JP4342284B2

JP4342284B2 - 冠水検知システム

Info

Publication number: JP4342284B2
Application number: JP2003397903A
Authority: JP
Inventors: 久博加藤; 真一林田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2023-11-27
Also published as: JP2005156460A

Description

この発明は、道路が降雨により冠水し、車両の走行が困難になる場所に設置され、路面上の水位を計測して冠水を検知する冠水検知システムに関するものである。

従来の冠水検知システムは、超音波の伝播速度が空気中より水中の方が速いという性質を利用するもので、超音波送波器と超音波受波器とが路側に、かつ、水をかぶると水没する位置に設置されて構成されている。そして、超音波が送波器から発せられて受波器に受信されるまでの時間を計測し、この計測時間を基準時間と比較し、計測時間が基準時間より小さい場合を道路の冠水状態として検知している（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５８−４５５８５号公報（第1図）

しかし、従来の冠水検知システムでは、道路の冠水時に、超音波送波器および超音波受波器が水没するように路側に設置されているので、超音波送波器および超音波受波器が水没し、劣化を促進してしまう。そこで、冠水の検知精度を確保するために、超音波送波器および超音波受波器のメンテナンスを短期間に行う必要があるという不具合があった。
また、従来の冠水検知システムでは、超音波送波器および超音波受波器が水没しているか否か、即ち降雨による道路の冠水が一定の水位に達したか否かは検知できるものの、道路の冠水の水位の変化を検知できないという不具合があった。
さらに、超音波送波器および超音波受波器が路面に近接して設置されているので、悪戯などにより損傷される恐れがあるという不具合もあった。

この発明は、上記のような課題を解決するために、超音波送波器および超音波受波器を有する水位計を道路の冠水監視位置の上方で、車両等の走行に影響を及ぼさず、かつ、水没しない位置に設置して、冠水状態を非接触式に検知できるようにし、水位計の水没による劣化や悪戯による損傷の発生を抑えてメンテナンス間隔を長期化できるとともに、道路の冠水状態を水位の変化として検知できる冠水検知システムを得ることを目的とする。

この発明による冠水検知システムは、道路の冠水監視位置の上方で車両の走行の障害とならない、かつ、水没しない位置に設置され、超音波発信器から発せられた超音波が該冠水監視位置で反射されて超音波受信器に受信されるまでの時間から該冠水監視位置の水位を計測する水位計と、上記水位計で計測された計測水位を取り込み、該計測水位が基準水位より大きいか否かにより冠水発生を検知し、冠水発生を検知したときに冠水発生データを監視センターに送信する処理装置とを備えている。そして、上記水位計は、所定の計測回数毎に計測水位の平均水位を上記処理装置に出力するように構成され、上記処理装置は、上記平均水位が最大水位より大きい場合には、冠水発生の検知動作を行わないように構成されている。

この発明によれば、水位計の水没による劣化や悪戯による損傷の発生が抑えられ、メンテナンス間隔を長期化できる。また、道路の冠水の水位を計測するので、冠水状態を水位の変化として検知できる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る冠水検知システムの構成を示す模式図、図２は発明の実施の形態１に係る冠水検知システムにおける超音波水位計の構成を示すブロック図、図３はこの発明の実施の形態１に係る冠水検知システムの動作を説明するフロー図である。
図１および図２において、超音波水位計１は、超音波発信器１ａ、超音波受信器１ｂ、制御部１ｃを備えている。この超音波水位計１は、道路２の冠水監視位置の上方に車両３の走行の障害とならない高さに位置するように、道路脇に立てられた支柱１０に設置されている。また、超音波発信器１ａおよび超音波受信器１ｂは、超音波発信器１ａから発せられた超音波が路面あるいは路上の水面で反射されて超音波受信器１ｂで受けられるように位置調整されている。処理装置４は、超音波水位計１による計測動作を制御すると共に、超音波水位計１からの水位データに基づいて冠水状態を判断する。サーバ５は監視センターとしての監視事務所６に設置され、処理装置４からの冠水信号を有線若しくは無線を介して受信し、監視事務所６内の監視員が道路２の冠水発生を確認できるようになっている。

つぎに、このように構成された冠水検知システムの動作を図３のフロー図に基づいて説明する。なお、超音波水位計１の設置時に、超音波水位計１と道路２の路面との距離が計測され、その計測値が基準距離（ｈ_０）として超音波水位計１の制御部１ｃのメモリに格納される。また、処理装置４のメモリには、冠水判定の基準となる基準水位Ｈ_０が予め設定・格納されている。ここでは、基準水位Ｈ_０は、例えば３０ｃｍに設定されている。

