(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】
(24)【登録日】2022-02-07
(45)【発行日】2022-02-16
(54)【発明の名称】異常水位報知システム
(51)【国際特許分類】
G08B 25/08 20060101AFI20220208BHJP
G08B 25/10 20060101ALI20220208BHJP
G08B 27/00 20060101ALI20220208BHJP
G08B 21/10 20060101ALI20220208BHJP
H04M 11/04 20060101ALI20220208BHJP
【ＦＩ】
G08B25/08 A
G08B25/10 A
G08B25/10 D
G08B27/00 A
G08B21/10
H04M11/04
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2018207840
(22)【出願日】2018-11-05
(65)【公開番号】P2019087251
(43)【公開日】2019-06-06
【審査請求日】2021-10-08
(31)【優先権主張番号】P 2017214627
(32)【優先日】2017-11-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】305001928
【氏名又は名称】光陽無線株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100121371
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 和人
(72)【発明者】
【氏名】宗 聡
【審査官】永田 義仁
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－２０３９６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２２７４８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１３２３０７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｃ１／００－１／１４
５／００－１５／１４
Ｇ０８Ｂ１９／００－３１／００
Ｈ０４Ｍ３／００
３／１６－３／２０
３／３８－３／５８
７／００－７／１６
１１／００－１１／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
降雨による異常水位の発生を検知し報知する異常水位報知システムであって、建物の屋内に設置され、又はアプリが読み込まれ実行されたスマートフォン又はコンピュータにより構成されるセンタノードと、
前記センタノードの周囲の屋内又は屋外に設置され、又はアプリが読み込まれ実行されたスマートフォン又はコンピュータにより構成される一乃至複数のルータノードと、
前記各ルータノードの近傍に、一乃至複数設置されるリーフノードと、を備え、
前記ルータノードは、
全球測位衛星システムにより、自己位置を表すルータ位置情報を検出し出力する、又は位置情報記憶手段に予め記録された自己位置を表すルータ位置情報を出力するルータノード位置出力手段と、
前記各リーフノードに対し周囲空間へ無線発信した質問信号に対して、又は所定の時間間隔で間歇的に、前記各リーフノードから送信されてくるリーフ応答信号を受信する応答受信手段と、
前記各リーフノードのうち前記リーフ応答信号の送信が途絶したものの有無に基づき、又は前記リーフ応答信号の強度変化に基づき、水の接近又は浸水の有無を判定し、水の接近又は浸水が有りと判定された場合に、水位検知を示す値が有効とされる水位検知情報を生成する水位検知手段と、
前記水位検知手段により出力される前記水位検知情報を前記ルータ位置情報とともに、前記センタノードへ無線送信する水位検知信号送信手段と、を備え、
前記リーフノードは、
該リーフノードの識別コードであるリーフＩＤを記憶するリーフＩＤ記憶手段と、
前記ルータノードから発信される前記質問信号を受信した場合に、又は所定の時間間隔で間歇的に、前記リーフＩＤ記憶手段に記憶されたリーフＩＤを含む前記リーフ応答信号を生成し周囲空間へ無線発信するリーフノード応答手段と、を備え、
前記センタノードは、
公衆通信回線を介して外部との通信を行う通信インタフェースと、
前記ルータノードから無線送信されてくる前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報を受信するセンタノード受信手段と、
前記センタノード受信手段が前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報を受信した場合において、前記水位検知情報の水位検知を示す値が有効な場合、異常水位の発生を音声又は表示により周囲に報知する第１の異常報知手段と、
前記センタノード受信手段が前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報を受信した場合において、前記水位検知情報の水位検知を示す値が有効な場合、該水位検知情報及び該ルータ位置情報を、前記公衆通信回線を介して外部の水害情報集配信サーバへ送信する異常水位情報送信手段と、
を備えたことを特徴とする異常水位報知システム。
【請求項2】
各所の建物に配置された複数の前記センタノードと、公衆通信回線を介して前記センタノードと接続された水害情報集配信サーバと、を備え、
前記水害情報集配信サーバは、
異常水位の発生情報を地図上に表示するためのトランザクション情報である水害発生トランザクション情報を管理する水害マップデータベースと、
前記各センタノードから送信されてくる前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報を受信するサーバ側受信手段と、
公衆通信回線を介して地図配信サーバから、又は該水害情報集配信サーバ内に備えられた地図データベースから地図情報を取得する地図情報取得手段と、
受信された前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報と前記地図情報とに基づき、前記水害発生トランザクション情報を生成し前記水害マップデータベースに保存する水害発生マップ生成手段と、
公衆通信回線を介しての外部から送信されてくるマップ配信要求及び位置情報に応じて、前記地図情報取得手段により前記位置情報で指定される指定位置を中心とする所定範囲の地図情報（以下「指定位置周辺地図情報」という。）を取得し、前記水害マップデータベースから抽出される前記指定位置周辺地図情報に関連する前記水害発生トランザクション情報に基づき、前記指定位置周辺地図情報に水害発生情報を表示した水害発生マップ情報を生成し、該水害発生マップ情報を配信するマップ配信手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の異常水位報知システム。
【請求項3】
前記リーフノードは、前記各ルータノードの近傍の、互いに異なる高さに複数個設置されており、前記各リーフノードの前記リーフＩＤ記憶手段には、其々の高さに応じて割り当てられた高さ情報を含む前記リーフＩＤが記憶されており、前記ルータノードは、該ルータノードにおいて平常時に受信される前記リーフ応答信号に含まれる前記リーフＩＤのリストを生成し記憶するリーフリスト記憶手段を備え、
前記ルータノードの前記水位検知手段は、前記リーフリスト記憶手段に記憶された前記リーフＩＤのうち、前記質問信号に対して前記リーフ応答信号の返信が途絶した前記リーフノードの前記リーフＩＤを抽出し、抽出した前記リーフＩＤに含まれている前記高さ情報を含んだ前記水位検知情報を生成するものであり、
前記水害情報集配信サーバの前記水害発生マップ生成手段は、受信された前記水位情報を含む前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報と前記地図情報とに基づき、異常水位の発生位置とその発生位置の水位を地図上に示した水害発生マップ情報を生成するものであることを特徴とする、請求項２記載の異常水位報知システム。
【請求項4】
前記水害発生マップ生成手段は、受信された前記ルータ位置情報に基づき、当該ルータ位置情報が示す位置の周囲の標高データを前記地図情報から取得し、取得された周囲の標高データに基づき当該位置情報が示す位置の周囲の浸水推定範囲を抽出し、異常水位の発生位置及び前記浸水推定範囲を地図上に示した前記水害発生マップ情報を生成するものであることを特徴とする請求項２又は３記載の異常水位報知システム。
【請求項5】
前記水害発生マップ生成手段は、受信された前記ルータ位置情報に基づき、当該ルータ位置情報が示す位置の周囲の標高データ及び道路の経路情報を前記地図情報から取得し、当該位置情報が示す位置の周囲の浸水推定範囲を抽出するとともに該浸水推定範囲に含まれる道路範囲である浸水推定道路範囲を抽出し、異常水位の発生位置及び前記浸水推定道路範囲を地図上に示した前記水害発生マップ情報を生成するものであることを特徴とする請求項２又は３記載の異常水位報知システム。
【請求項6】
公衆通信回線を介して前記水害情報集配信サーバと接続された携帯端末装置を備え、前記携帯端末装置は、
ディスプレイと、
全球測位衛星システムにより、自己位置を表す位置情報を検出する携帯端末位置検出手段と、
公衆通信回線を介して、前記水害情報集配信サーバに対し、前記マップ配信要求を、前記携帯端末位置検出手段により検出される位置情報とともに送信するマップ配信要求手段と、
前記マップ配信要求に対し、公衆通信回線を介して前記水害情報集配信サーバから送信されてくる前記水害発生マップ情報を受信する地図受信手段と、
前記地図受信手段で受信される前記水害発生マップ情報を前記ディスプレイに表示する地図表示手段と、
を備えたことを特徴とする請求項２乃至５の何れか一記載の異常水位報知システム。
【請求項7】
前記各ルータノードは、該ルータノードの識別コードであるルータＩＤを記憶するルータＩＤ記憶手段を備え、前記各ルータノードの前記水位検知信号送信手段は、前記水位検知手段が出力する前記水位検知情報を、前記ルータ位置情報及び前記ルータＩＤとともに、水位検知情報として前記センタノードへ無線送信するものであり、
前記各ルータノードは、前記センタノードが設置された建物の側又は屋内の地面近傍に設置された屋側ルータノード、及び前記センタノードが設置された建物から離隔した各所に設置された周辺ルータノードに分類され、前記屋側ルータノードの前記ルータＩＤには、屋側ルータノードであることが識別する屋側ノード識別情報が含まれており、
前記センタノードの前記第１の異常報知手段は、
前記センタノード受信手段が前記ルータノードから無線送信される前記水位検知情報及び前記ルータＩＤを受信した場合において、
該ルータＩＤに屋側ノード識別情報が周辺ルータノードであることを示す場合には、建物周辺で異常水位が検出されたことを示す要注意警報を周囲に報知し、
該ルータＩＤに屋側ノード識別情報が屋側ルータノードであることを示す場合には、建物の間際で異常水位が検出されたことを示す緊急避難警報を周囲に報知するものであることを特徴とする請求項２乃至６の何れか一記載の異常水位報知システム。
【請求項8】
前記水害情報集配信サーバは、前記サーバ側受信手段が前記センタノードから送信されてくる前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報を受信した場合、
前記地図情報に基づき、前記各センタノードが設置された建物のうち該ルータ位置情報で特定される位置に対して水害の影響を受けることが推定される建物を抽出し、
抽出された建物に設置された前記センタノードの其々に対して、公衆通信回線を介して水害注意情報を送信する水害注意情報発信手段を備え、
前記センタノードの前記第１の異常報知手段は、公衆通信回線を介して前記水害情報集配信サーバから送信されてくる水害注意情報が受信された場合、建物上流で異常水位が検出されたことを示す水害注意報を周囲に報知するものであることを特徴とする請求項７記載の異常水位報知システム。
【請求項9】
前記ルータノードの一部は、携帯端末装置であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一記載の異常水位報知システム。
【請求項10】
前記ルータノードの一部又は全部は、前記水位検知手段が、水位検知を示す値が有効とされる水位検知情報を生成した場合に、異常水位の発生を音声又は表示により周囲に報知する第２の異常報知手段、を備えたことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一記載の異常水位報知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、大雨により生じる異常水位の発生を報知し、住民に避難を促す異常水位報知システムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、集中豪雨やゲリラ豪雨などの異常豪雨の発生が多くなってきており、洪水や土石流による被害も増加する傾向にある。異常豪雨の発生時においては、気象庁、国土交通省、都道府県の関係機関が、所定の地点の河川水位や流量観測を行った結果に基づき、洪水の危険性のある地域の住民に対して避難勧告や避難指示を発令し、人的被害の軽減が図られている。このように、住民に対して洪水の危険性について警報を出すシステムに関連する技術として、従来、特許文献１～３のものが公知である。
【0003】
特許文献１には、河川・湖沼等の橋梁上の通行車用に異常水位を警報する異常水位警報装置であって、マイクロ波の質問信号の送信及び応答信号の受信が可能な質問器と、検知したい水面位置に設置され質問器の質問信号を受信した時にマイクロ波応答信号を返信する応答器と、質問器の応答信号受信の有無に基づいて水位を判定する判定部とを備えた異常水位警報装置が記載されている（特許文献１・請求項１）。この異常水位警報装置は、マイクロ波が水で吸収される性質を利用し、マイクロ波を用いてデータを送受信する水位検知装置である（仝〔００１１〕）。質問器と応答器は、内蔵の電池で作動し、検知したい水面付近に設置される。応答器は通常時は冠水せず、増水により冠水する位置に設置される（仝文献の図８，９参照）。応答器が水没していない状態では、質問器が送信した質問信号を応答器が受信し、応答器は記憶データに応じた応答信号を返信する。従って、質問器で応答信号を受信することができ、判定部は異常水位でないと判定する。増水により水面が上昇し応答器が水没すると、質問器が送信したマイクロ波による質問信号は水に吸収されて応答器では受信できなくなり、質問器に応答信号が返送されることがない。これにより判定部は異常水位でないと判定する（仝〔００２２〕－〔００２５〕）。
【0004】
