JP2020144059A - River flow condition monitoring system and monitoring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、河川の流況を監視する監視システムと、この監視システムで用いられる監視装置に関する。 The present invention relates to a monitoring system for monitoring river flow conditions and a monitoring device used in this monitoring system.
特許文献１には、ＧＰＳ浮子を用いて、河川の流況をモニタリングするモニタリングシステムが記載されている。具体的には、河川に流されたＧＰＳ浮子は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ情報を受信し、ＧＰＳ情報やサンプリング時間を観測装置に送信する。観測装置は、ＧＰＳ情報及びサンプリング時間に基づいてＧＰＳ浮子の軌跡を求め、この軌跡に基づいて、流向や流速などの流況を計測している。 Patent Document 1 describes a monitoring system that monitors the flow condition of a river by using a GPS buoy. Specifically, the GPS float that has flowed into the river receives GPS information from GPS satellites and transmits the GPS information and sampling time to the observation device. The observation device obtains the trajectory of the GPS buoy based on the GPS information and the sampling time, and measures the flow conditions such as the flow direction and the flow velocity based on this trajectory.
特許文献１によれば、ＧＰＳ浮子が流れた場所での流況を把握できるだけであり、河川の川幅方向における複数の場所での流況を把握することはできない。 According to Patent Document 1, it is only possible to grasp the flow condition at the place where the GPS buoy flows, and it is not possible to grasp the flow condition at a plurality of places in the river width direction of the river.
本願第１の発明は、河川の流況を監視するための監視システムであり、複数のＧＰＳ浮子と、監視装置とを有する。複数のＧＰＳ浮子は、ＧＰＳ衛星からの信号をそれぞれ受信し、川幅方向に並んだ状態で河川に流される。監視装置は、各ＧＰＳ浮子から無線送信された各ＧＰＳ浮子の位置情報に基づいて、川幅方向の複数の位置における流速を監視する。監視装置は、各ＧＰＳ浮子の位置情報に基づいて、各ＧＰＳ浮子が流れた位置での流速を求め、河川の流れ方向及び川幅方向における等流速分布を示す２次元画像データを生成することができる。 The first invention of the present application is a monitoring system for monitoring the flow condition of a river, and has a plurality of GPS buoys and a monitoring device. Each of the plurality of GPS buoys receives signals from GPS satellites and is sent to the river in a state of being arranged in the river width direction. The monitoring device monitors the flow velocity at a plurality of positions in the river width direction based on the position information of each GPS buoy transmitted wirelessly from each GPS buoy. The monitoring device can obtain the flow velocity at the position where each GPS buoy flows based on the position information of each GPS buoy, and generate two-dimensional image data showing the uniform flow velocity distribution in the river flow direction and the river width direction. ..
各ＧＰＳ浮子には、ロープを介して錘及び展開体を取り付けることができる。展開体は、河川の水中で河川の流れを受ける。監視装置は、各ＧＰＳ浮子の位置情報に基づいて、川幅方向の複数の位置において、河川の所定水深での流速を監視する。 A weight and a deployable body can be attached to each GPS buoy via a rope. The deployer receives the flow of the river in the water of the river. The monitoring device monitors the flow velocity at a predetermined water depth of the river at a plurality of positions in the river width direction based on the position information of each GPS buoy.
ＧＰＳ浮子には、気圧を測定するための気圧センサを設けることができる。ここで、監視装置は、ＧＰＳ浮子を河川に投下するときの投下位置における気圧及び気温と、基準面からの投下位置の高さと、ＧＰＳ浮子が河川に浮いた浮遊位置における気圧とに基づいて、河川の水位を求めることができる。 The GPS buoy may be provided with a barometric pressure sensor for measuring barometric pressure. Here, the monitoring device is based on the air pressure and temperature at the dropping position when the GPS buoy is dropped into the river, the height of the dropping position from the reference plane, and the air pressure at the floating position where the GPS buoy floats in the river. The water level of the river can be calculated.
本願第２の発明は、河川の流況を監視するための監視装置であって、ＧＰＳ衛星からの信号をそれぞれ受信する複数のＧＰＳ浮子が、川幅方向に並んだ状態で河川に流されたときにおいて、各ＧＰＳ浮子から無線送信された各ＧＰＳ浮子の位置情報に基づいて、川幅方向の複数の位置における流速を監視する。 The second invention of the present application is a monitoring device for monitoring the flow condition of a river, when a plurality of GPS floats that receive signals from GPS satellites are flown into the river in a state of being arranged in the width direction of the river. In, the flow velocity at a plurality of positions in the river width direction is monitored based on the position information of each GPS float wirelessly transmitted from each GPS float.
