JP3641468B2 - Multi-point displacement measurement system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、斜面の健全度診断および崩壊予知等を目的に斜面変位を監視するもので、1台の変位センサで多数区間の変位を計測し、また、少ない台数で多数区間の変位箇所を特定する多点変位計測システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
鉄道、道路などの斜面では豪雨、地震のみならず種々の環境変化による崩壊事故が起こっている。これらの被害を防止するには斜面の健全度の把握や崩壊の危険性のある斜面の変位を計測・監視し異常を早期に検知することが必要である。従来は斜面変位を自動計測するため、計測対象斜面の2点間に温度膨張係数の小さいインバー線等を布線して、斜面変位に応じたインバー線の動きを電気信号に変換して変位を計測する伸縮計(以後変位センサと記す)や光ファイバの透過強度に変換して変位を計測する光変位センサを利用した斜面モニタリングが行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
光変位センサや変位センサ(伸縮センサ)は1計測点に1台のセンサが必要なため、多数点を計測する場合は変位センサの台数およびこれら変位センサへの光ファイバや電源・信号線等も計測点数に比例して増加するなどの課題がある。
【0004】
図8は従来式変位センサによる斜面変位計測方法を示したもので、計測区間の斜面10に杭9−1、9−2を打ち込み杭間にインバー線23を布設する。杭9−1上部に固定された変位センサ6から引き出されたインバー線には定荷重錘5により一定張力が加えられて、杭間の変位に応じてインバー線23が移動するようになっている。インバー線23の移動量は変位センサ6内部の摺動抵抗や歪ゲージ等により電気信号に変換されるが、このため変位センサ6に電気回路の電源線19や電気信号線20が接続されている。インバー線23は草木および動物等の影響を受けないように保護管21内部に支持杭22を介して設置される。
【0005】
特願2001−248300には斜面変位計測例として光ファイバ1ラインに光変位センサを直列に複数台接続して、変位を計測する方法が記載されているが、計測点毎に1台の光変位センサを使用していることに変わりなく、光ファイバ1ラインに1光変位センサ適用すると以下の計測法になることは容易に推定できる。図9は従来型変位センサを用いた斜面10の上部、下部各5区間の変位計測例を示したものである。変位センサ6−1〜6−10が固定された杭と杭9−1〜9−10の間には個々にインバー線23−1〜23−10が布設され、杭間の変位によるインバー線の移動を変位センサで検知するため10台の変位センサが必要である。また各変位センサには電源線・信号線または光ファイバの布設が必要で、(図9では変位センサ6−10の接続ケーブル24−10のみ記載し他は省略した)信号処理器25も10点用が必要となり、システムの簡略化や低価格化に課題がある。
【0006】
この発明は上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、1台の変位センサで多数区間の変位を計測し、また、少ない台数で多数区間の変位箇所を特定する多点変位計測システムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、請求項1の発明は、少なくとも2点以上の測定区間の変位を計測する多点変位計測システムにおいて、1台の変位結合器及び変位センサと、少なくとも2点以上の測定区間に設置された複数の杭と、一端側が1台の変位結合器に結合され他端側が各杭に連結され変位結合器と各杭間で張設された複数の配線とから構成すると共に、前記変位結合器は配線引張方向への杭変位時に作動してその変位情報を変位センサに伝達する機構を有し、変位センサは前記変位結合器からの変位情報に基づいて杭の変位量を計測する手段よりなるものである。
【0008】
また請求項1の発明の好ましい態様として、変位センサからの配線が側周面に巻き付いた円盤と複数杭からの配線が側周面に巻き付いた円盤とは連動連結され、変位センサからの配線が巻き付いた円盤と複数杭からの配線が巻き付いた円盤の直径比の変化で変位センサに接続する配線の移動量と杭に接続する配線の移動量を任意比率にする変位結合器を備えている。
【0009】
また請求項1の発明の好ましい態様として、変位センサからの配線を回転体に連結する連結点の設置位置と、杭からの配線を回転体に連結する連結点の設置位置と、回転体の回転軸の設置位置とはそれぞれ異なる位置に設けられ、回転体の回転軸の設置位置に対する変位センサからの配線を回転体に連結する連結点の設置位置及び杭からの配線を回転体に連結する連結点の設置位置の変化で、変位センサに接続する配線の移動量と杭に接続する配線の移動量を任意比率にすることにより、変位センサの変位計測スパンおよび変位検知感度を変更する変位結合器を備えている。
【0010】
また請求項1の発明の好ましい態様として、変位計測区間である変位結合器と複数杭との間に張設された配線の張力を一定に保持する目的で杭側の配線の他端に連結された定荷重錘と、複数計測区間の最大変位を検知するために杭側の配線上に連結されたストッパー可動部と、杭に取り付けられ、前記ストッパー可動部を係止するストッパー固定部とを備えている。
【0011】
