JP7828589B2 - 水の物理的変数を監視するための破壊行為防止取り付けシステムであって、第１部材と、第２部材と、第３部材と、第４部材とを備え、第１部材が複数の装置を収容するための複数の区画を備える、システム及び組立手順 - Google Patents

Description

本発明は、水路監視システムの分野に関し、具体的には、自然及び人工の開放水路における水の物理的変数を監視するための破壊行為防止取り付けシステムに関する。

説明する破壊行為防止システムの部品を組み立てることにより、特に、水の監視を可能にする内部エレメントを、第三者又は設置場所に存在する悪天候から受け得る盗難や損傷から保護することができ、また、提供される断熱材によってシステムの遠隔測定の精度を向上させることができ、それにより、より安全なシステムを提供するだけでなく、現在利用可能な解決策と比較して、より優れた動作性能を提供するシステムを提供することができる。

本発明のシステムは、基本的に、第１部材であって、当該第１部材をシステムの設置面に固定するために複数のアンカー手段を導入するための複数の貫通穴を有する基部を備える第１部材と、複数のアンカー手段によってシステムの第１部材に固定される第２部材と、外側に配置され、システムの内側からアンカー手段によって第１部材及び第２部材に取り付けられる第３部材と、第３部材の下部に回動可能に配置された第４部材とを備え、第１部材は、システムの動作のため及びシステムによって保護されるべき物理的変数の監視のための複数の装置を収容する複数の区画を備え、システムは、エネルギ発生装置と、複数の安全装置とを備え、第４部材は、システムの第３部材に固定されている。

好ましくは、システムの動作のため及び物理的変数を監視するための複数の装置は、複数のバッテリ、少なくとも１つの湿気防止装置、少なくとも１つのエネルギ・測定・通信コントローラ装置、少なくとも１つの超音波センサ、及び少なくとも１つの無線通信アンテナに対応し、エネルギ発生装置上に耐衝撃カバーを有する第４部材を備え、エネルギ発生部と耐衝撃カバーの両方が、エネルギ発生装置の後部支持体によって支持されている。

更に、本発明は、上述したように、開放水路における水の物理的変数を監視するための破壊行為防止取付けシステムを組み立てる手順を含む。

遠隔監視や遠隔測定の技術は、特に自然及び人工の開放水路における地表水の配水ネットワークの物理的変数を測定するために、ここ数十年で大きな進歩を遂げたが、費用対効果が高く堅牢な解決策となるためには、まだ克服すべき課題がいくつかある。開放水路における水の分布を監視するために最も関心のある物理的変数は、水質に関する他の変数に加えて、流量及び流出水位である。この意味で、この種の変数の測定における主な問題は、時間の正確さ、及び、これらのシステムの部品がさらされている破壊行為である。

現在、自然及び／又は人工の水路のネットワークの大部分において、遠隔測定ポイントの数が少ない主な原因の１つは、前述したように、これらの設備が第三者によって破壊されたり盗まれたりすることである。彼らは、これらのシステム内にある測定機器やその他のエレメントを不正に入手し、その後商品化する機会を狙っている。これは、これらのシステムが、通常、人の往来がない水路に沿って配置されている辺地にあるところが大きい。これに加えて、夜間は照明がないため暗くなることによって、第三者は、測定システムによって提供される脆弱なセキュリティを侵害し、部品を盗むことができる。更に、システムの電気部品にエネルギを供給するために、マスト上に１以上の太陽光発電パネルを使用すると、この機器の視認性が著しく向上し、盗難の可能性が高くなるとともに、効率を低下させないために太陽光発電パネルに実施する必要がある清掃が増加する。

これらの設備の劣化に影響するもう１つの要因は、設備が設置されている場所の環境特性であり、環境汚染、高温／低温、及び／又は環境に存在する湿度によって、システムの１以上の部品が短期間で機能不全に陥る可能性がある。

これらの問題の結果として、システムの部品の動作状態をチェックし、第三者による侵害や損傷がないことを確認するために、頻繁なレビュー及びメンテナンスが必要となる。

このような背景から、開放水路での流量測定に現在使用されている解決策は多岐にわたるが、遠隔監視（遠隔測定）に使用されているものは極僅かである。これらの解決策は、体積容量法、重量法、化学トレーサー法、Ｇａｕｃｋｌｅｒ－Ｍａｎｎｉｎｇ方程式、流速面積法、水理構造物（側溝及び埋め立て）による測定法に対応し、最後の２つの方法は、流量遠隔測定に最も使用されている。

容積測定及び重量測定は、一般的に、手作業で、瞬時に流量を測定する（ポイント測定）定時測定で使用され、恒久的に使用されるものではない。また、化学トレーサー測定は、瞬間的な測定に使用され、恒久的に使用されるものではないが、測定機器の定期的な再校正に加えて、測定用の化学的物質を用意する必要があるという欠点がある。一方、Ｇａｕｃｋｌｅｒ－Ｍａｎｎｉｎｇ方程式による流量測定は、その係数（Ｇａｕｃｋｌｅｒ－Ｍａｎｎｉｎｇ係数）が時間とともに変化するため、流出水位測定の流量測定の精度が低下するため、流量監視にはほとんど用いられていない。開放水路の流速を測定する面積流速法では、ドップラーや複数のトランスデューサを用いた通過時間のセンサが最も多く用いられているが、これらのセンサは、開放水路の底部や側壁に何らかの方法で固定する必要があり、センサが完全に露出してしまうため、安全性に問題がある。最後に、現在最も広く使われている方法は、その堅牢さと方法の単純さから、水理構造物による測定から流量を測定する方法である。この種の測定では、亜臨界流から超臨界流への移行により、高さと流量（吐出曲線）との間に独特の関係があり、下流の水理条件の分離が可能になる。これにより、一般的に超音波センサや圧力センサを使用し、水路の自由水面に静止又は直接設置することで、臨界流出水位を測定するだけで、流れを連続的に監視することができる。

