JP2024035002A - 計測装置、計測システム及び方法 - Google Patents

計測装置、計測システム及び方法 Download PDF

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裕貴 小山
Hirotaka Koyama
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Abstract

【課題】水位の計測精度を向上させること。【解決手段】本開示の一実施形態に係る計測装置１は、発振回路と、発振回路と接続される複数の導線と、を備えるケーブル２と、発振回路の周波数の情報に基づき、導線間の静電容量の計測情報を出力する制御装置と、を備え、複数の導線は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とにより構成される第１のモードと、第３の導線の群および第４の導線の群とにより構成される第２のモードとを有し、第１の導線の群と第２の導線の群とは、互いに包囲関係とならないように設けられ、第１の導線の群と第２の導線の群とで信号の位相とは異なり、第３の導線の群は第４の導線の群により包囲されて設けられ、第３の導線の群と第４の導線の群とで信号の位相とは異なり、制御装置は、第１のモードと第２のモードとを切り替え可能に設けられる。【選択図】図１

Description

本開示は、計測装置、計測システム及び方法に関する。
一般的に、水位を計測するために、圧力式や抵抗式、静電容量式のものが知られている
。例えば、下記特許文献１には、洗濯機における水位を測定するための装置に関して開示
されている。
特開昭５６－８５３９５号公報
上記特許文献１に開示されるような技術では、ケーブルの温度変化の影響を受けやすく
、水位の推定精度が十分担保されない。
そこで、本開示は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、水位の計測精
度を向上させることが可能な、計測装置、計測システム及び方法を提供することである。
本開示によれば、発振回路と、前記発振回路と接続される複数の導線と、絶縁体により
形成され、前記複数の導線を被覆する被覆部と、を備えるケーブルと、前記発振回路の周
波数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する制御装置と、を備える
計測装置であって、前記複数の導線は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とに
より構成される第１のモードと、該第１のモードとは異なり、第３の導線の群および第４
の導線の群とにより構成される第２のモードとを有し、前記第１の導線の群と、前記第２
の導線の群とは、互いに包囲関係とならないように設けられ、前記第１の導線の群におけ
る信号の位相と前記第２の導線の群における信号の位相とは異なり、前記第３の導線の群
は、前記第４の導線の群により包囲されて設けられ、前記第３の導線の群における信号の
位相と前記第４の導線の群における信号の位相とは異なり、前記制御装置は、前記第１の
モードと前記第２のモードとを切り替え可能に設けられる、計測装置が提供される。
また、本開示によれば、計測装置と、情報処理装置とを備える計測システムであって、
前記計測装置は、発振回路と、前記発振回路と接続される複数の導線と、絶縁体により形
成され、前記複数の導線を被覆する被覆部と、を備えるケーブルと、前記発振回路の周波
数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する制御装置と、を備え、前
記複数の導線は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とにより構成される第１の
モードと、該第１のモードとは異なり、第３の導線の群および第４の導線の群とにより構
成される第２のモードを有し、前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、互いに
包囲関係とならないように設けられ、前記第１の導線の群における信号の位相と前記第２
の導線の群における信号の位相とは異なり、前記第３の導線の群は、前記第４の導線の群
により包囲されて設けられ、前記第３の導線の群における信号の位相と前記第４の導線の
群における信号の位相とは異なり、前記制御装置は、前記第１のモードと前記第２のモー
ドとを切り替え可能に設けられ、前記情報処理装置は、前記第１のモードにおける計測情
報と、前記第２のモードにおける計測情報に基づいて、水位に関する情報を出力する、計
測システムが提供される。
また、本開示によれば、計測装置により得られる計測情報を情報処理装置により処理す
る方法であって、前記計測装置は、発振回路と、前記発振回路と接続される複数の導線と
、絶縁体により形成され、前記複数の導線を被覆する被覆部と、を備えるケーブルと、前
記発振回路の周波数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する制御装
置と、を備え、前記複数の導線は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とにより
