が被変調電波を送
信アンテナ１３から発射した時刻に相当する。

電源のタイマー部６０の水晶時計と同様の水晶時計を基
準として動作する電源のタイマー部２７がデータ受信部
２１、復調部２３を動作開始して、上記の電波のエコー
信号４６を復調信号２４とし、データ記録部２５の記録
ペンに供給し、同期調整中のエコー９０を記録紙６８に
記録する。

データ記録部２５の記録ペンを駆動するモータの回転速
度を、上記のファクシミリと同様に同期調整して、同期
調整時間７０の間に、復調信号２４との同期を確保し、
海底のエコーの記録時間７２の間に、電波探査の基準信
号９１、海底のエコー９２を記録する。

電波探査の基準信号９１は、電波探知のトリが−４０に
相当する記録である。

海底と海面の探知の切換時刻７３になると、電波探知部
の電源６６が断となり、電波のエコー信号４６が消えて
、音波探知部の電源６５が接となる。

従って、音波のエコー信号３９が発生し、変調信号１５
になり、データ送信部５４がら音波のエコーを含んだ被
変調になって、送信アンテナ１３から発射される。

上記の切換時刻７３から、エコー信号の停止時刻７５の
開は、海面のエコーの記録時間で、音波探査の基準信号
９３、海面のエコー９４、海面の２回反射のエコー９５
などが記録される。

上記のように、予定された時間におけるエコーの記録は
、エコー信号の停止時刻７５がら、タイマーＢ６０、［
２７からエコーの記録を再開するための記録開始時刻７
７まで、計測の休止時間７６．８４に示したように計測
を停止する。

すでに説明したように、１回のエコーの探知時間を３分
間とすれば記録開始時刻６９から約３分後にエコー信号
の停止時刻７５になり、次の記録開始時ｌｌ７７まで約
５７分間の計測の休止時間７６．８４になる。

以上に説明した上うにして得た第５図の記録例においで
、溝底のエコー９２と９８の最短距離に現われた記録は
、第１図に示した電波のエコーによって計測した探知用
アンテナ４３と海底面５の距離に相当する。

第５図の底質部分のエコー１２０．１８０は、第１図の
底質部分６に相当する記録で、溝底の底質の状態ととも
に溝底の深さを知るための情報を提供してくれる。

同様に、河面のエフ−９４，１００は、第１図の音波の
エコーによって計測した河面４とトランスジエサ３５間
の距離に相当する。

本発明のデータ記録部２５は、以上に説明したように動
作するので、−例として第５図の矢印にて示した記録紙
の送り方向に、記録紙６８を毎分１０ｍｍの速度で送り
出し、休止時開７６．８４を除いた記録時間すなわち、
同期調整時開７０、海底エコーの記録時間７２および同
面エコーの記録時間７４の合計時間を３分間とする。

この例において、休止時間フロ、８４の合計を５７分と
すれば、１回のエコ記録に要する記録紙６８の長さは１
時間について、約３０ＩＩｌａ＋である。

従って、総長が６０ｍの記録紙６８を用いれば記録紙の
１本について、約２０００時間のエコー記録が可能であ
るから、約８０分の溝底と河面のエコーを自動的に記録
し、監視することができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、橋脚の基部近くの平常の水位におけ
る河面の下方に測深部を取り付けであるために、溝底と
河面の監視ができるほか、増水時における流木などの直
撃をさけることができる。

また実測の結果、海底面と底質部分の情報をよりよく判
断するためにも、探知用アンテナを河面より下方に設置
することが有利と認められた。

この発明によれば、エコー信号を監視するためのデータ
記録部から遠隔の地点にある河川の状況を、そのデータ
記録部にて長期間にわたって容易に調査、監視すること
がで柊るから、河川橋の防災に効果がある。

〔発明の変形実施〕

この発明は、次の変形が可能である。

（１）第１図に示した測深部８を複数とし、各測深部の
エコーの信号を、時分割して第５図と同様の形式に記録
すること。

（２）第１図に示した構成を複数設けて、複数箇所の河
川のエコー信号を１個のデータ記録部に時分割して記録
すること。

（３）第３図に示した音波のエコー探知部を、第１図に
示した制御部に収容すること。

（４）第３図に示した防水ケースの材質を、トランスノ
ユサと探知用７ンテナの部分を除いて金属材を用いるこ
と。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の河川橋に関係した部材の構成を示す。 第２図は本発明の監視所における分割材の構成示す。 第３図は本発明の測深部の構成例を示す。 第４図は本発明の制御部、データ送信部および面、５・
・・海底面、６・・・底質部分、７・・・洗掘部分、８
・・・測深部、９・・・固定枠、１１・・・制御部、１
２・・・データ送信部、１３・・・送信アンテナ、１５
・・・変調信号、１６・・・送信器の電源、１７・・・
変調器の電源、４９・・・給電ケーブル、６０・・・タ
イマー部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　河川橋の橋脚またはその基部の河面の近くに固定し
   た測深部にて得た河面の音波のエコー信号と、河底の電
   波のエコー信号を、予定した時刻に繰返してデータ送信
   部から被変調電波として送信する手段、上記の被変調電
   波をデータ受信部にて復調して得た上記のエコー信号を
   、データ記録部にて時分割して記録する手段および、上
   記の予定した時刻における上記の各部の動作時刻をタイ
   マー部によって制御することを特徴とする河川橋の監視
   装置。 ２　第１項記載の監視装置において、複数の測深部のエ
   コー信号を、共通または個別のデータ送信部から時分割
   した被変調電波として送信することを特徴とする河川橋
   の監視装置。