JP7110661B2 - measurement system - Google Patents
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Description
本発明は、計測システムに関するものである。 The present invention relates to measurement systems.
従来、河川等の水位を観測するために、河川近くに水位計が設置されている(特許文献1参照)。水位計に供給する電源を確保すると共に、水位計の観測動作を制御するために、水位計から少し離れたところに管理局の局舎等を設置し、その局舎内に、水位計と有線で接続させた制御装置が設置されている(図8参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a water level gauge is installed near a river in order to observe the water level of the river (see Patent Document 1). In order to secure the power supply to the water level gauge and to control the observation operation of the water level gauge, the station building of the control station is installed a little away from the water level gauge, and the water level gauge and the wired A control device connected to the is installed (see FIG. 8).
河川の水位を観測するために、様々な種類の水位計を使用することができるが、そのうちの1つとして超音波水位計61がよく用いられている。超音波水位計61は、電源線66を介して庁舎内の電源部64と接続される。また、超音波水位計61は、通信線65を介して、制御装置62と接続される。
Various types of water gauges can be used to observe the water level of a river, and one of them is an
超音波水位計61は水面に対して超音波パルスを送波し、水面に反射した超音波パルスを超音波水位計61が受波し、送波時刻と受波時刻との差分(遅延)時間に基づいて、超音波水位計と水面との間の距離を測定する。
The ultrasonic
制御装置62は、超音波水位計61から測定データを受信し、受信したデータを基に水位等を計算し、その結果をモニター63に表示する。
The
しかしながら、上述の水位計による水位監視は、定期的に作業員が管理局の局舎に訪れる必要があった。また、河川の氾濫等の警戒時には、作業員は、管理局の局舎に詰めて水位監視を行う必要があった。つまり、作業員が局舎に訪れる手間に加えて、河川の氾濫のおそれのある警戒区域で作業しなければならない問題があった。 However, monitoring the water level using the above-mentioned water level gauge required workers to visit the office of the management station on a regular basis. In addition, it was necessary for the workers to stay in the station building of the management station and monitor the water level during the warning of river flooding. In other words, in addition to the trouble of having to visit the station building, there was the problem of having to work in a restricted area where there was a risk of river flooding.
また、上述の図8で示したように、超音波水位計61を河川に設置するに際しては、超音波水位計61から局舎内の制御装置62まで通信線65と電源線66の配線工事を実施していたため、設置に多くの時間、手間がかかり高いコストがかかっていた。
Also, as shown in FIG. 8 above, when installing the ultrasonic
そのため、計測装置の設置の手間及び高いコストをかけずに、作業員が安全且つ効率的に水位等の計測を行うことができる計測システムが望まれている。 Therefore, there is a demand for a measurement system that allows workers to safely and efficiently measure the water level, etc., without requiring the labor and cost of installing a measuring device.
第5の本発明は、(1)1又は複数の計測装置と、(2)1又は複数の計測中継装置と、(3)上記各計測装置及び上記各計測中継装置から送信された情報を収集して管理する情報管理装置とを備える計測システムであって、(1-1)上記各計測装置は、上記各計測中継装置を介して、マルチホップ通信を行う計測装置であって、(1-2)観側面に対して超音波を送波し、上記観側面に反射した反射波を受波して、送波時刻と受波時刻との遅延値に基づいて水位を間欠的に計測する計測手段と、(1-3)少なくとも上記計測手段で計測された計測情報を含む情報を間欠的にマルチホップにより無線通信する無線通信手段と、(1-4)上記計測手段及び上記無線通信手段の動作を制御する制御手段と、(1-5)上記計測手段、上記無線通信手段、及び上記制御手段に電力を供給するための二次電池と、(1-6)太陽光を電気エネルギーに変換して、該電気エネルギーを上記二次電池に供給するための太陽電池と、(1-7)上記二次電池に対する充放電を中央演算処理装置により制御する充放電制御手段とを有し、(1-8)上記無線通信手段が無線通信する情報は、上記二次電池の電圧値及び上記太陽電池の発電量を含み、(2-1)上記各計測中継装置は、上記各計測装置に無線接続され、上記各計測装置から送信されるパケットを受信し、上記情報管理装置へ中継する計測中継装置であって、(2-2)上記各計測中継装置は、上記各計測装置よりも高い位置に配置され、(2-3)少なくとも上記各計測装置で計測された計測情報を含む情報を間欠的にマルチホップにより無線通信する無線通信手段と、(2-4)上記無線通信手段の動作を制御する制御手段と、(2-5)上記無線通信手段及び上記制御手段に電力を供給するための二次電池と、(2-6)太陽光を電気エネルギーに変換して、該電気エネルギーを上記二次電池に供給するための太陽電池と、(2-7)上記二次電池に対する充放電を中央演算処理装置により制御する充放電制御手段とを有し、(2-8)上記無線通信手段が無線通信する情報は、当該計測中継装置の上記二次電池の電圧値及び上記太陽電池の発電量を含み、(3-1)上記情報管理装置は、上記各計測装置及び上記各計測中継装置から上記計測情報、上記二次電池の電圧値、及び上記太陽電池の発電量を受信する通信手段と、(3-2)上記各計測装置から受信した計測情報である水位値と、第1の閾値とを比較し、上記水位値が、所定期間、上記第1の閾値以上の場合には、河川の氾濫の警報を表示部に出力し、一方、上記水位値が、上記所定期間、上記第1の閾値未満の場合には、水位の欠測の情報を上記表示部に出力する第1の制御手段と、(3-3)上記各計測装置及び上記各計測中継装置から受信した上記二次電池の電圧値と、第2の閾値とを比較し、上記二次電池の電圧値が、各装置に適用される上記第2の閾値以下となった場合、又は、上記各計測装置及び上記各計測中継装置から受信した上記太陽電池の発電量と、予測発電量とを比較し、上記太陽電池の発電量が上記予測発電量を下回った場合には、各装置の故障情報を上記表示部に出力する第2の制御部手段とを有することを特徴とする。 A fifth aspect of the present invention provides (1) one or more measuring devices , (2) one or more measuring relay devices , and (3) information transmitted from each of the above measuring devices and each of the above measuring relay devices. and an information management device that collects and manages information , wherein: (1-1) each of the above measuring devices is a measuring device that performs multi-hop communication via each of the above measuring relay devices; 1-2) Transmit ultrasonic waves to the viewing side, receive the reflected waves reflected on the viewing side, and intermittently measure the water level based on the delay value between the time of transmission and the time of reception. (1-3) wireless communication means for intermittently wirelessly communicating information including at least the measurement information measured by the measuring means by multi-hop; (1-4) the measuring means and the wireless communication (1-5) a secondary battery for supplying power to the measuring means, the wireless communication means, and the control means; and (1-6) sunlight as an electric