JP3015536B2 - 貯水設備監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば貯水池などの貯
水設備の貯水容量に関する所定の貯水容量情報（貯水容
量、水位、流入量など）を監視する貯水設備監視装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば貯水池では、貯水容量、水位、流
入量などの各種の情報を監視する必要がある。そしてこ
れらを監視する場合、水位計を使用している。すなわち
まず水位は、この水位計の検出結果を平滑（波などの影
響を除去する）することにより得る。貯水容量は、水位
計で検出された水位と貯水池の形状とに基づき、予め用
意された変換表を参照することにより得る。流入量は貯
水容量の変動と放流量とから計算する。

【０００３】ところが、一般的に水位計は１cm単位でし
か水位を検出することができない。このため、およそ１
cm分の測定誤差を有している。貯水池の場合、非常に面
積が大きいため、水位計での約１cmの誤差は貯水容量と
すると例えば数万ｍ³ 程度と非常に大きくなってしま
う。従って、貯水容量から求める流入量についても非常
に大きな誤差が生じることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来は、
検出ステップの大きな水位計の検出値から直接的に水
位、貯水容量、流入量などの必要な情報を得ていたため
に、それらの値に非常に大きな誤差が生じるという不具
合があった。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、その目的とするところは、貯水容量に関
する各種の情報を非常に小さな誤差で監視することがで
きる貯水設備監視装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、例えば貯
水池などの貯水設備に貯留された液体の水位を検出する
ための例えば水位計などの水位検出手段と、この水位検
出手段での、例えば検出値の変化時における値などの所
定の検出値に基づき、例えばアキマの方法等の補間によ
って水位の変化に対応する補間式を求める補間手段とを
設け、この補間手段により求められた補間式および放流
量に基づいて、過去の任意の時点における、例えば流入
量などの貯水容量情報を算出するようにした。

【０００７】第２の発明は、例えば貯水池などの貯水設
備に貯留された液体の水位を検出するための例えば水位
計などの水位検出手段と、この水位検出手段での、例え
ば検出値の変化時における値などの所定の検出値に基づ
き、例えばラグランジュの方法などの補間によって水位
の変化に対応する補間式を求める補間手段とを設け、こ
の補間手段により求められた補間式および放流量に基づ
いて、例えば貯水容量情報の変動を推定し、さらにこの
変動を平滑化したのちのデータから任意の時点におけ
る、例えば流入量などの貯水容量情報を推定するように
した。

【０００８】

【作用】このような手段を講じたことにより、検出ステ
ップの比較的大きい水位計などの水位検出手段によっ
て、その検出値の変化時などに離散的に得られる信頼で
きる検出値に基づいて補間が行われ、検出値が信頼でき
ない期間における水位が算出される。したがって、水位
検出手段の検出誤差に影響されない正確なデータが得ら
れる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例に付き
説明する。

【００１０】（第１実施例）図１は本実施例に係る貯水
設備監視装置を適用して構成された流入量監視装置の構
成を示すブロック図である。図中１は、流入量の算出を
行う監視処理部である。この監視処理部１には、水位計
２、放流量監視部３およびデータファイル４がそれぞれ
接続されている。水位計２は、貯水池の水位を１cm単位
で計測する。放流量監視部３は、水門の開度などに基づ
いて貯水池からの放流量を監視する。データファイル４
は種々のデータを格納しておくためのメモリである。

【００１１】ところで監視処理部１は例えばマイクロコ
ンピュータよりなり、ソフトウェアにより実現される補
間手段１ａおよび流入量算出手段１ｂを有している。こ
こで補間手段１ａは、水位計２の検出値から補間式を算
出する。また流入量算出手段１ｂは、補間手段１ａで算
出された補間式に基づいて流入量を算出する。

【００１２】次に以上のように構成された貯水設備監視
装置の動作を監視処理部１の処理手順に従って説明す
る。まず監視処理部１は、水位計２で検出された水位情
報に基づいて、予め用意された変換表を参照して貯水容
量を算出し、これをデータファイル４に蓄積する。

【００１３】ここで水位計２の検出値には前述したよう
に誤差があるために、監視処理部１は水位計２の検出値
の変化時の値を信頼できる水位データとして取り込む。
すなわち、水位計２の検出値が上昇または下降した時点
では、本来の水位はその変化点にあるので信頼できる。
このため監視処理部１は水位計２の検出値が上昇した場
合には変化直前、また下降した場合には変化直後の検出
値を信頼できる水位データとする。そしてこの信頼でき
る水位データに基づいて貯水容量（信頼できる貯水容
量）を算出し、これをデータファイル４に格納する。な
おデータファイル４には、信頼できる貯水容量が得られ
た時刻を付加して貯水容量データとして格納される。ま
た監視処理部１は、放流量監視部３での監視結果に基づ
き、放流量の推移をデータファイル４に格納する。

