(57)【要約】【課題】水位が低い低水位位置からセンサが水没する水位が高い高水位位置まで精度よく水位の測定が可能な水位計測装置を提供する。【解決手段】水位計測装置２０は、マンホール蓋１０の裏面１０ａに設けられ、供給信号を所定の照射範囲Ｄで送信するとともに、水面が第一水位範囲Ａに位置する場合に水位を検出する非接触式の第一水位センサ３０と、水面が第二水位範囲Ｃに位置する場合に水位を検出するフロート式の第二水位センサ４０と、を備える。そして、フロート４２は、水位が第一水位範囲Ａに位置する場合に、第一水位センサ３０が送信する供給信号の所定の照射範囲Ｄ内に位置するよう配置され、水位計測装置２０は、水位が第一水位範囲Ａに位置する場合に、第一水位センサ３０が受信した反射信号からフロート４２の表面で反射した検出成分を除外して水面の水位を算出する水位算出部５０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンホール蓋の裏面に設けられ、供給信号を水面に向けて所定の照射範囲で送信するとともに、前記水面が所定の境界水位より低い第一水位範囲に位置する場合に前記水面で反射する前記供給信号を反射信号として受信し、受信した前記反射信号に基づき前記水面の水位を検出する非接触式の第一水位センサと、
前記マンホール蓋の裏面に設けられ、前記水面が前記所定の境界水位より高い第二水位範囲に位置する場合に前記水面に浮くフロートの位置に基づき前記水面の水位を検出するフロート式の第二水位センサと、
を備えた水位計測装置であって、
前記フロートは、少なくとも前記水面の前記水位が前記第一水位範囲に位置する場合に、前記第一水位センサが送信する前記供給信号の前記所定の照射範囲内に位置するよう配置され、
前記水位計測装置は、前記水面の前記水位が前記第一水位範囲に位置する場合に、前記第一水位センサが受信した前記反射信号から前記フロートの表面で反射した検出成分を除外して前記水面の前記水位を算出する水位算出部を備える、水位計測装置。
【請求項２】
前記境界水位は、所定の範囲を有して設定され、前記所定の範囲は、前記第一水位センサ及び前記第二水位センサがともに前記水面の前記水位の検出が可能な範囲である、請求項１に記載の水位計測装置。
【請求項３】
前記フロートは、前記水面の前記水位が前記所定の前記境界水位の少なくとも一部又は前記第一水位範囲に位置する場合に、前記第一水位センサが送信する前記供給信号の前記所定の照射範囲内に位置するよう配置され、
前記第二水位センサは、
一端側に支持点を備える軸と、前記軸の他端側に前記支持点から所定の距離だけ離間して固定される前記フロートと、を備えるとともに、前記フロートと前記第一水位センサとの間の距離である第一距離が常に一定となるよう前記軸が前記支持点を揺動可能に支持され、
前記水位算出部は、
前記水面の前記水位が前記所定の前記境界水位の前記少なくとも一部又は前記第一水位範囲に位置する場合に、前記第一水位センサが受信した前記反射信号から、前記第一距離に対応する前記フロートの前記検出成分を除外して前記水位を算出する、請求項２に記載の水位計測装置。
【請求項４】
前記フロートは、前記水面の前記水位が前記所定の前記境界水位の少なくとも一部又は前記第一水位範囲に位置する場合に、前記第一水位センサが送信する前記供給信号の前記所定の照射範囲内に位置するよう配置され、
前記水位計測装置は、
前記第二水位センサが検出した前記フロートの前記位置に基づいて前記フロートと前記第一水位センサとの間の距離である第二距離を算出する距離算出部を備え、
前記水位算出部は、
前記水面の前記水位が前記所定の前記境界水位の前記少なくとも一部又は前記第一水位範囲に位置する場合に、前記第一水位センサが受信した前記反射信号から前記距離算出部で算出した前記第二距離に対応する前記フロートの前記検出成分を除外して前記水位を算出する、請求項２に記載の水位計測装置。
【請求項５】
前記第二水位範囲は、前記第一水位センサの前記供給信号の送信及び前記反射信号の受信が不能となる前記水位の範囲であり、
前記第二水位範囲に前記水位が位置する場合に、前記第二水位センサが前記水位を検出する、請求項２−４の何れか１項に記載の水位計測装置。
【請求項６】
前記第一水位センサは、超音波センサである、請求項１−５の何れか１項に記載の水位計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水位計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、日本各地において集中豪雨が頻発している。集中豪雨時には、大量の雨水が下水道及び河川等に流れ込む。その結果、流れ込んだ雨水が下水道及び河川等から溢れ出す場合がある。溢れ出した水は、交通網の遮断、住宅への浸水等、深刻な被害をもたらす。このような背景から、国では、特に大きな被害を受けやすい地下施設における水害から住民を守り速やかな非難を確保するため、「水防法等の一部を改正する法律」（平成２９年法律第３１号）を平成２９年６月１９日に施行した。この法律では、「逃げ遅れゼロ」、「社会経済被害の最小化」を実現し、同様の被害を二度と繰り返さないことを目標としている。この目標を実現するため、各自治体では、下水道及び河川等の水位を常時監視するため、通常時における低水位から、水があふれ出す時の高水位に至るまで幅広い範囲で確実に水位の計測が可能な水位計の設置が求められている。
