JP2012202794A - Water level measurement device and water level measurement method - Google Patents
Water level measurement device and water level measurement method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012202794A JP2012202794A JP2011067127A JP2011067127A JP2012202794A JP 2012202794 A JP2012202794 A JP 2012202794A JP 2011067127 A JP2011067127 A JP 2011067127A JP 2011067127 A JP2011067127 A JP 2011067127A JP 2012202794 A JP2012202794 A JP 2012202794A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- water level
- water surface
- light
- cross
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
本発明は、被測定断面における流体の水面が波打っている場合であっても、その水面の水位を計測可能な水位計測装置および水位計測方法に関する。 The present invention relates to a water level measuring apparatus and a water level measuring method capable of measuring the water level of the water surface even when the water level of the fluid in the cross section to be measured is undulating.
水力発電所の取水流量の管理は、当該発電所の設備の適切な運用に重要である。水力発電は水の流量によって発電機出力が変化するとともに下流への影響もあるため、その流量を適切に制御する必要がある。例えば、小型の水力発電では河川から分岐された水路にて取水し、その水路を流れる取水流量を管理している。なお、河川から分岐された水路は、「開水路」または「開渠」と称している。 Management of the intake flow rate of a hydropower plant is important for the proper operation of the facilities of the power plant. In hydroelectric power generation, the output of the generator changes depending on the flow rate of water, and there is also an influence on the downstream side. Therefore, it is necessary to appropriately control the flow rate. For example, in small hydroelectric power generation, water is taken from a water channel branched from a river and the flow rate of water flowing through the water channel is managed. The water channel branched from the river is called “open channel” or “open channel”.
開渠にて流量計測する場合は、開渠の所定断面の流速分布を取得し、その流速分布データに対して開渠の断面積を乗算することによる。上記の流速計測には、一般的にプロペラ流速計などが用いられている。
一方、開渠断面の寸法計測には、設計図面を用いるのが最も簡単であるが、開渠から水を抜く、いわゆる抜水した際に実測した実測値を使用する場合もある。
When the flow rate is measured by opening, the flow velocity distribution of a predetermined section of opening is obtained, and the flow velocity distribution data is multiplied by the opening cross-sectional area. In general, a propeller velocimeter or the like is used for the above flow velocity measurement.
On the other hand, it is easiest to use a design drawing for measuring the dimensions of the opening cross section, but there are cases in which actually measured values are used when water is extracted from the opening, that is, when the water is extracted.
また、超音波を利用した寸法計測方法を採用する場合もある。その寸法計測方法は、超音波の伝播時間と水中音速から距離を算出する。その場合の流量計測は、超音波流速分布計(ADCP)の機能を用いる。
超音波を利用して水路の流量を測定する方法の例としては、特許文献1の超音波式流量計測方法が開示されている。この特許文献1では、水路内を、中央部と、その中央部より壁面または底面よりの周辺部と、壁面または底面に近い外縁部とに分ける。その上で、水路の周辺部の流速分布を超音波で測定する。水路の中央部の流速分布は、前記測定した周辺部の流速分布を用いて補間することによって水路全体の流量を求める、という技術である。
In some cases, a dimension measuring method using ultrasonic waves may be employed. In the dimension measuring method, the distance is calculated from the propagation time of the ultrasonic wave and the underwater sound velocity. In this case, the flow rate measurement uses the function of an ultrasonic flow velocity distribution meter (ADCP).
As an example of a method for measuring the flow rate of a water channel using ultrasonic waves, the ultrasonic flow rate measurement method of Patent Document 1 is disclosed. In Patent Document 1, the water channel is divided into a central portion, a peripheral portion closer to the wall surface or the bottom surface than the central portion, and an outer edge portion close to the wall surface or the bottom surface. Then, the flow velocity distribution around the water channel is measured with ultrasonic waves. The flow velocity distribution in the central portion of the water channel is a technique in which the flow rate of the entire water channel is obtained by interpolation using the measured flow velocity distribution in the peripheral region.
さて、特許文献1に開示されている技術の目的は、大規模な水路全体の流量を簡略な設備にて測定することである。 すなわち、超音波を用いてドップラー法または相互相関法を利用して水の流速を計測する。 また、既知である水路形状および寸法と別の手段で計測した水位とから流水断面積を計算し、その流水断面積と計測した前記の流速とから流量を算出する。
したがって、大規模な水路全体の流量を簡略な設備にて測定するという目的を達成する点においては、既知である水路形状および寸法を利用することで十分である。
Now, the purpose of the technique disclosed in Patent Document 1 is to measure the flow rate of the entire large-scale water channel with simple equipment. That is, the flow rate of water is measured using ultrasonic waves using the Doppler method or the cross-correlation method. Moreover, a flowing water cross-sectional area is calculated from a known water channel shape and size and a water level measured by another means, and a flow rate is calculated from the flowing water cross-sectional area and the measured flow velocity.
