JP5693491B2

JP5693491B2 - 貯水池動態監視システム

Info

Publication number: JP5693491B2
Application number: JP2012038115A
Authority: JP
Inventors: 健次高倉
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: JP2013174983A

Description

この発明は、渇水時に田畑に水を供給するために一時的に水を貯めておく農業用水ため池などの貯水池において、池の水が少なくなったり多すぎて渇水や欠壊の恐れがあることをあらかじめ予測する貯水池動態監視システムに関するものである。

従来の農業用水ため池動態監視装置は、ため池に水位計とテレメータ子局装置を設置して、水位計で観測した水位データを遠方のテレメータ親局装置にＮＴＴ（登録商標）回線を経由して送信し、遠方でパソコン等に水位データを表示したり、データ表示盤に水位データを表示している。
特許文献１には、ダムや遊水池への流入量及び放流量を測定し、越流までの予測時間を算出して、操作員にアラーム通知するものが記載されている。
また、特許文献２には、発電所の貯水池からの放流が海の満潮と重なって水災害が発生するのを防ぐために、そのときの水位データ及び雨量データを用いて、放流水位への到達時刻を予測して、周辺の人たちに報知するようにしたものが記載されている。

特開平７−２４９１８５号公報（第３頁、図１）特開２００３−１６２７８５号公報（第４〜６頁、図１）

従来の農業用水ため池動態監視装置は、現在の水位データを遠方で表示しているだけのため、現在の水位データを見ている人が、その人の経験から、その水位データからため池が欠壊するかどうかの判断をしなければならず、また、休日・夜間で人が不在のときは、その水位データを見ることができないという問題点があった。
特許文献１では、ダムや遊水池への流入量を把握するために、一定時間ごとにダムの水位を測定する必要があった。
また、特許文献２では、水位データ及び雨量データを用いて、放流水位への到達時刻を予測するものの、単位時間当たりの水位上昇速度及び雨量増加速度を把握するために、刻々と変化する水位データ及び雨量データを取得して計算に用いる必要があった。
特許文献１、２では、大規模のダムの放流を予測するために水位データ、雨量データの推移を見て、予測するようになっており、予測に時間がかかるという問題がある。
比較的小規模の農業用水ため池などのように、短時間で決壊、渇水の予測を行う必要のあるものに適用できないという問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、貯水池の現在の水位データ及び雨量データを用いて、貯水池の決壊や渇水を短時間で予測するようにした貯水池動態監視システムを得ることを目的とする。

この発明の貯水池動態監視システムにおいては、複数の農業用の貯水池の監視を行う貯水池動態監視システムであって、貯水池ごとの降雨量を計測する雨量計、貯水池ごとの水位を計測する水位計、貯水池ごとに配置され、雨量計及び水位計の計測データを収集する貯水池子局装置、この貯水池子局装置の収集した計測データを回線を介して取得する貯水池親局装置、及びこの貯水池親局装置の取得した計測データに基づき、貯水池ごとの決壊及び渇水を予測する貯水池動態監視サーバを備え、貯水池動態監視サーバは、過去の水位データ及び雨量データ並びに貯水池の決壊及び渇水の基準となる高さデータを貯水池ごとに予め格納した記憶装置から、貯水池ごとに過去の水位データ及び雨量データを取得し、貯水池ごとの水位変化傾向を把握する手段、及び雨量計及び水位計によって計測された現在の雨量データ及び水位データに基づいて、把握した貯水池ごとの水位変化傾向を適用して、貯水池ごとの水位変化の予測を行う手段、この貯水池ごとに予測された水位変化と、当該貯水池の高さデータとを比較することにより、貯水池の決壊または渇水が起るかどうかを貯水池ごとに判定する手段を有するものである。

この発明によれば、複数の農業用の貯水池の監視を行う貯水池動態監視システムであって、貯水池ごとの降雨量を計測する雨量計、貯水池ごとの水位を計測する水位計、貯水池ごとに配置され、雨量計及び水位計の計測データを収集する貯水池子局装置、この貯水池子局装置の収集した計測データを回線を介して取得する貯水池親局装置、及びこの貯水池親局装置の取得した計測データに基づき、貯水池ごとの決壊及び渇水を予測する貯水池動態監視サーバを備え、貯水池動態監視サーバは、過去の水位データ及び雨量データ並びに貯水池の決壊及び渇水の基準となる高さデータを貯水池ごとに予め格納した記憶装置から、貯水池ごとに過去の水位データ及び雨量データを取得し、貯水池ごとの水位変化傾向を把握する手段、及び雨量計及び水位計によって計測された現在の雨量データ及び水位データに基づいて、把握した貯水池ごとの水位変化傾向を適用して、貯水池ごとの水位変化の予測を行う手段、この貯水池ごとに予測された水位変化と、当該貯水池の高さデータとを比較することにより、貯水池の決壊または渇水が起るかどうかを貯水池ごとに判定する手段を有するので、複数の貯水池の決壊や渇水を短時間で予測することができ、事前に対応することができる。

