マンホール異常検知システムおよびマンホール異常検知方法
【課題】人がマンホールの中へ入ることなくマンホール崩壊の予兆を検知する。
【解決手段】マンホール異常検知システム１において、天板２００がマンホール崩壊の予兆としての歪みによる圧力を受けると、その圧力が圧電センサ４００に伝わる。圧電センサ４００は、天板２００から伝わる圧力を検知して無線タグ５００に信号を出力する。無線タグ５００は、圧電センサ４００から信号が出力されると、無線信号を送信する。この無線信号を地上で受信することにより、人がマンホールの中へ入ることなくマンホール崩壊の予兆を検知できる。
【解決手段】マンホール異常検知システム１において、天板２００がマンホール崩壊の予兆としての歪みによる圧力を受けると、その圧力が圧電センサ４００に伝わる。圧電センサ４００は、天板２００から伝わる圧力を検知して無線タグ５００に信号を出力する。無線タグ５００は、圧電センサ４００から信号が出力されると、無線信号を送信する。この無線信号を地上で受信することにより、人がマンホールの中へ入ることなくマンホール崩壊の予兆を検知できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンホール異常検知システムおよびマンホール異常検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マンホールの壁（特に、天井や側壁）に対して土壌や車両等による外力が加わることにより、マンホールの各部に応力が生じる。図１５は、マンホールに加わる外力に対する応力分布の例を示す図である。例えば、マンホールの天井に上方から外力ｖ１が加わることで、天井のコンクリートの上側には圧縮応力ｖ２が生じ、下側には引張応力ｖ３が発生する。これらの応力が生じることにより、コンクリートの強度が劣化する。マンホールを改修せずにコンクリートの強度の劣化が進むと、最終的にはマンホールの天井が陥没するなど、マンホールが崩壊するに至る。
コンクリートの強度を推定する方法の１つに、シュミットハンマーを用いた推定方法があり、マンホールの診断にも適用されている。シュミットハンマーを用いた推定方法によれば、非破壊でコンクリートの圧縮強度を推定できる。この方法は、鋼棒を介して錘をコンクリート面に衝突させて衝突時の錘の反発量を測定し、測定した反発量に基づいて圧縮強度を推定する方法である。シュミットハンマーを用いてマンホールを診断する場合、保守点検員がマンホール内に入り、マンホールの天井等にシュミットハンマーを衝突させて反発量を測定する。測定した反発量からコンクリートの圧縮強度（引張応力）を推定することにより、マンホールの強度診断を行うことができる（非特許文献１および非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】中部電力、「技術開発ニュース（１２１号） 特集 地中送配電設備診断技術の開発」、２００６年７月、http://www.chuden.co.jp/torikumi/study/library/news/pdf/list121/N12105.pdf
【非特許文献２】中部電力、「技術開発ニュース（１０４号） 研究成果 経年マンホールの強度診断方法の開発」、２００３年９月、http://www.chuden.co.jp/torikumi/study/library/news/pdf/list104/N10419.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、シュミットハンマーを用いたマンホールの診断等を行うために、点検作業員がマンホールの中へ入ることは、容易でない場合が多い。例えば、マンホールは多くの場合に浸水（冠水）しており、作業員が中へ入るためには排水が必要である。この排水の作業には、排水ポンプやその電源を確保するための発電装置などの排水用機材の準備が必要である。また、排水作業自体も半日ないし１日にわたる場合が多い。また、マンホールは、通常、道路に設けられているため、警察への作業の届出や、作業中の道路の交通整理が必要となり、交通整理のための人員を確保する必要が生じる。このような、準備や作業の負担および費用のため、点検から次の点検までの期間間隔は長く取られる傾向にあり、その期間途中でのマンホール崩壊の危険性が増す。マンホール崩壊の危険性を除去するために、マンホールを改修する、あるいは、新たに設置し直すことも考えられるが、土木作業が必要なため、点検検査に比べて十倍から百倍以上のコストがかかる。コストを抑えるためには、より安価な点検方法で定期的に点検を行って、マンホール崩壊の予兆を把握し、マンホールを改修せずに使用できる期間をできるだけ長く取ることが望まれる。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、人がマンホールの中へ入ることなくマンホール崩壊の予兆を検知できるマンホール異常検知システムおよびマンホール異常検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様によるマンホール異常検知システムは、マンホールの壁に沿って設置され、前記マンホールの壁からの圧力の変化に基づいて、前記マンホールの壁の歪みを検知する歪み検知部と、前記歪み検知部が前記マンホールの壁の歪みを検知すると、歪みを検知したことを示す信号を送信する送信部と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
［２］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知システムは、上述のマンホール異常検知システムであって、前記マンホールの壁は長方形の形状を有する前記マンホールの天井であり、前記歪み検知部は、前記マンホールの天井の長方形を対角線で２分割して得られる２つの三角形に対応する形状および大きさから、前記マンホールの出入口部分を除いた形状および大きさを有し、前記マンホールの天井に沿って設置される複数の天板と、前記複数の天板の各々を下方より支持する複数の支柱と、前記天板と前記支柱との間に設置され、前記天板が受ける前記マンホールの天井からの圧力を検知する圧電センサと、を具備し、前記天板は、各々、３本の前記支柱により３点で下方より支持され、前記圧電センサは、前記天板毎に、前記天板が支持される３点のうちいずれか１点にて前記天板と前記支柱との間に位置し、前記送信部は、無線信号を送信する無線タグであることを特徴とする。
【０００８】
［３］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知システムは、上述のマンホール異常検知システムであって、前記マンホールの壁は前記マンホールの天井であり、前記歪み検知部は、前記マンホールの天井の形状および大きさから、前記マンホールの出入口部分を除いた形状および大きさを有し、前記マンホールの天井に沿って設置される天板と、前記天板を下方より支持する複数の支柱と、前記支柱の各々と前記天板との間に設置され、前記天板が受ける前記マンホールの天井からの圧力を検知する圧電センサと、を具備し、前記送信部は、無線信号を送信する無線タグであることを特徴とする。
【０００９】
［４］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知システムは、上述のマンホール異常検知システムであって、前記天板は、前記支柱に支持されるフレームと、前記フレームに取り付けられ、前記マンホールの天井に接触するように前記フレームからの長さを調整される複数の凹凸調整ボルトと、を具備することを特徴とする。
【００１０】
［５］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知システムは、上述のマンホール異常検知システムであって、前記天板は、可変な長さを有する前記支柱に支持されるフレームと、前記フレームに取り付けられ、前記フレームからの長さを調整される複数の凹凸調整ボルトと、前記凹凸調整ボルトにより下方より支持され、前記凹凸調整ボルトの前記フレームからの長さに応じて、前記マンホールの天井に接触する高さおよび向きに設置される複数の天板パネルと、を具備することを特徴とする。
【００１１】
［６］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知システムは、上述のマンホール異常検知システムであって、前記マンホールの壁は、前記マンホールの側壁であり、前記歪み検知部は、前記マンホールの側壁の形状および大きさを有し、前記マンホールの側壁に沿って設置される側版と、前記側板を横方向より支持する複数の支柱と、前記支柱の位置を固定する梁と、前記支柱と前記側板との間に設置され、前記側板が受ける前記マンホールの側壁からの圧力を検知する圧電センサと、を具備し、前記送信部は、無線信号を送信する無線タグであることを特徴とする。
【００１２】
［７］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知方法は、マンホールの壁に沿って設置された歪み検知部が、前記マンホールの壁からの圧力の変化に基づいて、前記マンホールの壁の歪みを検知する歪み検知ステップと、前記歪み検知ステップにて前記マンホールの壁の歪みを検知すると、送信部が、歪みを検知したことを示す信号を送信する送信ステップと、を具備することを特徴とする。
【００１３】
［８］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知方法は、上述のマンホール異常検知方法であって、前記マンホールの壁は長方形の形状を有する前記マンホールの天井であり、前記歪み検知部は、前記マンホールの天井の長方形を対角線で２分割して得られる２つの三角形に対応する形状および大きさから、前記マンホールの出入口部分を除いた形状および大きさを有し、前記マンホールの天井に沿って設置される複数の天板と、前記複数の天板の各々を下方より支持する複数の支柱と、前記天板と前記支柱との間に設置され、前記天板が受ける前記マンホールの天井からの圧力を検知する圧電センサと、を具備し、前記天板は、各々、３本の前記支柱により３点で下方より支持され、前記圧電センサは、前記天板毎に、前記天板が支持される３点のうちいずれか１点にて前記天板と前記支柱との間に位置し、前記送信部は、無線信号を送信する無線タグであることを特徴とする。
【００１４】
［９］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知方法は、上述のマンホール異常検知方法であって、前記マンホールの壁は前記マンホールの天井であり、前記歪み検知部は、前記マンホールの天井の形状および大きさから、前記マンホールの出入口部分を除いた形状および大きさを有し、前記マンホールの天井に沿って設置される天板と、前記天板を下方より支持する複数の支柱と、前記支柱の各々と前記天板との間に設置され、前記天板が受ける前記マンホールの天井からの圧力を検知する圧電センサと、を具備し、前記送信部は、無線信号を送信する無線タグであることを特徴とする。
【００１５】
［１０］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知方法は、上述のマンホール異常検知方法であって、前記天板は、前記支柱に支持されるフレームと、前記フレームに取り付けられ、前記マンホールの天井に接触するように前記フレームからの長さを調整される複数の凹凸調整ボルトと、を具備することを特徴とする。
【００１６】
［１１］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知方法は、上述のマンホール異常検知方法であって、前記天板は、可変な長さを有する前記支柱に支持されるフレームと、前記フレームに取り付けられ、前記フレームからの長さを調整される複数の凹凸調整ボルトと、前記凹凸調整ボルトにより下方より支持され、前記凹凸調整ボルトの前記フレームからの長さに応じて、前記マンホールの天井に接触する高さおよび向きに設置される複数の天板パネルと、を具備することを特徴とする。
【００１７】
［１２］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知方法は、上述のマンホール異常検知方法であって、前記マンホールの壁は、前記マンホールの側壁であり、前記歪み検知部は、前記マンホールの側壁の形状および大きさを有し、前記マンホールの側壁に沿って設置される側版と、前記側板を横方向より支持する複数の支柱と、前記支柱の位置を固定する梁と、前記支柱と前記側板との間に設置され、前記側板が受ける前記マンホールの側壁からの圧力を検知する圧電センサと、を具備し、前記送信部は、無線信号を送信する無線タグであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明を用いて、マンホールが崩壊する予兆を検知することにより、人がマンホールの中へ入ることなくマンホール崩壊の予兆を検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるマンホール異常検知システムの概略構成を示す構成図である。
【図２】同実施形態において、２組のマンホール異常検知システム１を用いる配置例を示す図である。
【図３】同実施形態において、２組のマンホール異常検知システム１を用いる、もう１つの配置例を示す図である。
【図４】同実施形態において、車両通過時にマンホール１００に伝わる揺れと、崩壊予兆による揺れとの例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態におけるマンホール異常検知システムの概略構成を示す構成図である。
【図６】同実施形態において、変則的な形状のマンホールを１枚の天板で覆う例を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態におけるマンホール異常検知システムの概略構成を示す構成図である。
【図８】同実施形態において、天井を覆うように設置された天板２０５を横方向から見た断面図である。
【図９】同実施形態において、高低調整ボルト３２０を用いて２つの支柱パーツ３１０を結合した例を示す図である。
【図１０】同実施形態において、天板パネルと凹凸調整ボルト間に圧電センサを挿入した例を示す図である。
【図１１】同実施形態において、トラストフレームのみで構成する天板と、天井に凹凸のあるマンホール１０５に当該天板を用いた例を示す図である。
【図１２】同実施形態において、凹凸調整ボルト２２０が取り付けられたトラストフレームの天板と、天井に凹凸のあるマンホール１０５に当該天板を用いた例を示す図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態におけるマンホール異常検知システムの概略構成を示す構成図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態におけるマンホール異常検知システム８の概略構成を示す構成図である。
【図１５】マンホールに加わる外力に対する応力分布の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態におけるマンホール異常検知システムの概略構成を示す構成図である。
同図において、マンホール１００は道路の下に存在し、マンホール１００から地表（道路）に向けて出入口が設けられ、出入口の地表部分に蓋がされている。マンホール１００と他のマンホールとの間には、管路が設けられており、この管路を通信ケーブルが通されている。そして、マンホール１００には通信ケーブルを接続・分岐するクロージャが配置されている。
