超小型、低価格の投げ込み式の圧力式水位センサ。通称スマート水位計
水位センサの先端部 φ13mm×63mm
New小型・低価格の投げ込み式水位計 更新日:2021/11/24


1.概要

水位計の仕組みには大きく分けて、接触式の圧力式水位計やフロート式水位計と、非接触式の超音波水位計や電波式水位計があります。

水に直接触れる接触式は,設置条件の制約がありますが、安定して正確に水位が測れます。離れた場所から測定する非接触式は、設置の自由度が高い反面、雨霧、水面の波立ち浮遊物などで測定値が乱れる問題もあります。

接触式水位計の代表格は圧力式水位計です。この水位計の原理は、圧力センサーを水に投げ込み水圧変化で水位を測定します。別名「投げ込み式水位計」と呼ばれます。細い穴や管の中に投げ込んで使えるので河川水位、井戸、ボーリング孔など土木建設分野でよく利用されるセンサです。

従来の投込式水位計をデジタル伝送技術で小型・低価格・短納期に変え、さらに圧力式水位計に必須の大気開放パイプを無くしたのが、この”スマート水位計”、別名チューブレス水位計です。

地下水観測や、中小河川向けの接触式の低コストな危機管理型水位計。スマート農業向け小型水田水位計、ため池、用水路、水門・ゲートなど水位調整施設用の高精度な簡易水位計として使えます。

圧力式水位計(投げ込み式水位計)の水位センサの大きさ比較-低価格の細型水位計です
圧力式水位センサの大きさ比較:左から太さ25mm,19,13,10

まず外観は、直径13mm、長さ62mmの細く短い水位計です。従来の圧力式水位センサの太さは、直径1インチ≒25.4mmが主流です。より細い直径19mmの製品も市販されています。ただ、それより細い深井戸用の13mmや10mmの細型水位計価格は高価です。

この水位計は、従来の圧力式水位計に必須であった「大気圧開放チューブ」と「アナログ増幅アンプ」を無くしました。水圧を先端部で直接デジタル変換し、さらに大気圧変動を地上の大気圧センサでソフト補正し水位を計算することで、部品点数を大幅に削減し、小型化と低価化を実現。

細型の安価なアナログ出力やシリアル出力の水位計をお探しの方は一度、従来の圧力式水位計と比較してみてください。

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2.土木建築分野における水位センサの用途

建設分野では、屋外環境で水位を測ることがよくあります。レベル計測の対象は大きく分けて2つあります。川や湖、ため池などのオープンな水面と、地面の下の地下水面です。

投込み式の水位計は、水中にセンサを投げ入れるだけで水位を計測できますが、実際の野外でセンサ設置する際には、さまざまな制約が伴います。

たとえば地下水位測定で、VP40mmの細井戸水位観測孔に地下水位計と水温計や電導度計・pH計をまとめて入れたい。深井戸の直径20mmの細い水位測定管にセンサ挿入。河川水位では、屈曲したパイプにセンサを出し入れしたい。などの要求もあります。

小型化で設置の自由度が増します。

砂防堰堤に設置した投げ込み式水位計
浅井戸の中に設置した圧力式水位計
砂防堰堤に取り付けた水位計 浅井戸の中に下げた水位計
河川護岸の保護管内、保護パイプ内に設置した河川水位計
深井戸のVP20Aの水位測定管に設置した水圧式水位計
川の護岸の保護管内に設置した水位計 深井戸のVP20A水位測定管に設置した水位計

井戸の水位測定管

この水位計が入る最小管径は、塩ビ管のサイズでVP16です。深井戸の水位側管の奨励サイズはVP20ですが、VP16でも屈曲が少なければ十分入ります。

写真は、内径18mm(外形21mm)のアクリル管に挿入した状態です。クリアランスに余裕があります。VP20以上であれば、ポンプのフランジ部分を通る際の曲がりがあっても楽に入ります。

なお、センサ先端部の外形が13mmなので、VP13だと頭がギリギリ入リま、深く挿入は無理です。

直径13mmの細型水位計を内径18mmの細いアクリル管に挿入した状態(クリアランスは5mm)
直径13mmの細型水位計を内径18mmの管に挿入した状態(クリアランスは5mm)
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3.大気圧変動と気圧補正の仕組み

圧力式水位センサで避けて通れない問題は、気圧変動の影響です。

大気の圧力は高気圧と低気圧の通過のたびに日々変動します。これが、圧力センサの計測値に影響します。日々の気圧変化は、水位に換算する最大±20cmの水面の変動に相当します。

