(57)【要約】【課題】  水位の上昇を検知し危険性を報知する水位計において、流木あるいは自動車の衝突による破損を軽減し、する構成を提供する。【解決手段】  水位計100は、反射シートカバー120と支柱130とベース部110から構成されている。支柱部130には上端から下端までの全長に渡って、表面から内部に向けてほぼ凹形の突起部が設けられている。突起部の支柱側と先端側の柱の断面係数が異なり、衝突等の外力の作用方向に関わらず、突起部を結んだ径で変形し、その断面係数も単純な円筒構造より大きくなり、屈曲が容易であるが復元性が高いという相反する性質の実現が可能となる。【選択図】図２−１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水位の上昇を検知する水位計であって、前記水位計は基礎の上に支柱が直立する形状で屈曲可能で有る事を特徴とする水位計。
【請求項２】
請求項１記載の水位計であって、
前記水位計は異なる複数の水位を検知する検知手段を有することを特徴とする水位計。
【請求項３】
請求項２記載の水位計であって、
同じ水位を異なる向きで検知する少なくとも２つの検知手段を有し、検知結果により溢水か積雪かを識別することを特徴とする水位計。
【請求項４】
請求項２記載の水位計であって、
少なくとも１つの検知手段の検知により、電源の管理を行うことを特徴とする水位計。
【請求項５】
請求項１の水位計であって、
前記支柱の下端までの全長に渡って、表面から内部または外部に向けて突出する複数の突出部が設けられていることを特徴とする水位計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川の洪水あるいは道路の冠水等の溢水を検知する水位計と当該水位計を使用したシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水位計、あるいは水位計を使用したシステムの例として以下のものが存在する。
特許文献１：実公平３−４５１４８号公報
水面下の地底に立てられた筒状の支柱の内部に水位に応じて上下に移動するフロートと、上下方向に一定の間隔で配置された多数の磁気感応スイッチとが備えられており、水位に応じて上下に移動するとフロートに取付けられた磁石によって当該位置に対応した磁気感応スイッチが反応する水位検出手段を備える水位計が記載されている。
また、同公報には、支柱の上端部に設けられた収納室に太陽電池素子を内蔵させ、これによって得た電気エネルギーを使用して、装置を駆動し、検出結果をセンター等に無線送信する構成が記載されている。
【０００３】
特許文献２：特開昭６３−７１６２０号公報
水位、あるいは積雪量を測定する方法であって、垂直に温度計測手段を複数設け、測定された各点の温度分布あるいは温度変化から水位あるいは積雪量を判定する方法が記載されている。
【０００４】
特許文献３：特開平１１−３０４４７３号公報
積雪量の変化を測定する積雪計において、積雪計を下部に制御回路を内蔵した基部と、この基部の上側に円柱状の感温素子を一定間隔で内蔵したセンサーポールとで構成し、前記制御回路はコントロール部とセンサードライバーとセンサーアンプとで構成され、前記センサーポールは一定間隔で設けられた複数の金属環とこの金属環を一定間隔に保持するプラスチック筒と前記金属環の内面の複数箇所に分散して接触されている感温素子とで構成されている。
前記金属環、プラスチック筒、感温素子及び感温素子のリード線を固定して一本の円柱状のセンサーポールとするため、内部をエポキシ樹脂で充填した積雪計が記載されている。
【０００５】
特許文献４：特開平５−２０８４号公報
光波式の積雪計により積の量を検出し、気温計で温度を検出すると共に重量計で雪の重さを検出する。積雪量さデータと気温データと雪の重さデータに基づいて、一時間当たりの降雪量，一日当たりの降雪量、および降雪の強さを自動的かつ連続的に計測する。
また、積雪量の時間変化により積雪の沈降係数を関数化し、一時間当たりの降雪量、一日当たりの降雪量および降雪の強を自動的かつ連続的に計測する構成が記載されている。
【０００６】
特許文献５：特開２００２−２１４３６４号公報
レーザ光照射手段により積雪の表面にレーザ光を照射し、レーザ光受光手段により表面で反射したレーザ光を受光する構成の積雪計において、照射されたレーザ光のデータとレーザ光受光手段により受光されたレーザ光のデータとから所定範囲内に人等が存在することを検知する物体検知センサーを設け、物体検知センサーが人等を検知した時に、レーザ光照射手段によるレーザ光の照射を停止させ、危険を防止する構成が記載されている
【０００７】
特許文献６：特開２０００−１７１５７２号公報
最低周波数から最高周波数への周波数掃引を繰り返す送信波を送信する送信手段と、送信波が積雪面によって反射された反射波を受信する受信手段と、前記送信波と反射波とを混合し、混合波を出力するミキサと、前記混合波のパルス数を前記掃引における複数の掃引サイクルに渡ってカウントするカウンタと、前記カウント結果から積雪量を算出する算出手段とを設けることにより、周波数掃引における非直線性の影響が少なく、測定精度も確保できる電波積雪計が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実公平３−４５１４８号公報
【特許文献２】特開昭６３−７１６２０号公報
【特許文献３】特開平１１−３０４４７３号公報
【特許文献４】特開平５−２０８４号公報
【特許文献５】特開２００２−２１４３６４号公報
【特許文献６】特開２０００−１７１５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
文献１に記載される構成は、構造上屈曲することは困難であり、耐久性等に問題がある。
文献２と文献２に記載される構成は、積雪を温度で判断しているため、浸水と積雪を判断することが困難である。
文献３から文献６に記載される構成は、積雪量を検出するものであり、水位と積雪量のいずれも検出可能とするものではない。
河川の増水あるいは道路の冠水等を検知して警告を発する水位計あるいは積雪計には、先行技術文献１あるいは３に示されるように、川底あるいは地面に垂直に立てられた柱状の構成のものが知られている。河川内では流木の衝突が、道路では車両や人の衝突が発生する。水位計等を衝突の衝撃から保護するためには、剛性を高くする必要がある。
剛性を高くする方法として、断面係数を上げる方法があるが、剛性に比例してコストが高くなる問。また、剛性が高すぎると衝突した車両や人を傷つける恐れがあり、剛性の高さには制約がある。
車両や人を保護するためには、支柱を軟質材量とすることが考えられる。しかし、材料を軟質化しすぎると、自立が困難であり、且つ倒れた後復元しにくいという問題がある。そのため、道路等に設置する水位計あるいは積雪計には、剛性が高く、且つ屈曲が容易であるが復元性が高いという相反する性質が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、規定以上の水位あるいは積雪をあることを検知可能な水位計に関するものであり、水位計の支柱の全長に複数の突出部を設ける、あるいは、水位計の支柱の中に補助の支柱を設けることにより、剛性が高く、且つ屈曲が容易であるが復元性が高いという相反する特性を持たせたものである。
また、水位計の内部の水位を検知するセンサーと、水位計の外部の水位を検知するセンサーを設けることにより、検知した対象が河川の洪水等の溢水によるものか、積雪によるものかを識別可能とし、溢水の高さと積雪量のいずれも検出可能とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
水位計に剛性が高く、且つ屈曲が容易であるが復元性が高い性質を持たせることにより、流木の衝突、あるいは車両等の衝突に対する耐性を高めることを可能とした。
また、溢水と積雪の両者を識別して検出可能とするため、溢水用と積雪用の２種類の計測手段を必要とせず、一体の水位計により、センサーが反応した対象が溢水か積雪かを識別可能とした。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１−１】円柱の断面係数を説明する図
【図１−２】本発明に係る断面係数を説明する図
【図１−３】本発明に係る水位計(端末)の機能ブロック図
【図１−４】端末の通常の処理フローを示す図
【図２−１】実施例１に係る屈曲型水位計の外観図
【図２−２】実施例１に係る屈曲型水位計の支持部の図
【図２−３】実施例１に係る屈曲型水位計の全体の断面図
【図２−４】実施例１に係る屈曲型水位計のアンテナ部の図
【図２−５】実施例１に係る屈曲型水位計のセンサー部のスイッチの図
【図２−６】実施例１に係る屈曲型水位計の第１形態の機能ブロック図
【図２−７】実施例１に係る屈曲型水位計の第２形態の機能ブロック図
【図３−１】実施例２に係る屈曲型水位計の外観図
【図３−２】実施例２に係る屈曲型水位計の上部カバーの図
【図３−３】実施例２に係る屈曲型水位計のベース部の図
【図３−４】実施例２に係る屈曲型水位計の制御ユニット部とセンサーユニット部の図
【図３−５】実施例２に係る屈曲型水位計の第２形態の図
【図３−６】実施例２に係る屈曲型水位計の第２形態のベース部の詳細図
【図３−７】実施例２に係る屈曲型水位計の機能ブロック図
【図４−１】実施例３に係る屈曲型水位計の外観図
【図４−２】実施例３に係る屈曲型水位計を基礎に取り付けた外観図
【図４−３】実施例３に係る屈曲型水位計の支柱の分解図１
【図４−４】実施例３に係る屈曲型水位計の支柱の分解図２
【図４−５】実施例３に係る屈曲型水位計の支柱の分解図３
【図４−６】実施例３に係る屈曲型水位計の支柱の透視図
【図４−７】実施例３に係る屈曲型水位計の支柱上部の分解
【図４−８】実施例３に係る屈曲型水位計の取水部と浸水管の透視図
【図４−９】実施例３に係る屈曲型水位計のセンサーユニットとフロート部の分解図
【図４−１０】実施例３に係る屈曲型水位計の機能ブロック図
【図５−１】実施例４に係る屈曲型水位計の外観図
【図５−２】実施例４に係る屈曲型水位計のベース部の図
【図５−３】実施例４に係る屈曲型水位計の支柱の展開図
【図５−４】実施例４に係る屈曲型水位計のソーラ電源部の図
【図５−５】実施例４に係る屈曲型水位計のセンサーユニットの図
【図６−１】実施例５に係る屈曲型水位計の外観図
【図６−２】実施例５に係る屈曲型水位計の支柱とベース部の図
【図６−３】実施例５に係る屈曲型水位計のベース部の外観と透視図
【図６−４】実施例５に係る屈曲型水位計のベースプレートの図
【図６−５】実施例５に係る屈曲型水位計の支柱と補助支柱の図
【図６−６】実施例５に係る屈曲型水位計の補助支柱の詳細図
【図６−７】実施例５に係る屈曲型水位計のアンテナの図
【図６−８】実施例５に係る屈曲型水位計の補助支柱の第２の形態の図
【図７−１】実施例６に係るシステムの全体図
【図７−２】実施例６に係るシステムにおける水位計の配置図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
〔本発明の概要〕
図１−１と図１−２は、本発明に係る水位計に用いることにより、必要とする剛性が確保でき、且つ屈曲が容易であり復元性が高いという特性の実現が可能となる理由を説明するものである。
図１−１の(ａ)に示されるように、力が加えられる方向の辺の長さがｈ、他の辺の長さがｂの長方形の柱の断面係数Ｚは、  ｂ×ｈ×ｈ／６となる。同図(ｂ)は、断面が厚さ２ミリの円柱の断面係数が約5.333となることを示す図である。
図１−１(ｂ)において、円柱の上方から力を加えると、円形は作用方向と直行方向に長軸がある楕円形状となり、屈曲部で折れ曲がる。断面では端部が接近し、最大で厚みの２倍分となる。円柱の厚みを2mmとすると、短辺＝2mm、長辺4mmの長方形となり長円の端Ｔ部における断面係数Ｚは約5.33となる。
【００１４】
図１−２は、図１−２(ａ)の示される形状の断面係数を示す図である。当該形状は、内径ａに対して外部に突出し径がｂとなる突出部を設けたものであり、この形状では突出部が設けられた部位が変形し易くなる。この結果、外力の作用方向に関わらず、Ｂ１もしくはＢ２部を中心として変形する。Ｂ２を中心につぶれて屈曲する場合、屈曲部では、ギャップ部が縮まり接触する。接触したＳ部は円形と見なすことができ、その断面係数は図１−２(ｂ)に示されるように約5.33となる。
突出部の先端部であるＲ部では、変形方向の長さは厚さの４倍の8mmとなり、断面係数は約21.33となる。
この結果、突出部の根元部Ｓでは容易に変形し、突出部の先端部Ｒは形状の変化が困難となり変形後の復元力が大きくなる。筒状の形状に複数の突出部を設けることにより、屈曲が容易であるが復元性が高いという相反する性質の実現が可能となる。
【００１５】
図１−３は、本発明に係る水位計(端末)20の機能ブロック図である。電源装置21は電池から電力を得て水位計全体に電力を供給するものである。本水位計は電池内蔵であり、外部から電力を供給する必要は無く、河川敷、輪中堤、霞堤等、外部から電力の供給が困難な場所にも設置可能となる。また、ソーラパネルにより発電された電力を電池に蓄えて利用する構成とすることにより、電池の交換等のメンテナンスの頻度を下げることが可能となる。
マイクロコントローラー24はプログラム制御等により以下の各機能要素を制御し所期の目的を達成する。
センサー22は、河川の増水、道路等の冠水、積雪量、自身の姿勢の変化等を静電容量の変化の検知、圧力の変化の検知等の手段により検出する。
【００１６】
位置測定装置23はＧＰＳ機能等により自身の位置情報を検出する。
警報表示器25は、水位等が予め設定された値を超えた時等、水位計自身の判断により、あるいは上位装置からの指示に基づいて、周囲が危険な状態となったことを報知するものであり、ＬＥＤ等により構成されている。
通信網通信Ｉ／Ｆ26は、近接する水位計間の通信に用いるものである。複数の水位計をグループ化し、グルーブ内の水位計間で相互に情報の授受を行う構成、あるいは、グルーブ内の一部の水位計を親機、他の水位計を子機とし、親機と子機間で情報の授受を行う構成を採ることが可能となる。
広域通信網通信Ｉ／Ｆ27は、公衆無線、３G/LTE等の広域通信に対応した通信手段であり、管理センターのサーバーとの間で情報の授受を行うものである。水位計を親機と子機に分ける構成の場合、親機のみに広域通信網通信Ｉ／Ｆ27を設け、親機のみがサーバーとの間で情報の授受を行い、親機と子機の間は通信網通信Ｉ／Ｆ26により情報の授受を行う構成とし、子機とサーバーとの間の情報あるいは指示の授受は親機が中継する構成とすることが可能である。
【００１７】
図１−４は、端末の通常の処理フローを示す図である。当該処理フローは、端末がサーバーへの接続機能を有しており、且つ、水位等が予め設定された値を超えた時等に、自身の判断により危険な状態となったことを報知するものである。
Ｓ１０：リセット操作がされた等により初期状態となった端末は以下の処理を開始する。
Ｓ１１：図１−３の位置測定装置23が自身の位置情報の取得を完了するまで待つ。
Ｓ１２：図１−３の広域通信網通信Ｉ／Ｆ27により、端末内に記憶されている自身のＩＤと位置測定装置23が取得した位置情報をサーバーに送信する。情報を受信したサーバーはデータベースに当該端末に関する情報を新規登録する、あるいはデータベース内の登録済みの情報を更新する等の処理を行う。
Ｓ１３：電源電圧が規定電圧、即ち、端末を構成する各装置が正常に動作可能な電力が得られる電圧以上であるか否かを判定する。
Ｓ１４：電源が各装置を正常に動作させることが可能な電力を供給できないと判断されると、電源の電圧をサーバーに送信する。
Ｓ１５：一定時間、例えば２４時間待機する。この期間内に電池の交換等のメンテナンスが行われる、あるいは太陽光発電により充分な電力の蓄積が行われることを待ち、Ｓ１３に戻り電圧の検査を再度行う。
Ｓ１６：各装置の正常な動作に必要な電力が得られると判断されると、センサー22により現在の水位を検出する。
Ｓ１７：検出された水位が、例えは危険な水位と定められた水位である規定水位を超えている場合はＳ１８に、越えていない場合はＳ２０に進む。
Ｓ１８：検出された水位が危険であると定められた水位を越えている場合は、図１−３の警報表示器25を点灯し、近隣河川の水位あるいは道路の冠水が危険な状態となっていることを報知する。