構成される第１のモードと、該第１のモードとは異なり、第３の導線の群および第４の導
線の群とにより構成される第２のモードを有し、前記第１の導線の群と、前記第２の導線
の群とは、互いに包囲関係とならないように設けられ、前記第１の導線の群における信号
の位相と前記第２の導線の群における信号の位相とは異なり、前記第３の導線の群は、前
記第４の導線の群により包囲されて設けられ、前記第３の導線の群における信号の位相と
前記第４の導線の群における信号の位相とは異なり、前記制御装置は、前記第１のモード
と前記第２のモードとを切り替え可能に設けられ、前記情報処理装置が、前記第１のモー
ドにおける計測情報と、前記第２のモードにおける計測情報に基づいて、水位に関する情
報を出力する、方法が提供される。
本開示によれば、水位の計測精度を向上させることができる。
本開示の一実施形態に係る計測システム１０００の概要を示す図である。 同実施形態に係るケーブル２の断面構造の一例を示す図である。 同実施形態に係る計測装置１の構成例を示す図である。 同実施形態に係る制御装置１００のハードウェア構成例を示す図である。 同実施形態に係る回路群１３の一例を示す図である。 同実施形態に係るケーブル２の導線の群の第１のモードの一例を示す図である。 同実施形態に係るケーブル２の導線の群の第２のモードの一例を示す図である。 同実施形態に係る計測システム１０００を用いた計測方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 同実施形態の一変形例に係るケーブル２の導線の群の第１のモードの一例を示す図である。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。
なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については
、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図１は、本開示の一実施形態に係る計測システム１０００の概要を示す図である。図示
するように、本実施形態に係る計測システム１０００は、計測装置１を備える。かかる計
測システム１０００は、例えばマンホール４の内側に設けられ、下水道における水位ＷＬ
を計測するために用いられる。なお、計測システム１０００の応用先は、下水道の水位の
計測には限定されず、種々の配管や容器、河川、湖、池、海洋など、水等の液体のレベル
を計測することに用いられ得る。
計測装置１は、マンホール４の内部に設けられる。本実施形態では計測装置１は例えば
マンホール４の蓋６に設けられているが、設置位置は特に限定されない。例えば、計測装
置１は、マンホール４のステップ４Ａに設けられていてもよいし、マンホール４の外側に
設けられていてもよい。
計測装置１からはケーブル２が吊り下げられている。図２は、ケーブル２の断面構造の
一例を示す図である。ケーブル２は、例えばキャブタイヤケーブルである。ケーブル２は
、複数の導線２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７を有する。導線の数は複数であ
れば特に限定されない。導線２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７は、絶縁体によ
り形成される被覆部（シース）２０に覆われている。導線２１は、導体２１１と、導体２
１１を覆う絶縁体２１２により構成される。導線２２～２７も同様の導体および絶縁体を
有している。シース２０、導体２１１、絶縁体２１２の仕様は、公知の仕様であってもよ
い。ケーブル２はキャブタイヤケーブル以外でも、上記の被覆部、導体、絶縁体としての
機能を果たすものであれば、特に限定されない。
図１に示すように、ケーブル２は、計測装置１の有する各種回路から延長して吊り下げ
られる。ケーブル２の計測装置１とは反対側の端部３は、絶縁体等によりキャップされ、
防水加工されている。ケーブル２の一部は水５に浸かっている。ケーブル２は発振回路と
接続されている。このケーブル２の一部が水５に浸かることにより、ケーブル２から漏れ
出る電気力線の状態が変化する。すると、ケーブル２に含まれる導線２１～２７のそれぞ
れの間での静電容量が変化する。この静電容量の変化量は、水位と相関がある。また、静
電容量の変化は、発振回路の周波数の変化に対応する。すなわち、発振回路の周波数から
、静電容量が求められ、それにより水位を推定することができる。
ケーブル２は、マンホール４において、マンホール４の壁部により適宜支持されていて
もよい。ケーブル２の長さは特に限定されず、計測領域における計測対象の深さ（例えば
下水道の深さ）等に応じて適宜設定され得る。
図３は、本実施形態に係る計測装置１の構成例を示す図である。図示するように、計測
装置１は、制御装置１００と、ケーブル２と、接続端子７とを備える。
図４は、本実施形態に係る制御装置１００のハードウェア構成例を示す図である。制御
装置１００は、少なくとも、制御部１０１、メモリ１０２、ストレージ１０３、通信部１
０４および入出力部１０５等を備える。これらはバス１０６を通じて相互に電気的に接続