Therefore, in order to achieve the purpose of measuring the flow rate of the entire large-scale water channel with simple equipment, it is sufficient to use the known water channel shape and dimensions.
しかし、正確な流量を算出したい、という目的で測定する場合には、超音波流量計にて計測の対象とする流水の断面形状の正確な把握が必要となる。その場合、開渠断面の寸法の正確な計測に基づく流水の断面形状の把握と、当該断面形状における上端を連続させた位置(水位)の把握とが必要となる。
たとえば、水力発電所の効率試験を行う場合の流量の計測精度は、高精度であることが求められるため、開渠の断面寸法も高精度に計測する必要がある。開渠の大きさにもよるが、数センチメートル程度の断面寸法の違いによって1%程度の流量差が生じる場合もあるからである。
However, when measuring for the purpose of calculating an accurate flow rate, it is necessary to accurately grasp the cross-sectional shape of the flowing water to be measured with an ultrasonic flowmeter. In that case, it is necessary to grasp the cross-sectional shape of running water based on accurate measurement of the dimensions of the open cross-section and the position (water level) where the upper ends of the cross-sectional shape are continuous.
For example, since the flow rate measurement accuracy when performing an efficiency test of a hydroelectric power plant is required to be high accuracy, it is necessary to measure the cross-sectional dimension of the unfolding with high accuracy. This is because, depending on the size of the unfolding, a difference in flow rate of about 1% may occur due to a difference in cross-sectional dimensions of about several centimeters.
上記の点に鑑みると、特許文献1に開示された技術では不十分である。開渠断面の寸法の正確な計測に基づく流水の断面形状の把握も、当該断面形状における上端を連続させた位置(水位)の把握も、行えないからである。
市販の水位計とその水位データ継続記録手段などによって、水位の経時変化を計測することで対処可能である。 しかし、分岐直後などの流れの乱れが大きい箇所では、水面に凹凸が生じている。 したがって、開渠の断面方向の水位を計測しなければ、高精度な流水断面積計測ができない。
In view of the above points, the technique disclosed in Patent Document 1 is insufficient. This is because neither the grasping of the cross-sectional shape of running water based on the accurate measurement of the dimensions of the open cross-section nor the position (water level) where the upper ends of the cross-sectional shape are continued can be performed.
This can be dealt with by measuring changes in the water level over time using a commercially available water level meter and means for continuously recording the water level data. However, unevenness is generated on the water surface at a location where the flow disturbance is large, such as immediately after branching. Therefore, unless the water level in the cross-sectional direction of the culvert is measured, it is impossible to measure the flow cross-sectional area with high accuracy.
本発明が解決しようとする課題は、流れ方向に垂直な水面の水位を計測可能な水位計測装置および水位計測方法を提供することにある。
The problem to be solved by the present invention is to provide a water level measuring device and a water level measuring method capable of measuring the water level on the water surface perpendicular to the flow direction.
(第一の発明)
本願における第一の発明は、 水路(90)を流れる流体における被測定断面の水位を計測する水位計測装置に係る。
すなわち、水路(90)に対して水面近傍へ固定された基準スケール(11)と、 被測定断面における水面に対して流れ方向を横断するように連続的に被撮影光(32)を照射する照射装置(20)と、 その照射装置(20)が照射した被撮影光(32)と前記基準スケール(11)とを含むように水面を連続的に撮影するカメラ(80)と、 そのカメラ(80)による撮影画像データから水面の高さ位置を算出する算出手段(72)とを備えた水位計測装置(10)に係る。
(First invention)
A first invention in the present application relates to a water level measuring device for measuring a water level of a cross section to be measured in a fluid flowing through a water channel (90).
That is, a reference scale (11) fixed to the vicinity of the water surface with respect to the water channel (90), and irradiation that continuously irradiates the photographing light (32) so as to cross the flow direction with respect to the water surface in the cross section to be measured A device (20), a camera (80) for continuously photographing the water surface so as to include the light to be photographed (32) irradiated by the irradiation device (20) and the reference scale (11), and the camera (80 ) To a water level measuring device (10) provided with calculation means (72) for calculating the height position of the water surface from the photographed image data.
(用語説明)
「流体」とは、川の水であることが一般的であるが、「水」に限られない。
カメラ(80)に関して、「連続的に撮影」とは、動画像としての撮影の他、静止画像の多数撮影も含まれる。
算出手段(72)に関して、「撮影画像データから水面の高さ位置を算出する」とは、被撮影光(32)の位置を基準スケール(11)に対してどこになるかを画像処理するものである。
(Glossary)
The “fluid” is generally river water, but is not limited to “water”.
