JP4794931B2 - Measuring system - Google Patents

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Description

本発明は、開渠(例えば下水管)内を流れる流体の流速、水位、流量の測定に関する。   The present invention relates to the measurement of the flow velocity, water level, and flow rate of a fluid flowing in an open channel (for example, a sewer pipe).

開渠内を流れる流量を測定する流量計、流水の平均流速を測定する方法が、いくつか提案されている。以下に、従来技術について説明する。   Several proposals have been made for a flow meter for measuring the flow rate in the open channel and a method for measuring the average flow velocity of the flowing water. The prior art will be described below.

特許文献1(特許第2119012号)には、下水管等の底部に設置した水位計と流速計からなる流速測定装置で、流水の平均流速値を算出し、測定水位から算出して求める流水断面積にこの平均流速値を乗じて、下水管内を流れる流量を計測する流量測定方法が提案されている。
図10は、その実施態様を示す図である。下水管111内を右手から左手に流れる流水の水面が112に示されている。流速センサ101はセンサホルダ115によって管底からSの高さに設置されている。
図11に、流速センサ101の内部構造を示す。本センサは先端部が流れを乱さないように角錐台状となっている。流速センサ101内に、電磁誘導を利用した流量計102と水位計103が設けられている。水位計は流水の水位に相当する圧力でたわむダイアフラム103aとダイアフラムのたわみを検出するストレインゲージ103bから構成されている。104は信号を増幅するプリアンプである。
In Patent Document 1 (Patent No. 2119012), a flow rate measurement device comprising a water level meter and a current meter installed at the bottom of a sewage pipe or the like is used to calculate the average flow velocity value of the running water and calculate the measured water level. A flow rate measurement method has been proposed in which the area is multiplied by this average flow velocity value to measure the flow rate flowing in the sewer pipe.
FIG. 10 shows the embodiment. The surface of the flowing water flowing from the right hand to the left hand in the sewer pipe 111 is shown at 112. The flow velocity sensor 101 is installed at a height S from the tube bottom by the sensor holder 115.
FIG. 11 shows the internal structure of the flow velocity sensor 101. This sensor has a truncated pyramid shape so that the tip does not disturb the flow. In the flow velocity sensor 101, a flow meter 102 and a water level meter 103 using electromagnetic induction are provided. The water level meter is composed of a diaphragm 103a that bends at a pressure corresponding to the level of running water and a strain gauge 103b that detects the deflection of the diaphragm. A preamplifier 104 amplifies the signal.

図12(a)(b)は、下水管111の断面図である。本図からも分かるように、管の形状・寸法(例えば直径D)と、流水の水位(H)から流水の断面積を求めることが出来る。
また図中113は、管内流水の流速分布の例を示している。流速分布は、『管の勾配』、『管の粗さ』等により様々な分布を示す。ここで、『管の粗さ』とは、管の内壁の滑らかさ、管の曲がり、くぼみなどの様々な要因により流速が変化する下水管それぞれが固有に有する特性である。
また、管内の流速及び流速分布は水面112の高さにより、図12(a)又は図12(b)に示すようにそれぞれ異なっている。
FIGS. 12A and 12B are cross-sectional views of the sewer pipe 111. As can be seen from this figure, the cross-sectional area of the flowing water can be obtained from the shape / dimension (for example, diameter D) of the pipe and the water level (H) of the flowing water.
Moreover, 113 in the figure has shown the example of the flow velocity distribution of in-pipe water. The flow velocity distribution shows various distributions depending on “pipe gradient”, “pipe roughness”, and the like. Here, the “roughness of the pipe” is a characteristic inherent in each sewer pipe in which the flow velocity changes due to various factors such as the smoothness of the inner wall of the pipe, the bending of the pipe, and the depression.
Further, the flow velocity and flow velocity distribution in the pipe are different depending on the height of the water surface 112 as shown in FIG. 12 (a) or FIG. 12 (b).

図13及び図14は、それぞれの管の特性に対応した、流速(横軸)と水位(縦軸)との関係を示した図(特許文献2)である。図13において、例えば管内の水位が10インチのときの各水位における流速が10の記号がつけられた曲線によって示されている。7、5、3、2の曲線は、それぞれ水位が7インチから2インチのときの、各水位での流速を表す線である。このデータは「低こう配/高い粗さ」の管における水位と流速の関係を示している。すなわち管の勾配が低い、あるいは『管の粗さ』が高い場所での水位と流速の関係である。
縦軸にSで示されている水位は、流速計の設置位置の管底から距離である。すなわち、本例では管底から1インチの場所に流速計が設けられている。流速計が実際に測定する流速は、それぞれ各曲線上で□のマークで示された流速であることを示している。
FIG.13 and FIG.14 is the figure (patent document 2) which showed the relationship between the flow velocity (horizontal axis) and the water level (vertical axis) corresponding to the characteristic of each pipe | tube. In FIG. 13, for example, when the water level in the pipe is 10 inches, the flow velocity at each water level is indicated by a curve with a symbol of 10. The curves 7, 5, 3, and 2 are lines representing the flow velocity at each water level when the water level is 7 inches to 2 inches. This data shows the relationship between water level and flow velocity in “low gradient / high roughness” pipes. In other words, it is the relationship between the water level and the flow velocity in a place where the slope of the pipe is low or where the “roughness of the pipe” is high.
The water level indicated by S on the vertical axis is the distance from the tube bottom at the position where the anemometer is installed. That is, in this example, the anemometer is provided at a location 1 inch from the tube bottom. The flow velocity actually measured by the anemometer is the flow velocity indicated by the □ mark on each curve.

図14は、図13とは異なる管特性「高こう配/低い粗さ」における、水位と流速の関係を示した図である。すなわち管の勾配が図13の管より高い、あるいは『管の粗さ』が低い場所での水位と流速の関係である。
例えば、10の記号がつけられた線で図13と図14の両者を比較すると、図13では、水面近くでの流速はおおむね3フィート/秒であったものが、図14では、6フィート/秒となっている。すなわち、管の勾配が高くなり、あるいは管の粗さが低くなれば、同じ水位であっても、その表面を流れる流速は大きく異なることを示している。
縦軸にSで示されている水位は、図13に同じく流速計の設置位置の管底から距離(1インチ)である。
図14でも、下水管に設置された流水センサ101から入力される流速値は、各曲線上で□のマークで示された流速となる。
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the water level and the flow velocity in the pipe characteristic “high gradient / low roughness” different from FIG. 13. That is, it is the relationship between the water level and the flow velocity at a place where the slope of the pipe is higher than that of the pipe of FIG.
For example, comparing both FIG. 13 and FIG. 14 with a line marked 10, in FIG. 13, the flow velocity near the water surface was approximately 3 feet / second, whereas in FIG. Seconds. That is, if the gradient of the pipe becomes high or the roughness of the pipe becomes low, the flow velocity flowing on the surface is greatly different even at the same water level.
The water level indicated by S on the vertical axis is a distance (1 inch) from the tube bottom at the position where the anemometer is installed as in FIG.
Also in FIG. 14, the flow velocity value input from the running water sensor 101 installed in the sewer pipe is the flow velocity indicated by the □ mark on each curve.

