(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体貯蔵用タンクの傾斜を監視するシステムであって、
液体貯蔵用タンクに貯蔵されている液体の液面の高さを、平面視で異なる少なくとも三つの計測点において計測する液面計と、
該液面計による計測値に基づき前記液体の表面の法線ベクトル又は当該法線ベクトルと基準となるベクトルとがなす三次元の角度を演算し、少なくとも前記法線ベクトル又は前記三次元の角度に基づき前記液体貯蔵用タンクの傾斜を監視する監視装置と、
少なくとも前記法線ベクトル又は前記三次元の角度を時刻と対応するデータとして蓄積する記録装置と、
を備えることを特徴とする、液体貯蔵用タンクの傾斜監視システム。
【請求項２】
出力装置をさらに備えるとともに、前記監視装置が、前記記録装置から読み出した前記データに信号処理をさらに施した後、前記出力装置に送る装置であることを特徴とする、請求項１に記載の、液体貯蔵用タンクの傾斜監視システム。
【請求項３】
複数個の液体貯蔵用タンクの傾斜を監視するシステムであって、
個々の液体貯蔵用タンクに貯蔵されている液体の液面の高さを、平面視で異なる少なくとも三つの計測点において計測する液面計と、
該液面計による計測値に基づき前記液体の表面の法線ベクトル又は当該法線ベクトルと基準となるベクトルとがなす三次元の角度を演算し、少なくとも前記法線ベクトル又は前記三次元の角度に基づき前記個々の液体貯蔵用タンクの傾斜を監視する監視装置と、
少なくとも前記法線ベクトル又は前記三次元の角度を時刻と対応するデータとして蓄積する記録装置と、
を備えており、
前記監視装置は、前記個々の液体貯蔵用タンクから離隔した場所に設置され、前記液面計による計測値を無線で受信する受信装置を備える、
ことを特徴とする、液体貯蔵用タンクの傾斜監視システム。
【請求項４】
液体貯蔵用タンクの傾斜を監視する方法であって、
液体貯蔵用タンクに貯蔵されている液体の液面の高さを、平面視で異なる少なくとも三つの計測点において液面計で計測する第一の工程と、
該液面計による計測値に基づき前記液体の表面の法線ベクトル又は当該法線ベクトルと基準となるベクトルとがなす三次元の角度を演算する第二の工程と、
少なくとも前記法線ベクトル又は前記三次元の角度に基づき前記液体貯蔵用タンクの傾斜を監視する第三の工程と、
少なくとも前記法線ベクトル又は前記三次元の角度を時刻に対応するデータとして記録する第四の工程と、
を有することを特徴とする、液体貯蔵用タンクの傾斜監視方法。
【請求項５】
前記第四の工程において記録された前記データを読み出して信号処理をさらに施した後、出力する第五の工程を有することを特徴とする、請求項４に記載の、液体貯蔵用タンクの傾斜監視方法。
【請求項６】
前記液面計による計測値を無線で送信する工程を更に有しており、前記第二の工程は、無線で受信した前記液面計による計測値に基づき前記法線ベクトル又は前記三次元の角度を演算する工程であることを特徴とする、請求項４又は５に記載の、液体貯蔵用タンクの傾斜監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液体を貯蔵するタンク（以下、「液体貯蔵用タンク」といい、「タンク」と略称する場合がある）の傾斜を監視する技術に関し、詳しくは、液体貯蔵用タンクに貯蔵されている液体の液面の高さ（以下「液位」という場合がある）を、平面視で異なる少なくとも三つの計測点において計測することにより、液体貯蔵用タンクの傾斜を監視する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤や土そのものを構成素材とする土構造物（以下「基盤」という場合がある）の上に液体貯蔵用タンクを設置する場合、自重や載荷重（主としてタンク及び液体の重量）の作用により、基盤の少なくとも一部が沈下して当該液体貯蔵用タンクが傾いてしまう場合がある。
【０００３】
そのような液体貯蔵用タンクの傾斜は、時間の経過に伴い顕在化してくる場合もあれば、地震、事故などにより短期で又は突発的に発生する場合もあるが、基本的に望ましいものではなく、時として危険なものなので、当該傾斜の有無や程度を計測することにより、その結果をタンクの監視、不具合の検出、点検、保守等に役立てている。
【０００４】
液体貯蔵用タンクの傾斜を計測する手法には、例えば、（１）液体貯蔵用タンクの構成部材又は付属部分に傾斜計を設置してタンクそのものの傾斜を計測する（特許文献１）、（２）基盤に沈下計を設置して基盤の変形を計測する（特許文献２）。これにより、当該基盤上に設置されているタンクの傾斜を知る、といったものがある（以下、この従来技術を「従来技術１」という）。
【０００５】
一方、液体貯蔵用タンクに収容されている液体の液位を液面計により計測することにより、その結果をタンクの監視、不具合の検出、点検、保守等に役立てている例もある（特許文献１、３乃至６）（以下、この従来技術を「従来技術２」という）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表平３−５０３６７４号公報
