特開 2024-33132 計測装置、計測システム及び方法

(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】P2024033132

(43)【公開日】2024-03-13

(54)【発明の名称】計測装置、計測システム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01F 23/263 20220101AFI20240306BHJP

【ＦＩ】

G01F23/263

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022136539

(22)【出願日】2022-08-30

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-10-19

(71)【出願人】

【識別番号】319017054

【氏名又は名称】日本インフラ計測株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002790

【氏名又は名称】Ｏｎｅ ｉｐ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】樋口 哲也

(72)【発明者】

【氏名】小山 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】河西 勇二

【テーマコード（参考）】

2F014

【Ｆターム（参考）】

2F014AA04

2F014AB02

2F014EA03

(57)【要約】

【課題】水位の計測精度を向上させること。
【解決手段】本開示の一実施形態に係る計測装置１は、発振回路９と、発振回路９と接続される複数の導線２１～２７と、を備えるケーブル２と、発振回路９の周波数の情報に基づき、導線間の静電容量の計測情報を出力する制御装置１００と、を備え、複数の導線２１～２７は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とにより構成される第１のモードと、第３の導線の群および第４の導線の群とにより構成される第２のモードとを有し、第１の導線の群と第２の導線の群とは、互いに包囲関係とならないように設けられ、第１の導線の群と第２の導線の群とで信号の位相とは異なり、第３の導線の群は第４の導線の群により包囲されて設けられ、第３の導線の群と第４の導線の群とで信号の位相とは異なり、制御装置１００は、第１のモードと第２のモードとを切り替え可能に設けられる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発振回路と、
前記発振回路と接続される複数の導線と、絶縁体により形成され、前記複数の導線を被覆する被覆部と、を備えるケーブルと、
前記発振回路の周波数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する制御装置と、
を備える計測装置であって、
前記複数の導線は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とにより構成される第１のモードと、該第１のモードとは異なり、第３の導線の群および第４の導線の群とにより構成される第２のモードとを有し、
前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、互いに包囲関係とならないように設けられ、
前記第１の導線の群における信号の位相と前記第２の導線の群における信号の位相とは異なり、
前記第３の導線の群は、前記第４の導線の群により包囲されて設けられ、
前記第３の導線の群における信号の位相と前記第４の導線の群における信号の位相とは異なり、
前記制御装置は、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替え可能に設けられる、
計測装置。

【請求項2】

前記複数の導線は、さらに第５の導線の群を含み、
前記第５の導線の群は、前記発振回路を除く回路を有する前記制御装置の接地電位と接続される中性線からなる群である、請求項１に記載の計測装置。

【請求項3】

前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、前記第５の導線の群を挟んで対向して設けられる、請求項２に記載の計測装置。

【請求項4】

前記制御装置は、前記第２のモードにおける前記発振回路の周波数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する、請求項１～３のいずれか１項に記載の計測装置。

【請求項5】

前記制御装置は、切替回路を備え、
前記切替回路により、前記第１のモードと前記第２のモードとが切り替えられる、請求項１に記載の計測装置。

【請求項6】

前記ケーブルはキャブタイヤケーブルである、請求項１に記載の計測装置。

【請求項7】

前記制御装置は通信装置を備え、
前記通信装置は、外部装置に前記計測情報を送信する、請求項１に記載の計測装置。

【請求項8】

計測装置と、情報処理装置とを備える計測システムであって、
前記計測装置は、
発振回路と、
前記発振回路と接続される複数の導線と、
絶縁体により形成され、前記複数の導線を被覆する被覆部と、を備えるケーブルと、
前記発振回路の周波数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する制御装置と、
を備え、
前記複数の導線は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とにより構成される第１のモードと、該第１のモードとは異なり、第３の導線の群および第４の導線の群とにより構成される第２のモードを有し、
前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、互いに包囲関係とならないように設けられ、
前記第１の導線の群における信号の位相と前記第２の導線の群における信号の位相とは異なり、
前記第３の導線の群は、前記第４の導線の群により包囲されて設けられ、
前記第３の導線の群における信号の位相と前記第４の導線の群における信号の位相とは異なり、
前記制御装置は、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替え可能に設けられ、
前記情報処理装置は、
前記第１のモードにおける計測情報と、前記第２のモードにおける計測情報に基づいて、水位に関する情報を出力する、計測システム。

