JP2002116265A - 地中または海中の物理的または化学的特性を計測する方法およびシステム - Google Patents
地中または海中の物理的または化学的特性を計測する方法およびシステムInfo
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- JP2002116265A JP2002116265A JP2000305344A JP2000305344A JP2002116265A JP 2002116265 A JP2002116265 A JP 2002116265A JP 2000305344 A JP2000305344 A JP 2000305344A JP 2000305344 A JP2000305344 A JP 2000305344A JP 2002116265 A JP2002116265 A JP 2002116265A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 計測深度を変化させるなどのセンサの移動
や、繰り返し計測のための手間や人員を削減する。 【解決手段】 計測対象領域内に穿孔した複数の地点あ
るいはボーリング孔Ｂ１〜Ｂ６の各々に、複数個の特性
検出センサを所定の間隔だけ離間させて１本の信号ケー
ブル１１〜１５に接続して吊下げ配置し、各ボーリング
孔に配置されたセンサ群に信号ケーブル１１〜１５を介
して順次同期して計測指令を与える制御手段と、各セン
サが順次出力する計測データを信号ケーブル１１〜１５
を介して収集するデータ収集手段とを設けて地中または
海中の物理的または化学的特性を計測するシステムを構
成した。
や、繰り返し計測のための手間や人員を削減する。 【解決手段】 計測対象領域内に穿孔した複数の地点あ
るいはボーリング孔Ｂ１〜Ｂ６の各々に、複数個の特性
検出センサを所定の間隔だけ離間させて１本の信号ケー
ブル１１〜１５に接続して吊下げ配置し、各ボーリング
孔に配置されたセンサ群に信号ケーブル１１〜１５を介
して順次同期して計測指令を与える制御手段と、各セン
サが順次出力する計測データを信号ケーブル１１〜１５
を介して収集するデータ収集手段とを設けて地中または
海中の物理的または化学的特性を計測するシステムを構
成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地中又は海中の物
理的または化学的特性を水平方向にも深さ方向にも同時
に多数の地点において計測する方法およびシステムに関
する。
理的または化学的特性を水平方向にも深さ方向にも同時
に多数の地点において計測する方法およびシステムに関
する。
【０００２】
【従来の技術】地中の何点かにおける電気伝導度を計測
し、その計測値を総合的に考察したり計測値の時間的変
化を観察することにより地質や地盤の状態を知ることが
できる。また海中の温度分布やその時間的な変化を観察
することにより海中の状態や海事現象の影響を知ること
ができる。このような地中や海中あるいは淡水、汽水の
物理的また化学的特性を調査、探査、診断する技術は環
境保全、災害の予知および防止、土木、建設など幅広い
分野で活用されている。
し、その計測値を総合的に考察したり計測値の時間的変
化を観察することにより地質や地盤の状態を知ることが
できる。また海中の温度分布やその時間的な変化を観察
することにより海中の状態や海事現象の影響を知ること
ができる。このような地中や海中あるいは淡水、汽水の
物理的また化学的特性を調査、探査、診断する技術は環
境保全、災害の予知および防止、土木、建設など幅広い
分野で活用されている。
【０００３】一例として、地下水の電気伝導度を計測す
る方法として、電気伝導度センサを先端に取り付けたケ
ーブル（もしくはワイヤー）を地表からあけた観測孔ま
たはボーリング孔に入れ計測したい深度まで垂下し、計
測をする方法が知られている。深さ方向に何点かで計測
を行うには、ケーブルを順次孔内に降ろしてセンサを移
動させて深度を変化させる方法が採られている。
る方法として、電気伝導度センサを先端に取り付けたケ
ーブル（もしくはワイヤー）を地表からあけた観測孔ま
たはボーリング孔に入れ計測したい深度まで垂下し、計
測をする方法が知られている。深さ方向に何点かで計測
を行うには、ケーブルを順次孔内に降ろしてセンサを移
動させて深度を変化させる方法が採られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この方法の問題点とし
て、（１）センサを吊下することで計測する媒体である
地下水が擾乱を受けてしまい、正確な計測ができない、
（２）深さ方向に何点かのデータを求めるには、ある深
度（１点）での計測を終了した後に次の深度までセンサ
を移動させなければならないので、作業が煩わしく、時
間が掛かり、各点同時の計測データが得られない、
（３）計測深度を変化させたり、繰り返し計測を行うた
めに常に作業員を必要とする、などが挙げられる。
て、（１）センサを吊下することで計測する媒体である
地下水が擾乱を受けてしまい、正確な計測ができない、
（２）深さ方向に何点かのデータを求めるには、ある深
度（１点）での計測を終了した後に次の深度までセンサ
を移動させなければならないので、作業が煩わしく、時
間が掛かり、各点同時の計測データが得られない、
（３）計測深度を変化させたり、繰り返し計測を行うた
