JP6906368B2 - マンホール蓋、下水道環境監視システム、及び管渠内の状態報知方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、マンホール蓋、このマンホール蓋を用いる下水道環境監視システム、及び管渠内の状態報知方法に関する。

近年、各地で大雨の発生が増加する傾向にある。通常の降雨であれば、ポンプ場等の排水処理施設で滞りなく排水を処理することが可能である。しかし、予想を上回る豪雨が発生した場合、ポンプ場等の排水施設での処理が追いつかず、下水道へ流入した雨水により、下水道管渠の貯留容量を超える場合がある。

下水道管渠の貯留容量を超えた下水は、マンホール蓋を突き上げて下水道から流出し、内水氾濫を引き起こす要因の一つとなっている。また、下水道管渠内の貯留量は地上から把握することができないため、歩道を歩いている歩行者の目の前で突然マンホール蓋が突き上げられることもあり、歩行者の安全が脅かされる場合もある。

特開２０１５−１０４０３号公報

そこで、目的は、歩行者が下水道管渠の状態を把握可能なマンホール蓋、このマンホール蓋を用いる下水道環境監視システム、及び管渠内の状態報知方法を提供することにある。

実施形態によれば、マンホール蓋は、蓋本体、計測センサ、発光部、判定部、及び照光制御部を具備する。蓋本体は、管渠に連通するマンホールを閉塞する。計測センサは、前記管渠内の状態を計測する。発光部は、前記蓋本体の表側に設けられ、前記計測した状態に基づいて照光する。判定部は、計測した状態についての定性的な評価を判定する。照光制御部は、複数の時間において判定部により判定された評価に基づいて発光部の照光を制御する。

図１は、本実施形態に係る下水道環境監視システムの機能構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示されるマンホール蓋の模式図を表す図である。 図３は、図２に示されるマンホール蓋の構造を表す図である。 図４は、図２、及び図３に示されるマンホール蓋の機能構成を表す図である。 図５は、図２に示されるマンホール蓋の表側の構造のその他の例を表す図である。 図６は、図２に示されるマンホール蓋の表側の構造のその他の例を表す図である。 図７は、図１に示される処理サーバの機能構成を示すブロック図である。 図８は、図２乃至図４に示されるマンホール蓋が、下水道管渠の水位を表す情報を発光部により表示する際の動作を表すフローチャートである。 図９は、図２乃至図４に示されるマンホール蓋が、下水道管渠の水位を表す情報を処理サーバへ送信する際の動作を表すフローチャートである。 図１０は、図２乃至図４に示されるマンホール蓋の動作を説明する図である。 図１１は、図１に示される処理サーバで作成される解析情報の表示例を表す図である。 図１２は、図１に示される処理サーバで作成される解析情報のその他の表示例を表す図である。 図１３は、図１に示される処理サーバで作成される解析情報のその他の表示例を表す図である。 図１４は、図１に示される処理サーバで作成される解析情報のその他の表示例を表す図である。 図１５は、図１に示される処理サーバで作成される解析情報のその他の表示例を表す図である。 図１６は、図１に示されるマンホール蓋の動作を説明する図である。 図１７は、図２に示されるマンホール蓋の表側の構造のその他の例を表す図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る下水道環境監視システムの機能構成の例を示すブロック図である。図１に示される下水道環境監視システムは、マンホール蓋１０−１〜１０−ｎ、及び処理サーバ２０を具備する。マンホール蓋１０−１〜１０−ｎと、処理サーバ２０とは、通信ネットワークＮを介して接続されている。

マンホール蓋１０−１〜１０−ｎは、下水道管渠Ｐに連通するマンホールＨの上端開口部を閉塞している。マンホール蓋１０−１〜１０−ｎは、下水道管渠Ｐ内の水位に関する情報を取得する。マンホール蓋１０−１〜１０−ｎは、取得した水位に関する情報を表示すると共に、通信ネットワークＮを介して処理サーバ２０へ送信する。なお、本実施形態に係るマンホール蓋１０は、すべてのマンホールに設けられる必要は無い。例えば、歩行者が通らない車道に設けられているマンホール、及び隣接するマンホール間の距離が狭いマンホールには、通常のマンホール蓋が設置されていても構わない。処理サーバ２０は、マンホール蓋１０−１〜１０−ｎから送信される情報を利用して下水道管渠Ｐ内の状態を監視する。

マンホール蓋１０−１〜１０−ｎと、処理サーバ２０と間で用いられる通信プロトコル、及びマンホール蓋１０−１〜１０−ｎと、処理サーバ２０との間で送受信されるデータのデータフォーマット等は既存の技術を利用して構わない。また、通信ネットワークＮは、クラウドサービス、インターネット回線、及び専用回線により実現されても構わない。

なお、マンホール蓋１０−１〜１０−ｎの構成は同様であるため、以下では、マンホール蓋１０と称して説明する。

図２乃至図４は、本実施形態に係るマンホール蓋１０を説明する図である。図２は、図１に示される、マンホールＨに設置されるマンホール蓋１０の模式図を表す図である。図３は、図２に示されるマンホール蓋１０の構造の例を表す模式図である。図３（ａ）は、マンホール蓋１０の表側を表し、図３（ｂ）は、マンホール蓋１０の裏側を表す。図４は、図２、及び図３に示されるマンホール蓋１０の機能構成の例を表す図である。

