JP2022046386A - センサシステム、センサ装置、及びセンシング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
自立した電源で稼働するセンサを備えるセンサシステムを提供することを目的とする。
【解決手段】
１つ以上のセンサと、該センサと通信接続が可能なコンピュータ装置とを備えるセンサシステムであって、センサが、第一導電部及び第二導電部と、機能部とを備え、第一導電部及び機能部は接続されており、第二導電部及び機能部は接続されており、第一導電部及び第二導電部は、互いに非接触であり、機能部が、第一導電部及び第二導電部の少なくとも一部が水と接触することで生じた入力電圧により動作し、コンピュータ装置に信号を送信する、センサシステムに関する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、自立した電源で稼働するセンサを備えるセンサシステムに関する。

降雨などにより、河川が氾濫し、洪水が生じることがある。そして、洪水を予測するために、定点カメラを設置して河川の状態を観測することなどが行われている。

しかし、定点カメラの映像から洪水を予測するためには、人が河川の状態を監視する必要がある。また、定点カメラの設置や電力供給には費用がかかる。

このような理由から、定点カメラによって、多地点の河川の状態の観測を行うことは容易ではなかった。

本発明の少なくとも１つの目的は、自立した電源で稼働するセンサを備えるセンサシステムを提供することである。

本発明によれば、上記目的は、［１］～［１７］により解決することができる。
［１］１つ以上のセンサと、該センサと通信接続が可能なコンピュータ装置とを備えるセンサシステムであって、センサが、第一導電部及び第二導電部と、機能部とを備え、第一導電部及び機能部は接続されており、第二導電部及び機能部は接続されており、第一導電部及び第二導電部は、互いに非接触であり、機能部が、第一導電部及び第二導電部の少なくとも一部が水と接触することで生じた入力電圧により動作し、コンピュータ装置に信号を送信する、センサシステム；
［２］コンピュータ装置が、受信した信号に対応するセンサの設置箇所の水位を特定する水位特定手段を備える、前記［１］に記載のセンサシステム；
［３］１つ以上のセンサと、該センサと通信接続が可能なコンピュータ装置とを備えるセンサシステムであって、センサが、第一導電部及び第二導電部と、機能部とを備え、第一導電部及び機能部は接続されており、第二導電部及び機能部は接続されており、第一導電部及び第二導電部は、互いに非接触であり、機能部が、第一導電部及び第二導電部の少なくとも一部が水と接触することで生じた入力電圧により動作し、センサの設置箇所の水位を特定し、コンピュータ装置に信号を送信する、センサシステム；
［４］センサが、第一導電部及び第二導電部を２対以上備え、機能部が、少なくとも一部が水と接触した第一導電部及び第二導電部の対を識別する情報を、コンピュータ装置に送信する、前記［１］～［３］のいずれかに記載のセンサシステム；
［５］機能部が、第一導電部及び第二導電部の少なくとも一部が水と接触したときに、センサの内部インピーダンス及び／又は電圧に関する情報を、コンピュータ装置に送信する、前記［１］～［４］のいずれかに記載のセンサシステム。
［６］コンピュータ装置が、受信した情報と特定された水位の情報を基に、センサの設置箇所の水位が上昇する速度を算出する水位上昇速度算出手段とを備える、前記［４］又は［５］に記載のセンサシステム；
［７］機能部が、昇圧回路又は降圧回路を備える、前記［１］～［６］のいずれかに記載のセンサシステム；
［８］センサシステムが、２つ以上のセンサを備え、コンピュータ装置が、受信した信号に対応するセンサの設置箇所の水位に応じて、該センサの設置箇所の下流の水位が上昇すると予測する水位上昇予測手段を備える、前記［２］～［７］のいずれかに記載のセンサシステム；
［９］センサシステムが、２つ以上のセンサを備え、コンピュータ装置が、受信した信号に対応するセンサの設置箇所の水位の情報を基に、該センサの設置箇所間の流水速度を算出する流水速度算出手段を備える、前記［２］～［８］のいずれかに記載のセンサシステム；
［１０］センサシステムが、河川の同じ位置の両岸に各１つ以上のセンサを備え、コンピュータ装置が、該両岸の水位に差があるかを判定する水位差判定手段を備える、前記［２］～［９］のいずれかに記載のセンサシステム；
［１１］コンピュータ装置が、受信した信号に関する情報を出力する出力手段を備える、前記［１］～［１０］のいずれかに記載のセンサシステム；
［１２］センサが、水の状態又は性質を検知する検知部を備え、機能部が、検知部により得た情報を、コンピュータ装置に送信する、前記［１］～［１１］のいずれかに記載のセンサシステム；
［１３］第一導電部及び第二導電部と、機能部とを備え、第一導電部及び機能部は接続されており、第二導電部及び機能部は接続されており、第一導電部及び第二導電部は、互いに非接触であり、機能部が、第一導電部及び第二導電部の少なくとも一部が水と接触することで生じた入力電圧により動作する、センサ装置；
［１４］第一導電部及び第二導電部を２対以上備える、前記［１３］に記載のセンサ装置；
［１５］センサ装置の一部又は全部を被覆する被覆部材を備え、被覆部材に、センサ装置を設置箇所に設置するための孔が設けられている、前記［１３］又は［１４］に記載のセンサ装置；
［１６］センサ装置の外観に、センサ装置の長手方向に対して垂直に、２色以上の彩色が施されている、前記［１３］～［１５］のいずれかに記載のセンサ装置；
［１７］センサ装置が円筒状本体を有し、円筒の内部表面上にシート状の第一導電部及び第二導電部を備える、前記［１３］～［１６］のいずれかに記載のセンサ装置；
［１８］センサ装置がタイル状本体を有し、タイルの平面上にシート状の第一導電部及び第二導電部を備える、前記［１３］～［１６］のいずれかに記載のセンサ装置；
［１９］１つ以上のセンサと、該センサと通信接続が可能なコンピュータ装置とを備えるセンサシステムにおけるセンシング方法であって、センサが、第一導電部及び第二導電部と、機能部とを備え、第一導電部及び機能部は接続されており、第二導電部及び機能部は接続されており、第一導電部及び第二導電部は、互いに非接触であり、機能部が、第一導電部及び第二導電部の少なくとも一部が水と接触することで生じた入力電圧により動作し、コンピュータ装置に信号を送信する、センシング方法；
［２０］１つ以上のセンサと、該センサと通信接続が可能なコンピュータ装置とを備えるセンサシステムにおけるセンシング方法であって、センサが、第一導電部及び第二導電部と、機能部とを備え、第一導電部及び機能部は接続されており、第二導電部及び機能部は接続されており、第一導電部及び第二導電部は、互いに非接触であり、機能部が、第一導電部及び第二導電部の少なくとも一部が水と接触することで生じた入力電圧により動作し、センサの設置箇所の水位を特定し、コンピュータ装置に信号を送信する、センシング方法。

本発明によれば、自立した電源で稼働するセンサを備えるセンサシステムを提供することができる。

本発明の実施の形態にかかる、センサの原理を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態にかかる、電力変換部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態にかかる、センサの内部インピーダンスの測定方法を説明するための回路図である。 本発明の実施の形態にかかる、センサ内のトランジスタのＯＮ－ＯＦＦを切り替えた場合における、時間と電流Ｉの関係を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる、センサ装置の外観を表す図である。 本発明の実施の形態にかかる、センサ装置の外観を表す図である。 本発明の実施の形態にかかる、センサの設置例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下、効果に関する記載は、本発明の実施の形態の効果の一側面であり、ここに記載するものに限定されない。

［センサの原理］
図１は、本発明の実施の形態にかかる、センサの原理を説明するためのブロック図である。図１に図示するように、センサは、第一導電部１と、第二導電部２と、機能部３とから構成される。第一導電部１及び機能部３、並びに、機能部３及び第二導電部２は、それぞれ電気的に接続されている。「電気的に接続」とは、例えば、導線等により通電可能に接続されることをいう。また、機能部３は、第一導電部１及び第二導電部２の少なくとも一部が媒体４と接触することで生じた入力電圧により動作する。

第一導電部１及び第二導電部２は、互いに非接触である。「非接触」とは、例えば、第一導電部１と第二導電部２とが直接接触していない状態をいう。

第一導電部１が媒体４に接触する位置、及び、第二導電部２が媒体４に接触する位置の距離は、１ｃｍ以上離れていることが好ましく、１０ｃｍ以上離れていることがより好ましく、１００ｃｍ以上離れていることがさらに好ましく、１０００ｃｍ（１０ｍ）以上離れていることが特に好ましい。

第一導電部１及び第二導電部２は、いずれも導電性を有することが好ましい。ここで、第一導電部１及び第二導電部２の素材として、例えば、金属、導電性ポリマー、カーボン等が挙げられる。第一導電部１及び第二導電部２の形状は、特に限定されない。第一導電部１及び第二導電部２の形状は、直方体状、円柱状（棒状）、角錐状、円錐状、板状、シート状、又は紐状であってもよく、形状を問わない。

第一導電部１及び第二導電部２に用いられる金属としては、例えば、銀、銅、金、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、ニッケル、白金、スズ、チタン、ステンレス、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、又は、その他上述の金属夫々の酸化物などから適宜選択して用いることができる。また、所定の金属に、所定の金属とは異なる他の金属や、他の導電性を有する材料が被膜されていてもよい。

第一導電部１と第二導電部２の素材は、異なる種類のものを用いてもよく、同じ種類のものを用いてもよい。例えば、第一導電部１に、ステンレス製の円柱状の棒材を用い、第二導電部２に亜鉛製の円柱状の棒材を用いることができる。この場合、第一導電部１及び第二導電部２は、機能部３または昇圧回路・降圧回路と導線により接続される。

交流インピーダンス法を用いて、第一導電部１及び第二導電部２の少なくとも一方に対して分極抵抗を測定した場合に、測定値が１００Ω以上であることが好ましい。

ここで、電流の起点となる導電部を第一導電部１として定義し、終点となる導電部を第二導電部２として定義する。いずれの導電部が第一導電部１として機能するかは、導電部の材質、又は、導電部を取り巻く環境（例えば、温度、湿度、気圧、ｐＨなど）により決定される。第一導電部１又は第二導電部２と媒体４の界面で、化学反応が行われ、導電部に自由電子が発生する。

例えば、第一導電部１と第二導電部２において異なる金属を用いた場合には、標準電極電位が低い金属を用いた方が第一導電部１に、標準電極電位が高い金属を用いた方が第二導電部２になる。この場合、第二導電部２から機能部３へ向かって電子が移動し、機能部３から第一導電部１へ向かって電子が移動する。すなわち、第一導電部１側から機能部３を介して第二導電部２側へ電流が生じる。例えば、第二導電部２では、導電部を構成する金属が媒体４中に陽イオンとして溶出して、自由電子が発生し、第一導電部１では、媒体４の水中の陽イオンが電子と反応し、電気的に中和される。

標準電極電位の高低は、物質同士の標準電極電位の相対的な値（相対値）を比較して定められるものであって、標準電極電位の絶対値を用いて比較するものではない。例えば、標準電極電位が－５Ｖの物質Ａと＋２Ｖの物質Ｂとを比較した場合に、物質Ａの標準電極電位は低く、物質Ｂの標準電極電位は高い。

一方、導電部に同一の金属を用いた場合でも、例えば、温度、湿度、気圧、ｐＨなど、導電部の周辺環境の条件により、いずれかの導電部が第一導電部１として、他方の導電部が第二導電部２として機能し、電流が生じる。よって、２つの導電部の周囲温度、湿度、気圧、ｐＨなどの条件が変われば、第一導電部として機能していたものが第二導電部として機能し、第二導電部として機能していたものが第一導電部として機能することもあり得る。

