(57)【要約】【課題】傾斜地において地すべりや土砂崩れ等のいわゆる傾斜地崩壊の現象を検知する、傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。【解決手段】傾斜地の斜面状には所定の曲率部分を有する支柱が複数打ち込まれており、光ファイバがその支柱に沿わされ配置されている。光ファイバからは、入力された基準光に対し、外力に応じた信号光が出力されており、傾斜地に崩壊現象が発生すると支柱が動くことで光ファイバには局所的な曲げが発生し、出力される信号光の出力が変動する。光ファイバに接続された検知部では、光ファイバからの出力の変動幅が予め設定された閾値を超えた場合に、傾斜地崩壊が発生したと判定する。【選択図】  図２
2007155550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
斜面における土砂崩れや地すべり等の傾斜地崩壊を検知する傾斜地崩壊検知システムであって、
基準光を出力する光源と、
傾斜地崩壊を検知するために少なくとも一部分が埋設された状態で前記斜面に設置された支柱と、
前記支柱の動きの有無を検知するために一部分が該支柱に沿うように配置され、入力された前記基準光に対し、該支柱の動きによる外力に応じた信号光を出力する光ファイバと、
前記信号光に基づいて前記光ファイバへの外力の有無を検知する外力検知手段と、
前記外力検知手段による検知結果に基づいて傾斜地崩壊を検知する傾斜地崩壊検知手段と、
を備えることを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【請求項２】
請求項１記載の傾斜地崩壊検知システムであって、
前記光ファイバが沿う前記支柱の側面は一部に所定の曲率からなる曲率面を有し、該支柱に動きがあると該光ファイバは張力を受けることで該曲率面に密接し、該光ファイバに該所定の曲率の曲げが発生することを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【請求項３】
請求項１乃至２記載の傾斜地崩壊検知システムであって、
前記支柱は複数設けられ、前記光ファイバの径路上の各一部分が該複数の支柱に沿うように配置されることを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【請求項４】
斜面における土砂崩れや地すべり等の傾斜地崩壊を検知する傾斜地崩壊検知システムであって、
基準光を出力する光源と、
傾斜地崩壊を検知するために少なくとも一部分が埋設された状態で前記斜面に設置されるとともに上面に溝部が設けられた支柱と、
前記支柱の動きの有無を検知するために一部分が前記溝部に沿うように配置され、入力された前記基準光に対し、該支柱の動きによる外力に応じた信号光を出力する光ファイバと、
前記信号光に基づいて前記光ファイバへの外力の有無を検知する外力検知手段と、
前記外力検知手段による検知結果に基づいて傾斜地崩壊を検知する傾斜地崩壊検知手段と、
を備えることを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【請求項５】
請求項４記載の傾斜地崩壊検知システムであって、
前記光ファイバが沿う前記溝部の内側面は一部に所定の曲率からなる曲率面を有し、該支柱に動きがあると該光ファイバは張力を受けることで該曲率面に密接し、該光ファイバに該所定の曲率の曲げが発生することを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【請求項６】
請求項４乃至５記載の傾斜地崩壊検知システムであって、
前記支柱は複数設けられ、前記光ファイバの径路上の各一部分が該複数の支柱の溝部に沿うように配置されることを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【請求項７】
請求項１乃至６記載の傾斜地崩壊検知システムであって、
前記光ファイバから出力された信号光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器と、
前記電気信号の高周波成分を出力するハイパスフィルターと、
を備え、
さらに、前記外力検知手段は基準値を有し、前記高周波成分と該基準値との比較結果に基づいて前記光ファイバへの外力の有無を検知する手段を備えることを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【請求項８】
請求項７記載の傾斜地崩壊検知システムであって、
前記外力検知手段は、前記高周波成分が前記基準値を超える幅で変動した場合に前記光ファイバへの外力有りと判定し、
前記傾斜地崩壊検知手段は、前記外力検知手段が外力有りと判定した場合に傾斜地崩壊が発生していると判定することを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【請求項９】
斜面における土砂崩れや地すべり等の傾斜地崩壊を検知する傾斜地崩壊検知システムであって、