【０００３】
これに対し、水位計としては、従来、特許文献１に示す投げ込み式水位計が知られている。投げ込み式水位計は、センサ部を測定対象の水中の底部に投げ込み、水中底部における圧力（水圧）をセンサ部によって測定し、測定した圧力から水位を算出するものである。また、他の水位計としては、非接触式のセンサもよく知られている。非接触式のセンサとしては、超音波センサ、レーザセンサ、及び光センサ等が挙げられる。非接触式のこれらのセンサは、測定対象となる水面に向けて、供給信号である超音波，レーザ又は光を送信する。センサは、その後、水面から反射した各反射信号を受信し、送信から受信までの時間を検出する。そして、検出した時間に基づき、センサから水面までの距離を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２０６６６４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に示す投げ込み式水位計は、センサ部を水中の底部に投げ込む必要があるため、センサ部に接続される底部の深さに応じた長いケーブルが必要となる。このため、取り回しが煩わしい。また、非接触式のセンサを適用する場合では、測定対象の水位が浅すぎ、センサが水没してしまうような場合には、構造上、使用できない。
【０００６】
そこで本発明では、水位が低い低水位位置からセンサが水没する水位が高い高水位位置まで精度よく水位の測定が可能な水位計測装置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】
【０００７】
本発明の水位計測装置は、マンホール蓋の裏面に設けられ、供給信号を水面に向けて所定の照射範囲で送信するとともに、前記水面が所定の境界水位より低い第一水位範囲に位置する場合に前記水面で反射する前記供給信号を反射信号として受信し、受信した前記反射信号に基づき前記水面の水位を検出する非接触式の第一水位センサと、前記マンホール蓋の裏面に設けられ、前記水面が前記所定の境界水位より高い第二水位範囲に位置する場合に前記水面に浮くフロートの位置に基づき前記水面の水位を検出するフロート式の第二水位センサと、を備える。
【０００８】
そして、前記フロートは、少なくとも前記水面の水位が前記第一水位範囲に位置する場合に、前記第一水位センサが送信する前記供給信号の前記所定の照射範囲内に位置するよう配置され、前記水位計測装置は、前記水面の水位が前記第一水位範囲に位置する場合に、前記第一水位センサが受信した前記反射信号から前記フロートの表面で反射した検出成分を除外して前記水面の水位を算出する水位算出部を備える。
【０００９】
このように、水位が低い第一水位範囲に位置する水面の水位は非接触式の第一水位センサによって検出し、第一水位センサによる検出が困難である水位が高い第二水位範囲に位置する水面の水位は水没しても使用可能なフロート式の第二水位センサによって検出するよう構成した。そして、第一水位範囲における水位を算出する場合には、水位算出部が、第一水位センサが受信した反射信号からフロートの表面で反射した検出成分を除外して、第一水位範囲に位置する水面の水位を算出するよう構成した。
【００１０】
これにより、第一水位センサと第二水位センサとを、限られた面積のマンホール蓋の裏面に同時に設けても、第二水位センサが第一水位センサによる水位の検出動作に影響を与えることなく、第一水位範囲に位置する水面の水位が精度よく検出できる。そして、第二水位範囲に位置する水面の水位は、高水位でも使用可能なフロート式の第二水位センサによって精度よく検出できる。このように、従来技術のように長いケーブルを必要としないとともに、第一水位センサ及び第二水位センサを一つのマンホール蓋の裏面にコンパクトに同時に設けることができるので、取り回しが非常に容易になる。このため、マンホール蓋の設置現場においては、裏面に第一水位センサ及び第二水位センサが固定されたマンホール蓋をマンホール孔に嵌合させるだけで、水位計測装置の設置も完了するので、工期も著しく短縮できるとともに、メンテナンス時においても短時間で対応でき、低コスト化に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一実施形態に係る水位計測装置２０及び下水道の断面図である。
【図２】図１の水位計測装置２０を下方から見た図である。
【図３】図１の水位計測装置２０の第一水位センサが送信した送信信号及び、受信した受信信号のグラフである。
