(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、様々な要求に対応可能な水道管の漏水を解析する装置を提供することである。【解決手段】  上記課題を解決するために、本発明に係る水道管漏水解析装置は、擬似的に発生させる漏水の発生位置を複数回変更し、かつ、擬似的に設置する振動計の設置位置を複数回変更し、様々なパターンによる振動強度計測を実施することで、漏水の発生位置、振動計の設置位置及び振動強度の関係を含む漏水データベースを作成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道管の管路網の一部に擬似的に振動計を設置する擬似振動計設置手段と、
水道菅の管路網の一部で擬似的に漏水を発生させる擬似漏水発生手段と、
擬似的に設置した振動計により、擬似的に発生させた漏水による振動強度を計測する振動強度計測手段と、
擬似的に発生させる漏水の発生位置を複数回変更し、かつ、擬似的に設置する振動計の設置位置を複数回変更し、様々なパターンによる振動強度計測を実施することで、漏水の発生位置、振動計の設置位置及び振動強度の関係を含む漏水データベースを作成するデータベース作成手段と、
を有する水道管漏水解析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水道管漏水解析装置であって、
前記漏水データベースを用いて、現実に設置するに当たり最適な振動計の設置位置を提案する振動計設置位置提案手段を有する水道管漏水解析装置。
【請求項３】
請求項２に記載の水道管漏水解析装置であって、
前記振動計設置位置提案手段は、振動計により計測した振動強度の大きさを判断基準として、最適な振動計の設置位置を提案する水道管漏水解析装置。
【請求項４】
請求項２に記載の水道管漏水解析装置であって、
前記振動計設置位置提案手段は、設置すべき振動計数を最小にし、かつ、管路網の広い領域の漏水を検知可能であることを基準として、最適な振動計の設置位置を提案する水道管漏水解析装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の水道管漏水解析装置であって、
前記振動強度計測手段は、水道管内の模擬音圧の分布を解析することで、擬似的に発生させた漏水による振動強度を計測する水道管漏水解析装置。
【請求項６】
請求項５に記載の水道管漏水解析装置であって、
前記模擬音圧の周波数は１００〜３００Ｈｚである水道管漏水解析装置。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれか一項に記載の水道管漏水解析装置であって、
前記振動計設置位置提案手段は、測定可能な管路網の領域を示す水道管漏水解析装置。
【請求項８】
請求項２乃至６のいずれか一項に記載の水道管漏水解析装置であって、
前記振動計設置位置提案手段は、漏水流量、振動計の精度またはノイズの入力に基づき、測定可能な管路網の領域を示す水道管漏水解析装置。
【請求項９】
請求項２乃至６のいずれか一項に記載の水道管漏水解析装置であって、
前記振動計設置位置提案手段は、設置すべき振動計数を示す水道管漏水解析装置。
【請求項１０】
請求項２乃至６のいずれか一項に記載の水道管漏水解析装置であって、
前記振動計設置位置提案手段は、漏水流量、振動計の精度またはノイズの入力に基づき、設置すべき振動計数を示す水道管漏水解析装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の水道管漏水解析装置であって、
前記漏水データベースを用いて、現実に計測した振動強度から水道管の漏水位置または漏水量を特定する水道管漏水解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道管の漏水を解析する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水道管等の埋設管の損傷検知のため、埋設管の振動を測定する検出器に関わる内容が特許文献１に記載されている。この特許文献１には、「埋設管に近接した検出器により測定した振動の特性の変化により、埋設管の損傷を判断する情報処理手段を備えた埋設管の損傷防止監視システム」が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−４５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、埋設管（水道管）の振動を測定する検出器（振動計）が記載されている。この検出器（振動計）は適切な位置に配置する必要があるが、それは容易ではない。水道管等の埋設管は、複雑で巨大な管路網であり、非常に多数の振動計が必要となる。検出器（振動計）を適切な位置に配置することにより、検出器（振動計）の設置コストを抑制するとともに、水道管の損傷（漏水）検知率を向上する必要があった。
【０００５】
本発明の課題は、様々な要求に対応可能な水道管の漏水を解析する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る水道管漏水解析装置は、擬似的に発生させる漏水の発生位置を複数回変更し、かつ、擬似的に設置する振動計の設置位置を複数回変更し、様々なパターンによる振動強度計測を実施することで、漏水の発生位置、振動計の設置位置及び振動強度の関係を含む漏水データベースを作成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、様々な要求に対応可能な水道管の漏水を解析する装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の水道管の管路網の概略図である。
