JP2011149894A - 積雪深計測システム - Google Patents
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- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
【課題】本発明は、高い精度で計測でき且つ安全性の向上が図られ、積雪深の測定
結果を階的に警報出力できるものである。
【解決手段】
本発明は図１に示すように、積雪の表面に向けたスキャナより、レーザ光線を発光
させ、扇状に往復走査し、雪による反射光がスキャナに戻り受光するまでの位相差を
検出して距離を測定し、その距離データを送信するセンサー部と、前記センサー
部から受信した距離データを積雪深データに変える演算手段と、積雪深データを
出力する機能と、予め積雪深データの設定値を信号出力する機能を持つ処理部
からなる積雪深計測システム。
【選択図】図2
結果を階的に警報出力できるものである。
【解決手段】
本発明は図１に示すように、積雪の表面に向けたスキャナより、レーザ光線を発光
させ、扇状に往復走査し、雪による反射光がスキャナに戻り受光するまでの位相差を
検出して距離を測定し、その距離データを送信するセンサー部と、前記センサー
部から受信した距離データを積雪深データに変える演算手段と、積雪深データを
出力する機能と、予め積雪深データの設定値を信号出力する機能を持つ処理部
からなる積雪深計測システム。
【選択図】図2
Description
本発明は、積雪の深さを計測する積雪深計測システムに関する。
積雪地域では、積雪の量により交通機関(道路、鉄道)等が麻痺する危険性が高い。
交通機関等の麻痺を防ぐには、積雪深の計測を行い、その情報を基に速やかに除
排雪を行う必要がある。
また、特開２００２−２１４３６４号公報に開示される測定方法では計測点の一点だけ
を計測しているため、動物等の痕跡による特異なデータを取り出す可能性がある。
交通機関等の麻痺を防ぐには、積雪深の計測を行い、その情報を基に速やかに除
排雪を行う必要がある。
また、特開２００２−２１４３６４号公報に開示される測定方法では計測点の一点だけ
を計測しているため、動物等の痕跡による特異なデータを取り出す可能性がある。
特開２０００−０８８９７１号公報に開示される超音波積雪深計は、温度と湿度の変
化と雪水の付着による影響を受けやすいため、計測精度が低下する。
また、積雪深計測の経過を何段階にも分けて、自動的に信号を出し、積雪深計測結
果（積雪深データ）を除排雪作業の時機情報として使いにくい。
化と雪水の付着による影響を受けやすいため、計測精度が低下する。
また、積雪深計測の経過を何段階にも分けて、自動的に信号を出し、積雪深計測結
果（積雪深データ）を除排雪作業の時機情報として使いにくい。
積雪深の計測にレーザ光線を利用することで、高精度な計測が可能になる。レーザ
光は気温、天候等の影響を殆んど受けないため、気象の変化の激しい積雪地帯等
においても有効である。しかし、従来の計測はレーザ光線が一点に当たるため誤差
が生じやすい。またレーザ光には人体に悪影響を及ぼすものもある。
光は気温、天候等の影響を殆んど受けないため、気象の変化の激しい積雪地帯等
においても有効である。しかし、従来の計測はレーザ光線が一点に当たるため誤差
が生じやすい。またレーザ光には人体に悪影響を及ぼすものもある。
また、公共交通機関（道路、鉄道）等においては、積雪深の計測値を基に除排雪の
時機情報を通報する必要があるが、従来の積雪計では積雪深の増加する経過の計
測情報を通報できない。
時機情報を通報する必要があるが、従来の積雪計では積雪深の増加する経過の計
測情報を通報できない。
積雪寒冷地においては、レーザ光線の発光部、受光部に、雪水が付着し発光受光
量が減少して計測精度が低下する。
量が減少して計測精度が低下する。
そこで、本発明は図１に示すように、積雪の表面に向けた、扇状に往復走査するス
キャナ(走査機)５の照射受光点Ａからレーザ光線を発光させ、積雪面による乱反射
光が照射受光点に戻ってくるまでの位相差を検出し、各計測点までの距離データを
