JP2023137864A - Method for measurement, calculation device, and calculation program - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、計測方法、算出装置および算出プログラムに関する。 The present disclosure relates to a measurement method, a calculation device, and a calculation program.
従来、地中に設置されたケーブルの導体温度を推定する技術が提案されている。 Conventionally, techniques have been proposed for estimating the conductor temperature of cables installed underground.
たとえば、特許文献1(特開2004-264090号公報)には、以下のような導体温度推定方法が開示されている。すなわち、導体温度推定方法は、地中に埋設された管路内電力ケーブルの導体温度を推定する方法であって、電力ケーブルに所定の離隔をもって取り付けられた温度センサを介して温度を測定するステップと、前記温度センサによる測定温度TP、絶縁体熱抵抗R1、防食層熱抵抗R2、表面放散熱抵抗R3、導体発熱量WC、誘導体損失Wd、および、シース損失WSを用いて導体温度TCを演算するステップとを含む。 For example, Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-264090) discloses the following conductor temperature estimation method. That is, the conductor temperature estimation method is a method for estimating the conductor temperature of a power cable in a conduit buried underground, and includes a step of measuring the temperature via a temperature sensor attached to the power cable at a predetermined distance. The conductor temperature TC is calculated using the temperature TP measured by the temperature sensor, the insulator thermal resistance R1, the anticorrosion layer thermal resistance R2, the surface dissipation thermal resistance R3, the conductor calorific value WC, the dielectric loss Wd, and the sheath loss WS. and a step of doing so.
また、特許文献2(特開2000-88666号公報)には、以下のような導体温度計算方法が開示されている。すなわち、導体温度計算方法は、地中に埋設された管路内電力ケーブルの導体温度を推定する方法において、導体温度を求めるべき目標管路内部の温度、土壌の温度及び全ての管路の通電電流値を測定する工程と、管路サイズ及び管路内布設位置と土壌熱抵抗値とを基にケネリーの式から管路の環境からの周囲の熱影響を求めると共に各管路の前記通電電流値から導体の熱流値を求めることにより前記目標管路近傍の土壌温度変化ΔTを求める工程と、季節変動する各深さ毎の土壌温度である基底温度TeとΔTとから計算上の土壌温度Tdを求める工程と、この土壌温度Tdと目標管路内の導体の熱流値とから導体温度を含む解析モデルに従って管路内の温度を算出する工程と、この管路内温度の計算値と前記管路内温度の実測値とを比較する工程とを有し、比較結果が一致する場合は前記解析モデルに使用した導体温度を導体温度の目標計算値として出力し一致しない場合は前記土壌熱抵抗、基底温度Te及び計算に使用する熱定数を見直した後再計算する。 Further, Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-88666) discloses the following conductor temperature calculation method. In other words, the conductor temperature calculation method is a method for estimating the conductor temperature of a power cable in a conduit buried underground, and is based on the temperature inside the target conduit for which the conductor temperature is to be found, the temperature of the soil, and the energization of all conduits. The process of measuring the current value, calculating the surrounding thermal influence from the environment of the pipeline from Kennelly's equation based on the pipe size, installation position in the pipe, and soil thermal resistance value, and calculating the current flowing through each pipe. The step of determining the soil temperature change ΔT near the target pipe line by determining the heat flow value of the conductor from the value, and the calculated soil temperature Td from the base temperature Te and ΔT, which are the soil temperatures at each depth that change seasonally. A step of calculating the temperature inside the pipe according to an analytical model including the conductor temperature from this soil temperature Td and the heat flow value of the conductor in the target pipe, and a step of calculating the temperature inside the pipe based on the calculated value of the temperature inside the pipe and a step of comparing the measured value of the temperature in the road, and if the comparison results match, the conductor temperature used in the analysis model is output as the target calculated value of the conductor temperature, and if they do not match, the soil thermal resistance, Recalculate after reviewing the base temperature Te and the thermal constants used in the calculation.
特許文献1および2に記載の技術を超えて、ケーブルの導体温度に加えて、ケーブルが設置された洞道内の気温を簡単に計測することが可能な技術が望まれる。 Beyond the techniques described in Patent Documents 1 and 2, a technique is desired that can easily measure the air temperature in a tunnel in which the cable is installed, in addition to the temperature of the conductor of the cable.
本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、ケーブルが設置された洞道内の気温を簡単に計測することが可能な計測方法、算出装置および算出プログラムを提供することである。 The present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a measurement method, a calculation device, and a calculation program that can easily measure the temperature in a tunnel in which a cable is installed. That's true.
本開示の計測方法は、ケーブルが設置された洞道内の計測方法であって、非接触方式を用いて、前記ケーブルの表面温度であるケーブル表面温度および前記洞道の壁面温度を計測するステップと、前記ケーブル表面温度および前記壁面温度の計測結果を境界条件として用いて熱解析を行うことにより、前記洞道内の気温である洞道内気温を算出するステップとを含む。 The measurement method of the present disclosure is a measurement method in a tunnel in which a cable is installed, and includes the steps of measuring a cable surface temperature that is the surface temperature of the cable and a wall temperature of the tunnel using a non-contact method. , calculating the temperature inside the tunnel, which is the temperature inside the tunnel, by performing a thermal analysis using the measurement results of the cable surface temperature and the wall surface temperature as boundary conditions.
本開示の算出装置は、ケーブルが設置された洞道内の気温である洞道内気温を算出する算出装置であって、非接触方式を用いた前記ケーブルの表面温度および前記洞道の壁面温度の計測結果を取得する取得部と、前記取得部により取得された前記計測結果を境界条件として用いて熱解析を行うことにより、前記洞道内気温を算出する算出部とを備える。 The calculation device of the present disclosure is a calculation device that calculates the temperature inside a cave where a cable is installed, and measures the surface temperature of the cable and the wall temperature of the tunnel using a non-contact method. The apparatus includes an acquisition unit that acquires results, and a calculation unit that calculates the temperature inside the tunnel by performing thermal analysis using the measurement results acquired by the acquisition unit as a boundary condition.
本開示の算出プログラムは、ケーブルが設置された洞道内の気温である洞道内気温を算出する算出装置において用いられる算出プログラムであって、コンピュータを、非接触方式を用いた前記ケーブルの表面温度および前記洞道の壁面温度の計測結果を取得する取得部と、前記取得部により取得された前記計測結果を境界条件として用いて熱解析を行うことにより、前記洞道内気温を算出する算出部、として機能させるためのプログラムである。 The calculation program of the present disclosure is a calculation program used in a calculation device that calculates the temperature inside a tunnel in which a cable is installed, and the calculation program calculates the surface temperature of the cable using a non-contact method. an acquisition unit that acquires a measurement result of the wall surface temperature of the cave; and a calculation unit that calculates the temperature inside the cave by performing a thermal analysis using the measurement result acquired by the acquisition unit as a boundary condition. This is a program to make it work.
本開示の一態様は、このような特徴的な処理部を備える算出装置として実現され得るだけでなく、かかる特徴的な処理をステップとする算出方法として実現され得たり、算出装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現され得たり、算出装置を含む計測システムとして実現され得る。 One aspect of the present disclosure can be realized not only as a calculation device including such a characteristic processing unit, but also as a calculation method including such characteristic processing as a step, or as a calculation device including a part of the calculation device or It can be realized as a semiconductor integrated circuit that realizes all of the above, or it can be realized as a measurement system including a calculation device.
本開示によれば、ケーブルが設置された洞道内の気温を簡単に計測することができる。 According to the present disclosure, it is possible to easily measure the temperature inside a tunnel in which a cable is installed.
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。 First, the contents of the embodiments of the present disclosure will be listed and explained.
