(57)【要約】【課題】埋設されているＴ字型あるいは十字型配水管路の各枝管内を流れる水の流量と流方向を簡易に測定する。【解決手段】各枝管に設けられた地上からのアクセス可能な消火栓又は排泥管に水圧センサを取り付けて管内の水圧を測定する。各水圧測定点の水圧センサの標高と、各枝管どうしの交点である節点から各測定点までの管路長を測量する。各測定データと測量データを摩擦損失水頭、管径、管路長、流速係数とから管路内流量を算出するヘーゼン・ウィリアムスの公式に代入して各枝管内を節点に向けて流れる流量を算出する式をたてる。節点の動水頭を仮定し、仮定した値に補正を加えながら各枝管内を節点に向けて流れる流量の和の絶対値を微小許容流量以下にする節点の動水頭を求める。そのときの流量を各枝管の求める流量とする。【選択図】図１
2009121159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋設されているＴ字型又は十字型配水管路の各枝管内を流れる水の流量と流方向を測定する方法であって、
各枝管に設けられた地上からのアクセス可能な消火栓又は排泥管に水圧センサを取り付けて管内の水圧を測定する段階と、
各水圧測定点の水圧センサの標高を測定する段階と、
各枝管どうしの交点である節点から前記各測定点までの管路長を特定する段階と、
前記節点の水頭圧と該節点の標高との差である動水頭を仮定し、該仮定値と、前記各測定点の水頭圧と標高と、前記各管路長と、前記各枝管についての管径と流速係数とを、摩擦損失水頭、管径、管路長、流速係数とから管路内の流量を算出するヘーゼン・ウィリアムスの下記公式に代入して各枝管内を前記節点に向けて流れる流量を算出する段階と、
該算出した各枝管の流量の総和の絶対値が予め定めた微小許容流量以下になるように前記仮定値に補正を加えて前記絶対値を前記微小許容流量以下に収束させる反復演算を行なって前記絶対値を前記微小許容流量以下にさせる前記仮定値を求める段階と、を含み、そうして求めた仮定値を使用して算出した各流量を各枝管内を前記節点に向けて流れる流量として決定することを特徴とする埋設されたＴ字型又は十字型配水管路の各枝管内を流れる水の流量と流方向を測定する流量測定方法。
Ｑ＝0.27853・Ｃ・Ｄ2.63・（ｈ／Ｌ）0.54
ここに、Ｑは流量（ｍ3／sec）、Ｃは流速係数、Ｄは管径（ｍ）、ｈは摩擦損失水頭（ｍH2O）、Ｌは管路長（ｍ）
【請求項２】
埋設されているＴ字型又は十字型配水管路の各枝管内を流れる水の流量と流方向を測定する装置であって、
前記管路の枝管の数に等しい個数の水圧測定端末と、流量演算装置とから構成され、
前記水圧測定端末は各枝管に設けられた地上からのアクセス可能な消火栓又は排泥管にカップリングを介して取り付け可能な水圧センサと、該水圧センサの検出した水圧を決められた周期でサンプリングしてディジタル値に変換し前記流量演算装置に送信する端末側制御装置とから構成されており、
前記流量演算装置は前記各水圧測定端末から送信された水圧データを受信する受信部と、受信した水圧データを水圧測定端末別に時系列で記憶するデータ記憶部と、演算制御部と、入力部と、出力部とを備え、前記演算制御部は前記データ記憶部に記憶された各水圧測定端末の同時刻の水圧データと、前記入力部を介して予め入力されたＴ字型又は十字型配水管路の区別と、各枝管に取り付けられた水圧測定端末を特定する情報と、各水圧センサの標高と、各枝管どうしの交点である節点から各水圧センサ取り付け位置までの管路長と、各枝管についての管径と流速係数とを用い、請求項１に記載の方法により各枝管内を前記節点に向けて流れる流量と流方向を算出し、算出結果を前記出力部に出力するように構成してあることを特徴とする埋設されたＴ字型又は十字型配水管路の各枝管内を流れる水の流量と流方向を測定する流量測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の流量測定装置において、前記水圧測定端末の端末側制御装置は前記ディジタル値に変換した水圧データを二次元コードに変換して表示させる表示部と、該表示させたコードを撮影して送信するカメラ付携帯電話機を備え、
