特許 6844778 水位センサ及び水位観測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6844778

(24)【登録日】2021年3月1日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】水位センサ及び水位観測装置

(51)【国際特許分類】

   G01F 23/62 20060101AFI20210308BHJP

【ＦＩ】

   G01F23/62 J

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-96523(P2017-96523)

(22)【出願日】2017年5月15日

(65)【公開番号】特開2018-194363(P2018-194363A)

(43)【公開日】2018年12月6日

【審査請求日】2020年4月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】591015278

【氏名又は名称】株式会社 拓和

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】鶴岡 重信

(72)【発明者】

【氏名】バネパリ アヌ

(72)【発明者】

【氏名】小池 秀之

(72)【発明者】

【氏名】大津 清人

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 実公平３−４５１４８（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 特開２００１−３１１６５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ ２３／

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

側面に複数の導水穴が形成された本体パイプと、
前記本体パイプの内部に収納された内側パイプと、
前記内側パイプの内部に収納され、隣接するリードスイッチの間に所定の間隔を有して、複数のリードスイッチが高さ方向に配列された状態で実装されたリードスイッチ基板と、
前記導水穴を介して水が前記本体パイプに流入または前記本体パイプから流出したときの水位に応じて、前記内側パイプに沿って上昇または下降するフロートと、
前記フロートに取り付けられ、前記複数のリードスイッチのうち、前記フロートの高さ方向の位置に対応するリードスイッチを導通させるマグネットと、
導通したリードスイッチを示す水位データを含む計測データを生成する計測データ生成部と、
を備え、
前記本体パイプには、前記複数の導水穴として、前記本体パイプを流水内に設置したときの上流側に第１の数の第１の導水穴が形成され、下流側に前記第１の数よりも多い第２の数の第２の導水穴が形成されている
ことを特徴とする水位センサ。

【請求項2】

前記第１の数と前記第２の数との比が１：２〜１：３であることを特徴とする請求項１に記載の水位センサ。

【請求項3】

前記第１の導水穴は前記本体パイプの高さ方向に配列されており、前記第２の導水穴は、前記第１の導水穴と径方向に対向する位置に、前記本体パイプの高さ方向に配列されていることを特徴とする請求項１または２に記載の水位センサ。

【請求項4】

前記計測データを無線にて送信する無線機をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の水位センサ。

【請求項5】

河川に設置され、前記河川の水位を計測した計測データを無線にて送信する水位センサと、
前記水位センサより送信された前記計測データを受信して、無線または有線にて送信する中継局と、
前記中継局より送信された前記計測データを受信するデータ受信部と、
前記データ受信部が受信した前記計測データを処理して、前記水位センサが設置されている位置の水位を算出するデータ処理装置と、
を備え、
前記水位センサは、
側面に複数の導水穴が形成された本体パイプと、
前記本体パイプの内部に収納された内側パイプと、
前記内側パイプの内部に収納され、隣接するリードスイッチの間に所定の間隔を有して、複数のリードスイッチが高さ方向に配列された状態で実装されたリードスイッチ基板と、
前記導水穴を介して水が前記本体パイプに流入または前記本体パイプから流出したときの水位に応じて、前記内側パイプに沿って上昇または下降するフロートと、
前記フロートに取り付けられ、前記複数のリードスイッチのうち、前記フロートの高さ方向の位置に対応するリードスイッチを導通させるマグネットと、
導通したリードスイッチを示す水位データを含む計測データを生成する計測データ生成部と、
前記計測データを無線にて送信する無線機と、

を備え、
前記本体パイプには、前記複数の導水穴として、前記河川の上流側に第１の数の第１の導水穴が形成され、下流側に前記第１の数よりも多い第２の数の第２の導水穴が形成されている
ことを特徴とする水位観測装置。

【請求項6】

前記データ処理装置は、前記水位データが、１つのリードスイッチのみが導通した状態の水位データであれば、導通したリードスイッチが設けられている高さ方向の位置に基づいて水位を算出し、隣接する２つのリードスイッチが導通した状態の水位データであれば、導通した２つのリードスイッチが設けられている高さ方向の位置の中央位置に基づいて水位を算出することを特徴とする請求項５に記載の水位観測装置。

