JP2015001437A - Hydraulic water level gauge - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce an error in water level due to the influence of gravitational acceleration, in cases where the water level is measured by a hydraulic water level gauge.SOLUTION: A hydraulic water level gauge according to the present invention comprises: a pressure sensor for detecting a differential pressure between water pressure at a water level measurement position and the atmospheric pressure; a gravitational acceleration acquisition unit for acquiring gravitational acceleration at the water level measurement position; a gravitational acceleration storage unit for storing the gravitational acceleration acquired by the gravitational acceleration acquisition unit; an arithmetic unit for calculating, on the basis of a value detected by the pressure sensor and the gravitational acceleration stored by the gravitational acceleration storage unit, a water level in which gravitational acceleration at the water level measurement position is reflected; and a water level output unit for outputting the water level calculated by the arithmetic unit.

Description

本発明は、水圧式水位計に関する。   The present invention relates to a hydraulic water level gauge.

水圧式水位計では、圧力センサを水中に設置して水圧を検出し、得られた水圧に基づいて水位を算出する。
この水圧式水位計に関連して、特許文献１では、水圧式水位計にて測定する水位について、水温値に基づく水温補正や標高値に基づく気柱補正を行う技術が示されている。これらの補正により、水位の測定精度を向上させることができる。 In the water pressure type water level meter, a pressure sensor is installed in water to detect the water pressure, and the water level is calculated based on the obtained water pressure.
In relation to this hydraulic pressure gauge, Patent Literature 1 discloses a technique for performing water temperature correction based on a water temperature value and air column correction based on an altitude value for a water level measured by a hydraulic pressure gauge. These corrections can improve the measurement accuracy of the water level.

特開平１１−１４４２９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-14429

圧力センサが検出する水圧は重力加速度の影響を受けており、水圧から水位を算出する際には、重力加速度を用いる。この重力加速度として、一般には国際標準の重力加速度などの標準値が用いられている。
しかしながら、実際には場所によって重力加速度が異なっており、重力加速度の標準値と実際値との違いにより、水位の算出値に誤差が生じてしまう。例えば、国際標準の重力加速度ｇ＝９．８０６６５［ｍ／ｓ２］を用いると、日本国内において最大−０．１６％ＦＳ（フルスケールに対して−０．１６パーセント）の水圧誤差が生じてしまう。
かかる誤差を低減させて水位の測定精度を向上させることが望まれる。特許文献１に記載の技術においても、重力加速度の誤差による水位の誤差を低減させることができれば、測定精度をさらに向上させることができる。 The water pressure detected by the pressure sensor is affected by the gravitational acceleration, and the gravitational acceleration is used when calculating the water level from the water pressure. As the gravitational acceleration, standard values such as international standard gravitational acceleration are generally used.
However, the gravitational acceleration actually varies depending on the location, and an error occurs in the calculated water level due to the difference between the standard value of the gravitational acceleration and the actual value. For example, when the international standard gravity acceleration g = 9.80665 [m / s 2 ] is used, a maximum water pressure error of −0.16% FS (−0.16% with respect to full scale) occurs in Japan. End up.
It is desirable to improve the measurement accuracy of the water level by reducing such errors. Also in the technique described in Patent Document 1, if the water level error due to the gravitational acceleration error can be reduced, the measurement accuracy can be further improved.

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、重力加速度の誤差による水位の誤差を低減させることのできる水圧式水位計を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a hydraulic water level gauge that can reduce an error in water level due to an error in gravitational acceleration.

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による水圧式水位計は、水位測定位置における水圧と大気圧との差圧を検出する圧力センサと、前記水位測定位置における重力加速度を取得する重力加速度取得部と、前記重力加速度取得部が取得した重力加速度を記憶する重力加速度記憶部と、前記圧力センサの検出値と前記重力加速度記憶部が記憶している重力加速度とに基づいて、前記水位測定位置における重力加速度を反映した水位を算出する演算部と、前記演算部が算出した水位を出力する水位出力部と、を具備することを特徴とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. A hydraulic pressure gauge according to one aspect of the present invention includes a pressure sensor that detects a differential pressure between a water pressure and an atmospheric pressure at a water level measurement position, and the water level measurement. Gravity acceleration acquisition unit that acquires the gravitational acceleration at the position; Gravity acceleration storage unit that stores the gravitational acceleration acquired by the gravitational acceleration acquisition unit; Gravity stored in the detected value of the pressure sensor and the gravitational acceleration storage unit A calculation unit that calculates a water level reflecting gravitational acceleration at the water level measurement position based on the acceleration and a water level output unit that outputs the water level calculated by the calculation unit are provided.

また、本発明の他の一態様による水圧式水位計は、上述の水圧式水位計であって、前記圧力センサの検出値と所定の重力加速度標準値とに基づいて水位を算出する水位算出部を具備し、前記演算部は、前記水位算出部が算出した水位を前記重力加速度記憶部が記憶している重力加速度に基づいて補正して、前記水位測定位置における重力加速度を反映した水位を算出する、ことを特徴とする。   A water pressure level meter according to another aspect of the present invention is the water pressure level meter described above, and calculates a water level based on a detection value of the pressure sensor and a predetermined gravitational acceleration standard value. The calculation unit corrects the water level calculated by the water level calculation unit based on the gravitational acceleration stored in the gravitational acceleration storage unit, and calculates the water level reflecting the gravitational acceleration at the water level measurement position. It is characterized by.

また、本発明の他の一態様による水圧式水位計は、上述の水圧式水位計であって、前記重力加速度取得部は、他の水圧式水位計との通信にて前記水位測定位置における重力加速度を取得する、ことを特徴とする。   Further, a hydraulic water level meter according to another aspect of the present invention is the above-described hydraulic water level meter, wherein the gravitational acceleration acquisition unit communicates with the gravity at the water level measurement position by communication with another hydraulic water level meter. Acceleration is acquired.

