(57)【要約】      （修正有）【課題】水位の測定誤差を低減しつつ、超音波の発生回数を低減する。【解決手段】送波器１１から超音波を水面に出射し、水面で反射した超音波を受波器２１で受信して水位を計測する水位計１００であって、水位を測定する際に送波器１１から超音波を出射させる発振制御部３１と、受波器２１で受信した超音波の音圧又は音の強さを測定する増幅部２２と検出部２３と強度測定部３５と、事前設定した設定値（音圧の理論値の平均）と増幅部２２と検出部２３と強度測定部３５で測定した音圧又は音の強さとを比較し、比較結果から水面までの測定値を平均化する平均化回数を決定する水面状況判定部３３とを備える。【選択図】図１
2018072280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送波器から超音波を水面に出射し、水面で反射した超音波を受波器で受信して水位を計測する水位計であって、
水位を測定する際に前記送波器から超音波を出射させる発振制御部と、
前記受波器で受信した超音波の音圧又は音の強さを測定する測定部と、
事前設定した設定値と前記測定部で測定した音圧又は音の強さとを比較し、比較結果から前記水面までの測定値を平均化する平均化回数を決定する水面状況判定部と
を備えることを特徴とする水位計。
【請求項２】
請求項１に記載の水位計であって、
前記測定部は、前記超音波の音圧を測定するものであり、
前記水面状況判定部は、事前設定した設定値と前記測定部で測定した音圧とを比較するものである
ことを特徴とする水位計。
【請求項３】
請求項２に記載の水位計であって、
前記設定値は、超音波の往復時間から伝搬距離を算出し、その伝搬距離を考慮した音圧の理論値の平均値である
ことを特徴とする水位計。
【請求項４】
請求項２に記載の水位計であって、
前記水面状況判定部は、前記設定値と前記測定部で測定した音圧との差分が大きいときに、前記平均化回数を多く設定し、該差分が小さいときに前記平均化回数を少なく設定する
ことを特徴とする水位計。
【請求項５】
請求項２に記載の水位計であって、
前記水面状況判定部は、前記設定値と前記測定部で測定した音圧との比率が大きいときに、前記平均化回数を多く設定し、該音圧が小さいときに前記平均化回数を少なく設定する
ことを特徴とする水位計。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の水位計であって、
前記音圧又は音の強さとの比較は、音圧レベル又は音の強さのレベルとの比較を含む
ことを特徴とする水位計。
【請求項７】
請求項１に記載の水位計であって、
前記測定部は、前記超音波の音の強さを測定するものであり、
前記水面状況判定部は、事前設定した設定値と前記測定部で測定した音の強さとを比較するものである
ことを特徴とする水位計。
【請求項８】
請求項７に記載の水位計であって、
前記設定値は、超音波の往復時間から伝搬距離を算出し、その伝搬距離を考慮した音圧を二乗して求めた音の強さの理論値の平均値である
ことを特徴とする水位計。
【請求項９】
太陽電池と、
前記太陽電池が出力する直流電力を蓄電手段に供給する電源装置と、
前記蓄電手段に蓄電された直流電力で駆動する請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の水位計と、
を備えることを特徴とする水位計。
【請求項１０】
送波器から超音波を水面に出射し、水面で反射した超音波を受波器で受信して水位を計測する水位計が実行する水位計測方法であって、
水位を測定する際に前記送波器から超音波を出射させる超音波発射工程と、
前記受波器で受信した超音波の音圧又は音の強さを測定する測定工程と、
事前設定した設定値と前記測定工程で測定した音圧又は音の強さとを比較し、比較結果から前記水面までの測定値を平均化する平均化回数を決定する水面状況判定工程と
