JP2021183936A - 漏水位置推定システム、漏水位置推定方法、及び漏水位置推定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】単一のセンサを用いて、地中に埋設された配管の漏洩点をより正確に推定する。【解決手段】複数の配管経路を含む配管網における漏水の位置を推定する漏水位置推定システムＳは、漏水判定部１１及び推定部１２ｅを有する。漏水判定部１１は、配管網に設置された漏水センサ２によって取得された配管網に関する振動の計測値に基づいて、配管網に漏水が発生しているか否かを判定する。推定部１２ｅは、漏水判定部１１によって配管網において漏水が発生していると判定された場合に、計測値と、各配管経路に漏水が発生している場合に漏水センサ２によって取得され得る配管経路毎の振動の予測値とに基づいて、複数の配管経路のうち漏水が発生している配管経路を推定する。【選択図】図１

Description

本発明は、地中に埋設された水道管等の配管の漏水位置推定技術に関する。

地中に埋設された配管である水道管の老朽化が進み漏水の多発が予測される一方で、水道管の管理作業を担う熟練作業員の減少で、漏水位置の特定が難しくなることが予想される。水道管の漏水位置を推定する技術として、例えば特許文献１に開示の技術がある。特許文献１では、２つの地点に設置されたセンサでそれぞれ観測された漏水音について、低周波成分に対する高周波成分の比率が低い漏水音よりも、高周波成分の比率が高い漏水音のほうが、漏水地点に近い地点であると推定する。そして、漏水地点に近い地点側の外挿点であって、低周波成分に対する高周波成分の比率が漏水点の想定値と一致する地点を漏水点として推定する（例えば特許文献１の図３参照）。

特開２０１９−３９８５８号公報

しかしながら上述の従来技術では、２つの地点に設置されたセンサの一方でも漏水音が検知されない場合、漏水の検知漏れが生じるという問題がある。また、漏水音の低周波成分に対する高周波成分の比率は、実際の漏水点から単調減少するものではないことから、比率が高い漏水音と低い漏水音に対して外挿を用いても漏水点を正確に推定できるものではない。また、漏水点の低周波成分に対する高周波成分の比率の想定値は、一意に定まるものではないことから、漏水点の想定値を用いても漏水点を正確に推定できるものではない。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、１つの地点に設置された単一のセンサを用いて、地中に埋設された配管の漏洩点をより正確に推定することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明における複数の配管経路を含む配管網における漏水の位置を推定する漏水位置推定システムは、判定部及び推定部を有する。前記判定部は、前記配管網に設置されたセンサによって取得された前記配管網に関する振動の計測値に基づいて、前記配管網に漏水が発生しているか否かを判定する。前記推定部は、前記判定部によって前記配管網において漏水が発生していると判定された場合に、前記計測値と、前記配管経路毎の前記振動の予測値とに基づいて、前記複数の配管経路のうち漏水が発生している配管経路を推定する。前記配管経路毎の前記振動の予測値とは、各配管経路に漏水が発生している場合に前記センサによって取得され得る前記振動の値である。

本発明によれば、単一のセンサを用いて、地中に埋設された配管の漏洩点をより正確に推定できる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の発明を実施するための形態の説明により明らかにされる。

実施形態の漏水位置推定システムの構成を示す図。 水道管の振動信号のＰＳＤの分布を示す図。 水道管の振動強度情報（対数）を示す図。 配管情報を示す図。 経路情報を示す図。 漏水情報を示す図。 評価結果の第１の例を示す図。 探索経路の第１の例を示す図。 評価結果の第２の例を示す図。 探索経路の第２の例を示す図。 探索経路表示部へ表示する表示画面を示す図。 漏水検知業務フローを示す図。 漏水探索経路決定処理を示すフローチャート。 サーバ及び端末を実現するコンピュータのハードウェア図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。実施形態は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。