Ｓ１９：検出された水位データをサーバーに送信する。サーバーは当該端末のデータを更新する。
Ｓ２０：一定時間、例えば１分待機し、Ｓ１３に戻る。
上記処理フローにより、端末は電源電圧の低下をサーバーに通知し、メンテナンス等が必要か否かの判断のデータとなる。
検出された水位が規定の水位を越えた時、自動的に、且つ１分毎に検出された水位データをサーバーに送信することが可能となり、サーバーには時系列データが蓄積される。
【００１８】
〔実施例１〕
図２−１から図２−７は実施例１に係る屈曲型水位計の構成と機能要素を示すものであり、図中の符号の概要は以下のとおりである。
100:実施例１に係る屈曲型水位計、
110:ベース部であり、水位計100が設置される堤防、道路等にアンカーボルト112により固定される。
112:アンカーボルトであり、屈曲型水位計100を道路等に固定するために使用される。
113:アンカーボルト用穴であり、アンカーボルトを通すためベース部に開けられている。
114:支柱固定溝であり、筒状の支柱部130を挿入しベース部110に取り付ける溝状の穴である。
115:支柱陥没部挿入部であり、筒状の支柱部130の表面から内部に向けて突出する４本の支柱陥没部131を挿入する窪みである。
117:裏蓋兼アース板であり、ベース部110の裏蓋となり、かつ水位計100が設置されたコンクリート等の基礎189と接触しアースとして機能する。
118:アース板接続ねじであり、裏蓋兼アース板117と基礎189との接触を確実にするものである。
119:裏蓋兼アース板接続ねじであり、裏蓋兼アース板117をベース部110の裏側に固定するねじである。
【００１９】
120:反射シートカバーであり、支柱部130の上部を覆い、内部の反射シート122を保護するものである。
121:光穴であり、自動車等の前照灯の光を透過させ、反射シート122により反射させ目視可能とするものである。また、反射シート122を挿入し支柱部130に巻き付ける作業にも使用可能である。
122:反射シートであり、支柱部130に巻き付けられており、自動車等の前照灯の光を反射させ、水位計の存在を視認可能とする。
130:支柱であり、屈曲しても破断には至らない材料、たとえば軟質のウレタンやシリコン、エポキシ、ポリエチレン、ポリプロピレン等の、軟質樹脂で構成されている。
131:支柱陥没部である。支柱部130には、その上端から下端までの全長に渡って、表面から内部に向けて突出する突出部ある、陥没部が４本設けられている。当該陥没部により、支柱部130は屈曲が容易であるが復元性が高いという性質を持つこととなる。
133:取水部であり、支柱部130をベース部110に取り付けると、ベース部110に開けられた取水口181と重なる。当該取水口を介して外水の取り込み、内部に溜まった水の排除が可能となる。
【００２０】
140:内部カバーであり、透明の樹脂で構成されており、下面にソーラパネル142が接着等により固定されている。
142:ソーラパネルである。透明な内部カバー140の下面に固定されており、配線を介して下部基板144に接続され、電池143を充電する。
143:電池であり、142により充電され、水位計100内の各部に電力を供給する。
144:下部基板であり、マイクロコントローラー等の機能部品が搭載されている。
145:信号線であり、支柱部130内に設置されている通信ケーブル160、センサーユニット170等上部に設置されている装置と下部基板144を接続するものである。
151:上部ユニットケースであり、上部基板153が収納され、測位用アンテナ152、警告発光ＬＥＤ155が配置されている。また、通信ケーブル160、広域通信アンテナ164、通信用アンテナ166が接続されている。上部ユニットケース151は支柱部130の上端に差し入れられ、その底面は支柱部130の上面と接着剤等で固定されている。
152:測位用アンテナであり、位置測定用の信号が上部基板153、通信ケーブル160を介して下部基板144に出力される。
153:上部基板であり、通信ケーブル160を介して下部基板144と接続されている。また、測位用アンテナ152、警告発光ＬＥＤ155、広域通信アンテナ164、通信用アンテナ166が接続されている。
155:警告発光ＬＥＤであり、河川の水位、道路の冠水等が予め定められた規定の水位を超えた時点灯し、危険を報知する。
【００２１】
160:通信ケーブルであり、上部基板153と下部基板144を接続する。通信ケーブル160の信号には、通信用の高周波信号にＤＣ電圧が重畳されており、ＬＥＤを駆動させるとともに、各通信信号の送受信を行う。
163:保護チューブである。流木等が衝突し水位計100が倒れた時に、通信ケーブル160の損傷を防止するため、通信ケーブル160を保護チューブで覆い、最小曲げＲを向上させるものである。
164:広域通信アンテナであり、上部ユニットケース151の上部より差し入れ接着等で固定される。先端部は上部基板153に半田等で接続される。
166:コーリニア形状の通信用アンテナであり、第１編組線部167-1、第２編組線部167-2、第３編組線部167-3からなっている。
167-1:通信用アンテナ166の第１編組線部であり、放射部となる。
167-2:通信用アンテナ166の第２編組線部であり、位相部となる。
167-3:通信用アンテナ166の第３編組線部であり、放射部となる。
【００２２】
170:センサー部であり、支柱部130の下方の内部に設置される。実施例１では、静電容量センサーが検出した静電容量の変化により、支柱部130の外側が水没したか否かを判別する構成である。
171-1:第１静電容量センサーの第１センサー部である。
171-2:第１静電容量センサーの第２センサー部である。第１静電容量センサーは並列且つ同じ位置に２つのセンサー部171-1と171-2を有し、誤検出を防止している。
172:第２静電容量センサーであり、第１静電容量センサーより高い位置に設置されている。この構成により、水位を二段階に分けて検知することが可能となっている。
173:リードスイッチである。河川から溢れた水、あるいは、道路の冠水が取水口181と取水部133を介して支柱部130内に侵入すると、リードスイッチ173は侵入した外水に反応してオンとなる。このオン信号により、溢水、あるいは、冠水が始まったことの認識が可能となる
174:センサー、アンテナ用コネクタである。第１及び第２の静電容量センサー171-1、171-2、172の接続線、リードスイッチの接続線、通信ケーブル160が接続されるコネクタであり、上記の各接続線はコネクタ174の下方から出ている信号線145により下部基板144に接続される。
【００２３】
180:リードスイッチ173のケースであり、取水口181が開けられている。
181:ケース180に開けられた取水口であり、支柱部130内に侵入した外水は、更にリードスイッチ173のケース内に侵入する。
182:フロートであり、密閉された箱状であり、ケース180に水が侵入すると上方に浮上する。
183:フロート182の上面に設置された磁石であり、フロート182の浮上に伴い上方に移動する。
184:ケース180の上面に設置されたリードスイッチであり、フロート182に設けられた磁石183が接近するとオンする。
185:ケーブル端子であり、リードスイッチ接続ケーブル186を介してリードスイッチ184のオン／オフの状態を下部基板144に伝える。
186:ケーブル端子185とコネクタ174を接続するリードスイッチ接続ケーブルである。
189:水位計100が設置される河川敷あるいは道路等の基礎であり、水位計100はアンカーボルト112により固定される。
【００２４】
図２−１は実施例１に係る屈曲型水位計100の外観図であり、図２−２は支柱部130とベース部110の詳細図である。
ベース部110の中央に支柱部130が立てられている。屈曲型水位計100は積雪の重み、流木あるいは車等の衝突により湾曲する。流木あるいは車等の衝突により破損を防止するため、支柱部130は屈曲しても破断には至らない材料、たとえば軟質のウレタンやシリコン、エポキシ、ポリエチレン、ポリプロピレン等の軟質樹脂で構成されている。
湾曲による破損を防ぐため、材質の軟性を高くすると自立性が低下し、倒れた後の復元が困難になる。この問題を解決するため、図２−２に示されるように、屈曲型水位計100の支柱部130には上端から下端の全長に渡って、複数(実施例１では４本)の支柱陥没部131が設けられている。支柱陥没部131は支柱部130の表面から内部に向けて窪んだ形状となっている(図２−２(b))。当該形状は、図１−２に示される形状と同様、陥没部が設けられた部位は変形し易くなる。この結果、外力の作用方向に関わらず、陥没部を結んだ径で変形し、その断面係数も単純な円筒構造より大きくなり、屈曲が容易であるが復元性が高いという相反する性質の実現が可能となる。
【００２５】
図２−２(ａ)に示されるように、ベース部110の中央には支柱部130が立てられる支柱固定溝114があり、支柱陥没部131を挿入する支柱陥没部挿入部115が設けられている。支柱固定溝114に支柱部130に挿入し接着等により固定する。また、支柱陥没部挿入部115の形状を支柱陥没部131の形状に合わせることにより、支柱部130の脱落に対する耐性を増加させることが可能となる。
ベース部110は屈曲する必要はなく、金属あるいは各種樹脂で構成することが可能である。
ベース部110の下には透明の樹脂で構成された内部カバー140が有り、ソーラパネル142(図２−３)に太陽光を透過させる。
ベース部110には複数のアンカーボルト用穴113が開けられており、アンカーボルト112により基礎に固定されている(図２−３)。
上部ユニットケース151を支柱部130に固定することにより、取水口181からのみ、水と空気の出入りが可能になる。この構成により、支柱部が屈曲した際、支柱部130の下部から空気が出入りすることになり、ゴミ等が取水口に付着し詰まりが発生しても、支柱部を屈曲することでゴミ等の詰まりを除去することが可能となる
【００２６】
上部ユニットケース151が差し入れられ後、支柱部130の上部には反射シート122が巻き付けられ、反射シートカバー120が取り付けられる。反射シートカバー120を透明・半透明とすることにより、上部ユニットケース151内に配置されたＬＥＤ155(図２−４)の発光が認識可能となる。
反射シートカバー120には光穴121が複数開けられており、自動車等の前照灯の光が反射シート122により反射させ目視可能となっている。
反射シートを保守交換する場合、反射シートカバーを外して交換する方法に加え、反射シートカバーを外さずに、反射シートを光穴121から挿入し支柱部130に巻き付ける方法が可能であり、保守交換が容易となる。また、反射シートを１周以上、たとえば２周分、巻き付けておき、汚れたら１周分取り出し切断ることにより、容易に反射性能の維持が可能である。
【００２７】
図２−３は屈曲型水位計100の断面図、図２−４はアンテナ部の図である。
ベース部110の下面には裏蓋兼アース板117があり、両者はアンカーボルト112により基礎189に固定されている。裏蓋兼アース板117はアース板接続ねじ118により基礎189にアースされている。この構成により後述する静電容量センサーの基準が高まり精度が向上する。また、静電容量センサーの電源ラインを、バイパスコンデンサを介してアースに接続することにより、更なる精度の向上が可能になる。
支柱部130をベース部110に差し込んだ後、支柱部130に配置されている信号線をベース部110に配置された下部基板144に半田付け等で接続する。半田付けの後、ベース部110の中央の穴にシリコンなどにより防水処理を行い、その後、裏蓋兼アース板117ベース部に接着等で固定する。裏蓋兼アース板117は金属で構成されており、下部基板144のアース側と金属ねじ119で導通される(図２−３)。  裏蓋兼アース板117は水位計が設置されたコンクリート等の基礎189と接触しアースとして機能する。接触を確実にするためアース板接続ねじ118により、裏蓋兼アース板117を基礎189に押しつけている。
【００２８】
ベース部110の直下には透明な内部カバー140が設置され、内部カバー140の下の空間にはソーラパネル142と電池143が設けられ、電源装置を構成している。下部基板144には支柱部130内に設置されたセンサー部170等からの信号線145が接続されている。
下部基板144には位置測位装置、時刻情報取得装置、警告表示器、通信網通信Ｉ／Ｆ、広域通信網通信Ｉ／Ｆ、マイクロコントローラー等が設けられており、電源装置とバスで接続されている。
支柱部130内の下部にセンサー部170が、上部に上部ユニットケース151が搭載されている。上部ユニットケース151には上部基板153、測位用アンテナ152(図２−６)が搭載され、上部基板153には通信ケーブル160、警告発光ＬＥＤ155、広域通信アンテナ264、通信用アンテナ166が接続されている。
【００２９】
図２−４はセンサー部170とアンテナ部166の詳細図である。
支柱部130の下端から引き出された通信ケーブル160の先端に設けられたコネクタとセンサー部170の略中央部に配置されたセンサーアンテナ用コネクタ174が接続されている。
内部カバー140(図２−３)の下に設置されたソーラパネル142は電池143を充電し下部基板144に電力を供給する。下部基板144は通信ケーブル160とセンサー部170内の各センサーのケーブルが接続されているセンサーアンテナ用コネクタ174を介して、それらと信号の授受および電力の供給を行う。
センサー部170は、２つの第１の静電容量センサー171-1と171-2、第２の静電容量センサー172、およびリードスイッチ173から構成されている。静電容量センサーは支柱部130の内側壁面に配置された２つの電極間の静電容量を検出することにより、支柱部130の外側が水没しているか否かを判別するものである。２つの第１の静電容量センサー171-1と171-2はほぼ同じ高さに設置されており、一方が誤動作を起こしても、浸水の判別が可能となる。
第１の静電容量センサー171-1、171-2と、第２の静電容量センサー172を異なる高さとすることにより、異なる高さの浸水を検出し対応を変更する等の処理が可能となる。
【００３０】
静電容量式センサーは、容量検知部から発信器までの距離が延びると検知が困難になる。この対策として、静電容量センサー２は、容量検知部の筐体内に容量検知部と基板を備え、センサーアンテナ用コネクタ174と容量検知部の筐体との間の配線に駆動電圧を重畳し、静電容量検知部の直下に基板と発信器を設けることにより、静電容量センサー２を支柱部130の高い位置に配置することを可能としている。
河川から溢れた水、あるいは、道路の冠水が取水口181と取水部133を介して支柱部130内に侵入すると、リードスイッチ173は侵入した外水に反応してオンとなる制御部はこのオン信号により、静電容量センサーを活性化する、警報を発する準備をする等の動作を開始する。リードスイッチ173がオフの時は待機状態とし、電力の消費を抑えることが可能となる。
【００３１】
図２−５は水没することによりオンとなるリードスイッチ173の一例である。
180はリードスイッチ173のケースであり、取水口181が開けられている。支柱部130内に侵入した外水は、取水口181を通ってケース180内に侵入する。ケース180内には密閉され、かつ上面に磁石183が設置されたフロート182が納められている。また、ケース180の上面には、磁石が接近するとオンとなるリードスイッチ184が設置されている。
ケース部180に水が侵入すると、フロート部182はケース180の上面に向けて浮上しリードスイッチ184をオンにする。リードスイッチ184のオン信号はケーブル端子185からリードスイッチ接続ケーブル186を介してコネクタ174に接続され、さらに下部基板144に接続され、マイクロコントローラーの処理に利用される。
【００３２】
支柱部130の上端部は接着剤等で固定されている上部ユニットケース151により密封されているため、支柱部130内に侵入する外水は一定の高さ以上に達することはなくセンサーユニット等が誤動作することは無い。
支柱部130の上部に搭載される上部ユニットケース151には、上部基板153と測位用アンテナ152が収納されている。