しかしながら、水理構造物測定法にもいくつかの未解決の問題がある。まず、静水井の建設を行うには、水路の流れを停止又は迂回させて導水管を建設する必要がある。この静水井の建設は、水路の停止による間接的なコストに加え、この工事のコスト及び時間に影響する。静水井にブースを設けるか、南京錠付きのドラム缶を設置して、静水井の水位を測定及び記録するエレメントを収納及び保護することができるが、いずれの場合も、太陽光発電システムから電力を供給される水位センサを使用した水位遠隔測定装置を開示する中国実用新案第２０２０９２７１９号明細書に記載されているように、電力供給システム（太陽光発電パネル）と通信用アンテナとを個別に設置する必要がある。太陽光発電パネルを設置することの問題点の１つは、高所に設置されているために測定機器が遠隔地から見えることである。このため、１以上の部品を盗んだり、設備を破壊したりすることに関心を有する人々の注意を引く可能性がある。また、これらのシステムは、雹や鳥の衝突による太陽光発電パネルの損傷の可能性にさらされている。

また、鋼鉄製の蓋を備えた静水井の場合、鋼鉄製のドラムの内部で空気の温度の階層化が発生して、通過時間超音波センサの温度補正が水とセンサとの間の空気の平均温度を代表しないため、日中の精度が低下し、誤った測定値が発生する。更に、静水井の特異点として、内部の流量がゼロに近いという特性がある。この特性により、固形堆積物の蓄積や藻類の増殖に影響し、静水井の導水管が閉塞するために静水井が正常に機能しなくなる。この影響を軽減する方法の１つは、高い位置に導水管を配置することによって、導水管の中間線より下にある低流量の流出レベルを測定できなくすることである。

しかしながら、水路で直接測定される水理構造物による流出水位の測定に関しては、比較的狭い水路での簡便性から、このコンセプトに取り組んだいくつかの開発がある。このコンセプトの難しさの１つは、水路の両側に支持体が必要なことであり、比較的幅の広い水路（例えば、６メートル以上の水路）では難しく、運搬にトラック、組み立てにクレーンを必要とする組み立て構造が必要になる。この種の設置例は、米国特許第６９０７７７９号明細書及び米国特許第８４７４３２７号明細書に見ることができる。米国特許第６９０７７７９号明細書には、開放水路の水流を測定するための連続流量測定レコーダが記載されており、超音波センサが開放水路に配置された人工水路の上流測定値を取得する。一方、米国特許第８４７４３２７号明細書には、流速を測定するための音響トランスデューサを介した、管又は開放水路用の音響流量測定セットが教示されているが、両特許において、それぞれのシステムの部品が第三者の行為又は環境条件によって容易に破壊又は損傷される可能性があることが観察される。

また、静水井などを使用した従来技術のシステムでは、センサと自由水面との間の距離測定誤差の問題に対して満足のいく解決策を提供できるものはない。この問題は、超音波の経路における空気の温度差に起因するものであり、基準温度を間違えると、距離の計算に使用する音速が狂ってしまう。これは、主に、センサが設置される場所の特性上、十分な保温ができないか、センサと水との間の平均温度に近い基準温度を測定できる部品配置になっていないためである。

最後に、面積流速法に基づく流量遠隔測定に関しては、多くの方法がある。最もよく使用される方法は、通過時間、コンシステントドップラー、インコンシステントドップラー、レーザドップラーなどである。これら全ての測定形態に共通するエレメントは、その測定部品の組み立てを、信号の解釈、データの記録及び送信を行う場所とは別に、壁や水路の底部で行わなければならないということである。水路内や水路側面に部品を配置するこの方法では、盗難にさらされる可能性があるため、機器の盗難や破損を防ぐために測定エリアにフェンスを設置する必要がある。

そのため、開放水路の水の物理的変数を監視するための破壊行為防止取付けシステムは、水の物理的変数の正確で信頼性の高い測定という点で包括的な解決策を提供するだけでなく、ユーザがシステムの自律性及び堅牢性を信頼できるコンパクトで安全な設計が必要であり、水路に沿って複数のシステムを設置することができ、絶えず検査や部品の修理を行う心配がないため、測定を追加するために水路を停止したり、システムの動作に必要な土木工事を追加したりする必要がない。これにより、特別な設備や有資格者を必要とせず、作業現場に素早く設置できるシステムを提供することができる。

本発明は、自然及び人工の開放水路における水の物理的変数を監視するための破壊行為防止取付けシステムに関し、物理的及び気候的干渉のない環境で測定を実施可能にするとともに、１以上の部品の損傷や盗難を回避するために、その部品に安全性及び自律性を提供する。

