JPS6037404B2 - 流入量検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ダム等の貯水池に流入する水量を自動的に
検出する流入量検出装置に関する。

ダム等の貯水池にあっては、ゲート等を開閉制御し適度
な放流操作を行うが、その際貯水池に流入する水量を正
確に検知する必要がある。このような流入量を検出する
ための従来の流入量検出装置は、所定の算出時間を定め
、この算定時間内における貯水量の変化とこの算定時間
内における放流量とを入力情報として次式による流入量
の算出を行う如く構成されている。Ｑｉ＝（Ｖ。

−ＶＴ，）／Ｔ，十Ｑ。 ・・・（１｝ただし
、Ｖｏは現在時刻の貯水量、Ｔ，は予め設定した一定の
時間又は水位が１肌或いは数ｃの変化するのに要する時
間からなる算定時間、ＶＴ，は現在時刻から上記算定時
間Ｔ．だけ逆上つた時刻における貯水量、Ｑｏは上記算
定時間Ｔ．内の平均放流量である。第１図に、上式によ
って算出される流入量（実線）と実流入量（一点鎖線）
の模様を概略的に示す。上記構成の従来の装置には次の
ような欠点がある。

すなわち、前記貯水池の貯水量を算出するために水位計
にて貯水池の水位を計測するが、この水位計の分解能は
一般に１肌程度である。このため、波浪等の影響で水位
が１肌以上変化すると、真の水位変化が１肌以上なくて
も水位の変化があったものとして計測される。このよう
な場合、貯水池面積の大きなダム等では水位差１弧当り
の貯水量が非常に大きいため、前記貯水量の検出結果に
大きな誤差が生じることになる。第１図において、算出
値の４・刻みな変動がその誤差を表わしている。上記波
浪等による水位変化に伴う誤差は、前記算定時間Ｔ，を
長くすることにより小さくすることが可能である。しか
し、算定時間Ｔ．を長くすると第１図の模様よりもさら
に実際の流入量の変化に対して検出結果が時間的に追従
できなくなる。したがって、流入量の変化が大きい場合
にはこの装置が無用化してしまう廃れがある。このよう
に従来の流入量検出装置では、算定時間Ｔ，を長く設定
すると検出誤差が大きくなり、また算定時間Ｔ，を短く
設定すると流入量の変化に対する追従応答性が悪くなる
と云う欠点があった。ところで、流入量に第１図の如き
急激な変化が起るのは長い期間からみれば極めて短時間
である。つまり変化のない時間の方が長い。このような
現実に変化のないときに、誤差を含む算出流入量に基い
て小刻みにゲートが開閉されることはそれ自体好ましく
なく、またその開閉制御が複雑で制御の一部に人為的操
作を含む場合に、操作者に本来不必要な負担が常にかか
ることになる。一方、流入量に変化が起るのは短い期間
であるが、これは、言わば洪水時であって、ランダムな
誤差は多少あっても、現実の変化に即応した流入量を得
る方が重要である。本発明はこのような事情を考慮して
なされたもので、その目的とするところは、流入量の変
化が大きいときにはその変化に対する追従応答性に優れ
、かつ通常時には波浪等による水位変動に伴う誤差を生
じることのない流入量検出装置を提供することにある。

以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第２図はこの実施例の概略構成を示すブ。ック図である
。図中１はダム等の貯水池の水位を計測する水位計、２
は貯水池のゲート開度を計測する開度計である。上記水
位計１の出力信号は低減フィルタ等からなる水位平滑回
路３により平滑され、水位データ日として貯留流量算出
部４に供給される。また、この水位データ日及び前記開
度計２の出力信号（開度データ）Ｐは平均放流量算出部
５に供給される。前記貯留流量算出部４は時系列水位デ
ータ記憶回路６、水位選択回路７、貯留量算出回路８及
び貯留流量算出回路９からなり、同期タイマー０からの
同期パルスに応動するものとなっている。