めに常に作業員を必要とする、などが挙げられる。
【０００５】上記（２）、（３）の問題に対しては、何
本かのセンサ付きケーブルを束ねて孔に入れ計測したい
深度に吊下する方法が提案されているが、センサから導
出する信号線が多くなり孔内に入れられるセンサの個数
が制約され、同様に地上部に設置される計測装置の数が
増加し、計測が複雑になり、孔の径にもよるが実用的に
はセンサ数１０個程度が限界である。
本かのセンサ付きケーブルを束ねて孔に入れ計測したい
深度に吊下する方法が提案されているが、センサから導
出する信号線が多くなり孔内に入れられるセンサの個数
が制約され、同様に地上部に設置される計測装置の数が
増加し、計測が複雑になり、孔の径にもよるが実用的に
はセンサ数１０個程度が限界である。
【０００６】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
ので、センサ数に制約がなく、計測媒体の擾乱による影
響を受けることなく、計測作業に携わる作業員が少な
く、深さ方向および水平方向に何点かで同時にデータが
採れる計測方法およびシステムを提供することを目的と
する。
ので、センサ数に制約がなく、計測媒体の擾乱による影
響を受けることなく、計測作業に携わる作業員が少な
く、深さ方向および水平方向に何点かで同時にデータが
採れる計測方法およびシステムを提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、計測対象領域内の複数の地点のおのおの
において、複数個の特性検出センサを所定の間隔だけ離
間させて１本の信号ケーブルに接続して吊下し、各地点
における複数個の前記センサに前記信号ケーブルを介し
て順次同期して計測指令を与え、各センサが順次出力す
る計測データを前記信号ケーブルを介して収集して地中
または海中の物理的または化学的特性を計測するように
した。
成するために、計測対象領域内の複数の地点のおのおの
において、複数個の特性検出センサを所定の間隔だけ離
間させて１本の信号ケーブルに接続して吊下し、各地点
における複数個の前記センサに前記信号ケーブルを介し
て順次同期して計測指令を与え、各センサが順次出力す
る計測データを前記信号ケーブルを介して収集して地中
または海中の物理的または化学的特性を計測するように
した。
【０００８】また本発明は、計測対象領域内に穿孔した
複数のボーリング孔の各々に、複数個の特性検出センサ
を所定の間隔だけ離間させて１本の信号ケーブルに接続
して吊下げ配置し、各ボーリング孔に配置されたセンサ
群に前記信号ケーブルを介して順次同期して計測指令を
与える制御手段と、各センサが順次出力する計測データ
を前記信号ケーブルを介して収集するデータ収集手段と
を設けて地中または海中の物理的または化学的特性を計
測するシステムを構成した。
複数のボーリング孔の各々に、複数個の特性検出センサ
を所定の間隔だけ離間させて１本の信号ケーブルに接続
して吊下げ配置し、各ボーリング孔に配置されたセンサ
群に前記信号ケーブルを介して順次同期して計測指令を
与える制御手段と、各センサが順次出力する計測データ
を前記信号ケーブルを介して収集するデータ収集手段と
を設けて地中または海中の物理的または化学的特性を計
測するシステムを構成した。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１０】本実施の形態では一例として、地下水の電
気伝導度を計測するシステムを説明する。
気伝導度を計測するシステムを説明する。
【００１１】図１は本発明による地下水の電気伝導度の
計測システムの概念図である。予め定めた計測対象領域
R内に複数個（たとえば６個）のデータ計測用ボーリン
グ孔Ｂ１〜Ｂ６を穿孔する。ボーリング孔Ｂ１、Ｂ２、
Ｂ３、Ｂ４、Ｂ６は鉛直方向にたとえば約１５０ｍの深
さに穿孔されているが、ボーリング孔Ｂ５は水平面に対
して傾斜している。ボーリング孔Ｂ７はデータ計測用で
はなく、後の分析または評価に都合のよい計測結果を得
るために意図的にたとえば高電気伝導度媒体である塩水
を流し込むための鉛直に穿孔された孔である。このボー
リング孔Ｂ７はたとえばそれに最も近いボーリング孔Ｂ
４からたとえば数１０ｍ離れた位置に穿孔されている。
計測システムの概念図である。予め定めた計測対象領域
R内に複数個（たとえば６個）のデータ計測用ボーリン
グ孔Ｂ１〜Ｂ６を穿孔する。ボーリング孔Ｂ１、Ｂ２、
Ｂ３、Ｂ４、Ｂ６は鉛直方向にたとえば約１５０ｍの深
さに穿孔されているが、ボーリング孔Ｂ５は水平面に対
して傾斜している。ボーリング孔Ｂ７はデータ計測用で
はなく、後の分析または評価に都合のよい計測結果を得
るために意図的にたとえば高電気伝導度媒体である塩水
を流し込むための鉛直に穿孔された孔である。このボー
リング孔Ｂ７はたとえばそれに最も近いボーリング孔Ｂ
４からたとえば数１０ｍ離れた位置に穿孔されている。
【００１２】ボーリング孔Ｂ１〜Ｂ６には、２０個のセ
ンサを１ｍ間隔で電気的かつ機械的に結合したケーブル
１１、１２、１３、１４、１5を地上から垂直にまたは
傾斜させて吊下させる。
ンサを１ｍ間隔で電気的かつ機械的に結合したケーブル
１１、１２、１３、１４、１5を地上から垂直にまたは
傾斜させて吊下させる。
【００１３】図２に電気伝導度センサとケーブルとの接
続状態を示す。
続状態を示す。
