JP2005114634A - Measuring device for hydraulic information of river or lake - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、河川又は湖であらかじめ設定した測定線に沿った湖底や河底形状(以下、河床形状という。)及び必要に応じて流量を水理情報として測定する装置に関する。 The present invention relates to a lake bottom or river bottom shape (hereinafter referred to as a river bed shape) along a measurement line set in advance in a river or a lake, and an apparatus for measuring a flow rate as hydraulic information as necessary.
河川の流量や河床形状は、大雨による洪水などの災害防止の上できわめて重要な課題である。河川の河床形状は水面から河底までの距離、つまり、水深を河川断面で連続的に求めることで観測できる。流量は、ある位置での河底と水面の平均流速を検出すれば、前記した水深から水量に換算できる。これらの計測には超音波を用いることが多い。 River flow and riverbed shape are extremely important issues for preventing disasters such as floods caused by heavy rain. The riverbed shape of the river can be observed by continuously obtaining the distance from the water surface to the riverbed, that is, the water depth in the river cross section. The flow rate can be converted into the amount of water from the above-mentioned water depth by detecting the average flow velocity of the riverbed and water surface at a certain position. Ultrasonic waves are often used for these measurements.
超音波を用いる検出方法は、例えば、特開2000−97738号公報「水深・流速・水温測定装置」に述べられている。この方法は、深さ方向に棒状の垂下材を設け、その垂下材に沿って複数の超音波トランスジューサを設置する。河底の超音波トランスジューサから超音波を発射し、垂下材各所のトランスジューサでこれを受信し、その伝搬時間を求めて各トランスジューサ間の音速・水深を測定するものである。この方法は、河川の測定部分に垂下材を設ける必要があり、また、垂下材を移動させるとしても大きな労力を必要とする。 A detection method using an ultrasonic wave is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-97738 “Water depth / flow velocity / water temperature measuring apparatus”. In this method, a rod-like hanging material is provided in the depth direction, and a plurality of ultrasonic transducers are installed along the hanging material. Ultrasonic waves are emitted from ultrasonic transducers at the bottom of the river, received by the transducers at various locations of the drooping material, and the propagation time is obtained to measure the speed of sound and the depth of water between the transducers. In this method, it is necessary to provide a hanging material in the measurement part of the river, and even if the hanging material is moved, a large amount of labor is required.
超音波トランスジューサを移動させるため移動手段を備えたものに、特許第2955920 号「河川流量測定装置及び方法」がある。この方法も、超音波トランスジューサを複数個水面及び水中に配置する必要があり、さらに、河底付近に超音波反射体を沈めるため簡便な測定法にならないおそれがある。 Japanese Patent No. 2955920 “River Flow Rate Measuring Device and Method” includes a moving means for moving an ultrasonic transducer. This method also requires a plurality of ultrasonic transducers to be placed on the surface of the water and in the water. Further, since the ultrasonic reflector is submerged in the vicinity of the riverbed, it may not be a simple measurement method.
特開平11−304484号公報「河川状態計測方法および装置」には、河川の断面形状で測定する装置や方法が開示されている。この方法は、水のない部分はレーザ光線計測装置で形状を測定し、河川部分の形状計測には超音波を用いるものである。河床形状の計測に用いる超音波は100kHz〜500kHzを使っているが、超音波ビームの広がりによる精度低下がある。また、河底に存在する植物・藻類などの影響を受け、計測精度を確保できない。 Japanese Patent Laid-Open No. 11-304484 “River State Measuring Method and Apparatus” discloses an apparatus and method for measuring the cross-sectional shape of a river. In this method, the shape of a portion without water is measured with a laser beam measuring device, and ultrasonic waves are used for measuring the shape of a river portion. The ultrasonic wave used for measuring the riverbed shape is 100 kHz to 500 kHz, but there is a decrease in accuracy due to the spread of the ultrasonic beam. In addition, measurement accuracy cannot be secured due to the influence of plants, algae, etc. existing in the riverbed.
超音波を使用せずに河床形状を求めるものに、特開2000−98046号公報に記載の「河床探査具」がある。これは、河底から採取した河床材料に永久磁石を埋め込んだ探査具を多数河底に配置し、磁場の測定からこの探査具の位置や移動を測るものである。この方法は、測定範囲が限られること、水深測定に別の手段が必要なことなどの課題がある。 There exists a "bed search tool" described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-98046 as what calculates | requires a riverbed shape, without using an ultrasonic wave. In this method, a number of probe tools with permanent magnets embedded in riverbed material collected from the riverbed are placed on the riverbed, and the position and movement of the probe are measured from the measurement of the magnetic field. This method has problems such as a limited measurement range and the need for another means for water depth measurement.
河川の流量や河床形状の水理情報の変化は、大雨による洪水などの災害防止の上できわめて重要な情報である。河川の河床形状は水面から河底までの距離、つまり、水深を河川断面で連続的に求めることで観測できる。流量は、ある位置での河底と水面の平均流速を検出すれば、前記した水深から水量に換算できる。これらの計測には超音波を用いることが多い。 Changes in river flow and riverbed hydraulic information are extremely important information for preventing disasters such as floods caused by heavy rain. The riverbed shape of the river can be observed by continuously obtaining the distance from the water surface to the riverbed, that is, the water depth in the river cross section. The flow rate can be converted into the amount of water from the above-mentioned water depth by detecting the average flow velocity of the riverbed and water surface at a certain position. Ultrasonic waves are often used for these measurements.
超音波を用いる検出にはいくつかの方法がある。深さ方向に棒状の垂下材を設け、その垂下材に沿って複数の超音波トランスジューサを設置し、各トランスジューサ間の音速・水深を測定するものである。この方法は、河川の測定部分に垂下材を設ける必要があり、また、垂下材を移動させるとしても大きな労力を必要とする。 There are several methods for detection using ultrasound. A rod-like hanging material is provided in the depth direction, a plurality of ultrasonic transducers are installed along the hanging material, and the speed of sound and water depth between the transducers are measured. In this method, it is necessary to provide a hanging material in the measurement part of the river, and even if the hanging material is moved, a large amount of labor is required.
また、トランスジューサを移動させるため移動手段を備えた方法も、超音波トランスジューサを複数個水面及び水中に配置する必要があり、さらに、河底付近に超音波反射体を沈めるため簡便な測定法にならないおそれがある。 In addition, the method with moving means for moving the transducer also requires a plurality of ultrasonic transducers to be placed on the water surface and in the water, and further, the ultrasonic reflector is submerged in the vicinity of the riverbed, which is not a simple measurement method. There is a fear.
