(57)【要約】【課題】傾斜角度の変動を精度良く検出する。【解決手段】磁石２５の温度が変化することによって、磁石２５のＮ極２５ａとＳ極２５ｂとの間に形成される磁界の強さが変化した場合に、温度センサ５０によって検出された磁石の温度にしたがって磁界補正コイル２８に流れる電流値を調整する。このように、磁石２５による磁界及び磁界補正コイル２８による磁界を併用することによって、磁石２５の温度に関係なく、磁石２５のＮ極２５ａとＳ極２５ｂとの間に形成される磁界の強さを一定にすることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向するように配置されたＮ極及びＳ極を有し、前記Ｎ極と前記Ｓ極との間に磁界を形成する磁石と、
前記Ｎ極及び前記Ｓ極の両方の周囲に設けられており、電流が流されることによって前記Ｎ極と前記Ｓ極との間に磁界を形成可能な磁界補正コイルと、
前記磁界補正コイルに流れる電流値を調整する第１の電流調整手段と、
被検出体の傾斜角度の変化量に応じた力を受ける移動可能な移動部材と、
前記移動部材と対向するように配置されており、前記移動部材の位置を検出可能な位置検出センサと、
前記移動部材と連結されており、前記Ｎ極と前記Ｓ極との間において前記移動部材の移動量に対応した量だけ移動する可動コイルと、
前記可動コイルに流れる電流値を調整する第２の電流調整手段と、
前記Ｎ極と前記Ｓ極との間に形成される磁界の強さが所定値になるように前記第１の電流調整手段を制御すると共に、被検出体の傾斜角度の変化に基づく回転方向と反対方向に前記位置検出センサで検出された前記移動部材の位置が一定となるように前記可動コイルを移動させるように前記第２の電流調整手段を制御する制御手段と、
前記第２の電流調整手段での電流値の調整量から被検出体の傾斜角度の変化量を検出する傾斜角度検出手段とを備えていることを特徴とする傾斜角度検出装置。
【請求項２】
前記磁石の温度を検出する温度検出手段と、
前記磁石の各温度と、前記Ｎ極と前記Ｓ極との間に形成される磁界の強さが所定値になるようにする場合に前記磁界補正コイルに流す電流値との関係を記憶する記憶手段とをさらに備えており、
前記制御手段は、前記温度検出手段で検出される温度及び前記記憶手段に記憶された温度と電流値との関係に基づいて、前記Ｎ極と前記Ｓ極との間に形成される磁界の強さが所定値になるように前記第１の電流調整手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の傾斜角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば傾斜地の斜面傾きを計測するために利用される傾斜角度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地滑り、崖崩れ、陥没等の地盤異常による土砂災害は、地域住民の生命や財産に甚大な被害を与えるため、地滑りを事前に検知して地域住民の避難に役立てることが望まれている。そこで、例えば地盤の傾斜角度を計測する地盤傾斜計等の各計測装置を地盤異常の起こりそうな観測地に設置すると共に、地盤異常による被害が及ばない場所にモニター装置を設置し、各計測装置で計測された観測情報を画面表示等して監視員に報知するようにしている。従って、監視員が観測情報に基づいて地盤異常が起こり易い状況になったと判断したときには、その旨を示す予測情報を地盤異常による被害が及びそうな地域の役場等の関係機関に報知し、関係機関が避難勧告や警告を行うことによって、被害の拡大を防止すると共に早期の復旧を実現するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−６７７５号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
地盤傾斜計１２０としては、図５に示すように、互いに対向するＮ極１２５ａとＳ極１２５ｂとを有する磁石１２５と、磁石１２５のＮ極１２５ａとＳ極１２５ｂとの間に配置されており回転軸１２４を軸として回転可能な可動コイル１２３と、支持棒１２２を介して可動コイル１２３に連結された振子１２１と、振子１２１の位置を検出可能な振子位置検出器１２６とを備えているものがある。この地盤傾斜計１２０では、傾斜地の傾斜角度が変動すると、それに伴って振子１２１が移動し、その移動量に対応した回転量だけ可動コイル１２３が回転する。このとき、振子位置検出器１２６が振子１２１との距離を検出しており、その検出される距離が一定に維持されるように、可動コイル１２３に電流が流される。すると、磁石１２５のＮ極１２５ａとＳ極１２５ｂとの間に形成された磁界における電磁力によって、可動コイル１２３が回転して、振子１２１の位置が所定位置に維持される。このときの可動コイル１２３に流れる電流値に基づいて、傾斜地の傾斜角度の変化量が検出される。
