(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察物質を水門付近の水面に散布し、該観察物質からの反射光を検出し、観察物質の移動方向、移動速度および／または観察物質との距離を判定して対応する出力を発生せしめ、該観察物質の変動に対応する出力にしたがって水門の開閉タイミングを決定することを特徴とする水門の開閉制御方法。
【請求項２】
観察物質を水面に散布する観察物質散布手段と、該観察物質散布手段から散布された観察物質からの反射光を検出し、観察物質の移動方向、移動速度および／または観察物質との距離を判定して対応する出力を発生する水面変化検出手段と、該水面変化検出手段の出力にしたがって水門の開閉タイミングを決定する制御手段と、を具備することを特徴とする水門の開閉制御システム。
【請求項３】
前記観察物質が、蛍光物質を含む顔料の付加された浮上性の素材からなる、ことを特徴とする請求項２に記載の水門の開閉制御システム。
【請求項４】
前記水面変化検出手段が、工業用ＴＶカメラである、ことを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の水門の開閉制御システム。
【請求項５】
前記水面変化検出手段が、電子カメラである、ことを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の水門の開閉制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、河川の本流と支流または水路（運河）との合流点、河川または運河と海との境界付近等に設置される水門の開閉制御方法及び水門の開閉制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
河川の本流と支流または水路（運河）との合流点や河川または運河と海との境界付近等には、洪水や高潮による水害を防止するため、さらには満潮時の逆流を防ぐために多くの水門が設けられている。このような水門は、水門を挟んで上流側と下流側との水位を勘案しつつ開閉が行われている。
【０００３】
このような水門は設置数も膨大なものであり、個別に開閉制御を行うことは難しい。したがって、国、都道府県、市町村等の水防事務所や河川管理事務所等から遠隔制御することも多い。
【０００４】
かかる水門の開閉制御にあたっては、関係者が各種構成の水位計を介して観測し、または目視により河川水面や海面水位等を直接監視し、その結果に基づいて判定および水門開閉指示を行っているものが多い。このような関係者のパトロールや目視観測は、平常時であればともかく、台風、暴風雨、豪雪等々の厳しい自然環境下にあっては、正確を期すことが難しいばかりでなく、多くの危険も伴いがちである。
【０００５】
この種水門の開閉タイミングを誤ると、河川の主流や海水が逆流し、浸水をまねき特に極端な場合には洪水が発生することさえある。そのため、厳重な管理が望まれるところであるが、水面の異常上昇や高潮等は日中の好天下で生ずることは稀で、現実には暴風雨に伴って生じたり、さらには日没から朝にかけての夜間でも容赦なく襲来する。かかる条件下では、水面には波浪、泡立ち、渦巻き等の生じていることが多く、夜間や荒天の悪条件下で目視により適切に判断することは困難である。
【０００６】
特に、干満の差が激しい時期の満潮時に低気圧が通過したりすると海面が異常上昇を生起する高潮となり、大水害に発展することがある。また、稀なケースではあるが、津波が襲来した場合などは海から河川本流、河川本流から支流のように逆流が生じ、甚大な被害をもたらすこともある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題点を解消し、河川の本支流間や海と河川・水路・運河等の間に設置された水門の開閉タイミングを的確に検知して、水門の適切な開閉制御を行うための水門の開閉制御方法および水門の開閉制御システムを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、観察物質を水門付近の水面に散布し、該観察物質からの反射光を検出し、観察物質の移動方向、移動速度および／または観察物質との距離を判定して対応する出力を発生せしめ、該観察物質の変動に対応する出力にしたがって水門の開閉タイミングを決定する、水門の開閉制御方法によって解決される。
