JP2018197734A

JP2018197734A - 雨量測定装置

Info

Publication number: JP2018197734A
Application number: JP2017113001A
Authority: JP
Inventors: 則昭後藤; Noriaki Goto; 康郎堀; Yasuro Hori
Original assignee: Yasuda Denki Danbou Co Ltd
Current assignee: Yasuda Denki Danbou Co Ltd
Priority date: 2017-05-22
Filing date: 2017-05-22
Publication date: 2018-12-13

Abstract

【課題】従来の雨量測定器は転倒ますを使用しており、雨量が多くなると、ますの慣性のため、測定精度が落ちること、高価であること等の問題があった。【解決手段】衛星放送の電波が降雨量により、減衰することを利用するもので、パラボラアンテナ１で受信し、周波数変換された信号をフィルター２で雑音を取り除き、検波器３で直流に変換する。増幅器４で増幅し、通信回路５により、外部へ送信する。あらかじめ求めた時間降雨量と電波減衰量の関係から、時間降雨量を求める。【選択図】図１

Description

本発明は降雨量を計測する計測装置に関する。

従来、降雨量を計測するには、転倒ます型雨量計が用いられている。雨量計の内部にシーソーの支点上に結合された二つの容器（枡）からなる転倒ますと呼ばれる機構を持つ。片方のますに一定量の降水が貯まると、重さによって転倒して、排水され、新たな降水は跳ね上がったもう一方のますに注ぎ込む。転倒を繰り返す回数を数えることにより、雨量が測られる。一回の転倒に必要な雨量は０．５ｍｍのものが、気象観測では用いられている。

しかし、この従来の技術では、次の問題があった。

１．一時間雨量で１０００ｍｍを越えるような豪雨では転倒ますの転倒回数が１時間２０００回と猛烈な回数になり、転倒ますの慣性により、転倒動作そのものが遅れ、誤差が増加する。
すなわち、雨量が多くなると計測精度が低くなる。

２．雨量計の価格が高く、増設が難しいこと。

３．現在、気象庁では日本全国で１３００カ所、平均１７ｋｍ間隔で雨量計を配置して測定を行っているが、最近の集中豪雨のように局地的な降雨に対応するには、雨量計の配置間隔が広すぎること。

本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてなされたもので、その目的は、安価で、局地的な豪雨にも対応でき、多い雨量に対して精度の高い雨量計測装置を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明の請求項１に係わる発明は、降雨により、強度が減衰する５ＧＨｚ以上の周波数の電波を用い、電波の減衰量を求める。あらかじめ電波の減衰量と単位時間あたりの雨量の関係を求めておくことにより、電波の減衰量から単位時間あたりの雨量を求めるのである。雨粒は上空では微小な氷晶から始まり、それらが結合して大きくなるとともに、地上に近づくと融けて雨となる。雨粒の大きさは地面に近いほど大きく、電波の減衰も大きい。すなわち、電波の減衰は地上付近で最も大きくなる。雨の量が多いほど、電波の減衰も大きい、言い換えると、電波の強度の変化が大きいので、高精度で単位時間あたりの雨量が求まることになる。求まった単位時間あたりの雨量を時間積分することにより、累積雨量が求められる。

請求項２に係わる発明は、使用する電波として、放送衛星（ＢＳ）を使用しているＢＳ放送の電波、あるいは通信衛星（ＣＳ）を使用しているＣＳ放送の電波を使用する。ＢＳ放送では１１．７ＧＨｚ−１２．２ＧＨｚ、ＣＳ放送では１２．２ＧＨｚ−１２．７５ＧＨｚを用いており、いずれも降雨による減衰が大きい周波数帯である。さらに、今後予定されている４Ｋ、８Ｋの高精細テレビでは、２１ＧＨｚの周波数帯を使用することになっており、やはり、降雨による減衰が発生する。これらの衛星は、赤道上空３６０００ｋｍにある静止衛星で、東経１１０度の方向になる。日本からは、仰角が３０度から６０度の範囲にあり、地表面には斜めに電波が届く。このため、斜めの経路での降雨による減衰になる。しかし、減衰が最も大きいのは、雨粒が最も大きい地表面付近のため、地表の降雨量に対応するとしてもよいと考えられる。

