JP3825082B2 - Multi-point monitoring device for landslides - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地すべりの多点監視装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
地すべりの多点監視装置は、例えば、「Real-time Landslide Detection Sys-tem Using Precise Carrier Phase GPS」 (Proceeding of ION GPS-95, 第1877〜1884, Hitoshi Kondo)に紹介されている。
【0003】
地すべりの監視には、次の事項が必要とされている。
(1)地上の数カ所の位置を同時に決定できること。
(2)これらの位置決定がリアルタイムで測定可能なこと。
(3)これらの位置決定が1〜2cmの精度で測定可能なこと。
(4)測定点の偏位が正確に測定可能で、その信頼性が高いこと。
(5)長期にわたって測定可能であること。
【0004】
このために、測定地域内の数カ所に配置されたGPS受信機をリレーユニットにまとめて結線し、これを介してインターフェイスユニットに接続し、さらに該インターフェイスユニットに測定地域外の基準点のGPS受信機を接続する通信ネットワークが開発された。そして、各GPS受信機の測定値をコンピュータに入力し、演算する。
【0005】
具体的には、各GPS受信機と基準点GPS受信機の間で、ベースライン(基線長)のベクトルがリアルタイムで計算される。このベクトルの測定結果で、最初の位置に対する偏位が決定され、それが大きいときには、コンピュータの画面に警報として現れるようになっている。
【0006】
基準点のGPS受信機にはカナダ国ノバテル社(NovAtel)の(AG20) または米国アシュテック社(ASHTECH)の(Z−12) の形式が使用され、各測定点のGPS受信機にはカナダ国ノバテル社(NovAtel) の(AG20)または米国アシュテック社(ASHTECH)の(Z−12) の形式が使用される。また、リレーユニットは図7に示されるものであり、インターフェイスユニットは図8に示されるものである。なお、各GPS受信機への給電は、インターフェイスユニットを介して行われる。これによる監視地域は、大体800m直径の範囲である。測定結果は、緯度/経度の変化、および時間に対するベースライン(基線長)の変化が1cmの単位で示される。図6に従来方式のネットワークの一例を示す。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記システムには、次のような問題点があった。
(1)既存のものはGPSアンテナと高価なGPS受信機が一対一に対応してユニット化されているため、コスト的に非常に高くなる。
(2)地すべり監視点が多くなればなるほど万一地すべりが発生した場合はGPS受信機も、GPSアンテナと共に損壊を受けるので、損失は非常に大きい。
(3)GPS受信機の数が多くなるため、故障率が高くなり、メンテナンス上、非常に不利である。
【0008】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明にかかる地すべりの多点監視装置は、測定地域内の複数個所に配置されたGPSアンテナが、複数のアンテナスイッチのいずれかにそれぞれ接続され、該アンテナスイッチはカスケードに接続され、終端に位置するアンテナスイッチの一方が、自動脱落コネクターを介して、測定地域外に設置された少なくとも1つの第一のGPS受信機に接続されると共に、測定地域外の基準GPSアンテナが測定地域外の第二のGPS受信機に接続され、第一のGPS受信機と第二のGPS受信機とに入力された測定結果の比較により前記基準GPSアンテナに対する前記各GPSアンテナの偏位を決定することにより、特定の位置のGPSアンテナを連続的にモニターするリアルタイムモード、および全てのGPSアンテナの位置を精密計測し、地盤の移動を算出する長期監視モードを行う。
【0009】
本発明では、GPS受信機を用いて位置の精密測定を行うのであるが、GPS受信機とGPSアンテナを一対一に対応させるのではなく、多くのGPSアンテナを用意し、一定時間毎に、コンピュータコントロールにより、監視点のGPSアンテナを切り替えて、一台のGPS受信機で多くの点の監視を行うというものである。この方法により、コスト的に十分に実用に耐えるシステムになる。
【0010】
なお、前記GPSアンテナシステムおよびGPS受信機システムを遠隔操作することも可能である。
【0011】
【発明の実施の形態】
GPS受信機を用いて位置の精密測定を行うのであるが、GPS受信機とGPSアンテナを一対一に対応させるのではなく、多くのGPSアンテナを用意し、一定時間毎に、コンピュータコントロールにより、監視点のGPSアンテナを切り替えて、測定値域(監視地域)の外に配置された一台以上のGPS受信機(第一のGPS受信機)で多くの点の監視を行うというものである。この方法により、コスト的に十分に実用に耐えるシステムになる。
【0012】
図1に、本発明にかかる監視システムの概要を示す。
測定地域(監視地域)内において、複数のGPSアンテナ10に自動脱落コネクタ36を介して接続されたアンテナスイッチ20が複数個所に配置され、各アンテナスイッチ20間は、RFライン1および2、SWデータラインおよび給電ラインで連結されている。
GPSアンテナには、例えばカナダ国ノバテル社のGPSアンテナ・モデル511および521または米国アシュテック社の(Z−12)用アンテナが適し、またGPS受信機には、例えばカナダ国ノバテル社製のAG20または米国アシュテック社のZ−12が適している。
【0013】
これらのアンテナスイッチ20の1つを複数のGPS受信機22に対して(図示の場合GPS1および2)にラインアンプ24を介して接続する。
また、前記アンテナスイッチ20は、コンピュータ26に対しても接続される。
【0014】
