JP2018189507A - 水位計及び水位計を使用したシステム - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1:実公平3−45148号公報
水面下の地底に立てられた筒状の支柱の内部に水位に応じて上下に移動するフロートと、上下方向に一定の間隔で配置された多数の磁気感応スイッチとが備えられており、水位に応じて上下に移動するとフロートに取付けられた磁石によって当該位置に対応した磁気感応スイッチが反応する水位検出手段を備える水位計が記載されている。
また、同公報には、支柱の上端部に設けられた収納室に太陽電池素子を内蔵させ、これによって得た電気エネルギーを使用して、装置を駆動し、検出結果をセンター等に無線送信する構成が記載されている。
水位、あるいは積雪量を測定する方法であって、垂直に温度計測手段を複数設け、測定された各点の温度分布あるいは温度変化から水位あるいは積雪量を判定する方法が記載されている。
積雪量の変化を測定する積雪計において、積雪計を下部に制御回路を内蔵した基部と、この基部の上側に円柱状の感温素子を一定間隔で内蔵したセンサーポールとで構成し、前記制御回路はコントロール部とセンサードライバーとセンサーアンプとで構成され、前記センサーポールは一定間隔で設けられた複数の金属環とこの金属環を一定間隔に保持するプラスチック筒と前記金属環の内面の複数箇所に分散して接触されている感温素子とで構成されている。
前記金属環、プラスチック筒、感温素子及び感温素子のリード線を固定して一本の円柱状のセンサーポールとするため、内部をエポキシ樹脂で充填した積雪計が記載されている。
光波式の積雪計により積の量を検出し、気温計で温度を検出すると共に重量計で雪の重さを検出する。積雪量さデータと気温データと雪の重さデータに基づいて、一時間当たりの降雪量,一日当たりの降雪量、および降雪の強さを自動的かつ連続的に計測する。
また、積雪量の時間変化により積雪の沈降係数を関数化し、一時間当たりの降雪量、一日当たりの降雪量および降雪の強を自動的かつ連続的に計測する構成が記載されている。
レーザ光照射手段により積雪の表面にレーザ光を照射し、レーザ光受光手段により表面で反射したレーザ光を受光する構成の積雪計において、照射されたレーザ光のデータとレーザ光受光手段により受光されたレーザ光のデータとから所定範囲内に人等が存在することを検知する物体検知センサーを設け、物体検知センサーが人等を検知した時に、レーザ光照射手段によるレーザ光の照射を停止させ、危険を防止する構成が記載されている
最低周波数から最高周波数への周波数掃引を繰り返す送信波を送信する送信手段と、送信波が積雪面によって反射された反射波を受信する受信手段と、前記送信波と反射波とを混合し、混合波を出力するミキサと、前記混合波のパルス数を前記掃引における複数の掃引サイクルに渡ってカウントするカウンタと、前記カウント結果から積雪量を算出する算出手段とを設けることにより、周波数掃引における非直線性の影響が少なく、測定精度も確保できる電波積雪計が記載されている。
文献2と文献2に記載される構成は、積雪を温度で判断しているため、浸水と積雪を判断することが困難である。
文献3から文献6に記載される構成は、積雪量を検出するものであり、水位と積雪量のいずれも検出可能とするものではない。
河川の増水あるいは道路の冠水等を検知して警告を発する水位計あるいは積雪計には、先行技術文献1あるいは3に示されるように、川底あるいは地面に垂直に立てられた柱状の構成のものが知られている。河川内では流木の衝突が、道路では車両や人の衝突が発生する。水位計等を衝突の衝撃から保護するためには、剛性を高くする必要がある。
剛性を高くする方法として、断面係数を上げる方法があるが、剛性に比例してコストが高くなる問。また、剛性が高すぎると衝突した車両や人を傷つける恐れがあり、剛性の高さには制約がある。
車両や人を保護するためには、支柱を軟質材量とすることが考えられる。しかし、材料を軟質化しすぎると、自立が困難であり、且つ倒れた後復元しにくいという問題がある。そのため、道路等に設置する水位計あるいは積雪計には、剛性が高く、且つ屈曲が容易であるが復元性が高いという相反する性質が必要となる。
また、水位計の内部の水位を検知するセンサーと、水位計の外部の水位を検知するセンサーを設けることにより、検知した対象が河川の洪水等の溢水によるものか、積雪によるものかを識別可能とし、溢水の高さと積雪量のいずれも検出可能とするものである。
また、溢水と積雪の両者を識別して検出可能とするため、溢水用と積雪用の2種類の計測手段を必要とせず、一体の水位計により、センサーが反応した対象が溢水か積雪かを識別可能とした。
図1−1と図1−2は、本発明に係る水位計に用いることにより、必要とする剛性が確保でき、且つ屈曲が容易であり復元性が高いという特性の実現が可能となる理由を説明するものである。
図1−1の(a)に示されるように、力が加えられる方向の辺の長さがh、他の辺の長さがbの長方形の柱の断面係数Zは、 b×h×h/6となる。同図(b)は、断面が厚さ2ミリの円柱の断面係数が約5.333となることを示す図である。
図1−1(b)において、円柱の上方から力を加えると、円形は作用方向と直行方向に長軸がある楕円形状となり、屈曲部で折れ曲がる。断面では端部が接近し、最大で厚みの2倍分となる。円柱の厚みを2mmとすると、短辺=2mm、長辺4mmの長方形となり長円の端T部における断面係数Zは約5.33となる。
突出部の先端部であるR部では、変形方向の長さは厚さの4倍の8mmとなり、断面係数は約21.33となる。
この結果、突出部の根元部Sでは容易に変形し、突出部の先端部Rは形状の変化が困難となり変形後の復元力が大きくなる。筒状の形状に複数の突出部を設けることにより、屈曲が容易であるが復元性が高いという相反する性質の実現が可能となる。
マイクロコントローラー24はプログラム制御等により以下の各機能要素を制御し所期の目的を達成する。
センサー22は、河川の増水、道路等の冠水、積雪量、自身の姿勢の変化等を静電容量の変化の検知、圧力の変化の検知等の手段により検出する。
警報表示器25は、水位等が予め設定された値を超えた時等、水位計自身の判断により、あるいは上位装置からの指示に基づいて、周囲が危険な状態となったことを報知するものであり、LED等により構成されている。
通信網通信I/F26は、近接する水位計間の通信に用いるものである。複数の水位計をグループ化し、グルーブ内の水位計間で相互に情報の授受を行う構成、あるいは、グルーブ内の一部の水位計を親機、他の水位計を子機とし、親機と子機間で情報の授受を行う構成を採ることが可能となる。
広域通信網通信I/F27は、公衆無線、3G/LTE等の広域通信に対応した通信手段であり、管理センターのサーバーとの間で情報の授受を行うものである。水位計を親機と子機に分ける構成の場合、親機のみに広域通信網通信I/F27を設け、親機のみがサーバーとの間で情報の授受を行い、親機と子機の間は通信網通信I/F26により情報の授受を行う構成とし、子機とサーバーとの間の情報あるいは指示の授受は親機が中継する構成とすることが可能である。
S10:リセット操作がされた等により初期状態となった端末は以下の処理を開始する。
S11:図1−3の位置測定装置23が自身の位置情報の取得を完了するまで待つ。
S12:図1−3の広域通信網通信I/F27により、端末内に記憶されている自身のIDと位置測定装置23が取得した位置情報をサーバーに送信する。情報を受信したサーバーはデータベースに当該端末に関する情報を新規登録する、あるいはデータベース内の登録済みの情報を更新する等の処理を行う。
S13:電源電圧が規定電圧、即ち、端末を構成する各装置が正常に動作可能な電力が得られる電圧以上であるか否かを判定する。
S14:電源が各装置を正常に動作させることが可能な電力を供給できないと判断されると、電源の電圧をサーバーに送信する。
S15:一定時間、例えば24時間待機する。この期間内に電池の交換等のメンテナンスが行われる、あるいは太陽光発電により充分な電力の蓄積が行われることを待ち、S13に戻り電圧の検査を再度行う。
S16:各装置の正常な動作に必要な電力が得られると判断されると、センサー22により現在の水位を検出する。
S17:検出された水位が、例えは危険な水位と定められた水位である規定水位を超えている場合はS18に、越えていない場合はS20に進む。
S18:検出された水位が危険であると定められた水位を越えている場合は、図1−3の警報表示器25を点灯し、近隣河川の水位あるいは道路の冠水が危険な状態となっていることを報知する。
S19:検出された水位データをサーバーに送信する。サーバーは当該端末のデータを更新する。
S20:一定時間、例えば1分待機し、S13に戻る。
上記処理フローにより、端末は電源電圧の低下をサーバーに通知し、メンテナンス等が必要か否かの判断のデータとなる。
検出された水位が規定の水位を越えた時、自動的に、且つ1分毎に検出された水位データをサーバーに送信することが可能となり、サーバーには時系列データが蓄積される。
図2−1から図2−7は実施例1に係る屈曲型水位計の構成と機能要素を示すものであり、図中の符号の概要は以下のとおりである。
100:実施例1に係る屈曲型水位計、
110:ベース部であり、水位計100が設置される堤防、道路等にアンカーボルト112により固定される。
112:アンカーボルトであり、屈曲型水位計100を道路等に固定するために使用される。
113:アンカーボルト用穴であり、アンカーボルトを通すためベース部に開けられている。
114:支柱固定溝であり、筒状の支柱部130を挿入しベース部110に取り付ける溝状の穴である。
115:支柱陥没部挿入部であり、筒状の支柱部130の表面から内部に向けて突出する4本の支柱陥没部131を挿入する窪みである。
117:裏蓋兼アース板であり、ベース部110の裏蓋となり、かつ水位計100が設置されたコンクリート等の基礎189と接触しアースとして機能する。
118:アース板接続ねじであり、裏蓋兼アース板117と基礎189との接触を確実にするものである。
119:裏蓋兼アース板接続ねじであり、裏蓋兼アース板117をベース部110の裏側に固定するねじである。
121:光穴であり、自動車等の前照灯の光を透過させ、反射シート122により反射させ目視可能とするものである。また、反射シート122を挿入し支柱部130に巻き付ける作業にも使用可能である。
122:反射シートであり、支柱部130に巻き付けられており、自動車等の前照灯の光を反射させ、水位計の存在を視認可能とする。
130:支柱であり、屈曲しても破断には至らない材料、たとえば軟質のウレタンやシリコン、エポキシ、ポリエチレン、ポリプロピレン等の、軟質樹脂で構成されている。
131:支柱陥没部である。支柱部130には、その上端から下端までの全長に渡って、表面から内部に向けて突出する突出部ある、陥没部が4本設けられている。当該陥没部により、支柱部130は屈曲が容易であるが復元性が高いという性質を持つこととなる。
133:取水部であり、支柱部130をベース部110に取り付けると、ベース部110に開けられた取水口181と重なる。当該取水口を介して外水の取り込み、内部に溜まった水の排除が可能となる。
142:ソーラパネルである。透明な内部カバー140の下面に固定されており、配線を介して下部基板144に接続され、電池143を充電する。
143:電池であり、142により充電され、水位計100内の各部に電力を供給する。
144:下部基板であり、マイクロコントローラー等の機能部品が搭載されている。