図２乃至図４に示されるマンホール蓋１０の蓋本体１１は、例えば、鋳鉄から成り、円盤状に形成されている。蓋本体１１は、マンホールＨの上端開口部３１に設置された受枠と蝶番により、開閉自在に連結される。なお、蓋本体１１の形状は円盤状には限定されず、四角形状等の形状であっても構わない。

蓋本体１１の裏側には、図３（ｂ）で示されるように、補強リブ１７が格子状に立設されている。補強リブ１７が格子状に立設されることにより、蓋本体１１の裏側は、例えば、「３×３」の升目状に仕切られている。図３（ｂ）において、補強リブ１７により仕切られた中央の空間には、第１筐体１４が実装され、中央の空間に対して右側の空間には、第２筐体１５が実装され、中央の空間に対して上側の空間には、第３筐体１６が実装されている。なお、蓋本体１１の裏側に立設された補強リブ１７の配置形状は、格子状に限定されない。補強リブ１７は、例えば、円形状、及び放射線状等に立設されてもよい。また、補強リブ１７は、種々の配置形状を組み合わるように立設されてもよい。

蓋本体１１の表側には、発光部１２−１〜１２−３、及びアンテナ部１３が実装されている。発光部１２−１〜１２−３は、例えば、ＬＥＤ等の光源と、光源から発せられた光を散乱させる散乱板等とを有する。図３に示される例によれば、発光部１２−１〜１２−３毎に、複数のＬＥＤが、予め設定される規則に則って整列されている。発光部１２−１〜１２−３は、第３筐体１６に格納される後述のＣＰＵ１６１からの指示に従って発光する。

アンテナ部１３は、アンテナと、蓋本体１１の表側に形成されてアンテナを格納する断面凹状のアンテナ格納部とを有する。アンテナ部１３は、第３筐体１６に格納される後述の通信部１６２から出力される信号を空間へ送信する。また、アンテナ部１３は、到来する信号を受信し、通信部１６２へ出力する。

第１筐体１４乃至第３筐体１６は、例えば、蓋本体１１と同材質の鋳鉄製であり、略直方体形状を有している。第１筐体１４は、計測センサ１４１を収納している。第２筐体１５は、電源部１５１を収納している。第３筐体１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１６１、及び通信部１６２を収納している。

計測センサ１４１は、下水道管渠Ｐ内の状態を監視するために必要なデータを計測するセンサである。本実施形態では、計測センサ１４１は、下水道管渠Ｐ内の下水の液面の位置を計測するセンサ、すなわち水位センサである。水位センサは、任意の方式により下水道管渠Ｐ内の下水の液面の位置を計測することが可能である。例えば、水位センサは、電波式レベルメータ、フロート式レベルスイッチ、フリクト式レベルスイッチ、電極式レベルスイッチ、近接センサ、及び光電センサ等により実現される。

水位センサが電波式レベルメータである場合、電波を発振する発振部、及び液面からの反射波を受信する受信部が第１筐体１４に設けられている。この場合、発振部から下水道管渠Ｐの水面へ向けて電波が予め設定された周期で出力され、液面で反射された反射波が受信部で受信される。水位センサは、計測した液面の位置に関する情報をＣＰＵ１６１へ出力する。

水位センサがフロート式レベルスイッチ、及びフリクト式レベルスイッチである場合、水位センサは、複数のセンシングデバイスが互いに所定の間隔を開けて一列に配列されて成る。このセンシングデバイス群は、第１筐体１４からマンホール内へ投入されている。また、水位センサが電極式レベルスイッチ、近接センサ、及び光電センサ等である場合、水位センサは、所定の水位毎に対応した複数の長さのセンシングデバイスから成る。複数のセンシングデバイスは第１筐体１４からぶら下がるように設けられている。水位センサは、各センシングデバイスが液面と接触するとＣＰＵ１６１へ検出信号を出力する。以下では、電波式レベルメータのように、常時稼働している水位センサにより、下水道管渠Ｐ内の液面の位置が計測される場合を例に説明を進める。

電源部１５１は、例えば、一次電池、又は充電可能な二次電池により実現される。電源部１５１は、第１筐体１４に収納される計測センサ１４１、並びに、第３筐体１６に収納されるＣＰＵ１６１、及び通信部１６２へ電源を供給する。二次電池は、例えば、太陽光発電デバイス等の発電デバイスにより充電されてもよいし、マンホールの点検時に保守員により充電されてもよい。

ＣＰＵ１６１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）に格納された各種プログラムを、ＲＡＭ（Random Access Memory）を利用して実行することにより所定の機能を実現する。例えば、ＣＰＵ１６１は、所定のプログラムを実行することで、下水道管渠Ｐの水位を判定する水位判定部１６１１、発光部１２−１〜１２−３を制御する照光制御部１６１２、及び通信部１６２を制御する通信制御部１６１３を有する。

水位判定部１６１１は、計測センサ１４１から出力される下水道管渠Ｐの液面の位置に関する情報に基づき、下水道管渠Ｐ内の液面の位置についての定性的な評価を判定する。例えば、下水道管渠Ｐ内の液面の位置を３段階で評価する場合、水位判定部１６１１は、危険な順に「警報レベル」、「注意レベル」、及び「安全レベル」との指標を予め有する。

