(57)【要約】【課題】継続的な検知が可能であるだけでなく、確実に作動することができ、土石流規模の測定も可能な土石流検知装置および検知システムを提供する。【解決手段】土石流検知装置は、土石流の流路の少なくとも片側の岸に定着させた架台構造物２と、該架台構造物２から上記流路断面内に振り子状に吊り下げられるセンサー棒１と、該センサー棒１の吊り下げ基部に設けられ、センサー棒の振れを検知する検知手段を備えた支点部材３から成る。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土石流の流路の少なくとも片側の岸に定着させた架台構造物と、該架台構造物から上記流路断面内に振り子状に吊り下げられるセンサー棒と、該センサー棒の吊り下げ基部に設けられ、センサー棒の振れを検知する検知手段を備えた支点部材と、から成ることを特徴とする土石流検知装置。
【請求項２】
上記架台構造物が、岸に定着された支柱と、該支柱から上記流路上に張り出された張出し梁から構成されることを特徴とする請求項１に記載の土石流検知装置。
【請求項３】
上記架台構造物が、両岸に定着された支柱と、両支柱間に取り付けられた張出し梁から構成されることを特徴とする請求項１に記載の土石流検知装置。
【請求項４】
上記架台構造物が、両岸に定着された定着部材と、これらの定着物間に張られたワイヤーから構成されることを特徴とする請求項１に記載の土石流検知装置。
【請求項５】
上記支点部材が、上記架台構造物に下に向けて固定される固定杆と、該固定杆の下端部に枢着軸を介して回動可能に取り付けられたセンサーブロックと、該センサーブロックに枢着軸を介して回動可能に取り付けられると共にセンサー棒を固定する揺動フレームと、上記各枢着軸にそれぞれ取り付けられた角度センサーから構成されることを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の土石流検知装置。
【請求項６】
上記支点部材が、上記架台構造物の張出し梁またはワイヤーに外挿されたパイプジョイントと、該パイプジョイントに固定されると共に上記センサー棒を固定するゴムジョイントと、該ゴムジョイントに取り付けられた振り角度検知センサーから構成されることを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の土石流検知装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかの項に記載の土石流検知装置により測定されたセンサー棒の回動データを入力し、送信信号に変換して光ケーブル等の送信手段に出力する送信部と、該送信部から送信されたセンサー棒の回動データや測定時刻や時間により、土石流の発生を常時モニターする計測管理部から構成されることを特徴とする土石流検知システム。
【請求項８】
上記計測管理部が、上記回動データや測定時間から算出される水位が、所定のトリガー設定水位と所定にトリガー設定時間を越えた時に、土石流の発生と判断するトリガーシステムを備えることを特徴とする請求項７に記載の土石流検知システム。
【請求項９】
トリガー設定水位とトリガー設定時間によるトリガー判断条件（敷居値）増減することにより、検知する土石流の規模、風などの誤作動要因の除去の程度を調節することを特徴とする請求項７または８に記載の土石流検知システム。
【請求項１０】
土石流と判断した場合、任意の遅延時間分だけ時刻歴を遡って土石流水位変化を記録するようにしたことを特徴とする請求項７、８または９に記載の土石流検知システム。
【請求項１１】
上記計測管理部が、各計測CPU水位モニター用プログラムと、各計測CPU管理システムメインメニュー画面用プログラムと、土石流計測システム用プログラムと、各計測CPUデータ編集プログラムと、計測CPUレベル設定用プログラムから成る計測プログラムを備えることを特徴とする請求項７、８、９または１０に記載の土石流検知システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土石流を早期に把握するための土石流検知装置および検知システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、土石流災害を少なくするために土石流の発生や規模等を早期に把握する必要がある。従来の土石流検知装置としては、接触型と非接触型に大別される。
接触型は、流路断面内にワイヤーを水平に張り、土石流が発生するとワーヤーが断線してこれを検知する。土石流の水位については、ワイヤーを上下に複数本張ることにより、大まかに計測することが可能である。
