JP2007304061A - Electromagnetic flow rate sensor for river, and flow rate measuring device and system for river - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、河川の水流中に設けられた支持体に固定されて、その水流の流速を計測可能な河川用電磁流速センサと、その河川用電磁流速センサを備えた河川用流速測定装置及び河川用流速測定システムに関する。 The present invention relates to an electromagnetic flow velocity sensor for a river which is fixed to a support provided in a water flow of a river and can measure the flow velocity of the water flow, a flow velocity measuring device for a river including the electromagnetic flow velocity sensor for the river, and a river The present invention relates to a flow velocity measurement system for use.
河川管理上、河川流量(流速)の把握は非常に重要な問題のひとつである。例えば、集中豪雨等の際には、警戒すべき河川の流域に沿う河川流量のオンタイムな把握が、防災上極めて有益となる。また、河川流量を正確に測定できれば、河川改修計画、ダム建設計画、利水、河川の水質管理、植生や生態系と河川流量との関係の調査研究にも役立つ。 Understanding river flow rate (velocity) is one of the most important issues for river management. For example, in the case of torrential rain, on-time grasping of the river flow along the river basin to be warned is extremely useful for disaster prevention. If river flow can be measured accurately, it will be useful for river improvement plans, dam construction plans, water utilization, river water quality management, and research on the relationship between vegetation and ecosystems and river flow.
この目的のために開発された従来の河川用流速測定装置としては、河川の川底にバネ材の一端を固定すると共に、そのバネ材の他端部に水位を計測するためのフロート(浮子)を連結し、さらにバネ材の途中部分に流速センサを取り付けて、流速センサを常時水没状態にして備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
ところが、上述した従来の河川用流速測定装置では、上流から流れてきた流木等の流下物が流速センサに衝突して破損する虞があった。 However, in the conventional river flow velocity measuring apparatus described above, there is a possibility that a falling material such as driftwood flowing from the upstream collides with the flow velocity sensor and is damaged.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、耐久性に優れた河川用電磁流速センサ、河川用流速測定装置及び河川用流速測定システムの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a river electromagnetic flow velocity sensor, a river flow velocity measuring apparatus, and a river flow velocity measurement system that are excellent in durability.
上記目的を達成するためになされた請求項1の発明に係る河川用電磁流速センサは、河川の水流中に立設された支持体のうち水流の流れ方向と略平行な支持体壁面に固定されて、その水流の流速を計測可能な河川用電磁流速計であって、支持体壁面に取り付けられ、水流の流れ方向の両端側に向かって傾斜したマウント形ハウジングと、マウント形ハウジングの頂上部分に上下に並べて配置された1対の検知電極とを備え、1対の検知電極で検出された電位差に基づいて、河川の流速を計測するところに特徴を有する。なお、本発明における「河川」には、用水路や排水路が含まれる。 The electromagnetic flow velocity sensor for a river according to the invention of claim 1 made to achieve the above object is fixed to a support wall surface substantially parallel to the flow direction of the water flow among the support members standing in the water flow of the river. An electromagnetic anemometer for rivers capable of measuring the flow velocity of the water flow, which is mounted on the support wall surface and is inclined toward both ends of the flow direction of the water flow, and on the top portion of the mount housing. It has a feature in that it includes a pair of detection electrodes arranged side by side and measures the flow velocity of the river based on the potential difference detected by the pair of detection electrodes. The “river” in the present invention includes irrigation channels and drainage channels.
請求項2の発明は、請求項1に記載の河川用電磁流速センサにおいて、マウント形ハウジングは、板金又は樹脂を加工してなり、マウント形ハウジングの内部に収容され、1対の検知電極を含む電気部品を保持した本体ハウジングを備え、マウント形ハウジングの頂上部分に検出用貫通孔を形成すると共に、本体ハウジングに検出用貫通孔に嵌合した嵌合突部を形成し、その嵌合突部に1対の検知電極を露出した状態に配置したところに特徴を有する。 According to a second aspect of the present invention, in the river electromagnetic flow velocity sensor according to the first aspect, the mount type housing is formed by processing sheet metal or resin, and is housed inside the mount type housing and includes a pair of detection electrodes. A main body housing that holds electrical components is formed, and a through hole for detection is formed at the top portion of the mount-type housing, and a fitting protrusion that is fitted into the through hole for detection is formed in the main body housing. It is characterized in that a pair of detection electrodes are arranged in an exposed state.
請求項3の発明は、請求項2に記載の河川用電磁流速センサにおいて、マウント形ハウジングは、板金を上下に延びた複数の折曲線で折り曲げてなり、水流の流れ方向と平行な頂上構成壁と、その頂上構成壁の両側に折曲部を介して連なった1対の傾斜側壁と、両方の傾斜側壁の端部に折曲部を介して連なった1対の取付片とを備えてなり、各取付片に、それら取付片を支持体壁面に固定するための取付孔を形成したところに特徴を有する。 According to a third aspect of the present invention, in the electromagnetic flow velocity sensor for a river according to the second aspect, the mount-type housing is formed by bending the sheet metal with a plurality of folding lines extending vertically, and the top constituting wall is parallel to the water flow direction. And a pair of inclined side walls that are connected to both sides of the top constituent wall via a bent portion, and a pair of attachment pieces that are connected to the end portions of both inclined side walls via the bent portion. Each attachment piece is characterized in that attachment holes for fixing the attachment pieces to the support wall surface are formed.
請求項4の発明は、請求項2に記載の河川用電磁流速センサにおいて、マウント形ハウジングは、板金を絞り加工してなるドーム部と、ドーム部の縁部から側方に張り出した取付片とを備えてなり、取付片には支持体壁面に固定するための取付孔が形成されたところに特徴を有する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the river electromagnetic flow rate sensor according to the second aspect, the mount-type housing includes a dome portion formed by drawing a sheet metal, and an attachment piece projecting laterally from an edge portion of the dome portion. The mounting piece is characterized in that a mounting hole for fixing to the wall surface of the support is formed.
