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技術 管路の異常検知方法および管路の異常監視方法

出願人 積水化学工業株式会社
発明者 近藤博昭
出願日 2016年4月4日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2016-075197
公開日 2017年10月12日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2017-187338
状態 特許登録済
技術分野 管路系 気密性の調査・試験
主要キーワード 集中程度 音発生位置 割付量 伝達時間差 外乱因子 外乱影響 更新計画 管路材
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年10月12日)のものです。
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図面 (8)

課題

本発明の主な目的は、水流による管路固有振動、または機械等の連続振動源の有無によって誤判別が生じるおそれの少ない管路の異常検知方法および管路の異常監視方法を提供することである。

解決手段

管路の異常検知方法は、管路における複数箇所で振動を計測し、異常箇所を特定する管路の異常検知方法であって、第一の時間帯において振動レベルを所定時間に亘って計測する第一計測工程と、第一の時間帯よりも前記管路内の水圧が高い第二の時間帯において振動を所定時間に亘って計測する第二計測工程と、第一計測工程において最小領域となった振動レベル、および第二計測工程において最小領域となった振動レベルの差分を計算する振動レベル差計算工程と、振動レベル差計算工程における差分が、所定の閾値を下回った場合に異常と判定する判定工程と、を含むものである。

概要

背景

概要

本発明の主な目的は、水流による管路固有振動、または機械等の連続振動源の有無によって誤判別が生じるおそれの少ない管路の異常検知方法および管路の異常監視方法を提供することである。管路の異常検知方法は、管路における複数箇所で振動を計測し、異常箇所を特定する管路の異常検知方法であって、第一の時間帯において振動レベルを所定時間に亘って計測する第一計測工程と、第一の時間帯よりも前記管路内の水圧が高い第二の時間帯において振動を所定時間に亘って計測する第二計測工程と、第一計測工程において最小領域となった振動レベル、および第二計測工程において最小領域となった振動レベルの差分を計算する振動レベル差計算工程と、振動レベル差計算工程における差分が、所定の閾値を下回った場合に異常と判定する判定工程と、を含むものである。

目的

本発明の主な目的は、水流による管路固有の振動、または機械等の連続振動源の有無によって誤判別が生じるおそれの少ない管路の異常検知方法および管路の異常監視方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

管路における複数箇所振動計測し、異常箇所を特定する管路の異常検知方法であって、第一の時間帯において振動レベルを所定時間に亘って計測する第一計測工程と、前記第一の時間帯よりも前記管路内の水圧が高い第二の時間帯において振動を所定時間に亘って計測する第二計測工程と、前記第一計測工程において最小領域となった振動レベル、および前記第二計測工程において最小領域となった振動レベルの差分を計算する振動レベル差計算工程と、前記振動レベル差計算工程における差分が、所定の閾値を下回った場合に異常と判定する判定工程と、を含む管路の異常検知方法。

請求項2

前記第一計測工程により計測された振動レベルを分割する第一分割工程と、前記第二計測工程により計測された振動レベルを分割する第二分割工程と、をさらに含み、前記振動レベル差計算工程は、前記第一分割工程において分割された複数の振動レベル内から最小領域となった振動レベルを1または所定個数、抽出する第一抽出工程と、前記第二分割工程において分割された複数の振動レベル内から最小領域となった振動レベルを1または所定個数、抽出する第二抽出工程と、を含み、前記振動レベル差計算工程は、前記第1抽出工程と前記第二抽出工程との振動レベルから差分を計算する、請求項1記載の管路の異常検知方法。

請求項3

前記第一計測工程、前記第二計測工程、前記振動レベル差計算工程および前記判定工程を複数回に亘って繰り返す、請求項1または2記載の管路の異常検知方法。

請求項4

前記所定の閾値は、0である、請求項1から3のいずれか1項に記載の管路の異常検知方法。

請求項5

管路における複数箇所で振動を計測し、異常箇所を特定する管路の異常監視方法であって、第一の時間帯において振動レベルを所定時間に亘って計測する第一計測工程と、前記第一の時間帯よりも前記管路内の水圧が高い第二の時間帯において振動を所定時間に亘って計測する第二計測工程と、前記第一計測工程において最小領域となった振動レベル、および前記第二計測工程において最小領域となった振動レベルの差分を計算する振動レベル差計算工程と、前記振動レベル差計算工程における差分が、所定の閾値を下回った場合に異常と判定する判定工程と、を含み、前記第一計測工程、前記第二計測工程、前記振動レベル差計算工程を複数日に亘って複数回繰り返し、前記判定工程は、前記振動レベル差計算工程における差分が、所定の閾値を1回または複数回において下回った場合に異常と判定する、管路の異常監視方法。