前記流量演算装置は、前記カメラ付携帯電話機から送信された前記コードを受信して表示部に表示させる携帯電話機と、二次元コードを読み取るコード読取装置を備え、前記携帯電話機が受信して表示させた前記コードを該コード読取装置にて読み取ることにより前記水圧測定端末から送信された水圧データを受信するように構成してあることを特徴とする埋設されたＴ字型又は十字型配水管路の各枝管内を流れる水の流量と流方向を測定する流量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋設されたＴ字型、十字型配水管路の各枝管内を流れる水の流量と流方向を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
水道事業における配水は地中に埋設した配水管網を通して行なわれる。こうした配水管網の維持管理、水需要把握、更新計画立案等のためには、管網を構成している各管路内の実際の流量を把握することが極めて重要である。従来、地中に埋設された管路内の流量測定方法としては、次のような方法が採用されていた。
【０００３】
（１）管網を構成する管路の内、配水管が地上に露出している個所、例えば、河川の橋梁に添架された配水管や水管橋の配水管に、超音波流量計や電磁流量計のセンサを設置して測定する方法。（２）道路に測定枡を設けて配水管を貫通させ、その配水管に超音波流量計のセンサや電磁流量計を設置して測定する方法（例えば、特許文献１）。（３）流量測定用のボール弁型消火栓を通して管内に流速センサを挿入して測定する方法。
【０００４】
しかし、上記各方法には、それぞれ次のような問題点があった。（１）の方法は河川の橋梁又は水管橋が無い個所では測定できない。（２）の方法は測定枡を設ける設備投資を必要とする。（３）の方法はボール弁型消火栓が設置されている個所でしか測定できない。Ｔ字型又は十字型となっている管路の各枝管内の流量を測定する場合、（２）、（３）による方法では測定枡あるいはボール弁型消火栓が３又は４個必要となり、設備投資が多額になる。
【特許文献１】特開２００５−１４９２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来技術のこうした問題点を解決するためになされたもので、その課題は、埋設されているＴ字型あるいは十字型配水管路の各枝管内を流れる水の流量と流方向を、測定枡のような設備投資をすることなく、また消火栓がボール弁型でない場合でも簡易に測定できる流量測定方法及び流量測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、埋設されているＴ字型又は十字型配水管路の各枝管内を流れる水の流量と流方向を測定する方法であって、各枝管に設けられた地上からのアクセス可能な消火栓又は排泥管に水圧センサを取り付けて管内の水圧を測定する段階と、各水圧測定点の水圧センサの標高を測定する段階と、各枝管どうしの交点である節点から各測定点までの管路長を特定する段階と、節点の水頭圧と節点の標高との差である動水頭を仮定し、該仮定値と、各測定点の水頭圧と標高と、各管路長と、各枝管についての管径と流速係数とを、摩擦損失水頭、管径、管路長、流速係数とから管路内の流量を算出するヘーゼン・ウィリアムスの下記公式に代入して各枝管内を節点に向けて流れる流量を算出する段階と、算出した各枝管の流量の総和の絶対値が予め定めた微小許容流量以下になるように仮定値に補正を加えて前記絶対値を前記微小許容流量以下に収束させる反復演算を行なって前記絶対値を前記微小許容流量以下にさせる仮定値を求める段階と、を含み、そうして求めた仮定値を使用して算出した各流量を各枝管内を節点に向けて流れる流量として決定することを特徴とする埋設されたＴ字型又は十字型配水管路の各枝管内を流れる水の流量と流方向を測定する流量測定方法である。