145:信号線であり、支柱部130内に設置されている通信ケーブル160、センサーユニット170等上部に設置されている装置と下部基板144を接続するものである。
151:上部ユニットケースであり、上部基板153が収納され、測位用アンテナ152、警告発光LED155が配置されている。また、通信ケーブル160、広域通信アンテナ164、通信用アンテナ166が接続されている。上部ユニットケース151は支柱部130の上端に差し入れられ、その底面は支柱部130の上面と接着剤等で固定されている。
152:測位用アンテナであり、位置測定用の信号が上部基板153、通信ケーブル160を介して下部基板144に出力される。
153:上部基板であり、通信ケーブル160を介して下部基板144と接続されている。また、測位用アンテナ152、警告発光LED155、広域通信アンテナ164、通信用アンテナ166が接続されている。
155:警告発光LEDであり、河川の水位、道路の冠水等が予め定められた規定の水位を超えた時点灯し、危険を報知する。
163:保護チューブである。流木等が衝突し水位計100が倒れた時に、通信ケーブル160の損傷を防止するため、通信ケーブル160を保護チューブで覆い、最小曲げRを向上させるものである。
164:広域通信アンテナであり、上部ユニットケース151の上部より差し入れ接着等で固定される。先端部は上部基板153に半田等で接続される。
166:コーリニア形状の通信用アンテナであり、第1編組線部167-1、第2編組線部167-2、第3編組線部167-3からなっている。
167-1:通信用アンテナ166の第1編組線部であり、放射部となる。
167-2:通信用アンテナ166の第2編組線部であり、位相部となる。
167-3:通信用アンテナ166の第3編組線部であり、放射部となる。
171-1:第1静電容量センサーの第1センサー部である。
171-2:第1静電容量センサーの第2センサー部である。第1静電容量センサーは並列且つ同じ位置に2つのセンサー部171-1と171-2を有し、誤検出を防止している。
172:第2静電容量センサーであり、第1静電容量センサーより高い位置に設置されている。この構成により、水位を二段階に分けて検知することが可能となっている。
173:リードスイッチである。河川から溢れた水、あるいは、道路の冠水が取水口181と取水部133を介して支柱部130内に侵入すると、リードスイッチ173は侵入した外水に反応してオンとなる。このオン信号により、溢水、あるいは、冠水が始まったことの認識が可能となる
174:センサー、アンテナ用コネクタである。第1及び第2の静電容量センサー171-1、171-2、172の接続線、リードスイッチの接続線、通信ケーブル160が接続されるコネクタであり、上記の各接続線はコネクタ174の下方から出ている信号線145により下部基板144に接続される。
181:ケース180に開けられた取水口であり、支柱部130内に侵入した外水は、更にリードスイッチ173のケース内に侵入する。
182:フロートであり、密閉された箱状であり、ケース180に水が侵入すると上方に浮上する。
183:フロート182の上面に設置された磁石であり、フロート182の浮上に伴い上方に移動する。
184:ケース180の上面に設置されたリードスイッチであり、フロート182に設けられた磁石183が接近するとオンする。
185:ケーブル端子であり、リードスイッチ接続ケーブル186を介してリードスイッチ184のオン/オフの状態を下部基板144に伝える。
186:ケーブル端子185とコネクタ174を接続するリードスイッチ接続ケーブルである。
189:水位計100が設置される河川敷あるいは道路等の基礎であり、水位計100はアンカーボルト112により固定される。
ベース部110の中央に支柱部130が立てられている。屈曲型水位計100は積雪の重み、流木あるいは車等の衝突により湾曲する。流木あるいは車等の衝突により破損を防止するため、支柱部130は屈曲しても破断には至らない材料、たとえば軟質のウレタンやシリコン、エポキシ、ポリエチレン、ポリプロピレン等の軟質樹脂で構成されている。
湾曲による破損を防ぐため、材質の軟性を高くすると自立性が低下し、倒れた後の復元が困難になる。この問題を解決するため、図2−2に示されるように、屈曲型水位計100の支柱部130には上端から下端の全長に渡って、複数(実施例1では4本)の支柱陥没部131が設けられている。支柱陥没部131は支柱部130の表面から内部に向けて窪んだ形状となっている(図2−2(b))。当該形状は、図1−2に示される形状と同様、陥没部が設けられた部位は変形し易くなる。この結果、外力の作用方向に関わらず、陥没部を結んだ径で変形し、その断面係数も単純な円筒構造より大きくなり、屈曲が容易であるが復元性が高いという相反する性質の実現が可能となる。
ベース部110は屈曲する必要はなく、金属あるいは各種樹脂で構成することが可能である。
ベース部110の下には透明の樹脂で構成された内部カバー140が有り、ソーラパネル142(図2−3)に太陽光を透過させる。
ベース部110には複数のアンカーボルト用穴113が開けられており、アンカーボルト112により基礎に固定されている(図2−3)。
上部ユニットケース151を支柱部130に固定することにより、取水口181からのみ、水と空気の出入りが可能になる。この構成により、支柱部が屈曲した際、支柱部130の下部から空気が出入りすることになり、ゴミ等が取水口に付着し詰まりが発生しても、支柱部を屈曲することでゴミ等の詰まりを除去することが可能となる
反射シートカバー120には光穴121が複数開けられており、自動車等の前照灯の光が反射シート122により反射させ目視可能となっている。
反射シートを保守交換する場合、反射シートカバーを外して交換する方法に加え、反射シートカバーを外さずに、反射シートを光穴121から挿入し支柱部130に巻き付ける方法が可能であり、保守交換が容易となる。また、反射シートを1周以上、たとえば2周分、巻き付けておき、汚れたら1周分取り出し切断ることにより、容易に反射性能の維持が可能である。
ベース部110の下面には裏蓋兼アース板117があり、両者はアンカーボルト112により基礎189に固定されている。裏蓋兼アース板117はアース板接続ねじ118により基礎189にアースされている。この構成により後述する静電容量センサーの基準が高まり精度が向上する。また、静電容量センサーの電源ラインを、バイパスコンデンサを介してアースに接続することにより、更なる精度の向上が可能になる。
支柱部130をベース部110に差し込んだ後、支柱部130に配置されている信号線をベース部110に配置された下部基板144に半田付け等で接続する。半田付けの後、ベース部110の中央の穴にシリコンなどにより防水処理を行い、その後、裏蓋兼アース板117ベース部に接着等で固定する。裏蓋兼アース板117は金属で構成されており、下部基板144のアース側と金属ねじ119で導通される(図2−3)。 裏蓋兼アース板117は水位計が設置されたコンクリート等の基礎189と接触しアースとして機能する。接触を確実にするためアース板接続ねじ118により、裏蓋兼アース板117を基礎189に押しつけている。
下部基板144には位置測位装置、時刻情報取得装置、警告表示器、通信網通信I/F、広域通信網通信I/F、マイクロコントローラー等が設けられており、電源装置とバスで接続されている。
支柱部130内の下部にセンサー部170が、上部に上部ユニットケース151が搭載されている。上部ユニットケース151には上部基板153、測位用アンテナ152(図2−6)が搭載され、上部基板153には通信ケーブル160、警告発光LED155、広域通信アンテナ264、通信用アンテナ166が接続されている。
支柱部130の下端から引き出された通信ケーブル160の先端に設けられたコネクタとセンサー部170の略中央部に配置されたセンサーアンテナ用コネクタ174が接続されている。
内部カバー140(図2−3)の下に設置されたソーラパネル142は電池143を充電し下部基板144に電力を供給する。下部基板144は通信ケーブル160とセンサー部170内の各センサーのケーブルが接続されているセンサーアンテナ用コネクタ174を介して、それらと信号の授受および電力の供給を行う。
センサー部170は、2つの第1の静電容量センサー171-1と171-2、第2の静電容量センサー172、およびリードスイッチ173から構成されている。静電容量センサーは支柱部130の内側壁面に配置された2つの電極間の静電容量を検出することにより、支柱部130の外側が水没しているか否かを判別するものである。2つの第1の静電容量センサー171-1と171-2はほぼ同じ高さに設置されており、一方が誤動作を起こしても、浸水の判別が可能となる。
第1の静電容量センサー171-1、171-2と、第2の静電容量センサー172を異なる高さとすることにより、異なる高さの浸水を検出し対応を変更する等の処理が可能となる。
河川から溢れた水、あるいは、道路の冠水が取水口181と取水部133を介して支柱部130内に侵入すると、リードスイッチ173は侵入した外水に反応してオンとなる制御部はこのオン信号により、静電容量センサーを活性化する、警報を発する準備をする等の動作を開始する。リードスイッチ173がオフの時は待機状態とし、電力の消費を抑えることが可能となる。
180はリードスイッチ173のケースであり、取水口181が開けられている。支柱部130内に侵入した外水は、取水口181を通ってケース180内に侵入する。ケース180内には密閉され、かつ上面に磁石183が設置されたフロート182が納められている。また、ケース180の上面には、磁石が接近するとオンとなるリードスイッチ184が設置されている。
ケース部180に水が侵入すると、フロート部182はケース180の上面に向けて浮上しリードスイッチ184をオンにする。リードスイッチ184のオン信号はケーブル端子185からリードスイッチ接続ケーブル186を介してコネクタ174に接続され、さらに下部基板144に接続され、マイクロコントローラーの処理に利用される。
支柱部130の上部に搭載される上部ユニットケース151には、上部基板153と測位用アンテナ152が収納されている。
測位用アンテナ152は、上部基板153上にスタッドなどで固定され、上部基板153を介して信号が通信ケーブル160に出力される。
上部ユニットケース151の外周部には警告発光用のLED155が設置されて、リード線が上部基板153に接続されている。LED155は河川の水位、道路の冠水等が予め定められた規定の水位を超えた時点灯し、周囲に危険を報知する。
通信用アンテナ166はコーリニア形状となっており、支柱方向に長いアンテナとなっている。通信用アンテナ166の編組線から電波が放射され、その内部に絶縁体にて絶縁された中心導体が配置されている。
編組線1(167-1)は放射部、編組2(167-2)は位相部、編組線3(167-3)は放射部となっており、その上に保護チューブを被せられている。
このような構成にすることで、フレキシブル同軸ケーブルと同等の屈曲性が得られ、ダイポールの2段スタック相当(5dBi)の性能が得られる。
外部からの圧力により支柱部130が大きく湾曲すると、内部の同軸ケーブルも湾曲して、同軸ケーブルの最低曲げRを超え破損する恐れがある。破損を防止するため、同軸ケーブルの外側に軟質の保護チューブ163を取り付ける事で外周が太くなり、屈曲した際、ケーブルの曲げRは大きくなる。また、図2−5の163-1〜163-3に示されるように、保護チューブ163の厚さを段階的に変えることにより、柔軟性と耐久性の両方を高めることが可能となる。
