JP2021071385A - Measurement system - Google Patents
Measurement system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021071385A JP2021071385A JP2019198169A JP2019198169A JP2021071385A JP 2021071385 A JP2021071385 A JP 2021071385A JP 2019198169 A JP2019198169 A JP 2019198169A JP 2019198169 A JP2019198169 A JP 2019198169A JP 2021071385 A JP2021071385 A JP 2021071385A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amount
- housing
- substance
- measurement system
- ammonia
- 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.)
- Granted
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 68
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 17
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 12
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 218
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 104
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 84
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 ammonium ions Chemical class 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 230000003113 alkalizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000009360 aquaculture Methods 0.000 description 1
- 244000144974 aquaculture Species 0.000 description 1
- 230000004397 blinking Effects 0.000 description 1
- 239000012482 calibration solution Substances 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 241001233037 catfish Species 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005371 permeation separation Methods 0.000 description 1
- 238000009372 pisciculture Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Farming Of Fish And Shellfish (AREA)
Abstract
Description
本発明は、液体中の溶存物質の濃度を気体の環境下で測定する測定システムに関する。 The present invention relates to a measuring system that measures the concentration of a dissolved substance in a liquid in a gaseous environment.
例えば魚の養殖などにおいて、養殖している水中の状態は魚の成育環境に大きく影響する。一例として、水中のアンモニア濃度が上昇してしまうと魚の成長が止まったり、最悪の場合は死滅する可能性もある。そのため、水中のアンモニアを測定するセンサが知られているが、水中での測定になるとセンサがすぐに劣化してしまい、メンテナンスに非常に多くの手間とコストが掛かってしまうという問題がある。 For example, in fish farming, the underwater condition of the fish is greatly affected by the fish growing environment. As an example, if the concentration of ammonia in the water rises, the fish may stop growing or, in the worst case, die. Therefore, a sensor for measuring ammonia in water is known, but there is a problem that the sensor deteriorates immediately when it is measured in water, and maintenance requires a great deal of labor and cost.
また、例えば水中のアンモニア性窒素をアンモニアガスで測定する技術として特許文献1ないし3に示す技術が開示されている。特許文献1に示す技術は、アンモニア態窒素を含む水試料を強アルカリ性にすることによりアンモニア態窒素をアンモニアガスとして揮散させ、そのアンモニアを定量することからなる水中のアンモニア態窒素の分析方法において、試料を強アルカリによりpH12以上に調整するとともに80℃以下の温度に加温することによってアンモニアガスを揮散させ、生じたアンモニアガスを不活性キャリアガスによりアンモニア検出部に導出し、アンモニアを検出定量するものである。
Further, for example, the techniques shown in
特許文献2に示す技術は、試料水供給路を通じて供給された試料水をアルカリ性にして該試料水中のアンモニウムイオンからアンモニアガスを生じさせるアルカリ化手段と、アルカリ化手段にて生じたアンモニアガスを取り込んで、該アンモニアガスをアンモニウムイオンと水酸基とに解離し、この水酸基の濃度に基づき、該試料水に含有されるアンモニウムイオンの濃度を検出するアンモニアセンサを有する測定器と、を具備するものである。 The technique shown in Patent Document 2 takes in an alkalizing means for making the sample water supplied through the sample water supply channel alkaline to generate ammonia gas from ammonium ions in the sample water, and an ammonia gas generated by the alkalizing means. It is provided with a measuring instrument having an ammonia sensor that dissociates the ammonia gas into ammonium ions and hydroxyl groups and detects the concentration of ammonium ions contained in the sample water based on the concentration of the hydroxyl groups. ..
特許文献3に示す技術は、検出器は、検水とアルカリを混合器内で混合接触させ当該検水中に含まれるアンモニア性窒素をアンモニアガスとして遊離させた後、分離カラムアンモニアガス透過分離カラム内でアンモニアガスを分離し、さらにこれとキャリアタンクから供給したキャリア(酸)と反応させ、この反応に伴うキャリアの内部電位変化量(電圧)の測定を行い、測定電圧は、アンモニア性窒素濃度算出のために図外の演算処理部に供給され、測定性能の維持を図るべく、検出器は恒温槽内に格納され、検水供給系は前記カラム洗浄のための洗浄液供給機能と前記検出器校正のための校正液供給機能とを備えるものである。 In the technique shown in Patent Document 3, the detector mixes and contacts the test water and the alkali in the mixer to liberate the ammoniacal nitrogen contained in the test water as ammonia gas, and then in the separation column ammonia gas permeation separation column. Ammonia gas is separated and reacted with the carrier (acid) supplied from the carrier tank, and the amount of change in the internal potential (voltage) of the carrier accompanying this reaction is measured. The measured voltage is the ammonia nitrogen concentration calculation. The detector is stored in a constant temperature bath to maintain the measurement performance, and the water test water supply system has a cleaning liquid supply function for column cleaning and the detector calibration. It is provided with a calibration solution supply function for.