される。なお、制御装置１００は、図示せぬ電源（バッテリ等）を有していてもよい。
制御部１０１は、制御装置１００全体の動作を制御し、各要素間におけるデータの送受
信の制御、及びアプリケーションの実行及び認証処理に必要な情報処理等を行う演算装置
である。例えば制御部１０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎ
ｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａ
ｒｒａｙ）等のプロセッサであり、ストレージ１０３に格納されメモリ１０２に展開され
たプログラム等を実行して各情報処理を実施する。
メモリ１０２は、制御部１０１のワークエリア等として使用され、また、制御装置１０
０の起動時に実行されるＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅ
ｍ）、及び各種設定情報等を格納する。
ストレージ１０３は、アプリケーション・プログラム等の各種プログラムを格納する。
各処理に用いられるデータを格納したデータベースがストレージ１０３に構築されていて
もよい。
通信部１０４は、制御装置１００をネットワークに接続する。通信部１０４は、例えば
、有線ＬＡＮ（Local Area Network）、無線ＬＡＮ、Ｗｉ－Ｆｉ（Wireless Fidelity
、登録商標）、赤外線通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏ
ｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）、近距離または非接触通信等の方式で、外部機器と直接ま
たはネットワークアクセスポイントを介して通信する。なお、通信装置１２は、通信部１
０４により実現される。
入出力部１０５は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等の情報入力機器、及
びディスプレイ等の出力機器である。また、入出力部１０５は、信号入出力機能を有する
。入出力部１０５は、例えば、図３に示す回路群１３とケーブル２とを接続する接続端子
７としての機能を実現する。
バス１０６は、上記各要素に共通に接続され、例えば、アドレス信号、データ信号及び
各種制御信号を伝達する。
図３に戻ると、制御装置１００は、センサ回路８と、発振回路９と、切替回路１０と、
演算部１１と、通信装置１２とを備える。また、切替回路１０は（切替回路１０が設けら
れていない場合は発振回路９は）接続端子７と接続する。接続端子７は、この回路とケー
ブル２の各導線とを接続するための端子である。センサ回路８と、発振回路９と、切替回
路１０との群を、回路群１３と本明細書では規定する。
センサ回路８は、後述する発振回路９に対して電力を供給し、発振回路９からの信号を
取得する機能を有する。センサ回路８は、例えば上述した制御部１０１、メモリ１０２、
ストレージ１０３等により実現しうる。センサ回路８が取得した信号は、演算部１１に出
力される。
発振回路９は、センサ回路８と接続されている。発振回路９の周波数は、ケーブル２の
導線間の静電容量の変化に基づいて変化する。そのため、この周波数の信号がセンサ回路
８に出力されることで、後述する演算部１１により静電容量を算出することができる。発
振回路９の構成は特に限定されないが、ＬＣ共振回路のＱ値が低下しても安定した発振状
態を維持することができるクラップ型発振回路が用いられることが好ましい。
センサ回路８と発振回路９との間の接続部１４の電気的な接続態様は特に限定されない
。ただし、ケーブル２の周囲は接地電位であり、ケーブル２のコモンモード電圧も接地電
位であるため、発振回路９はケーブル２のコモンモード電圧の影響を避けることが好まし
い。そのため、発振回路９は、周囲から静電容量的に絶縁された状態（すなわちフロート
状態）であることが好ましい。図５は、本実施形態に係る回路群１３の一例を示す図であ
る。図５を参照すると、例えば、接続部１４は、発振回路９に電力を供給するためのコモ
ンモードチョークコイル１４Ａと、発振回路９から出力される信号を取得するための高周
波トランス１４Ｂとにより構成されることが好ましい。
切替回路１０は、ケーブル２の導線２１～２７の複数の導線の群に切り替える機能を有
する。例えば、切替回路１０は、７つの導線を、３つの動線の群のいずれかに切り替える
ことができる。図５を参照すると、具体的には、３つの導線の群は、接続線１５Ａを介し
て発振回路９と接続され第１の位相の信号を有する第１の導線の群と、接続線１５Ｂを介
して発振回路９と接続され第１の位相とは異なる（例えば差動出力により正負で逆転して
いる）位相の信号を有する第２の導線の群と、発振回路９には接続せず、接続線１５Ｃを
介してセンサ回路８（すなわち発振回路９を除く回路）の接地電位に接続される第５の導
線の群とからなる（第３の導線の群と第４の導線の群については後述する）。第５の導線
の群における導線は、いわゆる中性線としての機能を有する。かかる中性線からなる第５
の導線の群を設けることで、ケーブル２のコモンモード電圧の影響を低減することができ
る。これらの導線の群の具体的な構成については後述する。この３つの導線の群からなる
状態を、本明細書では「第１のモード」とよぶ。