【０００４】
ここで、磁石１２５のＮ極１２５ａとＳ極１２５ｂとの間に形成される磁界の強さは、磁石１２５の温度によって変化することが多い。従って、磁石１２５の温度に関係なく、所定温度における磁石１２５の磁界の強さに基づく可動コイル１２３の電流値が制御される場合には、検出される傾斜角度の変化量に誤差が生じてしまう。また、磁石１２５のＮ極１２５ａとＳ極１２５ｂとの間に形成される磁界の強さを温度に関係なく一定に維持するために、磁石１２５を電磁石で構成することも考えられるが、この場合には消費電力が著しく増加してしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の主な目的は、傾斜角度を精度良く検出することができる傾斜角度検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
本発明の傾斜角度検出装置は、互いに対向するように配置されたＮ極及びＳ極を有し、前記Ｎ極と前記Ｓ極との間に磁界を形成する磁石と、前記Ｎ極及び前記Ｓ極の両方の周囲に設けられており、電流が流されることによって前記Ｎ極と前記Ｓ極との間に磁界を形成可能な磁界補正コイルと、前記磁界補正コイルに流れる電流値を調整する第１の電流調整手段と、被検出体の傾斜角度の変化量に応じた力を受ける移動可能な移動部材と、前記移動部材と対向するように配置されており、前記移動部材の位置を検出可能な位置検出センサと、前記移動部材と連結されており、前記Ｎ極と前記Ｓ極との間において前記移動部材の移動量に対応した量だけ移動する可動コイルと、前記可動コイルに流れる電流値を調整する第２の電流調整手段と、前記Ｎ極と前記Ｓ極との間に形成される磁界の強さが所定値になるように前記第１の電流調整手段を制御すると共に、被検出体の傾斜角度の変化に基づく回転方向と反対方向に前記位置検出センサで検出された前記移動部材の位置が一定となるように前記可動コイルを移動させるように前記第２の電流調整手段を制御する制御手段と、前記第２の電流調整手段での電流値の調整量から被検出体の傾斜角度の変化量を検出する傾斜角度検出手段とを備えている。
【０００７】
この構成によると、磁界補正コイルに流れる電流値を調整することによって、磁石のＮ極とＳ極との間に形成される磁界の強さを一定にすることができる。従って、磁石のＮ極とＳ極との間に形成される磁界の強さが例えば磁石の温度にしたがって変化する場合であっても、傾斜角度の変化量を精度良く検出することができる。また、磁石による磁界及び電磁石による磁界の両方を併用することによって、電磁石による磁界だけを利用する場合と比較して、消費電力が増加するのを抑制することができる。
【０００８】
本発明の傾斜角度検出装置において、前記磁石の温度を検出する温度検出手段と、前記磁石の各温度と、前記Ｎ極と前記Ｓ極との間に形成される磁界の強さが所定値になるようにする場合に前記磁界補正コイルに流す電流値との関係を記憶する記憶手段とをさらに備えており、前記制御手段は、前記温度検出手段で検出される温度及び前記記憶手段に記憶された温度と電流値との関係に基づいて、前記Ｎ極と前記Ｓ極との間に形成される磁界の強さが所定値になるように前記第１の電流調整手段を制御してもよい。
【０００９】
この構成によると、傾斜角度検出装置が設置される環境温度によって、磁石の温度が変化して、Ｎ極とＳ極との間に形成される磁界の強さが変化した場合でも、磁界補正コイルに流れる電流値を調整することによって、磁石のＮ極とＳ極との間に形成される磁界の強さを一定にすることができる。従って、傾斜角度検出装置が設置される環境温度にかかわらず、傾斜角度の変化量を精度良く検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る地盤傾斜計を含む土砂災害事前感知警報システムの概略構成を示す図である。図２は、図１の土砂災害事前感知警報システムに含まれる観測局及び子局の配置の一例を示す図である。
【００１１】
土砂災害事前感知警報システムは、図１に示すように、地盤異常の危険性がある観測地１０に設置されており、地盤異常の予測に使用される観測情報を検出する観測機器１と、観測情報を収集し、収集した観測情報に基づいて地盤異常の予測情報を求めると共に、これら予測情報および観測情報を送信する観測局２と、観測情報を収集し、収集した観測情報に基づいて地盤異常の予測情報を求めると共に、これら予測情報および観測情報を無線通信により観測局２に送信する子局３と、観測地１０の地域住民への連絡機構４および地盤異常に対処する関係機関５に通信回線７を介して接続され、観測局２から送信された予測情報および観測情報を受信して連絡機構４および関係機関５に並列的に報知する監視局６とを有している。
