WELCOME TO KELLER H2O


顧客ノウハウと水位計に関する専門知識を持つケラー社は、水に関するアプリケーションにおいて長期的かつ費用対効果の高いソリューションを提供します。

ワイヤレス水位計でのモニタリング

簡易貫入試験

水の消費を制御

露天採鉱

リチウムブラインの生産

ダイヤモンド鉱床の採掘

ダイヤモンド鉱山の排水

井戸の水位測定

静的地下水測定

地下水の無線モニタリングシステム

2007年以来、ポーランドの地質研究所はケラー社のDCX-22データコレクタを約200本使用しています。監視プロセスを自動化する必要があり、リモートデータ送信ユニットとデータロガーGSM-2は完璧なソリューションでした。データコレクタは、ほとんどがピエゾメータと呼ばれる井戸に設置されています。堅牢な構造(防水ステンレススチールハウジング)と低消費電力のおかげで、お客様のニーズに合致する完璧なソリューションとなりました。

GSM-2モジュールはGSMと / GPRS i を介して 、SMS、FTP i またはメールでデータが送信できます。さらには、収集されたデータは57,000サンプルの容量のバッファに保存されるので、収集データのセキュリティがさらに向上します。絶対圧式の気圧計を内蔵しているので、安定して水位測定を計測します。

このアプリケーションでは水位計PAA-36 X Wが使われています。総合精度0.05%(0 ... 40°C)、温度精度0.1℃(オプションでPt1000センサを使用)の高精度の水位計です。わずか3.2Vの低電圧駆動オプション(LV)により、長年のバッテリー寿命を保証します。PAA-36 X Wは絶対圧式のため、大気開放チューブを使用しません。これによりシステムの信頼性を大幅に高め、湿度の問題もありません。

GSM-2モジュールをピエゾメータに取り付けた様子(井戸)

GSM-2モジュールを使った地下水モニタリングシステムは、現在ポーランドに350か所あり、ワルシャワにある中央制御室とデータベースに水位と水温データを送信しています。

簡易貫入試験

簡易貫入試験(かんいかんにゅうしけん)は、1950年代の終わりにオランダで開発され、長年にわたり、経済的な地盤調査方法として知られています。この試験により、異なる地層の土壌構造や容量を調べることができます。掘削や建造などにより、土壌に大きな影響を及ぼすような弱い地盤がある地域で使われる方法です。

簡易貫入試験とは、コーン(直径36mmの円錐状の先端)を地面に向かって、2cm/秒の一定スピードで打ち付ける試験方法です。地層の摩擦に対し大きな反動が必要なので、特別な大型トラックでプローブを地面に押し込みます。

 

コーン簡易貫入試験用トラック コーンが地面に押し込まれる様子

下のグラフは試験結果です。横軸がコーンの抵抗、縦軸がコーンの深さです。この試験で使うセンサは土壌抵抗の他、円錐の傾き、摩擦比、土壌温度、導電率を測定します。水の張力の測定にケラー社のPA-21Yが使用されています。

水の張力 - 重要なパラメータ

土壌は粒と水を蓄積しています。例えば昔、湿原や河川の側面/三角州地帯だった弱い地盤に家や高速道路を建設する際には、まず地盤沈下を防ぐため土壌を圧縮する必要があります。

地震 試験レポートとコーン

液状化現象による建造物へのダメージ

土壌を圧縮し過ぎてしまうと、地下水は行き場が無く、地下水の静水圧が上昇しすぎてしまいます。これにより、異常な土壌の動き、土壌の浮揚につながります。このように土壌が液体のようになる現象を「土壌の液状化」と呼びます。地震の際にも起こり得ます。流砂は土壌の液状化の形態のひとつです。

