(57)【要約】【課題】  測定結果を低周波磁界を用いて地上に送信することで水中及び泥濁流中においても侵食の程度を測定できる侵食量測定装置を提供する。【解決手段】  本侵食量測定装置は、侵食作用により流出する際にトリガ信号を発生するトリガ手段を内蔵したセンサ部１０−１〜１０−３と、前記トリガ手段からのトリガ信号を測定する測定手段１１−１と、該測定手段による測定結果を低周波磁界を用いて送信する通信手段１１−２との組合わせを少なくとも１組含む。前記センサ部と測定手段と通信手段との組合わせは侵食が予想される箇所に埋設され、侵食の発生により前記センサ部が流出すると前記測定手段がこれを測定し、侵食の程度を測定結果として前記通信手段により前記低周波磁界によって地上側の受信装置２０に送信するように構成した。【選択図】      図１
2006170843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
侵食作用により流出する際にトリガ信号を発生するトリガ手段を内蔵した１つ以上のセンサ部と、前記トリガ手段からのトリガ信号を測定する測定手段と、該測定手段による測定結果を低周波磁界を用いて送信する通信手段との組合わせを少なくとも１組含み、
前記センサ部と測定手段と通信手段との組合わせは侵食が予想される箇所に埋設され、
侵食の発生により前記センサ部が流出すると前記測定手段がこれを測定し、侵食の程度を示す測定結果を前記通信手段により前記低周波磁界によって地上側の受信装置に送信するように構成したことを特徴とする侵食量測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の侵食量測定装置において、前記トリガ手段として隣接して対向配置される磁石とリードスイッチを用い、侵食の発生により前記センサ部が流出すると前記磁石が前記リードスイッチから離れることで前記リードスイッチが作動するように構成し、前記測定手段は前記リードスイッチの作動を前記トリガ信号として測定することを特徴とする侵食量測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の侵食量測定装置において、前記センサ部が積み重ねて複数個備えられ、前記トリガ手段としてコンデンサをケースに収容したものを用い、複数のセンサ部における複数のコンデンサを並列に接続したものを前記測定手段に接続し、該測定手段は侵食の発生により前記センサ部が流出するとこのセンサ部に収容されたコンデンサの接続が切断されることにより変化する静電容量を検出して侵食の程度を測定することを特徴とする侵食量測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の侵食量測定装置において、前記静電容量を検出する測定手段は、位相検波回路を通して前記静電容量の検出を行うように構成されていることを特徴とする侵食量測定装置。
【請求項５】
請求項１記載の侵食量測定装置において、前記センサ部が積み重ねて複数個備えられ、前記トリガ手段として抵抗をケースに収容したものを用い、複数のセンサ部における複数の抵抗を並列に接続したものを前記測定手段に接続し、該測定手段は侵食の発生により前記センサ部が流出するとこのセンサ部に収容された抵抗の接続が切断されることにより変化する抵抗値を検出して侵食の程度を測定することを特徴とする侵食量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、河床や河岸等の侵食の程度を測定するための侵食量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流路が砂や礫などのように流水によって変化する材料で構成されている沖積河川にあっては、河川堤体が水流等によって侵食されることがあり、侵食が進行すると堤体の強度に影響を与え、崩壊、決壊に繋がる可能性がある。
【０００３】
このような問題点に対処するために、河床低下測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この河床低下測定装置は、河道における河床に発信器を内蔵したセンサ部を埋設し、センサ部から発信された電波をアンテナを介して受信する受信器と、この受信器で受信された受信状況を記録する受信記録器とで構成される。この河床低下測定装置はまた、前記センサ部が前記河床から下方へ向けて、目標とする計測範囲に相当する高さに積み重ねた状態の複数のセンサからなっているとともに、各センサは断面が円形状のベースを備えており、このベース上の軸心部における上下には発信器が設けられている。そして、この発信器の下部内にはリードスイッチが備えられていると共に前記発信器を囲繞して外筒が前記ベース上に設けられ、前記外筒上の軸心部には、取付部材を介してワイヤの一端が取り付いていると共にワイヤの他端にはマグネットが設けられている。この河床低下測定装置では、侵食の程度によって複数のセンサ部が上方から順に外れることから、外れたセンサ部の数と予め決められた高さとで河床低下量が計測される。