【００１４】最上位の電気伝導度センサＳ１−１はハン
ガHを介して吊下索６０に結合され、センサどうし（た
とえばセンサＳ１−１とＳ２−２）は機械的には２枚の
アルミ製吊下板６１で外側において結合され、電気的に
はセンサの電極間が１mになる長さのケーブル６２によ
りセンサの両端においてコネクタ６３により接続されて
いる。コネクタ６３は６ピンで、内部に２重にＯ（オ
ー）リングが配され、ケーブル側のコネクタとセンサ側
のコネクタが液密にねじ嵌めされている。ケーブル６２
は、電源（直流）供給用の２本のワイヤと、計測したア
ナログデータ伝送用の２本のワイヤと、計測タイミング
を定めるデジタルクロック伝送用の１本のワイヤと、ア
ナログデータを伝送するセンサの切替えを行うキャリヤ
信号用の１本のワイヤの合計６導体から成る６芯ケーブ
ルで構成され、全体がウレタン樹脂のような耐蝕性の絶
縁材料で被覆されている。最下位のセンサＳ１−２０の
下には、２〜３ｋｇのステンレス製の錘Wが吊下板６１
に取り付けられている。ケーブルの長さは用途に応じ５
ｍ、１０ｍなど予め異なる長さのものが用意される。
ガHを介して吊下索６０に結合され、センサどうし（た
とえばセンサＳ１−１とＳ２−２）は機械的には２枚の
アルミ製吊下板６１で外側において結合され、電気的に
はセンサの電極間が１mになる長さのケーブル６２によ
りセンサの両端においてコネクタ６３により接続されて
いる。コネクタ６３は６ピンで、内部に２重にＯ（オ
ー）リングが配され、ケーブル側のコネクタとセンサ側
のコネクタが液密にねじ嵌めされている。ケーブル６２
は、電源（直流）供給用の２本のワイヤと、計測したア
ナログデータ伝送用の２本のワイヤと、計測タイミング
を定めるデジタルクロック伝送用の１本のワイヤと、ア
ナログデータを伝送するセンサの切替えを行うキャリヤ
信号用の１本のワイヤの合計６導体から成る６芯ケーブ
ルで構成され、全体がウレタン樹脂のような耐蝕性の絶
縁材料で被覆されている。最下位のセンサＳ１−２０の
下には、２〜３ｋｇのステンレス製の錘Wが吊下板６１
に取り付けられている。ケーブルの長さは用途に応じ５
ｍ、１０ｍなど予め異なる長さのものが用意される。
【００１５】電気伝導度センサは、図３に示すように、
ウレタン系硬質ゴム製の円筒スリーブ７０の両端にステ
ンレス製のキャップが被せられ、スリーブ７０の内部に
は、後述するシフトレジスタと、センサアンプと、スイ
ッチを実装した電子回路基板が内蔵され、内部全体が樹
脂封止され、スリーブ７０の下端近くにはスリーブ７０
をその長手方向軸に直角に貫通する穴７０ａが設けら
れ、その穴７０ａの内面に４個の電極５３（図４では全
体を５３（１）、５３（２）、…５３（２０）として示
してある）が露呈するように設けられている。またスリ
ーブ７０の内部には、計測した電気伝導度を標準温度
（２５℃）における値に換算するために電極５３の近傍
の温度を検出するための温度センサが内蔵されている。
センサの外側には、図３に示すように、吊下板６１と９
０度ずれた位置にアルミ製のセンタライザ７１が表面か
らやや離れて取り付けられている。これは吊下板６１と
相俟って、センサ群をボーリング孔に入れた際にセンサ
がボーリング孔のほぼ中央に位置するように機能する。
ウレタン系硬質ゴム製の円筒スリーブ７０の両端にステ
ンレス製のキャップが被せられ、スリーブ７０の内部に
は、後述するシフトレジスタと、センサアンプと、スイ
ッチを実装した電子回路基板が内蔵され、内部全体が樹
脂封止され、スリーブ７０の下端近くにはスリーブ７０
をその長手方向軸に直角に貫通する穴７０ａが設けら
れ、その穴７０ａの内面に４個の電極５３（図４では全
体を５３（１）、５３（２）、…５３（２０）として示
してある）が露呈するように設けられている。またスリ
ーブ７０の内部には、計測した電気伝導度を標準温度
（２５℃）における値に換算するために電極５３の近傍
の温度を検出するための温度センサが内蔵されている。
センサの外側には、図３に示すように、吊下板６１と９
０度ずれた位置にアルミ製のセンタライザ７１が表面か
らやや離れて取り付けられている。これは吊下板６１と
相俟って、センサ群をボーリング孔に入れた際にセンサ
がボーリング孔のほぼ中央に位置するように機能する。
【００１６】図示した電気伝導度センサは、媒体中に入
れたとき１対の電流電極により発生した媒体中の電場の
電位差をもう１対の電極で計測し、この電位の関数とし
て媒体の電気伝導度を求める４電極式のものであるが、
その他に電磁誘導式のセンサを利用することもできる。
れたとき１対の電流電極により発生した媒体中の電場の
電位差をもう１対の電極で計測し、この電位の関数とし
て媒体の電気伝導度を求める４電極式のものであるが、
その他に電磁誘導式のセンサを利用することもできる。
【００１７】図４は図３に示した電気伝導度センサの電
気回路をブロック線図で示す。
気回路をブロック線図で示す。
【００１８】各センサは同じ回路構成であるので、セン
サＳ１−１について説明すると、シフトレジスタ５０
（１）と、４個の電極５３のうち１対の電位差検出の電
圧を増幅するセンサアンプ５１（１）と、センサアンプ
５１（１）の出力端子に接続されたスイッチ５２（１）
とから成り、シフトレジスタ５０（１）のクロック端子
ＣＬはクロック伝送用ワイヤに接続され、クロック信号
が供給され、入力端子ＩＮ（１）にキャリア信号が供給