より具体的には、例えば、計測センサ１４１から出力される情報により、図２に示されるように、液面の位置がマンホールＨの上端開口部３１からＨ１以上の位置にあると表される場合、水位判定部１６１１は、液面の位置が「警報レベル」にあると評価する。また、計測センサ１４１から出力される情報により、液面の位置がマンホールＨの上端開口部３１からＨ２以上の位置、かつ、Ｈ１より低い位置にあると表される場合、水位判定部１６１１は、液面の位置が「注意レベル」にあると評価する。また、計測センサ１４１から出力される情報により、液面の位置がマンホールＨの上端開口部３１からＨ２より低い位置にあると表される場合、水位判定部１６１１は、液面の位置が「安全レベル」にあると評価する。

なお、水位判定部１６１１で評価される液面の位置は、３段階に限られない。発光部により下水道管渠Ｐの状態を表示可能であるならば、段階数に制限はない。例えば、２段階であっても、４段階以上であっても構わない。

照光制御部１６１２は、水位判定部１６１１で判定された評価に基づき、発光部１２−１〜１２−３を制御する。具体的には、照光制御部１６１２は、水位判定部１６１１で判定された評価に応じ、発光部１２−１〜１２−３の照光の仕方を決定する。発光部１２−１〜１２−３の照光の仕方には、例えば、発光させる発光部１２−１〜１２−３の数、発光させる発光部１２−１〜１２−３の色、発光させる発光部１２−１〜１２−３の位置、及び明滅させる発光部１２−１〜１２−３の頻度等が想定される。

より具体的には、照光制御部１６１２は、発光部１２−１〜１２−３の照光の仕方を、水位判定部１６１１で判定された評価が変化する度に判定する。例えば、照光制御部１６１２は、所定の検出周期で水位判定部１６１１により判定された評価をＲＡＭ等のメモリに記憶する。照光制御部１６１２は、液面位置の評価が判定されると、ＲＡＭに記憶されている前回の検出周期において判定されたた評価と、新たに判定された評価とを比較し、評価が変化していれば、照光判定を実施する。

照光制御部１６１２は、発光部１２−１〜１２−３の照光の仕方を、照光判定時に水位判定部１６１１により判定されている評価に基づいて決定する。

発光させる発光部１２−１〜１２−３の数で液面の位置を表す場合、例えば、「警報レベル」の評価に対しては発光部１２−１〜１２−３を発光させ、「注意レベル」の評価に対しては発光部１２−１，１２−２を発光させ、かつ、「安全レベル」の評価に対しては発光部１２−１を発光させる。

また、発光させる発光部１２−１〜１２−３の色で液面の位置を表す場合、例えば、「警報レベル」の評価に対しては発光部１２−１〜１２−３を赤く発光させ、「注意レベル」の評価に対しては発光部１２−１〜１２−３を黄色く発光させ、かつ、「安全レベル」の評価に対しては発光部１２−１〜１２−３を青く発光させる。

また、発光させる発光部１２−１〜１２−３の位置で液面の位置を表す場合、例えば、「警報レベル」の評価に対しては発光部１２−３を発光させ、「注意レベル」の評価に対しては発光部１２−２を発光させ、かつ、「安全レベル」の評価に対しては発光部１２−１を発光させる。

また、明滅させる発光部１２−１〜１２−３の頻度で液面の位置を表す場合、例えば、「警報レベル」の評価に対しては発光部１２−１〜１２−３を第１の周期で明滅させ、「注意レベル」の評価に対しては発光部１２−１〜１２−３を第１の周期よりも長い第２の周期で明滅させ、かつ、「安全レベル」の評価に対しては発光部１２−１〜１２−３を点灯させる。

なお、上記例示した発光部１２−１〜１２−３の照光の仕方は、それぞれが組み合わされても構わない。例えば、「警報レベル」の評価に対しては発光部１２−１〜１２−３を赤く発光させ、「注意レベル」の評価に対しては発光部１２−１，１２−２を黄色く発光させ、かつ、「安全レベル」の評価に対しては発光部１２−１を青く発光させるようにしても構わない。

照光制御部１６１２は、照光判定時に水位判定部１６１１により判定されている評価に加え、水位判定部１６１１で判定された評価の時系列変化に基づいて発光部１２−１〜１２−３の照光の仕方を決定してもよい。具体的には、例えば、照光制御部１６１２は、ＲＡＭに記憶した、前回の検出周期で判定された評価と、次の検出周期で判定される評価とを比較する。照光制御部１６１２は、変化の傾向に基づいて発光部１２−１〜１２−３の照光の仕方を決定する。

発光させる発光部１２−１〜１２−３の数で液面の位置を表している場合には、例えば、評価レベルの減少については、発光部を青色で発光させ、若しくは発光部を点灯させる。また、評価レベルの増大については、発光部を赤色で発光させ、若しくは発光部を明滅させる。なお、発光部１２−１〜１２−３の照光の仕方の組み合わせは、ここで例示したものに限られない。

なお、図２乃至図４では、発光部１２−１〜１２−３が、中央が突出するように傾斜しながら配列された光源により形成される場合を例に説明している。しかしながら、これに限定されない。光源により形成される発光部の形状は、例えば、数字を表現可能な形状であっても構わない。また、例えば、発光部の数は、３つよりも少なくても、多くても構わない。また、例えば、発光部は、図５、及び図６に示されるように設けられていても構わない。図５では、蓋本体１１の表側の縁に沿って円状に、ＬＥＤ等の光源が配置されている。照光制御部１６１２は、図５に示される発光部に対しても、水位判定部１６１１で判定された評価に応じ、例えば、発光させる光源の数、発光させる光源の色、発光させる光源の位置、及び明滅させる光源の頻度等を決定する。また、図６では、蓋本体１１の表側の略全面に、ＬＥＤ等の光源が配置されている。照光制御部１６１２は、図６に示される発光部に対しても、水位判定部１６１１で判定された評価に応じ、例えば、発光させる光源の数、発光させる光源の色、発光させる光源の位置、及び明滅させる光源の頻度等を決定する。

