JP2016121958A

JP2016121958A - 漏水検知システム、漏水検知装置及び漏水検知方法

Info

Publication number: JP2016121958A
Application number: JP2014262760A
Authority: JP
Inventors: 洋介三野; Yosuke Mino
Original assignee: NTT Facilities Inc
Current assignee: NTT Facilities Inc
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2014-12-25
Publication date: 2016-07-07

Abstract

【課題】少量の水が漏れている場合にも漏水を検知する。
【解決手段】漏水検知システム１は、漏水を検知する検知領域に敷設される光ファイバー２０と、光ファイバー２０と接続される漏水検知装置１０と、を含む。光ファイバー２０は、表面に吸水により温度変化する材料が塗布される。漏水検知装置１０は、光ファイバー２０に向けて光信号を送信する光源１３と、光ファイバー２０の温度に応じて変化する、光ファイバーを伝送する光信号から得られる情報に基づいて、検知領域の漏水を検知する制御部１２と、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、漏水検知システム、漏水検知装置及び漏水検知方法に関する。

例えばデータセンター等の施設内では漏水の発生は機器の故障を招くことがあるため、いち早く漏水を検出する必要がある。従来においては、漏水を検出する領域に漏水検知帯と呼ばれる一対の導電線を配備し、導電線間の絶縁抵抗の低下により漏水の発生を検知するものがある。

また、従来には光ファイバーの伝送路における浸水を検知する技術もあり、例えば下記の特許文献１では、光ファイバーに所定間隔で吸水媒質を設け、吸水媒質の膨張力により光ファイバーを変形させ、変形の結果生じる長周期グレーティングを検知することで光ファイバーの浸水を検知することについて開示されている。

特開２００９−１２８０１８号公報

しかしながら、導電線を利用する場合には導電線がショートする程度に漏水している必要があり、また吸水媒質の膨張力を利用する場合でも、光ファイバーを変形させる程度に漏水している必要があり、いずれにおいても少量の水が漏れている場合には検知できない。すなわち、従来の技術では漏水を初期の段階で検知することが困難であった。

本発明の目的は、少量の水が漏れている場合にも検知することができる漏水検知システム、漏水検知装置及び漏水検知方法を提供することにある。

（１）本発明に係る漏水検知システムは、漏水を検知する検知領域に敷設される光ファイバーと、前記光ファイバーと接続される漏水検知装置と、を含み、前記光ファイバーは、表面に吸水により温度変化する材料が塗布され、前記漏水検知装置は、前記光ファイバーに向けて光信号を送信する送信部と、前記光ファイバーの温度に応じて変化する、前記光ファイバーを伝送する光信号から得られる情報に基づいて、前記検知領域の漏水を検知する検知部と、を有する。

（２）本発明の一態様では、上記（１）において、前記漏水検知装置は、前記光ファイバーを伝送する光信号の散乱光のうち、前記光ファイバーの温度に応じて強度が変化する所定波長の散乱光を受光する受光部をさらに有し、前記検知部は、前記受光部により受光する前記所定波長の散乱光の強度に応じて特定される前記光ファイバーの温度分布に基づいて、前記検知領域の漏水を検知することとする。

（３）本発明の一態様では、上記（２）において、前記漏水検知装置は、前記所定波長の光を選択的に透過させるフィルターをさらに有し、前記受光部は、前記光ファイバーを伝送する光信号の散乱光のうち、前記フィルターを透過した散乱光を受光することとする。

（４）本発明の一態様では、上記（２）又は（３）において、前記漏水検知システムは、前記検知領域の各部と、前記光ファイバーの各部の位置の対応関係を記憶する記憶部をさらに有し、前記漏水検知装置は、前記光ファイバーの温度分布に基づいて前記光ファイバーの水濡れ位置を特定する第１特定部と、前記記憶部に記憶される対応関係に基づいて、前記第１特定部により特定される前記光ファイバーの水濡れ位置に対応する前記検知領域の漏水位置を特定する第２特定部と、をさらに有することとする。