【図４】第一実施形態に係る水位計測装置２０において、水位が所定の境界水位の範囲に位置する場合における状態を説明する図である。
【図５】水位計測装置２０の作動のフローチャートである。
【図６】第二実施形態に係る水位計測装置１２０の概略構成図である。
【図７】図６の水位計測装置１２０を下方から見た図である。
【図８】図６の水位計測装置１２０の第一水位センサが送信した送信信号及び、受信した受信信号のグラフである。
【図９】第三実施形態に係る水位計測装置２２０の概略構成図である。
【図１０】図９の水位計測装置２２０を下方から見た図である。
【図１１】図９の水位計測装置２２０の第一水位センサが送信した送信信号及び、受信した受信信号のグラフである。
【図１２】変形例に係る水位計測装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜１．第一実施形態＞
（１−１．水位計測装置の構成）
第一実施形態の水位計測装置２０について、図１〜図４を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態の水位計測装置２０は、下水道１の上方に配置されるマンホール蓋１０の裏面１０ａに設けられる。水位計測装置２０は、一定時間ごとに下水の水面Ｓｆの水位Ｓｆｈを検出する。
【００１３】
水位計測装置２０は、下水道１の下面からマンホール蓋１０の裏面１０ａ（上方）までの間の範囲Ｚ内に位置する下水の水面Ｓｆの水位を検出する。図１，図２に示すように、水位計測装置２０は、第一水位センサ３０と、第二水位センサ４０と、水位算出部５０と、通信端末装置６０と、各装置に電力を供給する電源７０と、を備える。本実施形態において、電源７０は電池である。このように、水位計測装置２０は、電池によって作動するので、外部からの電源の引き込み設備が不要である。このため、水位計測装置２０をコンパクトにすることができ、取り回しが容易である。
【００１４】
第一水位センサ３０は、非接触式のセンサであり、具体的には公知の超音波センサである。第一水位センサ３０は、マンホール蓋１０の裏面１０ａに固定される（図１，図２参照）。第一水位センサ３０は、上述した範囲Ｚのうち、水面Ｓｆが、所定の境界水位の範囲Ｂ及び範囲Ｂより低い第一水位範囲Ａに位置する場合に水面Ｓｆの水位Ｓｆｈを検出可能なセンサである。なお、所定の境界水位の範囲Ｂとは、第一水位センサ３０及び後に詳述する第二水位センサ４０が共に水位の測定を可能とする範囲である。詳細については、後に述べる。
【００１５】
第一水位センサ３０は、水面Ｓｆの水位Ｓｆｈを検出する際、下水の水面Ｓｆに向けて、供給信号Ｓｓである超音波（供給信号Ｓｓ）を図略の送信部から送信（発射）する。このとき、供給信号Ｓｓは水面Ｓｆに向けて所定の照射範囲Ｄを有して送信する。具体的には、図１に示すように、第一実施形態において供給信号Ｓｓは、水面Ｓｆに対する照射軸線Ｌに対して例えば片側約３０ｄｅｇ程度（図略）の角度の範囲で照射される。
【００１６】
送信された供給信号Ｓｓ（図１中、Ｓｓ１参照）は、水面Ｓｆで反射され、反射信号Ｒｓ（図１中、Ｒｓ２参照）として第一水位センサ３０が備える図略の受信部で受信される。そして、第一水位センサ３０に内臓されたマイコンタイマーが、送信部（図略）から供給信号Ｓｓが送信されてから、受信部（図略）で反射信号Ｒｓ（Ｒｓ２）が受信されるまでの経過時間Ｔを計測する。
【００１７】
このとき、計測された経過時間Ｔは、第一水位センサ３０と水面Ｓｆとの間の距離に応じた値となる。即ち、計測された経過時間Ｔは、そのときの水位Ｓｆｈと一対一で対応する。よって、経過時間Ｔを、水位Ｓｆｈの水位信号としてデータ処理する。なお、このように超音波等の反射波を利用して、水面等の対象物までの距離を測定する技術は、広く世に知られており公知であるので、これ以上の詳細な説明については省略する。
【００１８】
検出された水位Ｓｆｈの水位信号（経過時間Ｔ）は通信端末装置６０に送信される。通信端末装置６０は、水位信号（経過時間Ｔ）を無線通信のネットワーク経由で外部の情報収集サーバに送信する。この無線通信にはＬＴＥ回線や４Ｇ回線などの携帯電話回線やＷＩＦＩなどの無線ＬＡＮ回線を用いることができる。
【００１９】
第二水位センサ４０は、フロート式のセンサである。第二水位センサ４０は、上述した範囲Ｚのうち、水面Ｓｆが、所定の境界水位の範囲Ｂ及び範囲Ｂより高い第二水位範囲Ｃに位置する場合に水面Ｓｆの水位Ｓｆｈを検出可能なセンサである。図１，図２に示すように、第二水位センサ４０は、一端側に支持点４１ａを備える軸４１と、軸４１の他端側に支持点４１ａから所定の距離ＬＡだけ離間して固定される例えば球状のフロート４２と、を備える。ただし、フロート４２の形状の限定はなく、どのような形状で形成されてもよい。
【００２０】
