水量测量装置以及水量监控系统的制作方法

本发明涉及测量例如下水道窨井中的水位等的水量测量装置以及水量监控系统。

背景技术：

近年来，由于全球变暖、洲际气流的变化等因素，世界各地频发局部暴雨、狂风暴雨，而有洪灾的可能性。另外，特别是在城市，降雨向大地的浸透量减少，排出量增加。下水道担负将这样的雨水向河流迅速排出的功能。

下水道管路埋设于地下，为了下水道管路的维护、检查以及管理，每隔一定区间(例如，数十米)设置有被称作窨井的供人进入的竖穴。生活污水、雨水等流入下水道管路，但在下水道管路内流动的雨水等的流量不恒定，根据时间、日期而不同。另外，为了避免超过对降雨时所设定的雨水等的流量，根据状况进行向蓄水池的注水、利用泵将水抽上来的处理，来防止来自窨井的内水泛滥。为了进行这样的排水管理，而进行下水道管路的合流地点的水位、流速、流量等水量的监控，但也有在局部暴雨、狂风暴雨时无法充分应对的情况，而产生不能防止内水泛滥的情况成为现状。

因此，希望进行更广域、更上游侧的窨井中的水位等的多地点监控。但是，若设置多个监控地点，则在水位传感器等的设置和运用上花费成本，所以寻求廉价且维护间隔较长的水量测量装置。

以往，一般对于下水道管路等的水位而言，利用水位传感器来测量水位并作出判断。这是因为窨井的危险状态首先表现为水位变化，且如果知道了水位就知道了雨水等液体的通过剖面积，并能够根据流路的梯度预测液体的流速，所以可得到每单位时间流动的雨水等的流量的标准。通常所使用的水位传感器包括压力式水位传感器和超声波式水位传感器。

压力式水位传感器设置于液体中，根据与大气压的压力差来求水深。但是，在压力式水位传感器中，由于受到大气压的影响和在液体流动的情况下按照伯努利定理(bernoulli'slaw)，压力根据速度头而增加，其结果为，产生在水位升高的方向上产生误差等误差因素。另外，压力式水位传感器在需要设置于液体中这一点上在使用方式上存在限制。并且，由于压力式水位传感器需要耐下水，特别是污水侵蚀这样的恶劣环境的壳体、且电源、信号线的布线较长、设置施工花费成本、需要频繁地清扫等，所以在设置和运用上花费成本。另一方面，由于在流路上设置限制剖面积的机构，并在前后形成压力式水位传感器，从而虽然按照伯努利定理能够同时得到水位和流速，但是在流路是下水道管路的情况下，由于限制机构可能因污染的附着而功能降低，所以不优选将限制机构设置于下水道管路。

超声波式水位传感器能够通过测量到从发送器发出的超声波被水面反射并被接收器接收为止的时间，以非接触的方式测量到水面的距离并求出水深。在超声波式水位传感器的情况下，需要对由温度引起的音速的影响进行修正，但由于能够以非接触的方式测量到水面的距离，所以与是压力式水位传感器的情况相比较，能够减少设置和运用的成本。但是，超声波式水位传感器除了例如在直径约为1m、深度约为10m的窨井内，因发送出的超声波被侧壁漫反射而难以进行正常的测量以外，还需要实施抵抗高湿度的环境的防水以及防湿处理，所以收发器的收发效率降低而导致距离到水面的距离为10m前后的位置的测量需要大的电力。因此，在需要将超声波式水位传感器设置于宽且大的管路的水面附近这一点，在使用方式上存在限制。另一方面，通过将超声波的收发器设置于管路内，使超声波在液体中传播，从而超声波频率根据液体的流动并根据多普勒频移而发生变化，能够根据超声波频率的变化量来测量液体的流量。但是，在该情况下，需要将超声波式水位传感器设置于液体中，在不能够以非接触的方式测量水位的点，在使用方式上存在限制。另外，在该情况下，由于需要加强超声波式水位传感器的耐水性，且由于激发超声波的介质的密度从空气替换为水等液体等，需要激发能量，所以其结果为，所需要的电力显著增加。

作为其它方法，提出了利用光学式距离传感器来测量河流的水位的方法(例如，参照专利文献1)。光学式距离传感器包括对被测量对象照射激光等的光点，根据检测出反射光的位置来进行三角测量的方法和测量光脉冲的反射时间的tof(timeofflight：飞行时间)式的方法。但是，无论在哪一种方法中，由于照射出的光的一部分被水面反射，且照射出的光的大半部分透过液体，所以难以稳定地对透过光的液体的液面进行测量。即，存在检测出的反射光是由来自水面的反射引起的反射光的情况和是来自水底(或者，水中的异物)的反射光的情况，前者与正确的水面位置相关联，而后者不仅原本就未反应水面位置，还由于光在从水中向空气中射出时发生折射，所以反射光与比实际的水底深的水底位置相关联。

因此，作为利用光学式距离传感器稳定地测量透过光的液体的液面的方法，提出了使漂浮于液面等的浮游物漂浮，并朝向该浮标照射光来测量到液面的距离的方法。但是，在该提出方法的情况下，浮标需要设法长期耐下水，特别是污水侵蚀的恶劣的环境，并需要频繁地清扫浮标，而破坏了以非接触的方式测量水位的本来的优点。另外，利用这些使用光学式距离传感器的方法，难以测量液体的流量。

专利文献1:日本特开2006－258579号公报

专利文献2:日本特开2012－202794号公报

专利文献3:日本特开2011－42943号公报

在以往的水位传感器中，由于使用方式的限制较多，所以很难以非接触的方式准确地测量水位等水量。

技术实现要素：

因此，在一个侧面，目的在于提供一种能够以非接触的方式准确地测量水位等水量的水量测量装置以及水量监控系统。

根据一个方案，提供一种水量测量装置，是测量在管路内流动的液体的水位的水量测量装置，具备：发光元件，其对上述液体的液面照射光；受光元件，其接收被上述液面反射出的光和被上述管路内的底面的液底反射出的光；存储部，其预先存储从上述发光元件到上述管路内的上述液底的距离v0；以及计算单元，若用v1表示基于上述受光元件的输出信号求出的距离数据的上侧的包络线的平均值所表示的距离并用v2表示下侧的包络线的平均值所表示的距离，则在测量上述水位时，在对上述距离数据和上述距离v0进行比较的比较结果表示上述受光元件的输出信号中包含与因上述管路内的液底的反射而产生的超过上述距离v0的距离相对应的第一信号成分的情况下，使用v1－v0来计算水位d1，在表示包含与因上述液面的反射而产生的小于上述距离v0的距离相对应的第二信号成分的情况下，使用0－v2来计算水位d2。