請求項6

前記第一計測工程により計測された振動レベルを分割する第一分割工程と、前記第二計測工程により計測された振動レベルを分割する第二分割工程と、をさらに含み、前記振動レベル差計算工程は、前記第一分割工程において分割された複数の振動レベル内から最小領域となった振動レベルを1または所定個数、抽出する第一抽出工程と、前記第二分割工程において分割された複数の振動レベル内から最小領域となった振動レベルを1または所定個数、抽出する第二抽出工程と、を含み、前記振動レベル差計算工程は、前記第1抽出工程と前記第二抽出工程との振動レベルから差分を計算する、請求項5記載の管路の異常監視方法。

請求項7

前記所定の閾値は、0である、請求項5または6記載の管路の異常監視方法。

技術分野

0001

本発明は、管路異常検知方法および管路の異常監視方法に関する。

0002

例えば、特許文献1(特開2015−75440号公報)には、漏水等の発生の有無を判断するのに、作業者の技量、経験を必要とせず、又、簡易経過情報等を把握することができる水道管路監視装置について開示されている。

0003

特許文献1(特開2015−75440号公報)記載の水道管路監視装置は、複数のデータ収集装置と、これらデータ収集装置と無線によってデータを送受信することができるデータ分析装置とから構成される水道管路監視装置であって、データ収集装置は、1日に所定時間に亘って所定間隔音圧値を測定し、記録すると共に、測定された時間における最小音圧値を抽出し、保存し、最小音圧値データを任意に設定された音圧閾値と比較し、最小音圧値データと音圧閾値との大小によって、漏水等の異常の発生の有無を判定するものである。

0004

特許文献2(特開平8−121700号公報)には、容易かつ確実に漏洩の有無を判別でき、騒音が大きい場所における夜間の危険な作業を不要とするとともに、道路上における危険なかつ長時間の作業を不要とする埋設管路における漏洩発生判別方法について開示されている。

0005

特許文献2(特開平8−121700号公報)記載の漏洩発生判別方法には、埋設管路の適宜個所において所定のサンプリング時間で所定の計測時間に亘って音圧データ収集し、収集した音圧データの音圧レベルに関する度数分布を形成し、この度数分布における音圧データの集中程度により埋設管路における漏洩の有無を判別するものである。

0006

特許文献3(特開2010−48058号公報)には、漏水調査初動計画費用対効果のある管路更新計画立案可能にする漏水節点推定装置について開示されている。

0007

特許文献3(特開2010−48058号公報)記載の漏水節点推定装置は、浄水末端需要家まで供給する配水管路網プロセスにおいて、収集・蓄積されている配水管路網の流量・圧力データ解析する漏水節点推定装置であり、給水栓での水使用量をある周期水道料金として計測し、各給水栓での水使用量を記憶する給水栓水使用量記憶手段と、各給水栓での水使用量に基づいて、節点需要量を設定する節点需要量割付手段と、対象とする配水管路網を構成する管路材質、延長、口径、接続情報、管路摩擦係数及び接続点である節点の標高を記憶する管網解析モデル記憶手段と、対象とする配水管路網内の漏水量を、各節点での漏水量として割り付け節点ごとの漏水量割付量を設定する漏水量分布最適化手段と、配水管路網への流入流量管路網内の圧力データを記憶するプロセスデータ記憶手段と、管網モデル記憶手段からの管網解析モデルと、プロセスデータ記憶手段からの夜間の流量及び圧力データと、漏水量分布最適化手段で得られた節点ごとの漏水量割付量と、節点需要量割付手段から得られる各節点の需要量とに基づいて、管網解析を実行する管網解析手段と、管網解析手段から得られる各節点での圧力推定値圧力計測点での圧力実績値との誤差演算する圧力誤差演算手段とを備え、漏水分布最適化手段では、圧力誤差演算手段で得られる圧力誤差を最小とするように、漏水量を各節点に分布させるための最適化演算するものである。

先行技術

0008

特開2015−75440号公報
特開平8−121700号公報
特開2010−48058号公報

発明が解決しようとする課題

0009

特許文献1の方法においては、水流によって生じる管路固有振動または、機械などの連続振動源の有無(自動販売機トランスポンプ)に応じて都度閾値を設定する必要が生じる。また、この閾値の設定が適切でないと誤判定を生じるリスクがある。
また、特許文献2の方法においては、郊外などで振動源が少ない場合に音圧レベルが小さい値に集中したり、ポンプ等の大きな振動源があった場合に音圧レベルが大きな値に集中したりするなどのおそれがある。
特許文献3の方法においては、水使用による流量に対して漏水は微小である場合が多く、微小な漏水の検知が困難であるという問題がある。

