地盤監視システム
【課題】リアルタイムで地盤を監視できると共に、高精度に地盤の変動を検出し、地盤の変動の位置を推定することができる地盤監視システムを提供する。
【解決手段】地滑り情報を事前に得るための地盤監視システム１であって、地盤の地表に配置された六角形状の地盤観測手段２と、地盤観測手段２の各点２Ａ〜２Ｇに設けられたＧＰＳ受信機３と、地盤の変動の有無を判定するコンピュータ装置８とを具備し、地盤観測手段２が、上記六角形の中心に配置されて光源２１及び照度計２２を有する観測点２Ｇと、六角形の各頂点に配置されて受信した光源の光を転送する光中継点２Ａ〜２Ｆとを備え、観測点２Ａ及び光中継点２Ａ〜２Ｆが光ファイバーケーブル４〜６で接続されると共に、コンピュータ装置８が、地盤の変動の有無を判定する第１判定部と、第１判定部で判定された地盤の変動が大規模であるかを判定する第２判定部とを備える。
【解決手段】地滑り情報を事前に得るための地盤監視システム１であって、地盤の地表に配置された六角形状の地盤観測手段２と、地盤観測手段２の各点２Ａ〜２Ｇに設けられたＧＰＳ受信機３と、地盤の変動の有無を判定するコンピュータ装置８とを具備し、地盤観測手段２が、上記六角形の中心に配置されて光源２１及び照度計２２を有する観測点２Ｇと、六角形の各頂点に配置されて受信した光源の光を転送する光中継点２Ａ〜２Ｆとを備え、観測点２Ａ及び光中継点２Ａ〜２Ｆが光ファイバーケーブル４〜６で接続されると共に、コンピュータ装置８が、地盤の変動の有無を判定する第１判定部と、第１判定部で判定された地盤の変動が大規模であるかを判定する第２判定部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設、土木工事などの施工時には、安全上、法面などの斜面を適切に維持管理する必要がある。このため、各種の保護工や対策工事、または斜面の崩落を予測し得る防災監視システムを設置するなどの対策が行われている。
【０００３】
このような防災監視システムとしては、光ファイバーケーブルで編成された防災ネットを、法面などの崩落現場に張設したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このシステムでは、法面の岩石の移動などで光ファイバーケーブルが引張、曲げなどのストレスを受けると、その光ファイバーケーブルを透過する光量が規定値以下まで減少するので、当該減少量を監視することにより、事前に崩落の兆候を知ることができる。
【０００４】
また他には、一本の光ファイバーケーブルを格子状に敷設して、地盤の沈下および隆起を測定するためのシステムが知られている（例えば、特許文献２参照）。
一般的に地盤沈下や地すべりが起こる場合は、急に地盤沈下や地すべりが起こるわけではなく、地盤沈下や地すべりが起こる前にミリ単位の地盤の揺れが計測されることがある。したがって、特許文献１または２のように、崩落が予見されそうな箇所に光ファイバーケーブルを張り、大災害を未然にまたは最小限に食い止めることができるので有効である。
【０００５】
他の防災配信システムとしては、斜面にＧＰＳ受信機を複数配置し、この斜面の状態をリアルタイムで監視するものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１１６７７号公報
【特許文献２】特開２００３−２３２６３１号公報
【特許文献３】特許第３７４２３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載の防災監視システムでは、光ファイバーケーブルを透過する光量が規定値以下に減少して初めて崩落の兆候を知るものであるから、リアルタイムで斜面を監視することができない。さらに、このシステムでは、防災ネットが光ファイバーケーブルを縦横に編成したものであるため、張設した防災ネットの何の位置に崩落の兆候があるのかを特定することができないという問題もある。
【０００８】
また、上記特許文献２に記載のシステムでは、光ファイバーケーブルの敷設が複雑なためコスト高であるという問題と、一本の長い光ファイバーケーブルを用いるので計測精度が低下するという問題がある。さらに、上記特許文献３に記載の防災配信システムでは、ＧＰＳ衛星からの電波に基づいて斜面の位置情報を得ているので、ミリメートルオーダーの精度で斜面の変動を計測することができず、斜面の僅かな変動が発生する段階、つまり崩落の兆候の初期段階を把握するのは困難である。
【０００９】
そこで、本発明は、リアルタイムで地盤を監視できるとともに、高精度に地盤の変動を検出し、当該変動の位置を推定することができる地盤監視システム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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る地盤監視システムは、地盤の変動を観測して当該地盤における地滑り情報を事前に得るための地盤監視システムであって、
上記地盤の地表に配置された地盤観測手段と、この地表に配置された地盤観測手段の位置を計測する位置計測手段と、上記地盤の変動の有無を判定する判定手段とを具備し、
上記地盤観測手段が、多角形状であるとともに、当該多角形の内側に配置されて光源および光量測定器を有する観測点と、当該多角形の各頂点に配置された光中継点とを備え、
上記観測点と各光中継点とが、当該観測点の光源から光中継点へ光を導く往路用光回線と、当該光中継点から観測点の光量測定器へ光を導く復路用光回線とで接続されるとともに、
上記光中継点同士が、上記多角形の各辺に配置された中継用光回線で接続され、
上記各光中継点が、上記往路用光回線からの光を一方の中継用光回線へ転送する往路用光転送器と、他方の中継用光回線からの光を上記復路用光回線へ転送する復路用光転送器とを有し、
上記位置計測手段が、上記観測点に設けられたＧＰＳ受信機と、上記各光中継点に設けられたＧＰＳ受信機とを備え、
上記判定手段が、上記光量測定器で測定された各光中継点からの光量を比較するとともに、この差が所定値以上であれば、当該光量が最小となる光の経路で囲まれた三角形領域または当該三角形領域の近傍で地盤の変動が有ると判定する第１判定部と、上記三角形領域の頂点における観測点および２個の光中継点の各位置を上記ＧＰＳ受信機により計測して当該三角形領域の面積を算出するとともに当該三角形領域の面積の時間変位がしきい値以上であれば上記第１判定部で判定された地盤の変動が大規模であると判定する第２判定部とを備えたものである。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係る地盤監視システムは、請求項１に記載の地盤監視システムにおいて、地表に配置された地盤観測手段の下方である地中に、他の地盤観測手段を配置し、
地表に配置された地盤観測手段と、地中に配置された地盤観測手段とが、略平行であるものである。
【００１２】
さらに、本発明の請求項３に係る地盤監視システムは、請求項１または２に記載の地盤監視システムにおいて、多角形が六角形であるものである。
また、本発明の請求項４に係る地盤監視システムは、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の地盤監視システムにおいて、ＧＰＳ受信機が設けられた観測点に、地盤を観測するためのカメラを設けたものである。
