(57)【要約】  本地中傾斜計システムが開示される。中傾斜計システムは地盤の変位を測定するための変位測定センサが設けられたプローブ部、傾斜計ケーシング内でプローブを移動させるために地中に引き込まれるケーブル長さを制御するケーブル制御部、及びプローブ部で測定された変位測定情報、及びケーブル制御部により制御されるケーブル長さ情報とを用いて、地盤の変位を算出する地盤変位算出部、を含む。
2020510210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤の変位を測定するための変位測定センサが設けられたプローブ部、
傾斜計ケーシング内で前記プローブ部を移動させるために地中に引き込まれるケーブル長さを制御するケーブル制御部、及び
前記プローブ部で測定された変異測定情報と前記ケーブル制御部により制御されるケーブル長さ情報とを用いて、地盤の変位を算出する地盤変位算出部、
を含む地中傾斜計システムであって、
前記プローブ部は、
前記変位測定センサに電源を供給するセンサ電源供給部、
前記変位測定センサで測定された変位測定値を保存する変位保存部、及び
前記変位測定センサにおける地盤変位測定時間情報を取得する地盤変位測定時間情報獲得部、
を含み、
前記地盤変位算出部は、
前記ケーブル制御部により制御されるケーブル長を測定するケーブル長測定部、及び
前記ケーブル長測定部におけるケーブル長測定時間情報を取得するケーブル長測定時間情報獲得部、
を含むことを特徴とする地中傾斜計システム。
【請求項２】
前記地盤変位算出部は、
前記プローブ部が、予め設けられた距離以内に近接する場合、前記センサ電源供給部に電源を供給するプローブ電源供給部、及び
前記プローブ部が、予め設けられた距離以内に近接する場合、前記変位保存部の保存情報を受信する保存情報受信部、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の地中傾斜計システム。
【請求項３】
前記プローブ部における加速度を測定するプローブ加速度測定部をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の地中傾斜計システム。
【請求項４】
前記地盤変位算出部における加速度を測定する変位算出部加速度測定部をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の地中傾斜計システム。
【請求項５】
前記ケーブル制御部は、前記地盤変位算出部における加速度が、予め設定された基準以上の場合、前記ケーブル長さの変化を中断させることを特徴とする請求項４に記載の地中傾斜計システム。
【請求項６】
前記プローブ部は
前記傾斜計ケーシング内面と接して回転し、移動する回転体、及び
前記回転体の回転量を測定する回転量測定部、
をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の地中傾斜計システム。
【請求項７】
前記プローブ部は
前記回転体の回転量情報を用いて、前記プローブ部の位置を算出するプローブ位置算出部をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の地中傾斜計システム。
【請求項８】
前記回転量測定部は、
前記回転体の一部領域に形成され、前記回転体の回転に応じて回転し、磁界を発生する磁界発生部、及び
前記磁界を測定し、前記回転体の回転数を算出する回転数算出部、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の地中傾斜計システム。
【請求項９】
前記磁界発生部は、前記回転体の回転軸に対して、前記回転体の回転方向により非対称の複数の領域にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項８に記載の地中傾斜計システム。
【請求項１０】
前記磁界発生部は、前記回転体の回転軸に対して、前記回転体の回転方向により相互間の距離が変わる２つの領域にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項９に記載の地中傾斜計システム。
【請求項１１】
前記プローブ位置算出部は、それぞれ異なる複数の回転体に対して、算出された複数の回転体の回転数から前記プローブ部の位置を算出することを特徴とする請求項１０に記載の地中傾斜計システム。
【請求項１２】
前記回転量測定部は、
前記回転体の回転角変位を測定し、前記回転体の回転量を測定することを特徴とする請求項１１に記載の地中傾斜計システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築及び土木工事用計測器に関し、さらに詳しくは、地中に挿入され、地盤の変位量を測定する地中傾斜計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地中傾斜計（inclinometer）は、掘削及び盛土時、空洞現象及び地下水位の変位量など、その他の影響による土粒子の水平又は垂直変位量の位置と方向、大きさ及び速度を計測し、設計上の予想変位量と比較検討することによって、地盤弛緩領域及び仮施設構造物の安全度を判断するために使用する計測器である。
