(57)【要約】  測定対象に埋設された振動センサが測定対象を伝搬する振動を検知できる範囲を広げる。振動検知器は、測定対象に埋設され、測定対象を伝搬する振動を検知する振動センサと、振動センサと固定され、測定対象を伝搬する振動を受けて振動を振動センサに伝達する構造体を備える。
2017077700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象に埋設され、前記測定対象を伝搬する振動を検知する振動センサと、
前記振動センサと固定され、前記測定対象を伝搬する前記振動を受けて前記振動を前記振動センサに伝達する構造体を備える振動検知器。
【請求項２】
前記構造体は、板状である請求項１に記載の振動検知器。
【請求項３】
前記構造体の形状は、円形、多角形である請求項１又は２に記載の振動検知器。
【請求項４】
前記構造体に少なくとも１つの貫通孔が形成されている請求項１から３のいずれか１つに記載の振動検知器。
【請求項５】
前記構造体の面積は、前記振動センサが前記測定対象を伝搬する前記振動を受ける面の面積より大きい、請求項１に記載の振動検知器。
【請求項６】
前記構造体に形成された複数の前記貫通孔のうち、前記振動センサから前記貫通孔までの距離が近い方が、前記貫通孔の開口面積が大きい、請求項４又は５に記載の振動検知器。
【請求項７】
前記測定対象は、土壌である請求項１から６のいずれか一つに記載の振動検知器。
【請求項８】
前記測定対象が前記土壌の場合、前記振動は、雨滴が前記土壌の地表に衝突した際に発生する雨滴振動である、請求項７に記載の振動検知器。
【請求項９】
振動検知器から送信された、測定対象を伝搬する振動の振動情報を取得する取得手段と、
取得した前記振動情報に基づいて、前記測定対象を伝搬する振動の減衰量の変化から前記振動検知器が埋設された前記測定対象に含まれる液体の分量の変化を検出する処理手段を備え、
前記振動検知器は、前記測定対象に埋設され、前記測定対象を伝搬する振動を検知する振動センサと、前記振動センサと固定され、前記測定対象を伝搬する前記振動を受けて前記振動を前記振動センサに伝達する構造体を備える、
観測装置。
【請求項１０】
前記振動検知器が、第１の振動検知器と第２の振動検知器であり、
前記第１の振動検知器の前記構造体に形成された貫通孔は、前記第２の振動検知器の前記構造体に形成された前記貫通孔よりも低い開口率を有し、
前記処理手段は、
前記第２の振動検知器から送信された前記振動情報を現時点における前記測定対象に含まれる液体の分量の変化として検出し、前記第１の振動検知器から送信された前記振動情報を現時点より先の前記測定対象に含まれる液体の分量の変化として検出する、
請求項９に記載の観測装置。
【請求項１１】
観測装置と、振動検知器を備える観測システムであって、
前記観測装置は、
前記振動検知器から送信された、測定対象を伝搬する振動の振動情報を取得する取得手段と、
取得した前記振動情報に基づいて、前記測定対象を伝搬する振動の減衰量の変化から前記振動検知器が埋設された前記測定対象に含まれる液体の分量の変化を検出する処理手段を備え、
前記振動検知器は、前記測定対象に埋設され、前記測定対象を伝搬する振動を検知する振動センサと、前記振動センサと固定され、前記測定対象を伝搬する前記振動を受けて前記振動を前記振動センサに伝達する構造体を備える、
観測システム。
【請求項１２】
前記振動検知器が、第１の振動検知器と第２の振動検知器であり、
前記第１の振動検知器の前記構造体に形成された貫通孔は、前記第２の振動検知器の前記構造体に形成された前記貫通孔よりも低い開口率を有し、
前記処理手段は、
前記第２の振動検知器から送信された前記振動情報を現時点における前記測定対象に含まれる液体の分量の変化として検出し、前記第１の振動検知器から送信された前記振動情報を現時点より先の前記測定対象に含まれる液体の分量の変化として検出する、
請求項１１に記載の観測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象を伝搬する振動を検知する振動検知器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、土壌に複数の各種センサを埋設し、崩壊が起こる早い段階から土壌状態を把握することにより、土砂災害の発生地点を予測した避難判断が可能になっている。【０００３】
地中音センサを自然斜面又は土構造物の下に埋設し、発生した音を常時観測し、自然斜面や土構造物等とその周辺に発生した音の変化を検出して災害の発生及びその予測する技術が、特許文献１に記載されている。【０００４】
また、新たな試みとして、水分量で変化する土壌の重量・粘性・摩擦等と、土壌の振動特性との相関関係を用いて、降雨時の土壌状態の指標データを算出し、斜面の危険度を把握する技術が開発されている。【０００５】
振動を検出するための振動センサの一例は特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０５−３３２７９５号公報