【０００４】
図８を参照して上記の河床低下測定装置に類似した従来の侵食量測定装置について説明する。この侵食量測定装置は、複数、ここでは２個のセンサ部８０−１、８０−２と、受信装置９０とから成る。各センサ部８０−１、８０−２には送信装置８１−１、８１−２が内蔵されており、河床に埋設されたベース８３に取り付けられている。一方、受信装置９０は堤防などの地上に設置されている。各センサ部８０−１、８０−２にはまたトリガ手段８２−１、８２−２が設けられている。
【０００５】
この侵食量測定装置においては、河床が洗掘されてセンサ部が流出すると、内蔵された送信装置がトリガ手段により起動され、センサ部固有の識別番号を含む信号を送信する。地上側の受信装置９０は流出したセンサ部から送信された信号を受信し、識別番号を判別することで河床の洗掘を検知する。
【０００６】
しかしながら、上記の侵食量測定装置においては、送信装置が発する信号は高周波かつ微弱電波であるため、水中でベース８３からセンサ部が流出した際、水上に浮上するまでは水中で電波が減衰するため、受信装置９０では上記信号を受信できない。
【０００７】
また、河床が侵食される程度の水流は泥濁流であることが多く、外れたセンサ部は水面に浮上しないまま水中を流されることもある。この場合にも、受信装置９０では上記信号を受信できない。
【０００８】
更に、センサ部の流出が発生しない場合においても、地上側から各センサ部の健全性を確認する手段がない。
【０００９】
そのため、侵食による河床低下の時系列的な状況把握及び今後の対策を講じるには上記の侵食量測定装置は十分とは言えない。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−３６５０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は上述の問題を解決することにあり、測定結果を低周波磁界を用いて地上に送信することで水中及び泥濁流中においても侵食の程度を測定できる侵食量測定装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、侵食作用により流出する際にトリガ信号を発生するトリガ手段を内蔵した１つ以上のセンサ部と、前記トリガ手段からのトリガ信号を測定する測定手段と、該測定手段による測定結果を低周波磁界を用いて送信する通信手段との組合わせを少なくとも１組含み、前記センサ部と測定手段と通信手段との組合わせは侵食が予想される箇所に埋設され、侵食の発生により前記センサ部が流出すると前記測定手段がこれを測定し、侵食の程度を示す測定結果を前記通信手段により前記低周波磁界によって地上側の受信装置に送信するように構成したことを特徴とする侵食量測定装置が得られる。これにより、トリガ手段を内蔵したセンサ部が侵食の発生により流出する際に、これをトリガ信号として測定手段に送出し、通信手段は測定手段からの測定結果を低周波磁界により送信することで、水中からでも地上に設置された受信装置へ侵食の発生を知らせることが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、前記トリガ手段として隣接して対向配置される磁石とリードスイッチを用い、侵食の発生により前記センサ部が流出すると前記磁石が前記リードスイッチから離れることで前記リードスイッチが作動するように構成し、前記測定手段は前記リードスイッチの作動を前記トリガ信号として測定することを特徴とする侵食量測定装置が得られる。これにより、センサ部と、測定手段及び通信手段を含む検出装置とを物理的に非接触とすることができる。この場合、センサ部が流出しても検出装置の絶縁が低下しない信頼性の高い侵食量測定装置が得られる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、前記センサ部が積み重ねて複数個備えられ、前記トリガ手段としてコンデンサをケースに収容したものを用い、複数のセンサ部における複数のコンデンサを並列に接続したものを前記測定手段に接続し、該測定手段は侵食の発生により前記センサ部が流出するとこのセンサ部に収容されたコンデンサの接続が切断されることにより変化する静電容量を検出して侵食の程度を測定することを特徴とする侵食量測定装置が得られる。これにより、侵食の発生にともないセンサ部が順次外れることで、測定手段で測定される静電容量が変化することから、侵食の程度を測定することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、前記静電容量を検出する測定手段が、位相検波回路を通して前記静電容量の検出を行うように構成されていることを特徴とする侵食量測定装置が得られる。これにより、静電容量の変化検出を高精度で行うことができる。