一方上述したように、管内を流れる流水の流量を算出するためには、流水の断面積に平均流速を乗じて求める。図13、14の矢印Sで示される測定流速から平均流速を求めるために、特許文献1では、所定の数式により、割り増し係数αを算出して求める技術が記載されている。   On the other hand, as described above, in order to calculate the flow rate of the flowing water flowing in the pipe, it is obtained by multiplying the cross-sectional area of the flowing water by the average flow velocity. In order to obtain the average flow velocity from the measured flow velocity indicated by the arrow S in FIGS. 13 and 14, Patent Document 1 describes a technique for obtaining the additional coefficient α by a predetermined mathematical expression.

一方、特許文献2(特許第3202992号)では、水位計からの実測水位と、流速計からの実測流速を平均流速に変換することにより流水の流量を測定する自己較正型流量計を提案している。
具体的には、特定の管の寸法、勾配、管の粗さ等によって変わる特定現場における局所流速(流速計による実測値)と、水位計からの実測水位と、の関係を分析し、測定流速を平均流速に変換するための流量係数を求める方法である。
求めた流量係数を記憶手段に記憶しておき、流速計の設置場所、実測流速値、実測水位値から所定の流量係数を選択して平均流速を算出して、流量を測定するものである。
特許第2119012号公報 特許第3202992号公報
On the other hand, Patent Document 2 (Patent No. 3202992) proposes a self-calibrating flow meter that measures the flow rate of running water by converting the measured water level from the water level meter and the measured flow rate from the velocimeter to an average flow rate. Yes.
Specifically, by analyzing the relationship between the local flow velocity (measured by an anemometer) at a specific site, which varies depending on the dimensions, gradient, tube roughness, etc. of the specific tube, and the measured water level from the water level meter, the measured flow velocity Is a method for obtaining a flow coefficient for converting the flow rate into an average flow velocity.
The obtained flow coefficient is stored in the storage means, and a predetermined flow coefficient is selected from the installation location of the anemometer, the measured flow velocity value, and the measured water level value, the average flow velocity is calculated, and the flow rate is measured.
Japanese Patent No. 2119012 Japanese Patent No. 3202992

特許文献1及び2に開示された先行技術においては、いずれも流速と水位を測定し、この測定した流速と水位から平均流速を求めている。
しかし、管勾配、管壁の状態など配管環境が一定の開渠内においては、平均流速と水位は1対1の相関関係にある。すなわち、水位が一定のまま平均流速が増加することはなく、平均流速が増加すれば、水位もそれに対応して上昇する。
また、通常の場合、測定できるのは流速計を設置した所定の位置における流速であり、この実測流速から平均流速を求める必要がある。実際、管内を流れる流体は所定の流速分布をもっているため、実測流速と平均流速の相関は、流速計が管内のどの位置の流速を測定しているかによって影響される。換言すれば、流速分布が既知の場合、流速計の位置がわかれば、実測流速から平均流速を算出することが可能となる。
In the prior arts disclosed in Patent Documents 1 and 2, the flow velocity and the water level are both measured, and the average flow velocity is obtained from the measured flow velocity and water level.
However, the average flow velocity and the water level have a one-to-one correlation within the open channel where the pipe environment is constant, such as the pipe gradient and the state of the pipe wall. That is, the average flow rate does not increase while the water level remains constant, and if the average flow rate increases, the water level increases correspondingly.
Further, in a normal case, what can be measured is a flow velocity at a predetermined position where an anemometer is installed, and it is necessary to obtain an average flow velocity from this measured flow velocity. In fact, since the fluid flowing in the pipe has a predetermined flow velocity distribution, the correlation between the actually measured flow velocity and the average flow velocity is affected by the position of the flow velocity in the pipe where the anemometer measures. In other words, when the flow velocity distribution is known, the average flow velocity can be calculated from the measured flow velocity if the position of the anemometer is known.

従来においては、無限に存在する配管環境、流速計の設置環境に応じた流速と水位の相関関係、測定流速と平均流速の相関関係等を記憶させるのは困難であった。
しかし、近年においては記憶手段の発達、解析技術の発達により、正確な流速分布を予測可能であり、数多くの相関曲線を測定機器に記憶させることも可能となっている。
従って、予め、配管環境、センサの設置環境を機器に記憶させ、配管及びセンサ設置後に相関曲線を選択すれば複雑な測定手段、演算手段を用いることなしに正確な流体状況の測定が可能である。
本発明の目的は、シンプルな測定手段、演算手段により正確な測定を実現する測定システムを提供することである。さらに、複数の相関曲線は同じ方法で設定される必要がなく、それぞれの条件に適した方法で設定することも可能だし、特定の相関曲線の一部を修正した場合でも、他の相関曲線に修正が悪影響を与えることを防止することができる。
Conventionally, it has been difficult to memorize the infinite piping environment, the correlation between the flow velocity and the water level according to the installation environment of the anemometer, the correlation between the measured flow velocity and the average flow velocity, and the like.
However, in recent years, accurate flow velocity distribution can be predicted by development of storage means and analysis technology, and it is also possible to store many correlation curves in a measuring instrument.
Therefore, if the piping environment and sensor installation environment are stored in the device in advance, and the correlation curve is selected after the piping and sensor are installed, accurate fluid conditions can be measured without using complicated measurement means and calculation means. .
An object of the present invention is to provide a measurement system that realizes accurate measurement with simple measurement means and calculation means. In addition, multiple correlation curves do not need to be set in the same way, and can be set in a way that suits each condition. Even if a part of a specific correlation curve is modified, The correction can prevent the adverse effect.

この発明の第1の態様は、開水路を流れる流体の流速、水位、流量を、流体の流れを堰き止めずに測定する測定システムであって、前記開水路に設置された流速センサと、配管環境及び前記流速センサの設置環境に応じた複数の流速―水位相関曲線を記憶する手段と、前記配管環境及び流速センサの設置環境に応じて選択された一の流速―水位相関曲線を認識する手段と、前記流速センサからの流速測定値と前記選択された流速―水位相関曲線とから算出水位を求める手段と、前記流速―水位相関曲線が、あらかじめ前記開水路の形状、寸法、勾配、管の粗さ、前記流速センサの設置位置からシミュレーション計算により求められた流速―水位相関曲線であることを特徴とする測定システムである。 A first aspect of the present invention is a measurement system for measuring a flow velocity, a water level, and a flow rate of a fluid flowing through an open channel without blocking the flow of the fluid, a flow rate sensor installed in the open channel , and a pipe Means for storing a plurality of flow velocity-water level correlation curves according to the environment and the installation environment of the flow velocity sensor, and means for recognizing one flow velocity-water level correlation curve selected according to the piping environment and the installation environment of the flow velocity sensor A flow rate measurement value from the flow rate sensor and a means for obtaining a calculated water level from the selected flow rate-water level correlation curve, and the flow rate-water level correlation curve is obtained in advance from the shape, size, gradient, and pipe of the open channel. It is a measurement system characterized by roughness, a flow velocity-water level correlation curve obtained by simulation calculation from the installation position of the flow velocity sensor .

