如前一章所提到,現今邊坡之整治多採用鋼柱、鋼索及輪胎組成之剛性柵 欄,其遭受撞擊之行為以及防護能力皆未有實驗能證明,可能在承受100kJ 的能 量時,部分鋼索及鋼柱便斷裂,其碎片或殘骸甚至滾落至道路或鐵軌上,亦會造 成嚴重的行車意外。
此外,傳統剛性柵欄並未對邊坡做落石特性之調查,如彈跳高度及落石能 量,而傳統剛性柵欄單一化之設計雖方便施工卻無法針對邊坡的落石特性做出調 整。圖 2.1 為「日本落石對策便覽」對落石彈跳高度與邊坡坡角之實驗結果。
圖 2.1 邊坡坡角與落石彈跳量(來源:日本落石對策便覽)
彈跳量在坡角達到30 度時達到最高,隨著坡角角度增加,彈跳量有明顯下
降的情形,而在角度較小的部分則無明顯趨勢。
圖 2.2 落石落下高度與彈跳量(來源:日本落石對策便覽)
圖 2.2 可以觀察到大部分之落石彈跳量皆在 2m 以內,少部分落石因為坡面 突起增加了彈跳量,並且從上圖可以得知落石之形狀及大小非影響彈跳量之主 因。
由上述可知,傳統工法並未考慮邊坡特性,使得防護柵能消除的能量或保護 高度不足。依據「日本落石對策便覽」在工種選定時,所需施作的流程表如圖 2.3,除了落石防護工法,亦會進行落石預防工法,去除現地可能造成災害之落石 或是對邊坡進行改良,如排水、噴漿工或錨定等工法。即便針對邊坡進行預防及 防護工法,仍無法完全避免災害發生之可能,防護網亦可能因遭受多次小型災害 逐漸損失其提供之防護能力,又因可能發生災害之邊坡多處偏遠地區,若定期派 人巡視無非增加維護成本且效率不佳。
圖 2.3 對策工之選定流程(來源:日本落石對策便覽)
因此本研究欲透過物聯網之概念,將防護網支柱之傾角作為監測對象,即時 且長時間監控防護網狀態,並希望僅在災害發生時,相關人員才需至現場進行維 護及評估,節省人力及時間資源,以下有關物聯網的介紹。
Luigi (2010)等人說明物聯網(IoT)最基本的概念是以大量的裝置,如 RFID(無 線射頻辨識)標籤、感測器、執行器和智慧型手機等等,透過裝置本身唯一的位址 (Internet Protocol standard)將要取代過去的 IPv4。IPv4 僅支援 32 位元的 IP 位
址,大約提供43 億個不同的位址,然而這數量級遠遠不能滿足全球物件的 數量。另一方面IPv6 支援 128 位元的 IP 位址,數量大約是 3.4 x 1038,幾乎 無限的IP 位址將可輔助標記 IoT 大量的裝置。
本研究欲引入物聯網的概念,將邊坡監測不僅僅是資料收集,也能達到數據 處理並針對不同情境採用不同的告警方式,不透過人員被動監測,而是裝置本身 的判斷達到節省人力及縮短事件發生到做出緊急處理的時間。