(57)【要約】【目的】振動発生原因が落石か否かを正確に判定する。【構成】本発明に係る落石検知システム１は、傾斜地盤用振動検出センサー２、落石防止手段としての防止柵用振動検出センサー３、周波数特性演算手段としてのＦＦＴアナライザ４及び演算処理装置としてのコンピュータ５から構成してあり、防止柵用振動検出センサー３及び傾斜地盤用振動検出センサー２は、落石防護柵や傾斜地盤上で生じた振動を該振動の発生位置が特定できる状態で検出できるようになっている。コンピュータ５は、傾斜地盤用振動検出センサー２及び防止柵用振動検出センサー３でそれぞれ振動が検出されたこと及び各振動の発生時刻の時間差とそれらの発生位置との間に振動発生原因の同一性に関して一定の相関関係があることを基準として振動発生原因が落石であるか否かを判定できるように構成してある。【選択図】  図１
2004205309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜地盤の下方に立設された落石防止手段に沿って配置され該落石防止手段の振動を該振動の発生位置が特定できる状態で検出可能な防止手段用振動検出センサーと、該防止手段用振動検出センサーと対向するように前記傾斜地盤の上方に設置され該傾斜地盤上で生じた振動を該振動の発生位置が特定できる状態で検出可能な傾斜地盤用振動検出センサーと、所定の演算処理を行う演算処理装置とを備えるとともに、該演算処理装置を、前記傾斜地盤用振動検出センサー及び前記防止手段用振動検出センサーでそれぞれ振動が検出されたこと及び各振動の発生時刻の時間差とそれらの発生位置との間に振動発生原因の同一性に関して一定の相関関係があることを基準として振動発生原因が落石であるか否かを判定できるように構成したことを特徴とする落石検知システム。
【請求項２】
前記防止手段用振動検出センサー及び前記傾斜地盤用振動検出センサーで検出された各振動の発生位置を用いて前記落石の移動方向を前記演算処理装置で演算する請求項１記載の落石検知システム。
【請求項３】
前記防止手段用振動検出センサー及び前記傾斜地盤用振動検出センサーで検出された各振動の発生位置間の距離及び前記時間差を用いて前記落石の移動速度を前記演算処理装置で演算する請求項１記載の落石検知システム。
【請求項４】
前記防止手段用振動検出センサー及び前記傾斜地盤用振動検出センサーで検出された各振動データからそれらの継続時間を前記演算処理装置で演算する請求項１記載の落石検知システム。
【請求項５】
前記防止手段用振動検出センサーで検出された振動の検出回数を前記演算処理装置で計数する請求項１記載の落石検知システム。
【請求項６】
前記防止手段用振動検出センサーで検出された振動のデータから該振動の振幅を前記演算処理装置で演算する請求項１記載の落石検知システム。
【請求項７】
前記防止手段用振動検出センサーで検出された振動のデータから該振動の周波数特性を周波数特性演算手段で演算し、該振動の周波数特性を、前記落石防止手段における前記周波数特性―運動量関係又は周波数特性―運動エネルギー関係と比較し、該比較結果から前記落石の剛性及び衝突速度を前記演算処理装置で演算する請求項１記載の落石検知システム。
【請求項８】
前記防止手段用振動検出センサーを前記落石防止手段の基部と頂部に複数設置した請求項６又は請求項７記載の落石検知システム。
【請求項９】
前記防止手段用振動検出センサー及び前記傾斜地盤用振動検出センサーは、一対の光ファイバーの各一端に第１のＷＤＭカプラを非分岐側にてそれぞれ接続するとともに該各第１のＷＤＭカプラを分岐側にて互いに光接続し、前記一対の光ファイバーの各他端に第２のＷＤＭカプラを非分岐側にてそれぞれ接続するとともに該各第２のＷＤＭカプラを分岐側にて互いに光接続し、所定波長の光を出力する第１の光源と第１の光検出手段とが接続された第１のカプラをその分岐側にて前記各第２のＷＤＭカプラの分岐側にそれぞれ光接続するとともに前記第１の光源とは異なる波長の光を出力する第２の光源と第２の光検出手段とが接続された第２のカプラをその分岐側にて前記各第１のＷＤＭカプラの分岐側にそれぞれ光接続して構成してなるとともに、前記第１の光源から出力された光が前記第１のカプラで時計回りの光と反時計回りの光とに分波され前記第２のＷＤＭカプラ及び前記第１のＷＤＭカプラを経由して前記第１のカプラに戻り、該第１のカプラで合波されて前記第１の光検出手段で検出される第１の光経路と、前記第２の光源から出力された光が前記第２のカプラで時計回りの光と反時計回りの光とに分波され前記第１のＷＤＭカプラ及び前記第２のＷＤＭカプラを経由して前記第２のカプラに戻り、該第２のカプラで合波されて前記第２の光検出手段で検出される第２の光経路とが形成されてなる請求項１乃至請求項８のいずれか一記載の落石検知システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として崖と道路あるいは線路との間に設けられた落石防止柵に適用される落石検知システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