【発明の効果】
【００１３】
上記地盤監視システムによると、ＧＰＳを利用することによりリアルタイムで地盤を監視できるとともに、光回線を具備することにより高精度に地盤の変動を検出でき、さらに光回線で導かれる光の経路を複数有することで、当該地盤の変動の位置を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る地盤監視システムの概念図である。
【図２】同地盤監視システムにおける観測点および１個の光中継点の横断面斜視図である。
【図３】同地盤監視システムにおけるコンピュータ装置のブロック図である。
【図４】本発明の実施例１に係る地盤監視システムにおけるユニットの配置図である。
【図５】本発明の実施例２に係る地盤監視システムの概念図である。
【図６】本発明の実施例３に係る地盤監視システムにおけるユニットの配置図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態に係る地盤監視システムを図面に基づき説明する。
本発明の実施の形態に係る地盤監視システムは、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）および光ファイバーケーブル（光回線の一例である）を利用して、リアルタイムで高精度に地盤の変動を検出し、当該変動の位置を推定するものである。このように地盤の変動を検出し、地すべりなどによる被害を未然に防ぐことが、上記地盤監視システムの目的である。
【００１６】
上記ＧＰＳの利用について簡単に説明すると、リアルタイム性を確保しつつセンチメートルオーダーの精度で計測が可能なリアルタイム・キネマティック（以下、ＲＴＫという）法が用いられる。ＲＴＫ法とは、位置が既知であるＧＰＳ基準局からのデータを用いてＧＰＳ受信機設置点の位置を計測する相対測位方式で、詳しくは動的干渉測位方式である。ＲＴＫ法によると、ＧＰＳ衛星からの搬送波の位相を計測することで、高精度な計測を行うことができる。
【００１７】
まず、上記地盤監視システムの全体構成について説明する。
図１に示すように、この地盤監視システム１は、観測したい地盤に配置されるとともに観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆを備えた地盤観測手段２と、これら観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆを接続する光ファイバーケーブル（詳細な接続は後述する）４〜６と、これら観測点２Ｇおよび各光中継点２Ａ〜２Ｆにそれぞれ設けられたＧＰＳ受信機（位置計測手段の一例である）３と、上記地盤の変動による影響を受けない安定した地点（当該地盤から十分に離れた地点）に設けられて位置が既知であるＧＰＳ基準局７と、上記地盤の変動の有無を判定するコンピュータ装置（判定手段の一例である）８とを具備する。なお、上記地盤観測手段２および光ファイバーケーブル４〜６は、地表（正確には図２に示す地表直下）に配置される。
【００１８】
上記観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆの配置について図１に基づき説明すると、６個の光中継点２Ａ〜２Ｆが六角形の各頂点に相当する位置に配置されており、観測点２Ｇが当該六角形の略中心に相当する位置に配置されている。すなわち、上記地盤観測手段２が六角形状であるとともに、上記観測点２Ｇが当該六角形の内側に配置されている。また、上記観測点２Ｇと６個の光中継点２Ａ〜２Ｆとは、それぞれ往路用光ファイバーケーブル４および往路用光ファイバーケーブル５で直線状に接続されている。さらに、上記光中継点２Ａ〜２Ｆ同士は、上記六角形の各辺に相当する位置に配置された中継用光ファイバーケーブル６で直線状に接続されている。
【００１９】
ここで、上記観測点２Ｇは、図２に示すように、上記往路用光ファイバーケーブル４を介して光中継点２Ａ〜２Ｆへ光を発信する光源２１と、当該光中継点２Ａ〜２Ｆから往路用光ファイバーケーブル５を介して受信した光の照度（光量の一例である）を測定する照度計（光量測定器の一例である）２２とを有する。なお、この照度計２２には、図示しないが、往路用光ファイバーケーブル５と同数の、つまり６つのセンサーが接続されている。これらセンサーは、照度を測定したい光を直接受信するものであり、各往路用光ファイバーケーブル５の観測点２Ｇ側の端部にそれぞれ接続されている。また、上記各光中継点２Ａ〜２Ｆは、往路用光ファイバーケーブル４からの光を一方の中継用光ファイバーケーブル６へ転送する往路用光スプリッタ（往路用光転送器の一例である）２４と、他方の中継用光ファイバーケーブル６からの光を往路用光ファイバーケーブル５へ転送する復路用光スプリッタ（復路用光転送器の一例である）２５とを有する。したがって、往路用光ファイバーケーブル４は上記光源２１からの光を光中継点２Ａ〜２Ｆへ導くものであり、往路用光ファイバーケーブル５は当該光中継点２Ａ〜２Ｆから上記照度計２２へ光を導くものであり、中継用光ファイバーケーブル６は光中継点２Ａから当該光中継点２Ａに隣接する他の光中継点２Ｂへ光を導くものである。また、上記観測点２Ｇの光源２１の光は、図１に示すように、往路用光ファイバーケーブル４を介して光中継点２Ａへ発信され、この光中継点２Ａの往路用光スプリッタ２４で隣接する他の光中継点２Ｂへ転送され、当該他の光中継点２Ｂの復路用光スプリッタ２５で観測点２Ｇの照度計（正確にはセンサー）２２へ転送される。すなわち、上記光源２１の光の経路は三角形を描くものであり、この三角形は、観測点２Ｇ（当該三角形の第１の頂点に相当）、往路用光ファイバーケーブル４（同第１の辺に相当）、光中継点２Ａ（同第２の頂点に相当）、中継用光ファイバーケーブル６（同第２の辺に相当）と、隣接する他の光中継点２Ｂ（同第３の頂点に相当）、往路用光ファイバーケーブル５（同第３の辺に相当）および上記観測点２Ｇで形成される。このため、上記地盤監視システム１全体では、光の経路が、光中継点２Ａ〜２Ｆの個数だけ、つまり６つ存在する。
【００２０】
次に、上記コンピュータ装置８の構成について図３に基づき説明すると、このコンピュータ装置８は、地盤観測手段（観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆ）２が配置された地盤の変動の有無を判定する第１判定部１０と、当該地盤の変動が大規模であるかを判定する第２判定部１５とから構成される。
【００２１】
