JPH03170029A - 水位測定装置 - Google Patents
水位測定装置Info
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- JPH03170029A JPH03170029A JP30949189A JP30949189A JPH03170029A JP H03170029 A JPH03170029 A JP H03170029A JP 30949189 A JP30949189 A JP 30949189A JP 30949189 A JP30949189 A JP 30949189A JP H03170029 A JPH03170029 A JP H03170029A
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 100
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- 238000007667 floating Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
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Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、ｆ！Ａ測井における水位を光学像処理によ
り計測する水位測定装置に関するものである。
り計測する水位測定装置に関するものである。
第５図および第６図は従来のフロート式水位測定装置を
示す正面図および側面図であり，図において、１はｗＬ
８Ｉ！Ｉ井８内の水位を測定すべき水面，２１はこの水
面ｌに浮かべたフロート，２２はこのフロート２１を吊
り下げるワイヤ、２３はこのワイヤを巻き取るプーり，
２４はワイヤ２２の他端に吊り下げられたバランスウェ
イトで，フロート２１が水面↓の変化にあわせて昇降で
きるように、吊り下げられている，，２５はプーり２３
の回転から水位の計測値を計算し、水位信号を出力する
水位変換部、２６は水位を現場で確認できるように表示
する指示計，２は水位変換部２５を載置している観測井
８上部の設置台である。
示す正面図および側面図であり，図において、１はｗＬ
８Ｉ！Ｉ井８内の水位を測定すべき水面，２１はこの水
面ｌに浮かべたフロート，２２はこのフロート２１を吊
り下げるワイヤ、２３はこのワイヤを巻き取るプーり，
２４はワイヤ２２の他端に吊り下げられたバランスウェ
イトで，フロート２１が水面↓の変化にあわせて昇降で
きるように、吊り下げられている，，２５はプーり２３
の回転から水位の計測値を計算し、水位信号を出力する
水位変換部、２６は水位を現場で確認できるように表示
する指示計，２は水位変換部２５を載置している観測井
８上部の設置台である。
次に動作について説明する。水面１に浮いているフロー
ト２ｔは、水面ｔが変動するのにあわせて昇降する。こ
のフロート２１の昇降運動量は，ワイヤ２２を通じてプ
ーり２３の回転角に変換され，水位変換部２５内の図示
しないギヤ構成を介して、指示計２６の指針の変位に変
換される。同時に、この回転角は水位変換部２５内にあ
るポテンショメータ等により、電気的な水位信号に変換
されて外部に出力される。
ト２ｔは、水面ｔが変動するのにあわせて昇降する。こ
のフロート２１の昇降運動量は，ワイヤ２２を通じてプ
ーり２３の回転角に変換され，水位変換部２５内の図示
しないギヤ構成を介して、指示計２６の指針の変位に変
換される。同時に、この回転角は水位変換部２５内にあ
るポテンショメータ等により、電気的な水位信号に変換
されて外部に出力される。
従来の水位測定装置は以上のように構成されているので
，水位の変化を機械的な可動部分を介して検出すること
となり、従って，水位の急激な変化や上昇，下降が頻繁
に繰り返されると、各可動部や摩擦部の消耗が著しくな
り、部品の強度劣化を促進するなどの課題があった．ま
た、河川等の流れがあるところの水位計測には．水面を
安定させるための防波装置等が必要で，測定範囲が長く
なると、メンテナンスが困難になるほか，ごみ等が付着
する可能性のある環境では、頻繁なメンテナンスが必要
になるなどの課題があった。
，水位の変化を機械的な可動部分を介して検出すること
となり、従って，水位の急激な変化や上昇，下降が頻繁
に繰り返されると、各可動部や摩擦部の消耗が著しくな
り、部品の強度劣化を促進するなどの課題があった．ま
た、河川等の流れがあるところの水位計測には．水面を
安定させるための防波装置等が必要で，測定範囲が長く
なると、メンテナンスが困難になるほか，ごみ等が付着
する可能性のある環境では、頻繁なメンテナンスが必要
になるなどの課題があった。