【請求項7】

前記マグネットは前記フロートの上端部に取り付けられており、前記マグネットは、水位にかかわらず、前記本体パイプの内部に形成されるエアルーム内に位置することを特徴とする請求項５または６に記載の水位観測装置。

【請求項8】

前記水位センサは、前記フロートが前記本体パイプ内の上下方向のどこに位置していても、複数のリードスイッチのうちのいずれかのリードスイッチが導通するように構成されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の水位観測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水位センサ、及び、水位センサを用いて水位を観測する水位観測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

河川を適切に管理するために、河川の水位を観測することが必要である。特許文献１には、従来の水位センサが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実公平３−４５１４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

水が低速で流れる低流速時であっても、水が高速で流れる高流速時であっても、水位を正確に検出することができる水位センサが求められている。また、水位をリアルタイムで観測することができる水位観測装置が求められている。

【0005】

本発明は、流速の高低にかかわらず水位を正確に検出することができる水位センサを提供することを目的とする。本発明は、水位をリアルタイムで観測することができる水位観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】

【0006】

本発明は、側面に複数の導水穴が形成された本体パイプと、前記本体パイプの内部に収納された内側パイプと、前記内側パイプの内部に収納され、隣接するリードスイッチの間に所定の間隔を有して、複数のリードスイッチが高さ方向に配列された状態で実装されたリードスイッチ基板と、前記導水穴を介して水が前記本体パイプに流入または前記本体パイプから流出したときの水位に応じて、前記内側パイプに沿って上昇または下降するフロートと、前記フロートに取り付けられ、前記複数のリードスイッチのうち、前記フロートの高さ方向の位置に対応するリードスイッチを導通させるマグネットと、導通したリードスイッチを示す水位データを含む計測データを生成する計測データ生成部とを備え、前記本体パイプには、前記複数の導水穴として、前記本体パイプを流水内に設置したときの上流側に第１の数の第１の導水穴が形成され、下流側に前記第１の数よりも多い第２の数の第２の導水穴が形成されていることを特徴とする水位センサを提供する。

【0007】

本発明は、河川に設置され、前記河川の水位を計測した計測データを無線にて送信する水位センサと、前記水位センサより送信された前記計測データを受信して、無線または有線にて送信する中継局と、前記中継局より送信された前記計測データを受信するデータ受信部と、前記データ受信部が受信した前記計測データを処理して、前記水位センサが設置されている位置の水位を算出するデータ処理装置とを備え、前記水位センサは、側面に複数の導水穴が形成された本体パイプと、前記本体パイプの内部に収納された内側パイプと、前記内側パイプの内部に収納され、隣接するリードスイッチの間に所定の間隔を有して、複数のリードスイッチが高さ方向に配列された状態で実装されたリードスイッチ基板と、前記導水穴を介して水が前記本体パイプに流入または前記本体パイプから流出したときの水位に応じて、前記内側パイプに沿って上昇または下降するフロートと、前記フロートに取り付けられ、前記複数のリードスイッチのうち、前記フロートの高さ方向の位置に対応するリードスイッチを導通させるマグネットと、導通したリードスイッチを示す水位データを含む計測データを生成する計測データ生成部と、前記計測データを無線にて送信する無線機とを備え、前記本体パイプには、前記複数の導水穴として、前記河川の上流側に第１の数の第１の導水穴が形成され、下流側に前記第１の数よりも多い第２の数の第２の導水穴が形成されていることを特徴とする水位観測装置を提供する。

【発明の効果】

【0008】

本発明の水位センサによれば、流速の高低にかかわらず水位を正確に検出することができる。本発明の水位観測装置によれば、水位をリアルタイムで観測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態の水位センサを示す斜視図である。

【図2】一実施形態の水位センサにおける本体パイプの断面図である。

【図3】一実施形態の水位センサを高さ方向と直交する方向に切断した状態を示す断面図である。

【図4】一実施形態の水位センサが水没した状態を示す部分斜視図である。

【図5】リードスイッチの構成を示す断面図である。

【図6】複数のリードスイッチの接続の仕方を示す回路図である。

【図7】水位センサの設置例を示す図である。

【図8】一実施形態の水位観測装置を示すブロック図である。

【図9】リードスイッチの導通状態を示す図である。

【図10】リードスイッチの導通状態と水位との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、一実施形態の水位センサ及び水位観測装置について、添付図面を参照して説明する。本実施形態においては、水位センサ及び水位観測装置を用いて河川の水位または河川から越水したときの水位を計測（観測）する場合を例とするが、任意の水位を計測することができる。