（５）本発明の一態様では、上記（４）において、前記漏水検知装置は、前記第２特定部により特定される前記検知領域の漏水位置を表示部に表示させる表示制御部をさらに有することとする。

（６）本発明の一態様では、上記（１）〜（５）のいずれかにおいて、前記材料は、前記光ファイバーの長手方向に沿って連続的に塗布されることとする。

（７）本発明の一態様では、上記（１）〜（６）のいずれかにおいて、前記材料は、前記光ファイバーの断面外周に渡って連続的に塗布されることとする。

（８）本発明の一態様では、上記（１）〜（７）のいずれかにおいて、前記材料は、吸水により発熱する吸着剤であることとする。

（９）本発明の一態様に係る漏水検知装置は、漏水を検知する検知領域に敷設され、表面に吸水により温度変化する材料が塗布される光ファイバーと接続される漏水検知装置であって、前記光ファイバーに向けて光信号を送信する送信部と、前記光ファイバーの温度に応じて変化する、前記光ファイバーを伝送する光信号から得られる情報に基づいて、前記検知領域の漏水を検知する検知部と、を有する。

（１０）本発明の一態様に係る漏水検知方法は、漏水を検知する検知領域に敷設され、表面に吸水により温度変化する材料が塗布される光ファイバーと接続される漏水検知装置による漏水検知方法であって、前記光ファイバーに向けて光信号を送信する工程と、前記光ファイバーの温度に応じて変化する、前記光ファイバーを伝送する光信号から得られる情報に基づいて、前記検知領域の漏水を検知する工程と、を有する。

本発明の一態様によれば、少量の水が漏れている場合にも漏水を検知することができる。

漏水検知システムが設けられた設備の全体構成を示す図である。光ファイバー座標系を説明する図である。設備座標系を説明する図である。漏水検知システムの構成を示す図である。光ファイバーと設備の位置関係の対応を示すテーブルである。光ファイバーの外観図である。光ファイバーの断面図である。漏水検知の原理を説明する図である。漏水検知の原理を説明する図である。漏水検知処理のフロー図である。漏水箇所を表示する画面の一例である。

以下、本発明を実施するための実施の形態（以下、実施形態という）を、図面に基づき説明する。

［１．漏水検知システムが設けられた設備の全体構成］
図１には、本実施形態に係る漏水検知システム１を適用した設備Ｆ（例えばデータセンター内のサーバールーム）の外観図を示した。図１に示されるように、設備Ｆには、複数のサーバＳ、空調機Ａ、及び漏水検知システム１が設けられる。

また、図１に示されるように、漏水検知システム１は、漏水検知装置１０及び光ファイバー２０を備える。光ファイバー２０は、一端が漏水検知装置１０に接続され、設備Ｆ内における漏水検知領域（サーバＳの周辺、及び空調機Ａの周辺を含む漏水検知の対象とする領域）の各部に一筆書きの態様で張り巡らされている。

ここで、図２及び図３に基づいて、本実施形態において用いる、光ファイバーの位置に関する第１の座標系（光ファイバー座標系）と、設備Ｆの位置に関する第２の座標系（設備座標系）について説明する。

図２には、光ファイバー座標系の一例を示す。図２に示されるように、光ファイバー座標系では、光ファイバー２０の各部の位置（ｄ）が、光ファイバー２０と漏水検知装置１０との接続部を原点とした場合における、光ファイバー２０の長手方向（信号の伝送方向）の距離により表される。

図３には、設備座標系の一例を示す。図３に示されるように、設備座標系では、設備Ｆ内の任意の点（ｘ、ｙ）は、所定の原点（Ｏ）から水平方向に延びたＸ軸及び垂直方向に伸びたＹ軸のそれぞれに対応する位置座標により表される。