落石や土石流の危険がある崖や法面には、万一の落石や土石流から道路や線路あるいは通過車両を守るため、道路あるいは線路との間に落石防止柵が立設される。また、落石や土石流があったときにそれを検知するシステムが落石防止柵に設けられることも多い。
【０００３】
かかる落石検知システムは、従来、電線を張設しその通電遮断によって落石を検知したり、加速度センサーによる振動検出によって落石を検知する方法が採用されていたが、最近では、光ファイバを利用して落石検知システムを構成することが行われている。
【０００４】
【非特許文献１】
星和電機株式会社、落石検知システム、[online]、[平成１４年１０月１１日検索]、インターネット＜URL : http://www.seiwa.co.jp/enterprise/it/rakuseki.html＞
【０００５】
【非特許文献２】
長野国道工事事務所、防災監視観測システム、[online]、[平成１４年１０月１１日検索]、インターネット＜URL : http://www.ktr.mlit.go.jp/nagano/03jigyou/kanri/03b.htm＞
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、光ファイバの周囲に振動が生じたり軸ひずみが生じたりすると、光の伝搬位相に変化が生じることが知られており、かかる位相変化を例えば光ファイバリング干渉計を用いて検出すれば、崖と道路あるいは線路との間に設けられた落石防止柵に落石が衝突したことを検知するためのセンサーとして使用することが可能であり、より精度の高い落石検知システムとしてその実現が待たれている。
【０００７】
しかしながら、これらの落石検知システムは、電線張設によるものは言うまでもなく、加速度センサーを用いたシステムや光ファイバーを用いた従前のシステムあるいは光ファイバーリング干渉計を用いたシステムでさえ、なんらかの振動源が落石防止柵に作用したことがわかるにすぎない。
【０００８】
すなわち、上述したいずれのシステムを用いたとしても、落石に関する衝突規模や衝突頻度といった諸情報はもちろん、動物のしわざや倒木の場合にも振動検出してしまうため、振動原因が落石なのかどうかさえ判別することができないのが現状である。
【０００９】
したがって、従前の落石検知システムで振動が検出された場合、監視員が振動検出場所まで出向いて振動発生原因が落石であったことや、その場合における落石状況、落石防止柵の破損状況等を目視で確認せざるを得ないという問題を生じていた。
【００１０】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、振動発生原因が落石か否かを特定するとともに、落石の場合における衝突規模や衝突頻度といった落石に関するさまざまな情報を得ることが可能な落石検知システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る落石検知システムは請求項１に記載したように、傾斜地盤の下方に立設された落石防止手段に沿って配置され該落石防止手段の振動を該振動の発生位置が特定できる状態で検出可能な防止手段用振動検出センサーと、該防止手段用振動検出センサーと対向するように前記傾斜地盤の上方に設置され該傾斜地盤上で生じた振動を該振動の発生位置が特定できる状態で検出可能な傾斜地盤用振動検出センサーと、所定の演算処理を行う演算処理装置とを備えるとともに、該演算処理装置を、前記傾斜地盤用振動検出センサー及び前記防止手段用振動検出センサーでそれぞれ振動が検出されたこと及び各振動の発生時刻の時間差とそれらの発生位置との間に振動発生原因の同一性に関して一定の相関関係があることを基準として振動発生原因が落石であるか否かを判定できるように構成したものである。
【００１２】
また、本発明に係る落石検知システムは、前記防止手段用振動検出センサー及び前記傾斜地盤用振動検出センサーで検出された各振動の発生位置を用いて前記落石の移動方向を前記演算処理装置で演算するものである。
【００１３】
また、本発明に係る落石検知システムは、前記防止手段用振動検出センサー及び前記傾斜地盤用振動検出センサーで検出された各振動の発生位置間の距離及び前記時間差を用いて前記落石の移動速度を前記演算処理装置で演算するものである。
【００１４】
また、本発明に係る落石検知システムは、前記防止手段用振動検出センサー及び前記傾斜地盤用振動検出センサーで検出された各振動データからそれらの継続時間を前記演算処理装置で演算するものである。
【００１５】
また、本発明に係る落石検知システムは、前記防止手段用振動検出センサーで検出された振動の検出回数を前記演算処理装置で計数するものである。
【００１６】
また、本発明に係る落石検知システムは、前記防止手段用振動検出センサーで検出された振動のデータから該振動の振幅を前記演算処理装置で演算するものである。