傾斜地崩壊を検知するために少なくとも一部分が埋設された状態で前記斜面に設置された支柱と、
前記支柱の動きの有無を検知するために一部分が該支柱に沿うように配置された光ファイバと、
前記光ファイバの一端に接続され、該支柱の動きによる前記光ファイバの変形値と変形位置とを検知する変形検知手段と、
前記変形検知手段による検知結果に基づいて傾斜地崩壊を検知しその位置を特定する傾斜地崩壊検知手段と、
を備えることを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【請求項１０】
請求項９記載の傾斜地崩壊検知システムであって、
前記光ファイバが沿う前記支柱の側面は一部に所定の曲率からなる曲率面を有し、該支柱に動きがあると該光ファイバは張力を受けることで該曲率面に密接し、該光ファイバには該所定の曲率の曲げが発生することを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【請求項１１】
請求項９乃至１０記載の傾斜地崩壊検知システムであって、
前記支柱は複数設けられ、前記光ファイバの径路上の各一部分が該複数の支柱に沿うように配置されることを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【請求項１２】
斜面における土砂崩れや地すべり等の傾斜地崩壊を検知する傾斜地崩壊検知システムであって、
傾斜地崩壊を検知するために少なくとも一部分が埋設された状態で前記斜面に設置されるとともに上面に溝部が設けられた支柱と、
前記支柱の動きの有無を検知するために一部分が該支柱の上面に設けられた溝部に沿うように配置された光ファイバと、
前記光ファイバの一端に接続され、該支柱の動きによる前記光ファイバの変形値と変形位置とを検知する変形検知手段と、
前記変形検知手段による検知結果に基づいて傾斜地崩壊を検知しその位置を特定する傾斜地崩壊検知手段と、
を備えることを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【請求項１３】
請求項１２記載の傾斜地崩壊検知システムであって、
前記光ファイバが沿う前記溝部の内側面は一部に所定の曲率からなる曲率面を有し、該支柱に動きがあると該光ファイバは張力を受けることで該曲率面に密接し、該光ファイバには該所定の曲率の曲げが発生することを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【請求項１４】
請求項１２乃至１３記載の傾斜地崩壊検知システムであって、
前記支柱は複数設けられ、前記光ファイバの径路上の各一部分が該複数の支柱の溝部に沿うように配置されることを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【請求項１５】
請求項９乃至１４記載の傾斜地崩壊検知システムであって、
前記傾斜地崩壊検知手段は基準値を有し、前記変形値と該基準値との比較結果に基づいて傾斜地崩壊が発生していると判定し、さらにその位置を算出することを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【請求項１６】
請求項９乃至１５記載の傾斜地崩壊検知システムであって、
前記変形検知手段は前記光ファイバに基準パルス光を出力すると共に該基準パルス光に基づいて発生し該光ファイバから出力された後方散乱光を受光するＯＴＤＲであることを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【請求項１７】
請求項１乃至１５記載の傾斜地崩壊検知システムであって、
前記基準光の波長は１４８０ｎｍ以上であることを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【請求項１８】
請求項１６記載の傾斜地崩壊検知システムであって、
前記基準パルス光の波長は１４８０ｎｍ以上であることを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【請求項１９】
請求項１乃至１８記載の傾斜地崩壊検知システムであって、
前記支柱は、該支柱に沿わした前記光ファイバにおいて張力を受けた際の曲率が１０ｍｍ以上６０ｍｍ以下となる形状であることを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【請求項２０】
請求項１乃至１９記載の傾斜地崩壊検知システムであって、
前記光ファイバはカットオフ波長が１２６０ｎｍ以下のシングルモード光ファイバであることを特徴とする傾斜地崩壊検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜地の崩壊、いわゆる土砂崩れや地すべりを検知するセンサシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、傾斜地の崩壊を検知するシステムとしては、斜面上に傾斜計等の電気センサを設置して斜面の状況を監視するものが広く使用されてきた。しかし、最近ではセンサに光ファイバを用いたシステムが提案されている。これは、電気センサとは異なり光ファイバには電気を通電させないため、屋外で使用する際に過度な防水対策を施す必要がなく、取り扱いが容易であるとともに、他の電子機器の誘電電流等が原因となる電磁ノイズの影響を受けないといった利点があるためである。このような光ファイバをセンサに用いて傾斜地の崩壊を検知するシステムとして、例えば特許文献１に記載されているものがある。
