JP2001264129A

JP2001264129A - 斜面崩壊検出装置及び斜面崩壊検出用受信側装置

Info

Publication number: JP2001264129A
Application number: JP2000072948A
Authority: JP
Inventors: Koichi Furusawa; 光一古澤
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2001-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】構造が比較的簡単で、斜面崩壊を検出する検
出精度の高い斜面崩壊検出装置を提供する。【解決手段】２つの傾きセンサ７ｘ、７ｙは、直交す
る２軸の回りの傾きθｘ、θｙを検出し、制御回路１１
はこの傾きθｘ、θｙを合成し、合成することによって
実際の傾きθを求める。次いで、合成した傾きθをしき
い値と比較することによって斜面崩壊の有無を判定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、全方位において高
精度に土砂崩れを検出することができる斜面崩壊検出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より用いられている斜面崩壊検出装
置には、振り子方式のものと、２軸傾きセンサ方式のも
のとがある。このうち振り子方式の斜面崩壊検出装置と
しては、例えば特開平８−１４８９５号公報に開示され
たものが知られている。これは吊り材を用いて振り子体
を中心軸上に吊り下げたものであり、斜面崩壊（土砂崩
れ）に伴う振り子体の位置の変動を振り子体に設けた永
久磁石とホール素子によって電気的に検出するように
し、あらかじめ設定された角度しきい値以上に傾きが発
生すると、斜面崩壊と判断するものである。

【０００３】このような振り子方式の斜面崩壊検出装置
では、振り子がどちらの方向に傾いても、中心軸からの
傾きを検出することができるので、いずれの方向に斜面
崩壊が発生しても検出できる利点がある。しかし、振り
子方式の斜面崩壊検出装置は、振り子というメカニズム
を利用するため、構造が複雑になり、コストが高くつく
問題があった。また、衝撃にも弱かった。

【０００４】また、近年、半導体プロセスを使ってシリ
コンウエハに微小構造を形成するマイクロマシニング技
術が発達してきており、傾きセンサでもマイクロマシニ
ング技術を用いて製造されており、小型で耐衝撃性に強
いといわれている。従来の２軸傾きセンサは、このよう
な傾きセンサを２台、直交２軸の回りの傾きを検出でき
るように配置し、各方向の傾きを個別に検出している。

【０００５】このような２軸傾きセンサにおいては、直
交する２軸方向で個別に傾きを検出し、しかも各方向の
傾きにしきい値を設定し、各方向で傾きとしきい値を比
較することによって斜面崩壊が起きたか否かを判定して
いた。

【０００６】しかし、このような構造の傾きセンサで
は、両傾きセンサによる傾き検出方向から外れた方向で
傾きが生じた場合には、傾きセンサでは実際の傾きより
も小さな傾きとしてしか検知されないので、実際の方向
ではしきい値を越えていても各方向ではしきい値以下と
なることがあり、斜面崩壊が起きた判定すべきであるに
もかかわらず、斜面崩壊が起きていないと判断されるこ
とがあった。

【０００７】

【発明の開示】本発明は上記従来技術に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、構造が比較的簡
単で、斜面崩壊を検出する検出精度の高い斜面崩壊検出
装置を提供することにある。

【０００８】本発明の別な目的は、消費電流の小さな斜
面崩壊検出装置を提供することにある。

【０００９】本発明にかかる斜面崩壊検出装置は、直交
する２軸の回りにおける各傾きを検出する２つの傾き検
出素子と、各傾き検出素子からの検出信号に基づいて直
交する２軸の回りにおける各傾きを合成する手段と、合
成された傾きに基づいて斜面崩壊を判定する手段とを備
えたことを特徴としている。

【００１０】この斜面崩壊検出装置は、必ずしも１台の
装置として形成されていなければならないものではな
い。例えば、送信側装置（子機）と受信側装置（親機）
とによって斜面崩壊検出装置を構成し、送信側装置と受
信側装置とを通信手段で接続したものでもよい。この場
合には、(1)送信側装置内に２台の傾き検出素子と傾き
合成手段と斜面崩壊を判定する手段とを納める場合、
(2)送信側装置内に２台の傾き検出素子と傾き合成手段
を納め、受信側装置内に斜面崩壊を判定する手段を納め
る場合、(3)送信側装置内に２台の傾き検出素子を納
め、受信側装置内に傾き合成手段と斜面崩壊を判定する
手段とを納める場合などがある。

【００１１】２つの傾き検出素子の各検出値に基づいて
斜面崩壊を判定する場合には、傾きの発生した方向が各
傾き検出素子の検出方向から外れている場合には、実際
の傾きは各傾き検出素子の検出方向へ分解されて小さく
なるので、正確な判定が困難になり、また傾きの生じて
いる方向によって斜面崩壊の判定精度にもばらつきが生
じる。これに対し、本発明の斜面崩壊検出装置によれ
ば、２つの傾き検出素子によって直交する２軸回りの傾
きを検出した後、これを合成して実際の傾きを再現し、
合成した傾きに基づいて斜面崩壊を判定しているので、
判定精度を高くできる。また、傾きの方向によって斜面
判定の精度がばらつくことがなく、正確な判定を行うこ
とができる。

【００１２】本発明の実施形態においては、合成された
傾きの大きさと所定のしきい値とを比較することによ
り、斜面崩壊を判定している。本発明においては、合成
された傾きの波形（時間波形）を求め、それを波形解析
することによって斜面崩壊を判定することもできるが、
合成された傾きの大きさをしきい値と比較して斜面崩壊
を判定すれば、簡単に判定を行うことができるからであ
る。

【００１３】本発明のさらに別な実施形態では、設置時
における各傾き検出素子の傾きを初期値として記憶して
おき、各傾き検出素子のそれぞれの初期値からの傾きを
検出し、当該傾きを前記傾き合成手段により合成して前
記判定手段により斜面崩壊を判定するようにしている。
設置時の傾きを初期値として記憶させておき、各傾き検
出素子のそれぞれの初期値からの傾きを検出して合成す
れば、設置時の傾きからの変化量によって斜面崩壊を判
定することができる。よって、斜面崩壊検出装置を設置
したときの設置ばらつきや斜面崩壊検出装置の組立誤差
等をキャンセルすることができ、より正確な斜面崩壊検
知を行うことができる。

