JP2017198062A - 河川用水門の遠隔監視制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】通信回線を構成するための設備費と通信回線の契約費とを低減でき、適切に遠隔地からの監視及び制御ができる河川用水門の遠隔監視制御システムを提供する。【解決手段】水門２１が、監視カメラと、門扉の開閉を行う自動開閉機構とを備えて設置されていると共に、インターネット回線３０から無線ＬＡＮによって入力される信号を受けて通信データや制御信号を出力する水門コントロールユニット２２を備え、水門コントロールユニット２２に通信ができる無線ＬＡＮのシステム構成が、複数の水門２１を、少なくとも一つの水門の群２０が構成されるように区割りし、水門の群２０ごとに一つのモバイル通信機５１を介して接続されるように、無線ＬＡＮアンテナ基地４０と、モバイル通信機５１と、水門コントロールユニット２２の複数と無線ＬＡＮによるデータ通信を行うことができる無線ＬＡＮ親機５２とを備える。【選択図】図１

Description

この発明は、河川に設けられた複数の水門を、遠隔地で監視することができると共に、遠隔地での操作によって各水門の開閉制御を行うことができる河川用水門の遠隔監視制御システムに関する。

従来の水門の遠隔監視制御システムとしては、水門を開閉する水門開閉機構と、これを制御する現場制御盤と、上流側および下流側水位センサと、下流側流速センサと、センサの出力を、専用の通信回線を通じて送信し、かつ通信回線を通じて受信した制御信号を現場制御盤に伝達する子局伝送装置と、子局伝送装置との間で通信回線を通じて信号送受を行う親局伝送装置と、親局伝送装置から各センサ信号を受信し、水門の最適開度を決定し、その情報を、親局伝送装置を中継して子局伝送装置に伝達する集中制御盤と、親局伝送装置に電話回線を通じて接続可能とされ、非常用制御信号を子局伝送装置に伝達可能とされた非常操作用端末とを具備する水門開閉装置（特許文献１参照）が提案されている。

また、従来のインターネットを利用した水門の遠隔監視制御システムとしては、水門側には、水位などを監視する水門監視端末と、該水門監視端末が取得した水位警報データを、インターネットを経由して監視センターに送信するインターネット端末である携帯電話を備え、監視センター側には、水門からの警報データを受信して予め決められた水門管理者にインターネットを介して警報データを送信する監視サーバを備え、水門管理者にはインターネット端末である携帯電話を所持させ、そして、水門監視端末が水位などの異常を検出すると、携帯電話を介して監視サーバに警報データを自動的に送信し、監視サーバはこれを受信すると水門管理者の携帯電話に電話をかけて警報データを、インターネットを介して配信するもの（特許文献２参照）が提案されている。

さらに、従来のインターネットを利用した水門の遠隔監視制御システムとしては、水門における河川水位の観測データについて情報収集し、収集された観測データについて予め設定した一定の条件下において前記観測データを予め指定した携帯端末に対してメール送信するように設定したサーバーコンピュータと、サーバーコンピュータからメール送信を受けた携帯端末において水門のゲート制御について判断を可能とすると共にインターネットを経由して水門の開閉操作の制御指令を行えるように設定した携帯端末とを備えるもの（特許文献３参照）が提案されている。

特開平０７−２３８５２６号公報（第１頁） 特開２００２−１９００７９号公報（第１頁） 特開２００２−３０２９２６号公報（第１頁）

河川用水門の遠隔監視制御システムに関して解決しようとする問題点は、従来の専用回線やインターネットを利用したシステムでは、親局又は基地局と、水門コントロールユニットと、の間の通信回線（電話回線）を、それぞれの水門ごとに備えるものであり、通信回線を構成するための設備費（初期投資）と通信回線の契約費（ランニングコスト）とが高額になるという点にある。