まず、処理装置４が、超音波水位計１を作動させ、水位の計測が開始される。
そして、超音波水位計１においては、超音波が超音波発信器１ａからパルス状に発振され、路面（又は、水面）で反射されて、超音波受信器１ｂに受信される。そこで、制御部１ｃが、超音波が発信されてから受信されるまでの時間に基づいて超音波水位計１と道路２の路面（又は水面）との距離ｈ_ｎを算出し、ついで水位Ｈ_ｎ（＝ｈ_０−ｈ_ｎ）を算出し、メモリに格納する（ステップ１０１）。そして、ステップ１０２において、計測回数ｎ＝設定回数ｎ_０か否かを判定する。そして、計測回数ｎ≠設定回数ｎ_０であると、ステップ１０１に戻り、水位Ｈ_ｎの計測を行う。
そして、ステップ１０２において、計測回数ｎ＝設定回数ｎ_０となると、ステップ１０３に移り平均水位Ｈ_ａｖｅを算出する。このステップ１０３では、制御部１ｃが、メモリに格納されている水位Ｈ_ｎを読み出し、平均水位Ｈ_ａｖｅを算出する。この時、平均水位Ｈ_ａｖｅの算出に際しては、最大水位Ｈ_ｍａｘおよび最小水位Ｈ_ｍｉｎが水位データから排除する。
ついで、ステップ１０４に移り、処理装置４が冠水判定処理を行う。つまり、処理装置４が、超音波水位計１の制御部１ｃから送信された平均水位Ｈ_ａｖｅとメモリに格納されている基準水位Ｈ_０とを比較する。そして、Ｈ_ａｖｅ≧Ｈ_０であると、冠水発生と判定し、サーバ５に冠水発生データを送信し（ステップ１０５）、ステップ１０１に戻り、計測回数ｎをリセットし、超音波水位計１に水位の計測を再開させる。
また、ステップ１０５において、Ｈ_ａｖｅ＜Ｈ_０であると、ステップ１０１に戻り、計測回数ｎをリセットし、超音波水位計１に水位の計測を再開させる。

このように、この実施の形態１では、超音波水位計１が、道路２の冠水監視位置の上方に、車両３の走行の障害とならない高さに設置されている。そこで、超音波水位計１は、通行者が触れず、車両３と衝突せず、さらに水没しない。これにより、悪戯による超音波水位計１の損傷の発生が抑制され、超音波水位計１の水没が回避されるので、超音波水位計１のメンテナンス間隔を長期化できるとともに、超音波水位計１の劣化や損傷に起因する冠水の誤検出の発生が抑制され、信頼性の高い冠水情報が得られる。
また、ステップ１０３において、平均水位Ｈ_ａｖｅを算出しているので、計測された水位が平均化され、冠水情報の信頼性を高めることができる。
また、ステップ１０３における平均水位Ｈ_ａｖｅの算出の際に、最大水位Ｈ_ｍａｘおよび最小水位Ｈ_ｍｉｎが排除されているので、冠水判定に駐車している車両３等の障害物の影響を排除でき、冠水情報の信頼性を高めることができる。
また、処理装置４が、冠水発生データをサーバ５に送信するようにしているので、監視者が監視事務所６にて道路２の冠水発生と時間的にずれることなく冠水発生を把握でき、適切な交通対策をとることができる。

なお、上記実施の形態１では、基準水位Ｈ_０を３０ｃｍに設定するものとしているが、基準水位Ｈ_０は３０ｃｍに限定されるものではなく、現地の実状、交通事情等を考慮して適宜設定すればよい。
また、上記実施の形態１では、水位Ｈ_ｎの計測間隔および設定回数ｎ_０について特に述べていないが、降雨による道路２の冠水発生を想定すれば、短時間での水位変化は予想されず、例えば計測間隔を０．２秒とし、２０回の計測水位Ｈ_ｎから平均水位Ｈ_ａｖｅを算出すればよい。
また、上記実施の形態１では、超音波水位計１が支柱に設置されるものとしているが、超音波水位計１の設置場所はこれに限定されるものではなく、例えば冠水監視位置が歩道橋の真下にあるような場合には、超音波水位計１は歩道橋に設置すればよい。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る冠水検知システムの動作を説明するフロー図である。