【特許文献２】特開２００６−０７８９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
土壌状態の指標データの一つとして、土壌の水分量（体積含水量又は重量含水量）の変化に伴い、土壌を伝搬する振動の減衰量が変化するという土壌の振動特性に着目した技術がある。土壌に埋設された振動センサによって土壌を伝搬する振動を検知し、その結果から土壌の水分量と土壌を伝搬する振動の減衰量との関連を求めるものである。【０００８】
土壌の水分量と振動の減衰量との関連を求める際の精度を高めるためには、土壌を伝搬する振動の検知範囲を広げて検知数を増やすことが望ましい。しかしながら、土壌に埋設された振動センサが土壌を伝搬する振動を検知できる範囲は限られており、検知範囲を広げるためには、振動センサの数を増やす必要があった。【０００９】
本発明の目的は、測定対象に埋設された振動センサが測定対象を伝搬する振動を検知する範囲を広げることが可能な振動検知器等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一形態である振動検知器は、測定対象に埋設され、測定対象を伝搬する振動を検知する振動センサと、振動センサと固定され、測定対象を伝搬する振動を受けて振動を振動センサに伝達する構造体を備える。【００１１】
本発明の一形態である観測装置は、振動検知器から送信された土壌の振動情報を取得する取得部と、取得した土壌の振動情報に基づいて、土壌を伝搬する振動の減衰量の変化から振動検知器が埋設された土壌における水分量の変化を検出する処理部を備え、振動検知器は、測定対象に埋設され、測定対象を伝搬する振動を検知する振動センサと、振動センサと固定され、測定対象を伝搬する振動を受けて振動を振動センサに伝達する構造体を備える。【００１２】
本発明の一形態である観測システムは、観測装置と、振動検知器を備える。観測装置は、振動検知器から送信された土壌の振動情報を取得する取得部と、取得した土壌の振動情報に基づいて、土壌を伝搬する振動の減衰量の変化から振動検知器が埋設された土壌における水分量の変化を検出する処理部を備える。振動検知器は、測定対象に埋設され、測定対象を伝搬する振動を検知する振動センサと、振動センサと固定され、測定対象を伝搬する振動を受けて振動を振動センサに伝達する構造体を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、測定対象に埋設された振動センサが測定対象を伝搬する振動を検知できる範囲を広げることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る振動検知器の構成を示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る振動検知器の構造体の形状を示す側面図である。
【図３】第１の実施形態に係る振動検知器の構造体の形状を示す上面図である。
【図４】第１の実施形態の振動センサと構造体との固定位置の例を示す斜視図である。
【図５】第１の実施形態に係る振動検知器と比較例の振動検知を示す概略図である。
【図６】第１の実施形態に係る振動検知器と比較例の振動検出レベルを示すグラフである。
【図７】第１の実施形態に係る振動検知器の課題を説明するための概要図である。
【図８】第２の実施形態に係る振動検知器の構成を示す斜視図である。
【図９】第２の実施形態に係る振動検知器の構造体の形状の例を示す上面図である。
【図１０】振動検知器の構造体に形成された貫通孔による土壌の水分の移動を示す概略図である。
【図１１】第３の実施形態に係る観測システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】第４の実施形態に係る観測システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】第３、第４の実施形態における測定装置をコンピュータ装置で実現したハードウエア構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る振動検知器について、図面を用いて説明する。図１は、第１の実施形態に係る振動検知器の構成を示す斜視図である。図１に示すように、第１の実施形態の振動検知器１０は、振動センサ１１と、構造体１２を備える。
【００１６】
（振動センサ）
振動検知器１０の振動センサ１１は、測定対象に埋設され、測定対象を伝搬する振動を検知し、検知した振動を電気信号に変換して出力する。振動情報を含む電気信号は、振動センサ１１に接続された配線１３によって振動センサ１１の外部に出力される。
【００１７】
振動センサ１１の一例は、接触型振動センサであり、具体的には、加速度センサである。加速度センサのセンシング方式として、静電型、圧電型又は抵抗型等が適用可能である。
【００１８】
振動検知器１０の測定対象の一例は、土壌である。土壌とは、岩石の破片からなる無機成分と動植物が分解して生じた有機成分とが混合した生成物をいう。
【００１９】