この発明の第の態様は、位センサと、水位センサで測定された実測水位と算出水位との差を算出する手段と、差の絶対値と予め設定された閾値とを比較する手段と、差の絶対値が閾値より大きいときに警報信号を発信する手段と、を備えることを特徴とする測定システムである。 A second aspect of the invention, a water level sensor, means for comparing and means for calculating the difference between the actual measurement level and calculates water level measured by the water level sensor and a preset threshold value and the absolute value of the difference a measuring system, characterized in that it comprises, means for transmitting an alarm signal when the absolute value of the difference is greater than a threshold.

この発明の第の態様は、配管寸法を記憶する手段と、配管寸法と算出水位から流量を算出する手段と、を備えることを特徴とする測定システムである。 According to a third aspect of the present invention , there is provided a measurement system comprising: means for storing pipe dimensions; and means for calculating a flow rate from the pipe dimensions and the calculated water level.

この発明の第の態様は、前記流速センサが、流水の速度圧による抗力を測定する力センサであることを特徴とする測定システムである。 According to a fourth aspect of the present invention, the flow velocity sensor is a force sensor that measures a drag force caused by a velocity pressure of flowing water.

この発明の第の態様は、力センサが、開水路での流水の流れ方向において相背面対向する第1及び第2の受圧部と、第1及び第2受圧部の応力の差分をFBG(ファイバブラッググレーティング)に伝達する負荷機構と、負荷機構から伝達された応力の差分を検知するFBGと、負荷機構とFBGを収容する気密室を備える流水の抗力測定装置であって差分(流水の速度圧による抗力値)を光信号として送出するセンサであることを特徴とする測定システムである。 According to a fifth aspect of the present invention, the force sensor calculates the difference in stress between the first and second pressure receiving portions facing each other in the flow direction of flowing water in the open channel and the first and second pressure receiving portions by FBG ( 1. A drag measurement device for flowing water comprising a load mechanism that transmits to a fiber Bragg grating, an FBG that detects a difference in stress transmitted from the load mechanism, and an airtight chamber that houses the load mechanism and the FBG. It is a measurement system characterized by being a sensor that transmits a resistance value due to pressure) as an optical signal.

この発明の第の態様は、流速―水位相関曲線が、力センサで測定された測定抗力からの換算補正値を含んでいることを特徴とする測定システムである。 A sixth aspect of the present invention is a measurement system characterized in that the flow velocity-water level correlation curve includes a conversion correction value from a measured drag measured by a force sensor.

本発明によれば、予め記憶された複数の流速−水位相関曲線から適切な一の流速−水位相関曲線を選択できるので初期設定が簡便である。また、流速測定値と流速−水位相関曲線を照合することのみで水位を算出できるので、算出工程が簡素であり、算出速度の向上に資する。さらに、他の特断の測定手段も必要としないので、コストの抑制に資する。   According to the present invention, an appropriate single flow velocity-water level correlation curve can be selected from a plurality of flow velocity-water level correlation curves stored in advance, so that the initial setting is simple. Further, since the water level can be calculated only by collating the flow velocity measurement value with the flow velocity-water level correlation curve, the calculation process is simple and contributes to the improvement of the calculation speed. Furthermore, since no other special measuring means is required, it contributes to cost reduction.

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
図1に、本発明の第1の実施の形態に係る流速センサの流速測定値から流体の水位を求める測定システムの実施例を示す。
図1は下水管41の中を、流水が図面左から右方向に流れる状況を表している。管底に設置された流速センサ1からケーブル31を介して流速値が本発明に係わる図示しない測定システムに送り出される。後述するように、流速センサからの実測流速値により水面42までの水位が算出される。
30は、流速センサの近傍に設置された水位計である。水位計をさらに設置することにより、水位異常の警報信号等を発信することが可能となる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows an example of a measurement system for obtaining the fluid level from the flow velocity measurement value of the flow velocity sensor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 1 shows a situation in which flowing water flows from the left to the right in the sewage pipe 41. A flow velocity value is sent from a flow velocity sensor 1 installed at the bottom of the tube via a cable 31 to a measurement system (not shown) according to the present invention. As will be described later, the water level up to the water surface 42 is calculated from the actually measured flow velocity value from the flow velocity sensor.
30 is a water level meter installed in the vicinity of the flow velocity sensor. By further installing a water level gauge, it becomes possible to transmit a warning signal or the like of a water level abnormality.

図2は、開渠内を流れる流水の流速と水位との関係を示す図である。横軸に流速(m/s)、縦軸に水位(m)をとっている。流速センサ設置環境E1〜E3のそれぞれにおける、配管環境S1〜S3での流速と水位との関係を曲線1〜9が示している。   FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the flow rate of flowing water flowing through the open channel and the water level. The horizontal axis represents the flow velocity (m / s), and the vertical axis represents the water level (m). Curves 1 to 9 show the relationship between the flow velocity and the water level in the piping environments S1 to S3 in each of the flow velocity sensor installation environments E1 to E3.

ここで流速センサ設置環境とは、上述した管内での流速センサの設置位置を意味する。即ち、管内の流体は流速分布を持っているため、流速センサの設置位置によって、測定している流速が平均流速と一致する場合、所定分だけ遅くなる場合、速くなる場合がある。
従って、測定流速から水位を求める場合には、流速センサの設置位置との相関を予め定める必要がある。これは、複数の相関曲線からセンサ設置環境に応じた相関曲線を選択することで実現される。
Here, the flow velocity sensor installation environment means an installation position of the flow velocity sensor in the pipe described above. That is, since the fluid in the pipe has a flow velocity distribution, depending on the installation position of the flow velocity sensor, when the measured flow velocity coincides with the average flow velocity, it may become faster when it is delayed by a predetermined amount.
Therefore, when the water level is obtained from the measured flow velocity, it is necessary to determine the correlation with the installation position of the flow velocity sensor in advance. This is realized by selecting a correlation curve according to the sensor installation environment from a plurality of correlation curves.

また水位は、配管環境によっても変化する。配管環境は、例えば、管の形状、管の粗さ(流水抵抗)、勾配を意味する。例えば、流速センサの設置環境が同じE1であっても、
配管環境が異なる場合には、S1からS3の相関が想定できる。測定流速と水位の相関を求めることは、実際の配管設置環境に応じたS1からS3の何れかの相関曲線を選択することで実現される。この結果、例えば相関曲線4が選択されたとすれば、流速測定値V1から水位H1が算出できる。同様に相関曲線7が選択された場合には流速測定値V1から水位H2が算出できる。
The water level also varies depending on the piping environment. The piping environment means, for example, the shape of the pipe, the roughness of the pipe (flow resistance), and the gradient. For example, even if the installation environment of the flow velocity sensor is the same E1,
When the piping environment is different, a correlation from S1 to S3 can be assumed. Obtaining the correlation between the measurement flow rate and the water level is realized by selecting any correlation curve from S1 to S3 according to the actual piping installation environment. As a result, for example, if the correlation curve 4 is selected, the water level H1 can be calculated from the flow velocity measurement value V1. Similarly, when the correlation curve 7 is selected, the water level H2 can be calculated from the flow velocity measurement value V1.