されると、出力端子ＯＵＴ（１）から出力する信号でス
イッチ５２（１）がオンするようになっている。スイッ
チ５２（１）がオンすると、センサアンプ５１（１）か
らのアナログデータはデータ伝送用のワイヤを介して取
り出される。
サＳ１−１について説明すると、シフトレジスタ５０
（１）と、４個の電極５３のうち１対の電位差検出の電
圧を増幅するセンサアンプ５１（１）と、センサアンプ
５１（１）の出力端子に接続されたスイッチ５２（１）
とから成り、シフトレジスタ５０（１）のクロック端子
ＣＬはクロック伝送用ワイヤに接続され、クロック信号
が供給され、入力端子ＩＮ（１）にキャリア信号が供給
されると、出力端子ＯＵＴ（１）から出力する信号でス
イッチ５２（１）がオンするようになっている。スイッ
チ５２（１）がオンすると、センサアンプ５１（１）か
らのアナログデータはデータ伝送用のワイヤを介して取
り出される。
【００１９】再び図１を参照すると、地上の各ボーリン
グ孔Ｂ１〜Ｂ６の近辺には、孔内に配置される各センサ
に計測開始のコマンドとなるクロック信号及びキャリア
信号を送信するとともにセンサから出力されるアナログ
計測データをデジタル信号に変換して計測センタ１００
に設置された信号制御ユニット３０に送信するデータ送
信器２１〜２６が設置されている。
グ孔Ｂ１〜Ｂ６の近辺には、孔内に配置される各センサ
に計測開始のコマンドとなるクロック信号及びキャリア
信号を送信するとともにセンサから出力されるアナログ
計測データをデジタル信号に変換して計測センタ１００
に設置された信号制御ユニット３０に送信するデータ送
信器２１〜２６が設置されている。
【００２０】計測センタ１００は計測現場の近くに一時
的に設置され、そこには、６個のボーリング孔に配置さ
れた電気伝導度センサ群による計測動作を制御する信号
制御ユニット３０のほかに、作業員が計測条件を設定す
るためのデータ入力ボード３１と、データ送信器２１〜
２６から送信されてくる計測データを記憶する記憶部を
有するデータ収録ユニット３２と、計測結果を所望の形
式で記録または表示するデータ表示ユニット３３と、計
測系およびセンサの電源を供給する電源ユニット３４が
設置されている。信号制御ユニット３０とデータ入力ボ
ード３１はパソコンで構成することができ、データ表示
ユニット３２はプリンタおよびディスプレイで構成さ
れ、計測結果がその場でも確認できる。
的に設置され、そこには、６個のボーリング孔に配置さ
れた電気伝導度センサ群による計測動作を制御する信号
制御ユニット３０のほかに、作業員が計測条件を設定す
るためのデータ入力ボード３１と、データ送信器２１〜
２６から送信されてくる計測データを記憶する記憶部を
有するデータ収録ユニット３２と、計測結果を所望の形
式で記録または表示するデータ表示ユニット３３と、計
測系およびセンサの電源を供給する電源ユニット３４が
設置されている。信号制御ユニット３０とデータ入力ボ
ード３１はパソコンで構成することができ、データ表示
ユニット３２はプリンタおよびディスプレイで構成さ
れ、計測結果がその場でも確認できる。
【００２１】図５は計測システム全体の電気回路のブロ
ック線図を示しており、図1と同じ参照番号は同じ構成
要素を示す。たとえばボーリング孔Ｂ１に配置される２
０個の電気伝導度センサは、Ｓ１−１、Ｓ１−２、Ｓ１
−３、… Ｓ１−２０である。ボーリング孔が計測セン
ター１００（図１参照）から離れた位置にある場合は、
センサから得られるデータを中継できる中間接続箱を途
中に設けることができる。
ック線図を示しており、図1と同じ参照番号は同じ構成
要素を示す。たとえばボーリング孔Ｂ１に配置される２
０個の電気伝導度センサは、Ｓ１−１、Ｓ１−２、Ｓ１
−３、… Ｓ１−２０である。ボーリング孔が計測セン
ター１００（図１参照）から離れた位置にある場合は、
センサから得られるデータを中継できる中間接続箱を途
中に設けることができる。
【００２２】次に図４、図６を図１とともに参照して本
実施の形態における電気伝導度の計測について説明す
る。
実施の形態における電気伝導度の計測について説明す
る。
【００２３】計測に先立ち、作業員が計測センター１０
０においてデータ入力ボード３１から計測条件（たとえ
ば計測開始指示、計測開始時間、データ取り込み間隔な
ど）を入力する。
０においてデータ入力ボード３１から計測条件（たとえ
ば計測開始指示、計測開始時間、データ取り込み間隔な
ど）を入力する。
【００２４】データ入力ボード３１から計測開始指令が
入力されると、信号制御ユニット３０からは設定間隔で
計測開始コマンドが出力され、データ送信器２１〜２６
は、一斉に、吊下されたセンサ数のクロック信号とクロ
ック信号の２倍の幅のキャリア信号を１波だけ出力す
る。理解しやすいように、１系列（たとえばボーリング
孔Ｂ１での計測）のセンサ群による計測動作について図
４を参照して説明すると、最上位のセンサＳ1−１のシ
フトレジスタ５０（１）はクロック端子ＣＬにクロック
信号を受け、入力端子ＩＮ（１）にキャリア信号を受け
ると、ＯＵＴ（１）端子から出力するオン信号でスイッ
チ５２（１）をキャリア信号のパルス幅だけオンし、そ
の時間経過後オフする。スイッチ５２（１）がオンして
いる間、センサアンプ５１（１）で増幅された電気伝導
度のデータがデータ伝送ワイヤを介してデータ送信器２
１に吸い上げられる。
入力されると、信号制御ユニット３０からは設定間隔で
