JP2006349572A - 漏水判定装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】配水管等における漏水の有無を高精度に判定する漏水判定装置を提供する。
【解決手段】漏水判定装置10は、地中に埋設された主配水管1から分岐した給水管2の漏水の有無を判定するために、給水管2の振動を検出すると検出信号を発生する振動検出部11と、振動の検出信号をサンプリングするサンプリング処理部13と、サンプリングされた検出信号の値を加算処理する加算処理部14と、加算値Yが判定値H以上となる場合に、漏水有りと一次判定する漏水一次判定部15と、基準回数以上、漏水有りと継続して一次判定された場合に、最終的に漏水有りと判定する漏水最終判定部16とを備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、配水管等の地下埋設物が破損等により漏水しているか否かを判定する漏水判定装置に係り、特に高精度に漏水しているか否かを判定できる漏水判定装置に関する。
従来から配水管等における漏水が問題視されている。特に都心部においては、自動車や列車等の振動によりセメントで作られた配水管等の老朽化が進んでおり、大量の水が配水管等から漏れている。
そのため、配水管等において漏水が生じているか否かを判定することが重要となっている。
例えば、漏水が生じているか否かを判定する方法の一つとして、地表から配水管等が地中に埋設されていそうな位置での振動を、調査員が耳で聞いて確かめることにより漏水の有無の判定を行う方法がある。この方法では、調査員が、漏水音が一番良く聞こえる位置を見つけ、その場所を堀ってから配水管等を調べることにより漏水が生じているか否かが判定される。
しかしながら、この方法は、調査員が配水管上の振動を耳で調べているので、熟練した技能を要するものである。
また、他の方法として、配水管上の振動信号を検出して、一定レベル以上の信号が単位時間内に占める割合を時間積分して求め、その時間積分した値が一定レベルを超えた場合に漏水が生じていると判定する方法もある。この方法では、漏水の検査を1回実行する度に、単位時間における信号を測定して漏水の有無を判定する(例えば、特許文献1参照)。
特開昭61−213647号公報
しかしながら、上述した特許文献1の方法では、漏水検査時の時間帯や配水管等の雰囲気により判定結果が変わってしまうため、信頼性に欠ける点があった。
本発明の目的は、配水管等における漏水の有無を高精度に判定する漏水判定装置を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明による漏水判定装置は、地中に埋設された主配水管から分岐した給水管の漏水の有無を判定するために、給水管の振動を検出すると検出信号を発生する振動検出手段と、振動の検出信号を予め設定された計測時間内に一定間隔でサンプリングする手段と、サンプリングされた検出信号の値を加算処理する手段と、加算処理された加算値が予め設定された判定値以上となる場合に漏水有りと一次判定する漏水一次判定手段と、一次判定を複数回実行したときに、予め決められた基準回数以上、漏水有りと継続して一次判定された場合に、最終的に漏水有りと判定する漏水最終判定手段とを備える。
本発明によれば、配水管等が漏水しているか否かを高精度に判定できる。
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の実施形態に係る漏水判定装置10の構成を示す模式図である。
漏水判定装置10は、地中に埋設された主配水管1から分岐した給水管2の漏水の有無を判定するために、振動検出部11、信号増幅部12、サンプリング処理部13、加算処理部14、漏水一次判定部15、漏水最終判定部16及び制御部17を備える。
なお、ここでは、水が家屋等の建物3に供給される場合、図2に示すように、地中に埋設された主配水管1から分岐した給水管2を介して供給されることを前提としている。
振動検出部11は、給水管2の振動を検出すると検出信号を発生するものである。具体的には、加速度センサ、振動センサ、マイクロホン等の各種センサが用いられ、漏水により発生した振動が検出される。
