(57)【要約】  配管の漏洩振動を検知するために適したセンサの設置位置を特定する位置特定装置等を提供する。  位置特定装置１００は、配管及び配管に付設される構造物を伝搬する振動の周波数を特定する周波数特定部と、特定した周波数に基づいて、配管の振動を検知するセンサの設置位置を特定する設置位置特定部とを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管及び前記配管に付設される構造物に関する特徴値に基づいて、前記配管及び前記構造物を伝搬する振動の周波数を特定する周波数特定手段と、
特定した前記周波数に基づいて、前記配管の振動を検知するセンサの設置位置を特定する設置位置特定手段とを有する、位置特定装置。
【請求項２】
前記周波数特定手段は、前記構造物の固有振動数を特定する固有振動数特定手段を含む、
請求項１に記載の位置特定装置。
【請求項３】
前記周波数特定手段は、配管が伝搬する振動の周波数を特定する伝搬周波数特定手段を含む、
請求項１又は２に記載の位置特定装置。
【請求項４】
前記周波数特定手段は、前記構造物の固有振動数を特定する固有振動数特定手段と、配管が伝搬する振動の周波数を特定する伝搬周波数特定手段とを含み、前記固有振動数特定手段にて特定された周波数に含まれ、かつ、前記伝搬周波数特定手段にて特定された周波数に含まれる周波数を、前記配管及び前記構造物を伝搬する振動の周波数として特定する、
請求項１に記載の位置特定装置。
【請求項５】
前記設置位置特定手段は、前記構造物の上面または側面を設置位置として特定する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の位置特定装置。
【請求項６】
前記特徴値は、前記配管の口径、前記配管の材質、前記構造物の寸法、前記構造物の材質又は前記構造物の形状のうち少なくとも１つを含む、
請求項１から５のいずれか一項に記載の位置特定装置。
【請求項７】
前記配管及び前記配管に付設される構造物に関する特徴値を受付ける特徴値取得手段と、
請求項１から６のいずれか一項に記載の位置特定装置と、
前記位置特定装置により特定された前記配管の振動を検知するセンサの設置位置を出力する出力手段とを有する、位置特定システム。
【請求項８】
配管及び前記配管に付設される構造物に関する特徴値に基づいて、前記配管及び前記構造物を伝搬する振動の周波数を特定し、
特定した前記周波数に基づいて、前記配管の振動を検知するセンサの設置位置を特定する、位置特定方法。
【請求項９】
コンピュータに、
配管及び前記配管に付設される構造物に関する特徴値に基づいて、前記配管及び前記構造物を伝搬する振動の周波数を特定する処理と、
特定した前記周波数に基づいて、前記配管の振動を検知するセンサの設置位置を特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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置特定装置、位置特定システム、位置特定方法及びコンピュータ読み取り可能記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
上水道網における漏水や、ガス管のガス漏れ、化学プラントにおける各種配管等、配管からの流体漏洩の有無を検知する技術として、種々の方法が提案されている。この漏洩検知技術の一つとして、振動センサを用いて流体漏洩に起因する振動を検知することで配管からの流体漏洩を検知する漏洩検知技術が知られている。【０００３】
振動センサを用いた漏洩検知技術では、配管、配管に設けられた構造物（消火栓等）等に振動を検知する振動センサが設置される。そして、振動センサが配管の漏洩によって生じる振動を検出することで、配管からの流体漏洩の有無が検出される。特許文献１には、水道管各部の機械的な振動を検出するセンサによって得られた各振動信号の周波数と、水道配管の周波数減衰特性データと、水道配管各部の長さデータとに基づいて、漏水位置を算出する漏水検知装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−２７６０３７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に記載の技術では、センサが給水管や給水管に付属する機器に取付けられることが記載されている。しかしながら、センサを配管のどの位置に取付けるべきかについて、特許文献１には記載がない。すなわち、特許文献１に記載の技術では、配管からの流体の漏洩によって生じる配管の振動（以下「漏洩振動」と略記する場合がある。）を検知するために適した振動センサの設置位置が不明であるという課題がある。【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、配管の漏洩振動を検知するセンサの設置位置を特定する位置特定装置、位置特定システム、位置特定方法及びコンピュータ読み取り可能記録媒体を提供することを１つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様における位置特定装置は、配管及び配管に付設される構造物を伝搬する振動の周波数を特定する周波数特定手段と、特定した周波数に基づいて、配管の振動を検知するセンサの設置位置を特定する設置位置特定手段とを有する。【０００８】
また、本発明の一態様における位置特定方法は、配管及び配管に付設される構造物に関する特徴値に基づいて、配管及び構造物を伝搬する振動の周波数を特定し、特定した周波数に基づいて、配管の振動を検知するセンサの設置位置を特定する。【０００９】