0010

本発明の主な目的は、水流による管路固有の振動、または機械等の連続振動源の有無によって誤判別が生じるおそれの少ない管路の異常検知方法および管路の異常監視方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0011

(1)
一局面に従う管路の異常検知方法は、管路における複数箇所で振動を計測し、異常箇所を特定する管路の異常検知方法であって、第一の時間帯において振動レベルを所定時間に亘って計測する第一計測工程と、第一の時間帯よりも前記管路内の水圧が高い第二の時間帯において振動を所定時間に亘って計測する第二計測工程と、第一計測工程において最小領域となった振動レベル、および第二計測工程において最小領域となった振動レベルの差分を計算する振動レベル差計算工程と、振動レベル差計算工程における差分が、所定の閾値を下回った場合に異常と判定する判定工程と、を含むものである。

0012

この場合、管路内の水圧が異なる時間帯で、第1計測工程および第2計測工程において振動レベルを計測する。さらに外乱影響の少ない最小領域において振動レベルの差分を用いて管路内の異常を検知することができる。また、差分を用いることで、管路内の固有の振動、または機械等の外乱ノイズキャンセルすることができる。
その結果、振動レベルのみで、水流による管路固有の振動、または機械等の連続振動源の有無によって誤判別が生じるおそれの少ない管路の異常を検知することができる。

0013

ここで、最小領域は、所定の時間における最小の振幅を示す領域を意味する。また、最小領域の振動レベルの差分を取ることで、外乱を除外し漏水を検出することができる。
また、所定の時間とは、1sec以上100sec以下の範囲であることが好ましい。所定の時間が長くなると、計測器稼働させるための電源消費が大きくなるし、短すぎると車の通行等による突発的なノイズあると、最小領域に混入してしまうおそれがある。

0014

(2)
第2の発明にかかる管路の異常検知方法は、一局面にかかる管路の異常検知方法において、第一計測工程により計測された振動レベルを分割する第一分割工程と、第二計測工程により計測された振動レベルを分割する第二分割工程と、をさらに含み、振動レベル差計算工程は、第一分割工程において分割された複数の振動レベル内から最小領域となった振動レベルを1または所定個数、抽出する第一抽出工程と、第二分割工程において分割された複数の振動レベル内から最小領域となった振動レベルを1または所定個数、抽出する第二抽出工程と、を含み、振動レベル差計算工程は、第1抽出工程と第二抽出工程との振動レベルから差分を計算してもよい。

0015

この場合、第一分割工程および第二分割工程により時間で区分し、最小領域の振動レベルを1または所定個数選定できるので、確実に管路の異常を検知することができる。
ここで、最小領域は、所定の時間で区切った場合、最小の振幅を示す領域を意味する。

0016

(3)
第3の発明にかかる管路の異常検知方法は、一局面または第2の発明にかかる管路の異常検知方法において、第一計測工程、第二計測工程、振動レベル差計算工程および判定工程を複数回に亘って繰り返してもよい。

0017

この場合、複数回に亘って繰り返すことで、管路の異常を確実に検知することができる。

0018

(4)
第4の発明にかかる管路の異常検知方法は、一局面、第2または第3の発明にかかる管路の異常検知方法において、所定の閾値は、0であってもよい。

0019

この場合、水圧の低い状態の検知結果から水圧の高い状態の検知結果を減算するため、結果がマイナスであれば、管路の異常と判定することができる。したがって、所定の閾値は0であることが好ましい。

0020

(5)
他の局面にかかる管路の異常監視方法は、管路における複数箇所で振動を計測し、異常箇所を特定する管路の異常監視方法であって、第一の時間帯において振動レベルを所定時間に亘って計測する第一計測工程と、第一の時間帯よりも管路内の水圧が高い第二の時間帯において振動を所定時間に亘って計測する第二計測工程と、第一計測工程において最小領域となった振動レベル、および第二計測工程において最小領域となった振動レベルとの差分を計算する振動レベル差計算工程と、振動レベル差計算工程における差分が、所定の閾値を下回った場合に異常と判定する判定工程と、を含み、第一計測工程、第二計測工程、振動レベル差計算工程を複数日に亘って複数回繰り返し、判定工程は、振動レベル差計算工程における差分が、所定の閾値を1回または複数回において下回った場合に異常と判定するものである。