河川状態を計測する方法および装置もあるが、超音波ビームの広がりによる精度低下がある上、河底に存在する植物・藻類などの影響を受け、計測精度を確保できない。 Although there are methods and devices for measuring river conditions, there is a decrease in accuracy due to the spread of the ultrasonic beam, and the measurement accuracy cannot be ensured due to the influence of plants and algae present in the riverbed.
超音波を使用せずに河床形状を求めるものに、河底から採取した河床材料に永久磁石を埋め込んで多数河底に配置し、磁場の測定からこの探査具の位置や移動を測るものがある。この方法は、測定範囲が限られること、水深測定に別の手段が必要なことなどの課題がある。以上のべたように、河床形状や流量の計測には、測定の精度確保と測定の簡便さが課題となっている。 There is one that obtains the riverbed shape without using ultrasonic waves, and embeds permanent magnets in the riverbed material collected from the riverbed and places them in the riverbed, and measures the position and movement of this probe by measuring the magnetic field. . This method has problems such as a limited measurement range and the need for another means for water depth measurement. As described above, ensuring the accuracy of measurement and simplifying measurement are issues in measuring the riverbed shape and flow rate.
従って、本発明の目的は、河川や湖の水理情報を簡単且つ精度良く求めることである。 Accordingly, an object of the present invention is to easily and accurately obtain hydraulic information of rivers and lakes.
本発明の目的を達成する第1手段は、河川又は湖の底に向けて超音波ビームを照射し前記底からの前記超音波ビームの反射波を検出する超音波センサーと、前記超音波センサーが設けられ、前記河川又は湖の水面に浮く浮揚体と、前記浮揚体を前記河川又は湖の水面で移動させる手段と、前記浮揚体に設けられて、前記超音波ビームを前記浮揚体の移動前後方向に回転させる手段と、前記超音波ビームの照射から前記反射波の検出するまでの時間に応じて前記超音波ビームの超音波周波数を変える手段と、前記浮揚体の移動位置を求める手段と、前記超音波ビームの照射方向と前記超音波センサーの位置と前記超音波ビームの照射から前記反射波を検出するまでの時間と前記河川の水中又は湖の水中での前記超音波ビームの速度とから前記底の位置を算出する手段とを備えた河川又は湖の水理情報の測定装置である。 The first means for achieving the object of the present invention includes an ultrasonic sensor that irradiates an ultrasonic beam toward the bottom of a river or a lake and detects a reflected wave of the ultrasonic beam from the bottom, and the ultrasonic sensor includes: A floating body provided on the water surface of the river or lake, means for moving the floating body on the water surface of the river or lake, provided on the floating body, and before and after the movement of the floating body. Means for rotating in the direction, means for changing the ultrasonic frequency of the ultrasonic beam according to the time from irradiation of the ultrasonic beam to detection of the reflected wave, means for determining the moving position of the levitation body, From the irradiation direction of the ultrasonic beam, the position of the ultrasonic sensor, the time from the irradiation of the ultrasonic beam to the detection of the reflected wave, and the velocity of the ultrasonic beam in the river water or the lake water The bottom Position is a measuring device for hydraulic information river or lake and means for calculating a.
更には、水理情報として流量も合わせて測定したい場合の第2手段では、第1手段に加えて、前記河川又は湖の水の流れ方向に離間して配置した二つの超音波送受信センサーと、前記二つの超音波送受信センサーの一方から前記底に向けて超音波を照射してから前記超音波が前記底で反射して散乱した反射波を前記二つの超音波送受信センサーの他方で検出するまでの時間差と、前記二つの超音波送受信センサーの送受信側を反対にして得た前記超音波の照射から検出までの時間差を求める手段と、これらの時間差と前記二つの超音波センサーの離間距離と河床形状から求まる水深とから前記超音波センサー位置における前記水の平均流速を算出する手段と、前記平均流速と水深とから流量を求める手段とを備えたことを特徴とする河川又は湖の水理情報の測定装置を用いる。 Furthermore, in the second means when it is desired to also measure the flow rate as hydraulic information, in addition to the first means, two ultrasonic transmission / reception sensors arranged apart from each other in the water flow direction of the river or lake, Until one of the two ultrasonic transmission / reception sensors detects a reflected wave scattered from the bottom of the two ultrasonic transmission / reception sensors after the ultrasonic wave is irradiated toward the bottom from one of the two ultrasonic transmission / reception sensors. Means for obtaining the time difference from the irradiation of the ultrasonic wave to the detection obtained by reversing the transmission / reception sides of the two ultrasonic transmission / reception sensors, the time difference between these two ultrasonic sensors, the separation distance between the two ultrasonic sensors, and the river bed A river comprising: means for calculating an average flow velocity of the water at the ultrasonic sensor position from a water depth determined from a shape; and means for calculating a flow rate from the average flow velocity and the water depth Using the measuring apparatus of the hydraulic information.
第1手段では、河川又は湖の水面付近に配置した超音波センサーで河床形状測定する。即ち、超音波を用いあらかじめ設定した測定線に沿って浮揚体を移動させて、その測定線に沿った河川又は湖の底の形状を精度よく求める。測定線に沿った底の形状は、指向性を小さくした超音波センサーからの超音波ビームを底に向けて照射し、超音波ビームの照射開始から反射波検出までの時間とあらかじめ知られている水中の音速から超音波センサーから底までの距離を算出する。この時、超音波ビームを一定角度回転させながら、超音波センサーを測定線に沿って移動させる。このため、河川や湖の底のある点を超音波ビームが何度も照射及び反射することになり、その底にあり水流で揺らぐ藻類などの影響を軽減して精度よく河床形状を検出できる。さらに、超音波ビームの超音波センサーと河川や湖の底部との往復時間が水深があらかじめ設定した値の場合の往復時間より小さくなると、超音波の使用周波数を高周波方向に変え、測定精度を向上させる。逆に、水深があらかじめ設定した値の場合の往復時間より大きくなると、超音波の使用周波数を低周波方向に変える。このようにして河底や湖底の形状を測定する。 In the first means, the riverbed shape is measured by an ultrasonic sensor arranged near the water surface of a river or lake. That is, the levitation body is moved along a measurement line set in advance using ultrasonic waves, and the shape of the bottom of the river or lake along the measurement line is accurately obtained. The shape of the bottom along the measurement line is known in advance as the time from the start of irradiation of the ultrasonic beam until the reflected wave is detected by irradiating the ultrasonic beam from the ultrasonic sensor with reduced directivity toward the bottom. The distance from the ultrasonic sensor to the bottom is calculated from the speed of sound in water. At this time, the ultrasonic sensor is moved along the measurement line while rotating the ultrasonic beam by a certain angle. For this reason, the ultrasonic beam repeatedly irradiates and reflects a point at the bottom of a river or lake, and the influence of algae on the bottom and fluctuates in the water flow can be reduced to accurately detect the riverbed shape. Furthermore, if the round-trip time between the ultrasonic sensor of the ultrasonic beam and the bottom of the river or lake is less than the round-trip time when the water depth is a preset value, the frequency of ultrasonic waves is changed to higher frequencies to improve measurement accuracy. Let On the contrary, when the water depth becomes larger than the round-trip time in the case of a preset value, the use frequency of the ultrasonic wave is changed in the low frequency direction. In this way, the shape of the riverbed and lake bottom is measured.
