[go: up one dir, main page]

JP2014035321A - Optical fiber application liquid level measurement device - Google Patents

Optical fiber application liquid level measurement device Download PDF

Info

Publication number
JP2014035321A
JP2014035321A JP2012177871A JP2012177871A JP2014035321A JP 2014035321 A JP2014035321 A JP 2014035321A JP 2012177871 A JP2012177871 A JP 2012177871A JP 2012177871 A JP2012177871 A JP 2012177871A JP 2014035321 A JP2014035321 A JP 2014035321A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid level
optical fiber
temperature distribution
sensor
laid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012177871A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keizo Takeda
敬三 武田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Azbil Corp filed Critical Azbil Corp
Priority to JP2012177871A priority Critical patent/JP2014035321A/en
Publication of JP2014035321A publication Critical patent/JP2014035321A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

【課題】メンテナンスの負担を軽減できる光ファイバ応用液位装置を提供する。
【解決手段】液体の深さ方向に敷設した光ファイバからなるセンサ部2に光パルス信号を入射し、そのセンサ部2からの戻り光に基づいてセンサ部2の敷設方向に沿った温度分布を測定し、この温度分布における変化点に基づいてセンサ部2を敷設した位置における液体の液位を検出する。これにより、従来の液位センサのような複雑な構造を有する装置が不要となる。すなわち、温度センシングについては、光ファイバそのものが温度を検出することを測定原理としているので、メンテナンスの負担を軽減することができる。
【選択図】 図1
An optical fiber applied liquid level device capable of reducing a maintenance burden is provided.
An optical pulse signal is incident on a sensor unit 2 made of an optical fiber laid in the depth direction of the liquid, and a temperature distribution along the laying direction of the sensor unit 2 is calculated based on return light from the sensor unit 2. Measurement is performed, and the liquid level at the position where the sensor unit 2 is laid is detected based on the change point in the temperature distribution. This eliminates the need for a device having a complicated structure such as a conventional liquid level sensor. That is, with respect to temperature sensing, since the measurement principle is that the optical fiber itself detects the temperature, the burden of maintenance can be reduced.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、液位を測定する光ファイバ応用液位計測装置に関するものである。   The present invention relates to an optical fiber applied liquid level measuring apparatus for measuring a liquid level.

生活排水、汚水、雨水など(以下、「下水」と言う。)を地下に埋設した管渠を用いて下水処理場まで運ぶ下水道においては、下水を迅速に処理したり、局所的な集中豪雨などで浸水の可能性が生じたときに住民への避難勧告を行ったりするために、管渠内の液位を監視する監視システムが用いられている。この監視システムにおいて、管渠内の液位は、液位センサにより測定されている(例えば、特許文献1参照。)。この液位センサは、水圧を検出する検出部を水中に設置し、この検出部が検出した水圧と大気圧との差圧から液位を測定するものである。   In sewers that transport domestic wastewater, sewage, rainwater, etc. (hereinafter referred to as “sewage”) to a sewage treatment plant using pipes buried underground, the sewage can be quickly treated or localized torrential rain, etc. A monitoring system is used to monitor the liquid level in the pipes in order to advise residents to evacuate when there is a possibility of flooding. In this monitoring system, the liquid level in the pipe tube is measured by a liquid level sensor (for example, refer to Patent Document 1). In this liquid level sensor, a detection unit for detecting water pressure is installed in water, and the liquid level is measured from the differential pressure between the water pressure detected by the detection unit and atmospheric pressure.

特開2008−039787号公報JP 2008-039787 A

しかしながら、従来の液位センサは、水中に設置して差圧を検出するため防水性および耐水性を求められるために複雑な構造を採らざるを得ず、このために検出部は定期的にメンテナンスが必要となっていた。また、下水道の管渠は一般に地下に埋設されているので、液位センサの検出部のメンテナンスを実施するために作業員が地下に侵入するといったメンテナンスの前準備にも手間がかかるために、液位センサ自体のメンテナンスも合わせると全体で相当な手間を必要とするものとなっていた。さらに、下水道では管渠を長距離に亘って埋設するので、液位センサを各所に設けなければならず、これらの液位センサそれぞれの設置箇所において上述したメンテナンスを必要とするためさらに手間がかかるものとなっていた。このため、メンテナンスの負担を軽減できる液位センサが望まれていた。   However, since conventional liquid level sensors are installed in water to detect differential pressure, they are required to have a waterproof structure and water resistance, and therefore a complicated structure must be adopted. Was needed. In addition, since sewer pipes are generally buried underground, it takes time to prepare for maintenance such as workers entering the basement to perform maintenance on the detection part of the liquid level sensor. When the maintenance of the position sensor itself is combined, it requires a considerable amount of work as a whole. Furthermore, since sewers are buried over long distances in sewers, liquid level sensors must be provided at various locations, and the above-described maintenance is required at the respective locations where these liquid level sensors are installed. It was a thing. For this reason, a liquid level sensor capable of reducing the maintenance burden has been desired.