【００１４】ここで、傾きの初期値を設定する方法とし
ては、（１）電源投入後あらかじめ設定された時間が経
過したときに検出した傾きを初期値として記憶する方
法、（２）ケーシング内に磁気を感知して作動するスイ
ッチを内蔵させておき、該磁気感知スイッチが動作した
ときに検出した傾きを初期値として記憶する方法、
（３）電磁波や光等の媒体を通じて信号を受信する手段
を備え、所定の信号を受信したときに検出した傾きを初
期値として記憶する方法などがある。いずれも、初期値
を設定した後は、自動的に傾き検出モードに移行するよ
うにしてスイッチ操作を不要にするのが望ましい。斜面
崩壊検出装置は、その用途上設置してから初期値を設定
する操作を行うことは難しいが、これらの方法によれ
ば、初期値を設定するために斜面崩壊検出装置の外面に
初期設定のためのスイッチを設けたり、ケーシングを開
いたりする必要がなく、斜面崩壊検出装置内に水などが
浸入する恐れもなく、簡単に初期値設定を行える。

【００１５】また、２つの前記傾き検出素子を有する送
信側装置と、初期値からの傾きを求める手段、傾きを合
成する手段及び合成された傾きから斜面崩壊を判定する
手段を有する受信側装置とから構成されており、送信側
装置と受信側装置との間で通信可能となっている場合に
は、送信側装置を設置した時の傾きを初期値として受信
側装置で記憶しておき、送信側装置で検出した直交２軸
の回りの傾きに基づいて、受信側装置において、初期値
からの傾きを求め、その傾きを合成し、合成した傾きか
ら斜面崩壊を判定するようにしてもよい。斜面に設置さ
れる送信側装置よりも、受信側装置のほうが能力的な余
裕があるので、初期値の記憶や傾きの処理などを受信側
装置で行わせることにより高速で処理することが可能に
なる。また、この場合には、受信機側で傾き変化の履歴
を取ることができる。

【００１６】本発明において必要とされる傾き合成手段
は、プログラムにより実現することができる。例えば、
傾き検出素子によって検出された傾きがθｘ、θｙであ
るとすれば、合成された傾きθとの間には、 tan^２θ＝tan^２θｘ＋tan^２θｙの関係があるので、上記関係式を満たすような傾きθの
近似解をプログラムにより求めることにより実現でき
る。あるいは、初期値を考慮する場合には、傾き検出素
子によって検出された傾きがθｘ、θｙ、その初期値が
θｘo、θｙo、初期値を合成した傾きがθoであるとす
れば、合成された傾きθとの間には、 tan^２（θ−θo）＝tan^２（θｘ−θｘo）＋tan^２（θ
ｙ−θｙo）の関係があるので、上記関係式を満たすような傾きθの
近似解をプログラムにより求めることにより実現でき
る。このようにプログラムによって演算するようにすれ
ば、安価なコストで判定手段を得ることができる。

【００１７】また、本発明のさらに別な実施形態では、
振動や衝撃等の外乱によって接点が開閉される接点式セ
ンサをさらに備え、常時は前記傾き検出素子を含む一部
の素子又は回路をオフもしくは節電状態で待機させてお
き、前記接点式センサが振動や衝撃等の外乱を感知する
ことによってオフもしくは節電状態となっていた素子又
は回路を起動させるようにしている。

【００１８】振動等によって接点が開閉される接点式セ
ンサでは、検出時の消費電流を小さくできる。また、傾
き検出素子等の素子や回路の一部は常時はオフまたは消
費電流の小さな節電状態となっており、接点式センサの
作動によって起動されるので、斜面崩壊検出装置の信頼
性を低下させることなく、消費電流を小さくできる。山
の斜面等に設置される斜面崩壊検出装置では、通常は電
池で駆動されるので、消費電流を節減することにより、
電池寿命を長くし、電池交換頻度を小さくできる。

【００１９】さらに、接点式センサを備えたこの実施形
態においては、電磁波や光等の媒体を通じて信号を送信
する手段と、前回送信時における傾きを記憶しておく手
段とをさらに備え、前記接点式センサが外乱を感知して
傾き検出素子を起動したとき、該傾き検出素子により求
められた傾きを前回送信時の傾きと比較し、求められた
傾きが前回送信時の傾きを基準とする所定角度以上であ
れば、傾き検出素子により求められた傾きを送信するよ
うにすることもできる。この場合には、接点式センサの
作動により傾き検出素子が起動されても、傾き検出素子
で求められた傾きが前回送信時の傾きを基準とする所定
角度以上であれば、この傾きを送信するが、そうでなけ
れば送信しないので、送信回数が低減し、消費電流をよ
り一層節減することができる。なお、送信した場合に
は、その傾きによって前回送信時の傾きは更新される。
また、ここでいう傾きは、傾き検出素子で計測されたも
のでも、初期値から傾きでも、あるいは合成された傾き
でもよい。

【００２０】また、接点式センサを備えた実施形態にお
いては、接点式センサが振動や傾き等の外乱を感知した
とき、これを報知する手段と、接点式センサの感度を調
整する手段とを設けておいてもよい。振動の多い場所、
例えば道路際や橋などに隣接している場合には、接点式
センサが煩雑にオンし、常時傾き検出素子や処理回路等
が起動してしまう恐れがある。このような場合には、接
点式センサが感知したときに報知する手段を見れば、接
点式センサが頻繁にオンになっていることが分かる。接
点式センサが頻繁に作動するようであれば、接点式セン
サの感度を調整して頻繁に作動しないように調整でき
る。

【００２１】本発明にかかる斜面崩壊検出用受信側装置
は、直交する２軸の回りにおける傾きを合成する手段
と、合成された傾きに基づいて斜面崩壊を判定する手段
とを備えたものである。

【００２２】本発明の斜面崩壊検出用受信側装置によれ
ば、直交する２軸回りの傾きを合成して実際の傾きを再
現し、合成した傾きに基づいて斜面崩壊を判定している
ので、判定精度を高くできる。また、傾きの方向によっ
て斜面判定の精度がばらつくことがなく、正確な判定を
行うことができる。

