(57)【要約】  ビル層（５０）の液体漏れの検出及び位置特定のためのシステム（１）は、ビル層（５０）の第１の表面（５１）の一部分に並置された主表面（１３）を有し、セル主表面（１３）と平行に延びる検知パスを画成する少なくとも１対の互いに離間した電極（１１、１２）を内蔵する少なくとも１つのセル（１０）を備えた検知モジュール（２）を有する。検知回路（２０）は、セル（１０）と協働可能であり、セル電極（１１、１２）間に電圧を印加しその間の電気的性質を測定する。検知回路（２０）は、第１の表面（５１）の反対側のビル層（５０）の第２の表面（５２）に当てるように配置されたプローブ（７０）と協働可能であり、セル電極（１１、１２）の少なくとも１つとプローブ（７０）との間に電圧を印加しその間の電気的性質を測定する。制御回路（１５０）は、検知回路（２０）に動作的に関連づけられ、セル電極（１１、１２）間の電気的性質の検知回路（２０）からの少なくとも第１の測定値に基づき第１の表面（５１）の一部分内の漏れを検出し、プローブ（７０）とセル電極（１１、１２）の少なくとも１つとの間の電気的性質の検知回路（２０）からの少なくとも第２の測定値に基づき第１の表面（５１）の一部分内の漏れのポイント（１５５）を位置特定する。【選択図】  図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビル層（５０）における液体漏れの検出および位置特定のためのシステム（１）であって、
少なくとも１つの検知モジュール（２）であって、
セル（１０）であって、前記ビル層（５０）の第１の表面（５１）の一部分に並置された主表面（１３）を有し、前記セル主表面（１３）に対して平行に延在する検知パスを画成する少なくとも１対の互いに離間した電極（１１、１２）を内蔵する、少なくとも１つのセル（１０）と、
前記セル（１０）と協働可能であり、かつ前記セル電極（１１、１２）の間に電圧を印加してその間の電気的性質を測定するよう構成された検知回路（２０）であって、前記検知回路（２０）は、前記第１の表面（５１）の反対側の前記ビル層（５０）の第２の表面（５２）に当てるように配置されたプローブ（７０）と更に協働可能であり、かつ前記セル電極（１１、１２）のうちの少なくとも１つと前記プローブ（７０）との間に電圧を印加してその間の電気的性質を測定するように更に構成される検知回路（２０）と、
を含む少なくとも１つの検知モジュール（２）と、
前記検知回路（２０）に動作的に関連づけられた制御回路（１５０）であって、
前記セル電極（１１、１２）の間の前記電気的性質の前記検知回路（２０）からの少なくとも第１の測定値に基づいて前記第１の表面（５１）の前記一部分内の漏れの存在を検出し、
前記プローブ（７０）と前記セル電極（１１、１２）のうちの少なくとも１つとの間の前記電気的性質の前記検知回路（２０）からの少なくとも第２の測定値に基づいて前記第１の表面（５１）の前記一部分内の漏れのポイント（１５５）を位置特定するように構成された、
制御回路（１５０）と、
を含む、システム（１）。
【請求項２】
前記検知回路（２０）は、前記セル電極（１１、１２）の間に印加される前記電圧の極性を切り替えてその間の前記電気的性質を測定するように構成される、請求項１に記載のシステム（１）。
【請求項３】
前記検知回路（２０）は、前記セル電極（１１、１２）の間に前記電圧が印加されると前記セル電極（１１、１２）の間に存在するアナログ信号（３８）を測定するように構成された、第１のアナログ―デジタル変換回路（４０）を含む、請求項１または２に記載のシステム（１）。
【請求項４】
前記第１のアナログ―デジタル変換回路（４０）は、前記プローブ（７０）が前記システム（１）の共通ライン（３３）に接続されているとき、前記プローブ（７０）と前記セル電極（１１、１２）のうちの少なくとも１つとの間のアナログ信号（３９０）を測定するように構成される、請求項３に記載のシステム（１）。
【請求項５】
前記検知回路（２０）は、前記プローブ（７０）が前記システム（１）の正の供給ライン（３２０）へ接続されているとき前記プローブ（７０）と前記セル電極（１１、１２）のうちの少なくとも１つとの間のアナログ信号を測定するように構成された、第２のアナログ―デジタル変換回路（４００）を含む、請求項３または４に記載のシステム（１）。
【請求項６】
前記検知回路（２０）は、前記正の供給ライン（３２０）のレベルを昇圧するように構成された可変電源回路（３５０）を含む、請求項５に記載のシステム（１）。
【請求項７】
前記検知回路（２０）は、前記プローブ（７０）と前記セル電極（１１、１２）のうちの少なくとも１つとの間に印加される前記電圧の極性を切り替えるように構成される、請求項１に記載のシステム（１）。
【請求項８】
前記プローブ（７０）と前記セル電極（１１、１２）との間の前記電気的性質を測定するために、検知回路（２０）は、前記セル電極（１１、１２）に同じ電圧を印加するように構成される、請求項１に記載のシステム（１）。
【請求項９】
前記少なくとも１つのセルは、セル（１０）のグループを含み、前記検知回路（２０）は、前記電圧を印加して前記セル電極（１１、１２）の間の前記電気的性質を測定するために前記セル（１０）を順次選択するように構成されかつ制御可能な第１の選択回路（３６）を含む、請求項１に記載のシステム（１）。
【請求項１０】
前記セル（１０）は、複数のサブセル（１０ａ〜１０ｄ）を含み、各サブセル（１０ａ〜１０ｄ）は、その主表面に対して平行に延在する検知サブパスを画成する互いに離間した電極（１１ａ〜１２ａ、１１ｂ〜１２ｂ、１１ｃ〜１２ｃ、１１ｄ〜１２ｄ）を含み、前記サブパスは互いに接続されてセルパスを画成する、請求項１に記載のシステム（１）。
【請求項１１】
前記セル電極（１１、１２）の間の前記測定された電気的性質は静電容量であり、前記検知回路（２０）は、前記セル電極（１１、１２）の間に印加される前記電圧をパルス印加するように構成される、請求項１に記載のシステム（１）。
【請求項１２】
前記プローブ（７０）と前記セル電極（１１、１２）のうちの少なくとも１つとの間の前記測定された電気的性質は静電容量であり、前記検知回路（２０）は、前記プローブ（７０）と前記セル電極（１１、１２）のうちの少なくとも１つとの間に印加される前記電圧をパルス印加するように構成される、請求項１に記載のシステム（１）。
