(57)【要約】      （修正有）【課題】主に地震・豪雨により発生する河道閉塞部（天然ダム）など目的地である所定の水域現場に輸送して、投下することにより当該水域の水位を容易に測定することができる投下型水位観測用ブイ装置を提供する。【解決手段】ヘリコプター等の飛行体に吊り下げられて所定の水域現場まで輸送され、該水域に投下されて水域の水位データを得るための投下型水位観測用ブイ装置であって、投下されると水中に沈降する沈降体と、この沈降体に輸送時には保持され、投下時に保持が解放されて水面に浮かぶブイとを具えている。沈降体には水位センサ１６が設けられ、ブイには通信装置２５が設けられている。飛行体から投下されて沈降する沈降体が水域の底に達すると、前記センサ１６により検知された水位データがブイの通信装置２５に送られ、さらに該水位データが通信装置２５から電波で外部へ送信される。【選択図】図４
0003149794.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ヘリコプター等の飛行体に吊り下げられて所定の水域現場まで輸送され、該水域に投下されて水域の水位データを得るための投下型水位観測用ブイ装置であって、
投下されると水中に沈降する沈降体と、この沈降体に輸送時には保持され、投下時に保持が解放されて水面に浮かぶブイとを具え、
前記沈降体には水位センサが設けられ、
前記ブイには通信装置が設けられ、
前記飛行体から投下されて沈降する前記沈降体が水域の底に達すると、前記センサにより検知された水位データがブイの通信装置に送られ、さらに該水位データが通信装置から電波で外部へ送信されることを特徴とする投下型水位観測用ブイ装置。
【請求項２】
水位センサは、水圧式水位センサであり、該センサと一端で接続した所定長さの信号ケーブルが沈降体の外周に巻装されるとともに、該ケーブルの他端がブイの通信装置に接続され、飛行体から投下されて沈降する沈降体が、信号ケーブルが巻き解かれて水域の底に達すると、前記センサにより検知された水位データが信号ケーブルを通してブイの通信装置に送られる請求項１に記載の投下型水位観測用ブイ装置。
【請求項３】
ブイの保持は、沈降体に設けられたフックにより着脱可能に行われる請求項１又は２に記載の投下型水位観測用ブイ装置。
【請求項４】
フックの保持の解放は、投下された後、水面に浮上するブイの浮力で行われる請求項３に記載の投下型水位観測用ブイ装置。
【請求項５】
沈降体は、鋼材により筒状に組み立てられた上端開放のケージと、このケージ内に環状の隙間をおいてほぼ同心状に固定され、前記環状の隙間を利用して外周に信号ケーブルを巻装する上端開口のケーブルドラムとからなり、前記ケーブルドラムの少なくとも下部の底壁及び側壁には通水口が所要数設けられている請求項２ないし４のいずれかに記載の投下型水位観測用ブイ装置。
【請求項６】
ケージは、下部に所定高さの着地用脚を有し、この脚より上のケージ内にケーブルドラムが固定されている請求項５に記載の投下型水位観測用ブイ装置。
【請求項７】
ブイは、ケージの上端に載置されるフランジ部を外周に有し、該フランジ部がケージの上端にその径方向外側に倒伏可能に枢支されたフックで輸送時に保持され、投下時にフックが径方向外側に倒伏することにより保持が解放されて浮上可能となる請求項５又は６に記載の投下型水位観測用ブイ装置。
【請求項８】
通信装置は、ブイに内蔵された衛星通信装置であり、水圧式水位センサからの水位データを、信号ケーブルを通して入力したうえ、低軌道周回衛星を通じて地球局に伝送するようにしている請求項２ないし７のいずれかに記載の投下型水位観測用ブイ装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この考案は、投下型水位観測用ブイ装置に関し、さらに詳しくは、例えば地震や豪雨により発生する河道閉塞部（天然ダム）の湛水位の早期監視開始を目的として、ヘリコプター等の飛行体によって容易に現地輸送及び投下設置が可能で、直ちに測定・運用を行うことのできるブイ装置に係り、その利用分野としては主に地震・豪雨による土砂災害発生時における危機管理である。
【背景技術】
【０００２】
