JPH11237273A - 量水標とこれを用いた液位計測装置 - Google Patents

量水標とこれを用いた液位計測装置

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JPH11237273A
JPH11237273A JP10038904A JP3890498A JPH11237273A JP H11237273 A JPH11237273 A JP H11237273A JP 10038904 A JP10038904 A JP 10038904A JP 3890498 A JP3890498 A JP 3890498A JP H11237273 A JPH11237273 A JP H11237273A
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JP
Japan
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liquid level
image
inclined plate
level measuring
water mark
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Application number
JP10038904A
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English (en)
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Toshio Hata
俊夫 畑
Yoichi Takagi
陽市 高木
Futoshi Ikeda
太 池田
Yuji Yamazawa
雄二 山沢
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Hitachi Ltd
Hitachi Information and Control Systems Inc
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Process Computer Engineering Inc
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/30Assessment of water resources

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  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液位計測場所に設置した傾斜板の画像を撮像
して傾斜板の画像から液位を求める場合の傾斜板の振動
や変形を抑制し精度の高い計測を行う。 【解決手段】 液位計測場所に立設する少なくとも2本
の支柱4と、支柱4に固定され支柱4に対して傾斜して
設けられる傾斜板5と、2本の支柱4間を固定する複数
の補強材6とで量水標を構成し、各補強材6間を上下方
向に等距離に設ける。量水標3の液面接触箇所を離れた
場所から撮像手段で撮像し、撮像画像を処理に傾斜板の
画像から液面位置を求める。このように、複数の補強材
6により補強されているため、傾斜板5の変形や振動が
抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液位計測場所に設置
した量水標の撮像画像を画像処理して自動的に液位を計
測する液位計測装置に係り、特に、流水等が当たる場所
に設置しても振動などの影響で液位計測精度の低下を防
止するのに好適な量水標とこれを用いた液位計測装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】河川,湖などの水位や海などの潮位,油
などの液位(以下、これらを総称して「液位」とい
う。)を自動計測する技術として、本願出願人は、先
に、特開平8−145765号公報に記載されているよ
うに、斜めの傾斜板を液位計測場所に設置し、これをカ
メラなどで撮像し、撮像画像中の液位を画像処理により
求める技術を提案している。
【0003】この提案に係る液位計測装置は、傾斜板を
液位計測場所に設置し、傾斜板の実像と反射像や屈折像
との境界線位置つまり液位を屈曲点位置として画像処理
により計測するものである。このような傾斜板を用いる
ことで、離れた位置に設置したカメラにより液位を自動
計測することを可能にしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した液位計測装置
を実際に適用する場合、穏やかな日の静水の液位計測に
は支障がないが、強風が吹く場所や激しい流水場所に設
置すると、傾斜板が風圧や水圧を受けて振動し、精度良
く液位が計測できない虞がある。特に、液位計測の必要
な台風などによる洪水時に、傾斜板が激しい流水や強風
に晒されて大きく振動してしまうと、液位計測に必要な
傾斜板の良好な画像が得られないという問題がある。
【0005】本発明の目的は、実際の厳しい自然環境の
中に設置しても高精度の計測ができる量水標とこれを用
いた液位計測装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、液位計測場
所に立設する少なくとも2本の支柱と、該支柱に固定さ
れ該支柱に対して傾斜して設けられる傾斜板と、前記2