【特許文献２】実公平３−３６２７号公報
【特許文献３】実開昭６１−７５８２７号公報
【特許文献４】特開２００５−１８０２４０号公報
【特許文献５】特開昭６２−１５９０１７号公報
【特許文献６】特開平６−２６０６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来技術１における傾斜計や沈下計は、液面計ではなく、逆に従来技術２における液面計は、傾斜計や沈下計ではない。また、従来技術２における液面計は、従来技術１における傾斜計や沈下計といかに組み合わせてみても、タンクに貯蔵されている液体の液面の高さを、平面視で異なる複数個の計測点において計測する液面計たり得ない。
【０００８】
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、液体貯蔵用タンクに貯蔵されている液体の液位を計測する液面計を用いて、当該液体貯蔵用タンクの傾斜を推定し監視する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための、この発明の第１の形態に係る液体貯蔵用タンクの傾斜監視システムは、液体貯蔵用タンクに貯蔵されている液体の液面の高さを、平面視で異なる少なくとも三つの計測点において計測する液面計と、該液面計による計測値に基づき前記液体の表面の法線ベクトル又は当該法線ベクトルと基準となるベクトルとがなす三次元の角度を演算し、少なくとも前記法線ベクトル又は前記三次元の角度に基づき前記液体貯蔵用タンクの傾斜を監視する監視装置と、少なくとも前記法線ベクトル又は前記三次元の角度を時刻と対応するデータとして蓄積する記録装置と、を備えることに特徴を有するものである。
【００１０】
この発明の第２の形態に係る液体貯蔵用タンクの傾斜監視システムは、第１の形態に係る液体貯蔵用タンクの傾斜監視システムであって、出力装置をさらに備えるとともに、前記監視装置が、前記記録装置から読み出した前記データに信号処理をさらに施した後、前記出力装置に送る装置であることに特徴を有するものである。
【００１１】
この発明の第３の形態に係る液体貯蔵用タンクの傾斜監視システムは、複数個の液体貯蔵用タンクの傾斜を監視するシステムであって、個々の液体貯蔵用タンクに貯蔵されている液体の液面の高さを、平面視で異なる少なくとも三つの計測点において計測する液面計と、該液面計による計測値に基づき前記液体の表面の法線ベクトル又は当該法線ベクトルと基準となるベクトルとがなす三次元の角度を演算し、少なくとも前記法線ベクトル又は前記三次元の角度に基づき前記個々の液体貯蔵用タンクの傾斜を監視する監視装置と、  少なくとも前記法線ベクトル又は前記三次元の角度を時刻と対応するデータとして蓄積する記録装置と、を備えており、前記監視装置は、前記個々の液体貯蔵用タンクから離隔した場所に設置され、前記液面計による計測値を無線で受信する受信装置を備える、ことに特徴を有するものである。
【００１２】
この発明の第４の形態に係る液体貯蔵用タンクの傾斜監視方法は、液体貯蔵用タンクの傾斜を監視する方法であって、液体貯蔵用タンクに貯蔵されている液体の液面の高さを、平面視で異なる少なくとも三つの計測点において液面計で計測する第一の工程と、該液面計による計測値に基づき前記液体の表面の法線ベクトル又は当該法線ベクトルと基準となるベクトルとがなす三次元の角度を演算する第二の工程と、少なくとも前記法線ベクトル又は前記三次元の角度に基づき前記液体貯蔵用タンクの傾斜を監視する第三の工程と、少なくとも前記法線ベクトル又は前記三次元の角度を時刻に対応するデータとして記録する第四の工程と、を有することに特徴を有するものである。
【００１３】
この発明の第５の形態に係る液体貯蔵用タンクの傾斜監視方法は、第４の形態に係る液体貯蔵用タンクの傾斜監視方法であって、前記第四の工程において記録された前記データを読み出して信号処理をさらに施した後、出力する第五の工程を有することに特徴を有するものである。
【００１４】
この発明の第６の形態に係る液体貯蔵用タンクの傾斜監視方法は、第４又は第５の形態に係る液体貯蔵用タンクの傾斜監視方法であって、前記液面計による計測値を無線で送信する工程を更に有しており、前記第二の工程は、無線で受信した前記液面計による計測値に基づき前記法線ベクトル又は前記三次元の角度を演算する工程であることに特徴を有するものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の第１及び第４の各形態によれば、液体貯蔵用タンクに貯蔵されている液体についての液面計による計測値に基づき当該液体の表面の法線ベクトル又はその法線ベクトルと基準となるベクトルとがなす三次元の角度を演算し、少なくとも当該法線ベクトル又は当該三次元の角度に基づき当該液体貯蔵用タンクの傾斜を監視するとともに、少なくとも当該法線ベクトル又は当該三次元の角度を時刻と対応するデータとして蓄積するという構成により、データ取得が長期にわたる場合や単位時間当たりのデータ取得頻度が高い場合など、保存すべきデータ量が膨大になる場合であっても、記憶容量の大きな記録装置を採用せずに済ませることができるといった効果がもたらされる。
