JPH0814984A - 水位センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数箇所の水位を遠隔地から監視するのに最
適であり、低いコストで実施することが可能な水位セン
サを提供する。 【構成】 螺旋状に巻かれたステンレス管５に電流を流
し、このステンレス管５を発熱させて、ステンレス管５
の内側の温度検出用光ファイバー７の温度を上昇させ
る。この状態で、センサ本体１の室９が浸水すると、そ
の水位以下の温度検出用光ファイバー７の部分の温度が
低下する。この温度検出用光ファイバー７に光信号を入
射して、ラマン散乱光を発生させ、このラマン散乱光を
サンプリングして分析する。このラマン散乱光のレベル
や周波数は、光ファイバーの温度や長さに応じて変化す
る。このため、温度検出用光ファイバー７で発生したラ
マン散乱光を分析することにより、温度が低下した温度
検出用光ファイバー７の部分の長さ、つまり水位を明ら
かにできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、河川、湖、池等の水
位を検出する水位センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】河川の水位を検出するために、様々な装
置や方法が提案され、これらが実施されている。最も簡
単な装置は、目盛付きの柱を水底に立てておき、水面の
位置で柱の目盛を読み取って、水位を知るというもので
ある。また、フロートを浮沈可能に支持し、このフロー
トの位置を検出して、水位を検出するというセンサがあ
る。

【０００３】一方、複数箇所の水位を監視するには、複
数の目盛付き柱をそれぞれの位置に立てておき、望遠鏡
を用いて、これらの柱の目盛を読み取るか、または、複
数のセンサをそれぞれの位置に配設して、これらのセン
サの検出出力をテレメータシステム、あるいは適宜の通
信システムによって収集していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、望遠鏡
を用いて、各柱の目盛を読み取る場合は、それ程に広い
範囲で、水位の監視を実施できない。また、テレメータ
システムや通信システムを利用する場合は、これらのシ
ステムのための費用が嵩んでいた。

【０００５】そこで、この発明の課題は、複数箇所の水
位を遠隔地から監視するのに最適であり、低いコストで
実施することが可能な水位センサを提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の水位センサは、光ファイバーを通した導
体管を螺旋状に巻いてなり、水位を検出すべき位置に突
設される螺旋体と、この螺旋体の導体管を熱して、この
導体管の内側の光ファイバーの温度を上昇させる発熱手
段と、この光ファイバーに光を入射して、この光ファイ
バーから散乱光を検出し、この散乱光を分析することに
より、水位を検出する光分析手段とを備えている。

【０００７】また、複数の螺旋体をそれぞれの位置に突
設して、これらの螺旋体の光ファイバーを直列に接続し
ておき、光分析手段は、この光ファイバーに光を入射し
た時点からの時間を計測し、予め定められた各時間毎
に、それぞれの散乱光を検出して、これらの散乱光を分
析することにより、各螺旋体の位置における各水位を検
出している。

【０００８】光分析手段によって検出及び分析される散
乱光は、ラマン散乱光である。

【０００９】

【作用】この発明の水位センサでは、螺旋体の導体管を
熱して、この導体管の内側の光ファイバーの温度を上昇
させている。この螺旋体を水位を検出すべき位置に突設
しているので、水位が上昇するにつれて、水に浸かる導
体管の部分が長くなり、その部分の光ファイバーの温度
が低下する。一方、この光ファイバーに光を入射する
と、散乱光が発生するが、この散乱光は、光ファイバー
の温度や長さに応じて変化する。このため、光分析手段
は、光ファイバーから散乱光を検出して、この散乱光を
分析することにより、温度が低下した光ファイバーの部
分の長さ、つまり水位を検出できる。

【００１０】また、複数の螺旋体の光ファイバーを直列
に接続した場合、この光ファイバーの端に光を入射する
と、この端から各螺旋体で発生したそれぞれの散乱光を
検出できる。この光の入射から各螺旋体の散乱光の検出
までのそれぞれの時間は、光ファイバーの端から各螺旋
体までの該光ファイバーのそれぞれの長さに比例する。
このため、光分析手段は、光ファイバーに光を入射した
時点からの時間を計測し、予め定められた各時間毎に、
それぞれの散乱光を検出して、これらの散乱光を分析す
ることにより、各螺旋体の位置における各水位を検出で
きる。

【００１１】光分析手段によって検出及び分析される散
乱光がラマン散乱光である場合、このラマン散乱光のレ
ベルや周波数の変化を分析することになる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面を参照し
て説明する。

