WO2021229789A1 - 水位監視システムおよび水位監視方法 - Google Patents

水位監視システムおよび水位監視方法 Download PDF

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WO2021229789A1
WO2021229789A1 PCT/JP2020/019420 JP2020019420W WO2021229789A1 WO 2021229789 A1 WO2021229789 A1 WO 2021229789A1 JP 2020019420 W JP2020019420 W JP 2020019420W WO 2021229789 A1 WO2021229789 A1 WO 2021229789A1
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WO
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water level
information
unit
reservoir
water quality
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PCT/JP2020/019420
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English (en)
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Inventor
貴司 山崎
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/30—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats

Definitions

  • This disclosure relates to a water level monitoring system and a water level monitoring method for monitoring the water level of a reservoir or a river.
  • Patent Document 1 describes a system in which the peak value of the water level to be monitored is predicted from the actual rainfall and the predicted rainfall, and the water level of the monitored object is acquired by the water level sensor at a frequency according to the predicted peak value of the water level. Has been proposed.
  • Patent Document 1 can increase the frequency of obtaining the water level as the possibility of overflow increases, but for example, slips that occur in rivers and the like have not been studied at all. In rivers or reservoirs, for example, there may be cases where it is desired to increase the frequency of water level acquisition even when slippage is likely to occur, and the technology described in Patent Document 1 above appropriately monitors the water level. It may not be possible.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain a water level monitoring system capable of appropriately monitoring the water level of a reservoir or a river.
  • the water level monitoring system of the present disclosure includes a water level information acquisition unit, a water quality information acquisition unit, a weather information acquisition unit, and a processing unit.
  • the water level information acquisition unit acquires water level information indicating the water level of a pond or river because it is a monitoring target.
  • the water quality information acquisition unit acquires water quality information indicating the water quality to be monitored.
  • the meteorological information acquisition unit acquires meteorological information including information on the amount of rainfall in the monitored object or the area corresponding to the monitored object.
  • the processing department acquires water level information by the water level information acquisition department based on the water level information acquired by the water level information acquisition department, the water quality information acquired by the water quality information acquisition department, and the weather information acquired by the weather information acquisition department. Change the acquisition cycle, which is the cycle to be performed.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the water level monitoring system according to the first embodiment.
  • the water level monitoring system 100 according to the first embodiment includes a buoy 1 floating on a monitoring target, a server 2 connected to the buoy 1 via a network 5, and a server 2 and a network 5. It includes a terminal device 3 to be connected, and a weather information providing device 4 connected to the server 2 via a network 5.
  • the monitoring target of the water level monitoring system 100 will be described as a reservoir, but the monitoring target of the water level monitoring system 100 is not limited to the reservoir and may be a river.
  • the network 5 is, for example, a WAN (Wide Area Network) and includes a wide area data communication network and a mobile phone communication network.
  • the meteorological information providing device 4 is a device for providing a meteorological information service, and provides information on the amount of rainfall in each region.
  • the meteorological information providing device 4 provides the meteorological information, which is information on the amount of rainfall in the reservoir to be monitored or the area corresponding to the reservoir, to the server 2 via the network 5.
  • the meteorological information includes, for example, information on actual rainfall and information on predicted rainfall in the reservoir to be monitored or the area corresponding to the reservoir.
  • the area corresponding to the monitored reservoir is the area including the monitored reservoir, but if there is no meteorological information in the area including the monitored reservoir, it may be the area around the monitored reservoir.
  • the buoy 1 includes a communication unit 10, a water level information acquisition unit 11, a water quality information acquisition unit 12, and an acquisition cycle information setting unit 13.
  • the communication unit 10, the water level information acquisition unit 11, the water quality information acquisition unit 12, and the acquisition cycle information setting unit 13 are housed in a housing (not shown) in the buoy 1.
  • the communication unit 10 is, for example, a wireless communication unit that performs wireless communication with a wireless base station included in the network 5.
  • the communication unit 10 transmits / receives information to / from the server 2 via the network 5.
  • the water level information acquisition unit 11 includes a positioning signal receiving unit 14, an error correction signal receiving unit 15, and a water level calculation unit 16, and acquires water level information indicating the water level of the reservoir.
  • the positioning signal receiving unit 14 has a positioning antenna that receives a plurality of positioning signals transmitted from a plurality of positioning satellites, and outputs the plurality of positioning signals received by the positioning antenna to the water level calculation unit 16.
  • Each positioning satellite is a GNSS (Global Navigation Satellite System) satellite such as GPS (Global Positioning System) or Galileo.
  • the positioning signal receiving unit 14 can also receive the positioning signal transmitted from the quasi-zenith satellite in addition to the plurality of positioning signals transmitted from the plurality of positioning satellites.
  • the quasi-zenith satellite is a QZSS (Quasi-Zenith Satellite System) satellite.
  • the error correction signal receiving unit 15 has a receiving antenna that receives an error correction signal wirelessly transmitted from a quasi-zenith satellite or a ground device in order to correct an error mixed in the positioning signal in the process of passing through the ionosphere or the like.
  • Such an error correction signal is also referred to as, for example, a QZSS reinforcement signal or an L6 signal, and includes error correction information which is information for performing centimeter-class error correction.
  • the error correction signal receiving unit 15 outputs the error correction information included in the received error correction signal to the water level calculation unit 16.
  • the water level calculation unit 16 calculates the antenna mounting position based on the plurality of positioning signals received by the positioning signal receiving unit 14 and the error correction information included in the error correction signal received by the error correction signal receiving unit 15. do.
  • the antenna mounting position is the mounting position of the positioning antenna included in the positioning signal receiving unit 14.
  • the water level calculation unit 16 calculates the value obtained by subtracting the altitude difference between the antenna mounting position and the water surface position from the antenna mounting position as the water level of the reservoir.
  • the water level calculation unit 16 calculates the antenna mounting position as the water level of the reservoir. Since the water level information acquisition unit 11 calculates the water level of the reservoir using the error correction information included in the error correction signal, it is possible to acquire highly accurate water level information with little error.
  • the water level calculation unit 16 causes the server 2 to transmit the water level information indicating the calculated water level of the reservoir to the communication unit 10.
  • the water level information acquisition unit 11 can acquire water level information indicating the water level of the reservoir based on a plurality of positioning signals and error correction signals.
  • the water level information acquisition unit 11 acquires water level information at a cycle based on the acquisition cycle information set by the acquisition cycle information setting unit 13.
  • the water quality information acquisition unit 12 includes a turbidity meter 17.
  • the water quality information acquisition unit 12 measures the turbidity of the water in the reservoir with the turbidity meter 17, and causes the server 2 to transmit information indicating the turbidity of the water in the reservoir to the communication unit 10 as water quality information.
  • the water quality information acquisition unit 12 can also measure, for example, the amount of suspended solids or the amount of dissolved oxygen, in addition to the turbidity of the water in the reservoir.
  • the water quality information acquisition unit 12 uses, for example, information indicating debris flow contamination, information indicating the amount of suspended solids, information indicating the amount of dissolved oxygen, and the like as water quality information, in addition to the information indicating the turbidity of the water in the reservoir. It is also possible to make the server 2 transmit to the communication unit 10.
  • the water quality information acquisition unit 12 can acquire water quality information indicating the water quality of the reservoir. Similar to the water level information acquisition unit 11, the water quality information acquisition unit 12 acquires water quality information to be transmitted to the server 2 at a cycle based on the acquisition cycle information set by the acquisition cycle information setting unit 13.
  • the acquisition cycle information setting unit 13 changes the acquisition cycle information based on the acquisition cycle change command received by the communication unit 10. Each time the acquisition cycle information setting unit 13 changes the acquisition cycle information, the changed acquisition cycle information is set in the water level information acquisition unit 11 and the water quality information acquisition unit 12.
  • the acquisition cycle information is information indicating an information acquisition cycle.
  • the server 2 includes a communication unit 20, a weather information acquisition unit 21, and a processing unit 22.
  • the server 2 is, for example, a cloud server composed of one or more servers and one or more storages constituting a cloud system constructed in a data center (not shown).
  • the communication unit 20 is connected to the network 5 by wire or wirelessly, and transmits / receives information to / from each of the buoy 1, the terminal device 3, and the weather information providing device 4.
  • the weather information acquisition unit 21 acquires weather information transmitted from the weather information providing device 4 via the network 5 and received by the communication unit 20.
  • the meteorological information acquired by the meteorological information acquisition unit 21 is information on the rainfall in the area corresponding to the reservoir to be monitored, and includes information on the actual rainfall and the predicted rainfall in the area corresponding to the reservoir to be monitored. ..
  • the processing unit 22 acquires the water level information transmitted from the water level information acquisition unit 11 of the buoy 1 to the server 2 and the water quality information transmitted from the water quality information acquisition unit 12 of the buoy 1 to the server 2 from the communication unit 20. Further, the processing unit 22 acquires the weather information transmitted from the weather information providing device 4 to the server 2 from the weather information acquisition unit 21. Based on the acquired water level information, water quality information, and weather information, the processing unit 22 detects signs of the collapse of the reservoir, changes the acquisition cycle of the water level information and water quality information from the buoy 1, and various other information. Is transmitted to the communication unit 20 to the terminal device 3.
  • the processing unit 22 has a collapse sign detection unit 23 that detects signs of a reservoir collapse based on water level information, water quality information, and meteorological information, and an acquisition cycle that changes the acquisition cycle of water level information and water quality information from the buoy 1. It includes a change unit 24 and an information output unit 25 that outputs various types of information.
  • the collapse sign detection unit 23 detects the sign that the reservoir is broken. When an overflow occurs in the reservoir, the overflow may cause the reservoir to collapse. Therefore, the rupture sign detection unit 23 determines that the reservoir has a sign of collapse when it is predicted that an overflow will occur. judge.
  • the collapse sign detection unit 23 can also detect signs of overflow. For example, the collapse sign detection unit 23 can also determine that there is a sign of overflow when the water level of the reservoir is predicted to rise sharply to reach the dangerous water level or the warning water level. Signs of overflow are also an example of signs of a reservoir collapse.
  • the collapse sign detection unit 23 determines that the reservoir has a sign of collapse when it is predicted that the slip will occur. do.
  • the collapse sign detection unit 23 can also detect signs of slippage.
  • the collapse sign detection unit 23 can also determine that there is a sign of slip when the turbidity of the water in the reservoir rises sharply. Signs of slip are also examples of signs of a reservoir collapse.
  • the collapse sign detection unit 23 includes a predictive water level calculation unit 26 that predicts the water level of the reservoir, an overflow prediction unit 27 that predicts whether or not an overflow will occur in the reservoir, and detects signs of overflow. It is provided with a slip prediction unit 28 that predicts whether or not slip occurs in the reservoir and detects signs of slip.
  • the predicted water level calculation unit 26 includes water level information acquired by the water level information acquisition unit 11 of the buoy 1, water quality information acquired by the water quality information acquisition unit 12 of the buoy 1, and weather information acquired by the weather information acquisition unit 21. Based on the above, the predicted water level of the reservoir is calculated.
  • the predicted water level calculation unit 26 predicts the water level using, for example, a prediction model or a statistical model generated by machine learning.
  • the predicted model or statistical model can input, for example, time-series information of water level, time-series information of water quality, time-series information of actual rainfall, and time-series information of predicted rainfall, and the peak or future time of the predicted water level of the reservoir. It is a calculation model that outputs the predicted water level of the pond in.