また、本発明の一態様におけるコンピュータ読み取り可能記録媒体は、コンピュータに、配管及び配管に付設される構造物に関する特徴値に基づいて、配管及び構造物を伝搬する振動の周波数を特定する処理と、特定した周波数に基づいて、配管の振動を検知するセンサの設置位置を特定する処理とを実行させるプログラムを非一時的に格納する。【００１０】
また、本発明の一態様における位置特定システムは、配管及び配管に付設される構造物に関する特徴値を受付ける特徴値取得手段と、本発明の一態様における位置特定装置と、位置特定装置により特定された配管の振動を検知するセンサの設置位置を出力する出力手段とを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、配管の漏洩振動を検知するセンサの設置位置を特定する位置特定装置、位置特定システム、位置特定方法及びコンピュータ読み取り可能記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態における位置特定装置を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における位置特定装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明において想定される漏洩有無の検知対象となる配管の例及び漏洩検知装置の例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における位置特定装置を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態における位置特定装置を示す図である。
【図６】本発明の第４の実施形態における位置特定装置を示す図である。
【図７Ａ】本発明の第４の実施形態における位置特定装置の周波数特定部による周波数の特定手順を説明するグラフである。
【図７Ｂ】本発明の第４の実施形態における位置特定装置の周波数特定部による周波数の特定手順を説明するグラフである。
【図７Ｃ】本発明の第４の実施形態における位置特定装置の周波数特定部による周波数の特定手順を説明するグラフである。
【図８】本発明の第５の実施形態における特定システムを示す図である。
【図９Ａ】本発明の第５の実施形態における特定システムの特徴値取得部及び出力部が表示装置に出力する画面を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の第５の実施形態における特定システムの特徴値取得部及び出力部が表示装置に出力する画面を示す図である。
【図１０】本発明の実施例にてセンサの取付対象とする配管の状態を示す図である。
【図１１】本発明の実施例における位置特定システムの特徴値取得部が表示する画面を示す図である。
【図１２Ａ】本発明の実施例における位置特定システムにおける位置特定装置に含まれる周波数特定部での周波数の特定状況を示す図である。
【図１２Ｂ】本発明の実施例における位置特定システムにおける位置特定装置に含まれる周波数特定部での周波数の特定状況を示す図である。
【図１３】本発明の各実施形態及び実施例における位置特定装置等を実現する情報処理装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の各実施形態及び実施例について、添付の図面を参照して説明する。まず、本発明において想定される、漏洩有無の検知対象となる配管の例及び漏洩検知装置の例を説明する。その後に、本発明の各実施形態について説明する。
【００１４】
なお、本発明の各実施形態において、各装置の各構成要素は、機能単位のブロックを示している。各装置の各構成要素は、例えば図１３に示すような情報処理装置１０００とソフトウェアとの任意の組み合わせにより実現することができる。情報処理装置１０００は、一例として、以下のような構成を含む。
【００１５】
・ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１００１
・ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１００２
・ＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１００３
・ＲＡＭ１００３にロードされるプログラム１００４
・プログラム１００４を格納する記憶装置１００５
・記憶媒体１００６の読み書きを行うドライブ装置１００７
・通信ネットワーク１００９と接続する通信インターフェース１００８
・データの入出力を行う入出力インターフェース１０１０
・各構成要素を接続するバス１０１１
また、各装置の実現方法には様々な変形例がある。例えば、各装置は、専用の装置として実現することができる。また、各装置は、複数の装置の組み合わせにより実現することができる。
【００１６】
最初に、図３を参照して、本発明において想定される、漏洩有無の検知対象となる配管の例及び漏洩検知装置の例を説明する。
【００１７】
本発明において想定される配管の一例は、少なくとも、水などの流体が流れる配管１３１と、配管に付設される構造体１３２とを備える。
【００１８】
配管１３１は、例えば地中に埋設されている。構造物１３２は、配管１３１が上水道管である場合、例えば配管に接続される消火栓、仕切弁又は給水メータがある（ただし、構造物は、配管に付設される物体であれば、上記例示した以外であってもよい）。また、配管１３１には、劣化により配管に漏洩孔１５０が生じる場合がある。この場合に、漏洩孔１５０から、配管１３１の内部を流れる流体の漏洩に起因する振動が発生する。
【００１９】
