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設備システム・事業計画 ○(2022年4月掲載)

神奈川県営水道におけるドローンの活用方法―水道事業における新たな点検方法の確立に向けて―

神奈川県企業庁 工務課

1 ．はじめに
今後、高度成長期の水需要の増大に対応するたしていることです。
表1

使用ドローン諸元

め急ピッチで整備した水道施設が老朽化を迎えていく中、施設の適切な維持管理が課題となっており、その維持管理の中でも大きな事故を未然に防ぐための点検技術の改善の向上が求められています。
一方、近年、空の産業革命と言われるドローンがインフラ設備等の点検に使われ始めるようになっています。例えば、高所作業による危険を伴うためコストが高くなり点検スパンが長くなってしまいがちな屋根の点検などにドローンを活用すると、安全性が確保されるほか、上空から撮影した映像の方が損傷箇所を発見しやすいなどのメリットが得られるようになったとのことです。
また、太陽光発電のパネル点検において、物体の温度を可視化できる赤外線カメラをドローンに装全方向障害物検知システムにより、障害物等に着して上空から撮影することで、広範囲に渡るパ接近した際に自動で静止するので、操縦に不慣れネルを短時間で点検することが可能となりました。

な職員であっても事故のリスクを減らすことがで神奈川県企業庁では、こうしたドローンの活用きます。また、橋梁の下部や操縦者から遠い場所動向に着目して、水道施設の点検に活用できないでの点検など、障害物とドローンとの距離感がわか研究することとしました。

かりにくい箇所での点検では必須とも言える機能

一方、その操縦については、職員自身がドローです。

ンに触れてその可能性と限界について身をもって赤外線カメラは物体の表面温度を計測し、色を感じる方が今後の展開に役立つと考え、職員自ら用いて視覚的に温度を表示することができるカメが操縦して検証しました。

ラです。
（ 2 ）操縦する職員について

2 ．検討体制（ 1 ）使用したドローンについて検証に用いたドローンは表 1 に示したものになります。特徴的な機能としては、全方向障害物DID区域（人口密集地域）をドローン飛行させるためには国土交通省の許可が必要となります。
神奈川県内の市街地はほぼDID区域に入っていますので、県営水道の管轄内はほとんどの場所で申請が必要です。

検知のシステムを搭載していることと、遠赤外線

この許可の条件として、操縦者のドローンの総サーマルカメラ（以下「赤外線カメラ」）を搭載飛行時間が10時間以上という条件があります。今回の検討で操縦する職員は、外部講師による座学
2 日、実習 2 日の研修を受け、総飛行時間10時間をクリアした上で申請を行い、許可を受けました。

3 ．検証する有効性（ 1 ）接近困難な箇所での有効性
ドローンは、人が近づくことができない災害現場等で、道路、河川、斜面等の被災状況を一望できる位置から空撮することで活躍してきたことはよく知られているところであり、こうした機能を、水道施設の点検で活用した場合の有効性を検証することとし、その舞台を、ドローンによる空撮技術の大きなメリットが期待できる水管橋を中心に検証することとしました。
（ 2 ）赤外線カメラを活用した有効性
現在、建設業界等で、赤外線カメラを活用して、図1撮影写真点検が可能です。こちらの点検にかかった時間は橋梁の塗装の劣化やコンクリートの浮き等、肉眼現場に着いてから30分程度でした。

では発見が難しい異常部を検出している事例があ（ 2 ）容易な水管橋設備（空気弁等）の点検ります。そこで、今回、水道施設の点検において、橋梁点検車を使わなくてもドローンで簡易な水使用したドローンに装備されている赤外線カメラ