しかしながら、上記各特許文献に示す技術は、測定対象となる試料をアルカリ性に調整したり加熱する必要があり、作業に手間が掛かってしまうという課題を有する。また、例えば魚の養殖場における水中のアンモニア濃度測定のような場合には、養殖場の中央部分の試料を採取するのに採取者が水中に入水する等の前作業が必要となり、養殖場全体におけるアンモニア濃度の分布などを得るには非常に大きな手間が掛かってしまうという課題を有する。 However, the techniques shown in the above patent documents have a problem that the sample to be measured needs to be adjusted to be alkaline or heated, which takes time and effort. In addition, for example, in the case of measuring the ammonia concentration in water in a fish farm, it is necessary for the collector to take preparatory work such as entering the water in order to collect a sample in the central part of the farm. There is a problem that it takes a lot of time and effort to obtain the distribution of ammonia concentration.
本発明は、液体中における測定対象となる溶存物質の濃度を、気体中の物質の量を測定することで求める測定システムを提供する。 The present invention provides a measuring system for determining the concentration of a dissolved substance to be measured in a liquid by measuring the amount of the substance in the gas.
本発明に係る測定システムは、少なくとも気体の流通を可能とする流通領域と、液体及び気体の流通を不能とする非流通領域とから形成される筐体と、前記筐体内に配設され、前記流通領域に接触する液体に含まれる溶存物質の前記筐体内の物質量を測定する測定センサと、前記測定センサで測定された前記物質量の情報に基づいて、前記液体中における当該溶存物質の濃度を演算する演算手段とを備えるものである。 The measurement system according to the present invention is disposed in a housing formed of at least a distribution region that enables the flow of gas and a non-circulation region that disables the flow of liquid and gas, and is arranged in the housing. The concentration of the dissolved substance in the liquid based on the measurement sensor for measuring the amount of the dissolved substance contained in the liquid in contact with the flow area in the housing and the information on the amount of the substance measured by the measuring sensor. It is provided with a calculation means for calculating.
このように本発明に係る測定システムにおいては、少なくとも気体の流通を可能とする流通領域と、液体及び気体の流通を不能とする非流通領域とから形成される筐体と、流通領域に接触する液体に含まれる溶存物質の筐体内の物質量を測定する測定センサと、測定された前記物質量の情報に基づいて、液体中における溶存物質の濃度を演算する演算手段とを備えるため、測定センサを液体に浸漬させることなく当該液体中における溶存物質の濃度を検出することが可能となり、測定センサを長持ちさせてメンテナンスの手間とコストを最小限に抑えることができるという効果を奏する。 As described above, in the measurement system according to the present invention, at least the housing formed from the distribution region that enables the flow of gas and the non-distribution region that disables the flow of liquid and gas, and the distribution region are in contact with each other. Since it is provided with a measuring sensor for measuring the amount of the dissolved substance contained in the liquid in the housing and a calculation means for calculating the concentration of the dissolved substance in the liquid based on the measured information on the amount of the substance, the measuring sensor is provided. It is possible to detect the concentration of the dissolved substance in the liquid without immersing the gas in the liquid, and it is possible to prolong the life of the measurement sensor and minimize the labor and cost of maintenance.
以下、本発明の実施の形態を説明する。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In addition, the same elements are designated by the same reference numerals throughout the present embodiment.
(本発明の第1の実施形態)
本実施形態に係る測定システムについて、図1ないし図8を用いて説明する。本実施形態に係る測定システムは、液体中に含まれる溶存物質の濃度を気体の状態で検出するものである。なお、本実施形態においては、例えば鯰の養殖場におけるアンモニア濃度を密閉された筐体内で気体の状態で検出する測定システムについて具体的に説明する。
(First Embodiment of the present invention)
The measurement system according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 8. The measurement system according to the present embodiment detects the concentration of a dissolved substance contained in a liquid in a gaseous state. In this embodiment, for example, a measurement system for detecting the ammonia concentration in a catfish farm in a gas state in a sealed housing will be specifically described.