を備えることを特徴とする水位計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水位計、及び水位計測方法に関し、例えば、超音波を用いた水位計、及び、該水位計を太陽電池で駆動させる水位計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川に設置されている水位計は、水門の開閉管理や防災のためのデータ取得を目的している。該水位計は、非接触で測定することができ、設置後のメンテナンスが不要な超音波式が広く採用されている。超音波式水位計は、超音波を水面に発射する送波器と、水面で反射した超音波を受波する受波器とを河川の上空に配置し、該送波器から発射した超音波が受波器まで戻ってくるまでの時間を測定する。そして、超音波式水位計は、この測定時間と超音波速度とから、送波器、及び受波器から水面までの距離（水位）を算出している。
【０００３】
例えば、特許文献１は、超音波送信器と、該超音波送信器で発信した超音波が物体で反射されたのを受信する超音波受信器と、発信から受信までの時間を計測する計時手段と、測定結果に基づいて反射物体までの距離を算出する演算手段と、を有する超音波式水位計を開示している。
なお、水位計は、太陽電池、及び蓄電池をさらに備え、該太陽電池が発電した直流電力で超音波水位計を駆動ように構成されてもいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１３９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、河川の水面は、流れや風の影響により波が立っていることが多い。このため、水位計は、単一の往復時間測定では正しい水位が得られない可能性が高い。この問題を解消するため、超音波水位計は、短い周期で数十回から数百回、超音波を発生させ、その測定水位を平均処理して、水面の波による水位変動を除去する構成を実現することが考えられる。
【０００６】
また、超音波水位計は、通常、外部から電力供給を受ける必要があるので、設置の際に、商用電源と接続する電源工事が必要となる。この電源工事には多大な費用が掛かるため、超音波水位計は、太陽光発電で駆動する電源装置をさらに備えることが適切である。太陽光発電で駆動する水位計は、太陽電池や蓄電池のサイズ、コストを抑えるため、また、日照不足でも長期間動作可能とするために、消費電力を極力抑える必要がある。
【０００７】
しかしながら、前記した超音波水位計は、水面の波による変動を除去するために測定回数（超音波出射回数）を多くしたとき、消費電力が多くなってしまう問題点を有している。このため、太陽電池で駆動させるように構成した水位計は、大容量の太陽電池や蓄電池が必要となり、サイズやコストが増大するという問題点があった。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、水位の測定誤差を低減しつつ、超音波の発生回数を低減することができる水位計、及び水位計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の一の手段は、送波器（１１）から超音波を水面に出射し、水面で反射した超音波を受波器（２１）で受信して水位を計測する水位計（１００）であって、水位を測定する際に前記送波器から超音波を出射させる発振制御部（３１）と、前記受波器で受信した超音波の音圧又は音の強さを測定する測定部（２２、２３、３５）と、事前設定した設定値と前記測定部で測定した音圧又は音の強さとを比較し、比較結果から前記水面までの測定値を平均化する平均化回数を決定する水面状況判定部（３３）とを備えることを特徴とする。なお、（  ）内の符号や文字は例示である。
【００１０】