また、本実施形態では、切替回路１０によって、さらに７つの導線を、第１のモードと
は異なる、２つの導線の群のいずれかに切り替えることができる。具体的には、２つの導
線の群は、接続線１５Ａを介して発振回路９と接続され第１の位相の信号を有する第３の
導線の群と、接続線１５Ｂを介して発振回路９と接続され第１の位相とは異なる（例えば
正負で逆転している）位相の信号を有する第４の導線の群とからなる。この２つの導線の
群からなる状態を、本明細書では「第２のモード」とよぶ。
本実施形態に係る切替回路１０は、例えばＰＩＮダイオードにより実現され得る。切替
回路１０による切替は、所定の間隔により実行され得る。所定の間隔は、第１のモードと
第２のモードとで同じであってもよいし、異なっていてもよい。所定の間隔は、数秒から
数十秒程度であってよい。
演算部１１は、センサ回路８により取得された信号の周波数に基づいて、ケーブル２に
おける静電容量の計測情報を出力する機能を有する。かかる静電容量の算出は、公知の方
法により実現され得る。また、演算部１１は、得られた静電容量の計測情報に基づいて、
ケーブル２が設けられているマンホール４など、ケーブル２が設けられている空間におけ
る水位に関する情報を出力してもよい。例えば、演算部１１は、得られた計測情報である
静電容量の値と、予め得られた静電容量と水位との関係から、マンホール４の水位を推定
することができる。具体的な推定方法の一例については後述する。なお、演算部１１の機
能は、計測装置１に備えられていてもよいし、計測装置１とは異なる外部の情報処理装置
により実現されてもよい。
通信装置１２は、演算部１１により出力された計測情報（例えば、静電容量の値やかか
る静電容量に基づいて推定される水位に関する情報）を外部装置に有線又は無線により出
力する機能を有する。通信装置１２は、例えば、外部のサーバや、コンピュータ、スマー
トフォン、タブレット、公衆のディスプレイ等の機器に計測情報を出力してもよい。計測
情報を取得した外部装置は、例えばかかる計測情報を表示したり、計測情報を加工して他
の情報を出力することができる。
ここで、切替回路１０により切り替えられる導線の群について説明する。図６は、本実
施形態に係るケーブル２の導線の群の第１のモードの一例を示す図である。図示するケー
ブル２は、図２で示したケーブル２と同じ構成である。図６に示す例では、導線２１、２
２は第１の導線の群であり、「＋」で示されている。導線２６、２７は第２の導線の群で
あり、「－」で示されている。第１の導線の群と、第２の導線の群とは、同一の群におい
て導線が互いに隣接し、かつ互いに包囲関係とならないように設けられる。この２つの導
線の群は、発振回路９による差動出力により、位相が反転している。これにより、外来ノ
イズや寄生容量によるノイズの影響を受けにくくすることができる。なお、第１の導線の
群と第２の導線の群は、互いに隣接しているとは限らず、第１の導線の群を構成する導線
と、第２の導線の群を構成する導線との間で生じる電気力線が、ケーブル２の外部に漏れ
出るように構成されていればよい。第５の導線の群が設けられている場合も同様に、第１
の導線の群を構成する導線と、第５の導線の群を構成する導線との間で生じる電気力線、
および／または第２の導線の群を構成する導線と、第５の導線の群を構成する導線との間
で生じる電気力線が、ケーブル２の外部に漏れ出るように構成されていれば、各導線の配
置は特に限定されない。
導線２３、２４、２５は第５の導線の群であり、「０」で示される中性線である。この
ように、例えば、第１の導線の群と第２の導線の群とは、第５の導線の群を挟んで対向し
て設けられる。そうすると、図６に示すように、電気力線ＥＦが、第１の導線の群から第
２の導線の群へ、第１の導線の群から第５の導線の群へ、および第５の導線の群から第２
の導線の群へ流れることになる。このとき、電気力線ＥＦがケーブル２の外側に発生する
ことにより、これらの静電容量がケーブル２の外側の水の影響を受けて変化する。水への
浸水量（すなわち水位）によって、この静電容量が変化するので、水位を静電容量の変化
から求めることができる。
このとき、第５の導線の群である中性線は、発振回路９ではなくセンサ回路８の接地す
るよう接続されているため、ケーブル２の各導線や、発振回路９とセンサ回路８の間に発
生している寄生容量による静電容量への影響を抑制することができる。これにより、ケー
ブル２の静電容量に対するコモンモードノイズの影響を抑え、より計測精度を上げること
ができる。
次に、図７は、本実施形態に係るケーブル２の導線の群の第２のモードの一例を示す図
である。図７に示す例では、導線２４が第３の導線の群であり、導線２１、２２、２３、
２５、２６、２７が、第３の導線の群とは異なる位相の信号を示す第４の導線の群である
。図７に示すように、第３の導線の群は、第４の導線の群を包囲して設けられる。
第２のモードでは、ケーブル２の中心にある導線２４と、その周囲にある各導線との間
においてしか電気力線ＥＦが発生しない。そのため電気力線ＥＦはケーブル２の外に漏れ
ないため、周囲の水の影響を受けない。ここでケーブル２の各導線間で生じる静電容量は
ケーブル２に起因するものであり、特にケーブル２の温度に依存する。例えば、ケーブル