図1は、本実施形態に係る測定システムのシステム構成を示す図である。測定システム1は、鯰が養殖されている養殖場に設置されるセンサ部10と、センサ部10で測定された情報を受信して養殖場におけるアンモニア濃度を演算する演算装置20とを備え、センサ部10と演算装置20とは相互に無線又は有線によるデータ通信が可能な状態になっている。センサ部10は、少なくとも一部が養殖場の水中に浸漬された状態で設置され、養殖場の水分が気化する過程における気体中のアンモニアの物質量(又は分子数でもよい)を検知する。検知された物質量の情報はリアルタイム又は一括して演算装置20に送信され、演算装置20において養殖場の水中のアンモニア濃度が演算される。
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of a measurement system according to the present embodiment. The
図2は、本実施形態に係る測定システムにおけるセンサ部の構造を示す模式図である。センサ部10は、少なくとも気体を流通可能とする流通領域としての矩形状の上面部11Aと、液体及び気体を流通不可とする非流通領域としての矩形状の側面部11B及び底面部11Cとからなる筐体11と、筐体11内に収納され、測定対象となる水分(養殖場の水であって様々な成分を含むもの)が気化したガス中に含まれるアンモニアの物質量を測定するアンモニアセンサ12と、アンモニアセンサ12が測定した結果を演算装置20に送信する送信機13とを備える。
FIG. 2 is a schematic view showing the structure of the sensor unit in the measurement system according to the present embodiment. The
流通領域である上面部11Aには、少なくとも気体の水蒸気は透過し、液体の水は透過しない透湿防水シート14が貼付されており、筐体11内部に水分が流入するのを防止すると共に、上面部11Aから蒸発する水蒸気が筐体11内部に貯留される。
A moisture-permeable
なお後述するように、センサ部10は使用状態において上面部11A側から水中に浸漬される。そのため、状態が安定している場合は透湿防水シート14を貼付しなくても空気圧により水分が筐体11内に流入することはないが、波や振動などで筐体11が傾いたり魚により水流が発生した場合には、筐体11のバランスが崩れて筐体11内に水分が流入してしまう。したがって、透湿防水シート14は必ずしも流通領域に貼付されていなくてもよいが、筐体11内への水分の流入をより確実に防止するためには、流通領域に透湿防水シート14が貼付されることが望ましい。
As will be described later, the
また、本実施形態において上面部11Aを流通領域、側面部11B及び底面部11Cを非流通領域としているが、流通領域と非流通領域とは任意の部分に配置することが可能であり、複数領域に及んでもよい。すなわち、筐体11の一部又は全部を沈めたときに、少なくとも筐体11の内部が密閉された状態で、且つ透湿防水シート14を介して又は直接的に筐体11の内部の気体と水中の水とが接触するように流通領域と非流通領域とが設けられればよい。
Further, in the present embodiment, the upper surface portion 11A is a distribution region and the side surface portion 11B and the bottom surface portion 11C are non-distribution regions, but the distribution region and the non-distribution region can be arranged in any portion, and a plurality of regions can be arranged. May reach. That is, when a part or all of the
筐体11内にはアンモニアセンサ12が配設されており、流通領域を介して水中から水蒸気と共に筐体11内に気化したアンモニアの物質量を測定する。筐体11内は密閉された空間になっているため、所定時間を掛けて気液平衡状態となり、いずれ飽和する。詳細を後述するが、本発明においては、流通領域が水中に浸漬されてからアンモニアが飽和するまでのアンモニアセンサ12のセンシング結果から水中のアンモニア濃度が演算される。
An
送信機13は、アンモニアセンサ12がセンシングした結果を演算装置20に送信する。また、後述するように、筐体11内に温度センサや気圧センサを設置した場合には、それらの情報もまとめて演算装置20に送信する。なお、図2においては、アンモニアセンサ12と送信機13とを別体の部品として記載しているが、それらを一体的な構成にして通信機能付きのアンモニアセンサ12としてもよい。
The
図3は、演算装置20のハードウエア構成の一例を示す図である。演算装置20は、例えば一般的なパーソナルコンピュータ(PC)、タブレット型端末、携帯端末等を用いることができる。図3において、演算装置20は、CPU210、RAM220、ROM230、ハードディスク(HDとする)240、通信I/F250及び入出力I/F260を備える。ROM230やHD240には、オペレーティングシステム、プログラム、データベース等が格納されており、必要に応じてプログラムがRAM220に読み出され、CPU210により実行される。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the
通信I/F250は、例えば送信機13からの情報を受信するような通信を行うためのインタフェースである。入出力I/F260は、タッチパネル、キーボード、マウス等の入力機器からの入力を受け付けたり、プリンタやディスプレイ等にデータを出力するためのインタフェースである。この入出力I/F260は、必要に応じて光磁気ディスク、CD−R、DVD−R等のリムーバブルディスク等に対応したドライブを接続することができる。各処理部はバスを介して接続され、情報のやり取りを行う。なお、上記ハードウェアの構成はあくまで一例であり、必要に応じて変更可能である。
The communication I /
図4は、本実施形態に係る測定システムの原理を示す図である。図4(A)は、センサ部10の一部が水中に浸漬している場合、図4(B)は、センサ部10の全体が水中に浸漬している場合を示す。使用状態においては、図4に示すように、流通領域である上面部11Aを下にして測定対象となる水中に筐体11を浸漬する。このとき、少なくとも流通領域の空間において液体と気体とが境界(透湿防水シート14を有する場合は当該透湿防水シート14)を挟んで介在できるように水中に設置される。
FIG. 4 is a diagram showing the principle of the measurement system according to the present embodiment. FIG. 4A shows a case where a part of the