本発明の他の手段は、送波器から超音波を水面に出射し、水面で反射した超音波を受波器で受信して水位を計測する水位計が実行する水位計測方法であって、水位を測定する際に前記送波器から超音波を出射させる超音波発射工程と、前記受波器で受信した超音波の音圧又は音の強さを測定する測定工程と、事前設定した設定値と前記測定工程で測定した音圧又は音の強さとを比較し、比較結果から前記水面までの測定値を平均化する平均化回数を決定する水面状況判定工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、水位の測定誤差を低減しつつ、超音波の発生回数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態である超音波水位計の構成図である。
【図２】本発明の実施形態である水位計測システムの構成図である。
【図３】波の有無に応じて、超音波の水面での反射を説明する説明図である。
【図４】超音波水位計の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態につき詳細に説明する。なお、各図は、実施形態を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００１４】
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態である超音波水位計の構成図である。
超音波水位計１００は、送波器１１と、発振部１２と、受波器２１と、増幅部２２と、検出部２３と、制御部３０と、揮発性記憶部４０と、不揮発性記憶部５０と、通信部６０とを備える水位計である。超音波水位計１００は、送波器１１が水面に対して超音波を発射（出射）し、水面で反射した反射波を受波器２１が受信し、制御部３０が、送受信の時間差から河川の水面の水位や水面からの高さｈ（図３）を演算するように構成されている。ここで、超音波とは、可聴音の上限周波数（およそ１６ｋＨｚ）以上の周波数の音響振動をいう（JIS  Z8106:2000）。
【００１５】
発振部１２は、制御部３０（発振制御部３１）の制御により、パルス状の高周波電力ＰＥを送波器１１に供給する。このとき、発振制御部３１は、発振を開始させる発振開始タイミングｔ１を距離測定部３４に通知する。送波器１１は、超音波を発生させる超音波振動子であり、圧電素子が代表的である。受波器２１は、超音波を受波する圧電素子やマイクロフォンであり、音圧Ｐ［Ｐａ］を電圧Ｖ１［Ｖ］に変換する。ここで、音圧Ｐは、特に指定しない限り、ある時間内の瞬時音圧の実効値であり、該瞬時音圧は、媒質中のある点で対象とする瞬間に存在する圧力から静圧を引いた値である。また、静圧は、媒質中のある点で、音波の無いときに存在する圧力である（JIS  Z8106:2000）。
【００１６】
増幅部２２は、受波器２１から入力される電圧Ｖ１を増幅し、増幅された電圧Ｖ２として検出部２３に出力する。なお、増幅部２２は、対数演算を行うアナログ演算器を備え、受波器２１が検出する音圧Ｐ［Ｐａ］を音圧レベルＬｐ［ｄＢ］に変換した信号を出力することもできる。
Ｌｐ＝１０log１０（Ｐ２／Ｐ０２）＝２０log１０（Ｐ／Ｐ０）
ここでＰ０［Ｐａ］は、基準音圧である。
【００１７】
検出部２３は、コンパレータ２３ａ、及びＡ／Ｄ変換器２３ｂを備える。コンパレータ２３ａは、増幅部２２の出力電圧が所定値以上であるか否かを判定し、超音波の受波開始タイミングｔ２を制御部３０（距離測定部３４、及び強度測定部３５）に通知する。なお、コンパレータ２３ａは、増幅部２２の出力電圧が所定値以上であったことを判定することにより、増幅部２２の出力電圧Ｖ２のノイズ成分を除去している。また、Ａ／Ｄ変換器２３ｂは、増幅部２２の出力電圧Ｖ２をＡ／Ｄ変換し、デジタルデータＶ３を制御部３０（強度測定部３５）に通知する。
【００１８】
制御部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、プログラム５５を実行することにより、発振制御部３１と、平均処理部３２と、水面状況判定部３３と、距離測定部３４と、強度測定部３５と、通信制御部３６との機能を実現する。発振制御部３１は、発振部１２をパルス的に駆動させる機能部であり、パルス状の駆動信号Ｄを発振部１２に出力する。
【００１９】