一方、非接触型としては、上記ワイヤーの代わりに光線を使用する光センサー、土石流の発生音をマイクで検知する音響センサー、土石流の流下時に発生する地震動を捉える振動センサー、或いは土石流に向けて超音波を発生すると共に、その反射波を受信して、その往復時間から水位を計測する超音波水位計などがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の土石流検知装置のうち、ワイヤーセンサーは、一度断線すると張り替えない限り再度の検知ができないため、連続的な使用ができないという課題があった。また、非接触型のセンサーは、連続的な使用はできるが、気象条件等により誤作動が生じ易く、信頼性に課題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、継続的な検知が可能であるだけでなく、確実に作動することができ、土石流規模の測定も可能な土石流検知装置および検知システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の土石流検知装置は、土石流の流路の少なくとも片側の岸に定着させた架台構造物と、該架台構造物から上記流路断面内に振り子状に吊り下げられるセンサー棒と、該センサー棒の吊り下げ基部に設けられ、センサー棒の振れを検知する検知手段を備えた支点部材と、から成ることを特徴とする。また、上記架台構造物が、岸に定着された支柱と、該支柱から上記流路上に張り出された張出し梁から構成されることを特徴とする。さらに、上記架台構造物が、両岸に定着された支柱と、両支柱間に取り付けられた張出し梁から構成されることを特徴とする。またさらに、上記架台構造物が、両岸に定着された定着部材と、これらの定着物間に張られたワイヤーから構成されることを特徴とする。更にまた、上記支点部材が、上記架台構造物に下に向けて固定される固定杆と、該固定杆の下端部に枢着軸を介して回動可能に取り付けられたセンサーブロックと、該センサーブロックに枢着軸を介して回動可能に取り付けられると共にセンサー棒を固定する揺動フレームと、上記各枢着軸にそれぞれ取り付けられた角度センサーから構成されることを特徴とする。また、上記支点部材が、上記架台構造物の張出し梁またはワイヤーに外挿されたパイプジョイントと、該パイプジョイントに固定されると共に上記センサー棒を固定するゴムジョイントと、該ゴムジョイントに取り付けられた振り角度検知センサーから構成されることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の土石流検知システムは、上記の土石流検知装置により測定されたセンサー棒の回動データを入力し、送信信号に変換して光ケーブル等の送信手段に出力する送信部と、該送信部から送信されたセンサー棒の回動データや測定時刻や時間により、土石流の発生を常時モニターする計測管理部から構成されることを特徴とする。また、上記計測管理部が、上記回動データや測定時間から算出される水位が、所定のトリガー設定水位と所定にトリガー設定時間を越えた時に、土石流の発生と判断するトリガーシステムを備えることを特徴とする。さらに、トリガー設定水位とトリガー設定時間によるトリガー判断条件（敷居値）増減することにより、検知する土石流の規模、風などの誤作動要因の除去の程度を調節することを特徴とする。又更に、土石流と判断した場合、任意の遅延時間分だけ時刻歴を遡って土石流水位変化を記録するようにしたことを特徴とする。更にまた、上記計測管理部が、各計測CPU水位モニター用プログラムと、各計測CPU管理システムメインメニュー画面用プログラムと、土石流計測システム用プログラムと、各計測CPUデータ編集プログラムと、計測CPUレベル設定用プログラムから成る計測プログラムを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１において、Ａはセンサー部、Ｂは送信部、Ｃは計測管理部である。前記センサー部Ａは、主としてセンサー棒１とその架台構造物２から構成されている。さらに、架台構造物２は、主として支柱２ａと張出し梁２ｂから成る。
【０００８】
上記センサー棒１は、支点部材３を介して上記張出し梁２ｂの先端部に振り子状に吊り下げられている。上記支点部材３は、主として固定杆３ａとセンサーブロック３ｂと揺動フレーム３ｃから構成されている。上記固定杆３ａは、上記張出し梁２ｂの先端部に下に向けて固定されている。該固定杆３ａの下端部には、枢着軸３ｄを介して上記センサーブロック３ｂが矢印Ｘ方向に回動可能に取り付けられている。さらに、該センサーブロック３ｂの左右には、枢着軸３ｅを介して上記揺動フレーム３ｃが矢印Ｙ方向に回動可能に取り付けられている。該揺動フレーム３ｃには上記センサー棒１が固定されている。
