JPH0617412A - 水系監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 水位計の異常検出器を設置することなく常に
変化するダム水位の特性を利用し、ダム水位の変動を監
視することにより水位計の異常を検出し、又、水位計の
異常時においてもこの時のダム水位を実際のダム水位に
近いものに補正し、ダム水位の制限水位による逸脱を監
視する。 【構成】 ダム水位を計測し、情報伝送装置を介して電
子計算機に入力して演算処理する水系監視装置におい
て、遠方にあるダムから周期的に情報を入力する水系情
報入力手段４と、現在のダム水位が１周期前のダム水位
から変動していない状態が予定回数継続したとき水位計
の異常と判定する水位計異常判定手段８と、水位計の異
常と判定したとき現在のダム水位を自動的に補正するダ
ム水位補正手段９と、現在のダム水位が制限水位を逸脱
しているか否かを判定する制限水位逸脱判定手段５と、
水位計の異常及び現在のダム水位の制限水位逸脱をマン
マシン装置７を介して運転員に知らせる通知出力手段６
とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遠方にあるダムに設置
された水位計の異常を検出する水系監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図16によって従来装置を説明する。各ダ
ム１の刻々変化する現在のダム水位は水位計11で計測さ
れて水系情報伝送手段２を経由し、電子計算機３の水系
情報入力手段４により取り込まれる。又、水位計11の状
態についても異常検出器12より前記現在のダム水位と同
様に水系情報伝送手段２を経由し、電子計算機３の水系
情報入力手段４にて取り込まれる。水系情報入力手段４
は取り込まれた水位計の状態が異常である場合、通知出
力手段６に水位計11が異常であることを通知する。次に
制限水位逸脱判定手段５は予め決められた周期で当該ダ
ムの水位計が正常であることを条件に、水系情報入力手
段４で取り込んだ現在のダム水位を予め決められた制限
水位（上・下限）をもとに、これを逸脱しているか否か
を全ダムについて監視を行なう。現在のダム水位が制限
水位を逸脱している場合、その都度逸脱状況を通知出力
手段６に通知する。なお、制限水位逸脱判定手段５は水
位計が異常であるダムのダム水位については逸脱判定の
監視を行なわない。次に通知出力手段６は前記水系情報
入力手段４からの水位計の異常の通知及び前記制限水位
逸脱判定手段５からのダム水位の逸脱状況の通知を受
け、マンマシン装置７（ＣＲＴ表示装置，音声出力装
置，印字出力装置，パネル（ランプ）出力装置，警報出
力装置等）を介して運転員に通知する。

【０００３】なお、ダム水位監視は次のように行なわれ
ている。ダム水位計にて測定されたダム水位データと発
電機状態測定器にて測定された発電機の運転状態及びダ
ムゲート状態測定器にて測定されたダムゲードの開閉状
態は、遠方監視制御装置を経て電子計算機へ伝送され、
ＣＲＴ表示装置に数値として表示される。運転員は、こ
れらの情報が変化する度ごとに、ダム水位の変化，発電
機の運転状態及びダムゲートの開閉状態をＣＲＴ上で目
で追跡し、ダム水位にどのような変化があったか、及び
ダム水位の運用範囲にどのような変化があるかを確認し
ながらダム水位監視を行なう。この場合、まず運転員は
現在のダム水位の確認及び現在の発電機の運転状態、現
在のダムゲートの開閉状態が継続した場合のダム水位予
測を行なう。次に運用範囲内であるか判断し、運用範囲
外であればダム水位異常と判断する。運用範囲内であれ
ば、現在の運転状態で継続可能であると判断する。この
ように、運転員はダム水位監視の情報を数値で即座にダ
ム単位に判断し監視する必要があり、複数個所に点在す
るダムのダム水位監視を行なうためには相当の訓練を行
なった熟練者が必要となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、ダム
における水面，水位計の凍結あるいは故障等による水位
計の異常を検出するためには、これらの異常を検出する
異常検出器を設置する必要があり、コスト高である。
又、水位計が異常である場合、その時のダム水位は計測
できたとしても正しい水位であるかどうか保障できな
い。従って水位計が異常である間、ダム水位の制限水位
に逸脱の監視もできず水系を運用する上で大きな支障を
きたしていた。更にダム水位監視をトータルとして考え
るとき、複数個所に点在するダムのダム水位監視状態を
即座に判断するのは必ずしも容易でなく、ましてや発電
機の状態に異常が発生し、緊急な対策を必要とするよう
な状況下等での判断は難しい。このような状況ではダム
水位監視状態即ち、ダム水位が運用範囲内にあるかを即
座に判断してダムの運転状態の変更等の対策を行ない、
安全なダム水位に移行させなければダム自体の事故につ
ながる虞れもある。本発明は上記事情に鑑みてなされた
ものであり、水位計の異常検出器を設置することなく常
に変化するダム水位の特性を利用し、ダム水位の変動を
監視することにより水位計の異常を検出し、又、水位計
の異常時においてもこの時のダム水位を実際のダム水位
に近いものに補正し、ダム水位の制限水位による逸脱を
監視し続けることができる水系監視装置を提供すること
を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の構成を図１によって説明すると、本発明は
刻々変化するダム水位を電子計算機３に伝送する水系情
報伝送手段２と、前記ダム水位を電子計算機内に取り込
む水系情報入力手段４と、前記ダム水位情報に変動が生
じていないとき水位計の異常と判定する水位計異常判定
手段８と、前記水位計の異常により前記ダム水位を補正
するダム水位補正手段９と、前記ダム水位が制限水位を
逸脱しているか否か判定する制限水位逸脱判定手段５
と、前記水位計の異常及び前記制限水位の逸脱をマンマ
シン装置７に出力する通知出力手段６とから構成してい
る。