そこで本発明の目的は、通信回線を構成するための設備費と通信回線の契約費とを低減でき、適切に遠隔地からの監視及び制御を行うことができる河川用水門の遠隔監視制御システムを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかる河川用水門の遠隔監視制御システムの一形態によれば、河川に設けられた複数の水門を、遠隔地で監視することができると共に、遠隔地での操作によって各水門の開閉制御を行うことができる河川用水門の遠隔監視制御システムであって、前記水門が、少なくとも監視カメラと、電気駆動によって門扉の開閉を行う自動開閉機構とを備えて設置されていると共に、該監視カメラや該自動開閉機構を制御するように、インターネット回線から無線ＬＡＮによって入力される信号を受けて通信データや制御信号を出力する水門コントロールユニットを備え、該水門コントロールユニットに対し、インターネット端末である監視操作ユニットからインターネット回線を介して通信ができるように接続される前記無線ＬＡＮのシステム構成が、前記複数の水門を、少なくとも一つの水門の群が構成されるように区割りし、該水門の群ごとに、インターネット回線が一つのモバイル通信機を介して接続されるように、無線ＬＡＮによるデータ通信の基地局を構成する無線ＬＡＮアンテナ基地と、該無線アンテナ基地とデータ通信を行う前記モバイル通信機と、該モバイル通信機に接続され、前記水門コントロールユニットの複数と無線ＬＡＮによるデータ通信を行うことができる無線ＬＡＮ親機とを備える。

本発明にかかる河川用水門の遠隔監視制御システムの一形態によれば、該無線ＬＡＮ親機と前記水門コントロールユニットとの間で無線ＬＡＮによるデータ通信を行うことができる無線ＬＡＮ中継機とを備えることを特徴とすることができる。

本発明にかかる河川用水門の遠隔監視制御システムの一形態によれば、前記無線ＬＡＮ中継機と前記水門コントロールユニットとの間にさらに無線ＬＡＮによるデータ通信を行うことができる無線ＬＡＮ中継機を備えることを特徴とすることができる。

本発明の河川用水門の遠隔監視制御システムによれば、通信回線を構成するための設備費と通信回線の契約費とを低減でき、適切に遠隔地からの監視及び制御を行うことができるという特別有利な効果を奏する。

本発明に係る河川用水門の遠隔監視制御システムのシステム全体の形態例を示すブロック図である。 本発明に係る河川用水門の遠隔監視制御システムの通信手段の形態例を示すブロック図である。 本発明に係る河川用水門の遠隔監視制御システムの応用例を示すブロック図である。

以下、本発明に係る河川用水門の遠隔監視制御システムの形態例を、添付図面（図１、２）に基づいて詳細に説明する。この河川用水門の遠隔監視制御システムは、河川１０に設けられた複数の水門２１を、遠隔地で監視することができると共に、遠隔地での操作によって各水門２１の開閉制御を行うことができる河川用水門の遠隔監視制御システムになっている。なお、この河川１０とは、自然に形成された川に限らず、人工的に構築された川が含まれ、具体的には、用水路や、排水路などが含まれるのは勿論である。

本発明に係る水門は、少なくとも監視カメラ（図示せず）と、電気駆動によって門扉の開閉を行う自動開閉機構（図示せず）とを備えて設置されていると共に、その監視カメラや自動開閉機構を制御するように、インターネット回線３０から無線ＬＡＮによって入力される信号を受けて通信データや制御信号を出力する水門コントロールユニット２２を備えている。この水門コントロールユニット２２は、通常、水門２１の操作盤内に設置され、一定時間操作が無いときは「自動」モードに自動的に戻り、通信ユニット５０との通信ができなくなると、自動的に再起動し、繰り返し通信復帰を試みるように設定できる。

そして、本発明では、水門コントロールユニット２２に対し、インターネット端末である監視操作ユニット３１からインターネット回線３０を介して通信ができるように接続される無線ＬＡＮのシステム構成が、複数の水門２１を、少なくとも一つの水門の群２０が構成されるように区割りし、その水門の群２０ごとに、インターネット回線３０が一つのモバイル通信機５１を介して接続されるように、次の構成を備えている。

４０は無線ＬＡＮアンテナ基地であり、無線ＬＡＮによるデータ通信の基地局を構成する。本形態例の無線ＬＡＮアンテナ基地４０は、高速インターネットに対応しているものを利用でき、具体的にはＷｉＭＡＸに対応しているものである。

