落石危険度判定システム
【課題】人手によらず、遠隔から岩石の移動量や移動方向を検出し、落石等の危険度を判定する。
【解決手段】岩石に設置され、該岩石が移動することに伴なう加速度値を計測するセンサ端末であって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の加速度値を計測する３軸加速度センサを有するセンサ端末と、当該センサ端末が計測した加速度値の計測情報を無線通信で取得し、当該計測情報に基づいて前記岩石の移動距離及び移動方向を算出し。前記岩石の落石危険度を判定する判定サーバとを備えてなる落石危険度判定システム。
【解決手段】岩石に設置され、該岩石が移動することに伴なう加速度値を計測するセンサ端末であって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の加速度値を計測する３軸加速度センサを有するセンサ端末と、当該センサ端末が計測した加速度値の計測情報を無線通信で取得し、当該計測情報に基づいて前記岩石の移動距離及び移動方向を算出し。前記岩石の落石危険度を判定する判定サーバとを備えてなる落石危険度判定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、岩石等の加速度値を計測するセンサ端末から計測情報を収集して落石危険度の判定を行うシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
落石、崖崩れ等は、直下を走行する車両や周囲の建造物等に甚大な被害をあたえるため、危険箇所を補強すると共に常時監視することが望まれる。このため危険度の高い地盤や岩盤等については工事関係者がハンマー等で打診したり、目視点検により点検が行われている。また危険箇所の変位量を測定するために、複数本の杭を岩盤等に打設する伸縮計を使用して監視する手段や、自動追尾型の光波測距儀による変位量測定の手段が採用されている。
【０００３】
しかしながら人手による点検は危険を伴うとともに多大な労力を要し、広範囲にわたる現場では点検に見落としが生じたりする。さらに人手による目視点検等は、点検作業員によって点検結果が異なり危険度判定のデータとして使用できない場合がある。
【０００４】
また伸縮計による計測の場合は杭の設置作業に手数や費用がかかり、現場の状態によっては危険がともなうため設置が困難な場合がある。さらに光波測距儀による変位量測定の場合も測定機器が高価である上、レンズやミラーを使用するので長期間の使用により付着する汚れで計測精度が低下する等の不備が生じる。
【０００５】
そこで、常時給電を不用とし、安定的かつ長期間の遠隔監視が容易に行える、光ファイバセンサを使用する歪み測定により落石発生、落石発生予兆の検知を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この測定技術は、敷設された光ファイバに衝突物が当たったときに生じる曲率の変動を検出することで落石を検知するものである。
【特許文献１】特開２００２−２６７５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術は、落石物の衝突によって生じる曲率の変動を検知するものゆえ、落石前の岩の微動を検知することができない。また光ファイバ及びその検出設備に要する費用や敷設費用が膨大になるという問題がある。
【０００７】
本発明は、人手によらず、遠隔から岩の移動量や移動方向を検出し、落石等の危険度を判定する落石危険度の判定技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために本発明は、岩石に設置され、該岩石が移動することに伴なう加速度値を計測するセンサ端末と、該センサ端末が計測した加速度値の計測情報を収集する計測情報収集装置と、該計測情報収集装置が収集した計測情報に基づいて前記岩石の落石危険度を判定する判定サーバとを備えてなる落石危険度判定システムを提案するものである。
【０００９】
ここで、前記センサ端末は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の加速度値を計測する３軸加速度センサと、当該３軸加速度センサで計測された計測情報を無線送信するセンサ端末通信手段とを備えているものとすることができる。
【００１０】
また、前記計測情報収集装置は、センサ端末及び判定サーバと無線通信により情報を送受信する収集装置通信手段と、センサ端末から取得した前記計測情報を判定サーバに送信する処理を行なわせる制御手段とを備えているものとすることができる。
【００１１】
更に、前記判定サーバは、計測情報収集装置から計測情報を取得する通信手段と、取得した計測情報に基づいて前記岩石の移動距離及び移動方向を算出する算出手段と、算出された移動距離及び移動方向と予め設定されている設定値とを比較して落石危険度の判定を行う落石危険度判定手段とを有するものとすることができる。
【００１２】
前述した本発明の落石危険度判定システムによれば、３軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）の加速度値を計測する３軸加速度センサを有するセンサ端末が、落石、等の危険監視対象になっている岩石に設置され、これによって計測された計測情報が判定サーバに送信され、判定サーバでは、計測情報に基づきセンサ端末が設置された岩石の移動距離、移動方向を算出して、当該算出された移動距離、移動方向を、予め設定されている設定値と比較して落石危険度の判定を行う。
【００１３】
これにより、３軸加速度センサが把握したデータを、無線伝送によって取得し、人員に頼らずに、センサ端末が設置されている岩石の位置や、移動量、移動方向を把握し、落石などの危険を未然に把握したり、落石の発生を遠隔地から安全に把握することができる。特に、草や樹木などで覆われていて、地上からの目視が困難な岩石の位置や、移動量、移動方向を正確に把握し、落石などの危険を未然に把握したり、落石の発生を遠隔地から安全に把握することが可能になる。
【００１４】
前記本発明の落石危険度判定システムにおいて、前記センサ端末は、少なくとも１以上の岩石にそれぞれ設置するようにできる。
【００１５】
例えば、落石発生のおそれがある落石危険地帯では、複数の岩石にセンサ端末をそれぞれ設置して、これら複数の岩石の３軸方向の加速度を計測することで、落石危険度を広域にわたり把握し、判定することができる。
【００１６】
なお、岩石の他に、落石防護柵にも前記センサ端末を取り付けるようにすると、岩石に取り付けたセンサ端末が壊れても、落石発生と落石位置を知ることができるので有利である。
【００１７】
前記の本発明の落石危険度判定システムにおいて、前記判定サーバは、前記センサ端末を設置した地点の地形情報を記録する地形情報記録手段と、前記地点の地質情報を記録する地質情報記録手段とを更に有する携帯にすることができる。
【００１８】
センサ端末が計測した岩石の加速度値の計測情報と、地形情報及び地質情報とを用いて落石危険度を判定することにより、たとえば落石のパターンである回転落下、滑り落下等の相違をも判定することが可能となる。
【００１９】
ここで、地形情報としては、斜面の傾斜角度、傾斜状況、周囲の地形情報、等、地質情報としては火山灰質、火山岩質、堆積岩質、等の情報を採用することができる。これらの情報に基づき前記判定基準値の設定値を定めて判定する。例えば、同じ３軸方向の加速度値の計測情報であっても、少しの振動で落石が発生しやすい地質の場所であれば、上記判定基準値を変動させることで、さらに的確な危険度判定を行うようにできる。
【００２０】
前記の本発明の落石危険度判定システムにおいて、前記センサ端末は、前記３軸加速度センサの一方の計測軸を磁北方向にして前記岩石に設置することが望ましい。
【００２１】
このようにすると、加速度値の計測情報に基づいて岩石の移動方向を的確に表示することができる。
【００２２】
なお、センサ端末の設置においては、設置地点の緯度、経度をＧＰＳ計測機等で測定し、センサ端末、計測情報収集装置そして判定サーバに記録することで、より正確な位置における危険度判定を可能にすることができる。
【００２３】
前記の本発明の落石危険度判定システムにおいて、前記センサ端末及び前記計測情報収集装置は、太陽電池発電装置と蓄電池とを備えてなる電源手段をそれぞれ有する形態にすることができる。
【００２４】
このようにすること、商用電源が不要となるので、計測情報を無線送信することと併せて配線工事が不要となる。
【００２５】
なおセンサ端末に電源手段を設置せずに、受信電波によって誘導電流を生じるコイルを設けてもよい。ただし、常時計測を行うためには電源手段を有する形態にすることが望ましい。
【００２６】
更に、前記センサ端末は電圧測定手段を備えていて、前記センサ端末通信手段は、当該電圧測定手段で把握した前記センサ端末における電圧に関する情報を無線送信するものとすることができる。
【００２７】