すなわち、漏水が生じている場合、給水管2の振動として継続的に発生する振動が検出される。一方、漏水が生じていない場合、継続的に発生する振動は少なく、小さな値の振動が検出される。また、検出された振動は電気信号に変換され、信号増幅部12に送出される。
なお、振動検出部11は、制御部17が設定した計測開始時刻になると起動して、給水管2の振動の検出を開始する。
信号増幅部12は、振動検出部11から送出されてきた振動の検出信号を増幅して、漏水信号としてサンプリング処理部13に送出する。ここで、漏水信号は、例えば図3に示すように、横軸を時間、縦軸を電圧として検出されるものである。
サンプリング処理部13は、制御部17により予め設定された計測時間T内に、漏水信号を一定間隔でサンプリングするものである。ここでは、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換機能を備え、数秒間等の一定周期で漏水信号をサンプリングする。これにより漏水信号は、数値情報となるデジタル信号に変換される。図3においては、計測時間Tにおける連続的な振動を、一定周期で割り、n個の電圧値y(n)を算出している。
また、A/D変換された漏水信号は加算処理部14に送出される。
加算処理部14は、サンプリングされた漏水信号の電圧値y(n)を加算処理するものである。ここでは、デジタル信号に変換された漏水信号の電圧値y(n)のデータを、絶対値|y(n)|として加算処理して、加算値Σ|y(n)|(≡Y)を算出する。
漏水一次判定部15は、加算処理された電圧の加算値Yが予め設定された漏水判定値H以上となる場合に、漏水有りと一次判定するものである。
すなわち、加算処理部14により加算処理された電圧の加算値Yと、漏水判定値Hとを比較する。そして、加算値Yが漏水判定値H以上の場合は、「漏水有り」と一次判定する。一方、加算値が漏水判定値H以下の場合は、「漏水無し」と一次判定する。
換言すれば、一定時間内に捉えた信号を、一定周期でサンプリングし、その結果を加算処理することで相対的な値の大小を求め、継続的に発生する漏水振動を検出している。
なお、一次判定の結果は漏水最終判定部16に送出される。
漏水最終判定部16は、一次判定を複数回実行したときに、予め決められた基準回数X以上、漏水有りと一次判定された場合に、最終的に漏水有りと判定するものである。
具体的には、漏水有りと一次判定された結果の継続回数をカウントする。そして、漏水有りと一次判定された回数が5回(基準回数X=5とする)継続した場合に、最終的に漏水有りと判定する。
すなわち、図4に示すように、漏水有りと5回継続して一次判定された場合に、漏水が生じていると最終判定される。一方、漏水有りと5回継続して一次判定されなかった場合、即ち1回でも漏水無しと判定された場合は、今までの継続回数がクリアされ、また1回目から継続回数をカウントすることとなる。
制御部17は、漏水判定装置10における信号の入出力を制御するものである。また、振動検出部11の起動する計測開始時刻を設定したり、サンプリング処理部13における計測時間Tを設定したりする。
なお、計測開始時刻は、1日1回、週1回、月1回等の間隔で設定することができるものである。ここでは、1日1回、毎日ある決められた深夜の時刻に設定されるものとする。
(漏水判定装置10の動作)
次に、本実施形態に係る漏水判定装置10の動作を図5のフローチャートを用いて説明する。
まず、制御部17に、1日1回の間隔で騒音の少ない深夜等の時間帯に計測開始時刻及び計測時間Tが設定される(S1)。これにより、計測開始時刻になると、振動検出部11が起動する。
続いて、振動検出部11により給水管2の振動が検出されると、検出信号が生じる(S2)。そして、振動検出部11に取り込まれた検出信号が、計測時間Tの間、一定周期でサンプリングされる。その後、一定周期でサンプリングされた信号の電圧値が加算処理されて加算値Yが算出される(S3)。
続いて、加算処理された加算値Yと漏水判定値Hとが比較される。この際、加算処理された加算値Yが漏水判定値Hを下回った場合は、漏水無し、と一次判定される(S4−No,S5)。そして、次回の計測開始時刻まで待ち状態となる(S6)。