図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。

各種情報の例として、「テーブル」、「リスト」、「キュー」等の表現にて説明することがあるが、各種情報はこれら以外のデータ構造で表現されてもよい。例えば、「ＸＸテーブル」、「ＸＸリスト」、「ＸＸキュー」等の各種情報は、「ＸＸ情報」としてもよい。識別情報について説明する際に、「識別情報」、「識別子」、「名」、「ＩＤ」、「番号」等の表現を用いるが、これらについてはお互いに置換が可能である。

同一あるいは同様の機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。また、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。

実施形態において、プログラムを実行して行う処理について説明する場合がある。ここで、計算機は、プロセッサ（例えばＣＰＵ、ＧＰＵ）によりプログラムを実行し、記憶資源（例えばメモリ）やインターフェースデバイス（例えば通信ポート）等を用いながら、プログラムで定められた処理を行う。そのため、プログラムを実行して行う処理の主体を、プロセッサとしてもよい。同様に、プログラムを実行して行う処理の主体が、プロセッサを有するコントローラ、装置、システム、計算機、ノードであってもよい。プログラムを実行して行う処理の主体は、演算部であれば良く、特定の処理を行う専用回路を含んでいてもよい。ここで、専用回路とは、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）等である。

プログラムは、プログラムソースから計算機にインストールされてもよい。プログラムソースは、例えば、プログラム配布サーバまたは計算機が読み取り可能な記憶メディアであってもよい。プログラムソースがプログラム配布サーバの場合、プログラム配布サーバはプロセッサと配布対象のプログラムを記憶する記憶資源を含み、プログラム配布サーバのプロセッサが配布対象のプログラムを他の計算機に配布してもよい。また、実施形態において、２以上のプログラムが１つのプログラムとして実現されてもよいし、１つのプログラムが２以上のプログラムとして実現されてもよい。

以下の実施形態では、埋設管インフラのモニタリングシステムの一例として、上水道管の漏水検知や漏水位置の特定等を行う漏水位置推定システムについて説明する。これに限らず、モニタリングシステムは、目的に応じた特性のセンサを用いることで、ガス管等の他の配管における漏洩検知や漏洩位置の特定等にも適用可能である。

以下の実施形態では、地中に埋設された上水道管の振動信号（音圧）を、マンホール下の１つの制水弁等に配置された無線通信機能を有した単一の漏水センサにより検知する。検知された振動信号は、無線通信機能にて遠隔のサーバへ送信される。サーバは、振動信号に基づいて異常音の発生位置を推定し、推定結果に基づいて、推奨する漏水位置の探索経路を表示部に表示する。

［実施形態］
先ず本実施形態の背景を説明する。地中に埋設された上水道管（以下、水道管あるいは配管）中の音響信号の強度（音圧）は、理論的には、音源からの距離に応じて指数関数的に減衰する。配管の材種や呼び径といった配管を特徴付ける条件（パラメータ）が異なる複数の配管が接続されている場合を考慮すると、音圧Ｙは、数式１のように表される。数式１の両辺の対数を取ると、数式２のようになる。

Ｙ：音圧
ｘ_ｉ：配管を特徴付ける条件毎の各接続配管の長さ（ｍ）
係数ａ：音源での音圧の大きさ（距離０ｍでの大きさ）
係数ｂ：音圧の減衰率

音圧Ｙは、センサと漏水点の距離と減衰率に応じて変化する。従って、漏水時に検知した配管中の漏水振動の強度と配管情報（ジオメトリ）との間には統計的な相関が期待できる。さらに、数式２から、音圧Ｙの対数は、配管を特徴付ける条件（パラメータ）に依存する値の線形和で表せることが期待できる。

そこで、本実施形態では、配管情報と、過去に実際に発生した漏水振動の強度との相関を表す重回帰モデルを作成する。そして、新規に漏水振動を検知した配管網の配管情報を重回帰モデルへ入力した場合の出力を予測値とし、新規に検知した漏水振動の強度の計測値と予測値とに基づいて、漏水位置を推定する。そして、推定した漏水位置に基づいて、実際の漏水位置の探索を行う探索ルートを決定し表示することで、効率的に漏水検知を行い得るようにする。