次のグラフは、実際の大気圧の観測例です。低気圧と高気圧が入れ替わる5日間で、30hPa。水圧で約30cmの気圧変化が発生しています。

新潟市の気圧変動と水圧センサの大気圧補正の必要性
大気圧変化の観測例
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大気の圧力は水面にも働きますので、水中の圧力式水位センサは、この大気圧の変動も測定してしまい、水位が正確に測れません。そこで投げ込み式の圧力水位計は、次のような方法で大気圧変動の影響をキャンセルします。  ⇒大気開放パイプの詳しい説明はこちらで

1.大気圧開放チューブによるハード補正

水位センサの電線ケーブル内に、直径1〜2mmの細いチューブを入れておき、地上の大気を、水中の圧力センサの背面まで導き、ハード的に大気圧をキャンセルする一般的な方法です。

きわめてシンプルな大気圧補正の仕組みですが、センサ先端の電気的にデリケートな部分を大気に開放する構造のため、このチューブから水滴や湿気が徐々に入り、水位センサが故障するケースもあります。

水位センサの大気開放パイプ入りケーブルの例
一般的な圧力式水位センサの大気圧開放チューブに防湿用シリカゲルを接続した例

湿気の多い環境で大気圧開放式の圧力型水位計を使用する場合、大気開放チューブの先に防湿用の乾燥剤を接続します。

乾燥剤は1〜2年で交換しなければなりません。大気開放型の水位計を、湿度の高い環境で長期間使用する場合は、湿気を通さず気圧のみを伝えるベローズ式の大気圧開放ボックスを使う手も有ります。

従来の投げ込み式水位計は大気圧開放チーブでハード的に大気圧を補正-水位センサーの大気圧変動の除去方法(ハード補正)
従来の投げ込み式水位計は大気開放パイプでハード的に大気圧を補正

【参考】大気圧開放チューブ入りケーブルの価格※1は概ね1,000〜2,000円/mです

ケーブルが長くなるにつれて、水位計の値段に占めるケーブル費用の割合が増加します。特に水位観測井の場合、設置深度が大きいとケーブルも長くなります。仮に1mあたりのケーブル費用を1500円とすると、

圧力式水位センサは高価な大気圧開放ケーブルを使うため、ケーブル長が決まってから製作する受注生産です。このため水位計の納期が3週間から2ヶ月と長くなる傾向があります。

※1 日本国内で販売されている平均的な水位計。2021年1月現在

Topic: 圧力式水位計の大気圧補正
投げ込み式水位計の大気開放パイプを湿気から守る大気解放ボックスの外観投込式水位計を湿気と雷から守る大気開放ボックス
 スマート水位計は、気圧変動をソフト的にキャンセルしますが、通常の投込み式の圧力型水位計は、大気開放パイプを使ってハード的に気補正を行います。
 この大気圧開放パイプから湿気が入り水位計が故障するのを防ぐための中継接続箱が大気圧開放ボックスです。

⇒大気開放の詳しい説明はこちらへ

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2.もう一台の気圧センサでソフト補正

水中の圧力センサと別に、空気中にも、もう1台同じ水位センサを設置し、後で2つの圧力センサの差分を計算するソフト的な手法です

通常、このソフト的な大気圧補正方法が用いられるのは、コードレスの絶対圧型水位計です。圧力センサとデータロガーと電池が一体となった水位計を水中に投入し水位観測を行い、定期的に引き上げてデータをパソコン等で回収します。

ロガー一体型の投げ込み式水位計の観測井戸への設置イメージ
従来の「ロガー一体型投込式水位計」を観測井戸から引き上げた例

大気圧補正が必要な場合は、地上にもう一台、同じ水位計を設置しておいて、回収したデータをエクセルに読み込み、手作業で大気圧を差し引きます。

ロガー一体型の水位計は、低コストで設置も簡単です。但し、大気圧補正が必要な細かな水位を計測する場合、地上と水中に2台の水位計を設置し、データ回数のたびにセンサを引き上げ、差分計算を行わなければなりません。

水位センサーの大気圧変動の除去方法-従来のソフト大気圧補正は、2台の絶対圧水圧センサを使用
絶対圧型の水位ロガー2台を使う従来のソフト大気圧補正
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3.新しい補正方法:水圧・気圧一体型センサによるソフト補正