そこで、本発明は、メンテナンスの負担を軽減できる光ファイバ応用液位計測装置を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the optical fiber applied liquid level measuring apparatus which can reduce the burden of a maintenance.

上述したような課題を解決するために、本発明に係る光ファイバ応用液位計測装置は、液体の深さ方向に敷設した光ファイバと、光ファイバに光パルスを入射する光パルス入射部と、光パルスが入射された光ファイバからの戻り光に基づいて光ファイバの敷設方向に沿った温度分布を測定する測定部と、この測定部により測定された温度分布に基づいて液体の液位を検出する検出部とを備えたことを特徴とするものである。光ファイバそのものが温度をセンシング可能であることを測定原理としており、構造がシンプルでメンテナンスは不要である。   In order to solve the problems as described above, an optical fiber applied liquid level measuring device according to the present invention includes an optical fiber laid in the depth direction of the liquid, an optical pulse incident unit that injects an optical pulse into the optical fiber, A measurement unit that measures the temperature distribution along the laying direction of the optical fiber based on the return light from the optical fiber on which the optical pulse is incident, and detects the liquid level based on the temperature distribution measured by the measurement unit And a detecting unit that performs the above operation. The measurement principle is that the optical fiber itself can sense temperature, and the structure is simple and maintenance is not required.

上記光ファイバ応用液位計測装置において、液体が流通する管渠内において管渠の長さ方向に敷設されたケーブルをさらに備え、光ファイバは、複数設けられて、ケーブルに所定間隔毎に接続され、光パルス入射部は、ケーブルに光パルス信号を出力し、測定部は、ケーブルからの戻り光に基づいて、各光ファイバの敷設方向に沿った温度分布を測定し、検出部は、各光ファイバを敷設した位置における液面の液位を検出するようにしてもよい。   The above-mentioned optical fiber applied liquid level measuring device further includes a cable laid in the longitudinal direction of the pipe in the pipe through which the liquid flows, and a plurality of optical fibers are provided and connected to the cable at predetermined intervals. The optical pulse incident unit outputs an optical pulse signal to the cable, the measurement unit measures the temperature distribution along the laying direction of each optical fiber based on the return light from the cable, and the detection unit You may make it detect the liquid level of the liquid level in the position which laid the fiber.

本発明によれば、液体の深さ方向に敷設した光ファイバに光パルス信号を入射し、その光ファイバからの戻り光に基づいて光ファイバの敷設方向に沿った温度分布を測定し、この温度分布に基づいて液体の液位を検出することにより、従来の液位計測装置のような複雑な構造が不要となるので、メンテナンスの負担を軽減することができる。   According to the present invention, an optical pulse signal is incident on an optical fiber laid in the depth direction of the liquid, a temperature distribution along the laying direction of the optical fiber is measured based on return light from the optical fiber, and this temperature By detecting the liquid level based on the distribution, a complicated structure as in the conventional liquid level measuring device is not required, and the maintenance burden can be reduced.

図1は、本発明の実施の形態に係る光ファイバ応用液位計測装置の構成を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an optical fiber applied liquid level measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2Aは、図1の要部拡大図である。2A is an enlarged view of a main part of FIG. 図2Bは、図2AのI-I線断面図である。2B is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 2A. 図3は、計測装置の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the measuring device. 図4は、液位の検出方法を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a liquid level detection method. 図5は、変化点の抽出方法を説明するためのフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart for explaining a method of extracting change points.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態では、下水道の管渠内の液位を測定する場合について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the case where the liquid level in the sewer pipe is measured will be described.

[光ファイバ応用液位計測装置の構成]
図1,図2A,図2Bに示すように、本実施の形態に係る光ファイバ応用液位計測装置は、下水道の管渠100内に管渠100の長さ方向に敷設されたケーブル1と、このケーブル1に所定間隔毎に接続された複数のセンサ部2a〜2dと、ケーブル1と光カプラ11を介して接続された計測装置3とを備えている。なお、管渠100には、その敷設方向にマンホール101a〜101dが設けられている。
[Configuration of optical fiber applied liquid level measuring device]
As shown in FIG. 1, FIG. 2A, FIG. 2B, the optical fiber applied liquid level measuring device according to the present embodiment includes a cable 1 laid in the length direction of the pipe 100 in the pipe 100 of the sewer, A plurality of sensor units 2 a to 2 d connected to the cable 1 at predetermined intervals, and a measuring device 3 connected to the cable 1 via an optical coupler 11 are provided. The pipe rod 100 is provided with manholes 101a to 101d in the laying direction.