例えば、前記センサ端末に備えられている電圧測定手段が、あらかじめ定められている時間間隔ごとにセンサ端末における電圧を測定し、こうして測定されたセンサ端末における電圧に関する情報を前記センサ端末通信手段があらかじめ定められている時間間隔ごとに無線送信し、あるいは、前記センサ端末で計測した加速度値の計測情報を前記センサ端末通信手段が無線送信するたびごとに当該計測情報に付帯させてセンサ端末における電圧に関する情報を無線送信し、これを、前記計測情報収集装置を介して判定サーバで取得する。このようにして、判定サーバにおいて、センサ端末における電圧の状態をモニターできるようにするものである。
【００２８】
こうして、センサ端末における電圧があらかじめ定められている容量より低下したときには、センサ端末における３軸加速度センサでの計測を行なう間隔を調整して（例えば、間隔を長くして）、センサ端末で消費する電力を少なくさせる等の消費電力制御が可能になる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、人員に頼らずに、センサ端末が設置されている岩石の位置や、移動量、移動方向を把握し、落石などの危険を未然に把握したり、落石の発生を遠隔地から安全に把握することができる。特に、草や樹木などで覆われていて、地上からの目視が困難な岩石の位置や、移動量、移動方向を正確に把握し、落石などの危険を未然に把握したり、落石の発生を遠隔地から安全に把握することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００３１】
図１は本発明に係る落石危険度判定システムの好ましい一例を説明する概略全体構成図である。
【００３２】
図１に示すように、本発明の落石危険度判定システムは、落石のおそれがある岩石１ａ、１ｂ、等に設置されて、岩石１ａ、１ｂ、等の３軸方向の加速度値をそれぞれ計測するセンサ端末２ａ、２ｂと、センサ端末２ａ、２ｂで計測された加速度値の計測情報を無線を介して収集する計測値収集装置３と、計測値収集装置３で収集された加速度値の計測情報を無線通信の基地局５を経た通信回線６を介して受信して、この計測情報を基にして落石危険度の判定を行う判定サーバ７とを備えている。以下、センサ端末２ａ、２ｂ、等を総称して「センサ端末２」と表すことがある。
【００３３】
なお、図１図示の実施形態では、岩石１ａ、１ｂに一台ずつ、合計２台のセンサ端末２が設置されているが、監視すべき岩石が１個のときは、当該岩石に設置される１台のセンサ端末２のみでよく、一方、監視すべき岩石が多数に上っているときには、各岩石に１台ずつセンサ端末２を設置することにより、監視すべき岩石の数に応じた数のセンサ端末２を設置することになる。通常は、落石範囲を網羅するように多数の岩石にそれぞれ設置するので、センサ端末２を３台以上設置することが多い。
【００３４】
図２は落石危険度判定システムにおけるセンサ端末の一例の概略構成を表す図である。センサ端末２は、図２図示の例では、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の加速度センサ１０と、加速度値の計測情報を記録するセンサ端末記録手段である記録装置１１と、時計用のチップであるＲＴＣ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ）１２と、計測手順を指令する機能や計測情報を送信する機能等を有するＩＣチップ１３と、無線送受信用のアンテナ１５を有し、バス１４を介してデータのやり取りを行なうようになっている。なお、図示の実施形態では、センサ端末２は電源装置１６を備えているものになっている。
【００３５】
３軸方向の加速度センサ１０は、岩石の３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の加速度値を計測する加速度計１７ａ、１７ｂ、１７ｃを備えている。これらの加速度計１７ａ、１７ｂ、１７ｃで計測された加速度値の計測情報はアンプ１８ａ、１８ｂ、１８ｃで増幅され、また、アナログ値であるこの計測情報はＡ／Ｄコンバータ１９ａ、１９ｂ、１９ｃによってデジタル値に変換される。
【００３６】
岩石の３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の加速度値を計測する加速度計１７ａ、１７ｂ、１７ｃとしては、この技術分野で公知のものを採用することができ、例えば、基板に圧電部材、質量部材とを積層し、これに加速度が加わると圧電部材に対する質量部材の荷重が変化することにより、その荷重の変化に関連して変化する圧電部材からの電気信号の変化を検出して加速度を検出するものを採用することができる。また、シリコン基板から片もち梁を突出させて質量部材を支持させると共に、この梁にストレインゲージを形成し、加速度によって梁が撓むことから生じるストレインゲージの電気抵抗の変化から加速度を検出するものを採用することもできる。
【００３７】
加速度値の計測情報を記録するセンサ端末記録手段である記録装置１１は、加速度の計測情報をＲＴＣ１２で求めた時刻と共に記録するもので、例えばフラッシュメモリ等を採用することができる。
【００３８】
ＩＣチップ１３は、図示の実施形態では、通信回路２５、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、Ｉ／Ｆ（インターフェース）２６を備えている。通信回路２５は、計測値収集装置３と無線通信により情報を送受信するセンサ端末通信手段としての役割を果たすものである。ＣＰＵ２１は、例えば、加速度センサ１０に対する計測指令や、計測手順指示、計測情報の記録、送信指示等を行うものである。ＲＯＭ２２には、例えば、ＣＰＵ２１の前述した機能を発揮させるためのコンピュータプログラムが記録されている。ＲＡＭ２３は、例えば、ＣＰＵ２１の作動時にデータやプログラムを記録するものである。Ｉ／Ｆ（インターフェース）２６は、他の機器と交信する際に用いられるものである。
【００３９】
電源１６としては、例えば、太陽電池発電を行うセルとこのセルにより発電された電気を充電する蓄電池とを備えているものを採用することができる。また、図示しない電線により電源１６からセンサ端末２の各装置、各手段に電気を供給するように構成することができる。
【００４０】
図３は落石危険度判定システムにおける計測情報収集装置３の一例の概略構成を表す図である。計測情報収集装置３は、図３図示の例では、センサ端末２から送信された計測情報を記録する記録手段である収集記録装置３１と、時計用のチップであるＲＴＣ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ）３２と、計測情報の送受信指示や記録指示の機能を有するＩＣチップ３３と、無線送受信用のアンテナ３５とを備え、バス３７を介してデータのやり取りを行うようになっている。また、図３図示の例では、計測情報収集装置３は、電源３６を備えている。
【００４１】
収集記録装置３１は、センサ端末２から送信された加速度値の計測情報を記録する装置であり、例えばフラッシュメモリ等を採用することができる。この収集記録装置３１では、センサ端末２から送信された加速度値の計測情報を、例えば、各センサ端末２ａ、２ｂ、等ごとに、各センサ端末２ａ、２ｂ、等に関連付けて記録するよう８になっている。
【００４２】
ＲＴＣ３２及び電源３６は、上記したセンサ端末２のＲＴＣ１２及び電源１６と同様にすることができる。
【００４３】
収集記録装置３１は、車載装置として設置されてもよく、また携帯型として現場での計測情報の閲覧等を可能にするものでもよい。
【００４４】
ＩＣチップ３３は図示の実施形態では、通信回路３８、ＣＰＵ３９、ＲＯＭ４０、ＲＡＭ４１、Ｉ／Ｆ（インターフェース）４４を備えている。通信回路３８は、センサ端末２及び判定サーバ７と無線通信により情報を送受信する収集装置通信手段の機能を有するものである。ＣＰＵ３９は、例えば、センサ端末２に対して計測情報を送信させる指令を行う指令手段と、受信した計測情報を収集記録装置３１に記録すると共に判定サーバ７に送信を行う制御手段としての機能を併せ持つものである。ＲＯＭ４０には、例えば、ＣＰＵ３９の前述した機能を発揮させるためのコンピュータプログラムが記録されている。ＲＡＭ４１は、例えば、ＣＰＵ３９の作動時にデータやプログラムを記録するものである。Ｉ／Ｆ（インターフェース）４４は、他の機器と交信する際に用いられるものである。
【００４５】
図４は本発明の落石危険度判定システムにおける判定サーバ７の一例の概略構成を説明する図である。
【００４６】
図４図示の実施形態では、判定サーバ７は、通信手段５１、計測値ＤＢ５２、算出手段５３、落石危険度判定手段５５、地形ＤＢ５６、地質ＤＢ５７、判定ＤＢ５８、制御手段５９を備え、これらがバス６０によりデータのやり取りを行うようになっている。
【００４７】
通信手段５１は、計測情報収集装置３から計測情報を通信回線６（図１）を介して受信するものである。
【００４８】
計測値ＤＢ５２は、センサ端末２が設置されている設置位置の緯度・経度の位置情報や、通信手段５１で受信した計測情報などを記録する計測情報記録手段である。
【００４９】
