JP2006285389A - 管路破断位置特定装置、プログラム及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】管路の破断事故を検知して、その破断位置を迅速に特定する。
【解決手段】管路破断位置特定装置１０は、配水管網１の配水池５Ａ，５Ｂにおける流出水量Ｑｌ０が異常と検知された場合、当該異常流出水量Ｑｌｇのデータを取得する水源データ取得部１４と、配水管網１の節点Ｎ１〜Ｎｍから管網解析を実行する節点Ｎｓを、設定された順序に従って選択する節点選択部１５と、節点選択部１５により選択された節点Ｎｓにおける推定流出水量Ｑｌｓに、異常流出水量Ｑｌｇを加えて管網解析を行い、計測点Ｇ１〜Ｇｎにおける水圧の解析値Ｐ１ｓ〜Ｐｎｓを算出する管網解析部１６と、計測点Ｇ１〜Ｇｎにおける水圧の計測値Ｐ１〜Ｐｎと解析値Ｐ１ｓ〜Ｐｎｓとの二乗誤差を演算する二乗誤差演算部１８と、節点選択部１５により選択された節点Ｎｓのうち、二乗誤差演算部１８による二乗誤差が最小となる節点Ｎｘを抽出する節点抽出部１９とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、配水管網の破断位置を迅速に特定する管路破断位置特定装置に関する。

従来から上水道施設における配水管網で管路破断等の事故が発生すると、大量の水が破断箇所から噴出するため、道路の陥没や浸水などの災害が誘発されている。そのため、早急に破断箇所を特定し、水の噴出を止めるなどの処置を講じる必要がある。

通常、管路の破断事故が発生すると、事故が発生した地域の地域住民などから通報を受け、その通報により事故の発生が検知されるとともに、事故の発生場所が特定されている。

しかしながら、このように地域住民からの通報を受けてから、事故に対応していたのでは、被害の拡大を阻止するための処置が遅れてしまう。

かかる観点から、配水管網内に存在する数少ない計測点における圧力及び流量のデータ等を有効活用して、管路事故の検知および当該事故位置を特定することが検討されている。

これに関連する技術として、以下のものが知られている。

例えば、特許文献１には、配水管網における管網解析を実施するために必要となる水量パターンの割り付けを、検針水量データから近似した水量モデルによって行うことで、管網解析の作業負荷を軽減する配水管網の水理解析方法が示されている。

また、特許文献２には、配水管網における管網解析を実施するために必要となる圧力及び流量のデータや、管路網における管路長、管径、流速係数といった基本データをデータベースから属性データとして抽出して利用する際、必要なデータのみを使用できるように、属性データの構成を再構成する管網解析データ生成方法が示されている。

また、特許文献３には、管路網内における液体輸送のための制御として、需要端での需要量をカルマンフィルタにて予測し、各需要端の目標圧力に近づけるように制御する流体輸送システムの制御方式が示されている。

さらに、特許文献４には、地震時における管網状態を把握して、管路の所定長さあたりの破断箇所数を管路被害率として算出し、これと計測データから破断箇所および漏水量を推定する管網状態把握システムが示されている。なお、このシステムでは、管網解析を予め蓄積されている計測データに基づいて行い、破断がないとしたときの通常時の平均的な流量及び圧力を再現する。そして、破断時の流量及び圧力の計測データに近くなるように需要点ごとの需要量を推定し、通常時の需要量との差分を漏水量として、地震発生時の管網における状況を推定する。
特開平７−１２７１０５号公報 特開平６−２７４５７６号公報 特公平３‐５１９６０号公報 特開平９‐２５９１８６号公報

しかしながら、上述した管網解析技術では、管路の破断事故が発生した場合、当該破断位置を特定できないものであったり、管網解析に時間を要するため迅速に特定できないものであったりする。

本発明の目的は、管路の破断事故が生じた場合、その破断が発生したことを検知して、当該破断位置を迅速に特定する管路破断位置特定装置を提供することにある。

本発明における管路破断位置特定装置は、上記課題を解決するために、配水管網の各節点において推定される推定流出水量のデータを記憶するデータ記憶手段と、配水管網の計測点において計測される水圧の計測値データを取得する第１データ取得手段と、配水管網の水源における異常流出水量のデータを取得する第２データ取得手段と、配水管網の節点から管網解析を実行する節点を、設定された順序に従って選択する節点選択手段と、前記節点選択手段により選択された節点における推定流出水量に、前記異常流出水量を使用して管網解析を行い、前記計測点における水圧の解析値を算出する第１管網解析手段と、前記第1データ取得手段により取得した水圧の計測値と、前記第1管網解析手段により算出された水圧の解析値との二乗誤差を演算する第１誤差演算手段と、前記節点選択手段により選択された節点のうち、前記第１誤差演算手段による二乗誤差が最小となる節点を抽出する第１節点抽出手段と、前記抽出された節点を破断位置と判断する判断手段とを備える。

本発明によれば、管路の破断事故が生じた場合、その破断が発生したことを検知して、当該破断位置を迅速に特定できる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態に係る管路破断位置特定装置１０の構成を示す模式図である。

まず前提として、配水管網１について説明する。

配水管網１は、配水池５Ａ，５Ｂから節点Ｎ１〜Ｎｍを介してポンプや自然流下により、各需要家６Ａ〜６Ｆへ上水を配水するものである。また、配水管網１には数箇所の計測点Ｇ１〜Ｇｎが存在し、流量計及び圧力計により上水の流量や水圧が計測されることにより管網状態が把握される。

しかし、これら数箇所の計測点Ｇ１〜Ｇｎで、管網状態のすべてを把握することは、通常困難である。そこで、配水管網１に存在する数少ない計測点Ｇ１〜Ｇｎの圧力及び流量のデータ等を有効活用して、管路破断事故の検知および当該破断位置を特定することが検討されている。

続いて、管路破断位置特定装置１０について説明する。

管路破断位置特定装置１０は、配水管網1の破断位置を管網解析により特定するために、入力部１１、データ記憶部１２、計測点データ取得部１３、水源データ取得部１４、節点選択部１５、管網解析部１６、管網解析補正部１７、二乗誤差演算部１８、節点抽出部１９、破断位置判断部２０及び出力部２１を備える。

なお、管路破断位置特定装置１０は、ハードウェア構成で実現可能であり、又はハードウェア構成とソフトウェア構成の組合せとしても実現可能となっている。後者の場合、ソフトウェア構成は、予めコンピュータ読み取り可能な記憶媒体又はネットワークから得られたプログラムがコンピュータにインストールされることにより、管路破断位置特定装置１０としての各機能が実現される。