上記第１判定部１０は、ＧＰＳ受信機３およびＧＰＳ基準局７からの搬送波データ並びに照度計２２で測定された照度データが入力される入力部１１と、この入力部１１に入力された上記６つの光の経路の各照度データを比較する光量比較部１２と、この光量比較部１２で比較された照度データの最大値と最小値の差が所定値以上であれば地盤に変動が有ると判定する第１検出部１３と、この第１検出部１３で判定された地盤の変動の有無のデータを送信機（後述する）Ｔに出力する第１出力部１４とから構成される。また、第２判定部１５は、上記入力部１１に入力された搬送波データに基づいてＲＴＫ法により観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆの位置を計測する位置計測部１６と、この位置計測部１６で計測された観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆの位置に基づいて６つの光の経路が描く各三角形領域の面積を算出する面積演算部１７と、第１検出部１３で地盤の変動が有ると判定された際に当該地盤の変動が大規模であるかを上記三角形領域の面積の時間変位に基づいて判定する第２検出部１８と、この第２検出部１８で地盤の変動が大規模であると判定された結果のデータを送信機Ｔに出力する第２出力部１９とから構成される。
【００２２】
ここで、第１判定部１０の入力部１１は、観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆに設けられた各ＧＰＳ受信機３からの搬送波データと、ＧＰＳ基準局７からの搬送波データと、上記６つの光の経路をそれぞれ通過して照度計２２で計測された各照度データとが入力されるものである。また、上記光量比較部１２は、入力部１１に入力された６つの照度データを比較して最大値と最小値を抽出するものである。さらに、上記第１検出部１３は、光量比較部１２で抽出された最大値と最小値の差を算出し、この差が所定値以上であれば、照度データが最小値となる光の経路が描く三角形領域または当該三角形領域の近傍で地盤に変動が有ると判定するものである。この所定値は、少なくとも照度の計測誤差分を吸収できる範囲が必要であり、大きい値で設定されると照度計２２の計測誤差による誤判定の確率が減少し、小さい値で設定されると地盤の僅かな変動でも検出するものである。具体的には、上記所定値として、第１検出部１３で地盤の変動をミリメートルオーダーで検出できる程度の値に設定することが好ましい。
【００２３】
一方、第２判定部１５の位置計測部１６は、入力部１１に入力されたＧＰＳ受信機３およびＧＰＳ基準局７からの搬送波データに基づいてＲＴＫ法により観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆの位置をリアルタイムで計測するものである。また、上記面積演算部１７は、位置計測部１６で計測された観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆの位置に基づいて、６つの光の経路が描く各三角形領域の面積をリアルタイムで算出するものである。さらに、上記第２検出部１８は、第１検出部１３で地盤の変動が有ると判定された際に、当該地盤の変動が有ると判定された三角形領域の面積を上記面積演算部１７から抽出して当該面積の時間変位を算出し、当該三角形領域の面積の時間変位がしきい値以上であれば、当該地盤の変動が大規模であると判定するものである。このしきい値は、ＲＴＫ法による位置の計測誤差分を吸収できる範囲が必要であるから、例えば６〜１５ｃｍ２（光ファイバーケーブル４〜６の長さを３０ｍ程度とした場合）で設定される。
【００２４】
図３に示すように、送信機Ｔは、上記コンピュータ装置８に併設されており、上記第１出力部１４および第２出力部１９からのデータである電気信号を光信号に変換する装置である。この光信号は、光通信ネットワークＮを介して、上記地盤監視システム１を利用する利用者の受信機Ｒまで送信される。この受信機Ｒは、光通信ネットワークＮを介して送信機Ｔから受信した光信号を電気信号に変換し、当該電気信号を併設された利用者のパソコンＰに送信する装置である。このパソコンＰは、当該電気信号である上記データを表示するものである。
【００２５】
以下、上記地盤監視システム１を使用するための準備について説明する。
まず、図１および図２に示すように、斜面など監視したい地盤の中心近くに、観測点２Ｇ用のＧＰＳ受信機３Ｇを地表に設置し、そのＧＰＳ受信機３Ｇの直下に観測点２Ｇとして光源２１および照度計２２を埋設する。そして、この観測点２Ｇを中心とした六角形の各頂点に相当する位置に光中継点２Ａ〜２Ｆ用のＧＰＳ受信機３Ａ〜３Ｆを地表に設置し、これらＧＰＳ受信機３Ａ〜３Ｆの直下に、それぞれ光中継点２Ａ〜２Ｆとして往路用光スプリッタ２４および復路用光スプリッタ２５を埋設する。次に、観測点２Ｇの光源２１と各光中継点２Ａ〜２Ｆの往路用光スプリッタ２４とを往路用光ファイバーケーブル４で直線状に接続するとともに、各光中継点２Ａ〜２Ｆの復路用光スプリッタ２５と観測点２Ｇの照度計（正確にはセンサー）２２とを往路用光ファイバーケーブル５で直線状に接続する。一方で、光中継点２Ａの往路用光スプリッタ２４と隣接する他の光中継点２Ｂの復路用光スプリッタ２５とを、中継用光ファイバーケーブル６で直線状に接続する。
【００２６】
次に、上記地盤監視システム１の使用方法について説明する。
観測点２Ｇの光源２１を起動することで、当該光源２１からの光を、光中継点２Ａへ発信し、この光中継点２Ａの往路用光スプリッタ２４で隣接する他の光中継点２Ｂへ転送し、当該他の光中継点２Ｂの復路用光スプリッタ２５で上記観測点２Ｇの照度計（正確にはセンサー）２２へ転送する。そして、この光の照度が照度計２２で測定され、測定された照度データがコンピュータ装置８の入力部１１に入力される。同様に、他の光の経路を通過した光の照度も照度計２２でそれぞれ測定され、これら照度データも入力部１１に入力される。入力された６つの照度データは、光量比較部１２で比較されるとともに最大値と最小値が抽出される。抽出された最大値と最小値の差が第１検出部１３で算出されるとともに、この差が所定値以上であれば、照度データが最小値となる光の経路が描く三角形領域または当該三角形領域の近傍で、地盤に変動が有ると判定される。そして、地盤の変動の有無のデータが、第１出力部１４で送信機Ｔに出力される。
【００２７】
一方、ＧＰＳ受信機３およびＧＰＳ基準局７からは、搬送波データがコンピュータ装置８の入力部１１に入力される。これら搬送波データに基づいて、位置計測部１６でＲＴＫ法により観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆの位置がリアルタイムで計測される。計測された観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆの位置に基づいて、面積演算部１７で、６つの光の経路が描く各三角形領域の面積がリアルタイムで算出される。算出された６つの三角形領域の各面積うち、第２検出部１８において、第１検出部１３で地盤の変動が有ると判定された三角形領域の面積の時間変位が算出されるとともに、当該時間変位がしきい値以上であれば当該地盤の変動が大規模であると判定される。そして、当該地盤の変動が大規模であると判定された結果のデータが、第２出力部１９で送信機Ｔに出力される。
【００２８】
送信機Ｔに出力された第１出力部１４および第２出力部１９からのデータは、光通信ネットワークＮおよび受信機Ｒを介して、利用者のパソコンＰに送信されて表示される。
【００２９】
このように、上記地盤監視システム１は、光ファイバーケーブル４〜６を用いることにより地盤の変動をミリメートルオーダーの精度で検出することができ、また６つの光の経路を有することで当該地盤の変動の位置を推定することができる。
