JPH1161867A - 無線通信用マンホール蓋 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中継用のアンテナ素子を設けることなく、マ
ンホール内の無線機から地上への電波を効率良く送信で
きる無線通信用マンホール蓋を提供する。 【解決手段】 鋳鉄製のマンホール12の蓋受け部15に、
電気絶縁性部材16を介してマンホール蓋１を載置する。
マンホール蓋１と蓋受け部15とが短絡されず、両者が同
電位にならずに、マンホール12内の無線式水質測定装置
14の無線機からの電波が効率良くマンホール蓋を１通っ
て地上に放射される。マンホール12の内壁面に電波を吸
収する電波吸収体17を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地上とマンホール
内との間の無線通信を行うために利用される無線通信用
マンホール蓋に関する。

【０００２】

【従来の技術】地下には、上水道管，下水道管，ガス
管，電力ケーブル，通信ケーブル等が埋設されている。
そして、上水道管においては漏水、下水道管においては
通水不良、ガス管においてはガス漏れ、電力ケーブルに
おいては漏電、通信ケーブルにおいては断線等の異常状
態を検知するために、種々のデータ値を測定してこれら
の地下埋設物の状態を監視していく必要がある。従っ
て、マンホール内に測定機器，監視機器を設置すること
が多くなっており、それらの測定機器，監視機器で求め
られたデータを取得する場合、監視員がマンホール内に
入ってこれらのデータを得ることは面倒であり、地上か
らこれらのデータを得るようにすることが望ましい。

【０００３】このような状況にあって、マンホール内の
地下埋設物の状態を示すデータを地上から、マンホール
蓋を開けることなく、取得できるシステムの開発が進め
られている。以下に、このようなシステムの従来例につ
いて説明する。

【０００４】特開昭55−30050 号公報には、絶縁物で形
成されたマンホール蓋の裏側に送受信機を取り付け、送
信アンテナはそのマンホール蓋に埋め込んだ態様で取り
付ける従来例が示されている。また、特公平６−29753
号公報には、鉄製のマンホール蓋の裏面に凹部を設け、
凹部上面を非導電材で塞ぎ、送信アンテナを着脱自在に
挿入する従来例が示されている。また、特開平３−2270
73号公報には、マンホール蓋の一部を誘電体化して、そ
の誘電体中に送信アンテナを設置する手法が示されてい
る。更に、実開平５−83053 号公報には、一対の誘電体
皮膜でアンテナ素子を挟み込む構成が示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した各従来例で
は、地下埋設物の状態のモニタリング結果を送信する地
中の通信手段とマンホール蓋に取り付けた中継用のアン
テナ素子とを組み合わせることによって、地上とマンホ
ール内との通信を行うことを目的として、マンホール蓋
へのアンテナ素子の埋め込みが検討されている。しかし
ながら、このようなアンテナ素子の埋め込みの手法で
は、アンテナ素子を埋め込むので、マンホール蓋に必要
な強度を確保することが困難である、また、炎天下環境
でのマンホール蓋の温度上昇に耐えられるようなアンテ
ナ素子の信頼性を確保することが難しい、また、マンホ
ール蓋自体が重くなるので開閉作業が煩わしい、更に、
アンテナ素子に支障をきたさないようにマンホール蓋の
取り扱いに注意を要する等、克服すべき課題が多くあ
る。

【０００６】そこで、マンホール蓋に中継用のアンテナ
素子を設けることなく、マンホール内の無線機から測定
データを含む電波を地上に送信できるシステムが望まれ
ている。実開平３−44647 号公報には、マンホール蓋の
鍵穴から電波を漏洩させるようにした方法が示されてい
るが、マンホール内から地上に電波を効率良く放射でき
る方法については全く検討されていない。

【０００７】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、中継用のアンテナ素子を設けることなく、マン
ホール内の無線機から地上への電波の効率良い送信を可
能とする、電波遮蔽効果が低い無線通信用マンホール蓋
を提供することを目的とする。

【０００８】本発明の他の目的は、中継用のアンテナ素
子を設けることなく、低コストにて、無線によるマンホ
ール内部状態の監視を地上から行えるようにした無線通
信用マンホール蓋を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る無線通信用
マンホール蓋は、地下の無線機と地上局との間の無線通
信の電波の通路に介在され、マンホールの導電性の蓋受
け部に支持される導電性のマンホール蓋において、前記
蓋受け部と電気的に絶縁されるように、絶縁部材を介し
て前記蓋受け部に支持されるべくなしてあることを特徴
とする。