振動センサ１１が検知する、土壌を伝搬する振動の一例は、雨滴振動である。雨滴振動とは、雨滴が土壌の地表に衝突した際に発生する振動である。土壌を伝搬する雨滴振動を検知する場合、振動センサとして５０〜１０００Ｈｚの帯域の振動を検知できる加速度センサが好ましく、１００〜６００Ｈｚの帯域の振動を検知できる加速度センサがより好ましい。なお、５０〜１０００Ｈｚの周波数帯域の振動を検知できる振動センサであれば、他の振動センサを用いてもよい。
【００２０】
また、振動検知器１０の振動センサ１１には、１軸振動センサの他、２軸振動センサ又は３軸振動センサを用いることもできる。なお、所望の周波数帯域を通過させる帯域通過フィルタを振動検知器１０に設け、ノイズを除去した振動情報を含む電気信号を外部に出力する構成を採用してもよい。
【００２１】
（構造体）
振動検知器１０の構造体１２は、振動センサ１１と固定され、測定対象を伝搬する振動を振動センサ１１に伝達させる機能を有する。構造体の面積は、振動センサが測定対象を伝搬する振動を受ける面の面積より大きい。
【００２２】
構造体１２の形状は、例えば、図１に示すような平らな面を有する板状である。図２は、第１の実施形態に係る振動検知器の構造体の形状を示す側面図である。図２（ａ）〜（ｃ）において、図１で示す振動センサ１１に接続された配線１３は省略されている。
【００２３】
図２（ａ）は、図１の振動検知器１０の振動センサ１１と構造体１２を図１のＸ方向から見た側面図である。図２（ａ）に示す板状の構造体１２は、一端から他端まで直線となっているが、これに限られない。例えば、構造体１２の板状は、図２（ｂ）に示すように反りによる曲面が含まれていてもよく、あるいは、図２（ｃ）に示すように、板形状に折れ曲がりがあってもよい。構造体１２の厚さは均一であってもよく、板厚が異なる箇所があってもよい。なお、構造体１２は、測定対象を伝搬する振動を受けて当該振動を振動センサ１１に伝達させることができれば、板状以外の形状でもよい。
【００２４】
図３は、第１の実施形態に係る振動検知器の構造体の形状を示す上面図である。図３（ａ）は、図１に示す構造体１２を上面から見た形状で、その形状は四角形である。振動検知器１０に適用可能な構造体１２の形状は四角形に限られず、図３（ｂ）に示すような真円又は楕円を含む円形、あるいは、凸多角形又は凹多角形を含む多角形であってもよい。
【００２５】
なお、凸多角形は、三角形、矩形、台形等を含む形状であり、図３（ｃ）に示す凹多角形は、Ｌ字形、十字形等を含む形状である。また、多角形には、図３（ａ）のような多角形の先端の角が丸い形状も含まれる。図３（ａ）〜（ｃ）において、図１で示す振動センサ１１に接続された配線１３は省略されている。
【００２６】
構造体１２の材料は、例えば、金属又は樹脂等を適用することができる。金属の一例は、アルミニウム、銅、鉄、チタンである。また、材料として、ステンレスのような合金を用いてもよい。構造体１２は、例えば、板厚０．５ｃｍのステンレス材からプレス加工により各辺の長さ８ｃｍの四角形を抜出すことで形成できる。なお、上記の例に限られず、構造体１２の板厚は、０．０７ｃｍから０．７ｃｍの範囲であってもよく、構造体１２の各辺の長さは、５ｃｍから１５ｃｍの範囲であってもよい。また、樹脂の一例は、フェノール樹脂である。構造体１２の材料は、上記に限定されるものではなく、構造体１２が受けた振動を振動センサ１１に伝達できる材料であればよい。構造体１２の材料が土壌中の水分又は化学物質によって劣化する場合、構造体１２の表面を水分又は化学物質を通さない被覆材で覆う等の被覆処理を施すことが望ましい。
【００２７】
振動センサ１１と構造体１２との固定方法は、例えば、熱溶着、超音波接合又は接着材によって振動センサ１１と構造体１２を固定してもよい。また、ネジ等の嵌合部材によって振動センサ１１と構造体１２を固定してもよい。
【００２８】
振動センサ１１と構造体１２との位置関係を図４に示す。図４は、振動センサと構造体との固定位置の例を示す斜視図である。図４（ａ）〜（ｃ）は、図１に示す構造体１２上の振動センサ１１の位置を変えた例である。
【００２９】
図４（ａ）の振動検知器１０の振動センサ１１は、構造体１２の中央付近に固定された例である。振動センサ１１は、構造体１２が受けた振動を振動センサ１１に伝達できる範囲で任意の位置に設置することができる。例えば、図４（ｂ）に示すように、振動センサ１１は、構造体１２の端付近に固定されてもよく、あるいは、図４（ｃ）に示すように構造体１２の隅付近に固定されてもよい。構造体１２の端付近とは、構造体１２の外周付近を意味する。例えば、構造体１２が多角形の場合、多角形の外辺付近を意味する。また、構造体１２の隅付近とは、構造体１２が多角形の場合、多角形の頂点付近を意味する。
【００３０】
図５は、第１の実施形態に係る振動検知器と比較例の振動検知を示す概略図である。図５（ａ）に、比較例である振動センサ１１単体による振動検知を示し、図５（ｂ）に、第１の実施形態に係る振動検知器１０による振動検知を示す。比較例と振動検知器１０は、それぞれ土壌１４に埋設され、土壌を伝搬する振動を検知する。このとき、比較例及び振動検知器１０が検知する振動は、雨滴１５が土壌１４の地表に衝突した際に発生する雨滴振動である。振動センサ１１は検知した振動を電気信号に変換し、配線１３を介して電気信号を外部に伝達する。