すなわち、時系列水位データ記憶回路６は前記水位デー
タ日を同期タイマ１０から一定の時間ｔ，毎に与えられ
る同期パルスに応じて時系列に記憶する。水位選択回略
７は、後述する制御回路１１により設定される算定時間
Ｔ，に基づいて、前記時系列水位データ記憶回路６の記
憶データＨｎから現在時刻の水位データＨｏ及び現在時
刻から上記算定時情町，だけ逆上つた時刻の水位データ
ＨＴ，を選択抽出し、これらの各水位データＨｏ，ＨＴ
，を貯水量算出回路８に供給する。この貯水量算出回路
８は上記入力した各水位データＨｏ，ＨＴ，及び前記貯
水池の面積等のデータに基づいて貯水池の貯水量Ｖ（Ｖ
＝ｆ（Ｈ））を算出するもので、現在時刻の貯水量Ｖｏ
及び前記算定時間Ｔ，たけ逆上つた時刻の貯水量ＶＴ，
を貯留流量算出回路９に供給する。貯留流量算出回路９
は、上記入力した各算出値Ｖｏ，Ｖｎ の差を求め、こ
の差を前記算定時間Ｔ，で除して単位時間当りの貯水量
の変化分、すなわち貯留流量△Ｑ（△Ｑ〒こラム）を算
出するものである。この貯留流量△Ｑが貯留流量算出部
４の出力として取り出される。一方、前記平均放流量算
出部５は放流量算出回路１２、時系列放流量データ記憶
回路１３及び平均放流量算出回路１４から構成されたも
ので前記同期タイマ１０からの同期パルスに応動するも
のとなっている。すなわち、放流量算出回路１２は前記
水位平滑回路３及び開度計４から供給される各データ日
，Ｐに基づいて、前記同期タイマ１０から一定時間ら毎
に与えられる同期パルス毎に前記貯水池の単位時間当り
の放流量Ｑｔ（Ｑｏｔ＝ｇ（Ｈｔ，Ｐ））を算出するも
ので、この算出値（放流量データ）偽【を時系列放流量
データ記憶回路１３に供給する。この時系列放流量デー
タ記憶回路１３は上記入力した放流量データＱｏｔを前
記一定時間し毎にシフトして記憶するものである。平均
放流量算出回路１４は上記時系列放流量データ記憶装置
１３の記憶データに基づいて、前記算定時情町，だけ逆
上った時刻から現在時刻までの放流量の総和を算定時間
Ｔ，で除して単位時間当りの平均放流量Ｑを算出するも
の である。

この平均放流量Ｑが平均放流量算出部５の出力として取
り出される。さて、前記貯留流量算出部４及び平均放流
量算出部５の各出力△Ｑ，Ｑｏは仮想流入量算出回路１
５に供給される。

この仮想流入量算出回路１５は上記入力した各出力△Ｑ
，Ｑｏを加算して仮想流入量Ｑｉｋ（Ｑｉｋ＝△Ｑ＋Ｑ
ｏ）を算出するもので、その算出値を時系列仮想流入流
データ記憶回路１６に供給する。この時系列仮想流入量
データ記憶回路１６は前記一定時間毎に上記入力した算
出値（仮想流入量データ）をシフトして記憶するもので
ある。流入量算出回路１７は上記仮想流入量データ記憶
回路１６の記憶データに基づいて、現在時刻から前記制
御回路１１により定められる平均時眉ｍ２だけさかのぼ
った時刻における仮想流入量をこの平均時間もで除して
単位時間当りの流入量Ｑｉを算出するものであ る。

そして、この流入量算出回路１７の出力Ｑｉが検出流入
量として表示器（図示せず）等に供給され表示される。
また、この出力Ｑｉ及び前記時系列仮想流入量データ記
憶回路１６の出力は前記制御回路１１に供給される。と
ころで、前記制御回路１１は切換判定回路１８、切換判
定値設定器１９、時間設定回路２０及び上下限値設定器
２１から構成されている。