また、上記では、照光制御部１６１２が発光部１２−１〜１２−３の照光の仕方を、水位判定部１６１１で判定された評価が変化する度に判定する場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。照光制御部１６１２は、予め設定される周期で照光判定を実施するようにしてもよい。このとき、照光判定の周期は、計測センサ１４１が下水の液面を検出する際の検出周期と同じであってもよいし、長くても構わない。

また、照光制御部１６１２は、処理サーバ２０から送信されるオフ信号に従い、発光部１２−１〜１２−３を消灯させるようにしてもよい。

通信制御部１６１３は、水位判定部１６１１で判定された評価を表す情報を、通信部１６２にアンテナ部１３から送信させるための制御信号を生成する。具体的には、例えば、通信制御部１６１３は、水位判定部１６１１で判定された評価が変化する度に、アンテナ部１３から評価を表す情報を送信させる。例えば、通信制御部１６１３は、所定の検出周期で水位判定部１６１１により判定された評価をＲＡＭ等のメモリに記憶する。通信制御部１６１３は、液面位置の評価が判定されると、ＲＡＭに記憶されている前回の検出周期において判定された評価と、新たに判定された評価とを比較し、評価が変化していれば、アンテナ部１３から評価を表す情報を送信させる。なお、通信制御部１６１３は、予め設定された周期で、評価を表す情報をアンテナ部１３から送信させるようにしても構わない。このとき、通信制御の周期は、計測センサ１４１が下水の液面を検出する際の検出周期と同じであってもよいし、長くても構わない。また、通信制御の周期は、照光制御部１６１２が照光の仕方を判定する際の判定周期と同じであっても、長くても、短くてもよい。

なお、通信制御部１６１３は、水位判定部１６１１で判定された評価を表す情報と共に、計測センサ１４１から出力される液面の位置に関する情報を、通信部１６２にアンテナ部１３から送信させるようにしてもよい。

なお、水位判定部１６１１、照光制御部１６１２、及び通信制御部１６１３は、ＣＰＵ１６１によるソフトウェア処理のみにより実現されるものではない。水位判定部１６１１、照光制御部１６１２、及び通信制御部１６１３は、例えば、ＣＰＵと、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）とにより実現されても構わない。

通信部１６２は、ＣＰＵ１６１からの通信制御に従い、所定の情報を、予め設定される通信プロトコル、及びデータフォーマット等に則った形式に変換する。通信部１６２は、変換した情報をアンテナ部１３から送信する。送信された情報は、通信ネットワークＮを介し、処理サーバ２０へ送信される。

図１に示される処理サーバ２０は、マンホール蓋１０−１〜１０−ｎから送信される情報を受信し、受信した情報を管理すると共に、管理する情報に基づいて下水道管渠Ｐ内の状態を監視する。図７は、図１に示される処理サーバ２０の機能構成の例を示すブロック図である。図７に示される処理サーバ２０は、信号処理部２１、入力部２２、出力部２３、通信部２４、及び記憶部２５を有する。信号処理部２１、入力部２２、出力部２３、通信部２４、及び記憶部２５は、例えば、バスを介して互いに通信可能に接続されている。

信号処理部２１は、例えば、ＣＰＵ、並びにＲＯＭ、及びＲＡＭ等のＣＰＵが処理を実行するためのプログラムやデータの格納領域等により実現される。信号処理部２１は、処理サーバ２０の中枢として機能する。信号処理部２１は、ＲＯＭ等に記憶されている処理プログラムを、ＲＡＭで展開させることにより、当該プログラムに対応する機能を実現する。

入力部２２は、例えば、マウス、キーボード、及び、操作面へ触れることで指示が入力されるタッチパネル等により実現される。入力部２２は、操作者からの入力指示を電気信号へ変換し、電気信号を信号処理部２１へ出力する。なお、入力部２２は、マウス、及びキーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、処理サーバ２０とは別体に設けられた外部の入力機器から入力される指示に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を信号処理部２１へ出力する回路も入力部２２の例に含まれる。

出力部２３は、例えば、表示機器、及び印刷機器等により実現される。表示機器としては、例えば、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、及びプラズマディスプレイ等、任意のディスプレイが適宜利用可能である。表示機器は、表示対象についての画像データを表示する。印刷機器は、例えば、プリンタである。印刷機器は、印刷対象についての画像データを所定用紙に印刷する。なお、出力部２３は、表示機器、及び印刷機器等の物理的な出力部品を備えるものだけに限られない。例えば、処理サーバ２０とは別体に設けられた外部の出力機器へ画像データを送信する回路も出力部２３の例に含まれる。

通信部２４は、通信ネットワークＮを介して接続されたマンホール蓋１０−１〜１０−ｎとの間でデータ通信を行う。

記憶部２５は、種々の情報を記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、及び集積回路記憶装置等の記憶装置である。また、記憶部２５は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ、及びフラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であっても良い。記憶部２５は、本実施形態に係る処理プログラム等を記憶している。

図７に示される信号処理部２１は、記憶部２５に記憶されている処理プログラムを実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。例えば、信号処理部２１は、処理プログラムを実行することで、解析部２１１、及び制御処理部２１２を有する。