  • the prediction model is composed of, for example, a neural network.
  • the overflow prediction unit 27 predicts whether or not an overflow will occur in the reservoir based on the peak of the predicted water level of the reservoir calculated by the predicted water level calculation unit 26 or the predicted water level of the reservoir at each time in the future. For example, the overflow prediction unit 27 compares the peak value of the predicted water level of the reservoir calculated by the predicted water level calculation unit 26 with the elevation of the top of the reservoir, and the peak value of the predicted water level of the reservoir is the peak value of the top of the reservoir. It is predicted that an overflow will occur in the reservoir when the altitude is exceeded.
  • the overflow prediction unit 27 can detect that there is a sign of overflow when, for example, the water level of the reservoir is predicted to exceed the dangerous water level or the warning water level. In this case, the overflow prediction unit 27 compares the peak value of the predicted water level of the reservoir with the dangerous water level or the warning water level, and when the peak value of the predicted water level of the reservoir exceeds the dangerous water level or the warning water level, a sign of overflow is given. To detect.
  • the slip prediction unit 28 predicts whether or not slip will occur in the reservoir based on the water quality information acquired by the water quality information acquisition unit 12 of the buoy 1. For example, the slip prediction unit 28 predicts whether or not slip will occur in the reservoir based on the turbidity of the water in the reservoir included in the water quality information. In addition, the slip prediction unit 28 determines whether or not there is a possibility of debris flow occurring upstream of the reservoir from the turbidity of the reservoir water included in the water quality information. The slip prediction unit 28 determines that there is a sign of slip in the reservoir when there is a possibility that a debris flow is occurring upstream of the reservoir. The slip prediction unit 28 may be configured to predict whether or not slip will occur in the reservoir based on the water level information in addition to the water quality information.
  • the acquisition cycle changing unit 24 determines whether or not the acquisition cycle of the water level information and the water quality information in the buoy 1 is changed based on the detection result of the breaking sign by the breaking sign detecting unit 23. Specifically, the acquisition cycle changing unit 24 determines whether or not the acquisition cycle of the water level information and the water quality information in the buoy 1 is changed based on the prediction result of the overflow prediction unit 27 and the prediction result of the slip prediction unit 28. do.
  • the acquisition cycle changing unit 24 shortens the acquisition cycle of the water level information and the water quality information in the buoy 1. Further, when the slip prediction unit 28 predicts that slip will occur in the reservoir, the acquisition cycle changing unit 24 shortens the acquisition cycle of the water level information and the water quality information in the buoy 1.
  • the overflow prediction unit 27 predicts that an overflow will occur in the reservoir and the slip prediction unit 28 predicts that a slip will occur in the reservoir, one of the overflow and the slip will occur.
  • the acquisition cycle of water level information and water quality information in the buoy 1 is shortened as compared with the predicted case.
  • the acquisition cycle changing unit 24 shortens the acquisition cycle of the water level information and the water quality information in the buoy 1 as the time from the current time to the time when the overflow is predicted to occur is shorter. Similarly, the acquisition cycle changing unit 24 shortens the acquisition cycle of the water level information and the water quality information in the buoy 1 as the time from the current time to the time when the slip is predicted to occur is shorter. The acquisition cycle changing unit 24 acquires information on the time when overflow is predicted to occur and information on the time when slip is expected to occur from the collapse sign detection unit 23.
  • the acquisition cycle changing unit 24 determines that there is a sign of overflow by the overflow prediction unit 27, the water level information and the water quality information in the buoy 1 are compared with the case where it is determined that there is no sign of overflow. The acquisition cycle of is shortened. Further, when the slip prediction unit 28 determines that there is a sign of slip, the acquisition cycle changing unit 24 acquires the water level information and the water quality information in the buoy 1 as compared with the case where it is determined that there is no sign of slip. To shorten.
  • the acquisition cycle change unit 24 determines that there is a sign of overflow and a sign of slip by the collapse sign detection unit 23, it is compared with the case where either the sign of overflow or the sign of slip is detected. , Shorten the acquisition cycle of water level information and water quality information in buoy 1.
  • the acquisition cycle changing unit 24 can calculate the acquisition cycle of the water level information and the water quality information by, for example, the calculation of the following equation (1).
  • "Ta” is the acquisition cycle of water level information and water quality information
  • "k1" and “k2” are coefficients.
  • "D1” is the time from the current time until the overflow is predicted to occur
  • “D2” is the time from the current time until the slip is predicted to occur.
  • Ta k1 x D1 + k2 + D2 ...
  • the acquisition cycle changing unit 24 can calculate the acquisition cycle of the water level information and the water quality information by, for example, the calculation of the following equation (2).
  • "Ta” is the acquisition cycle of water level information and water quality information
  • "k1", “k2”, “k3”, and “k4" are coefficients.
  • "D3” is the time when the sign of overflow is predicted to occur
  • "D4" is the time when the sign of slip is predicted to occur.
  • “D1” and “D2” are the same as “D1” and "D2” in the above formula (1).
  • the change of the acquisition cycle by the acquisition cycle changing unit 24 is not limited to the above-mentioned example.
  • Ta k1 x D1 + k2 + D2 + k3 x D3 + k4 + D4 ...
  • the acquisition cycle change unit 24 changes the acquisition cycle of the water level information and the water quality information from the buoy 1
  • the acquisition cycle change unit 24 communicates the acquisition cycle change command including the acquisition cycle information according to the detection result by the collapse sign detection unit 23 to the buoy 1.
  • the acquisition cycle of the water level information and the water quality information is changed in the buoy 1.
  • the server 2 can acquire water level information and the like from the buoy 1 at a high frequency when there is a sign of collapse, the water level monitoring system 100 can monitor the water level status at an appropriate frequency. Further, since the water level monitoring system 100 acquires water level information and the like at a low frequency in a normal time when the risk of overflow or slip in the reservoir is low, the power consumption in the buoy 1 can be suppressed.
  • the information output unit 25 outputs the monitoring information to the terminal device 3 by transmitting the monitoring information to the communication unit 20 to the terminal device 3.
  • the monitoring information includes information indicating the determination result of the collapse sign by the collapse sign detection unit 23, information indicating the current water level, information indicating the predicted water level, information indicating the torrent graph of the water level trend, information indicating the water quality information, and the rainfall record. Information indicating information, information indicating rain forecast, information indicating acquisition cycle, and the like.
  • the terminal device 3 has a display unit 30, and displays monitoring information transmitted from the server 2 on the display unit 30.
  • the water level monitoring system 100 may be configured to provide a display unit on the server 2 and display the monitoring information output from the information output unit 25 on the display unit of the server 2.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an example of processing by the processing unit of the buoy according to the first embodiment.
  • the buoy 1 repeatedly executes the process shown in FIG.
  • the water level information acquisition unit 11 of the buoy 1 determines whether or not the water level information acquisition timing has come (step S10). In the process of step S10, the water level information acquisition unit 11 determines that the water level information acquisition timing has been reached when the timing is reached based on the acquisition cycle information set by the acquisition cycle information setting unit 13.
  • the water level information acquisition unit 11 determines that it is time to acquire the water level information (step S10: Yes)
  • the water level information acquisition unit 11 acquires the water level information (step S11), and causes the server 2 to transmit the acquired water level information to the communication unit 10 (step S10: Yes). S12).
  • step S12 When the process of step S12 is completed, or when the water level information acquisition unit 11 determines that the water level information acquisition timing has not been reached (step S10: No), the water quality information acquisition unit 12 has reached the water quality information acquisition timing. (Step S13). In the process of step S13, the water quality information acquisition unit 12 determines that the water quality information acquisition timing has come when the timing is reached based on the acquisition cycle information set by the acquisition cycle information setting unit 13.
  • the water quality information acquisition unit 12 determines that it is time to acquire the water quality information (step S13: Yes)
  • the water quality information acquisition unit 12 acquires the water quality information (step S14), and causes the server 2 to transmit the acquired water quality information to the communication unit 10 (step). S15).
  • step S15 When the acquisition cycle information setting unit 13 determines that the process of step S15 is completed or the water quality information acquisition timing has not been reached (step S13: No), the acquisition cycle change command from the server 2 is issued by the communication unit 10. It is determined whether or not it has been received (step S16). When the acquisition cycle information setting unit 13 determines that the acquisition cycle change command has been received (step S16: Yes), the acquisition cycle information setting unit 13 changes the acquisition cycle information based on the acquisition cycle change command received by the communication unit 10 (step S17). , The changed acquisition cycle information is set in the water level information acquisition unit 11 and the water quality information acquisition unit 12 (step S18).
  • the buoy 1 ends the process shown in FIG. 2 when the process of step S18 is completed or when it is determined that the acquisition cycle change command has not been received (step S16: No).
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of processing by the processing unit of the server according to the first embodiment.
  • the processing unit 22 of the server 2 repeatedly executes the processing shown in FIG.
  • the processing unit 22 of the server 2 acquires the water level information transmitted from the water level information acquisition unit 11 (step S20), and acquires the water quality information transmitted from the water quality information acquisition unit 12 (step). S21), the weather information is acquired from the weather information acquisition unit 21 (step S22).
  • the processing unit 22 executes the collapse sign detection process based on the water level information, the water quality information, and the meteorological information acquired in steps S20, S21, and S22 (step S23).
  • the failure sign detection process is the process of steps S30 to S32 shown in FIG. 4, and will be described in detail later.
  • the processing unit 22 determines whether or not it is necessary to change the acquisition cycle based on the result of the collapse sign detection process in step S23 (step S24).
  • the processing unit 22 executes the acquisition cycle change process (step S25).
  • the processing unit 22 causes the buoy 1 to transmit the acquisition cycle change command including the acquisition cycle information based on the result of the failure sign detection process in step S23 to the communication unit 20.
  • step S25 When the processing of step S25 is completed, or when it is determined that the acquisition cycle does not need to be changed (step S24: No), the processing unit 22 causes the terminal device 3 to transmit the monitoring information to the communication unit 20 (step S26). , The process shown in FIG. 3 is terminated.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the failure sign detection process by the processing unit of the server according to the first embodiment.
  • the processing unit 22 includes water level information acquired by the water level information acquisition unit 11, water quality information acquired by the water quality information acquisition unit 12, and weather information acquired by the weather information acquisition unit 21.
  • the predicted water level of the reservoir is calculated based on (step S30).
  • the processing unit 22 detects the overflow prediction processing based on the calculated predicted water level (step S31). In the overflow prediction process of step S31, the processing unit 22 determines whether or not an overflow is predicted to occur in the reservoir and whether or not there is a sign of overflow.
  • the treatment unit 22 detects the slip prediction process based on the water quality information acquired by the water quality information acquisition unit 12 (step S32).
  • the processing unit 22 determines whether or not slip is predicted to occur in the reservoir and whether or not there is a sign of slip.
  • the processing unit 22 ends the process shown in FIG.
  • the water level information acquisition unit 11 is arranged in the buoy 1, but a part of the water level information acquisition unit 11 may be arranged in the server 2.
  • the water level monitoring system 100 may be configured such that the water level calculation unit 16 is not provided in the buoy 1 and the water level calculation unit 16 is provided in the server 2.
  • the buoy 1 transmits the positioning information included in the plurality of positioning signals and the error correction information included in the error correction signals to the server 2.