入力部１１は、管路破断位置特定装置１０に対して必要な設定値を、入力するものである。例えば、オペレータにより、種々の設定や操作が行われる。

ここで、管路破断位置特定装置１０が必要とする設定値としては、図２に示すような配水管網１Ｓの配水池５及び各節点Ｎ１〜N６において推定される流出水量Ｑｌ０，Ｑｌ１〜Qｌ６及び流量Ｑ１，Ｑ２〜Ｑ８等のデータが挙げられる。なお、ここでは、節点Ｎｉ（ｉ＝１〜ｍ）から需要家に流出される水量を「流出水量」といい、節点Ｎｉから他の隣接する節点Ｎｊに流れる水量を「流量」という。また、配水池の流量Ｑ１と流出水量とはＱｌ０同値である。

その他、配水管網１における送配水管路の管路長、口径、流速係数などの管路内摩擦に関する特性係数なども設定される。

このような入力部１１により入力されたデータは、必要に応じてデータ記憶部１２に送出される。

データ記憶部１２は、配水管網１における送配水管路の管路長、口径、流速係数などの管路内摩擦に関する特性係数などを記憶するものである。また、入力部１１により入力された配水管網１の各節点Ｎｉにおける流出水量の推定値Ｑｌｉ（以下推定流出水量という）や流量の推定値等が記憶される。

なお、推定流出水量Ｑｌｉは、各配水区域の需要予測に基づいて、各節点Ｎｉに隣接する需要家の戸数の比率から推定される。

計測点データ取得部１３は、配水管網１の計測点Ｇ１〜Ｇｎにおいて計測される水圧の計測値Ｐ１〜Ｐｎのデータを取得するものである。取得した計測値Ｐ１〜Ｐｎは、後述する二乗誤差演算部１８における二乗誤差演算に用いられる。

水源データ取得部１４は、配水管網１の水源である配水池５Ａ，５Ｂにおける流出水量が異常と検知された場合、当該異常流出水量Ｑｌｇのデータを取得するものである（図３参照）。取得した異常流出水量Ｑｌｇのデータは、管網解析部１６における管網解析に用いられる。

節点選択部１５は、配水管網１の節点から後述する管網解析を実行する節点Ｎｓ，Ｎｔ，Ｎu，・・・ｚ（∈Ｎ１〜Ｎｍ）を、予め設定された順序に従って選択するものである。

補足すると、配水管網１に破断が生じると、配水池５Ａ，５Ｂにおける流出水量が増加するので、破断事故が発生したことが検知される。その際、節点選択部１５は、後述する管網解析を実行するため節点の選択を開始する。ここでは、配水管網１の全節点Ｎ１〜Ｎｍに対して予め順番を決めておき、その順番通りに管網解析を実行するように節点を選択する。

なお、節点選択部１５は、後述する節点抽出部１９から管網解析が実行された回数の通知を受ける毎に、予め設定された順番に従って、新たな節点を選択する。ここでは、Ｎ１について管網解析が実行されると、次はＮ２が選択されて管網解析が実行され、Ｎ２について管網解析が実行されると、次はＮ３が選択されて管網解析が実行される、というように、全節点Ｎ１〜Ｎｍに対して、順々に管網解析が実行されるように節点が選択される。

管網解析部１６は、管路に破断事故が発生した場合、各節点Ｎｉにおける流出水量Ｑｌｉを未知変数として、送配水管路の管路長、口径、流速係数などの管路内摩擦に関する特性係数に基づいて送配水管路の管網方程式を構築し、数値計算手法によって各計測点Ｇ１〜Ｇｎにおける圧力を算出する。

具体的には、管網解析部１６は、節点選択部１５により選択された節点Ｎｓにおける推定流出水量Ｑｌｓに、異常流出水量Ｑｌｇを加えて管網解析を行い、各計測点Ｇ１〜Ｇｎにおける水圧の解析値Ｐ１ｓ〜Ｐｎｓを算出する。

ここで、管網解析について、図２に示す配水管網１Ｓを例にとって説明する。

各節点Ｎ１〜Ｎ６における流量と流出水量との収支は、以下の（１）〜（６）式で表される。示される。
Ｑ１−Ｑ２−Ｑ４−Ｑｌ１＝０ ・・・（１）
Ｑ２−Ｑ３−Ｑ５−Ｑｌ２＝０ ・・・（２）
Ｑ３−Ｑ６−Ｑｌ３＝０ ・・・（３）
Ｑ４−Ｑ７−Ｑｌ４＝０ ・・・（４）
Ｑ５＋Ｑ７−Ｑ８−Ｑｌ５＝０ ・・・（５）
Ｑ６＋Ｑ８−Ｑｌ６＝０ ・・・（６）
これを行列形式で表現すると、以下の（７）式で表される。

そこで、これを一般化すると、以下の（８）式のように表すことができる。
ＴＱ＝Ｑｌ ・・・（８）
また、各節点Ｎｉのエネルギー位をＥｉとし、Ｈｉを損失水頭とすると、以下の（９）〜（１６）式が成り立つ。
Ｈ１＝Ｅ０−Ｅ１ ・・・（９）
Ｈ２＝Ｅ１−Ｅ２ ・・・（１０）
Ｈ３＝Ｅ２−Ｅ３ ・・・（１１）
Ｈ４＝Ｅ１−Ｅ４ ・・・（１２）
Ｈ５＝Ｅ２−Ｅ５ ・・・（１３）
Ｈ６＝Ｅ３−Ｅ６ ・・・（１４）
Ｈ７＝Ｅ４−Ｅ５ ・・・（１５）
Ｈ８＝Ｅ５−Ｅ６ ・・・（１６）
これを行列形式で表現すると、以下の（１７）式で表される。

そこで、これを一般化すると、以下の（１８）式のように表すことができる。
Ｈ＝−Ｔ^ＴＥ ・・・（１８）
ここで、「^Ｔ」は転置行列を意味する。

なお、損失水頭とは、流体が管路を流れるときに失うエネルギーを単位質量あたりのポテンシャルエネルギーに換算したものであり、圧力や水位と同様の単位である。また、エネルギー位とは、ポテンシャルエネルギ−のことであり、損失水頭と同様の単位である。ここでは、節点Ｎ１から節点Ｎ２へ流体が流れる場合、「（損失水頭）＝（節点Ｎ１のエネルギー位）−（節点Ｎ２のエネルギー位）」の関係が成り立つ。

また、流量Ｑｉは損失水頭Ｈｉの関数として、以下の（１９）のように表現できる。
Ｑｉ＝ｆ（Ｈｉ） ・・・（１９）
これにより、以下の（２０）式が成立する。
Ｔｆ（Ｈ）＝Ｔｆ（−Ｔ^ＴＥ）＝Ｑｌ ・・・（２０）
このように、未知変数Ｅについて、ニュートン法といった数値解析法によって解くことができる。

すなわち、管路内摩擦に関する特性係数に基づいて、送配水管路の管網方程式を構築し、この管路網方程式を解けば、配水管網１の計測点Ｇ１〜Ｇｎにおける流量や圧力に関する未知変数を得ることができる。このようにして、流量や圧力に関する未知変数を得る解析を管網解析という。