この配管１３１における流体漏洩を検知する漏洩検知装置１６０の一例は、漏洩判定部１６１と、センサ１６２とを備える。センサ１６２は、配管の振動を検知する。センサ１６２は、例えば圧電式の加速度センサが用いられる。ただし、センサ１６２は、振動センサや音響センサなど、配管の振動を検知することができる任意のセンサが用いられる。漏洩判定部１６１は、センサ１６２が検知した配管１３１の振動に関する情報に基づいて、配管からの流体漏洩の有無を判定する。センサ１６２は、配管１３１又は構造物１３２に設置される。センサ１６２は、構造物１３２に設置される場合、側面１３３（構造物の配管への取付面と交わる面）又は例えば上面１３４（構造物の配管への取付面と反対側に設けられる面）に設置される。センサ１６２によって取得した配管１３１の振動に関する情報は、任意の通信手段により適宜漏洩判定部１６１に送信される。漏洩検知装置１６０は、例えばセンサ１６２にて予め定めた閾値以上の振動を検出した場合に、配管１３１に漏洩が生じていると判断することができる。また、漏洩検知装置１６０は、例えば相関法と呼ばれる公知の手法を用いることにより、複数のセンサ１６２にて検出した振動に基づいて、漏洩が生じている位置を特定することができる。
【００２０】
ところで、漏洩に起因する振動は、配管１３１の口径や材質、構造物１３２の寸法、材質、形状等に起因して、配管１３１及び構造物１３２を一様に伝搬しない場合がある。すなわち、漏洩に起因する振動が大きな振幅で伝搬する箇所や、小さな振幅で伝搬する箇所がある。また、漏洩に起因する振動は、特定の方向の振動に関して大きな振幅で伝搬する場合がある。センサ１６２は、配管１３１の漏洩に起因する振動の振幅が大きくなる箇所に配置することで、例えばセンサ１６２の設置位置からより遠い箇所で発生した漏洩を検知できる等、検知性能が向上する。そのため、本発明における位置特定装置等は、例えば漏洩に起因する振動の振幅が大きくなる箇所など、センサの設置位置を特定する。
（第１の実施形態）
続いて、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における位置特定装置を示す図である。図２は、本発明の第１の実施形態における位置特定装置の動作を示すフローチャートである。
【００２１】
図１に示すとおり、本発明の第１の実施形態における位置特定装置１００は、周波数特定部１１０と、設置位置特定部１２０とを有する。周波数特定部１１０は、配管及びその配管に付設される構造物に関する特徴値に基づいて、当該配管及び構造物を伝搬する振動の周波数を特定する。設置位置特定部１２０は、周波数特定部１１０にて特定した周波数に基づいて、配管の振動を検知するセンサの設置位置を特定する。なお、一例として、位置特定装置１００は、ＣＰＵ及びメモリを含むコンピュータ装置として実現できる。また、位置特定装置１００は、ネットワークに接続されるサーバ、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）又はマイクロコンピュータ等で実行されるプログラムとして実現できる。その他、位置特定装置１００は、ハードウエアの論理回路としても実現できる。また、本実施形態にて対象とする構造物は、配管に既に付設されていてもよいし、後に付設され得るものであってもよい。
【００２２】
周波数特定部１１０は、配管及びその配管に付設される構造物に関する特徴値に基づいて、配管及び構造物を伝搬する振動の周波数を特定する。この場合において、特定される周波数は、ある１つ以上の周波数でもよいし、周波数帯域であってもよい。また、周波数特定部１１０は、他の周波数と比較して振動の振幅が大きくなる周波数を、配管及び構造物を伝搬する振動の周波数として特定する。
【００２３】
一般に、配管は、その太さに応じて伝搬する振動の周波数が変わる。配管の口径が小さい場合、相対的に高い周波数の振動が伝搬する。配管の口径が大きい場合、相対的に低い周波数の振動が伝搬する。なお、この場合において、例えば配管の口径が５００ｍｍ（ミリメートル）未満の場合に配管の口径が小さいとし、配管の口径が５００ｍｍ以上の場合に配管の口径が大きいとすることができる。そして、１ｋＨｚ未満の周波数の振動を低い周波数の振動とし、１ｋＨｚ（キロヘルツ）以上の周波数の振動を高い周波数の振動とすることができる。ただし、これ以外の値を、配管の口径の大きさや周波数の高さの基準とすることができる。
【００２４】
また、構造物は、一般にその固有振動数を有する。そのため、構造物は、配管から固有振動数に近い周波数の振動が伝搬すると、大きな振幅で振動する傾向にある。
【００２５】
周波数特定部１１０は、上述した原理に基づいて、配管及び構造物を伝搬する振動の周波数を特定する。すなわち、周波数特定部１１０は、例えば配管及び構造物の固有振動数を求めることにより、配管及び構造物を伝搬する振動の周波数を特定する。また、別の例として、周波数特定部１１０は、配管及び構造物にて振動が減衰する周波数の帯域を求めることにより配管及び構造物を伝搬する振動の周波数を特定する。
【００２６】
周波数特定部１１０が用いる構造物に関する特徴値としては、構造物の寸法、材質、形状等がある。また、周波数特定部１１０が用いる配管に関する特徴値としては、配管の口径、材質等がある。ただし、周波数特定部１１０が用いる特徴値はこれらに限られない。周波数特定部１１０は、配管及び構造物における振動の伝搬に影響を及ぼすその他の値を特徴値として用いることができる。例えば、周波数特定部１１０は、配管若しくは構造物の温度、配管内を流れる流体の特性（例えば媒質や流体の温度）、又は配管若しくは構造物の周囲にある土壌の状態を特徴値とすることができる。
【００２７】
設置位置特定部１２０は、周波数特定部１１０にて特定した周波数に基づいて、配管の振動を検知するセンサの設置位置を特定する。設置位置特定部１２０は、例えば、センサを構造体の所定の面に設置する、という形で設置位置を特定する。この場合において、特定される設置位置は、配管又は構造物のある１点でもよいし、配管又は構造物の一定の領域であってもよい。