２を構成するシース等が塩化ビニル等であれば、誘電率に対する温度の影響が大きいため
、静電容量の値は水温により大きく変動しうる。
この水温等に起因するケーブル２の誘電率の変化を、第２のモードにおける発振回路９
の周波数（すなわちケーブル２における静電容量）からとらえることができる。すなわち
、第１のモードで得られる発振回路９の周波数は、水位だけではなく、ケーブル２等の温
度の影響が含まれている。そこで、第２のモードに切り替えて温度の影響のみを受けた周
波数（静電容量）の値を得ることで、温度補償が可能となる。これにより、水位の推定精
度をより向上させることができる。
なお、発振回路９の温度変化によっても、発振周波数が変化しうる。本実施形態では、
第１のモードと第２のモードのそれぞれにおいて、発振回路９の温度変化の影響による周
波数変化が加算されるが、第２のモードにおける周波数の情報を用いて温度補償を行うこ
とから、発振回路９の温度の影響は低減される。また、より高精度の温度補償を行うには
、発振回路９を実装した回路基板の温度を計測することが好ましい。その温度情報により
、より正確な温度補償が可能となる。
次に、本実施形態に係る計測システム１０００を用いた計測方法の処理の流れの一例に
ついて説明する。図８は、本実施形態に係る計測システム１０００を用いた計測方法の処
理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、制御装置１００は、切替回路１０に
より第１のモードに切り替える（ステップＳＱ１０１）。次に、制御装置１００は、セン
サ回路８により発振回路９の周波数等の計測情報を取得する（ステップＳＱ１０３）。こ
こで取得される計測情報は、水位ＷＬの影響および水温の影響を受けたケーブル２の第１
の導線の群と第２の導線の群との間における静電容量Ｃ１である。かかる計測情報の取得
は所定時間連続的に行われ得る。取得間隔については特に限定されない。また、所定時間
取得された計測情報は、平均化など、適宜所定の統計的手法で加工されてもよい。
計測情報の取得の開始から所定時間経過すると（ステップＳＱ１０５）、制御装置１０
０は、切替回路１０により第１のモードから第２のモードに切り替える（ステップＳＱ１
０７）。次に、制御装置１００は、センサ回路８により発振回路９の周波数や静電容量等
の計測情報を取得する（ステップＳＱ１０９）。ここで取得される計測情報は、水温の影
響を受けたケーブル２の第３の導線の群と第４の導線の群との間に静電容量Ｃ２である。
かかる計測情報の取得は所定時間連続的に行われ得る。取得間隔については特に限定され
ない。また、所定時間取得された計測情報は、平均化など、適宜所定の統計的手法で加工
されてもよい。第２のモードにおける計測情報の取得の開始から所定時間経過すると（ス
テップＳＱ１１１）、制御装置１００は、再び切替回路１０により第２のモードから第１
モードに切り替える（ステップＳＱ１０１）。
制御装置１００は、センサ回路８が取得した計測情報を出力し（ステップＳＱ１１３）
、演算部１１はかかる計測情報をもとに、水位の演算を行う（ステップＳＱ１１５）。水
位の演算の例について説明する。
まず、予めケーブル２が浸水していない状態での、第１のモードにおける静電容量（こ
こではＣ０１とする）と第２のモードにおける静電容量（ここではＣ０２とする）を計測
しておく。ケーブル２が浸水していない状態の静電容量Ｃ０１と静電容量Ｃ０２との間に
は、定数倍の比例関係がある。かかる比例定数ｋは、ケーブル２の各導線の配置や、各モ
ードにおける導線の群の割り当て方により定まる。この関係を予め調べておくことで、第
１のモードにおける基準静電容量ＣＢを、第２のモードにおける静電容量Ｃ２から求める
ことができる。静電容量Ｃ２はケーブル２の温度により変化するが、それに応じた第１の
モードにおける基準静電容量を求めておくことが重要である。
次に、ケーブル２が浸水しているとき状態での第１のモードにおける静電容量Ｃ１と第
２のモードにおける静電容量Ｃ２を計測したとき、水位は静電容量Ｃ１と基準静電容量Ｃ
Ｂとの差に比例する。よって、水位ＦＬは、Ｃ１－ｋＣ２に比例する。よって、静電容量
Ｃ１と静電容量Ｃ２をそれぞれのモードで算出することによって、温度補償を加味した水
位を推定することができる。
なお、演算された水位に関する情報は、適宜外部の装置に送信されてもよいし、計測装
置１のストレージ等に適宜記憶されてもよい。
＜変形例＞
次に、本実施形態に係る一変形例について説明する。図９は、本実施形態の一変形例に
係るケーブル２の導線の群の第１のモードの一例を示す図である。図示する例では、中性
線に相当する第５の導線の群は設けられず、第１の導線の群（導線２１、２２、２３）と
第２の導線の群（導線２５、２６、２７）のみにより構成される。なお、導線２４はいず
れの回路とも接続されていない。
このような中性線が設けられていない場合にあっては、多少寄生容量の影響は受けるも
のの、上述したモードの切り替えにより、温度補償を考慮した水位の推定が可能となる。
以上、本実施形態に係る計測システム、計測装置について説明した。かかる計測システ
ム等によれば、ケーブルに含まれる第１の導線の群と第２の導線の群との間で信号の位相
を異ならせる（例えば差動出力とする）ことで、ケーブル２への外部ノイズの影響を抑制