【００２３】なお、この発明の以上説明した構成要素
は、可能な限り組み合わせることができることはもちろ
んである。

【００２４】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１（ａ）
（ｂ）（ｃ）は本発明にかかる斜面崩壊検出システムの
イメージ図である。図１（ａ）は山の急傾斜面など斜面
崩壊を監視しようとする場所を表しており、斜面崩壊の
起きる可能性のある場所には複数の子機１（斜面崩壊検
出装置）が固定されている。この子機１内には送信回路
が納められており、土砂崩れが発生して子機１が動いた
り、傾いたりしてが斜面崩壊が発生したと判断すると、
子機１内の送信回路から図１（ｂ）の親機２へ異常検出
信号を送信する。なお、子機１から親機２へ信号を直接
に送信するのでなく、子機１を斜面崩壊の起きやすい場
所に設置し、その近傍に送信機（図示せず）を設置して
おき、各子機１から当該送信機へ信号を送り、この送信
機から親機２へ信号を送信するようにしてもよい。この
ように別途送信機を設けて子機から親機への信号を中継
するようにすれば、各子機１内に設ける送信回路を通信
距離が短く、安価なものにすることができる。

【００２５】一方、図１（ｂ）に示す親機２は子機１の
設置位置から離れた安全な場所で、子機１の設置地域全
体を見通すことができるように設置されており、各子機
１からの信号を受信する。

【００２６】図１（ｃ）は監視室であって、ここではネ
ットワーク、電話回線、無線通信などの通信回線３を介
して親機２とコンピュータ（端末機）４とがつながれて
おり、コンピュータ４を用いて係員が斜面崩壊の発生な
いし危険（予知現象）を監視している。

【００２７】図２は子機１及び親機２の構成を示すブロ
ック図である。子機１は、接点式センサ６、傾き検出方
向が互いに直交する２つの傾きセンサ７ｘ、７ｙ、メモ
リ８、タイマ回路９、送信回路１０、これらを制御する
制御回路１１、アンテナ１２及び電池１３によって構成
されている。ここで制御回路や送信回路はマイクロプロ
セッサやＩＣ等によって構成されており、タイマ回路や
メモリなどはＩＣ等によって構成されている。

【００２８】また、親機２は、子機１からの信号を受信
するための受信回路１４、アンテナ１５、制御回路１
６、報知用のブザー１７を備えている。また、親機２の
外面には、各子機１に対応したランプ１８を備えてい
る。符号１９は監視室のコンピュータと接続するための
コネクタである。

【００２９】接点式センサ６は、傾きや振動、衝撃等を
検知するものであって、例えば図３のようなセンサヘッ
ド部２１と図４のような検出回路２２とからなる。ま
ず、センサヘッド部２１を説明すると、絶縁台２３の上
面中央にはプラス電極２４が配置され、その周囲にはマ
イナス電極２５が設けられており、プラス電極２４とマ
イナス電極２５とは互いに電気的に絶縁されている。こ
のプラス電極２４とマイナス電極２５との間に形成され
た溝２６の上には鋼球２７が置かれ、その上方を蓋２８
によって覆っている。接点式センサ６が静置されている
場合には、鋼球２７は溝２６に乗っていてプラス電極２
４とマイナス電極２５とを導通させている。しかし、接
点式センサ６が傾いたり、接点式センサ６に振動や衝撃
が加わったりすると、鋼球２７がプラス電極２４又はマ
イナス電極２５から浮いて離れるので、プラス電極２４
につながったプラス端子２９とマイナス電極２５につな
がったマイナス端子３０との間が非導通状態になる。従
って、このプラス端子２９とマイナス端子３０の間が非
導通状態にあるか、導通状態にあるかを検出回路２２で
電気的に判別することにより、センサヘッド部２１に傾
きや振動、衝撃などが加わっているか否かを判別でき
る。

【００３０】検出回路２２においては、図４に示すよう
に、センサヘッド部２１のプラス端子２９は高抵抗（例
えば、１ＭΩ）の抵抗３１が直列に接続されており、抵
抗３１に５ボルトの電源電圧が印加され、センサヘッド
部２１のマイナス端子３０が接地されている。抵抗３１
とセンサヘッド部２１の接続点には抵抗３２の一端が接
続され、抵抗３２の他端とグランドとの間にコンデンサ
３３が接続され、また抵抗３２の他端にはＣ-ＭＯＳト
ランジスタ等を用いた消費電流の小さなＣ−ＭＯＳ回路
３４が接続されている。そして、センサヘッド部２１が
振動や衝撃等を感知しておらず、プラス端子２９及びマ
イナス端子３０間が導通状態となっている場合には、Ｃ
-ＭＯＳ回路３４への入力信号はロー（Ｌ）となってい
るが、センサヘッド部２１が振動や衝撃等を感知し、プ
ラス端子２９及びマイナス端子３０間が非導通状態とな
り、Ｃ-ＭＯＳ回路３４への入力信号がハイ（Ｈ）にな
ると、接点式センサ６から制御回路へ起動信号が出力さ
れる。抵抗３２とコンデンサ３３の時定数を変更するこ
とにより、接点式センサ６の感度を調整できる。なお、
接点式センサ６としては、例えば特開平１０−２６５５
４号公報中に感震器として記載されているものを用いて
もよい。また、接点式センサとしては、ここで説明した
ような接点常閉（normally close）型のものであれば、
接点式センサ自身の故障検知も行えるが、接点常開（no
rmally open）型のものを用いて消費電力をより少なく
することも可能である。

【００３１】この子機１においては、常時は、接点式セ
ンサ６及びタイマ回路９のみを動作させておき、その他
の消費電流の大きな傾きセンサ７ｘ、７ｙ、制御回路１
１、送信回路１０等は必要な時にのみ動作させる。すな
わち、接点式センサ６は、常時検出動作しており、傾
き、振動又は衝撃を感知すると制御回路１１に起動信号
を出力し、制御回路１１と傾きセンサ７ｘ、７ｙを起動
し、子機１全体で斜面崩壊の有無を検知させる。傾きセ
ンサ７ｘ、７ｙと制御回路１１を起動して斜面崩壊の有
無を検知し、異常がないと判断すれば、傾きセンサ７
ｘ、７ｙと制御回路１１は直ちに、あるいは所定時間経
過してから、再びオフ（又は、節電モード）になる。

【００３２】接点式センサ６のセンサヘッド部２１は、
常時動作していてもそれ自体電流を消費しないものであ
り、また制御回路１１や傾きセンサ７ｘ、７ｙを起動す
るための検出回路２２も数μＡオーダーの消費電流に抑
えることができる。