energy. and (1-7) a charge/discharge control means for controlling charging/discharging of the secondary battery by a central processing unit . , (1-8) the information wirelessly communicated by the wireless communication means includes the voltage value of the secondary battery and the power generation amount of the solar battery; is wirelessly connected to the measuring device, receives packets transmitted from the measuring devices, and relays the packets to the information management device, (2-3) wireless communication means arranged at a high position for intermittently wirelessly communicating information including at least the measurement information measured by each of the measuring devices; and (2-4) the wireless communication means. (2-5) a secondary battery for supplying power to the wireless communication means and the control means; and (2-6) converting sunlight into electrical energy, a solar cell for supplying energy to the secondary battery; (2-7) charge/discharge control means for controlling charging/discharging of the secondary battery by a central processing unit; The information wirelessly communicated by the wireless communication means includes the voltage value of the secondary battery and the power generation amount of the solar battery of the measurement relay device, and (3-1) the information management device Communication means for receiving the measurement information, the voltage value of the secondary battery, and the power generation amount of the solar cell from the measurement relay device; and (3-2) receiving from each of the measurement devices. The water level value, which is the measured information, is compared with a first threshold value, and if the water level value is equal to or higher than the first threshold value for a predetermined period, a warning of river flooding is output to the display unit, (3-3) each of the above measuring devices; and comparing the voltage value of the secondary battery received from each measurement relay device with a second threshold value, and the voltage value of the secondary battery becomes equal to or less than the second threshold value applied to each device. or when the power generation amount of the solar cell received from each measuring device and each measurement relay device is compared with the predicted power generation amount, and the power generation amount of the solar cell falls below the predicted power generation amount is characterized by having second control section means for outputting failure information of each device to the display section .
本発明によれば、計測装置の設置の手間及び高いコストをかけずに、作業員が安全且つ効率的に水位等の計測を行うことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a worker can measure a water level etc. safely and efficiently, without incurring the trouble and high cost of installing a measuring device.
(A)主たる実施形態
以下では、本発明に係る計測システムの実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(A) Main Embodiments Hereinafter, embodiments of the measurement system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この実施形態では、河川の水位を計測するための水位計無線モニタシステムに、本発明を適用する場合を例示する。 This embodiment exemplifies a case where the present invention is applied to a water level gauge wireless monitoring system for measuring the water level of a river.
(A-1)実施形態の構成
(A-1-1)全体構成
図4は、実施形態に係る水位計無線モニタシステムの全体構成を示す全体構成図である。まず、水位計無線モニタシステム1の全体構成について説明する。
(A-1) Configuration of Embodiment (A-1-1) Overall Configuration FIG. 4 is an overall configuration diagram showing the overall configuration of the water level gauge wireless monitor system according to the embodiment. First, the overall configuration of the water level gauge
図4において、水位計無線モニタシステム1は、3台のソーラー無線超音波センサ装置10(10-1~10-3)、5台のソーラー無線中継装置20(20-1~10-5)、無線親機30、GW40、及び情報管理サーバー50を有する。
In FIG. 4, the water level gauge
水位計無線モニタシステム1に配置される各装置の数は限定されないものであるが、この実施形態の水位計無線モニタシステム1では、3台のソーラー無線超音波センサ装置10と、5台のソーラー無線中継装置20が配置されているものとして説明する。
Although the number of devices arranged in the water level gauge
また、水位計無線モニタシステム1では、ソーラー無線超音波センサ装置10、ソーラー無線中継装置20、及び無線親機30により無線ネットワークN(マルチホップネットワーク)が形成される。この無線ネットワークN内の各装置間(ノード間)の通信方式(通信媒体)については、限定されないものである。
In the water level gauge
ソーラー無線超音波センサ装置10は、河川等の水位を測定されるために設置されるものであり、太陽光を電源部として利用して定期的に測定したデータを無線親機30(情報管理サーバー50)に送信するものである。
The solar wireless
ソーラー無線中継装置20は、ソーラー無線超音波センサ装置10(又は他のソーラー無線中継装置20)から送信されたデータを中継する装置である。ソーラー無線中継装置20も、ソーラー無線超音波センサ装置10と同様に太陽光発電により動作する。
The solar
無線親機30は、無線ネットワークN内のルートノードであり、GW40と接続される。無線親機30及びGW40と間の接続方式については限定されないものである。
GW40は、無線ネットワークNと上位ネットワークMとの間でデータ(プロトコル)の変換処理を行うことが可能なゲートウェイである。なお、上位ネットワークMは、例えば、TCP/IP等により通信可能なIPネットワーク(広域ネットワーク)である。 The GW 40 is a gateway capable of performing data (protocol) conversion processing between the wireless network N and the upper network M. FIG. The upper network M is, for example, an IP network (wide area network) capable of communicating by TCP/IP or the like.