することができる。これにより、静電容量に基づく水位の推定精度を向上させることがで
きる。また、第５の導線の群として中性線を設け、発振回路９から独立した接地電位を与
えることで、発振回路９をフロー状態とすることができ、さらに水位の推定精度を向上さ
せることができる。また、切替回路１０により、電気力線がケーブル２の外部に出ないよ
うな他の構成（第３の導線の群、第４の導線の群）となるモードとの切り替えを行うこと
で、ケーブル２の温度が静電容量に与える影響を考慮することができる。このような水位
計測モード（第１のモード）と温度補償モード（第２のモード）との間で切り替え可能と
することで、温度変化が大きい環境においてもより確実に水位を計測することができる。
このような計測システムは、例えばマンホール等に設けられ、増水時におけるマンホール
の水位上昇をリアルタイムに、かつ簡便な構成で実現することができる。
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本
開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有
する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更
例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技
術的範囲に属するものと了解される。
本明細書において説明した装置は、単独の装置として実現されてもよく、一部または全
部がネットワークで接続された複数の装置（例えばクラウドサーバ）等により実現されて
もよい。例えば、制御装置１００の制御部１０１およびストレージ１０３は、互いにネッ
トワークで接続された異なるサーバにより実現されてもよい。制御装置１００の機能の全
部または一部は、図示しないマイコン等のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｕｒｃｕｉｔ
）や、他の端末において発揮されてもよい。また、計測装置１等に設けられる各種計測器
やセンサから得られる情報は、計測装置１の筐体の外部に設けられる制御装置が取得する
構成であってもよい。すなわち、計測システム１０００は、制御装置１００とケーブル２
とが分離した構成であってもよい。
本明細書において説明した装置による一連の処理は、ソフトウェア、ハードウェア、及
びソフトウェアとハードウェアとの組合せのいずれを用いて実現されてもよい。本実施形
態に係る制御装置１００の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、Ｐ
Ｃ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納され
た、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例え
ば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上
記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信
されてもよい。
また、本明細書においてフローチャート図を用いて説明した処理は、必ずしも図示され
た順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい
。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されても
よい。
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定
的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代
えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（項目１）
発振回路と、
前記発振回路と接続される複数の導線と、絶縁体により形成され、前記複数の導線を被
覆する被覆部と、を備えるケーブルと、
前記発振回路の周波数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する制
御装置と、
を備える計測装置であって、
前記複数の導線は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とにより構成される第
１のモードと、該第１のモードとは異なり、第３の導線の群および第４の導線の群とによ
り構成される第２のモードとを有し、
前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、互いに包囲関係とならないように設
けられ、
前記第１の導線の群における信号の位相と第２の導線の群における信号の位相とは異な
り、
前記第３の導線の群は、前記第４の導線の群により包囲されて設けられ、
前記第３の導線の群における信号の位相と第４の導線の群における信号の位相とは異な
り、
前記制御装置は、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替え可能に設けられる