そして、支持点４１ａが、例えば、エンコーダである図略の角度センサを介してマンホール蓋１０の裏面１０ａに固定台４４を介して固定される。このとき、第二水位センサ４０が設けられる位置は、図２に示すように、マンホール蓋１０の径方向において、第一水位センサ３０が固定された位置の近傍である。これにより、直径が例えば、直径６０ｃｍ程度の小さなマンホール蓋にも設置可能である。このような構成により、第二水位センサ４０は、支持点４１ａを揺動中心として、フロート４２が図１における左右方向に揺動可能となる。支持点４１ａを揺動中心して揺動されるフロート４２の揺動角度Ｘｄｅｇは、図略の角度センサによって検出され、水位算出部５０に送信される。
【００２１】
また、フロート４２は、水より小さな比重を有する材料によって形成される。このため、水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが上昇し、フロート４２の下端ｄに到達すると、フロート４２には浮力が作用する。これにより、フロート４２は、支持点４１ａを中心として移動可能である周方向へ水位Ｓｆｈに応じた揺動角度Ｘｄｅｇ分だけ揺動され移動する。図略の角度センサが、このときの揺動角度Ｘｄｅｇを検出する。
【００２２】
このとき、水位Ｓｆｈ及びフロート４２の位置は、それぞれ揺動角度Ｘｄｅｇに応じた値となる。即ち、検出された各揺動角度Ｘｄｅｇは、そのときの水位Ｓｆｈ及びフロート４２の位置と一対一で対応する。よって、詳細については、後に延べるが各揺動角度Ｘｄｅｇを、そのときの水位Ｓｆｈ及びフロート４２の位置としてデータ処理する。
【００２３】
このとき、水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが下水道１の底面からフロート４２の下端ｄまでの範囲（上述の第一水位範囲Ａに相当）に位置する場合には、図１に示すように、フロート４２は、左右に揺動されず重力によって釣り下げられているだけの状態である。そして、フロート４２の表面の少なくとも一部は、第一水位センサ３０が送信する供給信号Ｓｓの所定の照射範囲Ｄ内に位置している。
【００２４】
このように、水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが第一水位範囲Ａ内にある場合においては、フロート４２は、常に重力によって釣り下げられているだけの状態であるので、第一水位センサ３０の送信部（図略）とフロート４２の表面（一部）との間の第一距離Ｌ１は、常時一定値である。このため、第一水位センサ３０は、供給信号Ｓｓ及び反射信号Ｒｓと、経過時間Ｔとの関係を示す図３のグラフに示すように、反射信号Ｒｓ内に、水位Ｓｆｈに対応する反射信号Ｒｓ２に加え、フロート４２の表面位置までの第一距離Ｌ１に対応する反射信号Ｒｓ１（検出成分に相当）を検出する。なお、上記において、第一距離Ｌ１は、図１における紙面の奥行き方向の成分を有する長さである。また、反射信号Ｒｓ１の処理については後に延べる。
【００２５】
また、水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが、上述した範囲Ｚのうち、フロート４２の下端ｄから第一水位センサ３０の図略の送信部が水没するまでの範囲、即ち所定の境界水位の範囲Ｂ内に位置する場合には、図４に示すように、フロート４２は、水位Ｓｆｈに応じた位置まで浮きあがるとともに、支持点４１ａを中心に揺動される。
【００２６】
このとき、フロート４２の表面の少なくとも一部が、第一水位センサ３０が送信する供給信号Ｓｓの所定の照射範囲Ｄ内に位置していてもよいし、位置していなくてもよい。そして、本実施形態では、水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが境界水位の範囲Ｂ内に位置している場合、水位Ｓｆｈは、第二水位センサ４０のみによって検出する。さらに、水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが、上述した範囲Ｚのうち、境界水位の範囲Ｂより高い第二水位範囲Ｃに位置する場合にも、水位Ｓｆｈは、第二水位センサ４０のみによって検出する。
【００２７】
水位算出部５０は、水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが、第一水位範囲Ａ内に位置する場合に、図３に示す第一水位センサ３０が受信した反射信号Ｒｓからフロート４２の表面で反射した表面と第一水位センサ３０との間の第一距離Ｌ１に対応する反射信号Ｒｓ２（検出成分に相当）を除外して水面Ｓｆの水位を算出する。詳細については、後に述べる。
【００２８】
上述した通信端末装置６０は、通信ネットワークを通じて情報収集サーバに接続され、水位情報の管理を可能とする。ここで集められた水位情報は、防災行政無線を用いた放送やインターネット、テレビ、ラジオなどを通じて公開されるとともに分析に用いられる。この分析により浸水の危険が予想される場合には該当地域の住民に警報が行われる。
【００２９】
（１−２．作用）