第一導電部１及び第二導電部２から生じる起電力は、０．９Ｖ以下であることが好ましく、０．３５Ｖ以下であることがより好ましく、０．２５Ｖ以下であることがさらに好ましい。また、第一導電部１及び第二導電部２から生じる起電力は、５ｍＶ以上であることが好ましい。

機能部３は、例えば、通電することで所定の機能を実行するものをいう。機能部３は、電力を消費して所定の機能を発揮する電力消費部、導電部にて発生した電気を蓄電する蓄電部、昇圧回路や降圧回路のように出力する電圧を変換する出力電圧変換部等、回路を制御するマイコン等の制御部、他の装置と無線による通信が可能な通信部等を含むことができる。

電力消費部としては、例えば、白熱電球や発光ダイオードなどの光源、熱を発する発熱体、音を発する発音体、又は、信号を発する発信体等のいずれかを採用することができる。蓄電部は、昇圧回路又は降圧回路に含まれていてもよい。マイコン等の制御部は、回路を制御して、蓄電部に蓄電した電気を所定の条件で放出させることができる。放出された電気は、電力消費部にて消費される。また、マイコン等の制御部においても、わずかではあるが電力が消費されるため、制御部を起動させるのに必要な電力を確保しつつ、蓄電した電気を放出するように制御することができる。

機能部３は、電力消費部、蓄電部、出力電圧変換部、通信部及び制御部のいずれか１つを備えていればよく、電力消費部、蓄電部、出力電圧変換部、通信部及び制御部のいずれか２つ以上を組み合わせて構成したものを機能部３としてもよい。また、機能部３は、電力消費部、蓄電部、出力電圧変換部、通信部及び制御部のいずれか２つ以上を一体に構成したものであってもよく、電力消費部、蓄電部、出力電圧変換部、通信部及び制御部のいずれかを、電気的に接続しつつ、それぞれ別々に構成したものであってもよい。

機能部３における入力インピーダンスは、１ｋΩ以上であることが好ましく、１０ｋΩ以上であることがより好ましい。また、機能部３の入力インピーダンスは、非線形な電流－電圧特性（Ｉ－Ｖ特性）を有することが好ましい。非線形な電流－電圧特性とは、例えば、機能部３に電流を流した際の電圧変化において、電流値が大きくなるに従って電圧値が高くなるが、電流値が大きくなるに従って、電流値を大きくするために必要となる電圧値の上がり幅が大きくなり、電圧が電流に比例しないような場合をいう。言い換えると、機能部３に加えた電圧値が高くなるに従って電流値が大きくなるが、電圧値が高くなるに従って、電圧値を高くすることで電流値が大きくなる度合が小さくなり、電流値が電圧値に比例しないような場合をいう。機能部３における入力インピーダンスが非線形な電流－電圧特性を有することで、第一導電部１と第二導電部２との間で生じた起電力が維持しやすくなる。

機能部３は、出力インピーダンスを変換する機能を有することが好ましい。これにより、機能部３の入力信号に与える影響を制御することができる。

また、機能部３は、蓄電部を有し、第一導電部及び／又は第二導電部から供給される電荷を蓄積する。制御部は、電荷を蓄積するのに要した時間よりも短い時間で、蓄積した電荷を放出するように制御する。

機能部３の動作電圧の下限値は、０．９Ｖ以下で動作することが好ましい。０．３５Ｖ以下で動作することがより好ましく、２０ｍＶ以下で動作することがさらに好ましい。

媒体４として用いられる水は、純水だけでなく、電解質を含むものでもよい。また、媒体４として用いられる水には、土、砂、泥などが含まれていてもよい。さらに、水が含まれた土、砂、泥なども、媒体４として用いることができる。また、媒体４は、水分が含まれていれば、ゾル状、又はゲル状のものであってもよい。媒体４は、第一導電部１又は第二導電部２との界面で、化学反応を起こし得るものであれば、特に限定されない。

水に含まれる電解質のうち、陽イオンの濃度は、１ｍｏｌ／Ｌ以下であってもよく、０．６ｍｏｌ／Ｌ以下であってもよく、０．１ｍｏｌ／Ｌ以下であってもよく、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以下であってもよく、さらには、０．００１ｍｏｌ／Ｌ以下であってもよい。媒体４は電池で用いられる電解液でなくても、問題がない。

媒体４の第一導電部１と第二導電部２間の抵抗値は、１ｋΩ以上であることが好ましく、１０ｋΩ以上であることがより好ましい。

図２は、本発明の実施の形態にかかる、電力変換部の構成を示すブロック図である。図２（Ａ）は、本発明の実施の形態にかかる、昇圧回路の回路図である。昇圧回路又は降圧回路は、機能部３の一例であり、蓄電部を備えている。

図示するように、インダクタＬ、ダイオードＤ、トランジスタＴｒ、及びコンデンサＣが電気的に接続されている。例えば、入力端子Ａ１は、第一導電部１と接続され、入力端子Ａ２は、第二導電部２と接続されている。出力端子Ｂ１及び出力端子Ｂ２は、電力消費部や制御部等と接続されている。なお、制御部は、昇圧回路と、第一導電部１及び第二導電部２との間で、昇圧回路と並列になるように接続されていてもよい。

トランジスタＴｒがＯＮである場合に、入力電圧Ｖ_ＩＮが印加されると、インダクタＬに電気エネルギーが蓄電される。入力電圧Ｖ_ＩＮは、接続点Ｐ_１と接続点Ｐ_２の電位差である。トランジスタＴｒがＯＦＦである場合に、入力電圧Ｖ_ＩＮに由来する電気エネルギーに、インダクタＬに蓄電されたエネルギーが加算され、ダイオードＤを介して出力される。その結果、入力電圧Ｖ_ＩＮよりも接続点Ｐ_３と接続点Ｐ_４の電位差である出力電圧Ｖ_ＯＵＴの方が高い電圧となる。昇圧回路は、入力電圧Ｖ_ＩＮが所定の電圧よりも低い電圧であることを前提にするもので、所定の電圧よりも高い電圧では昇圧制御が実行されないようなものであってもよい。昇圧回路の入力電圧Ｖ_ＩＮは、５ｍＶ以上であることが好ましい。なお、トランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦは、制御部により制御される。

図２（Ｂ）は、本発明の実施の形態にかかる、降圧回路の回路図である。図示するように、トランジスタＴｒ、インダクタＬ、ダイオードＤ、及びコンデンサＣが電気的に接続される。例えば、入力端子Ａ１は、第一導電部１と接続され、入力端子Ａ２は、第二導電部２と接続されている。出力端子Ｂ１及び出力端子Ｂ２は、電力消費部や制御部等と接続されている。なお、制御部は、降圧回路と、第一導電部１及び第二導電部２との間で、降圧回路と並列になるように接続されていてもよい。

トランジスタＴｒがＯＮの場合には、インダクタＬに電気エネルギーが蓄電される。入力電圧Ｖ_ＩＮは、接続点Ｐ_１１と接続点Ｐ_１２の電位差であり、出力電圧Ｖ_ＯＵＴは、接続点Ｐ_１３と接続点Ｐ_１４の電位差である。この場合、入力電圧Ｖ_ＩＮは、出力電圧Ｖ_ＯＵＴとほぼ等しくなる。トランジスタＴｒがＯＦＦとなると、インダクタＬの左端にある接続点Ｐ_１５の電位が接続点Ｐ_１４の電位よりも低くなるため、出力電圧Ｖ_ＯＵＴの方が低い電圧となる。降圧回路は、入力電圧Ｖ_ＩＮが所定の電圧よりも高い電圧であることを前提にするもので、所定の電圧よりも低い電圧では降圧制御が実行されないようなものであってもよい。なお、トランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦは、制御部により制御される。

次に、本発明のセンサの内部インピーダンスの測定方法について説明をする。図３は、本発明の実施の形態にかかる、センサの内部インピーダンスの測定方法を説明するための回路図である。第一導電部１及び第二導電部２の電位差をＶ^１ _ＩＮと定義し、接続点Ｐ_１と接続点Ｐ_２の電位差をＶ^２ _ＩＮと定義することができる。接続点Ｐ_５と接続点Ｐ_６の電位差をＶ^１ _ＯＵＴと定義し、接続点Ｐ_３と接続点Ｐ_４の電位差をＶ^２ _ＯＵＴと定義することができる。本発明のセンサにより発電が行われると、第一導電部１と第二導電部２との間で、起電力Ｖ^１ _ＩＮにより電流Ｉが接続点Ｐ_１と接続点Ｐ_５の方向に流れる。

図３に図示するように、第一導電部１は接続点Ｐ_１にて、第二導電部２は接続点Ｐ_２にて昇圧回路と接続されている。昇圧回路は、インダクタＬ、ダイオードＤ、トランジスタＴｒ、及びコンデンサＣが電気的に接続されている。

図４は、本発明の実施の形態にかかる、センサ内のトランジスタのＯＮ－ＯＦＦを切り替えた場合における、時間と電流Ｉの関係を示す図である。ここで、Ｖ^１ _ＯＵＴとＶ^２ _ＩＮの関係は、インダクタＬに流れる電流ＩとインダクタンスＬ１を用いて、式（１）：Ｖ^１ _ＯＵＴ－Ｖ^２ _ＩＮ＝－Ｌ１×ｄＩ／ｄｔで表すことができる。トランジスタＴｒがＯＮの場合は、Ｖ^１ _ＯＵＴ＝０なので、式（２）：Ｖ^２ _ＩＮ＝Ｌ１×ｄＩ／ｄｔを導き出すことができる。この場合、ｄＩ／ｄｔは正の値であり、時間と共に電流Ｉは増加する。一方で、トランジスタＴｒがＯＦＦの場合は、Ｖ^１ _ＯＵＴ＞Ｖ^２ _ＩＮとなるから、式（１）：Ｖ^１ _ＯＵＴ－Ｖ^２ _ＩＮ＝－Ｌ１×ｄＩ／ｄｔから、ｄＩ／ｄｔは負の値となることが分かる。この場合、時間と共に電流Ｉは減少する。トランジスタＴｒのＯＮとＯＦＦは定期的に繰り返される。

ここで、第一導電部１、第二導電部２及び媒体４を１種の電池として捉えると、起電力Ｖ^１ _ＩＮにより電流Ｉが流れると考えることができる。この場合に、媒体４により起因する内部インピーダンスをＺと定義すると、入力電圧と内部インピーダンスとの関係は、式（３）：Ｖ^１ _ＩＮ＝Ｚ×Ｉ＋Ｖ^２ _ＩＮで表すことができる。

また、トランジスタＴｒがＯＦＦとなっている間（以下、Ｔ_ＯＦＦ期間という）、電流ＩによってコンデンサＣに電荷Ｑがチャージされる。Ｔ_ＯＦＦ期間中に、接続点Ｐ_３において上昇した電圧をΔＶとし、コンデンサＣのコンデンサ容量をＣ１とすると、式（４）：Ｑ＝∫Ｉｄｔ＝Ｃ１×ΔＶが成立する。

式（２）と式（３）から、Ｖ^１ _ＩＮ＝Ｌ１×ｄＩ／ｄｔ＋Ｚ×Ｉが導きだされる。この方程式を解くと、Ａを積分定数として、式（５）：Ｉ（ｔ）＝Ｖ^１ _ＩＮ／Ｚ＋Ａ×ｅ^{（－Ｚ／Ｌ１×ｔ）}が導き出される。トランジスタＴｒがＯＦＦからＯＮに切り替わった時間をｔ＝０とした場合、図４から明らかなように、ｔ＝０の時、電流Ｉはゼロである。そこで、ｔ＝０、Ｉ＝０を式（５）に代入すると、Ａ＝－Ｖ^１ _ＩＮ／Ｚの関係が成立することが分かる。このＡ＝－Ｖ^１ _ＩＮ／Ｚを式（５）に代入すると、式（６）：Ｉ（ｔ）＝Ｖ^１ _ＩＮ／Ｚ×（１－ｅ^{（－Ｚ／Ｌ１×ｔ）}）を導きだすことができる。トランジスタＴｒがＯＮとなっている間（以下、Ｔ_ｏｎ期間という）の電流Ｉは、式（６）より算出できる。トランジスタＴｒがＯＮになっている時間を十分にとると、電流Ｉの最大値はＶ^１ _ＩＮ／Ｚとなる。

