JP4902263B2 - 河川用電磁流速センサ、河川用流速測定装置及び河川用流速測定システム - Google Patents

Description

本発明は、河川の水流中に設けられた支持体に固定されて、その水流の流速を計測可能な河川用電磁流速センサと、その河川用電磁流速センサを備えた河川用流速測定装置及び河川用流速測定システムに関する。

河川管理上、河川流量（流速）の把握は非常に重要な問題のひとつである。例えば、集中豪雨等の際には、警戒すべき河川の流域に沿う河川流量のオンタイムな把握が、防災上極めて有益となる。また、河川流量を正確に測定できれば、河川改修計画、ダム建設計画、利水、河川の水質管理、植生や生態系と河川流量との関係の調査研究にも役立つ。

この目的のために開発された従来の河川用流速測定装置としては、河川の川底にバネ材の一端を固定すると共に、そのバネ材の他端部に水位を計測するためのフロート（浮子）を連結し、さらにバネ材の途中部分に流速センサを取り付けて、流速センサを常時水没状態にして備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１９７２９９号公報（［００１２］−［００１６］、第４図）

ところが、上述した従来の河川用流速測定装置では、上流から流れてきた流木等の流下物が流速センサに衝突して破損する虞があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、耐久性に優れた河川用電磁流速センサ、河川用流速測定装置及び河川用流速測定システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る河川用電磁流速センサは、河川の水流中に設けられた河川内部材のうち水流の流れ方向と略平行な水流平行面に固定されて、その水流の流速を計測可能な河川用電磁流速センサであって、水流平行面に取り付けられ、水流の流れ方向の両端側に向かって傾斜したマウント形ハウジングと、マウント形ハウジングの頂上部分に上下に並べて配置された１対の検知電極とを備え、マウント形ハウジングは、板金又は樹脂を加工してなり、マウント形ハウジングの内部に収容され、１対の検知電極を含む電気部品を保持した本体ハウジングを備え、マウント形ハウジングの頂上部分に検出用貫通孔を形成すると共に、本体ハウジングに検出用貫通孔に嵌合した嵌合突部を形成し、その嵌合突部に１対の検知電極を露出した状態に配置して、１対の検知電極で検出された電位差に基づいて、河川の流速を計測するところに特徴を有する。なお、本発明における「河川」には、用水路や排水路が含まれる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の河川用電磁流速センサにおいて、マウント形ハウジングは、板金を上下に延びた複数の折曲線で折り曲げてなり、水流の流れ方向と平行な頂上構成壁と、その頂上構成壁の両側に折曲部を介して連なった１対の傾斜側壁と、両方の傾斜側壁の端部に折曲部を介して連なった１対の取付片とを備えてなり、各取付片に、それら取付片を水流平行面に固定するための取付孔を形成したところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１に記載の河川用電磁流速センサにおいて、マウント形ハウジングは、板金を絞り加工してなるドーム部と、ドーム部の縁部から側方に張り出した取付片とを備えてなり、取付片には水流平行面に固定するための取付孔が形成されたところに特徴を有する。

請求項４の発明に係る河川用流速測定装置は、請求項１乃至３の何れかに記載の河川用電磁流速センサと、水流平行面に固定されるベース盤とを備え、ベース盤に河川用電磁流速センサが上下に複数並べて取り付けられたところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項４に記載の河川用流速測定装置において、ベース盤は、上下に延びたベースフレームとベース板金とを隙間を空けた状態で重ねて保持してなり、ベース板金には、マウント形ハウジングを着脱可能に取り付けるための螺子部と、各河川用電磁流速センサから延びたケーブルを挿通してベースフレームとベース板金との間の隙間に導入するためのケーブル導入孔とが形成され、ケーブルがベースフレームとベース板金との間の隙間の上端開口から導出されたところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項４に記載の河川用流速測定装置において、ベース盤の上下方向に延びたヒンジピンによりベース盤の両側縁部に揺動可能に連結された固定片を備え、固定片にベース盤を水流平行面に固定するための固定用孔を形成したところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項４乃至６の何れかに記載の河川用流速測定装置において、ベース盤は、河川内部材としての橋脚に対して着脱可能であるところに特徴を有する。

請求項８の発明は、請求項４乃至７の何れかに記載の河川用流速測定装置において、複数の河川用電磁流速センサは、ベース盤に対して着脱可能に固定されたところに特徴を有する。

請求項９の発明は、請求項４乃至８の何れかに記載の河川用流速測定装置において、ベース盤は、上下方向で複数のベース盤構成体に分割可能であるところに特徴を有する。

請求項１０の発明に係る河川用流速測定システムは、請求項４乃至９の何れかに記載の河川用流速測定装置と、河川用流速測定装置に備えた複数の河川用電磁流速センサにより計測された流速情報を収集する情報収集装置と、収集した流速情報を、河川用電磁式流速センサを識別するための識別情報と共に外部に送信する送信装置とを備えたところに特徴を有する。

