JP2002267591A - 水中の浮遊物質撮影機および放水制御システム - Google Patents
水中の浮遊物質撮影機および放水制御システムInfo
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Abstract
に撮影できる浮遊物質撮影機を提供する。 【解決手段】 沈澱池に貯留される水中の浮遊物質量を
測定し、沈澱池からの放水を制御するシステムであっ
て、このシステムは、試料水を収容するための試料槽
と、試料槽上方に設けた光源から試料槽に対して略垂直
に照射した光を、検体水面と略水平となる方向に変更さ
せ、検体である水の横面から水平方向に照らすための光
照射手段と、該光照射手段により略水平方向から照らさ
れた水中に含まれる浮遊物質のデジタル映像を、水面上
方から撮影する撮像手段とを備えた浮遊物質撮影機と、
該浮遊物質撮影機で撮影した水中の浮遊物質のデジタル
映像から浮遊物質濃度を算出し、さらに雨量計および水
位計から送られる情報を総合して、沈澱池の放水バルブ
に信号を送るコンピュータとを備えている。
Description
デジタル撮影する浮遊物質撮影機、および沈澱池に貯留
される水中の浮遊物質量を測定して沈澱池からの放水を
制御する放水制御システムに関する。
遊物質は粘土分を主体としていて、その他若干の有機物
を含むものにより構成されることが多いが、汚濁の進ん
だ河川水では有機物の比率が高まる。浮遊物質の量は水
の濁り、透明度の外観に大きな影響を与えるが、その
他、COD(化学的酸素要求量)の増大を招き、また重
金属等有害物を多く含むことが浮遊物質の量を増やす原
因となっていることもある。
には、魚類のえらを塞ぎ呼吸を妨げて窒息させたり、太
陽光線の透過を妨げるために藻類の炭酸同化作用を阻害
したり、沈降時に微生物を共沈させ生物相の均衡を失わ
せて餌生物の減少を引き起こす等がある。また、沈澱の
堆積により底棲生物を埋没して瀕死の状態に追い込み、
または枯死に至らしめ、沈降した醗酵性有機物による二
次的汚染等の被害をもたらすこともある。
海に流入することにより海洋汚染を引き起こす恐れがあ
る。その例として、沖縄県においては沖縄本島北部地区
を中心とする土壌の特質から発生する赤土の流出による
海洋汚染の問題がある。
ばれる粘性土質の赤土が広範囲にわたって堆積してお
り、その赤土が社会基盤整備事業、農業活動、あるいは
米軍基地における演習行為等に起因して流出し、河川を
汚濁させるものと考えられている。
策を推進するため、平成7年10月「沖縄県赤土等流出
防止条例」を施行し、濁水の河川への放流基準をSS濃
度で200mg/リットルと規定し、将来的には100
mg/リットルとすることにした。ここでSS(Suspen
ded Solid)とは、水中に懸濁している不溶解性物質を
意味し、JISでは懸濁物質、環境基準では浮遊物質と
表現されているが、ここでは統一して浮遊物質といい、
浮遊物質濃度をSS濃度ということにする。
施設周辺整備協会沖縄支所は、国からの委託によって上
記各砂防ダム(沈澱池)の維持管理業務を行っており、
降雨終了後の貯留水の状態を分析し、SS濃度が200
mg/リットル以下、さらにはより透明な水とするため
に100mg/リットル以下となったことを確認してか
ら放水してきた。しかし、このSS濃度の確認作業に
は、標準法としてグラスファイバー・フィルタ・ペーパ
ー(GFP)によるろ過法を採用しているため、5〜1
0数日程度の長期間を要するという問題がある。
デジタル映像を迅速に撮影できる浮遊物質撮影機、およ
び、この浮遊物質撮影機から得られた情報を元にSS
(浮遊物質)濃度を算出し、沈澱池の放水を効率的に制
御することのできる濁水排出制御システムを提供するこ
とにある。
は、水中に浮遊する物質のデジタル映像を撮影するため
の機器であって、外部からの光を遮断した密閉型ボック
ス形状を有し、検体である水を収容するための試料槽
と、試料槽上方に設けた光源から試料槽に対して略垂直
に照射した光を、検体水面と略水平となる方向に変更さ
せ、検体である水の横面から水平方向に照らすための光
照射手段と、該光照射手段により略水平方向から照らさ
れた水中に含まれる浮遊物質のデジタル映像を、水面上
