特許 6828522 地盤変位の観測方法、及び情報処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6828522

(24)【登録日】2021年1月25日

(45)【発行日】2021年2月10日

(54)【発明の名称】地盤変位の観測方法、及び情報処理装置

(51)【国際特許分類】

   G01C 9/06 20060101AFI20210128BHJP

   G01C 9/08 20060101ALI20210128BHJP

【ＦＩ】

   G01C9/06 E

   G01C9/08

【請求項の数】4

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2017-43589(P2017-43589)

(22)【出願日】2017年3月8日

(65)【公開番号】特開2018-146469(P2018-146469A)

(43)【公開日】2018年9月20日

【審査請求日】2020年2月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000211307

【氏名又は名称】中国電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】一色国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】横林 亮介

(72)【発明者】

【氏名】西谷 哲

【審査官】 眞岩 久恵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１４８５７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ ９／００−９／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

傾斜センサを用いた地盤変位の観測方法であって、
情報処理装置が、
地盤の温度が均一であると見なすことができる所定のエリア内に設置した２つの傾斜センサの夫々について、夫々の傾斜角を時系列的に計測した値を取得する第１ステップ、
前記傾斜センサの夫々について、前記傾斜角の、温度変化による傾斜ベクトルに対する垂直方向成分の大きさＣ１，Ｃ２を求める第２ステップ、
前記傾斜センサの夫々について、地盤変位による傾斜を検出していないときに前記傾斜角の変化量ｄ１，ｄ２を計測し、前記ｄ１，ｄ２の比に基づき一定値Ｋを求める第３ステップ、
前記Ｃ１，Ｃ２に基づき地盤変位による傾斜を検出した際、前記Ｃ１，Ｃ２、及び前記傾斜センサの夫々の前記傾斜角の前記温度変化による傾斜ベクトルの方向への変化量Ｓ１，Ｓ２を取得する第４ステップ、
前記Ｃ１，Ｃ２が増加し、夫々Ｃ１´，Ｃ２´となった際、前記傾斜センサの夫々の前記傾斜角の前記温度変化による傾斜ベクトルの方向への変化量Ｓ１´，Ｓ２´を取得する第５ステップ、
前記Ｋ，Ｓ１，Ｓ２，Ｃ１，Ｃ２，Ｓ１´，Ｓ２´，Ｃ１´，Ｃ２´に基づき、前記傾斜センサの夫々の、温度変化による傾斜ベクトルを基準とした地盤変位による傾斜ベクトルの方向θ１，θ２を求める第６ステップ、及び、
前記Ｃ１，Ｃ２，θ１，θ２に基づき、前記地盤変位による傾斜ベクトルを求める第７ステップ、
を実行する、
地盤変位の観測方法。

【請求項2】

請求項１に記載の地盤変位の観測方法であって、
前記情報処理装置が、
前記第６ステップにおいて、次式からｔａｎθ１，ｔａｎθ２を求め、
ｔａｎθ１＝（Ｃ１×Ｃ２´−Ｃ１´×Ｃ２）／
（Ｋ（Ｃ２×Ｓ２´−Ｃ２´×Ｓ２）＋（Ｃ２´×Ｓ１−Ｃ２×Ｓ１´））
ｔａｎθ２＝（Ｋ（Ｃ１´×Ｃ２−Ｃ１×Ｃ２´））／
（（Ｃ１×Ｓ１´−Ｃ１´×Ｓ１）＋Ｋ（Ｃ１´×Ｓ２−Ｃ１×Ｓ２´））
前記第７ステップにおいて、次式から、前記地盤変位による傾斜ベクトルの、温度変化による傾斜ベクトルに対する垂直方向成分の大きさＢ１，Ｂ２を求め、
Ｃ１／Ｂ１＝ｔａｎθ１
Ｃ２／Ｂ２＝ｔａｎθ２
求めた前記Ｃ１，Ｃ２，Ｂ１，Ｂ２に基づき、前記地盤変位による傾斜ベクトルを求める、
地盤変位の観測方法。

【請求項3】

地盤変位の観測に用いる情報処理装置であって、
地盤の温度が均一であると見なすことができる所定のエリア内に設置した２つの傾斜センサの夫々について、夫々の傾斜角を時系列的に計測した値を取得する第１機能部、
前記傾斜センサの夫々について、前記傾斜角の、温度変化による傾斜ベクトルに対する垂直方向成分の大きさＣ１，Ｃ２を求める第２機能部、
前記傾斜センサの夫々について、地盤変位による傾斜を検出していないときに前記傾斜角の変化量ｄ１，ｄ２を計測し、前記ｄ１，ｄ２の比に基づき一定値Ｋを求める第３機能部、
前記Ｃ１，Ｃ２に基づき地盤変位による傾斜を検出した際、前記Ｃ１，Ｃ２、及び前記傾斜センサの夫々の前記傾斜角の前記温度変化による傾斜ベクトルの方向への変化量Ｓ１，Ｓ２を取得する第４機能部、
前記Ｃ１，Ｃ２が増加し、夫々Ｃ１´，Ｃ２´となった際、前記傾斜センサの夫々の前記傾斜角の前記温度変化による傾斜ベクトルの方向への変化量Ｓ１´，Ｓ２´を取得する第５機能部、
前記Ｋ，Ｓ１，Ｓ２，Ｃ１，Ｃ２，Ｓ１´，Ｓ２´，Ｃ１´，Ｃ２´に基づき、前記傾斜センサの夫々の、温度変化による傾斜ベクトルを基準とした地盤変位による傾斜ベクトルの方向θ１，θ２を求める第６機能部、及び、
前記Ｃ１，Ｃ２，θ１，θ２に基づき、前記地盤変位による傾斜ベクトルを求める第７機能部、
を備える、
情報処理装置。

【請求項4】

請求項３に記載の情報処理装置であって、
前記第６機能部は、次式からｔａｎθ１，ｔａｎθ２を求め、
ｔａｎθ１＝（Ｃ１×Ｃ２´−Ｃ１´×Ｃ２）／
（Ｋ（Ｃ２×Ｓ２´−Ｃ２´×Ｓ２）＋（Ｃ２´×Ｓ１−Ｃ２×Ｓ１´））
ｔａｎθ２＝（Ｋ（Ｃ１´×Ｃ２−Ｃ１×Ｃ２´））／
（（Ｃ１×Ｓ１´−Ｃ１´×Ｓ１）＋Ｋ（Ｃ１´×Ｓ２−Ｃ１×Ｓ２´））
前記第７機能部は、次式から、前記地盤変位による傾斜ベクトルの、温度変化による傾斜ベクトルに対する垂直方向成分の大きさＢ１，Ｂ２を求め、
Ｃ１／Ｂ１＝ｔａｎθ１
Ｃ２／Ｂ２＝ｔａｎθ２
求めた前記Ｃ１，Ｃ２，Ｂ１，Ｂ２に基づき、前記地盤変位による傾斜ベクトルを求める、
情報処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、地盤変位の観測方法、及び情報処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、検出された傾斜角の温度による変化を広い温度範囲において精度良く補正するため、傾斜角を検出する角度検出部と検出時温度を検出する温度検出部とを備えた傾斜角補正装置が、傾斜角と検出時温度との組み合わせをサンプル値として取得し、複数の補正式ごとの複数の温度範囲の閾値を決定し、サンプル値に基づき複数の補正式のそれぞれに用いられる補正パラメータを決定し、補正式により傾斜角を補正して補正傾斜角を出力することが記載されている。

