(57)【要約】【課題】  配管等の状態を容易に診断する診断装置等を提供する。【解決手段】  診断装置は、配管の振動を示す振動データを取得する取得部と、振動の減衰に基づいて配管の状態を診断する診断部とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管の振動を示す振動データを取得する取得手段と、
前記振動の減衰に基づいて前記配管の状態を診断する診断手段とを備える診断装置。
【請求項２】
前記診断手段は、前記配管の状態として、減肉、腐食又は拘束条件の悪化の少なくとも一つを診断する、請求項１に記載の診断装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記振動の減衰の振幅に応じた変化を示す減衰指標に基づいて前記配管の状態を診断する、請求項１又は２に記載の診断装置。
【請求項４】
前記診断手段は、
配管の振動に関する減衰指標を算出する減衰指標算出手段と、
前記減衰指標を複数の要因に分割した場合における要因毎の影響の程度を示す第１の結合係数を求める結合係数算出手段と、
前記第１の結合係数に基づいて配管の状態を判定する判定手段と、
を含む請求項１から３のいずれか一項に記載の診断装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記第１の結合係数と、前記減衰指標を複数の要因に分割した場合における前記要因毎の影響の基準値となる第２の結合係数との比較に基づいて前記配管の状態を判定する、請求項４に記載の診断装置。
【請求項６】
前記診断手段による診断の結果及び前記配管に異常が生じた場合の損失に基づいて前記配管の修繕の優先順を決定する優先度決定手段を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の診断装置。
【請求項７】
前記配管の結果に関する情報を出力する出力手段を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の診断装置。
【請求項８】
配管の振動を検知するセンサと、
請求項１から７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９】
配管の振動を示す振動データを取得し、
前記振動の減衰に基づいて前記配管の状態を診断する診断方法。
【請求項１０】
コンピュータに、
配管の振動を示す振動データを取得する処理と、
前記振動の減衰に基づいて前記配管の状態を診断する処理とを実行させるプログラム。
【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、診断方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
上水道網等の水道インフラを構成する配管は、一般に長期間にわたって用いられる。また、配管に破損等が生じ、上水等の供給が停止した場合には、大きな損害が発生する可能性がある。したがって、劣化に起因する破損等を防ぐよう、配管の状態を診断する技術が開発されている。
【０００３】
特許文献１には、配管網の漏洩を検知するセンサの同期に関する技術が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、減衰率の測定により金属材料の材料疲労を測定する装置等が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、少なくとも二点で固定された柔軟物についてのデータである柔軟物モデルデータと、加振力データとを基に、振動範囲形状を算出する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２９５００７２号明細書
【特許文献２】特表平０８−５０７３７８号公報
【特許文献３】特開２００９−２０５５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
水道インフラを構成する配管は、一般に地中に埋設されており、また敷設された総延長が長い。したがって、上述した各特許文献に記載の技術に対して、配管の状態を更に容易に診断する方法が求められている。
【０００８】
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、配管等の状態を容易に診断す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】
【０００９】
本発明の一態様における診断装置は、配管の振動を示す振動データを取得する取得手段と、前記振動の減衰に基づいて配管の状態を診断する診断手段とを備える。
【００１０】
本発明の一態様における診断システムは、配管の振動を検知するセンサと、診断装置とを備える。
【００１１】
本発明の一態様における診断方法は、配管の振動を示す振動データを取得し、振動の減衰に基づいて配管の状態を診断する。
【００１２】
本発明の一態様におけるプログラムは、コンピュータに、配管の振動を示す振動データを取得する処理と、振動の減衰に基づいて配管の状態を診断する処理とを実行させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、配管等の状態を容易に診断す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】
【００１４】
【図１】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】本発明の第１の実施形態における診断装置がデータベースを備える場合の構成例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における診断システムの構成を示す図である。
【図４】振動減衰波形の一例を示す図である。
【図５】振動減衰波形と減衰指標との関係の一例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における診断装置の一動作例を示すフローチャートである。
【図７】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がデータベースを備える場合の構成例を示す図である。
【図９】減衰指標を複数の要因に分割した場合における各々の要因と結合係数との関係を示す図である。