【００１７】
また、本発明に係る落石検知システムは、前記防止手段用振動検出センサーで検出された振動のデータから該振動の周波数特性を周波数特性演算手段で演算し、該振動の周波数特性を、前記落石防止手段における前記周波数特性―運動量関係又は周波数特性―運動エネルギー関係と比較し、該比較結果から前記落石の剛性及び衝突速度を前記演算処理装置で演算するものである。
【００１８】
また、本発明に係る落石検知システムは、前記防止手段用振動検出センサーを前記落石防止手段の基部と頂部に複数設置したものである。
【００１９】
また、本発明に係る落石検知システムは、前記防止手段用振動検出センサー及び前記傾斜地盤用振動検出センサーは、一対の光ファイバーの各一端に第１のＷＤＭカプラを非分岐側にてそれぞれ接続するとともに該各第１のＷＤＭカプラを分岐側にて互いに光接続し、前記一対の光ファイバーの各他端に第２のＷＤＭカプラを非分岐側にてそれぞれ接続するとともに該各第２のＷＤＭカプラを分岐側にて互いに光接続し、所定波長の光を出力する第１の光源と第１の光検出手段とが接続された第１のカプラをその分岐側にて前記各第２のＷＤＭカプラの分岐側にそれぞれ光接続するとともに前記第１の光源とは異なる波長の光を出力する第２の光源と第２の光検出手段とが接続された第２のカプラをその分岐側にて前記各第１のＷＤＭカプラの分岐側にそれぞれ光接続して構成してなるとともに、前記第１の光源から出力された光が前記第１のカプラで時計回りの光と反時計回りの光とに分波され前記第２のＷＤＭカプラ及び前記第１のＷＤＭカプラを経由して前記第１のカプラに戻り、該第１のカプラで合波されて前記第１の光検出手段で検出される第１の光経路と、前記第２の光源から出力された光が前記第２のカプラで時計回りの光と反時計回りの光とに分波され前記第１のＷＤＭカプラ及び前記第２のＷＤＭカプラを経由して前記第２のカプラに戻り、該第２のカプラで合波されて前記第２の光検出手段で検出される第２の光経路とが形成されてなるものである。
【００２０】
本発明に係る落石検知システムにおいては、防止手段用振動検出センサー及び傾斜地盤用振動検出センサーでそれぞれ振動検出を行い、次いで該振動検出の結果を演算処理装置で演算処理することで、以下の判定を行う。
【００２１】
すなわち、まず、上述したように傾斜地盤用振動検出センサー及び防止手段用振動検出センサーによって傾斜地盤及び落石防止手段で生じている振動及び該振動の発生位置をそれぞれ検出する。
【００２２】
次に、検出された振動が傾斜地盤用振動検出センサーのみである場合には、振動発生原因が倒木等の非転落物に起因するものと判断し、また、防止手段用振動検出センサーのみである場合には、動物、風、走行車両等の外的要因に起因するものとそれぞれ判断し、演算処理を終了する。
【００２３】
一方、傾斜地盤用振動検出センサー及び防止手段用振動検出センサーの両方で振動検出された場合には、各振動の発生時刻の時間差とそれらの発生位置との間に振動発生原因の同一性に関して一定の相関関係があるかどうかを判断し、相関関係があれば、振動発生原因が落石であると判断する。
【００２４】
すなわち、傾斜地盤用振動検出センサーと防止手段用振動検出センサーでそれぞれ振動を検出し得る任意の二点で振動が検出されたと仮定し、該二点間を岩石が転落する予想時間を傾斜地盤の地形を考慮して算出した上、該転落予想時間とそれに対応する二点との関係を相関関係として予め定めておき、各振動の発生位置を上述の相関関係に当てはめて転落予想時間を求め、該転落予想時間が各振動の発生時刻の時間差に合致する場合には、振動発生原因の同一性に関して各振動の発生時刻の時間差とそれらの発生位置との間に相関関係があると推定し、振動発生原因が落石であると判断する。
【００２５】
相関関係がない場合、つまり、転落予想時間よりも時間差が大きいか、逆に転落予想時間よりも時間差が小さい場合には、いずれも振動発生原因の同一性がないので、傾斜地盤用振動検出センサーのみで振動検出された場合や、防止手段用振動検出センサーのみで振動検出された場合と同様に処理すればよい。
【００２６】
なお、傾斜地盤の地形上、二点間で落石が起こり得ない、あるいはその可能性がきわめて低い場合、例えば二点がほぼ同一の標高である場合には予め相関関係なしと設定しておけばよい。
【００２７】
落石防止手段は、落石を防止するために設けられたものである限り、防護の対象は必ずしも道路や線路とは限らず、重要施設を取り囲むように設置されたもの等も包含される。また、落石防止手段は、主として落石防止柵を対象とするが、落石を防止するものであればいかなるものでもよく、落石防止擁壁、落石覆工等も包含される。
【００２８】
防止手段用振動検出センサー及び傾斜地盤用振動検出センサーは、互いに対向するように配置すればよい。例えば、傾斜地盤用振動検出センサーを、防止手段用振動検出センサーが配置されている落石防止手段と並行させて傾斜地盤内に埋設することが考えられる。なお、かかる場合、両振動検出センサーを平行配置する必要はなく、離間距離が場所によって異なってもかまわない。