【００３１】
振動センサ１１単体が土壌を伝搬する振動を検知できる範囲（振動検知範囲）は限られているため、図５（ａ）に示すように比較例では、振動センサ１１単体の振動検知範囲の外を伝搬する雨滴振動を検知することができない。
【００３２】
これに対し、図５（ｂ）に示すように、第１の実施形態の振動検知器１０は、土壌中の振動センサ１１単体の振動検知範囲の外を伝搬する雨滴振動を、振動センサ１１に固定された構造体１２で受け、雨滴振動を振動センサ１１に伝達することができる。このため、第１の実施形態の振動検知器１０は、振動センサ１１単体の比較例と比べ、土壌１４を伝搬する雨滴振動の検知数を増やすことができる。
【００３３】
更に、振動検知機は、振動センサに構造体を設けることで、振動センサの検出感度を高めることができる。図６は、図１に示す第１の実施形態に係る振動検知器と比較例の振動検出レベルを示すグラフである。図６のグラフは、横軸が周波数［Ｈｚ］、縦軸が振動検出レベル［ｄＢ］の片対数グラフである。図６に示すように、図１の振動センサ１１に構造体１２を設けた振動検知器１０は、振動センサ１１単体の比較例と比べて、特に、５０［Ｈｚ］から４００［Ｈｚ］の間の雨滴振動を検知する周波数帯域で、振動センサ１１単体と比べて５〜１０ｄＢの振動検出レベルの向上が見られる。すなわち検出感度が向上する。
【００３４】
第１の実施形態に係る振動検知器によれば、振動センサ単体と比べ測定対象を伝搬する振動の検知範囲を広げることができる。その理由は、振動センサと固定された構造体が、振動センサ単体の振動検知範囲の外を伝搬する振動を受けて振動センサに伝達するからである。更に振動センサに構造体を設けることによって、振動センサの検出感度を高めることもできる。
【００３５】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る振動検知器２０は、第１の実施形態に係る振動検知器１０の構成によって生じる問題を解決する発明である。
【００３６】
図７は、第１の実施形態に係る振動検知器で生じる問題を説明するための概要図である。図７に示すように、第１の実施形態に係る振動検知器１０は土壌１４に埋設されている。降雨によって土壌の地表から水が浸透し、土壌に埋設された振動検知器１０の周りにも水が浸透してくる。このとき、土壌１４では、振動検知器１０の構造体１２を境界として、構造体１２上の土壌に水が溜まり易くなり、構造体１２下の土壌に水が浸透しにくくなる。
【００３７】
振動検知器が埋設されていない土壌１４において、埋設した振動検知器１０と同一の深さにおける降雨時の土壌１４の水分量を標準水分量とすると、構造体１２上の土壌１４の水分量２４は、標準水分量より多くなる。一方、構造体１２下の土壌１４の水分量２５は標準水分量より少なくなる。
【００３８】
このように振動検知器１０の構造体１２上の土壌１４は、振動検知器１０が埋設されていない土壌１４と比べて水分量が多く、下は少ない状態となり、土壌１４の水分量を把握するためには構造体１２による水分量の偏重を考慮した補正が必要となる。
【００３９】
次に、第２の実施形態に係る振動検知器について、図面を用いて説明する。図８は、第２の実施形態に係る振動検知器の構成を示す斜視図である。第２の実施形態に係る振動検知器２０の説明に際し、第１の実施形態に係る振動検知器１０と同様の構成については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４０】
第２の実施形態の振動検知器２０は、振動センサ１１と、構造体２２を備える。振動検知器２０の振動センサ１１は、第１の実施形態に係る振動検知器１０の振動センサ１１と同様である。
【００４１】
振動検知器２０の構造体２２は、振動センサ１１と固定され、測定対象を伝搬する振動を受けて当該振動を振動センサ１１に伝達させる機能を有する。
【００４２】
構造体２２の形状の一例は、第１の実施形態の構造体１２と同様に、平らな面を有する板状の構造体である。構造体２２の板状は、反りによる曲面が含まれていてもよく、あるいは、板形状に折れ曲がり箇所があってもよい。
【００４３】
構造体２２を上面から見た形状は、第１の実施形態と同様に、真円又は楕円を含む円形、あるいは、凸多角形又は凹多角形を含む多角形であってもよい。なお、凸多角形は、三角形、矩形、台形等を含む形状であり、凹多角形は、Ｌ字形、十字形等を含む形状である。また、多角形には、多角形の先端の角が丸い形状も含まれる。
【００４４】
第２の実施形態の構造体２２は、少なくとも１つの貫通孔２３が形成されている点で第１の実施形態の構造体１２と相違する。図９（ａ），（ｂ）は、第２の実施形態に係る振動検知器の構造体の形状の例を示す上面図である。図９（ａ）に貫通孔２３が形成された構造体２２と、構造体２２に固定された振動センサ１１を示す。図９（ａ）は、構造体２２に、円形の貫通孔２３が等間隔で形成された例である。振動センサ１１を固定する位置には貫通孔２３は形成されない。貫通孔２３の形状は、円形以外に多角形でもよい。
