開発中の水位計について 応募テーマの詳細 応募テーマ 2 クラウド型 メンテナンスフリー水位計 基本的なコンセプト 主な技術仕様 新設及び維持管理が容易でかつ 低コストの水位計を開発し設置を推進広範囲に多数の水位計が設置されることで防災情報を充実都道府県のみならず市町村にも使いやすい長期間にわたりメ

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1 開発中の水位計について 課題 オープン イノベーションを採用し 最新の科学技術を スピード感をもって 6 ヶ月 ~1 年以内で河川管理への実装化を目指す 河川管理の高度化 陸上 水中レーザードローン 現在のドローン測量では植生下は 航空レーザー測量はコスト大 IoT の実装ビッグデータの実装 クラウド型 メンテナンスフリー水位計 ( 洪水時に特化した低コストな水位計 ) 課題 初期投資がかかる 維持管理コストがかかる 水位計普及の隘路 課題 水害等の対応の高度化 全天候型ドローン 資料 2 台風接近時に現地確認手段が不足 面的連続データによる河川管理へ 航空レーザー測量システムを大幅に小型化し ドローンに搭載 グリーンレーザーにより水面下も測量 低空からの高密度測量 ドローン 低コストの水位計を実用化し普及を促進 長期間メンテナンスフリー 省スペース 設定場所を選ばない ( 橋梁等へ添架 ) 通信コストの縮減 クラウド化でシステム経費の縮減 低コスト (1 台 100 万円以下を目標 ) 洪水時に特化した低コストな水位計 天候の完全回復を待たずに強風下でも状況把握 強風下でも安定して自律航行可能 強風下でも安定自律航行 強風 ビッグデータ グリーンレーザーは 水中を透過する 姿勢制御能力の高度化 河川管理の高度化 水位計 浸水センサーの増設 災害時の迅速な調査 1

2 開発中の水位計について 応募テーマの詳細 応募テーマ 2 クラウド型 メンテナンスフリー水位計 基本的なコンセプト 主な技術仕様 新設及び維持管理が容易でかつ 低コストの水位計を開発し設置を推進広範囲に多数の水位計が設置されることで防災情報を充実都道府県のみならず市町村にも使いやすい長期間にわたりメンテナンスフリー IoT 対応 無給電で 5 年以上稼働 (5 年以上メンテナンスフリー ) 様々な場所に設置可能 ( 小型で橋梁等への添架可能など ) 設置が容易通信コスト等が安価 (1000 円 / 月を目標 ) 低価格 (100 万円 / 台を目標 ) クラウド処理と連携して平常時は 1 時間毎 降雨時は 5 分毎にデータを送信各水位計のデータをクラウド処理して 各管理者 一般へ情報提供する仕組みを構築各水位計の状態監視をクラウド側で実施 公募を期待する企業等のイメージ IT 関連企業等水位計開発企業等全国規模の水位計データをクラウドで処理し情報提供できる者 等 2

3 各チームの計測手法一覧 現場実証開始時点 (9 月 7 日現在 ) No チーム名水位計測手法 1 アラソフトウエア- クレアリンクテクノロジー 情報通信機構 画像処理型パシフィックコンサルタンツ (Virtual 量水標法 ) 開発チーム 主要機器寸法 (mm) カメラ 伝送部 計測可能範囲水位観測間隔伝送データ 対象構造物まで 5~100m 程度計測範囲制限無し 1/30 秒計測水位の 10 秒間平均値 水位 カメラ画像電源監視 伝送回線 ( 現地実証開始時 ) 携帯電話 電源 太陽電池式または商用電源 ターゲットプライス 標準構成品 89 万円 ~ 2 河川情報センター 応用地質開発チーム 水圧式 ( 直圧水位式 ) 保護箱 ~10m 観測値の最大 最小を除いた平均値 水位 電源監視携帯電話太陽電池式 70 万円 3 東建エンジニアリング 東京建設コンサルタント開発チーム 超音波式 センサ部 機器から 0.3m~10m 15 秒間平均値 水位 ( 増設可 ) 電源 機器状態監視 携帯電話太陽電池式 30~84 万円 4 日本工営開発チーム 画像処理型 ( 輝度解析法 ) カメラ一体型 カメラ画角に収まる範囲 瞬間値 画像データ 水位電源監視 携帯電話太陽電池式 40~100 万円 5 日油技研工業開発チーム 水圧式 ( 直圧水位式 ) 電源 伝送 制御部 ~20m 瞬間値水位 電源監視携帯電話太陽電池式 100 万円 ( ロットによる ) 6 坂田電機 応用地質 NTT ドコモ開発チーム 水圧式 ( 差動トランス式 ) 格納箱 ~10m 瞬間値 水位 電源 機器状態監視 携帯電話 太陽電池式またはリチウム電池式 50 万円 54 万円 7 日本アンテナ開発チーム 直接検出式 ( 静電容量方式 ) 測定器 φ89.1 3,400 最大 5m( 計測器の長さによる ) 瞬間値 水位 電源監視 920MHz 帯無線 + 携帯電話 太陽電池式 ( 水位測定部は乾電池 ) 100 万円 ( 親機 1 台 水位計 2 台分 ) 8 日本無線 イートラスト開発チーム 電波式 (76GHz 帯 ) センサ部 機器から 0.5m~10m 10 秒瞬間値の 1 分間平均値 水位 電源監視携帯電話他太陽電池式 90 万円以下 9 日立製作所 オサシ テクノス開発チーム 水圧式 センサ端末 ~10m( 最大 100m まで可能 ) 5 回の計測値の平均値 水位 電源 機器状態監視 携帯電話太陽電池式 80~100 万円 10 富士通 ソニック開発チーム 直接検出式 ( 伝導率センサ ) 水位計 ( 測定棹 ) H2700 Φ100 全長 2.7m の水位計 ( 柱 ) を多段設置 瞬間値水位 電源監視携帯電話太陽電池式 100 万円以下 11 富士通 沖電気工業 河川情報センター開発チーム 超音波式 一体型 機器から 1.0m~11m 200ms の 4 秒間平均値 水位 電源 機器状態監視 920MHz 帯無線マルチホップ通信 + 携帯電話 太陽電池式 100 万円以下 12 NEC ネッツエスアイ開発チーム 電波式 (5.8GHz 帯 ) 一体型 機器から 0.5m~20m 1 秒間隔計測の 10 秒間平均値 水位 電源 機器状態監視 Private LoRa 太陽電池式 70~100 万円 3