流速センサ設置環境と流速―水位相関曲線の設定方法について説明する。
一般に、開渠内を流れる流水の流速と水位との関係は、管の形状、寸法、管の粗さ、及び管の勾配によって異なる特性を持つ。しかし、特定の管の環境に限定すれば、その環境における流速と水位の間には一定の相関関係がある。
The setting method of the flow velocity sensor installation environment and the flow velocity-water level correlation curve will be described.
In general, the relationship between the flow rate and the water level of flowing water flowing through the open channel has different characteristics depending on the shape, size, roughness of the tube, and the gradient of the tube. However, if limited to a particular tube environment, there is a certain correlation between the flow velocity and the water level in that environment.

本発明においては、例えば、流速センサ設置環境を複数水準設定し、それぞれにおける流速―水位相関曲線を他の計算機によるシミュレーション計算によってあらかじめ求められる。
他の計算機によるシミュレーション計算には、いくつかの手法が考えられる。例えば、有限体積法により流路断面の流速分布を導出し、水位及び平均流速を求めることができる。ここで、有限体積法とは、流体を微小領域に分割し、それぞれの微小流域における物体の出入りや力を計算して全体の流れの運動を解く手法である。
次に、複数の相関曲線から一の相関曲線を選択する方法について説明する。
相関曲線を選択するに際しては、実際の流速センサ設置現場において、一時的に複数位置での流速、水位を測定し、管の勾配、管内壁の摩擦などを基に算出してもよい。また、管の形状、管の粗さ、管の勾配を直接測定してもよい。
In the present invention, for example, a plurality of levels of flow velocity sensor installation environments are set, and the flow velocity-water level correlation curve in each is obtained in advance by simulation calculation using another computer.
Several methods are conceivable for the simulation calculation by other computers. For example, the flow velocity distribution of the channel cross section can be derived by the finite volume method, and the water level and the average flow velocity can be obtained. Here, the finite volume method is a method of solving the movement of the entire flow by dividing the fluid into minute regions and calculating the entry / exit and force of the object in each minute flow region.
Next, a method for selecting one correlation curve from a plurality of correlation curves will be described.
When selecting the correlation curve, the flow velocity and water level at a plurality of positions may be temporarily measured at the actual flow velocity sensor installation site, and calculation may be performed based on the gradient of the tube, the friction of the inner wall of the tube, and the like. Further, the shape of the tube, the roughness of the tube, and the gradient of the tube may be directly measured.

(第2の実施の形態)
一方、図1において流速センサ1の近傍に水位計30を更に設置することにより、水位計30から実測水位を得ることが出来る。この実測水位と上記算出水位(H1)とを比較し、その差が所定の閾値以上であったときには、『水位異常』の警報を発することが出来る。
一般に、流速センサに漂流物が付着すると、その付着物が障害となり次々に漂流物が堆積する。漂流物の堆積により、流水の流れが変化し、測定する流速値に誤差を生じ、流速値を基に算出する流量にも誤差が生じることとなる。
従来、下水管等で漂流するゴミの堆積の有無については定期的に目視点検するしかなかった。しかし、本発明に係わる測定システムでは、ゴミの堆積により生じた異常な水位変動を検出でき、『水位異常』の警報を発信することができる。この警報を受けて、堆積したゴミの撤去作業をすることが可能となり、自己診断機能を有する測定システムが実現できる。
(Second Embodiment)
On the other hand, the actual water level can be obtained from the water level gauge 30 by further installing the water level gauge 30 in the vicinity of the flow velocity sensor 1 in FIG. This measured water level is compared with the calculated water level (H1), and if the difference is equal to or greater than a predetermined threshold, a “water level abnormality” alarm can be issued.
In general, when a drifting substance adheres to the flow rate sensor, the deposit becomes an obstacle and the drifting substance accumulates one after another. The flow of running water changes due to the accumulation of drifting material, causing an error in the measured flow velocity value, and an error in the flow rate calculated based on the flow velocity value.
Conventionally, there has been no choice but to visually inspect for the accumulation of dust drifting in sewage pipes. However, the measurement system according to the present invention can detect an abnormal water level fluctuation caused by the accumulation of dust, and can issue a “water level abnormality” alarm. In response to this warning, it becomes possible to remove accumulated dust, and a measurement system having a self-diagnosis function can be realized.

(第3の実施の形態)
本発明は、流速センサとして、光式、電磁式、回転式など種々のものを適用できる。
特に流水の速度圧による抗力を測定する力センサを用いることにより、更に流水の汚濁や漂流物の影響を受けにくい測定システムを実現することができる。
以下、流速センサとして力センサを採用したときの本発明の実施態様について説明する。
図3は、第3の実施の形態における力センサ1の側面図である。下水管等の流水の中に本力センサが設置される。流水は図面左から右方向に向かって流れる。この流水の速度圧による圧力Pを第1受圧部2で受ける。すなわち、力センサとは矢印Fで示される抗力を測定するセンサである。
力センサには第1受圧部2と相背面対向する第2受圧部3が設けられている。第1受圧部と第2受圧部は図3に示すごとく、同一面積、同一傾斜角で設けられている。
(Third embodiment)
The present invention can apply various types of flow velocity sensors such as an optical type, an electromagnetic type, and a rotary type.
In particular, by using a force sensor that measures the drag due to the velocity pressure of the flowing water, it is possible to realize a measurement system that is less susceptible to the contamination of the flowing water and drifting objects.
Hereinafter, embodiments of the present invention when a force sensor is employed as the flow velocity sensor will be described.
FIG. 3 is a side view of the force sensor 1 according to the third embodiment. A main force sensor is installed in running water such as a sewer pipe. The flowing water flows from the left to the right in the drawing. The first pressure receiving unit 2 receives the pressure P due to the velocity pressure of the flowing water. That is, the force sensor is a sensor that measures the drag indicated by the arrow F.
The force sensor is provided with a second pressure receiving portion 3 opposite to the first pressure receiving portion 2. As shown in FIG. 3, the first pressure receiving portion and the second pressure receiving portion are provided with the same area and the same inclination angle.