流通領域の境界部分では、図4(A)及び図4(B)のいずれの場合においても蒸発と凝縮が行われ、いずれ気液平衡状態(飽和状態)となる。養殖場の水中においては様々な成分が溶存しており、その一つにアンモニアが含まれる。このとき、水中におけるアンモニア濃度が高ければ筐体11内でアンモニアが飽和するまでの時間が短くなり、水中のアンモニア濃度が低ければ筐体11内でアンモニアが飽和するまでの時間が長くなる。本実施形態においては、筐体11内における所定の単位時間あたりのアンモニアの物質量の変化を測定することで、水中のアンモニア濃度を求める。
At the boundary portion of the distribution region, evaporation and condensation are performed in both cases of FIGS. 4 (A) and 4 (B), and eventually a vapor-liquid equilibrium state (saturated state) is reached. Various components are dissolved in the water of the farm, one of which is ammonia. At this time, if the ammonia concentration in water is high, the time until ammonia is saturated in the
図5は、本実施形態に係る測定システムの第1の機能ブロック図である。センサ部10は、アンモニアセンサ12と送信機13とを備え、アンモニアセンサ12のセンシング結果が送信機13により演算装置20に送信される。このとき、例えば、送信機13が予め定められた単位時間(例えば、数秒〜数分程度)ごとにアンモニアセンサ12のセンシング結果を演算装置20に送信するようにしてもよいし、アンモニアセンサ12が予め定められた単位時間ごとにセンシングを行い、その結果を送信機13に渡すようにしてもよいし、アンモニアセンサ12のセンシング結果を送信機13がリアルタイムに常時送信するようにしてもよい。
FIG. 5 is a first functional block diagram of the measurement system according to the present embodiment. The
演算装置20は、センサ部10から送信された測定結果から水中のアンモニア濃度を算出する演算部21と、演算結果をディスプレイ30などに出力する出力制御部22とを備える。前述したように、演算装置20では、センサ部10から送信された単位時間あたりのアンモニアの物質量の変化に基づいて、水中におけるアンモニア濃度が算出される。具体的には、以下のような算出方法により水中におけるアンモニア濃度を算出することが可能である。
The
m(t)は筐体11内の時間tにおけるアンモニア物質量、αが計測環境の補正係数、βがオフセット値である。これにより、時間tにおける筐体11内のアンモニア物質量の変化から水中におけるアンモニア濃度が得られる。なお、α及びβは装置の特性や測定環境に応じて任意に設定される。ここで、上記演算に基づいたシミュレーション結果を図6に示す。図6において、横軸が時間で縦軸が筐体11内の飽和率(飽和状態を1とした場合に、筐体11内におけるアンモニア量の飽和状態に対する割合を示すもの)であり、水中のアンモニア濃度が1ppm〜10ppmのそれぞれの場合における時間と筐体11内の飽和率との関係を示している。図6から明らかなように、水中のアンモニア濃度が高い程、短時間で筐体11内が飽和している。すなわち、筐体11内が飽和に至るまでのアンモニアの物質量の変化から水中のアンモニア濃度を求めることが可能である。なお、図6に示すシミュレーション結果はあくまで一例として示すものであり、実測においては環境パラメータなどの違いにより異なる結果になり得るものである。
m (t) is the amount of ammonia substance at time t in the
このようにして算出された水中のアンモニア濃度がディスプレイ30に表示される。このとき、出力制御部22は、予め設定した濃度以上(これ以上濃度が濃くなると養殖している魚に影響が出る可能性があるような濃度以上)である場合には、警告と共に出力するようにしてもよい。警告は音、色、点滅等の視覚や聴覚に訴える態様であることが望ましい。
The ammonia concentration in the water calculated in this way is displayed on the
図7は、本実施形態に係る測定システムの第2の機能ブロック図である。図5の構成と異なるのは、水中におけるアンモニアの濃度に応じて、筐体11内におけるアンモニアの物質量が収束するまでの単位時間あたりの物質量の変化が記憶された記憶部23を新たに備え、演算部21が、センサ部10から送信されたセンシング結果に対応するアンモニア濃度を記憶部23から抽出することである。すなわち、記憶部23には、水中のアンモニア濃度がX%の場合には、筐体11内の単位時間あたりのアンモニアの物質量の変化がYmolといった情報が格納されており、センサ部10の測定で得られたYmolの情報からアンモニア濃度X%を抽出することが可能となる。
FIG. 7 is a second functional block diagram of the measurement system according to the present embodiment. The difference from the configuration of FIG. 5 is that the
ここで、筐体11内における単位時間あたりのアンモニアの物質量の変化は、飽和蒸気圧に依存することから、温度及び気圧によって異なる。すなわち、測定時に温度及び/又は気圧を測定し、それぞれの温度及び/又は気圧における筐体11内の単位時間あたりのアンモニアの物質量の変化から水中のアンモニア濃度を算出することで、より正確に求めることが可能となる。図8は、本実施形態に係る測定システムの第3の機能ブロック図である。図7の構成と異なるのは、筐体11内に当該筐体11内の温度を測定する温度センサ15と、気圧を測定する気圧センサ16とを備え、送信機13がアンモニアセンサ12のセンシング結果と共に、温度センサ15及び気圧センサ16の測定結果も演算装置20に送信する。演算装置20では、記憶部23に所定温度T℃及び所定気圧PhPaにおける水中のアンモニア濃度X%に応じた筐体11内の単位時間あたりのアンモニアの物質量の変化Ymolが記憶されており、演算部21が、センサ部10から送信された温度、気圧及びアンモニアの物質量の変化に基づいて、それらに対応するアンモニア濃度を記憶部23から抽出する。
Here, the change in the amount of substance of ammonia per unit time in the
