(57)【要約】  簡易な構成で配管等の構造物の広範囲の状態を診断できる診断装置等を提供する。  診断装置１００は、構造物の音速に基づいて、前記構造物の状態を判定する判定手段を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の音速に基づいて、前記構造物の状態を判定する判定手段を有する、診断装置。
【請求項２】
前記構造物の振動に基づいて、前記構造物の音速を導出する音速導出手段を有し、
前記判定手段は、前記音速導出手段にて導出された前記構造物の音速に基づいて前記構造物の状態を判定する、請求項１に記載の診断装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記音速導出手段にて導出された前記構造物の音速が、基準となる音速を超える場合に前記構造物に異常があると判定する、請求項１又は２に記載の診断装置。
【請求項４】
前記音速導出手段は、前記構造物を伝搬する振動のうち、第１の周波数と、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数の各々における振幅が所定の閾値を超える時刻の相違に基づいて前記構造物の音速を導出する、請求項２又は３に記載の診断装置。
【請求項５】
少なくとも前記構造物の音速に基づいて、前記構造物の音速を予測する音速予測手段を有し、
前記判定手段は、前記音速予測手段にて求められた音速の予測値と、前記構造物の音速とに基づいて、前記構造物の状態を判定する、請求項１から４のいずれか一項に記載の診断装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記構造物の音速が、前記予測値より所定の範囲を超える場合に構造物に異常があると判定する、請求項５に記載の診断装置。
【請求項７】
前記音速予測手段は、複数の時点における前記構造物の音速に基づいて、前記複数の時点より後の時点における前記構造物の音速を予測する、請求項５又は６に記載の診断装置。
【請求項８】
前記音速予測手段は、複数の時点における前記構造物の音速に基づいて、前記構造物の音速の変化を表す予測式を作成し、
前記判定手段は、前記予測式から求められる前記構造物の音速の予測値と、前記構造物の音速とに基づいて、構造物の状態を判定する、請求項５から７のいずれか一項に記載の診断装置。
【請求項９】
前記判定手段は、前記予測式が示す前記構造物の音速が基準となる音速を超える時期を前記構造物に異常が生じる時期と判定する、請求項８に記載の診断装置。
【請求項１０】
前記音速予測手段は、前記構造物の音速と、前記構造物に関連する物理量とに基づいて前記構造物の音速を予測する、請求項２から９のいずれか一項に記載の診断装置。
【請求項１１】
前記音速予測手段は、所定の時点における前記構造物の音速と、前記所定の時点における前記物理量とに基づいて、前記所定の時点より後の時点における前記構造物の音速を予測する、請求項１０に記載の診断装置。
【請求項１２】
前記構造物は、配管であり、
前記物理量は、前記配管の内部を流れる流体の圧力、流量、又は温度の少なくとも一つである、請求項１０又は１１に記載の診断装置。
【請求項１３】
構造物の振動を検知する少なくとも一つの振動検知手段と、
前記振動検知手段にて検知された振動に関する情報を用いて前記構造物の状態を判定する請求項２から１２までのいずれか一項に記載の診断装置とを備える、診断システム。
【請求項１４】
請求項１０から１２のいずれか一項に記載の診断装置と、
構造物の振動を検知する少なくとも一つの振動検知手段と、
前記構造物に関連する物理量を測定する少なくとも一つの物理量計測手段とを備える、診断システム。
【請求項１５】
構造物の音速に基づいて、前記構造物の状態を判定する、診断方法。
【請求項１６】
コンピュータに、
構造物の音速に基づいて、前記構造物の状態を判定する処理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、診断装置、診断システム診断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】
配管や橋梁等の構造物は、劣化することにより種々の問題を生じる。例えば、配管は、劣化することにより亀裂が生じ、内部を流れる流体が漏洩する場合がある。配管等の構造物について、劣化による問題が生じる前に、劣化の状態を検知することが望まれている。【０００３】
一方で、配管等の構造物は、規模が大きい場合が多い。また、これらの構造物は、例えば配管は地中に埋設されている等の理由により、劣化の状態を検知することが必ずしも容易ではない。そのため、配管等の構造物の劣化を効率的に診断するために、配管等の構造物の状態を検知する各種センサなどの検知装置は、構造物の広い範囲の状態を簡単に検知できることが望まれる。【０００４】
特許文献１には、超音波の伝搬時間に基づいて配管の肉厚を測定し、２つの配管の接着に対する異常を検査する配管検査方法が記載されている。【０００５】
また、特許文献２には、２地点間を伝搬する分散性信号要素の出現時間と非分散性信号要素の出現時間との差時間に基づいて配管の肉厚を求める配管検査方法が記載されている。【０００６】
また、特許文献３には、配管の周方向に配置された複数の超音波探触子を用いてガイド波の配管の周方向モードの波形を求め、当該波形の振幅に基づいて配管の減肉部の深さを求める配管検査方法が記載されている。【０００７】
また、特許文献４には、導通路のガス通過経路に間隔を隔てて配置された超音波発／受信器どうしの間で発受される超音波の伝搬時間に基づいてガス音速を演算し、ガス音速の異常を検知すると警告を発するガスメータが記載されている。【０００８】
また、特許文献５には、音波を使用して被検体であるガス管や水道管等の配管上の破損位置を探査する配管破損探査装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１３０８５４号公報
【特許文献２】特開２００７−００３５３７号公報
【特許文献３】特開２００８−０６４５４０号公報
【特許文献４】特開平１１−１０８７２０号公報
【特許文献５】特開２００４−０６１３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の配管検査方法では、センサ設置部の周辺における配管の肉厚のみが検査できる。したがって特許文献１に記載の配管検査方法では、配管軸の方向における配管の肉厚を検査することができない。【００１１】
特許文献２に記載の配管検査方法では、素子を配管に直接設置する必要がある。したがって、特許文献２に記載の配管検査方法は、地中に埋設された配管の検査に用いることが困難な場合がある。また、特許文献２に記載の配管検査方法は、非分散性弾性波と分散性弾性波とを励起する必要があり、構成が複雑である。【００１２】
特許文献３に記載の配管検査方法では、複数のセンサ群が必要であり、装置構成が複雑となる。また、特許文献３に記載の手法は、肉厚が減少した減肉部の位置は特定可能であるが、減肉深さを求めることについての言及がない。【００１３】
特許文献４に記載のガスメータは、ガス導通路を流れるガスの音速を演算する必要がある。そのため、特許文献４に記載の手法では、超音波発／受信器を、ガス導通部の内部に設置する必要が生じる。【００１４】
すなわち、特許文献１から５の各特許文献に記載の手法では、配管などの構造物の限られた範囲における劣化を診断する事しかできないか、または構造が複雑になるという課題がある。【００１５】
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、簡易な構成で配管等の構造物の広範囲の状態を診断できる診断装置等を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一態様における診断装置は、構造物を伝搬する振動の音速に基づいて配管の状態を判定する判定手段を備える。【００１７】
