JPH0540055A - 水位測定装置 - Google Patents

水位測定装置

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JPH0540055A
JPH0540055A JP3196243A JP19624391A JPH0540055A JP H0540055 A JPH0540055 A JP H0540055A JP 3196243 A JP3196243 A JP 3196243A JP 19624391 A JP19624391 A JP 19624391A JP H0540055 A JPH0540055 A JP H0540055A
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JP
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water
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switches
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JP3196243A
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Toshihisa Sasaya
俊久 笹谷
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 水圧を検出することによって水位を測定する
水位測定装置に関し、水圧式水位計の欠陥である長スパ
ンでの測定誤差を補正することにより水深の深いところ
でも水圧式を使用可能とすることによって、安価で高精
度の水位測定装置を提供することを目的とする。 【構成】 水底に設置され水圧に対応したアナログ信号
を発生する検出部1と、そのアナログ信号を実測デジタ
ル信号に変換する信号変換部2と、検出部1より上方に
所定の高さ間隔で設置されて、水面がその設置位置に達
したときに動作する複数の水位スイッチ3a,3b,3cとを設
け、データ補正部4が、水位スイッチ3a,3b,3cの何れか
が動作したとき、該動作水位スイッチの設置位置から決
まる実水位デジタル信号と前記実測デジタル信号との差
から補正値を求め、該スイッチの上下に設置された他の
水位スイッチが動作するまでは該補正値を用いて実測デ
ジタル信号を補正する構成である。大深度でも誤差が累
積せず高精度が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は水圧を検出することによ
り水位を測定する水位測定装置に関する。河川やダムの
水位データは、水位が高い範囲では堤防や堰堤からの越
流を監視するために、また水位の低い範囲では利水用の
水位を監視するために重要である。このため、この水位
を測定する水位測定装置は広い測定範囲にわたって絶対
精度が高いことが要求され、測定範囲の数十mにわたっ
て±1cmの精度を確保することが望ましい。
【0002】
【従来の技術】水圧が水位に比例することを利用して水
圧を検知して水位を測定する水圧式水位計は、フロート
の上下を検知して水位を測定するフロート式水位計に比
較して、設置費用が少ないため近年多くの河川やダムの
水位センサとして利用されている。
【0003】しかしながら、水圧式水位計は測定スパン
が長くなると測定誤差が大きくなる欠点があり、特に測
定スパンが長いダム水位(最高水位時の深さ数十m)、
やむなく多大の工事費用をかけてフロート式水位計を使
用していた。
【0004】従来の水位計では、±1cmの精度で測定
可能なものとしてはフロート式水位計がある。このフロ
ート式水位計はフロートをワイヤで吊るしこの上下動を
検知するため、測定スパンが長くても精度が変わらな
い。しかし、フロートを吊るすために、内径600mm
程度の井筒が必要で設置工事に費用がかかる。さらこの
井筒は鉛直に設置される必要があり設置場所にも制限が
ある。
【0005】一方、図4に示す水圧式水位計は検出部を
ダムの湖底や川底に設置する方法であるため工事費が少
なくて済み、設置場所の制限が少ないことから近年多く
使われている。図4において、1は水底に設置された検
出部で、水晶などの機械電気変換素子を内蔵し、例えば
水圧に対応した周波数のアナログ信号を発生し、吊り下
げ用のワイヤ11を介して水面上に伝達される。2は信号
変換部で、検出部1からのアナログ信号の水位データ
を、例えばBCD4桁のデジタル信号に変換して実測デ
ジタル信号を出力する。この水圧式水位計は、最も精度
が高いものでも測定スパンの0.1 %の相対誤差が方式上
