太陽電池駆動と乾電池駆動のWeb観測比較

左資料170815_compare_solar_battery(PDF:1Page)

実際、観測という観点で太陽電池駆動と乾電池駆動を比べて見ると、取り扱いの容易さという点で乾電池駆動に分があります。それは、日向でも日陰でもおける手軽さ気にするのは電池の電圧で３～６ヶ月交換不要なら機器の点検で例えば３ヶ月毎に現地に入る時に合わせてコンビニで乾電池を調達し交換すれば良いので気楽です。
一方太陽電池は、乾電池と同じ条件での観測なら電池の電圧をあまり気に市内で済みます。しかし、研究や調査での観測を考えると日当たりを気にする必要があり、日陰には設置できません。
また、防災で細かい間隔での観測も期間が短く２週間程度であれば乾電池駆動で十分動きます。　置く場所を選ばず付ける電池駆動には多くのメリットを感じます。

それでも１年、電池を気にせず使いたいには太陽電池が有効です。河川の監視に通常1時間毎、雨が降れば10分毎の詳細監視には太陽電池駆動式が便利です。

雨量と用水水位のQuick　Web観測　高さを高く

降雨と用水水位の観測システムの高さを単管を繋いで高くしました。　太陽電池の部分が低くて地面に降る雨の撥ねで太陽電池が汚れないかを懸念して影響が出ない様に高くしました。

観測は安定しており、価格を含むカタログとして準備中です。　雨量計を取り付ける台も特注で制作しており、雨量計設置は、単管にキャップを取り付けるように取り付けられます。　水平調整用のネジで水平もばっちりです。

性能は、河川の雨量と水位の観測と同等で、通常、10分間隔、1時間Web更新、降雨時、1分間隔計測、10分毎のWeb更新で、降雨時は詳細なデータを主尽くします。

単管１本に取り付けているので、設置は単単管打ち込み、移設は引き抜きと簡単です。

設置は、水位センサーの固定や、保護管の設置に時間の多くが使われ、センサー設置が追われたロガーの設置と配線、動作確認は1時間もあれば確認まで終わります。

これまで機器と設置、運用費用が高いと考えていたシステムには手軽に設置でき安価な運用費用の本システムをおすすめします。

降雨と土壌水分観測の機器構成と信頼性

左が雨量と土壌水分を観測するシステムで土壌水分センサーEC-5を土に埋める前の状態です。　太陽電池式なので乾電池式と比べ消費電力を多く使え、それを1時間毎の計測データ送信に当てています。（10分毎に観測したデータを1時間毎にまとめて送信Webを更新します）

このシステムは実測での評価を兼ねており、安定動作の確認を行っております。

評価での確認項目は

１）　故障しないで安定してシステムが動作する事

２）太陽電池や乾電池で予測した消費電力で動作する事

３）　設置して、発生する問題や課題の確認

雨風に曝される厳しい環境で安定して動いて初めて使えるシステムとなります。長期の動作確認には時間がかかりますがこの試験を通して初めて安定して動くシステムといえます。

観測システムの土砂災害被害をケーブル切り離しで減らす

アイディア(1P PDF)
１P（170309_keep_system_on_flood.pdf)

ケーブルに中間にある程度の力で外れる中継コネクタを設けてトカゲのしっぽの様に切り離す方法です。

センサーや485で繋がった一部の観測システムは流され回収不能になりますがそれまで観測したデータが保存された観測システムは生き残ります。

まだアイディアの段階ですが中継コネクタを試したいと思っています。　そして、485で繋がる多点の観測ユニットも準備する予定です。

何より土石流を捉えたいのに土石流で観測システムも流されてデータが取れなかったはなくしたいものです。

流量堰と雨量計で斜面の水収支を電池駆動Web観測

説明資料７ページPDF:170220_fbs_hornet_water_balance

山から流れる渓流が斜面からの唯一の出水なら雨量計で雨量を計り、流域面積を求める事で斜面に降った総雨量求められます。

そして、渓流に堰を設け堰を超える水の量を水位計で測り、流量への変換式を当てはめれば、渓流を流れる水の量が求まります。そしてその差を求めると斜面に蓄えられたり蒸散したりする損失水量が求まり、水の収支が求まります。