解析部２１１は、記憶部２５に記憶されている下水道管渠Ｐの水位を表す情報を解析することで、処理サーバ２０の利用者が、下水道管渠Ｐの状況を把握可能な情報を生成する。解析部２１１は、生成した情報を出力部２３からオペレータに対して表示する。または、解析部２１１は、生成した情報を、通信部２４から、ユーザが所持する通信端末へ、通信ネットワークを介して送信する。

制御処理部２１２は、解析部２１１で生成された解析情報に基づき、下水道管渠Ｐ内の環境を改善するための種々の制御、例えば、ポンプ制御、及び下水処理場の制御等を実施する。

次に、以上のように構成された下水道環境監視システムにおけるマンホール蓋１０の動作を説明する。図８は、図２乃至図４に示されるマンホール蓋１０が、下水道管渠Ｐの水位を表す情報を発光部１２−１〜１２−３により表示する際の動作の例を表すフローチャートである。

まず、電波式レベルメータである計測センサ１４１は、予め設定される周期で下水道管渠Ｐへ電波を照射する。計測センサ１４１は、下水道管渠Ｐ内の液面で反射された反射波を受信する。計測センサ１４１は、検出した情報をＣＰＵ１６１へ出力する。

ＣＰＵ１６１は、計測センサ１４１から出力された検出データを受信する（ステップＳ８１）。ＣＰＵ１６１は、検出データを受信すると水位判定部１６１１として機能する。水位判定部１６１１は、受信した検出データに基づき、下水道管渠Ｐ内の液面の位置についての定性的な評価を判定する（ステップＳ８２）。すなわち、水位判定部１６１１は、受信した検出データに基づき、例えば、現状の水位が「警報レベル」、「注意レベル」、及び「安全レベル」のいずれであるかを判定する。水位判定部１６１１は、判定結果を表すデータを、時間に関する情報、例えば、タイムスタンプを付してＲＡＭ等のメモリへ記憶する（ステップＳ８３）。

ＣＰＵ１６１は、液面の位置についての定性的な評価がなされると、照光制御部１６１２として機能する。照光制御部１６１２は、直前に判定された評価結果をＲＡＭから読み出す。なお、直前に判定された評価結果とは、一つ前の周期で取得された検出データに基づいて判定された評価を意味する。照光制御部１６１２は、水位判定部１６１１で判定された評価が、読み出した評価と異なっているか否かを判定する（ステップＳ８４）。水位判定部１６１１で判定された評価が、読み出した評価と異なっている場合（ステップＳ８４のＹｅｓ）、照光制御部１６１２は、水位判定部１６１１で判定された評価の危険度が、直前に判定された評価よりも増大しているか否かを判定する（ステップＳ８５）。水位判定部１６１１で判定された評価が、読み出した評価と同じである場合（ステップＳ８４のＮｏ）、照光制御部１６１２は、処理を終了させる。

ステップＳ８５において、危険度が増大している場合（ステップＳ８５のＹｅｓ）、照光制御部１６１２は、水位判定部１６１１で判定された評価と、危険度が増大している旨とに基づき、発光部１２−１〜１２−３の照光の仕方を決定する（ステップＳ８６）。危険度が増大していない、すなわち、危険度が減少している場合（ステップＳ８５のＮｏ）、照光制御部１６１２は、水位判定部１６１１で判定された評価と、危険度が減少している旨とに基づき、発光部１２−１〜１２−３の照光の仕方を決定する（ステップＳ８７）。照光制御部１６１２は、ステップＳ８６、又はステップＳ８７において決定した照光の仕方で発光するように発光部１２−１〜１２−３を制御し（ステップＳ８８）、処理を終了させる。

なお、図８では、ステップＳ８５において、水位判定の評価結果の変化傾向を考慮する場合を例に説明した。しかしながら、ステップＳ８５の処理は、無くても構わない。この場合、照光制御部１６１２は、ステップＳ５４において、水位判定部１６１１で判定された評価が、読み出した評価と異なっていると判定すると、水位判定部１６１１で判定された評価に基づき、発光部１２−１〜１２−３の照光の仕方を決定する。

図９は、図２乃至図４に示されるマンホール蓋１０が、下水道管渠Ｐの水位を表す情報を処理サーバ２０へ送信する際の動作の例を表すフローチャートである。

ＣＰＵ１６１は、液面の位置についての定性的な評価がなされると、通信制御部１６１３として機能する。通信制御部１６１３は、直前に判定された評価結果をＲＡＭから読み出す。通信制御部１６１３は、水位判定部１６１１で判定された評価が、読み出した評価と異なっているか否かを判定する（ステップＳ９１）。水位判定部１６１１で判定された評価が、読み出した評価と異なっている場合（ステップＳ９１のＹｅｓ）、通信制御部１６１３は、計測センサ１４１から出力された検出データと、水位判定部１６１１で判定された評価を表すデータとを送信するように通信部１６２を制御し（ステップＳ９２）、処理を終了させる。通信部１６２は、検出データと、判定結果を表すデータとを、時間に関する情報、例えば、タイムスタンプを付してアンテナ部１３から送信する。水位判定部１６１１で判定された評価が、読み出した評価と同じである場合（ステップＳ９１のＮｏ）、通信制御部１６１３は、処理を終了させる。

なお、マンホール蓋１０の照光制御、及び通信制御は、液面の位置についての評価が変更された場合のみに実施されるものではない。図１０は、マンホール蓋１０の照光制御、及び通信制御が所定の周期で実施される場合の動作の例を説明する図である。