【図１０】減衰指標に及ぼす配管の要因の例を示す図である。
【図１１】実測値である第１の結合係数と予め求められた第２の結合係数との関係を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態における診断装置の一動作例を示すフローチャートである。
【図１３】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１４】本発明の第３の実施形態における診断装置がデータベースを備える場合の構成例を示す図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態における診断装置の優先度決定部が配管５０１の修繕の優先順を決定する場合の一例を示す図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態における診断装置の優先度決定部が配管５０１の修繕の優先順を決定する場合の一例を示す図である。
【図１７】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１８】本発明の各実施形態における診断装置等を提供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】
【００１５】
本発明の各実施形態において、各装置又はシステムの各構成要素は、機能単位のブロックを示している。各装置又はシステムの各構成要素の一部又は全部は、例えば図１８に示すような情報処理装置１０００とプログラムとの任意の組み合わせにより実現される。情報処理装置１０００は、一例として、以下のような構成を含む。なお、情報処理１０００には、様々な変形例が考えられる。
【００１６】
・ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１００１
・ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１００２
・ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  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
・記録媒体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
各実施形態における各装置の各構成要素は、これらの機能を実現するプログラム１００４をＣＰＵ１００１が取得して実行することで実現される。各装置の各構成要素の機能を実現するプログラム１００４は、例えば、予め記憶装置１００５やＲＡＭ１００３に格納されており、必要に応じてＣＰＵ１００１が読み出す。なお、プログラム１００４は、通信ネットワーク１００９を介してＣＰＵ１００１に供給されてもよいし、予め記録媒体１００６に格納されており、ドライブ装置１００７が当該プログラムを読み出してＣＰＵ１００１に供給してもよい。
【００１７】
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、構成要素毎にそれぞれ別個の情報処理装置１０００とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。また、各装置が備える複数の構成要素が、一つの情報処理装置１０００とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。
【００１８】
また、各装置の各構成要素の一部又は全部は、プロセッサ等を含む汎用または専用の回路 （ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）や、これらの組み合わせによって実現される。これらは、単一のチップ によって構成されてもよいし、バスを介して接続される複数のチップ によって構成されてもよい。各装置の各構成要素の一部又は全部は、上述した回路等とプログラムとの組み合わせによって実現されてもよい。
【００１９】
各装置の各構成要素の一部又は全部が複数の情報処理装置や回路等により実現される場合には、複数の情報処理装置や回路等は、集中配置されてもよいし、分散配置されてもよい。例えば、情報処理装置や回路等は、クライアントアンドサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム等、各々が通信ネットワークを介して接続される形態として実現されてもよい。
【００２０】
また、以下の各実施形態においては、診断装置等は、配管の状態を診断する倍を例として説明がなされる。しかしながら、診断装置等は、建築物や橋梁等の構造物を診断の対象としてもよい。
【００２１】
（第１の実施形態）
まず、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を示す図である。
【００２２】
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、取得部１１０と、診断部１２０とを有する。取得部１１０は、配管の振動を示す振動データを取得する。診断部１２０は、振動の減衰に基づいて配管の状態を診断する。
【００２３】
なお、診断装置１００は、図２に示すようにデータベース１３０を更に備えてもよい。データベース１３０には、診断部１２０において配管の状態が診断される際に必要な情報が格納される。すなわち、データベース１３０には、配管の状態に応じた配管の振動や振動の減衰、後述減衰指標に関連するデータ等、診断部１２０が診断を行う場合の基準となる様々な情報等が格納される。データベース１３０は、例えば診断部１２０を実現する情報処理装置等に設けられてもよいし、診断部１２０と通信ネットワークを介して接続されてもよい。
【００２４】
また、図３に示すように、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が構築されてもよい。診断システム１０は、診断装置１００と、センサ１６０とを備える。
【００２５】
また、センサ１６０は、配管５０１の振動を検知する。センサ１６０は、振動センサ等で実現される。配管５０１の振動は、配管５０１を水等の流体が流れることや、外部から振動が配管５０１へ加えられること等に起因して生じる。センサ１６０は、これらの振動を検知する。また、センサ１６０は圧力を検知するセンサであってもよい。センサ１６０が検知した振動データは、図示しない有線又は無線の通信ネットワーク等を介して診断装置１００の取得部１１０へ送信される。また、診断システム１０は、配管に振動を加える図示しない加振部を備えてもよい。加振部にて加えられた振動は、センサ１６０にて検知される。