請求項5の発明に係る河川用流速測定装置は、請求項1乃至4の何れかに記載の河川用電磁流速センサと、支持体壁面に固定されるベース盤とを備え、ベース盤に河川用電磁流速センサが上下に複数並べて取り付けられたところに特徴を有する。 A river flow velocity measuring device according to a fifth aspect of the invention comprises the river electromagnetic flow velocity sensor according to any one of the first to fourth aspects, and a base board fixed to a support wall surface. It is characterized in that a plurality of electromagnetic flow velocity sensors are mounted side by side.
請求項6の発明は、請求項5に記載の河川用流速測定装置において、ベース盤は、上下に延びたベースフレームとベース板金とを隙間を空けた状態で重ねて保持してなり、ベース板金には、マウント形ハウジングを着脱可能に取り付けるための螺子部と、各河川用電磁流速センサから延びたケーブルを挿通してベースフレームとベース板金との間の隙間に導入するためのケーブル導入孔とが形成され、ケーブルがベースフレームとベース板金との間の隙間の上端開口から導出されたところに特徴を有する。 According to a sixth aspect of the present invention, in the river flow velocity measuring apparatus according to the fifth aspect, the base board is formed by holding the base frame extending vertically and the base sheet metal in a state where a gap is left between them. Includes a screw part for detachably mounting the mount-type housing, and a cable introduction hole for introducing a cable extending from each river electromagnetic flow rate sensor into a gap between the base frame and the base metal plate. And the cable is led out from the upper end opening of the gap between the base frame and the base sheet metal.
請求項7の発明は、請求項5又は6に記載の河川用流速測定装置において、ベース盤は、支持体としての橋脚に対して着脱可能であるところに特徴を有する。
The invention according to claim 7 is characterized in that, in the river flow velocity measuring device according to
請求項8の発明は、請求項5乃至7の何れかに記載の河川用流速測定装置において、複数の河川用電磁流速センサは、ベース盤に対して着脱可能に固定されたところに特徴を有する。
The invention of claim 8 is characterized in that in the river flow velocity measuring device according to any one of
請求項9の発明は、請求項5乃至8の何れかに記載の河川用流速測定装置において、ベース盤は、上下方向で複数のベース盤構成体に分割可能であるところに特徴を有する。 A ninth aspect of the invention is characterized in that, in the river flow velocity measuring device according to any one of the fifth to eighth aspects, the base board can be divided into a plurality of base board constituting bodies in the vertical direction.
請求項10の発明は、請求項5乃至9の何れかに記載の河川用流速測定装置において、ベース盤の上下方向に延びたヒンジピンによりベース盤の両側縁部に揺動可能に連結された固定片を備え、固定片にベース盤を支持体壁面に固定するための固定用孔を形成したところに特徴を有する。 According to a tenth aspect of the present invention, in the river flow velocity measuring device according to any one of the fifth to ninth aspects, the fixing is swingably connected to both side edges of the base board by hinge pins extending in the vertical direction of the base board. It has a feature in that a fixing hole for fixing the base board to the support wall surface is formed in the fixing piece.
請求項11の発明に係る河川用流速測定システムは、請求項5乃至10の何れかに記載の河川用流速測定装置と、河川用流速測定装置に備えた複数の河川用電磁流速センサにより計測された流速情報を収集する情報収集装置と、収集した流速情報を、河川用電磁式流速センサを識別するための識別情報と共に外部に送信する送信装置とを備えたところに特徴を有する。
A river flow velocity measuring system according to an invention of
請求項12の発明は、請求項11に記載の河川用流速測定システムにおいて、支持体は河川の川幅方向に複数立設され、それら複数の支持体にそれぞれ河川用流速測定装置が取り付けられたところに特徴を有する。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the river flow velocity measuring system according to the eleventh aspect, a plurality of supports are erected in the river width direction of the river, and a river flow velocity measuring device is attached to each of the plurality of supports. It has the characteristics.
[請求項1の発明]
請求項1の河川用電磁流速センサでは、磁界と交差して河川の水が流れることで生じた電位差を1対の検知電極で検出して河川の流速を計測する。ここで、河川用電磁流速センサは、支持体壁面に取り付けられて水流の流れ方向の両端部に向かって傾斜したマウント形ハウジングを備え、その頂上部分に1対の検知電極が配置されている。即ち、マウント形ハウジングは、上流側の縁部から頂上部分に向かうに従って支持体壁面から徐々に隆起するように傾斜している。これにより、河川の上流から流れてきた流下物が衝突した時の衝撃が緩和され、耐久性(信頼性)の向上を図ることができる。また、流下物が河川用電磁流速センサに引っ掛かることも防止される。さらに、水流の抵抗が抑えられると共に、水流はマウント形ハウジングの表面に沿ってスムーズに流れるので安定して流速を計測することができる。
[Invention of Claim 1]
The river electromagnetic flow velocity sensor according to claim 1 measures the flow velocity of the river by detecting a potential difference caused by the flow of river water crossing the magnetic field with a pair of detection electrodes. Here, the electromagnetic flow velocity sensor for rivers includes a mount-type housing that is attached to a support wall surface and is inclined toward both ends in the flow direction of the water flow, and a pair of detection electrodes is disposed on the top portion thereof. That is, the mount-type housing is inclined so as to gradually rise from the support wall surface as it goes from the upstream edge to the top portion. Thereby, the impact at the time of the fallen thing which flowed from the upstream of a river collides is relieved, and durability (reliability) can be improved. In addition, it is possible to prevent the spilled material from being caught by the electromagnetic flow velocity sensor for rivers. Furthermore, the resistance of the water flow is suppressed, and the water flow smoothly flows along the surface of the mount-type housing, so that the flow velocity can be measured stably.