特許文献２記載の河川水位警報ユニットは、橋梁などに設置された水位計測センサ（特許文献２の図２）により河川水位を計測し、計測された水位を水位判定基準と比較し、絶対水位の上昇や急激増水などのそれぞれの条件に応じて、ユニットに備えられた回転燈、ブザー、メッセージ出力などで警報を発令するとともに（仝文献明細書段落〔００２６〕，図１）、無線通信回線を介して中央管理装置に警報結果を送信する（仝文献明細書段落〔００２７〕）ものである。
【0005】
特許文献３記載の洪水発生警報システムは、家屋の基礎、門、石垣、ブロック塀（特許文献３明細書段落〔００２２〕，図１）や河川からの土地高さレベルに対応した各所（仝〔００３７〕，図４）に洪水発生警報装置を設置し、各洪水発生警報装置において水位を検知して警報ブザーや警報ランプにより警報を発令するとともに（仝〔００３４〕）、装置内の送信手段により、警報管理センタに洪水警報を送信するものである（仝〔００３８〕）。ここで、洪水発生警報装置は、水を検知するフロートスイッチを備えた主回路部と、警報を発する警報手段（警報ブザーや警報ランプ）を備えた副回路部とを具備し、主回路部には、フロートスイッチに電気的に直列に作動リレーが配設され、フロートスイッチに電気的に並列に第１セットリレーが配設されており、また副回路部には、警報手段に電気的に直列に第２セットリレーが配設されている。フロートスイッチが水を検知してオン状態になると、作動リレーが付勢されて第１・第２セットリレーが付勢され、第１セットリレーの付勢により、作動リレーが付勢状態に保持され、第２セットリレーが付勢されることにより、警報手段が作動される（仝〔００２８〕－〔００３４〕）。これにより、電力の消費を極力抑えながら洪水の発生を長期にわたって検知するように工夫がされている（仝〔００１９〕）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０００－２９８０５５号公報
【文献】特開２０１０－１７０１９０号公報
【文献】特開２０１３－１０９５５８号公報
【非特許文献】
【0007】
【文献】一般社団法人日本自動認識システム協会編，「よくわかるＲＦＩＤ」，改訂２版，日本，株式会社オーム社，平成２６年６月２０日．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献２の河川水位警報ユニットは、橋梁に取り付けられ、橋梁から河川の水面までの高さを水位計測センサで計測するものであるため、基本的に河川に取り付けるものである。しかし、近年の水害では、暗渠や用水路から道路に水が溢れて避難が困難となるケースも珍しくなく、特許文献２の河川水位警報ユニットでは、水害時の周辺住民へ洪水の危険性について警報を発報するシステムとして適用するには不十分である。
【0009】
一方、特許文献３の洪水発生警報システムは、住宅等の家屋内に警報装置が設けられ（特許文献３の図１参照）、家屋の側や河川の堤に設置されたフロート式水位検知スイッチによって異常水位を検出して警報を発報するものである。従って、河川以外に暗渠や用水路から道路に水が溢れたような場合に於いても異常水位を検出して警報を発報することが出来る。然し乍ら、フロート式水位検知スイッチは、長期間に亘りメンテナンスを行わなければ、ゴミ詰まりや蟻、蜘蛛、泥蜂などの生物の巣掛けによる詰まり等による動作不良を生じやすいため、動作保証に関する信頼性とメンテナンスコストの点で問題がある。
【0010】
また、特許文献３の洪水発生警報システムでは（仝文献図４）、各洪水発生警報装置（１０６）の水位検知スイッチで異常水位を検出した場合、その洪水発生警報装置に附属する警報ブザーや警報ランプにより警報を発令するとともに、洪水発生警報装置から洪水発生信号が無線又は有線で高台の警報管理センタに送信され（仝〔００３８〕，〔００４１〕）、警報管理センタから注意報や警報が発令され、各所に設置された拡声器などの警報出力手段（１５２）によって洪水注意情報や洪水警報情報が発令される（仝〔００４２〕）。しかし、このような大がかりなシステムを導入するには多大な設備コストが必要となり、財政力の弱い自治体でこのシステムを導入するのは困難である。また、近年、豪雨による水害は、人口密度が小さい中山間地域で発生することも多く、このような中山間地域のそれぞれで警報管理センタ等の設備を導入することは現実的ではない。また、豪雨時に於いては、雨音によって、拡声器などの警報出力手段からの音声が周辺住民に届かない事例がこれまでに多く報告されており、避難情報の伝達性の点に於いても問題がある。
【0011】
尚、上述の特許文献３における課題で挙げた、水位センサの動作保証に関する信頼性とメンテナンスコストの点に関しては、特許文献１記載のマイクロ波による質問器と応答器を用いた水位センサを適用することが考えられる。しかしながら、この場合でも、上述した、システムの導入コストの問題、中山間地域での適用困難な問題、避難情報の伝達性の問題に関して、なお課題が残る。
【0012】
そこで、本発明の目的は、異常水位検出に関する信頼性が高くメンテナンスコストも抑えることが可能であり、システムの導入コストが低く、行政以外の一般世帯や小規模事業所において自主的に容易に導入することが可能な異常水位報知システムを提供することにある。
【0013】
また、本発明の他の目的は、豪雨時においても避難情報の伝達を住民に確実に行うことが出来、適切な避難の判断のための情報提供を行うことが可能な異常水位報知システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明に係る異常水位報知システムの第１の構成は、降雨による異常水位の発生を検知し報知する異常水位報知システムであって、
建物の屋内に設置されるセンタノードと、
前記センタノードの周囲の屋内又は屋外に一乃至複数設置されるルータノードと、
前記各ルータノードの近傍に、一乃至複数設置されるリーフノードと、を備え、
前記ルータノードは、
全球測位衛星システムにより、自己位置を表すルータ位置情報を検出する、又は位置情報記憶手段に予め記録された自己位置を表すルータ位置情報を出力するルータノード位置出力手段と、
前記各リーフノードに対し周囲空間へ無線発信した質問信号に対して、又は所定の時間間隔で間歇的に、前記各リーフノードから送信されてくるリーフ応答信号を受信する応答受信手段と、
前記各リーフノードのうち前記リーフ応答信号の送信が途絶したものの有無に基づき、又は前記リーフ応答信号の強度変化に基づき、水の接近又は浸水の有無を判定し、水の接近又は浸水が有りと判定された場合に、水位検知を示す値が有効とされる水位検知情報を生成する水位検知手段と、
前記水位検知手段により出力される前記水位検知情報を前記ルータ位置情報とともに、前記センタノードへ無線送信する水位検知信号送信手段と、を備え、
前記リーフノードは、
該リーフノードの識別コードであるリーフＩＤを記憶するリーフＩＤ記憶手段と、
前記ルータノードから発信される前記質問信号を受信した場合に、又は所定の時間間隔で間歇的に、前記リーフＩＤ記憶手段に記憶されたリーフＩＤを含む前記リーフ応答信号を生成し周囲空間へ無線発信するリーフノード応答手段と、を備え、
前記センタノードは、
公衆通信回線を介して外部との通信を行う通信インタフェースと、
前記ルータノードから無線送信されてくる前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報を受信するセンタノード受信手段と、
前記センタノード受信手段が前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報を受信した場合において、前記水位検知情報の水位検知を示す値が有効な場合、異常水位の発生を音声又は表示により周囲に報知する第１の異常報知手段と、
前記センタノード受信手段が前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報を受信した場合において、前記水位検知情報の水位検知を示す値が有効な場合、該水位検知情報及び該ルータ位置情報を、前記公衆通信回線を介して外部の水害情報集配信サーバへ送信する異常水位情報送信手段と、を備えたことを特徴とする。
建物の屋内に設置されるセンタノードと、
前記センタノードの周囲の屋内又は屋外に一乃至複数設置されるルータノードと、
前記各ルータノードの近傍に、一乃至複数設置されるリーフノードと、を備え、
前記ルータノードは、
全球測位衛星システムにより、自己位置を表すルータ位置情報を検出する、又は位置情報記憶手段に予め記録された自己位置を表すルータ位置情報を出力するルータノード位置出力手段と、
前記各リーフノードに対し周囲空間へ無線発信した質問信号に対して、又は所定の時間間隔で間歇的に、前記各リーフノードから送信されてくるリーフ応答信号を受信する応答受信手段と、
前記各リーフノードのうち前記リーフ応答信号の送信が途絶したものの有無に基づき、又は前記リーフ応答信号の強度変化に基づき、水の接近又は浸水の有無を判定し、水の接近又は浸水が有りと判定された場合に、水位検知を示す値が有効とされる水位検知情報を生成する水位検知手段と、
前記水位検知手段により出力される前記水位検知情報を前記ルータ位置情報とともに、前記センタノードへ無線送信する水位検知信号送信手段と、を備え、
前記リーフノードは、
該リーフノードの識別コードであるリーフＩＤを記憶するリーフＩＤ記憶手段と、
前記ルータノードから発信される前記質問信号を受信した場合に、又は所定の時間間隔で間歇的に、前記リーフＩＤ記憶手段に記憶されたリーフＩＤを含む前記リーフ応答信号を生成し周囲空間へ無線発信するリーフノード応答手段と、を備え、
前記センタノードは、
公衆通信回線を介して外部との通信を行う通信インタフェースと、
前記ルータノードから無線送信されてくる前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報を受信するセンタノード受信手段と、
前記センタノード受信手段が前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報を受信した場合において、前記水位検知情報の水位検知を示す値が有効な場合、異常水位の発生を音声又は表示により周囲に報知する第１の異常報知手段と、
前記センタノード受信手段が前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報を受信した場合において、前記水位検知情報の水位検知を示す値が有効な場合、該水位検知情報及び該ルータ位置情報を、前記公衆通信回線を介して外部の水害情報集配信サーバへ送信する異常水位情報送信手段と、を備えたことを特徴とする。
【0015】
この構成によれば、各世帯に於いて異常水位検知システムを導入する場合、各世帯はセンタノードのみを独自に導入すればよい。ルータノード及びリーフノードは、それぞれのセンタノードで共用されるものであるため、異常水位検知システムを導入した世帯の共同負担又は公共設備として自治体が負担して設置することができ、全体としての導入コストを抑えることが出来る。また、本システムでは、それぞれのルータノードが異常水位の検出情報を発信し、センタノードは各ルータノードが発信する異常水位の検出情報に基づき建物内で音声又は表示により周囲に異常発生が報知される。従って、例えば特許文献３のような高台の警報管理センタ等の設備を各地に導入する必要がなく、各世帯や各事業所が単独でシステムを容易に導入することが出来る。従って、人口密度が低く各地に散在する中山間地域でも適用することが出来る。また、異常水位の検出は、リーフノードが送信する電磁波変化による水の接近、浸水の有無を判定するので、フロート式水位検知スイッチと比べて機械的な機構を用いない分、検知器の信頼性が高く、設置やメンテナンスも容易である。また、リーフノードにはＲＦＩＤ又はBluetooth（登録商標）ビーコンを用いることが出来るので、安価であり、ルータノードの周辺に多数のリーフノードを設置すればいくらでも検知精度を上げることが出来る。また、異常水位の検出は、各ルータノードの近傍のリーフノードが水没したか否かにより行い、ルータノードは無線通信に適し、水没の恐れの小さい高所に設置することが出来る。これにより、ルータノードとセンタノードとの間の無線通信が可能な距離を伸ばすことが出来、センタノードを中心として広範囲において、異常水位の検出を行うことが出来る。また、ルータノードの周辺が浸水した後も、該ルータノードが水没しない限り、該ルータノードは異常水位の検出情報を継続して発信することが出来る。従って、ルータノードの近傍に高さを変えて複数のリーフノードを設置することで、ルータノードの近傍の浸水深の検出も行うことが出来る。また、各ルータノードはルータノード位置出力手段を備えているので、ルータノードを設置するだけで、その位置をセンタノード及び水害情報集配信サーバ側で把握することが出来る。従って、ルータノードを設置する際に、その位置を水害情報集配信サーバ側に設定する必要が無く、ルータノードを容易に増設することが出来る。
【0016】
ここで、「全球測位衛星システム」（Global Navigation Satellite System：ＧＮＳＳ）とは、GPS（Global Positioning System）、GLONASS、Galileo、準天頂衛星（QZSS）等の衛星測位システムの総称である。「位置情報記憶手段に予め記録された自己位置」とは、ルータノードの設置時などに、ルータノードに内蔵された書き換え可能メモリのような位置情報記憶手段に書き込み記録された、該ルータノードの位置の情報をいう。「前記各リーフノードに対し周囲空間へ無線発信した質問信号に対して、又は所定の時間間隔で間歇的に、前記各リーフノードから送信されてくるリーフ応答信号」とは、リーフノードにおける「リーフ応答信号」の発信方式として、ルータノードが各リーフノードに対し周囲空間へ無線発信した質問信号に対して各リーフノードからリーフ応答信号を応答送信する場合（質問応答方式）と、質問信号に依らず、各リーフノードが所定の時間間隔で間歇的にリーフ応答信号を送信する場合（プッシュ方式）とを含むことを意味する。ここで、「所定の時間間隔」とは、一定の時間間隔のみならず、例えば、リーフノードにおいて５～１０分間インタバルで乱数によって逐次決定されるランダム時間のような場合も含む（実施例１、図１０参照）。
【0017】
本発明に係る異常水位報知システムの第２の構成は、前記第１の構成に於いて、各所の建物に配置された複数の前記センタノードと、
公衆通信回線を介して前記センタノードと接続された水害情報集配信サーバと、を備え、
前記水害情報集配信サーバは、
異常水位の発生情報を地図上に表示するためのトランザクション情報である水害発生トランザクション情報を管理する水害マップデータベースと、
前記各センタノードから送信されてくる前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報を受信するサーバ側受信手段と、