【００３３】また、タイマ回路９は、傾きや振動、衝撃
などが発生してない時でも、定期的に制御回路１１と送
信回路１０を起動し、送信回路１０を通じて子機１が正
常であることを親機２へ知らせる。タイマ回路９により
定期送信し終わったら、制御回路１１及び送信回路１０
は直ちにオフ（又は、節電モード）になる。このように
してタイマ回路９が制御回路１１及び送信回路１０を起
動して定期送信を行う時以外に、タイマ回路９に常時流
れる消費電流は数１０μＡオーダーである。

【００３４】このように通常は、接点式センサ６とタイ
マ回路９だけが動作しているので、子機１の消費電流を
非常に少なくすることができる。よって、電池の消耗が
少なくなり、電池寿命（電池交換時期）を延ばすことが
できる。

【００３５】つぎに、静電容量型の傾きセンサ７ｘ、７
ｙの構造を図５に示す。傾きセンサは、薄板状をしたセ
ンサ本体３５を２枚のガラス基板３７、３７で挟み込ん
だ構造となっている。センサ本体３５は、シリコン基板
にマイクロマシニング加工を施すことによって製作され
たものであり、フレーム３６の内周から延出されたビー
ム３８の先に錘３９が形成されている。ガラス基板３
７、３７の内面には、錘３９と対向させて固定電極４
０、４１が設けられており、シリコン製の錘３９（可動
電極）と固定電極４０、４１との間に静電容量が形成さ
れている。錘３９及び両固定電極４０、４１からはそれ
ぞれリード４２、４３、４４が引き出されており、これ
らのリード４２、４３、４４によって錘３９と各固定電
極４０、４１との間の静電容量を計測できるようになっ
ている。

【００３６】ビーム３８で支持された錘３９は、ビーム
３８を曲げ変形させることによって傾きセンサ７ｘ、７
ｙの厚み方向にのみ変位できるようになっており、その
変位量に応じて錘３９と各固定電極４０、４１の間の静
電容量が変化する。従って、この傾きセンサ７ｘ、７ｙ
では、１方向の傾き（図５の紙面に垂直な軸方向の回り
の傾き）だけを検出できるようになっており、傾きセン
サ７ｘ、７ｙが傾くことによって錘３９が変位すると、
錘３９と固定電極４０、４１との間の距離が変化するこ
とによって２つの静電容量が変化する。図６は角度θだ
け傾いた傾きセンサ７ｘ、７ｙを表しており、Ｇは錘３
９に加わっている重力の大きさ（＝ｍｇ；ここでｍは錘
の質量、ｇは重力加速度である。）である。錘３９は、
傾きセンサ７ｘ、７ｙの厚み方向にしか変位することが
できないので、錘３９を変位させる力は重力Ｇのセンサ
厚み方向成分（分力）Ｇsinθである。このセンサ厚み
方向成分Ｇsinθによって錘３９が変位し、それによっ
て錘３９と固定電極４０、４１の間のギャップ寸法が変
化し、それによって錘３９と固定電極４０、４１の間の
静電容量が変化するので、この静電容量の変化を検出す
ることによって錘３９に加わるセンサ厚み方向成分Ｇsi
nθを知ることができ、それより傾きθを検出すること
ができる。実際には、傾きセンサ７ｘ、７ｙの検出回路
（図示せず）で、錘３９と固定電極４０、４１の間の静
電容量を用いて発振回路を形成してあり、この静電容量
の変化によって発振回路の発振周波数を変化させ、その
出力を電圧に変換することで傾きセンサ７ｘ、７ｙの傾
きを検知している。

【００３７】なお、このような静電容量型の傾きセンサ
７ｘ、７ｙは、マイクロマシニング技術を用いて製作さ
れるので、非常に小型であり、また構造が簡単であるた
め、衝撃や振動に強いという特徴がある。また、錘３９
及び固定電極４０、４１は、フレーム３６及びガラス基
板３７によって封止されているので、高い耐環境性を有
している。

【００３８】子機１では、図５に示したような構造を有
する２つの傾きセンサ７ｘ、７ｙを、それぞれ直交する
２軸の回りの傾きを検出できるように配置している。こ
こで、Ｚ軸を重力の方向に取ると、一方の傾きセンサ７
ｘはＸ軸の回りの傾きを検出するように配置され、もう
一方の傾きセンサ７ｙはＹ軸の回りの傾きを検出するよ
うに配置される。そして、一方の傾きセンサ７ｘはＸ軸
回りの傾きθｘを検出して制御回路１１へ出力し、他方
の傾きセンサ７ｙはＹ軸回りの傾きθｙを検出して制御
回路１１へ出力する。制御回路１１は、両傾きセンサ７
ｘ、７ｙが検出した各方向の傾きθx、θyを受け取る
と、後述のようにして直交する２軸の回りの傾きθｘ、
θｙを合成して子機１の実際の傾きθを演算する。そし
て、合成された傾きθと所定のしきい値θthとを比較
し、この傾きθが所定のしきい値θthよりも大きい場合
には、斜面崩壊ありと判定し、傾きθが所定のしきい値
θthよりも小さい場合には、斜面崩壊なしと判定する。

【００３９】図７に示すようにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を定め
るとき、傾きのない状態では、子機１の基準方向Ｋ（各
傾きセンサ７ｘ、７ｙのビーム基部と錘の重心とを結ぶ
方向）はＺ軸と平行な方向を向いている。いま、子機１
が角度θだけ傾いて、その基準方向Ｋが図７のＰ方向へ
変化したと考えると、このＰ方向をＺＸ平面に投影した
方向Ｐｙの傾きθｙはＹ軸の回りの傾きを検出する傾き
センサ７ｙにより検出される傾きとなり、Ｐ方向をＹＺ
平面に投影した方向Ｐｘの傾きθｘはＸ軸の回りの傾き
を検出する傾きセンサ７ｘにより検出される。