請求項１１の発明は、請求項１０に記載の河川用流速測定システムにおいて、河川内部材は河川の川幅方向に複数立設され、それら複数の河川内部材にそれぞれ河川用流速測定装置が取り付けられたところに特徴を有する。

［請求項１の発明］
請求項１の河川用電磁流速センサでは、磁界と交差して河川の水が流れることで生じた電位差を１対の検知電極で検出して河川の流速を計測する。ここで、河川用電磁流速センサは、水流平行面に取り付けられて水流の流れ方向の両端部に向かって傾斜したマウント形ハウジングを備え、その頂上部分に１対の検知電極が配置されている。即ち、マウント形ハウジングは、上流側の縁部から頂上部分に向かうに従って水流平行面から徐々に隆起するように傾斜している。これにより、河川の上流から流れてきた流下物が衝突した時の衝撃が緩和され、耐久性（信頼性）の向上を図ることができる。また、流下物が河川用電磁流速センサに引っ掛かることも防止される。さらに、水流の抵抗が抑えられると共に、水流はマウント形ハウジングの表面に沿ってスムーズに流れるので安定して流速を計測することができる。

また、本発明によれば、本体ハウジングがマウント形ハウジングで覆われるから、流下物の衝突による電気部品の不具合の発生を防止できる。

［請求項２の発明］
請求項２の発明によれば、マウント形ハウジングが上下に開放しているので、マウント形ハウジングの内側に泥や砂が溜まるのを防止できる。

［請求項３の発明］
請求項３の発明によれば、マウント形ハウジングの内側に泥や砂が入り込むことを防止できる。ここで、ドーム部の外面形状は、球面状、楕円球面状、稜線が丸みを帯びた多角錐台形面状とすればよい。

［請求項４の発明］
請求項４の河川用流速測定装置では、請求項１乃至３の何れかに記載の河川用電磁流速センサを利用して流速を計測するから、従来の河川用流速測定装置に比べて耐久性が向上する。また、河川の水深方向の複数位置で流速を計測できると共に、計測結果に応じて大まかな水位も計測可能となる。さらに、仮に何れかの河川用電磁流速センサに不具合が生じても、他の正常な河川用電磁流速センサにより継続して流速を計測することができる。

［請求項５の発明］
請求項５の発明によれば、河川用電磁流速センサから延びたケーブルをベース盤によって保護することができ、ケーブルの断線や流下物の引っ掛かり等を防止できる。

［請求項６の発明］
請求項６の発明によれば、固定片がヒンジピンを中心に揺動可能なので、水流平行面が湾曲していても、固定片を水流平行面に宛がってベース盤を固定することができる。つまり、ベース盤の固定場所の自由度が向上する。

［請求項７の発明］
請求項７の発明によれば、複数の河川用電磁流速センサを一度に河川の水流中に設置或いは撤去することができる。なお、ベース盤は、橋脚に備えたアンカーボルトにより固定してもよいし、ワイヤー等で橋脚に縛り付けてもよい。

［請求項８の発明］
請求項８の発明によれば、何れかの河川用電磁流速センサに不具合が発生した場合には、その河川用電磁流速センサだけをベース盤から取り外して交換することができる。

［請求項９の発明］
請求項９の発明によれば、ベース盤の長さを、例えば、河川の水位や水流平行面の高さに応じて調節することができる。

［請求項１０の発明］
請求項１０の河川用流速測定システムでは、請求項１乃至３の何れかに記載の河川用電磁流速センサを利用して流速を計測するから、従来の河川用流速測定システムに比べて耐久性が向上する。また、複数の河川用電磁流速センサにより計測された流速情報は情報収集装置に収集され、送信装置によって識別情報と共に外部に送信される。そして、各河川用電磁流速センサの流速情報が、例えば、管理センター等に集められて、河川の流速や、流量、水位等を観測可能となる。これにより、係員が河川に実際に出向いて測定作業を行う必要がなくなり、安全かつ低コストに河川の状態を観測できる。また、リアルタイムに河川の流速情報を収集することができる。

［請求項１１の発明］
請求項１１の構成によれば、河川の川幅方向と水深方向との２方向で河川の流速分布や平均流速を観測できる。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。図１における符号１０は、河川１１の水流中に立設された例えばコンクリート製の橋脚であって、河川１１の幅方向に複数立設されている（図１には、１つの橋脚１０のみが示されている）。これら橋脚１０のうち、水流の流れ方向と略平行な橋脚壁面１０Ａ（本発明の「水流平行面」に相当する）には、本発明に係る河川用流速測定装置９０がそれぞれ取り付けられている。河川用流速測定装置９０は、橋脚壁面１０Ａに例えばアンカーボルト（図示せず）によって固定されたベース盤２０と、そのベース盤２０に上下に並べて取り付けられた複数の河川用電磁流速センサ４０とから構成される。

