JP2017161285A - Water quantity measurement device and water quantity measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、水量測定装置及び水量測定方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a water amount measuring apparatus and a water amount measuring method.
従来、水槽内に存在する水の量を測定する技術が提案されている。一般的には、底部に沈めた水位計によって高さ方向での水位を測定し、その測定結果に対して水槽の水平面の面積を乗算することによって水量を算出する方法が採用されていた。しかしながら、このような方法では、精度よく水量を測定できない場合があった。 Conventionally, techniques for measuring the amount of water present in a water tank have been proposed. In general, a method has been employed in which the water level in the height direction is measured by a water level gauge submerged in the bottom, and the amount of water is calculated by multiplying the measurement result by the area of the horizontal plane of the aquarium. However, with such a method, the amount of water could not be measured accurately.
本発明が解決しようとする課題は、より高い精度で水槽内の水量を測定できる水量測定装置及び水量測定方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a water amount measuring device and a water amount measuring method capable of measuring the amount of water in a water tank with higher accuracy.
実施形態の水量測定装置は、測定データ取得部と、水槽情報記憶部と、水量測定部とを持つ。測定データ取得部は、物体までの距離を複数の箇所について測定可能な測定センサであって水槽の内側上方に設けられた測定センサから、前記水槽の中の気層部分の測定データを取得する。水槽情報記憶部は、前記水槽について、水が内部に貯められる前の初期状態において前記測定センサによって測定された測定データである初期状態測定データを予め記憶する。水量測定部は、前記測定データ取得部によって取得される測定データと、前記初期状態測定データと、に基づいて前記水槽内の水の量である水量を測定する。 The water amount measurement device of the embodiment has a measurement data acquisition unit, a water tank information storage unit, and a water amount measurement unit. The measurement data acquisition unit is a measurement sensor that can measure the distance to an object at a plurality of locations, and acquires measurement data of an air layer portion in the water tank from a measurement sensor provided on the inner upper side of the water tank. The aquarium information storage unit stores in advance initial state measurement data that is measurement data measured by the measurement sensor in an initial state before water is stored inside the aquarium. The water amount measuring unit measures the amount of water that is the amount of water in the water tank based on the measurement data acquired by the measurement data acquiring unit and the initial state measurement data.
以下、実施形態の水量測定装置及び水量測定方法を、図面を参照して説明する。
図1は、水量測定システム1のシステム構成を示す図である。水量測定システム1は、水槽10内に存在する水(以下、「貯留水」という。)の量を測定する。まず、水槽10について説明する。水槽10は、水を内部に留めておくことが可能な容器である。貯留水は、必ずしも不純物が少ない水(例えば飲料水、上水)である必要は無い。貯留水は、例えば泥水、汚水などのように不純物を多く含む水であってもよい。水槽10内には大きく分けて二つの層が存在する。一方は、水の層である水層101である。他方は、気体(例えば、空気、窒素など)の層である気層102である。水量測定システム1は、図1における矢印103は、気層の高さ(z方向)を示している。気層の高さは、水槽の内側の壁の位置(x,y方向(水平方向)の位置:以下、「壁面位置」という。)における水面から天井(天井が無い場合には所定の位置)までの高さを示す。壁面位置毎に天井の高さが異なる場合には、壁面位置毎に気層の高さの値が異なる。