【００２８】
一般に、配管を低い周波数の振動が伝搬すると、配管に取り付けられた構造物は図３の左右方向（すなわち、配管が沿在する方向）に沿って揺れる場合がある。この場合は、センサが接地面と交わる(例えば接地面に直交する方向)方向の振動を検知するとして、構造物の側面にセンサを設置すると、センサは振動を感度よく検知することができる。
【００２９】
また、配管を高い周波数の振動が伝搬すると、配管に取り付けられた構造物は図３の上下方向（すなわち、配管が沿在する方向と交わる方向）に沿って揺れる場合がある。この場合は、センサが接地面と交わる(例えば接地面に直交する方向)方向の振動を検知するとして、構造物の上面にセンサを設置すると、センサは振動を感度よく検知することができる。
【００３０】
なお、設置位置特定部１２０は、上記以外の場所をセンサの特定部として特定することができる。設置位置特定部１２０は、例えば、構造物を配管へ取り付けるための土台を設置位置として特定することができる。また、設置位置特定部１２０は、配管の管壁における所定の位置（例えば、構造物の敷設状況から、周波数特定部１１０で特定された周波数の振動の振幅が大きくなると特定できる位置）を、設置位置として特定することができる。
【００３１】
すなわち、周波数特定部１１０が配管及び構造物を伝搬する周波数を特定すると、特定された周波数に応じて配管及び構造物が振動する方向を特定することが可能になる。設置位置特定部１２０は、周波数特定部１１０にて特定された周波数に基づいて、配管及び構造物が振動する方向と、センサが振動を検知する方向とが同じ方向になるように、センサの設置位置を特定することができる。
【００３２】
設置位置特定部１２０は、このような原理に基づいて、周波数特定部１１０にて特定した周波数に基づいて、配管の振動を検知するセンサの設置位置を特定することができる。
【００３３】
次に、図１及び図２を用いて、本発明の第１の実施形態における位置特定装置１００の動作を説明する。
【００３４】
最初に、周波数特定部１１０は、配管及び構造物を伝搬する振動の周波数を特定する（ステップＳ２０１）。先に説明した通り、周波数特定部１１０は、配管及び構造物に関する特徴値に基づいて当該周波数を特定する。
このステップにおいて、周波数特定部１１０は、周波数を特定する際に用いる特徴値を予め取得しておくことができる。また、周波数特定部１１０は、周波数を特定する際に用いる特徴値を、本ステップの実行時に必要に応じて取得することができる。
【００３５】
続いて、設置位置特定部１２０は、配管の振動を検知するセンサの設置位置を特定する（ステップＳ２０２）。先に説明した通り、設置位置特定部１２０は、周波数特定部１１０にて特定した周波数に基づいて設置位置の特定を行う。
【００３６】
以上の通り、本実施形態における位置特定装置１００は、配管及び構造物を伝搬する振動に基づいて、配管の振動を検知するセンサの設置位置を特定することができる。すなわち、本実施形態における位置特定装置１００によって特定された設置位置には、配管の漏洩に起因する配管及び構造物の振動が伝搬する可能性が高い。そのため、本実施形態における位置特定装置１００によって特定された設置位置に基づいてセンサを設定すれば、漏洩検知装置が配管の漏洩を検知できる可能性が高まる。したがって、本実施形態における位置特定装置１００は、配管の漏洩振動を検知するセンサの設置位置を特定することができる。
（第２の実施形態）
続いて、本発明の第３の実施形態について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態における位置特定装置を示す図である。
【００３７】
図４に示すとおり、本発明の第２の実施形態における位置特定装置２００は、周波数特定部２１０と、設置位置特定部２２０とを有し、周波数特定部２１０は、固有振動数特定部２１１を含む。固有振動数特定部２１１は、構造物の固有振動数を特定する。
【００３８】
すなわち、本発明の第２の実施形態における位置特定装置２００は、周波数特定部２１０が固有振動数特定部２１１を含む点が第１の実施形態における位置特定装置１００と異なる。これ以外の要素については、第１の実施形態における位置特定装置１００と同様の構成を有している。
【００３９】
固有振動数特定部２１１は、配管及び構造物の振動の伝搬に関する特徴値に基づいて、構造物の固有振動数を特定する。一例として、固有振動数特定部２１１は、構造物の形状、寸法、材質等を特徴値として取得して構造部のモデルを作成し、当該モデルを用いて有限要素法により固有振動数を算出することができる。また、固有振動数特定部２１１は、その他の算出方法により固有振動数を算出することができる。これ以外の方法として、固有振動数特定部２１１は、実験的に求められた構造物の固有振動数を特徴値として取得することで、構造物の固有振動数を特定することができる。また、固有振動数特定部２１１は、予め任意の手法により算出された構造物の固有振動数の理論値を特徴値として取得することで、構造物の固有振動数を特定することができる。
【００４０】
また、本実施形態において、設置位置特定部２２０は、固有振動数特定部２１１にて特定された構造物の固有振動数に基づいてセンサの設置位置を特定することができる。この場合において、設置位置特定部２２０は、構造物の一次の固有振動数に基づいてセンサの設置位置を特定することができる。また、設置位置特定部２２０は、構造物の高次（例えば二次又は三次）の固有振動数に基づいてセンサの設置位置を特定することができる。また、設置位置特定部２２０は、例えば口径などの配管の情報を更に用いて設置位置を特定することができる。
【００４１】
以上の通り、本実施形態における位置特定装置２００は、周波数特定部２１０に含まれる固有振動数特定部２１１によって特定された構造物の固有振動数に基づいて、センサの設置位置を特定する。すなわち、本実施形態における位置特定装置２００は、少なくとも構造物を伝搬する振動の周波数を特定することで、配管の漏洩振動を検知するために適したセンサの設置位置を特定することができる。
（第３の実施形態）
続いて、本発明の第３の実施形態について説明する。図５は、本発明の第３の実施形態における位置特定装置を示す図である。
【００４２】
図５に示すとおり、本発明の第３の実施形態における位置特定装置３００は、周波数特定部３１０と、設置位置特定部３２０とを有し、周波数特定部３１０は、伝搬周波数特定部３１２を含む。伝搬周波数特定部３１２は、配管を伝搬する振動の周波数を特定する。
【００４３】
すなわち、本発明の第３の実施形態における位置特定装置３００は、周波数特定部３１０が伝搬周波数特定部３１２を含む点が第１の実施形態における位置特定装置１００と異なる。これ以外の要素については、第１の実施形態における位置特定装置１００と同様の構成を有している。
【００４４】
伝搬周波数特定部３１２は、配管が伝搬する振動の周波数帯域を特定する。一例として、伝搬周波数特定部３１２は、配管の口径や材質を特徴値として取得して、取得した特徴値に基づいて配管を伝搬する振動の周波数帯域を特定する。伝搬周波数特定部３１２は、例えば配管の温度、配管を流れる流体の特性（例えば媒質や流体の温度）、配管の周囲の土壌の特性を特徴値として用いることもできる。また、伝搬周波数特定部３１２は、特徴値に基づいて、配管にて振動が減衰する周波数帯域を求めることができる。この場合において、伝搬周波数特定部３１２は、配管にて振動が減衰する周波数帯域以外の帯域を、配管を伝搬する振動の周波数帯域として特定する。なお、この場合において、特定される周波数は、周波数帯域でもよいし、ある１つ以上の周波数でもよい。
【００４５】
また、本実施形態において、設置位置特定部３２０は、伝搬周波数特定部３１２にて特定された配管を伝搬する振動の周波数帯域に基づいて、センサの設置位置を特定する。また、設置位置特定部３２０は、構造物に関する任意の情報を更に用いて設置位置を特定することができる。センサが接地面に直交する方向の振動を検知すると仮定すると、設置位置特定部３２０は、例えば配管を低い周波数の振動が伝搬すると特定された場合、構造物の上面を設置位置として特定することができる。また、同様の仮定において、設置位置特定部３２０は、例えば配管を高い周波数の振動が伝搬すると特定された場合、構造物の側面を設置位置として特定することができる。
【００４６】
以上の通り、本実施形態における位置特定装置３００は、周波数特定部３１０に含まれる伝搬周波数特定部３１２によって特定された配管を伝搬する振動の周波数帯域に基づいて、センサの設置位置を特定する。すなわち、本実施形態における位置特定装置３００は、少なくとも配管を伝搬する振動の周波数を特定することで、配管の漏洩振動を検知するために適したセンサの設置位置を特定することができる。
（第４の実施形態）
続いて、本発明の第４の実施形態について説明する。図６は、本発明の第４の実施形態における位置特定装置を示す図である。図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃは、本発明の第４の実施形態における位置特定装置の周波数特定部による周波数の特定手順を説明するグラフである。
【００４７】
図６に示すとおり、本発明の第４の実施形態における位置特定装置４００は、周波数特定部４１０と、設置位置特定部４２０とを有し、周波数特定部４１０は、固有振動数特定部４１１及び伝搬周波数特定部４１２を含む。
【００４８】
すなわち、本発明の第４の実施形態における位置特定装置４００は、周波数特定部４１０が固有振動数特定部４１１及び伝搬周波数特定部４１２を含む点が第１の実施形態における位置特定装置４００と異なる。これ以外の要素については、第１の実施形態における位置特定装置４００と同様の構成を有している。また、本実施形態における固有振動数特定部４１１は、本発明の第２の実施形態における固有振動数特定部２１１と同様の構成とすることができる。更に、本実施形態における伝搬周波数特定部４１２は、本発明の第３の実施形態における伝搬周波数特定部３１２と同様の構成とすることができる。
【００４９】
周波数特定部４１０は、固有振動数特定部４１１にて特定した構造物の固有振動数と、伝搬周波数特定部４１２にて特定した配管を伝搬する振動の周波数帯域とに基づいて、配管及び構造物を伝搬する振動の周波数を特定する。周波数特定部４１０による周波数の特定方法の詳細について、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃの各図を参照して説明する。
【００５０】
例えば、配管からの流体の漏洩に起因する振動のように、配管上のある位置で振動が発生していることを仮定する。この場合には、例えば、当該位置にて図７Ａにおける周波数スペクトル４７１のように振動が発生している。この振動は、周波数に対して一定又は略一定の振動加速度で振動している。
【００５１】
この振動は、配管を伝搬する。この場合に、配管の口径や材質等の特徴値に応じて、特定の周波数帯域の振動が伝搬する。また、配管の口径や材質等の特徴値に応じて、特定の周波数帯域の振動が減衰する。
【００５２】
伝搬周波数特定部４１２は、例えば配管の口径や材質等を特徴値として、配管を伝搬する振動の周波数帯域を特定する。一例として、特定された結果は、図７Ｂ又は図７Ｃにおける、伝搬する振動の周波数スペクトル４７２のように示される。
【００５３】
配管を伝搬する振動は、更に構造物へ伝搬する。この場合に、配管を伝搬する振動は、構造物の固有振動数に応じて構造物へ伝搬する。
この場合に、固有振動数特定部４１１は、構造物の固有振動数を特定する。一例として、特定された結果は、例えば図７Ｃにおける固有振動数の周波数スペクトル４７３のように示される。
【００５４】
周波数特定部４１０は、周波数スペクトル４７２及び４７３に基づいて、配管及び構造物を伝搬する振動の周波数を特定する。この場合において、周波数特定部４１０は、固有振動数特定部４１１にて特定された周波数に含まれ、かつ、伝搬周波数特定部４１２にて特定された周波数に含まれる周波数を、配管及び構造物を伝搬する振動の周波数として特定する。図７Ｃに示す例では、周波数Ａは、周波数スペクトル４７２にて示されるように、配管を伝搬する振動の周波数帯域に含まれ、かつ、周波数スペクトル４７３にて示されるように、構造物の一次の固有振動数に含まれる。そのため、周波数特定部４１０は、例えば周波数Ａを配管及び構造物を伝搬する振動の周波数として特定する。なお、周波数特定部１１０は、周波数Ａから所定の範囲にある周波数を、配管及び構造物を伝搬する振動の周波数として特定することもできる。
【００５５】
そして、設置位置特定部４２０は、周波数特定部４１０にて特定された配管及び構造物を伝搬する振動の周波数に基づいて、センサの設置位置を特定する。図７Ａから図７Ｃのそれぞれに示す場合では、特定された周波数が相対的に低いことから、設置位置特定部４２０は、例えば構造物の側面を設置位置として特定する。
【００５６】
以上の通り、本実施形態における位置特定装置４００は、周波数特定部４１０が固有振動数特定部４１１及び伝搬周波数特定部４１２を含む。そのため、周波数特定部４１０は、配管及び構造物を伝搬する振動の周波数を、より正確に特定することができる。したがって、本実施形態における位置特定装置４００は、配管の漏洩振動を検知するために適したセンサの設置位置をより正確に特定することができる。
（第５の実施形態）
続いて、本発明の第５の実施形態について説明する。図８は、本発明の第５の実施形態における位置特定システムの構成を示すブロック図である。図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の第５の実施形態における特定システムの特徴値取得部及び出力部が表示装置に出力する画面を示す図である。
図８によると、本発明の第５の実施形態における位置特定システム５０は、特徴値取得部５０１と、位置特定装置５００と、出力部５０２とを有する。特徴値取得部５０１は、配管及びその配管に付設される構造物に関する特徴値を取得する。位置特定装置５００は、本発明の各実施形態における位置特定装置又はその変形例である。出力部５０２は、位置特定装置５００により特定された配管の振動を検知するセンサの設置位置を出力する。
【００５７】
特徴値取得部５０１は、配管及びその配管に付設される構造物に関する特徴値を取得する。特徴値取得部５０１は、配管の口径、材質、構造物の寸法や材質、形状を含む特徴値を数値等の形式で直接取得する構成とすることができる。この場合において、特徴値取得部５０１は、例えば図９Ａに示すように、任意の表示装置に入力画面を表示する構成を含んでもよい。また、特徴値取得部５０１は、配管又は構造物の図面に関する情報を読込むことによって、配管及び構造物に関する特徴値を取得してもよい。
【００５８】
その他に、特徴値取得部５０１は、一般的に用いられている配管又は構造物に関する情報を含むデータベースを備えることができる。この場合に、特徴値取得部５０１は、例えば指定された配管又は構造物の型番に基づいて当該データベースから配管又は構造物の情報を読み込むことで、当該注目する配管及び構造物に関する特徴値を取得することができる。また、この場合に、特徴値取得部５０１は、当該注目する配管又は構造物に関する情報を、新たな配管又は構造物に関する情報として当該データベースに追加する構成とすることもできる。
【００５９】
位置特定装置５００は、特徴値取得部５０１にて取得した特徴値に基づいて配管の振動を検知するセンサの設置位置を出力する。位置特定装置５００は、本発明の第１から第４の各実施形態における位置特定装置のいずれか又はその任意の変形例にて構成される。本実施形態にて用いられる位置特定装置５００は、検知しようとする配管の構成や、必要とされる位置特定精度に基づいて適宜決めることができる。
【００６０】
出力部５０２は、位置特定装置５００により特定された配管の振動を検知するセンサの設置位置を出力する。出力部５０２は、例えば、図９Ｂに示すように、任意の表示部に出力画面を表示する形で実現される。この場合において、出力部５０２は、表示部に構造物を図示し、図示された構造物において特定されたセンサの設置位置５０３を示すことができる。ただし、出力部５０２は、これ以外の形式によってセンサの設置位置を示すことができる。例えば、出力部５０２は、センサの設置位置を、構造物の所定の位置からの距離を示すことによって利用者に報知することができる。
【００６１】
以上のとおり、本実施形態における位置特定システム５０は、本発明の第１から第４の実施形態における位置特定装置５００の他に、特徴値取得部５０１と出力部５０２とを有する。特徴値取得部５０１と出力部とを有することにより、位置特定装置５００にて用いる特徴値の決定や、特定されたセンサの設置位置の確認が容易になる。したがって、本実施形態における位置特定システムによれば、利用者は、特定されたセンサの設置位置を容易に知ることができるようになる。
（実施例）
次に、本発明における位置特定システムを用いて、漏洩検知装置に用いられるセンサの取付位置を特定する例について説明する。図１０は、本実施例にてセンサの取付対象とする配管の状態を示す図である。図１１は、本発明の実施例における位置特定システムの特徴値取得部が表示する画面を示す図である。図１２Ａ及び図１２Ｂは、本実施例における位置特定システムにおける位置特定装置に含まれる周波数特定部での周波数の特定状況を示す図である。なお、本実施例においては、位置特定システムは、本発明の第４の実施形態における位置特定装置４００を含む。