図２に示すように、ベース盤２０は上下方向（長手方向）で複数のベース盤構成体２１に分割可能となっており、これら複数のベース盤構成体２１が橋脚壁面１０Ａに一直線に縦列配置されている。これにより、例えば、橋脚１０の高さや河川１１の水位に応じてベース盤２０の上下方向の長さを変更可能になっている。なおベース盤構成体２１の上下方向の長さは、例えば１ｍとなっている。

図５に示すように、各ベース盤構成体２１は、上下に延びたベースフレーム構成体２１Ａとベース板金構成体２１Ｂとを隙間を空けた状態で重ねて固定してなる。そして図４に示すように、複数のベースフレーム構成体２１Ａが上下方向で繋がって１つのベースフレーム２０Ａが構成され、複数のベース板金構成体２１Ｂが上下方向で繋がって１つのベース板金２０Ｂが構成されている。

図７に示すようにベースフレーム構成体２１Ａは梯子構造をなしていている。即ち、上下に延びて互いに平行な１対の縦枠部材１２１，１２１と、それら縦枠部材１２１の上下方向の両端部及び中央部を繋ぐように差し渡された長板状の横枠部材１２２とから構成され、これら縦枠部材１２１と横枠部材１２２とが例えば溶接されている。横枠部材１２２の両端部は、縦枠部材１２１の側方に突出しており、この突出した部分にベースフレーム構成体２１Ａ（ベース盤構成体２１）を橋脚壁面１０Ａに固定するための長円形の固定用孔２２Ａが形成されている。即ち、固定用孔２２Ａに橋脚壁面１０Ａから起立した図示しないアンカーボルトを挿通してそのアンカーボルトに図示しないナットを締め付けることでベースフレーム構成体２１Ａ（ベース盤構成体２１）が橋脚壁面１０Ａに固定される。また、縦枠部材１２１は、上下方向における断面がクランク状をなしており、横枠部材１２２に溶接されていない方の端部にベース板金構成体２１Ｂが宛がわれ、それらを貫通した複数のボルト２３によりベースフレーム構成体２１Ａとベース板金構成体２１Ｂとが一体に固定されている。

ここで、ベースフレーム構成体２１Ａとベース板金構成体２１Ｂの上端部分にそれぞれフックを形成しておき、それらフック同士を係止させることで、ベースフレーム構成体２１Ａとベース板金構成体２１Ｂとを仮固定すると共に、ボルト２３を通す孔が整合するようにしてもよい。このようにすればベースフレーム構成体２１Ａに対するベース板金構成体２１Ｂの組み付けが容易となる。

ベース板金構成体２１Ｂは、ベースフレーム構成体２１Ａと同じ長さ（具体的には１ｍ）の長板状をなすと共に、短手方向における両側部を上下に延びた折曲線でベースフレーム構成体２１Ａに向かって折り曲げた構造をなしている。詳細には図５に示すように、ベース板金構成体２１Ｂのうち短手方向（水流の流れ方向）の中間部分は、水流の流れ方向と平行でかつベースフレーム構成体２１Ａとの間に扁平な隙間２６を形成した取付平坦壁２９となっており、その両側部は取付平坦壁２９から離れるに従ってベースフレーム構成体２１Ａに近づくように傾斜した傾斜平坦壁２８になっている。

ベース板金構成体２１Ｂの前面には、最大で３つの河川用電磁流速センサ４０が取り付け可能となっている。図６に示すように、ベース板金構成体２１Ｂのうち上下方向の中央部と、中央部から両端部側に０．２５ｍずつ離れた位置との計３箇所にはセンサ取付部２４が形成されている。各センサ取付部２４には、それぞれ河川用電磁流速センサ４０をネジ止めするための複数の取付孔２４Ａが規則的に形成されており、これら取付孔２４Ａを介して河川用電磁流速センサ４０がベース盤構成体２１に着脱可能に固定されている。

各センサ取付部２４には、取付孔２４Ａの他に河川用電磁流速センサ４０から延びたケーブル４２を、ベースフレーム２０Ａとベース板金２０Ｂとの間の隙間２６に導入するためのケーブル導入孔２７が形成されている。図３及び図５に示すように、ケーブル４２は、縦列配置された各ベース盤構成体２１の隙間２６を通って上端開口２６Ａからベース盤２０の外側に導出されている。ケーブル４２をベース盤２０の内側に形成された隙間２６に通すことで、断線や流下物の引っ掛かりが防止される。なお、ケーブル４２は、ベース板金構成体２１Ｂの後面に取り付けられた図示しない配線固定具によりベース板金構成体２１Ｂの後面に沿わせてある。

ここで、本実施形態のベース盤構成体２１には、ベース板金構成体２１Ｂの上下方向の中央部に河川用電磁流速センサ４０が１つだけ取り付けられている。つまり、河川用流速測定装置９０は、ベース盤２０の上下に１ｍ間隔で複数の河川用電磁流速センサ４０を取り付けた構成となっている（図２を参照）。