方から撮影する撮像手段と、を備えている。
水面上方にフラッシュ光源を設け、このフラッシュ光源
から水面に照射した光を、検体水面と略水平となる方向
に変更させ、検体である水の横面から水平方向に照らす
ためのフラッシュ光照射手段を備えていてもよい。
池に貯留される水中の浮遊物質量を測定し、沈澱池から
の放水を制御するシステムであって、上記浮遊物質撮影
機と、この浮遊物質撮影機で撮影した水中の浮遊物質の
デジタル映像から浮遊物質濃度を算出し、さらに雨量計
および水位計から送られる情報を総合して、沈澱池の放
水バルブに信号を送るコンピュータと、を備えている。
構成を有するため、従来技術のように試料となる水を採
取してそれをフィルタでろ過し、さらにろ過物の重量を
測定してSS濃度を計算するというような手間はない。
を試料槽に入れ、この試料槽の上に、それぞれ光源およ
び撮像手段の例であるデジタルカメラを備えた2つのア
タッチメントを取り付け、全体として、外部からの光を
遮断した密閉型ボックス形状の浮遊物質撮影機としてい
る。
型としても良く、さらに、フラッシュ光源用アタッチメ
ントを付加することも、さらにこのフラッシュ光源用ア
タッチメントを一体化することもできる。
は、光源からの光を検体水面と略垂直に照射し、この光
を光反射手段によって水面と略平行な光へ変換し、この
平行な光によって検体水の横面から水中の浮遊物質を照
射する。そして光照射された浮遊物質は、水面上方に配
置したデジタルカメラによって撮影される。水中の浮遊
物質は水面と略平行な光によって横から照射され、一方
外部の光は遮断されているため、水面上からのデジタル
カメラ撮像であっても、水面で光が反射することなく良
好な映像を撮ることができる。
ば、このフラッシュ光も水面と略平行な光に変換して検
体水の横から照射するため、一層鮮明な浮遊物質のデジ
タル映像を得ることができる。
質撮影機からのデジタル映像をコンピュータに取り込
み、このデジタル映像から輝度値を検出する。この輝度
値は、SS濃度と相関性があるため、数種の濁水の輝度
値と、既述のろ過法によるSS濃度とから相関係数を求
めておくことにより、輝度値からSS濃度を簡単に算出
できる。
量が極端に多い場合は、沈澱池が溢れて災害を生じる恐
れがあるため、緊急時放水にも対応できるよう、コンピ
ュータには雨量計および水位計のデータもインプット
し、これらを総合的に判断して放水バルブの開閉指示を
発する。
説明する。図1は、本発明の浮遊物質撮影機の一例を示
す正面断面図、図2は同浮遊物質撮影機の側断面図であ
る。浮遊物質撮影機1は、測定対象の水を収容する試料
槽の例である試料ボックス2と、光照射手段の例である
光源ボックス3と、撮像手段の一例であるレンズボック
ス4とを備えている。さらに、本例ではデジタル映像を
より鮮明に記録するためのフラッシュ光照射手段の例で
あるフラッシュボックス5も附設されている。そしてレ
ンズボックス4と、その左右にあるフラッシュボックス
5およびレンズボックス4とが、本例では構造上一体化
されている。
場合はレンズボックス4等から離間させることが可能で
あり、試料水採取後は本図の通りにセッティングし、パ
ッキング7によって外部光を遮断することができる。試
料水6としては、浮遊物質を含有する河川水等の水を対
象とする。
は粗大な木片や木の葉、水中植物、油脂の固まりなどの
混入物がある。これらの粗大物は偶発的な混入物、異物
であるから、これらを浮遊物質に含めるとSS濃度の内
容が不明確となり、また再現性も得られなくなることか
ら、一般にこれら粗大物は浮遊物質と別けて扱うことに
している。すなわち通常、100mmのふるい目を通過
しないものは偶発的混入物(異物)として除外し、10
0mm目を通過して2mm目に止まる物質を固形物と
し、それ以下を浮遊物質として規定している。
てあり、ここに例えば1KWの水銀ランプ(図示せず)
をセッティングする。光源窓8から入射された光は、外
部光の遮断された光源ボックス3内を通過し、バウンド
・ミラー9によって試料水6の水面と略平行な光に変換
される。そして入光口10からレンズボックス4の下周
辺の試料水6を照射する。なお、入光口10から光源ボ
ックス3内へ試料水6が浸入するのを防ぐため、入光口
10には透明板(プレパラート)11が貼り付けてあ