また請求項5の発明は、少なくとも3点以上の測定区間の変位を計測する多点変位計測システムにおいて、少なくとも3点以上の測定区間に設置された複数の杭と、一端側が変位結合器に結合され他端側が杭に連結され変位結合器と杭間で張設された複数の配線とを備え、1台の変位結合器には異なる杭に張設された2本又は3本の配線の一端側が結合され、各杭には1本の配線又は2本の配線の他端側が連結され、2本の配線の他端が連結される杭にあっては2本の配線の一端側は別々の変位結合器に結合され、変位結合器と杭との間に張設された配線の張力を一定に保持する目的で杭側の配線の他端に定荷重錘が連結され、定荷重錘に連結され且つ下方向のみに可動な可動盤が杭に取り付けられ、変位結合器は配線引張方向への杭変位時に作動してその変位情報を変位センサに伝達する機構を有し、変位センサは前記変位結合器からの変位情報に基づいて杭の変位量を計測し、変位情報から変位箇所を識別する識別演算機能とを備えた手段よりなるものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面に記載した発明の実施の形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。
【0013】
〔実施の形態―1〕
ここで図1は多点変位計測の一例として3点計測方法の説明、変位結合器の一例として変位結合器の構造と動作を示したものである。
【0014】
図1において、多点変位計測システムは、1台の変位結合器1及び変位センサ6を用いて少なくとも2点以上の測定区間の変位を計測するシステムで、1台の変位結合器1及び変位センサ6、少なくとも2点以上の測定区間に取り付けられた複数の杭9−2,9−3,9−4・・・・(図1では3点)、一端側が1台の変位結合器1に結合され他端が各杭9−2,9−3,9−4・・・・に連結され変位結合器1と各杭9間で張設された複数の配線7−3,7−4,7−5等から構成される。
【0015】
変位結合器1は、各杭9の伸張変位つまり配線7を引っ張る方向に杭9が変位した場合つまり変位結合器1と各杭9間との距離が長くなる方向に各杭9が変位した場合に各配線7の引張移動に連動して作動して、その変位情報を変位センサ6に伝達する。変位センサ6では変位結合器1からの変位情報に基づいて杭9の変位量を計測する。
【0016】
変位結合器1は計測区間の一端側斜面10−1に打ち込まれた杭9−1上に固定される。変位結合器1の内部には回転軸2が回転自在に軸支され、回転軸2の外周側面には配線結合用の円盤3と変位センサ伝達用の円盤4とが一体的に装着されている。つまり円盤3,4の回転中心軸芯と回転軸2の回転中心軸芯とは同一上にあり、変位結合器1内部の円盤3、4は回転軸2と一体となって回転する。
【0017】
円盤3の側周面には配線7−3、7−4および7−5の一端側が巻き付けられている。円盤3の側周面には、配線7−3、7−4および7−5の一端側がそれぞれ絡まないように、配線7−3、7−4および7−5の専用の巻き付け溝が形成されている。配線7−3、7−4および7−5の他端はそれぞれの計測区間のもう一方の斜面10−2〜10−4に打ち込まれた杭9−2〜9−4に定荷重錘5aと共に連結される。定荷重錘5aは配線7の矢印a方向への引張力つまり配線7の引っ張り方向への引張力を一定にするもので、詳細機能は後記するが回転軸2を矢印c方向へ回転させる付勢力を付与する。変位結合器1と杭9間には方向変換や配線7の弛み防止のため必要に応じて滑車8が設けられる。
【0018】
変位結合器1内部の円盤4は回転軸2と一体となって回転する。円盤4の側周面には配線7−1と7−2の一端側が巻き付けられている。円盤4の側周面には、配線7−1、7−2の一端側がそれぞれ絡まないように、配線7−1、7−2の専用の巻き付け溝が形成されている。配線7−1の他端は定荷重錘5に連結されて矢印b方向へ引張力が加えられ回転軸2を矢印d方向へ回転させる付勢力を付与する。また配線7−2の他端は変位センサ6に連結されている。初期状態では配線7−3〜7−5の矢印a方向への引張力と、配線7−1の矢印b方向への引張力が均衡しており回転軸2は停止している。しかし例えば杭9−2が配線引張力に打ち勝って矢印a方向に移動すると円盤3、4は矢印c方向に回転し、円盤4に巻き付けられた配線7−2の一端側は円盤4に巻き付き、矢印b方向と逆方向へ移動するので変位センサ6により変位量を検知できる。
【0019】
また、円盤3と円盤4の直径比の変化で配線7−1、7−2の移動量と配線7−3〜7−5の移動量を任意比率にすることにより、変位センサ6の変位計測スパンおよび変位検知感度を変更できる。この場合、円盤3の直径が円盤4の直径よりも大きいとき、配線7−3〜7−5の移動量に対し配線7−2の移動量は小さくなるので変位計測スパンは拡大し、円盤3の直径が円盤4の直径よりも小さいとき、配線7−3〜7−4の移動量に対し配線7−2の移動量は大きくなるので変位検知感度は高くなる。
【0020】
〔実施の形態―2〕
ここで図2は多点変位計測の一例として3点計測方法の説明、変位結合器の一例として変位結合器の構造と動作を示したものである。
【0021】
図2において、変位結合器1は、各杭9の伸張変位つまり配線7を引っ張る方向に杭9が変位した場合つまり変位結合器1と各杭9間との距離が長くなる方向に各杭9が変位した場合に各配線7の引張移動に連動して作動して、その変位情報を変位センサ6に伝達する。変位センサ6では変位結合器1からの変位情報に基づいて杭9の変位量を計測する。
【0022】
変位結合器1は計測区間の一端側斜面10−1に打ち込まれた杭9−1上に固定される。変位結合器1の内部には、バー型の回転体3aが杭9−1の上部に回転軸2によって回転自在に軸支されている。バー型の回転体3aは回転軸2を中心として回転する。バー型の回転体3aはその中央部分に回転軸2が位置し、回転軸2を挟んでバー型の回転体3aの両端側に連結点3bと連結点3dとは位置している。つまり、回転軸2,連結点3b及び連結点3dの位置はバー型の回転体3a上の異なる箇所にそれぞれ位置している。