【００４５】
構造体２２に形成された貫通孔２３の開口率は、構造体２２における水分の通り抜けと振動伝達の関係から、例えば、２０％から５０％が望ましい。ここで貫通孔の開口率とは、構造体２２の面積に対する貫通孔の開口面積の割合を意味する。構造体２２に形成される貫通孔の開口面積は、構造体２２上の土壌の水分が構造体２２下の土壌に移動可能となる貫通孔の開口面積とする。
【００４６】
図９（ｂ）は、直径が異なる貫通孔２３が形成された構造体２２と、構造体２２に固定された振動センサ１１を示す。振動センサ１１が固定された構造体２２において、振動センサ１１の固定位置の周辺は、振動センサを構造体に固定する領域との兼ね合いで貫通孔２３を形成しづらい、また、振動センサ１１の側面に沿って水が流れるため、他に比べて水が溜り易くなる。このため、図９（ｂ）に示すように構造体２２に形成された複数の貫通孔２３のうち、振動センサ１１から貫通孔２３までの距離が近い方の貫通孔の開口面積を大きくしている。
【００４７】
図１０は、振動検知器の構造体に形成された貫通孔による土壌の水分の移動を示す概略図である。図１０に示すように、振動センサ１１と固定された構造体２２に形成された貫通孔によって構造体２２上の土壌１４の水分が、構造体２２下の土壌１４に移動できるようになる。このため、構造体２２上の土壌の水分量２６と構造体２２下の土壌の水分量２６を近づけることができる。
【００４８】
構造体２２の材料は、第１の実施形態の構造体１２と同様に、金属又は樹脂等を適用することができる。振動センサ１１と構造体２２との固定方法も、構造体２２が受けた振動を振動センサ１１に伝搬できれば、特に限定されない。例えば、ネジ等の嵌合部材、熱溶着、超音波接合又は接着材によって振動センサ１１と構造体２２を固定してもよい。
【００４９】
振動センサ１１と構造体２２との位置関係も、第１の実施形態の振動センサ１１と構造体１２との位置関係と同様である。
【００５０】
第２の実施形態に係る振動検知器２０によれば、振動センサ１１単体と比べ測定対象を伝搬する振動の検知範囲を広げることができる。その理由は、振動センサ１１と固定された構造体２２が、振動センサ単体の振動検知範囲の外を伝搬する伝搬する振動を受けて振動センサ１１に伝達するからである。更に、振動センサ構造体を設けることによって、振動センサの検出感度を高めることもできる。
【００５１】
更に、第２の実施形態に係る振動検知器２０によれば、土壌に埋設された振動検知器２０の構造体２２上の土壌１４の水分量２６と、構造体２２下の土壌１４の水分量２６を近づけることができ、水分量の偏重を考慮した補正を不要とすることができる。その理由は、構造体２２に形成された貫通孔２３によって構造体２２上の土壌１４の水分が、構造体２２下の土壌１４に移動できるからである。
【００５２】
（第１、第２の実施形態の変形例）
上記の第１、第２の実施形態では、測定対象の一例として土壌を用いて説明したが、これに限られない。例えば、土壌の他にコンクリート又はモルタルであってもよい。
【００５３】
また、測定対象を伝搬する振動を減衰させる例として水を用いて説明したが、液体であれば水以外でもよい。
【００５４】
また、土壌を伝搬する振動として雨滴振動の例を用いて説明したが、これに限られない。例えば、振動元として、物体を土壌の地表に衝突させて人工的に振動を発生させてもよく、あるいは、振動元となる振動素子を振動検知器１０、２０の周囲に配置してもよい。
【００５５】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、第１の実施形態に係る振動検知器を土壌の水分量の変化を観測する観測システムに適用した例である。
【００５６】
第３の実施形態に係る観測システムについて、図面を用いて説明する。図１１は、第３の実施形態に係る観測システムの構成を示すブロック図である。図１１に示すように観測システム４０は、振動検知器１０と、観測装置５０を備える。観測装置５０は、振動検知器１０と接続されている。
【００５７】
観測システム４０の振動検知器１０は、第１の実施形態の振動検知器１０であり、土壌に埋設され、土壌を伝搬する雨滴振動を検知し、振動情報を電気信号に変換する。そして、振動検知器１０は、所定の時刻に土壌の振動情報を観測装置５０に送信する。なお、振動検知器１０は、所定の時間間隔で土壌の振動情報を観測装置５０に送信してもよい。
【００５８】
振動検知器１０の振動センサ１１は、圧電型加速度センサを用いる。振動検知器１０の構造体１２の構造体２２は、形状が１辺８ｃｍの四角形、板厚が０．５ｃｍ、材料がステンレス材である。振動検知器１０は、地表から１０ｃｍの深さに埋設される。振動検知器１０を埋設させる深さは、地表から１０ｃｍに限られず、地表から５ｃｍ乃至１００ｃｍの範囲であってもよい。
【００５９】