Ｔ_ｏｎ期間が終了し、Ｔ_ｏｆｆ期間が開始した時（つまり、トランジスタＴｒがＯＦＦからＯＮに切り替わってから時間Ｔ１が経過した時）における電流Ｉは、式（６）にｔ＝Ｔ１を代入することにより算出することができる。これは、図４からもわかるように、電流Ｉには、連続性があるためである。（１－ｅ^{（－Ｚ／Ｌ１×Ｔ１）}）＝Ｋ（定数）と置き換えると、ｔ＝Ｔ１における電流Ｉは、Ｉ（Ｔ１）＝Ｖ^１ _ＩＮ／Ｚ×（１－ｅ^{（－Ｚ／Ｌ１×Ｔ１）}）＝Ｋ×Ｖ^１ _ＩＮ／Ｚで表すことができる。なお、Ｋは０≦Ｋ＜１の関係を満たし、Ｚ／Ｌ１×Ｔ１の値が十分に大きくなると、Ｋは１に近似することができる。

次に、式（１）と式（３）により、式（７）：Ｌ１×ｄＩ／ｄｔ＋Ｚ×Ｉ＝Ｖ^１ _ＩＮ－Ｖ^１ _ＯＵＴを導きだすことができる。さらに、式（４）より、Ｖ^２ _ＯＵＴは、∫Ｉｄｔ／Ｃ１＋Ｖ_{ｓｔａｒｔ}で表すことができる。ここで、Ｖ_{ｓｔａｒｔ}は、Ｔ_ｏｆｆ期間の開始時（ｔ＝Ｔ１）のコンデンサＣの電圧であり、定数である。ダイオードＤの閾値電圧をＶ_ｆとすれば、式（８）：Ｖ^１ _ＯＵＴ＝Ｖ^２ _ＯＵＴ＋Ｖ_ｆ＝∫Ｉｄｔ／Ｃ１＋Ｖ_{ｓｔａｒｔ}＋Ｖ_ｆ＝∫Ｉｄｔ／Ｃ１＋Ｖ´_ｏｕｔを導きだすことができる。なお、ここでＶ´_ｏｕｔ＝Ｖ_{ｓｔａｒｔ}＋Ｖ_ｆは定数である。

さらに、式（７）及び式（８）から、式（９）：∫Ｉｄｔ／Ｃ１＋Ｚ×Ｉ＋Ｌ１×ｄＩ／ｄｔ＝Ｖ^１ _ＩＮ－Ｖ´_ｏｕｔを導きだすことができる。式（９）の微分方程式を解くことで、Ｔ_ｏｆｆ期間の電流Ｉを時間ｔ、コンデンサ容量Ｃ１、内部インピーダンスＺ、インダクタンスＬ１、Ｖ^１ _ＩＮ、Ｖ´_ｏｕｔ、Ｋの関数で表すことができる。Ｔ_ｏｆｆ期間の開始時間をｔ＝０とした場合に、その時の電流Ｉの初期値Ｉ（０）はＩ（０）＝Ｋ×Ｖ^１ _ＩＮ／Ｚである。Ｔ_ｏｆｆ期間が終了した時（つまり、トランジスタＴｒがＯＮからＯＦＦに切り替わってから時間Ｔ２が経過し、電流Ｉがゼロとなった時）、Ｉ（Ｔ２）＝０である。コンデンサ容量Ｃ１、インダクタンスＬ１、Ｖ´_ｏｕｔは定数であり、Ｉ（０）、Ｔ２を測定すれば、Ｖ^１ _ＩＮとＺの値をそれぞれ算出することができる。

Ｚについては、上で述べた方法と異なり、簡易的に求めることも可能である。Ｔ_ｏｆｆ期間中、Ｖ^１ _ＯＵＴは、Ｖ^２ _ＩＮに比べて１０倍ほど大きい電圧であるため、ｄＩ／ｄｔも大きな値となる。この場合、式（４）における∫Ｉｄｔは、図４において三角形Ｓの面積に相当する。従って、式（４）より式（９）：∫Ｉｄｔ＝Ｋ×Ｖ^１ _ＩＮ／Ｚ×Ｔ２／２＝Ｃ１×ΔＶが導きさせる。ここで、Ｔ_ｏｎ時間を十分に長くとればＫ≒１と近似できるから、式（９）にＫ＝１を代入すると、式（１０）：Ｖ^１ _ＩＮ／Ｚ×Ｔ２／２＝Ｃ１×ΔＶが導き出される。Ｃ１は定数であり、Ｔ_ｏｆｆ期間を十分に長くとった時点（電流Ｉが最小値となった時点）でのΔＶ、Ｔ_ｏｆｆ期間を十分に長くとった時点（電流Ｉが最小値となった時点）でのＶ^１ _ＩＮ、Ｔ２（Ｖ^１ _ＯＵＴがＶ^２ _ＩＮと等しくなったときの時間）から、Ｚを算出することができる。なお、Ｔ_ｏｆｆ期間を十分に長くとった時点（電流Ｉが消費された時点）では、Ｖ^１ _ＩＮ＝Ｖ^２ _ＩＮであるため、Ｖ^２ _ＩＮを測定することで、Ｖ^１ _ＩＮを特定することができる。

なお、内部インピーダンスＺの算出は、制御部により実行される。

［センサ装置］
本発明の実施の形態にかかるセンサ装置は、上記構成、及び上記機能を備えるものである。センサ装置は、第一導電部及び第二導電部と、機能部とを備える。また、第一導電部及び機能部は接続されており、第二導電部及び機能部は接続されており、第一導電部及び第二導電部は、互いに非接触である。そして、機能部は、第一導電部及び第二導電部の少なくとも一部が水と接触することで生じた入力電圧により動作する。さらに、後述するように、センサ装置の機能部が動作することで、センサ装置の設置箇所の水位を特定することや、コンピュータ装置に信号、及び情報を送信することなどが可能である。

このように、センサ装置が上記構成、及び上記機能を備えることで、外部から電力の供給を行わなくても、設置箇所となる河川や用水路など（以下、河川等という）の水位が上昇したときには、センサ装置が自動的に動作することが可能である。

また、後述するように、センサ装置の機能部は、水の状態又は性質を検知する検知部を備えていることとしてもよい。そしてセンサ装置の機能部は、検知部により得た情報を、コンピュータ装置に送信することとしてもよい。

図５は、本発明の実施の形態にかかる、センサ装置の外観を表す図である。図５に表すように、センサ装置の外観には、センサ装置の長手方向に対して垂直に、２色以上の彩色が施されていることとしてもよい。図５（Ａ）～（Ｃ）では、センサ装置の長手方向に対して垂直に、２色の彩色が施されている。センサ装置には、２色以上であれば何種類の、また、何色の彩色が施されていてもよく、適宜設計可能である。

センサ装置は、センサ装置の長手方向が、河川等の水面と垂直になるよう設置されることが好ましい。

このように、センサ装置の外観に、センサ装置の長手方向に対して垂直に、２色以上の彩色が施され、センサ装置の長手方向が、河川等の水面と垂直になるよう設置されることで、センサ装置の外観に施された彩色によって、河川等の水位がどれくらいかを、視覚的に把握しやすくなる。

また、センサ装置は、機能部が上側に、第一導電部及び第二導電部が下側になるよう設置されることが好ましい。

図５（Ａ）は、第一導電部１、及び第二導電部２を１対備える、センサ装置１０の外観を表している。センサ装置１０は、第一導電部１、及び第二導電部２を１対と、機能部３を備えている。また、センサ装置１０は、センサ装置１０の一部を、被覆部材１５に被覆されている。さらに、被覆部材１５には、センサ装置１０を設置箇所に設置するための孔１６が設けられている。被覆部材１５の素材、形状などは特に限定されず、適宜設計可能である。また、孔１６の数、形状、位置などは特に限定されず、適宜設計可能である。

図５（Ｂ）は、第一導電部１、及び第二導電部２を２対備える、センサ装置１１の外観を表している。また、図５（Ｄ）は、センサ装置１１の第一導電部１、及び第二導電部２が目視できるよう、被覆部材１５を外したときのセンサ装置１１の外観を表している。

図５（Ｄ）に表すように、センサ装置１１は、第一導電部１、及び第二導電部２を２対と、機能部３を備えている。そして、１の対の第一導電部及び第二導電部と、他の対の第一導電部及び第二導電部の長さは、異なるものである。図５（Ｄ）では、第一導電部１ａと第二導電部２ａ、第一導電部１ｂと第二導電部２ｂが、それぞれ対になっている。また、第一導電部１ａと第二導電部２ａの対の長さと、第一導電部１ｂと第二導電部２ｂの対の長さは、異なるものである。

センサ装置１１は、機能部３を、第一導電部１、及び第二導電部２の対の数と同じ数、備えることとしてもよい。つまり、この場合は、機能部３を２つ備えることとしてもよい。そして、機能部３は、どちらかの第一導電部１、及び第二導電部２の対と接続されており、どちらの第一導電部１、及び第二導電部２の対が水と接触したかを識別できることとしてもよい。この場合、機能部３ごとに識別番号が付されており、識別番号によって、どちらの第一導電部１、及び第二導電部２の対が水と接触したかを識別できることとしてもよい。

あるいは、センサ装置１１は、機能部３を１つ備えることとしてもよい。また、１つの機能部３において、どちらの第一導電部１、及び第二導電部２の対が水と接触したかを識別できることとしてもよい。この場合、第一導電部１、及び第二導電部２の対ごとに識別番号が付されており、識別番号によって、どちらの第一導電部１、及び第二導電部２の対が水と接触したかを識別できることとしてもよい。

また、図５（Ｂ）に表すように、センサ装置１１は、センサ装置１１の全部を、被覆部材１５に被覆されている。さらに、被覆部材１５には、センサ装置１１を設置箇所に設置するための孔１６が設けられている。被覆部材１５の素材、形状などは特に限定されず、適宜設計可能である。また、孔１６の数、形状、位置などは特に限定されず、適宜設計可能である。

このように、センサ装置が、センサ装置の一部又は全部を被覆する被覆部材を備え、被覆部材に、センサ装置を設置箇所に設置するための孔が設けられていることで、センサ装置を橋桁、堤防、用水路の壁面などに設置することが容易となる。

図５（Ｃ）は、第一導電部１、及び第二導電部２を２対と、支柱１７を備える、センサ装置１２の外観を表している。また、図５（Ｅ）は、センサ装置１２の第一導電部１、及び第二導電部２が目視できるよう、被覆部材１５を外したときのセンサ装置１３の外観を表している。

センサ装置１２は、第一導電部１、及び第二導電部２を２対と、機能部３を備えている。そして、１の対の第一導電部及び第二導電部と、他の対の第一導電部及び第二導電部の長さは、異なるものである。ただし、第二導電部２ｂは、センサ装置１２の支柱１７を挟んで、第一導電部１ａと反対の面に備えられているため、図５（Ｅ）には表されていない。図５（Ｅ）では、第一導電部１ａと第二導電部２ａ、第一導電部１ｂと第二導電部２ｂが、それぞれ対になっている。また、第一導電部１ａと第二導電部２ａの対の長さと、第一導電部１ｂと第二導電部２ｂの対の長さは、異なるものである。

