JP2018124250A - 水位計、水圧センサ装置及び水位計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】コストを削減可能な水位計、水圧センサ装置及び水位計測システムを提供することである。
【解決手段】水圧の絶対値を計測可能な水圧センサ装置から無線信号で送信される前記水圧の絶対値を受信する第１通信部と、前記第１通信部が受信した前記水圧の絶対値と、気圧計により計測された大気圧とに基づいて水位を算出する水位算出部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、水位計、水圧センサ装置及び水位計測システムに関する。

従来、水中に設置されて水圧を検出する水圧検出部と、その水圧検出部により検出された水圧に基づいて水位を算出する変換部と、を備えた一体の圧力式の水位計がある（特許文献１、２参照）。
この水圧検出部は、中心部がダイアフラムで仕切られている。そして、水圧検出部は、そのダイアフラムの下面には水圧が加わり、上面には大気圧導入チューブを介して大気圧が加わるように構成されている。したがって、水圧検出部は、ダイアフラムにおける差圧を検出し、その検出した差圧を電気信号に変換して変換部に信号線を介して出力する。なお、この信号線は、水圧検出部と変換器とを電気的に接続する。

ここで、大気圧導入チューブは、上記信号線と纏めて１つのケーブルに内蔵されて設置される。そして、この大気圧導入チューブにより水圧検出部の内部と変換器の内部とが連通される。そのため、変換器の内部は、大気に開放されることで、大気圧導入チューブを介して水圧検出部の内部に大気圧が伝えられる。

特許第３４６３７２８号公報 特許第５６９６１８１号公報

上述したように、従来の水位計は、変換器の内部が大気に開放されているので、変換器の内部やその変換器の内部から大気圧導入チューブを介して水圧検出部の内部に、湿気が侵入しやすい。そのため、その湿気により、変換器の内部や水圧検出部の内部に用いられている回路基板が腐食する場合や、電子部品がショート等の不具合を引き起こす場合がある。したがって、変換器の内部には、湿気が入らないように、シリカゲル等の乾燥材を用いたフィルタを設ける対策や、回路基板の腐食を防止するために基板に防湿のコーティングを施す対策を行う必要があり、高コストである。また、変換器の内部が大気に開放されているため、腐食性ガスが変換器の内部に侵入してしまう。そのため、その腐食性ガスから内部部品を保護する対策も必要となる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、コストを削減可能な水位計、水圧センサ装置及び水位計測システムを提供することである。

本発明の一態様は、水圧の絶対値を計測可能な水圧センサ装置から無線信号で送信される前記水圧の絶対値を受信する第１通信部と、前記第１通信部が受信した前記水圧の絶対値と、気圧計により計測された大気圧とに基づいて水位を算出する水位算出部と、を備える水位計である。

本発明の一態様は、上述の水位計であって、前記水位算出部が算出した前記水位を無線信号で外部に送信する第２通信部を備える。

本発明の一態様は、水中に設置され、設置位置における水圧の絶対値を計測する水圧センサと、地上に設置され、前記水圧センサが計測した前記水圧の絶対値を無線信号で送信する無線通信部と、を備える水圧センサ装置である。

本発明の一態様は、上述の水圧センサ装置であって、本発明の一態様は、前記水圧センサ装置の各部に電源を供給する電源装置を備え、前記電源装置と前記無線通信部とは、同一の筐体内に格納されて地上に設置されている。

本発明の一態様は、上述の水圧センサ装置であって、本発明の一態様は、前記無線通信部と前記水圧センサとは、電気的な配線のみにより接続されており、前記筐体は気密構造を有している。

本発明の一態様は、一つ以上であって、上述の水圧センサ装置と、大気圧を計測する気圧計と、前記水圧センサ装置と無線で接続され、且つ前記気圧計と無線又は有線で接続された水位計用ゲータウェイと、を備え、前記水位計用ゲータウェイは、前記水圧センサ装置から前記無線で取得した水圧の絶対値と、前記気圧計から前記無線又は有線で取得した大気圧とに基づいて水位を算出する水位計測システムである。

本発明の一態様は、上述の水位計測システムであって、ネットワークを介して、前記水位計と情報を送受する情報処理装置をさらに備え、前記情報処理装置は、前記水位計から前記ネットワークを介して取得した水位が、所定の値を超える場合に外部装置に警報を出力する制御部を備える。