監視装置は、受信部及びデータ処理部を有する。受信部は、各ＧＰＳ浮子から無線送信された位置情報を受信する。データ処理部は、各ＧＰＳ浮子の位置情報に基づいて、各ＧＰＳ浮子が流れた位置での流速を求め、河川の流れ方向及び川幅方向における等流速分布を示す２次元画像データを生成する。 The monitoring device has a receiving unit and a data processing unit. The receiving unit receives the position information wirelessly transmitted from each GPS buoy. The data processing unit obtains the flow velocity at the position where each GPS buoy flows based on the position information of each GPS buoy, and generates two-dimensional image data showing the uniform flow velocity distribution in the flow direction and the river width direction of the river.
各ＧＰＳ浮子には、ロープを介して錘及び展開体を取り付けることができる。展開体は、河川の水中で河川の流れを受ける。監視装置は、各ＧＰＳ浮子の位置情報に基づいて、川幅方向の複数の位置において、河川の所定水深での流速を監視することができる。 A weight and a deployable body can be attached to each GPS buoy via a rope. The deployer receives the flow of the river in the water of the river. The monitoring device can monitor the flow velocity at a predetermined water depth of the river at a plurality of positions in the river width direction based on the position information of each GPS buoy.
ＧＰＳ浮子には、気圧を測定するための気圧センサを設けることができる。ここで、監視装置のデータ処理部は、ＧＰＳ浮子を河川に投下するときの投下位置における気圧及び気温と、基準面からの投下位置の高さと、ＧＰＳ浮子が河川に浮いた浮遊位置における気圧とに基づいて、河川の水位を求めることができる。 The GPS buoy may be provided with a barometric pressure sensor for measuring barometric pressure. Here, the data processing unit of the monitoring device determines the atmospheric pressure and temperature at the dropping position when the GPS float is dropped into the river, the height of the dropping position from the reference plane, and the atmospheric pressure at the floating position where the GPS float floats in the river. The water level of the river can be calculated based on.
本発明によれば、河川の川幅方向における複数の場所での流況（流速）を把握することができる。 According to the present invention, it is possible to grasp the flow condition (flow velocity) at a plurality of places in the river width direction of the river.
図１に示すように、本実施形態の監視システムは、ＧＰＳ（Global Positioning System）浮子１及び監視装置２０を有する。ＧＰＳ浮子１は、河川に投下されるものであり、河川に投下された後、河川に浮いた状態で河川の流れに沿って移動する。本実施形態では、河川の川幅方向における複数の位置において、複数のＧＰＳ浮子１を河川にそれぞれ同時に投下する。例えば、橋の上の複数の位置から複数のＧＰＳ浮子１を河川にそれぞれ投下することができる。ＧＰＳ浮子１の数は、適宜決めることができるが、ＧＰＳ浮子１の数を増やすほど、後述する流況データとして、詳細なデータを得ることができる。 As shown in FIG. 1, the monitoring system of the present embodiment includes a GPS (Global Positioning System) float 1 and a monitoring device 20. The GPS buoy 1 is dropped into a river, and after being dropped into the river, it moves along the flow of the river while floating in the river. In the present embodiment, a plurality of GPS buoys 1 are simultaneously dropped into the river at a plurality of positions in the river width direction of the river. For example, a plurality of GPS buoys 1 can be dropped into a river from a plurality of positions on a bridge. The number of GPS buoys 1 can be appropriately determined, but as the number of GPS buoys 1 is increased, detailed data can be obtained as flow condition data described later.
ＧＰＳ浮子１は、複数のＧＰＳ衛星１００からのＧＰＳ信号を受信することにより、ＧＰＳ浮子１の現在位置を特定する。ＧＰＳ浮子１の現在位置を特定することにより、所定時間が経過したときのＧＰＳ浮子１の移動距離を求めることができ、ＧＰＳ浮子１の移動時間及び移動距離に基づいて、ＧＰＳ浮子１の移動速度（言い換えれば、河川の流速）を特定することができる。ＧＰＳ浮子１は、ＧＰＳ浮子１の現在位置を示す位置データと、ＧＰＳ浮子１の移動速度を示す移動速度データを監視装置２０に無線通信を介して送信する。 The GPS buoy 1 identifies the current position of the GPS buoy 1 by receiving GPS signals from a plurality of GPS satellites 100. By specifying the current position of the GPS buoy 1, the moving distance of the GPS buoy 1 when a predetermined time has elapsed can be obtained, and the moving speed of the GPS buoy 1 is based on the moving time and the moving distance of the GPS buoy 1. (In other words, the flow velocity of the river) can be specified. The GPS buoy 1 transmits position data indicating the current position of the GPS buoy 1 and moving speed data indicating the moving speed of the GPS buoy 1 to the monitoring device 20 via wireless communication.