計測する距離演算処理機能２０を備え、その距離データをリアルタイムに送信する
センサー部２と、前記センサー部２から受信した距離データを積雪深データ(雪の深
さ)に変える演算手段５２と、積雪深データをリアルタイムに出力する機能と、蓄積し
ておいて要求に応じて出力する機能と、予め積雪深データのしきい値を決めておき、
そのしきい値に達した時点で信号を出す機能と、積雪深情報を他のシステムに出
力する機能と、それぞれ独立した機能として持つ処理部３とからなることを特徴とし
ている。
キャナ(走査機)５の照射受光点Ａからレーザ光線を発光させ、積雪面による乱反射
光が照射受光点に戻ってくるまでの位相差を検出し、各計測点までの距離データを
計測する距離演算処理機能２０を備え、その距離データをリアルタイムに送信する
センサー部２と、前記センサー部２から受信した距離データを積雪深データ(雪の深
さ)に変える演算手段５２と、積雪深データをリアルタイムに出力する機能と、蓄積し
ておいて要求に応じて出力する機能と、予め積雪深データのしきい値を決めておき、
そのしきい値に達した時点で信号を出す機能と、積雪深情報を他のシステムに出
力する機能と、それぞれ独立した機能として持つ処理部３とからなることを特徴とし
ている。
また、前記処理部３では、前記センサー部２の発光受光点Ａから地面に垂直に当た
る点を基点Ｏとし、前記センサー部２から受信した距離データを走査角内の距離
データの中でレーザ光線が、その基点と交差する地面上の走査線上の距離デー
タを基準値（積雪深０ｍの距離データ）として記憶しておき、基準値と同じ走査線上
の軌跡での積雪面上の計測距離データと基準値との差を演算手段５２でし積雪深
データを求めることを特徴とする
る点を基点Ｏとし、前記センサー部２から受信した距離データを走査角内の距離
データの中でレーザ光線が、その基点と交差する地面上の走査線上の距離デー
タを基準値（積雪深０ｍの距離データ）として記憶しておき、基準値と同じ走査線上
の軌跡での積雪面上の計測距離データと基準値との差を演算手段５２でし積雪深
データを求めることを特徴とする
前記処理部では、前項で求められた積雪深データを連続隣り合わせた複数の積雪
深データの平均値を取り出すことで、動物等の痕跡による特異データを除外できる.
深データの平均値を取り出すことで、動物等の痕跡による特異データを除外できる.
また、スキャナ(走査機)の発光受光部に雪水が付着し、発光受光量の減少と計測精
度の低下を防止するために、レーザ光を妨げない薄型のフード６を取り付けることを
特徴とする。
度の低下を防止するために、レーザ光を妨げない薄型のフード６を取り付けることを
特徴とする。
本発明により、レーザ光線が走査角、例えば６０度（又は３０度）内を往復走査し、積
雪面までの距離を移動計測し、そのデータを記憶している基準値との差を演算し、
走査角範囲の特異データを除いた積雪深データが得られる。また、雪水分の浸入を
防ぎ高精度の積雪深データが得られ、必要に応じて積雪深情報を出力できる。
雪面までの距離を移動計測し、そのデータを記憶している基準値との差を演算し、
走査角範囲の特異データを除いた積雪深データが得られる。また、雪水分の浸入を
防ぎ高精度の積雪深データが得られ、必要に応じて積雪深情報を出力できる。
そこで、本発明は図１に示すように、積雪面ＳＬに向け固定設置したスキャナ６より、
レーザ光線（ＪＩＳの安全規格内）を発光させ、扇状に往復走査し積雪面ＳＬによる
反射光がスキャナ６に戻って来て受光するまでの位相差を検出し、演算処理して
距離を計測する。その距離データを送信するセンサー部２と、前記センサー部２
から受信した距離データを積雪深データ(雪の深さ)に変える演算手段と、積雪深デ
ータをリアルタイムか蓄積か要求に応じて出力する機能と、予め積雪深データのし
きい値を決めておき、そのしきい値に達した時点で信号を出す機能を持つ処理部３
からなる積雪深計測システム１である。
レーザ光線（ＪＩＳの安全規格内）を発光させ、扇状に往復走査し積雪面ＳＬによる
反射光がスキャナ６に戻って来て受光するまでの位相差を検出し、演算処理して