(1)本開示の実施の形態に係る計測方法は、ケーブルが設置された洞道内の計測方法であって、非接触方式を用いて、前記ケーブルの表面温度であるケーブル表面温度および前記洞道の壁面温度を計測するステップと、前記ケーブル表面温度および前記壁面温度の計測結果を境界条件として用いて熱解析を行うことにより、前記洞道内の気温である洞道内気温を算出するステップとを含む。 (1) The measurement method according to the embodiment of the present disclosure is a measurement method in a tunnel in which a cable is installed, and uses a non-contact method to measure the cable surface temperature, which is the surface temperature of the cable, and the tunnel in the tunnel. and calculating the temperature inside the tunnel, which is the temperature inside the tunnel, by performing a thermal analysis using the measurement results of the cable surface temperature and the wall temperature as boundary conditions. .
このように、非接触方式を用いて表面温度および壁面温度を計測し、計測結果を境界条件として用いた熱解析により洞道内気温を算出する方法により、接触方式を用いる方法と比べて、計測器の設置状態が計測結果に与える影響を低減することができるので、正確な表面温度および壁面温度を簡単に計測し、計測結果に基づいて洞道内気温を算出することができる。したがって、ケーブルが設置された洞道内の気温を簡単に計測することができる。 In this way, the method of measuring the surface temperature and wall surface temperature using a non-contact method and calculating the air temperature inside the cave through thermal analysis using the measurement results as boundary conditions has improved the measurement equipment compared to the method using the contact method. Since the influence of the installation state on the measurement results can be reduced, accurate surface temperature and wall surface temperature can be easily measured, and the temperature inside the tunnel can be calculated based on the measurement results. Therefore, the temperature inside the tunnel where the cable is installed can be easily measured.
(2)前記洞道には、冷却管がさらに配置されてもよく、前記計測方法は、さらに、非接触方式を用いて、前記冷却管の表面温度である冷却管表面温度を計測するステップを含んでもよく、前記洞道内気温を算出するステップにおいては、前記冷却管表面温度を境界条件としてさらに用いて前記熱解析を行うことにより前記洞道内気温を算出してもよい。 (2) A cooling pipe may further be disposed in the tunnel, and the measuring method further includes the step of measuring a cooling pipe surface temperature, which is a surface temperature of the cooling pipe, using a non-contact method. In the step of calculating the temperature inside the tunnel, the temperature inside the tunnel may be calculated by performing the thermal analysis using the cooling pipe surface temperature as a boundary condition.
このような方法により、洞道内に配置された冷却管の表面温度も考慮して、洞道内の気温を計測することができる。 With such a method, the air temperature within the tunnel can be measured while also taking into account the surface temperature of the cooling pipe arranged within the tunnel.
(3)前記ケーブル表面温度および前記壁面温度を計測するステップにおいては、サーマルカメラを用いて前記ケーブル表面温度および前記壁面温度を計測してもよい。 (3) In the step of measuring the cable surface temperature and the wall surface temperature, the cable surface temperature and the wall surface temperature may be measured using a thermal camera.
このような方法により、洞道内に多数の接触式センサを設置することなく、簡易な構成で多点における表面温度および壁面温度を計測し、計測結果に基づいて、たとえば洞道内の複数の位置における洞道内気温を算出することができる。 With this method, surface temperature and wall surface temperature at multiple points can be measured with a simple configuration without installing many contact sensors in the tunnel, and based on the measurement results, for example, the temperature can be measured at multiple locations within the tunnel. The temperature inside the cave can be calculated.
(4)前記計測方法は、さらに、前記サーマルカメラを用いて計測した前記ケーブル表面温度と、接触方式を用いて測定した前記ケーブル表面温度との比較結果に基づいて算出された、前記サーマルカメラによる前記ケーブル表面温度の計測結果を補正するための補正パラメータを取得するステップを含んでもよく、前記洞道内気温を算出するステップにおいては、前記補正パラメータを用いて補正された前記ケーブル表面温度を境界条件として用いて前記熱解析を行うことにより前記洞道内気温を算出してもよい。 (4) The measurement method further includes the measurement method using the thermal camera, which is calculated based on a comparison result between the cable surface temperature measured using the thermal camera and the cable surface temperature measured using a contact method. The step of obtaining a correction parameter for correcting the measurement result of the cable surface temperature may be included, and in the step of calculating the tunnel internal temperature, the cable surface temperature corrected using the correction parameter is set as a boundary condition. The temperature inside the tunnel may be calculated by performing the thermal analysis using
このような方法により、ケーブルの表面の放射率が考慮された、より正確な表面温度の計測結果に基づいて、より正確に洞道内気温を算出することができる。 With such a method, the temperature inside the tunnel can be calculated more accurately based on a more accurate measurement result of the surface temperature in which the emissivity of the surface of the cable is taken into consideration.
(5)前記計測方法は、さらに、前記非接触方式を用いて計測した前記ケーブル表面温度、前記熱解析を行うことにより算出した前記洞道内気温および前記ケーブルを流れる電流量に基づいて、前記ケーブルの導体温度を算出するステップを含んでもよい。 (5) The measurement method further includes measuring the temperature of the cable based on the cable surface temperature measured using the non-contact method, the temperature inside the tunnel calculated by performing the thermal analysis, and the amount of current flowing through the cable. The method may include a step of calculating a conductor temperature.
このような方法により、ケーブルの表面温度に基づいて導体温度を算出する従来の方法と比べて、より正確に導体温度を算出することができる。 With such a method, the conductor temperature can be calculated more accurately than the conventional method of calculating the conductor temperature based on the surface temperature of the cable.
(6)前記計測方法は、さらに、前記ケーブルを流れる電流量と、前記ケーブルの導体温度と、前記洞道内気温と、前記洞道内の風速と、前記洞道の出入口の気温である出入口気温との関係性を機械学習することにより生成された学習モデルを取得するステップと、前記学習モデルに、前記電流量、前記風速および前記出入口気温を与えることにより、前記導体温度および前記洞道内気温を予測するステップとを含んでもよい。 (6) The measurement method further includes the amount of current flowing through the cable, the temperature of the conductor of the cable, the temperature inside the cave, the wind speed inside the tunnel, and the entrance/exit temperature that is the temperature at the entrance/exit of the tunnel. a step of obtaining a learning model generated by machine learning of the relationship between the two, and predicting the conductor temperature and the temperature inside the cave by giving the current amount, the wind speed, and the entrance/exit temperature to the learning model. It may also include a step of.
このような方法により、予測結果に基づいて、たとえばケーブルを用いて伝送可能な電力量等を決定することができる。 With such a method, it is possible to determine, for example, the amount of power that can be transmitted using a cable, based on the prediction result.
(7)前記洞道内気温を算出するステップにおいては、前記熱解析として、熱流体解析を行ってもよい。 (7) In the step of calculating the temperature inside the tunnel, a thermal fluid analysis may be performed as the thermal analysis.
このような方法により、熱解析として、伝熱解析等の他の手法を用いる方法と比べて、より正確に洞道内気温を算出することができる。 With such a method, the temperature inside the tunnel can be calculated more accurately than a method using other methods such as heat transfer analysis as a thermal analysis.
(8)本開示の実施の形態に係る算出装置は、ケーブルが設置された洞道内の気温である洞道内気温を算出する算出装置であって、非接触方式を用いた前記ケーブルの表面温度および前記洞道の壁面温度の計測結果を取得する取得部と、前記取得部により取得された前記計測結果を境界条件として用いて熱解析を行うことにより、前記洞道内気温を算出する算出部とを備える。 (8) The calculation device according to the embodiment of the present disclosure is a calculation device that calculates the temperature inside the tunnel, which is the temperature inside the tunnel in which the cable is installed, and the calculation device calculates the surface temperature of the cable using a non-contact method. an acquisition unit that acquires a measurement result of the wall surface temperature of the cave; and a calculation unit that calculates the temperature inside the cave by performing a thermal analysis using the measurement result acquired by the acquisition unit as a boundary condition. Be prepared.