つぎに、この実施の形態２による冠水検知システムの動作を図４のフロー図に基づいて説明する。なお、ステップ１０１〜１０４の動作は上記実施の形態１と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。
ステップ１０６において、Ｈ_ａｖｅ≧Ｈ_０であると、処理装置４は、冠水発生と判定し、サーバ５に冠水発生データを送信するとともに、平均水位Ｈ_ａｖｅデータをサーバ５に送信する。その後、ステップ１０１に戻り、計測回数ｎをリセットし、超音波水位計１に水位の計測を再開させる。

このように、この実施の形態２では、冠水発生データと平均水位Ｈ_ａｖｅデータとがサーバ５に送信されるようになっているので、監視者は、冠水発生の把握に加え、サーバ５を介して平均水位Ｈ_ａｖｅデータ、さらには平均水位Ｈ_ａｖｅの推移を確認できる。そこで、この実施の形態２によれば、上記実施の形態１の効果に加えて、監視者が監視事務所６に居ながら冠水の水位および水位の変化を確認でき、冠水の現状を把握して、より適切な交通対策をとることができる。

実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３に係る冠水検知システムの動作を説明するフロー図である。

つぎに、この実施の形態３による冠水検知システムの動作を図５のフロー図に基づいて説明する。なお、ステップ１０１〜１０４の動作は上記実施の形態１と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。また、処理装置４のメモリには、基準水位Ｈ_０に加えて、最大水位変化量Ｖおよび最大水位Ｍが予め設定・格納されている。
ここで、例えば、停車した車両３を計測すると、計測された平均水位が前回の平均水位に対して急激に変化することになる。この最大水位変化量Ｖは、計測された平均水位が前回の平均水位に対して急激に変化する場合を除外するためのもので、例えば０．５ｃｍ／ｓに設定されている。また、例えば、駐車している車両３を計測していると、計測された平均水位は冠水の水位ではなく車両３の高さとなってしまう。この最大水位Ｍは、高水位が継続する場合を除外するためのもので、例えば６０ｃｍに設定されている。

ステップ１０３において、平均水位Ｈ_ａｖｅを算出した後、ステップ１０７に移る。ステップ１０７では、処理装置４が、メモリに格納されている最大水位変化量Ｖおよび平均水位Ｈ_ａｖｅを読み出し、今回の平均水位Ｈ_ａｖｅ（ｎ）と前回の平均水位Ｈ_ａｖｅ（ｎ−１）との差が最大水位変化量Ｖより小さいか否か（｜Ｈ_ａｖｅ（ｎ）−Ｈ_ａｖｅ（ｎ−１）｜≦Ｖ）を判定する。そして、｜Ｈ_ａｖｅ（ｎ）−Ｈ_ａｖｅ（ｎ−１）｜＞Ｖと判定されると、ステップ１０１に戻り、計測回数ｎをリセットし、超音波水位計１に水位の計測を再開させる。また、｜Ｈ_ａｖｅ（ｎ）−Ｈ_ａｖｅ（ｎ−１）｜≦Ｖと判定されると、ステップ１０８に移る。
そして、ステップ１０８において、処理装置４が、メモリに格納されている最大水位Ｍを読み出し、今回の平均水位Ｈ_ａｖｅ（ｎ）が最大水位Ｍより小さいか否か（Ｈ_ａｖｅ（ｎ）≦Ｍ）を判定する。そして、Ｈ_ａｖｅ（ｎ）＞Ｍと判定されると、メモリに格納されている平均水位Ｈ_ａｖｅを更新せず、ステップ１０１に戻り、計測回数ｎをリセットし、超音波水位計１に水位の計測を再開させる。また、Ｈ_ａｖｅ（ｎ）≦Ｖと判定されると、メモリに格納されている平均水位Ｈ_ａｖｅを更新し、ステップ１０４に移り、冠水の判定を行う。