一方、加算値Yが漏水判定値Hを上回った場合は、漏水有り、と一次判定される。(S4−Yes,S7)
ここで、更に、漏水有りの一次判定が、基準回数分の5回継続しているか否かが漏水最終判定部16により判定される。この際、漏水有りの一次判定が、5回継続していない場合は、「漏水無し」と判定される(S8−No,S9)。
そして、計測時間Tの時間内であれば、継続回数iのカウントを1増やして、次回の計測開始時刻まで待ち状態となる(S10−Yes、S11)。一方、既に計測時間Tを超えている場合には、計測は終了する(S10−No,S13)。
また、漏水有りと5回数継続して一次判定された場合は、漏水最終判定部16により「漏水有り」と最終判定され、警告表示若しくは警告音等が出力される(S8−Yes,S12)。
そして、計測が終了する(S13)。
以上説明したように、本実施形態に係る漏水判定装置10は、給水管2の振動を検出すると検出信号を発生する振動検出部11と、振動の検出信号をサンプリングするサンプリング処理部13と、サンプリングされた検出信号を加算処理する加算処理部14と、加算値Yが判定値H以上となる場合に、漏水有りと一次判定する漏水一次判定部15と、基準回数X以上、漏水有りと継続して一次判定された場合に、最終的に漏水有りと判定する漏水最終判定部16とを備えた構成により、給水管2が漏水しているか否かを高精度に判定できる。すなわち、配水管等の漏水の有無を確実に検出でき、信頼性の高い漏水判定装置10を提供できる。
また、本実施形態に係る漏水判定装置10によれば、配水管等の地下埋設物の破損等によって漏水が生じた場合、その漏水等による地中への配水管内物質の放出による振動を検知することにより、配水管等の破損箇所を特定できる。これにより、速やかに配水管等を修復処置することにより、水資源等の社会的な財産を守ることができる。
<第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態に係る漏水判定装置10Tは、第1の実施形態の変形例であり、漏水の最終判定の方法が異なるものである。
本実施形態に係る漏水最終判定部16は、一次判定を複数回実行した場合、今回の一次判定による加算値が前回の一次判定による加算値より常に上回っている場合に、最終的に漏水有りと判定する。
詳しくは、漏水を確実に検出するために、漏水有りと基準回数であるX回継続して一次判定されるという条件に加えて、一次判定による加算値Yが、2回目が1回目以上、3回目が2回目以上というように、前回の一次判定結果の加算値以上となっていることを条件として、最終的に漏水が生じているか否かを判定する。
次に、本実施形態に係る漏水判定装置10Tの動作を図6を用いて説明する。
前提として、漏水の判定は、毎日ある決められた深夜の時間帯に実施される。その結果の漏水有りと継続して一次判定がなされ、かつ、最新の一次判定による加算値Y’が前回の一次判定による加算値Y以上となっている状態が5回継続した場合に、最終的に漏水有りと判定する。
ここで、漏水有りと継続して一次判定がなされても、一次判定の計測結果による加算値Y’が前回の計測結果による加算値Yを下回った場合は、今までの継続回数をクリアし、また1回目から継続回数のカウントが行われる。
このように、漏水有りと継続して一次判定されている場合に、漏水有りと最終判定するので、給水管2がノイズにより振動しているのではなく、漏水により振動していることを確実に検出することができる。
<第3の実施形態>
図7は本発明の第3の実施形態に係る漏水判定装置10Uの構成を示す模式図である。なお、既に説明した部分と同一部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する。
第3の実施形態は第1の実施形態の変形例であり、ノイズの影響を抑える観点から、漏水判定装置10Uは前述した漏水判定装置10において、測定部5を更に備えている。
測定部5は、給水管2の流量を測定するものであり、給水管2内の流量値を計測するための電磁流量計、超音波流量計等の流量計が用いられる。
また、測定部5は、制御部17が設定した計測開始時刻になると起動して、給水管2の流量値を計測する。そして、計測された流量値は制御部17に送出される。
