JP6677075B2 - 水位計測装置、方法及びプログラム - Google Patents
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Description
(第1実施例)
図6は、第1実施例における水位計測処理の一例を説明するフローチャートである。図6に示す水位計測処理は、例えば図1に示す水位計測部2のCPU22により実行可能である。図6において、ステップS1では、CPU22が、水位計測処理を開始する。この例では、PSD214の出力電圧をV0で表し、光学式水位センサ21から下水管62内の水面63までの距離をD0で表し、定数をa,b,cで表すと、距離D0は、D0=a/(bV0−c)で表すことができる。
図7は、S値を説明する図である。図7中、縦軸はフーリエ成分を任意単位で示し、横軸は周波数fを任意単位で示す。PSD214の出力電圧V0のデータ取得条件を例えば1点/1msecとし、PSD214の出力電圧V0をV0(t1),V0(t2),...,V0(t512)と記述してフーリエ変換すると、V0(t1),V0(t2),...,V0(t512)のフーリエ成分を実部Ak及び虚部Bkで記述することができる。S値は、図7に示す周波数間隔Δf=1/(Δt×N)に対してNf=rounddown(fmax/Δf,0)なる切り捨て関数Nfによって、次式のように表すことができる。
D0=a/(bV−c)
ステップS8では、波が拡散光条件C3を満足する波有分類Iであるため、CPU22が、PSD214の出力電圧V0 を第3の変換式を用いて変換して、光学式水位センサ21から下水管62内の水面63までの距離D0を算出し、処理はステップS9へ進む。第3の変換式は、例えば次の通りである。
図6において、ステップS7,S8,S12の上には、夫々の条件C2,C3,C1で水面63を撮影した赤外線カメラの映像の一例を示す。
なお、ステップS9では、距離D0に加え、PSD214の出力電圧V0、出力電圧V0の最大値をVmax及び最小値をVmin、及びS値のうち、少なくとも1つの値を出力するようにしても良い。
(第2実施例)
図17は、第2実施例における水位計測処理の一例を説明するフローチャートである。図17中、図6と同一ステップには同一符号を付し、その説明は省略する。図17に示す水位計測処理は、例えば図1に示す水位計測部2のCPU22により実行可能である。図17において、下水管62内に水がある場合、ステップS13では、CPU22が、水面63の波の有無を判定する。具体的には、PSD214の出力電圧V0の最大値をVmax、最小値をVminで表すと、M=(Vmax−Vmin)/Vmaxで表されるM値が例えばM<0.01であれば波が無いと判定して処理はステップS12へ進む。M値が例えばS≧0.001であれば波が有ると判定して処理はステップS14へ進む。
(付記1)
光源から水面へ光を出射し、光位置検出器が受光した光に応じた出力電圧を出力する光学式水位センサと、
前記出力電圧に基づいて、前記水面の波の状態が、正反射条件、正反射及び拡散光が混在する混在条件、及び拡散光条件のいずれかであるかを判定し、前記出力電圧を、判定結果の条件に応じた変換式で変換して水底から前記水面までの水位の計測値を演算するプロセッサと、
を備えたことを特徴とする、水位計測装置。
(付記2)
前記プロセッサは、前記出力電圧をフーリエ変換して得られる成分の低周波成分の割合を表すS値が第1の閾値未満であると前記正反射条件であると判定し、前記S値が前記第1の閾値より大きな第2の閾値より大きいと前記混在条件であると判定し、前記第2の閾値より大きな第3の閾値より未満であると前記拡散光条件であると判定することを特徴とする、付記1記載の水位計測装置。
(付記3)
前記プロセッサは、
前記S値が前記第2の閾値以上、且つ、前記第3の閾値未満であり、前記出力電圧の最大値をVmax、最小値をVminで表し、M=(Vmax−Vmin)/Vmaxで表されるM値が第4の閾値より大きいと前記混在条件であると判定し、
前記S値が前記第2の閾値以上、且つ、前記第3の閾値未満であり、前記M値が前記第4の閾値以下であると前記拡散光条件であると判定することを特徴とする、付記2記載の水位計測装置。
(付記4)
前記プロセッサは、前記出力電圧の最大値をVmax、最小値をVminで表し、M=(Vmax−Vmin)/Vmaxで表されるM値が第1の閾値未満であると前記正反射条件であると判定し、前記M値が前記第1の閾値より大きな第2の閾値以上であると前記混在条件であると判定し、前記第2の閾値未満であると前記拡散光条件であると判定することを特徴とする、付記1記載の水位計測装置。
(付記5)
前記プロセッサは、
前記M値が前記第2の閾値以上、且つ、前記出力電圧をフーリエ変換して得られる成分の低周波成分の割合を表すS値が前記第3の閾値より大きいと前記混在条件であると判定し、
前記M値が前記第2の閾値以上、且つ、前記S値が第3の閾値以下であると前記拡散光条件であると判定することを特徴とする、付記4記載の水位計測装置。