このように、非接触方式を用いた表面温度および壁面温度の計測結果を取得し、取得した計測結果を境界条件として用いた熱解析により洞道内気温を算出する構成により、接触方式を用いた表面温度および壁面温度の計測結果を用いる構成と比べて、計測器の設置状態が計測結果に与える影響を低減することができるので、正確な表面温度および壁面温度を簡単に計測し、計測結果に基づいて洞道内気温を算出することができる。したがって、ケーブルが設置された洞道内の気温を簡単に計測することができる。 In this way, by acquiring the measurement results of the surface temperature and wall surface temperature using the non-contact method, and calculating the temperature inside the cave through thermal analysis using the acquired measurement results as boundary conditions, the surface temperature using the contact method can be calculated. Compared to a configuration that uses temperature and wall surface temperature measurement results, it is possible to reduce the effect that the installation condition of the measuring device has on the measurement results, making it easy to measure accurate surface and wall temperature and to calculate the temperature based on the measurement results. It is possible to calculate the temperature inside the cave. Therefore, the temperature inside the tunnel where the cable is installed can be easily measured.
(9)本開示の実施の形態に係る算出プログラムは、ケーブルが設置された洞道内の気温である洞道内気温を算出する算出装置において用いられる算出プログラムであって、コンピュータを、非接触方式を用いた前記ケーブルの表面温度および前記洞道の壁面温度の計測結果を取得する取得部と、前記取得部により取得された前記計測結果を境界条件として用いて熱解析を行うことにより、前記洞道内気温を算出する算出部、として機能させるためのプログラムである。 (9) The calculation program according to the embodiment of the present disclosure is a calculation program used in a calculation device that calculates the temperature inside a tunnel in which a cable is installed, An acquisition unit that acquires the measurement results of the surface temperature of the cable used and the wall temperature of the tunnel, and a thermal analysis using the measurement results acquired by the acquisition unit as boundary conditions, This is a program for functioning as a calculation unit that calculates temperature.
このように、非接触方式を用いた表面温度および壁面温度の計測結果を取得し、取得した計測結果を境界条件として用いた熱解析により洞道内気温を算出する構成により、接触方式を用いた表面温度および壁面温度の計測結果を用いる構成と比べて、計測器の設置状態が計測結果に与える影響を低減することができるので、正確な表面温度および壁面温度を簡単に計測し、計測結果に基づいて洞道内気温を算出することができる。したがって、ケーブルが設置された洞道内の気温を簡単に計測することができる。 In this way, by acquiring the measurement results of the surface temperature and wall surface temperature using the non-contact method, and calculating the temperature inside the cave through thermal analysis using the acquired measurement results as boundary conditions, the surface temperature using the contact method can be calculated. Compared to a configuration that uses temperature and wall surface temperature measurement results, it is possible to reduce the effect that the installation condition of the measuring device has on the measurement results, making it easy to measure accurate surface and wall temperature and to calculate the temperature based on the measurement results. It is possible to calculate the temperature inside the cave. Therefore, the temperature inside the tunnel where the cable is installed can be easily measured.
以下、本開示の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are attached to the same or corresponding parts in the drawings, and the description thereof will not be repeated. Furthermore, at least some of the embodiments described below may be combined arbitrarily.
[構成および基本動作]
<計測システム>
図1は、本開示の実施の形態に係る計測システムの構成を示す図である。図1は、マンホール202A,202Bおよび洞道201を上から見た図である。図1を参照して、電力ケーブル151A,151Bおよび冷却管161A,161Bは、マンホール202Aとマンホール202Bとの間における洞道201に設置されている。より詳細には、電力ケーブル151Aおよび冷却管161Aは、洞道201における一方の側面の近傍に設置されており、電力ケーブル151Bおよび冷却管161Bは、洞道201における他方の側面の近傍に設置されている。なお、複数の電力ケーブル151Aおよび複数の電力ケーブル151Bが洞道201に設置されてもよい。洞道201は、たとえば円筒形状である。
[Configuration and basic operation]
<Measurement system>
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a measurement system according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 1 is a top view of the
計測システム301は、4つのサーマルカメラ21と、4つのサーマルカメラ22と、4つのサーマルカメラ23と、2つの温度計31と、2つの風速計41と、送信装置51と、算出装置101とを備える。より詳細には、計測システム301は、サーマルカメラ21として、2つのサーマルカメラ21Aおよび2つのサーマルカメラ21Bを備え、サーマルカメラ22として、2つのサーマルカメラ22Aおよび2つのサーマルカメラ22Bを備え、サーマルカメラ23として、2つのサーマルカメラ23Aおよび2つのサーマルカメラ23Bを備える。なお、計測システム301は、1つ、2つ、3つまたは5つ以上のサーマルカメラ21を備える構成であってもよい。また、計測システム301は、1つ、2つ、3つまたは5つ以上のサーマルカメラ22を備える構成であってもよい。また、計測システム301は、1つ、2つ、3つまたは5つ以上のサーマルカメラ23を備える構成であってもよい。また、計測システム301は、1つまたは3つ以上の温度計31を備える構成であってもよい。また、計測システム301は、1つまたは3つ以上の風速計41を備える構成であってもよい。
The
算出装置101は、地上に設けられる。サーマルカメラ21,22,23、温度計31、風速計41および送信装置51は、地中に設けられる。より詳細には、サーマルカメラ21B,22B,23Bは、洞道201における一方の側面に取り付けられる。また、サーマルカメラ21A,22A,23Aは、洞道201における他方の側面に取り付けられる。温度計31は、洞道201の一端および他端において洞道201の壁面に取り付けられる。風速計41は、洞道201の一端および他端において洞道201の壁面に取り付けられる。送信装置51は、たとえばマンホール202Aに設けられる。
The
サーマルカメラ21は、非接触方式を用いて、所定の計測領域における電力ケーブル151の表面温度Tsfを計測する。表面温度Tsfは、ケーブル表面温度の一例である。より詳細には、サーマルカメラ21Aは、連続的に、電力ケーブル151Aの表面温度Tsfを示すサーモグラフィ画像を図示しない通信線を介して送信装置51へ送信する。また、サーマルカメラ21Bは、連続的に、電力ケーブル151Bの表面温度Tsfを示すサーモグラフィ画像を図示しない通信線を介して送信装置51へ送信する。なお、計測システム301は、電力ケーブル151Bが洞道201に設置されていない場合、および電力ケーブル151Bの表面温度Tsfが計測対象ではない場合、サーマルカメラ21Bを備えない構成であってもよい。また、サーマルカメラ21は、洞道201の上面に取り付けられてもよい。