（漏水位置推定システムＳ）
図１は、漏水位置推定システムＳの構成を示す図である。漏水位置推定システムＳは、サーバ１、漏水センサ２、及び端末３を含んで構成される。サーバ１は、漏水判定部１１、漏水探索経路決定部１２、漏水情報記憶部１３、モデル更新部１４を有する。漏水探索経路決定部１２は、さらに振動強度情報作成部１２ａ、配管情報記憶部１２ｂ、配管経路抽出部１２ｃ、経路情報作成部１２ｄ、推定部１２ｅ、評価結果記憶部１２ｆ、及び探索経路算出部１２ｇを有する。サーバ１は、クラウド上で構築されるとするが、オンプレミスで構築されてもよい。

漏水センサ２は、漏水検知業務を行う際にマンホール下の制水弁等に配置されるモバイル型の単一のセンサである。漏水センサ２は、複数の配管経路を含む漏水検知対象の配管網において１つの制水弁に設置され、各配管経路の振動信号を検知し、検知した振動信号を、無線通信機能を介してサーバ１へ送信する。

端末３は、配管上の地面から音聴棒等を用いて確定調査を行い、漏水に起因する振動音の発生位置を特定する確定調査を行う調査員のモバイル端末である。端末３は、探索経路表示部３０及び確定調査データ送信部３１を有する。

漏水判定部１１は、漏水監視処理（図１０のＳ２及びＳ３）及び漏水判定処理（図１０のＳ４）を行う。漏水監視処理では、漏水判定部１１は、制水弁に設置後の漏水センサ２で測定された振動信号（測定波形）を、無線通信機能を介して受信し、受信した振動信号の自己相関係数を計算し、時間経過に伴う複数のピークを抽出する。そして、漏水判定部１１は、抽出された複数のピーク位置を比較し、ピーク位置が一致する割合が閾値を超えた場合に漏水ありと判定し、閾値以下の場合に漏水なしと判定する。

漏水判定部１１は、漏水ありと判定した場合に、漏水ありと判定した漏水センサ２が設置された漏水検知対象の配管網について、漏水探索経路決定処理（図１０のＳ４、図１１）を実行するように、漏水探索経路決定部１２に対して指示を出力する。

漏水探索経路決定部１２の各部は、漏水判定部１１から漏水探索経路決定処理の実行を指示されると、以下の各処理を実行する。

振動強度情報作成部１２ａは、漏水判定部１１で漏水ありと判定された振動信号のＰＳＤ（Power Spectral Density、パワースペクトル密度）を計算する。図２は、水道管の振動信号のＰＳＤの分布を示す図である。図２は、例えば、配管種別＝ＤＡ７５の配管の周波数０〜１０００ＨｚのＰＳＤの分布を示す。

振動強度情報作成部１２ａは、図３に示すように、周波数４００〜１０００ＨｚのＰＳＤの分布に基づく振動強度の対数を、分割した周波数帯域毎に算出する（図３のＰＳＤ（対数））。図３は、水道管の振動強度情報（対数）１２Ｔａを示す図である。そして、周波数４００〜４５０ＨｚのＰＳＤ（対数）を１として、各周波数帯のＰＳＤ（対数）を規格化する（図３のＰＳＤ（規格化））。規格化により、振動強度の絶対値（漏水量）に依存しない分析が可能となる。

図３の例では、４００〜１０００Ｈｚの各周波数帯のＰＳＤ（対数）を合計した−０．９５がＰＳＤ（対数）計測値であり、ＰＳＤ（規格化）を合計した２３．７がＰＳＤ（規格化）計測値である。本実施形態では、振動強度情報作成部１２ａは、ＰＳＤ（規格化）計測値を、推定部１２ｅへ出力する。