【０００９】
また、本発明の課題は、観察物質を水面に散布する観察物質散布手段１０と、該観察物質散布手段１０から散布された観察物質からの反射光を検出し、観察物質の移動方向、移動速度および／または観察物質との距離を判定して対応する出力を発生する水面変化検出手段２０と、該水面変化検出手段２０の出力にしたがって水門の開閉タイミングを決定する制御手段４と、を具備する水門の開閉制御システムによって解決される。なお、本発明にかかる水門制御システムは、水門１の近辺の、下流側や上流側に設置することができ、また下流側と上流側の双方に設置することもできる。
【００１０】
この場合、本発明にかかる観察物質としては、蛍光塗料その他顔料等を付着せしめられた浮上性の粒状体、箔状体、繊維状体、あるいはこれら素材の複数を適宜組み合わせたものとすることができる。
【００１１】
また、本発明にかかる水面変化検出手段２０は、工業用ＴＶカメラ（以下、ＩＴＶと略記する）や所定範囲内を適宜時間間隔で撮像し、その間における観察物質の移動状態を観察することによって水面変化を特定するような電子カメラのような手段を採用することができる。
【００１２】
このような水面変化検出装置２０および制御手段４によって逆流の兆候が見い出された場合には、所望タイミングを以て水門を閉鎖するように制御される。なお、どのような時間に水面観察動作を行うかについては満潮と低気圧通過が重なることが予想された場合、台風等が接近もしくは通過する場合、河川上流で集中豪雨その他の大雨が降った場合、融雪季で河川が増水している場合、その他危険性が予測される場合、等とすることができる。
【００１３】
観察物質は、適宜タイミングで水面に散布され、所定時間内に水面上をどの程度移動するかによって判定されるものである。したがって、観察物質は、水面や海面の異常増水する環境で、例えば激しく揺れ動き、泡立ち、さらには渦巻いているような状況下であっても、水面変化検出装置２０によって的確に検出し得るものであることが要求される。
【００１４】
このような厳しい要求に応えるために、観察領域の水面等を可視光線、赤外線、紫外線等によって照射し、それらの反射光を検出するように構成することができる。特に、夜間荒天時や濃霧が発生している場合等も考慮して赤外線照射を行うと都合がよい。また、蛍光塗料または蛍光物質を含有する顔料類を使用する場合には、紫外線照射が有効である。
【００１５】
本発明にかかる水門の開閉制御システムによれば、目視判断が極めて困難であるような暴風雨、荒天、夜間、さらに霧の発生している場合などにおいても的確な水面変化の検出が可能となり、その結果、高潮、浸水、洪水等の被害を未然に防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明にかかる水門制御システムの構成例を説明する図である。図において、水門１は、ゲート２およびゲート巻き上げ用ウインチ３をもって略示している。本発明にかかる水門制御システムは、水門１の近辺、ここでは下流側に設置している。なお、この水門制御システムの設置場所は水門の下流側に限られるものではなく、上流側でもよく、また下流側と上流側の双方に設置してもよい。
【００１７】
本発明にかかる水門制御システムは、図に示すように、観察物質の散布ノズル１０、観察物質の移動方向、移動速度および／または観察物質との距離等を検出して水面変動を検出する水面変化検出装置２０、水面照射装置３０から構成されている。これら各要素は、水面変化検出装置２０の出力を受けて制御出力を発生する制御装置４を介してそれぞれの間で所定の同期を保ちつつ作動せしめられる。
【００１８】
図２は、観察物質の散布ノズル１０、観察物質の移動を検出する水面変化検出装置２０、および水面照射装置３０から構成される水門制御システムの構成例の主要部を取り出して説明する図である。
【００１９】
一連の検出動作にあっては、当初観察物質の散布ノズル１０から、アルミ箔、螢光塗料付きの粒状体、箔状体、繊維状体等の観察物質が水面に向けて散布される。なお、図２を平面的図示としために、散布ノズル１０からの観察物質が、水面変化検出装置（例えばＩＴＶカメラ）２０の視界から外れた位置に散布しているようになっているが、実際は重複する領域に散布されるものである。この場合、散布ノズル１０の先端と水面とが大きく離れていると、特に荒天の場合などは、観察物質が広範囲に飛散してしまうことにもなりかねない。したがって、この散布ノズル１０は、適宜昇降可能であるように構成すると都合がよい。