  • the processing unit 22 of the server 2 acquires the water level information by calculating the water level of the reservoir based on the positioning information and the error correction information transmitted from the buoy 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the processing unit of the server according to the first embodiment.
  • the processing unit 22 of the server 2 includes a computer including a processor 101 and a memory 102.
  • the processor 101 and the memory 102 can send and receive information to and from each other by, for example, the bus 103.
  • the processor 101 executes the function of the processing unit 22 by reading and executing the program stored in the memory 102.
  • the processor 101 is, for example, an example of a processing circuit, and includes one or more of a CPU (Central Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), and a system LSI (Large Scale Integration).
  • a CPU Central Processing Unit
  • DSP Digital Signal Processor
  • LSI Large Scale Integration
  • the memory 102 includes one or more of RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), and EEPROM (registered trademark) (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). include. Further, the memory 102 includes a recording medium in which a computer-readable program is recorded. Such recording media include one or more of non-volatile or volatile semiconductor memories, magnetic disks, flexible memories, optical discs, compact disks, and DVDs (Digital Versatile Discs).
  • the processing unit 22 may include integrated circuits such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) and an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • the water level monitoring system 100 includes a water level information acquisition unit 11, a water quality information acquisition unit 12, a weather information acquisition unit 21, and a processing unit 22.
  • the water level information acquisition unit 11 acquires water level information indicating the water level to be monitored.
  • the monitoring target is a reservoir or a river.
  • the water quality information acquisition unit 12 acquires water quality information indicating the water quality to be monitored.
  • the meteorological information acquisition unit 21 acquires meteorological information including information on the amount of rainfall in the monitored object or the area corresponding to the monitored object.
  • the processing unit 22 is based on the water level information acquired by the water level information acquisition unit 11, the water quality information acquired by the water quality information acquisition unit 12, and the weather information acquired by the weather information acquisition unit 21, and the water level information acquisition unit 11
  • the acquisition cycle which is the cycle for acquiring water level information, is changed.
  • the water level monitoring system 100 changes the frequency of monitoring the water level of the monitored target based on the water level information and the weather information in addition to the water quality information, the frequency of monitoring the water level of the monitored target without using the water quality information. Compared to the case of changing, the water level to be monitored can be monitored more appropriately.
  • the processing unit 22 includes a collapse sign detection unit 23 and an acquisition cycle change unit 24.
  • the rupture sign detection unit 23 detects the rupture sign of the monitored object based on the water level information, the water quality information, and the meteorological information.
  • the acquisition cycle changing unit 24 changes the acquisition cycle based on the detection result of the collapse sign detection unit 23.
  • the water level monitoring system 100 uses the water quality information in addition to the water level information and the meteorological information, it is possible to accurately detect the sign of the collapse of the monitored target as compared with the case where the water quality information is not used. Then, since the water level monitoring system 100 changes the acquisition cycle based on the detected sign of the failure of the monitored object, the water level of the monitored object can be monitored more appropriately.
  • the collapse sign detection unit 23 includes a prediction water level calculation unit 26, an overflow prediction unit 27, and a slip prediction unit 28.
  • the predicted water level calculation unit 26 calculates the predicted water level to be monitored based on the water level information, the water quality information, and the meteorological information.
  • the overflow prediction unit 27 predicts whether or not an overflow will occur in the monitored target based on the predicted water level calculated by the predicted water level calculation unit 26.
  • the slip prediction unit 28 predicts whether or not slip will occur in the monitored target based on the water quality information.
  • the acquisition cycle changing unit 24 changes the acquisition cycle based on the prediction result of the overflow prediction unit 27 and the prediction result of the slip prediction unit 28.
  • the water level monitoring system 100 can predict whether or not a slip will occur in the monitored target in addition to predicting whether or not an overflow will occur in the monitored target, which is a sign of the collapse of the monitored target.
  • the acquisition cycle can be changed appropriately accordingly.
  • the water level monitoring system 100 can more appropriately monitor the water level of the monitored target by acquiring the water level information with high frequency when it is predicted that overflow or slip will occur in the monitored target.
  • the water level information acquisition unit 11 includes a positioning signal receiving unit 14 and a water level calculation unit 16.
  • the positioning signal receiving unit 14 receives a plurality of positioning signals transmitted from the plurality of positioning satellites by the positioning antenna.
  • the water level calculation unit 16 calculates water level information based on a plurality of positioning signals received by the positioning signal receiving unit 14.
  • the water level information acquisition unit 11 is provided on the buoy 1 floated on the monitoring target. As described above, the water level monitoring system 100 can accurately detect the water level information because the water level information acquisition unit 11 is provided on the buoy 1 floating on the monitoring target.
  • the buoy 1 includes an error correction signal receiving unit 15 that receives an error correction signal transmitted from a quasi-zenith satellite or a ground device.
  • the water level calculation unit 16 calculates water level information based on a plurality of positioning signals received by the positioning signal receiving unit 14 and an error correction signal received by the error correction signal receiving unit 15. As a result, the water level monitoring system 100 can detect the water level of the monitored object with a centimeter-class error, and can more appropriately monitor the water level of the monitored object.
  • the water quality information acquisition unit 12 is provided in the buoy 1 that is floated on the monitoring target.
  • the water level monitoring system 100 can arrange the water level information acquisition unit 11 and the water quality information acquisition unit 12 together in one buoy 1, so that the water level information acquisition unit 11 and the water quality information acquisition unit 12 can monitor the target. The arrangement can be easily performed.
  • the meteorological information acquisition unit 21 acquires meteorological information from the meteorological information providing device 4 that provides information on the amount of rainfall in each region.
  • the water level monitoring system 100 can easily acquire information on the amount of rainfall in the area corresponding to the monitoring target.
  • Embodiment 2 The water level monitoring system according to the second embodiment is different from the water level monitoring system 100 according to the first embodiment in that the water quality information acquisition unit is not provided in the buoy but is arranged in a spillway of a reservoir or the like.
  • the components having the same functions as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and the differences from the water level monitoring system 100 of the first embodiment will be mainly described.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the water level monitoring system according to the second embodiment.
  • the water level monitoring system 100A according to the second embodiment includes a buoy 1A, a server 2A, a terminal device 3, a weather information providing device 4, and a water quality detecting device 6.
  • the water quality detection device 6 is connected to the server 2A via the network 5.
  • the buoy 1A is different from the buoy 1 in that it does not have the water quality information acquisition unit 12.
  • the water quality detection device 6 is arranged at the spillway of the reservoir.
  • the water quality detection device 6 includes a communication unit 60, a water quality information acquisition unit 61, and an acquisition cycle information setting unit 62.
  • the communication unit 60 is, for example, a wireless communication unit that performs wireless communication with a wireless base station included in the network 5.
  • the communication unit 60 transmits / receives information to / from the server 2A via the network 5.
  • the water quality information acquisition unit 61 includes a turbidity meter 63.
  • the turbidity meter 63 measures the turbidity of the water flowing through the spillway of the reservoir.
  • the water quality information acquisition unit 61 causes the server 2A to transmit information indicating the turbidity of water measured by the turbidity meter 63 to the communication unit 60 as water quality information.
  • the acquisition cycle information setting unit 62 changes the acquisition cycle information based on the acquisition cycle change command received by the communication unit 60.
  • the acquisition cycle information setting unit 62 sets the changed acquisition cycle information in the water quality information acquisition unit 61 each time the acquisition cycle information is changed.
  • the water quality information acquisition unit 61 acquires water quality information to be transmitted to the server 2A at a cycle based on the acquisition cycle information set by the acquisition cycle information setting unit 62.
  • the water quality information acquisition unit 61 can also measure, for example, the presence or absence of debris flow, the amount of suspended solids, the amount of dissolved oxygen, and the like, in addition to the turbidity of the water in the reservoir.
  • the processing unit 22A of the server 2A includes a collapse sign detection unit 23A, an acquisition cycle change unit 24, and an information output unit 25.
  • the overflow prediction unit 27A is generated from the blockage of flood discharge by driftwood or earth and stone based on the water quality information acquired by the water quality detection device 6 and the water level information acquired by the water level information acquisition unit 11 of the buoy 1A. The rise in water level can be detected.
  • the overflow prediction unit 27A detects a rise in the water level caused by the blockage of the spillway due to driftwood or earth and stone, it determines that there is a sign of overflow. As a result, the water level monitoring system 100A can predict the occurrence of overflow with higher accuracy.
  • the slip prediction unit 28A of the server 2A can predict the occurrence of slip by detecting the occurrence of slip by detecting the inclusion of debris flow based on the water quality information acquired by the water quality detection device 6. As a result, the water level monitoring system 100A can predict the occurrence of slip with higher accuracy.
  • the hardware configuration example of the processing unit 22A of the server 2A according to the second embodiment is the same as the hardware configuration of the processing unit 22 of the server 2 shown in FIG.
  • the processor 101 can execute the function of the processing unit 22A by reading and executing the program stored in the memory 102.
  • the water quality information acquisition unit 61 of the water level monitoring system 100A according to the second embodiment is provided at the spillway of the reservoir.
  • the water level monitoring system 100A can predict the occurrence of overflow and the occurrence of slip with higher accuracy.
  • Embodiment 3 The water level monitoring system according to the third embodiment is implemented in that instead of the actual rainfall provided by the meteorological information service, the actual rainfall measured by the rainfall detector arranged on the monitored object or in the vicinity of the monitored object is used. It is different from the water level monitoring system 100 according to the first embodiment.
  • the components having the same functions as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and the differences from the water level monitoring system 100 of the first embodiment will be mainly described.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the water level monitoring system according to the third embodiment.
  • the water level monitoring system 100B according to the third embodiment includes a buoy 1, a server 2B, a terminal device 3, a weather information providing device 4, and a rainfall detecting device 7.
  • the monitoring target of the water level monitoring system 100B will be described as a reservoir, but the monitoring target of the water level monitoring system 100B is not limited to the reservoir and may be a river.
  • the rainfall detection device 7 is connected to the server 2B via the network 5.
  • the rainfall detection device 7 includes a communication unit 70, a rain gauge 71, and an acquisition cycle information setting unit 72.
  • the communication unit 70 is, for example, a wireless communication unit that performs wireless communication with a wireless base station included in the network 5.
  • the communication unit 70 transmits / receives information to / from the server 2B via the network 5.
  • the rain gauge 71 measures the actual rainfall in or around the reservoir.
  • the rainfall detection device 7 causes the server 2B to transmit information indicating the actual rainfall measured by the rain gauge 71 to the communication unit 70 as weather information.
  • the weather information acquisition unit 21B of the server 2B is transmitted from the weather information providing device 4 via the network 5 and received by the communication unit 20, and is transmitted from the rainfall detection device 7 via the network 5 and received by the communication unit 20. Get weather information.
  • the meteorological information from the meteorological information providing device 4 includes information on the predicted rainfall in the area corresponding to the reservoir.
  • the meteorological information from the rainfall detection device 7 includes information on the actual rainfall in or around the reservoir.
  • the actual rainfall delivered from the meteorological information service is the rainfall measured at the observation stations in each area, and is often different from the area of the pond to be monitored. Therefore, the meteorological information acquisition unit 21B acquires the information of the actual rainfall measured by the reservoir or the rain gauge 71 arranged around the reservoir from the rainfall detection device 7 as the information of the actual rainfall. Then, the predicted water level calculation unit 26 of the server 2B has water level information, water quality information, forecast rain amount information acquired by the weather information acquisition unit 21B from the weather information providing device 4, and a weather information acquisition unit from the rain amount detection device 7. The predicted water level is calculated based on the information of the actual rainfall acquired in 21B. As a result, the water level monitoring system 100B can predict the water level with high accuracy.