算出手段５３は、受信した計測情報に基づいて岩石の移動距離及び移動方向を算出するものである。
【００５０】
落石危険度判定手段５５は、算出手段５３によって算出された移動距離及び移動方向と、予め設定されている設定値とを比較して落石危険度の判定を行うものである。
【００５１】
地形ＤＢ５６、地質ＤＢ５７は、それぞれ、センサ端末２を設置した地点の地形情報を記録する地形情報記録手段、センサ端末２を設置した地点の地質情報を記録する地質情報記録手段としての役割を果たすものである。
【００５２】
判定ＤＢ５８は、落石危険度判定手段５５が行なう前述した判定に際して用いる比較用の、予め設定されている設定値（基準値）や、落石危険度判定手段５６による判定結果を記録する役割を果たすものである。
【００５３】
制御手段５９は、判定サーバ７の前述した各手段及び装置の機能を制御する役割を果たすものである。
【００５４】
判定サーバ７は、本実施形態に使用する専用装置を使用してもよいが、汎用機であるパーソナルコンピュータやワークステーション及びその周辺機器であるモデム等の通信機器とを組合わせたものとすることもできる。
【００５５】
判定ＤＢ５８に記録されている、落石危険度判定手段５５が行なう前述した判定に際して用いる比較用の、予め設定されている設定値（基準値）、すなわち、判定用の基準値は、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の加速度値の計測情報と、この計測情報により算出された岩石の移動方向、移動距離をパラメータとして判定段階の程度に応じて設定された基準値にすることができる。
【００５６】
更に、地形情報、地質情報による補正値を乗じたものを最終的な基準値として判定段階ごとに設定しているものを、予め設定されている設定値（基準値）にすることもできる。ここで、補正値としては、落石が特に生じ易い急斜面の現場である場合や、火山灰質の滑りやすい地質であったりするときは、危険度がより高くなる判定となるようにした、補正値にすることができる。
【００５７】
落石危険度判定手段５５は、判定ＤＢ５８に記録されている、落石危険度判定手段５５が行なう判定に際して用いる比較用の基準値を参考にして、例えば、段階的に、あるいは百分率で、落石発生予測を行うようにすることができる。
【００５８】
また、計測情報が、判定ＤＢ５８に記録されている所定の基準値を超えているときに落石発生判定を行い、更に、連続的に設置されている隣接している複数のセンサ端末２が同様の判定（判定ＤＢ５８に記録されている所定の基準値を超えていることによる落石発生判定）であるときに、それらの複数のセンサ端末２が連続的に設置されている範囲を特定して落石発生判定を行うものとすることができる。
【００５９】
次に、本発明の落石危険度判定システムの動作の一例を、図５のセンサ端末２設置の手順の流れ図、図６の判定手順の流れ図を参照して説明する。
【００６０】
図５に示すように、落石危険地帯の落石を監視、予知するために、落石危険地帯にある岩石を調査し、センサ端末２を設置する岩石、センサ端末２を取り付ける位置を選定する（Ｓ１）。落石監視対象となる岩石を見つけ出し、この岩石の振動、移動、落下、などによる加速度値の計測情報を常時監視することで落石の予知と、落石の事実を発見できるようにするものである。
【００６１】
センサ端末２の設置に際しては、磁北検出装置である磁北センサ（図示せず）により磁北方向を測定する（Ｓ２）。不図示の磁北検出装置（磁北センサ）は、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の地磁気磁界強度成分をそれぞれ検出して、地磁気の磁北を算出、表示する装置である。
【００６２】
そして加速度センサ１０のＸ軸方向を磁北に合わせて、落石監視対象となる岩石（例えば、岩石１ａ、１ｂ）に、それぞれ、センサ端末２ａ、２ｂを設置する（Ｓ３）。加速度センサ１０のＸ軸方向を磁北に向けて設置することで、その後の加速度値の計測情報から、岩石１ａ、１ｂの移動方向を方角で示すことができる。
【００６３】
岩石１ａ、１ｂにセンサ端末２ａ、２ｂを設置する際に、設置位置の緯度・経度の位置情報をＧＰＳ計測装置（図示せず）で計測し、判定サーバ７の計測ＤＢ５２に記録する（Ｓ４）。この記録は、直接、判定サーバ７に入力記録してもよく、あるいは計測情報収集装置３に入力してから、判定サーバ７に送信、記録してもよい。
【００６４】
センサ端末２ａ、２ｂを設置したら、さらに周囲の他の岩石にセンサ端末２を設置する必要があるかどうかを判断し、必要に応じて設置箇所を増やす、あるいは設置を終了する（Ｓ５）。広範囲の落石危険度を判定、監視する場合は、センサ端末２の設置個数を増やすこととする。
【００６５】
次に、図６に示すように計測情報収集装置３からセンサ端末２に対し、加速度値の計測情報送信の指令を行う（Ｓ１１）。
【００６６】
この指令に基づいて、センサ端末２は、あらかじめＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３に記録されている計測指示情報に基づいて岩石１ａ、１ｂの加速度値を計測する。
【００６７】
あらかじめＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３に記録されている計測指示情報は、例えば、計測が、あらかじめ定められている所定の期間毎に行なわれ、その結果をセンサ端末２の記録装置１１に計測時刻とともに記録する動作を行わせるものとすることができる。
【００６８】
また、あらかじめＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３に記録されている計測指示情報を、加速度値に所定以上の変化があったときにこれを把握し、この計測情報をセンサ端末２の記録装置１１に計測時刻とともに記録する動作を行わせるものとすることができる。
【００６９】
あらかじめＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３に記録されている計測指示情報に基づいて、これらの計測方法のいずれか一方、あるいは両方を行なわせるようにすることができる。
【００７０】
計測方法の変更は、計測情報収集装置３からセンサ端末２ａ、２ｂのＲＡＭ２３に記録されている情報を上書き変更によってすることが可能である。
【００７１】
そこで、例えば、豪雨や地震などの災害時や、このような災害時における復旧作業を行なっている間、二次災害の危険性を連続的にモニターする必要があるときのような緊急時には、判定サーバ７から計測情報収集装置３を介してセンサ端末２ａ、２ｂに計測方法の変更を指示し、必要な時間、連続してモニタリングするようにすることもできる。
【００７２】
センサ端末２ａ、２ｂは、計測情報の送信指令があったときは、センサ端末２の記録装置１１に記録されている加速度値の計測情報を計測情報収集装置３に送信する（Ｓ１２）。
【００７３】
計測情報収集装置３は、各センサ端末２ａ、２ｂからの計測情報の収集が完了したら、計測情報を判定サーバ７に送信する（Ｓ１３）。送信は、計測情報収集装置３から無線により基地局５を経て通信回線６を介して判定サーバ７に行なわれる。
【００７４】
計測情報を受信した判定サーバ７は、制御手段５９が計測値ＤＢ５２にセンサ端末２を特定するその識別番号と関連付けて記録し、また算出手段５３が、この計測情報に基づいて岩石１ａ、１ｂの移動方向、移動量を算出する（Ｓ１４）。
【００７５】
ここで加速度値の計測情報から加速度センサ１０の傾斜角度を算出する手順を示す図７と、加速度値の計測情報から岩石の回転による移動量の算出の手順を示す図８とを参照して、算出手段５３による算出手順を説明する。
【００７６】
図７（ａ）は、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の加速度値を計測する加速度センサ１０の概略図であり、図７（ｂ）はこの加速度センサ１０を斜面に設置した場合を示す図である。
【００７７】
図７（ｂ）では斜面の傾斜方向に加速度センサ１０のＸ軸方向が平行に設置されており、このとき加速度センサ１０のＸ軸方向の加速度値と鉛直方向の重力加速度値とにより、斜面の傾斜角度θが、θ＝ａｒｃｓｉｎ｛（Ｘ軸方向の加速度値）／（重力加速度値）｝により求められる。同様の方法で、Ｙ軸、Ｚ軸方向の傾斜も算出することにより、３次元の傾斜角度を算出することが可能となる。
【００７８】
次に図８を参照して岩石の回転による移動距離の算出について説明する。
【００７９】
岩石の滑りによる移動の距離は、加速度値の計測情報をそのまま用いて算出することができるが、岩石の重さ、地形・地質、加速度値によっては、滑りでなく回転による移動が生じるので、取得した計測情報が回転を生じる範囲と設定された設定値にあるときは回転の距離を算出して表示することになる。
【００８０】
図８において、実線で表された岩石１は回転前のものであり、破線で表された岩石１は回転後のものである。点ａは回転の中心、ｄ点は回転前の加速度センサ１０の設置位置、ｂ点は回転後の加速度センサ１０の設置位置をそれぞれ示すものである。