【０００３】
特許文献１では土砂圧を受けた際に受圧具合が異なるよう場所によって目の粗さを変えた網目状の受圧体に光ファイバケーブルを固定し、これを監視対象となる傾斜地に埋設している。傾斜地の崩壊が発生すると、土砂圧を受けた受圧体は目の粗さの違いによって大きく変形する部分とあまり変形しない部分が生じる。この変形の違いによって、受圧体に固定されている光ファイバに歪が生じ、入力された光パルス信号に対する後方散乱光の周波数にずれが生じる。そして、この周波数のずれ量や、後方散乱光の戻り時間を測定することによって、光ファイバケーブルの歪量や歪が生じた箇所を把握することが出来る。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０４８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されている検知システムでは、光ファイバケーブルと受圧体を傾斜地に埋設する必要がある。そのため、傾斜面を広範囲に渡って掘り起こす必要があり、非常に大きな工数を必要とする。特に傾斜面が垂直に近いがけ状となっている場合には、光ファイバケーブルと受圧体をがけの部分に埋設することは、ほぼ不可能である。また、網目状の受圧体について目の粗さを変える事で変形の発生具合に差を生じさせ、光ファイバケーブルに歪を発生させようとしているが、光ファイバケーブル及び受圧体が埋設してある部分が例えば広範囲に渡って地滑りを起こした場合には、光ファイバが埋設してある地帯一帯で動いてしまうため受圧体の変形具合に大きな差は生じなく、地滑りを検知できなかったり、検知の感度が低下したりするといった問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、斜面における土砂崩れや地すべり等の傾斜地崩壊を検知する傾斜地崩壊検知システムであって、基準光を出力する光源と、傾斜地崩壊を検知するために少なくとも一部分が埋設された状態で斜面に設置された支柱と、支柱の動きの有無を検知するために一部分が支柱に沿うように配置され、入力された基準光に対し、支柱の動きによる外力に応じた信号光を出力する光ファイバと、信号光に基づいて光ファイバへの外力の有無を検知する外力検知手段と、外力検知手段による検知結果に基づいて傾斜地崩壊を検知する傾斜地崩壊検知手段とを備えることを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【０００７】
また本発明は上記解決手段において、光ファイバが沿う支柱の側面は一部に所定の曲率からなる曲率面を有し、支柱に動きがあると光ファイバは張力を受けることで曲率面に密接し、光ファイバに所定の曲率の曲げが発生することを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【０００８】
また本発明は上記解決手段において、支柱は複数設けられ、光ファイバの径路上の各一部分が複数の支柱に沿うように配置されることを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【０００９】
さらに本発明は、斜面における土砂崩れや地すべり等の傾斜地崩壊を検知する傾斜地崩壊検知システムであって、基準光を出力する光源と、傾斜地崩壊を検知するために少なくとも一部分が埋設された状態で斜面に設置されるとともに上面に溝部が設けられた支柱と、支柱の動きの有無を検知するために一部分が溝部に沿うように配置され、入力された基準光に対し、支柱の動きによる外力に応じた信号光を出力する光ファイバと、信号光に基づいて光ファイバへの外力の有無を検知する外力検知手段と、外力検知手段による検知結果に基づいて傾斜地崩壊を検知する傾斜地崩壊検知手段とを備えることを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【００１０】
また本発明は上記解決手段において、光ファイバが沿う溝部の内側面は一部に所定の曲率からなる曲率面を有し、支柱に動きがあると光ファイバは張力を受けることで曲率面に密接し、光ファイバに所定の曲率の曲げが発生することを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【００１１】
また本発明は上記解決手段において、支柱は複数設けられ、光ファイバの径路上の各一部分が複数の支柱の溝部に沿うように配置されることを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【００１２】