【０００３】
地中傾斜計は、主に地下鉄や土止め工事などの掘削工事時の変位測定、橋脚及び橋台の変形測定、斜面の予想活動面測定、トンネル、竪坑、ダム、その他各種堤防などの変位測定に使用される。
【０００４】
図１は、従来の地中傾斜計の使用状態を示した図である。一般的な地中傾斜測定方法は、図１に示されたように、地中孔に傾斜計プローブ１１を挿入し、その測定ケーブル１４を引き上げながら深度別に傾きを測定する。
【０００５】
プローブ１１には、変位センサ１２、及びスプリングホイール１３が設けられており、ケーブル１４には、プローブ１１と連結するための連結部１５が設けられている。プローブ１１は、ケーブル１４により移動し、ケーブル１４は、ヒト又は機械の力によってドラム１６に巻き取られか巻き戻される形式で長さを調整することによって、プローブ１１の位置を変化させる。
【０００６】
ケーブル１４内部には、電源とデータが移動できる配線が設けられ、外部でプローブ１１に電源を供給し、外部の出力装置１７で測定されたデータを伝送する。地中傾斜計の使用のために、ケーブル１４は、ケーブル支持装置１８により支持され、ドラム１６に巻き取られるか巻き戻される動作を繰り返し行うことになる。このような反復的な動作によって、ケーブル１４が破損される恐れがあるが、従来のケーブル１４は、内部に配線が設けられているので、ケーブル１４がより破損され易く、ケーブルが高価となり、交換の度に費用が増加し、内部配線によるケーブル１４重量の増加のため、プローブ１１の移動に、より多くのエネルギーが消費される。
【０００７】
また、ケーブル１４が破損された場合、簡単に交換できず、時間や費用の増加が相当であり、ケーブル長さによってプローブ１１の位置を調節するので正確なプローブ１１位置の調節が難しくなる問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前述した従来の問題点を解決するために案出されたものであり、軽くて、安く、且つケーブルが破損し難い地中傾斜計システムを提供することをその目的とする。
また、ケーブルの変形に関係なく、正確なプローブ位置を測定することができるようにする地中傾斜計システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために本発明による地中傾斜計システムは、地盤の変位を測定するための変位測定センサが設けられたプローブ部、傾斜計ケーシング内でプローブ部を移動させるために地中に引き込まれるケーブル長さを制御するケーブル制御部、及びプローブ部で測定された変位測定情報とケーブル制御部により制御されるケーブル長さ情報を用いて、地盤の変位を算出する地盤変位算出部、を含む。
【００１０】
このとき、プローブ部は、センサ電源供給部、変位保存部、及び地盤変位測定時間情報獲得部を含み、センサ電源供給部は、変位測定センサに電源を供給し、変位保存部は変位測定センサで測定された変位測定値を保存し、地盤変位測定時間情報獲得部は、変位測定センサにおける地盤変位測定時間情報を取得する。
【００１１】
また、地盤変位算出部は、ケーブル長測定部、及びケーブル長測定時間情報獲得部を含み、ケーブル長測定部は、ケーブル制御部により制御されるケーブル長を測定し、ケーブ長さ測定時間情報獲得部は、ケーブル長測定部におけるケーブル長測定時間情報を取得する。
【００１２】
このような構成によれば、プローブ位置を調整するケーブルで内部配線を除去することができるので、地中傾斜計のケーブルをより軽くて、安く、且つ破損が難しいように製作することができる。また、ケーブルの変形や交替時にも正確に地盤の変位を測定することができる。
【００１３】
このとき、地盤変位算出部は、プローブ部が、予め設けられた距離以内に近接する場合、センサ電源供給部に電源を供給するプローブ電源供給部、及びプローブ部が、予め設けられた距離以内で近接する場合、変位保存部の保存情報を受信する保存情報受信部をさらに含んでもよい。このような構成によれば、プローブ部が地表面に上昇時、有無線を介して通信及び電源充電を行うことによって、プローブ部への電源供給やプローブ部からの情報獲得を容易に行うことができる。
【００１４】
また、傾斜計システムは、プローブ部における加速度を測定するプローブ加速度測定部をさらに含んでもよい。このような構成によれば、振動中のプローブ部で異常データが測定されることを防止することができる。
【００１５】