Ｑ＝0.27853・Ｃ・Ｄ2.63・（ｈ／Ｌ）0.54
ここに、Ｑは流量（ｍ3／sec）、Ｃは流速係数、Ｄは管径（ｍ）、ｈは摩擦損失水頭（ｍH2O）、Ｌは管路長（ｍ）
【０００７】
このような方法によれば、各枝管に設けられている地上からのアクセスが可能な消火栓に圧力センサを取り付けて圧力を同時測定するだけで、各枝管を流れる水の流量と流方向を把握することができる。測定点の標高、節点から測定点までの管路長も必要であるが、それらは地上で容易に測定又は把握できる数値である。圧力センサは消火栓にカップリングを介して外付けすればよく、流速センサを使用する測定法のように管内に挿入する必要はない。従って、ボール弁が使用されていない消火栓でも測定できる。圧力センサが取り付けできる個所であればよいので消火栓の代わりに排泥管も利用できる。超音波流量計を使用する場合のように配水管の外面にアクセスする必要はなく、また、電磁流量計を使用する場合のように配水管途中に設置する必要もなく、多数設けられている消火栓や排泥管を利用できるので測定可能点が多くなる利点がある。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、埋設されているＴ字型又は十字型配水管路の各枝管内を流れる水の流量と流方向を測定する装置であって、管路の枝管の数に等しい個数の水圧測定端末と、流量演算装置とから構成され、水圧測定端末は各枝管に設けられた地上からのアクセス可能な消火栓又は排泥管にカップリング等を介して取り付け可能な水圧センサと、該水圧センサの検出した水圧を決められた周期でサンプリングしてディジタル値に変換し流量演算装置に送信する端末側制御装置とから構成されており、流量演算装置は各水圧測定端末から送信された水圧データを受信する受信部と、受信した水圧データを水圧測定端末別に時系列で記憶するデータ記憶部と、演算制御部と、入力部と、出力部とを備え、演算制御部はデータ記憶部に記憶された各水圧測定端末の同時刻の水圧データと、入力部を介して予め入力されたＴ字型又は十字型配水管路の区別と、各枝管に取り付けられた水圧測定端末を特定する情報と、各水圧センサの標高と、各枝管どうしの交点である節点から各水圧センサ取り付け位置までの管路長と、各枝管についての管径と流速係数とを用い、請求項１に記載の方法により各枝管内を節点に向けて流れる流量と流方向を算出し、算出結果を出力部に出力するように構成してあることを特徴とする埋設されたＴ字型又は十字型配水管路の各枝管内を流れる水の流量と流方向を測定する流量測定装置である。
【０００９】
こうような構成の流量測定装置は、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏する。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の流量測定装置において、水圧測定端末の端末側制御装置はディジタル値に変換した水圧データを二次元コードに変換して表示させる表示部と、示させたコードを撮影して送信するカメラ付携帯電話機を備え、流量演算装置は、カメラ付携帯電話機から送信されたコードを受信して表示部に表示させる携帯電話機と、二次元コードを読み取るコード読取装置を備え、携帯電話機が受信して表示させたコードをコード読取装置にて読み取ることにより水圧測定端末から送信された水圧データを受信するように構成してあることを特徴とする埋設されたＴ字型又は十字型配水管路の各枝管内を流れる水の流量と流方向を測定する流量測定装置である。
【００１１】