まず、電波式レベルメータである計測センサ１４１は、予め設定される第１の周期で下水道管渠Ｐへ電波を照射する。計測センサ１４１は、下水道管渠Ｐ内の液面で反射された反射波を受信する。計測センサ１４１は、検出したデータをＣＰＵ１６１へ出力する（ステップＳ１０１）。

ＣＰＵ１６１は、計測センサ１４１から出力された検出データを受信すると水位判定部１６１１として機能する。水位判定部１６１１は、受信した検出データに基づき、下水道管渠Ｐ内の液面の位置についての定性的な評価を判定する（ステップＳ１０２）。水位判定部１６１１は、検出データ、及び判定結果を表すデータを、時間に関する情報、例えば、タイムスタンプを付してＲＡＭ等のメモリへ記憶する。

ＣＰＵ１６１は、通信制御部１６１３として機能する。通信制御部１６１３は、予め設定される第２の周期で、ＲＡＭに記憶されている検出データ、及び判定結果を表すデータを読み出し、読み出した検出データ、及び判定結果を表すデータを、処理サーバ２０へ送信するように通信部１６２を制御する（ステップＳ１０３）。なお、図１０の説明では、第２の周期は、第１の周期よりも長いものとする。

ＣＰＵ１６１は、照光制御部１６１２として機能する。照光制御部１６１２は、予め設定される第３の周期で、ＲＡＭに記憶されている判定結果を表すデータを読み出し、読み出した判定結果に基づき、発光部１２−１〜１２−３の照光の仕方を決定する（ステップＳ１０４）。なお、照光制御部１６１２は、読み出した判定結果に対してさらに一つ前の判定結果、すなわち、読み出した判定結果より第１の周期だけ前に記憶された判定結果を読み出し、読み出した２つの判定結果から認識される変化の傾向も、照光の仕方を決定する際に利用しても構わない。照光制御部１６１２は、決定した照光の仕方で発光するように発光部１２−１〜１２−３を制御する（ステップＳ１０５）。なお、図１０の説明では、第３の周期は、第１、及び第２の周期よりも長いものとする。

続いて、処理サーバ２０で実施される解析処理について説明する。処理サーバ２０は、マンホール蓋１０−１〜１０−ｎから送信される、下水道管渠Ｐ内の液面についての検出データ、及び液面の位置についての定性評価の判定結果を表すデータを受信する。処理サーバ２０は、受信した検出データ、及び判定結果を表すデータを記憶部２５に記憶する。処理サーバ２０の信号処理部２１により実現される解析部２１１は、記憶部２５に記憶されるデータを解析する。

例えば、解析部２１１は、記憶部２５に記憶される最新のデータに基づき、現状の下水道管渠Ｐの状況を表す解析情報を生成する。図１１は、現在の下水道管渠Ｐの状況を表す解析情報の表示例を表す図である。図１１において、マンホール蓋は円により表され、下水道管渠Ｐは線により表される。そして、図１１に表される円のうち、左上方に２段の記入欄が付された円が本実施形態に係るマンホール蓋１０を表す。下段の記入欄は、最新の判定結果を表すデータに基づいて記載され、定性的に評価された現状の水位を表す。この記入欄では、定性的に評価された水位が、例えば、「レベル１」、「レベル２」、及び「レベル３」のように記載される。このとき、解析部２１１は、例えば、「警報レベル」を「レベル３」とし、「注意レベル」を「レベル２」とし、かつ、「安全レベル」を「レベル１」と変換する。上段の記入欄は、最新の検出データに基づいて記載され、現状における実際の水位を表す。この記入欄では、実際の水位が、例えば、「○○ｍ」のように記載される。現在の定性的な状況を表す解析情報が生成されることで、オペレータは、遠方の下水道管渠Ｐの状況を直感的、かつ、迅速に把握することが可能となる。

また、解析部２１１は、例えば、記憶部２５に記憶される過去のデータに基づき、下水道管渠Ｐの状況の遷移を表す解析情報を生成する。図１２は、下水道管渠Ｐの状況の遷移を表す解析情報の表示例を表す図である。図１２は、ｙｙ年ｍｍ月ｄｄ日からｙｙ年ｍｍ月ｄｄ日までの状況の遷移を表している。図１２において、図１１と同様に、マンホール蓋は円により表され、下水道管渠Ｐは線により表される。そして、図１２に表される円のうち、左方に５段の記入欄が付された円が本実施形態に係るマンホール蓋１０を表す。

下から１段目から４段目の記入欄は、例えば、設定された期間内における第１時期から第４時期の判定結果を表すデータに基づいて記載される。第１時期乃至第４時期の選定はオペレータからの要望に従い任意に設定可能である。下から１段目から４段目の記入欄では、定性的に評価された水位が、例えば、「レベル１」、「レベル２」、及び「レベル３」のように記載される。最上段の記入欄は、設定された期間内に検出された最高の水位を表す。最上段の記入欄は、例えば、「○○ｍ」のように記載される。下水道管渠Ｐの状況の遷移を定性的に表す解析情報が生成されることで、オペレータは、問題が発生しやすいエリアを直感的に把握することが可能となる。