（１−２−１.水位Ｓｆｈが第一水位範囲Ａ内に位置する場合）
次に作用について図１−図５に基づき説明する。まず、下水道１内において、下水の水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが、第一水位範囲Ａ内に位置する場合について説明する（図１参照）。
【００３０】
この場合、上述したように、第一水位センサ３０が、供給信号Ｓｓ（超音波）を下水の水面Ｓｆに向けて、図略の送信部から送信（発射）する（図５，第一工程Ｓ１０）。次に、供給信号Ｓｓが送信されたのとほぼ同時に、第一水位センサ３０が備えるタイマが起動される（図５，第二工程Ｓ２０）。
【００３１】
なお、このとき、供給信号Ｓｓは水面Ｓｆに向けて所定の照射範囲Ｄを有して送信される（図１参照）。本実施形態では、第二水位センサ４０のフロート４２の少なくとも一部が供給信号Ｓｓの照射範囲Ｄ内に位置するよう配置されている。このため、供給信号Ｓｓは下水の水面Ｓｆだけでなく、フロート４２の表面にも照射される。
【００３２】
これにより、フロート４２の表面及び水面Ｓｆから反射信号Ｒｓ１，Ｒｓ２がそれぞれ第一水位センサ３０に向って反射される（図１参照）。そして、図３に示すように、第一水位センサ３０の図略の受信部が、反射信号Ｒｓ１，Ｒｓ２を順次受信する（図５，第三工程Ｓ３０）とともに、送信から受信までの経過時間Ｔ１，Ｔ２が計測される（図５，第四工程Ｓ４０）。
【００３３】
次に、水位算出部５０が、第一水位センサ３０が受信した反射信号Ｒｓからフロート４２の表面で反射した反射信号Ｒｓ１（検出成分に相当）を除外し、残った反射信号Ｒｓ２によって水面Ｓｆの水位Ｓｆｈを算出する（第五工程Ｓ５０）。具体的には、水位算出部５０は、上述したように一定である第一水位センサ３０とフロート４２の表面との間の第一距離Ｌ１に対応する反射信号Ｒｓの値Ｒｓｘ（＝Ｒｓ１）を予め有している。そこで、反射信号Ｒｓから、不要な信号である第一距離Ｌ１に対応する反射信号Ｒｓｘ（＝Ｒｓ１）を除外する。これにより、反射信号Ｒｓには、反射信号Ｒｓ２のみが残り、水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが精度よく検出できる。そして、水位Ｓｆｈ信号として反射信号Ｒｓ２に対応する経過時間Ｔ２を通信端末装置６０に送信する。
【００３４】
（１−２−２.水位Ｓｆｈが境界水位の範囲Ｂ内及び第二水位範囲Ｃ内に位置する場合）
下水の水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが、境界水位の範囲Ｂ内及び第二水位範囲Ｃ内に位置する場合（図４参照）、上述したように、水位Ｓｆｈは、第二水位センサ４０のみによって検出する。水位Ｓｆｈが境界水位の範囲Ｂ内及び第二水位範囲Ｃ内に位置すると、フロート４２は、水位Ｓｆｈに応じた位置まで浮きあがり、支持点４１ａを中心に揺動される。
【００３５】
このとき、支持点４１ａに設けられた図略の角度センサによって、第二水位センサ４０の揺動角度Ｘｄｅｇが検出される。上述したように、水位Ｓｆｈは、揺動角度Ｘｄｅｇに対して一対一の対応関係を有する。よって、揺動角度Ｘｄｅｇは、水位Ｓｆｈに変換せず、水位Ｓｆｈ信号として処理すればよい。そして、水位Ｓｆｈ信号として揺動角度Ｘｄｅｇを通信端末装置６０に送信する。
【００３６】
＜２．第二実施形態＞
次に、第二実施形態の水位計測装置１２０について、図６−図８を参照して説明する。第二実施形態の水位計測装置１２０は、第一実施形態の水位計測装置２０に対し、第一水位センサ３０が測定する水位Ｓｆｈの範囲が異なる。第一実施形態の水位計測装置２０では、水位Ｓｆｈが第一水位範囲Ａ内に位置する場合のみ、第一水位センサ３０で水位Ｓｆｈを検出した。しかし、第二実施形態の水位計測装置１２０では、水位Ｓｆｈが第一水位範囲Ａ内に位置する場合だけでなく、境界水位の範囲Ｂ内の少なくとも一部に位置している場合にも第一水位センサ３０を使用して水位Ｓｆｈを検出する。ただし、第一水位センサ３０が送信する供給信号Ｓｓの所定の照射範囲Ｄ内にフロート４２の表面が位置しない範囲については除く。
【００３７】
第二実施形態において、フロート４２の表面の少なくとも一部は、水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが境界水位の範囲Ｂ（所定の境界水位）の少なくとも一部又は第一水位範囲Ａ内に位置する場合に、第一水位センサ３０が送信する供給信号Ｓｓの所定の照射範囲Ｄ内に位置するものとする。なお、所定の照射範囲Ｄは、第一実施形態に対し、若干広い範囲を想定する。
【００３８】
また、水位計測装置１２０は、距離算出部１３０を備える。これ以外は、第一実施形態の水位計測装置２０とほぼ同じであるので、異なる点についてのみ詳細に説明し、同様の部分については説明を省略する。また、同様の構成については、同じ符号を付して説明する。
【００３９】