測位用アンテナ152は、上部基板153上にスタッドなどで固定され、上部基板153を介して信号が通信ケーブル160に出力される。
上部ユニットケース151の外周部には警告発光用のＬＥＤ155が設置されて、リード線が上部基板153に接続されている。ＬＥＤ155は河川の水位、道路の冠水等が予め定められた規定の水位を超えた時点灯し、周囲に危険を報知する。
【００３３】
広域通信アンテナ164はモノポール形式で約2.15dBiであり、上部ユニットケース151の下方に収納され、上部基板153を介して信号が通信ケーブル160に出力される。
通信用アンテナ166はコーリニア形状となっており、支柱方向に長いアンテナとなっている。通信用アンテナ166の編組線から電波が放射され、その内部に絶縁体にて絶縁された中心導体が配置されている。
編組線１(167-1)は放射部、編組２(167-2)は位相部、編組線３(167-3)は放射部となっており、その上に保護チューブを被せられている。
このような構成にすることで、フレキシブル同軸ケーブルと同等の屈曲性が得られ、ダイポールの２段スタック相当（5dBｉ）の性能が得られる。
【００３４】
通信ケーブル160には各アンテナの高周波信号にＤＣ電源が重畳されており、ＬＥＤを駆動させるとともに、各通信信号の送受信が可能である。通信ケーブル160は、中心部に信号が通る金属導体、その外周を覆う絶縁体、その絶縁体の外側に編組線で構成された導体、その外側をポリエチレンやＰＶＣ等の軟質樹脂により構成されている。
外部からの圧力により支柱部130が大きく湾曲すると、内部の同軸ケーブルも湾曲して、同軸ケーブルの最低曲げＲを超え破損する恐れがある。破損を防止するため、同軸ケーブルの外側に軟質の保護チューブ163を取り付ける事で外周が太くなり、屈曲した際、ケーブルの曲げＲは大きくなる。また、図２−５の163-1〜163-3に示されるように、保護チューブ163の厚さを段階的に変えることにより、柔軟性と耐久性の両方を高めることが可能となる。
まだ同軸接着せず、被せておくだけで効果を得ることが可能である。配線は十分余長を持って行われる。
【００３５】
図２−６は、実施例１に係る屈曲型水位計の第１の機能ブロック図であり、(ａ)は機能ブロック図、(ｂ)はセンサーの動作図である。
マイクロコントローラー101は下部基板144の処理部であり、各センサー、通信機構を制御する。警告発光装置102は、警告発光ＬＥＤ155に対応する。
位置測位装置103は、測位用アンテナ152と受信信号により屈曲型水位計100が設置されている位置の情報を特定する。
広域通信網通信Ｉ／Ｆ104は、広域通信アンテナ164と当該アンテナにより通信を行うものであり、サーバーとの通信等広域ネットワークの通信機能部である。
通信網通信Ｉ／Ｆ105は、通信用アンテナ166と当該アンテナにより通信を行うものであり、近傍に設置された水位計間の通信等、主に近距離通信を行う。
S1(センサー１)は、２つの第１の静電容量センサー171-1と171-2であり、低い水位である有意な水位１を検知する。
S2(センサー２)は、第２の静電容量センサー172であり、高い水位である有意な水位２を検知する。
Vn(電池)は電池143である。
SW(スイッチ)は、ケース部180のリードスイッチ173であり、Vn(電池)とマイクロコントローラー101の接続をオン／オフする。
【００３６】
待機時のフロート182はケース部180内の底にあり、リードスイッチ173はオフである。従って、屈曲型水位計全体への電力の供給は停止しており、電池の消耗はない。
河川の増水、道路の冠水等の溢水がケース部180内に浸入すると、フロート182はケース部180内を上昇し、水位が所定値に達するとリードスイッチ173(SW)はオンとなる。
リードスイッチ173がオンすることにより、屈曲型水位計全体に電力が供給され、マイクロコントローラー101が機能し、位置情報の取得、通信機能を起動する等の処理を行い、各センサーによる水位の監視を開始する。
水位が有意な水位１に達したことが検知されると、警告発光装置102を点灯する等、水位１に対応した処理を行う。また、水位が更に上昇し有意な水位２に達したことが検知されると、水位２に対応した処理を行う。
マイクロコントローラー101の上記の処理は、リードスイッチ173がオフになり、電力の供給が停止するまで継続される。
【００３７】
図２−７は、実施例１に係る屈曲型水位計の第２の機能ブロック図である。
101、102、103、104、105、S1(センサー１)、S2(センサー２)、Vn(電池)は図２−６の対応する機能部と同じである。SW(スイッチ)は、ケース部180のリードスイッチ173であり、警告発光装置102への電力の供給を制御する。
図２−７の構成では、リードスイッチ173(SW)のオン／オフに関わりなくマイクロコントローラー101へ電力は供給され、リードスイッチ173(SW)がオンとなると警告発光装置102へ電力が供給され点灯する。従って、電源から装置の正常な動作が可能な電力が供給される間、マイクロコントローラー101は常に動作状態にある。また、警告発光装置102はリードスイッチ173(SW)がオンとなると点灯する構成であり、マイクロコントローラー101は警告発光装置102の発光の制御には関与しない。
【００３８】
図２−７に示されるマイクロコントローラー101の動作は以下のとおりである。
Ｓ１：リセット操作がなされた等により初期状態となったマイクロコントローラー101は、位置測定装置23により自身の位置情報を取得する。
Ｓ２：広域通信網通信Ｉ／Ｆ27により、端末内に記憶されている自身のＩＤと位置測定装置103が取得した位置情報をサーバーに送信する。
Ｓ３：電源電圧が規定電圧、即ち、各装置が正常に動作可能な電圧があるか否かを判定する。
電源電圧が規定値以上の場合はＳ４を実行する。
電源電圧が規定値を満たさない場合は、電源の電圧をサーバーに送信し、一定時間、例えば２４時間待機し、Ｓ３を再度実行し電圧の検査を行う。２４時間内に電池の交換等のメンテナンスが行われた、あるいは太陽光発電により充分な電力が蓄積されるとＳ４を実行することになる。
Ｓ４：各装置の正常動作に必要な電圧が得られていると判断されると、センサー107、108により現在の水位を検出する。
検出された水位が規定水位、例えは危険な水位と定められた水位を超えていない場合はＳ３を実行する。
検出された水位が規定水位を越えている場合は、検出された水位データをサーバーに送信し、一定時間、例えば１分待機し、Ｓ３を実行する。
【００３９】
屈曲型水位計100の支柱の断面は複数の凹部有する構成であり、高い剛性が確保でき、且つ屈曲が容易であり復元性が高いという特性を有している。
反射シートを反射シートカバー内に配置することで、反射シートが直接踏まれることや、流木等の接触を防止でき、反射性能の低下を防ぐことができる。また、反射シートを反射シートカバーを外さずに、挿入が可能である。また、反射シートを適宜切断する等により反射性能の維持が可能であるため、交換保守が容易である。
反射シートカバー部を上部ユニットケース部に接着等で空気が漏れないように固定することで、取水口からのみ水及び空気の出入りが可能となる。この構成により、支柱部を屈曲することにより、下部のみから空気が出入し、取水口のごみ等を簡単に除去可能である。
静電容量センサーを同位置に並列配置することにより、一方がゴミ等による誤動作を起こしても、浸水の判別が可能である。
フロートとリードスイッチを組み合わせることで、浸水時だけ電源をONにすることが可能であり、消費電力の低減が計れる。
【００４０】
〔実施例２〕
図３−１から図３−７は実施例２に係る屈曲型水位計の構成と機能要素を示すものであり、図中の符号の概要は以下のとおりである。
200:実施例２に係る屈曲型水位計である。
210:ベース部であり、ベースカバー211とアンカーユニット216とから構成されている。
211:ベースカバーであり、上部には支柱240が挿入され、下部はアンカーユニット216と結合されている。
212:ベースカバーの上部に支柱挿入溝212が設けられており、支柱240の円筒部が挿入される。
213:支柱挿入溝212には支柱凸部挿入部213が設けられており、円筒状の支柱240に設けられた凸状突起部241が挿入される。
214:アンカーユニットの勘合部であり、ベースカバーの勘合部215が下側にスライド挿入される。
215:ベースカバーの勘合部であり、アンカーユニットの勘合部214の下側にスライド挿入される。
216:アンカーユニットであり、上部にはベースカバー211が勘合されている。下部はアンカーユニット固定用返し218によりコンクリート等の基礎に固定される。
217:ベースカバーの勘合ねじ穴であり、アンカーユニット216上でベースカバー211が回転スライドされると、アンカーユニットの勘合ねじ穴219の下に来る。
218:アンカーユニット固定用返しであり、コンクリート等の基礎に固定される。
219:アンカーユニットの勘合ねじ穴であり、ベースカバー211が回転スライドされると、ベースカバーの勘合ねじ穴217が下に来る。
【００４１】
220:アンカーユニット216にベースカバー211を固定するためのねじであり、アンカーユニットの勘合ねじ穴219を通してベースカバーの勘合ねじ穴217にねじ止めされる。
221:支柱挿入溝212の支柱凸部挿入部213は取水口として利用される。
230:上部カバーであり、支柱233の上部を覆い保護するものである。内部にセンサーユニット250が収納され、上部カバーの底面部と支柱上面は接着等で固定される。
231:上部カバー230を支柱240に装着するための挿入片であり、表面に反射シートが貼り付けられている。
232:上部カバーキャップであり、上部カバーの蓋となる。上部カバー内に挿入される上部カバーキャップの下部には反射シートが貼り付けられる。
233:上部カバーキャップの光取り穴であり、上部カバー230内に収納されているセンサーユニット250の上部に設置されているソーラパネル272に外光が到達可能とするものである。
235:水抜き穴であり、光取り穴233から侵入した水を排出する口である。
【００４２】
240:支柱である。支柱240は円筒状であり、内部にセンサーユニット250が収納されている。表面から外部に向けて凸状の突起部が４本設けられている。
241:支柱の凸状突起部であり、支柱240の表面から外部に向けて突出する凸状突起部が４本設けられている。当該凸部により、支柱部240は屈曲が容易であるが復元性が高いという性質を持つ。
243:支柱240に開けられた反射光用穴であり、上部カバー230の下部に設けられている挿入片231に貼り付けられた反射シートからの反射光が視認可能となる。
250:センサーユニットであり、支柱240内に収納され、センサーケース251とケース内に収納されたセンサー部とから構成されている。センサーユニット250と上部カバー230内に収納されている制御ユニット270は通信線261により結合されている。
251:センサーケースであり、内部に静電容量式、電極式、圧電式の水センサーが収納されている。
252:センサー基板252には、各水センサーが接続され各センサーからの信号を通信線261を介して制御ユニット270に送られる。
254:センサーケース251内に収納されているセンサー部と配線は、仕切板254とセンサーケース251に設けられた仕切板受け用突起により位置決めされる。
253:センサーケース251には取水穴253が開けられており、当該穴から侵入した外水を各センサーが検知する。
【００４３】
261:センサーユニット250と制御ユニット270をつなぐ通信線である。
262:静電容量センサーであり、静電容量の変化により水の存在を検知する。
263:電極検知部であり、電極間の電流あるいは電圧の変化により水の存在を検知する。
264:圧力検知部であり、侵入した水の圧力を圧電素子により検知する。
270:制御ユニットであり、制御基板、電池等を収納するユニットケース279と、ユニットケース279の側面と全面を覆うユニットカバー271からなっている。
271:ユニットケース279の側面と全面を覆うユニットカバーであり、各種のアンテナ、ＬＥＤが接着されている。
272:ソーラパネルであり、ユニットケース279の上面に設置されている。
273:ＬＥＤであり、ユニットカバー271に接着等により固定されている。
274:アンテナであり、ユニットカバーに接着等により固定され、位置測位装置、通信網、広域通信網用が共用されている。
275:制御基板であり、マイクロコントローラーにより、センサー機能、通信機能、位置情報の取得機能等の制御を行う。
276:電池であり、ソーラパネル272により充電され、基板に電力を供給する。
279:ユニットケースであり、制御基板275、電池276等を収納する。
【００４４】
280:ベース部であり、ベースカバー281とベースプレート284からなる。
281:ベースカバーであり、基礎に固定ボルト283と固定アンカー285により固定されたベースプレート284に４本のベースカバー固定ボルト293により固定される。
282:支柱固定ねじであり、支柱挿入溝295に挿入された支柱240をベースカバー281に固定するためのねじである。
283:ベースプレート固定ボルトであり、固定アンカー285と共にベースプレート284を基礎に固定する。
284:ベースプレートであり、固定ボルト283と固定アンカー285により基礎に固定され、ベースカバー固定ボルト受け294とベースカバー固定ボルト293によりベースカバー281が取り付けられる。
285:ベースプレート固定アンカーであり、ベースプレート固定ボルト283によりベースプレート284を基礎に固定する。
286:  ベースプレート固定ボルト用穴であり、ベースプレート固定ボルト283を通す穴である。
【００４５】
290:取水口であり、外部の水を取り込み、侵入した水を排除するためのものである。
291:取水溝であり、ベースプレート284とベースカバー281の間に、外部の水を取り込み、侵入した水を排除する水路を形成する。
292:ベースカバー固定ボルト用穴であり、ベースカバー281をベースプレート284に取り付けるベースカバー固定ボルト293が貫通する穴である。
293:ベースカバー固定ボルトであり、ベースカバー281をベースプレート284に取り付けるためのボルトである。
294:ベースカバー固定ボルト受けであり、ベースカバー固定ボルト用穴292を貫通したベースカバー固定ボルト293のメス部となる。
295:支柱挿入溝であり、支柱240が挿入される。
296:支柱凸部挿入部であり、支柱240に設けられた４本の凸状突起部241が挿入される。
297:支柱固定ねじ受け穴であり、支柱240が挿入された後、支柱固定ねじ282により固定される。
【００４６】
図３−１は実施例２に係る第１の形態の屈曲型水位計200の外観図であり、図３−２は上部カバー230、図３−３はベース部216の詳細図である。
屈曲型水位計200はベース部210と、ベース部210に設けられた支柱挿入溝212(図３−３)に下端が挿入された支柱240と、支柱240の上端に挿入された上部カバー230から構成されている。
上部カバー230の上部は上部カバーキャップ232で蓋がされており、上部カバーキャップ232には複数の光取り穴233が開けられている。上部カバー230内には制御ユニット270が収納されており、その上面にはソーラパネル272が設置されている(図３−４)。
ソーラパネル272は光取り穴233を通った外光により発電を行う。
上部カバー230の下部には光取り穴233から侵入した水を排出する水抜き穴235が開けられている。上部カバー230の底部には、上部カバー230を支柱240に装着するための挿入片231が複数(実施例２では４本)設けられており、それらの外側表面には反射シートが貼り付けられている。
【００４７】
制御ユニット270にはＬＥＤ273が取り付けられており、必要時に点灯される。従って、上部カバーはＬＥＤ273の光を視認可能とするため、透過性を有した樹脂等より構成されている。
支柱240は円筒状であり、内部にセンサーユニット250が収納されている(図３−４)。支柱240の表面から外部に向けて複数(実施例２では４本)の凸状突起部241が設けられている。これらの凸状の突起部により、支柱部240は屈曲が容易であるが復元性が高いという性質を持つ。