また、第2手段では、第1手段による河底や湖底の形状の測定のほかに、以下のように川や湖に流れが生じている場合には、水理情報として流量が測定で検出できる。即ち、流量の検出では、まず測定線に沿った断面での流速分布をもとめ、湖底又は河底までの距離である水深とから流量に換算する。流速の測定にもやはり超音波を使う。流れの方向に配置した2ヶの超音波送受信センサーの一方から湖底又は河底に向けて超音波を発射し、他方で受信するまでの時間差と、先に受信に使った超音波送受信センサーから超音波を送信して先に送信として用いた他方で受信した際の時間差との二つの時間差を検出し、この二つの時間差の差異から流速を測定する。このようにして求まった流速分布から、水深を考慮して測定線に沿った断面の流量を求める。 Further, in the second means, in addition to the measurement of the shape of the riverbed and the lake bottom by the first means, the flow rate can be detected by measurement as hydraulic information when a flow occurs in the river or lake as follows. . That is, in the detection of the flow rate, first, the flow velocity distribution in the cross section along the measurement line is obtained, and converted into the flow rate from the water depth that is the distance to the lake bottom or river bed. Ultrasonic waves are also used to measure the flow velocity. The difference between the time it takes to emit ultrasonic waves from one of the two ultrasonic transmission / reception sensors arranged in the direction of the flow toward the lake or riverbed and the reception by the other, and the ultrasonic transmission / reception sensor that was used for reception first. Two time differences from the time difference when the sound wave is transmitted and received by the other used as the transmission are detected, and the flow velocity is measured from the difference between the two time differences. From the flow velocity distribution thus obtained, the flow rate of the cross section along the measurement line is obtained in consideration of the water depth.
また、河川や湖の水上部から離れた陸上部に測定結果を表示する表示手段を配備しておいた場合には、離れた湖や河川形状・流量を測定する際に、水面の移動装置に操作員が乗る必要はなく、安全に精度よく河床形状・流量を測定及び監視できる。 In addition, if a display means for displaying the measurement results in the land area away from the river or the upper surface of the lake has been deployed, when measuring the remote lake or river shape / flow rate, There is no need for an operator to be able to measure and monitor the riverbed shape and flow rate safely and accurately.
本発明は、超音波を使って河川又は湖の少なくとも底の形状を水理情報として精度良く測定できる。 The present invention can accurately measure at least the bottom shape of a river or lake as hydraulic information using ultrasonic waves.
本発明の実施例では、指向性を小さくした超音波センサーからの超音波を河底に向けて照射し、照射開始から反射波検出までの時間とあらかじめ知られている水中の音速から河底までの距離を算出する。この時、超音波ビームを一定角度回転させながら、測定装置全体を測定線に沿って移動させる。このため、河底のある点を超音波ビームが何度も照射することになり、河底部にあり水流で揺らぐ藻類などの影響を軽減して精度よく河床形状を検出できる。さらに、超音波の往復時間、つまり、水深があらかじめ設定した値より小さくなると、超音波の使用周波数を変え、測定精度を向上させる。また、流量の検出では、まず測定線に沿った断面での流速分布をもとめ、上記した河底までの距離である水深とから流量に換算する。流速の測定にもやはり超音波を使う。流れの方向に配置した2ヶの超音波センサーの一方から河底に向けて超音波を発射し、他方で受信するまでの時間差と、受信に使った超音波センサーから送信して他方で受信する二つの時間差を検出し、この二つの時間差の差異から流速を測定する。このようにして求まった流速分布から、水深を考慮して測定線に沿った断面の流量を求める。河川形状・流量を測定する水面の移動装置には操作員が乗る必要はなく、簡便に精度よく河床形状・流量を測定できる。 In the embodiment of the present invention, the ultrasonic wave from the ultrasonic sensor with reduced directivity is irradiated toward the river bed, the time from the start of irradiation to the detection of the reflected wave and the previously known underwater sound speed to the river bed. The distance is calculated. At this time, the entire measuring apparatus is moved along the measurement line while rotating the ultrasonic beam by a certain angle. For this reason, the ultrasonic beam irradiates a certain point on the riverbed many times, and the riverbed shape can be detected accurately by reducing the influence of algae on the riverbed and fluctuating in the water flow. Further, when the round-trip time of the ultrasonic wave, that is, the water depth becomes smaller than a preset value, the use frequency of the ultrasonic wave is changed to improve the measurement accuracy. In detecting the flow rate, first, the flow velocity distribution in the cross section along the measurement line is obtained, and the flow rate is converted from the water depth, which is the distance to the river bed. Ultrasonic waves are also used to measure the flow velocity. The ultrasonic wave is emitted from one of the two ultrasonic sensors arranged in the flow direction toward the riverbed and received by the other, and transmitted from the ultrasonic sensor used for reception and received by the other Two time differences are detected, and the flow velocity is measured from the difference between the two time differences. From the flow velocity distribution thus obtained, the flow rate of the cross section along the measurement line is obtained in consideration of the water depth. It is not necessary for an operator to get on the water surface moving device that measures the river shape and flow rate, and the river bed shape and flow rate can be measured easily and accurately.