なお、ベース板金構成体２１Ｂの中央部から両端部側に０．２５ｍ離れた位置に１つずつ、合計２つの河川用電磁流速センサ４０を取り付けてもよい。つまり、河川用流速測定装置９０は、ベース盤２０の上下に０．５ｍ間隔で複数の河川用電磁流速センサ４０を取り付けた構成としてもよい。

さて、河川用電磁流速センサ４０は以下のようである。図５に示すように、河川用電磁流速センサ４０は、１対の検知電極４３，４３を保持した本体ハウジング４１と、その本体ハウジング４１を覆ったマウント形ハウジング５０とから構成される。

図９（Ａ）に示すように本体ハウジング４１は、樹脂製の扁平ボディ４８に１対の検知電極４３、励磁コイル４４及び測定回路部４５等の電気部品を収容して、それらの周りに樹脂（例えば、ウレタン樹脂）をモールドした構造になっており、それら電気部品が、本体ハウジング４１の上面から延びたケーブル４２と電気的に接続されている。

より詳細には、励磁コイル４４は、本体ハウジング４１の芯部に配置されており、扁平円柱状のセンサヘッド４６の先端面４６Ａから水流中に向けて磁界を発生させる。センサヘッド４６の先端面４６Ａからは、１対の検知電極４３，４３の先端が僅かに露出しており河川１１を流れる水と接触可能となっている。これら検知電極４３，４３は測定回路部４５に接続しており、水流の流れ方向とほぼ直交するように上下に並んで配置されている（図６を参照）。そして、検知電極４３，４３は、前記励磁コイル４４が発生した磁界中を河川水が通過することで生じる起電力（電位差）を検出し、この検出信号に基づいて測定回路部４５が流速を演算する。ここで図９（Ｃ）に示すように、センサヘッド４６の先端面４６Ａは、外側に膨出しかつ中心部に向かって窄んだ扁平ドーム状をなしている。

図９（Ｂ）に示すように本体ハウジング４１の四隅には、ベース盤２０に取り付けるための取付孔４７が形成されている。この取付孔４７と、ベース盤２０の各センサ取付部２４に形成された取付孔２４Ａとにボルト（図示せず）を挿通し、ベース板金構成体２１Ｂの後面側でそのボルトにナット（図示せず）を螺合することで本体ハウジング４１がベース盤２０に固定されている。なお、本体ハウジング４１の後面には金属性の導通板４９が宛がわれており、この導通板４９がベース板金２０Ｂと導通状態になっている。この導通板４９は、測定回路部４５のＧＮＤ部に結線されており、導通板４９は河川用電磁流速センサ４０のアース部となっている。

一方、マウント形ハウジング５０は、図８に示すように本体ハウジング４１の凸形状に対応して中央部分が台形状に隆起した構造をなしており、例えば、横長矩形状のステンレス製板金を上下に延びた複数の折曲線で曲げ加工して形成されている。詳細には、マウント形ハウジング５０は、水流の流れ方向と平行な頂上構成壁５１と、その頂上構成壁５１の両側に折曲部５６，５６を介して連なりベース盤２０に向かって下るように傾斜した１対の傾斜側壁５２，５２と、両方の傾斜側壁５２，５２の端部に折曲部５７，５７を介して連なりベース盤２０の前面に宛がわれて固定された１対の取付片５３，５３とを備えてなる。そして、これら取付片５３，５３の間部分がベース盤２０から隆起したマウント部５９となっている。なお、各折曲部５６，５７は丸みを帯びているから、折曲部５６，５７において水の流れが乱されることはない。

頂上構成壁５１の中央部には円形の検出用貫通孔５５が貫通しており、ここに本体ハウジング４１から突出したセンサヘッド４６が嵌合している。これにより、センサヘッド４６の先端面４６Ａに露出した１対の検出電極４３，４３がマウント形ハウジング５０の外側に露出し、河川水と接触可能となっている。

１対の傾斜側壁５２，５２のうち上流側の傾斜側壁５２は、上流から下流に向かうに従ってベース盤２０から徐々に離れるように上り傾斜となっており、下流側の傾斜側壁５２は、上流から下流に向かうに従ってベース盤２０に徐々に近づくように下り傾斜となっている。

各取付片５３，５３には、１対の取付孔５４，５４が上下に並んで形成されている。これら取付孔５４とベース盤２０の各センサ取付部２４に形成された取付孔２４Ａとにボルト２５Ｂを挿通し、ベース板金構成体２１Ｂの後面側でボルト２５Ｂにナット２５Ｎを螺合することで、マウント形ハウジング５０がベース盤２０に固定されている。

