JP2023543039A - 遠隔感知デバイス - Google Patents

Abstract

インフラストラクチャネットワーク内の状態を監視するための遠隔感知システム及びデバイスが提供される。特に、システム及びデバイスは、下水道、雨水インフラストラクチャ、真水インフラストラクチャ、マンホール、捕捉ピット、下水道、又は出口などの民間水インフラストラクチャの構成要素を監視するように構成される。デバイスは、アンテナユニットであって、アンテナユニットから垂下する細長い中空シャフトを有する、アンテナユニットと、パラメータを検出するためのセンサを含む電気的構成要素を収容するための監視ユニットと、を含む。監視ユニットは、シャフトを介してアンテナユニットに取り外し可能に取り付けられ、監視されるインフラストラクチャの構成要素、例えば、マンホールカバー又は蓋に接続される。アンテナユニット及び監視ユニットは、分離した個別の防水構造であり、細長い中空接続シャフトは、アンテナユニットと監視ユニットとの間に通路を獲得しながら、本質的に剛性の接続を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、マンホール、下水道、暴風雨捕捉ピット、レインガーデン、水トラフ、大汚染物質トラップ（gross pollutant trap）、廃棄物タンクなどの水インフラストラクチャ内の状態を監視するための遠隔感知デバイスに関する。より詳細には、１つの好ましい構成は、マンホールカバーと一体化された１つ以上のセンサを含むスマートマンホールカバーのための遠隔感知デバイスに関する。

マンホールカバーは、マンホールの開口部を覆う取り外し可能な蓋である。マンホールカバーを取り外すことにより、マンホール内へのアクセスを提供することができる。マンホール内へのアクセスは、地下インフラストラクチャ及び施設の保守及びサービスのために必要であり得る。

水位、ガスの存在、ガス濃度、温度など、マンホールに関連付けられたパラメータを監視することが有用であり得る。従来は、必要に応じて監視又は測定を行うために、作業者がマンホールカバーを取り外してマンホールに入る必要があった。

しかしながら、マンホールカバーは、典型的には、コンクリート又は鋳造金属などの重い固体材料から作られる。したがって、マンホールカバーを取り外してマンホールを監視することは、困難であることがあり、作業者を負傷させることがある。更に、マンホールに入ることは、毒性物質（例えば、Ｈ２Ｓガス）への曝露のために危険であり得るか、又はマンホールに入ることは、落下の危険を引き起こし得る。

したがって、必要に応じて、マンホール、マンホールカバー、又は他の水インフラストラクチャに関連付けられた情報を遠隔で、すなわち、マンホール又は他の監視場所に行って、マンホールカバーを取り外し、マンホールにアクセスすることなく、取得することが望ましい場合がある。また、過酷で湿った環境で使用するのに適した、堅牢で耐久性のあるスマートマンホールカバーを提供することが望ましい場合がある。

本明細書において、特許明細書及び他の文書を含む外部情報源が言及されている場合、これは概して、本発明の特徴を説明するための文脈を提供する目的のためである。別段の記載がない限り、そのような情報源への言及は、いかなる管轄においても、そのような情報源が先行技術であること、又は当技術分野における共通の一般知識の一部を形成することを認めるものとして解釈されるべきではない。

本明細書の目的では、方法ステップが順番に記載されている場合、その順番を解釈する他の論理的方法がない限り、その順番は、ステップがその順番で時系列的に順序付けられることを必ずしも意味しない。

本発明の目的は、上述の欠点のいくつかを克服するか若しくは少なくとも部分的に改善するか、又は少なくとも公衆に有用な選択肢を提供する遠隔感知デバイスを提供することである。

本発明の別の目的は、上述の欠点のいくつかを克服するか若しくは少なくとも部分的に改善するか、又は少なくとも公衆に有用な選択肢を提供するスマートマンホールカバーを提供することである。

第１の態様によれば、本発明は、広義には、インフラストラクチャネットワーク内の状態を監視するための遠隔感知デバイスを含み、この遠隔感知デバイスは、
アンテナユニットであって、アンテナユニットから垂下する細長い中空シャフトを有する、アンテナユニットと、
パラメータを検出するためのセンサを含む電気的構成要素を収容するための監視ユニットであって、シャフトを介してアンテナユニットに取り外し可能に取り付けられる、監視ユニットと、を備え、
アンテナユニット及び監視ユニットは、分離した個別の防水構造であり、
細長い中空接続シャフトは、監視されているインフラストラクチャの構成要素への本質的に剛性の接続を行う。

別の態様によれば、中空接続シャフトは、本質的に剛性の接続を行うための雄ねじを備える。

別の態様によれば、固定要素のうちの１つは、ねじ山付き中空接続シャフトに関連付けられたナットであり、ナットは、本質的に剛性の接続を形成するように、インフラストラクチャの構成要素に対して係合するための大きい係合表面を有する。

別の態様によれば、ナットは、構成要素に間接的に係合し、デバイスは、１つ以上のワッシャ又はガスケットを含む。

別の態様によれば、中空接続シャフトは、本質的に剛性の接続を形成するように、インフラストラクチャの構成要素に直接接続される。

別の態様によれば、中空接続シャフトの雄ねじは、インフラストラクチャの構成要素に直接係合する。

別の態様によれば、中空接続シャフトは、インフラストラクチャの構成要素に溶接される。

別の態様によれば、中空接続シャフトは、ケーブル接続部を受け入れる。

別の態様によれば、アンテナユニットと監視ユニットとの間に機械的接続部が確立されると同時に、１回の動作で電気的接続部がユニット間に形成される。

別の態様によれば、電気的接続部は、中空の細長いシャフトに組み込まれたプッシュ型電気コネクタである。

別の態様によれば、監視ユニットは、細長いシャフトに取り付けるためのハブを備え、ハブは、中空接続シャフトが通過して接続を形成するために中空接続シャフトを受け入れるための開口部を含む。

別の態様によれば、監視ユニットは、中空接続シャフトの上端と下端との間の領域に位置する。

別の態様によれば、電気的構成要素は、監視ユニットの空洞内に配置され、ハブの周りに半径方向に離間して位置する。

別の態様によれば、監視ユニットは、水が、電気的構成要素を収容する空洞に入ることなく監視ユニットを通過するために、ハブ上に位置する１つ以上の排水ポートを備える。

別の態様によれば、平面図において、監視ユニットは、全体的ハウジング外形：
ａ）ドーナツ、
ｂ）リング、
ｃ）部分リング、
ｄ）馬蹄形、のうちの１つを備える。

別の態様によれば、センサは、
ａ）水位センサ、
ｂ）非接触流量センサ、
ｃ）ガスセンサ、
ｄ）温度センサ、
ｅ）湿気センサ、
ｆ）タンパーセンサ、
ｇ）振動センサ、又は
ｈ）光センサ、のうちの１つである。

別の態様によれば、センサは、レンズを備えるレーダーセンサである。

別の態様によれば、レンズは、監視ユニットのハウジングと一体化される。

別の態様によれば、監視ユニットは、レンズの焦点エリアに水排除領域を備える。

別の態様によれば、水排除領域は、焦点エリアから離れる方向に下方に水を排水するための監視ユニットのハウジング表面上の傾斜部である。

別の態様によれば、監視ユニットに収容された電気的構成要素は、
ａ）コントローラ、
ｂ）無線通信モジュール、
ｃ）電源、のうちの１つ又は組み合わせを備える。

別の態様によれば、全ての電気的構成要素は、１つの監視ユニット内に収容されている。

別の態様によれば、アンテナユニットは、インフラストラクチャの構成要素の平坦な表面に係合するための平坦な基部を備える。

別の態様によれば、アンテナユニットは、ドーム形状などの通行可能な形状を有する。

別の態様によれば、監視ユニットは、上側ハウジング部分及び下側ハウジング部分を備え、上側ハウジング部分は、下向きのシェル外形を備え、下側ハウジング部分は、実質的に平坦な蓋外形を備える。

別の態様によれば、単一のガスケットが、ハウジング部分間の嵌合面を封止するように、上側ハウジング部分と下側ハウジング部分との間に設けられている。

別の態様によれば、本発明は、広義には、スマートマンホールカバーを含み、このスマートマンホールカバーは、
マンホールカバー本体と、
前の条項に記載された遠隔感知デバイスと、を備え、
遠隔感知デバイスは、アンテナユニットがマンホールカバー本体の上面に位置し、監視ユニットがマンホールカバー本体の下面に位置するように、マンホールカバー本体に接続されている。

別の態様によれば、細長いシャフトは、アンテナユニットと監視ユニットとの間の接続のためにマンホールカバー本体の貫通孔を通過する。

別の態様によれば、中空接続シャフトは、貫通孔を通過する長手方向接続軸に沿って延在する。

別の態様によれば、マンホールカバー本体は、監視ユニットを受け入れるための空洞をカバーの下面に備え、監視ユニットは、監視ユニットがマンホールカバー本体の底面より下に突出しないように、空洞の高さより低い高さを有する。

別の態様によれば、接続は、接続部タイプ：
ａ）締結具、
ｂ）ねじ、
ｃ）スナップオン、
ｄ）ツイストフィット、
ｅ）バヨネットマウント、のうちの１つ又は組み合わせを含む。

