特開 2024-118549 水位検出システム及び水位検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024118549

(43)【公開日】2024-09-02

(54)【発明の名称】水位検出システム及び水位検出方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 29/12 20060101AFI20240826BHJP

【ＦＩ】

E02D29/12 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023024890

(22)【出願日】2023-02-21

(71)【出願人】

【識別番号】503420833

【氏名又は名称】学校法人常翔学園

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(72)【発明者】

【氏名】熊本 和夫

(72)【発明者】

【氏名】川上 雅士

(72)【発明者】

【氏名】宮田 祈

【テーマコード（参考）】

2D147

【Ｆターム（参考）】

2D147BA00

(57)【要約】

【課題】容易に且つ安価に設置することができる水位検出システムを提供する。
【解決手段】水位検出システム２は、マンホール４の内周壁に支持され且つ上下方向に沿って間隔を置いて配置された複数のタラップ１２ａ～１２ｊのうち、特定のタラップ１２ｂからマンホール４内に電波が放射されるように、特定のタラップ１２ｂに高周波信号を供給する信号供給部２８と、マンホール４内に配置された受信アンテナ３０であって、特定のタラップ１２ｂから放射され且つマンホール４内の水面で反射された電波を含む合成波を受信する受信アンテナ３０と、受信アンテナ３０で受信された合成波の受信電力に基づいて、マンホール４内の水位を検出する検出部３２とを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上下方向に延在するマンホール内の水位を検出するための水位検出システムであって、
前記マンホールの内周壁に支持され且つ前記上下方向に沿って間隔を置いて配置された複数のタラップのうち、特定のタラップから前記マンホール内に電波が放射されるように、前記特定のタラップに高周波信号を供給する信号供給部と、
前記マンホール内に配置された受信アンテナであって、前記特定のタラップから放射され且つ前記マンホール内の水面で反射された電波を含む合成波を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナで受信された前記合成波の受信電力に基づいて、前記マンホール内の水位を検出する検出部と、を備える
水位検出システム。

【請求項2】

前記特定のタラップは、前記複数のタラップのうち最上段から２段目のタラップである
請求項１に記載の水位検出システム。

【請求項3】

前記受信アンテナは、前記マンホールの上端における開口部を覆う蓋の下面に配置されている
請求項１又は２に記載の水位検出システム。

【請求項4】

前記高周波信号の周波数は、２．４ＧＨｚである
請求項１又は２に記載の水位検出システム。

【請求項5】

前記検出部は、前記受信電力の変化量に基づいて、前記マンホール内の水位を検出する
請求項１又は２に記載の水位検出システム。

【請求項6】

上下方向に延在するマンホール内の水位を検出するための水位検出方法であって、
前記マンホールの内周壁には、前記上下方向に沿って間隔を置いて配置された複数のタラップが支持されており、
前記水位検出方法は、
前記複数のタラップのうち特定のタラップから前記マンホール内に電波が放射されるように、前記特定のタラップに高周波信号を供給するステップと、
前記マンホール内に配置された受信アンテナにより、前記特定のタラップから放射され且つ前記マンホール内の水面で反射された電波を含む合成波を受信するステップと、
前記受信アンテナで受信された前記合成波の受信電力に基づいて、前記マンホール内の水位を検出するステップと、を含む
水位検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マンホール内の水位を検出するための水位検出システム及び水位検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、気候変動の影響により、下水道施設の能力を超える局地的な大雨が頻発し、マンホール内から大量の雨水が地上に流出する内水氾濫の発生リスクが高まっている。このような状況を鑑み、マンホール内の水位を検出するための水位検出システムが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

【0003】

従来の水位検出システムでは、マンホール内の所定位置（例えば、マンホール内の底部近傍）に設置された水位センサからの検出信号を、ネットワークを介してクラウドサーバで収集することにより、マンホール内の水位を監視する。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】齋藤千穂、中島満浩、川口隆太郎、「マンホールアンテナによる都市型水害監視サービス」、明電時報 通巻３５９号 ２０１８ Ｎｏ．２