力センサ1には、応力を検知するFBG(ファイバブラッググレーティング)7とFBGに応力を伝達する負荷機構6−1及び6−2が気密室4内に設けられている。
ここで、FBG(Fiber Bragg Grating)とは、光ファイバのコア部の屈折率を周期的に変化させた回折格子の構造(FBG)を備えている光ファイバのことをいう。光ファイバの入射光がFBG部を透過すると、ブラッグ波長と呼ばれる波長成分がFBGで反射され、残りの部分は透過される。このブラッグ波長のシフト量分が歪や温度に依存して変化することが知られており、その性質を利用してこの光ファイバに伝達された応力を検知する。
The force sensor 1 is provided with an FBG (fiber Bragg grating) 7 that detects stress and load mechanisms 6-1 and 6-2 that transmit stress to the FBG in the hermetic chamber 4.
Here, FBG (Fiber Bragg Grating) refers to an optical fiber having a diffraction grating structure (FBG) in which the refractive index of the core portion of the optical fiber is periodically changed. When the incident light of the optical fiber is transmitted through the FBG portion, a wavelength component called a Bragg wavelength is reflected by the FBG, and the remaining portion is transmitted. It is known that the amount of shift of the Bragg wavelength changes depending on strain and temperature, and the stress transmitted to the optical fiber is detected using the property.

一方、気密室4外に設けられた第2受圧部3は水圧により、図3において右から左方向への図示しない力を受ける。第1受圧部2も同じ水圧を受けるが、第1受圧部が受ける力は、水圧と流水による抗力が付加された力であり、また水圧に伴う力は図3において左から右方向の力となる。
第1受圧部2と第2受圧部3は、同一面積、同一傾斜角で設けられているために、水圧による水平方向の力は同一でお互いに反対方向となる。
On the other hand, the second pressure receiving portion 3 provided outside the hermetic chamber 4 receives a force (not shown) from right to left in FIG. The first pressure receiving unit 2 receives the same water pressure, but the force received by the first pressure receiving unit is a force obtained by adding water pressure and drag due to running water, and the force accompanying the water pressure is the force from the left to the right in FIG. Become.
Since the first pressure receiving portion 2 and the second pressure receiving portion 3 are provided with the same area and the same inclination angle, the horizontal force due to the water pressure is the same and opposite to each other.

次に、FBGに応力を伝達する負荷機構6について説明する。
気密室4の両側には、例えば金属製のダイヤフラム5、5´が設けられている。受圧部2、3が受けた圧力は、ダイヤフラム5、5´を介してそれぞれの伝達シャフト6−1、6−2に伝達される。伝達シャフト6−1には、図3において、左から右方向に力がかかり、伝達シャフト6−2には、右から左方向に力がかかる。これらの力は上述したように、流水の抗力+水圧が伝達シャフト6−1に、水圧が伝達シャフト6−2にかかる。しかも両者は力のかかる方向が反対であるために、水圧分の力が相殺される。
Next, the load mechanism 6 that transmits stress to the FBG will be described.
On both sides of the hermetic chamber 4, for example, metal diaphragms 5 and 5 ′ are provided. The pressure received by the pressure receiving portions 2 and 3 is transmitted to the respective transmission shafts 6-1 and 6-2 through the diaphragms 5 and 5 ′. In FIG. 3, force is applied to the transmission shaft 6-1 from left to right, and force is applied to the transmission shaft 6-2 from right to left. As described above, the drag force of the flowing water + water pressure is applied to the transmission shaft 6-1 and the water pressure is applied to the transmission shaft 6-2. In addition, since the direction in which the force is applied is opposite, the force corresponding to the water pressure is offset.

従って、流水の抗力分の力だけがFBG取付部9に伝達されることになる。図3から分かるように、光ファイバはその一端(左側)が固定され、他端がFBG取付部9に固定されている。従って、FBG取付部9に矢印Bで示す力が加えられると上述したFBG(ファイバブラッググレーティング)の効果により光ファイバ内の光信号に抗力に応じたブラッグ波長のシフトが発生する。この波長のシフトは極めて少ないもので、例えば、水位45cm相当の水圧(4500Pa)により発生する波長のシフトは1nm(ナノ・メートル)である。   Therefore, only the force corresponding to the drag force of the flowing water is transmitted to the FBG mounting portion 9. As can be seen from FIG. 3, one end (left side) of the optical fiber is fixed, and the other end is fixed to the FBG attachment 9. Therefore, when the force indicated by the arrow B is applied to the FBG mounting portion 9, a Bragg wavelength shift corresponding to the drag force occurs in the optical signal in the optical fiber due to the effect of the FBG (fiber Bragg grating) described above. This wavelength shift is extremely small. For example, the wavelength shift generated by water pressure (4500 Pa) corresponding to a water level of 45 cm is 1 nm (nanometer).

伝達シャフト6−1、6−2のそれぞれの一部には、バランスウエイト11が取り付けられている。
バランスウエイト11は、固定軸14の周りに回転自在に取り付けられている。バランスウエイト11は重力により常に鉛直下方に向かう力が働く。流水の水量が増えて、抗力Fが増加すると伝達シャフト6−1は図3において右側に移動する。その後、流水の水量が減ると抗力Fも減少する。バランスウエイト11の重力により、伝達シャフト6−1を左側に移動させる力が発生する。即ち、バランスウエイト11は伝達シャフトの復帰機能を備えている。
A balance weight 11 is attached to a part of each of the transmission shafts 6-1 and 6-2.
The balance weight 11 is rotatably mounted around the fixed shaft 14. The balance weight 11 always has a downward force due to gravity. When the amount of running water increases and the drag F increases, the transmission shaft 6-1 moves to the right in FIG. Thereafter, the drag F decreases as the amount of running water decreases. Due to the gravity of the balance weight 11, a force for moving the transmission shaft 6-1 to the left side is generated. That is, the balance weight 11 has a transmission shaft return function.

一方、FBGには温度によってブラッグ波長のシフト量が変わるという温度特性があり、正確な抗力を測定するためには温度による補正をする必要がある。
そのため気密室4内には、更に、温度を検知するための別のFBG(ファイバブラッググレーティング)8が設けられている。このFBG8は、伝達シャフト6−1とは連動しないで、独立して設置されたFBG取付部10に取り付けられている。従って、このFBG8には、受圧部2および受圧部3に負荷される応力は全く影響しないで、気密室内の温度を検知する独立の働きをする。
On the other hand, the FBG has a temperature characteristic in which the amount of shift of the Bragg wavelength changes depending on the temperature. In order to measure accurate drag, it is necessary to correct by temperature.
Therefore, another FBG (fiber Bragg grating) 8 for detecting temperature is further provided in the hermetic chamber 4. The FBG 8 is not linked to the transmission shaft 6-1, and is attached to the FBG attachment portion 10 that is installed independently. Therefore, the FBG 8 has an independent function of detecting the temperature in the hermetic chamber without being affected by the stress applied to the pressure receiving unit 2 and the pressure receiving unit 3 at all.

負荷される応力を検知するFBGと温度を検知する別のFBGとの間で異なる波長、例えば、1540nm、1537nmを使用することによって、温度による波長変化分を特定することができ、負荷される応力から温度による成分を除去することができ、温度補正を行うことができる。   By using different wavelengths, for example, 1540 nm and 1537 nm, between the FBG that detects the applied stress and another FBG that detects the temperature, the change in wavelength due to temperature can be specified, and the applied stress Thus, the temperature component can be removed and temperature correction can be performed.