【００８１】
線分ａｄ、線分ｂｇは重力方向を示し、直線ｄｆ、直線ｂｆは回転前と回転後の加速度センサ１０の同一の一つの軸方向（例えば、Ｘ軸）をそれぞれ示すもので、これらの交点をｆとする。すると直線ｄｆが回転後、直線ｃｆに回転移動したものに相当する。
【００８２】
ここで回転距離であるｄｂの長さを求める。まず回転角度∠ｄａｂ＝φ＝∠ａｂｇを求めることから開始する。∠ａｄｆ＝θ１、∠ｇｂｆ＝θ２とすると、回転によっても変動しないから∠ａｄｆ＝∠ａｂｆであるので、φ＝∠ａｂｇ＝θ１−θ２となる。よって、回転距離ｄｂ＝ａｄ（回転半径、岩石の高さ）×ｔａｎ（φ）で求めることができる。なおθ１、θ２は、上記図７で説明した傾斜角度の算出で求めることができるので、岩石の高さ（回転半径）を予め計測しておくことで、回転距離ｄｂの算出ができる。
【００８３】
図６の流れ図にもどり、算出した岩石の移動量（回転、滑り）が設定値以上か否かを判断する（Ｓ１５）。移動量が設定値以上でないときとは、落石が生じていないもの、落石が発生する可能性が低いもののときで、このときは危険度の判定を行わずに最初の計測情報の収集作業に戻る。一方、設定値以上のときは落石発生、あるいは落石発生の可能性があるとして、センサ端末の設置場所の地形データ、地質データをそれぞれ地形ＤＢ５６、地質ＤＢ５７から取得し、この両データに基づく補正数値を設定値に乗じて、落石危険度判定の基準値とする（Ｓ１６）。
【００８４】
この基準値と移動量との比較差、そして計測情報及び移動方向とを加味した判定表等をもとにして落石危険度の判定を行う（Ｓ１８）。判定は落石があったと判定したときはその程度、落石の発生のおそれがあるときはその発生可能性の程度をそれぞれ数値により表示する。
【００８５】
また他のセンサ端末での判定結果があるときは、あわせて表示することで広範囲にわたる面としての落石危険度判定を行う（Ｓ１７）。
【００８６】
図９は判定結果の表示欄の一例を表す図であり、この表示欄は判定サーバ７のディスプレイ等（図示せず）に表示される。
【００８７】
このように岩石の３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の加速度を計測する加速度センサを備えたセンサ端末を岩石に設置して、加速度値の計測情報を取得して送信することで、遠隔地においても計測情報を受信し、岩石の移動方向、移動距離を算出することができる。そして移動距離等から落石発生の事実、落石発生のおそれ等の落石危険度の判定をすることができ、落石危険現場の遠隔監視が可能となる。
【００８８】
以上、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の形態に変更可能である。
【００８９】
例えば、図２図示のセンサ端末２は、更に、電圧測定手段（不図示）を備えていて、コンピュータプログラムに基づくＣＰＵ２１の制御の下、等で、当該電圧測定手段が、例えば、あらかじめ定められている時間間隔ごとに、センサ端末２における電圧を測定し、この電圧測定手段で測定したセンサ端末２における電圧の値に関する情報を、通信回線２５を介して無線送信により計測値収集装置３に送るようにすることができる。
【００９０】
この場合、コンピュータプログラムに基づくＣＰＵ２１の制御の下で、通信回線２５が加速度値の計測情報を無線送信するたびごとに、当該計測情報に付帯させて、電圧測定手段で測定したセンサ端末２における電圧の値に関する情報を、通信回線２５を介して無線送信により、計測値収集装置３に送るようにすることができる。
【００９１】
これにより、判定サーバ７では、計測値収集装置３の通信回路３８を介して、前記電圧測定手段で測定されたセンサ端末２における電圧の値に関する情報を取得し、センサ端末２における電圧の状態（例えば、電源（蓄電装置）の残容量）を、あらかじめ定められている時間間隔ごとに取得してモニターすることができる。
【００９２】
そこで、例えば、判定サーバ７に備えられているセンサ端末電源残容量判定手段（不図示）が、コンピュータプログラムに基づく制御手段５９の制御の下で、センサ端末２における電圧の状態（例えば、電源（蓄電装置）の残容量）があらかじめ定められている状態（例えば、あらかじめ定められている電源（蓄電装置）の残容量の値）を越えているかどうか比較・判定し、あらかじめ定められている状態を越えていないと判断した場合には、コンピュータプログラムに基づく制御手段５９の制御の下で、判定サーバ７の通信手段５１から、計測値収集装置３の通信回路３８を介して、センサ端末２に対して、計測方法の変更（例えば、センサ端末２で行なわれる加速度値を計測する所定の時間間隔を長くする、センサ端末２の記録装置１１に記録する情報の種類や情報量を減少させる、センサ端末２の通信回路２５から無線送信される情報の種類や情報量を減少させる、等々によって、センサ端末２における消費電力量を調整する処置を採ることが可能になる。
【００９３】
これによって、センサ端末２における消費電力量を制御しつつ、その一方で、前述したように、災害時などには、判定サーバ７から計測情報収集装置３を介してセンサ端末２に計測方法の変更を指示し、必要な時間、連続してモニタリングする、等して、効率的で、しかも状況に即した計測を行なうことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の落石危険度判定システムの一例の概略構成を説明する全体概略構成図。
【図２】本発明の落石危険度判定システムにおけるセンサ端末の一例の概略構成を説明する概略構成図。
【図３】本発明の落石危険度判定システムにおける計測情報収集装置の一例の概略構成を説明する概略構成図。
【図４】本発明の落石危険度判定システムにおける判定サーバの一例の概略構成を説明する概略構成図。
【図５】センサ端末を設置する手順の一例を説明する流れ図。
【図６】本発明の落石危険度判定システムによる判定手順の一例を説明する流れ図。
【図７】（ａ）３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の加速度値を計測する加速度センサの概略図、（ｂ）加速度センサを斜面に設置した場合を示す図。
【図８】センサ端末が設置されている岩石の回転による移動距離の算出方法を説明する図。
【図９】判定結果の表示欄の一例を表す図。
【符号の説明】
【００９５】
１ａ、１ｂ 岩石
２ａ、２ｂ センサ端末
３ 計測情報収集装置
７ 判定サーバ
１０ 加速度センサ
１１ センサ端末記録装置
１３ ＩＣチップ
３１ 収集記録装置
３３ ＩＣチップ
５１ 通信手段
５２ 計測値ＤＢ
５３ 算出手段
５５ 落石危険度判定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、岩石等の加速度値を計測するセンサ端末から計測情報を収集して落石危険度の判定を行うシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
落石、崖崩れ等は、直下を走行する車両や周囲の建造物等に甚大な被害をあたえるため、危険箇所を補強すると共に常時監視することが望まれる。このため危険度の高い地盤や岩盤等については工事関係者がハンマー等で打診したり、目視点検により点検が行われている。また危険箇所の変位量を測定するために、複数本の杭を岩盤等に打設する伸縮計を使用して監視する手段や、自動追尾型の光波測距儀による変位量測定の手段が採用されている。
【０００３】
しかしながら人手による点検は危険を伴うとともに多大な労力を要し、広範囲にわたる現場では点検に見落としが生じたりする。さらに人手による目視点検等は、点検作業員によって点検結果が異なり危険度判定のデータとして使用できない場合がある。
【０００４】
また伸縮計による計測の場合は杭の設置作業に手数や費用がかかり、現場の状態によっては危険がともなうため設置が困難な場合がある。さらに光波測距儀による変位量測定の場合も測定機器が高価である上、レンズやミラーを使用するので長期間の使用により付着する汚れで計測精度が低下する等の不備が生じる。
【０００５】
そこで、常時給電を不用とし、安定的かつ長期間の遠隔監視が容易に行える、光ファイバセンサを使用する歪み測定により落石発生、落石発生予兆の検知を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この測定技術は、敷設された光ファイバに衝突物が当たったときに生じる曲率の変動を検出することで落石を検知するものである。
【特許文献１】特開２００２−２６７５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術は、落石物の衝突によって生じる曲率の変動を検知するものゆえ、落石前の岩の微動を検知することができない。また光ファイバ及びその検出設備に要する費用や敷設費用が膨大になるという問題がある。
【０００７】