一方、測定地域(監視地域)外の基準点に設けられたGPSアンテナ12が基準点用の第二のGPS受信機28に接続され、該GPS受信機28は、前記GPS受信機22(No.1, No.2)に接続される。
GPSNo.1は、モデム30を介して専用回線によりコントロールセンタのコンピュータ32と通信できるようになっていて、GPSNo.2は、モデム26を介して専用回線によりコントロールセンタ32と通信を行う。この結果はプリンタ34やディスプレイに出力される。通信には400Mhz帯が利用される。コンピュータ32には富士通株式会社製FMVシリーズのものが適している。
【0015】
前記アンテナスイッチとGPS受信機のラインの途中に、自動脱落コネクター36を設ける。前記アンテナスイッチと各GPS受信機の間の距離が異常に増大したときには、この自動脱落コネクターが外れるので、GPS受信機への影響はない。自動脱落コネクタ36は市販のものを利用できる。
【0016】
図1に示されるネットワークを利用してリアルタイムモードで地すべりを監視するには、次のような手順を採用する。コンピュータ32により観測しようとするアンテナを決定し、使用されている22および28のGPSの仕様を勘案してアンテナを切り替える時間を決定し、コンピュータ32から設定した順序に従い自動的に測定し、その結果を32のコンピュータで受け表示していく。状況によってはある特定の位置のアンテナを連続的にモニターしてその動きを刻々表示する。
【0017】
また、長期監視モードでは、次のような手順を採用する。
長期監視モードは緩慢な動きを長期にわたって監視し、年間数センチの動きを捉えようとする方法である。これは基準局アンテナ12とGPSアンテナ10の2点間の距離をGPS測量の方法で観測し、GPSアンテナ10のそれぞれの位置を定期的に測量して基線長を精密計測する。その経年変化を算出し、長期にわたる各アンテナの位置の移動を分析し地盤の移動を算出する。
【0018】
図2は、本発明にかかる測定システムを他の表現方式で示す。
すなわち、移動局側では、アンテナ切換装置を介して複数のGPSアンテナからの送信を第一の受信機に入力し、基準点のGPSアンテナからの送信を第二のGPS受信機で受け、これを補正情報として、前記第一のGPS受信機に入力する。これらのデータをコンピュータに入力して演算する。
【0019】
図3〜5に、前記コンピュータにおけるX方向、Y方向、高さ方向の出力の一例を示す。
【0020】
【発明の効果】
(1)リアルタイムモードにより、多数のGPSアンテナをシステム的に切り替え一台のGPS受信機にて、多点を監視し、モニターすることにより大幅なコスト削減を計る。
(2)地すべりが実際に起きた場合には、GPSアンテナのみが自動的に切り離され、GPS受信機の流出損失はまぬがれるため、損失は最小限におさえられる。
(3)このシステムは地すべりがゆるやかな場合は、長期監視モードに切り替えることができる。また、地すべりが急である場合は、リアルタイムモードに切り替えて、時々刻々の監視ができることを特徴とする。
(4)監視点の選択は一点毎に自由に選択することができるため、システム全体の柔軟性を有する。多点になればなるほど、コストの削減効果は大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例によるGPS通信ネットワークを示す説明図。
【図2】 本発明の他の実施例によるGPS通信ネットワークを示す説明図。
【図3】 図2のネットワークによるX方向偏位を示すグラフ。
【図4】 図2のネットワークによるY方向偏位を示すグラフ。
【図5】 図2のネットワークによる高さ方向の偏位を示すグラフ。
【図6】 従来のGPS測定システムを示す説明図。
【図7】 リレーユニットの回路の一例を示す回路図。
【図8】 インターフェイスユニットの一例を示す回路図。
【符号の説明】
10、12 GPSアンテナ
20 アンテナスイッチ
22 GPS受信機
24 ラインアンプ
30 モデム
32 コンピュータ
36 自動脱落コネクタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a landslide multipoint monitoring apparatus.
[0002]
[Prior art]
A landslide multipoint monitoring apparatus is introduced in, for example, “Real-time Landslide Detection System Using Precise Carrier Phase GPS” (Proceeding of ION GPS-95, 1877-1884, Hitoshi Kondo).
[0003]
The following items are required for landslide monitoring.
(1) The ability to determine several locations on the ground simultaneously.
(2) These position determinations can be measured in real time.
(3) These position determinations can be measured with an accuracy of 1 to 2 cm.
(4) The deviation of the measurement point can be measured accurately and its reliability is high.
(5) It can be measured over a long period.
[0004]