以上説明した本発明によれば、コストを削減することができる。

本発明の一実施形態に係る水位計用ゲータウェイ４を用いた水位計測システム１の概略構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る水圧センサ装置２の配置例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る水圧センサ２１の構造を示す概略構造図である。 本発明の一実施形態に係る水圧センサ無線通信部２２の概略構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る水位計用ゲータウェイ４の概略構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るクラウドサーバ６の概略構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る制御部６２が水位ｈを表示部６４に表示する表示例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る水位計測システム１のシーケンス図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」、「有する」や「備える」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。

以下、本発明の一実施形態に係る水位計を、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る水位計用ゲータウェイ４を用いた水位計測システム１の概略構成の一例を示す図である。図１に示すように、水位計測システム１は、複数の水圧センサ装置２（２−１，２−２，…，２−Ｎ（Ｎは１以上の整数））、気圧計３、水位計用ゲータウェイ４及びクラウドサーバ６を備える。ただし、本実施形態に係る水位計測システム１は、一以上の水圧センサ装置２を備えていればよい。なお、クラウドサーバ６は、この発明における「情報処理装置」の一例であってよい。なお、水位計用ゲータウェイ４は、この発明における「水位計」の一例であってよい。
クラウドサーバ６は、クラウド環境に構築されたサーバで、インターネット等のネットワークを介した利用を前提としたサーバである。クラウドサーバ６は、クラウドコンピューティングを構成する、一または複数の電子デバイス、端末装置、サーバ、または汎用パソコン等からなる。クラウドコンピューティングは、NISTによるクラウドコンピューティングの定義(SP 800-145).URL：https://www.ipa.go.jp/files/000025366.pdfに定義されている。

水圧センサ装置２−１，２−２，…，２−Ｎのそれぞれは、個別の水圧センサ装置を表であって、同一の構成を備える。水圧センサ装置２−１，２−２，…，２−Ｎのそれぞれを区別しない場合には、単に「水圧センサ装置２」と標記する。なお、水位計用ゲータウェイ４に接続する水圧センサ装置は、水圧センサ装置２−１，２−２，…，２−Ｎ以外の構成のものであってもよい。

水圧センサ装置２は、水位計用ゲータウェイ４と無線通信することで情報を送受する。
図２に示すように、水圧センサ装置２は、水圧センサ２１、水圧センサ無線通信部２２及び信号線２３を備える。
水圧センサ２１は、水中に設置される。水圧センサ２１は、水中に設置された位置である設置位置における水圧の絶対値を計測する。そして、水圧センサ２１は、得られた水圧の絶対値を電気信号にて水圧センサ無線通信部２２へ出力する。

図３は、本発明の一実施形態に係る水圧センサ２１の構造を示す概略構造図である。
水圧センサ２１は、シールダイアフラム２１１、圧力伝達用封液２１２、センサチップ２１３、振動子センサ（不図示）、温度センサ（不図示）、信号処理部２１５及び耐圧容器２１６を備える。センサチップ２１３は、ダイアフラム３０１及び真空基準室３０２を備える。

シールダイアフラム２１１は、水圧センサ２１の下面に設けられている。シールダイアフラム２１１の下面は、水中にあり、水圧を受ける。
シールダイアフラム２１１の上面とダイアフラム３０１の下面との間には、圧力伝達用封液２１２が充填されている。圧力伝達用封液２１２は、圧力を伝達するオイルである。
ダイアフラム３０１の上面には、真空基準室３０２が設けられている。
真空基準室３０２の内部は、真空状態を維持可能な構造を有している。
したがって、ダイアフラム３０１の下面は、水圧Ｐｗを受ける。また、ダイアフラム３０１の上面は、真空基準室３０２の内の圧力Ｐａを受ける。

ダイアフラム３０１には、図示しない振動子センサが形成されている。
この真空基準室３０２の内部圧力は、測定対象である水圧よりも十分低い圧力に保持せれている。
ダイアフラム３０１には、振動子センサの他に温度計が形成されている。この温度計は、水圧の温度補正に使われるとともに、水温を測定するセンサとしても利用する。

以下に、水圧センサ２１における水圧の絶対値Ｐｂの計測方法について、説明する。水圧センサ２１が水中に設置されると、シールダイアフラム２１１の下面は、水圧Ｐｗを受ける。シールダイアフラム２１１の下面が受けた水圧Ｐｗは、圧力伝達用封液２１２によりダイアフラム３０１の下面に伝搬される。この場合に、ダイアフラム３０１は、上面に真空基準室３０２の内の圧力Ｐａを受けるとともに、下面に水圧Ｐｗを受ける。したがって、ダイアフラム３０１は、水圧Ｐｗと圧力Ｐａとの差圧により変形する。この圧力による変形量は、真空基準室３０２の圧力が一定の場合、水圧に比例する。水圧センサ２１は、このダイアフラムの変形量をダイアフラム上に配置された振動子センサで測定することにより、水圧の絶対値Ｐｂを計測することができる。
振動子センサで検出したダイアフラムの変形量は、信号処理部２１５により、ダイアフラム３０１の変形量をアナログ出力に変換した後、アナログ信号をデジタル化し、その信号を演算することで水圧を計算する。温度補正も信号処理部２１５にて実施される。また、信号処理部２１５は、計測した水圧の絶対値Ｐｂを、信号線２３を介して水圧センサ無線通信部２２に出力する。なお、振動子センサに換えてゲージセンサを用いてもよい。