【００６２】
図１０は、本実施例において漏洩検知装置が漏洩有無の判定を行う配管の例を示す。本実施例では、地中に水道配管６３１が埋設されているとする。水道配管６３１の材質はダクタイル鋳鉄管である。また、水道配管６３１の配管の口径はφ５００ｍｍである。水道配管６３１の漏洩地点６５０から、漏水が生じているとする。
【００６３】
漏洩地点６５０から３０ｍ離れた位置に、マンホール６４１があるとする。また、マンホール６４１から２０ｍ離れた位置にマンホール６４２があるとする。マンホール６４１及び６４２内には、同一型式の地下式単口消火栓６３２、６３３がそれぞれ敷設されているとする。地下式単口消火栓６３２及び６３３の材質は鋳鉄である。また、地下式単口消火栓６３２及び６３３の寸法は４２０×２３５×４８０ｍｍである。
【００６４】
漏洩検知装置に含まれるセンサの設置位置を特定するため、上述した位置特定システム５０が用いられた。まず、位置特定システム５０の特徴値取得部５０１によって表示される図１１に示すような入力画面に、位置特定システム５０の利用者によって地下式単口消火栓６３２及び６３３並びに水道配管６３１の特徴値が入力された。同様にして、地下式単口消火栓６３２及び６３３の特徴値は、図面より寸法、材質及び形状の値を抽出して位置特定システム５０の利用者によって入力された。また、水道配管６３１の特徴値は、上述した材質及び口径が位置特定システム５０の利用者によって入力された。
【００６５】
位置特定システムは、水道配管６３１の特徴値から、水道配管６３１の機械的特性により振動が伝搬する周波数帯域を算出した。図１２Ａ、図１２Ｂの周波数スペクトル６８１は、算出された周波数帯域を示す。また、位置特定システムは、地下式単口消火栓６３２及び６３３の固有振動数を算出した。この周波数帯域及び固有振動数から、位置特定システムは、センサの取付位置を特定した。すなわち、水道配管６３１の太さに起因して、図１２Ａ、図１２Ｂの周波数スペクトル６８１に示すように、低い周波数が伝搬する傾向にある。そのため、水道配管６３１が振動すると、地下式単口消火栓６３２及び６３３は図１０の左右方向に揺れる傾向にある。したがって、位置特定システム５０は、地下式単口消火栓６３２及び６３３の側面にセンサを配置するように位置を特定した。この特定結果に基づき、漏洩検知装置のセンサは、地下式単口消火栓６３２及び６３３の側面６３４−１及び６３４−２にそれぞれ配置された。なお、比較例として、漏洩検知装置のセンサは、地下式単口消火栓６３２及び６３３の上面６３５−１及び６３５−２にそれぞれ配置された。いずれの場合においても、センサは、設置面に対して直交方向を検知方向とした。
【００６６】
以上のように設置したセンサを用いて、漏洩検知装置は、水道配管６３１からの漏水の有無を測定した。この場合には、水道配管６３１の漏洩地点６５０から漏水が生じているため、漏洩検知装置に期待される動作は、漏洩検知装置が漏洩ありと判断することである。
【００６７】
地下式単口消火栓６３２及び６３３の側面６３４−１及び６３４−２にそれぞれ配置されたセンサからは、図１２Ａのそれぞれ６８２及び６８３に示す周波数スペクトルが得られた。周波数スペクトルのピークは概ね２００Ｈｚであった。この周波数は、周波数スペクトル６８１に示すように、位置特定システムにおいて振動が伝搬する周波数帯域と算出された帯域に含まれる。そして、漏洩位置６５０から離れた場所に位置する地下式単口消火栓６３３の６３４−２に配置されたセンサにおいても、周波数スペクトル６８３に示すように、スペクトルピークが確認できた。
【００６８】
一方、地下式単口消火栓６３２及び６３３の上面６３５−１及び６３５−２にそれぞれ配置されたセンサからは、図１２Ｂのそれぞれ６８４及び６８５に示す周波数スペクトルが得られた。周波数スペクトルのピークは概ね７００Ｈｚであった。この周波数は、図１２Ａ、図１２Ｂのスペクトル６８１に示すように、位置特定システムにおいて振動が伝搬する周波数帯域と算出された帯域から外れる。そして、漏洩位置６５０から離れた場所に位置する地下式単口消火栓６３３の上面６３５−２においては、周波数スペクトル６８５に示すように、明確なスペクトルピークが確認できなかった。
【００６９】
漏洩検知装置は、上記説明した周波数スペクトル６８２から６８５の各々に基づいて、水道配管６３１における漏洩の有無を判定した。漏洩検知装置は、漏洩が発生していない場合の振動である暗振動の平均値の振幅の２倍の振幅を閾値とした。そして、漏洩検知装置は、センサにて得られた周波数スペクトルにおけるピークの振幅が閾値を超えた場合に漏洩が生じているものとした。結果は表１に示すとおりである。漏洩が生じていると判定した場合を○（ＯＫ）とし、漏洩が生じていると判定しない場合を×（ＮＧ）とした。
【００７０】
【表１】
2015194138.tif 000003
【００７１】
本発明の位置特定システムにより特定された位置にセンサを取付けると、漏洩検知装置は、いずれのセンサにて検知した振動に基づいて、水道配管６３１からの漏洩の発生を正しく判定した。しかしながら、比較例において、漏洩検知装置は、地下式単口消火栓６３３の側面６３５−２に取付けたセンサにて検知した振動に基づいて、水道配管６３１からの漏洩の発生を検知することができなかった。
【００７２】
すなわち、本発明の位置特定システムにより特定された位置にセンサを取付けることで、漏洩検知装置は、センサからより遠い距離にある漏洩を検知できるようになった。
【００７３】