本発明の一態様における診断システムは、上述の診断装置と、構造物の振動を検知する少なくとも一つの振動検知部とを備える。【００１８】
本発明の一態様における診断方法は、構造物の音速に基づいて、前記構造物の状態を判定する。【００１９】
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、構造物の音速に基づいて、前記構造物の状態を判定する処理を実行させるプログラムを非一時的に格納する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、簡易な構成で配管等の構造物の広範囲の状態を診断できる診断装置等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態における診断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診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図３Ａ】本発明の第１の実施形態における診断装置を含む診断システムの例である。
【図３Ｂ】本発明の第１の実施形態における診断装置を含む診断システムの例である。
【図４】本発明の第２の実施形態における診断装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態における診断装置による音速の導出方法の一例を示す図である。
【図７Ａ】配管の音速と周波数との関係を示す図である。
【図７Ｂ】配管の振動加速度と周波数との関係を示す図である。
【図７Ｃ】配管の振動加速度と周波数との関係を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における診断装置による音速の導出方法の別の一例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態における診断装置の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態における診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第４の実施形態における診断装置の構成を示す図である。
【図１２Ａ】本発明の第４の実施形態における診断装置による診断方法の一例を示す図である。
【図１２Ｂ】本発明の第４の実施形態における診断装置による診断方法の一例を示す図である。
【図１２Ｃ】本発明の第４の実施形態における診断装置による診断方法の一例を示す図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態における診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第５の実施形態における診断装置の構成を示す図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態における診断装置を備える診断システムの例である。
【図１６】本発明の第５の実施形態における診断装置の動作を示すフローチャートである。
【図１７Ａ】本発明の第５の実施形態における診断装置による診断方法の一例を示す図である。
【図１７Ｂ】本発明の第５の実施形態における診断装置による診断方法の一例を示す図である。
【図１８】本発明の各実施形態における診断装置等を実現する情報処理装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
本発明の各実施形態について、添付の図面を参照して説明する。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１８に示すような情報処理装置５００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５００は、一例として、以下のような構成を含む。
【００２３】
・ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）５０１
・ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）５０２
・ＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）５０３
・ＲＡＭ５０３にロードされるプログラム５０４
・プログラム５０４を格納する記憶装置５０５
・記憶媒体５０６の読み書きを行うドライブ装置５０７
・通信ネットワーク５０９と接続する通信インターフェース５０８
・データの入出力を行う入出力インターフェース５１０
・各構成要素を接続するバス５１１
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。
【００２４】
また、本発明の各実施形態において、診断装置等による判定対象となる構造物が、上水道管やガス管のように、内部に流体が流れる配管である場合を例として説明する。
【００２５】
最初に、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診断装置の構成を示す図である。図２は、本発明の第１の実施形態における診断装置の動作を示すフローチャートである。図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の第１の実施形態における診断装置を備える診断システムの例である。
【００２６】
図１に示すとおり、本発明の第１の実施形態における診断装置１００は、配管等の構造物の音速に基づいて、構造物の状態を判定する判定部１１０を有する。なお、一例として、診断装置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、診断装置１００は、ネットワークに接続されたサーバ、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。また、診断装置１００は、ハードウエアの論理回路として実現することもできる。
【００２７】
判定部１１０は、配管等の構造物の音速（弾性波の伝搬速度）に基づいて構造物の状態を判定する。一例として、判定部１１０は、配管等の構造物の音速が基準となる閾値を下回る場合に、配管等に異常が生じたと判定してもよい。また、判定部１１０は、配管の音速が基準となる閾値を上回る場合に、配管等に異常が生じたと判定してもよい。すなわち、判定部１１０が用いる閾値は、配管等に異常が生じていない（配管が正常である）場合における構造物等の音速の上限又は下限を表す。そして、判定部１１０は、配管等の構造物の音速が、その閾値を超える（配管等の構造物の音速が、閾値を上回るか又は下回る）場合に、配管等に異常が生じたと判定する。なお、判定部１１０は、上述した上限を表す閾値又は下限を表す閾値の何れか一方を用いて構造物の状態を判定してもよいし、上述した上限を表す閾値と、下限を表す閾値との双方を用いて構造物の状態を判定してもよい。
この場合において、閾値は、判定対象となる配管の材質や肉厚、配管の周囲の状態（地中に埋設されている場合であれば周囲の土壌）等に基づいて定められる。また、閾値は、上述した上限又は下限のそれぞれに対して、１段階でもよいし、多段階であってもよい。閾値が多段階である場合、判定部１１０は、配管等の構造物の音速が多段階の閾値の何れを上回るか又は下回るかに応じて、配管等の異常の程度を判定することができる。
【００２８】
続いて、図２を用いて、本実施形態における診断装置１００の動作の一例を説明する。
【００２９】
