(57)【要約】【課題】複数のセンサを地中に埋設する場合に生じる多数の伝送ケーブルを集約し、設置作業を簡素化しかつ接続ミスを減少させる。【解決手段】制御装置１、データロガー２及び切替装置３とからなり、切替装置３には固有のＩＤが割り振ってあり、データチャンネルにはセンサ４、４が接続してある。制御装置１から発せられた制御信号に合わせて伝送ケーブル６の切り替えをおこない、それぞれの切替装置３に接続されたセンサ４の計測をおこなう。切り替えた際のセンサ４の信号線は、制御装置１に繋がる伝送ケーブル６と繋がり、制御装置１からデータロガー２に接続され、センサ４とデータロガー２を直接接続した状態と電気的に等価状態で接続することになるため、通常と変わらぬ計測が可能である。【選択図】図１
2007058691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置と複数のデータチャンネルを有する切替装置が制御線とデータの伝送ケーブルで接続されており、切替装置は固有のＩＤを有し、制御装置と切替装置は双方向通信機能を有している切替式地盤計測装置。
【請求項２】
請求項１において、制御装置と切替装置の接続がバス式接続である切替式地盤計測装置。
【請求項３】
請求項１または２において、制御装置にはデータロガーが接続されている切替式地盤計測装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、切替装置には伝送ケーブルの電気的特性の計測手段が設けてある切替式地盤計測装置。
【請求項５】
請求項４において、制御装置には切替装置が計測した電気的特性値に基づいて切替装置の位置もしくはそれらの順序の判別手段が設けてある地盤計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数のセンサからの信号を計測機器に伝送するための個々のセンサに接続されたケーブルを少数のケーブルによって伝送して計測する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３及び図４に示す地中に埋設されたパイプひずみ計や地すべり検知装置などの地盤計測装置は、多数のセンサからの信号を地上の記録機器に伝送するため、センサに接続したケーブルを地上まで引き出し、集約切替装置によって信号を切り替えてデータロガーに信号を記録して計測するのが一般的である。
また、１本の信号伝送用のケーブルに多数のセンサを接続し、センサ出力を伝送する方式のものも知られているが、センサ近傍にＩＣ回路や精密計測が可能なＡ／Ｄ変換装置を介在させる必要があり、装置自体が幾何学的に大きく、地中に設置するには困難があり、また、高価である。
【特許文献１】２００２−１６８６１３号公報
【特許文献２】２００４−３６１２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在行われている地盤計測方式では精密計測をおこなうためにセンサ数を増やし、計測データ数を増やすと伝送ケーブル数が増大してしまう。例えば、よく使用されるひずみセンサの場合、１センサあたりで３本（２ゲージ法の場合）の伝送ケーブルを使用するので、計測地点が３０箇所とすれば９０本の伝送ケーブルが必要となる。
特にボーリング坑に複数のセンサを配したケーシングパイプ等を挿入する計測では、伝送ケーブルを通すための空間を確保するために掘削径を大きくする必要があり、工事コストの増大を招くことになる。
【０００４】
また、センサ数を増加するに従い、基本的に１センサあたり１チャンネルを使用するため、計測機器の使用チャンネル数も多く必要となり、計測機器が大がかりなものとなってしまう。一般的にデータロガーと呼ばれるデータ収集装置がセンサ信号の集約をおこなっているが、多いもので１台あたり３０〜５０チャンネルを接続することができるが、このチャンネル数の上限を超える場合は機器を増設しなければならず、配線や機器の準備など、伝送ケーブルの本数増加のコストも大きい上、本数が増えるために作業が煩雑となり、接続ミスなどの人為的な事故の要因ともなっている。
本発明は、長体複合センサやパイプひずみ計などの多数のセンサから発生する信号を幾何学的に小さい装置と少ない伝送ケーブル本数で、センサの種類を選ばず、汎用的に計測を可能にするものである。
また、多数の切替装置を使い計測をおこなう場合、どの位置のセンサがどの切替装置に接続されているのかを把握するために、装置の接続順を人力で把握して管理し、システムの初期設定などに入力する必要があるが、通常、装置の状態はセンサと共に地中に埋没させるなど、設置した後では視認できない状態となるので、センサの位置を自動認識させることにより人為的な設定ミスをなくすと共にセンサの位置確認作業を省力化するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
各計測部位毎にＩＤを有する切替装置を取り付け、切替装置にセンサを接続し、制御装置からの信号によって指定した切替装置に接続したセンサの信号を順次切り替えてデータロガーに送り、記録するようにしたものである。
制御装置は、同時に計測機器（データロガー）に対しても信号を送り、現在測定可能な計測地点を常に把握できるようにすることによって、複数のセンサを１チャンネルにまとめて計測することが可能とし、伝送ケーブルの数を少なくしたものである。
また、伝送ケーブルがバス式で接続することによって制御装置から各切替装置の１本線の伝送ケーブルで接続されるので、伝送ケーブルの距離の違いによる電源電圧降下や制御装置間との電気抵抗値などによって切替装置の位置を容易に知ることができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は多数のセンサからの多数の伝送ケーブルを少数の主伝送ケーブルでの計測に置き換えることにより、長体複合センサ等の多数のセンサを有する地盤計測装置の設置作業が格段に容易になり、設置費用の縮減を達成した。