【０００９】
４はＸ方向（土石流の流れ方向）角度センサーであって上記枢着軸３ｅに取り付けられ、上記揺動フレーム３ｃの回動角を測定するようになっている。一方、５はＹ方向（土石流の流れ方向に直交する方向）角度センサーであって、上記枢着軸３ｄに取り付けられ、上記センサーブロック３ｂの回動角を測定するようになっている。
【００１０】
本実施例のセンサー部Ａは以上のように構成されているので、図３に示すように、振り子状のセンサー棒１が土石流によって跳ね上げられることによって土石流の発生を検知するとともに、センサー棒１の振れ角や振れ方向を角度センサー４および５により測定し、その後の土石流の水位を測定する。また、同時に発生時刻ならびに測定時刻を記録する。なお、上記支点部材３には揺動防止のためのバネを取り付け，風などによる揺れの制限と土石流終息後の揺れの早期停止を図るようにしてもよい。
【００１１】
上記送信部Ｂは、図４に示すように、上記各センサー４、５により検出した上記センサー棒１の回動データを入力する入力端子６と、該入力端子６からの信号を変換するエンコーダ入力回路７と、該変更されたセンサー信号を送信する送信回路８と、光ケーブルにより送信する光ケーブル成端箱９から構成されており、光ケーブル１０を通じて上記計測管理部Ｃに送信する。本実施例では光ケーブルにより送信するようになっているが、これに限定するものではなく、他の有線送信手段あるいは無線送信手段により送信してもよい。
【００１２】
上記計測管理部Ｃは、パーソナルコンピューター（ＰＣ）に搭載したトリガーシステムおよび計測プログラムによって、土石流の発生を常時モニターするとともに、発生検知の設定水位、設定時間の変更、過去の観測記録の表示、確認等の管理業務を行う。
【００１３】
図５は、上記装置により土石流の水位変化を観測した記録の模式図である。
上記トリガーシステムによれば、上記センサー棒１の先端が土石流により跳ね上げられ、トリガー設定水位Ｈｉを越え、かつトリガー設定時間Ｔｉ以上継続した場合に、土石流の発生と判断する。この時のトリガー設定水位Ｈｉとトリガー設定時間Ｔｉをトリガー判断条件（敷居値）とよび、この値を増減することにより、検知する土石流の規模、風などの誤作動要因の除去の程度を調節する。
土石流と判断した場合は，任意の遅延時間分だけ時刻歴を遡って土石流水位変化を記録する。
【００１４】
図６は計測プログラムの構成を示すもので，各計測CPU水位モニター用プログラム，各計測CPU管理システムメインメニュー画面用プログラム，土石流計測システム用プログラム，各計測CPUデータ編集プログラム，計測CPUレベル設定用プログラムからなる。
上記計測CPUは，ハネルセンサーと対になっており，ハネルセンサー設置台数と同じ台数設置する。計測システムは，各計測CPUと，これらの各計測CPUを集中管理する１台の集中管理用CPUから構成される。この集中管理用CPUに各計測CPU管理システムメインメニュー画面用プログラムを搭載し，各計測CPUを管理する。また，集中管理用CPUには，土石流計測に必要な条件をインプットするための土石流計測システム用プログラム，計測CPUレベル設定用プログラム及び各計測CPUで計測された土石流水位記録の処理を行うための各計測CPUデータ編集プログラムを搭載する。
各計測CPU水位モニター用プログラムは，各ハネルセンサーで検知される土石流水位のモニターと記録を行うものである
【００１５】
図７は、計測フローを示すもので、図−7はハネルセンサーの振れ角の変化状況(X軸データ)から土石流の判断を行うプログラムのフロー（１sタイマー割り込みルーティン）と土石流データの格納のフローを示している。
１sタイマー割り込みルーティンは、上記土石流計測システム用プログラムで設定されたトリガー設定時間（Ti）が１秒（1s）の場合の土石流判断のプログラムフローである。
計測ルーティンのメインルーティンは，土石流データの格納の手順を示している。X軸データが，土石流と判断された場合(TRGFLG≧1)には，40秒前からのデータと土石流発生から最低120秒間はデータを格納する。土石流発生から120秒後に土石流が終息（TRGFLG=0）していれば，データの格納を終了し，土石流が継続していると判断された場合(TRGFLG≧1)は，さらにデータの格納を続けることをフローは示している。
【００１６】
図８はX軸データを基に土石流の判断を行うフローを示している。X軸データから計算された水位(H)が，トリガー設定水位(Hi)より高く，かつ継続時間(T)が，トリガー設定時間(Ti)より長い場合に土石流であると判断し，土石流発生警報を発生するフローとなっている。また，継続時間(T)が，120秒を経過し，土石流が終息していれば土石流発生警報を停止するが，土石流が継続していれば土石流発生警報を発生し続けることになる。