【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、上述した従来の水位検出システムでは、水位センサは比較的高価であるため設置コストが上昇するとともに、水位センサをマンホール内の所定位置に設置するのに手間が掛かるという課題が生じる。

【0006】

本発明は、上述した課題を解決しようとするものであり、その目的は、容易に且つ安価に設置することができる水位検出システム及び水位検出方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る水位検出システムは、上下方向に延在するマンホール内の水位を検出するための水位検出システムであって、前記マンホールの内周壁に支持され且つ前記上下方向に沿って間隔を置いて配置された複数のタラップのうち、特定のタラップから前記マンホール内に電波が放射されるように、前記特定のタラップに高周波信号を供給する信号供給部と、前記マンホール内に配置された受信アンテナであって、前記特定のタラップから放射され且つ前記マンホール内の水面で反射された電波を含む合成波を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナで受信された前記合成波の受信電力に基づいて、前記マンホール内の水位を検出する検出部と、を備える。

【0008】

本態様によれば、既存のマンホールの複数のタラップを、放射器エレメント及び導波器エレメントで構成される八木アンテナ（送信アンテナ）として利用することにより、マンホール内の水位を検出することができる。その結果、送信アンテナの設置コストを削減することができ、水位検出システムを安価に設置することができる。また、水位検出システムを設置する際には、作業員等は、信号供給部をマンホール内の特定のタラップ（例えば最上段近くのタラップ）に電気的に接続すればよい。その結果、作業員等は、必ずしもマンホール内の底部まで降りて作業しなくてもよく、水位検出システムを容易に設置することができる。

【0009】

例えば、本発明の第２の態様に係る水位検出システムでは、第１の態様において、前記特定のタラップは、前記複数のタラップのうち最上段から２段目のタラップであるように構成してもよい。

【0010】

本態様によれば、最上段から２段目のタラップ（特定のタラップ）を八木アンテナの放射器エレメント、３段目から最下段までの複数のタラップを八木アンテナの導波器エレメントとして機能させることができる。これにより、特定のタラップから放射される電波は、マンホール内の水面に向かう方向に強い指向性を有するようになる。その結果、マンホール内の水位を精度良く検出することができる。

【0011】

例えば、本発明の第３の態様に係る水位検出システムでは、第１の態様又は第２の態様において、前記受信アンテナは、前記マンホールの上端における開口部を覆う蓋の下面に配置されているように構成してもよい。

【0012】

本態様によれば、受信アンテナを蓋の下面に配置することにより、水位検出システムをより一層容易に設置することができる。また、マンホール内の水面で反射された電波を含む合成波を、受信アンテナで効率良く受信することができる。

【0013】

例えば、本発明の第４の態様に係る水位検出システムでは、第１の態様～第３の態様のいずれか一態様において、前記高周波信号の周波数は、２．４ＧＨｚであるように構成してもよい。

【0014】

本態様によれば、電波法による規制を受けることなく、水位検出システムを容易に設置することができる。

【0015】

例えば、本発明の第５の態様に係る水位検出システムでは、第１の態様～第４の態様のいずれか一態様において、前記検出部は、前記受信電力の変化量に基づいて、前記マンホール内の水位を検出するように構成してもよい。

【0016】

本態様によれば、マンホール毎に検出部を個別に校正すること無く、マンホール内の水位を検出することができる。

【0017】

また、本発明の第６の態様に係る水位検出方法は、上下方向に延在するマンホール内の水位を検出するための水位検出方法であって、前記マンホールの内周壁には、前記上下方向に沿って間隔を置いて配置された複数のタラップが支持されており、前記水位検出方法は、前記複数のタラップのうち特定のタラップから前記マンホール内に電波が放射されるように、前記特定のタラップに高周波信号を供給するステップと、前記マンホール内に配置された受信アンテナにより、前記特定のタラップから放射され且つ前記マンホール内の水面で反射された電波を含む合成波を受信するステップと、前記受信アンテナで受信された前記合成波の受信電力に基づいて、前記マンホール内の水位を検出するステップと、を含む。

