(57)【要約】【課題】刻々の雪片の個数及び雪片の大きさを示す相当粒径の要素を含んで降雪深強度を計測することができ、降雪深強度の計測精度や計測の信頼性を向上することができ、かつ、降雪深強度の演算を高速処理することができ、降雪深強度を迅速に演算表示することができ、計測の信頼性を向上することができる。【解決手段】刻々落下する雪片Ｓ・・を粒径別配列表Ｑの相当粒径区分Ｇ１・・Ｇｎに振り分けると共に振り分けられた雪片の個数Ｎ１〜ｎを相当粒径区分別に計数する相当粒径区分別計数手段４と、相当粒径区分毎の相当球体積値Ｖ１〜ｎを演算すると共に相当粒径区分毎の相当球体積値の総和値ＶＴを演算する総和値演算手段５と、総和値を計測領域Ｍａの幅Ｂと長さＬとを乗算した捕捉面積Ｇａ及び計測時間Ｔで除算して降雪深強度ＨＤを演算計測する降雪深演算計測手段６とを備えてなる。【選択図】図３
2017044535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行光束からなる所定の幅、長さ及び厚さの光薄膜状の計測領域を形成し、該計測領域を刻々落下する降雪の雪片による投光量に対する減光量を検出し、該雪片による減光量に基づいて単位時間当たりの降雪深を表す降雪深強度を演算計測するに際し、上記雪片を相当粒径の大きさの球体と仮定し、該雪片の相当粒径を複数の相当粒径区分に配列した粒径別配列表を作成し、該刻々落下する雪片を該粒径別配列表の相当粒径区分に振り分けると共に該相当粒径区分に振り分けられた雪片の個数を相当粒径区分別に計数し、該雪片の相当粒径及び振り分けられた雪片の個数から該相当粒径区分毎の相当球体積値を演算すると共に該相当粒径区分毎の相当球体積値の総和値を演算し、該総和値を上記計測領域の上記幅と長さとを乗算した捕捉面積及び計測時間で除算して上記降雪深強度を演算計測することを特徴とする降雪深強度計測方法。
【請求項２】
平行光束からなる所定の幅、長さ及び厚さの光薄膜状の計測領域を形成し、該計測領域を刻々落下する降雪の雪片による投光量に対する減光量を検出する雪片検出手段と、該雪片による減光量に基づいて単位時間当たりの降雪深を表す降雪深強度を演算計測する演算計測手段とを備えてなり、上記演算計測手段に上記雪片を相当粒径の大きさの球体と仮定し、該雪片の相当粒径を複数の相当粒径区分に配列した粒径別配列表を記憶する表記憶手段と、該刻々落下する雪片を該粒径別配列表の相当粒径区分に振り分けると共に該相当粒径区分に振り分けられた雪片の個数を相当粒径区分別に計数する相当粒径区分別計数手段と、該雪片の相当粒径及び振り分けられた雪片の個数から該相当粒径区分毎の相当球体積値を演算すると共に該相当粒径区分毎の相当球体積値の総和値を演算する総和値演算手段と、該総和値を上記計測領域の上記幅と長さとを乗算した捕捉面積及び計測時間で除算して上記降雪深強度を演算計測する降雪深演算計測手段とを備えてなることを特徴とする降雪深強度計測装置。
【請求項３】
上記計測領域付近の外気温度を検出する温度計測手段を設け、該温度計測手段に基づいて外気温度が一定温度以上の場合に雨滴と判別する雨雪判別手段を設けてなることを特徴とする請求項２記載の降雪深強度計測装置。
【請求項４】
上記雪片検出手段に結露及び着雪を防止するためのヒーターを配置してなることを特徴とする請求項２又は３記載の降雪深強度計測装置。
【請求項５】