このように、温度や気圧も考慮することでより正確なアンモニア濃度を求めることが可能となる。なお、図8においては、記憶部23に所定温度及び所定気圧における水中のアンモニア濃度に応じた筐体11内の単位時間あたりのアンモニアの物質量の変化を記憶する構成としたが、図5の場合と同様に以下の演算により水中のアンモニア濃度を求めるようにしてもよい。
In this way, it is possible to obtain a more accurate ammonia concentration by considering the temperature and atmospheric pressure. In addition, in FIG. 8, the
m(t)は筐体11内の時間tにおけるアンモニア物質量、τが温度係数、ρが圧力係数、αが計測環境の補正係数、βがオフセット値である。これにより、時間tにおける筐体11内のアンモニア物質量の変化に加えて、測定時の温度及び気圧を考慮した水中における濃度が得られる。
m (t) is the amount of ammonia substance at time t in the
また、図8においては、センサ部10に温度センサ15及び気圧センサ16を備える構成としたが、いずれか一方のみを備える構成であってもよい。その場合、記憶部23には所定温度又は所定気圧のいずれか一方における水中のアンモニア濃度に応じた筐体11内の単位時間あたりのアンモニアの物質量の変化を記憶するようにしてもよい。
Further, in FIG. 8, the
このように、本実施形態に係る測定システムにおいては、少なくとも気体の流通を可能とする流通領域と、液体及び気体の流通を不能とする非流通領域とから形成される筐体11と、流通領域に接触する水に含まれるアンモニアの筐体11内の物質量を測定するアンモニアセンサ12と、測定された前記物質量の情報に基づいて、水中におけるアンモニアの濃度を演算する演算部21とを備えるため、アンモニアセンサ12を水中に浸漬させることなく当該水中におけるアンモニアの濃度を検出することが可能となり、アンモニアセンサ12を長持ちさせてメンテナンスの手間とコストを最小限に抑えることができる。
As described above, in the measurement system according to the present embodiment, the
また、筐体11内におけるアンモニアの物質量が収束(又は飽和)する前の状態における物質量の所定時間当たりの変化量に基づいて、アンモニアの濃度を演算するため、筐体11内においてアンモニアが飽和するまでの物質量の変化(水中におけるアンモニアの濃度が高い場合は短時間に飽和に向かい、低い場合は長時間を要する)を利用して水中におけるアンモニアの濃度を推定することが可能になる。
Further, since the concentration of ammonia is calculated based on the amount of change in the amount of substance per predetermined time in the state before the amount of substance of ammonia in the
さらに、水中におけるアンモニアの濃度に応じて、筐体11内におけるアンモニアの物質量が収束するまでの所定時間当たりの物質量の変化が記憶された記憶部23を備えるため、筐体11内においてアンモニアが飽和するまでの物質量の変化を利用して、対応する水中におけるアンモニアの濃度を記憶部23から抽出し、アンモニアの濃度を容易に求めることができる。
Further, since the
さらにまた、筐体11内の温度を測定する温度センサ15を備え、温度センサ15で測定された温度に基づいて、当該温度における測定された物質量の所定時間当たりの変化量からアンモニアの濃度を演算するため、温度に応じて変化する飽和蒸気圧に基づいた物質量の変化を考慮することができ、アンモニアの濃度を正確に求めることができる。
Furthermore, a
さらにまた、筐体11内の気圧を測定する気圧センサ16を備え、気圧センサ16で測定された気圧に基づいて、当該気圧における測定された物質量の所定時間当たりの変化量からアンモニアの濃度を演算するため、気圧に応じて変化する飽和蒸気圧に基づいた物質量の変化を考慮することができ、アンモニアの濃度を正確に求めることができる。
Furthermore, it is equipped with an
なお、上記の実施形態においては鯰の養殖場におけるアンモニア濃度の測定を一例として説明したが、アンモニアの濃度に限らず他の物質の濃度を測定するようにしてもよく、また、水中における濃度に限らず任意の液体に溶存している溶存物質の濃度であれば本実施形態に係る測定システムを適用して算出することが可能である。 In the above embodiment, the measurement of the ammonia concentration in the eel farm has been described as an example, but the concentration of other substances may be measured as well as the concentration of ammonia, and the concentration in water may be used. The concentration of the dissolved substance dissolved in any liquid is not limited to the above, and can be calculated by applying the measurement system according to the present embodiment.
(本発明の第2の実施形態)
本実施形態に係る測定システムについて、図9を用いて説明する。本実施形態に係る測定システムは、前記第1の実施形態に係る測定システムの変形例であり、非流通領域に開閉可能に設けられる開口部を備えるものである。なお、本実施形態において前記第1の実施形態と重複する説明は省略する。
(Second Embodiment of the present invention)
The measurement system according to this embodiment will be described with reference to FIG. The measurement system according to the present embodiment is a modification of the measurement system according to the first embodiment, and includes an opening that can be opened and closed in a non-distribution area. In this embodiment, the description overlapping with the first embodiment will be omitted.