【００１４】さて、信頼できる貯水容量は、以上のよう
に水位計２の検出値が変化したときにのみ得られるの
で、離散的に得られる。このため、以上の貯水容量から
任意の期間における流入量を直接算出することはできな
い。そこで監視処理部１は図２に示すようにステップ２
ａにおいて、流入量を求めたい期間以前に得られた貯水
容量データのうちの最新のものおよび上記期間以降に得
られた貯水容量データのうちの最古のものをそれぞれデ
ータファイル４に格納された貯水容量データ（信頼でき
る貯水容量データ）から抽出する。そして監視処理部１
はステップ２ｂにおいて、ステップ２ａで抽出した貯水
容量データ間の区分多項式をアキマの方法によって求め
る。貯水池の貯水容量は急峻な変化をするものではな
く、前後の時点での貯水容量に相関するため、アキマの
方法によって求められた区分多項式は貯水池の貯水容量
の変化にほぼ一致する。なおこのステップ２ａおよびス
テップ２ｂの処理は、補間手段１ａによってなされる。

【００１５】つづいて監視処理部１はステップ２ｃにお
いて、ステップ２ｂで求めた区分多項式を微分すること
によって貯水容量変動を求める。さらに監視処理部１は
ステップ２ｄにおいて、ステップ２ｃで求めた貯水容量
変動にデータファイル４に格納された放流量の推移を加
味して、すなわち貯水容量変動のうちの放流に起因する
変動を除去して流入量を算出する。このステップ２ｃお
よびステップ２ｄの処理が流入量算出手段１ｂによって
なされる。

【００１６】かくして本実施例によれば、水位計２での
検出値は、その検出値が変化したときのみを有効として
得た信頼できる貯水容量に基づいてアキマの方法によっ
て貯水容量の変化に対応する区分多項式を求め、この区
分多項式から流入量を導き出すので、水位計２の検出ス
テップの大きさによる検出誤差に影響されずに、過去に
おける流入量を詳細、かつ正確に監視することができ
る。

【００１７】（第２実施例）本実施例に係る貯水設備監
視装置を適用して構成された流入量監視装置は、構成は
前述の第１実施例と同様であるが、監視処理部１の流入
量算出に関わる処理が異なる。

【００１８】以下、動作を説明する。まず監視処理部１
は図３に示すようにステップ３ａにおいて、データファ
イル４に格納された信頼できる貯水容量データのうちの
最新のもの３つを抽出する。次に監視処理部１はステッ
プ３ｂにおいて、ステップ３ａで抽出した３点を通る補
間式をラグランジュの補間法により算出し、この補間式
に基づいて現在の貯水容量を算出、推定する。

【００１９】続いて監視処理部１はステップ３ｄにおい
て、現在放流を行っているか否かの判断を行う。ここで
放流が行われていれば、監視処理部１は処理をステップ
３ｅに移行する。監視処理部１はステップ３ｅでは、デ
ータファイル４に格納された信頼できる貯水容量データ
のうちの最新のものの時刻における放流量に基づいて現
在における放流量（以下、予測放流量と称する）を算
出、推定する。次に監視処理部１はステップ３ｆにおい
て、ステップ３ｅで算出した予測放流量と放流量監視部
３によって監視された現在の実際の放流量（実放流量）
との差（以下、相対放流量と称する）を算出する。この
相対放流量は、予測できなかった放流量に当たる。さら
に監視処理部１はステップ３ｇにおいて、ステップ３ｃ
で推定した現在の貯水容量にステップ３ｆで算出した相
対放流量を加味し、積分によって現在の貯水容量を再予
測する。これは、前回算出した貯水容量をＶ、放流未加
味時の前回の貯水容量をＶ1 、放流未加味時の現在の貯
水容量をＶ2 、前回の相対放流量をＱ1 、現在の相対放
流量をＱ2 、前回時刻をＴ1 、現在時刻をＴ2 とする
と、 Ｖ＋（Ｖ2 −Ｖ1 ）＋（Ｑ2 ＋Ｑ1 ）×（Ｔ2 −Ｔ1 ）
×60×0.5 で求められる。監視処理部１は、ステップ３ｇで現在の
貯水容量を再予測したのち、処理をステップ３ｈに移行
する。

【００２０】一方、ステップ３ｄで放流が行われていな
いと判断すると、監視処理部１はステップ３ｅ乃至ステ
ップ３ｇの処理を行うこと無く、直接ステップ３ｈに移
行する。