また、傾斜計システムは、変位算出部における加速度を測定する変位算出部加速度測定部をさらに含んでもよい。このような構成によれば、地上での振動状況によりプローブ部で異常データが測定されることを防止することができる。
【００１６】
また、ケーブル制御部は、変位算出部における加速度が予め設定された基準以上の場合、ケーブル長さの変化を中断させることができる。このような構成によれば、地上で振動状況が発生した場合、プローブ部の移動を停止させることによって、プローブ部は、振動状況終了後、地盤変動を測定することができる。
【００１７】
また、プローブ部は、傾斜計ケーシング内面と接して回転し、移動する回転体、及び回転体の回転量を測定する回転量測定部をさらに含んでもよい。このような構成によれば、回転体の回転量から傾斜計ケーシングを通したプローブ部の移動を把握し、プローブ部に振動状況がある場合にも傾斜計ケーシングを通したプローブ部の移動が止まった場合には、地盤の変位を測定することができる。
【００１８】
このとき、回転量測定部は、回転体の一部領域に形成され、回転体の回転により回転し、磁界を発生する磁界発生部、及び磁界を測定し、回転体の回転数を算出する回転数算出部を含んでもよい。また、回転量測定部は、回転体の回転角変位を測定し、回転体の回転量を測定することもできる。
【００１９】
また、プローブ部は、測定された回転体の回転量情報を用いて、プローブの位置を算出するプローブ位置算出部をさらに含んでもよい。このような構成によれば、ケーブル長情報とは別に、プローブ部に備えられた回転体の回転量を用いて、プローブの位置を把握することができる。
【００２０】
このとき、磁界発生部は、回転体の回転軸に対して、回転体の回転方向に非対称の複数の領域にそれぞれ形成できる。特に、回転体の回転軸に対して、回転体の回転方向により相互間の距離が変わる２つの領域にそれぞれ形成できる。このような構成によれば、簡単な構造であっても回転体の回転方向まで把握することができ、プローブの位置をより正確に把握することができる。
【００２１】
このとき、プローブ位置算出部は、それぞれ異なる複数の回転体に対して、算出された複数の回転体回転数からプローブ位置を算出することができる。このような構成によれば、一つの回転体で発生しうる様々な突発誤差要因を容易に補正することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、プローブ位置を調整するケーブルで内部配線を除去することができるので、地中傾斜計のケーブルを、より軽くて、安く、且つ破損し難いように製作することができる。また、ケーブルの変形や交替時にも正確に地盤の変位を測定することができる。
【００２３】
また、プローブ部が地表面に上昇時、有無線を介して通信及び電源充電を行うことによって、プローブ部への源供給やプローブ部からの情報獲得を容易に行うことができる。
【００２４】
また、振動状況であるプローブ部で測定できる異常データを防止することができる。
【００２５】
また、地上で振動状況が発生した場合、プローブ部で測定できる異常データを防止することができる。
【００２６】
また、地上で振動状況が発生した場合、プローブ部の移動を停止させることによって、プローブ部は、振動状況終了後、地盤変動を測定することができる。
【００２７】
また、回転体の回転量から傾斜計ケーシングを通したプローブ部の移動を把握し、プローブ部に振動状況があった場合にも、傾斜計ケーシングを通したプローブ部の移動が止まった場合には、地盤の変位を測定することができる。
【００２８】
また、ケーブル長情報とは別に、回転体の回転量情報を用いて、プローブの位置を把握することができる。
【００２９】
また、簡単な構造であっても回転体の回転方向を把握することができ、プローブの位置を正確に把握することができる。
【００３０】
また、一つの回転体で発生しうる様々な突発誤差要因を容易に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の地中傾斜計の使用状態図である。
【図２】本発明の一実施例による地中傾斜計システムの概略的なブロック図である。
【図３】図２の地中傾斜計システムの概略的な使用状態図である。
【図４】図２の回転体及び回転体内部に形成された磁界発生部を概略的に示した図である。
【図５】図２のプローブ部の実現例の概略的な図である。
【図６】図２のプローブ部の実現例の概略的な図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。
【００３３】
図２は、本発明の一実施例による地中傾斜計システムの概略的なブロック図、図３は、図２の地中傾斜計システムの概略的な使用状態図である。
【００３４】
図２で、地中傾斜計システム１００は、地盤の変位を測定するための変位測定センサが設けられたプローブ部１１０、傾斜計ケーシング内でプローブ部１１０を移動させるために地中に引き込まれるケーブル長さを制御するケーブル制御部１２０、プローブ部１１０で測定された変位測定情報とケーブル制御部により制御されるケーブル長さ情報とを用いて、地盤の変位を算出する地盤変位算出部１３０、プローブ加速度測定部１４０、及び変位算出部加速度測定部１５０を含む。