別の態様によれば、接続部は、アンテナユニットをマンホールカバー本体に最初に接続するための一次締結具と、監視ユニットを接続するための二次締結具とを含む、二重締結具スタックを含む。

別の態様によれば、本発明は、広義には、パラメータを感知する方法を含み、この方法は、
先の条項のいずれかに記載の遠隔感知デバイスを提供することと、
パラメータを監視することと、
遠隔感知デバイスから遠隔受信機にデータを無線通信することと、を含む。

別の態様によれば、この方法は、中空接続シャフトを監視ユニットの開口部に通過させることと、監視ユニットの表面に対して締め付けられたハブ締結具で監視ユニットを固定することと、を更に含む。

別の態様によれば、パラメータは、マンホールに関連付けられ、遠隔感知デバイスは、マンホールカバー本体に接続されて、スマートマンホールカバーを形成する。

別の態様によれば、中空接続シャフトは、マンホールカバー本体の両側のアンテナユニットと監視ユニットとを接続する。

別の態様によれば、この方法は、監視ユニットを固定する前に、アンテナユニットをマンホールカバー本体に固定することを更に含む。

別の態様によれば、この方法は、監視ユニットをマンホールカバー本体の下面で中空接続シャフト上に位置決めすることと、監視ユニットをカバーの底面に向けて及び／又は対して固定することと、を更に含む。

別の態様によれば、監視ユニットは、マンホールカバー本体とナットとの間にクランプされる。

別の態様によれば、この方法は、アンテナユニット及び監視ユニットの一方又は両方を、ユニットを定位置に固定する前に、それらの動作位置に回転させることを更に含む。

別の態様によれば、アンテナユニットは、監視ユニットがマンホールカバー本体に固定される前に、マンホールカバー本体に固定される。

別の態様によれば、遠隔感知デバイスは、既存のマンホールカバー本体に後付けされる。

別の態様によれば、遠隔感知デバイスは、製造中にマンホールカバー本体に接続される。

別の態様によれば、遠隔感知デバイスは、
ａ）下水道、
ｂ）暴風雨捕捉ピット、
ｃ）レインガーデン、
ｄ）水トラフ、
ｅ）大汚染物質トラップ、
ｆ）廃液タンク、のうちの１つに関連付けられ、接続される。

以下、本発明は、単なる例として、図面を参照しながら説明される。
遠隔感知デバイスの上面斜視図を示す。 遠隔感知デバイスの底部斜視図を示す。 遠隔感知デバイスの分解図を示す。 遠隔感知デバイスの側面図を示す。 図２の線ＡＡに沿った遠隔感知デバイスの断面図を示す。 アンテナユニット及び中空接続シャフトの斜視図を示す。 監視ユニットの斜視図を示す。 監視ユニットの分解図を示す。 図２の線ＢＢに沿った遠隔感知デバイスの断面図を示す。 スマートマンホールカバーの上面斜視図を示す。 スマートマンホールカバーの側面図を示す。 複数のモジュール式ユニットを有するスマートマンホールカバーの分解図を示す。 遠隔感知デバイスの構成要素の簡略図を示す。 バヨネット接続部を有する別のスマートマンホールカバーの実施形態を示す。 クイックコネクト同軸接続部を有する別のスマートマンホールカバーの実施形態を示す。 異なる用途に設置された遠隔感知デバイスを示す。

本発明は、図１～図１６に示すように、水インフラストラクチャネットワーク内の状態を監視するための遠隔感知デバイス１００である。好ましい構成では、遠隔感知デバイス１００は、マンホールの開口部を覆うためのマンホールカバー用である。遠隔感知デバイス１００は、説明される発明に対する修正を伴わないで又は軽微な修正を伴って好適であるマンホール又は他の水インフラストラクチャ（例えば、下水道、暴風雨捕捉ピット、レインガーデン、水トラフ、大汚染物質トラップ、廃棄物タンクなど）を監視し、遠隔受信機にデータを無線通信するように構成される。

一般に、マンホールのような水インフラストラクチャは、過酷で湿った環境である。遠隔感知デバイス１００は、特定の性能要件（例えば、良好な信号伝送、良好な読み取り値を得ることができるセンサ）を達成するために、繊細な構成要素を有する。好ましくは、本発明は、これらの繊細な構成要素をマンホールカバーに取り付ける一方で、構成要素が設置される過酷で湿った環境に対して構成要素を保護もする、単純で、繰り返し可能で、堅牢な方法を提供することができる。

マンホールカバーは、多くの場合、設置中に地面上に置かれ、かつ／又は地面を横切って引きずられる。その結果、マンホールの下面から突出している何らかの構成要素は、容易に損傷することがある。したがって、薄型デバイスを提供し、デバイスの下面にある構成要素を保護することが望ましい場合がある。所望の性能能力を提供する一方で、耐久性があり堅牢なデバイスも提供するために、デバイス内の特定の構成要素、構造、及び配置について以下に説明される。

更に、水インフラストラクチャ／マンホールカバーは、様々な外形（例えば、マンホールカバーの下面の様々な空洞及び／又はリブ構成）を有することができ、又は様々な材料（鋳鉄、金属、複合材、プラスチック、コンクリートなど）から形成される。デバイスが広範囲の異なるカバー外形上に設置され得るように、異なる構造上への繰り返し可能かつ柔軟な設置が望ましい場合がある。遠隔感知デバイス１００を従来のインフラストラクチャに設置することにより、構造を、監視及び通信能力を伴う「スマート」インフラストラクチャに迅速に変換することができる。本発明の遠隔感知デバイス１００は、カバーに対する修正を伴わないで又は限定された修正を伴って、様々な外形を伴う様々な水インフラストラクチャ／マンホールカバー上に簡単に設置され得る構造を提供する。遠隔感知デバイス１００はまた、必要に応じて構成要素を交換、アップグレード、及び／又は保守するために、簡単に取り外され得る。

遠隔感知デバイス１００の様々な構成の一般的な構造、及び図に示されるデバイスを使用してパラメータを感知する方法について、次に説明される。

これらの図は、一般的な構築原理を示しており、本発明は、図示された正確な機械的構成に限定されないことが理解されよう。

デバイス構成要素
図１に示されるように、遠隔感知デバイス１００がある。遠隔感知デバイス１００は、アンテナユニット２０と、電気的構成要素を収容するためにアンテナユニットに取り外し可能に取り付けられた監視ユニット５０とを備える。

好ましくは、アンテナユニット２０及び監視ユニット５０は、分離可能な個別の防水構造である。個別の防水ユニットは、構造物が分離され、監視しているインフラストラクチャ上に容易に設置されることを可能にする。

アンテナユニット２０は、アンテナを担持する構造である（すなわち、アンテナは、アンテナユニット２０構造に埋め込まれる）。アンテナは、マンホールの外側の遠隔受信機に／監視されるインフラストラクチャから信号を送信又は受信するように構成される。

好ましくは、アンテナユニット２０は、信号を改善するために、比較的大きい表面積を有する平坦な外形を備える。

好ましくは、アンテナユニット２０は、信号伝送を改善するために、監視されているマンホール／インフラストラクチャの上側領域及び／又は外側（すなわち、マンホールカバーの上部）に位置する。

好ましい構成では、アンテナワイヤは、アンテナユニット２０に成形されるか、又は他の方法で埋め込まれる（例えば、アンテナパッチがアンテナユニットに埋め込まれる）。

アンテナユニット２０は、マンホールカバーの上面に露出しているので、通行からの衝撃にさらされ、過酷で湿った条件にさらされる場合がある。いくつかの構成では、アンテナパッチは、中実又は実質的に中実のハウジングに埋め込まれる（中実又はほとんど中実のユニットを作製するためのポッティング）。中実で堅牢なアンテナユニット２０構造は、内部アンテナを損傷し得る潜在的な漏れ経路を低減することができ、かつ／又はマンホールカバー上を通過する車両による衝撃／振動による性能問題若しくは損傷を低減することができる。

好ましい構成では、アンテナユニット２０は、アンテナを収容して保護するために、監視ユニット５０から独立した防水構造である（すなわち、アンテナユニット２０は、監視ユニット５０に接続されていないときでも防水である）。ユニットは、ユニットが置かれている過酷な環境（例えば、液体及び／又は危険なガスが存在する場所）に対して保護するために、防水であることが好ましい。防水ハウジングは、アンテナ／電気的構成要素を収容するユニットの内部空洞への気体／液体の浸入を制限又は防止するための保護ハウジングであると理解され得る。

好ましい構成では、遠隔感知デバイス１００に組み込まれる材料及び／又は構成要素は、潜在的に爆発性の環境に対して評価される。例えば、材料及び／又は構成要素は、可燃性又は引火性のガス、蒸気などと接触する可能性がある場合に、火災又は爆発の危険の可能性を防止し最小限にするように適合される。デバイスのハウジング及び構造は、好ましくは、危険なガスの潜在的な侵入を低減するために、好適に気密である。

監視ユニット５０は、１つ以上のセンサ３０、コントローラ３２、無線通信モジュール３１（すなわち、アンテナを介して送受信プロトコルを駆動する）、及び／又は電源３３（例えば、バッテリ）などの電気的構成要素を収容する。