上記演算計測手段にＧＰＳからの時刻情報を取得して上記計測時間を定めるための時刻情報取得手段を備えてなることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の降雪深強度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えば道路の路面上の単位時間当たりの降雪深を表す降雪深強度を計測する降雪深強度計測方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の降雪深強度計測方法及びその装置として、平行光束からなる所定の幅、長さ及び厚さの光薄膜状の計測領域を形成し、計測領域を刻々落下する降雪の雪片による投光量に対する減光量を検出する雪片検出手段と、該雪片による減光量に基づいて単位時間当たりの降雪深を表す降雪深強度を演算計測する演算計測手段とを備えてなる構造のものが提案されている。
【０００３】
ここに、上記降雪深［ｃｍ］は、積雪が無い零基準点から積雪表面までの鉛直高さをいう積雪深とは異なり、新積雪深とも呼ばれ、一定時間内に新たに降った雪の深さのことをいい、すなわち、時刻ｔの降雪深＝ＨＦtとは、時刻ｔの積雪深＝ＨＳt、時刻ｔより一定時間前、例えば１０分前の積雪深＝ＨＳ０とすると、ＨＦt＝ＨＳt−ＨＳ0（但し、ＨＦt≦０の場合、ＨＦt＝０とする。）となり、積雪深に比べ、雪の降り方の強さを降雪情報として分かり易く表現することができる。
【０００４】
この単位時間当たりの降雪深を表す降雪深強度ＨＤの表し方としては、計測時間が１０分、１時間、６時間、２４時間、三ヶ月間（冬期間）の場合、それぞれ、降雪深強度［ｃｍ／１０分間］、降雪深強度［ｃｍ／１時間］、降雪深強度［ｃｍ／６時間］、降雪深強度［ｃｍ／２４時間］、降雪深強度［ｃｍ／三ヶ月間］などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平７−４３４２７号公報
【特許文献２】特許第４７０１２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記従来構造の場合、計測領域を刻々落下する降雪の雪片を投光量に対する減光量を検出することにより計測領域を通過する雪片の個数を計数し、雪片の計数値から換算係数を用いて、単位時間当たりの降雪深を表す降雪深強度を演算計測することになり、この雪片の計数値を降雪深に換算するための換算係数は降雪地域により相違することがあり、この換算係数が地域により相違する原因としては、各地域により雪質や温度、その他の気象条件等が異なることに依るものであると考えられ、さらに、刻々の雪片の計数値のみから降雪深強度を演算計測するため、雪片の球体積の演算に当たり、個別の雪片の大きさを示す雪片粒径の要素は考慮しておらず、このため、降雪深強度の計測精度や計測の信頼性を低下させることになりかねないという不都合を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はこれらの不都合を解決することを目的とするもので、本発明のうちで、請求項１記載の方法の発明は、平行光束からなる所定の幅、長さ及び厚さの光薄膜状の計測領域を形成し、該計測領域を刻々落下する降雪の雪片による投光量に対する減光量を検出し、該雪片による減光量に基づいて単位時間当たりの降雪深を表す降雪深強度を演算計測するに際し、上記雪片を相当粒径の大きさの球体と仮定し、該雪片の相当粒径を複数の相当粒径区分に配列した粒径別配列表を作成し、該刻々落下する雪片を該粒径別配列表の相当粒径区分に振り分けると共に該相当粒径区分に振り分けられた雪片の個数を相当粒径区分別に計数し、該雪片の相当粒径及び振り分けられた雪片の個数から該相当粒径区分毎の相当球体積値を演算すると共に該相当粒径区分毎の相当球体積値の総和値を演算し、該総和値を上記計測領域の上記幅と長さとを乗算した捕捉面積及び計測時間で除算して上記降雪深強度を演算計測することを特徴とする降雪深強度計測方法にある。
