(57)【要約】  配管の劣化動向を精度よく予測可能な装置を提供する。  装置は、複数の検知手段１０と、相互相関関数算出手段２２と、劣化度算出手段２４と、劣化予測手段２５とを含み、複数の検知手段１０は、流体が内部を流れる配管の少なくとも二箇所の波動を検知し、相互相関関数算出手段２２は、複数の検知手段１０が検知した前記配管の少なくとも二箇所の波動に基づいて、前記配管の相互相関関数を算出し、劣化度算出手段２４は、前記配管の相互相関関数の形状に基づいて、前記配管の劣化度を算出し、劣化予測手段２５は、前記劣化度の時間変化に基づいて、前記配管の劣化動向を予測することを特徴とする。
2017094846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の検知手段と、相互相関関数算出手段と、劣化度算出手段と、劣化予測手段とを含み、
前記複数の検知手段は、流体が内部を流れる配管の少なくとも二箇所の波動を検知し、
前記相互相関関数算出手段は、前記複数の検知手段が検知した前記配管の少なくとも二箇所の波動に基づいて、前記配管の相互相関関数を算出し、
前記劣化度算出手段は、前記配管の相互相関関数の形状に基づいて、前記配管の劣化度を算出し、
前記劣化予測手段は、前記劣化度の時間変化に基づいて、前記配管の劣化動向を予測することを特徴とする、装置。
【請求項２】
さらに、漏洩判定手段を含み、
前記漏洩判定手段は、前記配管の相互相関関数に基づいて、前記配管における漏洩の有無を判定することを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記配管が、連結された複数の配管の各配管であり、
さらに、配管修繕順序決定手段を含み、
前記配管修繕順序決定手段は、前記劣化予測手段が予測した劣化動向に基づいて、前記複数の配管の修繕順序を決定することを特徴とする、請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
前記劣化度算出手段は、前記配管の相互相関関数の形状から求められる前記配管の減衰係数に基づいて、前記劣化度を算出することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記劣化度算出手段は、前記配管の相互相関関数の包絡線の半値幅に基づいて、前記減衰係数を算出することを特徴とする、請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記劣化度算出手段は、前記配管の複数の伝搬モードの相互相関関数の形状に基づいて、前記劣化度を算出することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記劣化度算出手段は、前記配管の複数の伝搬モードの相互相関関数を、前記配管における前記複数の検知手段の設置向きを変えることで算出することを特徴とする、請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記漏洩判定手段は、前記配管の相互相関関数の時間変化に基づいて、前記配管における漏洩に有無を判定することを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項９】
複数の検知手段と、劣化度算出手段と、配管修繕順序決定手段とを含み、
前記複数の検知手段は、流体が内部を流れる連結された複数の配管の各配管の少なくとも二箇所の波動を検知し、
前記劣化度算出手段は、前記複数の検知手段が検知した前記配管の少なくとも二箇所の波動に基づいて、前記配管の劣化度の時間変化である前記配管の劣化速度を算出し、
前記配管修繕順序決定手段は、前記各配管の劣化速度に基づいて、前記複数の配管の修繕順序を決定することを特徴とする、装置。
【請求項１０】
さらに、相互相関関数算出手段を含み、
前記相互相関関数算出手段は、前記複数の検知手段が検知した前記配管の少なくとも二箇所の波動に基づいて、前記配管の相互相関関数を算出し、
前記劣化度算出手段は、前記配管の相互相関関数の形状に基づいて、前記配管の劣化度を算出することを特徴とする、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記劣化度算出手段は、前記配管の相互相関関数の形状から求められる前記配管の減衰係数に基づいて、前記劣化度を算出することを特徴とする、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記劣化度算出手段は、前記配管の相互相関関数の包絡線の半値幅に基づいて、前記減衰係数を算出することを特徴とする、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記劣化度算出手段は、前記配管の複数の伝搬モードの相互相関関数の形状に基づいて、前記劣化度を算出することを特徴とする、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記劣化度算出手段は、前記配管の複数の伝搬モードの相互相関関数を、前記配管における前記複数の検知手段の設置向きを変えることで算出することを特徴とする、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
さらに、出力手段を含み、
前記出力手段は、前記劣化度の時間変化及び前記複数の配管の修繕順序を示すリストの少なくとも一方を出力することを特徴とする、請求項３から１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
さらに、通知手段を含み、
前記通知手段は、前記劣化度が所定値以上の配管を、配管修繕業者に通知することを特徴とする、請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
配管情報取得手段と、修繕順序リスト作成手段と、リスト出力手段とを含み、