【0011】

まず、図１〜図６を用いて、本実施形態の水位センサ１の構成を説明する。図１において、水位センサ１は、円筒状の本体パイプ１００を備える。円筒状の本体パイプ１００の下端には下蓋１０１が装着され、上端には上蓋１０２が装着されている。本体パイプ１００内に流入した砂等の異物を取り出すために、下蓋１０１は本体パイプ１００に対して例えばねじ込み式として着脱自在とするのがよい。

【0012】

本体パイプ１００は例えばＡＢＳ（アクリロ二トリル・ブタジエン・スチレン）樹脂等のプラスチック樹脂により形成されている。例えば、本体パイプ１００の直径は５〜７ｃｍ、長さは６０ｃｍ程度である。

【0013】

水位センサ１を河川に設置するとき、図１の奥側が河川（流水）の上流側、手前側が下流側となるように設置される。図２に示すように、本体パイプ１００の側面の上流側には複数の円形の導水穴ｈ１が形成されており、下流側には複数の円形の導水穴ｈ２が形成されている。図１においては、導水穴ｈ１及びｈ２の図示を省略している。

【0014】

複数の導水穴ｈ１及びｈ２は本体パイプ１００の高さ方向に一列に配列されている。導水穴ｈ１と導水穴ｈ２とは、本体パイプ１００の径方向に対向する位置に形成されている。下流側の導水穴ｈ１の方が数が少なく、上流側の導水穴ｈ２の方が数が多い。本実施形態においては、導水穴ｈ１は２つ、導水穴ｈ２は５つであり、導水穴ｈ１の数と導水穴ｈ２の数との比は２：５となっている。導水穴ｈ１及びｈ２の直径は例えば５ｍｍである。

【0015】

導水穴ｈ１は例えば２４．５ｃｍ間隔で設けられ、導水穴ｈ２は例えば１２．２５ｃｍ間隔で設けられている。最上位の導水穴ｈ２は、最上位の導水穴ｈ１の位置よりも高い位置に設けられている。本体パイプ１００の下端は下蓋１０１で塞がれているため、水は導水穴ｈ１及びｈ２から本体パイプ１００内へと流入する。本体パイプ１００内の水位は河川等の水位に応じた高さとなる。

【0016】

但し、本体パイプ１００に下蓋１０１が装着されていないと、高流速時にいわゆる堰上げと称される現象によって、実際の水位よりも本体パイプ１００内の水位が低くなることがある。本体パイプ１００内の水位が実際の水位よりも低い状態で水位センサ１が水位を計測すれば、実際の水位が計測されないことになる。

【0017】

本発明者による検証の結果、上流側の導水穴ｈ１の数を下流側の導水穴ｈ２の数よりも少なくすると、堰上げによる本体パイプ１００内の水位の低下を軽減することができることが明らかとなった。また、本発明者による検証の結果、導水穴ｈ１の数と導水穴ｈ２の数との比が１：２〜１：３が好ましいことが明らかとなった。上流側の導水穴ｈ１の数を下流側の導水穴ｈ２の数よりも少なくすることにより、本体パイプ１００内の水位と実際の水位とほぼ同じ水位とすることができる。よって、本実施形態の水位センサ１によれば、実際の水位を計測することができる。

【0018】

図１において、本体パイプ１００内の径方向の中央部には、例えばステンレスにより形成された内側パイプ１１０が配置されている。内側パイプ１１０の下端部は閉じられていて、下蓋１０１に保持されている。内側パイプ１１０の上端部は開放しており、上蓋１０２及び後述する上側パイプ１２０の下蓋１２１を貫通して、上側パイプ１２０内に突出している。内側パイプ１１０は下端部が閉じられていて、上端部近傍で上蓋１０２及び下蓋１２１と密着しているため、内側パイプ１１０には水が浸入しない。

【0019】

内側パイプ１１０は、複数のリードスイッチ１１が例えば２ｃｍ間隔で配置されたリードスイッチ基板１０を収納している。リードスイッチ１１は、リードスイッチ１１の長手方向が内側パイプ１１０の長手方向（上下方向）に対して所定の角度を有するように、斜めに配置されている。