距離算出部１３０は、水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが境界水位の範囲Ｂ（所定の境界水位）の少なくとも一部又は第一水位範囲Ａ内に位置する場合に、図６に示すように第二水位センサ４０が検出したフロート４２の表面の位置に基づいて、フロート４２の表面と第一水位センサ３０の図略の送信部との間の距離である第二距離Ｌ２を算出する。このとき、フロート４２の位置は、上述した様に、第二水位センサ４０の支持点４１ａの位置、支持点４１ａからフロート４２までの距離ＬＡ、図略の角度センサにより検出されたフロート４２の揺動角度Ｘｄｅｇなどから算出される。なお、図６において、第二距離Ｌ２は、紙面の奥行き方向の成分も有する。
【００４０】
そして、水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが境界水位の範囲Ｂ（所定の境界水位）の少なくとも一部又は第一水位範囲Ａ内に位置する場合に、水位算出部５０が、第一水位センサ３０が受信した反射信号Ｒｓから距離算出部１３０で算出した第二距離Ｌ２に対応するフロート４２の表面で反射した反射信号Ｒｓ３（検出成分に相当）を除外して水面Ｓｆの水位Ｓｆｈを算出する（図８参照）。そして、水位Ｓｆｈ信号として反射信号Ｒｓ４に対応する経過時間Ｔ２を通信端末装置６０に送信する。なお、水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが境界水位の範囲Ｂ（所定の境界水位）の少なくとも一部以外の部分、及び第二水位範囲Ｃ内に位置する場合には、上記実施形態と同様、第二水位センサ４０のみによって、水位Ｓｆｈの検出を行なう。これにより、第一実施形態と同様の効果が期待出来る。
【００４１】
＜３．第三実施形態＞
次に、第三実施形態の水位計測装置２２０について、図９−図１１を参照して説明する。第三実施形態の水位計測装置２２０は、第二実施形態の水位計測装置１２０に対し、第二水位センサ４０の取付け位置が異なる。また、水位計測装置２２０は、距離算出部１３０を備えていない。これ以外は、第二実施形態の水位計測装置１２０と同じであるので、異なる点についてのみ詳細に説明し、同様の部分については説明を省略する。また、同様の構成については、同じ符号を付して説明する場合がある。
【００４２】
図９に示すように、水位計測装置２２０において、第二水位センサ４０は、フロート４２の表面と第一水位センサ３０の図略の送信部との間の距離である第一距離Ｌ３が常に一定となるよう軸４１が支持点４１ａを揺動可能に支持される。本実施形態においては、第二水位センサ４０は、軸４１の支持点４１ａがマンホール蓋１０の裏面１０ａに固定台１４４を介して揺動可能に支持される。このとき、支持点４１ａを支持する支持軸４３の軸線上に第一水位センサ３０の図略の送信部が存在する。これにより、フロート４２が支持軸４３を揺動中心として揺動されても、送信部（図略）とフロート４２の表面との間の第一距離Ｌ３は、常に一定となる。
【００４３】
そして、水位算出部５０が、水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが境界水位の範囲Ｂ（所定の境界水位）の少なくとも一部又は第一水位範囲Ａ内に位置する場合に、第一水位センサ３０が受信した反射信号Ｒｓから第一距離Ｌ３に対応するフロート４２の表面で反射した反射信号Ｒｓ５（検出成分に相当）を除外し、反射信号Ｒｓ６によって水位Ｓｆｈを算出する（図１１参照）。そして、水位Ｓｆｈ信号として反射信号Ｒｓ６に対応する経過時間Ｔ２を通信端末装置６０に送信する。これにより、第一，第二実施形態と同様の効果が期待出来る。
【００４４】
＜４．その他＞
なお、上記実施形態では、境界水位に範囲をもたせ範囲Ｂとして設定した。しかしこの態様には限らない。例えば、境界水位は範囲を有さず、第二水位センサ４０が水位Ｓｆｈを検出可能な最低水位Ｓｆｈ（ｍｉｎ）としても良い。これにより、境界水位より低い水位である第一水位範囲Ａ内の水位Ｓｆｈは、第一水位センサ３０によって検出する。また、境界水位より高い水位である第二水位範囲Ｃ内の水位Ｓｆｈは、第二水位センサ４０によって検出する。これにより、水位が低い低水位位置（下水道の下面）から水位が高い高水位位置（マンホール蓋１０の裏面１０ａ）まで精度よく水位の測定が可能となる。
【００４５】
また、上記実施形態では、第二水位範囲Ｃは、第一水位センサ３０の供給信号Ｓｓの送信及び反射信号Ｒｓの受信が不能となる水位Ｓｆｈの範囲であるものとした。しかし、この態様には限らない。第二水位範囲Ｃは、第一水位センサ３０の供給信号Ｓｓの送信及び反射信号Ｒｓの受信が可能な水位Ｓｆｈの範囲を含んでいても良い。この場合においても、水位Ｓｆｈが第二水位範囲Ｃに位置するときには、水位Ｓｆｈは、第二水位センサ４０のみによって検出すればよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、水位計測装置２０，１２０，２２０は、常時、下水道１内の下水の水位Ｓｆｈを一定の時間毎に測定し続けると説明したが、この態様には限らない。水位Ｓｆｈは、災害時又は雨天時にのみ測定するようにしても良い。この場合、測定の起動は、手動でおこなってもよい。また、降雨の検出器を併設し、検出器による降雨の検出に連動して水位計測装置２０，１２０，２２０が自動で起動するようにしてもよい。