支柱240の上部には複数の反射光用穴243が開けられており、上部カバー230の挿入片231に貼り付けられている反射シートにより反射されたヘッドライト等の光が視認可能となる。
【００４８】
支柱240の凸−凸間に反射シートを張り付けることも可能である。この構成では、踏みつけや、衝突等があっても、突部により反射シート部が保護される。
ベース部210(図３−３(ａ))はベースカバー211(図３−３(ｂ))とアンカーユニット216(図３−３(ｃ))から構成されている。
アンカーユニット216はコンクリート等の基礎に固定され、ベースカバー211を保持するものである。アンカーユニット216の下部には固定用返し218が設けられ、コンクリートまたは接着剤等で固定しても抜けない構造となっている。当該構成により、ボルトやナットを必要とせず、安価に製作可能である。また、金属や、軟質あるいは硬質の樹脂等により作成することが可能である。
アンカーユニット216には勘合部214が設けられており、ベースカバー211を乗せ回転させることにより、ベースカバー211の勘合部215が下側にスライド挿入される。
【００４９】
ベースカバー211は上面に支柱240を挿入する溝212を有する突起部を有している。溝212には支柱240の表面に設けられた凸状突起部241を挿入する支柱凸部挿入部213が設けられている。
図３−４に示される各ユニットが配置された支柱240をベースカバー211の溝212と213に差し込み、接着等により固定された状態でアンカーユニット216に乗せ回転させて固定する。アンカーユニット216の勘合部214とベースカバー211の勘合部215には固定用のねじ穴が開けられており、両者を回転させることにより、両ねじ穴の位置は一致し、ねじ220による固定が可能となる。
【００５０】
支柱240がベース部210に差し込まれた時、支柱240の凸状突起部241とベースカバー211の支柱凸部挿入部213の間には間隙221が発生し、当該間隙221から外水の侵入し、水位計が水位を検知するための取水口として機能する。
支柱240とベース部210の上記構成により、支柱部や支柱内部に配置されたユニットが破損した際も、アンカーを外す必要がなく、ベースカバー211のネジを外すだけで交換が可能となり、再施工の必要がない。
【００５１】
図３−４は制御ユニット部270とセンサーユニット部250の図であり、(ａ)は背面の斜視図、(ｂ)は前面の斜視図である。
制御ユニット部270は、制御基板275、電池276等を収納するユニットケース279と、ユニットケース279の側面と全面を覆うユニットカバー271により構成されている。ユニットカバー271は樹脂などの絶縁体で構成され、アンテナ274と警告表示器であるＬＥＤ273が接着等により固定されており、ユニットケース279内に配置された制御基板275に接続されている。アンテナ274は位置測位装置、通信網、広域通信網用が共用あるいは個別に設置されている。
ユニットケース279の上部にソーラパネル272が接着等により固定されており、基板を介して電池276を充電する。
制御ユニット部270の背面は図示されていない蓋が接着等により固定される。蓋はユニットケース279の形状に合わせた薄板等であり内部に収納された装置を保護している。
制御基板275には、位置測位装置(時刻情報取得装置)、警告表示器、通信網通信Ｉ／Ｆ、広域通信網通信Ｉ／Ｆ、マイクロコントローラー等の機能部が設けられており、電池276とバスで接続されている。
【００５２】
センサーユニット部250はセンサーケース251と内部に収納されている静電容量式、電極式、圧力式のセンサーと、各センサーが接続され各センサーからの信号を通信線261を介して制御ユニット部270に送信するセンサー基板252から構成されている。
センサーケース251の背面は図示されていない蓋が接着等により固定される。蓋はセンサーケース251の形状に合わせた薄板等であり内部に収納された装置を保護している。センサーケース251の底面には取水用の穴253が開けられており、支柱240とベースカバー211の間の間隙221から支柱240内に侵入した外水は、穴253からセンサーケース251内に侵入する。センサーケース251内の侵入水を各センサーが検知することにより、水位計200の周囲の水位を検知する構成である。
【００５３】
262は静電容量式センサーの電極であり、２電極間の静電容量の変化により水の存在と水位を検知する構成である。
263は電極式センサーの電極であり、正負の電極が水没すると両電極間の電流あるいは電圧が変化することを利用して、水位が電極263の高さに達したことを検知する構成である。
264は圧力式センサーの圧力検知部であり、センサーケース251内に侵入した水の圧力を圧電素子により検知するものである。
センサーケース251内に収納されている電極等のセンサー部と配線は仕切板254とセンサーケース251に設けられた仕切板受け用突起により位置決めされている。各センサーは仕切り板とセンサーケースの突起のみにより位置決めされているため、配線に余長を持たせることが可能となる。この構成により、外圧によりセンサーケースが変形しても、センサーあるいはセンサーとセンサー基板252を接続する信号線の破損を防ぐことが可能となる。
【００５４】
制御ユニット部270は上部カバー230の内部に収納されるが、上部カバー230には固定されていない。この構成により、外圧等により上部カバー230が変形しても、内部に移動可能な状態で収納されている制御ユニット部270は上部カバー230の変形の影響が小さくなり、損傷の回避が可能となる。
また、センサーユニット部250も、制御ユニット部270と同様、支柱240に固定されておらず、支柱240の変形の影響を受けにくくされている。
【００５５】
図３−５は、実施例２に係る屈曲型水位計の第２の形態を示す図であり、(ａ)は第２の形態に係るベース部280と支柱240の結合前の図であり、(ｂ)はベース部280に支柱240を取り付けた図である。
図３−６は第２の形態のベース部280の詳細図であり、(ａ)はベース部280の構成要素の上方斜視図、(ｂ)はベース部280の構成要素の下方斜視図、(ｃ)はベースプレート284の構成要素の図である。
【００５６】
図３−５の230は上部カバー、233は上部カバーキャップの光取り穴、240は支柱、241は凸状突起部であり、図３−１の対応する各部と同様の形状と機能を有している。
280は第２の形態のベース部であり、ベースカバー281とベースプレート284からなる。ベースカバー281には支柱240が挿入される支柱挿入溝295、支柱240に設けられた４本の凸部状突起241が挿入される支柱凸部挿入部296、支柱240が挿入された後、支柱固定ねじ282により固定される支柱固定ねじ受け穴297が設けられている。ベースカバー281には、ベースカバー281をベースプレート284に取り付けるベースカバー固定ボルト293(図３−６)が貫通する穴292と、外部の水を取り込み／侵入した水を排除するための取水口290が設けられている。
【００５７】
図３−６にはベース部280の構成要素の詳細が示されている。
ベースカバー281には、支柱240を挿入し固定するための支柱挿入溝295、支柱凸部挿入部296、支柱固定ねじ受け穴297が設けられている。
ベースカバー281の下面には、ベースカバー281をベースプレート284に固定した時、外水が出入りする水路となり、外部の終端が取水口290となる取水溝291が設けられている。
屈曲型水位計を設置するコンクリート等の基礎にアンカー285を埋設等により固定し、ボルト用の穴286を介してベースプレート固定ボルト283をアンカー285に結合させることにより、ベースプレート284を基礎に固定する。
292はベースカバーを固定するボルト293用の穴である。ベースプレート284にボルト293を受けるボルト受294が設けられており、４本のボルト293によりベースカバー281をベースプレート284に固定する。
【００５８】
第２の形態の屈曲型水位計では、支柱240は支柱固定ねじ282によりベース部280に固定されているため、支柱固定ねじ282を外すことにより、支柱240の修理交換が可能となる。また、ベースカバー281はボルト293によりベースプレート284に固定されているため、ボルト293を外すことによりベースカバー281の交換あるいは清掃が可能になる。
図３−７は実施例２に係る屈曲型水位計200の機能ブロック図であり、(ａ)は機能ブロック図、(ｂ)はセンサーの動作図ある。
201はマイクロコントローラーであり、図３−４の制御ユニット270内の制御基板275に設置され全体の制御を行う。202は位置測位装置であり、ＧＰＳ機能により屈曲型水位計200が設置されている位置情報を取得する。203は警告表示器であり、ユニットカバー271に固定されているＬＥＤ273である。204は通信網通信Ｉ／Ｆであり、マイクロコントローラー201の制御の下、アンテナ274を用いて通信機能を実行する。
【００５９】
圧電素子は、図３−４の圧力式センサーの圧力検知部264であり、侵入した水位が所定値(10mm)を越えた時、溢水が監視すべき値に達したと判断するものである。監視すべき値を越えた溢水の水圧により発生した電圧によりトランジスタを介してリレー207(Ry1)をオンにする。リレー207(Ry1)がオンしたことにより、待機状態にあったマイクロコントローラー201は電源線に接続され動作を開始する。
S1(センサー１)は電極式センサー263であり、100mmの水位を検知する。
S2(センサー２)は静電容量式センサー262であり、200mmから300mmの連続した水位を検知する。
Vn(二次電池)は電池276であり、Vs(ソーラ発電器)はソーラパネル272である。
【００６０】
マイクロコントローラー201が動作を開始すると、位置測位装置202、通信網通信Ｉ／Ｆ204を初期化した後、位置情報を取得してセンターに送信すると共に、センサー263(s1)、262(s2)の監視が開始される。
水位が100mmに達するとセンサー263(s1)が動作し、この動作信号によりマイクロコントローラー201は当該水位に対応した処理を実行する。更に水位が上昇し200mmに達するとセンサー262(s2)が動作し、この動作信号によりマイクロコントローラー201は検知した水位に対応する処理を実行する。
マイクロコントローラー201が動作を開始した時、センサー263(s1)が動作信号を出力していなかった場合、マイクロコントローラー201は所定時間、例えば１分待機した後リレー208(Ry2)をオフにし、待機状態に移行する。
【００６１】
屈曲型水位計200の動作は以下のとおりである。
Ｓ１：リセット操作がなされた等により初期状態となったマイクロコントローラー101は、装置の初期化を行う。
Ｓ２：侵入した水位が所定値(10mm)を越え、リレー207(Ry1)がオンに変化することを待つ。
Ｓ３：オンに変化すると、センサー263(s1)、262(s2)に電力を供給する。
Ｓ４：水位が第１の水位(100mm)に達しているか否かを判定する。達していない時は所定時間、例えは１分待機した後リレー208(Ry2)をオフにし、待機状態(Ｓ２)に移行する。
Ｓ５：水位が第１の水位(100mm)に達している場合、水位が第２の水位(規定水位:200mm)に達したか否かを判定する。規定水位に達していない時はＳ４を実行する。
Ｓ６：規定水位(200mm)に達していた場合は、警告表示器203を点灯して水位情報をサーバーに送信し、所定時間、例えは１分待機した後Ｓ４を実行する。
【００６２】
屈曲型水位計200の支柱の断面は複数の凸部有する構成であり、高い剛性が確保でき、且つ屈曲が容易であり復元性が高いという特性を有している。
屈曲型水位計200のセンサーユニット250は上部カバー内部に固定されず、上部カバーが変形するような圧力を受けても変形の影響を受けにくい。また、センサーケース251も固定されておらず、つぶれにくい構造を実現可能である。また、センサー類も、センサーケース251の仕切りと突起によって配置が決められているため、配線は必要に応じて余長を持たせることができ、センサーケース251が変形した場合の、センサーあるいは配線の損傷の低減が可能となる。
【００６３】
〔実施例３〕
図４−１から図４−１０は実施例３に係る屈曲型水位計の構成と機能要素を示す図であり、図中の符号の概要は以下のとおりである。
300:実施例３に係る屈曲型水位計の全体図
310:支柱であり、光透過性の材質により構成され、表面から複数本の支柱突起部311が突出している。支柱310の上部は上部カバー331が取り付けられ、下部はねじ324によりベース部320に固定されている。
311:支柱突起部であり、支柱310には表面から外に向かって突出する複数の凸部を設けることにより、容易な屈曲と高い復元性の両立が可能となる。
【００６４】
320:ベース部であり、中央の穴に支柱310を挿入し、ねじ324によりねじ止めする。
321:水位計固定用のナットであり、基礎に打ち込まれたアンカー326にベース部320と電源ケース327を固定するものである。
322:アンカー用穴であり、基礎に打ち込まれたアンカー326が貫通し、固定用のナット321がセットされる。
323:取水口用の穴であり、取水ユニット340の取水口343と外部との間の水の移動を可能にする穴である。
324:支柱固定ねじであり、ベース部320の中央の穴に挿入された支柱310を固定するねじである。
325:支柱固定ねじ324を通す穴である。
326:基礎に打ち込まれたアンカーであり、ナット321と共にベース部320と電源ケース327を固定する。
327:電源ケースであり、上側に設置されるベース部320との間に形成される空間に電源328、取水ユニット340、センサーユニット350等が収納される。
328:電源であり、センサーユニット350、アンテナの給電基板388、ＬＥＤ等に電力を供給する。
329:電源コネクタであり、センサーユニット350と接続される。
【００６５】
330:支柱固定ねじ324の受け穴である。
331:上部カバーであり、内部に垂直偏波用アンテナ381、水平偏波用アンテナ382、測位用アンテナ383、アンテナ給電基板388等が収納されている。
332:上部蓋であり、中央に浸水管341の上端が挿入される穴336が開けられている。
333:給電線であり、上部カバー331内のアンテナ給電基板388に接続されている。各アンテナの信号はアンテナ給電基板388と給電線387を介して入出力される。
334:給電線333のリード線であり、センサーユニット350内の制御基板に接続される。
335:保護チューブであり、給電線333の耐屈曲性を高めるためのものである。
336:上部蓋332の中央には浸水管341の先端が挿入される穴336が開けられている。
【００６６】
340:取水ユニットであり、ユニットの前面に開けられた取水口343を介して水が出入する。
341:浸水管であり、内部に複数の内部リードスイッチ363-1〜363-3とフロート部355が設置されている。
342:取水ユニットの蓋である。
343:取水ユニットの取水口であり、ベース部320に開けられた取水口用の穴323を介して外部に向けて開口している。
346:取水ユニット342の上面に開けられた浸水管341の取り付け穴である。
347:電極センサーの正極であり、浸水管341の外周に螺旋状に取り付けられている。支柱310の内壁にせん状に取り付けられた電極センサー負極371との接触／非接触により、水位計300が傾斜したか／直立しているかを判別することが可能となる。
349:水検出ユニットであり、浸水管341と、外部リードスイッチ361、外部静電容量センサー362、内部リードスイッチ363、電極センサーの正極347等の検知部から構成されている。
【００６７】
350:センサーユニットであり、内部にセンサーユニット基板353を有し、電源328から駆動電力の供給を受け、外部静電容量センサー362、内部静電容量センサー374、外部リードスイッチ361、内部リードスイッチ363-1〜363-3、ＬＥＤ373、給電線333の各リード部が接続されている。
352:リードスイッチチューブであり、内部に複数(実施例３では３個)の内部リードスイッチ363-1〜363-3が収納されている。リードスイッチチューブ352の下端はセンサーユニット350に開けられたリードスイッチチューブ受け口354に接着されており、内部リードスイッチ363-1〜363-3の信号線はセンサーユニット基板353に接続されている。
