JP2016065824A - 水位判定システム、判定装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】水位の誤判定を抑制し、確実に水位を判定し、正確な水位情報を提供することが可能な水位判定システム、判定装置及びプログラムを提供する。【解決手段】無線信号を定期的に送信するように構成された端末装置２０と、無線信号を受信し、端末装置が設けられた位置における水位を判定する判定装置３０と、からなる水位判定システム１０であって、判定装置は、無線信号の受信強度を計測する計測部３１と、計側部によって計測された一連の無線信号の受信強度の変化に基づいて、端末装置が水面上に位置している第１の状態にあるか、端末装置が水中に位置している第２の状態にあるか、又は端末装置が水面付近に位置している第３の状態にあるかを判定する判定部３２と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、河川などの水位を判定する水位判定システム、水位の判定を行う判定装置及びプログラムに関する。

例えば河川や湖沼、ダムなどには、その水位を計測するための装置が設けられている。この水位計測装置の一例として、所定の水位に対応する河川の流域上の位置に送信機を設置し、当該送信機から送信される信号の強度によって当該送信機が水中にあるか又は水上にあるかを判定する構成を有する装置が提案されている。

例えば、特許文献１には、発信部及び受信部を有し、発信部のセンサ部分が水面下となった場合に両者の通信電波が途絶える性質を利用して水位を検知する水位確認システムが開示されている。

特開2012-154911号公報

上記のような水位計測装置には、風や波の影響を受け、一時的に水位の変動が生じた場合、誤った結果を出力する場合があった。また、河川を流れている浮遊物などが送信機に付着した場合、水位の変動が生じていないにもかかわらず、水位が上昇したと誤検出する場合があった。このような水位の誤検出は、災害時などの緊急事態においては致命的なものとなる可能性がある。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、水位の誤判定を抑制し、確実に水位を判定し、正確な水位情報を提供することが可能な水位判定システム、判定装置及びプログラムを提供することを目的としている。

本発明による水位判定システムは、無線信号を定期的に送信するように構成された端末装置と、無線信号を受信し、端末装置が設けられた位置における水位を判定する判定装置と、からなる水位判定システムであって、判定装置は、無線信号の受信強度を計測する計測部と、計側部によって計測された一連の無線信号の受信強度の変化に基づいて、端末装置が水面上に位置している第１の状態にあるか、端末装置が水中に位置している第２の状態にあるか、又は端末装置が水面付近に位置している第３の状態にあるかを判定する判定部と、を有することを特徴としている。

また、本発明による判定装置は、端末装置から定期的に送信された無線信号を受信し、端末装置が設けられた位置における水位を判定する判定装置であって、無線信号の受信強度を計測する計測部と、計側部によって計測された一連の無線信号の受信強度の変化に基づいて、端末装置が水面上に位置している第１の状態にあるか、端末装置が水中に位置している第２の状態にあるか、又は端末装置が水面付近に位置している第３の状態にあるかを判定する判定部と、を有することを特徴としている。

また、本発明によるプログラムは、コンピュータを、端末装置から定期的に送信された無線信号を受信し、端末装置が設けられた位置における水位を判定する判定装置であって、無線信号の受信強度を計測する計測部と、計側部によって計測された一連の無線信号の受信強度の変化に基づいて、端末装置が水面上に位置している第１の状態にあるか、端末装置が水中に位置している第２の状態にあるか、又は端末装置が水面付近に位置している第３の状態にあるかを判定する判定部と、を有する判定装置として機能させることを特徴としている。

（ａ）は、実施例１の水位判定システムの構成を示すブロック図であり、（ｂ）は、実施例１の水位判定システムの設置例を示す図である。 （ａ）は、判定装置の判定内容及び端末装置の信号送信モードの対応関係を示す図であり、（ｂ）は、実施例１の水位判定システムにおける判定装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施例１の水位判定システムにおける判定装置の判定内容の変化及びその変化条件を示す図である。 （ａ）は、実施例１の水位判定システムの詳細動作を示すタイムチャートであり、（ｂ）はその動作タイミング毎における水位の状態を示す図である。 実施例１の水位判定システムの詳細動作を示すタイムチャートである。 （ａ）及び（ｂ）は、実施例１の変形例１及び２に係る水位判定システムにおける端末装置の設置例を示す図である。 実施例２に係るプログラムの構成を示すブロック図である。

以下、図を用いて本発明の実施例について説明する。

図１（ａ）は、実施例１に係る水位判定システム１０の構成を示すブロック図である。図１（ｂ）は、水位システム１０の設置例を示す断面図である。水位判定システム１０は、無線による通知信号（以下、無線信号と称する）ＮＳを定期的に送信するように構成された端末装置２０と、無線信号ＮＳを受信し、端末装置２０が設けられた位置における水位を判定する判定装置３０と、からなる。