監視装置２０は、受信部２１及びデータ処理部２２を有する。受信部２１は、ＧＰＳ浮子１から送信された位置データ及び移動速度データを受信する。データ処理部２２は、位置データ及び移動速度データに基づいて、河川の流況を示すデータ（以下、流況データという）を生成する。監視装置２０は、川幅方向における互いに異なる位置で河川に流された複数のＧＰＳ浮子１のそれぞれから位置データ及び移動速度データを受信するため、川幅方向における複数の位置における流速を特定することができる。 The monitoring device 20 has a receiving unit 21 and a data processing unit 22. The receiving unit 21 receives the position data and the moving speed data transmitted from the GPS buoy 1. The data processing unit 22 generates data indicating the flow condition of the river (hereinafter referred to as flow condition data) based on the position data and the moving speed data. Since the monitoring device 20 receives the position data and the moving speed data from each of the plurality of GPS floats 1 flowed into the river at different positions in the river width direction, the flow velocity at the plurality of positions in the river width direction can be specified. ..
流況データは、図２に示すように、河川の流れる方向と、河川の川幅方向とによって規定される２次元画像を示すデータである。図２に示す２次元画像において、縦軸は河川の流れる方向に相当し、上端は河川の上流側の所定地点を示す、下端は河川の下流側の所定地点を示す。また、横軸は、河川の川幅方向に相当する。 As shown in FIG. 2, the flow condition data is data showing a two-dimensional image defined by the flow direction of the river and the width direction of the river. In the two-dimensional image shown in FIG. 2, the vertical axis corresponds to the flow direction of the river, the upper end indicates a predetermined point on the upstream side of the river, and the lower end indicates a predetermined point on the downstream side of the river. The horizontal axis corresponds to the width direction of the river.
川幅方向における２次元画像の領域は、ＧＰＳ浮子１を河川に投下する位置に応じて適宜決めることができる。例えば、３つ以上のＧＰＳ浮子１のうちの２つのＧＰＳ浮子１を河川の両岸に投下すれば、川幅方向における２次元画像の領域を、一方の川岸から他方の川岸までの領域とすることができる。 The area of the two-dimensional image in the river width direction can be appropriately determined according to the position where the GPS buoy 1 is dropped into the river. For example, if two GPS buoys 1 out of three or more GPS buoys 1 are dropped on both banks of a river, the area of the two-dimensional image in the river width direction can be set as the area from one riverbank to the other. Can be done.
図２に示す流況データでは、同一の流速を同一の線で表した等流速分布を示しており、各流速は、複数のＧＰＳ浮子１から送信された位置データ及び移動速度データに基づいて特定される。 The flow condition data shown in FIG. 2 shows an isobaric distribution in which the same flow velocity is represented by the same line, and each flow velocity is specified based on position data and moving velocity data transmitted from a plurality of GPS floats 1. Will be done.
なお、ＧＰＳ浮子１が流れていない場所での流速は、ＧＰＳ浮子１が流れた場所での流速から推定することができる。例えば、ＧＰＳ浮子１が流れていない場所での流速は、この場所に対して川幅方向で隣り合う場所であって、ＧＰＳ浮子１が流れた場所での流速に基づいて推定することができる。具体的には、２つのＧＰＳ浮子１によって、川幅方向における２つの場所での流速を特定したとき、２つの場所の間に位置する流速は、２つの場所での流速を線形補間することによって求めることができる。 The flow velocity at the place where the GPS buoy 1 does not flow can be estimated from the flow velocity at the place where the GPS buoy 1 flows. For example, the flow velocity at a place where the GPS buoy 1 does not flow can be estimated based on the flow velocity at a place adjacent to this place in the river width direction and where the GPS buoy 1 flows. Specifically, when the flow velocities at two locations in the river width direction are specified by the two GPS buoys 1, the flow velocities located between the two locations are obtained by linear interpolation of the flow velocities at the two locations. be able to.
次に、ＧＰＳ浮子１の構造について、図３を用いて説明する。 Next, the structure of the GPS buoy 1 will be described with reference to FIG.