この発明の実施の形態１による農業用水ため池動態監視システムを示す構成図である。この発明の実施の形態１による農業用水ため池動態監視システムの動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態２による農業用水ため池動態監視システムを示す構成図である。この発明の実施の形態３による農業用水ため池動態監視システムを示す構成図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による農業用水ため池動態監視システム（貯水池動態監視システム）を示す構成図である。
図１において、水位計・雨量計１は、渇水時に田畑に水を供給するために一時的に水を貯めておく農業用水ため池（貯水池。以下、単にため池ともいう。）に設置され、ため池の水位と降雨量を計測する。
ため池子局装置２（貯水池子局装置）は、水位計・雨量計１で観測している水位データと雨量データを取り込み、回線３を介してため池親局装置４に送信する。回線３は、ＮＴＴフレッツ回線（登録商標）、無線ＬＡＮ回線、ＭＣＡ無線回線、省電力無線回線、携帯電話回線、光ケーブル回線、メタルＩＰ回線等の地域特性に応じた回線である。

ため池親局装置４（貯水池親局装置）は、農業用水ため池動態監視センターに設置され、複数のため池を監視する。ため池親局装置４は、複数のため池子局装置２から送信される計測データを受信し、ため池動態監視サーバ５へ収集した計測データを送信する。
ため池動態監視サーバ５（貯水池動態監視サーバ）は、農業用水ため池動態監視センターに設置され、収集した計測データと予測した結果をため池動態情報として、モニタ６に表示するとともに、インターネットで公開したり、電話、メールで、あらかじめ登録している人に提供する。

次に、ため池動態監視サーバ５の動作について、図２を用いて説明する。
ため池動態監視サーバ５は、あらかじめ過去に観測したため池の水位データ及び雨量データを記憶装置に保存しておく。保存データがなければ、人により過去に観測したこれらのデータをモニタ６から入力して、ため池動態監視サーバ５の記憶装置に記録させる（ステップＳ１）。
次に、記憶装置に保存している過去の水位データ、雨量データの時刻を基にして、水位増加の傾向を把握する（ステップＳ２、水位変化傾向を把握する手段）。次いで、あらかじめ入力され、記憶装置に保存されているため池の決壊の基準となる高さデータと貯水量データを取得して、これをため池が決壊する基準として把握する（ステップＳ３）。

次いで、現在収集した雨量データ、水位データに基づき、過去の水位増加の傾向を参照して、ため池の水位上昇を予測して（ステップＳ４、水位変化の予測を行う手段）、この予測された水位上昇とため池が決壊する基準と比較して、この基準を超えて、ため池が決壊する恐れがあるかどうかを判定する（ステップＳ５、判定する手段）。
これらの計測データおよび予測データを、ため池動態監視サーバ５に接続されているモニタ６に各ため池ごとの情報として表示する（ステップＳ１０）とともに、インターネットでの公開（ステップＳ１１）と、あらかじめ設定された値を超えた場合に電話、メールでの通報（ステップＳ１２）を行う。

また、過去の水位変化の傾向から、水位が低くなると判定した場合も同様に情報提供と通報を行う。
すなわち、記憶装置に保存している過去の水位データ、雨量データの時刻を基にして、水位低下の傾向を把握する（ステップＳ６、水位変化傾向を把握する手段）。次いで、あらかじめ入力され、記憶装置に保存されているため池の渇水の基準となる高さデータと貯水量データを取得して、これをため池が渇水する基準として把握する（ステップＳ７）。

次いで、現在収集した雨量データ、水位データに基づき、過去の水位低下の傾向を参照して、ため池の水位低下を予測して（ステップＳ８、水位変化の予測を行う手段）、この予測された水位低下とため池が渇水する基準と比較して、この基準の水位より水位が低下して、ため池が渇水する恐れがあるかどうかを判定する（ステップＳ９、判定する手段）。
これらの計測データおよび予測データも、ため池動態監視サーバ５に接続されているモニタ６に各ため池ごとの情報として表示する（ステップＳ１０）とともに、インターネットでの公開（ステップＳ１１）と、あらかじめ設定された値を超えた場合に電話、メールでの通報（ステップＳ１２）を行う。

