JP6483515B2 - 投込式水位計の補助システム、その補助方法、その補助プログラムおよび補助機能付き投込式水位計 - Google Patents
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Description
従来から知られる水位計として、開口端が水底に配置されたバブラチューブで水底に気泡を送り込むのに必要な圧力を計測することで水位を判定する気泡式水位計がある。
このような設置工事を不要とする水位計に、投込式水位計がある。投込式水位計は、気泡式水位計に比べ、装置が小さく操作も容易である。この投込式水位計は、一般産業において、河川の監視システムや上下水道などの水位測定システムに広く用いられている。
また、投込式水位計について、設定および維持管理がより簡易で安定した水位の測定が可能なものも提案されている。
例えば、水圧に基づいて水位を導く場合には、貯蔵されている貯留液体の比重が比重1より高い場合には、水位は実際よりも深いものと表示される。
また、水位計内部の機械的なずれによって水位の指示値が正確でないものとなることもある。
よって、投込式水位計が判定する水位の指示値の正確性を向上させるためには、ずれの要因ごとに補正をする必要がある。
貯留液体の性質に関するこれらの情報は、例えば貯留液体の水位の補正の精度の向上のために用いることができる。
また、これらの情報は、この貯留液体のその後の処理または管理をする際にも必要となることがある。
〔投込式水位計20〕
まず、投込式水位計の補助システム10(以下、単に「補助システム10」という)が適用される投込式水位計20について図1および図2を用いて説明する。
図1は、第1実施形態にかかる補助システム10が対象とする投込式水位計20の概略構成図である。
変換部32は、例えば中央制御室41の内部の表示部26に接続されている。
変換部32は、検出部24から受信した貯留液体の水位に関する電流信号をI/V変換をして、表示部26へ送信する。
検出部24は、図2に示されるように、一方の底面に入水孔33が設けられた筐体21によって、円筒状の外形を有している。
筐体21の内部には、入水孔33が設けられた底面の付近に圧力センサ22が筐体21を封止するように設置されている。
この圧力センサ22によって筐体21の内部は周囲の貯留液体から隔離されて、圧力センサ22からさらに内部には貯留液体は侵入しない。
圧力センサ22が有する水圧側ダイヤフラム25aが受ける水圧Pwと、基準圧側ダイヤフラム25bが中空ケーブル23を介して受ける大気圧Patmとの差圧ΔPは、電圧に変換されて差分部35に読み取られる。
変換部32は、検出部24から信号線38を介して受信したこの電流信号をI/V変換をして、表示部26へ送信する(図1)。表示部26は、この信号を取得した水位として表示する。
〔補助システム10〕
図3は、第1実施形態にかかる補助システム10の概略構成図である。
第1実施形態にかかる補助システム10は、図3に示されるように、水圧測定器50、比重導出部42、記憶部43(図3中、「比重範囲記憶部43」)、特定部44(図3中、「物質特定部44」)、保持部46(図3中、「相関データ保持部46」と表示)および判定部47(図3中、「温度判定部47」)を備える。
バブラチューブ51n(511,512)は、検出器を構成する伝線29および検出部24の外表に開口端27が異なる水深となるように治具19で固定される。
大気中に開口するバブラチューブ51n(511,512)の他方の自由端は、地上において、それぞれ対応する計測部53n(531,532)に接続される。
これらの計測部53nは、いずれも比重導出部42に接続される。
計測された水圧Pn(P1,P2)は、その大きさが電気信号に変換され、比重導出部42へ送信される。
σ=(|P1−P2|/g)/L (1)
ただし、gは重力加速度を表わす。
なお、バブラチューブ51を3以上用いて複数の比重σを式(1)によって導出して、これら複数の比重σの平均をとることで、比重の精度を高めてもよい。
例えば、貯留液体が海水、水および油脂のいずれかとして想定される場合で説明する。
海水、水および油脂の比重αの変化範囲は、通常、次式(2)のようになる。
海水 1.01≦α
水 1.01>α>0.8 (2)
油脂 0.8≧α
記憶部43は、この式(2)のように、想定されうる液体の種類とその比重αの変化範囲とを関連付けて記憶する。
例えば、取得した比重σに基づく比重が1.02の場合、式(2)から貯留液体は海水であることがわかる。
なお、貯留液体の種類が既知の場合または貯留液体の種類を特定する必要がない場合は、記憶部43および特定部44を省略してもよい。
例えば、図4は、水の温度の変化に対する比重αの変化を示す図である。
保持部46は、図4に示されるような、例えば化学便覧またはJISなどで規定されたそれぞれの液体の正確な相関データを保持する。
図4からわかるように、比重αが確定すると、液体の温度はほぼ一意的に確定する。
このように特定された貯留液体の種類および判定された温度に関する情報は、表示部26に送信される。
次に、第1実施形態にかかる補助方法を図5のフローチャートを用いて説明する(適宜図3を参照)。
計測部53n(531,532)は、それぞれに接続されたバブラチューブ51n(511,512)に、その開口端27からバブルが漏出するまで加圧をする。