本発明は、人手によらず、遠隔から岩の移動量や移動方向を検出し、落石等の危険度を判定する落石危険度の判定技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために本発明は、岩石に設置され、該岩石が移動することに伴なう加速度値を計測するセンサ端末と、該センサ端末が計測した加速度値の計測情報を収集する計測情報収集装置と、該計測情報収集装置が収集した計測情報に基づいて前記岩石の落石危険度を判定する判定サーバとを備えてなる落石危険度判定システムを提案するものである。
【０００９】
ここで、前記センサ端末は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の加速度値を計測する３軸加速度センサと、当該３軸加速度センサで計測された計測情報を無線送信するセンサ端末通信手段とを備えているものとすることができる。
【００１０】
また、前記計測情報収集装置は、センサ端末及び判定サーバと無線通信により情報を送受信する収集装置通信手段と、センサ端末から取得した前記計測情報を判定サーバに送信する処理を行なわせる制御手段とを備えているものとすることができる。
【００１１】
更に、前記判定サーバは、計測情報収集装置から計測情報を取得する通信手段と、取得した計測情報に基づいて前記岩石の移動距離及び移動方向を算出する算出手段と、算出された移動距離及び移動方向と予め設定されている設定値とを比較して落石危険度の判定を行う落石危険度判定手段とを有するものとすることができる。
【００１２】
前述した本発明の落石危険度判定システムによれば、３軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）の加速度値を計測する３軸加速度センサを有するセンサ端末が、落石、等の危険監視対象になっている岩石に設置され、これによって計測された計測情報が判定サーバに送信され、判定サーバでは、計測情報に基づきセンサ端末が設置された岩石の移動距離、移動方向を算出して、当該算出された移動距離、移動方向を、予め設定されている設定値と比較して落石危険度の判定を行う。
【００１３】
これにより、３軸加速度センサが把握したデータを、無線伝送によって取得し、人員に頼らずに、センサ端末が設置されている岩石の位置や、移動量、移動方向を把握し、落石などの危険を未然に把握したり、落石の発生を遠隔地から安全に把握することができる。特に、草や樹木などで覆われていて、地上からの目視が困難な岩石の位置や、移動量、移動方向を正確に把握し、落石などの危険を未然に把握したり、落石の発生を遠隔地から安全に把握することが可能になる。
【００１４】
前記本発明の落石危険度判定システムにおいて、前記センサ端末は、少なくとも１以上の岩石にそれぞれ設置するようにできる。
【００１５】
例えば、落石発生のおそれがある落石危険地帯では、複数の岩石にセンサ端末をそれぞれ設置して、これら複数の岩石の３軸方向の加速度を計測することで、落石危険度を広域にわたり把握し、判定することができる。
【００１６】
なお、岩石の他に、落石防護柵にも前記センサ端末を取り付けるようにすると、岩石に取り付けたセンサ端末が壊れても、落石発生と落石位置を知ることができるので有利である。
【００１７】
前記の本発明の落石危険度判定システムにおいて、前記判定サーバは、前記センサ端末を設置した地点の地形情報を記録する地形情報記録手段と、前記地点の地質情報を記録する地質情報記録手段とを更に有する携帯にすることができる。
【００１８】
センサ端末が計測した岩石の加速度値の計測情報と、地形情報及び地質情報とを用いて落石危険度を判定することにより、たとえば落石のパターンである回転落下、滑り落下等の相違をも判定することが可能となる。
【００１９】
ここで、地形情報としては、斜面の傾斜角度、傾斜状況、周囲の地形情報、等、地質情報としては火山灰質、火山岩質、堆積岩質、等の情報を採用することができる。これらの情報に基づき前記判定基準値の設定値を定めて判定する。例えば、同じ３軸方向の加速度値の計測情報であっても、少しの振動で落石が発生しやすい地質の場所であれば、上記判定基準値を変動させることで、さらに的確な危険度判定を行うようにできる。
【００２０】
前記の本発明の落石危険度判定システムにおいて、前記センサ端末は、前記３軸加速度センサの一方の計測軸を磁北方向にして前記岩石に設置することが望ましい。
【００２１】
このようにすると、加速度値の計測情報に基づいて岩石の移動方向を的確に表示することができる。
【００２２】
なお、センサ端末の設置においては、設置地点の緯度、経度をＧＰＳ計測機等で測定し、センサ端末、計測情報収集装置そして判定サーバに記録することで、より正確な位置における危険度判定を可能にすることができる。
【００２３】
前記の本発明の落石危険度判定システムにおいて、前記センサ端末及び前記計測情報収集装置は、太陽電池発電装置と蓄電池とを備えてなる電源手段をそれぞれ有する形態にすることができる。
【００２４】
このようにすること、商用電源が不要となるので、計測情報を無線送信することと併せて配線工事が不要となる。
【００２５】
なおセンサ端末に電源手段を設置せずに、受信電波によって誘導電流を生じるコイルを設けてもよい。ただし、常時計測を行うためには電源手段を有する形態にすることが望ましい。
【００２６】
更に、前記センサ端末は電圧測定手段を備えていて、前記センサ端末通信手段は、当該電圧測定手段で把握した前記センサ端末における電圧に関する情報を無線送信するものとすることができる。
【００２７】
例えば、前記センサ端末に備えられている電圧測定手段が、あらかじめ定められている時間間隔ごとにセンサ端末における電圧を測定し、こうして測定されたセンサ端末における電圧に関する情報を前記センサ端末通信手段があらかじめ定められている時間間隔ごとに無線送信し、あるいは、前記センサ端末で計測した加速度値の計測情報を前記センサ端末通信手段が無線送信するたびごとに当該計測情報に付帯させてセンサ端末における電圧に関する情報を無線送信し、これを、前記計測情報収集装置を介して判定サーバで取得する。このようにして、判定サーバにおいて、センサ端末における電圧の状態をモニターできるようにするものである。
【００２８】
こうして、センサ端末における電圧があらかじめ定められている容量より低下したときには、センサ端末における３軸加速度センサでの計測を行なう間隔を調整して（例えば、間隔を長くして）、センサ端末で消費する電力を少なくさせる等の消費電力制御が可能になる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、人員に頼らずに、センサ端末が設置されている岩石の位置や、移動量、移動方向を把握し、落石などの危険を未然に把握したり、落石の発生を遠隔地から安全に把握することができる。特に、草や樹木などで覆われていて、地上からの目視が困難な岩石の位置や、移動量、移動方向を正確に把握し、落石などの危険を未然に把握したり、落石の発生を遠隔地から安全に把握することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００３１】
図１は本発明に係る落石危険度判定システムの好ましい一例を説明する概略全体構成図である。
【００３２】
図１に示すように、本発明の落石危険度判定システムは、落石のおそれがある岩石１ａ、１ｂ、等に設置されて、岩石１ａ、１ｂ、等の３軸方向の加速度値をそれぞれ計測するセンサ端末２ａ、２ｂと、センサ端末２ａ、２ｂで計測された加速度値の計測情報を無線を介して収集する計測値収集装置３と、計測値収集装置３で収集された加速度値の計測情報を無線通信の基地局５を経た通信回線６を介して受信して、この計測情報を基にして落石危険度の判定を行う判定サーバ７とを備えている。以下、センサ端末２ａ、２ｂ、等を総称して「センサ端末２」と表すことがある。
【００３３】
なお、図１図示の実施形態では、岩石１ａ、１ｂに一台ずつ、合計２台のセンサ端末２が設置されているが、監視すべき岩石が１個のときは、当該岩石に設置される１台のセンサ端末２のみでよく、一方、監視すべき岩石が多数に上っているときには、各岩石に１台ずつセンサ端末２を設置することにより、監視すべき岩石の数に応じた数のセンサ端末２を設置することになる。通常は、落石範囲を網羅するように多数の岩石にそれぞれ設置するので、センサ端末２を３台以上設置することが多い。
【００３４】
図２は落石危険度判定システムにおけるセンサ端末の一例の概略構成を表す図である。センサ端末２は、図２図示の例では、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の加速度センサ１０と、加速度値の計測情報を記録するセンサ端末記録手段である記録装置１１と、時計用のチップであるＲＴＣ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ）１２と、計測手順を指令する機能や計測情報を送信する機能等を有するＩＣチップ１３と、無線送受信用のアンテナ１５を有し、バス１４を介してデータのやり取りを行なうようになっている。なお、図示の実施形態では、センサ端末２は電源装置１６を備えているものになっている。
【００３５】