情報管理サーバー50は、各ソーラー無線超音波センサ装置10から送信された測定データを一元管理し、遠隔的に河川等の水位を監視する装置である。また、情報管理サーバー50は、各ソーラー無線超音波センサ装置10及びソーラー無線中継装置20から装置情報を取集し、各装置の保守を遠隔的に行う。
The
(A-1-2)ソーラー無線超音波センサ装置10の詳細な構成
図1は、実施形態に係るソーラー無線超音波センサ装置の機能的構成について示すブロック図である。図1において、ソーラー無線超音波センサ装置10は、超音波センサ部11、温度計12、制御部13、無線通信部14、及び電源部15を有する。
(A-1-2) Detailed Configuration of Solar Wireless
ソーラー無線超音波センサ装置10は、少なくとも、超音波水位計としての超音波センサ部11により受波された受波波形(アナログ)をA/D(アナログ/デジタル)変換して得た受波波形データや水位値等を含む信号を無線通信するものである。ソーラー無線超音波センサ装置10は、河川等の水位の測定箇所に作業者により設置される。
The solar wireless
超音波センサ部11は、図示しない超音波送受波部を備え、超音波水位計として機能するものであり、河川の水位値を測定するものである。超音波センサ部11による水位の測定方法は種々様々な方法を広く適用することができ、特に限定されるものではない。 The ultrasonic sensor unit 11 includes an ultrasonic wave transmitting/receiving unit (not shown), functions as an ultrasonic water level gauge, and measures the water level value of the river. Various methods can be widely applied to the method of measuring the water level by the ultrasonic sensor unit 11, and the method is not particularly limited.
温度計12は、ソーラー無線超音波センサ装置10が設置される場所の外気を検知するものであり、検知した温度情報を制御部13に与える。超音波センサ部11により送受信される超音波パルスの速度(音速)は温度等の環境情報に影響を受けるため、ソーラー無線超音波センサ装置10を設置若しくは保守をする際には、温度計12に獲得された温度情報も、制御部13に送信するようにする。
The thermometer 12 detects the outside air in the place where the solar wireless
制御部13は、ソーラー無線超音波センサ装置10の各種動作を制御する処理部である。制御部13のハードウェアは図示しないが、例えば、CPU、ROM、RAM、EEPROM等を有して構成されており、CPUがROMに格納された処理プログラムを実行することにより、ソーラー無線超音波センサ装置10の各種機能を実現する。
The control unit 13 is a processing unit that controls various operations of the solar wireless
制御部13は、河川の水面までの距離長を測定して、河川の水位を測定する動作を制御する。例えば、制御部13は、超音波センサ部11を制御し、水面に対して超音波パルスを送波し、水面に反射した超音波パルスを超音波センサ部11が受波し、送波時刻と受波時刻との遅延時間(送受波遅延値)に基づいて、超音波センサ部11と水面との間の距離を測定する。 The control unit 13 measures the distance to the water surface of the river and controls the operation of measuring the water level of the river. For example, the control unit 13 controls the ultrasonic sensor unit 11 to transmit ultrasonic pulses to the water surface, receive the ultrasonic pulses reflected on the water surface by the ultrasonic sensor unit 11, and determine the transmission time and the The distance between the ultrasonic sensor unit 11 and the water surface is measured based on the delay time (transmission/reception wave delay value) from the wave reception time.
制御部13はこの測定動作を、間欠的に行い、消費電力の低減を図る。例えば、制御部13は、5~10分に1回の割合で測定を行うように超音波センサ部11及び温度計12の動作を制御する。 The control unit 13 performs this measurement operation intermittently to reduce power consumption. For example, the control unit 13 controls the operation of the ultrasonic sensor unit 11 and the thermometer 12 so that the measurement is performed once every 5 to 10 minutes.