このように、水圧センサ装置２は、従来のように、大気圧を基準とした水圧のゲージ圧を測定する構成ではなく、いわゆる水圧の絶対圧を測定する構成を有する。これにより、本実施形態に係る水圧センサ装置２は、高価な大気圧導入チューブを内蔵した配線等を必要としない。そのため、水圧センサ装置２の低コスト化が可能となる。なお、水圧センサ２１は、水圧の絶対値Ｐｂを計測できればよく、上述の構造には特に限定されない。例えば、水圧センサ２１は、超音波等により水圧の絶対値Ｐｂを計測してもよい。

信号線２３は、水圧センサ２１と水圧センサ無線通信部２２とを接続し、信号や電力を伝達する。
水圧センサ無線通信部２２は、例えば観測小屋など地上１００に設置される。
図４は、本発明の一実施形態に係る水圧センサ無線通信部２２の概略構成の一例を示す図である。
図４に示すように、水圧センサ無線通信部２２は、取得部２２１、電源装置２２２、電源制御部２２３、記憶部２２４、信号制御部２２５及び無線通信部２２６を備える。水圧センサ無線通信部２２の各部である取得部２２１、電源装置２２２、電源制御部２２３、記憶部２２４、信号制御部２２５及び無線通信部２２６は、同一筐体内に格納されて地上１００に設けられる。この筐体は、筐体は気密構造を有している。

取得部２２１は、信号線２３に接続されている。取得部２２１は、水圧センサ２１から信号線を介して水圧の絶対値Ｐｂを取得する。取得部２２１は、取得した水圧の絶対値Ｐｂを信号制御部２２５に出力する。

電源装置２２２は、水圧センサ装置２の各部に電源を供給する。すなわち、電源装置２２２は、水圧センサ無線通信部２２の各部に電力を供給するとともに、信号線２３を介して水圧センサ２１に電力を供給する。電源装置２２２は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池、を用いることができる。電池は、一次電池でも二次電池であってもよい。また、電源装置２２２は、電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。このように、水圧センサ装置２は、内蔵する電源装置２２２で駆動するため、外部に配線して電力を得る必要がない。そのため、水圧センサ２１を固定し、水圧センサ無線通信部を設置するのみで、水位計測を実現できる。これにより、余計や配線等が必要なくなり、設置費用を大幅に抑制できる。

電源制御部２２３は、電源装置２２２から出力される電力の電力量を制御する。また、電源制御部２２３は、電源装置２２２に蓄積された電力の残量値（以下、「残電力」という。）を測定する。電源制御部２２３は、測定した電源装置２２２の残電力が所定の電力量を下回った場合には、電池切れを示す電池切れ信号を信号制御部２２５に出力する。但し、この電力残量値については、信号制御部２２５で電圧を計測する方法を用いることもできる。

温度計測部２２７は、温度センサが組み込まれており水圧センサ無線通信部２２の温度を監視している。温度計測部２２７は、水圧センサ無線通信部２２の温度を監視することにより、電池漏れや回路のショートなどによる火災事故の原因をいち早く感知して、電源装置２２２を遮断するための制御信号を生成することである。また、この温度と制御信号は、信号制御部２２５に送信される。例えば、温度計測部２２７は、温度センサで測定した温度が異常を示す値以上であると判定した場合には、その温度や異常を示す警告信号を水位計用ゲータウェイ４を介してクラウドサーバ６に送信してもよい。そして、クラウドサーバ６は、水圧センサ無線通信部２２から水位計用ゲータウェイ４を介して取得した温度や異常を示す警告信号をユーザが所有する通信端末に出力する。これにより、水圧センサ装置２は、水圧センサ無線通信部２２内の火災の危険性を速やかにユーザに知らせることができる。なお、信号制御部２２５は、上記警告信号をクラウドサーバ６に送信した後、温度計測部２２７から出力された制御信号に基づいて、水圧センサ無線通信部２２から電源装置２２２を電気的に遮断してもよい。なお、信号制御部２２５は、制御信号に基づいて警告信号を生成してもよい。