With regard to the camera (80), “continuous shooting” includes shooting of a large number of still images in addition to shooting as a moving image.
Regarding the calculation means (72), “calculating the height position of the water surface from the photographed image data” is to perform image processing where the position of the photographed light (32) is relative to the reference scale (11). is there.
(作用)
照射装置(20)によって、水路(90)を流れる流体における被測定断面の水面を横断するように連続的に被撮影光(32)を照射する。被撮影光(32)は水面にて反射して反射光となる。カメラ(80)は、水面における被撮影光(32)の反射光と基準スケール(11)とを含むように水面を連続的に撮影する。
算出手段(72)は、基準スケール(11)が含まれるように撮影した撮影画像データから水面の高さ位置を算出する。
例えば、被測定断面における水面に照射した被撮影光(32)の反射光における高さ位置を算出する。
それによって、たとえ水路(90)を流れる流体における被測定断面の水面が波打っている場合であっても、その水面の水位を簡易的にかつ高精度に計測可能となる。
(Function)
The light to be photographed (32) is continuously irradiated by the irradiation device (20) so as to cross the water surface of the cross section to be measured in the fluid flowing through the water channel (90). The to-be-photographed light (32) is reflected by the water surface and becomes reflected light. The camera (80) continuously photographs the water surface so as to include the reflected light of the light to be photographed (32) on the water surface and the reference scale (11).
The calculating means (72) calculates the height position of the water surface from the photographed image data photographed so as to include the reference scale (11).
For example, the height position in the reflected light of the photographing light (32) irradiated on the water surface in the measurement cross section is calculated.
Thereby, even if the water surface of the cross section to be measured in the fluid flowing through the water channel (90) is undulating, the water level on the water surface can be measured easily and with high accuracy.
(第一の発明のバリエーション1)
第一の発明は、以下のようなバリエーションを提供することもできる。
すなわち、 前記照射装置(20)は、被撮影光(32)を水路(90)と平行な方向に対して連続的に変化させる水平方向変化手段(50)を備えることとしてもよい。
(Variation 1 of the first invention)
The first invention can also provide the following variations.
That is, the irradiation device (20) may include a horizontal direction changing means (50) for continuously changing the light to be photographed (32) in a direction parallel to the water channel (90).
(作用)
水面はある一定周期で変動しているが、その水面の変動周期があまりに長いために、適切に水位計測ができない場合がある。その場合は、水平方向変化手段(50)によって被撮影光(32)を水平方向に対して連続的に変化させると、水面に照射した被撮影光(32)の反射光を画像取得する数が増える。それによって適切に水位を計測することができる。
(Function)
Although the water surface fluctuates at a certain cycle, the water level may not be measured properly because the fluctuation cycle of the water surface is too long. In that case, when the shooting light (32) is continuously changed with respect to the horizontal direction by the horizontal direction changing means (50), the number of reflected light of the shooting light (32) irradiated on the water surface is acquired. Increase. As a result, the water level can be measured appropriately.
(第一の発明のバリエーション2)
第一の発明は、以下のようなバリエーションを提供することもできる。
すなわち、 前記のカメラ(80)は、前記の被撮影光(32)を異なる複数の場所から同時撮影するステレオカメラとし、 前記の算出手段(72)は、複数のカメラ(80)における同期させた撮影画像を用いて画像処理を実行することとしてもよい。
(
The first invention can also provide the following variations.
That is, the camera (80) is a stereo camera that shoots the light to be photographed (32) simultaneously from a plurality of different locations, and the calculation means (72) is synchronized in the plurality of cameras (80). Image processing may be executed using the captured image.
(作用)
前記のカメラ(80)をステレオカメラとすると、三次元の画像で表示することが可能となる。それによって、水面の乱れに応じた詳細なデータを取得し、よりいっそう高精度の水位を計測することができる。
(Function)
If the camera (80) is a stereo camera, it can be displayed as a three-dimensional image. Thereby, detailed data corresponding to the disturbance of the water surface can be obtained, and the water level can be measured with higher accuracy.
(第二の発明)
本願における第二の発明は、 水路(90)を流れる流体の水面に対して流れ方向を横断するように連続的に被撮影光(32)を照射する照射手順と、 水路(90)に対して水面近傍へ固定された基準スケール(11)と前記被撮影光(32)とを含むようにカメラ(80)にて水面を連続的に撮影する撮影手順と、 その撮影手順による撮影画像データから水面の高さ位置を算出する水位算出手順とを実行することによる水位計測方法に係る。
(Second invention)
The second invention in the present application is directed to an irradiation procedure for continuously irradiating the light to be photographed (32) so as to cross the flow direction with respect to the water surface of the fluid flowing through the water channel (90), and to the water channel (90). A photographing procedure for continuously photographing the water surface with the camera (80) so as to include the reference scale (11) fixed to the vicinity of the water surface and the light to be photographed (32), and the water surface from the photographed image data by the photographing procedure. The water level measurement method by executing the water level calculation procedure for calculating the height position of the water level.