また、制御部13は、上記同様に消費電力の低減を図るために無線通信部14を間欠動作させる。
Further, the control unit 13 intermittently operates the
無線通信部14は、制御部13の制御を受けて、ソーラー無線中継装置20又は他のソーラー無線超音波センサ装置10との間で無線通信を行なうものである。無線通信部14は、様々な無線通信技術を広く適用することができる。例えば、IEEE 802.15.4に規定される、920MHz帯の無線周波数を使用した無線通信技術を適用することができる。無線周波数は、特に限定されるものではなく、例えば2.4GHz帯、429MHz帯等を使用するようにしてもよい。920MHz帯は、電波の到達性が良好であり、通信の伝送速度が比較的速いので好適である。
The
電源部15は、ソーラー無線超音波センサ装置10の各構成要素に電源供給するものであり、太陽電池16、充放電制御部17、及び二次電池18を有する。従来、水位計を設置する場所で、水位計に電源を供給することは非常に難しく、水位計の近く(例えば10m~200m程度離れた場所)に局舎を建て、水位計に電源を供給している。しかし、この実施形態では、ソーラー無線超音波センサ装置10に自然エネルギー(太陽光エネルギー)を利用した電源部15を搭載することにより、局舎から電源を供給する必要がなくなる。
The
太陽電池16は、太陽光エネルギーを利用して発電する光電変換装置であり、直射日光を受けることができるように設置される。太陽電池16として、例えば、シリコン太陽電池の他、種々様々な化合物を素材としたものが適用される。
The
充放電制御部17は、二次電池18への充電および二次電池の放電(ソーラー無線超音波センサ装置10各部への給電)を制御するものである。
The charge/
二次電池18は、化学反応を用いて電気の蓄積、放出が可能な電池であり、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル・カドミウム蓄電池、鉛蓄電池などで構成される。
The
(A-1-3)ソーラー無線中継装置20の詳細な構成
図2は、実施形態に係るソーラー無線中継装置20の機能的構成について示すブロック図である。図2において、ソーラー無線中継装置20は、制御部21、無線通信部14、及び電源部15を有する。図2における無線通信部14及び電源部15は、図1における無線通信部14及び電源部15と同様の機能を有するため、詳細な説明を省略する。
(A-1-3) Detailed Configuration of Solar
制御部21は、ソーラー無線中継装置20の各種動作を制御する処理部である。制御部21のハードウェアは図示しないが、例えば、CPU、ROM、RAM、EEPROM等を有して構成されており、CPUがROMに格納された処理プログラムを実行することにより、ソーラー無線中継装置20の各種機能を実現する。
The
制御部21は、消費電力の低減を図るために無線通信部14を間欠動作させる。制御部21は、ソーラー無線超音波センサ装置10(又は他のソーラー無線中継装置20)から送信されたデータを中継するために、無線通信部14を制御する。
The
(A-1-4)情報管理サーバー50の詳細な構成
図3は、実施形態に係る情報管理サーバーの機能的構成について示すブロック図である。図3において、情報管理サーバー50は、通信部51、制御部52、及びモニター53を有する。
(A-1-4) Detailed Configuration of
通信部51は、上位ネットワークMを介して、GW40と接続するためのネットワークインタフェースである。
The communication unit 51 is a network interface for connecting with the
制御部52は、情報管理サーバー50の各種動作を制御する処理部である。制御部52のハードウェアは図示しないが、例えば、CPU、ROM、RAM、EEPROM等を有して構成されており、CPUがROMに格納された処理プログラムを実行することにより、情報管理サーバー50の各種機能を実現する。
The
制御部52は、各ソーラー無線超音波センサ装置10から受信した測定データ(温度値、水位値)をモニター53に表示する制御を行う。また、制御部52は、例えば、水位値と所定の閾値とを比較して、閾値を上回る場合には河川の氾濫等に警戒を要するとして、管理者に警戒を要する情報(警戒情報)を併せてモニター53に表示する。
The
また、制御部52は、各装置(ソーラー無線超音波センサ装置10及びソーラー無線中継装置20)から受信した装置情報(太陽電池16の発電量値、二次電池18の電圧値等)もモニター53に表示する。また、制御部52は、例えば、二次電池18の電圧値と所定の閾値とを比較して、電圧値が閾値を下回る場合には装置の故障が予想されるために、装置の故障情報を併せてモニター53に表示する。さらに、制御部52は、ソーラー無線超音波センサ装置10の超音波センサ部11等の動作条件を遠隔的に設定可能である。
The
また、制御部52は、各装置の機能部の保守点検を行うため、図示しない入力手段から管理者の指示を受け付けて、各装置の機能を確認する制御を行う。例えば、制御部52は、モニタリングしているソーラー無線超音波センサ装置10の計測データに疑義が生じた場合には、超音波センサ部11及び温度計12を動作させて、最新の測定データを取得し、センサ機能が故障していないか確認を行う。同様に、制御部52は、モニタリングしているソーラー無線超音波センサ装置10から計測データが受信できなくなっている場合には、無線通信部14を動作させて、無線受信レベルを測定し、無線通信機能が故障していないか確認を行う。
Further, in order to perform maintenance and inspection of the functional units of each device, the
モニター53は、制御部52による制御に応じて情報を表示するためのデバイスであり、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等によって実現される。なお、モニター53は、例えば、タッチパネルディスプレイで実現して、管理者からの指示を受け付ける入力機能を包含しても良い。
The monitor 53 is a device for displaying information under the control of the
また、モニター53はブザー音等の鳴動部を備え、制御部52から警戒情報又は故障情報の通知を受けると表示と共に警告音を出力しても良い。
Further, the monitor 53 may include a sounding section such as a buzzer, and may output a warning sound together with a display upon receiving warning information or failure information from the
(A-2)実施形態の動作
次に、実施形態に係る水位計無線モニタシステム1の処理動作を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(A-2) Operation of Embodiment Next, the processing operation of the water level gauge
(A-2-1)ソーラー無線超音波センサ装置10の動作
制御部13は、超音波センサ部11及び温度計12を動作させて、送受波遅延値と温度計値(温度)の情報を取得し、取得した情報に基づき水位値を算出する。
(A-2-1) Operation of the solar wireless
この実施形態では、制御部13は、超音波センサ部11及び温度計12を常時動作させるのでは無く間欠的に動作させる。これは、ソーラー無線超音波センサ装置10の消費電力の低減を図るためである。
In this embodiment, the control unit 13 operates the ultrasonic sensor unit 11 and the thermometer 12 intermittently rather than constantly. This is for reducing the power consumption of the solar wireless
また、制御部13は、超音波センサ部11及び温度計12の測定時間も制御する。測定時間は、例えば、消費電力と測定精度を考慮して適切な値が定められる。 The control unit 13 also controls the measurement times of the ultrasonic sensor unit 11 and thermometer 12 . An appropriate value for the measurement time is determined in consideration of power consumption and measurement accuracy, for example.
