(57)【要約】【課題】加振する手段が開示されているが、加振する力を制御することは開示されておらず、ノイズの大きい場所では、加振した振動を検知できない可能性が生じる。よって、本発明の目的は、振動センサ側で、ノイズの多い場所であっても加振された振動が検知されるシステムを提供することにある。【解決手段】上記課題を解決するために、本発明の制御システムは、配管に与える振動を異なる振動強度の振動にて加振することにより、最適な振動強度での振動データを取得することできる。【選択図】      図１
2017096734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のセンサユニットと、前記第１のセンサユニットと通信可能な第２のセンサユニットとを備え、
前記第１のセンサユニットは、
配管に振動を与える加振部と、
前記加振部を制御する第１制御部と、を備え、
前記第２のセンサユニットは、
前記配管又は配管内の流体を伝搬する振動が計測されたデータを取得する第１取得部と、
前記取得されたデータから、前記加振部によって与えられた振動を示す情報である加振情報を特定する加振情報特定部と、
前記加振情報を前記第１のセンサユニットに送信する第２通信部と、を備え、
前記加振部は、前記加振情報に基づいて決定された前記加振部で配管に与える振動の振動強度の振動を配管に与えることを特徴とする
制御システム。
【請求項２】
前記第２のセンサユニットは、
暗振動データを取得する第２取得部と、
前記データを格納する記憶部と、
前記記憶部に蓄積する前記振動データを決定する第２算出部と、を更に備え、
前記第２制御部は、前記取得されたデータと前記暗振動データとを用いて算出される信号対雑音比が所定の条件を満たすか否かに応じて、前記記憶部に前記取得されたデータを記憶するか否かを決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記第２制御部は、前記振動データと前記暗振動データに基づいて、信号対雑音比を算出し、前記信号対雑音に基づいて、蓄積する前記振動データを決定することを特徴とする請求項２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記第２制御部は、前記信号対雑音比が所定値以上である場合に、前記蓄積する前記振動データを決定することを特徴とする請求項３に記載の制御システム。
【請求項５】
前記第１制御部は、受信した前記加振情報に基づいて、前記加振部で加振する加振の振動強度を決定し、
前記加振部は、前記第１制御部によって決定された加振の振動強度の加振を実行することを特徴とする
請求項１乃至４に記載の制御システム。
【請求項６】
前記加振情報は、前記蓄積する前記振動データの振動強度、前記蓄積する前記振動データを前記振動検知部にて検知した検出時刻、または前記蓄積する前記振動データを前記振動検知部にて検出した検出期間であることを特徴する請求項１乃至５に記載の制御システム。
【請求項７】
配管に加振された前記配管を伝搬する異なる振動強度の振動データを検出する振動検知部と、
前記振動データとは異なる暗振動データを検出する暗振動検知部と、
前記振動データと前記暗振動データを格納する記憶部と、
取得した前記振動データと前記暗振動データに基づいて、蓄積する前記振動データを決定する算出部とを備えることを特徴とするセンサユニット。
【請求項８】
第１のセンサユニットと、前記第１のセンサユニットと通信可能な第２のセンサユニットとを備える制御システムによって、実行される制御方法であって、
前記第１のセンサユニットは、
配管に前記加振情報に基づいて決定された前記加振部で配管に与える振動の振動強度の振動を配管に与え、
前記第２のセンサユニットは、
前記配管又は配管内の流体を伝搬する振動が計測されたデータを取得し、
前記取得されたデータに基づいて、前記加振部によって与えられた振動を示す情報である加振情報を特定し、
前記加振情報を前記第１のセンサユニットに送信する
ことを特徴とする制御方法。
【請求項９】
第１のセンサユニットと、前記第１のセンサユニットと通信可能な第２のセンサユニットとを備える制御システムによって、実行されるプログラムであって、
前記第１のセンサユニットにより、配管に前記加振情報に基づいて決定された前記加振部で配管に与える振動の振動強度の振動を配管に与える処理と、
前記第２のセンサユニットにより、前記配管又は配管内の流体を伝搬する振動が計測されたデータを取得する処理と、
前記第２のセンサユニットにより、前記取得されたデータに基づいて、前記加振部によって与えられた振動を示す情報である加振情報を特定する処理と、
前記第２のセンサユニットにより、前記加振情報を前記第１のセンサユニットに送信する処理を実行させる制御プログラム。
【請求項１０】
第１のセンサユニットと第２のセンサユニットとを備え、
前記第１のセンサユニットは、
配管に振動を与える加振部と、
前記加振部を制御する第１制御部と、を備え、
前記第２のセンサユニットは、
前記配管又は配管内の流体を伝搬する振動が計測されたデータを取得する取得部と、
を備え、
前記加振部は、異なる振動強度の振動を前記配管に与える、
ことを特徴とする制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサユニット、センサユニット備えた制御方法、センサユニットを備えた制御プログラムおよびセンサユニットを備えた制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水道配管や橋梁など構造物の異常や劣化状態を診断する方法として、構造物を機械加振した際の、応答振動を分析することで構造物の特性を知る方法がある。このような、機械加振による診断方法として、特許文献１に記載の漏水等配管からの漏れ位置検出装置では、距離を離して配管に設置した二つの振動検出素子で、配管を加振した際の伝搬振動の到達時間差から配管の特性の一つである伝搬速度を計測する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−２０８６３６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、加振する手段が開示されているが、加振する力を制御することは開示されておらず、ノイズの大きい場所では、加振した振動を検知できない可能性が生じる。
