第34回 夏季研修会論文集 2013/07/20

新型土石流警報システム（土石流センサー）の開発
有限会社シンク・フジイ 開発 小村芳生

はじめに有限会社シンク・フジイ（藤井基礎設計事務所グループ）では、従来から土石流災害が予見される場所で土石流の発生を検知し、警報を発令するシステムの設置を受託業務として行ってきた。今回、シンク・フジイ独自の土石流監視システムを開発し、実際に土石流災害現場への導入を行ったので、そのシステムの概要を紹介する。

開発の背景
当社（シンク・フジイ）では従来よりワイヤーセンサーを土石流センサーとして使用する土石流警報システムを提供してきた。このシステムは河川上流の土石流発生予想箇所に張ったワイヤーの切断を無線で下流の受信機に送り、信号を受信した受信機が警報機（サイレンと回転灯）を動作させるシステムである。しかし、土石流の発生と密接な関係がある降雨量については監視できず、土石流の発生を雨量によって予測して警報を発令するには、別途雨量計測システムを導入するか、公表されている気象庁の観測データを監視して雨量警報を発令しなければならなかった。別の雨量計測システムを導入すると費用がかさみ、気象庁の観測データも観測点が決まっているため、土石流センサーが設置された地域の雨量とは異なることが多く、土石流センサーの設置地域で局地的な豪雨があった場合に対処できないおそれがあった。また、従来の土石流警報システムは屋外にサイレンや回転灯などの警報機を設置し、土石流の発生を付近の住民や現場作業員に知らせているが、豪雨の中でサイレンを鳴らしても住宅内の住民には警報が伝わりにくい場合もあった。このため、当社では土石流の発生に加えて基準値以上の降雨量があった場合にも警報が発令され、屋外はもちろん、個別住宅内で警報を発令することも可能な新しいシステムを開発したのでここに紹介する。

新型土石流警報システムとは新システムは、土石流センサー（ワイヤーセンサー）に接続される送信機と、送信機からの信号（無線）と雨量計からのパルス信号（有線）を受信する受信機を基本システムとし、電源の無い場所で受信機を動作させるための独立電源（ソーラーパネルとバッテリー）、屋外で警報を発令する場合の警報機（サイレンや回転灯、三脚）、個別住宅内で警報を発令する屋内警報装置や住宅内で個人が持ち歩ける携帯式の警報機（お知らせ装置）、警報が発令された場合に遠隔地にいる関係者にメール通報ができる通報装置などをオプションとして土石流センサー設置現場の状況や用途に応じて選べるシステムとした。
図１ 土石流センサー（ワイヤーセンサー）と土石流警報システムの概要

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図２ オプションを加えたシステム構成例

警報送信機

警報受信機

独立電源（床置き型）

新型土石流警報システムの特徴
・安価で設置が簡単
ワイヤーセンサー式とした場合、短時間で設置ができ安価である。ワイヤーは鋼線入りで 150kg 以上の張力が掛からなければ切れず、動物の接触や噛み切りなどによる誤報を防ぐことができる。また、送信機は B 接点、A 接点の両信号に対応するもので、ワイヤーセンサー以外のセンサーで A・B 接点どちらかを出力する方式であれば接続可能である。送信機は小型（手のひらに載るサイズ）で河川沿いの樹木や杭などに設置が容易である。
・無線で送信河川上流で起きたワイヤーセンサーの断線は送信機により下流に設置された受信機に無線で送信される。敷設ケーブ
ルが無いため、現場作業や通行の妨げにならず、装置撤去後に大量のケーブル廃材が出ることもない。
・土石流発生箇所の識別
複数の送信機（5 台まで）の信号を 1 台の受信機で受信し、個別に警報接点出力を得ることができる。このため、複数の土石流センサーが設置されている場合、どこの土石流センサーで警報が発信されたのか受信側で識別できる。
・現場に応じて選べるシステム
下流の受信機には様々な警報装置（オプション）が接続可能であるため、顧客の要望に応じた警報システムを提案できる。必要な機能のみ選んで構成するため、無駄が無く安価で合理的なシステムとなる。警報機は屋外の現場に設置するもののほか、受信機と警報機を住宅内に設置して、直接住民に警報を知らせることもできる。また、雨量計を接続して雨量警報を発令したり、音声自動通報装置やメール通報装置を連携させ、土石流の発生を離れた場所にいる関係者の携帯電話に通報することもできる。