【0023】
回転体3aの一端側には配線7−3、7−4および7−5の一端が連結点3bで連結されている(図2において配線7−3,7−5は途中で省略して図示している)。配線7−3、7−4および7−5の他端はそれぞれの計測区間のもう一方の斜面10−2〜10−4に打ち込まれた杭9−2〜9−4に定荷重錘5aと共に連結される。定荷重錘5aは配線7の矢印a方向への引張力つまり配線7の引っ張り方向への引張力を一定にするもので、詳細機能は後記するが回転体3aを矢印c方向へ回転させる付勢力を付与する。変位結合器1と杭9間には方向変換や配線7の弛み防止のため必要に応じて滑車8が設けられる。
【0024】
回転体3aの他端には配線7−1と7−2がそれぞれ連結点3c、3dで連結されており、配線7−1は定荷重錘5に連結されて矢印b方向へ引張力が加えられ回転体3aを回転軸2を中心として矢印d方向へ回転させる付勢力を付与する。また配線7−2は変位センサ6に連結されている。初期状態では配線7−3〜7−5の矢印a方向への引張力と、配線7−1の矢印b方向への引張力が均衡しており回転体3aは停止している。しかし例えば杭9−2が配線引張力に打ち勝って矢印a方向に移動すると回転体3aは回転軸2を中心として矢印c方向に回転するため、配線7−2は矢印b方向と逆方向へ移動するので変位センサ6により変位量を検知できる。
【0025】
また、回転軸2に対する連結点3b、3dの設置位置の変化、つまり連結点3bから回転軸2までの距離と連結点3dから回転軸2までの距離を各々変えることで、配線7−1、7−2の移動量と配線7−3〜7−5の移動量を任意比率にすることにより、変位センサ6の変位計測スパンおよび変位検知感度を変更できる。この場合、回転軸2に対し連結点3bの設定位置が連結点3dの設定位置より離れているとき、配線7−3〜7−5の移動量に対し配線7−2の移動量は小さくなるので変位計測スパンは拡大し、回転軸2に対し連結点3dの設定位置が連結点3bの設定位置より離れているとき、配線7−3〜7−5の移動量に対し配線7−2の移動量は大きくなるので変位検知感度は高くなる。
【0026】
〔実施の形態−3〕
ここで図1は多点変位計測の一例として3点計測方法の説明図、変位結合器の一例として変位結合器の構造と動作を示したもの、図3(A)、(B)多点計測システムにおいて定荷重錘、ストッパー可動部、ストッパー固定部を適用した例、図4は多点変位計測システムを斜面に適応した例を示したものである。
【0027】
図3(A)(B)は配線の張力を一定に保持する定荷重錘と、複数計測区間の最大変位を検知するために杭側の配線上に固定するストッパー可動部と杭に設置するストッパー固定部の動作概念図、初期設定状態を示している。本図において、配線7−3〜7−5の他端には定荷重錘5aが連結されている。杭9−2〜9−4の上端には水平状に張設された配線7−3〜7−5の他端側を下向きに方向変換させる滑車8aが取り付けられている。滑車8aの下方の杭9−2〜9−4の伸張変位方向側となる後部側面にはストッパー固定部12bが杭9−2〜9−4の伸張変位方向側に向けて張り出して取り付けられている。ストッパー固定部12bには配線7−3〜7−5の他端側が挿通する穴12dが形成されている。穴12dを下向きに挿通する配線7−3〜7−5の他端側にはストッパー可動部12aが連結されている。
【0028】
配線7−3〜7−5は杭9−2〜9−4上部に設置された滑車8aで方向変換され定荷重錘5aで下向きの荷重がかかっている。初期状態で杭9−2〜9−4に設置されたストッパー固定部12bに設けられた穴12dの下面側に配線7−3〜7−5のストッパー可動部12aが当接して係止される。従って配線7−3〜7−5は矢印a方向つまり引っ張られる方向には動くが反対方向つまり収縮方向には動かない構造となっている。
【0029】
図1及び図3において杭9−2が右方向に動くと配線7−3が矢印a方向に引っ張られ円盤3が矢印c方向に回転するため配線7−4、配線7−5には弛みがでて全体のトルクバランスがくずれ正確な変位が計測できなくなることが考えられる。しかし配線7−4、配線7−5の他端には定荷重錘5aが常時下向きに作用している。この定荷重錘5aによって配線7−4、配線7−5の他端はΔLだけ下方に移動して、配線7−4、配線7−5の弛みは解消されると共に一定張力が作用する。
【0030】
図3(B)は前記配線7−4,7−5の弛みを取った例を示したもので定荷重錘5aはΔLだけ下方に移動し配線7−4,7−5の弛みを無くし一定引張力が加わっている。この場合杭9−3(又は9−4)が右に動くと、定荷重錘5aがΔL(不感領域)だけ上昇するがその後は配線7−4(又は7−5)を矢印aの方向に引っ張ることになる。このため多点変位計測ではいずれかの最大変位が検知されることになる。
【0031】
即ち、杭9−2が最初に伸張変位例えば右側に10cm変位すると、配線7−3は右側に引っ張られて10cm移動し、右側に移動する配線7−3の一端側は円盤3を介して変位結合器1の回転軸2を矢印c方向に10cm相当分だけ回転させ、配線7−2は円盤4に巻き付き引っ張られて配線7−2を通じて変位センサ6は何れかの杭9が10cm変位したことを検知する。このとき、変位しない杭9−3、9−4側の配線7−4,7−5の他端はΔL=10cmだけ下がる。
【0032】