  • the configuration of the water level monitoring system 100B is not limited to the above example.
  • the water level monitoring system 100B includes a buoy 1A and a water quality detection device 6 in place of the buoy 1, and a break sign detection unit 23 in place of the break sign detection unit 23, similarly to the water level monitoring system 100A according to the second embodiment. It may be configured to include the portion 23A.
  • the hardware configuration example of the processing unit 22B of the server 2B according to the third embodiment is the same as the hardware configuration of the processing unit 22 of the server 2 shown in FIG.
  • the processor 101 can execute the function of the processing unit 22B by reading and executing the program stored in the memory 102.
  • the meteorological information acquisition unit 21B has information on the predicted rainfall in the area corresponding to the monitoring target provided by the weather information service, and the rainfall on the monitoring target or in the vicinity of the monitoring target.
  • the information of the actual rainfall measured by the detection device 7 is acquired.
  • the collapse sign detection unit 23B calculates the predicted water level based on the predicted rain amount information and the actual rain amount information acquired by the weather information acquisition unit 21B, the water level information, and the water quality information, so that the predicted water level is highly accurate. It is possible to predict the water level.
  • Embodiment 4 The water level monitoring system according to the fourth embodiment is provided in the third embodiment in that the buoy and the rainfall detection device are provided in the non-monitoring reservoir located upstream of the monitored reservoir in addition to the monitored reservoir. It is different from the water level monitoring system 100B.
  • the components having the same functions as those of the third embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and the differences from the water level monitoring system 100B of the third embodiment will be mainly described.
  • the reservoir to be monitored will be referred to as reservoir A
  • reservoir not to be monitored located upstream of the reservoir to be monitored will be referred to as reservoir B.
  • Reservoir B is an example of an upstream reservoir.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the water level monitoring system according to the fourth embodiment.
  • the water level monitoring system 100C according to the fourth embodiment includes buoys 1, 8 and rainfall detection devices 7 and 9, a server 2C, a terminal device 3, and a weather information providing device 4. ..
  • the water level information acquisition unit 11 and the water quality information acquisition unit 12 of the buoy 1 transmit the water level information indicating the water level of the reservoir A and the water quality information indicating the water quality of the reservoir A to the server 2C via the network 5.
  • the rainfall detection device 7 transmits weather information including information on the actual rainfall in the reservoir A or the actual rainfall in the vicinity of the reservoir A to the server 2C via the network 5.
  • the buoy 8 has the same configuration as the buoy 1 and is provided in the reservoir B.
  • the water level information acquisition unit 11 and the water quality information acquisition unit 12 in the buoy 8 cause the server 2C to transmit the water level information indicating the water level of the reservoir B and the water quality information indicating the water quality of the reservoir B to the server 2C via the network 5.
  • the rainfall detection device 9 has the same configuration as the rainfall detection device 7, and is provided in the reservoir B or in the vicinity of the reservoir B.
  • the rainfall detection device 9 measures the actual rainfall in the reservoir B or the actual rainfall in the vicinity of the reservoir B, and transmits the weather information including the measured actual rainfall information to the server 2C via the network 5.
  • the server 2C includes a communication unit 20, a weather information acquisition unit 21C, and a processing unit 22C.
  • the weather information acquisition unit 21C is transmitted from the weather information providing device 4 via the network 5 and received by the communication unit 20, and is transmitted from the rainfall detection devices 7 and 9 via the network 5 and received by the communication unit 20. Get weather information and.
  • the weather information from the weather information providing device 4 includes information on the predicted rainfall in the area corresponding to the reservoir A and information on the predicted rainfall in the area corresponding to the reservoir B.
  • the meteorological information from the rainfall detection device 7 includes information on the actual rainfall in or around the reservoir A.
  • the meteorological information from the rainfall detection device 9 includes information on the actual rainfall in the reservoir B or in the vicinity of the reservoir B.
  • the processing unit 22C includes a collapse sign detection unit 23C, an acquisition cycle change unit 24, and an information output unit 25.
  • the collapse sign detection unit 23C includes a predicted water level calculation unit 26C, an overflow prediction unit 27C, and a slip prediction unit 28C.
  • the predicted water level calculation unit 26C includes information on the water level of each of the reservoirs A and B, information on the water quality of the reservoirs A and B, information on the predicted rainfall of each of the reservoirs A and B, and information on the actual rainfall of the reservoirs A and B.
  • the predicted water level is calculated based on the water level information of each of the reservoirs A and B.
  • the predicted water level calculation unit 26C predicts the water level using, for example, a prediction model or a statistical model generated by machine learning.
  • the prediction model or statistical model may be, for example, time-series information of the water level of each of the reservoirs A and B, time-series information of the water quality of each of the reservoirs A and B, time-series information of the actual rainfall of each of the reservoirs A and B, and This is a calculation model in which the time-series information of the predicted rainfall of each of the reservoirs A and B is input, and the peak of the predicted water level of the reservoir A or the predicted water level of the reservoir A at each time in the future is output.
  • the overflow prediction unit 27C is a sign of collapse based on the peak of the predicted water level of the reservoir A calculated by the predicted water level calculation unit 26C or the predicted water level of the reservoir A at each time in the future. Is detected.
  • the sign of collapse detected by the overflow prediction unit 27C is a sign of overflow or overflow, as in the overflow prediction unit 27.
  • the slip prediction unit 28C determines whether or not slip occurs in the reservoir A based on the water quality information acquired by the water quality information acquisition unit 12 of the buoy 1 and the water quality information acquired by the water quality information acquisition unit 12 of the buoy 8. Predict. For example, the slip prediction unit 28C predicts whether or not slip will occur in the reservoir A based on the turbidity of the water in the reservoirs A and B included in the water quality information. Further, the slip prediction unit 28C determines whether or not there is a possibility of debris flow occurring upstream of the reservoir A from the turbidity of the water of the reservoirs A and B included in the water quality information. The slip prediction unit 28C determines that there is a sign of slip in the reservoir A when there is a possibility that a debris flow is occurring upstream of the reservoir A.
  • the configuration of the water level monitoring system 100C is not limited to the above example.
  • the water level monitoring system 100C has a configuration in which a buoy 1A and a water quality detection device 6 are arranged in the reservoir A instead of the buoy 1, and a buoy 1A and a water quality detection device 6 are arranged in the reservoir B instead of the buoy 8. There may be.
  • the overflow prediction unit 27C includes water quality information acquired by the water quality detection device 6 provided in the flood discharges of the reservoirs A and B, and water level information acquired by the water level information acquisition units 11 of the buoys 1 and 8. It is possible to detect the rise in the water level of the reservoir A caused by the blockage of the flood discharge due to driftwood or earth and stone. When the overflow prediction unit 27C detects a rise in the water level of the reservoir A caused by the blockage of the spillway due to driftwood or earth and stone, it determines that there is a sign of overflow or predicts that overflow will occur. As a result, the water level monitoring system 100C can predict the occurrence of overflow and detect signs of overflow with higher accuracy.
  • the slip prediction unit 28C detects the occurrence of slip in the reservoir A by detecting the mixing of debris flow based on the water quality information acquired by the water quality detection device 6 provided in the spillways of the reservoirs A and B. Therefore, the occurrence of slip can be predicted. As a result, the water level monitoring system 100C can predict the occurrence of slip with higher accuracy.
  • the hardware configuration example of the processing unit 22C of the server 2C according to the fourth embodiment is the same as the hardware configuration of the processing unit 22 of the server 2 shown in FIG.
  • the processor 101 can execute the function of the processing unit 22C by reading and executing the program stored in the memory 102.
  • the processing unit 22C of the water level monitoring system 100C is a reservoir upstream of the reservoir to be monitored, in addition to the water level information, water quality information, and weather information of the reservoir to be monitored.
  • the acquisition cycle is changed based on the information indicating the water level of the reservoir, the information indicating the water quality, and the information regarding the amount of rainfall.
  • the water level monitoring system 100C can predict the sign of the collapse of the reservoir to be monitored by adding the water level information, water quality information, and weather information of the upstream reservoir, so that the water level of the reservoir can be predicted with high accuracy. Can be done.
  • the configuration shown in the above embodiments is an example, and can be combined with another known technique, can be combined with each other, and does not deviate from the gist. It is also possible to omit or change a part of the configuration.