管網解析補正部１７は、計測点Ｇ１〜Ｇｎにおける水圧の計測値Ｐ１〜Ｐｎと、異常流出水量Ｑｌｇが検知されていない平常時に行った管網解析により算出された水圧の解析値とに“ずれ（オフセット）”がある場合に、推定流出水量Ｑｌｉのデータの補正を行うものである。このような補正により、データ記憶部１２に記憶された推定流出水量Ｑｌｉのデータが更新される。

なお、補正方法としては、単純に解析結果に一定値を付加したり、ある関数によって補正をかけたりする。ただし、一定値とするか、どのような関数とするかは特に限定するものではない。

二乗誤差演算部１８は、計測点データ取得部１３により取得された計測点Ｇ１〜Ｇｎにおける水圧の計測値Ｐ１〜Ｐｎと、管網解析部１６により解析された計測点における水圧の解析値Ｐ１ｓ〜Ｐｎｓとの二乗誤差を演算するものである。ここでは、各計測点Ｇ１〜Ｇｎにおける二乗誤差の総和が算出され、節点抽出部１９に送出される。

節点抽出部１９は、節点選択部１５により選択された節点Ｎｓの推定流出水量Ｑｌｓが増加したと仮定して、計測値データ取得部１３により計測された水圧の計測値Ｐ１〜Ｐｎと、管網解析部１６により得た水圧の解析値Ｐ１ｓ〜Ｐｎｓとの二乗誤差をとり、総和をとる。そして、これと同様の処理を、他の全ての節点Ｎｔ，Ｎu，・・・について行う。その後、二乗誤差が最小となる節点Ｎｘを抽出する。

詳しくは、
ΔＰｓ≡（Ｐ１ｓ−Ｐ１）^２＋・・・＋（Ｐｎｓ−Ｐｎ）^２ ・・・（２１）
ΔＰｔ≡（Ｐ１ｔ−Ｐ１）^２＋・・・＋（Ｐｎｔ−Ｐｎ）^２ ・・・（２２）
ΔＰｕ≡（Ｐ１ｕ−Ｐ１）^２＋・・・＋（Ｐｎｕ−Ｐｎ）^２ ・・・（２３）
・・・・・・、
とした場合に、ΔＰｉ（ｉ=ｓ，ｔ，ｕ・・・）の値が最小となるΔＰｘに対応する節点Ｎｘを抽出する。

なお、節点抽出部１９は、管網解析が行われた回数をカウントしている。ここでは、節点抽出部１９は、全節点分Ｎ１〜Ｎｍの管網解析が行われていないと判断した場合、次に管網解析を実行する節点Ｎｔを選択するように、節点選択部１５に指示を通知する。

破断位置判断部２０は、節点抽出部１９により抽出された節点Ｎｘを破断位置Ｔと判断するものである。そして、この破断位置Ｔのデータを出力部２１へ送出する。

出力部２１は、破断位置判断部２０による破断位置Ｔのデータを計算機画面や印刷装置、データ記憶部１２などへ出力する。

（管路破断位置特定装置１０の動作）
次に、本実施形態における管路破断位置特定装置１０の動作について説明する。

前提として、データ記憶部１２には、配水管網１の各節点Ｎｉにおける推定流出水量Ｑｌｉ及び推定流量のデータが、入力部１１を介して設定されているものとする。

このような前提で、水源データ取得部１４により異常流出水量Ｑｌｇが検知されると、当該異常流出水量Ｑｌｇのデータに基づいて管網解析部１６により管網解析が実行される。

この際、節点選択部１５により管網解析を実行する節点Ｎｓ，Ｎｔ，Ｎｕ，・・・が選択される。ここでは、全節点Ｎ１〜Ｎｍが、予め決められた順序で選択されるように設定されている。

次に、管網解析部１５で得られた計測点Ｇ１〜Ｇｎにおける水圧の解析値Ｐ１ｓ〜Ｐｎｓと計測値Ｐ１〜Ｐｎとを比較するため、それぞれの二乗誤差が二乗誤差演算部１８で算出される。

続いて、節点抽出部１９により、節点選択部１５により選択された全節点Ｎ１〜Ｎｍのうち、二乗誤差演算部１８による二乗誤差が最小となる節点Ｎｘが抽出される。

次に、破断位置判断部２０により、節点抽出部１９で抽出された節点Ｎｘが破断位置Ｔと判断され、出力部２１により、計算機画面等に出力される。

上述したように、本実施形態によれば、配水管網内に存在する数少ない計測点Ｇ１〜Ｇｎの圧力、流量のデータを有効活用し、管路事故発生を迅速に検知し、事故位置特定を可能とする管路破断位置特定装置１０を提供することができる。

詳しくは、本実施形態に係る管路破断位置特定装置１０は、配水管網１の配水池５Ａ，５Ｂにおける流出水量Ｑｌ０が異常と検知された場合、当該異常流出水量Ｑｌｇのデータを取得する水源データ取得部１４と、配水管網１の節点Ｎ１〜Ｎｍから管網解析を実行する節点Ｎｓを、設定された順序に従って選択する節点選択部１５と、節点選択部１５により選択された節点Ｎｓにおける推定流出水量Ｑｌｓに、異常流出水量Ｑｌｇを加えて管網解析を行い、計測点Ｇ１〜Ｇｎにおける水圧の解析値Ｐ１ｓ〜Ｐｎｓを算出する管網解析部１６と、計測点Ｇ１〜Ｇｎにおける水圧の計測値Ｐ１〜Ｐｎと解析値Ｐ１ｓ〜Ｐｎｓとの二乗誤差を演算する二乗誤差演算部１８と、節点選択部１５により選択された節点Ｎｓのうち、二乗誤差演算部１８による二乗誤差が最小となる節点Ｎｘを抽出する節点抽出部１９とを備えた構成により、配水管網１の破断事故が生じた場合、その破断が発生したことを検知して、当該破断位置Ｔを迅速に特定できる。

さらに、本実施形態においては、計測点Ｇ１〜Ｇｎにおける水圧の計測値Ｐ１〜Ｐｎと、異常流出水量Ｑｌｇが検知されていない時に行った管網解析により算出された水圧の解析値とに”ずれ（オフセット）”がある場合、推定流出水量Ｑｌｉの補正を行う管網解析補正部１７を備えているので、高精度の管網解析を実行できる。これにより、確度の高い破断位置Ｔの情報を得ることができ、結果として破断位置Ｔを迅速に特定できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、管網内の事故節点の推定を迅速に行うことができ、断水操作を早急に実施することができる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、管路破断位置特定装置１０Ｓは、節点選択部１５において、節点の選択回数を減らして管網解析の回数を減少させ、コンピュータの負荷を低減するようにしている。