公衆通信回線を介して地図配信サーバから、又は該水害情報集配信サーバ内に備えられた地図データベースから地図情報を取得する地図情報取得手段と、
受信された前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報と前記地図情報とに基づき、前記水害発生トランザクション情報を生成し前記水害マップデータベースに保存する水害発生マップ生成手段と、
公衆通信回線を介しての外部から送信されてくるマップ配信要求及び位置情報に応じて、前記地図情報取得手段により前記位置情報で指定される指定位置を中心とする所定範囲の地図情報（以下「指定位置周辺地図情報」という。）を取得し、前記水害マップデータベースから抽出される前記指定位置周辺地図情報に関連する前記水害発生トランザクション情報に基づき、前記指定位置周辺地図情報に水害発生情報を表示した水害発生マップ情報を生成し、該水害発生マップ情報を配信するマップ配信手段と、
を備えたことを特徴とする。
公衆通信回線を介して前記センタノードと接続された水害情報集配信サーバと、を備え、
前記水害情報集配信サーバは、
異常水位の発生情報を地図上に表示するためのトランザクション情報である水害発生トランザクション情報を管理する水害マップデータベースと、
前記各センタノードから送信されてくる前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報を受信するサーバ側受信手段と、
公衆通信回線を介して地図配信サーバから、又は該水害情報集配信サーバ内に備えられた地図データベースから地図情報を取得する地図情報取得手段と、
受信された前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報と前記地図情報とに基づき、前記水害発生トランザクション情報を生成し前記水害マップデータベースに保存する水害発生マップ生成手段と、
公衆通信回線を介しての外部から送信されてくるマップ配信要求及び位置情報に応じて、前記地図情報取得手段により前記位置情報で指定される指定位置を中心とする所定範囲の地図情報（以下「指定位置周辺地図情報」という。）を取得し、前記水害マップデータベースから抽出される前記指定位置周辺地図情報に関連する前記水害発生トランザクション情報に基づき、前記指定位置周辺地図情報に水害発生情報を表示した水害発生マップ情報を生成し、該水害発生マップ情報を配信するマップ配信手段と、
を備えたことを特徴とする。
【0018】
この構成により、水害情報集配信サーバにおいて、各地に設置されたルータノードからセンタノード経由で送信される水位検知情報を収集して、水害発生マップ情報を配信することで、水害が発生した地域の住民又は居留者や、その地域を管轄する自治体等の関係機関は、容易且つ的確に水害の発生状況をリアルタイムで把握することが出来る。そして、水害が発生した地域の住民又は居留者は、行政を通すことなく水害の発生状況を知ることが出来るため、迅速かつ的確な自主避難を行うことが出来る。
【0019】
本発明に係る異常水位報知システムの第３の構成は、前記第２の構成に於いて、前記リーフノードは、前記各ルータノードの近傍の、互いに異なる高さに複数個設置されており、前記各リーフノードの前記リーフＩＤ記憶手段には、其々の高さに応じて割り当てられた高さ情報を含む前記リーフＩＤが記憶されており、
前記ルータノードは、該ルータノードにおいて平常時に受信される前記リーフ応答信号に含まれる前記リーフＩＤのリストを生成し記憶するリーフリスト記憶手段を備え、
前記ルータノードの前記水位検知手段は、前記リーフリスト記憶手段に記憶された前記リーフＩＤのうち、前記質問信号に対して前記リーフ応答信号の返信が途絶した前記リーフノードの前記リーフＩＤを抽出し、抽出した前記リーフＩＤに含まれている前記高さ情報を含んだ前記水位検知情報を生成するものであり、
前記水害情報集配信サーバの前記水害発生マップ生成手段は、受信された前記水位情報を含む前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報と前記地図情報とに基づき、異常水位の発生位置とその発生位置の水位を地図上に示した水害発生マップ情報を生成するものであることを特徴とする。
前記ルータノードは、該ルータノードにおいて平常時に受信される前記リーフ応答信号に含まれる前記リーフＩＤのリストを生成し記憶するリーフリスト記憶手段を備え、
前記ルータノードの前記水位検知手段は、前記リーフリスト記憶手段に記憶された前記リーフＩＤのうち、前記質問信号に対して前記リーフ応答信号の返信が途絶した前記リーフノードの前記リーフＩＤを抽出し、抽出した前記リーフＩＤに含まれている前記高さ情報を含んだ前記水位検知情報を生成するものであり、
前記水害情報集配信サーバの前記水害発生マップ生成手段は、受信された前記水位情報を含む前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報と前記地図情報とに基づき、異常水位の発生位置とその発生位置の水位を地図上に示した水害発生マップ情報を生成するものであることを特徴とする。
【0020】
この構成により、例えば、洪水により水位が非常に高くなり、ルータノード自体が水没した場合や、土石流や堤防決壊の際のような急激な水位上昇の発生によりルータノード自体が水没し又は流失した場合にも、的確に該ルータノードの設置地点における異常水位を検出することが出来る。
【0021】
本発明に係る異常水位報知システムの第４の構成は、前記第２又は３の構成に於いて、前記水害発生マップ生成手段は、受信された前記ルータ位置情報に基づき、当該ルータ位置情報が示す位置の周囲の標高データを前記地図情報から取得し、取得された周囲の標高データに基づき当該位置情報が示す位置の周囲の浸水推定範囲を抽出し、異常水位の発生位置及び前記浸水推定範囲を地図上に示した前記水害発生マップ情報を生成するものであることを特徴とする。
【0022】
この構成により、浸水が発生した地域の住民又は居留者が避難を行う際に、異常水位の発生位置及び浸水推定範囲を地図上で把握することが出来、避難すべきか留まるべきかの判断や、どの避難ルートで避難するかの判断を的確に行うことが可能となる。
【0023】
本発明に係る異常水位報知システムの第５の構成は、前記第２又は３の構成に於いて、前記水害発生マップ生成手段は、受信された前記ルータ位置情報に基づき、当該ルータ位置情報が示す位置の周囲の標高データ及び道路の経路情報を前記地図情報から取得し、当該位置情報が示す位置の周囲の浸水推定範囲を抽出するとともに該浸水推定範囲に含まれる道路範囲である浸水推定道路範囲を抽出し、異常水位の発生位置及び前記浸水推定道路範囲を地図上に示した前記水害発生マップ情報を生成するものであることを特徴とする。
【0024】
この構成により、浸水が発生した地域の住民又は居留者が避難を行う際に、異常水位の発生位置及び浸水推定道路範囲を地図上で把握することが出来、避難すべきか留まるべきかの判断や、どの避難ルートで避難するかの判断を的確に行うことが可能となる。
【0025】
本発明に係る異常水位報知システムの第６の構成は、前記第２乃至５の何れか一の構成に於いて、公衆通信回線を介して前記水害情報集配信サーバと接続された携帯端末装置を備え、
前記携帯端末装置は、
ディスプレイと、
全球測位衛星システムにより、自己位置を表す位置情報を検出する携帯端末位置検出手段と、
公衆通信回線を介して、前記水害情報集配信サーバに対し、前記マップ配信要求を、前記携帯端末位置検出手段により検出される位置情報とともに送信するマップ配信要求手段と、
前記マップ配信要求に対し、公衆通信回線を介して前記水害情報集配信サーバから送信されてくる前記水害発生マップ情報を受信する地図受信手段と、
前記地図受信手段で受信される前記水害発生マップ情報を前記ディスプレイに表示する地図表示手段と、
を備えたことを特徴とする。
前記携帯端末装置は、
ディスプレイと、
全球測位衛星システムにより、自己位置を表す位置情報を検出する携帯端末位置検出手段と、
公衆通信回線を介して、前記水害情報集配信サーバに対し、前記マップ配信要求を、前記携帯端末位置検出手段により検出される位置情報とともに送信するマップ配信要求手段と、
前記マップ配信要求に対し、公衆通信回線を介して前記水害情報集配信サーバから送信されてくる前記水害発生マップ情報を受信する地図受信手段と、
前記地図受信手段で受信される前記水害発生マップ情報を前記ディスプレイに表示する地図表示手段と、
を備えたことを特徴とする。
【0026】
この構成により、水害発生マップ情報を携帯端末装置で地図表示することで、浸水が発生した地域の住民又は居留者が避難を行っている最中にも、異常水位の発生範囲を地図上で把握することが出来、どの避難ルートで避難するかの判断を的確に行うことが可能となる。
【0027】
本発明に係る異常水位報知システムの第７の構成は、前記第２乃至６の何れか一の構成に於いて、前記各ルータノードは、該ルータノードの識別コードであるルータＩＤを記憶するルータＩＤ記憶手段を備え、
前記各ルータノードの前記水位検知信号送信手段は、前記水位検知手段が出力する前記水位検知情報を、前記ルータ位置情報及び前記ルータＩＤとともに、水位検知情報として前記センタノードへ無線送信するものであり、
前記各ルータノードは、前記センタノードが設置された建物の側又は屋内の地面近傍に設置された屋側ルータノード、及び前記センタノードが設置された建物から離隔した各所に設置された周辺ルータノードに分類され、前記屋側ルータノードの前記ルータＩＤには、屋側ルータノードであることが識別する屋側ノード識別情報が含まれており、
前記センタノードの前記第１の異常報知手段は、
前記センタノード受信手段が前記ルータノードから無線送信される前記水位検知情報及び前記ルータＩＤを受信した場合において、
該ルータＩＤに屋側ノード識別情報が周辺ルータノードであることを示す場合には、建物周辺で異常水位が検出されたことを示す要注意警報を周囲に報知し、
該ルータＩＤに屋側ノード識別情報が屋側ルータノードであることを示す場合には、建物の間際で異常水位が検出されたことを示す緊急避難警報を周囲に報知するものであることを特徴とする。
前記各ルータノードの前記水位検知信号送信手段は、前記水位検知手段が出力する前記水位検知情報を、前記ルータ位置情報及び前記ルータＩＤとともに、水位検知情報として前記センタノードへ無線送信するものであり、
前記各ルータノードは、前記センタノードが設置された建物の側又は屋内の地面近傍に設置された屋側ルータノード、及び前記センタノードが設置された建物から離隔した各所に設置された周辺ルータノードに分類され、前記屋側ルータノードの前記ルータＩＤには、屋側ルータノードであることが識別する屋側ノード識別情報が含まれており、
前記センタノードの前記第１の異常報知手段は、
前記センタノード受信手段が前記ルータノードから無線送信される前記水位検知情報及び前記ルータＩＤを受信した場合において、
該ルータＩＤに屋側ノード識別情報が周辺ルータノードであることを示す場合には、建物周辺で異常水位が検出されたことを示す要注意警報を周囲に報知し、
該ルータＩＤに屋側ノード識別情報が屋側ルータノードであることを示す場合には、建物の間際で異常水位が検出されたことを示す緊急避難警報を周囲に報知するものであることを特徴とする。
【0028】
この構成により、浸水が発生した地域の住民又は居留者が、どの程度の浸水が周囲で発生しているのかを把握することが出来る。
【0029】
本発明に係る異常水位報知システムの第８の構成は、前記第７の構成に於いて、前記水害情報集配信サーバは、
前記サーバ側受信手段が前記センタノードから送信されてくる前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報を受信した場合、
前記地図情報に基づき、前記各センタノードが設置された建物のうち該ルータ位置情報で特定される位置に対して水害の影響を受けることが推定される建物を抽出し、
抽出された建物に設置された前記センタノードの其々に対して、公衆通信回線を介して水害注意情報を送信する水害注意情報発信手段を備え、
前記センタノードの前記第１の異常報知手段は、公衆通信回線を介して前記水害情報集配信サーバから送信されてくる水害注意情報が受信された場合、建物上流で異常水位が検出されたことを示す水害注意報を周囲に報知するものであることを特徴とする。
前記サーバ側受信手段が前記センタノードから送信されてくる前記水位検知情報及び前記ルータ位置情報を受信した場合、
前記地図情報に基づき、前記各センタノードが設置された建物のうち該ルータ位置情報で特定される位置に対して水害の影響を受けることが推定される建物を抽出し、
抽出された建物に設置された前記センタノードの其々に対して、公衆通信回線を介して水害注意情報を送信する水害注意情報発信手段を備え、
前記センタノードの前記第１の異常報知手段は、公衆通信回線を介して前記水害情報集配信サーバから送信されてくる水害注意情報が受信された場合、建物上流で異常水位が検出されたことを示す水害注意報を周囲に報知するものであることを特徴とする。
【0030】
この構成により、浸水が発生した地域の近隣やその下流域の住民又は居留者が、上流域で水害が発生したことを把握することができ、早めの避難や警戒につなげることが出来る。
【0031】
ここで、「ルータ位置情報で特定される位置に対して水害の影響を受けることが推定される建物」とは、ルータ位置情報で特定される位置（特定位置）の下流域の建物や、該特定位置の周囲の所定範囲内の建物をいう。「ルータ位置情報で特定される位置に対して水害の影響を受けることが推定される建物」の抽出は予め決められた所定のルール（例えば、特定位置の下流域で特定位置より標高の低い地域の建物、特定位置から一定の距離内の建物、特定位置の周囲のハザードマップによって水害が推定される地域の建物等を選択するなど。）に従って行われる。
【0032】
本発明に係る異常水位報知システムの第９の構成は、前記第１乃至８の何れか一の構成に於いて、前記ルータノードの一部は、携帯端末装置であることを特徴とする。
【0033】
本発明に係る異常水位報知システムの第１０の構成は、前記第１乃至９の何れか一の構成に於いて、ルータノードの一部又は全部は、前記水位検知手段が、水位検知を示す値が有効とされる水位検知情報を生成した場合に、異常水位の発生を音声又は表示により周囲に報知する第２の異常報知手段、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0034】