Landscapes

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Abstract

水位監視システム（１００）は、水位情報取得部（１１）と、水質情報取得部（１２）と、気象情報取得部（２１）と、処理部（２２）と、を備える。水位情報取得部（１１）は、監視対象であるため池または河川の水位を示す水位情報を取得する。水質情報取得部（１２）は、監視対象の水質を示す水質情報を取得する。気象情報取得部（２１）は、監視対象または監視対象に対応する地域の雨量に関する情報を含む気象情報を取得する。処理部（２２）は、水位情報取得部（１１）で取得された水位情報、水質情報取得部（１２）で取得された水質情報、および気象情報取得部（２１）で取得された気象情報に基づいて、水位情報取得部（１１）によって水位情報を取得する周期である取得周期を変更する。

Description

水位監視システムおよび水位監視方法
　本開示は、ため池または河川の水位を監視する水位監視システムおよび水位監視方法に関する。
　従来、下水道または河川を監視対象とし、かかる監視対象の水位を監視する水位監視システムが知られている。例えば、特許文献１には、実績雨量と予測雨量とから監視対象の水位のピーク値を予測し、予測した水位のピーク値に応じた頻度で、水位センサによる監視対象の水位の取得を行うシステムが提案されている。
国際公開第２０１９／１０６７２６号
　しかしながら、上記特許文献１に記載の技術は、越流の可能性が大きいほど水位の取得頻度を高めることができるが、例えば、河川などに生じるすべりについては、何ら検討されていない。河川またはため池などにおいては、例えば、すべりが発生する可能性が高いような場合においても水位の取得頻度を高めたい場合があり、上記特許文献１に記載の技術では、水位の監視を適切に行うことができない可能性がある。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、ため池または河川の水位の監視を適切に行うことができる水位監視システムを得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、本開示の水位監視システムは、水位情報取得部と、水質情報取得部と、気象情報取得部と、処理部と、を備える。水位情報取得部は、監視対象であるため池または河川の水位を示す水位情報を取得する。水質情報取得部は、監視対象の水質を示す水質情報を取得する。気象情報取得部は、監視対象または監視対象に対応する地域の雨量に関する情報を含む気象情報を取得する。処理部は、水位情報取得部で取得された水位情報、水質情報取得部で取得された水質情報、および気象情報取得部で取得された気象情報に基づいて、水位情報取得部によって水位情報を取得する周期である取得周期を変更する。
　本開示によれば、ため池または河川の水位の監視を適切に行うことができる、という効果を奏する。
実施の形態１にかかる水位監視システムの構成の一例を示す図 実施の形態１にかかるブイの処理部による処理の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかるサーバの処理部による処理の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかるサーバの処理部による決壊兆候検出処理の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかるサーバの処理部のハードウェア構成の一例を示す図 実施の形態２にかかる水位監視システムの構成の一例を示す図 実施の形態３にかかる水位監視システムの構成の一例を示す図 実施の形態４にかかる水位監視システムの構成の一例を示す図
　以下に、実施の形態にかかる水位監視システムおよび水位監視方法を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１にかかる水位監視システムの構成の一例を示す図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる水位監視システム１００は、監視対象に浮かぶブイ１と、ブイ１にネットワーク５を介して接続されるサーバ２と、サーバ２とネットワーク５を介して接続される端末装置３と、サーバ２とネットワーク５を介して接続される気象情報提供装置４とを備える。以下においては、水位監視システム１００の監視対象がため池であるものとして説明するが、水位監視システム１００の監視対象は、ため池に限定されず、河川であってもよい。
　ネットワーク５は、例えば、ＷＡＮ（Wide　Area　Network）などであり、広域データ通信網および携帯電話通信網などを含む。気象情報提供装置４は、気象情報サービスを提供するための装置であり、各地域の雨量に関する情報を提供する。かかる気象情報提供装置４は、監視対象のため池またはため池に対応する地域の雨量に関する情報である気象情報をネットワーク５経由でサーバ２へ提供する。
　気象情報には、例えば、監視対象のため池またはため池に対応する地域における実績雨量の情報と予測雨量の情報とが含まれる。監視対象のため池に対応する地域は、監視対象のため池を含む領域であるが、監視対象のため池を含む領域の気象情報がない場合、監視対象のため池の周辺の地域であってもよい。
　まず、ブイ１の構成について説明する。ブイ１は、通信部１０と、水位情報取得部１１と、水質情報取得部１２と、取得周期情報設定部１３とを備える。通信部１０、水位情報取得部１１、水質情報取得部１２、および取得周期情報設定部１３は、ブイ１における不図示の筐体内に収納される。
　通信部１０は、例えば、ネットワーク５に含まれる無線基地局と無線通信を行う無線通信部である。通信部１０は、ネットワーク５を介してサーバ２との間で情報の送受信を行う。水位情報取得部１１は、測位信号受信部１４と、誤差補正信号受信部１５と、水位算出部１６とを備え、ため池の水位を示す水位情報を取得する。
　測位信号受信部１４は、複数の測位衛星から送信される複数の測位信号を受信する測位アンテナを有し、かかる測位アンテナで受信した複数の測位信号を水位算出部１６に出力する。各測位衛星は、ＧＰＳ（Global　Positioning　System）またはガリレオなどのＧＮＳＳ（Global　Navigation　Satellite　System）の衛星である。なお、測位信号受信部１４は、複数の測位衛星から送信される複数の測位信号に加えて準天頂衛星から送信される測位信号を受信することもできる。準天頂衛星は、ＱＺＳＳ（Quasi-Zenith　Satellite　System）の衛星である。
　誤差補正信号受信部１５は、電離層などを通過する過程で測位信号に混入する誤差を補正するために、準天頂衛星または地上装置から無線により送信される誤差補正信号を受信する受信アンテナを有する。かかる誤差補正信号は、例えば、ＱＺＳＳ補強信号またはＬ６信号とも呼ばれ、センチメータ級の誤差補正を行うための情報である誤差補正情報を含む。誤差補正信号受信部１５は、受信した誤差補正信号に含まれる誤差補正情報を水位算出部１６へ出力する。
　水位算出部１６は、測位信号受信部１４で受信された複数の測位信号と、誤差補正信号受信部１５で受信された誤差補正信号に含まれる誤差補正情報とに基づいて、アンテナ取付位置を算出する。アンテナ取付位置は、測位信号受信部１４に含まれる測位アンテナの取付位置である。
　そして、水位算出部１６は、アンテナ取付位置と水面位置との高度差をアンテナ取付位置から差し引いた値をため池の水位として算出する。なお、アンテナ取付位置が水面位置と同じになるようにブイ１が構成される場合、水位算出部１６は、アンテナ取付位置をため池の水位として算出する。水位情報取得部１１は、誤差補正信号に含まれる誤差補正情報を用いてため池の水位を算出することから、誤差の少ない高精度の水位情報を取得することができる。水位算出部１６は、算出したため池の水位を示す水位情報をサーバ２へ通信部１０に送信させる。
　このように、水位情報取得部１１は、複数の測位信号および誤差補正信号に基づいて、ため池の水位を示す水位情報を取得することができる。かかる水位情報取得部１１は、取得周期情報設定部１３によって設定される取得周期情報に基づく周期で水位情報を取得する。
　水質情報取得部１２は、濁度計１７を備える。水質情報取得部１２は、濁度計１７によってため池の水の濁度を測定し、ため池の水の濁度を示す情報を水質情報としてサーバ２へ通信部１０に送信させる。
　水質情報取得部１２は、ため池の水の濁度に加え、例えば、浮遊物質量または溶存酸素量などを測定することもできる。この場合、水質情報取得部１２は、ため池の水の濁度を示す情報に加え、例えば、土石流の混入を示す情報、浮遊物質量を示す情報、または溶存酸素量を示す情報などを水質情報としてサーバ２へ通信部１０に送信させることもできる。
　このように、水質情報取得部１２は、ため池の水質を示す水質情報を取得することができる。かかる水質情報取得部１２は、水位情報取得部１１と同様に、取得周期情報設定部１３によって設定される取得周期情報に基づく周期で、サーバ２へ送信する水質情報を取得する。
　取得周期情報設定部１３は、サーバ２から送信される取得周期変更指令が通信部１０で受信された場合、通信部１０で受信された取得周期変更指令に基づいて取得周期情報を変更する。取得周期情報設定部１３は、取得周期情報を変更する毎に、変更した取得周期情報を水位情報取得部１１および水質情報取得部１２に設定する。かかる取得周期情報は、情報の取得周期を示す情報である。
　次に、サーバ２の構成について説明する。サーバ２は、通信部２０と、気象情報取得部２１と、処理部２２とを備える。かかるサーバ２は、例えば、不図示のデータセンタ内に構築されたクラウドシステムを構成する１以上のサーバおよび１以上のストレージで構成されるクラウドサーバである。
　通信部２０は、有線または無線でネットワーク５に接続されており、ブイ１、端末装置３、および気象情報提供装置４の各々と情報の送受信を行う。気象情報取得部２１は、気象情報提供装置４からネットワーク５経由で送信され通信部２０で受信される気象情報を取得する。かかる気象情報取得部２１で取得される気象情報は、監視対象のため池に対応する地域の雨量に関する情報であり、監視対象のため池に対応する地域における実績雨量および予測雨量の各々の情報が含まれる。
　処理部２２は、ブイ１の水位情報取得部１１からサーバ２へ送信される水位情報と、ブイ１の水質情報取得部１２からサーバ２へ送信される水質情報とを通信部２０から取得する。また、処理部２２は、気象情報提供装置４からサーバ２へ送信される気象情報を気象情報取得部２１から取得する。処理部２２は、取得した水位情報、水質情報、および気象情報に基づいて、ため池の決壊の兆候を検出したり、ブイ１からの水位情報および水質情報の取得周期を変更したり、各種の情報を端末装置３へ通信部２０に送信させたりする。
　処理部２２は、水位情報、水質情報、および気象情報に基づいて、ため池の決壊の兆候を検出する決壊兆候検出部２３と、ブイ１からの水位情報および水質情報の取得周期を変更する取得周期変更部２４と、各種の情報を出力する情報出力部２５とを備える。
　決壊兆候検出部２３は、ため池が決壊する兆候を検出する。ため池に越流が発生すると、かかる越流によってため池の決壊が発生する可能性があるため、決壊兆候検出部２３は、越流が発生すると予測される場合に、ため池に決壊の兆候があると判定する。また、決壊兆候検出部２３は、越流の兆候を検出することもできる。例えば、決壊兆候検出部２３は、ため池の水位が急激に上昇して危険水位または警告水位に達すると予測される場合に、越流の兆候があると判定することもできる。越流の兆候もため池の決壊の兆候の一例である。
　また、ため池にすべりが発生すると、かかるすべりによってため池の決壊が発生する可能性があるため、決壊兆候検出部２３は、すべりが発生すると予測される場合に、ため池に決壊の兆候があると判定する。また、決壊兆候検出部２３は、すべりの兆候を検出することもできる。例えば、決壊兆候検出部２３は、ため池の水の濁度が急激に上昇した場合に、すべりの兆候があると判定することもできる。すべりの兆候もため池の決壊の兆候の一例である。
　決壊兆候検出部２３は、ため池の水位を予測する予測水位算出部２６と、ため池に越流が発生するか否かを予測したり越流の兆候を検出したりする越流予測部２７と、ため池にすべりが発生するか否かを予測したりすべりの兆候を検出したりするすべり予測部２８とを備える。
　予測水位算出部２６は、ブイ１の水位情報取得部１１によって取得される水位情報と、ブイ１の水質情報取得部１２によって取得される水質情報と、気象情報取得部２１によって取得される気象情報とに基づいて、ため池の予測水位を算出する。
　予測水位算出部２６は、例えば、機械学習によって生成された予測モデルまたは統計モデルを用いて水位の予測を行う。予測モデルまたは統計モデルは、例えば、水位の時系列情報、水質の時系列情報、実績雨量の時系列情報、および予測雨量の時系列情報を入力とし、ため池の予測水位のピークまたは将来の各時間におけるため池の予測水位を出力とする計算モデルである。予測モデルは、例えばニューラルネットワークによって構成される。