0021

この場合、管路内の水圧が異なる時間帯で、第1計測工程および第2計測工程において振動レベルを計測する。さらに外乱影響の少ない最小領域において振動レベルの差分を用いて管路内の異常を検知することができる。また、差分を用いることで、管路内の固有の振動、または機械等の外乱ノイズをキャンセルすることができる。
その結果、振動レベルのみで、水流による管路固有の振動、または機械等の連続振動源の有無によって誤判別が生じるおそれの少ない管路の異常を監視することができる。

0022

(6)
第6の発明にかかる管路の異常監視方法は、第5の発明にかかる管路の異常監視方法において、第一計測工程により計測された振動レベルを分割する第一分割工程と、第二計測工程により計測された振動レベルを分割する第二分割工程と、をさらに含み、振動レベル差計算工程は、第一分割工程において分割された複数の振動レベル内から最小領域となった振動レベルを1または所定個数、抽出する第一抽出工程と、第二分割工程において分割された複数の振動レベル内から最小領域となった振動レベルを1または所定個数、抽出する第二抽出工程と、を含み、振動レベル差計算工程は、第1抽出工程と第二抽出工程との振動レベルから差分を計算してもよい。

0023

この場合、第一分割工程および第二分割工程により時間で区分し、最小領域の振動レベルを1または所定個数選定できるので、確実に管路の異常を検知することができる。

0024

(7)
第7の発明にかかる管路の異常監視方法は、他の局面または第6の発明にかかる管路の異常監視方法において、所定の閾値は、0であってもよい。

0025

この場合、水圧の低い状態の検知結果から水圧の高い状態の検知結果を減算するため、結果がマイナスであれば、管路の異常と判定することができる。したがって、所定の閾値は0であることが好ましい。

図面の簡単な説明

0026

漏水位置特定方法の状況を説明するための模式図である。
振動センサを含む漏水位置検知装置の一例を示す模式図である。
時間帯の異なる場合の漏水を説明するための模式図である。
演算装置の動作の一例を示すフローチャートである。
演算装置の動作の他の例を示すフローチャートである。
演算装置の動作の他の例を示すフローチャートである。
演算装置の動作の他の例を示すフローチャートである。

実施例

0027

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

0028

<漏水位置特定方法の状況説明>
図1は、漏水位置特定方法の状況を説明するための模式図である。

0029

図1に示すように、地中に管網110が設けられている。管網110には、一定間隔で、縦孔マンホール)120が設けられている。本実施の形態においては、ポイントAおよびポイントBの間隔で縦孔120が設けられている。この場合、図1のポイントAおよびポイントBの縦孔120に、それぞれ振動センサ200を設ける。

0030

<振動センサの説明>
図2は、振動センサを含む漏水位置検知装置の一例を示す模式図である。

0031

図2に示すように、本実施の形態にかかる異常音の発生特定装置100は、演算装置300および少なくとも一対の振動センサ200を含む。一対の振動センサ200は、共振型の振動センサ200である。
図2の振動センサ200は、台座210、支柱220、薄膜電極230,240、リード線231,241、圧電素子250、260、発電装置261およびGPS装置262を含む。
演算装置300は、フィルターを生成する生成部310、および演算部320からなる。

0032

図2に示すように、振動センサ200は、鉄製の台座210上に支柱220が固定される。支柱220の上端部に圧電素子250が設けられる。圧電素子250の一端部は、支柱220の上端部に片持ち支持されている。

0033

圧電素子250の両面に銀ペーストを塗布して形成された上下一対の薄膜電極230,240が設けられる。支柱220および一対の薄膜電極230,240の間は、絶縁されている。
また、圧電素子250の他端部で、かつ薄膜電極230上に錘260が載置されている。

0034

薄膜電極230には、リード線231が接続されており、薄膜電極240には、リード線241が接続されており、リード線231,241はそれぞれ演算装置300につながっている。
リード線231,241から出力される電位差を、演算装置等の処理装置により振動波形として出力する。
なお、本実施の形態においては、リード線231,241を用いることとしているが、これに限定されず、演算装置300との間で送受信可能な機能部を設けてもよい。

0035

また、圧電素子250は、高分子圧電材料であるポリフッ化ビニリデン延伸フィルムPVDFフィルム)によって形成されている。

0036

具体的なパラメータが、圧電材料弾性Eと、断面二次モーメントJと、長さLと、幅bと、高さhとである場合、バネ定数kは、以下のように示される。

0037

k=3EJ/L3(J=bh3/12)・・・(1)
と示すことができる。

0038

圧電素子250と錘260とからなる系の共振周波数foは、以下のように示される。

0039

fo=√(k/M)/2π・・・(2)