り、また、この透明板11から光がレンズボックス4内
へ漏れることを防止するため、透明板11とレンズボッ
クス4との間には遮光フィルム12が挿入されている。
が設けてあり、ここに図示しないデジタルカメラのレン
ズ部が取り付けられる。またレンズボックス4の下部に
は透明なプレパラート製の撮影窓14が開けられてい
て、入射口10からの略水平な光によって照らされた浮
遊物質を上部からデジタルカメラで撮影することが可能
となっている。
ラッシュ口15が設けられていて図示しないフラッシュ
機器をセッティングすることができる。フラッシュ口1
5から入射された光は、外部光の遮断されたフラッシュ
ボックス5内を通過し、バウンド・ミラー9´によって
試料水6の水面と略平行な光に変換される。そしてこの
光は入光口10´からレンズボックス4の下周辺の試料
水6を照射する。ここでも、入光口10´からフラッシ
ュボックス5内へ試料水6が浸入するのを防ぐため、入
光口10´には透明板11´が貼り付けてあり、また、
この透明板11´からの光がレンズボックス4内へ漏れ
ることを防止するため、透明板11´とレンズボックス
4との間には遮光フィルム12´が挿入されている。
質のデジタル映像情報を得るには、試料ボックス2中へ
試料水6を収容し、光源ボックス3、レンズボックス4
およびフラッシュボックス5を一体化させたアタッチメ
ントをセットし、外部光が入らないようにパッキング7
で密閉する。次に、光源ボックス3の上部にある光源窓
8から光を入射し、入射口11から試料水6中の浮遊物
質に光を当てる。そして、光の当たっている浮遊物質
を、レンズ窓13にレンズをセットしたデジタルカメラ
により、撮影窓14を通して撮影し、この情報を図示し
ないコンピュータへ送信する。
て光源ボックス8からの光では光度が不足する場合に
は、フラッシュボックス5からも光を照射し、浮遊物質
の左右から光を当てることにより、一層鮮明なデジタル
画像情報を得ることが可能となる。
水6を採取する方式としたが、資料ボックス2に光遮断
手段を設けた試料水導入口および排出口を形成し、これ
を沈澱池内あるいは沈澱池に特別に設けた測定用流路に
沈め、沈澱池中の水のSS濃度を直接測定することも可
能である。
り、この実施例にあっては前記光源ボックス3を省略
し、フラッシュボックス5から光を照射するようにして
いる。
を示す概念図である。放水制御システム20において
は、浮遊物質撮影機1から送られたデジタル情報を、例
えばパソコン21に入力してこのデジタル映像の輝度値
を測定し、後述する方法で求めた輝度値とSS濃度との
相関係数から、試料水6中のSS濃度を計算する。そし
て、例えばSS濃度が200mg/リットル以下であれ
ば、沈澱池の排水管に設置された電動式の放水バルブ2
2へ開放信号を出し、200mg/リットルを超えれば
放水バルブ22へ遮断信号を送る。
の信号および沈澱池の水位計24からの信号を入力す
る。こうすることにより、SS濃度情報、降雨情報およ
び水位情報の3種類の情報を総合的に分析して、最終的
に放水バルブへの開閉信号を発することができる。
超えたときであってSS濃度が上昇し、水位には問題が
無い場合には放水バルブ22を遮断したり、また、たと
えば降雨量が増加し沈澱池の水位が危険水域に達した場
合には、SS濃度が高くても放水バルブ22を開放す
る、等の判断を行うことができる。なお、本発明の放水
制御システム20を例えば沈澱池付近等であって送電不
能の地域で使用する場合には、電源25としてソーラー
発電による電力を使用することも可能である。
の輝度値とSS濃度との相関係数について説明する。図
5は輝度と距離(ピクセル数:画素数)との関係を、濁
度が異なる試料ごとに測定した結果を示すグラフであ
り、このグラフから、ピクセル数が20以下、つまり入
光口10に近い部分からの反射の輝度はバラツキが大き
く、信頼性に乏しいことが分る。また、ピクセル数が4
0を超えると、濁度の高い試料からの反射輝度が濁度の
低い試料からの反射輝度よりも低下してしまう。これ
は、濁度が高いと光の入り口近傍での反射が多くなり、
その部分で照射光が消尽してしまうからと考えられる。
その結果、輝度とSS濃度との関係が一定でなくなる。
したがって、輝度と距離(ピクセル数:画素数)との関
係を示す検量線から濁度を求める場合には、ピクセル数
が20〜40の範囲で比較する必要がある。
した物であり、この方法では、濁度に対応したデジタル
画像をRGB毎に予め作成しておき、このデジタル画像
と試料のデジタル画像とを比較することによって濁度を
求める。
と、図6に示したデジタル画像から濁度を求める方法の
何れも本発明では採用することができる。前者は簡便で
あるが測定領域に制限が課せられ、後者は測定機器にコ
ストがかかるが正確な値が得られる。
の浮遊物質は水面と略平行な横方向からの光によって照
射され、一方外部の光は遮断されているため、水面上か
らのデジタルカメラ撮像であっても、水面で光が反射す
ることなく良好な映像を撮ることができる。また、フラ
ッシュ光照射手段を併用すれば、このフラッシュ光も水
面と略平行な横方向からの光に変換してあるため、SS
濃度が高い場合であっても鮮明なデジタル映像を得るこ
とができる。
浮遊物質撮影機からのデジタル映像をコンピュータに取
り込みSS濃度を簡単に算出できる。さらにコンピュー
タには雨量計および水位計のデータもインプットし、こ
れらを総合的に判断して沈澱池における放水バルブの開
閉指示を発する。したがって沈澱池の水位が高すぎる場
合や降雨量が極端に多く、沈澱池が溢れて災害を生じる
恐れがある場合には、緊急時放水にも対応することがで
きる。
図。
図。
なる試料ごとに測定した結果を示すグラフ
図
クス、4…レンズボックス、5…フラッシュボックス、
6…試料水、20…放水制御システム、21…パソコ
ン、22…放水バルブ、23…雨量計、24…水位計。
Claims (3)
- 【請求項1】 水中に浮遊する物質のデジタル映像を撮
影するための機器であって、外部からの光を遮断した密
閉型ボックス形状を有し、検体である水を収容するため
の試料槽と、前記試料槽の上方に設けた光源から試料槽
に対して略垂直に照射した光を、検体水面と略水平とな
る方向に変更させ、検体である水の横面から水平方向に
照らすための光照射手段と、前記光照射手段により略水
平方向から照らされた水中に含まれる浮遊物質のデジタ
ル映像を水面上方から撮影する撮像手段と、を備えてい
ることを特徴とする水中の浮遊物質撮影機。 - 【請求項2】 前記水面上方にフラッシュ光源を設け、
このフラッシュ光源から水面に照射した光を、検体水面
と略水平となる方向に変更させ、検体である水の横面か
ら水平方向に照らすためのフラッシュ光照射手段を備え
ていることを特徴とする請求項1に記載の水中の浮遊物
質撮影機。 - 【請求項3】 沈澱池に貯留される水中の浮遊物質量を
測定し、沈澱池からの放水を制御するシステムであっ
て、請求項1または2に記載の浮遊物質撮影機と、この
浮遊物質撮影機で撮影した水中の浮遊物質のデジタル映
像から浮遊物質濃度を算出し、さらに雨量計および水位
計から送られる情報を総合して、沈澱池の放水バルブに
信号を送るコンピュータと、を備えていることを特徴と
する放水制御システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001067980A JP3588328B2 (ja) | 2001-03-12 | 2001-03-12 | 水中の浮遊物質撮影機および放水制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2002267591A true JP2002267591A (ja) | 2002-09-18 |
JP3588328B2 JP3588328B2 (ja) | 2004-11-10 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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- 2001-03-12 JP JP2001067980A patent/JP3588328B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3588328B2 (ja) | 2004-11-10 |
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