この意味で、本発明の好適な実施形態によれば、開放水路における水の物理的変数を監視するための破壊行為防止取付けシステムは、
第１部材であって、当該第１部材を前記システムの設置面に固定するために複数のアンカー手段を導入するための複数の貫通穴を有する基部を備える第１部材と、
複数のアンカー手段によって前記システムの前記第１部材に固定される第２部材と、
外側に配置され、前記システムの内側からアンカー手段によって前記第１部材及び第２部材に取り付けられる第３部材と、
前記第３部材の下部に回動可能に配置された第４部材と、
を備え、
前記第１部材は、前記システムの動作のため及び前記システムによって保護されるべき物理的変数の監視のための複数の装置を収容する複数の区画を備え、
前記システムは、エネルギ発生装置と、複数の安全装置とを備え、前記第４部材は、前記システムの第３部材に固定される。

この本発明の実施形態により、コンパクトで視認性の低いシステムを得ることができ、４つの部材を組み立てることにより、第三者が１以上の部品を侵害したり盗んだりすることがはるかに困難な解決策を提供することができる。

本発明の別の実施形態によれば、前記システムの動作のため及び物理的変数の監視のための複数の装置は、複数のバッテリ、少なくとも１つの湿気防止装置、少なくとも１つのエネルギ・測定・通信コントローラ装置、少なくとも１つの超音波センサ、及び少なくとも１つの無線通信アンテナに対応する。

本発明の別の実施形態によれば、前記エネルギ発生装置は、太陽光発電パネルである。

本発明の別の実施形態によれば、前記エネルギ発生装置上に耐衝撃カバーを有する第４部材を備え、前記エネルギ発生装置と前記耐衝撃カバーの両方が、前記エネルギ発生装置の後部支持体によって支持されている。

エネルギ発生装置が太陽光発電パネルであり、それが本発明のシステムと共に挿入されるという事実は、システムの全ての部品がその異なる部材によって保護された単一のユニットであり、太陽光発電パネルがシステムのバッテリに電力を供給するのに十分な太陽光放射を受けることを可能にする耐衝撃カバーによって保護されているため、太陽光発電パネルが支柱などに設置され、第三者が容易に到達可能である従来技術のいくつかの解決策のように、太陽光発電パネルが露出しないため、完全な破壊行為防止取付けシステムを得ることを可能にする。

本発明の別の実施形態によれば、前記システムの動作のため及び前記物理的変数の監視のための複数の装置は、前記水路の状態を監視し、ゴミ又は異物の存在を確認し、水位を確認するための手段として動作する少なくとも１つのカメラを備える。これにより、システムのオペレータは、システムの動作及び水路の流れを視覚的に監視することができ、水が盗まれたり、廃棄物の存在によって水路が妨げられたりするなど、水路に何らかの不都合があることを示唆するデータがシステムから提供された場合に、それを視覚的に証明することができる。

本発明の別の実施形態によれば、前記システムは、前記第３部材に取り付けられて水位を測定する少なくとも１つのエレメントを更に備える。

本発明の別の実施形態によれば、前記水位を測定するためのエレメントは、レーダ装置である。

本発明の別の実施形態によれば、前記システムは、前記水路の横方向又は底部における流出速度プロファイルを測定するためのモジュールであって、前記システムの内側部材に固定された２つの部分を有し、ドップラー効果、通過時間、又は他の類似の方法による平均速度の測定のための複数のトランスデューサを備えた装置を支持するモジュールを更に備え、当該モジュールは、前記水路の壁、又は複数のアンカー手段によって前記水路の壁に固定された底部まで延びている。

本発明の別の実施形態によれば、前記システムは、前記水路の上方に、アンカー手段によって前記システムの内側部材に固定されたハウジングエレメントを更に備え、当該ハウジングエレメントの端部には、レーダ又は超音波水位測定センサと、前記水路内の表面流速及び流出水位を測定するための装置とが取り付けられている。

本発明の別の実施形態によれば、前記システムは、前記水路の上方に、アンカー手段によって前記システムの内側部材に固定されたエレメントを更に備え、当該エレメントの端部には、レーダ又は超音波水位測定センサと、前記水路内の表面流速及び流出水位を測定するための装置とが取り付けられている。

本発明の別の実施形態によれば、前記システムは、アンカー手段を介して固定されたシステムの下部に取り付けられた追加モジュールを更に備え、当該追加モジュールの内部には、レーダ又は超音波水位測定センサと、前記水路内の表面流速及び流出水位を測定するための装置とが配置されている。

本発明の別の実施形態によれば、前記システムは、前記システムの下部に取り付けられた、好ましくは水平な、アームを更に備え、前記アームの一端部がアンカー手段を介して前記下部に固定され、前記アームの他端部には、アンカー手段を介して固定された追加モジュールが取り付けられ、当該追加モジュールの内部には、レーダ又は超音波水位測定センサと、前記水路内の表面流速及び流出水位を測定するための装置とが配置されている。この構成によれば、レーダ又は超音波水位測定センサが水路の壁に固定されたハウジングエレメントに配置された場合に、レーダ又は超音波水位測定センサと水路の壁との間に干渉が発生するのを防ぐことができる。音波又は電磁波は、壁に近接すること、壁に近接する水理構造物によって干渉される可能性があり、また、壁が斜面であるため、水路の水位を下げると、センサと自由水面との間の距離が測定されなくなる。

