JP7191722B2 - 判定システム、情報処理装置および判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、判定システム、情報処理装置および判定方法に関する。

近年、河川を流れる流木が橋梁に引っかかり大きな被害がでる場合がある。このような被害を少なくするためには、流木が橋梁に引っかかったことにより河川の水位が増加したことを検出する装置を、河川の監視に用いることが有効であると考えられる。

例えば、特許文献１には、障害物をカメラにより撮像するシステムが記載されている。特許文献２には、水流の方向に複数の水位センサを並べるシステムが記載されている。特許文献３には、水位を２段階で検知することができる検知センサが記載されている。

特開２００２－１６７７３７号公報 特開平３－１４７９０７号公報 特開平２－４２３２０号公報

しかしながら、何れの文献に記載された技術も、流木等の障害物が引っかかったことにより水位が増加したのか、増水により水位が増加したのかを区別して判別することはできない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、障害物が引っかかったことにより水位が増加したのか、増水により水位が増加したのかを区別して判別する判定システム、情報処理装置および判定方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る判定システムは、橋脚の上流側における河川の水位を検出する水位センサと、前記河川の水位の増加原因を判定する判定部と、を備え、前記判定部は、前記水位センサのセンサ信号に基づいて得られた水位が第１時間間隔で予め定められた値以上増加した場合、前記河川の上流から流れてきた障害物が前記橋脚に引っかかったと判定し、障害物が前記橋脚に引っかかったと判定しておらず、且つ、前記水位センサに基づいて得られた水位が予め定められたしきい値より高くなった場合、前記河川が増水したと判定する。

本発明によれば、障害物が引っかかったことにより水位が増加したのか、増水により水位が増加したのかを区別して判別することができる。

図１は、第１実施形態に係る判定システムを示す図である。 図２は、水位センサの構成の一例を示す図である。 図３は、情報処理装置の機能構成を示す図である。 図４は、流木が引っかかった状態の橋脚を示す図である。 図５は、通常時における、水位センサのセンサ信号に基づいて得られた水位の時間変化波形を示す図である。 図６は、橋脚に流木が引っかかった場合における、水位センサのセンサ信号に基づいて得られた水位の時間変化波形を示す図である。 図７は、河川が増水した場合における、水位センサのセンサ信号に基づいて得られた水位の時間変化波形を示す図である。 図８は、第１実施形態に係る情報処理装置の処理のフローの一例を示す図である。 図９は、第２実施形態における第１水位センサおよび第２水位センサの配置を示す図である。 図１０は、第２実施形態に係る情報処理装置の処理のフローの一例を示す図である。 図１１は、第３実施形態における上流側水位センサおよび下流側水位センサの配置を示す図である。 図１２は、第３実施形態に係る情報処理装置の処理のフローの一例を示す図である。 図１３は、第４実施形態に係る判定システムを示す図である。 図１４は、第４実施形態に係る情報処理装置の機能構成を示す図である。 図１５は、漂流物が橋梁の下を通過する場合における、漂流物の位置の変化を示す図である。 図１６は、漂流物が橋梁の下を通過する場合における、漂流物解析部による漂流物の解析結果の表示画面の一例を示す図である。 図１７は、情報処理装置のハードウェア構成を示す図である。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る判定システム１０について説明する。判定システム１０は、流木が引っかかったことにより水位が増加したのか、増水により水位が増加したのかを区別して判別する。

図１は、第１実施形態に係る判定システム１０を示す図である。判定システム１０は、水位センサ２２と、情報処理装置２４とを備える。

水位センサ２２は、橋梁の橋脚の上流側における河川の水位を検出する。例えば、水位センサ２２は、河川における、橋脚の上流側の側面の近傍位置の水位を検出する。

例えば、水位センサ２２は、距離センサである。この場合、水位センサ２２は、橋梁の橋脚の上流側における床版または桁の下面に取り付けられ、取り付け位置から水面までの距離を測定する。このような水位センサ２２は、床板または桁の下面から、下方（河川の水面）に向けて信号を出射し、水面からの反射信号を取得する。そして、水位センサ２２は、検出した反射信号に基づき、水位センサ２２から水面までの距離を測定する。

なお、水位センサ２２は、床版または桁に代えて、橋脚の上流側の側面に設けられてもよい。また、水位センサ２２は、橋脚の側面から水平方向に伸びた梁等の他の位置に設けられてもよい。

本実施形態において、水位センサ２２は、ミリ波帯域の電磁波信号を路面方向に出射し、水面または水面上に存在する物体からの反射信号を取得して、距離を測定する。例えば、水位センサ２２は、５．８ＧＨｚ帯域、２４ＧＨｚ帯域または７７ＧＨｚ帯域の電磁波信号を出射する。なお、水位センサ２２は、ミリ波センサに限らず、他の周波数帯域の電磁波信号を用いたセンサ、超音波を用いたセンサ、レーザを用いたセンサまたは光を用いたセンサ等であってもよい。

情報処理装置２４は、プログラムを実行するコンピュータ等である。例えば、情報処理装置２４は、筐体に収納されて、水位センサ２２の近傍に設けられる。また、情報処理装置２４は、水位センサ２２の遠方に設けられ、ネットワークを介して水位センサ２２から出力されたセンサ信号を取得してもよい。

情報処理装置２４は、水位センサ２２を制御するとともに、水位センサ２２から出力されたセンサ信号を取得する。情報処理装置２４は、取得したセンサ信号に基づき、河川の水位が予め定められたしきい値（警戒水位）より高くなったか否かを判別する。さらに、情報処理装置２４は、取得したセンサ信号に基づき、河川の上流から流れてきた、流木等の障害物が橋脚に引っかかったか否かを判別する。そして、情報処理装置２４は、判別結果を河川の状態を管理する管理装置にネットワークを介して送信する。