計測開始コマンドが出力され、データ送信器２１〜２６
は、一斉に、吊下されたセンサ数のクロック信号とクロ
ック信号の２倍の幅のキャリア信号を１波だけ出力す
る。理解しやすいように、１系列（たとえばボーリング
孔Ｂ１での計測）のセンサ群による計測動作について図
４を参照して説明すると、最上位のセンサＳ1−１のシ
フトレジスタ５０（１）はクロック端子ＣＬにクロック
信号を受け、入力端子ＩＮ（１）にキャリア信号を受け
ると、ＯＵＴ（１）端子から出力するオン信号でスイッ
チ５２（１）をキャリア信号のパルス幅だけオンし、そ
の時間経過後オフする。スイッチ５２（１）がオンして
いる間、センサアンプ５１（１）で増幅された電気伝導
度のデータがデータ伝送ワイヤを介してデータ送信器２
１に吸い上げられる。
【００２５】シフトレジスタ５０（１）のＯＵＴ（１）
端子の出力がオフになったとき、２番目のセンサＳ１−
２のシフトレジスタ５０（２）のＯＵＴ（２）端子から
オン信号が出力し、スイッチ５２（２）が一定時間だけ
オンし、その後オフする。従ってこの間第２センサＳ1
−２により計測された電気伝導度のデータが吸い上げら
れる。以下第３番目のセンサ、第４番目のセンサ、…と
順次この動作が繰り返され、第２０番目のセンサＳ１−
２０まで進み、合計２０個の電気伝導度のデータが順次
取り出される。他の５系列についても同様である。
端子の出力がオフになったとき、２番目のセンサＳ１−
２のシフトレジスタ５０（２）のＯＵＴ（２）端子から
オン信号が出力し、スイッチ５２（２）が一定時間だけ
オンし、その後オフする。従ってこの間第２センサＳ1
−２により計測された電気伝導度のデータが吸い上げら
れる。以下第３番目のセンサ、第４番目のセンサ、…と
順次この動作が繰り返され、第２０番目のセンサＳ１−
２０まで進み、合計２０個の電気伝導度のデータが順次
取り出される。他の５系列についても同様である。
【００２６】すべての系列について各データ送信器から
センサと同数のクロック信号が送信された時点で、すべ
てのセンサからの信号（アナログ電圧）が電気的に切り
離され、１回の計測が終了する。
センサと同数のクロック信号が送信された時点で、すべ
てのセンサからの信号（アナログ電圧）が電気的に切り
離され、１回の計測が終了する。
【００２７】各系列において得られたデータはデータ送
信器２１〜２６によりデジタル信号に変換され、規格Ｒ
Ｓ−４２２の伝送方式により信号制御ユニット３０に送
信される。ＲＳ−４２２によるデータ伝送方式を採用す
れば、数ｋｍ以上離れた地点からのデータ伝送も可能で
ある。信号制御ユニット３０はこうして得られた６系列
の電気伝導度データを所定の形式にまとめ、規格ＲＳ―
２３２Ｃの伝送方式でデータ収録ユニット３２に送信す
る。データ収録ユニット３２ではデータはメモリに格納
され保存される。
信器２１〜２６によりデジタル信号に変換され、規格Ｒ
Ｓ−４２２の伝送方式により信号制御ユニット３０に送
信される。ＲＳ−４２２によるデータ伝送方式を採用す
れば、数ｋｍ以上離れた地点からのデータ伝送も可能で
ある。信号制御ユニット３０はこうして得られた６系列
の電気伝導度データを所定の形式にまとめ、規格ＲＳ―
２３２Ｃの伝送方式でデータ収録ユニット３２に送信す
る。データ収録ユニット３２ではデータはメモリに格納
され保存される。
【００２８】収録されたデータは温度補正を含む必要な
処理が行われ、別のメモリに記録されるとともにデータ
入力ボード３１からの設定によりまたは事前の設定によ
り所望の形態でデータ表示ユニット３３に表示すること
ができる。この表示は手動操作によりまたは自動的に切
替え可能であり、必要に応じてプリントもできる。
処理が行われ、別のメモリに記録されるとともにデータ
入力ボード３１からの設定によりまたは事前の設定によ
り所望の形態でデータ表示ユニット３３に表示すること
ができる。この表示は手動操作によりまたは自動的に切
替え可能であり、必要に応じてプリントもできる。
【００２９】本実施の形態では、すべての計測動作およ
びデータを計測センターに設けられた制御ユニットおよ
びデータ収録ユニットで管理できるという利便性があ
る。
びデータを計測センターに設けられた制御ユニットおよ
びデータ収録ユニットで管理できるという利便性があ
る。
【００３０】図７はある1つのボーリング孔に吊下され
た２０個のセンサについて、電気伝導度の時間的変化を
１０秒ごとに記録した約９０秒間のチャートである（１
ｃｈ、２ｃｈ、３ｃｈ、…はボーリング孔の上から１番
目、２番目、３番目、… のセンサのことである）。図
の縦軸はセンサ１ｃｈ〜２０ｃｈを示し、横軸は経過時
間（単位：秒）を示す。
た２０個のセンサについて、電気伝導度の時間的変化を
１０秒ごとに記録した約９０秒間のチャートである（１
ｃｈ、２ｃｈ、３ｃｈ、…はボーリング孔の上から１番
目、２番目、３番目、… のセンサのことである）。図
の縦軸はセンサ１ｃｈ〜２０ｃｈを示し、横軸は経過時
間（単位：秒）を示す。
【００３１】図からわかるように、９０秒前（図におい
て最も右側）にはすべてのセンサの出力はほとんど同じ
であるが、約７０秒前あたりから徐々に１２ｃｈ〜１６
ｃｈのセンサの出力がその他のセンサの出力より大きく
なり始め、その傾向が３０〜４０秒続き、３０秒前当た
りになるとその差が益々大きくなり、約１０秒前になる
と１５ｃｈ、１６ｃｈのセンサの出力が顕著に突出し、