【請求項１３】
前記制御回路は、少なくとも１つのセンサアレイ制御回路（１５０）を含み、前記少なくとも１つの検知モジュールは、前記センサアレイ制御回路（１５０）へ動作的に接続された検知モジュール（２）のアレイ（３）を含む、請求項１に記載のシステム（１）。
【請求項１４】
前記システム（１）は、前記検出された漏れの進行を経時的に示すデータを生成しログをつけるように構成される、請求項１に記載のシステム（１）。
【請求項１５】
ビル層（５０）における漏れを検出し位置を特定するための方法（１００）であって、
請求項１に記載のシステムを提供する（１０１）ステップであって、少なくとも１つのセル（１０）が、前記セル（１０）の主表面（１３）が前記ビル層（５０）の第１の表面（５１）の一部分に並置されるように、配置され、前記セル（１０）は、前記セル主表面（１３）に対して平行に延在する検知パスを画成する前記少なくとも１対の互いに離間した電極（１１、１２）を内蔵している、ステップと、
前記セル電極（１１、１２）の間に電圧を印加してその間の電気的性質を測定する（１０２）ステップと、
前記セル電極（１１、１２）の間の前記電気的性質の少なくとも第１の測定値に基づいて、前記ビル層（５０）の前記第１の表面（５１）の前記一部分内の漏れの存在を検出する（１０３）ステップと、
漏れの存在を検出すると、
前記第１の表面（５１）の反対側の前記ビル層（５０）の第２の表面（５２）に前記プローブ（７０）を当てる（１０４）ステップと、
前記セル電極（１１、１２）のうちの少なくとも１つと前記プローブ（７０）との間に電圧を印加してその間の電気的性質を測定する（１０５）ステップと、
前記プローブ（７０）と前記セル電極（１１、１２）のうちの少なくとも１つとの間の前記電気的性質の少なくとも第２の測定値に基づいて、前記第１の表面（５１）の前記一部分内の漏れのポイント（１５５）を位置特定する（１０６）ステップと、
を含む、方法（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビル層(building layer)における液体漏れを検出および位置を特定するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビルの建設において、耐水層、特に防水の平屋根または地下室(basement)を提供することは難しい。多くの企業は、漏れ防止サービスまたは漏れ修繕サービスのいずれかしか提供していない。
【０００３】
現在、平屋根がきちんと防水できていたか否かは、漏れが内部に存在するようになるまで判断することは難しく、これは損傷を生じかねない。このことはまた、屋根の劣化についても当てはまり、屋根が著しく劣化しているか否かは、漏れが内部に存在するようになるまで判断できない。
【０００４】
ビル内の漏れを検出および位置特定することは、本質的に難しい。内部に存在する漏れについての主な問題は、漏れの源および規模が分からないということである。内部構造や私的財産への損害ならびに不随する追加の修繕または訴訟費用が発生しないうちに、漏れを識別し位置特定することは特に難しい。
【０００５】
漏れの位置を正確に特定できない場合、小さな漏れ進入ポイントであるかもしれないものを修繕するために、屋根の不釣り合いに大きな領域を交換しなければならないことがよくある。この手法はリスクが非常に大きい。なぜならば、その選択された領域が当該漏れ（または複数の漏れ）をカバーしている、または修繕された屋根が新たな漏れポイントを含むことなく適切に交換された、という保証はないからである。
【０００６】
例えば、漏れによる流体の存在を検出するために、様々な装置が現在採用されている。しかし、これらの装置は、特定されたポイント（一般的には、数平方ミリメートル）における漏れしか検出せず、流体がそれら装置のセンサに直接接触する必要があり、センサは、わずかな割合の監視領域しかカバーしない。
【発明の概要】
【０００７】
請求項１および１５によれば、ビル層における漏れを検出するためのシステムおよび方法がそれぞれ提供される。
【０００８】
上記システムおよび方法の実施形態は、ビル層において生じている漏れをリアルタイムで正確に検出し位置特定し報告するための解決方法を提供することにより、上述の課題を解決する。
【０００９】
特に、上記システムは検出モードおよび位置特定モードに従って動作できる。検出モードでは、システムは、ビル層の１ｍ２以上の範囲の領域内における漏れの存在を正確に検出できる。この検出はリアルタイムで実行でき、したがって、漏れ領域を損傷が生じる前に識別することができる。
【００１０】
漏れの領域が識別されると、システムは、識別された領域内の漏れ進入ポイントをより正確に、数ｍｍ２の空間分解能で、位置特定できる。このように、小さな漏れ進入ポイントの検出は、ビル層の限定された既に識別された領域に対してのみ焦点を当てるので、ビル層に対する遅くて不釣り合いに大きな領域の作業が回避される。
【００１１】
システムは、ビル層の任意のポイントにおける漏れを迅速かつ正確に検出し位置特定できる一方で、最少数の構成要素および装置でビル層の最大領域をカバーするように工夫されている。システム構成要素は、薄く、容易に設置でき、その寿命の間、殆どまたは全く保守を必要としない。
【００１２】
更に、システムは、各ビルの要求事項に適合するようにレイアウトの規模を変更しやすくなっている。
【００１３】
好ましくは、制御回路は、少なくとも１つのセンサアレイ制御回路を含み、少なくとも１つの検知モジュールは、センサアレイ制御回路に動作的に接続された検知モジュールのアレイを含む。
【００１４】
好ましくは、センサアレイ制御回路は、信号伝送のためのデイジーチェーンに動作的に接続されており、前記検知モジュールのアレイは、前記デイジーチェーンのブランチに動作的に接続された検知モジュールの少なくとも１つの列を含む。
【００１５】
更に好ましくは、第２の選択回路が、デイジーチェーンの前記ブランチに動作的に関連づけられており、前記第２の選択回路は、センサアレイ制御回路との通信のために列内の検知モジュールを順次選択するように構成されかつ制御可能である。
【００１６】