管橋点検ができるので、高所や障害物の陰等、目は、どのような活用ができるのか検証することと視では難しい箇所の点検の実施に向けたハードルしました。

が下がります。
今回、前述とは別の水管橋で塗装工事の予定が4 ．接近困難な箇所での有効性（ 1 ）山間部橋梁内部に添架された水管橋の状況把握あり、その足場設置に併せて修繕ができれば効率的であるため、補修すべき部位があるかを確認しようと、施工前にドローンで撮影した写真が図2 です。今回のドローンの撮影画像は高画質か箱根の山間部の河川を横断する橋梁での事例をつデジタルなので、拡大しても画像が粗くならず、紹介します。この橋梁は、山に囲まれ、道路上かピンポイントの拡大が可能です。図 2 右のようらは、山の木が障害物となって、その全体像がわに拡大したことにより、空気弁の下部にあるフラからない状態で、河川は谷が深く下りることもでンジ部の腐食が著しいことが判明しました。このきず、下から橋の状況が見えないため、橋梁の下腐食箇所はちょうど空気弁の陰になってしまって部に添架されている水道管の布設状況も全くわかいることもあり、橋梁上部からの目視点検が困難らない状況でした。

な箇所でした。

高所からドローンで橋梁を撮影した結果、橋梁の全体像を把握することができ、また、ドローンを橋梁内部に侵入させて水道管の撮影に成功しました（図 1 ）。
橋梁点検車は 1 日で10万円以上の費用がかかり、道路を規制するため、その許可を得る手続きの時間もかかってしまいます。一方、ドローンでの撮影は道路の規制は基本的に必要ありません。
職員自らで操縦する場合、機材さえあればすぐに

図2

撮影写真及び拡大図ドローン撮影で腐食が判明した後、すぐに水管出している部分がはっきりと青く表示されます。

橋塗装工事の足場設置に併せて修理を行いましこうした異常部の温度差を表示する赤外線カメた。その結果、時間とコストをかなり削減でき、ラの機能を使って、コンクリート部や鉄の亀裂等効率的に維持管理業務を行えました。このフットの劣化や水管橋の漏水を発見することができるのワークの軽さこそが、水道事業者がドローンの機ではないかということを考えました。

体を所持し職員が操縦する場合の最大のメリット（ 2 ）水道施設の現場での撮影であると考えます。

こうした考えのもと、橋梁の下部の水道管を赤外線カメラで撮影してみました。

5 ．赤外線カメラの有効性（ 1 ）異常部発見の可能性の検証
近年、コンクリートの浮きや鋼の亀裂等の異常部と健全な周辺部とは温度差が生じるため、そう

まず、赤外線カメラの画像から表面温度を読みとった後に設定温度を定め、それよりも低い温度の箇所を青く表示されるように設定して撮影した写真が図 4 です。丸の内側が漏水箇所であることが肉眼よりも鮮明にわかります。

した異常部について赤外線カメラを活用して非接触で検出する技術が開発されています。今回、導入したドローンには、前述したとおり赤外線カメラを装備しており、これを活用して、異常部を検出できるかを検証してみました。
まず、配水池のタイルの浮き部分をドローンの赤外線カメラで撮影したのが、図 3 上の写真です。こちらの画像は、周辺温度より温度が低い箇
所を青く表示させていますが、コンクリートが浮いてクラックが入っている箇所がはっきりと青く（白黒写真の場合は濃く）表示されています。
また、タイルから水が漏れているところを赤外

図4

赤外線カメラによる漏水箇所の撮影写真①※※青色が白黒写真でも鮮明に見えるよう明るさを強調している

線カメラで撮影したのが図 3 下の写真です。漏水部分が周辺部と比して温度が低いので、水が浸み

しかしながら、別の箇所の橋梁下部の水道管を撮影したところ、橋梁の下部が日陰になっており、周囲と異常部との温度差が少なく、図 5 のように水道管全体が同じ色で表示されてしまいました。これは、漏水部分と水道管部分との温度差が小さく、水道管全体では温度差がないよう表示されたものです。