この発明によれば、重力加速度の誤差による水位の誤差を低減させることができる。   According to the present invention, it is possible to reduce water level errors due to gravitational acceleration errors.

本発明の一実施形態における水圧式水位計の配置例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of arrangement | positioning of the hydraulic-type water level meter in one Embodiment of this invention. 同実施形態における発信器１１０の構造を示す概略構造図である。It is a schematic structure figure showing the structure of transmitter 110 in the embodiment. 同実施形態における水圧式水位計１の機能構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the function structure of the hydraulic-type water level meter 1 in the embodiment. 同実施形態において、水位測定位置における重力加速度を用いた場合の水位測定誤差の例を示す説明図である。In the embodiment, it is explanatory drawing which shows the example of the water level measurement error at the time of using the gravitational acceleration in a water level measurement position. 水圧式水位計１の一変形例である水圧式水位計２の配置例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of arrangement | positioning of the hydraulic-type water level meter 2 which is one modification of the hydraulic-type water level meter 1. FIG. 同変形例における水圧式水位計２の機能構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the function structure of the hydraulic-type water level gauge 2 in the modification.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態における水圧式水位計の配置例を示す説明図である。同図において、水圧式水位計１は、発信器１１０と、水位算出器１２０と、変換器１３０と、大気圧導入チューブ１４０とを具備する。
発信器１１０は、水中に設置されて水圧を検出し、得られた水圧を信号にて水位算出器１２０へ送信する。発信器１１０は、水位を測定したい範囲の下限またはそれよりも下（低い位置）に設置される。
なお、発信器１１０を水底付近以外の位置に設置する場合、設置者が、発信器１１０の設置位置から水底までの鉛直方向の距離を測定し、オフセットとして発信器１１０に予め記憶させておくことで、発信器１１０が、水底から水面までの水位を測定するようにしてもよい。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view showing an arrangement example of a hydraulic water level gauge in one embodiment of the present invention. In FIG. 1, the hydraulic water level gauge 1 includes a transmitter 110, a water level calculator 120, a converter 130, and an atmospheric pressure introduction tube 140.
The transmitter 110 is installed in the water, detects the water pressure, and transmits the obtained water pressure to the water level calculator 120 as a signal. The transmitter 110 is installed at the lower limit or lower (lower position) of the range where the water level is to be measured.
In addition, when installing the transmitter 110 at a position other than the vicinity of the bottom of the water, the installer measures the distance in the vertical direction from the installation position of the transmitter 110 to the bottom of the water and stores it in the transmitter 110 as an offset in advance. Thus, the transmitter 110 may measure the water level from the water bottom to the water surface.

水位算出器１２０および変換器１３０は、例えば観測小屋など地上に設置される。水位算出器１２０は、予め記憶している重力加速度の標準値に基づいて、発信器１１０が信号にて送信する水圧から水位を算出する。変換器１３０は、水位算出器１２０が算出した水位を、水位測定位置である発信器１１０の設置位置における重力加速度に基づいて補正する。
発信器１１０および水位算出器１２０として、重力加速度の標準値を用いて水位を算出する既存の水圧式水位計を用いることができる。
なお、水位算出器１２０と変換器１３０とが同一筐体内に格納されて１つの機器として構成されていてもよい。 The water level calculator 120 and the converter 130 are installed on the ground such as an observation hut. The water level calculator 120 calculates the water level from the water pressure transmitted by the transmitter 110 as a signal based on the standard value of gravitational acceleration stored in advance. The converter 130 corrects the water level calculated by the water level calculator 120 based on the gravitational acceleration at the installation position of the transmitter 110 that is the water level measurement position.
As the transmitter 110 and the water level calculator 120, an existing water pressure type water level gauge that calculates the water level using the standard value of gravity acceleration can be used.
The water level calculator 120 and the converter 130 may be stored in the same casing and configured as one device.

大気圧導入チューブ１４０は、発信器１１０から水面上へと伸びており、発信器１１０の内部を大気に開放する。大気圧導入チューブ１４０が発信器１１０の内部を大気に開放することで、発信器１１０は、大気圧の時間変動に影響されずに水位を測定することができる。   The atmospheric pressure introduction tube 140 extends from the transmitter 110 onto the water surface, and opens the inside of the transmitter 110 to the atmosphere. When the atmospheric pressure introduction tube 140 opens the inside of the transmitter 110 to the atmosphere, the transmitter 110 can measure the water level without being influenced by the time variation of the atmospheric pressure.

次に、図２を参照して発信器１１０が検出する水圧について説明する。
図２は、発信器１１０の構造を示す概略構造図である。同図において、発信器１１０の具備するダイヤフラム（diaphragm、隔膜）１１１が示されている。
上記のように、発信器１１０の内部は大気圧導入チューブ１４０にて大気に開放されており、ダイヤフラム１１１の上面は大気圧Ｐａ１を受けている。一方、ダイヤフラム１１１の下面は水中にあり、水圧を受ける。ダイヤフラム１１１の下面が受ける水圧は、水の重みによる水圧Ｐｗと、水にかかる大気圧Ｐａ２とを合わせたＰｗ＋Ｐａ２となる。従って、ダイヤフラム１１１における差圧Ｐは、式（１）のように示される。 Next, the water pressure detected by the transmitter 110 will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a schematic structural diagram showing the structure of the transmitter 110. In the figure, a diaphragm (diaphragm) 111 provided in the transmitter 110 is shown.
As described above, the inside of the transmitter 110 is opened to the atmosphere by the atmospheric pressure introduction tube 140, and the upper surface of the diaphragm 111 receives the atmospheric pressure Pa1 . On the other hand, the lower surface of the diaphragm 111 is in water and receives water pressure. The water pressure received by the lower surface of the diaphragm 111 is P w + P a2 , which is the sum of the water pressure P w due to the weight of the water and the atmospheric pressure P a2 applied to the water. Accordingly, the differential pressure P in the diaphragm 111 is expressed as shown in Expression (1).