センサアレイ制御回路は、プローブと電気接続するためのポートを含んでよい。
【００１７】
前記少なくとも１つのセンサアレイ制御回路を監視し、データベース、ユーザーインターフェース、およびユーザーアプリケーションのうちの少なくとも１つと通信するためのマスターコントローラが、構成され得る。
【００１８】
いくつかの実施形態では、システムは、検出された漏れの進行を経時的に示すデータを生成しログをつけるように構成される。
【００１９】
制御回路は、セル電極間の電気的性質の検知回路からの更なる測定値に基づいて、漏れが止まったことを検出するように更に構成され得、前記システムは、制御回路が漏れの存在を検出するとデジタル信号の発生をトリガし、漏れが止まったことが検出されるとデジタル信号を停止するように構成され得る。
【００２０】
漏れの存在の検出後、制御回路は、セル電極間の電気的性質の検知回路からの更なる測定値を収集するように構成され得、システムは、前記更なる測定値に基づいて、漏れが止まったことを制御回路が検出するまで、前記更なる測定値を記録するように構成され得る。
【００２１】
いくつかの実施形態では、セル電極の間に電圧を印加してその間の電気的性質を測定することは、印加される電圧の極性を定期的に切り替えることを含む。
【００２２】
更にまたは代替的に、セル電極のうちの少なくとも１つとプローブとの間に電圧を印加してその間の電気的性質を測定することは、印加される電圧の極性を定期的に切り替えることを含む。
【００２３】
いくつかの実施形態は、プローブとセル電極のうちの少なくとも１つとの間の電気的性質を測定しつつ、セル電極へ同じ電圧を印加することを含む。
【００２４】
次に、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係るシステム部分のレイアウトを示す。
【図２】図１に示すレイアウトの一部を示す。
【図３】システム検知モジュールを示す。
【図４】システム内で使用され得る第１のセル実施形態の縦切断図を示す。
【図５】システム内で使用され得る第２のセル実施形態を示す。
【図６】システムセルにおける流体の内部存在につながる、ビル層を貫通した漏れを示す。
【図７】図３の検知モジュールを示し、モジュールの回路要素が対応するアレイ制御回路（ＡＣＣ）とタイマーとに動作的に接続されている様子が示されている。
【図８】選択されたセルにおいて漏れを検出するための、図７の検知モジュールの動作を示しており、タイマーは正の信号を生成する。
【図９】選択されたセルにおいて漏れを検出するための、図７の検知モジュールの動作を示しており、タイマーは負の信号を生成する。
【図１０】図８および９に示す選択されたセル内の検知ゾーンを示す。
【図１１】図７に示すアレイ制御回路へ動作的に接続されたプローブを示す。
【図１２】図７の検知モジュールを示しており、漏れ進入ポイントの位置を検出するための回路を示す。
【図１３】漏れ進入ポイントを位置特定するための図１２の検知モジュールの動作を示しており、タイマーは正の信号を生成する。
【図１４】漏れ進入ポイントを位置特定するための図１２の検知モジュールの動作を示しており、タイマーは負の信号を生成する。
【図１５】漏れ進入ポイントを位置特定するためにプローブと相互作用しているセルの検知ゾーンを示す。
【図１６】本発明の実施形態に係るシステムにおける複数のアレイ制御回路とマスターコントローラとの接続を示す。
【図１７】異なるシステムセルにおける漏れの源および進行を示す。
【図１８】異なるシステムセルに関連づけられたデジタル漏れデータロギング信号を示す。
【図１９】異なるシステムセルの静電容量測定値に対応する漏れデータロギング信号を示す。
【図２０】屋根の修繕が成功している状況、屋根の修繕が成功していない状況、および、天候条件によって漏れが生じ、放置されている状況、にそれぞれ対応する、漏れデータロギング信号を示す。
【図２１】本発明の実施形態に係る方法を示す。
【図２２】セルの代替の電極配置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
なお、以下の詳細な説明において、構造的および／または機能的視点からみて同一または同様の構成要素は、それらが本開示の異なる実施形態に示されているか否かにかかわらず、同じ参照番号を有し得る。また、本発明を明確かつ簡潔に説明するために、図面は縮尺が必ずしも同一ではなく、開示のいくつかの特徴は幾分概略的に示されることもある。
【００２７】
添付の図面を参照して、本開示は、ビル層における漏れを正確に検出および位置特定することが可能なスマートビルディングを監視するためのシステム１および方法１００に関する。ビル層は、限定されず、例えば、ビルの屋根、地下室、床、または天井であってよい。
【００２８】
図１は、システム部分の基本的なレイアウトを示す。システム１は複数の検知モジュール２を含む。複数の検知モジュール２は、ビル層の対応する領域にわたって延在し、当該領域を監視可能であり、ビル層の監視領域内の漏れの存在を検出するための測定値を、関連づけられたセンサアレイ制御回路（ＡＣＣ）１５０に出力可能である。
【００２９】
図２を参照して、本実施形態において、各検知モジュール２は、４つのセル１０と協働可能な検知回路２０を含む。検知回路２０は、１つの検知モジュール２から他の検知モジュール２へデイジーチェーンで繋ぐことができ、マルチプレクサ６（図１の接続箱７内に含まれる）を介してＡＣＣ１５０へ戻るように接続できる。そのような実施態様では、各検知回路は、ＡＣＣ１５０によって要求されたように検知回路２０が選択されることを可能にする識別子を有する。
【００３０】
図３を参照して、各セル１０は、一対の互いに離間した電極１１、１２を内蔵する非導電性の液体吸収性織物を含む。電極１１、１２は、セル１０の主表面に対して平行に延在するそれぞれの検知パスを画成する。この実施形態において、各電極１１、１２はらせん状のパスに従って延びており、電極１２のパスは電極１１のパスの内側から始まり、これらがそれぞれのパスに沿って相対するようになっている。このように、開回路が実現され、電極１１、１２の間を流れる電荷を防止している。
【００３１】
