手軽な設置の多種・多点の屋外Web計測システム提供

日陰で１年の観測と監視を乾電池駆動で実現する

左は太陽電池駆動の超音波連続水位観測システムです。太陽電池なので当然連続動作します。　これを運用条件の設定条件変更を使って乾電池だけで１年使えるシステムを目指しています。

通常渓流や河川は通常の水位で台風の時の様に５分10分の細かい状況のモニタは必要ありません。　しかし、増水が予想される時に監視を行うためにはこの様な細かいWeb更新が必要とされます。

そして、増水が起こるのは年間あわせて2週間程度です。これに対して観測システムは、10分毎のWeb更新を行うと電池だけで3週間動作する省エネです。そのため、増水しそうなときのみ細かくｗｅｂ更新に設定変更して運用。一方、通常は、半日に１回のWeb更新での運用ができます。（計測は通常１０分毎、監視時1分毎で行います）

乾電池での運用にこだわているのは電池が入手しやすいことと電池駆動なら日陰でも使えうので日照を気にしなくて監視システムが設置できるｋとです。設置したいところを回ってみると日当たりが悪い所が多いのがわかります。

観測データ収集からリアルタイムでの評価の時代に

３．５インチのディスクで１テラバイト以上が当たり前の時代です。　多くの観測データが公開され利用できるようになってきました。私どもの観測システムでも簡単に設置して直ぐに長期の観測データを収集できるようになってきました。それは多くの場所の様々な情報が利用されるのを待っているように思えます。
お店にゆけば顧客情報を収集され、そのデータを利用しての販売促進へとデータ処理が行われています。

同様に屋外の観測情報もリアルタイムで収集できる時代に入っています。　例えば、ダムの水量管理では多くの支流からの流入量とダムからの流出料から管理が行われますが、全てをリアルタイムで観測することには多くの費用が必要で実現できませんでした。　これが実現できる時代に入っています。機器が高性能になったこと通信費用や機器費用が安くなったことそして高性能のサーバシステムが使えることにあります。　総合的な開発は容易ではありませんが実現方法が手中にあります。

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。

簡単設置　超音波水位Web観測システム　カタログ

180308_usonic_water_level（カタログPDF:８P）

橋の脇や、渓流の脇に簡単設置できる一体型超音波水位観測システムです。

事務所で準備しておけば現地に1日で設置できるシステムです。渓流脇に取り付けも工事用単管が使えるのでホームセンタなどでの入手が容易です。結果はWebでどこからでも状況を確認できます。

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。