【作用】電子計算機３は各ダム１に設置された水位計11
から刻々変化する現在のダム水位を水系情報伝送手段２
を経由して水系情報入力手段４により周期的に取り込
む。周期的に処理を実行する水位計異常判定手段８は前
記水系情報入力手段４にて取り込まれた現在のダム水位
が１周期前のダム水位から変動していない状態で予め決
められた回数連続的に継続したとき水位計の異常と判定
し、現在のダム水位の補正をダム水位補正手段９に要求
すると共に、水位計の異常をマンマシン装置７へ出力す
ることを通知出力手段６に要求する。なお、現在のダム
水位が１周期前のダム水位から変動しているとき、及び
変動していない状態が予め決められた回数連続して継続
していないとき水位計は正常に動作しているとみなし、
現在のダム水位を制限水位を逸脱しているか否かの判定
を制限水位逸脱判定手段５に要求する。水位計異常判定
手段８からの現在のダム水位の補正要求によりダム水位
補正手段９は、１周期前のダム水位と２周期前のダム水
位との変動傾向より現在のダム水位を求め、これが制限
水位を逸脱しているか否かの判定を制限水位逸脱判定手
段５に要求する。制限水位逸脱手段５は現在のダム水位
がダム単位に予め決められた制限水位（上・下限）を逸
脱しているか否かをチェックし、逸脱している場合、逸
脱状況をマンマシン装置７へ出力することを通知出力手
段６に要求する。通知出力手段６は前記水位計異常判定
手段８からの水位計の異常あるいは前記制限水位異常判
定手段５からのダム水位の制限水位逸脱を、予め決めら
れた出力先，出力方法に従いマンマシン装置７に出力し
て運転員に通知する。