距離測定部３４は、送波器１１が超音波の発振を開始する発振開始タイミングｔ１から、水面で反射して受波器２１に戻って来る受波開始タイミングｔ２までの伝搬時間Ｔ＝（ｔ２−ｔ１）を測定する時間測定機能と、測定した伝搬時間Ｔと超音波の速度（空気中の音速）ｃ１［ｍ／ｓ］とに基づいて、送波器１１及び受波器２１から水面までの距離（高さｈ≒ｃＴ／２）を演算する距離演算機能とを有する。超音波の速度ｃ１は、図示しない気温測定部で測定した外気温をＣ[℃]とすると、
ｃ１＝３３１．４５＋０．６０７・Ｃ
で表現される。
なお、超音波の伝搬距離は、２ｈである。
【００２０】
強度測定部３５は、水面からの高さｈに配設されている受波器２１が受波した超音波の音圧Ｐ（２ｈ）や音の強さを検出部２３に測定させる測定部である。強度測定部３５は、Ａ／Ｄ変換器２３ｂからデジタルデータＶ３を受け取ると共に、検出部２３のコンパレータ２３ａから受波開始タイミングｔ２を受け取る。これにより、強度測定部３５は、受波開始タイミングｔ２以降のデジタルデータＶ３を受け付ける。
【００２１】
ところで、空間を伝搬している音圧をＰ［Ｐａ］、音波によって振動している媒質粒子（空気）の粒子速度をｕ［ｍ／ｓ］とすれば、音波の進行方向に垂直な単位面積を単位時間に通過する音のエネルギＥ［Ｗ／ｍ２］は、
Ｅ＝Ｐ・ｕ
で与えられ、この量が「音の強さ」と呼ばれる。
【００２２】
音波が平面波であれば、媒質の体積密度をρ＝１．２０５［ｋｇ／ｍ３］、空気中の音速をｃ１＝３３０［ｍ／ｓ］として、
ｕ＝Ｐ／（ρｃ１）
が成立する。したがって、音の強さＥ［Ｗ／ｍ２］は、
Ｅ＝Ｐ２／（ρｃ１）
で演算（換算）することができる。つまり、強度測定部３５は、音圧Ｐ（２ｈ）を二乗して、音の強さＥ（２ｈ）［Ｗ／ｍ２］を演算するように構成することができる。なお、音圧レベルＬｐと音の強さのレベルとは、係数のみの差異になるので、増幅部２２が音圧レベルＬｐ［ｄＢ］を出力するときには、強度測定部３５は、係数を変更するのみである。
【００２３】
平均処理部３２は、波の影響を除去するために、距離測定部３４で演算した水面までの距離（高さｈ）の平均値（平均高さＨ（図３））を演算する。そして、平均処理部３２は、基準点（図３）と送波器１１及び受波器２１との距離Ｈ０から平均高さＨを減算して、平均水位を演算する。なお、発振制御部３１、及び距離測定部３４は、１回の測定で平均化回数Ｎだけ、超音波を出射させ、伝搬距離の測定を行う。
【００２４】
水面状況判定部３３は、受波器２１が受信した超音波の音圧Ｐから水面の状況（波の高さや安定度）を判定し、平均化回数Ｎを決定する機能を持つ。例えば、水面状況判定部３３は、後記する事前設定値と測定した音圧Ｐ（２ｈ）やその平均音圧Ｐｍとの差異が大きいときには、波が高いと判定し、前記事前設定値と測定した音圧Ｐ（２ｈ）やその平均音圧Ｐｍとの差異が小さいときには、波が低いと判定する。
【００２５】
そして、水面状況判定部３３は、波が高いと判定したときは、平均化回数ＮをＮ＝Ｎ２＝３００回と多く設定し、波が低いと判定したときは、平均化回数ＮをＮ＝Ｎ１＝１０回と少なく設定する。これにより、超音波水位計１００は、平均高さＨの誤差を所定範囲に納めつつ、超音波の発生回数が少なくなるので、消費電力が低減する。なお、水面状況判定部３３は、超音波発振の駆動を制御するために、発振制御部３１に制御信号Ｃを出力する。
【００２６】
ここで、平均化回数Ｎ２は、超音波出射１回当りの音圧測定時間（例えば、２００［ｍSec］）を乗じた全測定時間が想定される波の周期よりも長い値にすることが好ましい。この想定される波の周期は、前日又は直前に測定された複数の高さｈから求めても構わない。
【００２７】
揮発性記憶部４０は、ワーキングメモリとして使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）である。不揮発性記憶部５０は、平均化回数Ｎの格納領域５１と、平均処理部３２が演算した平均水位の格納領域５２と、プログラム５５とを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）である。通信部６０は、通信制御部３６の制御により、外部の通信装置１３０（図２）と有線通信を行う。
