傾斜計装置
【課題】 容易に設置可能で、しかも傾斜計による測定を正確に行うことが可能な傾斜計装置を提供する。
【解決手段】 筒状で、地中に埋設される埋設管２と、埋設管２内に配設され、地盤Ｇの変位を測定する傾斜センサ３１と傾斜センサ３１の方位を測定する地磁気センサ３２とを有する測定ユニット３と、測定ユニット３による測定データを外部に送信する無線機５と、を備える。
【解決手段】 筒状で、地中に埋設される埋設管２と、埋設管２内に配設され、地盤Ｇの変位を測定する傾斜センサ３１と傾斜センサ３１の方位を測定する地磁気センサ３２とを有する測定ユニット３と、測定ユニット３による測定データを外部に送信する無線機５と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地滑りなどによる地盤の傾斜・変位を測定する傾斜計装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
豪雨などの自然災害によって、地滑りなどの斜面崩壊が発生すると、交通路が土砂で塞がれたり、道路や鉄道盛土が変形したりして、交通網が麻痺する場合がある。さらには、崩壊した土砂が土石流となって、下流側の住民などに大きな被害をもたらす場合もある。このような被害を未然に防ぐため、あるいは、被害を最小限に抑えるためには、斜面崩壊のおそれがある場所の状況や斜面崩壊の予測（危険度）などについての情報を、その場所の地域住民や交通機関などに、一刻も早く提供することが有効な手段となる。
【０００３】
このような情報を提供するために、地盤の傾斜・変位を測定する傾斜計が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。この傾斜計は、傾斜センサを備え、斜面崩壊のおそれがある地中に、ボーリングマシンなどによって円柱状の穴を形成し、この円柱穴内に配置される。そして、このような傾斜計を多数配設して、傾斜計からの測定結果に基づいて斜面崩壊の予測などを行う、ということが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−０４２９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来、傾斜計を配設するには、ボーリングマシンなどによって地中に円柱穴を形成しなければならず、多大な労力と時間とを要する。しかも、傾斜計による測定を正確に行うには、傾斜計の方位・配設方向がわかっていなければならない。つまり、傾斜計の方位がわからなければ、地盤がどの方向にどのくらい傾斜・変位しているかを正しく測定することができない。このため、円柱穴内に傾斜計を配設する際に、傾斜計を所定の方位に向けて配置しなければならず、多大な労力と時間とを要するばかりでなく、設置方向が正しくないと、傾斜計による測定が正確に行えなくなる。そして、このように労力と時間とを要する作業を多数の傾斜計に対して行わなければならないため、多大な費用と時間とを要する。
【０００６】
そこでこの発明は、容易に設置可能で、しかも傾斜計による測定を正確に行うことが可能な傾斜計装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、筒状で、地中に埋設される埋設管と、前記埋設管内に配設され、地盤の変位を測定する傾斜計と前記傾斜計の方位を測定する方位計とを有する測定ユニットと、前記測定ユニットによる測定データを外部に送信する送信手段と、を備えることを特徴とする傾斜計装置である。
【０００８】
この発明によれば、管内に傾斜計と方位計とが配設された状態で、埋設管が地中に埋設され、傾斜計と方位計とによる測定データが、送信手段によって外部に送信される。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の傾斜計装置において、前記測定ユニットが前記埋設管の軸方向に複数配設され、一端側の測定ユニットから隣接する測定ユニットに対して順次測定データを伝送して、前記送信手段に全測定ユニットの測定データを送る伝送手段を備える、ことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、伝送手段によって、一端側の測定ユニットから隣接する測定ユニットに対して順次測定データを伝送しながら、つまり、順次隣接する測定ユニットに対して測定データをリレイしながら、送信手段に全測定ユニットの測定データが送信される。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の傾斜計装置において、前記埋設管の先端側に尖った尖端部が設けられ、前記埋設管を前記尖端部から地中に打ち込み可能となっている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、傾斜計の方位を測定する方位計を備えるため、傾斜計がどのような方位で配設されていても、方位計によって傾斜計の方位が測定される。つまり、傾斜計を配設した埋設管をどのように地中に埋設しても、傾斜計の方位が測定され、その上で、傾斜計によって地盤の変位が測定される。このため、傾斜計の配設方向を気にすることなく、容易に埋設管を埋設すること、つまり容易に本傾斜計装置を設置することが可能となる。