記憶部２２４には、複数の水圧センサ装置２（２−１，２−２,…，２−Ｎ）から、自装置の水圧センサ装置２を識別する識別情報が記憶されている。
信号制御部２２５は、取得部２２１から取得した水圧の絶対値Ｐｂに、記憶部２２４に記憶されている識別情報を付与する。そして、信号制御部２２５は、識別情報を付与した水圧の絶対値Ｐｂを、無線通信部２２６を介して水位計用ゲータウェイ４に無線で送信する。また、信号制御部２２５は、電源制御部２２３から取得した電池切れ信号を、無線通信部２２６を介して水位計用ゲータウェイ４に無線で送信する。その場合に、信号制御部２２５は、電池切れ信号に記憶部２２４に記憶されている識別情報を付与して水位計用ゲータウェイ４に無線送信する。

無線通信部２２６は、水位計用ゲータウェイ４と無線通信する。ここで、この無線通信における通信回線は、インターネット等のコンピュータネットワーク、通信事業者のコアネットワーク、及び種々のローカルネットワークを含む。例えば、無線通信部２２６は、省電力広域ネットワーク(LPWAN：Low-power Wide-area)を用いてもよいし、ＷｉＦｉ（登録商標）を用いてもよいし、短距離無線通信規格であるＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等を用いてもよい。また、水圧センサ無線通信部２２の無線通信方式を消費電力の小さい無線通信方式であるＬＰＷＡＮやＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等を採用することにより、電池寿命を持たせることができ、電池の交換回数を減らすことができるため、メンテナンスコストを抑えることができる。

信号制御部２２５は、上述した機能の他に、簡単なフィルタリングや統計処理を含む役目を持たせることができる。

図１に戻り、気圧計３は、水位計用ゲータウェイ４と有線又は無線で接続されている。気圧計３は、大気圧を計測する。この気圧計３は、水圧センサ２１と同一の構造を備える。すなわち、気圧計３は、真空基準室３０２と圧力センサ２１４とを備え、真空基準室３０２内の圧力Ｐａを基準として大気圧Ｐａｔを計測する。気圧計３は、計測した大気圧Ｐａｔを水位計用ゲータウェイ４に有線又は無線で送信する。

水位計用ゲータウェイ４は、少なくとも一以上の水圧センサ装置２と無線で接続され、且つ気圧計３と無線又は有線で接続されている。また、水位計用ゲータウェイ４は、クラウドサーバ６と通信ネットワーク５を介して情報を送受する。この通信ネットワーク５は、無線通信の伝送路であってもよく、無線通信の伝送路及び有線通信の伝送路の組み合わせであってもよい。通信ネットワーク５は、インターネット等のコンピュータネットワーク、通信事業者のコアネットワーク、及び種々のローカルネットワークを含む。例えば、通信ネットワーク５は、３Ｇ方式、ＬＴＥ方式、４Ｇ方式などの移動体通信方式の無線通信網であってもよく、ＷｉＭＡＸ（登録商標）のような無線ＭＡＮ方式、無線ＷＡＮ方式などの無線データ通信方式の無線通信網であってもよい。
また、水位計用ゲータウェイ４は、水圧センサ装置２や気圧計３から送信された情報をクラウドサーバ６に中継する中継器として機能する。例えば、水位計用ゲータウェイ４は、ゲートウェイとして機能する。

水位計用ゲータウェイ４は、水圧センサ無線通信部２２の無線通信部２２６から無線で取得した水圧の絶対値Ｐｂと、気圧計３から無線又は有線で取得した大気圧Ｐａｔと、に基づいて水位ｈを識別情報ごとに算出する。例えば、水位計用ゲータウェイ４は、水圧センサ装置２−１，２−２，…，２−Ｎごとに、水位ｈを算出する。水位計用ゲータウェイ４は、識別情報ごとに算出した水位ｈを通信ネットワーク５を介してクラウドサーバ６に送信する。なお、クラウドサーバ６に送信する水位ｈの情報には、その水位ｈに対応する水圧センサ装置２の識別情報が付与されている。
また、水圧センサ装置２−１，２−２，…，２−Ｎごとの水温と電池電圧、水圧センサ無線通信部２２内部の情報も通信ネットワークを介して、クラウドサーバに送信される。