【0018】

本態様によれば、上述と同様に、水位検出システムを容易に且つ安価に設置することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明の一態様に係る水位検出システム等によれば、容易に且つ安価に設置することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施の形態に係る水位検出システムが設置されるマンホールの一部を切り欠いて示す斜視図である。

【図2】実施の形態に係る水位検出システムが設置されるマンホールの断面図である。

【図3】図２の状態よりも水位が上昇した状態での、実施の形態に係る水位検出システムが設置されるマンホールの断面図である。

【図4】実施の形態に係る水位検出システムの機能構成を示すブロック図である。

【図5】実施の形態に係る水位検出システムの動作の流れを示すフローチャートである。

【図6】実験１で用いた実験装置を示す斜視図である。

【図7】実験１による受信電力の実験結果及びシミュレーション結果を示すグラフである。

【図8】実験１による電界強度分布のシミュレーション結果を示す図である。

【図9】実験２による受信電力の実験結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

【0022】

（実施の形態）
［１．マンホールの構成］
まず、図１を参照しながら、実施の形態に係る水位検出システム２が設置されるマンホール４の構成について説明する。図１は、実施の形態に係る水位検出システム２が設置されるマンホール４の一部を切り欠いて示す斜視図である。

【0023】

なお、図１において、マンホール４の径方向において互いに直交する２方向をそれぞれＸ軸及びＹ軸、マンホール４の上下方向をＺ軸とする。また、Ｚ軸のプラス側を「上」、Ｚ軸のマイナス側を「下」とする。

【0024】

実施の形態に係る水位検出システム２は、例えば図１に示すような既存のマンホール４に設置される。図１に示すように、マンホール４は、地下に敷設された下水道管６を管理するために、作業員等が地上から地下に出入りするための縦穴である。マンホール４は、蓋８と、管部１０と、複数（例えば、１０個）のタラップ１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈ，１２ｉ，１２ｊ）を備えている。

【0025】

蓋８は、管部１０の蓋受け部１４（後述する）の上端における開口部、すなわちマンホール４の上端における開口部を着脱可能に覆うためのものである。蓋８は、鋳鉄等の金属で形成され、例えば円板状に形成されている。

【0026】

管部１０は、例えばコンクリートで形成されており、地上から地下に向けて上下方向（Ｚ軸方向）に延在している。管部１０は、蓋受け部１４と、斜壁部１６と、直壁部１８と、底壁部２０とを有している。なお、後述する図２に示すように、管部１０内の底部は、下水道管６を流れる水の流路として機能する。

【0027】

蓋受け部１４は、蓋８を下方から支持するためのものであり、円筒状に形成されている。蓋受け部１４の上端における開口部は、蓋８により着脱可能に覆われている。斜壁部１６は、蓋受け部１４の下端から拡径しながら下方に延在している。直壁部１８は、斜壁部１６の下端から真っ直ぐ下方に延在している。また、直壁部１８の下端よりもやや上側には、地下に敷設された下水道管６が接続されている。底壁部２０は、直壁部１８の下端を閉塞している。

【0028】

複数のタラップ１２ａ～１２ｊは、作業員等がマンホール４内を昇降する際に把持するための手すりである。複数のタラップ１２ａ～１２ｊは、管部１０の内周壁（すなわち、蓋受け部１４、斜壁部１６及び直壁部１８の各内周壁）に支持され、上下方向に間隔を置いて（例えば、３０ｃｍ間隔で）配置されている。複数のタラップ１２ａ～１２ｊは、この順に上から並んで配置されている。最上段のタラップ１２ａは、蓋受け部１４の上端の近傍に配置されている。また、最下段のタラップ１２ｊは、直壁部１８の下端の近傍に配置されている。

【0029】

複数のタラップ１２ａ～１２ｊの各々は、ステンレス等の金属で形成され、例えば略コの字状に形成されている。具体的には、複数のタラップ１２ａ～１２ｊの各々は、把持部２２と、一対の支持部２４，２６とを有している。把持部２２は、第１の方向（Ｘ軸方向）に延在しており、作業員等により把持される。一対の支持部２４，２６は、把持部２２の長手方向における両端部からそれぞれ上記第１の方向に略垂直な第２の方向（Ｙ軸方向）に延在し、管部１０の内周壁に支持されている。なお、複数のタラップ１２ａ～１２ｊの各把持部２２は、長手方向において略同一の長さを有し、且つ、互いに略平行に配置されている。また、複数のタラップ１２ａ～１２ｊは、互いに電気的に絶縁されている。