しかも、傾斜計の方位に基づいて傾斜計による測定結果を補正することで、傾斜計による測定を正確に行うこと、つまり地盤の変位を正確に測定することが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、測定ユニットが埋設管の軸方向に複数配設されているため、地盤の深さ方向に対して、複数の変位を測定することができ、地滑りなどをより精度高く予測することが可能となる。しかも、順次隣接する測定ユニットに対して測定データをリレイしながら、送信手段に全測定ユニットの測定データを伝送するため、各測定ユニットから個々に送信手段に伝送する場合に比べて、伝送線量・配電量を削減することができる。この結果、埋設管さらには本傾斜計装置全体を小型化することが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、埋設管が地中に打ち込み可能なため、ボーリングを行うことなく、埋設管を地中に打ち込むだけで、本傾斜計装置を容易に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態に係る傾斜計装置を示す概略断面図である。
【図２】図１の傾斜計装置の尖端部材を示す拡大正面図である。
【図３】図１の傾斜計装置の測定ユニットを示す構成図である。
【図４】図１の傾斜計装置の配設状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、この発明の実施の形態に係る傾斜計装置１を示す概略断面図である。この傾斜計装置１は、地盤Ｇの傾斜・変位を測定する装置であり、主として、埋設管２と、測定ユニット３と、伝送ケーブル（伝送手段）４と、無線機（送信手段）５とを備えている。
【００１８】
埋設管２は、地中に埋設される円筒状の管で、複数の短管２１から構成されている。すなわち、短管２１の一端部には雄ネジが形成され、他端部には雌ネジが形成され、隣接する短管２１の雄ネジと雌ネジとを螺合させることで、各短管２１が接続・接合されて、埋設管２が構成されている。また、各短管２１は、後述するように地磁気センサ３２を収容するため、アルミニウム合金やＳＵＳ３０４ステンレス鋼、あるいは塩化ビニルなどの非磁性材で構成されている。このような埋設管２の先端側（下端側）に、尖端部材２２が設けられている。
【００１９】
この尖端部材２２は、図２に示すように、その外径φ１が短管２１の外径と同径で、上端部に形成されたネジ部により、短管２１に接続・接合されている。また、先端部には、円錐状に尖った尖端部２２ａが形成され、さらに、尖端部２２ａの上方には、外径φ２が外径φ１よりも小さい小径部２２ｂが形成されている。これにより、埋設管２を尖端部２２ａから地中に打ち込み可能であり、しかも、後述するように、地中への打ち込みが容易で、かつ埋設管２が地中に強固に埋設されるようになっている。
【００２０】
測定ユニット３は、埋設管２の軸方向に沿って埋設管２内に複数配設され、図３に示すように、地盤Ｇの傾斜・変位を測定する傾斜センサ（傾斜計）３１と、傾斜センサ３１の方位を測定する地磁気センサ（方位計）３２とを有している。傾斜センサ３１は、配設された深度におけるＸ−Ｙ平面内の変位・傾斜を測定・検出するセンサであり、この実施の形態では、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）加速度センサを利用したものであるが、静電容量の変化などを利用したものであってもよい。
【００２１】
地磁気センサ３２は、傾斜センサ３１（測定ユニット３）の方位・向きを測定・検出する電子コンパスである。具体的には、磁気の強さによって抵抗値が変化するＭＲ素子（磁気抵抗素子）を備え、抵抗値の変化を電流の変化として読み取ることで、地球の南北の地磁気の方向とセンサ３２との角度・方角を算出・検出するものである。
【００２２】
このような傾斜センサ３１と地磁気センサ３２とは、それぞれ第１の基板３３と第２の基板３４とに配設され、水平を維持した状態で、主基板３５によって連結されている。これにより、傾斜センサ３１と地磁気センサ３２との位置関係が固定され、地磁気センサ３２による測定結果に基づいて、傾斜センサ３１の方位・向きが算出されるようになっている。
【００２３】
また、主基板３５には、主ＣＰＵ３６と通信インターフェイル３７、３８とを備え、第１の通信インターフェイル３７には、伝送ケーブル４の上流側配線４１が接続され、第２の通信インターフェイル３８には、伝送ケーブル４の下流側配線４２が接続されている。また、伝送ケーブル４には電源線４３を備え、さらに、伝送ケーブル４の両端部には、防水性のコネクタ４４が取り付けられている。
【００２４】
そして、後述するようにして測定ユニット３同士が接続された状態で、
（１）当測定ユニット３の傾斜センサ３１および地磁気センサ３２による測定結果（測定データ）が、主ＣＰＵ３６に伝送されるとともに、
（２）上流側配線４１を介して、上流側（尖端部材２２側）の測定ユニット３から主ＣＰＵ３６に、測定データが伝送され、
（３）当測定ユニット３の測定データと上流側の測定ユニット３の測定データとが、下流側配線４２を介して、主ＣＰＵ３６から下流側（無線機５側）の測定ユニット３に伝送される、
ようになっている。