Hereinafter, a water amount measuring apparatus and a water amount measuring method of an embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a system configuration of a water amount measurement system 1. The water amount measurement system 1 measures the amount of water (hereinafter referred to as “reserved water”) present in the
図2は、水槽10の壁の断面の例を示す図である。水槽10の内側の壁の表面には、塗装などの加工が施されている。例えば、水槽10の壁がコンクリート110で構築されている場合に、その内側の表面には防水や防食などを目的とした塗装膜120が形成されてもよい。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a cross section of the wall of the
次に、図1に戻って水量測定システム1について説明をする。水量測定システム1は、測定センサ20及び水量測定装置30を備える。測定センサ20は、水槽10の内側に設けられる。図1の例では、測定センサ20は水槽10の天井内側に取り付けられている。このように、測定センサ20は水槽10の内側のうち、上方(原則として気層102の状態で有り続ける場所)に設けられる。ただし、測定センサ20は、気層102の壁面の形状を測定可能であればどのような位置に取り付けられてもよい。
Next, returning to FIG. 1, the water amount measurement system 1 will be described. The water amount measurement system 1 includes a
測定センサ20は、物体までの距離を測定可能な測距センサを用いて構成されてもよい。測定センサ20は、例えばレーザー、赤外線、変調光を測定対象に対して照射し、その反射光を受光素子によって受光することで測定対象までの距離を測定する。測定センサ20は、例えばTOF(Time Of Flight)法を用いることによって距離を測定してもよい。測定センサ20は、水槽内で垂直方向の軸を中心として回転することによって、複数の壁面位置において自装置から壁面までの距離を測定する。このとき、測定センサ20は、一つの壁面位置において、高さ方向(矢印103方向)に複数の位置で距離を測定する。このような測定が行われることによって、結果として水槽10の内側の壁面の形状が三次元データとして取得される。言い換えれば、測定センサ20は三次元スキャナを用いて構成されてもよい。測定センサ20は、測定結果を水量測定装置30に出力する。測定結果は、例えば各測定ポイントにおける物体までの距離として表されてもよいし、三次元形状を示すデータとして表されてもよい。
The
図3は、測定センサ20による測定の具体例を示す図である。図3には、測定センサ20の測定範囲の一部を示すスクリーン80が破線の矩形で示されている。スクリーン80内には、測距の際にレーザーが照射される領域を示すスポット90が複数存在する。測定センサ20は、各スポット90に対してレーザーを照射し、水槽10の内側の壁(以下、「内壁」という。)で反射したレーザー光を受光する。測定センサ20は、レーザー光を発光してからレーザー光が受光されるまでの時間を測定することによって、スポット90方向に存在する対象物(水槽10の内壁)までの距離を測定する。なお、図3ではスクリーン80と水槽10の内壁とが並行の状態で描かれているが、並行である必要は無い。測定センサ20は、その向きを変更することでスクリーン80の位置を変更し、測定方向を変更できる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a specific example of measurement by the
水量測定装置30は、測定センサ20の測定結果に基づいて水槽10内の貯留水の量を測定する。図4は、水量測定装置30の機能構成を表す概略ブロック図である。水量測定装置30は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリや補助記憶装置などを備える。水量測定装置30は、水量測定プログラムを実行することによって、測定データ取得部301、測定データ記憶部302、水槽情報記憶部303、水量測定部304及び異常検出部305を備える装置として機能する。なお、水量測定装置30の各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。水量測定プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。水量測定プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
The water
測定データ取得部301は、測定センサ20から出力される測定結果を示すデータ(以下、「測定データ」という。)を取得する。測定データには、測定結果を示す情報と、測定結果が得られた日時を示す情報とが含まれる。
The measurement
測定データ記憶部302は、磁気記憶装置や半導体記憶装置などの記憶装置である。測定データ記憶部302は、測定データ取得部301によって取得された測定データを記憶する。
The measurement
水槽情報記憶部303は、磁気記憶装置や半導体記憶装置などの記憶装置である。水槽情報記憶部303は、予め取得されている水槽10に関する情報を記憶する。水槽10に関する情報には、例えば水槽10が空の状態(水が内部に存在しない状態:以下「初期状態」という。)で測定センサ20によって測定された測定結果が含まれる。
The water tank
水量測定部304は、測定データ取得部301によって取得された測定データに基づいて水量を測定する。以下、水量測定部304が水量を測定する具体的な手法について説明する。
The water
(第一手法)
水量測定部304は、初期状態の測定結果に基づいて水槽10の体積を算出する。水量測定部304は、測定データ取得部301によって取得された測定データに基づいて、気層102の部分の体積を算出する。水量測定部304は、水槽10の体積から気層102の部分の体積を減算した結果を、水量を表す体積として取得する。なお、水量測定部304は初期状態の測定結果に基づいて水槽10の体積を一度算出した後には、算出された値を記憶しておき繰り返し使用してもよい。
(First method)
The water
(第二手法)