【0003】

特許文献２には、傾斜センサの入出力特性を考慮して加速度の影響を除去して正確且つ信頼性の高い傾斜値を得るため、車輪回転センサによって検出される車速を一次微分して加速度を求め、傾斜センサの出力に含まれる加速度による外乱成分を計算し、外乱成分を傾斜センサの出力から差し引き、傾斜成分のみを抽出して真の傾斜値として採用することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−２２８５２５号公報

【特許文献2】特開平１１−１４３５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

例えば、水力発電所の関連設備（導水路や貯水槽、水圧鉄管等）や送電鉄塔は山間部の急峻な場所に建設されることが多く、十分な設備保全等の観点から傾斜面の地盤変位を観測する必要が生じることがある。

【0006】

ここで地盤変位を検知する方法としては、伸縮計を用いるもの、Ｂ−ＯＴＤＲ方式、レーザー測距方式、ＧＰＳ相対測位方式などがあるが、いずれの方法によってもある程度の精度は得られるものの、機器の設置に手間やコストがかかるという欠点を有する。

【0007】

そこで近年、複数の傾斜センサを傾斜面に広範囲に配置し、計測データを面的に収集することにより地盤変位を検知する方式（以下、傾斜センサ方式と称する。）が注目されている。この傾斜センサ方式では、地盤の変位量そのものではなく、傾斜角を計測することにより間接的に地盤変位を検知する。傾斜センサ方式によれば、例えば、各傾斜センサにバッテリや太陽電池を併設することで恒常電源が不要となり、また各傾斜センサに無線通信機能を設けることで通信ケーブルの付設も不要となる。このように、傾斜センサ方式は、設置の手間がかからず、さらに昨今の要素技術の低価格化により低コストでの実現が可能である。

【0008】

近年、傾斜センサ方式により既存技術と同等の検知精度が得られるかについて様々な検証が行われており、大きな状態変化の監視等、必ずしも高い検知精度が要求されない用途では、実際に現場への導入も進みつつある。また既存技術と同等の検知精度が得られるようになれば、地盤変位の大きな状態変化を予兆の段階で捉える、年間で数ｍｍ程度の緩慢な変化を長期的に監視する、といった用途への応用も開け、傾斜センサ方式の有用性はより一層高まるものと考えられる。

【0009】

ところで、前述したように、傾斜センサ方式においては、地盤の変位量そのものではなく、傾斜角を計測することにより地盤変位を間接的に検知する。例えば、地点Ａを基点とし、水平方向に５ｍ離れた地点Ｂで地盤が垂直方向に距離ｚだけ低下すると仮定すると、地点Ａ〜地点Ｂの傾斜角θはｔａｎ^-1（ｚ／５０００）で表わすことができる。表１は、垂直方向に距離ｚが１〜９（ｍｍ）変化したときの傾斜角θ（度）（小数点以下第３位を四捨五入）の算出結果である。

【0010】

【表1】

【0011】

表１より、距離ｚの変化１〜９（ｍｍ）に対して傾斜角θは０．０１〜０．１０（度）の範囲で変化しており、距離ｚについて数（ｍｍ）の変化を検知する精度を得るためには、外乱に因る傾斜角θの変化が０．０１〜０．０２（度）の範囲に収まっていなければならないことがわかる。そしてそのためには、地盤のわずかな動きが正確に傾斜センサに伝わるように傾斜センサを設置する必要があり、例えば、地盤にコンクリート基礎を埋め込み、コンクリートに対して傾斜センサを金物等により堅牢に固定するといった方法をとる必要がある。

【0012】

しかし傾斜センサを堅牢に固定した場合でも、傾斜センサの傾斜角θは次の事象による影響を受け、本来測定すべき「地盤変位による傾斜」を精度よく測定することが難しくなる。

【0013】

事象ａ：施工時に機械的な歪みができ徐々に顕在化する。
事象ｂ：地盤がコンクリート基礎の重量を支えきれず、コンクリート基礎が徐々に沈む。
事象ｃ：温度変化によりコンクリート基礎の膨張／収縮が発生する。

【0014】

ここで上記事象のうち、事象ａ及び事象ｂについては、長期的にみればいずれも次第に安定する傾向があるが、事象ｃについては屋外の温度変化に伴って常時発生し、長期的に安定化する傾向もなく、事象ａや事象ｂに比べて「地盤変位による傾斜」の測定に与える影響が大きい。そこで事象ｃに着目すると、当該事象に起因する誤差を低減するには、例えば、個別にコンクリート基礎の特性を把握した上、温度の変化とコンクリート基礎の膨張／収縮の間に生じる時間差を考慮した温度補正を施す、といった対応をとる必要があるが、コンクリート基礎の特性を個別に把握するには高度な技術と手間が必要となる。

【0015】

本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、簡素な構成にて微小な地盤変位による傾斜を検知することが可能な、地盤変位の観測方法、及び情報処理装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0016】

上記目的を達成するための本発明のうちの一つは、傾斜センサを用いた地盤変位の観測方法であって、情報処理装置が、地盤の温度が均一であると見なすことができる所定のエリア内に設置した２つの傾斜センサの夫々について、夫々の傾斜角を時系列的に計測した値を取得する第１ステップ、前記傾斜センサの夫々について、前記傾斜角の、温度変化による傾斜ベクトルに対する垂直方向成分の大きさＣ１，Ｃ２を求める第２ステップ、前記傾斜センサの夫々について、地盤変位による傾斜を検出していないときに前記傾斜角の変化量ｄ１，ｄ２を計測し、前記ｄ１，ｄ２の比に基づき一定値Ｋを求める第３ステップ、前記Ｃ１，Ｃ２に基づき地盤変位による傾斜を検出した際、前記Ｃ１，Ｃ２、及び前記傾斜センサの夫々の前記傾斜角の前記温度変化による傾斜ベクトルの方向への変化量Ｓ１，Ｓ２を取得する第４ステップ、前記Ｃ１，Ｃ２が増加し、夫々Ｃ１´，Ｃ２´となった際、前記傾斜センサの夫々の前記傾斜角の前記温度変化による傾斜ベクトルの方向への変化量Ｓ１´，Ｓ２´を取得する第５ステップ、前記Ｋ，Ｓ１，Ｓ２，Ｃ１，Ｃ２，Ｓ１´，Ｓ２´，Ｃ１´，Ｃ２´に基づき、前記傾斜センサの夫々の、温度変化による傾斜ベクトルを基準とした地盤変位による傾斜ベクトルの方向θ１，θ２を求める第６ステップ、及び、前記Ｃ１，Ｃ２，θ１，θ２に基づき、前記地盤変位による傾斜ベクトルを求める第７ステップ、を実行する。

【0017】

このように、本発明によれば、地盤の温度が均一であると見なすことができる所定のエリア内に設置した２つの傾斜センサの夫々の計測値を用いて演算を行うことにより地盤変位による傾斜の大きさを求めることができる。このため、本発明によれば、温度センサを設置することなく、また温度補正を行うことなく、簡素な構成にて微小な地盤変位による傾斜を検知することができる。

【0018】

尚、前記情報処理装置は、例えば、 前記第６ステップにおいて、次式からｔａｎθ１，ｔａｎθ２を求め、
ｔａｎθ１＝（Ｃ１×Ｃ２´−Ｃ１´×Ｃ２）／
（Ｋ（Ｃ２×Ｓ２´−Ｃ２´×Ｓ２）＋（Ｃ２´×Ｓ１−Ｃ２×Ｓ１´））
ｔａｎθ２＝（Ｋ（Ｃ１´×Ｃ２−Ｃ１×Ｃ２´））／
（（Ｃ１×Ｓ１´−Ｃ１´×Ｓ１）＋Ｋ（Ｃ１´×Ｓ２−Ｃ１×Ｓ２´））
前記第７ステップにおいて、次式から、前記地盤変位による傾斜ベクトルの、温度変化による傾斜ベクトルに対する垂直方向成分の大きさＢ１，Ｂ２を求め、
Ｃ１／Ｂ１＝ｔａｎθ１
Ｃ２／Ｂ２＝ｔａｎθ２
求めた前記Ｃ１，Ｃ２，Ｂ１，Ｂ２に基づき、前記地盤変位による傾斜ベクトルを求める。