電池駆動のWebロガーを使い、水位と雨量を計測、データをサーバに送ってサーバで流量や水収支の計算を自動的に行えば、Web上で状況をグラフやデータで確認できます。

ロガーを使って現地で収集、パソコンの表ソフトを使って計算し水収支を求めて始めて状況がわかるように結果がでるまで手間と時間がかかることもありません。

最初に堰の水位から流量に変換したり、斜面の総面積の値を入れてプログラムを設定すれば後は何時でも自動で計算してくれます。

Webロガーはロガーの変わりだけではありません。データをサーバに集めることでロガーの様に毎回収集とデータ加工の手間がなくなる。利用者の業務負担を減らしてくれます。

水収支は、斜面の水循環や土石流を調査解析する基礎データとなり、災害予測にも役立ちます。　この評価や調査、判断のため、知識のある方のデータ処理の作業負担を減らして上げたいものです。

MEMS ３軸加速度Web観測システムが震度１～２を記録

設置してから２週間が経過し、16/12/26　０４：５３に東京の大学に設置したMEMS３軸加速度Web観測システムが茨城南部で発生した震度３の地震波を記録しました。（東京で震度１～２）検知は、1.5gal以上を判定の基準とし、それ以上の振動をトリガーとして前後の振動を記録しています。

検知した最大の加速度は2.5galで震度１～２に相当します。

大学のご好意で既存の地震計とともに置かせていただいているので近々、波形を比較する予定です。　地震の波形がこれまでも問題ないと考えています。実際の地震計の波形と同様であれば、MEMSでの加速度センサーを使った観測の有効性がダメ押しで確認できる予定です。

MEMSの加速度センサーなので消費電力が小さく、電池駆動が可能となっています。

カタログ：再掲（ＰＤＦ：４P）

やってみて分かる　jpeg camera TTL 出力　30万画素の映像

jpeg カメラの30万画素の映像です。　思った以上に綺麗な映像が取れています。
消費電力を小さく電池で運用できるシステムを目指しています。

動作温度：モー２０～８０度
消費電力：０．５W

温度の厳しい、屋外の環境で小さな消費電力で動かす事ができます。

鳥の巣箱と呼ばれました

お客さんの所に持っていったら、鳥の巣箱と呼ばれこれでいいよと言われました。　Web観測システムのUSBカメラがこの中に入っております。屋根の軒を伸ばしたのでカメラのレンズ部分に直射日光や雨が当たる可能性が減ります。　工夫してカメラの三脚に取り付けています。

大きさは１３ｃｍ四方、コンパクトに収まり、本体とは、USBケーブルで４．５ｍのばして使っています。

雑誌：計装２月号（１月出版）屋外Web観測の記事掲載

屋外Web計測の記事が雑誌「計装２月号」に掲載されます。　先日校正が終わりました。　１月１２日出版です。　「計装２月号」もよろしくお願いします。

記事情報：「屋外Web計測システムの災害現場への適応」

(記事初校）2016_02_aspect_intro_fbs_field_measure(3M PDF)

ペットボトルの水蒸発を「手に乗るWeb観測点」＋水位センサーで捉える

温度と水位の変化：150911_waterlevel_1mm（PDF）

「手に乗るWeb観測点」水位の計測を連続して行っている状態をWebで見たグラフです。これから、１Lのペットボトルに入った水の蒸発している様子を捉えています。　１０ｍの水位センサーですが、１ｍｍの分解能で水位変化を捉えている事が分かります。

１０ｍの1/1000は１ｃｍで1/1000０が１ｍｍの分解能となりますが、０．１％＝1/1000の精度の水位センサでも1/1000０の変化も検知する事が分かります。　ちなみにADは18ビットを使用しており、十分な精度で電圧を計測していることも分かります。