本の支柱間を固定する複数の補強材であって各補強材間
が上下方向に等距離に設けられる補強材とにより量水標
を構成し、この量水標の液面接触箇所を離れた場所から
撮像手段で撮像し、撮像画像を処理して傾斜板の画像か
ら液面位置を求めることで、達成される。
【0007】量水標は、複数の補強材により補強されて
いるため、傾斜板の変形や振動が抑制される。また、補
強材間の距離を基準距離として液面位置の計算に使用す
る。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る
液位計測装置の全体概略構成図である。この液位計測装
置は、画像処理の演算を行う計算機(以下、画像処理装
置という)1と、撮像手段(カメラ)2と、量水標3と
で構成される。量水標3は、多段の傾斜板を有し、液面
に接する傾斜板を撮像手段2により撮像し、この撮像画
像を画像処理装置1により処理することにより、液面位
置を求める。
【0009】図2は、傾斜板により液面位置を求める原
理を説明する図である。図2(a)は、傾斜板11が濁
水7中に設置されている状態を示す図である。この状態
では、傾斜板11の水面上に突出している実像11−1
と、この実像11−1の水面の反射像11−2とが画像
として撮像される。従って、画像処理装置1は、実像1
1−1と反射像11−2の境界点つまり屈曲点を求める
ことで、画像中の既知の点とこの屈曲点との距離から液
面位置を求めることができる。
【0010】図2(b)は、傾斜板12が透明水7中に
設置されている状態を示す図である。透明水の場合に
は、傾斜板12の水面下の部分が屈折像12−2として
撮像される。この屈折像12−2は、水面上の実像12
−1に対して曲がっているため、画像処理装置1は、実
像12−1と屈折像12−2の境界点つまり屈曲点を求
めることで、画像中の既知の点のこの屈曲点との距離か
ら液面位置を求めることができる。
【0011】図2(c)は、傾斜板13が設置されてい
る水7の水面に波浪が立っている状態を示す図である。
波浪が立っていると、反射像も屈折像も水面で散乱され
て見えないため、実像13の途切れた位置を液面位置と
して求めることができる。
【0012】これらの図2(a)(b)(c)は、濁
水,透明水,波浪の3つの状態における傾斜板の撮像画
像であるが、実際には、これらが混在した状態が画像と
して取り込まれる。つまり、実像の他に屈折像と反射像
とが一緒に撮像され、波浪があるとこれら屈折像と反射
像が実像に比べて薄い画像として撮像手段に取り込まれ
る。
【0013】図3は、本実施形態に係る量水標3の正面
図(a)とそのB−B矢視図(b)である。量水標3
は、平行に配置され液位計測場所に垂直に立設される断
面コの字状の2本の支柱4を有する。図2で説明した傾
斜板は、本実施形態では、この両支柱4間に固定される
が、1本の傾斜板のみで液位変化の全てを計測できるよ
うにすると支柱4間を広くして長い傾斜板を用いる必要
があるが、それでは量水標の設置が困難であるため、図
3に示す様に、複数の短い傾斜板5を多段に平行に設け
ている。この実施形態では、1本の傾斜板5は約2m程
度であり、上下の2本の傾斜板5が上下方向に重複する
ように配置されており、液位部分が2本の傾斜板5のい
ずれでも計測可能とし、精度良く計測できる方の傾斜板
を選択できるようにしている。
【0014】液位計測場所は、厳しい自然環境下にある
ため、強風や激しい流水に晒されることになる。従っ
て、量水標3が華奢だと液位計測に必要な傾斜板5が変
形したり壊れてしまう虞がある。また、強風や流水によ
り量水標3が振動すると、液位計測のための良好な画像
が得られないという虞もある。このため、本実施形態に
係る量水標3は、両支柱4間に、多数の補強部材(横ス
テイ)6を渡して支柱に溶接し、量水標3を補強して破
損や振動に対処している。本実施形態に係る各補強部材
6は、支柱4に直角に固定され、しかも等間隔に設けら
れている。例えば、各補強部材6間が50cm毎に設け
られていれば、この距離を既知な距離として液位の計測
に利用することができる。
【0015】図4は、画像処理装置1で行われる液位計
測処理の処理手順を示すフローチャートである。まず、
ステップAで液面に接する量水標3の画像を撮像手段2
から取り込み、次のステップBで、液面位置を検知す
る。この液面位置は、図2で説明した様に、撮像画像中
の傾斜板の像の傾斜角が変化した位置つまり屈曲点を求
めることにより、あるいは、波浪があり傾斜板の実像し
か見えない場合には実像の端点を求めることにより検知
する。次のステップCでは、例えば検知した液面位置と
その上方にある横ステイとの画像上での距離を求め、ス
テップDで、この画像上の距離と横ステイ間の距離から
実際の距離を求める共に、予め分かっている横ステイの
位置から液面位置を計算する。
【0016】この場合、予め撮像手段の向きや角度に対
し量水標のどの部分が画面内に入るか、あるいは基準と
する横ステイが画面内のどこに撮像されるかを量水標設
置時に画像処理装置などの計算機に学習させておけば、
撮像手段の向きや角度からどの横ステイが撮像されてい
る分かり、その横ステイの位置と量水標基準位置の標高
とから液位が算出される。
【0017】このような液位計測において、本実施形態
では多数の横ステイにて量水標3が補強されているた
め、液位計測に必要な傾斜板の変形や振動が小さく、精
度の高い計測が可能となる。
【0018】図5は、本発明の別実施形態に係る液位計
