(57)【要約】【課題】天候や電磁波等の外的要因の影響受けずに、遠隔地から広範囲の湿潤状態を検知可能な湿潤状態検知装置を提供する。【解決手段】監視対象に設置され、監視対象が湿潤状態にある場合に液体が流入する容器２ａと、容器２ａの内底面と対向して配置され、対向面に凹凸部１３が設けられた凹凸部材３ａと、容器２ａの内底面と凹凸部材３ａとの間に配置された光ファイバ５と、容器２ａの内底面と光ファイバ５との間に配置され、光ファイバ５側に凹凸部１３と対応した形状を有する凹凸部７が設けられ、液体２６が容器２ａに流入した際、凹凸部材３ａ側に移動し、凹凸部７と凹凸部１３により光ファイバ５を圧迫し、この光ファイバ５に歪みを発生させるフロート６ａとを設ける。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視対象の湿潤状態を検知する湿潤状態検知装置であって、前記監視対象に設置され、該監視対象が湿潤状態にある場合に液体が流入する容器と、
前記容器の内底面と対向して配置され、対向面に第１の凹凸部が設けられた凹凸部材と、
前記容器の内底面と前記凹凸部材との間に配置された光ファイバと、
前記容器の内底面と前記光ファイバとの間に配置され、前記光ファイバ側に前記第１の凹凸部と対応した形状を有する第２の凹凸部が設けられ、前記液体が前記容器に流入した際、前記凹凸部材側に移動し、前記第２の凹凸部と前記第１の凹凸部により前記光ファイバを圧迫し、該光ファイバに歪みを発生させるフロートと
を備えることを特徴とする湿潤状態検知装置。
【請求項２】
前記液体が前記容器に流入した際、前記フロートを前記凹凸部材側に誘導するための誘導手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の湿潤状態検知装置。
【請求項３】
前記誘導手段は、前記容器の内底面に設けられ、前記光ファイバ側に突出し、前記フロートを貫通する棒状部材であることを特徴とする請求項２に記載の湿潤状態検知装置。
【請求項４】
前記容器に前記液体を流入させるための液体流入手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の湿潤状態検知装置。
【請求項５】
前記液体流入手段は、前記フロート、前記光ファイバ及び前記凹凸部材を介して前記容器の内底面と対向して配置された網状部材であることを特徴とする請求項４に記載の湿潤状態検知装置。
【請求項６】
前記光ファイバに接続され、前記歪みを検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記監視対象の湿潤度を算出する算出手段と
を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の湿潤状態検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路等の監視対象に設置され、その湿潤状態を検知する湿潤状態検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、降雨、降雪、凍結等によって道路の路面状態が悪化すると、車両のスリップ事故等が発生する可能性があり、これらの事故を防止するには路面の湿潤状態を監視する必要がある。
【０００３】
路面の湿潤状態を監視するにあたっては、道路保安要員による巡回点検が行われており、この他に、湿潤状態を検知するセンサや監視カメラも用いられている。
【０００４】
上記のセンサの例としては、電磁波を照射し、その反射波を分析することにより湿潤状態を検知するものの他、光ファイバを電気により所定時間加熱し、その際の温度変化幅に基づいて湿潤状態を検知するものが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１１３４７２号公報（第３頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、道路保安要員による巡回点検は、監視活動の常時性及び即応性に欠けるとともに、人的安全性等についても問題がある。
【０００７】
また、電磁波を用いるセンサや監視カメラによる監視は、吹雪等の悪天候時や夜間においては監視精度が低下する場合があり、監視区域を広範囲に確保するたためには、多数の装置を配置する必要がある。
【０００８】