診断装置１００において、判定部１１０は、まず、配管等の構造物の音速を導出する（ステップＳ１０１）。この場合に、判定部１１０は、外部で算出された配管等の構造物の音速を取得してもよいし、外部で得られた配管等の構造物の音速に関連する情報を取得し、その情報に基づき判定部１１０にて配管等の構造物の音速を算出してもよい。
【００３０】
続いて、判定部１１０は、例えば導出した配管等の構造物の音速が基準となる音速である閾値を超える（すなわち、配管等の構造物の音速が閾値を上回るか又は下回る）か否かを判定する（ステップＳ１０２）。配管等の構造物の音速が閾値を超える場合に（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、判定部１１０は、判定対象である配管に異常があると判定する。この場合に、診断装置１００は、例えば外部に異常が生じた旨を通知することができる。また、診断装置１００は、公知の手法を用いるなどして、異常が生じた位置を特定することができる。
【００３１】
ステップＳ１０２において、導出した配管等の構造物の音速が所定の閾値を超えない場合に（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、判定部１１０は、判定対象である配管に異常はないと判定する。この場合に、診断装置１００は、ステップＳ１０１に戻って音速の取得を行う。
【００３２】
ここで、配管等の構造物の音速に基づいて配管等の状態を判定する原理を説明する。配管を伝搬する音速は、配管の材質や形状を含む配管等の構造に起因して決まる配管等の機械伝搬特性や、配管が設置された周辺の土壌などの周囲の環境に応じて定まる。配管は、経年に伴う腐食や、内部に流体が流れること等により、錆によって材質が変異したり、肉厚が変化したり、ひびや傷が入ったりする場合がある。このように、配管に肉厚の変化などが生じると、配管の機械伝搬特性が変化する。そして、配管の機械伝搬特性の変化により、配管の音速に変化が生じる。より詳しくは、上述したような経年等に伴う配管の機械伝搬特性の変化により、音速が遅くなる場合又は速くなる場合がある。そのため、例えば配管の音速がある閾値を超えて遅く又は速くなった場合に、配管の劣化が進んだと判断することができる。
【００３３】
したがって、診断装置１００は、配管の音速に基づいて、配管の状態や異常の有無を判定することができる。また、診断装置１００は、配管における音速の経時的な変化に基づいて、配管の状態の経時変化を判定することができる。
【００３４】
続いて、図３Ａ及び図３Ｂを用いて、本実施形態における診断装置１００を備える診断システム１０の例を説明する。図３Ａによると、診断システム１０は、本実施形態における診断装置１００と、構造物である配管１７０の振動を検知する少なくとも一つの振動検知部１０１とを備える。なお、図３Ａ及び図３Ｂに示す例において、配管１７０は地中に埋設されている。また、振動検知部１０１は、配管１７０に設置された消火栓や止水栓等の付帯物１７１に取付けられている。なお、付帯物１７１は、配管１７０から振動が伝搬するものであればよく、消火栓や止水栓等に限定されない。
【００３５】
振動検知部１０１は、配管を伝搬する振動を検知する。振動検知部１０１は、例えば圧電式の振動センサが用いられるが、これに限られない。検知した配管を伝搬する振動に関する情報は、例えば図示しない通信手段等によって診断装置１００に送られる。振動検知部１０１によって配管１７０を伝搬する振動が検知されると、当該振動の発生源の位置と振動検知部１０１にて配管１７０の振動を検知する位置との関係と、当該振動の伝搬に要する時間とから、配管の音速を求めることができる。すなわち、診断装置１００において、判定部１１０は、振動検知部１０１にて検知した振動から求められた音速に基づいて、配管の状態を判定することができる。また、振動検知部１０１にて検知した振動から求められた音速は、該振動の発生源の位置と振動検知部１０１にて振動を検知する位置との間の配管１７０の音速である。したがって、判定部１１０は、当該音速に基づいて、振動検知部１０１にて振動を検知する位置に限られず、振動検知部１０１にて振動を検知する位置から離れた位置における配管１７０の状態を判定することができる。
【００３６】
振動検知部１０１は、配管の振動を検知できればよく、配管の振動を検知できる任意の場所に設置することができる。一例として、図３Ｂに示すように、振動検知部１０１は、配管に設置された消火栓や止水栓等の付帯物１７１に取付けられる。ただし、振動検知部１０１は、配管の振動を検知できるのであれば付帯物１７１以外の場所に取付けられてもよく、例えば、配管１７０に直接取付けられてもよい。また、振動検知部１０１は、配管の振動を検知できるのであれば、配管１７０又は付帯物１７１から離れた位置で配管の振動を検知してもよい。
【００３７】
また、診断システム１０において、振動検知部１０１は、図３Ｂに示すように、少なくとも一つ設けられる。ただし、音速の導出方法等に応じて、２つ以上の振動検知部１０１が設けられてもよい。更に、診断システム１０は、複数の振動検知部１０１を備える構成としてもよい。この場合には、診断システム１０は、複数の振動検知部１０１のなかから、配管の状態を検知したい位置に近接する振動検知部１０１を選択し、当該振動検知部１０１が検知する振動を用いて配管の状態を判定する構成としてもよい。
【００３８】
以上のとおり、本実施形態における診断装置１００は、音速に基づいて配管等の構造物の状態を判定する。そのため、本実施形態における診断装置１００は、配管等の状態やその変化、また配管等の異常の有無を判定することができる。また、音速は、例えば診断システム１０における振動検知部１０１にて検知した振動に基づいて導出される。振動検知部１０１は、配管の振動を検知できるのであれば、必ずしも配管に直接取付けられる必要がない。そのため、振動検知部１０１にて検知した振動の情報を用いることで、配管等の構造物の音速は容易に導出される。更に、振動検知部１０１にて検知した振動から求められた音速は、該振動の発生源の位置と振動検知部１０１にて配管の振動を検知する位置との間の音速である。したがって、配管等の構造物の音速に基づいて配管の状態を判定することによって、本実施形態における診断装置１００は、配管の広範囲の状態を判定することができる。
【００３９】
すなわち、本実施形態における診断装置１００及び当該診断装置１００を備える診断システム１０は、簡易な構成で配管等の構造物の広範囲の状態を判定することができる。
（第２の実施形態）
続いて、本発明の第２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診断装置及び診断システムの構成を示すブロック図である。図５は、本発明の第２の実施形態における診断装置の動作を示すフローチャートである。図６は、本発明の第２の実施形態における診断装置による音速の導出方法の一例を示す図である。図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃは、配管の音速と周波数との関係を示す図である。図８は、本発明の第２の実施形態における診断装置による音速の導出方法の別の一例を示す図である。
【００４０】
図４に示すとおり、本発明の第２の実施形態における診断装置２００は、音速導出部１２０と、判定部１１０とを有する。音速導出部１２０は、配管等の構造物の振動に基づいて、配管等の構造物の音速を導出する。判定部１１０は、音速導出部１２０にて導出された配管等の構造物の音速に基づいて、配管等の状態を判定する。
【００４１】
すなわち、本実施形態における診断装置２００は、音速導出部１２０を有する点が、本発明の第１の実施形態における診断装置１００と異なる。それ以外については、本発明の第１の実施形態における診断装置１００と同様の構成を有している。
