(57)【要約】【課題】    土中の水分量増大を監視するばかりでなく、土砂崩れの予兆が検出できるようにする。【解決手段】    土中に探知音を放射する探知音放射ユニットと、土中からの残響音を検出する残響音検出ユニットと、残響音の信号レベルを計測データとして計測し、残響音に探知音の反射音が含まれる場合は含水量監視処理及び残響音に探知音の反射音が含まれない場合は異常音監視処理を交互に繰り返す計測判断回路と、を備え、含水量監視処理は、計測データと予め記憶している基準データとの差分値を求め、該差分値が所定の含水量閾値を超えるか否かを判断し、超えるときは含水量警報を発報し、かつ、その際に当該含水量閾値を超える土中領域の深さを水分帯深さとして算出して、含水量警報と共に当該水分帯深さを出力する処理であり、異常音監視処理は、計測データが所定の異常音閾値より大きいか否かを判断し、大きい場合には異常音警報を発報する処理である。【選択図】    図１
2015094661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土中に探知音を放射する探知音放射ユニットと、
土中からの残響音を検出する残響音検出ユニットと、
前記残響音の信号レベルを計測データとして計測し、前記残響音に前記探知音の反射音が含まれる場合は含水量監視処理、前記残響音に前記探知音の反射音が含まれない場合は異常音監視処理の各処理を交互に繰り返す計測判断回路と、
を備え、
前記含水量監視処理は、前記計測データと予め記憶している基準データとの差分値を求め、該差分値が所定の含水量閾値を超えるか否かを判断し、超えるときは含水量警報を発報し、かつ、その際に当該含水量閾値を超える土中領域の深さを水分帯深さとして算出して、前記含水量警報と共に当該水分帯深さを出力する処理であり、
前記異常音監視処理は、前記計測データが所定の異常音閾値より大きいか否かを判断し、大きい場合には異常音警報を発報する処理であることを特徴とする土中監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の土中監視装置であって、
当該土中監視装置が起動した直後に取得した前記計測データを、前記基準データとして記憶することを特徴とする土中監視装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の土中監視装置であって、
前記探知音放射ユニットと前記残響音検出ユニットとに共用される１つの音波送受信器と、
前記探知音を放射する際には、前記音波送受信器を送波手段として機能させ、前記残響音を検出する際には、前記音波送受信器を受波手段として機能させる切替回路と、を備えることを特徴とする土中監視装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の土中監視装置であって、
前記計測判断回路は、前記差分値が前記含水量閾値を超えたときの時間と予め設定されている土中の音速との積を求め、この値を水分帯深さとして出力することを特徴とする土中監視装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の土中監視装置であって、
前記計測判断回路は、前記差分値が前記含水量閾値より大きくなってから、その後に当該含水量閾値より小さくなるまでの時間と予め設定されている土中の音速との積を求め、この値を水分帯深さの幅として出力することを特徴とする土中監視装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の土中監視装置であって、
前記含水量監視処理の終期は、前記残響音の終期から所定時間継続した時点であることを特徴とする土中監視装置。
【請求項７】
音波送受信器に、土中に探知音を放射させる探知音放射手順と、
前記音波送受信器に、土中からの残響音を検出させる残響音検出手順と、
前記音波送受信器からの信号を受信する計測判断回路に、前記残響音の信号レベルを計測データとして計測し、前記残響音に前記探知音の反射音が含まれる場合は含水量監視処理及び、前記残響音に前記探知音の反射音が含まれない場合は異常音監視処理を交互に繰り返す処理を行わせる計測判断手順と、
を含み、
前記含水量監視処理は、前記計測データと予め記憶している基準データとの差分値を求め、該差分値が所定の含水量閾値を超えるか否かを判断し、超えるときは含水量警報を発報し、かつ、その際に当該含水量閾値を超える土中領域の深さを水分帯深さとして算出して、前記含水量警報と共に当該水分帯深さを出力する処理であり、
前記異常音監視処理は、前記計測データが所定の異常音閾値より大きいか否かを判断し、大きい場合には異常音警報を発報する処理であることを特徴とする土中監視方法。
【請求項８】
請求項７に記載の土中監視方法であって、
当該土中監視方法を開始した直後に取得した前記計測データを、前記基準データとして記憶する手順を含むことを特徴とする土中監視方法。
【請求項９】
請求項７乃至８のいずれか１項に記載の土中監視方法であって、
前記計測判断回路に、前記差分値が前記含水量閾値を超えたときの時間と予め設定されている土中の音速との積を求め、この値を水分帯深さとして出力させる手順を含むことを特徴とする土中監視方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか１項に記載の土中監視方法であって、
前記計測判断回路に、前記差分値が前記含水量閾値より大きくなり、その後に当該含水量閾値より小さくなったときの時間と予め設定されている土中の音速との積を求め、この値を水分帯深さの幅として出力させる手順を含むことを特徴とする土中監視方法。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の土中監視方法であって、
前記含水量監視処理の終期は、前記残響音の終期から所定時間継続した時点であることを特徴とする土中監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土中監視装置及び土中監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
山等の傾斜地では、降雨により土砂崩れが発生して、大きな被害をもたらすことがある。土砂崩れには、表面崩壊と深層崩壊との２つのモードが知られている。被害の大きさは、一概には言えないが、表面崩壊より深層崩壊の方が大きいことが多い。
【０００３】
表面崩壊は、雨が土中にしみこみきれないほどの雨が降ったときに地表を流れる地表流により発生する。即ち、水は必ず低い方へ流れるので、地表面のわずかな凸凹でも、凹の方へ集中する（集まる）。このとき、水は土や石を巻き込みながら流れて、表面侵食が生じる。浸食された溝は徐々に成長して、浸食・崩落が進み、水と土石は土石流となって、最終的に表面崩壊となる。
【０００４】
一方、深層崩壊は、降水時間が長く、降水量が多い場合に起きやすい。即ち、降雨により土中は水で一杯になり、土の粒同士だけでなく、岩石と土との境で結びつきが緩くなる。そして、水がしみこみ難い岩石と土との境目に水の層が発生して、土は岩石と共に滑落することにより深層崩壊が発生する。
【０００５】
そこで、土中の水分量を監視する技術の開発が望まれ、特開２０１１−４７６７６号公報においては、後述するような土中水分水位検出装置が提案されている。
【０００６】
この土中水分水位検出装置は、一端が密封され他端が開口された管状の超音波導波管を土中に埋めて利用される。そして、超音波導波管の密封側には超音波送受信素子を有する検出器や制御部が備えられている。制御部は、送波した超音波の反射波の最大振幅に基づいて、土中水分量を検出すると共に、超音波の送信から反射波の受信までに要する時間に基づいて地下水位面の位置を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−４７６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、災害の直接原因は土砂崩れであることが多く、この土砂崩れの主要因は土中の水分量の増大であるので、これらを検出する特開２０１１−４７６７６号公報に係る土中水分水位検出装置は有用であるが、災害を最小限に抑制（減災）する観点からは不十分であった。
【０００９】
即ち、土中の水分量が増大すると、直ちに土砂崩れが発生するとは限らず、時には土砂崩れが起きない場合もある。また、水分量が増大してから長時間経過後に土砂崩れが起きることもある。従って、防災・減災の観点からは、土中の水分量増大を監視するばかりでなく、土砂崩れの予兆も検出する必要がある。
【００１０】
そこで、本発明の主目的は、土中の水分量を監視するばかりでなく、土砂崩れの予兆が検出できる土中監視装置及び土中監視方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、土中監視装置に係る発明は、土中に探知音を放射する探知音放射ユニットと、土中からの残響音を検出する残響音検出ユニットと、残響音の信号レベルを計測データとして計測し、残響音に探知音の反射音が含まれる場合は含水量監視処理及び残響音に探知音の反射音が含まれない場合は異常音監視処理を交互に繰り返す計測判断回路と、を備え、含水量監視処理は、計測データと予め記憶している基準データとの差分値を求め、該差分値が所定の含水量閾値を超えるか否かを判断し、超えるときは含水量警報を発報し、かつ、その際に当該含水量閾値を超える土中領域の深さを水分帯深さとして算出して、含水量警報と共に当該水分帯深さを出力する処理であり、異常音監視処理は、計測データが所定の異常音閾値より大きいか否かを判断し、大きい場合には異常音警報を発報する処理であることを特徴とする。
【００１２】
また、土中監視方法に係る発明は、音波送受信器に、土中に探知音を放射させる探知音放射手順と、音波送受信器に、土中からの残響音を検出させる残響音検出手順と、音波送受信器からの信号を受信する計測判断回路に、残響音の信号レベルを計測データとして計測し、残響音に探知音の反射音が含まれる場合は含水量監視処理及び、残響音に探知音の反射音が含まれない場合は異常音監視処理を交互に繰り返す処理を行わせる計測判断手順と、を含み、含水量監視処理は、計測データと予め記憶している基準データとの差分値を求め、該差分値が所定の含水量閾値を超えるか否かを判断し、超えるときは含水量警報を発報し、かつ、その際に当該含水量閾値を超える土中領域の深さを水分帯深さとして算出して、含水量警報と共に当該水分帯深さを出力する処理であり、異常音監視処理は、計測データが所定の異常音閾値より大きいか否かを判断し、大きい場合には異常音警報を発報する処理であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、土中の水分量等を検出する含水量監視処理と地鳴り等を検出する異常音監視処理とを交互に繰り返すので、水分量増大を監視するばかりでなく、土砂崩れの予兆が検出できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】土中監視装置のブロック図である。
【図２】土中監視装置の動作手順を示したフローチャートである。
【図３】土中監視装置から放射された探知音を説明する模式図である。
【図４】探知音及び残響音における振幅（信号レベル）の包落線を示した図で、（ａ）は基準データ、（ｂ）は計測データを示す図である。
【図５】差分値と含水量閾値との比較処理を説明する図で、（ａ）は図４における基準データ及び計測データを示した図、（ｂ）は基準データと計測データとから算出した差分値と含水量閾値との関係を示した図である。
【図６】異常音監視処理を説明するための図で、（ａ）は計測判断回路１５の監視シーケンスを示した図であり、（ｂ）は地鳴り等の残響音の差分値が異常音閾値を超えて異常音警報信号が出力される様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態にかかる土中監視装置２のブロック図である。この土中監視装置２は、音波送受信器１１、タイミング回路１２、送信回路１３、信号処理回路１４、計測判断回路１５、切替回路１６、出力部１７を主要構成とする。このとき、音波送受信器１１、タイミング回路１２、送信回路１３、切替回路１６が探知音放射ユニット６を構成し、音波送受信器１１、切替回路１６、信号処理回路１４が残響音検出ユニット８を構成している。
【００１６】
なお、以下の説明においては、土中監視装置２は、計測場所に埋設して用いる場合を例に説明するが、当該計測場所に載置又は半埋設状態に設置しても良いことを予め付言する。
【００１７】
音波送受信器１１は、例えば圧電素子を利用して構成されて、土中に超音波等の音（以下、探知音）を放射し、また土中からの音（残響音）を検出する。この圧電素子は、電気信号を音波に、また音波を電気信号に変換する素子である。なお、本実施形態においては、音波送受信器１１は１つの圧電素子から構成されている場合について説明するが、送波手段と受波手段とに分けて設けることも可能である。
【００１８】
切替回路１６は、探知音を送波する場合には、送信回路１３からの信号（送信信号Ｇ４）が音波送受信器１１に入力するように回路切替を行い、残響音を検出する場合には音波送受信器１１からの信号が信号処理回路１４に入力するように回路切替を行う。これらの切替は、タイミング回路１２からの切替信号Ｇ１＿ｂに基づき制御される。
【００１９】
タイミング回路１２は、探知音を一定周期毎に送波するためのタイミング信号Ｇ１を出力すると共に、計測判断回路１５に入力した信号（以下、受信信号Ｇ９）を記録させるための記録指示信号Ｇ３を出力する。このタイミング信号Ｇ１は、送信回路１３，切替回路１６、計測判断回路１５に出力される。以下、説明の都合から、送信回路１３に出力されるタイミング信号Ｇ１を送信許可信号Ｇ１＿ａ、切替回路１６に出力されるタイミング信号Ｇ１を切替信号Ｇ１＿ｂ、計測判断回路１５に出力されるタイミング信号Ｇ１を解析タイミング信号Ｇ１＿ｃと記載し、これらを総称してタイミング信号Ｇ１と記載する。
【００２０】
なお、送信許可信号Ｇ１＿ａは、送信回路１３に探知音の出力を指示する信号であり、切替信号Ｇ１＿ｂは、切替回路１６に回路制御を行わせる信号であり、解析タイミング信号Ｇ１＿ｃは、計測判断回路１５で解析処理を行う際に、探知音の出力タイミングを通知する信号である。また、記録指示信号Ｇ３は、基準データの記憶を指示する信号で、土中監視装置２がリセットされたときに１回のみ出力される信号である。
【００２１】
送信回路１３は、送信許可信号Ｇ１＿ａに同期して、大電力の送信信号Ｇ４を出力する。このとき、切替回路１６には切替信号Ｇ１＿ｂが入力しており、切替回路１６は送信回路１３と音波送受信器１１とが接続されるように回路形成を行う。従って、送信信号Ｇ４は切替回路１６を経て送信回路１３から音波送受信器１１に入力することになる。音波送受信器１１は、この送信信号Ｇ４に基づき探知音を地中に送波する。
【００２２】
探知音が放射されると、タイミング回路１２は切替信号Ｇ１＿ｂを切替回路１６に出力する。この切替信号Ｇ１＿ｂを受信した切替回路１６は、音波送受信器１１と信号処理回路１４とが接続されるように回路切替を行う。
【００２３】
信号処理回路１４は、音波送受信器１１から出力される信号（以下、受波信号）Ｇ８に対して信号処理を行う。受波信号Ｇ８の信号レベルは微弱であり、また周波数成分は探知音の周波数と異なる成分を多く含んでいる。さらに受波信号Ｇ８には、種々のノイズも含まれている。そこで、信号処理回路１４は受波信号Ｇ８のレベルを調整し、周波数帯域を制限し、ノイズを除去する信号処理を行い、当該信号処理を行った信号を受信信号Ｇ９として計測判断回路１５に出力する。
【００２４】
計測判断回路１５は、受信信号Ｇ９の信号レベルを計測する。以下、計測して得られた信号レベルを計測データと記載する。計測判断回路１５は、この計測データを用いて、基準データ記憶処理、含水量監視処理、異常音監視処理の３つの処理を行う。基準データ記憶処理は、土中監視装置２がリセットされたときにのみタイミング回路１２から出力される記録指示信号Ｇ３に基づき行われる処理である。これに対し、含水量監視処理と異常音監視処理とは、所定の時間間隔で交互に繰り返される処理である。換言すれば、含水量監視処理が断続的に行われるため、その間の時間において異常音監視処理が行われる。
【００２５】
そして、基準データ記憶処理においては、計測データが基準データとして計測判断回路１５に設けられている図示しない記憶手段に記憶される。
【００２６】
また、含水量監視処理においては、基準データと計測データとの差分が求められて、当該差分値が予め設定された含水量閾値より多いか否かが監視される。この監視により、差分値が含水量閾値より多いと判断された場合は、含水量異常信号が出力部１７に出力される。
【００２７】
さらに、異常音監視処理においては、計測データが予め設定された異常音閾値より大きいか否かの監視が行われる。この監視により、計測データが異常音閾値より大きいと判断された場合は、異常音警報信号が出力部１７に出力される。
【００２８】
出力部１７は、計測判断回路１５から含水量警報信号や異常音警報信号を受信すると、これらの信号を警報信号Ｇ１１として図示しない監視ステーションに有線、無線等の手段を介して出力する。なお、この警報信号Ｇ１１に計測地点を示す情報を含めることは可能であり、また準天頂衛星システムや全地球測位システム等の公知のシステムを利用して計測地点が分かるようにしても良い。
【００２９】
次に、上述した土中監視装置２の詳細な構成を、図２を参照して説明する。なお、図２は、土中監視装置２の動作手順を示したフローチャートである。
【００３０】
ステップＳ１：  土中監視装置２を起動して、この土中監視装置２を埋設する。このとき、埋設は、計測地が乾燥しているときに行う。乾燥しているときとは、水分量が「ゼロ」であることを意味するものではなく、所謂「乾いた土」の意味であって、土砂崩れが水分により発生しない状態を言う。埋設に要する時間が経過すると、タイミング回路１２は、タイミング信号Ｇ１（送信許可信号Ｇ１＿ａ，切替信号Ｇ１＿ｂ，解析タイミング信号Ｇ１＿ｃ）と記録指示信号Ｇ３とを出力する。
【００３１】
ステップＳ２：  切替回路１６は、切替信号Ｇ１＿ｂを受信すると、音波送受信器１１と送信回路１３とが接続するように回路切替を行う。
【００３２】
ステップＳ３：  送信回路１３は送信許可信号Ｇ１＿ａを受信すると、送信信号Ｇ４を出力する。このとき、切替回路１６は送信回路１３と音波送受信器１１とを接続しているので、送信信号Ｇ４は音波送受信器１１に入力する。
【００３３】
音波送受信器１１は、送信信号Ｇ４を探知音に変換する。これにより、土中に向けて探知音が放射される。図３は、土中監視装置２から放射された探知音を説明する模式図である。探知音は地中方向Ｄに指向幅φで放射される。そして、地中の粒子等を伝搬しながら、当該粒子等で反射されて、音波送受信器１１に戻り、残響音として受波される。
【００３４】
なお、基準データ記憶処理や含水量監視処理において、残響音は、土中の粒子等で反射された探知音の反射音である。一方、異常音監視処理においては、地鳴り、崩落音等の探知音に関与しない音である。
【００３５】
ところで、探知音を指向幅φで放射するのは、以下の理由による。即ち、土中には種々の大きさの岩が存在し、また硬さの異なる地層がある。このような岩等の存在を予め知ることは非常に困難である。特に、土砂崩れ等が危惧される地域では、岩等の存在確認のための処理（例えば、振動）による影響で、土砂崩れを誘発したり、また土砂崩れの要因を残してしまう恐れがあるので、岩等の存在を知ることが難しい。
【００３６】
従って、特許文献１（特開２０１１−４７６７６号公報）のような超音波導波管を備える土中水分水位検出装置では、超音波導波管により探知音の指向幅を規制しているので、岩等により土中の水分量や位置が検出できない場合もある。しかし、上述したように本実施形態に係る土中監視装置２には探知音や残響音の指向幅を規制する超音波導波管のような部材が設けられていないので、岩等の存在による影響が軽減できる利点がある。
【００３７】
ステップＳ４：タイミング回路１２は、探知音が放射された頃合いを経過時間等により判断して、切替信号Ｇ１＿ｂを出力する。これにより切替回路１６は、音波送受信器１１と信号処理回路１４とが接続するように回路切替を行う。
【００３８】
なお、タイミング回路１２が送信許可信号Ｇ１＿ａを出力してから探知音が放射されるまでに要する時間（以下、探知音放射時間と記載する）は、一定である。そこで、切替回路１６は、ステップＳ２における切替信号Ｇ１＿ｂを受信してから探知音放射時間が経過すると、自動的に音波送受信器１１と信号処理回路１４とが接続するように回路切替を行うようにしても良い。
【００３９】
ステップＳ５，Ｓ６：  切替回路１６により音波送受信器１１と信号処理回路１４とが接続されたので、残響音は音波送受信器１１で検出されて受波信号Ｇ８として信号処理回路１４に入力する。信号処理回路１４は受波信号Ｇ８のレベルを調整し、周波数帯域を制限し、ノイズを除去する信号処理を行い、当該信号処理を行った信号を受信信号Ｇ９として計測判断回路１５に出力する。
【００４０】
ステップＳ７〜Ｓ９：  計測判断回路１５は、受信信号Ｇ９のレベルを検出して計測データを取得する。このとき、記録指示信号Ｇ３を受信しているときには、ステップＳ９に進む。ステップＳ９においては、信号処理回路１４は計測データを基準データとして記憶して、ステップＳ２に戻る。一方、記録指示信号Ｇ３を受信していないときは、ステップＳ１０に進む。
【００４１】
ステップＳ１０，Ｓ１１：  信号処理回路１４は、基準データと計測データとの差分を求め、この差分値と含水量閾値との比較を行う。図３において、水分帯Ｐは、地中に浸透した雨水による水分領域を特徴的に示した図である。降雨により、地中に水分帯Ｐが発生すると、この水分帯Ｐでの音速は大きくなると共に、音の減衰量は小さくなる。この理由は、土の粒子等の隙間に水が入り込むことにより密度が大きくなるためであり、また水が土の粒子等の隙間に入り込むことにより、反射量（散乱量）が減少して音の減衰量が小さくなるためと考えられる。
【００４２】
また、図４は、探知音及び残響音における振幅（信号レベル）の包落線を示した図で、（ａ）は基準データ、（ｂ）は計測データを示している。さらに、図５は、差分値と含水量閾値との比較処理を説明する図で、（ａ）は図４における基準データ及び計測データを示した図、（ｂ）は基準データと計測データとから算出した差分値と含水量閾値との関係を示した図である。
【００４３】
このとき、計測データと基準データとの位置合わせのために、解析タイミング信号Ｇ１＿ｃが用いられる。このことを、図４（ａ）を参照して説明する。解析タイミング信号Ｇ１＿ｃは、時刻Ｔで計測判断回路１５に入力したとすると、この時刻Ｔから探知時間Δｔを経過した後に入力した信号を探知音の反射音（残響音）と判断する。従って、探知時間Δｔの経過前に信号が受信されても、意味のない信号として無視される。
【００４４】
残響音の受波時間であるが、探知音に対する残響音は反射音であるので、この図４，図５における横軸の時間は、反射位置と相関している。即ち、図４，図５は、土中の水分量とその位置の関係を示している。このことから、図４，図５は、土中の水分量分布とも解釈できる。但し、位置の絶対値や土中の密度は不明である。
【００４５】
なお、積極的に、土中の水分量分布を計測するために、探知音の音圧を段階的に増大させる方法が考えられる。音圧を変えることは、探知音の到達距離を変えることに対応するため、より正確な水分量分布の計測が可能になる。
【００４６】
さて、図４及び図５から、乾燥した土（少なくとも、警報を発生させない状態の土）での計測データである基準データに対して、降雨により水分量が増加した土での計測データは、継続時間が長くなると共に、信号レベルも大きくなっていることが分かる。
【００４７】
そこで、計測判断回路１５は、基準データと計測データとの差分値（＝計測データ−基準データ）を算出する。計測判断回路１５は、この差分値が、予め設定した含水量閾値を超えたか否かを判断する。差分値を超えた場合（差分値≧含水量閾値）には、ステップＳ１２に進み、差分値を超えない場合（差分値＜含水量閾値）には、ステップＳ１３に進む。
【００４８】
図５（ｂ）において、差分値が含水量閾値を超えている時間帯（含水量閾値を超える水分帯の領域に相当）をαで示し、図３における水分帯Ｐの幅が、αに対応した領域である。
【００４９】
ステップＳ１２：  計測判断回路１５は、水分帯深さと共に含水量警報信号を出力部１７に出力し、出力部１７は含水量警報を内容とする警報信号Ｇ１１を出力する。水分帯深さは、残響音の測定開始から差分値が含水量閾値を超えるまでの時間ｔ１に音速ｖを乗算することで得られる。なお、音速ｖは、事前に実験等により求めて、計測判断回路１５に記憶されている。
【００５０】
ところで、水分帯深さを算出する際に、この水分帯深さの領域（幅）を算出することが可能である。このときの算出は、差分値が含水量閾値より小さくなったときの時刻ｔ２と時刻ｔ１との差に速度ｖを乗算することにより得られる。
【００５１】
ステップＳ１３：  以上により、基準データ記憶処理、及び、含水量監視処理が終了するが、計測判断回路１５は、異常音監視処理のために計測データの取得を継続する。このときの計測データは、探知音に関与しない地鳴りや崩落音等に起因した残響音によるデータである。
【００５２】
ステップＳ１４，Ｓ１５：  そして、計測判断回路１５は、計測データが異常音閾値を超えるか否かを判断し、超える場合には異常音警報信号を出力部１７に出力する。この異常音警報信号は、土砂崩れ等の予兆を検知したことを知らせる信号である。従って、異常音閾値は、周囲で発生する環境音により誤報（異常音警報信号の誤発生）が起きないレベルに設定されて、計測判断回路１５に記憶されている。
【００５３】
図６は、異常音監視処理を説明するための図で、（ａ）は計測判断回路１５の監視シーケンスを示した図であり、（ｂ）は山鳴り等の残響音の差分値が異常音閾値を超えて異常音警報信号が出力される様子を示している。このとき、含水量監視区間の終期は、探知音の放射終了から十分に時間が経過した時（少なくとも、反射音からなる残響音が検出されなくなる時間で、図６（ａ）ではβで示す時間）とする。
【００５４】
ステップＳ１６：そして、異常音監視処理を所定時間行って、ステップＳ１に戻る。これによりタイミング回路１２は送信許可信号Ｇ１＿ａや切替信号Ｇ１＿ｂを出力して、次の監視サイクル（含水量監視処理や異常音監視処理）が繰り返される。このとき基準データは既に取得して記憶されているので、記録指示信号Ｇ３は出力されない。
【００５５】
なお、上記説明では、土中監視装置２を乾燥した土中に埋設後に、基準データを取得したが、基準データが事前に取得されている場合には、この基準データを外部から書込んで記憶するようにしてもよい。
【００５６】
また、音波送受信器１１から放射される探知音の放射方向（図３の方向Ｄ）は、鉛直方向を想定しているが、かかる方向に限定しない。例えば、山肌が傾斜している場合には、当該山肌に垂直な方向に放射するようにしても良い。さらに、放射方向を外部から制御可能にすることも可能である。
【００５７】
以上説明したように、土中に探知音を放射しその反射音から土中の水分量が含水量閾値を超えるか否かを判断するので広範囲で、かつ、深い範囲で、土中の含水量が監視することができるようになる。
【００５８】
また、同一構成で、含水量監視処理と異常音監視処理とを繰り返すので、安価に、土砂崩れ等の災害が監視することが可能になる。
【符号の説明】
【００５９】
２    土中監視装置
６    探知音放射ユニット
８    残響音検出ユニット
１１    音波送受信器
１２    タイミング回路
１３    送信回路
１４    信号処理回路
１５    計測判断回路
１６    切替回路
１７    出力部
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年2月6日(2015.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土中に指向幅を持つ探知音を放射する探知音放射ユニットと、
土中からの残響音を検出する残響音検出ユニットと、