本実施形態において力センサと演算部の間は光ケーブルによって接続されるので、電気的に接続される一般の流速計を用いた測定システムに比べて、以下の特長を有する。
(1)流速センサへの電力の供給が不要である。
(2)光ファイバによる接続のため、水中での漏電対策が不要である。
(3)可動部分が少なく、故障の発生率が少ない。
(4)流速センサと流速システム間の距離的制限が電気的接続に比べて少ない。
例えば、本方式によれば、線路長15km内に5台までの力センサを設置することができる。
In the present embodiment, the force sensor and the calculation unit are connected by an optical cable, and therefore have the following features compared to a measurement system using a general current meter that is electrically connected.
(1) Supply of electric power to the flow velocity sensor is unnecessary.
(2) Since the connection is made with an optical fiber, it is not necessary to take measures against leakage in water.
(3) Fewer moving parts and a low failure rate.
(4) The distance limitation between the flow rate sensor and the flow rate system is less than that of electrical connection.
For example, according to this system, up to five force sensors can be installed within a line length of 15 km.

図4にて、本発明に係わる測定システムのハード構成例を説明する。
情報のやり取りを行うバスに、CPU(演算装置)、記憶装置、入力装置、出力装置が接続されている。記憶装置には、各手段を実現するプログラム、各センサ設置位置に対応した開渠の形状・寸法データ(すなわち配管寸法)と、各種相関曲線のデータ等が格納されている。入力装置には、流速センサ、水位計等が接続される。出力装置には、流量表示計、警報装置等が接続される。
A hardware configuration example of the measurement system according to the present invention will be described with reference to FIG.
A CPU (arithmetic unit), a storage device, an input device, and an output device are connected to a bus for exchanging information. The storage device stores programs for realizing each means, opening shape / dimension data corresponding to each sensor installation position (that is, pipe dimensions), data of various correlation curves, and the like. A flow rate sensor, a water level gauge, and the like are connected to the input device. A flow indicator, an alarm device, etc. are connected to the output device.

また、図5に示すとおり、記憶装置に例えば、複数の配管環境、センサ設置環境に対応した「流速―水位相関曲線」、「流速―平均流速相関曲線」、「流速―流量相関曲線」を記憶させてもよい。水位が既知であるということは、配管形状が既知であれば平均流速、流量を算出可能だが、予め相関曲線を記憶している場合には、演算を省略できるため、迅速な算出が可能になる。   In addition, as shown in FIG. 5, the storage device stores, for example, a “flow velocity-water level correlation curve”, a “flow velocity-average flow velocity correlation curve”, and a “flow velocity-flow correlation curve” corresponding to a plurality of piping environments and sensor installation environments. You may let them. The fact that the water level is known means that if the pipe shape is known, the average flow velocity and flow rate can be calculated. However, if the correlation curve is stored in advance, the calculation can be omitted, so that quick calculation is possible. .

また、流速センサとして力センサを適用する場合には、「抗力−水位相関曲線」、「抗力−平均流速相関曲線」、「抗力−流量相関曲線」等を記憶させておくのが好適である。上述した「流速―水位相関曲線」に抗力から流速への換算補正値を含んだ「抗力−平均流速相関曲線」をあらかじめ記憶することにより、抗力から流量へ換算する演算を省略でき、迅速な算出が可能になるからである。
また、換算に関する補正などを適宜相関曲線に予め反映させておくことも可能である。
When a force sensor is applied as the flow rate sensor, it is preferable to store a “drag-water level correlation curve”, a “drag-average flow rate correlation curve”, a “drag-flow rate correlation curve”, and the like. By storing in advance the “drag-average flow rate correlation curve” that includes the correction value for conversion from drag to flow rate in the “flow velocity-water level correlation curve” described above, the calculation to convert from drag to flow rate can be omitted, resulting in quick calculation. This is because it becomes possible.
It is also possible to appropriately reflect corrections relating to conversion in the correlation curve in advance.

各相関曲線の情報としては、例えば、図6に示すように、配管環境S1、配管環境S2、配管環境S3にそれぞれ対応して、数式n、パラメータnが格納されている。これらの情報は、上述したとおりあらかじめ他の計算機によるシミュレーション計算によって求められた数式等である。本例では、数式とパラメータによって相関曲線を表しているが、各データに対応した数値から構成される表形式のデータによって相関曲線を表してもよい。   As information of each correlation curve, for example, as shown in FIG. 6, equation n and parameter n are stored corresponding to the piping environment S1, the piping environment S2, and the piping environment S3, respectively. These pieces of information are mathematical formulas obtained in advance by simulation calculation using another computer as described above. In this example, the correlation curve is represented by mathematical formulas and parameters, but the correlation curve may be represented by tabular data composed of numerical values corresponding to each data.

図7は、本発明に係わる測定システムの一部を構成する流量測定機能のブロック図である。1点鎖線で囲まれた部分が流量測定機能である。流速センサから送られてくる当該センサを特定するセンサ番号、流速値が上述したハード構成図における入力装置を介して入力される。
本測定システムは、流速値取込み手段により、流速計から送られてくる実測流速値を取込み、記憶装置の所定の場所に格納する。また入力されたセンサ番号より、管の形状・寸法データすなわち配管寸法を記憶装置から取出し、また記憶装置から該当するセンサ設置環境例えばE2、配管環境S2の流速―水位相関曲線の数式2、パラメータ2を選択する。
流速値を上記数式2とパラメータ2に代入することにより算出水位を求めることができる。同じく流速―平均流速相関曲線の数式とパラメータに流速値を代入することにより平均流速を求めることができる。
記憶装置から取り出される配管寸法と上記により求められた算出水位より、流水の断面積が求められる。この断面積に平均流速を乗ずることにより、流量が算出され、この流量値が出力装置を介して流量表示器に送られる。
FIG. 7 is a block diagram of a flow rate measurement function constituting a part of the measurement system according to the present invention. A portion surrounded by a one-dot chain line is a flow rate measuring function. A sensor number and a flow velocity value specifying the sensor sent from the flow velocity sensor are input via the input device in the hardware configuration diagram described above.
In this measurement system, the measured flow velocity value sent from the anemometer is captured by the flow velocity value capturing means, and stored in a predetermined location of the storage device. Also, from the input sensor number, the pipe shape / dimension data, that is, the pipe dimension is taken out from the storage device, and the corresponding sensor installation environment such as E2, the flow velocity-water level correlation curve in the piping environment S2, Equation 2, Select.
The calculated water level can be obtained by substituting the flow velocity value into Equation 2 and Parameter 2 above. Similarly, the average flow velocity can be obtained by substituting the flow velocity value into the formula and parameters of the flow velocity-average flow velocity correlation curve.
The cross-sectional area of the running water is obtained from the piping dimensions taken out from the storage device and the calculated water level obtained from the above. By multiplying the cross-sectional area by the average flow velocity, the flow rate is calculated, and this flow rate value is sent to the flow rate indicator via the output device.