【０００５】
よって、本発明の目的は、振動センサ側で、ノイズの多い場所であっても加振された振動が検知されるシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の制御システムは、第１のセンサユニットと第２のセンサユニットとを備え、第１のセンサユニットは、配管に振動を与える加振部と、加振部を制御する第１制御部を備え、第２のセンサユニットは、加振された配管を伝搬する振動データを検出する振動検知部と、振動データとは異なる暗振動データを検出する暗振動検知部と、振動データと暗振動データを格納する記憶部と、取得した振動データと暗振動データに基づいて、蓄積する振動データを決定する第２制御部と、を備え、加振部は、異なる振動強度の振動を配管に与えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ノイズの多い場所であっても加振された振動が検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の制御システムの機能ブロックを示す図である。
【図２】第１の実施形態の制御システムのハードウェア構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態のセンサユニットの加振方法のフローを示す図である。
【図４】第１の実施形態のセンサユニットにおける振動データの格納方法のフローを示す図である。
【図５】第１の実施形態における実施例の形態を示す図である。
【図６】第１の実施形態における加振及び振動データの実施例を示す図である。
【図７】第２の実施形態のセンサユニットの加振方法のフローを示す図である。
【図８】第２の実施形態のセンサユニットにおける振動データの格納方法のフローを示す図である。
【図９】第３の実施形態の制御システムの機能ブロックを示すブロック図である。
【図１０】第３の実施形態のセンサユニットにおける振動データの格納方法のフローを示す図である。
【図１１】第３の実施形態における実施例の形態を示す図である。
【図１２】第４の実施形態のセンサユニットの加振方法のフローを示す図である。
【図１３】第４の実施形態のセンサユニットで検知する暗振動データの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１の実施形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。本件の実施形態としては、水道管に設置された振動センサを用いて、水道管の配管状態を検知するシステムを例に説明を実施する。尚、本発明は、水道に限られず、ガスや空気などを運ぶ配管に適用可能である。ここで、本実施形態における「配管状態」とは、例えば、配管が摩耗し、配管が薄くなっている状態を示す。「配管状態」は、左記状態だけでなく、配管の内壁に堆積物が堆積し、配管の内径が狭くなっている状態や配管の外壁が腐食などにより摩耗している状態や配管の外壁に堆積物が付着し、配管が厚くなっている状態や、それらが複合的に発生している状態等であっても良い。
【００１０】
第１の実施形態の構成について図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態の制御システム１０００の構成を示した図である。
【００１１】
配管状態検知システム１０００は、センサユニット１１００ａと１１００ｂを含む。
【００１２】
センサユニット１１００ａは、振動検知部１０１ａ、制御部１０２ａ、記憶部１０３ａ、通信部１０４ａ、及び加振部１０５ａを含む。センサユニット１１００ａは、配管の散水栓に設置されている。尚、センサユニット１１００ａは、配管の外側の壁面、配管の内側の壁面、止水栓、圧力減衰弁、圧力制御弁及びこれらに接続された治具等に設置されても良い。ここで、配管状態検知システム１０００は、センサユニット１１００ａを備える構成としたが、センサユニット１１００ａは、加振装置であっても良い。センサユニット１１００ａである加振装置は、制御部１０２ａ、通信部１０４ａ、及び加振部１０５ａを含む構成とすることができる。つまり、センサユニット１１００ａである加振装置の機能として配管に加振を行う機能を備えた装置であれば良い。本実施形態では、センサユニット１１００ａとセンサユニット１１００ｂは、互いに異なる配管網に設置されても良い。センサユニット１１００ａから１１００ｂの間の距離については、一定距離に設置されていても良い。センサユニット１１００ａは、配管の管壁に直接設置できれば振動を拾い易いといったメリットを備えるが、一方で、配管は地中に埋まっていた場合に、設置が困難といった課題が存在する。センサユニット１１００ａは、散水栓や止水栓に設置する場合には、管壁に直接アクセスできなくても設置が可能であるため、センサユニット１１００ａの設置コストを低減することができる。
【００１３】
振動検知部１０１ａは、配管または配管内部の流体を伝搬する振動を検知する。振動検知部１０１ａの構成としては、信号受信部（不図示）と、信号変換部（不図示）を含む。信号受信部は、振動のデータを受信する。信号変換部は、振動データをアナログ信号からデジタル（Ａ／Ｄ）信号に変換する。振動検知部１０１ａは、検知した振動の振幅および周波数に応じた電気信号を検知信号として記憶部１０３ａに格納する。ここで、振動検知部１０１ａは、請求項中の第１取得部と第２取得部を備える構成であっても良いし、振動検知部１０１ａは、請求項中の第１取得部と第２取得部のいずれかを備える構成であっても良い。
【００１４】
制御部１０２ａは、振動検知部１０１ａ、通信部１０４ａ、及び加振部１０５ａを制御する。具体的には、制御部１０２ａは、振動検知部１０１ａの制御期間（制御時間）制御開始タイミング、制御終了タイミングなどを制御することができる。また、制御部１０２ａは、通信部１０４ａの送受信を制御することができる。また、制御部１０２ａは、加振部１０５ａの加振の開始タイミング、加振の切り替えタイミング、加振の終了タイミング、加振期間、加振の振動強度などを制御することができる。また、制御部１０２ａは、振動検知部１０１ａで取得した振動データに基づいて、暗振動データを取得することができる。尚、暗振動とは、センサユニット１１００ａの周辺の自動車、電車、電動機等、及び生活環境の使用水による外乱振動を含む概念である。具体的な暗振動データ取得方法の一例としては、制御部１０２ａは、加振振動が無い状態での一定区間の瞬時値や絶対値の平均、分散などによる代表値として定めればよい。