【0020】

本体パイプ１００の上方には、下端に下蓋１２１が装着され、上端に上蓋１２２が装着された上側パイプ１２０が取り付けられている。上側パイプ１２０も例えばＡＢＳ樹脂等のプラスチック樹脂により形成されている。上側パイプ１２０は本体パイプ１００と同径であり、長さは３０ｃｍ程度である。上側パイプ１２０は、内部に無線機基板２０を収納している。上側パイプ１２０の上方には、ソーラーパネル２４を収納する透明の収納体１２４が取り付けられている。

【0021】

ソーラーパネル２４は、無線機基板２０に電力を供給するように無線機基板２０と結線されている。無線機基板２０が各リードスイッチ１１に電力を供給するよう、リードスイッチ基板１０と無線機基板２０とが結線されている。

【0022】

内側パイプ１１０には、円筒状のフロート１３０が挿入されている。フロート１３０は中空である。図３に示すように、フロート１３０の上面（上端部）には、マグネット１４１及び１４２が固着された、例えば鉄板よりなるベース１４０がねじ止めされている。また、フロート１３０の上面には、マグネット１４１及び１４２と内側パイプ１１０を挟んで対向するように、例えばステンレスよりなるバランスウェイト１４４がねじ止めされている。

【0023】

マグネット１４１は内側パイプ１１０側がＮ極、マグネット１４２は内側パイプ１１０側がＳ極となるように、ベース１４０に固着されている。一点鎖線はマグネット１４１及び１４２によって発生する磁力線を示している。マグネット１４１とマグネット１４２との位置関係は逆であってもよい。ベース１４０及びマグネット１４１及び１４２の全体とバランスウェイト１４４とは、ほぼ同じ重さである。

【0024】

本体パイプ１００の内周面の導水穴ｈ１と導水穴ｈ２とを結ぶ方向と直交する方向に、例えば、間に溝状の凹部を形成する一対のレール１０３が取り付けられている。一対のレール１０３は、本体パイプ１００の内周面の対向する２か所に、本体パイプ１００の下端部から上端部までの範囲に形成されている。図３に示すように、本体パイプ１００の内周面に別部品を取り付けることによってレール１０３を形成しているが、一体成型によってレール１０３を形成してもよい。なお、図１においては、レール１０３の図示を省略している。

【0025】

フロート１３０の上面には、突出部が形成された回転防止プレート１３３がねじ止めされている。一対のレール１０３間の凹部に回転防止プレート１３３の突出部が係合することにより、フロート１３０は、回転することなく、本体パイプ１００内の水位に応じて上昇または下降する。図１においては、水位が比較的低いときのフロート１３０の位置を実線にて示しており、水位が上昇したときのフロート１３０の位置を二点鎖線の仮想線にて示している。

【0026】

図４は、本体パイプ１００が完全に水没した状態を示している。本体パイプ１００が完全に水没しても、本体パイプ１００の上端部には空気のたまったエアルームＡＲが形成される。フロート１３０の喫水線１０４より上方は水没しないためマグネット１４１及び１４２に水中の砂鉄が付着することがなく、砂鉄の付着によってフロート１３０が動作不良となることがない。

【0027】

気圧をＰ、体積をＶ、ｎを気体の分子数、Ｒを係数、Ｔを温度とすると、気体の状態方程式はＰＶ＝ｎＲＴで表すことができる。図４において、大気圧Ｐ０は概ね１気圧である。水圧Ｐ１は、例えば、１０ｍの水没時で概ね１気圧であり、この場合、エアルームＡＲの内圧は（Ｐ０＋Ｐ１）である。気体の状態方程式より、エアルームＡＲの体積は非水没時の５０％となる。即ち、本体パイプ１００が完全に水没しても、非水没時の概ね５０％程度のエアルームＡＲが形成されて、マグネット１４１及び１４２は水没しない状態が維持される。マグネット１４１及び１４２は水位にかかわらずエアルームＡＲ内に位置する。

【0028】

ところで、本体パイプ１００、内側パイプ１１０、上側パイプ１２０は透明ではないが、内部の構造を理解できるよう、図１及び図４においては、それらをあたかも透明のように図示している。

【0029】

導水穴ｈ１及びｈ２を介して水が本体パイプ１００に流入または本体パイプ１００から流出して、本体パイプ１００内の水位が変化する。フロート１３０が水位に応じて内側パイプ１１０に沿って上昇または下降すると、マグネット１４１及び１４２は、複数のリードスイッチ１１のうちのいずれかに近接する。