一方、電源部15の充放電制御部17は、太陽電池16から発電するエネルギーを二次電池18に充電する。そして、充放電制御部17は、二次電池18から超音波センサ部11、温度計12、制御部13、無線通信部14に電源供給する。
On the other hand, the charge/
また、充放電制御部17は、太陽電池16の発電量値及び二次電池18の電圧値を収集して、制御部13に取集した情報を送付する。
Also, the charge/
制御部13は、太陽電池16の発電量値、二次電池18の電圧値、温度計12の値、及び算出した水位値の情報を合わせて無線通信部14に送付する。
The control unit 13 sends to the
無線通信部14は、制御部13から送付された情報を無線ネットワークN(無線親機30)に送信する。なお、無線通信部14は、超音波センサ部11及び温度計12と同様に間欠動作させる。無線通信部14と超音波センサ部11及び温度計12の間欠動作の周期は同期が取れていることが望ましい。つまり、超音波センサ部11及び温度計12が動作して水位値を算出後、即座にアクティブな無線通信部14が情報を送信するのが望ましい。
The
(A-2-2)ソーラー無線中継装置20の動作
この実施形態の水位計無線モニタシステム1では、ソーラー無線中継装置20の設置方法に特徴が存在する。図5は、実施形態に係るソーラー無線超音波センサ装置及びソーラー無線中継装置の設置例を示す図である。図5において、ソーラー無線超音波センサ装置10は、河川の水位を測定するために、橋の欄干等の構造物100に設置される。一方、ソーラー無線超音波センサ装置10は、街灯等の一定の高さを有する構造物200に設置される。
(A-2-2) Operation of Solar
無線通信装置は、無線の特性上、見晴らしの良い場所に設置される方が、電波が広範囲に飛ぶため通信距離を稼ぐことができる。 Due to the characteristics of radio, a wireless communication device can increase the communication distance by installing it in a place with a good view because radio waves travel over a wide range.
図5に示すように、ソーラー無線超音波センサ装置10は、水位を測定するために、設置場所は限られる(地上付近に設置せざるを得ない)。そのため、ソーラー無線超音波センサ装置10の通信距離は短い。これを補うため、ソーラー無線中継装置20は、図5に示すように、街灯等の一定の高さを有する構造物200に設置する。これにより、無線ネットワークN内で、無線通信距離を保つことが可能となり、スムーズに無線通信を行うことができる。
As shown in FIG. 5, since the solar wireless
ソーラー無線中継装置20は、ソーラー無線超音波センサ装置10(又は他のソーラー無線中継装置20)から送信されたデータを中継する。また、ソーラー無線中継装置20は、自身の装置情報(例えば、太陽電池16の発電量値、二次電池18の電圧値等)を無線ネットワークNに向けて送信する。
The solar
なお、無線ネットワークNに向けて送信されたデータは、所定のルーティング方式に従い、他のソーラー無線中継装置20(又はソーラー無線超音波センサ装置10)に送信され、最終的に無線親機30に送信される。
The data transmitted to the wireless network N is transmitted to another solar wireless relay device 20 (or solar wireless ultrasonic sensor device 10) according to a predetermined routing method, and finally transmitted to the
そして、無線親機30で受信されたデータは、GW40で通信プロトコルの変換がなされ、上位ネットワークMを介して、情報管理サーバー50に送信される。
The data received by the
(A-2-3)情報管理サーバー50の動作
情報管理サーバー50は、ソーラー無線超音波センサ装置10及びソーラー無線中継装置20の情報を収集し、収集したデータから警報(河川の氾濫警報)、装置の故障情報をモニター53に出力する。
(A-2-3) Operation of the
具体的には、情報管理サーバー50は、所定時間、水位値が閾値以上の場合には、河川の氾濫の警報をモニター53に出力する。一方、情報管理サーバー50は、所定時間、水位値が閾値未満の場合には、水位の欠測をモニター53に出力する。
Specifically, the
また、情報管理サーバー50は、各装置(ソーラー無線超音波センサ装置10及びソーラー無線中継装置20)について、二次電池18の電圧が各装置に適用される閾値以下になった場合、太陽電池16の発電電流(発電量値)が設定日数、発電電流積算値を下回った場合には、各装置の故障情報を出力する。
In addition, the
管理者は、情報管理サーバー50のモニター53に出力された水位値(警報情報を含む)を監視することにより、各装置の保守を行うと共に、水位の遠隔監視を行うことができる。
By monitoring the water level value (including alarm information) output to the monitor 53 of the
(A-2-4)情報管理サーバー50の遠隔保守動作
図6は、実施形態に係る水位計無線モニタシステムの遠隔保守動作を示すシーケンス図(その1)である。図6では、情報管理サーバー50は、GW40及び無線親機30を介して、各装置の超音波センサ部11及び温度計12に対して、測定を要求する。
(A-2-4) Remote Maintenance Operation of
無線親機30は、情報管理サーバー50からの測定要求を、ソーラー無線中継装置20を介して、ソーラー無線超音波センサ装置10に送信する(S101、S102)。
The
ソーラー無線超音波センサ装置10は、測定要求を受信すると、超音波センサ部11を動作させて送受波遅延値を取得するとともに、温度計12の温度値を取得する(S103)。