【請求項9】

計測装置により得られる計測情報を情報処理装置により処理する方法であって、
前記計測装置は、
発振回路と、
前記発振回路と接続される複数の導線と、
絶縁体により形成され、前記複数の導線を被覆する被覆部と、を備えるケーブルと、
前記発振回路の周波数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する制御装置と、
を備え、
前記複数の導線は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とにより構成される第１のモードと、該第１のモードとは異なり、第３の導線の群および第４の導線の群とにより構成される第２のモードを有し、
前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、互いに包囲関係とならないように設けられ、
前記第１の導線の群における信号の位相と前記第２の導線の群における信号の位相とは異なり、
前記第３の導線の群は、前記第４の導線の群により包囲されて設けられ、
前記第３の導線の群における信号の位相と前記第４の導線の群における信号の位相とは異なり、
前記制御装置は、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替え可能に設けられ、
前記情報処理装置が、前記第１のモードにおける計測情報と、前記第２のモードにおける計測情報に基づいて、水位に関する情報を出力する、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、計測装置、計測システム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、水位を計測するために、圧力式や抵抗式、静電容量式のものが知られている。例えば、下記特許文献１には、洗濯機における水位を測定するための装置に関して開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭５６－８５３９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に開示されるような技術では、ケーブルの温度変化の影響を受けやすく、水位の推定精度が十分担保されない。

【0005】

そこで、本開示は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、水位の計測精度を向上させることが可能な、計測装置、計測システム及び方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示によれば、発振回路と、前記発振回路と接続される複数の導線と、絶縁体により形成され、前記複数の導線を被覆する被覆部と、を備えるケーブルと、前記発振回路の周波数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する制御装置と、を備える計測装置であって、前記複数の導線は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とにより構成される第１のモードと、該第１のモードとは異なり、第３の導線の群および第４の導線の群とにより構成される第２のモードとを有し、前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、互いに包囲関係とならないように設けられ、前記第１の導線の群における信号の位相と前記第２の導線の群における信号の位相とは異なり、前記第３の導線の群は、前記第４の導線の群により包囲されて設けられ、前記第３の導線の群における信号の位相と前記第４の導線の群における信号の位相とは異なり、前記制御装置は、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替え可能に設けられる、計測装置が提供される。

【0007】

また、本開示によれば、計測装置と、情報処理装置とを備える計測システムであって、前記計測装置は、発振回路と、前記発振回路と接続される複数の導線と、絶縁体により形成され、前記複数の導線を被覆する被覆部と、を備えるケーブルと、前記発振回路の周波数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する制御装置と、を備え、前記複数の導線は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とにより構成される第１のモードと、該第１のモードとは異なり、第３の導線の群および第４の導線の群とにより構成される第２のモードを有し、前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、互いに包囲関係とならないように設けられ、前記第１の導線の群における信号の位相と前記第２の導線の群における信号の位相とは異なり、前記第３の導線の群は、前記第４の導線の群により包囲されて設けられ、前記第３の導線の群における信号の位相と前記第４の導線の群における信号の位相とは異なり、前記制御装置は、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替え可能に設けられ、前記情報処理装置は、前記第１のモードにおける計測情報と、前記第２のモードにおける計測情報に基づいて、水位に関する情報を出力する、計測システムが提供される。

【0008】

また、本開示によれば、計測装置により得られる計測情報を情報処理装置により処理する方法であって、前記計測装置は、発振回路と、前記発振回路と接続される複数の導線と、絶縁体により形成され、前記複数の導線を被覆する被覆部と、を備えるケーブルと、前記発振回路の周波数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する制御装置と、を備え、前記複数の導線は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とにより構成される第１のモードと、該第１のモードとは異なり、第３の導線の群および第４の導線の群とにより構成される第２のモードを有し、前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、互いに包囲関係とならないように設けられ、前記第１の導線の群における信号の位相と前記第２の導線の群における信号の位相とは異なり、前記第３の導線の群は、前記第４の導線の群により包囲されて設けられ、前記第３の導線の群における信号の位相と前記第４の導線の群における信号の位相とは異なり、前記制御装置は、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替え可能に設けられ、前記情報処理装置が、前記第１のモードにおける計測情報と、前記第２のモードにおける計測情報に基づいて、水位に関する情報を出力する、方法が提供される。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、水位の計測精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の一実施形態に係る計測システム１０００の概要を示す図である。