まだ同軸接着せず、被せておくだけで効果を得ることが可能である。配線は十分余長を持って行われる。
マイクロコントローラー101は下部基板144の処理部であり、各センサー、通信機構を制御する。警告発光装置102は、警告発光LED155に対応する。
位置測位装置103は、測位用アンテナ152と受信信号により屈曲型水位計100が設置されている位置の情報を特定する。
広域通信網通信I/F104は、広域通信アンテナ164と当該アンテナにより通信を行うものであり、サーバーとの通信等広域ネットワークの通信機能部である。
通信網通信I/F105は、通信用アンテナ166と当該アンテナにより通信を行うものであり、近傍に設置された水位計間の通信等、主に近距離通信を行う。
S1(センサー1)は、2つの第1の静電容量センサー171-1と171-2であり、低い水位である有意な水位1を検知する。
S2(センサー2)は、第2の静電容量センサー172であり、高い水位である有意な水位2を検知する。
Vn(電池)は電池143である。
SW(スイッチ)は、ケース部180のリードスイッチ173であり、Vn(電池)とマイクロコントローラー101の接続をオン/オフする。
河川の増水、道路の冠水等の溢水がケース部180内に浸入すると、フロート182はケース部180内を上昇し、水位が所定値に達するとリードスイッチ173(SW)はオンとなる。
リードスイッチ173がオンすることにより、屈曲型水位計全体に電力が供給され、マイクロコントローラー101が機能し、位置情報の取得、通信機能を起動する等の処理を行い、各センサーによる水位の監視を開始する。
水位が有意な水位1に達したことが検知されると、警告発光装置102を点灯する等、水位1に対応した処理を行う。また、水位が更に上昇し有意な水位2に達したことが検知されると、水位2に対応した処理を行う。
マイクロコントローラー101の上記の処理は、リードスイッチ173がオフになり、電力の供給が停止するまで継続される。
101、102、103、104、105、S1(センサー1)、S2(センサー2)、Vn(電池)は図2−6の対応する機能部と同じである。SW(スイッチ)は、ケース部180のリードスイッチ173であり、警告発光装置102への電力の供給を制御する。
図2−7の構成では、リードスイッチ173(SW)のオン/オフに関わりなくマイクロコントローラー101へ電力は供給され、リードスイッチ173(SW)がオンとなると警告発光装置102へ電力が供給され点灯する。従って、電源から装置の正常な動作が可能な電力が供給される間、マイクロコントローラー101は常に動作状態にある。また、警告発光装置102はリードスイッチ173(SW)がオンとなると点灯する構成であり、マイクロコントローラー101は警告発光装置102の発光の制御には関与しない。
S1:リセット操作がなされた等により初期状態となったマイクロコントローラー101は、位置測定装置23により自身の位置情報を取得する。
S2:広域通信網通信I/F27により、端末内に記憶されている自身のIDと位置測定装置103が取得した位置情報をサーバーに送信する。
S3:電源電圧が規定電圧、即ち、各装置が正常に動作可能な電圧があるか否かを判定する。
電源電圧が規定値以上の場合はS4を実行する。
電源電圧が規定値を満たさない場合は、電源の電圧をサーバーに送信し、一定時間、例えば24時間待機し、S3を再度実行し電圧の検査を行う。24時間内に電池の交換等のメンテナンスが行われた、あるいは太陽光発電により充分な電力が蓄積されるとS4を実行することになる。
S4:各装置の正常動作に必要な電圧が得られていると判断されると、センサー107、108により現在の水位を検出する。
検出された水位が規定水位、例えは危険な水位と定められた水位を超えていない場合はS3を実行する。
検出された水位が規定水位を越えている場合は、検出された水位データをサーバーに送信し、一定時間、例えば1分待機し、S3を実行する。
反射シートを反射シートカバー内に配置することで、反射シートが直接踏まれることや、流木等の接触を防止でき、反射性能の低下を防ぐことができる。また、反射シートを反射シートカバーを外さずに、挿入が可能である。また、反射シートを適宜切断する等により反射性能の維持が可能であるため、交換保守が容易である。
反射シートカバー部を上部ユニットケース部に接着等で空気が漏れないように固定することで、取水口からのみ水及び空気の出入りが可能となる。この構成により、支柱部を屈曲することにより、下部のみから空気が出入し、取水口のごみ等を簡単に除去可能である。
静電容量センサーを同位置に並列配置することにより、一方がゴミ等による誤動作を起こしても、浸水の判別が可能である。
フロートとリードスイッチを組み合わせることで、浸水時だけ電源をONにすることが可能であり、消費電力の低減が計れる。
図3−1から図3−7は実施例2に係る屈曲型水位計の構成と機能要素を示すものであり、図中の符号の概要は以下のとおりである。
200:実施例2に係る屈曲型水位計である。
210:ベース部であり、ベースカバー211とアンカーユニット216とから構成されている。
211:ベースカバーであり、上部には支柱240が挿入され、下部はアンカーユニット216と結合されている。
212:ベースカバーの上部に支柱挿入溝212が設けられており、支柱240の円筒部が挿入される。
213:支柱挿入溝212には支柱凸部挿入部213が設けられており、円筒状の支柱240に設けられた凸状突起部241が挿入される。
214:アンカーユニットの勘合部であり、ベースカバーの勘合部215が下側にスライド挿入される。
215:ベースカバーの勘合部であり、アンカーユニットの勘合部214の下側にスライド挿入される。
216:アンカーユニットであり、上部にはベースカバー211が勘合されている。下部はアンカーユニット固定用返し218によりコンクリート等の基礎に固定される。
217:ベースカバーの勘合ねじ穴であり、アンカーユニット216上でベースカバー211が回転スライドされると、アンカーユニットの勘合ねじ穴219の下に来る。
218:アンカーユニット固定用返しであり、コンクリート等の基礎に固定される。
219:アンカーユニットの勘合ねじ穴であり、ベースカバー211が回転スライドされると、ベースカバーの勘合ねじ穴217が下に来る。
221:支柱挿入溝212の支柱凸部挿入部213は取水口として利用される。
230:上部カバーであり、支柱233の上部を覆い保護するものである。内部にセンサーユニット250が収納され、上部カバーの底面部と支柱上面は接着等で固定される。
231:上部カバー230を支柱240に装着するための挿入片であり、表面に反射シートが貼り付けられている。
232:上部カバーキャップであり、上部カバーの蓋となる。上部カバー内に挿入される上部カバーキャップの下部には反射シートが貼り付けられる。
233:上部カバーキャップの光取り穴であり、上部カバー230内に収納されているセンサーユニット250の上部に設置されているソーラパネル272に外光が到達可能とするものである。
235:水抜き穴であり、光取り穴233から侵入した水を排出する口である。
241:支柱の凸状突起部であり、支柱240の表面から外部に向けて突出する凸状突起部が4本設けられている。当該凸部により、支柱部240は屈曲が容易であるが復元性が高いという性質を持つ。
243:支柱240に開けられた反射光用穴であり、上部カバー230の下部に設けられている挿入片231に貼り付けられた反射シートからの反射光が視認可能となる。
250:センサーユニットであり、支柱240内に収納され、センサーケース251とケース内に収納されたセンサー部とから構成されている。センサーユニット250と上部カバー230内に収納されている制御ユニット270は通信線261により結合されている。
251:センサーケースであり、内部に静電容量式、電極式、圧電式の水センサーが収納されている。
252:センサー基板252には、各水センサーが接続され各センサーからの信号を通信線261を介して制御ユニット270に送られる。
254:センサーケース251内に収納されているセンサー部と配線は、仕切板254とセンサーケース251に設けられた仕切板受け用突起により位置決めされる。
253:センサーケース251には取水穴253が開けられており、当該穴から侵入した外水を各センサーが検知する。
262:静電容量センサーであり、静電容量の変化により水の存在を検知する。
263:電極検知部であり、電極間の電流あるいは電圧の変化により水の存在を検知する。
264:圧力検知部であり、侵入した水の圧力を圧電素子により検知する。
270:制御ユニットであり、制御基板、電池等を収納するユニットケース279と、ユニットケース279の側面と全面を覆うユニットカバー271からなっている。
271:ユニットケース279の側面と全面を覆うユニットカバーであり、各種のアンテナ、LEDが接着されている。
272:ソーラパネルであり、ユニットケース279の上面に設置されている。
273:LEDであり、ユニットカバー271に接着等により固定されている。
274:アンテナであり、ユニットカバーに接着等により固定され、位置測位装置、通信網、広域通信網用が共用されている。
275:制御基板であり、マイクロコントローラーにより、センサー機能、通信機能、位置情報の取得機能等の制御を行う。
276:電池であり、ソーラパネル272により充電され、基板に電力を供給する。
279:ユニットケースであり、制御基板275、電池276等を収納する。
281:ベースカバーであり、基礎に固定ボルト283と固定アンカー285により固定されたベースプレート284に4本のベースカバー固定ボルト293により固定される。
282:支柱固定ねじであり、支柱挿入溝295に挿入された支柱240をベースカバー281に固定するためのねじである。
283:ベースプレート固定ボルトであり、固定アンカー285と共にベースプレート284を基礎に固定する。
284:ベースプレートであり、固定ボルト283と固定アンカー285により基礎に固定され、ベースカバー固定ボルト受け294とベースカバー固定ボルト293によりベースカバー281が取り付けられる。
285:ベースプレート固定アンカーであり、ベースプレート固定ボルト283によりベースプレート284を基礎に固定する。
286: ベースプレート固定ボルト用穴であり、ベースプレート固定ボルト283を通す穴である。
291:取水溝であり、ベースプレート284とベースカバー281の間に、外部の水を取り込み、侵入した水を排除する水路を形成する。
292:ベースカバー固定ボルト用穴であり、ベースカバー281をベースプレート284に取り付けるベースカバー固定ボルト293が貫通する穴である。
293:ベースカバー固定ボルトであり、ベースカバー281をベースプレート284に取り付けるためのボルトである。
294:ベースカバー固定ボルト受けであり、ベースカバー固定ボルト用穴292を貫通したベースカバー固定ボルト293のメス部となる。
295:支柱挿入溝であり、支柱240が挿入される。
296:支柱凸部挿入部であり、支柱240に設けられた4本の凸状突起部241が挿入される。
297:支柱固定ねじ受け穴であり、支柱240が挿入された後、支柱固定ねじ282により固定される。
屈曲型水位計200はベース部210と、ベース部210に設けられた支柱挿入溝212(図3−3)に下端が挿入された支柱240と、支柱240の上端に挿入された上部カバー230から構成されている。