【００４７】
また、上記第二実施形態の水位計測装置１２０では、第二水位センサ４０が、支持点４１ａを揺動可能に支持され、フロート４２が支持点４１ａを揺動中心に揺動されるよう構成されたが、この態様には限らない。変形例として、図１２に示すように、第二水位センサ２４０は、フロート１４２が軸１４１と一体で軸１４１の軸線方向に移動自在に設けられたセンサであってもよい。このとき、水位Ｓｆｈと連動し、固定台２４４に対して変動するフロート１４２の軸１４１の高さ方向の位置は、非接触式リニアトランスデューサ、接触式リニアポテンショメータ、リニアスケール等様々なセンサによって取得できる。これによっても、第二実施形態の水位計測装置１２０と同様の効果が期待出来る。
【００４８】
また、上記第一実施形態の水位計測装置２０では、水位Ｓｆｈが境界水位の範囲Ｂ（所定の境界水位）内に位置する場合、第二水位センサ４０が水位Ｓｆｈを検出したがこの態様には限らない。水位計測装置２０では、水位Ｓｆｈが境界水位の範囲Ｂ（所定の境界水位）内に位置する場合、第一水位センサ３０が検出した水位Ｓｆｈａ（図略）及び第二水位センサ４０が検出した水位Ｓｆｈｂ（図略）を検出し、何れか一方を選択して境界水位の範囲Ｂにおける水位とし通信端末装置６０に送信してもよい。また、水位Ｓｆｈａ及び水位Ｓｆｈｂに対し、加重平均を取る等、何らかの数的処理を施して境界水位の範囲Ｂにおける水位とし、通信端末装置６０に送信してもよい。
【００４９】
＜５．実施形態による効果＞
上記実施形態によれば、水位計測装置２０，１２０，２２０は、非接触式の第一水位センサ３０とフロート式の第二水位センサ４０と、を備える。第二水位センサ４０のフロート４２は、少なくとも水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが第一水位範囲Ａに位置する場合に、第一水位センサ３０が送信する供給信号Ｓｓの所定の照射範囲Ｄ内に位置するよう配置され、水位計測装置２０，１２０，２２０は、水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが第一水位範囲Ａに位置する場合に、第一水位センサ３０が受信した反射信号Ｒｓからフロート４２の表面で反射した検出成分Ｒｓ１を除外して水面Ｓｆの水位Ｓｆｈを算出する水位算出部５０を備える。
【００５０】
このように、水位が低い第一水位範囲Ａに位置する水面Ｓｆの水位Ｓｆｈは非接触式の第一水位センサ３０によって検出し、第一水位センサ３０による検出が困難である水位が高い第二水位範囲Ｃに位置する水面Ｓｆの水位Ｓｆｈは水没しても使用可能なフロート式の第二水位センサ４０によって検出するよう構成した。そして、第一水位範囲Ａにおける水位Ｓｆｈを算出する場合には、水位算出部５０が、第一水位センサ３０が受信した反射信号Ｒｓからフロート４２の表面で反射した検出成分Ｒｓ１，Ｒｓ３，Ｒｓ５を除外して、第一水位範囲Ａに位置する水面Ｓｆの水位Ｓｆｈを算出するよう構成した。
【００５１】
これにより、第一水位センサ３０と第二水位センサ４０とを、限られた面積のマンホール蓋１０の裏面１０ａに同時に設けても、第二水位センサ４０が第一水位センサ３０による水位Ｓｆｈの検出結果に影響を与えることなく、第一水位範囲Ａ内に位置する水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが精度よく検出できる。そして、第二水位範囲Ｃに位置する水面Ｓｆの水位Ｓｆｈは、高水位でも使用可能なフロート式の第二水位センサ４０によって精度よく検出できる。このように、従来技術のように長いケーブルを必要としないとともに、第一水位センサ３０及び第二水位センサ４０を一つのマンホール蓋１０の裏面１０ａにコンパクトに同時に設けることができるので、取り回しが非常に容易になる。このため、マンホール蓋１０の設置現場においては、裏面１０ａに第一水位センサ３０及び第二水位センサ４０が固定されたマンホール蓋１０をマンホール孔に嵌合させるだけで、水位計測装置２０，１２０，２２０の設置も完了するので、工期も著しく短縮できるとともに、メンテナンス時においても短時間で対応でき、低コスト化に大きく寄与する。
【００５２】
また、上記実施形態によれば、境界水位は、所定の範囲Ｂを有して設定され、所定の範囲Ｂは、第一水位センサ３０及び第二水位センサ４０がともに水面Ｓｆの水位Ｓｆｈの検出が可能な範囲である。これにより、水位Ｓｆｈが境界水位の範囲Ｂ内に位置する場合には、第一水位センサ３０及び第二水位センサ４０の組み合わせによって最適な水位Ｓｆｈの検出方法を採用できるので、高い精度で水位Ｓｆｈを検出しやすい。