地震や豪雨により発生する河道閉塞部における堰き止め高は数十ｍ（例えば約４０ｍ）に及び、上流からの流入により水位が上昇していき、数日間で数ｍから数十ｍ（例えば約１０ｍ）近く上昇する。河道閉塞部で湛水位が上昇すると、上流部では浸水による被害、下流部では越流、浸水した水の流出により閉塞部が侵食・決壊して土石流が発生するなどの二次災害が生じ得る。このため湛水位は、河道閉塞を監視する上で最も基本的で、かつ重要な情報となる。換言すれば、河道閉塞部の湛水位を早期から監視・把握することができれば、決壊による下流部への土石流発生、湛水位上昇による上流部の浸水などの予測・避難指示判断などを行うための基礎データとすることができる。
【０００３】
従来、河道閉塞部の湛水位を測定するためには、作業員が現地に立ち入り水位標を立てて目視による水位読み取りを行うか、水位計やデータ伝送装置などを持ち込んで設置し自動観測を図るなどしていた。しかしながら、大地震や豪雨発生時には土砂崩壊により道路が寸断されて河道閉塞部現場まで資機材を輸送できないことが多く、道路の再開通まで水位測定開始が遅れて監視体制に支障が生じることや、読み取り作業や設置作業時において河道閉塞部に作業員が立ち入る必要があるため、二次災害の発生が懸念されていた。また、ヘリコプターによる巡回監視による水位把握も行われているが、定性的監視に留まることや、悪天候時には監視ができないなどの問題があった。
【０００４】
前記のような問題を有効に解決するものはこれまで存在しなかった。単に小型飛行機で輸送して海上の目的地に投下され、該投下水域の海洋情報を検出するのに用いられる投下型装置の先行技術としては、特許文献１に示すような海洋センサが提案されているが、これはフロート部と、本体ケースと、センサ部とを備えてなり、これらセンサ部、本体ケース及び折り畳まれたフロート部を投下用外装円筒内に収容したものであり、センサ部はフロート部からケーブルで吊り下げられた状態でその周辺深度の海洋情報を検出するにとまり、水位を観測するものでない点において、この考案とは、技術的にはほど遠いものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１５９４９４号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
そこでこの考案は、前記のような従来の問題に鑑みて創案されたものであり、主に地震・豪雨による土砂災害発生時などに迅速に河道閉塞部など目的地である所定の水域現場に輸送して投下することにより当該水域の水位を容易に測定することができる投下型水位観測用ブイ装置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】
【０００７】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の考案は、ヘリコプター等の飛行体に吊り下げられて所定の水域現場まで輸送され、該水域に投下されて水域の水位データを得るための投下型水位観測用ブイ装置であって、投下されると水中に沈降する沈降体と、この沈降体に輸送時には保持され、投下時に保持が解放されて水面に浮かぶブイとを具え、前記沈降体には水位センサが設けられ、前記ブイには通信装置が設けられ、前記飛行体から投下されて沈降する前記沈降体が水域の底に達すると、前記センサにより検知された水位データがブイの通信装置に送られ、さらに該水位データが通信装置から電波で外部へ送信されることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の考案は、請求項１において、水位センサは、水圧式水位センサであり、該センサと一端で接続した所定長さの信号ケーブルが沈降体の外周に巻装されるとともに、該ケーブルの他端がブイの通信装置に接続され、飛行体から投下されて沈降する沈降体が、信号ケーブルが巻き解かれて水域の底に達すると、前記センサにより検知された水位データが信号ケーブルを通してブイの通信装置に送られることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の考案は、請求項１又は２において、ブイの保持は、沈降体に設けられたフックにより着脱可能に行われることを特徴とする。