ここでご紹介するのは、新しいタイプのソフト大気圧補正の仕組みです。

2台の圧力センサを使って、水圧と気圧を測るのは、従来の2台の水位ロガーを使うのと同じです。違いは、水圧と気圧のセンサを一体化し、大気圧変化を除いた水位変動だけを出力する点です。

水位センサーの大気圧変動の除去方法-水圧・気圧一体型センサによる、ソフト大気圧補正の仕組み
水圧・気圧一体型センサによる、ソフト大気圧補正の仕組み

写真は、ソフト大気圧補正に用いる地上の気圧補正部です。矢印の先の小さな穴が気圧導入孔です。この気圧計部分も防滴構造ですから、従来の大気圧開放チューブの先に付けていたような乾燥剤は必要ありません。2台の水位計を使う方法に比べても、リアルタイムに大気圧補正ができるメリットがあります。

地上で大気圧を測定し大気圧補正を行う水位計の気圧導入孔
大気圧補正用の気圧測定ユニットに空けられた気圧導入孔

最後に、従来の大気圧開放チューブによるハード補正と、気圧センサによるソフト大気圧補正の違いをまとめてみました。大気圧補正チーブが無いことで、水位計内部の空間が不要で、完全モードが可能になりました。その結果、小型化や、防水性能向上、電気絶縁性強化など副次的なメリットも出てきました。

水位測定における水位計の大気圧変動の除去方法の比較、ハード補正とソフト大気圧補正
水位観測における、大気圧変動の除去方法のハードとソフトの比較
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4.投げ込み式水位計の弱点=誘導雷対策

雷に弱い投げ込み式水位計

投げ込み式水位計には、もう一つの大きな弱点があります。それは、雷に弱いことです。

落雷の対策として避雷器とアースがあります。通常の電子器は、雷で電線に誘導された高電圧(誘導雷)を、途中の避雷器で大地に接地したアース棒に逃がします。

ところが、水位計は、アース棒より電気の通し易い水中に設置されています。このため雷の電流がアース棒に逃げず、電子回路から、電気の通りや易い水位計の金属ケースや先端の金属ダイアフラムを経由し水中に放電してしまうことがあります。

特に地下水観測の水位計は、地表に接地されたアース棒より、雷の電流が流れ込みやすい地下深くに設置されるため、水位計の損傷確率が高くなります。

 
雷(誘導雷)で投げ込み式の水位計が壊れ易いメカニズムと対策
雷で投げ込み式の水位計が壊れ易いメカニズムと対策

次の写真は、通常の圧力式水位計の先端のステンレスの受圧盤(ダイアフラム)から雷の電流が水中に流れた際に、スパークで金属板が溶けて穴が開いた例です。このケースでは穴から水が入り水位計の内部が水没していました。穴が開くまで激しくスパークしなくても、水位計の中を電流が流れ出ると、途中の電子回路は焼けて壊れてしまいます。

圧力式水位センサのSUS製受重板が雷放電のスパークで溶けて穴が空いた例
圧力式水位センサのSUS製受重板が雷放電で溶けて2mmほどの穴が空いた例

避雷器の限界と配線遮断

水圧センサの雷対策としては、避雷器やアースの性能を上げる手があります。しかし、「水中の金属製圧力センサ」は、電気を通しやすい「高性能のアース棒」となるため、避雷器での防雷に限界があります。

別のアプローチで、水位センサの雷対策に避雷リレーという製品もあります。これは、昔から言われている「雷が来たら電気製品のコンセントを抜け」という教訓どおり、測定時以外は水位計の電線を計測器から切り離し、誘導雷の流れる経路を物理的に遮断する方式です。

この回線切断方式が有効なのは、1時間に1回程度の間欠計測の場合です。短い間隔で計測する場合は、回線が繋がっている時間が長くなるので、雷被害の確率が高くなってしまいます。

水位計用の回線切断式の避雷器−サージプロテクトリレーの外観
水位計用の回線切断式の避雷器−サージプロテクトリレーの外観

センサ絶縁による雷対策

今回、ご紹介する水位計は、もう一つのアプローチで、電気の流れを止めます。水中に入るセンサの先端部を樹脂で固め、雷の電流が水位計の中を通って水中に流れ出さないようにします。