The thermal camera 21 measures the surface temperature Tsf of the power cable 151 in a predetermined measurement area using a non-contact method. The surface temperature Tsf is an example of the cable surface temperature. More specifically, the
サーマルカメラ22は、非接触方式を用いて、所定の計測領域における洞道201の壁面温度Twlを計測する。より詳細には、サーマルカメラ22Aは、連続的に、洞道201の一方の側面における壁面温度Twlを示すサーモグラフィ画像を図示しない通信線を介して送信装置51へ送信する。また、サーマルカメラ22Bは、連続的に、洞道201の他方の側面における壁面温度Twlを示すサーモグラフィ画像を図示しない通信線を介して送信装置51へ送信する。なお、計測システム301は、電力ケーブル151Bが洞道201に設置されていない場合、および電力ケーブル151Bの表面温度Tsfが計測対象ではない場合、サーマルカメラ22Bを備えない構成であってもよい。また、サーマルカメラ22は、洞道201の上面に取り付けられてもよい。
The thermal camera 22 measures the wall surface temperature Twl of the
サーマルカメラ23は、非接触方式を用いて、所定の計測領域における冷却管161の表面温度Tsfを計測する。表面温度Tcpは、冷却管表面温度の一例である。より詳細には、サーマルカメラ23Aは、連続的に、冷却管161Aの表面温度Tcpを示すサーモグラフィ画像を図示しない通信線を介して送信装置51へ送信する。また、サーマルカメラ23Bは、連続的に、冷却管161Bの表面温度Tcpを示すサーモグラフィ画像を図示しない通信線を介して送信装置51へ送信する。なお、計測システム301は、冷却管161Bが洞道201に設置されていない場合、および冷却管161Bの表面温度Tcpが計測対象ではない場合、サーマルカメラ23Bを備えない構成であってもよい。また、サーマルカメラ23は、洞道201の上面に取り付けられてもよい。
The thermal camera 23 measures the surface temperature Tsf of the cooling pipe 161 in a predetermined measurement area using a non-contact method. The surface temperature Tcp is an example of the cooling pipe surface temperature. More specifically, the
温度計31は、連続的に、洞道201の出入口の気温である出入口気温Tadを計測し、計測結果を図示しない通信線を介して送信装置51へ送信する。
The
風速計41は、連続的に、洞道201の出入口の風速Wsを計測し、計測結果を図示しない通信線を介して送信装置51へ送信する。
The
送信装置51は、サーマルカメラ21,22,23からサーモグラフィ画像をそれぞれ受信する。また、送信装置51は、温度計31および風速計41から出入口気温Tadの計測結果および風速Wsの計測結果をそれぞれ受信する。送信装置51は、定期的に、同じ時刻における、表面温度Tsfを示すサーモグラフィ画像を含むケーブル画像情報、壁面温度Twlを示すサーモグラフィ画像を含む壁面画像情報、表面温度Tcpを示すサーモグラフィ画像を含むケーブル画像情報、出入口気温Tadの計測結果および風速Wsの計測結果、を含む洞道情報を生成し、生成した洞道情報を記憶部に保存する。
The transmitting
送信装置51は、洞道情報を、電力ケーブル151を用いた電力線通信(PLC:Power Line Communication)により地上に設置された中継装置へ伝送する。当該中継装置は、送信装置51から受信した洞道情報を算出装置101へ送信する。なお、送信装置51は、洞道情報を、無線通信により算出装置101へ送信する構成であってもよいし、図示しない通信用の有線伝送路を介して算出装置101へ送信する構成であってもよい。
The transmitting
算出装置101は、送信装置51から洞道情報を受信し、受信した洞道情報を用いて熱解析を行うことにより、洞道201内の気温である洞道内気温Tsを算出する。
The
<算出装置>
図2は、本開示の実施の形態に係る算出装置の構成を示す図である。図2を参照して、算出装置101は、受信部11と、モデル作成部12と、補正部13と、算出部14と、記憶部15とを備える。受信部11、モデル作成部12、補正部13および算出部14の一部または全部は、たとえば、CPU(Central Processing Unit)およびDSP(Digital Signal Processor)等のプロセッサにより実現される。記憶部15は、たとえば不揮発性メモリである。受信部11は、取得部の一例である。
<Calculation device>
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a calculation device according to an embodiment of the present disclosure. Referring to FIG. 2,
モデル作成部12は、洞道201の熱解析に用いる3Dモデルを作成する。
The
受信部11は、表面温度Tsf,Tcpおよび壁面温度Twlの計測結果を取得する。より詳細には、受信部11は、送信装置51から洞道情報を受信する。受信部11は、受信した洞道情報を記憶部15に保存する。
The receiving
補正部13は、受信部11により記憶部15に保存された洞道情報に含まれるサーモグラフィ画像を補正する。
The
算出部14は、受信部11により取得された表面温度Tsf,Tcpおよび壁面温度Twlの計測結果を境界条件として用いて熱解析を行うことにより、洞道内気温Tsを算出する。たとえば、算出部14は、表面温度Tsf,Tcpおよび壁面温度Twlの計測結果を境界条件として用いて、洞道201内の空気を対象とした熱流体解析を行うことにより、洞道内気温Tsを算出する。
The
より詳細には、算出部14は、補正部13による補正後のサーモグラフィ画像を含む洞道情報を記憶部15から取得し、洞道情報に含まれるケーブル画像情報に基づいて、サーマルカメラ21の計測領域における表面温度Tsfの平均値である表面温度TAsfを算出する。また、算出部14は、洞道情報に含まれる壁面画像情報に基づいて、サーマルカメラ22の計測領域における壁面温度Twlの平均値である壁面温度TAwlを算出する。また、算出部14は、洞道情報に含まれるケーブル画像情報に基づいて、サーマルカメラ23の計測領域における表面温度Tcpの平均値である表面温度TAcpを算出する。
More specifically, the
算出部14は、モデル作成部12により作成された3Dモデルに基づいて、洞道情報が示す出入口気温Tadおよび風速Ws、ならびに算出した表面温度TAsf,TAcpおよび壁面温度TAwlを境界条件として用いて熱流体解析を行うことにより、洞道内気温Tsを算出する。
The
以下、算出装置101における各ユニットの処理の詳細について説明する。
The details of the processing of each unit in the
(3Dモデルの作成)
モデル作成部12は、サーマルカメラ21,22の各々の計測領域を光学式のカメラにより撮影することにより生成される複数の撮像画像を取得し、取得した複数の撮像画像を用いてフォトグラメトリを行うことにより、洞道201内の3Dデータを作成する。たとえば、モデル作成部12は、サーマルカメラ21,22の計測領域を3Dデータに対応付けることにより、当該計測領域の情報を含む3Dモデルを作成する。
(Creation of 3D model)
The
ここで、洞道201は、長手方向に沿って同じ形状が連続している。たとえば、モデル作成部12は、洞道201の長手方向における一部の領域の3Dモデルを長手方向に繋ぎ合わせることにより、洞道201の全体の領域の3Dモデルを作成することができる。モデル作成部12は、作成した3Dモデルを記憶部15に保存する。
Here, the
なお、モデル作成部12は、サーマルカメラ21,22,23によりそれぞれ生成されたケーブル画像情報および壁面画像情報を取得し、取得したケーブル画像情報および壁面画像情報を用いてフォトグラメトリを行うことにより3Dデータを作成する構成であってもよい。また、算出装置101の管理者が、モデリングソフトウェアを用いて、洞道201における電力ケーブル151等の構成要素に基づいて手動で3Dモデルを作成し、生成した3Dモデルを記憶部15に保存してもよい。
Note that the
(サーモグラフィ画像の補正値の設定)
サーマルカメラ21は、代表的な電力ケーブル151の表面の放射率EM1が設計値として設定されている。また、サーマルカメラ22は、代表的な洞道201の壁面の放射率EM2が設計値として設定されている。サーマルカメラ23は、代表的な冷却管161の表面の放射率EM3が設計値として設定されている。
(Setting correction values for thermography images)
In the thermal camera 21, the emissivity EM1 of the surface of a typical power cable 151 is set as a design value. Further, the emissivity EM2 of the wall surface of the
たとえば、算出装置101の管理者は、計測システム301の前運転を行うことにより、サーマルカメラ21,22,23のキャリブレーションを行う。
For example, the administrator of the
より詳細には、管理者は、たとえば接触式の温度計を用いて、電力ケーブル151における所定の計測位置Pm1の表面温度Tsfを計測する。また、管理者は、サーマルカメラ21により生成されたサーモグラフィ画像が示す計測位置Pm1の表面温度Tsfを取得する。 More specifically, the administrator measures the surface temperature Tsf at a predetermined measurement position Pm1 on the power cable 151 using, for example, a contact thermometer. The administrator also obtains the surface temperature Tsf of the measurement position Pm1 indicated by the thermography image generated by the thermal camera 21.