図１１に示す観測システム４０の観測装置５０は、取得部５１と、処理部５２を備える。観測装置５０の取得部５１は、振動検知器１０から所定の時刻に送信された土壌の振動情報を取得する。なお、振動検知器１０が、所定の時間間隔で土壌の振動情報を観測装置５０に送信する場合は、取得部５１は、所定の時間間隔で送信された土壌の振動情報を取得することになる。
【００６０】
観測装置５０の処理部５２は、取得した土壌の振動情報に基づいて、雨滴振動の減衰量の変化から振動検知器１０が埋設された土壌における水分量の変化を検出する。より具体的には、処理部５２は、予め保持された、土壌の水分量と土壌を伝搬する振動の減衰量との相関情報を参照して、振動検知器１０から取得した土壌の振動情報に基づいて、振動検知器１０が埋設された土壌の水分量を推定する。
【００６１】
第３の実施形態によれば、土壌の水分量の変化を観測する観測システムの振動センサに第１の実施形態の振動検知器１０を適用することで、土壌を伝搬する振動の検知範囲を広げ検出感度を高めることができる。これにより、観測システムを構築する際に、所定面積あたりの土壌に埋設する振動センサの数を減らすことができる。
【００６２】
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、第１の実施形態に係る振動検知器と第２の実施形態に係る振動検知器を用いた観測システムである。
【００６３】
第４の実施形態に係る観測システムについて、図面を用いて説明する。図１２は、第４の実施形態に係る観測システムの構成を示すブロック図である。図１２に示すように観測システム４５は、振動検知器１０と、振動検知器２０、観測装置５５を備える。観測装置５５は、振動検知器１０及び振動検知器２０とそれぞれ接続されている。
【００６４】
観測システム４５の振動検知器１０は、第１の実施形態の振動検知器１０であり、振動検知器２０は、第２の実施形態の振動検知器２０である。振動検知器１０及び２０は、それぞれ近い位置で土壌に埋設され、各々、土壌を伝搬する雨滴振動を検知し、振動情報を電気信号に変換して観測装置５０に送信する。振動検知器１０及び振動検知器２０は、所定の時刻に土壌の振動情報を観測装置５５に送信する。なお、振動検知器１０は、所定の時間間隔で土壌の振動情報を観測装置５０に送信してもよい。
【００６５】
振動検知器１０、２０の振動センサ１１は、圧電型加速度センサを用いる。振動検知器１０の構造体１２及び振動検知器２０の構造体２２は、形状が１辺８ｃｍの四角形、板厚が０．５ｃｍ、材料がステンレス材である。なお、構造体２２の板厚は、０．０７ｃｍから０．７ｃｍの範囲であってもよく、構造体２２の各辺の長さは、５ｃｍから１５ｃｍの範囲であってもよい。
【００６６】
また、振動検知器２０の構造体２２には、直径１ｃｍの貫通孔が複数形成されている。なお、貫通孔の直径は、直径１ｃｍに限らず、０．７ｃｍから５ｃｍの範囲であってもよい。また、貫通孔の形状は、円形に限られず、多角形でもよく、貫通孔の数は１つであってもよい。
【００６７】
例えば、振動検知器１０と振動検知器２０とは、２０ｃｍの間隔で地表から１０ｃｍの深さに埋設される。振動検知器１０、２０を埋設させる深さは、地表から１０ｃｍに限られず、地表から５ｃｍ乃至１００ｃｍの範囲であってもよい。
【００６８】
図１２に示す観測システム４５の観測装置５５は、取得部５６と、処理部５７を備える。観測装置５５の取得部５６は、振動検知器１０及び振動検知器２０から土壌を伝搬する雨滴振動の振動情報を取得する。
【００６９】
観測装置５５の処理部５７は、振動検知器１０及び振動検知器２０から取得した雨滴振動の振動情報に基づいて、その雨滴振動の減衰量の変化から振動検知器１０及び振動検知器２０が埋設された土壌における水分量の変化を検出する。より具体的には、処理部５７は、予め保持された、土壌の水分量と土壌を伝搬する振動の減衰量との相関情報を参照して、振動検知器１０及び２０から取得した土壌の振動情報に基づいて、振動検知器１０が埋設された土壌の水分量を推定する。
【００７０】
ここで、貫通孔２３が形成された構造体２２を有する振動検知器２０と構造体１２を有する振動検知器１０とは、貫通孔２３の有無によって、構造体上の土壌の水分量に差が生じる。すなわち、振動検知器１０から送信される土壌の振動情報に基づいて推定される土壌の水分量は、振動検知器２０から送信される土壌の振動情報に基づいて推定される土壌の水分量より多くなる。
【００７１】
処理部５７は、振動検知器１０から送信される土壌の振動情報を、現時点より先の土壌状態（土壌の水分量）として扱うことで、早い段階で土壌状態（土壌の水分量）を予測することが可能となる。
【００７２】
なお、第４の実施形態の例では、第１の実施形態の振動検知器１０と、第２の実施形態の振動検知器２０を用いたが、これに限られない。例えば、２つの第２の実施形態の振動検知器２０を用いてもよい。この場合、振動検知器２０の構造体２２に形成する貫通孔の開口率をそれぞれ異ならせる。貫通孔の開口率とは、構造体２２の面積に対する貫通孔の開口面積の割合を意味する。したがって、処理部５７は、貫通孔の開口率が小さい方の振動検知器２０から送信される土壌の振動情報を、現時点より先の土壌状態（土壌の水分量）として扱うことができる。