発生するため、例えば50mの水深のあるダムでは5c
mの誤差になる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このため水圧式水位計
で水深が深い箇所の水位を測定する目的には使用でき
ず、多額の費用を費やしてフロート式を設置したり、測
定スパンを短縮するため低水位と高水位に分けて高水位
はフロート式、低水位は水圧式を用いる等の面倒な方法
が行われていた。
【0007】本発明は、上記問題点に鑑み創出されたも
ので、水圧式水位計の欠陥である長スパンでの測定誤差
を補正することにより水深の深いところでも水圧式を使
用可能とすることによって、安価で高精度の水位測定装
置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の水位測定
装置の実施例を示す図である。上記課題を解決するため
の本発明の水位測定装置は、図1に示すように、水底に
設置され水圧に対応したアナログ信号を発生する検出部
1と、前記アナログ信号を実測デジタル信号に変換する
信号変換部2と、前記検出部1より上方に所定の高さ間
隔で設置されて、水面がその設置位置に達したときに動
作する複数の水位スイッチ3a,3b,3cと、前記水位スイッ
チ3a,3b,3cが動作したとき、該水位スイッチの設置位置
から決まる実水位デジタル信号と前記実測デジタル信号
との差から補正値を求め、該スイッチの上下に設置され
た他の水位スイッチが動作するまでは該補正値を用いて
前記実測デジタル信号を補正するデータ補正部4とを有
する構成であり、さらに、前記補正値が所定値以上のと
きには水位計測装置が異常であると判定する異常判定部
を付加した構成である。
【0009】
【作用】水圧式水位計の誤差は次の式で求められる。 誤差[cm]=測定スパン[cm]×水位計精度〔%〕/100 … この式から測定誤差が許容範囲内であるための測定スパ
ンは、 測定スパン[cm]=許容誤差[cm]/(水位計精度〔%〕/100)… そこで、本発明では水圧式水位計の測定値が所望の測定
誤差以内に納まる測定スパン毎に、水位によりオンオフ
する複数の水位スイッチ3a,3b,3cを設け、このスイッチ
がオンまたはオフしたときに、このスイッチの設置位置
により予め分かっている実水位データをデータ補正部4
の内部で発生させ、これと水位計による実測デジタル信
号との差を算出することによって、スイッチ設置位置の
水位における補正値を求める。そして、他のスイッチが
オンオフするまでの間はこの補正値で実測デジタル信号
を補正する。即ち、全測定範囲を複数の短い測定スパン
に分割し、それぞれの測定スパンにおいて水位スイッチ
のオンオフによって求まる実水位データを用いて測定デ
ータを補正するので、水圧式水位計による測定範囲が測
定スパンに比べて大きくても測定誤差は許容誤差範囲内
に収まり、大深度の水位測定を安価かつ高精度で実現す
ることができる。
【0010】また水圧式水位計が正常であれば、測定誤
差は一定値を越えない筈であるから、この値より大きい
補正値が求まった時は、異常判定部で水位計の異常を容
易に検出できる。
【0011】
【実施例】以下添付図により本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の水位測定装置の実施例を示す図、図
2は水位スイッチの構造の一例を示す図、図3は測定水
位の誤差を示す図である。
【0012】本発明の水位測定装置は、図4で前述した
従来の水圧式水位計に複数の水位スイッチ3a,3b,3cとデ
ータ補正部4と異常判定部5とを付加したものであり、
他の部分は従来と同じなので説明を省略する。
【0013】この水位測定装置に要求される許容誤差が
±1cmであり、水圧式の検出部の精度が0.1%ある
ものとすると、これらの値を式に代入すると、 許容測定スパン〔cm〕=1〔cm〕/(0.1〔%〕
/100)=1000〔cm〕 となるので、この高さ間隔10mで水位スイッチ3a,3b,
3cを設置する。
【0014】図2は、水位スイッチの構造の一例を示す
図で、リードスイッチ31の下側でマグネット32を搭載し
たフロート33が浮力により上下動するようにケース34内
に配置したもので、水位の上昇/ 下降によりマグネット
32がリードスイッチ31に接近/分離するとリードスイッ
チ31がオン/オフするように構成されており、検出部を
吊るすワイヤに所定間隔で取りつけることによって簡単
に設置できる。
【0015】図1において、これらの水位スイッチ3a,3
b,3cからのオンオフ信号はデータ補正部4に入力され
る。水位スイッチが動作したときの実水位は、各水位ス
イッチの設置高さから予め正確に分かっているので、デ