ちょうど高圧送電線に止まった鳥が感電しないように、雷の高電圧が水位計に掛かっても電流が流れ出なければ電子回路は焼けません。

この樹脂モールドによる防水・絶縁構造は傾斜センサなどにも採用されています。

高圧送電線のイメージ(夕日と送電鉄塔)
高圧送電線のイメージ
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5.大気圧ソフト補正型のデジタル水位センサ

今回ご紹介するセンサは、気圧センサを使って、大気圧の「ソフト補正」を行うセンサです。水中の圧力センサと一対の大気圧センサが、地上のコンバータ(変換器)に組み込まれています。

コンバータに内蔵されたマイコンは、大気圧の差し引き計算を行い、正味の水圧変化分だけを電圧に変換して出力します。仕組み的には絶対圧センサ2個で大気圧をキャンセルする、ハード+ソフトの複合型のレベル計です。

大気開放パイプ無し

水圧測定原理は、既存の圧力センサと変わりませんが、大気圧開放チューブが不要となり、先端部を樹脂モールドすることで、さまざまなメリットがあります。

センサ構造は簡単になり、ケーブルの延長や接続も容易です。高価な大気開放パイプの入ったケーブルが不要になりコストや納期も圧縮されます。

スマート水位コンバータの構成。水位センサ部とアナログ電圧変換部
スマート水位コンバータGSC-01A(Geotech Smart Converter No.01 Analog type)

左:水圧センサ部(1m計+ケーブル10m)、右:アナログ+RS-485変換部(気圧計内臓)

プラスチック製センサー

また水中に入る圧力検知部が、電気を通さないプラスッチクで充填されています。先端の圧力検知部分も樹脂でコーティング済みで、水位計全体が電気的に絶縁構造(≒防爆構造)です。このため雷の誘導雷による損傷の危険の危険が減ります。

樹脂モールドされた水位計のセンサ回路部 樹脂コーティングされた水位計の水圧感部(ダイアフラム)
樹脂モールドされたセンサ回路部 樹脂コーティングされた水圧感部
センサ部の交換可能

この水位計はセンサ部と変換部が分離されてるため、測定レンジに応じセンサ交換も可能です。

また変換部は、センサを交換し多目的に使えることから"スマートコンバータ"と呼んでいます。このコンバータと圧力センサを接続したのが「スマート水位計」です。

今後「非接触のレーダ式水位センサ」(開発中)の接続も予定していますので、河川やため池で、設置条件に応じ、投げ込み式やレーダ式が選定できます。低コスト水位計ですので接触式、非接触式の2タイプの水位計を併用する選択もあります。

河川やため池向けの簡便なレーダ式レベル計の開発イメージ
参考:河川やため池向けの簡易なレーダ式レベル計の開発イメージ
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6.この水位センサには3つのタイプがあります

水位センサについては下記の3タイプがあります

アナログ型(RS-485出力切換)の水位計GSC-01Aは、現在販売中です。詳細は次の項目をご覧ください。

SPIやI2Cのデジタル出力型は、OEM組込用で受注生産です。製品仕様流動的ですが
参考までに”デジタル出力型の暫定仕様書”を示します。

●データロガータイプは、現在設計中で2020年度に販売開始の予定です。

スマート水位コンバータの仕様一覧表
スマート水位計の製品体系
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7.スマート水位計GSC-01Aの仕様

