(57)【要約】【課題】  広範囲にわたって崩落を検出し、微小な変化を捉えることが可能であり、崩落とそれ以外の現象を容易に切り分けられる崩落検知装置および方法を提供する。【解決手段】  崩落検知装置１０は、崩落監視箇所に複数設けられ、自己組織化ネットワークを構築する無線通信手段を備えるとともに、崩落の加速度が予め設定された閾値以上であれば信号を出力する加速度センサユニット１１と、前記自己組織化ネットワークと接続し、加速度を検知した加速度センサユニット１１の数が予め設定された値以上であれば崩落の発生と判断し、災害警報を出力する中継手段１４と、前記災害警報を入力して崩落の発生を知らせる手段と、を備えた構成である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
崩落監視箇所に拡散して複数の加速度センサユニットを設け、前記加速度センサユニットは無線通信部を備えて複数の加速度センサユニットと通信可能としているとともに、崩落土砂と共に移動することにより加速度検知をなし、
複数の前記加速度センサユニットで通信接続したネットワークに接続し、前記加速度センサユニットで加速度を検知したセンサユニット数に応じて警報を出力する中継手段を設け、
前記警報を入力して崩落の発生を知らせる手段を設けた、
ことを特徴とする崩落検知装置。
【請求項２】
前記加速度センサユニットは、加速度のセンサ部で検知された加速度が予め設定された閾値以上であるか否かを判断する演算処理部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の崩落検知装置。
【請求項３】
前記中継手段は、前記加速度を検知した前記加速度センサユニットの数が予め設定された値以上であれば崩落の発生と判断する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の崩落検知装置。
【請求項４】
崩落監視箇所に複数の加速度センサユニットを設けて通常モードと省電力モードとに設定し、
前記通常モードの前記加速度センサユニットが加速度を検知して、前記加速度の信号レベルが予め設定された閾値以上であれば省電力モードの前記加速度センサユニットを起動させ、
起動している前記加速度センサユニットのうち、加速度を検知した加速度センサユニットの数が予め設定された値よりも多ければ崩落の発生を検知する、
ことを特徴とする崩落検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は崩落検知装置および方法に係り、特に崖や山等が自然災害によって崩落する現象を検知する崩落検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
崖や山等が崩落すると、近くを通る道路や鉄道等の交通が遮断されたり人的災害等が発生するので、危険を回避するためにいち早く崩落を検知する必要がある。そして崖等の崩落を検知する方法として、例えば次のような技術がある。まず第１に、光ファイバやワイヤ、ネット等を崩落の危険がある箇所に設置し、崩落が発生した場合に、崩落に起因する岩石や土砂によって光ファイバに加わる応力の度合いや、ワイヤやネット等の変位、切断を検出することにより崩落検知を行う技術がある（例えば、特許文献１を参照）。第２に、崩落監視箇所を撮像するカメラを設け、このカメラで崩落を画像監視し、崩落による画像の変化を検出することにより崩落検知を行う技術がある。第３に、崩落監視箇所にアコースティックエミッション（ＡＥ）センサを設置し、ＡＥセンサで崩落時に発生する音や振動を検出することにより崩落検知を行う技術がある（例えば、特許文献２を参照）。第４に、崩落監視箇所に転動検出手段を備えたケースを設置して、崩落発生時にケースの転動を検出することにより崩落検知を行う技術がある（例えば、特許文献３を参照）。
【特許文献１】特開２０００−９７７３７号公報
【特許文献２】特開平１０−３００７２９号公報
【特許文献３】特開平１１−１８５１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら崩落監視箇所に光ファイバやワイヤ等の設備を設置した場合では、設備が設けられてある箇所でしか崩落を検知できないので広範囲にわたる崩落検知ができず、また光ファイバ等の検知手段は間隔をあけて配置されるので初期の小さな崩落を検知することができない。