一方、配管経路抽出部１２ｃは、配管情報記憶部１２ｂに記憶される、漏水判定部１１によって漏水ありと判定された漏水センサ２に対応する配管情報１２Ｔｂから配管経路を抽出する。ここで抽出される配管経路は、漏水検知対象の配管網に含まれる、漏水センサ２が設置された制水弁に接続されている配管経路のうち、制水弁から所定の探索距離（例えば１００〜１５０ｍ）内の配管経路である。

図４は、配管情報１２Ｔｂを示す図である。図４に示す制水弁Ｖに設置されている漏水センサ２が、漏水判定部１１によって漏水ありと判定された漏水センサである。

配管情報１２Ｔｂは、対象の配管網に含まれる配管経路毎に、配管種別（材質）、配管種別毎の配管長、配管種別毎の配管径、制水弁の位置、消火栓の位置、及び分岐の位置と種類（Ｔ字や十字の分岐）を含む地図情報又は地図情報をデータ化したものである。この地図情報から、配管経路毎に、配管種別毎の配管長、配管種別毎の配管径、制水弁の数、消火栓の数、及び分岐の数と種類の少なくとも１つを含む経路情報であって、漏水センサ２が設置された制水弁Ｖからのそれぞれの距離毎の経路情報が得られる。

図４の例では、配管情報１２Ｔｂから経路１、経路２、及び経路３の３つの配管経路が抽出される。経路１は、漏水センサ２が設置された制水弁Ｖを起点として、消火栓Ｈ１から消火栓Ｈ２へ向かう配管経路である。経路２は、制水弁Ｖを起点として、消火栓Ｈ３を通過し、消火栓Ｈ３から遠ざかる方向へ向かう配管経路である。経路３は、制水弁Ｖを起点として、制水弁Ｖから消火栓Ｈ３の手前の分岐まで経路２と重なり、この分岐で経路２から分岐して消火栓Ｈ４へ向かう配管経路である。

経路情報作成部１２ｄは、配管経路抽出部１２ｃによって抽出された配管経路を基に経路情報１２Ｔｄを作成する。図５は、経路情報１２Ｔｄを示す図である。図５の例では、配管経路及び配管種別毎の（配管長（ｍ）、分岐数、制水弁数）の値の１つの組合せが１つの経路情報である。図５の例では、経路情報作成部１２ｄは、経路情報１２Ｔｄに対して、配管経路及び配管種別毎に、漏水センサ２が設置された制水弁Ｖからの「配管長」に該当する距離までの間の配管に存在する分岐の累計（分岐数）及び制水弁の累計（制水弁数）を入力する。

図５に示すように、例えば、配管経路＝経路１、配管種別＝ＤＡ７５の配管長＝８５ｍには、漏水センサ２との間の配管に分岐が２つ存在し、制水弁が存在しないため、分岐数に２、制水弁数に０が入力される。分岐数及び制水弁数は、配管経路抽出部１２ｃによって配管情報１２Ｔｂから抽出された配管経路に基づいて得られる。経路２及び経路３についても、分岐数及び制水弁数が同様に入力される。

推定部１２ｅは、モデル更新部１４によって生成及び更新された信号推定モデルを経路情報１２Ｔｄへ反映する。信号推定モデルの反映により、配管経路及び配管種別毎の（配管長（ｍ）、分岐数、制水弁数）の組合せである１つの経路情報に対応するＰＳＤ（規格化）予測値が、経路情報１２Ｔｄへ入力される。ＰＳＤ（規格化）予測値のそれぞれは、モデル更新部１４によって、漏水情報記憶部１３に記憶される漏水情報１３Ｔ（図６）を重回帰分析等で分析して得られたモデルに対して各経路情報を入力し、出力として得られたものである。