以上が、河川用電磁流速センサ４０及び、河川用電磁流速センサ４０を備えた河川用流速測定装置９０の構成の説明であって、この河川用流速測定装置９０は、以下に説明する河川用流速測定システム１００に組み込まれている。

図１に示すように橋脚１０の上部には、河川用流速測定システム１００を構成する各種装置を収容したデータロガー６０が設置されている。データロガー６０は、例えば、河川用流速測定装置９０毎に１つずつ備えられており、ベース盤２０に取り付けられた複数の河川用電磁流速センサ４０と前記ケーブル４２で接続されている。

図１０に示すようにデータロガー６０は、送信装置６１、データ収集装置６２、記憶装置６３、電源６４等を備えてなる。データ収集装置６２は、全ての河川用電磁流速センサ４０の測定回路部４５にアクセスして、流速情報と識別情報とを読み出す。また、記憶装置６３は、データ収集装置６２が読み出した情報を一時記憶する。

送信装置６１は、記憶装置６３に記憶された流速情報、識別情報等を、データ解析を行う管理センターのコンピュータ等に対して、例えば、ＰＨＳや携帯電話網等の無線通信網を利用して無線送信或いは、光ケーブルを利用して有線送信する。電源６４は、例えば、電力会社から供給される商用電源や内蔵電池でもよいが、河川用流速測定装置９０を設置する場所で得られる太陽光発電、水力発電、風力発電の何れか或いは複合してなる電源が好ましい。また、河川用電磁流速センサ４０は水中に配置されるから無線送信は難しい。従って、上述したようにベース盤２０の内側に通されて機械的に保護されたケーブル４２を用いて河川用電磁流速センサ４０が取得した情報がデータロガー６０に収集される。以上が、河川用流速測定システム１００の説明である。

次に本実施形態の作用効果を説明する。河川用流速測定システム１００を起動すると、河川用電磁流速センサ４０に備えた励磁コイル４４が励磁されて、河川用電磁流速センサ４０の近傍に水流の流れ方向と交差した磁界が生成する。この磁界中を河川水が通過すると流速に応じて起電力が生じ、検知電極４３，４３の間の電位差が検出信号として測定回路部４５に取り込まれる。そして、測定回路部４５にて流速が演算される。

各河川用電磁流速センサ４０により計測された流速情報は河川用電磁流速センサ４０を区別するための識別情報とセットとなってデータ収集装置６２に読み取られ、記憶装置６３に一時記憶される。そして、記憶装置６３に記憶された流速情報及び識別情報は送信装置６１により管理センターのコンピュータに所定時間毎又はリアルタイムで無線送信され、管理センターにてデータ解析が行われる。具体的には、例えば、水深方向及び川幅方向における流速分布、流速変化、平均流速及び河川１１の流量等が観測される。ここで、河川１１の流量は、公知な方法で測定された河川１１の断面積と平均流速とを乗じて求めることができる。また、河川用電磁流速センサ４０の流速情報に基づき河川用電磁流速センサ４０が水中にあるか否かを判別できるので、ベース盤２０に取り付けられた複数の河川用電磁流速センサ４０の中で、水中にあると判別された最も上側の河川用電磁流速センサ４０の取付位置から、河川１１の水位を大まかに知ることができる。本実施形態の構成では、河川用電磁流速センサ４０が１ｍ間隔で取り付けられているから、１ｍ単位で水位を計測することが可能である。

ところで、河川１１には、ゴミ等が流れていることが少なくない。特に、集中豪雨や洪水時には、河川流域から樹木や土砂等が大量に流れ込むため、それら流下物が河川用電磁流速センサ４０に衝突する可能性が高まる。また、洪水時には流速が速まるため、流下物が平常時よりも強く河川用電磁流速センサ４０に衝突する可能性もある。

これに対し、本実施形態の河川用電磁流速センサ４０は、水流の流れ方向の両端部に向かって傾斜したマウント形ハウジング５０を備え、上流側の傾斜側壁５２が上流から下流に向かうに従ってベース盤２０から徐々に離れるように上り傾斜となっている。これにより、河川１１の上流から流れてきた流下物が河川用電磁流速センサ４０に衝突したときの衝撃が緩和され、耐久性（信頼性）が向上する。また、上流側の傾斜側壁５２は水流の流れ方向に対して傾斜しているので、流下物が河川用電磁流速センサ４０に引っ掛かることが防止される。さらに、水流の抵抗が抑えられると共に、水流はマウント形ハウジング５０の表面に沿ってスムーズに流れるので、安定して流速を計測することができる。

さらに、河川用電磁流速センサ４０の主要部である検知電極４３，４３、励磁コイル４４及び測定回路部４５等の電気部品を備えた本体ハウジング４１が、金属製のマウント形ハウジング５０の内部に収容されて保護されるので、流下物の衝突によるそれら電気部品の不具合の発生を防止できる。しかも、マウント形ハウジング５０は、上下に開放しているので、マウント形ハウジング５０の内側に泥や砂が溜まり難くなっている。

