(57)【要約】【課題】河川等の水位を高分解能かつ高精度で計測して、計測値を遠隔地に自動送信することが可能なフロート式測位計及び測位方法を提供する。【解決手段】フロート式測位計１は、河川等の底面に立設される柱体３と、柱体３の外周面側に挿通された浮遊体１１と、計測値を外部に送信するアンテナ５と、で構成される。パイプ３の中空部３ｃには、複数の光センサー７ａ〜７ｇが設けられており、光センサーから発光した光を浮遊体１１で反射し、その反射光を光センサーで受光することによって、液面の水位レベルを測定する。【選択図】図１
2019144185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空筒状の中空部に複数の光センサーが設けられた柱体と、
前記柱体の外周面を液面とともに上下可動する浮遊体と、
を有することを特徴とするフロート式測位計。
【請求項２】
前記複数の光センサーによる各々の計測値を求める算出機能と、外部端末に算出結果を送信する送信機能と、を少なくとも有する制御部を備えることを特徴とする請求項１記載のフロート式測位計。
【請求項３】
前記算出結果は、前記各々の計測値又は前記各々の計測値に基づいて推定される測位レベルであることを特徴とする請求項１又は２記載のフロート式測位計。
【請求項４】
前記複数の光センサーは、複数列に亘って配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか記載のフロート式測位計。
【請求項５】
前記浮遊体は、異なる外径のものに取り換え可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか記載のフロート式測位計。
【請求項６】
中空筒状の中空部に複数の光センサーが設けられた柱体と、前記柱体の外周面を液面とともに上下可動する浮遊体と、を有するフロート式測位計を用い、
前記光センサーから発光した光を前記浮遊体で反射し、その反射光を前記光センサーで受光することによって、液面の水位レベルを推定することを特徴とする測位方法。
【請求項７】
前記フロート式測位計は、複数の光センサーによる各々の計測値を求める算出機能と、外部端末に算出結果を送信する送信機能と、を少なくとも有する制御部を備え、
前記算出結果を前記外部端末に送信することを特徴とする請求項６記載の測位方法。
【請求項８】
前記算出結果は、前記各々の計測値又は前記各々の計測値に基づいて推定される測位レベルであることを特徴とする請求項６又は７記載の測位方法。
【請求項９】
前記浮遊体は、異なる外径のものがあり、液面の揺動状態に応じて適切な外径の浮遊体を使用することを特徴とする請求項６から８のいずれか記載の測位方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川やマンホール、タンク等の液面の水位レベルを測位するフロート式測位計及び測位方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、河川等の水位を測定する際は、河川の底面に設置された水位計に示された目盛を人間が目視して液面レベルを把握している。例えば、特許文献１に記載の浸水量測定装置は、マンホール等の対象空間の浸水量を算出するものではあるが、表面に浸水量を示す目盛が表示された柱状の量水標と、リング状の形状で内部に量水標が挿通され、浸水の表面に浮遊してその水位を指示する支持体を備えるものである（図７（Ａ））。
【０００３】
また、特許文献２に記載のフロート式液面計測装置は、フロートガイドパイプには中空のドーナツ状をしたフロートが、タンク内に蓄えられた液体の液面上を浮遊して液面と伴に自由上下可動するように挟まっており、フロートに設けた信号送信装置で信号を送信するものである（図７（Ｂ））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８６５７０号公報
【特許文献２】特公平６−２９７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のものは、目視用であり、光学・電磁手段により水位を算出するものではなく、特許文献２に記載のものは、音波を用いており、電力供給を誘導電流により行うなど、機構が複雑である。
【０００６】
近年は、局地的・局限的に河川等の水位の大幅な変動が生じる気象現象も確認されており、水位を自動でかつ高精度で算出する必要に迫られている。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、河川等の水位を自動でかつ高精度で計測することが可能なフロート式測位計及び測位方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、以下のものを提供する。
【０００９】
（１）  中空筒状の中空部に複数の光センサーが設けられた柱体と、前記柱体の外周面を液面とともに上下可動する浮遊体と、を有することを特徴とするフロート式測位計。
【００１０】
本発明によれば、柱体に設けられた複数の光センサーと、液面とともに上下可動する浮遊体と、により、液面に位置する浮遊体を光センサーが捉えることで液面の水位レベル（測位レベル）を検出して自動的に水位を算出することができる。
【００１１】
光センサーは発光部及び受光部を備え、発光した光を浮遊体で反射して反射光を受光するタイプや、発光部のみを備え、浮遊体に受光部を備えるタイプなど種々のものがある。構成の簡素化のためには、発光部及び受光部を備えた光センサーが好適である。