このような構成とすれば、水圧測定端末から流量演算装置への水圧データの送信に社会インフラである携帯電話網と汎用の携帯電話機を使用することができる。従って、データ送信用に特別の無線送信装置や特別の無線受信装置を設計製作する必要のない利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための一形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る流量測定の方式を模式的に表わしたものである。本発明の流量測定装置及び流量測定方法は、地中に埋設されたＴ字型又は十字型配水管路の各枝管内を流れる水の流量と流方向の測定を対象としている。ここに、Ｔ字型、十字型配水管路は、各枝管どうしの交点である節点からそれぞれ３本、４本の枝管が任意方向に分岐配管されている管路を指しており、それらが互いに９０度の角度で分枝されている場合に限定されるものでない。
【００１３】
地中に埋設された配水管へのアクセスは一般に容易ではない。たまたまアクセスできたとしても、超音波流量計を取り付けたり、管内に流量センサを挿入したりするは不可能な場合が殆どである。しかし、一般に管路網には防火用水を取水するための消火栓が、かなりの密度で配置されている。消火栓では埋設された配水管にアクセスすることができる。そして、その取水用分岐部のカップリングを介して水圧センサを取り付け、その配水管内の圧力を測定することは容易である。本発明では、そうした消火栓を利用してその管路部の圧力を測定し、その測定データを用いて各枝管内を流れる水の流量と流方向を算出する方式を採用している。
【００１４】
図１において、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点はＴ字型配水管路の各枝管に設けられている消火栓１、２、３の位置である。各枝管は、分岐部５であるＸ節点で交わっている。Ｘ節点は地中にあり地上からはアクセスできない。本実施形態に係る流量測定装置は、Ａ、Ｂ、Ｃ点の消火栓１、２、３に取り付けられる３個の水圧測定端末７と、それら３個の水圧測定端末７で測定した圧力データを基に流量と流方向を算出する流量演算装置９とから構成されている。
【００１５】
図２は水圧測定端末７の構成をブロック図で示したものである。水圧測定端末７は、水圧センサ１０と端末側制御装置１１とから構成されている。本発明の流量測定は流量の常時監視を目的とするものではなく、必要な時間帯の流量を一時的に測定することを目的とするものである。水圧センサ１０は、図３に示すように配水管１３に取り付けられた消火栓１４の分岐部１５のカップリング１６に一時的に取り付けられる。水圧センサ１０としては、例えば、半導体圧力センサを使用する。
【００１６】
端末側制御装置１１は、制御回路１７、記憶装置１８、ＡＤ変換器１９、入出力インターフェース２０、送信装置２１を備えて構成されている。制御回路１７は端末側制御装置１１の制御全般を司るものでマイクロコンピュータを主体に構成されている。記憶装置１８は動作プログラムの記憶の他、データの一時記憶用に使用される。水圧センサ１０の検出したアナログの圧力信号はＡＤ変換器１９にてディジタル値に変換され、入出力インターフェース２０を介して制御回路１７に入力される。制御回路１７は予め決められた一定周期で圧力信号をサンプリングし、消火栓を特定する情報と共に送信装置２１を介して流量演算装置９に送信する。
【００１７】
図４は流量演算装置９の構成をブロック図で示したものである。流量演算装置９は、演算制御回路２４、記憶装置２５、受信装置２６、入力装置２７、出力装置２８を備えて構成されている。演算制御回路２４は流量演算装置９の制御全般を司るものでマイクロコンピュータを主体に構成されている。記憶装置１８は動作プログラムの記憶の他、データの記憶用に使用される。受信装置２６は、端末側制御装置１１の送信装置２１が送信した消火栓を特定する情報と圧力データとを受信して演算制御回路２４に入力する。演算制御回路２４は受け取った圧力データを消火栓別に時刻と共に記憶装置２５に記憶させる。入力装置２７は、後述する各種定数や測定値を演算制御回路２４に入力するためのもので、例えばキーボードである。出力装置２８は、最終的に得られた流量データを出力するためのもので表示装置やプリンタ等である。