好ましい構成では、監視ユニット５０は、電気的構成要素を収容して保護するために、アンテナ２０から独立した防水構造である（すなわち、監視ユニット５０は、アンテナユニット２０に接続されていないときでも防水である）。

電気的構成要素を監視ユニット５０内に収容することによって、ハウジングの外側のワイヤ又は突起が排除されるか、又は少なくとも低減されることを理解されたい。その結果、監視ユニット５０は、マンホールの過酷な環境において、並びに／又はマンホールカバーの輸送、設置、及び取り外し中に、監視ユニット５０が収容する構成要素に保護を提供することができる。

好ましい構成では、図１０及び図１１に示すように、遠隔感知デバイス１００は、マンホールカバー本体１０に設置／接続されて、スマートマンホールカバー１が形成される。遠隔感知デバイス１００を接続するだけで、従来のマンホールカバーを、監視及び無線通信能力を有するスマートマンホールカバー１に変換することができる。

スマートマンホールカバー１は、マンホールの開口部を覆うマンホールカバー本体１０を備える。いくつかの構成では、カバー本体１０は、既存のマンホールカバーであり、マンホールからの情報を監視及び／又は通信するための遠隔感知デバイス１００は、既存のマンホールカバー本体に簡単かつ容易に後付けすることができる。他の構成では、構成要素は、スマートマンホールカバー１の製造中にカバー本体１０に接続される。

好ましくは、遠隔感知デバイス１００がマンホールカバーに堅固に接続され、デバイスがマンホールカバーに／の中に組み込まれると、デバイスはマンホールカバーの一部になる。

好ましくは、遠隔感知デバイス１００は、マンホールカバー本体１０と一体化される。デバイスがカバー本体１０と一体化される場合、デバイスは、カバーの一部となり、（例えば、カバーが取り外されるか又はマンホール上に置かれたとき）カバーと共に移動するように、カバーに接続されるものとして理解されるべきである。好ましくは、カバー本体と一体化されていることは、デバイスがマンホールカバー上に位置していること、及び／又はマンホールカバーに固定されていることを意味するものと理解することができ、それにより、カバーへの衝撃時及び移動（例えば、所定の位置に引きずられる）時に、デバイスはマンホールカバー上に留まる。遠隔感知デバイス１００は、直接又は間接結合によってカバー本体１０と一体化／接続することができる。

デバイスがマンホールカバーと一体化されるこれらの好ましい構成では、マンホールへの／からの情報を監視及び通信するための構成要素は、蓋上／蓋内にあることを理解されたい。したがって、作業者は、マンホールに入って測定を行ったり、マンホールに入ってセンサをマンホール内に設置したりする必要がない（設置の安全性が向上する）。スマートマンホールカバー１は、簡単に製造することができ、マンホール現場で適所に設置することができる。代替的に、スマートマンホールカバー１は、スマートマンホールカバーを形成するためにカバーに対する修正（例えば、貫通孔１５を形成すること）を伴わないで又は軽微な修正を伴って、既存のマンホールカバーに遠隔感知デバイス１００を接続することによって、道路脇に簡単に形成され得る。

更に、マンホールカバー又は他のインフラストラクチャへの構成要素の設置／接続は、ユニットが個々の構成要素ではなく全体としてカバーに接続されるので、簡略化される。マンホールカバーへの構成要素の設置プロセスを簡略化することにより、構成要素を既存のマンホールカバーに後付けすることによるものであれ、スマートマンホールカバーを製造することによるものであれ、スマートマンホールカバーを形成する時間及びコストは低減される。また、設置プロセスを簡略化することにより、現場で（例えば、既存のカバーに後付けするとき）又は製造中に遠隔感知デバイスを設置するために必要とされる技能レベル／専門知識が低減される。

他の構成では、遠隔感知デバイス１００は、任意の好適な方法を使用して、図１６に示されるような捕捉ピットなどの様々なインフラストラクチャに固定される。デバイス１００は、パラメータ、例えば、捕捉ピットより下の水位を監視するために、捕捉ピット格子に固定される。

別の構成では、遠隔感知デバイス１００は、（図１６に示されるような）スマートレインガーデンシステムに組み込まれて、レインガーデン内の様々な媒体レベル内の湿気などのパラメータを測定する。デバイス１００は、レインガーデン媒体に挿入されたパイプなどの構造に固定することができる。

別の構成では、遠隔感知デバイス１００は、水トラフ内の水位を測定するために、（図１６に示されるような）スマートトラフシステムに組み込まれる。デバイス１００は、トラフの水位より上に位置するパイプ又はポストなどの構造に固定することができる。

更なる構成では、遠隔感知デバイス１００は、内部の水位を測定するために、（図１６に示されるような）タンク（例えば、廃棄物タンク）に組み込まれる。デバイス１００は、タンクのカバー又は上面などの構造に固定することができる。

いくつかの構成では、全ての電気的構成要素（例えば、センサ３０、コントローラ３２、無線通信モジュール３１、及び電源３３）は、１つの監視ユニット５０内に収容される。他の構成では、１つ以上の監視ユニット５０が電気的構成要素を収容する。

アンテナユニット２０及び監視ユニット５０は各々、アンテナ又は他の電気的構成要素のための防水ハウジングを提供する。ユニット２０、５０は、ハウジング／構造が内部構成要素を水による損傷から保護するように、防水である。好ましくは、各構造／ユニット２０、５０は、内部構成要素への潜在的な漏れ経路を排除するか、又は少なくとも低減するために、気密封止され、及び／又は封止特徴（例えば、ガスケット）を含む。

アンテナユニット２０及び監視ユニット５０のための別個の構造は、それらが様々なマンホールカバー（例えば、カバーの下面に様々な空洞及びリブ構成を伴う）上に簡単に設置され得るため、利点を提供することができることを理解されたい。

更に、アンテナユニット２０及び監視ユニット５０は、マンホールカバー１０の両側に設置することができ、必要に応じて個々の保守又は交換のために取り外すことができる。例えば、アンテナユニット２０は、使用される無線通信技術のタイプに応じて、異なる無線伝送技術及び／又は周波数に対応するように交換されてもよい。必要に応じて、異なる機能を有する監視ユニット５０を水インフラストラクチャに設けてもよい。

更に、アンテナユニット２０は、マンホールの外側で良好な信号を送信又は受信するために、マンホールカバーの上面１１に位置することができる（アンテナがマンホールカバーの上部に位置するので、信号伝搬が改善される）。監視ユニット５０は、センサ３０がマンホール内のパラメータ又は状態を検出するためにマンホール内にあるか、又は少なくともマンホールの内側に向かって位置し、電気的構成要素が地上の要素から保護されるように、マンホールカバーの下面１３に位置することができる。

好ましくは、アンテナユニット２０は、（信号伝送のために）カバー本体１０の上面１１に、又は上面１１に向かって位置する。

一構成では、アンテナユニット２０は、図１１に示されるように、カバー本体の上面の凹部１４内に位置する。これらの構成では、アンテナユニット２０の上面は、カバー本体１０の上面１１と同一平面上にあるか、又は上面１１よりも下にある。好ましくは、凹部１４は、マンホールカバー上の通行性に適している。例えば、凹部１４の深さは１３ｍｍ以下であることが好ましい。

別の構成では、アンテナユニット２０は、凹部１４なしでカバー本体１０の上面１１に位置する。これらの構成では、アンテナユニット２０の薄型性は、図１０に示されるように、マンホールカバー１０の上に突出しすぎないように十分である。

アンテナユニット２０は、アンテナを受け入れるための平坦な基部２２を備える。いくつかの構成では、アンテナユニット２０は、（歩行者及び車両がアンテナユニットを損傷することなく上を通過するための）通行可能な形状、例えば、図６に最もよく示されるようなドーム形状を有する。好ましくは、アンテナの上部周囲は、下向きに（例えば、図１１に最もよく示されるようにマンホールカバーの底部に向かって）テーパ状である。

アンテナユニット２０の凹型又は薄型性は、スマートマンホールカバー上を通過する歩行者又は車両にとってデバイスが危険になるリスクを低減するなどの利点を提供することができ、また、デバイスを通過する潜在的なせん断力又は振動によるスマートマンホールカバーの構成要素への損傷を最小限に抑えることができることを理解されたい。

小型カバー
好ましい構成では、スマートマンホールカバー１の構成要素は、小型／薄型カバーを形成するように配置される。好ましくは、マンホールカバーの上及び下にあるいかなる突出も最小化又は排除される（すなわち、カバー本体１０の上面１１及び底面１２の上又は下の最小限の突出）。

典型的なマンホールカバーは、（制限された空洞高さ１６及び障害物、例えば、リブ１７のために）カバーの下面に制限された空間を有する。本発明の構造の特定の構造及び配置は、制限された空間を効率的に使用するので、デバイスは、所望の監視／通信性能要件を提供しながら、小型／薄型であり、カバーに堅固に固定される。

カバー本体１０の上面１１の平面の上方への遠隔感知デバイス１００の突出が最小化される構成では、マンホールカバーは、カバーの上方の車両及び／又は歩行者に対する危険並びにアンテナに対する損傷の可能性を低減するという利点を提供することができる。