【０００６】

【実施例】以下図面を参照して実施例を説明する。図２
は本発明による水系監視装置の一実施例の構成図であ
り、図２において図１に対応する部分は同一符号を付
す。図２における電子計算機３は水系情報入力手段４と
水位計異常判定手段８とダム水位補正手段９と制限水位
逸脱判定手段５と通知出力手段６からなる。水系情報入
力手段４は水系情報伝送手段２を介して周期的に伝送さ
れてくる現在のダム水位を入力する水系情報入力部41と
これを一時記憶する水系情報記憶部42を備え、水位計異
常判定手段８はダム単位に予め決められた周期で水位計
異常判定部80を起動する定周期起動部81と、この起動に
より水系情報記憶部42の現在のダム水位と前回計測値記
憶部83の１周期前のダム水位との変動巾が０のとき異常
判定値記憶部82の連続異常発生カウンターと異常判定回
数をもとに水位計の異常と判定する水位計異常判定部80
と水位計の異常判定に必要な連続異常発生カウンターと
異常判定回数を記憶する異常判定値記憶部82と現在のダ
ム水位を１周期前のダム水位として一時記憶する前回計
測値記憶部83と現在のダム水位の補正に必要な１周期前
及び２周期前のダム水位を一時記憶する前回・前々回計
測値記憶部84を備え、制限水位逸脱判定手段５は水位計
異常判定部80からの現在のダム水位及びダム水位補正手
段９からの補正後の現在のダム水位が制限水位（上・下
限）を逸脱しているか否かを判定する逸脱判定部50と、
ダム単位に予め決められた制限水位が記憶されている制
限値記憶部51を備えている。なお、水系情報伝送手段２
は遠方監視制御装置と同等の機能を有し、又、マンマシ
ン装置７はＣＲＴ表示装置，印字出力装置，ランプパネ
ル出力装置，警報出力装置等と同等の機能を有し、広く
知られているため説明を省略する。

【０００７】次に作用について説明する。刻々変化する
ダム水位は周期的に水系情報伝送手段２を介して電子計
算機３に送られてくる。送られてきたダム水位は水系情
報入力手段４の水系情報入力部41により電子計算機３の
内部に取り込まれる都度、水系情報記憶部42に現在のダ
ム水位として記憶される。図３は水系情報記憶部42の構
成例を示す。水位計異常判定手段８の水位計異常判定部
80はダム単位に予め決められた周期に定周期起動部81か
ら起動されて処理を開始する。定周期起動部81は図４に
示されるようなダム単位にダムの規模，水の運用形態か
らダム水位の変動巾０で水位計の異常が発生した可能性
が高いといえる許容時間を水位計異常判定部80の起動周
期として内蔵し、この起動周期に従い水位計異常判定部
80を起動する機能を有している。

【０００８】次に図５を用いて水位計異常判定部80の作
用を説明する。ステップＳ801 では水系情報入力手段４
の水系情報記憶部42より当該ダムの現在のダム水位（Ｈ
0n）を取り込みステップＳ802 でこのダム水位（Ｈ0n）
と図６のような構成の前回計測値記憶部83に記憶されて
いる１周期前のダム水位（Ｈ1n）との比較を行なう。現
在のダム水位（Ｈ0n）と１周期前のダム水位（Ｈ1n）が
同じである場合、つまりダム水位の変動巾が０の場合、
当該ダムの水位計は水面，水位計の凍結あるいは故障に
より異常が発生した可能性が高いとなる。引き続きステ
ップＳ803 で図７のような構成の異常判定値記憶部82に
ある当該ダムの連続異常発生カウンター（Ｃn ）をカウ
ントアップし、ステップＳ804 でこの連続異常発生カウ
ンター（Ｃn ）が異常判定値記憶部82にあるダム単位に
予め決められた異常判定回数（Ｎn ）を越えたかチェッ
クし、越えている場合水位計の異常と判定する。つまり
ダム水位に変動がない状態が異常判定回数（Ｎn ）の周
期以上継続している場合に当該ダムの水位計に異常が発
生していると判定するものである。水位計の異常と判定
後ステップＳ805 で前回計測値記憶部83の１周期前のダ
ム水位（Ｈ1n）を現在のダム水位（Ｈ0n）で更新し引き
続きステップＳ806 で通知出力手段６に水位計の異常を
通知し、次のステップＳ807 でダム水位補正手段９へ現
在のダム水位（Ｈ0n）の補正を要求する。

【０００９】ステップＳ802 における現在のダム水位
（Ｈ0n）と１周期前のダム水位（Ｈ1n）との比較で異な
る場合、つまりダム水位の変動巾が０以外の場合、当該
ダムの水位計は正常と判断し、ステップＳ808 で異常判
定値記憶部83の連続異常発生カウンター（Ｃn ）を０ク
リアする。引き続きステップＳ809 ではステップＳ804
における連続異常発生カウンター（Ｃn ）の値が異常判
定回数（Ｎn ）を越えていない場合も同様に前回計測値
記憶部83の１周期前のダム水位（Ｈ1n）を現在のダム水
位（Ｈ0n）で更新する。ステップＳ810 で図８のような
構成の前回・前々回計測値記憶部84の２周期前のダム水
位（Ｈ2n）を同じく前回・前々回計測値記憶部84の１周
期前のダム水位（Ｈ1n）で、又、１周期前のダム水位
（Ｈ1n）を現在のダム水位（Ｈ0n）で夫々更新し、ステ
ップＳ811 で制限水位逸脱判定手段５に対して現在のダ
ム水位（Ｈ0n）の逸脱判定を要求する。