センサ装置１２は、機能部３を、第一導電部１、及び第二導電部２の対の数と同じ数、備えることとしてもよい。つまり、この場合は、機能部３を２つ備えることとしてもよい。そして、機能部３は、どちらかの第一導電部１、及び第二導電部２の対と接続されており、どちらの第一導電部１、及び第二導電部２の対が水と接触したかを識別できることとしてもよい。この場合、機能部３ごとに識別番号が付されており、識別番号によって、どちらの第一導電部１、及び第二導電部２の対が水と接触したかを識別できることとしてもよい。

あるいは、センサ装置１２は、機能部３を１つ備えることとしてもよい。また、１つの機能部３において、どちらの第一導電部１、及び第二導電部２の対が水と接触したかを識別できることとしてもよい。この場合、第一導電部１、及び第二導電部２の対ごとに識別番号が付されており、識別番号によって、どちらの第一導電部１、及び第二導電部２の対が水と接触したかを識別できることとしてもよい。

図５（Ｃ）に表すように、センサ装置１２は、センサ装置１２の一部を、被覆部材１５に被覆されている。被覆部材１５の素材、形状などは特に限定されず、適宜設計可能である。

また、図５（Ｃ）に表すように、センサ装置１２は、支柱１７を備えている。支柱１７の素材、形状などは特に限定されず、適宜設計可能である。センサ装置１２は、支柱１７を備えているため、河川敷などの地中に支柱１７を埋めるなどの方法で、地面に垂直に設置することが容易である。

なお、センサ装置は、第一導電部１、及び第二導電部２を２対以上備えるものであってもよい。２対以上とは、例えば、３対でも、４対でもよい。また、１の対の第一導電部及び第二導電部と、他の対の第一導電部及び第二導電部の長さが異なることが好ましい。

なお、センサが第一導電部、及び第二導電部を３対以上備える場合、全ての導電部の対の長さが異なっていることとしてもよく、少なくとも１つの導電部の対の長さが異なっていていることとしてもよい。

また、センサ装置が、第一導電部及び第二導電部を２対以上備える場合には、後述するように、機能部が、少なくとも一部が水と接触した第一導電部及び第二導電部の対を識別することが好ましい。

このように、センサ装置が、第一導電部及び第二導電部を２対以上備えることで、河川等の水位の上昇を、段階的に検知することが可能となる。

図５では３種類のセンサ装置の外観の例を挙げたが、センサ装置の外観は、適宜設計可能である。つまり、センサ装置の第一導電部、及び第二導電部の対の数、機能部の数、被覆部の形状、彩色、支柱の有無、センサ装置の長さ、センサ装置の第一導電部、及び第二導電部の長さなどは、適宜設計可能である。

例えば、センサ装置の外観は、全体として、パイプやタイルなどの、建造物などの部品のように見えるものであってもよい。図６は、本発明の実施の形態にかかる、センサ装置の外観を表す図である。図６（Ａ）は、センサ装置の外観がパイプのように見えるものである。また、図６（Ｂ）は、センサ装置の外観がタイルのように見えるものである。

図６（Ａ）に表すように、センサ装置１３は、円筒状本体１８を有している。そして、センサ装置１３は、本体である円筒の内部表面上にシート状の第一導電部１及び第二導電部２を備えている。また、図示するように、センサ装置１３の円筒の内部表面上には、機能部３が備えられていることとしてもよい。図６（Ａ）では、センサ装置１３は、第一導電部１及び第二導電部２を２対備えている。図６（Ａ）では、第一導電部１ａと第二導電部２ａ、第一導電部１ｂと第二導電部２ｂが、それぞれ対になっている。

センサ装置１３は、円筒状本体１８を有しているため、排水管などの配管に接続することができる。センサ装置１３を配管に接続する際には、一般的に用いられる配管の接続用の部品を用いることとしてもよい。また、センサ装置１３を配管に接続したときには、センサ装置１３の内径が、接続した配管の内径と等しくなることが好ましい。

このように、センサ装置が円筒状本体を有し、円筒の内部表面上にシート状の第一導電部及び第二導電部を備えることで、センサ装置を配管に接続し、配管内の水位の上昇を検知することが可能となる。また、通常は水が流れている配管に、水が流れなくなったことを感知することも可能となる。配管に水が流れなくなったことを感知した場合には、配管に、詰まりや破損が生じているなど、何らかの異常が発生した可能性があることが分かる。

図６（Ｂ）に表すように、センサ装置１４は、タイル状本体１９を有している。そして、センサ装置１４は、本体であるタイルの平面上にシート状の第一導電部１及び第二導電部２を備えている。また、図示するように、センサ装置１４のタイルの内部には、機能部３が備えられていることとしてもよい。図６（Ｂ）では、センサ装置１４は、第一導電部１及び第二導電部２を３対備えている。図６（Ｂ）では、第一導電部１ａと第二導電部２ａ、第一導電部１ｂと第二導電部２ｂ、第一導電部１ｃと第二導電部２ｃが、それぞれ対になっている。

センサ装置１４は、タイル状本体１９を有しているため、橋桁、堤防、及び用水路の壁面以外にも、様々な場所に設置することが容易である。例えば、センサ装置１４は、家屋の軒下や家屋の壁などの、市中にも、設置することが容易である。

センサ装置１４を設置する際には、第一導電部１及び第二導電部２の長手方向が、河川等の水面や、地面と垂直になるよう設置されることとしてもよい。センサ装置１４が第一導電部１及び第二導電部２を２対以上備え、第一導電部１及び第二導電部２の長手方向が、河川等の水面や、地面と垂直になるよう設置されることで、河川等の水面が上昇したとき、あるいは地面の浸水の水面が上昇したときに、第一導電部１及び第二導電部２が水と接触する面積が多くなり、多くの電圧を発生させることが可能となる。

あるいは、センサ装置１４を設置する際には、第一導電部１及び第二導電部２の長手方向が、河川等の水面や、地面と平行になるよう設置されることとしてもよい。センサ装置１４が第一導電部１及び第二導電部２を２対以上備え、第一導電部１及び第二導電部２の長手方向が、河川等の水面や、地面と平行になるよう設置されることで、河川等の水面が上昇したとき、あるいは地面の浸水の水面が上昇したときに、水面の上昇を段階的に検知することが可能となる。

このように、センサ装置がタイル状本体を有し、タイルの平面上にシート状の第一導電部及び第二導電部を備えることで、センサ装置を様々な場所に設置し、様々な場所の浸水の状況を検知することが容易となる。

［センサシステム］
本発明の実施の形態にかかるセンサシステムは、上記センサを活用したセンサシステムである。センサシステムは、上記センサを少なくとも１つ以上備えるものである。また、センサは、上記構成、及び機能を備えるものである。

（センサシステムの第一の実施の形態）
本発明の第一の実施の形態にかかるセンサシステムは、上記センサを備えるものである。また、センサは、上記構成、及び上記機能を備えるものである。ここでは、センサシステムは、上記センサ装置１０を備えることとする。センサ装置１０は、第一導電部、及び第二導電部を１対備えるものである。

図７は、本発明の実施の形態にかかる、センサの設置例を示す図である。

本発明のセンサシステムにおいては、図７（Ａ）に図示するように、センサを河川の上流から下流にかけて、複数設置することが好ましい。図７（Ａ）において、〇の付されている箇所が、センサの設置されている箇所を表している。図７（Ａ）では、河川２０の上流から下流にかけて、センサ装置１０が複数設置されている。

センサは、センサの長手方向が、河川の水面と垂直になるよう設置されることが好ましい。さらに、センサは、機能部３が上側に、第一導電部１及び第二導電部２が下側になるよう設置されることが好ましい。

センサの機能部３は、第一導電部１及び第二導電部２の少なくとも一部が水に接触することで生じた入力電圧により動作する。そして、センサの機能部３が動作することで、センサの通信部から、コンピュータ装置に信号が送信される。コンピュータ装置は、受信した信号に対応するセンサの設置箇所の水位を特定する。

ここで、コンピュータ装置は、通信部、及び制御部を備えるコンピュータ装置であれば特に限定されないが、例えば、サーバ装置、デスクトップ型・ノート型のパーソナルコンピュータ、タブレット型端末、スマートフォン、従来型の携帯電話などが挙げられる。コンピュータ装置が、デスクトップ型・ノート型のパーソナルコンピュータ、タブレット型端末、スマートフォン、従来型の携帯電話など（以下、端末装置という）の場合は、本発明のセンサシステムを利用するための専用のアプリケーション（以下、センサシステムアプリという）がインストールされていることが好ましい。

また、コンピュータ装置は記憶部を備えることが好ましい。そして、コンピュータ装置の記憶部には、センサの設置箇所ごとの、センサが動作するときの河川等の水位（以下、第一の実施の形態において、警戒水位という）に関する情報が記憶されていることが好ましい。コンピュータ装置に、センサの設置箇所ごとの警戒水位に関する情報が記憶されていることで、受信した信号に対応するセンサの設置箇所の水位を特定することが容易となる。

コンピュータ装置において、受信した信号に対応するセンサを識別できることとしてもよい。例えば、センサに、それぞれを識別するための識別番号が付されており、センサからコンピュータ装置に信号が送信されるときには、識別番号に関する情報も送信されることとしてもよい。そして、コンピュータ装置において、受信した識別番号に関する情報を基に、受信した信号がどのセンサに対応するのかを特定できることとしてもよい。また、コンピュータ装置には、センサの識別番号に関連付けて、それぞれのセンサの設置箇所に関する情報、及びそれぞれのセンサの設置箇所の警戒水位に関する情報が記憶されていることとしてもよい。

例えば、降雨などにより、図７（Ａ）のセンサ装置１０ａの設置箇所の河川２０の水位が上昇し、センサ装置１０ａの第一導電部１及び第二導電部２が河川２０の水に接触すると、センサ装置１０ａが動作し、コンピュータ装置に信号が送信される。そして、コンピュータ装置において、センサ装置１０ａの設置箇所の水位は、センサ装置１０ａの設置箇所の警戒水位に達していると特定される。

なお、センサの第一導電部１及び第二導電部２が水に接触していない状態から、水に接触した状態になったときに信号が送信されることとしてもよく、センサの第一導電部１及び第二導電部２が水に接触している間は継続的に信号が送信されることとしてもよい。

継続的に、とは、時間的に連続して、あるいは、一定の間隔で、という意味に限られない。例えば、センサの第一導電部１及び第二導電部２からの電力の供給状況に応じて、異なる頻度で信号が送信されることとしてもよい。

センサの第一導電部１及び第二導電部２が水に接触している間は継続的に信号が送信されることで、センサの設置箇所の河川の水位が警戒水位以上であるか否かを、継続的に特定することができる。

このように、センサが、第一導電部及び第二導電部と、機能部とを備え、機能部が、第一導電部及び第二導電部の少なくとも一部が水と接触することで生じた入力電圧により動作し、コンピュータ装置に信号を送信することで、人による監視や外部からの電力の供給を行わなくても、センサの設置箇所となる河川等の水位が上昇したときには、該センサの設置箇所の水位が上昇したことを検知することが可能である。

また、このように、コンピュータ装置が、受信した信号に対応するセンサの設置箇所の水位を特定する水位特定手段を備えることで、センサの設置箇所となる河川等の水位が上昇したときには、該センサの設置箇所の水位を特定することが可能である。

あるいは、水位の特定をセンサの機能部３において行うこととしてもよい。この場合、センサの機能部３は、第一導電部１及び第二導電部２の少なくとも一部が水に接触することで生じた入力電圧により動作し、センサの設置箇所の水位を特定する。そして、センサの通信部から、コンピュータ装置に信号が送信される。