Figure 2015001437
Figure 2015001437

発信器１１０は、この差圧Ｐを検出し、信号にて水位算出器１２０へ送信する。   The transmitter 110 detects this differential pressure P and transmits it to the water level calculator 120 as a signal.

次に、図３を参照して、水圧式水位計１の機能構成について説明する。
図３は、水圧式水位計１の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、水圧式水位計１は、発信器１１０と、水位算出器１２０と、変換器１３０と、信号線Ｗ１４０とを具備する。発信器１１０は、ダイヤフラム１１１と、圧力センサ１１２と、発信部１１３とを具備する。水位算出器１２０は、標準重力加速度記憶部１２１と、受信部１２２と、水位算出部１２３と、送信部１２４とを具備する。変換器１３０は、標準重力加速度記憶部１３１と、測定位置重力加速度取得部１３２と、測定位置重力加速度記憶部１３３と、受信部１３４と、演算部１３５と、水位出力部１３６とを具備する。同図において、図１または図２の各部と同一の部分には、同一の符号（１、１１０、１１１、１２０、１３０）を付して説明を省略する。 Next, a functional configuration of the hydraulic water level gauge 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a schematic block diagram showing the functional configuration of the hydraulic water level gauge 1. In the figure, the hydraulic pressure gauge 1 includes a transmitter 110, a water level calculator 120, a converter 130, and a signal line W140. The transmitter 110 includes a diaphragm 111, a pressure sensor 112, and a transmitter 113. The water level calculator 120 includes a standard gravity acceleration storage unit 121, a reception unit 122, a water level calculation unit 123, and a transmission unit 124. The converter 130 includes a standard gravity acceleration storage unit 131, a measurement position gravity acceleration acquisition unit 132, a measurement position gravity acceleration storage unit 133, a reception unit 134, a calculation unit 135, and a water level output unit 136. In this figure, the same reference numerals (1, 110, 111, 120, 130) are assigned to the same parts as those in FIG. 1 or FIG.

発信器１１０において、圧力センサ１１２は、水位測定位置における水圧と大気圧との差圧を検出する。具体的には、圧力センサ１１２は、ダイヤフラム１１１における差圧Ｐ（図２）を検出する。圧力センサ１１２は、ダイヤフラム１１１における差圧を検出可能なものであればよく、様々なセンサを用いることができる。例えば、圧力センサ１１２として半導体ピエゾ抵抗式の圧力センサを用いるようにしてもよい。あるいは、圧力センサ１１２として歪ゲージを用いて、差圧によるダイヤフラム１１１の変位を検出するようにしてもよい。
発信部１１３は、圧力センサ１１２が検出した差圧を信号にて送信する。 In the transmitter 110, the pressure sensor 112 detects the differential pressure between the water pressure and the atmospheric pressure at the water level measurement position. Specifically, the pressure sensor 112 detects a differential pressure P (FIG. 2) in the diaphragm 111. The pressure sensor 112 may be any sensor that can detect the differential pressure in the diaphragm 111, and various sensors can be used. For example, a semiconductor piezoresistive pressure sensor may be used as the pressure sensor 112. Alternatively, a strain gauge may be used as the pressure sensor 112 to detect the displacement of the diaphragm 111 due to the differential pressure.
Transmitter 113 transmits the differential pressure detected by pressure sensor 112 as a signal.

水位算出器１２０において、標準重力加速度記憶部１２１は、重力加速度の標準値ｇ０を記憶する。標準重力加速度記憶部１２１は、例えば不揮発性メモリを含んで構成される。
受信部１２２は、発信部１１３が送信した信号を受信する。
水位算出部１２３は、圧力センサ１１２の検出値と所定の重力加速度標準値（重力加速度の標準値ｇ０）とに基づいて水位を算出する。 In level calculator 120, the standard gravitational acceleration storage unit 121 stores a standard value g 0 of the gravitational acceleration. The standard gravity acceleration storage unit 121 includes, for example, a nonvolatile memory.
The reception unit 122 receives the signal transmitted from the transmission unit 113.
The water level calculation unit 123 calculates the water level based on the detection value of the pressure sensor 112 and a predetermined gravitational acceleration standard value (gravitational acceleration standard value g 0 ).

ここで、式（２）に示すように、ダイヤフラム１１１の上面における大気圧Ｐａ１（図２）と水にかかる大気圧Ｐａ２との差をＰａとする。 Here, as shown in equation (2), the difference between the atmospheric pressure P a1 of the upper surface of the diaphragm 111 (FIG. 2) and the atmospheric pressure P a2 according to the water and P a.

Figure 2015001437
Figure 2015001437

すると、式（１）より、ダイヤフラム１１１における差圧Ｐは式（３）のように示される。   Then, from the equation (1), the differential pressure P in the diaphragm 111 is expressed as the equation (3).

Figure 2015001437
Figure 2015001437

但し、ρｗ、ｇ、ｈ、ρａは、それぞれ、水の密度、水位測定位置（発信器１１０の設置位置）における重力加速度、水位（水面からダイヤフラム１１１までの距離）、空気密度を示す。
式（３）より、式（４）を得られる。 However, (rho) w , g, h, and (rho) a show the density of water, the acceleration of gravity in the water level measurement position (installation position of the transmitter 110), the water level (distance from the water surface to the diaphragm 111), and the air density, respectively.
Equation (4) can be obtained from equation (3).