【0019】

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、簡素な構成にて微小な地盤変位による傾斜を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】地盤変位観測システム１の概略的な構成を示す図である。

【図2】センサノード１０の構成を示す図である。

【図3】制御装置１１のハードウェアを示す図である。

【図4】制御装置１１の機能及び制御装置１１が記憶する情報を示す図である。

【図5】計測データ５００のフォーマットを示す図である。

【図6】制御指示６００のフォーマットを示す図である。

【図7】ゲートウェイ装置２０のハードウェアを示す図である。

【図8】ゲートウェイ装置２０の機能及びゲートウェイ装置２０が記憶する情報を示す図である。

【図9】計測値管理テーブル９００の一例である。

【図10】サーバ装置３０のハードウェアを示す図である。

【図11】サーバ装置３０の機能及びサーバ装置３０が記憶する情報を示す図である。

【図12】実験系１２００の構成を示す図である。

【図13】経過時間と傾斜角（Ｘ座標）の関係を示す図である。

【図14】経過時間と傾斜角（Ｙ座標）の関係を示す図である。

【図15】「外乱による傾斜ベクトル」の大きさの軌跡を示す図である。

【図16】温度（屋内実験室の温度）の変化を示すグラフである。

【図17】温度と傾斜角（Ｘ座標）の関係（直線近似）を示すグラフである。

【図18】温度と傾斜角（Ｙ座標）の関係（直線近似）を示すグラフである。

【図19】「温度変化による傾斜ベクトル」の時間変化を説明する図である。

【図20】「地盤変位による傾斜ベクトル」の一例を示す図である。

【図21A】傾斜センサにより計測されるベクトルと、「地盤変位による傾斜ベクトル」及び「温度変化による傾斜ベクトル」の関係を説明する図である。

【図21B】「地盤変位による傾斜ベクトル」の「温度変化による傾斜ベクトル」を基準とした水平方向成分と垂直方向成分を説明する図である。

【図22】傾斜センサ１５をグループに分類した様子を示す図である。

【図23】地盤変位観測処理Ｓ２３００を説明するフローチャートである。

【図24】地盤変位検知処理Ｓ２３５５を説明するフローチャートである。

【図25】地盤変位判定結果テーブル９５０の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面とともに本発明の実施形態について詳述する。

【0023】

図１に一実施形態として説明する地盤変位観測システム１の概略的な構成を示している。同図に示すように、地盤変位観測システム１は、水力発電所の関連設備（導水路や貯水槽、水圧鉄管等）や送電鉄塔が建設される山間部の傾斜面等、屋外の所定範囲（以下、観測エリア２と称する。）における地盤変位を観測（計測）するシステムである。

【0024】

地盤変位観測システム１は、観測エリア２に面的に配設され、計測値を含む無線信号（後述の計測データ５００）を随時送信する複数のセンサノード１０、観測エリア２内もしくは観測エリア２の近傍に設置され、センサノード１０と無線通信するゲートウェイ装置２０、システムセンタやクラウド等に設けられ、ゲートウェイ装置２０と有線方式又は無線方式の通信網５（インターネット、携帯通信網、専用線等）を介して通信するサーバ装置３０、電力会社の事業所等に設置され、通信網５を介してサーバ装置３０にアクセスするユーザ端末４０を含む。

【0025】

図２にセンサノード１０の主な構成を示している。同図に示すように、センサノード１０は、制御装置１１、無線装置１２、傾斜センサ１５、蓄電池１７、及び太陽電池１８を備える。制御装置１１、無線装置１２、及び傾斜センサ１５は、各種制御線（Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等）を介して通信可能に接続されている。

【0026】

制御装置１１は、センサノード１０の各構成の統括的な制御、傾斜センサ１５が出力する計測値の取得、計測値を含んだ無線信号の送信制御、ゲートウェイ装置２０との間の通信制御等を行う。

【0027】

無線装置１２は、ゲートウェイ装置２０や他のセンサノード１０の無線装置１２と無線通信を行う。無線装置１２は、例えば、特定小電力無線局（３１５ＭＨｚ帯、４２６ＭＨｚ帯、１２００ＭＨｚ帯、９２０ＭＨｚ帯等）、小電力無線局（２．４ＧＨｚ帯等）、近距離無線通信（Ｚｉｇｂｅｅ(登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線ＬＡＮ、電子タグ等）、微弱な無線局等として機能する。尚、無線装置１２は、ゲートウェイ装置２０と直接通信するものであってもよいし、センサネットワーク機能やアドホック機能等により他の無線装置１２を介して間接的にゲートウェイ装置２０と通信するものであってもよい。

【0028】

傾斜センサ１５は、傾斜角（変位角）（１軸又は２軸）に応じた電気信号（例えば、傾斜角に応じた大きさのアナログ電圧）を出力する素子を用いて構成され、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を応用したもの、板ばねを用いた振り子式のもの、フロート式（錘と浮きを併用したハイブリッド機構）のもの等がある。本実施形態の傾斜センサ１５は、傾斜角を２軸で検出するタイプであるものとする。

【0029】

蓄電池１７は、二次電池（リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー電池、鉛蓄電池等）であり、センサノード１０の構成要素を動作させるための駆動電力を供給する。

【0030】

太陽電池１８は、太陽電池パネルや充電制御装置（チャージコントローラ）を備え、太陽電池パネルの発電電力を蓄電池１７に供給する。尚、太陽電池１８に代えて、もしくは太陽電池１８とともに、蓄電池１７に電力を供給する他の自然エネルギー利用の発電設備（風力発電設備等）をセンサノード１０に設けてもよい。自然エネルギー利用の発電設備を用いることで、センサノード１０を長期に亘って安定して動作させることができる。

【0031】

図３に制御装置１１のハードウェアを示している。同図に示すように、制御装置１１は、中央処理装置１１１、記憶装置１１２、及び計時装置１１３を備える。

【0032】

中央処理装置１１１は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等である。記憶装置１１２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＮＶＲＡＭ（Non Volatile RAM）等である。

【0033】

計時装置１１３は、ＲＴＣ（Real Time Clock）等を用いて構成され、現在日時を示す情報を出力する。計時装置１１３が計時する日時と後述するゲートウェイ装置２０の計時装置２３が計時する日時とは、ゲートウェイ装置２０と制御装置１１との間の無線通信により随時同期が取られる。

【0034】

図４に制御装置１１の機能及び制御装置１１が記憶する情報を示している。同図に示すように、制御装置１１は、計測処理部４１１、計測データ送信部４１２、及び消費電力／計測時期制御部４１３の各機能を有する。これらの機能は、制御装置１１の中央処理装置１１１が、記憶装置１１２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

【0035】

計測処理部４１１は、計測値の計測時機が到来すると、傾斜センサ１５から計測値（傾斜角）を取得し、取得した計測値を計測データ送信部４１２に渡す。

【0036】

計測データ送信部４１２は、計測処理部４１１から渡された計測値を含むデータである計測データ５００をゲートウェイ装置２０に向けて送信する。

【0037】

図５に計測データ５００のフォーマットを示している。同図に示すように、計測データ５００は、送信元のセンサノード１０を特定する識別子であるノードＩＤ５１１、計測値５１２、及び計測値５１２を取得した日時である計測日時５１３等の情報を含む。ノードＩＤ５１１には、制御装置１１が記憶している図４のノードＩＤ４２１が設定される。計測値５１２には、傾斜センサ１５の出力値が設定される。尚、計測データ５００の各項目は必ずしも全てが一度に送信されなくてもよく、ノードＩＤ５１１と他の一つ以上の項目との組合せが個別に送信される構成としてもよい。