本実施例においては、水位判定システム１０が河川ＲＶの水面ＷＳの位置を判定し、その判定内容を示す情報を提供する場合について説明する。図１（ｂ）は、河川ＲＶの断面図を模式的に示している。また、図１（ｂ）においては、川の水ＲＷ及び堤防ＢＫの部分にハッチングを施している。なお、水位判定システム１０は、河川ＲＶに限らず、ダムや湖沼、港などに設けられ、当該ダムや湖沼、港などの水位を提供することも可能である。

端末装置（以下、単に端末と称する場合がある）２０は、河川ＲＶの川底ＲＢを基準面ＲＳとし、川底ＲＢから高さＬだけ高い（鉛直方向に離れた）位置に設けられている。ここでは、この端末２０が設けられた位置の基準面ＲＳからの高さＬが判定すべき河川ＲＶの水位レベルに対応するものとする。図１（ｂ）に示すように、端末２０は、水位レベルＬに対応する堤防ＢＫの側面（表法面）ＳＷに設けられている。また、判定装置３０は、堤防ＢＫの天端に設けられ、端末２０との無線通信を行う。例えば、端末２０及び判定装置３０間の通信は、電波によって行う。すなわち、無線信号ＮＳは電波による信号である。

端末２０は、無線信号ＮＳを生成する生成部２１と、一定強度を有する無線信号ＮＳを定期的かつ断続的に送信するように構成された送信部２２を有している。また、端末２０は、低頻度で無線信号ＮＳを送信する低頻度モードＭ１と、高頻度で無線信号ＮＳを送信する高頻度モードＭ２とを有している。低頻度モードＭ１及び高頻度モードＭ２は、判定装置３０からの制御信号ＣＳによって切替えられる。

判定装置３０は、無線信号ＮＳの強度を計測する計側部３１と、計側部３１によって計測された一連の無線信号ＮＳの受信強度の変化に基づいて、端末装置２０が設けられた位置における水位を判定する判定部３２とを有している。具体的には、判定部３２は、所定期間の無線信号ＮＳの受信強度の変化を集計し、端末２０の近傍における水面ＷＳの位置を判定する。また、判定装置３０は、低頻度モードＭ１及び高頻度モードＭ２を切替える制御信号ＣＳを送信する制御部３３と、判定部３２の判定結果に基づいて水位を示す情報を出力する出力部３４と、を有している。

端末２０は、河川ＲＶの水位が水位レベルＬよりも低い場合、水面ＷＳから露出する。一方、河川ＲＶの水位が水位レベルＬよりも高い場合、端末２０は水没する。端末２０からの無線信号ＮＳは、端末２０が水没している場合にはその受信強度が比較的小さい又は判定装置３０に伝送されない（途絶える）。一方、端末２０が水面ＷＳから露出している場合、無線信号ＮＳは、川の水ＲＷの影響を受けにくいため、比較的大きな受信強度を保った状態で判定装置３０に受信される。

図２（ａ）は、判定部３２の判定動作、端末２０の送信動作及び出力部３４の出力動作の概要を示す図である。まず、判定部３２は、端末２０が水面ＷＳ上に位置している状態（第１の状態）Ｓ１、すなわち端末２０が水面ＷＳから露出している状態にあることを判定する。以下においては、この状態Ｓ１を単に水上状態Ｓ１と称する。次に、判定部３２は、端末２０が水中に位置している状態（第２の状態）Ｓ２、すなわち、水面ＷＳが端末２０よりも上部に位置し、端末２０が水没している状態にあることを判定する。以下においては、この状態Ｓ２を水中状態Ｓ２と称する。

また、判定部３２は、端末２０が水面ＷＳ付近に位置している状態（第３の状態）Ｓ３、すなわち、水面ＷＳが端末２０付近に位置し、河川ＲＶの水位が水位レベルＬに近い状態にあることを判定する。以下においては、この状態Ｓ３を水面付近状態Ｓ３と称する。また、判定部３２は、端末２０及び判定装置３０間の信号経路が遮蔽物（川の水ＲＷ以外の物体）によって遮蔽されている状態（第４の状態）にあることを判定する。遮蔽物とは、例えば流木や魚、船舶などである。以下においては、この状態Ｓ４を遮蔽状態Ｓ４と称する。

また、制御部３３は、判定部３２が水上状態Ｓ１、水中状態Ｓ２及び遮蔽状態Ｓ４を判定した場合、端末２０に対して、低頻度モードＭ１を指示する制御信号ＣＳを送信する。従って、これら３つの状態の場合においては、端末２０は低頻度モードＭ１で無線信号ＮＳを送信する。一方、制御部３３は、判定部３２が水面付近状態Ｓ３と判定した場合、端末２０に対して、高頻度モードＭ２を指示する制御信号ＣＳを送信する。従って、水面付近状態Ｓ３の場合においては、端末２０は高頻度モードＭ２で無線信号ＮＳを送信する。