Figure 2015001437
Figure 2015001437

水位算出部１２３は、標準重力加速度記憶部１２１が記憶している重力加速度の標準値ｇ０を用いて、式（４）に基づいて水位を算出する。発信器１１０が算出する水位をｈ０とすると、式（５）のようになる。 The water level calculation unit 123 calculates the water level based on the equation (4) using the standard value g 0 of the gravitational acceleration stored in the standard gravitational acceleration storage unit 121. When the water level calculated by the transmitter 110 is h 0 , the equation (5) is obtained.

Figure 2015001437
Figure 2015001437

なお、必要に応じて水位算出部１２３が、水の密度補正を行うようにしてもよい。例えば、発信器１１０が水温を検出し、水位算出部１２３が水温の検出値に基づいて水の密度を算出してρｗとして用いるようにしてもよい。
また、必要に応じて水位算出部１２３が、標高に基づく気柱補正を行うようにしてもよい。ここでいう気柱補正は、大気圧導入チューブ１４０内における水面からダイヤフラム１１１までの気柱による大気圧（式（２）のＰａ）について、標高の影響を考慮する補正であり、具体的には空気密度に対する標高の影響を考慮する。例えば、水位算出器１２０が、地図データ等から水位測定位置の標高を読み出し、水位算出部１２３が標高に基づいて空気の密度を算出してρａとして用いるようにしてもよい。
送信部１２４は、水位算出部１２３が算出した水位ｈ０を変換器１３０へ信号にて送信する。 Note that the water level calculation unit 123 may perform water density correction as necessary. For example, transmitter 110 detects the water temperature, water level calculation unit 123 may be used as to calculate the density of water [rho w based on the detection value of the water temperature.
Moreover, you may make it the water level calculation part 123 perform the air column correction | amendment based on an altitude as needed. The air column correction here is a correction that takes into account the influence of the altitude on the atmospheric pressure (P a in equation (2)) due to the air column from the water surface to the diaphragm 111 in the atmospheric pressure introduction tube 140. Considers the effect of elevation on air density. For example, the water level calculator 120 may read the elevation of the water level measurement position from map data or the like, and the water level calculation unit 123 may calculate the air density based on the elevation and use it as ρ a .
The transmission unit 124 transmits the water level h 0 calculated by the water level calculation unit 123 to the converter 130 as a signal.

変換器１３０において、標準重力加速度記憶部１３１は、標準重力加速度記憶部１２１が記憶しているのと同じ重力加速度の標準値ｇ０を記憶する。
測定位置重力加速度取得部１３２は、水圧式水位計１が設置または移設された際に、水位測定位置における重力加速度を取得する。測定位置重力加速度取得部１３２は、本発明における重力加速度取得部の一例に該当する。
測定位置重力加速度取得部１３２が重力加速度を取得する方法として様々な方法を用いることができる。例えば、ユーザ（例えば水圧式水位計１の設置作業者）が、変換器１３０の具備する入力デバイス（例えばキーボード）から、水位測定位置における重力加速度を数値で入力し、測定位置重力加速度取得部１３２が当該数値を取得するようにしてもよい。 In the converter 130, the standard gravitational acceleration storage unit 131 stores the same standard value g 0 of gravitational acceleration as that stored in the standard gravitational acceleration storage unit 121.
The measurement position gravitational acceleration acquisition unit 132 acquires the gravitational acceleration at the water level measurement position when the hydraulic water level gauge 1 is installed or moved. The measurement position gravitational acceleration acquisition unit 132 corresponds to an example of a gravitational acceleration acquisition unit in the present invention.
Various methods can be used as a method by which the measurement position gravitational acceleration acquisition unit 132 acquires the gravitational acceleration. For example, a user (for example, an operator who installs the hydraulic water level gauge 1) inputs the gravitational acceleration at the water level measurement position numerically from an input device (for example, a keyboard) provided in the converter 130, and the measurement position gravitational acceleration acquisition unit 132. May acquire the numerical value.

あるいは、測定位置重力加速度取得部１３２が、緯度や経度や標高毎の重力加速度のデータから、水位測定位置の緯度や経度や標高に対応する重力加速度を選択するようにしてもよい。緯度や経度や標高毎の重力加速度のデータは、測定位置重力加速度取得部１３２が予め記憶しておくようにしてもよいし、インターネットにて国土地理院が提供するデータなど、変換器１３０の外部から取得するようにしてもよい。
水位測定位置の緯度や経度や標高は、変換器１３０の具備する入力デバイスからユーザが入力するようにしてもよい。あるいは、ＧＰＳ（Global Positioning System、全地球測位システム）受信器が水位測定位置付近にて測位した緯度および経度を測定位置重力加速度取得部１３２が用いるようにしてもよい。この場合、測定位置重力加速度取得部１３２は、緯度および経度のみをキーとして重力加速度を検索し、標高については無視する。あるいは変換器１３０が携帯電話網の位置情報提供サービス等にて水位測定位置の位置情報を取得するようにしてもよい。 Alternatively, the measurement position gravitational acceleration acquisition unit 132 may select the gravitational acceleration corresponding to the latitude, longitude, and altitude of the water level measurement position from the data of the gravitational acceleration for each latitude, longitude, and altitude. The gravitational acceleration data for each latitude, longitude, and altitude may be stored in advance by the measurement position gravitational acceleration acquisition unit 132 or may be external to the converter 130 such as data provided by the Geographical Survey Institute on the Internet. You may make it acquire from.
The latitude, longitude, and altitude of the water level measurement position may be input by the user from an input device provided in the converter 130. Alternatively, the measurement position gravitational acceleration acquisition unit 132 may use the latitude and longitude measured by a GPS (Global Positioning System) receiver near the water level measurement position. In this case, the measurement position gravitational acceleration acquisition unit 132 searches for gravitational acceleration using only latitude and longitude as keys, and ignores altitude. Alternatively, the converter 130 may acquire the position information of the water level measurement position through a position information providing service of the mobile phone network.