【００２５】
このようにして、一端側（尖端部材２２側）の測定ユニット３から隣接する測定ユニット３に対して、順次測定データがリレイ伝送され、後述する無線機５に全測定ユニット３の測定データが送られるようになっている。さらに、主基板３５には、周囲温度を測定する温度センサ３９が配設され、温度センサ３９による測定結果を含む測定データが、上記のようにして無線機５に送られるようになっている。ここで、測定ユニット３から測定データを伝送する場合には、当測定ユニット３の識別情報とともに測定データを伝送するようになっている。つまり、どの測定ユニット３からの測定データであるかが、判定できるようになっている。このような傾斜センサ３１、地磁気センサ３２、主基板３５などは、円筒形の防水ケース３ａに収容されている。
【００２６】
また、埋設管２の上端部側（無線機５側）に電池（電源、図示せず）が設けられ、この電池からの電力が、電源線４３および第１の電源部６１を介して主ＣＰＵ３６に供給され、さらに、第２の電源部６２を介して傾斜センサ３１に供給され、第３の電源部６３を介して地磁気センサ３２に供給されるようになっている。
【００２７】
無線機５は、各測定ユニット３による測定データを外部に送信する無線通信装置である。具体的には、後述する中継局１００に測定データを送信することを目的とし、傾斜計装置１と中継局１００との距離は、数十ｍ程度（最大１００ｍ程度）であるため、このような短距離通信が可能な装置であればよい。また、測定データを送信する場合には、当傾斜計装置１の識別情報とともに測定データを送信するようになっている。つまり、どの傾斜計装置１からの測定データであるかが、判定できるようになっている。ここで、各測定ユニット３からの測定データの伝送、および無線機５からの測定データの送信は、この実施の形態では、定期的に行われるようになっているが、測定データに変化が生じた場合、つまり、地盤Ｇの変動や地滑りなどが生じた場合に、伝送、送信するようにしてもよい。
【００２８】
次に、このような構成の傾斜計装置１の使用方法、作用および、傾斜計装置１による監視システムについて説明する。
【００２９】
まず、傾斜センサ３１および地磁気センサ３２の取付面が短管２１の軸方向に対して垂直になるように、各短管２１内に測定ユニット３を配設し、隣接する測定ユニット３の伝送ケーブル４同士をコネクタ４４で接続する。続いて、隣接する短管２１同士を接続・接合するとともに、最下端の短管２１に尖端部材２２を接続し、最上端の短管２１側に無線機５を取り付けることで、傾斜計装置１を組み立てる。なお、埋設管２を埋設した後に、無線機５を取り付けてもよい。
【００３０】
次に、地滑りなどが発生するおそれがある地域、斜面に、傾斜計装置１を配設する。このとき、図４に示すように、中継局１００を中心とする半径数十ｍ程度の領域をひとつの監視領域Ｓとし、この監視領域Ｓ内にひとつの中継局１００と複数の傾斜計装置１とを配設する。ここで、中継局１００は、監視領域Ｓ内の各傾斜計装置１から測定データを受信し、直接、または他の中継局１００を経由して、測定データを親局１０１に送信する通信装置であり、高い位置に省電力無線ユニット（例えば、通信距離が６００ｍ程度）が設置されている。また、親局１０１は、携帯電話網などを介して、測定データなどの情報を遠隔地の監視センタなどに送信できるようになっている。
【００３１】
また、傾斜計装置１を配設する際には、埋設管２を尖端部２２ａから地中に打ち込むことで、埋設管２を埋設する。このとき、尖端部２２ａの直上に小径部２２ｂが形成されているため、地中に打ち込む際の抵抗が減り、また、尖端部２２ａで掘削された（押し出された）土が小径部２２ｂに流れるため、地中への打ち込みが容易となる。しかも、尖端部２２ａの底円の直径（外径φ１）と短管２１の外径とが同径なため、尖端部２２ａで形成された穴径が短管２１の外径と一致し、埋設管２が地中に強固に埋設される。
【００３２】
このように、複数の傾斜計装置１とひとつの中継局１００とが配設された監視領域Ｓを複数設け、さらに、ひとつの親局１０１を設けることで、傾斜計装置１が面的に配設された監視システムが構成される。
【００３３】
このような監視システムにおいて、定期的に各測定ユニット３からの測定データが無線機５に伝送され、各傾斜計装置１の無線機５から中継局１００に測定データが送信され、さらに、各中継局１００から親局１０１に測定データが送信される。同様に、地盤Ｇの変動、地滑りなどが発生した場合にも、測定データが伝送、送信される。このとき、上記のように、測定データには、傾斜センサ３１および地磁気センサ３２による測定結果が含まれる。そして、親局１０１において、あるいは親局１０１から測定データを受信した監視センタなどにおいて、傾斜センサ３１によって測定された傾斜・変位を、地磁気センサ３２で測定された方位で補正することで、所定の正しい位置を基準とした地盤Ｇの傾斜・変位が算出される。その後、各地における傾斜・変位や周囲温度などがインターネットで開示されたり、所定の施設に提供されたり、さらには、傾斜・変位に基づく警報が住民などに発信されるものである。
【００３４】