[請求項2の発明]
請求項2の発明によれば、本体ハウジングがマウント形ハウジングで覆われるから、流下物の衝突による電気部品の不具合の発生を防止できる。
[Invention of claim 2]
According to the second aspect of the present invention, since the main body housing is covered with the mount-type housing, it is possible to prevent the occurrence of the malfunction of the electrical component due to the collision of the flowing-down object.
[請求項3の発明]
請求項3の発明によれば、マウント形ハウジングが上下に開放しているので、マウント形ハウジングの内側に泥や砂が溜まるのを防止できる。
[Invention of claim 3]
According to the invention of claim 3, since the mount-type housing is opened up and down, mud and sand can be prevented from accumulating inside the mount-type housing.
[請求項4の発明]
請求項4の発明によれば、マウント形ハウジングの内側に泥や砂が入り込むことを防止できる。ここで、ドーム部の外面形状は、球面状、楕円球面状、稜線が丸みを帯びた多角錐台形面状とすればよい。
[Invention of claim 4]
According to the invention of claim 4, mud and sand can be prevented from entering the inside of the mount-type housing. Here, the outer surface shape of the dome portion may be a spherical surface, an elliptical spherical surface, or a polygonal truncated pyramid surface with a rounded ridgeline.
[請求項5の発明]
請求項5の河川用流速測定装置では、請求項1乃至4の何れかに記載の河川用電磁流速センサを利用して流速を計測するから、従来の河川用流速測定装置に比べて耐久性が向上する。また、河川の水深方向の複数位置で流速を計測できると共に、計測結果に応じて大まかな水位も計測可能となる。さらに、仮に何れかの河川用電磁流速センサに不具合が生じても、他の正常な河川用電磁流速センサにより継続して流速を計測することができる。
[Invention of claim 5]
In the river flow velocity measuring device according to
[請求項6の発明]
請求項6の発明によれば、河川用電磁流速センサから延びたケーブルをベース盤によって保護することができ、ケーブルの断線や流下物の引っ掛かり等を防止できる。
[Invention of claim 6]
According to invention of Claim 6, the cable extended from the electromagnetic flow velocity sensor for rivers can be protected by a base board, and the disconnection of a cable, the catch of a fallen thing, etc. can be prevented.
[請求項7の発明]
請求項7の発明によれば、複数の河川用電磁流速センサを一度に河川の水流中に設置或いは撤去することができる。なお、ベース盤は、橋脚に備えたアンカーボルトにより固定してもよいし、ワイヤー等で橋脚に縛り付けてもよい。
[Invention of Claim 7]
According to the invention of claim 7, it is possible to install or remove a plurality of electromagnetic flow velocity sensors for rivers in a river flow at a time. The base board may be fixed with anchor bolts provided on the pier, or may be tied to the pier with a wire or the like.
[請求項8の発明]
請求項8の発明によれば、何れかの河川用電磁流速センサに不具合が発生した場合には、その河川用電磁流速センサだけをベース盤から取り外して交換することができる。
[Invention of Claim 8]
According to the eighth aspect of the present invention, when a problem occurs in any of the river electromagnetic flow rate sensors, only the river electromagnetic flow rate sensor can be removed from the base panel and replaced.
[請求項9の発明]
請求項9の発明によれば、ベース盤の長さを、例えば、河川の水位や支持体の高さに応じて調節することができる。
[Invention of claim 9]
According to invention of Claim 9, the length of a base board can be adjusted according to the water level of a river, and the height of a support body, for example.
[請求項10の発明]
請求項10の発明によれば、固定片がヒンジピンを中心に揺動可能なので、支持体壁面が湾曲していても、固定片を支持体壁面に宛がってベース盤を固定することができる。つまり、ベース盤の固定場所の自由度が向上する。
[Invention of Claim 10]
According to the tenth aspect of the present invention, since the fixed piece can swing around the hinge pin, even if the support wall surface is curved, the fixed plate can be directed to the support wall surface to fix the base board. . That is, the degree of freedom of the fixing position of the base board is improved.
[請求項11の発明]
請求項11の河川用流速測定システムでは、請求項1乃至4の何れかに記載の河川用電磁流速センサを利用して流速を計測するから、従来の河川用流速測定システムに比べて耐久性が向上する。また、複数の河川用電磁流速センサにより計測された流速情報は情報収集装置に収集され、送信装置によって識別情報と共に外部に送信される。そして、各河川用電磁流速センサの流速情報が、例えば、管理センター等に集められて、河川の流速や、流量、水位等を観測可能となる。これにより、係員が河川に実際に出向いて測定作業を行う必要がなくなり、安全かつ低コストに河川の状態を観測できる。また、リアルタイムに河川の流速情報を収集することができる。
[Invention of Claim 11]
In the river flow velocity measuring system according to
[請求項12の発明]
請求項12の構成によれば、河川の川幅方向と水深方向との2方向で河川の流速分布や平均流速を観測できる。
[Invention of Claim 12]
According to the configuration of the twelfth aspect, the flow velocity distribution and the average flow velocity of the river can be observed in the two directions of the river width direction and the water depth direction.