水位の特定をセンサの機能部において行う場合には、センサが記憶部、制御部、及び通信部を備えていることとしてもよい。そして、センサの記憶部に、該センサの設置箇所の警戒水位に関する情報が記憶されており、センサの制御部が、該センサの設置箇所の水位を特定することとしてもよい。さらに、センサの通信部は、信号と共に、特定された該センサの設置箇所の水位に関する情報を送信することとしてもよい。

また、この場合も、コンピュータ装置において、受信した信号に対応するセンサを識別できることとしてもよい。例えば、前述のように、センサに識別番号が付されており、識別番号を基に、受信した信号がどのセンサに対応するのかを特定できることとしてもよい。

さらに、センサの第一導電部１及び第二導電部２が水に接触していない状態から、水に接触した状態になったときに信号、及び特定された該センサの設置箇所の水位に関する情報が送信されることとしてもよく、センサの第一導電部１及び第二導電部２が水に接触している間は継続的に信号、及び特定された該センサの設置箇所の水位に関する情報が送信されることとしてもよい。

継続的に、とは、前述のように、時間的に連続して、あるいは、一定の間隔で、という意味に限られない。例えば、センサの第一導電部１及び第二導電部２からの電力の供給状況に応じて、異なる頻度で信号が送信されることとしてもよい。

このように、センサが、第一導電部及び第二導電部と、機能部とを備え、機能部が、第一導電部及び第二導電部の少なくとも一部が水と接触することで生じた入力電圧により動作し、センサの設置箇所の水位を特定し、コンピュータ装置に信号を送信することで、人による監視や外部からの電力の供給を行わなくても、センサの設置箇所となる河川等の水位が上昇したときには、該センサの設置箇所の水位を特定することが可能である。

図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のセンサ装置１０ａとセンサ装置１０ｂの設置箇所の、河川２０の水面と垂直の方向における断面図である。センサ装置１０ａ、及びセンサ装置１０ｂは、河川の堤防に設置されている。そして、センサ装置１０ａは、センサ装置１０ｂよりも上流に設置されている。河川の水は上流から下流に流れていくため、河川の上流の水位が上昇した場合には、その後、下流の水位が上昇する可能性がある。

そのため、センサ装置１０ａの設置箇所の河川２０の水位が警戒水位に達し、センサ装置１０ａからコンピュータ装置へ信号が送信されたときには、コンピュータ装置において、センサ装置１０ａの設置箇所の河川２０の水位に応じて、センサ装置１０ａの設置箇所よりも下流の水位が上昇すると予測する。

例えば、センサ装置１０ａの設置箇所の水位が所定の値以上である場合に、コンピュータ装置において、センサ装置１０ａの設置箇所よりも下流の水位が上昇すると予測することとしてもよい。このとき、センサ装置１０ａの下流であり、かつ最寄りである、センサ装置１０ｂの設置箇所の水位が上昇すると予測されることとしてもよく、センサ装置１０ａの下流であり、かつ所定の範囲内に設置されているセンサの設置箇所の水位が上昇すると予測されることとしてもよく、センサ装置１０ａの下流に設置されている全てのセンサの設置箇所の水位が上昇すると予測されることとしてもよい。

あるいは、センサ装置１０ａの設置箇所の水位、及び、センサ装置１０ａの設置箇所とセンサ装置１０ｂの設置箇所の勾配に応じて、センサ装置１０ａの設置箇所よりも下流の水位が上昇すると予測することとしてもよい。例えば、センサ装置１０ａの設置箇所の水位が所定の値以上であり、かつ、センサ装置１０ａの設置箇所とセンサ装置１０ｂの設置箇所の勾配が所定の値以上である場合に、センサ装置１０ａの設置箇所よりも下流の水位が上昇すると予測することとしてもよい。

また、センサ装置の設置箇所の水位、センサ装置の設置箇所の間の勾配以外にも、後述するセンサの設置箇所間の流水速度などの、様々な情報に応じて、下流の水位が上昇すると予測することとしてもよい。

このように、センサシステムが２つ以上のセンサを備え、コンピュータ装置が、受信した信号に対応するセンサの設置箇所の水位に応じて、該センサの設置箇所の下流の水位が上昇すると予測する水位上昇予測手段を備えることで、実際に下流域の水位が上昇する前に、下流域の水位が上昇すると予測することができる。つまり、下流域に実際に洪水の被害が発生する前に、下流域の住民が避難することが可能となる。

また、図７（Ｂ）において、センサ装置１０ａの設置箇所の河川２０が警戒水位に達した後に、センサ装置１０ｂの設置箇所の河川２０が警戒水位に達した場合には、コンピュータ装置において、センサ装置１０ａとセンサ装置１０ｂの設置箇所の水位の情報を基に、センサ装置１０ａとセンサ装置１０ｂの設置箇所間の流水速度を算出することができる。

具体的には、センサ装置１０ａとセンサ装置１０ｂの設置箇所の水位に関する情報、センサ装置１０ａとセンサ装置１０ｂの設置箇所の間の距離に関する情報、センサ装置１０ａとセンサ装置１０ｂのそれぞれから信号を受信した時間の差に関する情報、センサ装置１０ａとセンサ装置１０ｂの設置箇所の間の降雨量に関する情報、及び、センサ装置１０ａとセンサ装置１０ｂの設置箇所の間の水の損失量に関する情報などを基に、センサ装置１０ａとセンサ装置１０ｂの設置箇所の間の流水速度を算出することができる。

例えば、センサ装置１０ａとセンサ装置１０ｂの設置箇所の警戒水位が同じ値であり、センサ装置１０ａとセンサ装置１０ｂの設置箇所の間において降雨がなく、水の損失がない場合には、センサ装置１０ａとセンサ装置１０ｂの設置箇所の間の距離を、センサ装置１０ａとセンサ装置１０ｂのそれぞれから信号を受信した時間の差で除することで、センサ装置１０ａとセンサ装置１０ｂの設置箇所の間の流水速度を算出することができる。

この場合、コンピュータ装置において、センサの設置箇所の間の降雨量に関する情報、及び、センサの設置箇所の間の水の損失量に関する情報が記憶されていることが好ましい。

センサの設置箇所の間の流水速度が上昇している場合には、センサの下流域の水位の上昇が、より早く起こることが予測される。

このように、センサシステムが、２つ以上のセンサを備え、コンピュータ装置が、受信した信号に対応するセンサの設置箇所の水位の情報を基に、該センサの設置箇所間の流水速度を算出する流水速度算出手段を備えることで、該センサの設置箇所よりも下流域の水位の上昇を、より正確に予測することができる。

図７（Ｃ）は、図７（Ａ）のセンサ装置１０ｃとセンサ装置１０ｄの設置箇所の、河川２０の水面と垂直の方向における断面図である。センサ装置１０ｃ、及びセンサ装置１０ｄは、河川２０の同じ位置の、堤防の両岸に設置されている。そして、センサ装置１０ｃは、河川２０のカーブの内側に、センサ装置１０ｄは、河川２０のカーブの外側に設置されている。

河川がカーブしている場合、河川の流水速度によっては、河川のカーブの外側の水位は、河川のカーブの内側の水位よりも高くなる可能性がある。そのため、図７（Ｃ）に図示するように、センサ装置１０ｄの設置箇所は警戒水位に達しているが、センサ装置１０ｃの設置箇所は警戒水位に達していないような場合が起こりうる。このような場合には、コンピュータ装置において、センサ装置１０ｃ、及びセンサ装置１０ｄの設置箇所の河川２０の両岸の水位に差があると判定される。

センサの設置箇所の河川の両岸の水位に差があると判定された場合には、該センサの設置箇所の河川の流水速度が加速している可能性が高く、また、河川の外側に洪水が発生する可能性が高いことが分かる。

このように、センサシステムが、河川の同じ位置の両岸に各１つ以上のセンサを備え、コンピュータ装置が、該両岸の水位に差があるかを判定する水位差判定手段を備えることで、センサの設置箇所の河川の流水速度が加速している可能性が高いことや、河川の外側に洪水が発生する可能性が高いことが分かる。そして、河川の外側の住民は、河川の内側の住民よりも優先的に避難するべきだということが判断できる。

本発明のセンサシステムにおいて、コンピュータ装置が信号を受信したときには、受信した信号に関する情報を出力することとしてもよい。

例えば、コンピュータ装置がサーバ装置である場合には、サーバ装置から、端末装置に、受信した信号に関する情報を送信することとしてもよい。そして、端末装置において、信号を受信したことを通知する音声が出力されることとしてもよく、信号を受信したことを通知する画面が表示されることとしてもよく、受信した信号に関する情報が表示されることとしてもよい。

あるいは、コンピュータ装置が端末装置である場合には、端末装置において、信号を受信したことを通知する音声が出力されることとしてもよく、信号を受信したことを通知する画面が表示されることとしてもよく、受信した信号に関する情報が表示されることとしてもよい。

受信した信号に関する情報には、センサから信号を受信したことに関する情報、受信した信号に対応するセンサの設置箇所に関する情報、該センサの設置箇所の水位に関する情報、水位上昇予測手段によって水位が上昇すると予測された流域に関する情報、流水速度算出手段によって算出された流水速度に関する情報、水位差判定手段により両岸の水位に差があると判定された箇所であるかに関する情報などが含まれることとしてもよい。また、受信した信号に関する情報には、後述するような、水位上昇速度算出手段によって算出された水位が上昇する速度に関する情報などが含まれることとしてもよい。

このように、コンピュータ装置が、受信した信号に関する情報を出力する出力手段を備えることで、受信した信号に対応するセンサの設置箇所における河川の状況を、容易に把握することが可能となる。

センサシステムの第一の実施の形態においては、センサシステムは、センサ装置１０を備えることとしたが、センサ装置１０とは異なる、他のセンサを備えることとしてもよい。センサ装置１０とは異なる、他のセンサとは、例えば、第一導電部、及び第二導電部を２対以上備えるセンサでも、被覆部材にセンサ装置を設置箇所に設置するための孔が設けられていないセンサでもよい。あるいは、センサ装置１０とは異なる、他のセンサとは、例えば、円筒状本体を有するセンサでも、タイル状本体を有するセンサでもよい。

また、後述するように、センサシステムが、第一導電部、及び第二導電部を２対以上備えるセンサ、及び／又はセンサの内部インピーダンス及び／又は電圧に関する情報を送信するセンサを備える場合には、コンピュータ装置において、センサの設置箇所の水位が上昇する速度を算出することが可能である。

また、センサシステムの第一の実施の形態においては、センサを河川に複数設置することとしたが、センサを設置する箇所や設置する個数は、これに限定されず、適宜設計可能である。

（センサシステムの第二の実施の形態）
本発明の第二の実施の形態にかかるセンサシステムは、上記センサを備えるものである。また、センサは、上記構成、及び上記機能を備えるものである。ここでは、センサシステムは、センサ装置１１を備えることとする。センサ装置１１は、第一導電部、及び第二導電部を２対備えるものであり、１の対の第一導電部及び第二導電部と、他の対の第一導電部及び第二導電部の長さは、異なるものである。

ここでは、センサ装置１１は、機能部３において、どちらの第一導電部１、及び第二導電部２の対（以下、導電部の対という）が水と接触したかを識別できることとする。水と接触した導電部の対を識別する方法は、特に限定されず、適宜設計可能である。例えば、前述のように、導電部の対ごとに識別番号が付されおり、センサからコンピュータ装置に信号が送信されるときには、識別番号に関する情報も送信されることとしてもよい。そして、コンピュータ装置において、受信した識別番号に関する情報を基に、受信した信号がどのセンサ、及び導電部の対に対応するのかを特定できることとしてもよい。以下、第二の実施の形態においては、導電部の対ごとに識別番号が付されていることとする。