【００１０】水位計異常判定手段８の水位計異常判定部
80から補正要求により起動されるダム水位補正手段９の
作用を図９を用いて説明する。ステップＳ91にて水位計
異常判定手段８の前回・前々回計測値記憶部84に記憶さ
れている１周期前のダム水位（Ｈ1n）と２周期前のダム
水位（Ｈ2n）との変動巾（ΔＨ）を求める。次にステッ
プＳ92にて現在のダム水位（Ｈ0n）を１周期前のダム水
位（Ｈ1n）に先のステップＳ91で求めた変動巾（ΔＨ）
を加えることにより補正する。引き続きステップＳ93で
前回・前々回計測値記憶部84の２周期前のダム水位（Ｈ
2n）を同じく前回・前々回計測値記憶部84の１周期前の
ダム水位（Ｈ1n）で、又、１周期前のダム水位（Ｈ1n）
を先のステップＳ92で補正した現在のダム水位（Ｈ0n）
で夫々更新後、ステップＳ94で制限水位逸脱判定手段５
に対して先のステップＳ92で補正した現在のダム水位
（Ｈ0n）の逸脱判定を要求する。なお、この補正は１周
期前と２周期前のダム水位の変化の傾向から現在のダム
水位を求める方法である。この方法はダムの規模が大き
く、しかもダム水位の変動巾がゆるやかなダムで短期間
のダム水位の補正としては有効であるが、これらのダム
に該当しないダムにおけるダム水位の補正の方法として
下記の方法が考えられる。 公知ではあるが１周期前の時点でのダム貯水量に現時
点までの流入量，使用水量，放流量等を加え現時点にお
かるダム貯水量とし、この現時点におけるダム貯水量
（Ｑ）から現在のダム水位（Ｈ）を求める方法。（Ｑ→
Ｈ変換）

【００１１】近年各ダムにおける水の有効利用を目的
に予め長期，短期におけるダム水位の計画水位を作成
し、この計画水位に従った水系運用が電子計算機を用い
て実施されている。これら計画水位を算出するアルゴリ
ズム及び制御技術が発達し、非常に精度の高い計画水位
通りの水系運用が可能となっていることから、この計画
水位をそのまま現在の水位とする方法。 次に水位計異常判定手段８の水位計異常判定部80及びダ
ム水位補正手段９からの現在のダム水位（Ｈ0n）の逸脱
判定要求により起動される。制限水位逸脱判定手段５の
逸脱判定部50の作用を図10を用いて説明する。まずステ
ップＳ501 にて図11に示されるように、ダム単位での各
時間帯における制限水位（上・下限）を記憶している制
限値記憶部51より、当該ダムの現在時刻での制限水位
（上限値：ｕ_m ，下限値：ｄ_m ）を取り込み、ステップ
Ｓ502 において現在のダム水位（Ｈ0n）が制限水位内
（上限値：ｕ_m ≧現在のダム水位（Ｈ0n）≧下限値：ｄ
_m ）かをチェックする。現在のダム水位（Ｈ0n）が制限
水位を逸脱している場合、ステップＳ503 で通知出力手
段６に対して制限水位の逸脱を通知する。通知出力手段
６は前記水位計異常判定手段８からの水位計の異常及び
前記制限水位逸脱判定手段５からの現在のダム水位の制
限水位逸脱を予め決められた出力先，出力方法に従いマ
ンマシン装置７に出力し運転員に通報する。上記実施例
によればダムにおける水面，水位計の凍結あるいは更新
等による水位計の異常を検出する異常検出器を特別に設
置することなく水位計の異常検出が可能であり、コスト
的にも低減を計ることができる。又、水位計の異常にお
ける保障されないダム水位を自動的に補正してやること
により水位計異常が発生した場合でもダム水位の制限値
からの逸脱監視を継続的に行なう。