この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので，機械的な可動部をなくすことができるとともに
，流れのあるところでの水位測定を可能にし、しかもメ
ンテナンスのための面倒な作業を回避できる水位測定装
置を得ることを目的とする． 〔課題を解決するための手段〕 この発明に係る水位測定装置は，テレビカメラによりｌ
１１′ｌｓ井内の水面を撮影して水面画像を出力させ，
このテレビカメラが得た一定領域の画面イメージにおけ
る水面画像のサイズにもとづき、画像処理装置が上記テ
レビカメラより上記水面までの距離を演算によって求め
るような構成としたものである。
もので，機械的な可動部をなくすことができるとともに
，流れのあるところでの水位測定を可能にし、しかもメ
ンテナンスのための面倒な作業を回避できる水位測定装
置を得ることを目的とする． 〔課題を解決するための手段〕 この発明に係る水位測定装置は，テレビカメラによりｌ
１１′ｌｓ井内の水面を撮影して水面画像を出力させ，
このテレビカメラが得た一定領域の画面イメージにおけ
る水面画像のサイズにもとづき、画像処理装置が上記テ
レビカメラより上記水面までの距離を演算によって求め
るような構成としたものである。
この発明における画像処理装置は、画面イメージ全体に
おける水面画像の大きさの割合を画像処理の技術を用い
て求め、このようにして求めた割合からそのテレビカメ
ラの設置位置であるｉ測点から水面までの距離、すなわ
ち水位を、仮に水面が変動したり，ごみが浮上していて
も，高精度かつ高速で測定できるようにする。
おける水面画像の大きさの割合を画像処理の技術を用い
て求め、このようにして求めた割合からそのテレビカメ
ラの設置位置であるｉ測点から水面までの距離、すなわ
ち水位を、仮に水面が変動したり，ごみが浮上していて
も，高精度かつ高速で測定できるようにする。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において，１はｉｌｌ測井８内の水面，２は設置台，
３は工業用のテレビカメラ（以下、ＩＴＶという）４の
カメラケースで，例えば窓ガラスの汚れをとり除くため
の洗浄機械を有し，ＩＴｖ４を屋外に設置するために防
水あるいは耐水構造を有する。また、ＩＴＶ４に付属す
るレンズは、水面までの距離と変位の幅で選択される。
図において，１はｉｌｌ測井８内の水面，２は設置台，
３は工業用のテレビカメラ（以下、ＩＴＶという）４の
カメラケースで，例えば窓ガラスの汚れをとり除くため
の洗浄機械を有し，ＩＴｖ４を屋外に設置するために防
水あるいは耐水構造を有する。また、ＩＴＶ４に付属す
るレンズは、水面までの距離と変位の幅で選択される。
５は映？信号ケーブル，６はＩＴＶ４で得た画像の処理
を行う画像処理装置、７は水位測定値信号ケーブル、９
は水面１を照らすための投光装置である．第２図はこの
発明の水位測定装置による測定原理を示す説明図である
．図において、ｌａ，ｌｂは異なった水位の水面、１■
１ ｌ，はそれぞれＩＴＶ４であるｗ４測点から水面１
ａ，ｌｂまでの距離、αはＩＴＶ４が水面１を撮影する
隙の画角である。
を行う画像処理装置、７は水位測定値信号ケーブル、９
は水面１を照らすための投光装置である．第２図はこの
発明の水位測定装置による測定原理を示す説明図である
．図において、ｌａ，ｌｂは異なった水位の水面、１■
１ ｌ，はそれぞれＩＴＶ４であるｗ４測点から水面１
ａ，ｌｂまでの距離、αはＩＴＶ４が水面１を撮影する
隙の画角である。
第３図は第２図の構成で撮影した時の画面のイメージ図
である．図において，１２はＩＴＶ４で撮影したときの
画面イメージ，Ｒよ，Ｒ２はそれぞれ水面１ａ，ｌｂを
撮影したときの画面イメージｌ２上の水面画像Ｐ．Ｑの
直径である．また、第４図は、画像処理装置のアルゴリ
ズムを示すフロー図である． 次に動作について説明する６設置台２上に上記のように
設置されたカメラケース３内のＩ ＴＶ４は、水面１を
常時撮影している．この時、投光装置９は、水面１を観
測井８の壁面の像とはっきり識別できるように、例えば
昼夜および夏冬などに？ける周囲の明るさの違いを補う
よう調光して投光する．このようにして得られた水面像
は，映像信号ケーブル５を通って画像処理装置６に入力
され，ここで適当な画像信号の処理を受ける。また、こ
うして得られた画像信号は水位測定値信号ケーブル７へ
水位信号として直流１〜５ボルト，４〜２０ミリアンペ
ア等の電気信号で出力される。
である．図において，１２はＩＴＶ４で撮影したときの
画面イメージ，Ｒよ，Ｒ２はそれぞれ水面１ａ，ｌｂを
撮影したときの画面イメージｌ２上の水面画像Ｐ．Ｑの
直径である．また、第４図は、画像処理装置のアルゴリ
