(57)【要約】【課題】埋設配管の検査の自動化が可能で小型化に適した管路検査装置を提供すること。【解決手段】管路内の自位置を検知する自位置検知手段７と、管路内の水圧または音圧を検知する音圧検知手段５、水圧検知手段６と、圧力検知手段による信号にもとづいて水流の分岐を判定する分岐判定回路と、自位置検知手段７と音圧検知手段５、水圧検知手段６と分岐判定回路とを制御する制御手段１０とを備え、制御手段１０は、管路内を移動しながら音圧検知手段５、水圧検知手段６と自位置検知手段７とを同時に作動させることにより漏水発生位置情報を得るようにした管路検査装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が流れる管路内で自位置を検知する自位置検知手段と、前記管路内の水中を伝播する圧力を検知する圧力検知手段と、前記圧力検知手段による信号にもとづいて漏水の発生を検出する漏水検出回路と、前記自位置検知手段と前記圧力検知手段と前記漏水検出回路とを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記管路内を長手方向に沿って移動しながら前記圧力検知手段と前記自位置検知手段とを同時に作動させて収集した信号に基づいて前記漏水検出回路を作動させて漏水発生位置情報を得るようにした管路検査装置。
【請求項２】
圧力検知手段は、所定周波数の音響音圧を検知する音圧検知手段であり、制御手段は移動しながら所定の音圧を検知することにより漏水の発生を判断するようにした請求項１に記載の管路検査装置。
【請求項３】
制御手段は、管路への投入位置および前記管路からの回収位置を入力する入力手段を有し、検出された漏水位置情報を前記管路への投入位置情報および回収位置情報に基づいて補正するようにした請求項１または２に記載の管路検査方装置。
【請求項４】
圧力検知手段は、水圧を検知する水圧検知手段と、所定周波数の音響音圧を検知する音圧検知手段の両方を備え、制御手段は、前記水圧検知手段により得られた水圧情報に基づいて管路の分岐を判定する分岐判定回路と、別途得られた管路の配置情報と照合する管路情報照合手段とを有し、前記分岐判定回路によって判定された管路の分岐位置情報と前記管路の配置情報とを照合し、もっとも両者の一致度が高くなるように前記管路の分岐位置情報を補正のうえ漏水位置情報を検出するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の管路検査装置。
【請求項５】
管路情報照合手段は、補正後の管路の分岐位置情報と管路の配置情報とを再度照合し、不一致な分岐を異常分岐水流と判断するようにした請求項４に記載の管路検査装置。
【請求項６】
管路情報照合手段は、管路情報に分岐管路が記載されていない位置で水流の分岐が測定された場合に漏水または盗水が発生していると判断するようにした請求項５に記載の管路検査装置。
【請求項７】
管路情報照合手段は、管路情報に分岐管路が記載されている位置で水流の分岐が測定されなかった場合に前記分岐水路が閉じていると判断するようにした請求項５に記載の管路検査装置。
【請求項８】
検知情報または判定結果情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に情報を外部機器に出力する情報接続手段とを有した請求項１〜７のいずれか１項に記載の管路検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水道管などの管路検査方法および管路検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水道管路など地中に埋設された管路あるいは表面に断熱材や構造物が設けられた管路は、異常箇所の診断が困難である。そのため、上水道の管路では漏水や盗水が見過ごされ、水道料金の有収率が低下するという問題がある。世界の上水道では有効率が８０％以下の水道事業者が多く、発展途上国では６０％以下の例も多い。漏水の発生が多いと、送水ポンプの機能が十分に果たせず断水が発生したり、漏水のため地中に空洞を生じ道路が陥没したりして社会全般に与える影響が大きい。現在、日本の水道の有効率は約９０％と世界で最も高い水準にあるが、配水管の法定耐用年数を迎えつつあるために、異常の発生を迅速に検出する需要が高まっている。
【０００３】
一般に、漏水の件数が多いのは、本数および延長距離の長い末端の管路（配水小管や給水管）およびそれらの接合部である。一方、配水本管などより大きな口径の管で漏水が生じる件数は少ないものの、１件あたりの被害額や影響を与える範囲が大きいという特徴がある。後者には地震など管の継ぎ手に異常が生じておこる事例や、腐食によって管路の肉厚が減少した結果水圧により破裂する事例がある。
【０００４】
現在、日本でおこなわれている漏水地点の検知は、次の三段階の手順を踏む。
【０００５】
第１段階：管路の多くの個所に設置されている水圧センサーなどにより異常の発生を検知する。または水道の使用者から漏水の通報を受ける。
【０００６】
第２段階：漏水発生地点の絞り込みを行う。
【０００７】
第３段階：絞り込み地点に検査具を差し込み、漏水地点を確認する。
【０００８】
第２段階には、技能者が路面または配水管施設の一部に音響センサーを接触させて漏水に起因する高周波音響を聴きながら漏水地点を探り当てる方法や水中に溶解したヘリウムなどのトレーサーガスの漏えいを地上で検出して地点を探り当てる方法などがある。