限定されることなく、電極１１、１２は、例えば、ステンレス鋼配線、銅配線、銅メッシュ、炭素繊維シーティング／メッシュ、または炭素繊維フェルトから作成することができる。
【００３２】
図３に示すセル１０の電極１１、１２は、少なくとも以下の利点があるレイアウトソリューションによれば、同じ面に隣接して配置されている。この利点とは、材料の節約、より安い材料コスト、電極１１、１２間の容易なスペーシング、薄いセル構造、簡便なセットアップ、およびビル構造の異なるニーズに対する適合性、である。
【００３３】
あるいは、図４に示すように、電極１１、１２は、スペーシング層１５によって隔てられた２つの平行面上に配置できる。このレイアウトソリューションの利点のなかには、製造が簡単であること、弾性が改善されていること、接続を失わずにカットできること、電極１１、１２をより近接して位置づけられること、がある。
【００３４】
図６を参照して、各セル１０は、その主表面１３がビル層５０の対応する第１の表面５１に並置されるように配置される。
【００３５】
図３は、検知回路２０の回路基板を示す。検知回路２０は、４つのセル１０のそれぞれの電極１１、１２用の各対のコネクタ２２、２３と、データライン２４と、デイジーチェーンコネクタ２５と、集積回路２６とを含む。４つのセル１０のために単一の回路基板を有するということは、基板上の構成要素の数が４分の１に削減することを意味する。
【００３６】
なお、同じ検知回路２０と協働可能なセル１０の数は４ではなくてよい（例えば２つのセル１０）ことを理解されたい。あるいは、システム１は、専用の検知回路２０と協働可能な単一のセル１０をそれぞれ有する、複数の検知モジュール２を含んでよい。
検知回路２０は、４つのセル１０の電極１１、１２の間に電圧を印加し、その間の静電容量を測定するように構成される。
【００３７】
図６を参照すると、表面５２からビル層５０を貫通する漏れが原因で、セル１０のうちの１つによって監視されるビル表面５１に液体が存在する場合がある。この流体は、セル１０の織物によって吸収され得、その電極１１、１２の間の織物の電気的特性を変える。これにより、電極１１、１２間の静電容量が変化し、これが検知回路２０によって検出され得る。
このように、電極１１、１２により、ビル層５０内の漏れを１つのセル１０の面積に対応する分解能に検出できる。
【００３８】
漏れポイント検出および位置特定の観点からシステム１を実用的に保つことと、検知回路２０の数を限定することとの間のよい妥協点は、検知モジュール２における４つのセル１０のそれぞれについて、数ｍ２、好ましくは１または２ｍ２の面積サイズを選ぶことである。
【００３９】
１つの検知回路２０と協働可能なセル１０を１つしか持たない検知モジュール２を使用する場合、図５に示すようなセル１０を配置できる。このセル１０は、複数のサブセル１０ａ〜１０ｄを含む。各サブセル１０ａ〜１０ｄは、サブセル１０ａ〜１０ｄの主表面に対して平行に延在する検知サブパスを画成する、互いに離間した電極１１ａ〜１２ａ、１１ｂ〜１２ｂ、１１ｃ〜１２ｃ、および１１ｄ〜１２ｄを含む。これらのサブパスは、ジョイント１４において互いに接続されており、セル１０のための全体的な検知パスを画成する。
【００４０】
サブセル１０ａ〜１０ｄの寸法は、図２に示す検知モジュール２の４つのセル１０によってカバーされる面積の合計に略等しい全面積をセル１０がカバーするように、決めてよい。
【００４１】
次に図７を参照して、関連づけられた４つのセル１０の電極１１、１２の間の静電容量を測定するための検知回路２０の構成要素が開示されている。
【００４２】
この回路２０は、電源３０に接続された信号発生器３１を含む。信号発生器３１は、システム１全体に共通のライブライン３２とライン３３（以下、共通ライン）との間の電圧を発生させるように構成される。
【００４３】
検知回路２０は、更に、信号および共通ライン３２、３３の間の電圧を検知モジュール２の４つのセル１０へ順次印加するように構成されかつ制御可能なマルチプレクサ３６を含み、これらセル１０の電極１１、１２の間の静電容量を順次検知する。
【００４４】
特に、各選択されたセル１０の電極１１、１２の間の静電容量を検知するために、信号発生器３１はライブライン３２の電圧をパルス印加するように構成される。
【００４５】
好ましくは、電圧パルス印加は、例えば３０ｋＨｚから１ＭＨｚの間の無線周波数範囲内で生じる。例えば、５０％デューティサイクルに設定した、信号発生器ブロック３１内の、タイマーＩＣ（５５５タイマー）を使用して、５８７ｋＨｚのパルス印加周波数を設定できる。
【００４６】
信号発生器３１によって発生された電圧が選択されたセル１０に印加される一方で、その電極１１、１２間のアナログ電圧信号が、高周波数変動成分を除去するためのＲＣフィルタ４１へ出力され得る。この信号３８は、電極１１、１２間の検知ゾーン６０の静電容量を示す。
【００４７】
フィルタリングされた信号３８は、次いで、アナログ―デジタル変換器４０（ＡＤＣ）へ印加される。特筆すべきは、４つのセル１０が、各静電容量測定値を取得するマルチプレクサ３６を介して順次選択されるため、１つのＡＤＣ４０しか使用する必要がないことである。
【００４８】
セル１０から取得された静電容量測定値における変化は、対応する監視対象ビル表面５１内の漏れを検出するために使用できる。
【００４９】
実際、図６を参照すると、漏れがセル１０によって監視される表面５１に到達すると、流体は、その電極１１、１２間の織物の電気的特性を変える。したがって、より多くの電子が電極１１、１２間を通ることができ、電極間のセルの領域を構成する検知ゾーンの静電容量を増大させる。この静電容量の増大により、当該セルへパルスを印加した後のある時点で、電極１１、１２間の電圧信号３８が減少する。
【００５０】
電極１１、１２間の液体の量が増大するにつれて、当該電極間の電圧信号３８が低減する。したがって、測定された電圧信号３８は、監視対象のビル表面５１内の漏れの存在だけでなく、漏れのレベルも示す。
【００５１】
上述した静電容量検知ソリューションは、電極１１、１２間の検知ゾーン６０において生じている導電率の変化に対して非常に敏感である。したがって、電極１１、１２間の少量の液体を、ＡＤＣ４０によって出力される測定値を使用して検出することができる。これによって、電極１１、１２の間により大きなスペースをとることも可能となり、材料および製造コストが低減できる。
