橋の端に引っ掛ける簡単設置の超音波水位Web観測

カタログ180425_usonic_quick_setup（PDF:4P)

橋の端に引っ掛ける簡単設置の超音波水位観測です。　梅雨の時期の急な増水に備え、新しくリリースしました。

遠隔設定機能も搭載し、増水が起こる前に詳細設定観測に設定し、増水前から水が引くまで詳細に観測・監視する待ち受け観測が可能となります。　リアルタイムで計測データがメールされますので災害予測プログラムとの連携にも向いています。

Webページをグラフに河川監視情報を追加

右下が実際に観測を行うシステムで左側がその観測画面です。　画面に警報情報の画面を追加して河川監視・観測に使える様にしています。
観測システムの調整もスマートフォンを持ってゆけば全て足りる事をめざしています。
実際、山の中ではないのでゆきやすいのですが、パソコン開いて、ケーブルをつなぐ手間暇と持ち歩く煩わしさを考えると観測システムとスマートフォンの組み合わせは楽です。
水位のGLバイアスや観測間隔、送信間隔もWeb画面でできますので手間がかかりません。そして何より、状況がWebでわかるので設置や運用のトラブルへも同じ情報が共有できて短時間で対処できます。
最近気づいた個とですが、設定方法や保守ケーブルパソコンソフトの使い方など保守ソフトを使うのには取り扱い説明が必要です。そしてこれは時間が経つと忘れてまたマニュアルの繰り返しです。しかしWebなら設定もWebページで覚えることも減るし、マニュアルの要点を記載してもよく必要な情報を印刷物で管理・運搬する必要もなくなることです。

河川の水位観測での単独データ観測と無線ネットワーク観測の比較

河川の水位観を超音波で行いFOMAでデータを送信する「手に乗るweb」観測点の橋に設置するイメージです。

最近、無線ネットワークも省電力で長距離通信ができるLORAの話題が増え、実施も行われる様になりました。

無線ネットワークで多くの箇所を観測しゲートウエイに集めてデータをサーバに送ります。

メリットは個別の通信コストが無料であること、送信側の消費電力が小さいので電池駆動が可能と言われています。　そしてこれは、広域でデータ収集には向いている様に思えます。　しかし、１０台２０台を広い範囲（数ｋｍ）で観測するとなると他の同じ無線通信を使っている機器との電波の衝突を避ける処理は、同じ観測システムであっても電波が衝突しないように送信のスケジューリングが求められます。これには複雑な処理が必要になります。そのため、観測システムが勝手に送ってデータの衝突回避は、考えず短い時間送信を終わらせる方法を取るシステムが多く見受けられます。　安定して多地点のデータを無線ネットワークで収集するには、電波の状況まで考える必要があり一般に簡単ではありません。　一方、FOMAなどのデータ通信を行う方式は、通信での消費電力は１０倍以上大きくその分強い電波を飛ばし、通信速度も速くデータが遅れます。　更に楽なのは無線通信部分は通信メーカーが処理をカバーしてくれるので通信利用者は通信の衝突など考慮する必要もなく楽に使えます。　１０台箇所ぐらいの観測ならFOMAのデータ通信が１ヶ月1000円かかりますが無線システムの複雑さや保守の大変さを考えると３～５年の運用ならデータ通信に軍配があがります。　一方１０箇所以上の観測で観測システムの全体を管理できる体制が作れるのなら無線の選択しがあります。　実際、私どももLoRAへの対応を進めておりますが、安定してデータを取ろうとすると電波の衝突回避に工夫を重ねる必要を感じています。

１台２台ならFOMAを使ったデータ観測システムが楽です。設置して電源を入れれば直ぐに観測を初め、必要な時っだけ電源を入れる方式で消費電力も電池駆動も可能なレベルにしています。

メールを使った遠隔設定変更のメリットとディメリット

説明資料PDF:180320_remote_modify_mail

手に乗るWeb観測点が遠隔メール設定変更対応となり、更に便利になりました。そして資料では、このメリットとディメリットをまとめています。

遠隔メール設定要求によって現地に入らなくて設定変更ができることだけでなく屋外観測がもっと便利になります。

スマートフォンがあればどこからでも現地の観測の状況を確認できると共に観測状況に合わせた設定変更が行えます。「手に乗るWeb観測点」がスマートフォンと無線でつながっているイメージとなります。

超音波Web水位観測システム遠隔設定対応で楽な設定変更

カタログ（PDF：８P)180320_usonic_water_level_rmt

遠隔で設定値の変更が行えるメール設定変更が出来る様になりました。　設置場所での動作確認にスマートフォンを持ち込んで値を確認しますが、水位をGLレベルに合わせるのもこのスマートフォンからメール設定変更の要求を行えば現地での対応ができ持ち込む保守ケーブルや設定用のパソコンが不要となりました。（持ち込む前には保守ケーブルとパソコンを使った初期設定と調整は必要ですが、設定した値の一部変更するにはこのメール設定が簡単です）