【０００４】
また崩落を画像監視する場合では、比較的大きな画像の変化であれば検出が可能であるが、微小な変化は検出できない可能性がある。また画像の変化を崩落とそれ以外の現象に切り分ける高度な技術が必要である。
また崩落監視箇所にＡＥセンサを設置した場合では、ＡＥセンサで検出される音や振動が崩落現象によるものか否かを切り分けることが難しかった。
【０００５】
また崩落監視箇所に転動を検出するケースを設置した場合であっても、転動検出手段が転動しないで危険箇所が崩落するとき、例えば地すべりが発生したときは、転動検出手段が崩落を検出することができない。
本発明は、広範囲にわたって崩落を検出し、微小な変化を捉えることが可能であり、崩落とそれ以外の現象を容易に切り分けられる崩落検知装置および方法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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る崩落検知装置は、崩落監視箇所に拡散して複数の加速度センサユニットを設け、前記加速度センサユニットは無線通信部を備えて複数の加速度センサユニットと通信可能としているとともに、崩落土砂と共に移動することにより加速度検知をなし、複数の前記加速度センサユニットで通信接続したネットワークに接続し、前記加速度センサユニットで加速度を検知したセンサユニット数に応じて警報を出力する中継手段を設け、前記警報を入力して崩落の発生を知らせる手段を設けた、ことを特徴としている。
【０００７】
また前記加速度センサユニットは、加速度のセンサ部で検知された加速度が予め設定された閾値以上であるか否かを判断する演算処理部を備えたことを特徴としている。
また前記中継手段は、前記加速度を検知した前記加速度センサユニットの数が予め設定された値以上であれば崩落の発生と判断する手段を備えたことを特徴としている。
【０００８】
また本発明に係る崩落検知方法は、崩落監視箇所に複数の加速度センサユニットを設けて通常モードと省電力モードとに設定し、前記通常モードの前記加速度センサユニットが加速度を検知して、前記加速度の信号レベルが予め設定された閾値以上であれば省電力モードの前記加速度センサユニットを起動させ、起動している前記加速度センサユニットのうち、予め設定された閾値以上の加速度を検知した加速度センサユニットの数が予め設定された値よりも多ければ崩落の発生を検知する、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
危険監視箇所に崩落が発生した場合は、加速度センサユニットが土砂等と共に移動して加速度を検知するので、確実に崩落の発生を検知することができる。また加速度センサユニットは、危険監視箇所に複数設けられるので、広範囲にわたって崩落検知を行うことができる。そして加速度センサユニットは、それ自身が小型であるために長距離通信を行うことはできないが、隣接する加速度センサユニットと相互に通信で接続してネットワークを構築するので、他の加速度センサユニットを介して信号を出力することができる。またネットワークには、中継手段が接続されているので、加速度センサユニットから出力される信号の長距離伝送ができる。
【００１０】
危険監視箇所に設けられる複数の加速度センサユニットは、通常モードまたは省電力モードのいずれかのモードに設定されているので、崩落検知装置全体として年単位の動作期間を実現できる。また通常モードのセンサユニットが確実に加速度を検知した場合、すなわち閾値以上の加速度を検知した場合は、省電力モードのセンサユニットを起動させて検知を行うので、広範囲で加速度が検知されているのか、局部的に加速度が検知されているのか判断することができる。そして広範囲で加速度が検知された場合、すなわち閾値以上の加速度を検知した加速度センサユニットの数が設定値以上の場合は、崩落が発生したと判断するので、これにより崩落を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る崩落検知装置および方法の最良の実施形態について説明する。図１は崩落検知装置の概略説明図である。また図２は加速度センサユニットのブロック図である。崩落検知装置１０は、崖や山等の崩落を監視する加速度センサユニット１１、加速度センサユニット１１の加速度検知信号を中継する手段１４、および当該中継手段１４を介して加速度検知信号を入力し崩落発生を知らせる災害監視施設１６を備えている。