本発明の別の実施形態によれば、前記システムの設置面は、前記水路の壁の一方の上端部に対応する。

本発明の別の実施形態によれば、前記システムの設置面は、前記水路を横方向に横断し、アンカー手段を介して前記水路の壁の上端部に取り付けられる橋に対応する。

また、本発明は、上述したシステムに基づいて開放水路の水の物理的変数を監視するための破壊行為防止取付けシステムを組み立てる手順にも言及している。前記システムの部品の取付け手順は、前記システムの一部又は全部の破壊又は盗難を回避するための適切な安全性を提供することに加えて、正確で干渉のない測定を可能にするという点で、上述した全ての利点を得ることを可能にする。

本発明のこの好適な実施形態によれば、開放水路における水の物理的変数を監視するための破壊行為防止取付けシステムを組み立てる手順は、
（ｉ）第１部材に設けられた複数の貫通穴に複数のアンカー手段を挿入することによって、前記第１部材を前記システムの設置面に固定し、
（ｉｉ）複数のアンカー手段によって第２部材を前記第１部材に固定し、
（ｉｉｉ）外側に配置された第３部材を、前記システムの内側からアンカー手段によって前記第１部材及び第２部材に固定し
（ｉｖ）前記第３部材の下部に第４部材を回動可能に配置し、
（ｖ）前記第１部材の複数の区画に、前記システムによって保護されるべき複数の装置を収容し、
（ｖｉ）前記システムにエネルギ発生装置を設け、
（ｖｉｉ）前記第４部材に複数の安全装置を設け、前記第４部材を前記システムの第３部材に固定する、
ことを含む。

本発明の別の実施形態によれば、前記システムに前記エネルギ発生装置を設けることは、前記エネルギ発生装置を、前記エネルギ発生装置上の前記第４部材の耐衝撃カバーと共に配置することを更に含み、前記エネルギ発生装置は、太陽光発電パネルに対応する。

本発明の別の実施形態によれば、前記手順は、前記太陽光発電パネルと前記耐衝撃カバーとを支持するために、前記第４部材に前記太陽光発電パネルに対する後方支持体を設けることを更に含む。

本発明の別の実施形態によれば、前記手順は、前記第３部材に水位を測定するための少なくとも１つのエレメントを取り付けることを更に含む。

本発明の別の実施形態によれば、前記手順は、前記水路の横方向又は底部において、前記水路内の流出速度プロファイルを測定するためのモジュールを前記システムの内側部材に取り付けることを更に含み、前記モジュールは、前記内側部材に固定された２つの部分を有し、ドップラー効果、通過時間、又は他の同様の方法による速度の測定のための複数のトランスデューサを備えた装置を支持し、前記水路の壁、又は複数のアンカー手段によって前記水路の壁に固定された底部まで延びている。

本発明の別の実施形態によれば、この手順は、前記水路の上方に、アンカー手段によって、内側部材に固定されたエレメントを取り付けることを更に含み、当該エレメントの端部には、レーダ又は超音波水位測定センサと、前記水路内の表面流速及び流出水位を測定するための装置とが取り付けられている。

本発明の別の実施形態によれば、前記手順は、アンカー手段を介して固定された前記システムの下部に追加モジュールを取り付けることを更に含み、当該追加モジュールの内部には、レーダ又は超音波水位測定センサと、前記水路内の表面流速及び流出水位を測定するための装置とが配置されている。

本発明の別の実施形態によれば、前記手順は、前記システムの下部にアームを取り付け、前記アームの一端部をアンカー手段を介して前記下部に固定し、前記アームの他端部をアンカー手段を介して固定された前記追加モジュールに取り付け、前記追加モジュールの内部に、レーダ又は超音波水位測定センサと、前記水路の表面流速及び流出水位を測定するための装置とを配置することを更に含む。

以上の説明から、本発明は、既存の解決策と比較して、既に述べたことに加えて、いくつかの具体的な利点を提供することが理解できる:
－静水井や、静水井と水路とをつなぐ管に堆積した土砂や目詰まりのために、水路の流出水位を測定するための静水井の信頼性が低いという問題が解決される。
－通過時間の計算のための温度の非代表的な測定に起因する静水井内の温度の階層化の問題が解決される。
－構造物の工事にコストがかかることに加えて、バイパスの設置、建設、土木工事の変更のために水路を止めなければならない、水路の自由水面の波を安定させるための静水井の建設が回避される。
－既存のシステムや施設の太陽光発電パネルや遠隔測定ステーションの視覚的なインパクトの高さが回避される。
－気候の影響（雹、風の作用による枝の衝突など）による太陽光発電パネルの損傷や鳥がパネル表面に衝突することが回避される。
－システムやその部品が、損害や不正利用を目的とする第三者による破壊行為に遭うリスクが低減される。