【００３０】
さらに、６つの三角形領域が、観測点２Ｇを頂点（上記第１の頂点）として共有するとともに１つの六角形を形成しているので、当該三角形領域が略正三角形となる。このため、往路用光ファイバーケーブル４および往路用光ファイバーケーブル５の長さと、中継用光ファイバーケーブル６の長さが略同一になることで、これら光ファイバーケーブル４〜６を通過する光の照度の各減少量が略同一となり、さらに地盤の変動の検出精度を上げることができる。
【００３１】
以下、上記実施の形態をより具体的に示した複数の実施例に係る地盤監視システムについて説明する。なお、上記実施の形態と同一の構成については、同一の符号を用いて説明を省略する。
【実施例１】
【００３２】
実施例１に係る地盤監視システムは、図４に示すように、上記実施の形態で説明した地盤観測手段（観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆ）２、ＧＰＳ受信機３および光ファイバーケーブル４〜６からなるユニット３０を、山地の斜面など、急勾配の斜面に配置したものである。
【００３３】
この実施例１に係る地盤監視システムであっても、上記実施の形態に係る地盤監視システム１と同様の効果を奏する。
【実施例２】
【００３４】
上記実施の形態に係る地盤監視システム１は、地盤観測手段２および光ファイバーケーブル４〜６が地表（正確には地表直下）に配置されたものであるが、本実施例２に係る地盤監視システム５１は、図５に示すように、地表に配置された地盤観測手段２および光ファイバーケーブル４〜６の下方である地中に、さらに他の地盤観測手段５２および光ファイバーケーブル５４〜５６が配置されたものである。
【００３５】
上記地中に配置された地盤観測手段５２は、地表に配置された地盤観測手段２と同様に、六角形状であるとともに、当該六角形の内側に配置されて光源および照度計（図示しない）を有する観測点５２Ｇと、当該六角形の各頂点に配置された光中継点５２Ａ〜５２Ｆとを備える。また、地中に配置された光ファイバーケーブル５４〜５６による観測点５２Ｇおよび光中継点５２Ａ〜５２Ｆの接続は、地表に配置された光ファイバーケーブル４〜６による観測点２Ｇおよび光中継点２Ａ〜２Ｆの接続と同一である。さらに、地中における観測点５２Ｇおよび６個の光中継点５２Ａ〜５２Ｆは、地表における観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆと対応する位置に配置されている。すなわち、地表の観測点２Ｇと地中の観測点５２Ｇとの距離は、地表の各光中継点２Ａ〜２Ｆと地中の各光中継点５２Ａ〜５２Ｆとの距離に等しく、言い換えれば、地表に配置された地盤観測手段２と、地中に配置された地盤観測手段５２とが略平行である。
【００３６】
このように、本実施例２に係る地盤監視システム５１は、地表だけでなく、地中にも地盤観測手段５２が配置されているため、地盤の変動が地中で発生した場合でも、当該地盤の変動を検出することができる。
【実施例３】
【００３７】
上記実施例１に係る地盤監視システムは、地表に配置された地盤観測手段２、ＧＰＳ受信機３および光ファイバーケーブル４〜６からなるユニット３０を、図４に示すように１つのみ具備するが、本実施例３に係る地盤監視システムは、図６に示すように、上記ユニット３０を複数具備するものである。
【００３８】
本実施例３に係る地盤監視システム６１では、上記ユニット３０同士が、最も近い中継用光ファイバーケーブル６同士を平行にして配置されており、言い換えれば、上記ユニット３０が地盤に蜂の巣状に配置される。また、上記両中継用光ファイバーケーブル６の間隔は、当該中継用光ファイバーケーブル６の長さよりも短い距離に設定され、具体的には２〜３メートル程度に設定される。
【００３９】
このように、本実施例３に係る地盤監視システム６１は、上記ユニット３０が複数配置されているので、光の経路を伸ばすことなく、つまり検出精度を下げることなく、広範囲の地盤を監視することができる。
【００４０】
ところで、上記実施の形態および実施例１〜３では、地盤観測手段２，５２が六角形状であるとして説明したが、この形状に限定されるものではなく、多角形状つまりＮを３以上の自然数とするＮ角形状であればよい。この場合、光中継点の個数並びに往路用光ファイバーケーブル４、往路用光ファイバーケーブル５および中継用光ファイバーケーブル６の本数は、それぞれＮ個とＮ本になる。
【００４１】
また、上記実施の形態および実施例１〜３では説明しなかったが、ＧＰＳ受信機３Ｇが設けられた観測点２Ｇに、地盤を撮影するためのビデオカメラ（カメラの一例である）を設けてもよい。このビデオカメラで撮影された地盤の動画のデータが、コンピュータ装置８を介して利用者のパソコンＰに送信される構成とすることで、利用者は地盤の状態をリアルタイムで動画により把握することもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１ 地盤監視システム
２ 地盤観測手段
２Ａ〜２Ｆ 光中継点
２Ｇ 観測点
３ ＧＰＳ受信機
４ 往路用光ファイバーケーブル
５ 復路用光ファイバーケーブル
６ 中継用光ファイバーケーブル
７ ＧＰＳ基準局
８ コンピュータ装置
１０ 第１判定部
１５ 第２判定部
２１ 光源
２２ 照度計
２４ 往路用光スプリッタ
２５ 復路用光スプリッタ
３０ ユニット
Ｔ 送信機
Ｎ 光通信ネットワーク
Ｒ 受信機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設、土木工事などの施工時には、安全上、法面などの斜面を適切に維持管理する必要がある。このため、各種の保護工や対策工事、または斜面の崩落を予測し得る防災監視システムを設置するなどの対策が行われている。
【０００３】
このような防災監視システムとしては、光ファイバーケーブルで編成された防災ネットを、法面などの崩落現場に張設したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このシステムでは、法面の岩石の移動などで光ファイバーケーブルが引張、曲げなどのストレスを受けると、その光ファイバーケーブルを透過する光量が規定値以下まで減少するので、当該減少量を監視することにより、事前に崩落の兆候を知ることができる。
【０００４】
また他には、一本の光ファイバーケーブルを格子状に敷設して、地盤の沈下および隆起を測定するためのシステムが知られている（例えば、特許文献２参照）。
一般的に地盤沈下や地すべりが起こる場合は、急に地盤沈下や地すべりが起こるわけではなく、地盤沈下や地すべりが起こる前にミリ単位の地盤の揺れが計測されることがある。したがって、特許文献１または２のように、崩落が予見されそうな箇所に光ファイバーケーブルを張り、大災害を未然にまたは最小限に食い止めることができるので有効である。
【０００５】
他の防災配信システムとしては、斜面にＧＰＳ受信機を複数配置し、この斜面の状態をリアルタイムで監視するものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１１６７７号公報
【特許文献２】特開２００３−２３２６３１号公報