【００１３】図１は、この発明の水位センサの一実施例
を概略的に示している。この実施例の水位センサは、河
川の各箇所に突設された複数のセンサ本体１_-1，１_-2，
‥‥‥，１_-nと、測定装置２とから構成される。

【００１４】各センサ本体１_-1〜１_-nは、同一のもので
あり、図２に示すように構成されている。この図２から
明らかなようにセンサ本体１は、内側の中空パイプ３
と、外側の外装パイプ４とを備え、中空パイプ３の外周
にステンレス管５を螺旋状に巻き付けている。

【００１５】ステンレス管５は、１本のもので、図３に
示すように２つ折りにされている。このステンレス管５
の折り曲げた部分を中空パイプ３の下端に固定して、２
つ折りのステンレス管５を中空パイプ３の外周に螺旋状
に巻き付けている。

【００１６】図４は、２つ折りのステンレス管５の断面
を示している。この図４から明らかなようにステンレス
管５は、防食層６（例えば合成樹脂塗料）で覆われてい
る。また、このステンレス管５には、温度検出用光ファ
イバー７が通されている。

【００１７】外装パイプ４の外周には、複数の貫通孔８
が設けられている。これらの貫通孔８は、中空パイプ３
と外装パイプ４間の室９に水を導入したり、この室９の
水を外に排水するためのものである。

【００１８】中空パイプ３と外装パイプ４の上端には、
防水箱１３が設けられている。この防水箱１３において
は、温度検出用光ファイバー７をステンレス管５から導
出し、この温度検出用光ファイバー７を光接続部１４を
介して伝送用光ファイバー１５に接続している。また、
ステンレス管５の両端に一対の電力ライン１６を接続し
ている。伝送用光ファイバー１５と各電力ライン１６
は、１本のケーブル１７として束ねられ、このケーブル
１７を防水箱１３から導出している。

【００１９】図１に示すようにケーブル１７は、各セン
サ本体１_-1〜１_-nと測定装置２を相互に接続している。
ケーブル１７の伝送用光ファイバー１５は、各センサ本
体１_-1〜１_-nの温度検出用光ファイバー７間に介在し、
各温度検出用光ファイバー７を直列に接続する。したが
って、これらの光ファイバーは、一本のものと見なすこ
とができ、その一端が測定装置２に接続され、その他端
が最後のセンサ本体１_-nで開放されている。

【００２０】ケーブル１７の各電力ライン１６は、測定
装置２と、各センサ本体１_-1〜１_-nのステンレス管５に
接続されている。

【００２１】一方、測定装置２は、光パルス発生部２
１、タイマ２２、ラマン散乱光分析部２３、制御部２
４、電源２５等を備えている。

【００２２】光パルス発生部２１は、単色の光信号をパ
ルス状に発生し、この光信号を伝送用光ファイバー１５
の一端に入射する。ラマン散乱光分析部２３は、この伝
送用光ファイバー１５の一端から光を検出し、この光に
含まれるラマン散乱光を分析し、このラマン散乱光のレ
ベルや周波数の変位を検出する。電源２５は、ケーブル
１７の各電力ライン１６に電力を供給する。

【００２３】さて、この水位センサにおいては、測定装
置２の電源２５からケーブル１７の各電力ライン１６に
電力を供給することにより、各センサ本体１_-1〜１_-nの
ステンレス管５に電流を流し、これらのステンレス管５
を発熱させる。これにより、各ステンレス管５の内側の
各温度検出用光ファイバー７の温度が気温や水温より十
分に高く保たれる。

【００２４】この状態で、各センサ本体１_-1〜１_-nがそ
れぞれ水に浸かり、これらのセンサ本体１_-1〜１_-nの室
９が浸水する。例えば、センサ本体１_-1の室９が水位Ｈ
まで浸水していると、このセンサ本体１_-1のステンレス
管５が水位Ｈまで水に浸かり、この水位Ｈ以下の温度検
出用光ファイバー７の部分の温度が低下する。同様に、
他の各センサ本体１_-2〜１_-nにおいても、室９が浸水し
て、その水位以下の温度検出用光ファイバー７の部分の
温度が低下する。

【００２５】測定装置２の制御部２４は、光パルス発生
部２１を起動して、この光パルス発生部２１から光信号
を出力させる。この光信号は、伝送用光ファイバー１５
の一端に入射されて、各センサ本体１_-1〜１_-nの温度検
出用光ファイバー７へと順次伝送されていく。