(作用)
たとえば、水路(90)を流れる流体における被測定断面の水面が波打っている場合であっても、その水面の水位を計測可能である。
(Function)
For example, even when the water surface of the cross section to be measured in the fluid flowing through the water channel (90) is undulating, the water level of the water surface can be measured.
本願発明によれば、流れ方向に垂直な水面の水位を計測可能な水位計測装置および水位計測方法を提供することができた。
According to the present invention, a water level measuring device and a water level measuring method capable of measuring the water level on the water surface perpendicular to the flow direction can be provided.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る水位計測装置10は、図1および図2に示すように、基準スケール11と照射装置20とカメラ80と制御装置60とを備えている。なお、本実施形態では開渠90を流れる流体における被測定断面の水位を計測することを例とする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the water
前記照射装置20から発射する被撮影光としては、レーザ光32の他、流体の色と明確に区別可能な色彩をなす光でなければならない。
上記の基準スケール11は、図1に示すように開渠90に対して水面近傍へ固定されたもので、水位を目視で計測するためのスケールである。
The light to be imaged emitted from the
The
前記照射装置20は、被撮影光であるレーザ光32を発射するヘッドノズル31を含むレーザヘッド部30と、被測定断面における水面を横断するように前記レーザ光32を連続的に移動する被撮影光移動装置40と、を備えている。
The
さらに、前記レーザ光32を水平方向に対して連続的に変化させる水平方向変化装置50を備えることもできる。
前記照射装置20は、その一例として図1および図3に示すように箱型形状の装置本体21が例えば三脚23にて所望の場所へ設置可能な台座22の上に設けられる。
Furthermore, a horizontal
As an example, the
前記被撮影光移動装置40は、前記装置本体21に設けられる。その装置本体21の一側面に、円弧状長孔のガイド孔部41が形成される。さらに、可動支持部材42が前記ガイド孔部41へ挿入された状態でそのガイド孔部41によって案内されて移動する構成である。 つまり、前記可動支持部材42の一端側は装置本体21の外側へ突出し、前記可動支持部材42の他端側は装置本体21の内部へ挿入されている。
The to-be-photographed
また、前記装置本体21の内部の下部には、円板状の回転部45がモータや回転ギヤなどからなる回転駆動機構44にて例えば一方向へ回転するように設けられている。
その上で、前記可動支持部材42の他端は、前記回転部45の外周縁近くの一点と、ピストンなどの連動部材43にて回転自在に連結されている。
In addition, a disk-shaped
In addition, the other end of the
前記レーザヘッド部30は、前記装置本体21の外側へ突出した可動支持部材42の一端側へ固定されている。 さらに、前記レーザヘッド部30にはその上部にヘッドノズル31が取り付けられていることに加えて、その下部には前記の水平方向変化装置50が設けられている。
The
その水平方向変化装置50は、前記ヘッドノズル31と同じ側のレーザヘッド部30の側面へ固定したモータなどの回転駆動部51と、その回転駆動部51の回転軸の先端へ固定した遮蔽板52aとを備えている。 その遮蔽板52aには、複数のレーザ光通過孔53が前記ヘッドノズル31から発射されるレーザ光32を遮断する位置に対して回転同心円上に設けられている。
The horizontal
前記ヘッドノズル31から発射されるレーザ光32は、遮蔽板52aにて遮蔽される。しかし、遮蔽板52aが回転することによってレーザ光通過孔53を通過する。その時、レーザ光32は幅と広がりを有しているので、レーザ光通過孔53がレーザ光32に対して例えば左から右へ移動する際、図5(a)から図5(e)に示すようにレーザ光32が通過する幅の位置が左から右へ変化する。
後続するレーザ光通過孔53によっても、上記と同じようにレーザ光32が左から右へ変化する。以下、その動作を繰り返すことになる。
その結果、遮蔽板52aを回転させると、前記レーザ光32がレーザ光通過孔53によって断続的に通過するとともに水平方向へ変化することになる。
The
The
As a result, when the shielding
前述した遮蔽板52aとは異なる例として、図6(a)から図6(d)に示す遮蔽板52bは、その外周側に扇状形のレーザ光通過切欠き部54を設けている。なお、図6(a)〜図6(d)は遮蔽板52bからヘッドノズル31に向かって視た正面図である。
遮蔽板52bが矢印方向へ回転すると、図6(a)ではレーザ光32がレーザ光通過切欠き部54を通過して幅と広がりをもって照射する。
As an example different from the above-described
When the
図6(b)ではレーザ光32がレーザ光通過切欠き部54の右側の遮蔽板52bによって右側から遮蔽されるので、レーザ光32の幅が左側へ移動して照射される。
図6(c)ではレーザ光32が遮蔽板52bによって完全に遮断される。
In FIG. 6B, since the
In FIG. 6C, the
図6(d)では遮蔽板52bにて遮断されていたレーザ光32がレーザ光通過切欠き部54によって右側から開放されるので、レーザ光32の幅が右側へ移動して照射される。