【００２９】
このように、上述した構成によれば、落石の有無を判定することができるが、前記防止手段用振動検出センサー及び前記傾斜地盤用振動検出センサーで検出された各振動の発生位置を用いて前記落石の移動方向を前記演算処理装置で演算するように構成することにより、岩石がどの方向から転落してきたかを把握することができる。
【００３０】
また、前記防止手段用振動検出センサー及び前記傾斜地盤用振動検出センサーで検出された各振動の発生位置間の距離及び前記時間差を用いて前記落石の移動速度を前記演算処理装置で演算することにより、落石がどの程度の速さで転落してきたかを把握することができる。
【００３１】
また、前記防止手段用振動検出センサー及び前記傾斜地盤用振動検出センサーで検出された各振動データからそれらの継続時間を前記演算処理装置で演算することにより、落石が単発的か、それとも連続的か、すなわち土砂崩壊であるかを判定することができる。
【００３２】
また、前記防止手段用振動検出センサーで検出された振動の検出回数を前記演算処理装置で計数することにより、落石の衝突頻度を把握することができる。
【００３３】
また、前記防止手段用振動検出センサーで検出された振動のデータから該振動の振幅を前記演算処理装置で演算することにより、落石の衝突エネルギーを把握することができる。
【００３４】
また、前記防止手段用振動検出センサーで検出された振動のデータから該振動の周波数特性を周波数特性演算手段で演算し、該振動の周波数特性を、前記落石防止手段における前記周波数特性―運動量関係又は周波数特性―運動エネルギー関係と比較し、該比較結果から前記落石の剛性及び衝突速度を前記演算処理装置で演算するようにしてもよい。
【００３５】
周波数特性演算手段は、例えば市販されているＦＦＴアナライザで構成することができる。周波数特性―運動量関係、あるいは周波数特性―運動エネルギー関係については、実験やシミュレーションによって予め求めておく。かかる実験やシミュレーションを行う際には、衝突物の硬さ、質量、大きさ、衝突時の速度その他落石の衝突に関連した項目をパラメータとする。
【００３６】
このように構成すれば、落石防止手段に衝突した転落物が落石であるとの判定精度を向上させることができるとともに、落石の規模を把握することもできる。
【００３７】
防止手段用振動検出センサーは、岩石が衝突したときに振動が生じる部位であれば、落石防止手段のどこに設置するかは任意であるが、これを前記落石防止手段の基部と頂部に複数設置したならば、落石の衝突エネルギー、転落物が落石であるとの判定精度及び落石の規模をより正確に評価することが可能となる。
【００３８】
前記防止手段用振動検出センサー及び前記傾斜地盤用振動検出センサーは、外力として作用する振動を該振動の発生位置が特定できる状態で検出できるのであれば、どのような構成とするかは任意であり、複数の加速度センサーを所定の間隔ごとに配置して構成することもできるが、一対の光ファイバーの各一端に第１のＷＤＭカプラを非分岐側にてそれぞれ接続するとともに該各第１のＷＤＭカプラを分岐側にて互いに光接続し、前記一対の光ファイバーの各他端に第２のＷＤＭカプラを非分岐側にてそれぞれ接続するとともに該各第２のＷＤＭカプラを分岐側にて互いに光接続し、所定波長の光を出力する第１の光源と第１の光検出手段とが接続された第１のカプラをその分岐側にて前記各第２のＷＤＭカプラの分岐側にそれぞれ光接続するとともに前記第１の光源とは異なる波長の光を出力する第２の光源と第２の光検出手段とが接続された第２のカプラをその分岐側にて前記各第１のＷＤＭカプラの分岐側にそれぞれ光接続して構成するとともに、前記第１の光源から出力された光が前記第１のカプラで時計回りの光と反時計回りの光とに分波され前記第２のＷＤＭカプラ及び前記第１のＷＤＭカプラを経由して前記第１のカプラに戻り、該第１のカプラで合波されて前記第１の光検出手段で検出される第１の光経路と、前記第２の光源から出力された光が前記第２のカプラで時計回りの光と反時計回りの光とに分波され前記第１のＷＤＭカプラ及び前記第２のＷＤＭカプラを経由して前記第２のカプラに戻り、該第２のカプラで合波されて前記第２の光検出手段で検出される第２の光経路とが形成されてように構成することが考えられる。
【００３９】
ＷＤＭカプラは、波長依存性を利用して異なる波長の光を分波及び合波する機能を持った光デバイスであり、市販されているものから適宜選択すればよい。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る落石検知システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
図１は、本実施形態に係る落石検知システムを示した図であり、(a)は全体ブロック図、(b)は配置状況を示した斜視図である。また、図２は、配置状況を示した平面図である。
【００４２】