また、出力部３４は、水上状態Ｓ１及び水中状態Ｓ２を示す情報を選択的に出力するように構成されている。出力部３４は、判定部３２が水上状態Ｓ１及び水中状態Ｓ２を判定した場合、それぞれ、そのまま水上状態Ｓ１及び水中状態Ｓ２を示す情報を出力する。出力部３４は、判定部３２が水上状態Ｓ１を判定した場合、例えば、現在の河川ＲＶの水位は水位レベルＬ以下であることを示す情報を出力する。また、判定部３２が水中状態Ｓ２を判定した場合、例えば、現在の河川ＲＶの水位は水位レベルＬを越えていることを示す情報を出力する。

例えば、河川ＲＶが氾濫する危険水位として水位レベルＬを設定した場合、例えば出力部３４は水中状態Ｓ２を示す文字情報を出力する。出力部３４からの出力情報は、例えば外部装置（図示せず）に伝送され、文字として外部装置に表示される。また、出力部３４からの出力情報に基づいて、例えば外部装置からアラーム音として再生されてもよい。

出力部３４は、判定部３２が水面付近状態Ｓ３を判定した場合、その水面付近状態Ｓ３の出力を保留する。具体的には、出力部３４は、水面付近状態Ｓ３を出力せず、その直前に出力していた内容を維持する（継続して直前の出力情報を出力する）。また、出力部３４は、判定部３２が遮蔽状態Ｓ４を判定した場合、水上状態Ｓ１を示す情報を出力する。

図２（ｂ）は、判定装置３０の計側部３１及び判定部３２の詳細構成を示すブロック図である。計側部３１及び判定部３２には、水上状態Ｓ１、水中状態Ｓ２、水面付近状態Ｓ３及び遮蔽状態Ｓ４を判定するために、図２（ｂ）に示すようなレジスタ及びカウンタが設けられている。

まず、計側部３１は、水上状態Ｓ１を判定する無線信号ＮＳの強度の基準値（水上判定強度値、第２の強度値）Ｖ１と、水中状態Ｓ２を判定する無線信号ＮＳの受信強度の基準値（水中判定強度値、第１の強度値）Ｖ２と、を有している。具体的には、計側部３１は、無線信号ＮＳの受信強度を計測し、当該受信強度と、水上判定強度値Ｖ１及び水中判定強度値Ｖ２と、を比較する。計側部３１は、受信した無線信号ＮＳが水上判定強度値Ｖ１を超える強度を有している場合、水上状態Ｓ１に対応する無線信号ＮＳを受信したと算出する。また、計側部３１は、受信した無線信号ＮＳが水中判定強度値Ｖ２未満の強度を有している場合、水中状態Ｓ２に対応する無線信号ＮＳを受信したと算出する。

例えば、計側部３１は、受信した無線信号ＮＳの減衰レベルに基づいて無線信号ＮＳの計測及び算出を行う。例えば、端末２０が水面ＷＳから露出している場合、無線信号ＮＳは川の水ＲＷの影響を受けない。従って、無線信号ＮＳの減衰レベルは比較的小さいものとなり、計側部３１は、受信した無線信号ＮＳが水上状態Ｓ１に対応する強度を有すると算出する。一方、端末２０が水没している場合、無線信号ＮＳは川の水ＲＷの影響を受ける。従って、無線信号ＮＳの減衰レベルは比較的大きいものとなり、計側部３１は、受信した無線信号ＮＳが水中状態Ｓ２に対応する強度を有すると算出する。

次に、判定部３２は、水上カウンタＣ１を有している。計側部３１によって無線信号ＮＳが水上判定強度値Ｖ１を超える受信強度を有していることが算出された場合、水上カウンタＣ１は増加する。一方、計側部３１によって無線信号ＮＳが水中判定強度値Ｖ２未満の受信強度を有していることが算出された場合、水上カウンタＣ１は減少する。

また、判定部３２は、水中カウンタＣ２を有している。計側部３１によって無線信号ＮＳが水上判定強度値Ｖ１を超える受信強度を有していることが算出された場合、水中カウンタＣ２は減少する。一方、計側部３１によって無線信号ＮＳが水中判定強度値Ｖ２未満の受信強度を有していることが算出された場合、水中カウンタＣ２は増加する。判定部３２は、水上及び水中カウンタＣ１及びＣ２を用いて、無線信号ＮＳを集計する。

また、判定部３２は、水上判定カウンタ値Ｄ１を有している。判定部３２は、水上カウンタＣ１のカウンタ値が水上判定カウンタ値Ｄ１を超えることを、端末２０が水上状態Ｓ１にあること判定する条件の１つとして有している。また、判定部３２は、水中判定カウンタ値Ｄ２を有している。判定部３２は、水中カウンタＣ２のカウンタ値が水中判定カウンタ値Ｄ２を超えることを、端末２０が水中状態Ｓ２にあることを判定する条件の１つとして有している。