【００１２】
加速度センサユニット１１は、崩落監視箇所の崩落時に生じる加速度を検知する加速度検知センサ１２、加速度検知センサ１２で計測した加速度データを送信する無線通信部１８、中央演算処理部（ＣＰＵ）２０、および加速度検知センサ１２や無線通信部１８に電力を供給する電源２２を備えている。なお図２では、電源２２と、加速度検知センサ１２やＣＰＵ２０、無線通信部１８との接続を省略して記載している。この電源２２は、一次電池、二次電池、コンデンサ、燃料電池、太陽電池、マイクロ波電力を受電して電力を得るマイクロ波受電装置、またはゼーベック効果を生じる半導体素子からなりこの半導体素子に温度差が生じると電力を生じる熱電発電器等によって構成され、それ自体が外部から有線で電力供給を受けることのない電力供給源である。
【００１３】
前記ＣＰＵ２０は、加速度検知センサ１２が検知した信号レベルの閾値が予め記憶されている。そして加速度検知センサ１２が検知した加速度の信号レベルと前記閾値とを比較し、検知した加速度の信号レベルが閾値以上であれば、無線通信部１８に信号を出力するものである。またＣＰＵ２０には、加速度センサユニット１１の通常モードと省電力モードを制御する手段が設けられている。
【００１４】
そして加速度検知センサ１２には無線通信部１８が接続され、この無線通信部１８はアンテナ２４に接続されている。この無線通信部１８には、ブルートゥース技術が用いられている。次に、ブルートゥースを用いた無線通信について説明する。図３はブルートゥースを用いた無線通信の説明図である。ブルートゥースを用いた無線通信は、通信を制御する役割を担うチップ（マスタ）２６と、制御されるチップ（スレーブ）２８の間で通信が行われるが、無線通信部１８に組み込んだソフトウェアによって、または外部からの指令によってマスタ２６とスレーブ２８を切り換えることができる。したがって互いの通信距離内にある複数の加速度センサユニット１１を数珠繋ぎに無線で接続して、通信距離を実効的に伸ばすことが可能となる。すなわち加速度センサユニット１１から出力された加速度検知信号は、他の加速度センサユニット１１を介して伝送される。なお加速度センサユニット１１の通信可能な距離は概ね数１０ｍ程度である。
【００１５】
また加速度センサユニット１１には、無線通信が可能な近隣の加速度センサユニット１１を自ら探し出し、自律的に無線通信ネットワークを構築するソフトウェアが組み込まれている。このため加速度センサユニット１１を崩落監視箇所に設置する作業員は、各加速度センサユニット１１間の通信距離にさえ留意していれば実際に各加速度センサユニット１１がどのようなネットワークを構成するか考える必要がないため、ネットワーク構築の専門家でなくてもネットワークを容易に構築することが可能となる。
【００１６】
さらに無線通信ネットワークを構築した後、ネットワークを構成する幾つかの加速度センサユニット１１が故障するなどして当初構築したデータ転送経路が寸断されたとしても、通信可能距離内に存在する他の加速度センサユニット１１を経由して新たなネットワークを直ちに構築することが可能となる。
【００１７】
図４は無線通信ネットワークの構築例の説明図である。ネットワークの接続点はノードと説明されるので、無線センサユニットをノードと表示する。前提として、各ノードは、ノード識別のためのノード・アドレス（無線センサユニット固有もの）とともに、無線ネットワーク（ＮＷ）構築がなされたときに必要なネットワーク・アドレス（ＮＷＡＤ）を設定しておく。ノード群の中に、外部ネットワークとの接続ノード（ＰＡＳ）を導入するとともに、ここにＮＷコンフィグレーション・マネージメント機能（ＮＷＣＭＳ）をもたせる。各ノードには、サービス機能（サービス・クラスという）を設定する。また各ノードにはノード検索パケットを送受信するプログラムを格納しておく。