根据其他方案，提供一种水量监控系统，具备上述水量测量装置以及服务器，从上述水量测量装置向上述服务器通知至少包含上述水位的测量信息，上述服务器收集上述测量信息。

根据一个方式，能够以非接触的方式准确地测量水位等水量。

附图说明

图1是示意性地表示第一实施例中的水量测量装置的一个例子的图。

图2是说明水底的测量方法的示意图，

图3是表示用图2的测量方法测量出的从传感器模块到水底的距离的测量结果图。

图4是对水面的波较平缓的情况进行说明的图。

图5是对水面的波较平缓的情况下的水底反射以及水面正反射进行说明的图。

图6是对水面的波较剧烈的情况进行说明的图。

图7是对水面的波较剧烈的情况下的水底反射、水面正反射以及界面反射进行说明的图。

图8是表示水面产生波的情况下的实验结果的图。

图9是表示发光元件以及受光元件的配置的第一例的图。

图10是表示传感器模块是三角测量式的情况下的受光元件的受光强度的一个例子的图。

图11是表示传感器模块是tof式的情况下的发光元件的发光强度和受光元件的受光强度的一个例子的图。

图12是表示发光元件以及受光元件的配置的第二例的图。

图13是表示发光元件以及受光元件的配置的第三例的图。

图14是表示发光元件以及受光元件的配置的第四例的图。

图15是表示发光元件以及受光元件的配置的第五例的图。

图16是表示发光元件以及受光元件的配置的第六例的图。

图17是表示发光元件以及受光元件的配置的第七例的图。

图18是表示发光元件以及受光元件的配置的第八例的图。

图19是表示控制模块的其他例子的框图。

图20是对水位测量处理的一个例子进行说明的流程图。

图21是对流量测量处理的一个例子进行说明的流程图。

图22是对设置水量测量装置的窨井的一个例子进行的说明图。

图23是表示窨井内的下水道管路的一个例子的剖视图。

图24是对水量监控系统的一个例子进行说明的图。

具体实施方式

在一个实施例中，测量在管路内流动的液体的水位的水量测量装置具备对液体的液面照射光的发光元件、接收被液面反射出的光和被管路内的底面的液底反射出的光的受光元件、预先存储从发光元件到管路内的液底的距离v0的存储部以及计算处理部。若用v1表示基于受光元件的输出信号求出的距离数据的上侧的包络线的平均值所表示的距离并用v2表示下侧的包络线的平均值所表示的距离，则计算处理部在测量水位时，在对距离数据和距离v0进行比较的比较结果表示受光元件的输出信号包含与因管路内的液底的反射而产生的超过距离v0的距离相对应的第一信号成分的情况下，使用v1－v0来计算水位d1，在表示包含与由于液面的反射而产生的小于距离v0的距离相对应的第二信号成分的情况下，使用0－v2来计算水位d2。

以下，基于附图对公开的水量测量装置以及水量监控系统的各实施例进行说明。

在本说明书中，所谓的“水量”并不限定于“水的量”，也包含“透明或者半透明的液体的量(或者，液量)”。另外，水量包含水位、流速、流量等。

图1是示意性地表示第一实施例中的水量测量装置的一个例子的图。如图1所示，水量测量装置1具有作为光学式距离传感器的一个例子的传感器模块2和作为控制单元的一个例子的控制模块3。

传感器模块2具有壳体21、光学窗22、壳体21以及配置于被光学窗22密封的空间内的发光光学系统23和受光光学系统24。发光光学系统23具有发光元件23－1、透镜23－2以及光学滤波器23－3。受光光学系统24具有受光元件24－1、透镜24－2以及光学滤波器24－3。

壳体21优选由防湿性以及防水性高的材料形成，进一步优选由耐热性高的材料形成。光学窗22由能够使从发光元件23－1射出的光透过，并使被被测量对象反射出的光透过并被受光元件24－1接收的材料形成。被测量对象例如是在管路(未图示)内流动的水等透明或者半透明的液体。发光元件23－1能够由例如包括激光二极管(ld：laserdiode)、红外(ir：infrared)-led(lightemittingdiode)在内的各种led等光源形成。透镜23－2为了使从发光元件23－1射出的光的光点照射至被测量对象而设置。光学滤波器23－3用于为了减少对环境光的影响，而取出特定的波长或者偏振光而设置。受光元件24－1能够由例如光电二极管(pd：photo-diode)、apd(avalanchephoto-diode：雪崩光电二极管)、psd(positionsensitivedetector：位置敏感检测器)、ccd(chargedcoupleddevice：电荷耦合器件)等线传感器或者图像传感器(或者，图像传感器)等光电转换装置形成。光学滤波器24－3用于为了减少对环境光的影响，而取出特定的波长或者偏振光而设置。透镜24－2为了使从被测量对象反射出的光在受光元件24－1上成像而设置。也可以省略光学滤波器23－3、24－3。

在本例中，传感器模块2(例如，发光元件23－1或者光学窗22的外周面)与被测量对象之间的距离也可以使用进行三角测量的测量方法或者tof式的测量方法的任一种测量方法来测量。在进行三角测量的测量方法中，将从发光元件23－1射出的光的光点照射至被测量对象，并根据受光元件24－1检测出来自被测量对象的反射光的光重心的位置的偏移来进行三角测量。另一方面，在tof式的测量方法中，测量到从发光元件23－1射出的光(例如，光脉冲)被被测量对象反射并被受光元件24－1接收为止的传输时间。由于进行三角测量的测量方法本身以及tof式的测量方法本身均是公知的，所以在本说明书中省略这些测量方法本身的详细的说明。

控制模块3具有发光控制部31、放大部32、存储部33、比较部34以及运算部35。发光控制部31与发光元件23－1电连接，控制发光元件23－1的发光强度、发光时机等。放大部32与受光元件24－1电连接，对表示受光元件24－1接收到的光的强度、位置等的输出信号进行放大并供给至比较部33。存储部33存储表示从传感器模块2(例如，发光元件23－1或者光学窗22的外周面)到管路的底面的距离v0的基准值。基准值能够预先通过手动测量从传感器模块2到管路的底面的距离v0，或者通过测量装置(未图示)预先测量来求出。另外，在初始设定时的管路中没有液体的状态下将来自发光元件23－1的光照射至管路的底面的情况下，也可以基于受光元件24－1输出的信号来求出表示距离v0的基准值。比较部34对在测量被测量对象时基于受光元件24－1输出的信号求出的、表示从传感器模块2到管路内的水面的距离的测量值和存储于存储部33的基准值进行比较，并将表示比较结果的信号供给至运算部35。运算部35对表示比较结果的信号实施后述的运算处理，求出从管路的底面到水面的水位，并输出表示求出的水位的信号。

比较部34以及运算部35形成基于受光元件24－1的输出信号通过进行三角测量的测量方法或者tof式的测量方法求出表示从传感器模块2到管路内的水面的距离的测量值，并对测量值和存储于存储部33的基准值进行比较，对比较结果实施运算处理来运算管路内的水位，并且根据需要根据水位进一步运算管路内的测量对象亦即液体的流速、流量等的计算单元或者计算处理部的一个例子。运算部35输出的信号既可以经由电缆被供给至外部装置(未图示)，也可以经由通信装置等通信单元(未图示)发送至外部装置。外部装置例如也可以是形成对来自多个水量测量装置1的信号进行集中管理或进行解析的主机装置、数据中心等的服务器。在该情况下，多个水量测量装置1以及服务器能够形成水量监控系统。

作为一个例子，对水量测量装置1使用进行三角测量的测量方法的情况进行说明。在该情况下，传感器模块2例如设置于窨井(未图示)的上部，对于表示从传感器模块2到下水道管路的底面的距离v0的基准值而言，例如在初始设定时的下水道管路中没有作为被测量对象的一个例子的液体的状态下将来自发光元件23－1的光照射至下水道管路的底面的情况下，基于受光元件24－1输出的信号求出并存储于存储部33。

另一方面，在测量被测量对象时，例如是下水道管路内充满作为被测量对象的一个例子的液体的状态。因此，从发光元件23－1经由透镜23－2、光学滤波器23－3以及光学窗22照射的光的一部分被下水道管路内的液体的液面(以下，也称为“水面”)反射。在水面是平面的情况下，即，液体未流动且水面完全没有波的情况下，利用水面的光反射为镜面反射。在该情况下，来自水面的反射光经由光学窗22、光学滤波器24－3以及透镜24－2入射至受光元件24－1，若满足入射至受光元件24－1的位置关系，则能够基于受光元件24－1的输出信号，测量从传感器模块2到水面的距离。在图1中，下水道管路内的水面例如能够从用实线表示的位置位移到用虚线表示的位置。下水道管路内的液位(以下，也称为“水位”)能够通过从传感器模块2到下水道管路的底面的距离v0减去从传感器模块2到水面的距离来求出。

但是，若受光元件24－1的光轴与来自水面的反射光的光轴不完全一致，则难以求出准确的水位。由于液体在下水道管路内流动，所以水位发生变化，会在水面产生波。若水位以及水面发生这样的变化，则难以继续使来自水面的反射光入射至受光元件24－1，但能够利用水面的起伏使来自水面的反射光有一瞬间入射至受光元件24－1。这是因为，若将传感器模块2设置于窨井的上部，例如，窨井的盖的里侧等，则能够将受光元件24－1设置于相对于水面大致垂直方向的位置。

另一方面，从发光元件23－1经由透镜23－2、光学滤波器23－3以及光学窗22照射的光的剩余的部分入射至下水道管路内的液体内。能够根据菲涅尔公式(fresnelequations)理论性地计算从传感器模块2照射出的光中被下水道管路内的水面反射的部分与入射至下水道管路内的液体内的部分的比例。

在从传感器模块2照射出的光从窨井内的折射率为1的空气以大致垂直的角度入射至下水道管路内的折射率n比空气的折射率高的液体的水面的情况下，水面的反射率r可用r＝{(n－1)/(n+1)}²％来表示。在液体为水的情况下，由于n＝1.33，所以r＝2％，照射出的光的98％的部分入射至水中。在该情况下，入射至水中的光被液底(以下，也称为“水底”)反射。水底，即，下水道管路的底面一般由混凝土形成，由于光的反射不是镜面而是扩散反射，所以来自水底的反射光的一部分在受光元件24－1上成像。但是，在来自水底的反射光再次通过水面时，由于水的折射率(1.33)与空气的折射率(1)不同，所以根据斯涅耳定律(snell'slaw)折射。因此，由于基于受光元件24－1接收来自水底的反射光在水面折射后的光输出的信号求出的水底位置(即，距离传感器模块2的距离)因折射而光路长度延长，所以作为比基于受光元件24－1接收在下水道管路内没有水的状态下被下水道管路的底面反射出的光并输出的信号而求出的水底位置深的(即，距离传感器模块2较远的)位置进行测量。此外，在从传感器模块2照射出的光入射至水中时，由于法线方向的光在水面几乎不发生折射，所以能够忽略通过水面时的折射。

在水量测量装置1使用tof式的测量方法的情况下，由于基于受光元件24－1接收来自水底的反射光在水面折射后的光并输出的信号而求出的水底位置(即，距离传感器模块2的距离)因折射而光路长度延长以及在下水道管路内的液体中光速延迟1/n，所以与水量测量装置1使用进行三角测量的测量方法的情况相同，作为比基于受光元件24－1接收在下水道管路内没有水的状态下被下水道管路的底面反射出的光并输出的信号而求出的水底位置深(即，距离传感器模块2远的)位置来进行测量。

在下水道管路内的水面没有波的状态下，由于基于受光元件24－1的输出信号求出的水底位置表示比实际的水底位置远的位置，所以在本实施例中，利用该现象来求水位。对将发光元件23－1使用了波长630nm的ld的传感器模块2用于进行三角测量的测量方法和tof式的测量方法这两个测量方法的情况，调查了基于受光元件24－1的输出信号求出的水位。

图2是说明水底的测量方法的示意图。在图2中，为了便于说明，仅示有传感器模块2的发光元件23－1以及受光元件24－1。在图2中，(a)是对使浮板100漂浮于下水道管路内的水面来测量的情况进行说明的示意图，(b)是对未使浮板100漂浮于下水道管路内的水面来测量的情况进行说明的示意图。浮板100的厚度薄到能够忽略的程度。在图2中，用实线表示的箭头表示在有水的情况下照射至水面(或者，浮板100的表面)的光和来自水面的反射光，用虚线表示的箭头表示在无水的情况下照射至下水道管路的底面(即，水底)的光和来自底面的反射光。

图3是表示通过图2的测量方法测量出的从传感器模块到水底的距离的测量结果的图。在图3中，纵轴表示从传感器模块2到下水道管路内的水面或者浮板100的距离，横轴表示水深。水深表示从水面到下水道管路的底面的距离。另外，×标记表示利用图2(a)所示的使用浮板100进行三角测量的测量方法测量出的数据的曲线，□标记表示利用图2(a)所示的使用浮板100进行tof式测量的测量方法测量出的数据的曲线，a表示根据使用了浮板100的测量数据的曲线推测出的距离数据。并且，▲标记表示利用图2(b)所示的未使用浮板100进行三角测量的测量方法测量出的数据的曲线，◇标记表示利用图2(b)的未使用浮板100进行tof式测量的测量方法测量出的数据的曲线，b表示根据未使用浮板100的测量数据的曲线推测出的距离数据。

根据图3的测量结果，确认出在下水道管路内有水且水面没有波的情况下，在图2(b)的结构中基于受光元件24－1的输出信号求出的水底相当于比实际的水底深的位置。另外，确认出在下水道管路内有水的情况下的传感器模块2的距离灵敏度约为下水道管路内无水的无水情况的1/3。即，确认出若用x表示基于受光元件24－1的输出信号求出的从传感器模块2到水底的距离，则x＞v0这样的关系成立，并能够通过计算(x－v0)×3来求出水位。

另一方面，确认出能够通过对传感器模块2的设置角度进行微调，使反射光入射至受光元件24－1，通过进行这样的微调可基于受光元件24－1的输出信号得到水面位置。

然而，在实际的下水道管路内，由于水的流动在水面产生波，水面(即，波面)微弱地起伏。该水面的波(或者，起伏)的变动频率如后述那样，与水的流速以及水深具有较强的相关性。

图4是对水面的波缓慢的情况进行说明的图。在图4中，纵轴表示基于受光元件24－1的输出信号求出的、从传感器模块2到水面的距离(任意单位)，横轴表示时刻(任意单位)。在下水道管路内的水面产生的波与照射的光的光点的大小相比相对较小且缓慢的情况下，根据图4可知，由于水底反射而以比下水道管路的底面位置深的位置为基准，受光元件24－1的输出信号产生脉冲。所谓的与光点的大小相比在水面产生的波相对较小的情况是指由于波的斜面与相对于光的入射方相垂直方向几乎不具有角度，所以光向水中入射时和从水中向空中射出时，光的折射变小的情况。

图5是对水面的波缓慢的情况下的水底反射以及水面正反射进行说明的图。在图5中，(a)用实线的箭头示意性地表示时刻t1时的水底反射的一个例子，(b)用实线的箭头示意性地表示时刻t2时的水面正反射的一个例子。

图4的上侧的包络线是由于由于水底反射而产生的误差引起的，用v1表示该上侧的包络线的平均值。因此，若用v0表示从水位＝0(即，底面位置)时的传感器模块2到下水道管路的底面位置的距离，则用v1－v0的差分表示测量值超过基准值且受光元件24－1的输出信号中包含由于水底反射而产生的信号脉冲(第一信号成分)的情况下的水位d1。根据本发明者们的实验结果，若用α表示受光元件24－1的距离灵敏度，则由于水底反射的情况约为水面反射的情况的1/3，所以水位d能够以与没有波时相同的方式通过d＝1/3α(v1－v0)来计算。

另一方面，由于由于水底反射而受光元件24－1的输出信号产生脉冲的情况是波面起伏时的水面的反射光入射至受光元件24－1的情况，所以在这种情况下基于受光元件24－1的输出信号求出的距离传感器模块2的距离相当于水面位置。换句话说，图4的下侧的包络线是由于水面附近的反射引起的，若用v2表示下侧的包络线的平均值，则用v0－v2的差分表示在测量值小于基准值且受光元件24－1的输出信号包含由于水面反射而产生的信号脉冲(第二信号成分)的情况下的水位d2，所以水位d能够通过计算d＝α(v0－v2)来求出。

这样的水位d的计算能够使用图1所示的存储部33、比较部34以及运算部35来进行。具体而言，比较部34对测量作为被测量对象的下水道管路内的水位时基于受光元件24－1输出的信号求出的表示从传感器模块2到下水道管路内的水面的距离的测量值和存储于存储部33的表示距离v0的基准值进行比较，从而能够判定测量值超过基准值的情况下的受光元件24－1的输出信号所包含的由于水底反射而产生的信号脉冲(第一信号成分)的有无、测量值小于基准值的情况下的受光元件24－1的输出信号所包含的由于水面反射而产生的信号脉冲(第二信号成分)的有无。而且，运算部35能够基于由比较部34供给的表示测量值超过基准值或者小于基准值的情况下受光元件24－1的输出信号所包含的由于水底反射或者水面反射而产生的信号脉冲(第一或者第二信号成分)的有无的比较结果，使用v1－v0的差分来计算比较结果表示受光元件24－1的输出信号包含上述第一信号成分的情况的水位d1，使用v0－v2的差分来计算表示包含上述第二信号成分的情况下的水位d2。

此外，运算部35能够对测量值超过基准值的情况下受光元件24－1的输出信号所包含的由于水底反射而产生的每单位时间的信号脉冲的数量进行计数，从而使计数出的信号脉冲的数量与水面的波(或者，起伏)的变动周期相关联。由于水面的波(或者，起伏)是由与水的流速的关系来决定的，所以能够根据由于水底反射而产生的信号脉冲的频率来求流速。即，若用t表示由于水底反射而产生的信号脉冲(或者，第一信号成分)的平均产生周期，用β表示比例系数，则流速f能够通过计算f＝β/t来求出。

像这样，能够根据基于受光元件24－1的输出信号求出的距离数据的上侧和下侧的包络线各自平均值v1、v2得到两个水位d1、d2，但上述的计算单元也可以将表示更加稳定的值的水位决定为真水位d。例如，也可以在运算部35中，计算所得到的两个水位d1、d2的每单位时间的变动量、方差、最大值和最小值并进行比较，将表示更加稳定的值的水位决定为真水位d，并选择输出该决定出的水位d。

图6是水面的波汹涌的情况进行说明图。在图6中，纵轴表示基于受光元件24－1的输出信号求出的、从传感器模块2到水面的距离(任意单位)，横轴表示时刻(任意单位)。在下水道管路内的水面产生的波与照射的光的光点的大小相比相对较大汹涌的情况下，如图6所示，由于水底反射，以比下水道管路的底面位置深的位置为基准，在受光元件24－1的输出信号中产生脉冲。所谓的与光点的大小相比在水面产生的波相对较大的情况是指由于波的斜面与相对于光的入射方向相垂直方向具有角度，所以在光向水中入射时和从水中向空中射出时光的折射增大的情况。特别是在光从水中向空中射出时，由于从折射率较大的水变为折射率较小的空气，以大约45度的角度为临界发生全反射，所以可能产生反射光未完全返回到受光元件24－1的情况。另一方面，即使在光入射至水中时，根据菲涅尔公式，大半的光被水面反射，而返回到受光元件24－1的反射光大幅度降低。

图7是对水面的波汹涌的情况下的水底反射、水面正反射以及界面反射进行说明的图。在图7中，(a)用实线的箭头示意性地表示时刻t1时的水底反射的一个例子，(b)用实线的箭头示意性地表示时刻t2时的水面正反射的一个例子，(c)用实线的箭头示意性地表示时刻t3时的界面反射的一个例子。

图6的上侧的包络线是由于因水底反射而产生的误差引起的，用v1表示该上侧的包络线的平均值。因此，若用v0表示水位＝0(即，底面位置)时的从传感器模块2到下水道管路的底面位置的距离，则用v1－v0的差分来表示受光元件24－1的输出信号包含上述第一信号成分的情况下的水位d1。根据本发明者们的实验结果，若用α表示受光元件24－1的距离灵敏度，则由于水底反射的情况约为水面反射的情况的1/3，所以与水位d没有波时相同，能够通过计算d＝1/3α(v1－v0)来求出。

另一方面，由于因水底反射而受光元件24－1的输出信号产生脉冲的情况是波面起伏时的水面的反射光入射至受光元件24－1的情况，所以在这种情况下基于受光元件24－1的输出信号求出的、距离传感器模块2的距离相当于水面位置。换句话说，图6的下侧的包络线是由于水面附近的反射引起的，所以若用v2表示用虚线表示的下侧的包络线的平均值，则由于可用v0－v2的差分表示受光元件24－1的输出信号包含上述第二信号成分的情况的水位d2，所以水位d能够通过计算d＝α(v0－v2)来求出。

像这样，有在水面的波剧烈的情况下，在波的斜面陡峭的部分，受光元件24－1的受光量显著降低而难以测量距离的情况。若像这样，受光元件24－1的受光量显著降低，则受光元件24－1的输出信号显著降低，所以在图6中，例如在时刻t3产生的部分200那样，难以测量距离。另外，即使水面的波的变动量不大，若水面的波汹涌，则图6所示的上侧和下侧的包络线的变动也增大。但是，由于上侧和下侧的包络线的变动的中心基于真水位，所以水位的计算能够利用上侧和下侧的包络线的平均值v1、v2。

对于这样的水位d的计算而言，能够使用图1所示的存储部33、比较部34以及运算部35，以与水面的波平缓的情况相同的方式来进行。因此，运算部35能够基于由比较部34供给的表示测量值超过基准值、或者小于基准值的情况下受光元件24－1的输出信号所包含的由于水底反射或者水面反射而产生的信号脉冲的有无的比较结果，使用v1－v0的差分计算受光元件24－1的输出信号包含上述第一信号成分的情况下的水位d1，使用v0－v2的差分计算受光元件24－1的输出信号包含上述第二信号成分的情况下的水位d2。

另外，运算部35能够与水面的波平缓的情况相同地、对在测量值超过基准值的情况下受光元件24－1的输出信号所包含的由于水底反射而产生的每单位时间的信号脉冲的数量进行计数，从而使计数出的信号脉冲的数量与水面的波(或者，起伏)的变动周期相关。因此，若用t表示由于水底反射而产生的信号脉冲(或者，第一信号成分)的平均产生周期，用β表示比例系数，则能够通过计算f＝β/t来求出流速f。

像这样，根据基于受光元件24－1的输出信号求出的距离数据的上侧和下侧的包络线各自的平均值v1、v2得到两个水位d1、d2，上述的计算单元将表示更加稳定的值的水位决定为真水位d。例如，在运算部35中，也可以计算所得到的两个水位d1、d2的每单位时间的变动量、方差、最大值和最小值并进行比较，并将表示更加稳定的值的水位决定为真水位d，并选择输出该决定出的水位d。

图8是表示水面产生波的情况下的实验结果的图。图8表示水面的波平缓，且波的高度小于1cm的情况下的实验结果。在图8中，纵轴表示受光元件24－1的输出信号电平(任意单位)，横轴表示时刻(任意单位)，初始值相当于测量到没有水时的水底(管路的底面)的距离时的受光元件24－1的输出信号电平。在图8中，(a)表示利用进行三角测量的测量方法进行测量的情况下的实验结果，(b)表示利用tof式的测量方法进行测量的情况下的实验结果。

在从形成发光元件23－1的ld照射的激光的光点直径约为2mm且与波的大小相比小的tof式的传感器模块2的情况下，如图8(a)所示，从形成受光元件24－1的pd输出的信号中屡次发生以上述的初始值为稳定点偶尔为负的脉冲。但是，从pd输出的信号中，可确认出下侧的包络线与水位不一致。认为这是因为由于波相对于光点直径过大，所以水面的反射光不入射至pd。在这样的情况下，可确认在从pd输出的信号中，也可以利用根据上侧包络线求出的水位。另外，也可确认在从pd输出的信号中，能够使由于水底反射而产生的脉冲的产生周期平均化，从而根据测量出的水位来计算流速。此外，在图8(a)中，用实线的椭圆形围起的部分表示测量出异常值的位置。

另一方面，在从形成发光元件23－1的ir-led照射的ir光的光点直径约为50mm且与波的大小相比大的三角测量式的传感器模块2的情况下，如图8(b)所示，观测到从形成受光元件24－1的psd输出的信号以基于水面和水底反射的值为范围变动。此外，由于在该例中所使用的psd是输出正负反转后的信号的样式，所以相对于上述的初始值而言，上侧的包络线表示基于水面反射的水位，下侧的包络线表示基于水底反射的水位。在该情况下，在图8(b)中，可确认虽然psd所输出的信号中的由于水底反射而产生的脉冲不明确，但是通过将上述的初始值当作阈值来使用对psd输出的信号进行波形整形，可得到包含与通过tof式的传感器模块2得到的信号波形同等变动的信号波形。此外，可确认代替将psd所输出的信号当作阈值来使用进行波形整形，而是例如通过高速傅立叶变换(fft：fastfouriertransform)提取psd所输出的信号的频率成分，从而即使在三角测量式的传感器模块2中，也可得到与通过tof式的传感器模块2得到的信号波形相同的信号波形。此外，在图8(b)中，pk表示与水面相当的信号波形的波峰，bt表示与水底相当的信号波形的波谷。

根据图8的实验结果可知，由于距离数据基于受光元件24－1的输出信号电平，所以也可以将图4以及图6中的纵轴视为受光元件24－1的输出信号电平。在该情况下，v0、v1、v2分别不是距离的值，而是与距离对应的输出信号电平的值。

接下来，基于图9～图11，对传感器模块2内的发光元件23－1以及受光元件24－1的配置和受光元件24－1所输出的信号波形的例子进行说明。

图9是表示传感器模块2内的发光元件23－1以及受光元件24－1的配置的第一例的图。在图9中，(a)表示发光元件23－1以及受光元件24－1的侧面图，(b)表示发光元件23－1以及受光元件24－1的俯视图。

图10是表示图9所示的传感器模块2是三角测量式的情况下的受光元件24－1所接收的光的强度(以下，也称为“受光强度”)的一个例子的图。在该情况下，受光元件24－1由psd、ccd等线传感器形成，将接收到从发光元件23－1射出并被被测量对象反射出的光的光重心转换为表示距离传感器模块2的距离的信号。在图10中，纵轴用任意单位表示受光元件24－1受光强度，横轴用任意单位表示受光位置。如在图10中用箭头表示的那样，由于受光元件24－1所接收到的光重心根据距离的变化从用实线表示的状态偏移到用虚线表示的状态，所以在控制模块3的计算单元中，能够将受光元件24－1的输出信号转换为表示距离传感器模块2的距离的信号。

