(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測距波を対象物に向けて発信する発信部と、
前記発信部から発信された測距波の反射波を受信する受信部と、
前記発信部から発信された測距波と受信部で受信された反射波の遅延時間から対象物までの距離を測定する測距部と、
対象物までの距離と水門の開度の関係を示す関係式またはテーブルを保持する定数保持部と、
前記測距部で測定された距離と前記定数保持部に保持されている関係式またはテーブルを使って水門の開度を算出する位置演算処理部と、
前記位置演算処理部で算出された水門の開度を、全開と全閉を含むデジタル位置信号に変換するデジタル位置信号変換部と、を備えている水門測定装置。
【請求項２】
前記位置演算処理部で算出された水門の開度を、アナログ下限値とアナログ上限値を使ってアナログ位置信号に変換するアナログ開度信号変換部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の水門測定装置。
【請求項３】
前記位置演算処理部で算出された水門の開度を、デジタル下限値とデジタル上限値を使ってデジタル位置信号に変換するデジタル開度信号変換部を備えていることを特徴とする請求項２に記載の水門測定装置。
【請求項４】
前記位置演算処理部で算出された水門の開度に、水門の識別情報を付加して、通信データを作成する通信データ変換部を備えていることを特徴とする請求項３に記載の水門測定装置。
【請求項５】
前記通信データは、時刻データを含むことを特徴とする請求項４に記載の水門測定装置。
【請求項６】
対象物の形状を撮影する撮影部と、
前記対象物の最下位置および最上位置における基準画像を保持する基準画像保持部と、
前記撮影部で撮影された画像と前記基準画像保持部に保持されている基準画像を比較して、対象物までの距離を測定する測距部と、
対象物までの距離と水門の開度の関係を示す関係式またはテーブルを保持する定数保持部と、
前記測距部で測定された距離と前記定数保持部に保持されている関係式またはテーブルを使って水門の開度を算出する位置演算処理部と、
前記位置演算処理部で算出された水門の開度を、全開と全閉を含むデジタル位置信号に変換するデジタル位置信号変換部と、を備えている水門測定装置。
【請求項７】
前記位置演算処理部で算出された水門の開度を、アナログ下限値とアナログ上限値を使ってアナログ位置信号に変換するアナログ開度信号変換部を備えていることを特徴とする請求項６に記載の水門測定装置。
【請求項８】
前記位置演算処理部で算出された水門の開度を、デジタル下限値とデジタル上限値を使ってデジタル位置信号に変換するデジタル開度信号変換部を備えていることを特徴とする請求項７に記載の水門測定装置。
【請求項９】
前記位置演算処理部で算出された水門の開度に、水門の識別情報を付加して、通信データを作成する通信データ変換部を備えていることを特徴とする請求項８に記載の水門測定装置。
【請求項１０】
前記通信データは、時刻データを含むことを特徴とする請求項９に記載の水門測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水門測定装置に関し、特に、非接触で水門の開度を測定する水門測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水門監視制御の分野では、水門測定装置（または水門監視装置）を使って水門の監視が行われる。水門の本体または開閉機械装置には、リミットスイッチや位置センサが取付けられていて、水門測定装置はこのリミットスイッチや位置センサで水門の状態を検出している（例えば特許文献１〜４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２２６１７０号公報
【特許文献２】特開２００４−１０９１２３号公報
【特許文献３】特開平７−１０８９８７号公報
【特許文献４】特開平１−３１２１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、水門監視装置は、水門の本体または開閉機械装置に取付けられたリミットスイッチや位置センサの信号を取り込んでいる。リミットスイッチや位置センサが無い場合は、水門の本体または開閉機械装置にリミットスイッチや位置センサを取り付ける必要が生じる。水門の本体または開閉機械装置が取付けの出来ない構造である場合は、取付け可能な構造物に取換えるか、水門の監視自体を断念せざるを得ない。