JP2016142621A

JP2016142621A - 漏水検出装置

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Publication number: JP2016142621A
Application number: JP2015018525A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　義之; Yoshiyuki Sato; 義之佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2015-02-02
Filing date: 2015-02-02
Publication date: 2016-08-08
Anticipated expiration: 2035-02-02
Also published as: JP6483455B2

Abstract

【課題】水道メータの検針時に漏水調査が可能であり、かつ、使用者の負担を軽減することが可能な漏水検出装置を提供する。
【解決手段】漏水検出装置は、撮影部、センサ及び信号処理部を具備する。撮影部は、水道管から供給される水の量を計測する計測装置の表示部についての第１の画像を撮影し、第１の画像を撮影してから予め設定された時間の経過後に表示部についての第２の画像を撮影する。センサは、水道管から生じる振動及び音響、又は、これらのいずれか一方を検出する。信号処理部は、第１の画像と第２の画像とが同一である場合、センサにより検出された振動及び音響、又は、これらのいずれか一方を利用して水道管における漏水の有無を判定し、漏水の有無の判定結果を漏水調査結果として記録し、第１の画像と第２の画像とに違いがある場合、使用水がある旨の情報を漏水調査結果として記録すると共に漏水の有無を判定しない。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、水道管等の地下埋設物の破損等によって生じる、漏水の様な地中への配管内物質の放出に伴って生じる振動、音響を検知することで、地下埋設物の破損等を検出する漏水検出装置に関する。

従来、水道管の弁及び水道メータが設置されているような水道管に漏水があるか否かは、調査員が、水道メータ部分等で水道管上の振動を、音聴棒、及び、電子式の音聴器を用いて人間の耳で聞くことで調査している。この方法により漏水を正確に検出するには、漏水時に発生する音を聞き分けられる、かなりの熟練度が必要である。しかしながら、熟練した調査員は全国的に見ても少なく、貴重な存在である。また、熟練した調査員が調査をしても、一日で１００件程度の調査しかできない。そのため、件数の多い各戸の漏水調査等を実施するには、非常に多くの時間がかかっていた。

ところで、水道メータ部分で振動信号をとらえ、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率として求め、その値が一定レベルを超えた時に漏水があると判定する漏水検出装置が提案されている。この漏水検出装置を利用すれば、２ヶ月に一度実施される水道メータの検針時に、検針員が検針と同時に、各戸の漏水調査も行うことが可能となる。しかしながら、漏水検出装置を用いた検出では、水道配管内で使用水がある状態では、漏水が発生していない場合においても漏水の誤検出を行う可能性がある。そのため、検針員は、水道メータのパイロット等を確認して水道配管内での使用水の有無を判定し、使用水があると判定した場合、使用水あり等の情報を判定の都度検針用ハンディターミナル、又は、漏水検出装置等に入力する等して記録する必要がある。

特開平１０−２２７６７９号公報特開２０００−１８２０２１号広報特開平６−１４６３４６号広報特開昭６１−２１３６４７号広報特開昭６４−２５０２５号広報

以上のように、従来の漏水検出装置を用いれば、水道メータの検針員が水道メータの検針時に漏水調査を実施することが可能であるが、漏水調査の際には配管内での使用水の有無を確認し、使用水がある場合には使用水あり等の情報を漏水検出装置等に入力して記録する必要があり、使用者の負担となっている。

そこで目的は、水道メータの検針時に漏水調査が可能であり、かつ、使用者の負担を軽減することが可能な漏水検出装置を提供することにある。

実施形態によれば、漏水検出装置は、撮影部、センサ及び信号処理部を具備する。撮影部は、水道管から供給される水の量を計測する計測装置の表示部についての第１の画像を撮影し、前記第１の画像を撮影してから予め設定された時間の経過後に前記表示部についての第２の画像を撮影する。センサは、前記水道管から生じる振動及び音響、又は、これらのいずれか一方を検出する。信号処理部は、前記第１の画像と前記第２の画像とが同一である場合、前記センサにより検出された振動及び音響、又は、これらのいずれか一方を利用して前記水道管における漏水の有無を判定し、前記漏水の有無の判定結果を漏水調査結果として記録し、前記第１の画像と前記第２の画像とに違いがある場合、使用水がある旨の情報を前記漏水調査結果として記録すると共に前記漏水の有無を判定しない。