図8は、本発明に係わる測定システムの水位警報機能のブロック図である。1点鎖線で囲まれた部分が、測定システムの一部の水位警報機能である。
流速センサと流速センサの近辺に設置された水位計から、実測流速及び実測水位が入力装置を介して本システムに入力される。流速センサから送られるセンサ番号により、流速―水位相関曲線が選択される。実測流速値を、流速―水位相関曲線に係わる数式及びパラメータに代入することにより算出水位を求めることができる。
算出水位と実測水位の差分を算出し、この値の絶対値とあらかじめ記憶装置に格納されているしきい値を比較する。その結果、算出水位と実測水位の差が所定のしきい値より大きいときには、異常水位であるとして、出力装置を介して警報装置に警報表示信号を送出する。しきい値以内であるときに正常表示信号を送出してもよい。
FIG. 8 is a block diagram of the water level alarm function of the measurement system according to the present invention. A portion surrounded by a one-dot chain line is a water level alarm function of a part of the measurement system.
The measured flow velocity and the measured water level are input to the present system via the input device from the flow rate sensor and a water level meter installed in the vicinity of the flow rate sensor. A flow velocity-water level correlation curve is selected based on the sensor number sent from the flow velocity sensor. The calculated water level can be obtained by substituting the actually measured flow velocity value into the mathematical formula and parameters relating to the flow velocity-water level correlation curve.
The difference between the calculated water level and the actually measured water level is calculated, and the absolute value of this value is compared with the threshold value stored in advance in the storage device. As a result, when the difference between the calculated water level and the actually measured water level is larger than a predetermined threshold, it is determined that the water level is abnormal, and an alarm display signal is sent to the alarm device via the output device. A normal display signal may be sent when it is within the threshold value.

図9は、流速センサとして力センサを採用した場合の流量測定機能のブロック図である。1点鎖線で囲まれた部分が、測定システムの一部の流量測定機能である。
力センサから送られてくる当該センサを特定するセンサ番号及び抗力値が上述した入力装置を介して入力される。力センサから送られてくる光信号を抗力値に変換する変換装置を本システム外に設けてもよい。
本測定システム内に光信号から流水の速度圧による抗力値に変換する手段を設けてもよい。その場合には、ブラッグ波長の温度特性分を加味して波長のシフト分を抗力値に変換する必要がある。ブラッグ波長から抗力への変換方式は公知であるためここでは説明を省略する。
FIG. 9 is a block diagram of a flow rate measurement function when a force sensor is employed as the flow rate sensor. A portion surrounded by a one-dot chain line is a part of the flow rate measurement function of the measurement system.
A sensor number and a drag value specifying the sensor sent from the force sensor are input via the input device described above. A conversion device that converts an optical signal sent from the force sensor into a drag value may be provided outside the system.
Means for converting the optical signal into a drag value based on the velocity pressure of running water may be provided in the measurement system. In this case, it is necessary to convert the wavelength shift into a drag value in consideration of the temperature characteristic of the Bragg wavelength. Since the conversion method from the Bragg wavelength to the drag is known, the description is omitted here.

入力されたセンサ番号より配管寸法を取出し、また該当する抗力―水位相関曲線の数式とパラメータを選択する。
抗力値を上記数式とパラメータに代入することにより算出水位を求めることができるのは流速値を元に算出する場合と同様である。同じく抗力―平均流速相関曲線の数式とパラメータに抗力値を代入することにより平均流速を求めることができる。
Take the piping dimensions from the entered sensor number and select the formula and parameters for the corresponding drag-water level correlation curve.
The calculated water level can be obtained by substituting the drag value into the above formula and parameters, as in the case of calculating based on the flow velocity value. Similarly, the average flow velocity can be obtained by substituting the drag value into the formula and parameters of the drag-average flow velocity correlation curve.

管の配管寸法と上記により求められた算出水位より、流水の断面積が求められる。この断面積に平均流速を乗ずることにより、流量が算出され、この流量値が出力装置を介して流量表示器に送られる。   From the pipe dimensions of the pipe and the calculated water level obtained from the above, the cross-sectional area of the running water is obtained. By multiplying the cross-sectional area by the average flow velocity, the flow rate is calculated, and this flow rate value is sent to the flow rate indicator via the output device.

図1は、この発明の測定システムにおける流速センサ等の設置態様を説明する図である。FIG. 1 is a diagram for explaining an installation mode of a flow rate sensor and the like in the measurement system of the present invention. 図2は、この発明の流速と水位の相関曲線を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a correlation curve between the flow velocity and the water level according to the present invention. 図3は、この発明の実施の一態様の力センサの側面図である。FIG. 3 is a side view of a force sensor according to an embodiment of the present invention. 図4は、この発明のハードウエア構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a hardware configuration example of the present invention. 図5は、記憶装置内の各種相関曲線のデータ構成例である。FIG. 5 is a data configuration example of various correlation curves in the storage device. 図6は、相関曲線データの構成例である。FIG. 6 is a configuration example of correlation curve data. 図7は、この発明の流量測定機能のブロック図である。FIG. 7 is a block diagram of the flow measurement function of the present invention. 図8は、この発明の異常水位検出、警報機能のブロック図である。FIG. 8 is a block diagram of the abnormal water level detection and alarm function of the present invention. 図9は、この発明の力センサによる流量測定機能のブロック図である。FIG. 9 is a block diagram of the flow rate measuring function by the force sensor of the present invention. 図10は、下水道に設置された流速計の外観図である。FIG. 10 is an external view of the anemometer installed in the sewer. 図11は、従来技術に係わる流速・水位計の概要図である。FIG. 11 is a schematic diagram of a flow velocity / water level meter according to the prior art. 図12(a)、図12(b)は、下水管の各水位での流水の流速分布を示す図である。12 (a) and 12 (b) are diagrams showing the flow velocity distribution of running water at each water level of the sewer pipe. 図13は、低こう配、高い粗さの管での流速と水位の関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the flow rate and the water level in a low gradient and high roughness pipe. 図14は、高こう配、低い粗さの管での流速と水位の関係を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the flow rate and the water level in a high gradient, low roughness pipe.