図9は、本実施形態に係る測定システムのセンサ部の構造を示す図である。前記第1の実施形態における図2の構造と異なるのは、筐体11の非流通領域である側面部分の対向する2面に開閉可能な開口部17a,17bが設けられていることである。本発明においては、筐体11内が飽和状態になる前における単位時間あたりのアンモニアの物質量の変化を測定する必要があるため、例えば、水中のアンモニア濃度が濃い場合、筐体11の容積が小さい場合、上面部11Aの表面積が大きいような場合には、極めて短時間に筐体11内が飽和してしまう可能性がある。筐体11内が飽和してしまうと、それ以上筐体11内のアンモニアの物質量が変化しないため水中の濃度を求めることができない。このような場合に、上記の開口部17a,17bを水面より上の位置で開放することで筐体11内の環境を大気下に初期化し、再び開口部17a,17bを閉じた時点から筐体11内のアンモニアの物質量の変化を測定することで、改めて水中のアンモニア濃度を再測定することが可能となる。
FIG. 9 is a diagram showing a structure of a sensor unit of the measurement system according to the present embodiment. What is different from the structure of FIG. 2 in the first embodiment is that
なお、上述したように、開口部17a,17bを開放する場合は水面より上の位置で行わないと筐体11内に水が浸水してしまうため、図4(A)に示す場合のように、センサ部10の一部のみが水中に浸漬している場合に特に有効的となる。
As described above, when the
また、本実施形態にように筐体11内を大気で初期化しなくても、温度や気圧(飽和状態に関連するパラメータ)に変化が生じることで筐体11内の状態が変化し、その変化に伴ってアンモニア濃度が変わることで、前記第1の実施形態の場合と同様に筐体11内におけるアンモニアの物質量の変化から水中のアンモニア濃度を求めることが可能である。
Further, even if the inside of the
(本発明の第3の実施形態)
本実施形態に係る測定システムについて、図10を用いて説明する。本実施形態に係る測定システムは、前記各実施形態に係る測定システムを用いたものであり、任意の深さにおける溶存物質の濃度を求めるものである。なお、本実施形態において前記各実施形態と重複する説明は省略する。
(Third Embodiment of the present invention)
The measurement system according to this embodiment will be described with reference to FIG. The measurement system according to the present embodiment uses the measurement system according to each of the above-described embodiments, and determines the concentration of the dissolved substance at an arbitrary depth. In this embodiment, the description overlapping with each of the above-described embodiments will be omitted.
図10は、本実施形態に係る測定システムのセンサ部の構造を示す図である。前記第1の実施形態における図2の構造や第2の実施形態における図9の構造と異なるのは、測定時に下側になる筐体11の上面部11Aの四方から、筐体11に掛かる浮力よりも大きい値の重さを有する錘18が吊設されている点である。すなわち、筐体11を水中に投入した場合に錘18の重さにより筐体11が沈み、水中の底に錘18が到着した時点でその重さによりある程度位置が固定される。また、錘18と筐体11との間の距離は任意に変更することが可能となっており、水中の底から任意の距離(高さ)におけるアンモニア濃度を求めることが可能となっている。
FIG. 10 is a diagram showing a structure of a sensor unit of the measurement system according to the present embodiment. The structure of FIG. 2 in the first embodiment and the structure of FIG. 9 in the second embodiment are different from the buoyancy applied to the
なお、測定時に上側になる筐体11の底面部11cの四方から、錘18の重さよりも大きい浮力を有する浮きを配設することで、水面から任意の距離(高さ)におけるアンモニア濃度を求めることも可能である。この場合、水中の底ではなく水面の高さが基準となるため、水中の底が凹凸状で不安定であるような環境であっても、安定した高さの測定を行うことが可能となる。
It should be noted that the ammonia concentration at an arbitrary distance (height) from the water surface is obtained by arranging floats having a buoyancy larger than the weight of the
また、演算装置20は、平面状に複数の位置で測定した情報と複数の深さで測定した情報とを用いて3次元のアンモニア濃度のマップを作成し、出力するようにしてもよい。
Further, the
このように本実施形態に係る測定システム1においては、筐体11の一部又は全部を水中に沈めた場合の浮力よりも大きい値の重さを有する錘18を備えるため、水中に沈めた状態で濃度を求めることが可能となり、深さ方向の濃度分布を得ることができる。
As described above, in the
1 測定システム
10 センサ部
11 筐体
11A 上面部
11B 側面部
11C 底面部
12 アンモニアセンサ
13 送信機
14 透湿防水シート
15 温度センサ
16 気圧センサ
17a,17b 開口部
18 錘
20 演算装置
21 演算部
22 出力制御部
23 記憶部
30 ディスプレイ
210 CPU
220 RAM
230 ROM
240 HD(HARD DISK)
250 通信I/F
260 入出力I/F
1
220 RAM
230 ROM
240 HD (HARD DISK)
250 communication I / F
260 I / O I / F
Claims (8)
前記筐体内に配設され、前記流通領域に接触する液体に含まれる溶存物質の前記筐体内の物質量を測定する測定センサと、
前記測定センサで測定された前記物質量の情報に基づいて、前記液体中における当該溶存物質の濃度を演算する演算手段とを備えることを特徴とする測定システム。 A housing formed of at least a distribution region that enables the flow of gas and a non-distribution region that disables the flow of liquid and gas.
