(57)【要約】【課題】簡単かつ低コストでしかも正確な変状監視を可能とする。【解決手段】光ファイバの光損失により後方散乱光量減衰度に応じた変位量測定が可能なＯＴＤＲ測定器と、光ファイバの一端を、監視領域に張られたワイヤー等索道に連結させた光センサ部とからなり、該光センサ部は光ファイバの一部を計測筐体内を通過させるとともに、該筐体内において少なくとも一重のループを形成してなり、ケーブルが索道の変位により引っ張られた際に、上記光ファイバのループの径を縮小させるようにした。  これによりループ径の縮小程度に応じて該光ファイバを通過する光損失量が次第に大きくなり、減衰する後方散乱光量をＯＴＤＲ測定器により測定して変位測定対象部分の変位量を正確に監視することができるために、簡単な構造でありながら高精度で、とくに経時的変状の監視を可能とすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの光損失により後方散乱光量減衰度に応じた変位量測定が可能なＯＴＤＲ測定器と、光ファイバの一端を、監視領域に張られたワイヤー等索道に連結させた光センサ部とからなり、該光センサ部は光ファイバの一部を計測筐体内を通過させるとともに、該筐体内において少なくとも一重のループを形成してなり、ケーブルが索道の変位により引っ張られた際に、上記光ファイバのループの径を縮小させるようにした変状監視システム。
【請求項２】
一部を光センサ部における計測筐体内を通過させた光ファイバの他方部を監視領域に張られたワイヤー等索道に連結させる場合において、ワイヤー等索道または光ファイバ側のいずれか一方の接続部には相手部材を受け入れる溝や穴等の受容部を形成するとともに、他方の接続部には光ファイバの長さ方向に対して交差方向に向けた係止孔が穿設されており、一方の接続部における受容部内に他方の接続部を装入した後、上記係止孔内に、該光ファイバが過剰な引っ張り力で引っ張られた際に容易に剪断される程度の剪断強度を有する係止ピンを装入してワイヤー等索道と光ファイバ側接続部とを係止させてなるところの請求項１に記載の変状監視システム。
【請求項３】
計測筐体内を通過させた光ファイバのワイヤー等索道連結側筐体出口付近には、光ファイバの移動を常時制限する手段が設けてあるところの請求項１又は請求項２に記載の変状監視システム。
【請求項４】
光ファイバの移動を常時制限する手段が、光ファイバに対し、交差方向に進退する加圧駒を、索道の変位により引っ張られた際には光ファイバが光センサ部から容易に引き出されてループ径を縮小させるとともに、光センサ部内に形成された光ファイバのループ反力に対しては十分に対抗して光ファイバの戻りを規制できる程度の圧力で常時付勢させてなるところの請求項１〜３のいずれか１に記載の変状監視システム。
【請求項５】
計測筐体内には光ファイバのループを支えるための、少なくとも１箇所のシャフトが植立されているところの請求項１〜４の何れか１に記載の変状監視システム。
【請求項６】
筐体内において形成されるループが、光ファイバの長さ方向に少なくとも２連連続させてなるものである請求項１〜４の何れか１に記載の変状監視システム。
【請求項７】
監視領域が、がけ崩れ等落石監視領域であるところの請求項１〜６の何れか１に記載の変状監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばがけ崩れ等落石発生、雪崩、あるいは道路やトンネル内変状などが懸念される箇所に取り付けてきわめて有効な変状監視システムに関し、簡単かつ低コストでしかも正確な変状監視を可能とすることを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
とくに道路や鉄道沿いのがけ崩れ等落石は危険度が大きいために、現場変状を道路や鉄道に沿って長い距離にわたって連続的に、しかも１つの基地局から遠隔的に常時監視する必要がある。  また変状測定に際しては、雷や迷走電流などのノイズの影響を受けず、しかも長期間にわたる耐久性があり、また経済性も要求されるところである。
【０００３】