以下に、本発明の一実施形態に係る水位計用ゲータウェイ４の構成について、説明する。
図５に示すように、水位計用ゲータウェイ４は、第１通信部４１、取得部４２、記憶部４３、水位算出部４４及び第２通信部４５を備える。
取得部４２は、気圧計３と有線又は無線で接続されている。取得部４２は、気圧計３から大気圧Ｐａｔを取得する。取得部４２は、気圧計３から取得した大気圧Ｐａｔを水位算出部４４に出力する。

第１通信部４１は、水圧センサ装置２の無線通信部２２６と通信する。
水位算出部４４は、取得部４２から取得した大気圧Ｐａｔと、第１通信部４１が水圧センサ装置２（無線通信部２２６）から受信した水圧の絶対値Ｐｂとの差と、水の密度ρに基づいて、水位ｈを識別情報ごとに計算する。なお、この密度ρ等の水位ｈの算出に用いられるデータやプログラムは、予め記憶部４３に記憶されている。
なお、水位算出部４４は、水の密度ρ、水圧センサの熱膨張、封液の熱膨張等は温度依存性があるため、この温度依存も考慮した温度補正を行うようにしてもよい。

また、水位算出部４４は、第１通信部４１を介して無線通信部２２６から電池切れ信号を取得する。そして、水位算出部４４は、その電池切れ信号を第２通信部４５を介してクラウドサーバ６に送信する。なお、水位計用ゲータウェイ４は、この水位ｈの算出を一定時間ごとに繰り返し実行し、その算出した水位ｈをクラウドサーバ６に送信する。

また、記憶部４３には、測定データのバックアップとして、指定した容量の長期測定データを保存する。指定したデータ量に達した場合は、古いデータを消去し、新しいデータを記録部に保存していく。このデータは、クラウド上のデータが一部欠損した場合のバックアップとしても使用することができる。
水位算出部４４では、個々の水圧センサ装置２−１，２−２，…，２−Ｎの水位や温度の統計的な処理や、水圧センサ装置２−１，２−２，…，２−Ｎの間の相互相関や平均値等の統計処理機能も有している。

第２通信部４５は、通信ネットワーク５を介してクラウドサーバ６と通信する。

クラウドサーバ６は、通信ネットワーク５を介して水位計用ゲータウェイ４と情報を送受する。
以下に、本発明の一実施形態に係るクラウドサーバ６の構成について、説明する。
図６に示すように、クラウドサーバ６は、第３通信部６１、制御部６２、記憶部６３及び表示部６４を備える。

第３通信部６１は、通信ネットワーク５を介して水位計用ゲータウェイ４の第２通信部４５と情報を送受する。
制御部６２は、第３通信部６１を介して水位計用ゲータウェイ４の第２通信部４５から取得した水位ｈ、水温、水圧センサ無線通信部２２の温度を記憶部６３に記憶する。例えば、制御部６２は、第３通信部６１を介して水位計用ゲータウェイ４の第２通信部４５から一定時間ごとに水位ｈ、水温、水圧センサ無線通信部２２の温度を取得する。そして、制御部６２は、一定時間ごとに取得した水位ｈ、水温、水圧センサ無線通信部２２の温度を時系列に記憶部６３に記憶する。なお、この場合に、制御部６２は、水位ｈ、水温、水圧センサ無線通信部２２の温度を時系列且つ識別情報ごとに記憶部６３に記憶してもよい。すなわち、記憶部６３には、水圧センサ装置２−１，２−２，…，２−Ｎごとに水位ｈ、水温、水圧センサ無線通信部２２の温度が時系列に記憶される。なお、制御部６２は、一定時間ごとに取得した水位ｈを集計し、その集計した水位ｈに基づいて統計データを作成してもよい。
制御部６２は、記憶部６３に時系列に記憶された水位ｈ（図７）や、水温、水圧センサ無線通信部２２の温度、および、それらの測定値の統計データを表示部６４に表示することができる。

また、制御部６２は、第３通信部６１により通信ネットワーク５を介して取得した水位ｈが、所定の値を超えるか否かを判定する水位異常判定を実行する。そして、制御部６２は、その水位異常判定に用いた水位ｈが、所定の値を超える場合には、外部装置に警報を出力する。例えば、制御部６２は、水位異常判定に用いた水位ｈが、所定の値を超える場合には、ユーザが所有する通信端末（外部装置）に、その水位ｈの値や警告文や音声を送付することで、警報を出力する。この警告文とは、例えば、水位ｈが異常値に達した旨の内容や、その異常の詳細を記述しているホームページアドレス等である。なお、この通信端末とは、通信可能な端末であればどのような端末であってもよく、例えば、スマートフォン等の携帯電話、タブレット端末、及びＰＣ（Personal Computer）等である。ここで、例えば、ユーザとは、水圧センサ２１が沈められた水の水位を監視する者である。
なお、他の実施例として、制御部６２は、第３通信部６１により通信ネットワーク５を介して取得した水位ｈが、所定の値を下回るか否かを判定する水位異常判定を実行するものでもよい。
なお、上述と同様に水温の異常についても、閾値を設けて、その閾値を上回るか下回るかした場合に、同様の警報出力を出力することもできる。