続いて、杭9−3が伸張変位例えば右側に6cm変位すると、配線7−4の他端は6cm上昇するが、未だΔL=4cmあるため、配線7−4の他端側のストッパー可動部12aは杭9−3のストッパー固定部12bに当接せず、このため、配線7−4は右側に引っ張られて矢印a方向に移動することがなく、このため、変位結合器1の回転軸2は回転せず、杭9−3の伸張変位は変位センサ6によっては検知されない。このとき、杭9−2、9−4側の配線7−3、7−5の他端は変位せず、配線7−3の他端側はΔL=0cm、配線7−5の他端側はΔL=10cmのままである。
【0033】
その後、杭9−4が伸張変位例えば右側に16cm変位すると、配線7−5の他端は16cm上昇しようとするが、上昇できる範囲はΔL=10cmのため、配線7−5の他端が10cm上昇した時点で配線7−5の他端側のストッパー可動部12aは杭9−4側のストッパー固定部12bの下面側に当接する。当接するまでは配線7−5は移動しないが当接後は配線7−5は右側に6cm引っ張られて移動する。6cm右側に移動する配線7−5の一端側は円盤3を介して変位結合器1の回転軸2を矢印c方向にさらに6cm相当分加えただけ回転させる。つまり回転軸2は最初の10cmに6cmを加えた分の合計16cm相当分だけ回転する。回転軸2の回転情報は配線7−2を通じて変位センサ6に伝達され、変位センサ6は何れかの杭9が16cm変位したことを検知する。このようにして、多点変位計測では何れかの最大変位が検知されることになる。
【0034】
図4は多点変位計測システムに図3(A)(B)で示す定荷重錘5a、ストッパー可動部12a、ストッパー固定部12bを適用した多点変位計測例で、斜面上部、下部各5区間の変位計測を行っている。図4では斜面上部は計測区間に直接配線を接続しているため、配線7は最短で途中の杭等も最少となる。地盤亀裂14の変化などa方向の変位を直接監視する場合に適用する。図4では斜面下部5区間は斜面上下方向の変位を直接計測するために中継杭15と滑車8を設けて計測している。ここで、計測変位は斜面上部、斜面下部共にそれぞれ5区間の最大変位が計測されることになる。いずれの方法(または組み合わせ)を適用するかは監視目的により異なるが本多点計測では変位センサ6は2台(従来10台)となり、変位センサ6への光ファイバーまたは電源、信号線なども従来式の1/5に削減できる。
【0035】
〔実施の形態―4〕
ここで図1は多点変位計測の一例として3点計測方法の説明図、変位結合器の一例として変位結合器の構造と動作を示したもの、図5は多点変位計測で変位位置を識別するための設置例、図6(A)(B)は多点変位計測で変位位置を識別するための設置例、変位センサ識別の論理ブロックを示したもの、図7(A)(B)は多点変位計測で変位位置を識別するため、多点変位計測システムに定荷重錘、可動盤を適用したものを示すものである。
【0036】
図5は斜面上部18区間(偶数区間)、下部19区間(奇数区間)の変位計測例で、変位計測区間が偶数区間の場合、計測区間をm(m=4、6、・・・)とすると、変位センサ6−1、・・・個数はm/2+1となり、奇数区間の場合、計測区間をn(n=3、5、・・・)とすると変位センサ6−1、・・・個数は(n+1)/2となる。変位センサ6−1は当該センサの設置杭と杭9−1、および杭9−2間2点の変位を計測し、変位センサ6−2は同様に当該センサの設置杭と杭9−2、9−3および杭9−4間3点の変位を計測している。杭9−1に伸張変位が起きた場合は変位センサ6−1だけに変位が検出され、杭9−2に伸張変位が起きると変位センサ6−1および6−2で変位検出される。以下省略するが本発明の変位センサ設置方法を用いて各変位センサの検知状態を監視すれば各杭9の変位発生位置の識別が可能となる。
【0037】
図6(B)は前記変位発生位置の識別を行う論理ブロックである。図6(B)において監視出力17−1〜17−6は図6(A)の変位センサ6−1〜6−6変位センサに対応しており変位センサに規定値以上の変位が起きると監視出力が論理1となる。例えば監視出力17−1が“1”で監視出力17−2が“0”の場合は杭9−1の変位発生警報18−1を出力し、監視出力17−1、17−2が共に“1”の場合は杭9−2の変位発生警報18−2を出力する。
以下説明は省略するが杭9−19までの変位発生位置の識別可能となる。
【0038】
図7(A)は配線の張力を一定に保持する定荷重錘と、定荷重錘を上方向に移動させない目的で定荷重錘に連結され、また杭に設置された下方向のみに可動な可動盤12cの動作概念図、初期設定状態を示している。本図において、配線7−3の他端には定荷重錘5aが連結されている。杭9−2の上端には水平状に張設された配線7−3の他端側を下向きに方向変換させる滑車8aが取り付けられている。滑車8aの下方の杭9−2の伸張変位方向側となる後部側面には可動盤12cが杭9−2の伸張変位方向側に向けて張り出して取り付けられている。可動盤12cは杭9−2の後部側面に下動自在上動不可、つまり下方向きへの移動のみ可能で上向きへの移動ができないように取り付けられている。また可動盤12cは定荷重錘5aの下面に一体的に連結されていて、可動盤12cには定荷重錘5aの全荷重が作用する構造になっている。可動盤12cは定荷重錘5aの自重によって下方に移動つまり下動するが、配線7を通じて定荷重錘5aを引き上げる力が作用した場合には定荷重錘5aの上動を阻止する。
【0039】
即ち、本図において配線7−3は杭9−2上部に設置された滑車8aで方向変換され定荷重錘5aで下向きの荷重がかかっており、定荷重錘5aに連結する可動盤12cは杭9−2上をa方向のみに可動するように杭9−2に設置されている。図7(A)の初期状態で配線7−3は矢印a方向には動くが反対方向には動かない構造となっている。