このような状況から、近時光ファイバの後方散乱光量減衰度を捉えて変位量測定をおこなうＯＴＤＲ測定手段が開発され、建物や橋梁、あるいはトンネル内の変状監視手段などとして種々研究がなされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＯＴＤＲ測定手段を用いる場合においては、原理的には優れているものの、光ファイバ自体がきわめて細く、しかも強度的にもあまり強くない線状体であるところから、これを監視対象域に対してどのように結びつけて使用するかが大きな課題である。  またこれまでに開発されているＯＴＤＲ測定手段を用いた変状監視手段は、何れも構造が複雑で、しかも高価であったり、あるいは耐久性に乏しく、実用性には十分とはいえない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで本発明にあっては、１本のケーブルで複数の監視領域を監視できるようにし、簡単な構造でありながら正確で、とくに経時的変状の監視を可能としたものであって、具体的には、請求項１の発明は、光ファイバの光損失により後方散乱光量減衰度に応じた変位量測定が可能なＯＴＤＲ測定器と、光ファイバの一端を、監視領域に張られたワイヤー等索道に連結させた光センサ部とからなり、該光センサ部は光ファイバの一部を計測筐体内を通過させるとともに、該筐体内において少なくとも一重のループを形成してなり、ケーブルが索道の変位により引っ張られた際に、上記光ファイバのループの径を縮小させるようにした変状監視システムに関する。
【０００６】
また請求項２の発明は、一部を光センサ部における計測筐体内を通過させた光ファイバの他方部を監視領域に張られたワイヤー等索道に連結させる場合において、ワイヤー等索道または光ファイバ側のいずれか一方の接続部には相手部材を受け入れる溝や穴等の受容部を形成するとともに、他方の接続部には光ファイバの長さ方向に対して交差方向に向けた係止孔が穿設されており、一方の接続部における受容部内に他方の接続部を装入した後、上記係止孔内に該光ファイバが過剰な引っ張り力で引っ張られた際に容易に剪断される程度の剪断強度を有する係止ピンを装入してワイヤー等索道と光ファイバ側接続部とを係止させてなるところの請求項１に記載の変状監視システムに関する。
【０００７】
さらに請求項３の発明は、計測筐体内を通過させた光ファイバのワイヤー等索道連結側筐体出口付近には、光ファイバの移動を常時制限する手段が設けてあるところの請求項１又は請求項２に記載の変状監視システムに関する。  さらに請求項４の発明は、光ファイバの移動を常時制限する手段が、光ファイバに対し、交差方向に進退する加圧駒を、索道の変位により引っ張られた際には光ファイバが光センサ部から容易に引き出されてループ径を縮小させるとともに、光センサ部内に形成された光ファイバのループ反力に対しては十分に対抗して光ファイバの戻りを規制できる程度の圧力で常時付勢させてなるところの請求項１〜３のいずれか１に記載の変状監視システムに関する。
【０００８】
さらに請求項５の発明は、計測筐体内には光ファイバのループを支えるための、少なくとも１箇所のシャフトが植立されているところの請求項１〜４の何れか１に記載の変状監視システムに関する。  さらに請求項６の発明は、筐体内において形成されるループが、光ファイバの長さ方向に少なくとも２連連続させてなるものである請求項１〜４の何れか１に記載の変状監視システムに関する。  さらに請求項７の発明は、監視領域が、がけ崩れ等落石監視領域であるところの請求項１〜４の何れか１に記載の変状監視システムに関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、監視領域内において落石等により監視領域に張られたワイヤー等索道に変位を生ずると、これに伴って光ファイバが引っ張られて光センサ部の筐体内に形成された円形ループの径が、上記したワイヤー等索道の変位量に比例して次第に縮小するために、ループ径の縮小程度に応じて該光ファイバを通過する光損失量が次第に大きくなり、減衰する後方散乱光量をＯＴＤＲ測定器により測定して変位測定対象部分の変位量を正確に監視することができるために、簡単な構造でありながら高精度で、とくに経時的変状の監視を可能とすることができる。
【００１０】