【０００９】
いずれも熟練した技能者による労力を伴う作業であり、かつ配水管は道路沿いに埋設されているために交通に配慮しながら作業を行う必要があるため、漏水地点の絞り込みには多くの労力、時間、費用を要する。漏水に迅速に対処するためには、第１段階のセンシング網を充実させるとともに第２段階の作業を自動化する技術の開発が必要である。
【００１０】
上記第２段階の作業を自動化するためには、次の条件を満たすことが理想的である。１．既存の配管設備に対する改造や新たな設備の設置は最小限であること。２．熟練したオペレーターを必要とせずに自動的に調査および結果の解析ができること。３．内径の小さな末端の管路にも対応可能であること。
【００１１】
このような狙いをもった先行技術としては、電源、記憶装置、通信装置を備えたカメラを配水管内に投入して、水流により受動的に移動させながら管内を撮影し、回収した後に画像を解析する方法がある（特許文献１を参照）。また、２箇所以上の消火栓から配水管内に水中マイクロホンを導入し、漏水による高周波音響を複数のマイクロホンで受信し、複数箇所で受信した音響強度の比から漏水地点を推定する方法がある（特許文献２を参照
）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−１０５１３号公報
【特許文献２】特開平１１−０１４４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら画像情報に基づく特許文献１の技術には、次の制約がある。第１に、画像に映らないあるいは確認の困難な微小なクラックを検出することが難しいことである。微小なクラックは配管内表面の錆で覆われていることがあるが、このような小さなクラックを起点として配管が破裂するなど大きな被害に発展しがちである。そのため、画像のみによる検知は、十分な信頼性を備えているとは言えない。第２に、撮影のために照明手段を要することである。このため電源が大きくなりがちであり小径の配管に対応することが難しくなったり、一度に調査できる距離に制約が出たりする。第３に、画像は情報量が大きいために大容量の記憶手段と高性能の解析手段を要することである。現実には解析結果を熟練技能者によって確認する人的作業が必要になると思われる。
【００１４】
また、水中マイクロホンを配管内の特定地点に導入する特許文献２の技術は、マイクロホンの設置地点近辺に複数の漏水がある場合は原理的に推定できないという制約がある。また、漏水地点推定の精度は２つのマイクロホンの間隔が小さいほど高いが、消火栓等の既設設備の配置間隔が制約条件となり必要に応じて精度を上げることができない。結果的に、十分な位置検知の精度が得られないことが多い。
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決し、検査の自動化が可能で小型化に適した配管検査方法および配管検査装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の管路検査装置は、液体が流れる管路内で自位置を検知する自位置検知手段と、前記管路内の水圧または音圧を受動的に検知する圧力検知手段と、前記圧力検知手段による信号にもとづいて水流の分岐を判定する分岐判定回路と、前記自位置検知手段と前記圧力検知手段と前記分岐判定回路とを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記管路内を移動しながら前記圧力検知手段と前記自位置検知手段とを同時に作動させることにより漏水の位置情報を得るようにしたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の検査方法および検査装置は、管内で管路検査装置を移動しながら圧力情報を検知することによって、漏水に起因する高周波の発生地点や水圧の変化地点を感度良く検知することが可能であり、異常を精度よく検知可能である。また、電力消費量が比較的小さく、検知する信号量が小さいために電源部や記憶装置を含め装置全体を小型化することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１における管路検査装置の全体構成図
【図２】本発明の実施の形態１における管路検査装置の検査装置本体の見取り図
【図３】本発明の実施の形態１における検査方法を説明するための説明図
【図４】その他の検査方法を説明するための説明図
【図５】その他の検査方法を説明するための説明図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
第１の発明は、液体が流れる管路内で自位置を検知する自位置検知手段と、前記管路内の水中を伝播する圧力を検知する圧力検知手段と、前記圧力検知手段による信号にもとづいて漏水の発生を検出する漏水検出回路と、前記自位置検知手段と前記圧力検知手段と前記漏水検出回路とを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記管路内を長手方向にそって移動しながら前記圧力検知手段と前記自位置検知手段とを同時に作動させて収集した信号に基づいて前記漏水検出回路を作動させて漏水発生位置情報を得るようにした管路検査方法である。管内で管路検査装置を移動しながら圧力情報を検知することによって、漏水に起因する特有の圧力情報を感度良く検知することが可能であり、かつ漏水の発生地点を精度よく検知することができる。また、電力消費量が比較的小さく、検知する信号量が小さいために電源部や記憶装置を含め装置全体を小型化することに適している。
【００２０】
第２の発明は、特に、第１の発明の管路検査方法において、圧力検知手段は、所定周波数の音響音圧を検知する音圧検知手段であり、制御手段は移動しながら所定の音圧を検知することにより漏水の発生を判断するようにしたものである。
【００２１】
第３の発明は、特に、第１の発明の管路検査方法において、制御手段は、管路への投入位置および前記管路からの回収位置を入力する入力手段を有し、検出された漏水位置情報を前記管路への投入位置情報および回収位置情報に基づいて補正するようにしたものである。
【００２２】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の管路検査方法において、圧力検知手段は、水圧を検知する水圧検知手段と、所定周波数の音響音圧を検知する音圧検知手段の両方を備え、制御手段は、前記水圧検知手段により得られた水圧情報に基づいて管路の分岐を判定する分岐判定回路と、別途得られた管路の配置情報と照合する管路情報照合手段とを有し、前記分岐判定回路によって判定された管路の分岐位置情報と前記管路の配置情報とを照合し、もっとも両者の一致度が高くなるように前記管路の分岐位置情報を補正のうえ漏水位置情報を検出するようにしたものである。
【００２３】
第５の発明は、特に、第４の発明の管路検査方法において、管路情報照合手段は、補正後の管路の分岐位置情報と管路の配置情報とを再度照合し、不一致な分岐を異常分岐水流と判断するようにしたものである。
【００２４】
第６の発明は、特に、第５の発明の管路検査方法において、管路情報照合手段は、管路情報に分岐管路が記載されていない位置で水流の分岐が測定された場合に漏水または盗水が発生していると判断するようにしたものである。
【００２５】
第７の発明は、特に、第５の発明の管路検査方法において、管路情報照合手段は、管路情報に分岐管路が記載されている位置で水流の分岐が測定されなかった場合に前記分岐水路が閉じていると判断するようにしたものである。
【００２６】
第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか１つの発明の管路検査方法を用いた管路検査装置で、検知情報または判定結果情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に情報を外部機器に出力する情報接続手段とを有したものである。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における管路検査装置の全体構成図を示すものであ
る。
【００２９】
図１において、管路検査装置は検査装置本体１と、検査装置本体１に接続されたケーブル２と、検査装置本体１を無線充電する無線給電手段３と、検査装置本体１と情報の無線受送信を行なう無線受送信手段４とから構成される。また、検査装置本体１は、水中を伝播する音響の周波数および音圧を検知する音圧検知手段５と、管路の水圧を検知する水圧検知手段６と、角度と加速度情報を検知することにより検査装置本体１の自位置を検知するジャイロスコープなどの自位置検知手段７と、検知情報を記憶する記憶手段８と、無線受送信手段４との間で情報の受送信をおこなう情報接続手段９と、制御手段１０と、二次電池１１を防水性の筐体内に収納する。検査装置本体１内に収納された二次電池１１は無線給電手段３によって充電される。
【００３０】
検査装置本体１は、水と同じく比重が約１．０に設けられ、水中で中性浮力を発現する。検査装置本体１の短軸方向のサイズは１０〜２０ｍｍ程度であり、内径が７５ｍｍ以上の一般的な配水小管に投入可能なサイズである。
【００３１】
以上のように構成された管路検査装置について、まず検査の手順を説明する。図３（ａ）に示すように、検査装置本体１は、投入口１３から上水道の管路１４内に投入され、下流の回収口１５において管路１４から回収される。投入口１３や回収口１５としては、消火栓の補修弁などが利用可能である。上水道の配水管網は網目状に設けられるが、管路内の水圧や流速の管理情報に基づいて投入口１３および回収口１５を選定することができる。
【００３２】
投入する管路は、直線的な管路を基本的に想定しており、下流でＴ字分岐する場合は、分岐の前に検査装置本体１を回収する。ケーブル２は、万が一、検査装置本体１が予定通りに回収できなかった場合に備えて、検査装置本体１の所在が管路１４内で不明になることを防止するために接続される。
【００３３】
また、管路が支管を有する場合、投入前の予測に反して検査装置本体１が支管に進入する恐れがある。そのため、図２に示すように、既知の支管の最大の内径φ１が検査装置本体１の外径φ２以上である場合には、φ１よりも大きな外径φ３を持つ進入防止手段１２を検査装置本体１の外部に設置する。さまざまな検査対象の配管に合わせてさまざまなサイズのφ３を持つ進入防止手段１２が用意される。進入防止手段１２は、管路１４の内面に触れても音響ノイズを出さないようにシリコーンラバーなどで覆われる。また、進入防止手段１２の内部に空洞を設けることによって、進入防止手段１２単独の比重は約１．０になるように作られる。
【００３４】
管路１４内に投入された検査装置本体１は、流水によって受動的に移動しながら音響信号および水圧を検知して記憶手段８に検知情報を記憶する。検査装置本体１が地上に回収された後、使用者は無線受送信手段４と情報接続手段９を協働させて検知情報をコンピューターなどの制御手段１０´に取り込み、コンピュータソフトウェア上の漏水検出回路および管路情報照合手段によって異常発生の地点を解析する。以下、音圧および水圧信号に分けて検知方法と解析方法を順に説明する。
【００３５】
水圧０．１ＭＰａ以上の管路で漏水が起こった場合、漏水地点で３００Ｈｚ〜数１０ｋＨｚ域の高周波音響が発生する。同様の高周波音響は、分岐箇所などで局所的に水流が乱れて発生する高速水流によっても発生するが、一般に漏水地点では音圧が比較的大きいため区別がつく。
【００３６】
図３（ｂ）は、検査装置本体１の音圧検知手段５により検知された音圧データを管路１
４の水平距離を横軸にしてプロットした一例である。水平距離は、自位置検知手段７によって得られた位置情報から得られた計測値である。本例では、投入口１３を横軸の原点として距離Ｌｘの地点で所定の閾値Ｔを越える音響が、距離Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃの地点において局所的な微弱な音響が計測された。この場合、漏水検出回路は距離Ｌｘの地点で漏水が発生していると判定する。また、距離Ｌｄの地点で計測された音圧の急激な低下は、回収口１５から検査装置本体１が回収されたことによる。
【００３７】
投入口１３と回収口１５間の実際の距離ＬＤ（図３（ｄ））と計測された距離Ｌｄとの差は自位置検知手段７による計測誤差が集積したものである。制御手段１０´に取り込まれた音圧情報（図３（ｂ））は、管路情報照合手段によって既知の管路情報（図３（ｃ））と照合されて、距離Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃにおける音圧の局所的な上昇は支管Ａ、Ｂ、Ｃへの水流の分岐箇所での乱流発生によるものと判定される。管路情報照合手段は、支管Ａ、Ｂ、Ｃと回収口１５の既知の配置距離ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、ＬＤと計測された距離Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄとが一致するように水平距離情報を補正して、補正後の情報（図３（ｄ））が得られる。補正後の漏水発生位置Ｌｘを使用者に知らせる。
【００３８】
図４は、音圧検知手段５と水圧検知手段６を併用して漏水を検出する例である。図３の例と異なるところを中心に説明する。図４（ｂ）（ｃ）に、検査装置本体１の音圧検知手段５により検知された音圧データと水圧検知手段６により検知された水圧データを管路１４の水平距離（補正後）を横軸にしてそれぞれプロットした図を示す（本例では補正前のデータは割愛してある）。
【００３９】
図４（ｂ）に示されるように、漏水特有の音圧閾値Ｔを超える音響信号は検出されない。その一方で、管路図などの管路情報（図４（ｄ））からは想定されない位置（距離Ｌｘ）に水圧の低下が検出された（図４（ｃ））。このような場合、距離Ｌｘにおいて、管路の継ぎ手が外れるなど比較的大流量の漏水が発生している、または盗水が行われていると判定される。
【００４０】
漏水箇所の面積がある程度大きい場合、漏水が高圧の噴水とならず特有の高周波を発生しないため、深刻な異常にもかかわらず音響方式単独では検知しにくい。また、諸外国などで圧送設備の性能や不具合により水圧が０．１ＭＰａ以下の場合にも音響方式単独では検知しにくい。このように両検知手段はそれぞれ長所と短所があるため、管路で発生する問題が予め想定できる場合は問題に応じて使い分けるか、または両検知手段を併用して調査することが好ましい。
【００４１】
また、図５は水圧検知手段６と管路情報照合手段を併用した場合のもう一つの応用例である。管路情報照合手段は、支管Ａ、Ｃと回収口１５の既知の配置距離ＬＡ、ＬＣ、ＬＤと計測された距離Ｌａ、Ｌｃ、Ｌｄとが一致するように水平距離情報を補正して、補正後の情報（図５（ｄ））が得られる。さらに管路情報照合手段は、管路情報（図５（ｃ））と補正後の情報（図５（ｄ））とを比較して、支管Ｂの存在によって想定される水圧変化がＬＢの位置に見られないことを見出し、支管Ｂの閉鎖異常Ｙを判定する。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかる管路検査方法および管路検査装置は、検査装置本体を管内で移動しながら異常個所を感度良く、かつ正確に検知することができるので、断熱材や防音材を巻きつけられて外側から検査しにくい液体管路の検査にも適用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１  検査装置本体
２  ケーブル
３  無線給電手段
４  無線受送信手段
５  音圧検知手段
６  水圧検知手段
７  自位置検知手段
８  記憶手段
９  情報接続手段
１０  制御手段
１０´  制御手段
１１  二次電池
１２  進入防止手段
１３  投入口
１４  管路
１５  回収口
１６  確認地点
【図１】
2012002513.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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