その結果、遮蔽板52bを回転させると、前記レーザ光32はレーザ光通過切欠き部54によって断続的に通過するとともに水平方向へ変化することになる。
In FIG. 6D, since the
As a result, when the shielding
なお、水平方向変化装置50は上記の図5および図6の方法には限定されない。レーザ光32を水平方向へ変化させる装置の構成であればよい。
また、被撮影光移動装置40の動作は、例えば、図4(a)から図4(d)に示すように円板状の回転部45が矢印方向へ一回転すると、前記可動支持部材42が連動部材43を介して円弧状長孔のガイド孔部41によって案内されながら一往復する。
その結果、前記レーザヘッド部30は、図2に示すようにレーザ光32が被測定断面における水面を横断して連続的に照射するように角度変化することになる。
The horizontal
Further, the operation of the photographic
As a result, the
前記の水平方向変化装置50の動作がさらに加わることによって、図1および図2に示すように水面へ照射されるレーザ光32が断続的にしかも水平方向へ変化することになる。すなわち、レーザ光32は水面にて反射して反射光33となる。
When the operation of the horizontal
前記カメラ80は、前記の照射装置20が照射したレーザ光32の反射光33と、前記の基準スケール11とを含むように水面を連続的に撮影するものである。
また、前記カメラ80は、図8に示すように前記のレーザ光32を異なる複数の場所から同時撮影するステレオカメラとすることができる。そのステレオカメラによって、三次元の画像で表示することが可能となる。 それによって水面の乱れに応じた詳細なデータを取得し、よりいっそう高精度の水位を計測することができる。
The
Further, the
制御装置60は、例えばパソコンなどの測定端末器を使用する。その測定端末器は、制御部70と記憶部61と表示部62と操作部63とを含んで構成される。
前記の制御部70は、中央処理装置(CPU)を含む半導体集積回路により測定端末器を管理および制御する。 記憶部61は、ROM、RAM、EEPROM、不揮発性RAM、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等で構成され、制御部70で処理されるプログラムや取得データなどを記憶する。
The
The
表示部62は、液晶ディスプレイ、EL(Electro Luminescence)、PDP(Plasma Display Panel)等で構成され、記憶部61に記憶されたアプリケーションのGUI(Graphical User Interface)を表示する。操作部63は、キーボード、十字キー、ジョイスティック等の複数のキー(スイッチ)およびマウスから構成され、ユーザの操作入力をするものである。
The
さらに、上記の制御部70は、画像処理装置71、演算部72(算出手段)、指令部73を含んで構成されている。
前記画像処理装置71は、カメラ80によって撮影された画像をデジタル信号に変換するものである。本実施形態では、照射装置20にて照射された水面上のレーザ光32の反射光33と、基準スケール11とを含むように撮影された画像をデジタル信号に変換する。
Further, the
The
前記演算部72は、カメラ80から画像処理装置71を経て得た撮影画像データから、被測定断面における水面を横断して断続的に照射された各レーザ光32と、基準スケール11とを比較して、各レーザ光32における反射光33の高さ位置を算出する。その各反射光33の高さ位置の平均値を水位として算出する。
The
前記指令部73は、ケーブルを介して前記照射装置20におけるレーザヘッド部30に対してヘッドノズル31からレーザ光32を発射する指令を与える。 それとともに前記被撮影光移動装置40に対してレーザ光32が被測定断面における流体の流れの水面を横切るように移動する指令を与える。 また、水平方向変化装置50に対してレーザ光32を水平方向に対して連続的に変化させる指令を与える。
The
次に、上記の水位計測装置10における作用、すなわち本発明に係る水位計測方法について説明する。
例えば開渠90の被測定断面における水位を計測する場合について説明する。まず、図1に示すように、照射装置20が開渠90の被測定断面における流体の流れの水面を横切るようにしてレーザ光32を連続的に移動するように設置される。
Next, the operation of the water
For example, the case where the water level in the measurement cross section of the
照射装置20のレーザヘッド部30においてヘッドノズル31からレーザ光32が発射される。 その時、レーザ光32が被撮影光移動装置40によって開渠90の被測定断面における水面を横切るようにして発射される。それに加えて、水平方向変化装置50によって水面へ照射されるレーザ光32が、図1および図2に示すように断続的にしかも水平方向へ変化する。
上記のように水面へ照射されたレーザ光32の反射光33は、基準スケール11を含むようにカメラ80によって連続的に撮影される。
The reflected
制御装置60では、カメラ80から画像処理装置71を経て得た撮影画像データから、被測定断面における水面を横断して断続的に照射された各レーザ光32の反射光33と、基準スケール11とを比較して、各反射光33の高さ位置が演算部72にて算出される。その各反射光33の高さ位置の平均値が水位として算出される。
In the
以上のようにして、レーザ光32が開渠90の被測定断面における流体の流れの水面を横切るように連続的に照射されるとともに、その水面上のレーザ光32の反射光33と基準スケール11が含むようにカメラ80によって撮影される。 その得られた画像データ情報から被測定断面における水面の全体の水位が計測することができる。したがって、たとえ開渠90を流れる流体における被測定断面の水面が波打っている場合であっても、その水面の水位を計測可能となる。