【００１６】
この発明の第２及び第５の形態によれば、監視装置（第五の工程）を具体化することができる。
【００１７】
この発明の第３の形態によれば、複数個あるタンクの個々のタンクに貯蔵されている液体の液位を複数個の液面計で計測することにより当該個々のタンクの傾斜を推定し、一部無線による遠隔監視を行うことができ、その際、個々のタンクの傾斜を計測するための専用計器（傾斜計や沈下計）を設置してタンクの傾斜を計測するまでもない。
【００１８】
この発明の第６の形態によれば、タンクに貯蔵されている液体の液位を複数個の液面計で計測することにより当該タンクの傾斜を推定し、一部無線による遠隔監視することができ、その際、タンクの傾斜を計測するための専用計器（傾斜計や沈下計）を設置してタンクの傾斜を計測するまでもない。
【００１９】
なお、この発明は、また、この発明の何れの形態も、タンクの傾斜を計測するための専用計器（傾斜計や沈下計）の採用を排除するものではない。液体貯蔵用タンクの傾斜を当該専用機器により計測する場合であっても、この発明に係る液体貯蔵用タンクの傾斜監視システム又その傾斜監視方法を採用するものである限り、この発明の範囲外とはならない。
【００２０】
また、この発明の第３及び第６の各形態においては、一部無線による信号伝達を行っているが、この発明のその他の形態においては、有線方式であってもよく、無線方式であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の傾斜監視システムを備えた液体貯蔵用タンクを示す概略断面図である。
【図２】この発明の傾斜監視システムを示す構成図である。
【図３】液体貯蔵用タンク１００に貯蔵されている液体Ｌｑの液面Ｌｓを、三つの異なる計測点に設置された合計三つの液面計Ｍ[1]、Ｍ[2]、Ｍ[3]により計測する場合についての説明図であり、（ａ）は、液面Ｌｓを斜めから見た説明図であり、（ｂ）は、液面Ｌｓを真上から見た説明図である。
【図４】液体貯蔵用タンク１００に貯蔵されている液体Ｌｑの液面Ｌｓを、四つ以上の異なる計測点に設置された合計四つ以上の液面計Ｍ[k]（ｋ＝1, 2, 3, 4, …, n）（ｎはゼロ以上の整数）により計測する場合についての説明図である。
【図５】この発明の別の傾斜監視システムを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明の好適な実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。その際、必要に応じて図面を参照しつつ説明するが、各図面において同じ部分又は相当する若しくは共通する部分には、これと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
【００２３】
以下に述べる実施形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されてはいるが、この発明の範囲は、以下の説明において、特に、この発明を限定する旨の記載がない限り、当該実施態様に限られるものではない。
【００２４】
図１は、この発明の傾斜監視システムを備えた液体貯蔵用タンクを示す概略断面図である。
【００２５】
図１において、液体貯蔵用タンク１００は、図示しない基盤上に構築された、外殻１１０と内殻１２０とを備える二重殻タンクであり、内殻１２０の内側に第１の空間１３０を、外殻１１０と内殻１２０との間に第２の空間１４０を、それぞれ備えており、第１の空間１３０に液体Ｌｑを収容し、貯蔵する。
【００２６】
内殻１２０は、その上部又は頂部に開口部Ｈを備えている。
【００２７】
外殻１１０と内殻１２０との間には、保隔材１５０が介設されている。保隔材１５０は、液体Ｌｑが移動するに足りる十分な大きさの間隙を備えており、液体Ｌｑの移動を妨げることはない。保隔材１５０の典型例は、強度と距離を確保するに足るトラス構造結合材である。
【００２８】
内殻１２０の頂点又は上部は、上蓋部１６０により封じられている。外殻１１０の上部は、内殻１２０側に傾斜して内殻１２０の上端部に接続しており、これにより内殻１２０と外殻１１０との間が封じられている。
【００２９】
第１の蓋部Ｃは、それを開けると、第１の空間１３０に通じるように上蓋部１６０に設けられている。第２の蓋部Ｅは、それを開けると第２の空間１４０に通じるように外殻部１１０の上部に設けられている。
【００３０】
液体貯蔵用タンク１００は、液面Ｌｓが貯蔵上限Ｌｍに達したとき、貯蔵上限Ｌｍを超える分の液体Ｌｑが、開口部Ｈを通じて第１の空間１３０から第２の空間１４０に移動するように構成されている。換言すれば、液体貯蔵用タンク１００においては、液体Ｌｑが外殻１１０内に投入された液体Ｌｑのうち第１の空間１３０の貯蔵上限Ｌｍを超えた分が第２の空間１４０に貯蔵される。
【００３１】
なお、第１の空間１３０から外殻１１０の外部への液体の移動を可能にする第１の液体排出経路及び第２の空間１４０から外殻１１０の外部への液体の移動を可能にする第２の液体排出経路（何れも開閉バルブを伴う）の少なくとも一方を設けてもよい。図１の例では、外殻１１０に開閉バルブ１７１を介して液体排出経路１７０が取り付けられている。