次に、漏水検知システム１の詳細について説明する。

［２．漏水検知システム１の構成］
図４には、漏水検知システム１の構成例を説明する図を示した。まず、漏水検知装置１０の構成の詳細について説明する。

［２．１．漏水検知装置の構成］
図４に示されるように、漏水検知装置１０は、記憶部１１、制御部１２、光源１３、ビームスプリッター１４、コネクタ１５、フィルター１６、受光部１７、グラフィックインターフェース１８を備える。

記憶部１１は、例えば半導体メモリ、ソリッドステートドライブ、磁気ディスク装置等により構成される。記憶部１１には、制御部１２により処理されるデータやプログラムが記憶される。

例えば、記憶部１１に記憶されるデータには、図５に示す、光ファイバー座標系における位置と、設備座標系における位置との対応関係を示すデータ（対応位置管理テーブル）が含まれる。この対応位置管理テーブルを参照することにより、設備Ｆに敷設した光ファイバー２０の任意の位置が、設備座標系におけるどの位置に該当するかを特定することが可能となる。なお、本実施形態では、光ファイバー座標系における位置と、設備座標系における位置とをテーブルにより管理しているが、光ファイバー座標系における位置を設備座標系における位置に変換する式等により管理してもよい。

制御部１２は、例えば少なくとも一つのマイクロプロセッサ等を含み、オペレーティングシステムやその他のプログラムに従って処理を実行する。例えば、制御部１２は、記憶部１１に記憶されるプログラムに従って、記憶部１１に記憶されるデータ及び受光部１７から取得するデータに基づいて処理を実行することとしてよい。

光源１３は、例えばレーザ光を出力するレーザダイオード等により構成される。光源１３は、制御部１２により制御に応じたタイミングでパルス信号（光パルス）をビームスプリッター１４に向けて出力する。

ビームスプリッター１４は、光源１３から入射される光（入射光）を主にコネクタ１５側に透過させ、光ファイバー２０からコネクタ１５側を介して戻ってくる光（後方散乱光）を主にフィルター１６側に反射させる光学装置である。

コネクタ１５は、光ファイバー２０と接続され、ビームスプリッター１４からの入射光を光ファイバー２０に入力する。

上述したように、光ファイバー２０にパルス光を入射すると、パルス光が光ファイバー２０に伝搬される中で散乱光が出力され、その一部が光ファイバー２０を通って漏水検知装置１０側に戻ってくる。例えば、散乱光のうち所定の波長を有するラマン散乱光は、光ファイバーの温度に依存して強度が変化する特性を有することが知られている。また、特にラマン散乱光の中でも、短波長側にシフトするアンチストークス光の強度は温度により大きく変化し、高温時には強度が高く、低温時には強度が低くなる。

フィルター１６は、後方散乱光のうち、所定波長の成分を抽出する光学装置である。そして、フィルター１６は抽出した光を受光部に入力する。なお、本実施形態では、例えば、フィルター１６には、ラマン散乱光のうちアンチストークス光の波長を透過させる光学装置を用いることとしてよい。

受光部１７は、例えばフォトダイオードにより構成される。受光部１７は、フィルター１６から入力される光を受光し、その強度を制御部１２に出力する。

制御部１２は、受光部１７から入力される後方散乱光の強度と、パルス光の送信から後方散乱光の受光までの時間間隔に基づいて、光ファイバー２０の温度分布を特定する。そして、制御部１２は、特定した光ファイバー２０の温度分布に基づいて、光ファイバー２０の水濡れ位置を特定する。さらに、制御部１２は、対応位置管理テーブルを参照して、特定された光ファイバー２０の水濡れ位置に対応する設備Ｆ内の漏水箇所を特定する。そして、制御部１２は、特定した設備Ｆ内の漏水箇所を画面に表示するための表示データを生成して、グラフィックインターフェース１８に出力する。

グラフィックインターフェース１８は、液晶表示装置等のディスプレイ１９に接続され、制御部１２から入力された表示データに基づいて、設備Ｆ内の漏水箇所を表示する画面をディスプレイ１９に表示させる。