353:センサーユニット基板であり、センサーユニット350内に収納されており、各センサー、リードスイッチ、アンテナ、ＬＥＤの制御を行う。
354:センサーユニット350に開けられたリードスイッチチューブ352の受け口であり、リードスイッチチューブ352が接着される。
355:フロート部である。中空円盤の形状であり中央の中空部をリードスイッチチューブ352が通り、浸水管341の内部を上下移動可能に設置される。
356:フロートケースである。
357:フロートケース356内にリング状のフロート磁石357が配置されている。
358:フロート蓋358をフロート磁石357が配置されたフロートケース356に接着し密封する。
【００６８】
361:外部リードスイッチであり、設置位置は浸水管341の外側の任意の高さが可能であるが、実施例３では内部リードスイッチ363-1と内部リードスイッチ363-2の中間の高さに設けられている。
362:外部静電容量センサーであり、外部リードスイッチ361の近傍に設置されている。正常に動作している時は、外部リードスイッチ361、と外部静電容量センサー362は同じ水位を検知する。
363-1〜363-3:内部リードスイッチ１〜内部リードスイッチ３であり、フロート部355の上昇にともない順次オンしていく。
364:抜け止めリングであり、浸水管341の内部に挿入されたリードスイッチチューブ352を浸水管341の中心部に位置決めするものである。
【００６９】
371:電極センサーの負極であり、支柱310の内壁に螺旋状に取り付けられている。浸水管341の外周に螺旋状に取り付けられている電極センサーの正極347との接触／非接触により、水位計300が傾斜したか／直立しているかを判別する。
372:電極センサーの負極371のリード線であり、センサーユニット基板353に接続されている。
373:ＬＥＤであり、支柱310の外壁から外部に突出する支柱突起部311の内部に配置されている。ＬＥＤ373の光は光透過性の支柱310を通して視認可能である。
374:２本の無段階の静電容量センサー素子374が支柱突起部311の内部に配置されている。
375:ＬＥＤ373のリード線であり、センサーユニット350内のセンサーユニット基板353に接続される。
376:静電容量センサー274のリード線であり、センサーユニット350内のセンサーユニット基板353に接続される。
【００７０】
380:アンテナケースであり、310:支柱310の先端部に設けられている上部カバー331内に収納され、アンテナケースの壁外側面に水平偏波用アンテナ882が接着され、内部に垂直偏波用アンテナ381と測位用アンテナ383が収納されている。
381:垂直偏波用アンテナであり、アンテナケース380内の支持柱389により支えられている。
382:水平偏波用アンテナであり、アンテナケース380の壁の外側に接着等により固定されといる。垂直偏波用アンテナ381と水平偏波用アンテナ382を併用することにより、マルチパス環境下での使用が可能となる。
383:測位と広域通信の螺旋形状アンテナであり、アンテナケース380内の浸水管341の周りを取り巻く螺旋形状であり、天頂方向に対しては測位用のアンテナとして、周回方向に対しては広域通信用のアンテナとして動作する。
384:螺旋形状アンテナ383を支持柱389に固定するねじである。
385:アンテナ給電基板387を上部カバー331に固定するねじである。
386:浸水管341が挿入される浸水管受けである。
387:アンテナ給電基板であり、給電線333が接続されている。各アンテナの信号はアンテナ給電基板387からアンテナ給電線388を介して入出力される。
388:アンテナ給電線であり、アンテナ給電基板387と各アンテナの間を接続するものである。
389:水平偏波用アンテナ382を固定する支持柱である。
390:コンクリート等の基礎であり、複数のアンカー326が基礎に打ち込まれており、ナット321と共にベース部320と電源ケース327を固定する。
【００７１】
図４−１は実施例３に係る屈曲型水位計300の外観図であり、図４−２(ａ)は屈曲型水位計300を基礎390に固定した状態の図、図４−２(ｂ)は屈曲型水位計300と基礎390を分離した状態の図である。
屈曲型水位計300は支柱310、上部カバー331、及びベース部320から構成されている。
上部カバー331は内部にアンテナ等が収納されており(図４−７)、上部には上部蓋332が接着やねじ込み等により固定されている。上部カバー331の下部は、内部にセンサー、ＬＥＤ等が配置された支柱310へ取り付ける(図４−４)。この際、支柱の上面と上部カバーの底面は接着等により固定され、気密性が保たれる。
上部蓋332には浸水管341の上端が挿入される穴336が開けられており、当該穴336から浸水管341の上端部が突出している。(図４−５)
【００７２】
支柱310は円筒状であり、内部にセンサー、ＬＥＤ等が配置されており、その表面から外部に向けて複数(実施例３では８本)の凸状の支柱突起部311が設けられている。これらの凸状の突起部により、支柱310は屈曲が容易であるが復元性が高いという性質を持つことが可能となる。
ベース部320の中央には支柱310の断面形状に対応した穴があり、支柱310が当該穴に挿入される(図４−５)。挿入された支柱310は、ベース部320に設けられたねじ受け穴330と支柱固定ねじ324により、ベース部320に固定される。
322はアンカー用の穴であり、基礎390に打ち込まれたアンカー326が貫通し、固定用のナット321により電源ケース327と共に基礎390に固定される(図４−２)。
【００７３】
屈曲型水位計300はソーラ発電等の発電機能を備えていないため、大容量の電源が必要となる。図４−２(ｂ)に示される構成は、大容量の電源328を収納するため、基礎390に掘削した穴に電源ケース327の下部を設置する構成となっている。
電源ケース327の上にベース部320が乗せられ、アンカー326とナット321により基礎390に固定される。電源ケース327とベース部320の間に形成される空間には、電源328と共に取水ユニット340、センサーユニット350等が収納される(図４−６)。
ベース部320の側面には取水口用の穴323が設けられており、内部空間に収納されている取水ユニット340の取水口343と外部の間の水の移動が可能にされている。
【００７４】
図４−３は支柱310とその内壁面に設置された電極センサーの負極371、ＬＥＤ373、内部静電容量センサー素子374の図である。
支柱310の外壁から外部に突出している支柱突起部311の内部に複数(図４−３では２本)のＬＥＤ373が挿入されている。ＬＥＤ373の下端はリード線375となっている。支柱310を光透過性のある半透明の材質とすることにより、ＬＥＤ373の発光が支柱310全体を光らせ視認性が向上する。
【００７５】
支柱310の２本の支柱突起部311の内部に短冊状の静電容量センサー素子374が挿入されている。水位計300が設置されている場所の水位が河川の増水等により上昇し、支柱310の外側に溢れた水が到達すると、２本の静電容量センサー素子374間の静電容量が変化する。変化の量は支柱310の外側の水の高さに依存すため、２本の静電容量センサー素子374間の静電容量を測定することにより、水位計300が存在する場所の水の高さを無段階に知ることができる。静電容量センサー素子374の下端はリード線376となっている。
支柱310の内壁面に電極センサーの負極371が螺旋状に取り付けられている。屈曲型水位計300が積雪等により傾斜すると、支柱310内に設置された浸水管341の外周に螺旋状に取り付けられている電極センサーの正極347(図４−５)と接触する。両電極の接触／非接触を検出することにより、水位計300が傾斜したか／直立しているかを判別することが可能となる。電極センサーの負極371の下端はリード線372となっている。
【００７６】
図４−４に示されるように、支柱310にＬＥＤ373、静電容量センサー素子374、電極センサーの負極371が取り付けられると、支柱310の下端より、各要素のリード線372、375、376が引き出される。各要素が支柱310に取り付けられた後、内部に垂直偏波用アンテナ381、水平偏波用アンテナ382、螺旋形状アンテナ383、給電基板388等が収納されている上部カバー331(図３−７)が取り付けられる。
上部カバー331内の給電基板388から給電線333が引き出されており、上部カバー331を支柱310に取り付けると、給電線333の先端のリード線334が、ＬＥＤ373等のリード線372、375、376と同様、支柱310の下端より引き出される。
【００７７】
図４−５に示されるように、上部カバー331が取り付けられた支柱310をベース部320の中央に開けられた支柱挿入用の穴に挿入し、更に、支柱310の円柱状の内部空間に水検出ユニット349を挿入する。
水検出ユニット349は、取水ユニット340、センサーユニット350、浸水管341、外部リードスイッチ361、外部静電容量センサー362、電極センサーの正極347等から構成されている(図４−８、図４−９)。
支柱310の下端より引き出されているリード線334、372、375、376がセンサーユニット350内のセンサーユニット基板353に接続される。
【００７８】
図４−６は組立が完了した屈曲型水位計300の透視図である。
図示されていない上部カバー331内にはアンテナケース380、水平偏波用アンテナ382、垂直偏波用アンテナ381、アンテナ給電基板387、アンテナ給電線388が収納されている(図４−７)。
アンテナケース380のほぼ中央に設けられている浸水管受け386に浸水管341が挿入されており、図３−１に示されるように、上部蓋332から先端が突出する。
浸水管341の外周壁には螺旋状の電極センサーの正極347が取り付けられている。浸水管341の下部には取水ユニット340とセンサーユニット350が取り付けられている。
【００７９】
電極センサーの正極347の外側には所定の距離を隔てて螺旋状の電極センサーの負極371が存在し、電極センサーの正極347と電極センサーの負極371の接触を検知すると屈曲型水位計300が傾斜したと判断される。
電極センサーの負極371の外側には２本の棒状のＬＥＤ373と、２本の短冊状の無段階静電容量センサー素子374が配置されている。また、アンテナ給電基板387からの給電線333も電極センサーの負極371外側に配置されている。
電極センサーの正極347、電極センサーの負極371、ＬＥＤ373、無段階静電容量センサー素子374、給電線333の下端部のリード線がセンサーユニット350内のセンサーユニット基板353に接続されている。
電源ケース327の空間内に電源328が設置され、アンカー326とナット321により図示されていないベース部320と共に基礎390に固定される。
【００８０】
図４−７は上部カバー331内に収納されているアンテナ部の図である。図４−６に図示されるように、上部カバー331内にアンテナケース380があり、その外側壁面に水平偏波用アンテナ382が接着されている。支持柱389により垂直偏波用アンテナ381が支えられている。垂直偏波用アンテナ381と水平偏波用アンテナ382を併用することにより、マルチパス環境下で使用が可能となる。
アンテナケース380内の浸水管受け386の周りに、螺旋形状アンテナ383が設置されており、支持柱389にねじ384により固定されている。螺旋形状アンテナ383は。天頂方向に対しては測位用のアンテナとして動作し、周回方向に対しては、広域通信用のアンテンとして動作する。
各アンテナとアンテナ給電基板387はアンテナ給電線388を介して接続されている。アンテナ給電基板387はねじ385により上部カバー331に固定されている。
アンテナ給電線333には、耐屈曲性を高める保護チューブ335が被せられている。アンテナ給電線333の下端のリード線334はセンサーユニット350内のセンサーユニット基板353に接続される。
【００８１】
図４−８は浸水管341の内部構造を示す図である。浸水管341の内部にはリードスイッチチューブ352が挿入され、その下端はセンサーユニット350に開けられたリードスイッチチューブ受け口354に接着されている。リードスイッチチューブ352の上端は、抜け止リング364により浸水管341の中心部に位置決めされている。
リードスイッチチューブ352の中には、異なる高さに複数の内部リードスイッチ(図４−８では３個のリードスイッチ363-1、363-2、363-3)が設置されている。各内部リードスイッチの信号線はリードスイッチチューブ受け口354を通ってセンサーユニット基板353に接続されている(図４−９)。
リードスイッチチューブ352には中空円盤型のフロート部355が通されている。フロート部355はフロートケース356内にリング状のフロート磁石357を配置し、フロート蓋358をフロートケース356に接着し密封した構造である。フロート部356が通されたリードスイッチチューブ352が浸水管341の内部に挿入される。フロート部356全体の比重は水より小さく、浸水管341内に水が侵入すると、フロート部355は浸水管341内の水面の上昇に伴い、リードスイッチチューブ352の外側を上昇する。この結果、水面の高さに対応した内部リードスイッチがフロート磁石357に反応してオンとなる。
【００８２】
リードスイッチチューブ352が挿入された浸水管341の下部は、取水ユニット340の上面に開けられた取り付け穴346に通され接着等により接合され、裏蓋342が取水ユニット340の下面に接着等により密閉される。取水ユニット340の前面には取水口343が開けられており、ベース部320に開けられた取水口用の穴323を介して外部に開口している。
リードスイッチチューブ352の下端は取水口343により外部に開口し、上端を上部カバー331の上部蓋332の上方に開口した構成となっている。当該構成により、屈曲型水位計300が水没した時、取水口343から浸水管341内に外水が浸入する。また、浸水管341の上端開口から入る雨水の量と、取水口343の排水能力の差により、浸水管341内に留まる水の高さが異なる。留まる水の高さにより雨の強さを知ることが可能となる。
【００８３】
図４−９に示されるように、センサーユニット350に外部リードスイッチ361と外部静電容量センサー362が接続されている。
外部リードスイッチ361は、浸水管341の外側であり、内部リードスイッチ363-1と内部リードスイッチ363-2の中間の高さに設けられている。
外部静電容量センサー362は、外部リードスイッチ361の近傍に設置されている。正常に動作している時は、外部リードスイッチ361と外部静電容量センサー362はほぼ同時に水位の上昇を検知する。しかし、フロート部355が正常に上昇しない等の障害が発生すると、外部静電容量センサー362のみが水位の上昇を検知する。これにより、コントローラは障害をセンターに報告する、あるいは原因を特定する等の処理を行う。
また、内部リードスイッチ363-2と内部リードスイッチ363-３を有意な水位の計測手段とし、外部リードスイッチ361が水位を検出した時、各装置に駆動電力の供給を開始して活動状態とし、内部リードスイッチ363-1が水位を検出しなくなった時、駆動電力の供給を停止して待機状態とすることにより、待機電力を低減することも可能である。
【００８４】
図４−１０は、実施例３に係る屈曲型水位計の機能ブロック図であり、(ａ)は機能ブロック図、(ｂ)はセンサーの検知レベルと対応する処理の一例である。
マイクロコントローラー301はセンサーユニット基板353の処理部であり、各センサー、通信機構を制御する。
警告表示器303はＬＥＤ373に対応する。
位置測位装置302は螺旋形状アンテナ383と受信信号により屈曲型水位計300が設置されている位置の情報を特定する機能部である。
通信網通信Ｉ／Ｆ304は通信アンテナ381、382、383と当該アンテナにより通信を行う機能部である。
Vnは電池143である。
【００８５】
S1は外部リードスイッチ361に相当し、第１の検知水位、例えば100mmを検知する。
S2は内部リードスイッチ363-2に相当し、第２の検知水位、例えば200mmを検知する。
S3は内部リードスイッチ363-3に相当し、第３の検知水位、例えば300mmを検知する。