請求項４に記載の考案は、請求項３において、フックの保持の解放は、投下された後、水面に浮上するブイの浮力で行われることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の考案は、請求項２ないし４のいずれかにおいて、沈降体は、鋼材により筒状に組み立てられた上端開放のケージと、このケージ内に環状の隙間をおいてほぼ同心状に固定され、前記環状の隙間を利用して外周に信号ケーブルを巻装する上端開口のケーブルドラムとからなり、前記ケーブルドラムの少なくとも下部の底壁及び側壁には通水口が所要数設けられていることを特徴とする。請求項６に記載の考案は、請求項５において、ケージは、下部に所定高さの着地用脚を有し、この脚より上のケージ内にケーブルドラムが固定されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載の考案は、請求項５又は６において、ブイは、ケージの上端に載置されるフランジ部を外周に有し、該フランジ部がケージの上端にその径方向外側に倒伏可能に枢支されたフックで輸送時に保持され、投下時にフックが径方向外側に倒伏することにより保持が解放されて浮上可能となることを特徴とする。
【００１２】
請求項８に記載の考案は、請求項２ないし７のいずれかにおいて、通信装置は、ブイに内蔵された衛星通信装置であり、水圧式水位センサからの水位データを、信号ケーブルを通して入力したうえ、低軌道周回衛星を通じて地球局に伝送するようにしていることを特徴とする。
【考案の効果】
【００１３】
この考案は、前記のようであって、請求項１に記載の考案は、投下されると水中に沈降する沈降体と、この沈降体に輸送時には保持され、投下時に保持が解放されて水面に浮かぶブイとを具え、前記沈降体には水位センサが設けられ、前記ブイには通信装置が設けられ、前記飛行体から投下されて沈降する前記沈降体が水域の底に達すると、前記センサにより検知された水位データがブイの通信装置に送られ、さらに該水位データが通信装置から電波で外部へ送信されるので、ヘリコプター等の飛行体により目的地である所定の水域現場に迅速に輸送して投下することにより当該水域の水位データを容易に測定することができる。特に、山間地における地震・豪雨による土砂災害発生時などで道路が寸断した状況下でも河道閉塞部に迅速に輸送ができて道路の被災状況に左右されないし、設置に際しても作業員が現場に降り立って測定機器の調整を行う必要もない。そのため、二次災害発生の危険がない。
【００１４】
請求項２に記載の考案は、水位センサは、水圧式水位センサであり、該センサと一端で接続した所定長さの信号ケーブルが沈降体の外周に巻装されるとともに、該ケーブルの他端がブイの通信装置に接続され、飛行体から投下されて沈降する沈降体が、信号ケーブルが巻き解かれて水域の底に達すると観測可能な正常体勢となり、前記センサにより検知された水位データが信号ケーブルを通してブイの通信装置に送られるので、請求項１に記載の考案と同様な効果を水圧式水位センサにより実現することができる。請求項３に記載の考案は、ブイの保持は、沈降体に設けられたフックにより着脱可能に行われ、また請求項４に記載の考案は、フックによる保持の解放は、投下された後、水面に浮上するブイの浮力で行われるので、沈降体に対するブイの保持と保持解放をフックという簡素な機構と作動により容易に行える。
【００１５】
請求項５に記載の考案は、沈降体は、鋼材により筒状に組み立てられた上端開放のケージと、このケージ内に環状の隙間をおいてほぼ同心状に固定され、前記環状の隙間を利用して外周に信号ケーブルを巻装する上端開口のケーブルドラムとからなり、前記ケーブルドラムの少なくとも下部の底壁及び側壁には通水口が所要数設けられているので、通水口からの通水によりケーブルドラムへの通水をスムーズに行えてケージとともにその沈降を早めることができるとともに、信号ケーブルの巻き解きもスムーズに行える。
【００１６】
請求項６に記載の考案は、ケージは、下部に所定高さの着地用脚を有し、この脚より上のケージ内にケーブルドラムが固定されているので、脚の高さにもよるが、仮に底に泥状の柔らかい土砂があっても該脚の高さでカバーし、水圧式水位センサによる測定に悪影響を及ぼさない。また、着地用脚あるいは補助脚として径方向外方に張り出す形状のものを採用すれば、ケージの着地も安定して、例えば余震等が起きても転倒する恐れがなく、安定した観測を続行することができる。
【００１７】
請求項７に記載の考案は、ブイは、ケージの上端に載置されるフランジ部を外周に有し、該フランジ部がケージの上端にその径方向外側に倒伏可能に枢支されたフックで輸送時に保持され、投下時にフックが径方向外側に倒伏することにより保持が解放されて浮上可能となるので、ブイの保持を簡単に行うことができるとともに、フランジ部があることにより浮上力も増し、浮上後の安定性もよいものとなる。
【００１８】
請求項８に記載の考案は、通信装置は、ブイに内蔵された衛星通信装置であり、水圧式水位センサからの水位データを、信号ケーブルを通して入力したうえ、数多く地球上を周回する低軌道周回衛星を通じて地球局に伝送するようにしているので、水域現場が地形条件が厳しい山間部であっても比較的安定して現場での観測データを地球局に伝送することが可能となるのに加え、地球局経由の送信を利用者へのＥメール配信とすれば、さらに利便性が大きいものとなる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１９】
この考案の一実施の形態を、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は、一実施の形態に係る投下型水位観測用ブイ装置の正面図、図２は、図１の平面図である。
【００２１】
１は、投下型水位観測用ブイ装置であって、このブイ装置１は、投下されると水中に沈降する沈降体２と水面に浮かぶブイ３とからなっている。沈降体２は、鋼材の組み合わせにより円筒状に組み立てられた上端開放のケージ５と、このケージ内底部に固定され、ケージ内周との隙間を利用して外周に信号ケーブル（図３，４参照）６を巻装する上端開口のケーブルドラム７とからなっている。
【００２２】
ケージ５の上端開口部にはフック１０が外周方向に複数個（図面では４個）取り付けられている。フック１０は側面から見てコ字状を呈し、基端が枢支部１１によってケージ５の上端にケージ５の径方向外側に倒伏可能に枢支され、かつ上端に吊りロープ用円環１２が設けられている。フック１０は常態ではブイ３の後記する環状フランジ部がケージ５の上端に載置されるように配置されたとき、該フランジ部を上から押えるようにして保持するが、ブイ装置１が投下されてブイ３がその浮力により水面に浮上しようとする状態のときは該水中浮上力（浮力）でケージ５の径方向外側に倒伏され、ブイ３の保持を解放するようになっている。このフック１０の倒伏については、さらにそれが容易となるようにばね等の付勢部材を取り付けてもよい。４はケージ５の着地用脚、１４はその補助脚であり、それぞれケージ５の下部に所要数（図面では各８個）設けられる。脚４はケージ５の縦鋼の下端から連続して垂下され、補助脚１４はケージ５の径方向外方に張り出すようにして設けられている。したがって、このような脚４及び補助脚１４を有するケージ５は、沈降して河床（底）に着地したときに安定したものとなり、余震等が起きても転倒する恐れがなく、常に安定した観測を続行することが可能となる。
【００２３】
ケーブルドラム７はケージ５の全高の１／２ないし２／３の高さを有し、その下部の底壁及び側壁には丸孔からなる通水口１５が所要数設けられている。通水口１５を設けているのは、投下されたブイ装置１が迅速に沈降できるようにケーブルドラム７内に通水させる必要があるためである。また、ケーブルドラム７の底壁には水圧式水位センサ１６が取り付けられている。水圧式水位センサ１６に一端が接続された信号ケーブル６はケーブルドラム７の外周の下部から上部に順次巻装されており、他端はブイ３の後記する衛星通信装置に接続される。このように信号ケーブル６は所定長さを有するものであるが、具体的な長さはその必要とする水域の深さにもよりその都度任意に設定される。
【００２４】