(付記6)
前記水面までの距離をD0で表し、定数をa,b,cで表すと、前記正反射条件で用いる第1の変換式は、D0=0.5a/(bV0−c)で表され、
前記出力電圧の最大値をVmax、最小値をVminで表すと、前記混在条件で用いる第2の変換式は、V={(3Vmax+Vmin)/2}−V0,D0=a/(bV−c)で表され、
前記拡散光条件で用いる第3の変換式は、D0=a/(bV0−c)で表される、
ことを特徴とする、付記1乃至5のいずれか1項記載の水位計測装置。
(付記7)
光学式水位センサが、光源から水面へ光を出射し、光位置検出器が受光した光に応じた出力電圧を出力し、
プロセッサが、前記出力電圧に基づいて、前記水面の波の状態が、正反射条件、正反射及び拡散光が混在する混在条件、及び拡散光条件のいずれかであるかを判定し、前記出力電圧を、判定結果の条件に応じた変換式で変換して水底から前記水面までの水位の計測値を演算する、
ことを特徴とする、水位計測方法。
(付記8)
前記プロセッサが、前記出力電圧をフーリエ変換して得られる成分の低周波成分の割合を表すS値が第1の閾値未満であると前記正反射条件であると判定し、前記S値が前記第1の閾値より大きな第2の閾値より大きいと前記混在条件であると判定し、前記第2の閾値より大きな第3の閾値より未満であると前記拡散光条件であると判定することを特徴とする、付記7記載の水位計測方法。
(付記9)
前記プロセッサが、
前記S値が前記第2の閾値以上、且つ、前記第3の閾値未満であり、前記出力電圧の最大値をVmax、最小値をVminで表し、M=(Vmax−Vmin)/Vmaxで表されるM値が第4の閾値より大きいと前記混在条件であると判定し、
前記S値が前記第2の閾値以上、且つ、前記第3の閾値未満であり、前記M値が前記第4の閾値以下であると前記拡散光条件であると判定することを特徴とする、付記8記載の水位計測方法。
(付記10)
前記プロセッサが、前記出力電圧の最大値をVmax、最小値をVminで表し、M=(Vmax−Vmin)/Vmaxで表されるM値が第1の閾値未満であると前記正反射条件であると判定し、前記M値が前記第1の閾値より大きな第2の閾値以上であると前記混在条件であると判定し、前記第2の閾値未満であると前記拡散光条件であると判定することを特徴とする、付記7記載の水位計測方法。
(付記11)
前記プロセッサが、
前記M値が前記第2の閾値以上、且つ、前記出力電圧をフーリエ変換して得られる成分の低周波成分の割合を表すS値が前記第3の閾値より大きいと前記混在条件であると判定し、
前記M値が前記第2の閾値以上、且つ、前記S値が第3の閾値以下であると前記拡散光条件であると判定することを特徴とする、付記10記載の水位計測方法。
(付記12)
前記水面までの距離をD0で表し、定数をa,b,cで表すと、前記正反射条件で用いる第1の変換式は、D0=0.5a/(bV0−c)で表され、
前記出力電圧の最大値をVmax、最小値をVminで表すと、前記混在条件で用いる第2の変換式は、V={(3Vmax+Vmin)/2}−V0,D0=a/(bV−c)で表され、
前記拡散光条件で用いる第3の変換式は、D0=a/(bV0−c)で表される、
ことを特徴とする、付記7乃至11のいずれか1項記載の水位計測方法。
(付記13)
前記光学式水位センサが、無線通信機から前記水位を表す水位データを送信する、
ことを特徴とする、付記7乃至12のいずれか1項記載の水位計測方法。
(付記14)
ゲートウェイが、前記光学式水位センサから受信した前記水位データを、ネットワークを介してサーバへ送信する、
ことを特徴とする、付記13記載の水位計測方法。
(付記15)
コンピュータに、水底から水面までの水位を計測させるプログラムであって、
光源から水面へ光を出射し、光位置検出器が受光した光に応じた出力電圧を光学式水位センサから取得し、
前記出力電圧に基づいて、前記水面の波の状態が、正反射条件、正反射及び拡散光が混在する混在条件、及び拡散光条件のいずれかであるかを判定し、前記出力電圧を、判定結果の条件に応じた変換式で変換して水底から前記水面までの水位の計測値を演算する、
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。
(付記16)
前記出力電圧をフーリエ変換して得られる成分の低周波成分の割合を表すS値が第1の閾値未満であると前記正反射条件であると判定し、
前記S値が前記第1の閾値より大きな第2の閾値より大きいと前記混在条件であると判定し、
前記第2の閾値より大きな第3の閾値より未満であると前記拡散光条件であると判定する、
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、付記15記載のプログラム。
(付記17)
前記S値が前記第2の閾値以上、且つ、前記第3の閾値未満であり、前記出力電圧の最大値をVmax、最小値をVminで表し、M=(Vmax−Vmin)/Vmaxで表されるM値が第4の閾値より大きいと前記混在条件であると判定し、