ズムを示すフロー図である． 次に動作について説明する６設置台２上に上記のように
設置されたカメラケース３内のＩ ＴＶ４は、水面１を
常時撮影している．この時、投光装置９は、水面１を観
測井８の壁面の像とはっきり識別できるように、例えば
昼夜および夏冬などに？ける周囲の明るさの違いを補う
よう調光して投光する．このようにして得られた水面像
は，映像信号ケーブル５を通って画像処理装置６に入力
され，ここで適当な画像信号の処理を受ける。また、こ
うして得られた画像信号は水位測定値信号ケーブル７へ
水位信号として直流１〜５ボルト，４〜２０ミリアンペ
ア等の電気信号で出力される。
次に、水桶像と水位の関係について説明する。
第２図および第３図は丸形のｌｌｉｔｌｌ井８の中央に
ＩＴＶ４設置した場合の例であり、ＩＴＶ４はレンズと
の組み合わせによって、ある一定の画角αが設定されて
いる。従って，例えば第２図のような等断面のＩＩ測井
８の水面１を撮影した場合に，水面１ａ，ｌｂのように
、ＩＴＶ４からの距ｆｉｔ，，ｌ８が異なっているなら
ば，ＩＴＶ４の画面イメージ１２では画面上の水面画像
Ｐ，Ｑの直径Ｒ８，Ｒ２がある割合をもって変化する。
ＩＴＶ４設置した場合の例であり、ＩＴＶ４はレンズと
の組み合わせによって、ある一定の画角αが設定されて
いる。従って，例えば第２図のような等断面のＩＩ測井
８の水面１を撮影した場合に，水面１ａ，ｌｂのように
、ＩＴＶ４からの距ｆｉｔ，，ｌ８が異なっているなら
ば，ＩＴＶ４の画面イメージ１２では画面上の水面画像
Ｐ，Ｑの直径Ｒ８，Ｒ２がある割合をもって変化する。
この時，画面上の水面画像Ｐ，Ｑの直径Ｒユ，Ｒ２と、
水面１ａ，１ｂまでの距離ｌ■，ｌ２との関係は次のよ
うになる．すなわち，いま，画角をαとしたとき、ＩＴ
ｖ４から水面１ａまでの距離を１とすると，画面幅に対
する実際の大きさＷａは， Ｗａ ＝ ２ Ｘ Ｉ Ｘ ｔａｎ
”・（１）２ となる。ここで、Ｉ！測井８の直径をＡ，水面画像直径
１３ａの長さをＢとして、水面１ａの場合における水面
画像の直径Ｒ２の両面幅Ｗｉに対する割合をＲａとする
と、下式のようになる。
水面１ａ，１ｂまでの距離ｌ■，ｌ２との関係は次のよ
うになる．すなわち，いま，画角をαとしたとき、ＩＴ
ｖ４から水面１ａまでの距離を１とすると，画面幅に対
する実際の大きさＷａは， Ｗａ ＝ ２ Ｘ Ｉ Ｘ ｔａｎ
”・（１）２ となる。ここで、Ｉ！測井８の直径をＡ，水面画像直径
１３ａの長さをＢとして、水面１ａの場合における水面
画像の直径Ｒ２の両面幅Ｗｉに対する割合をＲａとする
と、下式のようになる。
Ｌ
これにより、
となる．かくして、ｗＡ測井８の直径Ａ，ＩＴＶ４の画
角αおよび画面幅Ｗｉは既値の数値であることから、Ｉ
ＴＶ４から水面ｌまでの距ｉ１１１１， ｌ，は、画面
上の水面画像の直径を計測することにより求められるこ
とになる。
角αおよび画面幅Ｗｉは既値の数値であることから、Ｉ
ＴＶ４から水面ｌまでの距ｉ１１１１， ｌ，は、画面
上の水面画像の直径を計測することにより求められるこ
とになる。
次に、画像処理装置６の動作を，第４図のフロー図に従
って説明する。ＩＴＶ４からの水面画像信号は映像信号
ケーブル５を通って、画像処理装置６に入力される。入
力された映像信号はアナログ／ディジタル変換部により
ディジタル化される（ステップＳＴ３１）。このディジ
タル信号は入力された画像の映り具合によって、水面１
とその他の部分をはっきり区別できるようにフィルタ処
理し（ステップＳＴ３２），輪郭強調等の補正を行う。
って説明する。ＩＴＶ４からの水面画像信号は映像信号
ケーブル５を通って、画像処理装置６に入力される。入
力された映像信号はアナログ／ディジタル変換部により
ディジタル化される（ステップＳＴ３１）。このディジ
タル信号は入力された画像の映り具合によって、水面１
とその他の部分をはっきり区別できるようにフィルタ処
理し（ステップＳＴ３２），輪郭強調等の補正を行う。
このようにフィルタ処理された信号は，次に２値化処理
される（ステップＳＴ３３）。すなわち、上記のように
して得られた水面１の画像を，水面１を白（黒）、その
他の部分を黒（白）となるように、あるしきい値をもっ
て２値化する。続いて、このように２値化された画像か
ら水面ｌの画像のみを抽出し，他の余分なデータをカッ
トする処理を行い（ステップＳＴ３４） 、続いて，抽
出された水面１の直径を算出する（ステップＳＴ３５）
。このようにして算出された直径Ｒａにもとづいて、（
３）式の計算より，ＩＴＶ４から水面ｌまでの距離１１
を計算し，水位を換算する（ステップ３６）．続いて，
こうして得た水位のディジタル信号を直流１〜５ボルト
，４〜２０ミリアンペア等のアナログ信号に変換して，
外部に出力する（ステップＳＴ３７）． なお，上記実施例では丸形のｗ４測井８の水位測定につ