センサは、河川等に設置されることが好ましい。また、センサは、センサの長手方向が、河川等の水面と垂直になるよう設置されることが好ましい。さらに、センサは、機能部３が上側に、第一導電部１及び第二導電部２が下側になるよう設置されることが好ましい。

図５（Ｄ）に表すように、センサ装置１１の第一導電部１ａ、及び第二導電部２ａの対（以下、導電部の対ａという）は、第一導電部１ｂ、及び第二導電部２ｂの対（以下、導電部の対ｂという）よりも長いため、センサ装置１１が設置されている河川等の水位が上昇した際には、導電部の対ｂよりも、導電部の対ａの方が早く水に接触することとなる。

センサ装置１１の機能部３は、導電部の対ａの少なくとも一部が河川等の水に接触することで生じた入力電圧により、動作する。そして、センサ装置１１の機能部３が動作することで、センサ装置１１の通信部から、コンピュータ装置に、信号、及び水と接触した導電部の対を識別する情報（この場合は、導電部の対ａの識別番号に関する情報）が送信される。コンピュータ装置は、受信した信号に対応するセンサの設置箇所の水位を特定する。

センサ装置１１が設置されている河川の水位がさらに上昇し、導電部の対ｂの少なくとも一部が水に接触した場合には、センサ装置１１の通信部から、コンピュータ装置に、水と接触した導電部の対を識別する情報（この場合は、導電部の対ｂの識別番号に関する情報）が送信される。そして、コンピュータ装置は、受信した情報に対応するセンサの設置箇所の水位を特定する。

ここで、コンピュータ装置は、通信部、及び制御部を有するコンピュータ装置であれば特に限定されないが、例えば、サーバ装置、端末装置などが挙げられる。コンピュータ装置が、端末装置の場合は、センサシステムアプリがインストールされていることが好ましい。

また、コンピュータ装置は記憶部を備えることが好ましい。そして、コンピュータ装置の記憶部には、センサの設置箇所ごとの、センサの導電部のそれぞれの対が水に接触するときの河川等の水位に関する情報が記憶されていることが好ましい。

例えば、ここでは、センサ装置１１の設置箇所の、導電部の対ａが水に接触するときの河川等の水位（以下、第二の実施の形態において警戒水位という）に関する情報、及び、導電部の対ｂが水に接触するときの河川等の水位（以下、第二の実施の形態において氾濫危険水位という）に関する情報が記憶されていることが好ましい。

コンピュータ装置に、センサの設置箇所ごとの、センサの導電部のそれぞれの対が水に接触するときの河川等の水位に関する情報が記憶されていることで、受信した信号、及び受信した情報に対応するセンサの設置箇所の水位を特定することが容易となる。

あるいは、センサの機能部において、センサの設置箇所の水位の特定が行われることとしてもよい。この場合の水位の特定、及び情報の送信の仕方は、センサシステムの第一の実施の形態の記載を必要な範囲で採用できる。

なお、信号、及び水と接触した導電部の対を識別する情報は、センサの第導電部の対が水に接触していない状態から、水に接触した状態になったときに送信されることとしてもよく、センサの導電部の対が水に接触している間は継続的に送信されることとしてもよい。

継続的に、とは、時間的に連続して、あるいは、一定の間隔で、という意味に限られない。例えば、センサの第一導電部１及び第二導電部２からの電力の供給状況に応じて、異なる頻度で信号、及び水と接触した導電部の対を識別する情報が送信されることとしてもよい。

センサの第一導電部１及び第二導電部２が水に接触している間は継続的に信号、及び水と接触した導電部の対を識別する情報が送信されることで、センサの設置箇所の河川の水位が、警戒水位、又は氾濫危険水位以上であるか否かを、継続的に特定することができる。

このように、センサが、第一導電部及び第二導電部を２対以上備え、機能部が、少なくとも一部が水と接触した第一導電部及び第二導電部の対を識別する情報を、コンピュータ装置に送信することで、センサの設置箇所の水位がどれくらい上昇したかを特定することができる。また、センサの設置箇所の近隣の住民は、河川等が警戒水位に達したときに避難の準備を始め、氾濫危険水位に達したときに実際に避難を始めるなど、河川等の状況に合わせた避難行動を取ることが可能となる。

また、センサの設置箇所の河川等の水位が警戒水位に達した時間、及びその水位の情報と、該センサの設置箇所の河川等の水位が氾濫危険水位に達した時間、及びその水位の情報を基に、コンピュータ装置において、該センサの設置箇所の河川等の水位が上昇する速度が算出されることとしてもよい。

センサの設置箇所の水位が上昇する速度は、例えば、センサの設置箇所の氾濫危険水位と警戒水位の差を、警戒水位から氾濫危険水位まで水位が上昇するのに要した時間で除することで算出することができる。このとき、該センサの設置箇所の降雨量に関する情報や、水の損失量に関する情報なども考慮され、該センサの設置箇所の水位が上昇する速度が算出されることとしてもよい。

このように、コンピュータ装置が、受信した情報と特定された水位の情報を基に、センサの設置箇所の水位が上昇する速度を算出する水位上昇速度算出手段とを備えることで、センサの設置箇所の水位が上昇する速度を特定することができる。センサの設置箇所の水位が上昇する速度が速いほど、センサの設置箇所の近隣の住民は、急いで避難をする必要があることが分かる。

本発明のセンサシステムにおいて、コンピュータ装置が信号を受信したときには、受信した信号に関する情報を出力することとしてもよい。

例えば、コンピュータ装置がサーバ装置である場合には、サーバ装置から、端末装置に、受信した信号に関する情報を送信することとしてもよい。そして、端末装置において、信号を受信したことを通知する音声が出力されることとしてもよく、信号を受信したことを通知する画面が表示されることとしてもよく、受信した信号に関する情報が表示されることとしてもよい。

あるいは、コンピュータ装置が端末装置である場合には、端末装置において、信号を受信したことを通知する音声が出力されることとしてもよく、信号を受信したことを通知する画面が表示されることとしてもよく、受信した信号に関する情報が表示されることとしてもよい。

また、受信した信号に関する情報には、センサから信号を受信したことに関する情報、受信した信号に対応するセンサの設置箇所に関する情報、該センサの設置箇所の水位に関する情報、水位上昇速度算出手段によって算出された水位が上昇する速度に関する情報などが含まれることとしてもよい。

さらに、センサシステムがセンサを２つ以上備える場合には、受信した信号に関する情報には、水位上昇予測手段によって水位が上昇すると予測された流域に関する情報、流水速度算出手段によって算出された流水速度に関する情報、水位差判定手段により両岸の水位に差があると判定された箇所であるかに関する情報などが含まれることとしてもよい。それぞれの情報の算出方法などは、センサシステムの第一の実施の形態の記載を必要な範囲で採用できる。

センサシステムの第二の実施の形態においては、センサシステムは、センサ装置１１を備えることとしたが、センサ装置１１とは異なる、他のセンサを備えることとしてもよい。センサ装置１１とは異なる、他のセンサとは、例えば、第一導電部、及び第二導電部を３対以上備えるセンサでも、被覆部材にセンサ装置を設置箇所に設置するための孔が設けられていないセンサでも、円筒状本体を有するセンサでも、タイル状本体を有するセンサでもよい。また、後述するような、センサの内部インピーダンス及び／又は電圧に関する情報をコンピュータ装置に送信するセンサでもよい。

センサが第一導電部、及び第二導電部を３対以上備える場合、１の対の第一導電部及び第二導電部と、他の対の第一導電部及び第二導電部の長さが異なるものであることが好ましい。また、センサが第一導電部、及び第二導電部を３対以上備える場合、全ての導電部の対の長さが異なっていることとしてもよく、少なくとも１つの導電部の対の長さが異なっていていることとしてもよい。

また、センサシステムの第二の実施の形態において、センサを設置する箇所や設置する個数は、特に限定されず、適宜設計可能である。例えば、センサシステムの第一の実施の形態のように、センサを河川に複数設置することとしてもよい。

（センサシステムの第三の実施の形態）
本発明の第三の実施の形態にかかるセンサシステムは、上記センサを備えるものである。また、センサは、上記構成、及び上記機能を備えるものである。ここでは、センサの制御部によって、該センサの内部インピーダンスＺ、又は、昇圧回路若しくは降圧回路における入力電圧Ｖ_ＩＮ若しくは出力電圧Ｖ_ＯＵＴ（以下、内部インピーダンスＺ等という）が測定され、測定された内部インピーダンスＺ等に関する情報が、コンピュータ装置に送信されることとする。

センサによって測定される入力電圧Ｖ_ＩＮは、例えば、Ｔ_ｏｆｆ期間を十分に長くとり、電流Ｉがゼロになった時点での入力電圧Ｖ^２ _ＩＮであり、センサによって測定される出力電圧Ｖ_ＯＵＴは、例えば、Ｔ_ｏｆｆ期間を十分に長くとり、電流Ｉがゼロになった時点での出力電圧Ｖ^２ _ＯＵＴであってもよい。また、センサによって測定される入力電圧Ｖ_ＩＮは、例えば、Ｔ_ｏｆｆ期間を開始した時点での入力電圧Ｖ^２ _ＩＮであり、センサによって測定される出力電圧Ｖ_ＯＵＴは、例えば、Ｔ_ｏｆｆ期間を開始した時点での出力電圧Ｖ^２ _ＯＵＴであってもよい。Ｔ_ｏｆｆ期間が開始した時の入力電圧Ｖ^２ _ＩＮは、前述の式（３）から明らかなように、インピーダンスＺに依存した値となる。逆に言えば、この入力電圧Ｖ^２ _ＩＮを測定することで、インピーダンスＺを含めた入力電圧の変動を把握することができる。よって、Ｔ_ｏｆｆ期間が開始した時の入力電圧Ｖ^２ _ＩＮは、測定データとして有効である。

センサは、河川等に設置されることが好ましい。また、センサは、センサの長手方向が、河川等の水面と垂直になるよう設置されることが好ましい。さらに、センサは、機能部３が上側に、第一導電部１及び第二導電部２が下側になるよう設置されることが好ましい。

センサの機能部３は、第一導電部１及び第二導電部２の少なくとも一部が河川等の水に接触することで生じた入力電圧により、動作する。そして、センサの機能部３が動作することで、センサの通信部から、コンピュータ装置に、信号、及びセンサの内部インピーダンスＺ等に関する情報が送信される。コンピュータ装置は、受信した信号に対応するセンサの設置箇所の水位を特定する。

センサによって測定される、センサの内部インピーダンスＺ等は、センサの第一導電部１及び第二導電部２が水に接触する面積が変化することで変化する。つまり、センサの設置箇所の河川等の水位が上昇し、センサの第一導電部１及び第二導電部２が水に接触する面積が増えると、センサの内部インピーダンスＺ等も変化する。そして、センサによって測定された、センサの内部インピーダンスＺ等に関する情報は、センサの通信部から、コンピュータ装置に継続的に送信される。

継続的に、とは、時間的に連続して、あるいは、一定の間隔で、という意味に限られない。例えば、センサの第一導電部１及び第二導電部２からの電力の供給状況に応じて、異なる頻度でセンサの内部インピーダンスＺ等に関する情報が送信されることとしてもよい。

なお、信号は、センサの第一導電部１及び第二導電部２が水に接触していない状態から、水に接触した状態になったときに送信されることとしてもよく、センサの第一導電部１及び第二導電部２が水に接触している間は継続的に送信されることとしてもよい。この場合も、継続的に、とは、時間的に連続して、あるいは、一定の間隔で、という意味に限られない。