【００１５】
記憶部１０３ａは、デジタル化した振動データ、信号処理データ、各種プログラム、センサの制御期間、センサの制御開始タイミング、センサの制御終了タイミング、加振部１０５ａの加振を開始するタイミングである加振の開始タイミング、加振の切り替えタイミング、加振の終了タイミング、加振期間、加振の振動強度などを格納する。記憶部１０３ａは、特定期間（例えば、1日又は1時間など）の振動データまたは振動データの信号処理データを格納する。特定期間は1日または１時間に限定されない。例えば、記憶部１０３ａは、ハードディスクである。他の例としては、記憶部１０３ａは、揮発性メモリであっても良く、不揮発性メモリであっても良い。
【００１６】
通信部１０４ａは、記憶部１０３ａに格納されているデータを通信ネットワーク経由で、センサユニット１１００ｂへ送信する。通信ネットワークは、特に制限されず、公知の通信回線網を使用できる。具体的には、例えば、インターネット回線、電話回線、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等が挙げられる。それは、無線でもよく、有線でもよい。
【００１７】
加振部１０５ａは、配管に直接または間接に振動を与える。具体的には、加振部１０５ａは、電池駆動による遠隔操作型センサ（不図示）を備える。遠隔操作型センサは、センサユニット１１００ａに備えられた制御部１０２ａからの指示により起動する。遠隔操作型センサは、内蔵バイブレータ（不図示）を備える。遠隔操作型センサは、内蔵バイブレータを用いて配管に加振を実施する。ここで、加振部１０５ａは、電気的に振動を発生させる構成としたが、機械的に配管に振動を発生させる構成としても良い。また、本実施形態では、加振部１０５ａは、センサユニット１１００ａに含まれる構成としたが、特に一体として構成される必要はなく、別体（個々に独立）に構成されていても良い。具体的には、加振部１０５ａとセンサユニット１１００ａは、それぞれ別の消火栓に配置される構成であっても良い。さらに、加振部１０５ａとセンサユニット１１００ａを信号の飽和が無いような距離に配置することにより、センサユニット１１００ａは、振動データ、圧力データをより正確に取得することができる。さらに、加振部１０５ａは、配管の流量を制御するバルブ（不図示）やポンプ（不図示）であっても良い。加振部１０５ａが、配管の流量を制御するバルブ（不図示）やポンプである場合、バルブやポンプを制御することにより、水衝撃を発生させる。発生した水衝撃は、配管を伝搬する波形となる。前述の波形は、センサユニット１１００ａで、振動及び圧力として計測される。
【００１８】
センサユニット１１００ｂは、振動検知部１０１ｂ、制御部１０２ｂ、記憶部１０３ｂ、通信部１０４ｂ、及び加振部１０５ｂを含む。尚、センサユニット１１００ｂは、センサユニット１１００ａと同様の構成および同様の機能を達成するセンサユニットである。尚、センサユニット１１００ｂは、特にセンサユニット１１００ａと同様でなくとも良い。具体的には、センサユニット１１００ｂは、加振部１０５ｂを備えない構成としても良い。また、センサユニット１１００ｂは、ＧＰＳ（Ｇｒｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）などの追加の機能を備える構成としても良い。センサユニット１１００ｂは、ＧＰＳを備えることにより、正確な時刻を取得することができる。さらに、センサユニット１１００ａとセンサユニット１１００ｂは、時刻同期する構成とすることも可能である。センサユニット１１００ａとセンサユニット１１００ｂが、時刻同期する構成である場合には、センサユニット１１００ｂは、センサユニット１１００ａにて加振する時刻または、加振する時刻に到達遅れ時間を加算した時刻を記憶部１０４ｂに格納しておくこともできる。
【００１９】
図２は、第１の実施形態の制御システム１０００のハードウェア構成を示すブロック図である。
【００２０】
センサユニット１１００ａは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１１０ａ、記憶部１０３ａであるメモリ１２０ａ、外部との通信を行う通信インターフェイスである通信部１０４ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎ  Ｍｅｍｏｒｙ）１３０ａ、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１４０ａを含む。ＣＰＵ１１０ａには、メモリ１２０ａ、通信部１０４ａ、ＲＯＭ１３０ａ、及びＲＡＭ１４０ａが接続されている。また、ＣＰＵ１１０ａは、メモリ１２０ａに記憶されているプログラムを必要に応じて実行することにより、図１に示す機能ブロックを実現する。
【００２１】
センサユニット１１００ｂは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１１０ｂ、記憶部１０３ｂであるメモリ１２０ｂ、外部との通信を行う通信インターフェイスである通信部１０４ｂ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎ  Ｍｅｍｏｒｙ）１３０ｂ、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１４０ｂを含む。ＣＰＵ１１０ｂには、メモリ１２０ｂ、通信部１０４ｂ、ＲＯＭ１３０ｂ、及びＲＡＭ１４０ｂが接続されている。また、ＣＰＵ１１０ｂは、メモリ１２０ｂに記憶されているプログラムを必要に応じて実行することにより、図１に示す機能ブロックを実現する。
［加振方法］
センサユニット１１００ａの加振方法について、図３を用いて説明する。図３は、センサユニット１１００ａの加振方法を示すフロー図である。