【００３２】
このような構成の液体貯蔵用タンク１００によれば、液体Ｌｑの貯蔵は、専ら第１の空間１３０で行い、液体Ｌｑの量が何らかの事情で第１の空間１３０の貯蔵上限Ｌｍを超えた場合には、その超えた分の液体Ｌｑの貯蔵を第２の空間１４０で行うことができるので、液体Ｌｑを外殻１１０の外部に流出させるおそれがない。その意味から、液体貯蔵用タンク１００は、液体Ｌｑの長期貯蔵（少なくとも１年以上の貯蔵）に適しており、液体Ｌｑが有害物質である場合又は有害物質を含む場合により好適である。
【００３３】
液面計Ｍは、タンク１００内に設置されており、初期設定された基準位置からの液面Ｌｓの液位を計測する計器である。当該基準位置の典型例は、貯蔵上限Ｌｍの位置又はその位置から既知の所定距離だけ離隔した位置である。
【００３４】
タンク１００内に液面計Ｍを設置する場合には、当該タンク１００内に、測定用のパイプ、隔室、小型のサブタンクなどを設けて、その中に液面計Ｍを設置することにより、液面計が液体Ｌｑのバルク部分に露出しないように構成してもよい。
【００３５】
液面計Ｍは、市販の液面計でよい。複数の候補（選択肢となる液面計）がある場合には、それらの中から、使用環境により適合するものを選べばよい。
【００３６】
液面計Ｍは、少なくとも三つ用意する。当該少なくとも三つの液面計Ｍは、製造会社が同じで、同一型式、同一機種であることが望ましいが、そうである必要はない。
【００３７】
なお、特に区別して説明する場合を除き、以下の説明は、液面計Ｍが三つある場合に関する。その三つの液面計Ｍは、Ｍ[1]、Ｍ[2]及びＭ[3]があるとする。液面計Ｍが四つ以上ある場合（ｋ＝1, 2, 3, 4, …, n）（ｎはゼロ以上の整数）には、その中から任意の（異なる）三つの液面計Ｍを選択すれば、以下の説明は、当該任意の三つの液面計Ｍについて当てはまる。
【００３８】
次に、傾斜監視システム２００について、図１乃至図３に照らして、以下に説明する。なお、図２においては信号の入力及び出力のインターフェスは、当然存在するものとして描写を省略している。
【００３９】
傾斜監視システム２００は、タンク１００内に設置されている液面計Ｍ[k]（上記の通り、三つの液面計Ｍ[1]、Ｍ[2]及びＭ[3]とする）、送信装置２１０、受信装置２２０、監視装置２３０、記録装置２４０、入力装置２５０、ならびに出力装置（表示装置を含む）２６０を備えている。出力装置２６０の典型例は、モニターや印字装置である。
【００４０】
監視装置２３０には、傾斜監視システム２００を構成する装置の基本動作を制御するための基本ソフトウェア・プログラムと、タンク１００の傾斜監視の実行に必要不可欠なコンピュータ・プログラムがインストールされており、これらのコンピュータ・プログラムの実行により、監視装置２３０は、傾斜監視システム２００を制御する。なお、監視装置２３０において実行される信号処理については、後述する。
【００４１】
液面計Ｍ[1]、Ｍ[2]及びＭ[3]は、何れも、時刻ｔにおいて、初期設定された基準位置からの液面Ｌｓの液位Ｓ[1] (ｔ)、Ｓ[2] (ｔ)及びＳ[3] (ｔ)を計測し、それぞれの計測値に対応する信号を生成し、送信装置２１０に送る。
【００４２】
送信装置２１０は、液面計Ｍ[1]、Ｍ[2]及びＭ[3]から送られてきた、時刻ｔにおける信号を、無線で受信装置２２０に送る。なお、送信装置２１０の設置場所は、通常、タンク１００の外側である。タンク１００の外側とは、タンク１００の外殻１１０の外表面上、外殻１１０から多少離隔した場所などを意味する。使用環境が許すのであれば、送信装置２１０の設置場所は、外殻１１０の内側であってもよい。
【００４３】
受信装置２２０は、送信装置２１０から送られてきた信号を受信し、受信した信号を監視装置２３０に送る。
【００４４】
送信装置２１０から受信装置２２０への信号伝達は無線方式であるが、有線方式であってもよい。
【００４５】
監視装置２３０に送られた信号は記録装置２４０にも送られ、記録装置２４０において読み出し可能な形式で、時刻ｔにおけるデータとして蓄積される。
【００４６】
監視装置２３０は、受信装置２２０から送られた信号及び記録装置２４０から読み出した信号を用いて、インストールされているコンピュータ・プログラムにより実行される信号処理を実行する。その実行結果は、記録装置２４０において読み出し可能な形式なデータとして蓄積され、（i）それと同時に、又は（ii）事後に記録装置２４０から、あるいは（iii）事後に記録装置２４０から監視装置２３１により読み出され、監視装置２３０において必要な信号処理をさらに施された後、出力装置２６０に送られる。
【００４７】
監視装置２３０は、タンク１００の傾斜の推定値が予め定めた値を超えた場合に特定の信号を生成し、出力装置２６０に送る。出力装置２６０は、当該特定の信号を受けて、当該タンクについての警報の出力、警告の表示などを行う。
【００４８】