また、解析部２１１は、例えば、記憶部２５に記憶される過去のデータに基づき、マンホール蓋１０毎の状態を抽出した解析情報を生成する。図１３乃至図１５は、所定のレベル、例えば、「レベル３」に到達した回数をマンホール蓋１０毎に表す解析情報の表示例を表す図である。図１３は、所定の期間においてマンホール蓋１０−１〜１０−ｎで所定レベルが判定される回数の例を表す図である。図１４は、マンホール蓋１０−１で所定レベルが判定される回数の例を月毎に表す図である。図１５は、所定の降水量下においてマンホール蓋１０−１〜１０−ｎで所定レベルが判定される回数の例を表す図である。マンホール蓋１０毎の状況を定性的に表す解析情報が生成されることで、オペレータは、所望の条件下で問題が発生し得るマンホール蓋１０を直感的に検索することが可能となる。

以上のように、上記実施形態では、マンホール蓋１０は、計測センサ１４１により下水道管渠Ｐ内の状態、例えば、水位を計測する。そして、マンホール蓋１０は、計測した下水道管渠Ｐ内の状態、例えば、水位に基づき、発光部１２−１〜１２−３を発光させるようにしている。これにより、下水道管渠Ｐの現在の状態を報知することが可能となる。

したがって、本実施形態に係るマンホール蓋１０によれば、歩行者は下水道管渠Ｐの現在の状態を把握することができる。また、下水道管渠Ｐの現在の状態を光により報知することで、夜間、及び地表がある程度水没した場合であっても視認性を維持することができる。また、マンホール蓋１０に下水道管渠Ｐ内の状態を表示することで、下水道が市民の生活に貢献していることを伝えることに繋がり、市民にとって下水道がより身近な存在となることが期待できる。

また、上記実施形態では、マンホール蓋１０は、電源部１５１を備える。そして、マンホール蓋１０の各構成要素は、電源部１５１から供給される電源により駆動されるようにしている。これにより、一般的なマンホール蓋を、本実施形態に係るマンホール蓋１０に交換するだけで、マンホール蓋１０は上記の動作を実施することができるため、ケーブル敷設等の必要は無く、早期導入が可能となる。

また、上記実施形態では、マンホール蓋１０は、水位判定部１６１１により、下水道管渠Ｐ内の水位を定性的に評価する。そして、マンホール蓋１０は、照光制御部１６１２により、定性的な評価に基づいて発光部１２−１〜１２−３を発光させるようにしている。これにより、下水道管渠Ｐの状態が、危険であるか否かを表す直感的な情報を報知することが可能となる。このため、歩行者は、マンホール蓋１０の発光部１２−１〜１２−３を目視するだけで、安全、注意、警報等により評価される安全度を確認することができる。

また、上記実施形態では、マンホール蓋１０は、照光制御部１６１２により、直前に判定された評価からの変化に基づいて発光部１２−１〜１２−３を発光させるようにしている。これにより、下水道管渠Ｐの状態が、危険な状態へ遷移しているのか、安定な状態へ向かっているのかを直感的に表す情報を報知することが可能となる。

また、上記実施形態では、マンホール蓋１０は、水位判定部１６１１により判定された水位についての定性的な評価が変化した場合、照光制御部１６１２により、変化後の評価に基づき、発光部１２−１〜１２−３を制御するようにしている。これにより、下水道管渠Ｐの状態をよりリアルタイムに近い情報で報知することが可能となる。

また、上記実施形態では、マンホール蓋１０は、水位判定部１６１１により判定された水位についての定性的な評価を、通信部１６２により処理サーバ２０へ送信するようにしている。これにより、処理サーバ２０では、マンホール蓋１０により判定された定性的な評価に基づいて、下水道管渠Ｐの状態を監視することが可能となる。

なお、上記実施形態では、マンホール蓋１０の水位センサとして、電波式レベルメータが実装される場合における動作を詳細に説明した。水位センサとして、フロート式レベルスイッチ、フリクト式レベルスイッチ、電極式レベルスイッチ、近接センサ、及び光電センサ等が用いられる場合、マンホール蓋１０は上記と一部異なる動作を実施する。水位センサとして、フロート式レベルスイッチ、フリクト式レベルスイッチ、電極式レベルスイッチ、近接センサ、及び光電センサ等が用いられる場合、水位センサは、センシングデバイスが液面に着水すると動作を開始し、センシングデバイスが液面から離水すると動作を停止させる。この場合、マンホール蓋１０は、例えば、図１６に示されるように動作する。

図１６において、計測センサ１４１は、センシングデバイスが下水の液面に着水するまで動作を停止している。計測センサ１４１は、センシングデバイスが下水の液面に着水すると、液面を検出した旨の検出信号をＣＰＵ１６１へ出力する（ステップＳ１６１）。計測センサ１４１は、所定の高さ毎に設けられているセンシングデバイスが下水の液面を検知する度に、検出信号をＣＰＵ１６１へ出力する。また、計測センサ１４１は、センシングデバイスが離水する度に、出力している検出信号の出力を停止する。

ＣＰＵ１６１の水位判定部１６１１は、検出信号を受信すると、受信した検出信号に基づき、下水道管渠Ｐ内の液面の位置についての定性的な評価を判定する（ステップＳ１６２）。水位判定部１６１１は、検出信号に関するデータ、及び判定結果を表すデータを、時間に関する情報、例えば、タイムスタンプを付してＲＡＭ等のメモリへ記憶する。

ＣＰＵ１６１の通信制御部１６１３は、予め設定される第１の周期で、ＲＡＭに記憶されている検出信号に関するデータ、及び判定結果を表すデータを読み出し、読み出したデータを、処理サーバ２０へ送信するように通信部１６２を制御する（ステップＳ１６３）。