【００２２】
ステップＳ１０１では、制御部１０２ａは、記憶部１０３ａに格納されている加振タイミングと現在の時刻と比較し、加振タイミングである場合には、ステップＳ１０２へ進む。また、制御部１０２ａは、加振タイミングである場合には、フローを終了する。
【００２３】
ステップＳ１０２では、制御部１０２ａは、加振部１０５ａに配管への加振を実施させ、フローを終了する。ここで、加振部１０５ａの加振は、複数の振動強度における加振を実施する。具体的には、制御部１０２ａは、記憶部１０３ａに記憶されている振動強度と加振順序を取得する。制御部１０２aは、加振順序に従って、加振部１０５ａに加振を実行させる。ここで、加振部１０５ａは、特に加振順序に従った加振でなくともよく、段階的に、または連続的に、振動強度が増加されるように構成されていてもよい。また、加振部１０５ａは、複数の加振機構を備え、加振の振動強度に合わせた加振機構を選択する構成とすることもできる。
［振動検知方法］
センサユニット１１００ｂの振動検出方法について、図４を用いて説明する。図４は、センサユニット１１００ｂの振動検出方法のフローを示すフロー図である。
【００２４】
ステップＳ２０１では、振動検知部１０１ｂは、振動データを取得し、取得した振動データをアナログ信号からデジタル（Ａ／Ｄ）信号に変換する。振動検知部１０１ｂは、制御部１０２ａの指示により、取得した振動データを記憶部１０３ｂに格納し、ステップＳ２０２へ進む。
【００２５】
ステップＳ２０２では、制御部１０２ｂは、記憶部１０３ｂに格納されている振動データを取得する。制御部１０２ｂは、取得した振動データから暗振動レベルを算出し、ステップＳ２０３へ進む。ここで、暗振動レベルとは、暗振動の振動強度の度合いを示す。具体的には、暗振動レベルが相対的に高ければ、外乱振動が大きい。逆に暗振動レベルが相対的に低ければ外乱振動が小さい。ここで、制御部１０２ｂは、振動検知部１０１ｂで取得した振動データを取得する構成としても良い。ここで、本実施形態では、暗振動レベルを算出する構成としたが、暗振動をそのまま使用する構成とすることもできる。
【００２６】
ステップＳ２０３では、制御部１０２ｂは、記憶部１０３ｂに格納されている振動データを取得する。さらに、制御部１０３ｂは、取得した振動データから最大振動レベルを算出し、ステップＳ２０４へ進む。ここで、制御部１０２ｂは、振動検知部１０１ｂで取得した振動データを取得する構成としても良い。ここで、最大振動レベルとは、振動データの最大の振動強度の値であって良いし、振動データから最大の振動強度を推定した値であっても良いし、振動データの所定値以上の値の平均値などであっても良い。
【００２７】
ステップＳ２０４では、制御部１０２ｂは、算出した暗振動レベルと算出した最大振動レベルを用いて加振された振動の伝搬の有無を判断する。前述の判断手法の一例としては、制御部１０２ｂは、暗振動レベルと最大振動レベルの差分を算出し、算出した差分が記憶部１０３ｂに予め格納されている閾値以上か否かを判定することにより、加振波形の伝搬の有無を判定する。制御部１０２ｂは、算出した差分が閾値を超えている場合、ステップＳ２０５へ進み、算出した差分が、閾値以下の場合、ステップＳ２０９へ進む。
【００２８】
ステップＳ２０５では、制御部１０２ｂは、最大振動レベルが、測定範囲内となっているかを判定する。ここで、測定範囲とは、測定可能上限値以下である範囲であっても良い。具体的な判定方法の一例としては、制御部１０２ｂは、予め記憶部１０３ｂに格納されている測定可能上限値と最大振動レベルを比較する。制御部１０２ｂは、最大振動レベルが測定範囲の上限値以下である場合、ステップＳ２０６へ進む。制御部１０２ｂは、最大振動レベルが測定範囲の上限値を超えている場合、ステップＳ２０９へ進む。
【００２９】
ステップＳ２０６では、制御部１０２ｂは、算算出した暗振動レベルと算出した最大振動レベルに基づいて、信号対雑音比（以下Ｓ／Ｎ比：ｓｉｇｎａｌ／ｎｏｉｓｅ比）を算出し、ステップＳ２０７へ進む。
【００３０】
ステップＳ２０７では、制御部１０２ｂは、ステップＳ２０６にて算出したＳ／Ｎ比と記憶部１０３ｂに格納されている基準Ｓ／Ｎ比と比較する。制御部１０２ｂは、算出したＳ／Ｎ比が基準Ｓ／Ｎ比以上の場合、ステップＳ２０８へ進む。制御部１０２ｂは、算出したＳ／Ｎ比が基準Ｓ／Ｎ比未満の場合、ステップＳ２０９へ進む。
【００３１】
ステップＳ２０８では、制御部１０２ｂは、算出したＳ／Ｎ比が基準Ｓ／Ｎ比以上となった振動データを記憶部１０３ｂへ格納して、フローを終了する。
【００３２】
ステップＳ２０９では、制御部１０２ｂは、振動データを破棄し、フローを終了する。ここで、制御部１０２ｂは、振動データを破棄する構成としたが、データを保留とし、算出したＳ／Ｎ比が基準Ｓ／Ｎ比以上となった振動データが取得できなかった場合にのみ、データを格納する構成とすることもできる。
［実施例］
図５と図６ａと図６ｂを用いて第１の実施形態を適用した実施例の説明を実施する。図５は、センサユニットが配管に設置された一例を示している。具体的には、図５は、配管１にセンサユニット１１００ａとセンサユニット１１００ｂが設けられていることを示している。本実施例は、第１のセンサユニット１１００ａにて、加振を実施し、第２のセンサユニット１１００ｂにて、振動を検知する構成を一例として説明を実施する。特に本構成に限定されず、第１のセンサユニット１１００ａと第２のセンサユニット１１００ｂは、同時に加振を実施しても良く、交互に加振しても良い。
【００３３】