【００１２】図12は本発明によるダム水位監視装置の一
実施例の構成図である。ダム水位監視装置は、電子計算
機10によって構成されるダム水位監視装置に、ダムの運
用範囲を自動的に作成する手段と、その結果をダムの断
面図上にグラフ表示を行なう機能から構成されている。
電子計算機10はダム水位を数値に表した情報と、ダムに
設置されている発電機の運転状態及びダムゲートの開閉
状態を表した情報を取り込み、ダム状態記憶手段13に記
憶する。ダム水位監視情報作成手段14は、ダム水位が運
用範囲であるかの判断及び現在の発電機の運転状態が継
続した場合のダム水位を予測し、そのダム水位の運用範
囲であるかの判断及び現在のダムゲートの開閉状態が継
続した場合のダム水位を予測し、そのダム水位が運用範
囲であるかの判断を行なうダム水位監視情報の結果を作
成する。ＣＲＴ表示手段15は、ダム水位監視情報作成手
段14から結果を取り出しＣＲＴ装置20にグラフとして表
示を行なわせる。

【００１３】図13はダム水位監視情報作成手段14の具体
的な機能フローを示す。まずステップＳ130 でダム状態
記憶手段13から記憶内容を取り出す情報の取り込みを実
行し、ステップＳ131 で現在のダム水位の確認を行な
い、ステップＳ132 で運用範囲内であるか判断し、運用
範囲外であればステップＳ138 にてダム水位異常と判断
する。又、運用範囲内であればステップＳ133 で現在の
発電機の運転状態が継続した場合のダム水位予測を行な
い、ステップＳ134 で運用範囲内であるか判断し、運用
範囲外であればステップＳ138 にてダム水位異常と判断
する。又、運用範囲内であればステップＳ135 で現在の
ダムゲートの開閉状態が継続した場合のダム水位予測を
行ない、ステップＳ136 にて運用範囲内であるか判断
し、これが運用範囲外であればステップＳ138 にてダム
水位異常と判断する。又、運用範囲内であればステップ
Ｓ137 で現在の運転状態で継続可能であると判断し、こ
れらの結果を記憶する。

【００１４】図14及び図15はＣＲＴ表示手段15の具体的
な表示結果を示している。図14は図13のダム水位監視情
報作成手段14の結果が現在の運転状態で継続可能の場合
の表示例を示しており、ダムの断面図に現在水位141 ，
運用上限水位142 ，運用下限水位143 の３つのラインを
表示し、更に運用上限水位142 から運用下限水位143の
範囲を運用範囲を表現するために塗りつぶし（本願図面
では斜線）で運転範囲表示144 を行なう。

【００１５】図４は図２のダム水位監視情報作成手段14
の結果がダム水位異常の場合の表示例を示しており、ダ
ムの断面図に現在水位141 ，運用上限水位142 ，運用下
限水位143 の３つのラインを表示し、更に運用上限水位
142 から運用下限水位143 の範囲を運用範囲を表現する
ために塗りつぶしで運転範囲表示144 を行ない、かつダ
ム水位異常を示すため運用上限水位142 からダム上限水
位145 の範囲を前記の運用上限水位142 から運用下限水
位143 の範囲と異なる色又は図柄で塗りつぶし上限逸脱
表示146 を行なう。本実施例ではダム水位監視の結果を
ＣＲＴにグラフ表示するものとして説明してきたが、こ
れに限定されるものではなく、音声出力装置を用いて音
声にて出力することにより、かかるダムの状態の変化が
あった場合でも運転員にその旨を知らせても良い。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば異
常検出器を設けることなくダムに設置された水位計の異
常を検出でき、更に水位計の異常時においてもダム水位
を補正してやることによりダム水位の制限値からの逸脱
を監視することができる。更に、ダム水位監視とくに水
位の運用範囲を容易に判断することができ、運転員の負
担を軽減させ、ダムの水位監視することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成図。