【００４２】
なお、本発明の第１の実施形態における診断装置１００を用いた診断システム１０と同様にして、本発明の第２の実施形態における診断装置２００を用いた診断システム２０を構成することができる。本発明の第２の実施形態における診断装置２００を用いた診断システム２０は、診断装置２００と、少なくとも一つの振動検知部である振動検知部１０１−１から１０１−ｎとを備える。
【００４３】
音速導出部１２０は、配管等の振動に基づいて、配管等の構造物の音速を導出する。音速導出部１２０は、例えば配管の振動を検知する振動検知部１０１のうち少なくとも一つにて検知した配管の振動に基づいて、配管等の構造物の音速を導出する。音速導出部１２０における具体的な音速の導出手順は後述する。
【００４４】
続いて、図５を用いて、本実施形態における診断装置２００の動作の一例を説明する。
【００４５】
診断装置２００において、音速導出部１２０は、まず、配管等の振動の情報を取得する（ステップＳ２０１）。この場合に、音速導出部１２０は、例えば振動検知部１０１にて検知された振動の情報をそのまま取得してもよい。また、音速導出部１２０は、振動検知部１０１にて検知された振動に対して、例えば音速の導出に不要な周波数帯域の振動を除去するなど、所定の処理が行われた情報を取得してもよい。続いて、音速導出部１２０は、ステップＳ２０１にて取得した振動の情報に基づいて、配管等の構造物の音速を導出する（ステップＳ２０２）。
【００４６】
続いて、判定部１１０は、例えば導出した配管等の構造物の音速が基準となる音速である閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。配管等の構造物の音速が閾値を超える場合に（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、判定部１１０は、判定対象である配管に異常があると判定する。
【００４７】
ステップＳ２０３において、導出した配管等の構造物の音速が所定の閾値を超えない場合に（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、判定部１１０は、判定対象である配管等に異常はないと判定する。この場合に、診断装置２００は、ステップＳ２０１に戻って振動の情報を取得する。
【００４８】
続いて、本実施形態において、音速導出部１２０による音速の導出手順に関するいくつかの例を説明する。
【００４９】
一つの例では、音速導出部１２０は、図６に示すように、一つの振動検知部１０１にて検知した振動に基づいて配管の音速を導出する。この場合には、振動発生位置１７２から振動検知部１０１までの距離Ｄと、振動が振動発生位置１７２から振動検知部１０１に到達するまでの到達時間に基づいて配管の音速を導出する。より詳しくは、配管の音速は、振動発生位置１７２から、配管１７０において振動検知部１０１が取り付けられた付帯物１７１が設置された位置までの距離Ｄを、振動が振動発生位置１７２から振動検知部１０１に到達するまでの到達時間にて除することにより求められる。なお、配管の音速を導出する場合においては、距離Ｄには、付帯物１７１の高さ（つまり、付帯物の配管１７０と接する位置から振動検知部１０１が取り付けられた位置までの距離）が含まれるとしてもよい。すなわち、距離Ｄは、振動発生位置１７２から振動検知部１０１が取り付けられた位置までの配管１７０等の振動の伝搬経路に沿った距離であってもよい。
【００５０】
なお、音速導出部１２０が配管の音速を導出するために用いる配管１７０の振動は、例えば外部から配管１７０の振動発生位置１７２となる場所又はその周辺に衝撃を印加することにより発生させることができる。例えば、配管１７０を直接加振することによって、配管１７０へ衝撃を印加することができる。また、配管１７０が地中に埋設されている場合には、配管１７０が埋設された位置付近の地表を加振することによって、配管１７０へ衝撃を印加することができる。これ以外にも、音速導出部１２０は、配管１７０が埋設された位置付近の地表を自動車が通過する場合など、何らかの要因で配管１７０に衝撃が印加された場合に配管１７０に生じる振動を、配管の音速を導出するために用いることができる。また、この例においては、音速導出部１２０は、振動の到達時間差を求めるため、振動が生じた時刻を正確に特定することが好ましい。
【００５１】
別の例では、先の例と同様に、音速導出部１２０は、図６に示すように、一つの振動検知部１０１にて検知した振動に基づいて配管の音速を導出する。そして、この例においては、音速導出部１２０は、図７Ａに示すように、配管の音速の周波数毎の相違に基づいて音速を導出する。すなわち、図７Ａに示すように、配管の音速は、周波数によって異なり、一般に周波数が高いほど配管の音速が速くなる。
【００５２】
そこで、音速導出部１２０は、例えば所定の周波数ｆ１及びｆ２に着目する。続いて、音速導出部１２０は、着目したｆ１及びｆ２がそれぞれ所定の条件を満たす（例えば振動加速度がピークになる）時刻であるｔ１及びｔ２を特定する。例えば、図７Ｂに示すように、周波数ｆ１は時刻ｔ１において振動加速度がピークとなる。また、図７Ｃに示すように、周波数ｆ１より低い周波数ｆ２は、時刻ｔ１より後の時刻である時刻ｔ２において振動加速度がピークとなる。そして、音速導出部１２０は、当該ｔ１及びｔ２に基づいて、下記の式（１）によって値Δｔを求める。
Δｔ＝ｔ２−ｔ１・・・（１）
（１）式によって求められたΔｔと上述した距離Ｄとに基づいて、音速導出部１２０は音速を導出する。このようにすることで、音速導出部１２０は、振動が生じた時刻を特定できない場合でも、音速を精度よく導出することができる。
【００５３】
なお、振動発生位置１７２が同じ位置である場合には、音速はΔｔの変化に応じて変化する。そこで、この例において、本実施形態における検知装置２００が、同じ振動発生位置１７２において生じる振動に基づいて、配管の状態の経時変化を判定する場合、判定部１１０は、Δｔに基づいて配管の状態を判定してもよい。
【００５４】
また、音速導出部１２０が配管の音速を導出するために用いる配管１７０の振動は、先の例と同様にして発生させることができる。
【００５５】
更に別の例においては、音速導出部１２０は、図８に示すように、二つの振動検知部１０１−１及び１０１−２にて検知した振動に基づいて配管の音速を導出する。この場合には、音速導出部１２０は、振動検知部１０１−１及び１０１−２への到達時刻の相違と、、配管１７０において振動検知部１０１−１及び１０１−２がそれぞれ取り付けられた付帯物１７１−１及び１７１−２が設置された位置の各々と、振動発生位置１７２との距離であるＤ１とＤ２との相違とに基づいて配管の音速を導出する。より詳しくは、例えば、距離Ｄ１とＤ２との差を、振動が振動発生位置１７２から振動検知部１０１−１及び１０１−２に到達するまでの到達時間の差にて除することにより求められる。なお、配管の音速を導出する場合においては、距離Ｄ１及びＤ２には、上述した距離Ｄと同様に、付帯物１７１−１又は１７１−２の高さが含まれるとしてもよい。
【００５６】
また、振動発生位置１７２が振動検知部１０１−１及び１０１−２の間の外部にある場合、音速算出部１２０は、振動発生位置１７２の位置が具体的に特定できない場合であっても、音速を導出することができる。この場合に、振動検知部１０１−１及び１０１−２の間の外部とは、図８において、配管１７０の振動検知部１０１−１から左側の位置、又は配管１７０の振動検知部１０１−２から右側の位置である。音速算出部１２０は、振動が振動発生位置１７２から振動検知部１０１−１及び１０１−２に到達するまでの到達時間の差と、振動検知部１０１−１と１０１−２との間の距離に基づいて、音速を導出することができる。
【００５７】