A measurement sensor arranged in the housing and measuring the amount of the dissolved substance contained in the liquid in contact with the distribution region in the housing.
A measurement system including a calculation means for calculating the concentration of the dissolved substance in the liquid based on the information of the amount of the substance measured by the measurement sensor.
前記演算手段が、前記筐体内における前記溶存物質の物質量が収束する前の状態における前記物質量の所定時間当たりの変化量に基づいて、前記溶存物質の濃度を演算する測定システム。 In the measurement system according to claim 1,
A measurement system in which the calculation means calculates the concentration of the dissolved substance based on the amount of change in the amount of the substance per predetermined time in a state before the amount of the substance of the dissolved substance converges in the housing.
前記液体中における前記溶存物質の濃度に応じて、前記筐体内における前記溶存物質の物質量が収束するまでの前記所定時間当たりの前記物質量の変化が記憶された記憶手段を備え、
前記演算手段が、測定された前記物質量の所定時間当たりの変化量に相当する前記溶存物質の濃度情報を前記記憶手段から抽出する測定システム。 In the measurement system according to claim 2,
A storage means for storing a change in the amount of the substance per predetermined time until the amount of the substance of the dissolved substance converges in the housing according to the concentration of the dissolved substance in the liquid is provided.
A measurement system in which the calculation means extracts concentration information of the dissolved substance corresponding to the measured change amount of the substance amount per predetermined time from the storage means.
前記筐体内の温度を測定する温度センサを備え、
前記演算手段が、前記温度センサで測定された温度に基づいて、当該温度における測定された前記物質量の所定時間当たりの変化量から前記溶存物質の濃度を演算する測定システム。 In the measurement system according to claim 2 or 3.
A temperature sensor for measuring the temperature inside the housing is provided.
A measurement system in which the calculation means calculates the concentration of the dissolved substance from the amount of change in the amount of the substance measured at the temperature per predetermined time based on the temperature measured by the temperature sensor.
前記筐体内の気圧を測定する気圧センサを備え、
前記演算手段が、前記気圧センサで測定された気圧に基づいて、当該気圧における測定された前記物質量の所定時間当たりの変化量から前記溶存物質の濃度を演算する測定システム。 In the measurement system according to any one of claims 2 to 4.
A barometric pressure sensor for measuring the barometric pressure inside the housing is provided.
A measurement system in which the calculation means calculates the concentration of the dissolved substance from the amount of change in the amount of the substance measured at the atmospheric pressure per predetermined time based on the atmospheric pressure measured by the atmospheric pressure sensor.
前記非流通領域に開閉可能に設けられる開口部を備える測定システム。 In the measurement system according to any one of claims 1 to 5.
A measurement system including an opening that can be opened and closed in the non-distribution area.
前記流通領域に透湿防水シートが配設されている測定システム。 In the measurement system according to any one of claims 1 to 6.
A measurement system in which a moisture-permeable waterproof sheet is arranged in the distribution area.
前記筐体の一部又は全部を前記液体に沈めた場合の浮力よりも大きい値の重さを有する錘を備える測定システム。 In the measurement system according to any one of claims 1 to 7.
A measuring system including a weight having a weight larger than the buoyancy when a part or all of the housing is submerged in the liquid.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019198169A JP7326114B2 (en) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | measuring system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019198169A JP7326114B2 (en) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | measuring system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021071385A true JP2021071385A (en) | 2021-05-06 |
JP7326114B2 JP7326114B2 (en) | 2023-08-15 |
Family
ID=75712901
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019198169A Active JP7326114B2 (en) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | measuring system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7326114B2 (en) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5852558A (en) * | 1981-09-24 | 1983-03-28 | Fuji Electric Co Ltd | Ammonia densitometer |
JPH01260363A (en) * | 1988-04-11 | 1989-10-17 | Fuji Electric Co Ltd | Amount of dissolved air measuring apparatus |
JPH03176640A (en) * | 1989-11-17 | 1991-07-31 | Orbisphere Lab Neuchatel Sa | Method and apparatus for monitoring gas density |
JPH08189925A (en) * | 1995-01-10 | 1996-07-23 | Tokico Ltd | Ammonia concentration measuring instrument |
JPH11125625A (en) * | 1997-10-21 | 1999-05-11 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Dissolved gas indicator |
JP2000065710A (en) * | 1998-08-17 | 2000-03-03 | Kurita Water Ind Ltd | Method and device for measuring concentration of gas dissolved in liquid |
JP2006138653A (en) * | 2004-11-10 | 2006-06-01 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Method and apparatus for measuring concentration of dissolved gas |
JP2008268154A (en) * | 2007-04-25 | 2008-11-06 | Japan Atomic Energy Agency | Method and device for measuring dissolved gas concentration |
JP2009168464A (en) * | 2008-01-10 | 2009-07-30 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | Contamination monitoring system and method |