管理者は、温度計を用いて計測された計測位置Pm1の表面温度Tsfと、サーモグラフィ画像が示す計測位置Pm1の表面温度Tsfとの比較結果に基づいて、サーマルカメラ21による表面温度Tsfの計測結果を補正するための補正パラメータCB1を算出する。補正部13は、管理者から補正パラメータCB1を受け付け、受け付けた補正パラメータCB1を記憶部15に保存する。これにより、算出装置101は、サーマルカメラ21により生成されたサーモグラフィ画像が、温度計を用いた表面温度Tsfの計測結果と一致するように、補正パラメータCB1を用いて当該サーモグラフィ画像を補正することができる。
The administrator determines the measurement result of the surface temperature Tsf by the thermal camera 21 based on the comparison result between the surface temperature Tsf of the measurement position Pm1 measured using the thermometer and the surface temperature Tsf of the measurement position Pm1 shown by the thermography image. A correction parameter CB1 for correcting is calculated. The
また、管理者は、たとえば接触式の温度計を用いて、洞道201の壁面における所定の計測位置Pm2の壁面温度Twlを計測する。また、管理者は、サーマルカメラ22により生成されたサーモグラフィ画像が示す計測位置Pm2の壁面温度Twlを取得する。
Further, the administrator measures the wall surface temperature Twl at a predetermined measurement position Pm2 on the wall surface of the
管理者は、温度計を用いて計測された計測位置Pm2の壁面温度Twlと、サーモグラフィ画像が示す計測位置Pm2の壁面温度Twlとの比較結果に基づいて、サーマルカメラ22による壁面温度Twlの計測結果を補正するための補正パラメータCB2を算出する。補正部13は、管理者から補正パラメータCB2を受け付け、受け付けた補正パラメータCB2を記憶部15に保存する。これにより、算出装置101は、サーマルカメラ22により生成されたサーモグラフィ画像が、温度計を用いた壁面温度Twlの計測結果と一致するように、補正パラメータCB2を用いて当該サーモグラフィ画像を補正することができる。
The administrator determines the measurement result of the wall temperature Twl by the thermal camera 22 based on the comparison result between the wall temperature Twl of the measurement position Pm2 measured using the thermometer and the wall temperature Twl of the measurement position Pm2 shown by the thermography image. A correction parameter CB2 for correcting is calculated. The
また、管理者は、たとえば接触式の温度計を用いて、冷却管161における所定の計測位置Pm3の表面温度Tcpを計測する。また、管理者は、サーマルカメラ23により生成されたサーモグラフィ画像が示す計測位置Pm3の表面温度Tcpを取得する。 The administrator also measures the surface temperature Tcp at a predetermined measurement position Pm3 in the cooling pipe 161 using, for example, a contact thermometer. The administrator also obtains the surface temperature Tcp of the measurement position Pm3 indicated by the thermography image generated by the thermal camera 23.
管理者は、温度計を用いて計測された計測位置Pm3の表面温度Tcpと、サーモグラフィ画像が示す計測位置Pm3の表面温度Tcpとの比較結果に基づいて、サーマルカメラ23による表面温度Tcpの計測結果を補正するための補正パラメータCB3を算出する。補正部13は、管理者から補正パラメータCB3を受け付け、受け付けた補正パラメータCB3を記憶部15に保存する。これにより、算出装置101は、サーマルカメラ23により生成されたサーモグラフィ画像が、温度計を用いた表面温度Tcpの計測結果と一致するように、補正パラメータCB3を用いて当該サーモグラフィ画像を補正することができる。
The administrator determines the measurement result of the surface temperature Tcp by the thermal camera 23 based on the comparison result between the surface temperature Tcp of the measurement position Pm3 measured using the thermometer and the surface temperature Tcp of the measurement position Pm3 shown by the thermography image. A correction parameter CB3 for correcting is calculated. The
たとえば、管理者は、複数の洞道201において放射率EM1,EM2,EM3を算出し、放射率EM1,EM2,EM3のデータベースを作成する。記憶部15は、管理者により作成された当該データベースを記憶している。
For example, the administrator calculates the emissivities EM1, EM2, and EM3 in the plurality of
(計測システムの運用)
送信装置51は、所定の送信周期Ctに従う送信タイミングにおいて、洞道情報を算出装置101へ送信する。
(Operation of measurement system)
The transmitting
受信部11は、送信装置51から洞道情報を受信し、受信した洞道情報を記憶部15に保存する。
The receiving
補正部13は、受信部11により洞道情報が記憶部15に保存されるたびに、当該洞道情報に含まれるサーモグラフィ画像を補正する。より詳細には、補正部13は、サーマルカメラ21により生成されたサーモグラフィ画像を、補正パラメータCB1を用いて補正する。また、補正部13は、サーマルカメラ22により生成されたサーモグラフィ画像を、補正パラメータCB2を用いて補正する。また、補正部13は、サーマルカメラ23により生成されたサーモグラフィ画像を、補正パラメータCB3を用いて補正する。
The
算出部14は、補正部13によるサーモグラフィ画像の補正が行われた後、補正後のサーモグラフィ画像を含む洞道情報およびモデル作成部12により作成された3Dモデルを記憶部15から取得し、取得した3Dモデルに基づいて、上述した境界条件を用いて熱流体解析を行うことにより、洞道内気温Tsを算出する。
After the thermography image is corrected by the
図3は、本開示の実施の形態に係る算出装置における算出部により作成される温度分布図の一例を示す図である。図3は、洞道201の縦断面における温度分布図Mtdを示している。温度分布図Mtdは、洞道201の幅方向における中央を通り、かつ洞道201の長手方向に平行な鉛直面で洞道201を切断したときの切断面における温度分布を示している。図3において、領域R1は、温度がT3以上であり、かつT4未満の領域である。また、領域R2は、温度がT2以上であり、かつT3未満の領域である。また、領域R3は、温度がT1以上であり、かつT2未満の領域である。ここで、T4、T3、T2およびT1はこの順に大きいものとする。図3を参照して、算出部14は、洞道201内における複数の位置における洞道内気温Tsを算出し、算出結果に基づいて温度分布図Mtdを作成する。算出部14は、作成した温度分布図Mtdを図示しない表示部に表示する処理を行う。なお、算出部14は、温度分布図Mtdの代わりに、または温度分布図Mtdに加えて、洞道201の内部における温度分布を立体的に示す温度分布図Mtdsを作成し、温度分布図Mtdsを表示する処理を行う構成であってもよい。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a temperature distribution diagram created by the calculation unit in the calculation device according to the embodiment of the present disclosure. FIG. 3 shows a temperature distribution map Mtd in a longitudinal section of the
図4は、本開示の実施の形態に係る算出装置における算出部により作成される温度グラフの一例を示す図である。図4は、洞道201の断面における所定位置の洞道内気温Tsの、洞道201の長手方向に沿って洞道201の一端から他端まで移動したときの変化を示している。図4において、横軸は洞道201の長手方向における位置を示し、縦軸は温度[degree]を示している。図4を参照して、算出部14は、洞道201の長手方向における位置と、洞道内気温Tsとの関係を示す温度グラフGtを作成する。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a temperature graph created by the calculation unit in the calculation device according to the embodiment of the present disclosure. FIG. 4 shows a change in the temperature Ts inside the tunnel at a predetermined position in the cross section of the
算出部14は、洞道内気温Tsが所定の注意しきい値ThA1を超えた場合、洞道内気温Tsが注意しきい値ThA1を超えた旨および位置を音声または映像により管理者に通知する。また、算出部14は、洞道内気温Tsが所定の警告しきい値ThA2を超えた場合、洞道内気温Tsが警告しきい値ThA2を超えた旨および位置を音声または映像により管理者に通知する。
When the temperature Ts inside the cave exceeds a predetermined caution threshold ThA1, the
(電力ケーブルの導体温度の算出)