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図３ オプションによるシステム拡張

・雨量警報
受信機に雨量計（オプション）を接続すると、日時、本日の雨量、昨日の雨量、降り始めからの累積雨量などの表示が可能となり、時間雨量を設定することにより雨量警報を発令することができる。
小型のロガー（オプション）を接続すると長期的なデータを蓄積することができ、CSV ファイルとして取り出すこともできる。

受信機液晶部での雨量表示

雨量計（転倒枡式）

雨量観測用小型ロガー

・個別警報
受信機にお知らせ装置（オプション）を接続すると携帯型警報装置（携帯光受信機）により各個人に光や音や振動で警報を知らせることができる。作業現場でサイレンや回転灯の音や光が届きにくい場所にいる作業員や、住宅内で警報機が設置されている部屋とは別の部屋にいる人にも警報を知らせることができる。

お知らせ装置送信機

携帯光受信機・ソーラーパネルで充電
受信機と警報機はソーラーパネルと独立電源を使用することにより商用電源の無い場所でも設置することができる。
このため受信機や警報機は持ち運びが可能で、設置場所を自由に選ぶことができる。

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ソーラーパネル（10w タイプ） 独立電源（三脚取付型）外観

独立電源（防水ケース内部）・省電力設計
送信機は入手が容易な単 3 アルカリ電池 2 個で 3 ヶ月（ワイヤーセンサー使用時：B 接点式）稼動する。A 接点式センサーの場合は約 1 年稼動する。
・設置時に役立つテストモード
警報受信機には送信テストスイッチと警報テストスイッチがあり、設置時に送信機からの電波の受信や警報機の動作を確認することができる。

さらに進んだシステムの拡張や応用・監視員の携帯警報装置として使用する
土石流警報システムの送信機は手のひらに乗るほどコンパクトで、側面に送信テストボタン（赤）がある。この送信機を、災害現場や施工現場、重機作業の監視員などに持ってもらい、さし迫った危険を察知した場合、テストボタン（警報ボタンとして使用）を押して現場警報や個別警報を発令することができる。
・「DC のび太システム」との連携（有）シンク・フジイでは「DC のび太安全管理システム」による地盤計測とモニタリング、インターネットによるデータ配信を行っている。
「DC のび太」のシステムと「土石流警報システム」を連携させると、地すべりなどの土砂災害時の警報を、土石流警報の場合と同様に、災害復旧工事現場内の作業員や付近住民に対して発令することができる。
「土石流警報システム」の送信機を「DC のび太」のデータロガー警報接点（A 接点）や、データ観測用パソコンの警報接点（A 接点）と接続して使用する。また、土石流発生危険箇所では「DC のび太システム」により雨量データをインターネットで配信することにより、遠隔地でもリアルタイムで現場の雨量を監視することができる。
・重機向け安全管理補助器具「ばか騒ぎ-TR」との連携
土石流警報や監視員の発令する警報を重機オペレーターに知らせたい場合、（有）シンク・フジイの重機向け安全管理補助器具「ばか騒ぎ-TR」(トランシーバーを用いた安全管理補助器具)と連携させ、騒音で周囲の音に気付きにくい重機オペレーターに重機内に警報を知らせることができる。

現場導入例
本システムは２０１３年３月滋賀県の土石流発生現場に導入された。この現場では昨年８月の集中豪雨で土石流が発生し、集落の中まで土砂が流れ込む被害が生じた。土石流発生河川の上流側には不安定土塊が残っており、大雨が降ると土石流が再発生するおそれがある。このため、下流の住民の安全と、今後行われる砂防ダム建設現場作業員の安全のため、土石流警報システムを設置することとなった。土石流センサー（ワイヤーセンサー）を２箇所に設置し、受信機と警報機を集落とダム工事現場の２箇所に設置して土石流の発生時に警報を発令するようにした。また、一方の受信機には雨量計を接続して設定された雨量（時間あたり 50mm）を超えた場合に住民に警報を出せるようにした。さらに警報発令と同時に遠隔地の関係者にメール警報が出るよう受信機にメール通報装置も接続してある。