上部カバー230の上部は上部カバーキャップ232で蓋がされており、上部カバーキャップ232には複数の光取り穴233が開けられている。上部カバー230内には制御ユニット270が収納されており、その上面にはソーラパネル272が設置されている(図3−4)。
ソーラパネル272は光取り穴233を通った外光により発電を行う。
上部カバー230の下部には光取り穴233から侵入した水を排出する水抜き穴235が開けられている。上部カバー230の底部には、上部カバー230を支柱240に装着するための挿入片231が複数(実施例2では4本)設けられており、それらの外側表面には反射シートが貼り付けられている。
支柱240は円筒状であり、内部にセンサーユニット250が収納されている(図3−4)。支柱240の表面から外部に向けて複数(実施例2では4本)の凸状突起部241が設けられている。これらの凸状の突起部により、支柱部240は屈曲が容易であるが復元性が高いという性質を持つ。
支柱240の上部には複数の反射光用穴243が開けられており、上部カバー230の挿入片231に貼り付けられている反射シートにより反射されたヘッドライト等の光が視認可能となる。
ベース部210(図3−3(a))はベースカバー211(図3−3(b))とアンカーユニット216(図3−3(c))から構成されている。
アンカーユニット216はコンクリート等の基礎に固定され、ベースカバー211を保持するものである。アンカーユニット216の下部には固定用返し218が設けられ、コンクリートまたは接着剤等で固定しても抜けない構造となっている。当該構成により、ボルトやナットを必要とせず、安価に製作可能である。また、金属や、軟質あるいは硬質の樹脂等により作成することが可能である。
アンカーユニット216には勘合部214が設けられており、ベースカバー211を乗せ回転させることにより、ベースカバー211の勘合部215が下側にスライド挿入される。
図3−4に示される各ユニットが配置された支柱240をベースカバー211の溝212と213に差し込み、接着等により固定された状態でアンカーユニット216に乗せ回転させて固定する。アンカーユニット216の勘合部214とベースカバー211の勘合部215には固定用のねじ穴が開けられており、両者を回転させることにより、両ねじ穴の位置は一致し、ねじ220による固定が可能となる。
支柱240とベース部210の上記構成により、支柱部や支柱内部に配置されたユニットが破損した際も、アンカーを外す必要がなく、ベースカバー211のネジを外すだけで交換が可能となり、再施工の必要がない。
制御ユニット部270は、制御基板275、電池276等を収納するユニットケース279と、ユニットケース279の側面と全面を覆うユニットカバー271により構成されている。ユニットカバー271は樹脂などの絶縁体で構成され、アンテナ274と警告表示器であるLED273が接着等により固定されており、ユニットケース279内に配置された制御基板275に接続されている。アンテナ274は位置測位装置、通信網、広域通信網用が共用あるいは個別に設置されている。
ユニットケース279の上部にソーラパネル272が接着等により固定されており、基板を介して電池276を充電する。
制御ユニット部270の背面は図示されていない蓋が接着等により固定される。蓋はユニットケース279の形状に合わせた薄板等であり内部に収納された装置を保護している。
制御基板275には、位置測位装置(時刻情報取得装置)、警告表示器、通信網通信I/F、広域通信網通信I/F、マイクロコントローラー等の機能部が設けられており、電池276とバスで接続されている。
センサーケース251の背面は図示されていない蓋が接着等により固定される。蓋はセンサーケース251の形状に合わせた薄板等であり内部に収納された装置を保護している。センサーケース251の底面には取水用の穴253が開けられており、支柱240とベースカバー211の間の間隙221から支柱240内に侵入した外水は、穴253からセンサーケース251内に侵入する。センサーケース251内の侵入水を各センサーが検知することにより、水位計200の周囲の水位を検知する構成である。
263は電極式センサーの電極であり、正負の電極が水没すると両電極間の電流あるいは電圧が変化することを利用して、水位が電極263の高さに達したことを検知する構成である。
264は圧力式センサーの圧力検知部であり、センサーケース251内に侵入した水の圧力を圧電素子により検知するものである。
センサーケース251内に収納されている電極等のセンサー部と配線は仕切板254とセンサーケース251に設けられた仕切板受け用突起により位置決めされている。各センサーは仕切り板とセンサーケースの突起のみにより位置決めされているため、配線に余長を持たせることが可能となる。この構成により、外圧によりセンサーケースが変形しても、センサーあるいはセンサーとセンサー基板252を接続する信号線の破損を防ぐことが可能となる。
また、センサーユニット部250も、制御ユニット部270と同様、支柱240に固定されておらず、支柱240の変形の影響を受けにくくされている。
図3−6は第2の形態のベース部280の詳細図であり、(a)はベース部280の構成要素の上方斜視図、(b)はベース部280の構成要素の下方斜視図、(c)はベースプレート284の構成要素の図である。
280は第2の形態のベース部であり、ベースカバー281とベースプレート284からなる。ベースカバー281には支柱240が挿入される支柱挿入溝295、支柱240に設けられた4本の凸部状突起241が挿入される支柱凸部挿入部296、支柱240が挿入された後、支柱固定ねじ282により固定される支柱固定ねじ受け穴297が設けられている。ベースカバー281には、ベースカバー281をベースプレート284に取り付けるベースカバー固定ボルト293(図3−6)が貫通する穴292と、外部の水を取り込み/侵入した水を排除するための取水口290が設けられている。
ベースカバー281には、支柱240を挿入し固定するための支柱挿入溝295、支柱凸部挿入部296、支柱固定ねじ受け穴297が設けられている。
ベースカバー281の下面には、ベースカバー281をベースプレート284に固定した時、外水が出入りする水路となり、外部の終端が取水口290となる取水溝291が設けられている。
屈曲型水位計を設置するコンクリート等の基礎にアンカー285を埋設等により固定し、ボルト用の穴286を介してベースプレート固定ボルト283をアンカー285に結合させることにより、ベースプレート284を基礎に固定する。
292はベースカバーを固定するボルト293用の穴である。ベースプレート284にボルト293を受けるボルト受294が設けられており、4本のボルト293によりベースカバー281をベースプレート284に固定する。
図3−7は実施例2に係る屈曲型水位計200の機能ブロック図であり、(a)は機能ブロック図、(b)はセンサーの動作図ある。
201はマイクロコントローラーであり、図3−4の制御ユニット270内の制御基板275に設置され全体の制御を行う。202は位置測位装置であり、GPS機能により屈曲型水位計200が設置されている位置情報を取得する。203は警告表示器であり、ユニットカバー271に固定されているLED273である。204は通信網通信I/Fであり、マイクロコントローラー201の制御の下、アンテナ274を用いて通信機能を実行する。
S1(センサー1)は電極式センサー263であり、100mmの水位を検知する。
S2(センサー2)は静電容量式センサー262であり、200mmから300mmの連続した水位を検知する。
Vn(二次電池)は電池276であり、Vs(ソーラ発電器)はソーラパネル272である。
水位が100mmに達するとセンサー263(s1)が動作し、この動作信号によりマイクロコントローラー201は当該水位に対応した処理を実行する。更に水位が上昇し200mmに達するとセンサー262(s2)が動作し、この動作信号によりマイクロコントローラー201は検知した水位に対応する処理を実行する。
マイクロコントローラー201が動作を開始した時、センサー263(s1)が動作信号を出力していなかった場合、マイクロコントローラー201は所定時間、例えば1分待機した後リレー208(Ry2)をオフにし、待機状態に移行する。
S1:リセット操作がなされた等により初期状態となったマイクロコントローラー101は、装置の初期化を行う。
S2:侵入した水位が所定値(10mm)を越え、リレー207(Ry1)がオンに変化することを待つ。
S3:オンに変化すると、センサー263(s1)、262(s2)に電力を供給する。
S4:水位が第1の水位(100mm)に達しているか否かを判定する。達していない時は所定時間、例えは1分待機した後リレー208(Ry2)をオフにし、待機状態(S2)に移行する。
S5:水位が第1の水位(100mm)に達している場合、水位が第2の水位(規定水位:200mm)に達したか否かを判定する。規定水位に達していない時はS4を実行する。
S6:規定水位(200mm)に達していた場合は、警告表示器203を点灯して水位情報をサーバーに送信し、所定時間、例えは1分待機した後S4を実行する。
屈曲型水位計200のセンサーユニット250は上部カバー内部に固定されず、上部カバーが変形するような圧力を受けても変形の影響を受けにくい。また、センサーケース251も固定されておらず、つぶれにくい構造を実現可能である。また、センサー類も、センサーケース251の仕切りと突起によって配置が決められているため、配線は必要に応じて余長を持たせることができ、センサーケース251が変形した場合の、センサーあるいは配線の損傷の低減が可能となる。
図4−1から図4−10は実施例3に係る屈曲型水位計の構成と機能要素を示す図であり、図中の符号の概要は以下のとおりである。
300:実施例3に係る屈曲型水位計の全体図
310:支柱であり、光透過性の材質により構成され、表面から複数本の支柱突起部311が突出している。支柱310の上部は上部カバー331が取り付けられ、下部はねじ324によりベース部320に固定されている。
311:支柱突起部であり、支柱310には表面から外に向かって突出する複数の凸部を設けることにより、容易な屈曲と高い復元性の両立が可能となる。
321:水位計固定用のナットであり、基礎に打ち込まれたアンカー326にベース部320と電源ケース327を固定するものである。
322:アンカー用穴であり、基礎に打ち込まれたアンカー326が貫通し、固定用のナット321がセットされる。
323:取水口用の穴であり、取水ユニット340の取水口343と外部との間の水の移動を可能にする穴である。
324:支柱固定ねじであり、ベース部320の中央の穴に挿入された支柱310を固定するねじである。
325:支柱固定ねじ324を通す穴である。
326:基礎に打ち込まれたアンカーであり、ナット321と共にベース部320と電源ケース327を固定する。
327:電源ケースであり、上側に設置されるベース部320との間に形成される空間に電源328、取水ユニット340、センサーユニット350等が収納される。
328:電源であり、センサーユニット350、アンテナの給電基板388、LED等に電力を供給する。
329:電源コネクタであり、センサーユニット350と接続される。
331:上部カバーであり、内部に垂直偏波用アンテナ381、水平偏波用アンテナ382、測位用アンテナ383、アンテナ給電基板388等が収納されている。
332:上部蓋であり、中央に浸水管341の上端が挿入される穴336が開けられている。
333:給電線であり、上部カバー331内のアンテナ給電基板388に接続されている。各アンテナの信号はアンテナ給電基板388と給電線387を介して入出力される。
