(57)【要約】【課題】埋設配管の漏水位置や分岐位置を検知できる管路検査装置を提供すること。【解決手段】管路１４内における自位置を検知する自位置検知手段７と、管路１４内の水中を伝播する圧力を検知する水圧検知手段５と、水圧検知手段５の検知信号に基づいて水流の分岐を判定する判定手段１２と、制御手段１０とを検査装置本体１内に備え、制御手段１０は、検査装置本体１を前記管路内の長手方向に沿って移動させ、判定手段１２は水圧検知手段５と自位置検知手段７とからの検知信号に基づいて水流の分岐位置情報を得るように構成している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路内における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、前記圧力検知手段の検知信号に基づいて水流の分岐を判定する判定手段と、制御手段とを検査装置本体内に備え、前記制御手段は前記検査装置本体を前記管路内の長手方向に沿って移動させ、前記判定手段は前記圧力検知手段と前記自位置検知手段とからの検知信号に基づいて水流の分岐位置情報を得るようにした管路検査装置。
【請求項２】
圧力検知手段は水圧を検知する水圧検知手段であり、判定手段は管路の長手方向に沿って検知された水圧の変化に基づいて水流の分岐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】
判定手段は、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、検知された水流の分岐位置情報を前記投入位置情報および前記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に記載の管路検査装置。
【請求項４】
判定手段は、別途得られた管路の接続情報と照合する管路情報照合手段を有し、水流の分岐位置情報と前記管路の接続情報とを照合し、もっとも一致度が高くなるように前記水流の分岐位置情報を補正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、管路情報における分岐管路の位置で水流の分岐が測定されなかった場合に前記分岐管路が閉鎖している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】
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、判定手段は管路の長手方向に沿って移動中に水圧および所定の音圧を検知することにより水流の分岐と漏水の発生を区別するようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載の管路検査装置。
【請求項７】
判定手段は、分岐と判定した位置の前後での水圧の差に基づいて分岐管の流量を推算するようにした請求項１〜６のいずれか１項に記載の管路検査装置。
【請求項８】
判定手段は、複数回の調査結果を比較して分岐水流の推定流量が所定以上に変化した場合に、前記分岐水流は漏水ではなく管路の分岐であると判断するようにした請求項７に記載の管路検査装置。
【請求項９】
判定手段は、水道使用量が相対的に小さい時間帯と水道使用量が相対的に大きい時間帯との調査結果を比較して、漏水の発生と管路の分岐とを区別するようにした請求項８に記載の管路検査装置。
【請求項１０】
管路内の流れ方向と逆向きに移動する移動手段を有し、判定手段は、検査装置を管路内で往復移動させて往路および復路で圧力検知手段および自位置検知手段を作動させて得た２回の調査結果を比較して、漏水の発生と管路の分岐とを区別するようにした請求項８に記載の管路検査装置。
【請求項１１】
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１〜１０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、分岐経路の確認が困難である。そのため、上水道の管路の設置図面が紛失している場合やアクセス容易な形態で管理されていない場合、管路のメンテナンスに際して管路敷設情報の確認に手間を要する。特に、戦乱や紛争の影響で情報が散逸している国や地域で、老朽化した管路を維持管理する場合に問題となる。また、管路情報が整備されている地域においても、巨大地震によって土地が液状化して管路の敷設位置が変化した場合には同様の問題が生じる。
【０００３】
地中に埋設した金属管路を検出するために、電磁誘導方式あるいは地中レーダー方式による金属探知技術が用いられることが多い。電磁誘導方式は、金属管路に交流電流を流すことによって磁界を誘起させ、発生した磁界を地表で受信するものである。また、地中レーダー方式は、高周波電磁波を地中に向けて放射した際に反射して戻ってくる電磁波を検知することによって比誘電率の異なる物質がどの深さにあるかを画像化して推定するものである。いずれも地表から管路の上または近辺を走査しながら検知するものである。
【０００４】
しかしながら、上記の検出方式には次の制約がある。第１に、地表で信号を送受信しながら走査する必要があるため、広い範囲で管路の敷設状況を検出するのに人的作業量が大きくなることである。地上での作業は交通や駐車車両に配慮しながらおこなう必要があるため時間と人手を要するだけでなく危険でもある。原理的に、自動化しにくい方式といえる。第２に、金属以外の材料の配管、例えば塩化ビニル製配管などを検知することが原理的に不可能であることである。
【０００５】