このように、この実施の形態３では、ステップ１０７において、今回の平均水位Ｈ_ａｖｅ（ｎ）と前回の平均水位Ｈ_ａｖｅ（ｎ−１）との差が最大水位変化量Ｖより小さいか否か判定し、今回の平均水位Ｈ_ａｖｅ（ｎ）と前回の平均水位Ｈ_ａｖｅ（ｎ−１）との差が最大水位変化量Ｖより大きいと、ステップ１０１に戻り、水位Ｈｎの再計測を行わせている。そこで、今回の平均水位の計測値が車両３の通過や停車により前回の平均水位の計測値に比べて急激に変化する場合は、ステップ１０７で除外され、後段のステップ１０５（冠水判定処理）に進むことができない。これにより、車両３の通過や停車等に起因する冠水の誤検出が回避され、冠水検知の信頼性が高められる。
また、ステップ１０８において、今回の平均水位Ｈ_ａｖｅ（ｎ）が最大水位Ｍより小さいか否かを判定し、今回の平均水位Ｈ_ａｖｅ（ｎ）が最大水位Ｍより大きいと、ステップ１０１に戻り、水位Ｈ_ｎの再計測を行わせている。そこで、車両３が駐車し、大きな平均水位を継続して計測するような場合は、ステップ１０７では除外できないが、このステップ１０８で除外され、後段のステップ１０５（冠水判定処理）に進むことができない。これにより、車両３の駐車等に起因する冠水の誤検出が回避され、冠水検知の信頼性が高められる。

なお、上記実施の形態３では、最大水位変化量Ｖを０．５ｃｍ／ｓに、最大水位Ｍを６０ｃｍに設定するものとしているが、最大水位変化量Ｖおよび最大水位Ｍはこれらの値に限定されるものではなく、現地の過去の最大降水量、最大冠水水位等を考慮して適宜設定すればよい。

実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４に係る冠水検知システムの構成を示す模式図、図７はこの発明の実施の形態４に係る冠水検知システムの動作を説明するフロー図である。
図６において、気象データベース７がサーバ５に接続され、処理装置４がサーバ５を介して近隣の降雨状況等を取得できるようになっている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

つぎに、この実施の形態４による冠水検知システムの動作を図７のフロー図に基づいて説明する。なお、ステップ１０１〜１０４の動作は上記実施の形態１と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。
ステップ１０３において、平均水位Ｈ_ａｖｅを算出した後、ステップ１０９に移り、気象情報が気象データベース７からサーバ５を介して処理装置４に取り込まれ、ステップ１１０で降雨判定処理が行われる。このステップ１１０では、処理装置４が、気象情報に基づいて近隣地区の降雨の有無、降雨後の経過時間等から冠水監視位置での降雨の有無を推定・判定する。
そして、当該冠水監視位置にて降雨がないと判定されると、ステップ１０１に戻り、計測回数ｎをリセットし、超音波水位計１に水位の計測を再開させる。また、当該冠水監視位置にて降雨があると判定されると、ステップ１０４に移り、冠水発生の判定を行う。

このように、この実施の形態４では、ステップ１０９において、気象情報を気象データベース７から取り込み、ステップ１１０において、当該冠水監視位置での降雨の有無を推定・判定している。そして、降雨がないときには、ステップ１０１に戻り、水位Ｈ_ｎの再計測を行わせている。そこで、降雨がないにも拘わらず、車両３の通過や停車により増大した平均水位の計測値はステップ１１０で除外され、後段のステップ１０４（冠水判定処理）に進むことができない。これにより、降雨時にのみ冠水発生が検知され、冠水検知の信頼性が高められる。

なお、上記実施の形態４では、水位Ｈ_ｎを計測し、平均水位Ｈ_ａｖｅを算出した後、気象情報を取り込んで当該冠水監視位置における降雨の有無を推定・判定する（ステップ１０９、１１０）ものとしているが、気象情報を取り込んで当該冠水監視位置における降雨の有無を推定・判定するステップ１０９、１１０を実行し、当該冠水監視位置が降雨であると判定された場合に、ステップ１０１〜１０５を実行するようにしてもよい。

実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５に係る冠水検知システムの構成を示す模式図、図９はこの発明の実施の形態５に係る冠水検知システムの動作を説明するフロー図である。
図８において、表示板８が道路２に冠水監視位置から所定距離離れて設置され、監視カメラ９が冠水監視位置を撮影可能に設置されている。そして、表示板８は処理装置４により冠水発生時に「通行止め」の表示に切り換えられる。また、監視カメラ９は処理装置４により冠水発生時に作動され、冠水監視位置の映像がサーバ５に送信される。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