また、上記の電磁波を用いるセンサ、監視カメラ、そして温度変化幅に基づいて湿潤状態を監視するセンサは、雷や高圧電線から放出される電磁波等の外的要因の影響を受けやすく、これによっても監視制度が低下する場合がある。
【０００９】
このような事情に鑑み本発明は、天候や電磁波等の外的要因の影響受けずに、遠隔地から広範囲の湿潤状態を検知可能な湿潤状態検知装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、監視対象の湿潤状態を検知する湿潤状態検知装置であって、監視対象に設置され、監視対象が湿潤状態にある場合に液体が流入する容器と、容器の内底面と対向して配置され、対向面に第１の凹凸部が設けられた凹凸部材と、容器の内底面と凹凸部材との間に配置された光ファイバと、容器の内底面と光ファイバとの間に配置され、光ファイバ側に第１の凹凸部と対応した形状を有する第２の凹凸部が設けられ、液体が容器に流入した際、凹凸部材側に移動し、第２の凹凸部と第１の凹凸部により光ファイバを圧迫し、光ファイバに歪みを発生させるフロートとを備えることを要旨とする。
【００１１】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の発明において、液体が容器に流入した際、フロートを凹凸部材に誘導するための誘導手段を備えることを要旨とする。
【００１２】
請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の発明において、誘導手段は、容器の内底面に設けられ、光ファイバ側に突出し、フロートを貫通する棒状部材であることを要旨とする。
【００１３】
請求項４に記載の本発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発明において、容器に液体を流入させるための液体流入手段を備えることを要旨とする。
【００１４】
請求項５に記載の本発明は、請求項４に記載の発明において、前記液体流入手段は、フロート、光ファイバ及び凹凸部材を介して容器の内底面と対向して配置された網状部材であることを要旨とする。
【００１５】
請求項６に記載の本発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発明において、光ファイバに接続され、歪みを検出する検出手段と、検出手段の検出結果に基づいて監視対象の湿潤度を算出する算出手段とを有することを要旨とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の湿潤状態検知装置についての説明を行う。    なお、以下の実施の形態は、あくまでも本発明の説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素又は全要素を含んだ各種の実施の形態を採用することが可能であるが、これらの実施の形態も本発明の範囲に含まれる。
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の要素には同一の符号を付与し、これに関する反復説明は省略する。
【００１７】
「第１の実施の形態」
本発明の第１の実施の形態に係る湿潤状態検知装置１は、スリップ事故等が発生する可能性がある道路等の監視対象に設置され、この監視対象の湿潤状態を検知するためのものである。
【００１８】
図１は、本発明の湿潤状態検知装置のセンサ部１ａを示す斜視図である。
センサ部１ａは、水等の液体を収容可能に構成された円筒形の容器２ａと、容器２ａの開口部と同様の形状を有する網状部材４ａと、網状部材の底面に設置され、裏面に凹凸部（図示せず）を有する円形状の凹凸部材３ａと、容器２ａの側面部に設けられた光ファイバ取付部８と、これの反対側に位置する同様の光ファイバ取付部（図示せず）と、容器２ａを貫通する状態で配置された光ファイバ５とを有し、道路等の監視対象に、容器２ａ及び網状部材４ａの表面が露出する状態で埋設される。
【００１９】
また、センサ部１ａは、図２に示すように、さらに円形状のフロート６ａと、バネ９と、固定部材１０と、ガイド部材１１を有する。なお、本図においては、図１に示した光ファイバ５の記載は省略している。
【００２０】
凹凸部材３ａの底面には、凹凸部１３が設けられており、フロート６ａの表面には、凹凸部１３と対応した形状を有する凹凸部７が設けられている。