また、５１はモバイル通信機であり、無線ＬＡＮアンテナ基地４０とデータ通信を行うように水門の群２０ごとに設置されている。このモバイル通信機５１は、通信ユニット５０の構成の一つになっており、本形態例ではＷｉＭＡＸに対応し、より遠くまで通信ができるように設けられている。なお、その通信ユニット５０や後述する無線ＬＡＮ中継機５３には、監視カメラなどをＵＳＢケーブルで直接的に接続することも可能であり、映像などをインターネット経由で配信することもできる。

５２は無線ＬＡＮ親機であり、モバイル通信機５１に接続され、水門コントロールユニット２２の複数と無線ＬＡＮによるデータ通信を行うことができるように備えられている。この無線ＬＡＮ親機５２は、例えば、Ｗｉ−Ｆｉ親機のことであり、複数の機器と同時に通信をすることができる。また、この無線ＬＡＮ親機５２は、通信ユニット５０の構成の一つであり、図１に示すように区画された複数の水門から成る水門の群２０ごとに設置されており、インターネットから到来する信号をＷｉ−Ｆｉでコントロールユニットへ送信できる。なお、通信ユニット５０は、例えば水門２１の操作盤の内部に設置される水門コントロールユニット２２とは無線ＬＡＮ（Ｗｉ−Ｆｉなど）で接続されるため、別置きで、操作盤の外部に簡単に設置できる。

以上の構成による河川用水門の遠隔監視制御システムよれば、一つの通信回線である一つのモバイル通信機によって、一つの水門の群２０の複数の水門コントロールユニット２２にインターネット回線３０を介して無線ＬＡＮによる通信ができるため、通信回線を構成するための設備費と通信回線の契約費とを低減できるという特別有利な効果を得ることができる。特に、狭い範囲に多くの水門が設置されている地域において、極めて有効に利用できるシステムになっている。

また、５３は無線ＬＡＮ中継機であり、無線ＬＡＮ親機５２と水門コントロールユニット２２との間で無線ＬＡＮによるデータ通信を行うことができる。この無線ＬＡＮ中継機５３も、複数の機器と同時に通信を行うことができ、これを設置することで無線ＬＡＮ親機５２を中心として無線通信の範囲をより広くすることができる。従って、より広い範囲の複数の水門２１について、その監視と制御をより低コストの汎用機器で集中的且つ効率的に管理できるという顕著な効果を得ることができる。

そして、無線ＬＡＮ中継機５３と水門コントロールユニット２２との間にさらに無線ＬＡＮによるデータ通信を行うことができる無線ＬＡＮ中継機５３を備えることもできる。これによれば、さらに、より広い範囲の複数の水門２１について、その監視と制御をより低コストの汎用機器で集中的且つ効率的に管理できる。

本発明に係る河川用水門の遠隔監視制御システムでは、監視操作ユニット３１として、スマートフォン、タブレット、パソコンを用いて、ＩＴ技術によって遠隔操作やモニタを行うことができる。予め設定されたＩＤ、パスワードを用いてログインすることで、セキュリティを保つことができる。また、一定時間操作が無いときは「自動」モードに自動的に戻るように設定できる。

具体的な操作機能としては、監視カメラによって、水門の門扉の状態を遠隔地でモニタできる。そして、水門の門扉の開閉について、起立、停止、倒伏などを、遠隔地から操作できる。また、設置形態については、既設の設備にも簡単に適用させて設置できる。さらに、オプションとしては、機器異常を検出して、遠隔地でモニタできる機能を付加することもできる。

これによれば、例えば、ゲリラ豪雨や台風等による河川氾濫の浸水被害を防止するように利用できる。すなわち、本発明によれば、年々増加するこれらの気象災害を遠隔にてリアルタイムに監視、制御することが可能であり、多大なリソースの節減が可能であり、ひいては水資源の有効活用や環境負荷の軽減まで可能になる。