本実施形態に係わる漏水検出装置が水道管に取り付けられる際の構成を示す模式図である。本実施形態に係わる漏水検出装置の構成を示すブロック図である。図２に示される漏水検出装置の機能構成を示すブロック図である。一般的な水道メータの模式図である。図２に示される漏水判定部が時間積分率を算出する際の原理を説明するための概念図である。図１に示される漏水検出装置が、取得した検針結果及び漏水調査結果をハンディターミナルへ送信する際のフローチャート示す図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係わる漏水検出装置１０が、水道メータ２０及び止水弁が設置される水道管に取り付けられる際の構成例を示す模式図である。

図１に示される漏水検出装置１０は、水道管に設置される水道メータ２０の検針員により携帯される。漏水検出装置１０は、検針員が各個別宅の水道メータ２０の検針及び漏水調査を実施する際に、水道メータ２０の上に置かれる。水道メータ２０の上に置かれることで、漏水検出装置１０は、後述するカメラ１１にて水道メータ２０の表示を撮影可能であり、かつ、センサ１２にて配管上を伝わる微小な振動、音響を検出することが可能な位置に取り付けられることになる。漏水検出装置１０は、検針結果及び漏水調査の結果を、ハンディターミナル３０へ無線等で送信する。

ハンディターミナル３０は、漏水検出装置１０から送信される検針結果及び漏水調査結果を受信する。ハンディターミナル３０は、受信した検針結果及び漏水調査結果を内部のメモリに記録する。ハンディターミナル３０は、前回の検針値と今回の検針値との差から水道水の使用水量を算出する。また、ハンディターミナル３０は、使用水量に基づく料金等に関する伝票を出力する。

図２は、本実施形態に係わる漏水検出装置１０の構成例を示すブロック図である。また、図３は、図２に示される漏水検出装置１０の機能構成例を示すブロック図である。

図２に示される漏水検出装置１０は、カメラ１１、センサ１２、増幅部１３、フィルタ１４、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換部１５、メモリ１６、データ送信部１７及びＣＰＵ（Central Processing Unit）１８を具備する。

カメラ１１は、後述するＣＰＵ１８からの指示に従い、水道メータ２０の表示を画像として撮影する。水道メータ２０の表示には、検針数値、パイロット、１リットルメータ及び１０リットルメータが含まれる。図４は、現在一般的に利用されている水道メータの模式図である。水道管における使用水がある場合、水道メータでは、パイロットが回転すると共に、使用に応じて１リットル単位の円読式メータの針が回転する。カメラ１１は、撮影により取得した画像データをＣＰＵ１８へ出力する。なお、カメラ１１は、撮影部の例示として挙げたものであり、カメラの他、水道メータ２０の表示を撮影可能な装置であれば、例えばスキャナ等であっても良い。

センサ１２は、配管上を伝わる微小な振動を捉えることが可能な振動センサ、配管上を伝わる微小な音響を捉えることが可能なマイクロホン、又は、これらの組み合わせ等を備えている。センサ１２は、捉えた振動及び音響、又は、これらのうちいずれか一方を電気信号に変換し、電気信号を増幅部１３へ出力する。

増幅部１３は、センサ１２から出力される電気信号を所定の増幅度により増幅し、増幅した信号をフィルタ１４へ出力する。

フィルタ１４は、増幅部から出力される電気信号に対し、車及び人の通行等により発生する低周波数の雑音成分の除去、及び、アンチエリアジング等のフィルタ処理を実施する。フィルタ１４は、フィルタ処理後の信号をアナログ−デジタル変換部１５へ出力する。