［２．２．光ファイバーの構成］
次に、光ファイバー２０の構成について図６及び図７に基づき説明する。

図６には、光ファイバー２０の外観図を示す。また、図７には、光ファイバー２０のＡ−Ａにおける断面図を示す。図６及び図７に示されるように、光ファイバー２０は、中心部にコア２００、コア２００の周りにクラッド２０１、クラッド２０１の周りに保護被膜２０２（例えば紫外線硬化樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂等）が設けられる。さらに、保護被膜２０２の表面には、吸水により発熱する吸着剤２０３（例えばシリカゲル、酸化アルミニウム、ゼオライト等）が塗布されている。なお、吸着剤２０３に用いられるシリカゲルは調湿に用いられるＢ型が望ましい。Ｂ型のシリカゲルには、繰り返しの利用が可能な点、高湿時に吸着が急激に進む点、吸着の際の発熱も大きい点の特徴があるためである。

吸着剤２０３は、光ファイバー２０の表面の全面に渡って塗布されることとしてよい。すなわち、吸着剤２０３は、光ファイバー２０の断面外周に連続的に塗布し、また光ファイバー２０の表面の長手方向に渡っても連続的に塗布することとしてよい。また、吸着剤２０３により構成される層の厚みは、保護被膜２０２、クラッド２０１，コア２００の厚みに応じて適宜変更することとしてよい。また、吸着剤２０３は、光ファイバー２０の表面の一部に塗布されることとしてもよい。

［３．漏水検知の原理説明］
ここで、図８及び図９に基づいて、漏水検知システム１による漏水検知処理の原理について説明する。

図８（Ａ）には、設備Ｆ内に漏水が発生したことにより、設備Ｆ内に敷設した光ファイバー２０の一部に水濡れ箇所Ｗが発生したことが示されている。

図８（Ｂ）には、光ファイバー２０の水濡れ箇所Ｗが発生した後の、光ファイバー２０の温度分布を示す。図８（Ｂ）に示されるように、光ファイバー２０の水濡れ箇所Ｗに塗布される吸着剤２０３は吸水により発熱するため、水濡れ箇所Ｗ以外に比べて温度が上昇する。また、水濡れ箇所Wの中心部においては水の温度に近くなり、水濡れ箇所Wの中心部の温度は端部に比べて低下するため、温度が高い２つのピークを検出することで水濡れ箇所Wの範囲を精度良く特定することも可能である。

図８（Ｃ）に示されるように、光ファイバー２０の一部に水濡れ箇所Ｗが発生した状態で入射パルス光が伝送されると、光ファイバー２０の水濡れ箇所Ｗにおいて散乱光の強度が強くなる。

漏水検知装置１０では、入射パルス光を送信してから散乱光を受光するまでの時間及び散乱光の強度から光ファイバー２０の各部の温度を測定できるため、これにより光ファイバー２０の温度分布を得ることができる。漏水検知装置１０は、例えば所定の時間間隔で入射パルス光を送信し、光ファイバー２０の各部の温度を測定して、定期的に光ファイバー２０の温度分布を得ることとしてよい。

図９には、光ファイバー２０の温度分布の一例を示す。図９には、漏水発生前の時刻ｔ１と、漏水発生後の時刻ｔ２において得られた光ファイバー２０の温度分布を示す。なお、縦軸は温度、横軸は光ファイバー座標系における位置を示す。

図９に示されるように、時刻ｔ１では、光ファイバー２０の温度分布は略均一であるが、時刻ｔ２では、水濡れ箇所Ｗの温度上昇が見られる。このように、漏水検知装置１０は、光ファイバー２０の温度分布に基づいて、水濡れ箇所Ｗの発生及び位置を特定することができる。例えば、漏水検知装置１０は、光ファイバー２０の温度分布における平均温度に対して、温度が閾値以上となっている領域を水濡れ領域として特定することとしてよい。また例えば、漏水検知装置１０は、光ファイバー２０の領域のうち、現在の温度と、過去（例えば前回測定時）の温度との差が閾値以上となっている領域を水濡れ領域として特定することとしてもよい。