【００４０】傾きセンサ７ｘ、７ｙによって検出される
傾きθx、θyと傾きセンサの傾き（最大傾き角）θとの
関係を求めるため、図７において、ＸＹ平面と平行な平
面を想定し、この平面と方向Ｐとが交わる点をＡ、この
平面と方向Ｐxとが交わる点をＢ、この平面とＺ軸とが
交わる点をＣ、この平面と方向Ｐyとが交わる点をＤと
すれば、図７から次の(1)式が導かれる。ＣＡ^２＝ＣＢ^２＋ＣＤ^２ …(1) ここで、ＣＡ＝ＯＣtanθ、ＣＢ＝ＯＣtanθx、ＣＤ＝
ＯＣtanθyであるから、上記(1)式は次のようになる。 tan^２θ＝tan^２θx＋tan^２θy …(2) よって、２つの傾きセンサにより検出された直交２軸回
りの傾きθx、θyを合成して得られる子機又は斜面崩壊
検出センサの傾きθは、次の(3)式で表される。 θ＝arctan｛√（tan^２θx＋tan^２θy）｝ …(3) すなわち、Ｘ軸、Ｙ軸の２軸の回りの傾きθx、θyを傾
きセンサ７ｘ、７ｙにより測定すれば、制御回路１１で
演算することにより、傾きセンサ７ｘ、７ｙの出力から
(3）式を使って合成した傾き角度θを計算することがで
きる。なお、傾き角度θx、θyが小さい場合には、上記
(2)式、(3)式におけるtanはsinに、arctanはarcsinに置
き替えても差し支えない。

【００４１】図８は子機１の傾いている様子を表した図
である。例えば、従来のように各傾きセンサが個別に傾
きを検出しており、それぞれ垂直方向（Ｚ軸方向）から
例えば４５°以上傾いた時を斜面崩壊と判断する場合を
考えると、子機がＸ軸又はＹ軸の回りに傾くときには、
ちょうど４５°傾いた時に斜面崩壊と判定される。しか
し、例えばＸ軸及びＹ軸に対して４５°の垂直面内で垂
直方向から４５°傾いた場合は、上記(2)式を使って計
算すると、Ｘ軸方向の回りでもＹ軸方向の回りでも、い
ずれも傾き成分は３５°にしかならないので、斜面崩壊
と判断されない。従って、図８の各方位における傾きが
いずれも４５°であるとしても、図６にイで示したよう
にＸ軸又はＹ軸方向へ傾いた場合には、斜面崩壊が検出
されるのに、図６にロで示したようにＸ軸方向とＹ軸方
向に対して対角方向へ傾いた場合には、斜面崩壊が検出
されなくなる。よって、子機の設置の仕方や斜面崩壊の
生じる向きによって誤差が大きくなり、信頼性が低くな
る。

【００４２】これに対し、本発明の斜面崩壊検出装置で
は、合成した傾き（実際の傾き）θに基づいて斜面崩壊
を検出するので、図８にのイで示したように傾く場合で
も、図８にロで示したように傾く場合でも、４５°以上
の傾きであれば斜面崩壊ありと判断することができる。
よって、子機の設置の仕方や斜面崩壊の発生の仕方に影
響を受けにくく、検出の正確度が高くなり、信頼性も向
上する。

【００４３】なお、上記実施形態では、合成された傾き
θを演算により求めた後、これを所定のしきい値θthと
比較することによって斜面崩壊が起きたか否かを判定し
ていたが、傾きセンサ７ｘ、７ｙで検出され制御回路１
１で合成された傾きθの波形（時間波形）に基づいて斜
面崩壊が起きたか否かを判定するようにしても良い。波
形によって判定する方法としては、例えば特開平９−１
１３３５１号公報に開示されている方法を利用すること
ができる。

【００４４】しかして、この斜面崩壊検出システムにお
いては、常時はタイマー回路９と接点式センサ６だけを
動作状態とし、他の制御回路１１や傾きセンサ７ｘ、７
ｙ等はオフ又は節電モードにしているので、消費電力を
少なくでき、電池寿命を短くできる。一方、タイマー回
路９は一定時間毎にカウントアップ及びリセットを繰り
返しており、タイマー回路９がカウントアップすると制
御回路１１及び送信回路１０を起動させ、子機１から親
機２へＩＤコードを含んだ信号を送信する（なお、ＩＤ
コードは、子機１の設定ボタンを押しながら電源スイッ
チを入れて子機１を設定モードにし、子機１から親機２
に電波を発射することによって登録される。）。親機２
は、この信号を定期的に受信することによって、各子機
１に故障ないし異常のないことを確認する。そして、信
号受信時期が到来しても、信号を受信できない場合に
は、当該子機１に対応するランプ１８を点灯させて故障
を報知すると共に監視室のコンピュータ４へ通報する。

【００４５】また、斜面崩壊や地震等によって接点式セ
ンサ６が振動等を感知すると、接点式センサ６は制御回
路１１と傾斜センサ７ｘ、７ｙを起動させる。制御回路
１１と傾斜センサ７ｘ、７ｙが起動すると、傾斜センサ
７ｘ、７ｙによって各方向の傾きθｘ、θｙが計測さ
れ、制御回路１１により２方向の傾きθｘ、θｙから実
際の傾きθが合成され、しきい値θthと比較することに
より斜面崩壊が起きたか否か判定される。この判定結果
は、起動された送信回路１０によってＩＤコードと共に
親機２へ送信される。親機２がこの異常検出信号を受信
すると、ブザーを鳴らして報知し、当該子機１に対応す
るランプ１８を点灯させると共に監視室のコンピュータ
４へ通報する。

【００４６】従って、この斜面崩壊検出システムによれ
ば、小さな消費電力で斜面崩壊を精度よく監視すること
ができ、ランニングコストが安価になる。また、電池寿
命が長くなるので、電池交換の頻度を減らすことができ
る。

【００４７】（子機と親機との処理の分担）上記実施形
態では、子機１の傾きセンサ７ｘ、７ｙで傾きθｘ、θ
ｙを検出し、それを合成して実際の傾きθを求め、さら
に合成した傾きθとしきい値θthとを比較することによ
って斜面崩壊が起きたか否かを判定し、その判定結果を
親機２へ送信していた。これに対し、子機１の傾きセン
サ７ｘ、７ｙで傾きθｘ、θｙを検出し、制御回路１１
でそれを合成して実際の傾きθを求め、この合成された
傾きθを示す信号を親機２へ送信し、親機２またはコン
ピュータ４によって斜面崩壊が起きたか否かを判定する
ようにしてもよい。あるいは、子機１の傾きセンサ７
ｘ、７ｙで傾きθｘ、θｙを検出し、この傾きθｘ、θ
ｙを示す信号を親機２へ送信し、親機２またはコンピュ
ータ４において傾きθｘ、θｙを合成して実際の傾きθ
を求め、さらに合成した傾きθとしきい値θthとを比較
することによって斜面崩壊の有無を判定するようにして
もよい。