【００１８】
このような前提のもと、ネットワークの形成の手段は次のように行われる。外部ネットワークとの接続機能を有するノードであるＰＡＳに対し、他のネットワークもしくはノード自身の機能により探索命令が入り、ＰＡＳはまず周辺のノード検索を行う。この問い合わせを受信できる近隣のノードＡ，Ｂは探索パケットに対してデバイス固有のノード・アドレスを通知するパケットを返す。次いで、ＰＡＳはノードＡ，Ｂに対してサービス・クラスを問い合わせ、ノードＡ，Ｂは問い合わせパケットに対してサービス・クラスを返す。そしてノードＰＡＳのネットワーク・コンフィグレーション・マネージメント機能（ＮＷＣＭＳ）は、ノードＰＡＳからノードＡ，Ｂに接続し、同時にＮＷＣＭＳはノードＡ，Ｂにネットワーク・アドレス（ＮＷＡＤ）を与える。こうしてノードＰＡＳ、ノードＡ，Ｂの第一のスコープが出来上がる。
【００１９】
ここでスコープとは、次のようなものと定義する。このネットワークをコンピュータと考えると、システムの部分と全体という構成を考えないと、全体のシステム記述が膨大で、その動作検証も容易ではない。その部分はプログラム的にはモジュールであるが、この空間的広がりを持つネットワークでは、空間的に一つの単位として扱ったほうがいい領域なのでスコープと表現する。一つのスコープはプログラマブル・コントローラに近い動きをすると考えてよい。スコープをつないで全体のシステムが構成される。このネットワークは外部ネットワークとの接続を前提としているので、処理体系の大きさはここで表現されている範囲には限定されない。
【００２０】
次に、ノードＰＡＳのＮＷＣＭＳはノードＡ，Ｂにデバイス探索を命じる。この命令にしたがって、ノードＡ，Ｂはそれぞれ探索パケットを送信する。近隣にあって無線受信可能なノードＣ，Ｄ，Ｅ，Ｆは探索パケットに対してデバイス固有のノード・アドレスをＡに通知するパケットを返す。同様にノードＤは探索パケットに対してデバイス固有のノード・アドレスをノードＢに通知するパケットを返す。そしてノードＡはノードＣ，Ｄ，Ｅ，Ｆに対し、またノードＢはノードＤに対してサービス・クラスを問い合わせる。これに対して、ノードＣ，Ｄ，Ｅ，Ｆは問い合わせパケットに対して、ノードＡにサービス・クラスを返し、ノードＤは探索パケットに対して、ノードＢにサービス・クラスを返すのである。ノードＡ，ＢはノードＰＡＳに対してそれぞれノード（Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）、ノード（Ｄ）の存在、サービス・クラスを通知する。
【００２１】
ノードＰＡＳのＮＷＣＭＳはノードＡに、それぞれノードＣ，Ｅ，Ｆと接続し、それぞれにネットワーク・アドレス（ＮＷＡＤ）を付与するよう通知し、また、ノードＢにノードＤと接続し、ネットワーク・アドレス（ＮＷＡＤ）を付与するよう通知する。
【００２２】
次に、ノードＰＡＳのＮＷＣＭＳは、ノードＣ，Ｅ，Ｆ，Ｄに周辺のノードの探索を命じる。ノードＣ，Ｆ，Ｄは周辺のノードを発見できなかったが、ノードＥはＧというノードを発見した場合、ノードＣ，Ｆ，Ｄはノードが存在しないことをノードＰＡＳのＮＷＣＭＳに通知する。一方、ノードＥはノードＧのサービス・クラスを問いかけ、そのサービス・クラスを取得する。ノードＥはノードＧの存在とそのノード・アドレス、サービス・クラスをノードＰＡＳに通知する。
【００２３】
このような操作でノードＣ，Ｄ，Ｆの次ノード（ネクスト・ノード）は存在しないことが分かった。そこでネットワークの通路は、
経路１：ＰＡＳ−Ｂ−Ｄ
経路２：ＰＡＳ−Ａ−Ｃ
経路３：ＰＡＳ−Ａ−Ｆ
経路４：ＰＡＳ−Ａ−Ｅ
これが第２スコープの構成ということになる。
【００２４】