図６ａに第１のセンサユニット１１００ａで計測した加振時の振動波形を示す。図６ａの横軸は時間を示し、図６ａの縦軸は振動強度を示す。本実施例では加振部１０５ａは、Ｖａ（１）、Ｖａ（２）、Ｖａ（３）、Ｖａ（４）の４つの加振力にて、加振を実施する。４つの加振力は、Ｖａ（１）、Ｖａ（２）、Ｖａ（３）、Ｖａ（４）の順番に強く構成される。加振部１０５ａの加振の振動強度、加振回数、加振間隔、及び加振順序は、これに限定されない。また、加振部１０５ａは連続的に加振力を増加させるように制御されても良く、時間間隔をあけて加振される構成であっても良い。図６ｂに第２のセンサユニット１１００ｂで計測した加振の振動強度を示す。図６ｂの横軸は時間を示し、縦軸は振動レベルを示す。１段階目の加振では、加振力が弱く、第２のセンサユニット１１００ｂまで振動が伝搬していないことを示す。具体的には、制御部１０２ｂは、暗振動レベルと伝搬振動レベルの差を検知することができず、１段階目の加振力は無効と判断される。制御部１０２ｂは、取得した振動データを破棄する。続いて２段階目の加振では、制御部１０２ｂは、暗振動レベルと最大振動レベルとの差が所定値以上であるため、制御部１０２ｂは、センサユニット１１００ｂまで加振振動が伝搬したと判断する。また、制御部１０２ｂは、伝搬振動の最大振動レベルが点線で示す計測範囲内にあると判断する。さらに、制御部１０２ｂは、Ｓ／Ｎ比を最大入力振動レベルとなるＶｂ（２）と暗振動レベルから算出し、基準Ｓ／Ｎ比と比較する。制御部１０２ｂは、算出したＳ／Ｎ比が一点鎖線で示した基準Ｓ／Ｎ比未満であるため、振動データを破棄する。同様に制御部１０２ｂは、３段階目の加振力のＳ／Ｎ比をＶｂ（３）と暗振動レベルから算出し、算出されたＳ／Ｎ比が基準Ｓ／Ｎ比以上となるため、加振データとして振動データＶｂ（２）を記憶部１０３ｂに格納する。このとき、制御部１０２ｂが採用する加振データはＳＮ基準を満足する複数のデータを採用してもよいし、一番ＳＮの高いデータのみを採用する構成としても良い。最後に、４段階目の加振では、制御部１０２ｂは、暗振動レベルと最大振動レベルとの差が所定値以上であるため、制御部１０２ｂは、センサユニット１１００ｂまで加振振動が伝搬したと判断する。また、制御部１０２ｂは、伝搬振動の最大振動レベルが点線で示す計測範囲外にあると判断する。よって、制御部１０２ｂは、伝搬振動レベルの最大値Ｖｂ（４）が計測範囲を超えるため、４段階目の加振力Ｖｂ（４）の加振データを破棄する。
［作用効果］
本発明では、加振部による加振を複数の加振の振動強度にて行い、Ｓ／Ｎ比が高い振動データのみを採用する構成としたため、暗振動レベルによらずＳ／Ｎ比の高い分析波形を取得することができる。
［第２の実施形態］
第２の実施形態の機能構成及びハードウェア構成については、第１の実施形態の図１、図２と同様である。よって、第２の実施形態の機能構成及びハードウェア構成については、説明を省略する。
［加振方法］
センサユニット１１００ａの加振方法について、図７を用いて説明する。図７は、センサユニット１１００ａの加振方法を示すフロー図である。
【００３４】
ステップＳ３０１では、第１の実施形態のステップＳ１０１と同様の処理を実行し、ステップＳ３０２へ進む。
【００３５】
ステップＳ３０２では、制御部１０２ａは、加振部１０５ａに配管にプレ加振を実施させ、ステップ３０３へ進む。ここで、プレ加振とは、センサユニット１１００ｂで振動データを取得する前に加振部１０５ａによる適切な加振の振動強度を決定するために行う加振を意味する。ここで、記憶部１０３ａは、複数種類のプレ加振の振動強度のグループを記憶する構成とすることもできる。さらに、記憶部１０３ａには、構造情報として配管の直径、配管の管厚、配管の長さ、及び配管の材質が記憶されていても良く、さらに環境情報として配管が埋設されている土壌、配管が埋設されている位置、配管が埋設されている土圧、配管が埋設されている深さ、配管が埋設されてからの期間、前記配管を流れる流体の圧力、及び配管を流れる流体の流量が記憶されていても良い。さらに制御部１０２ａは、構造情報や環境情報に基づいて、特定のプレ加振のグループを選択する構成とすることもできる。
【００３６】
ステップＳ３０３では、センサユニット１１００ａは、通信部１０４ａを介してセンサユニット１１００ｂから加振情報である格納した振動データを振動検知部１０１ａが検出した検出時刻を受信する。制御部１０２ａは、受信した有効な振動強度を記憶部１０３ａに格納し、ステップＳ３０４に進む。尚、加振情報は、検出時刻でなくても良く、振動データの振動強度または、振動データを振動検知部１０１ａにて検知した検出期間であっても良い。さらに、有効な振動強度とは、センサユニット１１００aが加振した振動をセンサユニット１１００ｂにて、蓄積データとすることができる加振の振動強度を意味する。
【００３７】
ステップＳ３０４では、制御部１０２ａは、受信した検出時刻と予め記憶部１０３ａに格納されているセンサユニット１１００ｂまでの遅延時間に基づいて、加振部１０５aで加振した加振時刻を算出する。制御部１０２ａは、算出した加振時刻と加振順序に基づいて、加振部１０５で加振した加振の振動強度を取得する。制御部１０２ａは、取得した加振の振動強度で加振部１０５ａに加振を実施させる。加振部１０５ａは、取得した加振の振動強度で加振を行い、フローを終了する。
［振動検知方法］
図８を用いて、第２の実施形態における振動検知方法を説明する。図８は、第２実施形態におけるセンサユニット１１００ｂにおける振動検知方法のフローを示したフロー図である。
【００３８】
Ｓ４０１では、第１の実施形態のステップＳ２０１と同様の処理を実行する。
【００３９】
Ｓ４０２では、第１の実施形態のステップＳ２０２と同様の処理を実行する。
【００４０】
Ｓ４０３では、第１の実施形態のステップＳ２０３と同様の処理を実行する。
【００４１】
Ｓ４０４では、第１の実施形態のステップＳ２０４と同様の処理を実行する。
【００４２】
Ｓ４０５では、第１の実施形態のステップＳ２０５と同様の処理を実行する。
【００４３】
Ｓ４０６では、第１の実施形態のステップＳ２０６と同様の処理を実行する。
【００４４】
Ｓ４０７では、第１の実施形態のステップＳ２０７と同様の処理を実行する。
【００４５】
Ｓ４０８では、第１の実施形態のステップＳ２０８と同様の処理を実行し、ステップＳ４１０へ進む。ここで、ステップＳ４０８は、ステップＳ２０８と同様にデータを格納することとしているが、制御部１０２ｂが、プレ加振であることを判定できる場合には、制御部１０２ｂは、プレ加振のデータを破棄する構成とすることもできる。前述の構成とすることにより、センサユニット１１００ｂに格納されるデータ量を低減することができる。
【００４６】
Ｓ４０９では、第１の実施形態のステップＳ２０９と同様の処理を実行する。
【００４７】