【0030】

［２．水位検出システムの構成］
次に、図２～図４を参照しながら、実施の形態に係る水位検出システム２の構成について説明する。図２は、実施の形態に係る水位検出システム２が設置されるマンホール４の断面図である。図３は、図２の状態よりも水位が上昇した状態での、実施の形態に係る水位検出システム２が設置されるマンホール４の断面図である。図４は、実施の形態に係る水位検出システム２の機能構成を示すブロック図である。

【0031】

水位検出システム２は、既存のマンホール４の複数のタラップ１２ａ～１２ｊを八木アンテナ（送信アンテナ）として利用することにより、マンホール４内の水位を検出するためのシステムである。図２～図４に示すように、水位検出システム２は、信号供給部２８と、受信アンテナ３０と、検出部３２（図４にのみ図示）とを備えている。なお、水位検出システム２は、複数のタラップ１２ａ～１２ｊを構成要件として備えていてもよい。

【0032】

信号供給部２８は、例えばマンホール４の管部１０の内周壁に配置されている。信号供給部２８は、複数のタラップ１２ａ～１２ｊのうち最上段から２段目のタラップ１２ｂ（特定のタラップの一例）に電線３４を介して電気的に接続されており、電線３４を介してタラップ１２ｂに高周波信号を供給する。これにより、図２に示すように、タラップ１２ｂからマンホール４内に電波が放射される。なお、高周波信号の周波数は、例えば２．４ＧＨｚである。

【0033】

この時、複数のタラップ１２ａ～１２ｊの各々は、送信アンテナとして機能する。より具体的には、複数のタラップ１２ａ～１２ｊの各々は、八木アンテナのエレメントとして機能する。すなわち、最上段のタラップ１２ａは八木アンテナの反射器エレメント（又は導波器エレメント）として機能し、２段目のタラップ１２ｂは八木アンテナの放射器エレメントとして機能し、３段目から最下段までの複数のタラップ１２ｃ～１２ｊの各々は八木アンテナの導波器エレメントとして機能する。これにより、放射器エレメントとしてのタラップ１２ｂから放射された電波は、導波器エレメントとしての複数のタラップ１２ｃ～１２ｊに沿って、マンホール４内の水面に向かう方向に強い指向性を有するようになる。その結果、タラップ１２ｂから放射された電波は、主に、図２及び図３における実線の矢印Ｒ１で示すように、複数のタラップ１２ｃ～１２ｊに沿って導かれながら、マンホール４内を下方に向けて進むようになる。その後、この電波は、図２及び図３における実線の矢印Ｒ１で示すように、マンホール４内の水面で反射して、マンホール４内を受信アンテナ３０に向けて上方に進むようになる。

【0034】

なお、タラップ１２ｂから放射された電波の一部は、図２及び図３における実線の矢印Ｒ２で示すように、管部１０の内周壁で反射した後に、マンホール４内を受信アンテナ３０に向けて進むようになる。また、タラップ１２ｂから放射された電波の他の一部は、図２及び図３における実線の矢印Ｒ３で示すように、蓋８の下面（管部１０内に対向する側の面）に向けて進み、蓋８の下面で反射した後に、受信アンテナ３０に向けて進むようになる。また、タラップ１２ｂから放射された電波の更に他の一部は、図２及び図３における実線の矢印Ｒ４で示すように、直接受信アンテナ３０に向けて進むようになる。