また、一部を光センサ部における計測筐体内を通過させた光ファイバの他方部を監視領域に張られたワイヤー等索道に連結させる場合において、ワイヤー等索道側には光ファイバ側接続部を受け入れる溝や穴等の受容部を形成するとともに、光ファイバ側接続部には光ファイバの長さ方向に対して交差方向に向けた係止孔が穿設されており、ワイヤー等索道側の受容部内に光ファイバ側接続部を装入した後、該係止孔内に該光ファイバが過剰な引っ張り力で引っ張られた際に容易に剪断される程度の剪断強度を有する係止ピンを装入し、これをワイヤー等索道側の受容部に係止させる等、ワイヤー等索道と光ファイバ側接続部とを係止させてなる場合においては、監視領域に張られたワイヤー等索道の変異量が大きい場合に、上記接続部が容易に外れるために、光ファイバの損傷を防ぐことができる。
【００１１】
またこの場合において、１本の光ファイバを複数の監視領域に跨ってそれぞれのワイヤー等索道に連結させてある場合においては、落石等異常があった監視領域の索道と光ファイバとの連結部の連結を容易に外れるようにすることにより、他の監視領域の監視をそのまま継続しておこなうことができる。
【００１２】
さらに、計測筐体内を通過させた光ファイバのワイヤー等索道連結側筐体出口付近には、光ファイバの移動を常時制限する手段が設けてある場合においては、監視領域の異常発生により光ファイバが引っ張られて光センサ部内のループ径が縮小した後、光ファイバに弛みを生じないから、光センサ部内に形成されたループ径が変化することがなく、したがって正確な変位量監視をおこなうことができる。
【００１３】
さらに、光センサ部の筐体内において形成されるループが、光ファイバの長さ方向に少なくとも２連連続させてなるものである場合においては、単に落石などの変状の有無の検出のみならず、落石量等を段階的に検知することができ、落石等変状検知機能がさらに向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の具体的な内容を説明すると、図１〜３には本発明の第１実施例が示されている。  図において、１は光ファイバの光損失により後方散乱光量減衰度に応じた変位量測定が可能なＯＴＤＲ測定器、２は該測定器１に光スイッチ（図示省略）を介して接続される光センサ部をあらわしている。
【００１５】
さらに、光センサ部２は図２にあらわされているように、固定具４ａ・４ｂによって監視領域に張られた落石防止網用ワイヤ等索道Ｗ１に取り付けられる筐体３および、該筐体３内に一部を通過させ、しかも筐体３内においてループを形成する光ファイバ８とから構成される。
【００１６】
筐体３は図にはあらわされていないが、縦横それぞれ１００〜２００ｍｍ、厚さ約１０〜１５ｍｍ程度の方形をした浅い有底の内部を中空とした箱状に形成され、しかも該筐体３の端部寄りの位置には光ファイバ８を筐体３内に通過させる左右の隙間（図示省略）を有しており、さらに筐体３内中央であって光ファイバ８の通過する左右の隙間寄りに位置して、光ファイバのループを支えるためのシャフト７が植立され、該シャフト７を支えとして筐体３内において一重のループ８Ｒが形成されている。  なお、この場合のループについては二重あるいは三重であってもよい。
【００１７】
また５はクランプ手段をあらわし、上記した筐体３に固定され、しかも筐体３内から隙間を通じて筐体外部に突出した光ファイバ８の一端を挟圧部材５ａを介して締め付けネジ５ｂにより挟圧締め付けて固定する。  さらに６は監視領域に張られたワイヤー等索道の異変に応じて筐体３の光ファイバ８が引き出される側の端部に取り付けられた、光ファイバの移動を常時制限する手段をあらわしている。
【００１８】
光ファイバの移動を常時制限する手段６は、具体的には筐体３に固定されたハウジング６ａ内にコイル状のスプリング６ｃを介して光ファイバ８と交差する側面に向けて常時突出させる加圧駒６ｂを有しており、該加圧駒６ｂをプレート６ｄに向けて対峙させ、プレート６ｄに添って引き出される光ファイバ８を加圧駒６ｂによりプレート６ｄとの間に一定の加圧力により常時加圧している。
【００１９】
なお、この場合の加圧駒６ｂによる加圧力については、監視領域に張られたワイヤー等索道Ｗの変位により引っ張られた際に、光ファイバ８が光センサ部２から容易に引き出されて筐体３内のループ８Ｒの径を縮小させるとともに、光センサ部２内に形成された光ファイバ８のループ８Ｒのループ反力に対しては十分に対抗して光ファイバ８の戻りを規制できる程度の圧力で常時付勢させる程度の加圧力である必要がある。
【００２０】
上記した光センサ部２を、スライド式落石防止網用ワイヤー等索道に取り付けて適用する場合について、図３により説明する。  本実施例におけるスライド式落石防止網用ワイヤー等索道は落石防止網（図示省略）に取り付けたところの２本のワイヤー等索道Ｗ１およびＷ２より構成される。