なお、いずれの場合においても、音速導出部１２０が配管の音速を導出するために用いる配管１７０の振動は、先の例と同様にして発生させることができる。
【００５８】
なお、上記のとおり、音速導出部１２０による音速の導出手順に関するいくつかの例を説明したが、音速測定部１２０は、上記に示す手順と異なる手順によって音速を導出してもよい。音速測定部１２０は、状態の判定対象となる配管等や、必要とされる精度等に応じて、適した手順によって配管の音速を導出することができる。
【００５９】
以上の通り、本実施形態における診断装置２００は、音速導出部１２０を有する。音速導出部１２０は、配管等の構造物の振動に基づいて、配管等の構造物の音速を導出する。配管等の構造物の音速は、配管等の振動に基づくことによって、容易にかつ精度よく導出することができる。したがって、本実施形態における診断装置２００は、容易にかつ高い精度で構造物の状態を判定することができる。また、本実施形態における診断装置２００を備える診断システム２０は、診断装置２００と同様の効果を奏する。
（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９は、本発明の第３の実施形態における診断装置３００及び診断システム３０の構成を示す図である。図１０は、本発明の第３の実施形態における診断装置３００の動作を示すフローチャートである。
【００６０】
図９に示すとおり、本発明の第３の実施形態における診断装置３００は、音速導出部１２０と、音速予測部１３０と、判定部１１０とを有する。音速導出部１２０は、例えば本発明の第２の実施形態における音速導出部１２０と同様に、振動検知部１０１−１から１０１−ｎのうち少なくとも一つにて検知する配管等の構造物の振動等に基づいて、配管等の構造物の音速を導出する。音速予測部１３０は、少なくとも音速導出部１２０にて導出された配管等の構造物の音速に基づいて、配管等の構造物の音速を予測する。そして、判定部１１０は、音速予測部１３０にて求められた音速の予測値と、音速導出部１２０にて導出された配管等の構造物の音速とに基づいて、構造物の状態を判定する。
【００６１】
すなわち、本実施形態における診断装置３００は、音速予測部１３０を有する点が、本発明の第２の実施形態における診断装置２００と異なる。それ以外については、本発明の第２の実施形態における診断装置２００等と同様の構成を有している。
【００６２】
なお、本発明の第１又は第２の実施形態と同様にして、本発明の第３の実施形態における診断装置３００を用いた診断システム３０を構成することができる。本発明の第３の実施形態における診断装置３００を用いた診断システム３０は、診断装置３００と、少なくとも一つの振動検知部である振動検知部１０１−１から１０１−ｎとを備える。
【００６３】
配管等の構造物の音速は、経年や、内部に流体が流れること等により変化する。音速の変化が経年等から予測される範囲内であれば、その音速の変化は、通常の経年等に起因する音速の変化であると考えることができる。例えば、配管等の構造物の音速は、経年等に起因して徐々に遅く又は速くなる。しかしながら、音速の変化が当該予測される範囲を超える（例えば、配管等の構造物の音速が急に遅くなる）場合には、例えば、き裂や穿孔の発生など、配管等に何らかの異常が生じていると考えることができる。
【００６４】
また、配管等の構造物の音速が所定の閾値を超える場合に異常があると判定する場合、当該閾値は、配管等の機械伝搬特性や、配管等が設置された周辺の土壌などの周囲の環境に応じて変化する。そのため、そのような閾値は、一律に設定することが容易ではない。これに対し、本実施形態において、予測値は、少なくとも、配管等の構造物の音速に基づいて音速の予測値を求められる。そのため、予測値は、上述した音速に関連する要因の影響を踏まえて求められる。
【００６５】
したがって、本実施形態における診断装置３００は、配管等の構造物の音速を予測し、例えば予測して求めた予測値を配管の振動を検知するなどして導出した音速と比較することで、配管の状態をその特性や環境に応じて精度よく判定することができる。
【００６６】
続いて、本実施形態における診断装置３００の構成要素について説明する。まず、音速予測部１３０は、配管等の構造物の音速を予測する。音速予測部１３０は、少なくとも所定の時点の配管等の構造物の音速に基づいて、所定の時点以降の任意の時点における配管等の構造物の音速を予測して予測値を求める。なお、上述した所定の時点は、特定の一時点には限られず、音速予測部１３０は、複数の時点における配管等の構造物の音速に基づいて予測することができる。また、音速予測部１３０は、その他の音速に影響する要素を、予測値を求める場合に考慮することができる。
【００６７】
判定部１１０は、音速予測部１３０にて予測された音速の予測値と、音速導出部１２０にて導出された配管等の構造物の音速とに基づいて、構造物の状態を判定する。判定部１１０は、例えば音速予測部１３０にて予測された音速の予測値と、音速導出部１２０にて導出した音速と比較することで、配管の状態を判定することができる。この場合に、判定部１１０は、音速導出部１２０にて導出された音速が、音速予測部１３０にて予測された音速の予測値と比較して所定の範囲を超えて相違する（例えば音速が遅い）場合に、配管に異常があると判定することができる。
【００６８】
なお、判定部１１０は、上述した音速の予測値を求めるために用いた音速とは異なる時点の音速と、音速の予測値とに基づいて配管の状態を判定することが好ましい。また、判定部１１０において、判定に用いる配管の音速とその予測値は、沿在して設けられている配管の同じ範囲の音速に関するものであることが好ましい。例えば、振動検知部１０１にて検知した振動に基づいて音速を導出する場合、判定部１１０において、判定に用いる配管の音速とその予測値は、同じ振動検知部１０１にて検知した振動に基づくことが好ましい。この場合において、振動検知部１０１は、一つの振動検知部１０１に限られない。
【００６９】
続いて、図１０を用いて、本実施形態における診断装置３００の動作の一例を説明する。図１０に示す例では、判定部１１０は、音速導出部１２０にて導出された音速が、音速予測部１３０にて予測された音速の予測値と比較して所定の範囲を超えて遅い場合に、配管に異常があると判定する。
【００７０】
診断装置３００において、音速導出部１２０は、配管等の構造物の音速を導出する（ステップＳ３０１）。この場合に、音速導出部１２０は、例えば振動検知部１０１にて検知された振動に基づいて配管等の構造物の音速を導出する。続いて、音速予測部１３０は、少なくともステップＳ３０１にて導出した配管等の構造物の音速に基づいて、配管等の構造物の音速を予測する（ステップＳ３０２）。続いて、音速導出部１２０は、再度配管等の構造物の音速を導出する（ステップＳ３０３）。この場合に導出される音速は、ステップＳ３０１にて導出される音速より後の時点における配管等の構造物の音速である。
【００７１】
続いて、判定部１１０は、例えばステップＳ３０３にて導出した配管等の構造物の音速がステップＳ３０２にて求めた音速の予測値より小さいか否かを判定する（ステップＳ３０４）。配管等の構造物の音速が予測値より小さい場合に（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、判定部１１０は、判定対象である配管等に異常があると判定する。
【００７２】
ステップＳ３０４において、導出した配管等の構造物の音速が予測値より大きい場合に（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、判定部１１０は、判定対象である配管等に異常はないと判定する（。この場合に、診断装置３００は、ステップＳ３０２に戻り、ステップＳ３０３にて導出した音速に基づいて、配管等の構造物の音速を予測する。
【００７３】