現時点（横軸の０）ではその傾向が少し異なったものに
変わってくる様子がよく分かる。
て最も右側）にはすべてのセンサの出力はほとんど同じ
であるが、約７０秒前あたりから徐々に１２ｃｈ〜１６
ｃｈのセンサの出力がその他のセンサの出力より大きく
なり始め、その傾向が３０〜４０秒続き、３０秒前当た
りになるとその差が益々大きくなり、約１０秒前になる
と１５ｃｈ、１６ｃｈのセンサの出力が顕著に突出し、
現時点（横軸の０）ではその傾向が少し異なったものに
変わってくる様子がよく分かる。
【００３２】図８はやはり１つのボーリング孔のセンサ
（この場合は結果が重なって見にくくなるのを避けるた
めに１０個のセンサ１ｃｈ〜１０ｃｈを対象としてい
る）で検出した電気伝導度の時間的変化をプロットして
作成したグラフである。グラフの縦軸は電気伝導度（相
対）、横軸は経過時間（単位：時間）を示す。
（この場合は結果が重なって見にくくなるのを避けるた
めに１０個のセンサ１ｃｈ〜１０ｃｈを対象としてい
る）で検出した電気伝導度の時間的変化をプロットして
作成したグラフである。グラフの縦軸は電気伝導度（相
対）、横軸は経過時間（単位：時間）を示す。
【００３３】計測が開始し、ある時間（たとえば１０時
間）経過したとき、高電気伝導度媒体である塩水をボー
リング孔Ｂ７から注入し、電気伝導度の変化を観測す
る。
間）経過したとき、高電気伝導度媒体である塩水をボー
リング孔Ｂ７から注入し、電気伝導度の変化を観測す
る。
【００３４】同図はボーリング孔Ｂ７に塩水を注入して
からの電気伝導度の変化を示したもので、塩水の拡散状
況がとてもよくわかる。同図においては、９ｃｈと１０
ｃｈのセンサがその他のセンサより電気伝導度の変化が
小さいことから、９ｃｈと１０ｃｈのセンサが配置され
た深さに存在する地質が他の場所と異なる水理状況にあ
ることが推測できる。
からの電気伝導度の変化を示したもので、塩水の拡散状
況がとてもよくわかる。同図においては、９ｃｈと１０
ｃｈのセンサがその他のセンサより電気伝導度の変化が
小さいことから、９ｃｈと１０ｃｈのセンサが配置され
た深さに存在する地質が他の場所と異なる水理状況にあ
ることが推測できる。
【００３５】本実施の形態において、計測に要求される
計測精度および計測範囲は次のとおりである。 （１）計測のために要求される計測精度 本装置の電気伝導度センサの測定分解能は１μＳ／ｃｍ
（マイクロジーメンス）である。参考までに自然地下水
の電気伝導度自然変化は数１０μＳ／ｃｍから数１００
μＳ／ｃｍである。 （２）計測のために要求される計測範囲 本装置の電気伝導度センサー計測範囲は１μＳ／ｃｍか
ら５００００μＳ／ｃｍである。参考までに自然地下水
の電気伝導度自然変化は数１０μＳ／ｃｍから数１００
μＳ／ｃｍであり、平均海水の電気伝導度は３２０００
μＳ／ｃｍである。
計測精度および計測範囲は次のとおりである。 （１）計測のために要求される計測精度 本装置の電気伝導度センサの測定分解能は１μＳ／ｃｍ
（マイクロジーメンス）である。参考までに自然地下水
の電気伝導度自然変化は数１０μＳ／ｃｍから数１００
μＳ／ｃｍである。 （２）計測のために要求される計測範囲 本装置の電気伝導度センサー計測範囲は１μＳ／ｃｍか
ら５００００μＳ／ｃｍである。参考までに自然地下水
の電気伝導度自然変化は数１０μＳ／ｃｍから数１００
μＳ／ｃｍであり、平均海水の電気伝導度は３２０００
μＳ／ｃｍである。
【００３６】本発明で用いられるセンサの数は原理的に
はケーブル数に制限されないが、センサから出力される
アナログ電圧の変動や計測時間の制約等を考慮してシス
テムに応じたセンサ数が決められる。
はケーブル数に制限されないが、センサから出力される
アナログ電圧の変動や計測時間の制約等を考慮してシス
テムに応じたセンサ数が決められる。
【００３７】上記実施の形態では、本発明を地下水の電
気伝導度の計測に適用した場合を例にとって説明した
が、本発明は地中における特定のガスや化学物質の有無
やその濃度の計測、地下の岩盤の状況調査、海中の水温
の計測や油や特定成分の有無や濃度の調査、その他の物
理的、化学的特性の調査やその結果を用いての評価など
に適用することができる。センサとしてカメラやＣＣＤ
で構成したセンサを用いることもできる。
気伝導度の計測に適用した場合を例にとって説明した
が、本発明は地中における特定のガスや化学物質の有無
やその濃度の計測、地下の岩盤の状況調査、海中の水温
の計測や油や特定成分の有無や濃度の調査、その他の物
理的、化学的特性の調査やその結果を用いての評価など
に適用することができる。センサとしてカメラやＣＣＤ
で構成したセンサを用いることもできる。
【００３８】
【発明の効果】本発明による計測では、計測対象領域の
複数地点において長期間にわたり計測環境を乱すことな
く地中または海中の深さ方向に安定して高精度の計測が
できる。地下水の計測について言えば、自然地下水の変
化（雨水の地下水への浸透等）を広範囲にわたって高精
度に計測できる。また高電気伝導度媒体の注入にも対応
できる広範囲の電気伝導度変動の計測をも可能にしてい
るため、高電気伝導度媒体の流動形態や拡散を計測する
ことによって、地下水変動を時系列的にかつ水平展開に
よる空間変動を計測できるので実用価値は極めて高い。
複数地点において長期間にわたり計測環境を乱すことな
く地中または海中の深さ方向に安定して高精度の計測が