本実施形態の前提として、計測点は、計測節点Ｇ１’〜Ｇｎ’として配水管網１の各節点Ｎ１〜Ｎｍのうち予め決められた節点（圧力観測節点）とする。

節点選択部１５は、管路の節点ごとに流出水量が増加したと仮定して、管網解析により得た水圧の解析値Ｐ１ｓ〜Ｐｎｓと、実際に計測した計測値Ｐ１〜Ｐｎとの二乗誤差をとる。この際、全節点Ｎ１〜Ｎｍではなく、最初に解析した節点Ｎｓの近傍において解析していない節点Ｎｔ，Ｎｕ，・・・から優先的に解析を進める。

具体的には、配水管網１の水源である配水池５Ａ，５Ｂにおける流出水量Ｑｌ０が異常と検知された場合、計測節点Ｇ１’〜Ｇｎ’のうち最も水圧が減少した計測節点Ｇｐ’を、最初に管網解析を実行する対象節点Ｎｓ（＝Ｇｐ’）として選択し、かつ該対象節点Ｎｓに隣接する節点Ｎｔ，Ｎｕ，・・・のうち管網解析を実行していない節点Ｎｔを、次に管網解析する隣接節点として選択する。

節点抽出部１９は、節点選択部１５により選択された対象節点Ｎｓと隣接節点Ｎｔとに対し、管網解析部１６及び二乗誤差演算部１８の処理により二乗誤差が演算された場合、二乗誤差が小さくなる節点（ここではＮｔの方が小さいものとする）を新たな対象節点Ｎｔとして抽出する。

また、節点抽出部１９は、管網解析が行われた回数をカウントし、予め指定された回数の管網解析が行われていないと判断した場合には、節点選択部１５にその旨を通知する。

一方、解析済みの節点数が予め設定した数に達したら解析を終了する。そして、その時点における対象節点Ｎｙのデータを破断位置判断部２０に通知する。

（管路破断位置特定装置１０Ｓの動作）
次に、管路破断位置特定装置１０Ｓの動作を図４を用いて説明する。

まず、管網解析を実行する際、節点選択部１５は全節点Ｎ１〜Ｎ２０ではなく、計測節点Ｇ１’（＝Ｎ２）、Ｇ２’（＝Ｎ１３）、Ｇ３’（＝Ｎ２０）のうち最も水圧が減少した計測節点Ｎ１３を、最初に管網解析する対象節点として選択し、かつ該対象節点Ｎ１３に隣接する節点Ｎ８，Ｎ１２，Ｎ１４，Ｎ１８のうち管網解析を実行していない節点を、次に管網解析する隣接節点として選択する。

続いて、管網解析部１６及び二乗誤差演算部１８により対象節点Ｎ１３及び隣接節点Ｎ８，Ｎ１２，Ｎ１４，Ｎ１８の管網解析が実行される。

続いて、節点選択部１５により選択された対象節点Ｎ１３と隣接節点Ｎ８，Ｎ１２，Ｎ１４，Ｎ１８とのうち二乗誤差が小さくなる節点Ｎ８（ここでは、Ｎ８の二乗誤差が最小とする）が新たな対象節点として節点抽出部１９により抽出される。

新たな対象節点Ｎ８について上記と同様の処理が行われ、近傍の節点Ｎ３，Ｎ７，Ｎ９，Ｎ１３と比較され、二乗誤差の小さくなる節点が抽出される。このような管網解析が、予め指定された回数に達するまで実行される。

そして、予め指定された回数実行された後の対象節点が、破断位置Ｔと判断される。

上述したように、本実施形態においては、管路の節点Ｎ１〜Ｎｍごとに流出水量が増加したと仮定して、管網解析により得た計測節点Ｇ１’〜Ｇｎ’における水圧の解析値Ｐ１ｉ〜Ｐｎｉ（ｉ∈１〜ｍ）と実際に計測した計測値Ｐ１〜Ｐｎの二乗誤差をとり、各節点Ｎ１〜Ｎｍを順に解析する際、全節点ではなく、水圧の変化の大きい節点Ｎｓから優先的に対象節点として選択し、その対象節点の近傍において解析していない隣接節点Ｎｔから順に管網解析を進め、解析済みの節点数が予め設定した数に達したら解析を終了するので、効率的かつ高速に破断位置Ｔの特定ができる。

言い換えると、本実施形態に係る管路破断位置特定装置１０Ｓは、節点選択部１５は配水管網１の配水池５Ａ，５Ｂにおける流量Ｑ１が異常と検知された場合、計測節点Ｇ１’〜Ｇｎ’のうち最も水圧が減少した計測節点Ｎｓ（＝Ｇｐ’）を、最初に管網解析する対象節点として選択し、かつ当該対象節点Ｎｓに隣接する節点のうち管網解析を実行していない節点Ｎｔを、次に管網解析する隣接節点として選択し、節点抽出部１９は節点選択部１５により選択された対象節点Ｎｓと隣接節点Ｎｔとに対し、管網解析部１６及び二乗誤差演算部１８の処理により二乗誤差が演算された場合、二乗誤差の小さい節点Ｎｔ（ここではＮｔの方が小さいものとする）を新たな対象節点として抽出し、破断位置判断部２０は管網解析が予め指定された回数実行された後の対象節点Ｎｙを破断位置Ｔと判断しているので、管網解析の計算量を減らしても確度の高い破断位置Ｔの情報を得ることができ、効率的かつ高速に破断位置Ｔの特定ができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、管路内の破断箇所を高精度に推定することができ、管路復旧作業のための堀削作業を効率的に行うことができる。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態は、第２の実施形態の変形例であり、対象節点Ｎｓに隣接する隣接節点Ｎｔ，Ｎｕ・・・のうち管網解析を実行していない節点が存在しない場合の処理を追加するものである。換言すると、対象節点Ｎｓに隣接する全ての隣接節点Ｎｔ，Ｎｕ・・・の管網解析が実行されている場合に、新たな対象節点を抽出する処理を追加するものである。

なお、本実施形態において、「管網解析の評価」とは、管網解析による二乗誤差演算の誤差を算出して、二乗誤差値の大小を評価することを意味する。この際、二乗誤差が小さいものを、評価が高い若しくは良いという。また、管網解析による評価値は、二乗誤差の逆数に比例する値となる。

本実施形態に係る管路破断特定装置の動作を以下に説明する。

ステップＵ１において、最初の節点として、圧力減の最も大きい圧力観測節点を選び、管網解析の評価を実行する。そして、この節点を対象節点とする。

ステップＵ２において、対象節点に隣接する隣接節点の中から未評価の節点をランダムに一つ選び、管網解析を実行して評価する。

ここで、未評価の節点が存在しない場合、これまでに管網解析を実行して評価した節点であって、未評価の隣接節点が存在する節点のうち、評価値が最高の節点（最上位節点）を対象節点とし、当該対象節点に隣接する節点の中から未評価の節点をランダムに一つ選び、管網解析を実行して評価する。

ステップＵ３において、ステップＵ２で選んだ節点の評価値が対象節点の評価値よりも良ければ(すなわち、誤差が少なければ)、ステップＵ２で選んだ節点を新たな対象節点とする。