SWは内部リードスイッチ363-1に相当し、駆動電力をオンとする水位、例えば50mmを検知する。水位が50mmを越え、内部リードスイッチ363-1がオンすると、リレー306(RY1)がオンになる。この結果、マイクロコントローラー301等に電力が供給され、各センサーの監視等が開始される。
OSは外部静電容量センサー362に相当し、駆動電力の遮断を判断する水位、例えば100mmを検知する。駆動電力がオンの時、外部静電容量センサー362が水位100mmに満たないことを検知すると、リレー305(RY2)をオフにする。この結果、リレー306(RY1)がオフにされ、マイクロコントローラー301等への電力の供給が停止され、装置は休止状態になる。
【００８６】
屈曲型水位計300の処理フローの一例を示す。
Ｓ１：外部リードスイッチ361がリレー207(Ry1)のオンにする水位を検知したか否かを調べる。オン水位に達していない時は、警告表示灯をオフし、短時間(例えば１分)待機した後、Ｓ１を繰り返す。
Ｓ２：オン水位に達していた時は、リレー207(Ry1)のオンにして各ユニットに電源を供給し、警告表示灯をオンとする。
Ｓ３：各センサーの値を検査する。検出された水位が電源をオフすべき第１の規定水位より低い時は、各ユニットへの電源の供給を停止し、供給警告表示灯をオフとした後、短時間(例えは、１分)待機してＳ１を実行する。
Ｓ４：検出された水位が第１の規定水位より高い時は、検出された水位がデータをサーバーに送信すべき第２の水位に達しているか否かを判定する。達していない時はＳ３を実行する。
Ｓ５：検出された水位が第２の規定水位より高い値の時は、水位データをサーバーに送信し、短時間(例えば１分)待機した後Ｓ３を実行する。
【００８７】
屈曲型水位計300の他の処理の例を示す。当該処理はセンサーの検知が雪によるものか浸水によるものかを判別可能にするものである。
Ｓ１：外部静電容量センサー362が静電容量の変化を検知したか否かを調べる。検知していない時は、警告表示灯をオフし、短時間(例えは、１分)待機した後、Ｓ１を繰り返す。
Ｓ２：外部静電容量センサー362が静電容量の変化を検知した時は、外部リードスイッチ361はオンしているか否かを検査し、外部静電容量センサー362と外部リードスイッチ361の状態をサーバーに送信する。
Ｓ３：警告表示灯をオンし、短時間(例えば１分)待機した後Ｓ１を実行する。
Ｓ２において、屈曲型水位計300から外部リードスイッチ361は非検知状態であるとの情報がサーバー送信された時は、屈曲型水位計300の浸水管341内に水は侵入しておらず、フロート部355は浸水管341内の底部に留まっていることを意味するため、外部静電容量センサー362の検知状態は積雪によるものと判断される。
屈曲型水位計300から、外部静電容量センサー362と外部リードスイッチ361の両者が検知状態であるとの情報がサーバー送信された時は、屈曲型水位計300の浸水管341内に水が侵入し、フロート部355は浸水管341内で外部リードスイッチ361の高さまで浮上していることを意味するため、この情報は溢水を意味していると判断される。
【００８８】
屈曲型水位計300は、短時間(例えは、１分)毎に電極センサーの正極347と負極371の状態を監視し、正負両極間の導通あるいは異常電圧を検知した時は、当該情報をサーバーに送信する。当該処理により、サーバーは屈曲型水位計300が倒れた履歴を管理することが可能であり、長期間導通あるいは異常電圧を検知した時は、倒壊したと判定する事も可能である。
意図的に決まった間隔と回数で接触させ、マイクロコントローラーに指示することにより、一定期間の警告発光や、避難訓練、避難時の照明として活用する事が可能である。マイクロコントローラーより警告音を発する事も可能である。
また取水口を意図的にふさぎ、上部より意図的に水を注ぐことで緊急時の照明として使用する事も可能である。
【００８９】
屈曲型水位計300の支柱の断面は複数の凸部有する構成であり、高い剛性が確保でき、且つ屈曲が容易であり復元性が高いという特性としている。
屈曲型水位計300は、取水口のサイズを調整することにより、一定の雨量を超えたことを浸水の前兆として、起動とすることが可能である。
電極（正極）と電極（負極）は屈曲により接触することで、流木あるいは車が接触し可倒した事が検知可能である。また、正極・負極でピッチをかえたたり、巻き方向を変更することで屈曲性と確実性を両立することが可能である。
長期間接触したままの場合は、倒れていると判定する事も可能であり、意図的に決まった間隔・回数で接触させることで一定期間の警告発光や、避難訓練、避難時の照明として活用する事が可能である。マイクロコントローラーより警告音を発する事も可能である。
点検時に、上から水を入れて、取水口を塞ぐことにより動作確認が可能で、通信しないように電極式センサー操作によりメンテナンスモードとすることも可能である
取水口を意図的に塞ぎ、上から水を注ぐことで緊急時は照明として使用する事も可能である。
浸水管上部から、コンプレッサー等で空気圧をかける事で、取水口からゴミなどを排出することが可能でメンテナンスが容易となる。
同じ位置に設置された静電容量センサーとリードスイッチを用いることにより、センサーによる検知が積雪によるものか浸水によるものかの判別が可能である。
【００９０】
〔実施例４〕
図５−１から図５−１６は実施例４に係る屈曲型水位計の構成と機能要素を示す図であり、図中の符号の概要は以下のとおりである。
400:実施例４に係る屈曲型水位計である。
410:支柱であり、上端部には上部カバー440が被せられ、下端部はクリップユニット420に挿入されている。
411:支柱の凸部であり、形状が六角柱の支柱310の各稜は外に向かって突出する凸状の突出部となっている。この形状により、支柱410が屈曲容易であるが復元性が高いという性質の実現が可能となる。
412:反射シートである。
413:支柱ねじ穴であり、クリップユニット426のグリップ部427に開けられた支柱固定ねじ用穴432を介して、支柱固定ねじ533によりクリップユニット426に固定される。
414:上部カバー440を固定するねじ穴である。
416:支柱凸部411の両側に設けられた切り欠きであり、２本の切り欠きにより反射シート412、ソーラパネル417、ＬＥＤ418を保持する。
417:ソーラパネルであり、支柱凸部411の両側に設けられた切り欠き416により、支柱410の外壁面に保持される。
418:ＬＥＤであり、ソーラパネル417と同様、支柱凸部411の両側に設けられた切り欠き416により、支柱410の外壁面に保持される。
419:パネルの配線であり、ソーラパネル417とＬＥＤ418のパネルをセンサーユニット450内に設けられたセンサーユニット基板454に接続している。
【００９１】
420:ベース部であり、可倒ユニット421とグリップユニット426により構成されている。
421:可倒ユニットであり、可倒ユニット下部422と支柱410内に直立する可倒ユニット支柱部424から構成されている。可倒ユニット下部422には、グリップユニット426に設けられた可倒ユニット突起部受け428と勘合する可倒ユニット突起部425が設けられている。
423:可倒ユニット支柱部424内への水の浸入、可倒ユニット支柱部424内の水の排出を行う取水口である。
424:可倒ユニット支柱部である。支柱410内の下部中央部に直立する構造であり、支柱410が倒れた時、反発力を発生させる。ゴミ等の排出を容易にするため、可倒ユニット支柱部424の下端から可倒ユニット下部422の上端の間は傾斜面であり、下方に向けて広がる形状となっている。
425:可倒ユニットの下部に設けられた突起部である。可倒ユニット421をグリップユニット426に乗せ、回転させることにより、突起部425はグリップ部427の下部に設けられた可倒ユニット突起部受け428に入り固定される。
426:グリップユニットであり、アンカーボルト431によりコンクリート等の基礎に固定されている。グリップユニット426の周辺部には複数のグリップ部427が設けられており、それらの内側エリアに可倒ユニット421が搭載される。
427:グリップユニット426の周辺部に複数設けられたグリップ部であり、複数のグリップ部により形成される内側エリアに可倒ユニット421が搭載される。
428:グリップ部427の内側下部に設けられた可倒ユニット突起部受けである。グリップユニット426上に搭載された可倒ユニット421を回転させることにより、可倒ユニットの下部に設けられた突起部425が突起部受け428に入り、グリップユニット426の抜け落ちが防止される。
429:支柱410の底面とグリップユニット426の間に形成される取水用間隙である。
【００９２】
431:グリップユニット426の底面中央に設けられたアンカーボルトであり、グリップユニット426をコンクリート等の基礎に固定する。
432:  支柱固定ねじ用の穴である。グリップユニット426と可倒ユニット421の間に形成される空間に支柱410が挿入される。支柱固定ねじ433が支柱固定ねじ用穴432を通って支柱ねじ穴413にねじ止して、グリップユニット426とめされる。
433:支柱固定ねじであり、グリップユニット426に支柱410を固定するねじである。
440:上部カバーであり、光透過性材料で構成され支柱410の上端部に被せられる。上部カバー440の内部にはソーラ443を含む電源部が収納され、太陽光発電により駆動電力が確保される。
441:上部カバー固定ねじであり、上部カバー440と支柱410とセンサーユニット450を固定している。
442:上部カバー440の内部に収納される電源部の電源基板であり、上面にソーラ443が、下面に電池447が取り付けられている。電源基板442は電源ケーブル444と電源コネクタ凸部445により、電源基板442の下方に収納されるセンサーユニット450の電源コネクタ凹部に接続される。
443:ソーラパネルであり、光透過性の上部カバー440を通った太陽光により発電し、電池447を充電する。
444:電源基板442とセンサーユニット450内のセンサーユニット基板454を接続する電源ケーブルである。
445:電源ケーブル444の先端の電源コネクタ凸部である。
446:電源基板固定ねじであり、電源基板442を上部カバー440の内側に固定する。
447:電源基板442の下面に搭載された電池であり、電源ケーブル444を介してセンサーユニット450に駆動電力を供給する。
448:上部カバー440に開けられた上部カバー固定ねじ用の穴である。支柱410の先端内部にセンサーユニットケース
451を収納し、上部カバー440を被せると、上部カバー固定ねじ用の穴448と、支柱410の先端に開けられたねじ穴と、センサーユニットケースの側面に開けられた固定ねじ穴461の位置が一致し、上部カバー440、支柱410、センサーユニットケース451の順に上部カバー固定ねじ441によりねじ止めされる。
【００９３】
450:センサーユニットであり、屈曲型水位計400が設置されている位置の情報を取得し、水位および自身の姿勢を検出し、警告の表示、通信等を実行する。
451:センサーユニットケースであり、内部にセンサーユニット基板453、アンテナ455、超音波センサー459が収納されている。
453:センサーユニット基板であり、姿勢計454と電源コネクタ凹部458が設けられており、位置測位装置(時刻情報取得装置)、警告表示器、通信網通信Ｉ／Ｆ、広域通信網通信Ｉ／Ｆ、マイクロコントローラー等の機能手段も設けられている。
454:姿勢計であり、自身が傾斜したことを検知するものであり、倒れたことによる誤計測を防止し、倒壊したことをセンターに通知することを可能にする。
455:アンテナであり、位置測位装置、通信網通信Ｉ／Ｆ、広域通信網通信Ｉ／Ｆの送受信アンテナとなる。
458:電源コネクタ凹部であり、上部カバー440内の電源基板442からの電源ケーブル444先端の電源コネクタ凸部445が挿入される。
459:超音波センサーであり、支柱410内に浸入した外水の高さを測定するものである。
【００９４】
461:センサーユニットケース固定ねじ用穴であり、上部カバー440、支柱410、センサーユニットケース451の順に上部カバー固定ねじ441によりねじ止めされる。
462:センサーユニット基板固定ねじであり、センサーユニット基板453をセンサーユニット基板453に開けられた固定ねじ用穴463を通してセンサーユニットケース451に固定する。
463:センサーユニット基板固定ねじ用穴であり、センサーユニット基板固定ねじ462を通す穴である。
464:センサーユニット基板固定ねじ462によりセンサーユニット基板453をセンサーユニットケース451に固定するねじ受けである。
467:ソーラパネル417とＬＥＤ418のリード線を通す凹部である。
【００９５】
図５−１(ａ)は実施例４に係る屈曲型水位計400の外観図、(ｂ)は支柱410からベース部420を分離した図である。屈曲型水位計400は上部カバー440、支柱410、ベース部420から構成されている。
上部カバー440内には電源部が収納されており(図５−４)、固定ねじ441により支柱410に固定されている。
支柱410の形状は多角柱(実施例４では６角柱)であり、各稜は外に向けて突出する凸部411となっており、図１−２に関連して述べられている理由と同様の理由により、屈曲が容易であるが復元性が高いという相反する性質の実現が可能となる。凸部411の両側には切り欠き416が設けられており、反射シート412、ソーラパネル417、ＬＥＤ418が挿入される(図５−３)。
【００９６】
図５−２はベース部420の詳細図である。ベース部420は中央部の可倒ユニット421と周辺部のグリップユニット426により構成されている。
グリップユニット426はアンカーボルト431によりコンクリート等の基礎に固定される。グリップユニット426は６本のグリップ部427を有し、各グリップ部427の内側下部には可倒ユニット421の突起部425が挿入される突起部受け428が設けられている。グリップユニット426上に可倒ユニット421を乗せ回転させることにより可倒ユニットの下部に設けられた突起部425が突起部受け428に入り、グリップユニット426の抜け落ちが防止される。
【００９７】
可倒ユニット421は、中空の六角柱であり支柱410内に直立する支柱部424と、支柱部424より太い六角柱である可倒ユニット下部422とから構成されている。支柱部424の下端には取水口423が開けられており、支柱部424外との間で水の出入りが可能とされている。取水口423から可倒ユニット下部422の太い部分の間は、下方に向けて広がる形状の傾斜面となっており、ゴミ等の滞留を防止している。
可倒ユニット下部422の各面の下端には突起部425が設けられており、可倒ユニット421をグリップユニット426に乗せ、回転させることにより、突起部425はグリップ部427の下部に設けられた可倒ユニット突起部受け428に入り固定される。
【００９８】
支柱410は、ベース部420のグリップユニット426と可倒ユニット421の間に形成される隙間に挿入される。支柱410の下部に支柱ねじ穴413があけられており、支柱固定ねじ433によりグリップユニット426のねじ穴432に固定される。
外部の水の出入りは、支柱410の底面が可倒ユニット421の突起部425の上に乗ることにより形成されるグリップユニット426との間の間隙429を介して行われる。
可倒ユニット421の支柱部424は支柱410の中にあって、外圧により支柱が倒れても反発力が発生し、破損を防止することが可能となる。
【００９９】
図５−３(ａ)は支柱410の全体図であり、(ｂ)は支柱410の頭部の図である。支柱410は六角柱の形状であり、各稜は外に向けて突出する凸状の突出部411となっている。各凸状突出部411の両側に切り欠き416が設けられており、２本の切り欠き416によりシート状の反射シート412、ソーラパネル417、ＬＥＤ418を保持する(図５−３(ｂ))。
支柱410の先端部にセンサーユニット450が挿入される。センサーユニット450にはアンテナ455の他、位置情報、水位情報、自身の姿勢情報等を取得し、警告の表示、通信等の制御を実行する機能部が設けられている(図５−５)。各々二枚のソーラパネル417とＬＥＤ418が凸部411の２つの欠き416内に挿入され、上部に設けられたリード線がセンサーユニット450に接続される。シート状の部品を切り欠き416に挿入し、上端部のみを固定する構成とすることにより、支柱410が屈曲した際も、下部はスライドし破損の防止が可能となる。