【0040】
図1において杭9−2が矢印a方向に動くと配線7−3が矢印a方向に引っ張られ円盤3が矢印c方向に回転するため配線7−4、配線7−5には弛みがでて全体のトルクバランスがくずれ正確な変位が計測できなくなることが考えられる。しかし配線7−4、配線7−5の他端には定荷重錘5aが常時下向きに作用している。この定荷重錘5aによって配線7−4、配線7−5の他端はΔLだけ下方に移動して、配線7−4、配線7−5の弛みは解消されると共に定荷重錘5aによって一定張力が作用する。
【0041】
図7(B)は前記配線の弛み取った例を示したもので定荷重錘5aはΔLだけ矢印a方向に移動し配線7−3の弛みを無くし一定引張力を加えている。この場合杭9−2が伸張変位方向つまり右側に動くと、定荷重錘5aに連結した可動盤12cは矢印aの反対方向つまり上動方向には可動しないため、図1において配線7−4、7−5を矢印aの方向に引っ張って移動させることになる。このことは実施の形態―2での不感領域が無くなり、変位センサ6は常に初期設定状態と同じく、変位が発生したいずれかの計測区間の変位を検知することになる。従って、本多点変位計測システムでは図5の各杭9の変位位置を識別するための設置例、図6の変位センサ識別の論理ブロックを適用することが出来る。
【0042】
【発明の効果】
以上の記載より明らかなように請求項1の発明に係る多点変位計測システムによれば、複数変位測定点に対して使用する変位センサの台数を1台にでき、また変位センサに使用する光ファイバまたは電源、信号線が削減できるため、工事の簡素化およびシステム価格の低減が可能になる。
【0043】
また、請求項2の発明によれば、使用する変位センサの計測スパン、変位検知感度の変更が可能になる。
【0044】
また、請求項3の発明によれば、使用する変位センサの計測スパン、変位検知感度の変更が可能になる。
【0045】
また、請求項4の発明によれば、複数計測区間の最大変位の検知が可能となる。
【0046】
また、請求項5の発明に係る多点変位計測システムによれば、従来の個別計測に比較し、計測点数の約1/2の変位センサで、変位発生位置の識別が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態―1、実施形態―3、実施形態―4を示す多点変位計測システムの概念と変位結合器の一例を示す図である。
【図2】この発明の実施形態―2を示す多点変位計測システムの概念と変位結合器の一例を示す図である。
【図3】(A)(B)はこの発明の実施形態―3を示す定荷重錘とストッパー可動部、ストッパー固定部の機能を示す図である。
【図4】この発明の実施形態―2を示す多点計測による斜面計測方法の一例である。
【図5】この発明の実施形態―4を示す多点計測による斜面計測方法の一例である。
【図6】(A)(B)はこの発明の実施形態―4を示す多点計測による斜面計測方法、変位センサの判定を行うロジック演算の一例である。
【図7】(A)(B)はこの発明の実施形態―4を示す定荷重錘と可動盤の機能を示す図である。
【図8】従来式伸縮センサを用いた斜面計測図である。
【図9】従来式変位センサを用いた複数点の斜面変位計測方法を示す図である。
【符号の説明】
1 変位結合器
2 回転軸
3 円盤
3a 回転体
3b 連結点
3c 連結点
3d 連結点
4 円盤
5 定荷重錘
5a 定荷重錘
6 変位センサ
7 配線
8 滑車
8a 滑車
9 杭
10 斜面
12a ストッパー可動部
12b ストッパー固定部
12c 可動盤
12d 穴
14 地盤亀裂
15 中継杭
16 配線
17 監視出力
18 変位発生警報
19 電源線
20 電気信号線
21 保護管
22 支持杭
23 インバー線
24 接続ケーブル
25 信号処理器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
This invention monitors slope displacement for the purpose of diagnosing slope health and predicting collapse. Measures displacement in multiple sections with a single displacement sensor, and identifies displacement locations in multiple sections with a small number of units. The present invention relates to a multi-point displacement measurement system.
[0002]
[Prior art]
On slopes such as railways and roads, there are not only heavy rains and earthquakes but also collapse accidents caused by various environmental changes. In order to prevent such damage, it is necessary to detect the abnormality of the slope at an early stage by grasping the soundness of the slope and measuring and monitoring the displacement of the slope with the risk of collapse. Conventionally, in