【００３５】
プローブ部１１０は、センサ電源供給部１１１、変位保存部１１２、地盤変位測定時間情報獲得部１１３、回転体１１４、回転量測定部１１５、及びプローブ位置算出部１１６を含み、地盤変位算出部１３０は、ケーブル長測定部１３２、及びケーブル長測定時間情報獲得部１３４、プローブ電源供給部１３６、及び保存情報受信部１３８をそれぞれ含んでいる。
【００３６】
センサ電源供給部１１１は、地盤変位を測定する変位測定センサに電源を供給し、変位保存部１１２は、変位測定センサで測定された変位測定値を保存し、地盤変位測定時間情報獲得部１１３は、変位測定センサにおける地盤変位測定時間情報を取得する。
【００３７】
ケーブル長測定部１３２は、ケーブル制御部１２０により制御されるケーブル長を測定し、ケーブ長さ測定時間情報獲得部１３４は、ケーブル長測定部１３２におけるケーブル長測定時間情報を取得する。
【００３８】
このとき、ケーブル長測定部１３２は、ケーブル（ワイヤ）の巻き戻しや巻き取りの長さを確認することができる回転エンコーダーで具現されてもよく、ケーブル長測定部１３２によりケーブルの変形が起きた場合にも一定の間隔を保持し、測定を行うことができる。
【００３９】
地盤変位算出部１３０は、プローブ部１１０で測定された変位測定情報とケーブル制御部１２０により制御されるケーブル長さ情報とを用いて、地盤の変位を算出する。このとき、地盤変位算出部１３０は、地盤変位測定時間情報獲得部１１３とケーブル長測定時間情報獲得部１３４で測定された時間を同期化する。
【００４０】
このような構成によれば、プローブ部１１０の位置を調整するケーブルで内部配線を除去することができるので、地中傾斜計のケーブルをより軽く、安いながらも破損され難いように製作することができる。また、ケーブルの変形や交替時にも正確に地盤の変位を測定することができる。
【００４１】
プローブ電源供給部１３６は、プローブ部が、予め設けられた距離以内に近接する場合、センサ電源供給部１１１に電源を供給し、保存情報受信部１３８は、プローブ部１１０が、予め設けられた距離以内に近接する場合、変位保存部１１２の保存情報を受信する。
【００４２】
電源供給や情報伝送は、プローブ部１１０と地盤変位算出部１３０とが物理的に接触した状態で行われるように具現できるが、近距離離隔された状態で行われるように具現できる。電源供給と情報伝送がプローブ部１１０と地盤変位算出部１３０が互いに離隔された状態で行われる場合には、相互干渉を防止するために、プローブ電源供給部１３６と保存情報受信部１３８は一定間隔離隔するように具現できる。
【００４３】
このような構成によれば、プローブ部１１０が地表面に上昇時、有無線を介して通信及び電源充電を行うことで、プローブ部１１０への電源供給やプローブ部１１０からの測定情報獲得を容易に行うことができる。
【００４４】
プローブ加速度測定部１４０は、プローブ部１１０における加速度を測定する。プローブ加速度測定部１４０は、プローブ部１１０に設けられる加速度センサで具現されてもよく、測定された加速度が予め設定された基準以下の場合にだけ、測定された地盤変位を保存するように具現できる。このような構成によれば、振動状況であるプローブ部１１０が、異常データを測定することを防止することができる。
【００４５】
変位算出部加速度測定部１５０は、変位算出部１３０における加速度を測定する。変位算出部加速度測定部１５０は、ケーブル駆動機器（ドラム）に設けられた加速度センサで具現されてもよく、周辺交通状況などから発生しうる変位算出部１３０における地盤振動を測定する。
【００４６】
このような構成によれば、地上で振動状況が発生した場合、これによりプローブ部１２０で測定できる異常データを防止することができる。特に、プローブ部１２０が地表近くにあるとき、その効果は一層大きくなる。
【００４７】
ケーブル制御部１２０は、変位算出部１３０における加速度が予め設定された基準以上の場合、ケーブル長さの変化を中断させる。このような構成によれば、地上で振動状況が発生した場合、ケーブル制御部１２０がケーブル長制御を通したプローブ部１１０の移動を停止させるようにし、プローブ部１１０は振動状況終了後、地盤変動を測定することができる。
【００４８】
回転体１１４は、傾斜計ケーシング内面と接し回転し、移動する。このとき、回転体１１４は、プローブ部１１０に設けられたスプリングホイールなどで具現できる。磁界発生部２００は、回転体１１４の一部領域に形成され、回転体１１４の回転に応じて回転し、磁界を発生する。このとき、磁界発生部２００は、回転体１１４の回転軸に対して、回転体１１４の回転方向に非対称の複数の領域にそれぞれ形成できる。
【００４９】