【０１００】
図５−４は上部カバー440と、内部に収納されている電源部の図である。442は電源基板であり、上面にソーラパネル443、下面に電池447が保持され、ねじ446により上部カバー440に固定される。上部カバー440は光透過性材料で構成され、ソーラパネル443が透過光により発電した電気は電池447を充電する。電源基板442とセンサーユニットケース451内のセンサーユニット基板453は電源ケーブル444により接続され、電池447の電力が供給される。外周にソーラパネル417を、天頂部にソーラパネル443を配置することにより、日照方向に影響されにくい発電が可能となる。
電源部を収納した上部カバー440は支柱410の先端に被せられる。上部カバー440にはねじ穴448が開けられており、支柱410のねじ穴414、支柱410の先端に挿入されたセンサーユニットケース451のねじ穴461と共にねじ止めされる。
【０１０１】
図５−５はセンサーユニットケース450の詳細図である。センサーユニット基板453には、アンテナ455、姿勢計測装置454の他、位置測位装置(時刻情報取得装置)、警告表示器装置、通信網通信Ｉ／Ｆ、広域通信網通信Ｉ／Ｆ、マイクロコントローラー等が搭載されており、電源ケーブル444のコネクタ445と結合されるコネクタ458により電源基板部442に接続されている。
アンテナ455は通信網通信と広域通信網通信に共用される。姿勢計測装置454は屈曲型水位計400の傾斜を判別し、倒れたことによる誤計測防止、倒壊したことのセンターへの報知を可能とする。
センサーユニット基板453の下面には超音波センサー459が搭載され、支柱410内に浸入した外水の高さを測定する。支柱410の材質を樹脂とし、水と樹脂の誘電率の差により、浸水の水位の計測が可能である。
センサーユニット基板453のねじ穴463は、ねじ462によりセンサーユニットケース450のねじ受け464に固定される。センサーユニットケース450の上部には、ソーラパネル417とＬＥＤ418のリード線を通す凹部467が設けられている。
【０１０２】
屈曲型水位計400の処理フローの一例を示す。
Ｓ１：姿勢計測装置454が検知した水位計400の姿勢が正常か否かを判別する。正常ではないと判断された時は、姿勢情報をサーバーに送信し、所定時間(例えば２４時間)待機した後Ｓ１の処理を繰り返す。姿勢が正常と判断された時は、Ｓ２を実行する。
Ｓ２：超音波センサー459により水位を検出する。水位が規定水位未満の場合はＳ２の処理を繰り返す。
Ｓ３：Ｓ２の水位が規定水位以以上の時は、姿勢計測装置454により水位計400の姿勢が正常か否かを判別する。正常ではないと判断された時は、姿勢情報をサーバーに送信し、所定時間(例えば１分)待機した後Ｓ２の処理を実行する。
Ｓ４：Ｓ３で姿勢が正常と判断された時は、警告表示灯を点灯すると共に、水位データをサーバーに送信し、所定時間(例えば１分)待機した後Ｓ２の処理を実行する。
【０１０３】
屈曲型水位計400の支柱410を多角柱とし、各稜を外に向かって突出する凸部とすることにより、この突出部により支柱410は屈曲が容易であるが復元性が高いという性質の実現が可能となる。
センサーユニット基板453に姿勢計454が備えられており、倒れた際の誤計測の防止や、倒壊し際にマイクロコントローラーを介してサーバーに報知することが可能である。
ＬＥＤ418とソーラパネル417を各稜の凸部に設けられた切り欠き416に挿入し、上端のみを固定することにより、支柱が屈曲した際も、下部はスライドし、引っ張りなどによる損傷が防止できる。
外周と天頂部にソーラパネルを配置したことにより、日照方向に影響されにくい発電が可能となる。
反射シートを支柱の切り欠き416に差し入れて配置することにより、反射シートの簡単な交換が可能となる。
可倒ユニット421の支柱部424が支柱410の中に位置することにより、支柱が倒れても反発力を発生し、支柱の損傷の防止が可能である。
可倒ユニット421の支柱部424は可倒ユニット下部422に向けて広がる形状の傾斜面となっており、ゴミ等が溜まるこが防止できる。
【０１０４】
〔実施例５〕
図６−１から図６−８は実施例５に係る屈曲型水位計の構成と機能要素を示図であり、図中の符号の概要は以下のとおりである。
500:実施例５に係る屈曲型水位計である。
510:支柱であり、上端部には上部キャップ511がはめられ、下部はベース部520が取り付けられている。
511:支柱の上端を塞ぐ上部キャップであり、接着あるいは圧入により取り付ける。
512:上部キャップにテスト時に注水口となる穴である。
513:反射テープであり、外光を反射し水位計を視認可能とする。
【０１０５】
520:ベース部であり、樹脂あるいは金属等で構成され、ベースケース522を覆い、ベース部固定ねじ536によりベースプレート523にねじ止めされる。
522:ベースケースであり、ベース部ＬＥＤ566、電池547、制御基板560等が格納される。
523:ベースプレートであり、上にベースケース522を乗せ、ベース部固定ねじ536によりベース部520が固定される。
525:ベース支柱部であり、ベースケース522上に直立しており、支柱510を倒壊に対して補強する。
526:ベース支柱部の通水口であり、ベース支柱部525への水の浸入、浸入した水の排出を行う通水口となっている。
527:ケーブル受けであり、支柱510内に配置されているアンテナ、センサー、ＬＥＤ等のケーブル541を通し、制御基板560に接続するものである。
528:制御基板560のねじ部であり、アンテナ、センサー、ＬＥＤ等に対する制御機能部を搭載する制御基板560をケーブル受け527に固定するものである。
【０１０６】
531:ベースプレート用取水口であり、ベースケース522内に外水を取り込み、浸入した水を排除するものである。ベースプレート内には水路用の溝540が設けられている。
532:ボルト533用の穴である。
533:ベースプレート523を基礎570に固定するためのボルトであり、ボルト用の穴533を介して、基礎570に開けられたアンカーナット用穴571に埋設されたアンカーナット535に固着される。
534:ボルト533用のワッシャーである。
535:基礎570に開けられたアンカーナット用穴571に埋設されるアンカーナットである。
536:ベース部520をベースプレート523に固定するベース部固定ねじである。
537:ベース部固定ねじ536を受けるベース部固定用のねじ穴である。
538:ベースプレート523上にベースケース522を搭載する時、位置決めをする突起である。
539:位置決め突起538に設けられた反射体であり、水位計を視認可能にする。
【０１０７】
540:外水を取り込み、浸入した水を排除するための給排水溝である。排水を容易にするため取水口531に向けて降下する傾斜が設けてある。
541:支柱510内に配置されているアンテナ、センサー、ＬＥＤ等のケーブルであり、制御基板560に接続するため、支柱510の下に出ている。
545:ソーラパネルであり、電池547の充電に使用される。
547:電池であり、ソーラパネル545により充電される。
548:電池基板であり、ソーラパネル545と電池547を管理し、屈曲型水位計500の各部に駆動電力を供給する。
【０１０８】
550:補助支柱であり、表面にＬＥＤ551、内側静電容量センサー552、外側静電容量センサー553が設置され、支柱510内に収納される。
550-1、550-2:補助支柱を右左に分割し、それぞれで、センサー、ＬＥＤ等を配置した後、支柱510内に収納さする構成とすることも可能である。
551-1:高部ＬＥＤであり、補助支柱550の高い位置に配置され、高部静電容量センサー552-1、553-1に連動して発光される。
551-2:低部ＬＥＤであり、補助支柱550の低い位置に配置され、底部静電容量センサー552-2、553-2に連動して発光される。
552-1:高部内側静電容量センサーであり、補助支柱550の高い位置に配置され、補助支柱550内の高い位置の静電容量の変化を検知する。
552-2:低部内側静電容量センサーであり、補助支柱550の低い位置に配置され、補助支柱550内の低い位置の静電容量の変化を検知する。
553-1:高部外側静電容量センサーであり、補助支柱550の高い位置に配置され、補助支柱550の外側の高い位置の静電容量の変化を検知する。
553-2:低部外側静電容量センサーであり、補助支柱550の低い位置に配置され、補助支柱550の外側の低い位置の静電容量の変化を検知する。
センサーを内向きと外向きの双方に配置し、外向きと内向きが同時に静電容量の変化を検知した時は浸水、外向きのみが静電容量の変化を検知の時は積雪と判定する。
【０１０９】
557-1〜557-5:取り付けガイドであり、補助支柱550に接着等で固定される。センサー、ＬＥＤ、アンテナのケーブルは取り付けガイドに設けられた溝に挟んで保持される。センサー等の本体は補助支柱550に固定せず、取り付けガイドの間隔が狭い箇所に配置し、屈曲による破損を防止する。
558:補助支柱550の最下部に設置された下部ガイドである。下部ガイド558は補助支柱550に接着等で固定され、センサー等のケーブルは下部ガイドの穴に差し込み接着等で固定される。気密性を保つ為、接着やインサートによりケーブルを固定する事も可能である。
【０１１０】
560:制御基板であり、ベースケース522内に収納されている。制御基板560にはセンサー、ＬＥＤ、アンテナのケーブル541が接続され、それらを制御する機能を有している。
561:測位用垂直アンテナである。
562:広域通信用垂直アンテナである。
563:通信用垂直アンテナである。
564:広域通信用水平アンテナである。
565:通信用水平アンテナである。
566:ベース部ＬＥＤであり、警告発光の視認性を高めるためのものである。
567:ＬＥＤユニット基板でありベース部ＬＥＤ566の制御を行う。
【０１１１】
570:道路、堤防等、屈曲型水位計500が設置されるコンクリート等の基礎である。
571:基礎370に開けられた、アンカーナット用の穴である。
573:取水キャップである。注水テストを行う時、取水キャップにより取水口531を塞ぐ。
【０１１２】
図６−１は実施例５に係る屈曲型水位計500の外観図である。屈曲型水位計500は、道路、堤防等の基礎570に固定されたベースプレート523と、ベースプレート523上に搭載されたベースケース522と、固定ねじ536によりベースケース522をベースプレート523に固定するベース部520からなる基礎部と、基礎部から直立する支柱510から構成されている。
ベースケース522の上面にはソーラパネル545が設置されており、ベース部520にはソーラパネル545を露出させるための穴が開けられている。
支柱510には反射テープ513が取り付けられており、外光を反射し水位計500を視認可能としている。支柱510の先端は上部キャップ511が接着あるいは圧入により取り付ける。上部キャップ511にはテスト時の注水口となる穴512が開けられている。
【０１１３】
図６−４はベースプレート523の詳細図である。基礎570に開けられたアンカーナット用の穴571にアンカーナット535が埋設されている。アンカーナット535にワッシャー534とベースプレート523に開けられたボルト用の穴532を通してボルト533を締め付けることにより、ベースプレート523を基礎570に固定する。
ベースプレート523には端部が取水口531となる十字状の給排水溝540が設けられている。排水を容易にするため、給排水溝540には取水口531に向けて低くなる傾斜が設けてある。
ベースケース522をベースプレート523上に搭載する時の位置決のため、ベースプレート523には位置決め用の突起538が設けられている。また、位置決め突起538の外面には反射体532が取り付けられており、水位計を視認可能にしている。
ベースプレート523には、ベース部520によりベースケース522をベースプレート523上に固定する固定ねじ536用のねじ穴537が開けられている。
屈曲型水位計500に注水テストを行う時、取水キャップ573により取水口531を塞ぎ、上部キャップ511に開けられた注水口から水を注入することにより、簡易に動作確認が可能となる。また、上部よりコンプレッサーで空気を入れる事により、各注水口などのゴミを取り除くことが可能である。
【０１１４】
図６−２はベースケース522に支柱510を搭載する前の状体を示す図である。
支柱510の下端には支柱510内に配置されているアンテナ、センサー、ＬＥＤ等のケーブル541(図６−５)が出ている。
ベースケース522には、ベースケース522上に直立するベース支柱部525が設けられている。支柱510を搭載すると支柱部525は支柱510内に位置し、支柱510を倒壊から保護する機能を持っている。
ベース支柱部525の下部周囲は、支柱部510への水の浸入、浸入した水の排出を行う通水口526となっている。通水口526の周囲はケーブル受け527となっており、その上面に支柱510の下端から出ているケーブル541が接続され、下面は制御基板560(図６−３(ｅ))に接続される。また、ケーブル受け527には制御基板560をねじ止めするためのねじ受け528が設けられている。
【０１１５】
図６−３はベースケース522の図であり、(ａ)は上面図、(ｂ)は上方からの斜視図、(ｃ)前方からの透視図、(ｄ)は側面図、(ｅ)下面図である。
ベースケース522の中央にベース支柱部525が直立し、その周囲は通水口526となっている。上面には二枚のソーラパネル545が設置されており、更にその外周はケーブル受け527となっている(図６−３(ａ))。
ベースケース522の内壁面にはベース部ＬＥＤ566が配置され、ＬＥＤユニット基板567と制御基板560に接続されている。ベース部ＬＥＤ566は警告発光の視認性を高めるためのものであり、タイマー等により夜間のみの発光とすることも可能である。
ベースケース522の内部は電池547と電源基板548が収納されており、電池547はソーラパネル545により充電される。
制御基板560はねじ部528によりケーブル受け527に固定されている。制御基板560には支柱510の下端から出ているケーブル541がハンダ付け等により接続されている。制御基板560等が収納されたベースケース522の下面は下蓋が接着等により気密固定される。
【０１１６】
図６−５は、支柱510と補助支柱550の図である。補助支柱550にはセンサー、ＬＥＤ、アンテナが配置された後、支柱510の内部に挿入される。
図６−５は補助支柱550にはセンサー、ＬＥＤ、アンテナ等が配置された図であり、図６−６は補助支柱550からセンサー、ＬＥＤ、アンテナ等を分離した図である。
補助支柱550の中間位置に５本の取り付けガイド557-1〜557-5が、下部に下部ガイド558が接着等により補助支柱550に固定されている。
センサー、ＬＥＤ、アンテナのケーブルは取り付けガイドに設けられた溝により保持される。センサー等の本体は補助支柱550に固定せず、取り付けガイドの間隔が狭い箇所に配置する。
下部ガイド558も補助支柱550に接着等で固定され、センサー等のケーブルは下部ガイド558の穴に差し込み接着等で固定される。気密性を保つ為、接着やインサートによりケーブルを固定する事も可能である。
補助支柱550は、センサー、ＬＥＤ、アンテナを配置した後、支柱510内に挿入される。アンテナ等の素子とそれらの配線は、取り付けガイド557-1〜557-5の溝と、支柱510と補助支柱550間の隙間によって位置決めされるのみであり、支柱510が屈曲した場合であっても、素子と配線にかかる負荷を低くすることが可能となる。また、アンテナ等のケーブル長に余裕を持たせる、あるいは保護チューブ等を被せる等により屈曲性を高めることが可能となる。
【０１１７】
センサーには内側静電容量センサーと外側静電容量センサーがある。内側静電容量センサーは支柱510の内側の静電容量を検査し、支柱510内に水が侵入しているか否かを判別するものであり、外側静電容量センサーは支柱510の外側(外界側)の静電容量を検査し、支柱510が水没しているか否かを判別するものである。