ステップＳ４１０では、制御部１０２ｂは、格納した加振データが振動検知部１０１ｂにて取得した時刻を算出する。振動検知部１０１ｂが振動データを取得した場合に振動データと合わせて、取得した時刻を記憶部１０３ｂに紐づけて格納しておく。さらに、制御部１０２ｂは、通信部１０４ｂを介して、センサユニット１１００ａに加振情報である振動検知部１０１ｂにて取得した時刻を送信し、フローを終了する。
［作用効果］
センサユニットにプレ加振を実施させることにより、センサユニットの加振部は、１度だけ、振動強度を変更すれば良いので、無駄な振動強度の変更を低減させることができる。さらに、実際に取得したデータに基づいて、加振の振動強度を決定するため、適切な加振の振動強度に設定することができる。
［第３の実施形態］
第３の実施形態の構成について図９を用いて説明する。図９は、第３の実施形態の制御システム２０００の構成を示した図である。
【００４８】
配管状態検知システム１０００は、複数のセンサユニット１１００ａ〜１１００ｎにより構成される。
【００４９】
複数のセンサユニット１１００ａ〜１１００ｎは、第１の実施形態のセンサユニット１１００ａと同様の構成である。ここで、センサユニット１１００ａ〜１１００ｎは、同一のセンサを採用する構成としたが、この構成に限定されず、異なるセンサユニットを採用する構成としても良い。具体的には、特定のセンサユニットのみが加振部１０５を備える構成とすることもでき、特定のセンサユニットのみが通信部１０４を備える構成とすることもできる。また、センサユニット１１００ａ〜１１００ｎを設置する場合に、環境条件に基づいて、グループ化されていても良い。さらに、グループ化されたセンサユニットの情報を記憶部１０３に格納されている構成としても良い。
［加振方法］
第３の実施形態の加振方法は、第２の実施形態の図７のフローに基づいて、センサユニット１１００ａが実施する。ここで、センサユニット１００ａが、加振を実施する構成としたが、任意に設定されたセンサユニットで加振を行う構成とすることができ、さらに複数のセンサユニットで加振を実施する構成としても良い。
［振動検知方法］
センサユニット１１００ｂの振動検知方法について、図９を用いて説明する。図９は、センサユニット１１００ａのデータの取得フローを示すフロー図である。
【００５０】
ステップＳ５０１では、第２の実施形態のステップＳ４０１と同様の処理を実行する。
【００５１】
ステップＳ５０２では、第２の実施形態のステップＳ４０２と同様の処理を実行する。
【００５２】
ステップＳ５０３では、第２の実施形態のステップＳ４０３と同様の処理を実行する。
【００５３】
ステップＳ５０４では、第２の実施形態のステップＳ４０４と同様の処理を実行する。
【００５４】
ステップＳ５０５では、第２の実施形態のステップＳ４０５と同様の処理を実行する。
【００５５】
ステップＳ５０６では、第２の実施形態のステップＳ４０６と同様の処理を実行する。
【００５６】
ステップＳ５０７では、第２の実施形態のステップＳ４０７と同様の処理を実行する。
【００５７】
ステップＳ５０８では、第２の実施形態のステップＳ４０８と同様の処理を実行する。
【００５８】
ステップＳ５０９では、第２の実施形態のステップＳ４０９と同様の処理を実行する。
【００５９】
ステップＳ５１０では、制御部１０２ｂは、格納した加振データが振動検知部１０１ｂにて取得した時刻を算出する。振動検知部１０１ｂが振動データを取得した場合に振動データと合わせて、取得した時刻を記憶部１０３ｂに紐づけて格納しておく。さらに、制御部１０２ｂは、記憶部１０３ｂに記憶されているグループに属するセンサユニットの情報を取得する。さらに、制御部１０２ｂは、通信部１０４ｂを介して、取得したグループに属するセンサユニット１１００に加振情報である振動検知部１０１ｂにて取得した時刻を送信し、フローを終了する。ここで、センサユニット１１００ａ〜１１００ｎは、グループ情報を、水事業者のサーバから取得することにより更新する構成とすることもできる。
［実施例］
図１０を用いて上記第１の実施形態を適用した実施例の説明を実施する。図５は、センサユニットが配管に設置された一例を示している。
【００６０】
配管１ａには、センサユニット１１００ａ〜１１００ｃが設置されており、これらのセンサユニット１１００ａ〜１１００ｃは、第１グループとして設定されている例を用いて説明を実施する。センサユニット１１００ａ〜１１００ｃの記憶部１０３には、このグループの情報が記憶されている。
【００６１】
配管１ｂには、センサユニット１１００ｄ〜１１００ｇが設置されており、これらのセンサユニット１１００ｄ〜１１００ｇは、第２グループとして設定されている例を用いて説明を実施する。センサユニット１１００ｄ〜１１００ｇの記憶部１０３には、このグループの情報が記憶されている。
【００６２】
具体的な動作に一例としては、まず、センサユニット１１００ａは、加振部１０５ａを用いて配管１ａを加振する。次に、センサユニット１１００ｂは、センサユニット１１００ａで加振された振動を検知し、検知された振動がＳ／Ｎ比が高い振動であるか否かを判定する。そして、センサユニット１１００ｂは、検知された振動がＳ／Ｎ比が高い場合には、振動データを記憶部１０３ｂに格納する。センサユニット１１００ｂは、記憶部１０３ｂに記憶されている第１グループに属するセンサユニットの情報を取得する。さらに、センサユニット１１００ｂは、通信部１０４ｂを介して、取得したグループに属するセンサユニット１１００ａとセンサユニット１１００ｃに加振情報である振動検知部１０１ｂにて取得した時刻を送信する。また、第２グループでは、センサユニット１１００ｄは、加振部１０５ｄを用いて配管１ｂを加振する。次に、センサユニット１１００ｅは、センサユニット１１００ｄで加振された振動を検知し、検知された振動がＳ／Ｎ比が高い振動であるか否かを判定する。そして、センサユニット１１００ｅは、検知された振動がＳ／Ｎ比が高い場合には、振動データを記憶部１０３ｅに格納する。センサユニット１１００ｅは、記憶部１０３ｅに記憶されている第２グループに属するセンサユニットの情報を取得する。さらに、センサユニット１１００ｅは、通信部１０４ｅを介して、取得したグループに属するセンサユニット１１００ｄ、センサユニット１１００ｆ、及びセンサユニット１１００ｇに加振情報である振動検知部１０１ｅにて取得した時刻を送信する。
［作用効果］