マンホールカバー本体１０は、図１１に参照されるように、監視ユニット５０を受け入れるために、カバーの下面１３に空洞１６を備える。

カバー本体１０の底面１２の平面の下方への遠隔感知デバイス１００の突出が最小化又は排除される構成では、作業者は、カバー本体１０の下面１３にある構成要素／ユニット５０を損傷することなく、マンホールカバー１を移動させるか、引きずるか、又は地面に置くことができる。カバー本体１０の底面１２（例えば、リブ１７）は、マンホールカバー１の構成要素ではなく、地面に接触する。これにより、マンホールカバーに接続された構成要素の寿命を改善し、構成要素の保守及び交換に関連するコストを最小限に抑えることができる。

好ましくは、監視ユニット５０は、遠隔感知デバイス１００がカバー本体１２の底面１２の下に突出しないように、マンホールカバー本体１０／空洞１６の高さより低い高さを有する。

他の構成では、スマートマンホールカバー１の最下領域は、地面に接触するように、遠隔感知デバイス１０から延在する支持要素（例えば、アンテナユニット２０から延在するシャフト／ナット）である。これらの構成では、マンホールカバーは、監視ユニットハウジング５１が地面に接触せず、構成要素への損傷が最小限に抑えられ得るように、カバーの縁部及び延在する支持要素上に載置される。

薄型カバーを達成するために、特定の構成要素が、遠隔感知デバイス１００内に提供され、以下でより詳細に説明されるような特定の構成でマンホールカバー１０に配置及び接続される。

主要接続部
好ましい構成では、遠隔感知デバイス１００は、（デバイスがマンホールカバー又は他の構造の一部になるように）デバイスをマンホールカバー本体１０又はインフラストラクチャに固定する／取り付けるために、剛性で安定した強い接続を提供するように構成された接続部２１を備える。強い接続は、遠隔感知デバイス１００の構成要素の寿命及び／又は性能を改善することができることを理解されたい。アンテナと監視ユニット２０、５０とマンホールカバー１０との間の強く堅固な接続を提供することによって、マンホールカバー上を通過する車両及び歩行者による振動／せん断力からの構成要素のその動作位置からの緩み／移動（又は他の損傷）を最小限に抑えることができる。遠隔感知デバイス１００の潜在的な高い力（特に、飛行機を含む重い車両による）及び通行の頻度（頻繁な通行による高い瞬間的及び／又は周期的負荷は、構成要素／ハウジングを緩ませるか又は破壊する可能性がある）を考慮すると、堅牢で信頼性の高い接続が望ましい。

好ましい構成では、デバイス１００の接続は単純であり、従来のマンホールカバーに対する修正を全く必要としないか、又は限定された修正しか必要としない。

好ましくは、遠隔感知デバイス１００は、アンテナユニット２０から垂下する中空の細長いシャフト２３をマンホールカバーの貫通孔１５に挿入し、（例えば、以下で説明する大型締結具又は他の固定技法を用いて）アンテナユニットをカバー本体に固定することによって、マンホールカバー本体に簡単に接続される。

好ましくは、中空の細長いシャフト２３は、監視されているインフラストラクチャの構成要素に対して本質的に剛性の接続を行う（例えば、マンホールカバー蓋に接続される）。接続は、デバイスが、監視されるインフラストラクチャネットワークの構成要素／構造に十分に接続され、所望の時間にわたって動作するように、本質的に剛性である。マンホールカバーを通して設置されると、細長いシャフト２３は、マンホールの下面に監視ユニット５０並びに／又は他の構造及びユニットを受け入れて支持するための取り付け構造をマンホールカバーの下面１３に提供して、遠隔感知デバイス１００に所望の機能を提供する。

接続が確立されると（すなわち、細長いシャフト２３をマンホールカバーに挿入し、アンテナユニット２０を固定すると）、従来のマンホールカバーは、監視ユニット５０を受け入れる準備ができており、監視／無線通信機能を有するスマートマンホールカバー１に変換されていることを理解されたい。

いくつかの構成では、マンホールカバーは、カバー本体１０の上面１１及び下面１２を通過する既存の貫通孔１５を備える（図１１及び図１２参照）。他の構成では、貫通孔１５は、接続部２１がマンホールカバーを通過できるように、（現場又は現場外のいずれかで）容易に作成され得る。

分離可能なアンテナユニット２０及び監視ユニット５０を有する遠隔感知デバイス１００は、カバーの下面に異なる空洞１６／リブ１７構成を有する異なるマンホールカバー上に設置される柔軟性を有することが予想される。好ましくは、貫通孔１５は、（マンホールカバー上のリブ１７又は他の構造の位置に応じて）マンホールカバーの下面１３上に十分な空洞１６空間を有する領域に形成される。

好ましい構成では、貫通孔１５（したがって接続部２１）は、略中央の接続部である。略中央の接続部２１は、デバイス及び／又はマンホールカバー本体１０の中央に又は中央に向かって位置する。他の構成では、接続部は中央からずれていてもよい。

中空接続シャフト２３がマンホールカバー本体１０の貫通孔１５に挿入／通過されると、アンテナユニット２０は、カバーの上面１１に当接する。アンテナユニット基部プレート２２は、カバーの上面に係合するための大きい担持面を提供する平坦な構造であり、（例えば、カバーの下面に締め付けられたナットを用いて）アンテナユニットがカバーに固定されると、デバイスとカバーとの間の安定した接続を提供する。

中空接続シャフト２３は、図５に示されるように、概して遠隔感知デバイスの長手方向軸（Ｙ）に沿って延在する、細長いシャフト構造である。細長いシャフト構造は、図１１に示されるように、貫通孔１５を通過する長手方向接続軸（Ｃ）に沿って延在する。

好ましくは、中空接続シャフト２３は、金属（ステンレス鋼／鉄材料）又は当業者に知られている他の好適な材料など、耐久性のある材料から形成された剛性構造である。

最も好ましくは、中空接続シャフト２３は、ねじ山付き構造である（雄ねじを含む）。中空接続シャフト２３は、ユニット２０、５０を受け入れて固定要素（例えば、大きい固定ナット）で固定するために、少なくとも部分的にねじ山付きである。

好ましい構成では、接続部２１は、マンホールカバー１０上にデバイスを固定するための一次／主要接続部である。アンテナユニット２０と監視ユニット５０との間に形成された接続部２１は、従来のマンホールカバーに対するいかなる修正（貫通孔の形成）も伴わないで又は限定された修正を伴って、デバイス１００をマンホールカバー本体１０に堅固に接続する。これにより、道路脇のマンホールの現場であっても、デバイス１００を簡単に迅速に費用効率よく設置することが可能になり得る。

好ましくは、中空接続シャフト２３は、図６に示されるように、アンテナユニット２０の基部プレート２２の下面から垂下する。

いくつかの構成では、中空接続シャフト２３はアンテナユニット２０に接続される。アンテナユニット２０及び接続シャフト２３は、例えば、締結具（皿ねじ）、嵌合特徴部（例えば、ねじ山付き構成要素）、又は当業者に知られている他の係止係合特徴部を使用して、互いに堅固に結合／係止することができる。

他の構成では、中空接続シャフト２３は、アンテナユニット２０と一体的に形成される（すなわち、１つの部品として形成される）。

一構成では、接続部２１は、アンテナユニット２０及び／又は監視ユニット５０を、監視されているインフラストラクチャの構造に（例えば、図１０に示されるマンホールカバー、図１６に示される捕捉ピット格子、図１７に示されるレインガーデンのパイプ、又はトラフ、タンク上の構造などに）固定するために、１つ以上の固定要素／ナット２４、２５を備える。

中空接続シャフト２３がマンホールカバーを通って挿入された後、好ましくは、マンホールカバーの下面から挿入された一次アンテナ締結具２４は、アンテナユニット２０をカバー本体１０に固定する（すなわち、締結具が締め付けられると、アンテナユニット２０はカバーの上面１１に対して締め付けられる）。一次アンテナ締結具２４は、アンテナユニット２０がその所望の動作位置に位置合わせ／較正された後に、アンテナユニット２０をマンホールカバーに固定するための安定した接続を提供する。

好ましくは、アンテナユニット２０がマンホールカバーに固定された後、監視ユニット５０は中空接続シャフトに固定される。一構成では、一次ユニット締結具２５は、マンホールカバーの下面から挿入されて、それが監視ユニット５０をカバー本体１０に固定すると、堅固な接続を提供する（すなわち、締結具が締め付けられると、監視ユニット５０は、カバーの底面１２に向かって／に対して上向きに締め付けられる）。一次ユニット締結具２５が締め付けられると、ユニットは、マンホールカバー（ユニットの上方）と一次ユニット締結具２５（ユニットの下方）との間にクランプされる／挟まれる。

一構成では、接続アセンブリ２１は、アンテナユニット２０と監視ユニット５０の両方をマンホールカバー本体１０に接続するために、二重締結具スタック（すなわち、一次アンテナ締結具２４と一次ユニット締結具２５の両方を含む）を備える。