以上のように、本発明の異常水位報知システムによれば、各世帯で直接近隣の浸水を検知出来るため、避難勧告、指示を待つことなく、自ら避難の判断が可能になり、また近所同士の助け合いによる避難が出来る。さらに、全体としての導入コストを抑えることが出来、各世帯や各事業所が単独でシステムを容易に導入することが出来る。従って、都市のみならず人口密度が低く各地に散在する中山間地域でも適用することが出来る。また、異常水位の検出は、リーフノードの電磁波変化による水の接近、浸水の有無をルータノードで無線検知することにより行うので、機械的な機構を用いない分、汚れ、異物付着、経年劣化が生じにくいなど、検知器の信頼性が高く、設置やメンテナンスも容易である。また、リーフノードは安価に構成出来、ルータノードの周辺に多数のリーフノードを設置して検知精度を上げることが出来る。また、異常水位検出は、ルータノードを無線通信に適し水没の恐れの小さい高所に設置することがで、ルータノードとセンタノードとの間の無線通信が可能な距離を伸ばすことが出来、センタノードを中心として広範囲において、異常水位の検出を行うことが出来る。また、ルータノードの近傍に高さを変えて複数のリーフノードを設置することで、ルータノードの近傍の浸水深の検出も行うことが出来る。また、各ルータノードを設置するだけで、その位置をセンタノード及び水害情報集配信サーバ側で把握することが出来、ルータノードを設置する際に、その位置を水害情報集配信サーバ側に設定する必要が無く、ルータノードを容易に増設することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明の実施例１に係る異常水位報知システムの全体構成を表す図である。
【図2】ルータノード３とリーフノード４の設置の一例を示した図である。
【図4】各ルータノードの初期化処理を表すフローチャートである。
【図11】本発明の実施例２に係る異常水位報知システムの全体構成を表す図である。
【図12】本発明の実施例３に係る異常水位報知システムの機能構成を表したブロック図である。
【図13】リーフノード４からルータノード３へのリーフ応答信号の伝達経路を示す図である。
【図14】受信点Ｂに入射する電磁波を表す図である。
【図15】受信点Ｂにおいて受信される電磁波の電場成分の相対エネルギー密度の時間平均UEp
(ave), UEs
(ave) と水面の高さyA0との関係を計算した結果である。
【図16】受信点Ｂにおいて受信される電磁波の電場成分の相対エネルギー密度の時間平均UEp
(ave), UEs
(ave) と水面の高さyA0との関係を計算した結果である。
【図17】実験室において実際にアクティブ型ビーコンを用いて、送信点Ａと水面との距離の変化による受信強度の変化を測定した結果である。
【図19】周波数f=2.4GHzにおける入射角θCに対する水の強度反射率Rp, Rsの変化を表す図である。
【図20】本発明の実施例４に係る異常水位報知システムの全体構成を表す図である。
【図22】本発明の実施例５に係る異常水位報知システムの全体構成を表す図である。
【図23】本発明の実施例６に係る異常水位報知システムの全体構成を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【0036】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例1】
【0037】
〔１〕システム構成
図１は、本発明の実施例１に係る異常水位報知システムの全体構成を表す図である。本実施例の異常水位報知システムは、水害情報集配信サーバ１、センタノード２、ルータノード３、リーフノード４、及び携帯端末装置５を備えている。ここで、「ノード（node）」とは、ネットワークの接点、分岐点、中継点などの機器を意味する。
図１は、本発明の実施例１に係る異常水位報知システムの全体構成を表す図である。本実施例の異常水位報知システムは、水害情報集配信サーバ１、センタノード２、ルータノード３、リーフノード４、及び携帯端末装置５を備えている。ここで、「ノード（node）」とは、ネットワークの接点、分岐点、中継点などの機器を意味する。
【0038】
水害情報集配信サーバ１は、各地に設置されたセンタノード２から送信されてくる異常水位発生に関する情報を集配信するサーバであり、一般のパーソナル・コンピュータやラックマウントサーバ・コンピュータなどの汎用型コンピュータによって構成されている。この水害情報集配信サーバ１は、水害情報の集配信を行う管理センタ（管理センタの設置場所は問わない。通信回線で接続されていればよいので遠隔地に設置してクラウド仮想環境としてもよい。）に設置されており、固定電話回線、携帯電話回線などの公衆通信回線６に接続されている。水害情報集配信サーバ１からは、公衆通信回線６を通じてインターネットに接続することが可能である。
【0039】
センタノード２は、通信可能範囲内にある各ルータノード３から送信されてくる水位検知情報（異常水位の検知の有無に関する情報）、ルータ位置情報（該ルータノード３の位置に関する情報）、及びルータＩＤ（ルータノード３の識別コード）を含む信号（以下「ルータ信号」という。）を受信し、該水位検知情報やルータＩＤ内の屋側ノード識別情報に基づき、周囲に警報を報知するとともに、該水位検知情報及びルータ位置情報を水害情報集配信サーバ１へ送信するノードである。センタノード２は、住宅や各種事業所、河川管理所等の建物Ｂの屋内に設置される。センタノード２は、一般に広く使用されているＬＡＮルータを介して公衆通信回線６に接続され、インターネットに接続することが可能である。センタノード２は、スマートフォン又はパーソナル・コンピュータ（ハード）及びアプリ（ソフト）によっても構成することができる。
【0040】
ここで、本実施例においてセンタノード２が報知する警報には、警報レベルとして、次の３段階がある。
（レベルＬ１）注意報 ：建物Ｂの上流域等の該地域が水害の影響を受けると推定する際の原因となる地域で異常水位が検出された地点がある。
（レベルＬ２）要注意警報 ：建物Ｂ周辺に異常水位が検出された地点がある。
（レベルＬ３）緊急避難警報 ：建物Ｂに水が接近、又は浸水している。
（レベルＬ１）注意報 ：建物Ｂの上流域等の該地域が水害の影響を受けると推定する際の原因となる地域で異常水位が検出された地点がある。
（レベルＬ２）要注意警報 ：建物Ｂ周辺に異常水位が検出された地点がある。
（レベルＬ３）緊急避難警報 ：建物Ｂに水が接近、又は浸水している。
【0041】
センタノード２では、前記レベルに応じた注意報、警報を警報ランプにより報知したり、スピーカから音声、又は警報音により報知したりする。
【0042】
ルータノード３は、全球測位衛星システム（Global Navigation Satellite System：ＧＮＳＳ）により自己の位置情報（ルータ位置情報）を検出してセンタノード２へ送信するとともに、該ルータノード３の近傍に設置された各リーフノード４とマイクロ波などの電磁波で近距離通信をすることで各リーフノード４が送信する電磁波変化による水の接近、浸水の有無を検知し水位検知情報（水が接近、又は浸水したリーフノード４があった場合に、水位検知を示す値が有効とされる情報）及びルータ位置情報をルータ信号としてセンタノード２へ送信するノードである。ルータノード３は、各センタノード２の建物Ｂの屋内又は該建物Ｂの周囲の屋外に設置される。センタノード２とルータノード３は、各々の電波の届く範囲内（本実施例では、１００ｍ～１０ｋｍ程度を想定。）において無線通信が可能である。また、自己の近傍の各リーフノード４の識別コード（リーフＩＤ）の読み取りは、現在広く使用されているＲＦＩＤ（radio frequency identifier）と同様に、アンチコリジョン（anti-collision：複数一括読み取り）によって行われる。ルータノード３は、スマートフォン又は組み込み型コンピュータ（ハード）及びアプリ（ソフト）によっても構成することができる。
【0043】
リーフノード４は、ルータノード３から発信される質問信号を受信し、それに対して該リーフノード４のリーフＩＤを含むリーフ応答信号を生成し周囲空間へ無線発信するノードである。リーフノード４は、各ルータノード３の近傍の該ルータノード３よりも低い位置に設置される。リーフノード４は、パッシブＲＦタグ，アクティブＲＦタグ、Bluetooth（登録商標）ビーコンのような無線デバイスによって構成され、各ルータノードの近傍に、一乃至複数個設置される。ルータノード３とリーフノード４とは、各々の電波の届く範囲内（本実施例では、数ｍ～３０ｍ程度を想定。）において無線通信が可能である。尚、ルータノード４はアドホック通信でメッシュ状に構成することにより、さらに距離を延長し、面的にエリアを監視することができる。
【0044】
携帯端末装置５は、異常水位が発生した地点や水位、冠水した道路等の情報を地図情報として表示する携帯式の端末装置である。携帯端末装置５は、異常水位の発生時において住民が避難する際に、避難経路の参考情報を配信するために用いられる。避難経路の参考情報は避難を行っている際にも必要となるため、本システムでは、避難の際にセンタノード２とは独立に持ち運びが可能な携帯端末装置５が採用されている。携帯端末装置５は、スマートフォンやタブレット等のディスプレイ及び通信機能を備えた端末装置で構成され、携帯電話回線などの公衆通信回線６に接続されている。携帯端末装置５からは、公衆通信回線６を通じてインターネットに接続することが可能である。また、携帯端末装置５とセンタノード２とは、Bluetooth（登録商標）等の近距離無線通信によって互いに通信が可能である。
【0045】
図２はルータノード３とリーフノード４の設置の一例を示した図である。ルータノード３は、図２（ａ）に示したように、センタノード２が設置された建物Ｂの側又は屋内の地面近傍に設置された屋側ルータノード３ａと、センタノード２が設置された建物Ｂから離隔した各所に設置された周辺ルータノード３ｂに類別される。屋側ルータノード３ａは、建物Ｂの外壁や内壁、またはこれらの付近に設置される。また、屋側ルータノード３ａの近傍のリーフノード４は、屋側ルータノード３ａよりも低い位置の、建物Ｂの基礎や壁や建物Ｂの近傍の塀などの構造物の地面付近に設置される。この場合、リーフノード４を附設する対象物がコンクリート等の非金属なので、リーフノード４には、距離が１ｍ程度であればパッシブ型ＲＦＩＤを使用するのが好適である。尚、屋側ルータノード３ａの近傍のリーフノード４は、屋側ルータノード３ａと通信可能な範囲であれば何個設置してもよい。
【0046】
一方、周辺ルータノード３ｂは、例えば、図２（ｂ）に示すように、街路灯などの地面に固定された構造物に附設される。豪雨による冠水時にもセンタノード２との通信可能なように、周辺ルータノード３ｂはできるだけ高所に設置する。また、周辺ルータノード３ｂを高所に設置することで、センタノード２との通信距離を伸ばすことも出来る。周辺ルータノード３ｂの近傍に設置されるリーフノード４は、パッシブＲＦタグ又はアクティブＲＦタグ、Bluetooth（登録商標）ビーコンのようなＲＦデバイスによって構成される。図２（ｂ）に示したように、リーフノード４は、周辺ルータノード３ｂよりも低い位置の、街路灯Ｐ、ガードレールＧ、道路標識、信号塔、ペデスタルボックス（地中線・電線共同溝の地上機器の収容ボックス）等の固定構造物に附設される。リーフノード４は、附設する固定構造物が非金属且つ距離が１ｍ程度であればパッシブ型ＲＦタグを含むＲＦデバイス、金属又は距離が長ければアクティブ型ＲＦタグを含むＲＦデバイスを用いるのが好適である。また、周辺ルータノード３ｂを、例えば、図２（ｃ）に示すように、河川Ｒの河川堤防Ｔの上部の標識、水門、橋梁などの固定構造物に附設し、リーフノード４をその周辺の河川堤防Ｔの川表の法面の杭又は標石や橋脚、水門などの固定構造物に固定設置する。この場合、周辺ルータノード３ｂと各リーフノード４との間の距離が比較的大きくなるため、リーフノード４には、アクティブ型ＲＦタグを用いるのが好適である。
【0047】
尚、ルータノード３の近傍にリーフノード４を複数設置する場合には、図２に示したように、各リーフノード４は異なる高さとなるように設置するのが好適である。これにより、異常水位の発生を検知出来ると共に、現在どの程度の水位であるかをも検知することが出来る。
【0048】
異常水位が発生して地面に水が溢れてリーフノード４が浸水すると、リーフノード４の周囲の水により通信で用いられるマイクロ波等の電磁波が水の誘電体損失による周波数と水深に相関する減衰特性に沿ってエネルギー減衰され、また浸水した水と大気の境界面において通信で用いられるマイクロ波等の電磁波が反射され、ルータノード３とリーフノード４との間の無線通信において通信電力が低下することで、通信時のエラーレートが上昇することにより、通信の状態が平常から途絶状態へ推移する。このエラーレートの推移、および最終的な途絶状態によって、ルータノード３においてリーフノード４が浸水したことを検出し、異常水位の発生を検出することが出来る。このとき、リーフノード４を、異なる高さとなるように複数設置しておくことで、水位の上昇に従って低位にあるリーフノード４から順に通信が途絶するため、異常水位の発生時における浸水深を、ルータノード３において検出することも出来る。
【0049】
図３は、図１の異常水位報知システムの機能構成を表したブロック図である。図３において、図１と同様の構成部分については同符号が付されている。水害情報集配信サーバ１は、地図データベース１０、サーバ側受信部１１、地図情報取得部１２、水害発生マップ生成部１３、マップ配信部１４、水害注意情報発信部１５、回線通信インタフェース１６、水害情報データベース１７、水害マップデータベース１８、測定点補正データベース１９、及びセンタノードリスト記憶部２０を備えている。回線通信インタフェース１６は、公衆通信回線６との間でデータの授受を行うインタフェースである。地図データベース１０は、電子地図データを格納するデータベースである。水害情報データベース１７は、各センタノード２から送られてくる水位検知情報及びルータ位置情報を管理・保存するデータベースである。水害情報データベース１７には、水位検知情報及びルータ位置情報が蓄積されていく。水害マップデータベース１８は、各センタノード２から送られてくる水位検知情報及びルータ位置情報に基づき、浸水状況を地図上に示した水害発生マップ情報を管理・保存するデータベースである。水害発生マップ情報は、具体的には、地図上に水害発生情報を表示するためのトランザクションデータの形式をとる。この水害発生マップ情報は、時事刻々とリアルタイムに更新される。測定点補正データベース１９は、ルータノード３の位置補正に関する情報を管理・保存するデータベースである。例えば、図２（ａ），（ｂ）のようなケースでは、ルータノード３の位置における標高は、該ルータノード３に近接するリーフノード４の標高と同じであるため、ルータノード３の位置補正は必要ないが、図２（ｃ）のようなケースでは、ルータノード３の位置における標高と、水位を測定する各リーフノード４の標高とが大きく異なるため、ルータノード３の位置を水位計測の基準標高となる点の位置に補正する必要がある。「位置補正に関する情報」とは、このようなルータノード３の位置を補正する情報をいう。測定点補正データベース１９には、補正の必要があるルータノード３についてのみ、その補正後の位置情報が保管される。センタノードリスト記憶部２０には、各地の建物Ｂに設置されたセンタノード２の、識別番号（センタノードＩＤ）、ネットワーク上のネットワーク・アドレス、位置情報を含むセンタノード関連情報のリストを記憶する。