設置環境が類似する診断装置をグループ化して設置環境ごとにプレ加振の振動強度を設定することにより、設置環境にあったＳ／Ｎ比の高い振動データを取得することができる。
［第４の実施形態］
第４の実施形態の機能構成及びハードウェア構成については、第１の実施形態の図１、図２と同様である。よって、第４の実施形態の機能構成及びハードウェア構成については、説明を省略する。
［加振方法］
センサユニット１１００ａの加振方法について、図１１を用いて説明する。図１１は、センサユニット１１００ａの加振方法を示すフロー図である。
【００６３】
ステップＳ６０１では、センサユニット１１００ａの振動検知部１０１ａは、振動データを取得し、取得した振動データをアナログ信号からデジタル（Ａ／Ｄ）信号に変換する。振動検知部１０１ｂは、取得した振動データを記憶部１０３ａに格納する。さらに、制御部１０２ａは、記憶部１０３ａに格納されている振動データを取得し、取得した振動データから暗振動レベルを算出し、ステップＳ６０２へ進む。ここで、暗振動レベルを算出する構成としたが、左記構成には限定されず、取得した一定期間の暗振動レベルから、暗振動レベルの周期を算出する構成とすることもできる。この構成とすることにより、より正確に暗振動レベルの低い期間において、加振を実施することができる。さらに、ステップ６０１は、センサユニット１１００ａで実施する構成としたが、実際に振動データを観測するセンサユニット１１００ｂにてステップＳ６０１を実施し、通信部１０４ｂを介してセンサユニット１１００ａが取得する構成としても良い。左記構成とすることにより、より振動データを取得する場所に近い位置での暗振動データを取得することができる。
【００６４】
ステップＳ６０２では、制御部１０２ａは、暗振動レベルが低い時に加振するために取得した一定期間の暗振動レベルから、暗振動レベルの最小範囲を算出する。具体的な一例を、図１２を用いて説明する。図１２は、センサユニット１１００ａにて取得した特定期間の振動データの一例を示す。ここで、期間をＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４に分割すると、期間Ｔ２は、期間Ｔ１、Ｔ３、及びＴ４に比して、暗振動データが低い。期間Ｔ１、Ｔ３、及びＴ４は、期間Ｔ２に比して暗振動データが高い。制御部１０２ａは、相対的に最も暗振動データが低い期間Ｔ２を暗振動レベルの最小範囲として算出する。
【００６５】
ステップＳ６０３では、制御部１０２ａは、現在の暗振動データの暗振動レベルが算出した暗振動レベルの最小範囲に収まっているか否かを判定する。制御部１０２ａは、暗振動レベルの最小範囲内に現在の暗振動レベルが存在する場合に、加振部１０５ａにプレ加振を実施させることを決定する。ここで、制御部１０２ａは、暗振動レベルの最小範囲内に現在の暗振動レベルが存在する条件で、プレ加振を実施させるような構成としたが、本構成に限定されず、特定期間暗振動レベルが暗振動レベルの最小範囲内に存在することを条件としてプレ加振を実施させるような構成としても良い。
【００６６】
ステップＳ６０４では、第２の実施形態のステップＳ３０２と同様の処理を実行する。
【００６７】
ステップＳ６０５では、第２の実施形態のステップＳ３０３と同様の処理を実行する。
【００６８】
ステップＳ６０６では、第２の実施形態のステップＳ３０４と同様の処理を実行し、フローを終了する。
［振動検知方法］
第４の実施形態の振動検知方法は、第２の実施形態の図８のフローと同様であるため、説明を省略する。
［作用効果］
センサユニットは、暗振動レベルの低い期間に振動データの収集を実施できるため、記憶部に格納される振動データをよりＳ／Ｎ比が高い振動データとすることができる。
【００６９】
以上、本発明を、上述した模範的な実施の形態に適用した例として説明した。しかしながら、本発明の技術的範囲は、上述した各実施の形態に記載した範囲には限定されない。当業者には、係る実施の形態に対して多様な変更または改良を加えることが可能であることは明らかである。そのような場合、係る変更または改良を加えた新たな実施の形態も、本発明の技術的範囲に含まれ得る。そしてこのことは、特許請求の範囲に記載した事項から明らかである。さらに、本発明の技術的範囲は、技術思想を逸脱しない範囲で、各実施形態を組み合わせて使用することができる。
【００７０】
［付記１］
第１のセンサユニットと、前記第１のセンサユニットと通信可能な第２のセンサユニットとを備え、
前記第１のセンサユニットは、
配管に振動を与える加振部と、
前記加振部を制御する第１制御部と、を備え、
前記第２のセンサユニットは、
前記配管又は配管内の流体を伝搬する振動が計測されたデータを取得する第１取得部と、
前記取得されたデータから、前記加振部によって与えられた振動を示す情報である加振情報を特定する加振情報特定部と、
前記加振情報を前記第１のセンサユニットに送信する第２通信部と、を備え、
前記加振部は、前記加振情報に基づいて決定された前記加振部で配管に与える振動の振動強度の振動を配管に与えることを特徴とする
制御システム。
【００７１】
［付記２］
前記第２のセンサユニットは、
暗振動データを取得する第２取得部と、
前記データを格納する記憶部と、
前記記憶部に蓄積する前記振動データを決定する第２算出部と、を更に備え、
前記第２制御部は、前記取得されたデータと前記暗振動データとを用いて算出される信号対雑音比が所定の条件を満たすか否かに応じて、前記記憶部に前記取得されたデータを記憶するか否かを決定する、
ことを特徴とする付記１に記載の制御システム。
【００７２】
［付記３］
前記第２制御部は、前記振動データと前記暗振動データに基づいて、信号対雑音比を算出し、前記信号対雑音に基づいて、蓄積する前記振動データを決定することを特徴とする付記２に記載の制御システム。
【００７３】
［付記４］
前記第２制御部は、前記信号対雑音比が所定値以上である場合に、前記蓄積する前記振動データを決定することを特徴とする付記３に記載の制御システム。
【００７４】
［付記５］
前記第１制御部は、受信した前記加振情報に基づいて、前記加振部で加振する加振の振動強度を決定し、
前記加振部は、前記第１制御部によって決定された加振の振動強度の加振を実行することを特徴とする