【図2】同実施形態に係るケーブル２の断面構造の一例を示す図である。

【図3】同実施形態に係る計測装置１の構成例を示す図である。

【図4】同実施形態に係る制御装置１００のハードウェア構成例を示す図である。

【図5】同実施形態に係る回路群１３の一例を示す図である。

【図6】同実施形態に係るケーブル２の導線の群の第１のモードの一例を示す図である。

【図7】同実施形態に係るケーブル２の導線の群の第２のモードの一例を示す図である。

【図8】同実施形態に係る計測システム１０００を用いた計測方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図9】同実施形態の一変形例に係るケーブル２の導線の群の第１のモードの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0012】

図１は、本開示の一実施形態に係る計測システム１０００の概要を示す図である。図示するように、本実施形態に係る計測システム１０００は、計測装置１を備える。かかる計測システム１０００は、例えばマンホール４の内側に設けられ、下水道における水位ＷＬを計測するために用いられる。なお、計測システム１０００の応用先は、下水道の水位の計測には限定されず、種々の配管や容器、河川、湖、池、海洋など、水等の液体のレベルを計測することに用いられ得る。

【0013】

計測装置１は、マンホール４の内部に設けられる。本実施形態では計測装置１は例えばマンホール４の蓋６に設けられているが、設置位置は特に限定されない。例えば、計測装置１は、マンホール４のステップ４Ａに設けられていてもよいし、マンホール４の外側に設けられていてもよい。

【0014】

計測装置１からはケーブル２が吊り下げられている。図２は、ケーブル２の断面構造の一例を示す図である。ケーブル２は、例えばキャブタイヤケーブルである。ケーブル２は、複数の導線２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７を有する。導線の数は複数であれば特に限定されない。導線２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７は、絶縁体により形成される被覆部（シース）２０に覆われている。導線２１は、導体２１１と、導体２１１を覆う絶縁体２１２により構成される。導線２２～２７も同様の導体および絶縁体を有している。シース２０、導体２１１、絶縁体２１２の仕様は、公知の仕様であってもよい。ケーブル２はキャブタイヤケーブル以外でも、上記の被覆部、導体、絶縁体としての機能を果たすものであれば、特に限定されない。

【0015】

図１に示すように、ケーブル２は、計測装置１の有する各種回路から延長して吊り下げられる。ケーブル２の計測装置１とは反対側の端部３は、絶縁体等によりキャップされ、防水加工されている。ケーブル２の一部は水５に浸かっている。ケーブル２は発振回路と接続されている。このケーブル２の一部が水５に浸かることにより、ケーブル２から漏れ出る電気力線の状態が変化する。すると、ケーブル２に含まれる導線２１～２７のそれぞれの間での静電容量が変化する。この静電容量の変化量は、水位と相関がある。また、静電容量の変化は、発振回路の周波数の変化に対応する。すなわち、発振回路の周波数から、静電容量が求められ、それにより水位を推定することができる。

【0016】

ケーブル２は、マンホール４において、マンホール４の壁部により適宜支持されていてもよい。ケーブル２の長さは特に限定されず、計測領域における計測対象の深さ（例えば下水道の深さ）等に応じて適宜設定され得る。

【0017】

図３は、本実施形態に係る計測装置１の構成例を示す図である。図示するように、計測装置１は、制御装置１００と、ケーブル２と、接続端子７とを備える。

【0018】

図４は、本実施形態に係る制御装置１００のハードウェア構成例を示す図である。制御装置１００は、少なくとも、制御部１０１、メモリ１０２、ストレージ１０３、通信部１０４および入出力部１０５等を備える。これらはバス１０６を通じて相互に電気的に接続される。なお、制御装置１００は、図示せぬ電源（バッテリ等）を有していてもよい。

【0019】

制御部１０１は、制御装置１００全体の動作を制御し、各要素間におけるデータの送受信の制御、及びアプリケーションの実行及び認証処理に必要な情報処理等を行う演算装置である。例えば制御部１０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等のプロセッサであり、ストレージ１０３に格納されメモリ１０２に展開されたプログラム等を実行して各情報処理を実施する。

【0020】

メモリ１０２は、制御部１０１のワークエリア等として使用され、また、制御装置１００の起動時に実行されるＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、及び各種設定情報等を格納する。

【0021】

ストレージ１０３は、アプリケーション・プログラム等の各種プログラムを格納する。各処理に用いられるデータを格納したデータベースがストレージ１０３に構築されていてもよい。

【0022】

通信部１０４は、制御装置１００をネットワークに接続する。通信部１０４は、例えば、有線ＬＡＮ（Local Area Network）、無線ＬＡＮ、Ｗｉ－Ｆｉ（Wireless Fidelity、登録商標）、赤外線通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）、近距離または非接触通信等の方式で、外部機器と直接またはネットワークアクセスポイントを介して通信する。なお、通信装置１２は、通信部１０４により実現される。

【0023】

入出力部１０５は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等の情報入力機器、及びディスプレイ等の出力機器である。また、入出力部１０５は、信号入出力機能を有する。入出力部１０５は、例えば、図３に示す回路群１３とケーブル２とを接続する接続端子７としての機能を実現する。

【0024】

バス１０６は、上記各要素に共通に接続され、例えば、アドレス信号、データ信号及び各種制御信号を伝達する。

【0025】

図３に戻ると、制御装置１００は、センサ回路８と、発振回路９と、切替回路１０と、演算部１１と、通信装置１２とを備える。また、切替回路１０は（切替回路１０が設けられていない場合は発振回路９は）接続端子７と接続する。接続端子７は、この回路とケーブル２の各導線とを接続するための端子である。センサ回路８と、発振回路９と、切替回路１０との群を、回路群１３と本明細書では規定する。

【0026】

センサ回路８は、後述する発振回路９に対して電力を供給し、発振回路９からの信号を取得する機能を有する。センサ回路８は、例えば上述した制御部１０１、メモリ１０２、ストレージ１０３等により実現しうる。センサ回路８が取得した信号は、演算部１１に出力される。

【0027】

発振回路９は、センサ回路８と接続されている。発振回路９の周波数は、ケーブル２の導線間の静電容量の変化に基づいて変化する。そのため、この周波数の信号がセンサ回路８に出力されることで、後述する演算部１１により静電容量を算出することができる。発振回路９の構成は特に限定されないが、ＬＣ共振回路のＱ値が低下しても安定した発振状態を維持することができるクラップ型発振回路が用いられることが好ましい。

【0028】

センサ回路８と発振回路９との間の接続部１４の電気的な接続態様は特に限定されない。ただし、ケーブル２の周囲は接地電位であり、ケーブル２のコモンモード電圧も接地電位であるため、発振回路９はケーブル２のコモンモード電圧の影響を避けることが好ましい。そのため、発振回路９は、周囲から静電容量的に絶縁された状態（すなわちフロート状態）であることが好ましい。図５は、本実施形態に係る回路群１３の一例を示す図である。図５を参照すると、例えば、接続部１４は、発振回路９に電力を供給するためのコモンモードチョークコイル１４Ａと、発振回路９から出力される信号を取得するための高周波トランス１４Ｂとにより構成されることが好ましい。

【0029】

切替回路１０は、ケーブル２の導線２１～２７の複数の導線の群に切り替える機能を有する。例えば、切替回路１０は、７つの導線を、３つの動線の群のいずれかに切り替えることができる。図５を参照すると、具体的には、３つの導線の群は、接続線１５Ａを介して発振回路９と接続され第１の位相の信号を有する第１の導線の群と、接続線１５Ｂを介して発振回路９と接続され第１の位相とは異なる（例えば差動出力により正負で逆転している）位相の信号を有する第２の導線の群と、発振回路９には接続せず、接続線１５Ｃを介してセンサ回路８（すなわち発振回路９を除く回路）の接地電位に接続される第５の導線の群とからなる（第３の導線の群と第４の導線の群については後述する）。第５の導線の群における導線は、いわゆる中性線としての機能を有する。かかる中性線からなる第５の導線の群を設けることで、ケーブル２のコモンモード電圧の影響を低減することができる。これらの導線の群の具体的な構成については後述する。この３つの導線の群からなる状態を、本明細書では「第１のモード」とよぶ。

【0030】

また、本実施形態では、切替回路１０によって、さらに７つの導線を、第１のモードとは異なる、２つの導線の群のいずれかに切り替えることができる。具体的には、２つの導線の群は、接続線１５Ａを介して発振回路９と接続され第１の位相の信号を有する第３の導線の群と、接続線１５Ｂを介して発振回路９と接続され第１の位相とは異なる（例えば正負で逆転している）位相の信号を有する第４の導線の群とからなる。この２つの導線の群からなる状態を、本明細書では「第２のモード」とよぶ。

【0031】

本実施形態に係る切替回路１０は、例えばＰＩＮダイオードにより実現され得る。切替回路１０による切替は、所定の間隔により実行され得る。所定の間隔は、第１のモードと第２のモードとで同じであってもよいし、異なっていてもよい。所定の間隔は、数秒から数十秒程度であってよい。

【0032】

演算部１１は、センサ回路８により取得された信号の周波数に基づいて、ケーブル２における静電容量の計測情報を出力する機能を有する。かかる静電容量の算出は、公知の方法により実現され得る。また、演算部１１は、得られた静電容量の計測情報に基づいて、ケーブル２が設けられているマンホール４など、ケーブル２が設けられている空間における水位に関する情報を出力してもよい。例えば、演算部１１は、得られた計測情報である静電容量の値と、予め得られた静電容量と水位との関係から、マンホール４の水位を推定することができる。具体的な推定方法の一例については後述する。なお、演算部１１の機能は、計測装置１に備えられていてもよいし、計測装置１とは異なる外部の情報処理装置により実現されてもよい。

【0033】

通信装置１２は、演算部１１により出力された計測情報（例えば、静電容量の値やかかる静電容量に基づいて推定される水位に関する情報）を外部装置に有線又は無線により出力する機能を有する。通信装置１２は、例えば、外部のサーバや、コンピュータ、スマートフォン、タブレット、公衆のディスプレイ等の機器に計測情報を出力してもよい。計測情報を取得した外部装置は、例えばかかる計測情報を表示したり、計測情報を加工して他の情報を出力することができる。

【0034】

ここで、切替回路１０により切り替えられる導線の群について説明する。図６は、本実施形態に係るケーブル２の導線の群の第１のモードの一例を示す図である。図示するケーブル２は、図２で示したケーブル２と同じ構成である。図６に示す例では、導線２１、２２は第１の導線の群であり、「＋」で示されている。導線２６、２７は第２の導線の群であり、「－」で示されている。第１の導線の群と、第２の導線の群とは、同一の群において導線が互いに隣接し、かつ互いに包囲関係とならないように設けられる。この２つの導線の群は、発振回路９による差動出力により、位相が反転している。これにより、外来ノイズや寄生容量によるノイズの影響を受けにくくすることができる。なお、第１の導線の群と第２の導線の群は、互いに隣接しているとは限らず、第１の導線の群を構成する導線と、第２の導線の群を構成する導線との間で生じる電気力線が、ケーブル２の外部に漏れ出るように構成されていればよい。第５の導線の群が設けられている場合も同様に、第１の導線の群を構成する導線と、第５の導線の群を構成する導線との間で生じる電気力線、および／または第２の導線の群を構成する導線と、第５の導線の群を構成する導線との間で生じる電気力線が、ケーブル２の外部に漏れ出るように構成されていれば、各導線の配置は特に限定されない。

【0035】

導線２３、２４、２５は第５の導線の群であり、「０」で示される中性線である。このように、例えば、第１の導線の群と第２の導線の群とは、第５の導線の群を挟んで対向して設けられる。そうすると、図６に示すように、電気力線ＥＦが、第１の導線の群から第２の導線の群へ、第１の導線の群から第５の導線の群へ、および第５の導線の群から第２の導線の群へ流れることになる。このとき、電気力線ＥＦがケーブル２の外側に発生することにより、これらの静電容量がケーブル２の外側の水の影響を受けて変化する。水への浸水量（すなわち水位）によって、この静電容量が変化するので、水位を静電容量の変化から求めることができる。

【0036】

このとき、第５の導線の群である中性線は、発振回路９ではなくセンサ回路８の接地するよう接続されているため、ケーブル２の各導線や、発振回路９とセンサ回路８の間に発生している寄生容量による静電容量への影響を抑制することができる。これにより、ケーブル２の静電容量に対するコモンモードノイズの影響を抑え、より計測精度を上げることができる。

【0037】

次に、図７は、本実施形態に係るケーブル２の導線の群の第２のモードの一例を示す図である。図７に示す例では、導線２４が第３の導線の群であり、導線２１、２２、２３、２５、２６、２７が、第３の導線の群とは異なる位相の信号を示す第４の導線の群である。図７に示すように、第３の導線の群は、第４の導線の群を包囲して設けられる。

【0038】

第２のモードでは、ケーブル２の中心にある導線２４と、その周囲にある各導線との間においてしか電気力線ＥＦが発生しない。そのため電気力線ＥＦはケーブル２の外に漏れないため、周囲の水の影響を受けない。ここでケーブル２の各導線間で生じる静電容量はケーブル２に起因するものであり、特にケーブル２の温度に依存する。例えば、ケーブル２を構成するシース等が塩化ビニル等であれば、誘電率に対する温度の影響が大きいため、静電容量の値は水温により大きく変動しうる。

【0039】

この水温等に起因するケーブル２の誘電率の変化を、第２のモードにおける発振回路９の周波数（すなわちケーブル２における静電容量）からとらえることができる。すなわち、第１のモードで得られる発振回路９の周波数は、水位だけではなく、ケーブル２等の温度の影響が含まれている。そこで、第２のモードに切り替えて温度の影響のみを受けた周波数（静電容量）の値を得ることで、温度補償が可能となる。これにより、水位の推定精度をより向上させることができる。

【0040】

なお、発振回路９の温度変化によっても、発振周波数が変化しうる。本実施形態では、第１のモードと第２のモードのそれぞれにおいて、発振回路９の温度変化の影響による周波数変化が加算されるが、第２のモードにおける周波数の情報を用いて温度補償を行うことから、発振回路９の温度の影響は低減される。また、より高精度の温度補償を行うには、発振回路９を実装した回路基板の温度を計測することが好ましい。その温度情報により、より正確な温度補償が可能となる。

【0041】

次に、本実施形態に係る計測システム１０００を用いた計測方法の処理の流れの一例について説明する。図８は、本実施形態に係る計測システム１０００を用いた計測方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、制御装置１００は、切替回路１０により第１のモードに切り替える（ステップＳＱ１０１）。次に、制御装置１００は、センサ回路８により発振回路９の周波数等の計測情報を取得する（ステップＳＱ１０３）。ここで取得される計測情報は、水位ＷＬの影響および水温の影響を受けたケーブル２の第１の導線の群と第２の導線の群との間における静電容量Ｃ１である。かかる計測情報の取得は所定時間連続的に行われ得る。取得間隔については特に限定されない。また、所定時間取得された計測情報は、平均化など、適宜所定の統計的手法で加工されてもよい。

【0042】

計測情報の取得の開始から所定時間経過すると（ステップＳＱ１０５）、制御装置１００は、切替回路１０により第１のモードから第２のモードに切り替える（ステップＳＱ１０７）。次に、制御装置１００は、センサ回路８により発振回路９の周波数や静電容量等の計測情報を取得する（ステップＳＱ１０９）。ここで取得される計測情報は、水温の影響を受けたケーブル２の第３の導線の群と第４の導線の群との間に静電容量Ｃ２である。かかる計測情報の取得は所定時間連続的に行われ得る。取得間隔については特に限定されない。また、所定時間取得された計測情報は、平均化など、適宜所定の統計的手法で加工されてもよい。第２のモードにおける計測情報の取得の開始から所定時間経過すると（ステップＳＱ１１１）、制御装置１００は、再び切替回路１０により第２のモードから第１モードに切り替える（ステップＳＱ１０１）。

【0043】

制御装置１００は、センサ回路８が取得した計測情報を出力し（ステップＳＱ１１３）、演算部１１はかかる計測情報をもとに、水位の演算を行う（ステップＳＱ１１５）。水位の演算の例について説明する。

【0044】

まず、予めケーブル２が浸水していない状態での、第１のモードにおける静電容量（ここではＣ０１とする）と第２のモードにおける静電容量（ここではＣ０２とする）を計測しておく。ケーブル２が浸水していない状態の静電容量Ｃ０１と静電容量Ｃ０２との間には、定数倍の比例関係がある。かかる比例定数ｋは、ケーブル２の各導線の配置や、各モードにおける導線の群の割り当て方により定まる。この関係を予め調べておくことで、第１のモードにおける基準静電容量ＣＢを、第２のモードにおける静電容量Ｃ２から求めることができる。静電容量Ｃ２はケーブル２の温度により変化するが、それに応じた第１のモードにおける基準静電容量を求めておくことが重要である。

【0045】

次に、ケーブル２が浸水しているとき状態での第１のモードにおける静電容量Ｃ１と第２のモードにおける静電容量Ｃ２を計測したとき、水位は静電容量Ｃ１と基準静電容量ＣＢとの差に比例する。よって、水位ＦＬは、Ｃ１－ｋＣ２に比例する。よって、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２をそれぞれのモードで算出することによって、温度補償を加味した水位を推定することができる。

【0046】

なお、演算された水位に関する情報は、適宜外部の装置に送信されてもよいし、計測装置１のストレージ等に適宜記憶されてもよい。

【0047】

＜変形例＞
次に、本実施形態に係る一変形例について説明する。図９は、本実施形態の一変形例に係るケーブル２の導線の群の第１のモードの一例を示す図である。図示する例では、中性線に相当する第５の導線の群は設けられず、第１の導線の群（導線２１、２２、２３）と第２の導線の群（導線２５、２６、２７）のみにより構成される。なお、導線２４はいずれの回路とも接続されていない。

【0048】

このような中性線が設けられていない場合にあっては、多少寄生容量の影響は受けるものの、上述したモードの切り替えにより、温度補償を考慮した水位の推定が可能となる。

【0049】

以上、本実施形態に係る計測システム、計測装置について説明した。かかる計測システム等によれば、ケーブルに含まれる第１の導線の群と第２の導線の群との間で信号の位相を異ならせる（例えば差動出力とする）ことで、ケーブル２への外部ノイズの影響を抑制することができる。これにより、静電容量に基づく水位の推定精度を向上させることができる。また、第５の導線の群として中性線を設け、発振回路９から独立した接地電位を与えることで、発振回路９をフロー状態とすることができ、さらに水位の推定精度を向上させることができる。また、切替回路１０により、電気力線がケーブル２の外部に出ないような他の構成（第３の導線の群、第４の導線の群）となるモードとの切り替えを行うことで、ケーブル２の温度が静電容量に与える影響を考慮することができる。このような水位計測モード（第１のモード）と温度補償モード（第２のモード）との間で切り替え可能とすることで、温度変化が大きい環境においてもより確実に水位を計測することができる。このような計測システムは、例えばマンホール等に設けられ、増水時におけるマンホールの水位上昇をリアルタイムに、かつ簡便な構成で実現することができる。

【0050】

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

【0051】

本明細書において説明した装置は、単独の装置として実現されてもよく、一部または全部がネットワークで接続された複数の装置（例えばクラウドサーバ）等により実現されてもよい。例えば、制御装置１００の制御部１０１およびストレージ１０３は、互いにネットワークで接続された異なるサーバにより実現されてもよい。制御装置１００の機能の全部または一部は、図示しないマイコン等のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｕｒｃｕｉｔ）や、他の端末において発揮されてもよい。また、計測装置１等に設けられる各種計測器やセンサから得られる情報は、計測装置１の筐体の外部に設けられる制御装置が取得する構成であってもよい。すなわち、計測システム１０００は、制御装置１００とケーブル２とが分離した構成であってもよい。

【0052】

本明細書において説明した装置による一連の処理は、ソフトウェア、ハードウェア、及びソフトウェアとハードウェアとの組合せのいずれを用いて実現されてもよい。本実施形態に係る制御装置１００の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、ＰＣ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。

【0053】

また、本明細書においてフローチャート図を用いて説明した処理は、必ずしも図示された順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。

【0054】

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

【0055】

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（項目１）
発振回路と、
前記発振回路と接続される複数の導線と、絶縁体により形成され、前記複数の導線を被覆する被覆部と、を備えるケーブルと、
前記発振回路の周波数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する制御装置と、
を備える計測装置であって、
前記複数の導線は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とにより構成される第１のモードと、該第１のモードとは異なり、第３の導線の群および第４の導線の群とにより構成される第２のモードとを有し、
前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、互いに包囲関係とならないように設けられ、
前記第１の導線の群における信号の位相と第２の導線の群における信号の位相とは異なり、
前記第３の導線の群は、前記第４の導線の群により包囲されて設けられ、
前記第３の導線の群における信号の位相と第４の導線の群における信号の位相とは異なり、
前記制御装置は、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替え可能に設けられる、
計測装置。
（項目２）
前記複数の導線は、さらに第５の導線の群を含み、
前記第５の導線の群は、前記発振回路を除く回路を有する前記制御装置の接地電位と接続される中性線からなる群である、項目１に記載の計測装置。
（項目３）
前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、前記第５の導線の群を挟んで対向して設けられる、項目２に記載の計測装置。
（項目４）
前記制御装置は、前記第２のモードにおける前記発振回路の周波数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する、項目１～３のいずれか１項に記載の計測装置。
（項目５）
前記制御装置は、切替回路を備え、
前記切替回路により、前記第１のモードと前記第２のモードとが切り替えられる、
項目１～４のいずれか１項に記載の計測装置。
（項目６）
前記ケーブルはキャブタイヤケーブルである、項目１～５のいずれか１項に記載の計測装置。
（項目７）
前記制御装置は通信装置を備え、
前記通信装置は、外部装置に前記計測情報を送信する、項目１～６のいずれか１項に記載の計測装置。
（項目８）
計測装置と、情報処理装置とを備える計測システムであって、
前記計測装置は、
発振回路と、
前記発振回路と接続される複数の導線と、
絶縁体により形成され、前記複数の導線を被覆する被覆部と、を備えるケーブルと、
前記発振回路の周波数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する制御装置と、
を備え、
前記複数の導線は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とにより構成される第１のモードと、該第１のモードとは異なり、第３の導線の群および第４の導線の群とにより構成される第２のモードを有し、
前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、互いに包囲関係とならないように設けられ、
前記第１の導線の群における信号の位相と前記第２の導線の群における信号の位相とは異なり、
前記第３の導線の群は、前記第４の導線の群により包囲されて設けられ、
前記第３の導線の群における信号の位相と前記第４の導線の群における信号の位相とは異なり、
前記制御装置は、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替え可能に設けられ、
前記情報処理装置は、
前記第１のモードにおける計測情報と、前記第２のモードにおける計測情報に基づいて、水位に関する情報を出力する、計測システム。
（項目９）
計測装置により得られる計測情報を情報処理装置により処理する方法であって、
前記計測装置は、
発振回路と、
前記発振回路と接続される複数の導線と、
絶縁体により形成され、前記複数の導線を被覆する被覆部と、を備えるケーブルと、
前記発振回路の周波数の情報に基づき、前記導線間の静電容量の計測情報を出力する制御装置と、
を備え、
前記複数の導線は、少なくとも第１の導線の群と第２の導線の群とにより構成される第１のモードと、該第１のモードとは異なり、第３の導線の群および第４の導線の群とにより構成される第２のモードを有し、
前記第１の導線の群と、前記第２の導線の群とは、互いに包囲関係とならないように設けられ、
前記第１の導線の群における信号の位相と前記第２の導線の群における信号の位相とは異なり、
前記第３の導線の群は、前記第４の導線の群により包囲されて設けられ、
前記第３の導線の群における信号の位相と前記第４の導線の群における信号の位相とは異なり、
前記制御装置は、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替え可能に設けられ、
前記情報処理装置が、前記第１のモードにおける計測情報と、前記第２のモードにおける計測情報に基づいて、水位に関する情報を出力する、方法。

【符号の説明】

【0056】

１ 計測装置
２ ケーブル
８ センサ回路
９ 発振回路
１０ 切替回路
１１ 演算部
１２ 通信装置
２０ 被覆部（シース）
２１～２７ 導線
２１１ 導体
２１２ 絶縁体
１０００ 計測システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】