図６は、漏水情報１３Ｔを示す図である。漏水情報１３Ｔは、端末３から送信された調査員による個々の確定調査によって検出された漏水位置の情報を含む。漏水情報１３Ｔは、配管種別、配管長、分岐数、及び制水弁数の組合せである経路情報毎に、実際の漏水調査の確定調査結果として取得された周波数帯域毎のＰＳＤ（規格化）実測値とそれらの合計（ＰＳＤ（規格化）実測値（合計））が対応付けられている。配管種別、配管長、分岐数、及び制水弁数の１つの組合せが、１つの経路情報である。すなわち、モデル更新部１４は、漏水情報１３Ｔの各レコードにおける経路情報と、ＰＳＤ（規格化）実測値及びＰＳＤ（規格化）実測値（合計）との対応関係を重回帰分析する。そして、モデル更新部１４は、配管種別、配管長、分岐数、及び制水弁数を入力とした場合にＰＳＤ（規格化）予測値を出力する重回帰モデルを生成する。

また、推定部１２ｅは、振動強度情報作成部１２ａによって出力されたＰＳＤ（規格化）計測値（図５では“２３．７”）を、経路情報１２Ｔｄへ格納する。そして、推定部１２ｅは、経路情報１２Ｔｄの全ての経路情報に対応するＰＳＤ（規格化）予測値とＰＳＤ（規格化）計測値の差分を、評価指数として算出する。

また、推定部１２ｅは、対象の全ての配管経路又は配管経路毎において、差分（評価指数）の絶対値が最小である経路情報に該当する位置を、漏水地点と推定する。図５の例では、差分の絶対値が最小値０．３を取る、配管経路＝経路１及び配管種別＝ＤＡ７５の配管長＝８７ｍの地点が、推定漏水地点である。なお、経路情報１２Ｔｄは、推定部１２ｅの所定の記憶領域に格納される。

また、推定部１２ｅは、制水弁Ｖ（図４）の位置を原点、配管長を横軸、各配管長に対応する評価指数を縦軸に取り、経路情報１２Ｔｄの全ての配管経路毎に、配管長に対応する評価指数の各点をプロットしたグラフ（評価結果１２Ｔｆ）を作成する。図７Ａは、評価結果１２Ｔｆの第１の例を示す図である。評価結果１２Ｔｆは、評価結果記憶部１２ｆに記憶される。

探索経路算出部１２ｇは、評価結果１２Ｔｆに基づいて、調査員が漏水地点を発見する確率が高い探索経路１２Ｔｇを決定する。図７Ｂは、探索経路１２Ｔｇの第１の例を示す図である。

例えば、探索経路算出部１２ｇは、評価結果１２Ｔｆにおいて、制水弁Ｖを中心とする所定の探索距離（例えば１００〜１５０ｍ）の範囲内で、縦軸の評価指数値が所定範囲内となる配管経路と探索方向と探索範囲を選択する。なお、配管経路は、評価指数が所定範囲内であるか否かに関わらず、相対的に評価指数が小さいものを選択してもよい。図７Ａの例では、評価指数は、距離（経路情報の配管長）が０〜２３ｍ付近の範囲では経路２及び３（重複）が最小、経路１が２番目に小さくなり、２３ｍ付近〜１００ｍの範囲では経路１が最小となる。

よって、図７Ａの例では、０〜２３ｍ付近の範囲では、経路２及び３において評価指数がより小さい２３ｍ付近から０ｍへ向かう方向（制水弁Ｖへ向かう方向）へ移動する探索経路を優先度１位の優先経路１と決定する。また、２３ｍ付近〜１００ｍの範囲では、評価指数がより小さい１００ｍからより０ｍへ向かう方向へ経路１を移動する探索経路を優先度２位の優先経路２と決定する。ここまでの優先経路１及び２の距離の合計では、探索距離が約１２３ｍで、探索範囲の限度内となる。探索経路算出部１２ｇは、このようにして図７Ｂに示す探索経路１２Ｔｇを決定する。