ステップＵ４において、節点の管網解析を指定回数実行して評価したら、処理を終了する。指定回数に達していなければ、ステップＵ２に戻り、再度、管網解析を実行して評価する。

ステップＵ５において、最終的な破断位置として、探索した範囲内で、最も管網解析による評価値が高い節点を破断位置とする。

以上説明したように、本実施形態においては、対象節点は隣接節点を必ずしもたどって、管網解析を実行するわけではない。すなわち、ステップＵ２のように、対象節点の周囲に未評価節点が存在しない場合、これまでの実行した管網解析の評価による評価値のうち、未評価の隣接節点が存在する最上位節点を対象節点とし、隣接する節点の中から未評価の節点をランダムに一つ選び、管網解析を実行して評価している。これにより、ローカルミニマムから脱出する場合がある。

また、破断位置は、探索した節点の中で最も高い評価の節点を破断位置とする。これは、「対象節点」は未評価の隣接節点を持つ節点の中で、最も評価の良い節点であって、隣接節点を全て評価してしまった節点は含まれないので、指定回数実行後の節点が対象節点であるとは限らないからである。大抵の場合、この「隣接節点を全て評価してしまった節点」の中に管網解析の評価が最良の節点が存在する。

＜第４の実施形態＞
図５は本発明の第４の実施形態にかかる管路破断位置特定装置１０Ｔの構成を示す模式図である。なお、第１の実施形態に係る部分と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。

本実施形態にかかる管路破断位置特定装置１０Ｔは、区間設定部３１、仮想節点設定部３２、区間解析部３３、区間誤差演算部３４、区間縮小部３５及び破断候補節点抽出部３６をさらに備えている。

区間設定部３１は、節点抽出部１９により抽出された節点を第１節点Ｎａとした場合、当該第１節点Ｎａに隣接する節点を第２節点Ｎｂとして抽出し、当該第１節点Ｎａと当該第２節点Ｎｂとを両端とする区間を破断候補区間Ｉａｂとして設定するものである。

すなわち、図６に示すように、第１節点Ｎａに隣接する節点Ｎｂ，Ｎｓ，Ｎｔ，Ｎｕのうち節点Ｎｂを第２節点として設定する。なお、設定された破断候補区間Ｉａｂのデータは仮想節点設定部３２に通知される。

仮想節点設定部３２は、区間設定部３１により設定された破断候補区間Ｉａｂに複数の仮想節点Ｎａ’〜Ｎｎ’を設定するものである。

ただし、ここでは、仮想節点設定部３２は、破断区間を後述する黄金分割法により分割される位置に、２つの仮想節点Ｎｃ’，Ｎｄ’を設定する。すなわち、図７に示すように、破断候補区間Ｉａｂを１：０．６１８の比率で分割される位置に、仮想節点Ｎｃ’，Ｎｄ’を設定する。なお、設定された仮想節点Ｎｃ’，Ｎｄ’のデータは区間解析部３３に送出される。

区間解析部３３は、仮想節点設定部３２により設定された仮想節点Ｎｃ’，Ｎｄ’における流出水量Ｑｌｃ，Ｑｌｄの値として、異常流出水量Ｑｌｇの値を用いて、それぞれ管網解析を行い、計測点における水圧の解析値Ｐ１ｃ〜Ｐｎｃ及びＰ１ｄ〜Ｐｎｄをそれぞれ算出するものである。ここで、算出された解析値Ｐ１ｃ〜Ｐｎｃ及びＰ１ｄ〜Ｐｎｄは、区間誤差演算部３４に通知される。

区間誤差演算部３４は、計測点における水圧の計測値Ｐ１〜Ｐｎと、区間解析部３３により解析された水圧の解析値Ｐ１ｃ〜Ｐｎｃ及びＰ１ｄ〜Ｐｎｄとの二乗誤差をそれぞれ演算するものである。演算された二乗誤差の値は、区間縮小部３５に通知される。

区間縮小部３５は、仮想節点Ｎｃ’，Ｎｄ’のうち、区間誤差演算部３４により二乗誤差が最小となる仮想節点Ｎｃ’（ここでは、Ｎｃ’とする）を対象仮想節点として抽出し、当該対象仮想節点Ｎｃ’に隣接する節点Ｎａ，Ｎｄ’を新たな第１節点及び新たな第２節点とし、当該新たな第１節点Ｎａと当該新たな第２節点Ｎｄ’とを両端とする区間を新たな破断候補区間Ｉａｄとして設定することにより、破断候補区間Ｉａｂを縮小するものである。

破断候補節点抽出部３６は、区間縮小部３５により縮小された新たな破断候補区間Ｉａｄに対して、仮想節点設定部３２、区間解析部３３、区間誤差演算部３４及び区間縮小部３５による処理を複数回繰り返して破断候補区間Ｉａｂを縮小することにより、第１節点Ｎａと第２節点Ｎｂとを収束させ、当該収束した節点Ｎｚを破断候補節点Ｔａｂとして抽出するものである。

なお、新たな第１節点と新たな第２節点との収束に際して、黄金分割法が用いられる。

黄金分割法は、ある区間において関数ｇ（ｘ） が最小点を有する場合に、その最小点を求める方法である。

具体的には、ａが正の実数である場合に、ｘとａ−ｘとに分割して、ｘをａとａ−ｘとの相乗平均となるように、以下の（２４），（２５）式が成り立つようにする。
ｘ＝（ａ（ａ−ｘ））^１／２ ・・・（２４）
ｘ≒０．６１８ａ ・・・（２５）
このような分割を繰り返し、収束条件｜ａ−（ａ−ｘ）｜＝｜ｘ｜＜εが成立するまで、一定割合で区間縮小を繰り返す。ここで、εは予め与えられた微小な正の実数である。

このように、黄金分割法を用いて最小点が存在する区間を徐々に狭めていくことで、最小点が求まる。

破断位置判断部２０は、区間設定部３１が他の破断候補区間Ｉａｓ，Ｉａｔ，Ｉｔｕを設定して、仮想節点設定部３２、区間解析部３３、区間誤差演算部３４及び区間縮小部３５による管網解析して、破断候補節点Ｔａｓ，Ｔａｔ，Ｔａｕをさらに抽出した場合、
当該破断候補節点Ｔａｂ，Ｔａｓ，Ｔａｔ，Ｔａｕのうち二乗誤差が最小となる節点を破断位置Ｔと判断する。

（管路破断位置特定装置１０Ｔの動作）
次に、本実施形態に係る管路破断位置特定装置１０Ｔの動作を図８のフローチャートを用いて説明する。

始めに、配水池５Ａ，５Ｂの流出水量に異常が検知されると、計測節点Ｇ１’〜Ｇｎ’のうち最も水圧が減少した計測節点Ｇｐ’が、最初に管網解析する対象節点Ｎｓ（＝Ｇｐ’）として選択される（Ｓ１，Ｓ２）。