これらの図でわかるように、本実施形態に係る落石検知システム１は、傾斜地盤用振動検出センサー２、防止手段用振動検出センサーとしての防止柵用振動検出センサー３、周波数特性演算手段としてのＦＦＴアナライザ４及び演算処理装置としてのコンピュータ５から構成してある。
【００４３】
防止柵用振動検出センサー３は、傾斜地盤６の下方に立設された落石防止手段としての落石防止柵７に沿って配置してあり、該落石防止柵の振動、特に水平面外方向の振動を該振動の発生位置が特定できる状態で検出できるようになっている。
【００４４】
一方、傾斜地盤用振動検出センサー２は、防止柵用振動検出センサー３と対向するように該防止柵用振動検出センサーと並行して傾斜地盤６の上方に埋設してあり、該傾斜地盤上で生じた振動を該振動の発生位置が特定できる状態で検出できるようになっている。
【００４５】
防止柵用振動検出センサー３及び傾斜地盤用振動検出センサー２は、例えば光ファイバーを伝播する光の位相、振幅、振動数等の変化を検出することによって、該光ファイバーに作用した物理的な振動の性状及び振動の発生位置を計測することが可能な公知の光ファイバー振動センサーを適宜用いればよい。
【００４６】
コンピュータ５は、傾斜地盤用振動検出センサー２及び防止柵用振動検出センサー３でそれぞれ振動が検出されたこと及び各振動の発生時刻の時間差とそれらの発生位置との間に振動発生原因の同一性に関して一定の相関関係があることを基準として振動発生原因が落石であるか否かを判定できるように構成してある。
【００４７】
また、コンピュータ５は、防止柵用振動検出センサー３及び傾斜地盤用振動検出センサー２で検出された各振動の発生位置を用いて落石の移動方向を演算するとともに、各振動の発生位置間の距離及び時間差を用いて落石の移動速度を演算するように構成してある。
【００４８】
また、コンピュータ５は、防止柵用振動検出センサー３及び傾斜地盤用振動検出センサー２で検出された各振動データからそれらの継続時間を演算するようになっているとともに、防止柵用振動検出センサー３で検出された振動の検出回数を計数し、また、該振動のデータから振動の振幅を演算するようになっている。
【００４９】
さらに、コンピュータ５は、防止柵用振動検出センサー３で検出された振動のデータから該振動の周波数特性をＦＦＴアナライザ４で演算し、該振動の周波数特性を、落石防止柵７における周波数特性―運動量関係、又は周波数特性―運動エネルギー関係と比較し、該比較結果から落石の剛性及び衝突速度を演算するようになっている。
【００５０】
本実施形態に係る落石検知システム１においては、防止柵用振動検出センサー３及び傾斜地盤用振動検出センサー２でそれぞれ振動検出を行い、次いで該振動検出の結果をコンピュータ５で演算処理することで、以下の判定を行う。
【００５１】
図３は、演算処理の手順を示したフローチャートである。同図に示すように、まず、上述したように傾斜地盤用振動検出センサー２及び防止柵用振動検出センサー３によって傾斜地盤６及び落石防止柵７で生じている振動及び該振動の発生位置をそれぞれ検出し、傾斜地盤用振動検出センサー２で検出された振動の発生位置をＡ点、防止柵用振動検出センサー３で検出された振動の発生位置をＢ点とする（ステップ１０１）。
【００５２】
次に、検出された振動が傾斜地盤用振動検出センサー２のみである場合には（ステップ１０２, YES）、Ａ点における振動発生原因が倒木等の非転落物に起因するものと判断し、演算を終了する。
【００５３】
また、検出された振動が防止柵用振動検出センサー３のみである場合には（ステップ１０３, YES）、Ｂ点における振動発生原因が、動物、風、走行車両等の外的要因に起因するものと判断し、演算処理を終了する。
【００５４】
次に、傾斜地盤用振動検出センサー２及び防止柵用振動検出センサー３の両方で振動検出された場合には（ステップ１０３, NO）、各振動の発生時刻の時間差Δｔとそれらの発生位置であるＡ点とＢ点との間に振動発生原因の同一性に関して一定の相関関係があるかどうか、つまり、Ａ点とＢ点で観測された振動が岩石の転落に起因するものであるかどうかを判断する（ステップ１０４）。
【００５５】
上述した相関関係は、傾斜地盤用振動検出センサー２と防止柵用振動検出センサー３でそれぞれ振動を検出し得る任意の二点で振動が検出されたものと仮定し、該二点間を岩石が転落する予想時間を傾斜地盤６の地形を考慮して算出した上、該転落予想時間とそれに対応する二点との関係を相関関係として予め定めておけばよい。
【００５６】
かかる相関関係は、例えば傾斜地盤用振動検出センサー２で振動を検出し得る点をＸ1、Ｘ2、Ｘ3・・・、防止柵用振動検出センサー３で振動を検出し得る点をＹ1、Ｙ2、Ｙ3・・・とし、それらの二点を任意に組み合わせたときの転落予想時間を表１に示すようにテーブル形式でコンピュータ５の記憶装置に保存しておけばよい。
【００５７】
【表１】
2004205309.tif 000003
【００５８】