請求項３に係わる発明は、アンテナで受信した信号を低い周波数に周波数変換し、必要に応じてフィルターなどで、雑音を除去したあと、該信号を検波して直流信号に変換し、増幅し、無線あるいは有線の通信手段により、外部に送信するものである。あらかじめ求めた雨量計のデータと信号の減衰量の関係を用いて、単位時間あたりの雨量を求めるのである。該装置を多数配置し、その信号を集約することで、配置地域の瞬時の雨量分布が得られ、時間とともに、豪雨域が移動する状況がわかり、移動方向から、豪雨の予測も可能である。

請求項４に係わる発明は、衛星放送の電波の強度は降雨以外でも受信場所、仰角、さらには衛星の位置、姿勢の変化などによっても異なることから、直近の晴天時の電波の強度を時々求めて、この値を基準に降雨による電波の減衰を求めるものである。

請求項５に係わる発明は、土砂くずれ、地すべりなどの危険地帯の降雨量があらかじめ危険と判断される値を超えたときに、警報を出力し、危険を知らせるものである。また、集中豪雨で河川の氾濫、内水氾濫などの危険に対しても、同様な警報を出力するものである。

請求項６に係わる発明は、アンテナとしてパラポラアンテナを用いた場合、パラボラの反射面に付着した水膜によって、電波が減衰することを防ぐもので、撥水処理を施すことにより、電波の減衰を防止することができる。

請求項７に係わる発明は、アンテナとしてパラポラアンテナを用いた場合、パラボラの反射面に付着した水膜によって、電波が減衰することを防ぐもので、アンテナに雨を防ぐ笠を設けて、アンテナ表面の水膜の付着を防ぎ、電波の減衰を防止するものである。

請求項８に係わる発明は、装置の電源として、商用電源がない場合に、太陽光発電パネルと蓄電池を用いるもので、晴天時に太陽光発電パネルで発電して電池に充電しておき、夜間および、曇り、雨などのとき、蓄電池から放電して、装置の電力をまかなうものである。

請求項９に係わる発明は、需要家である各家庭で、衛星放送を受信している場合に、設置されているアンテナと受像機との間に、フィルター、検波回路、増幅回路、通信回路などを内臓した装置を介在させるもので、アンテナに供給されている電力を用いるので新たな電源は不要であり、装置自体を設置する場所も必要なく、極めて安価で実現できるものである。

請求項１０に係わる発明は、衛星放送の電波の強度は降雨以外でも受信場所、仰角、さらには衛星の位置、姿勢の変化などによっても異なることから、直近の晴天時の電波の強度を時々求めて、この値を基準に降雨による電波の減衰を求めるものである。

請求項１１に係わる発明は、土砂くずれ、地すべりなどの危険地帯の降雨量があらかじめ危険と判断される値を超えたときに、警報を出力し、危険を知らせるものである。また、集中豪雨で河川の氾濫、内水氾濫などの危険に対しても、同様な警報を出力するものである。

請求項１２に係わる発明は、既設のアンテナが撥水処理をされていない場合に、撥水処理を行うか、あるいは撥水処理したアンテナに交換して、付着した水膜による電波の減衰を防止するものである。

請求項１３に係わる発明は、アンテナとしてパラポラアンテナを用いた場合、パラボラの反射面に付着した水膜によって、電波が減衰することを防ぐもので、アンテナに雨を防ぐ笠を設けて、アンテナ表面の水膜の付着を防ぎ、電波の減衰を防止するものである。