【００５２】
感度は、電圧信号３８読取りの間に、選択されたセル１０の電極１１、１２へ印加する電圧の極性を切り替えることにより更に向上できる。
【００５３】
この理由のために、図７に示すように、検知回路２０は、信号および共通ライン３２、３３の間の電圧の極性を定期的に切り替えるようにタイマー５５によって制御可能なフリップフロップ回路３４を更に含む。本実施形態では、タイマー５５はＡＣＣ１５０に内蔵されており、マルチプレクサ６を介して切り替えられる。しかし、タイマー５５もまた、センサ基板２０上に実装されてもよいことを、理解されたい。
【００５４】
図８および９は、１つのセル１０が、その電極１０、１１の間に電圧を印加するためのマルチプレクサ３６を介して選択されている状況を示す。タイマー信号の極性が定期的に変わることにより、フリップフロップ接点３７の位置がそれに対応して変わる。
【００５５】
したがって、タイマー信号が正の場合、フリップフロップ回路３４の上下の接点３７は、ライブライン３２および共通ライン３３を、選択されたセル１０の電極１１および電極１２にそれぞれ接続する。タイマー信号が負の場合、上下の接点３７は、共通ライン３３およびライブライン３２を、電極１１および電極１２にそれぞれ接続する。
【００５６】
このソリューションは、ライブライン３２（アノード電極）へ接続された電極が、共通ライン３３（カソード電極）へ接続された他方の電極よりも、検知ゾーン６０内の静電容量の変化に対して敏感であることに基づく。流体がアノード電極にまたはその近くに導入されると、検出読取りはカソード電極にまたはその近くに導入される流体の検出読み取りの１０倍にまでなり得る。
【００５７】
フリップフロップ回路３４を使用することにより、電極１１、１２のそれぞれは、定期的にアノード電極として作動し、それによって、検出感度が向上し、読取り性が良く、漏れ事象を見逃す可能性が低減され得る。
【００５８】
検知回路２０の開示された構成要素は、その間に動作的に接続された異なるアナログおよび／またはデジタル電子モジュールとして実現できる。あるいは、マイクロコントローラを使用して、少なくとも電源３０、信号発生器３１、フリップフロップ回路３４、およびＡＤＣ４０を実施することができる。この場合、マイクロコントローラは、アナログポートを使用して、選択されたセル１０から電圧信号３８を読み取ることができる。
【００５９】
上記で開示された実施形態では、検知回路２０は電極１１、１２の間の検知ゾーン６０における静電容量を測定するように構成されているが、代替のソリューションでは、検知回路２０を、電極１１、１２の間の検知ゾーン６０におけるインピーダンスを測定するように構成することが含まれる。
【００６０】
これは、アノード電極に交流をパルス印加し、結果として生じるカソード電極における変化を測定することによって行うことができる。電極１１、１２における信号間の差は、検知ゾーン６０のインピーダンスを表す。このゾーン６０内の液体の存在が測定対象のインピーダンスを変化させる。そのため、このインピーダンスを使用して、漏れを検出し、次いで位置を特定することができる。
【００６１】
あるいは、検知回路２０は、セルの電極１１、１２の間の抵抗を測定するように構成されてもよい。
【００６２】
再度図１を参照すると、監視対象のビル表面５１における漏れを検出するために、システム１の検知モジュール２が、セル１０の電極１１、１２の間の静電容量（または他の電気的性質）の測定値を収集および分析するための対応する制御回路１５０にどのように動作的に関連づけられているか、が示されている。
【００６３】
図１に示すレイアウトでは、検知モジュール２は、センサアレイ３内でグループ化されており、各アレイ３の検知モジュール２は対応するＡＣＣ１５０によって制御される。
【００６４】
各センサアレイ３は、センサゾーン４へと更に分けられている。各センサゾーン４は、検知モジュール２の列５を含み、検知モジュール２の検知回路２０は、信号伝送のためのデイジーチェーン１５１を介してＡＣＣ１５０の対応するチャンネルへ動作的に接続されている。同じ列５内の検知モジュール２の検知回路２０は、デイジーチェーン１５１のブランチ１５２を介してエンドツーエンド接続されている。
したがって、監視中のビル層５０は、システムゾーン４に対応する領域、すなわち、検知モジュール２のセル１０に対応しかつ監視される四分区間(quadrants)に分割された領域、に分けられている。
【００６５】
図１に示す例示の実施形態において、各ＡＣＣ１５０は、４つのセンサゾーン４に関連づけられた４つのチャンネルを含む。各ゾーン４は、２つの検知モジュール２の２つの列５を含む。ＡＣＣ１５０は４つのセンサゾーン４の間の中央に位置する。
【００６６】
なお、チャンネルおよび関連づけられたゾーン４の数、列５の数、列５内の検知モジュール２の数は図１に示すものと異なり得ることを理解されたい。例えば、ＡＣＣ１５０の各チャンネルは、列５に分けられた百または何百までの検知モジュール２をサポートできる。
したがって、１つのセンサゾーン３内の検知モジュール２の数は、カバーされるビル層５０に応じて、１ｍ２未満から百または何百ｍ２を超える漏れ検出の大きな領域をカバーするように構成できる。
【００６７】
好ましくは、図１示すように、デイジーチェーン１５１のブランチ１５２は、接続箱７に戻るように繋げられ、接続箱７は直接または他の接続箱を介してＡＣＣ１５０にリンクできる。これにより、センサアレイ３のレイアウトにおける多様性が提供される。更に、デイジーチェーンのブランチ１５２は、ＡＣＣ１５０との信号伝送を改善する中継器（図示せず）へ戻るように繋いでもよい。
【００６８】
検知モジュール２は、４つの別々の検知回路２０ではなく４つのセル１０と協働可能な１つの検知回路２０しか含まないため、必要とされる接続の数およびシステム１の要求事項が大幅に低減される。
【００６９】
次に、システム１の漏れ検出動作モードを開示する。このモードでは、各ＡＣＣ１５０が、関連づけられたセンサアレイ３の検知回路２０から静電容量測定値を順次収集するように構成される。
特に、ＡＣＣ１５０は、それぞれ対応するセンサゾーン４に関連づけられたチャンネルを順次読み取るように構成される。