［４．漏水検知処理］
次に、図１１に示すフロー図に基づき、漏水検知装置１０により実行される漏水検知処理の流れについて説明する。

図１１に示されるように、漏水検知装置１０は、パルス信号の送信タイミングが到来していない場合には（Ｓ１０１：Ｎ）、待機し、パルス信号の送信タイミングが到来した場合には（Ｓ１０１：Ｙ）、光ファイバー２０に向けてパルス信号を送信する（Ｓ１０２）。なお、漏水検知装置１０は、前回のパルス信号の送信から所定の時間が経過した場合に、パルス信号を送信することとしてよい。そして、漏水検知装置１０は、パルス信号の送信時刻を記憶部１１に記録する（Ｓ１０３）。

次に、漏水検知装置１０は、光ファイバー２０から戻る散乱光を受光し（Ｓ１０４）、散乱光の受光強度と、受光時刻を記憶部１１に順次記録する（Ｓ１０５）。

漏水検知装置１０は、散乱光の受光強度と、散乱光の受光時刻とパルス信号の送信時刻との差に基づいて、光ファイバー２０の温度分布を解析する（Ｓ１０６）。

次に、漏水検知装置１０は、解析された光ファイバー２０の温度分布に基づいて、光ファイバー２０から水濡れ領域を検出する（Ｓ１０７）。

Ｓ１０７で水濡れ領域が検出された場合には（Ｓ１０８：Ｙ）、光ファイバー２０の水濡れ領域に対応する設備座標系の漏水領域を特定し（Ｓ１０９）、特定した漏水領域をディスプレイ１９に表示させる（Ｓ１１０）。

ここで、図１１にはＳ１１０でディスプレイ１９に表示される漏水領域の表示画面の一例を示す。図１１に示されるように、設備Ｆにおいて漏水領域として特定された領域５００を他の領域と識別可能な態様で表示する。例えば、領域５００は所定の色、模様等で表示するようにしてもよい。

再び図１０に戻り説明を続ける。漏水検知装置１０は、Ｓ１１０の後、又はＳ１０７で水濡れ領域が検出されなかった場合に（Ｓ１０８：Ｎ）、処理を終了しないときには（Ｓ１１１：Ｎ）、Ｓ１０１に戻り、処理を終了する場合には（Ｓ１１１：Ｙ）、漏水検知処理を終える。

以上説明した本実施形態に係る漏水検知システム１によれば、光ファイバーに吸水により発熱する吸着剤を塗布し、吸着剤の発熱を検出することにより、少量の漏水であっても検知することができる。

また、漏水検知システム１によれば、一本の光ファイバーを用いて、漏水を検知する検知領域の漏水を検知することができる。光ファイバーは設置態様を柔軟に変えられるため、検知領域に合わせた設置が容易である。

また、漏水検知システム１によれば、漏水箇所を特定することができる。さらに、漏水検知システム１によれば、設備内の漏水箇所を画面に表示させることもできる。

また、漏水検知システム１によれば、吸着剤を光ファイバーの表面に連続的に設けることができるため、漏水の検出可能性、漏水位置の検出精度を向上させることができる。

また、以上説明した実施形態は具体例として示したものであり、本明細書にて開示される発明をこれら具体例の構成そのものに限定するものではない。当業者はこれら開示された実施形態に種々の変形、例えば、物理的構成の形状や数を変更してもよい。本明細書にて開示される発明の技術的範囲は、そのようになされた変形をも含むものと理解すべきである。

例えば、上記の実施形態では光ファイバー２０の表面に吸水により発熱する吸着剤を塗布する例を説明したが、吸水により冷却する材料を塗布するようにしてもよい。この場合においても、光ファイバー２０の温度分布において他の領域に比べて一時的に温度低下している領域を検出することにより漏水箇所を検出することができる。