When the measurement request is received, the solar wireless
ソーラー無線超音波センサ装置10は、測定結果(送受波遅延値及び温度値)をソーラー無線中継装置20を介して、無線親機30に送信する(S104、S105)。なお、ソーラー無線超音波センサ装置10は、送受波遅延値及び温度値と共にレベル値を含めて送信しても良い。
The solar wireless
無線親機30で受信された測定結果は、GW40で通信プロトコルの変換がなされ、上位ネットワークMを介して、情報管理サーバー50に送信される。
The measurement results received by the
図7は、実施形態に係る水位計無線モニタシステムの遠隔保守動作を示すシーケンス図(その2)である。図7では、情報管理サーバー50は、GW40及び無線親機30を介して、各装置の無線通信部14に対して、無線受信レベルの測定を要求する。
FIG. 7 is a sequence diagram (Part 2) showing the remote maintenance operation of the water level gauge wireless monitoring system according to the embodiment. In FIG. 7, the
無線親機30は、情報管理サーバー50からの測定要求を、ソーラー無線中継装置20を介して、ソーラー無線超音波センサ装置10に送信する(S201、S202)。
The
ソーラー無線超音波センサ装置10は、測定要求を受信すると、周囲のソーラー無線中継装置20に対して、例えば、疎通確認のためのパケットを送信する(S203)。
Upon receiving the measurement request, the solar wireless
ソーラー無線中継装置20は、ソーラー無線超音波センサ装置10から送信されたパケットに対して返信を行う(S204)。
The solar
ソーラー無線超音波センサ装置10(無線通信部14)は、ソーラー無線中継装置20からパケットを受信すると、例えば、受信信号強度(RSSI:Received Signal Strength Indication)値を測定する(S205)。
When the solar wireless ultrasonic sensor device 10 (wireless communication unit 14) receives the packet from the solar
ソーラー無線超音波センサ装置10は、測定結果(RSSI値)をソーラー無線中継装置20を介して、無線親機30に送信する(S206、S207)。
The solar wireless
無線親機30で受信された測定結果は、GW40で通信プロトコルの変換がなされ、上位ネットワークMを介して、情報管理サーバー50に送信される。
The measurement results received by the
(A-3)実施形態の効果
以上のように、この実施形態では、以下の効果を奏する。
(A-3) Effect of Embodiment As described above, this embodiment has the following effects.
ソーラー無線超音波センサ装置10(ソーラー無線中継装置20)は、超音波センサ部11及び温度計12、並びに無線通信部14に対して、間欠動作を適用することにより消費電力を抑えることができる。また、各装置が通信手段として無線通信、電源部として自然エネルギー(太陽電池16及び二次電池18)を活用することにより、装置の配線レス化、一体小型化が可能となった。これにより、各装置は、電源部及び通信部の配線工事が不要となり、装置のコスト低減及び設置時間の短縮を図ることができる。
The solar wireless ultrasonic sensor device 10 (solar wireless relay device 20) can reduce power consumption by applying intermittent operation to the ultrasonic sensor section 11, the thermometer 12, and the wireless communication section . In addition, each device utilizes wireless communication as a communication means and natural energy (
また、上述のように、システム(水位計無線モニタシステム1)としては、情報管理サーバー50で各装置の情報を一括で遠隔監視できるようになり、管理者が現場に出向いての定期点検、警戒時監視の必要が無くなった。つまり、作業員の作業効率、安全性の向上を見込むことができる。さらに、情報管理サーバー50では、受信した情報(RSSI等)を基に、装置の故障情報等を遠隔監視できるようになり、メンテナンスの効率化、システムの安定性の向上が図れる。
In addition, as described above, as the system (water level gauge wireless monitor system 1), the information of each device can be collectively remotely monitored by the
また、ソーラー無線超音波センサ装置10は河川の水位を監視するために、地上から近い位置に設置されるため無線通信距離が短くなる。これを補完するため、ソーラー無線中継装置20を図5に示すように高位置に配置することにより、通信距離、安定性の向上が見込める。
In addition, since the solar wireless
(B)他の実施形態
上述した実施形態においても種々の変形実施形態を言及したが、本発明は、以下の変形実施形態にも適用できる。
(B) Other Embodiments Although various modified embodiments have been mentioned in the embodiments described above, the present invention can also be applied to the following modified embodiments.