【００１８】
次に、このような構成の下でＴ字型配水管路の各枝管内を流れる水の流量と流方向を測定する手順について説明する。最初に、測定対象である管路の構成がＴ字型か十字型かの区別と、各枝管上の消火栓位置を識別する符号であるＡ点、Ｂ点、Ｃ点を入力装置２７を使用して流量演算装置９に入力しておく。入力後、各装置を動作させ、各消火栓位置の配水管内圧力の測定を開始させる。各端末側制御装置１１は予め決められた周期で水圧を測定し、測定データを自己の識別符号と共に流量演算装置９に送信する。流量演算装置９はそれら情報を受信し、圧力データを消火栓別に時刻と共に記憶装置２５に記憶させる。
【００１９】
測定を終えたら流量の算出に移る。算出に先立ち、計算に必要な各種定数の入力を行なう。計算にはヘーゼン・ウィリアムスの下記公式（１）とＸ節点における流量の連続条件式（２）を用いる。
Ｑ＝0.27853・Ｃ・Ｄ2.63・（ｈ／Ｌ）0.54                         （１）式
Ｑａ＋Ｑｂ＋Ｑｃ＝０                                            （２）式
ここに、Ｑは流量（ｍ3／sec）、Ｃは流速係数、Ｄは管径（ｍ）、ｈは摩擦損失水頭（ｍH2O）、Ｌは管路長（ｍ）、また、Ｑａ、Ｑｂ、ＱｃはＡ、Ｂ、Ｃ点からＸ節点に向けて流れる水の流量である。以後、添字ａ、ｂ、ｃは、それぞれＡ点−Ｘ節点、Ｂ点−Ｘ節点、Ｃ点−Ｘ節点間を結ぶ枝管を意味ものとする。
【００２０】
計算に必要な各枝管の流速係数をＣａ、Ｃｂ、Ｃｃ、管径をＤａ、Ｄｂ、Ｄｃ、管路長をＬａ、Ｌｂ、Ｌｃとし、それらの値を流量演算装置９に入力する。これらの値は管路網の施工データから知ることができる。管路長が不明な場合は測量して把握しておく。
【００２１】
摩擦損失水頭ｈは、例えばＡ点−Ｘ節点間の枝管については次式（３）で計算される。
ｈａ＝
（Ｐａ−Ｈａ）−（Ｐｘ−Ｈｘ）                           （３）式
ここで、Ｐａ、ＰｘはＡ点、Ｘ節点における水頭圧（ｍH2O）、Ｈａ、ＨｘはＡ点、Ｘ節点の標高（ｍ）である。Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃの値については（３）式から分かるようにＸ節点の値であるＨｘとの差が使用されるので、標高ではなく基準点からの高低差数値を使用できる。従って、図３に示したカップリング１６の基準点からの高低差を測量して入力する。
【００２２】
このような各種定数の入力を終えたならば流量演算装置９に流量の計算を指示する。演算制御回路２４は、記憶装置２５が記憶している同じ時刻の圧力データ（水頭圧）を用いて流量Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃの算出を開始する。流量は、Ａ点−Ｘ節点、Ｂ点−Ｘ節点、Ｃ点−Ｘ節点間を結ぶ各枝管についての圧力データと定数を（１）式に代入した下記（４）、（５）、（６）式と（２）式の４式からなる連立方程式をＱａ、Ｑｂ、Ｑｃ、（Ｐｘ−Ｈｘ）を未知数として解くことで求まる。
【００２３】
Ｘ節点の動水頭を（Ｐｘ−Ｈｘ）＝Ｒｘ  とおくと、
Ｑａ＝0.27853・Ｃ・Ｄ2.63・（｜（Ｐａ−Ｈａ）−Ｒｘ｜／Ｌａ）0.54
・ （（Ｐａ−Ｈａ）−Ｒｘ）／ ｜（Ｐａ−Ｈａ）−Ｒｘ｜
（４）式
Ｑｂ＝0.27853・Ｃ・Ｄ2.63・（｜（Ｐｂ−Ｈｂ）−Ｒｘ｜／Ｌｂ）0.54
・ （（Ｐｂ−Ｈｂ）−Ｒｘ）／ ｜（Ｐｂ−Ｈｂ）−Ｒｘ｜
（５）式
Ｑｃ＝0.27853・Ｃ・Ｄ2.63・（｜（Ｐｃ−Ｈｃ）−Ｒｘ｜／Ｌｃ）0.54
・ （（Ｐｃ−Ｈｃ）−Ｒｘ）／ ｜（Ｐｃ−Ｈｃ）−Ｒｘ｜
（６）式
ここで、例えば（４）式右辺に（（Ｐａ−Ｈａ）−Ｒｘ）／ ｜（Ｐａ−Ｈａ）−Ｒｘ｜なる式が掛けてあるのは、Ｘ節点向きの流量の値を正にさせるためである。
【００２４】