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、水門の本体または開閉機械装置にリミットスイッチや位置センサを取付けなくても、水門の状態を測定できる水門測定装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わる水門測定装置は、測距波を対象物に向けて発信する発信部と、発信部から発信された測距波の反射波を受信する受信部と、発信部から発信された測距波と受信部で受信された反射波の遅延時間から対象物までの距離を測定する測距部と、対象物までの距離と水門の開度の関係を示す関係式またはテーブルを保持する定数保持部と、測距部で測定された距離と定数保持部に保持されている関係式またはテーブルを使って水門の開度を算出する位置演算処理部と、位置演算処理部で算出された水門の開度を、全開と全閉を含むデジタル位置信号に変換するデジタル位置信号変換部と、を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係わる水門測定装置によれば、水門を非接触で測定できるように構成したので、リミットスイッチや開度センサの無い水門においても水門の状態（開度または位置）を測定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係わる水門測定装置を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係わる水門測定装置を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係わる水門測定装置を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態４に係わる水門測定装置を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態５に係わる水門測定装置を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態６に係わる水門測定装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施の形態に係わる水門測定装置について、図を参照しながら以下に説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付しており、対応する各構成部のサイズや縮尺はそれぞれ独立している。例えば構成の一部を変更した断面図の間で、変更されていない同一構成部分を図示する際に、同一構成部分のサイズや縮尺が異なっている場合もある。また、水門測定装置の構成は、実際にはさらに複数の部材を備えているが、説明を簡単にするため、説明に必要な部分のみを記載し、他の部分については省略している。
【００１０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１に基づいて説明する。図において非接触型の水門測定装置１は、発信部２と、受信部３と、測距部４と、位置演算処理部５と、定数保持部６とから開度測定部を構成している。発信部２は、電波、光波、音波等の波動信号（測距波）を断続的に発信する。受信部３は、対象物２０（水門またはその開閉機械装置）から反射されてくる波動信号（反射波）を受信する。測距部４は、波動信号の発信から受信までの遅延時間を計測する。位置演算処理部５は、計測した遅延時間と定数保持部６に予め設定されている定数、関係式またはテーブルを参照して水門の位置（または開度）を算出する。
【００１１】
デジタル位置信号変換部７は、位置演算処理部５により算出された水門の位置（開度）を、予め設定された複数の閾値と逐次比較し、水門全開、水門全閉等のデジタル位置データに変換する。外部出力部１０は、このデジタル位置データを接点信号、オープンコレクタ信号、ＴＴＬ（Transistor-Transistor-Logic）信号等の汎用的なデジタル出力信号に変換して出力する。アナログ開度信号変換部８は、位置演算処理部５により算出された水門の位置（開度）を、予め設定されたアナログデータの下限値と上限値によりデジタルデータに変換する。外部出力部１０は、この出力信号をＤＣ４〜２０ｍＡ、ＤＣ１〜５Ｖ等の汎用的なアナログ出力信号に変換して出力する。
【００１２】
位置演算処理部５により算出された水門の位置（開度）は、精度が高く、桁数が多い。デジタル開度信号変換部９は、位置演算処理部５により算出された水門の位置（開度）を、予め設定されたデジタルデータの下限値と上限値により丸目込みを行って、デジタルデータに変換する。外部出力部１０は、このデジタルデータをバイナリデータ、ＢＣＤ（Binary-Coded Decimal）データ等の汎用的な出力信号に変換して出力する。外部出力部１０は、デジタル位置信号変換部７、アナログ開度信号変換部８およびデジタル開度信号変換部９から出力されるデジタル出力信号をアナログ出力信号に変換する。外部出力部１０からの出力は、外部表示装置１６に表示される。
【００１３】