図２は、水位センサ２２の構成の一例を示す図である。例えば、水位センサ２２は、送信アンテナ３１と、受信アンテナ３２と、シンセサイザー３３と、送信部３４と、受信部３５と、ミキサー３６と、検出部３７とを有する。

送信アンテナ３１は、ミリ波帯域の電磁波信号を放射する。受信アンテナ３２は、ミリ波帯域の電磁波信号を受け取る。

シンセサイザー３３は、ミリ波帯域において、予め設定された下限周波数から予め設定された上限周波数まで、周波数が時間経過に応じて変化するチャープ信号を生成する。送信部３４は、チャープ信号を増幅して送信アンテナ３１から送出させる。送信アンテナ３１から放射されたチャープ信号は、物体で反射される。

受信部３５は、受信アンテナ３２が受け取った電磁波信号を増幅する。ミキサー３６は、シンセサイザー３３から出力されたチャープ信号と、受信部３５から出力された受信信号とを取得する。ミキサー３６は、送信したチャープ信号と受信信号とを乗じて中間周波数信号（ＩＦ信号）を生成する。

検出部３７は、ミキサー３６から出力されたＩＦ信号を取得する。検出部３７は、取得したＩＦ信号の周波数に応じたレベルのセンサ信号を出力する。検出部３７から出力されたセンサ信号は、情報処理装置２４に与えられる。

ここで、送信アンテナ３１から出力されたチャープ信号を反射して、反射信号を受信アンテナ３２が取得した場合、ＩＦ信号の周波数は、チャープ信号を反射した物体までの距離に対応する値となる。従って、水位センサ２２は、チャープ信号を反射した物体までの距離を表すセンサ信号を出力することができる。

図３は、情報処理装置２４の機能構成を示す図である。情報処理装置２４は、取得部４２と、算出部４４と、判定部４６と、通知部４８とを有する。

取得部４２は、水位センサ２２から出力されたセンサ信号を、一定間隔毎に取得する。例えば、取得部４２は、１秒間に数サンプルから数１０サンプル程度、水位センサ２２から出力されたセンサ信号を取得する。取得部４２は、取得したセンサ信号を算出部４４に与える。

算出部４４は、水位センサ２２から出力されたセンサ信号に基づき、水位を算出する。例えば、算出部４４は、センサ信号をフィルタリングしてノイズを除去する。そして、算出部４４は、取得したセンサ信号の値から、水位センサ２２から基準面までの距離に相当する値を減じて、基準面の水位を０とした場合における現在の水位を算出する。これにより、本実施形態においては、算出部４４は、橋梁の橋脚の上流側における河川の水位を算出することができる。算出部４４は、算出した水位を判定部４６に与える。

判定部４６は、水位センサ２２のセンサ信号に基づき得られた水位に基づき、河川の水位の増加原因を判定する。例えば、判定部４６は、予め定められた第１時間間隔毎に、水位センサ２２のセンサ信号に基づき得られた水位の増加量を算出する。そして、判定部４６は、水位センサ２２に基づいて得られた水位が、第１時間間隔で予め定められた値以上増加した場合、河川の上流から流れてきた流木等の障害物が橋脚に引っかかったと判定する。第１時間間隔は、例えば５秒から１０秒程度である。

また、判定部４６は、障害物が橋脚に引っかかったと判定しておらず、且つ、水位センサ２２に基づいて得られた水位が予め定められたしきい値（例えば警戒水位）より高くなった場合、河川が増水したと判定する。例えば、判定部４６は、第１時間間隔よりも長い第２時間間隔で、水位センサ２２に基づいて得られた水位が予め定められた値以上増加した場合、河川が増水したと判定してもよい。この場合、第２時間間隔は、１分程度である。判定部４６は、判定結果を通知部４８に与える。

通知部４８は、判定部４６による判定結果を、河川の状態を管理する管理装置にネットワークを介して送信する。例えば、通知部４８は、障害物が橋脚に引っかかったと判定した場合および河川が増水したと判定した場合、判定結果を管理装置に通知する。管理装置は、取得した判定結果に基づき、河川の流域の住民に避難指示を出したり、橋脚に引っかかっている障害物の状態を確認させるために監視員等を派遣させたりする。

図４は、流木が引っかかった状態の橋脚を示す図である。上流から流れてきた流木が橋脚に引っかかった場合、図４に示すように、橋脚の上流側の河川の水位が高くなり、橋脚の下流側の河川の水位には変化がない。また、橋脚に流木が引っかかった場合、橋脚の上流側の河川の水位は、５秒から１０秒程度で急峻に水位が上昇する。

これに対して、大雨またはダムの放水等の増水により水位が上昇する場合がある。この場合、流木が引っかかって水位が高くなる速度よりも遅い速度で水位が高くなる。例えば、大雨またはダムの放水等の増水により水位が上昇する場合、通常の水位から、警戒が必要となる水位まで１分程度で上昇する。

図５は、通常時における、水位センサ２２のセンサ信号に基づいて得られた水位の時間変化波形を示す図である。通常時、すなわち、大雨およびダムの放水等が無く、流木等の障害物も到来していない状態において、河川の水位は、警戒水位よりも低くなる。

警戒水位は、予め定められた水位のしきい値であり、管理者等により設定されている。警戒水位は、例えば、河川の監視または警戒を開始する水位である。

図６は、橋脚に流木が引っかかった場合における、水位センサ２２のセンサ信号に基づいて得られた水位の時間変化波形を示す図である。橋脚に流木等の障害物が引っかかった場合、橋脚における上流側の河川の水位は急激に増加する。例えば、橋脚における上流側の河川の水位が、第１時間間隔（例えば５秒から１０秒程度）で予め定められた値以上増加した場合、橋脚に流木等の障害物が引っかかったか否かを例えば画像または目視で確認することが好ましい。