【００２１】
２本のワイヤー等索道Ｗ１およびＷ２は、それぞれ一端を固定するとともに、各自由端寄りの一定長さ部分を互いに平行にし、端部から一定距離手前の部分にスライド固定子１１および１２を、またそれぞれの自由端部にスライド固定子９および１０を、一体に取り付け、しかも各スライド固定子１１および１２にはスライド爪１１ａおよび１２ａが、またスライド固定子９および１０にはスライド爪９ａおよび１０ａが突出され、それらの各スライド爪１１ａおよび１２ａならびにスライド爪９ａおよび１０ａにはワイヤー等索道Ｗ１・Ｗ２を挿通させる穴（図示省略）が穿けられており、この穴内に互いに平行する相手方ワイヤー等索道Ｗ１およびＷ２を相互に長さ方向に沿ってスライド自在に挿通させている。
【００２２】
光センサ部２はワイヤー等索道Ｗ１に一体に取り付けてあり、この場合には既述した図２と光ファイバ８の引き出し方向が逆になっているが、図１のＡ部拡大図にも示したように、計測筐体３内を通過させて光センサ部２に接続された光ファイバ８の一端をワイヤー等索道Ｗ２の自由端寄りに一体に固定された接続部１３に接続させる。  この場合の接続部１３には相手部材（光ファイバ８の接続端）を受け入れる溝又は穴等の受容部１４が形成されている。
【００２３】
一方光ファイバ８の端部接続部１５は、この場合光ファイバ８の長さ方向に対して交差方向に向けた係止孔１６が穿設された接続用プレートが一体に取り付けられている。  光ファイバ８の接続端１５をワイヤー等索道Ｗ２側の接続部１３の受容部１４内に装入し、係止孔１６内に光ファイバがある程度の過剰な引っ張り力で引っ張られた際に容易に剪断される程度の剪断強度を有する係止ピンを装入し、該係止ピンの両端を接続部１３側に設けたピン穴（図示省略）内に挿通して係止させる。
【００２４】
なお本実施例においては、光ファイバ８の端部に接続用プレートを取り付けて、これをワイヤー等索道Ｗ２側の接続部１３の受容部１４内に装入するようにしたが、反対にワイヤー等索道Ｗ２側の接続部１３から接続用のワイヤを延長突出させて先端に接続用のプレートを取り付け、これを光ファイバ８側に取り付けたところの、相手部材を受け入れる溝や穴等の受容部を形成した接続部に接続するようにしてもよい。
【００２５】
また、図１のＡ部分拡大図中において１７は、締め付けネジ１７ａによって複数本の光ファイバを固定する光ファイバ固定具をあらわし、１つの監視領域の光ファイバ８に光ファイバ固定具１７を介して別の監視領域を監視するための光ファイバ８ａを固定して接続させる。
【００２６】
このようにすることにより、１つの監視領域内において落石などの変状がおきた場合、図３（Ａ）にあらわされているところの、落石防止網Ｎに取り付けられたスライド式落石防止網用の２本のワイヤー等索道Ｗ１およびＷ２が、互いに相反する矢印方向に引っ張られる結果、次第にワイヤー等索道Ｗ１側の固定子９とワイヤー等索道Ｗ２側の固定子１２、およびワイヤー等索道Ｗ２側の固定子１０とワイヤー等索道Ｗ１側の固定子１１との間隔Ｄが図３（Ｂ）のように次第に縮小する。
【００２７】
その際にワイヤー等索道Ｗ２の固定子１０寄りに取り付けられた接続部１３が図１において右方に移動するから、これに接続されている光ファイバ８も同方向に引っ張られることになる。  これによりその引っ張られた長さに対応して筐体３内に形成されている光ファイバ８のループ８Ｒがシャフト７に巻きつきつつその径が次第に縮小され、これに伴って光ファイバ８の光損失（光伝送ロス）が増大し、後方散乱光量の減衰度が大きくなるため、これをＯＴＤＲ測定器によって計測して監視領域の変状を知ることができる。
【００２８】
なお、この場合にワイヤー等索道Ｗ１・Ｗ２による監視領域の変状が計測可能な範囲を超えて過大となった場合には、光ファイバ８の端部接続部１５における係止孔１６に装入された係止ピンが引っ張り力に耐え切れずに剪断されて接続端１５がワイヤー等索道Ｗ２の接続部１３から外れる。  そのために光ファイバ固定具１７に固定された別の監視領域用光ファイバ８ａに影響を与えないから、その後においても別の監視領域の変状監視を継続することができる。
【００２９】