【0030】

リードスイッチ１１は図５に示すように構成されている。リードスイッチ１１は、不活性ガスが封入されたガラス管１１１の内部に、強磁性体のリード１１２及び１１３の先端部１１２１及び１１３１が間隔を有して対向する構成を有している。マグネット１４１及び１４２がリードスイッチ１１に近付くと、マグネット１４１のＮ極からマグネット１４２のＳ極に向かう磁力線によってリード１１２及び１１３にＮ極とＳ極とが誘導され、先端部１１２１及び１１３１が接触して導通する。

【0031】

図６に示すように、本実施形態においては、リードスイッチ１１はリードスイッチ１１ａ〜１１ｋ及び１１ｍ〜１１ｙの２４個であるとする。リードスイッチ１１ａがリードスイッチ基板１０上で最も下側に実装されており、リードスイッチ１１ｙがリードスイッチ基板１０上で最も上側に実装されている。

【0032】

リードスイッチ１１ａ〜１１ｋ及び１１ｍ〜１１ｙの一方のリード１１２には、共通端子ｔｃｏｍを介して、無線機基板２０から電圧が印加される。リードスイッチ１１ａ〜１１ｋ及び１１ｍ〜１１ｙの他方のリード１１３は、互いに独立した出力端子ｔａ〜ｔｋ及びｔｍ〜ｔｙに接続されている。出力端子ｔａ〜ｔｋ及びｔｍ〜ｔｙは無線機基板２０に接続されている。

【0033】

マグネット１４１及び１４２がリードスイッチ１１に近付いてリード１１２及び１１３の先端部１１２１及び１１３１が接触して導通すると、導通したリードスイッチ１１に対応する出力端子ｔａ〜ｔｋ及びｔｍ〜ｔｙから無線機基板２０へと電気信号が供給される。リードスイッチ１１ａ〜１１ｋ及び１１ｍ〜１１ｙのうち、水位に応じて高さ方向の位置が変化するフロート１３０のマグネット１４１及び１４２と対向する位置のリードスイッチ１１が電気信号を出力する。リードスイッチ１１が出力する電気信号は水位検出信号である。

【0034】

図７を用いて、以上のように構成される水位センサ１をどこに設置するかについて説明する。図７に示すように、河川２００に設けられた河川構造物の一例である固定杭２１０には、水位センサ１が取り付けられている。河川２００に設置された水位センサ１は、河川２００の水位を計測する。堤防２０１よりも人家側（内水側）の例えば電柱４１０には、水位センサ１が取り付けられている。河川２００の人家側に設置された水位センサ１は、河川２００から越水もしくは漏水、大雨、または、他の小河川からの水の流入等により浸水したときの水位を計測する。

【0035】

各箇所の水位センサ１の無線機基板２０は、一点鎖線で示すように、計測した水位を示す計測データを電波で送信する。堤防２０１に設けられた支柱３１０には、電波を受信して、計測データを後述する河川水位監視事務所４へと送信するよう中継する中継局３が取り付けられている。中継局３を設置する場所は堤防２０１に限定されない。中継局３は、無線機基板２０と通信できる距離以内の任意の場所に設置されていればよい。

【0036】

次に、図８を用いて、本実施形態の水位観測装置の構成及び動作を説明する。水位観測装置は、水位センサ１、中継局３、河川水位監視事務所４内のデータ送受信部４１及びデータ処理装置４２を備える。中継局３と河川水位監視事務所４とは有線または無線にて接続されている。中継局３と河川水位監視事務所４とは光ケーブルで接続されていてもよいし、携帯電話またはVSAT（Very Small Aperture Terminal）等の所定規格の無線回線で接続されていてもよい。

【0037】

図８において、水位センサ１における無線機基板２０は、マイクロコンピュータ２１、無線機２２、充電池２３を備える。充電池２３が無線機基板２０の外部に設けられていてもよい。ソーラーパネル２４からの電力は充電池２３に供給され、充電池２３は充電される。ソーラーパネル２４及び充電池２３は、水位センサ１の電源部を構成する。充電池２３は、マイクロコンピュータ２１、無線機２２、リードスイッチ基板１０に電力を供給する。ソーラーパネル２４及び充電池２３の代わりに、予め充電された充電池または乾電池を電源部としてもよい。