制御部６２は、ユーザが所有する通信端末に警報を出力した後、第３通信部６１により通信ネットワーク５を介して取得した水位ｈが、所定の値以下であると判定した場合には、警告が解除された旨を上記通信端末に出力してもよい。

制御部６２は、第３通信部６１により通信ネットワーク５を介して電池切れ信号を取得した場合には、ユーザが所有する通信端末に、電源装置２２２の残電力が足りないことを示す警告を出力する。なお、制御部６２は、この警告とともに電池切れ信号に付与された識別情報をユーザが所有する通信端末に出力してもよい。これにより、ユーザは、電源装置２２２の残電力が足りない水圧センサ装置２を識別することができる。

以下に、本発明の一実施形態に係る水位計用ゲータウェイ４を用いた水位計測システム１の動作について、図８を用いて説明する。
複数の水圧センサ装置２は、それぞれが水中に設けられた設置位置における水圧の絶対値ＰｒｅＰｂと水温を計測し、その値を用いて温度補正された水圧の絶対値Ｐｂを計算する（ステップＳ１０１）。そして、複数の水圧センサ装置２は、それぞれ計測したＰｂに自装置の識別情報を付与して無線で水位計用ゲータウェイ４に送信する（ステップＳ１０２）。この識別番号と水位データは、通信確立時のＩＤ認証を行った後に、データのみを送信する等、その識別情報の送信は、必ずしもデータを送信する時と同時に行う必要はなく、装置の識別情報と水位と温度を装置間で区別して送信できる仕組みであれば、どのような方法を用いても良い。

気圧計３は、自装置の真空基準室３０２内における圧力Ｐａを基準として大気圧Ｐａｔを計測する（ステップＳ１０３）。気圧計３は、計測した大気圧Ｐａｔを有線又は無線で水位計用ゲータウェイ４に送信する（ステップＳ１０４）。

水位計用ゲータウェイ４は、水圧センサ無線通信部２２の無線通信部２２６から無線で取得した水圧の絶対値Ｐｂと、気圧計３から無線又は有線で取得した大気圧Ｐａｔと、に基づいて水位ｈを識別情報ごとに算出する（ステップＳ１０５）。そして、水位計用ゲータウェイ４は、算出した水位ｈをクラウドサーバ６に通信ネットワーク５を介して送信する（ステップＳ１０６）。

クラウドサーバ６は、水位計用ゲータウェイ４から通信ネットワーク５を介して取得した水位ｈを時系列且つ識別情報ごとに記憶部６３に記憶する（ステップＳ１０７）。
また、クラウドサーバ６は、通信ネットワーク５を介して取得した水位ｈが、所定の値を超えるか否かを判定する。そして、クラウドサーバ６は、通信ネットワーク５を介して取得した水位ｈが、所定の値を超える場合には、ユーザが所有する通信端末に、警告を出力する（ステップＳ１０８）。なお、クラウドサーバ６は、通信ネットワーク５を介して取得した水位ｈが、所定の値以下である場合に、ユーザが所有する通信端末に警告を出力してもよい。

上述したように、本発明の一実施形態に係る水位計用ゲータウェイ４は、水中に設置される水圧センサ２１を備え、水圧センサ２１内の真空室（真空基準室３０２）の圧力を基準として水圧センサ２１の設置位置における水圧の絶対値Ｐｂを計測可能な水圧センサ装置２から無線信号で送信される水圧の絶対値Ｐｂを受信する第１通信部４１と、この通信部が水圧センサ装置２から受信した水圧の絶対値Ｐｂと気圧計３から受信した大気圧Ｐａｔとに基づいて水位ｈを算出する水位算出部４４と、を備える。これにより、水位計用ゲータウェイ４は、大気圧導入チューブを用いずに水位ｈを算出することができるため、高精度、且つ従来の水位計と比較してコストを削減することができる。なお、この水位計用ゲータウェイ４は、水位算出部４４が算出した水位ｈを無線信号で外部に送信する第２通信部４５を備える。なお、このコスト削減においては、設置コストの削減も含まれる。