たとえば、算出部14は、洞道情報が示す表面温度Tsf、熱解析を行うことにより算出した洞道内気温Tsおよび電流ケーブル151を流れる電流量Acに基づいて、電力ケーブル151の導体温度Tcnをさらに算出する。たとえば、算出部14は、日本電線工業会が定めるJCS(Japanese Cable Makers’Association Standard)168号に従い、表面温度Tsf、洞道内気温Tsおよび電流量Acに基づいて導体温度Tcnを算出する。
(Calculation of power cable conductor temperature)
For example, the
より詳細には、モデル作成部12は、予め、電力ケーブル151を熱等価回路によりモデル化したケーブルモデルを作成し、作成したケーブルモデルを記憶部15に保存する。当該ケーブルモデルには、予め、JCS168号に従って算出された、電力ケーブル151における導体構成物の熱抵抗値および熱容量、ならびに電力ケーブル151における絶縁体およびシース等による熱損失が与えられている。
More specifically, the
算出部14は、電力ケーブル151に取り付けられた電流センサの計測結果を送信装置51経由で取得する。電流センサは、たとえばCT(Curret Transformer)である。
The
算出部14は、電流センサの計測結果が示す電流量Acおよび電力ケーブル151の既知の交流導体抵抗に基づいて、電力ケーブル151の発熱量Vcを算出する。たとえば、算出部14は、洞道201内における電力ケーブル151の全領域において一定であると仮定して発熱量Vcを算出する。これにより、算出部14における計算量を低減することができる。
The
そして、算出部14は、記憶部15におけるケーブルモデルに、算出した発熱量Vc、表面温度Tsfおよび洞道内気温Tsを与えることにより、導体温度Tcnを取得する。
Then, the
算出部14は、導体温度Tcnが所定の注意しきい値ThB1を超えた場合、導体温度Tcnが注意しきい値ThB1を超えた旨を音声または映像により管理者に通知する。また、算出部14は、導体温度Tcnが所定の警告しきい値ThB2を超えた場合、導体温度Tcnが警告しきい値ThB2を超えた旨を音声または映像により管理者に通知する。
When the conductor temperature Tcn exceeds a predetermined caution threshold ThB1, the
なお、算出部14は、伝熱解析により導体温度Tcnを算出する構成であってもよい。
Note that the
より詳細には、モデル作成部12は、予め、電力ケーブル151の伝熱解析に用いる伝熱モデルを作成して記憶部15に保存する。
More specifically, the
算出部14は、電流センサの計測結果が示す電流量Acおよび電力ケーブル151の既知の交流導体抵抗に基づいて、発熱量Vcを算出する。
The
算出部14は、記憶部15における伝熱モデルに基づいて、表面温度Tsfおよび発熱量Vcを境界条件として用いて伝熱解析を行うことにより導体温度Tcnを算出する。
The
(洞道内気温Tsの予測)
洞道201内における洞道内気温Tsの最大値Tmaxの主な説明変数は、導体温度Tcn、外気温、および風速Wsである。ここで、導体温度Tcnは、電流量Acと所定の相関を有する。したがって、電流量Ac、外気温、および風速Wsの時系列データを蓄積し、学習モデルを作成することにより、導体温度Tcnおよび最大値Tmaxを予測することができる。
(Prediction of temperature Ts inside the cave)
The main explanatory variables for the maximum value Tmax of the tunnel internal temperature Ts in the
算出部14は、電流量Acと、導体温度Tcnと、最大値Tmaxと、風速Wsと、出入口気温Tadとの関係性を機械学習することにより学習モデルを作成し、作成した学習モデルを記憶部15に保存する。算出部14は、洞道内気温Tsおよび導体温度Tcnを算出するたびに最大値Tmaxを算出し、算出した最大値Tmaxおよび導体温度Tcn、ならびに洞道情報に基づいて、記憶部15における学習モデルを更新する。
The
算出部14は、定期的または不定期に、電力伝送計画に従って将来のある時刻txにおいて電流ケーブル151を流れる電流量Ac、気象情報等に基づいて算出される時刻txにおける風速Wsおよび出入口気温Tadを取得する。算出部14は、記憶部15における学習モデルに、取得した電流量Ac、風速Wsおよび出入口気温Tadを与えることにより、時刻txにおける導体温度Tcnおよび最大値Tmaxを予測する。そして、算出部14は、導体温度Tcnおよび最大値Tmaxの予測結果を音声または映像により管理者に通知する。
The
なお、算出部14は、電流量Ac、風速Ws、および出入口気温Tadのうちの、導体温度Tcnおよび最大値Tmaxとの相関が小さいパラメータを学習モデルの学習データから除外してもよい。
Note that the
また、算出部14は、学習モデルを用いる代わりに、取得した電流量Ac、風速Wsおよび出入口気温Tadを境界条件としてさらに用いて熱流体解析および伝熱解析を行うことにより、時刻txにおける導体温度Tcnおよび洞道内気温Tsを予測する構成であってもよい。
In addition, instead of using the learning model, the
[動作の流れ]
本開示の実施の形態に係る計測システムにおける各装置は、メモリを含むコンピュータを備え、当該コンピュータにおけるCPU等の演算処理部は、以下のフローチャートの各ステップの一部または全部を含むプログラムを当該メモリから読み出して実行する。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、外部からインストールすることができる。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、記録媒体に格納された状態でまたは通信回線を介して流通する。
[Flow of operation]
Each device in the measurement system according to the embodiment of the present disclosure includes a computer including a memory, and an arithmetic processing unit such as a CPU in the computer stores a program including a part or all of each step in the flowchart below in the memory. Read from and execute. The programs for these multiple devices can be installed from outside. The programs of these plurality of devices are stored in recording media or distributed via communication lines.
図5は、本開示の実施の形態に係る計測システムにおける3Dモデルを作成する際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart defining an example of an operation procedure when creating a 3D model in the measurement system according to the embodiment of the present disclosure.
図5を参照して、まず、算出装置101は、カメラにより生成された洞道201内の複数の撮像画像を用いてフォトグラメトリを行うことにより、洞道201内の3Dデータを作成する(ステップS11)。
Referring to FIG. 5, first, the
次に、算出装置101は、サーマルカメラ21,22の計測領域を3Dデータに対応付けることにより、洞道201の3Dモデルを作成する(ステップS12)。
Next, the
次に、算出装置101は、作成した3Dモデルを記憶部15に保存する(ステップS13)。
Next, the
図6は、本開示の実施の形態に係る計測システムにおける補正パラメータの設定を行う際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart defining an example of an operation procedure when setting correction parameters in the measurement system according to the embodiment of the present disclosure.
図6を参照して、まず、計測システム301は、温度計を用いて計測された計測位置Pm1の表面温度Tsfと、サーモグラフィ画像が示す計測位置Pm1の表面温度Tsfとの比較結果に基づいて算出された、サーマルカメラ21による表面温度Tsfの計測結果を補正するための補正パラメータCB1を管理者から受け付ける(ステップS21)。
Referring to FIG. 6, first, the
次に、計測システム301は、受け付けた補正パラメータCB1を記憶部15に保存する(ステップS22)。
Next, the
次に、計測システム301は、温度計を用いて計測された計測位置Pm2の壁面温度Twlと、サーモグラフィ画像が示す計測位置Pm2の壁面温度Twlとの比較結果に基づいて算出された、サーマルカメラ22による壁面温度Twlの計測結果を補正するための補正パラメータCB2を管理者から受け付ける(ステップS23)。
Next, the
次に、計測システム301は、受け付けた補正パラメータCB2を記憶部15に保存する(ステップS24)。
Next, the
次に、計測システム301は、温度計を用いて計測された計測位置Pm3の表面温度Tcpと、サーモグラフィ画像が示す計測位置Pm3の表面温度Tcpとの比較結果に基づいて算出された、サーマルカメラ23による表面温度Tcpの計測結果を補正するための補正パラメータCB3を管理者から受け付ける(ステップS25)。
Next, the
次に、計測システム301は、受け付けた補正パラメータCB3を記憶部15に保存する(ステップS26)。
Next, the
図7は、本開示の実施の形態に係る計測システムにおける洞道内気温および導体温度の算出を行う際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of an operation procedure when calculating the temperature inside the cave and the conductor temperature in the measurement system according to the embodiment of the present disclosure.
図7を参照して、まず、サーマルカメラ21,22,23は、表面温度Tsf,Tcpおよび壁面温度Twlを計測する(ステップS31)。 Referring to FIG. 7, first, thermal cameras 21, 22, and 23 measure surface temperatures Tsf, Tcp and wall temperature Twl (step S31).