【００１２】
観測地１０内の地盤異常の危険箇所に設置される観測機器１は、地盤の傾斜角度を検出する地盤傾斜計１１と、地盤の緯度、経度および高さ位置からなる位置情報を検出するＧＰＳ観測装置１２と、地下水の水位を検出する地下水位計１３と、地面から所定深度や所定長で形成された孔部の伸縮長を検出する孔内伸縮計１４と、単位時間当たりの雨量を検出する雨量計１５との少なくとも一種以上の組み合わせからなっている。そして、観測機器１は、各機器１１〜１５で検出された傾斜角度等の情報を観測情報として出力するように構成されている。
【００１３】
観測機器１は、観測局２や子局３にメタルケーブルからなる信号ケーブル１６を介して直接的に接続されている。観測局２と子局３とは、無電ＬＡＮ１７の形態で接続されており、１台の観測局２に対して複数台の子局３がデータ通信可能にされている。
【００１４】
観測局２は、図１に示すように、通信回線６２を介して監視局６に接続されている。監視局６は、音声自動応答／通報装置６４と情報監視端末装置６５とプリンタ６６とデータ蓄積装置６７とデータ処理装置６８とウエブサーバ６９とを備えている。音声自動応答／通報装置６４は、地域住民からの問い合わせに対して自動で地盤異常の予測情報等を提供可能になっている。また、情報監視端末装置６５は、図２に示すように、各地に分散配置された観測局２から送信された観測情報や予測情報等の全情報を表示可能になっている。
【００１５】
また、データ蓄積装置６７は、大容量のデータを記録可能なディスクアレイや磁気テープ等からなっており、各地の観測局２から収集された観測情報や予測情報等を記録可能になっている。データ処理装置６８は、監視局６全体の動作を制御する機能を有すると共に、各地の観測局２から収集された観測情報や予測情報に基づいて広域的な予測情報や長期的な予測情報を求める機能を有している。ウエブサーバ６９は、データ処理装置６８での処理結果や観測情報、各地の観測局２からの予測情報を通信回線７を介してインターネット上に公開するようになっている。
【００１６】
監視局６には、一般回線７０を介して地域住民の携帯電話７１や固定電話７２、ファクシミリ装置７３に接続されており、地域住民から送信された目撃情報や前兆情報、災害情報を受信可能にされている。また、一般回線７０は、音声自動応答／通報装置６４に接続可能にされており、地域住民は、音声で地盤異常の予測情報等を聞き出すことが可能になっている。
【００１７】
また、監視局６は、ＩＳＤＮ回線や光ケーブル回線、多重無線回線等の通信回線７を介して関係機関５に接続されている。なお、この監視局６と関係機関５との接続形態は、インターネット上の公開された信号網を介して連絡可能にされていてもよいし、専用線等のように閉鎖された信号網を介して連絡可能にされていてもよい。観測地に近隣の関係機関５としては、避難所や公民館、郵便局等がある。これらの関係機関５には、パソコン等の情報端末７４や電話７５、ファクシミリ装置７６、情報掲示板７７等の報知装置が備えられている。
【００１８】
そして、これらの報知装置は、監視局６からの指令や情報を関係機関５が受けたときに、災害情報や避難情報、避難/安否情報、負傷者情報を表示等して地域住民に報知可能になっている共に、平常時においても観測情報を表示可能になっている。また、観測地から遠隔の関係機関５としては、国や県、官庁等の監督官庁、関係市町村等があり、これらの関係機関５は、監視局６からの予測情報に基づいて被害の範囲や程度を把握し、復旧の準備作業を行うようになっている。
【００１９】
また、監視局６には、一般回線７０を介して据え付け式の非常用子局７８ａが接続されている。非常用子局７８ａは、地盤異常の起こる可能性が高い場合に作動され、地域住民が所持するパソコン７９や携帯電話８０に接続可能にされている。さらに、監視局６および非常用子局７８ａには、携帯型の携帯電話８０やパソコン７９が非常用子局７８ｂとして接続可能にされている。そして、これらの非常用子局７８ａ・７８ｂは、予測情報や被害情報等を双方向に送受信可能にされている。さらに、監視局６には、連絡機構４が接続されている。連絡機構４は、戸別受信機８１や屋外拡声装置８２、広報車両８３、情報表示板８４等からなっている。
【００２０】
次に、地盤傾斜計１１の概略構成について、図３を参照して説明する。図３は、地盤傾斜計の概略構成を示す図である。
【００２１】
地盤傾斜計１１は、図３に示すように、傾斜角度検出機構２０と、制御部３０とを有している。