0040

また、共振型の振動センサ200は、共振周波数foが、60Hz以上1000Hz未満の範囲内に少なくとも1個存在するように形成する。
本実施の形態に係る共振型の振動センサ200は、100Hzから500Hzまでの間に共振周波数foが4個存在するように形成している。その理由としては、管網110を伝わる異常音、特に漏水音は、可聴音が多く、中でも1000Hz未満が多いからである。

0041

なお、本実施の形態においては、共振型の振動センサ200を用いることとしているが、これに限定されず、従来の振動センサを用いてもよい。

0042

また、本実施の形態に係る振動センサ200は、管網のいずれの位置に設置されたかをGPS装置262により演算装置300に送信する。また、振動センサ200は、発電装置261により振動センサ200の稼働を行うことができる。例えば、発電装置261は、管内を流れる流体による発電地熱発電太陽光が差し込む場合には、太陽光発電等からなる。その結果、演算装置300は、振動センサ200の位置を認識することができる。例えば、演算装置300は、振動センサ200の埋設位置を認識できる。

0043

<漏水位置特定方法のフローチャート>
続いて、漏水位置特定方法について具体例を示しつつ説明する。

0044

本実施の形態にかかる漏水位置特定方法は、管網110の少なくとも2ヶ所(ポイントAおよびポイントB)に振動センサ200を設置し、管網110の欠陥等によって発生する異常音または振動を振動センサ200により検知する。
各振動センサ200に入力された波形コヒーレンス関数を用いてフィルターを作成する。このフィルターを作成する際に、異常音発生位置の精度を高めるために後述する処理を行い、フィルターを作成し、当該フィルターを適用した後、相互相関関数から振動の伝達時間差Tdを求め、伝達時間差Tdと振動の伝搬速度Vとから異常音発生位置を特定する漏水位置特定方法である。

0045

図1において、ポイントAの振動センサ200から距離Lの位置で流体の漏洩が発生したと仮定する。すなわち、距離Lの位置が異常音の発生位置(流体の漏洩位置)である。この場合、漏洩音は、ポイントBの振動センサ200に到達するまでにポイントAの振動センサ200の距離Lよりも距離にして距離Nだけ長い距離(L+N)を伝搬する。

0046

したがって、ポイントAの振動センサ200およびポイントBの振動センサ200の距離をDと仮定した場合、漏洩音がポイントAの振動センサ200とポイントBの振動センサ200とに到着する伝達時間差Tdとすると、漏洩音の伝搬速度V、2つの振動センサ間の距離をDとして以下の式で求めることができる。

0047

Td=N/V・・・(3)
また、
N=D−2L・・・(4)
で示すことができる。

0048

式(4)を式(3)に代入することにより、
L=(D−V・Td)/2・・・(5)
と表すことができる。
以上のように距離Lを求めることができる。

0049

<管路の異常判定方法
以下、当該異常音の発生特定装置100を用いて管路の異常を判定するための手法について説明を行う。図3は、時間帯の異なる場合の漏水を説明するための模式図であり、図4は、演算装置300の動作の一例を示すフローチャートである。

0050

第1の実施の形態においては、複数の時間帯において計測を実施する。例えば、図3に示すように、昼間と夜間とで計測を実施する。すなわち、一般に、菅網110の内圧は、時間によって変動するものである。具体的に夜間においては、水使用量が少なくなるため、菅網110の水圧が高くなる。

0051

その結果、漏水の異常音に関する振動レベルが大きくなる傾向にある。一方、昼間においては、水使用量が多くなるため、菅網110の水圧が低くなる。その結果、漏水の異常音に関する振動レベルが小さくなる傾向にある。
すなわち、本実施の形態においては、菅網110の一の水圧の場合と、一の水圧と異なる他の水圧の場合と、で計測を行う。以下、菅網110の一の水圧の場合を第1の計測工程と呼び、一の水圧と異なる他の水圧の場合を第2の計測工程と呼ぶ。

0052

(第1の計測工程)
まず、演算装置300は、振動センサ200から出力される電位差を振動波形として出力する。

0053

図4に示すように、所定の時間、例えば、昼間14時に、演算装置300の指示に基づいて、振動センサ200が菅網110の振動を検知する。振動センサ200は、菅網110の振動を所定時間計測し、振動データを得る(ステップS11)。本実施の形態においては、100秒間の振動データを計測する。
振動センサ200は、検知した振動データを演算装置300に送信する(ステップS12)。