【００１２】
（２）  前記複数の光センサーによる各々の計測値を求める算出機能と、外部端末に算出結果を送信する送信機能と、を少なくとも有する制御部を備えることを特徴とするフロート式測位計。
【００１３】
本発明によれば、算出機能と送信機能を実現するための制御部を備えていることから、算出結果を外部端末に送信することで、フロート式測位計が設置された場所から離れた所でも水位レベルを自動的に検知することができる。
【００１４】
（３）  前記算出結果は、前記各々の計測値又は前記各々の計測値に基づいて推定される測位レベルであることを特徴とするフロート式測位計。
【００１５】
本発明によれば、各々の計測値を算出結果として外部端末に送信することにより、各々の計測値を受信した外部端末側で測位レベルを算出することができ、また、各々の計測値に基づいて推定される測位レベルを算出結果として外部端末に送信することにより、外部端末側で即時に測位レベルを検知することができる。これらの態様は、制御部や外部端末のスペック等を考慮して適宜に定めることができる。
【００１６】
（４）  前記複数の光センサーは、複数列に亘って配置されていることを特徴とするフロート式測位計。
【００１７】
本発明によれば、複数列に亘って複数の光センサーが配置されていることから、高分解能な測位レベルの検知が可能となる。光センサー（及びその附属基板、筐体等）の大きさによって上下１列に配置し得る数に限りがあり、配置数が分解能に影響を与えることから、分解能を高くするには上下方向の異なる位置に複数の光センサーを配置することになる。
【００１８】
（５）  前記浮遊体は、異なる外径のものに取り換え可能であることを特徴とするフロート式測位計。
【００１９】
本発明によれば、浮遊体の外径を異ならせることにより、液面の揺動状態に応じて適切な外径の浮遊体を選択する。例えば、液面の揺れがないときには小さい外径の浮遊体で液面に安定して浮かせることができるが、液面の揺れが大きいときには小さい外径の浮遊体では安定しないことから、大きい外径の浮遊体の方が最適である。
【００２０】
（６）  中空筒状の中空部に複数の光センサーが設けられた柱体と、前記柱体の外周面を液面とともに上下可動する浮遊体と、を有するフロート式測位計を用い、前記光センサーから発光した光を前記浮遊体で反射し、その反射光を前記光センサーで受光することによって、液面の水位レベルを推定することを特徴とする測位方法。
【００２１】
本発明によれば、液面に位置する浮遊体を光センサーが捉えることで液面の水位レベル（測位レベル）を検出して自動的に水位レベルを推定することができる。
【００２２】
（７）  前記フロート式測位計は、複数の光センサーによる各々の計測値を求める算出機能と、外部端末に算出結果を送信する送信機能と、を少なくとも有する制御部を備え、前記算出結果を前記外部端末に送信することを特徴とする測位方法。
【００２３】
本発明によれば、算出機能と送信機能を実現するための制御部を備え、算出結果を外部端末に送信することから、フロート式測位計が設置された場所から離れた所でも水位レベルを自動的に検知することができる。
【００２４】
（８）  前記算出結果は、前記各々の計測値又は前記各々の計測値に基づいて推定される測位レベルであることを特徴とするフロート式測位計。
【００２５】
本発明によれば、各々の計測値を算出結果として外部端末に送信することにより、各々の計測値を受信した外部端末側で測位レベルを算出することができ、また、各々の計測値に基づいて推定される測位レベルを算出結果として外部端末に送信することにより、外部端末側で即時に測位レベルを検知することができる。これらの態様は、制御部や外部端末のスペック等を考慮して適宜に定めることができる。
【００２６】
（９）  前記浮遊体は、異なる外径のものがあり、液面の揺動状態に応じて適切な外径の浮遊体を使用することを特徴とする測位方法。
【００２７】
本発明によれば、液面の揺動状態に応じて適切な外径の浮遊体を選択する。液面の揺れがないときには小さい外径の浮遊体で液面に安定して浮かせることができるが、液面の揺れが大きいときには小さい外径の浮遊体では安定しないことから、大きい外径の浮遊体の方が最適である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のフロート式測位計及び測位方法は、液面の位置を示す浮遊体を光センサーが捉えることにより、河川等の水位を高分解能かつ高精度で自動的に測定することが可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係るフロート式測位計の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るフロート式測位計の部分拡大図である。
【図３】浮遊体を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るフロート式測位計のブロック図である。
【図５】光センサーの配置例を示す図であり
【図６】光センサーによる計測値をグラフ化した図である。
【図７】従来の例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００３１】
図１は、本発明の実施の形態に係るフロート式測位計１の概略構成図、図２は、フロート式測位計１のパイプ３近傍を部分的に拡大した部分拡大図である。
【００３２】