【００２８】
図２は、本発明の第１実施形態である水位計測システムの構成図である。
水位計測システム１０００は、水位計２００と、管理装置３００とが通信可能に接続されている。水位計２００は、前記した超音波水位計１００と、太陽電池１２０と、電源装置１１０と、通信装置１３０とを備える。太陽電池１２０は、太陽エネルギを直流電力に変換する。電源装置１１０は、蓄電手段１１５を備え、太陽電池１２０が出力する直流電圧を蓄電手段１１５に蓄電する。
【００２９】
電源装置１１０は、出力電流を制御することにより太陽電池を最も効率良く発電する電圧に維持する最大電力点追従（ＭＰＰＴ：Maximum Power Point Tracking）手段１１６を有する。蓄電手段１１５は、図示しない二次電池やキャパシタで構成される。二次電池は、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池、ニカド電池、鉛蓄電池であり、キャパシタは、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタである。
【００３０】
通信装置１３０は、管理装置３００と無線通信を行う装置であり、超音波水位計１００が測定した平均水位を送信する。管理装置３００は、通信装置３１０を備え、水位計２００と通信を行い、超音波水位計１００が送信する平均水位を受信し、受信した平均水位を管理する。超音波水位計１００の消費電力が少なければ、水位計２００は、蓄電手段１１５の電圧低下が少なくなるので、日照不足でも水位測定を継続することができる。
【００３１】
図３は、波の有無に応じて、超音波の水面での反射を説明する説明図である。
図３（ａ）は、水面で波が立っていないときの説明図であり、図３（ｂ）は、水面で波が立っているときの説明図である。
図３（ａ）において、空気と水との界面（静水面）の「水位」は、予め決められた基準点からの距離をいい、送波器１１及び受波器２１と静水面との距離を高さｈとする。送波器１１は、静水面に向けて、超音波を出射すると、入射波Ｓｉは、透過波Ｓｔと反射波Ｓｒとに分割され、受波器２１は、その反射波Ｓｒを入射する。ここで、空気中の音速ｃ１は、３３０［ｍ／ｓ］であり、水中の音速ｃ２は、１５００［ｍ／ｓ］である。
【００３２】
ここで、入射角θｉと反射角θｒとは等しく、透過角θｔは、入射角θｉよりも小さい。なお、臨界角θｃは、θｃ＝sin−１（３３０／１５００）≒１３°である。
【００３３】
また、空気の固有音響インピーダンスをＺ１≒０．０００４３［１０６ｋｇ／ｍ２ｓ］とし、水の固有音響インピーダンスをＺ２≒１．５［１０６ｋｇ／ｍ２ｓ］とすると、穏やかな静水面での音圧の反射率Ｒは、
Ｒ＝（Ｚ２−Ｚ１）／（Ｚ１＋Ｚ２）≒１
で表現される。つまり、透過波Ｓｔ≒０、｜Ｓｉ｜≒｜Ｓｒ｜である。
【００３４】
また、送波器１１が発射する超音波の発射時の音圧をＰ０とし、空気の減衰定数をａとしたとき、伝搬距離ｚにおける音圧Ｐ（ｚ）は、
Ｐ（ｚ）＝Ｐ０・ｅｘｐ（−ａ・ｚ）
で表される。
したがって、水面が穏やかな場合に、受波器２１が受波する音圧の理論値Ｐｔは、送波器１１、及び受波器２１から水面までの高さをｈとしたとき、
Ｐｔ（２ｈ）＝Ｐ（２ｈ）・Ｒ
≒Ｐ０・ｅｘｐ（−ａ・２ｈ）
で表現される。但し、送波器１１、及び受波器２１は、互いに近接しており、伝搬距離ｚ≒２ｈであるとする。
【００３５】
図３（ｂ）において、水面は、波立っており、送波器１１、及び受波器２１から水面までの距離（高さｈ）が逐次変動し、その平均を平均高さＨとする。また、送波器１１、及び受波器２１と基準点との距離を基準高さＨ０とする。つまり、平均水位は、基準高さＨ０から平均高さＨを減じたものである。
【００３６】
送波器１１は、水面に向かって超音波を出射するが、その水面は曲率を有している。凸面で反射する反射波（波束）は、広範囲に拡がるように反射（拡散）し、凹面で反射する反射波（波束）は、集光するように反射後、拡散する。この拡散のため、受波器２１は、反射波の全波束を捉えることができず、音圧の理論値Ｐｔ（２ｈ）よりも小さな値の音圧Ｐ（２ｈ）で受波する。