【００２６】
また、この場合には、診断装置１００は例えばセンサ１６０にて検知された振動データに基づいて配管５０１の状態を診断する。診断装置１００は、配管５０１が管路網を構成する場合等には、複数の配管５０１の状態をそれぞれ診断してもよい。
【００２７】
次に、本発明の第１の実施形態における診断装置１００等の構成要素について説明する。
【００２８】
取得部１１０は、配管５０１の振動を示す振動データを取得する。振動データは、例えばセンサ１６０によって取得された振動に関するデータである。取得部１１０は、センサ１６０から有線又は無線の通信ネットワークを介して取得する。また、取得部１１０は、センサ１６０が取得した振動に関するデータを、診断部１２０による診断に適した形式となるよう信号処理された振動データを取得してもよい。
【００２９】
診断部１２０は、取得部１１０によって取得された振動データが示す配管５０１の振動の減衰に基づいて、配管５０１の状態を診断する。つまり、診断部１２０は、振動データを用いて配管５０１の振動の減衰の様子を特定し、特定した振動の減衰に基づいて配管５０１の状態を診断する。
【００３０】
配管５０１の状態は、配管の減肉や腐食の有無、配管を接続する継手の接続状態や配管５０１の周囲の土壌の状態等を含む配管５０１の拘束条件等に応じて変化する。例えば、配管５０１に減肉や腐食、配管５０１の拘束条件の悪化等が生じることで、配管５０１は劣化する。そして、配管５０１の状態が変化することで、配管５０１の振動が減衰する、すなわち振動の振幅が減少する様子が変化する。言い換えると、配管５０１の振動の減衰を参照することで、減肉や腐食、配管５０１の拘束条件の悪化等、配管５０１の状態の推定が可能となる。
【００３１】
なお、本発明の各実施形態において、拘束条件は、配管５０１を支持する場合の構造やその他の条件を示す。拘束条件には、例えば、配管５０１同士を接続する場合の構造や接続状態、配管５０１の周囲の土壌の状態等が含まれる。
【００３２】
診断部１２０は、配管５０１の振動の減衰に基づいて配管５０１の状態を診断する。診断部１２０は、例えば、振動データが示す配管５０１の振動の減衰と、配管５０１の状態に応じて予め求められた振動の減衰の様子とを比較する等によって配管５０１の様子を診断する。
【００３３】
一例として、振動の減衰ｑは、特定の共振周波数における振動減衰波形に基づいて求められる。この場合には、下記の数１に示す対数減衰比δが用いられる。特定の共振周波数は、配管５０１等の構造物が有する固有の振動モードに関する周波数である。固有の振動モードは、実験的に求められてもよいし、対象となる構造物に対して生成されたシミュレーションモデル等を用いた有限要素法等の数値シミュレーション等にて求められてもよい。特定の共振周波数における振動減衰波形の一例は、例えば図４のように示される。
【００３４】
【数１】
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【００３５】
また、ある状態における配管５０１の振動の減衰の様子は、振動の振幅によって変化する。すなわち、振動の減衰には振幅依存性がある。振動の減衰の振幅に応じた変化は、減衰指標Ｑとして表される。減衰指標Ｑは、複数の振幅に対して求められた振動減衰ｑに基づいて、一例として図５に示すように求められる。すなわち、異なる大きさの振幅ａ１、ａ２、・・・、ａｎ、ａｎ＋１に対して振動減衰ｑ１、ｑ２、・・・、ｑｎ、ｑｎ＋１がそれぞれ求められた場合に、これらの振幅と振動減衰との関係を近似する関数を求めることで、減衰指標Ｑが求められる。減衰指標Ｑは、配管５０１の状態に応じて変化する。
【００３６】
図５に示す例では、減衰指標Ｑを表す関数は一次関数である。ただし、減衰指標Ｑを表す関数の種類は特に限定されず、振動の振幅と振動減衰との関係を適切に近似する関数が適宜用いられればよい。近似には最小二乗法等の手法が用いられるが、その手法は特に限定されない。
【００３７】
本実施形態においては、診断部１２０は、配管５０１の振動の減衰に基づく診断の一例として、配管５０１の振動に関する減衰指標Ｑを用いて配管５０１の状態を診断する。すなわち、診断部１２０は、減衰指標Ｑが配管５０１の状態に応じて変化するとの性質に基づいて配管５０１の状態を診断する。
【００３８】
一例として、診断部１２０は、取得部１１０が取得した振動データに基づいて求められた減衰指標Ｑと、配管５０１の状態に応じて予め求められた減衰指標Ｑとの比較等によって、配管５０１の様子を診断する。診断部１２０は、例えば、振動データに基づいて求められた減衰指標Ｑと配管５０１が正常である場合の減衰指標Ｑとの差異が予め定めた範囲にある場合等には、配管５０１は正常であると判断する。また、診断部１２０は、振動データに基づいて求められた減衰指標Ｑと配管５０１が劣化している場合の減衰指標Ｑとの差異が予め定めた範囲から外れている場合等には、配管５０１が劣化していると判断する。診断部１２０は配管５０１が劣化していると診断する場合に、劣化の程度を示してもよい。配管５０１の状態として複数の候補があり得る場合には、診断部１２０は、配管５０１の状態を複数の候補のいずれかであると診断してもよい。
【００３９】
なお、診断装置１００がデータベース１３０を備える場合には、診断部１２０は、診断の結果をデータベース１３０に格納する等、診断の結果に基づいてデータベース１３０の内容を更新してもよい。診断部１２０による診断の結果がその後の診断にて用いられることで、診断部１２０による診断の精度の向上が可能となる。
【００４０】
続いて、図６に示すフローチャートを用いて、本発明の第１の実施形態における診断装置１００の動作を説明する。
【００４１】
最初に、取得部１１０は、診断の対象とされた配管５０１に関する振動データを取得する（ステップＳ１０１）。
【００４２】
続いて、判定部１２０は、ステップＳ１０１にて取得された振動データを用いて、配管５０１の振動の減衰ｑを求める（ステップＳ１０２）。判定部１２０は、ステップＳ１０２において配管５０１の振動の減衰指標Ｑを求めてもよい。
【００４３】