【００７０】
図２を参照すると、上述したように、システム１は、デイジーチェーンブランチ１５２に動作的に関連づけられたマルチプレクサ６を更に含む。これらのマルチプレクサ６により、ＡＣＣ１５０は、所与のセンサ列５内の検知モジュール２を、デイジーチェーン１５１を介してそれらの検知回路２０との通信を確立するために、順次選択できる。
【００７１】
再び図７〜９を参照すると、ＡＣＣ１５０が列５内の検知モジュール２のうちの１つの検知回路２０にアクセスすると、ＡＣＣ１５０は、信号発生器３１を介して信号および共通ライン３２、３３の間に電圧を発生させるために、検知回路２１の電源３０を起動する。
【００７２】
上記で開示したように、信号および共通ライン３２、３３の間に発生させた電圧は、次いで、マルチプレクサ３６を介して４つのセル１０の電極１０、１１へ順次印加される（図２１に示す方法ステップ１０２）。フリップフロップ回路３４がこの電圧の極性を定期的に切り替える。
このようにして、ＡＣＣ１５０は、４つのセル１０の電極１１、１２の間で測定されたアナログ電圧信号３８に対応するＡＤＣ４０からの出力を順次読み取ることができる。
【００７３】
検知モジュール２からの静電容量測定値は、一定の時間間隔でＡＣＣ１５０によって順次取得される。定期的な測定値に対するものとして連続的な測定値を収集するには、高い取得レートを使用し、それによって、漏れの検出能を上げる。
【００７４】
取得された測定値はＡＣＣ１５０によって、セル電極１１、１２の間の静電容量を表す電圧から、飽和のパーセンテージへと変換される。これは、セル１０が流体で飽和している程度、および、セル１０が「濡れている」か「乾いている」かを示す。
このように、ＡＣＣ１５０は、セル１０の電極１１、１２の間における流体の存在と、パーセンテージ飽和に基づく流体量との両方を検出できる。
【００７５】
電極１１、１２の間の間隙の橋渡しをする流体の存在を表す閾値に一旦到達されると、セル１０によってカバーされるビル表面５１内において漏れの存在が検出される（図２１に示す方法ステップ１０３）。
【００７６】
ビル層５０の特定の領域内において漏れの存在が一旦検出されると、測定値、検知回路識別子（アドレス）、および時刻が、ＡＣＣ１５０によって記録および保存される。
【００７７】
更に、ＡＣＣ１５０は、警告を生成して即時アラートを出し、当該漏れ検出をローカルで（たとえば、ＬＣＤ画面などのローカルユーザーインターフェース（ＵＩ）を介して）および／またはリモートで報告できる。
【００７８】
図１６を参照して、システム１は、複数のＡＣＣ１５０を監視するためのマスターコントローラ（ＭＣ）１６０を含み、当該複数のＡＣＣ１５０をシステム１のフロントエンドとの通信状態におくことができる。
【００７９】
漏れが１つのＡＣＣ１５０によって検出されると、ＡＣＣ１５０はそのデータをＭＣ１６０へ送る。ＭＣ１６０は、当該情報をクラウド１６１またはローカルのデータ記憶装置へ転送する。次いで、情報は、フロントエンドＵＩ１６２および／またはクライアントアプリケーション１６３へ通知されてよい。漏れによって影響を受けたビル領域の位置を簡便に特定し、より迅速に応答するために、ＵＩ１６２およびクライアントアプリケーション１６３は、ＭＣ１６０から取得したデータを読み取り可能で分かりやすいフォーマットに変換する役割を果たす。ＭＣ１６０とクラウド１６１との間のリモート通信は、ブルートゥース、ＬｏＲａ、３Ｇなどを使用して実現できる。
【００８０】
漏れの位置特定および修繕を更に支援するために、ＭＣ１６０は、アラート通知を作業者へプッシュ送信できる。
【００８１】
更に、システム１のフロントエンドは、ＭＣ１６０およびＡＣＣ１５０へファームウェアアップデートを制御および供給するための手段を提供する役割を果たす。
【００８２】
図１６に示す例示の実施形態の代わりに、システム１は独立型であってもよく、したがって、ローカルＵＩへ接続されたＡＣＣ１５０以外に、更なるコンピュータや周辺装置に動作を要求しない。
【００８３】
ビル表面５１内において漏れの存在が検出されると、システム１は、反対側のビル表面５２内の漏れ進入ポイント１５５を位置特定するための漏れ位置特定モードに従って動作できる。
【００８４】
漏れ位置特定モードで動作するために、各検知モジュール２の検知回路２０は、ビル表面５２に当てるように配置されたプローブ７０と更に協働可能である。
【００８５】
例えば、図１１に示すように、プローブ７０を、検知モジュール２に関連づけられたＡＣＣ１５０の電気ポート７１へ接続することができる。このようにして、プローブ７０はＡＣＣ１５０を介してモジュールの検知回路２０へ電気的に接続され、漏れが検出され、プローブ７０の作業者がビル表面５２に容易にアクセスできる。
【００８６】
図１２〜１４は、漏れが１つのセル１０において発生し、当該１つのセル１０によって検出され、作業者がセル１０と反対側のビル表面５２にプローブ７０を当てている（図２１に示す方法ステップ１０４）状況における、検知回路２０の実施形態を示す。
【００８７】
検知回路２０は、プローブ７０と電極１１、１２との間に電圧を印加する（図２１に示す方法ステップ１０５）ように構成される。
特に、フリップフロップ回路３４は、電極１１、１２に同じ電圧を印加し、上述したように、タイマー５５によって制御されてこの電圧の極性を定期的に切り替えるように、構成される。
【００８８】
図１３は、タイマー５５からの負の信号が、どのようにフリップフロップ回路３４の接点３７を制御して電極１１および１２を共通ライン３３に接続するかを示す。図１４は、どのように正のタイマー信号が接点３７を制御して位置を変えて電極１１および１２をライブライン３２に接続するかを示す。
【００８９】
あるいは、フリップフロップ回路３４は、ライブおよび共通ライン３２、３３の両方から電極１１、１２のうちの１つを切断し、タイマー信号の周波数に従って、信号および共通ライン３２、３３の間で他方の電極の接続を定期的に切り替えるように、構成してよい。
【００９０】
検知回路２０は、電源３００に接続された信号発生器３１０を更に含む。信号発生器３１０は、ライブライン３２０（ライブライン３２の極性と同じ極性を有する）のための電圧を発生させるように、ＡＣＣ１５０によって起動されるよう構成される。