入力装置２５０は、その典型例がキーボード入力手段であり、監視装置２３０に対し、必要なデータと動作指示の入力と、動作指示の信号を送る。
【００４９】
なお、傾斜監視システム２００においては、タンク１００に傾斜計Ｔを取り付けて、傾斜計Ｔからの時刻ｔにおける信号を送信装置２１０から受信装置２２０に無線で送り、受信装置２２０から監視装置２３０に送ることで、監視装置２３０における信号処理の用に供してもよい。
【００５０】
例えば、監視装置２３０において、液面計Ｍ[1]、Ｍ[2]及びＭ[3]から送られてきた信号を処理して得られるタンク１００の傾斜に関する情報を、傾斜計Ｔから得られるタンク１００の傾斜に関する情報により修正したり、逆に、傾斜計Ｔから得られるタンク１００の傾斜に関する情報を液面計Ｍ[1]、Ｍ[2]及びＭ[3]から送られてきた信号を処理して得られるタンク１００の傾斜に関する情報により修正するように処理してもよい。
【００５１】
傾斜計Ｔから得られるタンク１００の傾斜に関する情報と液面計Ｍ[1]、Ｍ[2]及びＭ[3]から送られてきた信号を処理して得られるタンク１００の傾斜に関する情報との論理演算により、タンク１００が真に傾斜しているのか、タンク１００内の内殻１２０の異常なのか、液面計に異常が生じたのか、などの推測を行うこともできる。
【００５２】
次に、監視装置２３０にインストールされているコンピュータ・プログラムにより実行される信号処理のうち、この発明に係る液体貯蔵用タンクの傾斜監視システム及び傾斜監視方法に関するものについて、図３及び図４に照らして説明する。
【００５３】
以下の説明においては、液面Ｌｓを平面とみなす（近似する）。また、当初（時刻ｔ＝０）の液面をＬｓ(0)とし、時刻ｔにおける液面をＬｓ(t)とする。さらに、既述のとおり、タンク１００内に設置されている液面計Ｍ[k]は、設定された基準位置からの液面Ｌｓの液位を計測する計器であるので、ここでは、貯蔵上限Ｌｍから既知の所定距離だけ離隔した位置を当該基準位置としておく。
【００５４】
図３は、液体貯蔵用タンク１００に貯蔵されている液体Ｌｑの液面Ｌｓを、三つの異なる計測点に設置された合計三つの液面計Ｍ[1]、Ｍ[2]、Ｍ[3]により計測する場合についての説明図であり、（ａ）は、液面Ｌｓを斜めから見た説明図であり、（ｂ）は、液面Ｌｓを真上から見た説明図である。
【００５５】
図３において、液面Ｌｓ(0)について三つの液面計Ｍ[1]、Ｍ[2]、Ｍ[3]が計測する液位を、それぞれ、Ｓ[1](0)、Ｓ[2](0)、Ｓ[3](0)とし、液面Ｌｓ(t)について三つの液面計Ｍ[1]、Ｍ[2]、Ｍ[3]が計測する液位を、それぞれ、Ｓ[1](t)、Ｓ[2](t)、Ｓ[3](t)とすると、当初から時間ｔが経過することにより、液面は、三つの液面計Ｍ[1]、Ｍ[2]、Ｍ[3]のそれぞれの位置において、Ｓ[1](t)‐Ｓ[1](0), Ｓ[2](t)‐Ｓ[2](0), Ｓ[3](t)‐Ｓ[3](0) だけ変動したことになる。説明の便宜上、Ｓ[1](0)＝０、Ｓ[2](0)＝０、Ｓ[3](0)＝０であると予め定義しておくと、当初から時間ｔが経過することにより、液面Ｌｓは、三つの液面計Ｍ[1]、Ｍ[2]、Ｍ[3]のそれぞれの位置において、Ｓ[1](t), Ｓ[2](t), Ｓ[3](t)だけ変動したことになる。
【００５６】
〔傾斜の求め方（その１）〕
三次元座標において異なる三点の座標が既知である場合、当該三点が載る平面は、一義的に定まる。それ故、時刻ｔ＝０における液面Ｌｓ(0)及び時刻ｔにおける液面Ｌｓ(t)もそれぞれ一義的に定まる。従って、液面Ｌｓ(t)の平面の方程式を三次元座標の基準面（任意に定めたＸ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標であれば、Ｘ−Ｙ平面、Ｙ−Ｚ平面、Ｘ−Ｚ平面）に投影することで、当該基準面における液面Ｌｓ(t)の傾斜を求めることができる。
【００５７】
また、三つの液面計Ｍ[1]、Ｍ[2]、Ｍ[3]の計測点及びその近傍におけるタンク１００の内側（内殻１２０）の水平切断面の形状は、既知なので、液面Ｌｓ(t)の平面の方程式を内殻１２０の壁面に投影することで、その投影場所における液面Ｌｓ(t)の傾斜も求めることができる。
【００５８】
〔傾斜の求め方（その２）〕
三次元座標において異なる三点の座標が既知である場合、当該三点が載る平面の法線ベクトルは、一義的に定まる。具体的には、例えば、Ｓ[1](t)を始点としＳ[3](t)を終点とするベクトルをＡ<13>(t)とし、Ｓ[1](t)を始点としＳ[2](t)を終点とするベクトルをＢ<12>(t)とするとき、Ａ<13>(t)とＢ<12>(t)との外積（Ａ<13>(t)からＢ<12>(t)への反時計周りの外積）に相当する法線ベクトルＮ<312>(t)又は法線ベクトルＮ<312>(t)を正規化したベクトルｎ<312>(t)を求めることができる。この法線ベクトルにより液面Ｌｓ(t)を代表させれば、上記〔傾斜の求め方（その１）〕の場合と同様に、液面Ｌｓ(t)の傾斜を求めることができる。
【００５９】
