JP2015204018A

JP2015204018A - 減圧弁の圧力監視装置

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Publication number: JP2015204018A
Application number: JP2014083663A
Authority: JP
Inventors: 成史岸; Shigefumi Kishi
Original assignee: Mitsubishi Electric Building Techno Service Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Building Solutions Corp
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2015-11-16
Anticipated expiration: 2034-04-15
Also published as: JP6229578B2

Abstract

【課題】減圧弁の２次圧力の上昇が一時的なものであるのか等を判別して減圧弁の異常を適確に発見することができる減圧弁の圧力監視装置を提供する。
【解決手段】減圧弁の圧力監視装置において、配水管における減圧弁よりも２次側の水圧を検出する検出手段と、検出手段により検出された水圧値について、予め定められた一定時間間隔毎の値を取得するサンプリング手段１０と、サンプリング手段により取得された値について、直近のものから予め定められた一定個数分だけ記憶する一時記憶手段２０と、一時記憶手段により記憶されている前記一定個数分の値の平均値を算出する平均算出手段３０と、サンプリング手段による取得値と平均算出手段により算出された平均値とに基づいて、予め定められた警報基準を満たしているか否かを判定する判定手段４０と、判定手段による判定結果に基づいて、警報を発する警報手段５０と、を備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、減圧弁の圧力監視装置に関するものである。

従来においては、上下水道プラントのポンプや配管等設備の異常を発見することを目的として、ポンプや配管等の設備に取り付けられ、当該設備の振動を電力に変換する振動発電素子と、この振動発電素子から電力を取得する発電電力入力部と、この発電電力入力部によって取得された電力の電力値と前記設備の正常時の電力値とを比較して、異常を判定する異常判定部と、この異常判定部によって前記設備の異常が検知された場合に異常を発報する異常発報部とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１８７０２２号公報

このように、特許文献１に示された従来における減圧弁の圧力監視装置は、ポンプや配管等の振動状態を監視することで、ポンプや配管等の異常を検出しようとするものである。しかしながら、配水管に設けられた減圧弁における異常を監視する場合には、振動状態よりも減圧弁の２次側における水圧すなわち２次圧力を直接的に監視する必要がある。

そして、従来においては、減圧弁の２次圧力が平常時よりも上昇した場合に、その上昇が一時的なものであって排水等の対応が必要ないものであるのか、上昇は持続的なものであって排水等の対応が必要なものであるのかについて容易に判断することができないという課題があった。

この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、減圧弁の２次圧力の上昇が一時的なものであるのか、あるいは、待続性のあるものであるのか等を判別して減圧弁の異常を適確に発見することができる減圧弁の圧力監視装置を得るものである。

この発明に係る減圧弁の圧力監視装置においては、配水管における減圧弁よりも２次側の水圧を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された水圧値について、予め定められた一定時間間隔毎の値を取得するサンプリング手段と、前記サンプリング手段により取得された値について、直近のものから予め定められた一定個数分だけ記憶する一時記憶手段と、前記一時記憶手段により記憶されている前記一定個数分の値の平均値を算出する平均算出手段と、前記サンプリング手段による取得値と前記平均算出手段により算出された平均値とに基づいて、予め定められた警報基準を満たしているか否かを判定する判定手段と、前記判定手段による判定結果に基づいて、警報を発する警報手段と、を備えた構成とする。

この発明に係る減圧弁の圧力監視装置においては、減圧弁の２次圧力の上昇が一時的なものであるのか、あるいは、待続性のあるものであるのか等を判別して減圧弁の異常を適確に発見することができるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係る減圧弁の圧力監視装置が適用されるビルの構成の例を模式的に示す図である。この発明の実施の形態１に係る減圧弁の圧力監視装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係る減圧弁の圧力監視装置のデータ処理を説明する図である。この発明の実施の形態１に係る減圧弁の圧力監視装置における警報判定の一例を説明する図である。この発明の実施の形態１に係る減圧弁の圧力監視装置における警報判定の他の例を説明する図である。

この発明を添付の図面に従い説明する。各図を通じて同符号は同一部分又は相当部分を示しており、その重複説明は適宜に簡略化又は省略する。

実施の形態１．
図１から図５は、この発明の実施の形態１に係るもので、図１は減圧弁の圧力監視装置が適用されるビルの構成の例を模式的に示す図、図２は減圧弁の圧力監視装置の構成を示すブロック図、図３は減圧弁の圧力監視装置のデータ処理を説明する図、図４及び図５はそれぞれ減圧弁の圧力監視装置における警報判定の例を説明する図である。

図１に示すように、ビル１の屋上には、給水元である高置水槽２が設置されている。高置水槽２からは、ビル１の各階の給水先（図示せず）へと配水管が敷設されている。高置水槽２が屋上にあることから、高置水槽２から各階までの落差に応じて各階の配水管における給水圧が異なってくる。そこで、各階の配水管における給水圧を調整するため、各階の配水管には、減圧弁３が設けられている。

減圧弁３よりも給水元側すなわち高置水槽２側が１次側であり、減圧弁３よりも給水先側が２次側である。１次側の水圧は前述したように落差の影響で階毎に異なっている。これに対し、２次側の水圧は、各階の減圧弁３により適宜に減圧されて、いずれの階においても適切な範囲内におさまるように調整される。

各階における２次側の配水管には、水圧センサ４がそれぞれ設けられている。これらの水圧センサ４は、配水管における減圧弁３よりも２次側（すなわち給水先側）の水圧を検出する検出手段を構成している。

次に、図２を参照しながら、２次側の給水圧を監視するための減圧弁の圧力監視装置の構成を説明する。
検出手段である水圧センサ４により検出された水圧値は、サンプリング部１０においてサンプリングされる。すなわち、サンプリング部１０は、水圧センサ４により検出された水圧値について、予め定められた一定時間間隔毎の値を取得する。この一定時間間隔は、サンプリング部１０におけるサンプリング周期である。

サンプリング部１０により取得された値、すなわちサンプリングされた水圧の検出値は、一時記憶部２０に記憶される。この際、一時記憶部２０は、サンプリング部１０により取得された値の全てを記憶するのではなく、直近のものから予め定められた一定個数分だけを記憶する。すなわち、一時記憶部２０は、サンプリング部１０により取得された値について、直近のものから前記一定個数分だけ記憶する。

したがって、一時記憶部２０に記憶されている内容は、前記一定時間間隔毎、すなわちサンプリング部１０におけるサンプリング周期毎に更新される。より詳しくは、前記一定時間間隔毎に、一時記憶部２０に記憶されている最も古い値が消去され、代わりに最新直近の値が一時記憶部２０に記憶される。

移動平均算出部３０は、一時記憶部２０により記憶されている前記一定個数分の値の平均値を算出する。すなわち、まず、移動平均算出部３０は、一時記憶部２０により記憶されている前記一定個数分の値の和を算出する。そして、算出した和を前記一定個数で除することにより、平均値を算出する。

なお、この移動平均算出部３０による平均値の算出も、前記一定時間間隔毎に行われる。したがって、サンプリング部１０、一時記憶部２０及び移動平均算出部３０の動作は、全て前記一定時間間隔毎に同期的に行われる。前述したように、一時記憶部２０には、直近のものから前記一定個数分のサンプリング値が記憶されている。したがって、移動平均算出部３０により算出される平均値は、サンプリングされた水圧検出値の単純移動平均値である。

移動平均算出部３０により算出された平均値は、判定部４０に入力される。また、サンプリング部１０により取得された値（サンプリング値）そのものも、判定部４０に入力される。判定部４０は、サンプリング部１０による取得値と移動平均算出部３０により算出された平均値とに基づいて、予め定められた警報基準を満たしているか否かを判定する。

ここでは、前記警報基準として、第１の警報基準と第２の警報基準の２つの基準が設定されている。第１の警報基準は、サンプリング部１０による取得値のいずれかが予め定められた上限警報基準以上となることである。このため、判定部４０は、この第１の警報基準が満たされたか否かを判定する２次圧力上限警報判定部４１を備えている。換言すれば、この２次圧力上限警報判定部４１は、サンプリング部１０による取得値のいずれかが前記上限警報基準以上であるか否かを判定する。

また、第２の警報基準は、移動平均算出部３０により算出された平均値が予め定められた波形警報基準以上となることである。このため、判定部４０は、この第２の警報基準が満たされたか否かを判定する２次圧力波形警報判定部４２を備えている。換言すれば、この２次圧力波形警報判定部４２は、移動平均算出部３０により算出された平均値が予め定められた波形警報基準以上であるか否かを判定する。