また本発明は上記解決手段において、光ファイバから出力された信号光を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器と、電気信号の高周波成分を出力するハイパスフィルターとを備え、さらに、外力検知手段は基準値を有し、高周波成分と基準値との比較結果に基づいて光ファイバへの外力の有無を検知する手段を備えることを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【００１３】
また本発明は上記解決手段において、外力検知手段は、高周波成分が基準値を超える幅で変動した場合に光ファイバへの外力有りと判定し、傾斜地崩壊検知手段は、外力検知手段が外力有りと判定した場合に傾斜地崩壊が発生していると判定することを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【００１４】
さらに本発明は、斜面における土砂崩れや地すべり等の傾斜地崩壊を検知する傾斜地崩壊検知システムであって、傾斜地崩壊を検知するために少なくとも一部分が埋設された状態で斜面に設置された支柱と、支柱の動きの有無を検知するために一部分が支柱に沿うように配置された光ファイバと、光ファイバの一端に接続され、支柱の動きによる光ファイバの変形値と変形位置とを検知する変形検知手段と、変形検知手段による検知結果に基づいて傾斜地崩壊を検知しその位置を特定する傾斜地崩壊検知手段とを備えることを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【００１５】
また本発明は上記解決手段において、光ファイバが沿う支柱の側面は一部に所定の曲率からなる曲率面を有し、支柱に動きがあると光ファイバは張力を受けることで曲率面に密接し、光ファイバには所定の曲率の曲げが発生することを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【００１６】
また本発明は上記解決手段において、支柱は複数設けられ、光ファイバの径路上の各一部分が複数の支柱に沿うように配置されることを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【００１７】
さらに本発明は、斜面における土砂崩れや地すべり等の傾斜地崩壊を検知する傾斜地崩壊検知システムであって、傾斜地崩壊を検知するために少なくとも一部分が埋設された状態で斜面に設置されるとともに上面に溝部が設けられた支柱と、支柱の動きの有無を検知するために一部分が支柱の上面に設けられた溝部に沿うように配置された光ファイバと、光ファイバの一端に接続され、支柱の動きによる光ファイバの変形値と変形位置とを検知する変形検知手段と、変形検知手段による検知結果に基づいて傾斜地崩壊を検知しその位置を特定する傾斜地崩壊検知手段とを備えることを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【００１８】
また本発明は上記解決手段において、光ファイバが沿う溝部の内側面は一部に所定の曲率からなる曲率面を有し、支柱に動きがあると光ファイバは張力を受けることで曲率面に密接し、光ファイバには所定の曲率の曲げが発生することを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【００１９】
また本発明は上記解決手段において、支柱は複数設けられ、光ファイバの径路上の各一部分が複数の支柱の溝部に沿うように配置されることを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【００２０】
また本発明は上記解決手段において、傾斜地崩壊検知手段は基準値を有し、変形値と基準値との比較結果に基づいて傾斜地崩壊が発生していると判定し、さらにその位置を算出することを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【００２１】
また本発明は上記解決手段において、変形検知手段は光ファイバに基準パルス光を出力すると共に基準パルス光に基づいて発生し光ファイバから出力された後方散乱光を受光するＯＴＤＲであることを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【００２２】
また本発明は上記解決手段において、基準光の波長は１４８０ｎｍ以上であることを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【００２３】
また本発明は上記解決手段において、基準パルス光の波長は１４８０ｎｍ以上であることを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【００２４】
また本発明は上記解決手段において、支柱は、支柱に沿わした光ファイバにおいて張力を受けた際の曲率が１０ｍｍ以上６０ｍｍ以下となる形状であることを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【００２５】
また本発明は上記解決手段において、光ファイバはカットオフ波長が１２６０ｎｍ以下のシングルモード光ファイバであることを特徴とする傾斜地崩壊検知システムを提供するものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の第１の実施例によれば、動物や監視のための人物が傾斜地に立ち入った場合でも誤って検知することなく、土砂崩れや地すべり等の崩壊が発生したことのみを確実に検知することができる。また、センサ部分を地中に埋設する必要はなく、支柱を傾斜地に固定するのみなので、設置を容易に行うことが出来る。また、センサ部分には導電を必要としない光ファイバを用いているため、電気センサを用いた場合には水密対策が必要な屋外であっても、取り扱いが容易となる。
【００２７】
また、本発明の第２の実施例によれば、第１の実施例に加え、傾斜地の崩壊が発生した場所を確実に検知することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。なお、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を用いることで重複説明を省略する。
【実施例１】
【００２９】
本発明における傾斜地崩壊検知システムの構成を図１及び図２により説明する。ここで、図１はシステムの使用状況の概要を示したものであり、図２は傾斜地崩壊検知システムの構成を示したものである。
【００３０】
１０１は監視対象となる傾斜地であり土砂やコンクリートから形成されている。１０２は傾斜地１０１に設置されている支柱であり、例えば杭がこれに該当する。そして、支柱１０２は風雨等で容易に動くことがないように、下部の一部分が傾斜地に埋め込まれている。また、支柱１０２は側面の一部に所定の曲率からなる曲率面を持つ柱体であり、例えば円柱、楕円柱、三角柱、四角柱等が用いられる。ただし、支柱１０２の先端は傾斜地に埋め込みやすいように円錐状となっていても構わない。
【００３１】
支柱１０２には後述する光ファイバが沿わされ、光ファイバが張力を受けると支柱１０２の曲率面に沿って所定の曲率の曲げが発生するようになっている。なお、光ファイバが支柱１０２に沿わされている際に、光ファイバが張力を受けると一部分が所定の曲率になるようであれば、どのような沿わせ方を用いてもよい。例えば、本実施例のように支柱１０２の側面に沿わせたり巻き付けたりしてもよいし、支柱１０２の上面に所定の曲率を持つ溝部を設け、そこに光ファイバを沿わしてもよい。また、曲率面における所定の曲率は、光ファイバ内を伝送する信号光の波長に応じて１０mmから６０mmの範囲内となっている。
【００３２】
２１は光源装置であり、波長が１４８０ｎｍ以上であって所定のパワーの連続光からなる基準光が出力される。光源装置２１の光源には、例えば波長が短い赤外ＬＥＤ、波長が短いレーザダイオード、ドットマトリクスＬＥＤ等が使用される。
【００３３】
２２は一端が光源装置２１に接続された光ファイバであり、入力された基準光に対し、光ファイバ２２に加えられた外力に応じた信号光を出力する。光ファイバ２２は外力が加わっていない状態、つまり所定の曲率以下の曲げが発生していない状態では、入力された基準光に対し、光ファイバの素材に基づく伝送損失のみ発生するため、ほぼ同一パワーの信号光が出力される。一方、光ファイバ２２に外力が加わり、所定の曲率以下の局所的な曲げが生じると、この部分によって入力された基準光に損失が発生する。そのため、入力された基準光に対し、パワーが低下したり変動したりする信号光が出力される。
【００３４】
本実施例で使用されている光ファイバ２２はカットオフ波長が１２６０nm以下のシングルモード光ファイバであり、ここで光ファイバ２２の曲げ径（直径）と損失の関係について、曲げ損失を求める際の理論式である数式１と、数式１による計算結果を示した図３を用いて説明する。
【００３５】
【数１】
2007155550.tif 000003
【００３６】
各計数は、
Ｐａ：曲げ損失[ｄＢ／ｍ]
ａ：コア半径（＝５ｕｍ）
Ｒ：曲げ半径[ｍ]
Δ：比屈折率差（＝０．２）
Ｖ：正規化周波数（＝２）
Ｗ：クラッド中の規格化伝搬定数（＝１．２）
Ｕ：コア中の規格化伝搬定数（＝１．５）
を表している。なお、比屈折率差Δには一般的なシングルモード光ファイバの値を用いている。また、正規化周波数Ｖ、クラッド中の規格化伝搬定数Ｗ、コア中の規格化伝搬定数Ｕにはシングルモード光ファイバに波長１５５０ｎｍの光を通した場合の値を用いている。
【００３７】
図3は、カットオフ波長が１２６０nmのシングルモード光ファイバで、入力される光の波長が１５５０ｎｍの場合の曲げ径（直径）と損失の関係について、上式より算出したものを示している。図において横軸は曲げ径、縦軸は損失となっている。図示のように曲げ径が大きいところでは、損失はほとんど発生していないが、曲げ径が６０ｍｍ以下となるあたりから損失が発生し始め、２次曲線的に増加している。このため、光ファイバ２２を曲げ径が通常では６０ｍｍを超える状態としておき、異常が発生した場合に曲げ径が６０ｍｍ、もしくはそれよりも小さくなるようにすれば、異常の発生の有無を光ファイバから出力される信号の損失で検知をすることが可能となる。
【００３８】
図４は、入力される光の波長が１３００ｎｍ、１４８０ｎｍ、１５５０ｎｍの場合の、曲げ径と損失の関係を示したものである。図示のように光の波長が長い方が単位長さあたりに発生する損失が大きくなっている。
【００３９】
本実施例では図１および２に示すように、傾斜地１０１に設置された支柱１０２に光ファイバ２２が沿わされており、これによってセンサ部２３が構成されている。なお、ここで光ファイバ２２を沿わすやり方としては、光ファイバ２２が支柱１０２に側面において限られた範囲のみ接するようにするだけでなく、光ファイバ２２を支柱１０２の側面全周に巻き付けるようにする方法や、図示していないが、支柱１０２の上面に溝部を設け、そこに光ファイバ２２を沿わす方法も含まれる。また、沿わす際にはある程度の弛みが持たされており、通常時は光ファイバ２２は支柱１０２に密着していなく、若干の空隙が設けられている。この空隙は支柱１０２と光ファイバ２２との間に明らかな隙間が生じる程のものでなくても構わなく、光ファイバ２２が直線状に張られる程の張力が加えられていなければよい。以下、このような状態で光ファイバ２２を支柱１０２の側面もしくは上面に配置することを総称して沿わすと記載する。
【００４０】
傾斜地に土砂崩れ等の崩壊（以後、傾斜地崩壊と記す）が発生すると、支柱１０２に動きが生じることで光ファイバ２２は張力を受けて曲率面に密着し、光ファイバ２２には支柱１０２の所定部分の曲率と同じ曲率の曲がりが発生する。そのため、光ファイバ２２に入力された基準光に対してパワーが低下したり変動したりする信号光が出力され、この信号光を監視することによって、傾斜地崩壊の発生を検知することが可能となる。
【００４１】
なお、図４を用いて説明したように、光ファイバ２２に入力する信号光の波長を短くすれば光ファイバに損失が発生する曲げ径を小さくすることが出来るため、低波長の信号光を用いることで支柱１０２そのものを小さくして所定部分の曲率を小さくし、センサ２３を小型化することが可能となる。しかし、支柱１０２の曲率面に沿わした際の光ファイバ２２の曲率が小さすぎる場合には光ファイバ２２が折れる可能性があり、また傾斜地に異常が発生した際に光ファイバに曲がりが発生する長さが短くなり、測定器側で発生した損失を検知できない可能性がある。したがって、実際の使用にあたっては、光ファイバ２２に張力が発生した際に曲率が１０ｍｍから６０ｍｍの範囲内となるように支柱１０２の曲率面の曲率を決定し、曲率が１０ｍｍ程度で小さい場合には半周程度、６０ｍｍで大きい場合には複数周光ファイバ２２を巻き付けるようにするのが好ましい。また、これに対応して光ファイバ２２に入力される光の波長も１４８０ｎｍ以上とするのがよい。
【００４２】
光ファイバ２２の損失は、傾斜地１０１の崩壊だけでなく、傾斜地１０１を定期的に監視する人物や、動物等が支柱１０２間の光ファイバに触れた場合にも発生する。しかしながら、発生する曲げの量は小さく、これによる損失も大きくない。これに対し傾斜地崩壊によって光ファイバ２２に発生する曲げの量は大きくこれによる損失も大きい。そのため、発生する損失の大きさによって、その損失が傾斜崩壊によるものか、動物等それ以外によるものなのかを判別することが出来る。
【００４３】
光ファイバ２２を支柱１０２に固定する方法としては、例えば一部分を結束バンドや接着剤等で固定する方法や、予め光ファイバ２２の一定部分をシートに接着剤等で固定しておき、そのシートの一部分を結束バンド等で支柱１０２に固定する方法が挙げられる。なお、図においては支柱１０２に光ファイバ２２を１周分だけ巻き付けているが、前述しているように、巻き付けられる支柱の曲率や使用される信号光の波長によって巻き付け数が設定される。
【００４４】
２４は光ファイバ２２から出力された信号光に基づいて傾斜地１０１に傾斜地崩壊が発生していないかを検知する検知装置である。以下、検知装置２４の内部構成について説明をする。２５はＯ／Ｅ変換器であり、光ファイバ２２の他端に接続されている。そして、光ファイバ２２から信号光が入力されると電気信号に変換し出力する。２６はハイパスフィルター（以下、ＨＰＦと記す）であり、Ｏ／Ｅ変換器２５からの出力値の高周波成分（本実施例では１Ｈｚ以上）を出力する。２７は演算部であり、ＨＰＦ２６からの出力に基づいて、傾斜地１０１に傾斜地崩壊が発生していないかの判定を行い、結果を出力する。ここで、どのように傾斜地崩壊が判定されるかについて図５を用いて説明する。
【００４５】
図５はＨＰＦ２６から出力値を示したものであり、光ファイバ２２からの出力について高周波成分を算出したものである。実線はＨＰＦ出力値の時間波形を示しており、横方向の破線は傾斜地１０１について崩壊の有無を判定するための基準電圧ＶTHDを示している。そして、光ファイバ２２に人間や動物等によって曲げが発生した場合には若干の損失が発生するが、基準電圧ＶTHDを超えるほどではないため、傾斜地１０１には異常がないと判定される。一方、傾斜地１０１の土砂崩れによって支柱１０２が土砂とともに流されると光ファイバ２２には張力が発生することで支柱１０２の曲率面と同じ曲率の曲げが発生し、ＨＰＦ出力値の時間波形は基準電圧ＶTHDを超える幅で変動するようになる。そのため、傾斜地１０１に崩壊が発生したと判定される。
【００４６】
以上、検知装置２４について説明をしたが、検出装置２４には図示せぬ操作部が設けられており、システム全体の起動の際や、基準電圧の設定等に使用される。
【００４７】
２８ａは警報装置Ａであり、検知装置２４からの出力に基づいて警報を発するものである。具体的には傾斜地１０１に崩壊が発生したとの判定結果が入力された場合に、警報を発する。
【００４８】
次に図６より動作について説明をする。監視者（本実施例におけるシステムの利用者）により検出装置２４の図示せぬ操作部で監視開始の操作が行われると、基準電圧ＶTHDの設定が行われる（Ｓ１）。設定は以下の手順で行われる。検出装置２４では、監視開始の操作が行われる前のＨＰＦ２６からの高周波成分出力値がモニタされており、開始操作が行われる直前であって値に変動がない時の平均値が算出される。そしてこの平均値に対し、予め設定されている値が加算され、基準電圧ＶTHDが算出される。
【００４９】
基準電圧ＶTHDの設定が完了すると監視が開始され、光源装置２１から出力された基準光が光ファイバ２２へ入力し、光ファイバ２２内を伝送して出力された信号光は、Ｏ／Ｅ変換器２５で電気信号に変換される（Ｓ２）。続いてＯ／Ｅ変換器２５から出力された電気信号はＨＰＦ２６で高周波成分が算出される（Ｓ３）。そしてＨＰＦ２６から出力された高周波成分値は演算部２７に入力され、基準電圧ＶTHDと比較される（Ｓ４）。ここで、基準電圧ＶTHDを超えない値であれば、光ファイバ２２には支柱１０２の局所曲率部と同じ曲率の曲がりは発生していないと判定され、Ｓ２に戻って監視が継続される。基準電圧ＶTHDを超える幅で変動が続く場合には、光ファイバ２２には支柱１０２の局所曲率部と同じ曲率の曲がりが生じており、その原因として傾斜地１０１に崩壊が発生していると判定される（Ｓ５）。そして、傾斜地１０１に崩壊が発生と判定されると、警報装置Ａ２８ａによって色彩や音によって崩壊の発生を知らせる警報が発せられる（Ｓ６）。
【００５０】
以上のように本発明における第１の実施例によれば、動物や監視のための人物が傾斜地１０１に立ち入った場合で誤って検知することなく、土砂崩れや地すべり等の崩壊が発生したことのみを確実に検知することができる。また、センサ部分を地中に埋設する必要はなく、支柱１０２を傾斜地１０１に固定するのみなので、設置を容易に行うことが出来る。また、センサ部分には導電を必要としない光ファイバを用いているため、電気センサを用いた場合には水密対策が必要な屋外であっても、取り扱いが容易となる。
【実施例２】
【００５１】
続いて図７および図８を用いて実施例２の構成について説明する。図７は実施例２のシステムの使用状況の概要を示したものであり、図８は実施例２のシステムの構成を示したものである。
【００５２】
傾斜地１０１、支柱１０２は実施例１と同様の構成であり、支柱１０２は後述する光ファイバを沿わせた際に、光ファイバの一部分が所定の曲率となる曲率面が設けられている。また、曲率についても実施例1と同様、１０ｍｍから６０ｍｍの範囲内となっている。光ファイバ２２についても実施例１と同様のカットオフ波長１２６０ｎｍ以下のシングルモード光ファイバであるが、一端は後述するＯＴＤＲに接続されており、他端は自由端となっている。なお、自由端については光ファイバ２２内を伝送する光によって不要な反射光を発生させないために、コアに対し斜め形状にカッティングされているのが望ましい。
【００５３】
３１は光ファイバ２２の一端が接続されているＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）であり、光ファイバ２２にパルス光を出力するとともに、そのパルス光が光ファイバ２２を伝送することで発生する反射光（後方散乱光）を計測することで、光ファイバ２２に外力が加わったかについて、ならびに光ファイバ２２のどの位置に外力が加わったかを検知することが出来る。
【００５４】
ＯＴＤＲ３１の主要部は、光源３２、光サーキュレータ３３、受光装置３４から構成されている。そして、光源３２からパルス状の基準光（以下、基準パルス光と記す）が出力されると、入力光を特定方向のみに出力する光サーキュレータ３３を介して光ファイバ２２に基準パルス光が入力する。光ファイバ２２では基準パルス光が伝送する一方で、基準パルス光の伝送方向とは反対に基準パルス光から発生されるフレネル反射による反射光、いわゆる後方散乱光が伝送する。この後方散乱光は光ファイバ２２を伝送後、光サーキュレータ３３を介して受光装置３４に入力し、ここでＯＴＤＲ３１からの距離と後方散乱光の出力との関係が算出される。
【００５５】
なお、光ファイバ２２が巻き付けられる支柱１０２の曲率面の曲率は１０ｍｍから６０ｍｍとなっているため、光源３２から基準パルス光の波長は実施例１と同様に１４８０ｎｍ以上とするのが好ましい。
【００５６】
図９は受光装置３４から出力される、ＯＴＤＲ３１からの距離に対する反射光の出力の関係を示したものである。ここで４１は光ファイバ２２に全く外力が加わってない場合、つまり支柱１０２に光ファイバを巻きつけていない場合の距離と出力の関係を示しており、距離に対し一定の割合で損失が増加、つまり出力が低下するようになっている。４２は光ファイバ２２を支柱１０２に巻き付け、傾斜地崩壊検知センサとして傾斜地１０１に配置した場合の距離と出力の関係を示している。図では説明のために４１と４２の出力が異なるように表示しているが、実際には出力の初期値は同一であり、Ａ点まで４１と４２は重なるようになっている。ここで４３（Ａ点）、４４（Ｂ点）、４５（Ｃ点）、４６（Ｄ点）、４７（Ｅ点）の各点は光ファイバ２２が支柱１０２に沿わせられている、もしくは巻き付けられている位置を示しており、巻き付けられることで光ファイバ２２に曲がりが発生するため、急激に出力が低下（急激に損失が増加）している。なお、この状態においては、光ファイバ２２は大きな張力を受けていないため、発生している曲がりの曲率は支柱１０２の曲率面の曲率ほど小さくはない。そして、４８の破線は傾斜地１０１に崩壊が発生したときの距離と出力の関係を示している。ここでは４４と４５の地点で４２に対してさらに大きく出力が低下しており、この地点で光ファイバ２２は大きな張力を受け曲率面と同じ曲率の曲がりが発生、つまり傾斜地の崩壊が発生していることが確認できるようになっている。
【００５７】
３５は演算装置であり、ＯＴＤＲ３１の受光装置３４から出力される距離と出力の関係から、光ファイバ２２に曲率面と同じ曲率の曲がりが発生していないか、つまり傾斜地１０１に崩壊が発生していないかを判定する。また、光ファイバ２２に初期損失が発生している位置、つまりセンサ部が監視対象となる傾斜地のどの箇所に設置されているかの情報が記録された位置情報対応テーブルを有している。そして、崩壊が発生した場合には、新たに出力が低下（損失が増加）した場所からその位置を特定する。なお、演算装置３５には図示せぬ操作部が設けられており、システム全体の起動の際や、各種設定等に使用される。
【００５８】
２８ｂは警報装置Ｂであり、警報装置Ａ２８ａの機能に加え、崩壊が発生した位置の情報を合わせて報知する。
【００５９】
次に図１０より動作について説明をする。監視者（本実施例におけるシステムの利用者）により検出装置３１の図示せぬ操作部で監視開始の操作が行われると、光源装置２１から光ファイバ２２へ基準パルス光が入力され、これに対する後方散乱光として光ファイバ２２から出力される信号光をＯＴＤＲ初期出力として用い、損失が発生している地点と損失値を算出し、これが登録される（Ｓ１１）。登録が完了すると、ＯＴＤＲにおいてＯＴＤＲからの距離に対する信号光の出力の測定が行われる（Ｓ１２）。続いてＳ1１で損失ありとされた地点における信号光の出力と、Ｓ１１で基準値として登録された出力とが比較され、損失の増加量が算出される（Ｓ１３）。
【００６０】
Ｓ１３で算出された増加量は予め設定されている閾値と比較され（Ｓ１４）、閾値を越えていない場合にはＳ１２に戻って再び測定が継続され、超えている場合には次のステップに進む。Ｓ１４で閾値を超えていると判定されると、傾斜地崩壊の異常が発生したと判定される（Ｓ１５）。次いで、演算装置３５に設けられている位置情報対応テーブルを参照し、傾斜地崩壊が発生した場所がどこであるか算出される（Ｓ１６）。そして、警報装置Ｂ２８ｂによって色彩や音によって崩壊の発生を知らせる警報が発せられるとともに、傾斜地崩壊が発生した場所が表示部に表示される（Ｓ１７）。
【００６１】
以上のように本発明における第２の実施例によれば、実施例１の効果に加え、傾斜地崩壊が発生した場所がどこであるかを、容易に算出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施例１のシステム使用状況図
【図２】実施例１のシステム構成図
【図３】曲げ径と損失の関係説明図
【図４】波長をパラメータとした曲げ径と損失の関係説明図
【図５】ＨＰＦ出力説明図
【図６】実施例１の動作フロー
【図７】実施例２のシステム使用状況図
【図８】実施例２のシステム構成図
【図９】ＯＴＤＲ出力説明図
【図１０】実施例２の動作フロー
【符号の説明】
【００６３】
１０２：支柱
２１：光源装置
２２：光ファイバ
２３：センサ部
２４：検出装置
２５：Ｏ／Ｅ変換器
２６：ＨＰＦ
２７：演算部
３１：ＯＴＤＲ
３５：演算装置
【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】
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【図１０】
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