【０００８】
又、請求項２記載の装置の発明は、平行光束からなる所定の幅、長さ及び厚さの光薄膜状の計測領域を形成し、該計測領域を刻々落下する降雪の雪片による投光量に対する減光量を検出する雪片検出手段と、該雪片による減光量に基づいて単位時間当たりの降雪深を表す降雪深強度を演算計測する演算計測手段とを備えてなり、上記演算計測手段に上記雪片を相当粒径の大きさの球体と仮定し、該雪片の相当粒径を複数の相当粒径区分に配列した粒径別配列表を記憶する表記憶手段と、該刻々落下する雪片を該粒径別配列表の相当粒径区分に振り分けると共に該相当粒径区分に振り分けられた雪片の個数を相当粒径区分別に計数する相当粒径区分別計数手段と、該雪片の相当粒径及び振り分けられた雪片の個数から該相当粒径区分毎の相当球体積値を演算すると共に該相当粒径区分毎の相当球体積値の総和値を演算する総和値演算手段と、該総和値を上記計測領域の上記幅と長さとを乗算した捕捉面積及び計測時間で除算して上記降雪深強度を演算計測する降雪深演算計測手段とを備えてなることを特徴とする降雪深強度計測装置にある。
【０００９】
又、請求項３記載の装置の発明は、上記計測領域付近の外気温度を検出する温度計測手段を設け、該温度計測手段に基づいて外気温度が一定温度以上の場合に雨滴と判別する雨雪判別手段を設けてなることを特徴とするものであり、又、請求項４記載の装置の発明は、上記雪片検出手段に結露及び着雪を防止するためのヒーターを配置してなることを特徴とするものであり、又、請求項５記載の装置の発明は、上記演算計測手段にＧＰＳからの時刻情報を取得して上記計測時間を定めるための時刻情報取得手段を備えてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は上述の如く、請求項１又は２記載の発明にあっては、刻々の雪片の個数及び雪片の大きさを示す相当粒径の要素を含んで降雪深強度を計測することができ、降雪深強度の計測精度や計測の信頼性を向上することができ、かつ、相当粒径区分別計数手段により刻々落下する雪片を粒径別配列表の相当粒径区分に振り分け格納すると共に相当粒径区分に振り分けられた雪片の個数を相当粒径区分別に計数し、総和値演算手段により雪片の相当粒径及び振り分けられた雪片の個数から相当粒径区分毎の相当球体積値を演算すると共に相当粒径区分毎の相当球体積値の総和値を演算し、降雪深演算計測手段により総和値を上記計測領域の上記幅と長さとを乗算した捕捉面積及び計測時間で除算して上記降雪深強度を演算計測することになるから、降雪深強度の演算を高速処理することができ、降雪深強度を迅速に演算表示することができ、計測の信頼性を向上することができる。
【００１１】
又、請求項３記載の発明にあっては、上記計測領域付近の外気温度を検出する温度計測手段を設け、温度計測手段に基づいて外気温度が一定温度以上の場合に雨滴と判別する雨雪判別手段を設けてなるから、雨滴による誤検出を防ぐことができ、降雪深強度の計測精度を高めることができ、又、請求項４記載の発明にあっては、上記雪片検出手段に結露及び着雪を防止するためのヒーターを配置してなるから、雪片検出を確実に行うことができ、又、請求項５記載の発明にあっては、上記演算計測手段にＧＰＳからの時刻情報を取得して上記計測時間を定めるための時刻情報取得手段を備えてなるから、降雪深強度を確実に演算計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態例の概略構成系統ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態例の構成系統ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態例の雪片検出手段の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態例のフローチャート図である。