付記１乃至４に記載の制御システム。
【００７５】
［付記６］
前記加振情報は、前記蓄積する前記振動データの振動強度、前記蓄積する前記振動データを前記振動検知部にて検知した検出時刻、または前記蓄積する前記振動データを前記振動検知部にて検出した検出期間であることを特徴する付記１乃至５に記載の制御システム。
【００７６】
［付記７］
前記第２制御部は、前記振動データの振動強度が測定可能な振動強度以下である場合に、前記蓄積する前記振動データを決定することを特徴とする付記２乃至６に記載の制御システム。
【００７７】
［付記８］
前記第１制御部は、前記加振部に異なる振動強度の振動を前記配管に与えるプレ加振を実施させ、
前記第１制御部は、前記配管の構造情報と前記配管が埋設されている環境情報の少なくとも一方に基づいて、プレ加振の振動強度を決定することを特徴とする付記２乃至７に記載の制御システム。
【００７８】
［付記９］
前記構造情報は、前記配管の直径、前記配管の管厚、前記配管の長さ、及び前記配管の材質の少なくとも１つであることを特徴する付記８に記載の制御システム。
【００７９】
［付記１０］
前記環境情報は、前記配管が埋設されている土壌、前記配管が埋設されている位置、前記配管が埋設されている土圧、前記配管が埋設されている深さ、前記配管が埋設されてからの期間、前記配管を流れる流体の圧力、及び前記配管を流れる流体の流量の少なくとも１つであることを特徴する付記８、９に記載の制御システム。
【００８０】
［付記１１］
前記第２制御部は、前記記憶部に記憶されている暗振動データに基づいて、前記加振部による加振を実施する期間を決定し、
前記第２通信部は、前記第１の通信部を介して、前記決定された加振する期間を前記第１のセンサユニットに送信し、
前記第１制御部は、前記決定された加振する期間に、前記加振部に加振を実行させることを特徴とする
付記５に記載の制御システム。
【００８１】
［付記１２］
前記第２制御部は、前記記憶部に記憶されている暗振動データに基づいて、暗振動データが所定値以下となる期間を決定し、前記暗振動データが所定値以下となる期間を前記加振部による加振を実施する期間として決定することを特徴とする付記１１に記載の制御システム。
【００８２】
［付記１３］
前記第１のセンサユニットは、
暗振動データを取得する暗振動取得部をさらに備え、
前記第１制御部は、前記取得した暗振動データに基づいて、前記加振部による加振を実施する期間を決定し、前記決定された加振する期間に、前記加振部に加振を実行させることを特徴とする付記５に記載の制御システム。
【００８３】
［付記１４］
前記第１制御部は、前記取得した暗振動データに基づいて、暗振動データが所定値以下となる期間を決定し、前記暗振動データが所定値以下となる期間を前記加振部による加振を実施する期間として決定することを特徴とする付記１３に記載の制御システム。
【００８４】
［付記１５］
配管に加振された前記配管を伝搬する異なる振動強度の振動データを検出する振動検知部と、
前記振動データとは異なる暗振動データを検出する暗振動検知部と、
前記振動データと前記暗振動データを格納する記憶部と、
取得した前記振動データと前記暗振動データに基づいて、蓄積する前記振動データを決定する算出部とを備えることを特徴とするセンサユニット。
【００８５】
［付記１６］
配管に振動を与える加振部と、
前記加振部を制御する第１制御部と、を備え、
前記第１制御部は、受信した前記加振部によって与えられた振動を示す情報である加振情報に基づいて、前記加振部で加振する加振の振動強度を決定し、
前記加振部は、前記第１制御部によって決定された加振の振動強度の加振を実行することを特徴とする
［付記１７］
配管に異なる振動強度の振動を与え、
加振された前記配管を伝搬する振動データを検出し、
前記振動データとは異なる暗振動データを検出し、
前記振動データと前記暗振動データを記憶し、
取得した前記振動データと前記暗振動データに基づいて、記憶する前記振動データを決定することを特徴とする制御方法。
【００８６】
［付記１８］
コンピュータに、
配管に異なる振動強度の振動を与える処理と、
加振された前記配管を伝搬する振動データを検出する処理と、
前記振動データとは異なる暗振動データを検出する処理と、
前記振動データと前記暗振動データを記憶する処理と、
取得した前記振動データと前記暗振動データに基づいて、記憶する前記振動データを決定する処理を実行させる制御プログラム。
【００８７】
［付記１９］
第１のセンサユニットと第２のセンサユニットとを備え、
前記第１のセンサユニットは、
配管に振動を与える加振部と、
前記加振部を制御する第１制御部と、を備え、
前記第２のセンサユニットは、
前記配管又は配管内の流体を伝搬する振動が計測されたデータを取得する取得部と、
を備え、
前記加振部は、異なる振動強度の振動を前記配管に与える、
ことを特徴とする制御システム。
【符号の説明】
【００８８】
１０１ａ〜１０１ｎ    振動検知部
１０２ａ〜１０２ｎ    制御部
１０３ａ〜１０３ｎ    記憶部
１０４ａ〜１０４ｎ    通信部
１０５ａ〜１０５ｎ    加振部
１１０ａ〜１１０ｎ    ＣＰＵ
１２０ａ〜１２０ｎ    メモリ
１３０ａ〜１３０ｎ    ＲＯＭ
１４０ａ〜１４０ｎ    ＲＡＭ
１０００、２０００    制御システム
１１００ａ〜１１００ｎ    センサユニット
【図１】
2017096734.tif 000003
【図２】
2017096734.tif 000004
【図３】
2017096734.tif 000005
【図４】
2017096734.tif 000006
【図５】
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【図６】
2017096734.tif 000008
【図７】
2017096734.tif 000009
【図８】
2017096734.tif 000010
【図９】
2017096734.tif 000011
【図１０】
2017096734.tif 000012
【図１１】
2017096734.tif 000013
【図１２】
2017096734.tif 000014
【図１３】
2017096734.tif 000015