【図２】本発明による水系監視装置の一実施例の構成
図。

【図３】水系情報記憶部における現在のダム水位の記憶
イメージを示す構成図。

【図４】定周期起動部における起動周期の記憶イメージ
を示す構成図。

【図５】水位計異常判定部の作用を示すフロー図。

【図６】前回計測値記憶部における１周期前のダム水位
の記憶イメージを示す構成図。

【図７】異常判定値記憶部における連続異常発生カウン
ターと異常判定回数の記憶イメージを示す構成図。

【図８】前回・前々回計測値記憶部における１周期及び
２周期前のダム水位の記憶イメージを示す構成図。

【図９】ダム水位補正手段の作用を示すフロー図。

【図10】逸脱判定部の作用を示すフロー図。

【図11】制限値記憶部における制限水位の記憶イメージ
を示す構成図。

【図12】ダム水位監視装置の一実施例を示すブロック
図。

【図13】ダム水位監視情報作成手段の詳細を示す機能フ
ロー図。

【図14】ダム水位監視装置にて出力した結果が現在の運
転状態で継続可能な場合の表示例。

【図15】ダム水位監視装置にて出力した結果がダム水位
異常の場合の表示例。

【図16】従来の水系監視装置を示す構成図。

【符号の説明】

１ ダム ２ 水系情報伝送手段 ３，10 電子計算機 ４ 水系情報入力手段 ５ 制限水位逸脱判定手段 ６ 通知出力手段 ７ マンマシン装置 ８ 水位計異常判定手段 ９ ダム水位補正手段 11 水位計 12 異常検出器 13 ダム状態記憶手段 14 ダム水位監視情報作成手段 15 ＣＲＴ表示手段 20 ＣＲＴ 41 水系情報入力部 42 水系情報記憶部 50 逸脱判定部 51 制限値記憶部 80 水位計異常判定部 81 定周期起動部 82 異常判定値記憶部 83 前回計測値記憶部 84 前回・前々回計測値記憶部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単独もしくは複数個所に点在するダムに
   設置された水位計により刻々変化する現在のダム水位を
   計測し、情報伝送装置を介して電子計算機に入力して演
   算処理する水系監視装置において、遠方にあるダムから
   周期的に情報を入力する水系情報入力手段と、前記周期
   的に入力する現在のダム水位が１周期前のダム水位から
   変動していない状態が予定回数継続したとき水位計の異
   常と判定する水位計異常判定手段と、前記水位計の異常
   と判定したとき現在のダム水位を自動的に補正するダム
   水位補正手段と、現在のダム水位が予め決められた制限
   水位を逸脱しているか否かを判定する制限水位逸脱判定
   手段と、水位計の異常及び現在のダム水位の制限水位逸
   脱をマンマシン装置を介して運転員に知らせる通知出力
   手段とを備えたことを特徴とする水系監視装置。
2. 【請求項２】 現在のダム水位が１周期前のダム水位か
   ら変動していない状態が予め定められた連続回数継続
   し、水位計の異常と判定される都度、過去のダム水位あ
   るいは計算機で求められた他の水系データをもとに現在
   のダム水位を自動的に補正し、この補正後の現在のダム
   水位が制限水位を逸脱しているか否かを判定する手段を
   備えたことを特徴とする水系監視装置。
3. 【請求項３】 単独のダム若しくは複数個所に点在する
   ダムにおけるダム水位を数値に表した情報と、ダムに設
   置されている発電機の運転状態及びダムゲートの開閉状
   態を表した情報を入力しＣＲＴに表示を行なうＣＲＴ表
   示手段とを備えたダム水位監視装置において、入力した
   内容に基づき、ダム水位が運用範囲内にあるか否かの判
   断及び現在の発電機の運転状態が継続した場合のダム水
   位を予測しそのダム水位が運用範囲内にあるか否かの判
   断及び現在のダムゲートの開閉状態が継続した場合のダ
   ム水位を予測しそのダム水位が運用範囲内にあるか否か
   の判断を行ない、ダム水位監視情報の結果を作成するダ
   ム水位監視情報作成手段と、前記ダム水位監視情報の結
   果を作成するダム水位監視情報作成手段を備え、その結
   果であるダム水位の運用範囲をダムの断面図上にグラフ
   表示するＣＲＴ表示手段を付加したことを特徴とするダ
   ム水位監視装置。