つまり、埋設環境及び水位、水流の変化による静電容量の変化に影響されることなく侵食の発生にともなう静電容量の変化を高精度で測定することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、前記センサ部が積み重ねて複数個備えられ、前記トリガ手段として抵抗をケースに収容したものを用い、複数のセンサ部における複数の抵抗を並列に接続したものを前記測定手段に接続し、該測定手段は侵食の発生により前記センサ部が流出するとこのセンサ部に収容された抵抗の接続が切断されることにより変化する抵抗値を検出して侵食の程度を測定することを特徴とする侵食量測定装置が得られる。これにより、侵食の発生にともないセンサ部が順次外れることで、測定手段で測定される抵抗値が変化することから、侵食の程度を測定することができる。また、河川や河床の抵抗値に比べて接続する抵抗の抵抗値を低くすることで埋設環境および洪水などによる抵抗値の変化に影響を受けない侵食量測定装置が得られる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、河床のような所定の測定対象域に本測定装置を埋設した場合、水中や汚濁流中であっても測定結果を低周波電磁波で送信でき、地上側の受信装置でこれを受信できることから、センサ部の流出状況及び洪水の度合いによらず、侵食量の時系列変化が測定可能となる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、侵食の発生を測定するためのトリガ手段として磁石とリードスイッチを用いることで、非接触かつ信頼性の高い侵食量測定装置が得られる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、センサ部を複数積み重ね、センサ部のケース内に所定のコンデンサを配置し、各コンデンサを電気的に並列に接続して測定手段に接続することで、静電容量の変化から侵食の程度を測定することが可能となる。
【００２０】
さらに請求項４の発明によれば、測定手段に位相検波回路を用いることで静電容量の変化を外乱要因に影響されることなく高精度で測定可能な侵食量測定装置を提供できる。
【００２１】
また請求項５の発明によれば、センサ部を複数積み重ね、センサ部のケース内に所定の抵抗を配置し、各抵抗を電気的に並列に接続して測定手段に接続することで、埋設環境および洪水などによる抵抗値の変化の影響を受けない侵食量測定装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明による侵食量測定装置の基本構成を示すブロック図である。図１において、侵食量測定装置は、複数、ここでは３個のセンサ部１０−１〜１０−３と、測定手段１１−１と通信手段１１−２とを内蔵した検出装置１１と、地上側の受信装置２０とから成る。
【００２４】
センサ部１０−１〜１０−３と検出装置１１は河床に埋設されており、各センサ部には後述するトリガ手段のみが内蔵されている。各センサ部は、検出装置１１の上方に重ねて埋設されるだけで良く、河床の侵食量に応じて上から順に外れて流出するようにされている。なお、複数のセンサ部１０−１〜１０−３と検出装置１１との組合わせは、通常、河床の異なる複数箇所に設置される。複数箇所に設置される場合には、検出装置を識別するために検出装置毎に識別番号等の情報が付与される。また、検出装置１１については、簡単には流出しないように設置されることが好ましい。
【００２５】
洪水等により河床が洗掘されるとセンサ部が流出し、流出する際にそのセンサ部のトリガ手段から検出装置にトリガ信号を送出する。このトリガ信号は測定手段１１−１で受信される。測定手段１１−１は、後述するように、発信回路と流出したセンサ部を示す情報を生成する情報生成回路とを含む。これにより、測定手段１１−１は発信回路で発生した信号に流出したセンサ部を示す情報をのせた信号を出力する。このようにして、測定手段１１−１はセンサ部の流出を測定し、測定結果を通信手段１１−２に送出する。通信手段１１−２は、受け取った測定結果を検出装置１１を示す情報とともに低周波磁界によって地上側の受信装置２０へ送信する。
【００２６】
どのセンサ部が流出したかの識別は、例えば測定手段１１−１において各センサ部からのトリガ信号の受信部を個別に備えることでトリガ信号がどのセンサ部から送出されたかを簡単に知ることができる。あるいは、各センサ部から送出するトリガ信号に個別に識別情報を与えておいて、それを測定手段１１−１で識別するようにしても良い。これは以降で述べられる第１〜第３のいずれの形態でも同様である。
【００２７】
いずれにしても、測定手段１１−１はどのセンサ部が流出したのかを示す測定結果を示す信号を通信手段１１−２に送出する。そして、通信手段１１−２はこの測定結果と検出装置に付与された識別番号等の情報とを含む信号の送信に低周波電磁界を用いることにより、水中から送信された信号であっても地上側の受信装置２０ではこれを受信してどの検出装置のどのセンサ部が流出したのかを判別することが可能となる。なお、受信装置２０は記録装置を備えていても良い。