次に、算出装置101は、送信装置51から洞道情報を受信し、受信した洞道情報に含まれるサーモグラフィ画像を、補正パラメータCB1,CB2,CB3を用いて補正する。より詳細には、算出装置101は、サーマルカメラ21,22,23によりそれぞれ生成されたサーモグラフィ画像を、補正パラメータCB1,CB2,CB3を用いてそれぞれ補正する(ステップS32)。
Next, the
次に、算出装置101は、送信装置51から洞道情報を受信し、3Dモデルに基づいて、受信した洞道情報に基づく境界条件を用いて熱流体解析を行うことにより洞道内気温Tsを算出する(ステップS33)。
Next, the
次に、算出装置101は、洞道201内の温度分布を示す温度分布図Mtdを作成し、作成した温度分布図Mtdを図示しない表示部に表示する処理を行う(ステップS34)。
Next, the
次に、算出装置101は、日本電線工業会が定めるJCS168号に従い、洞道情報が示す表面温度Tsf、算出した洞道内気温Tsおよび電流量Acに基づいて、導体温度Tcnを算出する(ステップS35)。
Next, the
次に、算出装置101は、洞道内気温Tsが注意しきい値ThA1または警告しきい値ThA2を超えた場合、音声または映像により管理者に通知する通知処理を行う。また、算出装置101は、導体温度Tcnが注意しきい値ThB1または警告しきい値ThB2を超えた場合、音声または映像により管理者に通知する通知処理を行う(ステップS36)。
Next, the
図8は、本開示の実施の形態に係る計測システムにおける洞道内気温および導体温度の予測を行う際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart that defines an example of an operation procedure when predicting the temperature inside a cave and the conductor temperature in the measurement system according to the embodiment of the present disclosure.
図8を参照して、まず、算出装置101は、電流量Acと、導体温度Tcnと、最大値Tmaxと、風速Wsと、出入口気温Tadとの関係性を機械学習することにより学習モデルを作成する(ステップS41)。
Referring to FIG. 8,
次に、算出装置101は、電力伝送計画に従って時刻txにおいて電流ケーブル151を流れる電流量Ac、気象情報等に基づいて算出される時刻txにおける風速Wsおよび出入口気温Tadを取得する(ステップS42)。
Next, the
次に、算出装置101は、学習モデルに、取得した電流量Ac、風速Wsおよび出入口気温Tadを与えることにより、時刻txにおける導体温度Tcnおよび最大値Tmaxを予測する(ステップS43)。
Next, the
次に、算出装置101は、導体温度Tcnおよび最大値Tmaxの予測結果を音声または映像により管理者に通知する通知処理を行う(ステップS44)。
Next, the
次に、算出装置101は、時刻txにおける導体温度Tcnおよび最大値Tmaxの予測結果および時刻txにおける導体温度Tcnおよび最大値Tmaxの計測結果に基づいて、学習モデルを更新する(ステップS45)。
Next, the
次に、算出装置101は、電力伝送計画に従って、ステップS42からステップS45の処理を繰り返す。
Next, the
なお、本開示の実施の形態に係る計測システム301は、サーマルカメラ21,22,23を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。計測システム301は、サーマルカメラ21,22,23の代わりに、非接触方式を用いて表面温度Tsfを計測する他の装置、非接触方式を用いて表面温度Tcpを計測する他の装置、および非接触方式を用いて壁面温度Twlを計測する他の装置を備える構成であってもよい。
Note that although the
また、本開示の実施の形態に係る計測システム301は、冷却管161が設置されていない洞道201にも適用可能である。すなわち、算出装置101は、冷却管161が設置されていない洞道201の洞道内気温Tsを算出する構成であってもよい。この場合、計測システム301は、サーマルカメラ23を備えない構成であってもよい。
Furthermore, the
また、本開示の実施の形態に係る算出装置101は、補正部13を備える構成であるしたが、これに限定するものではない。算出装置101は、補正部13を備えない構成であってもよい。この場合、算出部14は、補正されていない洞道情報および3Dモデルを記憶部15から取得し、取得した3Dモデルに基づいて、上述した境界条件を用いて熱流体解析を行うことにより、洞道内気温Tsを算出する。
Further, although the
また、本開示の実施の形態に係る算出装置101では、補正部13は、サーマルカメラ21,22,23によりそれぞれ生成されたサーモグラフィ画像を、補正パラメータCB1,CB2,CB3を用いてそれぞれ補正する構成であるしたが、これに限定するものではない。サーマルカメラ21は、複数の対象物の温度を測定してもよい。たとえば、サーマルカメラ21は、表面温度Tsf,Tcpおよび壁面温度Twlの計測結果を示すサーモグラフィ画像を生成して送信装置51へ送信する。すなわち、サーマルカメラ21は、電力ケーブル151、洞道201の壁面、および冷却管161を含むサーモグラフィ画像を生成して送信装置51へ送信する。この場合、補正部13は、サーモグラフィ画像に含まれる対象物を識別し、対象物ごとに対象物の温度を補正パラメータCB1,CB2,CB3を用いて補正する。この場合、算出部14は、補正部13により補正されたサーモグラフィ画像に含まれる対象物を識別することにより、表面温度Tsf,Tcpおよび壁面温度Twlを取得し、取得した表面温度Tsf,Tcpおよび壁面温度Twlを境界条件として用いて熱解析を行う。
Further, in the
また、本開示の実施の形態に係る算出装置101では、算出部14は、洞道内気温Tsおよび導体温度Tcnを算出する構成であるとしたが、これに限定するものではない。算出部14は、洞道内気温Tsを算出する一方で、導体温度Tcnの算出を行わない構成であってもよい。
Further, in the
また、本開示の実施の形態に係る算出装置101では、算出部14は、将来のある時刻txにおける導体温度Tcnおよび最大値Tmaxを予測する構成であるとしたが、これに限定するものではない。算出部14は、導体温度Tcnおよび最大値Tmaxの予測を行わない構成であってもよい。
Further, in the
また、本開示の実施の形態に係る算出装置101では、算出部14は、電力ケーブル151に取り付けられた電流センサの計測結果を取得する構成であるとしたが、これに限定するものではない。算出部14は、電流センサの計測結果を取得する代わりに、電流量Acを示す電流情報を計測システム301の外部のシステムから取得する構成であってもよいし、電流情報を管理者から受け付ける構成であってもよい。
Further, in the
また、本開示の実施の形態に係る算出装置101では、算出部14は、洞道201内の空気を対象とした熱流体解析を行うことにより洞道内気温Tsを算出する構成であるとしたが、これに限定するものではない。算出部14は、伝熱解析等の、熱流体解析以外の熱解析を行うことにより洞道内気温Tsを算出する構成であってもよい。
Further, in the
ところで、ケーブルが設置された洞道内の気温を簡単に計測することが可能な技術が望まれる。 By the way, there is a need for a technology that can easily measure the temperature inside a tunnel in which a cable is installed.
より詳細には、たとえば電力伝送用の電力ケーブル151は、電流が流れることにより発熱し、電力ケーブル151の発熱に伴って洞道201内の気温も上昇する。洞道201の気温が所定値以下となるように、電力ケーブル151を用いた電力伝送を行う必要がある。
More specifically, for example, the power cable 151 for power transmission generates heat due to the flow of current, and as the power cable 151 generates heat, the temperature within the
また、特許文献1および2に記載の技術では、多数の接触式の温度計を地中に設置する必要がある。また、特許文献1および2に記載の技術のように、ケーブルの表面温度に基づいて、日本電線工業会が定めるJCS168号に従ってケーブルの導体温度を算出する方法では、導体温度を正確に算出することができない場合がある。 Further, in the techniques described in Patent Documents 1 and 2, it is necessary to install a large number of contact-type thermometers underground. In addition, in the method of calculating the cable conductor temperature based on the surface temperature of the cable and in accordance with JCS No. 168 specified by the Japan Cable Manufacturers Association, as in the techniques described in Patent Documents 1 and 2, it is difficult to accurately calculate the conductor temperature. may not be possible.