外側と内側が同時に静電容量の変化を検知した時は浸水、外側のみが静電容量の変化を検知した時は積雪と判断される。
内側静電容量センサーと外側静電容量センサーは共に、高い位置と低い位置の２カ所に設置されており、２つのレベルの浸水あるいは積雪を検知することが可能となっている。警告用のＬＥＤも上記の２つの検知レベルに対応した２つのＬＥＤが設置されている。
【０１１８】
552-1は高部内側静電容量センサーであり、補助支柱550の高い位置に配置されている。当該センサーは補助支柱550の内側(侵入水)の高い位置の静電容量の変化を検知する。
552-2は低部内側静電容量センサーであり、補助支柱550の低い位置に配置されている。当該センサーは補助支柱550の内側(侵入水)の低い位置の静電容量の変化を検知する。
552-1と55-2が補助支柱550の内側の静電容量の変化を検知すると、外水が水位計500の対応する高さまで侵入したと判断される。
553-1は高部外側静電容量センサーであり、高部内側静電容量センサー552-1と同じ高い位置に配置されている。
553-2は低部外側静電容量センサーであり、低部内側静電容量センサー552-2と同じ低い位置に配置されている。
553-1と5593-2が補助支柱550の外側(外界側)の静電容量の変化を検知すると、水位計500が設置された場所の溢水(または積雪)が対応する高さまで達したと判断される。
551-1は高部ＬＥＤであり、補助支柱550の高い位置に配置され、高部静電容量センサー552-1、553-1に連動して発光される。
551-2は低部ＬＥＤであり、補助支柱550の低い位置に配置され、底部静電容量センサー552-2、553-2に連動して発光される。
【０１１９】
図６−７はアンテナ部561を抽出した図である。561は測位用垂直アンテナであり、天頂方向に指向性を持つ。562は広域通信用垂直アンテナ、564は広域通信用水平アンテナである。563は通信用垂直アンテナ、565は通信用水平アンテナである。通信用および広域通信用アンテナは、水平偏波と垂直偏波のアンテナを有しており、ダイバーシティ送受信に対応している。
【０１２０】
図６−８は補助支柱の第２の形態を示す図である。同図の構成は、補助支柱を半円形の左側補助支柱550-1と右側補助支柱550-2に分割し、両者それぞれに対応するセンサー、ＬＥＤ、アンテナを配置した後、両者を合わせて円形にし、支柱550内に挿入するものである。当該構成により、補助支柱へセンサー等を配置する作業労力の軽減が図れる。
【０１２１】
屈曲型水位計500の処理フローの一例を示す。
Ｓ１：外側静電容量センサーが静電容量の変化を検知したか否かを調べる。変化を検知していない時は、警告表示灯をオフし、短時間(例えば１分)待機した後、Ｓ１を繰り返す。外側静電容量センサーが静電容量の変化を検知した時は、Ｓ２を実行する。
Ｓ２：内側静電容量センサーが静電容量の変化を検知したか否かを調べる。
静電容量の変化を検知していない時は、サーバーに外側静電容量センサーのみが静電容量の変化を検知したことを送信する。この情報により、サーバーは積雪と判断する。
静電容量の変化を検知している時は、サーバーに外側と内側の両方の静電容量センサーが静電容量の変化を検知したことを送信する。この情報により、サーバーは溢水と判断する。
Ｓ３：警告表示灯を点灯し、所定時間(例えば１分)待機した後Ｓ１の処理を実行する。
【０１２２】
屈曲型水位計500では電容量センサーは内向きと外向き双方に配置し、外向きと内向きが同時に検知したときは浸水、外向きのみが検知のときは積雪と判定する事が可能である。
補助支柱のガイドに設けられた溝に、センサー、ＬＥＤ、アンテナを配置した後、支柱をかぶせる構造であり、センサー等は支柱や補助支柱に固定されることがなく、センサー等やケーブルにかかる負荷を低減できる。
ベースプレートには、取水口531に向けて傾斜する給排水溝540が設けられており、排水時にごみが溜まりにくい構造となっている。
メンテナンスの際は、ベースプレートに設けられた取水口を取水キャップで蓋をし、キャップ上部より注水することにより、少量の水で動作確認が可能である。また、上部よりコンプレッサーで空気を入れる事で、各注水口などのゴミを取り除くことが可能である。
【０１２３】
〔実施例６〕
本発明の実施例６に係るシステムの水位計は、親機として機能する複数の水位計と、各々が１つの親機と通信する複数の子機から構成されている。
図７−１に示される構成では、子機Ａ１〜子機Ａｎが１つのグループとして親機Ｚとの間で閉域通信網１を構成している。同じく、子機Ｂ１〜子機Ｂｎが１つのグループとして親機Ｚとの間で閉域通信網２を構成し、子機Ｃ１〜子機Ｃｎが１つのグループとして親機Ｙとの間で閉域通信網３を構成している。
【０１２４】
子機は閉域通信網の通信手段を持ち、観測した水位、自身の姿勢情報等を閉域通信網を介して親機に送信する。また、親機から閉域通信網を介して情報、指示等を受信し、受信した指示等を実行する。
各親機は、子機と通信する閉域通信網の通信手段を介して子機と通信すると共に、インターネット通信網あるいは公衆通信網等の広域通信網の通信手段を有し、子機から送信された情報を、広域通信網613を介して情報提供部610に送信し、情報提供部610から、警告灯の点灯等、子機への指令等を受信する。受信した子機への指令等は、対応する子機が属する閉域通信網を介して子機に送信される。指令を受けた子機は指示された処理を実行する。
【０１２５】
情報提供部610は情報配信サーバー、データ処理サーバー、データベース部等の機能部を有している。情報配信サーバーは後述する通信網611を介して携帯電話、パーソナルコンピュータ(ＰＣ)等からなる端末群612に洪水等の情報を配信する。
データベース部には親機、子機、携帯電話、ＰＣ等の位置情報、水位データと予測される状況等のデータが蓄積されている。
データ処理サーバーは各親機から送信されてきた観測データとデータベース部のデータに基づいて現況を判断し、未来の状況を予測する等の処理を行う。判断された現況及び予測結果に基づいて、各親機に、警報灯の点灯等、下位の子機が実行すべき処理を指示する。また、データ処理サーバーは端末群612内の携帯電話、ＰＣ等から、警告メッセージを送信する必要がある端末を決定し、情報配信サーバーを介して対応する端末に送信する。
【０１２６】
図７−２は、親機と子機の配置を示す図である。
子機は、河川敷等、水位の変動を直接観測可能な地点や、溢水が発生すると影響が大きい地点に設置される。
図７−２の子機Ａは河川の増水を直接観測可能な河川敷に設置されおり、子機Ｂは、田畑あるは人家等が存在し、溢水による影響が大きいと考えられる本堤防と霞堤、周囲堤、輪中堤等との中間の地点に設置されている。
親機は、河川の増水あるいは溢水に影響を受けにくい地点であり、且つ下位の各子機と通信可能な地点、図７−２では本堤防に上に設置されている。
【０１２７】
子機Ａが規定値を越える河川の増水を検知すると、警告灯を点灯する等の処理を行い、増水量等の情報を親機に送信する。
親機は子機Ａから送信された情報を情報提供部610に送信する。情報提供部610は親機から送信された子機Ａの情報と、データベース部に記憶されている情報を基に、各子機が実行すべき処理、例えば、子機Ｂが溢水が発生する可能性を報知する処理等を親機に送信する。親機は情報提供部610から送信された指示が子機Ｂに対するものであることを識別し、当該指示を子機Ｂに送信し実行させる。
また、情報提供部610は子機Ａの位置情報とデータベース部に記憶されている情報を基に、溢水が発生する可能性を報知すべき端末を決定し、情報配信サーバーを介して警告メッセージを決定された端末に送信する。
情報提供部610に、子機Ａから水位が所定の値を下回ったことを示す情報が送信された、あるいは水位が規定値を越えている情報が所定時間送信されて来ななかった時は、情報提供部610は子機Ｂの警告表示を消灯する指示を親機に送信し、警告メッセージを送信した端末に警告が解除された旨を知らせるメッセージを送信する。
【符号の説明】
【０１２８】
100:実施例１に係る屈曲型水位計
130:支柱
131:支柱突出部ある陥没
170:センサー部
171:第１静電容量センサー
172:第２静電容量センサー
173:リードスイッチ
【図１−１】
2018189507.tif 000003
【図１−２】
2018189507.tif 000004
【図１−３】
2018189507.tif 000005
【図１−４】
2018189507.tif 000006
【図２−１】
2018189507.tif 000007
【図２−２】
2018189507.tif 000008
【図２−３】
2018189507.tif 000009
【図２−４】
2018189507.tif 000010
【図２−５】
2018189507.tif 000011
【図２−６】
2018189507.tif 000012
【図２−７】
2018189507.tif 000013
【図３−１】
2018189507.tif 000014
【図３−２】
2018189507.tif 000015
【図３−３】
2018189507.tif 000016
【図３−４】
2018189507.tif 000017
【図３−５】
2018189507.tif 000018
【図３−６】
2018189507.tif 000019
【図３−７】
2018189507.tif 000020
【図４−１】
2018189507.tif 000021
【図４−２】
2018189507.tif 000022
【図４−３】
2018189507.tif 000023
【図４−４】
2018189507.tif 000024
【図４−５】
2018189507.tif 000025
【図４−６】
2018189507.tif 000026
【図４−７】
2018189507.tif 000027
【図４−８】
2018189507.tif 000028
【図４−９】
2018189507.tif 000029
【図４−１０】
2018189507.tif 000030
【図５−１】
2018189507.tif 000031
【図５−２】
2018189507.tif 000032
【図５−３】
2018189507.tif 000033
【図５−４】
2018189507.tif 000034
【図５−５】
2018189507.tif 000035
【図６−１】
2018189507.tif 000036
【図６−２】
2018189507.tif 000037
【図６−３】
2018189507.tif 000038
【図６−４】
2018189507.tif 000039
【図６−５】
2018189507.tif 000040
【図６−６】
2018189507.tif 000041
【図６−７】
2018189507.tif 000042
【図６−８】
2018189507.tif 000043
【図７−１】
2018189507.tif 000044
【図７−２】
2018189507.tif 000045
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月18日(2017.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水位の上昇を検知する水位計であって、前記水位計は基礎の上に支柱が直立する形状で屈曲可能で有る事を特徴とする水位計。
【請求項２】
請求項１記載の水位計であって、
前記水位計は異なる複数の水位を検知する検知手段を有することを特徴とする水位計。
【請求項３】
請求項２記載の水位計であって、
同じ水位を異なる向きで検知する少なくとも２つの検知手段を有し、検知結果により溢水か積雪かを識別することを特徴とする水位計。
【請求項４】
請求項２記載の水位計であって、
少なくとも１つの検知手段の検知により、電源の管理を行うことを特徴とする水位計。
【請求項５】
請求項１の水位計であって、
前記支柱の下端までの全長に渡って、表面から内部または外部に向けて突出する複数の突出部が設けられていることを特徴とする水位計。
【請求項６】
設置されている位置を測位する位置測位手段と、通信手段とをさらに備えており、
前記通信手段は、前記位置測位手段で取得された位置情報を送信すると共に、検出された水位が規定水位を超えている場合は、所定時間毎に検出された水位の情報を送信することができることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の水位計。
【請求項７】
複数の閉域通信網と、
該閉域通信網と通信網で接続されている情報処理装置と、
を備え、
前記閉域通信網の各々は、親機と、該親機に属している請求項６に記載の複数の水位計とを備え、各水位計は検出した水位の情報と、設置された地点の位置情報とを親機へ送信し、親機は受信した水位の情報および位置情報を前記情報処理装置へ送出し、該情報処理装置は受信した情報に基づいて現況を判断して未来の状況を予測し、予測結果に基づいて各親機に各水位計が警告表示を行うよう指示するようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項８】
前記情報処理装置は、予測結果に基づいて警告メッセージを送信する必要がある端末を決定し、警告メッセージを決定した端末に送信するようにしたことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記閉域通信網における水位計において規定された水位以上の水位が検出された時に、前記情報処理装置は、当該水位計が属している前記親機に、規定された水位以上の水位が検出されていない水位計において警告表示を行う指示情報を送信することを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記閉域通信網における水位計は、河川の増水を直接観測可能な河川敷に設置された第１の水位計と、溢水による影響が大きいと考えられる本堤防と霞堤、周囲堤、輪中堤等との中間の地点に設置された第２の水位計とで構成することができ、前記第１の水位計から規定水位以上の水位が検出された際に、前記情報処理装置は、前記第２の水位計において警告表示を行う指示情報を送信するするようにしたことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は、規定以上の水位あるいは積雪をあることを検知可能な水位計に関するものであり、水位計の支柱の全長に複数の突出部を設ける、あるいは、水位計の支柱の中に補助の支柱を設けることにより、剛性が高く、且つ屈曲が容易であるが復元性が高いという相反する特性を持たせたものである。
また、水位計の内部の水位を検知するセンサーと、水位計の外部の水位を検知するセンサーを設けることにより、検知した対象が河川の洪水等の溢水によるものか、積雪によるものかを識別可能とし、溢水の高さと積雪量のいずれも検出可能とするものである。
本発明の通信システムでは、複数の閉域通信網と、該閉域通信網と通信網で接続されている情報処理装置とを備え、前記閉域通信網の各々は、親機と、該親機に属している請求項６に記載の複数の水位計とを備え、各水位計は検出した水位の情報と、設置された地点の位置情報とを親機へ送信し、親機は受信した水位の情報および位置情報を前記情報処理装置へ送出し、該情報処理装置は受信した情報に基づいて現況を判断して未来の状況を予測し、予測結果に基づいて各親機に各水位計が警告表示を行うよう指示するようにしている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
水位計に剛性が高く、且つ屈曲が容易であるが復元性が高い性質を持たせることにより、流木の衝突、あるいは車両等の衝突に対する耐性を高めることを可能とした。
また、溢水と積雪の両者を識別して検出可能とするため、溢水用と積雪用の２種類の計測手段を必要とせず、一体の水位計により、センサーが反応した対象が溢水か積雪かを識別可能とした。
本発明の通信システムでは、受信した情報に基づいて現況を判断して未来の状況を予測し、予測結果に基づいて各親機に各水位計が警告表示を行うよう指示することができる。併せて、予測結果に基づいて警告メッセージを送信する必要がある端末を決定し、警告メッセージを決定した端末に送信することができる。