河川、用水路、積雪地域、山間部施設などでは、 商用電源や通信回線を確保しにくい場所が多くあります。

三陽電設 IoT Labでは、 バッテリー、ソーラー電源、LTE-Mなどを組み合わせ、 水位や積雪深を長期間自立して計測・クラウド送信する遠隔監視システム を開発しています。

河川水位・積雪深センサーは、構成や送信間隔などの条件により、 バッテリーのみで半年以上の長期運用が可能です。 商用電源工事を行いにくい現場でも設置できます。

また、現場条件に応じて超音波、LiDAR、レーザーなどの方式を選定し、 必要に応じてクラウドカメラによる定点画像と組み合わせて監視します。

ゲリラ豪雨や線状降水帯の停滞などにより、 離れた場所では雨が降っていなくても、 限られた地域や中小河川・水路で急激に水位が変化することがあります。

国や大規模河川で使われる高機能な水位観測設備には重要な役割があります。 一方、自治体、建設現場、農業用水路、民間施設などでは、 もっと手軽に設置でき、数多くの地点を継続的に監視できる仕組み も必要だと考えています。

三陽電設 IoT Labが目指しているのは、 一つの高価な観測設備に機能を集中させるのではなく、 導入しやすく、省電力で設置しやすいセンサーを数百、数千地点へ展開し、 クラウドからまとめて管理できる多点監視です。

バッテリーによる長期運転、LTE-Mなどによる無線通信、 小型センサー、クラウド可視化を組み合わせることで、 電源工事や大掛かりな設置工事を抑え、 導入後の維持管理もできるだけ簡単にすることを重視して開発してきました。

河川水位監視では、現在超音波距離センサーを使用しています。 水面を安定して捉えやすく、建設現場の安全管理用途などで実際に利用されています。

バッテリー駆動により商用電源を必要とせず、 送信間隔などの条件により半年以上の長期運用が可能です。

超音波は音速が温度によって変化するため、 気温変化によって測定距離に若干の変動が生じる特性があります。 その特性を理解したうえで、実際の河川監視に活用しています。

積雪深の計測には、現在レーザー距離センサーを使用しています。 道路の積雪量を監視して除雪判断に活用するほか、 工事現場の安全管理にも利用できます。

北海道の寒冷地域では、気温が－20℃近くまで低下する環境で 積雪深の計測を行っています。 レーザー方式は、吹雪など厳しい環境でも距離計測できることが強みです。

一方で、測定対象の表面状態や材質によって距離値にばらつきが出る場合があります。 現場での特性を確認しながら運用しています。

用水路では、雑草が繁茂しやすい環境で LiDARによる水位計測と自立型クラウドカメラによる定点撮影を行い、 約1年間の実環境評価を実施しました。

LiDARは照射範囲が狭いため、周囲の雑草や植生の影響を受けにくく、 用水路での距離計測に有効であることを確認しています。

一方、非常に透明度の高い水では、 水面そのものではなく水面より少し内部を計測する場合があることも確認しています。

クラウドカメラ側のソーラー電源を活用することで、 センサーとカメラを組み合わせた長期間の自立監視が可能です。

LTE通信が届かない山間部でもセンサー情報をクラウドへ送信することを目的に、 Starlinkとソーラー電源を組み合わせた自立型通信システム を開発しています。

現在は当社ビル屋上で年間を通じた連続運転を行い、 自立稼働を確認しています。 一方、山間部など実際の通信困難地域での長期実地検証は今後の課題です。

これまで超音波、LiDAR、レーザーを実際の現場で使用・評価してきた中で、 それぞれに得意な環境と特性があることが分かってきました。

現在は、超音波方式で生じる温度による音速変化や、 レーザー・LiDAR方式で生じる測定対象の表面状態・材質による影響を補い、 河川や用水路の水面、雪面など、表面状態の異なる対象を安定して計測できる『マルチサーフェイス対応』を目指して、 ミリ波距離センサーを開発・評価しています。

現在、実河川での距離計測とクラウド可視化を行いながら、 実環境での測定安定性を確認しています。

水位・積雪深の遠隔監視に必要な構成は、 測定対象、設置場所、気温、植生、通信環境、電源条件によって異なります。

三陽電設 IoT Labでは、 センサー、電源、通信、クラウド、クラウドカメラまで一体で検討できます。

現地での実証実験を通じて、 測定精度、通信状態、電池寿命、ソーラー発電量、 現場での設置方法などを確認したうえで、導入仕様を検討します。