ＧＰＳ浮子１は、筐体１０と、筐体１０の上端から突出するアンテナ１１と、筐体１０の底部に固定された錘１２とを有する。筐体１０や錘１２は、例えば、生分解性の高分子材料で形成することができる。より具体的には、筐体１０を生分解性発泡スチロールで形成することができ、錘１２を生分解性プラスチックで形成することができる。 The GPS buoy 1 has a housing 10, an antenna 11 protruding from the upper end of the housing 10, and a weight 12 fixed to the bottom of the housing 10. The housing 10 and the weight 12 can be formed of, for example, a biodegradable polymer material. More specifically, the housing 10 can be made of biodegradable Styrofoam, and the weight 12 can be made of biodegradable plastic.
筐体１０を発泡スチロールなどの多孔質体で構成することにより、ＧＰＳ浮子１に浮力を与えることができる。錘１２は、筐体１０に対して、アンテナ１１の側とは反対側に配置されており、ＧＰＳ浮子１を河川に流したときに、ＧＰＳ浮子１を図３に示す直立姿勢に維持するために用いられる。 Buoyancy can be given to the GPS float 1 by forming the housing 10 with a porous body such as Styrofoam. The weight 12 is arranged on the side opposite to the side of the antenna 11 with respect to the housing 10, and is for maintaining the GPS buoy 1 in the upright posture shown in FIG. 3 when the GPS buoy 1 is allowed to flow in the river. Used for.
筐体１０の内部には、受信器１３、演算器１４、送信器１５及びバッテリ１６が配置されている。受信器１３は、アンテナ１１を介して、ＧＰＳ衛星１００（図１参照）からのＧＰＳ信号を受信する。演算器１４は、受信器１３が受信したＧＰＳ信号に基づいて、ＧＰＳ浮子１の現在位置を特定したり、この現在位置及びＧＰＳ浮子１の移動時間に基づいて、ＧＰＳ浮子１の移動速度を求めたりする。送信器１５は、アンテナ１１を介して、上述した位置データ及び移動速度データを監視装置２０に送信する。バッテリ１６は、受信器１３、演算器１４及び送信器１５を動作させるための電力を供給する。 A receiver 13, a calculator 14, a transmitter 15, and a battery 16 are arranged inside the housing 10. The receiver 13 receives a GPS signal from the GPS satellite 100 (see FIG. 1) via the antenna 11. The arithmetic unit 14 identifies the current position of the GPS buoy 1 based on the GPS signal received by the receiver 13, and obtains the moving speed of the GPS buoy 1 based on the current position and the moving time of the GPS buoy 1. Or something. The transmitter 15 transmits the above-mentioned position data and moving speed data to the monitoring device 20 via the antenna 11. The battery 16 supplies electric power for operating the receiver 13, the arithmetic unit 14, and the transmitter 15.
なお、本実施形態では、筐体１０の内部に配置された演算器１４によって、ＧＰＳ浮子１の現在位置や移動速度を特定しているが、これに限るものではない。例えば、ＧＰＳ浮子１が受信したＧＰＳ信号を監視装置２０に送信することにより、監視装置２０のデータ処理部２１において、ＧＰＳ浮子１の現在位置を特定することができる。また、データ処理部２１は、各ＧＰＳ浮子１の現在位置を継続して特定することにより、各ＧＰＳ浮子１の移動速度（言い換えれば、河川の流速）を求めることができる。 In the present embodiment, the current position and the moving speed of the GPS buoy 1 are specified by the arithmetic unit 14 arranged inside the housing 10, but the present invention is not limited to this. For example, by transmitting the GPS signal received by the GPS buoy 1 to the monitoring device 20, the data processing unit 21 of the monitoring device 20 can specify the current position of the GPS buoy 1. Further, the data processing unit 21 can obtain the moving speed (in other words, the flow velocity of the river) of each GPS buoy 1 by continuously specifying the current position of each GPS buoy 1.
本実施形態によれば、川幅に沿って複数のＧＰＳ浮子１を河川に流すことにより、川幅方向における複数の場所での流速（流況）を把握することができる。特に、大雨などによって、河川の水位が一時的に上昇したときにおいて、複数のＧＰＳ浮子１を河川に流すことにより、川幅方向に渡って河川の流況を把握することができる。 According to this embodiment, by flowing a plurality of GPS buoys 1 into a river along the river width, it is possible to grasp the flow velocity (flow condition) at a plurality of places in the river width direction. In particular, when the water level of a river temporarily rises due to heavy rain or the like, the flow condition of the river can be grasped in the width direction of the river by flowing a plurality of GPS buoys 1 into the river.
本実施形態では、上述したように、ＧＰＳ浮子１を用いることにより、河川の流速を監視することができるが、流速に加えて、河川の水位を監視することができる。以下、河川の水位を計測する方法について、図４を用いて説明する。 In the present embodiment, as described above, the flow velocity of the river can be monitored by using the GPS buoy 1, but the water level of the river can be monitored in addition to the flow velocity. Hereinafter, a method of measuring the water level of a river will be described with reference to FIG.