order to automatically measure the slope displacement, an invar line with a small coefficient of thermal expansion is routed between two points on the slope to be measured, and the movement of the invar line corresponding to the slope displacement is converted into an electrical signal. Inclination monitoring using an extensometer to measure (hereinafter referred to as a displacement sensor) and an optical displacement sensor that converts displacement into optical fiber transmission intensity is performed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Optical displacement sensors and displacement sensors (extension sensors) require one sensor at each measurement point. When measuring multiple points, the number of displacement sensors and the optical fiber, power supply, signal lines, etc. to these displacement sensors There are problems such as an increase in proportion to the number of measurement points.
[0004]
FIG. 8 shows a slope displacement measuring method using a conventional displacement sensor. Piles 9-1 and 9-2 are driven into the
[0005]
Japanese Patent Application No. 2001-248300 describes a method of measuring displacement by connecting a plurality of optical displacement sensors in series to one optical fiber line as an example of slope displacement measurement. One optical displacement is measured at each measurement point. Even if the sensor is used, it can be easily estimated that when one optical displacement sensor is applied to one optical fiber line, the following measurement method is obtained. FIG. 9 shows an example of displacement measurement in each of the upper and lower sections of the
[0006]
The present invention has been devised in view of the problems as described above, and has been devised to solve the problems. The object of the present invention is to measure the displacement of a large number of sections with a single displacement sensor, and to reduce the number of units. An object of the present invention is to provide a multi-point displacement measurement system that identifies displacement points in a plurality of sections.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of
[0008]
As a preferred embodiment of the invention of
[0009]
Moreover, as a preferable aspect of the invention of
[0010]
Further, as a preferred aspect of the invention of
[0011]
The invention of
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on embodiments of the invention described in the drawings.
[0013]
[Embodiment-1]
Here, FIG. 1 shows an explanation of a three-point measurement method as an example of multipoint displacement measurement, and shows the structure and operation of a displacement coupler as an example of a displacement coupler.
[0014]
In FIG. 1, a multipoint displacement measurement system is a system that measures the displacement of at least two measurement sections using a
[0015]
When the
[0016]
The
[0017]
The one end side of wiring 7-3, 7-4, and 7-5 is wound around the side peripheral surface of the disk 3. FIG. The side circumferential surface of the disk 3 is formed with dedicated winding grooves for the wirings 7-3, 7-4, and 7-5 so that the one ends of the wirings 7-3, 7-4, and 7-5 do not get entangled. ing. The other ends of the wires 7-3, 7-4, and 7-5 are connected to the piles 9-2 to 9-4 driven into the other inclined surfaces 10-2 to 10-4 of the respective measurement sections together with the
[0018]
The disk 4 inside the
[0019]
Further, the displacement measurement of the
[0020]
[Embodiment-2]
Here, FIG. 2 illustrates a three-point measurement method as an example of multipoint displacement measurement, and illustrates the structure and operation of a displacement coupler as an example of a displacement coupler.
[0021]
In FIG. 2, the
[0022]
The
[0023]
One end of wires 7-3, 7-4 and 7-5 is connected to one end of the
[0024]
Wiring lines 7-1 and 7-2 are connected to the other end of the
[0025]
Further, by changing the installation positions of the connection points 3b and 3d with respect to the
[0026]
[Embodiment-3]
Here, FIG. 1 is an explanatory diagram of a three-point measurement method as an example of multi-point displacement measurement, a structure and operation of a displacement coupler as an example of a displacement coupler, and FIGS. 3 (A) and 3 (B) multi-point measurement. An example in which a constant load weight, a stopper movable part, and a stopper fixing part are applied in the system, and FIG. 4 shows an example in which the multipoint displacement measurement system is applied to a slope.
[0027]
3 (A) and 3 (B) show constant load weights that keep the tension of the wiring constant, a stopper movable part that is fixed on the wiring on the pile side to detect the maximum displacement in a plurality of measurement sections, and a stopper that is installed on the pile. The operation | movement conceptual diagram of a fixing | fixed part and the initial setting state are shown. In the figure, a
[0028]
The wirings 7-3 to 7-5 are changed in direction by a
[0029]
1 and 3, when the pile 9-2 moves to the right, the wire 7-3 is pulled in the direction of arrow a, and the disk 3 rotates in the direction of arrow c, so that the wires 7-4 and 7-5 are loosened. Therefore, it is conceivable that the entire torque balance is lost and accurate displacement cannot be measured. However, the
[0030]
FIG. 3B shows an example in which the wirings 7-4 and 7-5 are loosened. The
[0031]
That is, when the pile 9-2 is initially displaced by extension, for example, 10 cm to the right, the wire 7-3 is pulled to the right and moved 10 cm, and one end of the wire 7-3 moving to the right is displaced via the disk 3. The
[0032]
Subsequently, when the pile 9-3 is extended and displaced, for example, 6 cm to the right, the other end of the wiring 7-4 rises by 6 cm. However, since ΔL = 4 cm is still present, the stopper
[0033]
After that, when the pile 9-4 is extended, for example, displaced 16 cm to the right, the other end of the wiring 7-5 tends to rise 16 cm, but the range that can be raised is ΔL = 10 cm, so the other end of the wiring 7-5 is 10 cm. At the time of rising, the stopper
[0034]
FIG. 4 shows an example of multipoint displacement measurement in which the
[0035]
[Embodiment-4]
Here, FIG. 1 is an explanatory diagram of a three-point measurement method as an example of multi-point displacement measurement, shows the structure and operation of a displacement coupler as an example of a displacement coupler, and FIG. 5 identifies the displacement position by multi-point displacement measurement. 6A and 6B are installation examples for identifying a displacement position by multi-point displacement measurement, a logical block for identifying a displacement sensor, and FIGS. In order to identify a displacement position by multipoint displacement measurement, a multipoint displacement measurement system to which a constant load weight and a movable plate are applied is shown.