好ましい構成では、アンテナユニット２０は、監視ユニット５０がマンホールカバー本体に締結具で固定される前に、マンホールカバー本体１０に固定される。監視ユニット５０を固定する前にアンテナユニット２０を固定することにより、設置の容易さを改善することができる。

更に、ユニット２０、５０の各々を固定するために別個の締結具２３、２４を使用することにより、ユニット２０、５０の位置決めの容易さ及び精度を改善することができる。アンテナユニット２０及び監視ユニット５０の一方又は両方は、締結具を使用してユニットを固定する前に、所望に応じてそれらの動作位置に自由に回転することができる（例えば、監視ユニット５０は、センサがパラメータを最良に検出するための位置にあり得る）。

好ましい構成では、ユニット２０、５０を中空接続シャフト２３に固定するために使用される一次接続締結具２３、２４は、ナットである。ナットの寸法は、好ましくは、アンテナユニット２０／監視ユニット５０をカバー本体１０に対して／に向けてしっかりと固定するのに十分な大きさである（例えば、Ｍ１６及び／又はＭ２０ねじ山を有するナットが使用されてもよい）。固定ナットは、好ましくは、監視ユニット５０及び／又はカバー本体（インフラストラクチャの構成要素）に対して固定するのに十分な大きさの係合面を備え、ユニットを固定して剛性の／堅牢な接続を形成する。

他の構成では、当業者に知られている他の好適な締結具が使用されてもよい。あるいは、ユニットをマンホールカバーに直接ねじ留めする、又はユニットをマンホールカバーに溶接するなど、他の固定要素／技法を使用してもよい。いくつかの構成では、中空接続シャフトの雄ねじは、インフラストラクチャの構成要素に直接係合する。例えば、ねじ山付きシャフトは、マンホールカバーのねじ山付き凹部内に設置される。

いくつかの構成では、接続アセンブリ２１は、接続性能を改善するための構成要素を更に備える。

好ましい構成では、接続部２１は、締結具接続の負荷を均一に分散させ、かつ／又は振動による接続の緩みを低減するために、ワッシャ又はガスケット（例えば、防振ワッシャ）又はプレート２６を更に備える。いくつかの構成では、プレート２６のうちの１つは、振動の伝達を改善して低減させ、監視ユニット５０をマンホールカバー１０の底面１２から離間させ、かつ／又は他の取り付け要素を収容するために、中央ハブ５５から半径方向に（典型的なワッシャよりも遠くに）延在する上側プレートである。

いくつかの構成では、接続部２１は、一次ユニット締結具２４が監視ユニット５０に対してどの程度押圧することができるかを制限するために（締め付けすぎによるハウジングの損傷の可能性を低減するために）、一次接続締結具２３、２４間に耐圧潰要素を更に備える。

いくつかの構成では、遠隔感知デバイスは、監視ユニット５０を中央接続部２１に接続するための二次接続部を備える（図示せず）。二次接続部は、一次接続部２１を補うことができる。

二次接続部は、監視ユニット５０と中空接続シャフト２３及び／又はマンホールカバー本体１０との間の、ねじ、スナップオン、ツイストフィット、バヨネットマウント（図１４）、又は同様の接続部であってもよい。

任意選択的に、この二次接続部は、上述した一次接続部と比較して剛性が低い。いくつかの構成では、二次接続部は、コンプライアントである。

遠隔感知デバイス１００は、アンテナユニット２０と監視ユニット５０とを接続して、これらのユニット間に電気的、データ及び／又は電力通信を提供するためのケーブル接続部４０を備える。いくつかの構成では、ケーブル接続部４０は、ＲＦ信号の使用に適している（例えば、ＲＧ３１６同軸ケーブル／ＭＭＣＸコネクタが使用されてもよい）。

いくつかの構成では、可撓性又は剛性ケーブルは、ユニットを互いに接続するために使用されてもよい。

好ましくは、アンテナユニット２０へのケーブル接続部４０は、振動による断線を回避するために埋め込まれる。

好ましくは、ケーブル接続部４０は、図３及び図６に示されるように、中空接続シャフト２３を通過する。ケーブル接続部４０は、中空接続シャフトスリーブ２３によって保護され、ケーブルは、アンテナユニット２０から監視ユニット５０上の接続点に向かって案内される。

いくつかの構成では、中空接続シャフト２３は、側部切欠き２８を備える。側部切欠きは、ケーブル接続部４０が接続部２３から側方に出て監視ユニット５０と接続することを可能にするように構成される。ケーブル接続部は、ケーブルが、中空接続シャフトに隣接して／の側部に／の側方に位置する監視ユニット５０に接続することができるように、実質的に側方に出る。

側部切欠き２８は、中空接続シャフト２３と中央ハブ５５から半径方向外側に位置する監視ユニット５０との接続を簡単にし、薄型の接続を提供するのに役立つことができることを理解されたい。

アンテナユニット２０に対する適切な監視ユニット５０の位置を４０のために側部切欠きによって案内することができるので、側部切欠き２８を位置決め特徴部ケーブル接続部として使用することもできる。

他の構成では、アンテナユニット２０及び監視ユニット５０は、構成要素間ピンコネクタを備え、すなわち、構成要素を接続するために別個の／外部ケーブルを必要としない。

いくつかの好ましい構成では、アンテナユニット２０と監視ユニット５０との接続の構成要素は、アンテナユニットと監視ユニットとの間の接続を簡略化するために、同軸に位置合わせされる。好ましくは、中央コネクタは、マンホールカバーの貫通孔１５と同軸に位置合わせされる。接続を簡略化することにより、構成要素を既存のマンホールカバーに効率的に後付けすることができ、又は製造中にマンホールカバー上に設置することができるため、構成要素の設置時間を短縮することができる。

アンテナユニット２０及び監視ユニット５０は、分離した個別の防水ユニットであるので、物理的及び電気的な接続がユニット間で行われる必要がある。物理的接続部は、監視ユニット５０を支持し、それをアンテナユニット２０に接続する（堅固な接続を形成し、上を通過する歩行者及び車両による衝撃及び振動に抵抗する）。好ましくは、機械的結合が形成されるとき、ユニットが電気的にリンクされ、電力及び／又は情報がスマートマンホールカバーの構成要素間を流れることができるように、接続は物理的である。

いくつかの構成では、全ての必要な電気的接続は、単にアンテナユニット２０と監視ユニット５０とを互いに嵌合／接続することによって行われる。ユニット２０、５０間の機械的接続が確立されると、同時に、アンテナユニットと監視ユニットとの間に電気的接続が形成される。電気的接続及び機械的接続は、図１５に示されるように、アンテナユニットと監視ユニットを接続するための１回の動作で形成される（例えば、物理的接続と電気的接続の両方は、監視ユニットがアンテナユニットに押し付けられる及び／又はツイストされるときに形成される）。

好ましくは、ユニット間の電気的接続部２１’は、ユニット間の構造的接続部２１によって支持される（例えば、内部に埋め込まれる）。

いくつかの構成では、アンテナユニット２０と監視ユニット５０は、プッシュアンドツイスト、プレス、スナップ、ツイストフィット、磁気、バヨネットマウント（図１４に示されるような）、又は同様の接続のうちの１つ又は組み合わせによって接続される。アンテナユニット２０と監視ユニット５０を位置合わせして物理的に接続することにより、電気的、電力的及び／又は情報的な接続が同時に形成されるので、別個のケーブル接続部４０を手動で接続する必要はない。

中空接続シャフトを取り囲む構成要素
前述したように、典型的なマンホールカバーは、（制限された空洞高さ１６及び障害物、例えば、リブ１７のために）カバーの下面に制限された空間を有する。所望の監視／通信性能要件も有しながら、薄型で堅牢なデバイスを提供するために、制限された空間を効率的に使用することが望ましい。

マンホールカバーと一体化された薄型デバイスは、全ての構成要素がカバーに接続されているので（すなわち、監視ユニット／センサをマンホール内、例えば、マンホール壁に設置する必要がないので）、単純なスマートマンホールカバー１を提供することができる。更に、マンホールカバーが引きずられたり地面に置かれたりしても、下面の監視ユニット５０が損傷することがない。

好ましい構成では、監視ユニット５０は、図３及び図７に最もよく示されるように、中空接続シャフト２３を受け入れるための開口部２８を備える。最も好ましくは、開口部２８は、中空接続シャフト２３が監視ユニット５０のハウジング５１を完全に通過することを可能にする。電気的構成要素は、内部構成要素を保護するように組み立てられたときに、開口部２８及び中空接続シャフト２３を取り囲む防水／封止監視ユニット５０内に収容される。

開口部２８を有する監視ユニット５０は、細長い接続シャフト２３の特徴と協働して、薄型の遠隔感知デバイス１００を提供する一方で、ユニット間の強い／堅牢な接続も提供し、監視ユニット５０をマンホールカバー自体に装着することができることを理解されたい。

好ましくは、電気的構成要素は、図８に示されるように、開口部の周りに半径方向に離間して配置された監視ユニットの空洞５４内に位置する。

好ましい構成では、監視ユニット５０はハブ５５を備え、ハブは、細長いシャフトを取り付けるためのものである。ハブ５５は、開口部を囲む監視ユニットの領域である。好ましくは、ハブ５５は、空洞から分離されている（すなわち、電気的構成要素を収容しない領域である）。好ましくは、ハブ５５は、監視ユニット５０の内周に、又は内周に向かって（開口部２８の周りに）形成される。