0054

演算装置300は、100秒間の振動データを5秒毎に20分割し、20個の振動データを抽出する(ステップS13)。
演算装置300は、20個の振動データの最小振幅の振動データAを選定する(ステップS14)。

0055

(第2の計測工程)
次に、演算装置300は、所定の時間、例えば、夜間2時に演算装置300の指示に基づいて、振動センサ200は、菅網110の振動を所定時間計測し、振動データを得る(ステップS21)。本実施の形態においては、100秒間の振動データを計測する。
振動センサ200は、検知した振動データを演算装置300に送信する(ステップS22)。

0056

演算装置300は、100秒間の振動データを5秒毎に20分割し、20個の振動データを抽出する(ステップS23)。
演算装置300は、20個の振動データの最小振幅の振動データBを選定する(ステップS24)。すなわち、所定時間幅で分割したとき、振幅が最小になる領域(最小振幅)を選定する。

0057

なお、本実施の形態の第1および第2の計測工程において、振動データを20個に分割することとしているが、これに限定されず、5秒毎の振動データを20回計測してもよい。
さらに、本実施の形態の第1および第2の計測工程においては、最小振幅の振動データを選定することとしているが、これに限定されず、車の通行等による突発的な振動の影響をなくすことができる振動データであればよい。

0058

演算装置300は、振動データAと振動データBの振動データの差分ABを算出する(ステップS31)。
この場合、差分ABを算出することで、管網110の有する固有振動または周囲の機械等による連続振動源の影響を相殺することができる。

0059

次に、演算装置300は、差分ABが閾値より低いか否かを判定する(ステップS32)。例えば、閾値がであり、差分ABが閾値より低い場合、演算装置300により、漏水が生じていると判定する(ステップS33)。一方、差分ABが閾値以上の場合、演算装置300により、漏水が生じていないと判定する(ステップS34)。

0060

ここで、本実施の形態にかかる閾値は、圧力と外乱因子とに基づいて設定される。すなわち、ある程度の昼夜での管網110内の圧力差から特定される振動センサ200からの振動レベルの変化幅と、外乱因子とを考慮した上で、閾値の設定を実施する。
また、閾値は、ノイズ等の通常の外乱よりも小さく設定しているため、当該閾値の範囲に差分の結果が該当した場合、漏水が生じる箇所が存在すると特定することができる。

0061

具体的に、最小振幅の領域を一つ選定し、当該選定された一つの領域では、漏水の可能性があるが、必ず漏水とは断定できない。例えば、水流等の影響等があり得るからである。そのため、圧力を変化させた状態で、最小振幅の領域を一つ選定し、圧力変化前と圧力変化後との差分を算出し、閾値と比較することで、漏水を特定することができる。

0062

本実施の形態においては、振動データの差分ABの閾値は0であることが好ましいが、水道施設のポンプ等で夜間の稼働を停止することが予め分かっている場合には正の値としてもよい。
また、第1の計測工程と第2の計測工程とを各1回として異常検知してもよく、複数日に亘ってステップS11〜S34を繰り返して異常検知および異常監視を行ってもよい。
この場合、一日目の差分ABまたは二日目の差分ABを基準として閾値を設定することも可能であり、夜間に停止する機械振動がある場合には特に有効である。

0063

(第2の実施の形態)
続いて、第2の実施の形態について説明を行う。本実施の形態においては、第2の実施の形態が、第1の実施の形態と異なる点についてのみ説明を行う。
図5は、演算装置300の動作の他の例を示すフローチャートである。

0064

(第1の計測工程)
図5に示すように、所定の時間、例えば、昼間14時に、演算装置300の指示に基づいて、振動センサ200が菅網110の振動を検知する。振動センサ200は、菅網110の振動を所定時間計測し、振動データを得る(ステップS11)。本実施の形態においては、100秒間の振動データを計測する。
振動センサ200は、検知した振動データを演算装置300に送信する(ステップS12)。

0065

演算装置300は、100秒間の振動データを5秒毎に20分割し、20個の振動データを抽出する(ステップS13)。
演算装置300は、20個の振動データの最小振幅から複数個、例えば、3個の振動データC1、C2、C3を選定する(ステップS14a)。
演算装置300は、3個の振動データC1、C2、C3の平均振動データCを算出する(ステップS15)。