【図５】本発明の実施の形態例の粒径別配列表を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１乃至図５は本発明の実施の形態例を示し、Ｋは雪片検出手段であって、平行光束からなる所定の幅Ｂ、長さＬ及び厚さＮの光薄膜状の計測領域Ｍａを形成し、この場合、幅Ｂ＝１０ｍｍ、長さＬ＝７２ｍｍ及び厚さＮ＝３ｍｍの計測領域Ｍａを形成し、この計測領域Ｍａを刻々落下する降雪の雪片Ｓ・・による投光量に対する減光量を検出するように構成されている。
【００１４】
この場合、図３の如く、上記雪片検出手段Ｋは投光部１及び受光部２からなり、投光部１は図示省略の赤色ＬＥＤからなる光源及び光源からの光を平行光束からなる所定の幅Ｂ、長さＬ及び厚さＮの光薄膜状の計測領域Ｍａを形成する放物面鏡を備えてなり、受光部２からの刻々落下する雪片Ｓ・・による減光量を電流に変換し、この電流を電圧に変換して減光量の大きさ（雪片Ｓの面積、厳密には光薄膜の厚さＮを３ｍｍ、雪片の最大粒径７．６ｍｍとの比較から面積というよりも直径）に比例する波高の単一パルスからなるピーク電圧信号を出力する構成となっている。
【００１５】
この場合、上記投光部１には、図３の如く、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）などの発光素子が内蔵され、また、受光部２にはフォトトランジスタ（ＰＴｒ）やフォトダイオード（ＰＤ）などの受光素子が内蔵されている。
【００１６】
Ｅは演算計測手段であって、図１、図２の如く、上記雪片Ｓ・・による減光量に基づいて単位時間当たりの降雪深を表す降雪深強度ＨＤを演算計測するように構成され、この演算計測手段Ｅに上記雪片Ｓ・・を相当粒径Ｄ１〜ｎの大きさの球体と仮定し、雪片Ｓ・・の相当粒径Ｄ１〜ｎを複数の相当粒径区分Ｇ１・・Ｇｎに配列した粒径別配列表Ｑを記憶する表記憶手段３と、刻々落下する雪片Ｓ・・を粒径別配列表Ｑの相当粒径区分Ｇ１・・Ｇｎに振り分けると共に相当粒径区分Ｇ１・・Ｇｎに振り分けられた雪片Ｓ・・の個数Ｎ１〜ｎを相当粒径区分Ｇ１・・Ｇｎ別に計数する相当粒径区分別計数手段４と、雪片Ｓ・・の相当粒径Ｄ１〜ｎ及び振り分けられた雪片Ｓ・・の個数Ｎ１〜ｎから相当粒径区分Ｇ１・・Ｇｎ毎の相当球体積値Ｖ１〜ｎを演算すると共に相当粒径区分Ｇ１・・Ｇｎ毎の相当球体積値Ｖ１〜ｎの総和値ＶＴを演算する総和値演算手段５と、総和値ＶＴを上記計測領域Ｍａの上記幅Ｂと長さＬとを乗算した捕捉面積Ｇａ及び計測時間Ｔで除算して降雪深強度ＨＤを演算計測する降雪深演算計測手段６とを備えている。
【００１７】
この場合、図２の如く、相当粒径区分別計数手段４として、上記雪片Ｓ・・を相当粒径Ｄ１〜ｎの大きさの球体と仮定し、図５の如く、雪片Ｓ・・の相当粒径Ｄ１〜ｎを複数の相当粒径区分Ｇ１・・Ｇｎに配列した粒径別配列表Ｑを作成するに際し、図３の如く、一般的に知られている雪片Ｓ・・の大きさを勘案して、最小粒径０．３ｍｍ〜最大粒径７．６ｍｍの相当粒径Ｄ１〜ｎの雪片Ｓ・・であることを想定し、この雪片Ｓ・・の最小粒径〜最大粒径の粒径範囲を６４個の相当粒径区分Ｇ１・・Ｇ６４に分割して粒径別配列表Ｑを作成し、刻々落下する雪片Ｓ・・を粒径別配列表Ｑの相当粒径区分Ｇ１・・Ｇ６４のいずれかに振り分けると共にこの相当粒径区分Ｇ１・・Ｇ６４に振り分けられた雪片Ｓ・・の個数Ｎ１〜ｎを相当粒径区分Ｇ１・・Ｇ６４別に計数するようにしている。