アナログ−デジタル変換部１５は、フィルタ１４から出力される信号を一定周期でサンプリングすることで、電気信号をデジタル信号に変換する。アナログ−デジタル変換部１５は、デジタル信号をＣＰＵ１８へ出力する。

メモリ１６は、後述するＣＰＵ１８からの指示に従い、検針結果を検針結果記録部１６１に記録し、漏水調査結果を漏水調査結果記録部１６２に記録する。

データ送信部１７は、検針結果記録部１６１に検針結果が記録され、かつ、漏水調査結果記録部１６２に漏水調査結果が記録されると、検針結果記録部１６１に記録される検針結果、及び、漏水調査結果記録部１６２に記録される漏水調査結果を、例えば無線信号へ変換する。データ送信部１７は、無線信号をハンディターミナル３０へ送信する。

ＣＰＵ１８は、記録されているアプリケーション・プログラムを実行することで、図３に示される撮影制御部１８１、使用水判定部１８２、漏水判定部１８３及び読込部１８４の機能を実現する。

撮影制御部１８１は、水道メータ２０の検針が開始されると、水道メータ２０の表示についての第１の画像を撮影するようにカメラ１１を制御する。撮影制御部１８１は、第１の画像データを図示しない内部メモリに記録する。撮影制御部１８１は、第１の画像を撮影してから、予め設定した時間が経過すると、水道メータ２０の表示についての第２の画像を撮影するようにカメラ１１を制御する。撮影制御部１８１は、第２の画像データを内部メモリに記録する。

使用水判定部１８２は、内部メモリに記録されている第１の画像データと、第２の画像データとを比較し、第１の画像データと第２の画像データとに違いがあるか否かを判定する。

現在一般的に利用されている水道メータでは、水道管における使用水があるとパイロットが回転すると共に、使用に応じて１リットル単位の円読式メータの針が回転する。そのため、第１の画像データと第２の画像データとに違いがある場合には、パイロット、又は円読式メータの針が動いたということになるため、第１の画像データと第２の画像データとの違いを検出すれば、水道水が使用されたことを検出することが可能となる。

使用水判定部１８２は、第１の画像データと第２の画像データとに違いがない場合、使用水がないと判定し、使用水がない旨を漏水判定部１８３へ通知する。第１の画像データと第２の画像データとに違いがある場合、使用水判定部１８２は、使用水があると判定し、使用水がある旨を漏水判定部１８３へ通知すると共に、使用水がある旨の情報又は使用水があるため漏水調査ができない旨の情報等を漏水調査結果として漏水調査結果記録部１６２へ記録する。

漏水判定部１８３は、センサ１２により検出された振動及び音響、又は、これらのうちいずれか一方を、増幅部１３、フィルタ１４及びアナログ−デジタル変換部１５を介してデジタル信号として取り込む。漏水判定部１８３は、使用水判定部１８２による使用水有無の判定結果を参照し、取り込んだデジタル信号を用いて、水道管における漏水の有無を判定する。

具体的には、使用水判定部１８２により使用水がないと判定された場合、漏水判定部１８３は、アナログ−デジタル変換部１５から出力されるデジタル信号の絶対値レベルが予め設定したレベルを超える期間を積分する。漏水判定部１８３は、積分値の検査期間に対する割合である時間積分率を算出し、この時間積分率が予め設定した値を超えるか否かを判断する。時間積分率が予め設定した値を超える場合、漏水判定部１８３は、漏水があると判断する。一方、使用水判定部１８２により使用水があると判定された場合、漏水判定部１８３は、漏水の有無の判断を実行しない。

図５は、時間積分率を算出する際の原理を説明するための概念図である。図５では、漏水判定部１８３は、デジタル信号を対象として、検査期間Ｔ内において、予め定められた判定基準電圧Ｅｒ以上となる期間ｔ（ｉ）（ｉ＝１，２，・・・ｎ）、つまり、＋Ｅｒ以上となる期間と、−Ｅｒ以下となる期間との総和（Σｔ（ｉ））を算出する。さらに、漏水判定部１８３は、この総和（Σｔ（ｉ））の、検査期間Ｔに対する割合（Σｔ（ｉ）／Ｔ）×１００）を取ることで、時間積分率（％）を算出する。