マンホール異常検知システム１は、マンホール１００の内部に構築され、天板２００と、合計３本の支柱３００および３０１と、圧電センサ４００と、無線タグ５００とを具備する。このうち、天板２００と支柱３００と圧電センサ４００とを合わせて歪み検知部に対応し、以下に説明するように、マンホールの天井に歪みが生じた際に、天板２００がマンホールの天井からの圧力を受けると、圧電センサ４００が受ける圧力が増加し、この圧力の増加に基づいて、圧電センサ４００が、マンホールの天井の歪みを検知する。
【００２１】
マンホール異常検知システム１は、支柱３００に取り付けられた圧電センサ４００を用いてマンホール１００の天井の歪み（外部からの圧力等による変形）を検知することにより、対象とするマンホール１００の崩壊の予兆を検知する。
支柱３０１は、マンホール１００の角（隅または突出した部分）に設置され、天板２００を支える。支柱３００は、支柱３０１と同様に、マンホール１００の角に設置されて天板２００を支えるが、支柱３００は支柱３０１よりも圧電センサ４００の厚み分だけ短く、支柱３００と天板２００との間に圧電センサ４００が挿入されている。
天板２００は、例えば鋼鉄など変形しにくい素材を用いて生成されており、支柱３００および３０１に支えられてマンホール１００の天井の一部を覆う。
圧電センサ４００は、予め定められた閾値以上の圧力を受けると信号を出力する。
無線タグ５００は、圧電センサ４００から信号が出力されると、無線信号を送信する。
【００２２】
図１に示すように、３本の支柱３００および３０１が天板２００を支え、支柱３００と天板２００の間に圧電センサ４００が挿入されている。天板２００は、天井を対角線で分割した、天井の半分の形状および大きさに応じた三角形からマンホール１００の出入口部分を除いた（切り取った）形状および大きさを有し、三角形の各頂点付近で３本の支柱３００および３０１により支えられている。
この天板２００は、マンホール１００が崩壊する予兆がないとき、具体的には、マンホール１００の天井に歪みが生じていないときは、天井から圧力を受けない。このときは、天板２００は、自らの重みによって圧電センサ４００に圧力を加える。一方、マンホール１００が崩壊する予兆があるとき、具体的には、マンホール１００の天井に歪みが生じているときは、天井から圧力を受ける。このときは、天板２００は、自らの重みに加えて天井から受ける圧力によって圧電センサ４００に圧力を加える。天井に歪みが生じた際に圧力を受けるように、天板２００は、天井に接触して設置されるなど、天井の近傍に、天井に沿って設置されている。
予め定められた閾値以上の圧力が加わると、圧電センサ４００は無線タグ５００に信号を出力する。この閾値は、天板２００の重みによって加えられる圧力よりも大きい値に設定されており、マンホール１００が崩壊する予兆がないときは、圧電センサ４００は信号を出力しない。無線タグ５００は、圧電センサ４００から信号が出力されると、マンホール１００が崩壊する予兆を検知したことを示す情報を含む無線信号を送信する。あるいは簡単に、予兆がない場合は、無線タグ５００は無線信号を送信せず、予兆を検出した場合に無線信号を送信するようにしてもよい。いずれにしても、この無線タグ５００が送信する信号を受信することにより、マンホール１００内に入らずに地上（例えばマンホール１００上の路上)で、マンホール１００が崩壊する予兆を検知できる。
【００２３】
このように、天板２００が三角形の形状を有し、３本の支柱３００および３０１が天板２００の三角形の各頂点付近を支えることにより、マンホール１００の天井に歪みが生じて天板２００の一部を下方へ押したときに、３本全ての支柱３００および３０１にその力が加わり、支柱３００と天板２００との間に挿入された圧電センサ４００にも力が加わる。したがって、圧電センサ４００が天板２００の３つの頂点のいずれに配置されているかにかかわらず、かつ、天板２００のどの部分に天井からの圧力が加わった場合でも、１つの圧電センサ４００でマンホール１００の天井が崩壊する予兆を検知できる。
なお、天板２００の各辺の長さが出入口の口径よりも長い場合は、例えば、天板２００を折り畳み式、あるいは組み立て式とし、マンホール１００の内部で展開し、あるいは組み立てる。
【００２４】
図１では、１組のマンホール異常検知システム１を用いる場合について説明したが、２組のマンホール異常検知システム１を用いることにより、天井全体を覆うことができる。これにより、天井のどの部分に歪みが生じた場合にもマンホール１００が崩壊する予兆を検知できる。
図２は、２組のマンホール異常検知システム１を用いる配置例を示す図である。
同図において、２枚の天板２００をそれぞれ３本ずつの支柱３００および３０１が支えている。ここで、２本の支柱３００は、いずれも２枚の天板２００を支えており、合計４本の支柱３００および３０１がマンホール１００の４隅に位置している。また、図１で説明したように、支柱３００と天板２００との間には圧電センサ４００が挿入されている。
【００２５】
２枚の天板２００は、各々、マンホール１００の天井の半分の形状および大きさに応じた三角形からマンホール１００の出入口部分を切り取った形状および大きさを有しており、この２枚の天板を用いて天井全体を覆うことができる。
そして、図１で説明したのと同様、２枚の天板２００の各々が三角形の形状を有し、支柱３００または３０１が天板２００の各頂点付近を支えることにより、高々天板の数と同数の圧電センサ４００および無線タグ５００にて、天井のどの部分に歪みが生じた場合でも検知できる。これにより、人がマンホールの中へ入ることなくマンホール崩壊の予兆を検知できるので、人がマンホールに入って検査を行う際の負担を軽減できる。そして、マンホールの補修を適切な時期に行って、既存のマンホールを長期間使用できるので、マンホールを補修あるいは新設する負担を軽減できる。
また、２本の支柱３００の各々が２枚の天板２００を支えることにより、２本の支柱３０１を削減できる。なお、１つの支柱３００が２枚の天板２００を支えているので、いずれの天板２００に圧力が加わった場合にも、１つの支柱３００天板２００との間に挿入された圧電センサに圧力が加わり、マンホール１００が崩壊する予兆を検知し得る。そこで、支柱３００をいずれか１本のみとし、もう１本の支柱３００を支柱３０１に置き換えてもよい。これにより、圧電センサ４００および無線タグ５００の個数を削減できる。
【００２６】
一方、図２のように、２個の圧電センサ４００および２個の無線タグ５００を用いる場合は、２つの無線タグ５００を、天井の長方形の対角位置など互いに離れた位置に配置することにより、両方の圧電センサ４００がマンホール１００崩壊の予兆を検知して両方の無線タグ５００が無線信号を送信する場合に、広範囲に無線信号を送信でき、マンホール１００崩壊の予兆を地上の広範囲で検知できる。さらには、例えば、車両に受信装置が搭載されており、この車両が高速走行中の場合に、偶然混入したノイズにより一方の無線タグ５００から送信される無線信号の受信に失敗した場合でも、他方の無線タグ５００から送信される無線信号の受信できるなど、受信条件が厳しい場合にもマンホール１００崩壊の予兆を検知できる可能性が高まる。
【００２７】
なお、支柱３００と３０１との配置は、図２に示したものに限らない。
図３は、２組のマンホール異常検知システム１を用いる、もう１つの配置例を示す図である。
同図では、支柱３００と３０１との配置が図２の場合と異なる。図３では、支柱３００および圧電センサ４００は、天板２００の頂点のうち、他方の天板２００に隣接しない頂点付近に配置されている。
図３に示す配置によっても図２の場合と同様、２枚の天板で長方形の天井全面を覆うことができる。そして、どちらかの天板２００にマンホール１００の崩壊予兆となる圧力が加わると、当該天板２００を支える３本の支柱３００および３０１に圧力が伝わる。従って、３本の支柱のうちの１本と天板２００との間に圧電センサ４００を挿入することで、マンホール１００の崩壊予兆としての天板２００からの圧力を検知できる。従って、図２の場合と同様、天井のどの部分に歪みが生じた場合でも、マンホール１００崩壊の予兆としての圧力を検知できる。
【００２８】
次に、大型車両通行等の振動による誤検知を防止する方法について説明する。
マンホールの殆どは、車両の往来する道路の地表に出入口があり、道路下の地中にマンホールが埋設されている。このため、例えば、輸送用トラックなど大型車両が道路を走行すれば、その振動がマンホールにも伝わると考えられる。
また、マンホールの天井あるいは側壁が歪む際、天井あるいは側壁のコンクリートの劣化により、コンクリートにかかる圧力が、コンクリートの耐え得る圧力を超えた後に、揺れを伴って、ある程度大きな歪みが一度に生じることが考えられる。
圧電センサ４００は、上述したような、天井の歪み等による定常的な圧力を検知するとともに、揺れによる一時的な圧力も検知し得る。特に、天板やセンサが設置されていない壁が歪む際の振動を検知することにより、マンホール１００が崩壊する予兆を、より的確に検知できる。
【００２９】
図４は、車両通過時にマンホール１００に伝わる揺れと、崩壊予兆による揺れとの例を示す図である。
同図のグラフ（Ｇ１）は、マンホール１００の上の道路をトラック等の大型車両が走行する際に、マンホール１００に伝わる揺れを示すグラフである。一方、グラフ（Ｇ２）は、マンホール崩壊の予兆としての揺れを示すグラフである。これらのグラフに示すように、車両通過時の揺れとマンホール崩壊の予兆としての揺れとでは、揺れの大きさが異なる。道路からマンホール１００までの間には、出入口の深さ分、例えば１メートル程度の厚さの土壌が挟まれている。車両通行時の揺れは、一部が土壌に吸収され、マンホール１００に届く揺れは比較的小さいと考えられる。一方、天井や側壁が歪む際の揺れは、まさにマンホール１００において生じる揺れであり、車両通行時の揺れよりも大きいと考えられる。
【００３０】
そこで、車両通行時の揺れにより生じる圧力よりも大きい値の閾値を設け、圧電センサ４００が、この閾値よりも大きい圧力を検知した場合にのみ、無線タグ５００が、マンホール１００の崩壊予兆を示す情報を送信するようにする。
このような、閾値を実現する方法として、例えば、圧電センサ４００として、この閾値よりも大きい圧力を検知した場合にのみ、無線タグ５００に信号を出力する圧電センサを用いる。
なお、他の方法により、閾値以上の大きさの圧力を検知するようにしてもよい。例えば、圧電センサ４００が、圧力値を無線タグ５００へ出力するようにしてもよい。この場合、無線タグ５００は、予め閾値を記憶しており、圧電センサ４００から出力される圧力値が、閾値よりも大きいか否かを判定する。閾値よりも大きいと判定した場合は、無線タグ５００は、崩壊予兆を示す情報として、閾値以上の圧力を検知したことを示す情報を送信する。
【００３１】
あるいは、図４に示すように、天板２００と支柱３００との間の、圧電センサ４００が挿入されている位置に、併せてスプリング６００を挿入してもよい。揺れの大きさが上述した閾値より小さい場合、全ての圧力をスプリング６００が受け、圧電センサ４００には圧力が加わらない。一方、揺れの大きさが上述した閾値を超える場合は、スプリング６００のみでは圧力を受け止められず、圧電センサ４００へも圧力が加わる。これにより、閾値より大きい揺れがある場合は、無線タグ５００が、崩壊予兆を示す情報として、圧力を検知したことを示す情報を送信する。
【００３２】
このように、天井あるいは側壁（第４の実施形態で後述する）が歪む際の揺れを検知することにより、マンホール１００が崩壊する予兆をより的確に検知できる。さらに、車両走行時の揺れを検知しないことにより、誤検知を防止できる。
なお、図１で説明した、天板２００の重みによって圧電センサ４００に加えられる圧力よりも大きい値の閾値（マンホール１００が崩壊する予兆がないときに、圧電センサ４００が信号を出力しないようにするための閾値）を、これらの構成によって実現するようにしてもよい。
【００３３】
また、圧電センサ４００と無線タグ５００とが、天井等の歪みによる恒常的な圧力と、歪み発生時の揺れによる圧力の両方を検知するようにしてもよい。例えば、無線タグ５００が、天板２００の重みによって圧電センサ４００に加えられる圧力よりも大きい値の閾値（以下では、「静的圧力の閾値」という）と、車両通行時の揺れにより生じる圧力よりも大きい値の閾値（以下では、「揺れの閾値」という）との、２つの閾値を予め記憶しておく。そして、圧電センサ４００が、圧力値を無線タグ５００へ出力し、無線タグ５００は、圧電センサ４００から出力される圧力値と、それぞれの閾値とを比較する。そして、圧電センサ４００から出力される圧力値が、静的圧力の閾値よりも大きいと判定した場合と、揺れの閾値よりも大きいと判定した場合との、それぞれ互いに異なる情報を含む信号を出力する。
この、無線タグ５００が出力する信号を地上で受信することにより、天井等の歪みによる恒常的な圧力と、歪み発生時の揺れによる圧力の両方を検知できる。
【００３４】
なお、無線タグ５００が、圧電センサ４００から出力される圧力値の変化量を算出することにより、揺れの大きさを検知するようにしてもよい。これにより、天井等の歪みによる恒常的な圧力と、歪み発生時の揺れとを区別して、より正確にマンホール１００崩壊の予兆を検知できる。
あるいは、マンホール異常検知システム１が、さらに加速度センサを具備するようにしてもよい。この加速度センサが揺れを検知することによって、マンホール１００崩壊の予兆としての、歪み発生時の揺れを検知できる。
【００３５】
＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態におけるマンホール異常検知システムの概略構成を示す構成図である。
同図において、マンホール異常検知システム２は、マンホール１００の内部に構築され、天板２０１と支柱３００と圧電センサ４００と無線タグ５００とを具備する。このうち、天板２０１と支柱３００と圧電センサ４００とを合わせて歪み検知部に対応し、以下に説明するように、マンホールの天井に歪みが生じた際に、天板２０１がマンホールの天井からの圧力を受けると、圧電センサ４００が受ける圧力が増加し、この圧力の増加に基づいて、圧電センサ４００が、マンホールの天井の歪みを検知する。
同図において、図１の各部と同一の機能を有する部分には同一の符号（１００、３００、４００、５００）を付し、説明を省略する。
本実施形態のマンホールは、天板２０１の形状、および、全支柱に圧電センサを具備する点において、第１の実施形態のマンホール異常検知システム１と異なる。
【００３６】
天板２０１は、マンホール１００の長方形の天井に合わせて、長方形の形状を有する。天板２０１の大きさも、天井の大きさに応じた大きさである。また、天板２０１には、マンホール１００の出入口を塞がないよう、出入口の形状および大きさに応じた穴が開けられている。この長方形の天板２０１を、４つの頂点付近にて４本の支柱３００が支え、天板２０１と全ての支柱３００との間に各１個の圧電センサ４００が挿入されている。天板２０１も、天板２００と同様、天井に歪みが生じた際に圧力を受けるように、天井に接触して設置されるなど、天井に沿って設置されている。
【００３７】
天井が崩壊する前兆として天井が歪む（天井の一部分が下方へ下がるように変形する）と、天板２０１に対して下方へ押し下げる圧力が加わる。さらに、この押し下げる圧力は、天板２０１を介して圧電センサ４００に加わる。すると、圧電センサ４００は、圧力を受けたことを示す信号を無線タグ５００に出力する。無線タグ５００は、圧電センサ４００から信号が出力されると、マンホール崩壊の予兆を示す信号を電波にて送信する。例えば、マンホール１００の上部の地上でこの電波を受信することにより、マンホール１００の内部に入らずにマンホール崩壊の予兆を検知できる。
図５のように、天板を４本以上の支柱で支える場合、天井から天板に圧力が加わった際に、一部の支柱には圧力が加わらないことが考えられる。そこで、上述したように、天板と、それを支える全ての支柱との間に、各１個の圧電センサ４００を挿入しておく。
【００３８】
マンホール異常検知システム２は、支柱３０１を用いず、全て同じ支柱３００を用いるので、支柱３００の共通化が図れ、複数種類の支柱を設計する負担および複数種類の支柱を生成する負担を軽減できる。