符号の説明Explanation of symbols

1 流速センサ(力センサ)
2 第1受圧部
3 第2受圧部
4 気密室
5 ダイヤフラム
5´ ダイヤフラム
6 負荷機構
6−1 伝達シャフト
6−2 伝達シャフト
7 FBG
8 別のFBG
9 FBG取付部
10 別のFBG取付部
11 バランスウエイト
12 ゴムカバー
13 軸回転防止機能付きリニアブッシュ
14 固定軸
15 長さ調整器
17 整流板
18 ファイバ収納ケース
19 バランスウエイト固定部材
20 外部カバー
21 伝達ロッド
22 接触板
30 水位計
31 ケーブル
41 下水管
42 水面

101 流速センサ
102 流速計
103 水位計
103a ダイヤフラム
103b ストレインゲージ
104 プリアンプ
111 下水管
112 水面
113 流速分布
114 ターンバックル
115 センサホルダ
1 Flow velocity sensor (force sensor)
2 1st pressure receiving part 3 2nd pressure receiving part 4 Airtight chamber 5 Diaphragm 5 'Diaphragm 6 Load mechanism 6-1 Transmission shaft 6-2 Transmission shaft 7 FBG
8 Another FBG
9 FBG mounting portion 10 Another FBG mounting portion 11 Balance weight 12 Rubber cover 13 Linear bush with shaft rotation prevention function 14 Fixed shaft 15 Length adjuster 17 Current plate 18 Fiber storage case 19 Balance weight fixing member 20 External cover 21 Transmission rod 22 Contact plate 30 Water level gauge 31 Cable 41 Sewer pipe 42 Water surface

101 Flow velocity sensor 102 Flow velocity meter 103 Water level meter 103a Diaphragm 103b Strain gauge 104 Preamplifier 111 Sewage pipe 112 Water surface 113 Flow velocity distribution 114 Turnbuckle 115 Sensor holder

Claims (6)

開水路を流れる流体の流速、水位、流量を、流体の流れを堰き止めずに測定する測定システムであって、
前記開水路に設置された流速センサと、
配管環境及び前記流速センサの設置環境に応じた複数の流速―水位相関曲線を記憶する手段と、
前記配管環境及び流速センサの設置環境に応じて選択された一の流速―水位相関曲線を認識する手段と、
前記流速センサからの流速測定値と前記選択された流速―水位相関曲線とから算出水位を求める手段と、
前記流速―水位相関曲線が、あらかじめ前記開水路の形状、寸法、勾配、管の粗さ、前記流速センサの設置位置からシミュレーション計算により求められた流速―水位相関曲線であることを特徴とする測定システム。
A measurement system that measures the flow velocity, water level, and flow rate of a fluid flowing through an open channel without blocking the fluid flow,
A flow rate sensor installed in the open channel ;
Means for storing a plurality of flow velocity-water level correlation curves according to the piping environment and the installation environment of the flow velocity sensor;
Means for recognizing one flow velocity-water level correlation curve selected according to the piping environment and the installation environment of the flow velocity sensor;
Means for obtaining a calculated water level from a flow velocity measurement from the flow velocity sensor and the selected flow velocity-water level correlation curve ;
The measurement characterized in that the flow velocity-water level correlation curve is a flow velocity-water level correlation curve obtained in advance by simulation calculation from the shape, size, gradient, pipe roughness of the open channel, and the installation position of the flow velocity sensor. system.
水位センサと、A water level sensor,
前記水位センサで測定された実測水位と前記算出水位との差を算出する手段と、Means for calculating a difference between the actual water level measured by the water level sensor and the calculated water level;
当該差の絶対値と予め設定された閾値とを比較する手段と、Means for comparing the absolute value of the difference with a preset threshold;
当該差の絶対値が前記閾値より大きいときに警報信号を発信する手段と、を備えたことを特徴とする請求項1記載の測定システム。The measurement system according to claim 1, further comprising means for transmitting an alarm signal when the absolute value of the difference is larger than the threshold value.
配管寸法を記憶する手段と、
前記配管寸法と前記算出水位から流量を算出する手段と、を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の測定システム。
Means for storing piping dimensions;
Measurement system according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises, means for calculating the flow rate from the calculated level with the pipe dimensions.
前記流速センサは、流水の速度圧による抗力を測定する力センサであることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の測定システム。 The measurement system according to any one of claims 1 to 3 , wherein the flow rate sensor is a force sensor that measures a drag due to a velocity pressure of flowing water. 前記力センサが、前記開水路での流水の流れ方向において相背面対向する第1及び第2の受圧部と、
当該第1及び第2受圧部の応力の差分をFBG(ファイバブラッググレーティング)に伝達する負荷機構と、
当該負荷機構から伝達された前記応力の差分を検知する前記FBGと、
前記負荷機構と当該FBGを収容する気密室を備える流水の抗力測定装置であって
前記差分(流水の速度圧による抗力値)を光信号として送出するセンサであることを特徴とする請求項に記載の測定システム。
The force sensor, first and second pressure receiving portions facing each other in the flow direction of flowing water in the open channel ;
A load mechanism for transmitting a difference in stress between the first pressure receiving portion and the second pressure receiving portion to an FBG (fiber Bragg grating);
The FBG for detecting a difference in the stress transmitted from the load mechanism;
A device for measuring the drag force of flowing water comprising an airtight chamber containing the load mechanism and the FBG ,
The measurement system according to claim 4 , wherein the measurement system is a sensor that transmits the difference (a drag value due to a velocity pressure of flowing water) as an optical signal.
前記流速―水位相関曲線が、前記力センサで測定された測定抗力からの換算補正値を含んでいることを特徴とする請求項4又は5に記載の測定システム。 The measurement system according to claim 4 or 5 , wherein the flow velocity-water level correlation curve includes a conversion correction value from a measured drag measured by the force sensor.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013156175A (en) * 2012-01-31 2013-08-15 Furukawa Electric Co Ltd:The Optical type flow velocity/water pressure measurement device
JP7462304B2 (en) 2020-06-23 2024-04-05 株式会社 拓和 Point flow velocity detection device and cover for point flow velocity sensor

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4944622B2 (en) * 2007-01-17 2012-06-06 古河電気工業株式会社 Flow velocity measurement system
JP4851480B2 (en) * 2008-03-27 2012-01-11 古河電気工業株式会社 Flow velocity measuring device
DE102019205903A1 (en) * 2019-04-25 2020-10-29 Robert Bosch Gmbh Method and device for determining a solid state of water on a road surface
CN114659490B (en) * 2022-01-27 2023-03-31 江苏省水利科学研究院 Real-time monitoring and bank-caving early warning method for displacement of underwater bank slope at bank-caving easy-to-occur section

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5654524A (en) * 1979-10-11 1981-05-14 Hitachi Ltd Water-level inspecting method of pumping-up power plant dam
JPH05273015A (en) * 1992-03-27 1993-10-22 Aichi Tokei Denki Co Ltd Weir type electromagnetic flowmeter
JPH07120279A (en) * 1993-10-21 1995-05-12 Kubota Corp Measuring method for flow rate of open channel
JPH07294309A (en) * 1994-04-26 1995-11-10 Yokogawa Uezatsuku Kk Water level measuring system
US5684250A (en) * 1995-08-21 1997-11-04 Marsh-Mcbirney, Inc. Self-calibrating open-channel flowmeter
JP2001074526A (en) * 1999-09-03 2001-03-23 Toshiba Corp Flow measuring device
JP2004293080A (en) * 2003-03-26 2004-10-21 Kanto Regional Development Bureau Ministry Of Land Infrastructure & Transport Downstream water level estimation method of river

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013156175A (en) * 2012-01-31 2013-08-15 Furukawa Electric Co Ltd:The Optical type flow velocity/water pressure measurement device
JP7462304B2 (en) 2020-06-23 2024-04-05 株式会社 拓和 Point flow velocity detection device and cover for point flow velocity sensor

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