　越流予測部２７は、予測水位算出部２６によって算出されたため池の予測水位のピークまたは将来の各時間におけるため池の予測水位に基づいて、ため池において越流が発生するか否かを予測する。例えば、越流予測部２７は、予測水位算出部２６によって算出されたため池の予測水位のピーク値とため池の天端の標高とを比較し、ため池の予測水位のピーク値がため池の天端の標高を越える場合にため池に越流が発生すると予測する。
　また、越流予測部２７は、例えば、ため池の水位が危険水位または警告水位を越えると予測される場合に、越流の兆候があることを検出することができる。この場合、越流予測部２７は、ため池の予測水位のピーク値と危険水位または警告水位とを比較し、ため池の予測水位のピーク値と危険水位または警告水位を越える場合に越流の兆候を検出する。
　すべり予測部２８は、ブイ１の水質情報取得部１２によって取得される水質情報に基づいて、ため池にすべりが発生するか否かを予測する。例えば、すべり予測部２８は、水質情報に含まれるため池の水の濁度などに基づいて、ため池にすべりが発生するか否かを予測する。また、すべり予測部２８は、水質情報に含まれるため池の水の濁度などからため池の上流での土石流の発生の可能性の有無を判定する。すべり予測部２８は、ため池の上流で土石流が発生している可能性がある場合に、ため池においてすべりの兆候があると判定する。なお、すべり予測部２８は、水質情報に加え、水位情報に基づいて、ため池にすべりが発生するか否かを予測する構成であってもよい。
　取得周期変更部２４は、決壊兆候検出部２３による決壊の兆候の検出結果に基づいて、ブイ１における水位情報および水質情報の取得周期の変更の有無を判定する。具体的には、取得周期変更部２４は、越流予測部２７の予測結果とすべり予測部２８の予測結果とに基づいて、ブイ１における水位情報および水質情報の取得周期の変更の有無を判定する。
　例えば、取得周期変更部２４は、越流予測部２７によってため池に越流が発生すると予測された場合、ブイ１における水位情報および水質情報の取得周期を短くする。また、取得周期変更部２４は、すべり予測部２８によってため池にすべりが発生すると予測された場合、ブイ１における水位情報および水質情報の取得周期を短くする。
　また、取得周期変更部２４は、越流予測部２７によってため池に越流が発生すると予測され且つすべり予測部２８によってため池にすべりが発生すると予測された場合、越流およびすべりの一方の発生が予測された場合よりも、ブイ１における水位情報および水質情報の取得周期を短くする。
　また、取得周期変更部２４は、現時刻から越流が発生すると予測される時刻までの時間が短いほどブイ１における水位情報および水質情報の取得周期を短くする。同様に、取得周期変更部２４は、現時刻からすべりが発生すると予測される時刻までの時間が短いほどブイ１における水位情報および水質情報の取得周期を短くする。なお、取得周期変更部２４は、越流が発生すると予測される時刻の情報およびすべりが発生すると予測される時刻の情報を決壊兆候検出部２３から取得する。
　また、取得周期変更部２４は、越流予測部２７によって越流の兆候があると判定された場合、越流の兆候がないと判定された場合に比べて、ブイ１における水位情報および水質情報の取得周期を短くする。また、取得周期変更部２４は、すべり予測部２８によってすべりの兆候があると判定された場合、すべりの兆候がないと判定された場合に比べて、ブイ１における水位情報および水質情報の取得周期を短くする。
　また、取得周期変更部２４は、決壊兆候検出部２３によって越流の兆候があり且つすべりの兆候があると判定された場合、越流の兆候とすべりの兆候の一方が検出された場合に比べ、ブイ１における水位情報および水質情報の取得周期を短くする。
　取得周期変更部２４は、例えば、下記式（１）の演算によって、水位情報および水質情報の取得周期を算出することができる。下記式（１）において、「Ｔａ」は、水位情報および水質情報の取得周期であり、「ｋ１」および「ｋ２」は係数である。「Ｄ１」は、現時刻から越流が発生すると予測されるまでの時刻であり、「Ｄ２」は、現時刻からすべりが発生すると予測されるまでの時刻である。
　Ｔａ＝ｋ１×Ｄ１＋ｋ２＋Ｄ２　　　・・・（１）
　また、取得周期変更部２４は、例えば、下記式（２）の演算によって、水位情報および水質情報の取得周期を算出することができる。下記式（２）において、「Ｔａ」は、水位情報および水質情報の取得周期であり、「ｋ１」、「ｋ２」、「ｋ３」、および「ｋ４」は係数である。「Ｄ３」は、越流の兆候が発生すると予測される時刻であり、「Ｄ４」は、すべりの兆候が発生すると予測される時刻である。下記式（２）において、「Ｄ１」および「Ｄ２」は、上記式（１）の「Ｄ１」および「Ｄ２」と同じである。取得周期変更部２４による取得周期の変更は、上述した例に限定されない。
　Ｔａ＝ｋ１×Ｄ１＋ｋ２＋Ｄ２＋ｋ３×Ｄ３＋ｋ４＋Ｄ４　　　・・・（２）
　取得周期変更部２４は、ブイ１からの水位情報および水質情報の取得周期を変更する場合、決壊兆候検出部２３による検出結果に応じた取得周期の情報を含む取得周期変更指令をブイ１へ通信部２０にネットワーク５を介して送信させる。これにより、ブイ１において水位情報および水質情報の取得周期が変更される。
　サーバ２は、決壊の兆候がある場合に、高頻度でブイ１から水位情報などを取得できることから、水位監視システム１００は、適切な頻度で水位状況を監視することができる。また、水位監視システム１００は、ため池における越流のリスクまたはすべりのリスクの低い通常時には、低頻度で水位情報などを取得するため、ブイ１における消費電力を抑制することができる。
　情報出力部２５は、監視情報を端末装置３へ通信部２０に送信させることで、端末装置３へ監視情報を出力する。監視情報は、決壊兆候検出部２３による決壊兆候の判定結果を示す情報、現状の水位を示す情報、予測水位を示す情報、水位トレンドのトレントグラフを示す情報、水質情報を示す情報、雨量実績を示す情報、雨量予測を示す情報、および取得周期を示す情報などである。端末装置３は、表示部３０を有しており、サーバ２から送信される監視情報を表示部３０に表示する。なお、水位監視システム１００は、サーバ２に表示部を設け、サーバ２の表示部に情報出力部２５から出力される監視情報を表示する構成であってもよい。
　つづいて、フローチャートを用いてブイ１による処理を説明する。図２は、実施の形態１にかかるブイの処理部による処理の一例を示すフローチャートである。ブイ１は、図２に示す処理を繰り返し実行する。
　図２に示すように、ブイ１の水位情報取得部１１は、水位情報取得タイミングになったか否かを判定する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０の処理において、水位情報取得部１１は、取得周期情報設定部１３によって設定された取得周期情報に基づく周期で発生するタイミングになった場合に、水位情報取得タイミングになったと判定する。
　水位情報取得部１１は、水位情報取得タイミングになったと判定した場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、水位情報を取得し（ステップＳ１１）、取得した水位情報をサーバ２へ通信部１０に送信させる（ステップＳ１２）。
　水質情報取得部１２は、ステップＳ１２の処理が終了した場合、または水位情報取得部１１によって水位情報取得タイミングになっていないと判定した場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、水質情報取得タイミングになったか否かを判定する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の処理において、水質情報取得部１２は、取得周期情報設定部１３によって設定された取得周期情報に基づく周期で発生するタイミングになった場合に、水質情報取得タイミングになったと判定する。
　水質情報取得部１２は、水質情報取得タイミングになったと判定した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、水質情報を取得し（ステップＳ１４）、取得した水質情報をサーバ２へ通信部１０に送信させる（ステップＳ１５）。
　取得周期情報設定部１３は、ステップＳ１５の処理が終了した場合、または水質情報取得タイミングになっていないと判定した場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、サーバ２からの取得周期変更指令が通信部１０で受信されたか否かを判定する（ステップＳ１６）。取得周期情報設定部１３は、取得周期変更指令が受信されたと判定した場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、通信部１０で受信された取得周期変更指令に基づいて取得周期情報を変更し（ステップＳ１７）、変更した取得周期情報を水位情報取得部１１および水質情報取得部１２に設定する（ステップＳ１８）。
　ブイ１は、ステップＳ１８の処理が終了した場合、または取得周期変更指令が受信されていないと判定した場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）、図２に示す処理を終了する。
　つづいて、フローチャートを用いてサーバ２の処理部２２による処理を説明する。図３は、実施の形態１にかかるサーバの処理部による処理の一例を示すフローチャートである。サーバ２の処理部２２は、図３に示す処理を繰り返し実行する。
　図３に示すように、サーバ２の処理部２２は、水位情報取得部１１から送信された水位情報を取得し（ステップＳ２０）、水質情報取得部１２から送信された水質情報を取得し（ステップＳ２１）、気象情報取得部２１から気象情報を取得する（ステップＳ２２）。
　次に、処理部２２は、ステップＳ２０，Ｓ２１，およびＳ２２で取得された水位情報、水質情報、および気象情報に基づいて、決壊兆候検出処理を実行する（ステップＳ２３）。かかる決壊兆候検出処理は、図４に示すステップＳ３０～Ｓ３２の処理であり、後で詳述する。
　次に、処理部２２は、ステップＳ２３における決壊兆候検出処理の結果に基づいて、取得周期の変更が必要であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。処理部２２は、取得周期の変更が必要であると判定した場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、取得周期の変更処理を実行する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５の変更処理において、処理部２２は、ステップＳ２３における決壊兆候検出処理の結果に基づく取得周期の情報を含む取得周期変更指令をブイ１へ通信部２０に送信させる。
　処理部２２は、ステップＳ２５の処理が終了した場合、または取得周期の変更が必要でないと判定した場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、端末装置３へ監視情報を通信部２０に送信させ（ステップＳ２６）、図３に示す処理を終了する。
　図４は、実施の形態１にかかるサーバの処理部による決壊兆候検出処理の一例を示すフローチャートである。図４に示すように、処理部２２は、水位情報取得部１１によって取得される水位情報と、水質情報取得部１２によって取得された水質情報と、気象情報取得部２１によって取得された気象情報とに基づいて、ため池の予測水位を算出する（ステップＳ３０）。
　処理部２２は、算出した予測水位に基づいて、越流予測処理を検出する（ステップＳ３１）。処理部２２は、ステップＳ３１の越流予測処理において、ため池に越流が発生すると予測されるか否か、および越流の兆候があるか否かを判定する。
　また、処理部２２は、水質情報取得部１２によって取得される水質情報に基づいて、すべり予測処理を検出する（ステップＳ３２）。処理部２２は、ステップＳ３２のすべり予測処理において、ため池にすべりが発生すると予測されるか否か、およびすべりの兆候があるか否かを判定する。処理部２２は、ステップＳ３２の処理が終了した場合、図４に示す処理を終了する。
　なお、上述した例では、水位監視システム１００において、水位情報取得部１１は、ブイ１に配置されるが、水位情報取得部１１の一部がサーバ２に配置されてもよい。例えば、水位監視システム１００は、水位算出部１６をブイ１に設けず、水位算出部１６をサーバ２に設ける構成であってもよい。この場合、ブイ１は、複数の測位信号に含まれる測位情報と誤差補正信号に含まれる誤差補正情報とをサーバ２へ送信する。サーバ２の処理部２２は、ブイ１から送信される測位情報と誤差補正情報とに基づいて、ため池の水位を算出することで、水位情報を取得する。