距離を計測する。その距離データを送信するセンサー部２と、前記センサー部２
から受信した距離データを積雪深データ(雪の深さ)に変える演算手段と、積雪深デ
ータをリアルタイムか蓄積か要求に応じて出力する機能と、予め積雪深データのし
きい値を決めておき、そのしきい値に達した時点で信号を出す機能を持つ処理部３
からなる積雪深計測システム１である。
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図２に示すのは本発明
の実施の形態に係わる積雪深計測システム１の設置例であり、この構成においては
、センサー２が大地Ｇに建植されたポール４に固定され、これらセンサー部２と処理部
３と電気的に接続されている。
の実施の形態に係わる積雪深計測システム１の設置例であり、この構成においては
、センサー２が大地Ｇに建植されたポール４に固定され、これらセンサー部２と処理部
３と電気的に接続されている。
前記センサー部２はその内部のスキャナ(走査機)６と距離演算機能２０とからなる。
前記スキャナ(走査機)６はレーザ光を発光し扇状に、例えば６０度（又は３０度）に亘
り３４０ポイント(又は１７０ポイント)往復走査照射し、乱反射光を受光するまでの位
相差を検出し、前記距離演算機能２０で演算処理し距離データを送信する。
前記スキャナ(走査機)６はレーザ光を発光し扇状に、例えば６０度（又は３０度）に亘
り３４０ポイント(又は１７０ポイント)往復走査照射し、乱反射光を受光するまでの位
相差を検出し、前記距離演算機能２０で演算処理し距離データを送信する。
前記処理部３は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等から構成される周知のものであり、電気的
に接続されたセンサー部２その他のシステムとの間でデータの入出力を行うと共に
所定のプログラムに従い演算処理し、データの蓄積等を行うものであり、上述した
図１中の演算手段５２はこの処理部３により行われる処理により構成されるもので
ある。
に接続されたセンサー部２その他のシステムとの間でデータの入出力を行うと共に
所定のプログラムに従い演算処理し、データの蓄積等を行うものであり、上述した
図１中の演算手段５２はこの処理部３により行われる処理により構成されるもので
ある。
この実施に係る積雪深計測システム１は、前記センサー部2でステップ２００に進み
距離演算機能２０で距離データを作成し、その距離データ基に演算し、スキャナ(走
査機)６のレーザ光の照射受光の中心点をＡとする。点Ａから地面ＧＬに対し垂直に
交わる点を基準点Ｏとし、点Ａと点Ｏの距離をａとする（センサー部２設置時に決ま
る）、∠ＢＡＣが３０度の場合１７０(６０度の場合３４０)のレーザ光線が扇状に走査す
るのでステップ２０１で∠ＢＡＣを１０分割（１分割分に１７のレーザ光線がある）し、そ
れぞれ分割した角の中間を通るレーザ光線がＧＬと交わる点を計測点Ｍとし、Ｂから
Ｃに向かってそれぞれＭ１，Ｍ２、・・・、Ｍ１０とする。点ＡからＧＬと交わる点までの距
離をステップ２０４で１分割分の平均値を求め、ＢからＣに向かってｍ１、ｍ２、・・・、
ｍ１０とし、基準値となり、点ＡとＭ１，Ｍ２、・・・、Ｍ１０を結ぶ線上で積雪面ＳＬと交
わる点を測定点ＸとしそれぞれＸ１、Ｘ２、・・・、Ｘ１０とし、点ＡとＸとの距離の１分割分
の平均値をそれぞれｘ１、ｘ２、・・・、ｘ１０とすると、Ｘ１，Ｘ２、・・・、Ｘ１０と地面ＧＬと垂
直に交わる距離ｄ１，ｄ２、・・・、ｄ１０が積雪深であり、ステップ２０５で次の通り算出
される。垂線ＡＯとスキャナ(走査機)の点Ａから計測点に向かうレーザ光線の照射方
向とで形成する角度をθとすると、∠ＭＡＯ＝∠ＸＡＯ＝θからＣＯＳθ＝ａ／ｍ＝ｄ
／（ｍ−ｘ）となり、積雪深 ｄ＝ａ−ｘＣＯＳθよって、それぞれのｄ１，ｄ２，・・・ｄ10が
求められ、前記処理部３においてステップ２０６で積雪深データをリアルタイムに出
力するか、蓄積しておいて要求に応じて出力する機能と、予め積雪深データｄに複
数のしきい値を決めておいて、その値に達した時点で信号を出力するかを判断し、
ステップ２０７に進み処理部３から積雪情報を他のシステムに出力する機能と、それ