続いて、判定部１２０は、ステップＳ１０２にて求めた振動の減衰ｑに基づいて、配管の状態を判定する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０２にて減衰指標Ｑが求められている場合には、判定部１２０は、減衰指標Ｑに基づいて配管の状態を判定する。
【００４４】
以上のとおり、本発明の第１の実施形態における診断装置１００は、配管の振動の減衰に基づいて、配管の状態を診断する。診断装置１００は、センサ１６０等にて検知された振動に基づいて状態を診断することから、配管の状態の診断の際に配管の切り出し等の作業が必要とされない。また、センサ１６０を管路網の複数の地点に設置する等によって、診断装置１００は、管路網の複数の地点における配管の状態を診断することができる。したがって、本実施形態における診断装置１００は、配管等の状態を容易に診断することを可能にする。
【００４５】
（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７に示すように、本発明の第２の実施形態における診断装置２００は、取得部１１０と、診断部２２０とを備える。取得部１１０は、上述した第１の実施形態における取得部１１０と同様の要素である。また、診断部２２０は、減衰指標算出部２２１と、結合係数算出部２２２と、判定部２２３とを含む。減衰指標算出部２２１は、配管５０１の振動に関する減衰指標を算出する。結合係数算出部２２２は、減衰指標を複数の要因に分割した場合における要因毎の影響の程度を示す結合係数を求める。判定部２２３は、結合係数に基づいて配管５０１の状態を判定する。
【００４６】
すなわち、本発明の第２の実施形態における診断装置２００は、診断部１２０に代えて診断部２２０を備える点が第１の実施形態における診断装置１００と異なる。診断部２２０は、取得部１１０で取得した振動データと、結合係数等の配管の状態に関するパラメータに基づいて配管の状態を診断する。
【００４７】
なお、診断装置２００は、図８に示すようにデータベース２３０を更に備えてもよい。データベース２３０は、一例として減衰指標データベース２３１と結合係数データベース２３２とを含む。データベース２３０は、例えば診断部２２０を実現する情報処理装置等に設けられてもよいし、診断部２２０と通信ネットワークを介して接続されてもよい。減衰指標データベース２３１には、配管の要因毎に予め求められた減衰指標が格納される。結合係数データベース２３２には、配管の状態に応じて予め求められた結合係数が格納される。これらの詳細については後述する。
【００４８】
本発明の第２の実施形態における診断装置２００では、診断部２２０は、第１の実施形態における診断装置１００における診断部１２０の一例と同様に、配管５０１の減衰指標Ｑに基づいて配管の状態を診断する。本実施形態においては、診断部２２０は、減衰指標を複数の要因に分割し、分割された要因毎の影響の程度に基づいて配管の状態を診断する。
【００４９】
配管５０１の減衰指標Ｑは、配管５０１に関するいくつかの要因によって影響を受ける。この要因には、例えば配管５０１の材料、配管５０１の形状、配管５０１を拘束する際の条件である拘束条件が含まれる。
【００５０】
材料は、配管５０１の材料である。材料は、配管５０１の製法に応じて分類されてもよい。形状は、配管５０１の肉厚や口径等に関する形状である。配管５０１の肉厚は、肉厚と配管の口径との比等で表されてもよい。また、拘束条件は、配管５０１を支持する場合の構造やその他の条件を示す。拘束条件には、配管を接続する方法やその接続状態、配管５０１の周囲の土壌の状態等が含まれる。
【００５１】
なお、配管５０１の減衰指標Ｑに影響を及ぼす要因は、上述した配管５０１の材料、配管５０１の形状、配管５０１の拘束条件に限られず、その他の要因が考慮されてもよい。本実施形態においては、配管５０１の減衰指標Ｑに影響を及ぼす要因として、配管５０１の材料、配管５０１の形状及び配管５０１の拘束条件が用いられる。
【００５２】
上述した要因の各々が減衰指標Ｑに影響を及ぼす程度は、配管の状態に応じて変化する。すなわち、配管の状態に応じて減衰指標Ｑが変化する場合には、減衰指標Ｑに影響を及ぼす要因の各々についての影響の程度が変化する。したがって、減衰指標Ｑに影響を及ぼす要因の各々の影響の程度に基づいて、配管５０１の状態を判定することが可能である。判定部２２０は、減衰指標Ｑに影響を及ぼす要因の各々の影響の程度に基づいて、配管５０１の状態を診断する。このようにすることで、判定部２２０は、より高い精度で配管５０１の状態を診断することが可能となる。
【００５３】
続いて、判定部２２０に含まれる構成要素について説明する。
【００５４】
減衰指標算出部２２１は、取得部１１０が取得した配管５０１の振動データを用いて配管５０１の振動に関する減衰指標Ｑを算出する。減衰指標算出部２２１は、上述した図５の例のように、異なる大きさの振幅ａ１、ａ２、・・・、ａｎ、ａｎ＋１と、振幅対する振動減衰ｑ１、ｑ２、・・・、ｑｎ、ｑｎ＋１との関係を近似する関数を求めることで、減衰指標Ｑを求める。
【００５５】
結合係数算出部２２２は、減衰指標算出部２２１にて求められた減衰指標を複数の要因に分割した場合における要因毎の影響の程度を示す結合係数を求める。上述のように、配管５０１の減衰指標Ｑは、配管５０１に関するいくつかの要因によって影響を受ける。つまり、減衰指標Ｑは、要因毎の減衰指標と要因毎の減衰指標の影響度である結合係数との積を、考慮の対象とする要因のそれぞれについて加算した和の形式で表される。
【００５６】
上述のように、配管５０１の状態が変わる場合には、減衰指標に対して、配管５０１に関する要因のそれぞれが及ぼす影響の程度が変わる。すなわち、この場合には配管５０１の状態に応じて結合係数が変化する。そのため、減衰指標算出部２２１で求めた減衰指標について求められた結合係数を用いて配管の状態を判断できる。
【００５７】
結合係数算出部２２２は、結合係数減衰指標算出部２２１で求めた減衰指標に対して、以下のように結合係数を求める。まず、減衰指標算出部２２１にて求められた減衰指標を第１の減衰指標Ｑ１とする。また、要因毎の減衰指標のそれぞれを第２の減衰指標Ｑ２ｉとする。要因毎の第２の減衰指標Ｑ２ｉのそれぞれは、配管５０１に応じて予め求められている。
【００５８】
診断装置２００がデータベース２３０を備える場合には、第２の減衰指標Ｑ２ｉのそれぞれは予め例えば減衰指標データベース２３１に格納される。減衰指標算出部２２１は、この場合には減衰指標データベース２３１から第２の減衰指標Ｑ２ｉを読み出して取得する。なお、以下の実施形態の説明では、要因毎の第２の減衰指標Ｑ２ｉはまとめてＱ２と称される場合がある。