以上の通り、本実施形態における診断装置３００は、音速予測部１３０を有する。音速予測部１３０は、少なくとも配管等の構造物の音速に基づいて、配管等の構造物の音速を予測する。そして、判定部１１０は、音速予測部１３０にて求められた音速の予測値と、配管等の構造物の音速とに基づいて、構造物の状態を判定する。すなわち、判定部１１０は、経時的な変化を踏まえて、配管等の構造物の状態を判定することができる。また、判定部１１０は、閾値を用いて判定する場合と比較して、判定対象となる配管等の設置環境や、音速を導出するために用いられる振動検知部１０１の個体毎の性能ばらつき等を踏まえて、適切に配管等の状態を判定することができる。したがって、本実施形態における診断装置３００は、判定対象となる配管等の個々の状況に応じて高い精度で構造物の状態を判定することができる。また、本実施形態における診断装置３００を備える診断システム３０は、診断装置３００と同様の効果を奏する。
（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１１は、本発明の第４の実施形態における診断装置及び診断システムの構成を示す図である。図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃは、本発明の第４の実施形態における診断装置による診断方法の一例を示す図である。図１３は、本発明の第４の実施形態における診断装置の動作を示すフローチャートである。
【００７４】
図１１に示すとおり、本発明の第４の実施形態における診断装置４００は、音速導出部１２０と、音速予測部１３０と、音速記憶部１２１と、判定部１１０とを有する。音速導出部１２０は、例えば本発明の第２又は第３の実施形態における音速導出部１２０と同様に、振動検知部１０１−１から１０１−ｎの少なくとも一つにて検知する配管等の構造物の振動等に基づいて、配管等の構造物の音速を導出する。音速記憶部１２１は、音速導出部１２０にて導出された音速を記憶する。音速予測部１３０は、複数の時点における配管等の構造物の音速に基づいて、配管等の構造物の音速を予測する。なお、音速予測部１３０は、複数の時点における配管等の構造物の音速として、音速記憶部１２１に記憶された配管等の構造物の音速を用いることができる。そして、判定部１１０は、音速予測部１３０にて求められた音速の予測値と、配管等の構造物の音速とに基づいて、構造物の状態を判定する。
【００７５】
すなわち、本実施形態における診断装置４００は、音速予測部１３０が、複数の時点における配管等の構造物の音速に基づいて配管等の構造物の音速を予測する点が、本発明の第３の実施形態における診断装置３００と異なる。また、本実施形態における診断装置４００は、前述した複数の時点における配管等の構造物の音速を記憶する音速記憶部１２１を有する。それ以外については、本発明の第３の実施形態における診断装置３００等と同様の構成を有している。
【００７６】
なお、第１から第３までの実施形態と同様にして、本発明の第４の実施形態における診断装置４００を用いた診断システム４０を構成することができる。本発明の第４の実施形態における診断装置４００を用いた診断システム４０は、診断装置４００と、少なくとも一つの振動検知部である振動検知部１０１−１から１０１−ｎとを備える。
【００７７】
本実施形態において、音速予測部１３０は、複数の時点での音速に基づいて配管等の構造物の音速を予測する。このようにすることで、音速予測部１３０は、予測値の精度を高めることができる。そして、その結果として、判定部１１０における配管等の状態の判定精度を高めることができる。なお、この場合において、音速予測部１３０は、予測のために任意の期間における複数の音速を用いることができる。音速予測部１３０は、予測のために任意の間隔での複数の音速を用いることができる。
【００７８】
一例として、音速予測部１３０は、図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃの各々に示すように、複数の時点での音速に基づいて、配管等の構造物の音速の変化を表す予測式を求めることにより、配管等の構造物の音速を予測することができる。
【００７９】
すなわち、図１２Ａによると、音速予測部１３０は、時刻ｔ１からｔ３までの各時刻において導出された配管の音速（図中の各時点における実線の丸印）に基づいて、図中の点線で示すような予測式を求める。音速予測部１３０において、予測式は、例えば複数の時点の配管の音速を多項式などの任意の形の式にて近似する等によって求められる。
【００８０】
この場合において、判定部１１０は、時刻ｔ３より後の時刻において、予測式から求められる配管の音速を予測値として用いる。
【００８１】
そして、判定部１１０は、時刻ｔ４において導出される配管の音速が、時刻ｔ４における予測式の値から所定の範囲内にある場合には、配管に異常がないと判定する。例えば、図１２Ａにおいて、時刻ｔ４にて導出される配管の音速が点線の丸印である場合が該当する。一方、判定部１１０は、時刻ｔ４において導出される音速と、時刻ｔ４における予測式の値との相違が所定の範囲から外れる（例えば、時刻ｔ４における音速が実線の丸印となる）場合には、配管に異常があると判定する。
【００８２】
続いて、図１３を用いて、本実施形態における診断装置４００の動作の一例を説明する。
【００８３】
診断装置４００において、音速導出部１２０は、配管等の構造物の音速を導出する（ステップＳ４０１）。この場合に、音速導出部１２０は、例えば振動検知部１０１にて検知された振動に基づいて配管等の構造物の音速を導出する。また、導出した配管等の構造物の音速は、音速記憶部１２１に記憶される。続いて、音速導出部１２０は、配管等の構造物の音速を予測するために十分な回数の音速を導出したか否かを判定する（ステップＳ４０２）。音速導出部１２０は、例えば予測式を求めるために必要な回数の音速を導出したか否かを判定する。ステップＳ４０２にて、音速導出部１２０は、配管等の構造物の音速を予測するために十分な回数の音速を導出していないと判定される場合、音速導出部１２０は、ステップＳ４０１に戻って音速の導出を繰り返す。
【００８４】
ステップＳ４０２にて、音速導出部１２０は、配管等の構造物の音速を予測するために十分な回数の音速を導出していると判定される場合、診断装置４００はステップＳ４０３の動作に進む。ステップＳ４０３において、音速予測部１３０は、ステップＳ４０１にて導出した複数の時点での配管等の構造物の音速に基づいて、配管等の構造物の音速を予測する。上述のとおり、音速予測部１３０は、例えば配管等の構造物の音速の変化を表す予測式を作成することにより、配管等の構造物の音速を予測することができる。
【００８５】
続いて、判定部１１０は、例えばステップＳ４０３にて予測に用いた時点より後の時点に関して導出した音速が、予測値より小さいか否かを判定することにより、配管の状態を分析する（ステップＳ４０４）。配管等の構造物の音速が予測値より小さい場合に（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、判定部１１０は、判定対象である配管に異常があると判定する。
【００８６】
ステップＳ４０４において、導出した配管等の構造物の音速が予測値より大きい場合に（ステップＳ４０４：Ｎｏ）、判定部１１０は、判定対象である配管に異常はないと判定する（ステップＳ４０６）。この場合に、診断装置４００は、ステップＳ４０１に戻って音速の導出を行う。
【００８７】