土壌の液状化は、建物が多く密集した地域ではより大きな損害を引き起こすことがあります。直接砂の上に建てられた建物は突如として支えを失います。建物の基礎に亀裂が入る場合や、構造上損傷がなくてもダメージとして蓄積されていく場合もあります。

testing report 地震による液状化

建物の土台と液状化した土との間に、液状化していない薄い土の地殻が存在する場合、「打ち抜きせん断」タイプの基礎破損が起こることがあります。不規則な地盤沈下により地中の配管が損傷する恐れがあります。土壌の内圧が弱い基礎部分に入り込み、やがて建物内部まで達し、電気系統にまで損害を与える可能性もあります。パイル基礎上に建設された橋や大きな建物は、隣り合う地層からの支えを失い、揺れの後傾いてしまうかもしれません。

側方流動の危険性

傾斜した地面や河川、湖に隣接した地面が、液状の土壌層上を滑りながら動き、地面に大きな亀裂ができる現象を「側方流動」と呼びます。これは建物、橋、道路や水、天然ガス、下水道設備、電力、電気通信などのインフラサービスに重大な損害を与えます。地中のタンクやマンホールは浮力により、液化した土壌に浮き上がってきます。堤防や土壌ダムなどは、その土台の安定性が失われ、崩壊する危険性もあります。

このように水の張力をケラー社のセンサで測定することで、地盤沈下や液状化を防ぐためのデータ収集に役立っています。

駅で使用される飲料水と産業用水の監視と制御 - ロシア

ロシアで地下水を汲み上げるための免許を取得するには、現地の法令に基づき水位を測定する必要があります。 ロシア最大のあるエンジニアリング会社では、ケラー製品を使用し主要鉄道駅の飲用水および工業用水の消費を監視・制御しています。

ロシアの鉄道駅にある井戸でケラー社のセンサが活躍中

現地の法令では、ロシア領土の地下水位を測定するための要求事項を課しており、エンジニアリング会社は各井戸から地下水を汲み上げる権利を取得する必要があります。

ケラー社が提供した水位計26Yはロシア全土に設置され、主要な鉄道駅での飲用水や産業用水のモニタリングと制御用に使用されました。ロシア最大のエンジニアリング企業がケラー社の顧客になったのは、ケラー社の非常に競争力のある価格と納期が決め手でした。

 

デジタル表示器 Evco EVK-512

デジタル表示器 Evco EVК-512



1 - デジタル表示器 Evco EVК-512
2 – パイプ
3 – チューブ
4 – 水位計26 Y、 4…20 mA
5 - 水中ポンプ

ケラー社のセンサが使用されている井戸の位置 ケラー社のセンサが使用されている井戸の位置

チェルノゴルスクでの露天採鉱でケラー社の水位監視システムが採用

探鉱クルー 「ノバジェオ」は、ロシアのノリリス地方にある非鉄貴金属(金、プラチナ)などが堆積したチェルノゴルスク鉱床で、地下水の技術的試験、地質工学的および水文地質学的な井戸の掘削、地下水位と水温を監視しています。

探鉱クルー 「ノバジェオ」

チェルノゴルスク鉱床の冬期の平均気温はマイナス31度、時にはマイナス45度にまで低下します。 実験的濾過作業と水文地質学的研究の最前線で、ケラー社の自立式水位・水温データロガー i DCX-22 SGが14本の井戸で使われています。地下400m〜500mの永久凍土の下で、地下水位と水温を監視しています。

データロガーは内径33mm〜40mmの鉄製パイプの下側の先端に水位計を入れ、その内部に通します。冬季になると井戸の開口部にあるパイプは凍ってしまいます。

井戸の開口部に鉄製の保護キャップを取り付け、コンバータでデータ収集できるようにします(K-114B、オプション 7) 。

地下水位および水温の監視結果に基づき準永久凍土帯水層の給水のパラメータが決まります。

チェルノゴルスク鉱床

チェルノゴルスクでの露天採鉱

アタカマ塩原でのリチウムブラインの生産

チリ北部 アタカマ塩原で運営されている鉱業会社 ロックウッド リチオ社では、環境規制のため水位データが重要であることから、ケラー社のデータロガー DCX-22AA CTD(水位・水温・導電率)を各井戸に導入しました。

アタカマ塩原の生産現場アタカマ塩原の生産現場

 