特徴

●小型・低価格・短納期の圧力式水位センサです。

●河川、ため池、井戸、ノッチなど屋外施設に設置、センサより上の水圧を計測。

●大気圧補正を気圧センサで行うため,「大気開放パイプ」不要で延長容易。

●出力は、標準のアナログ電圧と、長距離伝送用RS-485を内部コネクタ切替。

●6〜18Vで動作し消費電流25mAと少なく太陽電池やバッテリ駆動に適す。

     概略仕様はスマート水位計仕様書PDFをご覧ください

     システム設計者向けの詳細入出力仕様はインタフェース仕様書PDFをご覧ください

     基本的な操作方法は取扱説明書のPDFをご覧ください

主な仕様

水位センサのスペックをまとめました。

表:スマート水位コンバータGSC-01Aの仕様    PDF仕様書    PDFカタログ
区分 項目 GSC-01Aの仕様(Geotech Smart Converter Analog type)
センサ部 方式 絶対圧センサ(防水型)
測定範囲(mmH2O) 1, 10, 50, 100, (300m)
付属ケーブル10, 30, 70, 130,(300m)
最大計測範囲 2, 20, 75, 150, (300m特注生産品)
センサケーブル延長 300m以内(商用電源ノイズが多い場所では100m以内)
分解能 1m:0.2mm,10m:1mm, 50m:1cm, 100m:2cm
測定精度 0.5%F.S.以内 (但し1m計は ±2cm=2%F.S.以内)
温度特性 ±1cm/10℃以内 (0〜50℃範囲、製品個体差があります)
使用温度範囲 -30〜70℃(変換器は-20〜50℃)※凍結対策はオプション
変換部 サンプリング時間 1秒以内(電源投入後1秒で動作、約2秒で安定、奨励3秒待)
電源電圧 12V(6.5〜18V)出力電圧+1.5V以上必要。20V以上では故障。
※電源電圧5Vでも動作しますが出力が3V程度に制限されます。
消費電流 最大30mA(平均25mA、12V電源。外部出力無負荷時)
※DC7V以下の低電圧では最大40mA(平均30mA)に増加。
アナログ出力 標準0〜5(1〜5変更可能)×2CH (1CH:水圧、2CH:水温)
出力インピーダンス=1kΩ(入力インピーダンス1MΩ以上の計測器必要)
シリアルインタフェース RS-485 (N81XN,フロー制御無し,9600bps)
液晶表示 8文字×2行(標準 上段:気圧、下段:水圧表示)
設定スイッチ 設定ボタン3個(内部ディップスイッチ4P)
寸法・重量 センサ部 外径13mm×長さ62mm×15g、ケーブル径5.9mm×55g/m
変換部 70×50×28mm×150g,
出力ケーブル長1m(茶:電源+,黒:GND,白:出力1,青:出力2)
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外形・寸法と材質

水位センサのサイズと主要構成部材をまとめました

スマート水位計の外形寸法図 スマート水位計の外形・寸法図
  PDF図面はこちらで表示。 DXF図面はここからダウンロード。
主要部材
No. 品名 型式 メーカ 備考
@圧力センサ部 GSC-01A 1GEOTS アクリル/塩化ビニル
A変換部 GSC-01A 1GEOTS ABSライトグレー
BセンサケーブルMVVS 0.3mm2×4C 1富士電線塩化ビニル
CセンサコネクタXS5G-D418 1オムロンPBT樹脂
D出力ケーブル XS5F-D421-C80-F1オムロンポリウレタン
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8.使用例(向き不向き)

このスマート水位計は次のような使い方ができます。主に屋外計測現場を想定していますが、それ以外の使い方もあります。

1.地下水位の測定

このセンサの開発コンセプトは「深井戸に入る小型でワイドレンジで安価な水位センサ」です。

深井戸の口径20mmの水位測定管(通称、測管)にスマート水位計を挿入した
深井戸の口径20mmの水位測定管(測管)にスマート水位計を挿入

特に深井戸は、従来の圧力式水位計だと、径が太くて引っかかったりとか、大気圧開放パイプ入りのケーブルコストが高くなる問題がありました。直径13mmの細い水位センサは、井戸の細い測定管に挿入できます。 φ40mmの観測井戸に、電導度計やpH計と一緒に入れることもできます。

この水位計は価格に占めるケーブル代が少ないので、10m以下の浅井戸から,100m以上の深井戸までコストアップは僅かです。  また、一般にケーブルの長いセンサは納期が掛かりますが、このスマート水位計は、あらかじめ長めのケーブで在庫し、現地で余分なケーブルをカットする方式なので、短納期です。


2.河川・ため池の水位測定

井戸に次いでよく使われるのは、河川や、ため池の水位測定です。水位計には水中に直接センサを入れる「接触式水位計」と、音波や電波を利用して水面の上から測る「非接触式水位計」があります。 このセンサは接触式で、近くに橋や水門が無く、護岸に水位計を設置する際に使われます。

河川やため池の護岸に水位測定用の保護管を設置し、その中にスマート水位計をセットしたて水位観測を行う例
河川に水位測定用の保護管を設置し水位計をセットした例

水位計を直接水に入れると、流れでセンサが動き数値が安定しないので、通常は岸にパイプを立て、その中にセンサを挿入します。センサが小さい分、保護パイプが細くて済みます。

川や池の水位測定は、概ね10m計で対応できます。測定範囲の過不足がる場合、出荷時オプションで、水位コンバータの倍率を2倍または2分の1に変え5m計や20m計として使うこともできます。