【0038】

マイクロコンピュータ２１は、計測データ生成部２１１、時計２１２、記憶部２１３を有する。計測データ生成部２１１及び時計２１２は、マイクロコンピュータ２１の中央処理装置（ＣＰＵ）によって機能的に構成することができ、記憶部２１３はマイクロコンピュータ２１の記憶装置によって構成することができる。

【0039】

図９（ａ）及び（ｂ）は、導通するリードスイッチ１１の例を示している。図９（ａ）及び（ｂ）において、ハッチングを付したリードスイッチ１１は導通しているリードスイッチ１１である。図９（ａ）及び（ｂ）においては、リードスイッチ１１ａ〜１１ｉのみを示している。

【0040】

図９（ａ）に示すように、マグネット１４１及び１４２が例えばリードスイッチ１１ｅと対向すると、リードスイッチ１１ｅのみが導通して、リードスイッチ１１ｅのみから電気信号が出力される。図９（ｂ）に示すように、マグネット１４１及び１４２が例えばリードスイッチ１１ｅ及び１１ｆの中間位置と対向すると、リードスイッチ１１ｅ及び１１ｆが導通して、リードスイッチ１１ｅ及び１１ｆから電気信号が出力される。

【0041】

このように、リードスイッチ１１ａ〜１１ｋ及び１１ｍ〜１１ｙのうち、フロート１３０（マグネット１４１及び１４２）の上下方向の位置に応じて、１つのリードスイッチ１１、または、隣接する２つのリードスイッチ１１から電気信号が出力される。マグネット１４１及び１４２の磁力の強さ、リードスイッチ１１とマグネット１４１及び１４２との距離等の条件によって、隣接する３つのリードスイッチ１１が導通して、３つのリードスイッチ１１から電気信号が出力されることがあってもよい。

【0042】

導通して電気信号を出力するリードスイッチ１１に対して出力値“１”を割り当て、導通せず電気信号を出力しないリードスイッチ１１に対して出力値“０”を割り当てれば、計測データ生成部２１１は、２４ビットのデジタル値よりなる水位データを生成することができる。リードスイッチ１１ｙの出力値を最上位ビット、リードスイッチ１１ａの出力値を最下位ビットとする。

【0043】

本実施形態の水位センサ１において、フロート１３０が本体パイプ１００内の最下位に位置しているとき、最も下側のリードスイッチ１１ａのみが導通するように構成されている。フロート１３０が本体パイプ１００内の最上位に位置しているとき、最も上側のリードスイッチ１１ｙのみが導通するように構成されている。即ち、フロート１３０が本体パイプ１００内の上下方向のどこに位置していても、いずれかのリードスイッチ１１から電気信号が出力される。このようにすれば、水位センサ１が正常に動作しているのか、故障等で動作していないのかを判別することができる。

【0044】

図１０に示すように、計測データ生成部２１１は、フロート１３０の上下方向に位置に応じて、“000000000000000000000001”〜“100000000000000000000000”のいずれかの水位データを生成する。計測データ生成部２１１には、時計２１２からの時刻データが供給される。計測データ生成部２１１は、水位センサ１を一意に識別する識別符号（ＩＤ）と、時刻データと、水位データとを含む計測データを生成する。ＩＤはＭＡＣアドレスであってもよい。

【0045】

記憶部２１３は、例えば１０分間隔である所定の時間間隔で計測データを記憶する。無線機２２は、記憶部２１３に記憶された計測データを中継局３へと送信する。水位センサ１は、所定の時間間隔で計測された水位を中継局３へと送信する。水位観測装置による所定の時間間隔の水位の観測は、実質的にリアルタイムの観測である。

【0046】

無線機２２は、イベント方式にて計測データを中継局３へと送信してもよいし、ポーリング方式にて、河川水位監視事務所４内のデータ処理装置４２によるデータ送信の要求に応答して計測データを中継局３へと送信してもよい。

【0047】

図８では、中継局３が１つの水位センサ１と無線通信するように図示しているが、図７に示すように、中継局３は複数の水位センサ１と無線通信することがある。計測データがＩＤを含むのは、それぞれの水位センサ１を識別するためである。