振動検出部11は、制御部17の命令に応じて起動し、漏水振動の計測を開始する。具体的には、測定部5により測定された給水管2内の流量値が基準流量値F以上の場合を有、基準流量値F以下の場合を無とした場合、計測開始時刻後に、給水管2内の流量が無の状態が予め設定された時間継続した場合に、「計測状態」となり漏水振動の計測を開始する(図8(A)参照)。ここでは、給水管2内の流量が無の状態が、3分間継続した場合に、計測状態になるものとする。
一方、計測開始時刻における給水管2内の流量が有の場合は、流量が無の状態が3分間継続するまで、「待ち状態」となる。そして、流量が無の状態が3分間継続して、計測状態となった場合には、漏水振動の計測を行う(図8(B)参照)。
また、計測開始時刻における給水管2内の流量が有の状態が継続し、予め決められた「待ち時間」の間に、計測状態とならなかった場合は、今回の計測を中止する。(図8(C)参照)。なお、ここでは待ち時間を30分間とし、その間に流量が無の状態が3分間継続しなかった場合は、今回の計測を中止するものとする。
漏水一次判定部15は、制御部17の命令に応じて、一次判定を行う。すなわち、後述するように、測定部5により測定された給水管2内の流量値が基準流量値F以下の状態となる場合であって、その状態の時間が予め設定された時間(3分間)を超えた場合に、一次判定を実行する。
制御部17は、給水管2内の流量値が予め設定された基準流量値F以上の場合を有、基準流量値F以下の場合を無とした場合、計測開始時刻後に、給水管2内の流量が無の状態が予め設定された時間(3分間)継続した場合に振動検出部11を起動する。
また、制御部17は、測定部5により測定された流量値が予め設定された基準流量値F以下の状態となる場合であって、その状態の時間が予め設定された時間(3分間)を超えた場合には、漏水一時判定部15に一次判定の実行をするように命令を送出する。
(漏水判定装置10Uの動作)
次に、本実施形態に係る漏水判定装置10Uの動作を図9のフローチャートを用いて説明する。
まず、制御部17に、計測開始時刻及び計測時間Tが設定される(U1)。ここでは、漏水の判定は、月1回、騒音等の少ない深夜の時間帯に実行されるように設定される。
続いて、計測開始時刻になると、測定部5により給水管2内の流量が計測される(U2)。そして、給水管2内の流量値が、基準流量値F以下である状態が3分間継続した場合は測定状態となり、振動検出部11が起動して漏水振動の計測が開始される(U3−Yes,U9)。
一方、流量計における給水管2内の流量値が、基準流量値Fより大きい場合は待ち状態となる(U3−No,U4)。そして、待ち時間である30分間の間に、測定状態となるか否かが判定される。
この結果、30分間以内に測定状態となれば、計測が開始される(U5−No,U9)。
一方、30分間以内に測定状態とならない場合は、漏水振動の計測日dの設定が翌日に変更される(U5−Yes,U6)。
そして、漏水振動の再計測が3回続くか否かが判定され、3回目となった場合は、当月の計測は中止されて、翌月に計測するように計測月Mの設定が変更される(U7−Yes,U8)。なお、漏水振動の再計測が3回続かない場合は、再度計測が実行される(U7−No,U2)。
次に、ステップU9のおいて、振動検出部11が起動して漏水振動の計測が開始された場合、給水管2の振動が検出されると、振動検出部11より検出信号が生じる。そして、振動検出部11に取り込まれた検出信号が、計測時間Tの間、一定周期でサンプリングされる。その後、一定周期でサンプリングされた信号の電圧値が加算処理されて加算値Yが算出される(U10)。
続いて、加算処理された加算値Yと漏水判定値Hとが比較される。この際、加算値Yが漏水判定値Hを下回った場合は、漏水無しと一次判定される(U11−No,U12)。そして、次回の計測開始時刻まで待ち状態となる(U13)。
一方、ステップU11において、加算値Yが漏水判定値Hを上回った場合は、漏水有りと一次判定される。(U11−Yes,U14)