本発明の一部として、本発明の好適な構成を示す以下の代表的な図を提示するが、特許請求の範囲の記載事項を限定するものとみなされるべきではない。

従来技術に係る水路監視の解決策を示す図である。 従来技術に係る水路監視の解決策を示す図である。 従来技術に係る水路監視の解決策を示す図である。 従来技術に係る水路監視の解決策を示す図である。 従来技術に係る水路監視の追加的な解決策を示す図である。 従来技術に係る水路監視の追加的な解決策を示す図である。 従来技術に係る水路監視の追加的な解決策を示す図である。 従来技術に係る水路監視の追加的な解決策を示す図である。 従来技術に係る水路監視の追加的な解決策を示す図である。 開放水路に配置された水の物理的変数を監視するための破壊行為防止取付けシステムの第１の好適な構成から切り離された主要部品の等角図である。 開放水路に配置された水の物理的変数を監視するための破壊行為防止取付けシステムの第１の好適な構成から切り離された主要部品の等角図である。 開放され組み立てられた水路に配置された水の物理的変数を監視するための破壊行為防止取付けシステムの第１の好適な構成を示す等角図である。 開放され組み立てられた水路に配置された水の物理的変数を監視するための破壊行為防止取付けシステムの第１の好適な構成を示す等角図である。 本発明の好適な構成に従って開放水路に配置された、水の物理的変数を監視するための破壊行為防止取付けシステムの第２の好適な構成を示す等角図である。 本発明の第１及び第２の好適な構成に係るシステムのアンカー手段を示す斜視図である。 本発明の第２の好適な構成に係るシステムの第１部材の斜視図である。 本発明の第２の好適な構成に係るシステムの第１部材に配置された装置の図である。 本発明の第２の好適な構成に係るシステムの第２部材の配置を示す図である。 本発明の第２の好適な構成に係るシステムの第３部材の配置を示す図である。 本発明の第２の好適な構成に係るシステムの第４部材の配置を示す図である。 本発明の第２の好適な構成に係るシステムの太陽光発電パネルの配置を示す図である。 本発明の第２の好適な構成に係るシステムの超音波センサ及びカメラの配置を示す図である。 水路の水位及び表面流速の測定センサを有する断熱材を備えた付加的な破壊行為防止取付けモジュールを備え、水路上の橋に取り付けられた、図２１に表示されたシステムの配置を示す図である。 水路の水位及び表面流速を測定するためのセンサを有する断熱材を備えた付加的な破壊行為防止取付けモジュールの詳細図である。

添付の図を参照すると、図１～図４は、静水井（Stilling well）が使用される、従来技術に係る水路監視のための解決策を示している。その中で、本発明から解決されるいくつかの問題を観察することができる。その１つは、鉄格子や有刺鉄線などの保護対策に加えて、コンクリートの土木工事で保護しなければならない広い面積を使用する、システムの設置スペース（図１及び図２）に関連している。更に、システムに電力を供給する太陽光発電パネルは、人目につきやすいため、システムの設置場所に第三者が引き寄せられ、破壊行為が行われる可能性がある。

図３は、汚れて沈殿物でいっぱいである図１のシステムの静水井を示し、このことは、これらのシステムが対処できなかった問題の１つである。蓄積された汚れは、静水井の導水管を詰まらせ、水路の真の水位が反映されるのを妨げ、水路から静水井への水位伝達が遅れたり妨げられたりした正確な瞬間を特定することを不可能にする。これを避けるためには、この種のシステムを継続的に清掃しなければならず、このために、取るに足らない費用ではない費用が発生する。また、測定に関連する土木工事のレベルに注意することが重要であり、そのために水路を止めてインフラを整備する必要があり、システムを導入するためには費用も時間もかかる。

図５～図７を参照すると、従来技術の監視システムに関連する土木工事の問題を解決することを目的とした様々な解決策が見られる。しかしながら、どのような場合でも、これらの解決策は、前記システムのセキュリティシステムを侵害し、コンポーネントを盗むことに成功した第三者による破壊行為に悩まされていることに気づくことができる。これは、主に、これらの解決策が、設置スペースは節約できるものの、第三者を引き寄せる太陽光発電パネルの視認性を低下させることに配慮していない、及び／又は、システムの保護レベルを低下させ、例えば切断ツールや梃子を使って簡単に侵害できるようにしているためである。

最後に、図８及び図９には、藻類が堆積して導水管が完全に覆われた従来技術の監視ステーションが観察され、この種のシステムが正常且つ正確に動作するためには、絶えずメンテナンスを行うことが重要であることが示されている。図９には、同じ監視ステーションが別の視点から見られ、ドアが取り外され、内側から完全に破壊されているのがわかる。更に、同じ場所にある既存の橋では、手すりが中央部分のみを残して実質的に丸ごと盗まれ、継続的且つ効果的な監視を行うことができないこのような孤立した場所での破壊行為がいかに強力であるかが観察される。従って、設置コストを増加させることなく、水路の継続的で正確な監視を維持するために、より安全で信頼性の高い水路監視システムが必要とされている。

一方、第１の好適な構成において、本発明に係る自然及び人工の開放水路における水の物理的変数を監視するための破壊行為防止取付けシステム（１）は、図１０～図１３に示されるように、水路（１００）の一端部に位置決めされて設置されている。第１部材（１０）は、基部（１０ａ）と第１エレメント（１０ｂ）と第２エレメント（１０ｃ）とで構成され、第１部材（１０）の基部（１０ａ）の一部が水面上にあることを可能にする位置に配置されている。水路（１００）の一端部に残る第１部材（１０）の部分は、図１５に詳細に示されるように、少なくとも３つのアンカー手段（１３）によって水路（１００）に固定される。

同じ図１０～図１３において、システム（１）が、第１部材（１０）に対して回動可能に、又は第１部材（１０）の上に完全に取り外すことができるような方法で、システム（１）に設置される第２部材（２０）を有することも観察される。