ータ補正部4は、スイッチからのオンオフ信号によっ
て、当該スイッチの設置位置に対応した実水位データを
発生し、その実水位データと信号変換部からの実測デジ
タル信号とを比較し、その差を補正値として算出して保
持し、他のスイッチが動作するまでの間はその補正値を
実測データから減算して補正するように構成されてい
る。即ち、水位が隣の水位スイッチの設置位置に達する
までの間はこの補正値で実測データを補正する。
【0016】例えば、水位が上昇して高さ20m位置の
水位スイッチ3bがオンしたときに実測デジタル信号が
20.02mであったなら、データ補正部4の内部で2
0.00mの実水位対応デジタルデータを発生させて、
両者の差データ2cmを補正値として、水位が次の水位
スイッチ3cが設置された30mに達するまでは実測デ
ジタル信号をこの補正値2cmで補正する。逆に水位が
低下して水位スイッチ3bがオフしたら、同様に補正値
を求め、水位が更に下側の10m位置のスイッチ3aに
達するまでは同一補正値を用いて補正する。 即ち、本
実施例においては、実水位が10m上昇または下降する
ごとに水位スイッチの設置位置を通過してその水位での
補正値が求まり、測定スパン10mの間はその補正値で
補正されるので、積算誤差が無くなり誤差は測定スパン
内での相対誤差のみとなる。図3はこの様子を示すもの
で、(a)の従来の水圧式水位計における実測データの
誤差e10,e20,e30が、水位が高くなるに従って大きくな
るの対し、(b) の本発明の誤差e ' は、10m測定スパ
ンにおける誤差であり、補正後の測定データ(鎖線は水
位上昇時、2点鎖線は水位下降時)は(a)に対して大
幅に減少することがわかる。このように、水位スイッチ
を設置すれば水深が如何に大きくても全ての測定スパン
に対してこの誤差に納まることになる。また水圧式水位
計が正常であれば、それぞれの水位において測定誤差は
一定値を越えない筈であるから、異常判定部5の判定基
準を各スイッチに対応して該一定値以上の所定値に設定
しておく。例えば、水位計の測定精度が0.1%の場合
に水位20mでは測定誤差は2cm以下であるので、異
常判定部5の判定基準を3cmに設定しておくと、水位
スイッチ3bが動作した時の補正値がこの値より大きい
場合には、異常判定部5は異常信号を出力するので水位
計の異常を容易に知ることができる。
【0017】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、水圧式水位計の欠陥である長スパンでの測定誤
差を補正することにより水深の深いところでも水圧式水
位計を使用することが可能となり、安価で高精度の水位
測定装置が実現できるという効果がある。
【0018】また、水位計の異常を簡単に発見すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の水位測定装置の実施例を示す図
【図2】 水位スイッチの構造の一例を示す図
【図3】 測定水位の誤差を示す図
【図4】 従来の水圧式水位計を示す図
【符号の説明】 1…検出部、2…信号変換部、3a,3b,3c…水位スイッ
チ、4…データ補正部、5…異常判定部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水底に設置され水圧に対応したアナログ
    信号を発生する検出部(1) と、 前記アナログ信号を実測デジタル信号に変換する信号変
    換部(2) と、 前記検出部(1) より上方に所定の高さ間隔で設置され
    て、水面がその設置位置に達したときに動作する複数の
    水位スイッチ(3a,3b,3c)と、 前記水位スイッチ(3a,3b,3c)が動作したとき、該水位ス
    イッチの設置位置から決まる実水位デジタル信号と前記
    実測デジタル信号との差から補正値を求め、該スイッチ
    の上下に設置された他の水位スイッチが動作するまでは
    該補正値を用いて前記実測デジタル信号を補正するデー
    タ補正部(4) と、を有することを特徴とする水位測定装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の水位測定装置に、前記補
    正値が所定値以上のときには水位測定装置が異常である
    と判定する異常判定部(5) を付加したことを特徴とする
    水位測定装置。
JP3196243A 1991-08-06 1991-08-06 水位測定装置 Withdrawn JPH0540055A (ja)

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