As described above, the
照射装置20が単数の場合は、計測したい開渠90における被測定断面に沿って前記レーザ光32をトラバースすればよい。
一方、複数の照射装置20を用いることができる場合は、例えば、開渠90の側壁91の近くから複数のレーザ光32を扇状に水面へ照射し、その多くのレーザ光32の反射光33を画像取得すればよい。
When there is a
On the other hand, when a plurality of
水面は時々刻々と変化しているため、必ずしも水面からの反射光33を定常的に画像取得することができない。 しかし、水面はある一定周期で変動しているので、その周期を十分にカバーできるような画像計測時間を設定すれば、水面からの反射光33を画像取得することができる。 Since the water surface changes every moment, the reflected light 33 from the water surface cannot always be acquired constantly. However, since the water surface fluctuates at a certain cycle, if the image measurement time is set so as to sufficiently cover the cycle, the reflected light 33 from the water surface can be acquired.
前記の水面の変動周期があまりに長いために、適切に水位計測ができない場合は、レーザ光32を開渠90における流体の流れ方向へ微振動させることによって、前記反射光33を画像取得する数を増やすことができる。 つまり、前記の水平方向変化装置50を用いてレーザ光32が流体の流れ方向の水平方向へ変動することによって、レーザ光32を流体の流れ方向へ微振動させることができる。
When the water level cannot be measured properly because the fluctuation cycle of the water surface is too long, the number of images of the reflected light 33 obtained by finely vibrating the
水面からの反射光33を画像取得することに関しては、反射光33の計測周期に応じてビデオカメラやハイスピードカメラなどの各種カメラ80を選択することができる。その際、レーザ光32だけを選択的に取得するために、使用するレーザ光32の周波数帯フィルタを用いることが望ましい。
With respect to acquiring an image of the reflected light 33 from the water surface,
水位はある一定時間の平均値として求めればよいので、ビデオカメラによる画像取得ではなく、デジタルカメラによる画像取得でも可能である。 例えば、撮影時間中はデジタルカメラのシャッターを開けておき、反射光33を撮影し続ける。そのようにして計測した画像を処理することによって、反射光33の水位の平均値を求めることができる。
Since the water level may be obtained as an average value for a certain period of time, image acquisition by a digital camera is possible instead of image acquisition by a video camera. For example, the shutter of the digital camera is opened during the shooting time, and the reflected
以上のことから、本実施形態の水位計測装置および水位計測方法では、レーザ光32などの被撮影光による照射と、カメラ80を用いた画像計測とを組み合わせることによって、たとえ開渠90を流れる流体における被測定断面の水面が波打っている場合であっても、その水位を計測することができた。
From the above, in the water level measurement device and the water level measurement method according to the present embodiment, the fluid flowing through the
水位の計測結果を用いて、その水位を含む断面形状での超音波流量計であれば、開渠90を流れる流体の流量を、水位の変化を無視して流体流量を計測する場合に比べて高精度に計測することが可能となる。
If the ultrasonic flowmeter has a cross-sectional shape that includes the water level using the measurement result of the water level, the flow rate of the fluid flowing through the
本発明は、超音波流量計の製造業、河川などの水量を測量するための測量サービス業、河川の浚渫工事や開渠の修繕の必要性を判断するためのデータ測定やデータ収集を行う情報サービス業などにおいて、利用可能性を有する。
The present invention relates to the manufacturing of ultrasonic flowmeters, the surveying service industry for measuring the amount of water in rivers, etc., the information for performing data measurement and data collection for judging the necessity of river dredging work and repair of river opening It has applicability in the service industry.