【００２８】
図２は本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。本形態は、図１に示された侵食量測定装置の検出装置１１内に、測定手段１１−１、通信手段１１−２に加えて、一定間隔で起動信号を出力するタイマ１１−３を内蔵している。本侵食量測定装置においては河床洗掘が発生しない場合においてもタイマ１１−３からの起動信号により定期的に通信手段１１−２を起動させて低周波電磁界により地上側の受信装置２０に信号を送信する。この信号には検出装置１１の識別番号等の情報が含まれる。これにより、この信号を受信した受信装置２０では、埋設されたセンサ部と検出装置１１とが健全に動作していることを確認することが可能となる。なお、図２では、便宜上、１個のセンサ部１０−１のみを図示しているが、実際には図１と同様、複数個設置されることは言うまでも無い。また、トリガ手段は、後述される第２〜第５の実施の形態のいずれで実現されても良い。
【００２９】
図３は本発明の第２の実施の形態の構成を示すブロック図であり、地上側の受信装置は図示を省略している。本形態では、センサ部におけるトリガ手段として互いに隣接して配置される永久磁石とリードスイッチとの組合わせを備える。詳しく説明すると、ここでも３個のセンサ部１０−１〜１０−３を備えるが、一番目のセンサ部１０−１は永久磁石１０−１１のみをケース、例えば円筒状のケースに埋込んで構成される。二番目のセンサ部１０−２は、ケースに永久磁石１０−１１に対向させてリードスイッチ１０−１５を埋込むと共に、永久磁石１０−１２を埋込んで構成される。同様に、三番目のセンサ部１０−３は、ケースに永久磁石１０−１２に対向させてリードスイッチ１０−１６を埋込むと共に、永久磁石１０−１３を埋込んで構成される。そして、検出装置１１には、最後のセンサ部のために、永久磁石１０−１３に対向させてリードスイッチ１０−１７が埋込まれる。なお、図３では便宜上、密着させて示されているが、リードスイッチ１０−１５は永久磁石１０−１２の影響を受けないように、リードスイッチ１０−１６は永久磁石１０−１３の影響を受けないようにそれぞれ設置されることは言うまでも無い。
【００３０】
検出装置１１の測定手段１１−１には、リードスイッチ１０−１５〜１０−１７が個別に接続されている。つまり、測定手段１１−１はセンサ部１０−１〜１０−３からのトリガ信号の受信部を個別に備える。一番目のセンサ部１０−１が流出するとリードスイッチ１０−１５から永久磁石１０−１１が外れるため、リードスイッチ１０−１５のオン信号あるいはオフ信号がトリガ信号として検出装置１１の測定手段１１−１に入力される。トリガ信号が入力されると、測定手段１１−１は一番目のセンサ部の流出を示す測定結果を示す信号を通信手段１１−２に送出し、通信手段１１−２はこれを検出装置１１の識別番号等を示す情報と共に低周波磁界によって地上側の受信装置へ送信する。以下、二番目以降のセンサ部が流出した場合も同様である。
【００３１】
図４は本発明の第３の実施の形態の構成を示すブロック図であり、地上側の受信装置は図示を省略している。本形態では、センサ部１０−１に、トリガ手段として傾斜センサ１０−２１と、傾斜センサ１０−２１に所定以上の傾斜が生じると検出装置１１に接点信号を出力するトリガ装置１０−２２とが内蔵されている。センサ部１０−１は河床の侵食が進むと流出するが、このときセンサ部１０−１の傾斜センサ１０−２１の測定値が変化するため、トリガ装置１０−２２が接点信号を出力する。測定手段１１−１は接点信号が入力されると、センサ部１０−１からの接点信号により起動されたことを示す信号を通信手段１１−２に送出する。通信手段１１−２は、この信号を通信装置１１を示す情報と共に低周波磁界によって地上側の受信装置へ送信する。なお、本図でも、便宜上、１個のセンサ部１０−１のみを図示しているが、実際には図１と同様、複数個設置されることは言うまでも無い。
【００３２】
図５は本発明の第４の実施の形態の構成を示すブロック図であり、地上側の受信装置は図示を省略している。本形態では、トリガ手段としてコンデンサＣ１〜Ｃ４を１個ずつ内蔵したセンサ部１０−１〜１０−４を備え、これらを検出装置１１上に積み重ねて河床に埋設している。コンデンサＣ１〜Ｃ４はそれぞれケース、例えば円筒状のケースに密封内蔵されて電気的に並列に接続されると共に検出装置１１側に設置されたコンデンサＣ５を介して測定手段１１−１に接続される。なお、センサ部１０−１と１０−２、１０−２と１０−３、１０−３と１０−４、センサ部１０−４と検出装置１１間を接続している配線は、センサ部の流出に際して切断しやすい信号線を用いることが好ましい。
【００３３】