そこで、本実施形態において、判定部４６は、例えば、水位センサ２２に基づき得られた水位が第１時間間隔で、予め定められた値以上増加した場合、河川の上流から流れてきた障害物が橋脚に引っかかったと判定する。そして、通知部４８は、障害物が橋脚に引っかかったとの判定結果を管理装置に送信する。これにより、管理装置は、橋脚に流木等の障害物が引っかかった場合、画像等を用いて河川の状態を確認したり、監視員等を派遣して河川の状態等を確認させたりすることができる。

図７は、河川が増水した場合における、水位センサ２２のセンサ信号に基づいて得られた水位の時間変化波形を示す図である。大雨またはダムの放水等の増水により、水位が、時間経過とともに増加し、ある時点において予め設定されたしきい値（警戒水位）より高くなる。この場合、水位の増加速度は、流木等の障害物が橋脚に引っかかった場合よりも遅い。

そこで、本実施形態において、判定部４６は、障害物が橋脚に引っかかったと判定しておらず、且つ、水位センサ２２のセンサ信号に基づき得られた水位が予め定められたしきい値（警戒水位）より高くなった場合、河川が増水したと判定する。そして、通知部４８は、河川が増水した判定結果を管理装置に送信する。これにより、管理装置は、河川の監視を強化させる等の増水対策を管理者に指示することができる。

図８は、第１実施形態に係る情報処理装置２４の処理のフローの一例を示す図である。例えば、第１実施形態に係る情報処理装置２４は、図８に示す処理を実行する。

まず、Ｓ１１において、判定部４６は、水位を前回取得してから第１時間間隔が経過したか否かを判断する。判定部４６は、第１時間間隔が経過していない場合（Ｓ１１のＮｏ）、処理をＳ１１で待機し、第１時間間隔が経過した場合（Ｓ１１のＹｅｓ）、処理をＳ１２に進める。

Ｓ１２において、判定部４６は、水位センサ２２のセンサ信号に基づき得られた水位（すなわち、橋脚の上流側における河川の水位）を取得する。続いて、Ｓ１３において、判定部４６は、直前に取得した水位、すなわち、第１時間間隔前に取得した水位を読み出す。より詳しくは、判定部４６は、第１時間間隔前に取得した水位センサ２２のセンサ信号に基づき得られた水位（すなわち、橋脚の上流側における河川の水位）を読み出す。

続いて、Ｓ１４において、判定部４６は、第１時間間隔前からの、橋脚の上流側における河川の水位の増加量を算出する。つまり、判定部４６は、Ｓ１２で取得した水位から、Ｓ１３で読み出した水位を減じて、増加量を算出する。

続いて、Ｓ１５において、判定部４６は、増加量が予め定められた値以上であるか否かを判断する。増加量が予め定められた値以上である場合（Ｓ１５のＹｅｓ）、判定部４６は、処理をＳ１６に進める。Ｓ１６において、判定部４６は、橋脚に流木等の障害物が引っかかったと判定する。Ｓ１６を終えると、判定部４６は、処理をＳ２０に進める。

増加量が予め定められた値以上でなかった場合（Ｓ１５のＮｏ）、判定部４６は、処理をＳ１７に進める。Ｓ１７において、判定部４６は、Ｓ１２で取得した水位が、予め設定された警戒水位より高いか否かを判断する。水位が警戒水位以下である場合（Ｓ１７のＮｏ）、判定部４６は、処理をＳ１８に進める。Ｓ１８において、判定部４６は、現在の水位を記憶し、処理をＳ１１に戻す。そして、Ｓ１１において、判定部４６は、第１時間経過後において、Ｓ１２から処理を繰り返す。

水位が警戒水位より高い場合（Ｓ１７のＹｅｓ）、判定部４６は、処理をＳ１９に進める。Ｓ１９において、判定部４６は、増水したと判定する。Ｓ１９を終えると、判定部４６は、処理をＳ２０に進める。

そして、Ｓ２０において、通知部４８は、判定結果をネットワークを介して管理装置に送信する。Ｓ２０の処理を終了すると、情報処理装置２４は、本フローを終了する。

以上の処理を実行することにより、第１実施形態に係る情報処理装置２４は、水位センサ２２に基づいて得られた水位が、第１時間間隔で予め定められた値以上増加した場合、河川の上流から流れてきた障害物が橋脚に引っかかったと判定することができる。また、以上の処理を実行することにより、情報処理装置２４は、障害物が橋脚に引っかかったと判定しておらず、且つ、水位センサ２２に基づいて得られた水位が予め定められたしきい値（警戒水位）より高くなった場合、河川が増水したと判定することができる。

以上のように、第１実施形態に係る判定システム１０によれば、簡易な構成により、流木が引っかかったことにより水位が増加したのか、増水により水位が増加したのかを区別して判別することができる。

（第２実施形態）
つぎに、第２実施形態に係る判定システム１０について説明する。なお、第２実施形態に係る判定システム１０は、第１実施形態と略同一の機能および構成を有する。従って、第２実施形態に係る判定システム１０については、第１実施形態に係る判定システム１０と略同一の構成および機能を有する構成要素には同一の符号を付けて詳細な説明を省略する。

図９は、第２実施形態における第１水位センサ５２および第２水位センサ５４の配置を示す図である。

第２実施形態に係る判定システム１０は、水位センサ２２に代えて、第１水位センサ５２と、第２水位センサ５４とを備える。第１水位センサ５２および第２水位センサ５４は、第１実施形態に係る水位センサ２２と同一の構成である。

第１水位センサ５２は、橋脚の上流側における河川の水位を検出する。すなわち、第１水位センサ５２は、第１実施形態に係る水位センサ２２と同一の位置に配置される。

第２水位センサ５４は、橋梁の橋脚が存在しない位置の河川の水位を検出する。例えば、第２水位センサ５４は、橋梁における橋脚の上流側に位置する床版または桁の下面に設けられ、取り付け位置から水面までの距離を測定する。