すなわち、切換判定回路１８は前記時系列流入量データ
記憶回路１６の出力Ｑ：ｋと、流入量算出回路１７の出
力Ｑｉとの差の絶対値を求め、この絶対値が切換判定値
設定器１９に設定された判定値より大きいときは切換指
令を発するものである。時間設定回路２川ま上記切換指
令に基づいて前記算定時間Ｔ，及び平均時間Ｔ２を設定
する。すなわち、上記切襖指令を受けたとき前記時庵耳
ｒ，，Ｔ２を上下限値設定器２１にそれぞれ設定されて
いる各下限値Ｌ，Ｔユに引き下げ、これらの各下限値Ｔ
，，Ｌを一定時間（算定時間Ｔ，と平均時間Ｔ２との各
下限値Ｔ，，Ｔ２との和の時間）だけ保持する。そして
、上記−定時間が経過したのちは、前記切襖指令が発せ
られない限り算定時間Ｔ，及び平均時間Ｌを前記同期タ
イマー０の同期時間ｔ，毎に単位時間づっ増加させる。
また、上記時間Ｔ，，Ｔ２が上下限値設定器２ １に設
定された各上限値ｎ，，Ｌに達したときは、その値を保
持する。また、上記時間ｍ，，Ｔ２の増加中或いは上限
値Ｔ．，Ｔ２保持中において前記切換指令を受けると、
上記時間Ｔ，，Ｔ２を再び前記下限時間Ｔ，，Ｔ２に切
り換える。かくして、算定時間Ｔ，及び平均時間Ｔ２の
時間設定を行うものである。このように構成された本装
置においては、水位計１にて計測された前記貯水池の水
位信号は、水位平滑回路３にてある程度平滑されたのち
、水位データ日として貯留流量算出部４及び平均放流量
算出部５に供Ｖ給される。

一方こ開度計２にて計測された前記貯水池のゲート関度
信号は、閥度データＰとして平均放流量算出部５に供給
される。貯留流量算出部４に上記水位データ日が入力す
ると、このデータ日は時系列に記憶されると共に、現在
時刻の水位データＨｏに相当する貯水量Ｖｏ及び現在時
刻から前記算定時間ｍ，だけ逆上つた時刻の水位データ
ＨＴ，に相当する貯水量ＶＴ．が算出され、これらの各
貯水量Ｖｏ，ＶＴ，の差を上記算定時間Ｔ，で除した貯
留流量△Ｑが出力される。一方、平均放流量算出部５に
前記水位データ日及び関度データＰが供給されると、こ
れらのデータ日，Ｐから放流量が算出され時系列に記憶
され′ると共に、前記算定時間Ｔ，だけ逆上つた時刻か
ら現在時刻までの放流量の総和をこの算定時間Ｔ，で除
した平均放流量偽が出力される。

この平均放流量Ｑｏと前記貯留流量△Ｑとは仮想流入量
検出回路１５において加算され、その加算値である仮想
流入量Ｑｉｋが時系列仮想流入量データ記憶回路１６に
供給され時系列に記憶される。この記憶データが流入量
算出回路１７に入力されると、その出力端からは制御回
路１１にて定められた平均時間Ｌにおける上記記憶デー
タの総和をこの平均時間耳ｒ２で除した流入量Ｑｉが出
力される。こ１の流入量Ｑｉと前記時系列仮想流入量デ
ータ記憶 一回路１６の記憶データ、すなわち仮想流入
量Ｑｉｋとが制御回路１１に入力すると、制御回路１１
は上記流入量Ｑｉと仮想流入量Ｑｉｋとの差の絶対値に
応じて次の如く作動する。第３図ａ〜ｄはその動作のよ
うすを示す図で以下この図を適宜参照して説明する。な
お、第３図ａ，ｂはそれぞれ前記仮′想流入量算出回路
１５及び流入量算出回路１７の各出力Ｑｉｋ，Ｑｉの模
様（実線）を示すタイミングチャート（一点鎖線Ｑは貯
水池に流入する実際の流入量）であり、同図ｃ，ｄはそ
れぞれ前記算定時借８ｒ，、及び平均時間Ｌの変化を示
すタイミングチャートである。今、貯水池への実際の流
入量Ｑが時刻Ａ−Ｂ間で一定しているものとする。