【0038】

図４に戻り、消費電力／計測時期制御部４１３は、センサノード１０の構成要素のうち駆動電力を必要とする構成（例えば、制御装置１１、無線装置１２、傾斜センサ１５等）を制御対象として消費電力の制御を行う。この消費電力制御は、例えば、計測処理部４１１による単位時間当たりの計測値５１２の取得回数（単位時間当たりのサンプリング数）の増減、制御対象についてスタンバイモード等の待機状態（低消費電力な動作状態）への移行等により行われる。消費電力／計測時期制御部４１３は、例えば、ゲートウェイ装置２０から送られてくる消費電力の制御を指示する命令（以下、制御指示６００と称する。）に従い、制御対象について消費電力の制御を行う。

【0039】

また消費電力／計測時期制御部４１３は、計測データ（傾斜角）を取得するタイミングを制御する。

【0040】

図６にゲートウェイ装置２０から送られてくる制御指示６００のフォーマットを示している。同図に示すように、制御指示６００は、制御対象となるセンサノード１０の構成要素を特定する情報（傾斜センサ１５の識別子等）である制御対象６１１、制御の内容に関する情報である制御内容６１２（傾斜センサ１５を低消費電力モードに移行させる、傾斜センサ１５を低消費電力モードから通常動作モード（動作が可能なモード）に移行させる、計測データ（傾斜角）を取得するタイミング）等の情報を含む。

【0041】

図４に戻り、制御装置１１は、制御情報４２２を記憶している。制御情報４２２は、制御指示６００の制御内容６１２に関する情報である。制御情報４２２はゲートウェイ装置２０から受信した制御指示６００によって随時更新される。消費電力／計測時期制御部４１３は、制御情報４２２を参照しつつ制御対象について消費電力の制御や計測データ（傾斜角）を取得するタイミングの設定を行う。

【0042】

図７にゲートウェイ装置２０のハードウェアを示している。同図に示すように、ゲートウェイ装置２０は、中央処理装置２１、記憶装置２２、計時装置２３、無線装置２４、出力装置２５、及び通信装置２６を備える。

【0043】

中央処理装置２１は、例えば、ＭＰＵ、ＣＰＵ等であり、記憶装置２２は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等である。中央処理装置２１及び記憶装置２２は、ゲートウェイ装置２０に情報処理装置としての機能を実現する。計時装置２３は、ＲＴＣ等を用いて構成され、日時情報を出力する。無線装置２４は、センサノード１０の無線装置１２と無線通信する装置であり、例えば、特定小電力無線局、小電力無線局、微弱な無線局等である。出力装置２５は、情報を出力するユーザインタフェースであり、例えば、液晶モニタ、液晶パネル、スピーカ等である。通信装置２６は、ＮＩＣ（Network Interface Card）や無線ＬＡＮアダプタ等であり、通信網５を介してサーバ装置３０等の他の装置と通信する。

【0044】

図８にゲートウェイ装置２０の機能及びゲートウェイ装置２０が記憶する情報を示している。同図に示すように、ゲートウェイ装置２０は、計測データ受信部８１１、計測データ送信部８１３、制御指示中継部８１４、及び地盤変位検知部８１５の各機能を有する。これらの機能は、ゲートウェイ装置２０の中央処理装置２１が、記憶装置２２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。またゲートウェイ装置２０は、計測値管理テーブル９００及び地盤変位判定結果テーブル９５０を記憶する。

【0045】

計測データ受信部８１１は、センサノード１０の制御装置１１が送信する計測データ５００（傾斜角）を受信し、受信した計測データ５００の内容を計測値管理テーブル９００に出力する。

【0046】

図９に計測値管理テーブル９００の一例を示している。同図に示すように、計測値管理テーブル９００は、ノードＩＤ９１１、グループＩＤ９１２、計測値９１３（傾斜角）、及び計測日時９１４の各項目を有するレコードの集合である。

【0047】

ノードＩＤ９１１には、当該レコードの計測値９１３の送信元のセンサノード１０のノードＩＤが設定される。グループＩＤ９１２には、当該レコードのノードＩＤ９１１で特定されるセンサノード１０の傾斜センサ１５が所属している、後述するグループの識別子（以下、グループＩＤと称する。）が設定される。計測値９１３には、センサノード１０において計測された傾斜角（傾斜センサ１５の出力値）が設定される。計測日時９１４には、当該レコードの計測値９１３が取得（計測）された日時が設定される。

【0048】

図８に戻り、計測データ送信部８１３は、計測データ受信部８１１が受信した計測データ５００をサーバ装置３０に中継送信する。

【0049】

制御指示中継部８１４は、サーバ装置３０から送られてくる制御指示６００を受信すると、これをセンサノード１０に中継送信する。

【0050】

地盤変位検知部８１５は、現在、地盤変位が生じているか否かを判定する処理（後述する地盤変位検知処理Ｓ２３５５）を行い、その結果を地盤変位判定結果テーブル９５０に出力する。地盤変位判定結果テーブル９５０の詳細については後述する。

【0051】

同図に示すように、地盤変位検知部８１５は、地盤変位垂直方向成分計測監視部８１５１、Ｋ値算出部８１５２、Ｓ１，Ｓ２算出部８１５３、ｔａｎθ算出部８１５４、地盤変位水平方向成分算出部８１５５、地盤変位量算出部８１５６、及び判定結果出力部８１５８の各機能を含む。

【0052】

地盤変位垂直方向成分計測監視部８１５１は、２つの傾斜センサ１５の夫々について、傾斜角の後述する「温度変化による傾斜ベクトル」に対する垂直方向成分の大きさＣ１，Ｃ２の計測値をリアルタイムに取得して監視する。地盤変位垂直方向成分計測監視部８１５１は、上記Ｃ１，Ｃ２が現れていれば（例えば、上記Ｃ１，Ｃ２がいずれも予め設定された閾値を超えていれば）「地盤変位による傾斜」を検出したと判定し、Ｃ１，Ｃ２が現れていなければ「地盤変位による傾斜」を検出していないと判定する。

【0053】

Ｋ値算出部８１５２は、２つの傾斜センサ１５の夫々について、「地盤変位による傾斜」が発生していないときに傾斜角の変化量ｄ１，ｄ２（後述）を計測し、計測した値を後述する式１に代入して一定値Ｋ（後述）を求める。

【0054】

Ｓ１，Ｓ２算出部８１５３は、上記Ｃ１，Ｃ２が現れて後述する「地盤変位による傾斜」を検出した際、傾斜角の「温度変化による傾斜ベクトル」の方向への変化量Ｓ１，Ｓ２（後述）を取得する。またＳ１，Ｓ２算出部８１５３は、上記Ｃ１，Ｃ２がある程度増加しＣ１´，Ｃ２´となった際に傾斜角の「温度変化による傾斜ベクトル」の方向の変化量Ｓ１´，Ｓ２´（後述）を取得する。

【0055】

ｔａｎθ算出部８１５４は、後述する式１０及び式１１より、後述するｔａｎθ１，ｔａｎθ２の値を求める。

【0056】

地盤変位水平方向成分算出部８１５５は、後述する式６及び式７より、「地盤変位による傾斜ベクトル」の「温度変化による傾斜ベクトル」に対する水平方向成分の大きさＢ１，Ｂ２（後述）を求める。