前記配管情報取得手段は、連結された複数の配管の各配管の情報を取得し、
前記修繕順序リスト作成手段は、前記各配管の情報に基づいて、前記複数の配管の修繕順序を決定し、配管修繕順序のリストを作成し、
前記リスト出力手段は、前記配管修繕順序のリストを出力することを特徴とする、装置。
【請求項１８】
前記各配管の情報が、配管物性情報、配管属性情報及び配管周囲環境情報からなる群から選択される少なくとも一つの情報であることを特徴とする、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記配管物性情報が、劣化度、腐食度、疲労度、劣化速度、腐食速度、疲労速度、漏洩の有無、漏洩量及び漏洩率からなる群から選択される少なくとも一つの情報であることを特徴とする、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
前記配管属性情報が、使用開始時期、使用年数、太さ、長さ、口径、肉厚、材質、分岐位置に近いか否か、継手に接続しているか否か、過去の漏洩に関する履歴及び過去の破断事故に関する履歴からなる群から選択される少なくとも一つの情報であることを特徴とする、請求項１８又は１９記載の装置。
【請求項２１】
前記配管周囲環境情報が、温度変化、周囲の建造物、埋設地の土壌情報、埋設地の上の道路及び周囲の線路からなる群から選択される少なくとも一つの情報であることを特徴とする、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
前記リスト出力手段が、さらに、前記各配管の情報を出力することを特徴とする、請求項１７から２１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２３】
前記リスト出力手段が、前記複数の配管を、修繕の必要性の順番に並べ、且つ、グループ分けしたリストを出力することを特徴とする、請求項１７から２２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
流体が内部を流れる配管に設置された複数の検知手段を用いて、前記配管の少なくとも二箇所の波動を検知し、
前記複数の検知手段が検知した前記配管の少なくとも二箇所の波動に基づいて、前記配管の相互相関関数を算出し、
前記配管の前記相互相関関数の形状に基づいて、前記配管の劣化度を算出し、
前記劣化度の時間変化に基づいて、前記配管の劣化動向を予測することを特徴とする、方法。
【請求項２５】
さらに、前記配管の相互相関関数に基づいて、前記配管における漏洩の有無を判定し、
前記劣化度の算出に際して、前記漏洩の判定において漏洩有と判定された配管の前記相互相関関数の形状に基づいて、前記配管の劣化度を算出することを特徴とする、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記配管が、連結された複数の配管の各配管であり、
さらに、前記劣化動向に基づいて、前記複数の配管の修繕順序を決定することを特徴とする、請求項２４又は２５記載の方法。
【請求項２７】
流体が内部を流れる連結された複数の配管の各配管に設置された複数の検知手段を用いて、前記配管の少なくとも二箇所の波動を検知し、
前記複数の検知手段が検知した前記配管の少なくとも二箇所の波動に基づいて、前記配管の劣化度の時間変化である前記配管の劣化速度を算出し、
前記各配管の劣化速度に基づいて、前記複数の配管の修繕順序を決定することを特徴とする、方法。
【請求項２８】
連結された複数の配管の各配管の情報を取得し、
前記各配管の情報に基づいて、前記複数の配管の修繕順序を決定し、配管修繕順序のリストを作成し、
前記配管修繕順序のリストを出力することを特徴とする、方法。
【請求項２９】
コンピュータに、
流体が内部を流れる配管に設置された複数の検知手段を用いて、前記配管の少なくとも二箇所の波動を検知する処理と、
前記複数の検知手段が検知した前記配管の少なくとも二箇所の波動に基づいて、前記配管の相互相関関数を算出する処理と、
前記配管の前記相互相関関数の形状に基づいて、前記配管の劣化度を算出し、
前記劣化度の時間変化に基づいて、前記配管の劣化動向を予測する処理とを実行させるプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能記録媒体。
【請求項３０】
前記プログラムは、さらに、前記配管の相互相関関数に基づいて、前記配管における漏洩の有無を判定する処理と、
前記劣化度の算出に際して、前記漏洩の判定において漏洩有と判定された配管の前記相互相関関数の形状に基づいて、前記配管の劣化度を算出する処理とを実行させる、請求項２９記載のコンピュータ読み取り可能記録媒体。
【請求項３１】
前記配管が、連結された複数の配管の各配管であり、
前記プログラムは、さらに、前記劣化動向に基づいて、前記複数の配管の修繕順序を決定する処理を実行させる、請求項２９又は３０記載のコンピュータ読み取り可能記録媒体。
【請求項３２】
流体が内部を流れる連結された複数の配管の各配管に設置された複数の検知手段を用いて、前記配管の少なくとも二箇所の波動を検知する処理と、
前記複数の検知手段が検知した前記配管の少なくとも二箇所の波動に基づいて、前記配管の劣化度の時間変化である前記配管の劣化速度を算出する処理と、
前記各配管の劣化速度に基づいて、前記複数の配管の修繕順序を決定する処理とを実行させるプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能記録媒体。
【請求項３３】
連結された複数の配管の各配管の情報を取得する処理と、
前記各配管の情報に基づいて、前記複数の配管の修繕順序を決定し、配管修繕順序のリストを作成する処理と、