本実施形態において、情報処理装置２４は、第１水位センサ５２および第２水位センサ５４を制御するとともに、第１水位センサ５２および第２水位センサ５４から出力された２つのセンサ信号を取得する。情報処理装置２４の取得部４２は、第１水位センサ５２のセンサ信号、および、第２水位センサ５４のセンサ信号を取得する。また、情報処理装置２４の算出部４４は、第１水位センサ５２のセンサ信号に基づき、橋梁における橋脚の上流側の側面の近傍の水位（第１水位）を算出する。また、情報処理装置２４の算出部４４は、第２水位センサ５４のセンサ信号に基づき、橋梁における橋脚が存在しない位置の水位（第２水位）を算出する。

ここで、橋脚に流木等の障害物が引っかかった場合、第１水位センサ５２のセンサ信号に基づいて得られた第１水位は、急激に増加する。これに対して、橋脚に流木等の障害物が引っかかった場合であっても、第２水位センサ５４のセンサ信号に基づいて得られた第２水位は、増加しない。従って、橋脚に流木等の障害物が引っかかった場合、第２水位より第１水位の方が高くなる。

そこで、第２実施形態においては、判定部４６は、第１水位から第２水位を減じた水位差が、予め定められた値以上となった場合、河川の上流から流れてきた障害物が橋脚に引っかかったと判定する。

また、大雨またはダムの放水等の増水により、河川の水位が増加した場合、第１水位センサ５２のセンサ信号に基づいて得られた第１水位、および、第２水位センサ５４のセンサ信号に基づいて得られた第２水位は、ともに警戒水位より高くなる。

そこで、第２実施形態においては、判定部４６は、第１水位および第２水位がともに、予め定められたしきい値（警戒水位）より高くなった場合、河川が増水したと判定する。

図１０は、第２実施形態に係る情報処理装置２４の処理のフローの一例を示す図である。例えば、第２実施形態に係る情報処理装置２４は、図１０に示す処理を実行する。

まず、Ｓ３１において、判定部４６は、水位を前回取得してから一定時間が経過したか否かを判断する。判定部４６は、一定時間が経過していない場合（Ｓ３１のＮｏ）、処理をＳ３１で待機し、一定時間が経過した場合（Ｓ３１のＹｅｓ）、処理をＳ３２に進める。

Ｓ３２において、判定部４６は、第１水位センサ５２のセンサ信号に基づいて得られた第１水位を取得する。すなわち、判定部４６は、橋脚の上流側における河川の水位（第１水位）を取得する。

続いて、Ｓ３３において、判定部４６は、第２水位センサ５４のセンサ信号に基づいて得られた第２水位を取得する。すなわち、判定部４６は、橋梁の橋脚が存在しない位置の河川の水位（第２水位）を取得する。

続いて、Ｓ３４において、判定部４６は、第１水位から第２水位を減じた水位差を算出する。つまり、判定部４６は、Ｓ３２で取得した水位から、Ｓ３３で取得した水位を減じて水位差を算出する。

続いて、Ｓ３５において、判定部４６は、水位差が予め定められた値以上であるか否かを判断する。水位差が予め定められた値以上である場合（Ｓ３５のＹｅｓ）、判定部４６は、処理をＳ３６に進める。Ｓ３６において、判定部４６は、橋脚に流木等の障害物が引っかかったと判定する。Ｓ３６を終えると、判定部４６は、処理をＳ３９に進める。

水位差が予め定められた値以上でなかった場合（Ｓ３５のＮｏ）、判定部４６は、処理をＳ３７に進める。Ｓ３７において、判定部４６は、Ｓ３２で取得した第１水位およびＳ３３で取得した第２水位がともに、警戒水位より高いか否かを判断する。第１水位および第２水位の何れか一方が警戒水位以下である場合（Ｓ３７のＮｏ）、判定部４６は、処理をＳ３１に戻す。そして、Ｓ３１において、判定部４６は、一定時間後において、Ｓ３２から処理を繰り返す。

第１水位および第２水位がともに警戒水位より高い場合（Ｓ３７のＹｅｓ）、判定部４６は、処理をＳ３８に進める。Ｓ３８において、判定部４６は、増水したと判定する。Ｓ３８を終えると、判定部４６は、処理をＳ３９に進める。

そして、Ｓ３９において、通知部４８は、判定結果をネットワークを介して管理装置に送信する。Ｓ３９の処理を終了すると、情報処理装置２４は、本フローを終了する。

以上の処理を実行することにより、第２実施形態に係る情報処理装置２４は、第１水位センサ５２のセンサ信号に基づいて得られた第１水位から、第２水位センサ５４のセンサ信号に基づいて得られた第２水位を減じた水位差が、予め定められた値以上となった場合、河川の上流から流れてきた障害物が橋脚に引っかかったと判定することができる。また、第２実施形態に係る情報処理装置２４は、第１水位および第２水位がともに、予め定められたしきい値（警戒水位）より高くなった場合、河川が増水したと判定することができる。

以上のように、第２実施形態に係る判定システム１０によれば、簡易な構成および簡易な処理により、流木が引っかかったことにより水位が増加したのか、増水により水位が増加したのかを区別して判別することができる。

（第３実施形態）
つぎに、第３実施形態に係る判定システム１０について説明する。なお、第３実施形態に係る判定システム１０は、第１実施形態と略同一の機能および構成を有する。従って、第３実施形態に係る判定システム１０については、第１実施形態に係る判定システム１０と略同一の構成および機能を有する構成要素には同一の符号を付けて詳細な説明を省略する。