また、判定部３２は、水中カウンタ連続増加フラグ（以下、単にフラグと称する）Ｆを有している。フラグＦは、判定部３２が水上状態Ｓ１を判定している場合において水中カウンタＣ２のカウンタ値が「０」以外を示すと有効となる（アサートされる）。フラグＦは、アサート後に水中カウンタＣ２のカウンタ値が減少すると無効となる（ネゲートされる）。判定部３２は、フラグがアサートされた状態で水中カウンタＣ２のカウンタ値が水中判定カウンタ値Ｄ２を超えた場合、遮蔽状態Ｓ４を判定する。

なお、フラグＦは、判定部３２が水中状態Ｓ２及び水面付近状態Ｓ３を判定している場合において水中カウンタＣ２のカウンタ値が「０」以外を示してもアサートされない。

図３（ａ）及び（ｂ）は、判定部３２の判定内容の変化及びその変化条件を示す図である。まず、判定部３２は、水上カウンタＣ１が水上判定カウンタ値Ｖ１を超えており、水中カウンタＣ２が「０」の場合、水上状態Ｓ１を判定する。

判定部３２は、端末２０が水上状態Ｓ１にあることを判定している場合において、水中判定強度値Ｖ２未満の受信強度を有する無線信号ＮＳを受信した場合、端末２０が水面付近状態Ｓ３にあると判定する。具体的には、判定部３２は、水上状態Ｓ１を判定している状態において、水上カウンタＣ１が減少し、水中カウンタＣ２が増加した場合、水面付近状態Ｓ３に判定内容を変化させる（変化点ＣＰ１）。変化点ＣＰ１は、例えば、水位が上昇した場合の他、風や波などで一時的にカウンタ値が変動した場合に対応する。なお、遮蔽物が端末２０を遮蔽している場合も変化点ＣＰ１に対応する。

判定部３２は、端末２０が水面付近状態Ｓ３にあることを判定している場合において、水中判定強度値Ｖ２未満の受信強度を有する無線信号ＮＳと水上判定強度値Ｖ１を超える受信強度を有する無線信号ＮＳとを繰り返し受信した後、水中判定強度値Ｖ２未満の受信強度を有する無線信号ＮＳを所定回数（水中判定回数）だけ受信した場合、端末２０が水中状態Ｓ２にあること判定する。

具体的には、判定部３２は、水面付近状態Ｓ３を判定している状態において、水上カウンタＣ１及び水中カウンタＣ２が共に増減を繰り返した後、水中カウンタＣ２が水中判定カウンタ値Ｄ２（水中判定回数）以上となった場合、水中状態Ｓ２に判定内容を変化させる（変化点ＣＰ２）。変化点ＣＰ２は、水位がさらに上昇し、水位レベルＬを超えた場合に対応する。

判定部３２は、端末２０が水中状態Ｓ２にあることを判定している場合において、水上判定強度値Ｖ１を超える受信強度を有する無線信号ＮＳを受信した場合、端末２０が水面付近状態Ｓ３にあること判定する。具体的には、判定部３２は、水中状態Ｓ２を判定している状態において、水中カウンタＣ２が水中判定カウンタ値Ｄ２未満となった場合、水面付近状態Ｓ３に判定内容を変化させる（変化点ＣＰ３）。変化点ＣＰ３は、水位が低下した場合の他、風や波などで一時的にカウンタ値が変動した場合に対応する。

判定部３２は、端末２０が水面付近状態Ｓ３にあることを判定している場合において、水上判定強度値Ｖ１を超える受信強度を有する無線信号ＮＳを所定回数（水上判定回数）だけ受信した場合、端末２０が水上状態Ｓ１にあること判定する。具体的には、判定部３２は、水面付近状態Ｓ３を判定している状態において、水上カウンタＣ１が水上判定カウンタ値Ｄ１（水上判定回数）以上となった場合、水上状態Ｓ１に判定内容を変化させる（変化点ＣＰ４）。変化点ＣＰ４は、水位が低下し、水位レベルＬを下回った場合に対応する。

判定部３２は、端末２０が水面付近状態Ｓ３にあることを判定している場合において、水中判定強度値Ｖ２未満の受信強度を有する無線信号ＮＳを継続的に受信した場合、端末２０が遮蔽状態Ｓ４にあることを判定する。具体的には、判定部３２は、水面付近状態Ｓ３を判定している状態において、水上カウンタＣ１が減少し、水中カウンタが増加した後、すなわちフラグＦがアサートされた状態で、水中カウンタＣ２が水中判定カウンタ値Ｄ２以上となった場合、遮蔽状態Ｓ４に判定内容を変化させる（変化点ＣＰ５）。変化点ＣＰ５は、端末２０を遮蔽物が覆うなど、端末２０及び判定装置３０間の信号経路途中に遮蔽物が介在しており、実際には水位が水位レベルＬ以下の場合に対応する。

なお、端末２０を遮蔽物が覆っている場合、河川ＲＶの水位は水位レベルＬに達していないにもかかわらず、水中カウンタＣ２が水中判定カウンタ値Ｄ２に達する。この場合、水上カウンタＣ１は増加することなく、水中カウンタＣ２のみが増加する。一方、実際に水位が上昇して変化点ＣＰ１及びＣＰ２を経て水上状態Ｓ１から水中状態Ｓ２に至る場合、水面付近状態Ｓ３において水上カウンタＣ１及び水中カウンタＣ２の両方が増減することが予想される。判定部３２は、水面付近状態Ｓ３を判定した後、このカウンタ値の変動の差異に基づいて、遮蔽状態Ｓ４を判定するか、水中状態Ｓ２を判定するかを決定する。

また、判定部３２は、遮蔽状態Ｓ４と判定している状態において、水上判定強度値Ｖ１を超える受信強度を有する無線信号ＮＳを所定回数だけ受信した場合、端末２０が水上状態Ｓ１にあることを判定する。具体的には、判定部３２は、遮蔽状態Ｓ４を判定している状態において、水上カウンタＣ１が増加し、水中カウンタＣ２が減少した後、水中カウンタＣ２が水中判定カウンタ値Ｄ２未満のカウンタ値を示した場合、その判定内容を水上状態Ｓ１に変化させる（変化点ＣＰ６）。変化点ＣＰ６は、遮蔽物が除去されてしばらく経過した場合に対応する。

図４（ａ）及び（ｂ）は、水位判定システム１０の詳細動作例を、時系列で模式的に示す図である。図４（ａ）及び（ｂ）を用いて、河川ＲＶの水面ＷＳが水位レベルＬを超えて上昇した後、水位レベルＬ以下に低下した場合の判定装置３０の判定動作例を示す。以下においては、水上判定カウンタ値Ｄ１及び水中判定カウンタ値Ｄ２を「６」に設定した場合について説明する。

初期状態として、判定装置３０は水上状態Ｓ１を判定している。具体的には、水中カウンタＣ２が「０」を示し、水上カウンタＣ１が増加している。ここでは、制御部３３は端末２０に低頻度モードＭ１を指令している。次に、水中判定強度値Ｖ２未満の強度を有する無線信号ＮＳを受信したタイミングｔ１において、水中カウンタＣ２が「０」から「１」に増加する。ここで、判定部３２は判定内容を水面付近状態Ｓ３に変化させる。同時に、制御部３３は、端末２０に高頻度モードＭ２を指令する。また、フラグＦがアサートされ、フラグＦの値が「０」から「１」に変化する。

その後、水上カウンタＣ１及び水上カウンタＣ２が共に増減を繰り返し、タイミングｔ２で水中カウンタＣ２が水中判定カウンタ値Ｄ２である「６」に達する。ここで、判定部３２は、判定内容を水中状態Ｓ２に切替える。同時に、制御部３３は端末２０に低頻度モードＭ１を指令する。なお、水中カウンタＣ２が水中判定カウンタ値Ｄ２に達する前に水上カウンタＣ１が増減を繰り返したため、フラグＦがネゲートされる。

続いて、水位が低下することによって水中カウンタＣ２が減少し、タイミングｔ３において、水中カウンタＣ２が水中判定カウンタ値Ｄ２である「６」未満となる。ここで、判定部３２は、その判定内容を水面付近状態Ｓ３に変化させる。また、制御部３３は端末２０に高頻度モードＭ２を指令する。その後、水上カウンタＣ１が増加し、水中カウンタＣ２が減少した後、タイミングｔ４において、水上カウンタＣ１が水上判定カウンタ値Ｄ１（「６」）を超える。ここで、判定部３２は水上状態Ｓ１を判定し、制御部３３は端末２０に低頻度モードＭ１を指令する。

なお、ここでは、水上判定カウンタ値Ｄ１及び水中判定カウンタ値Ｄ２が「６」に設定される場合について説明するが、水上及び水中判定カウンタ値Ｄ１及びＤ２は適宜変更することが可能である。例えば、水上判定カウンタ値Ｄ１を「５」に設定し、水中判定カウンタ値Ｄ２を「７」に設定してもよい。また、水上判定カウンタ値Ｄ１及び水中判定カウンタ値Ｄ２に最大値が設けられていてもよい。例えば、水上及び水中判定カウンタ値Ｄ１及びＤ２の最大値を「１０」に設定することが可能である。

なお、出力部３４は、タイミングｔ１以前は水上状態Ｓ１を出力し、タイミングｔ１〜ｔ２の間は水上状態Ｓ１（直前の出力内容）を出力し、タイミングｔ２でその出力内容を水中状態Ｓ２に切替える。また、出力部３４は、その後、タイミングｔ４までは水中状態Ｓ２を出力し、タイミングｔ４でその出力内容を水上状態Ｓ１に切替える。このように水位判定システム１０は動作する。