まず、ＧＰＳ浮子１を投下する位置（高さＺ１）を特定する。高さＺ１は、基準面Ｓ１からＧＰＳ浮子１を投下する位置までの距離（垂直方向の距離）である。図４に示すように、橋３０から河川にＧＰＳ浮子１を投下する場合には、高さＺ１は、基準面Ｓ１から橋３０までの距離である。基準面Ｓ１は、適宜決めることができるが、例えば、河川が通常状態であるときの水面を基準面Ｓ１とすることができる。通常状態とは、大雨などの異常状態ではない状態をいう。 First, the position (height Z1) at which the GPS buoy 1 is dropped is specified. The height Z1 is a distance (distance in the vertical direction) from the reference plane S1 to the position where the GPS buoy 1 is dropped. As shown in FIG. 4, when the GPS buoy 1 is dropped from the bridge 30 into the river, the height Z1 is the distance from the reference plane S1 to the bridge 30. The reference surface S1 can be appropriately determined, and for example, the water surface when the river is in a normal state can be set as the reference surface S1. The normal state is a state that is not an abnormal state such as heavy rain.
次に、ＧＰＳ浮子１を投下する位置において、気圧Ｐ１及び気温Ｔａを測定する。ここでは、ＧＰＳ浮子１に気圧センサ（不図示）が搭載されており、気圧センサによって気圧Ｐ１が測定される。ＧＰＳ浮子１の送信器１５（図３参照）は、気圧センサによって測定された気圧データを、アンテナ１１を介して監視装置２０に送信する。 Next, the atmospheric pressure P1 and the air temperature Ta are measured at the position where the GPS buoy 1 is dropped. Here, a barometric pressure sensor (not shown) is mounted on the GPS buoy 1, and the barometric pressure P1 is measured by the barometric pressure sensor. The transmitter 15 of the GPS buoy 1 (see FIG. 3) transmits the barometric pressure data measured by the barometric pressure sensor to the monitoring device 20 via the antenna 11.
気温Ｔａは、ＧＰＳ浮子１に気温センサを搭載することによって測定してもよいし、ＧＰＳ浮子１とは別に用意された気温センサを用いて測定してもよい。ＧＰＳ浮子１に気温センサを搭載した場合、ＧＰＳ浮子１の送信器１５（図３参照）は、気温センサによって測定された気温データを、アンテナ１１を介して監視装置２０に送信する。ＧＰＳ浮子１とは別に用意された気温センサを用いて気温Ｔａを測定した場合、気温データを監視装置２０に入力する。 The air temperature Ta may be measured by mounting a temperature sensor on the GPS buoy 1, or may be measured by using a temperature sensor prepared separately from the GPS buoy 1. When the temperature sensor is mounted on the GPS buoy 1, the transmitter 15 of the GPS buoy 1 (see FIG. 3) transmits the temperature data measured by the temperature sensor to the monitoring device 20 via the antenna 11. When the air temperature Ta is measured using a temperature sensor prepared separately from the GPS buoy 1, the air temperature data is input to the monitoring device 20.
次に、ＧＰＳ浮子１を河川に投下し、河川にＧＰＳ浮子１が浮いている状態において、気圧Ｐ２を測定する。気圧Ｐ２は、ＧＰＳ浮子１に搭載された気圧センサによって測定され、ＧＰＳ浮子１の送信器１５（図３参照）は、気圧センサによって測定された気圧データを、アンテナ１１を介して監視装置２０に送信する。河川に浮いているＧＰＳ浮子１の位置は、ＧＰＳ浮子１を投下する位置よりも低いため、気圧Ｐ２は気圧Ｐ１とは異なる。 Next, the GPS buoy 1 is dropped into the river, and the atmospheric pressure P2 is measured in a state where the GPS buoy 1 is floating in the river. The barometric pressure P2 is measured by a barometric pressure sensor mounted on the GPS float 1, and the transmitter 15 of the GPS float 1 (see FIG. 3) transmits the barometric pressure data measured by the barometric pressure sensor to the monitoring device 20 via the antenna 11. Send. Since the position of the GPS buoy 1 floating in the river is lower than the position where the GPS buoy 1 is dropped, the atmospheric pressure P2 is different from the atmospheric pressure P1.