つぎに、この実施の形態５による冠水検知システムの動作を図９のフロー図に基づいて説明する。なお、ステップ１０１〜１０４の動作は上記実施の形態１と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。
ステップ１０４において、冠水発生が判定されると、ステップ１１１に移り、処理装置４が表示板８の表示を例えば「通行止め」に切り換える。ついで、ステップ１１２に移り、処理装置４が監視カメラ９を作動させ、冠水監視位置の冠水状況の映像がサーバ５に送信される。その後、ステップ１０１に戻り、計測回数ｎをリセットし、超音波水位計１に水位の計測を再開させる。
また、ステップ１０４において、冠水発生がないと判定されると、ステップ１１３に移り、処理装置４が表示板８の表示を消灯し、ついで、ステップ１１４に移り、監視カメラ９の作動を停止する。その後、ステップ１０１に戻り、計測回数ｎをリセットし、超音波水位計１に水位の計測を再開させる。

このように、この実施の形態５では、ステップ１１１において、冠水発生時に表示板８に「通行止め」が表示されるので、車両３の運転者が、道路冠水場所の所定距離手前で冠水を認識できる。
また、ステップ１１２において、冠水発生時に監視カメラ９が作動されるので、監視者が監視事務所６にて道路２の冠水発生と時間的にずれることなくその冠水状況を目視確認でき、適切な交通対策をとることができる。

なお、上記実施の形態５では、実施の形態１の冠水監視システムに表示板８および監視カメラ９を設置するものとしているが、実施の形態２の冠水監視システムに表示板８および監視カメラ９を設置してもよい。この場合、冠水の水位を表示板８に直接表示したり、水位や水位変化の大きさに応じて、表示内容を「冠水有り走行注意」、「冠水有り速度おとせ」、「通行止め」等段階的に切り換えるようにすれば、冠水の状況に応じた警報を車両３の運転者に報知でき、注意を喚起することができる。

この発明の実施の形態１に係る冠水検知システムの構成を示す模式図である。この発明の実施の形態１に係る冠水検知システムにおける超音波水位計の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係る冠水検知システムの動作を説明するフロー図である。この発明の実施の形態２に係る冠水検知システムの動作を説明するフロー図である。この発明の実施の形態３に係る冠水検知システムの動作を説明するフロー図である。この発明の実施の形態４に係る冠水検知システムの構成を示す模式図である。この発明の実施の形態４に係る冠水検知システムの動作を説明するフロー図である。この発明の実施の形態５に係る冠水検知システムの構成を示す模式図である。この発明の実施の形態５に係る冠水検知システムの動作を説明するフロー図である。

符号の説明

１超音波水位計、１ａ超音波発信器、１ｂ超音波受信器、１ｃ制御部、２道路、３車両、４処理装置、５サーバ、６監視事務所（監視センター）、７気象データベース、８表示板、９監視カメラ。

Claims

道路の冠水監視位置の上方で車両の走行の障害とならない、かつ、水没しない位置に設置され、超音波発信器から発せられた超音波が該冠水監視位置で反射されて超音波受信器に受信されるまでの時間から該冠水監視位置の水位を計測する水位計と、
上記水位計で計測された計測水位を取り込み、該計測水位が基準水位より大きいか否かにより冠水発生を検知し、冠水発生を検知したときに冠水発生データを監視センターに送信する処理装置と、を備え、
上記水位計は、所定の計測回数毎に計測水位の平均水位を上記処理装置に出力するように構成され、
上記処理装置は、上記平均水位が最大水位より大きい場合には、冠水発生の検知動作を行わないように構成されていることを特徴とする冠水検知システム。
上記平均水位は、計測水位の最大値および最小値を除いて算出されることを特徴とする請求項１記載の冠水検知システム。
上記平均水位の前回値に対する変化量が最大水位変位量より大きい場合には、上記処理装置は冠水発生の検知動作を行わないように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冠水検知システム。
上記処理装置は、気象データベースに接続され、上記冠水監視位置の近傍の降雨情報から該冠水監視位置での降雨の有無を推定・判定し、降雨有りと判定したときに、冠水発生の検知動作を行うように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の冠水検知システム。
冠水警告表示板を備え、上記処理装置が冠水発生を検知したときに、該冠水警告表示板に冠水警告表示を行わせるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の冠水検知システム。
上記冠水監視位置を撮影する冠水監視カメラを備え、上記処理装置が冠水発生を検知したときに、該冠水監視カメラを動作させ、冠水状態の画像を上記監視センターに送信するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の冠水検知システム。
上記処理装置は、上記水位計から取り込んだ上記計測水位を上記監視センターに送信するように構成されていることを請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の冠水検知システム。