第１部材及び第２部材の組立てにより、システム（１）の内部には、システム（１）の動作に必要な全ての装置、センサ、貯蔵エレメント、及び／又はエネルギ変換装置などを収容する一連の区画が構成され、第１部材及び第２部材がシステム（１）に固定されることによって、安全で、アクセスしようとする第三者がアクセスできないようにする。

最後に、図１３において、システム（１）が、ハウジングエレメント（５１）とカメラ（５２）とを備え、ハウジングエレメント（５１）が、内部にレーダ又は超音波水位測定センサ（５３）と、水路内の表面流速及び流出水位を測定するための装置（５４）（図２４参照）とを備えることが観察される。ハウジングエレメント（５１）内の超音波センサ（５３）の配置から、システム（１）内の熱絶縁の効果に加えて、センサ（５３）の内側又は外側の熱電対がより低い温度変化を受け、センサ（５３）と水面との間の空気塊の温度に近づくことを可能にする、事前に予想されていなかった効果がある。これにより、超音波通過時間測定から距離を計算する際に、誤った基準温度を反映する温度変化にさらされることが少なくなり、より正確な測定を達成することができる。これは、現在提供されている解決策のどれもが、測定について説明も提案もしていない技術的な改善である。

図１４に関連して、自然及び人工の開放水路における水の物理的変数を監視するための破壊行為防止取付けシステム（１）が、水路（１００）の一端部に位置決めされて設置される、前記技術の第２の好適な構成が示されている。第１の好適な構成とは異なり、第１部材（１０）の基部（１１）は、第１部材（１０）の基部（１１）の一部が水面上にあることを可能にする位置に配置される（図１６参照）。説明した第１の好適な構成では、図１５で詳細に見られるように、水路（１００）の一端部に残る第１部材（１０）の部分は、少なくとも３つのアンカー手段（１３）によって水路（１００）に固定される。

第１の好適な構成と、図１４に記載された第２の好適な構成との間のもう１つの重要な違いは、この第２の好適な構成におけるシステム（１）が、４つの部材（１０，２０，３０，４０）で構成され、これらの部材がシステム（１）を形成するためにこの同じ順序で固定されるという事実に関連している。これらの各部材の固定の詳細は、図１７、図１８、図１９、及び図２０においてより詳細に見ることができる。

この意味で、図１４に見られるように、第４部材（４０）は、太陽光発電パネルのようなエネルギ発生装置を受けることができるように、異なる形状を有している。

第１の好適な構成と同様に、４つの部材（１０，２０，３０，４０）の組立てにより、システム（１）の内部には、システム（１）の動作に必要な全ての装置、センサ、貯蔵エレメント、及び／又はエネルギ変換装置などを収容する一連の区画が構成され、４つの部材がシステム（１）に固定されることによって、安全な解決策を提供し、アクセスしようとする第三者がアクセスできないようにする。

第１部材（１０）がアンカー手段（１３）によって固定される方法は、図１６に見ることができ、アンカー手段（１３）は、第１部材（１０）の少なくとも３つの貫通穴（１２）を貫通し、それによって水路（１００）の端面に固定する。

第１部材（１０）を設置面（１００）に固定するために必要なアンカー手段（１３）の数は、コンクリート中の欠陥、鉄製品、石などの地盤に存在する難点によって異なり、一般的に、少なくとも３つのアンカー手段（１３）と９つのアンカー手段（１３）との間になる。

同じ図１６及び図１７では、システムの動作及び水の物理的変数の測定を可能にする様々な装置（５０）が配置された４つの区画（１４）を見ることができる。４つの区画（１４）の中には、バッテリ、湿気防止装置、エネルギ・測定・通信コントローラ装置、超音波センサ、カメラ、及び２Ｇ、３Ｇ、４Ｇなどのセルラーネットワーク、及び／又は独立したワイヤレスネットワーク（５Ｇｈｚ、２４Ｇｈｚ帯、又は同様のもの）を介して動作可能なワイヤレス通信アンテナがある。これらの装置（５０）を併用することで、コンピュータ、スマートフォン、又はインターネットやブルートゥース（登録商標）を介して情報を受信できるその他の手段で、システムによる測定を受信できるユーザの存在を必要とせずに、システムを遠隔測定することができる。

無線で情報を送信する可能性を有することによって、本発明のシステムは、これらのシステム（１）のうちの１つが残りのシステム（１）のゲートウェイとして機能する水路に沿って、複数のシステム（１）を接続することができる。これにより、本発明について説明した全ての特徴を有するメインシステム（ゲートウェイ）と、メインシステム（１）に送信される水路からの必要な情報のみを取得し、受信した情報を統合してユーザに送信する付加的な小型システム（１）を有することが可能になる。ＬｏＲａタイプの電波や、無線で情報を送ることができる他の同様の手段によって、システム間で情報を送信することができる。

図１８及び図１９は、それぞれ、システム（１）における第２部材（２０）及び第３部材（３０）の配置を示している。第２部材（２０）は、複数のアンカー手段を介して第１部材（１０）の側面の周囲に固定される。同様に、第３部材（３０）は、第１部材（１０）及び第２部材（２０）の内側からアンカー手段によって取り付けられており、前記アンカー手段が外側から取り外せないようになっている。

