(57)【要約】【課題】より高い精度で水槽内の水量を測定できる水量測定装置及び水量測定方法を提供することである。【解決手段】実施形態の水量測定装置は、測定データ取得部と、水槽情報記憶部と、水量測定部とを持つ。測定データ取得部は、物体までの距離を複数の箇所について測定可能な測定センサであって水槽の内側上方に設けられた測定センサから、前記水槽の中の気層部分の測定データを取得する。水槽情報記憶部は、前記水槽について、水が内部に貯められる前の初期状態において前記測定センサによって測定された測定データである初期状態測定データを予め記憶する。水量測定部は、前記測定データ取得部によって取得される測定データと、前記初期状態測定データと、に基づいて前記水槽内の水の量である水量を測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体までの距離を複数の箇所について測定可能な測定センサであって水槽の内側上方に設けられた測定センサから、前記水槽の中の気層部分の測定データを取得する測定データ取得部と、
前記水槽について、水が内部に貯められる前の初期状態において前記測定センサによって測定された測定データである初期状態測定データを予め記憶する水槽情報記憶部と、
前記測定データ取得部によって取得される測定データと、前記初期状態測定データと、に基づいて前記水槽内の水の量である水量を測定する水量測定部と、
を備える水量測定装置。
【請求項２】
前記測定データのうち、相対的に新しいものと古いものとを比較することによって、異常箇所を検出する異常検出部をさらに備える、請求項１に記載の水量測定装置。
【請求項３】
前記異常検出部は、相対的に新しい測定データと古い測定データとの差分が所定の閾値を超える箇所を異常箇所として検出する、請求項２に記載の水量測定装置。
【請求項４】
物体までの距離を複数の箇所について測定可能な測定センサであって水槽の内側上方に設けられた測定センサから、前記水槽の中の気層部分の測定データを取得する測定データ取得ステップと、
前記水槽について、水が内部に貯められる前の初期状態において前記測定センサによって測定された測定データである初期状態測定データを予め記憶する水槽情報記憶部から前記初期状態測定データを取得するステップと、
前記測定データを取得するステップにおいて取得される測定データと、前記初期状態測定データと、に基づいて前記水槽内の水の量である水量を測定する水量測定ステップと、
を有する水量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、水量測定装置及び水量測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水槽内に存在する水の量を測定する技術が提案されている。一般的には、底部に沈めた水位計によって高さ方向での水位を測定し、その測定結果に対して水槽の水平面の面積を乗算することによって水量を算出する方法が採用されていた。しかしながら、このような方法では、精度よく水量を測定できない場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０２６１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、より高い精度で水槽内の水量を測定できる水量測定装置及び水量測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の水量測定装置は、測定データ取得部と、水槽情報記憶部と、水量測定部とを持つ。測定データ取得部は、物体までの距離を複数の箇所について測定可能な測定センサであって水槽の内側上方に設けられた測定センサから、前記水槽の中の気層部分の測定データを取得する。水槽情報記憶部は、前記水槽について、水が内部に貯められる前の初期状態において前記測定センサによって測定された測定データである初期状態測定データを予め記憶する。水量測定部は、前記測定データ取得部によって取得される測定データと、前記初期状態測定データと、に基づいて前記水槽内の水の量である水量を測定する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】水量測定システム１のシステム構成を示す図である。
【図２】水槽１０の壁の断面の例を示す図である。
【図３】測定センサ２０による測定の具体例を示す図である。
【図４】水量測定装置３０の機能構成を表す概略ブロック図である。
【図５】異常箇所の具体例を示す図である。
【図６】水量測定装置３０の処理の流れの例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の水量測定装置及び水量測定方法を、図面を参照して説明する。
図１は、水量測定システム１のシステム構成を示す図である。水量測定システム１は、水槽１０内に存在する水（以下、「貯留水」という。）の量を測定する。まず、水槽１０について説明する。水槽１０は、水を内部に留めておくことが可能な容器である。貯留水は、必ずしも不純物が少ない水（例えば飲料水、上水）である必要は無い。貯留水は、例えば泥水、汚水などのように不純物を多く含む水であってもよい。水槽１０内には大きく分けて二つの層が存在する。一方は、水の層である水層１０１である。他方は、気体（例えば、空気、窒素など）の層である気層１０２である。水量測定システム１は、図１における矢印１０３は、気層の高さ（ｚ方向）を示している。気層の高さは、水槽の内側の壁の位置（ｘ，ｙ方向（水平方向）の位置：以下、「壁面位置」という。）における水面から天井（天井が無い場合には所定の位置）までの高さを示す。壁面位置毎に天井の高さが異なる場合には、壁面位置毎に気層の高さの値が異なる。