地下水位と塩分組成の決定

導入の目的は、地下水位とその塩分組成を割り出すためです。 このデータは、最初に鉱山からブラインを抽出し、次にブラインからリチウムを抽出する工程に直結します。

アタカマ塩原の生産現場アタカマ塩原の生産現場



鉱業会社に対しチリ当局から課された環境規制により、水位データは非常に重要となっています。

取得データは下記の通りです。
a) 地下水位の変動



b) 井戸から取り出した水
b) 取り出し後の帯水層の回復

アタカマ塩原はチリで非常に人気の観光地です。過度の取水が地下水脈に悪影響を及ぼす可能性があるため、鉱業会社は特に注意を払う必要があります。

導電率データもまた、水の塩分濃度と水が含むミネラル(例:リチウム)に直結します。

アタカマ塩原の生産現場アタカマ塩原の生産現場

この塩原の水には腐食性があり、ケラー社のチタン製センサがこのプロジェクトに採用されました。AAオプション(絶対圧)が選ばれた理由は、砂漠など過酷な環境下での温度変動に対応するためです。昼夜の気温差が激しい場所で使用すると、大気開放パイプ内蔵のゲージ圧式では結露によりセンサが故障する恐れがあります。

ダイヤモンド鉱床における露天採鉱

ロシア アルハンゲリスク州メゼンスキー地区にあるグリブ鉱山は、世界最大のダイヤモンド鉱床の1つです。 冬の間、気温マイナス25度、時にはマイナス37度までに低下します。 「Arhangelskgeolrazvedka」探査クルーは、井戸掘削と地下水位および水温の監視を行っています。各井戸にはケラー社の水位監視システムが設置されています。無線システムを採用しているので、アクセスの悪い測定ポイントでのデータ取得のため特殊車両を用意したり、人材を派遣したりする手間が省けます。

無線システムの利便性

同社は、鉱床地周辺の半径5 km以内の水位と水温を監視しています。 2011年から2014年にかけ、水位監視用に深さ20m〜270mの井戸を合計81本掘削しました。各井戸は、ケラー社の水位計PAA-36×W温度プローブおよび自動データ送信ユニットGSM i 、59個のGSM-2 /GSM-2 BOXモジュールから構成されています。

現場での設置作業の様子

GSM-2 box

井戸同士が近ければ、例えば5m〜10mの範囲に2〜3本の井戸がある場合、1個のGSM-2 BOXモジュールで、データ登録・送信が可能です。これにより、顧客は81本の井戸を監視に必要なGSM-2モジュールの量を81個から59個に削減できました。

グリブ鉱山

GSM-2 / GSM-2 BOXモジュールのバッテリーは、複数の水位計に電源を供給できます。一方モジュールは、マイナス25度からマイナス35度の低温環境において数年に渡り、1日1回データを登録し送信します。2011年〜2015年の間、一度もバッテリー交換せずに済みました。

ダイヤモンド鉱山の排水 - ロシア

採掘企業 セベラルマズ社では、アルハンゲリスク地方のロモノソフダイヤモンド鉱山の露天採鉱で井戸の掘削と地下水位および水温を監視しています。冬の平均気温はマイナス25度で、マイナス37度にまで低下することもあります。

地下200mの水位と水温監視

同社は周辺に掘削した排水井戸を介して、露天鉱床から地下水を汲み出します。2013年から2015年にかけて、45本の井戸にケラー社のDCX-16 VG水位・水温データロガー i .

が設置されました。

小口径のデータコレクタ

採用の決め手になったのは、外径20mm、内径 17mmのパイプに入る細さと地下200m〜300mでも高精度で測定できた点でした。

DCX-16は外径がわずか16mmなので、設置場所を選びません。

井戸の水位測定

ケラー社の水位計は、井戸水の静的および動的な水位を精度良く測定するために使用されます。

井戸の水位を測定する理由とは?