また例えば、上記の実施形態では光ファイバー２０の一端のみを漏水検知装置１０に接続する態様を説明したが、光ファイバー２０の両端を漏水検知装置１０に接続するようにしてもよいし、２台の漏水検知装置１０を１本の光ファイバー２０で接続するようにしてもよい。

また例えば、上記の実施形態では光ファイバー２０の温度を、ラマン散乱光を用いて測定する例について説明したが、ブリルアン散乱光等の他の散乱光を用いて測定しても構わない。

Ｆ設備、Ｓサーバ、Ａ空調機、１漏水検知システム、１０漏水検知装置、２０光ファイバー、１１記憶部、１２制御部、１３光源、１４ビームスプリッター、１５コネクタ、１６フィルター、１７受光部、１８グラフィックインターフェース、１９ディスプレイ。

Claims

漏水を検知する検知領域に敷設される光ファイバーと、
前記光ファイバーと接続される漏水検知装置と、を含み、
前記光ファイバーは、表面に吸水により温度変化する材料が塗布され、
前記漏水検知装置は、
前記光ファイバーに向けて光信号を送信する送信部と、
前記光ファイバーの温度に応じて変化する、前記光ファイバーを伝送する光信号から得られる情報に基づいて、前記検知領域の漏水を検知する検知部と、を有する
ことを特徴とする漏水検知システム。
前記漏水検知装置は、
前記光ファイバーを伝送する光信号の散乱光のうち、前記光ファイバーの温度に応じて強度が変化する所定波長の散乱光を受光する受光部をさらに有し、
前記検知部は、前記受光部により受光する前記所定波長の散乱光の強度に応じて特定される前記光ファイバーの温度分布に基づいて、前記検知領域の漏水を検知する
ことを特徴とする請求項１に記載の漏水検知システム。
前記漏水検知装置は、
前記所定波長の光を選択的に透過させるフィルターをさらに有し、
前記受光部は、前記光ファイバーを伝送する光信号の散乱光のうち、前記フィルターを透過した散乱光を受光する
ことを特徴とする請求項２に記載の漏水検知システム。
前記漏水検知システムは、
前記検知領域の各部と、前記光ファイバーの各部の位置の対応関係を記憶する記憶部をさらに有し、
前記漏水検知装置は、
前記光ファイバーの温度分布に基づいて前記光ファイバーの水濡れ位置を特定する第１特定部と、
前記記憶部に記憶される対応関係に基づいて、前記第１特定部により特定される前記光ファイバーの水濡れ位置に対応する前記検知領域の漏水位置を特定する第２特定部と、をさらに有する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の漏水検知システム。
前記漏水検知装置は、
前記第２特定部により特定される前記検知領域の漏水位置を表示部に表示させる表示制御部をさらに有する
ことを特徴とする請求項４に記載の漏水検知システム。
前記材料は、前記光ファイバーの長手方向に沿って連続的に塗布される
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の漏水検知システム。
前記材料は、前記光ファイバーの断面外周に渡って連続的に塗布される
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の漏水検知システム。
前記材料は、吸水により発熱する吸着剤である
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の漏水検知システム。
漏水を検知する検知領域に敷設され、表面に吸水により温度変化する材料が塗布される光ファイバーと接続される漏水検知装置であって、
前記光ファイバーに向けて光信号を送信する送信部と、
前記光ファイバーの温度に応じて変化する、前記光ファイバーを伝送する光信号から得られる情報に基づいて、前記検知領域の漏水を検知する検知部と、を有する
ことを特徴とする漏水検知装置。
漏水を検知する検知領域に敷設され、表面に吸水により温度変化する材料が塗布される光ファイバーと接続される漏水検知装置による漏水検知方法であって、
前記光ファイバーに向けて光信号を送信する工程と、
前記光ファイバーの温度に応じて変化する、前記光ファイバーを伝送する光信号から得られる情報に基づいて、前記検知領域の漏水を検知する工程と、を有する
ことを特徴とする漏水検知方法。