ここで、更に、漏水有りの一次判定が、基準回数分の5回継続しているか否かが判定される。この際、漏水有りの一次判定が、5回継続していない場合は、「漏水無し」と判定される(U15−No,U16)。
そして、計測時間Tの時間内であれば、継続回数iのカウントを1増やして、次回の計測開始時刻まで待ち状態となる(U17−Yes、U18)。なお、既に計測時間Tを超えている場合には、漏水振動の計測日dの設定が翌週に変更され、再計測される(U17−No,U19)。
一方、ステップU15において、漏水有りと5回数継続して一次判定された場合は、漏水最終判定部15により「漏水有り」と最終判定され、警告表示若しくは警告音等が出力される(U15−Yes,U20)。
そして、計測が終了する(U21)。
以上説明したように、本実施形態に係る漏水判定装置10Uは、給水管2の流量を測定する測定部5を更に備え、漏水一次判定部15は、測定部5により測定された流量値が予め設定された基準流量値F以下の状態となる場合であって、その状態が予め設定された時間として3分を超えた場合に、一次判定を実行するので、給水管2が水道の利用によるノイズにより振動しているのではなく、漏水により振動していることを確実に検出することができる。
すなわち、測定部5を設けることにより、給水管2内の流量値が基準流量値F以下の場合に、漏水の計測を行うことができ、漏水の有無の判定精度の向上を図ることができる。
なお、従来の漏水判定装置では、図9に示されるように、漏水振動が閾値Vnを超えたときの時間tn(図9において、n=1〜5)から計測値Σtn/T(≡N)を求め、この計測値Nと、予め決められた判定値との比較により、漏水の有無を判定している。
すなわち、閾値Vnを超える時間の長さに基づいて漏水の有無を判定する。このため、本発明と比べて、電気回路の構成に整流回路とコンパレータとが必要となるので、装置が大きくなってしまう。
これに対して、本発明は、回路構造が簡略化され、装置の小型化を図ることができるので、水道メーター等の既存の装置に組み込むことも容易にできる。本発明に係る漏水判定装置を既存の水道メーターに組み込むことにより、水道の検針と同時に漏水の調査を行うこともでき、漏水の調査費用の削減に資する。
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の実施形態に係る漏水判定装置10の構成の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る漏水判定装置10の設置場所の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る漏水信号の一例を示す図である。 同実施形態に係る漏水の最終判定の方法を説明するための図である。 同実施形態に係る漏水判定装置10の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第2の実施形態に係る漏水判定装置10Tの動作を説明するための図である。 本発明の第3の実施形態に係る漏水判定装置10Uの構成の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る振動検出部11が起動する条件を説明するための図である。 同実施形態に係る漏水判定装置10Uの動作を説明するためのフローチャートである。 従来の漏水判定装置の漏水の判定方法を説明するための図である。
符号の説明
1…配水管、2…給水管、3…建物、5…測定部、10…漏水判定装置、11…振動検出部、12…信号増幅部、13…サンプリング処理部、14…加算処理部、15…漏水一次判定部、16…漏水最終判定部、17…制御部。

Claims (9)

  1. 地中に埋設された主配水管から分岐した給水管の漏水の有無を判定するための漏水判定装置であって、
    前記給水管の振動を検出すると、検出信号を発生する振動検出手段と、
    前記振動の検出信号を、予め設定された計測時間内に一定間隔でサンプリングする手段と、
    前記サンプリングされた検出信号の値を加算処理する手段と、
    前記加算処理された加算値が予め設定された判定値以上となる場合に、漏水有りと一次判定する漏水一次判定手段と、