いて説明したが、水面４までの距離と画面上で水面とし
て認識される画像が得られるならば、プールのような大
形の長方体の池や球形タンク等の水位も同様にして測定
できる。
される（ステップＳＴ３３）。すなわち、上記のように
して得られた水面１の画像を，水面１を白（黒）、その
他の部分を黒（白）となるように、あるしきい値をもっ
て２値化する。続いて、このように２値化された画像か
ら水面ｌの画像のみを抽出し，他の余分なデータをカッ
トする処理を行い（ステップＳＴ３４） 、続いて，抽
出された水面１の直径を算出する（ステップＳＴ３５）
。このようにして算出された直径Ｒａにもとづいて、（
３）式の計算より，ＩＴＶ４から水面ｌまでの距離１１
を計算し，水位を換算する（ステップ３６）．続いて，
こうして得た水位のディジタル信号を直流１〜５ボルト
，４〜２０ミリアンペア等のアナログ信号に変換して，
外部に出力する（ステップＳＴ３７）． なお，上記実施例では丸形のｗ４測井８の水位測定につ
いて説明したが、水面４までの距離と画面上で水面とし
て認識される画像が得られるならば、プールのような大
形の長方体の池や球形タンク等の水位も同様にして測定
できる。
また、上記実施例では水面そのものを測定したが、例え
ば，水面にフロートを浮かべ、このフロートをターゲッ
トとして用いても同様に水位測定を行うことができる． 〔発明の効果〕 以上のように，この発明によればテレビカメラによりＩ
ｌｉｌｌｌ井内の水面を撮影して水面画像を出力させ、
このテレビカメラが得た一定領域の画面イメージにおけ
る水面画像のサイズにもとづき、画像処理装置が上記テ
レビカメラより上記水面までの距離を演算によって求め
るように構成したので、機械的な可動部分をなくして，
対象水面の水位をこれと非接触で測定でき、従って水位
測定装置としてメンテナンスの容易化を図ることができ
るとともに、上記水位を水面が変動している場合や一部
の水面にごみが浮上している場合にも、高精度かつ迅速
に計測できるものが得られる効果があるる。
ば，水面にフロートを浮かべ、このフロートをターゲッ
トとして用いても同様に水位測定を行うことができる． 〔発明の効果〕 以上のように，この発明によればテレビカメラによりＩ
ｌｉｌｌｌ井内の水面を撮影して水面画像を出力させ、
このテレビカメラが得た一定領域の画面イメージにおけ
る水面画像のサイズにもとづき、画像処理装置が上記テ
レビカメラより上記水面までの距離を演算によって求め
るように構成したので、機械的な可動部分をなくして，
対象水面の水位をこれと非接触で測定でき、従って水位
測定装置としてメンテナンスの容易化を図ることができ
るとともに、上記水位を水面が変動している場合や一部
の水面にごみが浮上している場合にも、高精度かつ迅速
に計測できるものが得られる効果があるる。
第１図はこの発明の一実施例による水位測定装置を示す
全体構成図、第２図はこの発明による水位測定原理を示
す説明図、第３図は撮像画像を示す画面イメージ図、第
４図はこの発明における画像処理の手順を示すフロー図
，第５図は従来の水位測定装置を示す正面図、第６図は
同じく側面図である． １は水面、４はテレビカメラ、６は画像処理装置，８は
Ｉｊ！測井、１２は画面イメージ．なお、図中、同一符
号は同一、または相当部分を示す． １：水面 ４−テレビカメラ（ＩＴＶ冫 ８一汲渉１苔
全体構成図、第２図はこの発明による水位測定原理を示
す説明図、第３図は撮像画像を示す画面イメージ図、第
４図はこの発明における画像処理の手順を示すフロー図
，第５図は従来の水位測定装置を示す正面図、第６図は
同じく側面図である． １は水面、４はテレビカメラ、６は画像処理装置，８は
Ｉｊ！測井、１２は画面イメージ．なお、図中、同一符
号は同一、または相当部分を示す． １：水面 ４−テレビカメラ（ＩＴＶ冫 ８一汲渉１苔
Claims (1)
- 観測井内の水面を撮影して水面画像を出力するテレビカ
メラと、このテレビカメラが得た一定領域の画面イメー
ジにおける上記水面画像のサイズから、そのテレビカメ
ラより上記水面までの距離を演算処理によって求める画
像処理装置とを備えた水位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30949189A JPH03170029A (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | 水位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30949189A JPH03170029A (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | 水位測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03170029A true JPH03170029A (ja) | 1991-07-23 |