【００１０】本発明の無線通信用マンホール蓋では、導
電性のマンホール蓋及び蓋受け部の間に絶縁部材を挿入
して、マンホール蓋と蓋受け部とを確実に絶縁する。マ
ンホール蓋と蓋受け部とが短絡されることを避けるの
で、マンホール蓋はアース電位となっている蓋受け部と
は同電位にならず、マンホール内からの電波が効率良く
マンホール蓋を通って地上に放射される。

【００１１】本発明に係る他の無線通信用マンホール蓋
は、地下の無線機と地上局との間の無線通信の電波の通
路に介在されるマンホール蓋において、マンホールに連
通しており、無線通信の電波の波長の実質的に１／２の
長さを有するスリットが設けられていることを特徴とす
る。

【００１２】本発明の他の無線通信用マンホール蓋で
は、無線通信に用いる電波の波長の略半分の長さのスリ
ットが設けられているので、このスリットを通って、マ
ンホール内からの電波が効率良く地上に放射される。

【００１３】本発明に係る更に他の無線通信用マンホー
ル蓋は、地下の無線機と地上局との間の無線通信の電波
の通路に介在されるマンホール蓋において、その一部に
孔が設けられており、該孔に対応する部分を除くマンホ
ールの開口部を覆う導電性の第１蓋と、該第１蓋の前記
孔を塞ぐ導電性の第２蓋とを有し、該第２蓋が電気的絶
縁部材を介して前記第１蓋に装着されていることを特徴
とする。

【００１４】本発明の更に他の無線通信用マンホール蓋
では、マンホールに連通する貫通孔が設けられ、マンホ
ールの開口部の大部分を覆う導電性の大蓋（第１蓋）に
対して、その貫通孔を塞ぐように導電性の小蓋（第２
蓋）を設け、両蓋を絶縁性部材で絶縁するように固定す
る。このようにマンホール蓋を大蓋（第１蓋）と小蓋
（第２蓋）とに分けて両蓋を絶縁することにより、電波
遮蔽効果が低下して、マンホール内からの電波が小蓋
（第２蓋）を介して効率良く地上に放射される。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明をその実施の形態を示す図
面を参照して具体的に説明する。なお、以下では、消火
栓に設置された測定機器にて得られた測定データを地上
の基地局へ送信する通信システムに本発明を適用した場
合を例にして説明する。

【００１６】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態の無線通信用マンホール蓋を前記通信シ
ステムに適用した状態を示す模式図である。図１におい
て、10は地中に埋設された配水管であり、配水管10の枝
管11がマンホール12内を通っている。枝管11の先端には
貯水タンク13が連結されており、その貯水タンク13には
その内部の水の圧力，質，流量等を測定する無線式水質
測定装置14が取り付けられている。なお、この無線式水
質測定装置14の構成は後述する。

【００１７】マンホール12の上部は、円形の鋳鉄製のマ
ンホール蓋１（以下、単に蓋１という）を載置する蓋受
け部15となっている。蓋受け部15には、例えばゴムシー
トからなる電気絶縁性部材16を介して蓋１が載せられて
おり、蓋１と蓋受け部15とは短絡することなく両部材は
電気絶縁性部材16により確実に絶縁された状態になって
いる。また、蓋１に補強用のリブ1aが設けられている。

【００１８】マンホール12の内壁面には電波を吸収する
フェライト等の電波吸収体17が設けられている。また、
31は地上に設けられた基地局であり、基地局31は基地局
用の地上アンテナ32を備える。そして、この地上アンテ
ナ32と後述する無線式水質測定装置14内のアンテナ29と
の間で、蓋１を介した電波の送受信が可能なようになっ
ている。基地局31は、消火栓の内部状態を管理する管理
部33と電話回線にて接続されており、管理部33は送信さ
れた測定データに基づいて内部に備えたコンピュータ等
で消火栓の内部状態を管理できるようになっている。

【００１９】図２は、無線式水質測定装置14の構成を示
すブロック図であり、無線式水質測定装置14は、センサ
部21とロガー部22と通信部23とから構成されている。セ
ンサ部21は、水の圧力，流量，ｐＨ等を測定する各種の
センサを有し、ロガー部22は、全体の動作を制御するＣ
ＰＵ24と測定データ等を記憶するメモリ25と電源26とを
有し、通信部23は、測定データ及び通信データの形式変
換を行うモデム27と通信データを送受信する通信機とし
ての携帯電話28と携帯電話28に接続された送受信用のア
ンテナ29と電源回路30とを有する。