図１１は、第３実施形態における第１水位センサ５２および第２水位センサ５４の配置を示す図である。

第３実施形態に係る判定システム１０は、水位センサ２２に代えて、上流側水位センサ６２と、下流側水位センサ６４とを備える。上流側水位センサ６２および下流側水位センサ６４は、第１実施形態に係る水位センサ２２と同一の構成である。

上流側水位センサ６２は、橋脚の上流側における河川の水位を検出する。すなわち、上流側水位センサ６２は、第１実施形態に係る水位センサ２２と同一の位置に配置される。

下流側水位センサ６４は、橋脚の下流側における河川の水位を検出する。例えば、水位センサ２２は、河川における、橋脚の下流側の側面の近傍位置の水位を検出する。例えば、下流側水位センサ６４は、橋梁における橋脚の下流側に位置する床版または桁の下面に設けられ、取り付け位置から水面までの距離を測定する。また、下流側水位センサ６４は、橋脚の側面から水平方向に伸びた梁等の他の位置に設けられてもよい。

本実施形態において、情報処理装置２４は、上流側水位センサ６２および下流側水位センサ６４を制御するとともに、上流側水位センサ６２および下流側水位センサ６４から出力された２つのセンサ信号を取得する。情報処理装置２４の取得部４２は、上流側水位センサ６２のセンサ信号、および、下流側水位センサ６４のセンサ信号を取得する。また、情報処理装置２４の算出部４４は、上流側水位センサ６２のセンサ信号に基づき、橋梁における橋脚の上流側の側面の近傍の水位（上流側水位）を算出する。また、情報処理装置２４の算出部４４は、下流側水位センサ６４のセンサ信号に基づき、橋梁における橋脚の下流側の側面の近傍の水位（下流側水位）を算出する。

ここで、橋脚に流木等の障害物が引っかかった場合、上流側水位センサ６２のセンサ信号に基づいて得られた上流側水位は、急激に増加する。これに対して、橋脚に流木等の障害物が引っかかった場合であっても、下流側水位センサ６４のセンサ信号に基づいて得られた下流側水位は、増加しない。従って、橋脚に流木等の障害物が引っかかった場合、下流側水位より上流側水位の方が高くなる。

そこで、第３実施形態においては、判定部４６は、上流側水位から下流側水位を減じた水位差が、予め定められた値以上となった場合、河川の上流から流れてきた障害物が橋脚に引っかかったと判定する。

また、大雨またはダムの放水等の増水により、河川の水位が増加した場合、上流側水位センサ６２のセンサ信号に基づいて得られた上流側水位、および、下流側水位センサ６４のセンサ信号に基づいて得られた下流側水位は、ともに警戒水位より高くなる。

そこで、第３実施形態においては、判定部４６は、上流側水位および下流側水位がともに、予め定められたしきい値（警戒水位）より高くなった場合、河川が増水したと判定する。

図１２は、第３実施形態に係る情報処理装置２４の処理のフローの一例を示す図である。例えば、第３実施形態に係る情報処理装置２４は、図１２に示す処理を実行する。

まず、Ｓ５１において、判定部４６は、水位を前回取得してから一定時間が経過したか否かを判断する。判定部４６は、一定時間が経過していない場合（Ｓ５１のＮｏ）、処理をＳ５１で待機し、一定時間が経過した場合（Ｓ５１のＹｅｓ）、処理をＳ５２に進める。

Ｓ５２において、判定部４６は、上流側水位センサ６２のセンサ信号に基づいて得られた上流側水位を取得する。すなわち、判定部４６は、橋脚の上流側における河川の水位（上流側水位）を取得する。

続いて、Ｓ５３において、判定部４６は、下流側水位センサ６４のセンサ信号に基づいて得られた下流側水位を取得する。すなわち、判定部４６は、橋脚の下流側における河川の水位（下流側水位）を取得する。

続いて、Ｓ５４において、判定部４６は、上流側水位から下流側水位を減じた水位差を算出する。つまり、判定部４６は、Ｓ５２で取得した水位から、Ｓ５３で取得した水位を減じて水位差を算出する。

続いて、Ｓ５５において、判定部４６は、水位差が予め定められた値以上であるか否かを判断する。水位差が予め定められた値以上である場合（Ｓ５５のＹｅｓ）、判定部４６は、処理をＳ５６に進める。Ｓ５６において、判定部４６は、橋脚に流木等の障害物が引っかかったと判定する。Ｓ５６を終えると、判定部４６は、処理をＳ５９に進める。

水位差が予め定められた値以上でなかった場合（Ｓ５５のＮｏ）、判定部４６は、処理をＳ５７に進める。Ｓ５７において、判定部４６は、Ｓ５２で取得した上流側水位およびＳ５３で取得した下流側水位がともに、警戒水位より高いか否かを判断する。上流側水位および下流側水位の何れか一方が警戒水位以下である場合（Ｓ５７のＮｏ）、判定部４６は、処理をＳ５１に戻す。そして、Ｓ５１において、判定部４６は、一定時間後において、Ｓ５２から処理を繰り返す。

上流側水位および下流側水位がともに警戒水位より高い場合（Ｓ５７のＹｅｓ）、判定部４６は、処理をＳ５８に進める。Ｓ５８において、判定部４６は、増水したと判定する。Ｓ５８を終えると、判定部４６は、処理をＳ５９に進める。

そして、Ｓ５９において、通知部４８は、判定結果をネットワークを介して管理装置に送信する。Ｓ５９の処理を終了すると、情報処理装置２４は、本フローを終了する。

以上の処理を実行することにより、第３実施形態に係る情報処理装置２４は、上流側水位センサ６２のセンサ信号に基づいて得られた上流側水位から、下流側水位センサ６４のセンサ信号に基づいて得られた下流側水位を減じた水位差が、予め定められた値以上となった場合、河川の上流から流れてきた障害物が橋脚に引っかかったと判定することができる。また、第３実施形態に係る情報処理装置２４は、上流側水位および下流側水位がともに、予め定められたしきい値（警戒水位）より高くなった場合、河川が増水したと判定することができる。