图11是表示图9所示的传感器模块2是tof式的情况下的发光元件23－1的发光强度与受光元件24－1的受光强度的一个例子的图。在该情况下，受光元件24－1由pd、apd等形成，将从发光元件23－1射出光到被被测量对象反射并到达受光元件24－1的传输时间(即，tof)转换为表示距离传感器模块2的距离的信号。在图11中，(a)的纵轴用任意单位表示发光元件23－1的发光强度，(b)的纵轴用任意单位表示受光元件24－1的受光强度，横轴用任意单位表示时刻。如图11(b)所示，由于从发光元件23－1射出光到被被测量对象反射并到达受光元件24－1的传输时间根据距离的变化从用实线表示的状态偏移到用虚线表示的状态，所以在控制模块3的计算单元中，能够将受光元件24－1的输出信号转换为表示距离传感器模块2的距离的信号。此外，传感器模块2是tof式的情况下的受光元件24－1既可以由psd、ccd等线传感器形成，也可以由多个pd、apd等形成。

图12是表示发光元件以及受光元件的配置的第二例的图。在图12中，(a)表示发光元件23－1以及受光元件24－1的侧面图，(b)表示发光元件23－1以及受光元件24－1的俯视图。在该第二例中，对一个发光元件23－1设置有多个受光元件24－1。在图12(b)的例子中，将三个受光元件24－1配置成一列，按照用1r、2r、3r表示的顺序，受光元件24－1距离发光元件23－1的距离变远。由于将多个受光元件24－1设置成一列，所以能够可靠地接收从发光元件23－1射出并被被测量对象反射出的光，与上述第一例相比能够提高距离的测量精度。另外，由于反射光可靠地入射至多个受光元件24－1的任意一个，所以能够在针对水量测量装置1的设置面的安装精度上设置余量。

此外，在图12以及后述的图13～图18中，各受光元件24－1既可以由单一的pd、apd等形成，也可以由psd、ccd等线传感器形成，也可以由多个pd、apd等形成。换句话说，图12～图18所示的发光元件23－1和受光元件24－1的配置既可以用于三角测量式的传感器模块2、或者也可以用于tof式的传感器模块2。另外，在对一个发光元件23－1设置有多个受光元件24－1的情况下，控制模块3可以对多个受光元件24－1的输出信号分别如上述那样实施运算处理，也可以对将多个受光元件24－1的输出信号相加或者合成所得到的信号如上述那样实施运算处理，也可以对将多个受光元件24－1的输出信号平均后的信号如上述那样实施运算处理，或者对针对多个受光元件24－1的输出信号进行相加、合成、平均以外的处理后所得的信号如上述那样实施运算处理。

图13是表示发光元件以及受光元件的配置的第三例的图。在图13中，(a)表示发光元件23－1以及受光元件24－1的侧面图，(b)表示发光元件23－1以及受光元件24－1的俯视图。在该第三例中，对于一个发光元件23－1，将四个受光元件24－1配置成二列，按照用1r、2r、3r、4r表示的顺序，受光元件24－1距离发光元件23－1的距离变远。由于将多个受光元件24－1设置成二列，所以能够更加可靠地接收从发光元件23－1射出并被被测量对象反射出的光，与上述第一例相比，能够进一步提高距离的测量精度。另外，由于反射光可靠地入射至多个受光元件24－1的任意一个，所以能够在针对水量测量装置1的设置面的安装精度上设置余量。

图14是表示发光元件以及受光元件的配置的第四例的图。在图14中，(a)表示发光元件23－1以及受光元件24－1的侧面图，(b)表示发光元件23－1以及受光元件24－1的俯视图。在该第四例中，对于一个发光元件23－1，将四个受光元件24－1如用点划线表示的那样配置成同心圆状，按照用1r、2r、3r、4r表示的顺序，受光元件24－1距离发光元件23－1的距离。由于将多个受光元件24－1设置成同心圆状，所以能够更加可靠地接收从发光元件23－1射出并被被测量对象反射出的光，与第一例相比，能够进一步提高距离的测量精度。另外，由于反射光可靠地入射至多个受光元件24－1的任意一个，所以能够在针对水量测量装置1的设置面的安装精度上设置余量。

图15是表示发光元件以及受光元件的配置的第五例的图。在图15中，(a)表示发光元件23－1以及受光元件24－1的侧面图，(b)表示发光元件23－1以及受光元件24－1的俯视图。在该第五例中，对于一个发光元件23－1，在一侧(左侧)将三个受光元件24－1配置成一列，在另一侧(右侧)将三个受光元件24－1配置成一列，在左侧，按照1l、2l、3l所示的顺序，受光元件24－1距离发光元件23－1的距离变远，在右侧，按照用1r、2r、3r表示的顺序，受光元件24－1距离发光元件23－1的距离变远。另外，左侧的1l、2l、3l所示的位置的受光元件24－1距离发光元件23－1的距离分别与右侧的1r、2r、3r所示的位置的受光元件24－1距离发光元件23－1的距离相等。换句话说，左侧的三个受光元件24－1与右侧的三个受光元件24－1相对于发光元件23－1配置成线对称。由于将多个受光元件24－1以一列的方式设置于发光元件23－1的两侧，所以能够更加可靠地接收从发光元件23－1射出并被被测量对象反射出的光，与上述第二至第四例相比，能够进一步提高距离的测量精度。另外，由于反射光可靠地入射至多个受光元件24－1的任意一个，所以能够在针对水量测量装置1的设置面的安装精度上设置余量。

图16是表示发光元件以及受光元件的配置的第六例的图。在图16中，(a)表示发光元件23－1以及受光元件24－1的侧面图，(b)表示发光元件23－1以及受光元件24－1的俯视图。在该第六例中，对于一个发光元件23－1，在一侧(左侧)将两个受光元件24－1配置成一列，在另一侧(右侧)将两个受光元件24－1配置成一列，在左右侧，按照1r、2l、3r、4l所示的顺序，配置成一列的受光元件24－1距离发光元件23－1的距离变远。由于将多个受光元件24－1以一列的方式设置于发光元件23－1的两侧，所以能够更加可靠地接收从发光元件23－1射出并被被测量对象反射出的光，与上述第二至第四例相比能够进一步提高距离的测量精度。另外，由于反射光可靠地入射至多个受光元件24－1的任意一个，所以能够在针对水量测量装置1的设置面的安装精度上设置余量。

图17是表示发光元件以及受光元件的配置的第七例的图。在图17中，(a)表示发光元件23－1以及受光元件24－1的侧面图，(b)表示发光元件23－1以及受光元件24－1的俯视图。在该第七例中，针对一个发光元件23－1，在一侧(右侧)配置一个受光元件24－1，在另一侧(跟前侧)将一个受光元件24－1配置成一列。另外，右侧的1r所示的位置的受光元件24－1距离发光元件23－1的距离与跟前侧的1d所示的位置的受光元件24－1距离发光元件23－1的距离相等。换句话说，右侧的一个受光元件24－1与跟前侧的一个受光元件24－1配置于与发光元件23－1正交的方向上。由于将多个受光元件24－1设置于发光元件23－1的不同侧，所以能够更加可靠地接收从发光元件23－1射出并被被测量对象反射出的光，与上述第一例相比能够进一步提高距离的测量精度。另外，由于反射光可靠地入射至多个受光元件24－1的任意一个，所以能够在针对水量测量装置1的设置面的安装精度上设置余量。