、
計測装置。
（項目２）
前記複数の導線は、さらに第５の導線の群を含み、
前記第５の導線の群は、前記発振回路を除く回路を有する前記制御装置の接地電位と接
続される中性線からなる群である、項目１に記載の計測装置。
（項目３）
前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、前記第５の導線の群を挟んで対向し
て設けられる、項目２に記載の計測装置。
（項目４）
前記制御装置は、前記第２のモードにおける前記発振回路の周波数の情報に基づき、前
記導線間の静電容量の計測情報を出力する、項目１～３のいずれか１項に記載の計測装置
。
（項目５）
前記制御装置は、切替回路を備え、
前記切替回路により、前記第１のモードと前記第２のモードとが切り替えられる、
項目１～４のいずれか１項に記載の計測装置。
（項目６）
前記ケーブルはキャブタイヤケーブルである、項目１～５のいずれか１項に記載の計測
装置。
（項目７）
前記制御装置は通信装置を備え、
前記通信装置は、外部装置に前記計測情報を送信する、項目１～６のいずれか１項に記
載の計測装置。
（項目８）
計測装置と、情報処理装置とを備える計測システムであって、
前記計測装置は、
発振回路と、
前記発振回路と接続される複数の導線と、
絶縁体により形成され、前記複数の導線を被覆する被覆部と、を備えるケーブルと、
前記発振回路の周波数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する制
御装置と、
を備え、
前記複数の導線は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とにより構成される第
１のモードと、該第１のモードとは異なり、第３の導線の群および第４の導線の群とによ
り構成される第２のモードを有し、
前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、互いに包囲関係とならないように設
けられ、
前記第１の導線の群における信号の位相と前記第２の導線の群における信号の位相とは
異なり、
前記第３の導線の群は、前記第４の導線の群により包囲されて設けられ、
前記第３の導線の群における信号の位相と前記第４の導線の群における信号の位相とは
異なり、
前記制御装置は、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替え可能に設けられ、
前記情報処理装置は、
前記第１のモードにおける計測情報と、前記第２のモードにおける計測情報に基づいて
、水位に関する情報を出力する、計測システム。
（項目９）
計測装置により得られる計測情報を情報処理装置により処理する方法であって、
前記計測装置は、
発振回路と、
前記発振回路と接続される複数の導線と、
絶縁体により形成され、前記複数の導線を被覆する被覆部と、を備えるケーブルと、
前記発振回路の周波数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する制
御装置と、
を備え、
前記複数の導線は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とにより構成される第
１のモードと、該第１のモードとは異なり、第３の導線の群および第４の導線の群とによ
り構成される第２のモードを有し、
前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、互いに包囲関係とならないように設
けられ、
前記第１の導線の群における信号の位相と前記第２の導線の群における信号の位相とは
異なり、
前記第３の導線の群は、前記第４の導線の群により包囲されて設けられ、
前記第３の導線の群における信号の位相と前記第４の導線の群における信号の位相とは
異なり、
前記制御装置は、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替え可能に設けられ、
前記情報処理装置が、前記第１のモードにおける計測情報と、前記第２のモードにおけ
る計測情報に基づいて、水位に関する情報を出力する、方法。
１ 計測装置
２ ケーブル
８ センサ回路
９ 発振回路
１０ 切替回路
１１ 演算部
１２ 通信装置
２０ 被覆部（シース）
２１～２７ 導線
２１１ 導体
２１２ 絶縁体
１０００ 計測システム

Claims (9)

  1. 発振回路と、
    前記発振回路と接続される複数の導線と、絶縁体により形成され、前記複数の導線を被
    覆する被覆部と、を備えるケーブルと、
    前記発振回路の周波数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する制
    御装置と、
    を備える計測装置であって、
    前記複数の導線は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とにより構成される第
    １のモードと、該第１のモードとは異なり、第３の導線の群および第４の導線の群とによ
    り構成される第２のモードとを有し、
    前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、互いに包囲関係とならないように設