以上のように、第３実施形態に係る判定システム１０によれば、簡易な構成および簡易な処理により、流木が引っかかったことにより水位が増加したのか、増水により水位が増加したのかを区別して判別することができる。

（第４実施形態）
つぎに、第４実施形態に係る判定システム７０について説明する。第４実施形態に係る判定システム７０は、河川に、流木等の漂流物が流れているか否かを判定する。

図１３は、第４実施形態に係る判定システム７０を示す図である。判定システム７０は、距離センサ７２と、情報処理装置７４とを備える。

距離センサ７２は、物体までの距離を非接触で測定する。例えば、距離センサ７２は、図２に示した水位センサ２２と同一の構成である。すなわち、距離センサ７２は、ミリ波帯域の電磁波信号を路面方向に出射し、水面上に存在する物体からの反射信号を取得して、物体までの距離を測定する。例えば、距離センサ７２は、５．８ＧＨｚ帯域、２４ＧＨｚ帯域または７７ＧＨｚ帯域の電磁波信号を出射する。

距離センサ７２は、橋梁の床板または桁の下に取り付けられる。または、距離センサ７２は、橋梁の桁または橋脚の上流側の側面に取り付けられてもよい。

距離センサ７２は、橋梁から上流側の方向に、斜め下の方向に電磁波信号を出射するように、取り付けられる。例えば、橋梁から水面に向けて垂直に電磁波信号を出射する方向を９０°とし、橋梁から上流側に向けて水面に平行に電磁波信号を出射する方向を０°とした場合、距離センサ７２は、０°より大きく、９０°よりも小さい範囲の角度で電磁波信号を出射するように取り付けられる。

距離センサ７２がこのような角度で取り付けられた場合、距離センサ７２から出射された後に水面により反射された電磁波信号は、距離センサ７２には戻らない。従って、距離センサ７２は、水面に物体が存在しない場合には、信号を検知しない。しかし、水面上に漂流する物体（漂流物）が存在した場合、距離センサ７２から出射された後に物体により反射された電磁波信号は、距離センサ７２に戻す。従って、距離センサ７２は、水面上の物体までの距離を表すセンサ信号を出力することができる。

情報処理装置７４は、プログラムを実行するコンピュータ等である。例えば、情報処理装置７４は、筐体に収納されて、距離センサ７２の近傍に設けられる。また、情報処理装置７４は、距離センサ７２の遠方に設けられ、ネットワークを介して距離センサ７２から出力されたセンサ信号を取得してもよい。

情報処理装置７４は、距離センサ７２を制御するとともに、距離センサ７２から出力されたセンサ信号を取得する。情報処理装置７４は、取得したセンサ信号に基づき、河川に、流木等の漂流物が流れているか否かを判定する。そして、情報処理装置７４は、判別結果を河川の状態を管理する管理装置にネットワークを介して送信する。

図１４は、情報処理装置７４の機能構成を示す図である。情報処理装置７４は、センサ信号取得部８２と、物体解析部８４と、漂流物判定部８６とを有する。

センサ信号取得部８２は、距離センサ７２から出力されたセンサ信号を、一定間隔毎に取得する。例えば、センサ信号取得部８２は、１秒間に数サンプルから数１０サンプル程度、距離センサ７２から出力されたセンサ信号を取得する。センサ信号取得部８２は、取得したセンサ信号を物体解析部８４に与える。

物体解析部８４は、距離センサ７２から出力されたセンサ信号に基づき、河川の水面上の物体を検出し、検出した物体に例えば番号等の識別子を付ける。つまり、物体解析部８４は、所定時間毎に、検出した物体が、所定時間前に検出した物体と同一であるか否かを判別し、同一の物体であれば同一の識別子を付け、同一の物体でなければ新たな識別子を付ける。

さらに、物体解析部８４は、所定時間毎に、距離センサ７２から、検出した物体までの距離を出力する。物体解析部８４は、物体を検出した際のセンサ信号の強度を出力してもよい。物体解析部８４は、所定時間毎に、検出した物体の識別子、距離および強度を、漂流物判定部８６に与える。なお、物体解析部８４は、同一の時刻に複数の物体を検出した場合には、複数の物体のそれぞれについて識別子を付けて、複数の物体のそれぞれ毎に識別子、距離および強度を出力する。

漂流物判定部８６は、物体解析部８４から出力された情報に基づき、検出された物体が、流木等の漂流物か、漂流物以外の物体かを判定する。例えば、漂流物判定部８６は、物体の移動速度を算出し、移動速度が一定の範囲内である場合に、検出された物体が漂流物であると判定する。例えば、漂流物判定部８６は、河川の上流側から下流側に向けて、一定の範囲内の速度で移動している物体を、漂流物と判断してもよい。また、例えば、漂流物判定部８６は、物体が移動していない場合には、河川に定着された固定物と判定してもよい。

そして、漂流物判定部８６は、判定結果を河川の状態を管理する管理装置にネットワークを介して送信する。

図１５は、漂流物が橋梁の下を通過する場合における、漂流物の位置の変化を示す図である。図１６は、漂流物が橋梁の下を通過する場合における、漂流物解析部８４による漂流物の解析結果の表示画面の一例を示す図である。

例えば、漂流物が図１５の（Ａ）から（Ｅ）に示すように移動したとする。このような場合、物体解析部８４は、図１６の（Ａ）から（Ｅ）に示すような解析結果を出力する。

図１６の（Ａ）～（Ｅ）の各表示画面は、右側に、ヒストグラムを含む。ヒストグラムは、横軸が距離を表し、縦軸が、距離センサ２２により検出されたセンサ信号の強度を表す。物体解析部８４は、ヒストグラムにおける山形の部分を、１つの物体として認識する。