JP2016129514A (en) * | 2015-01-13 | 2016-07-21 | Jfeエンジニアリング株式会社 | Aquaculture water tank water quality monitoring device and aquaculture system using the same |
WO2016203671A1 (en) * | 2015-06-18 | 2016-12-22 | 株式会社ピュアロンジャパン | Continuous measurement method for hydrogen gas concentration and hydrogen gas concentration measurement device used in same |
-
2019
- 2019-10-31 JP JP2019198169A patent/JP7326114B2/en active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5852558A (en) * | 1981-09-24 | 1983-03-28 | Fuji Electric Co Ltd | Ammonia densitometer |
JPH01260363A (en) * | 1988-04-11 | 1989-10-17 | Fuji Electric Co Ltd | Amount of dissolved air measuring apparatus |
JPH03176640A (en) * | 1989-11-17 | 1991-07-31 | Orbisphere Lab Neuchatel Sa | Method and apparatus for monitoring gas density |
JPH08189925A (en) * | 1995-01-10 | 1996-07-23 | Tokico Ltd | Ammonia concentration measuring instrument |
JPH11125625A (en) * | 1997-10-21 | 1999-05-11 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Dissolved gas indicator |
JP2000065710A (en) * | 1998-08-17 | 2000-03-03 | Kurita Water Ind Ltd | Method and device for measuring concentration of gas dissolved in liquid |
JP2006138653A (en) * | 2004-11-10 | 2006-06-01 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Method and apparatus for measuring concentration of dissolved gas |
JP2008268154A (en) * | 2007-04-25 | 2008-11-06 | Japan Atomic Energy Agency | Method and device for measuring dissolved gas concentration |
JP2009168464A (en) * | 2008-01-10 | 2009-07-30 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | Contamination monitoring system and method |
JP2016129514A (en) * | 2015-01-13 | 2016-07-21 | Jfeエンジニアリング株式会社 | Aquaculture water tank water quality monitoring device and aquaculture system using the same |
WO2016203671A1 (en) * | 2015-06-18 | 2016-12-22 | 株式会社ピュアロンジャパン | Continuous measurement method for hydrogen gas concentration and hydrogen gas concentration measurement device used in same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7326114B2 (en) | 2023-08-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Whalley et al. | Measurement of the matric potential of soil water in the rhizosphere | |
US8491185B2 (en) | Method for monitoring the thermal coupling of a measuring cell | |
US20090049924A1 (en) | High suction double-cell extractor | |
US20210018479A1 (en) | Odor sensing apparatus, odor detection method, and computer-readable recording medium | |
JP6228639B2 (en) | Extrapolation of interpolated sensor data to increase sample throughput | |
US11782008B2 (en) | Method for correcting two measured values from different analytical measuring devices and measuring point for carrying out the method | |
EP3268747B1 (en) | Detecting a transient error in a body fluid sample | |
JP2021071385A (en) | Measurement system | |
Copin-Montegut | A method for the continuous determination of the partial pressure of carbon dioxide in the upper ocean | |
US20060175208A1 (en) | Water-conductivity CO2 sensor | |
JP7498785B2 (en) | Inorganic Carbon (IC) Exclusion Conductivity Measurement of Aqueous Samples | |
US20190203167A1 (en) | System For Monitoring Growth Media | |
Jalukse et al. | Model-based measurement uncertainty estimation in amperometric dissolved oxygen concentration measurement | |
Jeroschewski et al. | A flow system for calibration of dissolved oxygen sensors | |
CN105675809A (en) | Analysis method of concentration of HI-I2-H2O ternary solution | |
JP2021156616A (en) | Measurement system | |
Jalukse et al. | Estimation of uncertainty in electrochemical amperometric measurement of dissolved oxygen concentration | |
Schipek et al. | Continuous monitoring of dissolved CO2 and H2S: Technical application in the submarine hydrothermal system of Panarea, Italy | |
Näykki et al. | Good Practice Guide for Improving Accuracy of Dissolved Oxygen Measurements. | |
US20230127252A1 (en) | Low cross-sensitivity gas detecting apparatuses | |
Tahseen et al. | Effect of gas diffusion layer properties on breakthrough time and pressure | |
Alendal et al. | Technical synthesis report on droplet/bubble dynamics, plume dynamics and modelling parameters, use of hydro-acoustics to quantify droplet/bubble fluxes, and carbonate system variable assessment | |
WO2023133343A1 (en) | Free active chlorine measurement system and method | |
JP2015004611A (en) | Concentration measurement device and concentration measurement method | |
Abarca et al. | MICROCONTROLLER-BASED, LOW-COST DATA-ACQUISITION SYSTEM WITH A DOUBLE ADAPTIVE POLAROGRAPHIC ELECTRODE FOR MEASURING DISSOLVED OXYGEN IN WINE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220524 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220525 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230217 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230307 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230427 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230718 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230802 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7326114 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |