JP2012521504A - 飲料水網における水質監視用設備および方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、消費者への配水専用の管（１８）に設置されることを意図された、水質監視用設備（３０）に関する。本発明は、前記設備が、前記管内を流れる水の少なくとも１つのパラメータを測定するためのプローブ（３２）と、前記プローブによって行われた測定に基づき、万一の汚染の存在を検出するための汚染検出装置（４６）と、前記管内の逆流を検出するための逆流検出装置（３６）と、前記管内の水を消毒するための消毒装置（４０）および/または前記管を閉鎖するための遮断バルブと、前記汚染検出装置によって、および前記逆流検出装置によって提供されたデータに応じて、前記消毒装置および/または前記遮断バルブを作動させることにより、前記消費者に分配された、または前記消費者から戻された水の質を監視する制御部（５０）と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図２
【選択図】図２
Description
本発明は、飲料水分配網における水質監視の分野に関する。
現在、分配網内の水質は統括制御されているものの、管の破裂や破損、水の戻り、あるいは故意による飲料水網への汚染物質の混入により、局所的な汚染や汚濁が発生する可能性がある。
「水の戻り」とは、消費者から飲料水網へと変則的に流れる水の流れを意味する。
例えば、病院、託児所、高齢者施設、レストラン、そしてより一般的には公共施設といった、水を大量に消費する特定の施設は特に、水質汚染のリスクについて敏感である。
分配網内の水質監視のため、国際公開第２００７／０１１３５２（Ａ１）号パンフレットは、ろ過および浄化用カートリッジを使って、配水地点（消費者に近い地点）で水をろ過および浄化することを提案している。
このシステムの欠点は、定期的なカートリッジ交換が必要なため、費用がかかり不便であるという点である。さらに、万一深刻な汚染が発生した場合には、ろ過用カートリッジの使用だけでは汚染を阻止するには不十分となるかもしれない。
米国特許第６２４５２２４（Ｂ１）号明細書は、水質監視用設備について記載しているが、水の戻りについては対象としていない。さらに、この設備は、分配網内に複数の水質センサ、流量センサ、双方向通信システム、およびデータ分析用中央システムを必要とする限りにおいて非常に複雑である。
本発明の目的は、消費者への配水専用の管に設置されることを意図された、水質監視用設備であって、上記の欠点を軽減するための設備を提供することである。
本設備が、
・管内を流れる水の少なくとも１つのパラメータを測定するためのプローブと、
・前記プローブによって行われた測定に基づき、万一の汚染の存在を検出するための汚染検出装置と、
・前記管内の逆流を検出するための逆流検出装置と、
・前記管内の水を消毒するための消毒装置および/または前記管を閉鎖するための遮断バルブと、
・前記汚染検出装置によって、および前記逆流検出装置によって提供されたデータに応じて、前記消毒装置および/または前記遮断バルブを作動させることにより、前記消費者に分配された、または前記消費者から戻された水の質を監視する制御部と、
を備えているという事実によって、本発明は上記目的を達成する。
・管内を流れる水の少なくとも１つのパラメータを測定するためのプローブと、
・前記プローブによって行われた測定に基づき、万一の汚染の存在を検出するための汚染検出装置と、
・前記管内の逆流を検出するための逆流検出装置と、
・前記管内の水を消毒するための消毒装置および/または前記管を閉鎖するための遮断バルブと、
・前記汚染検出装置によって、および前記逆流検出装置によって提供されたデータに応じて、前記消毒装置および/または前記遮断バルブを作動させることにより、前記消費者に分配された、または前記消費者から戻された水の質を監視する制御部と、
を備えているという事実によって、本発明は上記目的を達成する。
このように、本発明によれば、消毒装置は必要な時にしか稼働させない、すなわち、汚染を検出した時にしか稼働させない。したがって、消毒装置を動作させるのに必要なエネルギーが最小限に抑えられる。
加えて、万一深刻な汚染が発生した場合には、遮断バルブを作動させて管を閉鎖し、汚染源が分配網の場合は消費者を保護し、汚染源が消費者の場合は分配網を保護する。