具体的なシステムとしては、現在の汎用のＷｉＭＡＸとＷｉ−Ｆｉの組み合わせで、例えば半径６００ｍ以内にある複数の施設の遠隔モニタ、制御が可能になり、その結果、徹底的な省人化、安全性向上、効率的な管理が可能になる。

また、太陽光電池と蓄電池とを組み合わせることで、外部引き込み電源を利用する必要がなく、容易に設置できる。さらに、蓄電池によれば、停電時にも作動でき、災害時にも好適に対応できる。

次に、図３に基づいて、以上のシステムを農業向けの遠隔監視制御システムに応用した形態例として、水田用水門の遠隔監視制御システムについて説明する。
この形態例は、図３に明らかなように、河川に設けられた複数の水門の全部又は一部が、水田の水口の開閉をする水田用水門６１であって、門扉６１ａの開閉を行う自動開閉機構が、少なくともその門扉６１ａによって水口を閉じる操作について自動制御をすることを特徴としている。

これにおいても、図１及び２の構成の河川用水門の遠隔監視制御システムと同様に、インターネット回線３０、監視操作ユニット３１、無線ＬＡＮアンテナ基地４０、モバイル通信機５１及び無線ＬＡＮ親機５２によって構成される通信ユニット、無線ＬＡＮ中継機５３を備える構成になっている。従って、この水田用水門の遠隔監視制御システムは、河川用水門のシステムと同様に、通信回線を構成するための設備費と通信回線の契約費とを低減できるという特別有利な効果を得ることができる。特に、狭い範囲に多くの水田用水門が設置されている地域において、極めて有効に利用できるシステムになっている。

本形態例の水田用水門６１は、農業設備コントロールユニット６０によって、開閉の少なくとも一方の動作が自動制御されるように接続されている。図３に示した水田用水門６１では、水口を閉じる操作について自動制御をする構成になっているが、これに限定されることなく、開閉の両方の動作を自動制御できる構成としてもよいのは勿論である。また、農業設備コントロールユニット６０については、監視カメラ６２が接続され、他の農業設備のアクチュエータ６３を制御できるように接続することができ、さらに各種のセンサ６４に接続することができる。また、ソーラーパネル７０と、太陽光発電による電力を蓄電するバッテリー７１を備え、これを電源とすることで、外部電力を使用する必要がなくなる。このため、設置の自由度が向上し、低コストで容易に設置することができる。

以上に説明したシステムは、河川の水の管理に関するものであるが、他の農業向けの遠隔監視制御システムに応用することができる。すなわち、農地に設けられた複数の農業施設（農業設備）を、遠隔地で監視することができると共に、遠隔地での操作によって各農業設備の操作制御を行うことができる農業向けの遠隔監視制御システムであって、前記農業施設（農業設備）が、少なくとも監視カメラと、電気駆動によって農業設備の操作（動作）を行う自動操作機構とを備えて設置されていると共に、該監視カメラや該自動操作機構を制御するように、インターネット回線から無線ＬＡＮによって入力される信号を受けて通信データや制御信号を出力する農業設備コントロールユニットを備え、該農業設備コントロールユニットに対し、インターネット端末である監視操作ユニットからインターネット回線を介して通信ができるように接続される前記無線ＬＡＮのシステム構成が、前記複数の農業設備を、少なくとも一つの農業設備の群が構成されるように区割りし、該農業設備の群ごとに、インターネット回線が一つのモバイル通信機を介して接続されるように、無線ＬＡＮによるデータ通信の基地局を構成する無線ＬＡＮアンテナ基地と、該無線アンテナ基地とデータ通信を行う前記モバイル通信機と、該モバイル通信機に接続され、前記農業設備コントロールユニットの複数と無線ＬＡＮによるデータ通信を行うことができる無線ＬＡＮ親機とを備えることを特徴とする農業向けの遠隔監視制御システムを構成することができる。