次に、図５を用いて、判定部３２が遮蔽状態Ｓ４を判定する場合の判定装置３０の動作例について説明する。まず、タイミングｔ１までは、判定部３２は水上状態Ｓ１を判定し、制御部３３は端末２０に低頻度モードＭ１を指令する。水中判定強度値Ｖ２未満の強度を有する無線信号ＮＳを受信したタイミングｔ１において、水中カウンタＣ２が「０」から「１」に増加する。ここで、判定部３２は判定内容を水面付近状態Ｓ３に変化させる。同時に、制御部３３は、端末２０に高頻度モードＭ２を指令する。また、フラグＦがアサートされ、フラグＦの値が「０」から「１」に変化する。

タイミングｔ１〜ｔ２の間においては、端末２０及び判定装置３０間の信号経路が遮蔽物によって遮蔽されているため、水中カウンタＣ２は増加するが、水上カウンタＣ１は増加しない。従って、フラグＦはアサートされた状態のまま水中カウンタＣ２のみが増加した後、タイミングｔ２において、水中カウンタＣ２が水中判定カウンタ値Ｄ２（「６」）に達する。ここで、判定部３２はその判定内容を遮蔽状態Ｓ４に変化させ、制御部３３は端末２０に低頻度モードＭ１を指令する。

その後、遮蔽物が除去されると、水上カウンタＣ１が増加し、水中カウンタＣ２が減少した後、タイミングｔ３において、水中カウンタＣ２は水中判定カウンタ値Ｄ２（「６」）未満となる。ここで、判定部３２は、その判定内容を水上状態Ｓ１に変化させる。なお、出力部３４は、いずれのタイミングでも水上状態Ｓ１を出力している。

本実施例においては、判定装置３０は、判定部３２によって、無線信号ＮＳを集計する。また、判定部３２は、その集計結果に基づいて、水面ＷＳが端末２０の下部及び上部に位置しているそれぞれ水上状態Ｓ１及び水中状態Ｓ３に加え、水面ＷＳが端末２０付近に位置している水面付近状態Ｓ３を判定する。従って、波などで一時的に水中状態Ｓ２を示す強度を有する無線信号ＮＳを受信した場合でも、一旦水面付近状態Ｓ３を判定することで、水中状態Ｓ２を誤判定することが抑制される。

具体的には、判定部３２が水面付近状態Ｓ３を判定した場合、その判定直後においては、実際に水面ＷＳが端末２０付近に位置している（水位が上昇している）のか、それとも他の要因で一時的に水面付近状態Ｓ３を判定しているかを確定することができない。本実施例においては、この場合を第３の状態とし、水上及び水中の判定を行わない。従って、無線信号ＮＳの瞬時値による誤判定を抑制し、より正確に水位状態を判定することが可能となる。

また、端末２０が低頻度モードＭ１及び高頻度モードＭ２を有している。また、判定部３２が水面付近状態Ｓ３を判定した場合、端末２０に対して高頻度モードＭ２を指示する制御信号ＣＳを送信する制御部３３を有している。従って、水面付近状態Ｓ３を判定してから実際の水位状態を判定するまでの時間が短縮される。従って、最終判定としての出力部３４の出力内容が迅速に決定され、正確かつ早期に水位情報を提供することが可能となる。一方で、水上及び水中の判定を行っている間は、低頻度での無線信号ＮＳの通信を行うことにより、端末２０及び判定装置３０の省電力化を測ることができる。

なお、本実施例においては、端末２０及び判定装置３０を含む水位判定システム１０によって水位を提供する場合について説明したが、端末２０及び判定装置３０は、単体でも一定の効果を奏することできる。例えば、判定装置３０は、端末２０ではなく、信号の送信モードの切替え機能を有していない他の信号送信手段との通信を行っても正確な水位の判定を行うことが可能である。

また、判定部３２が無線信号ＮＳを集計する場合について説明したが、無線信号ＮＳは判定部３２以外の他の部分によって集計されてもよい。例えば判定装置３０が無線信号ＮＳを集計する集計部（図示せず）を有し、当該集計部による集計結果を判定部３２に出力してもよい。この場合、集計部が水上及び水中カウンタＣ１及びＣ２を有していてもよい。

また、判定装置３０は、判定部３２及び出力部３４を有する場合について説明したが、判定装置３０は、出力部３４を有していなくてもよい。判定装置３０は判定部３２を有し、出力部３４の機能を他の外部装置に持たせてもよい。また、水上又は水中の出力のみならず、判定部３２の内容をそのまま出力する構成を有していてもよい。この場合、例えば水面付近状態Ｓ３を示す出力内容としては、例えば、再判定中又は判定待ちを示す情報を出力するように構成することも可能である。すなわち、出力部３４の機能は必須ではない。

図６（ａ）及び（ｂ）は、水位判定システム１０の他の構成例（変形例１及び２）を示す図である。図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、判定装置３０Ａは、複数の端末装置の各々からの無線信号ＮＳを受信し、複数の端末装置の各々が設けられた位置における水位を判定することが可能である。なお、変形例１及び２においては、端末２０の設置数及び設置場所と判定装置３０Ａ（判定部３２Ａ）の構成が実施例１とは異なる。