【0057】

地盤変位量算出部８１５６は、上記Ｃ１，Ｃ２，Ｂ１，Ｂ２に基づき、「地盤変位による傾斜ベクトル」の大きさを求める。

【0058】

判定結果出力部８１５８は、地盤変位垂直方向成分計測監視部８１５１による「地盤変位による傾斜」の検出有無の判定結果、及び地盤変位量算出部８１５６が求めた「地盤変位による傾斜ベクトル」の大きさを地盤変位判定結果テーブル９５０に出力する。

【0059】

図１０にサーバ装置３０のハードウェアを示している。同図に示すように、サーバ装置３０は、中央処理装置３１、記憶装置３２、通信装置３３、及び出力装置３４を備える。

【0060】

中央処理装置３１は、例えば、ＭＰＵ、ＣＰＵ等である。記憶装置３２は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等である。中央処理装置３１及び記憶装置３２は、サーバ装置３０に情報処理装置としての機能を実現する。通信装置３３は、ＮＩＣや無線ＬＡＮアダプタ等であり、通信網５を介してゲートウェイ装置２０やユーザ端末４０と通信する。出力装置３４は、情報を出力するユーザインタフェースであり、例えば、液晶モニタ、液晶パネル、スピーカ等である。

【0061】

図１１にサーバ装置３０の機能及びサーバ装置３０が記憶する情報を示している。同図に示すように、サーバ装置３０は、計測データ受信部１１１１、制御指示送信部１１１４、及び監視制御機能提供部１１１５の各機能を有する。これらの機能は、サーバ装置３０の中央処理装置３１が、記憶装置３２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

【0062】

計測データ受信部１１１１は、ゲートウェイ装置２０から送られてくる計測データ５００を受信する。

【0063】

制御指示送信部１１１４は、計測値管理テーブル１１２２の内容に基づきセンサノード１０の構成要素について電力供給の要否を随時判定し、その結果に応じて制御指示６００を生成してゲートウェイ装置２０に送信する。例えば、制御指示送信部１１１４は、後述する傾斜センサ１５の選択において選択されなかった傾斜センサ１５のオフ（もしくは低消費電力モードに移行）を指示する内容の制御指示６００を生成してゲートウェイ装置２０に送信する。このように制御指示送信部１１１４は、センサノード１０の構成要素について電力供給の要否を随時判定し、不要な構成要素への電力供給を抑制するので、消費電力を抑えてセンサノード１０を効率よく稼働させることができる。

【0064】

また制御指示送信部１１１４は、例えば、傾斜センサ１５を低消費電力モードから通常動作モードに移行させる内容の制御指示６００を生成してゲートウェイ装置２０に送信する。

【0065】

また制御指示送信部１１１４は、計測データを取得するタイミングの設定を指示する内容の制御指示６００を生成してゲートウェイ装置２０に送信する。

【0066】

監視制御機能提供部１１１５は、通信網５を介してアクセスしてくる情報処理装置（パーソナルコンピュータ等）であるユーザ端末４０に、計測値管理テーブル１１２２に基づく情報の提供やセンサノード１０の制御のための機能の提供を行う。これらの機能は、例えば、Ｗｅｂページを介してユーザ端末４０に提供される。

【0067】

同図に示すように、サーバ装置３０は、計測値管理テーブル１１２２を記憶する。計測値管理テーブル１１２２の内容は、図９に示した計測値管理テーブル９００の内容を含む。サーバ装置３０は、ゲートウェイ装置２０から送られてくる計測データ５００によって計測値管理テーブル１１２２の内容を随時更新する。

【0068】

＝地盤変位の検知方法＝
続いて、温度センサを用いたり温度補正を行うことなく、微小な地盤変位（微小な「地盤変位による傾斜」）の発生を検知する仕組みについて説明する。

【0069】

＜外乱による傾斜＞
前述したように、本実施形態の地盤変位観測システム１で用いる傾斜センサ１５は、傾斜角（変位角）を２軸で検出するタイプであり、傾斜角を二次元座標系（Ｘ，Ｙ）の平面上のベクトル（大きさ（傾斜角），方位角）として表現した値を出力する。二次元座標系（Ｘ，Ｙ）の原点Ｏは、例えば、傾斜センサ１５の設置時（動作開始時）から２４時間が経過した時点までの計測値の平均値に設定される。尚、傾斜センサ１５の計測値には正規分布を示す誤差が含まれているが、この誤差は、統計的に有意な数の計測値を取得してそれらの平均（例えば、９６回移動平均等）を求めることにより低減することができる。

【0070】

前述したように、地盤変位の検知精度を向上させるには地盤のわずかな動きが正確に傾斜センサ１５に伝わるように傾斜センサ１５を設置する必要があり、例えば、地盤にコンクリート基礎を埋め込み、コンクリートに対して傾斜センサ１５を金物等により堅牢に固定するといった方法がとられる。

【0071】

しかしこの方法を採用した場合でも、前述した事象ａ〜ｃにより、傾斜センサ１５が次第に傾斜する現象（以下、この傾斜のことを「外乱による傾斜」と称する。）が発生する。

【0072】

そこで外乱による傾斜の推移を検証すべく、本発明者等は、図１２に示す実験系１２００を構成し、この実験系１２００について屋内実験室にて実験を行った。同図に示すように、コンクリートブロック１２１１（縦２５ｃｍ×横２５ｃｍ×高さ１０ｃｍ）の上面を２箇所削孔（直径１ｃｍ，深さ １０ｃｍ）し、各削孔に棒鋼１２１３（直径０．６ｃｍ，長さ２０ｃｍ）を埋設し、各棒鋼１２１３の上端に夫々傾斜センサ１５（センサノード）を固定した。コンクリートブロック１２１１は、安定性の高い除振台１２１２の上に載置した。試験期間は４４日間（９０５時間）とし、１時間に１回の頻度で傾斜角（Ｘ，Ｙ 座標の２軸）と温度（屋内実験室の所定位置に設けた温度センサにより測定される屋内実験室の気温）を測定した。

【0073】

図１３は、経過時間と傾斜角（Ｘ座標）との関係（１時間に１回の頻度で取得したデータの９６回移動平均）を示すグラフであり、図１４は経過時間と傾斜角（Ｙ座標）との関係（１時間に１回の頻度で取得したデータの９６回移動平均）を示すグラフである。これらのグラフより、時間が経過しても傾斜角が安定する傾向はみられないことがわかる。

【0074】

図１５は、上記検証により得られた「外乱による傾斜ベクトル」の大きさ（Ｘ，Ｙ座標系で表記）の軌跡である。同図に示すように、始点と終点とが大きく離れて傾斜角が大きく変動していることがわかる。

【0075】

＜温度変化による傾斜＞
前述したように、「地盤変位による傾斜」の測定精度を低下させる要因となる前述の事象ａ〜ｃのうち、事象ａ，ｂについては、長期的にみればいずれも次第に安定する傾向があるが、事象ｃについては屋外の温度変化に伴い常時発生し、長期的に安定化する傾向もなく、「地盤変位による傾斜」の測定に与える影響が大きい。そこで本発明者らは、事象ｃが「外乱による傾斜ベクトル」に与える影響について調べた。

【0076】

図１６は、上記検証にて得られた温度（屋内実験室の温度）の変化を示すグラフであり、図１７は、温度と傾斜角（Ｘ座標）の関係（直線近似）を示すグラフであり、図１８は温度と傾斜角（Ｙ座標）の関係（直線近似）を示すグラフである。これらの図から、温度と傾斜角との間には一定の相関があることがわかる。従って、傾斜角に温度補正を施す（例えば０℃に換算する）ことで、「地盤変位による傾斜」の測定精度を向上させることが可能である。