図２０に関連して、システム（１）の装置（５０）にアクセスするために枢動部を介して第４部材（４０）が開くことを可能にした、システム（１）における第４部材（４０）の配置が示されている。また、第４部材（４０）の内面に取り付けられた太陽光発電パネルに対応するエネルギ発生装置（４１）が観察されるので、システム（１）の外部に他の部材を配置する必要がなく、破壊行為にさらされることなく、システム（１）を単一のユニットとして動作させることができる。太陽光発電パネル（４１）を、その上に配置された耐衝撃カバーとともに、システム（１）内に完全に配置されるように支持する後部支持体（４３）も観察される。

同様に、図２１は、システム（１）の等角図であり、第４部材（４０）の前部を見ることができる。耐衝撃カバー（４２）は、太陽光発電パネル（４１）の表面を覆う前面に配置され、太陽光発電パネル（４１）が損傷するのを防止する一方で、太陽光発電パネル（４１）が正常に日射を受け続けることを可能にする。更に、耐衝撃カバー（４２）の後に２つの安全装置（４４）が配置され、このエレメントは第３部材（３０）に引っ掛けられる。これにより、両部材（３０，４０）が固定され、第三者がシステム（１）の部品にアクセスすることが抑えられる。

図２２に関しては、水面からシステム（１）に向かって見た図を示しており、第１の好適な構成について説明したのと同じ利点を構成するハウジングエレメント（５１）及びカメラ（５２）の配置を見ることができる。ハウジングエレメント（５１）の内部には、レーダ又は超音波水位測定センサ（５３）と、水路内の表面流速及び流出水位（５４）を測定するための装置とが配置されている。超音波センサ（５３）がハウジングエレメント（５１）内に配置されることによって、システム（１）内の断熱効果に加え、センサ（５３）内の熱電対がより低い温度変化を受け、センサ（５３）と水面との間の空気塊の温度に近づくという、事前に予想されていなかった効果が得られる。これにより、超音波通過時間測定から距離を計算する際に、誤った基準温度を反映する温度変化にさらされることが少なくなり、より正確な測定を達成することができる。これは、現在提供されている解決策のどれもが、測定について説明も提案もしていない技術的な改善である。

図２３に関しては、システムの等角図であり、設置面（１００）として機能する水路を横切る橋上への取付けを見ることができる。この配置によって、水路の高さセンサ（５３）及び表面流速測定装置（５４）の両方を備えてシステム（１）の下面に取り付けられる追加モジュール（６０）を配置することができる。

最後に、図２４に関して、破壊行為防止及び技術的特徴を有し、水位及び表面流速を測定できるセンサ及び装置（５３，５３）を支持する追加モジュール（６０）の詳細が示されている。

図２３及び図２４に示される配置は、レーダ又は超音波水位測定センサ（５３）がハウジングエレメント（５１）内に配置されているときに、従来技術のいくつかの既存の解決策において頻繁に発生し、システムのオペレータが誤った判断を下して、最終的に誤った測定値のために高価な解決策を導入することになり得る、レーダ又は超音波水位測定センサ（５３）と水路の壁との間で干渉が発生することを抑える。

１ 開放水路における水の物理的変数を監視のための破壊行為防止取付けシステム
１０ 第１部材
１０ａ 基部
１０ｂ 第１エレメント
１０ｃ 第２エレメント
１１ 基部
１２ 貫通穴
１３ アンカー手段
１４ 区画
２０ 第２部材
３０ 第３部材
４０ 第４部材
４１ エネルギ発生装置
４２ 耐衝撃カバー
４３ 後部支持体
４４ 安全装置
５０ 装置
５１ ハウジングエレメント
５２ カメラ
５３ レーダ又は超音波水位測定センサ
５４ 表面流速及び流出水位測定装置
６０ 追加モジュール
１００ 設置面

Claims (21)