以上の通り、本実施形態における診断装置４００は、音速予測部１３０において、複数の時点における配管等の構造物の音速に基づいて、配管等の構造物の音速を予測する。より詳しくは、音速予測部１３０は、複数の時点における配管等の構造物の音速に基づいて、音速に関する予測式を求めることにより、配管等の構造物の音速を予測する。そして、判定部１１０は、音速予測部１３０にて求められた音速の予測値と、配管等の構造物の音速とに基づいて、構造物の状態を判定する。すなわち、判定部１１０は、判定対象となる構造物の経時的な変化を踏まえて、配管等の構造物の状態を判定することができる。したがって、本実施形態における診断装置４００は、本発明の第３の実施形態における診断装置３００と同様に、判定対象となる配管等の個々の状況に応じて高い精度で構造物の状態を判定することができる。本実施形態における診断装置４００は、配管等の構造物の音速の予測及び状態の判定に音速に関する予測式を用いることにより、本発明の第３の実施形態における診断装置３００と比較して、より高い精度で構造物の状態を判定することができる。また、本実施形態における診断装置２００を備える診断システム４０は、診断装置４００と同様の効果を奏する。
（第４の実施形態の変形例）
本実施形態における診断装置４００は、いくつかの変形例が考えられる。一つの変形例として、判定部１１０は、予測式から予測される配管等の構造物の音速が所定の条件を満たす時期を求めることによって、配管に異常が生じると判断される時期を予測することができる。
【００８８】
一例として、図１２Ｂにおいて、音速予測部１３０は、時刻ｔ１からｔ３にて導出される音速に基づいて、図中の点線で示す予測式を求める。判定部１１０は、例えば配管の音速が図中に示す一点鎖線の値に至ると配管に異常が生じたと判断する場合、予測式によって予測される音速が一点鎖線より下回る時刻ｔ５において、配管に異常が生じる可能性があると予測する。このようにすることで、判定部１１０は、配管の状態をより詳細に判定することができる。また、本変形例における診断装置を用いるユーザは、例えば配管等に異常が生じる時期を考慮して配管等の保守を行うことが可能となる。
【００８９】
別の変形例として、判定部１１０は、音速予測部１３０によって求めた予測式自体に基づいて、配管等に異常が生じる可能性があると判断することができる。
【００９０】
一例として、図１２Ｃにおいて、音速予測部１３０は、時刻ｔ１からｔ３にて導出される音速に基づいて、図中の点線で示す予測式を求める。この場合に求められた予測式は、時刻ｔ３以降における音速の変化が、時刻ｔ３以前における音速の変化と比較して大きい。このような場合に、判定部１１０は、予測式から求められる音速の予測値と、配管等の構造物の音速とに基づく配管等の状態の判定結果に関わらず、配管等に異常が生じる可能性があると判断することができる。このようにすることで、判定部１１０は、配管の状態の変化をより詳細に判定することができる。
【００９１】
更に別の変形例として、診断装置４００は、判定部１１０の判定結果に基づいて、音速予測部１３０が配管等の構造物の音速の予測値を求めるために用いられる配管等の構造物の音速の導出頻度や判定部１１０による判定頻度を変えることができる。例えば、判定部１１０が配管等に異常はないと判定するが、その時点での音速が所定の条件に該当する場合に、診断装置４００は、図１３におけるステップＳ４０１及びＳ４０２での音速の導出頻度を高めるよう動作することができる。また、診断装置４００は、ステップＳ４０４における判定部１１０による判定の頻度を高めることもできる。この場合に、上述した所定の条件は、例えば判定部１１０が配管等に異常があると判定する基準と比較して一定程度緩和された基準とすることができる。
【００９２】
判定部１１０が配管等に異常はないと判定するものの、その判定時の配管等の構造物の音速が判定部１１０によって異常があると判定される基準に近づいている場合、配管は、近い将来に異常が生じる可能性があると考えることができる。このような場合に、診断装置４００は、音速の導出頻度等を高めることによって、配管に異常があることを早期に判定することが可能となる。
（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１４は、本発明の第５の実施形態における診断装置及び診断システムの構成を示す図である。図１５は、本発明の第５の実施形態における診断装置を備える診断システムの例である。図１６は、本発明の第５の実施形態における診断装置の動作を示すフローチャートである。図１７Ａ及び図１７Ｂは、本発明の第５の実施形態における診断装置による診断方法の一例を示す図である。
【００９３】
図１４に示すとおり、本発明の第５の実施形態における診断装置５００は、音速導出部１２０と、音速予測部１３０と、判定部１１０とを有する。音速導出部１２０は、例えば本発明の第２から第４までの実施形態における音速導出部１２０と同様に、振動検知部１０１−１から１０１−ｎにて検知する配管等の構造物の振動等に基づいて、配管等の構造物の音速を導出する。音速予測部１３０は、配管等の構造物の音速と、例えば物理量測定部１０２にて測定される配管等に関連する物理量又は配管等の音速に影響を及ぼし得る要因とに基づいて、配管等の構造物の音速を予測する。この場合に用いられる物理量は、対象が配管である場合には、例えば配管の内部を流れる流体の圧力、流量、温度等がある。配管等の音速に影響を及ぼし得る要因には、例えば配管の内部を流れる流体の種類がある。そして、判定部１１０は、音速予測部１３０にて求められた音速の予測値と、配管等の構造物の音速とに基づいて、構造物の状態を判定する。
【００９４】
すなわち、本実施形態における診断装置５００は、音速予測部１３０が、配管等に関連する物理量にも基づいて配管等の構造物の音速を予測する点が、本発明の第３の実施形態における診断装置３００と異なる。それ以外については、本発明の第３の実施形態における診断装置３００等と同様の構成を有している。
【００９５】
また、図１５に示すとおり、第５の実施形態における診断装置５００を用いた診断システム５０を構成することができる。診断システム５０は、診断装置５００と、構造物である配管１７０の振動を検知する少なくとも一つの振動検知部１０１−１から１０１−ｎと、配管１７０に関連する物理量を測定する物理量測定部１０２とを備える。物理量測定部１０２は、具体的には音速の予測に際して用いられる物理量に応じた計測器が用いられる。例えば、温度計、配管の内部の圧力を計測する圧力計、配管の内部を流れる流体の流量を計測する流量計等が用いられる。物理量測定部１０２は、振動検知部１０１と同様に、配管や、配管に設置された消火栓や止水栓等の付帯物１７１に取付けられる。ただし、物理量測定部１０２は、これ以外の場所に取付けられてもよい。
【００９６】
本実施形態において、音速予測部１３０は、配管等の構造物の音速と、配管等に関連する物理量とに基づいて、配管等の構造物の音速を予測する。配管等の構造物は、周囲の状況に応じて劣化の進行程度が変わる場合がある。配管の場合には、このように配管の劣化に影響を及ぼす要因として、内部を流れる流体の圧力、流量、温度等がある。そして、配管等の構造物の音速は、その材質、形状、設置環境や、配管自身の劣化状況以外の要素によっても影響を受ける。すなわち、配管の場合には、配管の音速は、内部を流れる流体の圧力、流量、温度等の要因によっても影響を受ける。そのため、配管等の構造物の音速を予測する場合に、これらの音速に影響を及ぼす要因を考慮することによって、配管等の構造物の音速の予測精度を高めることができる。
【００９７】
一例として、音速予測部１３０は、ある時点の音速と、その時点における配管等に関連する物理量から、配管等の構造物の音速を予測する。図１７Ａに示す例では、音速予測部１３０は、時刻ｔ１における配管の音速と、時刻ｔ１における配管等に関連する物理量から、時刻ｔ２における配管の音速を予測する。この場合に、予測される音速は、図１７Ａの時刻ｔ２における縦線に示されるように、音速の範囲として予測することができる。図１７Ａでは、同様にして、音速予測部１３０は、時刻ｔ２における配管の音速と、時刻ｔ２における配管等に関連する物理量から、時刻ｔ３における配管の音速を予測する。図１７Ａでは、音速予測部１３０は、更に、時刻ｔ３における配管の音速と、時刻ｔ４における配管等に関連する物理量から、時刻ｔ４における配管の音速を予測する。