次に水門測定装置１の動作について説明する。発信部２は電波、光波、音波等の波動信号を対象物に断続的に発信し、受信部３はその波動信号を連続的に受信する。測距部４は発信部２の発信から受信部３の受信までの時間を測定し、測距波と反射波の遅延時間を求める。計測された遅延時間をもとに発信部２から受信部３までの距離（ＤＰ：Distance of Plant）を計測することができる。定数保持部６には、水門が最下位置（ＤＬ：Distance of Low）にある場合の距離（ＤＰ）、水門が最上位置（ＤＨ：Distance of High）にある場合の距離（ＤＰ）、距離（ＤＰ）と水門開度（ＯＰ：Openness of Plant）の関係式、または距離（ＤＰ）と水門開度（ＯＰ）の対応テーブルが保持されている。位置演算処理部５は、測距部４から得られた距離（ＤＰ）をもとにして、最下位置（ＤＬ）、最上位置（ＤＨ）、距離（ＤＰ)と水門開度（ＯＰ）の関係式、または距離（ＤＰ）と水門開度の対応テーブルにより、逐次、水門開度（ＯＰ）を算出する。
【００１４】
なお、定数保持部６には最下位置（ＤＬ）、最上位置（ＤＨ）、距離と水門開度の関係式、距離と水門開度の対応テーブルを任意に設定することが可能である。また関係式から開度を算出するか、対応テーブルから開度を算出するかの選択を設定することも可能である。定数保持部６には水門のデジタル的な位置を特定するために、複数の閾値（ＯＬＴn)、検出方向（ＯＬＤｎ）、および検出後の復旧不感帯幅（ＯＬＨｎ）が保持されている。検出方向（ＯＬＤｎ）は、検出した開度（ＯＰ）が各閾値（ＯＬＴn）を下回っていたか、或いは上回っていたかを表している。
【００１５】
デジタル位置信号変換部７は位置演算処理部５から得られた開度（ＯＰ）と定数保持部６の閾値（ＯＬＴｎ）、検出方向（ＯＬＤｎ）、復旧不感帯幅（ＯＬＨｎ）を逐次比較してデジタル的な位置（全閉、1/4開、半開、3/4開、全開など）を特定する。特定された水門位置（ＯＬｎ）はビットデータでデジタル位置信号変換部７に保持する。外部出力部１０はビットデータである水門位置（ＯＬｎ）を接点信号、オープンコレクタ信号、ＴＴＬ信号等の汎用的な出力信号に変換して出力する。なお、定数保持部６には任意の閾値（ＯＬＴｎ）、検出方向（ＯＬＤｎ）、復旧不感帯幅（ＯＬＨｎ）を設定することが可能である。
【００１６】
定数保持部６には水門開度（ＯＰ）をアナログ開度データ（ＯＡ：Openness of Analog）に変換するためのアナログ下限値（ＯＡＬ：Openness of Analog Low）とアナログ上限値（ＯＡＨ：Openness of Analog High）が保持されている。アナログ開度信号変換部８は位置演算処理部５から得られた開度（ＯＰ）と、定数保持部６のアナログ下限値（ＯＡＬ）およびアナログ上限値（ＯＡＨ）により、逐次、アナログ開度データ（ＯＡ）に変換する。変換されたアナログ開度データ（ＯＡ）はデジタルデータで、アナログ開度信号変換部８に保持される。外部出力部１０はデジタルデータであるアナログ開度データ（ＯＡ）をＤＣ４〜２０ｍＡ、ＤＣ１〜５Ｖ等の汎用的な出力信号にデジタル/アナログ変換して出力する。なお、定数保持部６には任意のアナログ下限値（ＯＡＬ）、アナログ上限値（ＯＡＨ）を設定することが可能である。
【００１７】
定数保持部６には水門開度（ＯＰ）をデジタル開度データ（ＯＤ：Openness of Digital）に変換するためのデジタル下限値（ＯＤＬ：Openness of Digital Low）とデジタル上限値（ＯＤＨ：Openness of Digital High）が保持されている。デジタル開度信号変換部９は位置演算処理部５から得られた開度（ＯＰ）と、定数保持部６のデジタル下限値（ＯＤＬ）およびデジタル上限値（ＯＤＨ）により、逐次、バイナリデータ、ＢＣＤデータ等の汎用的なデジタル開度データ（ＯＤ）に変換する。変換されたデジタル開度データ（ＯＤ）はデジタルデータで、デジタル開度信号変換部９に保持される。外部出力部１０はデジタル開度データ（ＯＤ）にパリティビットやタイミング信号を付加して出力する。なお、定数保持部６には任意のデジタル下限値（ＯＤＬ）、デジタル上限値（ＯＤＨ）を設定することが可能である。
【００１８】
上述したように、実施の形態１に係わる非接触型の水門測定装置によれば、発信部２および受信部３に、電波、光波、音波等の波動信号（測距波）を用いたので非接触で水門の状態を測定することが出来る。
【００１９】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では外部出力部１０により水門の状態を外部出力する場合について述べた。実施の形態２では、図２に示すように、通信データ変換部１１および通信制御部１２を設けている。通信データ変換部１１は、対象物に固有な水門の識別情報、デジタル位置信号変換部７で検出した水門位置（ＯＬｎ）を識別するアドレス情報、水門開度（ＯＰ）を識別するアドレス情報などを付加して外部処理装置１７と通信可能な通信データに変換する。通信制御部１２は、通信データをイーサネット（登録商標）通信、シリアル通信、無線通信等の通信媒体に適した通信制御と電気的変換を行う。本実施の形態によれば、外部に接点信号やアナログ信号を伝送するテレメータなどの伝送装置を設けずとも外部処理装置１７へ水門の状態を送信することが出来る。