水量測定部304は、気層102の高さの値と、そのときの水槽10内の水量の値との対応関係を示すテーブルを予め有する。このテーブルは、例えば水槽情報記憶部303に予め登録されてもよい。水量測定部304は、測定データ取得部301によって取得された測定データに基づいて、その時点における気層102の高さの値を取得する。水量測定部304は、上記のテーブルを参照し、取得された気層102の高さに対応する水量の値を取得する。
(Second method)
The water
以上で水量測定部304の説明を終える。次に異常検出部305について説明する。
異常検出部305は、測定データ取得部301によって取得された測定データに基づいて、水槽10の内壁に生じた異常を検出する。例えば、異常検出部305は、水槽情報記憶部303に予め記憶されている初期状態での測定結果と、測定データ取得部301によって取得された測定データとを比較することによって、形状が変形している箇所(例えば窪んでいる箇所)を異常箇所として検出する。例えば、異常検出部305は、測定データ取得部301によって取得された測定データのうち、相対的に新しいものと古いものとを比較することによって、形状が変形している箇所(例えば窪んでいる箇所)を異常箇所として検出する。形状が変形しているか否かは、例えば両測定データの差分の値が所定の閾値を超えているか否かに基づいて判定されてもよい。
This is the end of the description of the water
The
図5は、異常箇所の具体例を示す図である。塗装膜120の表面が一部欠落や減肉することによって窪み121が生じている。このような部分が異常箇所として検出される。このような部分では、例えば窪み121の分だけ測距結果の値が大きくなる。このような値の差を検出することで、異常検出部305は異常箇所を検出することができる。図5に示される例以外にも、例えば内壁に設けられた構造物の落下や欠損を異常箇所として検出することができる。
FIG. 5 is a diagram illustrating a specific example of an abnormal location. A
図6は、水量測定装置30の処理の流れの例を示すフローチャートである。まず、測定データ取得部301が、測定センサ20から出力された測定データを取得する(ステップS101)。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a processing flow of the water
水量測定部304は、測定データに基づいて、気層102部分に関する情報を取得する(ステップS102)。気層102部分に関する情報は、例えば水量測定部304が第一手法を使用するのであれば気層102部分の体積であってもよい。気層102部分に関する情報は、例えば水量測定部304が第二手法を使用するのであれば気層102部分の高さであってもよい。水量測定部304は、ステップS102において取得された情報に基づいて、水量を取得する(ステップS103)。水量測定部304は、不図示の端末装置や表示装置に、取得された水量を示す情報を出力する。
The water
異常検出部305は、測定データに基づいて、測定データの差分を取得する(ステップS104)。異常検出部305は、最新の測定データと初期状態における測定データとの差分を取得してもよいし、最新の測定データと相対的に古い測定データとの差分を取得してもよい。得られた差分の値が所定の閾値を超える箇所があった場合(ステップS105−YES)、異常検出部305はその箇所を異常箇所として検出する(ステップS106)。異常検出部305は、異常箇所が検出されると、不図示の端末装置や表示装置に、検出された異常箇所を示す情報を出力する。差分の値が所定の閾値を超える箇所がない場合(ステップS105−NO)、異常箇所は検出されない。以上の処理が所定のタイミングで繰り返し実行される。
The
以上述べた少なくともひとつの実施形態の水量測定装置又は水量測定方法によれば、水槽10の気層102部分の測定データに基づいて水量を測定できる。気層102部分は、測距センサ等を用いてより精度よく測定することができる。そのため、従来のように水位に基づいて水量を算出する手法に比べて、より精度よく水量を測定することができる。
According to the water amount measuring apparatus or the water amount measuring method of at least one embodiment described above, the water amount can be measured based on the measurement data of the
また、実施形態の水量測定装置又は水量測定方法によれば、水量を算出する過程で得られる測定データに基づいて、水槽10の内壁に生じた異常箇所を検出することが可能となる。
In addition, according to the water amount measuring apparatus or the water amount measuring method of the embodiment, it is possible to detect an abnormal location that has occurred on the inner wall of the
また、実施形態の水量測定装置又は水量測定方法によれば、水槽10内に人が進入することなく水量を精度よく測定することができる。そのため、例えば発酵槽のように開放できない用途の水槽10において水量を図る場合に特に好適である。
Moreover, according to the water amount measuring apparatus or the water amount measuring method of the embodiment, the amount of water can be accurately measured without a person entering the
また、実施形態の水量測定装置又は水量測定方法によれば、水槽10内の形状を測定することによって水量が算出される。そのため、水槽10内が複雑な形状であったとしても、精度よく水量を算出することが可能となる。