334:給電線333のリード線であり、センサーユニット350内の制御基板に接続される。
335:保護チューブであり、給電線333の耐屈曲性を高めるためのものである。
336:上部蓋332の中央には浸水管341の先端が挿入される穴336が開けられている。
341:浸水管であり、内部に複数の内部リードスイッチ363-1〜363-3とフロート部355が設置されている。
342:取水ユニットの蓋である。
343:取水ユニットの取水口であり、ベース部320に開けられた取水口用の穴323を介して外部に向けて開口している。
346:取水ユニット342の上面に開けられた浸水管341の取り付け穴である。
347:電極センサーの正極であり、浸水管341の外周に螺旋状に取り付けられている。支柱310の内壁にせん状に取り付けられた電極センサー負極371との接触/非接触により、水位計300が傾斜したか/直立しているかを判別することが可能となる。
349:水検出ユニットであり、浸水管341と、外部リードスイッチ361、外部静電容量センサー362、内部リードスイッチ363、電極センサーの正極347等の検知部から構成されている。
352:リードスイッチチューブであり、内部に複数(実施例3では3個)の内部リードスイッチ363-1〜363-3が収納されている。リードスイッチチューブ352の下端はセンサーユニット350に開けられたリードスイッチチューブ受け口354に接着されており、内部リードスイッチ363-1〜363-3の信号線はセンサーユニット基板353に接続されている。
353:センサーユニット基板であり、センサーユニット350内に収納されており、各センサー、リードスイッチ、アンテナ、LEDの制御を行う。
354:センサーユニット350に開けられたリードスイッチチューブ352の受け口であり、リードスイッチチューブ352が接着される。
355:フロート部である。中空円盤の形状であり中央の中空部をリードスイッチチューブ352が通り、浸水管341の内部を上下移動可能に設置される。
356:フロートケースである。
357:フロートケース356内にリング状のフロート磁石357が配置されている。
358:フロート蓋358をフロート磁石357が配置されたフロートケース356に接着し密封する。
362:外部静電容量センサーであり、外部リードスイッチ361の近傍に設置されている。正常に動作している時は、外部リードスイッチ361、と外部静電容量センサー362は同じ水位を検知する。
363-1〜363-3:内部リードスイッチ1〜内部リードスイッチ3であり、フロート部355の上昇にともない順次オンしていく。
364:抜け止めリングであり、浸水管341の内部に挿入されたリードスイッチチューブ352を浸水管341の中心部に位置決めするものである。
372:電極センサーの負極371のリード線であり、センサーユニット基板353に接続されている。
373:LEDであり、支柱310の外壁から外部に突出する支柱突起部311の内部に配置されている。LED373の光は光透過性の支柱310を通して視認可能である。
374:2本の無段階の静電容量センサー素子374が支柱突起部311の内部に配置されている。
375:LED373のリード線であり、センサーユニット350内のセンサーユニット基板353に接続される。
376:静電容量センサー274のリード線であり、センサーユニット350内のセンサーユニット基板353に接続される。
381:垂直偏波用アンテナであり、アンテナケース380内の支持柱389により支えられている。
382:水平偏波用アンテナであり、アンテナケース380の壁の外側に接着等により固定されといる。垂直偏波用アンテナ381と水平偏波用アンテナ382を併用することにより、マルチパス環境下での使用が可能となる。
383:測位と広域通信の螺旋形状アンテナであり、アンテナケース380内の浸水管341の周りを取り巻く螺旋形状であり、天頂方向に対しては測位用のアンテナとして、周回方向に対しては広域通信用のアンテナとして動作する。
384:螺旋形状アンテナ383を支持柱389に固定するねじである。
385:アンテナ給電基板387を上部カバー331に固定するねじである。
386:浸水管341が挿入される浸水管受けである。
387:アンテナ給電基板であり、給電線333が接続されている。各アンテナの信号はアンテナ給電基板387からアンテナ給電線388を介して入出力される。
388:アンテナ給電線であり、アンテナ給電基板387と各アンテナの間を接続するものである。
389:水平偏波用アンテナ382を固定する支持柱である。
390:コンクリート等の基礎であり、複数のアンカー326が基礎に打ち込まれており、ナット321と共にベース部320と電源ケース327を固定する。
屈曲型水位計300は支柱310、上部カバー331、及びベース部320から構成されている。
上部カバー331は内部にアンテナ等が収納されており(図4−7)、上部には上部蓋332が接着やねじ込み等により固定されている。上部カバー331の下部は、内部にセンサー、LED等が配置された支柱310へ取り付ける(図4−4)。この際、支柱の上面と上部カバーの底面は接着等により固定され、気密性が保たれる。
上部蓋332には浸水管341の上端が挿入される穴336が開けられており、当該穴336から浸水管341の上端部が突出している。(図4−5)
ベース部320の中央には支柱310の断面形状に対応した穴があり、支柱310が当該穴に挿入される(図4−5)。挿入された支柱310は、ベース部320に設けられたねじ受け穴330と支柱固定ねじ324により、ベース部320に固定される。
322はアンカー用の穴であり、基礎390に打ち込まれたアンカー326が貫通し、固定用のナット321により電源ケース327と共に基礎390に固定される(図4−2)。
電源ケース327の上にベース部320が乗せられ、アンカー326とナット321により基礎390に固定される。電源ケース327とベース部320の間に形成される空間には、電源328と共に取水ユニット340、センサーユニット350等が収納される(図4−6)。
ベース部320の側面には取水口用の穴323が設けられており、内部空間に収納されている取水ユニット340の取水口343と外部の間の水の移動が可能にされている。
支柱310の外壁から外部に突出している支柱突起部311の内部に複数(図4−3では2本)のLED373が挿入されている。LED373の下端はリード線375となっている。支柱310を光透過性のある半透明の材質とすることにより、LED373の発光が支柱310全体を光らせ視認性が向上する。
支柱310の内壁面に電極センサーの負極371が螺旋状に取り付けられている。屈曲型水位計300が積雪等により傾斜すると、支柱310内に設置された浸水管341の外周に螺旋状に取り付けられている電極センサーの正極347(図4−5)と接触する。両電極の接触/非接触を検出することにより、水位計300が傾斜したか/直立しているかを判別することが可能となる。電極センサーの負極371の下端はリード線372となっている。
上部カバー331内の給電基板388から給電線333が引き出されており、上部カバー331を支柱310に取り付けると、給電線333の先端のリード線334が、LED373等のリード線372、375、376と同様、支柱310の下端より引き出される。
水検出ユニット349は、取水ユニット340、センサーユニット350、浸水管341、外部リードスイッチ361、外部静電容量センサー362、電極センサーの正極347等から構成されている(図4−8、図4−9)。
支柱310の下端より引き出されているリード線334、372、375、376がセンサーユニット350内のセンサーユニット基板353に接続される。
図示されていない上部カバー331内にはアンテナケース380、水平偏波用アンテナ382、垂直偏波用アンテナ381、アンテナ給電基板387、アンテナ給電線388が収納されている(図4−7)。
アンテナケース380のほぼ中央に設けられている浸水管受け386に浸水管341が挿入されており、図3−1に示されるように、上部蓋332から先端が突出する。
浸水管341の外周壁には螺旋状の電極センサーの正極347が取り付けられている。浸水管341の下部には取水ユニット340とセンサーユニット350が取り付けられている。
電極センサーの負極371の外側には2本の棒状のLED373と、2本の短冊状の無段階静電容量センサー素子374が配置されている。また、アンテナ給電基板387からの給電線333も電極センサーの負極371外側に配置されている。
電極センサーの正極347、電極センサーの負極371、LED373、無段階静電容量センサー素子374、給電線333の下端部のリード線がセンサーユニット350内のセンサーユニット基板353に接続されている。
電源ケース327の空間内に電源328が設置され、アンカー326とナット321により図示されていないベース部320と共に基礎390に固定される。
アンテナケース380内の浸水管受け386の周りに、螺旋形状アンテナ383が設置されており、支持柱389にねじ384により固定されている。螺旋形状アンテナ383は。天頂方向に対しては測位用のアンテナとして動作し、周回方向に対しては、広域通信用のアンテンとして動作する。
各アンテナとアンテナ給電基板387はアンテナ給電線388を介して接続されている。アンテナ給電基板387はねじ385により上部カバー331に固定されている。
アンテナ給電線333には、耐屈曲性を高める保護チューブ335が被せられている。アンテナ給電線333の下端のリード線334はセンサーユニット350内のセンサーユニット基板353に接続される。
リードスイッチチューブ352の中には、異なる高さに複数の内部リードスイッチ(図4−8では3個のリードスイッチ363-1、363-2、363-3)が設置されている。各内部リードスイッチの信号線はリードスイッチチューブ受け口354を通ってセンサーユニット基板353に接続されている(図4−9)。
リードスイッチチューブ352には中空円盤型のフロート部355が通されている。フロート部355はフロートケース356内にリング状のフロート磁石357を配置し、フロート蓋358をフロートケース356に接着し密封した構造である。フロート部356が通されたリードスイッチチューブ352が浸水管341の内部に挿入される。フロート部356全体の比重は水より小さく、浸水管341内に水が侵入すると、フロート部355は浸水管341内の水面の上昇に伴い、リードスイッチチューブ352の外側を上昇する。この結果、水面の高さに対応した内部リードスイッチがフロート磁石357に反応してオンとなる。
リードスイッチチューブ352の下端は取水口343により外部に開口し、上端を上部カバー331の上部蓋332の上方に開口した構成となっている。当該構成により、屈曲型水位計300が水没した時、取水口343から浸水管341内に外水が浸入する。また、浸水管341の上端開口から入る雨水の量と、取水口343の排水能力の差により、浸水管341内に留まる水の高さが異なる。留まる水の高さにより雨の強さを知ることが可能となる。
外部リードスイッチ361は、浸水管341の外側であり、内部リードスイッチ363-1と内部リードスイッチ363-2の中間の高さに設けられている。
外部静電容量センサー362は、外部リードスイッチ361の近傍に設置されている。正常に動作している時は、外部リードスイッチ361と外部静電容量センサー362はほぼ同時に水位の上昇を検知する。しかし、フロート部355が正常に上昇しない等の障害が発生すると、外部静電容量センサー362のみが水位の上昇を検知する。これにより、コントローラは障害をセンターに報告する、あるいは原因を特定する等の処理を行う。
