(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路の異常を判定する判定方法であって、
１ヶ所の検査位置で、管路の振動を所定時間計測して振動データを得る振動データ計測工程と、
前記振動データ計測工程で得られた１つの前記振動データから複数の波形パターンを抽出する波形パターン抽出工程と、
前記波形パターン抽出工程で得られた複数の前記波形パターンと前記振動データ計測工程で得られた１つの前記振動データとの相互相関関数を得る相互相関工程と、
前記相互相関工程で得られた相互相関関数の振幅から判定値を算出する判定値算出工程と、を含み、
算出した前記判定値に基づいて、１ヶ所の検査位置で前記管路の異常を判定する、管路の異常判定方法。
【請求項２】
前記判定値算出工程は、前記相互相関工程で得られた相互相関関数の振幅から相関の大きさを相対的に示す判定値を算出するものであり、
算出した前記判定値とあらかじめ定められた判定値とを比較し、前記管路の異常振動を判定する、請求項１に記載の管路の異常判定方法。
【請求項３】
算出した前記判定値が、あらかじめ定められた判定値の所定範囲の上限値を超過した場合、前記管路が機械振動により振動していると判定する、請求項２に記載の管路の異常判定方法。
【請求項４】
算出した前記判定値が、前記所定範囲内の場合、前記管路に漏水が生じていると判定する、請求項２または３に記載の管路の異常判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管路の異常を判定する判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２ヶ所以上の検査位置に設置した圧電センサにより振動データを計測し、その２つ以上の振動データをもとに相互相関関数を求めていた。そして、その相互相関関数から漏水の有無を判断していた。
【０００３】
例えば、特許文献１（特表２００３−５０２６７８号公報）に係る発明は、２つの入力信号が流体搬送管から検知され、周波数領域での入力信号の位相が判定され、少なくとも１個のフィルターが提供され、入力信号がフィルター処理され、フィルター処理された信号の相互相関が実行されるというものである。
【０００４】
一方、特許文献２（特開平８−１２１７００号公報）に係る発明は、埋設管路の適宜個所において所定のサンプリング時間で所定の計測時間に亘って音圧データを収集し、収集した音圧データの音圧レベルに関する度数分布を形成し、この度数部分における音圧データの集中程度により埋設管路における漏洩の有無を判別するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００３−５０２６７８号公報
【特許文献２】特開平８−１２１７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に係る発明は、２ヶ所以上の検査位置に設置された圧電センサにより振動データを計測し、その２つ以上の振動データをもとに相互相関関数を求めている。そして、その相互相関関数から漏水による振動が入力されないと、漏水の検知ができないという問題がある。
【０００７】
一方、特許文献２に係る発明は、管路における音圧を所定時間計測し、音圧が一定の値に集中したときに漏水が生じていると判定するものである。
【０００８】
そのため、騒音の少ない静かな環境下においては、漏水が生じてなくても音圧が一定となる場合があり、正確に判定できないという問題がある。
【０００９】
本発明の主な目的は、このような問題を解決すべく、算出した判定値に基づいて管路の異常を判定できる管路の異常判定方法を提供することである。本発明の他の目的は、１ヶ所の検査位置で管路の異常を判定できる管路の異常判定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）
一局面に従う管路の異常の判定方法は、管路の異常を判定する判定方法であって、少なくとも１ヶ所の検査位置で、管路の振動を所定時間計測して振動データを得る振動データ計測工程と、振動データ計測工程で得られた少なくとも１つの振動データから一部の波形パターンを抽出する波形パターン抽出工程と、波形パターン抽出工程で得られた波形パターンと振動データ計測工程で得られた振動データとの相互相関関数を得る相互相関工程と、相互相関工程で得られた相互相関関数の振幅から判定値を算出する判定値算出工程と、を含み、算出した判定値に基づいて管路の異常を判定する、ものである。
【００１１】
例えば漏水が管路に生じている場合、発生源は同一であるため、漏水由来の固有の波形パターンが生じる。そして、その波形パターンは時系列で連続的に発生する。つまり、時系列での振動データのうち漏水由来の固有の波形パターンが計測されることになる。
【００１２】
したがって、任意に抽出された、振動データの一部の波形パターンと振動データとの相互相関関数を得ることにより、波形パターンのうち振動データに繰り返されている部分（例えば漏水による固有の波形部分）は、相関値が大きくなる。
【００１３】
そのため、相互相関関数の振幅から算出された値（判定値）は、管路の環境に応じた固有の値となる。その結果、算出した判定値に基づいて管路の異常を判定できる。
【００１４】
（２）
他の局面に従う管路の異常の判定方法は、管路の異常を判定する判定方法であって、１ヶ所の検査位置で、管路の振動を所定時間計測して振動データを得る振動データ計測工程と、振動データ計測工程で得られた１つの振動データから複数の波形パターンを抽出する波形パターン抽出工程と、波形パターン抽出工程で得られた複数の波形パターンと振動データ計測工程で得られた１つの振動データとの相互相関関数を得る相互相関工程と、相互相関工程で得られた相互相関関数の振幅から判定値を算出する判定値算出工程と、を含み、算出した判定値に基づいて、１ヶ所の検査位置で管路の異常を判定する、ものである。
【００１５】
１つの振動データから任意の複数の波形パターンを抽出する。そして、その複数の波形パターンと抽出前の１つの振動データとの相互相関関数を求める。その結果、波形パターンのうち振動データに繰り返されている部分（例えば漏水による固有の波形部分）は、相関値が大きくなる。
【００１６】
そのため、相互相関関数の振幅から算出された値（判定値）は、管路の環境に応じた固有の値となる。その結果、算出した判定値に基づいて管路の異常を判定できる。つまり、１ヶ所の検査位置で管路の異常を判定できる。
【００１７】
（３）
第３の発明にかかる管路の異常の判定方法は、一局面または他の局面に従う管路の異常を判定する判定方法であって、判定値算出工程は、相互相関工程で得られた相互相関関数の振幅から相関の大きさを相対的に示す判定値を算出するものであり、算出した判定値とあらかじめ定められた判定値とを比較し、管路の異常を判定する、ものである。
【００１８】
「相関の大きさを相対的に示す」とは、例えば、複数の相互相関関数について、それぞれの最大値を算出し、その平均値をとるというようなことである。また、その最大値の平均値を、相互相関関数の正となる部分の平均値で割ることも含まれる。
【００１９】
相互相関関数の振幅から相関の大きさを相対的に示す値（判定値）は、管路の環境に応じた固有の値となる。そして、様々な環境下での判定値を事前に算出しておく（あらかじめ定められた判定値）。そして、調べたい管路の判定値を算出する。
【００２０】
そして、算出した判定値とあらかじめ定められた判定値とを比較することにより、算出した判定値があらかじめ定められた判定値のどの値付近に該当するかわかる。その結果、管路の異常を判定できる。
【００２１】
（４）
第４の発明にかかる管路の異常の判定方法は、第３の発明に従う管路の異常を判定する判定方法であって、算出した判定値が、あらかじめ定められた判定値の所定範囲の上限値を超過した場合、管路が機械振動により振動していると判定する、ものである。
【００２２】
機械振動の場合、振動の規則性が強いことから、振動データと波形パターンとの相関値が大きくなる。その結果、判定値も大きくなる。このことから、算出した判定値が所定範囲の上限値を超える値である場合、その振動は機械振動であると判定することができる。機械振動を判定することができれば、管路の異常の原因を推定することができる。
【００２３】
（５）
第５の発明にかかる管路の異常の判定方法は、第３の発明または第４の発明に従う管路の異常を判定する判定方法であって、算出した判定値が、所定範囲内の場合、管路に漏水が生じていると判定する、ものである。
【００２４】
漏水は発生源が同一であるため、固有の波形パターンがある。そして、漏水は連続的に発生している。その結果、波形パターンと振動データとの相関値が大きくなる。つまり、機械振動よりは低い値となるが、算出した判定値が大きくなる。したがって、あらかじめ定められた判定値の所定範囲内である場合、漏水が生じていると判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態における模式図。
【図２】本発明の一実施形態における管路異常の判定方法のフローチャート。
【図３】本発明の一実施形態における管路異常の判定方法のフローチャート。
【図４】本発明の一実施形態における波形パターンを抽出する模式図。
【図５】本発明の一実施形態における振動データと波形パターンの相互相関関係の値を算出する模式図。
【図６】本発明の一実施形態における判定値順に並べた判定表。
【図７】本発明の一実施形態における判定値順に並べた判定表。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を附してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００２７】
図１は、管路である配管１００に設置された振動センサである圧電センサ２００が、配管１００の振動を検知する模式図である。圧電センサ２００が検知した振動データは、制御装置３００に送られる。なお、圧電センサ２００から制御装置３００への振動データの送信方法は、有線、無線いずれの送信方法であってもよい。
【００２８】
制御装置３００は、少なくとも記憶部３１０と演算部３２０とを備える。制御装置３００は、モニター４００と接続している。制御装置３００は、圧電センサ２００から送られてきた振動データをグラフ化し、モニター４００はそのグラフを表示できる。
【００２９】
＜管路の異常の判定方法のフローチャート１＞
図２は、本発明にかかる一局面に従う管路の異常の判定方法のフローチャートである。まず、圧電センサ２００が配管１００の振動を検知する。圧電センサ２００は、配管１００の振動を所定時間計測し、振動データを得る（ステップＳ１１）。圧電センサ２００は、その検知した振動データを制御装置３００に送信する。
【００３０】
次に、制御装置３００は、圧電センサ２００から得た振動データを記憶部３１０で記憶する。そして、制御装置３００は、記憶された振動データから波形パターンを複数抽出する（ステップＳ１２）。なお、波形パターンの抽出は作業者が振動データをモニター４００で見ながら行ってもよい。
【００３１】
抽出される波形パターンは、任意の時間帯のものを抽出するが、明らかな騒音が含まれていない音圧レベルが平均的なものが好ましい。
【００３２】
抽出された波形パターンには、例えば漏水が生じていれば、漏水固有の波形パターンが含まれている。しかし、作業者が振動データを見ても判断がつかない場合が多い。そこで、その波形パターンと振動データとの相互相関関数を求める。
【００３３】
具体的には、制御装置３００は、演算部３２０で振動データとそれぞれの波形パターンとで相互相関関数を求める（ステップＳ１３）。制御装置３００は、それぞれの波形パターンを時系列（時間軸）に従い少しずつ動かし、それぞれの時間ごとの相互相関関数を求める。得られた相互相関関数はグラフ化されモニター４００に表示される。
【００３４】
漏水が生じている場合、漏水固有の波形パターンは、抽出した波形パターンと振動データとのいずれにも含まれている。そのため、抽出した波形パターンと振動データとの相互相関関数を求めれば、相関値は大きくなる。
【００３５】
一方、機械振動が生じている場合、機械振動は固有の波形パターンである。そして、機械振動の波形パターンは、抽出した波形パターンと振動データとのいずれにも含まれている。さらに、漏水の場合と比べて規則性が高い。そのため、抽出した波形パターンと振動データとの相互相関関数を求めれば、相関値は漏水の場合と比べて大きくなる。つまり、漏水と機械振動との区別が可能である。
【００３６】
次に、演算部３２０は、ステップＳ１３で得られた相互相関関数の振幅から判定値を算出する（ステップＳ１４）。
【００３７】
具体的には、抽出した波形パターンと振動データとを時系列に沿って、多数の点で相互相関関数を求める。そして、そのそれぞれの最大値を算出し、最大値の平均値を求める。この値を判定値としてもよい。なお、算出した数が多いほど平均値は一定の値に近づく。また、場合によっては、その最大値の平均値を相互相関関数が正になる部分の平均値で割る。この値を判定値としてもよい。
【００３８】
このように、いわゆる判定値を算出することにより、他の環境下と比較しやくなる。
【００３９】
次に、その求めた判定値とあらかじめ定められた判定値とを比較して、配管１００に漏水が生じているか否か判定をする。
【００４０】
このように、求めた判定値とあらかじめ定めた判定値とを比較することにより、漏水の有無を判定することができる。また、管路の異常が機械振動であるか否かもこの判定方法により判定することができる。
【００４１】
まとめると、次の通りである。漏水が生じている場合、騒音等と異なり発生源が同一である。そのため、その漏水に対応する固有の波形パターンが存在する。そして、漏水の場合、その波形パターンは連続的に発生する。
【００４２】
そのため、同一の圧電センサ２００で得られた振動データの中から一部を抽出し、その波形パターンと振動データとの相互相関関数を計算した場合、相互相関関数の値が大きくなる。
【００４３】
また、漏水は連続的に生じているため、この相互相関関数を複数回計算した場合、相互相関関数の値は一定の値になりやすい。
【００４４】
一方、ポンプまたはモータによって生じる音の機械振動は、漏水の振動と比較して波形の規則性が強い。その結果、相互相関関数の値は、漏水の場合と比べて高い値を示す。そのため、漏水の場合と機械振動の場合とを区別することができる。
【００４５】
＜管路の異常の判定方法のフローチャート２＞
図３は、本発明の他の局面に従う管路の異常の判定方法のフローチャートである。上述したフローチャート１と同じ部分に関しては省略する。
【００４６】
１ヶ所の検査位置で、圧電センサ２００は、配管１００の振動を所定時間計測し、振動データを得る（ステップＳ２１）。圧電センサ２００は、その検知した振動データを制御装置３００に送信する。
【００４７】
次に、制御装置３００は、圧電センサ２００から得た１つの振動データを記憶部３１０で記憶する。そして、制御装置３００は、記憶された１つの振動データから波形パターンを複数抽出する（ステップＳ２２）。
【００４８】
制御装置３００は、演算部３２０で１つの振動データとそれぞれの波形パターンとで相互相関関数を求める（ステップＳ２３）。制御装置３００は、それぞれの波形パターンを時系列（時間軸）に従い少しずつ動かし、それぞれの時間ごとの相互相関関数を算出する。
【００４９】
つまり、１つの振動データから抽出した任意の時間帯の複数の波形パターンと抽出前の振動データとの相互相関関数を求める。例えば、管路に漏水が生じていれば、抽出した波形パターンにも振動データにも漏水の波形パターンが含まれている。そのため、振動データの漏水の波形パターンがある部分は、相関値が大きくなる。
【００５０】
機械振動の場合も同様に、抽出した波形パターンにも振動データにも漏水の波形パターンが含まれている。そのため、振動データの機械振動の波形パターンがある部分は、相関値が大きくなる。機械振動の場合、漏水よりも規則性が高いため、漏水の場合と比べてより相関値が大きくなる。
【００５１】
次に、演算部３２０は、ステップＳ２３で得られた相互相関関数の振幅から判定値を算出する（ステップＳ２４）。判定値の求め方等は上述した通りである。
【００５２】
これらのことから、１ヶ所の検出位置であっても管路の異常を判定することができる。
【００５３】
以下、実施例（実施例１、実施例２）について説明する。
＜実施例１＞
図４に示すように、配管１００に取り付けた圧電センサ２００により、配管１００の振動を５０秒間計測する。そして、その５０秒間の波形のうち、任意の０．１秒間の波形（波形パターン）を３つ（Ａ、Ｂ、Ｃ）抽出する。
【００５４】
次に、図５に示すように、抽出した波形パターンＡ（Ｂ、Ｃ）のそれぞれで、０ｓｅｃ以上０．１ｓｅｃ以下の振動データと相互相関関数を求める（ｎ１）。次に波形パターンＡ（Ｂ、Ｃ）は、０．０５ｍｓｅｃだけ移動する。そして、波形パターンＡ（Ｂ、Ｃ）と０．０５ｍｓｅｃ以上１００．０５ｍｓｅｃ以下の振動データと相互相関関数を求める（ｎ２、図示せず）。
【００５５】
この作業を同様に繰り返し、ｎ１からｎ１００万までの相互相関関数を求める。なお、ｎ１を１番目とするとｎｋはｋ番目を示す。この作業は、波形パターンＡ以外に波形パターンＢ、波形パターンＣでも同様に行われる。
【００５６】
つまり、波形パターンＡは、１００万個の相互相関関数を求める。同様に波形パターンＢ、Ｃでもそれぞれ１００万個の相互相関関数を求める。その結果、全部で３００万個の相互相関関数が求められる。
【００５７】
上記の通り、算出した３００万個の相互相関関数のすべてにおいて、相互相関関数の最大値を算出する。そして、その３００万個の相互相関関数の最大値の平均値を算出する。次に、３００万個の相互相関関数のうち、相互相関関数が正となる部分の平均値を算出する。判定値は、この最大値の平均値と正となる部分の平均値とから算出される。
【００５８】
判定値は以下の式で算出する。
判定値＝[相互相関関数の最大値の平均値]／[相互相関関数が正となる部分の平均値]・・・（１）
【００５９】
図６に示すように、様々な条件下で判定値を算出し、第１判定表５００を作成する。第１判定表５００中において、漏水が生じている部分の範囲を所定範囲Ｐ１とする。また、所定範囲Ｐ１は、上限値Ｈ１と下限値Ｌ１とを含む。
【００６０】
図６では、所定範囲Ｐ１の上限値Ｈ１は、０．２５であり、下限値Ｌ１は０．１０である。上限値Ｈ１より高い値の判定値は、ポンプ音等の機械音、つまり機械振動である。また、下限値Ｌ１より低い値の判定値は、漏水なしと判定する。
【００６１】
具体的には、判定値が０．１０以下の場合、漏水が生じていないと判定する。判定値が０．１０超過０．２５以下の場合、漏水が生じていると判定する。判定値が０．２５超過の場合、機械音、つまり機械振動と判定する。
【００６２】
例えば、漏水が生じているか否かわからない配管１００において、図２、図３に示すフローチャートに従い判定値を算出したとする。判定値の算出方法は、上記（１）の式に従う。
【００６３】
そして、その判定値が、例えば０．１５であったとする。この場合、０．１５は、０．１０超過０．２５以下であるため、所定範囲Ｐ１に該当する。つまり、配管１００で漏水が生じていると判定することができる。
【００６４】
この場合、配管１００の２ヶ所以上で振動データを得る必要がなく、その場で漏水が生じているか否かの判定をすることができる。
【００６５】
具体的な例として、水道管ＶＰ５０のバルブ上に圧電センサを設置し、振動を計測した。この時、判定値が０．２１となったため、バルブ周辺をボーリングにより試掘したところ、実際に漏水が発生された。なお、「ＶＰ」とは、硬質塩化ビニルパイプのことをいう。
【００６６】
次に別の水道管ＶＰ５０のバルブ上に圧電センサを設置し、振動を計測した。この時、判定値が０．４４となったため、周辺を調査したところ、これは浄化槽のポンプ音であった。
【００６７】
水道管ＤＣＩＰ１００のバルブ上に圧電センサを設置し、振動を計測した。この時、判定値が０．２４となったため、バルブ周辺をボーリングにより試掘したところ、実際に漏水が発生された。なお、「ＤＣＩＰ」とは、ダグタイル鋳鉄管のことをいう。
【００６８】
＜実施例２＞
実施例１と同様の部分は省略する。実施例２では、算出した３００万個の相互相関関数のすべてにおいて、相互相関関数の最大値を算出する。そして、その３００万個の相互相関関数の最大値の平均値を算出する。
【００６９】
判定値は、以下の式で算出する。
判定値＝相互相関関数の最大値の平均・・・（２）
【００７０】
図７に示すように、様々な条件下で判定値を算出し、第２判定表６００を作成する。第２判定表６００中において、漏水が生じている部分の範囲を所定範囲Ｐ２とする。また、所定範囲Ｐ２は、上限値Ｈ２と下限値Ｌ２とを含む。
【００７１】
図７では、所定範囲Ｐ２の上限値Ｈ２は、０．７０であり、下限値Ｌ２は０．４０である。上限値Ｈ２より高い値の判定値は、ポンプ音等の機械音、つまり機械振動である。また、下限値Ｌ２より低い値の判定値は、漏水なしと判定する。
【００７２】
具体的には、判定値が０．４０以下の場合、漏水が生じていないと判定する。判定値が０．４０超過０．７０以下の場合、漏水が生じていると判定する。判定値が０．７０超過の場合、機械音、つまり機械振動と判定する。
【００７３】
例えば、漏水が生じているか否かわからない配管１００において、図２、図３に示すフローチャートに従い判定値を算出したとする。判定値の算出方法は、上記（２）の式に従う。そして、その判定値が、例えば０．４５であれば、０．４０以上０．７０以下であるため、所定範囲Ｐ２に該当する。つまり、配管１００で漏水が生じていると判定することができる。
【００７４】
水道管ＶＰ１００のバルブ上に圧電センサを設置し、振動を計測した。この時、判定値が０．６１となったため、バルブ周辺をボーリングにより試掘したところ、実際に漏水が発生された。
【００７５】
次に別の水道管ＶＰ５０のバルブ上に圧電センサを設置し、振動を計測した。この時、判定値が０．８８となったため、周辺を調査したところ、管路上に自動販売機があり、これが振動していた。
【００７６】
水道管ＤＣＩＰ１００のバルブ上に圧電センサを設置し、振動を計測した。この時、判定値が０．６４となったため、バルブ周辺をボーリングにより試掘したところ、実際に漏水が発生された。
【００７７】
以上のように、本実施の形態にかかる管路異常の判定方法によると、算出した判定値に基づいて配管１００の異常を判定できる。また、１ヶ所の検査位置でも配管１００の異常を判定することができる。
【００７８】
また、算出した判定値とあらかじめ定められた判定値とを比較することにより、算出した判定値があらかじめ定められた判定値のどの値付近に該当するかわかる。つまり、算出した判定値が第１の判定表または第２の判定表のどの値付近にあるかにより、漏水が生じているか否か判定することができる。
【００７９】
また、算出した判定値があらかじめ定められた判定値の所定範囲Ｐ１、Ｐ２の上限値Ｈ１、Ｈ２を超過した場合、管路が機械振動により振動していると判定することができる。その結果、機械振動を判定することができれば、配管１００の振動の原因を推定することができる。
【００８０】
また、算出した判定値が、あらかじめ定められた判定値の所定範囲Ｐ１、Ｐ２内である場合、漏水が生じていると判定することができる。
【００８１】
本発明においては、配管１００が「管路」に相当し、圧電センサ２００が「振動センサ」に相当し、所定範囲Ｐ１、Ｐ２が「所定範囲」に相当し、上限値Ｈが「上限値」に相当し、下限値Ｌが「下限値」に相当する。
【００８２】
また、本発明において、ステップＳ１１が「振動データ計測工程」に相当し、ステップＳ１２が「波形パターン抽出工程」に相当し、ステップＳ１３が「相互相関工程」に相当し、ステップＳ１４が「判定値算出工程」に相当する。
【００８３】
また、本発明において、ステップＳ２１が「振動データ計測工程」に相当し、ステップＳ２２が「波形パターン抽出工程」に相当し、ステップＳ２３が「相互相関工程」に相当し、ステップＳ２４が「判定値算出工程」に相当する。
【００８４】
本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。音圧データの集中度のような既存の判定方法と組み合わせることにより、複数の指標から異常を判定することも可能である。本発明の精神の範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【００８５】
１００  配管（管路）
２００  圧電センサ（振動センサ）
３００  制御装置
３１０  記憶部
３２０  演算部
４００  モニター
５００  第１判定表
６００  第２判定表
【図１】
0006523919.tif 000002
【図２】
0006523919.tif 000003
【図３】
0006523919.tif 000004
【図４】
0006523919.tif 000005
【図５】
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【図６】
0006523919.tif 000007
【図７】
0006523919.tif 000008