以上、実施形態及び実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、各実施形態及び各実施例における構成は、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、互いに組み合わせることが可能である。
【００７４】
この出願は、２０１４年６月１６日に出願された日本出願特願２０１４−１２３４５０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。
【符号の説明】
【００７５】
５０    位置特定システム
１００、２００、３００、４００、５００    位置特定装置
１１０、２１０、３１０、４１０    周波数特定部
２１１、４１１    固有振動数特定部
３１２、４１２    伝搬周波数特定部
１２０、２２０、３２０、４２０    設置位置特定部
１３１    配管
１３２    構造物
１３３    側面
１３４    上面
１５０    漏洩孔
１６０    漏洩検知装置
１６１    漏洩判定部
１６２    センサ
４７１、４７２、４７３    周波数スペクトル
５０１    特徴値取得部
５０２    出力部
５０３    設置位置
６３１    水道配管
６３２、６３３    地下式単口消火栓
６３４    側面
６３５    上面
６４１、６４２    マンホール
６５０    漏洩位置
６８１、６８２、６８３、６８４、６８５    周波数スペクトル
１０００    情報処理装置
１００１    ＣＰＵ
１００２    ＲＯＭ
１００３    ＲＡＭ
１００４    プログラム
１００５    記憶装置
１００６    記憶媒体
１００７    ドライブ装置
１００８    通信インターフェース
１００９    通信ネットワーク
１０１０    入出力インターフェース
１０１１    バス
【図１】
2015194138.tif 000004
【図２】
2015194138.tif 000005
【図３】
2015194138.tif 000006
【図４】
2015194138.tif 000007
【図５】
2015194138.tif 000008
【図６】
2015194138.tif 000009
【図７Ａ】
2015194138.tif 000010
【図７Ｂ】
2015194138.tif 000011
【図７Ｃ】
2015194138.tif 000012
【図８】
2015194138.tif 000013
【図９Ａ】
2015194138.tif 000014
【図９Ｂ】
2015194138.tif 000015
【図１０】
2015194138.tif 000016
【図１１】
2015194138.tif 000017
【図１２Ａ】
2015194138.tif 000018
【図１２Ｂ】
2015194138.tif 000019
【図１３】
2015194138.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月22日(2016.11.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管及び前記配管に付設される構造物に関する特徴値に基づいて、前記配管及び前記構造物を伝搬する振動の周波数を特定する周波数特定手段と、
特定した前記周波数に基づいて、前記配管の振動を検知するセンサの設置位置を特定する設置位置特定手段とを有する、位置特定装置。
【請求項２】
前記周波数特定手段は、前記構造物の固有振動数を特定する固有振動数特定手段を含む、
請求項１に記載の位置特定装置。
【請求項３】
前記周波数特定手段は、配管が伝搬する振動の周波数を特定する伝搬周波数特定手段を含む、
請求項１又は２に記載の位置特定装置。
【請求項４】
前記周波数特定手段は、前記構造物の固有振動数を特定する固有振動数特定手段と、配管が伝搬する振動の周波数を特定する伝搬周波数特定手段とを含み、前記固有振動数特定手段にて特定された周波数に含まれ、かつ、前記伝搬周波数特定手段にて特定された周波数に含まれる周波数を、前記配管及び前記構造物を伝搬する振動の周波数として特定する、
請求項１に記載の位置特定装置。
【請求項５】
前記設置位置特定手段は、前記構造物の上面または側面を設置位置として特定する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の位置特定装置。
【請求項６】
前記特徴値は、前記配管の口径、前記配管の材質、前記構造物の寸法、前記構造物の材質又は前記構造物の形状のうち少なくとも１つを含む、
請求項１から５のいずれか一項に記載の位置特定装置。
【請求項７】
前記配管及び前記配管に付設される構造物に関する特徴値を受付ける特徴値取得手段と、
請求項１から６のいずれか一項に記載の位置特定装置と、
前記位置特定装置により特定された前記配管の振動を検知するセンサの設置位置を出力する出力手段とを有する、位置特定システム。
【請求項８】
配管及び前記配管に付設される構造物に関する特徴値に基づいて、前記配管及び前記構造物を伝搬する振動の周波数を特定し、
特定した前記周波数に基づいて、前記配管の振動を検知するセンサの設置位置を特定する、位置特定方法。
【請求項９】
コンピュータに、
配管及び前記配管に付設される構造物に関する特徴値に基づいて、前記配管及び前記構造物を伝搬する振動の周波数を特定する処理と、
特定した前記周波数に基づいて、前記配管の振動を検知するセンサの設置位置を特定する処理とを実行させるプログラム。
【国際調査報告】
2015194138.tif 000021
2015194138.tif 000022
2015194138.tif 000023
2015194138.tif 000024