上述したように、高さＺ１、気温Ｔａ、気圧Ｐ１，Ｐ２を測定すれば、下記式（１）に基づいて、河川に浮いているＧＰＳ浮子１の位置（後述する高さＺ２）を求めることができる。すなわち、監視装置２０のデータ処理部２２は、下記式（１）に基づいて、河川に浮いているＧＰＳ浮子１の位置、言い換えれば、河川の水位を求める。 As described above, if the height Z1, the air temperature Ta, and the atmospheric pressures P1 and P2 are measured, the position of the GPS buoy 1 floating in the river (height Z2 described later) can be obtained based on the following equation (1). Can be done. That is, the data processing unit 22 of the monitoring device 20 obtains the position of the GPS buoy 1 floating in the river, in other words, the water level of the river, based on the following equation (1).
上記式（１）において、Ｚ１は、基準面Ｓ１からＧＰＳ浮子１の投下位置までの高さ［ｍ］であり、Ｚ２は、基準面Ｓ１からＧＳＰ浮子１が河川に浮いている浮遊位置までの高さ［ｍ］である。Ｒは空気の気体定数（２８７［Ｊ／ｋｇ／Ｋ］）であり、Ｔａは気温［℃］であり、ｇは重力加速度［ｍ／ｓ２］である。Ｐ１は、高さＺ１での気圧［ｈＰａ］であり、Ｐ２は、高さＺ２での気圧［ｈＰａ］である。 In the above equation (1), Z1 is the height [m] from the reference surface S1 to the dropping position of the GPS buoy 1, and Z2 is from the reference surface S1 to the floating position where the GSP buoy 1 is floating in the river. The height is [m]. R is the gas constant of air (287 [J / kg / K]), Ta is the air temperature [° C.], and g is the gravitational acceleration [m / s 2 ]. P1 is the atmospheric pressure [hPa] at the height Z1, and P2 is the atmospheric pressure [hPa] at the height Z2.
高さＺ１、気温Ｔａ、気圧Ｐ１，Ｐ２を上記式（１）に代入することにより、高さＺ２を求めることができる。高さＺ２が０［ｍ］であるとき、河川の水面が基準面Ｓ１に位置することになる。ここで、河川の水面に波が発生しているときには、この波によってＧＰＳ浮子１が上下に変動することにより、気圧Ｐ２が変動することがある。この場合には、所定期間内における複数の測定タイミングにおいて、気圧Ｐ２を測定し、これらの測定値（気圧Ｐ２）の平均値を上記式（１）に示す気圧Ｐ２として用いることができる。 By substituting the height Z1, the air temperature Ta, and the atmospheric pressures P1 and P2 into the above equation (1), the height Z2 can be obtained. When the height Z2 is 0 [m], the water surface of the river is located on the reference surface S1. Here, when a wave is generated on the water surface of the river, the GPS buoy 1 fluctuates up and down due to this wave, and the atmospheric pressure P2 may fluctuate. In this case, the atmospheric pressure P2 can be measured at a plurality of measurement timings within a predetermined period, and the average value of these measured values (atmospheric pressure P2) can be used as the atmospheric pressure P2 represented by the above formula (1).
上述したように、高さＺ２を求めることにより、河川の流速だけでなく、河川の水位を把握することができる。上述した河川の水位の取得は、流況データを取得するために河川に投下される複数のＧＰＳ浮子１のうち、いずれか１つのＧＰＳ浮子１を用いればよい。一方、複数のＧＰＳ浮子１のそれぞれを用いて、河川の水位を取得し、複数の水位の平均値を求めることもできる。 As described above, by obtaining the height Z2, not only the flow velocity of the river but also the water level of the river can be grasped. The above-mentioned acquisition of the water level of the river may be performed by using any one of the plurality of GPS buoys 1 dropped on the river in order to acquire the flow condition data. On the other hand, it is also possible to acquire the water level of the river by using each of the plurality of GPS buoys 1 and obtain the average value of the plurality of water levels.
次に、本実施形態の変形例について、図５を用いて説明する。 Next, a modified example of this embodiment will be described with reference to FIG.
ＧＰＳ浮子１は河川に浮いて移動するため、河川の表面における流速を測定することができる。一方、図５に示すように、ＧＰＳ浮子１に錘４２及び展開体４３を取り付けることにより、河川の内部（水中）における流速を測定することができる。 Since the GPS buoy 1 floats on the river and moves, the flow velocity on the surface of the river can be measured. On the other hand, as shown in FIG. 5, by attaching the weight 42 and the deploying body 43 to the GPS buoy 1, the flow velocity inside the river (underwater) can be measured.