３軸方向の加速度センサ１０は、岩石の３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の加速度値を計測する加速度計１７ａ、１７ｂ、１７ｃを備えている。これらの加速度計１７ａ、１７ｂ、１７ｃで計測された加速度値の計測情報はアンプ１８ａ、１８ｂ、１８ｃで増幅され、また、アナログ値であるこの計測情報はＡ／Ｄコンバータ１９ａ、１９ｂ、１９ｃによってデジタル値に変換される。
【００３６】
岩石の３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の加速度値を計測する加速度計１７ａ、１７ｂ、１７ｃとしては、この技術分野で公知のものを採用することができ、例えば、基板に圧電部材、質量部材とを積層し、これに加速度が加わると圧電部材に対する質量部材の荷重が変化することにより、その荷重の変化に関連して変化する圧電部材からの電気信号の変化を検出して加速度を検出するものを採用することができる。また、シリコン基板から片もち梁を突出させて質量部材を支持させると共に、この梁にストレインゲージを形成し、加速度によって梁が撓むことから生じるストレインゲージの電気抵抗の変化から加速度を検出するものを採用することもできる。
【００３７】
加速度値の計測情報を記録するセンサ端末記録手段である記録装置１１は、加速度の計測情報をＲＴＣ１２で求めた時刻と共に記録するもので、例えばフラッシュメモリ等を採用することができる。
【００３８】
ＩＣチップ１３は、図示の実施形態では、通信回路２５、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、Ｉ／Ｆ（インターフェース）２６を備えている。通信回路２５は、計測値収集装置３と無線通信により情報を送受信するセンサ端末通信手段としての役割を果たすものである。ＣＰＵ２１は、例えば、加速度センサ１０に対する計測指令や、計測手順指示、計測情報の記録、送信指示等を行うものである。ＲＯＭ２２には、例えば、ＣＰＵ２１の前述した機能を発揮させるためのコンピュータプログラムが記録されている。ＲＡＭ２３は、例えば、ＣＰＵ２１の作動時にデータやプログラムを記録するものである。Ｉ／Ｆ（インターフェース）２６は、他の機器と交信する際に用いられるものである。
【００３９】
電源１６としては、例えば、太陽電池発電を行うセルとこのセルにより発電された電気を充電する蓄電池とを備えているものを採用することができる。また、図示しない電線により電源１６からセンサ端末２の各装置、各手段に電気を供給するように構成することができる。
【００４０】
図３は落石危険度判定システムにおける計測情報収集装置３の一例の概略構成を表す図である。計測情報収集装置３は、図３図示の例では、センサ端末２から送信された計測情報を記録する記録手段である収集記録装置３１と、時計用のチップであるＲＴＣ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ）３２と、計測情報の送受信指示や記録指示の機能を有するＩＣチップ３３と、無線送受信用のアンテナ３５とを備え、バス３７を介してデータのやり取りを行うようになっている。また、図３図示の例では、計測情報収集装置３は、電源３６を備えている。
【００４１】
収集記録装置３１は、センサ端末２から送信された加速度値の計測情報を記録する装置であり、例えばフラッシュメモリ等を採用することができる。この収集記録装置３１では、センサ端末２から送信された加速度値の計測情報を、例えば、各センサ端末２ａ、２ｂ、等ごとに、各センサ端末２ａ、２ｂ、等に関連付けて記録するよう８になっている。
【００４２】
ＲＴＣ３２及び電源３６は、上記したセンサ端末２のＲＴＣ１２及び電源１６と同様にすることができる。
【００４３】
収集記録装置３１は、車載装置として設置されてもよく、また携帯型として現場での計測情報の閲覧等を可能にするものでもよい。
【００４４】
ＩＣチップ３３は図示の実施形態では、通信回路３８、ＣＰＵ３９、ＲＯＭ４０、ＲＡＭ４１、Ｉ／Ｆ（インターフェース）４４を備えている。通信回路３８は、センサ端末２及び判定サーバ７と無線通信により情報を送受信する収集装置通信手段の機能を有するものである。ＣＰＵ３９は、例えば、センサ端末２に対して計測情報を送信させる指令を行う指令手段と、受信した計測情報を収集記録装置３１に記録すると共に判定サーバ７に送信を行う制御手段としての機能を併せ持つものである。ＲＯＭ４０には、例えば、ＣＰＵ３９の前述した機能を発揮させるためのコンピュータプログラムが記録されている。ＲＡＭ４１は、例えば、ＣＰＵ３９の作動時にデータやプログラムを記録するものである。Ｉ／Ｆ（インターフェース）４４は、他の機器と交信する際に用いられるものである。
【００４５】
図４は本発明の落石危険度判定システムにおける判定サーバ７の一例の概略構成を説明する図である。
【００４６】
図４図示の実施形態では、判定サーバ７は、通信手段５１、計測値ＤＢ５２、算出手段５３、落石危険度判定手段５５、地形ＤＢ５６、地質ＤＢ５７、判定ＤＢ５８、制御手段５９を備え、これらがバス６０によりデータのやり取りを行うようになっている。
【００４７】
通信手段５１は、計測情報収集装置３から計測情報を通信回線６（図１）を介して受信するものである。
【００４８】
計測値ＤＢ５２は、センサ端末２が設置されている設置位置の緯度・経度の位置情報や、通信手段５１で受信した計測情報などを記録する計測情報記録手段である。
【００４９】
算出手段５３は、受信した計測情報に基づいて岩石の移動距離及び移動方向を算出するものである。
【００５０】
落石危険度判定手段５５は、算出手段５３によって算出された移動距離及び移動方向と、予め設定されている設定値とを比較して落石危険度の判定を行うものである。
【００５１】
地形ＤＢ５６、地質ＤＢ５７は、それぞれ、センサ端末２を設置した地点の地形情報を記録する地形情報記録手段、センサ端末２を設置した地点の地質情報を記録する地質情報記録手段としての役割を果たすものである。
【００５２】
判定ＤＢ５８は、落石危険度判定手段５５が行なう前述した判定に際して用いる比較用の、予め設定されている設定値（基準値）や、落石危険度判定手段５６による判定結果を記録する役割を果たすものである。
【００５３】
制御手段５９は、判定サーバ７の前述した各手段及び装置の機能を制御する役割を果たすものである。
【００５４】
判定サーバ７は、本実施形態に使用する専用装置を使用してもよいが、汎用機であるパーソナルコンピュータやワークステーション及びその周辺機器であるモデム等の通信機器とを組合わせたものとすることもできる。
【００５５】
判定ＤＢ５８に記録されている、落石危険度判定手段５５が行なう前述した判定に際して用いる比較用の、予め設定されている設定値（基準値）、すなわち、判定用の基準値は、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の加速度値の計測情報と、この計測情報により算出された岩石の移動方向、移動距離をパラメータとして判定段階の程度に応じて設定された基準値にすることができる。
【００５６】
更に、地形情報、地質情報による補正値を乗じたものを最終的な基準値として判定段階ごとに設定しているものを、予め設定されている設定値（基準値）にすることもできる。ここで、補正値としては、落石が特に生じ易い急斜面の現場である場合や、火山灰質の滑りやすい地質であったりするときは、危険度がより高くなる判定となるようにした、補正値にすることができる。
【００５７】
落石危険度判定手段５５は、判定ＤＢ５８に記録されている、落石危険度判定手段５５が行なう判定に際して用いる比較用の基準値を参考にして、例えば、段階的に、あるいは百分率で、落石発生予測を行うようにすることができる。
【００５８】
また、計測情報が、判定ＤＢ５８に記録されている所定の基準値を超えているときに落石発生判定を行い、更に、連続的に設置されている隣接している複数のセンサ端末２が同様の判定（判定ＤＢ５８に記録されている所定の基準値を超えていることによる落石発生判定）であるときに、それらの複数のセンサ端末２が連続的に設置されている範囲を特定して落石発生判定を行うものとすることができる。
【００５９】
次に、本発明の落石危険度判定システムの動作の一例を、図５のセンサ端末２設置の手順の流れ図、図６の判定手順の流れ図を参照して説明する。
【００６０】
図５に示すように、落石危険地帯の落石を監視、予知するために、落石危険地帯にある岩石を調査し、センサ端末２を設置する岩石、センサ端末２を取り付ける位置を選定する（Ｓ１）。落石監視対象となる岩石を見つけ出し、この岩石の振動、移動、落下、などによる加速度値の計測情報を常時監視することで落石の予知と、落石の事実を発見できるようにするものである。
【００６１】
センサ端末２の設置に際しては、磁北検出装置である磁北センサ（図示せず）により磁北方向を測定する（Ｓ２）。不図示の磁北検出装置（磁北センサ）は、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の地磁気磁界強度成分をそれぞれ検出して、地磁気の磁北を算出、表示する装置である。