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態を図1〜図10に基づいて説明する。図1における符号10は、河川11の水流中に立設された例えばコンクリート製の橋脚であって、河川11の幅方向に複数立設されている(図1には、1つの橋脚10のみが示されている)。これら橋脚10のうち、水流の流れ方向と略平行な橋脚壁面10A(本発明の「支持体壁面」に相当する)には、本発明に係る河川用流速測定装置90がそれぞれ取り付けられている。河川用流速測定装置90は、橋脚壁面10Aに例えばアンカーボルト(図示せず)によって固定されたベース盤20と、そのベース盤20に上下に並べて取り付けられた複数の河川用電磁流速センサ40とから構成される。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図2に示すように、ベース盤20は上下方向(長手方向)で複数のベース盤構成体21に分割可能となっており、これら複数のベース盤構成体21が橋脚壁面10Aに一直線に縦列配置されている。これにより、例えば、橋脚10の高さや河川11の水位に応じてベース盤20の上下方向の長さを変更可能になっている。なおベース盤構成体21の上下方向の長さは、例えば1mとなっている。
As shown in FIG. 2, the
図5に示すように、各ベース盤構成体21は、上下に延びたベースフレーム構成体21Aとベース板金構成体21Bとを隙間を空けた状態で重ねて固定してなる。そして図4に示すように、複数のベースフレーム構成体21Aが上下方向で繋がって1つのベースフレーム20Aが構成され、複数のベース板金構成体21Bが上下方向で繋がって1つのベース板金20Bが構成されている。
As shown in FIG. 5, each base board
図7に示すようにベースフレーム構成体21Aは梯子構造をなしていている。即ち、上下に延びて互いに平行な1対の縦枠部材121,121と、それら縦枠部材121の上下方向の両端部及び中央部を繋ぐように差し渡された長板状の横枠部材122とから構成され、これら縦枠部材121と横枠部材122とが例えば溶接されている。横枠部材122の両端部は、縦枠部材121の側方に突出しており、この突出した部分にベースフレーム構成体21A(ベース盤構成体21)を橋脚壁面10Aに固定するための長円形の固定用孔22Aが形成されている。即ち、固定用孔22Aに橋脚壁面10Aから起立した図示しないアンカーボルトを挿通してそのアンカーボルトに図示しないナットを締め付けることでベースフレーム構成体21A(ベース盤構成体21)が橋脚壁面10Aに固定される。また、縦枠部材121は、上下方向における断面がクランク状をなしており、横枠部材122に溶接されていない方の端部にベース板金構成体21Bが宛がわれ、それらを貫通した複数のボルト23によりベースフレーム構成体21Aとベース板金構成体21Bとが一体に固定されている。
As shown in FIG. 7, the
ここで、ベースフレーム構成体21Aとベース板金構成体21Bの上端部分にそれぞれフックを形成しておき、それらフック同士を係止させることで、ベースフレーム構成体21Aとベース板金構成体21Bとを仮固定すると共に、ボルト23を通す孔が整合するようにしてもよい。このようにすればベースフレーム構成体21Aに対するベース板金構成体21Bの組み付けが容易となる。
Here, hooks are formed on the upper end portions of the base
ベース板金構成体21Bは、ベースフレーム構成体21Aと同じ長さ(具体的には1m)の長板状をなすと共に、短手方向における両側部を上下に延びた折曲線でベースフレーム構成体21Aに向かって折り曲げた構造をなしている。詳細には図5に示すように、ベース板金構成体21Bのうち短手方向(水流の流れ方向)の中間部分は、水流の流れ方向と平行でかつベースフレーム構成体21Aとの間に扁平な隙間26を形成した取付平坦壁29となっており、その両側部は取付平坦壁29から離れるに従ってベースフレーム構成体21Aに近づくように傾斜した傾斜平坦壁28になっている。
The base
ベース板金構成体21Bの前面には、最大で3つの河川用電磁流速センサ40が取り付け可能となっている。図6に示すように、ベース板金構成体21Bのうち上下方向の中央部と、中央部から両端部側に0.25mずつ離れた位置との計3箇所にはセンサ取付部24が形成されている。各センサ取付部24には、それぞれ河川用電磁流速センサ40をネジ止めするための複数の取付孔24Aが規則的に形成されており、これら取付孔24Aを介して河川用電磁流速センサ40がベース盤構成体21に着脱可能に固定されている。
A maximum of three river electromagnetic
各センサ取付部24には、取付孔24Aの他に河川用電磁流速センサ40から延びたケーブル42を、ベースフレーム20Aとベース板金20Bとの間の隙間26に導入するためのケーブル導入孔27が形成されている。図3及び図5に示すように、ケーブル42は、縦列配置された各ベース盤構成体21の隙間26を通って上端開口26Aからベース盤20の外側に導出されている。ケーブル42をベース盤20の内側に形成された隙間26に通すことで、断線や流下物の引っ掛かりが防止される。なお、ケーブル42は、ベース板金構成体21Bの後面に取り付けられた図示しない配線固定具によりベース板金構成体21Bの後面に沿わせてある。
Each
ここで、本実施形態のベース盤構成体21には、ベース板金構成体21Bの上下方向の中央部に河川用電磁流速センサ40が1つだけ取り付けられている。つまり、河川用流速測定装置90は、ベース盤20の上下に1m間隔で複数の河川用電磁流速センサ40を取り付けた構成となっている(図2を参照)。
Here, only one river electromagnetic
なお、ベース板金構成体21Bの中央部から両端部側に0.25m離れた位置に1つずつ、合計2つの河川用電磁流速センサ40を取り付けてもよい。つまり、河川用流速測定装置90は、ベース盤20の上下に0.5m間隔で複数の河川用電磁流速センサ40を取り付けた構成としてもよい。
In addition, a total of two river electromagnetic