ケーブル1は、公知の光ファイバからなり、管渠100内において管渠100の長さ方向に敷設されている。ケーブル1の一端は、管渠100と地上とを接続するマンホール101aから地上に導出され、光カプラ11を介して計測装置3に接続されている。このようなケーブル1は、マンホール101a〜101d毎に設けられた中継器12a〜12dを介して管渠100の長さ方向に敷設されている。この中継器12a〜12dは、ケーブル1同士を連結したり、ケーブル1に他の光ファイバを接続したりするためのインターフェース装置である。   The cable 1 is made of a known optical fiber, and is laid in the length direction of the pipe rod 100 in the pipe rod 100. One end of the cable 1 is led to the ground from a manhole 101 a that connects the tube 100 and the ground, and is connected to the measuring device 3 via the optical coupler 11. Such a cable 1 is laid in the length direction of the tube 100 via the repeaters 12a to 12d provided for the manholes 101a to 101d. The repeaters 12 a to 12 d are interface devices for connecting the cables 1 and connecting other optical fibers to the cable 1.

センサ部2a〜2dは、外面が金属で覆われた光ファイバからなる公知の光ファイバセンシングケーブルからなり、両端が中継器12に接続された状態で中継器12aに吊設されることにより、管渠100内を流通する下水の深さ方向に敷設されている。なお、センサ部2a〜2dは、それぞれ同等の構成を有している。   The sensor parts 2a to 2d are made of a known optical fiber sensing cable made of an optical fiber whose outer surface is covered with metal, and are suspended from the repeater 12a with both ends connected to the repeater 12, thereby It is laid in the depth direction of the sewage that circulates in the tub 100. The sensor units 2a to 2d have the same configuration.

ここで、センサ部2a〜2dは、図2A,図2Bに示すセンサ部2aのように、マンホール101に配設された中継器12aから管渠100の底部に亘ってループ状に敷設されている。具体的には、センサ部2aは、中継器12aに接続された一端から管渠100の底部に延在し、この底部で折り返して鉛直上方に延在し、他端が中継器12aに接続されている。このようにセンサ部2aは、管渠100内をその深さ方向に横断して設けられているので、管渠100内を流通する下水の液面がセンサ部2aと接触することとなる。ここで、センサ部2a〜2dの長さは、計測装置3に予め記憶されている。   Here, the sensor units 2a to 2d are laid in a loop from the repeater 12a disposed in the manhole 101 to the bottom of the pipe rod 100 as in the sensor unit 2a shown in FIGS. 2A and 2B. . Specifically, the sensor unit 2a extends from one end connected to the repeater 12a to the bottom of the pipe rod 100, folds back at the bottom and extends vertically upward, and the other end is connected to the repeater 12a. ing. Thus, since the sensor part 2a is provided across the inside of the pipe tub 100 in the depth direction, the liquid level of the sewage flowing through the pipe tub 100 comes into contact with the sensor part 2a. Here, the lengths of the sensor units 2a to 2d are stored in the measuring device 3 in advance.

計測装置3は、各センサ部2a〜2dの温度分布を測定する温度分布測定部31と、各センサ部2a〜2dの長さを記憶した記憶部32と、センサ部2a〜2dが設けられた管渠100の液位を検出する液位検出部33と、この液位検出部33による検出結果を出力する液位出力部34とを備えている。   The measuring device 3 includes a temperature distribution measuring unit 31 that measures the temperature distribution of each of the sensor units 2a to 2d, a storage unit 32 that stores the length of each of the sensor units 2a to 2d, and the sensor units 2a to 2d. The liquid level detection part 33 which detects the liquid level of the tube 100 and the liquid level output part 34 which outputs the detection result by this liquid level detection part 33 are provided.

ここで、温度分布測定部31は、公知の光ファイバセンサからなり、各センサ部2a〜2dについて、その敷設方向、すなわち下水の深さ方向に沿った温度分布を測定する。このような温度分布測定部31は、光パルス入射部311と、入射光検出部312と、戻り光検出部313と、温度分布検出部314とを備えている。   Here, the temperature distribution measurement part 31 consists of a well-known optical fiber sensor, and measures the temperature distribution along the laying direction, ie, the depth direction of sewage, about each sensor part 2a-2d. Such a temperature distribution measuring unit 31 includes an optical pulse incident unit 311, an incident light detection unit 312, a return light detection unit 313, and a temperature distribution detection unit 314.

光パルス入射部311は、半導体レーザなどからなり、光パルスを生成する。そして、生成した光パルスを、光カプラ11を介してケーブル1に入射するとともに、入射光検出部312に入射する。   The light pulse incident part 311 is made of a semiconductor laser or the like and generates a light pulse. The generated light pulse enters the cable 1 through the optical coupler 11 and enters the incident light detection unit 312.