0066

(第2の計測工程)
演算装置300の指示に基づいて、振動センサ200は、夜間2時に、菅網110の振動を所定時間計測し、振動データを得る(ステップS21)。本実施の形態においては、100秒間の振動データを計測する。
振動センサ200は、検知した振動データを演算装置300に送信する(ステップS22)。
演算装置300は、100秒間の振動データを5秒毎に20分割し、20個の振動データを抽出する(ステップS23)。
また、演算装置300は、20個の振動データの最小振幅から複数個、例えば、3個の振動データD1、D2、D3を選定する(ステップS24a)。
演算装置300は、3個の振動データD1、D2、D3の平均振動データDを算出する(ステップS25)。
演算装置300は、平均振動データCと平均振動データDの差分CDを算出する(ステップS31)。
この場合、差分CDを算出することで、管網110の有する固有振動または周囲の機械等による連続振動源の影響を相殺することができる。

0067

次に、演算装置300は、差分CDが閾値より低いか否かを判定する(ステップS32)。例えば、閾値が零であり、差分CDが閾値より低い場合、演算装置300により、漏水が生じていると判定する(ステップS33)。一方、差分CDが閾値以上の場合、演算装置300により、漏水が生じていないと判定する(ステップS34)。

0068

(第3の実施の形態)
続いて、第3の実施の形態について説明を行う。本実施の形態においては、第3の実施の形態が、第1および第2の実施の形態と異なる点についてのみ説明を行う。第3の実施の形態は、複数日において管網110の異常検知または異常監視を行うものである。
図6および図7は、演算装置300の動作の一例を示すフローチャートである。

0069

(1日目の第1の計測工程)
図6および図7に示すように、所定の時間、例えば、1日目の昼間14時に、演算装置300の指示に基づいて、振動センサ200が菅網110の振動を検知する。振動センサ200は、菅網110の振動を所定時間計測し、振動データを得る(ステップS11)。本実施の形態においては、100秒間の振動データを計測する。
振動センサ200は、検知した振動データを演算装置300に送信する(ステップS12)。

0070

演算装置300は、100秒間の振動データを5秒毎に20分割し、20個の振動データを抽出する(ステップS13)。
演算装置300は、20個の振動データの最小レベル、例えば、振動データEを選定する(ステップS14b)。

0071

(1日目の第2の計測工程)
次に、演算装置300は、1日目の夜間2時に演算装置300の指示に基づいて、振動センサ200は、菅網110の振動を所定時間計測し、振動データを得る(ステップS21)。本実施の形態においては、100秒間の振動データを計測する。
振動センサ200は、検知した振動データを演算装置300に送信する(ステップS22)。

0072

演算装置300は、100秒間の振動データを5秒毎に20分割し、20個の振動データを抽出する(ステップS23)。
また、演算装置300は、20個の振動データの最小レベル、例えば、振動データFを選定する(ステップS24b)。

0073

次に、演算装置300は、振動データEと振動データFとの差分Gを算出する(ステップS31)。ここで、差分Gは、E−Fからなる。
次いで、演算装置300は、閾値Hを設定する(ステップS32b)。ここで、演算装置300は、差分Gに計測誤差を付加したものを閾値Hとする。本実施の形態においては、計測誤差を3dBとする。

0074

(2日目の第1の計測工程)
演算装置300は、所定の時間、例えば、2日目の昼間14時に、演算装置300の指示に基づいて、ステップS11、S12、S13を実施し、20個の振動データの最小レベル、例えば、振動データIを選定する(ステップS14c)。

0075

(2日目の第2の計測工程)
演算装置300は、所定の時間、例えば、2日目の夜間2時に、演算装置300の指示に基づいて、ステップS21、S22、S23を実施し、20個の振動データの最小レベル、例えば、振動データJを選定する(ステップS24c)。

0076

演算装置300は、振動データIと振動データJの振動データの差分IJを算出する(ステップS31c)。ここで、差分IJとは、振動データIから振動データJを減算したものである。
次に、演算装置300は、差分IJが閾値H以下であるか判定する(ステップS32c)。
閾値Hより大きい場合、演算装置300は、漏水であると判定する(ステップS33c)。
閾値H以下の場合、演算装置300は、漏水でないと判定する(ステップS34c)。

0077

(n日目の第1の計測工程および第2の計測工程)
演算装置300は、n(nは、任意の正の整数)日目において、ステップS11、〜、S13、S14b、S21、〜、S23、S24b、S31、S32b、S14c、S24c、S31c〜、S34cを繰り返し、異常監視を行う。