1. 開放水路における水の物理的変数を監視するための破壊行為防止取付けシステムであって、
   第１部材であって、当該第１部材を前記システムの設置面に固定するために複数のアンカー手段を導入するための複数の貫通穴を有する基部を備える第１部材と、
   複数のアンカー手段によって前記システムの前記第１部材に固定される第２部材と、
   外側に配置され、前記システムの内側からアンカー手段によって前記第１部材及び第２部材に取り付けられる第３部材と、
   前記第３部材の下部に回動可能に配置された第４部材と、
   を備え、
   前記第１部材は、前記システムの動作のため及び前記システムによって保護されるべき物理的変数の監視のための複数の装置を収容する複数の区画を備え、
   前記システムは、エネルギ発生装置と、複数の安全装置とを備え、前記第４部材は、前記システムの第３部材に固定される、
   破壊行為防止取付けシステム。
2. 前記システムの動作のため及び前記物理的変数の監視のための複数の装置は、複数のバッテリ、少なくとも１つの湿気防止装置、少なくとも１つのエネルギ・測定・通信コントローラ装置、少なくとも１つの超音波センサ、及び少なくとも１つの無線通信アンテナに対応する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記エネルギ発生装置は、太陽光発電パネルである、請求項１～２のいずれか１つに記載のシステム。
4. 前記エネルギ発生装置上に耐衝撃カバーを有する前記第４部材を備え、前記エネルギ発生装置と前記耐衝撃カバーの両方が、前記エネルギ発生装置の後部支持体によって支持されている、請求項３に記載のシステム。
5. 前記システムの動作のため及び前記物理的変数の監視のための複数の装置は、前記開放水路の状態を監視し、ゴミ又は異物の存在を確認し、水位を確認するための手段として動作する少なくとも１つのカメラも備える、請求項２～４のいずれか１つに記載のシステム。
6. 前記第３部材に取り付けられて水位を測定する少なくとも１つのエレメントを更に備える、請求項１～５のいずれか１つに記載のシステム。
7. 前記水位を測定するためのエレメントは、レーダ装置である、請求項６に記載のシステム。
8. 前記開放水路内の流出速度プロファイルを測定するため、前記システムの内側部材に固定されたモジュールであって、ドップラー効果、通過時間、又は他の類似の方法による平均速度の測定のための複数のトランスデューサを備えた装置を支持するモジュールを更に備え、当該モジュールは、複数のアンカー手段によって前記開放水路の壁に固定されている、請求項１～７のいずれか１つに記載のシステム。
9. 前記開放水路の上方に、アンカー手段によって前記システムの内側部材に固定されたハウジングエレメントを更に備え、当該ハウジングエレメントの端部には、レーダ又は超音波水位測定センサと、前記開放水路内の表面流速及び流出水位を測定するための装置とが取り付けられている、請求項１～８のいずれか１つに記載のシステム。
10. アンカー手段を介して固定された前記システムの下部に取り付けられた追加モジュールを更に備え、当該追加モジュールの内部には、レーダ又は超音波水位測定センサと、前記開放水路の表面流速及び流出水位を測定するための装置とが配置されている、請求項１～８のいずれか１つに記載のシステム。
11. 前記システムの下部に取り付けられたアームを更に備え、前記アームの一端部がアンカー手段を介して前記下部に固定され、前記アームの他端部には、アンカー手段を介して固定された追加モジュールが取り付けられ、当該追加モジュールの内部には、レーダ又は超音波水位測定センサと、前記開放水路の表面流速及び流出水位を測定するための装置とが配置されている、請求項１～８のいずれか１つに記載のシステム。
12. 前記システムの設置面は、前記開放水路の壁の一方の上端部に対応する、請求項１～１１のいずれか１つに記載のシステム。
13. 前記システムの設置面は、前記開放水路を横方向に横断し、アンカー手段を介して前記開放水路の壁の上端部に取り付けられる橋に対応する、請求項１～１１のいずれか１つに記載のシステム。
14. 開放水路における水の物理的変数を監視するための破壊行為防止取付けシステムを組み立てる手順であって、
    （ｉ）第１部材に設けられた複数の貫通穴に複数のアンカー手段を挿入することによって、前記第１部材を前記システムの設置面に固定し、
    （ｉｉ）複数のアンカー手段によって第２部材を前記第１部材に固定し、
    （ｉｉｉ）外側に配置された第３部材を、前記システムの内側からアンカー手段によって前記第１部材及び第２部材に固定し
    （ｉｖ）前記第３部材の下部に第４部材を回動可能に配置し、
    （ｖ）前記第１部材の複数の区画に、前記システムによって保護されるべき複数の装置を収容し、
    （ｖｉ）前記システムにエネルギ発生装置を設け、
    （ｖｉｉ）前記第４部材に複数の安全装置を設け、前記第４部材を前記システムの第３部材に固定する、
    ことを含む、手順。
15. 前記システムに前記エネルギ発生装置を設けることは、前記エネルギ発生装置を、前記エネルギ発生装置上の前記第４部材の耐衝撃カバーと共に配置することを更に含み、前記エネルギ発生装置は、太陽光発電パネルに対応する、請求項１４に記載の手順。
16. 前記太陽光発電パネルと前記耐衝撃カバーとを支持するために、前記第４部材に前記太陽光発電パネルに対する後部支持体を設けることを更に含む、請求項１５に記載の手順。
17. 前記第３部材に水位を測定するための少なくとも１つのエレメントを取り付けることを更に含む、請求項１４～１６のいずれか１つに記載の手順。
18. 前記開放水路内の流出速度プロファイルを測定するためのモジュールを前記システムの内側部材に取り付けることを更に含み、前記モジュールは、ドップラー効果、通過時間、又は他の類似の方法による平均速度の測定のための複数のトランスデューサを備えた装置を支持し、複数のアンカー手段によって前記開放水路の壁に固定されている、請求項１４～１７のいずれか１つに記載の手順。
19. 前記開放水路の上方に、アンカー手段によって、内側部材に固定されたハウジングエレメントを取り付けることを更に含み、当該ハウジングエレメントの端部には、レーダ又は超音波水位測定センサと、前記開放水路内の表面流速及び流出水位を測定するための装置とが取り付けられている、請求項１４～１８のいずれか１つに記載の手順。
20. アンカー手段を介して固定された前記システムの下部に追加モジュールを取り付けることを更に含み、当該追加モジュールの内部には、レーダ又は超音波水位測定センサと、前記開放水路の表面流速及び流出水位を測定するための装置が配置されている、請求項１４～１８のいずれか１つに記載の手順。
21. 前記システムの下部にアームを取り付け、前記アームの一端部をアンカー手段を介して前記下部に固定し、前記アームの他端部をアンカー手段を介して固定された追加モジュールに取り付け、前記追加モジュールの内部に、レーダ又は超音波水位測定センサと、前記開放水路の表面流速及び流出水位を測定するための装置とを配置することを更に含む、請求項１４～１８のいずれか１つに記載の手順。