【００２０】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態１では外部出力部１０により水門の状態を外部出力する場合について述べ、上記実施の形態２では通信制御部１２により水門の状態を外部出力する場合について述べた。実施の形態３では、図３に示すように、データ蓄積部１３、時計部１４、時刻補正部１５を設けている。算出された水門開度（ＯＰ）を時計部１４より取得した時刻データとともにデータ蓄積部１３へ逐次保存する。保存されたデータは、通信データ変換部１１および通信制御部１２により外部処理装置１７へ送信するようにした。本実施の形態によれば、通信回線が常時開通していないシステムにおいても継続的な水門計測結果の保存と管理が可能となる。時刻補正部１５は、時計部１４が常に正しい時刻を刻むように管理している。
【００２１】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態１〜３では発信部２、受信部３、測距部４、位置演算処理部５、定数保持部６により水門の開度を算出する場合について述べた。実施の形態４では、図４に示すように、撮影部２ａの光学式カメラで連続的に対象物２０（水門または開閉機械装置）の形状を撮影する。基準画像保持部３ａには、予め撮影部２ａで撮影した対象物２０の最下位置、最上位置などにおける基準画像が保持されている。位置演算処理部５は、基準画像保持部３ａに保持されている対象物２０の最下位置および最上位置の基準画像と、光学式カメラで撮影された画像を比較し、水門開度を算出するようにした。本実施の形態によれば、実施の形態１では測定できない、水門の動作方向と直交する方向からでも非接触で水門開度を算出することが出来る。
【００２２】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態４では外部出力部１０により水門の状態を外部出力する場合について述べた。実施の形態５では、図５に示すように、通信データ変換部１１および通信制御部１２を設けている。通信データ変換部１１は、対象物に固有な水門の識別情報、デジタル位置信号変換部７で検出した水門位置（ＯＬｎ）を識別するアドレス情報、水門開度（ＯＰ）を識別するアドレス情報などを付加して外部処理装置１７と通信可能な通信データに変換する。通信制御部１２は、通信データをイーサネット（登録商標）通信、シリアル通信、無線通信等の通信媒体に適した通信制御と電気的変換を行う。本実施の形態によれば、外部に接点信号やアナログ信号を伝送するテレメータなどの伝送装置を設けずとも外部処理装置１７へ水門の状態を送信することが出来る。
【００２３】
実施の形態６．
なお、上記実施の形態４では外部出力部１０により水門の状態を外部出力する場合について述べ、上記実施の形態５では通信制御部１２により水門の状態を外部出力する場合について述べた。実施の形態６では、図６に示すように、データ蓄積部１３、時計部１４、時刻補正部１５を設けている。算出された水門開度（ＯＰ）を時計部１４より取得した時刻データとともにデータ蓄積部１３へ逐次保存する。保存されたデータは、通信データ変換部１１および通信制御部１２により外部処理装置１７へ送信するようにした。本実施の形態によれば、通信回線が常時開通していないシステムにおいても継続的な水門計測結果の保存と管理が可能となる。時刻補正部１５は、時計部１４が常に正しい時刻を刻むように管理している。
【００２４】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１  水門測定装置、２  発信部、３  受信部、２ａ  撮影部、３ａ  基準画像保持部、４  測距部、５  位置演算処理部、６  定数保持部、７  デジタル位置信号変換部、８  アナログ開度信号変換部、９  デジタル開度信号変換部、１０  外部出力部、１１  通信データ変換部、１２  通信制御部、１３  データ蓄積部、１４  時計部、１５  時刻補正部、１６  外部表示装置、１７  外部処理装置、２０  対象物
【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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【図６】
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