また、マンホール異常検知システム２は、１枚の天板２０１でマンホール１００の天井を覆うので、天井の形状に従って天板２０１を設計すればよく、例えば、天井の形状を複数の三角形に分割して複数の天板を設計するなど、複雑な設計を行う必要が無い。この点で、設計の負担を軽減できる。また、複数の天板を準備する必要もない。また、１枚の天板のみを用いるので、１本の支柱で複数の天板を支えるために、支柱をどのように配置するか検討する必要もない。
【００３９】
また、図５に示した長方形の天井に限らず、様々な形状の天井を、１枚の天板で覆うことができる。
図６は、変則的な形状（長方形以外）のマンホールを１枚の天板で覆う例を示す図である。同図（ａ）は、”Ｌ”字型のマンホール１０２の場合を示す。また、同図（ｂ）は、”Ｔ”字型のマンホール１０３の場合を示す。また、同図（ｃ）は、”十”字型のマンホール１０４の場合を示す。このような”Ｌ”字型や、”Ｔ”字型や、”十”字型のマンホールは、例えば、道路の交差点などに存在する。
例えば、同図（ａ）のように”Ｌ”字型の天井の場合、天井の形状に合わせて”Ｌ”字型の天板２０２を用いる。そして、”Ｌ”字型の天井には６個の角があるので、これら天井の角の各々に支柱３００を配置し、各支柱３００と天板２０２の間に各１個の圧電センサ４００を挿入する。
【００４０】
同様に、同図（ｂ）および（ｃ）のように、それぞれ”Ｔ”字型および”十”字型の天井の場合、天井の形状に合わせて、それぞれ”Ｔ”字型の天板２０３および”十”字型の天板２０４を用いる。そして、”Ｔ”字型および”十”字型の天井には、それぞれ８個および１２個の角があるので、これら天井の角の各々に支柱３００を配置し、各支柱３００と天板２０２の間に各１個の圧電センサ４００を挿入する。
このように、長方形以外の形状のマンホールでも、１枚の天板で天井全面を覆うことができ、図５で説明した長方形の場合と同様にして、マンホールが崩壊する予兆を検知できる。
【００４１】
このような、”Ｌ”字型など変則的な形状のマンホール１０２〜１０４は直方体のマンホール１００と比較して、存在する数が僅かである。従って、これらの形状のマンホール１０２〜１０４の天井全面を三角形の天板２００で覆うように設計しても、汎用性に乏しい。このため、天板の設計等に時間やマンパワーをかけずに、マンホール１０２〜１０４の形状に合わせた天板２０２〜２０４を準備して角に立てる全支柱３００との間に圧電センサ４００を挿入することが有効である。
なお、天板２０２も天板２００と同様、天井に歪みが生じた際に圧力を受けるように、天井に接触して設置されている、あるいは、天井との距離が予め定められた距離（例えば５ミリメートル）以下など、天井の近傍に設置されている。
【００４２】
＜第３の実施形態＞
図７は、本発明の第３の実施形態におけるマンホール異常検知システムの概略構成を示す構成図である。
同図において、マンホール異常検知システム３は、マンホール１０５の内部に構築され、天板２０５と支柱３０５と圧電センサ４００と無線タグ５００とを具備する。このうち、天板２０５と支柱３０５と圧電センサ４００とを合わせて歪み検知部に対応し、以下に説明するように、マンホールの天井に歪みが生じた際に、天板２０５がマンホールの天井からの圧力を受けると、圧電センサ４００が受ける圧力が増加し、この圧力の増加に基づいて、圧電センサ４００が、マンホールの天井の歪みを検知する。
同図において、図１の各部と同一の機能を有する部分には同一の符号（４００、５００）を付し、説明を省略する。
本実施形態のマンホール異常検知システム３は、天板２０５および支柱３０５を用いて、凹凸のある天井に対応する。
【００４３】
例えば、３０年以上前の旧規格に基づいて生成されたマンホールには、建築からの長年の経過により天井に凹凸が生じているものも多い。これらのマンホールは、旧規格に基づいて生成されていることと、長年の経過とにより、崩壊の可能性が比較的高く、マンホールが崩壊するか否かを判定する必要性が高い。しかし、図１の天板２００のように、平らな天板では、天井の凹凸のために天板が天井に接する部分が少なく、天板と天井との間に隙間が生じる。天井に歪みが生じた際に、この隙間のために圧力が天板に伝わらず、マンホール崩壊の予兆が正確に検知できない可能性がある。マンホール崩壊の予兆をより正確に検知するために、凹凸の天井との接触部分のより多い天板が求められる。
【００４４】
天板２０５は、細分化した天板パネル２１０と、トラストフレーム（Trussed Frame、三角形を組み合わせた形状の枠組み）２３０と、凹凸調整ボルト２２０とを具備する。支柱３０５は、支柱パーツ３１０と高低調整ボルト３２０と脚パーツ３３０とを具備する。
トラストフレーム２３０は、パイプ等、棒状の部材を組み合わせて構築され、図に示すように、最小単位の三角形が複数組み合わさっている。また、トラストフレーム２３０全体としても、天井の長方形を対角線で分割した三角形から、マンホール１０５の出入口部分を除いた形状および大きさに応じた形状および大きさを有する。トラストフレーム２３０は、最小単位の三角形のフレーム、さらには、この最小単位の三角形のフレームを形成する３本の棒状のフレームパーツにまで分解できる。従って、マンホール１０５内への搬入時には、分解した状態で、マンホール１０５の出入口から搬入し、マンホール１０５の内部で、天井のサイズに組み立てることができる。
【００４５】
細分化した天板パネル２１０は、トラストフレーム２３０の最小単位の三角形に対応する大きさおよび形状を有する。マンホール異常検知システム３は、トラストフレーム２３０の最小単位の三角形と同数の、細分化した天板パネル２１０を具備する。
凹凸調整ボルト２２０は、トラストフレーム２３０に取り付けられ、トラストフレーム２３０からの長さ（出具合）を調整可能である。例えば、凹凸調整ボルト２２０には螺子山が切られており、トラストフレーム２３０は、この螺子山に対応する螺子穴を有する。この螺子穴は、トラストフレーム２３０を構成する部材に開けられていてもよいし、ナット状の部材がトラストフレーム２３０に接合されていてもよい。トラストフレーム２３０の螺子穴に凹凸調整ボルト２２０を指し込んで、右に旋回させると、トラストフレーム２３０の平面（トラストフレーム２３０が含まれる平面）に対して凹凸調整ボルト２２０が突出し、左に旋回させると、トラストフレーム２３０の平面に対する凹凸調整ボルト２２０の突出が小さくなる。
図７に示すように、天板２０５は、組み立てられたトラストフレーム２３０に、凹凸調整ボルト２２０を取り付けられ、この凹凸調整ボルト２２０に支えられて、トラストフレーム２３０の最小単位の三角形毎に１枚の細分化した天板パネル２１０が配置される構成となっている。ここで、細分化した天板パネル２１０の各々は、３本の凹凸調整ボルトにより、下方から３点で支えられる。
【００４６】
支柱パーツ３１０は、例えばパイプ形状を有し、他の支柱パーツ３１０または脚パーツ３３０の一部を挿入可能である。脚パーツ３３０は、支柱パーツ３１０と同様の形状に加え、脚（図に示す三角形の板）を具備する。この脚により、支柱パーツ３１０は立てた状態で安定する。高低調整ボルト３２０は、支柱パーツ３１０同士、あるいは、支柱パーツ３１０と脚パーツ３３０とを結合させるボルトである。詳細については後述する。
図７に示すように、脚パーツ３３０の一部を支柱パーツ３１０に挿入して高低調整ボルト３２０で固定し、この支柱パーツ３１０をさらに他の支柱パーツ３１０に挿入して高低調整ボルト３２０で固定する。この、他の支柱パーツ３１０への挿入および高低調整ボルト３２０による固定を繰り返すことにより、支柱３０５が形成される。そして、支柱パーツ３１０の本数、および、後述する挿入の程度により、支柱３０５の高さを調整できる。
また、図７に示すように、３本の支柱３０５が、三角形の天板２０５の各頂点付近にて、この天板２０５を下方から支える。そして、図１の場合と同様、支柱３０５のうち１本と天板２０５との間に圧電センサ４００が挿入され、圧電センサ４００に無線タグ５００が接続されている。
【００４７】
図８は、天井を覆うように設置された天板２０５を横方向（トラストフレーム２３０が含まれる平面上）から見た断面図である。同図に示すように、天板２０５は、マンホール１０５の天井に沿って、この天井に接するように設置されている。なお、同図は、説明のために天井の歪みが非常に大きい場合について示している。本発明は、このように歪みが非常に大きい場合にも、より小さい歪みの場合にも適用できる。また、上述したように、細分化した天板パネル２１０の各々は、３本の凹凸調整ボルト２２０で支えられるが、図８では断面図のため、細分化した天板パネル１枚につき２本の凹凸調整ボトルが示されている。
【００４８】
同図に示すように、凹凸調整ボルト２２０の出具合を調整することにより、細分化した天板パネル２１０の高さおよび向きを調整できる。細分化した天板パネル２１０の高さおよび向きを、天井の凹凸に合わせて調整することにより、細分化した天板パネル２１０の各々が、天井と少なくとも１箇所以上接触するようにできる。これにより、天板２０５に覆われた天井の部分のうち、どの部分で歪みが生じた場合にも、歪みによる圧力を細分化した天板パネル２１０が受け、凹凸調整ボルト２２０とトラストフレーム２３０とを介して圧電センサ４００に圧力を加えることができ、マンホール１０５が崩壊する予兆を検知できる。
【００４９】
さらに、図２で説明したのと同様に、複数のマンホール異常検知システム３を用いて天井全面を覆うようにすることにより、天井のどの部分で歪みが生じた場合にも、マンホール１０５が崩壊する予兆を検知できる。なお、図２で説明したのと同様、２枚の天板２０５が形成する長方形のうち、これら２枚の天板２０５が互いに向き合う対角に位置する２本の支柱３０５の各々が２枚の天板２０５を支えることにより、４本の支柱３０５で２枚の天板を支えることが出来る。
なお、トラストフレーム２３０の形状は三角形に限らず、第２の実施形態で説明したのと同様に、マンホールの天井の形状および大きさに応じた形状および大きさ（からマンホールの出入口部分を除いた形状および大きさ）であってもよい。
【００５０】
図９は、高低調整ボルト３２０を用いて２つの支柱パーツ３１０を結合した例を示す図である。
同図の下側に示すように支柱パーツ３１０は、その上部に高低調整ボルト３２０を入れる穴を複数有する。この複数の穴は互いに高さ位置および横位置が異なる。また、支柱パーツ３１０は、その下部にも高低調整ボルト３２０を入れる複数の穴を有し、それらの穴も互いに高さ位置および横位置が異なる。穴ごとに横位置が異なるのは、支柱パーツの強度を保つためである。
【００５１】
この穴を用いて、支柱３０５の高さを調整する方法について説明する。支柱パーツ３１０の上部にある複数の穴から１つを選択し（以下、この支柱パーツを「下支柱パーツ（下側）」という）、また、他の支柱パーツ３１０の下部にある複数の穴から、先の穴の横位置に対応する横位置の穴を選択する（以下、この支柱パーツを「支柱パーツ（上側）」という）。支柱パーツ３１０（下側）の上部を支柱パーツ３１０（下側）の下部の中に挿入し、選択した２つの穴が互いに重なるように合わせる。そして、合わせた穴に高低調整ボルトを挿入して、２つの支柱パーツ３１０を結合する。
【００５２】
例えば、支柱パーツ３１０（下側)の上部にある複数の穴から最も低い位置にある穴と、支柱パーツ３１０（上側)の下部にある複数の穴から最も高い位置にある穴とを選んで高低調整ボルト３２０を挿入する。このように選んだそれぞれの穴に高低調整ボルト３２０を挿入した場合には、これら支柱パーツ３１０から成る支柱３０５全体として短くなり、天板２０５を低くできる。
逆に、支柱パーツ３１０（下側)の上部にある複数の穴から最も高い位置にある穴と、支柱パーツ３１０（上側)の下部にある複数の穴から最も低い位置にある穴とを選ぶ。このように選んだそれぞれの穴に高低調整ボルト３２０を挿入した場合は、支柱３０５全体として長くなり、天板２０５を高くできる。
以上のように、支柱パーツ３１０にある複数の穴を選び高低調整ボルト３２０を挿入することで、天板２０５の高さを変え、マンホール１０５の天井の高さに合わせることができる。
【００５３】
図１０は、天板パネルと凹凸調整ボルト間に圧電センサを挿入したマンホール異常検知システム４の例を示す図である。
図７では、支柱３０５と天板２０５の間に圧電センサ４００を挿入したが、図１０では、細分化した１枚の天板２０５を支える３本の凹凸調整ボルト２２０の内の1本に圧電センサ４００を取り付け、この圧電センサ４００を天板パネル２１０と凹凸調節ボルトとの間に挿入されている。
細分化した天板パネル２１０が、マンホール１０５の天井から圧力を受けると、圧電センサ４００に圧力が伝わる。圧電センサ４００は、図１で説明したのと同様に、細分化した天板パネル２１０の重みによる圧力よりも大きい値の閾値を記憶しており、この閾値より大きい圧力を検知すると、無線タグ５００に信号を出力する。無線タグ５００は、いずれかの圧電センサ４００から信号が出力されると、無線信号を送信する。
【００５４】
図９の場合と同様、支柱３０５および凹凸調整ボルト２２０を調整することにより、細分化した天板パネル２１０の各々がマンホール１０５の天井に接触するようにできるので、天板２０５が覆う天井の部分のうち、どの部分に歪が生じた場合でも、マンホール１０５が崩壊する予兆を検知できる。
また、図１０の場合も、第１の実施形態の場合と同様、２組のマンホール異常検知システム４を用いて、天井全面のどの部分に歪が生じた場合でも、マンホール１０５が崩壊する予兆を検知できる。
【００５５】
さらに、細分化した天板パネル２１０毎に圧電センサ４００が設置されているので、どの細分化した天板パネル２１０が天井から圧力を受けているかを特定できる。例えば、圧電センサ４００が、圧力検知時に無線タグ５００に送信する信号を、圧電センサ４００毎に異なる信号とし、無線タグ５００が、圧電センサ４００から出力される信号に応じて、圧電センサ４００毎に異なる無線信号を送信するようにする。この無線信号を地上で受信することにより、マンホール１０５の中に入らずに、天井のどの部分に歪みが生じたかを特定できる。
上述した、旧規格で作られているマンホールには、コンクリートのみで構築されて、コンクリート内部に鉄筋が存在しないものが多い。このような鉄筋のないコンクリートのマンホール天井では、部分的に構造が弱い箇所が崩壊する可能性もある。そこで、細分化した天板パネル２１０毎に崩壊の予兆を捉え、天板パネル毎に異なる無線信号を送信することにより、例えば、この無線信号を受信して、幾つの天板パネル２１０が崩壊の予兆を捉えたかを数えて、崩壊の予兆（天井の歪み）の規模を把握できる。これにより、一部の補修・改修で済ませることができるか、あるいは、全面的に交換（別のマンホールへと移築）すべきか判断の情報を得られる。
【００５６】
なお、図１のマンホール１００のように、マンホールの天井が、ほぼ平面の場合は、トラストフレームのみで天板を構成するようにしてもよい。
図１１は、トラストフレームのみで構成する天板と、天井に凹凸のあるマンホール１０５に当該天板を用いたマンホール異常検知システム５の例を示す図である。
同図に示すように、マンホール１０５には、支柱３０５で支えられた天板２０６が設置され、これら支柱３０５と天板２０６の間に圧電センサ４００が挿入されている。この天板２０６は、細分化した天板パネル２１０および凹凸調整ボルト２２０を具備せず、トラストフレーム２３０のみで構成されている。
図１のマンホール１００のように、天井がほぼ平面であれば、天井とトラストフレーム２３０とが接触する部分が多く、天板２０６が覆う天井の部分のうち、どの部分に歪むが生じた場合でも、マンホール１０５が崩壊する予兆を検知できることが期待できる。
また、第１の実施形態の場合と同様、２組のマンホール異常検知システム５を用いて、天井全面のどの部分に歪が生じた場合でも、マンホール１０５が崩壊する予兆を検知できる。
図１１に示す構成では、細分化した天板パネル２１０や凹凸調整ボルト２２０が不要である点で、必要な部材が少なくて済み、そのため、マンホール異常検知システムの組み立てが容易である。
【００５７】
一方、マンホール１０５のように天井に凹凸がある場合は、図１１に示すように、トラストフレーム２３０と天井とが接触する部分が少なく、マンホール１０５が崩壊する予兆を的確に捉えられない可能性がある。そこで、天井に凹凸がある場合は、トラストフレーム２３０に凹凸調整ボルト２２０が取り付けられた天板２０７を用いる。
図１２は、凹凸調整ボルト２２０が取り付けられたトラストフレームの天板と、天井に凹凸のあるマンホール１０５に当該天板を用いたマンホール異常検知システム６の例を示す図である。
図７の場合と同様に、マンホール１０５内に支柱３０５と天板２０７とが設置され、支柱３０５と天板２０７の間に圧力変化を検知する圧電センサ４００が挿入され、圧電センサ４００が検知した情報を無線で地上へ送信する無線タグ５００が、圧電センサ４００に接続されている。
【００５８】
図７で説明したように、各凹凸調整ボルト２２０の、トラストフレーム２３０からの長さ（出具合）が調整可能である。各凹凸調整ボルト２２０の、トラストフレーム２３０からの長さを調整することにより、図１２に示すように、全ての凹凸調整ボルトが天井に接触するように設定できる。したがって、図１２に示した、凹凸調整ボルト２２０とトラストフレーム２３０で構成される天板２０７がマンホール１０５の天井とは、凹凸調整ボルト２２０の点数と一致する多くの箇所で接触する。このマンホール１０５の天井の変形により生じた応力がこの天井に接している凹凸調整ボルト２２０から、トラストフレーム２３０を介して、検知センサ（圧電センサ４００）へと伝わり、検知した情報が無線タグ５００により電波で地上へ送られる。
このように、天板２０７と天井とは多くの部分で接触するので、天板２０７が覆う天井の部分のうち、どの部分に歪みが生じた場合でも、マンホール１０５が崩壊する予兆を検知できると期待できる。
また、第１の実施形態の場合と同様、２組のマンホール異常検知システム６を用いて、天井全面のどの部分に歪が生じた場合でも、マンホール１０５が崩壊する予兆を検知できる。
【００５９】
＜第４の実施形態＞
図１３は、本発明の第４の実施形態におけるマンホール異常検知システムの概略構成を示す構成図である。
本実施形態のマンホール異常検知システム７は、マンホールの天井の圧力を検知する圧電センサ４００に加えて、側壁の圧力を検知する圧電センサ４００を具備する。
同図において、マンホール異常検知システム７は、マンホール１００の内部に構築され、天板２０１と支柱３００と圧電センサ４００と無線タグ５００と側板７００と梁８００とを具備する。このうち、側板７００と支柱３００と圧電センサ４００とを合わせて歪み検知部に対応し、以下に説明するように、マンホールの天井に歪みが生じた際に、天板２０１がマンホールの天井からの圧力を受けると、圧電センサ４００が受ける圧力が増加し、この圧力の増加に基づいて、圧電センサ４００が、マンホールの天井の歪みを検知する。
同図において、図２の各部と同一の機能を有する部分には同一の符号（１００、２０１、３００、４００、５００）を付し、説明を省略する。
側板７００は、例えば鋼鉄など変形しにくい素材を用いて生成されている。そして、側板７００は、マンホール１００の側壁の形状および大きさに応じた形状および大きさを有し、マンホール１００の側壁に沿って配置されている。
梁８００は、２本の支柱３００の間に設けられ、これら２本の支柱３００の間の距離を一定に保つ。
【００６０】
側板７００は、マンホール１００の４面の側壁全てに配置されている。
図２で説明したように圧電センサ４００を支柱３００と天板２００の間に挿入するように設置するのに加え、支柱３００間には梁８００を設け、マンホール１００の側壁と支柱３００との間にも圧電センサ４００を挿入する。同図に示すように、天板２００を天井だけでなく側壁にも側板を設置して圧電センサ４００と無線タグ５００も取り付けることで、マンホール１００での側壁の歪みも検知できる。
マンホール１００の側壁に歪みが生じて側板７００に圧力が加わると、側板７００は、圧電センサ４００を押す。圧電センサ４００は、側板７００から押されたため、支柱３００を押すが、２本の支柱３００間に梁８００が設けられているため、支柱３００は、圧電センサ４００に押されても位置がずれない。これにより、圧電センサ４００は、側板７００から押されることによる圧力を検知し、無線タグ５００に信号を出力する。圧電センサ４００から信号を出力された無線タグ５００は、無線信号を送信する。この無線信号を地上で受信することにより、マンホール１００の中に入らずにマンホール１００が崩壊する予兆を検知できる。
なお、以上では、図２で説明した天板２０１を用いる場合について示したが、これに限らない。本実施形態は、前述したいずれの実施形態とも組み合わせて実施可能であり、これにより、前述したいずれの天板も適用できる。
【００６１】
＜第５の実施形態＞
図１４は、本発明の第５の実施形態におけるマンホール異常検知システム８の概略構成を示す構成図である。
同図において、マンホール異常検知システム８は、マンホール１００の内部に構築され、天板２０１と支柱３００と圧電センサ４００と無線タグ５００と梁８００と加圧ボルト９００と固定具９１０とボルト台９２０とを具備する。
同図において、図１３の各部と同一の機能を有する部分には同一の符号（１００、２０１、３００、４００、５００、８００）を付し、説明を省略する。
【００６２】
マンホールの天井または側壁の中央付近に外力が働いて、天井または側壁の中央付近に歪みが生じる場合は、この外力に天井または側壁が押されることにより、マンホール１００の内側へと天井または側壁が突き出るように歪みが生じる。
これに対し、マンホール１００の側壁と側壁、あるいは、側壁と天井の交わる位置、つまりマンホール１００の隅では、図１５に示すように、互いに押し合う応力ｖ４が生じ、マンホール１００の外側へ空間が膨らむように歪む。
そこで、図２で説明したように圧電センサ４００を支柱３００と天板２００の間に挿入するように設置するのに加え、マンホール１００の隅にさらに圧電センサ４００を設ける。この圧電センサ４００は、固定具９１０と加圧ボルト９００とボルト台９２０とで支柱３００とマンホール１００の隅との間に固定されている。
固定具９１０は、圧電センサ４００マンホールの隅との間の隙間および圧電センサ４００と加圧ボルト９００との間の隙間を埋め、マンホールの隅からの圧力および加圧ボルト９００からの圧力を圧電センサ４００に伝える。ボルト台９２０は、加圧ボルト９００を差し込む台座であり、支柱３００に設置されている。加圧ボルト９００は、ボルト台９２０に差し込まれ、ボルト台９２０からの長さ（出具合）を調節可能である。
【００６３】
図１４に示すように、圧電センサ４００は、固定具９１０で挟まれ、マンホールの隅に加圧ボルト９００で固定されている。そして、加圧ボルト９００の長さ調整により、圧電センサ４００には、定常状態において、予め定められた一定の圧力が加えられている。
マンホール１００の隅に歪みが生じて、この隅は外側へ膨らむと、圧電センサ４００に加えられていた圧力が減少する。その例を、図１４のグラフ（上側）に示す。このグラフにように、マンホール隅に設置された圧電センサ４００は、定常状態では、マンホール１００の隅と加圧ボルト９００とに挟まれて圧力が加えられている。そして、崩壊予兆時には、マンホール隅部分の空間が膨らむように変形することにより、圧電センサ４００に加えられる圧力が減少する。
一方、支柱３００と天板２０１との間に挿入された圧電センサ４００は、図１４のグラフ（下側）に示すように、定常状態では、天板２０１の重みによる圧力のみを受けている。そして、崩壊予兆時には、天井が突き出ることにより、圧電センサ４００に加えられる圧力が増加する。
【００６４】
このように、マンホール隅に設置された圧電センサ４００では、支柱３００と天板２０１との間に挿入された圧電センサ４００とは逆に、マンホール崩壊の予兆により、圧電センサ４００に加えられる圧力が減少する。そこで、マンホール隅に設置された圧電センサ４００では、支柱３００と天板２０１との間に挿入された圧電センサ４００の場合とは逆に、検知する圧力が予め定められた閾値よりも小さくなったときにマンホール崩壊の予兆を検知したことを示す信号を出力する。無線タグ５００は、圧電センサ４００から信号が出力されると、マンホール崩壊の予兆を検知したことを示す無線信号を送信する。地上でこの無線信号を受信することにより、マンホール１００の中に入らずに、マンホール１００が崩壊する予兆を検知できる。
なお、第４の実施形態と同様、本実施形態は、前述したいずれの実施形態とも組み合わせて実施可能であり、これにより、天板２０１に限らず、前述したいずれの天板も適用できる。
【００６５】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、マンホール異常検知システムおよびマンホール異常検知方法に用いて好適である。
【符号の説明】
【００６７】
１、２、３、４、５、６、７、８ マンホール異常検知システム
１００、１０２、１０３、１０４、１０５ マンホール
２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７ 天板
２１０ 天板パネル
２２０ 凹凸調整ボルト
２３０ トラストフレーム
３００、３０１、３０５ 支柱
３１０ 支柱パーツ
３２０ 高低調整ボルト
３３０ 脚パーツ
４００ 圧電センサ
５００ 無線タグ
６００ スプリング
７００ 側板
８００ 梁
９００ 加圧ボルト
９１０ 固定具
９２０ ボルト台
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンホール異常検知システムおよびマンホール異常検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マンホールの壁（特に、天井や側壁）に対して土壌や車両等による外力が加わることにより、マンホールの各部に応力が生じる。図１５は、マンホールに加わる外力に対する応力分布の例を示す図である。例えば、マンホールの天井に上方から外力ｖ１が加わることで、天井のコンクリートの上側には圧縮応力ｖ２が生じ、下側には引張応力ｖ３が発生する。これらの応力が生じることにより、コンクリートの強度が劣化する。マンホールを改修せずにコンクリートの強度の劣化が進むと、最終的にはマンホールの天井が陥没するなど、マンホールが崩壊するに至る。
コンクリートの強度を推定する方法の１つに、シュミットハンマーを用いた推定方法があり、マンホールの診断にも適用されている。シュミットハンマーを用いた推定方法によれば、非破壊でコンクリートの圧縮強度を推定できる。この方法は、鋼棒を介して錘をコンクリート面に衝突させて衝突時の錘の反発量を測定し、測定した反発量に基づいて圧縮強度を推定する方法である。シュミットハンマーを用いてマンホールを診断する場合、保守点検員がマンホール内に入り、マンホールの天井等にシュミットハンマーを衝突させて反発量を測定する。測定した反発量からコンクリートの圧縮強度（引張応力）を推定することにより、マンホールの強度診断を行うことができる（非特許文献１および非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】中部電力、「技術開発ニュース（１２１号） 特集 地中送配電設備診断技術の開発」、２００６年７月、http://www.chuden.co.jp/torikumi/study/library/news/pdf/list121/N12105.pdf
【非特許文献２】中部電力、「技術開発ニュース（１０４号） 研究成果 経年マンホールの強度診断方法の開発」、２００３年９月、http://www.chuden.co.jp/torikumi/study/library/news/pdf/list104/N10419.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、シュミットハンマーを用いたマンホールの診断等を行うために、点検作業員がマンホールの中へ入ることは、容易でない場合が多い。例えば、マンホールは多くの場合に浸水（冠水）しており、作業員が中へ入るためには排水が必要である。この排水の作業には、排水ポンプやその電源を確保するための発電装置などの排水用機材の準備が必要である。また、排水作業自体も半日ないし１日にわたる場合が多い。また、マンホールは、通常、道路に設けられているため、警察への作業の届出や、作業中の道路の交通整理が必要となり、交通整理のための人員を確保する必要が生じる。このような、準備や作業の負担および費用のため、点検から次の点検までの期間間隔は長く取られる傾向にあり、その期間途中でのマンホール崩壊の危険性が増す。マンホール崩壊の危険性を除去するために、マンホールを改修する、あるいは、新たに設置し直すことも考えられるが、土木作業が必要なため、点検検査に比べて十倍から百倍以上のコストがかかる。コストを抑えるためには、より安価な点検方法で定期的に点検を行って、マンホール崩壊の予兆を把握し、マンホールを改修せずに使用できる期間をできるだけ長く取ることが望まれる。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、人がマンホールの中へ入ることなくマンホール崩壊の予兆を検知できるマンホール異常検知システムおよびマンホール異常検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様によるマンホール異常検知システムは、マンホールの壁に沿って設置され、前記マンホールの壁からの圧力の変化に基づいて、前記マンホールの壁の歪みを検知する歪み検知部と、前記歪み検知部が前記マンホールの壁の歪みを検知すると、歪みを検知したことを示す信号を送信する送信部と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
［２］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知システムは、上述のマンホール異常検知システムであって、前記マンホールの壁は長方形の形状を有する前記マンホールの天井であり、前記歪み検知部は、前記マンホールの天井の長方形を対角線で２分割して得られる２つの三角形に対応する形状および大きさから、前記マンホールの出入口部分を除いた形状および大きさを有し、前記マンホールの天井に沿って設置される複数の天板と、前記複数の天板の各々を下方より支持する複数の支柱と、前記天板と前記支柱との間に設置され、前記天板が受ける前記マンホールの天井からの圧力を検知する圧電センサと、を具備し、前記天板は、各々、３本の前記支柱により３点で下方より支持され、前記圧電センサは、前記天板毎に、前記天板が支持される３点のうちいずれか１点にて前記天板と前記支柱との間に位置し、前記送信部は、無線信号を送信する無線タグであることを特徴とする。
【０００８】
［３］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知システムは、上述のマンホール異常検知システムであって、前記マンホールの壁は前記マンホールの天井であり、前記歪み検知部は、前記マンホールの天井の形状および大きさから、前記マンホールの出入口部分を除いた形状および大きさを有し、前記マンホールの天井に沿って設置される天板と、前記天板を下方より支持する複数の支柱と、前記支柱の各々と前記天板との間に設置され、前記天板が受ける前記マンホールの天井からの圧力を検知する圧電センサと、を具備し、前記送信部は、無線信号を送信する無線タグであることを特徴とする。
【０００９】
［４］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知システムは、上述のマンホール異常検知システムであって、前記天板は、前記支柱に支持されるフレームと、前記フレームに取り付けられ、前記マンホールの天井に接触するように前記フレームからの長さを調整される複数の凹凸調整ボルトと、を具備することを特徴とする。
【００１０】
［５］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知システムは、上述のマンホール異常検知システムであって、前記天板は、可変な長さを有する前記支柱に支持されるフレームと、前記フレームに取り付けられ、前記フレームからの長さを調整される複数の凹凸調整ボルトと、前記凹凸調整ボルトにより下方より支持され、前記凹凸調整ボルトの前記フレームからの長さに応じて、前記マンホールの天井に接触する高さおよび向きに設置される複数の天板パネルと、を具備することを特徴とする。
【００１１】
［６］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知システムは、上述のマンホール異常検知システムであって、前記マンホールの壁は、前記マンホールの側壁であり、前記歪み検知部は、前記マンホールの側壁の形状および大きさを有し、前記マンホールの側壁に沿って設置される側版と、前記側板を横方向より支持する複数の支柱と、前記支柱の位置を固定する梁と、前記支柱と前記側板との間に設置され、前記側板が受ける前記マンホールの側壁からの圧力を検知する圧電センサと、を具備し、前記送信部は、無線信号を送信する無線タグであることを特徴とする。
【００１２】
［７］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知方法は、マンホールの壁に沿って設置された歪み検知部が、前記マンホールの壁からの圧力の変化に基づいて、前記マンホールの壁の歪みを検知する歪み検知ステップと、前記歪み検知ステップにて前記マンホールの壁の歪みを検知すると、送信部が、歪みを検知したことを示す信号を送信する送信ステップと、を具備することを特徴とする。
【００１３】
［８］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知方法は、上述のマンホール異常検知方法であって、前記マンホールの壁は長方形の形状を有する前記マンホールの天井であり、前記歪み検知部は、前記マンホールの天井の長方形を対角線で２分割して得られる２つの三角形に対応する形状および大きさから、前記マンホールの出入口部分を除いた形状および大きさを有し、前記マンホールの天井に沿って設置される複数の天板と、前記複数の天板の各々を下方より支持する複数の支柱と、前記天板と前記支柱との間に設置され、前記天板が受ける前記マンホールの天井からの圧力を検知する圧電センサと、を具備し、前記天板は、各々、３本の前記支柱により３点で下方より支持され、前記圧電センサは、前記天板毎に、前記天板が支持される３点のうちいずれか１点にて前記天板と前記支柱との間に位置し、前記送信部は、無線信号を送信する無線タグであることを特徴とする。
【００１４】
［９］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知方法は、上述のマンホール異常検知方法であって、前記マンホールの壁は前記マンホールの天井であり、前記歪み検知部は、前記マンホールの天井の形状および大きさから、前記マンホールの出入口部分を除いた形状および大きさを有し、前記マンホールの天井に沿って設置される天板と、前記天板を下方より支持する複数の支柱と、前記支柱の各々と前記天板との間に設置され、前記天板が受ける前記マンホールの天井からの圧力を検知する圧電センサと、を具備し、前記送信部は、無線信号を送信する無線タグであることを特徴とする。
【００１５】
［１０］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知方法は、上述のマンホール異常検知方法であって、前記天板は、前記支柱に支持されるフレームと、前記フレームに取り付けられ、前記マンホールの天井に接触するように前記フレームからの長さを調整される複数の凹凸調整ボルトと、を具備することを特徴とする。
【００１６】
［１１］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知方法は、上述のマンホール異常検知方法であって、前記天板は、可変な長さを有する前記支柱に支持されるフレームと、前記フレームに取り付けられ、前記フレームからの長さを調整される複数の凹凸調整ボルトと、前記凹凸調整ボルトにより下方より支持され、前記凹凸調整ボルトの前記フレームからの長さに応じて、前記マンホールの天井に接触する高さおよび向きに設置される複数の天板パネルと、を具備することを特徴とする。
【００１７】
［１２］また、本発明の一形態によるマンホール異常検知方法は、上述のマンホール異常検知方法であって、前記マンホールの壁は、前記マンホールの側壁であり、前記歪み検知部は、前記マンホールの側壁の形状および大きさを有し、前記マンホールの側壁に沿って設置される側版と、前記側板を横方向より支持する複数の支柱と、前記支柱の位置を固定する梁と、前記支柱と前記側板との間に設置され、前記側板が受ける前記マンホールの側壁からの圧力を検知する圧電センサと、を具備し、前記送信部は、無線信号を送信する無線タグであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明を用いて、マンホールが崩壊する予兆を検知することにより、人がマンホールの中へ入ることなくマンホール崩壊の予兆を検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるマンホール異常検知システムの概略構成を示す構成図である。
【図２】同実施形態において、２組のマンホール異常検知システム１を用いる配置例を示す図である。
【図３】同実施形態において、２組のマンホール異常検知システム１を用いる、もう１つの配置例を示す図である。
【図４】同実施形態において、車両通過時にマンホール１００に伝わる揺れと、崩壊予兆による揺れとの例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態におけるマンホール異常検知システムの概略構成を示す構成図である。
【図６】同実施形態において、変則的な形状のマンホールを１枚の天板で覆う例を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態におけるマンホール異常検知システムの概略構成を示す構成図である。
【図８】同実施形態において、天井を覆うように設置された天板２０５を横方向から見た断面図である。
【図９】同実施形態において、高低調整ボルト３２０を用いて２つの支柱パーツ３１０を結合した例を示す図である。
【図１０】同実施形態において、天板パネルと凹凸調整ボルト間に圧電センサを挿入した例を示す図である。
【図１１】同実施形態において、トラストフレームのみで構成する天板と、天井に凹凸のあるマンホール１０５に当該天板を用いた例を示す図である。
【図１２】同実施形態において、凹凸調整ボルト２２０が取り付けられたトラストフレームの天板と、天井に凹凸のあるマンホール１０５に当該天板を用いた例を示す図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態におけるマンホール異常検知システムの概略構成を示す構成図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態におけるマンホール異常検知システム８の概略構成を示す構成図である。
【図１５】マンホールに加わる外力に対する応力分布の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態におけるマンホール異常検知システムの概略構成を示す構成図である。
同図において、マンホール１００は道路の下に存在し、マンホール１００から地表（道路）に向けて出入口が設けられ、出入口の地表部分に蓋がされている。マンホール１００と他のマンホールとの間には、管路が設けられており、この管路を通信ケーブルが通されている。そして、マンホール１００には通信ケーブルを接続・分岐するクロージャが配置されている。
マンホール異常検知システム１は、マンホール１００の内部に構築され、天板２００と、合計３本の支柱３００および３０１と、圧電センサ４００と、無線タグ５００とを具備する。このうち、天板２００と支柱３００と圧電センサ４００とを合わせて歪み検知部に対応し、以下に説明するように、マンホールの天井に歪みが生じた際に、天板２００がマンホールの天井からの圧力を受けると、圧電センサ４００が受ける圧力が増加し、この圧力の増加に基づいて、圧電センサ４００が、マンホールの天井の歪みを検知する。
【００２１】
マンホール異常検知システム１は、支柱３００に取り付けられた圧電センサ４００を用いてマンホール１００の天井の歪み（外部からの圧力等による変形）を検知することにより、対象とするマンホール１００の崩壊の予兆を検知する。
支柱３０１は、マンホール１００の角（隅または突出した部分）に設置され、天板２００を支える。支柱３００は、支柱３０１と同様に、マンホール１００の角に設置されて天板２００を支えるが、支柱３００は支柱３０１よりも圧電センサ４００の厚み分だけ短く、支柱３００と天板２００との間に圧電センサ４００が挿入されている。
天板２００は、例えば鋼鉄など変形しにくい素材を用いて生成されており、支柱３００および３０１に支えられてマンホール１００の天井の一部を覆う。
圧電センサ４００は、予め定められた閾値以上の圧力を受けると信号を出力する。
無線タグ５００は、圧電センサ４００から信号が出力されると、無線信号を送信する。
【００２２】
図１に示すように、３本の支柱３００および３０１が天板２００を支え、支柱３００と天板２００の間に圧電センサ４００が挿入されている。天板２００は、天井を対角線で分割した、天井の半分の形状および大きさに応じた三角形からマンホール１００の出入口部分を除いた（切り取った）形状および大きさを有し、三角形の各頂点付近で３本の支柱３００および３０１により支えられている。
この天板２００は、マンホール１００が崩壊する予兆がないとき、具体的には、マンホール１００の天井に歪みが生じていないときは、天井から圧力を受けない。このときは、天板２００は、自らの重みによって圧電センサ４００に圧力を加える。一方、マンホール１００が崩壊する予兆があるとき、具体的には、マンホール１００の天井に歪みが生じているときは、天井から圧力を受ける。このときは、天板２００は、自らの重みに加えて天井から受ける圧力によって圧電センサ４００に圧力を加える。天井に歪みが生じた際に圧力を受けるように、天板２００は、天井に接触して設置されるなど、天井の近傍に、天井に沿って設置されている。
予め定められた閾値以上の圧力が加わると、圧電センサ４００は無線タグ５００に信号を出力する。この閾値は、天板２００の重みによって加えられる圧力よりも大きい値に設定されており、マンホール１００が崩壊する予兆がないときは、圧電センサ４００は信号を出力しない。無線タグ５００は、圧電センサ４００から信号が出力されると、マンホール１００が崩壊する予兆を検知したことを示す情報を含む無線信号を送信する。あるいは簡単に、予兆がない場合は、無線タグ５００は無線信号を送信せず、予兆を検出した場合に無線信号を送信するようにしてもよい。いずれにしても、この無線タグ５００が送信する信号を受信することにより、マンホール１００内に入らずに地上（例えばマンホール１００上の路上)で、マンホール１００が崩壊する予兆を検知できる。
【００２３】
このように、天板２００が三角形の形状を有し、３本の支柱３００および３０１が天板２００の三角形の各頂点付近を支えることにより、マンホール１００の天井に歪みが生じて天板２００の一部を下方へ押したときに、３本全ての支柱３００および３０１にその力が加わり、支柱３００と天板２００との間に挿入された圧電センサ４００にも力が加わる。したがって、圧電センサ４００が天板２００の３つの頂点のいずれに配置されているかにかかわらず、かつ、天板２００のどの部分に天井からの圧力が加わった場合でも、１つの圧電センサ４００でマンホール１００の天井が崩壊する予兆を検知できる。
なお、天板２００の各辺の長さが出入口の口径よりも長い場合は、例えば、天板２００を折り畳み式、あるいは組み立て式とし、マンホール１００の内部で展開し、あるいは組み立てる。
【００２４】
図１では、１組のマンホール異常検知システム１を用いる場合について説明したが、２組のマンホール異常検知システム１を用いることにより、天井全体を覆うことができる。これにより、天井のどの部分に歪みが生じた場合にもマンホール１００が崩壊する予兆を検知できる。
図２は、２組のマンホール異常検知システム１を用いる配置例を示す図である。
同図において、２枚の天板２００をそれぞれ３本ずつの支柱３００および３０１が支えている。ここで、２本の支柱３００は、いずれも２枚の天板２００を支えており、合計４本の支柱３００および３０１がマンホール１００の４隅に位置している。また、図１で説明したように、支柱３００と天板２００との間には圧電センサ４００が挿入されている。
【００２５】
２枚の天板２００は、各々、マンホール１００の天井の半分の形状および大きさに応じた三角形からマンホール１００の出入口部分を切り取った形状および大きさを有しており、この２枚の天板を用いて天井全体を覆うことができる。
そして、図１で説明したのと同様、２枚の天板２００の各々が三角形の形状を有し、支柱３００または３０１が天板２００の各頂点付近を支えることにより、高々天板の数と同数の圧電センサ４００および無線タグ５００にて、天井のどの部分に歪みが生じた場合でも検知できる。これにより、人がマンホールの中へ入ることなくマンホール崩壊の予兆を検知できるので、人がマンホールに入って検査を行う際の負担を軽減できる。そして、マンホールの補修を適切な時期に行って、既存のマンホールを長期間使用できるので、マンホールを補修あるいは新設する負担を軽減できる。
また、２本の支柱３００の各々が２枚の天板２００を支えることにより、２本の支柱３０１を削減できる。なお、１つの支柱３００が２枚の天板２００を支えているので、いずれの天板２００に圧力が加わった場合にも、１つの支柱３００天板２００との間に挿入された圧電センサに圧力が加わり、マンホール１００が崩壊する予兆を検知し得る。そこで、支柱３００をいずれか１本のみとし、もう１本の支柱３００を支柱３０１に置き換えてもよい。これにより、圧電センサ４００および無線タグ５００の個数を削減できる。
【００２６】
一方、図２のように、２個の圧電センサ４００および２個の無線タグ５００を用いる場合は、２つの無線タグ５００を、天井の長方形の対角位置など互いに離れた位置に配置することにより、両方の圧電センサ４００がマンホール１００崩壊の予兆を検知して両方の無線タグ５００が無線信号を送信する場合に、広範囲に無線信号を送信でき、マンホール１００崩壊の予兆を地上の広範囲で検知できる。さらには、例えば、車両に受信装置が搭載されており、この車両が高速走行中の場合に、偶然混入したノイズにより一方の無線タグ５００から送信される無線信号の受信に失敗した場合でも、他方の無線タグ５００から送信される無線信号の受信できるなど、受信条件が厳しい場合にもマンホール１００崩壊の予兆を検知できる可能性が高まる。
【００２７】
なお、支柱３００と３０１との配置は、図２に示したものに限らない。
図３は、２組のマンホール異常検知システム１を用いる、もう１つの配置例を示す図である。
同図では、支柱３００と３０１との配置が図２の場合と異なる。図３では、支柱３００および圧電センサ４００は、天板２００の頂点のうち、他方の天板２００に隣接しない頂点付近に配置されている。
図３に示す配置によっても図２の場合と同様、２枚の天板で長方形の天井全面を覆うことができる。そして、どちらかの天板２００にマンホール１００の崩壊予兆となる圧力が加わると、当該天板２００を支える３本の支柱３００および３０１に圧力が伝わる。従って、３本の支柱のうちの１本と天板２００との間に圧電センサ４００を挿入することで、マンホール１００の崩壊予兆としての天板２００からの圧力を検知できる。従って、図２の場合と同様、天井のどの部分に歪みが生じた場合でも、マンホール１００崩壊の予兆としての圧力を検知できる。
【００２８】
次に、大型車両通行等の振動による誤検知を防止する方法について説明する。
マンホールの殆どは、車両の往来する道路の地表に出入口があり、道路下の地中にマンホールが埋設されている。このため、例えば、輸送用トラックなど大型車両が道路を走行すれば、その振動がマンホールにも伝わると考えられる。
また、マンホールの天井あるいは側壁が歪む際、天井あるいは側壁のコンクリートの劣化により、コンクリートにかかる圧力が、コンクリートの耐え得る圧力を超えた後に、揺れを伴って、ある程度大きな歪みが一度に生じることが考えられる。
圧電センサ４００は、上述したような、天井の歪み等による定常的な圧力を検知するとともに、揺れによる一時的な圧力も検知し得る。特に、天板やセンサが設置されていない壁が歪む際の振動を検知することにより、マンホール１００が崩壊する予兆を、より的確に検知できる。
【００２９】
図４は、車両通過時にマンホール１００に伝わる揺れと、崩壊予兆による揺れとの例を示す図である。
同図のグラフ（Ｇ１）は、マンホール１００の上の道路をトラック等の大型車両が走行する際に、マンホール１００に伝わる揺れを示すグラフである。一方、グラフ（Ｇ２）は、マンホール崩壊の予兆としての揺れを示すグラフである。これらのグラフに示すように、車両通過時の揺れとマンホール崩壊の予兆としての揺れとでは、揺れの大きさが異なる。道路からマンホール１００までの間には、出入口の深さ分、例えば１メートル程度の厚さの土壌が挟まれている。車両通行時の揺れは、一部が土壌に吸収され、マンホール１００に届く揺れは比較的小さいと考えられる。一方、天井や側壁が歪む際の揺れは、まさにマンホール１００において生じる揺れであり、車両通行時の揺れよりも大きいと考えられる。
【００３０】
そこで、車両通行時の揺れにより生じる圧力よりも大きい値の閾値を設け、圧電センサ４００が、この閾値よりも大きい圧力を検知した場合にのみ、無線タグ５００が、マンホール１００の崩壊予兆を示す情報を送信するようにする。
このような、閾値を実現する方法として、例えば、圧電センサ４００として、この閾値よりも大きい圧力を検知した場合にのみ、無線タグ５００に信号を出力する圧電センサを用いる。
なお、他の方法により、閾値以上の大きさの圧力を検知するようにしてもよい。例えば、圧電センサ４００が、圧力値を無線タグ５００へ出力するようにしてもよい。この場合、無線タグ５００は、予め閾値を記憶しており、圧電センサ４００から出力される圧力値が、閾値よりも大きいか否かを判定する。閾値よりも大きいと判定した場合は、無線タグ５００は、崩壊予兆を示す情報として、閾値以上の圧力を検知したことを示す情報を送信する。
【００３１】
あるいは、図４に示すように、天板２００と支柱３００との間の、圧電センサ４００が挿入されている位置に、併せてスプリング６００を挿入してもよい。揺れの大きさが上述した閾値より小さい場合、全ての圧力をスプリング６００が受け、圧電センサ４００には圧力が加わらない。一方、揺れの大きさが上述した閾値を超える場合は、スプリング６００のみでは圧力を受け止められず、圧電センサ４００へも圧力が加わる。これにより、閾値より大きい揺れがある場合は、無線タグ５００が、崩壊予兆を示す情報として、圧力を検知したことを示す情報を送信する。
【００３２】
このように、天井あるいは側壁（第４の実施形態で後述する）が歪む際の揺れを検知することにより、マンホール１００が崩壊する予兆をより的確に検知できる。さらに、車両走行時の揺れを検知しないことにより、誤検知を防止できる。
なお、図１で説明した、天板２００の重みによって圧電センサ４００に加えられる圧力よりも大きい値の閾値（マンホール１００が崩壊する予兆がないときに、圧電センサ４００が信号を出力しないようにするための閾値）を、これらの構成によって実現するようにしてもよい。
【００３３】
また、圧電センサ４００と無線タグ５００とが、天井等の歪みによる恒常的な圧力と、歪み発生時の揺れによる圧力の両方を検知するようにしてもよい。例えば、無線タグ５００が、天板２００の重みによって圧電センサ４００に加えられる圧力よりも大きい値の閾値（以下では、「静的圧力の閾値」という）と、車両通行時の揺れにより生じる圧力よりも大きい値の閾値（以下では、「揺れの閾値」という）との、２つの閾値を予め記憶しておく。そして、圧電センサ４００が、圧力値を無線タグ５００へ出力し、無線タグ５００は、圧電センサ４００から出力される圧力値と、それぞれの閾値とを比較する。そして、圧電センサ４００から出力される圧力値が、静的圧力の閾値よりも大きいと判定した場合と、揺れの閾値よりも大きいと判定した場合との、それぞれ互いに異なる情報を含む信号を出力する。
この、無線タグ５００が出力する信号を地上で受信することにより、天井等の歪みによる恒常的な圧力と、歪み発生時の揺れによる圧力の両方を検知できる。
【００３４】
なお、無線タグ５００が、圧電センサ４００から出力される圧力値の変化量を算出することにより、揺れの大きさを検知するようにしてもよい。これにより、天井等の歪みによる恒常的な圧力と、歪み発生時の揺れとを区別して、より正確にマンホール１００崩壊の予兆を検知できる。
あるいは、マンホール異常検知システム１が、さらに加速度センサを具備するようにしてもよい。この加速度センサが揺れを検知することによって、マンホール１００崩壊の予兆としての、歪み発生時の揺れを検知できる。
【００３５】
＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態におけるマンホール異常検知システムの概略構成を示す構成図である。
同図において、マンホール異常検知システム２は、マンホール１００の内部に構築され、天板２０１と支柱３００と圧電センサ４００と無線タグ５００とを具備する。このうち、天板２０１と支柱３００と圧電センサ４００とを合わせて歪み検知部に対応し、以下に説明するように、マンホールの天井に歪みが生じた際に、天板２０１がマンホールの天井からの圧力を受けると、圧電センサ４００が受ける圧力が増加し、この圧力の増加に基づいて、圧電センサ４００が、マンホールの天井の歪みを検知する。
同図において、図１の各部と同一の機能を有する部分には同一の符号（１００、３００、４００、５００）を付し、説明を省略する。
本実施形態のマンホールは、天板２０１の形状、および、全支柱に圧電センサを具備する点において、第１の実施形態のマンホール異常検知システム１と異なる。
【００３６】
天板２０１は、マンホール１００の長方形の天井に合わせて、長方形の形状を有する。天板２０１の大きさも、天井の大きさに応じた大きさである。また、天板２０１には、マンホール１００の出入口を塞がないよう、出入口の形状および大きさに応じた穴が開けられている。この長方形の天板２０１を、４つの頂点付近にて４本の支柱３００が支え、天板２０１と全ての支柱３００との間に各１個の圧電センサ４００が挿入されている。天板２０１も、天板２００と同様、天井に歪みが生じた際に圧力を受けるように、天井に接触して設置されるなど、天井に沿って設置されている。
【００３７】
天井が崩壊する前兆として天井が歪む（天井の一部分が下方へ下がるように変形する）と、天板２０１に対して下方へ押し下げる圧力が加わる。さらに、この押し下げる圧力は、天板２０１を介して圧電センサ４００に加わる。すると、圧電センサ４００は、圧力を受けたことを示す信号を無線タグ５００に出力する。無線タグ５００は、圧電センサ４００から信号が出力されると、マンホール崩壊の予兆を示す信号を電波にて送信する。例えば、マンホール１００の上部の地上でこの電波を受信することにより、マンホール１００の内部に入らずにマンホール崩壊の予兆を検知できる。
図５のように、天板を４本以上の支柱で支える場合、天井から天板に圧力が加わった際に、一部の支柱には圧力が加わらないことが考えられる。そこで、上述したように、天板と、それを支える全ての支柱との間に、各１個の圧電センサ４００を挿入しておく。
【００３８】
マンホール異常検知システム２は、支柱３０１を用いず、全て同じ支柱３００を用いるので、支柱３００の共通化が図れ、複数種類の支柱を設計する負担および複数種類の支柱を生成する負担を軽減できる。
また、マンホール異常検知システム２は、１枚の天板２０１でマンホール１００の天井を覆うので、天井の形状に従って天板２０１を設計すればよく、例えば、天井の形状を複数の三角形に分割して複数の天板を設計するなど、複雑な設計を行う必要が無い。この点で、設計の負担を軽減できる。また、複数の天板を準備する必要もない。また、１枚の天板のみを用いるので、１本の支柱で複数の天板を支えるために、支柱をどのように配置するか検討する必要もない。
【００３９】
また、図５に示した長方形の天井に限らず、様々な形状の天井を、１枚の天板で覆うことができる。
図６は、変則的な形状（長方形以外）のマンホールを１枚の天板で覆う例を示す図である。同図（ａ）は、”Ｌ”字型のマンホール１０２の場合を示す。また、同図（ｂ）は、”Ｔ”字型のマンホール１０３の場合を示す。また、同図（ｃ）は、”十”字型のマンホール１０４の場合を示す。このような”Ｌ”字型や、”Ｔ”字型や、”十”字型のマンホールは、例えば、道路の交差点などに存在する。
例えば、同図（ａ）のように”Ｌ”字型の天井の場合、天井の形状に合わせて”Ｌ”字型の天板２０２を用いる。そして、”Ｌ”字型の天井には６個の角があるので、これら天井の角の各々に支柱３００を配置し、各支柱３００と天板２０２の間に各１個の圧電センサ４００を挿入する。
【００４０】
同様に、同図（ｂ）および（ｃ）のように、それぞれ”Ｔ”字型および”十”字型の天井の場合、天井の形状に合わせて、それぞれ”Ｔ”字型の天板２０３および”十”字型の天板２０４を用いる。そして、”Ｔ”字型および”十”字型の天井には、それぞれ８個および１２個の角があるので、これら天井の角の各々に支柱３００を配置し、各支柱３００と天板２０２の間に各１個の圧電センサ４００を挿入する。
このように、長方形以外の形状のマンホールでも、１枚の天板で天井全面を覆うことができ、図５で説明した長方形の場合と同様にして、マンホールが崩壊する予兆を検知できる。
【００４１】
このような、”Ｌ”字型など変則的な形状のマンホール１０２〜１０４は直方体のマンホール１００と比較して、存在する数が僅かである。従って、これらの形状のマンホール１０２〜１０４の天井全面を三角形の天板２００で覆うように設計しても、汎用性に乏しい。このため、天板の設計等に時間やマンパワーをかけずに、マンホール１０２〜１０４の形状に合わせた天板２０２〜２０４を準備して角に立てる全支柱３００との間に圧電センサ４００を挿入することが有効である。
なお、天板２０２も天板２００と同様、天井に歪みが生じた際に圧力を受けるように、天井に接触して設置されている、あるいは、天井との距離が予め定められた距離（例えば５ミリメートル）以下など、天井の近傍に設置されている。
【００４２】
＜第３の実施形態＞
図７は、本発明の第３の実施形態におけるマンホール異常検知システムの概略構成を示す構成図である。
同図において、マンホール異常検知システム３は、マンホール１０５の内部に構築され、天板２０５と支柱３０５と圧電センサ４００と無線タグ５００とを具備する。このうち、天板２０５と支柱３０５と圧電センサ４００とを合わせて歪み検知部に対応し、以下に説明するように、マンホールの天井に歪みが生じた際に、天板２０５がマンホールの天井からの圧力を受けると、圧電センサ４００が受ける圧力が増加し、この圧力の増加に基づいて、圧電センサ４００が、マンホールの天井の歪みを検知する。
同図において、図１の各部と同一の機能を有する部分には同一の符号（４００、５００）を付し、説明を省略する。
本実施形態のマンホール異常検知システム３は、天板２０５および支柱３０５を用いて、凹凸のある天井に対応する。
【００４３】
例えば、３０年以上前の旧規格に基づいて生成されたマンホールには、建築からの長年の経過により天井に凹凸が生じているものも多い。これらのマンホールは、旧規格に基づいて生成されていることと、長年の経過とにより、崩壊の可能性が比較的高く、マンホールが崩壊するか否かを判定する必要性が高い。しかし、図１の天板２００のように、平らな天板では、天井の凹凸のために天板が天井に接する部分が少なく、天板と天井との間に隙間が生じる。天井に歪みが生じた際に、この隙間のために圧力が天板に伝わらず、マンホール崩壊の予兆が正確に検知できない可能性がある。マンホール崩壊の予兆をより正確に検知するために、凹凸の天井との接触部分のより多い天板が求められる。
【００４４】
天板２０５は、細分化した天板パネル２１０と、トラストフレーム（Trussed Frame、三角形を組み合わせた形状の枠組み）２３０と、凹凸調整ボルト２２０とを具備する。支柱３０５は、支柱パーツ３１０と高低調整ボルト３２０と脚パーツ３３０とを具備する。
トラストフレーム２３０は、パイプ等、棒状の部材を組み合わせて構築され、図に示すように、最小単位の三角形が複数組み合わさっている。また、トラストフレーム２３０全体としても、天井の長方形を対角線で分割した三角形から、マンホール１０５の出入口部分を除いた形状および大きさに応じた形状および大きさを有する。トラストフレーム２３０は、最小単位の三角形のフレーム、さらには、この最小単位の三角形のフレームを形成する３本の棒状のフレームパーツにまで分解できる。従って、マンホール１０５内への搬入時には、分解した状態で、マンホール１０５の出入口から搬入し、マンホール１０５の内部で、天井のサイズに組み立てることができる。
【００４５】
細分化した天板パネル２１０は、トラストフレーム２３０の最小単位の三角形に対応する大きさおよび形状を有する。マンホール異常検知システム３は、トラストフレーム２３０の最小単位の三角形と同数の、細分化した天板パネル２１０を具備する。
凹凸調整ボルト２２０は、トラストフレーム２３０に取り付けられ、トラストフレーム２３０からの長さ（出具合）を調整可能である。例えば、凹凸調整ボルト２２０には螺子山が切られており、トラストフレーム２３０は、この螺子山に対応する螺子穴を有する。この螺子穴は、トラストフレーム２３０を構成する部材に開けられていてもよいし、ナット状の部材がトラストフレーム２３０に接合されていてもよい。トラストフレーム２３０の螺子穴に凹凸調整ボルト２２０を指し込んで、右に旋回させると、トラストフレーム２３０の平面（トラストフレーム２３０が含まれる平面）に対して凹凸調整ボルト２２０が突出し、左に旋回させると、トラストフレーム２３０の平面に対する凹凸調整ボルト２２０の突出が小さくなる。
図７に示すように、天板２０５は、組み立てられたトラストフレーム２３０に、凹凸調整ボルト２２０を取り付けられ、この凹凸調整ボルト２２０に支えられて、トラストフレーム２３０の最小単位の三角形毎に１枚の細分化した天板パネル２１０が配置される構成となっている。ここで、細分化した天板パネル２１０の各々は、３本の凹凸調整ボルトにより、下方から３点で支えられる。
【００４６】
支柱パーツ３１０は、例えばパイプ形状を有し、他の支柱パーツ３１０または脚パーツ３３０の一部を挿入可能である。脚パーツ３３０は、支柱パーツ３１０と同様の形状に加え、脚（図に示す三角形の板）を具備する。この脚により、支柱パーツ３１０は立てた状態で安定する。高低調整ボルト３２０は、支柱パーツ３１０同士、あるいは、支柱パーツ３１０と脚パーツ３３０とを結合させるボルトである。詳細については後述する。