また、本実施形態の河川用流速測定装置９０によれば、河川用電磁流速センサ４０から延びたケーブル４２がベース盤２０の内側の隙間２６に通されているので、断線や流下物の引っ掛かりを防止できる。ベース盤２０は橋脚１０に固定されているので、水圧で押し流されたり傾倒することが防止できる。また、ベース盤２０は橋脚１０に対して着脱可能なので、一度に複数の河川用電磁流速センサ４０を河川１１の水流中に設置したり撤去することができ、作業の手間が軽減される。さらに、河川用電磁流速センサ４０はベース盤２０に対して着脱可能なので、何れかの河川用電磁流速センサ４０に不具合が生じた場合には、その河川用電磁流速センサ４０だけをベース盤２０から取り外して交換することができる。なお、何れかの河川用電磁流速センサ４０が取り外されても、その他の正常な河川用電磁流速センサ４０によって流速を継続して計測することができる。

また、本実施形態の河川用流速測定システム１００によれば、河川１１の水深方向と川幅方向との２方向で河川１１の流速分布や平均流速等を観測できる。これにより河川１１の流速及び流量をより正確に計測することができる。さらに、河川用電磁流速センサ４０が計測した流速情報は、送信装置６１によって管理センターに送信されるので、係員が河川１１に実際に出向いて測定作業を行う必要がなくなり、安全かつ低コストに河川１１の状態を観測できる。

［第２実施形態］
この第２本実施形態は、河川用電磁流速センサのうち、マウント形ハウジングの構成を上記第１実施形態とは異ならせたものである。本実施形態のマウント形ハウジング１５０は、例えば、ステンレス製板金を絞り加工することで形成され、図１１（Ｃ）に示すように、本体ハウジング４１の凸形状に対応して膨出したドーム部１５１と、ドーム部１５１の縁部から側方に張り出したフランジ部１５２（本発明の「取付片」に相当する）とを備えている。ドーム部１５１の外面は滑らかな曲面（詳細には、球面の一部）で構成されており、頂点部分からフランジ部１５２に向かって緩やかに下るように傾斜している。ドーム部１５１の頂点部分に貫通した検出用貫通孔５５にはセンサヘッド４６が嵌合しており、ここから検知電極４３，４３が外部に露出している。また、図１１（Ａ）に示すようにセンサヘッド４６の先端面４６Ａとドーム部１５１の外面とはほぼ面一となっている。また、フランジ部１５２には複数（例えば４つ）の取付孔５４が周方向に均等配置されている。

図１１（Ｃ）に示すように本体ハウジング４１は、円板形状をなした背面プレート１５３にネジ止め又は溶接により固定されている。そしてマウント形ハウジング１５０のフランジ１５２が背面プレート１５３の周縁部に宛がわれてドーム部１５１と背面プレート１５３との間に形成されたドーム形スペース１５４に本体ハウジング４１が収容されている。なお、本体ハウジング４１のケーブル４２は、ドーム部１５１を貫通したケーブル導出孔１５５から外部に導出されている。

そして、この河川用電磁流速センサ１４０は、橋脚壁面１０Ａにアンカーボルトによって直接、或いは、上記第１実施形態と同様にベース盤２０を介して固定される。その他の構成については上記第１実施形態と同じである。

本実施形態の構成でも、上記第１実施形態と同等の効果を奏する。また、本実施形態の構成によればマウント形ハウジング１５０の内側に泥や砂が入り込むのを防止できる。ここで、ドーム部１５１の外面形状は、図１２（Ａ）に示すように水流の流れ方向に長くなった楕円球面状としてもよいし、同図（Ｂ）に示すように稜線と角部が丸みを帯びた四角錐台形面状としてもよい。

［第３実施形態］
図１３は、本発明の第３実施形態に係る河川用電磁流速センサ２４０を示す。この河川用電磁流速センサ２４０は金属製の背面プレート１３０を備え、ベース盤２０を介さずに直接、橋脚壁面１０Ａに固定される点が上記第１実施形態と異なる。

背面プレート１３０は、マウント形ハウジング５０の形状に対応して例えば横長矩形状をなしており、この背面プレート１３０に本体ハウジング４１がネジ止め又は溶接により固定されている。背面プレート１３０の両側部には、背面プレート１３０とマウント形ハウジング５０を一体に固定すると共に、背面プレート１３０を橋脚壁面１０Ａに固定するための取付孔１３１が形成されている。そしてマウント形ハウジング５０の取付片５３，５３を背面プレート１３０の両側部に宛がい、取付片５３，５３と背面プレート１３０とに形成された取付孔５４，１３１に橋脚壁面１０Ａから起立したアンカーボルトを通してナットを締め付けることで、河川用電磁流速センサ２４０が橋脚壁面１０Ａに直接固定される。なお、背面プレート１３０の両側部の後面に金属板１３２を敷設しておくと、河川用電磁流速センサ２４０を強固に固定することができる。また、金属板１３２を敷設することで背面プレート１３０と橋脚壁面１０Ａとの間に形成された隙間にケーブル４２を通してもよい。本実施形態の構成でも河川用電磁流速センサ２４０の耐久性が向上する。