また図４には、本発明における光センサ部の別の実施例が示されている。  この光センサ部１８は、筐体１９の形状が厚みを除いては既述した第１実施例のものとは異なって、縦１００ｍｍ〜２００ｍｍ、横２００〜４００ｍｍ程度の内部を中空とした長方形の箱状をなし、しかも該筐体１９の上端部寄りの位置には光ファイバ８を筐体１９内に通過させるための左右の隙間（図示省略）を有しており、さらに筐体１９内における光ファイバ８の通過する左右の隙間寄り（筐体上方）に位置して、光ファイバ８のループを支えるためのシャフト２０および２１が相互に適当な間隔を介して植立され、該シャフト２０および２１を支えとして筐体１９内において一重のループ８Ｒ１および８Ｒ２が２連形成されている。  なお、この場合のループ８Ｒ１および８Ｒ２についてはそれぞれ二重あるいは三重であってもよい。
【００３０】
また同図において５はクランプ手段、６は光ファイバの移動を常時制限する手段、４ａ・４ｂは筐体１９をワイヤ等索道Ｗ１に取り付けるための固定具をあらわし、その内容については前記した第１実施例のものと同様であるので説明を省略する。  このように筐体１９内に形成した光ファイバ８のループを２連の構成とすることにより、監視領域の変位量をより一層大きく計測することができる。  この第２実施例の構成とすることにより、前記した単に落石など変状の有無の検出のみならず、変状の程度についても比較的幅広い変状の計測が可能となる。
【００３１】
すなわち、光センサ部１８における筐体１９内の光ファイバのループ８Ｒ１および８Ｒ２が図４（Ａ）の状態（平常時の状態）にあるとき、監視領域内において崖崩れなどの変状が生じ、これに伴って光ファイバ８が図４（Ｂ）に示すように矢印（左）方向に引っ張られると、光ファイバ８のループ８Ｒ１がシャフト２０に巻きつきつつループ径が次第に縮小し、凡そ１５ｃｍ程引き出されたところで縮小限界に達するが、監視領域の変状が大きく、さらに光ファイバ８が引き出される場合においては隣接する光ファイバのループ８Ｒ２がシャフト２１に巻きつきつつ次第にループ径を縮小しながら引き出されて図４（Ｃ）にあらわされているように、さらに凡そ１５ｃｍ引き出されて合計で凡そ３０ｃｍほどの引き出しが可能となる。
【００３２】
引っ張られた光ファイバ８の長さに対応して筐体１９内に形成されている光ファイバ８のループ８Ｒ１の径が縮小され、さらに必要に応じて隣のループ８Ｒ２の径も縮小され、これに伴って光ファイバ８の光損失（光伝送ロス）が増大し、後方散乱光量の減衰度が大きくなるため、これをＯＴＤＲ測定器によって計測して監視領域のより大きな変状を知ることができる。
【００３３】
なお、第２実施例においては筐体内に形成した光ファイバ８のループを２連の構成としたが、３連あるいはそれ以上の構成とすることにより監視領域におけるより大きな変状に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の変状監視システムをがけ崩れ等落石監視領域に適用した場合の実施例をあらわした説明図。
【図２】本発明の第１実施例である光センサ部のループ径の変化をあらわした説明図。
【図３】監視領域に張られたワイヤー等索道の作動状況説明図。
【図４】本発明の第２実施例である光センサ部のループ径の変化をあらわした説明図。
【符号の説明】
【００３５】
１      ＯＴＤＲ測定器
２      光センサ部
３      筐体
４ａ    固定具
４ｂ    固定具
５      クランプ手段
５ａ    挟圧部材
５ｂ    締め付けネジ
６      光ファイバの移動を常時制限する手段
６ａ    ハウジング
６ｂ    加圧駒
６ｃ    コイル状のスプリング
７      シャフト
８      光ファイバ
８ａ    光ファイバ
８Ｒ    ループ
９      スライド固定子
９ａ    スライド爪
１０    スライド固定子
１０ａ  スライド爪
１１    スライド固定子
１１ａ  スライド爪
１２    スライド固定子
１２ａ  スライド爪
１３    接続部
１４    受容部
１５    光ファイバの端部接続部
１６    係止孔
１７    光ファイバ固定具
１８    光センサ部
１９    筐体
２０    シャフト
２１    シャフト
Ｗ１    ワイヤー等索道
Ｗ２    ワイヤー等索道
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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