(B-1)上述した実施形態では、河川の水位を計測する用途を例に挙げて、計測装置に本発明を適用する場合を例示した。 (B-1) In the above-described embodiments, the case where the present invention is applied to a measuring device was exemplified by taking the application of measuring the water level of a river as an example.
しかし、超音波水位計は、河川の水位の計測に限定されるものではない。液面等の観側面の位置を計測するものであれば、その用途は河川の水位に限定されるものではない。例えば、石油タンクに収納される石油の液面を計測するものであってもよい。また、観側面は液面に限定されるものではなく、積雪量を計測するものであってもよいし、土砂等の観測に利用されるものであってもよい。 However, the ultrasonic water level gauge is not limited to measuring the water level of rivers. The application is not limited to the water level of a river, as long as it measures the position of the side surface of the liquid surface. For example, it may measure the liquid level of petroleum stored in a petroleum tank. Also, the viewing side is not limited to the liquid surface, and may be used to measure the amount of accumulated snow or to observe earth and sand.
(B-2)また、他にも例えば道路の冠水監視のために、本発明を適用しても良い。例えばカルバート橋の一部にソーラー無線超音波センサ装置10を取り付けて水位の上昇を遠隔的に監視しても良い。
(B-2) In addition, the present invention may be applied, for example, for flood monitoring of roads. For example, a portion of a culvert bridge may be fitted with a solar wireless
1…水位計無線モニタシステム、10…ソーラー無線超音波センサ装置、11…超音波センサ部、12…温度計、13…制御部、14…無線通信部、15…電源部、16…太陽電池、17…充放電制御部、18…二次電池、20…ソーラー無線中継装置、21…制御部、30…無線親機、40…GW、50…情報管理サーバー、51…通信部、52…制御部、53…モニター、M…上位ネットワーク、N…無線ネットワーク。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記各計測装置は、上記各計測中継装置を介して、マルチホップ通信を行う計測装置であって、
観側面に対して超音波を送波し、上記観側面に反射した反射波を受波して、送波時刻と受波時刻との遅延値に基づいて水位を間欠的に計測する計測手段と、
少なくとも上記計測手段で計測された計測情報を含む情報を間欠的にマルチホップにより無線通信する無線通信手段と、
上記計測手段及び上記無線通信手段の動作を制御する制御手段と、
上記計測手段、上記無線通信手段、及び上記制御手段に電力を供給するための二次電池と、
太陽光を電気エネルギーに変換して、該電気エネルギーを上記二次電池に供給するための太陽電池と、
上記二次電池に対する充放電を中央演算処理装置により制御する充放電制御手段とを有し、
上記無線通信手段が無線通信する情報は、上記二次電池の電圧値及び上記太陽電池の発電量を含み、
上記各計測中継装置は、上記各計測装置に無線接続され、上記各計測装置から送信されるパケットを受信し、上記情報管理装置へ中継する計測中継装置であって、
上記各計測中継装置は、上記各計測装置よりも高い位置に配置され、
少なくとも上記各計測装置で計測された計測情報を含む情報を間欠的にマルチホップにより無線通信する無線通信手段と、
上記無線通信手段の動作を制御する制御手段と、
上記無線通信手段及び上記制御手段に電力を供給するための二次電池と、
太陽光を電気エネルギーに変換して、該電気エネルギーを上記二次電池に供給するための太陽電池と、
上記二次電池に対する充放電を中央演算処理装置により制御する充放電制御手段とを有し、
上記無線通信手段が無線通信する情報は、当該計測中継装置の上記二次電池の電圧値及び上記太陽電池の発電量を含み、
上記情報管理装置は、
上記各計測装置及び上記各計測中継装置から上記計測情報、上記二次電池の電圧値、及び上記太陽電池の発電量を受信する通信手段と、
上記各計測装置から受信した計測情報である水位値と、第1の閾値とを比較し、上記水位値が、所定期間、上記第1の閾値以上の場合には、河川の氾濫の警報を表示部に出力し、一方、上記水位値が、上記所定期間、上記第1の閾値未満の場合には、水位の欠測の情報を上記表示部に出力する第1の制御手段と、
上記各計測装置及び上記各計測中継装置から受信した上記二次電池の電圧値と、第2の閾値とを比較し、上記二次電池の電圧値が、各装置に適用される上記第2の閾値以下となった場合、又は、上記各計測装置及び上記各計測中継装置から受信した上記太陽電池の発電量と、予測発電量とを比較し、上記太陽電池の発電量が上記予測発電量を下回った場合には、各装置の故障情報を上記表示部に出力する第2の制御部手段とを有する
ことを特徴とする計測システム。 A measurement system comprising one or more measurement devices , one or more measurement relay devices , and an information management device that collects and manages information transmitted from each measurement device and each measurement relay device . hand,
Each measuring device is a measuring device that performs multi-hop communication via each measuring relay device,
measuring means for transmitting an ultrasonic wave to the viewing side, receiving the reflected wave reflected by the viewing side, and intermittently measuring the water level based on the delay value between the time of transmitting the wave and the time of receiving the wave; ,
wireless communication means for intermittently wirelessly communicating information including at least the measurement information measured by the measurement means by multi-hop;
a control means for controlling the operation of the measuring means and the wireless communication means;
a secondary battery for supplying power to the measuring means, the wireless communication means, and the control means;
a solar cell for converting sunlight into electrical energy and supplying the electrical energy to the secondary cell;
a charging/discharging control means for controlling charging/discharging of the secondary battery by a central processing unit ;
The information wirelessly communicated by the wireless communication means includes the voltage value of the secondary battery and the power generation amount of the solar battery,
Each measurement relay device is wirelessly connected to each measurement device, receives a packet transmitted from each measurement device, and relays the packet to the information management device,
Each measurement relay device is arranged at a position higher than each measurement device,