本発明を実施例によって詳細に説明する。図1は、本発明による河床形状・流量測定方法および装置の基本構成を示す図である。図1において、河川1にある測定線2を設定する。測定線2に沿った河底の形状(河床形状)3と河川断面4を通る流量を求めるのが本発明の主眼点となる。この目的達成のため測定線2に沿って水面を移動する移動測定器5と、移動測定器5で得たデータの処理や移動測定器5の位置を制御する固定側の制御・処理装置6を備える。
The present invention will be described in detail by examples. FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a river bed shape / flow rate measuring method and apparatus according to the present invention. In FIG. 1, a
まず、移動測定器5の構成を図2,図3,図4によって詳細に説明する。
First, the configuration of the moving measuring
図2は、河床形状測定に対する構成を中心に示してある。流速の測定の構成に関しては、別途、図4で説明する。図2で、水の流れは図に垂直である。図2において、501は移動測定器5の装置,電源を積載し水面に浮く浮揚体である。この浮揚体501は、浮揚体501に装着した推進機構502で水面を移動可能である。推進機構502には、プロペラによる推進機構や、噴流噴出機構による推進機構など公知の推進機構が使える。浮揚体501の底面には、低周波超音波センサー503と、高周波超音波センサー504が設置されている。各超音波センサーが発生する超音波の周波数は、計測する水深,河川水の混濁度で変化させるが、おおむね、低周波超音波センサー503では数十kHz〜数百
kHz、高周波超音波センサー504では数百kHz〜数MHzを使用する。低周波超音波センサー503が発生する超音波の周波数は、高周波超音波センサー504が発生する超音波の周波数よりも低周波数とする。両超音波センサーとも指向角は10度以下と小さく、さらに超音波センサーの回転機構505で回転が可能であり、各超音波センサーからの超音波ビームを放射する方向を制御できる。506は浮揚体501に装着された浮揚体501の傾きを検出する傾きセンサー、507は浮揚体501に装着された浮揚体501の位置を計測する位置センサーでありこれらの検出器も公知である。508は信号処理・制御装置であり、その構成は別に示す。510は浮揚体501に装着された浮揚体501の上下動を補正するための上下動位置センサーであり、加速度測定器を2回積分して変位を求める手法など公知のものを使うことができる。
FIG. 2 mainly shows the configuration for river bed shape measurement. The configuration for measuring the flow velocity will be described separately with reference to FIG. In FIG. 2, the water flow is perpendicular to the figure. In FIG. 2,
図3は、低周波超音波センサー503と、高周波超音波センサー504の回転機構505の内容を示す図である。図3において、505aはパルスモーター駆動電源であり、505bのパルスモーターを駆動する。パルスモーター505bは歯車505cを回転させ、これにより歯車505dが回転する。歯車505dは、中心軸505eの回りを回転する軸で、この軸に低周波超音波センサー503と、高周波超音波センサー504が固定され、回転する。歯車505dの端部には、リミットスイッチ505f,505gがあり、このスイッチまで回転すると逆回転する様パルスモーター駆動電源505aが働く。パルスモーター駆動電源505aの動作状態は、後述のインターフェイス508a−1を介して検出される。
FIG. 3 is a diagram illustrating the contents of the low-frequency
図4は、河川の流速測定のための構成であり、水の流れは紙面に平行な図中の矢印の方向である。装置の構成は、図2とほとんど同じであるが、河底への超音波送信と河底からの散乱波受信のための超音波センサー509が、低周波超音波センサー503と、高周波超音波センサー504に対し、流れ方向にある距離離れた位置に設置されている。超音波センサー509の周波数特性は、低周波超音波センサー503と、高周波超音波センサー504の周波数帯域をカバーする特性を有する。
FIG. 4 shows a configuration for measuring the flow velocity of a river, and the flow of water is in the direction of the arrow in the drawing parallel to the paper surface. The configuration of the apparatus is almost the same as that shown in FIG. 2, except that an
図5は、図2,図4に示した移動測定器5の詳細構成と結線状態を示す図であり、特に、図5では信号処理・制御装置508の内部構成も詳しく示してある。信号処理・制御装置508は、処理・制御器508a,508aによって信号の接続状態を切り替える切り替え器508b、および、超音波センサーに信号を送信するパルス発振器508c,信号発振器508dと超音波センサーの信号を受信する受信器508eから構成されている。パルス発振器508cは、広帯域のパルスを発信するため、先に述べた低周波超音波センサー503と、高周波超音波センサー504の周波数帯域の信号を発生するため、低周波超音波センサー503,高周波超音波センサー504の特性で決まる周波数の信号が各センサーから出力される。また、光や電波による固定側制御・処理装置とのデータ,制御信号送受信のため信号送受信器508fも備える。超音波送受信用の超音波センサー509は、水の流速検出のために用いるもので、これについては後述する。
FIG. 5 is a diagram showing a detailed configuration and connection state of the
信号処理・制御装置508内部の処理・制御器508a,508aによって信号の接続状態を切り替える切り替え器508bをおのおの図6,図7に示す。処理・制御器508aは、CPU508a−1とRAM508a−3とROM508a−2とインターフェイス508a−4から構成されているマイクロコンピュータと、CPU508a−5とRAM508a−7とROM508a−6とインターフェイス508a−8から構成されている同様のマイクロコンピュータから構成される。前者はおもに浮揚体501の位置や上下動,傾きのほか、超音波センサーの超音波ビーム照射方向を変化させる検出器,駆動装置の制御,信号検出を行う。
FIGS. 6 and 7 each show a
また、後者のマイクロコンピュータは、主に超音波信号の送受信に関し、信号検出や送信制御を行う。これらの動作については、後で詳しく述べる。図6からわかるように、切り替え器508bには電子的に制御できる二つの切り替えスイッチ素子508b−1,
508b−2が設けられている。508b−1は、超音波センサー503,504の選定、つまり、高周波または低周波の超音波送受信の選定に使う。スイッチ素子508b−2はクロス状のスイッチングが可能であり、超音波センサー509と503または504と、パルス発振器508cと信号発振器508dの結合切り替えを行う。河床形状測定,流速測定に応じて切り替えを実施するが、その動作は後述する。
The latter microcomputer performs signal detection and transmission control mainly related to transmission and reception of ultrasonic signals. These operations will be described in detail later. As can be seen from FIG. 6, the
508b-2 is provided. 508b-1 is used to select the
図8は固定側の制御・処理装置6の内部構成を示す図であり、601は移動測定器5と無線通信するための信号送受信器であり、602は演算・処理装置である。603は結果の表示装置、604は記憶装置である。さらに固定側の制御・処理装置6の演算・処理装置602の構成を図9に示す。演算・処理装置602はCPU602−1とRAM602−3とROM602−2とインターフェイス602−4で構成されるマイクロコンピュータである。
FIG. 8 is a diagram showing an internal configuration of the control /
ここで図2から図9に示す構成において、測定線に沿った断面の河床形状と流量の測定方法について詳しく述べる。本実施例では、低周波超音波センサー503または高周波超音波センサー504にパルス発振器508cからのパルス信号を加え、河底からの反射時間を測定することで河床形状を測定する。また、流速を測定するには、低周波超音波センサー503または高周波超音波センサー504から送信した間欠的な正弦波状超音波信号を超音波センサー509で受信するまでの時間と超音波センサーの送受信を入れ替えて測定した時間とから流速分布を求め、河床形状から得られる水深と合わせ流量を算出する。
Here, in the configuration shown in FIG. 2 to FIG. 9, the method of measuring the riverbed shape and flow rate of the cross section along the measurement line will be described in detail. In this embodiment, the river bed shape is measured by adding a pulse signal from the
図10は、本実施例における処理の概略流れを示した図である。まず、固定側の制御・処理装置6から移動側の移動測定器5の信号処理・制御装置508に無線通信で測定条件を送信する。これには、図8の演算・処理装置602から信号送受信器601を介して図5の信号送受信器508fと通信する(101)。その後、測定を開始する。まず、移動測定器5を測定位置に移動させ(102)、河床反射時間と流速を測る(103,104)。これらのデータは演算・処理装置602に送信され、河床形状,流量を演算し(105)、すべての設定位置での計測が終了すると(106)、計測は終了する。
FIG. 10 is a diagram showing a schematic flow of processing in the present embodiment. First, measurement conditions are transmitted from the fixed-side control /
図11は、図10の処理ステップ102で移動測定器5を測定位置に移動させる動作について説明する図である。図11の処理フローは、図5の処理・制御器508aのなかにある図6のCPU508a−1とRAM508a−3とROM508a−2とインターフェイス508a−4から構成されているマイクロコンピュータを使い、図4の推進機構
502を、位置センサー507の検出結果から制御する方法を説明するものである。図
11において、センサーの回転機構505の状態を検知することにより超音波センサー
503,504はビーム方向変更中であるかを判定する(120)。非回転中なら回転機構505を動作させ(121)、位置センサー507で移動測定器の位置を求める(122)。あらかじめ固定側の演算・処理装置602から送信されている位置データと比較し
(123)、あらかじめ設定した範囲になければ推進機構502を作動させ検出位置合わせを行う(124)。測定位置と設定位置とが一致すると、超音波センサー角度を図6のインターフェイス508a−8からインターフェイス508a−4で受信し(125)、回転機構505により超音波センサー503,504の回転角度を設定する(126)。ついで、超音波センサー角度,浮揚体角度,上下動位置,浮揚体位置データをインターフェイス508a−4からインターフェイス602−4に送信する(127)。この一連のシーケンスは、図10からわかるように、設定位置全体での計測が終了するまで繰り返えされる。
FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of moving the
図12は、図10の103である河床形状計測のため、超音波パルスの河底反射時間の測定法について説明する図である。図12の処理フローは、図5の処理・制御器508aのなかにある図6のCPU508a−5とRAM508a−7とROM508a−6とインターフェイス508a−8から構成されているマイクロコンピュータを使う。図12において、超音波センサー503,504の回転角度データを図6のインターフェイス508a−8からインターフェイス508a−4に送信し超音波センサー503,504から発信される超音波ビームの方向の角度を決める。図5の切り替え器508bのスイッチング素子のうち、図7のスイッチング素子508b−2は河床形状測定時(状態A)に設定する(142,143)。最初に低周波超音波センサー503で河底反射時間を求めるため、スイッチング素子508b−1は503側と接続するよう設定される(144)。この接続状態では、パルス発振器508cと低周波超音波センサー503が接続されており、図6のインターフェイス508a−5からパルス発振器508cにトリガー信号を送信して、超音波パルスを発信させ、508eの受信器で検出することにより超音波センサー503で送受信した河底反射時間をCPU508a−5で測定する(145)。
FIG. 12 is a diagram for explaining a method of measuring the bottom reflection time of an ultrasonic pulse for the
測定反射時間があらかじめ設定した時間より小さい時は(145)、超音波のビーム伝搬距離が小さい場合であるから、高周波超音波を使うためスイッチ508b−1を高周波超音波センサー504と接続する側に設定し(147)、同様の河底反射時間測定を行う(148)。測定結果である測定河底反射時間を図5のインターフェイス508a−8から図8の固定側演算・処理装置のインターフェイス602−4に送信する(149)。
When the measurement reflection time is smaller than the preset time (145), this is a case where the ultrasonic beam propagation distance is short, so that the
図13は、図10の104である流量測定に必要な河川の流速測定のため、超音波パルスの河底散乱時間の測定法について説明する図である。図13の処理フローは、河床形状測定のための河底反射時間検出と同様に、図5の処理・制御器508aのなかにある図6のCPU508a−5とRAM508a−7とROM508a−6とインターフェイス
508a−8から構成されているマイクロコンピュータを使う。図13で、超音波センサー503,504の回転角度(超音波センサー角度)のデータを図5のインターフェイス508a−8からインターフェイス508a−4に送信し超音波ビーム方向の角度を決める(161)。この場合の具体的な角度は、水面に垂直な方向であり、ある位置での河床形状測定が終了してからでも、終了するまえで超音波ビームは河底方向にある場合のいずれでもよい。水深データをインターフェイス602−4からインターフェイス508a−8で受信し(162)、その位置の水深は設定値以下かを判定する(163)。水深が深ければ、低周波超音波センサー503を使い、浅ければ高周波超音波センサー504を使う。図13では、水深が深く低周波超音波センサー503を使う場合について説明してあるが、浅い場合は高周波超音波センサー504を使うように、図7のスイッチング素子
508b−1を切り替えるだけで測定方法は同じである。
FIG. 13 is a diagram illustrating a method for measuring the bottom scattering time of an ultrasonic pulse in order to measure the flow velocity of the river necessary for the
まず、図7のスイッチング素子508b−2を状態Aに設定する(164,165)。今、水深が設定値より深い場合であるから、スイッチ素子508b−1を低周波超音波センサー503と接続に設定する(166)。インターフェイス508a−5から発振器
508dにトリガー信号を送信して、低周波超音波センサー503から超音波ビームを発信させ、超音波センサー509で河底での超音波ビームの反射波を検出し、その反射波形を処理・制御器508a内のRAM508a−7に記憶する(167)。超音波センサー503と超音波センサー509の超音波送受関係を反対になるように交換するため、スイッチ素子508b−2を状態Bに設定し(168)、同様に河底反射波形を検出し処理・制御器508a内のRAM508a−7に記憶する(169)。この段階で、河川の流れに対して順方向と逆方向の二つの時間波形データが得られ、これを図9の固定側演算・処理装置602に送信する。
First, the switching
以上の測定データから、河床形状と流量を算出するが、これを固定側演算・処理装置
602で実施する。以下、固定側演算・処理装置602の動作について説明を加える。図14からわかるように、181から184はデータの送受信に関連するものであり、すでに各処理内容のところで説明した対になる事項である。184を終えた段階で河床形状測定,流量測定に必要なデータは集積しつつあり、以下、これらの演算方法(185)について詳しく説明する。
The riverbed shape and flow rate are calculated from the above measurement data, and this is performed by the fixed-side arithmetic /
まず、河川形状測定について述べる。河川形状測定時は、パルス状超音波の河底反射伝搬時間から算出されることはすでに述べた。具体的な信号タイミングについて述べると、図5の処理・制御器508aからのパルス信号発生トリガーによりパルス発振器508cからパルス信号が出力される。この信号は、切り替え器508bを通って低周波超音波センサー503または高周波超音波センサー504に導かれる。両センサーのどちらを切り替え器508bで選ぶかは、河底からの反射信号の時間をみて処理・制御器508aで決定する。低周波超音波センサー503または高周波超音波センサー504から放出されたパルス状超音波は、河底で反射し同じ超音波センサーで検出され、切り替え器508bを通って信号送受信器508fで受信後、処理・制御器508aに送られ送信から受信までの時間を算出する。水の音速は既知であるから、容易にある超音波送信ビームの往復伝搬距離を算出できる。この過程において、低周波超音波センサー503または高周波超音波センサー504から放出されたパルス状超音波はセンサーの回転機構505でビームの放出方向を回転させてある。また、501である浮揚体の波などの傾きを傾きセンサー506で検出したデータから、超音波ビームの放射方向を常に補正演算する。さらに、上下動の上下動位置センサー510で深さ方向の位置も補正してある。浮揚体501は推進機構
502で水面を移動する。浮揚体501は、GPSや両岸から張られたロープの位置検出など公知の位置センサー507でその位置が検出されている。このように、超音波センサーからのパルス状超音波は、超音波ビームの方向を振りながら測定線に沿って移動するという、回転と並進の二つの超音波ビーム放射を繰り返している。図17に示すように、このような超音波ビームの制御では、たとえば図17に示す川底のA点を観測する場合、並進,回転からなる多数の超音波ビームでその位置が求められる(図17では、○,△,▽の三本のビームの例を図示)。このため、一回の計測より精度が向上することはもちろん、河底に生息する藻類など水に揺らぐ物体の影響も軽減できる特長を有する。また、A点を観測するのにA点の真上まで測定装置が移動しなくても計測できる利点もある。図17において、川岸に近い部分など水深が浅くなるところは、反射波の検出時間があらかじめ設定した時間以下になるため、切り替え器508bを処理・制御器508aで制御し、高周波超音波センサー504を使用する。高周波を使うことにより、水中の超音波波長が短くなり短い超音波パルスの往復反射時間で精度よく測定可能となる。
First, river shape measurement is described. As mentioned above, the river shape measurement is calculated from the propagation time of the reflected wave bottom of the pulsed ultrasound. The specific signal timing will be described. A pulse signal is output from the
以上、超音波ビームを並進・回転させて精度よく河床形状を求める方法,装置について説明した。次に、測定線に沿った水面から河底までの平均流速を求める演算方法について述べる。平均流速分布が求まれば、上記の河床形状、つまり各位置での水深から流量を換算可能である。 The method and apparatus for accurately obtaining the riverbed shape by translating and rotating the ultrasonic beam have been described above. Next, a calculation method for obtaining the average flow velocity from the water surface to the river bed along the measurement line will be described. If the average flow velocity distribution is obtained, the flow rate can be converted from the above river bed shape, that is, the water depth at each position.
平均流速測定の測定時状況を図4に示した。図4において、水の流れは図示する矢印の方向である。平均流速測定の場合、変調信号発振器508dからの信号を切り替え器508bを通して低周波超音波センサー503または高周波超音波センサー504に導く。この時、水面から垂直方向の流速分布を求めるのであるから、超音波ビームが垂直方向になったとき、その前後で使用していたパルス信号の使用から、振幅変調信号を使うよう切り替え器508bを一時的に切り替える。河底は完全な平面ではないので、超音波は散乱する。散乱した超音波を振幅変調信号送受信用の超音波センサー509で検出する。この時、河底の超音波散乱位置は不明であるから、超音波センサー509は指向角度が大きいものを使用し、検出角度範囲を広げておく。
The measurement situation of the average flow velocity measurement is shown in FIG. In FIG. 4, the flow of water is in the direction of the arrow shown. In the case of the average flow velocity measurement, the signal from the
流速分布の測定法について次に述べる。本実施例では、最初に低周波超音波センサー
503、または高周波超音波センサー504で送信し、超音波センサー509で受信する。次に、逆に超音波センサー509で送信し、低周波超音波センサー503、または高周波超音波センサー504で受信する。最初の低周波超音波センサー503、または高周波超音波センサー504で送信される超音波信号は、図18のA)に示すように、設定時間幅だけ正弦波となる振幅変調信号である。低周波超音波センサー503と、高周波超音波センサー504とでは、使用周波数の大きさ,振幅,持続時間が異なるが、変化形態は同じである。超音波センサー509で受信される信号は、図18のA)に示すように送信波形が超音波の伝搬時間と、後述の流速による伝搬速度変化分とが加わった波形となる。図4において、超音波センサー503または504と河底の間は、超音波が流れにほぼ垂直に伝搬するため流速の影響は受けることが少ない。これに対し、河底からの散乱波が超音波センサー509に至る経路には、流れによる音速変化成分がありこれが見かけ上音速の変化となる。今、超音波センサー503または504と河底を結ぶ線分と、河底と超音波センサー509とを結ぶ線分が成す角度をθとする。流速をVとして、河底と超音波センサー509とを結ぶ線分上の流速の寄与分は、V・sin(θ) である。この結果、水中の音速をVwとすると見かけ上の音速Veは、Ve=Vw+V・sin(θ)となる。
The method for measuring the flow velocity distribution is described below. In this embodiment, transmission is first performed by the low-frequency
逆に、超音波センサー509の送信波,低周波超音波センサー503、または高周波超音波センサー504での受信波は図18のB)に示すようになる。この時の見かけ上の音速Vfは、Vf=Vw−V・sin(θ) である。河底までの距離Dと、低周波超音波センサー503、または高周波超音波センサー504から超音波センサー509までの距離Lは既知であるから、θを算出できる。河底の超音波照射位置から超音波センサー509までの距離Rは、R=L/sin(θ) だから、送受信センサーを変えて得た反射波の検出時間差ΔTは、ΔT=R・(1/Vf−1/Ve)=2・V・R/(Vw・Vw+V・V・sin(θ)・sin(θ))となる。この検出した時間差ΔTから逆に平均流速Vを算出する。
Conversely, the transmission wave of the
図18のC)は、二つの受信信号波形を示した図である。超音波の送信時刻を原点として受信波を取り込む。この二つの受信波の時間差は、ΔTである。信号の立ち上がり部分で直接ΔTを測定する方法もあるが、本実施例では二つの受信正弦波の位相差を検出する方法もある。この位相差は、使用周波数をfとすると2・π・f・ΔTであるから、位相差を検出してΔTを求め、これより平均流速Vを算出する。位相差を求める方法は、二つの受信波をミキシング(かけ算)し、この結果から得られる直流成分から求めることができる。 FIG. 18C) is a diagram showing two received signal waveforms. The received wave is captured with the transmission time of the ultrasonic wave as the origin. The time difference between the two received waves is ΔT. Although there is a method of directly measuring ΔT at the rising edge of the signal, there is also a method of detecting the phase difference between two received sine waves in this embodiment. Since this phase difference is 2 · π · f · ΔT, where f is the operating frequency, ΔT is obtained by detecting the phase difference, and the average flow velocity V is calculated therefrom. The method for obtaining the phase difference can be obtained by mixing (multiplying) two received waves and using a DC component obtained from the result.