【００１８】
なお、計測領域Ｍａに既知の直径の検定ビーズ球を複数個落下させ、検定ビーズ球の落下による減光量としての電圧下限値（Ｖｏｌｔ）及び電圧上限値（Ｖｏｌｔ）を測定し（同直径の検定ビーズ球を用いているにもかかわらず電圧にばらつきが生ずる理由としては、投光部１から投射される平行光束の疎密のばらつきによるものと推測される。）、この測定を繰り返して電圧（減光量）と粒径との関係を示す図を作成し、この図から電圧下限値及び電圧上限値に対応する粒径下限値及び粒径上限値を読み取り、このような測定を異なる直径の検定ビーズ球を用いて測定を行うことにより粒径別配列表Ｑ中の電圧下限値及び電圧上限値、粒径下限値及び粒径上限値を記録し、この粒径下限値及び粒径上限値の平均粒径を相当粒径Ｄ１〜ｎとしている。
【００１９】
また、上記総和値演算手段５及び上記降雪深演算計測手段６においては、下記の計算式に基づいて降雪深強度ＨＤを演算していることになる。
【００２０】
Ｖ１＝［Ｎ１×（４／３）×π×（０．１×Ｄ１／２）３］，
Ｖ２＝［Ｎ２×（４／３）×π×（０．１×Ｄ２／２）３］，
・・・，
Ｖｎ＝［Ｎｎ×（４／３）×π×（０．１×Ｄｎ／２）３］，
ＶＴ＝[Ｖ１＋Ｖ２＋・・＋Ｖｎ]
ＨＤ（降雪深強度）＝[Ｖ１＋Ｖ２＋・・＋Ｖｎ]／（Ｇａ×Ｔ）
『上記計算式中』
Ｖ１〜ｎ：相当粒径区分毎の相当球体積値［ｃｍ３］
Ｄ１〜ｎ：相当粒径区分別の雪片の相当粒径[ｍｍ]
０．１：単位換算[ｍｍ]→[ｃｍ]
ＶＴ：相当粒径区分毎の相当球体積値の総和値［ｃｍ３］
Ｎ１〜ｎ：相当粒径区分別の雪片の個数
ＨＤ：降雪深強度[ｃｍ／単位時間]
Ｔ：計測時間[単位時間]
Ｇａ：捕捉面積[ｃｍ２]
【００２１】
ここに、上記計測時間Ｔとしては、例えば、１０分、１時間、６時間、２４時間、三ヶ月間（冬期間）等が用いられ、しかして、上記のとおり、単位時間当たりの降雪深を表す降雪深強度ＨＤの表し方として、１０分間降雪深［ｃｍ］、１時間降雪深［ｃｍ］、６時間降雪深［ｃｍ］、２４時間降雪深［ｃｍ］、三ヶ月間（冬期間）降雪深［ｃｍ］と表すこともある。
【００２２】
この場合、図２の如く、上記計測領域Ｍａ付近の外気温度を検出する温度計測手段７を設け、例えば、白金を使用した温度計などの温度センサを含む構成とされ、温度計測手段７に基づいて外気温度が一定温度以上の場合、例えば、外気温度が０．３℃以上の場合に雨滴と判別する雨雪判別手段８が設けられ、例えば、コンパレータが用いられ、又、この場合、上記雪片検出手段Ｋに結露及び着雪を防止するためのヒーター９が配置され、又、この場合、上記演算計測手段ＥにＧＰＳ１０からの時刻情報を取得して上記計測時間Ｔを定めるための時刻情報取得手段１１を備えて構成している。
【００２３】
この実施の形態例は上記構成であるから、平行光束からなる所定の幅Ｂ、長さＬ及び厚さＮの光薄膜状の計測領域Ｍａを刻々落下する降雪の雪片Ｓ・・による投光量に対する減光量を検出し、雪片Ｓ・・による減光量に基づいて単位時間当たりの降雪深を表す降雪深強度ＨＤを演算計測するに際し、図４の如く、先ず、上記雪片Ｓ・・を相当粒径Ｄ１〜ｎの大きさの球体と仮定し、雪片Ｓ・・の相当粒径Ｄ１〜ｎを複数の相当粒径区分Ｇ１・・Ｇ６４に配列した粒径別配列表Ｑを作成し（Ｓ１）、上記相当粒径区分別計数手段４により刻々落下する雪片Ｓ・・を表記憶手段３に記憶された粒径別配列表Ｑの相当粒径区分Ｇ１・・Ｇ６４に振り分け格納すると共に相当粒径区分Ｇ１・・Ｇ６４に振り分けられた雪片Ｓ・・の個数Ｎ１〜ｎを相当粒径区分Ｇ１・・Ｇ６４別に計数し（Ｓ２）、上記総和値演算手段５により雪片Ｓ・・の相当粒径Ｄ１〜ｎ及び振り分けられた雪片Ｓ・・の個数Ｎ１〜ｎから相当粒径区分Ｇ１・・Ｇ６４毎の相当球体積値Ｖ１〜ｎを演算すると共に相当粒径区分Ｇ１・・Ｇ６４毎の相当球体積値Ｖ１〜ｎの総和値ＶＴを演算し（Ｓ３）、上記降雪深演算計測手段６により総和値ＶＴを上記計測領域Ｍａの上記幅Ｂと長さＬとを乗算した捕捉面積Ｇａ及び計測時間Ｔで除算して（Ｓ４）、上記降雪深強度ＨＤを演算計測する（Ｓ５）ことになる。