【００２１】監視処理部１はステップ３ｈでは、現在の
貯水容量と次に予測される信頼できる貯水容量との大小
比較を行う。この大小比較は、 条件１：最新より１つ前の信頼できる貯水容量＜最新の
信頼できる貯水容量、なおかつ、現在の貯水容量＞次に
予測される信頼できる貯水容量。 条件２：最新より１つ前の信頼できる貯水容量＞最新の
信頼できる貯水容量、なおかつ、現在の貯水容量＜次に
予測される信頼できる貯水容量。 なる２つの条件の一方に当てはまれば［現在の貯水容量
＝次に予測される信頼できる貯水容量］とし、また２つ
の条件のどちらにも当てはまらなければ［現在の貯水容
量＝現在の貯水容量］とする。

【００２２】続いて監視処理部１はステップ３ｉにおい
て、現在の貯水容量と最新の信頼できる貯水容量との大
小比較を行う。この大小比較は、 条件１：最新より１つ前の信頼できる貯水容量＜最新の
信頼できる貯水容量、なおかつ、現在の貯水容量＞最新
の信頼できる貯水容量。 条件２：最新より１つ前の信頼できる貯水容量＞最新の
信頼できる貯水容量、なおかつ、現在の貯水容量＜最新
の信頼できる貯水容量。 なる２つの条件の一方に当てはまれば［現在の貯水容量
＝最新の信頼できる貯水容量］とし、また２つの条件の
どちらにも当てはまらなければ［現在の貯水容量＝現在
の貯水容量］とする。

【００２３】こののち監視処理部１は処理をステップ３
ｊに移行する。監視処理部１はステップ３ｊでは、現在
の貯水容量、最新より１つ前の信頼できる貯水容量およ
び最新より２つ前の信頼できる貯水容量の３点を通る補
間式（ラグランジュの補間式）を微分することによって
貯水容量変動関数を導出し、現在の貯水容量の変動分
（貯水容量変動）を算出する。そして監視処理部１はス
テップ３ｋにおいて、ステップ３ｊで算出した貯水容量
変動に実放流量を加算して現在の流入量を算出する。こ
のようにして算出した流入量は、算出に当たって生デー
タを加工することなく使用するために流入量を連続的に
見たときに不自然なものとなってしまう。そこで監視処
理部１はステップ３ｌにおいて、現実に即した自然な形
のデータを得るために流入量の平滑化を例えば３０分、
６０分等で行う。

【００２４】かくして本実施例によれば、水位計２での
検出値は、その検出値が変化したときのみを有効として
得た信頼できる貯水容量に基づいてラグランジュの方法
によって貯水容量の変化に対応する補間式を求め、この
補間式から現在における流入量を導き出すので、水位計
２の検出ステップの大きさによる検出誤差に影響されず
に、現在における流入量を詳細、かつ正確に監視するこ
とができる。なお本実施例では、同様な手順で未来にお
ける流入量の推定を行うこともできる。

【００２５】（第３実施例）本実施例に係る貯水設備監
視装置を適用して構成された流入量監視装置は、構成は
前述の第１および第２実施例と同様であるが、監視処理
部１の流入量算出に関わる処理が異なる。

【００２６】以下、動作を説明する。まず監視処理部１
は図４に示すようにステップ４ａにおいて、水位計２の
現在の検出値が信頼できる水位であり、信頼できる貯水
容量が現在得られているか否かの判断を行う。ここで信
頼できる貯水容量が得られていなければ、監視処理部１
はステップ３ａ乃至ステップ３ｉの処理を前述の第２実
施例の場合と同様に行ったのち、処理をステップ４ｂに
移行する。監視処理部１はステップ４ｂでは、ステップ
３ｃまたはステップ３ｇで算出された貯水容量と最新の
信頼できる貯水容量との間の区分多項式をアキマの方法
により算出する。こののち監視処理部１は、ステップ３
ｊ以降の処理を前述の第２実施例の場合と同様に行う。

【００２７】一方、ステップ４ａで信頼できる貯水容量
が得られている場合、監視処理部１は処理をステップ４
ａからステップ４ｃに移行する。監視処理部１はステッ
プ４ｃでは、データファイル４に格納された信頼できる
貯水容量データのうちの最新のもの２つを抽出する。次
に監視処理部１はステップ４ｄにおいて、ステップ４ｃ
で抽出した２点を通る補間式をラグランジュの補間法に
より算出し、この補間式に基づいて現在の貯水容量を算
出、推定する。さらに監視処理部１はステップ４ｆにお
いて、現在の貯水容量、信頼できる貯水容量のうちの最
新の３点およびステップ４ｄで算出した補間式から得ら
れる未来の貯水容量のうちの２点を用いて、アキマの方
法により現在の貯水容量と信頼できる貯水容量のうちの
最新の貯水量との間の区分多項式を算出する。こののち
監視処理部１は、ステップ３ｊ以降の処理を前述の第２
実施例の場合と同様に行う。