【0077】

しかし屋外の実フィールドにおいては、外気温の変化が生じてから傾斜センサによって傾斜の発生が検出されるまでの間に時間差があることを考慮する必要がある。この時間差は、より具体的には、外気温が変化してから、地盤温度が変化し、コンクリート基礎の温度が変化し、それによりコンクリートが膨張又は収縮し、それにより生じた傾斜が傾斜センサにより検出されるまでの時間である。

【0078】

ここで上記時間差は、傾斜角の温度補正に影響を与える。即ち、外気温の変化が遅い場合は傾斜角の変化の追従性は良いが、外気温の変化が速い場合は傾斜角の変化の追従性は悪くなり、外気温の変化速度（時間変化率）の違いにより、傾斜角を温度補正した結果に差（誤差）が生じることになる。そして屋外の実フィールドにおいては、外気温の変化速度は環境の変化（季節や天候等の変化）の影響により大きく変化し、上記の誤差は実フィールドにおいて頻繁に生じ得る。このことは、換言すれば、前述した温度と傾斜角との間の相関が環境によって変化する、ということである。

【0079】

上記の誤差を低減するには、例えば、上記時間差が生じないようにコンクリート基礎の温度を直に計測することが考えられるが、これを実施しようとすれば温度センサをコンクリート基礎の内部に設ける必要があり、また温度と傾斜角との関係に基づき補正式を求める必要もあり、測定系の構築に手間や時間を要することとなる。

【0080】

＜本実施形態の検知方法＞
以上を考慮し、本実施形態の地盤変位観測システム１においては、以下に示す方法により、温度センサを用いたり温度補正を行うことなく、微小な地盤変位（微小な「地盤変位による傾斜」）の発生を検知する仕組みを実現している。

【0081】

まず図１５に示したように、傾斜角の軌跡は、温度変化に依存し、同一方向への進行／後退を繰り返し、ほぼ一直線となっている。これを「始点」を基準としたベクトルの大きさと方向で示せば図１９のようになる。同図に示すように、「温度変化による傾斜ベクトル」は、時刻ｔ１，ｔ２の夫々において方向は変わらず、大きさのみが異なり、所定期間（ｔ１からｔ２まで）における傾斜角の変化量は、大きさの差分で表される。

【0082】

ここで２つの傾斜センサ１５の傾斜角の変化量が夫々ｄ１，ｄ２であったとする。またこのときのコンクリート基礎の温度の変化量がＴ１，Ｔ２であったとする。そして前提条件として、傾斜センサ１５を設置した地盤の温度は平面的に均一であるものとし、夫々のコンクリート基礎が常に同一温度になるものとすれば、Ｔ１＝Ｔ２となる（これをＴとおく）。このときｄ１／Ｔ，ｄ２／Ｔは、夫々のコンクリート基礎の膨張／収縮の度合に依存した固有の値になる。これは図１７のグラフ及び図１８のグラフの傾きが一定となっていることからもわかる。ここでｄ１／Ｔ，ｄ２／Ｔの比はｄ１：ｄ２であり、この比はＴ（コンクリート基礎の温度変化量）に依存せず一定となる。従って、Ｋを一定値として次式が成り立つ。
ｄ１／ｄ２＝Ｋ ・・・式１

【0083】

次に、「地盤変位による傾斜」が発生し、ｔ３時点に図２０に示す「地盤変位による傾斜ベクトル」が発生したとすると、図２１Ａに示すように「温度変化による傾斜ベクトル」には「地盤変位による傾斜ベクトル」が合成される。

【0084】

ここで図２１Ｂに示すように、「地盤変位による傾斜ベクトル」は、「温度変化による傾斜ベクトル」を基準として、水平方向成分と垂直方向成分に分解することができる。今、２つの傾斜センサ１５の夫々のｔ２時点からｔ３時点の間の「温度変化による傾斜ベクトル」の大きさの変化を夫々、Ａ１，Ａ２とし、２つの傾斜センサ１５の夫々の「地盤変位による傾斜ベクトル」の「温度変化による傾斜ベクトル」に対する水平方向成分の大きさを夫々、Ｂ１，Ｂ２とすれば、次式が成り立つ。尚、Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２はいずれも未知数である。
Ａ１＋Ｂ１＝Ｓ１ ・・・式２
Ａ２＋Ｂ２＝Ｓ２ ・・・式３
Ａ１／Ａ２＝Ｋ ・・・式４

【0085】

式２のＳ１は、ｔ１時点（「地盤による傾斜」が発生していない時点）からｔ３時点（「地盤による傾斜」が発生した時点）までの期間における傾斜角の「温度変化による傾斜ベクトル」の方向の変化量であり、式３のＳ２は、ｔ１時点（「地盤による傾斜」が発生していない時点）からｔ３時点（「地盤による傾斜」が発生した時点）までの期間における傾斜角の「温度変化による傾斜ベクトル」の方向の変化量である。これらＳ１及びＳ２は、いずれも計測値から求めることができる。式４のＫは式１における一定値であり、ｄ１及びｄ２から求めることができる。式２〜式４からＡ１，Ａ２を消去すれば次式が得られる。
（Ｓ１−Ｂ１）／（Ｓ２−Ｂ２）＝Ｋ ・・・式５

【0086】

続いて「温度変化による傾斜ベクトル」を基準とした「地盤変位による傾斜ベクトル」の方向をθ１，θ２とし、２つの傾斜センサ１５の夫々の「地盤変位による傾斜ベクトル」の「温度変化による傾斜ベクトル」に対する垂直方向成分の大きさをＣ１，Ｃ２とすれば、次式が成り立つ。
Ｃ１／Ｂ１＝ｔａｎθ１ ・・・式６
Ｃ２／Ｂ２＝ｔａｎθ２ ・・・式７

【0087】

ここでＣ１，Ｃ２はｔ３時点において計測することができ、Ｂ１，Ｂ２，θ１，θ２はいずれも未知数である。θ１，θ２は、傾斜センサ１５の設置位置により同じ場合もあれば異なる場合もあるが、いずれも時間の変化に対して不変である。式５〜式７よりＢ１，Ｂ２を消去すると次式が得られる。
（Ｓ１−Ｃ１／ｔａｎθ１）／（Ｓ２−Ｃ２／ｔａｎθ２）＝Ｋ ・・・式８

【0088】

次に「地盤変位による傾斜ベクトル」の大きさが増加し、２つの傾斜センサ１５の夫々においてＳ１´，Ｓ２´，Ｃ１´，Ｃ２´が計測されたとすれば、次式が成り立つ。尚、前述の通りｔａｎθ１，ｔａｎθ２は不変である。
（Ｓ１´−Ｃ１´／ｔａｎθ１）／（Ｓ２´−Ｃ２´／ｔａｎθ２）＝Ｋ ・・・式９

【0089】

式８及び式９を夫々、ｔａｎθ１，ｔａｎθ２について整理すれば次式が得られる。
ｔａｎθ１＝（Ｃ１×Ｃ２´−Ｃ１´×Ｃ２）／
（Ｋ（Ｃ２×Ｓ２´−Ｃ２´×Ｓ２）＋（Ｃ２´×Ｓ１−Ｃ２×Ｓ１´））
・・・式１０
ｔａｎθ２＝（Ｋ（Ｃ１´×Ｃ２−Ｃ１×Ｃ２´））／
（（Ｃ１×Ｓ１´−Ｃ１´×Ｓ１）＋Ｋ（Ｃ１´×Ｓ２−Ｃ１×Ｓ２´））
・・・式１１