（４）、（５）、（６）式に無理式を含むため簡単には解けない。そこで本実施形態では反復近似法の一つである山登り法を用いてこれらの連立方程式を解いている。即ち、Ｒｘの値として初期値を仮定し、そのＲｘの値に基づいて（４）、（５）、（６）からＱａ、Ｑｂ、Ｑｃの値を求める。そして、求めたＱａ、Ｑｂ、Ｑｃが次式を満足するか判定する。
｜Ｑａ＋Ｑｂ＋Ｑｃ｜＜ΔＱ                                （７）式
ΔＱは微小な許容誤差である。（７）式が満足された場合には（２）式が満足されたものとみなして、そのときのＱａ、Ｑｂ、Ｑｃの値を求める流量とする。（７）式が満足されなかった場合にはＲｘの値に修正を加えて再計算を繰り返し、最終的に（７）式を満足させるＲｘの値を探しだす。
【００２５】
図５は、そのような計算を行なうための演算制御回路２４の演算フローである。最初のステップＳ１では、Ｒｘの値として、Ａ、Ｂ、Ｃ点の動水頭（Ｐａ−Ｈａ）、（Ｐｂ−Ｈｂ）、（Ｐｃ−Ｈｃ）の中の最大の値を仮定する。以後、Ａ点の動水頭（Ｐａ−Ｈａ）が最大と仮定して説明する。
【００２６】
ステップＳ２では、仮定したＲｘの値を（４）、（５）、（６）式に代入してＡ、Ｂ、Ｃ点からＸ節点に向けて流れる流量Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃの値を計算する。続くステップＳ３では、それらの値が（７）式を満足しているか否か判定する。満足していれば求める流量Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃの値が得られたことになるのでステップＳ１６に移り、それらの値を出力装置２８に出力して終了する。流方向は、それらの値が正の場合はＸ節点向き、負の場合はその反対向きである。
【００２７】
ステップＳ３にて（７）式が満足されていなかった場合はステップＳ４に移り、Ｒｘの値を（Ｒｘ−ΔＲ）に置き換える。ΔＲは正の微小数値である。Ｒｘを変化させた場合の｜Ｑａ＋Ｑｂ＋Ｑｃ｜の値は図６に示すような下に凸のカーブとなる。｜Ｑａ＋Ｑｂ＋Ｑｃ｜の値は、Ｒｘの値が（２）、（４）〜（６）式からなる連立方程式のＲｘについての解Ｒｍに等しい時にゼロとなる。ステップＳ２で仮定したＲａの値は、Ａ、Ｂ、Ｃ点の中の最大動水頭であるので、その値ＲａはＲｍより大である。
【００２８】
ここで、図６におけるＲｘ＞Ｒｍの範囲では、Ｘ節点の仮定動水頭Ｒｘの値は正確な動水頭Ｒｍより大であるので、Ａ点からＸ節点に流入する流量Ｑａの値は、Ｘ節点からＢ点、Ｃ点に流出する流量の和（−Ｑｂ−Ｑｃ）より小さい筈である。即ち、Ｒｘ＞Ｒｍの範囲では、次式が成り立っている。
Ｑａ＜−（Ｑｂ＋Ｑｃ）                                  （８）式
反対にＲｘ＜Ｒｍの範囲では、次式が成り立っている。
Ｑａ＞−（Ｑｂ＋Ｑｃ）                                  （９）式
【００２９】
ステップＳ３でＮＯと判定された場合のステップＳ４では、ＲｘをＲｍに近づけるために（Ｒｘ−ΔＲ）に置き換える。そして、その値を用いて流量Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃの値を再計算する（ステップＳ５）。ステップＳ６では、求めた流量の値が（７）式を満足するか判定する。満足していれば解が求まったことになるのでステップＳ１６に移り、求めた流量を出力して終了する。
【００３０】
ステップＳ６にて（７）式が満足されていなかった場合はステップＳ７に移り、Ｑａと（−Ｑｂ−Ｑｃ）の大小関係を判定する。（８）式を満たす関係にあった場合は、図６よりＲｘ＞Ｒｍの関係にある。その場合はステップＳ４に戻る。Ｒｘの値をＲｍに近づけるため、それまでのＲｘを（Ｒｘ−ΔＲ）に置き換える。そしてステップＳ５〜Ｓ７の処理を再度実行する。このステップＳ４〜Ｓ７の処理を、ステップＳ７において（９）式が満足されるまで繰り返す。繰り返しによりＲｘは次第にＲｍに近づいていき、Ｒｍの値より小さくなった時に（９）式が満足される。満足されたらステップＳ８に移る。