あるいは、測定位置重力加速度取得部１３２が、都道府県毎など地域毎の重力加速度のデータから、水位測定位置の属する地域の重力加速度を選択するようにしてもよい。例えば、測定位置重力加速度取得部１３２が、各都道府県庁所在地における重力加速度を予め記憶しておき、都道府県名の一覧メニューからのユーザ選択に応じて重力加速度を選択するようにしてもよい。   Alternatively, the measurement position gravitational acceleration acquisition unit 132 may select the gravitational acceleration of the region to which the water level measurement position belongs from the data of the gravitational acceleration of each region such as each prefecture. For example, the measurement position gravitational acceleration acquisition unit 132 may store the gravitational acceleration in each prefecture office location in advance and select the gravitational acceleration according to the user selection from the list menu of prefecture names.

あるいは、測定位置重力加速度取得部１３２が、ヘルマートの公式（Helmert Formula）を用いて水位測定位置の緯度および標高から重力加速度を算出するようにしてもよい。水位測定位置の緯度および標高は、ユーザが入力した値を測定位置重力加速度取得部１３２が取得するようにしてもよいし、ＧＰＳの測位情報や地図情報から測定位置重力加速度取得部１３２が取得するようにしてもよい。
あるいは、水位測定位置付近にて絶対重力計を変換器１３０に接続し、絶対重力計の測定した重力加速度を測定位置重力加速度取得部１３２が取得するようにしてもよい。 Alternatively, the measurement position gravitational acceleration acquisition unit 132 may calculate the gravitational acceleration from the latitude and altitude of the water level measurement position using the Helmart formula. For the latitude and altitude of the water level measurement position, the measurement position gravitational acceleration acquisition unit 132 may acquire values input by the user, or the measurement position gravitational acceleration acquisition unit 132 acquires from GPS positioning information and map information. You may do it.
Alternatively, an absolute gravimeter may be connected to the converter 130 near the water level measurement position, and the measurement position gravitational acceleration acquisition unit 132 may acquire the gravitational acceleration measured by the absolute gravimeter.

あるいは、冗長化などにより同一エリアに複数の水圧式水位計１を設置する場合、変換器１３０が互いに通信を行って、水位測定位置における重力加速度を他の変換器１３０から取得するようにしてもよい。例えば、測定位置重力加速度取得部１３２が無線回路を含んで構成され、他の水圧式水位計１の測定位置重力加速度取得部１３２との通信にて、水位測定位置における重力加速度を取得するようにしてもよい。
これにより、ユーザは、水位測定位置における重力加速度を１つの変換器１３０に対して設定（例えば数値にて入力）すればよい。この点においてユーザの負担を低減させることができる。 Alternatively, when a plurality of hydraulic water level gauges 1 are installed in the same area due to redundancy or the like, the converters 130 communicate with each other to acquire the gravitational acceleration at the water level measurement position from the other converters 130. Good. For example, the measurement position gravitational acceleration acquisition unit 132 is configured to include a wireless circuit, and the gravitational acceleration at the water level measurement position is acquired through communication with the measurement position gravitational acceleration acquisition unit 132 of another hydraulic water level gauge 1. May be.
Thus, the user may set (for example, enter numerical values) the gravitational acceleration at the water level measurement position for one converter 130. In this respect, the burden on the user can be reduced.

測定位置重力加速度記憶部１３３は、測定位置重力加速度取得部１３２が取得した重力加速度を記憶する。測定位置重力加速度記憶部１３３は、本発明における重力加速度記憶部の一例に該当する。
受信部１３４は、送信部１２４が送信した水位ｈ０の信号を受信する。
演算部１３５は、発信器１１０の圧力センサ１１２の検出値と、測定位置重力加速度記憶部１３３が記憶している重力加速度とに基づいて、水位測定位置における重力加速度を反映した水位を算出する。より具体的には、演算部１３５は、水位算出部１２３が算出した水位を測定位置重力加速度記憶部１３３が記憶している重力加速度に基づいて補正して、水位測定位置における重力加速度を反映した水位を算出する。
ここで、演算部１３５が行う水位の算出（補正）について、数式を用いてさらに説明する。上記の式（４）および式（５）より、水位の実際値ｈと水位算出部１２３の演算値ｈ０との差ｈ−ｈ０は、式（６）のようになる。 The measurement position gravitational acceleration storage unit 133 stores the gravitational acceleration acquired by the measurement position gravitational acceleration acquisition unit 132. The measurement position gravitational acceleration storage unit 133 corresponds to an example of a gravitational acceleration storage unit in the present invention.
The receiving unit 134 receives the water level h 0 signal transmitted by the transmitting unit 124.
The calculation unit 135 calculates the water level reflecting the gravitational acceleration at the water level measurement position based on the detection value of the pressure sensor 112 of the transmitter 110 and the gravitational acceleration stored in the measurement position gravitational acceleration storage unit 133. More specifically, the calculation unit 135 corrects the water level calculated by the water level calculation unit 123 based on the gravitational acceleration stored in the measurement position gravitational acceleration storage unit 133 to reflect the gravitational acceleration at the water level measurement position. Calculate the water level.
Here, calculation (correction) of the water level performed by the calculation unit 135 will be further described using mathematical expressions. From the above equations (4) and (5), the difference h−h 0 between the actual value h of the water level and the calculated value h 0 of the water level calculation unit 123 is as shown in equation (6).