ぞれ独立した機能を持たせることを特徴とする積雪深計測システム１とする。
距離演算機能２０で距離データを作成し、その距離データ基に演算し、スキャナ(走
査機)６のレーザ光の照射受光の中心点をＡとする。点Ａから地面ＧＬに対し垂直に
交わる点を基準点Ｏとし、点Ａと点Ｏの距離をａとする（センサー部２設置時に決ま
る）、∠ＢＡＣが３０度の場合１７０(６０度の場合３４０)のレーザ光線が扇状に走査す
るのでステップ２０１で∠ＢＡＣを１０分割（１分割分に１７のレーザ光線がある）し、そ
れぞれ分割した角の中間を通るレーザ光線がＧＬと交わる点を計測点Ｍとし、Ｂから
Ｃに向かってそれぞれＭ１，Ｍ２、・・・、Ｍ１０とする。点ＡからＧＬと交わる点までの距
離をステップ２０４で１分割分の平均値を求め、ＢからＣに向かってｍ１、ｍ２、・・・、
ｍ１０とし、基準値となり、点ＡとＭ１，Ｍ２、・・・、Ｍ１０を結ぶ線上で積雪面ＳＬと交
わる点を測定点ＸとしそれぞれＸ１、Ｘ２、・・・、Ｘ１０とし、点ＡとＸとの距離の１分割分
の平均値をそれぞれｘ１、ｘ２、・・・、ｘ１０とすると、Ｘ１，Ｘ２、・・・、Ｘ１０と地面ＧＬと垂
直に交わる距離ｄ１，ｄ２、・・・、ｄ１０が積雪深であり、ステップ２０５で次の通り算出
される。垂線ＡＯとスキャナ(走査機)の点Ａから計測点に向かうレーザ光線の照射方
向とで形成する角度をθとすると、∠ＭＡＯ＝∠ＸＡＯ＝θからＣＯＳθ＝ａ／ｍ＝ｄ
／（ｍ−ｘ）となり、積雪深 ｄ＝ａ−ｘＣＯＳθよって、それぞれのｄ１，ｄ２，・・・ｄ10が
求められ、前記処理部３においてステップ２０６で積雪深データをリアルタイムに出
力するか、蓄積しておいて要求に応じて出力する機能と、予め積雪深データｄに複
数のしきい値を決めておいて、その値に達した時点で信号を出力するかを判断し、
ステップ２０７に進み処理部３から積雪情報を他のシステムに出力する機能と、それ
ぞれ独立した機能を持たせることを特徴とする積雪深計測システム１とする。
スキャナ(走査機)６のレーザ光線の発光受光面に雪水が付着して距離データの精
度が低下するのを防止するために、フード（覆い金具）を施すことで距離データの精
度を高める
度が低下するのを防止するために、フード（覆い金具）を施すことで距離データの精
度を高める
レーザ光線は、レーザ安全基準（ＪＩＳＣ６８０２）のクラス１を使用しているので、本質
的に安全である。
的に安全である。
１ 積雪深計測システム
２ センサー部
３ 処理部
４ ポール
５ スキャナ
６ フード
Ａ 照射受光の中心点
Ｂ レーザ光線と地面との遠交点
Ｃ レーザ光線と地面との近交点
Ｍ Ａ点から地面との交点
Ｅ 計測点Ｘから地面に垂直に交わる点
Ｏ 基準点
Ｇ 大地
ＧＬ 地面
Ｓ 積雪
ＳＬ 積雪面
θ ∠ＸＡＯ＝∠ＭＡＯ
Ｘ 積雪面計測点
ｄ Ｘ点の積雪の深さ
10 受光部
20 距離演算部
30 出力部
52 演算部
２ センサー部
３ 処理部
４ ポール
５ スキャナ
６ フード
Ａ 照射受光の中心点
Ｂ レーザ光線と地面との遠交点
Ｃ レーザ光線と地面との近交点
Ｍ Ａ点から地面との交点
Ｅ 計測点Ｘから地面に垂直に交わる点
Ｏ 基準点
Ｇ 大地
ＧＬ 地面
Ｓ 積雪
ＳＬ 積雪面
θ ∠ＸＡＯ＝∠ＭＡＯ
Ｘ 積雪面計測点
ｄ Ｘ点の積雪の深さ
10 受光部
20 距離演算部
30 出力部
52 演算部
Claims (4)
- 積雪の表面に向けたスキャナにより、レーザ光線を発光させ、扇状に往復
走査し、積雪面による反射光がスキャナに戻って来るまでの位相差を検出し、演算
処理して距離を計測する、その距離データを送信するセンサー部と、前記センサー
部から受信した距離データを積雪深データに変える演算手段と、積雪深
データをリアルタイムに出力する機能と、蓄積しておいて要求に応じて出力する機能
と、予め積雪深データのしきい値を決めておき、そのしきい値に達した時点で信号を
出力する機能と、それぞれを独立した機能として持つ処理部からなることを特徴とす
る積雪深計測システム。 - 前記処理部では、前記センサー部から受信した距離データを走査角内の距離デー
タの中でレーザ光線が地面に垂直に当たる点を基点とし、その基点と交差する地面