【0090】

ここでＫ，Ｓ１，Ｓ２，Ｃ１，Ｃ２，Ｓ１´，Ｓ２´，Ｃ１´，Ｃ２´は、いずれも計測値から求めることができるので、式１０，式１１からｔａｎθ１，ｔａｎθ２を求めることができ、更に式６及び式７からＢ１，Ｂ２を求めることができ、Ｃ１，Ｃ２，Ｂ１，Ｂ２から「地盤変位による傾斜ベクトル」の大きさを得ることができる。以上の手順をまとめれば次のようになる。

【0091】

（１）２つの傾斜センサ１５の夫々について、傾斜角の「温度変化による傾斜ベクトル」に対する垂直方向成分の大きさＣ１，Ｃ２の計測値を常時監視する。Ｃ１，Ｃ２が現れていれば「地盤変位による傾斜」を検出したと判定し、Ｃ１，Ｃ２が現れていなければ「地盤変位による傾斜」を検出していないと判定する。
（２）２つの傾斜センサ１５の夫々について、「地盤変位による傾斜」を検出したときに傾斜角の変化量ｄ１，ｄ２を計測し、計測した値を式１に代入してＫを求める。
（３）Ｃ１，Ｃ２が現れて「地盤変位による傾斜」を検出した際、傾斜角の「温度変化による傾斜ベクトル」の方向への変化量Ｓ１，Ｓ２を取得する。
（４）Ｃ１，Ｃ２がある程度増加しＣ１´，Ｃ２´となった際に傾斜角の「温度変化による傾斜ベクトル」の方向への変化量Ｓ１´，Ｓ２´を取得する。
（５）式１０及び式１１よりｔａｎθ１，ｔａｎθ２の値を求める。
（６）式６及び式７よりＢ１，Ｂ２を求める。
（７）Ｃ１，Ｃ２，Ｂ１，Ｂ２に基づき「地盤変位による傾斜ベクトル」の大きさを求める。

【0092】

上記手順によれば、観測エリア２に温度センサを用いることなく、また温度補正を行うことなく、簡素な構成にて微小な地盤変位による傾斜を検知することができる。

【0093】

＝処理説明＝
続いて、以上に説明した構成からなる地盤変位観測システム１が行う処理について説明する。尚、以下の説明において、観測エリア２にはその全体に亘って多数の傾斜センサ１５が設置されているものとする。また図２２に示すように、各傾斜センサ１５は、近い位置に設置されている所定数の傾斜センサ１５が同じグループ（この例では、グループＩＤを「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、・・・などとしている。）に所属するように複数のグループに分類されているものとする。また同じグループに所属する各傾斜センサ１５が設置されている地盤の温度は均一であり、同じグループに所属する各傾斜センサ１５の夫々が設置されているコンクリート基礎の温度は時間の経過とともに同一になるものとする。

【0094】

図２３は、地盤変位観測システム１において行われる処理（以下、地盤変位観測処理Ｓ２３００と称する。）を説明するフローチャートである。以下、同図とともに地盤変位観測処理Ｓ２３００について説明する。

【0095】

センサノード１０の制御装置１１は、ゲートウェイ装置２０からの制御指示６００の受信有無をリアルタイムに監視している（Ｓ２３１１）。制御指示６００を受信すると（Ｓ２３１１：ＹＥＳ）、制御装置１１は、受信した制御指示６００の内容に従ってセンサノード１０の構成要素についての消費電力の制御や計測データ（傾斜角）を取得するタイミングの設定を行う（Ｓ２３１２）。制御指示６００を受信していない場合（Ｓ２３１１：ＮＯ）、制御装置１１はＳ２３１３からの処理を行う。

【0096】

Ｓ２３１３では、制御装置１１は、当該センサノード１０の傾斜センサ１５が、現在、オン（傾斜角を計測可能な状態）であるか否かを判定する。傾斜センサ１５がオンである場合（Ｓ２３１３：ＹＥＳ）、処理はＳ２３１４に進む。一方、傾斜センサ１５がオフ（傾斜センサ１５がスタンバイ状態等で傾斜角を計測できない状態）である場合（Ｓ２３１３：ＮＯ）、処理はＳ２３１１に戻る。

【0097】

Ｓ２３１４では、制御装置１１は、現在が傾斜角の計測時機か否かを判定する。現在が傾斜角の計測時機である場合（Ｓ２３１４：ＹＥＳ）、制御装置１１は、当該センサノード１０の傾斜センサ１５から計測値を取得する（Ｓ２３１５）。現在が傾斜角の計測時機でない場合（Ｓ２３１４：ＮＯ）、処理はＳ２３１６に進む。

【0098】

Ｓ２３１６では、制御装置１１は、送信データが有るか（Ｓ２３１５において新たに取得した計測値（傾斜角）があるか）否かを判定する。送信データが有る場合（Ｓ２３１６：ＹＥＳ）、制御装置１１は、計測値を設定した計測データ５００を生成してゲートウェイ装置２０に送信する（Ｓ２３１７）。一方、送信データが無い場合（Ｓ２３１６：ＮＯ）、処理はＳ２３１１に戻る。

【0099】

ゲートウェイ装置２０は、センサノード１０から計測データ５００を受信する時機が到来した否かをリアルタイムに監視している（Ｓ２３５１）。現在が計測データ５００の受信時機である場合（Ｓ２３５１：ＹＥＳ）、ゲートウェイ装置２０は、計測データ５００の受信を開始する（Ｓ２３５２）。計測データ５００を受信すると、ゲートウェイ装置２０は、受信した計測データ５００の内容を計測値管理テーブル９００に出力する（Ｓ２３５３）。尚、ゲートウェイ装置２０は、計測データ５００を随時サーバ装置３０に中継送信し、一方でサーバ装置３０は、計測データ５００を受信すると、計測値管理テーブル９００の内容を、受信した計測データ５００の内容に更新する。

【0100】

Ｓ２３５４では、ゲートウェイ装置２０は、「地盤変位による傾斜」が発生しているか否かを判定する処理（以下、地盤変位検知処理と称する。）を開始するか否かを判定する。ゲートウェイ装置２０が地盤変位検知処理を開始すると判定した場合（Ｓ２３５４：ＹＥＳ）、処理はＳ２３５５に進み。ゲートウェイ装置２０が地盤変位検知処理を開始しないと判定した場合（Ｓ２３５４：ＮＯ）、処理はＳ２３５２に戻る。尚、ゲートウェイ装置２０は、例えば、計測データ５００を受信することが予定されているセンサノード１０からの計測データ５００の受信が完了した場合に地盤変位検知処理を開始すると判定する。またゲートウェイ装置２０は、例えば、タイムアウトした（予定されている計測データ５００の受信期間が終了した）場合に地盤変位検知処理を開始すると判定する。またゲートウェイ装置２０は、予め設定されたタイミングが到来した場合に地盤変位検知処理を開始すると判定する。

【0101】

Ｓ２３５５では、ゲートウェイ装置２０は、地盤変位検知処理を実行する。地盤変位検知処理Ｓ２３５５の詳細については後述する。

【0102】

Ｓ２３５６では、ゲートウェイ装置２０は、「地盤変位による傾斜」を検出したか否かを判定する。ゲートウェイ装置２０は、例えば、後述する地盤変位判定結果テーブル９５０の判定結果９５２に「有」が設定されているグループが一つでもあれば「地盤変位による傾斜」を検出したと判定する。

【0103】

「地盤変位による傾斜」を検出したと判定した場合（Ｓ２３５６：ＹＥＳ）、ゲートウェイ装置２０は、「地盤変位による傾斜」を検出した旨を出力装置２５に出力する（Ｓ２３５７）。またゲートウェイ装置２０は、地盤変位検知処理Ｓ２３５５において「地盤変位による傾斜ベクトル」の大きさを求めた場合はその値も出力する。一方、ゲートウェイ装置２０が「地盤変位による傾斜」を検出していないと判定した場合（Ｓ２３５６：ＮＯ）、処理はＳ２３５８に進む。