さらに、好ましくは、前記逆流検出装置が、汚染の検出と同時に水の逆流を検出した時にだけ、安全装置、すなわち、消毒装置および／または遮断バルブを作動させる限りにおいて、従来技術と比べて水の戻り処理が改善される。
本設備のもう一つの長所は、自律型の設備だという点である。さらに、従来技術とは違って本発明による設備は、分配網のうち汚染されていない部分へと消費者を接続する管に本設備全体を設置すると、その時点から消費者を局所的に安全な状態におくことができる。
好ましくは、本発明は、前記逆流検出装置を含む消費メーターをさらに備えている。
消費メーターは、消費者が消費した水の量を測定する機器である。消費メーターはオペレータが定期的に読み取るか、自動的に遠隔で読み取る。
有益には、本設備は、前記汚染検出装置によって、および前記逆流検出装置によって提供されたデータに応じて稼働させることを意図された、前記消費者へ警告するための警告装置をさらに備えている。
これにより、汚染が検出された場合や、汚染の検出に伴って水の戻りが実際に検出された場合に、消費者に警告すべく警告が発せられる。
有益な実施の形態において、本設備は、前記汚染検出装置および前記逆流検出装置によって収集された情報を、前記消毒装置の状態および/または前記バルブの状態とともに、監視センタへ送信するための送信ユニットをさらに備えている。
監視センタは、飲料水網内のすべての設備からの情報を収集する。したがって警報も監視センタに送信される。送信は、無線送信手段によって行われることが好ましい。
場合によっては、監視センタは、汚染マップを作成するとともに、消費者の安全を確保するために分配網内の１つもしくは複数の導管を必要に応じて閉鎖することができる。
好ましくは、前記プローブによって測定される前記パラメータは、少なくとも塩素濃度、導電率、温度、濁度、および有機物濃度の中から選ばれる。
また好ましくは、前記プローブは、複数のパラメータを測定するという意味においてマルチセンサ型である。
さらに、有益には、前記プローブは、試薬を使わずに、また水を管の外に排出せずに測定を行う。
すなわち、水を無駄にせずに測定が行われる。
有益には、また従来技術とは異なり、本発明の消毒装置は（ろ過用カートリッジといった）消耗品や試薬を全く使わないため、本発明の設備は、従来技術のものと比べて運転費用や環境への影響を抑えることができる。
有益には、消毒装置は、例えば、様々な形態の塩素を含むタイプのものや、過酸化物、過炭酸塩、さもなければオゾンといった酸化作用のある化合物を生成する電気化学システムを備えている。
従って、酸化作用のある化合物がその場で生成されるため、化学物質が消費者の家屋内に溜まるのを防ぐことができる。
有益には、消毒装置は、上記電気化学システムとの連動も可能な紫外線ランプを備えている。
本発明の特に有益な側面において、前記プローブは少なくとも２つのパラメータを測定し、前記汚染検出装置は、前記少なくとも２つのパラメータの相関分析をおこなう手段を備えている。
複数のパラメータの相関分析をおこなう場合の原則について、仏国特許出願公開第２９１１９６０（Ａ１）号明細書に説明がなされている。すなわち、単独では互いに無関係な複数の指標でも、一連の指標としてまとめて見ると、水質問題の本質は正確に確認できないまでも安全対策を講じるに値する問題であると認識できるような一連の指標の、交差分析に基づいている。このようなアルゴリズムを用いると、測定したパラメータの変動が自然なものか偶発的なものかを区別することができるため、結果として間違った警告を出さずにすむ。当然ながら、本汚染検出システムは、本発明の範囲を逸脱しない限り、他のアルゴリズム、例えばトリガしきい値タイプのアルゴリズムに基づいてもよい。
本発明はまた、消費者に水を分配するための複数の管と、少なくとも１つの本発明の設備とを備えた分配網であって、その設備が管の１つに設置されている、分配網に関する。
本設備は、分岐管、すなわち配水地点（消費者）を分配網の主導管に接続する管に設置されていることが好ましい。
有益には、本発明の分配網は、前記汚染検出装置によって、および前記逆流検出装置によって提供された情報を、前記消毒装置の状態および/または前記バルブの状態とともに受信する監視センタをさらに備え、前記監視センタは、前記設備の制御部を遠隔操作するための手段をさらに備えている。