図3

赤外線カメラによる撮影写真※※青色が白黒写真でも鮮明に見えるよう明るさを強調している

図5

赤外線カメラによる漏水箇所の撮影写真②※※青色が白黒写真でも鮮明に見えるよう明るさを強調している

また、別の日に同じ箇所を赤外線カメラで撮影大事であることから、操縦技術者登録派遣制度としても、その日の気温の状況で画像が異なってくいうものを作りました。これは、各水道営業所でることもわかりました。

ドローンを飛行させたい案件を事務局が取りまと（ 3 ）赤外線カメラ活用の課題

め、事務局で登録している操縦者に要請を行い、赤外線カメラの撮影を現場で検証した結果、気実際に派遣された操縦者が撮影・調査を行うと象状況の影響が大きく、また、対象とする水道管いったものです。さらに、職員が様々な条件でのでの健全な部位と異常部との温度差が小さいこと点検を行った経験を独自研修にフィードバックすから、現段階では、肉眼では発見できない異常部ることで、県営水道の操縦者全体のレベル向上にを容易に発見できるところまでは至っていないこ繋がるといった仕組みになっています。とがわかりました。一方、条件が揃えば、異常部を発見できることもわかっており、異常部位を発見する補助として使用できると考えています。
他部門での赤外線カメラの活用では、解析ソフ
トで微小な温度変化を測定する方法や対象をヒーターで温めて測定する方法が研究されていると聞いています。

図6

操縦技術者登録派遣制度のイメージ図

7 ．おわりに今後、赤外線カメラでの撮影の試行を積み重ね今回、ドローンを実際に使ってみて、その大きながら、より良い気象条件での撮影のノウハウをな可能性を実感することができました。水管橋の蓄積し、今回の検証でわかった課題をクリアして点検にドローンを活用することにより、時間・手いけば、さらにドローンの活用の幅が広がると考続き・経費といろいろな面で削減効果があるので、えています。

これまでは手軽にできなかった水管橋点検の実施に向けたハードルが下がります。さらに、接近や

6 ．ドローン活用の拡大に向けて（ 1 ）独自研修について回り込みも可能ですし、写真も簡単に拡大が可能
なので、これまでの目視では発見できなかった異常部位を検出するという効能も期待できます。こ

前述した、国土交通省から飛行許可を得るための効果は、水道事業者の職員が操縦者となってドの条件、ドローンの総飛行時間が10時間以上といローンの機体を所持すれば、そのメリットを最大う条件を多数の職員がクリアするために、神奈川限享受できることが期待できます。

県企業庁では独自研修で操縦者の育成を行っています。
外部委託ではなく独自研修の手法を取るメリットとしては、現場で実際に点検を行う職員が講師

赤外線カメラについても、今回の検証だけでは、そのノウハウが確立できませんでしたが、肉眼では発見できない異常部位を検出する可能性は感じられました。となるため、点検ノウハウを継承できる点があり一方、橋梁の下部など、高い操縦技術を求めらます。市街地、橋梁下部、目視外飛行など、様々れるケースが多いため、技術の向上が課題です。

な条件での飛行時の注意点のほか、橋梁下部を撮独自研修で操縦者の数は増えていますが、実際に影するのに適したカメラ設定や赤外線カメラの設橋梁下部の飛行の難易度が高い箇所での点検を行定、そして何より実際に点検した者しかわからなうことができる操縦者がまだまだ少ないので、育いことを直接継承できるのは大きなメリットだと成していく必要があります。

考えます。
（ 2 ）操縦技術者登録派遣制度についてこうした課題をクリアしていくことによって、ドローンは、水道施設の点検業務に大きな改善をまた、ドローン点検を横展開し、広範な活用をもたらすことが期待できますので、発展著しいド目指すためには、現場の職員がドローンを活用すローンの技術動向を注視しながら、その活用経験る感覚をもつことが大事であるとともに、企業庁を積んで、レベルアップを図っていきたいと思い職員がドローンを飛ばす体験を数多く積むことがます。