また、水圧センサ装置２は、水圧の絶対値Ｐｂと大気圧Ｐａｔに基づいて水位を算出する水位計用ゲータウェイ４と無線通信可能であり、この水圧ｈの絶対値Ｐｂを計測するための水圧センサ装置である。そして、水圧センサ装置２は、内部に真空基準室３０２を備え、真空基準室３０２の圧力を基準として所定の位置における水圧の絶対値Ｐｂを計測する水圧センサ２１と、水圧センサ２１が計測した水圧の絶対値Ｐｂを水位計用ゲータウェイ４に無線で送信する無線通信部２２６と、を備える。このように、水圧センサ装置２は、従来のように、大気圧を基準とした水圧のゲージ圧を測定する構成ではなく、いわゆる水圧の絶対圧を測定する構成を有する。これにより、水圧センサ装置２は、高価な大気圧導入チューブを内蔵した配線等を必要としない。そのため、水圧センサ装置２の低コスト化が可能となる。さらに、水圧センサ装置２の内部が大気に開放されていないため、水圧センサ装置２の内部に湿気や腐食性ガスが侵入することを防止できる。これによって、水圧センサ装置２の内部にある回路基板に防湿や腐食を防止するためのコーティングを施す対策が不要となり、低コスト化が可能になる。

また、水圧センサ装置２は、自装置の各部に電源を供給する電源装置２２２を備える。そして、電源装置２２２と無線通信部２２６とは、水圧センサ無線通信部２２として同一筐体内に格納されて地上１００に設けられる。この水圧センサ無線通信部２２は、水圧センサ２１と電気的な配線のみにより接続されており、上述したように大気圧導入チューブが用いられていない。したがって、この水圧センサ無線通信部２２の筐体内に大気圧を流入させる必要がないため、水圧センサ装置２のコストを抑えられるとともに、水圧センサ無線通信部２２の小型化が実現可能となる。

また、水圧センサ装置２は、水圧センサ無線通信部２２に大気圧を流入させる必要がないため、湿気の影響を考慮する必要がない。そのため、水圧センサ無線通信部２２にシリカゲル等の乾燥材を用いたフィルタを設ける対策や、回路基板の腐食を防止するために基板に防湿のコーティングを施す対策を行う必要がない。これにより、水圧センサ装置２は、従来よりも低コストとなる。

また、従来の水位計測システムは、河川等において複数地点の水位ｈを計測する場合には、その複数の地点に、大気圧導入チューブを備えた高コストな水位計を設置する必要がある。一方、本実施形態に係る水位計測システム１では、複数の地点に、大気圧導入チューブを用いない低コストな水圧センサ装置２を設置し、少なくとも一か所に本実施形態に係る気圧計３及び本実施形態に係る水位計用ゲータウェイ４の機能を有する中継器（例えば、ゲートウェイ）を設置するだけで、複数地点における水位ｈを計測することができる。これにより、水位計測システム１は、河川等において複数地点の水位ｈを計測する場合においても、従来と比較して低コストで水位ｈを計測することができる。

本実施形態では、水圧センサ装置２の無線通信を低消費電力である方式を採用することで電池での動作が可能となる。すなわち、大きな消費電力を必要とする通信を水位計用ゲータウェイ４で処理し、その部分には商用電源を使用する構成をとることで、水圧センサ装置２の電池寿命を向上させ、電池交換回数を低減できる。そのため、メンテナンスコストを低く抑えることができる。また、水圧センサ装置２では配線が無い構成を取ることにより、設置費用も低減できる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形が考えられる。

（１）水位計用ゲータウェイ４は、気圧計３から取得した大気圧Ｐａｔと水圧センサ装置２から取得した水圧の絶対値Ｐｂとのそれぞれに対して、統計的な手法（例えば、ＡＩ；Artificial Intelligenceを含む）やＩＩＲ（Infinite Impulse Response）,ＦＩＲ（Finite Impulse Response）等のデジタルフィルタ処理を行いことで高精度な値に変換する機能を有してもよい。

（２）また、気圧計３は、大気圧ａｔを計測することができるため、雨を発生させる低気圧を感知することができる。したがって、気圧計３が計測した大気圧Ｐａｔを、局所的な低気圧により発生するゲリラ豪雨などの予知にも利用することができる。例えば、水位計用ゲータウェイ４は、気圧計３から取得した大気圧Ｐａｔに基づいて低気圧の発生を検出した場合には、低気圧の発生を示す信号を、通信ネットワーク５を介してクラウドサーバ６に送信する。そして、クラウドサーバ６は、低気圧の発生を示す信号を水位計用ゲータウェイ４から取得した場合には、低気圧の発生を示す情報をユーザが所有する通信端末に出力する。このように、水位計用ゲータウェイ４は、気圧計３が計測した大気圧Ｐａｔから低気圧を感知することで短期的かつ局所的な低気圧による天候の予知機能を有する。