これらの構成では、好ましくは、マンホールカバー１０の下面１３上の全ての電気的構成要素は、図３及び図１１に示されるように、マンホールカバー本体１０の貫通孔１５を通過する長手方向接続軸（Ｃ）の周りに半径方向に離間して配置されるように、監視ユニット５０内に収容される。

開口部２８は、接続部２１が開口部を通過することができるように、貫通孔を通過する長手方向接続軸（Ｃ）と位置合わせされる。好ましくは、開口部２８は、マンホールカバー本体１０に対して概して中央に位置する。他の構成では、開口部２８は中央からずれていてもよい。

監視ユニット５０は、平面図で見たときに、以下のハウジング外形、すなわち、ドーナツ、リング、部分リング、馬蹄形、又は開口部を有する同様の外形のうちの１つを備えることができる。監視ユニット５０は、開口部２８を有する他の外形（例えば、円形、半円形、正方形、長方形、三角形、豆形、ピーナッツ形など）を有することができることを理解されたい。

平面図において、監視ユニット５０、及び監視ユニット５０が収容する電気的構成要素は、開口部２８の領域には存在しない。開口部領域２８には能動構成要素が位置しないので、中空接続シャフト／ハブ２８は、監視ユニットを通過することができる。

電気的構成要素が中空接続シャフト２３から半径方向外側に離間されて、接続を囲む空間を使用してデバイスの高さを最小限に抑えるので、薄型を達成することができる。

これらの構成では、監視ユニット５０（及び監視ユニット５０が収容する電気的構成要素）は薄型であり、中空接続シャフト２３の上端と下端との間の領域に位置する。監視ユニット５０は、遠隔感知デバイスの高さを増加させない。監視ユニット５０は、中空接続シャフト２３の下端よりも下方に位置しない。

堅牢な接続は、中空接続シャフト２３が監視ユニットの開口部２８を通過するときに形成され得、ハブ締結具（例えば、固定ナット）は、監視ユニット５０に対して締結具を締め付けるために使用され得る。

更に、監視ユニット５０の開口部２８は、好ましくは、水がハウジング上に溜まるのを防止する（及び監視ユニットを通過する）ための排水経路を提供する。排水経路は、ハウジング５１への入口の接続点又は他の潜在的領域から離れるように水を導くことができる。遠隔感知デバイス１００は、（例えば、雨及び／又は蒸気若しくは結露の蓄積に起因して）大量の水が存在し得る環境において動作することを理解されたい。その結果、ユニット内への潜在的な漏れ経路は排除又は最小化されるべきである。

好ましくは、監視ユニットは、１つ以上の排水ポート５６を備える。排水ポートは、図８に最もよく示されるように、水が、電気的構成要素を収容する空洞５４に入ることなく監視ユニット５０を通過するように、ハブ５５上に位置する。いくつかの構成では、排水ポート５６は、監視ユニット５０の上側ハウジング部分５８に位置する。排水ポート５６は、中空接続シャフト２３／開口部２８の周りに半径方向に離間される。排水ポート５６は、水が溜まることなく監視ユニットの上側から底側に出るための排水経路の一部を形成することができる。

開口部２８は、マンホールカバーから入った水が、重力によってアンテナユニット２０の周りを流れ、監視ユニット５０を通って下方に（かつ排水ポート５６を通って外に）流れることができるように、排水経路を提供する。これは、接続点がユニットの上面に位置しないので、監視ユニット５０内への水漏れの可能性を低減し、監視ユニットの上部での水溜まりが最小限に抑えられる。

好ましくは、開口部２８は、水が監視ユニット５０を通過／流出するための主要な排水経路を提供する。

いくつかの構成では、開口部２８は、中空接続シャフト２３の直径より大きい幅／直径を備える。開口部２８は、水が中空接続シャフト２３の周りを流れるための経路を提供する。

監視デバイスのハウジング及び防水性
いくつかの構成では、監視ユニット５０のハウジング５１は、図８に最もよく示されるように、上側ハウジング部分５８と下側ハウジング部分５９とを備える。ハウジング部分５８、５９は、互いに固定されて、アンテナユニット２０に接続可能な独立した防水ハウジングを形成する。

好ましくは、上側ハウジング部分５８は、監視デバイス５０の電気的構成要素を保護するために、下向きのシェル外形を有する。これらの構成では、下側ハウジング部分５９は、実質的に平坦なハウジング部分／ハウジングを閉じるための蓋であり得る。上側ハウジング部分５８と下側ハウジング部分５９は、複数の締結具（例えば、ソケットねじ）で互いに接続され得る。

好ましくは、上側ハウジング部分５８と下側ハウジング部分５９との間の封止面は、水の浸入の可能性を低減するために、監視ユニットの下面に位置する。

（図８に示される）ガスケット５７を使用して、ハウジング部分５８、５９間の嵌合面間の空間を機械的に封止し、監視ユニット５０内への漏れの可能性を最小限に抑えることができる。圧縮ガスケット、ネオプレンガスケット、発泡体又は液体ガスケット、ＲＴＶシリコーン／ゴムガスケットなど、当業者に知られている好適なガスケットを使用することができる。

いくつかの構成では、単一のガスケットが、ハウジング部分間の嵌合面を封止するように、上側ハウジング部分５８と下側ハウジング部分５９との間に設けられている。これは、監視ユニットが馬蹄形／部分リングの外形を有する構成など、特定の監視ユニットの外形で可能である。

好ましくは、監視ユニット５０は、マンホールの環境に耐えるのに適したポリマー及び添加剤／エンジニアリングプラスチックから形成される。監視ユニット５０は、遠隔感知デバイス１００が置かれる環境に適していることが当業者に知られている他の材料又は材料の組み合わせから形成され得ることが予想される。

電気的構成要素の詳細
遠隔感知デバイス１００の可能な構成要素を示す好ましい構成の簡略図が図１３に示されており、そのうちのいくつかは監視ユニット５０内に収容されている。

好ましい構成では、遠隔感知デバイス１００は、パラメータを検出するためのセンサ３０を備える。センサ３０は、監視ユニット５０内に収容された電気的構成要素のうちの１つである。

好ましい構成では、遠隔感知デバイス１００は、監視ユニット５０内に位置する無線通信モジュール３１を備える。無線通信モジュール３１は、アンテナに接続された無線送信機及び／又は無線受信機を含む。

アンテナは、センサ３０によって得られた情報を遠隔受信機に送信することが好ましい。例えば、デバイスからのデータは、携帯電話、タブレット又はコンピュータに送信され得る。好ましくは、デバイスは、低電力広域ネットワーク技術（low-power wide-area network、ＬＰＷＡＮ）を使用する。任意選択的に、必要に応じて専用ゲートウェイを使用することができる。

好ましい構成では、遠隔感知デバイス１００は、センサ３０と無線通信モジュール３１とに接続されたコントローラ３２を備える。

好ましい構成では、電気的構成要素は、ＰＣＢボード３６上に接続される。

任意選択的に、遠隔感知デバイス１００は、ソーラーパネル３４、又はデバイスからの情報を表示するためのディスプレイ３５などの補助構成要素を備える。

センサ３０は、マンホール、マンホールカバー、又は他の水インフラストラクチャ及び／若しくはそれらの環境に関連するパラメータを検出するように構成される。センサ３０は、作業者がマンホールを点検し及び／又はそれにアクセスするために必要とされる頻度を排除するか又は少なくとも低減する。

いくつかの構成では、センサ３０は、以下のタイプのセンサ：
ａ）水位センサ、
ｂ）非接触流量センサ、
ｃ）ガスセンサ、
ｄ）温度センサ、
ｅ）湿気センサ、
ｆ）タンパーセンサ、
ｇ）振動センサ、又は
ｈ）光センサのうちの１つである。

他の構成では、当業者に知られている他のセンサタイプが、必要に応じて他のパラメータを検出するために遠隔感知デバイス１００内に設けられ得ることが予想される。

好ましい構成では、センサは監視ユニット５０内に位置し、センサはハウジング５１から突出しない。

対照的に、マンホールカバー本体１０の下でマンホール空洞の中に延在又は垂下するセンサ又はプローブは、カバーがそれほど小型／薄型ではないので好ましくない場合があり、マンホールカバー１が設置される／移動される／引きずられるときにセンサ／プローブが損傷する場合がある。更に、マンホールと一体化されたセンサは、人がセンサを設置／保守／交換するためにマンホールに入る必要がないようにする。

好ましい構成では、センサ３０は、水位を監視するためのレーダーセンサである。レーダーセンサは、マンホール内の水位を監視するための電磁波を放射する。レーダーセンサは、（風又は気流などの混乱によって影響されないので）一貫した正確な読み取り値を提供することができ、低電力を使用するので、マンホール／水インフラストラクチャ用途において利点を提供することができることを理解されたい。レーダーセンサは、測定環境内の異なる界面層を解釈することもできる。したがって、レーダーセンサは、埃、木、葉、油、水の泡を含む、様々な媒体を透かして見る／識別することができる。