上の走査線上を基準値として記憶しておき、基準値と同
じ走査線上の軌跡での積雪面上の計測距離データと基準値との差を演算し積雪深
データを求めることを特徴とする請求項１に記載の積雪深計測システム。 - 前記処理部では、請求項２で求められた積雪深データを連続隣り合わせた複数の
積雪深データの平均値を取り出すことで、動物等の痕跡による特異なデータを除外
できることを特徴とする請求項１に記載の積雪深計測システム。 - 前記センサー部のスキャナから扇状のレーザ光線を発光している発光部に、
レーザ光線を妨げない薄型のフードを取り付けることで、雪水分の浸入付着を防止
することを特徴とする積雪深計測システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010012939A JP2011149894A (ja) | 2010-01-25 | 2010-01-25 | 積雪深計測システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010012939A JP2011149894A (ja) | 2010-01-25 | 2010-01-25 | 積雪深計測システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011149894A true JP2011149894A (ja) | 2011-08-04 |
Family
ID=44536999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010012939A Pending JP2011149894A (ja) | 2010-01-25 | 2010-01-25 | 積雪深計測システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2011149894A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017188476A1 (ko) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | 주식회사 웨더피아 | 적설량 측정 장치 및 방법 |
| CN108225210A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-06-29 | 华东建筑设计研究院有限公司 | 激光雪深度计及其测量系统和测量方法 |
| JP2019138866A (ja) * | 2018-02-15 | 2019-08-22 | 株式会社Ihi | 物体検知装置 |
| CN113959340A (zh) * | 2021-09-23 | 2022-01-21 | 中大(海南)智能科技有限公司 | 激光测距系统、方法、装置及存储介质 |
-
2010
- 2010-01-25 JP JP2010012939A patent/JP2011149894A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017188476A1 (ko) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | 주식회사 웨더피아 | 적설량 측정 장치 및 방법 |
| JP2019138866A (ja) * | 2018-02-15 | 2019-08-22 | 株式会社Ihi | 物体検知装置 |
| CN108225210A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-06-29 | 华东建筑设计研究院有限公司 | 激光雪深度计及其测量系统和测量方法 |
| CN113959340A (zh) * | 2021-09-23 | 2022-01-21 | 中大(海南)智能科技有限公司 | 激光测距系统、方法、装置及存储介质 |
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