【0035】

受信アンテナ３０は、例えばダイポールアンテナで構成され、マンホール４の蓋８の下面に配置されている。受信アンテナ３０は、タラップ１２ｂから放射され且つマンホール４内の水面で反射された電波を含む合成波を受信する。なお、受信アンテナ３０で受信される合成波は、（ａ）図２及び図３における実線の矢印Ｒ１で示すように、タラップ１２ｂから放射され且つマンホール４内の水面で反射された電波と、（ｂ）図２及び図３における実線の矢印Ｒ２で示すように、タラップ１２ｂから放射され且つ管部１０の内周壁で反射された電波と、（ｃ）図２及び図３における実線の矢印Ｒ３で示すように、タラップ１２ｂから放射され且つ蓋８の下面で反射された電波と、（ｄ）図２及び図３における実線の矢印Ｒ４で示すように、タラップ１２ｂから直接受信アンテナ３０に向けて放射された電波とを合成したものである。以下の説明では、受信アンテナ３０で受信される電波の合成波を、単に「電波」と呼ぶ。

【0036】

検出部３２は、例えばマンホール４の内部に配置されており、電線（図示せず）を介して受信アンテナ３０に電気的に接続されている。検出部３２は、受信アンテナ３０で受信された電波の受信電力に基づいて、マンホール４内の水位を検出する。より具体的には、検出部３２は、受信アンテナ３０で受信された電波の受信電力の変化量に基づいて、マンホール４内の水位を検出する。

【0037】

ここで、タラップ１２ｂから放射される電波の指向性は、複数のタラップ１２ｃ～１２ｊのうち導波器エレメントとして機能するタラップの数に比例して高くなる。また、受信アンテナ３０で受信される電波の受信電力は、タラップ１２ｂから放射される電波の指向性に比例して増大する。

【0038】

図２に示すように、マンホール４内の水面が比較的低い場合、例えば複数のタラップ１２ｃ～１２ｊの全てが水面よりも上側にある（すなわち、複数のタラップ１２ｃ～１２ｊの全てが水没していない）場合には、複数のタラップ１２ｃ～１２ｊの全てが導波器エレメントとして機能する。この場合には、タラップ１２ｂから放射される電波の指向性及び利得は最も高くなり、受信アンテナ３０で受信される電波の受信電力は最も高くなる。

【0039】

一方、図３に示すように、マンホール４内の水面が比較的高い場合、例えば複数のタラップ１２ｃ～１２ｅが水面よりも上側にある（すなわち、複数のタラップ１２ｆ～１２ｊが水没している）場合には、複数のタラップ１２ｃ～１２ｅが導波器エレメントとして機能する。一方、複数のタラップ１２ｆ～１２ｊは、水没することによって電波が著しく減衰することにより、導波器エレメントとして機能しない。この場合には、タラップ１２ｂから放射される電波の指向性及び利得は、図２に示す場合と比べて低くなる。なお、このことを、図３における下向きの実線の矢印Ｒ１の太さを、図２における下向きの実線の矢印Ｒ１よりも細くすることで表現している。また、受信アンテナ３０で受信される電波の受信電力は、図２に示す場合と比べて低くなる。

【0040】

したがって、受信アンテナ３０で受信される電波の受信電力は、複数のタラップ１２ｃ～１２ｊのうち水面よりも上側にあるタラップの数に比例して高くなる。すなわち、受信アンテナ３０で受信される電波の受信電力は、マンホール４内の水位が低いほど高くなる。これにより、検出部３２は、受信アンテナ３０で受信された電波の受信電力の変化量を算出することにより、マンホール４内の水位を検出することができる。

【0041】

例えば、水位検出システム２により検出を開始した時点のマンホール４内の水位を初期水位としたとき、検出部３２は、受信アンテナ３０で受信された電波の受信電力の変化量（横軸を時間、縦軸を受信電力としたグラフの傾き）に基づいて、初期水位からの水位が低下又は上昇したことを検出することができる。

【0042】

［３．水位検出システムの動作］
次に、図５を参照しながら、実施の形態に係る水位検出システム２の動作について説明する。図５は、実施の形態に係る水位検出システム２の動作の流れを示すフローチャートである。

【0043】

図５に示すように、まず、信号供給部２８は、タラップ１２ｂに高周波信号を供給する（Ｓ１０１）。これにより、タラップ１２ｂからマンホール４内に向けて電波が放射される（Ｓ１０２）。