【００５９】
また、第２の減衰指標Ｑ２ｉの要因の各々に対して、更に配管５０１の種類等に応じて複数の第２の減衰指標Ｑ２ｉが予め求められる。例えば、要因の一つが配管の材料である場合には、複数の材料のそれぞれに対して第２の減衰指標Ｑ２ｉが予め求められる。
【００６０】
図１０は、第２の減衰指標Ｑ２ｉの要因の各々に対して複数の第２の減衰指標Ｑ２ｉが予め求められる場合の要因の各々の例を示す図である。図１０に示す例では、配管５０１に関する要因の一つである配管５０１の材質について、予め想定される６つの材料の例が示されている。同様に、配管５０１の形状として、３つの肉厚口径比の例が示されている。配管５０１の形状としては、配管５０１の肉厚や口径がそれぞれ含まれてもよい。また、配管５０１の拘束条件として、配管５０１の固定方法等に関して７つの例が示されている。すなわち、配管５０１の拘束条件は、例えば配管５０１同士が接続される部位の固定方法や、配管５０１同士が接続される箇所の数等に応じて定められる。これらの要因の各々に対して、第２の減衰指標Ｑ２ｉが適宜用意される。
【００６１】
また、各々の第１の減衰指標Ｑ１に対する、第２の減衰指標Ｑ２ｉの各々の影響度を第１の結合係数Ａ１iとする。この場合には、第１の減衰指標Ｑ１は、減衰指標に影響を及ぼしうる要因のそれぞれに対する第２の減衰指標Ｑ２及び第１の結合係数Ａ１を用いて、以下の数２に示す式のように表される。
【００６２】
【数２】
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【００６３】
数２では、第１の減衰指標Ｑ１に影響を及ぼす要因はｉ、ｊ、ｋの３つであると想定される。この場合に、ｉは、例えば配管５０１の材質である。ｊは、例えば配管５０１の形状である。ｋは、例えば配管５０１の拘束条件に相当する。
【００６４】
結合係数算出部２２２は、例えば数２の関係に基づいて、図９に示すように第１の結合係数Ａ１ｉ、Ａ１ｊ、Ａ１ｋのそれぞれを求める。そのために、結合係数算出部２２２は、配管５０１の材質、形状、拘束条件等に応じて予め求められた第２の減衰指標Ｑ２ｉ、Ｑ２ｊ、Ｑ２ｋのそれぞれを取得する。なお、第２の減衰指標Ｑ２ｉ、Ｑ２ｊ、Ｑ２ｋのそれぞれは、上述した要因とは異なる要因を同じ条件として、第１の減衰指標Ｑ１と同様に求められる。
【００６５】
そして、結合係数算出部２２２は、第１の減衰指標Ｑ１と数２の右辺とが近似するように第１の結合係数Ａ１ｉ、Ａ１ｊ、Ａ１ｋのそれぞれを求める。結合係数算出部２２２は、例えば、第１の減衰指標Ｑ１と数２の右辺との差分が最小となるＡ１ｉ、Ａ１ｊ、Ａ１ｋのそれぞれを求める。結合係数算出部２２２は、第１の減衰指標Ｑ１と数２の右辺との差異が予め定められた範囲に含まれるようなＡ１ｉ、Ａ１ｊ、Ａ１ｋのそれぞれを求めてもよい。なお、後述する判断部２２３において要因の各々の影響の度合いを相対的に評価するために、第１の結合係数は正規化されることが好ましい。例えば、第１の結合係数の和は１となるように求められる。
【００６６】
判定部２２３は、結合係数算出部２２２にて求められた結合係数に基づいて配管５０１の状態を判定する。判定部２２３は、例えば、上述した要因毎の第１の結合係数Ａ１の値と、配管の状態に応じて想定される結合係数の値や値の範囲とを比較することで配管５０１の状態を判定する。例えば、判定部２２３は、上述のように正規化された第１の結合係数Ａ１ｉの各々の値の大きさに基づいて配管の状態を判定する。
【００６７】
また、本実施形態では、判定部２２３は、上述結合係数算出部２２２にて求められた第１の結合係数Ａ１ｉの各々と、配管の状態毎に予め用意された結合係数である第２の結合係数Ａ２とを比較することで配管５０１の状態を判定する。また、配管５０１の状態として複数の候補があり得る場合には、判定部２２３は、配管５０１の状態を複数の候補のいずれかであると判定してもよい。
【００６８】
上述のように、配管の状態には、減肉、腐食、拘束条件の変化等、配管５０１の劣化に関する状態が含まれる。判定部２２３による判定に際して、配管５０１の各々の状態に対する第２の結合係数Ａ２が予め用意されている。つまり、要因毎の第２の結合係数Ａ２ｉ、Ａ２ｊ、Ａ２ｋの各々に関して、配管５０１の状態に応じた係数の組が用意される。これらの第２の結合係数Ａ２は、例えば結合係数データベース２３２に格納される。
【００６９】
判定部２２３は、第１の結合係数Ａ１ｉ、Ａ１ｊ、Ａ１ｋと類似する第２の結合係数Ａ２ｉ、Ａ２ｊ、Ａ２ｋが示す配管の状態を、配管の状態として判定する。結合係数が類似するか否かは、第１の結合係数Ａ１ｉ、Ａ１ｊ、Ａ１ｋと第２の結合係数Ａ２ｉ、Ａ２ｊ、Ａ２ｋとの差分の絶対値の和の大きさに基づいて定められる。判定部２２３上述した結合係数の差分の絶対値の和が最小となる第２の結合係数Ａ２ｉ、Ａ２ｊ、Ａ２ｋが示す配管の状態を、配管の状態として判定する。
【００７０】
なお、判定部２２３は、最小二乗法や最尤推定法等の手法を用いて、第１の結合係数Ａ１ｉ、Ａ１ｊ、Ａ１ｋと類似する第２の結合係数Ａ２ｉ、Ａ２ｊ、Ａ２ｋを求めてもよい。
【００７１】
図１１に示す例を用いて、判定部２２３が第１の結合係数Ａ１ｉ、Ａ１ｊ、Ａ１ｋと類似する第２の結合係数Ａ２ｉ、Ａ２ｊ、Ａ２ｋを求めて配管５０１の状態を判定する場合の一例を示す。図１１に示す例では、結合係数算出部２２２が、図１１の「実測値」の項に示される「実測１」に相当する第１の結合係数Ａ１ｉ、Ａ１ｊ、Ａ１ｋのそれぞれを求めた場合が想定される。また、判定部２２３は、予め用意された第２の結合係数Ａ２として、図１０の「基準値」の項に示される３つの第２の結合係数を用いると想定される。
【００７２】
この場合に、判定部２２３は、第１の結合係数である「実測１」の値と、「基準値」の項に示される３つの第２の結合係数のそれぞれとの差分の絶対値の和を求める。
【００７３】
「実測１」の値と「基準値」の「条件１」との差分の絶対値の和は、｜（０．４−０．５）｜＋｜（０．２−０．３）｜＋｜（０．４−０．２）｜で０．４となる。同様に、「実測１」の値と「基準値」の「条件１’」との差分の絶対値の和は、｜（０．４−０．４）｜＋｜（０．２−０．２５）｜＋｜（０．４−０．３５）｜で、０．１となる。また、「実測１」の値と「基準値」の「条件１’’」との差分の絶対値の和は、｜（０．４−０．４）｜＋｜（０．２−０．３５）｜＋｜（０．４−０．２５）｜で０．３となる。