だた、この水位計は圧力測定感部が小さく、ここに泥や砂、水垢等が詰まると測定できなくなります。汚れ場多い場合は、川底までの離隔(砂溜まり)を取る、フィルター・ドレーン材で先端部を包むなどの対策が必要です。汚水、海水用のオプション保護カバーもあります。

また、河川や池の水位測定で注意点すべき点は「凍結」です。完全に氷に閉じ込められると、内側の水圧が上がり、水位計が壊れる場合があります。対策として、水位計本体を凍結しない川底に設置したり、凍結しないオイルに漬けたりする方法もあります。


3.用水路・ノッチの水位計測

小規模な水路や流量堰の水位測定に使用することもできます。1m計や10m計が対応します。

井戸の揚水試験用のノッチ箱(堰式流量計)の水位をスマート水位計で自動測定している画像
井戸の揚水試験用ノッチ箱の水位を自動測定している例

この水位計は、水温や気圧変動をソフト的に除去していますが、完全にゼロにはできません。測定範囲の狭い1m計を使っても、長期間の測定では±1〜2cmの誤差(ドリフト)が出ます。

したがって、この水位計は、三角ノッチなどで小さな水位変動をmm単位で測定するような用途には不向きです。たとえば、水深1mの用水路の水位を数センチ単位で測る用途には使えますが、水田の水深10cmをミリ単位で測定する目的には使えません。

計測の目的に応じた精度、安定性、価格などを総合的に判断して御使用ください。


4.その他の用途

これ以外にも「こんな使い方はできますか?」というお問い合わせもいただいています。実際に使われているものもありますが、検討段階で止まっているものも多くあります。

特殊な使用例
 •ボーリング孔(φ66×120m)の回復試験の自動水位測定
 •井戸の自動揚水試験器の水位センサ
 •簡易的な井戸の水位表示器として利用
 •温泉タンク(2m)の水位測定(水温50℃)
 •タンク内の水溶液の比重測定(超音波レベル計と併用)
 •ダム湖の温度検層(水圧と温度の2出力を使用)
 •湖底に下ろした採水ホース(100m)の実際の先端深度の測定
 •鉱山の縦坑(100m)昇降ゾンデの上下位置測定(センサとコンバータの相対気圧測定)
 •コンバータ部分のみ気圧センサとして利用
お問い合わせいただいた例(未実施)
 •地下ピットの浸水・満水検知
 •管路内の水溜まり検知
 •海にもぐる潜水士の深度管理
 •田んぼの減水深管理
 •養魚用の海水汲み上げ井戸の水位測定
 •2つの部屋の気圧差測定(相対気圧測定)
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9.皆様から寄せられた課題

2021年03月時点で、アナログ出力型のGSC-01Aは130台ほどが設置されました。デジタル型GSC-01Dは10台です。深井戸に設置しての耐久試験もまる4年目になります。

ただ、このセンサをご紹介する中で皆様から、次のようなご意見やご質問もいただいております。

1.センサが軽すぎて、ちゃんと下に下がらないのでは?

従来の水位計は大気圧補正用のチューブが入っているため、ケーブルが硬く、撚りがつきやすい性質がありました。丸まったケーブルを、よく解さないまま水中に入れると、水の中で水位計のケーブルがバネのように螺旋状にスパイラルを描きます。

このまま放っておくと、スパイラルが徐々に弛み、水位計の位置が次第に下に下がり、見かけ上、水位が上昇したように見えるケースがあります。

この水位計のケーブルは大気開放パイプが入っていないため、従来の水位計のケーブルに比べて軟らかく癖が付きにくいのですが、反面、先端が超軽量のため「軽すぎてケーブルがまっすぐ伸びないのではないか?」という感想もあります。

水位計の挿入作業時は、ケーブルを一旦全部延ばし、撚りをとってから入れるのが基本ですが、軽すぎるという場合に備えて、簡単に装着できるウエイト(重り)をご用意することも検討中です。

観測井戸に水位計を挿入する前に、ケーブルを延ばし「ヨリ」をとる作業
観測井戸の水位計挿入前に、ケーブルを延ばし「ヨリ」をとる作業

2.冬の凍結で壊れないか?