なお、ここでは、判定部４０は、第１の警報基準と第２の警報基準とについて、それぞれ別々に判定を行う。換言すれば、第１の警報基準では移動平均算出部３０により算出された平均値については任意の値でよいと設定され、第２の警報基準ではサンプリング部１０による取得値は任意の値でよいと設定されている。

警報部５０は、判定部４０による判定結果に基づいて、警報を発するためのものである。前述したように、判定部４０は、第１の警報基準が満たされたか否かを判定する２次圧力上限警報判定部４１と、第２の警報基準が満たされたか否かを判定する２次圧力波形警報判定部４２とを備えている。これに対応して、警報部５０は、２次圧力上限警報部５１と２次圧力波形警報部５２とを備えている。

すなわち、２次圧力上限警報部５１は、２次圧力上限警報判定部４１により第１の警報基準が満たされた（サンプリング部１０による取得値のいずれかが前記上限警報基準以上である）と判定された場合に、上限警報を発する。また、２次圧力波形警報部５２は、２次圧力上限警報判定部４１により第２の警報基準が満たされた（移動平均算出部３０により算出された平均値が前記波形警報基準以上である）と判定された場合に、波形警報を発する。

警報部５０により発せられる警報は、具体的に例えば、ランプの点灯（点滅を含む）又はブザー音等を含む音声の鳴動、あるいは、これらの組み合わせによって、監視員等に報知される。

ここで、２次圧力上限警報判定部４１による第１の警報基準の判定と、２次圧力波形警報判定部４２による第２の警報基準の判定とは別々に行われることに伴って、２次圧力上限警報部５１による上限警報及び２次圧力波形警報部５２による波形警報も、それぞれ別々に行われるようになっている。そして、その際、上限警報と波形警報とは、互いに区別可能な態様によって行われる。具体的に例えば、上限警報と波形警報の一方をランプ点灯とし他方をランプ点滅としたり、ランプの点灯色を変えたり、別々のランプを点灯等させたりする。あるいは、上限警報と波形警報とで鳴動させる音声を変えてもよい。

以上のように構成された減圧弁の圧力監視装置におけるデータ処理について、図３を参照しながら今一度説明する。
図３中において、「ＤａｔａＩｎｐｕｔ」は、サンプリング部１０により取得されたサンプリング値である。「ＤａｔａＩｎｐｕｔＴｉｍｉｎｇ」は、サンプリング部１０におけるサンプリング周期に従って出力される同期信号である。

「ＳｈｉｆｔＲｅｇｉｓｔｅｒ」である一時記憶部２０は、この同期信号のタイミングに従って、サンプリング部１０により取得されたサンプリング値を記憶する。この際、前述したように直近から前記一定個数分だけが一時記憶部２０に記憶される。ここでは前記一定個数をＮ個（Ｎは２以上の自然数）とし、それぞれの値を直近の新しいものから古いものへの順に、Ｄａｔａ１、Ｄａｔａ２、Ｄａｔａ３、・・・、ＤａｔａＮとする。

最新の「ＤａｔａＩｎｐｕｔ」が入力されると、一時記憶部２０は、まず、最も古いＤａｔａＮを破棄する。次に、Ｄａｔａ１、Ｄａｔａ２、Ｄａｔａ３、・・・、Ｄａｔａ（Ｎ−１）を、それぞれ、Ｄａｔａ２、Ｄａｔａ３、Ｄａｔａ４、・・・、ＤａｔａＮへと順次シフトさせる。そして、一時記憶部２０は、最新の「ＤａｔａＩｎｐｕｔ」の値をＤａｔａ１として記憶する。

移動平均算出部３０は、図３中では、加算器３１及び除算器３２として示されている。加算器３１は、一時記憶部２０に記憶されているＤａｔａ１、Ｄａｔａ２、Ｄａｔａ３、・・・、ＤａｔａＮを全て加算した総和を算出する。除算器３２は、加算器３１により算出された総和を、データの総数すなわちＮで除した値を算出する。こうして、除算器３２により算出された値は、「ＩＤａｔａＯｕｔｐｕｔ」として２次圧力波形警報判定部４２へと出力される。