なお、図３中のＮ(0)は、Ｎ<312>(0)（時刻ｔ＝０における法線ベクトルＮ<312>(t)）である。Ｎ(0)は、Ｓ[1](0)を始点としＳ[3](0)を終点とするベクトルをＡ<13>(0)とし、Ｓ[1](0)を始点としＳ[2](0)を終点とするベクトルをＢ<12>(0)とするとき、Ａ<13>(0)とＢ<12>(0)との外積（Ａ<13>(0)からＢ<12>(0)への反時計周りの外積）に相当する法線ベクトルともいえる。
【００６０】
二つのベクトルＮ<312>(0)、Ｎ<312>(t)のなす角度（三次元）Ｋ<312> (t)は、液面Ｌｓ(t)の傾斜そのものに直結するので、Ｎ<312>(t)の代わりにＫ<312> (t)を監視するように構成してもよい。
【００６１】
〔傾斜の求め方（その２）〕の長所は、液面Ｌｓ(t)の代表値（法線ベクトル）の情報量が少なくて済むという点にある。一般にデータ取得を長期間にわたり行うと、また、データ取得の単位時間当たりの頻度を大きくすると、保存すべきデータ量が膨大になり、取扱いが難しくなる。また、記憶容量の大きな記録装置２４０を採用しなければならなくなる。しかし、〔傾斜の求め方（その２）〕によれば、これらの問題の顕在化を遅らせることができる。
【００６２】
図４は、液体貯蔵用タンク１００に貯蔵されている液体Ｌｑの液面Ｌｓを、四つ以上の異なる計測点に設置された合計四つ以上の液面計Ｍ[k]（ｋ＝1, 2, 3, 4, …, n）（ｎはゼロ以上の整数）により計測する場合についての説明図である。
【００６３】
図４において、液面Ｌｓ(0)について四つ以上の液面計Ｍ[k]が計測する液位を、それぞれ、Ｓ[1](0)、Ｓ[2](0)、Ｓ[3](0)、Ｓ[4](0)、・・・、Ｓ[n](0)とし、液面Ｌｓ(t)について四つ以上の液面計Ｍ[k]が計測する液位を、それぞれ、Ｓ[1](t)、Ｓ[2](t)、Ｓ[3](t) 、Ｓ[4](t)、・・・、Ｓ[n](t)とすると、当初から時間ｔが経過することにより、液面は、四つ以上の液面計Ｍ[k]のそれぞれの位置において、Ｓ[1](t)‐Ｓ[1](0), Ｓ[2](t)‐Ｓ[2](0), Ｓ[3](t)‐Ｓ[3](0), Ｓ[4](t) ‐Ｓ[4](0)、・・・、Ｓ[n](t) ‐Ｓ[n](0)）だけ変動したことになる。説明の便宜上、Ｓ[k](0)＝０（ｋ＝1, 2, 3, 4, …, n）（ｎはゼロ以上の整数）であるとあらかじめ定義しておくと、当初から時間ｔが経過することにより、液面は、四つ以上の液面計Ｍ[k]のそれぞれの位置において、Ｓ[1](t)、Ｓ[2](t)、Ｓ[3](t) 、Ｓ[4](t)、・・・、Ｓ[n](t) だけ変動したことになる。
【００６４】
〔傾斜の求め方（その３）〕
この求め方の基本的考え方は、〔傾斜の求め方（その１）〕と同じである。Ｓ[1](t)、Ｓ[2](t)、Ｓ[3](t) 、Ｓ[4](t)、・・・、Ｓ[n](t)の中から任意の異なる三点Ｓ[p](t), Ｓ[q](t), Ｓ[r](t)を選択する。三次元座標において異なる三点の座標が既知である場合、当該三点が載る平面は一義的に定まる。それ故、時刻ｔにおける液面Ｌｓ(t)もそれぞれ一義的に定まる。従って、液面Ｌｓ(t)の平面の方程式を三次元座標の基準面に投影することで、当該基準面における液面Ｌｓ(t)の傾斜を求めることができる。また、液面Ｌｓ(t)の平面の方程式を内殻１２０の壁面に投影するのことで、その投影場所における液面Ｌｓ(t)の傾斜も求めることができる。
【００６５】
〔傾斜の求め方（その３ａ）〕
Ｓ[1](t)、Ｓ[2](t)、Ｓ[3](t) 、Ｓ[4](t)、・・・、Ｓ[n](t)の中から任意の異なる三点Ｓ[p1](t), Ｓ[p2](t), Ｓ[p3](t)を選択し、当該三点が載る平面の式を求める。仮に、この平面の式を、Ｘ−Ｙ−Ｚ三次元直交座標において、a(p)・x＋b(p)・y＋c(p)・z＋d(p) ＝０とする。別の任意の異なる三点Ｓ[q1](t), Ｓ[q2](t), Ｓ[q3](t) を選択し、当該三点が載る平面の式を、a(q)・x＋b(q)・y＋c(q)・z＋d(q) ＝０とする。さらに別の任意の異なる三点Ｓ[r1](t), Ｓ[r2](t), Ｓ[r3](t) を選択し、当該三点が載る平面の式を、a(r)・x＋b(r)・y＋c(r)・z＋d(r) ＝０とする。（以降、必要に応じて平面の式の設定を繰り返す。）その後、すべての平面の式における変数ｘ、ｙ、ｚの各係数a、b、cと切片ｄの平均値をとり、それぞれ、a@、b@、c@、d@とすることで設定される平面の式を、a@・x＋b@・y＋c@・z＋d@ ＝ 0とし、この式を液面Ｌｓ(t)を表現する式とみなす。その後は、この式を三次元座標の基準面に投影することで、当該基準面における液面Ｌｓ(t)の傾斜を求めることができる。また、この式を内殻１２０の壁面に投影するのことで、その投影場所における液面Ｌｓ(t)の傾斜も求めることができる。
【００６６】
〔傾斜の求め方（その３ｂ）〕