Figure 2015001437
Figure 2015001437

式（６）より、水位の実際値ｈは式（７）のように示される。   From equation (6), the actual value h of the water level is given by equation (7).

Figure 2015001437
Figure 2015001437

演算部１３５は、測定位置重力加速度記憶部１３３が記憶している水位測定位置における重力加速度ｇ’を用いて、式（７）に基づいて水位の補正を行う。演算部１３５が算出する水位をｈ’とすると、式（８）のようになる。   The computing unit 135 corrects the water level based on Expression (7) using the gravitational acceleration g ′ at the water level measurement position stored in the measurement position gravitational acceleration storage unit 133. When the water level calculated by the calculation unit 135 is h ′, the equation (8) is obtained.

Figure 2015001437
Figure 2015001437

水位出力部１３６は、演算部１３５が算出した水位を出力する。例えば、水位出力部１３６は、液晶ディスプレイ等の表示画面を有し、演算部１３５が算出した水位など各種情報を表示する。あるいは、水位出力部１３６が、演算部１３５が算出した水位を他の装置へ信号にて出力（送信）するなど、演算部１３５が算出した水位を表示以外の方法で出力するようにしてもよい。
信号線Ｗ１４０は、発信部１１３と受信部１２２とを接続し、信号を伝達する。信号線Ｗ１４０は、例えば、大気圧導入チューブ１４０と纏めて１つのケーブルに内蔵されて設置される。 The water level output unit 136 outputs the water level calculated by the calculation unit 135. For example, the water level output unit 136 has a display screen such as a liquid crystal display, and displays various information such as the water level calculated by the calculation unit 135. Alternatively, the water level output unit 136 may output (transmit) the water level calculated by the calculation unit 135 to another device as a signal, and output the water level calculated by the calculation unit 135 by a method other than display. .
The signal line W140 connects the transmission unit 113 and the reception unit 122 and transmits a signal. For example, the signal line W140 is installed together with the atmospheric pressure introduction tube 140 in a single cable.

図４は、水位測定位置における重力加速度を用いた場合の水位測定誤差の例を示す説明図である。同図に示すグラフの横軸は水深（水位）を示し、縦軸は低減される誤差を示す。
また、線Ｌ１１は、上述した重力加速度の補正の効果の例を示す。すなわち、標準の重力加速度を用いた場合に対する、水位測定位置における重力加速度を用いた場合の、水位測定誤差の低減効果の例を示す。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a water level measurement error when the gravitational acceleration at the water level measurement position is used. The horizontal axis of the graph shown in the figure represents the water depth (water level), and the vertical axis represents the error to be reduced.
A line L11 indicates an example of the effect of correcting the gravitational acceleration described above. That is, an example of the effect of reducing the water level measurement error when the gravitational acceleration at the water level measurement position is used with respect to the case where the standard gravitational acceleration is used is shown.

線Ｌ１２は、気柱補正の効果の例を示す。上述したように、水位算出部１２３が、式（５）における空気密度ρａとして、標高に基づいて算出された密度を用いることで、当該効果を得られる。
線Ｌ１３は、水温に基づく水の密度の補正の効果の例を示す。上述したように、水位算出部１２３が、式（５）における水の密度ρｗとして、水温に基づいて算出された密度を用いることで、当該効果を得られる。
線Ｌ１４は、線Ｌ１１〜Ｌ１３に示す補正効果の合計を示す。 Line L12 shows an example of the effect of air column correction. As described above, the water level calculation unit 123 can obtain the effect by using the density calculated based on the altitude as the air density ρ a in the equation (5).
Line L13 shows an example of the effect of correcting the density of water based on the water temperature. As described above, the water level calculation unit 123, as the density [rho w of water in the formula (5), by using the density calculated based on the coolant temperature, resulting the effect.
A line L14 indicates the total correction effect indicated by the lines L11 to L13.

線Ｌ１１に示すように、水位測定位置における重力加速度を用いることで、水圧式水位計１が測定する水位の誤差を低減させることができる。さらに、水位測定位置における重力加速度の使用と、気柱補正や水温に基づく水の密度の補正とを併せて実施することが可能であり、これにより、水圧式水位計１が測定する水位の誤差をさらに低減させることができる。   As shown by the line L11, by using the gravitational acceleration at the water level measurement position, the error in the water level measured by the hydraulic water level gauge 1 can be reduced. Furthermore, it is possible to carry out both the use of gravity acceleration at the water level measurement position and the correction of the water column based on the air column correction and the water temperature, thereby the error of the water level measured by the hydraulic water level gauge 1. Can be further reduced.

以上のように、測定位置重力加速度取得部１３２が水位測定位置における重力加速度を取得し、測定位置重力加速度記憶部１３３は当該重力加速度を記憶する。そして、演算部１３５は、測定位置重力加速度記憶部１３３が記憶している重力加速度に基づいて、水位測定位置における重力加速度を反映した水位を算出する。
これにより、重力加速度の誤差による水位の誤差を低減させることがで、水位の測定精度を向上させることができる。 As described above, the measurement position gravity acceleration acquisition unit 132 acquires the gravity acceleration at the water level measurement position, and the measurement position gravity acceleration storage unit 133 stores the gravity acceleration. And the calculating part 135 calculates the water level reflecting the gravity acceleration in a water level measurement position based on the gravity acceleration which the measurement position gravity acceleration memory | storage part 133 has memorize | stored.
Thereby, the measurement accuracy of the water level can be improved by reducing the error of the water level due to the error of the gravitational acceleration.