Family
ID=17993632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30949189A Pending JPH03170029A (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | 水位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03170029A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06341628A (ja) * | 1993-06-03 | 1994-12-13 | Kubota Corp | ゴミ焼却炉 |
| CN106323884A (zh) * | 2013-03-18 | 2017-01-11 | 中水三立数据技术股份有限公司 | 采用灰度检测原理进行水质监测的水情监测方法 |
| RU2636794C2 (ru) * | 2016-04-29 | 2017-11-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники | Способ контроля параметров сыпучих или жидких материалов в резервуарах |
| RU2653578C1 (ru) * | 2017-06-08 | 2018-05-11 | Акционерное общество "ЛИМАКО" | Радиолокационный уровнемер для измерения объема сыпучих продуктов в резервуарах |
| RU2658079C1 (ru) * | 2017-04-14 | 2018-06-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Способ контроля параметров сыпучих материалов в резервуарах |
-
1989
- 1989-11-29 JP JP30949189A patent/JPH03170029A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06341628A (ja) * | 1993-06-03 | 1994-12-13 | Kubota Corp | ゴミ焼却炉 |
| CN106323884A (zh) * | 2013-03-18 | 2017-01-11 | 中水三立数据技术股份有限公司 | 采用灰度检测原理进行水质监测的水情监测方法 |
| CN106338474A (zh) * | 2013-03-18 | 2017-01-18 | 河海大学 | 采用摄像装置监测水质的水情监测系统及其工作方法 |
| CN106501183A (zh) * | 2013-03-18 | 2017-03-15 | 河海大学 | 一种水情监测系统的监测方法 |
| CN106525735A (zh) * | 2013-03-18 | 2017-03-22 | 河海大学 | 通过水面影像获得水质情况的水情监测系统及其工作方法 |
| RU2636794C2 (ru) * | 2016-04-29 | 2017-11-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники | Способ контроля параметров сыпучих или жидких материалов в резервуарах |
| RU2658079C1 (ru) * | 2017-04-14 | 2018-06-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Способ контроля параметров сыпучих материалов в резервуарах |
| RU2653578C1 (ru) * | 2017-06-08 | 2018-05-11 | Акционерное общество "ЛИМАКО" | Радиолокационный уровнемер для измерения объема сыпучих продуктов в резервуарах |
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