図７に示すように、脚パーツ３３０の一部を支柱パーツ３１０に挿入して高低調整ボルト３２０で固定し、この支柱パーツ３１０をさらに他の支柱パーツ３１０に挿入して高低調整ボルト３２０で固定する。この、他の支柱パーツ３１０への挿入および高低調整ボルト３２０による固定を繰り返すことにより、支柱３０５が形成される。そして、支柱パーツ３１０の本数、および、後述する挿入の程度により、支柱３０５の高さを調整できる。
また、図７に示すように、３本の支柱３０５が、三角形の天板２０５の各頂点付近にて、この天板２０５を下方から支える。そして、図１の場合と同様、支柱３０５のうち１本と天板２０５との間に圧電センサ４００が挿入され、圧電センサ４００に無線タグ５００が接続されている。
【００４７】
図８は、天井を覆うように設置された天板２０５を横方向（トラストフレーム２３０が含まれる平面上）から見た断面図である。同図に示すように、天板２０５は、マンホール１０５の天井に沿って、この天井に接するように設置されている。なお、同図は、説明のために天井の歪みが非常に大きい場合について示している。本発明は、このように歪みが非常に大きい場合にも、より小さい歪みの場合にも適用できる。また、上述したように、細分化した天板パネル２１０の各々は、３本の凹凸調整ボルト２２０で支えられるが、図８では断面図のため、細分化した天板パネル１枚につき２本の凹凸調整ボトルが示されている。
【００４８】
同図に示すように、凹凸調整ボルト２２０の出具合を調整することにより、細分化した天板パネル２１０の高さおよび向きを調整できる。細分化した天板パネル２１０の高さおよび向きを、天井の凹凸に合わせて調整することにより、細分化した天板パネル２１０の各々が、天井と少なくとも１箇所以上接触するようにできる。これにより、天板２０５に覆われた天井の部分のうち、どの部分で歪みが生じた場合にも、歪みによる圧力を細分化した天板パネル２１０が受け、凹凸調整ボルト２２０とトラストフレーム２３０とを介して圧電センサ４００に圧力を加えることができ、マンホール１０５が崩壊する予兆を検知できる。
【００４９】
さらに、図２で説明したのと同様に、複数のマンホール異常検知システム３を用いて天井全面を覆うようにすることにより、天井のどの部分で歪みが生じた場合にも、マンホール１０５が崩壊する予兆を検知できる。なお、図２で説明したのと同様、２枚の天板２０５が形成する長方形のうち、これら２枚の天板２０５が互いに向き合う対角に位置する２本の支柱３０５の各々が２枚の天板２０５を支えることにより、４本の支柱３０５で２枚の天板を支えることが出来る。
なお、トラストフレーム２３０の形状は三角形に限らず、第２の実施形態で説明したのと同様に、マンホールの天井の形状および大きさに応じた形状および大きさ（からマンホールの出入口部分を除いた形状および大きさ）であってもよい。
【００５０】
図９は、高低調整ボルト３２０を用いて２つの支柱パーツ３１０を結合した例を示す図である。
同図の下側に示すように支柱パーツ３１０は、その上部に高低調整ボルト３２０を入れる穴を複数有する。この複数の穴は互いに高さ位置および横位置が異なる。また、支柱パーツ３１０は、その下部にも高低調整ボルト３２０を入れる複数の穴を有し、それらの穴も互いに高さ位置および横位置が異なる。穴ごとに横位置が異なるのは、支柱パーツの強度を保つためである。
【００５１】
この穴を用いて、支柱３０５の高さを調整する方法について説明する。支柱パーツ３１０の上部にある複数の穴から１つを選択し（以下、この支柱パーツを「下支柱パーツ（下側）」という）、また、他の支柱パーツ３１０の下部にある複数の穴から、先の穴の横位置に対応する横位置の穴を選択する（以下、この支柱パーツを「支柱パーツ（上側）」という）。支柱パーツ３１０（下側）の上部を支柱パーツ３１０（下側）の下部の中に挿入し、選択した２つの穴が互いに重なるように合わせる。そして、合わせた穴に高低調整ボルトを挿入して、２つの支柱パーツ３１０を結合する。
【００５２】
例えば、支柱パーツ３１０（下側)の上部にある複数の穴から最も低い位置にある穴と、支柱パーツ３１０（上側)の下部にある複数の穴から最も高い位置にある穴とを選んで高低調整ボルト３２０を挿入する。このように選んだそれぞれの穴に高低調整ボルト３２０を挿入した場合には、これら支柱パーツ３１０から成る支柱３０５全体として短くなり、天板２０５を低くできる。
逆に、支柱パーツ３１０（下側)の上部にある複数の穴から最も高い位置にある穴と、支柱パーツ３１０（上側)の下部にある複数の穴から最も低い位置にある穴とを選ぶ。このように選んだそれぞれの穴に高低調整ボルト３２０を挿入した場合は、支柱３０５全体として長くなり、天板２０５を高くできる。
以上のように、支柱パーツ３１０にある複数の穴を選び高低調整ボルト３２０を挿入することで、天板２０５の高さを変え、マンホール１０５の天井の高さに合わせることができる。
【００５３】
図１０は、天板パネルと凹凸調整ボルト間に圧電センサを挿入したマンホール異常検知システム４の例を示す図である。
図７では、支柱３０５と天板２０５の間に圧電センサ４００を挿入したが、図１０では、細分化した１枚の天板２０５を支える３本の凹凸調整ボルト２２０の内の1本に圧電センサ４００を取り付け、この圧電センサ４００を天板パネル２１０と凹凸調節ボルトとの間に挿入されている。
細分化した天板パネル２１０が、マンホール１０５の天井から圧力を受けると、圧電センサ４００に圧力が伝わる。圧電センサ４００は、図１で説明したのと同様に、細分化した天板パネル２１０の重みによる圧力よりも大きい値の閾値を記憶しており、この閾値より大きい圧力を検知すると、無線タグ５００に信号を出力する。無線タグ５００は、いずれかの圧電センサ４００から信号が出力されると、無線信号を送信する。
【００５４】
図９の場合と同様、支柱３０５および凹凸調整ボルト２２０を調整することにより、細分化した天板パネル２１０の各々がマンホール１０５の天井に接触するようにできるので、天板２０５が覆う天井の部分のうち、どの部分に歪が生じた場合でも、マンホール１０５が崩壊する予兆を検知できる。
また、図１０の場合も、第１の実施形態の場合と同様、２組のマンホール異常検知システム４を用いて、天井全面のどの部分に歪が生じた場合でも、マンホール１０５が崩壊する予兆を検知できる。
【００５５】
さらに、細分化した天板パネル２１０毎に圧電センサ４００が設置されているので、どの細分化した天板パネル２１０が天井から圧力を受けているかを特定できる。例えば、圧電センサ４００が、圧力検知時に無線タグ５００に送信する信号を、圧電センサ４００毎に異なる信号とし、無線タグ５００が、圧電センサ４００から出力される信号に応じて、圧電センサ４００毎に異なる無線信号を送信するようにする。この無線信号を地上で受信することにより、マンホール１０５の中に入らずに、天井のどの部分に歪みが生じたかを特定できる。
上述した、旧規格で作られているマンホールには、コンクリートのみで構築されて、コンクリート内部に鉄筋が存在しないものが多い。このような鉄筋のないコンクリートのマンホール天井では、部分的に構造が弱い箇所が崩壊する可能性もある。そこで、細分化した天板パネル２１０毎に崩壊の予兆を捉え、天板パネル毎に異なる無線信号を送信することにより、例えば、この無線信号を受信して、幾つの天板パネル２１０が崩壊の予兆を捉えたかを数えて、崩壊の予兆（天井の歪み）の規模を把握できる。これにより、一部の補修・改修で済ませることができるか、あるいは、全面的に交換（別のマンホールへと移築）すべきか判断の情報を得られる。
【００５６】
なお、図１のマンホール１００のように、マンホールの天井が、ほぼ平面の場合は、トラストフレームのみで天板を構成するようにしてもよい。
図１１は、トラストフレームのみで構成する天板と、天井に凹凸のあるマンホール１０５に当該天板を用いたマンホール異常検知システム５の例を示す図である。
同図に示すように、マンホール１０５には、支柱３０５で支えられた天板２０６が設置され、これら支柱３０５と天板２０６の間に圧電センサ４００が挿入されている。この天板２０６は、細分化した天板パネル２１０および凹凸調整ボルト２２０を具備せず、トラストフレーム２３０のみで構成されている。
図１のマンホール１００のように、天井がほぼ平面であれば、天井とトラストフレーム２３０とが接触する部分が多く、天板２０６が覆う天井の部分のうち、どの部分に歪むが生じた場合でも、マンホール１０５が崩壊する予兆を検知できることが期待できる。
また、第１の実施形態の場合と同様、２組のマンホール異常検知システム５を用いて、天井全面のどの部分に歪が生じた場合でも、マンホール１０５が崩壊する予兆を検知できる。
図１１に示す構成では、細分化した天板パネル２１０や凹凸調整ボルト２２０が不要である点で、必要な部材が少なくて済み、そのため、マンホール異常検知システムの組み立てが容易である。
【００５７】
一方、マンホール１０５のように天井に凹凸がある場合は、図１１に示すように、トラストフレーム２３０と天井とが接触する部分が少なく、マンホール１０５が崩壊する予兆を的確に捉えられない可能性がある。そこで、天井に凹凸がある場合は、トラストフレーム２３０に凹凸調整ボルト２２０が取り付けられた天板２０７を用いる。
図１２は、凹凸調整ボルト２２０が取り付けられたトラストフレームの天板と、天井に凹凸のあるマンホール１０５に当該天板を用いたマンホール異常検知システム６の例を示す図である。
図７の場合と同様に、マンホール１０５内に支柱３０５と天板２０７とが設置され、支柱３０５と天板２０７の間に圧力変化を検知する圧電センサ４００が挿入され、圧電センサ４００が検知した情報を無線で地上へ送信する無線タグ５００が、圧電センサ４００に接続されている。
【００５８】
図７で説明したように、各凹凸調整ボルト２２０の、トラストフレーム２３０からの長さ（出具合）が調整可能である。各凹凸調整ボルト２２０の、トラストフレーム２３０からの長さを調整することにより、図１２に示すように、全ての凹凸調整ボルトが天井に接触するように設定できる。したがって、図１２に示した、凹凸調整ボルト２２０とトラストフレーム２３０で構成される天板２０７がマンホール１０５の天井とは、凹凸調整ボルト２２０の点数と一致する多くの箇所で接触する。このマンホール１０５の天井の変形により生じた応力がこの天井に接している凹凸調整ボルト２２０から、トラストフレーム２３０を介して、検知センサ（圧電センサ４００）へと伝わり、検知した情報が無線タグ５００により電波で地上へ送られる。
このように、天板２０７と天井とは多くの部分で接触するので、天板２０７が覆う天井の部分のうち、どの部分に歪みが生じた場合でも、マンホール１０５が崩壊する予兆を検知できると期待できる。
また、第１の実施形態の場合と同様、２組のマンホール異常検知システム６を用いて、天井全面のどの部分に歪が生じた場合でも、マンホール１０５が崩壊する予兆を検知できる。
【００５９】
＜第４の実施形態＞
図１３は、本発明の第４の実施形態におけるマンホール異常検知システムの概略構成を示す構成図である。
本実施形態のマンホール異常検知システム７は、マンホールの天井の圧力を検知する圧電センサ４００に加えて、側壁の圧力を検知する圧電センサ４００を具備する。
同図において、マンホール異常検知システム７は、マンホール１００の内部に構築され、天板２０１と支柱３００と圧電センサ４００と無線タグ５００と側板７００と梁８００とを具備する。このうち、側板７００と支柱３００と圧電センサ４００とを合わせて歪み検知部に対応し、以下に説明するように、マンホールの天井に歪みが生じた際に、天板２０１がマンホールの天井からの圧力を受けると、圧電センサ４００が受ける圧力が増加し、この圧力の増加に基づいて、圧電センサ４００が、マンホールの天井の歪みを検知する。
同図において、図２の各部と同一の機能を有する部分には同一の符号（１００、２０１、３００、４００、５００）を付し、説明を省略する。
側板７００は、例えば鋼鉄など変形しにくい素材を用いて生成されている。そして、側板７００は、マンホール１００の側壁の形状および大きさに応じた形状および大きさを有し、マンホール１００の側壁に沿って配置されている。
梁８００は、２本の支柱３００の間に設けられ、これら２本の支柱３００の間の距離を一定に保つ。
【００６０】
側板７００は、マンホール１００の４面の側壁全てに配置されている。
図２で説明したように圧電センサ４００を支柱３００と天板２００の間に挿入するように設置するのに加え、支柱３００間には梁８００を設け、マンホール１００の側壁と支柱３００との間にも圧電センサ４００を挿入する。同図に示すように、天板２００を天井だけでなく側壁にも側板を設置して圧電センサ４００と無線タグ５００も取り付けることで、マンホール１００での側壁の歪みも検知できる。
マンホール１００の側壁に歪みが生じて側板７００に圧力が加わると、側板７００は、圧電センサ４００を押す。圧電センサ４００は、側板７００から押されたため、支柱３００を押すが、２本の支柱３００間に梁８００が設けられているため、支柱３００は、圧電センサ４００に押されても位置がずれない。これにより、圧電センサ４００は、側板７００から押されることによる圧力を検知し、無線タグ５００に信号を出力する。圧電センサ４００から信号を出力された無線タグ５００は、無線信号を送信する。この無線信号を地上で受信することにより、マンホール１００の中に入らずにマンホール１００が崩壊する予兆を検知できる。
なお、以上では、図２で説明した天板２０１を用いる場合について示したが、これに限らない。本実施形態は、前述したいずれの実施形態とも組み合わせて実施可能であり、これにより、前述したいずれの天板も適用できる。
【００６１】
＜第５の実施形態＞
図１４は、本発明の第５の実施形態におけるマンホール異常検知システム８の概略構成を示す構成図である。
同図において、マンホール異常検知システム８は、マンホール１００の内部に構築され、天板２０１と支柱３００と圧電センサ４００と無線タグ５００と梁８００と加圧ボルト９００と固定具９１０とボルト台９２０とを具備する。
同図において、図１３の各部と同一の機能を有する部分には同一の符号（１００、２０１、３００、４００、５００、８００）を付し、説明を省略する。
【００６２】
マンホールの天井または側壁の中央付近に外力が働いて、天井または側壁の中央付近に歪みが生じる場合は、この外力に天井または側壁が押されることにより、マンホール１００の内側へと天井または側壁が突き出るように歪みが生じる。
これに対し、マンホール１００の側壁と側壁、あるいは、側壁と天井の交わる位置、つまりマンホール１００の隅では、図１５に示すように、互いに押し合う応力ｖ４が生じ、マンホール１００の外側へ空間が膨らむように歪む。
そこで、図２で説明したように圧電センサ４００を支柱３００と天板２００の間に挿入するように設置するのに加え、マンホール１００の隅にさらに圧電センサ４００を設ける。この圧電センサ４００は、固定具９１０と加圧ボルト９００とボルト台９２０とで支柱３００とマンホール１００の隅との間に固定されている。
固定具９１０は、圧電センサ４００マンホールの隅との間の隙間および圧電センサ４００と加圧ボルト９００との間の隙間を埋め、マンホールの隅からの圧力および加圧ボルト９００からの圧力を圧電センサ４００に伝える。ボルト台９２０は、加圧ボルト９００を差し込む台座であり、支柱３００に設置されている。加圧ボルト９００は、ボルト台９２０に差し込まれ、ボルト台９２０からの長さ（出具合）を調節可能である。
【００６３】
図１４に示すように、圧電センサ４００は、固定具９１０で挟まれ、マンホールの隅に加圧ボルト９００で固定されている。そして、加圧ボルト９００の長さ調整により、圧電センサ４００には、定常状態において、予め定められた一定の圧力が加えられている。
マンホール１００の隅に歪みが生じて、この隅は外側へ膨らむと、圧電センサ４００に加えられていた圧力が減少する。その例を、図１４のグラフ（上側）に示す。このグラフにように、マンホール隅に設置された圧電センサ４００は、定常状態では、マンホール１００の隅と加圧ボルト９００とに挟まれて圧力が加えられている。そして、崩壊予兆時には、マンホール隅部分の空間が膨らむように変形することにより、圧電センサ４００に加えられる圧力が減少する。