【０００８】
図２は、水槽１０の壁の断面の例を示す図である。水槽１０の内側の壁の表面には、塗装などの加工が施されている。例えば、水槽１０の壁がコンクリート１１０で構築されている場合に、その内側の表面には防水や防食などを目的とした塗装膜１２０が形成されてもよい。
【０００９】
次に、図１に戻って水量測定システム１について説明をする。水量測定システム１は、測定センサ２０及び水量測定装置３０を備える。測定センサ２０は、水槽１０の内側に設けられる。図１の例では、測定センサ２０は水槽１０の天井内側に取り付けられている。このように、測定センサ２０は水槽１０の内側のうち、上方（原則として気層１０２の状態で有り続ける場所）に設けられる。ただし、測定センサ２０は、気層１０２の壁面の形状を測定可能であればどのような位置に取り付けられてもよい。
【００１０】
測定センサ２０は、物体までの距離を測定可能な測距センサを用いて構成されてもよい。測定センサ２０は、例えばレーザー、赤外線、変調光を測定対象に対して照射し、その反射光を受光素子によって受光することで測定対象までの距離を測定する。測定センサ２０は、例えばＴＯＦ（Time Of Flight）法を用いることによって距離を測定してもよい。測定センサ２０は、水槽内で垂直方向の軸を中心として回転することによって、複数の壁面位置において自装置から壁面までの距離を測定する。このとき、測定センサ２０は、一つの壁面位置において、高さ方向（矢印１０３方向）に複数の位置で距離を測定する。このような測定が行われることによって、結果として水槽１０の内側の壁面の形状が三次元データとして取得される。言い換えれば、測定センサ２０は三次元スキャナを用いて構成されてもよい。測定センサ２０は、測定結果を水量測定装置３０に出力する。測定結果は、例えば各測定ポイントにおける物体までの距離として表されてもよいし、三次元形状を示すデータとして表されてもよい。
【００１１】
図３は、測定センサ２０による測定の具体例を示す図である。図３には、測定センサ２０の測定範囲の一部を示すスクリーン８０が破線の矩形で示されている。スクリーン８０内には、測距の際にレーザーが照射される領域を示すスポット９０が複数存在する。測定センサ２０は、各スポット９０に対してレーザーを照射し、水槽１０の内側の壁（以下、「内壁」という。）で反射したレーザー光を受光する。測定センサ２０は、レーザー光を発光してからレーザー光が受光されるまでの時間を測定することによって、スポット９０方向に存在する対象物（水槽１０の内壁）までの距離を測定する。なお、図３ではスクリーン８０と水槽１０の内壁とが並行の状態で描かれているが、並行である必要は無い。測定センサ２０は、その向きを変更することでスクリーン８０の位置を変更し、測定方向を変更できる。
【００１２】
水量測定装置３０は、測定センサ２０の測定結果に基づいて水槽１０内の貯留水の量を測定する。図４は、水量測定装置３０の機能構成を表す概略ブロック図である。水量測定装置３０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備える。水量測定装置３０は、水量測定プログラムを実行することによって、測定データ取得部３０１、測定データ記憶部３０２、水槽情報記憶部３０３、水量測定部３０４及び異常検出部３０５を備える装置として機能する。なお、水量測定装置３０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。水量測定プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。水量測定プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
【００１３】
測定データ取得部３０１は、測定センサ２０から出力される測定結果を示すデータ（以下、「測定データ」という。）を取得する。測定データには、測定結果を示す情報と、測定結果が得られた日時を示す情報とが含まれる。
【００１４】
測定データ記憶部３０２は、磁気記憶装置や半導体記憶装置などの記憶装置である。測定データ記憶部３０２は、測定データ取得部３０１によって取得された測定データを記憶する。
【００１５】
水槽情報記憶部３０３は、磁気記憶装置や半導体記憶装置などの記憶装置である。水槽情報記憶部３０３は、予め取得されている水槽１０に関する情報を記憶する。水槽１０に関する情報には、例えば水槽１０が空の状態（水が内部に存在しない状態：以下「初期状態」という。）で測定センサ２０によって測定された測定結果が含まれる。
【００１６】
水量測定部３０４は、測定データ取得部３０１によって取得された測定データに基づいて水量を測定する。以下、水量測定部３０４が水量を測定する具体的な手法について説明する。
【００１７】
（第一手法）
水量測定部３０４は、初期状態の測定結果に基づいて水槽１０の体積を算出する。水量測定部３０４は、測定データ取得部３０１によって取得された測定データに基づいて、気層１０２の部分の体積を算出する。水量測定部３０４は、水槽１０の体積から気層１０２の部分の体積を減算した結果を、水量を表す体積として取得する。なお、水量測定部３０４は初期状態の測定結果に基づいて水槽１０の体積を一度算出した後には、算出された値を記憶しておき繰り返し使用してもよい。