以上のように、この傾斜計装置１によれば、各測定ユニット３つまり各傾斜センサ３１がどのような方位で地中に埋設されていても、地磁気センサ３２によって傾斜センサ３１の方位が測定される。このため、傾斜センサ３１の配設方向を気にすることなく、容易に埋設管２を地中に埋設すること、つまり容易に傾斜計装置１を設置することが可能となる。殊に、各短管２１を回してネジ接合しているため、短管２１ごとに傾斜センサ３１の配設方向が異なるが、このような場合であっても、各傾斜センサ３１の方位が測定されるため、容易に短管２１同士を接合して、傾斜計装置１を設置することが可能となる。
【００３５】
しかも、埋設管２を地中に打ち込むことで傾斜計装置１を設置できるため、ボーリングを行う必要がなく、容易かつ短時間に傾斜計装置１を設置することができる。このように、傾斜計装置１の設置が極めて容易なため、多数の傾斜計装置１を設置する場合であっても、従来に比べて、設置に要する時間と労力、費用を著しく削減することが可能となる。
【００３６】
また、傾斜センサ３１によって測定された傾斜・変位を、地磁気センサ３２で測定された方位で補正することで、傾斜センサ３１による測定を正確に行うこと、つまり、地盤Ｇがどの方向にどのくらい傾斜・変位しているかを正しく測定することができる。しかも、測定ユニット３が埋設管２の軸方向に複数配設されているため、地盤Ｇの深さ方向に対して、複数の変位を測定することができ、地滑りなどをより精度高く予測することが可能となる。また、温度センサ３９によって周囲温度が測定されるため、傾斜センサ３１や地磁気センサ３２による測定結果を温度補正して、より適正な測定結果を得ることが可能となる。
【００３７】
さらに、順次隣接する測定ユニット３に対して測定データをリレイしながら、無線機５に全測定ユニット３の測定データを伝送するため、各測定ユニット３から個々に無線機５に伝送する場合に比べて、配電量を削減することができる。この結果、埋設管２の小径化、傾斜計装置１の小型化が可能となる。また、無線機５は、数十ｍ程度の短距離通信が可能な装置であればよいため、簡易、安価な無線機が使用可能となり、この結果、傾斜計装置１の製作費用を低減することが可能となる。しかも、このような安価な傾斜計装置１を複数配設し、簡易、安価な中継局１００を経由して親局１０１に測定データを送信するため、監視システム全体に要する費用を低減することが可能となる。つまり、個々の傾斜計に長距離通信が可能な無線機を備えて、各傾斜計から親局１０１などに直接測定データを送信する場合に比べて、極めて低い費用で広い地域を監視し、地滑りなどを予測することが可能となる。
【００３８】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の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の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、親局１０１や監視センタにおいて傾斜・変位の補正を行っているが、傾斜計装置１で補正を行って、補正後のデータを測定データとして中継局１００、親局１０１に送信するようにしてもよい。また、埋設管２を地中に打ち込んでいるが、地盤Ｇに円柱状の穴を形成し、この穴に傾斜計装置１を埋設するようにしてもよい。この場合、尖端部材２２が不要となる。さらに、各短管２１の接合部が曲がるような構成とし、地盤Ｇの変動、地滑りなどに応じて、傾斜計装置１が追従、変形するようにしてもよい。これにより、地盤Ｇの深さ方向における変動の違いなどを適正に把握することが可能となる。また、傾斜センサ３１や温度センサ３９などのほかに、土壌水分計や振動計などを測定ユニット３内に設け、これらの測定結果も測定データとして、中継局１００、親局１０１に送信するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１ 傾斜計装置
２ 埋設管
２２ 尖端部材
２２ａ 尖端部
３ 測定ユニット
３１ 傾斜センサ（傾斜計）
３２ 地磁気センサ（方位計）
３６ 主ＣＰＵ
３９ 温度センサ
４ 伝送ケーブル（伝送手段）
５ 無線機（送信手段）
１００ 中継局
１０１ 親局
Ｇ 地盤
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地滑りなどによる地盤の傾斜・変位を測定する傾斜計装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
豪雨などの自然災害によって、地滑りなどの斜面崩壊が発生すると、交通路が土砂で塞がれたり、道路や鉄道盛土が変形したりして、交通網が麻痺する場合がある。さらには、崩壊した土砂が土石流となって、下流側の住民などに大きな被害をもたらす場合もある。このような被害を未然に防ぐため、あるいは、被害を最小限に抑えるためには、斜面崩壊のおそれがある場所の状況や斜面崩壊の予測（危険度）などについての情報を、その場所の地域住民や交通機関などに、一刻も早く提供することが有効な手段となる。
【０００３】