【００９８】
また、上記の場合において、判定部１１０は、配管等の構造物の音速が音速予測部１３０にて予測される音速の範囲に含まれる場合に、配管等に異常がないと判定することができる。また、判定部１１０は、配管等の構造物の音速が音速予測部１３０にて予測される音速の範囲から外れる場合に、配管等に異常があると判定することができる。
【００９９】
続いて、図１６を用いて、本実施形態における診断装置５００の動作の一例を説明する。
【０１００】
診断装置５００において、音速導出部１２０は、配管等の構造物の音速を導出する（ステップＳ５０１）。この場合に、音速導出部１２０は、例えば振動検知部１０１にて検知された振動に基づいて配管等の構造物の音速を導出する。
【０１０１】
続いて、音速予測部１３０は、配管に関連する所定の物理量を計測する（ステップＳ５０２）。この場合に、音速予測部１３０は、物理量測定部１０２を用いて物理量を計測する。続いて、音速予測部１３０は、ステップＳ５０１にて導出した配管等の構造物の音速と、ステップＳ５０２にて計測された配管に関連する物理量とに基づいて、配管等の構造物の音速を予測する（ステップＳ５０３）。
【０１０２】
続いて、音速導出部１２０は、再度配管等の構造物の音速を導出する（ステップＳ５０４）。この場合に導出される音速は、ステップＳ５０３にて予測値を算出した時点における配管等の構造物の音速である。
【０１０３】
続いて、判定部１１０は、例えばステップＳ５０４にて導出した配管等の構造物の音速がステップＳ５０３にて求めた音速の予測値の範囲から外れるか否かを判定する（ステップＳ５０５）。配管等の構造物の音速が予測値の範囲から外れる場合に（ステップＳ５０５：Ｙｅｓ）、判定部１１０は、判定対象である配管に異常があると判定する。
【０１０４】
ステップＳ５０５において、導出した配管等の構造物の音速が予測値の範囲に含まれる場合に（ステップＳ５０５：Ｎｏ）、判定部１１０は、判定対象である配管に異常はないと判定する。この場合に、診断装置３００は、ステップＳ５０２に戻り、再度配管に関連する物理量を計測する。その後、ステップＳ５０３においては、音速予測部１３０は、前回のステップＳ５０４にて導出した音速と、ステップＳ５０２にて再度計測された配管に関連する物理量とに基づいて、その後、配管等の構造物の音速を予測する。
【０１０５】
以上のとおり、本実施形態における診断装置５００は、音速予測部１３０において、配管等の構造物の音速と、配管等の構造物に関連する物理量とに基づいて、配管等の音速を予測する。配管等の構造物の音速は、配管等に関連する物理量に応じて変化する場合がある。そのため、音速予測部１３０は、配管等に関連する物理量を用いることにより、配管等の個別の状況に応じて配管等の構造物の音速をより高い精度にて予測することができる。そして、判定部１１０は、音速予測部１３０にて求められた音速の予測値と、配管等の構造物の音速とに基づいて、構造物の状態を判定する。したがって、本実施形態における診断装置５００は、本発明の第３の実施形態における診断装置３００と比較して、より高い精度で構造物の状態を判定することができる。
【０１０６】
なお、第５の実施形態における診断装置５００の構成は、必要に応じて本発明の第４の実施形態における診断装置４００と組み合わせて用いることができる。
（第５の実施形態の変形例）
本実施形態における診断装置５００は、いくつかの変形例が考えられる。一つの変形例として、判定部１１０は、音速予測部１３０にて予測される配管の音速の範囲が所定の閾値を超えるか否かを判定することによって、配管に異常が生じる可能性があることを判定することができる。
【０１０７】
一例として、図１７Ｂにおいて、音速予測部１３０は、時刻ｔ１からｔ３の各々にて導出される音速の各々と、各々の時点における配管に関連する物理量に基づいて、次の時刻における音速の予測値を音速の範囲として予測する。
【０１０８】
この場合に、判定部１１０は、予測された音速の範囲が所定の閾値を下回るか又は上回ることがある場合に、配管に異常が生じる可能性があることを判定できる。例えば、判定部１１０は、例えば配管の音速が図中に示す一点鎖線の値になるとに配管に異常が生じたと判断する場合、予測された音速の範囲が一点鎖線と交わる時刻ｔ４において、配管に異常が生じる可能性があると予測する。このようにすることで、判定部１１０は、配管の状態をより詳細に判定することができる。また、本変形例における診断装置を用いるユーザは、例えば配管等に異常が生じる時期を考慮して配管等の保守を行うことが可能となる。
【０１０９】
別の変形例として、診断装置５００は、判定部１１０において配管等に異常があると判定される場合に、音速予測部１３０にて配管等の構造物の音速を予測するために用いられた物理量のうち、制御可能なものを制御する構成とすることができる。例えば、音速予測部１３０にて配管等の構造物の音速を予測するために配管の圧力を用いた場合、診断装置５００は、判定部１１０において配管等に異常があると判定される場合に、配管の圧力を下げるように制御することができる。また、音速予測部１３０にて配管等の構造物の音速を予測するために配管の圧力を用いた場合、診断装置５００は、判定部１１０において配管等に異常があると判定される場合に、配管の流量を減らすように制御することができる。この場合には、診断装置５００は、物理量を直接制御するだけではなく、他の装置を制御することによって物理量を制御することができる。このようにすることで、診断装置５００は、単に配管等の状態を判定するだけではなく、配管等に異常がある場合に、配管等の異常の進行を抑制することができる。
【０１１０】
以上、本発明における各実施形態を説明したが、本発明の各実施形態における診断装置等の説明では、判定対象となる構造物が配管である場合を例に説明した。しかしながら、本発明の各実施形態における診断装置等の判定対象となる構造物は、配管に限られない。本発明の各実施形態における診断装置等は、例えば橋梁や建物などを判定対象となる構造物とすることができる。
【０１１１】
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得る様々な変更をすることができる。また、各実施形態における構成は、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。
【０１１２】
この出願は、２０１４年７月３０日に出願された日本出願特願２０１４−１５４５２２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】
【０１１３】
１０、２０、３０、４０、５０    診断システム
１００、２００、３００、４００、５００    診断装置
１０１    振動検知部
１０２    物理量測定部
１１０    判定部
１２０    音速導出部
１２１    音速記憶部
１３０    音速予測部
１７０    配管
１７１    付帯物
１７２    振動発生位置
５００    情報処理装置
５０１    ＣＰＵ
５０２    ＲＯＭ
５０３    ＲＡＭ
５０４    プログラム
５０５    記憶装置
５０６    記憶媒体
５０７    ドライブ装置
５０８    通信インターフェース
５０９    通信ネットワーク
５１０    入出力インターフェース
５１１    バス
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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