そうすると前記仮想流入量Ｑｉｋは、第３図ａに示す如
く、第１図の場合と同じように、ばらつきを含み全体と
しては略一定の値を示すことになる。しかし、上記仮想
流入量Ｑｉｋを平均時間Ｔ２で時間平均して得られた流
入量Ｑｉは、第３図ｂに示す如くばらつきの抑圧された
一定値となる。この場合、仮想流入量Ｑｉｋと流入量Ｑ
ｉとが切換判定回路１８に供給されてもその差の絶対値
はばらつきの大きさのみとなる。したがって、この切換
判定回路１８の判定値を通常予想される波浪によるばら
つきの最大値よりさらに適宜大きな値に設定しておけば
切換判定回路１８からは切換指令が発せられない。この
ため、前記時間設定回路２０にて定められる算定時間Ｔ
，及び平均時間Ｔ２はそれぞれ前記各上限値Ｔ，，Ｌと
なり、これらの値が保持される。したがって、前記貯留
流量算出部４、平均放流量算出部５及び流入量算出回路
１７は上記状態にて動作を継続することになる。したが
って、最終算出結果としての流入量Ｑｉは長い時間に亘
つて平均されたものとなり、波浪等による水位の変化に
伴う誤差や変動の極めて少ないものとなる。さて、前記
貯水池の実際の流入量Ｑが時刻Ｂ−Ｃ間で図示の如く変
化したものとする。

そうすると前記仮想流入量Ｑｉｋは上記流入量ＱにＴ，
だけ遅れて変化することになる。また、仮想流入量Ｑ；
ｋを前記平均時借財２で時間平均して得られる流入量Ｑ
ｉは、平均時間Ｔ２だけ遅れて仮想流入量Ｑｉｋに追従
する。このため、前記実際の流入量Ｑの変化が大きい場
合には、仮想流入量Ｑｉｋと流入量Ｑｉとの差の絶対値
が大きくなる。こうして、切襖判定回路１８に入力する
上記仮想流入量Ｑ：ｋと流入量Ｑ；との差の絶対値が前
記切襖判定値設定器１９に設定された判定値より大きく
なると、切襖判定回路１８は切換指令を発する。このた
め、時間設定回路２０‘こより前記算定時間Ｔ，及び平
均時間Ｔ２はそれぞれ各下限値Ｔ，，Ｔ２に切り換えら
れる。こうなると、前記貯留流量算出部４、平均放流量
算出部５及び流入量算出回路１７は前記切換えられた時
間Ｔ１，Ｔ凶に応じて動作することになる。その結果、
前記検出される流入量Ｑｉは実際の流入量Ｑの変化に十
分追従できることになる。算定時間ｍ，及び平均時間Ｔ
２がそれぞれ下限値Ｔ，，Ｔ２に切換わったのち一定時
間（Ｔ，十Ｔ２）が経過すると、上記時情爪，，Ｔ２は
時間設定回路２０により漸次増加させられる。このとき
前記流入量Ｑが未だ変化している場合においては、再び
下限値ｎ，，Ｔ２に切り換えられることになる。かくし
て、実際の流入量Ｑが変化している場合においては、算
定時間証，及び平均時間Ｔ２が結果として定常的に短い
時間に設定されることになる。このため、流入量Ｑの変
化に十分追従してその検出を行うことが可能となる。尤
も、この間は相対的に第１図の従来例の場合より誤差が
大きなものとなるが、流入量が急変している状態下であ
り、誤差よりも変化に対する応答性の方が重要視されな
ければならないので、その理に叶っている。

次に、前記貯水池の実際の流入量Ｑが時刻Ｃ以降に示す
如く再び一定となったとすると、前記仮想流入量Ｑｉｋ
と流入量Ｑｉとの差絶対値が小さくなる。

したがって、前記下限値Ｔ，，Ｔ２に切り換えられた算
定時情町，、平均時間Ｔ２がそれぞれ漸次長くなり、予
め定められた各上限値打，，Ｔ２に達したのち、これら
の時間Ｔ，，Ｔ２が保持される。そして、この状態で前
記流入量Ｑｉの検出が行われることになる。かくして、
実際の流入量Ｑが略一定であるときは算定時間Ｔ，及び
平均時間Ｔ２がそれぞれ上限値『．，Ｔ２に設定され、
また流入量Ｑが変化するときは上記各時間Ｔ，，Ｌがそ
れぞれ短い時間に設定されて前記流入量Ｑｉの検出がな
される。このように本装置においては、貯水池への流入
量が略一定している場合には、前記仮想流入量Ｑｉｋと
流入量Ｑｉとの差の絶対値が小さくなり、前記算定時間
Ｔ，及び平均時間Ｔ２がそれぞれ前記各上限値に設定さ
れて貯留流量△Ｑ、平均放流量Ｑｏ及び流入量Ｑｉが算
出される。