    前記一次判定を複数回実行したときに、予め決められた基準回数以上、漏水有りと継続して一次判定された場合に、最終的に漏水有りと判定する漏水最終判定手段と
    を備えたことを特徴とする漏水判定装置。
  2. 請求項1に記載の漏水判定装置において、
    前記漏水最終判定手段は、前記一次判定を複数回実行したときに、今回の一次判定による加算値が前回の一次判定による加算値より常に上回っている場合に、最終的に漏水有りと判定する
    ことを特徴とする漏水判定装置。
  3. 請求項1に記載の漏水判定装置において、
    前記給水管の流量を測定する測定手段を更に備え、
    前記漏水一次判定手段は、前記測定手段により測定された流量値が予め設定された基準流量値以下の状態となる場合であって、その状態の時間が予め設定された時間を超えた場合に、今回の一次判定を実行する
    ことを特徴とする漏水判定装置。
  4. 地中に埋設された給水管からの漏水により生じた振動を、センサにて捉えることにより漏水の有無を判定するための漏水判定装置であって、
    前記給水管に設置したセンサにより捉らえた信号を一定間隔でサンプリングする手段と、
    前記サンプリングした結果を一定時間、加算処理する手段と、
    前記加算結果が一定レベル以上の場合に、一定間隔毎に漏水の一次判定を行う漏水一次判定手段と、
    前記一次判定結果が、予め決められた回数分、漏水有り判定で継続した場合に、最終的な漏水有り判定を行う漏水最終判定手段と
    を備えたことを特徴とする漏水判定装置。
  5. 請求項4に記載の漏水判定装置において、
    前記漏水最終判定手段は、前記漏水一次判定手段により一定間隔毎に漏水の一次判定を行い、前記一次判定結果が漏水の判定レベル以上である場合であって、予め決められた回数において、全ての判定結果が前回の判定レベルの結果を上回っている場合に、最終的な漏水有り判定を行う
    ことを特徴とする漏水判定装置。
  6. 請求項4に記載の漏水判定装置において、
    前記給水管に管内の流量を測定する流量計を更に備え、
    前記漏水一次判定手段は、
    前記給水管内に流量が発生していた場合は、ある一定待ち時間の間、流量が一定レベル以下になるのを待ち、
    前記一定待ち時間内に流量が下がらない場合には、今回の一次判定をキャンセルし、判定するタイミングをずらして漏水一次判定を行い、
    前記給水管内の流量が、一定時間の間、ある一定レベル以下であることを確認した上で、漏水の一次判定を行う
    ことを特徴とする漏水判定装置。
  7. 地中に埋設された主配水管から分岐した給水管の漏水の有無を判定するための漏水判定方法であって、
    前記給水管の振動を検出すると、検出信号を発生する振動検出ステップと、
    前記振動の検出信号を、予め設定された計測時間内に一定間隔でサンプリングするステップと、
    前記サンプリングされた検出信号の値を加算処理するステップと、
    前記加算処理された加算値が予め設定された判定値以上となる場合に、漏水有りと一次判定する漏水一次判定ステップと、
    前記一次判定を複数回実行したときに、予め決められた基準回数以上、漏水有りと継続して一次判定された場合に、最終的に漏水有りと判定する漏水最終判定ステップと
    を備えたことを特徴とする漏水判定方法。
  8. 請求項7に記載の漏水判定方法において、
    前記漏水最終判定ステップは、前記一次判定を複数回実行したときに、今回の一次判定による加算値が前回の一次判定による加算値より常に上回っている場合に、最終的に漏水有りと判定する
    ことを特徴とする漏水判定方法。
  9. 請求項7に記載の漏水判定方法において、
    前記給水管の流量を測定する測定ステップを更に備え、
    前記漏水一次判定ステップは、前記測定ステップにより測定された流量値が予め設定された基準流量値以下の状態となる場合であって、その状態の時間が予め設定された時間を超えた場合に、今回の一次判定を実行する
    ことを特徴とする漏水判定方法。
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