投げ込み式水位計のもう一つの弱点は、凍結すると壊れる点です。先端の受重板(ダイアフラム)は薄い金属の板なので、指で押しただけで変形して壊れてしまいます。水位計先端のキャップの中で、水が凍り体積が膨張すると、受圧部が変形して元に戻らなくなります。

これまで紹介してきた小型水位センサは、先端の水の容積が小さく危険は少ないものの破損の可能性はあります。地下水は凍結しませんが、河川水の場合は北海道や本州の山間地だと凍ります。

流れる落ちる水が凍結した砂防堰堤(福島県、2月)-水位計の凍結対策の必要性
流れる落ちる水が凍結した砂防堰堤(福島県、2月)


凍結対策として、従来、寒冷地のノッチ水位計などで行っていた、水位計の感部の周囲に凍結しないオイルを封入する手法を考えています。こちらは凍結対策オプションとして製品化する予定です。

水位計の凍結対策で、周囲にオイルを充填した例(比重が軽いオイルが水面より上がっている)
水位計に凍結防止オイルを充填した例(比重が軽いオイルが水面より上がっている)
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2.実績が無いので使えない!

新しいタイプの水位センサですので、長期実績はまだ3年しかあいません。今後、IoT向けの小型、低価格センサというメリットをご理解いただきながら、徐々に実績を積んでいきます。

ただ、基本的な電子回路の構成や、製作工程は、当社で既に実績のある傾斜センサなどの製品と類似していますので、耐久性や長期安定性は、それらの製品と同程度はあると予想しております。

また、わたくしどもは計測機器のメーカであると同時に、計器の設置・運用も行う工事会社でもあります。実際に水位計の設置工事やメンテナンス、他社の水位計のレンタルを行う社内ユーザのダイレクトな意見も拾いながら、このセンサの更なる改善と機能アップを進めていく予定です。

水位計をボーリング孔へ設置する作業状況。地下水位観測孔VP40
地下水位計を水位観測孔へ設置する作業


 
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10.価格

アナログ出力型のGSC-01Aは、標準在庫品として販売中です。

標準在庫品の種別

測定範囲 1, 10, 50,100m計(センサ部と変換部含む)

  ※標準ケーブル長−10m,30m,70m,130m付き

  ※月次の在庫数量はこちらのページをご覧ください

測定範囲別の水位センサ部
測定範囲別の水位センサ部(1m,10m,50m,100m計)のイメージ

販売価格
表:スマート水位計 GSC-01Aの標準価格   PDFカタログはこちらで
測定範囲
(標準ケーブル長)
価格内訳 合計金額
(税別)
1m

(10m)
標準変換部:¥50,000円※1
センサ部:¥42,000円
ケーブル: ¥2,000円 ※2
 ¥94,000円
10m

(30m)
標準変換部:¥50,000円※1
センサ部:¥42,000円
ケーブル: ¥6,000円 ※2
 ¥98,000円
50m

(70m)
標準変換部:¥50,000円※1
センサ部:¥42,000円
ケーブル:¥21,000円 ※3
¥113,000円
(2021年11月価格改定)
100m

(130m)
標準変換部:¥50,000円※1
センサ部:¥42,000円
ケーブル:¥26,000円 ※3
¥131,000円
(2021年11月価格改定)

※1 標準以外の変換器は表:変換器のタイプと価格をご覧ください。

※2 10m計、1m計のケーブ費用は、旧価格の200円/mに据え置いています。

※3 ケーブル費用は300円/mで積算。(2021年11月 資材値上がりにより価格改訂)

※仕様や価格は今後変更される可能性があります。

水位計の圧力センサ部
水位計の変換部(コンバータ)
水位計の50m計+ケーブル70m+変換器セット
水位計の圧力センサ部(1m計) 水位計の標準変換部 GSC-01A 50m計(ケーブル70m付き)セット

制御盤組み込み用のTタイプ(2021年10月発売)

従来の変換器は、センサケーブルをコネクタでワンタッチ接続できる利点がありますが、制御盤や防水ボックスに組み込む場合は、上下の空間を広く占有し、ケーブル接続にも一手間かかりました。

これらの不便を解消するため、センサや出力ケーブルを端子台接続できるようにしたT型(ターミナル・タイプ)を新たに作りました。こちらは制御盤の標準DINレールに固定できます。

Tタイプには、深井戸の水位測定に特化した、井戸専用モデルGSC-01Wもあります。こちらには、井戸水位の測定に便利な機能が追加されています。

表:スマート水位計の変換器のタイプと価格
スマート水位計のコンバータ(変換器)の標準のコネクタ型 水圧変換器の外観
スマート水位計のコンバータ(変換器)の端子台型の水圧変換器の外観
スマート水位計のコンバータ(変換器)の端子台型の井戸水位用変換器の井戸ポンプ盤組込み状況写真
GSC-01A (Analog) GSC-01T (Terminal) GSC-01W (Well)
標準のコネクタ型 水圧変換器 端子台型の 水圧変換器
  新製品
端子台型の井戸用 水位変換器
  井戸ポンプ盤への組込例
¥50,000(税別) ¥60,000(税別) ¥80,000(税別)