以上のように、本発明の各請求項に係わる発明によれば、安価で、降雨が多いほど高い測定精度で雨量が得られる雨量測定装置を提供できる。

本発明の雨量測定装置の一実施形態を説明する図である。本発明の雨量測定装置の別の実施形態を説明する図である。

以下、本発明の雨量測定装置の実施形態を図１、図２に基づいて説明する。

図１は本発明の雨量測定装置の一実施形態を説明する図である。
衛星からの電波は途中の空間で降雨による減衰を受けたあと、パラボラアンテナ１で受信され、内臓の周波数変換回路により、低い周波数に変換される。変換された信号をフィルター２で雑音を除去し、検波回路３で直流に変換される。直流信号は必要に応じて増幅器４で増幅した後、通信回路５を通して、有線あるいは無線で外部に送信する。電源は太陽光発電パネル６で発電し、制御回路７を通して蓄電池８に充電する。発電していないときには蓄電池８から放電することにより、２４時間途切れなく電力を供給する。制御回路７から、アンテナ１、フィルター２、検波器３、増幅器４、通信回路５などに電力を供給する。このような構成により、衛星からの電波の強度が直流電圧に変換され、通信回路５で外部に送られるのである。送られた信号は、直近の晴天時の信号の値と比較され、降雨による減衰が求められる。
あらかじめ求めた電波の減衰量と時間雨量の関係から、雨量を求めるのである。

図２は本発明の雨量測定装置の別の実施形態を説明する図である。
衛星放送を受信している一般の需要家のアンテナ１と受像機９の途中にフィルター２，検波器３、増幅器４、通信回路５を含む装置１を介在させることにより、雨量の測定を行うものである。電源はもともとアンテナの出力部で周波数変換するための電力が受像機から供給されており、この電力を用いることができる。このため、電源、アンテナなどの設備および設置場所を用意する必要がないので、安価に降雨測定を行うことができる。

他に、アンテナの表面、反射面を撥水処理して水膜による減衰を防止したり、規定の単位時間雨量、累積雨量などに達した場合には、警報を発して、被害を防止することもできる。
降雨の減衰は雨粒が大きい地表面近くで大きく、時間雨量が大きいほど、電波の強度の低下量も大きいので、時間雨量が大きいほど精度があがることになる。

１パラボラアンテナ
２フィルター
３検波器
４増幅器
５通信回路
６太陽光発電パネル
７制御装置
８蓄電池
９受像機
１雨量測定装置

Claims

降雨により減衰する５ＧＨｚ以上の周波数の電波を用いて、該電波の減衰量から単位時間あたりの雨量を求めることを特徴とする雨量測定装置。
特許請求範囲第１項において使用する電波として、放送衛星を用いたＢＳ放送または通信衛星を用いたＣＳ放送の電波を用いることを特徴とする該雨量測定装置。
特許請求範囲第２項において、ＢＳ放送または通信衛星を用いたＣＳ放送をアンテナで受信し、周波数変換した信号を検波して、直流信号に変換し、該信号レベルから、電波の強度または減衰量を求め、それを外部に送信することを特徴とする該雨量測定装置。
特許請求範囲第３項において、晴天時のＢＳ放送または通信衛星を用いたＣＳ放送の電波の強度を基準として、降雨時の電波の減衰量を求めることを特徴とする該雨量測定装置。
特許請求範囲第３項において、降雨による減衰量があらかじめ定めた量を越えた場合、警報を出力することを特徴とする該雨量測定装置。
特許請求範囲第３項において、受信アンテナとしてパラボラの反射面に撥水処理を施したものを用いることを特徴とする該雨量測定装置。
特許請求範囲第３項において、受信アンテナに雨を防ぐ笠を取り付けることを特徴とする該雨量測定装置。
特許請求範囲第３項において、電源として、太陽光発電パネルおよび蓄電池を用いることを特徴とする該雨量測定装置。
特許請求範囲第２項において、衛星放送を受信する需要家のアンテナと受像機の間に、検波、増幅、通信機能を備えた装置を介在させることを特徴とする該雨量測定装置。
特許請求範囲第９項において、晴天時のＢＳ放送または通信衛星を用いたＣＳ放送の電波の強度を基準として、降雨時の電波の減衰量を求めることを特徴とする該雨量測定装置。
特許請求範囲第９項において、降雨による減衰量があらかじめ定めた量を越えた場合、警報を出力することを特徴とする該雨量測定装置。
特許請求範囲第９項において、受信アンテナとしてパラボラの反射面に撥水処理を施したものを用いることを特徴とする該雨量測定装置。
特許請求範囲第９項において、受信アンテナに雨を防ぐ笠を取り付けることを特徴とする該雨量測定装置。