そして、物体解析部８４は、１つの物体として認識された山型の部分におけるピークの位置を、認識された物体までの距離として検出する。

図１６の（Ａ）～（Ｅ）の各表示画面は、左側の上に第１サブ画面と、左側の下に第２サブ画面を含む。第１サブ画面は、ピーク位置の強度を示す。第２サブ画面は、物体までの距離を示す。

物体解析部８４は、所定時間毎に、このようなヒストグラムを検出する。そして、物体解析部８４は、異なる時刻におけるヒストグラムの形状等に基づき、各時刻において検出した物体が同一物体であるか否かを判断する。

例えば、物体解析部８４は、ヒストグラムの形状等から、図１６（Ｂ）の距離が４．５７ｍの物体と、図１６（Ｃ）の距離が４．２３ｍの物体と、図１６（Ｃ）の距離が４．０５ｍの物体とが、同一の物体であると判断する。これにより、物体解析部８４は、同一物体の移動を追従することができる。そして、物体解析部８４は、同一の物体に同一の識別子を付け、識別子、距離および強度を出力する。

漂流物判定部８６は、このように検出された物体毎の距離および強度を、一定時間毎に取得する。そして、漂流物判定部８６は、取得した情報に基づき、物体毎の速度を検出し、速度に基づき漂流物であるか否かを判定する。

以上のように、第４実施形態に係る判定システム１０によれば、簡易な構成および簡易な処理により、河川に、流木等の漂流物が流れているか否かを判定することができる。

図１７は、情報処理装置２４のハードウェア構成を示す図である。情報処理装置２４は、通常のコンピュータと同様の構成している。すなわち、情報処理装置２４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３と、記憶装置２０４と、通信装置２０５とを有する。ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、記憶装置２０４および通信装置２０５は、バスにより接続されている。

ＣＰＵ２０１は、記憶装置２０４に記憶されたプログラムをＲＡＭ２０３に展開して実行し、各部を制御して入出力を行ったり、データの加工を行ったりする。ＲＯＭ２０２には、オペレーティングシステムの起動用プログラムを記憶装置２０４からＲＡＭ２０３に読み出すスタートプログラムが記憶されている。

記憶装置２０４は、例えば、ハードディスクドライブまたはフラッシュメモリ等である。記憶装置２０４は、オペレーティングシステム、アプリケーションプログラムおよびデータを記憶している。これらのプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルで、コンピュータで読み取り可能な記録メディアに記録して配布される。また、プログラムは、サーバからダウンロードすることにより配布されてもよい。通信装置２０５は、例えばネットワークに接続するためのインターフェイス装置である。

本実施形態の情報処理装置２４で実行されるプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。

また、本実施形態の情報処理装置２４で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、本実施形態の情報処理装置２４で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。また、本実施形態のプログラムを、ＲＯＭ２０２等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

第１から第３の実施形態において、このような情報処理装置２４に実行されるプログラムは、取得モジュールと、算出モジュールと、通知モジュールとを含むモジュール構成となっている。情報処理装置２４は、実際のハードウェアとしてはプロセッサ（ＣＰＵ２０１）が記憶媒体（記憶装置２０４等）からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置（ＲＡＭ２０３）上にロードされる。これにより、プロセッサ（ＣＰＵ２０１）は、取得部４２、算出部４４、判定部４６および通知部４８として機能する。なお、情報処理装置２４は、取得部４２、算出部４４、判定部４６および通知部４８の構成の一部または全部がハードウェアにより実現されていてもよい。

また、第４の実施形態に係る情報処理装置７４も、情報処理装置２４と同一の構成である。第４の実施形態において、情報処理装置７４に実行されるプログラムは、センサ信号取得モジュールと、物体解析モジュールと、漂流物判定モジュールとを含むモジュール構成となっている。情報処理装置７４は、実際のハードウェアとしてはプロセッサ（ＣＰＵ２０１）が記憶媒体（記憶装置２０４等）からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置（ＲＡＭ２０３）上にロードされる。これにより、プロセッサ（ＣＰＵ２０１）は、センサ信号取得部８２、物体解析部８４および漂流物判定部８６として機能する。なお、情報処理装置７４は、センサ信号取得部８２、物体解析部８４および漂流物判定部８６の構成の一部または全部がハードウェアにより実現されていてもよい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。実施形態は、種々の変更を行うことができる。

１０ 判定システム
２２ 水位センサ
２４ 情報処理装置
３１ 送信アンテナ
３２ 受信アンテナ
３３ シンセサイザー
３４ 送信部
３５ 受信部
３６ ミキサー
３７ 検出部
４２ 取得部
４４ 算出部
４６ 判定部
４８ 通知部
５２ 第１水位センサ
５４ 第２水位センサ
６２ 上流側水位センサ
６４ 下流側水位センサ

Claims (10)