固定側の制御・処理装置6内の表示装置603には2次元状のメモリが準備されている。河床形状測定は、すでに説明したが、超音波のビーム方向と、超音波送信から受信までの往復時間から測定線に沿った河底のある一点を算出する。これが、表示装置603のメモリ内の一点の反射強度データとなる。本実施例では、超音波のビーム方向を変化させながら、移動測定器5が移動する。この位置と、ビーム方向から河底の一点を決定する。移動測定器5の移動と超音波ビームの方向が変化するため、河底の多数の点が表示装置603のメモリ上にデータとして蓄積される。表示装置603のメモリ上の同一点の強度データは、その点で加算される。このような処理の結果、河床形状が表示装置603のメモリ上に蓄積され、表示装置603に表示される。
A two-dimensional memory is prepared in the
平均流速の測定法も、すでに数式などで述べた。演算・処理装置602で受信信号の時間差に対応する位相差からすでに説明した演算式により、測定線から河底に向けた垂線の平均流速を求めることができる。この位置の河底までの距離、つまり、水深はすでに求めたデータを使用し、垂線の一定幅を通る流量に換算できる。これを、演算・処理装置602で測定線に沿って川幅全体に渡って積分することで測定線の断面を通る流量を検出できる。
The method of measuring the average flow velocity has already been described using mathematical formulas. The arithmetic /
次に計測した河川形状や流量,測定位置データは、固定側の制御・処理装置からデータの管理部署に送信され、災害防止のハザードマップデータ更新に使用される。また、以前のデータを制御・処理装置6で呼び出し、測定結果と比較することもできる。
Next, the measured river shape, flow rate, and measurement position data are transmitted from the fixed control / processing device to the data management department and used to update hazard map data for disaster prevention. Further, previous data can be called by the control /
本発明の第二の実施例は、記述の第1実施例において、低周波超音波センサー503、または高周波超音波センサー504に超音波アレイセンサーを用いることに特徴がある。よく知られているように、超音波アレイセンサーは細分化された多数の超音波振動子が一定方向に並べられたセンサー構造をしている。本実施例では、測定線に沿ってセンサーが一次元状に並んだ構成をとる。各振動子にパルス電圧を印加する際、あらかじめ設定した遅延時間だけ遅らせて印加すると、この遅延量を制御することにより、超音波ビームの指向角と超音波ビームの照射方向を制御できる。この制御法は、超音波検査やレーダの分野では公知であるのでその制御法についてはここでは触れない。送信時だけではなく、受信時も遅延量を制御することで本発明の第一の実施例と同じ作用効果を得ることができる。本実施例では、当然のことながら超音波センサーの機械的回転駆動機構は不要であるため、装置を簡素化できるメリットがある。その他の構成や作用は第1実施例と同様である。
The second embodiment of the present invention is characterized in that an ultrasonic array sensor is used as the low-frequency
本発明の第三の実施例は、河川の流速測定時の超音波送受信方法に特徴がある。本実施例では、低周波超音波センサー503、または高周波超音波センサー504と、超音波センサー509から信号を同時に送信し、水中を超音波が伝搬している間にそれらのセンサーを各々受信器505e−1,505e−2に接続する。このため、図15に示すように受信器508eは、1,2の2ヶ用意されている。切替え器508bの一部も図16のスイッチ素子508b−3のように変更されている。超音波の送信時は、図16の上の図の状態にあり、低周波超音波センサー503、または高周波超音波センサー504と、超音波センサー509は信号発振器に結合され同時に超音波ビームを川底に向けて送信される。受信時は、図16の下の図のスイッチング状態となり各々2ヶの受信機505e−1,505e−2に川底で反射した超音波ビームを受けて生じた電気信号の受信信号は導かれる。その受信信号内の受信波形を採取して時間差を測定する過程は第1実施例と同じであるので説明を省略する。本実施例によれば、二つの時間差を差し引くことにより伝搬距離の影響を除くことができる。本実施例は先の実施例の2段階に分けて時間差を求める過程を一つにまとめたものである。
The third embodiment of the present invention is characterized by an ultrasonic transmission / reception method when measuring the flow velocity of a river. In this embodiment, signals are simultaneously transmitted from the low-frequency
以上、本発明を詳細に説明した。上記各実施例では、移動測定器5の移動に際しては移動測定器5を積載した浮揚体501を推進機構502を使って測定線に沿って移動させているが、その測定線に沿った移動に関しては、GPSやレーザ誘導による位置制御、あるいは橋などの固定物から綱などで牽引するなど、公知の方法が使える。移動測定器5の移動に際しては、推進機構502にたよらずに、河川の川幅方向の両岸から浮揚体501に綱を掛けて張り、その綱を両岸からたぐり寄せたり繰り出したりして移動させても良い。また、流速がない、つまり湖やダム湖などで湖底の形状を測定する場合は、流速を測定する部分は除去し形状測定部分のみを使用できることはいうまでもない。
The present invention has been described in detail above. In each of the above embodiments, when the
本発明の実施例によれば、超音波を使って河川や湖に設定した測定線に沿った河底や湖底の形状及び流れのある場合には流量を求める装置に係わり、超音波ビームを河底や湖底に向けて照射してその形状を測定するが、超音波ビームを設定角度回転させ、なおかつ装置全体を測定線に沿って移動させる。このため、河底や湖底のある点を何度も超音波ビームの照射角度を変えて計測することになり、河底や湖底の付近の藻類の影響などを低減して測定精度を向上させうる。また、流量測定のための流速検出にも形状測定とぼぼ同じ測定系を使用するため、測定装置の簡素化に効果があり、計測のための操作員も低減できる効果がある。 According to an embodiment of the present invention, an ultrasonic beam is applied to an apparatus for obtaining a flow rate when there is a shape and flow of a riverbed or lake bottom along a measurement line set in a river or lake using ultrasonic waves. The shape is measured by irradiating the bottom or the lake bottom. The ultrasonic beam is rotated by a set angle, and the entire apparatus is moved along the measurement line. For this reason, a point on the riverbed or lake bottom can be measured many times by changing the irradiation angle of the ultrasonic beam, and the measurement accuracy can be improved by reducing the influence of algae near the riverbed or lake bottom. . In addition, since the same measurement system as the shape measurement is used for detecting the flow velocity for measuring the flow rate, it is effective in simplifying the measuring device and reducing the number of operators for measurement.