さて、河川用電磁流速センサ40は以下のようである。図5に示すように、河川用電磁流速センサ40は、1対の検知電極43,43を保持した本体ハウジング41と、その本体ハウジング41を覆ったマウント形ハウジング50とから構成される。
The river electromagnetic
図9(A)に示すように本体ハウジング41は、樹脂製の扁平ボディ48に1対の検知電極43、励磁コイル44及び測定回路部45等の電気部品を収容して、それらの周りに樹脂(例えば、ウレタン樹脂)をモールドした構造になっており、それら電気部品が、本体ハウジング41の上面から延びたケーブル42と電気的に接続されている。
As shown in FIG. 9A, the
より詳細には、励磁コイル44は、本体ハウジング41の芯部に配置されており、扁平円柱状のセンサヘッド46の先端面46Aから水流中に向けて磁界を発生させる。センサヘッド46の先端面46Aからは、1対の検知電極43,43の先端が僅かに露出しており河川11を流れる水と接触可能となっている。これら検知電極43,43は測定回路部45に接続しており、水流の流れ方向とほぼ直交するように上下に並んで配置されている(図6を参照)。そして、検知電極43,43は、前記励磁コイル44が発生した磁界中を河川水が通過することで生じる起電力(電位差)を検出し、この検出信号に基づいて測定回路部45が流速を演算する。ここで図9(C)に示すように、センサヘッド46の先端面46Aは、外側に膨出しかつ中心部に向かって窄んだ扁平ドーム状をなしている。
More specifically, the
図9(B)に示すように本体ハウジング41の四隅には、ベース盤20に取り付けるための取付孔47が形成されている。この取付孔47と、ベース盤20の各センサ取付部24に形成された取付孔24Aとにボルト(図示せず)を挿通し、ベース板金構成体21Bの後面側でそのボルトにナット(図示せず)を螺合することで本体ハウジング41がベース盤20に固定されている。なお、本体ハウジング41の後面には金属性の導通板49が宛がわれており、この導通板49がベース板金20Bと導通状態になっている。この導通板49は、測定回路部45のGND部に結線されており、導通板49は河川用電磁流速センサ40のアース部となっている。
As shown in FIG. 9B, attachment holes 47 for attachment to the
一方、マウント形ハウジング50は、図8に示すように本体ハウジング41の凸形状に対応して中央部分が台形状に隆起した構造をなしており、例えば、横長矩形状のステンレス製板金を上下に延びた複数の折曲線で曲げ加工して形成されている。詳細には、マウント形ハウジング50は、水流の流れ方向と平行な頂上構成壁51と、その頂上構成壁51の両側に折曲部56,56を介して連なりベース盤20に向かって下るように傾斜した1対の傾斜側壁52,52と、両方の傾斜側壁52,52の端部に折曲部57,57を介して連なりベース盤20の前面に宛がわれて固定された1対の取付片53,53とを備えてなる。そして、これら取付片53,53の間部分がベース盤20から隆起したマウント部59となっている。なお、各折曲部56,57は丸みを帯びているから、折曲部56,57において水の流れが乱されることはない。
On the other hand, the mount-
頂上構成壁51の中央部には円形の検出用貫通孔55が貫通しており、ここに本体ハウジング41から突出したセンサヘッド46が嵌合している。これにより、センサヘッド46の先端面46Aに露出した1対の検出電極43,43がマウント形ハウジング50の外側に露出し、河川水と接触可能となっている。
A circular detection through
1対の傾斜側壁52,52のうち上流側の傾斜側壁52は、上流から下流に向かうに従ってベース盤20から徐々に離れるように上り傾斜となっており、下流側の傾斜側壁52は、上流から下流に向かうに従ってベース盤20に徐々に近づくように下り傾斜となっている。
Of the pair of
各取付片53,53には、1対の取付孔54,54が上下に並んで形成されている。これら取付孔54とベース盤20の各センサ取付部24に形成された取付孔24Aとにボルト25Bを挿通し、ベース板金構成体21Bの後面側でボルト25Bにナット25Nを螺合することで、マウント形ハウジング50がベース盤20に固定されている。
Each mounting
以上が、河川用電磁流速センサ40及び、河川用電磁流速センサ40を備えた河川用流速測定装置90の構成の説明であって、この河川用流速測定装置90は、以下に説明する河川用流速測定システム100に組み込まれている。
The above is the description of the configuration of the river electromagnetic
図1に示すように橋脚10の上部には、河川用流速測定システム100を構成する各種装置を収容したデータロガー60が設置されている。データロガー60は、例えば、河川用流速測定装置90毎に1つずつ備えられており、ベース盤20に取り付けられた複数の河川用電磁流速センサ40と前記ケーブル42で接続されている。
As shown in FIG. 1, a
図10に示すようにデータロガー60は、送信装置61、データ収集装置62、記憶装置63、電源64等を備えてなる。データ収集装置62は、全ての河川用電磁流速センサ40の測定回路部45にアクセスして、流速情報と識別情報とを読み出す。また、記憶装置63は、データ収集装置62が読み出した情報を一時記憶する。
As shown in FIG. 10, the
送信装置61は、記憶装置63に記憶された流速情報、識別情報等を、データ解析を行う管理センターのコンピュータ等に対して、例えば、PHSや携帯電話網等の無線通信網を利用して無線送信或いは、光ケーブルを利用して有線送信する。電源64は、例えば、電力会社から供給される商用電源や内蔵電池でもよいが、河川用流速測定装置90を設置する場所で得られる太陽光発電、水力発電、風力発電の何れか或いは複合してなる電源が好ましい。また、河川用電磁流速センサ40は水中に配置されるから無線送信は難しい。従って、上述したようにベース盤20の内側に通されて機械的に保護されたケーブル42を用いて河川用電磁流速センサ40が取得した情報がデータロガー60に収集される。以上が、河川用流速測定システム100の説明である。