　図５は、実施の形態１にかかるサーバの処理部のハードウェア構成の一例を示す図である。図５に示すように、サーバ２の処理部２２は、プロセッサ１０１と、メモリ１０２とを備えるコンピュータを含む。プロセッサ１０１およびメモリ１０２は、例えば、バス１０３によって互いに情報の送受信が可能である。プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、処理部２２の機能を実行する。プロセッサ１０１は、例えば、処理回路の一例であり、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）、およびシステムＬＳＩ（Large　Scale　Integration）のうち一つ以上を含む。
　メモリ１０２は、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）、およびＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）のうち一つ以上を含む。また、メモリ１０２は、コンピュータが読み取り可能なプログラムが記録された記録媒体を含む。かかる記録媒体は、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルメモリ、光ディスク、コンパクトディスク、およびＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）のうち一つ以上を含む。なお、処理部２２は、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）およびＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）などの集積回路を含んでいてもよい。
　以上のように、実施の形態１にかかる水位監視システム１００は、水位情報取得部１１と、水質情報取得部１２と、気象情報取得部２１と、処理部２２とを備える。水位情報取得部１１は、監視対象の水位を示す水位情報を取得する。監視対象は、ため池または河川である。水質情報取得部１２は、監視対象の水質を示す水質情報を取得する。気象情報取得部２１は、監視対象または監視対象に対応する地域の雨量に関する情報を含む気象情報を取得する。処理部２２は、水位情報取得部１１で取得された水位情報、水質情報取得部１２で取得された水質情報、および気象情報取得部２１で取得された気象情報に基づいて、水位情報取得部１１によって水位情報を取得する周期である取得周期を変更する。このように、水位監視システム１００は、水位情報および気象情報に加え水質情報に基づいて監視対象の水位を監視する頻度を変更することから、水質情報を用いずに監視対象の水位を監視する頻度を変更する場合に比べ、監視対象の水位の監視を適切に行うことができる。
　また、処理部２２は、決壊兆候検出部２３と、取得周期変更部２４とを備える。決壊兆候検出部２３は、水位情報、水質情報、および気象情報に基づいて、監視対象の決壊の兆候を検出する。取得周期変更部２４は、決壊兆候検出部２３の検出結果に基づいて、取得周期を変更する。このように、水位監視システム１００は、水位情報および気象情報に加えて水質情報を用いることから、水質情報を用いない場合に比べ、監視対象の決壊の兆候を精度よく検出することができる。そして、水位監視システム１００は、検出した監視対象の決壊の兆候に基づいて、取得周期を変更することから、監視対象の水位の監視をより適切に行うことができる。
　また、決壊兆候検出部２３は、予測水位算出部２６と、越流予測部２７と、すべり予測部２８とを備える。予測水位算出部２６は、水位情報、水質情報、および気象情報に基づいて、監視対象の予測水位を算出する。越流予測部２７は、予測水位算出部２６によって算出された予測水位に基づいて、監視対象に越流が発生するか否かを予測する。すべり予測部２８は、水質情報に基づいて、監視対象にすべりが発生するか否かを予測する。取得周期変更部２４は、越流予測部２７の予測結果およびすべり予測部２８の予測結果に基づいて、取得周期を変更する。このように、水位監視システム１００は、監視対象に越流が発生するか否かを予測することに加え、監視対象にすべりが発生するか否かを予測できることから、監視対象の決壊の兆候に応じて取得周期を適切に変更することができる。例えば、水位監視システム１００は、監視対象に越流またはすべりが発生すると予測される場合に、水位情報を高頻度に取得することで、監視対象の水位の監視をより適切に行うことができる。
　また、水位情報取得部１１は、測位信号受信部１４と、水位算出部１６とを備える。測位信号受信部１４は、複数の測位衛星から送信される複数の測位信号を測位アンテナで受信する。水位算出部１６は、測位信号受信部１４で受信された複数の測位信号に基づいて、水位情報を算出する。そして、水位情報取得部１１は、監視対象に浮かべられるブイ１に設けられる。このように、水位監視システム１００は、監視対象に浮かべられるブイ１に水位情報取得部１１が設けられることから、水位情報を精度よく検出することができる。
　また、ブイ１は、準天頂衛星または地上装置から送信される誤差補正信号を受信する誤差補正信号受信部１５を備える。水位算出部１６は、測位信号受信部１４で受信された複数の測位信号と誤差補正信号受信部１５で受信された誤差補正信号とに基づいて、水位情報を算出する。これにより、水位監視システム１００は、監視対象の水位をセンチメータ級の誤差で検出することができ、監視対象の水位の監視をより適切に行うことができる。
　また、水質情報取得部１２は、監視対象に浮かべられるブイ１に設けられる。これにより、水位監視システム１００は、水位情報取得部１１と水質情報取得部１２とを１つのブイ１にまとめて配置できることから、水位情報取得部１１と水質情報取得部１２との監視対象への配置を容易に行うことができる。
　また、気象情報取得部２１は、各地域の雨量に関する情報を提供する気象情報提供装置４から気象情報を取得する。これにより、水位監視システム１００は、監視対象に対応する地域の雨量に関する情報を容易に取得することができる。
実施の形態２．
　実施の形態２に記載の水位監視システムは、水質情報取得部をブイに設けるのではなく、ため池の洪水吐などに配置する点で、実施の形態１にかかる水位監視システム１００と異なる。以下においては、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略し、実施の形態１の水位監視システム１００と異なる点を中心に説明する。
　図６は、実施の形態２にかかる水位監視システムの構成の一例を示す図である。図６に示すように、実施の形態２にかかる水位監視システム１００Ａは、ブイ１Ａと、サーバ２Ａと、端末装置３と、気象情報提供装置４と、水質検出装置６とを備える。水質検出装置６は、サーバ２Ａとネットワーク５を介して接続される。
　ブイ１Ａは、水質情報取得部１２を有しない点で、ブイ１と異なる。水質検出装置６は、ため池の洪水吐に配置される。かかる水質検出装置６は、通信部６０と、水質情報取得部６１と、取得周期情報設定部６２とを備える。
　通信部６０は、例えば、ネットワーク５に含まれる無線基地局と無線通信を行う無線通信部である。通信部６０は、ネットワーク５を介してサーバ２Ａとの間で情報の送受信を行う。水質情報取得部６１は、濁度計６３を備える。濁度計６３は、ため池の洪水吐に流れる水の濁度を測定する。水質情報取得部６１は、濁度計６３によって測定された水の濁度を示す情報を水質情報としてサーバ２Ａへ通信部６０に送信させる。
　取得周期情報設定部６２は、サーバ２Ａから送信される取得周期変更指令が通信部６０で受信された場合、通信部６０で受信された取得周期変更指令に基づいて取得周期情報を変更する。取得周期情報設定部６２は、取得周期情報を変更する毎に、変更した取得周期情報を水質情報取得部６１に設定する。水質情報取得部６１は、取得周期情報設定部６２によって設定される取得周期情報に基づく周期で、サーバ２Ａへ送信する水質情報を取得する。なお、水質情報取得部６１は、ため池の水の濁度に加え、例えば、土石流の有無、浮遊物質量、または溶存酸素量などを測定することもできる。
　サーバ２Ａの処理部２２Ａは、決壊兆候検出部２３Ａと、取得周期変更部２４と、情報出力部２５とを備える。越流予測部２７Ａは、水質検出装置６で取得される水質情報と、ブイ１Ａの水位情報取得部１１によって取得される水位情報とに基づいて、流木または土石などによる洪水吐の閉塞から発生する水位上昇を検出することができる。越流予測部２７Ａは、流木または土石などによる洪水吐の閉塞から発生する水位上昇を検出した場合、越流の兆候があると判定する。これにより、水位監視システム１００Ａでは、より高精度に越流の発生を予測することができる。
　また、サーバ２Ａのすべり予測部２８Ａは、水質検出装置６で取得される水質情報に基づいて、土石流の混入の検出によりすべりの発生を検出することで、すべりの発生を予測することができる。これにより、水位監視システム１００Ａでは、より高精度にすべりの発生を予測することができる。
　実施の形態２にかかるサーバ２Ａの処理部２２Ａのハードウェア構成例は、図５に示すサーバ２の処理部２２のハードウェア構成と同じである。プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、処理部２２Ａの機能を実行することができる。
　以上のように、実施の形態２にかかる水位監視システム１００Ａの水質情報取得部６１は、ため池の洪水吐に設けられる。これにより、水位監視システム１００Ａは、より高精度に越流の発生およびすべりの発生などを予測することができる。
実施の形態３．
　実施の形態３にかかる水位監視システムは、気象情報サービスで提供される実績雨量に代えて、監視対象または監視対象の周辺に配置した雨量検出装置で測定された実績雨量を用いる点で、実施の形態１にかかる水位監視システム１００と異なる。以下においては、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略し、実施の形態１の水位監視システム１００と異なる点を中心に説明する。
　図７は、実施の形態３にかかる水位監視システムの構成の一例を示す図である。図７に示すように、実施の形態３にかかる水位監視システム１００Ｂは、ブイ１と、サーバ２Ｂと、端末装置３と、気象情報提供装置４と、雨量検出装置７とを備える。以下においては、水位監視システム１００Ｂの監視対象がため池であるものとして説明するが、水位監視システム１００Ｂの監視対象は、ため池に限定されず、河川であってもよい。
　雨量検出装置７は、サーバ２Ｂとネットワーク５を介して接続される。かかる雨量検出装置７は、通信部７０と、雨量計７１と、取得周期情報設定部７２とを備える。通信部７０は、例えば、ネットワーク５に含まれる無線基地局と無線通信を行う無線通信部である。通信部７０は、ネットワーク５を介してサーバ２Ｂとの間で情報の送受信を行う。雨量計７１は、ため池またはため池の周辺の実績雨量を測定する。雨量検出装置７は、雨量計７１によって測定された実績雨量を示す情報を気象情報としてサーバ２Ｂへ通信部７０に送信させる。
　サーバ２Ｂの気象情報取得部２１Ｂは、気象情報提供装置４からネットワーク５経由で送信され通信部２０で受信される気象情報と、雨量検出装置７からネットワーク５経由で送信され通信部２０で受信される気象情報とを取得する。気象情報提供装置４からの気象情報には、ため池に対応する地域の予測雨量の情報が含まれる。雨量検出装置７からの気象情報には、ため池またはため池の周辺の実績雨量の情報が含まれる。
　気象情報サービスから配信される実績雨量は各地域の観測所で測定された雨量であり、監視対象のため池の地域と異なる場合が多い。そこで、気象情報取得部２１Ｂは、実績雨量の情報として、ため池またはため池の周辺に配置した雨量計７１で測定した実績雨量の情報を雨量検出装置７から取得する。そして、サーバ２Ｂの予測水位算出部２６は、水位情報と、水質情報と、気象情報提供装置４から気象情報取得部２１Ｂで取得された予測雨量の情報と、雨量検出装置７から気象情報取得部２１Ｂで取得された実績雨量の情報とに基づいて、予測水位を算出する。これにより、水位監視システム１００Ｂでは、高精度に水位予測を行うことができる。
　なお、水位監視システム１００Ｂの構成は上述した例に限定されない。例えば、水位監視システム１００Ｂは、実施の形態２にかかる水位監視システム１００Ａと同様に、ブイ１に代えてブイ１Ａと水質検出装置６とを備え、決壊兆候検出部２３に代えて、決壊兆候検出部２３Ａを備える構成であってもよい。
　実施の形態３にかかるサーバ２Ｂの処理部２２Ｂのハードウェア構成例は、図５に示すサーバ２の処理部２２のハードウェア構成と同じである。プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、処理部２２Ｂの機能を実行することができる。
　以上のように、実施の形態３にかかる気象情報取得部２１Ｂは、気象情報サービスで提供される監視対象に対応する地域の予測雨量の情報と、監視対象または監視対象の周辺に配置された雨量検出装置７で測定された実績雨量の情報とを取得する。そして、決壊兆候検出部２３Ｂは、気象情報取得部２１Ｂで取得された予測雨量の情報および実績雨量の情報と、水位情報と、水質情報とに基づいて、予測水位を算出することから、高精度に水位予測を行うことができる。