なお、傾斜地盤６の地形上、二点間で落石が起こり得ない、あるいはその可能性がきわめて低い場合、例えば二点がほぼ同一の標高である場合には予め相関関係なしと設定しておけばよい（表１では「―」で示してある）。
【００５９】
相関関係があるかどうかは、各振動の発生位置Ａ点をＸi、Ｂ点をＹiに当てはめて転落予想時間を求め、該転落予想時間が上述した時間差Δｔに合致する場合には、振動発生原因の同一性に関して各振動の発生時刻の時間差Δｔとそれらの発生位置Ａ点、Ｂ点との間に相関関係があると推定し（ステップ１０４, YES）、振動発生原因が落石であると判断する（ステップ１０５）。
【００６０】
相関関係がない場合（ステップ１０４, NO）、つまり、転落予想時間よりも時間差が大きいか、逆に転落予想時間よりも時間差が小さい場合には、転落時間から考えてＡ点とＢ点が離れすぎているか近すぎるかであって、いずれも振動発生原因の同一性がない、つまり岩石が転落したことに起因する振動ではないとみなすことができるので、傾斜地盤用振動検出センサー２のみで振動検出された場合や、防止柵用振動検出センサー３のみで振動検出された場合と同様、演算処理を終了すればよい。
【００６１】
このような手順により、振動の発生原因が落石であるかどうかを判定することができるが、これに加えて以下の演算処理を行う。なお、以下の演算処理は順不同で行ってもかまわない。
【００６２】
まず、防止柵用振動検出センサー３で検出された振動の発生位置であるＢ点と、傾斜地盤用振動検出センサー２で検出された振動の発生位置であるＡ点とを用いて、落石の移動方向をコンピュータ５で演算することにより、岩石がどの方向から転落してきたかを把握する。
【００６３】
図４は、Ａ点、Ｂ点を平面図にプロットしたものであり、同図の例では、Ａ点からＢ点に向かう方向が落石の移動方向であることを示している。かかる図については、コンピュータ５のディスプレイに画像として表示することにより、移動方向の把握を容易に行うことができる。
【００６４】
次に、防止柵用振動検出センサー３及び傾斜地盤用振動検出センサー２で検出された各振動の発生位置Ａ，Ｂ間の距離Ｌ及び時間差Δｔを用いて落石の移動速度ｖをコンピュータ５で演算することにより、落石がどの程度の速さで転落してきたのかを把握する。
【００６５】
図５は、Ａ点、Ｂ点を平面図にプロットすることで落石の移動方向を示すとともに、方向がＡ点からＢ点、大きさがｖであるベクトルとして示している。かかる図についても、コンピュータ５のディスプレイに画像として表示することにより、移動方向及び移動速度の把握を容易に行うことができる。
【００６６】
次に、防止柵用振動検出センサー３及び傾斜地盤用振動検出センサー２で検出された各振動データからそれらの継続時間をコンピュータ５で演算することにより、落石が単発的か、それとも連続的か、すなわち土砂崩壊であるかどうかを判定する。
【００６７】
次に、防止柵用振動検出センサー３で検出された振動の検出回数をコンピュータ５で計数することにより、落石の衝突頻度を把握するとともに、防止柵用振動検出センサー３で検出された振動のデータから該振動の振幅をコンピュータ５で演算することにより、落石の衝突エネルギーを把握する。
【００６８】
次に、防止柵用振動検出センサー３で検出された振動のデータから該振動の周波数特性をＦＦＴアナライザ４で演算し、該振動の周波数特性を、落石防止柵７における周波数特性―運動量関係、又は周波数特性―運動エネルギー関係と比較し、該比較結果から落石の剛性及び衝突速度をコンピュータ５で演算する。
【００６９】
周波数特性―運動量関係、あるいは周波数特性―運動エネルギー関係については、実験やシミュレーションによって予め求めておく。かかる実験やシミュレーションを行う際には、衝突物の硬さ、質量、大きさ、衝突時の速度その他落石の衝突に関連した項目をパラメータとする。
【００７０】
このように構成すれば、落石防止柵７に衝突した転落物が落石であるとの判定精度を向上させることができるとともに、落石の規模を把握することもできる。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態に係る落石検知システム１によれば、傾斜地盤用振動検出センサー２及び防止柵用振動検出センサー３でそれぞれ振動が検出されたこと及び各振動の発生時刻の時間差Δｔとそれらの発生位置Ａ点，Ｂ点との間に振動発生原因の同一性に関して一定の相関関係があることを基準として振動発生原因が落石であるか否かを判定できるように構成したので、動物のしわざや倒木が原因で振動が発生する場合が除外され、振動原因が落石である場合だけを正確に判別することが可能となる。
【００７２】
そのため、従前の落石検知システムのように、監視員が振動検出場所まで出向いて振動発生原因が落石であることを確認する必要がなくなる。
【００７３】
また、本実施形態に係る落石検知システム１によれば、防止柵用振動検出センサー３で検出された振動の発生位置であるＢ点と、傾斜地盤用振動検出センサー２で検出された振動の発生位置であるＡ点とを用いて、落石の移動方向をコンピュータ５で演算するようにしたので、岩石がどの方向から転落してきたかを把握することができる。特に、落石の移動方向をコンピュータ５のディスプレイに画像として表示すれば、移動方向の把握を容易に行うことが可能となる。