本発明は、超音波を用いて川や湖などであらかじめ設定した測定線に沿った位置の河底形状(河床形状)や、流れがある場合にはその流量を測定する装置に用途がある。特に、洪水などの災害防止のために精度よく、しかも迅速に河底形状(河床形状)や、流れがある場合にはその流量を測定でき、災害予測に反映できるデータを提供するための河床形状・流量測定装置に用途が見出せる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has applications in a riverbed shape (bedbed shape) at a position along a measurement line set in advance in a river, a lake, or the like using ultrasonic waves, or a device that measures the flow rate when there is a flow. In particular, to prevent disasters such as floods, the riverbed shape (riverbed shape) and the riverbed shape to provide data that can be measured quickly and measured when there is a flow, and can be reflected in disaster prediction. -Uses can be found in flow measurement devices.
1…河川、2…測定線、3…測定線に沿った河底の形状(河床形状)、4…河川断面、5…移動測定器、6…制御・処理装置、501…浮揚体、502…推進機構、503…低周波超音波センサー、504…高周波超音波センサー、505…センサーの回転機構、
505a…パルスモーター駆動電源、505b…パルスモーター、505c,505d…歯車、505e…軸、505f,505g…リミットスイッチ、506…傾きセンサー、507…位置センサー、508…信号処理・制御装置、508a…処理・制御器、508b…切り替え器、508c…パルス発振器、508d…信号発振器、508e−1,2…受信器、508f,601…信号送受信器、509…送受信用の超音波センサー、510…上下動位置センサー、602…演算・処理装置、603…表示装置、604…記憶装置。
DESCRIPTION OF
505a: Pulse motor drive power supply, 505b: Pulse motor, 505c, 505d ... Gear, 505e ... Shaft, 505f, 505g ... Limit switch, 506 ... Tilt sensor, 507 ... Position sensor, 508 ... Signal processing / control device, 508a ... Processing Controller, 508b ... Switch, 508c ... Pulse oscillator, 508d ... Signal oscillator, 508e-1, 2, Receiver, 508f, 601 ... Signal transmitter / receiver, 509 ... Ultrasonic sensor for transmission / reception, 510 ... Vertical movement position Sensor, 602... Arithmetic / processing device, 603... Display device, 604.
Claims (4)
前記超音波センサーが設けられ、前記河川又は湖の水面に浮く浮揚体と、
前記浮揚体に設けられ、前記浮揚体を前記河川又は湖の水面で移動させる手段と、
前記浮揚体に設けられて、前記超音波ビームを前記浮揚体の移動前後方向に回転させる手段と、
前記超音波ビームの照射から前記反射波の検出するまでの時間に応じて前記超音波ビームの超音波周波数を変える手段と、
前記浮揚体の移動位置を求める手段と、
前記超音波ビームの照射方向と前記超音波センサーの位置と前記超音波ビームの照射から前記反射波を検出するまでの時間と前記河川の水中又は湖の水中での前記超音波ビームの速度とから前記底の位置を算出する手段と、
を備えた河川又は湖の水理情報の測定装置。 An ultrasonic sensor for irradiating an ultrasonic beam toward the bottom of a river or lake and detecting a reflected wave of the ultrasonic beam from the bottom;
The ultrasonic sensor is provided, and a floating body floating on the water surface of the river or lake,
Means provided on the levitation body for moving the levitation body on the surface of the river or lake;
Means for rotating the ultrasonic beam in the longitudinal direction of movement of the levitation body, provided on the levitation body;
Means for changing the ultrasonic frequency of the ultrasonic beam according to the time from irradiation of the ultrasonic beam to detection of the reflected wave;
Means for determining a moving position of the floating body;
From the irradiation direction of the ultrasonic beam, the position of the ultrasonic sensor, the time from the irradiation of the ultrasonic beam to the detection of the reflected wave, and the velocity of the ultrasonic beam in the river water or the lake water Means for calculating the position of the bottom;
Hydrological information measuring device for rivers or lakes equipped with.
前記二つの超音波送受信センサーの一方から前記底に向けて超音波を照射してから前記超音波が前記底で反射して散乱した反射波を前記二つの超音波送受信センサーの他方で検出するまでの時間差と、前記二つの超音波送受信センサーの送受信側を反対にして得た前記超音波の照射から検出までの時間差を求める手段と、
これらの時間差と前記二つの超音波センサーの離間距離と河床形状から求まる水深とから前記超音波センサー位置における前記水の平均流速を算出する手段と、
前記平均流速と水深とから流量を求める手段と、
を備えたことを特徴とする河川又は湖の水理情報の測定装置。 In Claim 1, two ultrasonic transmission / reception sensors spaced apart in the flow direction of the water of the river or lake,
Until one of the two ultrasonic transmission / reception sensors detects a reflected wave scattered from the bottom of the two ultrasonic transmission / reception sensors after the ultrasonic wave is irradiated toward the bottom from one of the two ultrasonic transmission / reception sensors. And a means for obtaining a time difference from irradiation to detection of the ultrasonic wave obtained by reversing the transmission / reception side of the two ultrasonic transmission / reception sensors,
Means for calculating the average flow velocity of the water at the position of the ultrasonic sensor from these time differences, the distance between the two ultrasonic sensors and the water depth determined from the river bed shape;
Means for obtaining a flow rate from the average flow velocity and water depth;
An apparatus for measuring hydraulic information of a river or lake characterized by comprising:
In Claim 3, a part of the parts constituting the river or lake hydraulic information measuring device is mounted on the front levitation body, the other component parts are mounted on land, the part component part and the other structure A river comprising means for wirelessly or wiredly communicating a signal with a component, and a display means for displaying a measurement result of hydraulic information of the river or lake as the other component Or a measuring device for hydraulic information of the lake.
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