【００２４】
したがって、刻々の雪片Ｓ・・の個数Ｎ１〜ｎ及び雪片Ｓ・・の大きさを示す相当粒径Ｄ１〜ｎの要素を含んで降雪深強度ＨＤを計測することができ、降雪深強度ＨＤの計測精度や計測の信頼性を向上することができ、かつ、刻々落下する雪片Ｓ・・を粒径別配列表Ｑの相当粒径区分Ｇ１・・Ｇ６４に振り分け格納すると共に相当粒径区分Ｇ１・・Ｇ６４に振り分けられた雪片Ｓ・・の個数Ｎ１〜ｎを相当粒径区分Ｇ１・・Ｇ６４別に計数し、総和値演算手段５により雪片Ｓ・・の相当粒径Ｄ１〜ｎ及び振り分けられた雪片Ｓ・・の個数Ｎ１〜ｎから相当粒径区分Ｇ１・・Ｇ６４毎の相当球体積値Ｖ１〜ｎを演算すると共に相当粒径区分Ｇ１・・Ｇ６４毎の相当球体積値Ｖ１〜ｎの総和値ＶＴを演算し、降雪深演算計測手段６により総和値ＶＴを上記計測領域Ｍａの上記幅Ｂと長さＬとを乗算した捕捉面積Ｇａ及び計測時間Ｔで除算して上記降雪深強度ＨＤを演算計測することになるから、降雪深強度ＨＤの演算を高速処理することができ、降雪深強度ＨＤを迅速に演算表示することができ、計測の信頼性を向上することができる。
【００２５】
この場合、図２の如く、上記計測領域Ｍａ付近の外気温度を検出する温度計測手段７を設け、温度計測手段７に基づいて外気温度が一定温度以上の場合に雨滴と判別する雨雪判別手段８を設けてなるから、雨滴による誤検出を防ぐことができ、降雪深強度ＨＤの計測精度を高めることができ、又、この場合、図２の如く、上記雪片検出手段Ｋに結露及び着雪を防止するためのヒーター９を配置してなるから、雪片Ｓ・・の検出を確実に行うことができ、又、この場合、図２の如く、上記演算計測手段ＥにＧＰＳ１０からの時刻情報を取得して上記計測時間Ｔを定めるための時刻情報取得手段１１を備えてなるから、降雪深強度ＨＤを確実に演算計測することができる。
【００２６】
尚、本発明は上記実施の形態例に限られるものではなく、表記憶手段３、相当粒径区分計数手段４、総和値演算手段５、降雪深演算計測手段６、温度計測手段７、雨雪判別手段８、ヒーター９、時刻情報取得手段１１の構造等は適宜変更して設計されるものである。
【００２７】
以上、所期の目的を充分達成することができる。
【符号の説明】
【００２８】
Ｋ    雪片検出手段
Ｂ    幅
Ｌ    長さ
Ｎ    厚さ
Ｍａ    計測領域
Ｓ    雪片
Ｅ    演算計測手段
Ｄ１〜ｎ    相当粒径
Ｇ１・・Ｇｎ    相当粒径区分
ＨＤ    降雪深強度
Ｑ    粒径別配列表
Ｎ１〜ｎ    個数
Ｇａ    捕捉面積
Ｔ    計測時間
Ｖ１〜ｎ    相当球体積値
ＶＴ    総和値
３    表記憶手段
４    相当粒径区分別計数手段
５    総和値演算手段
６    降雪深演算計測手段
７    温度計測手段
８    雨雪判別手段
９    ヒーター
１０    ＧＰＳ
１１    時刻情報取得手段
【図１】
2017044535.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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