これにより、１つ以上の消費者のところで汚染が検出された場合、監視センタは、分配網内のいかなる監視設備についても、遮断バルブを作動させる、および／または消毒装置を稼働させるのに適している。そのため、ある消費者のところで汚染が検出されたとき、監視センタのオペレータは、例えば、汚染が検出された消費者の近くの消費者の安全手段を稼働させることができる。
有益には、監視センタは、検出された万一の汚染が前記分配網内をどのように伝搬するかを予測するために、前記汚染検出装置によって提供されたデータを受信する水力学的モデルおよび/または品質モデルをさらに備えている。
これにより、本発明によると、分配網の全体的な管理が可能になる。汚染がどのように拡散するかを予想することにより、消費者の安全を守ることを目的とした迅速な措置を取ることができる。
最後に、本発明は、本発明の少なくとも１つの監視設備を備える分配網内の水質を監視する方法であって、逆流が検出されると、および/または、汚染が検出されると、前記消毒装置および/または前記遮断バルブを作動させる、方法に関する。
上記のように、遮断バルブは、汚染と水の戻りが同時に検出されたときに作動させることが好ましいが、これに限定されない。
好ましくは、前記消毒装置および／または前記遮断バルブを作動させると、警告が発せられる。
非限定的な実施例により示された実施の形態に関する以下の詳細な説明を読めば、本発明の理解が深まり、その利点も明らかになるだろう。
以下の説明において、以下の添付の図面を参照している。
図１に示された飲料水分配網１０は、１つ以上の水道施設（図示せず）によって水の供給を受ける主分配網の下流部分に対応している。
分配網１０は、図示されていない導管を介して主分配網に接続されている貯水槽１２、具体的には貯水塔から水の供給を受ける。
従来、長距離送水専用の送水管１４によって貯水槽１２から飲料水をひいていた。複数の配水管１６が送水管１４に接続され、次に各消費者１５、すなわち水道加入者が、分岐管１８を介して配水管１６に接続されている。「消費者」とは、水を消費する個人または団体を意味し、例えば、病院、託児所、マンション、または同じ分岐管に接続された複数の個人宅のことである。大抵の場合、分岐管１８の直径は、送水管１４や配水管１６の直径よりはるかに小さいということがわかる。
分配網１０はまた、センサ２０、すなわち、圧力センサ型もしくは流量センサ型の液圧センサや、例えば塩素といった特定の化学種の濃度を測定するためのセンサを備えていることが好ましい。
図１の例において、センサ２０は、分配網１０の分岐点２２の１つと、貯水槽１２の出口付近に設置されている。もちろん、ここに示されたセンサの数は限定的なものではなく、より多くのセンサを設けてもよいし、別の場所に設けてもよい。
本発明によると、分配網１０は、特に分岐管１８に設置された複数の監視設備３０を有している。
本発明において、監視設備３０は、図２によりわかりやすく示した通り、分岐管１８内の通常の水流方向Ｆに対して本設備の上流側に設置されたマルチセンサ型のプローブ３２を備えている。
プローブ３２は、水を分岐管１８の外に排出せずに計測をおこない、試薬を使用する必要もない。
さらに、プローブ３２は、複数のパラメータ、すなわち塩素濃度、導電率、水温、濁度、および有機物濃度を測定するのに適している。プローブ３２は、複数のセンサからなることが特に好ましい。
プローブ３２より下流側において、設備３０は、既知の遠隔読み取り手段を備えた消費メーター３４をさらに備えている。また、消費メーター３４は、逆流検出装置３６を含む。「逆流」というのは、分配網から消費者に向かう通常の方向Ｆとは反対方向に流れる水流を意味する。
設備３０は、作動時には分岐管１８を閉鎖することのできる遮断バルブ３８も備えている。
さらに、設備３０は、消費メーター３４、遮断バルブ３８、プローブ３２より下流側に配置した消毒装置４０を備えている。この消毒装置４０は、分岐管１８内の「その場」において酸化作用のある化合物を生成する電気化学システム４２と、好ましくは紫外線（ＵＶ）ランプ４４とを備えている。本例において、酸化作用のある化合物とは、様々な形態の塩素、過酸化物、オゾン、ヒドロキシルラジカルである。このため、消毒装置が、その作動時において、分岐管１８内を流れる水を消毒するように機能することは明らかである。
設備３０は、無線送信手段４８によってプローブ３２と接続された汚染検出装置４６も備えている。