前記S値が前記第2の閾値以上、且つ、前記第3の閾値未満であり、前記M値が前記第4の閾値以下であると前記拡散光条件であると判定する
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、付記17記載のプログラム。
(付記18)
前記出力電圧の最大値をVmax、最小値をVminで表し、M=(Vmax−Vmin)/Vmaxで表されるM値が第1の閾値未満であると前記正反射条件であると判定し、
前記M値が前記第1の閾値より大きな第2の閾値以上であると前記混在条件であると判定し、前記第2の閾値未満であると前記拡散光条件であると判定する
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、付記15記載のプログラム。
(付記19)
前記M値が前記第2の閾値以上、且つ、前記出力電圧をフーリエ変換して得られる成分の低周波成分の割合を表すS値が前記第3の閾値より大きいと前記混在条件であると判定し、
前記M値が前記第2の閾値以上、且つ、前記S値が第3の閾値以下であると前記拡散光条件であると判定
処理を前記コンピュータに実行させるすることを特徴とする、付記18記載のプログラム。
(付記20)
前記水面までの距離をD0で表し、定数をa,b,cで表すと、前記正反射条件で用いる第1の変換式は、D0=0.5a/(bV0−c)で表され、
前記出力電圧の最大値をVmax、最小値をVminで表すと、前記混在条件で用いる第2の変換式は、V={(3Vmax+Vmin)/2}−V0,D0=a/(bV−c)で表され、
前記拡散光条件で用いる第3の変換式は、D0=a/(bV0−c)で表される、
ことを特徴とする、付記15乃至19のいずれか1項記載のプログラム。
2 水位計測部
3 GW
4 ネットワーク
5 サーバ
21 光学式水位センサ
22 CPU
23 無線通信機
24 メモリ
61 マンホール
62 下水管
63 水面
64 水底
Claims (6)
- 光源から水面へ光を出射し、光位置検出器が受光した光に応じた出力電圧を出力する光学式水位センサと、
前記出力電圧に基づいて、前記水面の波の状態が、正反射条件、正反射及び拡散光が混在する混在条件、及び拡散光条件のいずれかであるかを判定し、前記出力電圧を、判定結果の条件に応じた変換式で変換して水底から前記水面までの水位の計測値を演算するプロセッサと、
を備えたことを特徴とする、水位計測装置。 - 前記プロセッサは、前記出力電圧をフーリエ変換して得られる成分の低周波成分の割合を表すS値が第1の閾値未満であると前記正反射条件であると判定し、前記S値が前記第1の閾値より大きな第2の閾値より大きいと前記混在条件であると判定し、前記第2の閾値より大きな第3の閾値より未満であると前記拡散光条件であると判定することを特徴とする、請求項1記載の水位計測装置。
- 前記プロセッサは、
前記S値が前記第2の閾値以上、且つ、前記第3の閾値未満であり、前記出力電圧の最大値をVmax、最小値をVminで表し、M=(Vmax−Vmin)/Vmaxで表されるM値が第4の閾値より大きいと前記混在条件であると判定し、
前記S値が前記第2の閾値以上、且つ、前記第3の閾値未満であり、前記M値が前記第4の閾値以下であると前記拡散光条件であると判定することを特徴とする、請求項2記載の水位計測装置。 - 前記プロセッサは、前記出力電圧の最大値をVmax、最小値をVminで表し、M=(Vmax−Vmin)/Vmaxで表されるM値が第1の閾値未満であると前記正反射条件であると判定し、前記M値が前記第1の閾値より大きな第2の閾値以上であると前記混在条件であると判定し、前記第2の閾値未満であると前記拡散光条件であると判定することを特徴とする、請求項1記載の水位計測装置。
- 光学式水位センサが、光源から水面へ光を出射し、光位置検出器が受光した光に応じた出力電圧を出力し、
プロセッサが、前記出力電圧に基づいて、前記水面の波の状態が、正反射条件、正反射及び拡散光が混在する混在条件、及び拡散光条件のいずれかであるかを判定し、前記出力電圧を、判定結果の条件に応じた変換式で変換して水底から前記水面までの水位の計測値を演算する、
ことを特徴とする、水位計測方法。 - コンピュータに、水底から水面までの水位を計測させるプログラムであって、
光源から水面へ光を出射し、光位置検出器が受光した光に応じた出力電圧を光学式水位センサから取得し、
前記出力電圧に基づいて、前記水面の波の状態が、正反射条件、正反射及び拡散光が混在する混在条件、及び拡散光条件のいずれかであるかを判定し、前記出力電圧を、判定結果の条件に応じた変換式で変換して水底から前記水面までの水位の計測値を演算する、
処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。
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