(57)【要約】【課題】  河川等で増水時に砂礫等の観測対象物の移動を観測する。【解決手段】  観測対象物に目印として移動観測用発信器を実装し、この移動観測用発信器を実装した観測対象物を河川等の河道に配置し、増水後に、下流域において移動観測用受信器でサーチし、移動観測用発信器が発信する低周波電磁波を移動観測用受信器で受信し、受信した電磁波の周波数に応じて観測対象物毎に割当た識別番号を抽出し、観測対象物毎に移動位置を特定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測対象物に目印として低周波電磁波を発信する移動観測用発信器を実装し、この移動観測用発信器が発信する低周波電磁波を受信器で検出し、観測対象物の移動位置を観測する移動観測方法。
【請求項２】
識別番号に対応した周波数の低周波信号を発振する低周波発振器と、
上記低周波発振器が発振する低周波信号を電磁波として放出する送信コイルと、
上記低周波発振器を動作させる電源と、
観測対象物の姿勢変化を検知し、上記電源から上記低周波発振器に電力の供給を開始する電源スイッチと、
外部からの磁界により上記電源スイッチをオフの状態に制御する電源スイッチ復帰手段と、
これら低周波発振器、電源、電源スイッチ、電源スイッチ復帰手段を防水して格納するケースと、
を備えた移動観測用発信器。
【請求項３】
請求項２記載の移動観測用発信器において、上記電源スイッチは電極上に鉛直姿勢で載置された柱状の可動電極と、この可動電極の載置位置を取囲んで配置された筒状の導電性ケースとによって構成され、上記電源スイッチ復帰手段は上記可動電極を導電性磁性体で形成して構成したことを特徴とする移動観測用発信器。
【請求項４】
請求項２又は３の何れかに記載の移動観測用発信器が発信する低周波電磁波をとらえる受信コイルと、
この受信コイルでとらえた低周波電磁波の周波数を計測する周波数計測手段と、
この低周波計測手段で計測した周波数から各周波数に割当られた識別番号を抽出する識別番号抽出手段と、
この識別番号抽出手段で抽出した識別番号を表示する表示器と、
を備えることを特徴とする移動観測用受信器。
【請求項５】
請求項２又は３記載の移動観測用発信器と、請求項４記載の移動観測用受信器とを備えた移動観測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は例えば河川等における砂礫のような観測対象物の移動を観測し、河川の管理などに有効なデータを取得するための観測対象物の移動観測方法、移動観測用発信器、移動観測用受信器及びこれらを備えた移動観測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
河川等では流下する水量に応じて砂礫が移動し、砂礫の堆積により河道の形状を変化させ、悪くすると土石流等に発展するおそれがある。このような状況を把握するために、水量に応じて砂礫がどの程度移動するかを計測する必要がある。また、山地において岩などが斜面を滑り落ちて移動する現象を計測したり、或は河川の増水時に護岸ブロック又は根固ブロックが剥れて移動する現象を計測したり、更に消波ブロックが移動する現象を計測し、防災に必要なデータを取得する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
砂礫或は岩、護岸ブロック、消波ブロック等の観測対象物の移動を観測する方法として特に確立した方法はなく、その開発は緒に就うばかりである。観測対象物の移動を観測する方法として考えられる方法としては、観測対象物にペンキ等で目印を付し、目印を付した観測対象物の初期位置を確定し、増水状態を経た後その目印を付した観測対象物がどこに移動したかを観測すればよい。
然し乍ら、例えば河川の増水時に観測対象物が移動する場合、目印を付した観測対象物は他の観測対象物と共に移動するため、目印を付した観測対象物は他の観測対象物に埋もれてしまう確率が高く、増水後に目視によって目印を付した観測対象物を見付けることは困難な作業となる。
【０００４】
この発明の目的は目印を付した観測対象物を比較的簡単に見付けることができる移動観測方法及びこれに用いる移動観測用発信器、移動観測用受信器及びこれらを備えた移動観測システムを提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明では観測対象物に目印として低周波電磁波を発信する移動観測用発信器を実装し、この移動観測用発信器が発信する低周波電磁波を受信器で検出し、電磁波の検出位置に応じて観測対象物の移動位置を特定する移動観測方法を提案する。
この発明では更に、この移動観測方法に用いる移動観測用発信器として地中或は水中でも減衰が少ない周波数を持ち、各周波数に識別番号が対応付けされた低周波信号を発振する低周波発振器と、識別番号が割当られた周波数の低周波信号を電磁波として放出する送信コイルと、低周波発振器を動作させる電源と、観測対象物の姿勢変化を検出し、電源から低周波発振器に電力の供給を開始する電源スイッチと、外部からの磁界により電源スイッチをオフの状態に制御する電源スイッチ復帰手段と、これら低周波発振器、電源、電源スイッチ、電源スイッチ復帰手段を防水して格納するケースとを備えた移動観測用発信器を提案する。
【０００６】
この発明では更に、移動観測用発信器が発信する電磁波を受信する受信器としては受信コイルと、この受信コイルでとらえた低周波電磁波の周波数を計測する周波数計測手段と、この周波数計測手段で計測した周波数から識別番号を抽出する識別番号抽出手段と、この識別番号抽出手段が抽出した識別番号を表示する表示器とを備える移動観測用受信器を提案する。
この発明では上記した移動観測用発信器と、移動観測用受信器とを備えた移動観測システムを提案する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、観測対象物に移動観測用発信器を実装し、移動観測用発信器が発信する低周波信号を電磁波として受信させる構成としたから、低周波信号は水中は元より土中でも少ない減衰量で伝搬するから、観測対象物が他の観測対象物の下に埋もれてしまっていても、その埋沈位置の近傍で受信器は低周波信号を受信することができる。この結果、受信器の受信コイルを監視範囲の領域で移動させることにより広い範囲に散在する観測対象物に実装した移動観測用発信器が発信する低周波の電磁波を検出することができる。また特に各観測対象物毎に発信周波数を割当て識別番号を付与するから、観測対象物が互いに重なり合っていたとしても、どの観測対象物でも区別して検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
この発明では観測対象物に孔を穿ち、この孔に移動観測用発信器を挿入し、孔の入口を閉塞することにより、移動観測用発信器を観測対象物に実装する。
移動観測用発信器は直径が約１０〜５０ｍｍ、長さが約１０〜５０ｍｍ程度の円筒状ケースに格納される。この円筒状ケース内に低周波発振器と、送信コイルと、電源及び姿勢変化を検出して電源を投入する電源スイッチ及び外部磁界を検出して電源の投入状態をオフの状態に戻す電源スイッチ復帰手段とを格納する。
姿勢変化を検出して電源の投入を行なう電源スイッチを用いたから、観測対象物に孔を穿って円筒状ケースに格納されている移動観測用発信器を挿入し、孔の入口を閉塞した状態では発信器は不動作の状態に維持される。この状態で観測対象物を例えば河川等の初期位置に設置する。設置後、増水等により観測対象物が移動すると、電源スイッチが投入され受信器は動作を始める。動作開始後約１ヶ月程度は電源が持ち堪えるように電源の容量を設定する。
【０００９】
移動観測用発信器を構成する低周波発振器の発振周波数は例えば８〜２０ｋＨｚの範囲内で、例えば１０００個程度の識別番号を付与することができる。
移動観測用発信器が発信する低周波の電磁波を受信する受信器としては受信コイルと、この受信コイルでとらえた低周波の電磁波の周波数を計測する周波数計測手段と、この周波数計測手段で計測した周波数から識別番号を抽出する識別番号抽出手段と、この識別番号抽出手段が抽出した識別番号表示する表示器とを備える。
これらの構成により、観測対象物が水中にあっても、土中に埋沈していても、その存在位置を確実に検出することができるとする本発明の効果を奏する。
【実施例１】
【００１０】
図１に本発明による移動観測用発信器１０を観測対象物１に実装する実施例を示す。観測対象物１には例えば１０〜５０ｍｍ程度の孔２を穿設し、この孔２に観測用発信器１０を挿入し、蓋３で孔２の入口を閉塞する。蓋３は孔２を形成した際に切り出した円柱体を適当な厚みに切断して形成することができ、その周縁にモルタルを塗布し、モルタルで蓋３を観測対象物１に固定し、移動観測用発信器１０を観測対象物１の内部に封止する。
図２に本発明による移動観測用発信器１０の内部構成の一例を示す。移動観測用発信器１０は直径が例えば１０〜５０ｍｍ、長さが１０〜５０ｍｍ程度の円筒ケース１１に格納される。円筒ケース１１の内部に電源１２と、電源スイッチ１３と、低周波発振器１４と、周波数設定手段１５と、送信コイル１６とが格納される。図２に示す送信コイル１６は磁気コアを省略して示している。
【００１１】
電源１２は電池で構成され、電源スイッチ１３を通じて低周波発振器１４に電力の供給が達せられる。電源スイッチ１３は例えば垂直な姿勢に維持されている間はオフの状態を維持するが、例えば或る角度以上に傾くとオンの状態に転換する転倒スイッチを用いることができる。この転倒スイッチの一例を図３に示す。この例では金属製の導電性ケース１３Ａの底面に絶縁体１３が張られ、この絶縁体１３Ｂの内面に電極１３Ｃを配置する。電極１３Ｃは一端が閉塞されたカップ筒状に形成され、そのカップ筒状の軸芯位置に磁性体で導電性を持つ材料で形成した柱状の可動接点１３Ｄを鉛直な姿勢で載置する。可動接点１３Ｄが鉛直な姿勢にある間は電源スイッチ１３はオフの状態を維持する。導電性ケース１３Ａの姿勢が所定の角度より大きく傾くと、図３に点線で示すように可動接点１３Ｄが転倒し、可動接点１３Ｄは導電性ケース１３Ａの内面に接触し、導電性ケース１３Ａと電極１３Ｃの間を導通させ、電源スイッチ１３をオンの状態に転換する。
【００１２】
また、導電性ケース１３Ａの天井板１３Ｅも導電性ケース１３Ａと同様に導電材で形成することにより、電源スイッチ１３は図３の状態から天地が反転しても、可動接点１３Ｄが天井板１３Ｅの板面に対して鉛直姿勢に立たない限り導通状態を維持する。つまり、観測対象物１の姿勢がどのような姿勢に転換しても電源スイッチ１３はオンの状態を維持し続け、オフの状態に戻る確率は低い。
電源スイッチ１３は図４に示した円筒ケース１１の天井面の内面に鉛直姿勢に装着され、移動観測用発信器１０を観測対象物１に実装されるまでの間は円筒ケース１１の天井面を通じて永久磁石Ｍが装着され、永久磁石Ｍの磁気吸着力によって可動接点１３Ｄを鉛直姿勢に支持し、電源スイッチ１３をオフの状態に維持させる。移動観測用発信器１０を観測対象物１の孔２に挿入する際には永久磁石Ｍを円筒ケース１１の天井面から取り外して挿入する。従って、観測対象物１に実装後は移動観測用発信器１０を鉛直姿勢に維持して取扱うことになる。但し、観測対象物１を誤って転倒させたり、或は実際に河川に設置し、増水により流されて電源スイッチ１３がオンの状態となり、後に説明する受信器でその移動位置を検出した場合には電源スイッチ１３をオフに戻すことができる。
【００１３】
電源スイッチ１３をオフの状態に戻すために例えば商用電源で励振する強力磁束発生器ＳＴＭを用意し、この強力磁束発生器ＳＴＭで発生する磁束を電源スイッチ１３の軸芯方向に印加し、この磁束の印加により電源スイッチ１３の可動接点を鉛直姿勢に戻すようにする。つまり、図５に示すように観測対象物１に実装した発信器１０を鉛直姿勢に保持した状態で強力磁束発生器ＳＴＭから磁束ψを発信器１０の軸芯方向に印加し、この磁束ψの印加により可動接点１３Ｄの姿勢を鉛直姿勢に戻し、電源スイッチ１３をオフの状態にリセットする。このようにして電源スイッチ１３をオフの状態に戻すから可動接点１３Ｄは磁性体であることが要件であり、磁性体であることによって電源スイッチ１３の復帰手段を構成していることになる。
【００１４】
図６に本発明による移動観測用受信器２０の概要を示す。この発明による移動観測用受信器２０は受信コイル（磁気コアは省略して示している）２１と、受信コイル２１に誘起された低周波信号を所望のレベルまで増幅する増幅器２２と、低周波信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器２３と、ＡＤ変換器２３でＡＤ変換したデジタル信号により受信コイル２１に誘起された低周波信号の周波数を計測する周波数計測手段２４と、この周波数計測手段２４で計測した周波数から周波数−識別番号参照表２７を参照して識別番号を抽出する識別番号抽出手段２５と、識別番号抽出手段２５が抽出した識別番号を表示する表示器２６とによって構成される。
【００１５】
周波数計測手段２４としては例えば高速フーリエ変換手段（一般にＦＦＴと呼ばれている）を用いることができる。この高速フーリエ変換手段は一般にコンピュータＰＣで構成することができる。コンピュータＰＣを高速フーリエ変換手段として機能させるプログラムをコンピュータＰＣにインストールし、このプログラムをコンピュータＰＣに実行させることにより受信コイル２１に誘起された低周波信号の周波数を分析し、その周波数スペクトルを求める。受信コイル２１に複数の低周波信号が誘起された場合は、各低周波信号のスペクトルを例えば図７に示すように求めることができ、表示器２６に表示することができる。各スペクトルのピーク周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３…（最大レベルの周波数）が求める周波数である。
【００１６】
識別番号抽出手段２５は周波数計測手段２４で計測したピーク周波数が周波数−識別番号参照表２７に登録されているか否かを照合し、一致する周波数が存在した場合はその一致する周波数に対応する識別番号を抽出する。
抽出した識別番号を表示器２６に送り出し、表示器２６に識別番号を表示し、記憶器２８に記憶する。従って、操作者は表示された識別番号から、どの位置（初期位置）に設置した観測対象物が水流で流されて現在の検出位置の近くに存在することを知ることができる。尚、図７に示したスペクトルの中でピーク値が最も大きいスペクトルの周波数が最も近くに存在する観測対象物から発信されている電磁波を表わす。つまり、各スペクトルのピーク値が最も大きく表示される位置が、その周波数を割当た観測対象の位置と特定することができる。各観測対象物の位置を特定する毎に、例えばＧＰＳのような位置計測装置３０から位置データを取り込み、各識別番号と共に位置データを記憶器２８に記憶することができる。
【００１７】
図８に本発明による移動観測システムの実用状況の一例を示す。図８では河川の上流に観測対象物を載置し、増水により観測対象物１が流され、その流されたと思われる流域を探索している状況を示す。
図示する例では二人の操作者の一人が受信コイル２１を操作し、他の一人が移動観測用受信器２０を操作している様子を示す。受信コイル２１で探索可能な範囲は受信コイル２１を中心に約１０ｍの半径とされ、その範囲内に観測対象物１が存在すれば、その観測対象物１に割当た識別番号が表示器２６に表示され、その識別番号を割当た観測対象物１が半径１０ｍの範囲内に存在することを知ることができ、観測対象物１の流下位置を特定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
河川の管理、防災等の分野に活用される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明による移動観測用発信器の観測対象物への実装例を説明するための斜視図。
【図２】この発明による移動観測用発信器の構成を説明するためのブロック図。
【図３】図２に示した移動観測用発信器に用いる電源スイッチの一例を説明するための断面図。
【図４】図３に示した電源スイッチの実装例を説明するための要部のみを示す断面図。
【図５】本発明で用いる電源スイッチ復帰手段を説明するための斜視図。
【図６】本発明による移動観測用受信器の一例を説明するためのブロック図。
【図７】図６に示した移動観測用受信器に搭載する周波数計測手段の動作を説明するためのグラフ。
【図８】本発明による砂礫移動観測システムの実用状況を説明するための図。
【符号の説明】
【００２０】
１    観測対象物                                ２０    移動観測用受信器
２    孔                                        ２１    受信コイル
３    蓋                                        ２２    増幅器
１０    移動観測用発信器                          ２３    ＡＤ変換器
１１    円筒ケース                                ２４    周波数計測手段
１２    電源                                      ２５    識別番号抽出手段
１３    電源スイッチ                              ２６    表示器
１４    低周波発振器                              ２７    周波数−識別番号参照表
１５    周波数設定手段
１６    送信コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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