（３）また、水圧センサ無線通信部２２の無線通信部２２６は、電源制御部２２３が検出した電源装置２２２の残電力と、自装置の位置を示す位置情報とを、水位計用ゲータウェイ４を介してクラウドサーバ６に送信してよい。そして、クラウドサーバ６は、位置情報、識別情報、残電力及び水位ｈを水圧センサ装置２−１，２−２，…，２−Ｎごとに関連付けて記憶部６３に記憶する。また、クラウドサーバ６は、各水圧センサ装置２−１，２−２，…，２−Ｎの位置情報に対応する位置を、表示部６４に表示されたマップ上に表示してもよい。例えば、水圧センサ無線通信部２２は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いることで位置情報を取得してもよい。

（４）また、水位計測システム１は、複数の水位計用ゲータウェイ４を備え、その複数の水位計用ゲータウェイ４からの情報をクラウドサーバ６で集計してもよい。これにより、水位計測システム１は、一つの水位計用ゲータウェイ４のみでは実現できない広域の統計的な水位ｈのデータ解析を行うことができる。

（５）アップロード機能のみを持つような構成にすることで、水位計測システムを構成することが可能であり、このような校正では、上位側からの命令を受け取る仕組みをなくすことができるため、水位計用ゲータウェイ４より下位の現場に設置する部分がウィルスに感染する危険性がなくなる。
（６）クラウド側で、ある特定時刻の出力値を基準とした水位に変換できるように、ある時刻での水位を基準として、水位を計算できる仕組みをクラウド側に持つことにより、水位計用ゲータウェイ４より下位の現場に設置する部分に設置時の調整部分を持つ必要がなくなる。このことにより、調整が可能であるにも関わらす、現場側のウィルス感染を抑えることができる。

上述した実施形態における水位計測システム１の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、コンパクトディスク等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１ 水位計測システム
２ 水圧センサ装置
３ 気圧計
４ 水位計用ゲータウェイ（水位計）
６ クラウドサーバ（情報処理装置）
２１ 水圧センサ
２２ 水圧センサ無線通信部
４１ 第１通信部
４２ 取得部
４３ 記憶部
４４ 水位算出部
４５ 第２通信部
６１ 第３通信部
６２ 制御部
６３ 記憶部
６４ 表示部
２２１ 取得部
２２２ 電源装置
２２３ 電源制御部
２２４ 記憶部
２２５ 信号制御部
２２６ 無線通信部

Claims (7)

1. 水圧の絶対値を計測可能な水圧センサ装置から無線信号で送信される前記水圧の絶対値を受信する第１通信部と、
   前記第１通信部が受信した前記水圧の絶対値と、気圧計により計測された大気圧とに基づいて水位を算出する水位算出部と、
   を備える水位計。
2. 前記水位算出部が算出した前記水位を無線信号で外部に送信する第２通信部を備える、請求項１記載の水位計。
3. 水中に設置され、設置位置における水圧の絶対値を計測する水圧センサと、
   地上に設置され、前記水圧センサが計測した前記水圧の絶対値を無線信号で送信する無線通信部と、
   を備える水圧センサ装置。
4. 前記水圧センサ装置の各部に電源を供給する電源装置を備え、
   前記電源装置と前記無線通信部とは、同一の筐体内に格納されて地上に設置されている請求項３に記載の水圧センサ装置。
5. 前記無線通信部と前記水圧センサとは、電気的な配線のみにより接続されており、
   前記筐体は気密構造を有している請求項４に記載の水圧センサ装置。
6. 一つ以上であって、請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の水圧センサ装置と、
   大気圧を計測する気圧計と、
   前記水圧センサ装置と無線で接続され、且つ前記気圧計と無線又は有線で接続された水位計と、
   を備え、
   前記水位計は、前記水圧センサ装置から前記無線で取得した水圧の絶対値と、前記気圧計から前記無線又は有線で取得した大気圧と、に基づいて水位を算出する水位計測システム。
7. ネットワークを介して、前記水位計と情報を送受する情報処理装置をさらに備え、
   前記情報処理装置は、前記水位計から前記ネットワークを介して取得した水位が、所定の値を超える場合に外部装置に警報を出力する制御部と、
   を備える請求項６に記載の水位計測システム。

Images