実施の形態４．
　実施の形態４に記載の水位監視システムは、ブイおよび雨量検出装置が監視対象のため池に加え、監視対象のため池の上流に位置する監視対象外のため池に設けられる点で、実施の形態３にかかる水位監視システム１００Ｂと異なる。以下においては、実施の形態３と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略し、実施の形態３の水位監視システム１００Ｂと異なる点を中心に説明する。また、以下において、監視対象のため池をため池Ａと記載し、監視対象のため池の上流に位置する監視対象外のため池をため池Ｂと記載する。ため池Ｂは、上流ため池の一例である。
　図８は、実施の形態４にかかる水位監視システムの構成の一例を示す図である。図８に示すように、実施の形態４にかかる水位監視システム１００Ｃは、ブイ１，８と、雨量検出装置７，９と、サーバ２Ｃと、端末装置３と、気象情報提供装置４とを備える。
　ブイ１の水位情報取得部１１および水質情報取得部１２は、ため池Ａの水位を示す水位情報とため池Ａの水質を示す水質情報とをサーバ２Ｃへネットワーク５を介して送信する。雨量検出装置７は、ため池Ａの実績雨量またはため池Ａの周辺の実績雨量の情報を含む気象情報をサーバ２Ｃへネットワーク５を介して送信する。
　ブイ８は、ブイ１と同じ構成であり、ため池Ｂに設けられる。ブイ８における水位情報取得部１１および水質情報取得部１２は、ため池Ｂの水位を示す水位情報とため池Ｂの水質を示す水質情報とをサーバ２Ｃへ通信部１０にネットワーク５を介して送信させる。
　雨量検出装置９は、雨量検出装置７と同じ構成であり、ため池Ｂまたはため池Ｂの周辺に設けられる。雨量検出装置９は、ため池Ｂの実績雨量またはため池Ｂの周辺の実績雨量を測定し、測定した実績雨量の情報を含む気象情報をサーバ２Ｃへネットワーク５を介して送信する。
　サーバ２Ｃは、通信部２０と、気象情報取得部２１Ｃと、処理部２２Ｃとを備える。気象情報取得部２１Ｃは、気象情報提供装置４からネットワーク５経由で送信され通信部２０で受信される気象情報と、雨量検出装置７，９からネットワーク５経由で送信され通信部２０で受信される気象情報とを取得する。
　気象情報提供装置４からの気象情報には、ため池Ａに対応する地域の予測雨量の情報とため池Ｂに対応する地域の予測雨量の情報とが含まれる。雨量検出装置７からの気象情報には、ため池Ａまたはため池Ａの周辺の実績雨量の情報が含まれる。雨量検出装置９からの気象情報には、ため池Ｂまたはため池Ｂの周辺の実績雨量の情報が含まれる。
　処理部２２Ｃは、決壊兆候検出部２３Ｃと、取得周期変更部２４と、情報出力部２５とを備える。決壊兆候検出部２３Ｃは、予測水位算出部２６Ｃと、越流予測部２７Ｃと、すべり予測部２８Ｃとを備える。予測水位算出部２６Ｃは、ため池Ａ，Ｂの各々の水位情報と、ため池Ａ，Ｂの水質情報と、ため池Ａ，Ｂの各々の予測雨量の情報とため池Ａ，Ｂの実績雨量の情報と、ため池Ａ，Ｂの各々の水位情報とに基づいて、予測水位を算出する。
　予測水位算出部２６Ｃは、予測水位算出部２６と同様に、例えば、機械学習によって生成された予測モデルまたは統計モデルを用いて水位の予測を行う。予測モデルまたは統計モデルは、例えば、ため池Ａ，Ｂの各々の水位の時系列情報、ため池Ａ，Ｂの各々の水質の時系列情報、ため池Ａ，Ｂの各々の実績雨量の時系列情報、およびため池Ａ，Ｂの各々の予測雨量の時系列情報を入力とし、ため池Ａの予測水位のピークまたは将来の各時間におけるため池Ａの予測水位を出力とする計算モデルである。
　越流予測部２７Ｃは、越流予測部２７と同様に、予測水位算出部２６Ｃによって算出されたため池Ａの予測水位のピークまたは将来の各時間におけるため池Ａの予測水位に基づいて、決壊の兆候を検出する。越流予測部２７Ｃで検出される決壊の兆候は、越流予測部２７と同様に、越流または越流の兆候である。
　すべり予測部２８Ｃは、ブイ１の水質情報取得部１２によって取得される水質情報とブイ８の水質情報取得部１２によって取得される水質情報に基づいて、ため池Ａにすべりが発生するか否かを予測する。例えば、すべり予測部２８Ｃは、水質情報に含まれるため池Ａ，Ｂの水の濁度などに基づいて、ため池Ａにすべりが発生するか否かを予測する。また、すべり予測部２８Ｃは、水質情報に含まれるため池Ａ，Ｂの水の濁度などからため池Ａの上流での土石流の発生の可能性の有無を判定する。すべり予測部２８Ｃは、ため池Ａの上流で土石流が発生している可能性がある場合に、ため池Ａにおいてすべりの兆候があると判定する。
　なお、水位監視システム１００Ｃの構成は上述した例に限定されない。例えば、水位監視システム１００Ｃは、ため池Ａにおいてブイ１に代えてブイ１Ａと水質検出装置６とが配置され、ため池Ｂにおいてブイ８に代えてブイ１Ａと水質検出装置６とが配置される構成であってもよい。
　この場合、越流予測部２７Ｃは、ため池Ａ，Ｂの洪水吐に設けられた水質検出装置６で取得される水質情報と、ブイ１，８の水位情報取得部１１によって取得される水位情報とに基づいて、流木または土石などによる洪水吐の閉塞から発生するため池Ａの水位上昇を検出することができる。越流予測部２７Ｃは、流木または土石などによる洪水吐の閉塞から発生するため池Ａの水位上昇を検出した場合、越流の兆候があると判定したり、越流が発生すると予測したりする。これにより、水位監視システム１００Ｃでは、より高精度に越流の発生を予測したり越流の兆候を検出したりすることができる。
　また、すべり予測部２８Ｃは、ため池Ａ，Ｂの洪水吐に設けられた水質検出装置６で取得される水質情報などに基づいて、土石流の混入の検出によりため池Ａにおけるすべりの発生を検出することで、すべりの発生を予測することができる。これにより、水位監視システム１００Ｃでは、より高精度にすべりの発生を予測することができる。
　実施の形態４にかかるサーバ２Ｃの処理部２２Ｃのハードウェア構成例は、図５に示すサーバ２の処理部２２のハードウェア構成と同じである。プロセッサ１０１は、メモリ１０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、処理部２２Ｃの機能を実行することができる。
　以上のように、実施の形態４にかかる水位監視システム１００Ｃの処理部２２Ｃは、監視対象のため池の水位情報、水質情報、および気象情報に加え、監視対象のため池の上流にあるため池である上流ため池の水位を示す情報、水質を示す情報、および雨量に関する情報に基づいて、取得周期を変更する。このように、水位監視システム１００Ｃは、上流のため池の水位情報、水質情報、および気象情報を追加して監視対象のため池の決壊の兆候を予測できることから、高精度にため池の水位予測を行うことができる。
　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１，１Ａ，８　ブイ、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ　サーバ、３　端末装置、４　気象情報提供装置、５　ネットワーク、６　水質検出装置、７，９　雨量検出装置、１０，２０，６０，７０　通信部、１１　水位情報取得部、１２，６１　水質情報取得部、１３，６２，７２　取得周期情報設定部、１４　測位信号受信部、１５　誤差補正信号受信部、１６　水位算出部、１７，６３　濁度計、２１，２１Ｂ，２１Ｃ　気象情報取得部、２２，２２Ａ，２２Ｃ　処理部、２３，２３Ａ，２３Ｃ　決壊兆候検出部、２４　取得周期変更部、２５　情報出力部、２６，２６Ｃ　予測水位算出部、２７，２７Ａ，２７Ｃ　越流予測部、２８，２８Ａ，２８Ｃ　すべり予測部、３０　表示部、７１　雨量計、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ　水位監視システム。

Claims (11)

  1. 　監視対象であるため池または河川の水位を示す水位情報を取得する水位情報取得部と、
    　前記監視対象の水質を示す水質情報を取得する水質情報取得部と、
    　前記監視対象または前記監視対象に対応する地域の雨量に関する情報を含む気象情報を取得する気象情報取得部と、
    　前記水位情報取得部で取得された前記水位情報、前記水質情報取得部で取得された前記水質情報、および前記気象情報取得部で取得された前記気象情報に基づいて、前記水位情報取得部によって前記水位情報を取得する周期である取得周期を変更する処理部と、を備える
    　ことを特徴とする水位監視システム。
  2. 　前記処理部は、
    　前記水位情報、前記水質情報、および前記気象情報に基づいて、前記監視対象の決壊の兆候を検出する決壊兆候検出部と、
    　前記決壊兆候検出部の検出結果に基づいて、前記取得周期を変更する取得周期変更部と、を備える
    　ことを特徴とする請求項１に記載の水位監視システム。
  3. 　前記決壊兆候検出部は、
    　前記水位情報、前記水質情報、および前記気象情報に基づいて、前記監視対象の予測水位を算出する予測水位算出部と、
    　前記予測水位算出部によって算出された前記予測水位に基づいて、前記監視対象に越流が発生するか否かを予測する越流予測部と、
    　前記水質情報に基づいて、前記監視対象にすべりが発生するか否かを予測するすべり予測部と、を備え、
    　前記取得周期変更部は、
    　前記越流予測部の予測結果および前記すべり予測部の予測結果に基づいて、前記取得周期を変更する
    　ことを特徴とする請求項２に記載の水位監視システム。
  4. 　前記水位情報取得部は、
    　複数の測位衛星から送信される複数の測位信号を受信する測位信号受信部と、
    　前記測位信号受信部で受信された複数の測位信号に基づいて、前記監視対象の水位を算出する水位算出部と、を備え、前記監視対象に浮かべられるブイに設けられる
    　ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の水位監視システム。
  5. 　準天頂衛星または地上装置から送信される誤差補正信号を受信する誤差補正信号受信部を備え、
    　前記水位算出部は、
    　前記測位信号受信部で受信された前記複数の測位信号と前記誤差補正信号受信部で受信された前記誤差補正信号とに基づいて、前記監視対象の水位を算出する
    　ことを特徴とする請求項４に記載の水位監視システム。
  6. 　前記水質情報取得部は、
    　前記監視対象に浮かべられるブイに設けられる
    　ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の水位監視システム。
  7. 　前記監視対象は、
    　ため池であり、
    　前記水質情報取得部は、
    　前記ため池の洪水吐に設けられる
    　ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の水位監視システム。
  8. 　前記気象情報取得部は、
    　各地域の雨量に関する情報を提供する気象情報提供装置から前記気象情報を取得する
    　ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の水位監視システム。
  9. 　前記気象情報取得部は、
    　各地域の雨量に関する情報を提供する気象情報提供装置によって提供される前記監視対象に対応する地域の予測雨量の情報と、前記監視対象または前記監視対象の周辺に配置された雨量計によって測定された実績雨量の情報とを前記気象情報として取得する
    　ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の水位監視システム。
  10. 　前記監視対象は、
    　ため池であり、
    　前記処理部は、
    　前記水位情報、前記水質情報、および前記気象情報に加え、前記監視対象の上流にあるため池である上流ため池の水位を示す情報、前記上流ため池の水質を示す情報、および前記上流ため池または前記上流ため池に対応する地域の雨量に関する情報に基づいて、前記取得周期を変更する
    　ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の水位監視システム。
  11. 　監視対象であるため池または河川の水位を監視する水位監視方法であって、
    　前記監視対象の水位を示す水位情報を取得する第１のステップと、
    　前記監視対象の水質を示す水質情報を取得する第２のステップと、
    　前記監視対象または前記監視対象に対応する地域の雨量に関する情報を含む気象情報を取得する第３のステップと、
    　前記第１のステップで取得された前記水位情報、前記第２のステップで取得された前記水質情報、および前記第３のステップで取得された前記気象情報に基づいて、前記第１のステップによって前記水位情報を取得する周期である取得周期を変更する第４のステップと、を含む
    　ことを特徴とする水位監視方法。
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