【００７３】
第４の実施形態によれば、土壌の水分量の変化を観測する観測システムの振動センサに第１の実施形態の振動検知器１０、第２の実施形態の振動検知器２０を適用することで、土壌を伝搬する振動の検知範囲を広げ検出感度を高めることができる。これにより、観測システムを構築する際に、所定面積あたりの土壌に埋設する振動センサの数を減らすことができる。
【００７４】
さらに、第４の実施形態によれば、振動検知器１０から送信される土壌の振動情報を、現時点より先の土壌状態（土壌の水分量）として扱うことで、早い段階で土壌状態（土壌の水分量）を予測することが可能となる。
【００７５】
（ハードウエア構成）
図１３は、第３の実施形態の観測装置５０、第４の実施形態の観測装置５５をコンピュータ装置で実現したハードウエア構成を示す図である。
【００７６】
第３の実施形態の観測装置５０、第４の実施形態の観測装置５５の各構成要素は、機能単位のブロックを示している。各構成要素の一部又は全部は、例えば、図１３に示すような情報処理装置６０とプログラムとの任意の組み合わせにより実現される。情報処理装置６０は、一例として、以下のような構成を含む。
ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）６１、
ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）６２、
ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）６３、
ＲＡＭ６３にロードされるプログラム６４、
プログラム６４を格納する記憶装置６５、
記録媒体６６の読み書きを行うドライブ装置６７、
通信ネットワーク６９と接続する通信インターフェース６８、
データの入出力を行う入出力インターフェース７０、
各構成要素を接続するバス７１
観測装置５０、５５の各構成要素は、これらの機能を実現するプログラム６４をＣＰＵ６１が取得して実行することで実現される。各構成要素の機能を実現するプログラム６４は、例えば、予め記憶装置６５、ＲＯＭ６２、又はＲＡＭ６３に格納されており、必要に応じてＣＰＵ６１が読み出す。なお、プログラム６４は、通信ネットワーク６９を介してＣＰＵ６１に供給されてもよいし、予め記録媒体６６に格納されており、ドライブ装置６７が当該プログラムを読み出してＣＰＵ６１に供給してもよい。
【００７７】
観測装置５０、５５の実現方法には、様々な変形例がある。例えば、観測装置５０、５５は、各構成要素にそれぞれ別個の情報処理装置６０とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。また、観測装置５０、５５が備える複数の構成要素が、一つの情報処理装置６０とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。
【００７８】
また、観測装置５０、５５の各構成要素の一部又は全部は、その他の汎用または専用の回路、プロセッサ等やこれらの組み合わせによって実現される。これらは、単一のチップによって構成されてもよいし、バスを介して接続される複数のチップによって構成されてもよい。また、情報処理装置６０の代わりにＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）のようなプログラマブルロジックデバイスを用いてもよい。
【００７９】
さらに、観測装置５０、５５の各構成要素の一部又は全部は、上述した回路等とプログラムとの組み合わせによって実現されてもよい。
【００８０】
また、観測装置５０、５５の各構成要素の一部又は全部が、複数の情報処理装置や回路等により実現される場合には、複数の情報処理装置や回路等は、集中配置されてもよいし、分散配置されてもよい。例えば、情報処理装置や回路等は、クライアントアンドサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム等、各々が通信ネットワークを介して接続される形態として実現されてもよい。
【００８１】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００８２】
また、図面中の矢印の方向は、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
【００８３】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のように記載されうるが、以下には限られない。
【００８４】
（付記１）
測定対象に埋設され、前記測定対象を伝搬する振動を検知する振動センサと、
前記振動センサと固定され、前記測定対象を伝搬する前記振動を受けて前記振動を前記振動センサに伝達する構造体を備える振動検知器。
【００８５】
（付記２）
前記構造体は、板状である付記１に記載の振動検知器。
【００８６】
（付記３）