【特許文献３】特許第３７４２３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載の防災監視システムでは、光ファイバーケーブルを透過する光量が規定値以下に減少して初めて崩落の兆候を知るものであるから、リアルタイムで斜面を監視することができない。さらに、このシステムでは、防災ネットが光ファイバーケーブルを縦横に編成したものであるため、張設した防災ネットの何の位置に崩落の兆候があるのかを特定することができないという問題もある。
【０００８】
また、上記特許文献２に記載のシステムでは、光ファイバーケーブルの敷設が複雑なためコスト高であるという問題と、一本の長い光ファイバーケーブルを用いるので計測精度が低下するという問題がある。さらに、上記特許文献３に記載の防災配信システムでは、ＧＰＳ衛星からの電波に基づいて斜面の位置情報を得ているので、ミリメートルオーダーの精度で斜面の変動を計測することができず、斜面の僅かな変動が発生する段階、つまり崩落の兆候の初期段階を把握するのは困難である。
【０００９】
そこで、本発明は、リアルタイムで地盤を監視できるとともに、高精度に地盤の変動を検出し、当該変動の位置を推定することができる地盤監視システム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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る地盤監視システムは、地盤の変動を観測して当該地盤における地滑り情報を事前に得るための地盤監視システムであって、
上記地盤の地表に配置された地盤観測手段と、この地表に配置された地盤観測手段の位置を計測する位置計測手段と、上記地盤の変動の有無を判定する判定手段とを具備し、
上記地盤観測手段が、多角形状であるとともに、当該多角形の内側に配置されて光源および光量測定器を有する観測点と、当該多角形の各頂点に配置された光中継点とを備え、
上記観測点と各光中継点とが、当該観測点の光源から光中継点へ光を導く往路用光回線と、当該光中継点から観測点の光量測定器へ光を導く復路用光回線とで接続されるとともに、
上記光中継点同士が、上記多角形の各辺に配置された中継用光回線で接続され、
上記各光中継点が、上記往路用光回線からの光を一方の中継用光回線へ転送する往路用光転送器と、他方の中継用光回線からの光を上記復路用光回線へ転送する復路用光転送器とを有し、
上記位置計測手段が、上記観測点に設けられたＧＰＳ受信機と、上記各光中継点に設けられたＧＰＳ受信機とを備え、
上記判定手段が、上記光量測定器で測定された各光中継点からの光量を比較するとともに、この差が所定値以上であれば、当該光量が最小となる光の経路で囲まれた三角形領域または当該三角形領域の近傍で地盤の変動が有ると判定する第１判定部と、上記三角形領域の頂点における観測点および２個の光中継点の各位置を上記ＧＰＳ受信機により計測して当該三角形領域の面積を算出するとともに当該三角形領域の面積の時間変位がしきい値以上であれば上記第１判定部で判定された地盤の変動が大規模であると判定する第２判定部とを備えたものである。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係る地盤監視システムは、請求項１に記載の地盤監視システムにおいて、地表に配置された地盤観測手段の下方である地中に、他の地盤観測手段を配置し、
地表に配置された地盤観測手段と、地中に配置された地盤観測手段とが、略平行であるものである。
【００１２】
さらに、本発明の請求項３に係る地盤監視システムは、請求項１または２に記載の地盤監視システムにおいて、多角形が六角形であるものである。
また、本発明の請求項４に係る地盤監視システムは、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の地盤監視システムにおいて、ＧＰＳ受信機が設けられた観測点に、地盤を観測するためのカメラを設けたものである。
【発明の効果】
【００１３】
上記地盤監視システムによると、ＧＰＳを利用することによりリアルタイムで地盤を監視できるとともに、光回線を具備することにより高精度に地盤の変動を検出でき、さらに光回線で導かれる光の経路を複数有することで、当該地盤の変動の位置を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る地盤監視システムの概念図である。
【図２】同地盤監視システムにおける観測点および１個の光中継点の横断面斜視図である。
【図３】同地盤監視システムにおけるコンピュータ装置のブロック図である。
【図４】本発明の実施例１に係る地盤監視システムにおけるユニットの配置図である。
【図５】本発明の実施例２に係る地盤監視システムの概念図である。
【図６】本発明の実施例３に係る地盤監視システムにおけるユニットの配置図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態に係る地盤監視システムを図面に基づき説明する。
本発明の実施の形態に係る地盤監視システムは、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）および光ファイバーケーブル（光回線の一例である）を利用して、リアルタイムで高精度に地盤の変動を検出し、当該変動の位置を推定するものである。このように地盤の変動を検出し、地すべりなどによる被害を未然に防ぐことが、上記地盤監視システムの目的である。
【００１６】
上記ＧＰＳの利用について簡単に説明すると、リアルタイム性を確保しつつセンチメートルオーダーの精度で計測が可能なリアルタイム・キネマティック（以下、ＲＴＫという）法が用いられる。ＲＴＫ法とは、位置が既知であるＧＰＳ基準局からのデータを用いてＧＰＳ受信機設置点の位置を計測する相対測位方式で、詳しくは動的干渉測位方式である。ＲＴＫ法によると、ＧＰＳ衛星からの搬送波の位相を計測することで、高精度な計測を行うことができる。
【００１７】
まず、上記地盤監視システムの全体構成について説明する。
図１に示すように、この地盤監視システム１は、観測したい地盤に配置されるとともに観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆを備えた地盤観測手段２と、これら観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆを接続する光ファイバーケーブル（詳細な接続は後述する）４〜６と、これら観測点２Ｇおよび各光中継点２Ａ〜２Ｆにそれぞれ設けられたＧＰＳ受信機（位置計測手段の一例である）３と、上記地盤の変動による影響を受けない安定した地点（当該地盤から十分に離れた地点）に設けられて位置が既知であるＧＰＳ基準局７と、上記地盤の変動の有無を判定するコンピュータ装置（判定手段の一例である）８とを具備する。なお、上記地盤観測手段２および光ファイバーケーブル４〜６は、地表（正確には図２に示す地表直下）に配置される。
【００１８】