レーダーセンサ３０は、図９に示されるように、レンズ３５（例えば、フレネルレンズ）を備える。好ましい構成では、レンズ３５は、監視ユニット５０のハウジングと一体化される（好ましくは、下側ハウジング部分／蓋５９と一体化される）。レンズ焦点距離は、必要に応じて、蓋５９を変えることによって調整することができる。

レンズ３５と監視ユニットハウジング５１との一体化は、潜在的な漏れ経路及び／又は水侵入故障点を低減すること、薄型／小型デバイスを提供すること、ＰＣＢなどの一部として製造されるレンズと比較して製造コスト及び複雑さを低減すること、並びに様々な用途のための単純なレンズ交換も可能にすることなどの利点を提供することができることを理解されたい。

好ましい構成では、監視ユニット５０は、水排除領域３６を備える。水排除領域３６は、好ましくは、図９に示されるように、レンズ３５の焦点エリアにおいて、監視ユニットのハウジング５１上にある。

いくつかの構成では、水排除領域３６は、図２及び図８に最もよく示されるように、レーダーセンサ３０の焦点エリア／レンズ視野から水を排水するためのハウジング表面上の傾斜部である。傾斜部３６は、重力により、レンズの焦点エリア／視野から下方に離れるように排水する。図示された構成では、傾斜部３６は、開口部２８に向かって下向きかつ内向きに排水する。他の構成では、傾斜部３６は、開口部２８から離れて下向きかつ外向きに排水する

レーダーセンサの焦点エリアにおけるハウジング上の雨又は蒸気による淀んだ水／湿気は、信号との干渉を引き起こし、レーダーが様々な界面ゾーンを見るのを妨げる可能性があるため、望ましくない。

任意選択的に、傾斜部／水排除領域３６は、水がセンサの焦点エリアから離れるように移動することを促進するために、疎水性コーティング又は他の特徴若しくはコーティングを含む。

寸法
遠隔感知デバイス１００の構成要素は、異なるマンホールカバー並びに／又は異なる環境及び状況のために必要とされるようなサイズ及び外形にされることが予想される。次に、図４及び図６を参照しながら、遠隔感知デバイス１００の構成要素／構造のいくつかの構成に適した寸法の範囲が提供される。

好ましい構成では、監視ユニット（５０）は、５０ｍｍ～２００ｍｍの幅／直径（６１）を備える。

最も好ましくは、監視ユニット（５０）は、５０ｍｍ～１６０ｍｍの幅／直径（６１）を備える。

好ましい構成では、監視ユニット（５０）は、２５ｍｍ～６０ｍｍの高さ（６２）を備える。

最も好ましくは、監視ユニット（５０）は、３０ｍｍ～４０ｍｍの高さ（６２）を備える。

好ましくは、監視ユニット（５０）は、マンホールカバー本体の下面（１３）上の空洞（１６）の高さより低い高さを備え、したがって、マンホールカバーは、監視ユニットを損傷することなく地面上に載置される／引きずられることが可能である。

好ましい構成では、アンテナユニット（２０）は、５０ｍｍ～１６０ｍｍの幅／直径（６３）を備える。

最も好ましくは、アンテナユニット（２０）は、５０ｍｍ～１２０ｍｍの幅／直径（６３）を備える。

好ましくは、アンテナユニット２０は、アンテナワイヤを受け入れ、かつスマートマンホールカバー１に／から情報を通信するための良好な信号を提供するのに十分な大きさの表面積を備える。

好ましい構成では、アンテナユニット（２０）は、５ｍｍ～２０ｍｍの高さ（６４）を備える。

最も好ましくは、アンテナユニット（２０）は、５ｍｍ～１５ｍｍの高さ（６４）を備える。

好ましくは、アンテナユニット２０は、マンホールカバー１の上の車両又は人に対して危険として作用しないように、平坦な外形を備える。

好ましい構成では、中空接続シャフト（２１）は、１５ｍｍ～６０ｍｍの高さ（６５）を有する。

最も好ましくは、中空接続シャフト（２１）は、１５ｍｍ～４０ｍｍの高さ（２６）を有する。

好ましくは、監視ユニット５０に関連付けられた、及び／又は監視ユニット５０内にあるコネクタのうちの１つ以上は、マンホールカバーの水平面と概して位置合わせされるように、水平に配置される。この向きのコネクタは、小型／薄型カバーを形成するのに役立つ。

モジュール式ユニット
いくつかの構成では、電気的構成要素は、２つ以上の別個のモジュール式監視ユニット５０（図１２）内に収容される。好ましくは、１つ以上のモジュール式監視ユニット５０は、カバー本体１０の下面１３に取り外し可能に結合される。

好ましくは、これらの構成では、複数のモジュール式監視ユニット５０、５０’、５０”が物理的に接続されると、それらは電気的にリンクされ、電力及び／又は情報がモジュール式監視ユニット間を流れることができるようにする。隣接するモジュール式ユニットの電気接点５３は、モジュール式ユニットが互いに物理的に接続及び切断されるとき、形成及び切断される。

最も好ましい構成では、モジュール式ユニット５０は、互いに取り外し可能に接続される。取り外し可能に接続されたモジュール式ユニット５０は、保守／修理のために、又は必要に応じて特定の機能を提供する及び取り外すために、モジュール式ユニットを容易に設置するか又は取り外すことができるため、有利であり得る。

好ましくは、隣接するモジュール式ユニットは、モジュール式ユニットを互いに接続するための相補的な特徴を備える。いくつかの構成では、隣接するモジュール式ユニットは、接続部タイプ：ねじ接続、プラグフィット接続、磁気接続、バヨネットマウント接続部のうちの１つ又は組み合わせによって互いに接続される。隣接するモジュール式ユニットを接続するために、他の好適な接続特徴部が使用され得ることが予想される。

これらの構成では、コネクタは、モジュール式ユニット５０、５０’間で電気接点５３を位置合わせするのを助けるばね押しコネクタ又は摺動コネクタなどのタイプであることが好ましい。

いくつかの構成では、モジュール式ユニットのうちの２つ以上は、側方に接続され、その結果、ユニットは、マンホールカバーの下面の空洞１６内に位置し、薄型デバイスが維持される。

他の構成では、モジュール式ユニットのうちの２つ以上は、垂直スタック内で直列に接続される。これらの構成では、好ましくは、上側モジュール式ユニット５０の底面は、下側モジュール式ユニット５０’の上面に係合するように構成される。

好ましい構成では、モジュール式ユニットのうちの少なくとも２つは、スマートマンホールカバーに異なる機能を提供するために、異なるタイプの構成要素を収容する。

例えば、一構成では、第１のモジュール式ユニット５０は、第１のパラメータを検出するための第１のセンサ３０を収容し、第２のモジュール式ユニット５０’は、第２のパラメータを検出するための第２のセンサ３０’を収容する。一構成では、第１のモジュール式ユニット５０は、マンホールカバー１が移動したかどうかを検出するためのタンパーセンサを収容し、第２のモジュール式ユニット５０’は、マンホール内の水位を検出するための水位センサを収容する。

他の構成では、モジュール式ユニットのうちの２つ以上は、機能を増強するために同じタイプの構成要素を備える。例えば、一構成では、スマートマンホールカバー１は、２つの電源を備える。各電源３３は、別個のモジュール式ユニット５０、５０’内に収容される。

補助モジュール式ユニットをスマートマンホールカバー１に接続して、所望に応じて、利用可能な異なるタイプの機能を増加させるか、又はスマートマンホールカバーの機能を増強することができることが予想される。

本発明が関連する当業者には、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の構成並びに大幅に異なる実施形態及び用途における多くの変更が示唆されるであろう。

本発明は、広義には、本出願の明細書において言及又は示される部品、要素、及び特徴を個々に又は集合的に、並びに任意の２つ以上の当該部品、要素、又は特徴の任意の又は全ての組み合わせで構成されるとも述べられ得、本発明が関係する当技術分野において既知の均等物を有する具体的な整数が本明細書で言及される場合、かかる既知の均等物は、個々に記載されているかのように本明細書に組み込まれるものとみなされる。

Claims (45)

1. インフラストラクチャネットワーク内の状態を監視するための遠隔感知デバイスであって、
   アンテナユニットであって、前記アンテナユニットから垂下する細長い中空シャフトを有する、アンテナユニットと、
   パラメータを検出するためのセンサを含む電気的構成要素を収容するための監視ユニットであって、前記シャフトを介して前記アンテナユニットに取り外し可能に取り付けられる、監視ユニットと、を備え、
   前記アンテナユニット及び前記監視ユニットが、分離した個別の防水構造であり、
   前記細長い中空接続シャフトが、監視されている前記インフラストラクチャの構成要素への本質的に剛性の接続を行う、遠隔感知デバイス。
2. 前記中空接続シャフトが、前記本質的に剛性の接続を行うための雄ねじを備える、請求項１に記載の遠隔感知デバイス。
3. 前記ねじ山付き中空接続シャフトに関連付けられたナットを更に備え、前記ナットが、前記本質的に剛性の接続を形成するように、前記インフラストラクチャの構成要素に対して係合するための大きい係合表面を有する、請求項２に記載の遠隔感知デバイス。
4. 前記ナットが、前記構成要素に間接的に係合し、前記デバイスが、１つ以上のワッシャ又はガスケットを含む、請求項３に記載の遠隔感知デバイス。
5. 前記中空接続シャフトが、前記本質的に剛性の接続を形成するように、前記インフラストラクチャの構成要素に直接接続されている、請求項１又は２に記載の遠隔感知デバイス。
6. 前記中空接続シャフトの雄ねじが、前記インフラストラクチャの構成要素に直接係合している、請求項５に記載の遠隔感知デバイス。
7. 前記中空接続シャフトが、前記インフラストラクチャの構成要素に溶接されている、請求項５に記載の遠隔感知デバイス。
8. 前記中空接続シャフトが、ケーブル接続部を受け入れる、請求項１～７のいずれか一項に記載の遠隔感知デバイス。
9. 前記アンテナユニットと前記監視ユニットと間の機械的接続部が確立されると同時に、１回の動作で電気的接続部が前記ユニット間で形成される、請求項１～８のいずれか一項に記載の遠隔感知デバイス。
10. 前記電気的接続部が、前記中空の細長いシャフトに組み込まれたプッシュ型電気コネクタである、請求項９に記載の遠隔感知デバイス。
11. 前記監視ユニットが、前記細長いシャフトに取り付けるためのハブを備え、前記ハブが、前記中空接続シャフトを受け入れるための開口部を含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の遠隔感知デバイス。
12. 前記監視ユニットが、前記中空接続シャフトの上端と下端との間の領域に位置する、請求項１１に記載の遠隔感知デバイス。
13. 前記電気的構成要素が、前記監視ユニットの空洞内に位置し、前記ハブの周りに半径方向に離間して配置されている、請求項１１又は１２に記載の遠隔感知デバイス。
14. 前記監視ユニットは、水が、前記電気的構成要素を収容する前記空洞に入ることなく前記監視ユニットを通過するために、前記ハブ上に位置する１つ以上の排水ポートを備える、請求項１３に記載の遠隔感知デバイス。
15. 平面図において、前記監視ユニットが、全体的ハウジング外形：
    ａ）ドーナツ、
    ｂ）リング、
    ｃ）部分リング、
    ｄ）馬蹄形、のうちの１つを備える、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の遠隔感知デバイス。
16. 前記センサが、
    ａ）水位センサ、
    ｂ）非接触流量センサ、
    ｃ）ガスセンサ、
    ｄ）温度センサ、
    ｅ）湿気センサ、
    ｆ）タンパーセンサ、
    ｇ）振動センサ、又は
    ｈ）光センサ、のうちの１つである、請求項１～１５のいずれか一項に記載の遠隔感知デバイス。
17. 前記センサが、レンズを備えるレーダーセンサである、請求項１～１６のいずれか一項に記載の遠隔感知デバイス。
18. 前記レンズが、前記監視ユニットのハウジングと一体化されている、請求項１７に記載の遠隔感知デバイス。
19. 前記監視ユニットが、前記レンズの焦点エリア内に水排除領域を備える、請求項１７又は１８に記載の遠隔感知デバイス。
20. 前記水排除領域が、前記焦点エリアから離れる方向に下方に水を排水するための前記監視ユニットのハウジング表面上の傾斜部である、請求項１９に記載の遠隔感知デバイス。
21. 前記監視ユニット内に収容された前記電気的構成要素が、
    ａ）コントローラ、
    ｂ）無線通信モジュール、
    ｃ）電源、のうちの１つ又は組み合わせを備える、請求項１～２０のいずれか一項に記載の遠隔感知デバイス。
22. 全ての前記電気的構成要素が、１つの監視ユニット内に収容されている、請求項１～２１のいずれか一項に記載の遠隔感知デバイス。
23. 前記アンテナユニットが、前記インフラストラクチャの構成要素の平坦な表面に係合するための平坦な基部を備える、請求項１～２２のいずれか一項に記載の遠隔感知デバイス。
24. 前記アンテナユニットが、ドーム形状などの通行可能な形状を有する、請求項１～２３のいずれか一項に記載の遠隔感知デバイス。
25. 前記監視ユニットが、上側ハウジング部分及び下側ハウジング部分を備え、前記上側ハウジング部分が、下向きのシェル外形を備え、前記下側ハウジング部分が、実質的に平坦な蓋外形を備える、請求項１～２４のいずれか一項に記載の遠隔感知デバイス。
26. 単一のガスケットが、前記ハウジング部分間の嵌合面を封止するように、前記上側ハウジング部分と前記下側ハウジング部分との間に設けられている、請求項２５に記載の遠隔感知デバイス。
27. 前記インフラストラクチャの構成要素が、
    ａ）マンホールカバー
    ｂ）格子
    ｃ）キャップ
    ｄ）蓋である、請求項２６に記載の遠隔感知デバイス。
28. スマートマンホールカバーであって、
    マンホールカバー本体と、
    請求項１～２７のいずれか一項に記載の遠隔感知デバイスと、を備え、
    前記遠隔感知デバイスは、前記アンテナユニットが前記マンホールカバー本体の上面に位置し、前記監視ユニットが前記マンホールカバー本体の下面に位置するように、前記マンホールカバー本体に接続されている、スマートマンホールカバー。
29. 前記細長いシャフトが、前記アンテナユニットと前記監視ユニットとの間の接続のために前記マンホールカバー本体の貫通孔を通過する、請求項２８に記載のスマートマンホールカバー。
30. 前記中空接続シャフトが、前記貫通孔を通過する長手方向接続軸に沿って延在する、請求項２９に記載のスマートマンホールカバー。
31. 前記マンホールカバー本体が、前記監視ユニットを受け入れるための空洞を前記カバーの前記下面に備え、前記監視ユニットは、前記監視ユニットが前記マンホールカバー本体の底面より下に突出しないように、前記空洞の高さより低い高さを有する、請求項２８～３０のいずれか一項に記載のスマートマンホールカバー。
32. 前記接続が、接続部タイプ：
    ａ）締結具、
    ｂ）ねじ、
    ｃ）スナップオン、
    ｄ）ツイストフィット、
    ｅ）バヨネットマウント、のうちの１つ又は組み合わせを含む、請求項２９～３１のいずれか一項に記載のスマートマンホールカバー。
33. 前記接続部が、前記アンテナユニットを前記マンホールカバー本体に最初に接続するための一次締結具と、前記監視ユニットを接続するための二次締結具とを含む、二重締結具スタックを含む、請求項３２に記載のスマートマンホールカバー。
34. パラメータを感知する方法であって、
    請求項１～３３のいずれか一項に記載の遠隔感知デバイスを提供することと、
    パラメータを監視することと、
    前記遠隔感知デバイスから遠隔受信機にデータを無線通信することと、を含む、方法。
35. 前記中空接続シャフトを前記監視ユニットの開口部に通過させることと、前記監視ユニットの表面に対して締め付けられたハブ締結具で前記監視ユニットを固定することと、を更に含む、請求項３４に記載の状態を感知する方法。
36. 前記パラメータが、マンホールに関連付けられ、前記遠隔感知デバイスが、マンホールカバー本体に接続されて、請求項２８～３３のいずれか一項に記載のスマートマンホールカバーを形成する、請求項３４又は３５に記載の状態を感知する方法。
37. 前記中空接続シャフトが、前記マンホールカバー本体の両側の前記アンテナユニットと前記監視ユニットとを接続する、請求項３６に記載の状態を感知する方法。
38. 前記監視ユニットを固定する前に、前記アンテナユニットを前記マンホールカバー本体に固定することを更に含む、請求項３６又は３７に記載の状態を感知する方法。
39. 前記監視ユニットを前記マンホールカバー本体の前記下面で前記中空接続シャフト上に位置決めすることと、前記監視ユニットを前記カバーの底面に向けて及び／又は対して固定することと、を更に含む、請求項３６～３８のいずれか一項に記載の状態を感知する方法。
40. 前記監視ユニットが、前記マンホールカバー本体とナットとの間にクランプされる、請求項３９に記載の状態を感知する方法。
41. 前記アンテナユニット及び前記監視ユニットの一方又は両方を、前記ユニットを定位置に固定する前に、それらの動作位置に回転させることを更に含む、請求項３６～４０のいずれか一項に記載の状態を感知する方法。
42. 前記アンテナユニットは、前記監視ユニットが前記マンホールカバー本体に固定される前に、前記マンホールカバー本体に固定される、請求項３６～４１のいずれか一項に記載の状態を感知する方法。
43. 前記遠隔感知デバイスが、既存のマンホールカバー本体に後付けされる、請求項３６～４２のいずれか一項に記載の状態を感知する方法。
44. 前記遠隔感知デバイスが、製造中に前記マンホールカバー本体に接続される、請求項３６～４３のいずれか一項に記載の状態を感知する方法。
45. 前記遠隔感知デバイスが、
    ａ）下水道、
    ｂ）暴風雨捕捉ピット、
    ｃ）レインガーデン、
    ｄ）水トラフ、
    ｅ）大汚染物質トラップ、
    ｆ）廃棄物タンク、のうちの１つに関連付けられ、接続される、請求項３４又は３５に記載の状態を感知する方法。

Images