JPH09196958A - 流向流速計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地下水の流向、流速を正確に検出することの
できる流向流速計を提供することを課題とする。 【解決手段】 流向流速計１を、検出すべき地下水Ｗ中
に挿入される耐圧容器７と、該耐圧容器７内に収められ
たＣＣＤカメラ３と、前記耐圧容器７の先端部に設けら
れたパッカー１２と、その一端がＣＣＤカメラ３に接続
され、他端がパッカー１２の下方に突出する硬性鏡９
と、画像処理装置４とから構成し、画像処理装置４に、
ＣＣＤカメラ３からの映像信号を微分処理してコントラ
ストを強調する画像強調機能と、該画像強調機能で処理
した画像中の粒子の移動速度を算出する速度検出機能
と、前記粒子の移動方向を検出する流向検出機能とを備
える構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地下水の流向、流
速を検出するに際して用いて好適な流向流速計に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、地下水用の流向流速計は、ＣＣＤ
（Charge Coupled Device）カメラで地下水中を撮影
し、地下水中で浮遊する微細粒子の動きを観測すること
によって、地下水の水平方向の流向、流速を検出する画
像追跡法のものが一般的に用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の流向流速計においては、以下のような問
題が存在していた。まず、ＣＣＤカメラの映像では、色
が付いていたり、径がある程度大きい（径が１００μｍ
程度）など、明らかに目視可能な粒子でなければ識別す
ることが困難であった。このような粒子は粒径が大き
く、しかも密度の高いものが多いため、粒子の沈降速度
が地下水の水平方向の流速よりも大きく、さらに地下水
から受ける抵抗が大きいため地下水にのってこれと一体
に移動してはいない。したがって、このような粒子の動
きを追跡して検出してもそれが地下水の流れを正確に表
しているとはいえなかった。

【０００４】また、ＣＣＤカメラや、撮影用の光源の発
する熱によって、その周囲の検出部分の地下水の流れに
対流を発生させてしまい、これが検出に影響を及ぼすと
いう問題もある。

【０００５】このような理由から、従来の流向流速計で
は、地下水の流速を正確に検出するのが困難であるとい
う問題があった。本発明は、以上のような点を考慮して
なされたもので、地下水の流向、流速を正確に検出する
ことのできる流向流速計を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
地下水の流向、流速を検出するための流向流速計であっ
て、検出すべき地下水中に挿入されるケーシングと、該
ケーシング内に収められたＣＣＤカメラと、前記ケーシ
ングの先端部に設けられた膨張・収縮自在なパッカー
と、その一端が前記ＣＣＤカメラに接続され、他端が前
記パッカーを貫通して突出する硬性鏡と、該ＣＣＤカメ
ラからの映像信号を微分処理してコントラストを強調す
る画像強調手段と、該画像強調手段で処理した画像中の
粒子の移動速度を算出する速度検出手段と、前記粒子の
移動方向を検出する流向検出手段とが具備されてなるこ
とを特徴としている。

【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１記載の流
向流速計において、前記ケーシングが一定長を有した筒
状のロッド内に挿通され、該ロッドの内周面にはその軸
線方向に沿った溝が形成され、前記ケーシングの外周面
には前記溝に嵌め込まれる凸部が形成されていることを
特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る流向流速計の
実施の形態の一例を、図１および図２を参照して説明す
る。

【０００９】図１に示すように、流向流速計１は、流
向、流速を検出すべき孔Ｈ内の地下水Ｗ中に挿入される
センサー部２と、センサー部２内に収められたＣＣＤカ
メラ（ＣＣＤカメラ）３と、ＣＣＤカメラ３からの画像
に基づいて画像処理を行う画像処理装置（画像強調手
段，速度検出手段、流向検出手段）４と、画像処理後の
画像を映しだすモニタ５とを基本構成としている。

【００１０】センサー部２は、地上部から孔Ｈ内に挿入
された有底円筒状のロッド６内に配置されている。この
センサー部２は、上下方向に一定長を有した断面円形の
耐圧容器（ケーシング）７内に、前記ＣＣＤカメラ３が
収納されており、このＣＣＤカメラ３には、耐圧容器７
内に収納されたＣマウントアダプター８を介して、耐圧
容器７の下面から下方に突出する所定長の硬性鏡９が接
続された構成となっている。