【００９１】
検知回路２０は、ライブライン３２０と共通ライン３３との間でプローブ７０の接続を定期的に切り替える、タイマー５５により制御可能なフリップフロップ回路３４０を更に含む。図１３は、正のタイマー信号がどのようにフリップフロップ回路３４０の接点３７０を制御してプローブ７０をライブライン３２０に接続するかを示す。図１４は、負のタイマー信号がどのように接点３７０を制御して位置を変えてプローブ７０を共通ライン３３に接続するかを示す。
【００９２】
したがって、例えば図１５に示すように、タイマー５５は、プローブ７０と電極１１、１２との間に印加される電圧の極性を定期的に切り替えるように、フリップフロップ回路３４および３４０の動作を同期させる。
このようにして、プローブ７０と環境との間の干渉効果は緩和される。なぜならば、プローブ７０のライブライン３４０との接続が、共通ライン３３との接続に、交互に切り替わるからである。
【００９３】
図１２〜１３を参照して、検知回路２０は、ライブライン３４０の電圧レベルを例えば５Ｖに昇圧するよう構成された可変電源回路３５０を更に含む。
プローブ７０と電極１１、１２との間の静電容量検知を動作させるために、信号発生器３１および３１０は、例えば３０ｋＨｚから１ＭＨｚの間の無線周波数範囲でライブライン３２および３２０の電圧をパルス印加するように構成される。
【００９４】
図１３を参照して、パルス印加されるライブライン３２０へプローブ７０が接続されると、プローブ７０と電極１１、１２との間のアナログ電圧信号３８０がＲＣフィルタ４１０へ付与され得る。電圧信号３８０は、プローブ７０と電極１１、１２との間の静電容量値を示す。次いで、フィルタリングされた信号３８０は、ＡＤＣ４００へ印加され、ＡＤＣ４００の出力はＡＣＣ１５０によって読み取られ得る。
【００９５】
図１４を参照して、プローブ７０が共通ライン３３へ接続されると、プローブ７０と電極１１、１２との間のアナログ電圧信号３９０がＲＣフィルタ４１へ付与され得る。電圧信号３９０もまた、プローブ７０と電極１１、１２との間の静電容量値を示す。次いで、フィルタリングされた信号３９０はＡＤＣ４０へ印加され、ＡＤＣ４０の出力はＡＣＣ１５０によって読み取られ得る。
【００９６】
図１２〜１４に示す実施形態の代わりに、検知回路２０は、プローブ７０と電極１１、１２との間の電圧を、その極性を切り替えずに印加するように構成することができる。ここで、プローブ７０は共通ライン３３へ接続されたままであり、電極１１、１２はライブライン３２へ接続されたままである。
【００９７】
ライブライン３２へのパルス印加に応じて、プローブ７０と電極１１、１２との間の静電容量を示す電圧信号３９０は、ＡＤＣ４０へ印加され得る。したがって、この構成では、検知回路２０は、プローブ７０と電極１１、１２との間の静電容量を測定するために、１つのＡＤＣ４０しか必要としない、という利点を有する。
【００９８】
次に図１５を参照して、漏れ進入ポイント１５５は、プローブ７０を介して監視下にある、電極１１、１２とビル表面５２との間の電気的性質を変えるように作用する。したがって、プローブ７０が漏れ進入ポイント１５５に近づけば近づくほど、プローブ７０と電極１１、１２との間の静電容量は増大する。
【００９９】
これは、プローブ７０と電極１１、１２との間の電圧の増大に対応する。電圧増大は、プローブ７０がこの漏れポイント１５５（このポイント１５５からずれると電圧低下が起こる）に到達するまで続くであろう。
【０１００】
フリップフロップ回路３４を介して電極１１、１２に同じ電圧を印加することは、漏れポイント１５５の位置を特定する精度を著しく増大させることを意味する。なぜならば、プローブ７０がとり得る、ライブライン３２へ接続された電極１１、１２からの最大距離が、半分になるからである。
【０１０１】
上記に基づき、ＡＣＣ１５０は、ＡＤＣ４０、４００からの出力（これらの出力は、測定された電圧信号３８０および３９０に対応する）に基づいて、監視対象のビル表面５２内の漏れ進入ポイント５５の位置を検出できる（図２１に示す方法ステップ１０６）。
監視対象のビル表面５２（ｍ２程度の面積を有する）内の漏れ位置を検出する分解能は、数ｍｍ２程度である。
ＡＣＣ１５０は、プローブ７０を使用して取得された測定値を保存し、ＭＣ１６０を介してローカルにおよび／またはリモートで、漏れ進入ポイント１５５の検出された位置を報告できる。
【０１０２】
一旦、漏れ進入ポイント１５５の位置がプローブ７０を使用して正確に特定されると、システム１は、セル１０の電極１１、１２の間の静電容量を測定するために検知モジュール２に対する動作に戻ることができる。
【０１０３】
このようにして、ＡＣＣ１５０は、建設または修繕介入後に漏れが修繕できたか否かを判断できる。実際、適切な修繕は、ビル層５０を防水し、流体がセル１０の織物に到達するのを止めるバリアをつくる。織物が乾くにつれ、電極１１、１２の間の静電容量は減少し、ＡＣＣ１５０は、ＡＤＣ４０によって出力される静電容量測定値を使用して、この減少を検出できる。
ＡＣＣ１５０は、検出された、漏れが止まったことを、ＭＣ１６０を介してローカルにおよび／またはリモートで保存および報告できる。
【０１０４】
セル１０内に漏れが発生したことおよび止まったことの検出および記録に加えて、システム１は、漏れが始まったセル１０内の漏れならびに近隣のセル１０への漏れの経時的進行を追跡するために、データロギングを行うように構成され得る。
【０１０５】
大きな漏れの例示の伝播が図１７に示されている。図示された四分区間のそれぞれはシステム１の１つのセル１０に対応する。漏れは四分区間Ｂ２において始まり、下方へ進行して四分区間Ｂ３を通ってＢ４に到達する。そして、水は下部に溜まり、四分区間Ａ４およびＣ４へと広がる。漏れの源が四分区間Ｃ３に近接しているため、少量の流体水がＣ３に存在することになる。
【０１０６】
データロギングが使用されず、セル１０について、漏れの発生および位置の検出のみが行われた場合、漏れの深刻度、進み具合、進入ポイントの数、ならびに漏れが始まった位置についての情報が見逃されるかもしれない。
【０１０７】