特に、回転体１１４の回転軸に対して、回転体１１４の回転方向により相互間の距離が変わる２つの領域にそれぞれ形成できる。このような構成によれば、簡単な構造であっても回転体の回転方向を把握することができ、プローブ部１１０の位置を一層正確に把握することができる。
【００５０】
図４は、図２の回転体及び回転体内部に形成された磁界発生部を概略的に示した図である。図５で、回転体１１４内部に２つの磁界発生領域２１０、２２０が形成されている。このような構成によれば、回転体１１４に別の電源や通信装置を設ける必要がないので、簡単な構成であっても輪の回転を認識することができる。
【００５１】
特に、２つの磁界発生領域２１０、２２０が、回転方向により距離が変わるように形成されたことを確認することができる。即ち、距離Ａと距離Ｂは同じではないことを確認することができる。このような構成によれば、２つの磁界発生領域２１０、２２０でそれぞれ発生した磁界の検出時差だけでも回転体１１４の回転方向を把握することができる。
【００５２】
回転量算出部１１５は、発生された磁界を測定し、回転体１１４の回転数を算出する。回転量算出部１１５は、回転体１１４の回転によって周期的に変化する磁界の強さ変化に応じて、回転体１１４の回転を把握することができ、変化周期の反復回数を回転体１１４の回転数で判断することができる。
【００５３】
回転体１１４の回転量は、このように間接的にも測定することができるが、回転体１１４内部又は外部に設けられるエンコーダーなどを利用して直接測定も可能であり、この場合回転体１１４の回転角変位を測定することで、回転体の回転量を測定することができる。
【００５４】
プローブ位置算出部１１６は、算出された回転体１１４の回転量を用いて、プローブ部１１０の位置を算出する。このとき、プローブ位置算出部１１６は、それぞれ異なる複数の回転体１１４に対して算出された複数の回転体の回転数からプローブ部１１０の位置を算出することができる。このような構成によれば、一つの回転体１１４から発生しうる様々な突発誤差要因を容易に補正することができる。
【００５５】
プローブ部１１０の位置は、予め設定された位置に基づいて、現在の位置を回転体１１４の回転数を利用して算出することができ、複数の回転体１１４に対して回転数をそれぞれ測定する場合、一部の回転体でスリップなどの突発誤差状況が発生する場合にも他の回転体で測定された回転数を用い、これを認識して、正確な測定を行うことができる。
【００５６】
プローブ部１１０の全構成は、プローブ部１１０に内部に含まれ、一体に形成されるように具現されていてもよく、変位センサを含む従来形態のプローブ構造及び従来形態のプローブ構造とケーブルとの間に連結され、変位センサを除いたプローブ部１１０の他の構成要素を含む構造形態でそれぞれ形成され、プローブ連結部１１７によって連結されるように具現されていてもよい。
【００５７】
図５及び図６は、図２のプローブ部の実現例の概略的な図である。図５には、プローブ部１１０が変位センサまで含み、一体に具現された形態の例が示され、図６には、プローブ部１１０の残りの構成を含む構造が変位センサを含む従来のプローブ１１８構造と結合される形態で具現された例が示されている。
【００５８】
図５によると、図６に図示されたプローブ連結部１１７が示されておらず、磁界発生部２００は、プローブ１１０自体のスプリングホイール１１４に形成されていることを確認することができる。
【００５９】
本発明は、一部好ましい実施例によって説明されたが、本発明の範囲は、これによって制限されるものでない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって裏付けられる前記実施例の変形や改良にも及ぼされる。
【符号の説明】
【００６０】
１００：地中傾斜計システム
１１０：プローブ部
１１１：センサ電源供給部
１１２：変位保存部
１１３：地盤変位測定時間情報獲得部
１１４：回転体
１１５：回転量測定部
１１６：プローブ位置算出部
１１７：プローブ連結部
１２０：ケーブル制御部
１３０：地盤変位算出部
１３２：ケーブル長測定部
１３４：ケーブル長測定時間情報獲得部
１３６：プローブ電源供給部
１３８：保存情報受信部
１４０：プローブ加速度測定部
１５０：変位算出部加速度測定部
２００：磁界発生部
２１０、２２０：磁界発生領域
【図１】
2020510210.tif 000003
【図２】
2020510210.tif 000004
【図３】
2020510210.tif 000005
【図４】
2020510210.tif 000006
【図５】
2020510210.tif 000007
【図６】
2020510210.tif 000008
【国際調査報告】
2020510210.tif 000009
2020510210.tif 000010
2020510210.tif 000011
2020510210.tif 000012