【００１１】ＣＣＤカメラ３には、撮影用の光源３ａが
一体に備えられて耐圧容器７内に収納されている。この
ＣＣＤカメラ３には、地上に設置されている画像処理装
置４に接続するための接続ケーブル１０が接続されてい
る。

【００１２】この硬性鏡９には、対物レンズ，複数のリ
レーレンズ，接眼レンズや光源装置からの照明光を先端
部に導くライトガイドファイバー等が組み込まれてお
り、先端部９ａから入射した像がＣマウントアダプター
８に出射されるようになっている。この硬性鏡９として
は、この他に、前記レンズ系をセルフォックロッドレン
ズとしたものもある。

【００１３】このようなセンサー部２では、硬性鏡９の
先端部９ａの周辺の像（様子）をＣマウントアダプター
８を介してＣＣＤカメラ３で撮影するようになってい
る。そして、撮影した画像を接続ケーブル１０を介して
画像処理装置４に送り込むようになっている。

【００１４】ロッド６の下端部には、可撓性を有した円
環状の袋体からなるパッカー１２が取り付けられてい
る。そして、パッカー１２の中央部には中空のパイプ１
２ａが上下方向に挿通するよう備えられている。そし
て、このパイプ１２ａに前記硬性鏡９が挿通されその先
端部９ａをパッカー１２の下面よりも下方に突出させる
構成となっている。このパッカー１２には、これを膨張
させるため地上に設置された例えば窒素ガスボンベ１３
がパッカー用ホース１４を介して接続されている。

【００１５】図２に示すように、ロッド６の周面には、
その軸線方向に沿って延在する一定幅の切れ込み（溝）
１６が形成されている。一方、耐圧容器７の外周面に
は、この切れ込み７の幅と略同幅を有した凸部１７が、
上下方向所定間隔を隔てて列設されており、これら凸部
１７，１７は、切れ込み１６にはめ込まれている。

【００１６】図１に示したように、前記画像処理装置４
は、ＣＣＤカメラ３で撮影した画像を微分処理すること
により、そのコントラスト（明暗）を強調して補正する
画像強調機能と、該微分処理機能で補正された強調画像
を取り込み、画像中に映っている物体の移動速度を算出
する速度検出機能と、前記物体の移動方向を算出する流
向検出機能とが備えられている。

【００１７】次に、上記のような構成からなる流向流速
計１の作用について説明する。このような流向流速計１
では、複数本のロッド６を継ぎ足しつつ、これを観測井
等の孔Ｈ内の所定深さまで挿入する。そして、まず、図
示しない方位計（スコープ方向検出手段）等によって、
ロッド６の切れ込み１６の方向を調べ、その方向を画像
処理装置４に入力しておく。

【００１８】次いで、耐圧容器７を、その外周面に形成
されている凸部１７を切れ込み１６内にはめ込みつつロ
ッド６の底部まで挿入する。するとこの状態で、耐圧容
器７の先端部に一体に設けられている硬性鏡９は、パッ
カー１２の中央部に挿入されているパイプ１２ａを通し
て、その先端部９ａがパッカー１２の下面よりも下方に
突出した状態となる。

【００１９】続いて、窒素ガスボンベ１３からパッカー
用ホース１４を介して窒素ガスを送給してパッカー１２
を膨張させ、これによって流向流速計１を孔Ｈの壁面に
固定する。

【００２０】このようにして流向流速計１を孔Ｈの所定
深さに設置した後、地下水Ｗの流向流速の検出を開始す
る。硬性鏡９の先端部９ａの周辺の像、すなわち硬性鏡
９の先端部９ａ周辺の地下水Ｗの流れの様子は、Ｃマウ
ントアダプター８を介してＣＣＤカメラ３に入射され、
これがＣＣＤカメラ３で撮影される。そして、撮影され
た画像は接続ケーブル１０を介して画像処理装置４に送
り込まれるようになっている。