【００７４】
また、本実施形態に係る落石検知システム１によれば、防止柵用振動検出センサー３及び傾斜地盤用振動検出センサー２で検出された各振動の発生位置Ａ，Ｂ間の距離Ｌ及び時間差Δｔを用いて落石の移動速度ｖをコンピュータ５で演算するようにしたので、落石がどの程度の速さで転落してきたのかを把握することができる。特に、落石の移動方向及び移動速度をコンピュータ５のディスプレイに画像としてベクトル表示するようにすれば、移動方向及び移動速度の把握を容易に行うことができる。
【００７５】
また、本実施形態に係る落石検知システム１によれば、防止柵用振動検出センサー３及び傾斜地盤用振動検出センサー２で検出された各振動データからそれらの継続時間をコンピュータ５で演算するようにしたので、落石が単発的か、それとも連続的か、すなわち土砂崩壊であるかどうかを判定することが可能となる。
【００７６】
また、本実施形態に係る落石検知システム１によれば、防止柵用振動検出センサー３で検出された振動の検出回数をコンピュータ５で計数することにより、落石の衝突頻度を把握し、ひいては落石状況の将来予測を行うことができるとともに、防止柵用振動検出センサー３で検出された振動のデータから該振動の振幅をコンピュータ５で演算するようにしたので、落石の衝突エネルギーを把握することが可能となる。
【００７７】
また、本実施形態に係る落石検知システム１によれば、防止柵用振動検出センサー３で検出された振動のデータから該振動の周波数特性をＦＦＴアナライザ４で演算し、該振動の周波数特性を、落石防止柵７における周波数特性―運動量関係、又は周波数特性―運動エネルギー関係と比較し、該比較結果から落石の剛性及び衝突速度をコンピュータ５で演算するようにしたので、落石防止柵７に衝突した転落物が落石であるとの判定精度を向上させ、動物の衝突可能性を除外することができるとともに、落石の規模を把握することも可能となる。
【００７８】
本実施形態では、ＦＦＴアナライザ４を用いるようにしたが、周波数分析を行わないのであれば、これを適宜省略してもかまわない。
【００７９】
また、本実施形態では、防止手段用振動検出センサー及び傾斜地盤用振動検出センサーとして光ファイバー振動センサーを採用するようにしたが、必ずしもかかるセンサーを採用する必要はなく、該光ファイバー振動センサーに代えて、複数の加速度センサーを所定の間隔ごとに並べることで防止手段用振動検出センサーや傾斜地盤用振動検出センサーを構成してもよい。
【００８０】
かかる構成においても、傾斜地盤と落石防止柵の両方で振動及びその発生位置を検出することができるので、上述した落石に関する判定が可能であることは言うまでもない。
【００８１】
一方、本実施形態では、防止手段用振動検出センサー及び傾斜地盤用振動検出センサーとして光ファイバー振動センサーを採用し、さらにかかる光ファイバー振動センサーとして、ＢＯＴＤＲやＯＴＤＲといった公知のセンサーを用いるようにしたが、これに代えて、波長多重方式を利用した光ファイバーリング干渉型センサーで振動位置を検出するようにし、これを傾斜地盤用振動検出センサーや防止手段用振動検出センサーの一部としてもよい。
【００８２】
図６は、かかる波長多重方式を利用した光ファイバーリング干渉型センサー１０を示したものである。同図でわかるように、波長多重方式を利用した光ファイバーリング干渉型センサー１０は、一対の光ファイバー１１，１１、第１のＷＤＭカプラ１２，１２、第２のＷＤＭカプラ１４，１４、第１の光源としてのＳＬＤ（Super Luminescent Diode）１６、第１の光検出手段としてのＰＤ(Photo Diode)１７、第１のカプラとしての１：１カプラ１８（以下、カプラ１８）、第２の光源としてのＳＬＤ１９、第２の光検出手段としてのＰＤ２０及び第２のカプラとしての１：１カプラ２１（以下、カプラ２１）で概ね構成してあり、一対の光ファイバー１１，１１の各一端には、第１のＷＤＭカプラ１２，１２を非分岐側にてそれぞれ接続するとともに、該各第１のＷＤＭカプラを分岐側にて互いに光ファイバー１３を介して光接続してある。
【００８３】
一対の光ファイバー１１，１１の各他端も同様、第２のＷＤＭカプラ１４，１４を非分岐側にてそれぞれ接続するとともに、該各第２のＷＤＭカプラを分岐側にて互いに光ファイバー１５を介して光接続してある。
【００８４】
ここで、ＳＬＤ１６とＰＤ１７とが接続されたカプラ１８は、その分岐側にて第２のＷＤＭカプラ１４，１４の分岐側にそれぞれ光接続してあり、ＳＬＤ１９とＰＤ２０とが接続されたカプラ２１は、その分岐側にて第１のＷＤＭカプラ１２，１２の分岐側にそれぞれ光接続してある。
【００８５】
ここで、ＳＬＤ１６から出力された波長１．５５μｍの光がカプラ１８で時計回りの光と反時計回りの光とに分波され、第２のＷＤＭカプラ１４，１４及び第１のＷＤＭカプラ１２，１２を経由してカプラ１８に戻り、該カプラで合波されてＰＤ１７で干渉光が受光検出される第１の光経路（図中、波線で示した経路）と、ＳＬＤ１９から出力された波長１．３μｍの光がカプラ２１で時計回りの光と反時計回りの光とに分波され、第１のＷＤＭカプラ１２，１２及び第２のＷＤＭカプラ１４，１４を経由してカプラ２１に戻り、該カプラで合波されてＰＤ２０で干渉光が受光検出される第２の光経路（図中、実線で示した経路）とが形成される。
【００８６】
光ファイバー１１，１１は、カプラ２１とＳＬＤ１９及びＰＤ２０とを結ぶ２本の光ファイバーとともに、４芯の光ファイバーケーブルで構成することができる。
【００８７】
かかる構成においては、図７に示すようにａ点において振動が作用した場合、該ａ点で光の位相が変調されるが、１．５５μｍ帯では加振点ａからカプラ１８までの光路長差が時計回りの光と反時計回りの光とで大きく異なるため、カプラ１８で合波される両者の位相差変化が大きく干渉光のレベルが大きくなる。一方、１．３μｍ帯では加振点ａからカプラ２１までの光路長差が時計回りの光と反時計回りの光とで小さいため、カプラ２１で合波される両者の位相差変化が小さく干渉光のレベルは小さくなる（同図(b)参照）。
【００８８】
また、ｂ点において振動が作用した場合、該ｂ点で光の位相が変調されるが、１．５５μｍ帯でも１．３μｍ帯でも加振点ｂからカプラ１８，２１までの光路長差が時計回りの光と反時計回りの光とであまり差がなく、カプラ１８，２１で合波された干渉光のレベルは、両者同等になる（同図(c)参照）。
【００８９】
一方、ｃ点において振動が作用した場合は、ａ点で振動が作用した場合と逆になり、カプラ１８で合波される１．５５μｍ帯の光の位相差変化が小さく干渉光のレベルが小さくなる一方、カプラ２１で合波される１．３μ帯の光については、位相差変化が大きく干渉光のレベルは大きくなる（同図(d)参照）。
【００９０】
したがって、１．５５μｍ帯の光と１．３μ帯の光の干渉光のレベルを比較すれば、振動が作用した位置を正確に検出することが可能となる。
【００９１】
また、本実施形態では、防止柵用振動検出センサー３を落石防止柵７の頂部近傍に設けたが、該防止柵用振動検出センサーを落石防止柵７の頂部のみならず、基部にも設置したならば、落石の衝突エネルギー、転落物が落石であるとの判定精度及び落石の規模をより正確に評価することが可能となる。
【００９２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る落石検知システムによれば、傾斜地盤用振動検出センサー及び防止手段用振動検出センサーでそれぞれ振動が検出されたこと及び各振動の発生時刻の時間差とそれらの発生位置との間に振動発生原因の同一性に関して一定の相関関係があることを基準として振動発生原因が落石であるか否かを判定できるように構成したので、動物のしわざや倒木が原因で振動が発生する場合が除外され、振動原因が落石である場合だけを正確に判別することが可能となる。そのため、従前の落石検知システムのように、監視員が振動検出場所まで出向いて振動発生原因が落石であることを確認する必要がなくなる。
【００９３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る落石検知システムを示した図であり、(a)は全体ブロック図、(b)は配置状況を示した斜視図。
【図２】本実施形態に係る落石検知システムの配置状況を示した平面図。
【図３】本実施形態に係る落石検知システムを用いて落石の判定を行う手順を示したフローチャート。
【図４】本実施形態に係る落石検知システムの作用を示した図。
【図５】本実施形態に係る落石検知システムの作用を示した図。
【図６】波長多重方式を利用した光ファイバーリング干渉型センサーを示した図。
【図７】波長多重方式を利用した光ファイバーリング干渉型センサーの作用を示した図。
【符号の説明】
１                          落石検知システム
２                          傾斜地盤用振動検出センサー
３                          防止柵用振動検出センサー（防止手段用振動検出センサー）
４                          ＦＦＴアナライザ（周波数特性演算手段）
５                          コンピュータ（演算処理手段）
６                          傾斜地盤
７                          落石防止柵（落石防止手段）
１０                        波長多重方式を利用した光ファイバーリング干渉型センサー
【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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