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土石流警報システム設置状況写真

土石流センサー（ワイヤーセンサー）と送信機

砂防ダム工事現場用警報装置

集落自治会館屋根上に設置された警報機（サイレン、自治会館横の受信機とアンテナ、独立電源回転灯）、雨量計、ソーラーパネル

おわりに最近、大規模な土砂災害の発生が相次いでいる。平成 23 年度台風 12 号による和歌山、奈良、三重などでの多数の深層崩壊による土砂災害、東北地方太平洋沖地震や長野県北部地震に伴う土砂災害、平成 24 年度の融雪期に起きた新潟県の土砂災害など、被害が全国的に報道される中、「地すべり」「崖くずれ」とともに「土石流」という言葉も一般に認知されるようになってきた。各地の災害の発生が予測される河川流域では、砂防、治山ダムの建設が数多く行

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われ、流域の住民と現場作業員の安全対策もますます重要視されるようになってきた。このような状況の中、厚生労働省は土石流による労働災害防止のためのガイドラインを定め、事業者が講ずる安全対策の措置を義務づけている。
しかし、このガイドラインの中で降雨量の雨量計による測定や土石流センサーの設置などが定められているにもかかわらず、雨量計や土石流センサーの設置を行っていない砂防、治山ダム建設現場も多いのが現状である。
（有）シンク・フジイでは今後、土石流発生河川流域の自治体や砂防、治山ダムの施工業者に新型土石流警報システムを紹介し、現場に応じた方法で住民と作業員に具体的な安全対策の提案をしていきたいと考えている。

参考

土石流安全対策等に係わる法律

労働安全衛生法では、土石流による危険がある場合、事業者が安全対策を講じることを義務付けている。
労働安全衛生法 第二編 安全基準 第十二章 土石流による危険の防止
警報用の設備)第五百七十五条の十四事業者は、土石流危険河川において建設工事の作業を行うときは、土石流が発生した場合に関係労働者にこれを速やかに知らせるためのサイレン、非常ベル等の警報用の設備を設け、関係労働者に対し、その設置場所を周知させなければならない。事業者は、前項の警報用の設備については、常時、有効に作動するように保持しておかなければならない。
適用される工事 ； 次のいずれかに該当する河川における工事に適用される。
①作業場所の上流側（支川を含む）の流域面積が０．２Km2 以上であり、上流側の０．２Km における平均河床勾配が３°以上の河川②市町村が『土石流危険渓流』として公表している河川③都道府県又は市町村が『崩壊土砂流出危険地区』として公表している地区内の河川
注）例外：小規模な補修工事等数日程度で終了する一時的な作業で、事業者が降雨、融雪又は地震に際して作業を行なわないこととしている作業（臨時の作業）には適用しない。
具体的な措置 ； 事業者は以下の具体的な措置を講じなければならないとされている。
作業場所から上流の河川及びその周辺の状況を調査・記録
降雨、融雪又は地震に伴い土石流が発生するおそれのある河川『土石流危険河川』において建設工事の作業(臨時の作業を除く)を行うときは、土石流による労働者の危険を防止するため、あらかじめ、作業場所から上流の河川及びその周辺の状況を調査し、その結果を記録しておかなければならない。
土石流による労働災害防止に関する規程の策定
土石流発生の予見、早期把握、警報、避難の一連の措置について、具体的な内容をあらかじめ明示するための規定を定める。
降雨量の把握及び記録
作業開始時（再開時）には２４時間雨量を、作業開始後には１時間ごとの降雨量を雨量計等で把握し、記録する。
警報用設備の設置
土石流が発生し労働災害の発生の危険があることを把握した場合、関係労働者に速やかに知らせ、安全な場所に避難させるため、警報用設備（サイレン、非常ベル、携帯用拡声器、回転灯等）を設置しなければならない。
避難用設備の設置
土石流が発生し労働災害の発生の危険があることを把握した場合、関係労働者に速やかに知らせ、安全な場所に避難させるため、避難用設備（登り桟橋、はしご、仮設階段、河川堤防等の緩やかな斜面等）を設置しなければならない。
避難訓練の実施
土石流が発生し、労働災害の危険があることが把握された場合にすべての関係労働者が安全に退避できるよう、避難訓練を行い、結果を記録する。

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