前記構造体の形状は、円形、多角形である付記１又は２に記載の振動検知器。
【００８７】
（付記４）
前記構造体に少なくとも１つの貫通孔が形成されている付記１から３のいずれか１つに記載の振動検知器。
【００８８】
（付記５）
前記構造体の面積は、前記振動センサが前記測定対象を伝搬する前記振動を受ける面の面積より大きい、付記１に記載の振動検知器。
【００８９】
（付記６）
前記構造体に形成された複数の前記貫通孔のうち、前記振動センサから前記貫通孔までの距離が近い方が、前記貫通孔の開口面積が大きい、付記４又は５に記載の振動検知器。
【００９０】
（付記７）
前記測定対象は、土壌である付記１から６のいずれか一つに記載の振動検知器。
【００９１】
（付記８）
前記測定対象は、土壌であり、
前記振動は、雨滴が前記土壌の地表に衝突した際に発生する雨滴振動である、付記７に記載の振動検知器。
【００９２】
（付記９）
振動検知器から送信された、測定対象を伝搬する振動の振動情報を取得する取得部と、
取得した前記振動情報に基づいて、前記測定対象を伝搬する前記振動の減衰量の変化から前記振動検知器が埋設された前記測定対象に含まれる液体の分量の変化を検出する処理部を備え、
前記振動検知器は、前記測定対象に埋設され、前記測定対象を伝搬する振動を検知する振動センサと、前記振動センサと固定され、前記測定対象を伝搬する前記振動を受けて前記振動を前記振動センサに伝達する構造体を備える、
観測装置。
【００９３】
（付記１０）
前記振動検知器が、第１の振動検知器と第２の振動検知器であり、
前記第１の振動検知器の前記構造体に形成された貫通孔は、前記第２の振動検知器の前記構造体に形成された前記貫通孔よりも低い開口率を有し、
前記処理部は、
前記第２の振動検知器から送信された前記振動情報を現時点における前記測定対象に含まれる液体の分量の変化として検出し、前記第１の振動検知器から送信された前記振動情報を現時点より先の前記測定対象に含まれる液体の分量の変化として検出する、
付記９に記載の観測装置。
【００９４】
（付記１１）
観測装置と、振動検知器を備える観測システムであって、
前記観測装置は、
前記振動検知器から送信された、測定対象を伝搬する振動の振動情報を取得する取得部と、
取得した前記振動情報に基づいて、前記測定対象を伝搬する振動の減衰量の変化から前記振動検知器が埋設された前記測定対象に含まれる液体の分量の変化を検出する処理部を備え、
前記振動検知器は、前記測定対象に埋設され、前記測定対象を伝搬する振動を検知する振動センサと、前記振動センサと固定され、前記測定対象を伝搬する前記振動を受けて前記振動を前記振動センサに伝達する構造体を備える、
観測システム。
【００９５】
（付記１２）
前記振動検知器が、第１の振動検知器と第２の振動検知器であり、
前記第１の振動検知器の前記構造体に形成された貫通孔は、前記第２の振動検知器の前記構造体に形成された前記貫通孔よりも低い開口率を有し、
前記処理部は、
前記第２の振動検知器から送信された前記振動情報を現時点における前記測定対象に含まれる液体の分量の変化として検出し、前記第１の振動検知器から送信された前記振動情報を現時点より先の前記測定対象に含まれる液体の分量の変化として検出する、
付記１１に記載の観測システム。
【００９６】
この出願は、２０１５年１１月２日に出願された日本出願特願２０１５−２１５９２１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００９７】
１０  振動検知器
１１  振動センサ
１２  構造体
１３  配線
２０  振動検知器
２２  構造体
２３  貫通孔
２４  水分量
２５  水分量
２６  水分量
４０  観測システム
４５  観測システム
５０  観測装置
５１  取得部
５２  処理部
５５  観測装置
５６  取得部
５７  処理部
６０  情報処理装置
６１  ＣＰＵ
６２  ＲＯＭ
６３  ＲＡＭ
６４  プログラム
６５  記憶装置
６６  記録媒体
６７  ドライブ装置
６８  通信インターフェース
６９  通信ネットワーク
７０  入出力インターフェース
７１  バス
【図１】
2017077700.tif 000003
【図２】
2017077700.tif 000004
【図３】
2017077700.tif 000005
【図４】
2017077700.tif 000006
【図５】
2017077700.tif 000007
【図６】
2017077700.tif 000008
【図７】
2017077700.tif 000009
【図８】
2017077700.tif 000010
【図９】
2017077700.tif 000011
【図１０】
2017077700.tif 000012
【図１１】
2017077700.tif 000013
【図１２】
2017077700.tif 000014
【図１３】
2017077700.tif 000015
【国際調査報告】
2017077700.tif 000016
2017077700.tif 000017