【００７４】
このようにして求められた結合係数の差分の絶対値の和によると、「実測１」の値と「基準値」の「条件１’」との差分の絶対値の和が最も小さい。つまり、第１の結合係数である「実測１」は、第２の係数のうち、「条件１’」に類似する。「条件１’」は、配管５０１の状態が「減肉」である場合に相当する。したがって、判定部２２３は、配管５０１は減肉の状態にあると判断する。
【００７５】
「実測１」に対する例と同様に、判定部２２３は「実測２」で表される第１の結合係数に対しては、拘束条件が悪化していると判断する。
【００７６】
判定部２２３は、減肉、腐食、拘束条件の悪化の発生等、配管５０１が劣化した状態にあると判定する場合には、上述のような劣化の原因に限らず、劣化の程度を判定してもよい。また、判定部２２３は、減肉と腐食の２つが発生している等、配管５０１の状態に関する複数の原因の有無を判定してもよい。
【００７７】
また、判定部２２３は、上述した判定方法と異なる方法にて判定してもよい。例えば、判定部２２３は、第１の結合係数と第２の結合係数との差分の絶対値の和が予め定めた範囲にある場合に、第１の結合係数が第２の結合係数に類似するとしてもよい。類似する第２の結合係数が複数である場合には、判定部２２３は、配管５０１の状態は、複数の第２の結合係数の各々が示す状態のいずれかであると判定してもよい。また、この場合には、判定部２２３は、配管５０１の状態を確率等にて表すことで判定してもよい。
【００７８】
また、判定部２２３は、判定を行った場合に第１の結合係数Ａ１の各々を第２の結合係数Ａ２として判定の結果と併せてデータベース２３０の結合係数データベース２３２に格納してもよい。又は、判定部２２３は、第１の結合係数Ａ１及びその判定の結果に基づいて、結合係数データベース２３２に格納された条件を更新してもよい。
【００７９】
続いて、図１２に示すフローチャートを用いて、本発明の第２の実施形態における診断装置２００の動作の一例を説明する。
【００８０】
最初に、取得部１１０は、診断の対象とされた配管５０１に関する振動データを取得する（ステップＳ２０１）。
【００８１】
続いて、診断部２２０の減衰指標算出部２２１は、ステップＳ２０１にて取得した振動データに関する第１の減衰指標を求める（ステップＳ２０２）。
【００８２】
続いて、診断部２２０の結合係数算出部２２２は、ステップＳ２０２にて求めた第１の減衰指標と第２の係数に基づいて、第１の結合係数を求める（ステップＳ２０３）。
【００８３】
次に、診断部２２０の判定部２２３は、ステップＳ２０２において求めた第１の結合係数に基づいて、配管５０１の状態を判定する（ステップＳ２０４）。
【００８４】
以上のとおり、本発明の第２の実施形態における診断装置２００は、診断部２２０が、配管５０１の振動データに基づいて求められた減衰指標を複数の要因に分割し、分割された要因毎の影響の程度に基づいて配管５０１の状態を診断する。つまり、減衰指標が複数の要因に分割されることで、配管の状態が高い制度で判定される。したがって、本実施形態における診断装置２００は、本発明の第１の実施形態における診断装置１００の効果に加え、配管５０１の状態を詳細に診断できる効果を奏する。
【００８５】
（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１３に示すように、本発明の第３の実施形態における診断装置３００は、取得部１１０と、診断部１２０と、優先度決定部３４０とを備える。診断部１１０及び診断部１２０は、上述した第１の実施形態における診断部１１０と同様の要素である。優先度決定部３４０は、診断部１２０による診断の結果及び配管５０１に異常が生じた場合の損失に基づいて修繕の優先順を決定する。
【００８６】
すなわち、本発明の第３の実施形態における診断装置２００は、更に優先度決定部３４０を備える点が第１の実施形態における診断装置１００と異なる。
【００８７】
なお、本実施形態における診断装置３００は、図１４に示すようにデータベース３００を備えてもよい。データベース３００には、損失データベース３３３が格納される。損失データベース３３３は、管路網５００に含まれる配管５０１の各々に異常が生じた場合における損失に関する情報が含まれる。
【００８８】
また、本実施形態においては、診断部１２０は、本発明の第２の実施形態における診断部２２０であってもよい。診断部１２０が第２の実施形態における診断部２２０であり、かつ診断装置３００がデータベース３３０を備える場合には、データベース３３０に減衰指標データベース２３１や結合係数データベース２３２が格納されてもよい。
【００８９】
優先度決定部３４０は、上述のように、診断部１２０による複数の地点における配管５０１に対する診断の結果及び配管５０１に異常が生じた場合の損失に基づいて、配管５０１の修繕の優先順を決定する。
【００９０】
診断装置３００においては、複数の地点において配管５０１の状態の診断が行われる場合がある。そして、診断装置３００によって、複数の地点において配管５０１が劣化している診断される可能性がある。複数の地点において配管５０１が劣化した状態にあると診断された際には、予算や作業工数等の都合から、修繕の順序を決定する必要が生じる場合がある。修繕の順序の決定の際には、劣化が進行している配管５０１を優先することが一つの方針として考えられる。
【００９１】
一方で、配管５０１の劣化により断水や漏水等の異常が生じた場合には、大きな損失が発生する可能性がある。そこで、配管５０１の修繕順序を決定する場合には、配管５０１の劣化の程度だけではなく、異常が生じた場合の損害の程度に応じて決定することが好ましい場合がある。
【００９２】
なお、配管５０１の異常は、配管５０１の劣化等に起因して、配管５０１を通じた水等の流体の供給に支障が生じる場合等を示す。配管５０１の異常には、例えば配管５０１の劣化等に起因した断水や配管５０１からの水等の漏洩が含まれる。
【００９３】
また、配管５０１に異常が生じた場合の損失は、管路網５００を構成する配管５０１の各々について、配管５０１に異常が生じた場合に、配管５０１の周囲や配管５０１に関連する施設等に生じる被害の大きさ等を示す。損失は、配管５０１に異常が生じた場合に発生しうる被害金額であってもよい。被害金額には、例えば、規則等により支払いが必要となる金銭の額、配管５０１の周囲にある施設等が配管５０１の異常に起因して停止した場合の非稼動時間による損失額、配管５０１の周辺にある住宅や施設等への慰謝料等が含まれる。上述した被害金額は、配管５０１の交換を含む配管５０１の修繕に要する費用が含まれてもよい。