The
次に本実施形態の作用効果を説明する。河川用流速測定システム100を起動すると、河川用電磁流速センサ40に備えた励磁コイル44が励磁されて、河川用電磁流速センサ40の近傍に水流の流れ方向と交差した磁界が生成する。この磁界中を河川水が通過すると流速に応じて起電力が生じ、検知電極43,43の間の電位差が検出信号として測定回路部45に取り込まれる。そして、測定回路部45にて流速が演算される。
Next, the effect of this embodiment is demonstrated. When the river flow
各河川用電磁流速センサ40により計測された流速情報は河川用電磁流速センサ40を区別するための識別情報とセットとなってデータ収集装置62に読み取られ、記憶装置63に一時記憶される。そして、記憶装置63に記憶された流速情報及び識別情報は送信装置61により管理センターのコンピュータに所定時間毎又はリアルタイムで無線送信され、管理センターにてデータ解析が行われる。具体的には、例えば、水深方向及び川幅方向における流速分布、流速変化、平均流速及び河川11の流量等が観測される。ここで、河川11の流量は、公知な方法で測定された河川11の断面積と平均流速とを乗じて求めることができる。また、河川用電磁流速センサ40の流速情報に基づき河川用電磁流速センサ40が水中にあるか否かを判別できるので、ベース盤20に取り付けられた複数の河川用電磁流速センサ40の中で、水中にあると判別された最も上側の河川用電磁流速センサ40の取付位置から、河川11の水位を大まかに知ることができる。本実施形態の構成では、河川用電磁流速センサ40が1m間隔で取り付けられているから、1m単位で水位を計測することが可能である。
Flow velocity information measured by each river electromagnetic
ところで、河川11には、ゴミ等が流れていることが少なくない。特に、集中豪雨や洪水時には、河川流域から樹木や土砂等が大量に流れ込むため、それら流下物が河川用電磁流速センサ40に衝突する可能性が高まる。また、洪水時には流速が速まるため、流下物が平常時よりも強く河川用電磁流速センサ40に衝突する可能性もある。
By the way, it is not unusual for garbage to flow through the
これに対し、本実施形態の河川用電磁流速センサ40は、水流の流れ方向の両端部に向かって傾斜したマウント形ハウジング50を備え、上流側の傾斜側壁52が上流から下流に向かうに従ってベース盤20から徐々に離れるように上り傾斜となっている。これにより、河川11の上流から流れてきた流下物が河川用電磁流速センサ40に衝突したときの衝撃が緩和され、耐久性(信頼性)が向上する。また、上流側の傾斜側壁52は水流の流れ方向に対して傾斜しているので、流下物が河川用電磁流速センサ40に引っ掛かることが防止される。さらに、水流の抵抗が抑えられると共に、水流はマウント形ハウジング50の表面に沿ってスムーズに流れるので、安定して流速を計測することができる。
On the other hand, the river electromagnetic
さらに、河川用電磁流速センサ40の主要部である検知電極43,43、励磁コイル44及び測定回路部45等の電気部品を備えた本体ハウジング41が、金属製のマウント形ハウジング50の内部に収容されて保護されるので、流下物の衝突によるそれら電気部品の不具合の発生を防止できる。しかも、マウント形ハウジング50は、上下に開放しているので、マウント形ハウジング50の内側に泥や砂が溜まり難くなっている。
Further, a
また、本実施形態の河川用流速測定装置90によれば、河川用電磁流速センサ40から延びたケーブル42がベース盤20の内側の隙間26に通されているので、断線や流下物の引っ掛かりを防止できる。ベース盤20は橋脚10に固定されているので、水圧で押し流されたり傾倒することが防止できる。また、ベース盤20は橋脚10に対して着脱可能なので、一度に複数の河川用電磁流速センサ40を河川11の水流中に設置したり撤去することができ、作業の手間が軽減される。さらに、河川用電磁流速センサ40はベース盤20に対して着脱可能なので、何れかの河川用電磁流速センサ40に不具合が生じた場合には、その河川用電磁流速センサ40だけをベース盤20から取り外して交換することができる。なお、何れかの河川用電磁流速センサ40が取り外されても、その他の正常な河川用電磁流速センサ40によって流速を継続して計測することができる。
Further, according to the river flow
また、本実施形態の河川用流速測定システム100によれば、河川11の水深方向と川幅方向との2方向で河川11の流速分布や平均流速等を観測できる。これにより河川11の流速及び流量をより正確に計測することができる。さらに、河川用電磁流速センサ40が計測した流速情報は、送信装置61によって管理センターに送信されるので、係員が河川11に実際に出向いて測定作業を行う必要がなくなり、安全かつ低コストに河川11の状態を観測できる。
Moreover, according to the river flow
[第2実施形態]
この第2本実施形態は、河川用電磁流速センサのうち、マウント形ハウジングの構成を上記第1実施形態とは異ならせたものである。本実施形態のマウント形ハウジング150は、例えば、ステンレス製板金を絞り加工することで形成され、図11(C)に示すように、本体ハウジング41の凸形状に対応して膨出したドーム部151と、ドーム部151の縁部から側方に張り出したフランジ部152(本発明の「取付片」に相当する)とを備えている。ドーム部151の外面は滑らかな曲面(詳細には、球面の一部)で構成されており、頂点部分からフランジ部152に向かって緩やかに下るように傾斜している。ドーム部151の頂点部分に貫通した検出用貫通孔55にはセンサヘッド46が嵌合しており、ここから検知電極43,43が外部に露出している。また、図11(A)に示すようにセンサヘッド46の先端面46Aとドーム部151の外面とはほぼ面一となっている。また、フランジ部152には複数(例えば4つ)の取付孔54が周方向に均等配置されている。