【００３１】
Ｒｘの値が小さくなりすぎたので、今度は大きくする必要がある。その準備としてステップＳ８ではステップＳ１０の計算で使用する変数ｎの値を１とおき、続くステップＳ９では符号を表わす変数Ｓの値を１とおく。そして、ステップＳ１０ではＲｘの値を次式で置き換える。
Ｒｘ＋Ｓ・（１／２）n・ΔＲ                             （１０）式
この場合、ｎ＝１、Ｓ＝１であるので、その値は（Ｒｘ＋（１／２）・ΔＲ）となる。即ち、ΔＲ／２だけプラス方向に値を戻すことになる。
【００３２】
ステップＳ１１では置き換えたＲｘの値を使用して流量Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃを再計算し、続くステップＳ１２では再び（７）式が満足されているか判定する。満足していれば解が求まったことになるのでステップＳ１６に移り、求めた流量を出力して終了する。
【００３３】
満足されていなかった場合はステップＳ１３に移り、変数ｎを（ｎ＋１）で置き換えておく。ステップＳ１４ではＱａと（−Ｑｂ−Ｑｃ）の大小関係を判定する。（９）式を満たす関係にあった場合は、図６よりＲｘ＜Ｒｍの関係にあるのでステップＳ９に戻り、Ｓ＝１としてステップＳ１０にて（１０）式の再計算を行なう。変数ｎの値が（ｎ＋１）に置き換わっているので、前回の変化分（１／２）n・ΔＲの１／２だけＲｘの値をプラス方向に変化させることになる。
【００３４】
ステップＳ１４にて（８）式が満たされていた場合は、図６よりＲｘ＞Ｒｍの関係にあるのでステップＳ１５に移りＳ＝−１とする。そしてステップＳ１０に戻り（１０）式の再計算を行なう。変数ｎの値が（ｎ＋１）に置き換わっているので、前回の変化分（１／２）n・ΔＲの１／２だけＲｘの値をマイナス方向に変化させることになる。
【００３５】
ステップＳ１０にてＲｘの値を（１０）式で計算される値に置き換えたならば、再び流量Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃを計算する（ステップＳ１１）。そして、ステップＳ１２にて（７）式が満足されているか判定する。こうしたステップＳ９〜Ｓ１５の繰り返しによりＲｘの値は次第にＲｍに近づいていき、最終的にステップＳ１２にて（７）式が満足されるＲｘの値が得られる。（７）式が満足されれば解が求まったことになるのでステップＳ１６に移り、求めた流量を出力して終了する。このような一連の演算フローを実行することにより流量Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃの値が求まり、その符号から流方向も判明する。
【００３６】
このような方式、装置による測定は次のような利点を有する。各枝管に設けられている地上からのアクセスが可能な消火栓に圧力センサを取り付けて圧力を同時測定するだけで、各枝管を流れる水の流量と流方向を把握することができる。測定点の標高、節点から測定点までの管路長も必要とするが、それらは地上で容易に測定できる数値である。圧力センサは消火栓にカップリングを介して外付けすればよく、流速センサを使用する測定法のように管内に挿入する必要はない。従って、ボール弁が使用されていない消火栓でも測定できる。圧力センサが取り付けできる個所であればよいので消火栓の代わりに排泥管も利用できる。超音波流量計を使用する場合のように配水管の外面にアクセスする必要はなく、また、電磁流量計を使用する場合のように配水管途中に設置する必要もなく、多数設けられている消火栓や排泥管を利用するので測定可能点が多くなる利点を有する。
【００３７】
（変形実施形態−その１）