Moreover, according to the water amount measuring apparatus or the water amount measuring method of the embodiment, the water amount is calculated by measuring the shape in the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…水量測定システム, 10…水槽, 101…水層, 102…気層, 103…矢印, 110…コンクリート, 120…塗装膜, 20…測定センサ, 30…水量測定装置, 301…測定データ取得部, 302…測定データ記憶部, 303…水槽情報記憶部, 304…水量測定部, 305…異常検出部, 80…スクリーン, 90…スポット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Water quantity measurement system, 10 ... Water tank, 101 ... Water layer, 102 ... Air layer, 103 ... Arrow, 110 ... Concrete, 120 ... Paint film, 20 ... Measurement sensor, 30 ... Water quantity measuring device, 301 ... Measurement data acquisition part , 302 ... Measurement data storage unit, 303 ... Water tank information storage unit, 304 ... Water volume measurement unit, 305 ... Abnormality detection unit, 80 ... Screen, 90 ... Spot
Claims (4)
前記水槽について、水が内部に貯められる前の初期状態において前記測定センサによって測定された測定データである初期状態測定データを予め記憶する水槽情報記憶部と、
前記測定データ取得部によって取得される測定データと、前記初期状態測定データと、に基づいて前記水槽内の水の量である水量を測定する水量測定部と、
を備える水量測定装置。 A measurement sensor that can measure the distance to an object at a plurality of locations, and a measurement data acquisition unit that acquires measurement data of an air space portion in the water tank from a measurement sensor provided on the inside upper side of the water tank,
About the water tank, a water tank information storage unit that stores in advance initial state measurement data that is measurement data measured by the measurement sensor in an initial state before water is stored inside,
A water amount measurement unit that measures the amount of water that is the amount of water in the aquarium based on the measurement data acquired by the measurement data acquisition unit and the initial state measurement data;
A water amount measuring device comprising:
前記水槽について、水が内部に貯められる前の初期状態において前記測定センサによって測定された測定データである初期状態測定データを予め記憶する水槽情報記憶部から前記初期状態測定データを取得するステップと、
前記測定データを取得するステップにおいて取得される測定データと、前記初期状態測定データと、に基づいて前記水槽内の水の量である水量を測定する水量測定ステップと、
を有する水量測定方法。 A measurement sensor that can measure the distance to the object at a plurality of locations, and from a measurement sensor provided on the inside upper side of the aquarium, a measurement data acquisition step for acquiring measurement data of the air layer portion in the aquarium,
For the aquarium, obtaining the initial state measurement data from a tank information storage unit that stores in advance initial state measurement data that is measurement data measured by the measurement sensor in an initial state before water is stored therein;
A water amount measuring step for measuring a water amount that is the amount of water in the aquarium based on the measurement data acquired in the step of acquiring the measurement data and the initial state measurement data;
A method for measuring the amount of water.
Priority Applications (1)
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JP2016044295A JP2017161285A (en) | 2016-03-08 | 2016-03-08 | Water quantity measurement device and water quantity measurement method |
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