図６（ａ）は、水位判定システム１０の他の設置例（変形例１）を示す断面図である。図６（ａ）に示す設置例では、判定装置３０Ａは、２つの端末装置２０（端末装置２０Ａ及び２０Ｂ）の各々からの無線信号ＮＳを受信し、２つの端末２０Ａ及び２０Ｂの各々が設けられた位置における水位を判定する。本変形例においては、端末装置２０Ａ及び２０Ｂは、互いに異なる水位レベルＬ１及びＬ２に対応する位置に設けられる。この場合、より正確な水位の判定を行うことが可能となる。

具体的には、判定装置３０Ａの判定部３２Ａは、端末２０Ａ及び２０Ｂの両方からの無線信号ＮＳを考慮して総合的に水位（水面ＷＳの位置）を判定する。例えば、端末２０Ａにおいて遮蔽状態Ｓ４を判定し、端末２０Ｂにおいて水中状態Ｓ２を判定した場合、実際には水位レベルＬ２を超えている場合が考えられる。この場合でも、例えば危険な内容となる判定内容を優先することにより、正確に水位を判定することが可能となる。具体的には、判定部３２Ａは、端末２０Ａ及び２０Ｂのうち、端末２０Ｂに対する判定内容を最終判定内容として確定する。従って、より高い精度で、より高い自由度で水位を提供することが可能となる。

図６（ｂ）は、水位判定システム１０の他の設置例（変形例２）を示す上面図である。図６（ｂ）に示す設置例では、判定装置３０Ａに対して、６つの端末装置２０（端末装置２０Ｂ１、２０Ｂ２、２０Ｂ３、２０Ｂ４、２０Ｂ５及び２０Ｂ６）が設けられる。端末装置２０Ｂ１、２０Ｂ２、２０Ｂ３、２０Ｂ４、２０Ｂ５及び２０Ｂ６は、同一の水位レベル（例えば水位レベルＬ２）に対応する位置に設けられる。この場合、より正確な水位の判定を短時間で行うことが可能となる。

例えば、図６（ｂ）に示すように、判定部３２Ａは、河川ＲＶにおいて端末２０Ｂ５を覆うように遮蔽物ＢＬが存在している場合、端末２０Ｂ５が水面付近状態Ｓ３を経て遮蔽状態Ｓ４にあることを判定することが予想される。しかし、判定部３２Ａは、他の端末２０Ｂ１、２０Ｂ２、２０Ｂ３、２０Ｂ４及び２０Ｂ６が水上状態Ｓ１にあることを判定している。このとき、判定部３２Ａは、端末２０Ｂ５以外の端末に対する判定内容を最終判定内容とする。従って、早期に遮蔽状態Ｓ４を確定することが可能となる。従って、正確かつ迅速な水位の提供を行うことが可能となる。また、早期に遮蔽状態Ｓ４を確定することによって、端末２０を早期に高頻度モードＭ２から低頻度モードＭ１に切替えることが可能となり、省電力化を図ることが可能となる。

変形例１及び２においては、判定部３２Ａは、複数の端末装置２０の各々が水上状態Ｓ１、水中状態Ｓ２及び水面付近状態Ｓ３にあること判定する。また、判定部３２Ａは、当該判定内容の各々に矛盾が生じた場合、複数の端末２０のうち、一部の端末に対する判定内容を最終判定内容とする。従って、判定装置３０Ａの判定内容、判定速度及び判定精度が向上する。

なお、変形例１及び２のような端末２０の設置例は、互いに組み合わせて構成することが可能である。例えば、複数の端末２０を判定装置３０に対して設置し、複数の端末２０のうち、一部を異なる水位レベルに対応するように、他の一部を同一の水位レベルに対応するように設置することが可能である。例えば、河川の一方の河岸には異なる水位レベルに対応するように複数の端末２０を設置し、その対岸には同一の水位レベルに対応する複数の端末２０を設置することも可能である。このような端末２０と判定装置３０Ａが通信することで、様々な精度の判定を行うことが可能である。

図７は、実施例２に係るプログラムＰＧの構成を示すブロック図である。図７に示すようにプログラムＰＧは、コンピュータＣＰを実施例１の判定装置３０又は変形例１及び２の判定装置３０Ａとして機能させるように構成されている。具体的には、プログラムＰＧは、コンピュータＣＰを、端末装置２０から定期的に送信された無線信号ＮＳを受信し、端末装置２０が設けられた位置における水位を判定する判定装置３０（３０Ａ）として機能させる。

プログラムＰＧは、コンピュータＣＰを、無線信号ＮＳの受信強度を計測する計測部３１と、計側部３１によって計測された一連の無線信号ＮＳの受信強度の変化に基づいて、端末装置２０が水面上に位置している第１の状態（水上状態）Ｓ１にあるか、端末装置２０が水中に位置している第２の状態（水中状態）Ｓ２にあるか、又は端末装置２０が水面付近に位置している第３の状態（水面付近状態）Ｓ３にあるかを判定する判定部３２と、を有する判定装置３０として機能させる。