[0036]
FIG. 5 shows an example of displacement measurement in the upper slope 18 section (even section) and lower 19 section (odd section). When the displacement measurement section is an even section, the measurement section is m (m = 4, 6,...). Then, the number of displacement sensors 6-1,... Is m / 2 + 1. In the case of an odd number, the number of displacement sensors 6-1,. Becomes (n + 1) / 2. The displacement sensor 6-1 measures the displacement of two points between the installation pile of the sensor and the pile 9-1 and the pile 9-2, and the displacement sensor 6-2 similarly includes the installation pile of the sensor and the pile 9-2. The displacement of three points between 9-3 and the pile 9-4 is measured. When an extension displacement occurs in the pile 9-1, the displacement is detected only by the displacement sensor 6-1, and when an extension displacement occurs in the pile 9-2, the displacement is detected by the displacement sensors 6-1 and 6-2. Although omitted below, if the detection state of each displacement sensor is monitored using the displacement sensor installation method of the present invention, the displacement occurrence position of each
[0037]
FIG. 6B is a logic block for identifying the displacement occurrence position. In FIG. 6B, monitoring outputs 17-1 to 17-6 correspond to the displacement sensors 6-1 to 6-6 in FIG. 6A, and are monitored when a displacement exceeding a specified value occurs in the displacement sensor. Output is logic one. For example, when the monitoring output 17-1 is “1” and the monitoring output 17-2 is “0”, the displacement generation alarm 18-1 of the pile 9-1 is output, and both the monitoring outputs 17-1 and 17-2 are “ In the case of 1 ″, the displacement occurrence warning 18-2 of the pile 9-2 is output.
Although the description is omitted below, it is possible to identify the displacement occurrence position up to the pile 9-19.
[0038]
Fig. 7 (A) shows a constant load weight that keeps the wiring tension constant, and a movable load that is connected to the constant load weight for the purpose of preventing the constant load weight from moving upward, and that is movable only in the downward direction installed on the pile. The operation | movement conceptual diagram of the
[0039]
That is, in this figure, the wiring 7-3 is changed in direction by a
[0040]
In FIG. 1, when the pile 9-2 moves in the direction of arrow a, the wire 7-3 is pulled in the direction of arrow a, and the disk 3 rotates in the direction of arrow c, so that the wires 7-4 and 7-5 are loosened. It is conceivable that the overall torque balance is lost and accurate displacement cannot be measured. However, the
[0041]
FIG. 7B shows an example in which the wiring is loosened. The
[0042]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the multipoint displacement measurement system of the first aspect of the present invention, the number of displacement sensors used for a plurality of displacement measurement points can be reduced to one, and the light used for the displacement sensors. Since fiber, power supply, and signal lines can be reduced, construction can be simplified and the system price can be reduced.
[0043]
According to the invention of
[0044]
According to the invention of claim 3, the measurement span and displacement detection sensitivity of the displacement sensor to be used can be changed.
[0045]
According to the invention of claim 4, it is possible to detect the maximum displacement in a plurality of measurement sections.
[0046]
In addition, according to the multipoint displacement measurement system according to the fifth aspect of the present invention, it is possible to identify the displacement occurrence position with a displacement sensor having about half the number of measurement points compared to the conventional individual measurement.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a concept of a multipoint displacement measurement system and an example of a displacement coupler showing Embodiment-1, Embodiment-3, and Embodiment-4 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a multipoint displacement measurement system and an example of a displacement coupler showing Embodiment-2 of the present invention.
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing functions of a constant load weight, a stopper movable portion, and a stopper fixing portion according to Embodiment-3 of the present invention. FIGS.
FIG. 4 is an example of a slope measuring method by multipoint measurement showing Embodiment-2 of the present invention;
FIG. 5 is an example of a slope measuring method by multipoint measurement showing Embodiment-4 of the present invention;
FIGS. 6A and 6B are examples of a slope measurement method by multipoint measurement and a logic operation for determining a displacement sensor according to Embodiment-4 of the present invention. FIGS.
FIGS. 7A and 7B are views showing functions of a constant load weight and a movable platen according to Embodiment-4 of the present invention. FIGS.
FIG. 8 is a slope measurement diagram using a conventional expansion / contraction sensor.
FIG. 9 is a diagram showing a slope displacement measuring method at a plurality of points using a conventional displacement sensor.
[Explanation of symbols]
1 Displacement coupler
2 Rotating shaft
3 discs
3a Rotating body
3b connecting point
3c connecting point
3d connecting point
4 discs
5 Constant load weight
5a Constant load weight
6 Displacement sensor
7 Wiring
8 pulley
8a pulley
9 Pile
10 slope
12a Stopper movable part
12b Stopper fixing part
12c Movable platen
12d hole
14 Ground crack
15 Relay pile
16 Wiring
17 Monitoring output
18 Displacement alarm
19 Power line
20 Electric signal line
21 Protection tube
22 Support pile
23 Invar Line
24 Connection cable
25 Signal processor
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