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水位計調査レポート

製品カタログ

頻発する水害への対応キーデバイス「水位計」に求められる在り方とは?

 地域や季節にかかわらず、国内各地で大雨による被害が多発し、水害に対して様々な取り組みが続けられてきました。
しかし、雨の降り方が激変したことから、浸水被害は甚大化する傾向にあり、人命や資産を守るためにも、これまで以上に総合的かつきめ細かな水害対策が求められています。
また、このような水害対策は民間企業にも求められているのが現状です。
特に水位計は、工場の浸水防止や建設現場における水害対策、また河川やため池の調査業務など、より幅広い業種で利用が進んでいます。

アムニモでは、2020年4月~7月に水位計に関するWebアンケート調査を実施。これまで明らかになることが少なかった水位計の利用状況や導入している水位計の種類、水位計の利用に関する課題などについて、その動向や利用企業の生の声を調査しました。
本調査レポートは、アンケートの回答を一部抜粋し、資料としてまとめたもので、企業における水位計活用の参考データとして、さらにさまざまな水害に対する予防に活用できます。

このカタログについて

ドキュメント名 水位計調査レポート
ドキュメント種別 製品カタログ
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取り扱い企業 アムニモ株式会社 (この企業の取り扱いカタログ一覧)

このカタログの内容

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簡易無線水位計 測サービス 月額制で初期費用なし。設置後すぐに計測開始。
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簡易無線水位計測サービス 月額制で初期費用なし。設置後すぐに計測開始。 IIoT Foundation上の水位計測サービス ~ アムニモの提供する簡易無線水位計測サービスの紹介 ~ 近年、ゲリラ豪雨、台風などによる水害が問題視されており、その対応として危機管理型水位計に見るように水 位計測網が整備されてきた。しかし、工場、工事現場、窪地、小規模河川など、設置個所が分散し、設置台 数の少ない場合の水位計測は、コストと利便性の観点から適用が困難であるとの指摘がある。すなわち、こ れまで利用されてきた常設型の水位計は、水位計の購入費用、電気工事費用、システム設計費用等の高い初 期費用に問題があると同時に、設置に電気工事が伴うことや期間を指定して利用できないなど利便性の問題 から、前述したような場所への展開は難しい。このような背景の中、横河電機株式会社100%子会社である アムニモ株式会社(https://amnimo.com)では、ユーザーに、安く、早く、簡単に利用を開始できる簡易無線 水位計測サービスの提供を開始した。本稿では、その概要について記した。 1.現状の水位計測の課題 現在、危機管理型水位計やダムの水位監視に利用されている水位 程度の費用が必要である。すなわち、初期費用が高いため、簡単 計は、常設型の水位計であり、水位や河川の氾濫の監視、制御等に に水位計を導入することが大変困難な状況にある。 有効利用されてきた。水位計といえばこのような常設型の水位計 をさすことが、一般的であり、防災や制御の分野で欠かすことの 利便性においては、常設型の水位計は、センサ、変換器、通信部を できない装置として認識されている。 含めると、①大型で重く設置が大変であること、②電源・通信工事が 必要になり設置場所が制限されること、③センサ・通信・クラウドと 一方、水位計測の要求のある工場、工事現場、窪地、ため池など、 複雑なシステムのそれぞれにメンテナンスが必要であること、等が 分散した設置台数の少ない用途に対して、従来の水位計の展開が あげられる。また、期間を指定して、気軽に水位計測を行うことも 難しいことも事実である。その大きな要因になっているのが、コスト 難しい。 と利便性の問題である。 上述のような背景の中、太陽電池を利用した水位計も発売され、 常設型の水位計をコスト面からみてみると、河川やダムの水位 利便性の②の問題などは、解決されてきてはいる。しかし、日照不足に 観測に利用されるような水位計は、おおよそ40万円~80万円と価格 よる停止などの課題もあり、太陽電池を利用した水位計を使用して が高い。また、設置の際には、有線の通信工事と電源工事費用も も、上述の問題を根本的に解決するのは、まだ難しい状況である。 必要となり、その工事費用も必要である。加えて、遠隔で水位の状態 このような背景の中、アムニモでは、簡易無線水位計測サービスを を観測しようとすると、システムを構築するのに、少なくとも300万円 提供し、これらの課題に対応したサービスを開始した。 1