これによれば、農業に特化したＩＯＴシステムを提供する際に、低価格、高機能、高信頼性を実現できる。以下に、具体的な効果や構成を列挙する。
農地と農作物の遠隔監視と遠隔制御が可能になる。モニタ（監視）機能として、農地、農作物の状況を２４時間映像によって遠隔地で監視できる。映像は、マイクロＳＤメモリなどの記憶装置に記憶することで、再生可能とする。赤外センサで外来物を検知し、警報を鳴らすと共に、警報メールを送信できる。また、各種のセンサで、温度、湿度、日照量、水温、地温、気圧、雨量のデータをリアルタイムで送信できる。遠隔データを収集できる。コントロール（制御）機能としては、遠隔地から、例えば、スプリンクラーのオン、オフの制御ができる。スプリンクラーの運転状況は、監視カメラで確認できる。モバイルルーターを用いたモバイル通信によって、インターネットがない野外でも設置できる。

さらに、具体例として、ビニールハウス管理システムとして利用できる。監視カメラによって、農作物の生育状況、ビニールハウスの状況を遠隔地で監視できる。セキュリティ監視によって、赤外センサにより侵入者、外来物を検知し、警笛を鳴らし、アラームメールを送信できる。気温、水温、地温をリアルタイムに監視できる。温度（気温、水温、地温）の制御、遠隔モニタによれば、サーバにデータを蓄積できる。また、既に設置されている現行システムの機器に対しては、遠隔制御化、遠隔監視化の追加加工ができる。タブレット、スマートフォン又はパソコンで、専用ソフト、アプリ又はブラウザによって監視・制御できる。

以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

１０ 河川
２０ 水門の群
２１ 水門
２２ 水門コントロールユニット
３０ インターネット回線
３１ 監視操作ユニット（インターネット端末）
４０ 無線ＬＡＮアンテナ基地
５０ 通信ユニット
５１ モバイル通信機
５２ 無線ＬＡＮ親機
５３ 無線ＬＡＮ中継機
６０ 農業設備コントロールユニット
６１ 水田用水門
６１ａ 門扉
６２ 監視カメラ
６３ アクチュエータ
６４ センサ
７０ ソーラーパネル
７１ バッテリー

Claims (4)

1. 河川に設けられた複数の水門を、遠隔地で監視することができると共に、遠隔地での操作によって各水門の開閉制御を行うことができる河川用水門の遠隔監視制御システムであって、
   前記水門が、少なくとも監視カメラと、電気駆動によって門扉の開閉を行う自動開閉機構とを備えて設置されていると共に、該監視カメラや該自動開閉機構を制御するように、インターネット回線から無線ＬＡＮによって入力される信号を受けて通信データや制御信号を出力する水門コントロールユニットを備え、
   該水門コントロールユニットに対し、インターネット端末である監視操作ユニットからインターネット回線を介して通信ができるように接続される前記無線ＬＡＮのシステム構成が、前記複数の水門を、少なくとも一つの水門の群が構成されるように区割りし、該水門の群ごとに、インターネット回線が一つのモバイル通信機を介して接続されるように、
   無線ＬＡＮによるデータ通信の基地局を構成する無線ＬＡＮアンテナ基地と、
   該無線アンテナ基地とデータ通信を行う前記モバイル通信機と、
   該モバイル通信機に接続され、前記水門コントロールユニットの複数と無線ＬＡＮによるデータ通信を行うことができる無線ＬＡＮ親機とを備えることを特徴とする河川用水門の遠隔監視制御システム。
2. 該無線ＬＡＮ親機と前記水門コントロールユニットとの間で無線ＬＡＮによるデータ通信を行うことができる無線ＬＡＮ中継機とを備えることを特徴とする請求項１記載の河川用水門の遠隔監視制御システム。
3. 前記無線ＬＡＮ中継機と前記水門コントロールユニットとの間にさらに無線ＬＡＮによるデータ通信を行うことができる無線ＬＡＮ中継機を備えることを特徴とする請求項２記載の河川用水門の遠隔監視制御システム。
4. 河川に設けられた複数の水門の全部又は一部が、水田の水口の開閉をする水田用水門であって、前記門扉の開閉を行う自動開閉機構が、少なくとも該門扉によって前記水口を閉じる操作について自動制御をすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の河川用水門の遠隔監視制御システム。

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