【００２１】画像処理装置４では、画像強調機能で、こ
れを自動または手動操作してＣＣＤカメラ３からの画像
のコントラストを強調させ、得られた強調画像をモニタ
５に映しだす。また、画像処理装置４では、モニタ５に
映しだされた地下水Ｗ中の粒子の水平方向の移動を捕捉
し、速度検出機能で、その移動距離と移動に費やした時
間から移動速度を算出し、これによって地下水Ｗの流速
を検出する。また、流向検出機能で、予め入力されたロ
ッド６の向きすなわちセンサー部２の向きを基準とし
て、画像中における粒子の移動方向を算定することによ
り、地下水Ｗの流向を検出する。

【００２２】この後、さらに深い位置の検出を行う場合
には、パッカー１２を収縮させた後、ロッド６をさらに
継ぎ足してセンサー部２を所定深さまで下降させ、再び
パッカー１２を膨張させて流向流速計１を固定する。そ
して、この後は上記と同様にして地下水Ｗの流向流速を
検出するようにする。

【００２３】上述した流向流速計１では、検出すべき地
下水Ｗ中に挿入される耐圧容器７と、該耐圧容器７内に
収められたＣＣＤカメラ３と、前記耐圧容器７の先端部
に設けられたパッカー１２と、その一端がＣＣＤカメラ
３に接続され、他端がパッカー１２の下方に突出する硬
性鏡９と、画像処理装置４とから構成され、画像処理装
置４には、ＣＣＤカメラ３からの映像信号を微分処理し
てコントラストを強調する画像強調機能と、該画像強調
機能で処理した画像中の粒子の移動速度を算出する速度
検出機能と、前記粒子の移動方向を検出する流向検出機
能とが備えられた構成となっている。これにより、地下
水Ｗの流れの様子を硬性鏡９を介してＣＣＤカメラ３で
撮影し、さらに画像処理装置４の画像強調機能で強調し
た画像から、粒子の移動速度、すなわち地下水の流速を
速度検出機能で検出することができる。また、流向検出
機能で、強調された画像中の粒子の移動方向を検出する
ことにより、地下水の流向を検出することができる。こ
のようにして、画像強調機能で画像のコントラストを強
調することにより、従来単なるＣＣＤカメラでは識別す
ることのできなかった微粒子をも画像中に捉えることが
できる。このような微粒子は、地下水Ｗから受ける抵
抗，沈降速度が小さいので、地下水と一体に移動してお
り、これによって地下水の水平方向の流速を正確に検出
することができる。

【００２４】また、耐圧容器７の先端部にパッカー１２
が備えられ、ＣＣＤカメラ３に接続された硬性鏡９の先
端部９ａがパッカー１２から突出した構成とされてい
る。このようにして、ＣＣＤカメラ３や光源３ａ等があ
る側と、硬性鏡９の先端部９ａ近傍とをパッカー１２で
仕切った構成とすることができる。これにより、地下水
Ｗの流れの様子を検出すべき位置において、ＣＣＤカメ
ラ３や光源３ａ等から発する熱によって地下水Ｗの流れ
が影響を受けるのを防ぐことができ、したがって、地下
水Ｗの流向流速の検出を正確に行うことができる。

【００２５】さらに、耐圧容器７が筒状のロッド６内に
挿通されて、ロッド６の内周面には切れ込み１６が形成
され、耐圧容器７の外周面には凸部１７が形成された構
成とされている。これにより、耐圧容器７の凸部１７を
ロッド６の切れ込み１６に嵌め込んでおくことにより、
方位計等で検出したロッド６の向きを基準として、耐圧
容器７内に収められたＣＣＤカメラ３の向きを把握する
ことができるので、ＣＣＤカメラ３からの画像中の粒子
の移動方向、すなわち地下水Ｗの流向を容易かつ正確に
検出することができる。また、地下水中においてＣＣＤ
カメラ３の向きを一定に保つことができるので、孔Ｈ内
の磁場の影響等を受けることなく地下水Ｗの流向の検出
を精度良く行うことができる。

【００２６】加えて、画像処理装置４にはモニター５が
接続された構成となっているので、モニター５で視覚的
に情報を得て、検出中の地下水Ｗの様子を直接確認する
ことができる。