また、漏水判定部１８３は、予め設定される周期で、予め設定される回数（例えば１２回）だけ時間積分率を算出するようにしても良い。漏水判定部１８３は、各回における時間積分率の計測結果の最小値が、予め決められた判定基準時間積分率値を超えているか否かの判断に基づいて配管内における漏水の有無を判断する。

このとき、撮影制御部１８１は、検針開始時、すなわち漏水判定部１８３により時間積分率が算出される前に第１の画像を撮影し、漏水判定部１８３が複数回計測する時間積分率の各回の時間積分率算出後に第２の画像を撮影する。使用水判定部１８２が第１及び第２の画像を比較し、使用水があると判定した場合、漏水判定部１８３は、判定後における時間積分率の算出を中止する。

読込部１８４は、水道メータ２０の検針開始時に撮影した水道メータ２０の表示についての第１の画像に含まれる検針数値（ｍ^３）を、ＯＣＲ（光学文字認識）機能により、文字コードに変換する。読込部１８４は、文字コードを検針結果として検針結果記録部１６１に記録する。このとき、検針結果には、検針が実施された日時、検針を実施した者、検針が実施された場所等が識別される識別子が含まれていても良い。

次に、以上のように構成される漏水検出装置１０が、検針結果及び漏水調査結果を取得し、取得した検針結果及び漏水調査結果をハンディターミナル３０へ送信する際の動作を詳細に説明する。図６は、漏水検出装置１０が、検針結果及び漏水調査結果を取得し、取得した検針結果及び漏水調査結果をハンディターミナル３０へ送信する際のフローチャートの例を示す図である。なお、図６では、漏水判定部１８３が時間積分率を複数回算出し、算出した複数の時間積分率に基づいて漏水の有無を判定する場合を例に説明する。

まず、撮影制御部１８１は、調査開始等のスイッチが押されることで検針が開始されると、水道メータ２０の表示についての第１の画像を撮影する（ステップＳ６１）。

漏水判定部１８３は、センサ１２により検出された振動及び音響、又は、これらのうちいずれか一方を、デジタル信号として取り込む（ステップＳ６２）。漏水判定部１８３は、取り込んだデジタル信号を用い、検査期間Ｔについての１回目の時間積分率を算出する（ステップＳ６３）。

撮影制御部１８１は、１回目の時間積分率が計算されると、水道メータ２０の表示についての第２の画像を撮影する（ステップＳ６４）。

使用水判定部１８２は、第１の画像データと、第２の画像データとを比較する（ステップＳ６５）。使用水判定部１８２は、第１の画像データと第２の画像データとに違いがあるか否かを判断し（ステップＳ６６）、第１の画像データと第２の画像データとに違いがある場合（ステップＳ６６のＹｅｓ）、使用水があると判定する（ステップＳ６７）。使用水判定部１８２は、使用水があると判定すると、使用水がある旨を漏水判定部１８３へ通知すると共に、使用水があるため漏水調査ができない旨の情報を含む漏水調査結果を作成する。使用水判定部１８２は、この漏水調査結果を漏水調査結果記録部１６２に記録する（ステップＳ６８）。漏水判定部１８３は、使用水がある旨の通知を受けると、以降の時間積分率の計測を中止する。