このような情報を提供するために、地盤の傾斜・変位を測定する傾斜計が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。この傾斜計は、傾斜センサを備え、斜面崩壊のおそれがある地中に、ボーリングマシンなどによって円柱状の穴を形成し、この円柱穴内に配置される。そして、このような傾斜計を多数配設して、傾斜計からの測定結果に基づいて斜面崩壊の予測などを行う、ということが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−０４２９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来、傾斜計を配設するには、ボーリングマシンなどによって地中に円柱穴を形成しなければならず、多大な労力と時間とを要する。しかも、傾斜計による測定を正確に行うには、傾斜計の方位・配設方向がわかっていなければならない。つまり、傾斜計の方位がわからなければ、地盤がどの方向にどのくらい傾斜・変位しているかを正しく測定することができない。このため、円柱穴内に傾斜計を配設する際に、傾斜計を所定の方位に向けて配置しなければならず、多大な労力と時間とを要するばかりでなく、設置方向が正しくないと、傾斜計による測定が正確に行えなくなる。そして、このように労力と時間とを要する作業を多数の傾斜計に対して行わなければならないため、多大な費用と時間とを要する。
【０００６】
そこでこの発明は、容易に設置可能で、しかも傾斜計による測定を正確に行うことが可能な傾斜計装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、筒状で、地中に埋設される埋設管と、前記埋設管内に配設され、地盤の変位を測定する傾斜計と前記傾斜計の方位を測定する方位計とを有する測定ユニットと、前記測定ユニットによる測定データを外部に送信する送信手段と、を備えることを特徴とする傾斜計装置である。
【０００８】
この発明によれば、管内に傾斜計と方位計とが配設された状態で、埋設管が地中に埋設され、傾斜計と方位計とによる測定データが、送信手段によって外部に送信される。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の傾斜計装置において、前記測定ユニットが前記埋設管の軸方向に複数配設され、一端側の測定ユニットから隣接する測定ユニットに対して順次測定データを伝送して、前記送信手段に全測定ユニットの測定データを送る伝送手段を備える、ことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、伝送手段によって、一端側の測定ユニットから隣接する測定ユニットに対して順次測定データを伝送しながら、つまり、順次隣接する測定ユニットに対して測定データをリレイしながら、送信手段に全測定ユニットの測定データが送信される。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の傾斜計装置において、前記埋設管の先端側に尖った尖端部が設けられ、前記埋設管を前記尖端部から地中に打ち込み可能となっている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、傾斜計の方位を測定する方位計を備えるため、傾斜計がどのような方位で配設されていても、方位計によって傾斜計の方位が測定される。つまり、傾斜計を配設した埋設管をどのように地中に埋設しても、傾斜計の方位が測定され、その上で、傾斜計によって地盤の変位が測定される。このため、傾斜計の配設方向を気にすることなく、容易に埋設管を埋設すること、つまり容易に本傾斜計装置を設置することが可能となる。しかも、傾斜計の方位に基づいて傾斜計による測定結果を補正することで、傾斜計による測定を正確に行うこと、つまり地盤の変位を正確に測定することが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、測定ユニットが埋設管の軸方向に複数配設されているため、地盤の深さ方向に対して、複数の変位を測定することができ、地滑りなどをより精度高く予測することが可能となる。しかも、順次隣接する測定ユニットに対して測定データをリレイしながら、送信手段に全測定ユニットの測定データを伝送するため、各測定ユニットから個々に送信手段に伝送する場合に比べて、伝送線量・配電量を削減することができる。この結果、埋設管さらには本傾斜計装置全体を小型化することが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、埋設管が地中に打ち込み可能なため、ボーリングを行うことなく、埋設管を地中に打ち込むだけで、本傾斜計装置を容易に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態に係る傾斜計装置を示す概略断面図である。
【図２】図１の傾斜計装置の尖端部材を示す拡大正面図である。
【図３】図１の傾斜計装置の測定ユニットを示す構成図である。
【図４】図１の傾斜計装置の配設状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、この発明の実施の形態に係る傾斜計装置１を示す概略断面図である。この傾斜計装置１は、地盤Ｇの傾斜・変位を測定する装置であり、主として、埋設管２と、測定ユニット３と、伝送ケーブル（伝送手段）４と、無線機（送信手段）５とを備えている。
【００１８】