10 水位計測装置 11 基準スケール
20 照射装置 21 装置本体
22 台座 23 三脚
30 レーザヘッド部 31 ヘッドノズル
32 レーザ光(被撮影光) 33 反射光
40 被撮影光移動装置 41 ガイド孔部
42 可動支持部材 43 連動部材
44 回転駆動機構 45 回転部
50 水平方向変化装置(水平方向変化手段)
51 回転駆動部 52a 遮蔽板
52b 遮蔽板 53 レーザ光通過孔
54 レーザ光通過切欠き部
60 制御装置 61 記憶部
62 表示部 63 操作部
70 制御部 71 画像処理装置
72 演算部(算出手段) 73 指令部
80 カメラ
90 開渠(水路;被測定断面) 91 側壁
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (4)
水路に対して水面近傍へ固定された基準スケールと、
被測定断面における水面に対して流れ方向を横断するように連続的に被撮影光を照射する照射装置と、
その照射装置が照射した被撮影光と前記基準スケールとを含むように水面を連続的に撮影するカメラと、
そのカメラによる撮影画像データから水面の高さ位置を算出する算出手段とを備えた水位計測装置。 A water level measuring device for measuring the water level of a cross section to be measured in a fluid flowing in a water channel,
A reference scale fixed near the surface of the waterway,
An irradiation device for continuously irradiating the imaging light so as to cross the flow direction with respect to the water surface in the cross section to be measured;
A camera that continuously shoots the water surface so as to include the light to be imaged irradiated by the irradiation device and the reference scale;
A water level measuring device comprising: a calculating means for calculating a height position of a water surface from image data taken by the camera.
前記の算出手段は、複数のカメラにおける同期させた撮影画像データを用いて画像処理を実行することした請求項1または請求項2のいずれかに記載の水位計測装置。 The camera is a stereo camera that photographs the light to be photographed simultaneously from a plurality of different locations,
The water level measurement device according to claim 1, wherein the calculation unit executes image processing using synchronized captured image data of a plurality of cameras.
水路に対して水面近傍へ固定された基準スケールと前記被撮影光とを含むように、カメラにて水面を連続的に撮影する撮影手順と、
その撮影手順による撮影画像データから水面の高さ位置を算出する水位算出手順と、 を実行することとした水位計測方法。 An irradiation procedure for continuously irradiating the light to be photographed so as to cross the flow direction with respect to the water surface of the fluid flowing through the water channel,
A photographing procedure for continuously photographing the water surface with a camera so as to include a reference scale fixed near the water surface with respect to the water channel and the light to be photographed,
A water level calculation procedure for calculating a water surface height position from photographed image data according to the imaging procedure, and a water level measurement method that executes the following.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011067127A JP2012202794A (en) | 2011-03-25 | 2011-03-25 | Water level measurement device and water level measurement method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011067127A JP2012202794A (en) | 2011-03-25 | 2011-03-25 | Water level measurement device and water level measurement method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012202794A true JP2012202794A (en) | 2012-10-22 |
Family
ID=47183967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011067127A Pending JP2012202794A (en) | 2011-03-25 | 2011-03-25 | Water level measurement device and water level measurement method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012202794A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101602471B1 (en) | 2014-10-01 | 2016-03-25 | 공간정보기술(주) | River water level measurement and warning system. |
CN105526993A (en) * | 2016-01-29 | 2016-04-27 | 上海云鱼智能科技有限公司 | Machine vision material level meter and method adopting same for material level measurement |
US10408662B2 (en) | 2014-11-21 | 2019-09-10 | Fujitsu Limited | Water amount measurement device and water amount monitoring system |
KR102060074B1 (en) * | 2019-03-12 | 2020-02-12 | 주식회사 영국전자 | A water level, flow rate and flow measurement system including a dual imaging device |
JP2020122326A (en) * | 2019-01-30 | 2020-08-13 | 株式会社日圧機販 | Drainage channel monitoring system and drainage channel monitoring method, and drainage channel monitoring program |
JP2021085710A (en) * | 2019-11-26 | 2021-06-03 | 株式会社シュア・テクノ・ソリューション. | Image and water level conversion system, image and water level conversion method, image and water level conversion program and ring-shaped index used for the same |
JP2022037172A (en) * | 2017-03-30 | 2022-03-08 | 三菱電機株式会社 | Water surface condition monitoring system and water surface condition monitoring method |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05126617A (en) * | 1991-11-07 | 1993-05-21 | Kansai Electric Power Co Inc:The | Water level measuring device |
JPH0777451A (en) * | 1993-06-17 | 1995-03-20 | Anritsu Corp | Water level measuring device |
JPH1130546A (en) * | 1997-07-10 | 1999-02-02 | Hitachi Ltd | Method and apparatus for measuring position of liquid level |
WO2004076972A1 (en) * | 2003-02-27 | 2004-09-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Water level measuring system |
-
2011
- 2011-03-25 JP JP2011067127A patent/JP2012202794A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05126617A (en) * | 1991-11-07 | 1993-05-21 | Kansai Electric Power Co Inc:The | Water level measuring device |