続いて、選択された節点Ｎｓの推定流出水量Ｑｌｓに異常流出水量Ｑｌｇが加えられ、管網解析が実行される（Ｓ３）。

次に、管網解析の結果、計測節点Ｇ１’〜Ｇｎ’の水圧の解析値Ｐ１ｓ〜Ｐｎｓが求められる。この解析値Ｐ１ｓ〜Ｐ１ｎと計測節点の水圧の計測値Ｐ１〜Ｐｎとの二乗誤差が求められ、その総和が算出される（Ｓ４）。

ここまでの処理が設定された回数実行されていない場合、最初に解析した節点Ｎｓの近傍の節点Ｎｔについても、同様の二乗誤差の演算が行われる（Ｓ５−Ｎｏ，Ｓ６）。

一方、ここまでの処理が設定された回数実行された場合、二乗誤差が最小となる節点Ｎａが破断位置近傍の節点として抽出される（Ｓ５−Ｙｅｓ，Ｓ７）。

続いて、区間設定部３１において、節点抽出部１９により抽出された節点Ｎａに隣接する節点Ｎｂが選択され、破断候補区間Ｉａｂが設定される（Ｓ８）。

次に、仮想節点設定部３２により区間設定部３１で設定された破断候補区間Ｉａｂに仮想節点Ｎｃ’，Ｎｄ’が設定される。詳しくは、破断区間Ｉａｂを黄金分割法により分割した位置に、２つの仮想節点Ｎｃ’，Ｎｄ’が設定される（Ｓ９）。

続いて、区間解析部３３により管網解析がなされ、水圧の解析値Ｐ１ｃ〜Ｐｎｃ及びＰ１ｄ〜Ｐｎｄと計測値Ｐ１〜Ｐｎとの二乗誤差が区間誤差演算部３４により算出される（Ｓ１０，Ｓ１１）。

次に、仮想節点Ｎｃ’，Ｎｄ’のうち区間誤差演算部３４により二乗誤差が最小となる仮想節点Ｎｃ’が対象仮想節点として抽出される。

そして、当該対象仮想節点Ｎｃ’に隣接する節点Ｎａ，Ｎｄ’を新たな第１節点Ｎａ及び新たな第２節点Ｎｄ’とし、当該新たな第１節点と当該新たな第２節点とを両端とする区間が、新たな破断候補区間Ｉａｄとして区間縮小部３５により設定される。これにより、破断候補区間Ｉａｂが縮小されることとなる（Ｓ１２）。

ここで、区間縮小により、第1節点Ｎａと第２節点Ｎｂとが収束していない場合、新たな破断候補区間Ｉａｄに仮想節点Ｎｅ’，Ｎｆ’が設定され、区間縮小が再度実行される（Ｓ１３−Ｎｏ，Ｓ１４）。

一方、区間縮小により、第1節点Ｎａと第２節点Ｎｂとが収束した場合、収束した節点が破断候補節点Ｔａｂとして破断候補節点抽出部３６により抽出される（Ｓ１３−Ｙｅｓ，Ｓ１５）。

また、区間設定部３１により設定されていない他の破断候補区間Ｉａｓ，Ｉａｔ，Ｉａｕが存在する場合、他の破断候補区間Ｉａｓ，Ｉａｔ，Ｉａｕに対して同様の処理が実行される（Ｓ１６−Ｎｏ，Ｓ１７）。これにより、各破断候補区間Ｉａｂ，Ｉａｓ，Ｉａｔ，Ｉａｕごとに破断候補節点Ｔａｂ，Ｔａｓ，Ｔａｔ，Ｔａｕが抽出される。

一方、全ての破断候補区間Ｉａｂ，Ｉａｓ，Ｉａｔ，Ｉａｕに対して、破断候補節点Ｔａｂ，Ｔａｓ，Ｔａｔ，Ｔａｕが抽出された場合、破断位置判断部３６に破断候補節点が通知される。（Ｓ１６−Ｙｅｓ）
そして、破断位置判断部３６により、抽出された破断候補節点Ｔａｂ，Ｔａｓ，Ｔａｔ，Ｔａｕのうち、二乗誤差が最小となる仮想節点（ここではＴａｂとする）が破断位置Ｔとして判断され、出力部２１により破断位置Ｔが出力される（Ｓ１８）。

上述したように、本実施形態に係る管路破断位置特定装置１０Ｔは、節点抽出部１９により抽出された節点を第１節点Ｎａとした場合、当該第１節点Ｎａに隣接する節点を第２節点Ｎｂとして抽出し、当該第１節点Ｎａと当該第２節点Ｎｂとを両端とする区間を破断候補区間Ｉａｂとして設定する区間設定部３１と、破断候補区間Ｉａｂに複数の仮想節点Ｎａ’〜Ｎｎ’を設定する仮想節点設定部３２と、仮想節点における流出水量の値として、異常流出水量Ｑｌｇの値を用いて管網解析を行い、計測点における水圧の解析値を算出する区間解析部３３と、計測点における水圧の計測値と、区間解析３３により解析された水圧の解析値との二乗誤差を演算する区間誤差演算部３４と、仮想節点Ｎｃ’，Ｎｄ’のうち区間誤差演算部３４により二乗誤差が最小となる仮想節点Ｎｃ’（ここでは、Ｎｃ’とする）を対象仮想節点として抽出し、当該対象仮想節点Ｎｃ’に隣接する仮想節点Ｎａ，Ｎｄ’（ここでは、Ｎａ，Ｎｄ’とする）を新たな第１節点Ｎａ及び新たな第２節点Ｎｄ’とし、当該新たな第１節点Ｎａと該新たな第２節点Ｎｄ’とを両端とする区間を新たな破断候補区間Ｉａｄとして設定することにより、破断候補区間Ｉａｂを縮小する区間縮小部３５と、区間縮小部３５により縮小された新たな破断候補区間Ｉａｄに対して、仮想節点設定部３２、区間解析部３３、区間誤差演算部３４及び区間縮小部３５による処理を複数回繰り返して破断候補区間Ｉａｂを縮小することにより、第１節点Ｎａと第２節点Ｎｂとを収束させ、当該収束した節点Ｎｚを破断候補節点Ｔａｂとして抽出する破断候補節点抽出部３６とを備えた構成により、配水管網１の破断事故が生じた場合、その破断が発生したことを検知して、当該破断位置Ｔを迅速に特定できる。

また、本実施形態においては、仮想節点設定部３２は、破断候補区間Ｉａｂを黄金分割法により分割した位置に、２つの仮想節点Ｉｃ’，Ｉｄ’を設定するので、二乗誤差を計算する回数を低減することができ、演算時間を短縮する効果が得られる。

補足すると、図９に示すように、仮想節点Ｎｃ’が対象仮想節点と抽出された後、新たな破断候補区間Ｉａｄに新たな仮想節点Ｎｅ’，Ｎｆ’が設定される場合、新たな仮想節点Ｎｆ’と仮想節点Ｎｃ’との位置が一致するので、新たな仮想節点Ｎｆ’の管網解析を実行する必要がなくなる。すなわち、管網解析における計算量を半分に減らすことができる。なお、管網解析においては計算量が膨大であるため、計算量を低減することが特に望まれている。