また、内部リードスイッチ363-2と内部リードスイッチ363-3を有意な水位の計測手段とし、外部リードスイッチ361が水位を検出した時、各装置に駆動電力の供給を開始して活動状態とし、内部リードスイッチ363-1が水位を検出しなくなった時、駆動電力の供給を停止して待機状態とすることにより、待機電力を低減することも可能である。
マイクロコントローラー301はセンサーユニット基板353の処理部であり、各センサー、通信機構を制御する。
警告表示器303はLED373に対応する。
位置測位装置302は螺旋形状アンテナ383と受信信号により屈曲型水位計300が設置されている位置の情報を特定する機能部である。
通信網通信I/F304は通信アンテナ381、382、383と当該アンテナにより通信を行う機能部である。
Vnは電池143である。
S2は内部リードスイッチ363-2に相当し、第2の検知水位、例えば200mmを検知する。
S3は内部リードスイッチ363-3に相当し、第3の検知水位、例えば300mmを検知する。
SWは内部リードスイッチ363-1に相当し、駆動電力をオンとする水位、例えば50mmを検知する。水位が50mmを越え、内部リードスイッチ363-1がオンすると、リレー306(RY1)がオンになる。この結果、マイクロコントローラー301等に電力が供給され、各センサーの監視等が開始される。
OSは外部静電容量センサー362に相当し、駆動電力の遮断を判断する水位、例えば100mmを検知する。駆動電力がオンの時、外部静電容量センサー362が水位100mmに満たないことを検知すると、リレー305(RY2)をオフにする。この結果、リレー306(RY1)がオフにされ、マイクロコントローラー301等への電力の供給が停止され、装置は休止状態になる。
S1:外部リードスイッチ361がリレー207(Ry1)のオンにする水位を検知したか否かを調べる。オン水位に達していない時は、警告表示灯をオフし、短時間(例えば1分)待機した後、S1を繰り返す。
S2:オン水位に達していた時は、リレー207(Ry1)のオンにして各ユニットに電源を供給し、警告表示灯をオンとする。
S3:各センサーの値を検査する。検出された水位が電源をオフすべき第1の規定水位より低い時は、各ユニットへの電源の供給を停止し、供給警告表示灯をオフとした後、短時間(例えは、1分)待機してS1を実行する。
S4:検出された水位が第1の規定水位より高い時は、検出された水位がデータをサーバーに送信すべき第2の水位に達しているか否かを判定する。達していない時はS3を実行する。
S5:検出された水位が第2の規定水位より高い値の時は、水位データをサーバーに送信し、短時間(例えば1分)待機した後S3を実行する。
S1:外部静電容量センサー362が静電容量の変化を検知したか否かを調べる。検知していない時は、警告表示灯をオフし、短時間(例えは、1分)待機した後、S1を繰り返す。
S2:外部静電容量センサー362が静電容量の変化を検知した時は、外部リードスイッチ361はオンしているか否かを検査し、外部静電容量センサー362と外部リードスイッチ361の状態をサーバーに送信する。
S3:警告表示灯をオンし、短時間(例えば1分)待機した後S1を実行する。
S2において、屈曲型水位計300から外部リードスイッチ361は非検知状態であるとの情報がサーバー送信された時は、屈曲型水位計300の浸水管341内に水は侵入しておらず、フロート部355は浸水管341内の底部に留まっていることを意味するため、外部静電容量センサー362の検知状態は積雪によるものと判断される。
屈曲型水位計300から、外部静電容量センサー362と外部リードスイッチ361の両者が検知状態であるとの情報がサーバー送信された時は、屈曲型水位計300の浸水管341内に水が侵入し、フロート部355は浸水管341内で外部リードスイッチ361の高さまで浮上していることを意味するため、この情報は溢水を意味していると判断される。
意図的に決まった間隔と回数で接触させ、マイクロコントローラーに指示することにより、一定期間の警告発光や、避難訓練、避難時の照明として活用する事が可能である。マイクロコントローラーより警告音を発する事も可能である。
また取水口を意図的にふさぎ、上部より意図的に水を注ぐことで緊急時の照明として使用する事も可能である。
屈曲型水位計300は、取水口のサイズを調整することにより、一定の雨量を超えたことを浸水の前兆として、起動とすることが可能である。
電極(正極)と電極(負極)は屈曲により接触することで、流木あるいは車が接触し可倒した事が検知可能である。また、正極・負極でピッチをかえたたり、巻き方向を変更することで屈曲性と確実性を両立することが可能である。
長期間接触したままの場合は、倒れていると判定する事も可能であり、意図的に決まった間隔・回数で接触させることで一定期間の警告発光や、避難訓練、避難時の照明として活用する事が可能である。マイクロコントローラーより警告音を発する事も可能である。
点検時に、上から水を入れて、取水口を塞ぐことにより動作確認が可能で、通信しないように電極式センサー操作によりメンテナンスモードとすることも可能である
取水口を意図的に塞ぎ、上から水を注ぐことで緊急時は照明として使用する事も可能である。
浸水管上部から、コンプレッサー等で空気圧をかける事で、取水口からゴミなどを排出することが可能でメンテナンスが容易となる。
同じ位置に設置された静電容量センサーとリードスイッチを用いることにより、センサーによる検知が積雪によるものか浸水によるものかの判別が可能である。
図5−1から図5−16は実施例4に係る屈曲型水位計の構成と機能要素を示す図であり、図中の符号の概要は以下のとおりである。
400:実施例4に係る屈曲型水位計である。
410:支柱であり、上端部には上部カバー440が被せられ、下端部はクリップユニット420に挿入されている。
411:支柱の凸部であり、形状が六角柱の支柱310の各稜は外に向かって突出する凸状の突出部となっている。この形状により、支柱410が屈曲容易であるが復元性が高いという性質の実現が可能となる。
412:反射シートである。
413:支柱ねじ穴であり、クリップユニット426のグリップ部427に開けられた支柱固定ねじ用穴432を介して、支柱固定ねじ533によりクリップユニット426に固定される。
414:上部カバー440を固定するねじ穴である。
416:支柱凸部411の両側に設けられた切り欠きであり、2本の切り欠きにより反射シート412、ソーラパネル417、LED418を保持する。
417:ソーラパネルであり、支柱凸部411の両側に設けられた切り欠き416により、支柱410の外壁面に保持される。
418:LEDであり、ソーラパネル417と同様、支柱凸部411の両側に設けられた切り欠き416により、支柱410の外壁面に保持される。
419:パネルの配線であり、ソーラパネル417とLED418のパネルをセンサーユニット450内に設けられたセンサーユニット基板454に接続している。
421:可倒ユニットであり、可倒ユニット下部422と支柱410内に直立する可倒ユニット支柱部424から構成されている。可倒ユニット下部422には、グリップユニット426に設けられた可倒ユニット突起部受け428と勘合する可倒ユニット突起部425が設けられている。
423:可倒ユニット支柱部424内への水の浸入、可倒ユニット支柱部424内の水の排出を行う取水口である。
424:可倒ユニット支柱部である。支柱410内の下部中央部に直立する構造であり、支柱410が倒れた時、反発力を発生させる。ゴミ等の排出を容易にするため、可倒ユニット支柱部424の下端から可倒ユニット下部422の上端の間は傾斜面であり、下方に向けて広がる形状となっている。
425:可倒ユニットの下部に設けられた突起部である。可倒ユニット421をグリップユニット426に乗せ、回転させることにより、突起部425はグリップ部427の下部に設けられた可倒ユニット突起部受け428に入り固定される。
426:グリップユニットであり、アンカーボルト431によりコンクリート等の基礎に固定されている。グリップユニット426の周辺部には複数のグリップ部427が設けられており、それらの内側エリアに可倒ユニット421が搭載される。
427:グリップユニット426の周辺部に複数設けられたグリップ部であり、複数のグリップ部により形成される内側エリアに可倒ユニット421が搭載される。
428:グリップ部427の内側下部に設けられた可倒ユニット突起部受けである。グリップユニット426上に搭載された可倒ユニット421を回転させることにより、可倒ユニットの下部に設けられた突起部425が突起部受け428に入り、グリップユニット426の抜け落ちが防止される。
429:支柱410の底面とグリップユニット426の間に形成される取水用間隙である。
432: 支柱固定ねじ用の穴である。グリップユニット426と可倒ユニット421の間に形成される空間に支柱410が挿入される。支柱固定ねじ433が支柱固定ねじ用穴432を通って支柱ねじ穴413にねじ止して、グリップユニット426とめされる。
433:支柱固定ねじであり、グリップユニット426に支柱410を固定するねじである。
440:上部カバーであり、光透過性材料で構成され支柱410の上端部に被せられる。上部カバー440の内部にはソーラ443を含む電源部が収納され、太陽光発電により駆動電力が確保される。
441:上部カバー固定ねじであり、上部カバー440と支柱410とセンサーユニット450を固定している。
442:上部カバー440の内部に収納される電源部の電源基板であり、上面にソーラ443が、下面に電池447が取り付けられている。電源基板442は電源ケーブル444と電源コネクタ凸部445により、電源基板442の下方に収納されるセンサーユニット450の電源コネクタ凹部に接続される。
443:ソーラパネルであり、光透過性の上部カバー440を通った太陽光により発電し、電池447を充電する。
444:電源基板442とセンサーユニット450内のセンサーユニット基板454を接続する電源ケーブルである。
445:電源ケーブル444の先端の電源コネクタ凸部である。
446:電源基板固定ねじであり、電源基板442を上部カバー440の内側に固定する。
447:電源基板442の下面に搭載された電池であり、電源ケーブル444を介してセンサーユニット450に駆動電力を供給する。
448:上部カバー440に開けられた上部カバー固定ねじ用の穴である。支柱410の先端内部にセンサーユニットケース
451を収納し、上部カバー440を被せると、上部カバー固定ねじ用の穴448と、支柱410の先端に開けられたねじ穴と、センサーユニットケースの側面に開けられた固定ねじ穴461の位置が一致し、上部カバー440、支柱410、センサーユニットケース451の順に上部カバー固定ねじ441によりねじ止めされる。
451:センサーユニットケースであり、内部にセンサーユニット基板453、アンテナ455、超音波センサー459が収納されている。
453:センサーユニット基板であり、姿勢計454と電源コネクタ凹部458が設けられており、位置測位装置(時刻情報取得装置)、警告表示器、通信網通信I/F、広域通信網通信I/F、マイクロコントローラー等の機能手段も設けられている。
454:姿勢計であり、自身が傾斜したことを検知するものであり、倒れたことによる誤計測を防止し、倒壊したことをセンターに通知することを可能にする。