【0050】
センタノード２は、センタノード受信部２１、異常報知部２２、異常水位情報送信部２３、回線通信インタフェース２４、遠距離通信インタフェース２５、遠距離通信アンテナ２６、近距離通信インタフェース２７、スピーカ２９、警報ランプ３０、及びルータリスト記憶部３１を備えている。ルータリスト記憶部３１は、該センタノード２の受信範囲内にあるルータノード３のルータＩＤのリスト（以下「ルータリスト」という。）が記憶される。回線通信インタフェース２４は、公衆通信回線６との間でデータの授受を行うインタフェースである。遠距離通信インタフェース２５及び遠距離通信アンテナ２６は、ルータノード３との間での無線通信を行うインタフェース及びアンテナである。遠距離通信インタフェース２５には、通信距離を長くするため、スペクトル拡散通信を用いたインタフェースを採用するのが好適である。遠距離通信アンテナ２６は、センタノード２に備え付けられたアンテナを用いても良いし、テレビアンテナのような外部アンテナをセンタノード２に接続して用いても良い。近距離通信インタフェース２７は、携帯端末装置５との間で電波や赤外線を用いた近距離通信を行うインタフェースであり、例えば、Bluetooth（登録商標）等の近距離無線通信方式を用いることが出来る。警報ランプ３０は、一般に火災報知器に用いられているような赤色灯や回転灯が使用される。
【0051】
ルータノード３は、位置検出モジュール４１、ルータＩＤ記憶部４２、リーフリスト記憶部４３、初期化部４４、初期化スイッチ４４ａ、質問発信部４５、応答受信部４６、水位検知部４７、水位検知信号送信部４８、遠距離通信インタフェース４９、遠距離通信アンテナ５０、近距離通信インタフェース５１、及び近距離通信アンテナ５２を備えている。位置検出モジュール４１は、ＧＮＳＳにより、自己位置を表すルータ位置情報を検出するモジュールであり、一般に広く使用されているＧＰＳ（Global Positioning System）受信モジュールなどを使用することが出来る。ルータＩＤ記憶部４２には、該ルータノード３の識別コードであるルータＩＤが記憶されている。ルータＩＤには、該ルータノード３が屋側ルータノード３ａか周辺ルータノード３ｂを識別するための屋側ノード識別情報が含まれている。例えば、ルータＩＤのコードを「ＹＷＷＷＷＷＷ」（Ｙ：屋側ノード識別情報、ＷＷＷＷＷＷ：ルータ番号）のようにする。「屋側ノード識別情報」は、屋側ルータノード３ａか周辺ルータノード３ｂかの類別を表す情報であり、例えば、屋側ルータノード３ａがＹ＝０、周辺ルータノード３ｂがＹ＝１のように設定される。「ルータ番号」は、各ルータノード３に唯一固有に割り振られる識別場番号である。尚、ルータＩＤは、ルータノード３の設置時に、無線式リーダライタを使って現場で書き込んだり、ディップスイッチを用いて「屋側ノード識別情報」の部分のみを現場で設定したりすることが出来る。リーフリスト記憶部４３には、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭ、ＲｅＲＡＭなどの不揮発性メモリが使用される。遠距離通信インタフェース４９及び遠距離通信アンテナ５０は、センタノード２との間での無線通信を行うインタフェース及びアンテナである。近距離通信インタフェース５１及び近距離通信アンテナ５２は、該ルータノード３の近傍の各リーフノード４との間でのマイクロ波等で無線通信を行うインタフェース及びアンテナである。初期化スイッチ４４ａは、該ルータノード３の初期化処理を行う際に使用されるプッシュスイッチである。
【0052】
尚、本実施例では、ルータノード３の「ルータノード位置出力手段」として、ＧＮＳＳによりルータ位置情報を検出する「位置検出モジュール４１」を使用した例を示すが、本発明では、「ルータノード位置出力手段」として、「位置検出モジュール４１」の代わりに、ライタなどを用いて外部から書き換え可能な「位置記憶メモリ４１’」を備えた構成とすることもできる。この場合、ルータノード３を現場に設置する際に、ＧＮＳＳなどにより設置現場の位置（ルータ位置情報）を計測して、ライタを用いて測定したルータ位置情報を位置記憶メモリ４１’に予め書き込むようにする。位置記憶メモリ４１’は、要求に応じて、予め書き込まれたルータ位置情報を出力する。
【0053】
リーフノード４は、リーフＩＤ記憶部６１、リーフノード受信部６２、リーフノード応答部６３、近距離通信インタフェース６４、及び近距離通信アンテナ６５を備えている。近距離通信インタフェース６４及び近距離通信アンテナ６５は、該リーフノード４の近傍のルータノード３との間でのマイクロ波等で無線通信を行うインタフェース及びアンテナである。リーフＩＤ記憶部６１には、該リーフノード４の識別コードであるリーフＩＤが記憶される。このリーフＩＤは、該リーフノード４が設置される高さに応じて割り当てられた高さ情報を含む。例えば、リーフＩＤのコードを「ＸＸＸＸＺＺＺＺＺＺ」（ＸＸＸＸ：高さ情報、ＺＺＺＺＺＺ：リーフ番号）のようにする。「高さ情報」は、その地点の浸水の浸水深（浸水域の地面から水面までの高さ）を示す情報であり、例えば、国土交通省が定める浸水深に沿って「0～0.5ｍ（床下浸水（大人の膝までつかる））」、「0.5～1.0ｍ（床上浸水（大人の腰までつかる））」、「1.0～2.0ｍ（１階の軒下まで浸水する）」、「2.0～5.0ｍ（２階の軒下まで浸水する）」、「5.0ｍ～（２階の屋根以上が浸水する）」のような段階で定めてもよいし、より詳細に区切った浸水深を独自に定めてもよい。各々の浸水深に対して、浸水深が浅い順に数値コードを割り当てて、これを「高さ情報」とする。「リーフ番号」は、各リーフノード４に唯一固有に割り振られる識別場番号である。尚、リーフＩＤは、リーフノード４の設置時に、無線式リーダライタを使って現場で書き込むことが出来る。
【0054】
携帯端末装置５は、タッチパネル・ディスプレイ７１、位置検出モジュール７２、マップ配信要求部７３、地図受信部７４、地図表示部７５、回線通信インタフェース７６、及び回線通信アンテナ７７を備えている。回線通信インタフェース７６及び回線通信アンテナ７７は、公衆通信回線６との間でデータの授受を行うインタフェース及びアンテナである。タッチパネル・ディスプレイ７１は、液晶パネルのような表示装置とタッチパッドのような位置入力装置を組み合わせた電子部品であり、画面上の表示を押すことで機器を操作する入力兼表示装置である。位置検出モジュール７２は、ＧＮＳＳにより、自己位置を表す携帯端末位置情報を検出するモジュールであり、一般に広く使用されているＧＰＳ受信モジュールなどを使用することが出来る。
【0055】
尚、上記の各構成部分の詳細な機能については、後述の動作説明に於いて、まとめて説明する。
【0056】
〔２〕システム動作
以上のように構成された本実施例の異常水位報知システムについて、以下その動作を説明する。
以上のように構成された本実施例の異常水位報知システムについて、以下その動作を説明する。
【0057】
（１）ルータノードの初期化
図４は、各ルータノードの初期化処理を表すフローチャートである。ルータノードの初期化処理は、各ルータノード３及びその近傍の各リーフノード４を設置した直後、ルータノード３の近傍に新たなリーフノード４を設置した際、又はルータノード３の近傍のリーフノード４を除去又は交換した際に、１回だけ実施される。
図４は、各ルータノードの初期化処理を表すフローチャートである。ルータノードの初期化処理は、各ルータノード３及びその近傍の各リーフノード４を設置した直後、ルータノード３の近傍に新たなリーフノード４を設置した際、又はルータノード３の近傍のリーフノード４を除去又は交換した際に、１回だけ実施される。
【0058】
まず、ルータノード３は、該ルータノード３に備えられた初期化スイッチ４４ａが押されるまで待機する（Ｓ１０１）。ここで、初期化スイッチ４４ａは、ルータノード３に備えられたプッシュスイッチである。ルータノード３の設置者が初期化スイッチ４４ａを指で押釦することでオンとなり、指を離すとオフとなる。
【0059】
ステップＳ１０１で初期化スイッチ４４ａが押されたことが検出された場合、ルータノード３の初期化部４４は、リーフリスト記憶部４３に記憶されているリーフリストをクリア（リスト内データを消去）する。ここで、「リーフリスト」とは、該ルータノード３において平常時に受信されるリーフ応答信号に含まれるリーフＩＤのリストである。「リーフ応答信号」とは、ルータノード３の質問発信部４５が周囲空間へ無線発信する質問信号に対して、該ルータノード３の近傍のリーフノード４から送信されてくる信号であって、該リーフノード４のリーフＩＤの情報を含んだ信号である。
【0060】
次に、ルータノード３の質問発信部４５が、その近傍の各リーフノード４に対する質問信号を周囲空間へ無線発信し、近傍の各リーフノード４のリーフノード受信部６２が質問信号を受信すると、リーフノード応答部６３がリーフＩＤ記憶部６１に記憶されたリーフＩＤを含むリーフ応答信号を生成して周囲空間へ無線発信し、ルータノード３の応答受信部４６が近傍の各リーフノード４から送信されてくるリーフ応答信号を受信する、という一連の動作を行うことにより、ルータノード３においてその近傍の各リーフノード４のリーフＩＤを読み取る処理が行なわれる。この処理は、近傍のリーフノード４が複数存在する場合には、リーフ応答信号の衝突が生じるため、タイムスロット方式やビットコリジョン方式などのアンチコリジョンの技術（例えば、非特許文献１の４７～５０頁参照）を使用して実行される。ルータノード３の初期化部４４は、受信された近傍の各リーフノード４のリーフＩＤを、リーフリストとして、リーフリスト記憶部４３に保存する（Ｓ１０３，Ｓ２１０）。
【0061】
最後に、ルータノード３の初期化部４４は、遠距離通信インタフェース４９及び遠距離通信アンテナ５０により、他のルータノード３が送信するルータ信号を一定の期間受信し、他のルータノード３が送信するルータ信号と衝突しない送信タイミング及び送信チャネルを決定する（Ｓ１０４）。以降の該ルータノード３からのルータ信号の送信は、ここで初期化部４４によって決定された送信タイミング及び送信チャネルを使って実行される。
【0062】
以上のルータノード３の初期化処理動作により、ルータノード３の近傍に設置されたリーフノード４のリーフＩＤが、リーフリストとしてリーフリスト記憶部４３に記憶される。以降の各リーフノード４の通信途絶の判断は、このリーフリストを参照することによって行われることになる。また、このとき同時に、該ルータノード３がセンタノード２にルータ信号の送信する際の送信タイミング及び送信チャネルが決定され、他のルータノード３とのルータ信号との衝突回避の設定がなされる。
【0063】
（２）異常水位の報知
（２．１）異常水位の検出及び報知
次に、異常水位の発生を検出及び報知する動作について説明する。図５は、図１の異常水位報知システムにおける異常水位の発生の検出及び報知の動作を表すフローチャートである。
（２．１）異常水位の検出及び報知
次に、異常水位の発生を検出及び報知する動作について説明する。図５は、図１の異常水位報知システムにおける異常水位の発生の検出及び報知の動作を表すフローチャートである。
【0064】
まず、ルータノード３は、内部タイマにより、検出タイミング時刻に達したか否かを判定し、検出タイミング時刻に達するまで待機する（Ｓ１１１）。「検出タイミング時刻」とは、異常水位の検出を実施する時刻をいい、一定の時間間隔（例えば、５分毎）とされる。
【0065】
検出タイミング時刻に達した場合、次に、ルータノード３の質問発信部４５が、その近傍の各リーフノード４に対する質問信号を周囲空間へ無線発信し、近傍の各リーフノード４のリーフノード受信部６２が質問信号を受信すると、リーフノード応答部６３がリーフＩＤ記憶部６１に記憶されたリーフＩＤを含むリーフ応答信号を生成して周囲空間へ無線発信し、ルータノード３の応答受信部４６が近傍の各リーフノード４から送信されてくるリーフ応答信号を受信する、という一連の動作を行うことにより、ルータノード３においてその近傍の各リーフノード４のリーフＩＤを読み取る処理が行なわれる（Ｓ１１２，Ｓ２１１）。この処理は、ルータノードの初期化処理における場合と同様、アンチコリジョンを用いて実行される。このとき、応答受信部４６は、各リーフノードから送信されてくるリーフ応答信号を受信した際の受信信号強度（Received Signal Strength：以下「ＲＳＳ」という。）も同時に検出し、リーフＩＤとともに内部のメモリに保存する。
【0066】
次に、ルータノード３の水位検知部４７は、応答受信部４６で受信された各リーフ応答信号のリーフＩＤとリーフリスト記憶部４３に記憶されたリーフリストとを照合して、通信が途絶したリーフノード４のリーフＩＤ（Communication Disruption Leaf-node's ID：以下「ＣＤＬＩＤ」という。）を検出する（Ｓ１１３）。
【0067】
ここで、ＣＤＬＩＤが検出されなかった場合には（Ｓ１１４）、水位検知部４７は、リーフ応答信号が受信された各リーフノード４のリーフ応答信号のＲＳＳを検査し、ＲＳＳの大きさ及びＲＳＳのサンプリング値の分散（又は標準偏差）の大きさにより該リーフノード４の周囲における水位レベルを検出する（Ｓ１１５ａ）。具体的には、水位検知部４７は、晴天時における各リーフノード４のリーフ応答信号のＲＳＳの平時平均値Uave(i)（iは各リーフノード４のインデックス）及びＲＳＳのサンプリング値の分散値の平時平均値（平時分散値）σ2
Uave(i)を予め内部メモリに記憶しておく。そして、各時刻tの時間区間[t-Δt, t]において、その時間区間[t-Δt, t]に受信される各リーフノード４のリーフ応答信号のＲＳＳの区間平均 U(i; t-Δt, t)と平時平均値Uave(i)との比Ur(i; t-Δt, t)=U(i; t-Δt, t)/Uave(i)の値（比ＲＳＳ）、及び時間区間[t-Δt, t]のＲＳＳのサンプリング値の区間分散値σ2
U(i; t-Δt, t) と平時分散値σ2
Uave(i)との比σ2
Ur(i; t-Δt, t) =σ2
U(i; t-Δt, t) /σ2
Uave(i)の値（比ＲＳＳ分散）を計算し、この比ＲＳＳ Ur(i; t-Δt, t)及び比ＲＳＳ分散 σ2
Ur(i; t-Δt, t)の大きさによりリーフノード４の周囲における水位を検出する。リーフノード４の下方に水面がある程度接近すると比ＲＳＳ分散 σ2
Ur(i; t-Δt, t)が徐々に増加し、さらに水面がリーフノード４の下方に近接すると比ＲＳＳ Ur(i; t-Δt, t)が低下しはじめる。そして、リーフノード４が浸水すると比ＲＳＳ Ur(i; t-Δt, t)は急激に低下し、浸水が深くなると通信が途絶する。従って、いくつかの比ＲＳＳの閾値Urth(n)（nは比ＲＳＳ判定レベルを表し、n=1,2,…；Urth(1)＞Urth(2)＞…）及び比ＲＳＳ分散の閾値σ2rth(m)（mは比ＲＳＳ分散判定レベルを表し、m=1,2,…；σ2rth(1)＜σ2rth(2)＜…）を定めておき、水位検知部４７は、比ＲＳＳ Ur(i; t-Δt, t)が各閾値を下回ったか否か、又はＲＳＳ分散 σ2