JPH0777451A (en) * | 1993-06-17 | 1995-03-20 | Anritsu Corp | Water level measuring device |
JPH1130546A (en) * | 1997-07-10 | 1999-02-02 | Hitachi Ltd | Method and apparatus for measuring position of liquid level |
WO2004076972A1 (en) * | 2003-02-27 | 2004-09-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Water level measuring system |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101602471B1 (en) | 2014-10-01 | 2016-03-25 | 공간정보기술(주) | River water level measurement and warning system. |
US10408662B2 (en) | 2014-11-21 | 2019-09-10 | Fujitsu Limited | Water amount measurement device and water amount monitoring system |
CN105526993A (en) * | 2016-01-29 | 2016-04-27 | 上海云鱼智能科技有限公司 | Machine vision material level meter and method adopting same for material level measurement |
CN105526993B (en) * | 2016-01-29 | 2019-01-04 | 上海云鱼智能科技有限公司 | Machine vision level-sensing device and its method for measuring material position |
JP2022037172A (en) * | 2017-03-30 | 2022-03-08 | 三菱電機株式会社 | Water surface condition monitoring system and water surface condition monitoring method |
JP2020122326A (en) * | 2019-01-30 | 2020-08-13 | 株式会社日圧機販 | Drainage channel monitoring system and drainage channel monitoring method, and drainage channel monitoring program |
KR102060074B1 (en) * | 2019-03-12 | 2020-02-12 | 주식회사 영국전자 | A water level, flow rate and flow measurement system including a dual imaging device |
JP2021085710A (en) * | 2019-11-26 | 2021-06-03 | 株式会社シュア・テクノ・ソリューション. | Image and water level conversion system, image and water level conversion method, image and water level conversion program and ring-shaped index used for the same |
JP7066205B2 (en) | 2019-11-26 | 2022-05-13 | 株式会社シュア・テクノ・ソリューション. | Image / water level conversion system, image / water level conversion method, image / water level conversion program, and ring-shaped index used for these. |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2012202794A (en) | Water level measurement device and water level measurement method | |
EP3571463B1 (en) | System and method for reduced-speckle laser line generation | |
JP4886439B2 (en) | Sound source exploration method and apparatus | |
Zhang et al. | Experimental investigation of internal two-phase flow structures and dynamics of quasi-stable sheet cavitation by fast synchrotron x-ray imaging | |
JP5818341B2 (en) | Shape measuring apparatus and shape measuring method | |
Zeleňák et al. | Visualization and velocity analysis of a high-speed modulated water jet generated by a hydrodynamic nozzle | |
Tsubaki et al. | Stereoscopic measurement of a fluctuating free surface with discontinuities | |
CN115901178B (en) | System and method for measuring wave resonance flow field characteristics among multi-body marine structures | |
JP2004020385A (en) | System for measuring time-serial fluid velocity in plane and space | |
CN106286082A (en) | A kind of system of model francis turbine runner internal vortex tape test | |
Lin et al. | Laboratory observation of solitary wave propagating over a submerged rectangular dike | |
Friedhoff et al. | Comparison of stereoscopic particle image velocimetry and volumetric particle tracking velocimetry in the wake of a ducted propeller | |
JP2010054257A (en) | Pressure measuring device, pressure measuring method, and program for executing the same | |
Sakakibara et al. | Stereo-PIV study of turbulent flow downstream of a bend in a round pipe | |
JP5437389B2 (en) | Sound source distribution measuring device in 3D space | |
JP2015222231A (en) | Flow field measurement method using minute air bubble and flow field measurement device for water tank | |
KR100336409B1 (en) | 3-dimensional particle imaging velocimeter; 3D-PIV, so-called Thinker's EYE | |
CN213336712U (en) | Airflow visualization system based on bicolor pulse laser scanning | |
JP2015010908A (en) | Noncontact fluid velocity measurement method and device | |
Miguel et al. | Analysis of simultaneous measurement of acoustic pressure in the far-field and density gradient in the near-field in a cold jet | |
Ergin | Velocity measurements in an Omega-micromixer using Stereo-MicroPIV | |
Geisler et al. | Investigation of unsteady flow fields for flow control research by means of Particle Image Velocimetry | |
JP2001116763A (en) | Flow velocity-measuring device | |
KR20160062609A (en) | Measuring method for flow velocity of the fluid in the steelmaking operation simulation test equipment | |
Benalil | Three-Dimensional Reconstruction of Turbulent Gases Using Stereo Schlieren and Shadowgraph Techniques |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131224 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140626 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140806 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20141210 |