汚染検出装置の機能は、プローブ３２によっておこなわれた測定に基づき、万一の汚染の存在を検出することである。特に、この検出装置は、仏国特許出願公開第２９１１９６０（Ａ１）号明細書に記載された相関分析アルゴリズムを実行する。
例えば、分配網１０から消費者１８への通常の水流と連動して、塩素含有率の低下と濁度の上昇が同時に検出されると、水が汚染された可能性を示している。このような汚染は、分配網１０の内壁を覆っている生物膜が破れたり剥がれたりしたことに起因している可能性がある。
遮断バルブ３８および消毒装置４０を作動させるために、監視設備３０は、検出装置４６に接続され、遮断バルブ３８と消毒装置４０にも接続された制御部５０をさらに備えている。
好ましくは、制御部５０は、送信手段４８により遮断バルブと消毒装置４０にも接続されている。
よって、制御部の機能は、汚染検出装置４６と遮断バルブ３８とを、一緒にまたは別々に制御することである。
第１の動作モードにおいて、汚染検出装置４６によって汚染が検出されると、制御部は消毒装置４０を作動させる。逆流検出装置によって水の戻りが検出されない場合は、検出された汚染が特に深刻なものでなければ、一般に遮断バルブは作動させない。
一方、第２の動作モードにおいて、汚染と水の戻りが同時に検出されると、遮断バルブを作動させて分岐管１８を閉鎖する。これにより、汚染物質が分配網内に伝搬するのを防止する。この第２の動作モードにおいて、消毒装置を必要に応じて稼働させる。
例えば、温度の上昇に連動した水の戻りは、飲料水分配網が、消費者宅の温排水網につながっている可能性を示している。このような場合、消費者宅においてレジオネラ菌が繁殖する危険を招くとともに、水の戻り量が多い場合は、分配網１０まで汚染される危険がある。本発明によると、水の戻りの深刻度は、分配網１０に流れ込む水の量と、検出された汚染のタイプに応じて特定される。
監視設備３０は、消費者１５に汚染の存在を伝えるための警告手段も備えている。
本発明の有益な側面において、分配網１０は、分配網１０の動作を監視する機能を有する監視センタ６０をさらに備えている。このため、監視センタ６０は、分配網内の水力学的挙動や水質のモデル化を可能にするコンピュータ処理システムを備えている。これにより、監視センタ６０は、いわゆる「品質」モデル、例えば塩素濃度減少の動力学的モデルと連結した水力学的モデルを備えている。なお、このようなモデルは既知のものである。
監視センタは、特に様々なセンサ２０や監視設備３０から送られる情報を受信する。
言い換えると、各監視設備３０は、汚染検出装置４６および逆流検出装置３６からの情報を監視センタ６０に送信するための送信ユニット４９を備えている。送信ユニット４９はまた、遮断バルブ３８の状態、つまり「開放状態」か「閉鎖状態」かということと、消毒装置の状態、つまり「稼働状態」か「停止状態」かということを、監視センタに送る。
この情報は、水力学的モデルおよび品質モデルに提供されるもので、この情報によって、分配網の全体的な管理が可能になる。確かに、水力学的モデルおよび品質モデルによって、分配網内のどこか特定地点で検出された汚染の伝搬をシミュレートし、必要であれば予防策を講じることができ、有益である。このため、監視センタ６０は、分配網１０内の様々な監視設備の制御部５０を遠隔操作するための手段をさらに備えている。
よって、１つ以上の消費者１５において汚染が検出されると、監視センタ６０は、上記モデルによって予想された伝搬方向の下流側に位置する消費者１５のところにある監視設備３０の遮断バルブ３８を作動させるのに適している。分配網１０の一部を隔離するための他の選択肢も考えられる。
さらに、本発明に係る分配網１０の監視センタ６０は、汚染検出装置４６が収集した情報に基づいて、汚染区域を特定するのに適している。
さらに、また好ましくは、監視設備３０内や、設備３０と監視センタ６０間で送信されるデータは、暗号化されていると有益である。
例えば、分配網１０から消費者１５への通常の水流と連動して、塩素含有率の低下と濁度の上昇が同時に検出されると、水が汚染された可能性を示している。このような汚染は、分配網１０の内壁を覆っている生物膜が破れたり剥がれたりしたことに起因している可能性がある。
Claims (14)
- 消費者（１５）への配水専用の管（１８）に設置されることを意図された、水質監視用設備（３０）であって、
・前記管内を流れる水の少なくとも１つのパラメータを測定するためのプローブ（３２）と、