できる。地下水の計測について言えば、自然地下水の変
化（雨水の地下水への浸透等）を広範囲にわたって高精
度に計測できる。また高電気伝導度媒体の注入にも対応
できる広範囲の電気伝導度変動の計測をも可能にしてい
るため、高電気伝導度媒体の流動形態や拡散を計測する
ことによって、地下水変動を時系列的にかつ水平展開に
よる空間変動を計測できるので実用価値は極めて高い。
【００３９】本発明によれば、従来のように特性検出用
センサを移動させることなしに、ボーリング孔内で所定
の深度付近に静止させたまま計測が可能になり、長時間
に亘る計測も可能になる。したがって、特性の時間的変
化や空間的変化の監視に非常に有効である。本発明に適
した実施例としては、降雨等の表面水の地下水への流入
状況の監視、海岸部における塩水の地下への流入状況の
監視、他のボーリング孔からの塩水や温水の注入による
地層中の流体の拡散状況推定等があげられる。
センサを移動させることなしに、ボーリング孔内で所定
の深度付近に静止させたまま計測が可能になり、長時間
に亘る計測も可能になる。したがって、特性の時間的変
化や空間的変化の監視に非常に有効である。本発明に適
した実施例としては、降雨等の表面水の地下水への流入
状況の監視、海岸部における塩水の地下への流入状況の
監視、他のボーリング孔からの塩水や温水の注入による
地層中の流体の拡散状況推定等があげられる。
【００４０】本発明では２０個以上のセンサを地上から
１本の信号ケーブルで吊下して計測できる。また計測の
同時性を確保するために、地上の制御部から電気的に計
測指示を与え、１２０個以上のセンサによる計測を数秒
間以内にすべて行うことが可能である。また計測間隔や
計測開始時刻も任意に設定でき、短期間から長期間にわ
たる計測に対応できる。本発明ではコンピュータによる
自動計測が行われるため、従来の技術に比べて測定にか
かわる手間や測定にかかわる人員が大幅に削減できる。
１本の信号ケーブルで吊下して計測できる。また計測の
同時性を確保するために、地上の制御部から電気的に計
測指示を与え、１２０個以上のセンサによる計測を数秒
間以内にすべて行うことが可能である。また計測間隔や
計測開始時刻も任意に設定でき、短期間から長期間にわ
たる計測に対応できる。本発明ではコンピュータによる
自動計測が行われるため、従来の技術に比べて測定にか
かわる手間や測定にかかわる人員が大幅に削減できる。
【図１】本発明による計測システムの概念図を示す。
【図２】電気伝導度センサとケーブルとの接続状態を示
す。
す。
【図３】本実施の形態で用いる電気伝導度センサの斜視
図である。
図である。
【図４】電気伝導度センサの電気回路のブロック線図を
示す。
示す。
【図５】図１に示した本発明による計測システム全体の
電気回路のブロック線図を示す。
電気回路のブロック線図を示す。
【図６】計測信号の種類とそのタイミングチャートを示
す。
す。
【図７】本実施の形態で得られた計測結果を示す実時間
チャートを示す。
チャートを示す。
【図８】本実施の形態で得られた計測結果としての電気
伝導度のグラフを示す。
伝導度のグラフを示す。
１１、１２、１３、１４、１５ ケーブル ２１〜２６ データ送信器 ３０ 信号制御ユニット ３１ データ入力ボード ３２ データ収録ユニット ３３ データ表示ユニット ３４ 電源ユニット ５０（１）、５０（２）、５０（２０） シフトレジス
タ ５１（１）、５１（２） センサアンプ ５２（１）、５２（２）、５２（２０） スイッチ ５３、５３（１）、５３（２）、…５３（２０） 電極 ６０ 吊下索 ６１ 吊下板 ６２ ケーブル ６３ コネクタ ７０ 円筒スリーブ ７１ センタライザ １００ 計測センター
タ ５１（１）、５１（２） センサアンプ ５２（１）、５２（２）、５２（２０） スイッチ ５３、５３（１）、５３（２）、…５３（２０） 電極 ６０ 吊下索 ６１ 吊下板 ６２ ケーブル ６３ コネクタ ７０ 円筒スリーブ ７１ センタライザ １００ 計測センター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｄ 21/00 Ｇ０８Ｃ 19/00 (72)発明者 古田 俊夫 東京都港区三田２丁目11番15号 川崎地質 株式会社内 (72)発明者 杠葉 弘昭 兵庫県神戸市西区井吹台７丁目２番３号 アレック電子株式会社内 Ｆターム(参考） 2F073 AA01 AB01 BB04 BB11 BB12 BC01 CC02 CC03 CC07 CC10 CD01 CD11 CD17 DD04 DE02 DE03 FF12 FF14 FG02 GG01 GG04 GG07 GG09 2F076 BB12 BD02 BD07 BE09 BE17
Claims (7)
- 【請求項１】計測対象領域内の複数の地点のおのおのに
おいて、複数個の特性検出センサを所定の間隔だけ離間
させて１本の信号ケーブルに接続して吊下し、各地点に
おける複数個の前記センサに前記信号ケーブルを介して
順次同期して計測指令を与え、各センサが順次出力する
計測データを前記信号ケーブルを介して収集することを
特徴とする地中または海中の物理的または化学的特性を
計測する方法。 - 【請求項２】計測対象領域内に穿孔した複数のボーリン
グ孔の各々に、複数個の特性検出センサを所定の間隔だ
け離間させて１本の信号ケーブルに接続して吊下げ配置