【００５３】
また、上記第二実施形態によれば、水位計測装置１２０のフロート４２は、水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが所定の境界水位の範囲Ｂの少なくとも一部又は第一水位範囲Ａに位置する場合に、第一水位センサ３０が送信する供給信号Ｓｓの所定の照射範囲Ｄ内に位置するよう配置される。そして、水位計測装置１２０は、第二水位センサ４０が検出したフロート４２の位置に基づいてフロート４２と第一水位センサ３０との間の距離である第二距離Ｌ２を算出する距離算出部１３０を備える。
【００５４】
そして、水位算出部５０は、水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが、所定の境界水位の範囲Ｂの少なくとも一部又は第一水位範囲Ａ内に位置する場合に、第一水位センサ３０が受信した反射信号Ｒｓから距離算出部１３０で算出した第二距離Ｌ２に対応するフロート４２の検出成分Ｒｓ１を除外して水位Ｓｆｈを算出する。
【００５５】
このように、水位計測装置１２０をコンパクトなものにするため、狭い面積のマンホール蓋１０の裏面１０ａに、第一水位センサ３０及び第二水位センサ４０を接近させて設けても、第一水位センサ３０が検出した反射信号Ｒｓから、第二水位センサ４０のフロート４２に関する反射信号Ｒｓ３を、算出したフロート４２との第二距離Ｌ２に基づき正確に算出して除去し、水位Ｓｆｈの反射信号Ｒｓ４を検出するので精度の良い検出結果が得られる。
【００５６】
また、上記第三実施形態によれば、水位計測装置２２０のフロート４２では、水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが所定の境界水位の範囲Ｂの少なくとも一部又は第一水位範囲Ａに位置する場合に、第一水位センサ３０が送信する供給信号Ｓｓの所定の照射範囲Ｄ内に位置するよう配置される。そして、第二水位センサ４０は、一端側に支持点４１ａを備える軸４１と、軸４１の他端側に支持点４１ａから所定の距離ＬＡだけ離間して固定されるフロート４２と、を備えるとともに、フロート４２と第一水位センサ３０との間の距離である第一距離Ｌ３が常に一定となるよう軸４１が支持点４１ａを揺動可能に支持される。そして、水位算出部５０は、水面Ｓｆの水位Ｓｆｈが所定の境界水位の範囲Ｂの少なくとも一部又は第一水位範囲Ａに位置する場合に、第一水位センサ３０が受信した反射信号Ｒｓから、第一距離Ｌ３に対応するフロート４２の検出成分Ｒｓ５を除外して水位Ｓｆｈを算出する。
【００５７】
このように、水位計測装置２２０をコンパクトなものにするため、狭い面積のマンホール蓋１０の裏面１０ａに、第一水位センサ３０及び第二水位センサ４０を接近させて設けても、第一水位センサ３０が検出した反射信号Ｒｓから、第二水位センサ４０のフロート４２からの反射信号Ｒｓ５（検出成分）を、算出したフロート４２との第一距離Ｌ３に基づき正確に算出して除去し、水面Ｓｆの反射信号Ｒｓ６を検出するので精度の良い検出結果が得られる。
【００５８】
また、上記実施形態によれば、第二水位範囲Ｃは、第一水位センサ３０の供給信号Ｓｓの送信及び反射信号の受信が不能となる水位の範囲である。そして、第二水位範囲Ｃに水位Ｓｆｈが位置する場合に、第二水位センサ４０が水位を検出する。第二水位センサ４０は、フロート４２浮力のみによって水位Ｓｆｈを検出するので、高水位である第二水位範囲Ｃ内における水位Ｓｆｈを精度よく検出できる。
【００５９】
また、上記実施形態によれば、水位計測装置２０，１２０，２２０の第一水位センサ３０は、超音波センサである。これにより、従来技術のような長いコードを必要とすることがないため、コンパクトに構成できる。また、安価であり、水位計測装置２０，１２０，２２０の低コスト化に寄与する。
【符号の説明】
【００６０】
１０；マンホール蓋、  １０ａ；裏面、  ２０，１２０，２２０；水位計測装置、  ３０；第一水位センサ、  ４０；第二水位センサ、  ４１；軸、  ４１ａ；支持点、  ４２，１４２；フロート、  ５０；水位算出部、  １３０；距離算出部、  Ａ；第一水位範囲、  Ｂ；所定の境界水位の範囲、  Ｃ；第二水位範囲、  Ｄ；照射範囲、  Ｌ；距離、  Ｌ２；第一距離、  Ｌ３；第二距離、  Ｒｓ；反射信号、  Ｒｓ１，Ｒｓ３，Ｒｓ５；検出成分（反射信号）、  Ｓ１０；第一工程、  Ｓ２０；第二工程、  Ｓ３０；第三工程、  Ｓ４０；第四工程、  Ｓ５０；第五工程、  Ｓｆ；水面、  Ｓｆｈ；水位、  Ｓｓ；供給信号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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