Ur(i; t-Δt, t)が各閾値を上回ったか否かを判定することによって、リーフノード４の周囲における水位レベルを検出することが可能となる。ここで、「水位レベル」とは、検出された水位をその高さによって段階的に区分した値である。例えば、mを0,1の２段階、nを0,1,2,3の４段階とした場合、
（０） 水位レベル(n, m)=(0, 0)（Ur(i; t-Δt, t)＞Urth(1) ∩ σ2 Ur(i; t-Δt, t)＜σ2rth(1)）は「水位未検出」、
（１） 水位レベル(n, m)=(0, 1) （Ur(i; t-Δt, t)＞Urth(1) ∩ σ2 Ur(i; t-Δt, t)≧σ2rth(1)）は「水面検出」、
（２） 水位レベルn= 1 （Urth(1) ≧Ur(i; t-Δt, t)＞Urth(2)）は「水面接近」、
（３） 水位レベルn=2（Urth(2) ≧Ur(i; t-Δt, t)＞Urth(3)）は「浸水」（リーフノード４が浸水したこと。）、
（４） 水位レベルn=3（Urth(3) ≧Ur(i; t-Δt, t)）は「水没による通信途絶」（リーフノード４が浸水して通信が途絶したこと。）、
のように水位レベルが検出される。尚、比ＲＳＳ分散 σ2 Ur(i; t-Δt, t)の代わりとして、比ＲＳＳ標準偏差 σUr(i; t-Δt, t)、ＲＳＳの平均偏差、又はこれに類するＲＳＳの平均値に対する散らばりを表す統計量を用いてもよい。
（０） 水位レベル(n, m)=(0, 0)（Ur(i; t-Δt, t)＞Urth(1) ∩ σ2 Ur(i; t-Δt, t)＜σ2rth(1)）は「水位未検出」、
（１） 水位レベル(n, m)=(0, 1) （Ur(i; t-Δt, t)＞Urth(1) ∩ σ2 Ur(i; t-Δt, t)≧σ2rth(1)）は「水面検出」、
（２） 水位レベルn= 1 （Urth(1) ≧Ur(i; t-Δt, t)＞Urth(2)）は「水面接近」、
（３） 水位レベルn=2（Urth(2) ≧Ur(i; t-Δt, t)＞Urth(3)）は「浸水」（リーフノード４が浸水したこと。）、
（４） 水位レベルn=3（Urth(3) ≧Ur(i; t-Δt, t)）は「水没による通信途絶」（リーフノード４が浸水して通信が途絶したこと。）、
のように水位レベルが検出される。尚、比ＲＳＳ分散 σ2 Ur(i; t-Δt, t)の代わりとして、比ＲＳＳ標準偏差 σUr(i; t-Δt, t)、ＲＳＳの平均偏差、又はこれに類するＲＳＳの平均値に対する散らばりを表す統計量を用いてもよい。
【0068】
尚、リーフ応答信号の比ＲＳＳ Ur(i; t-Δt, t)及び比ＲＳＳ分散 σ2
Ur(i; t-Δt, t)と水位レベルとの関係に関しては、実施例３においてより詳しく説明する。また、リーフ応答信号のＲＳＳからの水位レベルの判定方法としては、これ以外にも、ＲＳＳの時間変化のパターンに基づき、ニューラルネットワークを用いた深層学習などの機械学習の手法等によって判定を行うこともできる。
【0069】
この水位検出によって総てのリーフノード４において水位が検出されないと判定された場合には、水位検知部４７は、水位検知を示す値（水位検知フラグ値）が無効の水位検知情報を出力する。一方、何れかのリーフノード４において水位が検出された場合には、水位検知部４７は、各リーフノード４のうち、「高さ情報」が最も浸水深が大きい高さを表すものであって、各リーフノード４において検出された水位レベルnのうち最も浸水深が大きいもの（最大水位レベル）を求め、有効な水位検知フラグ値及び検出された高さ情報並びに最大水位レベルを含む水位検知情報を出力する。例えば、或るルータノード３において、リーフリストに３つのリーフノード４（以下、Lf1，Lf2，Lf3と記す。）が登録されていた場合において、リーフノードLf1，Lf2，Lf3の高さ情報が０，１，１（浸水深は高さ情報０よりも高さ情報１のほうが大きい、すなわち、高さ情報１は高さ情報０よりも高所を表すとする。）とし、リーフノードLf1において検出された水位レベルが２（浸水）、リーフノードLf2において検出された水位レベルが１（水面接近）、リーフノードLf3において検出された水位レベルが２（浸水）とすると、最も浸水深が大きいものは、高さ情報１のリーフノードLf3において検出された水位レベル２である。従って、水位検知情報に含まれる高さ情報及び最大水位レベルは（高さ情報，水位レベル）＝（１，２）となる。そして、水位検知信号送信部４８は、該水位検知情報と、位置検出モジュール４１が出力するルータ位置情報と、ルータＩＤ記憶部４２に記憶されたルータＩＤとを含むルータ信号を、遠距離通信インタフェース４９及び遠距離通信アンテナ５０により、周囲空間へ無線送信する（Ｓ１１５ｂ）。
【0070】
一方、ステップＳ１１３においてＣＤＬＩＤが検出された場合には（Ｓ１１４）、水位検知部４７は、有効な水位検知フラグ値を含む水位検知情報を出力する。このとき、水位検知部４７は、水位検知情報に、ＣＤＬＩＤから抽出される「高さ情報」のうち、最も浸水深が大きいものも付加し、最大の水位レベルを付加する（Ｓ１１６）。例えば、ＣＤＬＩＤとして、ＣＤＬＩＤに含まれる「高さ情報」が０及び１（浸水深は高さ情報０よりも高さ情報１のほうが大きいとする。）のものが検出された場合、水位検知情報には「高さ情報」として１、水位レベルとして最大の水位レベル（例えば、水位レベル３（水没による通信途絶））が付加される。そして、水位検知信号送信部４８は、この水位検知情報と、位置検出モジュール４１が出力するルータ位置情報と、ルータＩＤ記憶部４２に記憶されたルータＩＤとを含むルータ信号を、遠距離通信インタフェース４９及び遠距離通信アンテナ５０により、周囲空間へ無線送信する（Ｓ１１７）。以上のステップＳ１１５又はステップＳ１１６，Ｓ１１７の処理の後、ルータノード３は再びステップＳ１１１に戻り、同様の動作を繰り返す。
【0071】
一方、各建物Ｂの屋内に設置されたセンタノード２は、受信可能な範囲内にある各ルータノード３から送信されてくるルータ信号を、遠距離通信アンテナ２６，遠距離通信インタフェース２５を介してセンタノード受信部２１が受信するまで待機する（Ｓ３０１）。ここで、各ルータノード３から送信されてくるルータ信号には、前述した通り、「水位検知情報」、「ルータ位置情報」、及び「ルータＩＤ」が含まれている。
【0072】
センタノード受信部２１によりルータ信号が受信された場合、センタノード２の異常報知部２２は、ルータ信号に含まれている「水位検知情報」の水位検知フラグ値が有効か無効か及び水位検知情報において検出された最大水位レベルが「水位未検出」のレベル（レベル０）か否かを判定し（Ｓ３０２）、水位検知フラグ値が有効又は最大水位レベルレベル０以外であれば次のステップＳ３０３へ進み、水位検知フラグ値が無効且つ最大水位レベルレベル０であれば、該ルータ信号の「水位検知情報」、「ルータ位置情報」及び「ルータＩＤ」を水害情報集配信サーバ１へ送信し（Ｓ３０４）、上記ステップＳ３０１へ戻る。
【0073】
ステップＳ３０２でルータ信号内の「水位検知情報」の水位検知フラグ値が有効又は最大水位レベルが一定のレベル以上（例えば、「浸水」を表す値以上）の場合、異常報知部２２は、異常水位の発生をスピーカ２９により警報音及び警告音声で音声報知するとともに、警報ランプ３０を点灯又は点滅させて、異常水位の発生を周囲に報知する（Ｓ３０３）。ここで、異常報知部２２は、受信されたルータ信号に含まれる「ルータＩＤ」の屋側ノード識別情報Ｙを参照し、屋側ノード識別情報Ｙが周辺ルータノード３ｂを示す値（例えば、Ｙ＝１）の場合には警報レベルをＬ２、屋側ノード識別情報Ｙが屋側ルータノード３ａを示す値（例えば、Ｙ＝０）の場合には警報レベルをＬ３とする。そして、警報レベルＬ２の場合は、異常報知部２２は、建物周辺で異常水位が検出されたことを示す「要注意警報」をスピーカ２９により周囲に報知する。警報レベルＬ３の場合は、異常報知部２２は、建物の間際で異常水位が検出されたことを示す「緊急避難警報」をスピーカ２９により周囲に報知する。
【0074】
そして、異常水位情報送信部２３は、ルータ信号に含まれている「水位検知情報」、「ルータ位置情報」及び「ルータＩＤ」を「異常水位情報」として、回線通信インタフェース２４により、公衆通信回線６を介して水害情報集配信サーバ１へ送信し（Ｓ３０４）、上記ステップＳ３０１の動作へ戻る。
【0075】
尚、上述したように、センタノード２において受信可能な範囲内にあるルータノード３からは、ルータ信号が一定の時間間隔ＴＲで定期的に送信されてくる。従って、センタノード２は、平時に於いて定期的に受信されるルータ信号に含まれるルータＩＤ及び位置情報を、予めルータリストとしてルータリスト記憶部３１に保存しておく。そして、ルータリストにルータＩＤが登録されたルータノード３のうち、ルータ信号が一定の閾値時間Ｔｔｈ（＞ＴＲ）以上受信されないものが検出された場合には（Ｓ３０１）、そのルータノード３のルータ信号が途絶したと判定する（Ｓ３０５）。これは、例えば、洪水により水位が非常に高くなり、ルータノード３自体が水没した場合や、土石流や堤防決壊の際のような急激な水位上昇の発生によりルータノード３自体が水没し又は流失した場合に対応したものである。ルータノード３自体が水没又は流失すると、ルータノード３からセンタノード２へのルータ信号の送信が途絶えることから、センタノード２においては、ルータ信号による異常水位の判定ができなくなる。従って、センタノード２では、ルータ信号の送信途絶をもって、ルータノード３自体が水没又は流失したと判断して警報を発令することとしたものである。ステップＳ３０５でルータ信号が途絶したと判定された場合、異常報知部２２が、異常水位の発生を、スピーカ２９及び警報ランプ３０により周囲に報知し（Ｓ３０６）、異常水位情報送信部２３が、通信が途絶したルータノード３の「水位検知情報」、「ルータ位置情報」及び「ルータＩＤ」を「異常水位情報」として水害情報集配信サーバ１へ送信し（Ｓ３０７）、上記ステップＳ３０１の動作へ戻る。尚、ステップＳ３０６の動作は、ステップＳ３０３と同様である。また、ステップＳ３０７では、通信が途絶したルータノード３の「水位検知情報」は、「水位検知フラグ値」を有効として、「高さ情報」として最大の浸水深を表す値を付加したものとし、通信が途絶したルータノード３の「ルータ位置情報」とともに水害情報集配信サーバ１へ送信される。
【0076】
以上のようにして、センタノード２は、その周辺のルータノード３において異常水位（浸水）が検出された場合、スピーカ２９及び警報ランプ３０により、周囲に警報を報知して建物Ｂ内の住民又は居留者の避難を促すことが出来る。尚、この異常水位報知システムは、一般に使用されている火災報知器のように、実際に異常水位が検出されると、行政の判断を介することなく、自動的に警報が報知されるので、住民又は居留者が迅速な避難判断を行うことが可能となると同時に、行政等の防災機関においてもリアルタイムに地域の状況を把握出来るものである。
【0077】
尚、本実施例では、各リーフノード４は、ルータノード３からの質問信号を受けて、リーフ応答信号を返信する例を示したが、これ以外に、リーフノード４として内部電源（電池）を有するアクティブ型のリーフノード４を使用し、リーフノード４は、質問信号を受けなくても一定の時間間隔で定期的にリーフ応答信号を発信するように構成することができる。この場合、ステップＳ１１２において、ルータノード３の質問発信部４５が質問信号を発信するというプロセスが省略され、ルータノード３において質問発信部４５を省略することもできる。
【0078】
（２．２）水害情報集配信サーバによる水害発生マップ情報の配信
建物Ｂの周囲では異常水位が発生しセンタノード２が警報を周囲に報知した場合、その建物Ｂの住民又は居留者は、建物Ｂから避難を行う必要がある。この場合、建物Ｂの周囲の異常水位が発生地点や通行可能な道路に関する情報があれば非常に有用である。そこで、本項では、異常水位が発生地点や通行可能な道路に関する情報を示す水害発生マップ情報の配信処理について説明する。
建物Ｂの周囲では異常水位が発生しセンタノード２が警報を周囲に報知した場合、その建物Ｂの住民又は居留者は、建物Ｂから避難を行う必要がある。この場合、建物Ｂの周囲の異常水位が発生地点や通行可能な道路に関する情報があれば非常に有用である。そこで、本項では、異常水位が発生地点や通行可能な道路に関する情報を示す水害発生マップ情報の配信処理について説明する。
【0079】
図６は、図１の異常水位報知システムにおける水害情報データベース１７及び水害発生マップデータベース１８の更新処理を表すフローチャートである。まず、水害情報集配信サーバ１は、センタノード２から「異常水位情報」が送信されてくるまで待機する（Ｓ４０１）。「異常水位情報」は、前述の通り、「水位検知情報」、「ルータ位置情報」及び「ルータＩＤ」が含まれた情報である。水害情報集配信サーバ１のサーバ側受信部１１は、センタノード２から送信されてくる「異常水位情報」を受信すると、該「異常水位情報」に含まれる「水位検知情報」、「ルータ位置情報」及び「ルータＩＤ」と、該「異常水位情報」の受信時刻とを、水害情報データベース１７に格納する（Ｓ４０２）。
【0080】
次いで、地図情報取得部１２は、公衆通信回線を介して水害情報集配信サーバ１に接続されている地図配信サーバ又は地図データベース１０から、該「異常水位情報」に含まれる「ルータ位置情報」の周辺の地図情報を取得する（Ｓ４０３）。ここで、地図データベース１０には、国土地理院から提供されている電子国土地図等の電子地図が格納されている。また、「公衆通信回線を介して水害情報集配信サーバ１に接続されている地図配信サーバ」とは、例えば、インターネット上へ配信されている電子地図の配信サーバなどである。
【0081】
次に、水害情報集配信サーバ１の水害発生マップ生成部１３は、受信された「水位検知情報」及び「ルータ位置情報」と抽出された地図情報とに基づき、該ルータ位置情報で示される位置の周囲の浸水推定範囲を抽出する（Ｓ４０４）。この浸水推定範囲の抽出は、地図情報の各点の標高データや、予め地図データベース１０に格納されたハザードマップデータに基づいて、予め決められたルールに従って行われる。尚、このとき、測定点補正データベース１９内に、該「異常水位情報」に含まれた「ルータＩＤ」に対する「位置補正に関する情報」がある場合には、浸水推定範囲の抽出の際には、該「位置補正に関する情報」に基づいて補正した「ルータ位置情報」が用いられる。また、「水位検知情報」の水位検知フラグ値が無効値の場合には、その「ルータ位置情報」にあるルータノード３の周辺では異常水位は発生していないことを意味しているので、浸水推定範囲無し（ＮＵＬＬ）となる。
【0082】
次いで、水害発生マップ生成部１３は、抽出された浸水推定範囲に含まれる道路（車道及び徒歩道、庭園路を含む。）を抽出し、抽出された道路範囲を推定浸水道路範囲とする（Ｓ４０５）。