【００９４】
図１５及び１６は、優先度決定部３４０が配管５０１の修繕の優先順を決定する場合の一例を示す図である。
【００９５】
図１５は、診断部１２０が、管路網５００の地点Ａ、Ｂ及びＣの３つの地点の配管５０１について状態を診断した場合の一例を示す。診断部１２０は、配管５０１の劣化の程度を複数の段階に区分して診断すると想定する。具体的には、診断部１２０は、配管５０１の状態として、劣化が進んでいる状態から順に「大」「中」「小」の３つの状態のいずれに該当するかを診断する。
【００９６】
図１５に示す例では、地点Ａにおける配管５０１の劣化の状態は「小」、地点Ｂにおける配管５０１の劣化の状態は「中」、地点Ｃにおける配管５０１の劣化の状態は「大」と診断される。すなわち、これらの地点のうち、地点Ｃにおける配管５０１の劣化が最も進んでいる。
【００９７】
図１６は、図１５に示す診断部１２０による診断の結果及び配管５０１に異常が生じた場合の損失に基づいて、優先度決定部３４０が配管５０１の修繕の優先順を決定する場合の一例を示す。図１６に示す例では、地点Ｂの近傍に工場が存在する。そして、地点Ｂにおける配管５０１に異常が生じた場合の被害金額が地点Ａ又はＣと比較して大きいとされている（不図示）。
【００９８】
この例において、優先度決定部３４０は、劣化の状態が「中」である地点Ｂを修繕順位の１位とし、劣化の状態が「大」である地点Ｃを修繕順位の２位とする。このようにすることで、被害金額が大きい等、損失が大きい地点における配管５０１の修繕が優先されることとなる。この結果として、大きな損害が生じうるような配管５０１の異常の発生を防ぐことが可能となる。
【００９９】
なお、優先度決定部３４０が優先順を決定する際に用いる手法は特に限定されない。優先度決定部３４０は、例えば診断部１２０による診断の結果及び配管５０１に異常が生じた場合の損失のそれぞれを数値化し、これらの数値に基づいて優先順を決定してもよい。この場合には、優先度決定部３４０は、例えば、診断の結果及び損失を数値化した値のそれぞれを乗算した結果の値の大きさに応じて優先順が高くなるように優先順を決定する。
【０１００】
また、優先度決定部３４０は、配管５０１に異常が生じた場合の損失額が所定の基準を超える地点において配管５０１が劣化していると診断された場合に、劣化の程度に関係なく当該地点の優先順を高くするよう優先順を決定してもよい。
【０１０１】
以上のとおり、本発明の第３の実施形態における診断装置３００は、優先度決定部３４０が、複数の地点における配管５０１に対する診断の結果及び配管５０１に異常が生じた場合の損失に基づいて配管５０１の修繕の優先順を決定する。優先度決定部３４０は、管路網の複数の地点において配管５０１が劣化した状態である場合に、予想される損失にも基づいて修繕の優先順を決定する。そのため、例えば配管に異常が生じた場合の損失が大きい箇所においては、修繕の優先度が高くなるように優先順が決定される。したがって、本実施形態における診断装置３００は、配管５０１の劣化に起因する損失を抑制するような配管の修繕計画を立案可能にする。
【０１０２】
（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１７に示すように、本発明の第３の実施形態における診断装置４００は、取得部１１０と、診断部１２０と、出力部４５０とを備える。出力部４５０は、配管５０１の状態に関する情報を出力する。
【０１０３】
なお、本実施形態においては、診断部１２０は、本発明の第２の実施形態における診断部２２０であってもよい。診断部１２０は、取得部１１０で取得した振動データや、配管の状態に関するパラメータを含む診断に必要な情報等に基づいて配管の状態を診断可能であれば、上述する各実施形態における診断部と異なる構成であってもよい。また、本実施形態における診断装置４００は、上述した第３の実施形態における診断装置３００の優先度決定部３４０を備えてもよい。
【０１０４】
上述のように、出力部４５０は配管５０１の状態に関する情報を出力する。配管５０１の状態に関する情報には、診断部１２０等にて診断された結果が含まれる。出力部３４０は、また、上述の各実施形態において配管の状態の診断等に用いられた任意の情報を出力してもよい。配管の状態の診断等に用いられた種々の情報が出力されることで、配管の状態の把握が容易になる。また、出力した情報は、例えば診断装置３００が備えるディスプレイ等に表示される。出力部４５０が出力した情報は、診断装置３００と通信ネットワークを介して接続された他の装置のディスプレイ等に表示されてもよい。他の装置には、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やタブレット、スマートフォン等が含まれる。
【０１０５】
出力部４５０は、診断部１２０による診断の結果を出力する。また、出力部４５０は、診断に用いられた情報等を出力してもよい。例えば、出力部４５０は、振幅毎の振動減衰ｑや減衰指標Ｑを出力する。この場合には、出力部４５０は、例えば図５に示すような減衰指標の算出に関するグラフ等を出力してもよい。診断部１２０が配管の状態を複数の候補のいずれかであると診断した場合には、出力部４５０は、複数の候補の一覧や、複数の候補の個々の詳細等を出力してもよい。
【０１０６】
診断部１２０が第２の実施形態における診断部２２０である場合には、出力部４５０は、第１の結合係数Ａ１又は第２の結合係数Ａ２を出力してもよい。出力部４５０は、これらの結合係数を図１０に示すような形式にて出力してもよい。
【０１０７】
また、診断装置４００が優先順決定部３４０を備える場合には、出力部４５０は、決定した配管５０１に関する修繕の優先順を出力してもよい。また、この場合には、出力部４５０は、図１５のように管路網５００の複数の地点における配管５０１の状態を出力してもよいし、図１６のように配管５０１の修繕の優先順を出力してもよい。この場合には、出力部４５０は、劣化の程度が著しい地点や、異常が生じた場合の損失が所定の条件を越える地点等を強調して表示してもよい。出力部４５０は、図１６に示す情報と併せて、管路網５００の複数の地点にて配管５０１に異常が生じた場合の損失の大きさを出力してもよい。