・前記プローブによって行われた測定に基づき、万一の汚染の存在を検出するための汚染検出装置（４６）と、
・前記管内の逆流を検出するための逆流検出装置（３６）と、
・前記管内の水を消毒するための消毒装置（４０）および/または前記管を閉鎖するための遮断バルブ（３８）と、
・前記汚染検出装置によって、および前記逆流検出装置によって提供されたデータに応じて、前記消毒装置（４０）および/または前記遮断バルブ（３８）を作動させることにより、前記消費者に分配された、または前記消費者から戻された水の質を監視する制御部（５０）と、
を備えることを特徴とする、設備。 - 前記逆流検出装置（３６）を含む消費メーター（３４）をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の設備。
- 前記汚染検出装置（４６）によって、および前記逆流検出装置（３６）によって提供されたデータに応じて稼働させることを意図された、前記消費者（１５）へ警告するための警告装置をさらに備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の設備。
- 前記汚染検出装置（４６）および前記逆流検出装置（３６）によって収集された情報を、前記消毒装置（４０）の状態および/または前記バルブ（３８）の状態とともに、監視センタ（６０）へ送信するための送信ユニット（４９）をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の設備。
- 前記パラメータは、少なくとも塩素濃度、導電率、温度、濁度、および有機物濃度の中から選ばれることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の設備。
- 前記消毒装置（４０）は、酸化作用のある化合物を生成する電気化学システム（４２）を備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の設備。
- 前記消毒装置は紫外線ランプ（４４）を備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の設備。
- 前記プローブは少なくとも２つのパラメータを測定し、前記汚染検出装置（４６）は、前記少なくとも２つのパラメータの相関分析をおこなう手段を備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の設備。
- 前記プローブ（３２）は、試薬を使わずに、また水を前記管の外に排出せずに前記測定を行うことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の設備。
- 消費者に水を分配するための複数の管（１８）と、請求項１〜９のいずれか１項に記載の少なくとも１つの設備（３０）とを備えた分配網（１０）であって、前記設備が前記管（１８）の１つに設置されていることを特徴とする、分配網。
- 前記汚染検出装置（４６）によって、および前記逆流検出装置（３６）によって提供された情報を、前記消毒装置の状態および/または前記バルブの状態とともに受信する監視センタ（６０）をさらに備え、前記監視センタは、前記設備の制御部を遠隔操作するための手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１０に記載の分配網。
- 前記監視センタ（６０）は、検出された万一の汚染が前記分配網内をどのように伝搬するかを予測するために、前記汚染検出装置（４６）によって提供されたデータを受信する水力学的モデルおよび/または品質モデルをさらに備えることを特徴とする、請求項１１に記載の分配網。
- 請求項１〜９のいずれか１項に記載の少なくとも１つの設備を備える分配網内の水質を監視する方法であって、
逆流が検出されると、および/または、汚染が検出されると、前記消毒装置（４０）および/または前記遮断バルブ（３８）を作動させることを特徴とする、方法。 - 前記消毒装置（４０）および/または前記遮断バルブ（３８）を作動させると、警告が発せられることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
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