し、各ボーリング孔に配置されたセンサ群に前記信号ケ
ーブルを介して順次同期して計測指令を与える制御手段
と、各センサが順次出力する計測データを前記信号ケー
ブルを介して収集するデータ収集手段とを有することを
特徴とする地中または海中の物理的または化学的特性を
計測するシステム。 - 【請求項３】前記特性検出センサが電気伝導度センサで
ある請求項１に記載の計測方法。 - 【請求項４】前記特性検出センサが電気伝導度センサで
ある請求項２に記載の計測システム。 - 【請求項５】前記特性検出センサがさらに温度センサを
含む請求項１に記載の計測方法。 - 【請求項６】１本の信号ケーブルに接続される特性検出
センサが２０個以上である請求項２に記載の計測システ
ム。 - 【請求項７】前記複数のボーリング孔に加えて、計測す
べき特性を人為的に変化させるのに用いられるボーリン
グ孔が穿孔される請求項２に記載の計測システム。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000305344A JP4332290B2 (ja) | 2000-10-04 | 2000-10-04 | 地中または海中の物理的または化学的特性を計測する方法およびシステム |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000305344A JP4332290B2 (ja) | 2000-10-04 | 2000-10-04 | 地中または海中の物理的または化学的特性を計測する方法およびシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002116265A true JP2002116265A (ja) | 2002-04-19 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005256533A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Tsuneo Yamauchi | 間隙水圧測定装置 |
| JP2005256532A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Tsuneo Yamauchi | 孔径変化測定装置 |
| JP2006522883A (ja) * | 2003-04-11 | 2006-10-05 | サンドビク タムロック オサケ ユキチュア | 試錐孔情報管理システム |
| JP2007057473A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Taisei Kiso Sekkei Kk | 地下水流の自動計測監視システム |
| KR101022757B1 (ko) | 2008-09-11 | 2011-03-17 | 주식회사 삼안 | 제방붕괴 감지 방법 |
| JP2011509359A (ja) * | 2007-12-27 | 2011-03-24 | シュルンベルジェ ホールディングス リミテッド | カーボンナノチューブｆｅｔを使用するダウンホール検知システム |
| JP2012142174A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 燃料電池用水素製造システム及び燃料電池システム、並びに、炭化水素系燃料の脱イオン方法及び水素製造方法 |
| CN105674869A (zh) * | 2016-03-30 | 2016-06-15 | 华北理工大学 | 一种不同介质厚度的自动测量方法及其测量装置 |
| JP2018521245A (ja) * | 2015-12-03 | 2018-08-02 | コリア インスティチュート オブ ジオサイエンス アンド ミネラル リソースズ | 電気比抵抗を用いた岩盤グラウチングモニタリング方法 |
| JP2018524615A (ja) * | 2015-07-14 | 2018-08-30 | コリア インスティチュート オブ ゲオサイエンス アンド ミネラル リソーセズ（ケイアイジーエイエム） | 磁気誘導を利用した地下環境変化感知方法、感知センサ、及び感知システム |
| JP7340322B2 (ja) | 2017-06-13 | 2023-09-07 | 株式会社キーエンス | 共焦点変位計測システム |
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|---|---|---|---|---|
| KR101304317B1 (ko) * | 2011-05-31 | 2013-09-11 | 전자부품연구원 | 다중 계측 센서에 의한 지중 데이터 수집장치 및 방법 |
-
2000
- 2000-10-04 JP JP2000305344A patent/JP4332290B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2005256533A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Tsuneo Yamauchi | 間隙水圧測定装置 |
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