また一方で、サンプリング部１０からの「ＤａｔａＩｎｐｕｔ」は、そのまま「ＤａｔａＯｕｔｐｕｔ」として２次圧力上限警報判定部４１へと出力される。

次に、図４及び図５を参照しながら、判定部４０（２次圧力上限警報判定部４１及び２次圧力波形警報判定部４２）における警報判定の具体例について説明する。なお、図４及び図５の例においては、前記一定個数すなわちＮは５であるとする。また、前記上限警報基準は４００ｋＰａに設定され、前記波形警報基準は３５０ｋＰａに設定されているとする。

まず、図４は、ある配水管の２次側の水圧すなわち２次圧力が徐々に上昇していった場合を想定した例である。図４の上側のグラフは、図３における「Ｄａｔａ」すなわちサンプリング部１０による取得値の時系列変化を示している。また、図４の下側のグラフは、図３における「ＩＤａｔａ」すなわち移動平均算出部３０により算出された平均値の時系列変化を示している。

この例では、２次圧力が徐々に上昇したことにより、まず先にサンプリング部１０による取得値（２次圧力値）が上限警報基準を超え、２次圧力上限警報判定部４１での判定を経て２次圧力上限警報部５１により上限警報が発せられる。この段階では、監視員は当該圧力上昇は一時的なものであるかもしれないと判断し、排水は実施しない。

しかし、その後も徐々に２次圧力が上昇を続けると、移動平均算出部３０により算出された平均値（２次圧力積分値）が波形警報基準を超え、２次圧力波形警報判定部４２での判定を経て２次圧力波形警報部５２により波形警報が発せられる。この段階に達すると、監視員は当該圧力上昇は一時的なものではないと判断し、排水を実施する。

排水を実施したことで、２次圧力値（サンプリング部１０による取得値）は上限警報基準を下回り、２次圧力上限警報部５１は上限警報を停止する。また、２次圧力積分値（移動平均算出部３０により算出された平均値）は２次圧力値が平滑化されたものであるため、２次圧力値の低下後やや遅れて波形警報基準を下回る。２次圧力積分値が波形警報基準を下回ると２次圧力波形警報部５２は波形警報を停止する。

次に、図５は、ある配水管の２次側の水圧すなわち２次圧力が急激に上昇した後すぐに下降した場合を想定した例である。図４と同じく、図５の上側のグラフは図３における「Ｄａｔａ」すなわちサンプリング部１０による取得値の時系列変化を示し、図５の下側のグラフは図３における「ＩＤａｔａ」すなわち移動平均算出部３０により算出された平均値の時系列変化を示している。

この例では、２次圧力の急激な上昇に伴って、まずサンプリング部１０による取得値（２次圧力値）が上限警報基準を超え、２次圧力上限警報判定部４１での判定を経て２次圧力上限警報部５１により上限警報が発せられる。この段階では、図４の例と同じく、監視員は当該圧力上昇は一時的なものであるかもしれないと判断し、排水は実施しない。

その後、急激に２次圧力が下降すると、２次圧力値（サンプリング部１０による取得値）は上限警報基準を下回り、２次圧力上限警報部５１は上限警報を停止する。２次圧力値の上昇が一時的なものであったため、２次圧力値が平滑化された２次圧力積分値（移動平均算出部３０により算出された平均値）は、波形警報基準を超えることはなかった。したがって、この例では、波形警報が発せられない。

この例では、上限警報が発せられたもののすぐに上限警報は停止し、かつ、結局波形警報は発せられなかったため、監視員は排水の実施は不要であると判断できる。

このように、上限警報と波形警報の双方を用いることで、２次圧力の上昇が一時的なものであるのか、あるいは、待続性のあるものであるのか等について適確に判別することができ、排水等の対応の必要性を適切に判断することが可能である。

なお、以上で説明した例おいては、警報基準として第１の警報基準と第２の警報基準の２つの基準が設定されており、判定部４０は、これら２つ基準である第１の警報基準と第２の警報基準とを別々に判定している。そして、警報部５０においても、第１の警報基準についての判定結果に基づく警報（上限警報）と、第２の警報基準についての判定結果に基づく警報（波形警報）とを別々に発している。