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2.簡易無線水位計測サービスの概要 水位がしきい値を超えると 通知メール 関係者にアラートメールを送信 3G 異常通知 携帯電話回線・クラウド 水位状況に合わせて自動的に監視モード 無線水位計 (通常時)、観測モード(警戒時)を切り換え 水位遠隔監視画面 観測モード時は測定周期1分で水位観測 図1.簡易無線水位計測サービスの概要 アムニモでは、図1に示すように、無線水位計、携帯電話網による 図2は、ユーザーが利用できる水位遠隔監視画面である。この画面は、 通信、クラウドサービスをパッケージ化したサブスクリプションサー 無線水位計の位置を確認できるシンボルマップ、水位の最新の数値 ビスの提供を開始した。このサービスでは、ユーザーが無線水位計 データを読み取るためのバーグラフ、時系列データの水位を確認 を設置して電源を起動するだけで、遠隔地から、手軽にその場所の できるトレンドグラフにより構成される。また、設定画面に移動 水位を知ることができる。設置以外の煩わしい、無線水位計の すると、通知メールや水位の閾値設定などができる。トレンドグラフ 調達・調整、通信契約、クラウド上の監視画面準備などは、すべて に表示されたデータは、ダウンロードが可能であり、最長で2週間 パッケージに含まれており、ユーザーは設置以外の作業をする必要 のデータをダウンロードできる がなく、安く、早く、簡単に水位計測を利用できる。利用期間は、 最短で6か月、最長で2年間の間で、1ヶ月単位で利用期間を設定 できる。 サービスの利用の流れは、アムニモの簡易無線水位計測サービス のサイト(https://amnimo.com/wlm)より、会員登録を行い、申込み 手続き行うと、サービス利用開始日の前日までに、ユーザーに無線 水位計が届く。その水位計をWEBサイト上の説明をもとにユーザー にて設置して、電源を起動することで、すぐに水位計測を開始できる。 必要に応じて、通知メールアドレス、水位の閾値等の設定を行うこと で、水位の上昇に伴って通知メールをユーザーのメールアドレスに 送付する機能も使用できる。 図2.水位計遠隔監視画面 2
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図3は、ユーザーに提供される無線水位計である。無線水位計は、 無線水位計の構成は、センサ部、ケーブル、送信BOXにより構成 内蔵した電池で動作するため、電気配線工事は必要ない。また、 される。センサ部には、シリコン振動式圧力センサが搭載されて 3G通信でデータをクラウドに送信するため、通信配線の接続も おり、圧力を水位に変換することで、水位を計測している。この 必要ない。さらに、現地での無線水位計の調整作業も不要であり、 シリコン振動式圧力センサは、低消費電力且つ、高精度と長期安定 現場では無線水位計を設置して、電源を起動するだけで利用を 性を実現している。このセンサの大気中での長期安定性の結果を 開始できる。 図4に示す。図4より、200日間経過した後でも1mm以下の安定性 であることがわかる。また、センサ部には、サージアブソーバが 組み込まれており、誘導被雷に対する策を講じている。ケーブル は、センサ部と送信BOXの電気通信、センサ部への電源供給など の役割を担う。送信BOXは、サージ基板、クラウド接続モジュール、 電池により構成される。サージ基板は、誘導被雷対策と電池からの 電力供給と分配を担う。クラウド接続モジュールは、センサからの 計測データの取得、3G通信、無線水位計の制御等を行う。通信に ついては、3G 回線を利用しているため、広いエリアで、無線水位計 図3.無線水位計の外観図 を利用できる。 無線水位計からクラウドへの計測データ送信は、平常時20分毎、 水位計に故障や問題が発生した場合の対応においては、ユーザー ユーザーの設定した閾値を水位が超えた場合は1分毎にデータ 窓口としてカスタマサポートが設けられており、手厚いサポートが をクラウドに送信し、水位遠隔監視画面に表示される。内蔵電池 準備されている。 は、所定の標準条件下で、1年以上(1分間のデータ送信期間48時間 含む)の電池寿命である。 10 8 6 4 2 水位 0 〈mm〉 -2 -4 -6 -8 -10 0 50 100 150 200 測定時間 図4.シリコン振動式センサの長期安定性 〈日〉 3
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3.課題設定と改善点 1.で示した課題を解決するために、アムニモでは、以下のような ❷センサ・通信・クラウドの統合環境 サービスの開発に取り組んだ。各開発項目のメリットにより、得ら センサ・通信・クラウドの統合環境においては、IIoT Foundation れる効果も併せて示す。 の標準機能を用いて構成し、自社および関連会社にて開発を行う ことで、トラブル対応を含む統合的な保守体制を構築した。ハード 開発項目 ウェアの制御やエラー検出もクラウドから実施できる。YOKOGA- WAのIIoT Foundationとは簡単な作業でIIoT機器を接続し、取得 ❶ 電池駆動の無線水位計 した測定データを必要な時に必要なだけ利用するソリューション ❷ センサ・通信・クラウドの統合環境 を開発・販売・運用する基盤である。 ❷ 月額課金のサブスクリプションサービス ❸月額課金のサブスクリプションサービス 月額課金のサブスクリプションサービスにおいては、ハードやソフト ❶電池駆動の無線水位計 ウェアの販売を行うのではなく、これらの費用を含めた期間利用の 電池駆動の無線水位計の自社開発においては、高性能な無線 サービスを提供することで、ユーザーは、好きな期間・好きな時に、 水位計を自社開発することにより、その調達コストを3分の1以下 水位計測を利用できる。 まで下げた。また、電池駆動、通信の無線化、および小型軽量化 (体積:1/6、重量:15kg→3.5kg)を行うことにより、電源・通信工事 上述の3つの取り組みにより、水位計の利用に係るコストを大幅 を排除できるとともに、設置のしやすさ、および、設置個所の自由度 に改善できた。従来のように水位計を購入して、クラウドシステム が大幅に改善できた。加えて、長期安定性に優れるシリコン振動式 を組み上げる初期費用と、アムニモの簡易無線水位計サービスの センサの採用し、調整を不要とすることで、保守性を向上させた。 月額利用料の比較を図5に示す。この表からも明らかなように、 サービス料金比較…これまでより、グッとお得に水位を計測することができます。 これまでの水位計測導入例 簡易無線水位計測サービス 維持費用 通信費 ¥500~¥1,500前後 維持費用 通信費 (月) ¥30,000~クラウド保守費用 ¥5,000~¥50,000前後 (月)(法人向け) クラウド保守費用 無線水位計費 ¥400,000~¥800,000前後 無線水位計費 ¥0 通信契約 ¥3,000,000 ~ 通信契約前後 初期費用 クラウド開発費 初期費用 クラウド開発費 ¥0 電気工事費 ¥400,000前後 電気工事費 ¥0 設備工事費 ¥250,000前後 設備工事費 (お客様負担) 水位計測導入に必要な金額 水位計測導入に必要な金額 ¥4,000,000前後+維持費用(/月) 初期費用¥0! 月々¥30,000~ 4
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従来の常設型の初期費用である400万円(弊社見積)に対して、簡易 項目 利点 無線水位計測サービスは月3万円~(初期費用不要)と安価な費用で WEBからの いつでもどこでも申込み可能 水位計測を始められ、コストの障壁が大幅に低減されている。これに 申込み 利用期間、利用開始・終了日を設定可能 より、コストの問題で、利用が難しかった分野に水位計測を普及させ 水位計のお届け 水位計の購入不要 ることができると考えている。また、利便性においては、ユーザーが簡 利用開始日までにお手元にお届け 易無線水位計測サービスで利用するプロセス毎に、表2に示すように 無線水位計は設定済みで設定不要 ユーザーに利便性を提供し、煩わしい作業を低減させるのに役に立 つサービス構成になっている。これにより、ユーザーが水位計測を気 設置(お客様) 電源工事不要、通信工事不要(簡単・安価) 常設型や太陽電池と比較して設置が簡単 軽に利用できる手助けになると考えている。 太陽電池と異なり日照時間の調査が不要 携帯電話網(3G)の範囲で設置可能 これらのコストメリットと利便性の向上により、簡易無線水位計測 無線水位計の現地での設定不要 サービスは、安く、早く、簡単に水位計測を行える機会をユーザーに 提供できると考えている。 利用開始 通信契約不要 無線水位計の電源ONのみで利用可能 クラウド環境の開発・設定不要 設定 クラウドからの設定 メンテナンス 長期安定な振動子式センサ採用で メンテナンス頻度低減 水位計の故障は、物の入れ替え クラウドのメンテナンス不要 センサ~クラウドまでの統合環境による 不具合の迅速対応 カスタマサポートによる対応 一年以上の電池寿命 誘導被雷によるセンサの損傷率大幅低下 利用終了 無線水位計の返送のみ 表2.簡易無線水位計測サービスの利点 5
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終わりに 簡易無線水位計測サービスは、これまで、コストと利便性の問題で、 水位計を利用できなかった工場、工事現場、窪地、小型河川など、 設置個所が分散し、設置台数の少ない場合でも、水位計測を利用 できる新たなサービスである。 また、このサービスを通して、新たな水位計測の可能性を切り開く とともに、社会的に問題となっている水害対策等の一助になれば、 幸いである。 ここで使用されている会社名、商品名は、各社の登録商標または 商標です。 【参考文献】 計装技術 YOKOGAWA IIoT Foundationとクラウド版レコーダ(2019年1月) 計装技術 スモールスタートで始めるソリューションビジネス(2019年6月) 6
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〒180-8750 東京都武蔵野市中町2-9-32 Tel 050-3160-0300 Email info@amnimo.com URL https://amnimo.com ※掲載している会社名および製品名は、各社の商標または登録商標です。 ※掲載内容は2020年1月現在のものです。 7