例えば、径８６ｍｍでの削孔により、外形６０ｍｍ程度の二重管長体複合センサを設置する場合、従来方法では伝送ケーブルの本数が多いため、深度２５ｍが限度であり、設置作業も５人で半日程度かかったが、本発明により伝送ケーブル数による制限はなくなり、２５ｍの深度の設置作業であれば、２人で１時間程度の設置作業で完了できるようになった。
また、切替装置の位置を制御装置から自動的に判読できるので、接続順が簡単に把握することが可能となる。
【０００７】
複数のセンサを１本の伝送ケーブルで接続する技術は、知られているが、計測の分野においてはネットワーク技術を利用するなど、安定性信頼性に重点をおいた方式が採用されているため、高コストとのものであった。
本発明は、マイコンチップが手軽に利用できるようになった点や信頼性が高く耐久性も高い半導体リレーを利用することによって低コストで実現することができるものである。
地盤計測の分野では計測の間隔が１時間毎で５年など、機械や装置の状態計測に比較して長間隔で長期間の計測であり、全てのセンサの計測値を同時刻で計測する必要性が薄いため、各チャンネルを計測する時刻差があまり重要視されない。
また、切替装置を加えたことによる電気抵抗誤差は、ひずみ計測においては、データロガー側でセンサまでの電気抵抗値を補正する機能があるので、補償することが可能であり、問題とならない。また、通常のリレー回路の抵抗値は０．３Ω未満であり、通常の地盤計測現場では伝送ケーブルの電気抵抗値の方が高くなることが多く、そのため、地盤計測分野において本発明は有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
多数のセンサとスイッチボックスまたはデータロガー等に直接連結された信号等の伝送ケーブルを用いてセンサまたはデータロガーからの信号等を送るのでなく、共通のいくつかの素線からなる主線または主ケーブルを準備し、それらに各センサからの線またはケーブルを直接的または間接的に結合して、センサから情報を取り出すときは各センサを識別し、そのセンサが排他的に主線を占有できるようにし、順次切り替えて外部のデータロガーに記録するようにしたものである。
【０００９】
図１に示すように、制御装置１、データロガー２及び切替装置３とからなり、切替装置３には固有のＩＤが割り振ってあり、データチャンネルにはセンサ４、４が接続してある。
制御装置１とデータロガー２は制御信号を送る制御線５及びデータを送る伝送ケーブル６で接続してあり、制御装置１と切替装置３も同様に制御線５及び伝送ケーブル６で接続してある。
【００１０】
制御装置１と各切替装置３は、通信用ケーブルでバス式で接続されており、各装置には、通信制御機能が組み込まれており、双方向通信がおこなえるようになっている。適宜の通信方式、例えば双方向デジタル通信によって、制御装置１は、予め定められた時間間隔で切替装置３にデータ要求信号を送り、切替装置３は自己の管理下にあるセンサ４の計測値を順に制御装置１にＩＤと共に送信する。
制御装置１は、伝送ケーブルを通じて送られてきた計測時刻、切替装置のＩＤ、計測データをデータロガー２に送り、記録される。
制御装置１は、データ要求とデータロガー２へデータを送るタイミングをあわせるため双方に制御信号を送り、タイミングをとっている。
【００１１】
制御装置１から発せられた制御信号に合わせて伝送ケーブルの切り替えをおこない、それぞれの切替装置３に接続されたセンサ４の計測をおこなう。切り替えた際のセンサ４の信号線は、制御装置１に繋がる伝送ケーブル６と繋がり、制御装置１からデータロガー２に接続され、センサ４とデータロガー２を直接接続した状態と電気的に等価状態で接続することになるため、通常と変わらぬ計測が可能である。
【００１２】
制御装置１には、その他に図２に示すように、センサ登録機能、計測制誤差推定機能、計測器モニタ機能、管理基準値設定・警報機能、計測データ蓄積・管理機能及び通信機能等が組み込まれている。
センサ登録機能は、各センサがどの切替装置３に接続されているかを認識するものである。また、接続された伝送ケーブルの各種電気特性を測定することにより、接続順を自動認識するため、切替順や計測の時間間隔などを設定するものである。
【００１３】
制御装置１と切替装置３の間では双方向の通信が行われており、各切替装置３の状態を制御装置は知ることが可能となっている。また、バス式で接続されているため、制御装置１から各切替装置３は一本線の伝送ケーブルで接続されており、その距離の違いによって生ずる電気的特性（電源電圧降下や制御装置間との電気抵抗値など）が接続順に合わせて異なっていることに基づいて、切替装置３の位置及び順番を判断することができる。切替装置３に組み込まれたマイコンに搭載されているＡ／Ｄ変換機能を使用して電気的特性を計測し、そのデータを切替装置３の固有のＩＤと共に制御装置１に通知することで位置が判定でき、接続順を把握することが可能となる。Ａ／Ｄ変換機能の精度やノイズ等による誤差のため、装置が数ｃｍ程度に接近している場合は判別できないが、本発明の地盤計測装置においては切替装置３は数メートルの一定間隔で設置されることが殆どであり、切替装置３の位置もしくは順序を容易に自動的に判定することができるので、設定の人為的なミスをなくすことができ、省力化が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例のブロック図。
【図２】本発明の実施例のブロック図。
【図３】地すべり検知の概念図。
【図４】地盤沈下計測の概念図。
【符号の説明】
【００１５】
１    制御装置
２    データロガー
３    切替装置
４    センサ
５    制御線
６    伝送ケーブル
【図１】
2007058691.tif 000003
【図２】
2007058691.tif 000004
【図３】
2007058691.tif 000005
【図４】
2007058691.tif 000006