河床の侵食によりセンサ部が上方から流出する毎に測定手段１１−１で測定される静電容量が減少する。このことから、測定手段１１−１の情報生成回路において静電容量の変化を測定することで接続されているセンサ部の個数を測定することができる。勿論、センサ部の流出は上方から順に発生するので、静電容量の変化を測定することでどのセンサ部が流出したのかを知ることもできる。このようにして、測定手段１１−１は静電容量が変化すると、どのセンサ部が流出したのかを示す信号を通信手段１１−２に送出する。通信手段１１−２は、この信号と通信装置１１を示す情報とを含む信号を低周波磁界によって地上側の受信装置へ送信する。
【００３４】
図６は図５に示された実施の形態における測定手段の他の例を示す図である。便宜上、センサ部は１個のみを示している。本形態による測定手段１１−１は、上記第１〜第４の実施の形態で説明したように、通信用の信号を発生する発信回路１１−１１と、流出したセンサ部を示す情報を生成して上記通信用の信号にのせる情報生成回路１１−１２に加えて、発信回路１１−１１と情報生成回路１１−１２との間に位相検波回路１１−１３を接続している。位相検波回路１１−１３は、各センサ部における各コンデンサに並列に接続されている。位相検波回路１１−１３は、センサ部を流れる電流のうち、発信回路１１−１１からの印加電圧の位相に同期した成分を測定することで高精度な静電容量変化を測定することが可能となる。これは、どのセンサ部が流出したかの識別をより高精度で行うことができることを意味する。
【００３５】
図７は本発明の第５の実施の形態の構成を示すブロック図であり、地上側の受信装置は図示を省略している。本形態では、トリガ手段として抵抗Ｒ１〜Ｒ４を１個ずつ内蔵したセンサ部１０−１〜１０−４を備え、これらを検出装置１１上に積み重ねて河床に埋設している。抵抗Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれケース、例えば円筒状のケースに密封内蔵されて電気的に並列に接続されると共に検出装置１１側に設置された抵抗Ｒ５を介して測定手段１１−１に接続される。本形態でも、センサ部１０−１と１０−２、１０−２と１０−３、１０−３と１０−４、センサ部１０−４と検出装置１１間を接続している配線は、センサ部の流出に際して切断しやすい信号線を用いることが好ましい。
【００３６】
河床の侵食によりセンサ部が上方から流出する毎に測定手段１１−１で測定される抵抗値が増加する。このことから、測定手段１１−１の情報生成回路において抵抗値の増加量を測定することで接続されているセンサ部の個数を測定することができる。勿論、センサ部の流出は上方から順に発生するので、抵抗値の増加量を測定することでどのセンサ部が流出したのかを知ることもできる。このようにして、測定手段１１−１は抵抗値が増加すると、どのセンサ部が流出したのかを示す信号を通信手段１１−２に送出する。通信手段１１−２は、この信号と通信装置１１を示す情報とを含む信号を低周波磁界によって地上側の受信装置へ送信する。なお、本形態では、河川や河床の抵抗値に比べて接続する抵抗の抵抗値を低くすることで埋設環境および洪水などによる抵抗値の変化に影響を受けないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は本発明による侵食量測定装置の基本構成を示す図である。
【図２】図２は本発明による侵食量測定装置の第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図３】図３は本発明による侵食量測定装置の第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図４】図４は本発明による侵食量測定装置の第３の実施の形態の構成を示す図である。
【図５】図５は本発明による侵食量測定装置の第４の実施の形態の構成を示す図である。
【図６】図６は図５に示された形態の測定手段の他の例を示す図である。
【図７】図７は本発明による侵食量測定装置の第５の実施の形態の構成を示す図である。
【図８】図８は従来の侵食量測定装置の一例の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０−１〜１０−４    トリガ手段
１０−１１〜１０−１３    永久磁石
１０−１５〜１０−１７    リードスイッチ
１１    検出装置
１１−１    測定手段
１１−２    通信手段
【図１】
2006170843.tif 000003
【図２】
2006170843.tif 000004
【図３】
2006170843.tif 000005
【図４】
2006170843.tif 000006
【図５】
2006170843.tif 000007
【図６】
2006170843.tif 000008
【図７】
2006170843.tif 000009
【図８】
2006170843.tif 000010