埋設管２は、地中に埋設される円筒状の管で、複数の短管２１から構成されている。すなわち、短管２１の一端部には雄ネジが形成され、他端部には雌ネジが形成され、隣接する短管２１の雄ネジと雌ネジとを螺合させることで、各短管２１が接続・接合されて、埋設管２が構成されている。また、各短管２１は、後述するように地磁気センサ３２を収容するため、アルミニウム合金やＳＵＳ３０４ステンレス鋼、あるいは塩化ビニルなどの非磁性材で構成されている。このような埋設管２の先端側（下端側）に、尖端部材２２が設けられている。
【００１９】
この尖端部材２２は、図２に示すように、その外径φ１が短管２１の外径と同径で、上端部に形成されたネジ部により、短管２１に接続・接合されている。また、先端部には、円錐状に尖った尖端部２２ａが形成され、さらに、尖端部２２ａの上方には、外径φ２が外径φ１よりも小さい小径部２２ｂが形成されている。これにより、埋設管２を尖端部２２ａから地中に打ち込み可能であり、しかも、後述するように、地中への打ち込みが容易で、かつ埋設管２が地中に強固に埋設されるようになっている。
【００２０】
測定ユニット３は、埋設管２の軸方向に沿って埋設管２内に複数配設され、図３に示すように、地盤Ｇの傾斜・変位を測定する傾斜センサ（傾斜計）３１と、傾斜センサ３１の方位を測定する地磁気センサ（方位計）３２とを有している。傾斜センサ３１は、配設された深度におけるＸ−Ｙ平面内の変位・傾斜を測定・検出するセンサであり、この実施の形態では、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）加速度センサを利用したものであるが、静電容量の変化などを利用したものであってもよい。
【００２１】
地磁気センサ３２は、傾斜センサ３１（測定ユニット３）の方位・向きを測定・検出する電子コンパスである。具体的には、磁気の強さによって抵抗値が変化するＭＲ素子（磁気抵抗素子）を備え、抵抗値の変化を電流の変化として読み取ることで、地球の南北の地磁気の方向とセンサ３２との角度・方角を算出・検出するものである。
【００２２】
このような傾斜センサ３１と地磁気センサ３２とは、それぞれ第１の基板３３と第２の基板３４とに配設され、水平を維持した状態で、主基板３５によって連結されている。これにより、傾斜センサ３１と地磁気センサ３２との位置関係が固定され、地磁気センサ３２による測定結果に基づいて、傾斜センサ３１の方位・向きが算出されるようになっている。
【００２３】
また、主基板３５には、主ＣＰＵ３６と通信インターフェイル３７、３８とを備え、第１の通信インターフェイル３７には、伝送ケーブル４の上流側配線４１が接続され、第２の通信インターフェイル３８には、伝送ケーブル４の下流側配線４２が接続されている。また、伝送ケーブル４には電源線４３を備え、さらに、伝送ケーブル４の両端部には、防水性のコネクタ４４が取り付けられている。
【００２４】
そして、後述するようにして測定ユニット３同士が接続された状態で、
（１）当測定ユニット３の傾斜センサ３１および地磁気センサ３２による測定結果（測定データ）が、主ＣＰＵ３６に伝送されるとともに、
（２）上流側配線４１を介して、上流側（尖端部材２２側）の測定ユニット３から主ＣＰＵ３６に、測定データが伝送され、
（３）当測定ユニット３の測定データと上流側の測定ユニット３の測定データとが、下流側配線４２を介して、主ＣＰＵ３６から下流側（無線機５側）の測定ユニット３に伝送される、
ようになっている。
【００２５】
このようにして、一端側（尖端部材２２側）の測定ユニット３から隣接する測定ユニット３に対して、順次測定データがリレイ伝送され、後述する無線機５に全測定ユニット３の測定データが送られるようになっている。さらに、主基板３５には、周囲温度を測定する温度センサ３９が配設され、温度センサ３９による測定結果を含む測定データが、上記のようにして無線機５に送られるようになっている。ここで、測定ユニット３から測定データを伝送する場合には、当測定ユニット３の識別情報とともに測定データを伝送するようになっている。つまり、どの測定ユニット３からの測定データであるかが、判定できるようになっている。このような傾斜センサ３１、地磁気センサ３２、主基板３５などは、円筒形の防水ケース３ａに収容されている。
【００２６】
また、埋設管２の上端部側（無線機５側）に電池（電源、図示せず）が設けられ、この電池からの電力が、電源線４３および第１の電源部６１を介して主ＣＰＵ３６に供給され、さらに、第２の電源部６２を介して傾斜センサ３１に供給され、第３の電源部６３を介して地磁気センサ３２に供給されるようになっている。
【００２７】
無線機５は、各測定ユニット３による測定データを外部に送信する無線通信装置である。具体的には、後述する中継局１００に測定データを送信することを目的とし、傾斜計装置１と中継局１００との距離は、数十ｍ程度（最大１００ｍ程度）であるため、このような短距離通信が可能な装置であればよい。また、測定データを送信する場合には、当傾斜計装置１の識別情報とともに測定データを送信するようになっている。つまり、どの傾斜計装置１からの測定データであるかが、判定できるようになっている。ここで、各測定ユニット３からの測定データの伝送、および無線機５からの測定データの送信は、この実施の形態では、定期的に行われるようになっているが、測定データに変化が生じた場合、つまり、地盤Ｇの変動や地滑りなどが生じた場合に、伝送、送信するようにしてもよい。