1. 橋脚の上流側における河川の水位を検出する水位センサと、
   前記河川の水位の増加原因を判定する判定部と、
   を備え、
   前記判定部は、
   前記水位センサのセンサ信号に基づいて得られた水位が第１時間間隔で予め定められた値以上増加した場合、前記河川の上流から流れてきた障害物が前記橋脚に引っかかったと判定し、
   障害物が前記橋脚に引っかかったと判定しておらず、且つ、前記水位センサに基づいて得られた水位が予め定められたしきい値より高くなった場合、前記河川が増水したと判定する
   判定システム。
2. 橋梁の橋脚の上流側における河川の水位を検出する第１水位センサと、
   前記橋梁の前記橋脚が存在しない位置の前記河川の水位を検出する第２水位センサと、
   前記河川の水位の増加原因を判定する判定部と、
   を備え、
   前記判定部は、
   前記第１水位センサのセンサ信号に基づいて得られた第１水位から、前記第２水位センサのセンサ信号に基づいて得られた第２水位を減じた水位差が、予め定められた値以上となった場合、前記河川の上流から流れてきた障害物が前記橋脚に引っかかったと判定し、
   前記第１水位および前記第２水位がともに、予め定められたしきい値より高くなった場合、前記河川が増水したと判定する
   判定システム。
3. 橋脚の上流側における河川の水位を検出する上流側水位センサと、
   前記橋脚の下流側における前記河川の水位を検出する下流側水位センサと、
   前記河川の水位の増加原因を判定する判定部と、
   を備え、
   前記判定部は、
   前記上流側水位センサのセンサ信号に基づいて得られた上流側水位から、前記下流側水位センサのセンサ信号に基づいて得られた下流側水位を減じた水位差が、予め定められた値以上となった場合、前記河川の上流から流れてきた障害物が前記橋脚に引っかかったと判定し、
   前記上流側水位および前記下流側水位がともに、予め定められたしきい値より高くなった場合、前記河川が増水したと判定する
   判定システム。
4. 前記障害物が前記橋脚に引っかかったと判定した場合および前記河川が増水したと判定した場合、前記河川を管理する管理装置に判定結果を通知する通知部をさらに備える
   請求項１から３の何れか１項に記載の判定システム。
5. 橋脚の上流側における河川の水位を検出する水位センサから出力されたセンサ信号を取得する取得部と、
   前記河川の水位の増加原因を判定する判定部と、
   を備え、
   前記判定部は、
   前記水位センサのセンサ信号に基づいて得られた水位が第１時間間隔で予め定められた値以上増加した場合、前記河川の上流から流れてきた障害物が前記橋脚に引っかかったと判定し、
   障害物が前記橋脚に引っかかったと判定しておらず、且つ、前記水位センサに基づいて得られた水位が予め定められたしきい値より高くなった場合、前記河川が増水したと判定する
   情報処理装置。
6. 橋梁の橋脚の上流側における河川の水位を検出する第１水位センサから出力されたセンサ信号、および、前記橋梁の前記橋脚が存在しない位置の前記河川の水位を検出する第２水位センサから出力されたセンサ信号を取得する取得部と、
   前記河川の水位の増加原因を判定する判定部と、
   を備え、
   前記判定部は、
   前記第１水位センサのセンサ信号に基づいて得られた第１水位から、前記第２水位センサのセンサ信号に基づいて得られた第２水位を減じた水位差が、予め定められた値以上となった場合、前記河川の上流から流れてきた障害物が前記橋脚に引っかかったと判定し、
   前記第１水位および前記第２水位がともに、予め定められたしきい値より高くなった場合、前記河川が増水したと判定する
   情報処理装置。
7. 橋脚の上流側における河川の水位を検出する上流側水位センサから出力されたセンサ信号、および、前記橋脚の下流側における前記河川の水位を検出する下流側水位センサから出力されたセンサ信号を取得する取得部と、
   前記河川の水位の増加原因を判定する判定部と、
   を備え、
   前記判定部は、
   前記上流側水位センサのセンサ信号に基づいて得られた上流側水位から、前記下流側水位センサのセンサ信号に基づいて得られた下流側水位を減じた水位差が、予め定められた値以上となった場合、前記河川の上流から流れてきた障害物が前記橋脚に引っかかったと判定し、
   前記上流側水位および前記下流側水位がともに、予め定められたしきい値より高くなった場合、前記河川が増水したと判定する
   情報処理装置。
8. 情報処理装置が、橋脚の上流側における河川の水位を検出する水位センサから出力されたセンサ信号に基づき、前記河川の水位の増加原因を判定する判定方法であって、
   前記情報処理装置が、前記水位センサのセンサ信号に基づいて得られた水位が第１時間間隔で予め定められた値以上増加した場合、前記河川の上流から流れてきた障害物が前記橋脚に引っかかったと判定し、
   前記情報処理装置が、障害物が前記橋脚に引っかかったと判定しておらず、且つ、前記水位センサに基づいて得られた水位が予め定められたしきい値より高くなった場合、前記河川が増水したと判定する
   判定方法。
9. 情報処理装置が、橋梁の橋脚の上流側における河川の水位を検出する第１水位センサから出力されたセンサ信号、および、前記橋梁の前記橋脚が存在しない位置の前記河川の水位を検出する第２水位センサから出力されたセンサ信号に基づき、前記河川の水位の増加原因を判定する判定方法であって、
   前記情報処理装置が、前記第１水位センサのセンサ信号に基づいて得られた第１水位から、前記第２水位センサのセンサ信号に基づいて得られた第２水位を減じた水位差が、予め定められた値以上となった場合、前記河川の上流から流れてきた障害物が前記橋脚に引っかかったと判定し、
   前記情報処理装置が、前記第１水位および前記第２水位がともに、予め定められたしきい値より高くなった場合、前記河川が増水したと判定する
   判定方法。
10. 情報処理装置が、橋脚の上流側における河川の水位を検出する上流側水位センサから出力されたセンサ信号、および、前記橋脚の下流側における前記河川の水位を検出する下流側水位センサから出力されたセンサ信号に基づき、前記河川の水位の増加原因を判定する判定方法であって、
    前記情報処理装置が、前記上流側水位センサのセンサ信号に基づいて得られた上流側水位から、前記下流側水位センサのセンサ信号に基づいて得られた下流側水位を減じた水位差が、予め定められた値以上となった場合、前記河川の上流から流れてきた障害物が前記橋脚に引っかかったと判定し、
    前記情報処理装置が、前記上流側水位および前記下流側水位がともに、予め定められたしきい値より高くなった場合、前記河川が増水したと判定する
    判定方法。

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