コンピュータ装置は、通信部、及び制御部を有するコンピュータ装置であれば特に限定されないが、例えば、サーバ装置、端末装置などが挙げられる。コンピュータ装置が端末装置の場合は、センサシステムアプリがインストールされていることが好ましい。

また、コンピュータ装置は記憶部を備えることとしてもよい。そして、センサの内部インピーダンスＺ等と、センサの第一導電部１及び第二導電部２が水に接触する面積との関係は、予め測定され、コンピュータ装置に記憶されていることとしてもよい。センサの内部インピーダンスＺ等と、センサの第一導電部１及び第二導電部２が水に接触する面積との関係が予めコンピュータ装置に記憶されていることで、センサの内部インピーダンスＺ等に関する情報から、センサの第一導電部１及び第二導電部２がどれくらい水に接触しているのかを特定することが容易となる。つまり、センサの内部インピーダンスＺ等に関する情報から、センサの設置箇所の水位を特定することが容易となる。

なお、コンピュータ装置において、受信した信号に対応するセンサを識別できることとしてもよい。例えば、前述のように、センサに識別番号が付されており、識別番号を基に、受信した信号がどのセンサに対応するのかを特定できることとしてもよい。

また、センサの機能部において、センサの設置箇所の水位の特定が行われることとしてもよい。この場合の水位の特定、及び情報の送信の仕方は、センサシステムの第一の実施の形態の記載を必要な範囲で採用できる。

このように、センサの機能部が、第一導電部及び第二導電部の少なくとも一部が水と接触したときに、センサの内部インピーダンス及び／又は電圧に関する情報を、コンピュータ装置に送信することで、センサの設置箇所の水位を継続的に特定することができる。

また、センサの設置箇所の河川等の水位が第一の所定の水位に達した時間、及びその水位の情報と、該センサの設置箇所の河川等の水位が第二の所定の水位に達した時間、及びその水位の情報を基に、コンピュータ装置において、該センサの設置箇所の河川等の水位が上昇する速度が算出されることとしてもよい。その際には、第二の実施の形態に記載された水位が上昇する速度の算出方法を、必要な範囲で採用できる。

さらに、コンピュータ装置が信号を受信したときには、受信した信号に関する情報を出力することとしてもよい。

例えば、コンピュータ装置がサーバ装置である場合には、サーバ装置から、端末装置に、受信した信号に関する情報を送信することとしてもよい。そして、端末装置において、信号を受信したことを通知する音声が出力されることとしてもよく、信号を受信したことを通知する画面が表示されることとしてもよく、受信した信号に関する情報が表示されることとしてもよい。

あるいは、コンピュータ装置が端末装置である場合には、端末装置において、信号を受信したことを通知する音声が出力されることとしてもよく、信号を受信したことを通知する画面が表示されることとしてもよく、受信した信号に関する情報が表示されることとしてもよい。

また、受信した信号に関する情報には、センサから信号を受信したことに関する情報、受信した信号に対応するセンサの設置箇所に関する情報、該センサの設置箇所の水位に関する情報、水位上昇速度算出手段によって算出された水位が上昇する速度に関する情報などが含まれることとしてもよい。

さらに、センサシステムがセンサを２つ以上備える場合には、受信した信号に関する情報には、水位上昇予測手段によって水位が上昇すると予測された流域に関する情報、流水速度算出手段によって算出された流水速度に関する情報、水位差判定手段により両岸の水位に差があると判定された箇所であるかに関する情報などが含まれることとしてもよい。それぞれの情報の算出方法などは、センサシステムの第一の実施の形態の記載を必要な範囲で採用できる。

また、センサシステムの第三の実施の形態において、センサを設置する箇所や設置する個数は、特に限定されず、適宜設計可能である。例えば、センサシステムの第一の実施の形態のように、センサを河川に複数設置することとしてもよい。

さらに、センサシステムの第三の実施の形態において、センサの外観は、特に限定されず、適宜設計可能である。例えば、被覆部材にセンサ装置を設置箇所に設置するための孔が設けられていないセンサでも、円筒状本体を有するセンサでも、タイル状本体を有するセンサでもよい。

（センサシステムの第四の実施の形態）
本発明の第四の実施の形態にかかるセンサシステムは、上記センサを備えるものである。また、センサは、上記構成、及び上記機能を備えるものである。ここでは、センサが、水の状態又は性質を検知する検知部を備え、機能部３が、検知部により得た情報を、コンピュータ装置に送信することとする。検知部は、機能部３に備えられていることとしてもよい。

第四の実施の形態においては、センサは、降雨などがなく、河川等の水位が平常である際に、第一導電部１及び第二導電部２の少なくとも一部が河川等の水に接触するように設置されることが好ましい。

センサの機能部３は、第一導電部１及び第二導電部２の少なくとも一部が河川等の水に接触することで生じた入力電圧により、動作する。そして、センサの機能部３が動作することで、検知部により、第一導電部１及び第二導電部２に接触している水の状態又は性質が検知される。そして、センサの通信部から、コンピュータ装置に、信号、及び、検知された水の状態又は性質に関する情報が送信される。

水の状態又は性質に関する情報には、水の状態や性質を表す各種の数値が含まれることとしてもよい。例えば、水の状態又は性質に関する情報には、水の温度、溶存酸素濃度、塩分濃度、残留塩素濃度、ｐＨ、酸化還元電位（ＯＲＰ）、濁度などが含まれることとしてもよい。

検知された水の状態又は性質に関する情報は、第一導電部１及び第二導電部２の少なくとも一部が河川等の水に接触している間は、継続的にコンピュータ装置に送信されることが好ましい。

継続的に、とは、時間的に連続して、あるいは、一定の間隔で、という意味に限られない。例えば、センサの第一導電部１及び第二導電部２からの電力の供給状況に応じて、異なる頻度で水の状態又は性質に関する情報が送信されることとしてもよい。

また、水の状態又は性質に関する情報に含まれる、水の状態や性質を表す各種の数値が、所定の値と異なる値であった場合には、コンピュータ装置において、水の状態や性質が、異常な状態であると判定されることとしてもよい。そして、水の状態や性質が、異常な状態であると判定された場合には、コンピュータ装置において、水の状態や性質が、異常な状態であることが通知されることとしてもよい。

このように、センサが、水の状態又は性質を検知する検知部を備え、機能部が、検知部により得た情報を、コンピュータ装置に送信することで、外部から電力の供給を行わなくても、センサの設置箇所における河川等の水の状態又は性質を検知することができる。

コンピュータ装置は、通信部、及び制御部を有するコンピュータ装置であれば特に限定されないが、例えば、サーバ装置、端末装置などが挙げられる。コンピュータ装置が端末装置の場合は、センサシステムアプリがインストールされていることが好ましい。

また、コンピュータ装置は記憶部を備えることとしてもよい。そして、記憶部には、センサの設置箇所における河川等の水の状態又は性質に関する情報が記憶されることが好ましい。記憶部にセンサの設置箇所における河川等の水の状態又は性質に関する情報が記憶されることで、センサの設置箇所の河川等の水の状態又は性質を長期的に観測することが可能となる。

さらに、コンピュータ装置において、受信した信号に対応するセンサを識別できることとしてもよい。例えば、前述のように、センサに識別番号が付されており、識別番号を基に、受信した信号がどのセンサに対応するのかを特定できることとしてもよい。

また、第一導電部１及び第二導電部２の少なくとも一部が河川等の水に接触した際には、コンピュータ装置に、信号、及び、水の状態又は性質に関する情報と共に、センサの設置箇所の水位に関する情報、並びに／又は、センサの内部インピーダンス及び／もしくは電圧に関する情報が送信されることとしてもよい。その際には、センサシステムの第一の実施の形態～センサシステムの第三の実施の形態の記載を、必要な範囲で採用できる。

そして、センサシステムがセンサを２つ以上備える場合には、コンピュータ装置において、センサの設置箇所の下流の水位の上昇の予測、センサの設置箇所間の流水速度の算出、両岸の水位に差があるかの判定が行われることとしてもよい。その際には、センサシステムの第一の実施の形態の記載を、必要な範囲で採用できる。

また、センサの設置箇所の河川等の水位が第一の所定の水位に達した時間、及びその水位の情報と、該センサの設置箇所の河川等の水位が第二の所定の水位に達した時間、及びその水位の情報を基に、コンピュータ装置において、該センサの設置箇所の河川等の水位が上昇する速度が算出されることとしてもよい。その際には、センサシステムの第二の実施の形態の記載を、必要な範囲で採用できる。

さらに、コンピュータ装置が水の状態又は性質に関する情報を受信したときには、受信した情報を出力することとしてもよい。情報の出力の方法は、センサシステムの第一の実施の形態～センサシステムの第三の実施の形態の記載を、必要な範囲で採用できる。

また、センサシステムの第四の実施の形態において、センサを設置する箇所や設置する個数は、特に限定されず、適宜設計可能である。例えば、センサシステムの第一の実施の形態のように、センサを河川等に複数設置することとしてもよい。

さらに、センサシステムの第四の実施の形態において、センサの外観は、特に限定されず、適宜設計可能である。例えば、被覆部材にセンサ装置を設置箇所に設置するための孔が設けられていないセンサでも、円筒状本体を有するセンサでも、タイル状本体を有するセンサでもよい。

本発明の実施の形態において、「導電部」とは、例えば、通電可能部材であればよく、材質を問わない。「機能部」とは、例えば、電流を流すことで所定の機能を実行するものをいう。機能は、電気を光や熱等のエネルギーに変換するもの、回路を制御するものであってもよい。

本発明の実施の形態において、「昇圧回路」とは、例えば、入力電圧を昇圧して出力する回路をいう。「降圧回路」とは、例えば、入力電圧を降圧して出力する回路をいう。「導電性ポリマー」とは、例えば、電気伝導性を持つ高分子化合物をいう。「カーボン」とは、例えば、導電性を有する炭素繊維をいう。「一体的に構成」とは、例えば、異なる物体同士を接合させることをいい、より具体的には、接着剤による接着、他の部材を使用した機械的接合、溶接、圧着等、化学的及び／又は物理的な力により接合させることが挙げられる。

［活用例］
以下、本発明の実施の形態にかかる活用例を記載する。本発明はこれらの活用例により何ら限定されるものではない。

本発明の実施の形態にかかるセンサは、外部から電力を供給しなくても動作するため、様々な場所に設置が可能であり、センサの維持にかかる費用も少ない。そのため、橋桁、堤防、及び用水路の壁面以外にも、市中の様々な場所に、センサを複数設置することが容易である。

河川が氾濫した際には、市中に浸水が広がっていく。市中の様々な場所に、センサを複数設置することで、市中の浸水の状況を把握することが可能となる。

例えば、市中の様々な場所に、センサを複数設置し、センサシステムアプリにおいて、センサの設置箇所を、地図上で把握できるように表示することとしてもよい。河川の氾濫などで、センサの第一導電部１及び第二導電部２の少なくとも一部が水に接触した際には、センサから信号が送信される。そして、地図上で、受信した信号に対応するセンサの設置箇所は、浸水していることが分かるように、異なる態様で表示することとしてもよい。

また、センサシステムアプリにおいて、ユーザの現在地から避難所まで、浸水していない経路を検索できることとしてもよい。この場合、センサシステムアプリをインストールしている端末装置には、ＧＰＳが搭載されていることが好ましい。また、経路の検索には、従来公知の方法を用いることができる。

このようなセンサシステムアプリを利用することで、ユーザは、地図上で、市中の浸水の状況をリアルタイムで把握することができる。そして、ユーザは、市中の浸水の状況を確認しながら、浸水していない経路で、避難をすることが可能となる。