【００２０】上述したような構成において、消火栓にお
ける水の圧力，流量，ｐＨ等がセンサ部21の各センサに
て測定され、その測定データを含む信号電波がアンテナ
29から放射される。放射された電波は蓋１を介して地上
空間に放射され、地上に設置した基地局31がこれを地上
アンテナ32にて受信し、測定データを観測者に提示す
る。また、基地局31から電話回線を介して測定データが
管理部33へ送られ、消火栓の内部状態がコンピュータ管
理される。

【００２１】ここで、蓋１と蓋受け部15とは電気絶縁性
部材16により完全に絶縁されているので、蓋１は蓋受け
部15と同電位にならず、蓋１は電波の遮蔽効果が弱くな
り、アンテナ29から放射された電波は効率良く蓋１を通
って地上に放射され得る。また、マンホール12の内壁面
を電波吸収体17で覆っているので、その壁面での電波の
反射を抑制でき、反射電波に起因する電波伝搬特性の劣
化を防止できる。この結果、蓋１に中継用のアンテナを
設けなくても、アンテナ29からの送信波が地上アンテナ
32まで確実に到達し、消火栓における水の状態を地上か
ら監視できる。

【００２２】なお、上述した例では、蓋１と蓋受け部15
との間に電気絶縁性部材16を装入させて両者を絶縁させ
たが、蓋受け部15の枠を合成樹脂等の電気絶縁性材にて
形成して両者を絶縁させるようにしても良い。また、絶
縁塗装によって両者を絶縁させることも可能である。

【００２３】（第２の実施の形態）図３は、本発明の第
２の実施の形態の無線通信用マンホール蓋を前記通信シ
ステムに適用した状態を示す模式図である。図３におい
て、図１と同一番号を付した部分は同一または相当部分
を示す。なお、上水道設備については図示省略してい
る。

【００２４】図４は、第２の実施の形態における蓋１の
正面図である。蓋１の中央には、マンホール12内まで連
なる直線状の１個のスリット1bが、補強用のリブ1aを避
ける位置に設けられている。このスロこのスリット1bの
長さは、無線通信に利用される電波、つまりアンテナ29
から放射される電波の波長の略１／２の長さを有する。
また、アンテナ29を蓋１に近づけるように配置してい
る。なお、既存のマンホールへの追加加工でなく、最初
からマンホールを鋳造する場合には、スリットの周囲の
部分の厚みを他の部分より若干厚くしておくことによ
り、スリット形成に伴う強度劣化は生じない。図５
（ａ）〜（ｅ）は、スリット1bの断面形状の５種類のパ
ターン例を示す図であり、どの断面形状を有するスリッ
ト1bであっても良い。

【００２５】上述したような構成において、第１の実施
の形態と同様に、消火栓における水の圧力，流量，ｐＨ
等がセンサ部21の各センサにて測定され、その測定デー
タを含む信号電波がアンテナ29から放射され、放射され
た電波は蓋１を介して地上空間に放射され、地上に設置
した基地局31がこれを地上アンテナ32にて受信し、測定
データを観測者に提示する。また、基地局31から電話回
線を介して測定データが管理部33へ送られ、消火栓の内
部状態がコンピュータ管理される。

【００２６】ここで、無線通信の電波波長の１／２の長
さのスリット1bを蓋１に形成しているので、電波が蓋１
から漏洩し易くなる。また、蓋１とアンテナ29とを接近
させているので、蓋１及びアンテナ29を空間で結合させ
ることにより、蓋１を介して効率良く電波を地上に放射
できる。更に、第１の実施の形態と同様に、電波吸収体
17の存在により、反射電波に起因する電波伝搬特性の劣
化を防止できる。この結果、蓋１に中継用のアンテナを
設けなくても、アンテナ29からの送信波が地上アンテナ
32まで確実に到達し、消火栓における水の状態を地上か
ら監視できる。

【００２７】以下、この第２の実施の形態における変形
例について説明する。図６は、その変形例による蓋１の
正面図であり、この蓋１にはその中央部に２個のスリッ
ト1b，1bが十字状に設けられている。各スリット1b，1b
の長さは、無線通信に利用される電波の波長の略１／２
の長さを有する。このような十字状のスリットを形成し
た蓋１は、上述の単一スリットを形成した蓋１に比べ
て、基地局31の地上アンテナ32に対する指向性が良好と
なる。

【００２８】図７は、他の変形例による蓋１の正面図で
あり、この例では、蓋１の周縁部に、無線通信に利用さ
れる電波の波長の略１／２の長さを有するスリット1b，
1bが対称的に設けられている。