ＧＰＳ浮子１には、ロープ４１の一端が固定されている。ＧＰＳ浮子１に対してロープ４１を固定する位置は、適宜決めることができる。例えば、ＧＰＳ浮子１の錘１２（図３参照）にロープ４１を固定することにより、河川に浮いたＧＰＳ浮子１を図５に示す姿勢（直立姿勢）に保ちやすくなる。 One end of the rope 41 is fixed to the GPS buoy 1. The position where the rope 41 is fixed to the GPS buoy 1 can be appropriately determined. For example, by fixing the rope 41 to the weight 12 (see FIG. 3) of the GPS buoy 1, it becomes easy to keep the GPS buoy 1 floating in the river in the posture (upright posture) shown in FIG.
ロープ４１の他端には、錘４２及び展開体４３が固定されている。錘４２は、展開体４３を水中に維持させ続けるために用いられる。錘４２の重量は、ＧＰＳ浮子１を水面上で浮かせ続けることを考慮して適宜決めることができる。展開体４３は、水中で展開しており、河川（水中）の流れを受けて移動する。ここで、展開体４３が河川の流れを受ける面積は、ＧＰＳ浮子１が河川の流れを受ける面積よりも大きくなる。 A weight 42 and a deployable body 43 are fixed to the other end of the rope 41. The weight 42 is used to keep the deployable body 43 in the water. The weight of the weight 42 can be appropriately determined in consideration of keeping the GPS buoy 1 floating on the water surface. The deployable body 43 is deployed in water and moves in response to the flow of a river (underwater). Here, the area where the deployable body 43 receives the flow of the river is larger than the area where the GPS buoy 1 receives the flow of the river.
本実施形態において、展開体４３は、開閉可能な傘体４３ａと、傘体４３ａを錘４２に接続するための複数の接続ロープ４３ｂとによって構成されている。なお、展開体４３は、河川の流れを受けて移動できればよく、本実施形態の構成に限るものではない。 In the present embodiment, the deployable body 43 is composed of an umbrella body 43a that can be opened and closed, and a plurality of connecting ropes 43b for connecting the umbrella body 43a to the weight 42. It should be noted that the deployable body 43 is not limited to the configuration of the present embodiment as long as it can move in response to the flow of the river.
展開体４３が河川の流れを受ける面積は、ＧＰＳ浮子１が河川の流れを受ける面積よりも大きいため、ＧＰＳ浮子１の移動速度は、展開体４３の移動速度に依存する。また、展開体４３は水中で移動するため、ＧＰＳ浮子１の移動速度は、水中の流速を示すことになる。したがって、図５に示す構成によれば、水中の流速を測定することができる。 Since the area where the deployable body 43 receives the flow of the river is larger than the area where the GPS buoy 1 receives the flow of the river, the moving speed of the GPS floater 1 depends on the moving speed of the deployable body 43. Further, since the deployable body 43 moves in water, the moving speed of the GPS buoy 1 indicates the flow velocity in water. Therefore, according to the configuration shown in FIG. 5, the flow velocity in water can be measured.
川幅方向の複数の位置において、錘４２及び展開体４３が取り付けられたＧＰＳ浮子１を流すことにより、水中（所定の水深）における流況データ（図２参照）を生成することができる。ここで、ロープ４１の長さを調整することにより、水中における展開体４３の位置、言い換えれば、流速を測定しようとする水中の位置を決めることができる。これにより、任意の水深における流速を把握することができる。 By flowing the GPS buoy 1 to which the weight 42 and the deploying body 43 are attached at a plurality of positions in the river width direction, flow condition data (see FIG. 2) in water (predetermined water depth) can be generated. Here, by adjusting the length of the rope 41, the position of the deployable body 43 in water, in other words, the position in water for which the flow velocity is to be measured can be determined. This makes it possible to grasp the flow velocity at an arbitrary water depth.
１：ＧＰＳ浮子、１０：筐体、１１：アンテナ、１２：錘、１３：受信器、
１４：演算器、１５：送信器、１６：バッテリ、２０：監視装置、２１：受信部、
２２：データ処理部、３０：橋、４１：ロープ、４２：錘、４３：展開体、
４３ａ：傘体、４３ｂ：接続ロープ、１００：ＧＰＳ衛星、Ｓ１：基準面、
Ｓ２：測定対象の水位
1: GPS buoy, 10: housing, 11: antenna, 12: weight, 13: receiver,
14: Arithmetic unit, 15: Transmitter, 16: Battery, 20: Monitoring device, 21: Receiver,
22: Data processing unit, 30: Bridge, 41: Rope, 42: Weight, 43: Deployable body,
43a: Umbrella body, 43b: Connecting rope, 100: GPS satellite, S1: Reference plane,
S2: Water level to be measured
Claims (8)
川幅方向に並んだ状態で河川に流され、ＧＰＳ衛星からの信号をそれぞれ受信する複数のＧＰＳ浮子と、
前記各ＧＰＳ浮子から無線送信された前記各ＧＰＳ浮子の位置情報に基づいて、川幅方向の複数の位置における流速を監視する監視装置と、
を有することを特徴とする監視システム。 A monitoring system for monitoring river flow conditions,
Multiple GPS buoys that flow into the river in a lined up direction and receive signals from GPS satellites,
A monitoring device that monitors the flow velocity at a plurality of positions in the river width direction based on the position information of each GPS buoy transmitted wirelessly from each GPS buoy.