【0104】

Ｓ２３５８では、サーバ装置３０が制御指示６００を生成する。Ｓ２３５９では、サーバ装置３０が制御指示６００をゲートウェイ装置２０を介してセンサノード１０に送信する。

【0105】

＜地盤変位検知処理＞
図２４は、図２３に示した地盤変位検知処理Ｓ２３５５の詳細を説明するフローチャートである。以下、同図とともに地盤変位検知処理Ｓ２３５５について説明する。

【0106】

まずゲートウェイ装置２０は、計測値管理テーブル９００から、グループ（未選択のグループＩＤ）を一つ選択する（Ｓ２４１１）。

【0107】

続いて、ゲートウェイ装置２０は、計測値管理テーブル９００に格納されている値に基づき、選択中のグループに所属する２つの傾斜センサ１５について、Ｃ１，Ｃ２（又はＣ１’，Ｃ２’）を取得する（Ｓ２４１２）。

【0108】

続いて、ゲートウェイ装置２０は、取得したＣ１，Ｃ２（又はＣ１’，Ｃ２’）に基づき、「地盤変位による傾斜」を検出したか否かを判定する（Ｓ２４１３）。ゲートウェイ装置２０が、「地盤変位による傾斜」を検出したと判定した場合（Ｓ２４１３：ＹＥＳ）、処理はＳ２４１４に進む。ゲートウェイ装置２０が、「地盤変位による傾斜」を検出していないと判定した場合（Ｓ２４１３：ＮＯ）、処理はＳ２４３０に進む。尚、ゲートウェイ装置２０は、例えば、Ｃ１，Ｃ２（又はＣ１’，Ｃ２’）の値がいずれも予め設定された閾値を超えている場合に「地盤変位による傾斜」を検出したと判定し、それ以外は「地盤変位による傾斜」を検出していないと判定する。

【0109】

Ｓ２４３０では、ゲートウェイ装置２０は、計測値管理テーブル９００に格納されている値に基づき傾斜角の変化量ｄ１，ｄ２を取得し、前述した式１から一定値Ｋを求めて記憶する。その後、処理はＳ２４２０に進む。

【0110】

Ｓ２４１４では、ゲートウェイ装置２０は、計測値管理テーブル９００に格納されている値に基づきＳ１，Ｓ２（又はＳ１’，Ｓ２’）を取得して記憶する。

【0111】

Ｓ２４１５では、ゲートウェイ装置２０は、Ｃ１，Ｃ２（又はＣ１’，Ｃ２’）を記憶する。

【0112】

続いてゲートウェイ装置２０は、ｔａｎθ１及びｔａｎθ２を算出可能か否かを判定する（Ｓ２４１６）。ゲートウェイ装置２０がｔａｎθ１及びｔａｎθ２を算出可能と判定した場合（Ｓ２４１６：ＹＥＳ）、処理はＳ２４１７に進む。ゲートウェイ装置２０がｔａｎθ１及びｔａｎθ２を算出できないと判定した場合（Ｓ２４１６：ＮＯ）、処理はＳ２４２０に進む。尚、ゲートウェイ装置２０は、選択中のグループについて、式１０及び式１１よりｔａｎθ１及びｔａｎθ２を算出するのに必要なデータ（Ｋ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１’，Ｃ２’，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１’，Ｓ２’）が出揃っている（全て記憶している）場合にｔａｎθ１及びｔａｎθ２を算出可能と判定し、それ以外はｔａｎθ１及びｔａｎθ２を算出できないと判定する。

【0113】

Ｓ２４１７では、ゲートウェイ装置２０は、式１０及び式１１よりｔａｎθ１及びｔａｎθ２を求める。

【0114】

Ｓ２４１８では、ゲートウェイ装置２０は、式６及び式７よりＢ１，Ｂ２を求める。

【0115】

Ｓ２４１９では、ゲートウェイ装置２０は、Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２に基づき「地盤変位による傾斜ベクトル」の大きさを求める。

【0116】

Ｓ２４２０では、ゲートウェイ装置２０は、Ｓ２４１３の判定結果を地盤変位判定結果テーブル９５０に出力（設定）する。またＳ２４１９にて地盤変位による傾斜ベクトルの大きさが求められている場合はその値も地盤変位判定結果テーブル９５０に出力（設定）する。

【0117】

図２５に、地盤変位判定結果テーブル９５０の一例を示している。同図に示すように、地盤変位判定結果テーブル９５０は、グループＩＤ９５１、判定結果９５２、判定日時９５３、及び地盤変位による傾斜ベクトルの大きさ９５４の各項目を有するレコードの集合である。

【0118】

判定結果９５２には、当該レコードのグループＩＤ９５１についての判定結果が設定される（「地盤変位有り」の場合は「有」、「地盤変位無し」の場合は「無」が設定される。）。判定日時９５３には、当該レコードのグループ９５１について判定を行った日時が設定される。地盤変位判定結果テーブル９５０の内容を参照することで、ユーザはグループごとに（観測エリア２の所定領域ごとに）地盤変位が生じた否かを把握することができる。地盤変位による傾斜ベクトルの大きさ９５４には、Ｓ２４１９にてゲートウェイ装置２０が求めた「地盤変位による傾斜ベクトル」の大きさが設定される。

【0119】

図２４に戻り、続いて、ゲートウェイ装置２０は、全てのグループを選択済か否かを判定する（Ｓ２４２１）。全てのグループを選択済であれば（Ｓ２４２１：ＹＥＳ）、処理は図２３のＳ２３５６に進む。一方、未選択のグループが残存すれば（Ｓ２４２１：ＮＯ）、処理はＳ２４１１に戻る。

【0120】

以上詳細に説明したように、本実施形態の地盤変位観測システム１によれば、地盤の温度が均一であると見なすことができる所定のエリア内に設置した２つの傾斜センサの夫々の計測値を用いて演算を行うことにより地盤変位による傾斜の大きさを求めることができる。このため、温度センサを設置することなく、また温度補正を行うことなく、簡素な構成にて微小な地盤変位による傾斜を検知することができる。

【0121】

ところで、以上の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

【0122】

例えば、ゲートウェイ装置２０とサーバ装置３０を共通のハードウェア（ゲートウェイ装置２０とサーバ装置３０の双方の機能を兼ね備えた装置）としてもよい。

【0123】

また前述した地盤変位観測処理Ｓ２３００においてゲートウェイ装置２０が主体となって行う処理については、これをサーバ装置３０が主体となって行う処理としてもよい。

【符号の説明】

【0124】

１ 地盤変位観測システム、２ 観測エリア、５ 通信網、１０ センサノード、１１ 制御装置、１２ 無線装置、１５ 傾斜センサ、２０ ゲートウェイ装置、３０ サーバ装置、４０ ユーザ端末、４１３ 消費電力／計測時機制御部、５００ 計測データ、６００ 制御指示、８１５ 地盤変位検知部、８１５１ 地盤変位垂直方向成分計測監視部、８１５２ Ｋ値算出部、８１５３ Ｓ１，Ｓ２算出部、８１５４ ｔａｎθ算出部、８１５５ 地盤変位水平方向成分算出部、８１５６ 地盤変位量算出部、８１５８ 判定結果出力部、９００ 計測値管理テーブル、９５０ 地盤変位判定結果テーブル、１２００ 実験系、Ｓ２３００ 地盤変位観測処理、Ｓ２３５５ 地盤変位検知処理

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21A】

【図21B】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】