なお、上記実施形態に記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、光磁気ディスク（ＭＯ）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することもできる。

また、この記憶媒体としては、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であっても良い。

また、記憶媒体からコンピュータにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワークソフト等のＭＷ（ミドルウェア）等が上記実施形態を実現するための各処理の一部を実行しても良い。

さらに、本発明における記憶媒体は、コンピュータと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝送されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記憶媒体も含まれる。

また、記憶媒体は１つに限らず、複数の媒体から上記実施形態における処理が実行される場合も本発明における記憶媒体に含まれ、媒体構成は何れの構成であっても良い。

尚、本発明におけるコンピュータは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づき、上記実施形態における各処理を実行するものであって、パソコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であっても良い。

また、本発明におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に構成要素を適宜組合せてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る管路破断位置特定装置１０の構成を示す模式図である。 同実施形態における配水管網１の流量及び流出水量を説明するための図である。 同実施形態における異常流出水量Ｑｌｇを説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係る管路破断位置特定装置１０Ｓの動作を説明するための図である。 本発明の第４の実施形態に係る管路破断位置特定装置１０Ｔの構成を示す模式図である。 同実施形態における破断候補区間Ｉａｂを説明するための図である。 同実施形態における仮想節点の設定位置を説明するための図である。 同実施形態に係る管路破断位置特定装置１０Ｔの動作を説明するためのフローチャートである。 同実施形態における黄金分割法の効果を説明するための図である。

符号の説明

１・・・配水管網、５Ａ，５Ｂ・・・配水池、６Ａ〜６Ｆ・・・各需要家、１０，１０Ｓ，１０Ｔ・・・管路破断位置特定装置、１１・・・入力部、１２・・・データ記憶部、１３・・・計測点データ取得部、１４・・・水源データ取得部、１５・・・節点選択部、１６・・・管網解析部、１７・・・管網解析補正部、１８・・・二乗誤差演算部、１９・・・節点抽出部、２０・・・管路破断位置判断部、２１・・・出力部、３１・・・区間設定部、３２・・・仮想節点設定部、３３・・・区間解析部、３４・・・区間誤差演算部、３５・・・区間縮小部、３６・・・破断候補節点抽出部、Ｇ１〜Ｇｎ・・・計測点、Ｇ１'〜Ｇｎ'・・・計測節点、Ｑ０〜Ｑ８・・・流量、Ｑｌ０〜Ｑｌ６・・・推定流出水量、Ｑｌｇ・・・異常流出水量、Ｐ１〜Ｐｎ・・・水圧の計測値、Ｐ１ｉ〜Ｐｎｉ・・・水圧の解析値、Ｎ１〜Ｎｍ・・・節点、Ｎａ・・・第１節点、Ｎｂ・・・第２節点、Ｎａ'〜Ｎｎ'・・・仮想節点、Ｎｂ，Ｎｓ，Ｎｔ，Ｎｕ・・・隣接節点、Ｉａｂ，Ｉａｓ，Ｉａｔ，Ｉａｕ・・・破断候補区間、Ｔａｂ，Ｔａｓ，Ｔａｔ，Ｔａｕ・・・破断候補節点、Ｔ・・・破断位置。

Claims (10)