【図２】水道管の漏水を解析する手順を示すフローチャートである。
【図３】データベースの例である。
【図４】表示入力画面における入力情報と出力情報の例である。
【図５】実施例２の水道管の管路網の概略図である。
【図６】実施例１の水道管漏水解析装置のシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１０】
以下、本発明の一実施例を図１〜４、６を用いて説明する。
【００１１】
図１は水道管の管路網の概略図である。図１に示すように、水道管１は管路網で形成され、管路網の一部にはマンホール２が設置されている。マンホール２を振動計の設置位置とする。マンホール２の中には止水弁、消火栓等が設置され、これらの機器に振動計を取り付けることが可能である。また、管路網の一部に、漏水の発生位置３が存在する。
【００１２】
図６は、実施例１の水道管漏水解析装置（計算機）のシステム構成図である。水道管漏水解析装置１０は、入力装置１１、出力装置１２、プロセッサ１３、メモリ１４を有する計算機である。
【００１３】
記憶装置１５には、図１に示すような水道管管路網データ１８を備える。また、記憶装置１５には、漏水データベース作成手段１６が記憶される。漏水データベース作成手段１６は、メモリ１４に読みだされ、プロセッサ１３により実行されるプログラムである。漏水データーベース作成手段１６は、水道管管路網データ１８を用いて、水道管の管路網の一部に擬似的に振動計を設置し、水道菅の管路網の一部で擬似的に漏水を発生させ、擬似的に設置した振動計により、擬似的に発生させた漏水による振動強度を計測し、振動計の設置位置データ、漏水発生位置データ、計測データを取得する。さらに、漏水データーベース作成手段１６は、擬似的に発生させる漏水の発生位置を複数回変更し、かつ、擬似的に設置する振動計の設置位置を複数回変更し、様々なパターンによる振動強度計測を実施しデータを取得し、得られたデータを用いて、漏水の発生位置、振動計の設置位置及び振動強度の関係を含む漏水データベース１９を作成する。つまり、漏水データベース作成手段１６は、擬似振動計設置手段と、擬似漏水発生手段と、振動強度計測手段と、データベース作成手段とを備える。そして、記憶装置１５には、振動計設置位置提案手段１７が記憶される。振動計設置位置提案手段１７は、漏水データベース１９を用いて、現実に設置するに当たり最適な振動計の設置位置を出力装置を介して表示画面や、通信回線を介して端末に出力するプログラムである。
【００１４】
図２は、水道管の漏水を解析する手順を示すフローチャートである。実施例１に係る水道管漏水解析装置１０を用いることにより、適切に水道管の漏水の可能性を解析することができる。さらに、水道管の漏水を事前に検知するに当たり、適切な振動計の設置位置を提案することができる。
【００１５】
以下で説明する水道管漏水解析においては、擬似的に発生させる漏水の発生位置を変化させて、水道管内の音圧の減衰を評価する。振動計で測定される振動の減衰・伝播は、水道管の埋設状況で大きく変化する。また、水道管には様々な種類があり、水道管の接続方法によっても、振動の減衰、伝播が大きく変化する。そのため、水道管の振動には、水道管の振動の伝播特性のみから、最適な振動計の設置位置を決めることは極めて困難である。
【００１６】
一方、給水系の水道管内には、水が充満しており、音波が伝播することを確認している。音波は水道管の埋設状況の影響を受けにくいため、水道管内の音波は、平均的な水道管の振動の状況に置換できると考えた。すなわち、振動計の設置位置の提案には、構造振動解析評価より、音圧解析評価をもとに判断することが適切である。
【００１７】
擬似振動計設置手段は、水道管の管路網の一部に擬似的に１つ振動計を設置する。次に、擬似漏水発生手段は、水道管の管路網の一部に擬似的に１か所漏水を発生させる。振動強度計測手段は、擬似的に設置した振動計により、擬似的に発生させた漏水による振動を計測する。これらの工程により、ある１つのパターンの漏水の発生位置、振動計の設置位置、振動強度のデータを取得できる。
【００１８】
漏水データベース作成手段１６は、図１の矢印で示すように、漏水の発生位置３を変化させて複数回解析を実施して、様々なパターンの漏水の発生位置、振動計の設置位置、振動強度のデータを取得できる。また、漏水データベース作成手段１６は振動計の設置位置を変化させて複数回解析を実施して、さらに様々なパターンの漏水の発生位置、振動計の設置位置、振動強度のデータを取得できる。
【００１９】
なお、漏水の発生位置について、管路網に存在する分岐管の数以上に設置した方が望ましい。
【００２０】
図３にデータベース（漏水データベース１９）の例を示す。図３に示すように、漏水の発生位置と、振動計の振動強度の対応関係を漏水データベース１９に蓄積していく。また、振動計の振動強度とともに、漏水を確実に検知できたか否かの結果をデータベースに加える。例えば、振動強度が所定の閾値を超えていること場合に測定「可」と判断する。閾値は、振動計の精度、想定漏水流量、ノイズ等を考慮して決定される。そのため、閾値は装置の変数となることがある。
【００２１】