【００６２】
そして加速度センサ１０のＸ軸方向を磁北に合わせて、落石監視対象となる岩石（例えば、岩石１ａ、１ｂ）に、それぞれ、センサ端末２ａ、２ｂを設置する（Ｓ３）。加速度センサ１０のＸ軸方向を磁北に向けて設置することで、その後の加速度値の計測情報から、岩石１ａ、１ｂの移動方向を方角で示すことができる。
【００６３】
岩石１ａ、１ｂにセンサ端末２ａ、２ｂを設置する際に、設置位置の緯度・経度の位置情報をＧＰＳ計測装置（図示せず）で計測し、判定サーバ７の計測ＤＢ５２に記録する（Ｓ４）。この記録は、直接、判定サーバ７に入力記録してもよく、あるいは計測情報収集装置３に入力してから、判定サーバ７に送信、記録してもよい。
【００６４】
センサ端末２ａ、２ｂを設置したら、さらに周囲の他の岩石にセンサ端末２を設置する必要があるかどうかを判断し、必要に応じて設置箇所を増やす、あるいは設置を終了する（Ｓ５）。広範囲の落石危険度を判定、監視する場合は、センサ端末２の設置個数を増やすこととする。
【００６５】
次に、図６に示すように計測情報収集装置３からセンサ端末２に対し、加速度値の計測情報送信の指令を行う（Ｓ１１）。
【００６６】
この指令に基づいて、センサ端末２は、あらかじめＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３に記録されている計測指示情報に基づいて岩石１ａ、１ｂの加速度値を計測する。
【００６７】
あらかじめＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３に記録されている計測指示情報は、例えば、計測が、あらかじめ定められている所定の期間毎に行なわれ、その結果をセンサ端末２の記録装置１１に計測時刻とともに記録する動作を行わせるものとすることができる。
【００６８】
また、あらかじめＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３に記録されている計測指示情報を、加速度値に所定以上の変化があったときにこれを把握し、この計測情報をセンサ端末２の記録装置１１に計測時刻とともに記録する動作を行わせるものとすることができる。
【００６９】
あらかじめＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３に記録されている計測指示情報に基づいて、これらの計測方法のいずれか一方、あるいは両方を行なわせるようにすることができる。
【００７０】
計測方法の変更は、計測情報収集装置３からセンサ端末２ａ、２ｂのＲＡＭ２３に記録されている情報を上書き変更によってすることが可能である。
【００７１】
そこで、例えば、豪雨や地震などの災害時や、このような災害時における復旧作業を行なっている間、二次災害の危険性を連続的にモニターする必要があるときのような緊急時には、判定サーバ７から計測情報収集装置３を介してセンサ端末２ａ、２ｂに計測方法の変更を指示し、必要な時間、連続してモニタリングするようにすることもできる。
【００７２】
センサ端末２ａ、２ｂは、計測情報の送信指令があったときは、センサ端末２の記録装置１１に記録されている加速度値の計測情報を計測情報収集装置３に送信する（Ｓ１２）。
【００７３】
計測情報収集装置３は、各センサ端末２ａ、２ｂからの計測情報の収集が完了したら、計測情報を判定サーバ７に送信する（Ｓ１３）。送信は、計測情報収集装置３から無線により基地局５を経て通信回線６を介して判定サーバ７に行なわれる。
【００７４】
計測情報を受信した判定サーバ７は、制御手段５９が計測値ＤＢ５２にセンサ端末２を特定するその識別番号と関連付けて記録し、また算出手段５３が、この計測情報に基づいて岩石１ａ、１ｂの移動方向、移動量を算出する（Ｓ１４）。
【００７５】
ここで加速度値の計測情報から加速度センサ１０の傾斜角度を算出する手順を示す図７と、加速度値の計測情報から岩石の回転による移動量の算出の手順を示す図８とを参照して、算出手段５３による算出手順を説明する。
【００７６】
図７（ａ）は、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の加速度値を計測する加速度センサ１０の概略図であり、図７（ｂ）はこの加速度センサ１０を斜面に設置した場合を示す図である。
【００７７】
図７（ｂ）では斜面の傾斜方向に加速度センサ１０のＸ軸方向が平行に設置されており、このとき加速度センサ１０のＸ軸方向の加速度値と鉛直方向の重力加速度値とにより、斜面の傾斜角度θが、θ＝ａｒｃｓｉｎ｛（Ｘ軸方向の加速度値）／（重力加速度値）｝により求められる。同様の方法で、Ｙ軸、Ｚ軸方向の傾斜も算出することにより、３次元の傾斜角度を算出することが可能となる。
【００７８】
次に図８を参照して岩石の回転による移動距離の算出について説明する。
【００７９】
岩石の滑りによる移動の距離は、加速度値の計測情報をそのまま用いて算出することができるが、岩石の重さ、地形・地質、加速度値によっては、滑りでなく回転による移動が生じるので、取得した計測情報が回転を生じる範囲と設定された設定値にあるときは回転の距離を算出して表示することになる。
【００８０】
図８において、実線で表された岩石１は回転前のものであり、破線で表された岩石１は回転後のものである。点ａは回転の中心、ｄ点は回転前の加速度センサ１０の設置位置、ｂ点は回転後の加速度センサ１０の設置位置をそれぞれ示すものである。
【００８１】
線分ａｄ、線分ｂｇは重力方向を示し、直線ｄｆ、直線ｂｆは回転前と回転後の加速度センサ１０の同一の一つの軸方向（例えば、Ｘ軸）をそれぞれ示すもので、これらの交点をｆとする。すると直線ｄｆが回転後、直線ｃｆに回転移動したものに相当する。
【００８２】
ここで回転距離であるｄｂの長さを求める。まず回転角度∠ｄａｂ＝φ＝∠ａｂｇを求めることから開始する。∠ａｄｆ＝θ１、∠ｇｂｆ＝θ２とすると、回転によっても変動しないから∠ａｄｆ＝∠ａｂｆであるので、φ＝∠ａｂｇ＝θ１−θ２となる。よって、回転距離ｄｂ＝ａｄ（回転半径、岩石の高さ）×ｔａｎ（φ）で求めることができる。なおθ１、θ２は、上記図７で説明した傾斜角度の算出で求めることができるので、岩石の高さ（回転半径）を予め計測しておくことで、回転距離ｄｂの算出ができる。
【００８３】
図６の流れ図にもどり、算出した岩石の移動量（回転、滑り）が設定値以上か否かを判断する（Ｓ１５）。移動量が設定値以上でないときとは、落石が生じていないもの、落石が発生する可能性が低いもののときで、このときは危険度の判定を行わずに最初の計測情報の収集作業に戻る。一方、設定値以上のときは落石発生、あるいは落石発生の可能性があるとして、センサ端末の設置場所の地形データ、地質データをそれぞれ地形ＤＢ５６、地質ＤＢ５７から取得し、この両データに基づく補正数値を設定値に乗じて、落石危険度判定の基準値とする（Ｓ１６）。
【００８４】
この基準値と移動量との比較差、そして計測情報及び移動方向とを加味した判定表等をもとにして落石危険度の判定を行う（Ｓ１８）。判定は落石があったと判定したときはその程度、落石の発生のおそれがあるときはその発生可能性の程度をそれぞれ数値により表示する。
【００８５】
また他のセンサ端末での判定結果があるときは、あわせて表示することで広範囲にわたる面としての落石危険度判定を行う（Ｓ１７）。
【００８６】
図９は判定結果の表示欄の一例を表す図であり、この表示欄は判定サーバ７のディスプレイ等（図示せず）に表示される。
【００８７】
このように岩石の３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の加速度を計測する加速度センサを備えたセンサ端末を岩石に設置して、加速度値の計測情報を取得して送信することで、遠隔地においても計測情報を受信し、岩石の移動方向、移動距離を算出することができる。そして移動距離等から落石発生の事実、落石発生のおそれ等の落石危険度の判定をすることができ、落石危険現場の遠隔監視が可能となる。
【００８８】
以上、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の形態に変更可能である。
【００８９】
例えば、図２図示のセンサ端末２は、更に、電圧測定手段（不図示）を備えていて、コンピュータプログラムに基づくＣＰＵ２１の制御の下、等で、当該電圧測定手段が、例えば、あらかじめ定められている時間間隔ごとに、センサ端末２における電圧を測定し、この電圧測定手段で測定したセンサ端末２における電圧の値に関する情報を、通信回線２５を介して無線送信により計測値収集装置３に送るようにすることができる。
【００９０】
この場合、コンピュータプログラムに基づくＣＰＵ２１の制御の下で、通信回線２５が加速度値の計測情報を無線送信するたびごとに、当該計測情報に付帯させて、電圧測定手段で測定したセンサ端末２における電圧の値に関する情報を、通信回線２５を介して無線送信により、計測値収集装置３に送るようにすることができる。
【００９１】