wireless communication means for intermittently wirelessly communicating information including at least the measurement information measured by each of the measuring devices;
a control means for controlling the operation of the wireless communication means;
a secondary battery for supplying power to the wireless communication means and the control means;
a solar cell for converting sunlight into electrical energy and supplying the electrical energy to the secondary cell;
a charging/discharging control means for controlling charging/discharging of the secondary battery by a central processing unit;
The information wirelessly communicated by the wireless communication means includes the voltage value of the secondary battery and the power generation amount of the solar battery of the measurement relay device,
The information management device is
communication means for receiving the measurement information, the voltage value of the secondary battery, and the power generation amount of the solar battery from each measurement device and each measurement relay device;
A water level value, which is measurement information received from each measuring device, is compared with a first threshold value, and if the water level value is equal to or higher than the first threshold value for a predetermined period of time, a river flood warning is displayed. on the other hand, when the water level value is less than the first threshold value for the predetermined period of time, a first control means for outputting information on missing water level measurement to the display unit;
The voltage value of the secondary battery received from each measuring device and each measuring relay device is compared with a second threshold, and the voltage value of the secondary battery is applied to each device. When it becomes equal to or less than the threshold value, or the power generation amount of the solar cell received from each measuring device and each measurement relay device is compared with the predicted power generation amount, and the power generation amount of the solar cell exceeds the predicted power generation amount. a second control section means for outputting failure information of each device to the display section when the
A measurement system characterized by:
上記無線通信手段が無線通信する情報は、上記温度計により計測された温度値を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の計測システム。 further comprising a thermometer;
The measurement system according to claim 1, wherein the information wirelessly communicated by the wireless communication means includes temperature values measured by the thermometer.
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KR102577366B1 (en) * | 2022-10-28 | 2023-09-12 | 주식회사 아이유플러스 | Apparatus for Measuring Water Level |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001154255A (en) | 1999-11-26 | 2001-06-08 | Olympus Optical Co Ltd | Camera |
JP2011128791A (en) | 2009-12-16 | 2011-06-30 | Toshiba Corp | In-pipe measurement system and measurement device |
WO2013125240A1 (en) | 2012-02-23 | 2013-08-29 | パナソニック株式会社 | Communication system |
WO2013128876A1 (en) | 2012-02-29 | 2013-09-06 | パナソニック株式会社 | Data acquisition system |
JP2015210126A (en) | 2014-04-24 | 2015-11-24 | 三菱電機株式会社 | Displacement measuring device and displacement measuring method |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2673653B2 (en) * | 1993-06-30 | 1997-11-05 | 株式会社フジタ | Communication method to remote working machine |
JP2000057473A (en) * | 1998-08-07 | 2000-02-25 | Hitachi Ltd | Display/transmission device of data for environmental measurement |
JP5267356B2 (en) * | 2009-06-30 | 2013-08-21 | 富士電機株式会社 | Sensor network system |
JP5545743B2 (en) * | 2010-10-07 | 2014-07-09 | ベーステクノロジー株式会社 | Sensor network system and method for forming the same |
JP6025786B2 (en) * | 2014-07-09 | 2016-11-16 | 三菱電機株式会社 | CHARGE CONTROL DEVICE, CHARGE CONTROL METHOD, AND PROGRAM |
-
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001154255A (en) | 1999-11-26 | 2001-06-08 | Olympus Optical Co Ltd | Camera |
JP2011128791A (en) | 2009-12-16 | 2011-06-30 | Toshiba Corp | In-pipe measurement system and measurement device |
WO2013125240A1 (en) | 2012-02-23 | 2013-08-29 | パナソニック株式会社 | Communication system |
WO2013128876A1 (en) | 2012-02-29 | 2013-09-06 | パナソニック株式会社 | Data acquisition system |
JP2015210126A (en) | 2014-04-24 | 2015-11-24 | 三菱電機株式会社 | Displacement measuring device and displacement measuring method |
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