4 クラウド型 メンテナンスフリー水位計の監視 伝送イメージ 電力を節約 1 日 回起動 通信 分毎に起動 通信 通信モジュール 制御モジュール 観測モジュール 分毎に監視 通信モジュール 制御モジュール 観測モジュール 平常時 洪水時 4

5 導入費(イニシャルコスト)クラウド型 メンテナンスフリー水位計の概念図 水位計設置者 ( ユーザー ) ( 河川管理者 : 国 都道府県 ) 市町村 民間 ) 水位計測機器 制御モジュール 通信モジュール例 統一データサーバー品質管理異常値検出閉局操作等 水位計 ( 水圧式 超音波式 電波式 直接検出式 画像処理式等 ) 独自基板型 設置環境により最適なものを選択 汎用基板型 速通信速度遅 広通信範囲狭 3G LTE ( 携帯キャリア ) 千円 / 月以上 100 円 / 月 NB-IoT サービス未開始 ( 携帯キャリア ) SIGFOX 約千円 / 年 LoRaWAN 一元化されたデータサーバー品質管理 ( データ確認 異常値検出 閉局操作 機器監視 ) 無償提供 Private LoRa 有償提供 維持管理費(メンテナンスコスト)5 サービスサーバー 設置者 ( ユーザー ) A 社 B 社プロバイダ有償利用者

6 LPWA(LoRa 等 ) 携帯電話 (3G,LTE) 光ファイバー直結電力供給クラウド型 メンテナンスフリー水位計のイメージ 低速 通信速度 通信手段 高速 大 消費電力 商用電源直結 太陽電池等発電装置 蓄電池 画像処理式電波式音波式水圧式直接検出式 小 6

7 水位計のカテゴリー分け区分方式精度計測範囲確実性耐久性保守性施工性消費電力量情報量接触式水圧式水位計 ±1cm 程度 10m 以上も可 越水時も観測可能 流出 雷害リスク高 河道内に配管必要 比較的小 水位直接計測式水位計 センサの配置間隔による 測定柱の高さによる 直接計測 流出 雷害リスク高 測定柱の設置必要 センサ数による センサ数による非接触式超音波式水位計 ±1cm 程度 0.5~10m 非接触 橋梁等への設置 比較的小 水位電波式水位計 ±1cm 程度 0.5~20m 非接触 橋梁等への設置 水位画像処理式水位計 撮影条件による 10m 以上も可 撮影条件による 非接触 制約少ない 比較的大 水位と画像情報 7

8 情報システムのイメージ 全国 DB サーバ 国交省内部 自治体 自治体独自ネットワーク (LPWA+CATV) 自治体サーバ 統一データ形式 民間サービス 一般配信 民間通信システム ( 携帯電話等 ) 独自データ形式 当面対応 中間サーバ 今回開発 国交省 LPWA ( 今後 検証予定 ) 中間サーバ 国交省独自ネットワーク (LPWA+ 光 ) 自治体 LPWA 国交省設置 自治体設置 民間通信網利用 民間通信網エリア範囲 LPWA 中継局 (CCTV 柱等を利用 ) 8

9 IoT サービスの一覧 ( 見通し含む ) と技術動向 ( コスト含む ) 携帯電話回線 LPWA 項目 3G LTE NB-IoT SIGFOX LoRaWAN 周波数帯 ライセンスバンド 3G LTE 周波数帯 ライセンスバンド 3G LTE 周波数帯 アンライセンスバンド ( 免許不要 ) 920MHz 帯 アンライセンスバンド ( 免許不要 ) 920MHz 帯 最大データ伝送速度 50M ビット / 秒または低速回線 250k ビット / 秒 100 ビット / 秒 250~50k ビット / 秒 サービスエリア 全国整備済み ( 山間部除く ) 未サービス 大都市から整備中 未サービス ( 自営構築も可能 ) 通信距離 数 km 数十 km 数十 km 数十 km 通信量 回数 ~ 数 G バイト 未定 1 回 12 バイト 1 日 140 回 (KCCS) 料金 月額数千円 ( 最安プラン 100 円 ) 月額百円程度 月額百円程度 月額百円程度または自営構築も可能 9

10 IoT サービスの一覧 ( 見通し含む ) と技術動向 ( コスト含む ) 携帯電話回線低容量データ通信サービス 項目 常時低速 (200kbps) 1 か月データ量 1MB 常時高速 (50Mbps) 1 か月データ量数十 MB インターネット網 719 円 / 月容量無制限 ( 例 : ロケットモバイル ) 500 円 / 月 ( 例 :OCN モバイル ONE for Business 30MB) 閉域網 100 円 / 月 1MB 当り ( 例 :NTTCom 100 円 SIM 100 回線以上複数キャリア切替可能 ) 460 円 / 月 ( 例 :IIJ モバイル M2M アクセスサービス 500MB) 10

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