これに対して、本開示の実施の形態に係る計測方法は、電力ケーブル151が設置された洞道201内の計測方法である。この計測方法では、まず、非接触方式を用いて、電力ケーブル151の表面温度Tsfおよび洞道201の壁面温度Twlを計測する。次に、表面温度Tsfおよび壁面温度Twlの計測結果を境界条件として用いて熱解析を行うことにより、洞道201内の気温である洞道内気温Tsを算出する。
In contrast, the measurement method according to the embodiment of the present disclosure is a measurement method within the
このように、非接触方式を用いて表面温度Tsfおよび壁面温度Twlを計測し、計測結果を境界条件として用いた熱解析により洞道内気温Tsを算出する方法により、接触方式を用いる方法と比べて、計測器の設置状態が計測結果に与える影響を低減することができるので、正確な表面温度Tsfおよび壁面温度Twlを計測し、計測結果に基づいて洞道内気温Tsを算出することができる。したがって、電力ケーブル151が設置された洞道201内の気温を簡単に計測することができる。
In this way, the method of measuring the surface temperature Tsf and the wall temperature Twl using a non-contact method and calculating the internal temperature Ts of the tunnel through thermal analysis using the measurement results as boundary conditions is compared to the method using a contact method. Since it is possible to reduce the influence of the installation state of the measuring device on the measurement results, it is possible to accurately measure the surface temperature Tsf and the wall surface temperature Twl, and calculate the tunnel internal temperature Ts based on the measurement results. Therefore, the temperature inside the
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above embodiments should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended that all changes within the meaning and range equivalent to the claims are included.
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
[付記1]
ケーブルが設置された洞道内の計測方法であって、
非接触方式を用いて、前記ケーブルの表面温度であるケーブル表面温度および前記洞道の壁面温度を計測するステップと、
前記ケーブル表面温度および前記壁面温度の計測結果を境界条件として用いて熱解析を行うことにより、前記洞道内の気温である洞道内気温を算出するステップとを含み、
前記洞道内の気温である洞道内気温を算出するステップにおいては、所定の計測領域における前記表面温度の平均値、および所定の計測領域における前記壁面温度の平均値、を境界条件として用いて熱解析を行う、計測方法。
The above description includes the features noted below.
[Additional note 1]
A method for measuring inside a tunnel in which a cable is installed,
using a non-contact method to measure the cable surface temperature, which is the surface temperature of the cable, and the wall temperature of the tunnel;
calculating the temperature inside the tunnel, which is the temperature inside the tunnel, by performing a thermal analysis using the measurement results of the cable surface temperature and the wall surface temperature as boundary conditions;
In the step of calculating the temperature inside the cave, which is the temperature inside the cave, thermal analysis is performed using the average value of the surface temperature in the predetermined measurement area and the average value of the wall surface temperature in the predetermined measurement area as boundary conditions. How to measure.
11 受信部
12 モデル作成部
13 補正部
14 算出部
15 記憶部
21,22 サーマルカメラ
31 温度計
41 風速計
51 送信装置
101 算出装置
151 電力ケーブル
201 洞道
202A,202B マンホール
301 計測システム
Mtd 温度分布図
Gt 温度グラフ
R1,R2,R3 領域
11 Receiving
Claims (9)
非接触方式を用いて、前記ケーブルの表面温度であるケーブル表面温度および前記洞道の壁面温度を計測するステップと、
前記ケーブル表面温度および前記壁面温度の計測結果を境界条件として用いて熱解析を行うことにより、前記洞道内の気温である洞道内気温を算出するステップとを含む、計測方法。 A method for measuring inside a tunnel in which a cable is installed,
using a non-contact method to measure the cable surface temperature, which is the surface temperature of the cable, and the wall temperature of the tunnel;
A measuring method comprising the step of calculating an internal temperature of the tunnel, which is an air temperature within the tunnel, by performing a thermal analysis using the measurement results of the cable surface temperature and the wall surface temperature as boundary conditions.
前記計測方法は、さらに、
非接触方式を用いて、前記冷却管の表面温度である冷却管表面温度を計測するステップを含み、
前記洞道内気温を算出するステップにおいては、前記冷却管表面温度を境界条件としてさらに用いて前記熱解析を行うことにより前記洞道内気温を算出する、請求項1に記載の計測方法。 A cooling pipe is further arranged in the tunnel,
The measurement method further includes:
A step of measuring a cooling pipe surface temperature, which is a surface temperature of the cooling pipe, using a non-contact method,
2. The measuring method according to claim 1, wherein in the step of calculating the temperature inside the tunnel, the temperature inside the tunnel is calculated by performing the thermal analysis using the cooling pipe surface temperature as a boundary condition.
前記サーマルカメラを用いて計測した前記ケーブル表面温度と、接触方式を用いて測定した前記ケーブル表面温度との比較結果に基づいて算出された、前記サーマルカメラによる前記ケーブル表面温度の計測結果を補正するための補正パラメータを取得するステップを含み、
前記洞道内気温を算出するステップにおいては、前記補正パラメータを用いて補正された前記ケーブル表面温度を境界条件として用いて前記熱解析を行うことにより前記洞道内気温を算出する、請求項3に記載の計測方法。 The measurement method further includes:
Correcting the measurement result of the cable surface temperature by the thermal camera, which is calculated based on a comparison result between the cable surface temperature measured using the thermal camera and the cable surface temperature measured using a contact method. obtaining correction parameters for;
According to claim 3, in the step of calculating the temperature inside the tunnel, the temperature inside the tunnel is calculated by performing the thermal analysis using the cable surface temperature corrected using the correction parameter as a boundary condition. How to measure.
前記非接触方式を用いて計測した前記ケーブル表面温度、前記熱解析を行うことにより算出した前記洞道内気温および前記ケーブルを流れる電流量に基づいて、前記ケーブルの導体温度を算出するステップを含む、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の計測方法。 The measurement method further includes:
Calculating the temperature of the conductor of the cable based on the cable surface temperature measured using the non-contact method, the temperature inside the tunnel calculated by performing the thermal analysis, and the amount of current flowing through the cable, The measuring method according to any one of claims 1 to 4.
前記ケーブルを流れる電流量と、前記ケーブルの導体温度と、前記洞道内気温と、前記洞道内の風速と、前記洞道の出入口の気温である出入口気温との関係性を機械学習することにより生成された学習モデルを取得するステップと、
前記学習モデルに、前記電流量、前記風速および前記出入口気温を与えることにより、前記導体温度および前記洞道内気温を予測するステップとを含む、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の計測方法。 The measurement method further includes:
Generated by machine learning of the relationship between the amount of current flowing through the cable, the conductor temperature of the cable, the temperature inside the cave, the wind speed inside the tunnel, and the entrance temperature that is the temperature at the entrance and exit of the tunnel. a step of obtaining a trained learning model;
6. The method according to claim 1, further comprising the step of predicting the conductor temperature and the tunnel temperature by giving the current amount, the wind speed, and the entrance/exit temperature to the learning model. How to measure.
非接触方式を用いた前記ケーブルの表面温度および前記洞道の壁面温度の計測結果を取得する取得部と、
前記取得部により取得された前記計測結果を境界条件として用いて熱解析を行うことにより、前記洞道内気温を算出する算出部とを備える、算出装置。 A calculation device that calculates the temperature inside a tunnel, which is the temperature inside a tunnel in which a cable is installed,
an acquisition unit that acquires measurement results of the surface temperature of the cable and the wall surface temperature of the tunnel using a non-contact method;
A calculation device comprising: a calculation unit that calculates the temperature inside the tunnel by performing a thermal analysis using the measurement results acquired by the acquisition unit as a boundary condition.
コンピュータを、
非接触方式を用いた前記ケーブルの表面温度および前記洞道の壁面温度の計測結果を取得する取得部と、
前記取得部により取得された前記計測結果を境界条件として用いて熱解析を行うことにより、前記洞道内気温を算出する算出部、
として機能させるための、算出プログラム。
A calculation program used in a calculation device that calculates the temperature inside a tunnel, which is the temperature inside a tunnel in which a cable is installed,
computer,
an acquisition unit that acquires measurement results of the surface temperature of the cable and the wall surface temperature of the tunnel using a non-contact method;
a calculation unit that calculates the temperature inside the tunnel by performing a thermal analysis using the measurement results acquired by the acquisition unit as a boundary condition;
A calculation program to function as a.
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