【００２２】
傾斜角度検出機構２０は、振子２１と、振子２１と支持棒２２を介して連結された可動コイル２３と、可動コイル２３の近傍に配置された磁石２５と、振子２１に近接して配置された振子位置検出器２６とを有している。
【００２３】
磁石２５は、略円筒形状を有しており、その円周の一部が切断されている。そして、磁石２５の一端部であるＮ極２５ａと他端部であるＳ極２５ｂとの間には、磁界が形成されている。また、磁石２５の上面には、磁石２５の温度を検出可能な温度センサ５０が取り付けられている。温度センサ５０は、制御部３０に接続されている。
【００２４】
ここで、磁石２５のＮ極２５ａの周囲及びＳ極２５ｂの周囲には、磁界補正コイル２８が設けられている。磁界補正コイル２８の両端部は、第１電流調整部４０に接続されている。従って、第１電流調整部４０が制御されることによって、磁界補正コイル２８に電流が流れると、磁界補正コイル２８は磁石２５のＮ極２５ａとＳ極２５ｂとの間に磁界を形成する。
【００２５】
つまり、磁界補正コイル２８に電流が流れていない場合には、磁石２５のＮ極２５ａとＳ極２５ｂとの間には、磁石２５による磁界だけが形成される。一方、磁界補正コイル２８に電流が流れている場合には、磁石２５のＮ極２５ａとＳ極２５ｂとの間には、磁石２５による磁界と、磁界補正コイル２８による磁界との両方が形成される。
【００２６】
可動コイル２３は、磁石２５のＮ極２５ａとＳ極２５ｂとの間に配置されており、回転軸２４を軸として回転可能に支持されている。回転軸２４は、磁石２５の軸方向に平行になるように配置されている。可動コイル２３の両端部は、第２電流調整部４１に接続されている。従って、第２電流調整部４１が制御されることによって、可動コイル２３に電流が流れると、磁石２５のＮ極２５ａとＳ極２５ｂとの間に形成される磁界における電磁力によって、可動コイル２３が回転する。
【００２７】
振子２１は、可動コイル２３の回転軸２４に対して垂直に設けられた支持棒２２に支持されており、可動コイル２３と共に回転軸２４を軸として回転可能になっている。ここで、振子２１は、地盤の傾斜角度が変化した場合に、その傾斜角度の変化量に対応した力を受け、回転軸２４を軸として移動しようとする。
【００２８】
振子位置検出器２６は、振子２１に対向するように配置されており、振子２１の位置つまり振子２１との間の距離を検出する。振子位置検出器２６は、制御部３０に接続されている。
【００２９】
制御部３０は、温度検知部３１と、調整電流記憶部３２と、振子位置検知部３３と、電流制御部３４と、傾斜角度検出部３５とを有している。
【００３０】
温度検知部３１は、温度センサ５０からの検出信号に基づいて、磁石２５の温度を検知する。
【００３１】
調整電流記憶部３２は、磁石２５のＮ極とＳ極との間の磁界の強さを所定値に維持する場合に、表１に示すように、温度検知部３１で検知される磁石２５の各温度と、磁界補正コイル２８に流す電流値との関係を記憶している。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
ここで、温度検知部３１で検知される磁石２５の各温度と、磁界補正コイル２８に流す電流値との関係について、図４（ａ）〜図４（ｃ）を参照して説明する。図４（ａ）は、磁石の温度と、磁界の強さとの関係を示すグラフである。図４（ｂ）は、磁石の温度と、そのときの補正値との関係を示すグラフである。図４（ｃ）は、磁界補正コイルに流れる電流値と、磁界補正コイルが形成する磁界の強さとの関係を示すグラフである。
【００３４】
本実施の形態では、図４（ａ）に示すように、磁石２５の温度がＴ０のときに、磁石２５のＮ極２５ａとＳ極２５ｂとの間に形成される磁界の強さがＡ０である場合であって、磁石２５の温度が上昇するにしたがって、磁界の強さが小さくなる場合について考える。つまり、磁石２５の温度がＴ０においてＡ０であった磁界の強さは、温度Ｔ１ではＡ１に、温度Ｔ２ではＡ２に、・・・、温度ＴｎではＡｎに小さくなる。
【００３５】
このような温度特性を有する磁石２５において、温度に関係なく、磁石２５のＮ極２５ａとＳ極２５ｂとの間に形成される磁界の強さをＡ０に維持するためには、磁界補正コイル２８に電流を流すことによって、磁石２５の各温度において、図４（ｂ）に示すような強さの磁界を形成する必要がある。
【００３６】
また、図４（ｃ）に示すように、磁界補正コイル２８に流れる電流値と、磁界補正コイル２８によって形成される磁界の強さとの間には、比例関係がある。従って、補正コイル２８によって図４（ｂ）に示す強さの磁界を形成するためには、磁石２５の温度がＴ１においてＩ１の電流を流す必要があり、温度Ｔ２ではＩ２、・・・、温度ＴｎではＩｎの電流を流す必要があることが分かる。このようにして、磁石２５の各温度と、磁界補正コイル２８に流す電流値との関係を示す表１が得られる。
【００３７】
振子位置検知部３３は、振子位置検出器２６からの検出信号に基づいて、振子２１の所定位置からの移動量を検知する。
【００３８】
電流制御部３４は、磁界補正コイル２８を流れる電流値を調整する第１電流調整部４０を制御する。つまり、電流制御部３４は、温度検知部３１で検知された磁石２５の温度において、磁石２５のＮ極２５ａとＳ極２５ｂとの間に形成される磁界の強さを所定値に維持するために磁界補正コイル２８に流す必要がある電流が流れるように第１電流調整部４０を制御する。
【００３９】
また、電流制御部３４は、可動コイル２３を流れる電流値を調整する第２電流調整部４１を制御する。つまり、電流制御部３４は、振子位置検知部３３で検出された振子２１の所定位置からの移動量に基づいて、振子２１を所定位置に戻すために、可動コイル２３に流れる電流値を調整する第２電流調整部４１を制御する。従って、可動コイル２３は、地盤の傾斜角度の変化に基づく回転方向と反対方向に、振子２１の受ける力に対応した力を発生する。
【００４０】
傾斜角度検出部３５は、第２電流調整部４１の電流値の調整量に基づいて、地盤の傾斜角度の変化量を検出する。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態の地盤傾斜計１１においては、その装置が設置される環境温度によって、磁石２５の温度が変化して、Ｎ極２５ａとＳ極２５ｂとの間に形成される磁界の強さが変化した場合でも、磁界補正コイル２８に流れる電流値を調整することによって、磁石２５のＮ極２５ａとＳ極２５ｂとの間に形成される磁界の強さを一定にすることができる。従って、地盤傾斜計１１が設置される環境温度にかかわらず、傾斜角度の変化量を精度良く検出することができる。また、磁石２５による磁界及び磁界補正コイル２８による磁界の両方を併用することによって、電磁石による磁界だけを利用する場合と比較して、消費電力が増加するのを抑制することができる。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述の実施の形態では、温度を測定して磁界の強さが一定となるように補正を行っているが、磁界を測定する磁界センサを温度センサの代わりに設け、この磁界センサ出力が一定となるようにしてもよい。また、上述の実施の形態では、磁石２５の温度が変化することによって、磁石２５のＮ極２５ａとＳ極２５ｂとの間に形成される磁界の強さが変化する場合について説明しているが、その他の理由によって、磁石２５のＮ極２５ａとＳ極２５ｂとの間に形成される磁界の強さが変化する場合でも、本実施の形態と動揺の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係る地盤傾斜計を含む土砂災害事前感知警報システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１の土砂災害事前感知警報システムに含まれる観測局及び子局の配置の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る地盤傾斜計の概略構成を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、磁石の温度と、磁界の強さとの関係を示すグラフである。  図４（ｂ）は、磁石の温度と、そのときの補正値との関係を示すグラフである。  図４（ｃ）は、磁界補正コイルに流れる電流値と、磁界補正コイルが形成する磁界の強さとの関係を示すグラフである。
【図５】従来の地盤傾斜計の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１  地盤傾斜計
２０  傾斜角度検出機構
２１  振子
２３  可動コイル
２５  磁石
２６  振子位置検出器
２８  磁界補正コイル
３０  制御部
３１  温度検知部
３２  調整電流値記憶部
３３  振子位置記憶部
３４  電流制御部
３５  傾斜角度検出部
５０  温度センサ
【図１】
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【図２】
2009014554.tif 000005
【図３】
2009014554.tif 000006
【図４】
2009014554.tif 000007
【図５】
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