この加圧によって、計測部53nは、逆にバブラチューブ51(511,512)から背圧を受ける。
計測部53nに接続されるそれぞれのバブラチューブ51nにかかる背圧が、開口端27の水深における水圧Pn(P1,P2)として測定される。
そして、特定部44が、記憶部43に記憶された変化範囲の区分のうち、導出された比重σが含まれるものを特定することで、貯留液体の種類を特定する(S13)。
次に、判定部47が、特定部44で特定された液体の種類の相関データを参照して、比重導出部42で導出された比重およびこの相関データに基づいて貯留液体の温度を判定する(S14)。
このように取得された貯留液体の種類および温度の情報は、表示部26で表示されて動作を終了する(END)。
図6は、第2実施形態にかかる補助システム10の構成概略図である。
補正部48は、比重導出部42および表示部26に接続され、比重導出部42で導出した比重に基づいて投込式水位計20の水位の指示値を補正する。
表示部26は、変換部32から送信される差圧ΔPに基づく電気信号を貯留液体(比重1の貯留液体の場合)の水位(図7では、36.4m)として表示する。
例えば、貯蔵されている貯留液体の種類によって貯留液体の比重が高くなると、水圧Pwが高くなるため、水位は実際よりも深いものと表示される。
そこで、第2実施形態においては、比重導出部42で導出した密度σを用いて、この表示部26の水位の指示値の補正をする。
補正部48は、この比重σを用いて式(3)に従って水位の指示値を補正する。
Lk=(|Pw−Patm|/g)/σ (3)
ただし、Lkは、圧力センサ22(図2)の真の水深である。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。
なお、取得された貯留液体の種類および温度を用いて、この補正の精度をさらに向上させることもできる。
これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
Claims (9)
- 貯留液体中に投げ込まれる検出器の外表面に異なる水深で固定される2以上の水圧測定器と、
前記水圧測定器のうちの少なくとも2つで測定された測定水圧の相互の差異および前記水圧測定器の前記水深の差異に基づいて前記貯留液体の比重を導出する比重導出部と、
前記貯留液体の温度と比重との相関データを保持する保持部と、
前記比重導出部で導出された前記比重および前記相関データに基づいて前記貯留液体の温度を判定する判定部と、を備えることを特徴とする投込式水位計の補助システム。 - 前記貯留液体として想定される複数の液体の比重の変化範囲を記憶している記憶部と、
導出された前記比重および前記変化範囲に基づいて前記貯留液体の種類を特定する特定部と、を備え、
前記保持部は、前記複数の液体の前記相関データを保持し、
前記判定部は、前記特定部で特定された前記種類の前記相関データに基づいて前記温度を判定する請求項1に記載の投込式水位計の補助システム。 - 前記検出器は、
一部が前記貯留液体に開放された筐体の端部を封止して水圧を受ける圧力センサと、
前記筐体の内部に接続されて前記圧力センサに前記貯留液体の外部から圧力を送る中空ケーブルと、を備える請求項1または請求項2に記載の投込式水位計の補助システム。 - 前記水圧測定器は、
前記検出器の前記外表面に開口端が固定されたバブラチューブと、
前記バブラチューブに加圧をして背圧を計測する計測部と、を備え、
前記測定水圧は前記背圧である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の投込式水位計の補助システム。 - 導出される前記比重は、前記貯留液体の2以上の前記水深における比重である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の投込式水位計の補助システム。
- 導出した前記比重に基づいて前記投込式水位計の水位の指示値を補正する補正部を備える請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の投込式水位計の補助システム。
- 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の補助システムを備える補助機能付き投込式水位計。
- 貯留液体中に投げ込まれる検出器の外表面に異なる水深で固定される2以上の水圧測定器で水圧を測定するステップと、
測定された前記水圧の相互の差異および前記水圧測定器の前記水深の差異に基づいて前記貯留液体の比重を導出するステップと、
導出された前記比重および前記貯留液体の温度と比重と相関データに基づいて前記貯留液体の温度を判定するステップと、を含むことを特徴とする投込式水位計の補助方法。 - コンピュータに、貯留液体中に投げ込まれる検出器の外表面に異なる水深で固定される2以上の水圧測定器で水圧を測定するステップ、
測定された前記水圧の相互の差異および前記水圧測定器の前記水深の差異に基づいて前記貯留液体の比重を導出するステップ、
導出された前記比重および前記貯留液体の温度と比重と相関データに基づいて前記貯留液体の温度を判定するステップ、を実行させることを特徴とする投込式水位計の補助プログラム。
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