【００２６】この光信号の伝送に伴い、光ファイバーに
は、ラマン散乱光が発生する。このラマン散乱光のレベ
ルや周波数は、光ファイバーの温度や長さに応じて変化
する。このため、温度検出用光ファイバー７で発生した
ラマン散乱光のレベルや周波数は、温度が低下した温度
検出用光ファイバー７の部分の長さ、つまり水位に応じ
て変化する。

【００２７】また、測定装置２から各センサ本体１_-1〜
１_-nに至るまでの光ケーブルのそれぞれの長さが異なる
ので、光信号が各センサ本体１_-1〜１_-nに達して、各セ
ンサ本体１_-1〜１_-nのラマン散乱光が測定装置２に返っ
てくるまでのそれぞれの時間が異なる。

【００２８】測定装置２の制御部２４は、光信号を出力
した時点で、タイマ２２を起動して、各センサ本体１_-1
〜１_-nのラマン散乱光が測定装置２に返ってくるまでの
それぞれの時間を計時させる。これらの時間は、タイマ
２２からラマン散乱光分析部２３に順次通知される。

【００２９】ラマン散乱光分析部２３は、タイマ２２か
ら各時間を順次通知される度に、伝送用光ファイバー１
５の一端からラマン散乱光をサンプリングする。そし
て、ラマン散乱光分析部２３は、各時間にサンプリング
したそれぞれの散乱光を分析し、これらの散乱光のレベ
ルや周波数の変化に基づいて、各センサ本体１_-1〜１_-n
の位置における各水位を求める。そして、測定装置２
は、これらの水位を表示装置（図示せず）に表示させた
り、記録装置（図示せず）によって記録させる。

【００３０】このような水位センサにおいては、テレメ
ータシステムや通信システムを必要とせず、一本に連結
された光ファイバーによって、水位の検出とデータ伝送
を行うので、コストを低く抑えることができる。また、
故障の心配が少なく、保守管理が容易である。

【００３１】なお、ここでは、水位の検出を例示してい
るが、これに限らず、この水位センサを漏水の検出に利
用しても構わない。

【００３２】

【効果】以上説明したように、この発明の水位センサで
は、螺旋状の導体管を水位を検出すべき位置に突設し、
この導体管を熱して、この導体管の内側の光ファイバー
の温度を上昇させておく。この導体管の部分は、水に浸
かり、この部分の光ファイバーの温度が低下する。この
光ファイバーに光を入射し、この光ファイバーからの散
乱光を分析することにより、水位を検出する。

【００３３】この水位センサは、通信装置を設置せずと
も、水位を遠隔地から監視できる。また、複数の螺旋体
を広範囲に配置して、これらの螺旋体の光ファイバーを
直列に接続すれば、これらの螺旋体の位置における各水
位を検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の水位センサの一実施例を示す概略図

【図２】図１の水位センサにおけるセンサ本体を示す断
面図

【図３】図２のセンサ本体におけるステンレス管を示す
部分拡大図

【図４】図２のセンサ本体におけるステンレス管を示す
断面図

【符号の説明】

１，１_-1〜１_-n センサ本体 ２ 測定装置 ３ 中空パイプ ４ 外装パイプ ７ 温度検出用光ファイバー １３ 防水箱 １５ 伝送用光ファイバー １６ 電力ライン １７ ケーブル ２１ 光パルス発生部 ２２ タイマ ２３ ラマン散乱光分析部 ２４ 制御部 ２５ 電源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバーを通した導体管を螺旋状に
   巻いてなり、水位を検出すべき位置に突設される螺旋体
   と、 この螺旋体の導体管を熱して、この導体管の内側の光フ
   ァイバーの温度を上昇させる発熱手段と、 この光ファイバーに光を入射して、この光ファイバーか
   ら散乱光を検出し、この散乱光を分析することにより、
   水位を検出する光分析手段とを備える水位センサ。
2. 【請求項２】 複数の螺旋体をそれぞれの位置に突設し
   て、これらの螺旋体の光ファイバーを直列に接続してお
   き、 光分析手段は、この光ファイバーに光を入射した時点か
   らの時間を計測し、予め定められた各時間毎に、それぞ
   れの散乱光を検出して、これらの散乱光を分析すること
   により、各螺旋体の位置における各水位を検出する請求
   項１に記載の水位センサ。
3. 【請求項３】 光分析手段によって検出及び分析される
   散乱光は、ラマン散乱光である請求項１に記載の水位セ
   ンサ。