これにより、判定サーバ７では、計測値収集装置３の通信回路３８を介して、前記電圧測定手段で測定されたセンサ端末２における電圧の値に関する情報を取得し、センサ端末２における電圧の状態（例えば、電源（蓄電装置）の残容量）を、あらかじめ定められている時間間隔ごとに取得してモニターすることができる。
【００９２】
そこで、例えば、判定サーバ７に備えられているセンサ端末電源残容量判定手段（不図示）が、コンピュータプログラムに基づく制御手段５９の制御の下で、センサ端末２における電圧の状態（例えば、電源（蓄電装置）の残容量）があらかじめ定められている状態（例えば、あらかじめ定められている電源（蓄電装置）の残容量の値）を越えているかどうか比較・判定し、あらかじめ定められている状態を越えていないと判断した場合には、コンピュータプログラムに基づく制御手段５９の制御の下で、判定サーバ７の通信手段５１から、計測値収集装置３の通信回路３８を介して、センサ端末２に対して、計測方法の変更（例えば、センサ端末２で行なわれる加速度値を計測する所定の時間間隔を長くする、センサ端末２の記録装置１１に記録する情報の種類や情報量を減少させる、センサ端末２の通信回路２５から無線送信される情報の種類や情報量を減少させる、等々によって、センサ端末２における消費電力量を調整する処置を採ることが可能になる。
【００９３】
これによって、センサ端末２における消費電力量を制御しつつ、その一方で、前述したように、災害時などには、判定サーバ７から計測情報収集装置３を介してセンサ端末２に計測方法の変更を指示し、必要な時間、連続してモニタリングする、等して、効率的で、しかも状況に即した計測を行なうことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の落石危険度判定システムの一例の概略構成を説明する全体概略構成図。
【図２】本発明の落石危険度判定システムにおけるセンサ端末の一例の概略構成を説明する概略構成図。
【図３】本発明の落石危険度判定システムにおける計測情報収集装置の一例の概略構成を説明する概略構成図。
【図４】本発明の落石危険度判定システムにおける判定サーバの一例の概略構成を説明する概略構成図。
【図５】センサ端末を設置する手順の一例を説明する流れ図。
【図６】本発明の落石危険度判定システムによる判定手順の一例を説明する流れ図。
【図７】（ａ）３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の加速度値を計測する加速度センサの概略図、（ｂ）加速度センサを斜面に設置した場合を示す図。
【図８】センサ端末が設置されている岩石の回転による移動距離の算出方法を説明する図。
【図９】判定結果の表示欄の一例を表す図。
【符号の説明】
【００９５】
１ａ、１ｂ 岩石
２ａ、２ｂ センサ端末
３ 計測情報収集装置
７ 判定サーバ
１０ 加速度センサ
１１ センサ端末記録装置
１３ ＩＣチップ
３１ 収集記録装置
３３ ＩＣチップ
５１ 通信手段
５２ 計測値ＤＢ
５３ 算出手段
５５ 落石危険度判定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
岩石に設置され、該岩石が移動することに伴なう加速度値を計測するセンサ端末と、該センサ端末が計測した加速度値の計測情報を収集する計測情報収集装置と、該計測情報収集装置が収集した計測情報に基づいて前記岩石の落石危険度を判定する判定サーバとを備えてなる落石危険度判定システムであって、
前記センサ端末は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の加速度値を計測する３軸加速度センサと、当該３軸加速度センサで計測された計測情報を無線送信するセンサ端末通信手段とを有し、
前記計測情報収集装置は、センサ端末及び判定サーバと無線通信により情報を送受信する収集装置通信手段と、センサ端末から取得した前記計測情報を判定サーバに送信する処理を行なわせる制御手段とを有し、
前記判定サーバは、計測情報収集装置から計測情報を取得する通信手段と、取得した計測情報に基づいて前記岩石の移動距離及び移動方向を算出する算出手段と、算出された移動距離及び移動方向と予め設定されている設定値とを比較して落石危険度の判定を行う落石危険度判定手段とを有する
ことを特徴とする落石危険度判定システム。
【請求項２】
前記センサ端末は、少なくとも１以上の岩石にそれぞれ設置することを特徴とする請求項１記載の落石危険度判定システム。
【請求項３】
前記判定サーバは、前記センサ端末を設置した地点の地形情報を記録する地形情報記録手段と、前記地点の地質情報を記録する地質情報記録手段とを更に有することを特徴とする請求項１又は２記載の落石危険度判定システム。
【請求項４】
前記センサ端末は、前記３軸加速度センサの一方の計測軸を磁北方向にして前記岩石に設置されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の落石危険度判定システム。
【請求項５】
前記センサ端末及び前記計測情報収集装置は、太陽電池発電装置と蓄電池とを備えてなる電源手段をそれぞれ有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の落石危険度判定システム。
【請求項６】
前記センサ端末は電圧測定手段を備えていて、前記センサ端末通信手段は、当該電圧測定手段で把握した前記センサ端末における電圧に関する情報を無線送信するものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の落石危険度判定システム。
【請求項１】
岩石に設置され、該岩石が移動することに伴なう加速度値を計測するセンサ端末と、該センサ端末が計測した加速度値の計測情報を収集する計測情報収集装置と、該計測情報収集装置が収集した計測情報に基づいて前記岩石の落石危険度を判定する判定サーバとを備えてなる落石危険度判定システムであって、
前記センサ端末は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の加速度値を計測する３軸加速度センサと、当該３軸加速度センサで計測された計測情報を無線送信するセンサ端末通信手段とを有し、
前記計測情報収集装置は、センサ端末及び判定サーバと無線通信により情報を送受信する収集装置通信手段と、センサ端末から取得した前記計測情報を判定サーバに送信する処理を行なわせる制御手段とを有し、
前記判定サーバは、計測情報収集装置から計測情報を取得する通信手段と、取得した計測情報に基づいて前記岩石の移動距離及び移動方向を算出する算出手段と、算出された移動距離及び移動方向と予め設定されている設定値とを比較して落石危険度の判定を行う落石危険度判定手段とを有する
ことを特徴とする落石危険度判定システム。
【請求項２】
前記センサ端末は、少なくとも１以上の岩石にそれぞれ設置することを特徴とする請求項１記載の落石危険度判定システム。
【請求項３】
前記判定サーバは、前記センサ端末を設置した地点の地形情報を記録する地形情報記録手段と、前記地点の地質情報を記録する地質情報記録手段とを更に有することを特徴とする請求項１又は２記載の落石危険度判定システム。
【請求項４】
前記センサ端末は、前記３軸加速度センサの一方の計測軸を磁北方向にして前記岩石に設置されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の落石危険度判定システム。
【請求項５】
前記センサ端末及び前記計測情報収集装置は、太陽電池発電装置と蓄電池とを備えてなる電源手段をそれぞれ有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の落石危険度判定システム。
【請求項６】
前記センサ端末は電圧測定手段を備えていて、前記センサ端末通信手段は、当該電圧測定手段で把握した前記センサ端末における電圧に関する情報を無線送信するものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の落石危険度判定システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２１５９１３（Ｐ２００８−２１５９１３Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５１０６８（Ｐ２００７−５１０６８）
【出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【出願人】（３０１０１０６０７）国土交通省近畿地方整備局長 (7)
【出願人】（５９１０６３４８６）財団法人先端建設技術センター (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【出願人】（３０１０１０６０７）国土交通省近畿地方整備局長 (7)
【出願人】（５９１０６３４８６）財団法人先端建設技術センター (4)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]