しかしながら、警報基準の設定内容、警報基準の設定内容に基づく判定部４０での判定、及び、判定部４０での判定に基づく警報部５０での警報については、以上で説明したような例に限られない。他に例えば、第１の警報基準と第２の警報基準とを組み合わせて１つの警報基準を構成するようにしてもよい。

具体的に例えば、第１の警報基準が満たされ、かつ、第２の警報基準が満たされたときに全体として１つの警報基準が満たされるようにすることができる。そして、この場合には、２次圧力上限警報判定部４１により第１の警報基準が満たされると判断され、かつ、２次圧力波形警報判定部４２により第２の警報基準が満たされると判断された場合に、警報部５０は警報を発する。この場合には、警報部５０は２次圧力上限警報部５１と２次圧力波形警報部５２とを備える必要はない。

また、例えば、第１の警報基準及び第２の警報基準の少なくとも一方が満たされたときに全体として１つの警報基準が満たされるようにすることもできる。この場合には、２次圧力上限警報判定部４１により第１の警報基準が満たされると判断されるか、あるいは、２次圧力波形警報判定部４２により第２の警報基準が満たされると判断された場合に、警報部５０は警報を発する。この場合にも、警報部５０は２次圧力上限警報部５１と２次圧力波形警報部５２とを備える必要はない。

さらに、以上の例はいずれも、警報基準をサンプリング部１０による取得値に関する第１の警報基準と移動平均算出部３０により算出された平均値に関する第２の警報基準とに分けて判定していた。しかし、これに限られず、はじめから警報基準として、サンプリング部１０による取得値及び移動平均算出部３０により算出された平均値の両方を含むようなものを設定してもよい。この場合には、判定部４０は２次圧力上限警報判定部４１と２次圧力波形警報判定部４２とを備える必要はない。

以上のように構成された減圧弁の圧力監視装置は、配水管における減圧弁３よりも２次側の水圧を検出する検出手段である水圧センサ４と、水圧センサ４により検出された水圧値について、予め定められた一定時間間隔毎の値を取得するサンプリング部１０と、サンプリング部１０により取得された値について、直近のものから予め定められた一定個数分だけ記憶する一時記憶部２０と、一時記憶部２０により記憶されている前記一定個数分の値の平均値を算出する移動平均算出部３０と、サンプリング部１０による取得値と移動平均算出部３０により算出された平均値とに基づいて、予め定められた警報基準を満たしているか否かを判定する判定部４０と、判定部４０による判定結果に基づいて、警報を発する警報部５０と、を備えている。

このため、減圧弁の２次圧力の上昇が一時的なものであるのか、あるいは、待続性のあるものであるのか等を判別して減圧弁の異常を適確に発見することができ、排水等の対応の必要性を適切に判断することが可能である。

１ビル、２高置水槽、３減圧弁、４水圧センサ、１０サンプリング部、２０一時記憶部、３０移動平均算出部、３１加算器、３２除算器、４０判定部、４１２次圧力上限警報判定部、４２２次圧力波形警報判定部、５０警報部、５１２次圧力上限警報部、５２２次圧力波形警報部

Claims

配水管における減圧弁よりも２次側の水圧を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された水圧値について、予め定められた一定時間間隔毎の値を取得するサンプリング手段と、
前記サンプリング手段により取得された値について、直近のものから予め定められた一定個数分だけ記憶する一時記憶手段と、
前記一時記憶手段により記憶されている前記一定個数分の値の平均値を算出する平均算出手段と、
前記サンプリング手段による取得値と前記平均算出手段により算出された平均値とに基づいて、予め定められた警報基準を満たしているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果に基づいて、警報を発する警報手段と、を備えた減圧弁の圧力監視装置。
前記判定手段は、
前記サンプリング手段による取得値のいずれかが予め定められた上限警報基準以上であるか否かを判定する上限警報判定手段と、
前記平均算出手段により算出された平均値が予め定められた波形警報基準以上であるか否かを判定する波形警報判定手段と、を備えた請求項１に記載の減圧弁の圧力監視装置。
前記警報手段は、
前記上限警報判定手段により前記取得値のいずれかが前記上限警報基準以上であると判定された場合に、上限警報を発する上限警報手段と、
前記波形警報判定手段により前記平均値が前記波形警報基準以上であると判定された場合に、前記上限警報とは区別可能な態様による波形警報を発する波形警報手段と、を備えた請求項２に記載の減圧弁の圧力監視装置。