ＣＰＵ１６１の照光制御部１６１２は、予め設定される第２の周期で、ＲＡＭに記憶されている判定結果を表すデータを読み出し、読み出した判定結果に基づき、発光部１２−１〜１２−３の照光の仕方を決定する（ステップＳ１６４）。照光制御部１６１２は、決定した照光の仕方で発光するように発光部１２−１〜１２−３を制御する（ステップＳ１６５）。なお、図１６の説明では、第２の周期は、第１の周期よりも長いものとして示しているが、これに限定されない。第２の周期は、第１の周期と同じであってもよいし、第１の周期よりも短くても構わない。

ＣＰＵ１６１の照光制御部１６１２は、全ての検出信号が停止されると、照光を停止させる旨の制御信号を発光部１２−１〜１２−３へ出力する（ステップＳ１６６）。また、ＣＰＵ１６１の通信制御部１６１３は、全ての検出信号が停止されると、処理サーバ２０へのデータの送信制御を停止する。

このように、計測センサ１４１が下水の液面から離水している間は、発光部１２−１〜１２−３が発光せず、信号が処理サーバ２０へ送信されることがない。そのため、安全な期間におけるマンホール蓋１０の消費電力を抑えることが可能となる。

また、上記実施形態では、計測センサ１４１が水位センサである場合を例に説明したが、これに限定されない。計測センサ１４１には、水位センサに加え、ｐＨセンサ、硫化水素センサ、濁度センサ、歪みゲージ、及び集音マイク等が設けられていても構わない。ＣＰＵ１６１の水位判定部１６１１は、ｐＨセンサ、硫化水素センサ、濁度センサ、歪みゲージ、及び集音マイクからの検出データに基づき、検出値の定性的な評価を判定してもよい。また、ＣＰＵ１６１の照光制御部１６１２は、判定結果に基づき、下水道管渠Ｐ内の状態が把握可能なように発光部１２−１〜１２−３を制御してもよい。これにより、歩行者は、下水道管渠Ｐ内の水位以外の状態についても地上から把握することが可能となる。また、ＣＰＵ１６１の通信制御部１６１３は、判定結果を表すデータ、及び検出データを処理サーバ２０へ送信してもよい。これにより、処理サーバ２０は、下水道管渠Ｐ内の水位以外の状態についても監視することが可能となる。

また、上記実施形態では、マンホール蓋１０が発光部１２−１〜１２−３を備える場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。マンホール蓋１０は、発光部１２−１〜１２−３以外の表示部を備えていても構わない。図１７は、図１に示されるマンホール蓋１０の表側の構造のその他の例を表す図である。図１７によれば、マンホール蓋１０は、下水道管渠Ｐ内の下水の水位を表すための表示部１８を備える。表示部１８は、ＬＥＤ、又は液晶ディスプレイ等により実現される。表示部１８における表示データは、計測センサ１４１により検出される検出データに基づき、ＣＰＵ１６１により作成される。この表示部１８の表示により、下水道事業者は、地上から下水道管渠Ｐ内の下水の詳しい水位を認識することが可能となる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０，１０−１，１０−ｎ…マンホール蓋、１１…蓋本体、１２−１，１２−２，１２−３…発光部、１３…アンテナ部、１４…第１筐体、１４１…計測センサ、１５…第２筐体、１５１…電源部、１６…第３筐体、１６１…ＣＰＵ、１６１１…水位判定部、１６１２…照光制御部、１６１３…通信制御部、１６２…通信部、１７…補強リブ、１８…表示部、２０…処理サーバ、２１…信号処理部、２１１…解析部、２１２…制御処理部、２２…入力部、２３…出力部、２４…通信部、２５…記憶部、３１…上端開口部。

Claims (6)

1. 管渠に連通するマンホールを閉塞する蓋本体と、
   前記管渠内の状態を計測する計測センサと、
   前記蓋本体の表側に設けられ、前記計測した状態に基づいて照光する発光部と、
   前記計測した状態についての定性的な評価を判定する判定部と、
   複数の時間において前記判定部により判定された評価に基づいて前記発光部の照光を制御する照光制御部と
   を具備するマンホール蓋。
2. 前記照光制御部は、前記判定部により判定された評価が、前記判定部により直前に判定された評価と異なる場合、前記発光部の照光を制御する請求項１に記載のマンホール蓋。
3. 前記判定部により判定された評価を送信する通信部をさらに具備する請求項１または２に記載のマンホール蓋。
4. 前記通信部は、前記計測センサによる計測結果を表す情報をさらに送信する請求項３に記載のマンホール蓋。
5. マンホール蓋と、処理サーバとを具備する下水道環境監視システムにおいて、
   前記マンホール蓋は、
   管渠に連通するマンホールの地上側の開口部を閉塞する蓋本体と、
   前記管渠内の状態を計測する計測センサと、
   前記計測した状態についての定性的な評価を判定する判定部と、
   前記蓋本体の表側に設けられる発光部と、
   複数の時間において前記判定部により判定された評価に基づいて前記発光部の照光を制御する照光制御部と、
   前記判定部により判定された評価を前記処理サーバへ送信する通信部と
   を備え、
   前記処理サーバは、前記マンホール蓋から送信される評価に基づいて前記管渠を監視する下水道環境監視システム。
6. 管渠内の状態を計測し、
   前記計測した管渠内の状態についての定性的な評価を判定し、
   複数の時間において前記判定された評価に基づき、前記管渠に連通するマンホールを閉塞する蓋本体の表側に設けられる発光部の照光を制御する、
   管渠内の状態報知方法。

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