点列Ｓ[1](t)、Ｓ[2](t)、Ｓ[3](t) 、Ｓ[4](t)、・・・、Ｓ[n](t)を最小二乗近似する平面の式を求める方法は良く知られている。その方法を用いて求めた平面の式をa@・x＋b@・y＋c@・z＋d@ ＝ 0とし、この式を液面Ｌｓ(t)を表現する式とみなす。その後は、この式を三次元座標の基準面に投影することで、当該基準面における液面Ｌｓ(t)の傾斜を求めることができる。また、この式を内殻１２０の壁面に投影するのことで、その投影場所における液面Ｌｓ(t)の傾斜も求めることができる。
【００６７】
〔傾斜の求め方（その４）〕
この求め方の基本的考え方は〔傾斜の求め方（その２）〕と同じである。まず、Ｓ[1](t)、Ｓ[2](t)、Ｓ[3](t) 、Ｓ[4](t)、・・・、Ｓ[n](t)の中から任意の異なる三点Ｓ[p](t), Ｓ[q](t), Ｓ[r](t)を選択する。例えば、Ｓ[q](t)を始点としＳ[q](t)を終点とするベクトルをＡ<pq>(t)とし、Ｓ[p](t)を始点としＳ[r](t)を終点とするベクトルをＢ<pr>(t)とするとき、Ａ<pq>(t)とＢ<pr>(t)との外積（Ａ<pq>(t)からＢ<pr>(t)への反時計周りの外積）に相当する法線ベクトルＮ<qpr>(t)又は法線ベクトルＮ<qpr>(t)を正規化したベクトルｎ<qpr>(t)を求めることができる。この法線ベクトルにより液面Ｌｓ(t)を代表させれば、上記〔傾斜の求め方（その２）〕の場合と同様に、液面Ｌｓ(t)の傾斜を求めることができる。
【００６８】
なお、図４中のＮ(0)は、時刻ｔ＝０における液面Ｌｓ(0)の法線ベクトルである。二つのベクトルＮ(0)、Ｎ<qpr>(t)のなす角度（三次元）Ｋ<qpr> (t)は、液面Ｌｓ(t)の傾斜そのものに直結するので、Ｎ<qpr>(t)の代わりにＫ<qpr> (t)を監視するように構成してもよい。この点も、上記〔傾斜の求め方（その２）〕の場合と同様である。
【００６９】
〔傾斜の求め方（その４ａ）〕
〔傾斜の求め方（その３ａ）〕により平面の式a@・x＋b@・y＋c@・z＋d@ ＝ 0を求めた後、当該平面の法線ベクトルを求め、その法線ベクトルにより液面Ｌｓ(t)を代表させれば、上記〔傾斜の求め方（その２）〕の場合と同様に、液面Ｌｓ(t)の傾斜を求めることができる。
【００７０】
〔傾斜の求め方（その４ｂ）〕
〔傾斜の求め方（その３ｂ）〕により平面の式をa@・x＋b@・y＋c@・z＋d@ ＝０を求めた後、当該平面の法線ベクトルを求め、その法線ベクトルにより液面Ｌｓ(t)を代表させれば、上記〔傾斜の求め方（その２）〕の場合と同様に、液面Ｌｓ(t)の傾斜を求めることができる。
【００７１】
〔傾斜の求め方（その４）〕、〔傾斜の求め方（その４ａ）〕及び〔傾斜の求め方（その４ｂ）〕のような法線ベクトルを利用する求め方の長所は、〔傾斜の求め方（その２）〕の場合の長所と同じであり、液面Ｌｓ(t)の代表値（法線ベクトル）の情報量が少なくて済むという点にある。
【００７２】
上記の説明では、液面Ｌｓを平面とみなしている。それ故、液面計による計測値に基づき液面Ｌｓの傾斜を演算することは、何れの求め方を採用しても、当該傾斜の推定値の演算（近似）の域を出ない。しかし、点列Ｓ[1](t)、Ｓ[2](t)、Ｓ[3](t) 、Ｓ[4](t)、・・・、Ｓ[n](t)を最小二乗近似する平面の式を求める方法（〔傾斜の求め方（その３ｂ）〕参照）のように、より多くの計測データを統計処理することにより液面Ｌｓの傾斜を演算するようにすれば、より信頼性の高いタンクの傾斜の推定を実現することができる。
【００７３】
次に、別の傾斜監視システム２０１を図５に照らして以下を説明する。なお、図２の場合同様、図５においては、信号の入力及び出力のインターフェスの描写は省略している。
【００７４】
図５に示す傾斜監視システム２０１は、共通のバスラインＢＬに接続している監視装置２３１、記録装置２４１及び受信装置２２１、監視装置２３１に接続している入力装置２５１及び出力装置２６１、複数個の液体貯蔵用タンク１００a、１００b、・・・１００nを備えている。液体貯蔵用タンク１００a、１００b、・・・１００nは、何れも、図２に示す液体貯蔵タンク１００と同じであり、貯蔵されている液体の液位を計測するための液面計を少なくとも三つ備えており、それぞれ、液面計からの信号を無線で送信するための送信装置２１０a、２１０b、・・・２１０nを備えている。
【００７５】
受信装置２２１は、送信装置２１０a、２１０b、・・・２１０nから送られてきた時刻ｔにおける信号を無線方式で受信し、バスラインＢＬに送る。
【００７６】
記録装置２４１は、受信装置２２１からバスラインＢＬに送られた信号を、読み出し可能な形式で、時刻ｔにおけるデータとして蓄積する。
【００７７】
監視装置２３１は、受信装置２２１からバスラインＢＬに送られた信号及び記録装置２４１からバスラインＢＬ経由で読み出した信号を用いて、インストールされているコンピュータ・プログラムにより実行される信号処理を実行する。当該信号処理の具体的内容の例は、既述のとおりである。
【００７８】
当該信号処理の実行結果（特に、タンクの傾斜の推定値のデータ）は、バスラインＢＬに送られ、記録装置２４１において読み出し可能な形式なデータとして蓄積され、（i）それと同時に、又は（ii）事後に記録装置２４１からバスラインＢＬ経由で監視装置２３０により読み出され、あるいは（iii）事後に記録装置２４１からバスラインＢＬ経由で監視装置２３１により読み出され、監視装置２３１において必要な信号処理をさらに施された後、出力装置２６１に送られる。