入射光検出部312は、光パルス入射部311から入射した光パルス(以下、「入射光」と言う。)の周波数スペクトルの波形と、入射光が入射した時刻(以下、「入射時刻」と言う。)を検出する検出部である。検出した周波数スペクトル波形と入射時刻は、温度分布測定部312に出力する。   The incident light detection unit 312 includes the frequency spectrum waveform of the light pulse incident from the light pulse incident unit 311 (hereinafter referred to as “incident light”) and the time when the incident light is incident (hereinafter referred to as “incident time”). .). The detected frequency spectrum waveform and incident time are output to the temperature distribution measuring unit 312.

戻り光検出部313は、入射光が光カプラ11、ケーブル1および中継器12a〜12dを介して各センサ部2a〜2dに到達し、センサ部2a〜2dの長手方向の各位置で散乱して中継器12a〜12d、ケーブル1および光カプラ11を介して戻ってくる光(以下、「戻り光」と言う。)の周波数スペクトルの波形を検出する受光素子である。検出した戻り光の周波数スペクトルの波形は、温度分布検出部314に出力する。   The return light detection unit 313 reaches the sensor units 2a to 2d via the optical coupler 11, the cable 1, and the repeaters 12a to 12d, and scatters at each position in the longitudinal direction of the sensor units 2a to 2d. This is a light receiving element that detects the waveform of the frequency spectrum of light returning through the repeaters 12a to 12d, the cable 1, and the optical coupler 11 (hereinafter referred to as “returned light”). The detected frequency spectrum waveform of the return light is output to the temperature distribution detector 314.

温度分布検出部314は、光パルス反射法(Optical Time Domain Reflectometer)に基づいて、入射光検出部312または戻り光検出部313から入力された入射光および戻り光の周波数スペクトルの波形を比較して光強度の距離分布を解析することにより、光ファイバからなるセンサ部2a〜2dの温度分布を検出する演算回路である。ここで、温度分布を検出するセンサ部2a〜2dの位置は、入射時刻から戻り光を受光した時刻までの遅れ時間を、センサ部2a〜2dの位置に合わせることにより設定される。したがって、遅れ時間を適宜設定することにより、各センサ部2a〜2dの温度分布を検出することができる。本実施の形態においては、センサ部2aの場合、図2Bに示すように最下点L0から最上点Lnまで複数の測定点が設定されており、各測定点について温度を測定することにより、センサ部2aの温度分布を検出することができる。また、センサ部2a〜2dの温度は、このセンサ部2a〜2d近傍の温度の影響を受ける。したがって、センサ部2a〜2dの温度分布を測定することは、このセンサ部2a〜2dが設けられた位置における管渠100内の温度分布を測定することを意味することとなる。   The temperature distribution detection unit 314 compares the frequency spectrum waveforms of the incident light and the return light input from the incident light detection unit 312 or the return light detection unit 313 based on the optical pulse reflection method (Optical Time Domain Reflectometer). It is an arithmetic circuit that detects the temperature distribution of the sensor units 2a to 2d made of optical fibers by analyzing the distance distribution of light intensity. Here, the positions of the sensor units 2a to 2d that detect the temperature distribution are set by matching the delay time from the incident time to the time when the return light is received with the positions of the sensor units 2a to 2d. Therefore, the temperature distribution of each of the sensor units 2a to 2d can be detected by appropriately setting the delay time. In the present embodiment, in the case of the sensor unit 2a, a plurality of measurement points are set from the lowest point L0 to the highest point Ln as shown in FIG. 2B, and the sensor is measured by measuring the temperature at each measurement point. The temperature distribution of the part 2a can be detected. Further, the temperature of the sensor units 2a to 2d is affected by the temperature in the vicinity of the sensor units 2a to 2d. Therefore, measuring the temperature distribution of the sensor units 2a to 2d means measuring the temperature distribution in the pipe rod 100 at the position where the sensor units 2a to 2d are provided.

記憶部32は、各センサ部2a〜2dの長さを記憶するメモリ装置からなる。各センサ部2a〜2dの長さは、ユーザの操作入力などにより記憶される。   The memory | storage part 32 consists of memory devices which memorize | store the length of each sensor part 2a-2d. The length of each of the sensor units 2a to 2d is stored by a user operation input or the like.

液位検出部33は、温度分布測定部31により測定された各センサ部2a〜2dの温度分布と、記憶部32に記憶された各センサ部2a〜2dの長さとに基づいて、各センサ部2a〜2dが敷設された位置における管渠100内の液位を検出する演算回路である。この液位検出部33による液位の検出方法の詳細については後述する。   Based on the temperature distribution of each of the sensor units 2 a to 2 d measured by the temperature distribution measurement unit 31 and the length of each of the sensor units 2 a to 2 d stored in the storage unit 32, the liquid level detection unit 33 It is an arithmetic circuit which detects the liquid level in the pipe rod 100 in the position where 2a-2d was laid. Details of the liquid level detection method by the liquid level detection unit 33 will be described later.

液位出力部34は、液位検出部33による検出結果をユーザに対して出力するインターフェース装置である。   The liquid level output unit 34 is an interface device that outputs the detection result of the liquid level detection unit 33 to the user.