【００４８】（初期値の導入）実際の斜面に子機１を設
置する時には、子機１の基準方向を鉛直方向に合わせて
正確に設置することは困難である。そこで、次に説明す
る実施形態では、子機１を設置した時点における各傾き
センサ７ｘ、７ｙの傾きを初期値θｘo、θｙoとして子
機１内のメモリ８に記憶させておき、各傾きセンサ７
ｘ、７ｙの検出値θｘ、θｙに対してそれぞれ初期値か
らの傾きΔθｘ＝θｘ−θｘo、Δθｙ＝θｙ−θｙoを
求め、ついでこの傾きΔθｘ、Δθｙを合成することに
よって合成された傾き（初期値からの実際の傾き）Δθ
を求め、この合成された傾きΔθとしきい値θthとを比
較することによって斜面崩壊判定を行うようにしてい
る。このように設置時の初期値からの傾きによって斜面
崩壊を判定するようにすれば、斜面崩壊が起きたか否か
の判定を正確に行うことができる。また、この方法によ
れば、子機１を設置する際のばらつきや設置誤差、傾き
センサ７ｘ、７ｙを子機のケーシングに内蔵させる際の
誤差、傾きセンサ７ｘ、７ｙ自体の製造誤差などもキャ
ンセルすることができる。

【００４９】また、最初の実施形態では、常時は接点式
センサ６とタイマ回路９だけを動作させておくことによ
り、消費電力を節減している。しかし、子機１は、頻繁
に電池を交換できないような場所に設置されることが多
く、子機１の内部の回路による消費電力は少しでも低減
させることが望ましい。

【００５０】そのため、接点式センサ６が振動等を検知
した後、傾きΔθｘ、Δθｙを合成して傾きΔθを求
め、この合成された傾きΔθとしきい値θthとを比較し
て斜面崩壊が起きたか否かを判断するまでの処理を子機
１内で実行する形態であれば、斜面崩壊が起きたと判断
した場合にのみ送信回路１０を起動して親機２に異常信
号を送信するようにすれば、子機１から親機２に送信す
る回数を減らすことができ、電池の消耗を抑えることが
できる。

【００５１】この場合の子機１における処理動作を図９
に示す。まず、子機１を設置した時、傾きセンサ７ｘ、
７ｙで計測された傾きが初期値θｘo、θｙoとしてメモ
リ８に格納される（ステップＳ１）。この後、タイマ回
路９のカウントアップ（ステップＳ２）、又は接点式セ
ンサ６の作動（ステップＳ３）をイベントとして処理が
開始される。タイマ回路９がカウントアップして定期送
信時となった場合（ステップＳ２）には、子機１から親
機２には定期送信信号が送られる。

【００５２】これに対し、接点式センサ６が作動した場
合には、傾きセンサ７ｘ、７ｙと制御回路１１が起動さ
れ、傾きセンサ７ｘ、７ｙは子機１の傾きθｘ、θｙを
検出し（ステップＳ４）し、制御回路１１は初期値から
の傾きΔθｘ＝θｘ−θｘo、Δθｙ＝θｙ−θｙoを演
算し（ステップＳ５）、さらにΔθｘ、Δθｙを合成し
て傾きΔθを求める（ステップＳ６）。

【００５３】ついで、制御回路１１は合成された傾きΔ
θを所定のしきい値θthと比較し（ステップＳ７）、傾
きΔθがしきい値θthよりも大きくて斜面崩壊が起きて
いると判断すると（ステップＳ８）、送信回路１０を起
動して親機２に異常信号を送信する（ステップＳ９）。
これに対し、傾きΔθがしきい値θthよりも小さくて斜
面崩壊崩壊の恐れがないと判断すると（ステップＳ７で
ＮＯの場合）、傾きセンサ７ｘ、７ｙと制御回路１１を
オフにして待機状態に戻る。従って、不要な送信動作を
減らすことができ、消費電力を節約することができる。

【００５４】あるいは、図１０に示すような処理動作に
よってもよい。図１０のステップＳ１〜ステップＳ６ま
では、図９のステップＳ１〜Ｓ６と同じであるから説明
は省略する。また、この処理では、斜面崩壊が起きたか
否かを判定するためのしきい値θthよりも小さな値の設
定値θｓ（＜θth）を有している。そして、ステップＳ
６で合成された傾きΔθを求めた後、制御回路１１は、
合成された傾きΔθを設定値θｓと比較し（ステップＳ
１０）、傾きΔθが設定値θｓよりも小さいと、傾きセ
ンサ７ｘ、７ｙと制御回路１１をオフにして待機状態に
戻る。

【００５５】これに対し、合成された傾きΔθが設定値
θｓよりも大きい場合には、さらに合成された傾きΔθ
を所定のしきい値θthと比較し（ステップＳ１１）、傾
きΔθがしきい値θthよりも大きくて斜面崩壊が起きて
いると判断すると（ステップＳ１２）、送信回路１０を
起動して親機２に異常信号を送信する（ステップＳ１
４）。また、傾きΔθが（設定値θｓよりも大きく）し
きい値θthよりも小さくて斜面崩壊が起きていないと判
断すると（ステップＳ１３）、送信回路１０を起動して
親機２に異常なしの信号を送信する（ステップＳ１
４）。

【００５６】この図１０の処理方法によれば、接点式セ
ンサ６が作動しても傾きΔθが小さければ親機２に送信
せず、消費電力を節約するが、傾きΔθがしきい値θth
を越えていなくてもしきい値θthに近い場合には親機２
に送信し、接点式センサ６が作動してしきい値θthに近
い傾きΔθが検出されたことを報知する。