For this purpose, GPS receivers arranged at several locations in the measurement area are connected together in a relay unit, connected to the interface unit via this, and further connected to the interface unit at a reference point outside the measurement area. A communication network that connects the two was developed. And the measured value of each GPS receiver is input into a computer, and it calculates.
[0005]
More specifically, a baseline (baseline length) vector is calculated in real time between each GPS receiver and the reference point GPS receiver. The deviation from the initial position is determined by the measurement result of this vector, and when it is large, it appears as an alarm on the computer screen.
[0006]
The reference point GPS receiver uses NovAtel's (AG20) (NovAtel) or ASHTECH's (Z-12) format, and the GPS receiver at each measurement point is Canada. Novatel (AG20) or Ashtech (Z-12) format is used. The relay unit is as shown in FIG. 7, and the interface unit is as shown in FIG. Note that power is supplied to each GPS receiver via an interface unit. The monitoring area by this is about 800m diameter range. In the measurement results, changes in latitude / longitude and changes in baseline (baseline length) with respect to time are shown in units of 1 cm. FIG. 6 shows an example of a conventional network.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The above system has the following problems.
(1) Since existing GPS antennas and expensive GPS receivers are unitized in one-to-one correspondence, the cost becomes very high.
(2) If a landslide occurs as the number of landslide monitoring points increases, the GPS receiver is damaged along with the GPS antenna, so the loss is very large.
(3) Since the number of GPS receivers increases, the failure rate increases, which is very disadvantageous for maintenance.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the landslide multipoint monitoring apparatus according to the present invention, the GPS antennas arranged at a plurality of locations in the measurement area are connected to any one of the plurality of antenna switches, and the antenna switches are connected in cascade. Is connected to at least one first GPS receiver installed outside the measurement area via an automatic disconnection connector, and a reference GPS antenna outside the measurement area is connected to the outside of the measurement area. is connected to the second GPS receiver, by determining the deviation of the respective GPS antenna with respect to the reference GPS antenna by comparing the first GPS receiver and measurement results input to the second GPS receiver Real-time mode that continuously monitors the GPS antenna at a specific location, and precise location of all GPS antennas Measurement to performs long-term monitoring mode for calculating the movement of the ground.