【００２８】かくして本実施例によれば、水位計２での
検出値は、その検出値が変化したときのみを有効として
得た信頼できる貯水容量に基づいてラグランジュの方法
およびアキマの方法によって貯水容量の変化に対応する
補間式を求め、この補間式から現在における流入量を導
き出すので、前述の第２実施例と同様に水位計２の検出
ステップの大きさによる検出誤差に影響されずに、現在
における流入量を詳細、かつ正確に監視することができ
る。

【００２９】なお本発明は上記各実施例に限定されるも
のではない。例えば上記各実施例では、本発明を流入量
監視装置に適用しているが、流入量以外の例えば貯水容
量や水位等を監視する装置に適用することも可能であ
る。さらにこれらの複数を監視する装置にも適用可能で
ある。

【００３０】また上記各実施例では、ラグランジュの方
法およびアキマの方法を補間に用いているが、他の補間
法を適用することもできる。このほか、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。

【００３１】

【発明の効果】第１の発明は、例えば貯水池などの貯水
設備に貯留された液体の水位を検出するための例えば水
位計などの水位検出手段と、この水位検出手段での、例
えば検出値の変化時における値などの所定の検出値に基
づき、例えばアキマの方法等の補間によって水位の変化
に対応する補間式を求める補間手段とを設け、この補間
手段により求められた補間式および放流量に基づいて、
過去の任意の時点における、例えば流入量などの貯水容
量情報を算出するようにした。

【００３２】第２の発明は、例えば貯水池などの貯水設
備に貯留された液体の水位を検出するための例えば水位
計などの水位検出手段と、この水位検出手段での、例え
ば検出値の変化時における値などの所定の検出値に基づ
き、例えばラグランジュの方法などの補間によって水位
の変化に対応する補間式を求める補間手段とを設け、こ
の補間手段により求められた補間式および放流量に基づ
いて、例えば貯水容量情報の変動を推定し、さらにこの
変動を平滑化したのちのデータから任意の時点におけ
る、例えば流入量などの貯水容量情報を推定するように
した。これらにより、貯水容量に関する各種の情報を非
常に小さな誤差で監視することができる貯水設備監視装
置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る貯水設備監視装置を適
用して構成された流入量監視装置の構成を示すブロック
図。

【図２】 本発明の第１実施例における処理手順を示す
フローチャート。

【図３】 本発明の第２実施例における処理手順を示す
フローチャート。

【図４】 本発明の第３実施例における処理手順を示す
フローチャート。

【符号の説明】

１…監視処理部、１ａ…補間手段、１ｂ…流入量算出手
段、２…水位計、３…放流量監視部、４…データファイ
ル。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貯水設備の貯水容量に関する所定の貯水
   容量情報を監視する貯水設備監視装置において、 貯水設備に貯留された液体の水位を検出するための水位
   検出手段と、 この水位検出手段での所定の検出値に基づき、補間によ
   って水位の変化に対応する補間式を求める補間手段と、 この補間手段により求められた補間式および放流量に基
   づいて、過去の任意の時点における前記貯水容量情報を
   算出する貯水容量情報算出手段とを具備したことを特徴
   とする貯水設備監視装置。
2. 【請求項２】 補間手段は、アキマの方法によって補間
   式を求めることを特徴とする請求項１に記載の貯水設備
   監視装置。
3. 【請求項３】 貯水設備の貯水容量に関する所定の貯水
   容量情報を監視する貯水設備監視装置において、 貯水設備に貯留された液体の水位を検出するための水位
   検出手段と、 この水位検出手段での所定の検出値に基づき、補間によ
   って水位の変化に対応する補間式を求める補間手段と、 この補間手段により求められた補間式および放流量に基
   づいて、任意の時点における前記貯水容量情報を推定す
   る貯水容量情報推定手段とを具備したことを特徴とする
   貯水設備監視装置。
4. 【請求項４】 補間手段は、ラグランジュの方法によっ
   て補間式を求めることを特徴とする請求項３に記載の貯
   水設備監視装置。
5. 【請求項５】 貯水容量情報推定手段は、補間式および
   放流量に基づいて貯水容量情報の変動を推定し、さらに
   この変動を平滑化したのちのデータから任意の時点にお
   ける貯水容量情報を推定することを特徴とする請求項３
   に記載の貯水設備監視装置。