【００５７】しかし、接点式センサ６が振動等を検知し
た後、傾きΔθｘ、Δθｙ（あるいは、θｘ、θｙ）を
検出してこれを送信するまでの処理を子機１内で実行
し、（初期値からの傾きΔθｘ、Δθｙを求め、）傾き
Δθｘ、Δθｙを合成して傾きΔθを求め、この合成さ
れた傾きΔθとしきい値θthとを比較して斜面崩壊が起
きたか否かを判断するまでの処理を親機２で実行する形
態であれば、子機１において斜面崩壊を判定することが
できず、図９又は図１０に示したような処理方法は用い
ることができない。そこで、このような形態の斜面崩壊
検出システムの場合には、傾きを子機１から親機２へ送
信した後、その傾きを前回送信時の傾きとして子機１の
メモリ８に記憶させておき、接点式センサ６の作動によ
り傾きを求めた場合には、前回送信時の傾きと比較し、
その変化量が設定値よりも大きい場合にのみ子機１から
親機２へ送信させるようにしている。

【００５８】この形態の場合を図１１により説明する。
図１１（ａ）は子機１における処理を示し、図１１
（ｂ）は親機２における処理を示しており、図１１で
は、初期値θｘo、θｙoは親機２のメモリに記憶されて
いる場合について説明している。図１１（ａ）のステッ
プＳ１〜ステップＳ４までは、図９のステップＳ１〜Ｓ
４と同じであるから説明は省略する。この処理方法で
は、ステップＳ４で各方向における傾きθｘ、θｙを検
出した後、制御回路１１は、傾きθｘ、θｙとメモリ８
に記憶している前回送信時の傾きθｘpre、θｙpreとの
変化量δθｘ＝θｘ−θｘpre、δθｙ＝θｙ−θｙpre
をそれぞれ求め、この変化量δθｘ、δθｙと予め定め
られた設定値θｘｔ、θｙｔと比較し（ステップＳ１
５）、δθｘ＜θｘｔ、かつδθｙ＜θｙｔであると、
傾きセンサ７ｘ、７ｙと制御回路１１をオフにして待機
状態に戻る。

【００５９】これに対し、いずれかの変化量が設定値よ
りも大きく、δθｘ≧θｘｔ又はδθｙ≧θｙｔであれ
ば、検出した傾きθｘ、θｙでメモリ８内の値θｘpr
e、θｙpreを更新し（ステップＳ１６）、送信回路１０
を起動して検出した傾きθｘ、θｙを親機２に送信する
（ステップＳ１７）。従って、両傾きθｘ、θｙの前回
送信値θｘpre、θｙpreからの変化量が小さい場合には
送信を行わない。

【００６０】こうして、子機１から各傾きセンサ７ｘ、
７ｙの傾きθｘ、θｙを受け取った（ステップＳ１８）
親機２は、図１１（ｂ）に示すように、制御回路１６に
より各傾きθｘ、θｙの初期値からの変化量Δθｘ、Δ
θｙを演算し（ステップＳ１９）、Δθｘ、Δθｙを合
成して傾きΔθを求め（ステップＳ２０）、合成された
傾きΔθとしきい値θthとを比較し（ステップＳ２
１）、傾きΔθがしきい値θthよりも大きいと斜面崩壊
が起きていると判断し（ステップＳ２２）、警報などの
出力を行い、また傾きΔθがしきい値θthよりも小さい
と斜面崩壊が起きていないと判断する（ステップＳ２
２）。

【００６１】よって、これらの実施形態では、接点式セ
ンサ６が振動等を検出した場合でも、繰り返し発生して
いるような振動の場合（例えば、道路付近の斜面で常時
振動が発生している場所や、動物などが子機１に衝突し
た場合など、子機１は傾いていないが、接点式センサ６
が動作して制御回路１１が起動してしまったような場
合）には、子機１から異常信号を送信させないように
し、無駄な消費電流をさらに節減させることができる。
また、このように最終的な斜面崩壊検知の基準しきい値
を親機側に持たせておくと、斜面やその周辺の状況によ
ってしきい値を変更でき、より正確な判定を行うことが
できる。同様に、初期値の記憶機能を親機側に持たせて
おく場合も、同様の効果がある。その他、電池電圧異常
や無線受信異常などの機能を盛り込むこともできる

【００６２】（初期値設定の方法）子機は、雨や土砂の
かかる環境に設置するためケーシングの防水対策が重要
である。防水を確実に行える構造にするためには、操作
スイッチをケーシング外側に備えたり、ケーシングを開
けて中の操作スイッチを操作することは困難となる。特
に、斜面に設置ないし固定した後には、ケーシングを開
けることは難しくなる。従って、子機１を斜面に設置し
た際、傾きθｘ、θｙの初期値を記憶させる方法が問題
となる。そこで、初期値の設定方法を説明する。

【００６３】まず、第１の方法によれば、子機１を斜面
に設置する前に操作を行ってタイマー回路９を設定し
（例えば、子機１のケーシングを開いてタイマー設定ス
イッチを操作し、再び筐体を閉じる。）、タイマー回路
９がカウントアップする前に斜面に子機１を設置し、タ
イマ回路９の働きで一定時間後に自動的に傾きθｘ、θ
ｙを測定し、それを初期値θｘo、θｙoとしてメモリ８
に記憶させる。その後、子機１は斜面崩壊検知モードに
自動的に移行する。

【００６４】第２の方法によれば、子機１の内部にマグ
ネットスイッチを備えておき、子機１のケーシング外部
から磁石を使ってマグネットスイッチをオンさせること
により、その時の傾きθｘ、θｙを初期値θｘo、θｙo
としてメモリ８に記憶させる。その後、子機１は斜面崩
壊検知モードに自動的に移行する。なお、この場合、ケ
ーシング全体またはマグネットスイッチ部分のケーシン
グは非金属製である。

【００６５】第３の方法は、送信回路だけでなく、受信
回路も備えた子機１の場合である。この方法では、子機
１を設置する前に受信回路を動作させておき、子機１を
斜面に設置した後、外部から初期値記憶命令の電波を送
信してやると、その時の傾きθｘ、θｙを初期値θｘ
o、θｙoとしてメモリ８に記憶し、その後受信回路はオ
フし、子機１が斜面崩壊検知モードに自動的に移行す
る。

【００６６】（異なる構成の接点式センサ）また、接点
式センサには、図１２に示すように、接点式センサが振
動や傾き等の外乱を感知したとき、これを報知するＬＥ
Ｄ回路やブザー等の報知器４７と、感度調整回路４５と
を設けておいてもよい。このの報知器４７と制御回路側
とは、スイッチ４６で切り換えることができる。