前記残響音の信号レベルを計測データとして取得し、前記計測データと予め記憶している基準データとの差分値を求め、該差分値が所定の含水量閾値を超えるか否かを判断し、超えるときは含水量警報を発報し、かつ、その際に当該含水量閾値を超える土中領域の深さを水分帯深さとして算出して、前記含水量警報と共に当該水分帯深さを出力する含水量監視処理と、前記計測データが所定の異常音閾値より大きいか否かを判断し、大きい場合には異常音警報を発報する異常音監視処理とを交互に繰り返す計測判断回路と、
を備えることを特徴とする土中監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の土中監視装置であって、
当該土中監視装置が起動した直後に取得した前記計測データを、前記基準データとして記憶することを特徴とする土中監視装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の土中監視装置であって、
前記探知音放射ユニットと前記残響音検出ユニットとに共用される１つの音波送受信器と、
前記探知音を放射する際には、前記音波送受信器を送波手段として機能させ、前記残響音を検出する際には、前記音波送受信器を受波手段として機能させる切替回路と、を備えることを特徴とする土中監視装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の土中監視装置であって、
前記計測判断回路は、前記差分値が前記含水量閾値を超えたときの時間と予め設定されている土中の音速との積を求め、この値を水分帯深さとして出力することを特徴とする土中監視装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の土中監視装置であって、
前記計測判断回路は、前記差分値が前記含水量閾値より大きくなってから、その後に当該含水量閾値より小さくなるまでの時間と予め設定されている土中の音速との積を求め、この値を水分帯深さの幅として出力することを特徴とする土中監視装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の土中監視装置であって、
前記含水量監視処理の終期は、前記残響音の終期から所定時間継続した時点であることを特徴とする土中監視装置。
【請求項７】
音波送受信器に、土中に指向幅を持つ探知音を放射させる探知音放射手順と、
前記音波送受信器に、土中からの残響音を検出させる残響音検出手順と、
前記音波送受信器からの信号を受信する計測判断回路に、前記残響音の信号レベルを計測データを取得させて、
前記計測データと予め記憶している基準データとの差分値を求め、該差分値が所定の含水量閾値を超えるか否かを判断し、超えるときは含水量警報を発報し、かつ、その際に当該含水量閾値を超える土中領域の深さを水分帯深さとして算出して、前記含水量警報と共に当該水分帯深さを出力する含水量監視処理と、前記計測データが所定の異常音閾値より大きいか否かを判断し、大きい場合には異常音警報を発報する異常音監視処理とを交互に繰り返す計測判断手順と、を含む、
ことを特徴とする土中監視方法。
【請求項８】
請求項７に記載の土中監視方法であって、
当該土中監視方法を開始した直後に取得した前記計測データを、前記基準データとして記憶する手順を含むことを特徴とする土中監視方法。
【請求項９】
請求項７乃至８のいずれか１項に記載の土中監視方法であって、
前記計測判断回路に、前記差分値が前記含水量閾値を超えたときの時間と予め設定されている土中の音速との積を求め、この値を水分帯深さとして出力させる手順を含むことを特徴とする土中監視方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか１項に記載の土中監視方法であって、
前記計測判断回路に、前記差分値が前記含水量閾値より大きくなり、その後に当該含水量閾値より小さくなったときの時間と予め設定されている土中の音速との積を求め、この値を水分帯深さの幅として出力させる手順を含むことを特徴とする土中監視方法。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の土中監視方法であって、
前記含水量監視処理の終期は、前記残響音の終期から所定時間継続した時点であることを特徴とする土中監視方法。