【００２０】
水面変化検出装置２０は水の流動方向、流速、水位等を検出するものである。この水面変化検出装置２０は、ＩＴＶカメラまたは電子カメラ等で、少なくとも、基準位置（中間位置Ｃ）を撮像し、次いで所定の短時間経過後、この基準位置よりも上流側（Ｕ）、そして基準位置よりも下流側（Ｄ）の３点をスキャンしながら撮像して、水面に浮上している観察物質が、順方向（下流Ｄ側）に移動しているか、逆方向（上流Ｕ側）に移動しているかによって水の流動方向を測定し、また観察物質の移動速度によって水の流速を測定する。そして、観察物質との距離によって水位を測定する。
【００２１】
なお、図２では物理的にスキャンする状態を図示しているが、このような物理的スキャン動作を行うことなしに比較的広範囲を撮像しておき、同一画面内の観察対象物の移動状態から流動方向、流動速度および水位を検出して判断するものであっても差し支えない。
【００２２】
観察物質の移動方向が逆向き（海側から河川側へまたは本流側から支流側へ）に流動し、さらにその流速が早く水位が急上昇している場合には、迅速に水門を閉鎖する必要があり、その判定ならびに判定結果に応じて閉鎖のための制御信号が発せられる。これにより高潮等による浸水、洪水等の被害を未然に防止することができる。
【００２３】
一方、観察物質の移動方向が順向き（河川側から海側へまたは支流側から本流側へ）に流動し、さらにその流速が早く水位が急上昇している場合には、迅速に水門を開く必要があり、その判定ならびに判定結果に応じて水門開放のための制御信号が発せられる。これにより洪水等による浸水被害を未然に防止することができる。
【００２４】
本実施例では、本発明にかかる水門制御システムを、水門の下流に設置した状態を開示しているが、水門の上流側に設置することならびに上下流にそれぞれ設置可能であることにも留意すべきである。水門開放状態では上下流のいずれにあっても水面変化に大差は生じない。
【００２５】
なお、上下流に重複して設置することにより水門閉鎖時における水門内外の水位差の検出が可能となる。この場合は、同期したパルス光を発射し、その反射光のタイミングを検出することによって水面までの距離を測定する。したがって、水門内側の水位上昇に応じて水門開放のタイミング決定を行うことができる。
【００２６】
このような水門の開閉制御システムでは、水面検出信号に応じて制御装置において水門開閉タイミングが判定され、その結果発せられる制御信号に応じて自動的に、ないしはこの制御信号を警報信号として遠隔制御により、水門の開閉制御が行われる。なお、水門が閉鎖されている場合に水門開放を行うタイミングについては、水門内外に重複して設置しておくことにより実施可能であるが、従来通り水門内外に配設された水位計のレベル比較によっても実施することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明にかかる水門の開閉制御システムによれば、係員による目視観測を行うことなしに、水の流動方向、流速や危険水位であるか否かが的確に判定でき、遅滞なく正確なタイミングによる水門の開閉制御が可能となる。その結果、不意の増水・逆流等によって生ずる浸水や洪水を未然に防止することができ、尊い人命・財産の保護が図れる。
【００２８】
また、このような水門の開閉制御システムにおいて得られた水面検出信号は、消防・警察・地域防災・水防等々の諸機関を通じて、地域住民に対する警報とすることができ、防災上貴重な情報の一つとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる水門制御システムの基本構成を示す説明図である。
【図２】本発明にかかる水門制御システムの主要部の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１  水門
２  ゲート
３  ウインチ
４  制御手段（制御装置）
１０  観察物質散布手段（観察物質散布ノズル）
２０  水面変化検出手段（水面変化検出装置）
３０  水面照射手段（水面照射装置）
【図１】
0004242534.tif 000002
【図２】
0004242534.tif 000003