【００３７】
（動作の説明）
図４は、超音波水位計の動作を説明するフローチャートである。
制御部３０は、まず、変数としての平均化回数ＮをＮ１＝１０回に設定する初期設定を行い（Ｓ２）、変数ｎを０に設定する（Ｓ４）。初期設定の後、送波器１１に対して、超音波発振を行わせる指示を行う（Ｓ６）。つまり、発振制御部３１は、発振部１２に対して、パルス電力を発生させる指示を行う。これにより、送波器１１から発射された超音波は、水面で反射し、反射波が受波器２１に到達する。
【００３８】
Ｓ６の処理後、距離測定部３４は、距離測定を行い、強度測定部３５は、音圧測定を行う（Ｓ８）。ここで、距離測定部３４は、発振制御部３１が送波器１１に超音波を発振させてから、コンパレータ２３ａの出力信号が到達するまでの時間、つまり、超音波の往復時間Ｔ［ｓ］を計測する。そして、距離測定部３４は、往復時間Ｔと空気中の音速ｃ１［ｍ／ｓ］とから、水面までの距離（高さ）ｈ≒ｃ１×Ｔ／２を演算する。強度測定部３５は、Ａ／Ｄ変換器２３ｂにＡ／Ｄ変換させ、その出力データから、高さｈでの超音波の音圧Ｐ（２ｈ）乃至音の強さを演算する。
【００３９】
Ｓ８の処理後、水面状況判定部３３は、音圧の理論値Ｐｔ（２ｈ）を演算する（Ｓ１０）。音圧の理論値Ｐｔ（２ｈ）は、前記したように、
Ｐｔ（２ｈ）≒Ｐ０・ｅｘｐ（−ａ・２ｈ）
である。
【００４０】
Ｓ１０の処理後、発振制御部３１は、Ｎ回発振させたか否か判定する（Ｓ１２）。つまり、発振制御部３１は、変数ｎが変数Ｎよりも小さな値であれば（ｎ＜Ｎ）、ｎの値を（ｎ＋１）に増加させて（Ｓ１４）、処理をＳ６に戻し、超音波の発振、及び測定を繰り返す。
【００４１】
また、変数ｎの値が、Ｎ１＝１０回に到達していれば（ｎ＝Ｎ１）、水面状況判定部３３は、音圧Ｐ（２ｈ）、高さｈ、及び音圧の理論値Ｐｔ（２ｈ）の平均値Ｐｔを演算する（Ｓ１６）。つまり、水面状況判定部３３は、平均音圧Ｐｍ＝ΣＰ（２ｈ）／Ｎ１、平均高さＨ＝Σｈ／Ｎ１、音圧の理論値Ｐｔ（２ｈ）の平均値Ｐｔ＝ΣＰｔ（２ｈ）／Ｎ１を演算する。
【００４２】
Ｓ１６の処理後、水面状況判定部３３は、平均音圧Ｐｍと、事前に設定された事前設定値（例えば、音圧の理論値Ｐｔ（２ｈ）の平均値Ｐｔ）との差異の大小を判定する（Ｓ１８）。具体的には、水面状況判定部３３は、平均音圧Ｐｍと音圧の理論値Ｐｔ（２ｈ）の平均値Ｐｔとの差分の大小や、平均音圧Ｐｍと音圧の理論値Ｐｔ（２ｈ）の平均値Ｐｔとの比の大小を判定する。
【００４３】
例えば、水面状況判定部３３は、理論値Ｐｔ（２ｈ）の平均値Ｐｔと平均音圧Ｐｍとの差分Ｌｄ＝（Ｐｔ−Ｐｍ）を演算し、差分Ｌｄが予め定めた閾値（例えば、前日又は直前に測定した差分Ｌｄの整数倍（２倍、３倍、５倍、・・・））よりも大きいときは、差異が大きいと判定し、差分Ｌｄが予め定めた閾値以下のときは、差異が小さいと判定する。なお、差分Ｌｄが予め定めた閾値よりも大きいときは、水面が波立っていることを意味し、差分Ｌｄが予め定めた閾値以下のときは、水面が穏やかであることを意味する。
【００４４】
あるいは、水面状況判定部３３は、音圧の理論値Ｐｔ（２ｈ）の平均値Ｐｔと平均音圧Ｐｍとの比Ｌｒ＝Ｐｍ／Ｐｔを演算し、比Ｌｒが基準値０．５よりも大きいときは、差異が小さいと判定し、基準値（０．５以下（例えば、０．２、０．３、０．５））であるときは、差異が大きいと判定する。なお、比Ｌｒが基準値よりも大きいときは、水面が穏やかであることを意味し、基準値以下であるときは、水面が波立っていることを意味する。
【００４５】
ここで、強度測定部３５が音圧レベルＬｐ（音圧の対数）を測定しているときは、水面状況判定部３３は、音圧レベルの平均値と音圧レベルの理論値の平均値との差分を演算することが好ましい。
【００４６】