【００２１】
ガイド部材１１は、容器２ａの内底面から突出した棒状の部材であり、フロート６ａに設けられた４個のガイド部材挿入孔１２に挿入され、フロート６ａの水平移動を防止する。
【００２２】
また、センサ部１ａのサイズは、例えば直径が約１００ｍｍ、高さが約５０ｍｍというように自由に調製可能である。
【００２３】
図３は、図１及び図２に示したセンサ部１ａの断面図であり、本図を参照しつつ、センサ部１ａの詳細を説明する。
凹凸部材３ａは、容器２ａの内底面と対向して配置され、容器２ａの対向面に凹凸部１３が設けられている。
【００２４】
光ファイバ５は、容器２ａの内側面と接続されたバネ９と固定部材１０を介して接続されており、これにより、容器２ａの内底面と凹凸部材３ａとの間に緊張した状態で配置されている。
【００２５】
フロート６ａは、水等の液体から浮力を得ることが可能な材料で作製されており、容器２ａの内底面と光ファイバ５との間に配置され、光ファイバ５側に凹凸部１３と対応した形状を有する凹凸部７が設けられており、ガイド部材１１が貫通している。
【００２６】
網状部材４ａは、フロート６ａ、光ファイバ５及び凹凸部材３ａを介して容器２ａの内底面と対向して配置されている。
【００２７】
図４は、図１、図２及び図３に示したセンサ部１ａの作用を示す図である。    センサ部１ａの設置箇所が降雨、降雪、凍結等により湿潤状態にある場合、雨水、雪溶け水等が網状部材４ａを通過して、容器２ａの内底面に流入し、フロート６ａを浮遊させる。
【００２８】
浮遊したフロート６ａは、凹凸部材３ａ側に移動し、これに設けられた凹凸部７と、凹凸部材３ａに設けられた凹凸部１３とで光ファイバ５を圧迫し、この光ファイバ５に歪みを発生させる。
【００２９】
なお、光ファイバ５において発生する歪みの程度は凹凸部７及び１３により光ファイバに加えられる圧力（圧迫の強さ）に比例し、圧力は液体の流入量（水位）、換言すれば監視対象の湿潤度に比例する。つまり、監視対象の湿潤度が高ければ、光ファイバ５において発生する歪みの程度は大きく、監視対象の湿潤度が低ければ、光ファイバ５において発生する歪みの程度は小さい。
【００３０】
この際、ガイド部材１１がフロート６ａの水平運動、つまり容器２ａの内壁面側への移動を防止し、凹凸部１３と凹凸部７とが光ファイバ５を介して係合するようフロート６ａを凹凸部材３ａ側に誘導する。すなわち、このガイド部材１１は、請求項に記載の誘導手段に含まれるが、この誘導手段として、例えば、容器２ａの内壁面とフロート６ａの外縁部とを接続するとともに其々が長手方向に対向して配置、換言すれば放射状に配置された複数本のワイヤ等を設けることもできる。
【００３１】
また、上記の網状部材は、請求項に記載の液体流入手段に含まれるが、この液体流入手段として、容器内と接続されたパイプ等を設けることもできる。
【００３２】
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る湿潤状態検知装置２５の構成を示す図である。
図示するとおり、湿潤状態検知装置２５は、センサ部１ａ（図１、図２、図３及び図４）の他に、請求項に記載の検出手段に含まれる検出部１４と、請求項に記載の算出手段に含まれる算出部１５とをさらに有する。なお、本図においては、センサ部１ａと同様の機能及び構成を有するセンサ部１ａ１及び１ａ２を有する場合を示しており、これらのセンサ部１ａ１及び１ａ２は、１本の光ファイバ５上に装着され、其々が異なる監視対象（監視地点）に設置されている。
【００３３】
検出部１４は、光ファイバ５に歪みが発生した際の光の曲げ損失の変化を検出する装置、例えばＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）の機能を有し、光源部１６、周波数変換部１７、パルス変調部１８、方向性結合器１９及び歪み分布測定部２０を備え、複数個のセンサ部で発生した歪みを検知することができる。
【００３４】
以下、図５を参照しつつ本発明の湿潤状態検知装置２５の作用について説明する。
光源部１６は、検査光２１及び参照光２２を発生させ、周波数変換部１７は、検査光２１の周波数を連続的に変化させ、パルス変調部１８は、周波数変換がなされた検査光２１に対してパルス変調を行い、検査光としての光パルス２３を生成し、方向性結合器１９は、光パルス２３を光ファイバ５に入射させる。