一方、支柱３００と天板２０１との間に挿入された圧電センサ４００は、図１４のグラフ（下側）に示すように、定常状態では、天板２０１の重みによる圧力のみを受けている。そして、崩壊予兆時には、天井が突き出ることにより、圧電センサ４００に加えられる圧力が増加する。
【００６４】
このように、マンホール隅に設置された圧電センサ４００では、支柱３００と天板２０１との間に挿入された圧電センサ４００とは逆に、マンホール崩壊の予兆により、圧電センサ４００に加えられる圧力が減少する。そこで、マンホール隅に設置された圧電センサ４００では、支柱３００と天板２０１との間に挿入された圧電センサ４００の場合とは逆に、検知する圧力が予め定められた閾値よりも小さくなったときにマンホール崩壊の予兆を検知したことを示す信号を出力する。無線タグ５００は、圧電センサ４００から信号が出力されると、マンホール崩壊の予兆を検知したことを示す無線信号を送信する。地上でこの無線信号を受信することにより、マンホール１００の中に入らずに、マンホール１００が崩壊する予兆を検知できる。
なお、第４の実施形態と同様、本実施形態は、前述したいずれの実施形態とも組み合わせて実施可能であり、これにより、天板２０１に限らず、前述したいずれの天板も適用できる。
【００６５】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、マンホール異常検知システムおよびマンホール異常検知方法に用いて好適である。
【符号の説明】
【００６７】
１、２、３、４、５、６、７、８ マンホール異常検知システム
１００、１０２、１０３、１０４、１０５ マンホール
２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７ 天板
２１０ 天板パネル
２２０ 凹凸調整ボルト
２３０ トラストフレーム
３００、３０１、３０５ 支柱
３１０ 支柱パーツ
３２０ 高低調整ボルト
３３０ 脚パーツ
４００ 圧電センサ
５００ 無線タグ
６００ スプリング
７００ 側板
８００ 梁
９００ 加圧ボルト
９１０ 固定具
９２０ ボルト台
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンホールの壁に沿って設置され、前記マンホールの壁からの圧力の変化に基づいて、前記マンホールの壁の歪みを検知する歪み検知部と、
前記歪み検知部が前記マンホールの壁の歪みを検知すると、歪みを検知したことを示す信号を送信する送信部と、
を具備することを特徴とするマンホール異常検知システム。
【請求項２】
前記マンホールの壁は長方形の形状を有する前記マンホールの天井であり、
前記歪み検知部は、
前記マンホールの天井の長方形を対角線で２分割して得られる２つの三角形から、前記マンホールの出入口部分を除いた形状および大きさに応じた形状および大きさを有し、前記マンホールの天井に沿って設置される複数の天板と、
前記複数の天板の各々を下方より支持する複数の支柱と、
前記天板と前記支柱との間に設置され、前記天板が受ける前記マンホールの天井からの圧力を検知する圧電センサと、
を具備し、
前記天板は、各々、３本の前記支柱により３点で下方より支持され、
前記圧電センサは、前記天板毎に、前記天板が支持される３点のうちいずれか１点にて前記天板と前記支柱との間に位置し、
前記送信部は、無線信号を送信する無線タグである
ことを特徴とする請求項１に記載のマンホール異常検知システム。
【請求項３】
前記マンホールの壁は前記マンホールの天井であり、
前記歪み検知部は、
前記マンホールの天井の形状および大きさから、前記マンホールの出入口部分を除いた形状および大きさに応じた形状および大きさを有し、前記マンホールの天井に沿って設置される天板と、
前記天板を下方より支持する複数の支柱と、
前記支柱の各々と前記天板との間に設置され、前記天板が受ける前記マンホールの天井からの圧力を検知する圧電センサと、
を具備し、
前記送信部は、無線信号を送信する無線タグである
ことを特徴とする請求項１に記載のマンホール異常検知システム。
【請求項４】
前記天板は、
前記支柱に支持されるフレームと、
前記フレームに取り付けられ、前記マンホールの天井に接触するように前記フレームからの長さを調整される複数の凹凸調整ボルトと、
を具備する
ことを特徴とする請求項２または３に記載のマンホール異常検知システム。
【請求項５】
前記天板は、
可変な長さを有する前記支柱に支持されるフレームと、
前記フレームに取り付けられ、前記フレームからの長さを調整される複数の凹凸調整ボルトと、
前記凹凸調整ボルトにより下方より支持され、前記凹凸調整ボルトの前記フレームからの長さに応じて、前記マンホールの天井に接触する高さおよび向きに設置される複数の天板パネルと、
を具備する
ことを特徴とする請求項２または３に記載のマンホール異常検知システム。
【請求項６】
前記マンホールの壁は、前記マンホールの側壁であり、
前記歪み検知部は、
前記マンホールの側壁の形状および大きさに応じた形状および大きさを有し、前記マンホールの側壁に沿って設置される側版と、
前記側板を横方向より支持する複数の支柱と、
前記支柱の位置を固定する梁と、
前記支柱と前記側板との間に設置され、前記側板が受ける前記マンホールの側壁からの圧力を検知する圧電センサと、
を具備し、
前記送信部は、無線信号を送信する無線タグである
ことを特徴とする請求項１に記載のマンホール異常検知システム。
【請求項７】
マンホールの壁に沿って設置された歪み検知部が、前記マンホールの壁からの圧力の変化に基づいて、前記マンホールの壁の歪みを検知する歪み検知ステップと、
前記歪み検知ステップにて前記マンホールの壁の歪みを検知すると、送信部が、歪みを検知したことを示す信号を送信する送信ステップと、
を具備することを特徴とするマンホール異常検知方法。
【請求項８】
前記マンホールの壁は長方形の形状を有する前記マンホールの天井であり、
前記歪み検知部は、
前記マンホールの天井の長方形を対角線で２分割して得られる２つの三角形から、前記マンホールの出入口部分を除いた形状および大きさに応じた形状および大きさを有し、前記マンホールの天井に沿って設置される複数の天板と、
前記複数の天板の各々を下方より支持する複数の支柱と、
前記天板と前記支柱との間に設置され、前記天板が受ける前記マンホールの天井からの圧力を検知する圧電センサと、
を具備し、
前記天板は、各々、３本の前記支柱により３点で下方より支持され、
前記圧電センサは、前記天板毎に、前記天板が支持される３点のうちいずれか１点にて前記天板と前記支柱との間に位置し、
前記送信部は、無線信号を送信する無線タグである
ことを特徴とする請求項７に記載のマンホール異常検知方法。
【請求項９】
前記マンホールの壁は前記マンホールの天井であり、
前記歪み検知部は、
前記マンホールの天井の形状および大きさから、前記マンホールの出入口部分を除いた形状および大きさに応じた形状および大きさを有し、前記マンホールの天井に沿って設置される天板と、
前記天板を下方より支持する複数の支柱と、
前記支柱の各々と前記天板との間に設置され、前記天板が受ける前記マンホールの天井からの圧力を検知する圧電センサと、
を具備し、
前記送信部は、無線信号を送信する無線タグである
ことを特徴とする請求項７に記載のマンホール異常検知方法。
【請求項１０】
前記天板は、
前記支柱に支持されるフレームと、
前記フレームに取り付けられ、前記マンホールの天井に接触するように前記フレームからの長さを調整される複数の凹凸調整ボルトと、
を具備する
ことを特徴とする請求項８または９に記載のマンホール異常検知方法。
【請求項１１】
前記天板は、
可変な長さを有する前記支柱に支持されるフレームと、
前記フレームに取り付けられ、前記フレームからの長さを調整される複数の凹凸調整ボルトと、
前記凹凸調整ボルトにより下方より支持され、前記凹凸調整ボルトの前記フレームからの長さに応じて、前記マンホールの天井に接触する高さおよび向きに設置される複数の天板パネルと、
を具備する
ことを特徴とする請求項８または９に記載のマンホール異常検知方法。
【請求項１２】
前記マンホールの壁は、前記マンホールの側壁であり、
前記歪み検知部は、
前記マンホールの側壁の形状および大きさに応じた形状および大きさを有し、前記マンホールの側壁に沿って設置される側版と、
前記側板を横方向より支持する複数の支柱と、
前記支柱の位置を固定する梁と、
前記支柱と前記側板との間に設置され、前記側板が受ける前記マンホールの側壁からの圧力を検知する圧電センサと、
を具備し、
前記送信部は、無線信号を送信する無線タグである
ことを特徴とする請求項７に記載のマンホール異常検知方法。
【請求項１】
マンホールの壁に沿って設置され、前記マンホールの壁からの圧力の変化に基づいて、前記マンホールの壁の歪みを検知する歪み検知部と、
前記歪み検知部が前記マンホールの壁の歪みを検知すると、歪みを検知したことを示す信号を送信する送信部と、
を具備することを特徴とするマンホール異常検知システム。
【請求項２】
前記マンホールの壁は長方形の形状を有する前記マンホールの天井であり、
前記歪み検知部は、
前記マンホールの天井の長方形を対角線で２分割して得られる２つの三角形から、前記マンホールの出入口部分を除いた形状および大きさに応じた形状および大きさを有し、前記マンホールの天井に沿って設置される複数の天板と、
前記複数の天板の各々を下方より支持する複数の支柱と、
前記天板と前記支柱との間に設置され、前記天板が受ける前記マンホールの天井からの圧力を検知する圧電センサと、
を具備し、
前記天板は、各々、３本の前記支柱により３点で下方より支持され、
前記圧電センサは、前記天板毎に、前記天板が支持される３点のうちいずれか１点にて前記天板と前記支柱との間に位置し、
前記送信部は、無線信号を送信する無線タグである
ことを特徴とする請求項１に記載のマンホール異常検知システム。
【請求項３】
前記マンホールの壁は前記マンホールの天井であり、
前記歪み検知部は、
前記マンホールの天井の形状および大きさから、前記マンホールの出入口部分を除いた形状および大きさに応じた形状および大きさを有し、前記マンホールの天井に沿って設置される天板と、
前記天板を下方より支持する複数の支柱と、
前記支柱の各々と前記天板との間に設置され、前記天板が受ける前記マンホールの天井からの圧力を検知する圧電センサと、
を具備し、
前記送信部は、無線信号を送信する無線タグである
ことを特徴とする請求項１に記載のマンホール異常検知システム。
【請求項４】
前記天板は、
前記支柱に支持されるフレームと、
前記フレームに取り付けられ、前記マンホールの天井に接触するように前記フレームからの長さを調整される複数の凹凸調整ボルトと、
を具備する
ことを特徴とする請求項２または３に記載のマンホール異常検知システム。
【請求項５】
前記天板は、
可変な長さを有する前記支柱に支持されるフレームと、
前記フレームに取り付けられ、前記フレームからの長さを調整される複数の凹凸調整ボルトと、
前記凹凸調整ボルトにより下方より支持され、前記凹凸調整ボルトの前記フレームからの長さに応じて、前記マンホールの天井に接触する高さおよび向きに設置される複数の天板パネルと、
を具備する
ことを特徴とする請求項２または３に記載のマンホール異常検知システム。
【請求項６】
前記マンホールの壁は、前記マンホールの側壁であり、
前記歪み検知部は、
前記マンホールの側壁の形状および大きさに応じた形状および大きさを有し、前記マンホールの側壁に沿って設置される側版と、
前記側板を横方向より支持する複数の支柱と、
前記支柱の位置を固定する梁と、
前記支柱と前記側板との間に設置され、前記側板が受ける前記マンホールの側壁からの圧力を検知する圧電センサと、
を具備し、
前記送信部は、無線信号を送信する無線タグである
ことを特徴とする請求項１に記載のマンホール異常検知システム。
【請求項７】
マンホールの壁に沿って設置された歪み検知部が、前記マンホールの壁からの圧力の変化に基づいて、前記マンホールの壁の歪みを検知する歪み検知ステップと、
前記歪み検知ステップにて前記マンホールの壁の歪みを検知すると、送信部が、歪みを検知したことを示す信号を送信する送信ステップと、
を具備することを特徴とするマンホール異常検知方法。
【請求項８】
前記マンホールの壁は長方形の形状を有する前記マンホールの天井であり、
前記歪み検知部は、
前記マンホールの天井の長方形を対角線で２分割して得られる２つの三角形から、前記マンホールの出入口部分を除いた形状および大きさに応じた形状および大きさを有し、前記マンホールの天井に沿って設置される複数の天板と、
前記複数の天板の各々を下方より支持する複数の支柱と、
前記天板と前記支柱との間に設置され、前記天板が受ける前記マンホールの天井からの圧力を検知する圧電センサと、
を具備し、
前記天板は、各々、３本の前記支柱により３点で下方より支持され、
前記圧電センサは、前記天板毎に、前記天板が支持される３点のうちいずれか１点にて前記天板と前記支柱との間に位置し、
前記送信部は、無線信号を送信する無線タグである
ことを特徴とする請求項７に記載のマンホール異常検知方法。
【請求項９】
前記マンホールの壁は前記マンホールの天井であり、
前記歪み検知部は、
前記マンホールの天井の形状および大きさから、前記マンホールの出入口部分を除いた形状および大きさに応じた形状および大きさを有し、前記マンホールの天井に沿って設置される天板と、
前記天板を下方より支持する複数の支柱と、
前記支柱の各々と前記天板との間に設置され、前記天板が受ける前記マンホールの天井からの圧力を検知する圧電センサと、
を具備し、
前記送信部は、無線信号を送信する無線タグである
ことを特徴とする請求項７に記載のマンホール異常検知方法。
【請求項１０】
前記天板は、
前記支柱に支持されるフレームと、
前記フレームに取り付けられ、前記マンホールの天井に接触するように前記フレームからの長さを調整される複数の凹凸調整ボルトと、
を具備する
ことを特徴とする請求項８または９に記載のマンホール異常検知方法。
【請求項１１】
前記天板は、
可変な長さを有する前記支柱に支持されるフレームと、
前記フレームに取り付けられ、前記フレームからの長さを調整される複数の凹凸調整ボルトと、
前記凹凸調整ボルトにより下方より支持され、前記凹凸調整ボルトの前記フレームからの長さに応じて、前記マンホールの天井に接触する高さおよび向きに設置される複数の天板パネルと、
を具備する
ことを特徴とする請求項８または９に記載のマンホール異常検知方法。
【請求項１２】
前記マンホールの壁は、前記マンホールの側壁であり、
前記歪み検知部は、
前記マンホールの側壁の形状および大きさに応じた形状および大きさを有し、前記マンホールの側壁に沿って設置される側版と、
前記側板を横方向より支持する複数の支柱と、
前記支柱の位置を固定する梁と、
前記支柱と前記側板との間に設置され、前記側板が受ける前記マンホールの側壁からの圧力を検知する圧電センサと、
を具備し、
前記送信部は、無線信号を送信する無線タグである
ことを特徴とする請求項７に記載のマンホール異常検知方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−１６８９８０（Ｐ２０１１−１６８９８０Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３１７１６（Ｐ２０１０−３１７１６）
【出願日】平成２２年２月１６日（２０１０．２．１６）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１６日（２０１０．２．１６）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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