上記観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆの配置について図１に基づき説明すると、６個の光中継点２Ａ〜２Ｆが六角形の各頂点に相当する位置に配置されており、観測点２Ｇが当該六角形の略中心に相当する位置に配置されている。すなわち、上記地盤観測手段２が六角形状であるとともに、上記観測点２Ｇが当該六角形の内側に配置されている。また、上記観測点２Ｇと６個の光中継点２Ａ〜２Ｆとは、それぞれ往路用光ファイバーケーブル４および往路用光ファイバーケーブル５で直線状に接続されている。さらに、上記光中継点２Ａ〜２Ｆ同士は、上記六角形の各辺に相当する位置に配置された中継用光ファイバーケーブル６で直線状に接続されている。
【００１９】
ここで、上記観測点２Ｇは、図２に示すように、上記往路用光ファイバーケーブル４を介して光中継点２Ａ〜２Ｆへ光を発信する光源２１と、当該光中継点２Ａ〜２Ｆから往路用光ファイバーケーブル５を介して受信した光の照度（光量の一例である）を測定する照度計（光量測定器の一例である）２２とを有する。なお、この照度計２２には、図示しないが、往路用光ファイバーケーブル５と同数の、つまり６つのセンサーが接続されている。これらセンサーは、照度を測定したい光を直接受信するものであり、各往路用光ファイバーケーブル５の観測点２Ｇ側の端部にそれぞれ接続されている。また、上記各光中継点２Ａ〜２Ｆは、往路用光ファイバーケーブル４からの光を一方の中継用光ファイバーケーブル６へ転送する往路用光スプリッタ（往路用光転送器の一例である）２４と、他方の中継用光ファイバーケーブル６からの光を往路用光ファイバーケーブル５へ転送する復路用光スプリッタ（復路用光転送器の一例である）２５とを有する。したがって、往路用光ファイバーケーブル４は上記光源２１からの光を光中継点２Ａ〜２Ｆへ導くものであり、往路用光ファイバーケーブル５は当該光中継点２Ａ〜２Ｆから上記照度計２２へ光を導くものであり、中継用光ファイバーケーブル６は光中継点２Ａから当該光中継点２Ａに隣接する他の光中継点２Ｂへ光を導くものである。また、上記観測点２Ｇの光源２１の光は、図１に示すように、往路用光ファイバーケーブル４を介して光中継点２Ａへ発信され、この光中継点２Ａの往路用光スプリッタ２４で隣接する他の光中継点２Ｂへ転送され、当該他の光中継点２Ｂの復路用光スプリッタ２５で観測点２Ｇの照度計（正確にはセンサー）２２へ転送される。すなわち、上記光源２１の光の経路は三角形を描くものであり、この三角形は、観測点２Ｇ（当該三角形の第１の頂点に相当）、往路用光ファイバーケーブル４（同第１の辺に相当）、光中継点２Ａ（同第２の頂点に相当）、中継用光ファイバーケーブル６（同第２の辺に相当）と、隣接する他の光中継点２Ｂ（同第３の頂点に相当）、往路用光ファイバーケーブル５（同第３の辺に相当）および上記観測点２Ｇで形成される。このため、上記地盤監視システム１全体では、光の経路が、光中継点２Ａ〜２Ｆの個数だけ、つまり６つ存在する。
【００２０】
次に、上記コンピュータ装置８の構成について図３に基づき説明すると、このコンピュータ装置８は、地盤観測手段（観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆ）２が配置された地盤の変動の有無を判定する第１判定部１０と、当該地盤の変動が大規模であるかを判定する第２判定部１５とから構成される。
【００２１】
上記第１判定部１０は、ＧＰＳ受信機３およびＧＰＳ基準局７からの搬送波データ並びに照度計２２で測定された照度データが入力される入力部１１と、この入力部１１に入力された上記６つの光の経路の各照度データを比較する光量比較部１２と、この光量比較部１２で比較された照度データの最大値と最小値の差が所定値以上であれば地盤に変動が有ると判定する第１検出部１３と、この第１検出部１３で判定された地盤の変動の有無のデータを送信機（後述する）Ｔに出力する第１出力部１４とから構成される。また、第２判定部１５は、上記入力部１１に入力された搬送波データに基づいてＲＴＫ法により観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆの位置を計測する位置計測部１６と、この位置計測部１６で計測された観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆの位置に基づいて６つの光の経路が描く各三角形領域の面積を算出する面積演算部１７と、第１検出部１３で地盤の変動が有ると判定された際に当該地盤の変動が大規模であるかを上記三角形領域の面積の時間変位に基づいて判定する第２検出部１８と、この第２検出部１８で地盤の変動が大規模であると判定された結果のデータを送信機Ｔに出力する第２出力部１９とから構成される。
【００２２】
ここで、第１判定部１０の入力部１１は、観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆに設けられた各ＧＰＳ受信機３からの搬送波データと、ＧＰＳ基準局７からの搬送波データと、上記６つの光の経路をそれぞれ通過して照度計２２で計測された各照度データとが入力されるものである。また、上記光量比較部１２は、入力部１１に入力された６つの照度データを比較して最大値と最小値を抽出するものである。さらに、上記第１検出部１３は、光量比較部１２で抽出された最大値と最小値の差を算出し、この差が所定値以上であれば、照度データが最小値となる光の経路が描く三角形領域または当該三角形領域の近傍で地盤に変動が有ると判定するものである。この所定値は、少なくとも照度の計測誤差分を吸収できる範囲が必要であり、大きい値で設定されると照度計２２の計測誤差による誤判定の確率が減少し、小さい値で設定されると地盤の僅かな変動でも検出するものである。具体的には、上記所定値として、第１検出部１３で地盤の変動をミリメートルオーダーで検出できる程度の値に設定することが好ましい。
【００２３】
一方、第２判定部１５の位置計測部１６は、入力部１１に入力されたＧＰＳ受信機３およびＧＰＳ基準局７からの搬送波データに基づいてＲＴＫ法により観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆの位置をリアルタイムで計測するものである。また、上記面積演算部１７は、位置計測部１６で計測された観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆの位置に基づいて、６つの光の経路が描く各三角形領域の面積をリアルタイムで算出するものである。さらに、上記第２検出部１８は、第１検出部１３で地盤の変動が有ると判定された際に、当該地盤の変動が有ると判定された三角形領域の面積を上記面積演算部１７から抽出して当該面積の時間変位を算出し、当該三角形領域の面積の時間変位がしきい値以上であれば、当該地盤の変動が大規模であると判定するものである。このしきい値は、ＲＴＫ法による位置の計測誤差分を吸収できる範囲が必要であるから、例えば６〜１５ｃｍ２（光ファイバーケーブル４〜６の長さを３０ｍ程度とした場合）で設定される。
【００２４】