水圧式水位センサ１６は、水深変化による水圧変化を電気信号に変換して水位を測定するものであり、また、測定値に含まれる大気圧の影響を除外するために大気圧補正チューブを取り込む場合もある。この水位センサ１６は、例えば株式会社拓和製の「圧力式センサ」（ODS4-Kシリーズ）であり、測定範囲が０〜２０ｍ又は４０ｍ、測定精度が±０．２％程度、電源としてＤＣ１２Ｖを用いたものとなっている。ただし、水位センサ１６は、水深によって、それに対応した好適な任意の測定範囲、測定精度のものを用いることができる。また、この実施の形態では、水位センサ１６として水圧式のものを用いたが、必ずしも水圧式のものに限定するものではなく、例えば超音波式センサ等、水位を測定可能なセンサであればそのほかの形式のセンサを用いてもよい。また、センサ１６の配置場所もケーブルドラム７の底壁でなくともよく、側壁など任意の場所に配置することが可能である。
【００２５】
ブイ３は、標体としての円筒状本体２０と、該本体の上部外周に一体又は別体に設けられたフロートとしての前記フランジ部２１と、該フランジ部より上の本体上端に設けられた半球状のフード２２とからなっている。本体２０は、ケーブルドラム７に挿入可能な外径からなり、バッテリー２３が内蔵されている。フランジ部２１は、ケージ５の上端に載置可能な外径からなり、かつ厚みはフック１０に挿入可能な大きさになっている。フード２２は、衛星通信装置２５が内蔵され、水圧式水位センサ１６からのデータを、信号ケーブル６を経て受信し、図示しない低軌道周回衛星を通じて地球局に伝送するようにしている。水圧式水位センサ１６からのデータを利用したい者は前記地球局を経由してメール配信等の受信が可能になっている。衛星通信装置２５は、信号変換器（アナログ→シリアル）、衛星通信端末・アンテナ等を有している。
【００２６】
前記ブイ装置１の作用を説明する。図３に示すようにケージ５内のケーブルドラム７にブイ３を、本体２０の下部が入るように、かつフランジ部２１がケージ５の上端に載置されてフック１０で保持された状態にブイ装置１を組み付けたうえ、円環１２にヘリコプター３１で吊り下げるための吊りロープ３２を結び付ける。このような組み付け作業は、例えば所定のヘリポートにおいて行われる。そして、ヘリコプター３１からの吊りロープ３２をフック１０の円環１２に結び付けるのが終わったら、図示のようにヘリコプター３１で吊り下げられながら目的地に輸送される。この輸送に際しては、ブイ装置１全体が前記のようにケージ５とケーブルドラム７、ブイ３が小さく一体にまとまって組み付けられて吊り易くなっているため、迅速に行うことが可能である。
【００２７】
そして目的地点である河道閉塞部に到着したとき、ヘリコプター３１内から設置位置を下見し、水深状況、河床の礫状況を確認したうえでヘリコプター３１からブイ装置１を数ｍ程度の高さから吊りロープ３２ごと投下して着水させる。すると、ブイ３の浮力と沈降体２の自重によってフック１０が外側に倒伏してフック１０によるブイ３のフランジ部２１の保持を解放する。これにより、ブイ３と沈降体２は分離し、ブイ３はフロートであるフランジ部２１の浮力により水面に浮上し、沈降体２は自重により河床まで沈下する。なお、信号ケーブル６は水位変化に応じて適宜の長さが巻き解かれる。ブイ３と沈降体２と信号ケーブル６がこの状態となることにより水位測定及び衛星通信を行う正常な体勢となる。
【００２８】
すなわち、観測に際しては、水圧式水位センサ１６で水位を、衛星通信装置２５に設けられている制御装置により一定の間隔、例えば数分毎、又は所定時間毎に測定し、その測定された水位データは信号ケーブル６を通じてブイ３内部の衛星通信装置２５（衛星携帯電話装置）に入力され、ここから図示しない低軌道周回衛星を通じて地球局（図示せず）に伝送され、さらに登録先である利用者にＥメールにて配信される。そして、Ｅメールで配信されてくる水位データは、利用者側のパソコン等の専用ソフトにより自動的に表又はグラフに変換されたうえ整理される。したがって、利用者側のパソコンのディスプレー等において河道閉塞湛水部の水位データ状況がリアルタイムで監視可能となり、有用な防災情報として活用できる。
【００２９】
前記の衛星携帯電話回線は、通信が安定しており運用に支障が少ない。今回使用した衛星伝送方式は、数十機の低軌道周回衛星を使用して衛星間伝送するものであり、比較的狭隘な山間部でも安定した通信を確保でき、アンテナ向きを調整する必要がない。観測中、ブイ装置１はケージ５に設けた脚４，１４がしっかりと河床に着地するので、地震の余震がきても転倒して、水位データにずれ等が生ずることがない。また、脚４，１４の高さ分の軟らかい土砂等が河床にあっても、水位センサ１６のあるケージ５側は埋没することがないため、観測に支障が生ずることもない。