【００２７】なお、上記実施の形態において、ロッド６
を設置した後に切れ込み１６の方位を検出する構成とし
たが、これを、切れ込み１６を予め定めた方向に合わせ
てロッド６を設置するようにしてもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る流
向流速計によれば、検出すべき地下水中に挿入するケー
シングと、該ケーシング内に収めたＣＣＤカメラと、ケ
ーシングの先端部に設けたパッカーと、その一端をＣＣ
Ｄカメラに接続し、他端をパッカーを貫通して該パッカ
ーから突出させた硬性鏡と、ＣＣＤカメラからの映像の
コントラストを強調する画像強調手段と、画像強調手段
で処理した画像中の粒子の移動速度を算出する速度検出
手段と、粒子の移動方向を検出する流向検出手段とを具
備した構成となっている。これにより、地下水の流れの
様子を硬性鏡を介してＣＣＤカメラで撮影し、さらに画
像強調手段で強調した画像から、粒子の移動速度、すな
わち地下水の流速を速度検出手段で検出することができ
る。また、流向検出手段で前記強調された画像中の粒子
の移動方向を検出することにより、地下水の流向を検出
することができる。このようにして、画像強調手段によ
って画像のコントラストを強調することにより、従来単
なるＣＣＤカメラでは識別することのできなかった微粒
子をも画像中に捉えることができる。このような微粒子
は、地下水から受ける抵抗，沈降速度が小さいので、地
下水と一体に移動しており、これによって地下水の水平
方向の流速を正確に検出することができる。また、ケー
シングの先端部にパッカーが備えられ、ＣＣＤカメラに
接続された硬性鏡の先端部がパッカーから突出した構成
となっている。このようにして、ＣＣＤカメラ等がある
側と、地下水の流れの様子を検出する位置、すなわち硬
性鏡の先端部近傍とをパッカーで仕切った構成とするこ
とができる。これにより、地下水の流れの様子を検出す
べき位置において、ＣＣＤカメラや光源等から発する熱
によって地下水の流れが影響を受けるのを防ぐことがで
き、したがって、地下水の流向流速の検出を正確に行う
ことができる。

【００２９】請求項２に係る流向流速計によれば、ケー
シングを筒状のロッド内に挿通し、このロッドの内周面
に溝を形成し、ケーシングの外周面に溝に対応する凸部
を形成する構成とした。これにより、ケーシングの凸部
をロッドの溝に嵌め込んでおくことにより、方位計等で
検出したロッドの向きを基準として、ケーシング内に収
められたＣＣＤカメラからの画像中の粒子の移動方向、
すなわち地下水の流向を容易かつ正確に検出することが
できる。また、地下水中においてＣＣＤカメラの向きを
一定に保つことができ、孔内の磁場の影響等を受けるこ
となく地下水の流向の検出を精度良く行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流向流速計の一例を示す概略構成
図である。

【図２】前記流向流速計に備えたセンサー部とロッドと
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 流向流速計 ３ ＣＣＤカメラ（ＣＣＤカメラ） ４ 画像処理装置（画像強調手段，速度検出手段、流向
検出手段） ６ ロッド ７ 耐圧容器（ケーシング） ９ 硬性鏡 １２ パッカー １６ 切れ込み（溝） １７ 凸部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地下水の流向、流速を検出するための流
   向流速計であって、検出すべき地下水中に挿入されるケ
   ーシングと、該ケーシング内に収められたＣＣＤカメラ
   と、前記ケーシングの先端部に設けられた膨張・収縮自
   在なパッカーと、その一端が前記ＣＣＤカメラに接続さ
   れ、他端が前記パッカーを貫通して突出する硬性鏡と、
   該ＣＣＤカメラからの映像信号を微分処理してコントラ
   ストを強調する画像強調手段と、該画像強調手段で処理
   した画像中の粒子の移動速度を算出する速度検出手段
   と、前記粒子の移動方向を検出する流向検出手段とが具
   備されてなることを特徴とする流向流速計。
2. 【請求項２】 請求項１記載の流向流速計において、前
   記ケーシングが一定長を有した筒状のロッド内に挿通さ
   れ、該ロッドの内周面にはその軸線方向に沿った溝が形
   成され、前記ケーシングの外周面には前記溝に嵌め込ま
   れる凸部が形成されていることを特徴とする流向流速
   計。