本実施形態は、前記実施形態における水圧測定端末７から流量演算装置９への水圧データの送信に社会インフラである携帯電話網と汎用の携帯電話機を利用するものである。図７、図８は、その水圧測定端末７ａ、流量演算装置９ａのブロック図である。図７に示す水圧測定端末７ａが図２の水圧測定端末７と異なる点は、送信装置２１を表示装置２１ａとカメラ付携帯電話機２１ｂに置き換えた点である。図８に示す流量演算装置９ａが図４の流量演算装置９と異なる点は、受信装置２６を携帯電話機２６ａとコード読取装置２６ｂの組み合わせ３式に置き換えた点である。
【００３８】
制御回路１７は、水圧センサ１０により検出した水圧データを二次元コードに変換して表示装置２１ａに表示させる。カメラ付携帯電話機２１ｂは表示された二次元コードをカメラ部で撮影し、携帯電話網を介して流量演算装置９の携帯電話機２６ａに送信する。携帯電話機２６ａは受信した二次元コードをその表示部に表示させる。コード読取装置２６ｂは、表示された二次元コードを読み取って解読し、送信されてきた水圧データを演算制御回路２４に出力する。
【００３９】
本実施形態は水圧測定端末７ａから流量演算装置９ａへの水圧データの送信に社会インフラである携帯電話網と汎用の携帯電話機を使用するため、データ送信用に特別の無線送信装置や特別の無線受信装置を設計製作する必要のない利点を有する
【００４０】
（変形実施形態−その２）
これまで説明した実施形態はＴ字型配水管路についてのものであったが、十字型配水管路についても同様の方法、同様の装置を用いて各枝管の流量と流方向を測定することができる。十字型配水管路は、図１に示したＴ字型配水管路におけるＸ節点に枝管を１本追加接続した管路である。その追加枝管上の測定点をＤ点とする。
【００４１】
添字ｄはＤ点−Ｘ節点間を結ぶ枝管を意味ものとすると、Ｄ点よりＸ節点に向けて流れる水の流量Ｑｄを表わす式は次のようになる。
Ｑｄ＝0.27853・Ｃ・Ｄ2.63・（｜（Ｐｄ−Ｈｄ）−Ｒｘ｜／Ｌｄ）0.54
・ （（Ｐｄ−Ｈｄ）−Ｒｘ）／ ｜（Ｐｄ−Ｈｄ）−Ｒｘ｜
（１１）式
十字型配水管路の場合の（２）式は次のようになる。
Ｑａ＋Ｑｂ＋Ｑｃ＋Ｑｄ＝０                             （１２）式
従って、（４）〜（６）、（１１）、（１２）式からなる連立方程式を説くことで流量Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄを求めることができる。流方向は求めた流量の符号で判断できる。連立方程式は前述のＴ字型配水管路について説明したと同様の方法で解くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る流量測定方式を模式的に表わしたものである。
【図２】水圧測定端末７のブロック図である。
【図３】水圧センサ１０の消火栓１４への取り付け状態図である。
【図４】流量演算装置９のブロック図である。
【図５】各枝管の水の流量を算出する演算制御回路２４の演算フローである。
【図６】山登り法による演算の説明図である。
【図７】他の実施形態である水圧測定端末７ａのブロック図である。
【図８】他の実施形態である流量演算装置９ａのブロック図である。
【符号の説明】
【００４３】
図面中、１、２、３は消火栓、５は節点、７は水圧測定端末、９は流量演算装置、１０は水圧センサ、１６はカップリング、１１は端末側制御装置、２１は送信装置、２１ａは表示装置（表示部）、２１ｂはカメラ付携帯電話機、２４は演算制御回路（演算制御部）、２５は記憶装置（データ記憶部）、２６は受信装置（受信部）、２６ａは携帯電話機、２６ｂはコード読取装置を示す。
【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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【図８】
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