[0009]
In the present invention, a GPS receiver is used for precise position measurement, but instead of having a one-to-one correspondence between the GPS receiver and the GPS antenna, a number of GPS antennas are prepared and a computer is set at regular intervals. The GPS antenna at the monitoring point is switched by the control, and many points are monitored by one GPS receiver. This method results in a system that can withstand practical use in terms of cost.
[0010]
The GPS antenna system and the GPS receiver system can be remotely operated.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Although the GPS receiver is used for precise position measurement, the GPS receiver and the GPS antenna are not made to correspond one-on-one, but many GPS antennas are prepared and monitored by computer control at regular intervals. By switching the GPS antenna at a point, many points are monitored by one or more GPS receivers (first GPS receivers) arranged outside the measurement value range (monitoring region). This method results in a system that can withstand practical use in terms of cost.
[0012]
FIG. 1 shows an overview of a monitoring system according to the present invention.
Within a measurement area (monitoring area), a plurality of
For example, GPS antenna models 511 and 521 manufactured by Novatel, Canada or an antenna for (Z-12) manufactured by Ashtec, Inc. are suitable for the GPS antenna. For example, AG20 manufactured by Novatel, Canada is used for the GPS receiver. Z-12 from Ashtech, USA is suitable.
[0013]
One of these
The
[0014]
On the other hand, a GPS antenna 12 provided at a reference point outside the measurement area (monitoring area) is connected to a
GPS No. 1 can communicate with the
[0015]
An automatic dropout connector 36 is provided in the middle of the antenna switch and the GPS receiver line. When the distance between the antenna switch and each GPS receiver is abnormally increased, the automatic drop-off connector is removed, so there is no influence on the GPS receiver. A commercially available one can be used as the automatic dropout connector 36.
[0016]
In order to monitor a landslide in real time mode using the network shown in FIG. 1, the following procedure is adopted. The antenna to be observed is determined by the
[0017]
In the long-term monitoring mode, the following procedure is adopted.
Long-term monitoring mode is a method that monitors slow movements over a long period of time and tries to capture movements of several centimeters a year. In this method, the distance between the two points of the reference station antenna 12 and the
[0018]
FIG. 2 shows the measurement system according to the invention in another representation.
That is, on the mobile station side, transmissions from a plurality of GPS antennas are input to the first receiver via the antenna switching device, and transmissions from the GPS antenna at the reference point are received by the second GPS receiver. The correction information is input to the first GPS receiver. These data are input to a computer for calculation.
[0019]
3 to 5 show examples of outputs in the X direction, Y direction, and height direction in the computer.
[0020]
【The invention's effect】
(1) A large number of GPS antennas are systematically switched in a real-time mode, and a single GPS receiver is used to monitor and monitor multiple points, thereby significantly reducing costs.
(2) When a landslide actually occurs, only the GPS antenna is automatically disconnected and the GPS receiver outflow loss is eliminated, so that the loss is minimized.
(3) This system can be switched to the long-term monitoring mode when the landslide is gentle. In addition, when the landslide is sudden, it is possible to switch to the real time mode and monitor every moment.
(4) Since the monitoring point can be freely selected for each point, the entire system has flexibility. The more points, the greater the cost reduction effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a GPS communication network according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a GPS communication network according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing X-direction deviation due to the network of FIG. 2;
4 is a graph showing a deviation in the Y direction by the network of FIG. 2;
FIG. 5 is a graph showing the deviation in the height direction by the network of FIG. 2;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a conventional GPS measurement system.
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a circuit of the relay unit.
FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of an interface unit.
[Explanation of symbols]
10, 12
Claims (2)
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