【００２９】図８は、更に他の変形例による蓋１の正面
図であり、この例では、蓋１が平面視で矩形状をなして
おり、その蓋１の４辺縁部に１個ずつ計４個のスリット
1b，1b，1b，1bが設けられている。各スリット1b，1b，
1b，1bは、無線通信に利用される電波の波長の略１／２
の長さを有する。また、この例における、通信システム
への適用状態を図９に示す。図９の例では、無線式水質
測定装置14のアンテナ29が蓋１に近接させているので、
電波吸収体は特に不要となっている。

【００３０】なお、上述したような例に限らず、無線通
信に利用される電波の波長の略１／２の長さを有してお
れば、如何なる位置に、如何なる数のスリットを設ける
ようにしても良い。また、スリットからの水漏れが問題
となる場合には、スリットにエポキシ樹脂等を充填すれ
ば良い。また、マンホール蓋に設けられる鍵孔，水抜き
孔をこのような長さに設定して、電波漏洩の機能を兼備
させるようにすることも可能である。

【００３１】（第３の実施の形態）図10は、本発明の第
３の実施の形態の無線通信用マンホール蓋を前記通信シ
ステムに適用した状態を示す模式図である。図10におい
て、図１と同一番号を付した部分は同一または相当部分
を示す。なお、上水道設備については図示省略してい
る。

【００３２】鋳鉄製の蓋１は、マンホール12の大部分の
開口部を塞ぐ第１蓋としての大蓋1cと、マンホール12の
残りの部分の開口部を塞ぐ第２蓋としての小蓋1dとの２
つの蓋部材から構成されている。図11は、大蓋1cの正面
図、図12は、小蓋1dの大蓋1cへのはめ込みを示す図であ
る。

【００３３】大蓋1cの中央部には、無線通信に利用され
る電波の波長の略１／２の直径を有する貫通孔1eが形成
されている。小蓋1dは、この貫通孔1eを塞ぐような形状
を有する。そして、合成樹脂等の電気絶縁性部材1fを介
して、これらの大蓋1cと小蓋1dとが固着されている。ま
た、上述の実施の形態と同様に、マンホール12の内壁面
には電波吸収体17が設けられると共に、アンテナ29を蓋
１に近づけるように配置している

【００３４】上述したような構成において、第１，第２
の実施の形態と同様に、消火栓における水の圧力，流
量，ｐＨ等がセンサ部21の各センサにて測定され、その
測定データを含む信号電波がアンテナ29から放射され、
放射された電波は蓋１を介して地上空間に放射され、地
上に設置した基地局31がこれを地上アンテナ32にて受信
し、測定データを観測者に提示する。また、基地局31か
ら電話回線を介して測定データが管理部33へ送られ、消
火栓の内部状態がコンピュータ管理される。

【００３５】ここで、蓋１を２つの金属部材（大蓋1c，
小蓋1d）に分け、両部材を電気絶縁性部材1fにて絶縁し
ているので、大蓋1cと小蓋1dとは同電位にならず、小蓋
1dは電波の遮蔽効果が弱くなり、アンテナ29から放射さ
れた電波は効率良く小蓋1dを通って地上に放射され得
る。また、大蓋1cの貫通孔1eの径を無線通信の電波波長
の１／２の長さとしているので、電波が蓋１から漏洩し
易くなる。また、第２の実施の形態と同様に、蓋１とア
ンテナ29とを接近させており、効率良く電波を地上に放
射できる。更に、第１，第２の実施の形態と同様に、電
波吸収体17の存在により、反射電波に起因する電波伝搬
特性の劣化を防止できる。この結果、蓋１に中継用のア
ンテナを設けなくても、アンテナ29からの送信波が地上
アンテナ32まで確実に到達し、消火栓における水の状態
を地上から監視できる。

【００３６】小蓋1dが設けられる蓋１の中央部には、一
般的に紋章が記されることが多い。よって、第３の実施
の形態では、小蓋1dを取り替えるだけで紋章の変更を行
えることができる。第３の実施の形態では、このように
蓋１を２つの部材に分割する構成であるので、強度低下
が懸念されるが、大蓋1cに補強用のリブ1aを設けておけ
ば、充分な強度を保つことは可能である。なお、強度に
余裕がある場合には、小蓋1dをＦＲＰ等の絶縁材にて構
成しても、同様の効果を奏する。この場合には、電気絶
縁性部材1fは不要である。