このような課題に対応した先行技術として、角速度センサーを搭載した探知機を管路内で移動させてその位置情報を得ることによって管路の敷設位置を検知する方法がある（特許文献１）。また、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して分岐箇所を検知する方法がある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１９８３７９号公報
【特許文献２】特開２００７−１０５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の位置検知技術と特許文献２に示される分岐検知技術の組み合わせでは、撮影のために照明手段を要するので電源や装置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。加えて、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。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ことが多い。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決し、調査と解析が自動化可能で小型化に適した埋設配管の漏水位置および分岐箇所の検知する管路検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、管路内における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、前記圧力検知手段の検知信号に基づいて水流の分岐を判定する判定手段と、前記自位置検知手段と前記圧力検知手段と前記判定手段とを制御する制御手段とを検査装置本体内に備え、前記制御手段は、前記検査装置本体を前記管路内の長手方向に沿って移動させ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判定手段を作動させて水流の分岐位置情報を得るようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の管路検査装置は、管内で管路検査装置を水流によって受動的に移動しながら圧力情報を検知することによって、管路の分岐に起因する水圧の変化地点を感度良く検知することが可能であり、管路の敷設位置および分岐箇所を自動的に検知可能である。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】
【００１１】
【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を示す構成図
【図２】同管路検査装置の検査装置本体の見取り図
【図３】同管路検査装置の第１の検査方法を示す説明図
【図４】同管路検査装置の第２の検査方法を示す説明図
【図５】同管路検査装置の第３の検査方法を示す説明図
【図６】同管路検査装置の第４の検査方法を示す説明図
【図７】本発明の実施の形態２における管路検査装置の検査方法を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１の発明は、管路内における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、前記圧力検知手段の検知信号に基づいて水流の分岐を判定する判定手段と、制御手段とを検査装置本体内に備え、前記制御手段は前記検査装置本体を前記管路内の長手方向に沿って移動させ、前記判定手段は前記圧力検知手段と前記自位置検知手段とからの検知信号に基づいて水流の分岐位置情報を得るようにした管路検査装置である。
【００１３】
これにより、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、水流の分岐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、かつ分岐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。
【００１４】
第２の発明は、特に、第１の発明の管路検査方法において、圧力検知手段は水圧を検知する水圧検知手段であり、制御手段は管路の長手方向に沿って検知された水圧の変化に基づいて水流の分岐を判断するようにしたものである。
【００１５】
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、検知された水流の分岐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。
【００１６】
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、制御手段は、別途得られた管路の接続情報と照合する管路情報照合手段を有し、水流の分岐位置
情報と前記管路の接続情報とを照合し、もっとも一致度が高くなるように前記水流の分岐位置情報を補正するようにしたものである。
【００１７】
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、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鎖していると判断するようにしたものである。
【００１８】
第６の発明は、特に、第１〜５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、制御手段は管路の長手方向に沿って移動中に水圧および所定の音圧を検知することにより水流の分岐と漏水の発生を区別して判断するようにしたものである。
【００１９】
第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか１つの発明の管路検査方法において、制御手段は、分岐と判定した位置の前後での水圧の差に基づいて分岐管の流量を推算するようにしたものである。