図３に示すように、送信機Ｔは、上記コンピュータ装置８に併設されており、上記第１出力部１４および第２出力部１９からのデータである電気信号を光信号に変換する装置である。この光信号は、光通信ネットワークＮを介して、上記地盤監視システム１を利用する利用者の受信機Ｒまで送信される。この受信機Ｒは、光通信ネットワークＮを介して送信機Ｔから受信した光信号を電気信号に変換し、当該電気信号を併設された利用者のパソコンＰに送信する装置である。このパソコンＰは、当該電気信号である上記データを表示するものである。
【００２５】
以下、上記地盤監視システム１を使用するための準備について説明する。
まず、図１および図２に示すように、斜面など監視したい地盤の中心近くに、観測点２Ｇ用のＧＰＳ受信機３Ｇを地表に設置し、そのＧＰＳ受信機３Ｇの直下に観測点２Ｇとして光源２１および照度計２２を埋設する。そして、この観測点２Ｇを中心とした六角形の各頂点に相当する位置に光中継点２Ａ〜２Ｆ用のＧＰＳ受信機３Ａ〜３Ｆを地表に設置し、これらＧＰＳ受信機３Ａ〜３Ｆの直下に、それぞれ光中継点２Ａ〜２Ｆとして往路用光スプリッタ２４および復路用光スプリッタ２５を埋設する。次に、観測点２Ｇの光源２１と各光中継点２Ａ〜２Ｆの往路用光スプリッタ２４とを往路用光ファイバーケーブル４で直線状に接続するとともに、各光中継点２Ａ〜２Ｆの復路用光スプリッタ２５と観測点２Ｇの照度計（正確にはセンサー）２２とを往路用光ファイバーケーブル５で直線状に接続する。一方で、光中継点２Ａの往路用光スプリッタ２４と隣接する他の光中継点２Ｂの復路用光スプリッタ２５とを、中継用光ファイバーケーブル６で直線状に接続する。
【００２６】
次に、上記地盤監視システム１の使用方法について説明する。
観測点２Ｇの光源２１を起動することで、当該光源２１からの光を、光中継点２Ａへ発信し、この光中継点２Ａの往路用光スプリッタ２４で隣接する他の光中継点２Ｂへ転送し、当該他の光中継点２Ｂの復路用光スプリッタ２５で上記観測点２Ｇの照度計（正確にはセンサー）２２へ転送する。そして、この光の照度が照度計２２で測定され、測定された照度データがコンピュータ装置８の入力部１１に入力される。同様に、他の光の経路を通過した光の照度も照度計２２でそれぞれ測定され、これら照度データも入力部１１に入力される。入力された６つの照度データは、光量比較部１２で比較されるとともに最大値と最小値が抽出される。抽出された最大値と最小値の差が第１検出部１３で算出されるとともに、この差が所定値以上であれば、照度データが最小値となる光の経路が描く三角形領域または当該三角形領域の近傍で、地盤に変動が有ると判定される。そして、地盤の変動の有無のデータが、第１出力部１４で送信機Ｔに出力される。
【００２７】
一方、ＧＰＳ受信機３およびＧＰＳ基準局７からは、搬送波データがコンピュータ装置８の入力部１１に入力される。これら搬送波データに基づいて、位置計測部１６でＲＴＫ法により観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆの位置がリアルタイムで計測される。計測された観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆの位置に基づいて、面積演算部１７で、６つの光の経路が描く各三角形領域の面積がリアルタイムで算出される。算出された６つの三角形領域の各面積うち、第２検出部１８において、第１検出部１３で地盤の変動が有ると判定された三角形領域の面積の時間変位が算出されるとともに、当該時間変位がしきい値以上であれば当該地盤の変動が大規模であると判定される。そして、当該地盤の変動が大規模であると判定された結果のデータが、第２出力部１９で送信機Ｔに出力される。
【００２８】
送信機Ｔに出力された第１出力部１４および第２出力部１９からのデータは、光通信ネットワークＮおよび受信機Ｒを介して、利用者のパソコンＰに送信されて表示される。
【００２９】
このように、上記地盤監視システム１は、光ファイバーケーブル４〜６を用いることにより地盤の変動をミリメートルオーダーの精度で検出することができ、また６つの光の経路を有することで当該地盤の変動の位置を推定することができる。
【００３０】
さらに、６つの三角形領域が、観測点２Ｇを頂点（上記第１の頂点）として共有するとともに１つの六角形を形成しているので、当該三角形領域が略正三角形となる。このため、往路用光ファイバーケーブル４および往路用光ファイバーケーブル５の長さと、中継用光ファイバーケーブル６の長さが略同一になることで、これら光ファイバーケーブル４〜６を通過する光の照度の各減少量が略同一となり、さらに地盤の変動の検出精度を上げることができる。
【００３１】
以下、上記実施の形態をより具体的に示した複数の実施例に係る地盤監視システムについて説明する。なお、上記実施の形態と同一の構成については、同一の符号を用いて説明を省略する。
【実施例１】
【００３２】
実施例１に係る地盤監視システムは、図４に示すように、上記実施の形態で説明した地盤観測手段（観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆ）２、ＧＰＳ受信機３および光ファイバーケーブル４〜６からなるユニット３０を、山地の斜面など、急勾配の斜面に配置したものである。
【００３３】
この実施例１に係る地盤監視システムであっても、上記実施の形態に係る地盤監視システム１と同様の効果を奏する。
【実施例２】
【００３４】
上記実施の形態に係る地盤監視システム１は、地盤観測手段２および光ファイバーケーブル４〜６が地表（正確には地表直下）に配置されたものであるが、本実施例２に係る地盤監視システム５１は、図５に示すように、地表に配置された地盤観測手段２および光ファイバーケーブル４〜６の下方である地中に、さらに他の地盤観測手段５２および光ファイバーケーブル５４〜５６が配置されたものである。
【００３５】
上記地中に配置された地盤観測手段５２は、地表に配置された地盤観測手段２と同様に、六角形状であるとともに、当該六角形の内側に配置されて光源および照度計（図示しない）を有する観測点５２Ｇと、当該六角形の各頂点に配置された光中継点５２Ａ〜５２Ｆとを備える。また、地中に配置された光ファイバーケーブル５４〜５６による観測点５２Ｇおよび光中継点５２Ａ〜５２Ｆの接続は、地表に配置された光ファイバーケーブル４〜６による観測点２Ｇおよび光中継点２Ａ〜２Ｆの接続と同一である。さらに、地中における観測点５２Ｇおよび６個の光中継点５２Ａ〜５２Ｆは、地表における観測点２Ｇおよび６個の光中継点２Ａ〜２Ｆと対応する位置に配置されている。すなわち、地表の観測点２Ｇと地中の観測点５２Ｇとの距離は、地表の各光中継点２Ａ〜２Ｆと地中の各光中継点５２Ａ〜５２Ｆとの距離に等しく、言い換えれば、地表に配置された地盤観測手段２と、地中に配置された地盤観測手段５２とが略平行である。
【００３６】
このように、本実施例２に係る地盤監視システム５１は、地表だけでなく、地中にも地盤観測手段５２が配置されているため、地盤の変動が地中で発生した場合でも、当該地盤の変動を検出することができる。
【実施例３】
【００３７】
上記実施例１に係る地盤監視システムは、地表に配置された地盤観測手段２、ＧＰＳ受信機３および光ファイバーケーブル４〜６からなるユニット３０を、図４に示すように１つのみ具備するが、本実施例３に係る地盤監視システムは、図６に示すように、上記ユニット３０を複数具備するものである。
【００３８】