[下水の有無の判定方法]
次に、図4を参照して、液位検出部33による液位の検出方法について説明する。
[Method of judging the presence or absence of sewage]
Next, a method for detecting the liquid level by the liquid level detection unit 33 will be described with reference to FIG.

一般に液体と気体とでは近くに存在する場合でも温度が異なるので、液体と気体とが連続する箇所の温度分布を測定すると、液体と気体の界面、すなわち液面で温度が急激に変化する変化点(図4の変化点βを参照。)が現れる。そこで、本実施の形態では、その変化点を液位として検出する。   In general, liquids and gases have different temperatures even when they are close to each other. Therefore, when measuring the temperature distribution at a location where the liquid and gas are continuous, the change point at which the temperature rapidly changes at the interface between the liquid and gas, that is, the liquid level. (See change point β in FIG. 4). Therefore, in the present embodiment, the change point is detected as a liquid level.

具体的には、まず、液位検出部33は、温度分布測定部31から図4の符号αで示すような各センサ部2の温度分布を受信取得する。   Specifically, first, the liquid level detection unit 33 receives and acquires the temperature distribution of each sensor unit 2 as indicated by the symbol α in FIG. 4 from the temperature distribution measurement unit 31.

次に、温度分布αにおける変化点βのように、受信取得した温度分布から温度が急激に変化する変化点を抽出する。この変化点の抽出は、例えば、温度分布において、隣り合う点の差分や微分をとることにより行うことができる。この抽出方法の一例については後述する。   Next, a change point at which the temperature rapidly changes is extracted from the received and acquired temperature distribution, such as a change point β in the temperature distribution α. This change point can be extracted, for example, by taking a difference or differentiation between adjacent points in the temperature distribution. An example of this extraction method will be described later.

変化点を抽出すると、記憶部32からセンサ部2a〜2dの実際の長さを取得し、この実際の長さと温度分布とを比較して温度分布の各点の実際の水深位置を検出するとともに、抽出した変化点の実際の水深位置を検出する。そして、変化点の実際の位置を液位として判定する。例えば、図4に示す温度分布αの場合、変化点βの実際位置が4[m]となっているので、液位が4[m]であると判定される。   When the change point is extracted, the actual lengths of the sensor units 2a to 2d are acquired from the storage unit 32, and the actual length and temperature distribution are compared to detect the actual water depth position of each point of the temperature distribution. The actual water depth position of the extracted change point is detected. Then, the actual position of the change point is determined as the liquid level. For example, in the case of the temperature distribution α shown in FIG. 4, since the actual position of the change point β is 4 [m], it is determined that the liquid level is 4 [m].

このようにして判定された液位は、液位出力部34により出力される。例えば、計測装置3の表示画面には、センサ部2a〜2dが設けられた管渠100の液位が表示される。これにより、ユーザは、監視装置2の表示画面を見ることにより、管渠100内のセンサ部2が設けられた位置における下水の液位を確認することができる。   The liquid level determined in this way is output by the liquid level output unit 34. For example, on the display screen of the measuring device 3, the liquid level of the tube 100 provided with the sensor units 2a to 2d is displayed. Thereby, the user can confirm the liquid level of the sewage in the position in which the sensor part 2 in the tube 100 is provided by looking at the display screen of the monitoring device 2.

このような液位の判定は、各センサ部2a〜2dについて行われる。上述したように、センサ部2a〜2dは、管渠100の長さ方向において所定間隔毎に設けられている。したがって、液位検出部33は、管渠100の液位についても所定間隔毎に判定するので、液位出力部34には、管渠100の複数の地点の液位が出力されることとなる。これにより、ユーザは、管渠100全体に亘ってその液位を監視することが可能となる。   Such determination of the liquid level is performed for each of the sensor units 2a to 2d. As described above, the sensor units 2 a to 2 d are provided at predetermined intervals in the length direction of the tube rod 100. Therefore, since the liquid level detection unit 33 also determines the liquid level of the tube tub 100 at predetermined intervals, the liquid level output unit 34 outputs the liquid levels at a plurality of points of the tube tub 100. . As a result, the user can monitor the liquid level throughout the tube 100.

[変化点の抽出方法]
次に、図5を参照して、液位検出部33による変化点の抽出方法の一例について説明する。
[Change point extraction method]
Next, an example of a method for extracting change points by the liquid level detector 33 will be described with reference to FIG.

まず、液位検出部33は、Laを最も下方に位置する測定点である最下点L0とする(ステップS1)。また、LbをLaの直上に位置する測定点に設定する(ステップS2)。したがって、最初に測定する場合、図2Bから分かるように、Lbは測定点L1となる。   First, the liquid level detection unit 33 sets La to the lowest point L0, which is the lowest measurement point (step S1). In addition, Lb is set to a measurement point located immediately above La (step S2). Therefore, in the first measurement, Lb becomes the measurement point L1, as can be seen from FIG. 2B.