ノードＡを経由するネットワークがまだ拡張される可能性があるので、ノードＰＡＳのＮＷＣＭＳはノードＧにデバイスを探索する命令を出力する。これを受けて、ノードＧは探索パケットを送信する。これを受信可能なノードＨ，Ｉ，Ｊは探索パケットに対してデバイス固有のノード・アドレスをノードＧに通知するパケットを返す。そしてノードＧはノードＨ，Ｉ，Ｊに対してサービス・クラスを問い合わせ、ノードＨ，Ｉ，Ｊは問い合わせパケットに対して、ノードＧにサービス・クラスを返すとともに、ノードＧはノードＨ，Ｉ，Ｊの存在、サービス・クラスをノードＰＡＳに通知する。ノードＰＡＳのＮＷＣＭＳは、ノードＧを介してノードＨ，Ｉ，Ｊへそれぞれネットワーク・アドレスを通知する。次に、ノードＰＡＳのＮＷＣＭＳはノードＨ，Ｉ，Ｊに対してノードの探索を命じる。
【００２５】
このように本実施形態では、起点となるノード（ＰＡＳ）から通信可能なノードを探し、起点ノードに格納したプログラムにより、通信できたノードへネットワーク・アドレスと同時に各ノードが発揮できる機能（サービス・クラス）が起点ノードのプログラムに返される。探索されたノードへは更に次のノードを探索する命令が発せられ、これを次々繰り返していくことにより、探索できない最終ノードを得て、ネットワークが完成するのである。
【００２６】
なおノードＰＡＳのＮＷＣＭＳは一定時刻、一定時間間隔やイベントに際し、このネットワークが維持されているかどうかを、自己判断する。例えば、ノードＰＡＳからそれぞれのノードに問い合わせをし、その応答の時間、ホップ数などから判断する。そして必要があると判断するときは、最初からの操作を再度行い、構成をリフレッシュするようにすればよい。
【００２７】
このような加速度検知センサ１２は、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）で構成されているので極めて小型化されており、また無線通信部１８も数チップで実現可能である。さらに電源２２についてはボタン電池を使用することで加速度センサユニット１１全体の小型化を実現できる。
【００２８】
また前記中継手段１４は崩落検知手段を備え、複数の加速度検知センサ１２が加速度を検知したときに崩落が発生したと判断するときの設定値が記憶されている。そして中継手段１４は、加速度を検知した加速度センサユニット１１の数が前記設定値を超える場合に、崩落が発生したと判断して災害警報を災害監視施設１６へ出力するものである。このような中継手段１４は、少なくとも１つの加速度センサユニット１１の通信可能距離内に設置される。中継手段１４は、崩落かどうかを判断して警戒信号を送信する機能を持てばよいので、中継手段１４のサイズは大きくなっても構わない。
前記災害監視施設１６は、前記災害警報を入力して危険監視箇所における崩落の発生を待機している監視員等に知らせるものである。
【００２９】
次に、崩落検知装置１０の作用について説明する。まず複数の加速度センサユニット１１が崖や山等における崩落監視箇所に設けられる。このとき隣り合う加速度センサユニット１１の間隔は、加速度センサユニット１１の通信可能距離の範囲内となっている。そして加速度センサユニット１１は、崩落監視箇所に設置されると、自律的に隣接する加速度センサユニット１１と通信により接続して、複数の加速度センサユニット１１による自己組織化ネットワークを直ちに形成する。
【００３０】
また加速度センサユニット１１の動作モードは、加速度検知センサ１２を動作させる通常モードと、外部からの起動信号を受信する最低限の回路しか動作しない省電力モードとを備えている。電源２２が非発電素子、特にボタン電池のような小型電池の場合、通常モードでは数ヶ月の動作時間しかないが、省電力モードでは数年程度の動作時間も可能である。これら動作モードを組み合わせることで、崩落検知装置１０全体の動作時間を数年単位にすることも可能である。
【００３１】
そして崩落箇所に複数配置した加速度センサユニット１１のうち、ごく少数（例えば、加速度センサユニット１１全体の５％）を通常モードで動作させ、残りのセンサは省電力モードで動作させる。このとき通常モードで動作する加速度センサユニット１１の電池容量を常に自身で監視しておき、電池容量が少なくなったときに、最も近くにある省電力モードの加速度センサユニット１１を起動させる信号を発信し、自身はセンサとしての動作を停止する。こうして通常モードで起動している加速度センサユニット１１の数を常に一定に保つことで、崩落検知装置１０全体として年単位の動作期間を実現している。またブルートゥース技術を用いて構築される自己組織化ネットワークによって、崩落検知装置１０内の数個の加速度センサユニット１１が動作停止した場合でも崩落検知装置１０全体のネットワークを再構築でき、ネットワーク全体の通信機能を維持できる。さらに崩落監視箇所に加速度センサユニット１１を設けて自己組織化ネットワークを構築した後に新たな加速度センサユニット１１を崩落監視箇所に設けても、崩落検知装置１０全体のネットワークを再構築できる。