フロート式測位計１は、透明又は半透明のアクリル製・樹脂製等の中空円筒状のパイプ３で構成されており、下端部３ａは密閉状態で河川等の底面に立設される。また、パイプ３と連通して固設される制御ボックス４、上位装置等の外部機器にデータを送信する機能や外部機器からの指令やデータの受信を行う機能を備えたアンテナ５、から構成されている。さらに、パイプ３の外周面を液面とともに上下可動する浮遊体１１が挿通されている。
【００３３】
パイプ３は、上端３ｂが制御ボックス４内に嵌入されている。下端３ａから上端３ｂは中空部３ｃが形成されており、中空部３ｃには、薄口Ｌ型のセンサー取付け用アングル材６が設けられ、センサー取付け用アングル材６には複数の光センサー７ａ，７ｂ，・・・，７ｇが固設されている。図２に示すように、光センサー７ａ〜７ｇは、センサー取付け用アングル材６に所望の垂直方向の位置に固設される。
【００３４】
浮遊体１１は、中空リング状の薄板形状で、パイプ３の外周面側に挿通される。図３に示すように、浮遊体１１は、薄板部１１ａと挿通孔１１ｂとから構成され、大小異なる外径の２種類の浮遊体を図示している。挿通孔１１ｂの大きさはパイプ３の外周径に合わせて設計され、薄板部１１ａの大きさは使用する液面の揺動状態に応じて選択することができる。また、光センサーに反射式赤外線近接センサーを用いる場合、赤外線の反射量を計測する方式であることから、反射物の色で大きな影響を受ける場合がある。例えば、反射体がない場合の反射量は小さく、黒色反射体の場合の反射量は前者よりも大きく、白色反射体の場合の反射量は両者よりも大きいことから、浮遊体１１の反射面側は白色を用いた方が高精度な測定に資する。挿通孔１１ｂの周側面に反射量を高める反射材（反射テープ、反射鏡等）を取り付けてもよい。なお、光センサーとして照度センサーを用いることも可能である。
【００３５】
図４は、本発明の実施の形態に係るフロート式測位計１のブロック図であり、主に制御ボックス４に内設された制御基板８に送受信される信号やデータの回路ブロックを説明している。制御基板８は、光センサー７ａ，７ｂ，・・・，７ｇに対応して信号入力端子８ａ，８ｂ，・・・，８ｇが設けられ、光センサーと信号入力端子とは各々がケーブルで接続されている。光センサーからの計測値は、各々の信号入力端子と接続されたマルチプレクサ９に入力され、各光センサーから得られる信号を制御回路１０に送信する。マルチプレクサ９を搭載する場合、光センサー７ａ，７ｂ，・・・，７ｇに搭載された各赤外線受光センサーで捕捉した赤外線照度データと、各周囲照度センサーで捕捉した赤外線照度データとの送受信の切り替えを簡易に行うことができる。制御回路１０は、各センサー基板からの信号を受信して計測値を求め、その計測値を記憶する記憶部として機能し、必要に応じて外部の上位装置等にアンテナ５を介して送信する送信部として機能する。なお、制御ボックス４には、制御基板８に電力を供給して光センサーや制御回路１０等を駆動するバッテリーも備わっている。
【００３６】
図５は、光センサーの配置例を示す図であり、薄口Ｌ型のセンサー取付け用アングル材６の２側面に光センサー７ａ，７ｂ，・・・，７ｇ及び７ａ’，７ｂ’，・・・，７ｇ’が上下の縦方向の位置を互いに変えて多数設けられている。これにより、光センサー７ａ〜７ｇでは捕捉することができない浮遊体１１の位置を、その間に設けられている光センサー７ａ’〜７ｇ’で捕捉することができることから、複数の光センサーを複数列に亘って配置することにより、測位レベルの分解性能を高めることができる。
【００３７】
このように、例えば、△型のセンサー取付け用アングル材（不図示）を用いて３側面に３列に亘って光センサーを固設したり、□型のセンサー取付け用アングル材（不図示）を用いて４側面に４列に亘って光センサーを固設したりすることができる。
【００３８】
図６は、光センサーによる計測値をグラフ化したものであり、例えば、光センサー７ａ，７ｂ，・・・，７ｇが図中横軸の有効センサ番号０，１，・・・，７にそれぞれ対応する。図６によれば、計測値２８２が最も大きく、他は小さいことから、計測値２８２を指標する光センサーに浮遊体１１が位置しており、この光センサーの位置が液面の水位レベルであると推定することができる。水深量の算出は、この光センサーが設置された水深からの距離によって行うことができる。なお、最大の計測値２８２を基準として、計測値９８，９６，８０を示す光センサーは水中に、計測値１６８，１７６，１５６，１９７を示す光センサーは水上に位置していることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係るフロート式測位計は、高分解能かつ高精度で水位を計測して自動送信することができ、遠隔地にいても水位レベルを把握して水位の監視を行なえるものとして有用である。
【符号の説明】
【００４０】
１  フロート式測位計
２  柱体
３  パイプ（柱体）（３ａ：下端，３ｂ：上端，３ｃ：中空部）
４  制御ボックス
５  アンテナ
６  センサー取付け用アングル材
７ａ，７ｂ，・・・，７ｇ  光センサー
８  制御基板
９  マルチプレクサ
１０  制御回路
１１  浮遊体
【図１】
2019144185.tif 000003
【図２】
2019144185.tif 000004
【図３】
2019144185.tif 000005
【図４】
2019144185.tif 000006
【図５】
2019144185.tif 000007
【図６】
2019144185.tif 000008
【図７】
2019144185.tif 000009