本実施例３に係る地盤監視システム６１では、上記ユニット３０同士が、最も近い中継用光ファイバーケーブル６同士を平行にして配置されており、言い換えれば、上記ユニット３０が地盤に蜂の巣状に配置される。また、上記両中継用光ファイバーケーブル６の間隔は、当該中継用光ファイバーケーブル６の長さよりも短い距離に設定され、具体的には２〜３メートル程度に設定される。
【００３９】
このように、本実施例３に係る地盤監視システム６１は、上記ユニット３０が複数配置されているので、光の経路を伸ばすことなく、つまり検出精度を下げることなく、広範囲の地盤を監視することができる。
【００４０】
ところで、上記実施の形態および実施例１〜３では、地盤観測手段２，５２が六角形状であるとして説明したが、この形状に限定されるものではなく、多角形状つまりＮを３以上の自然数とするＮ角形状であればよい。この場合、光中継点の個数並びに往路用光ファイバーケーブル４、往路用光ファイバーケーブル５および中継用光ファイバーケーブル６の本数は、それぞれＮ個とＮ本になる。
【００４１】
また、上記実施の形態および実施例１〜３では説明しなかったが、ＧＰＳ受信機３Ｇが設けられた観測点２Ｇに、地盤を撮影するためのビデオカメラ（カメラの一例である）を設けてもよい。このビデオカメラで撮影された地盤の動画のデータが、コンピュータ装置８を介して利用者のパソコンＰに送信される構成とすることで、利用者は地盤の状態をリアルタイムで動画により把握することもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１ 地盤監視システム
２ 地盤観測手段
２Ａ〜２Ｆ 光中継点
２Ｇ 観測点
３ ＧＰＳ受信機
４ 往路用光ファイバーケーブル
５ 復路用光ファイバーケーブル
６ 中継用光ファイバーケーブル
７ ＧＰＳ基準局
８ コンピュータ装置
１０ 第１判定部
１５ 第２判定部
２１ 光源
２２ 照度計
２４ 往路用光スプリッタ
２５ 復路用光スプリッタ
３０ ユニット
Ｔ 送信機
Ｎ 光通信ネットワーク
Ｒ 受信機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤の変動を観測して当該地盤における地滑り情報を事前に得るための地盤監視システムであって、
上記地盤の地表に配置された地盤観測手段と、この地表に配置された地盤観測手段の位置を計測する位置計測手段と、上記地盤の変動の有無を判定する判定手段とを具備し、
上記地盤観測手段が、多角形状であるとともに、当該多角形の内側に配置されて光源および光量測定器を有する観測点と、当該多角形の各頂点に配置された光中継点とを備え、
上記観測点と各光中継点とが、当該観測点の光源から光中継点へ光を導く往路用光回線と、当該光中継点から観測点の光量測定器へ光を導く復路用光回線とで接続されるとともに、
上記光中継点同士が、上記多角形の各辺に配置された中継用光回線で接続され、
上記各光中継点が、上記往路用光回線からの光を一方の中継用光回線へ転送する往路用光転送器と、他方の中継用光回線からの光を上記復路用光回線へ転送する復路用光転送器とを有し、
上記位置計測手段が、上記観測点に設けられたＧＰＳ受信機と、上記各光中継点に設けられたＧＰＳ受信機とを備え、
上記判定手段が、上記光量測定器で測定された各光中継点からの光量を比較するとともに当該光量が最小となる光の経路で囲まれた三角形領域または当該三角形領域の近傍で地盤の変動が有ると判定する第１判定部と、上記三角形領域の頂点における観測点および２個の光中継点の各位置を上記ＧＰＳ受信機により計測して当該三角形領域の面積を算出するとともに当該三角形領域の面積の時間変位がしきい値以上であれば上記第１判定部で判定された地盤の変動が大規模であると判定する第２判定部とを備えたことを特徴とする地盤監視システム。
【請求項２】
地表に配置された地盤観測手段の下方である地中に、他の地盤観測手段を配置し、
地表に配置された地盤観測手段と、地中に配置された地盤観測手段とが、略平行であることを特徴とする請求項１に記載の地盤監視システム。
【請求項３】
多角形が六角形であることを特徴とする請求項１または２に記載の地盤監視システム。
【請求項４】
ＧＰＳ受信機が設けられた観測点に、地盤を観測するためのカメラを設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の地盤監視システム。
【請求項１】
地盤の変動を観測して当該地盤における地滑り情報を事前に得るための地盤監視システムであって、
上記地盤の地表に配置された地盤観測手段と、この地表に配置された地盤観測手段の位置を計測する位置計測手段と、上記地盤の変動の有無を判定する判定手段とを具備し、
上記地盤観測手段が、多角形状であるとともに、当該多角形の内側に配置されて光源および光量測定器を有する観測点と、当該多角形の各頂点に配置された光中継点とを備え、
上記観測点と各光中継点とが、当該観測点の光源から光中継点へ光を導く往路用光回線と、当該光中継点から観測点の光量測定器へ光を導く復路用光回線とで接続されるとともに、
上記光中継点同士が、上記多角形の各辺に配置された中継用光回線で接続され、
上記各光中継点が、上記往路用光回線からの光を一方の中継用光回線へ転送する往路用光転送器と、他方の中継用光回線からの光を上記復路用光回線へ転送する復路用光転送器とを有し、
上記位置計測手段が、上記観測点に設けられたＧＰＳ受信機と、上記各光中継点に設けられたＧＰＳ受信機とを備え、
上記判定手段が、上記光量測定器で測定された各光中継点からの光量を比較するとともに当該光量が最小となる光の経路で囲まれた三角形領域または当該三角形領域の近傍で地盤の変動が有ると判定する第１判定部と、上記三角形領域の頂点における観測点および２個の光中継点の各位置を上記ＧＰＳ受信機により計測して当該三角形領域の面積を算出するとともに当該三角形領域の面積の時間変位がしきい値以上であれば上記第１判定部で判定された地盤の変動が大規模であると判定する第２判定部とを備えたことを特徴とする地盤監視システム。
【請求項２】
地表に配置された地盤観測手段の下方である地中に、他の地盤観測手段を配置し、
地表に配置された地盤観測手段と、地中に配置された地盤観測手段とが、略平行であることを特徴とする請求項１に記載の地盤監視システム。
【請求項３】
多角形が六角形であることを特徴とする請求項１または２に記載の地盤監視システム。
【請求項４】
ＧＰＳ受信機が設けられた観測点に、地盤を観測するためのカメラを設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の地盤監視システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１９８０８２（Ｐ２０１２−１９８０８２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６１８８３（Ｐ２０１１−６１８８３）
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【Ｆターム（参考）】
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