[Second Embodiment]
In the second embodiment, among the electromagnetic flow velocity sensors for rivers, the configuration of the mount type housing is different from that of the first embodiment. The mount-
図11(C)に示すように本体ハウジング41は、円板形状をなした背面プレート153にネジ止め又は溶接により固定されている。そしてマウント形ハウジング150のフランジ152が背面プレート153の周縁部に宛がわれてドーム部151と背面プレート153との間に形成されたドーム形スペース154に本体ハウジング41が収容されている。なお、本体ハウジング41のケーブル42は、ドーム部151を貫通したケーブル導出孔155から外部に導出されている。
As shown in FIG. 11C, the
そして、この河川用電磁流速センサ140は、橋脚壁面10Aにアンカーボルトによって直接、或いは、上記第1実施形態と同様にベース盤20を介して固定される。その他の構成については上記第1実施形態と同じである。
The river electromagnetic
本実施形態の構成でも、上記第1実施形態と同等の効果を奏する。また、本実施形態の構成によればマウント形ハウジング150の内側に泥や砂が入り込むのを防止できる。ここで、ドーム部151の外面形状は、図12(A)に示すように水流の流れ方向に長くなった楕円球面状としてもよいし、同図(B)に示すように稜線と角部が丸みを帯びた四角錐台形面状としてもよい。
The configuration of this embodiment also has the same effect as the first embodiment. Further, according to the configuration of the present embodiment, mud and sand can be prevented from entering the inside of the mount-
[第3実施形態]
図13は、本発明の第3実施形態に係る河川用電磁流速センサ240を示す。この河川用電磁流速センサ240は金属製の背面プレート130を備え、ベース盤20を介さずに直接、橋脚壁面10Aに固定される点が上記第1実施形態と異なる。
[Third Embodiment]
FIG. 13 shows a river electromagnetic
背面プレート130は、マウント形ハウジング50の形状に対応して例えば横長矩形状をなしており、この背面プレート130に本体ハウジング41がネジ止め又は溶接により固定されている。背面プレート130の両側部には、背面プレート130とマウント形ハウジング50を一体に固定すると共に、背面プレート130を橋脚壁面10Aに固定するための取付孔131が形成されている。そしてマウント形ハウジング50の取付片53,53を背面プレート130の両側部に宛がい、取付片53,53と背面プレート130とに形成された取付孔54,131に橋脚壁面10Aから起立したアンカーボルトを通してナットを締め付けることで、河川用電磁流速センサ240が橋脚壁面10Aに直接固定される。なお、背面プレート130の両側部の後面に金属板132を敷設しておくと、河川用電磁流速センサ240を強固に固定することができる。また、金属板132を敷設することで背面プレート130と橋脚壁面10Aとの間に形成された隙間にケーブル42を通してもよい。本実施形態の構成でも河川用電磁流速センサ240の耐久性が向上する。
The
[第4実施形態]
図14及び図15は、本発明の第4実施形態を示す。この第4実施形態は、ベース盤構成体21(ベース盤20)の構成が上記第1実施形態と異なる。即ち、本実施形態におけるベース盤構成体21は、第1実施形態における横枠部材122の代わりに、複数の固定片222を備えている。これら固定片222はベース板金構成体21Bの両側縁部に複数個ずつ等間隔に備えられ、側方に張り出している。各固定片222は、上下方向(ベース板金構成体21Bの長手方向)に延びたヒンジピン221(図15を参照)により、ベース板金構成体21Bに対して揺動可能に軸支されており、その中央部には、例えば橋脚壁面10Aから起立したアンカーボルトを挿通してベース板金構成体21Bを橋脚壁面10Aに固定するための固定用孔22Aが貫通形成されている。
[Fourth Embodiment]
14 and 15 show a fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the base board structure 21 (base board 20). That is, the
この河川用流速測定装置90によれば、固定片222がベース板金構成体21Bに対して揺動するので、橋脚壁面10Aが平坦面である場合のみならず、図15に示すように橋脚壁面10Aが曲面である場合でも、固定片222を橋脚壁面10Aに宛がった状態でベース盤20を固定することができる。これにより、ベース盤20の固定場所の自由度が向上する。また図15に示すように、橋脚壁面10Aが曲面である場合でも、ベース板金構成体21Bの両側縁部と橋脚壁面10Aとの間の隙間を小さく抑えることができる。
According to this river flow
[他の実施形態]
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the embodiments described below are also included in the technical scope of the present invention, and various other than the following can be made without departing from the scope of the invention. It can be changed and implemented.