［第４実施形態］
図１４及び図１５は、本発明の第４実施形態を示す。この第４実施形態は、ベース盤構成体２１（ベース盤２０）の構成が上記第１実施形態と異なる。即ち、本実施形態におけるベース盤構成体２１は、第１実施形態における横枠部材１２２の代わりに、複数の固定片２２２を備えている。これら固定片２２２はベース板金構成体２１Ｂの両側縁部に複数個ずつ等間隔に備えられ、側方に張り出している。各固定片２２２は、上下方向（ベース板金構成体２１Ｂの長手方向）に延びたヒンジピン２２１（図１５を参照）により、ベース板金構成体２１Ｂに対して揺動可能に軸支されており、その中央部には、例えば橋脚壁面１０Ａから起立したアンカーボルトを挿通してベース板金構成体２１Ｂを橋脚壁面１０Ａに固定するための固定用孔２２Ａが貫通形成されている。

この河川用流速測定装置９０によれば、固定片２２２がベース板金構成体２１Ｂに対して揺動するので、橋脚壁面１０Ａが平坦面である場合のみならず、図１５に示すように橋脚壁面１０Ａが曲面である場合でも、固定片２２２を橋脚壁面１０Ａに宛がった状態でベース盤２０を固定することができる。これにより、ベース盤２０の固定場所の自由度が向上する。また図１５に示すように、橋脚壁面１０Ａが曲面である場合でも、ベース板金構成体２１Ｂの両側縁部と橋脚壁面１０Ａとの間の隙間を小さく抑えることができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）マウント形ハウジング５０の形状は、上記第１実施形態のように連続した平坦壁で構成したものに限られず、図１６に示すように、上下方向から見たときに、マウント部５９が略円弧壁状をなすようにしてもよい。

（２）上記第１〜第３実施形態では、何れもマウント形ハウジング５０，１５０の内部に本体ハウジング４１を収容した構成だったが、マウント形ハウジング５０の内部に励磁コイル４４、検知電極４３，４３、測定回路部４５等の電気部品を収容してそれら電気部品４３，４４，４５の周囲を樹脂でモールドした構成としてもよい。即ち、マウント形ハウジング５０に電気部品４３，４４，４５を一体に内蔵した構成でもよい。

（３）上記第１〜第３実施形態では、マウント形ハウジング５０，１５０が金属製であったが、強度に優れた樹脂（具体的には、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック））で構成してもよい。

（４）ベース盤２０は、アンカーボルトによって橋脚１０に固定されていたが、ワイヤーやロープ等で橋脚１０に縛り付けてもよい。

（５）マウント形ハウジング５０はベース盤２０に対して着脱可能に固定されていたが、流れ方向の一側部（例えば、上流側部）をヒンジによりベース盤２０に対して回動可能に取り付けておき、所謂、扉のように開閉可能な構成としてもよい。このとき、マウント形ハウジング５０の他側部とベース盤２０とには、マウント形ハウジング５０が閉じたときに互いに係合する係合部を備えておけばよい。

（６）河川用電磁流速センサ４０，１４０，２４０は橋脚１０に取り付けられていたが、水流中に立設したＨ鋼や、川岸の岩盤部分、護岸壁等に取り付けてもよい。

第１実施形態に係る河川流速測定システムの概念図 河川用流速測定装置の正面図 河川用流速測定装置の側断面図 河川用流速測定装置の斜視図 河川用流速測定装置の平面図 ベース盤構成体と河川用電磁流速センサの正面図 ベースフレーム構成体の正面図 マウント形ハウジングの斜視図 本体ハウジングの（Ａ）側断面図、（Ｂ）正面図、（Ｃ）側面図 データロガーの概念図 第２実施形態に係る河川用電磁流速センサの（Ａ）平面図、（Ｂ）正面図、（Ｃ）平断面図 河川用電磁流速センサの正面図 第３実施形態に係る河川用電磁流速センサの斜視図 第４実施形態に係る河川用流速測定装置の正面図 河川用流速測定装置の平面図 他の実施形態（１）に係る河川用電磁流速センサの平断面図