測装置の全体概略構成図である。本実施形態に係る液畏
敬即装置は、画像処理装置1と撮像手段2とを備えるこ
とは前述した実施形態と同じであるが量水標8の構造が
異なる。この量水標8は、正面図を図6(b)に示すよ
うに、また、そのA−A矢視図を同図(a)に示すよう
に、液位計測場所に垂直に立設される断面コの字状の1
本の支柱9と、この支柱9に立てかけられるように上端
部で固設される1本の傾斜板10とを備える。この量水
標8は、1本の傾斜板10で液位変化の全ての範囲をカ
バーする構成のため、長い傾斜板10が必要となるが、
図3の量水標3に比べて構造が簡単になり、製造コスト
が低廉で済むという利点がある。しかし、支柱9と傾斜
板10だけでは剛性が足らず、傾斜板10が変形し易い
ため、図示するように、両者間に補強部材6a,6b,
6c,…を渡し溶接してある。これら各補強部材6a−
6b間、6b−6c間,…は等間隔となっており、液位
計測の基準距離としていることは図3の場合と同様であ
る。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、量水標を補強部材で補
強してあるため、液位計測に必要な傾斜板の変形や振動
が抑制され、精度の高い計測が可能となる。また、補強
部材の間隔を基準距離としておくことで、液位の計算精
度も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る液位計測装置の全体
概略構成図である。
【図2】傾斜板を用いた液位計測の原理説明図である。
【図3】図1に示す量水標の正面図(a)とB−B矢視
図(b)である。
【図4】液位計測処理手順を示すフローチャートであ
る。
【図5】本発明の別実施形態に係る液位計測装置の全体
概略構成図である。
【図6】図5に示す量水標の上面図(a)と正面図
(b)である。
【符号の説明】
1…画像処理装置、2…撮像手段、3,8…量水標、
4,8…支柱、5,10…傾斜板、6,6a,6b,6
c…補強部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 陽市 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 日 立プロセスコンピュータエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 池田 太 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 日 立プロセスコンピュータエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 山沢 雄二 東京都千代田区神田駿河台四丁目6番地 株式会社日立製作所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液位計測場所に立設する少なくとも2本
    の支柱と、該支柱に固定され該支柱に対して傾斜して設
    けられる傾斜板と、前記2本の支柱間を固定する複数の
    補強材であって各補強材間が上下方向に等距離に設けら
    れる補強材とを備えることを特徴とする量水標。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記傾斜板は複数の
    傾斜板で構成され、各傾斜板は、前記支柱の上下方向に
    平行に離間して前記支柱に取り付けられていることを特
    徴とする量水標。
  3. 【請求項3】 液位計測場所に立設する支柱と、該支柱
    に固定され該支柱に対して傾斜して設けられる傾斜板
    と、前記支柱と前記傾斜板との間を固定する複数の補強
    材であって各補強材間が上下方向に等距離に設けられる
    補強材とを備えることを特徴とする量水標。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
    の量水標と、該量水標の液面接触箇所を離れた場所から
    撮像する撮像手段と、該撮像手段により撮像した画像中
    の前記傾斜板の画像から液面位置を求める演算手段とか
    らなることを特徴とする液位計測装置。
  5. 【請求項5】 請求項4において、前記演算手段は、前
    記補強材間の距離を基準距離として液面位置を求めるこ
    とを特徴とする液位計測装置。
JP10038904A 1998-02-20 1998-02-20 量水標とこれを用いた液位計測装置 Pending JPH11237273A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100819844B1 (ko) 2006-10-31 2008-04-07 (주)아세아항측 측지측량에서 영상정보 취득을 이용한 국가수준기준점측량방법
CN110031060A (zh) * 2019-05-14 2019-07-19 武汉大学 投影放大水位测量精度的方法及应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100819844B1 (ko) 2006-10-31 2008-04-07 (주)아세아항측 측지측량에서 영상정보 취득을 이용한 국가수준기준점측량방법
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