455:アンテナであり、位置測位装置、通信網通信I/F、広域通信網通信I/Fの送受信アンテナとなる。
458:電源コネクタ凹部であり、上部カバー440内の電源基板442からの電源ケーブル444先端の電源コネクタ凸部445が挿入される。
459:超音波センサーであり、支柱410内に浸入した外水の高さを測定するものである。
462:センサーユニット基板固定ねじであり、センサーユニット基板453をセンサーユニット基板453に開けられた固定ねじ用穴463を通してセンサーユニットケース451に固定する。
463:センサーユニット基板固定ねじ用穴であり、センサーユニット基板固定ねじ462を通す穴である。
464:センサーユニット基板固定ねじ462によりセンサーユニット基板453をセンサーユニットケース451に固定するねじ受けである。
467:ソーラパネル417とLED418のリード線を通す凹部である。
上部カバー440内には電源部が収納されており(図5−4)、固定ねじ441により支柱410に固定されている。
支柱410の形状は多角柱(実施例4では6角柱)であり、各稜は外に向けて突出する凸部411となっており、図1−2に関連して述べられている理由と同様の理由により、屈曲が容易であるが復元性が高いという相反する性質の実現が可能となる。凸部411の両側には切り欠き416が設けられており、反射シート412、ソーラパネル417、LED418が挿入される(図5−3)。
グリップユニット426はアンカーボルト431によりコンクリート等の基礎に固定される。グリップユニット426は6本のグリップ部427を有し、各グリップ部427の内側下部には可倒ユニット421の突起部425が挿入される突起部受け428が設けられている。グリップユニット426上に可倒ユニット421を乗せ回転させることにより可倒ユニットの下部に設けられた突起部425が突起部受け428に入り、グリップユニット426の抜け落ちが防止される。
可倒ユニット下部422の各面の下端には突起部425が設けられており、可倒ユニット421をグリップユニット426に乗せ、回転させることにより、突起部425はグリップ部427の下部に設けられた可倒ユニット突起部受け428に入り固定される。
外部の水の出入りは、支柱410の底面が可倒ユニット421の突起部425の上に乗ることにより形成されるグリップユニット426との間の間隙429を介して行われる。
可倒ユニット421の支柱部424は支柱410の中にあって、外圧により支柱が倒れても反発力が発生し、破損を防止することが可能となる。
支柱410の先端部にセンサーユニット450が挿入される。センサーユニット450にはアンテナ455の他、位置情報、水位情報、自身の姿勢情報等を取得し、警告の表示、通信等の制御を実行する機能部が設けられている(図5−5)。各々二枚のソーラパネル417とLED418が凸部411の2つの欠き416内に挿入され、上部に設けられたリード線がセンサーユニット450に接続される。シート状の部品を切り欠き416に挿入し、上端部のみを固定する構成とすることにより、支柱410が屈曲した際も、下部はスライドし破損の防止が可能となる。
電源部を収納した上部カバー440は支柱410の先端に被せられる。上部カバー440にはねじ穴448が開けられており、支柱410のねじ穴414、支柱410の先端に挿入されたセンサーユニットケース451のねじ穴461と共にねじ止めされる。
アンテナ455は通信網通信と広域通信網通信に共用される。姿勢計測装置454は屈曲型水位計400の傾斜を判別し、倒れたことによる誤計測防止、倒壊したことのセンターへの報知を可能とする。
センサーユニット基板453の下面には超音波センサー459が搭載され、支柱410内に浸入した外水の高さを測定する。支柱410の材質を樹脂とし、水と樹脂の誘電率の差により、浸水の水位の計測が可能である。
センサーユニット基板453のねじ穴463は、ねじ462によりセンサーユニットケース450のねじ受け464に固定される。センサーユニットケース450の上部には、ソーラパネル417とLED418のリード線を通す凹部467が設けられている。
S1:姿勢計測装置454が検知した水位計400の姿勢が正常か否かを判別する。正常ではないと判断された時は、姿勢情報をサーバーに送信し、所定時間(例えば24時間)待機した後S1の処理を繰り返す。姿勢が正常と判断された時は、S2を実行する。
S2:超音波センサー459により水位を検出する。水位が規定水位未満の場合はS2の処理を繰り返す。
S3:S2の水位が規定水位以以上の時は、姿勢計測装置454により水位計400の姿勢が正常か否かを判別する。正常ではないと判断された時は、姿勢情報をサーバーに送信し、所定時間(例えば1分)待機した後S2の処理を実行する。
S4:S3で姿勢が正常と判断された時は、警告表示灯を点灯すると共に、水位データをサーバーに送信し、所定時間(例えば1分)待機した後S2の処理を実行する。
センサーユニット基板453に姿勢計454が備えられており、倒れた際の誤計測の防止や、倒壊し際にマイクロコントローラーを介してサーバーに報知することが可能である。
LED418とソーラパネル417を各稜の凸部に設けられた切り欠き416に挿入し、上端のみを固定することにより、支柱が屈曲した際も、下部はスライドし、引っ張りなどによる損傷が防止できる。
外周と天頂部にソーラパネルを配置したことにより、日照方向に影響されにくい発電が可能となる。
反射シートを支柱の切り欠き416に差し入れて配置することにより、反射シートの簡単な交換が可能となる。
可倒ユニット421の支柱部424が支柱410の中に位置することにより、支柱が倒れても反発力を発生し、支柱の損傷の防止が可能である。
可倒ユニット421の支柱部424は可倒ユニット下部422に向けて広がる形状の傾斜面となっており、ゴミ等が溜まるこが防止できる。
図6−1から図6−8は実施例5に係る屈曲型水位計の構成と機能要素を示図であり、図中の符号の概要は以下のとおりである。
500:実施例5に係る屈曲型水位計である。
510:支柱であり、上端部には上部キャップ511がはめられ、下部はベース部520が取り付けられている。
511:支柱の上端を塞ぐ上部キャップであり、接着あるいは圧入により取り付ける。
512:上部キャップにテスト時に注水口となる穴である。
513:反射テープであり、外光を反射し水位計を視認可能とする。
522:ベースケースであり、ベース部LED566、電池547、制御基板560等が格納される。
523:ベースプレートであり、上にベースケース522を乗せ、ベース部固定ねじ536によりベース部520が固定される。
525:ベース支柱部であり、ベースケース522上に直立しており、支柱510を倒壊に対して補強する。
526:ベース支柱部の通水口であり、ベース支柱部525への水の浸入、浸入した水の排出を行う通水口となっている。
527:ケーブル受けであり、支柱510内に配置されているアンテナ、センサー、LED等のケーブル541を通し、制御基板560に接続するものである。
528:制御基板560のねじ部であり、アンテナ、センサー、LED等に対する制御機能部を搭載する制御基板560をケーブル受け527に固定するものである。
532:ボルト533用の穴である。
533:ベースプレート523を基礎570に固定するためのボルトであり、ボルト用の穴533を介して、基礎570に開けられたアンカーナット用穴571に埋設されたアンカーナット535に固着される。
534:ボルト533用のワッシャーである。
535:基礎570に開けられたアンカーナット用穴571に埋設されるアンカーナットである。
536:ベース部520をベースプレート523に固定するベース部固定ねじである。
537:ベース部固定ねじ536を受けるベース部固定用のねじ穴である。
538:ベースプレート523上にベースケース522を搭載する時、位置決めをする突起である。
539:位置決め突起538に設けられた反射体であり、水位計を視認可能にする。
541:支柱510内に配置されているアンテナ、センサー、LED等のケーブルであり、制御基板560に接続するため、支柱510の下に出ている。
545:ソーラパネルであり、電池547の充電に使用される。
547:電池であり、ソーラパネル545により充電される。
548:電池基板であり、ソーラパネル545と電池547を管理し、屈曲型水位計500の各部に駆動電力を供給する。
550-1、550-2:補助支柱を右左に分割し、それぞれで、センサー、LED等を配置した後、支柱510内に収納さする構成とすることも可能である。
551-1:高部LEDであり、補助支柱550の高い位置に配置され、高部静電容量センサー552-1、553-1に連動して発光される。
551-2:低部LEDであり、補助支柱550の低い位置に配置され、底部静電容量センサー552-2、553-2に連動して発光される。
552-1:高部内側静電容量センサーであり、補助支柱550の高い位置に配置され、補助支柱550内の高い位置の静電容量の変化を検知する。
552-2:低部内側静電容量センサーであり、補助支柱550の低い位置に配置され、補助支柱550内の低い位置の静電容量の変化を検知する。
553-1:高部外側静電容量センサーであり、補助支柱550の高い位置に配置され、補助支柱550の外側の高い位置の静電容量の変化を検知する。
553-2:低部外側静電容量センサーであり、補助支柱550の低い位置に配置され、補助支柱550の外側の低い位置の静電容量の変化を検知する。
センサーを内向きと外向きの双方に配置し、外向きと内向きが同時に静電容量の変化を検知した時は浸水、外向きのみが静電容量の変化を検知の時は積雪と判定する。
558:補助支柱550の最下部に設置された下部ガイドである。下部ガイド558は補助支柱550に接着等で固定され、センサー等のケーブルは下部ガイドの穴に差し込み接着等で固定される。気密性を保つ為、接着やインサートによりケーブルを固定する事も可能である。
561:測位用垂直アンテナである。
562:広域通信用垂直アンテナである。
563:通信用垂直アンテナである。
564:広域通信用水平アンテナである。
565:通信用水平アンテナである。
566:ベース部LEDであり、警告発光の視認性を高めるためのものである。
567:LEDユニット基板でありベース部LED566の制御を行う。
571:基礎370に開けられた、アンカーナット用の穴である。
573:取水キャップである。注水テストを行う時、取水キャップにより取水口531を塞ぐ。
ベースケース522の上面にはソーラパネル545が設置されており、ベース部520にはソーラパネル545を露出させるための穴が開けられている。
支柱510には反射テープ513が取り付けられており、外光を反射し水位計500を視認可能としている。支柱510の先端は上部キャップ511が接着あるいは圧入により取り付ける。上部キャップ511にはテスト時の注水口となる穴512が開けられている。
ベースプレート523には端部が取水口531となる十字状の給排水溝540が設けられている。排水を容易にするため、給排水溝540には取水口531に向けて低くなる傾斜が設けてある。
ベースケース522をベースプレート523上に搭載する時の位置決のため、ベースプレート523には位置決め用の突起538が設けられている。また、位置決め突起538の外面には反射体532が取り付けられており、水位計を視認可能にしている。
ベースプレート523には、ベース部520によりベースケース522をベースプレート523上に固定する固定ねじ536用のねじ穴537が開けられている。
屈曲型水位計500に注水テストを行う時、取水キャップ573により取水口531を塞ぎ、上部キャップ511に開けられた注水口から水を注入することにより、簡易に動作確認が可能となる。また、上部よりコンプレッサーで空気を入れる事により、各注水口などのゴミを取り除くことが可能である。
支柱510の下端には支柱510内に配置されているアンテナ、センサー、LED等のケーブル541(図6−5)が出ている。
ベースケース522には、ベースケース522上に直立するベース支柱部525が設けられている。支柱510を搭載すると支柱部525は支柱510内に位置し、支柱510を倒壊から保護する機能を持っている。
ベース支柱部525の下部周囲は、支柱部510への水の浸入、浸入した水の排出を行う通水口526となっている。通水口526の周囲はケーブル受け527となっており、その上面に支柱510の下端から出ているケーブル541が接続され、下面は制御基板560(図6−3(e))に接続される。また、ケーブル受け527には制御基板560をねじ止めするためのねじ受け528が設けられている。
ベースケース522の中央にベース支柱部525が直立し、その周囲は通水口526となっている。上面には二枚のソーラパネル545が設置されており、更にその外周はケーブル受け527となっている(図6−3(a))。
ベースケース522の内壁面にはベース部LED566が配置され、LEDユニット基板567と制御基板560に接続されている。ベース部LED566は警告発光の視認性を高めるためのものであり、タイマー等により夜間のみの発光とすることも可能である。
ベースケース522の内部は電池547と電源基板548が収納されており、電池547はソーラパネル545により充電される。
制御基板560はねじ部528によりケーブル受け527に固定されている。制御基板560には支柱510の下端から出ているケーブル541がハンダ付け等により接続されている。制御基板560等が収納されたベースケース522の下面は下蓋が接着等により気密固定される。
図6−5は補助支柱550にはセンサー、LED、アンテナ等が配置された図であり、図6−6は補助支柱550からセンサー、LED、アンテナ等を分離した図である。
補助支柱550の中間位置に5本の取り付けガイド557-1〜557-5が、下部に下部ガイド558が接着等により補助支柱550に固定されている。
センサー、LED、アンテナのケーブルは取り付けガイドに設けられた溝により保持される。センサー等の本体は補助支柱550に固定せず、取り付けガイドの間隔が狭い箇所に配置する。
下部ガイド558も補助支柱550に接着等で固定され、センサー等のケーブルは下部ガイド558の穴に差し込み接着等で固定される。気密性を保つ為、接着やインサートによりケーブルを固定する事も可能である。
補助支柱550は、センサー、LED、アンテナを配置した後、支柱510内に挿入される。アンテナ等の素子とそれらの配線は、取り付けガイド557-1〜557-5の溝と、支柱510と補助支柱550間の隙間によって位置決めされるのみであり、支柱510が屈曲した場合であっても、素子と配線にかかる負荷を低くすることが可能となる。また、アンテナ等のケーブル長に余裕を持たせる、あるいは保護チューブ等を被せる等により屈曲性を高めることが可能となる。
外側と内側が同時に静電容量の変化を検知した時は浸水、外側のみが静電容量の変化を検知した時は積雪と判断される。
内側静電容量センサーと外側静電容量センサーは共に、高い位置と低い位置の2カ所に設置されており、2つのレベルの浸水あるいは積雪を検知することが可能となっている。警告用のLEDも上記の2つの検知レベルに対応した2つのLEDが設置されている。
552-2は低部内側静電容量センサーであり、補助支柱550の低い位置に配置されている。当該センサーは補助支柱550の内側(侵入水)の低い位置の静電容量の変化を検知する。
552-1と55-2が補助支柱550の内側の静電容量の変化を検知すると、外水が水位計500の対応する高さまで侵入したと判断される。
553-1は高部外側静電容量センサーであり、高部内側静電容量センサー552-1と同じ高い位置に配置されている。
553-2は低部外側静電容量センサーであり、低部内側静電容量センサー552-2と同じ低い位置に配置されている。
553-1と5593-2が補助支柱550の外側(外界側)の静電容量の変化を検知すると、水位計500が設置された場所の溢水(または積雪)が対応する高さまで達したと判断される。
551-1は高部LEDであり、補助支柱550の高い位置に配置され、高部静電容量センサー552-1、553-1に連動して発光される。
551-2は低部LEDであり、補助支柱550の低い位置に配置され、底部静電容量センサー552-2、553-2に連動して発光される。
S1:外側静電容量センサーが静電容量の変化を検知したか否かを調べる。変化を検知していない時は、警告表示灯をオフし、短時間(例えば1分)待機した後、S1を繰り返す。外側静電容量センサーが静電容量の変化を検知した時は、S2を実行する。
S2:内側静電容量センサーが静電容量の変化を検知したか否かを調べる。
静電容量の変化を検知していない時は、サーバーに外側静電容量センサーのみが静電容量の変化を検知したことを送信する。この情報により、サーバーは積雪と判断する。
静電容量の変化を検知している時は、サーバーに外側と内側の両方の静電容量センサーが静電容量の変化を検知したことを送信する。この情報により、サーバーは溢水と判断する。
S3:警告表示灯を点灯し、所定時間(例えば1分)待機した後S1の処理を実行する。
補助支柱のガイドに設けられた溝に、センサー、LED、アンテナを配置した後、支柱をかぶせる構造であり、センサー等は支柱や補助支柱に固定されることがなく、センサー等やケーブルにかかる負荷を低減できる。
ベースプレートには、取水口531に向けて傾斜する給排水溝540が設けられており、排水時にごみが溜まりにくい構造となっている。
メンテナンスの際は、ベースプレートに設けられた取水口を取水キャップで蓋をし、キャップ上部より注水することにより、少量の水で動作確認が可能である。また、上部よりコンプレッサーで空気を入れる事で、各注水口などのゴミを取り除くことが可能である。
本発明の実施例6に係るシステムの水位計は、親機として機能する複数の水位計と、各々が1つの親機と通信する複数の子機から構成されている。
図7−1に示される構成では、子機A1〜子機Anが1つのグループとして親機Zとの間で閉域通信網1を構成している。同じく、子機B1〜子機Bnが1つのグループとして親機Zとの間で閉域通信網2を構成し、子機C1〜子機Cnが1つのグループとして親機Yとの間で閉域通信網3を構成している。
各親機は、子機と通信する閉域通信網の通信手段を介して子機と通信すると共に、インターネット通信網あるいは公衆通信網等の広域通信網の通信手段を有し、子機から送信された情報を、広域通信網613を介して情報提供部610に送信し、情報提供部610から、警告灯の点灯等、子機への指令等を受信する。受信した子機への指令等は、対応する子機が属する閉域通信網を介して子機に送信される。指令を受けた子機は指示された処理を実行する。
データベース部には親機、子機、携帯電話、PC等の位置情報、水位データと予測される状況等のデータが蓄積されている。
データ処理サーバーは各親機から送信されてきた観測データとデータベース部のデータに基づいて現況を判断し、未来の状況を予測する等の処理を行う。判断された現況及び予測結果に基づいて、各親機に、警報灯の点灯等、下位の子機が実行すべき処理を指示する。また、データ処理サーバーは端末群612内の携帯電話、PC等から、警告メッセージを送信する必要がある端末を決定し、情報配信サーバーを介して対応する端末に送信する。
子機は、河川敷等、水位の変動を直接観測可能な地点や、溢水が発生すると影響が大きい地点に設置される。
図7−2の子機Aは河川の増水を直接観測可能な河川敷に設置されおり、子機Bは、田畑あるは人家等が存在し、溢水による影響が大きいと考えられる本堤防と霞堤、周囲堤、輪中堤等との中間の地点に設置されている。
親機は、河川の増水あるいは溢水に影響を受けにくい地点であり、且つ下位の各子機と通信可能な地点、図7−2では本堤防に上に設置されている。
親機は子機Aから送信された情報を情報提供部610に送信する。情報提供部610は親機から送信された子機Aの情報と、データベース部に記憶されている情報を基に、各子機が実行すべき処理、例えば、子機Bが溢水が発生する可能性を報知する処理等を親機に送信する。親機は情報提供部610から送信された指示が子機Bに対するものであることを識別し、当該指示を子機Bに送信し実行させる。
また、情報提供部610は子機Aの位置情報とデータベース部に記憶されている情報を基に、溢水が発生する可能性を報知すべき端末を決定し、情報配信サーバーを介して警告メッセージを決定された端末に送信する。
情報提供部610に、子機Aから水位が所定の値を下回ったことを示す情報が送信された、あるいは水位が規定値を越えている情報が所定時間送信されて来ななかった時は、情報提供部610は子機Bの警告表示を消灯する指示を親機に送信し、警告メッセージを送信した端末に警告が解除された旨を知らせるメッセージを送信する。
130:支柱
131:支柱突出部ある陥没
170:センサー部
171:第1静電容量センサー
172:第2静電容量センサー
173:リードスイッチ
また、水位計の内部の水位を検知するセンサーと、水位計の外部の水位を検知するセンサーを設けることにより、検知した対象が河川の洪水等の溢水によるものか、積雪によるものかを識別可能とし、溢水の高さと積雪量のいずれも検出可能とするものである。
本発明の通信システムでは、複数の閉域通信網と、該閉域通信網と通信網で接続されている情報処理装置とを備え、前記閉域通信網の各々は、親機と、該親機に属している請求項6に記載の複数の水位計とを備え、各水位計は検出した水位の情報と、設置された地点の位置情報とを親機へ送信し、親機は受信した水位の情報および位置情報を前記情報処理装置へ送出し、該情報処理装置は受信した情報に基づいて現況を判断して未来の状況を予測し、予測結果に基づいて各親機に各水位計が警告表示を行うよう指示するようにしている。
また、溢水と積雪の両者を識別して検出可能とするため、溢水用と積雪用の2種類の計測手段を必要とせず、一体の水位計により、センサーが反応した対象が溢水か積雪かを識別可能とした。
本発明の通信システムでは、受信した情報に基づいて現況を判断して未来の状況を予測し、予測結果に基づいて各親機に各水位計が警告表示を行うよう指示することができる。併せて、予測結果に基づいて警告メッセージを送信する必要がある端末を決定し、警告メッセージを決定した端末に送信することができる。
Claims (5)
- 水位の上昇を検知する水位計であって、前記水位計は基礎の上に支柱が直立する形状で屈曲可能で有る事を特徴とする水位計。
- 請求項1記載の水位計であって、
前記水位計は異なる複数の水位を検知する検知手段を有することを特徴とする水位計。 - 請求項2記載の水位計であって、
同じ水位を異なる向きで検知する少なくとも2つの検知手段を有し、検知結果により溢水か積雪かを識別することを特徴とする水位計。 - 請求項2記載の水位計であって、
少なくとも1つの検知手段の検知により、電源の管理を行うことを特徴とする水位計。 - 請求項1の水位計であって、
前記支柱の下端までの全長に渡って、表面から内部または外部に向けて突出する複数の突出部が設けられていることを特徴とする水位計。
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