このため、貯水池への流入量を正確に検出することがで
きる。また、流入量が変動する場合には前記絶対値が大
きくなり、前記各時間Ｔ，．Ｔ２がそれぞれ前記各下限
値に設定される。このため、流入量の変化に対して十分
追従できることになる。すなわち、流入量の変化に対す
る追従応答性を極めて良好にすることができ、しかも流
入量が略一定している場合には測定結果の誤差や変動を
小さくすることができる。このため、ダムの放流操作を
安定に行い得る等の効果を奏する。また、切換判定値設
定器１９による判定値及び、時間設定回路２１による前
記各時間Ｔ，，Ｔ２の各上限値Ｔ，，Ｔ２及び下限値Ｔ
，，Ｌを適当に設定することにより、前記追従応答性及
び測定精度を容易に可変でひきる等の利点がある。なお
、この発明は上述した実施例に限定されるものではない
。

例えば、前記貯水量を計測する手段としては必ずしも水
位計を用いる必要なく、圧力センサ等の水深計を用いて
この水深計の出力から求めることも可能である。さらに
、前記放流量を計測する手段としては、前記水位計及び
関度計の出力から求めることに限らず、放流する水量の
速度を検出する流速計等の出力に基づいて求めることも
できる。また、前記算定時間Ｔ，及び平均時間Ｔ２の各
上限値及び下限値は仕様に応じて適宜定めればよいのは
勿論である。さらに、前記判定値も仕様に応じて適宜変
更できる。また、前記時間設定回路の設定値は上限及び
下限の２値に限らず、前記絶対値の大きさに応じて２値
以上の複数の設定値を設けてもよい。さらに上記絶対値
の大きさに応じて前記算定時間可．及び平均時間Ｔ２を
それぞれ連続的に可変設定するようにしてもよい。その
他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して
実施することができる。以上説明したようにこの発明に
よれば、貯水部の貯水量及び放流量から所定の算定時間
に基づいてそれぞれ貯留流量及び平均放流量を算出し、
上記貯留流量と平均放流量とを加え仮想流入基を算出し
、この仮想流入量を所定の平均時間で時間平均して得た
流入量と上記仮想流入量との差の絶対値を求め、この絶
対値に応じて前記算定時間及び平均時間の各幅をそれぞ
れ可変制御するようにしたので、前記貯水部の実際の流
入量の変化が大きいときは前記各時間が短く設定され、
前記実際の流入量が略一定のときは前記各時間が長く設
定されることにより、実際の流入量の変化に対する追従
応答性に優れ、しかも、波浪等による水位変動に伴う誤
動作を生じることのない流入量検出袋贋を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の測定流入量を示すタイミングチャート第
２図はこの発明の一実施例を示す概略構成図、第３図ａ
〜ｄはそれぞれ同実施例の作用を示すもので同図ａは仮
想流入量を示すタイミングチャート、同図ｂは測定流入
量を示すタイミングチャート、同図ｃは算定時間を示す
タイミングチャート、同図ｄは平均時間を示すタイミン
グチャートである。 １・・・水位計、２・・・関度計、４・・・貯留流量検
出部、５・・・平均放流量検出部、１１・・・制御回路
、１５・・・仮想流入量算出回路、１７・・・流入量算
出回路。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流体の流入する流入口と流体を放流する放流口とを
   備えた貯水部の貯水量及び放流量を検出する手段と、上
   記検出された貯水量の現在時刻における値と現在時刻か
   ら所定の算定時間だけ逆上つた時刻における値との差を
   上記算定時間で除して貯水量の単位時間当りの変化分で
   ある貯留流量を算出し、前記検出された放流量の前記算
   定時間だけ逆上つた時刻から現在時刻までの総量を上記
   算定時間で除して単位時間当りの平均放流量を算出し、
   これら算出された平均放流量と貯留流量とを加算して仮
   想流入量を算出し、さらにこの仮想流入量の現在時刻か
   ら所定の平均時間だけ逆上つた時刻までの総和を上記平
   均時間で除して単位時間当りの流入量を算出する手段と
   、この手段によつて算出された流入量と仮想流入量の差
   の絶対値の大きさに応じて前記算定時間及び平均時間の
   各幅を可変制御する制御手段とを具備したことを特徴と
   する流入量検出装置。