A monitoring system characterized by having.
前記各ＧＰＳ浮子に前記ロープを介して取り付けられ、河川の水中で河川の流れを受ける展開体と、を有し、
前記監視装置は、前記各ＧＰＳ浮子の位置情報に基づいて、川幅方向の複数の位置において、河川の所定水深での流速を監視することを特徴とする請求項１又は２に記載の監視システム。 A weight attached to each GPS buoy via a rope,
Each GPS buoy is attached to the GPS buoy via the rope and has a deployable body that receives the flow of the river in the water of the river.
The monitoring system according to claim 1 or 2, wherein the monitoring device monitors a flow velocity at a predetermined water depth of a river at a plurality of positions in the river width direction based on the position information of each GPS buoy.
前記監視装置は、前記ＧＰＳ浮子を河川に投下するときの投下位置における気圧及び気温と、基準面からの前記投下位置の高さと、前記ＧＰＳ浮子が河川に浮いた浮遊位置における気圧とに基づいて、河川の水位を求めることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の監視システム。 The GPS buoy has a barometric pressure sensor for measuring barometric pressure.
The monitoring device is based on the air pressure and air temperature at the dropping position when the GPS float is dropped into the river, the height of the dropping position from the reference plane, and the air pressure at the floating position where the GPS float floats in the river. The monitoring system according to any one of claims 1 to 3, wherein the water level of a river is obtained.
ＧＰＳ衛星からの信号をそれぞれ受信する複数のＧＰＳ浮子が、川幅方向に並んだ状態で河川に流されたときにおいて、前記各ＧＰＳ浮子から無線送信された前記各ＧＰＳ浮子の位置情報に基づいて、川幅方向の複数の位置における流速を監視することを特徴とする監視装置。 It is a monitoring device for monitoring the flow condition of rivers.
When a plurality of GPS buoys that receive signals from GPS satellites are flown into a river in a state of being lined up in the river width direction, based on the position information of each GPS buoy transmitted wirelessly from each GPS buoy, A monitoring device characterized by monitoring the flow velocity at a plurality of positions in the river width direction.
前記各ＧＰＳ浮子の位置情報に基づいて、前記各ＧＰＳ浮子が流れた位置での流速を求め、河川の流れ方向及び川幅方向における等流速分布を示す２次元画像データを生成するデータ処理部と、
を有することを特徴とする請求項５に記載の監視装置。 A receiver that receives the position information of each GPS buoy and
Based on the position information of each GPS buoy, a data processing unit that obtains the flow velocity at the position where each GPS buoy flows and generates two-dimensional image data showing an isobaric distribution in the flow direction and width direction of the river.
The monitoring device according to claim 5, wherein the monitoring device comprises.
前記監視装置は、前記各ＧＰＳ浮子の位置情報に基づいて、川幅方向の複数の位置において、河川の所定水深での流速を監視することを特徴とする請求項５又は６に記載の監視装置。 A weight is attached to each GPS buoy via a rope, and a deploying body that receives the flow of the river in the water of the river is attached to each GPS buoy via the rope.
The monitoring device according to claim 5 or 6, wherein the monitoring device monitors a flow velocity at a predetermined water depth of a river at a plurality of positions in the river width direction based on the position information of each GPS buoy.
前記監視装置は、前記ＧＰＳ浮子を河川に投下するときの投下位置における気圧及び気温と、基準面からの前記投下位置の高さと、前記ＧＰＳ浮子が河川に浮いた浮遊位置における気圧とに基づいて、河川の水位を求めるデータ処理部を有することを特徴とする請求項５から７のいずれか１つに記載の監視装置。
The GPS buoy has a barometric pressure sensor for measuring barometric pressure.
The monitoring device is based on the air pressure and temperature at the dropping position when the GPS float is dropped into the river, the height of the dropping position from the reference plane, and the air pressure at the floating position where the GPS float floats in the river. The monitoring device according to any one of claims 5 to 7, further comprising a data processing unit for determining the water level of a river.
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