※上記3タイプの変換器で、センサ部は共通に使えます。

※一般用の水圧変換器GSC-01Tと、井戸用の水位変換器GSC-01Wの外形寸法は同じです。

GSC-01W:井戸専用器の主な機能

 •GL−水位に比例した、表示と電圧出力が出る。

  通常の水位計は水位が上がると数値が増える。井戸用は、水位が下がると数値が増える。

 •最低水位保持機能がある。液晶上段に最低GL−水位を表示。アナログ電圧も出力される。

 •現地のボタン操作で、現在の実測水位を設定でき、リアルな水位表示・出力が可能。

 •アナログ出力範囲が、50mや100m,200mなど切のいい数字に設定可能

  (センサは10m,50,100m計を切換可能。出荷時の測定フルスケールは100m/0〜5V)。

など、一般の河川やタンク水位計と、数字の増減方向が逆になる井戸の水位測定に適します。

  ⇒井戸用GSC-01Wの説明書(PDF)はこちら

井戸用水位計GSC-01Wのセンサとバッテリ接続例
井戸用水位計GSC-01Wのセンサとバッテリ接続

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出荷時オプション

水位計の利便性を高め適用範囲を広げるために、お客様から要望の多い項目で、次のような追加オプションも用意しています。

表:スマート水位計のオプション価格(出荷時作業 ※1)
 
追加項目 作業内容 費用(税別)
1.出力電圧パターン変更 標準0〜5V出力→1〜5V出力に変更。   ¥6,000円→ 0円 ※2
2.出力電圧レベル変更 計測範囲を2倍,又は1/2に変更。
例:10m計→20m計,10m計→5m計。
  ¥6,000円→ 0円 ※2
(2021年11月価格改定)
3.上記以外の出力変更 例:測定範囲25m,0〜2.5V出力など。
※対応パターンは限られます。
 ¥18,000円→ 0円 ※2
(2021年11月価格改定)
4.出力電圧⇒RS-485変更 出力をアナログからRS-485に変更。
※内部コネクタ差し替え。
※ご自身で行う際の説明PDFはこちら
  ¥6,000円
5.ケーブル延長加工 延長は、概ね5m単位でお願いします。
※接続部の防水性は水深1m以内で
 地上部の延長に限ります。
 基本¥8,000円+
電線¥300円/1m
(2021年11月価格改定)
6.ケーブル延長ボックス 一般の4心線接続用の端子接続箱
※接続はお客様でお願いします。
  ¥2,000円
7.電源24V対応ケーブル DC11〜30Vの電源を9V下げて供給
※24V電源で使用する場合に使えます。
  ¥5,000円
8.センサ保護ケース装着 φ19mmセンサ感部保護カバーを装着 ¥14,000円
9.保護ケース用充填材 海水,汚水用の特殊シリコンオイル
※比重が水より重く下に溜まります
  ¥3,000円
10.詳細試験成績書作成 測定範囲全体の圧力を掛けて試験。
※標準的な検査票は無償添付。
10m以内 ¥12,000円
20m以上¥18,000円

 ※1  後日変更の場合は、上記金額に返送運賃¥1,000円プラスになります。

 ※2  2021年12月以降出荷のRev3.0の製品は、ボタン操作で設定変更ができます。


【参考】電圧変換部は単独で,大気圧センサしても使えます。
例:950〜1050hPaを0〜5000mV(分解能0.02hPa)又はRS-485で出力。2ch目は温度出力。

 
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11.お取引方法

見積依頼

●まず、お見積りをいたします。数量、連絡先・必要数、希望納期等をご記入の上、下記、問い合わせ窓口に連絡をください。送料も含めた販売金額と、概略納期を返信いたします。

注文方法、請求・支払手順

「見積書」を確認の上「注文書」をお送りください(FAX,メール,郵送)。

「支払い」は、納品後に「請求書」をお送りします。

御社の締日から1ヶ月以内を目安に「現金振込」お願いします。

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12.問い合わせ

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Text by Geots.Sato
初回掲載:2018.01.31(水)