共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 積雪自動計測システムの機能向上に関する検討
新規・継続の別 継続（H28年度から）
研究代表者／所属 東京都立産業技術高等専門学校
研究代表者／職名 准教授
研究代表者／氏名 高崎和之

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 若林良二 東京都立産業技術高等専門学校 教授

2

 真志取秀人 東京都立産業技術高等専門学校 准教授

3

 吉田嵩 東京都立産業技術高等専門学校 助教

4

 的場澄人 北大低温研

5

 三寺史夫 北大低温研

6

 高塚徹 北大低温研

研究目的 　本研究は、重量や密度、温度などの積雪観測をより簡便に実施するための測定装置の開発を最終的な目的とするものである。民生用の汎用品を用いた低価格化、小型化によって、従来の装置よりも詳細な調査を可能にし、自然科学の発展に寄与できると期待している。本研究は平成29年度から継続して行われているものであり、今年度は、光強度の計測機能の追加と安定動作に向けた改良を行うことを目的とした。
図1　昨年度試作したセンサ部　図2　今年度小型化したセンサ部　
研究内容・成果 本研究は平成29年度より継続して実施しているものであり、民生用体重計を利用した積雪重量計測装置を中心に、自動計測機能や遠隔計測機能、温度計アレイによる温度分布則的機能などを追加し、環境計測をより簡便かつ確実に行えるように改良を施してきた。昨年度からは、光量の計測機能の追加を目標としており、今年度はセンサ部の小型化とアレイ化を実現させた。
雪中にセンサを複数設置する際、センサの作る影が他のセンサに影響を与えないようにする必要があり、センサ部の小型化は重要な課題の1つであった。表面実装部品を使用することで昨年度の試作品と同等の機能・性能を維持しつつ、大きさを70mm×100mmから12mm×42mmまで小型化することに成功した。図1に昨年度試作したセンサ部を、図2に今年度小型化したセンサ部をそれぞれ示す。また、センサ部を設計する過程において、積雪中にセンサ部を挿入する方法や、あらかじめ地面に設置しておく方法など、様々な設置方法が考えられ、より多くの方法に対応できるようにするため、センサ部をさらに受光部と信号処理部に分けることができるように改良した。これにより、図2に示すようなストレート型だけでなく、受光部と信号処理部を分離して配置することが可能となり、利用形態を広げることができた。信号処理部にはワンチップマイコンを搭載し、個別のIDを割り振ることでアレイ化にも対応し、複数のセンサを用いた観測も容易に行えるように配慮した。
　研究は計画通りに進み、9月に試作品を完成させ、その後、動作試験などを行い、1月7日にフィールド実験を実施した。フィールド実験の結果、低温で光量の少ない状況になると、通信に誤りが発生しやすくなることが確認された。また、microSDカードへの観測結果の記録が中断する現象もみられ、安定動作に向けた改良が必要であることが分かった。通信中の誤りについては、温度変化によるワンチップマイコン内部の発振回路の周波数ドリフトによって、シリアル伝送された信号の読み取りタイミングを誤ることによるものと思われ、データの送信間隔を調整することによって適宜タイミングを取り直すように対策した。microSDカードへの記録が中断する件については継続して調査を行っているが、半導体は低温時に電流が流れにくくなる性質があり、その影響でmicroSDカードのような半導体フラッシュメモリには低温時に記録したデータは保持期間が短くなる傾向があることが知られており、定期的な書き直しや記録媒体の変更などの対策が必要であると考えている。
図1　昨年度試作したセンサ部　図2　今年度小型化したセンサ部　
成果となる論文・学会発表等