    けられ、
    前記第１の導線の群における信号の位相と前記第２の導線の群における信号の位相とは
    異なり、
    前記第３の導線の群は、前記第４の導線の群により包囲されて設けられ、
    前記第３の導線の群における信号の位相と前記第４の導線の群における信号の位相とは
    異なり、
    前記制御装置は、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替え可能に設けられる
    、
    計測装置。
  2. 前記複数の導線は、さらに第５の導線の群を含み、
    前記第５の導線の群は、前記発振回路を除く回路を有する前記制御装置の接地電位と接
    続される中性線からなる群である、請求項１に記載の計測装置。
  3. 前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、前記第５の導線の群を挟んで対向し
    て設けられる、請求項２に記載の計測装置。
  4. 前記制御装置は、前記第２のモードにおける前記発振回路の周波数の情報に基づき、前
    記導線間の静電容量の計測情報を出力する、請求項１～３のいずれか１項に記載の計測装
    置。
  5. 前記制御装置は、切替回路を備え、
    前記切替回路により、前記第１のモードと前記第２のモードとが切り替えられる、請求
    項１に記載の計測装置。
  6. 前記ケーブルはキャブタイヤケーブルである、請求項１に記載の計測装置。
  7. 前記制御装置は通信装置を備え、
    前記通信装置は、外部装置に前記計測情報を送信する、請求項１に記載の計測装置。
  8. 計測装置と、情報処理装置とを備える計測システムであって、
    前記計測装置は、
    発振回路と、
    前記発振回路と接続される複数の導線と、
    絶縁体により形成され、前記複数の導線を被覆する被覆部と、を備えるケーブルと、
    前記発振回路の周波数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する制
    御装置と、
    を備え、
    前記複数の導線は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とにより構成される第
    １のモードと、該第１のモードとは異なり、第３の導線の群および第４の導線の群とによ
    り構成される第２のモードを有し、
    前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、互いに包囲関係とならないように設
    けられ、
    前記第１の導線の群における信号の位相と前記第２の導線の群における信号の位相とは
    異なり、
    前記第３の導線の群は、前記第４の導線の群により包囲されて設けられ、
    前記第３の導線の群における信号の位相と前記第４の導線の群における信号の位相とは
    異なり、
    前記制御装置は、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替え可能に設けられ、
    前記情報処理装置は、
    前記第１のモードにおける計測情報と、前記第２のモードにおける計測情報に基づいて
    、水位に関する情報を出力する、計測システム。
  9. 計測装置により得られる計測情報を情報処理装置により処理する方法であって、
    前記計測装置は、
    発振回路と、
    前記発振回路と接続される複数の導線と、
    絶縁体により形成され、前記複数の導線を被覆する被覆部と、を備えるケーブルと、
    前記発振回路の周波数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する制
    御装置と、
    を備え、
    前記複数の導線は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とにより構成される第
    １のモードと、該第１のモードとは異なり、第３の導線の群および第４の導線の群とによ
    り構成される第２のモードを有し、
    前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、互いに包囲関係とならないように設
    けられ、
    前記第１の導線の群における信号の位相と前記第２の導線の群における信号の位相とは
    異なり、
    前記第３の導線の群は、前記第４の導線の群により包囲されて設けられ、
    前記第３の導線の群における信号の位相と前記第４の導線の群における信号の位相とは
    異なり、
    前記制御装置は、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替え可能に設けられ、
    前記情報処理装置が、前記第１のモードにおける計測情報と、前記第２のモードにおけ
    る計測情報に基づいて、水位に関する情報を出力する、方法。

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