符号の説明

１０ 橋脚（河川内部材）
１０Ａ 橋脚壁面（水流平行面）
１１ 河川
２０ ベース盤
２１ ベース盤構成体
２０Ａ ベースフレーム
２０Ｂ ベース板金
２２Ａ 固定用孔
２５Ｂ ボルト（螺旋部）
２５Ｎ ナット（螺旋部）
２６ 隙間
２６Ａ 上端開口
２７ ケーブル導入孔
４０，１４０，２４０ 河川用電磁流速センサ
４１ 本体ハウジング
４２ ケーブル
４３ 検知電極
４４ 励磁コイル（電気部品）
４５ 測定回路部（電気部品）
４６ センサヘッド（嵌合突部）
５０，１５０ マウント形ハウジング
５１ 頂上構成壁
５２ 傾斜側壁
５３ 取付片
５４ 取付孔
５５ 検出用貫通孔
６１ 送信装置
６２ データ収集装置（情報収集装置）
９０ 河川用流速測定装置
１００ 河川用流速測定システム
１３０ 背面プレート
１３１ 取付孔
１５１ ドーム部
１５２ フランジ部（取付片）
２２１ ヒンジピン
２２２ 固定片

Claims (11)

1. 河川の水流中に設けられた河川内部材のうち前記水流の流れ方向と略平行な水流平行面に固定されて、その水流の流速を計測可能な河川用電磁流速センサであって、
   前記水流平行面に取り付けられ、前記水流の流れ方向の両端側に向かって傾斜したマウント形ハウジングと、前記マウント形ハウジングの頂上部分に上下に並べて配置された１対の検知電極とを備え、
   前記マウント形ハウジングは、板金又は樹脂を加工してなり、
   前記マウント形ハウジングの内部に収容され、前記１対の検知電極を含む電気部品を保持した本体ハウジングを備え、
   前記マウント形ハウジングの前記頂上部分に検出用貫通孔を形成すると共に、前記本体ハウジングに前記検出用貫通孔に嵌合した嵌合突部を形成し、その嵌合突部に前記１対の検知電極を露出した状態に配置して、
   前記１対の検知電極で検出された電位差に基づいて、前記河川の流速を計測することを特徴とする河川用電磁流速センサ。
2. 前記マウント形ハウジングは、前記板金を上下に延びた複数の折曲線で折り曲げてなり、前記水流の流れ方向と平行な頂上構成壁と、その頂上構成壁の両側に折曲部を介して連なった１対の傾斜側壁と、両方の前記傾斜側壁の端部に折曲部を介して連なった１対の取付片とを備えてなり、
   前記各取付片に、それら取付片を前記水流平行面に固定するための取付孔を形成したことを特徴とする請求項１に記載の河川用電磁流速センサ。
3. 前記マウント形ハウジングは、前記板金を絞り加工してなるドーム部と、前記ドーム部の縁部から側方に張り出した取付片とを備えてなり、前記取付片には前記水流平行面に固定するための取付孔が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の河川用電磁流速センサ。
4. 前記請求項１乃至３の何れかに記載の河川用電磁流速センサと、
   前記水流平行面に固定されるベース盤とを備え、
   前記ベース盤に前記河川用電磁流速センサが上下に複数並べて取り付けられたことを特徴とする河川用流速測定装置。
5. 前記ベース盤は、上下に延びたベースフレームとベース板金とを隙間を空けた状態で重ねて保持してなり、前記ベース板金には、前記マウント形ハウジングを着脱可能に取り付けるための螺子部と、前記各河川用電磁流速センサから延びたケーブルを挿通して前記ベースフレームと前記ベース板金との間の隙間に導入するためのケーブル導入孔とが形成され、
   前記ケーブルが前記ベースフレームと前記ベース板金との間の隙間の上端開口から導出されたことを特徴とする請求項４に記載の河川用流速測定装置。
6. 前記ベース盤の上下方向に延びたヒンジピンにより前記ベース盤の両側縁部に揺動可能に連結された固定片を備え、前記固定片に前記ベース盤を前記水流平行面に固定するための固定用孔を形成したことを特徴とする請求項４に記載の河川用流速測定装置。
7. 前記ベース盤は、前記河川内部材としての橋脚に対して着脱可能であることを特徴とする請求項４乃至６の何れかに請求項に記載の河川用流速測定装置。
8. 前記複数の河川用電磁流速センサは、前記ベース盤に対して着脱可能に固定されたことを特徴とする請求項４乃至７の何れかに記載の河川用流速測定装置。
9. 前記ベース盤は、上下方向で複数のベース盤構成体に分割可能であることを特徴とする請求項４乃至８の何れかに記載の河川用流速測定装置。
10. 前記請求項４乃至９の何れかに記載の河川用流速測定装置と、
    前記河川用流速測定装置に備えた複数の前記河川用電磁流速センサにより計測された流速情報を収集する情報収集装置と、
    収集した前記流速情報を、前記河川用電磁式流速センサを識別するための識別情報と共に外部に送信する送信装置とを備えたことを特徴とする河川用流速測定システム。
11. 前記河川内部材は前記河川の川幅方向に複数立設され、
    それら複数の前記河川内部材にそれぞれ前記河川用流速測定装置が取り付けられたことを特徴とする請求項１０に記載の河川用流速測定システム。

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