水位を測定することで井戸やポンプ設備の状態を確認できます。適切な測定およびデータ分析により、ケーシング内に付着したスケールの洗浄を含めたメンテナンス時期を事前に把握できます。付着量が多いほど井戸に入る水の量が減り、水位が低下します。その結果、ポンプを必要以上に動かさなければならないので、水を井戸から汲み上げるコストが上がってしまいます。

また、流量測定と連動して水位測定することで、ポンプ設備とその効率に関する情報が得られます。ポンプが故障する前に消耗具合を診断しておくことは必要不可欠であり、同時に修理費用を削減することにもつながります。

液体圧送用ポンプ

一般的に液体圧送用ポンプは水没させられないので、リアルタイムの情報に欠いています。デジタルまたはアナログの水位計を使用し、PLCを介して周波数コンバータをプログラミングすれば、ポンプを水位変動から保護できます。

センサの保護

正確な動作とケーブルの保護のために、センサを挿入できるポリダクトまたはホースを取り付けることが重要です。また、センサ内部に水分が入るのを防ぐため乾燥剤を取り付けます。

測定: データロガー iGSM i

ケラー社ではデータロガーをはじめ、様々な水位計を提供しています。データロガーは時系列でデータを保存でき、また井戸の診断の情報としても活用可能です。

デジタル表示器EV06を使用しての水位測定

スケールが付着した井戸の内部

GSM-2を使用すれば、現場責任者やオペレーターに直接警報で伝えられ、トラブルを未然に防ぐことができます。GSM-2は情報が必要なときに、SMS、電子メールまたはウェブサイト経由で携帯電話にデータを送信することもできます。

静的地下水の測定

昔は、目盛付きのケーブルを井戸に垂らし、先端が水面に触れたときに音が出るものを使い、地下水位を測定していました。

自立式水位データロガーでの地下水の測定

今では、地下水の測定はケラー社の水位計 DCX-22およびDCX-22 AAで自動的に行うことができます。 DCX-22(AA)は水位計、メモリ、バッテリーから成る、自立型データロガー i です。

設定したインターバルに従って測定するよう事前にプログラミングし(例えば、6時間に1回)、測定値をメモリに保存しスリープモードに戻ります。 スリープモードでは、バッテリーが最大10年持続します。K-114A USBケーブルおよびWindowsベースのソフトウェア「ロガー5.2」でデータのプログラミングおよび読み出しを行います。

下の図をご覧ください。

DCX-22(AA)データロガーは、センサのダイアフラムの上の水中(E)しか測定できません。 しかし、ほとんどの地質学者は、ボアホール上部からボアホール内の実際の水面までの距離に関心があります。水柱を水面までの深さに変換するのは簡単に計算できます。

データロガーでは、設置深度の合計(B)はパッシブパラメータとしてプログラムされています。 設置深度から測定した水を差し引くと、「水深」までの深さ(F)が残ります。 従って、計算式は「B - E = F」となります。



このとき非常に重要なのは気圧補正です。水位計を水中に入れると、水圧に加え、地上の空気圧も測定します。補正が行われない場合、1mbarが1cmの高さの水と等しいため、正しく測定できません。このため、気圧を静水圧から差し引く必要があります。

これにはいくつかの方法があります。従来から最も使用されている方法は、水位計のケーブルに大気開放パイプを通すことです。そのため、水圧だけを純粋に計測できます。この機械的な空気圧補正には、1つのリスクがあります。それは、大気開放パイプ内が結露する危険性で、水位計の故障原因になりえます。

別の方法として、空気圧のみを測定する第2の圧力センサを使用することがあります。水位計の信号から空気圧(気圧計)の信号を差し引くと、純粋な水圧が残ります。

TDCX-22とDCX-22 AAの違いは、DCX-22 AAに気圧補正機能が内蔵されている点であり、バッテリー収納部にある第2の圧力センサはボアホールの開口部に設置されます。DCX-22AAは、静水圧、気圧および気圧補正された水位を保存することができます。

これに対し、DCX-22は常に別途設置した空気圧測定用の気圧データロガーが必要です。



DCX-22 AAの使用では1つ条件があります。気圧センサを水につけてはいけません。水につけてしまうと気圧が測定できません。

ケラー社のソフトウェアにより、DCX-22とDCX-22 AAの両方をネットワークで使うことができます。DCX-22 AAの気圧データをもとに、DCX-22や水没したDCX-22 AAの静水圧を気圧補正することができます。

トップ画面に戻る