【００６７】振動の多い場所、例えば道路際や橋などに
子機１が設置されている場合には、接点式センサ６が煩
雑にオンし、常時傾き検出素子７ｘ、７ｙや制御回路１
１の電源がオンする恐れがあり、これを放置すると電池
寿命が極端に短くなってしまう。そのような場合には、
スイッチ４６を報知器４７側に切り換えておくと、接点
式センサ６が振動等を感知して出力すると、ＬＥＤ等の
報知器４７が接点式センサ６の検知頻度に応じて点滅す
るので、接点式センサ６の検知頻度が分かる。報知器４
７の点灯する頻度が高すぎる場合には、感度調整回路４
５により接点式センサ６の感度が適当になるように調整
し、調整後はスイッチ４６を制御回路側へ戻す。

【００６８】

【発明の効果】上記のように、本発明にかかる斜面崩壊
検出装置及び斜面崩壊検出用受信側装置によれば、直交
する２軸回りの傾きを合成して実際の傾きを再現し、合
成した傾きに基づいて斜面崩壊を判定しているので、判
定精度を高くできる。また、傾きの方向によって斜面判
定の精度がばらつくことがなく、正確な判定を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明にかかる斜面崩壊検出システムの
イメージ図である。

【図２】同上の斜面崩壊検出システムにおいて用いられ
ている子機及び親機の構成を示すブロック図である。

【図３】同上の子機内に含まれる接点式センサのセンサ
ヘッド部を示す概略断面図である。

【図４】図２の子機に含まれる接点式センサの検出回路
を表した回路図である。

【図５】静電容量型の傾きセンサの構造を示す断面図で
ある。

【図６】同上の傾きセンサが傾いた状態で、錘に働く力
を示す図である。

【図７】２つの傾きセンサが検出する２方向における傾
きθｘ、θｙと実際の傾きθとの関係を求めるための図
である。

【図８】子機の傾く種々の方向を示した図である。

【図９】本発明の別な実施形態において斜面崩壊検出シ
ステムにおける動作を表したフロー図である。

【図１０】本発明のさらに別な実施形態において斜面崩
壊検出システムにおける動作を表したフロー図である。

【図１１】本発明のさらに別な実施形態において斜面崩
壊検出システムにおける動作を表したフロー図である。

【図１２】本発明のさらに別な実施形態における接点式
センサの構成を示す回路図である。

【符号の説明】

１子機２親機６接点式センサ７ｘ、７ｙ傾きセンサ８メモリ９タイマ回路１０送信回路１１制御回路１４受信回路２１センサヘッド部２２検出回路２４プラス電極２５マイナス電極２７鋼球３８ビーム３９錘４０、４１固定電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直交する２軸の回りにおける各傾きを検
出する２つの傾き検出素子と、各傾き検出素子からの検
出信号に基づいて直交する２軸の回りにおける各傾きを
合成する手段と、合成された傾きに基づいて斜面崩壊を
判定する手段とを備えた斜面崩壊検出装置。
【請求項２】前記合成された傾きの大きさと所定のし
きい値とを比較することにより、斜面崩壊を判定するこ
とを特徴とする、請求項１に記載の斜面崩壊検出装置。
【請求項３】設置時における各傾き検出素子の傾きを
初期値として記憶しておき、各傾き検出素子のそれぞれ
の初期値からの傾きを検出し、当該傾きを前記傾き合成
手段により合成して前記判定手段により斜面崩壊を判定
するようにしたことを特徴とする、請求項１に記載の斜
面崩壊検出装置。
【請求項４】電源投入後あらかじめ設定された時間が
経過したときに検出した傾きを初期値として記憶するよ
うにしたことを特徴とする、請求項４に記載の斜面崩壊
検出装置。
【請求項５】ケーシング内に磁気を感知して作動する
スイッチを内蔵させておき、該磁気感知スイッチが動作
したときに検出した傾きを初期値として記憶するように
したことを特徴とする、請求項４に記載の斜面崩壊検出
装置。
【請求項６】電磁波や光等の媒体を通じて信号を受信
する手段をさらに備え、所定の信号を受信したときに検
出した傾きを初期値として記憶するようにしたことを特
徴とする、請求項４に記載の斜面崩壊検出装置。
【請求項７】２つの前記傾き検出素子を有する送信側
装置と、初期値からの傾きを求める手段、傾きを合成す
る手段及び合成された傾きから斜面崩壊を判定する手段
を有する受信側装置とからなり、送信側装置と受信側装
置との間で通信可能となった請求項４に記載の斜面崩壊
検出装置において、送信側装置を設置した時の傾きを初期値として受信側装
置で記憶しておき、送信側装置で検出した直交２軸の回
りの傾きに基づいて、受信側装置において、初期値から
の傾きを求め、その傾きを合成し、合成した傾きから斜
面崩壊を判定するようにしたことを特徴とする斜面崩壊
検出装置。
【請求項８】振動や衝撃等の外乱によって接点が開閉
される接点式センサを備えた請求項１に記載の斜面崩壊
検出装置において、、常時は前記傾き検出素子を含む一部の素子又は回路をオ
フもしくは節電状態で待機させておき、前記接点式セン
サが振動や衝撃等の外乱を感知したとき、オフもしくは
節電状態となっていた素子又は回路を起動させるように
したことを特徴とする斜面崩壊検出装置。
【請求項９】電磁波や光等の媒体を通じて信号を送信
する手段と、前回送信時における傾きを記憶しておく手
段とを備えた請求項９に記載の斜面崩壊検出装置におい
て、前記接点式センサが外乱を感知して傾き検出素子を起動
したとき、該傾き検出素子により求められた傾きを前回
送信時の傾きと比較し、求められた傾きが前回送信時の
傾きを基準とする所定角度以上であれば、傾き検出素子
により求められた傾きを送信するようにしたことを特徴
とする斜面崩壊検出装置。
【請求項１０】前記接点式センサが振動や傾き等の外
乱を感知したとき、これを報知する手段と、前記接点式
センサの感度を調整する手段とを備えたことを特徴とす
る、請求項９に記載の斜面崩壊検出装置。
【請求項１１】直交する２軸の回りにおける傾きを合
成する手段と、合成された傾きに基づいて斜面崩壊を判
定する手段とを備えた斜面崩壊検出用受信側装置。