増水が予測する前に設定し、水位のGLレベル調整やメール詳細な観測間隔とメール送信間隔での運用開始もこの変更が使えます。台風で増水しそうだから細かい観測に設定し、台風が過ぎたら間隔をあけた電力を使わない観測にと状況に合わせたダイナミックな運用が可能となります。

実際使ってみると、社内のパソコンのWebページで計測データや電池の減り具合を見ながら観測の設定を変更できるのは楽です。　しばらく設定の変更を行い最適な運用条件が見つかれば、設定を固定するとともに自動観測変更のしきい値を設定し、自動運転に切り替え楽な運用ができます。

現地観測システムが設定メールを読み出すのは、システムのサーバとの通信を行う感覚なので直ぐに反映とは行きませんがメールを送っておけば自動で変更してくれます。まるで地球から土星の探査衛星にコマンドを送信する様です。

遠隔機器もメールで設定値変更に対応

超音波水位観測の観測間隔を増水予測に合わせて細かい間隔に変更したい。メール送信間隔も細かく行いたい。また、曇りの日が続き、電池の電圧が落ちているのでメール送信間隔を1日4回ぐらいにして消費電力を減らし、太陽電池の充電で電力回復を図りたい。そのほかにも水位のしきい値レベルを変更、水面までの距離から水位への変換定数の変更と様々あります。

現地に入っての調整が出張となれば1日仕事となってしまいます。それが、設定先のメールアドレスに変更値を送っておけば、あとは自動で変更してくれます。

屋外計測は入るのが大変な所がおおいものです。そんな時、、設定変更を楽に行う事ができます。

超省電力動作：超音波水位1分毎観測10分毎Web更新：単３充電地x8　１２日間連続動作

アルカリ乾電池：エボルタ単３ｘ８本の代わりにNiMH充電池単３ｘ８本で超音波水位観測をどれだけ行えるかの試験を実施しました。

結果の予測は1週間でしたが、アルカリ乾電池と同じ１２日間、1分毎観測、10分毎メール送信で動作しました。

電池の容量が4000mAh でメール送信は10分毎１２日＝＞１４４回／日ｘ１２日＝＞１７２８回
4000mAh/1728回=2.3mAh（１回の送信での消費電力：１００ｍAで１．５分）

単２ｘ８本なら乾電池だけで３週間連続の詳細観測可能の裏付けが取れました。雨の季節に日当たりを気にせず電池だけで３週間の詳細観測が可能です。

簡単設置の超音波水位Web観測システムご紹介

観測・監視を1人でも簡単に実施できる超音波水位Web観測システム

資料180228_usonic_water_level（資料8page：PDF)

水位観測は大変の常識に挑戦、小さく手軽な観測システムなら１～２人で簡単に観測監視を始められます。設置時間も短いので1日５箇所１０箇所の設置も可能です。

緊急な観測にも機材も少なく設置許可が得られれば素早く設置できます。

コンクリート接着剤は十分な強度でアルミ板を固定

橋に仮止めしたい超音波水位観測システムの固定に「アンカーボルト」か「コンクリートを接着剤」を考えています。左のコンクリートボンドを使って十分な固定強度が得られました。

９０ｋｇ近い右側にかけるとバキッと言って外れましたがそれまで十分な強度が得られ仮止めには十分の強度です。

外れた後の接着剤も、バールでこじると取り去ることができ現状復帰も確認出来ました。

センサー分離型で簡単設置の超音波水位Web観測

左がオフィス内での超音波水位Web観測システムの試験で右は実際に川の脇に仮設置した様子です。

機器が小さく軽量なため、簡単に単管を使って機器を設置できます。

オフィスの中では、単管を打ち込めないので三脚で設置。　河畔では、単管を打ち込んでもう一本の単管を固定し、直角に超音波センサーを設置します。そして上には「手に乗るWeb観測点」、単管を打ち込めれば設置と動作確認は1時間もあれば終わります。　一番大変なのは単管を運ぶことでした。　全て１ｍの単管で組んでいます。

日照が期待できればケース表２Wの太陽電池で10分観測、1時間毎観測データ送信が行えます。水位がしきい値を超えると1分観測、10分毎データ送信で１週間の無日照でも動作する試算です。

単３ｘ８で１２日、太陽電池を使わず動作を確認したので、単３と同程度の充電式NiMH単２電池８本でも10日動作する計算です。

１年を通して10分観測、増水すれば1分の詳細観測を可能とします。Ｗｅｂ更新は通常時1時間毎、増水時10分毎です。６月、雨の季節に向けて完成を目指しています。

小ささと取り付けやすさ、長期の安定動作を開発者自身も気に入っています。