あるいは、本発明の実施の形態にかかるセンサから信号が送信された際に、電動式の防水壁や防水板を稼働させることも可能である。

例えば、センサの第一導電部１及び第二導電部２の少なくとも一部が水に接触し、センサからコンピュータ装置に信号が送信された際には、信号を受信したコンピュータ装置が、該センサの周囲に設置された電動式の防水壁や防水板を稼働させることとしてもよい。

このように、センサから信号が送信された際に、電動式の防水壁や防水板を稼働させることで、センサの周囲から、さらに水が広がることを防ぐことができる。

［参考例］
以下、本発明の実施の形態にかかる参考例を記載する。本発明はこれらの参考例により何ら限定されるものではない。

（参考例１）
以下の試験は、常温、常圧で行った。図１に示す、第一導電部１、第二導電部２、機能部３及び媒体４を備える回路を用いた。第一導電部１として、ステンレス製（オーステナイト、ＳＵＳ３０４系）の板状部材（０．５ｍｍ厚、１０ｃｍ×１５ｃｍ）を用い、第二導電部２として、亜鉛メッキ鋼板（鉄）製の板状部材（０．５ｍｍ厚、１０ｃｍ×１５ｃｍ）を用い、第一導電部１、第二導電部２及び機能部３を、それぞれ銅製の導線で接続した。機能部３は、電力消費部、出力電圧変換部、通信部及び制御部を備えている。機能部３の入力インピーダンスは１ｋΩ以上であり、非線形な電流－電圧特性を有するものを用いた。電力消費部には、２ｍＡ以上の電流が流れると点灯するＬＥＤ電球を用いた。出力電圧変換部には図２（Ａ）に示す昇圧回路を用い、図３のようなセンサを構成した。

第一導電部１を、出力電圧変換部の昇圧回路の入力端子Ａ１に接続し、また、昇圧回路の出力端子Ｂ１をＬＥＤ電球に接続した。さらに、第二導電部２を、昇圧回路の入力端子Ａ２に接続し、また、昇圧回路の出力端子Ｂ２を、ＬＥＤ電球の出力端子Ｂ１と接続されている端子とは反対側の端子に接続した。

アクリル製容器（外径１５ｃｍ×１５ｃｍ×１５ｃｍの立方体、内径１４．５ｃｍ）に高さ７．５ｃｍまで、純水（古河薬品工業株式会社製、高純度精製水、温度２５度：媒体４）を入れ、第一導電部１及び第二導電部２を浸してセンサを構築した。第一導電部１及び第二導電部２は非接触であり、第一導電部１及び第二導電部２の距離は１２ｃｍであり、第一導電部１と第二導電部２の板状の平面が平行になるように設置した。

構築したセンサについて、第一導電部１及び第二導電部２との間の電圧を測定した（測定１）。測定には、Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製の３４４０１Ａマルチメーターを使用した。結果を表１に示す。参考例１に示したセンサでは、ＬＥＤ電球は２７０～３３０秒おきに点滅を繰り返した。すなわち、第一導電部１及び／又は第二導電部２から、起電していることを確認できた。

次に、第一導電部１及び第二導電部２を浸し、アクリル製容器（外径１５ｃｍ×１５ｃｍ×１５ｃｍの立方体、内径１４．５ｃｍ）に高さ７．５ｃｍまで、純水（古河薬品工業株式会社製、高純度精製水、温度２５度：媒体４）を入れ、第一導電部１及び第二導電部２を浸した。第一導電部１及び第二導電部２は非接触であり、第一導電部１及び第二導電部２の距離は１２ｃｍであり、第一導電部１と第二導電部２の板状の平面は、平行になるように設置した。そして、第一導電部１及び第二導電部２が、電気的に接続されていない状態とした。そして、３４４０１Ａマルチメーターを用いて、第一導電部１及び第二導電部２との間の電圧を測定した（測定２）。さらに、この状態において、第一導電部１と第二導電部２との間の媒体４の抵抗値を測定した（測定３）。

（参考例２）
媒体４を、土（株式会社プロトリーフ製、観葉植物の土）に変更したこと以外は、参考例１と同様にして、測定１～３を実施した。結果を表１に示す。参考例２に示したセンサでは、ＬＥＤ電球は２１～２３秒おきに、略等間隔に点滅を繰り返した。すなわち、第一導電部１及び／又は第二導電部２から、起電していることを確認できた。

（参考例３）
純水（参考例１のものと同じ）５０ｇに塩（伯方塩業株式会社製、伯方の塩）５ｇを溶かした水溶液に浸したウエスを、媒体４と接触する第一導電部１及び第二導電部２の面に貼り付け、媒体４を砂（トーヨーマテラン株式会社製、粒度ピーク（重量比）が、約０．９ｍｍの珪砂）に変更したこと以外は、参考例１と同様にして、測定１～３を実施した。結果を表１に示す。参考例３に示したセンサでは、ＬＥＤ電球は８０～１００秒おきに点滅を繰り返した。すなわち、第一導電部１及び／又は第二導電部２から、起電していることを確認できた。

（参考例４）
参考例１において、アクリル製容器に、高さ７．５ｃｍまで純水を入れていたところ、高さ１０ｃｍまで純水を追加した。純水を追加することで、前述したセンサの内部インピーダンスの変化を確認できた。また、純水を追加することで、Ｔ_ｏｆｆ期間が開始した時の入力電圧Ｖ^２ _ＩＮの変化を確認できた。なお、内部インピーダンスは、上述した算定方法により算定した。

（参考例５）
参考例２において、土に水を加え、含水率を高くしたところ、前述したセンサの内部インピーダンスの変化を確認できた。また、水を追加することで、Ｔ_ｏｆｆ期間が開始した時の入力電圧Ｖ^２ _ＩＮの変化を確認できた。なお、内部インピーダンスは、上述した算定方法により算定した。

１ 第一導電部、２ 第二導電部、３ 機能部、４ 媒体、１０～１４ センサ装置、１５ 被覆部材、１６ 孔、１７ 支柱、１８ 円筒状本体、１９ タイル状本体、２０ 河川

Claims (20)

1. １つ以上のセンサと、該センサと通信接続が可能なコンピュータ装置とを備えるセンサシステムであって、
   センサが、
   第一導電部及び第二導電部と、
   機能部と
   を備え、
   第一導電部及び機能部は接続されており、
   第二導電部及び機能部は接続されており、
   第一導電部及び第二導電部は、互いに非接触であり、
   機能部が、
   第一導電部及び第二導電部の少なくとも一部が水と接触することで生じた入力電圧により動作し、コンピュータ装置に信号を送信する、
   センサシステム。
2. コンピュータ装置が、
   受信した信号に対応するセンサの設置箇所の水位を特定する水位特定手段
   を備える、
   請求項１に記載のセンサシステム。
3. １つ以上のセンサと、該センサと通信接続が可能なコンピュータ装置とを備えるセンサシステムであって、
   センサが、
   第一導電部及び第二導電部と、
   機能部と
   を備え、
   第一導電部及び機能部は接続されており、
   第二導電部及び機能部は接続されており、
   第一導電部及び第二導電部は、互いに非接触であり、
   機能部が、
   第一導電部及び第二導電部の少なくとも一部が水と接触することで生じた入力電圧により動作し、
   センサの設置箇所の水位を特定し、
   コンピュータ装置に信号を送信する、
   センサシステム。
4. センサが、
   第一導電部及び第二導電部を２対以上備え、
   機能部が、
   少なくとも一部が水と接触した第一導電部及び第二導電部の対を識別する情報を、コンピュータ装置に送信する、
   請求項１～３のいずれかに記載のセンサシステム。
5. 機能部が、
   第一導電部及び第二導電部の少なくとも一部が水と接触したときに、センサの内部インピーダンス及び／又は電圧に関する情報を、コンピュータ装置に送信する、
   請求項１～４のいずれかに記載のセンサシステム。
6. コンピュータ装置が、
   受信した情報と特定された水位の情報を基に、センサの設置箇所の水位が上昇する速度を算出する水位上昇速度算出手段と
   を備える、
   請求項４又は５に記載のセンサシステム。
7. 機能部が、
   昇圧回路又は降圧回路を備える、
   請求項１～６のいずれかに記載のセンサシステム。
8. センサシステムが、
   ２つ以上のセンサを備え、
   コンピュータ装置が、
   受信した信号に対応するセンサの設置箇所の水位に応じて、該センサの設置箇所の下流の水位が上昇すると予測する水位上昇予測手段
   を備える、
   請求項２～７のいずれかに記載のセンサシステム。
9. センサシステムが、
   ２つ以上のセンサを備え、
   コンピュータ装置が、
   受信した信号に対応するセンサの設置箇所の水位の情報を基に、該センサの設置箇所間の流水速度を算出する流水速度算出手段
   を備える、
   請求項２～８のいずれかに記載の洪水予測システム。
10. センサシステムが、
    河川の同じ位置の両岸に各１つ以上のセンサを備え、
    コンピュータ装置が、
    該両岸の水位に差があるかを判定する水位差判定手段
    を備える、
    請求項２～９のいずれかに記載のセンサシステム。
11. コンピュータ装置が、
    受信した信号に関する情報を出力する出力手段
    を備える、
    請求項１～１０のいずれかに記載のセンサシステム。
12. センサが、
    水の状態又は性質を検知する検知部を備え、
    機能部が、
    検知部により得た情報を、コンピュータ装置に送信する、
    請求項１～１１のいずれかに記載のセンサシステム。
13. 第一導電部及び第二導電部と、
    機能部と
    を備え、
    第一導電部及び機能部は接続されており、
    第二導電部及び機能部は接続されており、
    第一導電部及び第二導電部は、互いに非接触であり、
    機能部が、第一導電部及び第二導電部の少なくとも一部が水と接触することで生じた入力電圧により動作する、
    センサ装置。
14. 第一導電部及び第二導電部を２対以上備える、
    請求項１３に記載のセンサ装置。
15. センサ装置の一部又は全部を被覆する被覆部材を備え、
    被覆部材に、
    センサ装置を設置箇所に設置するための孔が設けられている、
    請求項１３又は１４に記載のセンサ装置。
16. センサ装置の外観に、センサ装置の長手方向に対して垂直に、２色以上の彩色が施されている、
    請求項１３～１５のいずれかに記載のセンサ装置。
17. センサ装置が円筒状本体を有し、
    円筒の内部表面上にシート状の第一導電部及び第二導電部を備える、
    請求項１３～１６のいずれかに記載のセンサ装置。
18. センサ装置がタイル状本体を有し、
    タイルの平面上にシート状の第一導電部及び第二導電部を備える、
    請求項１３～１６のいずれかに記載のセンサ装置。
19. １つ以上のセンサと、該センサと通信接続が可能なコンピュータ装置とを備えるセンサシステムにおけるセンシング方法であって、
    センサが、
    第一導電部及び第二導電部と、
    機能部と
    を備え、
    第一導電部及び機能部は接続されており、
    第二導電部及び機能部は接続されており、
    第一導電部及び第二導電部は、互いに非接触であり、
    機能部が、
    第一導電部及び第二導電部の少なくとも一部が水と接触することで生じた入力電圧により動作し、コンピュータ装置に信号を送信する、
    センシング方法。
20. １つ以上のセンサと、該センサと通信接続が可能なコンピュータ装置とを備えるセンサシステムにおけるセンシング方法であって、
    センサが、
    第一導電部及び第二導電部と、
    機能部と
    を備え、
    第一導電部及び機能部は接続されており、
    第二導電部及び機能部は接続されており、
    第一導電部及び第二導電部は、互いに非接触であり、
    機能部が、
    第一導電部及び第二導電部の少なくとも一部が水と接触することで生じた入力電圧により動作し、
    センサの設置箇所の水位を特定し、
    コンピュータ装置に信号を送信する、
    センシング方法。

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