LaおよびLbを設定すると、液位検出部33は、Lbの温度とLaの温度の差分であるβを算出し(ステップS3)、βが0であるか否かを判定する(ステップS4)。   When La and Lb are set, the liquid level detection unit 33 calculates β, which is the difference between the temperature of Lb and the temperature of La (step S3), and determines whether β is 0 (step S4).

βが0である場合(ステップS4:YES)、LaとLbの温度が等しいのでLbは液面ではないため、液位検出部33は、センサ部2aの全測定点について判定を行ったか否かを確認するため、Lbが最も上方にある測定点、すなわち最上点Lnであるか否かを確認する(ステップS6)。   When β is 0 (step S4: YES), since the temperatures of La and Lb are equal, Lb is not a liquid surface, so the liquid level detection unit 33 has determined whether or not all the measurement points of the sensor unit 2a have been determined. To confirm whether or not Lb is the uppermost measurement point, that is, the highest point Ln (step S6).

Lbが最上点Lnではない場合(ステップS6:NO)、液位検出部33は、現在のLbよりも更に上方に測定点が存在することを意味するので、次の測定点が液面であるか否かを確認するために現在のLbとした測定点をLaに設定した後(ステップS7)、ステップS2の処理に戻る。
一方、Lbが最上点Lnである場合(ステップS6:YES)、全測定点の温度が同じであるので、気温と水温とが同一であるか、または、液位が0もしくは上限値を超えていることを意味するため、液位検出部33は、前回の測定値と同じ値を出力する(ステップS8)。
When Lb is not the highest point Ln (step S6: NO), the liquid level detection unit 33 means that there is a measurement point further above the current Lb, so the next measurement point is the liquid level. In order to check whether the current measurement point is Lb or not (step S7), the process returns to step S2.
On the other hand, when Lb is the highest point Ln (step S6: YES), since the temperature of all the measurement points is the same, the air temperature and the water temperature are the same, or the liquid level is 0 or exceeds the upper limit value. This means that the liquid level detection unit 33 outputs the same value as the previous measurement value (step S8).

βが0ではない場合(ステップS4:NO)、液位検出部33は、LaとLbの温度が異なるので、Lbに対応する測定点が液面であると判定し、出力する(ステップS5)。   If β is not 0 (step S4: NO), the liquid level detection unit 33 determines that the measurement point corresponding to Lb is the liquid level and outputs it because the temperatures of La and Lb are different (step S5). .

このような抽出方法を採ることにより、変化点を抽出することができる。なお、上述した抽出方法は一例であって、各種方法を適用できることは言うまでもない。また、上述した抽出方法においては、センサ部2aが左右対称の円形に形成されているので、片方の側のみをセンシングすることにより液位を検出することができる。   By adopting such an extraction method, the change point can be extracted. Note that the above-described extraction method is an example, and it goes without saying that various methods can be applied. Moreover, in the extraction method mentioned above, since the sensor part 2a is formed in the left-right symmetric circle, the liquid level can be detected by sensing only one side.

以上説明したように、本実施の形態によれば、下水の深さ方向に敷設した光ファイバからなるセンサ部2に光パルスを入射し、そのセンサ部2からの戻り光に基づいてセンサ部2の敷設方向に沿った温度分布を測定し、この温度分布における変化点に基づいてセンサ部2を敷設した位置における下水の液位を検出することにより、従来の液位センサのような複雑な構造を有する装置が不要となるので、メンテナンスの負担を軽減することができる。   As described above, according to the present embodiment, a light pulse is incident on the sensor unit 2 made of an optical fiber laid in the depth direction of the sewage, and the sensor unit 2 is based on the return light from the sensor unit 2. The temperature distribution along the laying direction is measured, and the sewage liquid level at the position where the sensor unit 2 is laid is detected based on the change point in the temperature distribution, so that a complicated structure like a conventional liquid level sensor is obtained. Therefore, the maintenance burden can be reduced.

特に本実施の形態では、下水に接触する構成要素は光ファイバからなるセンサ部2a〜2dのみである。このセンサ部2a〜2dは、従来の液位センサと比較してはるかに単純な構成を有するので、メンテナンスも容易である。したがって、本実施の形態は、従来の液位センサよりも製作コストおよびメンテナンスの負担を軽減することができる。   In particular, in the present embodiment, only the sensor units 2a to 2d made of optical fibers are in contact with sewage. Since the sensor units 2a to 2d have a much simpler configuration as compared with the conventional liquid level sensor, maintenance is also easy. Therefore, this embodiment can reduce the manufacturing cost and the maintenance burden as compared with the conventional liquid level sensor.