1. 配水管網の破断位置を、管網解析により特定する管路破断位置特定装置であって、
   前記配水管網の各節点において推定される推定流出水量のデータを記憶するデータ記憶手段と、
   前記配水管網の計測点において計測される水圧の計測値データを取得する第１データ取得手段と、
   前記配水管網の水源における異常流出水量のデータを取得する第２データ取得手段と、
   前記配水管網の節点から管網解析を実行する節点を、設定された順序に従って選択する節点選択手段と、
   前記節点選択手段により選択された節点における推定流出水量に、前記異常流出水量を使用して管網解析を行い、前記計測点における水圧の解析値を算出する第１管網解析手段と、
   前記第1データ取得手段により取得した水圧の計測値と、前記第1管網解析手段により算出された水圧の解析値との二乗誤差を演算する第１誤差演算手段と、
   前記節点選択手段により選択された節点のうち、前記第１誤差演算手段による二乗誤差が最小となる節点を抽出する第１節点抽出手段と、
   前記抽出された節点を破断位置と判断する判断手段と
   を備えたことを特徴とする管路破断位置特定装置。
2. 請求項１に記載の管路破断位置特定装置において、
   前記計測点における水圧の計測値と、前記異常流出水量が検知されていない時に行った管網解析により算出された水圧の解析値とにオフセットがある場合、前記推定流出水量の補正を行う管網解析補正手段を
   さらに備えたことを特徴とする管路破断位置特定装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の管路破断位置特定装置において、
   前記計測点は、計測節点として前記配水管網の各節点のうち予め決められた節点であり、
   前記節点選択手段は、前記配水管網の水源における流出水量が異常と検知された場合、前記計測節点のうち前記水圧の計測値が最も減少した計測節点を最初に管網解析を実行する対象節点として選択し、かつ該対象節点に隣接する節点から次に管網解析を実行する節点を隣接節点として選択し、
   前記第１節点抽出手段は、前記節点選択手段により選択された対象節点と隣接節点とに対し、前記第１管網解析手段及び第１誤差演算手段の処理により二乗誤差が演算された場合、二乗誤差の小さい節点を新たな対象節点として抽出し、
   前記判断手段は、節点選択手段、第１管網解析手段、第１誤差演算手段、及び第１節点抽出手段のそれぞれによる処理が、指定された回数実行された後の対象節点を破断位置と判断する
   ことを特徴とする管路破断位置特定装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の管路破断位置特定装置において、
   前記計測点は、計測節点として前記配水管網の各節点のうち予め決められた節点であり、
   前記節点選択手段は、前記配水管網の水源における流出水量が異常と検知された場合、前記計測節点のうち前記水圧の計測値が最も減少した計測節点を最初に管網解析を実行する対象節点として選択し、かつ該対象節点に隣接する節点を隣接節点として選択し、
   前記第１節点抽出手段は、
   前記隣接節点の全ての節点に対して管網解析が実行されていない場合、前記節点選択手段により選択された対象節点と隣接節点とに対し、前記第１管網解析手段及び第１誤差演算手段の処理により二乗誤差が演算された場合、二乗誤差の小さい節点を新たな対象節点として抽出し、
   前記隣接節点の全ての節点に対して管網解析が実行されている場合、既に管網解析を行った節点のうち、管網解析を実行していない節点に隣接する節点を、新たな対象節点として抽出し、
   前記判断手段は、節点選択手段、第１管網解析手段、第１誤差演算手段、及び第１節点抽出手段のそれぞれによる処理が、指定された回数実行された後に、二乗誤差の最も小さい節点を破断位置と判断する
   ことを特徴とする管路破断位置特定装置。
5. 請求項１又は請求項２に記載の管路破断位置特定装置において、
   前記計測点は、計測節点として前記配水管網の各節点のうち予め決められた節点であり、
   前記節点選択手段は、前記配水管網の水源における流出水量が異常と検知された場合、前記計測節点のうち前記水圧の計測値が最も減少した計測節点を最初に管網解析を実行する対象節点として選択し、かつ該対象節点に隣接する節点を隣接節点として選択し、
   前記第１節点抽出手段は、
   前記隣接節点のうち管網解析による評価が未評価の節点が存在する場合、前記隣接節点の中から未評価の節点をランダムに一つ選び、その選ばれた隣接節点の評価値が前記対象節点の評価値よりも良ければ、該選ばれた隣接節点を新たな対象節点として抽出し、
   前記隣接節点のうち管網解析による評価が未評価の節点が存在しない場合、既に評価した節点であって未評価の隣接節点が存在する節点のうち、最上位の評価の節点を対象節点とし、該対象節点に隣接する節点の中から未評価の節点をランダムに一つ選び、その選ばれた隣接節点の評価値が前記対象節点の評価値よりも良ければ、該選ばれた隣接節点を新たな対象節点として抽出し、
   前記判断手段は、節点選択手段、第１管網解析手段、第１誤差演算手段、及び第１節点抽出手段のそれぞれによる処理が、指定された回数実行された後に、最も高い評価の節点を破断位置と判断する
   ことを特徴とする管路破断位置特定装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の管路破断位置特定装置において、
   前記第１節点抽出手段により抽出された節点を第１節点とした場合、該第１節点に隣接する節点を第２節点として抽出し、該第１節点と該第２節点とを両端とする区間を破断候補区間として設定する区間設定手段と、
   前記破断候補区間に複数の仮想節点を設定する仮想節点設定手段と、
   前記仮想節点における流出水量の値として、前記異常流出水量の値を用いて管網解析を行い、前記計測点における水圧の解析値を算出する第２管網解析手段と、
   前記第1データ取得手段により取得した水圧の計測値と、前記第２管網解析手段により算出された水圧の解析値との二乗誤差を演算する第２誤差演算手段と、
   前記仮想節点のうち、前記第２誤差演算手段により二乗誤差が最小となる仮想節点を対象仮想節点として抽出し、該対象仮想節点に隣接する仮想節点を新たな第１節点及び新たな第２節点とし、該新たな第１節点と該新たな第２節点とを両端とする区間を新たな破断候補区間として設定することにより、破断候補区間を縮小する区間縮小手段と、
   前記区間縮小手段により縮小された新たな破断候補区間に対して、仮想節点設定手段、第２管網解析手段、第２誤差演算手段及び区間縮小手段のそれぞれによる処理を複数回繰り返して破断候補区間を縮小することにより、前記第１節点と前記第２節点とを収束させ、該収束した節点を破断候補節点として抽出する第２節点抽出手段と
   をさらに備え、
   前記判断手段は、区間設定手段、仮想節点設定手段、第２管網解析手段、第２誤差演算手段及び区間縮小手段による管網解析の結果、前記破断候補節点のうち二乗誤差が最小となる節点を破断位置と判断する
   ことを特徴とする管路破断位置特定装置。
7. 請求項６に記載の管路破断位置特定装置において、
   前記仮想節点設定手段は、前記破断候補区間を黄金分割法により分割した位置に、２つの仮想節点を設定する
   ことを特徴とする管路破断位置特定装置。
8. 配水管網の破断位置を、管網解析により特定する管路破断位置特定装置に用いられるプログラムであって、
   前記管路破断位置特定装置のコンピュータを、
   前記配水管網の各節点において推定される推定流出水量のデータを記憶するデータ記憶手段、
   前記配水管網の計測点において計測される水圧の計測値データを取得する第１データ取得手段、
   前記配水管網の水源における異常流出水量のデータを取得する第２データ取得手段、
   前記配水管網の節点から管網解析を実行する節点を、設定された順序に従って選択する節点選択手段、
   前記節点選択手段により選択された節点における推定流出水量に、前記異常流出水量を使用して管網解析を行い、前記計測点における水圧の解析値を算出する第１管網解析手段、
   前記第1データ取得手段により取得した水圧の計測値と、前記第1管網解析手段により算出された水圧の解析値との二乗誤差を演算する第１誤差演算手段、
   前記節点選択手段により選択された節点のうち、前記第１誤差演算手段による二乗誤差が最小となる節点を抽出する第１節点抽出手段、
   前記抽出された節点を破断位置と判断する判断手段、
   として機能させるためのプログラム。
9. 配水管網の破断位置を、管網解析により特定する管路破断位置特定方法において、
   前記配水管網の各節点において推定される推定流出水量のデータを記憶するデータ記憶ステップと、
   前記配水管網の計測点において計測される水圧の計測値データを取得する第１データ取得ステップと、
   前記配水管網の水源における異常流出水量のデータを取得する第２データ取得ステップと、
   前記配水管網の節点から管網解析を実行する節点を、設定された順序に従って選択する節点選択ステップと、
   前記節点選択ステップにより選択された節点における推定流出水量に、前記異常流出水量を使用して管網解析を行い、前記計測点における水圧の解析値を算出する第１管網解析ステップと、
   前記第1データ取得手段により取得した水圧の計測値と、前記第1管網解析ステップにより算出された水圧の解析値との二乗誤差を演算する第１誤差演算ステップと、
   前記節点選択ステップにより選択された節点のうち、前記第１誤差演算ステップによる二乗誤差が最小となる節点を抽出する第１節点抽出ステップと、
   前記抽出された節点を破断位置と判断する判断ステップと
   を備えたことを特徴とする管路破断位置特定方法。
10. 請求項９に記載の管路破断位置特定方法において、
    前記節点選択ステップにおいて、最初の節点として、圧力減の最も大きい圧力観測節点を選んで管網解析を実行して評価し、
    前記第1節点抽出ステップにおいて、
    前記最初の節点を対象節点とした場合、該対象節点に隣接する隣接節点の中から管網解析による評価が未評価の節点をランダムに一つ選んで管網解析を実行して評価し、該選ばれた節点の評価値が前記対象節点の評価値よりも良ければ、該選ばれた節点を新たな対象節点として抽出し、
    前記未評価の節点が存在しない場合、既に管網解析を実行した節点のうち、未評価の隣接節点が存在する最上位節点を対象節点とし、その隣接する節点の中から未評価の節点をランダムに一つ選んで管網解析を実行して評価し、該選ばれた節点の評価値が前記対象節点の評価値よりも良ければ、該選ばれた節点を新たな対象節点として抽出し、
    前記判断ステップにおいて、
    前記節点の評価を、指定回数実行して探索し、その探索した節点の範囲内で最も評価の高い節点を破断位置と特定する
    ことを特徴とする管路破断位置特定方法。

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