【００３７】上述した各実施の形態では、消火栓内の水
質，水量等を地上から遠隔モニタリングすることが可能
となり、水道管路網全体を集中管理することにより、水
処理を効率良く行える。

【００３８】なお、本発明は、既存のマンホール蓋への
追加加工に適用できるだけでなく、新しくマンホール蓋
を鋳造する場合にも適用可能である。

【００３９】また、本発明はこのような消火栓を含む上
水道管設備に限定されるものではなく、下水道管設備，
ガス管設備，電力ケーブル設備等、他の地中埋設物にも
本発明を適用できることは勿論である。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明の無線通信用マンホ
ール蓋では、マンホール蓋と蓋受け部とが短絡されない
ように両者を絶縁するようにしたので、マンホール構造
を大きく変更することなく、マンホール内と地上との無
線通信を行える。

【００４１】また、本発明の他の無線通信用マンホール
蓋では、無線通信に用いる電波の波長の略１／２の長さ
を有するスリットが設けられているので、簡易な加工を
施すだけで、マンホール内と地上との無線通信を行え
る。

【００４２】また、本発明の他の無線通信用マンホール
蓋では、蓋をコンクリート，鋳鉄またはレジンモルタル
で構成し、スリットはエポキシ樹脂等で充填したので、
簡単な構成変更により、マンホール内と地上との無線通
信を行える。

【００４３】また、本発明の他の無線通信用マンホール
蓋では、補強用リブを避けてスリットを設けたので、鋳
型等の簡単な変更により、マンホール内と地上との無線
通信を行える。

【００４４】また、本発明の更に他の無線通信用マンホ
ール蓋では、第１蓋と第２蓋とに分けて両蓋を絶縁性部
材で絶縁するように固定したので、簡単な構成変更によ
り、マンホール内と地上との無線通信を行える。

【００４５】以上の如く、中継用のアンテナ素子を設け
ることなく、マンホール内の無線機から地上への電波の
効率良い送信が可能となり、低コストにて、無線による
マンホール内部状態の監視を地上から行えることができ
る等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の無線通信用マンホール蓋の
適用例を示す模式図である。

【図２】無線式水質測定装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図３】第２の実施の形態の無線通信用マンホール蓋の
適用例を示す模式図である。

【図４】第２の実施の形態の無線通信用マンホール蓋の
正面図である。

【図５】スリットの断面形状のパターン例を示す図であ
る。

【図６】第２の実施の形態の無線通信用マンホール蓋の
他の例の正面図である。

【図７】第２の実施の形態の無線通信用マンホール蓋の
更に他の例の正面図である。

【図８】第２の実施の形態の無線通信用マンホール蓋の
更に他の例の正面図である。

【図９】図７に示すマンホール蓋の適用例を示す模式図
である。

【図１０】第３の実施の形態の無線通信用マンホール蓋
の適用例を示す模式図である。

【図１１】第３の実施の形態における大蓋（第１蓋）の
正面図である。

【図１２】第３の実施の形態における小蓋（第２蓋）の
大蓋（第１蓋）へのはめ込みを示す図である。

【符号の説明】

１ マンホール蓋 1b スリット 1c 大蓋（第１蓋） 1d 小蓋（第２蓋） 1e 貫通孔 1f 電気絶縁性部材 12 マンホール 14 無線式水質測定装置 15 蓋受け部 16 電気絶縁性部材 28 携帯電話 29 アンテナ 31 基地局 32 地上アンテナ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地下の無線機と地上局との間の無線通信
   の電波の通路に介在され、マンホールの導電性の蓋受け
   部に支持される導電性のマンホール蓋において、前記蓋
   受け部と電気的に絶縁されるように、絶縁部材を介して
   前記蓋受け部に支持されるべくなしてあることを特徴と
   する無線通信用マンホール蓋。
2. 【請求項２】 地下の無線機と地上局との間の無線通信
   の電波の通路に介在されるマンホール蓋において、マン
   ホールに連通しており、無線通信の電波の波長の実質的
   に１／２の長さを有するスリットが設けられていること
   を特徴とする無線通信用マンホール蓋。
3. 【請求項３】 地下の無線機と地上局との間の無線通信
   の電波の通路に介在されるマンホール蓋において、その
   一部に孔が設けられており、該孔に対応する部分を除く
   マンホールの開口部を覆う導電性の第１蓋と、該第１蓋
   の前記孔を塞ぐ導電性の第２蓋とを有し、該第２蓋が電
   気的絶縁部材を介して前記第１蓋に装着されていること
   を特徴とする無線通信用マンホール蓋。