差異が小さいと判定したら（Ｓ１８で差異  小）、平均処理部３２は、Ｓ１６で演算した平均水位を不揮発性記憶部５０の平均水位の領域５２（図１）に格納する（Ｓ２４）。ここで、平均水位は、基準点（図３）からの基準高さＨ０からＳ１６で演算した平均高さＨを減じたものである。Ｓ２４の処理後、制御部３０は、所定時間（例えば、３０分とか１時間）待機し（Ｓ２６）、処理をＳ２に戻し、平均化回数ＮをＮ１＝１０回に設定して、高さｈを測定する処理を繰り返す。
【００４７】
一方、差異が大きいと判定したら（Ｓ１８で差異  大）、水面状況判定部３３は、平均化回数Ｎを（Ｎ２−Ｎ１）＝３００回−１０回＝２９０回に設定し（Ｓ２０）、処理をＳ４に戻し、変数ｎを０に設定し、超音波をＮ＝（Ｎ２−Ｎ１）回、発振し、測定させる処理を繰り返す。
【００４８】
変数ｎが（Ｎ２−Ｎ１）＝２９０回になったら（Ｓ１２でｎ＝（Ｎ２−Ｎ１））、平均処理部３２は、平均水位を演算する（Ｓ２２）。この平均水位の演算は、Ｎ１個の高さｈ、及び（Ｎ２−Ｎ１）個の高さｈを平均した平均高さＨを演算し、基準点（図３）からの基準高さＨ０から平均高さＨを減じて求めている。なお、平均高さＨは、高さｈをＮ２＝３００回で平均した値である。Ｓ２２の処理後、演算された平均水位を不揮発性記憶部５０の平均水位の領域５２に格納する（Ｓ２４）。Ｓ２４の処理後、制御部３０は、所定時間（例えば、３０分とか１時間）待機し（Ｓ２６）、処理をＳ２に戻し、平均化回数ＮをＮ１＝１０回に設定して、高さｈを測定する処理を繰り返す。なお、割込み等により、測定が中断される。
【００４９】
なお、前記した基準値０．５や、平均化回数Ｎ１，Ｎ２は例示であり、平均化回数Ｎ１，Ｎ２を決定する基準値は複数設定してもよく、また、ＬｄまたはＬｒの値を使った関数で平均化回数を決定してもよい。
【００５０】
事前設定値の一例として、水面までの距離（高さｈ）に応じた超音波の減衰量を考慮した音圧の理論値を用いることができる。
【００５１】
（効果の説明）
以上説明したように、本実施形態の超音波水位計１００は、水面の状況（波高）に応じて平均化回数Ｎを決定している。つまり、超音波水位計１００は、水面が穏やかな場合に測定回数ＮをＮ１＝１０回に減らし、波が高いときに測定回数ＮをＮ２＝３００回まで増加させている。これにより、超音波水位計１００は、水位の測定誤差を低減しつつ、消費電力を下げることができる。言い換えれば、超音波水位計１００は、必要以上に測定回数（超音波発生回数）を多くすることなく、測定水位に対する波の影響を除去していることになる。
【００５２】
したがって、水位計測装置２００は、太陽電池１２０の発電容量や、蓄電手段１１５に必要な容量が減り、サイズやコストを低減することができる。また、水位計測装置２００は、日照不足での動作期間を長くすることができる。
【００５３】
（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
（１）前記実施形態の超音波水位計１００は、制御部３０内部の強度測定部３５が、Ａ／Ｄ変換器２３ｂが出力するデジタルデータＶ３を用いて、受波器２１が受波する音圧Ｐ（ｈ）を測定したが、増幅部２２、検出部２３、及び強度測定部３５を合わせた構成を音圧測定部とすることもできる。
【符号の説明】
【００５４】
１１  送波器
１２  発振部
２１  受波器
２２  増幅部
２３  検出部
２３ａ  コンパレータ
２３ｂ  Ａ／Ｄ変換器
３０  制御部
３１  発振制御部
３２  平均処理部
３３  水面状況判定部
３４  距離測定部
３５  強度測定部（測定部、音圧測定部）
３６  通信制御部
１００  超音波水位計（水位計）
１１０  電源装置
１１５  蓄電手段
１２０  太陽電池
１３０，３１０  通信装置
２００  水位計
Ｐ，Ｐｍ（２ｈ）  音圧
Ｐｍ  平均音圧
Ｐｔ（２ｈ）  音圧の理論値
Ｐｔ  音圧の理論値の平均値
Ｌｄ  差分
Ｌｒ  比
Ｎ  平均化回数
ｈ  高さ
Ｈ  平均高さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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