【００１７】
図９は、土石流監視モニター画面の一例を示すもので、設定警報水位、Ｘ軸方向の角度、Ｙ軸方向の角度、水位、トリガ設定水位、センサ棒の長さ、トリガ設定時間、水位モニタ等が表示されるようになている。
図１０は、土石流水位波形例を示すものである。
【００１８】
図１１は本発明の支点部材３の別の実施例を示すもので、張出し梁２ｂの先端部にパイプジョイント１１を回転自在に外挿し、該パイプジョイント１１にゴムジョイント１２を介してセンサー棒１を取り付ける。このゴムジョイント１２には、適当な歪みセンサーや圧力センサーなどを取り付けて、センサー棒１の振れによるゴムジョイント１２の変形量を測定し、土石流の発生や水位等を計測する。
【００１９】
図１２は、上記架台構造物２の別の実施例を示すもので、両岸に定着部材（図示せず）を定着させて、これからワイヤー１３をＸ字状に張り、その交差部に上記パイプジョイント１１を取り付けて構成する。なお、本ワイヤー１３には、図２に示す支点部材３を取り付けてもよい。さらに、本発明の架台構造物は、両岸に支柱２ａと定着せしめて、その間に張出し梁２ｂを取り付けた、いわゆる門柱式構造としてもよい。
【００２０】
【発明の効果】
１）  本発明によれば、土石流の連続検知および概略水位の測定が可能である。
検知装置は，センサー棒によって土石流流体に直接接触して発生を検知するので，検知が確実で，しかも従来のワイヤーセンサーに比べ断線することがなく連続検知が可能である。
また，概略水位を土石流発生から終息まで連続的に観測することが可能であるので，観測結果の利用方法は，警戒避難のみでなく今後の発展性を持つ。
２）  本発明によれば、水位を直接検知するので複雑な変換則が不要である。検知装置は，センサー棒の先端標高を棒の振れ角から計算するため，従来の検知装置に比べ，補正係数として温度，気圧など外的変数を含まないことや，音圧，振動規模など土石流の間接的情報から規模推定を行う場合に比べ，水位変換則が単純で理解しやすい。
３）  本発明によれば、構造が簡単であるため、保守の頻度が低い。
機械部品は複雑な構造を持たず，土石流と接するセンサー棒は，想定外の衝撃力が作用し破損した場合には容易に交換することができる。
河床変動，土砂堆積などの場合には，センサー棒の長さの変更により対応できるため，少ない労力で且つ安全に保守点検，観測の継続を行うことができる。
４）  誤動作要因である，風による揺動，人，野生動物の接触は，揺動防止用のバネとトリガーシステムによりキャンセルすることができるため，誤動作することが少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の土石流検知システムの一実施例を示す概略説明図である。
【図２】支点部材の一実施例を示す説明図である。
【図３】本発明の測定原理を説明する説明図である。
【図４】送信部のブロック図である。
【図５】観測記録の模式図である。
【図６】計測プログラムの構成例を示したブロック図である。
【図７】計測フロー図である。
【図８】判断フロー図である。
【図９】監視モニタ画面図である。
【図１０】水位波形例を示す図である。
【図１１】本発明の別の実施例を示す説明図である。
【図１２】本発明の更に別の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  センサー棒
２  架台構造物
２ａ  支柱
２ｂ  張出し梁
３  支点部材
３ａ  固定杆
３ｂ  センサーブロック
３ｃ  揺動フレーム
３ｄ  枢着軸
３ｅ  枢着軸
４  角度センサー
５  角度センサー
６  入力端子
７  エンコーダ入力回路
８  送信回路
９  光ケーブル成端箱
１０  光ケーブル
１１  パイプジョイント
１２  ゴムジョイント
１３  ワイヤー
【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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【図８】
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【図９】
2004205433.tif 000011
【図１０】
2004205433.tif 000012
【図１１】
2004205433.tif 000013
【図１２】
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