前記配管修繕順序のリストを出力する処理とを実行させるプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置、方法及び記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
水、石油、ガス等を輸送する配管網には、耐用年数を超えて使用されているものも多く、劣化に伴う流体の漏洩や配管の破裂事故が問題となっている。これらの問題を解決するためには、適切な時期に配管を修繕する必要がある。配管の修繕は、一般的には、配管の敷設年数に基づいて行われるが、配管の劣化度合いに応じて計画的に修繕するのが理想的である。【０００３】
特許文献１には、漏水により発生する圧力波から推定した漏水量をもとに、配管の修繕計画を立てる方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２３４８３号公報
【特許文献２】特開平１０−１７６９７０号公報
【特許文献３】特開平１０−２７４６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の方法では、漏水により発生する圧力波と漏水量との間に比例関係が成り立つと仮定して、漏水量を推定している。したがって、前記仮定が成り立たない場合、必ずしも圧力波から漏水量を精度よく求めることはできず、効果的な配管修繕計画を立てることができない。【０００６】
そこで、本発明は、配管の劣化動向を精度よく予測可能な装置及び方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の第一の装置は、
複数の検知手段と、相互相関関数算出手段と、劣化度算出手段と、劣化予測手段とを含み、
前記複数の検知手段は、流体が内部を流れる配管の少なくとも二箇所の波動を検知し、
前記相互相関関数算出手段は、前記複数の検知手段が検知した前記配管の少なくとも二箇所の波動に基づいて、前記配管の相互相関関数を算出し、
前記劣化度算出手段は、前記配管の相互相関関数の形状に基づいて、前記配管の劣化度を算出し、
前記劣化度予測手段は、前記劣化度の時間変化に基づいて、前記配管の劣化動向を予測することを特徴とする。【０００８】
本発明の第一の方法は、
流体が内部を流れる配管に設置された複数の検知手段を用いて、前記配管の少なくとも二箇所の波動を検知し、
前記複数の検知手段が検知した前記配管の少なくとも二箇所の波動に基づいて、前記配管の相互相関関数を算出し、
前記配管の前記相互相関関数の形状に基づいて、前記配管の劣化度を算出し、
前記劣化度の時間変化に基づいて、前記配管の劣化動向を予測することを特徴とする。【０００９】
本発明の第二の装置は、
複数の検知手段と、劣化度算出手段と、配管修繕順序決定手段とを含み、
前記複数の検知手段は、流体が内部を流れる連結された複数の配管の各配管の少なくとも二箇所の波動を検知し、
前記劣化度算出手段は、前記複数の検知手段が検知した前記配管の少なくとも二箇所の波動に基づいて、前記配管の劣化度の時間変化である前記配管の劣化速度を算出し、
前記配管修繕順序決定手段は、前記各配管の劣化速度に基づいて、前記複数の配管の修繕順序を決定することを特徴とする。【００１０】
本発明の第二の方法は、
流体が内部を流れる連結された複数の配管の各配管に設置された複数の検知手段を用いて、前記配管の少なくとも二箇所の波動を検知し、
前記複数の検知手段が検知した前記配管の少なくとも二箇所の波動に基づいて、前記配管の劣化度の時間変化である前記配管の劣化速度を算出し、
前記各配管の劣化速度に基づいて、前記複数の配管の修繕順序を決定することを特徴とする。【００１１】
本発明の第三の装置は、
配管情報取得手段と、修繕順序リスト作成手段と、リスト出力手段とを含み、
前記配管情報取得手段は、連結された複数の配管の各配管の情報を取得し、
前記修繕順序リスト作成手段は、前記各配管の情報に基づいて、前記複数の配管の修繕順序を決定し、配管修繕順序のリストを作成し、
前記リスト出力手段は、前記配管修繕順序のリストを出力することを特徴とする。【００１２】
本発明の第三の方法は、
連結された複数の配管の各配管の情報を取得し、
前記各配管の情報に基づいて、前記複数の配管の修繕順序を決定し、配管修繕順序のリストを作成し、
前記配管修繕順序のリストを出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の装置及び方法によれば、配管の劣化動向を精度よく予測可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態１の装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、実施形態１の装置における検知部の構成の一例を示す模式ブロック図である。
【図３】図３は、実施形態１の装置における処理部の構成の一例を示す模式ブロック図である。
【図４】図４は、実施形態１の方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の各実施形態における相互相関関数を例示するグラフである。
【図６】図６は、本発明の各実施形態における劣化度を例示するグラフである。
【図７】図７は、実施形態２の装置における処理部の構成の一例を示す模式ブロック図である。
【図８】図８は、本発明の各実施形態における複数の伝搬モードを説明する図である。
【図９】図９は、実施形態２の方法の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の各実施形態における相互相関関数の別の例を示すグラフである。
【図１１】図１１は、実施形態３の方法の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の各実施形態における相互相関関数のさらに別の例を示すグラフである。
【図１３】図１３は、実施形態５における出力例を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の各実施形態の装置のハードウエア構成の一例を示す模式ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の各実施形態において、配管の「修繕」は、例えば、使用中の配管の修理であってもよいし、新しい配管への交換であってもよい。
【００１６】
以下、本発明の装置、方法、プログラム及び記録媒体について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の説明に限定されない。なお、以下の図１から図１４において、同一部分には、同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、図面においては、説明の便宜上、各部の構造は適宜簡略化して示す場合があり、各部の寸法比等は、実際とは異なり、模式的に示す場合がある。
【００１７】
［実施形態１］
本実施形態は、本発明の第一の装置及び第一の方法の一例である。図１の模式図に、本例の装置の構成を示す。図示のように、本例の装置は、複数の検知部１０と、処理部２０とを含む。複数の検知部１０の各検知部（以下、これを「検知部１０」という。）と、処理部２０とは、無線通信又は有線通信が可能とされていてもよい。
【００１８】
検知部１０は、配管１又は配管１内部を流れる流体（例えば、液体、気体等）を伝搬する波動（例えば、圧力波、振動等）を、配管１を介して検知可能に設置される。検知部１０は、例えば、配管１の外壁面や内壁面に設置されてもよいし、配管１に設置されたフランジ（図示せず）、弁栓等の付属物（図示せず）の外表面や内部に設置されていてもよい。図１の例では、検知部１０は、配管１の管壁に設置されている。検知部１０を配管１や配管１の付属物等に設置する方法としては、例えば、磁石、専用冶具、接着剤等を利用した方法等があげられる。なお、配管１は、例えば、地中に埋設されていてもよいし、建造物の屋根裏や地下に設置されていてもよいし、建造物の壁、柱等に埋設されていてもよい。
【００１９】
以下、本実施形態では、Ｎ本の配管を対象とし、これらの配管の両端にＮ組（２Ｎ個）の検知部を設置した場合を想定する。以下の説明では、配管１ａ、１ｂ、・・・、１ｎの両端に検知部１０ａ１、１０ａ２、１０ｂ１、１０ｂ２、・・・、１０ｎ１、１０ｎ２が設置された例が用いられる。ただし、本実施形態の第一の装置及び第一の方法において、配管の本数又は検知部の個数は上述した例に限定されない。例えば、配管は、１本であってもよいし、検知部は２個であってもよい。
【００２０】
図２は、検知部１０の構成の一例を示す模式ブロック図である。図示のように、本例の検知部１０は、検知手段（センサ）１１と、送信手段１２とを含む。検知部１０において、送信手段１２は、任意の構成部材であり、含まれなくてもよいが、含まれることが好ましい。
【００２１】
センサ１１は、配管１の波動を検知する。具体的には、センサ１１は、配管１又は配管１内部を流れる流体の状態に起因して発生し、伝搬する波動を検知する。前記波動は、配管１や配管１に設置された付属物等を介して、センサ１１に検知される。センサ１１は、例えば、設置箇所に常設され、常時波動を検知してもよいし、所定期間設置され、間欠的に波動を検知してもよい。センサ１１としては、例えば、固体の振動を検知可能なセンサを用いることができ、具体的には、圧電型加速度センサ、静電型加速度センサ、静電容量型加速度センサ、光学式加速度センサ、光学式速度センサ、動ひずみセンサ等を用いることができる。
【００２２】
送信手段１２は、センサ１１が検知した配管１の波動を、処理部２０に送信する。送信手段１２としては、従来公知のものを用いればよい。
【００２３】
図３は、処理部２０の構成の一例を示す模式ブロック図である。図示のように、本例の処理部２０は、受信手段２１と、相互相関関数算出手段２２と、漏洩判定手段２３と、劣化度算出手段２４と、劣化予測手段２５と、配管修繕順序決定手段２６とを含む。処理部２０において、受信手段２１、漏洩判定手段２３及び配管修繕順序決定手段２６は、任意の構成部材であり、含まれなくてもよいが、含まれることが好ましい。
【００２４】
受信手段２１は、検知部１０の送信手段１２から送信されてきた配管１の波動を、受信する。受信手段２１としては、従来公知のものを用いればよい。
【００２５】
相互相関関数算出手段２２は、配管１ａ、１ｂ、・・・、１ｎに設置された検知部１０ａ１、１０ａ２、１０ｂ１、１０ｂ２、・・・、１０ｎ１、１０ｎ２が検知したＮ組（２Ｎ個）の波動に基づいて、Ｎ個の相互相関関数を算出する。
【００２６】
配管１を伝搬する波動は、
【００２７】
【数１】
2017094846.tif 000003
【００２８】
で表される。ここで、ｐ（ｘ）は、漏洩地点から距離ｘ（ｍ）離れた場所における波の振幅（Ｐａ）、Ｐ０（ω）は、漏洩地点における波の振幅（Ｐａ）、ωは、角周波数（ｒａｄ）、ｋは、波数（ｍ−１）であり、
【００２９】
【数２】
2017094846.tif 000004
【００３０】
で表される。ここで、ｃｆは、流体の音速（ｍ／ｓ）、Ｂは、流体の体積弾性係数（Ｐａ）、ａは、配管の半径、Ｅは、配管の縦弾性係数（Ｐａ）、ｈは、配管の肉厚（ｍ）、ηは、配管の減衰係数である。なお、減衰係数は、例えば物体が加振された場合に生じる共振の持続の程度を示す無次元の値である。漏洩により発生する波動の周波数帯域が平坦であると仮定すると、一組の検知部が検知した波動の相互相関関数の形状は、配管の伝搬特性によって決まる。例えば、配管の減衰係数ηが異なる場合の相互相関関数は、図５に示すとおりである。図５において、横軸は、到達時間差を示し、縦軸は、相互相関関数を示す。なお、波動の周波数帯域が平坦であるとは、パワースペクトル密度が周波数に対して一定であることを意味する。すなわち、本実施形態では、漏洩により発生する波動が周波数依存性の無い白色雑音であることを仮定する。
【００３１】
漏洩判定手段２３は、前記Ｎ組（２Ｎ個）の相互相関関数に基づいて、配管１ａ、１ｂ、・・・、１ｎの漏洩の有無を判定する。具体的には、例えば、前記相互相関関数の最大値が正常時の閾値を超えているか否かを判断することで、配管１に漏洩孔２が生じているか否かを判断する。
【００３２】
劣化度算出手段２４は、前記Ｎ組（２Ｎ個）の相互相関関数の形状に基づいて、配管１ａ、１ｂ、・・・、１ｎの劣化度を算出する。劣化度として、例えば、前記相互相関関数の正常時の値との差分が用いられる。具体的には、劣化が生じた配管の減衰係数の平均値から正常な配管の減衰係数を減じた値に対する、計測した減衰係数から正常な配管の減衰係数を減じた値の比の値が劣化度として用いられる。劣化度算出手段２４は、漏洩判定手段２３により漏洩有と判定された配管の前記相互相関関数の形状に基づいて、その配管の劣化度を算出してもよい。
【００３３】
劣化予測手段２５は、前記劣化度の時間変化に基づいて、前記配管の劣化動向を予測する。具体的には、例えば、図６に示すように、縦軸（ｙ軸）を劣化度、横軸（ｘ軸）を時間としたｘ−ｙ平面に劣化度をプロットしたグラフにおける多項式による回帰曲線により、前記配管の劣化動向を予測することができる。
【００３４】
配管修繕順序決定手段２６は、劣化予測手段２５が予測した劣化動向に基づいて、配管１ａ、１ｂ、・・・、１ｎの修繕順序を決定する。具体的には、例えば、劣化速度の速い配管を優先的に修繕することとしてもよいし、予測の結果、劣化度が所定の閾値を超えるまでの時間が短い配管を優先的に修繕することとしてもよい。
【００３５】
本例の装置は、さらに、出力手段を含んでもよい。前記出力手段は、前記劣化度の時間変化及び配管１ａ、１ｂ、・・・、１ｎの修繕順序を示すリストの少なくとも一方を出力する。前記出力手段としては、例えば、ディスプレイ、プリンター等があげられる。また、視覚的な出力以外にも、例えば、音声や振動等によって、前記修繕順序を出力することも可能である。
【００３６】
本例の装置は、さらに、通知手段を含んでもよい。前記通知手段は、前記劣化度が所定値以上の配管を、例えば修繕交換業者等に通知する。前記通知手段としては、従来公知のものを用いてよい。なお、前記通知手段は、修繕交換業者とは異なる相手に前記劣化度が所定値以上の配管等を通知してもよい。
【００３７】
つぎに、図４を用いて、本実施形態の方法について説明する。本実施形態の方法は、例えば、図１から図３に示す本実施形態の装置を用いて実施可能である。
【００３８】
図４は、本実施形態の方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態の方法では、まず、配管１ａ、１ｂ、・・・、１ｎに設置されたＮ組（２Ｎ個）の検知部１０が、配管１ａ、１ｂ、・・・、１ｎの波動を検知する（ステップＳ１）。検知された波動は、検知部１０の送信手段１２によって処理部２０に送信され、処理部２０の受信手段２１が、それを受信する。
【００３９】
つぎに、相互相関関数算出手段２２が、Ｎ組（２Ｎ個）の配管１の波動に基づいて、Ｎ個の相互相関関数を算出する（ステップＳ２）。
【００４０】
つぎに、漏洩判定手段２３が、前記Ｎ個の相互相関関数それぞれに対して、漏洩の有無を判定する（ステップＳ３）。漏洩有と判定された場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ４に進む。一方、Ｎ本全ての配管で漏洩無と判定された場合（Ｎｏ）、ステップＳ１に戻り、同様の工程を繰り返し、漏洩が発生していないか監視を続ける。
【００４１】
つぎに、劣化度算出手段２４が、前記Ｎ個の配管のうち、漏洩有と判定された配管の相互相関関数の形状に基づいて、前記配管の劣化度を算出する。図５に示すように、配管の減衰係数が異なると、相互相関関数の形状、特に包絡線の最大値の半値幅に違いが現れる。したがって、相互相関関数の形状に基づいて、配管の減衰係数を求めることができる。具体的には、例えば、波動伝搬モデルを用いた相互相関関数を、実測した相互相関関数にフィッティングすることにより減衰係数を求めることもできるし、実測した相互相関関数の包絡線の最大値の半値幅を用いて減衰係数を求めることもできる。なお、図５に示す例において、包絡線の最大値の半値幅は、包絡線によって表される相互相関関数の最大値の半分の値となる到達時間差の幅を表す。また、栗熊, 牧村, 多田, 小林  “鋳鉄の減衰能、引張強さ、ヤング率に及ぼす黒鉛及び基地組織の影響”, 鋳造工学,第６８巻、第１０号、ｐｐ８７６−８８２ (1996)によると、減衰係数は、劣化等による配管材料特性の変化によって変化が生じることが示されている。したがって、例えば上述のように、減衰係数に基づいて、劣化度を知ることができる。前記装置が前記出力手段を含むときは、本工程において、前記劣化度の時間変化を出力してもよい。また、前記装置が前記通知手段を含むときは、本工程において、前記劣化度が所定値以上の配管を、例えば配管修繕業者等に通知してもよい。この場合に、前記通知手段は、配管修繕業者とは異なる相手に通知してもよい。
【００４２】
つぎに、劣化予測手段２５が、前記劣化度の時間変化に基づいて、前記配管の劣化動向を予測する。本実施形態によれば、配管の劣化度を用いることにより、配管の劣化動向を精度よく予測可能である。
【００４３】
つぎに、配管修繕順序決定手段２６が、劣化予測手段２５が予測した劣化動向に基づいて、配管１ａ、１ｂ、・・・、１ｎの修繕順序を決定する。前記装置が前記出力手段を含むときは、本工程において、配管１ａ、１ｂ、・・・、１ｎの修繕順序を示すリストを出力してもよい。前記リストにおいては、例えば、配管１ａ、１ｂ、・・・、１ｎを、修繕の必要性の順番に並べると同時に、グループ分けをする。前記グループ分けにおいては、例えば、配管１ａ、１ｂ、・・・、１ｎが、Ａ：至急修繕、Ｂ：一か月以内に修繕、Ｃ：一年以内に修繕、Ｄ：三年以内に修繕、Ｅ：十年以内に修繕、Ｆ：十年以上修繕不要の六つのグループに分けられる。また、前記リストに、更に、修繕時期予測情報を表示してもよい。前記修繕時期予測情報としては、例えば、配管１ａは、一か月以内に漏洩により修繕が必要になるとの予測情報等があげられる。さらに、劣化度の時間変化の少ない配管は、前記リストから自動的に外してもよい。さらに、ユーザーが、特定の配管を前記リストから外したり、前記リストに追加できるようにしてもよい。例えば、一か月後から使用することが無いことが分かっている配管は、ユーザーが前記リストから外してもよい。また、全面的な配管修繕工事を行う場合には、ユーザーが前記リストに追加してもよい。本例によれば、配管の劣化度を用いることにより、適切な配管の修繕スケジュールを作成可能である。
【００４４】
［実施形態２］
本実施形態は、本発明の第一の装置及び第一の方法の別の例である。図７の模式ブロック図に、本実施形態の装置における処理部の構成の一例を示す。図示のように、本例の処理部２０は、相互相関関数算出手段を２つ含む。これを除き、本実施形態の装置は、図１〜図３に示す実施形態１の装置と同様である。
【００４５】
配管の波動は、ねじり波、縦波、横波等の複数の異なるモードで伝搬することが知られている。以下、本実施形態では、これらの伝搬モードのうち、ねじり波及び縦波の二つを用いる場合を例にとり、説明する。
【００４６】
図９は、本実施形態の方法の一例を示すフローチャートである。本例の方法では、まず、検知部１０が、配管１の波動を検知する（ステップＳ１）。本例において、例えば検知部１０が特定の向きの振動を検知するように構成されている場合には、図８に示すように、２つの伝搬モードのそれぞれについて、振幅が最大となる向きに検知部１０を配管１に設置することで、２つの伝搬モードの波動を検知することができる。例えば、検知部１０の各々は、図８における検知部１０a１等を示す円筒状の図形の軸方向の向きの振動を検知すると想定する。この場合に、配管１ａ、１ｂ、・・・、１ｎに設置された検知部１０ａ１、１０ａ２、１０ｂ１、１０ｂ２、・・・、１０ｎ１、１０ｎ２が、伝搬モード２の波動を、検知部１０ａ３、１０ａ４、１０ｂ３、１０ｂ４、・・・、１０ｎ３、１０ｎ４が、伝搬モード１の波動を検知する。検知された波動は、検知部１０の送信手段１２によって処理部２０に送信され、処理部２０の受信手段２１が、それを受信する。
【００４７】
つぎに、伝搬モード１の相互相関関数算出手段２２ａが、前記Ｎ組（２Ｎ個）の検知部１０ａ１、１０ａ２、１０ｂ１、１０ｂ２、・・・、１０ｎ１、１０ｎ２が検知した伝搬モード１の波動に基づいて、Ｎ個の相互相関関数を算出する（ステップＳ２ａ）。
【００４８】
つぎに、伝搬モード２の相互相関関数算出手段２２ｂが、前記Ｎ組（２Ｎ個）の検知部１０ａ３、１０ａ４、１０ｂ３、１０ｂ４、・・・、１０ｎ３、１０ｎ４が検知した伝搬モード２の波動に基づいて、Ｎ個の相互相関関数を算出する（ステップＳ２ｂ）。
【００４９】
つぎに、漏洩判定手段２３が、Ｎ本の配管のそれぞれに対して、漏洩の有無を判定する（ステップＳ３）。このとき、１つの配管について、前記伝搬モード１の相互相関関数及び前記伝搬モード２の相互相関関数のいずれか一方のみを用いてもよいし、双方を用いてもよい。
【００５０】
つぎに、劣化度算出手段２４が、漏洩判定手段２３により漏洩有と判定された配管の相互相関関数の形状に基づいて、劣化度を算出する（ステップＳ４）。図１０は、配管１ａ及び配管１ｂに対して算出された伝搬モード毎の相互相関関数の一例である。実施形態１と同様に、本実施形態においても、相互相関関数の形状に基づいて減衰係数を算出し、この減衰係数を用いて劣化度を算出してもよい。
【００５１】
つぎに、劣化予測手段２５は、前記劣化度の時間変化に基づいて、前記配管の劣化動向を予測する（ステップＳ５）。
【００５２】
つぎに、配管修繕順序決定手段２６は、劣化予測手段２５が予測した劣化動向に基づいて、配管１ａ、１ｂ、・・・、１ｎの修繕順序を決定する（ステップＳ６）。前記修繕順序の決定にあたっては、例えば、伝搬モード１での予測と伝搬モード２での予測のうち、劣化速度のより速いものを用いてもよいし、各々の劣化曲線に対し重みをつけて和をとったものを用いてもよい。例えば、伝搬モード１が前記配管の軸方向、伝搬モード２が前記配管の断面方向の状態を反映しているとすると、両者の劣化曲線に適当な重みをつけて和をとることで、軸・断面両方向の劣化状態を総合的に表すことが可能となる。
【００５３】
本実施形態によれば、実施形態１と同様の効果が得られるとともに、複数の伝搬モードの相互相関関数の形状に基づいて劣化度を算出することで、配管の劣化動向をより精度よく予測可能であり、より適切な配管の修繕スケジュールを作成可能である。
【００５４】
［実施形態３］
本実施形態は、本発明の第一の装置及び第一の方法のさらに別の例である。本実施形態の装置は、図１〜図３に示す実施形態１の装置と同じであり、本実施形態の方法は、検知部１０が、配管１の波動を複数回検知する点を除き、実施形態１の方法と同じである。
【００５５】
図１１は、本実施形態の方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態の方法では、まず、Ｎ本の配管１に設置されたＮ組（２Ｎ個）の検知部１０が、検知の時間帯を変えながら、複数回波動を検知する（ステップＳ１）。検知された波動は、検知部１０の送信手段１２によって処理部２０に送信され、処理部２０の受信手段２１が、それを受信する。
【００５６】
つぎに、相互相関関数算出手段２２が、前述の複数回検知したＮ組（２Ｎ個）の波動に基づいて、Ｎ個の相互相関関数を検知回数分算出する（ステップＳ２）。
【００５７】
つぎに、相互相関関数算出手段２２が、検知回数分のＮ個の相互相関関数の時間変化を算出する（ステップＳ２ｃ）。なお、本工程は、相互相関関数算出手段２２とは別の相互相関関数の時間変化算出手段を用いて実施してもよい。
【００５８】
つぎに、漏洩判定手段２３が、Ｎ本の配管それぞれに対して、漏洩の有無を判定する（ステップＳ３）。具体的には、例えば、相互相関関数の最大値が所定値を超え、かつ時間変化の小さい配管を、漏洩有と判定する。
【００５９】
図１２は、配管１ａ、１ｂ及び１ｃに対して算出された３つの時間帯の相互相関関数の例である。配管１ａ及び１ｂの相互相関関数は、それぞれ、３つの時間帯で同じ形状をしているが、配管１ｃの相互相関関数は、時間帯ｔ１及びｔ３ではピークを有するが、時間帯ｔ２ではピークが見られない。一般的に、漏洩において、配管の波動は、定常的な挙動を示すと考えられる。このため、本例においては、配管１ａ及び１ｂは、漏洩有と判定し、配管１ｃは、漏洩無と判定する。
【００６０】
これ以降は、実施形態１の方法と同様である。
【００６１】
本実施形態によれば、実施形態１と同様の効果が得られるとともに、相互相関関数の時間変化を算出し、非定常な外乱を除去することで、配管の劣化動向をより精度よく予測可能であり、より適切な配管の修繕スケジュールを作成可能である。
【００６２】
［実施形態４］
本実施形態は、本発明の第二の装置及び第二の方法の一例である。本実施形態の装置は、複数の検知手段と、劣化度算出手段と、配管修繕順序決定手段とを含む。前記複数の検知手段は、実施形態１の装置におけるのと同じである。また、本実施形態の装置は、さらに、実施形態１の装置における相互相関関数算出手段、劣化予測手段、漏洩判定手段、出力手段及び通知手段を含んでもよい。
【００６３】
前記劣化度算出手段は、前記複数の検知手段が検知した前記配管の少なくとも二箇所の波動に基づいて、前記配管の劣化度の時間変化である劣化速度を算出する。本実施形態の装置が、前記相互相関関数算出手段を含む場合には、前記劣化度は、実施形態１と同様にして算出してもよい。また、前記劣化度は、例えば、超音波による配管肉厚計測、内視鏡による配管内面観察、渦電流による表面亀裂探査等により算出してもよい。一例として、表面亀裂探査が用いられる場合には、計測された表面亀裂の数と劣化が生じた配管の表面亀裂の数の平均値との比が劣化度として算出される。劣化が生じた配管の表面亀裂の数の平均値は、例えば事前に求められてデータベース等に予め保持される。前記劣化速度は、例えば、図６に示すグラフ等から算出可能である。
【００６４】
前記配管修繕順序決定手段は、前記各配管の劣化速度に基づいて、前記複数の配管の修繕順序を決定する。具体的には、例えば、劣化速度の速い配管を優先的に修繕する。前記複数の配管の修繕順序の決定にあたっては、前記各配管の劣化速度に加え、後述の実施形態５における劣化度、腐食度、疲労度、腐食速度、疲労速度、漏洩の有無、漏洩量及び漏洩率等の配管物性情報、使用開始時期、使用年数、太さ、長さ、口径、肉厚、分岐位置に近いか否か、継手に接続しているか否か、過去の漏洩に関する履歴及び過去の破断事故に関する履歴等の配管属性情報、温度変化、周囲の建造物、埋設地の土壌情報、埋設地の上の道路及び周囲の線路等の配管周囲環境情報、並びに、ウォーターハンマー現象の有無等のその他の情報等を用いてもよい。
【００６５】
本実施形態によれば、劣化速度を採用することにより、より適切な配管の交換スケジュールを作成可能である。
【００６６】
［実施形態５］
本実施形態は、本発明の第三の装置及び第三の方法の一例である。本実施形態の装置は、配管情報取得手段と、修繕順序リスト作成手段と、リスト出力手段とを含む。
【００６７】
前記配管情報取得手段は、連結された複数の配管の各配管の情報を取得する。前記各配管の情報としては、例えば、配管物性情報、配管属性情報、配管周囲環境情報、その他の情報等があげられる。
【００６８】
前記配管物性情報としては、例えば、劣化度、腐食度、疲労度、劣化速度、腐食速度、疲労速度、漏洩の有無（漏洩が有る配管を優先的に修繕）、漏洩量（漏洩量の多いものを優先的に修繕）、漏洩率等があげられる。
【００６９】
前記配管属性情報としては、例えば、使用開始時期、使用年数、太さ、長さ、口径（口径の大きい配管を優先的に修繕）、肉厚、材質、分岐位置に近いか否か、継手に接続しているか否か、過去の漏洩や破断事故に関する履歴等があげられる。
【００７０】
前記配管周囲環境情報としては、例えば、温度変化、周囲の建造物（例えば、配管を優先的に修繕すべき病院や公共的に重要な施設が近く又は所定範囲内にある等）、埋設地の土壌情報（例えば、ｐＨ、塩分、比抵抗、通気性等）、埋設地の上の道路（例えば、高速道路、産業道路の場合は、劣化が激しい等）、周囲の線路（例えば、電車が通る線路は、線路の地面に電流が流れているので腐食が速い等）等があげられる。
【００７１】
前記その他の情報としては、例えば、ウォーターハンマー現象の有無（ウォーターハンマー現象があると、劣化が速い）等があげられる。
【００７２】
前記修繕順序リスト作成手段は、前記各配管の情報に基づいて、前記複数の配管の修繕順序を決定し、配管修繕順序のリストを作成する。前記リストは、前記各配管の情報のいずれか一つに基づいて作成してもよいし、複数の前記各配管の情報が複合された情報に基づいて作成してもよい。前記リストにおける配管修繕順序は、前記各配管の情報に基づいて、可変とされている。前記リストの作成手順を例示すると、例えば、つぎのとおりである。前記リストは、例えば、地震の発生時以外には、劣化速度等に基づいて作成し、地震発生時には、複数個所での漏洩、劣化等が生じる可能性が高いため、周囲の建造物等に基づいて作成する。また、前記リストは、例えば、水を大量に使用するイベントが行われているスタジアム等の存在時には、漏洩量、漏洩率、口径等に基づいて作成する。ただし、前記リストの作成手順は例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。前記リストとしては、実施形態１におけるリストと同様であり、例えば、複数の配管を、修繕の必要性の順番に並べると同時に、グループ分けをする。前記グループ分けにおいては、例えば、各配管が、Ａ：至急修繕、Ｂ：一か月以内に修繕、Ｃ：一年以内に修繕、Ｄ：三年以内に修繕、Ｅ：十年以内に修繕、Ｆ：十年以上修繕不要の六つのグループに分けられる。また、前記リストに、更に、修繕時期予測情報を表示してもよい。前記修繕時期予測情報としては、例えば、その配管は、一か月以内に漏洩により修繕が必要になるとの予測情報等があげられる。さらに、劣化度の時間変化の少ない配管は、前記リストから自動的に外してもよい。さらに、ユーザーが、特定の配管を前記リストから外したり、前記リストに追加できるようにしてもよい。例えば、一か月後から使用することが無いことが分かっている配管は、ユーザーが前記リストから外してもよい。また、全面的な配管修繕工事を行う場合には、ユーザーが前記リストに追加してもよい。
【００７３】
前記リスト出力手段は、前記配管修繕順序のリストを出力する。前記リスト出力手段としては、実施形態１における出力手段と同様であり、例えば、ディスプレイ、プリンター等があげられる。また、視覚的な出力以外にも、例えば、音声や振動等によって、前記修繕順序を出力することも可能である。
【００７４】
図１３を参照して、本実施形態における出力例について説明する。図１３に示す例では、前記配管修繕順序のリスト（同図において左上）と、前記リストで修繕の必要性の順番に並べられた配管の設置箇所を示す地図と、前記配管の劣化速度を示すグラフ（同図において右側）が出力されている。同図左上のリストにおいて、（１）、（２）、（３）が、修繕の必要性の順番である。前記リストには、さらに、各配管の劣化度の算出値と、劣化の影響度（例えば、重要な施設が近く又は所定範囲内にある等）の大小と、修繕の推奨時期も、あわせて出力されている。また、前記リストには、ユーザーに選択させる３種のボタンも、あわせて出力されている。前記３種のボタンのうち、例えば、ユーザーが、マウスカーソルによるクリック等により、「業者へ連絡」を選択すると、配管修繕業者に修繕依頼の連絡がなされる。同様に、例えば、ユーザーが、「保留」を選択すると、次回の更新時、又は更新時前に劣化速度が所定値以上に変化したときに、その配管が再度リストに表示されるようになり、「今後非表示」を選択すると、更新時前に劣化速度が所定値以上に変化したとき以外は、その配管がリストに表示されなくなる。同図右側には、ユーザーが、各配管の劣化速度を把握できるように、各配管の時間と劣化度との関係を示すグラフが出力されており、同図右下には、ユーザーが、各配管の劣化速度を比較しやすいように、その上部の３つのグラフを１つにまとめたグラフが出力されている。本例においては、さらに、劣化度、劣化速度等の閾値を、あわせて出力してもよい。また、劣化度、影響度、劣化速度等を出力するか否かは、ユーザーが自由に選択可能である。なお、図１３は、出力の一例を示すものであり、本実施形態はこれに限定されない。
【００７５】
本実施形態によれば、適切な配管の修繕スケジュールを作成し、それを出力することが可能である。
【００７６】
実施形態１〜５は、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で、組み合わせが可能である。
【００７７】
［実施形態６］
本実施形態のプログラムは、前述の方法を、コンピュータで実行可能なプログラムである。本実施形態のプログラムは、例えば、記録媒体に記録されていてもよい。前記記録媒体としては、特に限定されず、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ハードディスク（ＨＤ）、光ディスク、フロッピー（登録商標）ディスク（ＦＤ）等があげられる。図１４の模式ブロック図に、本実施形態のプログラムを実現させる装置のハードウエア構成の一例を示す。図示のとおり、本例の装置は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、中央演算処理装置）３１、ＲＡＭ３２及びストレージ３３を含む。ＣＰＵ３１は、演算制御用のプロセッサであり、本実施形態のプログラムを実行する。ＲＡＭ３２は、ＣＰＵ３１が一時記憶のワークエリアとして使用する一時記憶部であり、出力データ３２１が一時的に記憶される。さらに、ＲＡＭ３２は、本実施形態のプログラムを実行するためのプログラム実行領域を含む。ストレージ３３は、本実施形態のプログラム３３１を不揮発に記憶する。なお、図１４は、ハードウエア構成の一例を示すものであり、本実施形態のプログラムを実現させる装置はこれに限定されない。
【００７８】
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
【００７９】
この出願は、２０１５年１２月３日に出願された日本出願特願２０１５−２３６９８５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明によれば、配管の劣化動向を精度よく予測可能な装置及び方法を提供することができる。本発明の装置及び方法は、水、石油、ガス等を輸送する配管網を構成する配管をはじめ、各種の配管に、幅広く利用可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１      配管
２      漏洩孔
１０    検知部
１１    センサ
１２    送信手段
２０    処理部
２１    受信手段
２２    相互相関関数算出手段
２３    漏洩判定手段
２４    劣化度算出手段
２５    劣化予測手段
２６    配管修繕順序決定手段
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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2017094846.tif 000020
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