不用说，在图17(b)中，也可以在发光元件23－1的右侧和跟前侧分别将多个受光元件24－1如上述第二、第五或者第六例那样配置成一列，或者像上述第三或者第四例那样配置成二列。

图18是表示发光元件以及受光元件的配置的第八例的图。在图18中，(a)表示发光元件23－1以及受光元件24－1的侧面图，(b)表示发光元件23－1以及受光元件24－1的俯视图。在该第八例中，对于一个发光元件23－1，在左侧的1l的位置、右侧的1r的位置、里侧的2u的位置以及近前侧的2d的位置分别配置有一个受光元件24－1。另外，1l、1r、2u、2d的位置的受光元件24－1距离发光元件23－1的距离分别相等。换句话说，四个受光元件24－1以包围发光元件23－1的方式配置。由于多个受光元件24－1以包围发光元件23－1的方式设置，所以能够更加可靠地接收从发光元件23－1射出并被被测量对象反射出的光，与上述第一至第七例相比，能够进一步提高距离的测量精度。另外，由于反射光可靠地入射至多个受光元件24－1的任意一个，所以能够在针对水量测量装置1的设置面的安装精度上设置余量。

此外，在图18所示的例子中，将1l、1r的位置的受光元件24－1配置成一列，将2u、2d的位置的受光元件24－1也配置成一列。并且，将1l、1r的位置的受光元件24－1配置成一列的方向和将2u、2d的位置的受光元件24－1配置成一列的方向彼此正交。

当然，在图18(b)中，也可以在发光元件23－1的右侧、左侧、里侧以及跟前侧，分别将多个受光元件24－1如上述第二、第五或者第六例那样配置成一列、或者如上述第三或者第四例那样配置成两列。并且，在图18(b)中，也可以将与发光元件23－1呈同心圆状地设置成一列的多个受光元件24－1，以包围发光元件23－1的方式配置在通过发光元件23－1的中心的多个半径方向上。

图19是表示控制模块3的其他例子的框图。图19所示的控制模块3具有作为处理器的一个例子的cpu(centralprocessingunit)301、作为存储装置的一个例子的存储器302以及输出部304。存储器302能够储存cpu301所执行的程序、以及包括基准值、测量出的水位等的数据、测量历史等数据的各种数据。cpu301通过执行储存于存储器302的程序，实现与图1所示的发光控制部31相同的功能，并输出控制传感器模块2的发光元件23－1的发光强度、发光时机等的控制信号。另外，cpu301通过执行储存于存储器302的程序，实现与图1所示的放大部32、比较部34以及运算部35相同的功能，基于受光元件24－1的输出信号，通过进行三角测量的测量方法或者tof式的测量方法求出表示从传感器模块2到管路内的水面的距离的测量值，并对测量值和存储于存储器302的基准值进行比较，并对比较结果实施运算处理运算管路内的水位，并且也可以根据需要进一步根据水位运算管路内的测量对象亦即液体的流速、流量等。换句话说，cpu301也可以实现与上述的计算单元或者计算处理部相同的功能。对于流量而言，例如也可以对受光元件24－1的输出信号的变动周期的倒数乘以系数来计算。

输出部303输出由cpu301输出的距离、水位、流速、流量等测量信息，并根据需要供给至水量监控系统的服务器等通知目的地。输出部303能够由用于连接将控制模块3所输出的测量信息通过有线通知给通知目的地的电缆的接口、或者将控制模块3所输出的测量信息通过无线通知给通知目的地的通信装置等通信单元形成。通信单元能够由收发器等形成，但在水位测量装置1仅具有发送测量信息的功能而不具有接收来自服务器侧的信息的功能的情况下，通信单元能够由发送器形成。此外，被测量对象的水位、流速、流量等也可以由通知测量信息(表示距离的信号)的服务器侧计算，而减轻控制模块3侧的计算附加。

图20是对水位测量处理的一个例子进行说明的流程图。图20所示的水位测量处理能够由图1所示的控制模块3的比较部34以及运算部35或者图19所示的控制模块3的cpu301来执行，但在以下的说明中，为了方便，以由cpu301来执行的情况为例。

在图20中，cpu301在初始设定时的下水道管路中没有水的状态下，基于受光元件24－1输出信号求出到作为被测量对象的一个例子的下水道管路内的水底的距离v0(步骤s1)。此外，cpu301在步骤s1中，也可以预先通过手动测量从传感器模块2到下水道管路的底面的距离v0，或者从存储器302中读出预先通过测量装置测量出的数据。

接下来，cpu301输出控制发光元件23－1的发光强度、发光时机等的控制信号使发光元件23－1发光，并对接收来自被测量对象的反射光的受光元件24－1的输出信号进行取样，获取基于第n个样本求出的距离v(n)以及受光强度i(n)(步骤s2)。另外，cpu301判定是否i(n)＞ith，即，第n个样本的受光强度i(n)是否是超过受光强度的阈值ith的充分高的值(步骤s3)。若受光强度i(n)是超过受光强度的阈值ith的值，则判定为第n个样本是测量处理能够使用的正常值。若步骤s3的判定结果为“否”，则cpu301将受光强度i(n)的异常值记录于存储器302，且处理进入后述的步骤s8。

另一方面，若步骤s3的判定结果为“是”，则cpu301判定是否距离v(n)＞v0，即，距离v(n)是否是超过到水底的距离v0的距离(步骤s5)。若步骤s5的判定结果为“是”，则cpu301根据基于受光元件24－1的输出信号求出的距离数据的上侧的包络线的平均值v1(n)，通过v1(n)－v0的差分求出受光元件24－1的输出信号包含上述第一信号成分的情况下的水位d1，并求出水位d1的平均值au以及水位d1的每单位时间的方差du(步骤s6)。另外，若步骤s5的判定结果为“否”，则cpu301根据基于受光元件24－1的输出信号求出的距离数据的下侧的包络线的平均值v2(n)，通过v0－v2(n)的差分求出受光元件24－1的输出信号包含上述第二信号成分的情况下的水位d2，并求出水位d2的平均值ad以及水位d2的每单位时间的方差dd(步骤s7)。在步骤s6或者步骤s7后，处理进入步骤s8。

若用nmax表示一定期间内的样本数的上限，则cpu301在一定期间内反复判定是否n＞nmax(步骤s8)，若判定结果为“否”，则处理返回到步骤s2。若步骤s8的判定结果为“是”，则cpu301对水位d1的平均值au加上修正值c1来进行修正(步骤s9)。另外，若du≤dd，则cpu301将根据{au×c1}计算出的水位d决定为表示更加稳定的值的真水位，若du＞dd，则cpu301将根据{ad}或者[{(au×c1)+ad)}/2]计算出的水位d决定为表示更加稳定的值的真水位，从而选择输出表示更加稳定的值的真水位(步骤s10)。在步骤s10中，cpu301也可以根据需要将输出的水位d记录于存储器302。步骤s10之后，cpu301的处理进入下一个水位测量处理，或者进入基于图21进行说明的流量测量处理。此外，对于所输出的水位d而言，既可以实时地通知给服务器，也可以仅在输出了超过阈值的高水位时通知给服务器。