【００２８】
次に、このような構成の傾斜計装置１の使用方法、作用および、傾斜計装置１による監視システムについて説明する。
【００２９】
まず、傾斜センサ３１および地磁気センサ３２の取付面が短管２１の軸方向に対して垂直になるように、各短管２１内に測定ユニット３を配設し、隣接する測定ユニット３の伝送ケーブル４同士をコネクタ４４で接続する。続いて、隣接する短管２１同士を接続・接合するとともに、最下端の短管２１に尖端部材２２を接続し、最上端の短管２１側に無線機５を取り付けることで、傾斜計装置１を組み立てる。なお、埋設管２を埋設した後に、無線機５を取り付けてもよい。
【００３０】
次に、地滑りなどが発生するおそれがある地域、斜面に、傾斜計装置１を配設する。このとき、図４に示すように、中継局１００を中心とする半径数十ｍ程度の領域をひとつの監視領域Ｓとし、この監視領域Ｓ内にひとつの中継局１００と複数の傾斜計装置１とを配設する。ここで、中継局１００は、監視領域Ｓ内の各傾斜計装置１から測定データを受信し、直接、または他の中継局１００を経由して、測定データを親局１０１に送信する通信装置であり、高い位置に省電力無線ユニット（例えば、通信距離が６００ｍ程度）が設置されている。また、親局１０１は、携帯電話網などを介して、測定データなどの情報を遠隔地の監視センタなどに送信できるようになっている。
【００３１】
また、傾斜計装置１を配設する際には、埋設管２を尖端部２２ａから地中に打ち込むことで、埋設管２を埋設する。このとき、尖端部２２ａの直上に小径部２２ｂが形成されているため、地中に打ち込む際の抵抗が減り、また、尖端部２２ａで掘削された（押し出された）土が小径部２２ｂに流れるため、地中への打ち込みが容易となる。しかも、尖端部２２ａの底円の直径（外径φ１）と短管２１の外径とが同径なため、尖端部２２ａで形成された穴径が短管２１の外径と一致し、埋設管２が地中に強固に埋設される。
【００３２】
このように、複数の傾斜計装置１とひとつの中継局１００とが配設された監視領域Ｓを複数設け、さらに、ひとつの親局１０１を設けることで、傾斜計装置１が面的に配設された監視システムが構成される。
【００３３】
このような監視システムにおいて、定期的に各測定ユニット３からの測定データが無線機５に伝送され、各傾斜計装置１の無線機５から中継局１００に測定データが送信され、さらに、各中継局１００から親局１０１に測定データが送信される。同様に、地盤Ｇの変動、地滑りなどが発生した場合にも、測定データが伝送、送信される。このとき、上記のように、測定データには、傾斜センサ３１および地磁気センサ３２による測定結果が含まれる。そして、親局１０１において、あるいは親局１０１から測定データを受信した監視センタなどにおいて、傾斜センサ３１によって測定された傾斜・変位を、地磁気センサ３２で測定された方位で補正することで、所定の正しい位置を基準とした地盤Ｇの傾斜・変位が算出される。その後、各地における傾斜・変位や周囲温度などがインターネットで開示されたり、所定の施設に提供されたり、さらには、傾斜・変位に基づく警報が住民などに発信されるものである。
【００３４】
以上のように、この傾斜計装置１によれば、各測定ユニット３つまり各傾斜センサ３１がどのような方位で地中に埋設されていても、地磁気センサ３２によって傾斜センサ３１の方位が測定される。このため、傾斜センサ３１の配設方向を気にすることなく、容易に埋設管２を地中に埋設すること、つまり容易に傾斜計装置１を設置することが可能となる。殊に、各短管２１を回してネジ接合しているため、短管２１ごとに傾斜センサ３１の配設方向が異なるが、このような場合であっても、各傾斜センサ３１の方位が測定されるため、容易に短管２１同士を接合して、傾斜計装置１を設置することが可能となる。
【００３５】
しかも、埋設管２を地中に打ち込むことで傾斜計装置１を設置できるため、ボーリングを行う必要がなく、容易かつ短時間に傾斜計装置１を設置することができる。このように、傾斜計装置１の設置が極めて容易なため、多数の傾斜計装置１を設置する場合であっても、従来に比べて、設置に要する時間と労力、費用を著しく削減することが可能となる。
【００３６】
また、傾斜センサ３１によって測定された傾斜・変位を、地磁気センサ３２で測定された方位で補正することで、傾斜センサ３１による測定を正確に行うこと、つまり、地盤Ｇがどの方向にどのくらい傾斜・変位しているかを正しく測定することができる。しかも、測定ユニット３が埋設管２の軸方向に複数配設されているため、地盤Ｇの深さ方向に対して、複数の変位を測定することができ、地滑りなどをより精度高く予測することが可能となる。また、温度センサ３９によって周囲温度が測定されるため、傾斜センサ３１や地磁気センサ３２による測定結果を温度補正して、より適正な測定結果を得ることが可能となる。
【００３７】