【００７９】
監視装置２３１は、タンク１００a、１００b、・・・１００nのうち、特定のタンク１００ｘの傾斜の推定値があらかじめ定めてある値を超えた場合に特定の信号を生成し、出力装置２６１に送る。出力装置２６１は、当該特定の信号を受けて、タンク１００ｘについての警報の出力、警告の表示などを行う。
【００８０】
なお、傾斜監視システム２０１においては、タンク１００a、１００b、・・・１００nのそれぞれに傾斜計Ｔa、Ｔb、・・・Ｔnを取り付けて、傾斜計Ｔa、Ｔb、・・・Ｔnからの時刻ｔにおける信号を送信装置２２１a、２２１b、・・・２２１nから共通の受信装置２２１に無線で送り、受信装置２２１からバスラインＢＬ経由で監視装置２３１に送ることで、監視装置２３１における信号処理の用に供してもよい。
【００８１】
例えば、監視装置２３１において、液面計から送られてきた信号を処理して得られる任意のタンク１００kの傾斜に関する情報を、当該タンク１００ｋに取り付けられている傾斜計Ｔkから得られる当該タンク１００kの傾斜に関する情報により修正したり、逆に、傾斜計Ｔkから得られるタンク１００kの傾斜に関する情報を液面計から送られてきた信号を処理して得られるタンク１００kの傾斜に関する情報により修正するように処理してもよい。
【００８２】
傾斜計Ｔｋから得られるタンク１００ｋの傾斜に関する情報とタンク１００ｋが備える液面計から送られてきた信号を処理して得られるタンク１００ｋの傾斜に関する情報との論理演算により、タンク１００ｋが真に傾斜しているのか、タンク１００ｋ内の内殻１２０の異常なのか、当該液面計に異常が生じたのか、などの推測を行うこともできる。
【００８３】
図５に示すような傾斜監視システム２０１によれば、遠隔地に多数個あるタンク１００a、１００b、・・・１００nの個々の傾斜を、共通の傾斜監視システム２０１により監視することができ、能率的であり、事後に液体貯蔵用タンクの増設に柔軟に対応することができる。
【００８４】
なお、図３において、Ａ<13>(0)とＢ<12>(0)とは、何れもＳ[1](0)を始点とするベクトルであり、Ａ<13>(t)とＢ<12>(t)とは、Ｓ[1](t)を始点とするベクトルとして描かれている。総じて、ベクトルＡとベクトルＢは、共通の一点Ｓ[１]を始点とするベクトルとして描かれている。しかし、ベクトルＡとベクトルＢとは、互いに非平行なベクトルである必要があるが、共通の一点を始点とする必要はない。
【００８５】
また、図４におけるベクトルＡとベクトルＢについても同様のことが言える。図４において、Ａ<pq>(t)とＢ<pr>(t)とは、共通の一点Ｓ[p](t)を始点とするベクトルとして描かれているが、互いに非平行なベクトルである必要はあるものの、共通の一点を始点とする必要はない。
【００８６】
また、図３では、右回りで増加するように、Ｓ[k]の番号ｋを付しているが、そのように番号ｋを付する必要はない（図４参照）。
【符号の説明】
【００８７】
１００、１００a、１００b、・・・、１００n：液体貯蔵用タンク
１１０：外殻
１２０：内殻
１３０：第１の空間
１４０：第２の空間
１５０：保隔材
１６０：上蓋部
１７０：液体排出経路
１７１：開閉バルブ
２００、２０１：傾斜監視システム
２１０、２１１：送信装置
２２０、２２１：受信装置
２３０、２３１：監視装置
２４０、２４１：記録装置
２５０、２５１：入力装置
２６０、２６１：出力装置（表示装置を含む）
Ｌｍ：貯蔵上限
Ｌｑ：液体
Ｌｓ：液面
Ｈ：開口部
Ｃ：第１の蓋部
Ｅ：第２の蓋部
Ｍ[1]、Ｍ[2]、Ｍ[3]、・・・：液面計
Ｍ[k] （ｋ＝1, 2, 3, …, n）：ｋ番目の液面計
Ｓ[1]、Ｓ[2]、Ｓ[3]、・・・：Ｍ[1]、Ｍ[2]、Ｍ[3]、・・・により計測された液位
Ｓ[k] （ｋ＝1, 2, 3, …, n）：Ｍ[k]により計測された液位
Ｓ[k] (ｔ)：時刻ｔにおけるＳ[k]（ｔ≧０とする）
ＢＬ：バスライン
Ｔ、Ｔa、Ｔb、・・・、Ｔn：傾斜計
【要約】
【課題】液体貯蔵用タンクに貯蔵されている液体の液位を計測する液面計を用いて、当該液体貯蔵用タンクの傾斜を推定し監視することが可能な、液体貯蔵用タンクの傾斜監視システム及び方法を提供することができる。
【解決手段】液体貯蔵用タンク１００の傾斜を監視するシステム２００であって、液体貯蔵用タンク１００に貯蔵されている液体Ｌｑの液面Ｌｓの高さを、平面視で異なる少なくとも三つの計測点において計測する液面計Ｍ[1]、Ｍ[2]、Ｍ[3]と、該液面計による計測値に基づき液面Ｌｓの傾斜の推定値を演算し、少なくとも前記推定値に基づき液体貯蔵用タンク１００の傾斜を監視する監視装置２３０と、を備える。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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