また、水位算出部１２３は、圧力センサ１１２の検出値と所定の重力加速度標準値（上記の例ではｇ０）とに基づいて水位を算出する。そして、演算部１３５は、水位算出部１２３が算出した水位を測定位置重力加速度記憶部１３３が記憶している重力加速度に基づいて補正して、水位測定位置における重力加速度を反映した水位を算出する。
これにより、既存の水圧式水位計を発信器１１０および水位算出器１２０として用いることができ、水圧式水位計１の設計コストや製造コストを低減させることができる。
さらには、既設の水圧式水位計の地上部分（水位算出器１２０）に変換器１３０を接続することで、水圧式水位計１を構成することができる。従って、既存の水圧式水位計の撤去や、発信器１１０等の新設を行う必要がない点で、容易に水圧式水位計１を構成することができる。 Further, the water level calculation unit 123 calculates the water level based on the detection value of the pressure sensor 112 and a predetermined gravitational acceleration standard value (g 0 in the above example). Then, the calculation unit 135 corrects the water level calculated by the water level calculation unit 123 based on the gravitational acceleration stored in the measurement position gravitational acceleration storage unit 133, and calculates the water level reflecting the gravitational acceleration at the water level measurement position. .
Thereby, the existing water pressure type water level meter can be used as the transmitter 110 and the water level calculator 120, and the design cost and manufacturing cost of the water pressure type water level meter 1 can be reduced.
Furthermore, the hydraulic water level meter 1 can be configured by connecting the converter 130 to the ground portion (water level calculator 120) of the existing hydraulic water level meter. Therefore, the hydraulic water level gauge 1 can be easily configured in that it is not necessary to remove the existing hydraulic water level gauge or newly install the transmitter 110 and the like.

また、測定位置重力加速度取得部１３２は、他の水圧式水位計１との通信にて水位測定位置における重力加速度を取得する。
これにより、同一エリアに複数の水圧式水位計１を設置する場合、ユーザは、水位測定位置における重力加速度を１つの変換器１３０に対して設定すればよい。この点においてユーザの負担を低減させることができる。 Further, the measurement position gravitational acceleration acquisition unit 132 acquires the gravitational acceleration at the water level measurement position through communication with another hydraulic pressure gauge 1.
Thereby, when installing the several hydraulic type water level gauge 1 in the same area, the user should just set the gravity acceleration in a water level measurement position with respect to one converter 130. FIG. In this respect, the burden on the user can be reduced.

なお、本発明に係る水圧式水位計を新規に製造し設置する場合は、図１および図３に示す構成よりも簡易な構成とすることができる。この点について、図５および図６を参照して説明する。   In addition, when manufacturing and installing the hydraulic-type water level meter which concerns on this invention newly, it can be set as a structure simpler than the structure shown to FIG. 1 and FIG. This point will be described with reference to FIGS.

図５は、水圧式水位計１の一変形例である水圧式水位計２の配置例を示す説明図である。同図において、水圧式水位計２は、発信器１１０と、変換器２３０と、大気圧導入チューブ１４０とを具備する。
水圧式水位計１では、水位算出器１２０が重力加速度の標準値を用いて水位を算出し、変換器１３０が水位測定位置における重力加速度を用いて水位を補正したのに対し、水圧式水位計２では、変換器２３０が、水位測定位置における重力加速度を用いて水位を直接算出する。 FIG. 5 is an explanatory view showing an arrangement example of a hydraulic water level gauge 2 which is a modification of the hydraulic water level gauge 1. In the figure, the hydraulic water level gauge 2 includes a transmitter 110, a converter 230, and an atmospheric pressure introduction tube 140.
In the water pressure level gauge 1, the water level calculator 120 calculates the water level using the standard value of the gravitational acceleration, and the converter 130 corrects the water level using the gravitational acceleration at the water level measurement position, whereas the water pressure level gauge In 2, the converter 230 directly calculates the water level using the gravitational acceleration at the water level measurement position.

図６は、水圧式水位計２の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、水圧式水位計２は、発信器１１０と、変換器２３０と、信号線Ｗ１４０とを具備する。発信器１１０は、ダイヤフラム１１１と、圧力センサ１１２と、発信部１１３とを具備する。変換器２３０は、測定位置重力加速度取得部１３２と、測定位置重力加速度記憶部１３３と、受信部１３４と、演算部２３５と、水位出力部１３６とを具備する。同図において、図３の各部と同一の部分には、同一の符号（１１０〜１１３、１３２〜１３４、１３６、Ｗ１４０）を付して説明を省略する。   FIG. 6 is a schematic block diagram showing a functional configuration of the hydraulic water level gauge 2. In the figure, the hydraulic water level gauge 2 includes a transmitter 110, a converter 230, and a signal line W140. The transmitter 110 includes a diaphragm 111, a pressure sensor 112, and a transmitter 113. The converter 230 includes a measurement position gravitational acceleration acquisition unit 132, a measurement position gravitational acceleration storage unit 133, a reception unit 134, a calculation unit 235, and a water level output unit 136. In this figure, the same reference numerals (110 to 113, 132 to 134, 136, W140) are assigned to the same parts as those in FIG.

演算部２３５は、圧力センサ１１２の検出値と測定位置重力加速度記憶部１３３が記憶している重力加速度とに基づいて、水位測定位置における重力加速度を反映した水位を算出する。具体的には、演算部２３５は、重力加速度ｇとして水位測定位置における重力加速度を用いて、上記の式（４）に基づいて水位を算出する。   The calculation unit 235 calculates the water level reflecting the gravitational acceleration at the water level measurement position based on the detection value of the pressure sensor 112 and the gravitational acceleration stored in the measurement position gravitational acceleration storage unit 133. Specifically, the computing unit 235 calculates the water level based on the above equation (4) using the gravitational acceleration at the water level measurement position as the gravitational acceleration g.