漏水データベース１９の作成により、以下に示す現実に設置するに当たり最適な振動計の設置位置の提案や、現実に計測した振動強度から水道管の漏水位置または漏水量の特定の解析など、水道管の漏水の解析をより精度よく実施することができる。
【００２２】
次に、水道管漏水解析装置１０のうち振動計設置位置提案手段１７は、複数回解析して構築した漏水データベース１９をもとに、計算機を用いて、水道管の特徴（管路網の構造）に基づいて、所定の条件を満たすように、現実に設置するに当たり最適な振動計の設置位置を提案する。振動計の設置位置は１つでも良いし、複数でも良い。
【００２３】
ここで所定の条件として、いくつかの例を挙げる。例えば、現実に設置する振動計により計測される振動強度の大きさを所定の判断基準としても良い。振動強度の強さに応じて、点数を与え、漏水データベース１９の中から点数の高い振動計の設置位置を提案する。これにより、より確実に漏水の検知が可能となる。
【００２４】
また例えば、現実に設置する振動計数を最小にし、かつ管路網の広い領域の漏水を検知可能であることを所定の判断基準としても良い。これにより、振動計数に伴うコストを抑制した提案が可能となる。
【００２５】
図４は、表示入力画面における、振動計設置位置提案手段１７の処理に用いられる入力装置１１を介して入力される入力情報と、振動計設置位置提案手段１７に得られ出力装置１２を介して出力される出力情報の例である。水道管漏水解析装置１０は、最適な振動計の設置位置の提案の際に、操作者に対し当該提案内容を表示入力画面に表示する。この場合、図４に示すように、想定漏水流量、振動計の計測精度、ノイズ等の入力を与えて決定される閾値を計算機の変数とすることが考えられる。なお、想定漏水流量は水道管内圧力や損傷部代表径（代表面積）に置き換えることも可能である。閾値は振動計で測定可能な振動強度（裕度を加えることもある）に相当する。また、他の入力としては音速や、音圧の減衰に関する情報等を入力とすることが考えられる。装置の画面等に出力される主な結果は、振動計の設置位置であり、その他設置すべき振動計数や測定可能な管路網の領域の情報を含んでも良い。
【００２６】
なお、実施例１に示す漏水データベース１９は、担当者が巡回して水道管の漏水検知する場合にも使用できる。巡回すべき場所を特定して漏水検査回数を低減できれば、漏水検査工程を省力化することが可能になる。
【００２７】
音圧の解析手法は、質量保存則及び運動量保存則を基礎式として作成されている。また、音圧解析には、漏水領域の音圧の模擬入力と、水道管内での音圧の減衰の評価が必要である。音圧の模擬入力としては、発生する音圧の周波数スペクトルを用いる。この周波数スペクトルは、音圧が伝播する１００〜１０００Ｈｚの周波数帯域を含む必要がある。また、水道管内で音圧が良く発生し、最も遠くまで伝播しやすい周波数である１００〜３００Ｈｚの音波（正弦波）を用いることが好ましい。本手法では、漏水領域を変更して多数の計算を実施するため、計算負荷が大きくなる。また、対象となる水道管の管路網は巨大で複雑である。周波数１００〜３００Ｈｚの音波を用いた方が解析時間を短縮できる利点がある。音圧解析では、領域を分割して計算するが、高周波数を扱う場合、より領域分割数が増加し、解析時間が増加する。そのため、周波数１００〜３００Ｈｚの音波を用いると、合理的に計算負荷を低減できる。
【００２８】
また、解析における音圧の減衰では、水道管の管路網にある管路壁の流体摩擦や形状損失の影響を受ける。管路形状としては分岐管、曲管等がある。分岐管等の構造でも質量保存則、運動量保存則が成立するようにモデル化される。また、止水弁等の縮小拡大流路を有する機器では、音圧が減衰反射することも考慮する必要がある。
【００２９】
以上の通り、実施例１に係る水道管漏水解析装置１０は、様々な要求に対応可能な水道管の漏水を解析でき、さらに振動計の設置位置を最適化を行い、漏水検知率の向上を可能とする。また、担当者が巡回して漏水を検知する場合でも、漏水検査数を低減し、省力化が可能となる。
【実施例２】
【００３０】
図５は、実施例２の水道管の管路網の概略図である。実施例１で作成した漏水データベース１９には、漏水の発生位置、振動計の設置位置及び振動強度の関係を含む。振動強度は、漏水の発生位置から振動計までの距離や、配管構造に依存するため、現実に計測した振動強度の分布から水道管の漏水位置や漏水量を特定できる。実際に漏水が生じた場合でも、解析と同様の振動強度が得られる考えると、振動強度分布から漏水位置を、振動強度の大きさから漏水量を評価することができる。例えば、図５に示すように、漏水を模擬して解析した場合、各振動計で振動強度が１０、５、３、１として得られた。実際の水道管で各振動計の振動強度の比率が１０：５：３：１として得られれば、解析で模擬した位置と同じ位置の近傍で漏水が発生していると予測できる。以上のように、実施例１で作成した漏水データベース１９から、漏水位置や漏水量を評価することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１…水道管、２…マンホール（振動計の設置位置）、３…漏水の発生位置、
１０…水道管漏水解析装置、１１…入力装置、１２…出力装置、
１３…プロセッサ、１４…メモリ、１５…記憶装置、
１６…漏水データベース作成手段、１７…振動計設置位置提案手段、
１８…水道管管路網データ、１９…漏水データベース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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