第１の画像データと第２の画像データとに違いがない場合（ステップＳ６６のＮｏ）、使用水判定部１８２は、使用水がないと判定する（ステップＳ６９）。漏水判定部１８３は、使用水判定部１８２にて使用水がないと判定されると、予め設定された回数、例えば１２回、時間積分率を算出したか否かを判断する（ステップＳ６１０）。時間積分率の算出回数が所定回数に達した場合（ステップＳ６１０のＹｅｓ）、各回における時間積分率の計測結果の最小値が、予め決められた判定基準時間積分率値を超えているか否かの判断に基づいて配管内における漏水の有無を判断する（ステップＳ６１１）。漏水判定部１８３は、漏水の有無についての情報を含む漏水調査結果を作成し、この漏水調査結果を漏水調査結果記録部１６２に記録する（ステップＳ６８）。

時間積分率の算出回数が所定回数に達しない場合（ステップＳ６１０のＮｏ）、漏水判定部１８３は、処理をステップＳ６２へ移行し、ステップＳ６２〜Ｓ６１０の処理を、算出回数が所定回数に達するまで繰り返す。

また、ステップＳ６１にて第１の画像が撮影されると、読込部１８４は、第１の画像に含まれる４桁の検針数値（ｍ^３）を、ＯＣＲ（光学文字認識）機能により、文字コードに変換する（ステップＳ６１２）。読込部１８４は、文字コードを検針結果として検針結果記録部１６１に記録する（ステップＳ６１３）。

データ送信部１７は、検針結果記録部１６１に検針結果が記録され、かつ、漏水調査結果記録部１６２に漏水調査結果が記録されると、検針結果記録部１６１に記録される検針結果、及び、漏水調査結果記録部１６２に記録される漏水調査結果を、ハンディターミナル３０へ送信する（ステップＳ６１４）。

以上のように、本実施形態に係わる漏水検出装置１０の撮影制御部１８１は、水道メータ２０の表示について第１の画像を撮影し、第１の画像の撮影から所定時間経過後に水道メータ２０の表示について第２の画像を撮影する。使用水判定部１８２は、第１の画像と第２の画像とに違いがあるか否かを判断する。そして、使用水判定部１８２は、第１及び第２の画像間に違いがある場合、使用水ありと判定し、使用水ありの旨を含む漏水調査結果を漏水調査結果記録部１６２に記録すると共に、漏水判定部１８３による漏水判定を中止するようにしている。

漏水調査中に、水道水を使用していることにより配管内で水道水が流れている場合、使用されている水道水が配管内を流れることで振動が発生し、本来の漏水に起因する振動が、使用水による振動に埋もれてしまうという事象が発生する。本実施形態に係わる漏水検出装置１０によれば、漏水検出装置１０は、使用水の有無を自動で確認し、使用水がある場合には漏水判定を中止すると共に、使用水ありの情報を含む漏水調査結果を外部へ送信することが可能となる。

したがって、本実施形態に係わる漏水検出装置１０によれば、水道メータの検針時に漏水調査ができ、かつ、使用者の負担を軽減することができる。

なお、本実施形態における図６では、時間積分率が算出される毎に使用水判定を実施する場合を例に説明したが、これに限定されない。使用水判定部１８２は、ステップＳ６１０において、所定回数だけ時間積分率が算出されたと判断された場合に、使用水判定を実施するようにしてもかまわない。

また、本実施形態に係る使用水判定部１８２は、第１の画像と、第２の画像とにおける比較対象について何ら制限を加えていない。しかしながら、使用水判定部１８２は、第１の画像と第２の画像とにおける比較対象に制限を加えるようにしてもよい。

すなわち、使用水判定部１８２は、水道メータ２０のパイロット又は／及び１リットルメータを表示する、画像データにおける領域を特定可能な座標値を予め記録しておく。使用水判定部１８２は、内部メモリに第１及び第２の画像データが記録されると、記録されている座標値を読み出し、第１及び第２の画像データからこの座標値により特定される領域を抽出する。使用水判定部１８２は、抽出された領域同士を比較することで、この領域間に違いがあるか否かを判断する。比較対象がパイロット又は／及び１リットルメータとなることで比較範囲が狭まるため、使用水判定部１８２は、使用水の有無を判定する際の負担を軽減することが可能となる。