【００３２】
このような自己組織化ネットワークを構築した崩落検知装置１０において、通常モードで動作している加速度センサユニット１１内の加速度検知センサ１２が前記閾値以上の加速度を検知した場合、加速度センサユニット１１は異常が発生したと判断して直ちに全ての加速度センサユニット１１を通常モードで動作する信号を発信し、全ての加速度センサユニット１１による観測を行う。そして前記設定値以上の加速度センサユニット１１が前記閾値以上の加速度を検知した場合、中継手段１４は災害が発生したと判断して災害監視施設１６へ災害警報を出力する。それ以外の場合は、通常の監視状態に戻る。
【００３３】
災害監視施設１６は、前記災害警報を入力して危険監視箇所における崩落の発生を出力することにより、施設に待機している監視員等は崩落の発生を知ることになる。
【００３４】
このような崩落検知装置１０は、加速度センサユニット１１を崩落監視箇所に散布して崩落の検知をするので、従来技術におけるワイヤやネット等を崩落監視箇所に設けて崩落を検知する場合に比べて広範囲の崩落検知を行うことができる。また加速度検知センサ１２は、崩落監視箇所に密に設けられることにより、小さな初期崩落を検知することができる。
【００３５】
また崩落検知装置１０は、加速度検知センサ１２により崩落時の加速度を直接に検出するので誤検知が少なくなり、より微小な崩落時の変化を検知することができる。さらに加速度検知センサ１２は、動物が加速度検知センサ１２に触れる等の局所的な変化を検知する場合があるが、複数の加速度検知センサ１２の加速度変化を同時監視することによって、崩落であるか否かの違いを見分けることができる。
【００３６】
また加速度センサユニット１１間の通信にブルートゥースを用いているので、加速度センサユニット１１は自己組織化ネットワークを構築することができる。そして自己組織化ネットワークに組み込まれるように中継手段１４を配置しているので、中継手段１４と全加速度センサユニット１１との通信接続をすることができ、この中継手段１４を介して加速度センサユニット１１の加速度検知信号を災害監視施設１６に出力することができる。さらに加速度センサユニット１１は、隣接する加速度センサユニット１１間の距離をブルートゥースの通信可能距離内に保つように配置されれば、崩落監視箇所の面積が広くても崩落を検知することができ、崩落検知装置１０を形成することができる。
【００３７】
またブルートゥースの省電力モードを利用し、通常は全加速度センサユニット１１のうち一部しか動作しないモードにすることで、加速度センサユニット１１の電源２２を電池等の非発電素子としても、崩落検知装置１０全体として数年単位の寿命を得ることができる。
なお上述した実施形態では、崩落を検知するセンサとして加速度検知センサ１２を用いた形態で説明したが、湿度センサ等の他のセンサを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】崩落検知装置の概略説明図である。
【図２】加速度センサユニットのブロック図である。
【図３】ブルートゥースを用いた無線通信の説明図である。
【図４】無線通信ネットワークの構築例の説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０………崩落検知装置、１１………加速度センサユニット、１２………加速度検知センサ、１４………中継手段、１６………災害監視施設、１８………無線通信部、２０………中央演算処理部、２２………電源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006098128.tif 000005
【図４】
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