【0044】

タラップ１２ｂから放射された電波は、マンホール４内を下方に向けて進む。そして、この電波は、マンホール４内の水面で反射してマンホール４内を上方に向けて進み、受信アンテナ３０で受信される（Ｓ１０３）。

【0045】

検出部３２は、受信アンテナ３０で受信された電波の受信電力に基づいて、マンホール４内の水位を検出する（Ｓ１０４）。なお、検出部３２により検出された水位を示すデータは、例えばネットワークを介して地上の監視サーバ（図示せず）に送信される。これにより、監視サーバにおいて、マンホール４内の水位をリアルタイムに監視することができる。

【0046】

［４．効果］
上述したように、実施の形態に係る水位検出システム２では、既存のマンホール４の複数のタラップ１２ａ～１２ｊを八木アンテナ（送信アンテナ）として利用することにより、マンホール４内の水位を検出することができる。その結果、複数のタラップ１２ａ～１２ｊの耐腐食性を考慮する必要が無く、また送信アンテナの設置コストを削減することができ、水位検出システム２を安価に設置することができる。

【0047】

また、水位検出システム２を設置する際には、作業員等は、信号供給部２８を例えば電線３４を介して最上段から２段目のタラップ１２ｂに電気的に接続し、且つ、受信アンテナ３０を蓋８の下面に取り付ければよい。その結果、作業員等は、マンホール４内の底部まで降りて作業する必要が無く、水位検出システム２を容易に設置することができる。

【0048】

［５．実験１］
上述した通り、実施の形態に係る水位検出システム２では、受信アンテナ３０で受信される電波の受信電力は、複数のタラップ１２ｃ～１２ｊのうち水面よりも上側にあるタラップの数に比例して高くなる。このことを確認するために、以下の実験１を行った。以下、図６～図８を参照しながら、実験１について説明する。

【0049】

図６は、実験１で用いた実験装置を示す斜視図である。図７は、実験１による受信電力の実験結果及びシミュレーション結果を示すグラフである。図８は、実験１による電界強度分布のシミュレーション結果を示す図である。

【0050】

実験１では、図６に示すような実験装置３６を用いた。この実験装置３６では、有底円筒状の容器（図示せず）の内部に手すり３８を収容したものを用いた。容器は、ポリエチレンで形成されたバケツを用いた。手すり３８は、一対の支柱４０と、一対の支柱４０の間に支持された１０個のタラップ４２とを有していた。一対の支柱４０の各々は、ポリ塩化ビニルで形成された直線状のパイプであり、直径２０ｍｍであった。１０個のタラップ４２の各々は、ポリ塩化ビニルで形成された略コの字状のパイプの表面にアルミニウムテープを貼り付けたものであり、直径２０ｍｍであった。１０個のタラップ４２は、上下方向に間隔を置いて配置され、上下方向に隣り合う一対のタラップ４２の配置間隔Ｗは、７０ｍｍであった。また、各タラップ４２の把持部４４の長さＬ１は３１０ｍｍ、各タラップ４２の支持部４６の長さＬ２は１３０ｍｍであった。支柱４０の上端と最上段のタラップ４２との間の距離Ｄ１は、２５ｍｍであった。最上段のタラップ４２と最下段のタラップ４２との間の距離Ｄ２は、６３０ｍｍであった。

【0051】

この実験装置において、最上段から２段目のタラップ４２に周波数２．４ＧＨｚ、送信電力０ｄＢｍの高周波信号を供給した状態で、容器内に水を注いで容器内の水位を徐々に上昇させることにより、最下段のタラップ４２から順に水没させた。そして、手すり３８の上方に配置した受信アンテナ（図示せず）で受信された電波の受信電力を計測した。

【0052】

上述した実験装置３６を用いた実験１による受信電力の実験結果は、図７の（ａ）に示す通りであった。図７の（ａ）において、横軸は、容器内の水面よりも上側にあるタラップ４２（八木アンテナのエレメント）の数（段）であり、縦軸は、受信アンテナで受信された電波の受信電力（ｄＢｍ）である。図７の（ａ）に示すように、容器内の水面よりも上側にあるタラップ４２の数が増加するのに従い、受信アンテナで受信される電波の受信電力が高くなることが確認された。

【0053】

なお、上述した実験装置３６を用いた実験１による受信電力のシミュレーション結果は、図７の（ｂ）に示す通りであった。図７の（ｂ）に示すシミュレーション結果においても、全体として、容器内の水面よりも上側にあるタラップの数が増加するのに従い、受信アンテナで受信される電波の受信電力が高くなることが確認された。

【0054】

また、上述した実験装置３６を用いた実験１による電界強度分布のシミュレーション結果は、図８の（ａ）～（ｉ）に示す通りであった。図８の（ａ）～（ｉ）は、向かって右側に手すり３８が配置されるように実験装置３６を側方から見た状態での、容器内の電界強度分布を示している。図８の（ａ）～（ｉ）に示すように、容器内の水面よりも上側にあるタラップ４２の数が増加するのに従い、容器内の電磁界強度が増大することが確認された。

【0055】

［６．実験２］
次に、以下の実験２を行った。実験２では、上述した実験装置３６を用いて、最上段のタラップ４２に周波数２．４ＧＨｚ、送信電力０ｄＢｍの高周波信号を供給した状態で、容器内に水を注いで容器内の水位を徐々に上昇させることにより、最下段のタラップ４２から順に水没させた。そして、手すり３８の上方に配置した受信アンテナで受信された電波の受信電力の５０回平均値を計測した。

【0056】

実験２による受信電力の実験結果は、図９に示す通りであった。図９は、実験２による受信電力の実験結果を示すグラフである。図９において、横軸は、容器内で水没したタラップ４２（八木アンテナのエレメント）の数（段）であり、縦軸は、受信アンテナで受信された電波の受信電力（ｄＢｍ）である。図９に示すように、実験１の実験結果と同様に、容器内の水面よりも上側にあるタラップ４２の数が増加するのに従い、受信アンテナで受信される電波の受信電力が高くなることが確認された。

【0057】

（他の変形例等）
以上、本発明の実施の形態に係る水位検出システムについて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態をそれぞれ組み合わせてもよい。

【0058】

上記実施の形態では、信号供給部２８は、最上段から２段目のタラップ１２ｂに高周波信号を供給したが、これに限定されず、タラップ１２ｂ以外の任意のタラップ１２に高周波信号を供給してもよい。例えば、信号供給部２８は、最上段のタラップ１２ａに高周波信号を供給してもよいし、最上段から３段目のタラップ１２ｃに高周波信号を供給してもよい。

【0059】

また、上記実施の形態では、受信アンテナ３０を蓋８の下面に配置したが、これに限定されず、例えば蓋受け部１４の内周壁等、マンホール４内の任意の箇所に配置してもよい。

【0060】

また、上記実施の形態では、検出部３２をマンホール４内に配置したが、これに限定されず、マンホール４外に配置してもよい。

【0061】

また、上記実施の形態では、信号供給部２８をマンホール４内に配置したが、地上にいる作業者等が信号供給部２８を遠隔で操作することにより、タラップ１２ｂからの電波の放射のオン・オフを遠隔で切り替えるようにしてもよい。

【0062】

また、上記実施の形態では、水位検出システム２をマンホール４内の水位を検出するのに適用したが、これに限定されず、例えば上水道設備や用水路等、任意の水関連設備内の水位を検出するのに適用してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0063】

本発明は、例えばマンホール内の水位を検出するための水位検出システム等として適用することができる。

【符号の説明】

【0064】

２ 水位検出システム
４ マンホール
６ 下水道管
８ 蓋
１０ 管部
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈ，１２ｉ，１２ｊ，４２ タラップ
１４ 蓋受け部
１６ 斜壁部
１８ 直壁部
２０ 底壁部
２２，４４ 把持部
２４，２６，４６ 支持部
２８ 信号供給部
３０ 受信アンテナ
３２ 検出部
３４ 電線
３６ 実験装置
３８ 手すり
４０ 支柱

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】