0078

なお、第3の実施の形態においては、閾値Hを一日目の振動データに基づいて規定することとしているが、これに限定されず、二日目の振動データに基づいて閾値を規定しなおしてもよく、複数日の振動データに基づいて閾値の平均を算出し、その平均閾値を用いてもよい。

0079

なお、上記漏水位置特定方法については、各種の管網110に適用することができる。例えば、水道の配管からの漏水を検出する他、水道以外の各種配管内の漏水を検出する用途、または、工場内の薬液等の配管における薬液等の流体の漏洩を検出する用途などでも使用することができる。

0080

(実施例1)
第1の実施の形態に基づいて、閾値を以下の表1のように設定した。



表1に示すように、差分ABの予測は、振動データA−振動データB=40dB−20dBで、20dBである。計測誤差を考慮し、閾値Hを18dBと設定した。上記の閾値を用いて実際に漏水を検出できるか実験した。
測定結果を以下の表2に示す。



漏水による振動レベルは、振動データAにおいては、20dBであり、振動データBは、30dBであった。
また、最小領域振動最大レベルは、表1および表2における振動データAの最大値、振動データBの最大値を示す。

0081

その結果、差分AB=最小領域振動最大レベルの振動データA−最小領域振動最大レベルの振動データB=40dB−30dB=10dBとなる。
したがって、閾値Hが18dB>差分AB10dBであるため、漏水が生じていると判定することができた。

0082

(実施例2)
第1の実施の形態に基づいて、閾値を以下の表3のように設定した。



表3に示すように、差分ABの予測は、振動データA−振動データB=10dB−5dBで、5dBである。計測誤差を考慮し、閾値Hを3dBと設定した。
上記の閾値Hを用いて実際に漏水を検出できるか実験した。測定結果を以下の表2に示す。



漏水による振動レベルは、振動データAにおいては、20dBであり、振動データBは、30dBであった。
また、最小領域振動最大レベルは、表3および表4における振動データAの最大値、振動データBの最大値を示す。

0083

その結果、差分AB=最小領域振動最大レベルの振動データA−最小領域振動最大レベルの振動データB=20dB−30dB=−10dBである。
したがって、閾値Hが3dB>差分AB−10dBであるため、漏水が生じていると判定することができた。

0084

(実施例3)
第1の実施の形態に基づいて、複数日の間、実施例1を繰り返した。



表5に示すように、1日から第N日まで振動データA,Bに基づいて漏水を検知した。
第N日は、差分ABが閾値Hを下回ったために、漏水が生じたと判定することができた。なお、上記実施例3においては、第N日において、下回ったために漏水と判定したが、これに限定されず、複数日、または連日において、差分ABが閾値Hより小さくなった場合に、漏水と判定してもよい。

0085

以上のように、差分ABを用いることで、管路内の固有の振動、または機械等の外乱ノイズをキャンセルすることができる。
その結果、振動レベルA,B,C,D1、D2,D3、E、Fから差分AB、CD、G、IJおよび閾値Hを用いることで、水流による管路固有の振動、または機械等の連続振動源の有無によって誤判別が生じるおそれの少ない管路の異常を検知することができる。

0086

なお、本実施の形態においては、図1に示すように、ポイントAおよびポイントBの縦孔120に、それぞれ振動センサ200を設けることとしたが、これに限定されず、管網110内部(水中)に振動センサ200を設けても良い。水中に振動センサ200を設けることで、雑音を減少させることができる。

0087

本発明においては、管網110が「管路」に相当し、管網110内の水圧の低い場合、または昼間14時が「第一の時間帯」に相当し、100秒間が「所定時間」に相当し、ステップS11、S12の処理が「第一計測工程」に相当し、管網110内の水圧の高い場合、または夜間2時が「第二の時間帯」に相当し、ステップS21、S22の処理が「第二計測工程」に相当し、差分AB、CD、G、IJが「振動レベルの差分」に相当し、閾値Hまたは0が「所定の閾値」に相当し、ステップS32、S32b、S32cの処理が「判定工程」に相当し、ステップS13の処理が「第一分割工程」に相当し、ステップS23の処理が「第二分割工程」に相当し、ステップS13、S14、S14a、S14b、S14cの処理が「第一抽出工程」に相当し、ステップS23、S24、S24a、S24b、s24cの処理が「第二抽出工程」に相当し、図4、5のフローチャートが「管路の異常検知方法」に相当し、図6、7のフローチャートが「管路の異常監視方法」に相当する。

0088

本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

0089

100 異常音の発生特定装置
110管網
200振動センサ
300演算装置
AB、CD、G、IJ 差分
H 閾値

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