【0083】
そして、水害発生マップ生成部１３は、浸水推定範囲及び推定浸水道路範囲から、地図上に、「ルータ位置情報」が示す位置における水位情報、浸水推定範囲、及び推定浸水道路範囲情報を表示するためのトランザクションデータ（以下「水害発生トランザクションデータ」）を生成し、「異常水位情報」に含まれる「ルータＩＤ」と関連づけて、水害マップデータベース１８に格納する（Ｓ４０６）。ここで、水害マップデータベース１８に、該「ルータＩＤ」と同じ「ルータＩＤ」に関するレコード（既存レコード）が存在する場合には、そのレコードの水害発生トランザクションデータを、ここで作成された新しい水害発生トランザクションデータに更新する。また、同じ「ルータＩＤ」の既存レコードが存在する場合であって、浸水推定範囲無し（ＮＵＬＬ）の場合には、当該既存レコードは削除される。このようにして水害マップデータベース１８を更新した後、前記ステップＳ４０１の動作に戻る。
【0084】
以上の動作により、水害情報データベース１７には、逐次各センタノード２から送信されてくる「異常水位情報」が水害情報データベース１７に蓄積されるとともに、時事刻々と変化する浸水範囲に関する情報が、地図表示のためのトランザクションデータ（水害発生トランザクションデータ）として水害マップデータベース１８に保存されるとともに、水害マップデータベース１８の水害発生トランザクションデータはリアルタイムに更新される。
【0085】
図７は、水害発生マップ生成部１３により生成される水害発生トランザクションデータを用いて表示される水害発生マップ情報の一例を示す図である。図７において、「○」「△」「×」で示された点が「ルータ位置情報」が示す位置であり、「○」が浸水無し、「△」が膝下浸水、「×」が膝上以上の浸水の浸水深を表している。また、膝上以上の浸水領域、及び膝下浸水領域が地図上に青色と水色で示され、膝上以上の浸水内の道路範囲が赤色、膝下浸水領域内の道路範囲が橙色で示されている（尚、図７は白黒濃淡画像であるため、色情報についてはグレースケール変換されている）。また、家のマークは、センタノード２が設置されている建物Ｂの位置（「ルータＩＤ」に含まれる「屋側ノード識別情報」から判別される。）を表している。水害発生トランザクションデータは、地図上に「○」「△」「×」等の記号や浸水領域内の道路線を表示したり、浸水領域を表示したりするためのコマンド・シーケンスである。
【0086】
図８は、図１の異常水位報知システムにおける水害発生マップ情報の配信処理の動作を表すフローチャートである。水害発生マップ情報の配信は、建物Ｂにいる住民又は居留者が所持する携帯端末装置５に対して、公衆通信回線６を介して行われる。
【0087】
まず、携帯端末装置５において、ユーザにより、タッチパネル・ディスプレイ７１から水害発生マップの表示指示が入力される（Ｓ５００）。該表示指示が入力されると、マップ配信要求部７３は、位置検出モジュール７２により自己位置を表す位置情報を検出する（Ｓ５０１）。次いで、マップ配信要求部７３は、水害情報集配信サーバ１に対し、公衆通信回線を介して、マップ配信要求を自己位置の位置情報とともに送信する（Ｓ５０２）。
【0088】
水害情報集配信サーバ１は、携帯端末装置５から送信されてくるマップ配信要求及び位置情報を受信すると（Ｓ４２１）、まず、マップ配信部１４は、地図情報取得部１２により地図データベース１０又は公衆通信回線を介して水害情報集配信サーバ１に接続されている地図配信サーバから、位置情報で指定される指定位置を中心とする所定範囲の地図情報（以下「指定位置周辺地図情報」という。）を取得する（Ｓ４２２）。次いで、マップ配信部１４は、水害マップデータベース１８から、指定位置周辺地図情報に関連する水害発生トランザクション情報を抽出する（Ｓ４２３）。ここで、「指定位置周辺地図情報に関連する水害発生トランザクション情報」とは、指定位置周辺地図情報の範囲内にある地図上の地点に異常水位の発生情報を表示する水害発生トランザクション情報のことである。次いで、マップ配信部１４は、抽出された水害発生トランザクション情報に基づき、指定位置周辺地図情報の地図内に水害発生情報を表示した水害発生マップ情報を生成する（Ｓ４２４）。これは、指定位置周辺地図情報に対して、抽出された水害発生トランザクション情報のトランザクションを実行することにより行うことが出来る。そして、マップ配信部１４は、生成した水害発生マップ情報を、マップ配信要求及び位置情報を送信してきた携帯端末装置５に対して配信する（Ｓ４２５）。
【0089】
携帯端末装置５において、マップ配信要求に対して水害情報集配信サーバ１から送信されてくる水害発生マップ情報を地図受信部７４が受信すると（Ｓ５０３）、地図表示部７５は、受信した水害発生マップ情報をタッチパネル・ディスプレイ７１に表示する（Ｓ５０４）。タッチパネル・ディスプレイ７１に表示される水害発生マップ情報は、例えば、図７に示したような水害発生マップである。
【0090】
このようにして、建物Ｂにいる住民又は居留者が、携帯端末装置５から水害発生マップ情報を閲覧することで、住民又は居留者は、建物Ｂの周辺の水害発生状況をリアルタイムに把握することが出来る。これにより、住民又は居留者は、避難すべきか留まるべきかの判断を的確に行うことが可能となり、また避難する際には、携帯端末装置５で水害発生状況をリアルタイムに確認しながら避難経路を選択することが出来る。
【0091】
（２．３）水害情報集配信サーバにおける広域水位検知情報の集配信
上記（２．１）で説明した異常水位の検出及び報知動作は、センタノード２が設置された建物Ｂの周辺において異常水位が発生した狭域水位検知情報の検出及び報知を行うものである。一方、建物Ｂの周囲では異常水位が発生していないが、建物Ｂのある地域の上流域等の該建物Ｂのある地域が水害の影響を受けると推定する際の原因となる地域で異常水位が発生した場合、軈て建物Ｂの周辺地域でも異常水位が発生する可能性が高いと考えられる。従って、建物Ｂのある地域の上流域も含めた広域水位検知情報の報知を行うことは有用であると考えられる。そこで、本項では、広域水位検知情報の集配信及び報知処理について説明する。
上記（２．１）で説明した異常水位の検出及び報知動作は、センタノード２が設置された建物Ｂの周辺において異常水位が発生した狭域水位検知情報の検出及び報知を行うものである。一方、建物Ｂの周囲では異常水位が発生していないが、建物Ｂのある地域の上流域等の該建物Ｂのある地域が水害の影響を受けると推定する際の原因となる地域で異常水位が発生した場合、軈て建物Ｂの周辺地域でも異常水位が発生する可能性が高いと考えられる。従って、建物Ｂのある地域の上流域も含めた広域水位検知情報の報知を行うことは有用であると考えられる。そこで、本項では、広域水位検知情報の集配信及び報知処理について説明する。
【0092】
図９は、図１の異常水位報知システムにおける水害注意報の配信処理の動作を表すフローチャートである。最初に、各地の建物Ｂに設置されたセンタノード２の一つから、水害情報集配信サーバ１へ「異常水位情報」が送信されてくる。前述した通り、「異常水位情報」には、異常水位を検知したルータノード３の「ルータ位置情報」及び「ルータＩＤ」、並びに「水位検知情報」が含まれている。水害情報集配信サーバ１の水害注意情報発信部１５は、「異常水位情報」を受信すると（Ｓ４３１）、該「異常水位情報」に含まれている「ルータ位置情報」を元に、該「ルータ位置情報」の周辺の所定の範囲、及び該「ルータ位置情報」よりも下流の下流域の地図情報を、地図情報取得部１２により取得する。ここで抽出された該「ルータ位置情報」の周辺及び下流域を「水害注意報発令領域」と呼ぶ。次いで、水害注意情報発信部１５は、センタノードリスト記憶部２０に保存されているセンタノード関連情報の中から、その位置情報が水害注意報発令領域に含まれているセンタノード関連情報を抽出し（Ｓ４３３）、抽出された各センタノード関連情報のネットワーク・アドレスに対して、公衆通信回線６を介して「水害注意報」を送信する（Ｓ４３４）。ここで、「水害注意報」とは、建物Ｂの上流域で浸水した地域あることを報知する情報であり、警報レベルＬ１（上述の「〔１〕システム構成」の項を参照）の情報である。
【0093】
水害情報集配信サーバ１から送信されてくる「水害注意報」を受信したセンタノード２の異常報知部２２は（Ｓ３２１）、スピーカ２９及び警報ランプ３０により、建物上流で異常水位が検出されたことを示す「水害注意報」を周囲に報知する（Ｓ３２２）。
【0094】
以上のような動作により、センタノード２が設置された各地の建物Ｂにおいて、その建物Ｂのある地域の上流域も含めた広域水位検知情報の報知を行うことが出来る。
【0095】
尚、本実施例では、リーフノード４は、ルータノード３から周囲空間へ無線発信された質問信号を受信し、該質問信号に対してリーフ応答信号を送信する方式（質問応答方式）の例（図５のステップＳ１１１～Ｓ１１３，Ｓ２１１の部分を参照）について説明したが、リーフノード４におけるリーフ応答信号の発信方式については、これ以外に、ルータノード３からの質問信号に依らず、各リーフノード４が所定の時間間隔で間歇的にリーフ応答信号を送信する場合（プッシュ方式）により構成することも出来る。この場合、図５のステップＳ１１１～Ｓ１１３，Ｓ２１１の部分を、例えば、図１０のように変更すればよい。
【0096】
図１０においては、リーフノード４は、一定のサイクル時間Ｔｃの間に１回リーフ応答信号を発信する。まず、リーフノード４のリーフノード応答部６３は、内部タイマをリセットした後（Ｓ２１１）、送信タイミングＴｓを決定し（Ｓ２２２）、内部タイマをスタートする（Ｓ２２３）。「送信タイミング」とは、内部タイマがスタートしてからリーフ応答信号を送信するまでの時間Ｔｓであり、０＜Ｔｓ＜Ｔｃの範囲で、乱数によりランダムに決定される。ここで、送信タイミングＴｓをランダム決定するのは、ルータノード３において、該リーフノード４のリーフ応答信号が他のリーフノード４のリーフ応答信号と衝突するのを回避するためである。内部タイマの計時時刻ｔが送信タイミングＴｓに達すると（Ｓ２２４）、リーフノード４のリーフノード応答部６３は、リーフＩＤを含むリーフ応答信号を生成し周囲空間へ無線発信する（Ｓ２２５）。そして、内部タイマの計時時刻ｔがサイクル時間Ｔｃに達するまで待機した後（Ｓ２２６）、ステップＳ２２１に戻る。これにより、１サイクル時間Ｔｃの間に、１つのリーフノード４から１回リーフ応答信号が発信されることになる。
【0097】
一方、ルータノード３においては、平常時にリーフ応答信号を送信してくる近傍のリーフノード４のリーフＩＤのリスト（リーフリスト）を、予めリーフリスト記憶部４３に登録しておく。この状態で、内部タイマをスタートさせて１サイクル時間Ｔｃの間、応答受信部４６は、各リーフノード４から送信されてくるリーフ応答信号を受信して、受信したリーフ応答信号に含まれるリーフＩＤ及び該リーフ応答信号の受信強度のリスト（受信リーフリスト）を生成する（Ｓ１１１’，Ｓ１１２’）。内部タイマの計時時刻ｔが１サイクル時間Ｔｃに達すると、水位検知部４７は、受信リーフリストを、リーフリスト記憶部４３に格納されたリーフリストと照合し、該ルータノード３の近傍の各リーフノード４のうちリーフ応答信号の送信が途絶したものの有無を判定する（Ｓ１１３’）。以下は、図５と同様、上述したステップＳ１１４に続く。このようにして、質問発信部４５の質問信号に依らず、近傍の各リーフノード４が１サイクル時間Ｔｃ毎に１回ずつ自発的に発信してくるリーフ応答信号によって、リーフ応答信号の送信が途絶したリーフノード４をルータノード３において検出し、異常水位の発生や浸水深を検知することも可能である。
【実施例2】
【0098】
図１１は、本発明の実施例２に係る異常水位報知システムの全体構成を表す図である。本実施例の異常水位報知システムにおいては、実施例１と比較すると、新たに中継ノード７が追加されている点が相違している。中継ノード７は、ルータノード３からセンタノード２へルータ信号を送信する際に、送信の中継を行うノードである。中継ノード７は、自己の識別コードである中継ノードＩＤを記憶する中継ノードＩＤ記憶部（図示せず）を備えている。中継ノード７は、ルータノード３や他の中継ノード７から送信されてくるルータ信号を受信すると、該ルータ信号に、中継ノードＩＤ記憶部に記憶された中継ノードＩＤをルーティング情報として付加して、周囲空間へ無線発信する。このとき、ルータ信号に自己の中継ノードＩＤがルーティング情報として付加されていた場合には、そのルータ信号は廃棄し、周囲空間への無線発信は行わない。これにより、複数の中継ノード７の間でルータ信号が無限循環することを防止する。このように、中継ノード７を導入することにより、各センタノード２は、より広範囲のルータノード３からルータ信号を受信し、より広域における異常水位の発生を報知することが可能となる。特に、山間部の地域では、周囲の山によって無線通信での電波が遠方まで届きにくく、また民家や事業所等の建物も疎らなためセンタノード２をあまり多く設置できないことが多い。このような場合、中継ノード７を用いて１つのセンタノード２でカバーする異常水位検出地域を広げることにより、的確な異常水位の報知を行うことが可能となる。
【実施例3】
【0099】
本実施例では、各ルータノード３と通信する各リーフノード４のリーフ応答信号のＲＳＳ U(i, t)からの水位検出を、各センタノード２において行う例について説明する。尚、本実施例における異常水位報知システムの全体構成は、図１と同様であるとする。図１２は、実施例３に係る異常水位報知システムの機能構成を表したブロック図である。実施例１の図３と比較すると、センタノード２において新たに水位検知部３２が加わった点が相違している。
【0100】
実施例３の異常水位報知システムの動作は、基本的には実施例１と同様であるが、本実施例においては、図５のステップＳ１１５ａにおいて、ルータノード３の水位検知部４７は、各リーフノード４のリーフ応答信号の（リーフＩＤ，ＲＳＳ，高さ情報）を水位検知情報とし、ステップＳ１１５ｂにおいて、水位検知信号送信部４８は、該水位検知情報と、位置検出モジュール４１が出力するルータ位置情報と、ルータＩＤ記憶部４２に記憶されたルータＩＤとを含むルータ信号を、遠距離通信インタフェース４９及び遠距離通信アンテナ５０により、周囲空間へ無線送信する。
【0101】
また、図５のステップＳ１１６において、水位検知部４７は、水位検知フラグ値を有効とし、ＣＤＬＩＤから抽出される「高さ情報」のうち最も浸水深が大きいものを抽出し、有効な水位検知フラグ値、検出された高さ情報、及び受信された各リーフ応答信号の（リーフＩＤ，ＲＳＳ，高さ情報）の情報を水位検知情報として出力する。そして、水位検知信号送信部４８は、この水位検知情報と、位置検出モジュール４１が出力するルータ位置情報と、ルータＩＤ記憶部４２に記憶されたルータＩＤとを含むルータ信号を、遠距離通信インタフェース４９及び遠距離通信アンテナ５０により、周囲空間へ無線送信する（Ｓ１１７）。