【００１８】
（第二手法）
水量測定部３０４は、気層１０２の高さの値と、そのときの水槽１０内の水量の値との対応関係を示すテーブルを予め有する。このテーブルは、例えば水槽情報記憶部３０３に予め登録されてもよい。水量測定部３０４は、測定データ取得部３０１によって取得された測定データに基づいて、その時点における気層１０２の高さの値を取得する。水量測定部３０４は、上記のテーブルを参照し、取得された気層１０２の高さに対応する水量の値を取得する。
【００１９】
以上で水量測定部３０４の説明を終える。次に異常検出部３０５について説明する。
異常検出部３０５は、測定データ取得部３０１によって取得された測定データに基づいて、水槽１０の内壁に生じた異常を検出する。例えば、異常検出部３０５は、水槽情報記憶部３０３に予め記憶されている初期状態での測定結果と、測定データ取得部３０１によって取得された測定データとを比較することによって、形状が変形している箇所（例えば窪んでいる箇所）を異常箇所として検出する。例えば、異常検出部３０５は、測定データ取得部３０１によって取得された測定データのうち、相対的に新しいものと古いものとを比較することによって、形状が変形している箇所（例えば窪んでいる箇所）を異常箇所として検出する。形状が変形しているか否かは、例えば両測定データの差分の値が所定の閾値を超えているか否かに基づいて判定されてもよい。
【００２０】
図５は、異常箇所の具体例を示す図である。塗装膜１２０の表面が一部欠落や減肉することによって窪み１２１が生じている。このような部分が異常箇所として検出される。このような部分では、例えば窪み１２１の分だけ測距結果の値が大きくなる。このような値の差を検出することで、異常検出部３０５は異常箇所を検出することができる。図５に示される例以外にも、例えば内壁に設けられた構造物の落下や欠損を異常箇所として検出することができる。
【００２１】
図６は、水量測定装置３０の処理の流れの例を示すフローチャートである。まず、測定データ取得部３０１が、測定センサ２０から出力された測定データを取得する（ステップＳ１０１）。
【００２２】
水量測定部３０４は、測定データに基づいて、気層１０２部分に関する情報を取得する（ステップＳ１０２）。気層１０２部分に関する情報は、例えば水量測定部３０４が第一手法を使用するのであれば気層１０２部分の体積であってもよい。気層１０２部分に関する情報は、例えば水量測定部３０４が第二手法を使用するのであれば気層１０２部分の高さであってもよい。水量測定部３０４は、ステップＳ１０２において取得された情報に基づいて、水量を取得する（ステップＳ１０３）。水量測定部３０４は、不図示の端末装置や表示装置に、取得された水量を示す情報を出力する。
【００２３】
異常検出部３０５は、測定データに基づいて、測定データの差分を取得する（ステップＳ１０４）。異常検出部３０５は、最新の測定データと初期状態における測定データとの差分を取得してもよいし、最新の測定データと相対的に古い測定データとの差分を取得してもよい。得られた差分の値が所定の閾値を超える箇所があった場合（ステップＳ１０５−ＹＥＳ）、異常検出部３０５はその箇所を異常箇所として検出する（ステップＳ１０６）。異常検出部３０５は、異常箇所が検出されると、不図示の端末装置や表示装置に、検出された異常箇所を示す情報を出力する。差分の値が所定の閾値を超える箇所がない場合（ステップＳ１０５−ＮＯ）、異常箇所は検出されない。以上の処理が所定のタイミングで繰り返し実行される。
【００２４】
以上述べた少なくともひとつの実施形態の水量測定装置又は水量測定方法によれば、水槽１０の気層１０２部分の測定データに基づいて水量を測定できる。気層１０２部分は、測距センサ等を用いてより精度よく測定することができる。そのため、従来のように水位に基づいて水量を算出する手法に比べて、より精度よく水量を測定することができる。
【００２５】
また、実施形態の水量測定装置又は水量測定方法によれば、水量を算出する過程で得られる測定データに基づいて、水槽１０の内壁に生じた異常箇所を検出することが可能となる。
【００２６】
また、実施形態の水量測定装置又は水量測定方法によれば、水槽１０内に人が進入することなく水量を精度よく測定することができる。そのため、例えば発酵槽のように開放できない用途の水槽１０において水量を図る場合に特に好適である。
【００２７】
また、実施形態の水量測定装置又は水量測定方法によれば、水槽１０内の形状を測定することによって水量が算出される。そのため、水槽１０内が複雑な形状であったとしても、精度よく水量を算出することが可能となる。
【００２８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００２９】
１…水量測定システム，  １０…水槽，  １０１…水層，  １０２…気層，  １０３…矢印，  １１０…コンクリート，  １２０…塗装膜，  ２０…測定センサ，  ３０…水量測定装置，  ３０１…測定データ取得部，  ３０２…測定データ記憶部，  ３０３…水槽情報記憶部，  ３０４…水量測定部，  ３０５…異常検出部，  ８０…スクリーン，  ９０…スポット
【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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