図１８を参照して、第１のデータロギング実施形態を説明する。この実施形態によれば、各セル１０について、システム１は、ＡＣＣ１５０がセル１０において漏れの存在を検出すると、デジタル信号５００の発生をトリガし、漏れが止まったことをＡＣＣ１５０が検出すると、デジタル信号５００を停止するように構成される。
【０１０８】
図１８は、図１７に示す漏れ伝播に適用されたデータロギングを示す。データロギング信号５００が示す情報から、漏れは四分区間Ｂ２から始まり四分区間Ｃ２へと続いていることが推察できる。更に、流体はＢ２から四分区間Ｂ４へと進行して溜まり、四分区間Ａ４およびＣ４へと広がっていることが推察できる。データロギング信号５００は、いつ漏れが当該四分区間において修繕されたかについての情報も提供する。
このデータロギングは、容易に読み取り可能、かつプログラム化および実施するのに簡便、安価であり、動作のために必要とする電力は少ない。
【０１０９】
図１９〜２０を参照して、第２のデータロギング実施形態を説明する。この実施形態によれば、ＡＣＣ１５０がセル１０内の漏れの存在を検出した後、漏れが止まったことが検出されるまで、ＡＣＣ１５０は、電極１１、１２の間の静電容量の測定値を収集し続け、そのような更なる測定値を経時的に記録するようにシステムをトリガする。例えば、ＡＣＣ１５０は、測定値記録の開始および停止をそれぞれトリガするために、高パルスおよび低パルスを発生できる。
【０１１０】
このデータロギングにより、詳細かつ正確な漏れ伝播の記録が行われる。例えば、図１８は、図１７に示す漏れ伝播に適用された、そのようなデータロギング手順を示す。経時的に記録されたセル静電容量測定値により提供される情報から、漏れは四分区間Ｂ２内のどこからか始まったことが、推察できる。この漏れは、迅速に最大飽和値に到達することから、幾分重大であることも、推察できる。漏れが四分区間Ｂ２からＢ４へと進むにつれ、測定された信号の傾きは減少し、したがって、流体量の低減を示す。これは、漏れの発生源が四分区間Ｂ２のみであることを示唆するであろう。
【０１１１】
四分区間Ｃ２で検出された小さな電圧レベルは、少量の流体がＢ２からＣ２にも通っていることを示唆する。
【０１１２】
このデータロギングセットアップでは、１つの漏れまたは複数の漏れがどこから始まってどの程度セル１０の間に広がっているかを判断することが、比較的簡単である。
【０１１３】
このセットアップを使用すると、漏れが修繕された後、セル１０が乾いているか否かを判断することも可能である。例えば、図２０に、以下の３つの異なる考えられる状況を示す。
Ａ：ビル層５０の成功した修繕。
Ｂ：ビル層５０の成功しなかった修繕。
Ｃ：ビル層５０に対する天候の影響。
【０１１４】
状況Ａでは、ビル層５０が修繕された後、電圧がゆっくりと降下し始める前に乾燥の期間がある。この降下は、かなり一定であり、最終的には、低信号がある最低電圧閾値に到達して、測定値の記録が停止する。この場合、修繕が成功したことがわかる。この信号が降雨のデータと重なる場合、特に何事もなく雨が降ったのであれば修繕は成功である、ということを結論的に示す。
【０１１５】
状況Ｂは、修繕が成功しなかった場合を示す。この場合、雨の事象により、セル１０が完全に乾いた後にセンサが再度濡れてしまっている。
【０１１６】
状況Ｃは、漏れが修繕されず放置されている状況を示す。この状況では、雨が降る度に、より多くの水がセル１０に到達する。この傾向が降雨と相関していない場合、漏れは雨が非常に激しいか、または内部管漏れのような内部漏れの問題があり得る、と解釈できる。
【０１１７】
次に図２２を参照して、セル１０’内の電極１１および１２の代替のレイアウトが示されている。分かるように、前の実施形態におけるようならせん状のパスをそれぞれ画成する電極の連続した対ではなく、電極は、交互のパターンでレイアウトされた複数のまっすぐな細片で構成され、各電極がセル１０の主表面を横切って延在している。電極１１の組は横断細片１１ｃで相互接続されており、その一方で、電極１２の組は別の横断細片１２ｃで相互接続されている。各細片１１ｃ、１２ｃは、センサ基板２０へ戻るように接続されており、上記と同様に動作する。それにもかかわらず、この場合、任意の長さのセル１０’を設けやすいこと、または、非標準的スペースにフィットさせる必要がある場合には、センサ基板コネクタから離れた電極１１、１２の対を切断すれば、適切な再較正により、セルの幅を低減しやすいことが分かる。
【０１１８】
電極間の電気的性質として静電容量を測定することに基づく実施形態では、電極間に流体が物理的に接続されることなく電極間の流体の存在が検出される可能性があることを、理解されたい。これにより、システムは、流体が電極に物理的に接続する前に、非常に早い段階で、少量の流体の存在を検出できる。この値は、流体が正電極に接触している場合よりも幾分小さく、また、流体が正電極および負電極の両方に接触している場合よりも小さくなる。その結果、流体が１つまたは２つの電極に直接接続しているということ、または、流体が電極の間を進んでいるのでその量が最初のうち増加しているのか、が必ずしも明らかであるとは限らない。
【０１１９】
したがって、センサによって切替え可能なＡＣ抵抗（インピーダンス）方法またはＤＣ抵抗方法を使用して電極間の流体の直接的な接続を検出するように検知を構成することができれば、いつ電極間に物理的ブリッジがかかったかを、システムが判断できるようになるであろう。
【０１２０】
このシステムにより、二重の確認プロセスも可能になる。したがって、電極間のブリッジが生じることなく静電容量の大きな変化が生じるようであれば（織物の大きな部分の飽和）、何かが読取りに干渉しており、流体の存在はないかもしれないことが、わかるであろう。先述の場合が起こることが分かり、直接的接続の発生が認められる場合、流体が間違いなく存在することが分かる。
【０１２１】
このシステムは、プローブとともに使用するように構成することもでき、進入ポイントにおける直接的ブリッジ形成および修繕が達成されているかについての更なる確認を行うことができる。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
2020535443.tif 000025
2020535443.tif 000026