【００３５】
センサ部１ａ１及び１ａ２は、その設置箇所が湿潤状態にあると、前述のとおり光ファイバ５に歪みを発生させる。この際、光ファイバ５の曲げ損失が増大する。
【００３６】
また、光パルス２３は、後方散乱し、これにより生じた後方散乱光２４ａ及び２４ｂは、方向性結合器１９により受光される。
【００３７】
歪み分布測定部２０は、方向性結合器１９を介して後方散乱光２４ａ、２４ｂを受光し、また、光源部１６において発生した参照光２２を受光し、両者を比較することにより、受光した光が後方散乱光２４ａ、２４ｂであることを認識し、この後方散乱光２４ａ及び２４ｂの受光結果に基づいて、光ファイバ５において曲げ損失を検出するとともに、歪み分布、つまり光ファイバ５のどの位置に歪みが存在するかを検出する。
【００３８】
算出部１５は、分布測定部２０の検出結果に基づいて、センサ部１ａ１の監視対象における湿潤度と、センサ部１ａ２の監視対象における湿潤度の其々を算出する。
また、算出部１５には、鉛直変位量を算出する機能の他に、算出結果を表示する機能、ユーザ等に対して警報を発する機能等を有する。
【００３９】
なお、本図においては、２箇所の監視対象に対して湿潤度の計測を行う場合を示したがこれに限定されず、さらに別のセンサ部を設けることにより、３箇所以上の監視対象に対しても湿潤度の計測を行うことができる。
【００４０】
「第２の実施の形態」
上記の本発明の第１の実施の形態に係る湿潤状態検知装置２５においては、センサ部１ａの形状が円筒形であったが、これに限定されず多角形でも良い。
図６及び図７に示した本発明の第２の実施の形態に係る湿潤状態検知装置のセンサ部１ｂは、その一例である。
センサ部１ｂは、直方体の容器２ｂ、容器２ｂの開口部と同様の形状を有する網状部材４ｂと、長方形の凹凸部材３ｂと、長方形のフロート６ｂと有する。
【００４１】
本実施の形態と第１の実施の形態との相違点は、センサ部の形状のみであり、その他の機能、構成等は、第１の実施の形態と同様である。
【００４２】
このように本発明の湿潤状態検知装置は、センサ部に電気的部品を用いないため天候や電磁波等の外的要因の影響を受けない。また、光ファイバを用いることにより遠隔地から広範囲の湿潤状態を検知（監視）することができる。
【００４３】
なお、上記の全ての実施の形態においては、凹凸部の凹部の断面形状は台形であり、凸部の断面形状は三角形である場合を示したが、これに限定されず、凹部の断面形状を円弧状、矩形、台形、波形等にすることも可能であり、凸部分を円錐台、多角錐台、半球等の三次元形状にし、凹部分をそれに対応した形状にしても良い。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、天候や電磁波等の外的要因の影響受けずに、遠隔地から広範囲の湿潤状態を検知可能な湿潤状態検知装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るセンサ部の斜視図である。
【図２】図１のセンサ部の分解斜視図である。
【図３】図１のセンサ部の断面図である。
【図４】図１のセンサ部の作用を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る湿潤状態検知装置の構成図である。
【図６】本発明の第２の実施の携帯に係るセンサ部の斜視図である。
【図７】図６のセンサ部の分解斜視図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ  センサ部
２ａ、２ｂ  容器
３ａ、３ｂ  凹凸部材
４ａ、４ｂ  網状部材
５  光ファイバ
６ａ、６ｂ  フロート
７、１３  凹凸部
８  光ファイバ取付部
９  バネ
１０  固定部材
１１  ガイド部材
１２  ガイド部材挿入孔
１４  検出部
１５  算出部
１６  光源部
１７  周波数変換部
１８  パルス変調部
１９  方向性結合器
２０  歪み分布測定部
２１  検査光
２２  参照光
２３  パルス光
２４ａ、２４ｂ  後方散乱光
２５  湿潤状態検知装置
２６  液体
【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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