【０１０８】
なお、診断装置４００が優先順決定部３４０を備えない場合においても、出力部４５０は、複数の地点における配管５０１の状態を管路網５００の情報と併せて出力してもよい。つまり、出力部４５０は、図１５のように管路網５００の複数の地点における配管５０１の状態を出力してもよい。このような情報が出力されることで、管路網５００を構成する配管５０１の状態の把握が容易になる。
【０１０９】
以上のとおり、本発明の第４の実施形態における診断装置４００は、出力部４５０が配管の状態に関する情報や、配管の状態の診断に用いられた情報等を出力する。出力部４５０は、例えば配管の状態が複数の候補のいずれかであると診断した場合に、複数の候補を出力する。また、出力部４５０は、配管の複数の地点において状態が診断された場合には、複数の地点における配管の状態を管路網の情報と併せて出力する。したがって、本発明の第３の実施形態における診断装置４００は、利用者が診断装置４００による診断の結果等を含む配管の状態を詳細に把握することを可能にする。
【０１１０】
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、本発明のスコープ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。
【０１１１】
この発明の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、これに限られない。
【０１１２】
（付記１）
配管の振動を示す振動データを取得する取得手段と、
前記振動の減衰に基づいて前記配管の状態を診断する診断手段とを備える診断装置。
【０１１３】
（付記２）
前記診断手段は、前記配管の状態として、減肉、腐食又は拘束条件の悪化の少なくとも一つを診断する、請求項１に記載の診断装置。
【０１１４】
（付記３）
前記判定手段は、前記振動の減衰の振幅に応じた変化を示す減衰指標に基づいて前記配管の状態を診断する、請求項１又は２に記載の診断装置。
【０１１５】
（付記４）
前記診断の際の基準となる情報を格納するデータベースを備える、付記１から３のいずれか一項に記載の診断装置。
【０１１６】
（付記５）
前記診断手段は、前記診断の結果に基づいて前記データベースを更新する、付記４に記載の診断装置。
【０１１７】
（付記６）
前記診断手段は、
配管の振動に関する減衰指標を算出する減衰指標算出手段と、
前記減衰指標を複数の要因に分割した場合における要因毎の影響の程度を示す第１の結合係数を求める結合係数算出手段と、
結合係数に基づいて配管の状態を判定する判定手段とを含む、
付記１から５のいずれか一項に記載の診断装置。
【０１１８】
（付記７）
前記要因は、前記配管の材質、形状又は拘束条件の少なくとも一つを含む、付記６に記載の診断装置。
【０１１９】
（付記８）
前記判定手段は、前記第１の結合係数と、前記減衰指標を複数の要因に分割した場合における前記要因毎の影響の基準値となる第２の結合係数との比較に基づいて前記配管の状態を判定する、付記６又は７に記載の診断装置。
【０１２０】
（付記９）
前記判定手段は、前記配管の状態として、前記配管の減肉、腐食又は拘束条件の悪化の少なくとも一つの有無を判定する、付記６から８のいずれか一項に記載の診断装置。
【０１２１】
（付記１０）
前記診断手段による診断の結果及び前記配管に異常が生じた場合の損失に基づいて前記配管の修繕の優先順を決定する優先度決定手段を備える、付記１から９のいずれか一項に記載の診断装置。
【０１２２】
（付記１１）
前記配管の結果に関する情報を出力する出力手段を備える、付記１から１０のいずれか一項に記載の診断装置。
【０１２３】
（付記１２）
前記出力手段は、前記診断手段が、前記配管の状態が複数の候補のいずれかであると診断した場合に前記複数の候補を出力する、付記１１に記載の診断装置。
【０１２４】
（付記１３）
配管の振動を検知するセンサと、
請求項１から１２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。
【０１２５】
（付記１４）
配管の振動を示す振動データを取得し、
前記振動の減衰に基づいて前記配管の状態を診断する診断方法。
【０１２６】
（付記１５）
コンピュータに、
配管の振動を示す振動データを取得する処理と、
前記振動の減衰に基づいて前記配管の状態を診断する処理とを実行させるプログラム。
【符号の説明】
【０１２７】
１０    診断システム
１００、２００、３００    診断装置
１１０    取得部
１２０、２２０    診断部
２２１    減衰指標算出部
２２２    結合係数算出部
２２３    判定部
１３０、２３０、３３０    データベース
２３１    減衰指標データベース
２３２    結合係数データベース
３３３    損失データベース
３４０    優先度決定部
４５０    出力部
１６０    センサ
５００    管路網
５０１    配管
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    記録媒体
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】
2017173101.tif 000005
【図２】
2017173101.tif 000006
【図３】
2017173101.tif 000007
【図４】
2017173101.tif 000008
【図５】
2017173101.tif 000009
【図６】
2017173101.tif 000010
【図７】
2017173101.tif 000011
【図８】
2017173101.tif 000012
【図９】
2017173101.tif 000013
【図１０】
2017173101.tif 000014
【図１１】
2017173101.tif 000015
【図１２】
2017173101.tif 000016
【図１３】
2017173101.tif 000017
【図１４】
2017173101.tif 000018
【図１５】
2017173101.tif 000019
【図１６】
2017173101.tif 000020
【図１７】
2017173101.tif 000021
【図１８】
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