【0102】
すなわち、本実施例においては、ルータノード３は、各リーフ応答信号のＲＳＳから水位の推定までは行わず、ＲＳＳの情報そのものをリーフ応答信号に係るリーフノード４の「高さ情報」と共にセンタノード２へ送信する。
【0103】
センタノード２においては、水位検知部３２は、各ルータノード３から送られてくるルータ信号から、該ルータノード３の周囲のリーフノード４のリーフ応答信号のＲＳＳを取得し、該リーフノード４の周囲における水位レベルを検出する。この水位検出については、実施例１のステップＳ１１５ａで説明した方法と同様である。そして、異常報知部２２は、水位検知部３２が検出した水位レベルのうち一定のレベル以上（例えば、「浸水」を表す値以上）のものがあった場合、又はルータ信号内の「水位検知情報」の水位検知フラグ値が有効のものがあった場合には、異常水位の発生をスピーカ２９により警報音及び警告音声で音声報知するとともに、警報ランプ３０を点灯又は点滅させて、異常水位の発生を周囲に報知する。
【0104】
このように、各リーフノード４の周囲における水位レベルの検出を、それぞれのルータノード３で行うのではなく、センタノード２で集中して行うように構成することも可能である。
【0105】
最後に、ルータノード３において受信されるリーフ応答信号のＲＳＳ U(i, t)と水位レベルとの関係について説明する。リーフノード４からルータノード３へリーフ応答信号が送信される場合において、リーフノード４の下方に水面が存在する場合を考える。ここでは、原理的な説明を容易にするため、水面は波が全くない静水面であると仮定する。この場合、リーフ応答信号の伝達経路は、図１３に示したようになる。図１３において、リーフノード４を送信点Ａ、ルータノード３を受信点Ｂとし、点Ａ，Ｂは静水面上にあるとして、図１３に示した様に、点Ａ，Ｂを含む鉛直面内に、水平向きにx軸、鉛直向きにy軸をとったｘ－ｙ座標系を設定する。送信点Ａの座標を(0, yA)、受信点Ｂの座標を(xB, yB)とし、水面をy=y0とする。送信点Ａから発射される電磁波（リーフ応答信号）は、放射状に広がる球面波であると仮定したとき、受信点Ｂに到達する電磁波の経路は、(1) 送信点Ａから受信点Ｂへ直接至る経路pAB、(2) 送信点Ａから水面上の反射点Ｃで反射され、受信点Ｂへ至る経路pACB、(3) 送信点Ａから水面上の屈折点Ｄで屈折して水中へ進入し、水底面上の反射点Ｅで反射され、水面上の屈折点Ｃで屈折し、受信点Ｂへ至る経路pADECB、…などが考えられる。今想定している電磁波の周波数は、ＲＦＩＤやBluetooth（登録商標）などで使用される周波数帯（900MHz～数GHz）であり、この周波数帯においては、水面での電磁波の反射率が大きく、水中での電磁波の減衰も大きいと考えられるので、ここでは、経路pAB, pACBのみを考えることとする。水面から送信点Ａまでの距離をyA0、水面から受信点Ｂまでの距離をyB0、hBA=yB-yAとする。このとき、経路pABの経路長lAB、経路pACBの経路長lACB、経路pACBの反射点Ｃのx座標xC、反射点Ｃの入射・反射角θC、及び受信点Ｂにおいて経路pAB，pACBが成す角θBは、其々、次のように表される。
【0106】
【数1】
【0107】
また、経路pAB，pACBを通って受信点Ｂに入射される電磁波の電場成分を、其々、E1, E2とし、電場E1, E2のx-y平面内の成分（ｐ偏光成分）をE1p, E2p、x-y平面に垂直な方向の成分（ｓ偏光成分）をE1s, E2sとし、E1p, E2p, E1s, E2sを、其々、次のように表す（図１４参照）。
【0108】
【数2】
【0109】
このとき、受信点Ｂにおけるｐ偏光電場及びｓ偏光電場のエネルギー密度の時間平均UEp
(ave), UEs
(ave)は、其々次のように表される。
【0110】
【数3】
【0111】
また、電磁波の波長をλとすると、位相シフト量φ1, φ2は次のように表される。
【0112】
【数4】
【0113】
今、送信点Ａから発射される電磁波は球面波であると仮定しているので、送信点Ａからの光路長をlとすると、電磁波のエネルギー密度は1/l2に比例して減衰する。従って、送信点Ａにおける電磁波の電場成分のｐ偏光，ｓ偏光の大きさをE0p, E0sとすると、E10p, E20p, E10s, E20sは、其々次のように表される。
【0114】
【数5】
【0115】
【数6】
【0116】
以上の各式により、受信点Ｂにおいて受信される電磁波の電場成分の相対エネルギー密度（受信点Ｂの電場エネルギー密度を送信点Ａの電場エネルギー密度で除した値）の時間平均UEp
(ave), UEs
(ave) と水面の高さyA0との関係を計算すると、図１５，図１６のようになる。ここで、hBA=1mとし、図１５ではxB=1m、図１６ではxB=10mとしている。図１５，図１６より、水面が送信点Ａに近づくにつれて、直接波と反射波との干渉が大きくなるため、受信点Ｂにおいて受信される電磁波の電場成分の相対エネルギー密度のyA0の変化による振動が大きくなる。実際の水面は疑似ランダムに振動しているため、水面が送信点Ａに近づくにつれて、受信点Ｂにおける電磁波の受信強度の分散が大きくなる現象として観測される。
【0117】
図１７は、実験室において実際にアクティブ型ビーコンを用いて、送信点Ａと水面との距離の変化による受信強度の変化を測定した結果である。図１７において横軸は時間、縦軸は受信強度（dB）を表す。また、図１８は、図１７の測定の測定条件を示す図である。測定は、水槽内にポールを設置して、125cm間隔で高さを変えてアクティブ型ビーコンを設置し、水槽に水を注水しながら水槽外部の受信機で各ビーコンから送信される信号の受信強度を観測することによって実施した。図１７の（ａ），（ｂ），（ｃ）の測定結果は、其々、図１８の（ａ），（ｂ），（ｃ）のビーコンからの信号の受信強度を表している。
【0118】
図１７より、水槽内に水が注水され始めると、受信強度の分散が大きくなり始め、水面が各ビーコンに接近するにつれて受信強度の分散が大きくなる。これは、水面がビーコンに接近するにつれて、ビーコンから受信アンテナへ伝搬する直接波と反射波との干渉の影響が大きくなり（図１５，図１６）、水面の揺れによる受信強度の変化が大きくなるためであると解される。水面がビーコンにさらに接近すると、～１０ｃｍ以下まで接近した辺りから、受信強度の平均値が徐々に低下し始めるとともに、受信信号の有効サンプリング数（受信に成功した信号の数）が低下し始める。これは、水面がビーコンに非常に近くまで近接すると、反射波の水面への入射角がブリュースタ角に近づくため、ｐ偏光波の反射があまり生じなくなり、その分だけ全体の受信強度が低下するためであると解される。図１９は、周波数f=2.4GHzにおける入射角θCに対する水の強度反射率Rp, Rsの変化を表す図である。図１９より、周波数f=2.4GHzにおいては、空気-水間の反射のブリュースタ角は約８４度であり、入射角θCが６０度を超えた付近からｐ偏光波の反射率は急激に低下していることが分かる。
【0119】
そして、ビーコンが水没すると、受信強度は急激に低下する。これは、水中のビーコンから発射された電波が水面で反射及び屈折されるためであると解される。尚、周波数f=2.4GHzにおいては屈折率が大きいため、水中から水面に入射される電磁波の屈折角は、ほぼ９０度となり、屈折波の殆どは水面に沿って伝搬するため、水面から離れた位置にある受信アンテナへ到達する電波強度は大きく弱まると考えられる。さらに、水没後にビーコンの水深が大きくなると、水中のビーコンから発射された電波は水中で大きく減衰するため、受信強度はさらに急激に低下して、通信途絶に至る。
【0120】
従って、受信点（ルータノード３）において、送信点（リーフノード４）からの信号の受信強度の分散の増加を観測することにより、浸水が始まったことを検出することが可能であることが分かる。また、受信強度の平均値の低下を観測することによって、送信点（リーフノード４）が近接又は水没したことを検出することが可能であることが分かる。
【実施例4】
【0121】
図２０は、本発明の実施例４に係る異常水位報知システムの全体構成を表す図である。本実施例の異常水位報知システムは、基本的に実施例１のものと同様の構成であるが、携帯端末装置５が、ルータノード３としても機能するように構成されている（以下、「携帯端末装置５，３」と記す）。すなわち、携帯端末装置５，３は、図３に示したタッチパネル・ディスプレイ７１、位置検出モジュール７２、マップ配信要求部７３、地図受信部７４、地図表示部７５、回線通信インタフェース７６、回線通信アンテナ７７の機能に加え、図２１に示すように、位置検出モジュール４１、ルータＩＤ記憶部４２、リーフリスト記憶部４３、初期化部４４、初期化スイッチ４４ａ、質問発信部４５、応答受信部６、水位検知部４７、水位検知信号送信部４８、遠距離通信インタフェース４９、遠距離通信アンテナ５０、近距離通信インタフェース５１、近距離通信アンテナ５２の機能も併せ持っている。さらに、携帯端末装置５，３は、水位検知部４７が、水位検知を示す値が有効とされる水位検知情報を生成した場合に、異常水位の発生を音声又は表示により周囲に報知する異常報知部７８と、スピーカ７９とを備えている。ここで、携帯端末装置５としては、スマートフォンやタブレットを利用することができる。
【0122】
このように、携帯端末装置５，３をルータノード３としても機能させることで、住民又は居留者が携帯端末装置５，３を常時携帯していれば、住民又は居留者は、異常水位報知システムがカバーしている範囲内では、どこに居ても、リーフノード４からの信号を受けて異常水位の発生をリアルタイムで知ることが出来、住民又は居留者の迅速な避難につながる。
【0123】
尚、本実施例では、ルータノード３のうち、携帯端末装置５，３にのみ異常報知部７８及びスピーカ７９を備えた構成を示したが、総てのルータノード３に異常報知部７８及びスピーカ７９を備えた構成とすることもできる。
【実施例5】
【0124】
図２２は、本発明の実施例５に係る異常水位報知システムの全体構成を表す図である。本実施例５に係る異常水位報知システムは、基本的には実施例４の異常水位報知システムと同様であるが、各ルータノード３及び各センタノード２は、アドホック・ネットワーク（マルチホップ無線ネットワーク）によって接続された点が相違している。この場合、ネットワーク・コーディネータの役割は、いずれかのセンタノード２が受け持つこととする。このようなアドホック・ネットワークによる構成は、例えば、Bluetooth（登録商標）などにより容易に実現できる。このように、各ルータノード３及び各センタノード２をアドホック・ネットワークによって接続することにより、各ルータノード３及び各センタノード２は中継ノード７としての機能も併せ持つこととなる。従って、仮に、一部のルータノード３又はセンタノード２が水没等によって通信が途絶した場合であっても、マルチパス・ルーティング・プロトコルによって、通信が途絶していないルータノード３又はセンタノード２を経由してネットワーク通信を継続して行うことが可能となり、システム全体の通信のロバスト性を向上させることが出来る。
【実施例6】
【0125】
図２３は、本発明の実施例６に係る異常水位報知システムの全体構成を表す図である。本実施例６に係る異常水位報知システムは、基本的には実施例５の異常水位報知システムと同様であるが、センタノード２と屋側ルータノード３ａを合体させた点が相違している。すなわち、図２３におけるセンタノード２，３は、屋側ルータノード３ａの各機能構成も併せ持っている。このようにすることで、ネットワーク構成を簡単にすることができ、より安価にシステムを導入することが可能となる。尚、センタノード２，３としては、現在普及しつつあるスマートメータを利用することも可能である。
【符号の説明】
【0126】
１ 水害情報集配信サーバ
１０ 地図データベース
１１ サーバ側受信部
１２ 地図情報取得部
１３ 水害発生マップ生成部
１４ マップ配信部
１５ 水害注意情報発信部
１６ 回線通信インタフェース
１７ 水害情報データベース
１８ 水害マップデータベース
１９ 測定点補正データベース
２０ センタノードリスト記憶部
２ センタノード
２１ センタノード受信部
２２ 異常報知部
２３ 異常水位情報送信部
２４ 回線通信インタフェース
２５ 遠距離通信インタフェース
２６ 遠距離通信アンテナ
２７ 近距離通信インタフェース
２９ スピーカ
３０ 警報ランプ
３１ ルータリスト記憶部
３２ 水位検知部
３ ルータノード
３ａ 屋側ルータノード
３ｂ 周辺ルータノード
４１ 位置検出モジュール
４２ ルータＩＤ記憶部
４３ リーフリスト記憶部
４４ 初期化部
４４ａ 初期化スイッチ
４５ 質問発信部
４６ 応答受信部
４７ 水位検知部
４８ 水位検知信号送信部
４９ 遠距離通信インタフェース
５０ 遠距離通信アンテナ
５１ 近距離通信インタフェース
５２ 近距離通信アンテナ
４ リーフノード
６１ リーフＩＤ記憶部
６２ リーフノード受信部
６３ リーフノード応答部
６４ 近距離通信インタフェース
６５ 近距離通信アンテナ
５ 携帯端末装置
７１ タッチパネル・ディスプレイ
７２ 位置検出モジュール
７３ マップ配信要求部
７４ 地図受信部
７５ 地図表示部
７６ 回線通信インタフェース
７７ 回線通信アンテナ
６ 公衆通信回線
７ 中継ノード
Ｂ 建物
１０ 地図データベース
１１ サーバ側受信部
１２ 地図情報取得部
１３ 水害発生マップ生成部
１４ マップ配信部
１５ 水害注意情報発信部
１６ 回線通信インタフェース
１７ 水害情報データベース
１８ 水害マップデータベース
１９ 測定点補正データベース
２０ センタノードリスト記憶部
２ センタノード
２１ センタノード受信部
２２ 異常報知部
２３ 異常水位情報送信部
２４ 回線通信インタフェース
２５ 遠距離通信インタフェース
２６ 遠距離通信アンテナ
２７ 近距離通信インタフェース
２９ スピーカ
３０ 警報ランプ
３１ ルータリスト記憶部
３２ 水位検知部
３ ルータノード
３ａ 屋側ルータノード
３ｂ 周辺ルータノード
４１ 位置検出モジュール
４２ ルータＩＤ記憶部
４３ リーフリスト記憶部
４４ 初期化部
４４ａ 初期化スイッチ
４５ 質問発信部
４６ 応答受信部
４７ 水位検知部
４８ 水位検知信号送信部
４９ 遠距離通信インタフェース
５０ 遠距離通信アンテナ
５１ 近距離通信インタフェース
５２ 近距離通信アンテナ
４ リーフノード
６１ リーフＩＤ記憶部
６２ リーフノード受信部
６３ リーフノード応答部
６４ 近距離通信インタフェース
６５ 近距離通信アンテナ
５ 携帯端末装置
７１ タッチパネル・ディスプレイ
７２ 位置検出モジュール
７３ マップ配信要求部
７４ 地図受信部
７５ 地図表示部
７６ 回線通信インタフェース
７７ 回線通信アンテナ
６ 公衆通信回線
７ 中継ノード
Ｂ 建物
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