実施の形態１によれば、以上のように、農業用水ため池動態を監視し、短時間で決壊や渇水を予測することで、農業用水ため池の欠壊や渇水を未然に防止することができる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２による農業用水ため池動態監視システムを示す構成図である。
図３において、１〜６は図１におけるものと同一のものである。図３では、ため池の水位を撮影するカメラ７を設置し、カメラ７の撮影した画像をため池子局装置２から、回線３を介し、ため池親局装置４経由で、ため池動態監視サーバ５に送信するようになっている。

実施の形態１では、農業用水ため池動態監視システムとして、水位、雨量データと過去
のこれらのデータから、ため池の決壊や渇水を予測判定する場合について述べたが、実施の形態２は、図３に示すように、ため池にカメラ７を設置して、カメラ７のため池水位の映像を、ため池動態監視サーバ５で画像処理して、ため池の欠壊や渇水の予測、判定に用いるようにした。

実施の形態２によれば、ため池の水位をカメラで撮影し、画像処理して、ため池の決壊や渇水の予測、判定に役立てるようにしたので、より精度良く、ため池の動態監視を行うことができる。

実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３による農業用水ため池動態監視システムを示す構成図である。
図４において、１〜７は図３におけるものと同一のものである。図４では、ため池の位置を検出するＧＰＳセンサー８と、地下水位や地盤のひずみを計測するひずみセンサー９を設け、その出力をため池子局装置２に入力し、回線３を介し、ため池親局装置４を経由して、ため池動態監視サーバ５に送信するようになっている。

実施の形態１では、農業用水ため池動態監視システムとして、水位、雨量データと過去のこれらのデータからため池の決壊及び渇水を予測、判定する場合について述べたが、実施の形態３は、図４に示すように、ため池の位置を検出するＧＰＳセンサー８と、ため池の堤防に設置し、地下水位や地盤のひずみを計測するひずみセンサー９を設けている。
これらのセンサーの出力を、ため池動態監視サーバ５で、ため池決壊の基準値と比較することにより、地震発生時にも、ため池が欠壊する可能性があるかどうかの判定を行うことができるようになる。

実施の形態３によれば、ため池にＧＰＳセンサーとひずみセンサーを設けたので、平常時や水害時に加え、地震発生時にもため池の動態監視ができ、ため池欠壊による災害を未然に防止することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１水位計・雨量計
２ため池子局装置
３回線
４ため池親局装置
５ため池動態監視サーバ
６モニタ
７カメラ
８ＧＰＳセンサー
９ひずみセンサー

Claims

複数の農業用の貯水池の監視を行う貯水池動態監視システムであって、
貯水池ごとの降雨量を計測する雨量計、
上記貯水池ごとの水位を計測する水位計、
上記貯水池ごとに配置され、上記雨量計及び水位計の計測データを収集する貯水池子局装置、
この貯水池子局装置の収集した計測データを回線を介して取得する貯水池親局装置、
及びこの貯水池親局装置の取得した計測データに基づき、上記貯水池ごとの決壊及び渇水を予測する貯水池動態監視サーバを備え、
上記貯水池動態監視サーバは、
過去の水位データ及び雨量データ並びに上記貯水池の決壊及び渇水の基準となる高さデータを上記貯水池ごとに予め格納した記憶装置から、上記貯水池ごとに上記過去の水位データ及び雨量データを取得し、上記貯水池ごとの水位変化傾向を把握する手段、
及び上記雨量計及び水位計によって計測された現在の雨量データ及び水位データに基づいて、上記把握した貯水池ごとの水位変化傾向を適用して、上記貯水池ごとの水位変化の予測を行う手段、
この上記貯水池ごとに予測された水位変化と、当該貯水池の上記高さデータとを比較することにより、上記貯水池の決壊または渇水が起るかどうかを上記貯水池ごとに判定する手段を有することを特徴とする貯水池動態監視システム。
上記貯水池ごとの水位を撮影するよう配置されたカメラを備え、
上記貯水池子局装置は、上記カメラの撮影した画像を上記回線を介して、上記貯水池親局装置へ送信し、
上記貯水池動態監視サーバは、上記貯水池親局装置に送信された上記カメラの撮影した画像を処理して、上記貯水池ごとの決壊または渇水の上記判定に用いることを特徴とする請求項１記載の貯水池動態監視システム。
上記貯水池ごとの位置を検出するよう配置されたＧＰＳセンサー、
及び上記貯水池ごとの地下水位や地盤のひずみを計測するひずみセンサーを備え、
上記貯水池子局装置は、上記ＧＰＳセンサー及び上記ひずみセンサーの出力を上記回線を介して、上記貯水池親局装置へ送信し、
上記貯水池動態監視サーバは、上記貯水池親局装置に送信された上記ＧＰＳセンサー及び上記ひずみセンサーの出力に基づき、上記貯水池ごとの決壊の予測を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の貯水池動態監視システム。