【００３０】
前記のようであって、ブイ装置１は山間部において大地震や豪雨が発生して河道閉塞が生じ、かつ陸路交通が寸断したりして迅速に従来型の水位観測器具を陸送できない場合でも、ヘリコプター３１で迅速に目的地まで空中輸送して、投下するだけの簡単な設置により直ちに水位観測を開始できるものであり、これにより、河道閉塞部の湛水位を逐次把握して二次災害の発生を防止するための緊急監視体制の構築が可能となる。
【００３１】
この実施の形態の投下型水位観測用ブイ装置１の概要をまとめると、次のようになる。（１）ヘリコプター３１で輸送し易い形状である（突起が少なく、かつ飛散しにくい）（２）ヘリコプター３１から投下するだけで設置でき、直ちに観測を開始することができる。（３）データ伝送には低軌道周回衛星を利用するため、作業員が地上に降り立ってのアンテナ調整が不要である。このため二次災害の危険を回避できる。（４）衛星通信装置２５はブイ３内部に収容して防水性を確保することができる。（５）内蔵バッテリー２３で比較的長期（例えば３ケ月）の観測が可能である。（６）湛水部の中央に設置できるため、渓岸からの土砂流入による機器破損の危険が少ない。（７）水位センサ１６には河川・ダム等で多くの使用実績がある圧力式水位計を使用することができる。
【００３２】
図５の表は、平成２０年岩手・宮城内陸地震において迫川最上流部の湯浜地区に形成された河道閉塞部（天然ダム）にブイ装置１を使用して平成２０年７月５日から７日にかけての測定結果（７月７日６：００時点）を示すものである。湯浜地区は急峻な山間地に位置し、地上道路が地震により寸断されていたため陸路による現地へのアクセスができず、水位観測の開始が困難であった。そこで、ブイ装置１をヘリコプター３１で輸送し、観測を行ったものである。図５の表では、横軸に時間、縦軸に７月５日１２：００をゼロとした水位（ｍ）をとっている。これによれば、測定開始から徐々に上がっていた水位が、上流側に降雨があったことにより７月６日１８：００頃から７月７日０：００頃までに急激に上がっていることがわかる。
【００３３】
なお、図面に示す実施の形態は好ましい一例を示したにすぎず、ケージ５やケーブルドラム７、ブイ３等の部材の構成は図面に示した以外の構成としてもよいことは言うまでもない。すなわち、ケージ５は円筒状でも角筒状でもよいし、ブイ３もその形状等は任意である。また、フック１０の倒伏を行わせるための手段も、適宜のものを用いることが可能である等、この発明は、実施に際し、その構成を実用新案登録請求の範囲に記載した範囲内で任意に変更して実施することができるものである。また、実施の形態ではブイ装置１を輸送する手段としてヘリコプター３１を用いたが、軽飛行機や飛行船のようなものでもよいし、あるいは無線で飛ぶ飛行体でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この考案の一実施の形態に係る投下型水位観測用ブイ装置の正面図である。
【図２】図１の平面図である
【図３】ブイ装置がヘリコプターで運ばれる状態の作用図である。
【図４】ブイ装置が投下された後にブイが水面に浮かび、ケージ等が河床に沈降した状態の作用図である。
【図５】測定試験例を示す表である。
【符号の説明】
【００３５】
１  投下型水位観測用ブイ装置
２  沈降体
３  ブイ
４  脚
５  ケージ
６  信号ケーブル
７  ケーブルドラム
１０  フック
１１  枢支部
１２  円環
１４  補助脚
１５  通水口
１６  水圧式水位センサ
２０  円筒状本体
２１  環状フランジ部
２２  フード
２３  バッテリー
２５  衛星通信装置
【図１】
0003149794.tif 000003
【図２】
0003149794.tif 000004
【図３】
0003149794.tif 000005
【図４】
0003149794.tif 000006
【図５】
0003149794.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月16日(2009.2.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
0003149794.tif 000008