以上のように、測定位置重力加速度取得部１３２が水位測定位置における重力加速度を取得し、測定位置重力加速度記憶部１３３は当該重力加速度を記憶する。そして、演算部２３５は、測定位置重力加速度記憶部１３３が記憶している重力加速度に基づいて、水位測定位置における重力加速度を反映した水位を算出する。
これにより、重力加速度の標準値を用いる場合との比較において重力加速度の誤差による水位の誤差を低減させることがで、水位の測定精度を向上させることができる。 As described above, the measurement position gravity acceleration acquisition unit 132 acquires the gravity acceleration at the water level measurement position, and the measurement position gravity acceleration storage unit 133 stores the gravity acceleration. And the calculating part 235 calculates the water level reflecting the gravity acceleration in a water level measurement position based on the gravity acceleration which the measurement position gravity acceleration memory | storage part 133 has memorize | stored.
Thereby, the measurement accuracy of the water level can be improved by reducing the error of the water level due to the error of the gravity acceleration in comparison with the case of using the standard value of the gravitational acceleration.

また、演算部２３５が、水位測定位置における重力加速度を用いて、圧力センサ１１２の検出値から直接水位を算出するので、水圧式水位計２は、重力加速度の標準値を用いて水位を算出する必要がなく、また、補正用に重力加速度の標準値記憶する必要もない。この点において、水圧式水位計２は水圧式水位計１の場合よりも簡易な構成とすることができる。   Moreover, since the calculating part 235 calculates a water level directly from the detected value of the pressure sensor 112 using the gravitational acceleration in a water level measurement position, the hydraulic-type water level meter 2 calculates a water level using the standard value of gravity acceleration. There is no need to store the standard value of gravity acceleration for correction. In this respect, the hydraulic water level gauge 2 can have a simpler configuration than that of the hydraulic water level gauge 1.

なお、水圧式水位計１や水圧式水位計２の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、コンパクトディスク等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。 A program for realizing all or part of the functions of the hydraulic water level gauge 1 and the hydraulic water level gauge 2 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is stored in the computer system. The processing of each unit may be performed by reading and executing. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, and a compact disk, and a storage device such as a hard disk built in the computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.

１、２ 水圧式水位計
１１０ 発信器
１１１ ダイヤフラム
１１２ 圧力センサ
１１３ 発信部
１２０ 水位算出器
１２１ 標準重力加速度記憶部
１２２、１３４ 受信部
１２３ 水位算出部
１２４ 送信部
１３０、２３０ 変換器
１３１ 標準重力加速度記憶部
１３２ 測定位置重力加速度取得部
１３３ 測定位置重力加速度記憶部
１３５、２３５ 変換部
１３６ 水位出力部
１４０ 大気圧導入チューブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Water pressure type water level meter 110 Transmitter 111 Diaphragm 112 Pressure sensor 113 Transmitter part 120 Water level calculator 121 Standard gravity acceleration memory | storage part 122,134 Receiver part 123 Water level calculation part 124 Transmitter part 130,230 Converter 131 Standard gravity acceleration memory | storage Unit 132 Measurement position gravitational acceleration acquisition unit 133 Measurement position gravitational acceleration storage unit 135, 235 Conversion unit 136 Water level output unit 140 Atmospheric pressure introduction tube

Claims (3)

水位測定位置における水圧と大気圧との差圧を検出する圧力センサと、
前記水位測定位置における重力加速度を取得する重力加速度取得部と、
前記重力加速度取得部が取得した重力加速度を記憶する重力加速度記憶部と、
前記圧力センサの検出値と前記重力加速度記憶部が記憶している重力加速度とに基づいて、前記水位測定位置における重力加速度を反映した水位を算出する演算部と、
前記演算部が算出した水位を出力する水位出力部と、
を具備することを特徴とする水圧式水位計。 A pressure sensor for detecting a differential pressure between the water pressure and the atmospheric pressure at the water level measurement position;
A gravitational acceleration acquisition unit for acquiring gravitational acceleration at the water level measurement position;
A gravitational acceleration storage unit for storing the gravitational acceleration acquired by the gravitational acceleration acquisition unit;
An arithmetic unit that calculates a water level reflecting the gravitational acceleration at the water level measurement position based on the detected value of the pressure sensor and the gravitational acceleration stored in the gravitational acceleration storage unit;
A water level output unit for outputting the water level calculated by the calculation unit;
A hydraulic water level gauge characterized by comprising: 前記圧力センサの検出値と所定の重力加速度標準値とに基づいて水位を算出する水位算出部を具備し、
前記演算部は、前記水位算出部が算出した水位を前記重力加速度記憶部が記憶している重力加速度に基づいて補正して、前記水位測定位置における重力加速度を反映した水位を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の水圧式水位計。 A water level calculation unit for calculating a water level based on a detection value of the pressure sensor and a predetermined standard value of gravitational acceleration;
The calculation unit corrects the water level calculated by the water level calculation unit based on the gravitational acceleration stored in the gravitational acceleration storage unit, and calculates the water level reflecting the gravitational acceleration at the water level measurement position.
The hydraulic water level gauge according to claim 1, wherein 前記重力加速度取得部は、他の水圧式水位計との通信にて前記水位測定位置における重力加速度を取得する、ことを特徴等する請求項１または請求項２に記載の水圧式水位計。
3. The hydraulic water level meter according to claim 1, wherein the gravitational acceleration acquisition unit acquires the gravitational acceleration at the water level measurement position through communication with another hydraulic water level meter.
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