また、カメラ１１が撮影する範囲をパイロット又は／及び１リットルメータに制限することで、第１の画像と第２の画像とにおける比較対象に制限を加えるようにしてもよい。これにより、内部メモリに記録する容量が軽減されることになる。

なお、本実施形態では、漏水検出装置１０が信号処理部の一例としてＣＰＵ１８を具備する場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。漏水検出装置１０は、信号処理部としてＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を具備し、撮影制御部１８１、使用水判定部１８２、漏水判定部１８３及び読込部１８４の機能を実現するようにしても構わない。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…漏水検出装置、１１…カメラ、１２…センサ、１３…増幅部、１４…フィルタ、１５…アナログ−デジタル変換部、１６…メモリ、１６１…検針結果記録部、１６２…漏水調査結果記録部、１７…データ送信部、１８…ＣＰＵ、１８１…撮影制御部、１８２…使用水判定部、１８３…漏水判定部、１８４…読込部、２０…水道メータ、３０…ハンディターミナル

Claims

水道管から供給される水の量を計測する計測装置の表示部についての第１の画像を撮影し、前記第１の画像を撮影してから予め設定された時間の経過後に前記表示部についての第２の画像を撮影する撮影部と、
前記水道管から生じる振動及び音響、又は、これらのいずれか一方を検出するセンサと、
前記第１の画像と前記第２の画像とが同一である場合、前記センサにより検出された振動及び音響、又は、これらのいずれか一方を利用して前記水道管における漏水の有無を判定し、前記漏水の有無の判定結果を漏水調査結果として記録し、前記第１の画像と前記第２の画像とに違いがある場合、使用水がある旨の情報を前記漏水調査結果として記録すると共に前記漏水の有無を判定しない信号処理部と
を具備する漏水検出装置。
前記信号処理部は、
前記撮影部を制御することで、前記撮影部に、前記第１の画像と前記第２の画像とを撮影させる撮影制御部と、
前記第１の画像と前記第２の画像とを比較し、前記第１の画像と前記第２の画像とが同一である場合、使用水なしと判定し、前記第２の画像に前記第１の画像と異なる箇所がある場合、使用水ありと判定する使用水判定部と、
前記使用水判定部にて前記使用水なしと判定される場合、前記センサにより検出された振動及び音響、又は、これらのいずれか一方を利用して前記漏水の有無を判定し、前記漏水の有無の判定結果を前記漏水調査結果として記録し、前記使用水判定部にて前記使用水ありと判定される場合、使用水がある旨の情報を前記漏水調査結果として記録すると共に前記漏水の有無を判定しない漏水判定部と
を備える請求項１記載の漏水検出装置。
前記信号処理部は、
前記第１の画像から検針値を読み込む読込部をさらに備え、
前記読み込んだ検針値を含む検針結果と、前記漏水調査結果とを記録する記録部と、
前記記録した前記検針結果及び前記漏水調査結果についてのデータを外部へ送信するデータ送信部と
をさらに具備する請求項２に記載の漏水検出装置。
前記漏水判定部は、前記センサにより検出された振動及び音響、又は、これらのいずれか一方を利用して時間積分率を所定回数だけ算出し、前記算出した複数の時間積分率に基づいて前記漏水があるか否かを判定し、
前記撮影制御部は、前記時間積分率が算出される毎に、前記撮影部に、前記第２の画像を撮影させる請求項２又は３に記載の漏水検出装置。
前記使用水判定部は、前記第１の画像のうち、前記計測装置の表示に含まれるパイロットを示す部分と、前記第２の画像のうち前記パイロットを示す部分とを比較して前記使用水があるか否かを判定する請求項２乃至４のいずれかに記載の漏水検出装置。
前記使用水判定部は、前記第１の画像のうち、前記計測装置の表示に含まれる１リットルメータを示す部分と、前記第２の画像のうち前記１リットルメータを示す部分とを比較して前記使用水があるか否かを判定する請求項２乃至４のいずれかに記載の漏水検出装置。