近年、下水道の管渠内には、下水処理施設同士などを結ぶ通信用の光ファイバおよび中継器が敷設されている。このため、その中継器に本実施の形態におけるセンサ部2a〜2dを接続し、通信用の光ファイバに計測装置3を接続するだけで、管渠の液位を検出することが可能となる。   In recent years, communication optical fibers and repeaters that connect sewage treatment facilities and the like are laid in sewer pipes. For this reason, it becomes possible to detect the liquid level of the pipe tub simply by connecting the sensor units 2a to 2d in the present embodiment to the repeater and connecting the measuring device 3 to the optical fiber for communication.

なお、本実施の形態では、センサ部2a〜2d、中継器12a〜12d、マンホール101a〜101dを設ける場合を例に説明したが、これらの数量はこれに限定されず、適宜自由に設定することができる。   In the present embodiment, the case where the sensor units 2a to 2d, the repeaters 12a to 12d, and the manholes 101a to 101d are provided has been described as an example. Can do.

また、本実施の形態では、下水道に適用した場合を例に説明したが、例えば、上水道、河川、原油のパイプラインなど管内に流体が流通するシステムであれば各種システムに適用できることは言うまでもない。   In the present embodiment, the case where the present invention is applied to a sewer system has been described as an example. However, it is needless to say that the present invention can be applied to various systems as long as a fluid circulates in a pipe such as a water supply, a river, or a crude oil pipeline.

また、本実施の形態では、光ファイバからなるセンサ部2a〜2dを中継器12に吊設した場合を例に説明したが、センサ部2a〜2dの位置を特定できるのであればセンサ部2a〜2dを敷設する方法はこれに限定されず、例えば管渠100の内周に沿って敷設するなど適宜自由に設定することができる。   Moreover, in this Embodiment, although the case where the sensor parts 2a-2d which consist of optical fibers were suspended from the repeater 12 was demonstrated to the example, if the position of the sensor parts 2a-2d can be pinpointed, the sensor parts 2a-2. The method of laying 2d is not limited to this, and can be set freely as appropriate, for example, laying along the inner periphery of the tube 100.

また、本実施の形態では、ケーブル1に複数のセンサ部2a〜2dを設ける場合を例に説明したが、センサ部2a〜2dを1つにして水槽の液位計測をしてもよいことは言うまでもない。この場合には、ケーブル1や中継器12を設けずに、センサ部2を計測装置3に直接接続するようにしてもよい。   Moreover, in this Embodiment, although the case where the several sensor parts 2a-2d were provided in the cable 1 was demonstrated to the example, it is possible to measure the liquid level of a water tank by making the sensor parts 2a-2d into one. Needless to say. In this case, the sensor unit 2 may be directly connected to the measuring device 3 without providing the cable 1 and the repeater 12.

さらに、本実施の形態では、センサ部2a〜2dを所定間隔毎に設ける場合を例に説明したが、センサ部2a〜2dを設ける間隔を適宜自由に設定できることは言うまでもない。   Furthermore, although the case where the sensor units 2a to 2d are provided at predetermined intervals has been described as an example in the present embodiment, it goes without saying that the interval at which the sensor units 2a to 2d are provided can be set as appropriate.

本発明は、上水道や下水道など管内に液体と気体とが流通する各種プロセスや水槽などの液位計測に適用することができる。   The present invention can be applied to various processes in which liquid and gas circulate in pipes such as waterworks and sewers and liquid level measurement in water tanks and the like.

1…ケーブル、2a〜2d…センサ部、3…計測装置、11…光カプラ、12a〜12d…中継器、31…温度分布測定部、32…記憶部、33…液位検出部、34…液位出力部、100…管渠、101a〜101d…マンホール、311…光パルス入射部、312…入射光検出部、313…戻り光検出部、314…分布検出部、L0〜Ln…測定点。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cable, 2a-2d ... Sensor part, 3 ... Measuring device, 11 ... Optical coupler, 12a-12d ... Repeater, 31 ... Temperature distribution measurement part, 32 ... Memory | storage part, 33 ... Liquid level detection part, 34 ... Liquid Position output section, 100 ... tube rod, 101a to 101d ... manhole, 311 ... light pulse incident section, 312 ... incident light detection section, 313 ... return light detection section, 314 ... distribution detection section, L0 to Ln ... measurement points.