【0048】

無線機２２は任意の規格の無線機でよい。但し、省電力で通信品質に優れ、通信距離が比較的長いことから、無線機２２として、９２０ＭＨｚ帯の周波数を用いるWi-SUN規格に準拠する無線機を用いることが好ましい。

【0049】

中継局３は、無線機３１、データ送受信部３４、電源部３５を備える。無線機２２がWi-SUN規格に準拠する無線機であれば、無線機３１もWi-SUN規格に準拠する無線機である。電源部３５は、無線機３１及びデータ送受信部３４に電力を供給する。電源部３５はソーラーパネル及び充電池であってもよいし、商用交流電源より得た電力を各部に供給する電源部であってもよい。

【0050】

データ送受信部３４は、無線機３１が無線機２２より受信した計測データを河川水位監視事務所４内のデータ送受信部４１に送信する。データ送受信部４１は、データ送受信部３４が送信した計測データを受信する。データ処理装置４２は、河川等の水位を算出するために計測データを処理する。計測データは水位センサ１を識別するＩＤを含むため、データ処理装置４２は、水位センサ１が設置されている位置の水位を算出することができる。

【0051】

データ処理装置４２は、図１０に示す“000000000000000000000001”〜“100000000000000000000000”の水位データを検出値に変換する。本実施形態においては、図９（ｂ）のように隣接する２つのリードスイッチ１１が導通する状態を０．５で表現しているため、２４個のリードスイッチ１１で表現できる水位の分解能を２４の約２倍の４７とすることができる。

【0052】

図１０に示すように、“000000000000000000000001”〜“100000000000000000000000”の水位データは、１．０〜２４．０の検出値を示す。データ処理装置４２は、１．０〜２４．０の検出値（または水位データ）を水位に変換するためのテーブルまたは変換式を備える。データ処理装置４２は、河川水位監視事務所４内で、各水位センサ１からの計測データ（水位データ）に基づいて算出した水位をディスプレイに表示してもよいし、より上位の監視事務所へと計測データまたは算出した水位を送信してもよい。

【0053】

このように、データ処理装置４２は、１つのリードスイッチ１１のみが導通した状態の水位データであれば、導通したリードスイッチ１１が設けられている高さ方向の位置に基づいて水位を算出する。データ処理装置４２は、隣接する２つのリードスイッチ１１が導通した状態の水位データであれば、導通した２つのリードスイッチ１１が設けられている高さ方向の位置の中央位置に基づいて水位を算出する。

【0054】

隣接する３つのリードスイッチ１１が導通することがあれば、データ処理装置４２は、高さ方向の中央に位置するリードスイッチ１１の位置に基づいて水位を算出すればよい。

【0055】

本実施形態の水位観測装置によれば、水位センサ１が水没しない限り、河川等の水位をリアルタイムで観測することができる。水位センサ１（無線機２２を収納する上側パイプ１２０）が水没すると、無線機２２は計測データを中継局３に送信することができない。無線機２２は、水位が低下して上側パイプ１２０が河川等の水位よりも上方に現れたときに、送信できなかった計測データを中継局３に送信するように構成されていることが好ましい。

【0056】

そこで、記憶部２１３は、少なくとも半日程度の計測データを記憶する容量があることが好ましい。ポーリング方式を用いれば、データ処理装置４２が中継局３を介してマイクロコンピュータ２１へと計測データの送信を要求するので、データ処理装置４２は、水没により送信されず記憶部２１３に蓄積された計測データを水没の解消後に取得することができる。

【0057】

なお、ポーリング方式を採用しない場合には、データ送受信部４１はデータ受信機能のみを有するデータ受信部としてもよい。

【0058】

本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

【符号の説明】

【0059】

１ 水位センサ
３ 中継局
４ 河川水位監視事務所
１０ リードスイッチ基板
１１，１１ａ〜１１ｋ，１１ｍ〜１１ｙ リードスイッチ
２０ 無線機基板
２２，３１ 無線機
２３ 充電池
２４ ソーラーパネル
３４ データ送受信部
３５ 電源部
４１ データ送受信部（データ受信部）
４２ データ処理装置
１００ 本体パイプ
１１０ 内側パイプ
１２０ 上側パイプ
１３０ フロート
１４１，１４２ マグネット
２１１ 計測データ生成部
２１２ 時計
２１３ 記憶部
ＡＲ エアルーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】