图21是对流量测量处理的一个例子进行说明的流程图。图21所示的量流测量处理能够由图1所示的控制模块3的比较部34以及运算部35，或者图19所示的控制模块3的cpu301来执行，但在以下的说明中，为了方便，以由cpu301来执行的情况为例。

在图21中，cpu301例如通过图20所示的水位测量处理求出作为被测量对象的一个例子的下水道管路内的水位(步骤s11)。在该状态下，根据基于受光元件24－1的输出信号求出的距离数据的上侧的包络线的平均值v1(n)和基于受光元件24－1的输出信号求出的距离数据的下侧的包络线的平均值v2(n)，能够相互区分受光元件24－1的输出信号包含上述第一信号成分的情况下的水位d1和受光元件24－1的输出信号包含上述第二信号成分的情况下的水位d2。cpu301使用上侧的包络线的平均值v1(n)，对受光元件24－1的输出信号所包含的与由于水底反射而产生的超过每单位时间的距离v0的距离相当的信号脉冲的数量进行计数，从而根据计数出的信号脉冲的数量求出水面的波(或者，起伏)的变动周期、或者通过fft、小波(wavelet)、滤波器清扫等求出波的频谱(步骤s12)。接下来，cpu301基于波的变动周期或者波的频谱求出波的波峰频率fu以及相对于中心频率的频率方差dfu(步骤s13)。另外，cpu301使用下侧的包络线的平均值v2(n)对受光元件24－1的输出信号所包含的与由于水面反射而产生的小于每单位时间的距离v0的距离相当的信号脉冲的数量进行计数，从而根据计数出的信号脉冲的数量求出水面的波(或者，起伏)的变动周期、或者通过fft、小波、滤波器清扫等求出波的频谱(步骤s14)。接下来，cpu301基于波的变动周期或者波的频谱，求出波的波峰频率fd以及相对于中心频率的频率方差dfd(步骤s15)。而且，若dfu≤dfd，则cpu301对波峰频率fu加上修正值c2，并根据{fu×c2}计算流速f2，若dfu＞dfd，则cpu301根据{fd×c2}或者{c2×(fu+fd)/2}计算流速f1(步骤s16)。在步骤s16中，cpu302也可以基于计算出的流速以及预先测量出的下水道管路的宽度来计算下水道管路内的流量。cpu302输出所计算出的流速、流量等，并根据需要而记录于存储器302(步骤s17)。步骤s17之后，cpu301的处理进入下一个水量测量处理。此外，对于所输出的流速、流量等，既可以实时地通知给服务器，也可以仅在输出了超过阈值的流速、流量等时通知给服务器。

接下来，基于图22至图24对能够应用上述各实施例中的水量测量装置的水量监控系统的一个例子进行说明。

图22是对设置水量测量装置的窨井的一个例子进行说明的图，图23是表示窨井内的下水道管路的一个例子的剖视图。图24是对水量监控系统的一个例子进行说明的图。

在图22所示的例子中，在道路50上设置有窨井51，窨井51被能够开闭的盖52塞着。窨井51与在道路50的下部通过的下水道管路53连通。水等液体60在下水道管路53中如图22中例如用箭头表示的那样从左侧向右侧流动。水量测量装置1例如设置在盖52的里侧(即，与道路50的路面相反的一侧)。此外，也可以仅将水量测量装置1的传感器模块2设置于盖52的里侧，将通过电缆与传感器模块2连接的控制模块3设置于窨井51的侧壁等。

图23表示沿着图22所示的窨井51的点划线的剖面。在图23中，v11表示下水道管路53的低水位，v12表示下水道管路53的高水位。由于水量测量装置1能够如上所述准确地测量下水道管路53内的水位等，所以例如若可测量高水位v12，则在服务器中能够基于来自水量测量装置1的通知采取使下水道管路53内的水位降低到允许水位的对策等。

在图24所示的水量监控系统中，数据中心70内设置有服务器71、闸门72、净水装置73、泵74等。服务器71能够由公知的通用计算机形成，例如与图19相同，具有cpu、存储器以及通信装置。服务器71的通信装置能够与多个水量测量装置1的通信装置通信。多个水量测量装置1优选通过无线通信将水位等测量信息通知给服务器71。在该例中，通过设置于各窨井51的盖52的里侧的水量测量装置1监视的下水道管路53与雨水通道75连接。在雨水通道75中流动的液体经由被服务器71开闭控制的闸门72被净水装置73净化，并通过泵74释放到大海80等。例如在雨90的降水量较多的情况下，为了避免在雨水通道75以及下水道管路53中流动的液体溢出，需要增加净水装置73的净水量以及泵74的排水量。

在该例中，在服务器71侧使由形成水量传感器节点的多个水量测量装置1通知的测量数据集成。所谓的集成包含测量数据的记录、加工、测量结果的摘要显示或者警报的显示、上游的数据中心向服务器的报告等作业。因此，在服务器71侧，能够基于由各水量测量装置1通知的测量数据，适当地控制闸门72的开闭、净水装置73的净水量以及泵74的排水量，以避免在雨水通道75以及下水道管路53中流动的液体溢出。由于水量测量装置1自身小型、廉价、且低电力，所以能够通过多地点测量网络容易地构建水量监控系统。另外，也可以通过将水量测量装置1与以往的压力式传感器、超声波式传感器等组合来使用，构建与设置环境、精度的要求相应的多地点测量网络。

根据上述各实施例，由于能够利用受光元件所接收的被水面反射的光和透过水中的光再被水底反射出的光这双方，以非接触的方式测量从传感器模块到被测量对象的距离，所以能够准确地测量水位等水量。另外，由于传感器模块是小型的，能够不使用浮板等测量到被测量对象的距离，所以也能够抑制使用方式的限制，例如设置于狭窄的窨井的上部等。并且，包含传感器模块的水量测量装置能够进行廉价且低电力的测量。另外，由于能够利用由受光元件接收并输出的信号的变动来测量流速，所以水量测量装置也能够同时测量水位、流速、流量等水量。

以上，通过实施例对公开的水量测量装置以及水量监控系统进行了说明，当然本发明并不限定于上述实施例，能够在本发明的范围内进行各种变形以及改进。

附图标记说明

1…水量测量装置；2…传感器模块；3…控制模块；21…壳体；22…光学窗；23…发光光学系统；23－1…发光元件；23－2、24－2…透镜；23－3、24－3…光学滤波器；24…受光光学系统；24－1…受光元件；71…服务器；301…cpu；302…存储器；303…输出部。