Claims (2)

液体の深さ方向に敷設された光ファイバと、
前記光ファイバに光パルスを入射する光パルス入射部と、
前記光パルスが入射された前記光ファイバからの戻り光に基づいて前記光ファイバの敷設方向に沿った温度分布を測定する測定部と、
この測定部により測定された温度分布に基づいて前記液体の液位を検出する検出部と
を備えたことを特徴とする光ファイバ応用液位計測装置。
An optical fiber laid in the depth direction of the liquid;
An optical pulse incident part for injecting an optical pulse into the optical fiber;
A measurement unit for measuring a temperature distribution along a direction in which the optical fiber is laid based on return light from the optical fiber on which the optical pulse is incident;
An optical fiber applied liquid level measuring device comprising: a detecting unit that detects a liquid level of the liquid based on the temperature distribution measured by the measuring unit.
前記液体が流通する管渠内において前記管渠の長さ方向に敷設されたケーブルをさらに備え、
前記光ファイバは、複数設けられて、前記ケーブルに所定間隔毎に接続され、
前記光パルス入射部は、前記ケーブルに前記光パルス信号を出力し、
前記測定部は、前記ケーブルからの前記戻り光に基づいて、各前記光ファイバの敷設方向に沿った温度分布を測定し、
前記検出部は、各前記光ファイバを敷設した位置における前記液体の液面を検出する
ことを特徴とする請求項1記載の光ファイバ応用液位計測装置。
Further comprising a cable laid in the length direction of the tube in the tube through which the liquid flows,
A plurality of the optical fibers are provided and connected to the cable at predetermined intervals,
The light pulse incident part outputs the light pulse signal to the cable,
The measurement unit measures the temperature distribution along the laying direction of each optical fiber based on the return light from the cable,
The said detection part detects the liquid level of the said liquid in the position which laid each said optical fiber. The optical fiber applied liquid level measuring apparatus of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
JP2012177871A 2012-08-10 2012-08-10 Optical fiber application liquid level measurement device Pending JP2014035321A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012177871A JP2014035321A (en) 2012-08-10 2012-08-10 Optical fiber application liquid level measurement device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012177871A JP2014035321A (en) 2012-08-10 2012-08-10 Optical fiber application liquid level measurement device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014035321A true JP2014035321A (en) 2014-02-24

Family

ID=50284359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012177871A Pending JP2014035321A (en) 2012-08-10 2012-08-10 Optical fiber application liquid level measurement device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014035321A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107607066A (en) * 2017-08-15 2018-01-19 上海波汇科技股份有限公司 A kind of difference detecting method and system of underground space building inner product aqua region
KR102238262B1 (en) * 2020-05-25 2021-04-12 임알수 Apparatus and method of total solution for fluid storage tanks management control
AU2016303356B2 (en) * 2015-07-31 2021-06-17 Nuron Limited Monitoring of fluid flow in an open channel using an optical fibre sensor

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2016303356B2 (en) * 2015-07-31 2021-06-17 Nuron Limited Monitoring of fluid flow in an open channel using an optical fibre sensor
CN107607066A (en) * 2017-08-15 2018-01-19 上海波汇科技股份有限公司 A kind of difference detecting method and system of underground space building inner product aqua region
KR102238262B1 (en) * 2020-05-25 2021-04-12 임알수 Apparatus and method of total solution for fluid storage tanks management control
WO2021241910A1 (en) * 2020-05-25 2021-12-02 임알수 Integrated management device and method for fluid storage tank

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101454288B1 (en) System for detecting leakage of service water tube
CN107727271B (en) Leak detection device for underground diaphragm wall based on distributed optical fiber temperature measurement
CN108369118B (en) Monitoring fluid flow in open channels using fiber optic sensors
Apperl et al. Feasibility of locating leakages in sewage pressure pipes using the distributed temperature sensing technology
KR101098528B1 (en) System and method for watching pipeline
US20170146423A1 (en) Detection of leaks from a pipeline using a distributed temperature sensor
WO2019022084A1 (en) Sewer monitoring system and method for implementing same
CA2828533A1 (en) Conduit monitoring
KR101956160B1 (en) Leak detecting apparatus
KR20230086144A (en) System for monitoring leakage piping of underground and buried pipe
KR101794789B1 (en) OIL LEAK DETECTING DEVICE USING VOCs FROM OIL IN THE TUBE WELL
Wang et al. On-line leakage detection in buried tap water distribution pipes using distributed temperature sensing
KR20180091378A (en) Method of leakage detection and location from pressurized pipeline
Vogel et al. Leakage detection systems by using distributed fiber optical temperature measurement
US10031043B2 (en) Method and apparatus for detecting a structural fault in a structure using a brillouin gain spectrum obtained at a point along a sensing optical fiber
JP2014035321A (en) Optical fiber application liquid level measurement device
Schilperoort et al. Fibre-optic distributed temperature sensing in combined sewer systems
JP2014035320A (en) Liquid surface state monitoring device
CN109839209A (en) A tool for monitoring the temperature field of the soil around the pipeline and the thermal conductivity of the soil
JP2005265663A (en) How to identify buried piping and leak location
KR100926464B1 (en) Apparatus and method for detecting oil position of oil pipeline using sound waves
KR102460155B1 (en) Smart valve chamber
EP4071454B1 (en) Method for locating a leak in a water supply network
KR102407676B1 (en) Leakage detection system and method based on hydraulic head analysis
KR20200009314A (en) Sinkhole prediction system by measuring leakage of water supply and drainage