また、プログラムＰＧは、コンピュータＣＰを、低頻度モードＭ１及び高頻度モードＭ２を切替える制御信号ＣＳを送信する制御部３３と、判定部３２の判定結果に基づいて水位を示す情報を出力する出力部３４と、として機能させる。

本実施例においては、プログラムＰＧをインストールすることによって、コンピュータＣＰ（スマートフォンやタブレットを含む）に判定装置３０の機能を持たせることが可能となる。従って、正確にかつ容易にユーザが河川ＲＶの水位情報を得ることができ、災害時などでは、避難方向の判断などの参考にすることが可能となる。

１０ 水位判定システム
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｂ１、２０Ｂ２、２０Ｂ３、２０Ｂ４、２０Ｂ５、２０Ｂ６ 端末装置
Ｍ１ 低頻度送信モード
Ｍ２ 高頻度送信モード
３０ 判定装置
３１ 計側部
３２ 判定部
３３ 制御部
３４ 出力部
ＰＧ プログラム

Claims (8)

1. 無線信号を定期的に送信するように構成された端末装置と、前記無線信号を受信し、前記端末装置が設けられた位置における水位を判定する判定装置と、からなる水位判定システムであって、
   前記判定装置は、
   前記無線信号の受信強度を計測する計測部と、
   前記計側部によって計測された一連の前記無線信号の受信強度の変化に基づいて、前記端末装置が水面上に位置している第１の状態にあるか、前記端末装置が水中に位置している第２の状態にあるか、又は前記端末装置が水面付近に位置している第３の状態にあるかを判定する判定部と、を有することを特徴とする水位判定システム。
2. 前記判定部は、前記端末装置が前記第１の状態にあることを判定している場合において、第１の強度値未満の受信強度を有する前記無線信号を受信した場合、前記端末装置が前記第３の状態にあると判定し、
   前記判定部は、前記端末装置が前記第２の状態にあることを判定している場合において、第２の強度値を超える受信強度を有する前記無線信号を受信した場合、前記端末装置が第３の状態にあること判定することを特徴とする請求項１に記載の水位判定システム。
3. 前記端末装置は、低頻度で前記無線信号を送信する低頻度モードと、高頻度で前記無線信号を送信する高頻度モードを有し、
   前記判定装置は、前記端末装置に対して、前記低頻度モードと前記高頻度モードとを切替える制御信号を送信する制御部を有し、
   前記制御部は、前記判定部が前記第３の状態を判定した場合、前記端末装置に対して、前記高頻度モードを指示する前記制御信号を送信することを特徴とする請求項１又は２に記載の水位判定システム。
4. 前記判定部は、前記端末装置が前記第３の状態にあることを判定している場合において、前記第１の強度値未満の受信強度を有する前記無線信号と前記第２の強度値を超える受信強度を有する前記無線信号とを繰り返し受信した後、前記第１の強度値未満の受信強度を有する前記無線信号を所定回数だけ受信した場合、前記端末装置が前記第２の状態にあること判定することを特徴とする請求項２又は３に記載の水位判定システム。
5. 前記判定部は、前記端末装置及び前記判定装置間の信号経路が遮蔽物によって遮蔽された第４の状態にあることを判定し、
   前記判定部は、前記端末装置が第３の状態にあることを判定している場合において、前記第１の強度値未満の受信強度を有する前記無線信号を継続的に受信した場合、前記端末装置が前記第４の状態にあることを判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の水位判定システム。
6. 前記判定装置は、複数の前記端末装置の各々からの前記無線信号を受信し、前記複数の端末装置の各々が設けられた位置における水位を判定し、
   前記判定部は、前記複数の前記端末装置の各々が前記第１、第２又は第３の状態にあること判定し、当該判定内容の各々に矛盾が生じた場合、前記複数の前記端末装置のうち、一部の前記端末装置に対する判定内容を最終判定内容とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の水位判定システム。
7. 端末装置から定期的に送信された無線信号を受信し、前記端末装置が設けられた位置における水位を判定する判定装置であって、
   前記無線信号の受信強度を計測する計測部と、
   前記計側部によって計測された一連の前記無線信号の受信強度の変化に基づいて、前記端末装置が水面上に位置している第１の状態にあるか、前記端末装置が水中に位置している第２の状態にあるか、又は前記端末装置が水面付近に位置している第３の状態にあるかを判定する判定部と、を有することを特徴とする判定装置。
8. コンピュータを、
   端末装置から定期的に送信された無線信号を受信し、前記端末装置が設けられた位置における水位を判定する判定装置であって、
   前記無線信号の受信強度を計測する計測部と、
   前記計側部によって計測された一連の前記無線信号の受信強度の変化に基づいて、前記端末装置が水面上に位置している第１の状態にあるか、前記端末装置が水中に位置している第２の状態にあるか、又は前記端末装置が水面付近に位置している第３の状態にあるかを判定する判定部と、を有する判定装置として機能させることを特徴とするプログラム。

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