(1)マウント形ハウジング50の形状は、上記第1実施形態のように連続した平坦壁で構成したものに限られず、図16に示すように、上下方向から見たときに、マウント部59が略円弧壁状をなすようにしてもよい。
(1) The shape of the mount-
(2)上記第1〜第3実施形態では、何れもマウント形ハウジング50,150の内部に本体ハウジング41を収容した構成だったが、マウント形ハウジング50の内部に励磁コイル44、検知電極43,43、測定回路部45等の電気部品を収容してそれら電気部品43,44,45の周囲を樹脂でモールドした構成としてもよい。即ち、マウント形ハウジング50に電気部品43,44,45を一体に内蔵した構成でもよい。
(2) In the first to third embodiments, the
(3)上記第1〜第3実施形態では、マウント形ハウジング50,150が金属製であったが、強度に優れた樹脂(具体的には、FRP(繊維強化プラスチック))で構成してもよい。
(3) In the first to third embodiments, the mount-
(4)ベース盤20は、アンカーボルトによって橋脚10に固定されていたが、ワイヤーやロープ等で橋脚10に縛り付けてもよい。
(4) The
(5)マウント形ハウジング50はベース盤20に対して着脱可能に固定されていたが、流れ方向の一側部(例えば、上流側部)をヒンジによりベース盤20に対して回動可能に取り付けておき、所謂、扉のように開閉可能な構成としてもよい。このとき、マウント形ハウジング50の他側部とベース盤20とには、マウント形ハウジング50が閉じたときに互いに係合する係合部を備えておけばよい。
(5) Although the mount-
(6)河川用電磁流速センサ40,140,240は橋脚10に取り付けられていたが、水流中に立設したH鋼や、川岸の岩盤部分、護岸壁等に取り付けてもよい。
(6) The electromagnetic
10 橋脚(支持体)
10A 橋脚壁面(支持体壁面)
11 河川
20 ベース盤
21 ベース盤構成体
20A ベースフレーム
20B ベース板金
22A 固定用孔
25B ボルト(螺旋部)
25N ナット(螺旋部)
26 隙間
26A 上端開口
27 ケーブル導入孔
40,140,240 河川用電磁流速センサ
41 本体ハウジング
42 ケーブル
43 検知電極
44 励磁コイル(電気部品)
45 測定回路部(電気部品)
46 センサヘッド(嵌合突部)
50,150 マウント形ハウジング
51 頂上構成壁
52 傾斜側壁
53 取付片
54 取付孔
55 検出用貫通孔
61 送信装置
62 データ収集装置(情報収集装置)
90 河川用流速測定装置
100 河川用流速測定システム
130 背面プレート
131 取付孔
151 ドーム部
152 フランジ部(取付片)
221 ヒンジピン
222 固定片
10 Pier (support)
10A Wall surface of the pier (support wall surface)
11
25N nut (spiral part)
26
45 Measurement circuit (electric parts)
46 Sensor head (fitting protrusion)
50, 150
90 River Flow
221
Claims (12)
前記支持体壁面に取り付けられ、前記水流の流れ方向の両端側に向かって傾斜したマウント形ハウジングと、前記マウント形ハウジングの頂上部分に上下に並べて配置された1対の検知電極とを備え、
前記1対の検知電極で検出された電位差に基づいて、前記河川の流速を計測することを特徴とする河川用電磁流速センサ。 A river electromagnetic anemometer fixed to a support wall surface substantially parallel to the flow direction of the water flow among the supports provided in the water flow of the river, and capable of measuring the flow velocity of the water flow,
A mount-type housing attached to the support wall surface and inclined toward both end sides in the water flow direction; and a pair of detection electrodes arranged vertically on the top portion of the mount-type housing;
An electromagnetic flow velocity sensor for a river, wherein the flow velocity of the river is measured based on a potential difference detected by the pair of detection electrodes.
前記マウント形ハウジングの内部に収容され、前記1対の検知電極を含む電気部品を保持した本体ハウジングを備え、
前記マウント形ハウジングの前記頂上部分に検出用貫通孔を形成すると共に、前記本体ハウジングに前記検出用貫通孔に嵌合した嵌合突部を形成し、その嵌合突部に前記1対の検知電極を露出した状態に配置したことを特徴とする請求項1に記載の河川用電磁流速センサ。 The mount-type housing is formed by processing sheet metal or resin,
A main body housing that holds an electrical component that is housed in the mount housing and includes the pair of sensing electrodes;
A through hole for detection is formed in the top portion of the mount-type housing, and a fitting protrusion is formed in the main body housing to be fitted into the detection through hole, and the pair of detections is formed in the fitting protrusion. The electromagnetic flow velocity sensor for rivers according to claim 1, wherein the electrodes are arranged in an exposed state.
前記各取付片に、それら取付片を前記支持体壁面に固定するための取付孔を形成したことを特徴とする請求項2に記載の河川用電磁流速センサ。 The mount-type housing is formed by bending the sheet metal with a plurality of folding lines extending vertically, and is connected to a top constituting wall parallel to the flow direction of the water flow, and to both sides of the top constituting wall via a bent portion. A pair of inclined side walls, and a pair of attachment pieces connected to the ends of both of the inclined side walls via a bent portion,
The river electromagnetic flow velocity sensor according to claim 2, wherein an attachment hole for fixing the attachment pieces to the support wall surface is formed in each of the attachment pieces.
前記支持体壁面に固定されるベース盤とを備え、
前記ベース盤に前記河川用電磁流速センサが上下に複数並べて取り付けられたことを特徴とする河川用流速測定装置。 An electromagnetic flow velocity sensor for rivers according to any one of claims 1 to 4,
A base board fixed to the support wall surface,
A river flow velocity measuring device, wherein a plurality of the river electromagnetic flow velocity sensors are attached to the base panel in a vertical direction.
前記ケーブルが前記ベースフレームと前記ベース板金との間の隙間の上端開口から導出されたことを特徴とする請求項5に記載の河川用流速測定装置。 The base board is formed by holding a base frame extending vertically and a base sheet metal in a state where a gap is left therebetween, and a screw part for detachably attaching the mount housing to the base sheet metal, A cable introduction hole for introducing a cable extending from each of the river electromagnetic flow rate sensors into the gap between the base frame and the base sheet metal is formed,
The river flow velocity measuring device according to claim 5, wherein the cable is led out from an upper end opening of a gap between the base frame and the base sheet metal.
前記河川用流速測定装置に備えた複数の前記河川用電磁流速センサにより計測された流速情報を収集する情報収集装置と、
収集した前記流速情報を、前記河川用電磁式流速センサを識別するための識別情報と共に外部に送信する送信装置とを備えたことを特徴とする河川用流速測定システム。 A river flow velocity measuring device according to any one of claims 5 to 10,
An information collecting device for collecting flow velocity information measured by the plurality of river electromagnetic flow velocity sensors provided in the river flow velocity measuring device;
A river flow velocity measurement system comprising: a transmitter that transmits the collected flow velocity information to the outside together with identification information for identifying the river electromagnetic flow velocity sensor.
それら複数の前記支持体にそれぞれ前記河川用流速測定装置が取り付けられたことを特徴とする請求項11に記載の河川用流速測定システム。
A plurality of the supports are erected in the river width direction of the river,
The river flow velocity measuring system according to claim 11, wherein the river flow velocity measuring device is attached to each of the plurality of supports.
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