【００２０】
第８の発明は、特に、第７の発明の管路検査方法において、制御手段は、複数回の調査結果を比較して分岐水流の推定流量が所定以上に変化した場合に、前記分岐水流は漏水ではなく管路の分岐であると判断するようにしたものである。
【００２１】
第９の発明は、特に、第８の発明の管路検査方法において、制御手段は、夜間など水道使用量が相対的に小さい時間帯と水道使用量が相対的に大きい時間帯との調査結果を比較して、漏水の発生と管路の分岐とを区別して判断するようにしたものである。
【００２２】
第１０の発明は、特に、第８の発明の管路検査方法において、管路内の流れ方向の逆向きに移動する移動手段を有し、制御手段は、検査装置を管路内で往復移動させて往路および復路で圧力検知手段および自位置検知手段を作動させて得た２回の調査結果を比較して、漏水の発生と管路の分岐とを区別して判断するようにしたものである。
【００２３】
第１１の発明は、特に、第１〜１０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。
【００２４】
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。
【００２５】
（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。本実施の形態は信頼できる管路図が入手できる国や地域に応用するためのものである。
【００２６】
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。
【００２７】
また、検査装置本体１は、管路の水圧を検知する水圧検知手段５と、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、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。
【００２８】
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。
【００２９】
以上のように構成された管路検査装置について、まず調査の手順を説明する（図３（ａ））。無線給電手段３によって二次電池１１が充電された状態の検査装置本体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。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に接続されており、これにより検査装置本体１が管路１４内で所在不明になることを防止している。
【００３０】
管路が支管を有する場合、投入前予測に反して検査装置本体１が支管に進入する恐れを排除する必要がある。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、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（図２を参照）。
【００３１】
進入防止手段１２は、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を持つものが用意される。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、内部に空洞を設けることによって、進入防止手段１２単独の比重が約１．０になるように作られる。
【００３２】
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水圧および音響信号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判定手段１２に取り込み、コンピュータソフトウェアなどの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、水圧および音圧信号に分けて検知方法と解析方法を順に説明する。
【００３３】
図３（ｂ）は、検査装置本体１の水圧検知手段５により検知された水圧データを管路１４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Ｌａ、Ｌｘ、Ｌｂ、Ｌｃの地点において水圧の局所的な低下が計測された。また、距離Ｌｄの地点で計測された水圧の急激な低下は、回収口１５から検査装置本体１が回収されたことによる。
【００３４】
投入口１３、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。判定手段１２によって、距離Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃにおける水圧の低下は、支管Ａ、Ｂ、Ｃへの水流の分岐によるものと判定される。水流の分岐には、「管路の分岐」と「漏水の発生」があり得る。両者を区別する方法の一つとして、音圧検知手段６により得られる音圧信号に基づく方法がある。
【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〜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高速水流が発生すること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。図３（ｃ）は、検査装置本体１の音圧検知手段６により検知された上記周波数域の音圧データを示す。距離Ｌａ、Ｌｘ、Ｌｂ、Ｌｃの地点において音圧の局所的な上昇が計測された。また、距離Ｌｄの地点で計測された音圧の低下は、回収口１５から回収されたことによる。判定手段１２は所定の閾値Ｔを越えるＬｘ地点の音圧を漏水によ
るものと判定する。また、閾値Ｔを下回る距離Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ地点の音響信号は管路の分岐によるものと判定する。
【００３６】
図４に基づいて、「管路の分岐」と「漏水の発生」を区別するもう一つの方法について説明する。もう一つの区別方法は、分岐水流の流量変化に基づくものである。図４（ｂ−１）は分岐水流ＬＡおよびＬＣの流量が比較的多い時点（時刻１）における水圧データであり、図４（ｂ−２）は分岐水流ＬＡおよびＬＣの流量が比較的少ない時点（時刻２）における水圧データである（いずれも、水平距離は補正後を示す）。
【００３７】
地点ＬＡ、ＬＢ、ＬＣの前と後での水圧変化量（それぞれＰＡ、ＰＢ、ＰＣ）、地点ＬＡの上流の水圧Ｐｏ、地点ＬＢの上流の水圧ＰＱ、および地点ＬＣの上流の水圧ＰＲに基づいて判定する。すなわち、分岐前後での水圧変化の原因が漏水であれば上流の水圧が変化しようとも水圧変化率（ＰＡ／ＰＯ、ＰＢ／ＰＱ、ＰＣ／ＰＲ）は比較的安定であるが、水圧変化の原因が管路の分岐によるものであれば分岐先の使用水量の変化に応じて水圧変化率はより大きく変動する。一般に昼間〜夕方など使用水量の多い時間帯の水圧変化率と、深夜など使用水量の少ない時間帯の水圧変化率を比較し（図４（ｃ））、所定の判定基準以上に変動が見られたらＡおよびＣを管路の分岐、変動が基準未満のＢを漏水の発生と判定する。
【００３８】
上記の音圧信号に基づく管路分岐と漏水の区別方法は、音圧信号単独で漏水を検知することができる。また、微小なクラックによる初期の高圧漏水の場合に特徴的な音響が大きく現れるため、問題が深刻化する前に検知可能であるという特長がある。その一方で、配管の継ぎ手が外れた場合など流量が大きく水圧の小さな漏水が発生した場合は、特徴的な音響が現れにく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。このような場合は、流量変化に基づいた「分岐管路」と「漏水」の検出が効果的である。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、両検知手段を併用して調査することが好ましい。
【００３９】
図５は、別途事前におこなわれた管路調査によって一部の管路接続情報が分かっている例である。図３の例と異なるところを中心に説明する。管路情報照合手段は、分岐管Ｂと回収口１５の既知の配置距離ＬＢ、ＬＤと、計測した距離Ｌｂ、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）を参照）を得るようにしたものである。補正箇所が複数になることにより、図３及び図４の事例よりも補正の精度が向上する。
【００４０】
図６は、別途事前におこなわれた管路調査によって分岐管Ｂとの接続が分かっているもう一つの例である。水平位置補正後の水圧データ（図６（ｂ）を参照）および音圧データ（図６（ｃ）を参照）からは、距離ＬＢに分岐水流の存在は判定されない。このような場合、分岐管Ｂの詰まりなど閉鎖異常Ｙを判定する。
【００４１】
（実施の形態２）
図７は、本発明の第２の実施の形態の管路検査方法の模式図である。本実施例では、ケーブル２を移動手段として用いて管路１４を往復で２回調査して、水圧変化率を往路と復路との間で比較することにより、実施例１と同様に管路の分岐と漏水を区別して判定することが可能である。
【００４２】
図７（ａ）は調査の手順を示す。検査装置本体１は、まず昼間〜夕方など使用水量の多い時間帯に投入口１３から上水道の管路１４内に投入され、下流の確認地点１６まで流水により受動的に流される。確認地点１６で検査装置本体１の到着を確認したら、そのまま
深夜など使用水量の少ない時間帯まで静置して待つ。使用水量の少ない時間帯になると検知を継続したまま使用者はケーブル２によりたぐり寄せて投入口１３で回収する。
【００４３】
図７（ｂ）は検査装置本体１の水圧検知手段５により検知された水圧データを、補正後の調査延長距離を横軸にしてプロットした一例である。配置距離ＬＡ、ＬＢは投入口１３からの水平距離を示す（なお、距離の補正は、投入口１３、確認地点１６間の実際の距離ＬＤ（図７（ｄ））と計測された距離Ｌｄとの比に基づいて行われる）。実施例１の図４の例と同様に、制御手段１０´は確認地点１６で検査装置本体１の到着を確認した時刻と使用水量の少ない時間帯の時刻の水圧変化率を比べて（図７（ｃ））、所定基準以上に変動が見られたら管路の分岐、未満であれば漏水の発生と判定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
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、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異常個所を感度良く、かつ正確に地点を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用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００４５】
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  水圧検知手段
６  音圧検知手段
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
１２  判定手段（進入防止手段）
１１  二次電池
１３  投入口
１４  管路
１５  回収口
１６  確認地点
【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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