さらに、順次隣接する測定ユニット３に対して測定データをリレイしながら、無線機５に全測定ユニット３の測定データを伝送するため、各測定ユニット３から個々に無線機５に伝送する場合に比べて、配電量を削減することができる。この結果、埋設管２の小径化、傾斜計装置１の小型化が可能となる。また、無線機５は、数十ｍ程度の短距離通信が可能な装置であればよいため、簡易、安価な無線機が使用可能となり、この結果、傾斜計装置１の製作費用を低減することが可能となる。しかも、このような安価な傾斜計装置１を複数配設し、簡易、安価な中継局１００を経由して親局１０１に測定データを送信するため、監視システム全体に要する費用を低減することが可能となる。つまり、個々の傾斜計に長距離通信が可能な無線機を備えて、各傾斜計から親局１０１などに直接測定データを送信する場合に比べて、極めて低い費用で広い地域を監視し、地滑りなどを予測することが可能となる。
【００３８】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の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の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、親局１０１や監視センタにおいて傾斜・変位の補正を行っているが、傾斜計装置１で補正を行って、補正後のデータを測定データとして中継局１００、親局１０１に送信するようにしてもよい。また、埋設管２を地中に打ち込んでいるが、地盤Ｇに円柱状の穴を形成し、この穴に傾斜計装置１を埋設するようにしてもよい。この場合、尖端部材２２が不要となる。さらに、各短管２１の接合部が曲がるような構成とし、地盤Ｇの変動、地滑りなどに応じて、傾斜計装置１が追従、変形するようにしてもよい。これにより、地盤Ｇの深さ方向における変動の違いなどを適正に把握することが可能となる。また、傾斜センサ３１や温度センサ３９などのほかに、土壌水分計や振動計などを測定ユニット３内に設け、これらの測定結果も測定データとして、中継局１００、親局１０１に送信するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１ 傾斜計装置
２ 埋設管
２２ 尖端部材
２２ａ 尖端部
３ 測定ユニット
３１ 傾斜センサ（傾斜計）
３２ 地磁気センサ（方位計）
３６ 主ＣＰＵ
３９ 温度センサ
４ 伝送ケーブル（伝送手段）
５ 無線機（送信手段）
１００ 中継局
１０１ 親局
Ｇ 地盤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状で、地中に埋設される埋設管と、
前記埋設管内に配設され、地盤の変位を測定する傾斜計と前記傾斜計の方位を測定する方位計とを有する測定ユニットと、
前記測定ユニットによる測定データを外部に送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする傾斜計装置。
【請求項２】
前記測定ユニットが前記埋設管の軸方向に複数配設され、
一端側の測定ユニットから隣接する測定ユニットに対して順次測定データを伝送して、前記送信手段に全測定ユニットの測定データを送る伝送手段を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の傾斜計装置。
【請求項３】
前記埋設管の先端側に尖った尖端部が設けられ、前記埋設管を前記尖端部から地中に打ち込み可能となっている、
ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の傾斜計装置。
【請求項１】
筒状で、地中に埋設される埋設管と、
前記埋設管内に配設され、地盤の変位を測定する傾斜計と前記傾斜計の方位を測定する方位計とを有する測定ユニットと、
前記測定ユニットによる測定データを外部に送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする傾斜計装置。
【請求項２】
前記測定ユニットが前記埋設管の軸方向に複数配設され、
一端側の測定ユニットから隣接する測定ユニットに対して順次測定データを伝送して、前記送信手段に全測定ユニットの測定データを送る伝送手段を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の傾斜計装置。
【請求項３】
前記埋設管の先端側に尖った尖端部が設けられ、前記埋設管を前記尖端部から地中に打ち込み可能となっている、
ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の傾斜計装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１６９７０５（Ｐ２０１１−１６９７０５Ａ）
【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２０１０−３３０３１（Ｐ２０１０−３３０３１）
【出願日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（０００２１０９０８）中央開発株式会社 (25)
【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１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（０００２１０９０８）中央開発株式会社 (25)
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