または、探索経路算出部１２ｇは、第２の例として、次のように探索経路を決定してもよい。図８Ａに示すように、第２の例では、優先経路１は、図７Ａと同様に求められる。しかし、優先経路２は、優先経路１が制水弁Ｖ（距離０ｍ）へ至り、折り返しとして、経路２及び３の次に評価指数が小さい経路１を、制水弁Ｖ（距離０ｍ）を起点として制水弁Ｖから離れる方向へ移動する経路としてもよい。

探索経路算出部１２ｇは、上記のように、所定の探索距離（例えば１００〜１５０ｍ）の範囲内で、評価指数が所定条件を充足する配管経路から、配管経路と制水弁の位置関係を考慮して、効率的な探索順序及び探索方向を含んだ探索経路１２Ｔｇを決定する。

また、探索経路算出部１２ｇは、評価結果１２Ｔｆ及び探索経路１２Ｔｇのデータを端末３へ送信し、探索経路表示部３０に表示させる。図９は、探索経路表示部３０へ表示する探索経路表示画面３０Ａを示す図である。探索経路表示画面３０Ａは、評価結果１２Ｔｆ、及び、識別可能に優先順位と共に表示された探索経路１２Ｔｇを含む。

図１０は、漏水検知業務フローを示す図である。漏水検知業務フローは、漏水検知に際し行うべき一連の手順を示す。漏水検知業務において、先ず、漏水を確定調査する調査員によって、漏水検知対象の配管網内の制水弁に、漏水センサ２が設置される（Ｓ１）。次に、サーバ１の漏水判定部１１は、漏水センサ２によって検知された水道管の振動信号を受信し、漏水の有無を判定する（Ｓ２）。サーバ１は、漏水検知対象の配管経路に漏水がある場合（Ｓ３Ｙｅｓ）にＳ４へ処理を移し、漏水がない場合（Ｓ３Ｎｏ）はＳ２を繰り返す。

Ｓ４では、サーバ１の漏水探索経路決定部１２は、漏水探索決定処理（図１１を参照して後述）を行う。次に、調査員は、端末３がサーバ１から受信し探索経路表示部３０に表示する探索経路表示画面３０Ａに基づいて漏水位置を音聴棒等により探索する確定調査を行う。調査員は、端末３を操作して、確定調査データ送信部３１を介して確定調査結果（図６参照）をサーバ１へ送信する。

図１１は、漏水探索経路決定処理（図１０のＳ４）を示すフローチャートである。漏水探索経路決定処理は、サーバ１の漏水探索経路決定部１２によって実行される。先ず、振動強度情報作成部１２ａは、漏水判定部１１経由で入力された振動信号のＰＳＤの分布に基づく振動強度の対数を、分割した周波数帯域毎に算出して規格化した振動強度情報（対数）１２Ｔａを作成する（Ｓ４１）。

次に、配管経路抽出部１２ｃは、配管情報１２Ｔｂから配管経路を抽出する（Ｓ４２）。次に、経路情報作成部１２ｄは、配管経路抽出部１２ｃによって抽出された配管経路の経路情報、及び、モデル更新部１４によって更新された重回帰モデルに基づいて経路情報１２Ｔｄを作成する（Ｓ４３）。

次に、推定部１２ｅは、経路情報１２ＴｄにおけるＰＳＤ（規格化）予測値とＰＳＤ（規格化）計測値の差分である評価指数を含む評価結果１２Ｔｆを作成する（Ｓ４４）。次に、探索経路算出部１２ｇは、評価結果１２Ｔｆに基づいて各探索経路の優先度及び探索方向を含む探索経路を決定する（Ｓ４５）。最後に、探索経路算出部１２ｇは、決定した探索経路１２Ｔｇと評価結果１２Ｔｆを端末３へ送信し、探索経路表示画面３０Ａを探索経路表示部３０に表示させる（Ｓ４６）。

上述の実施形態では、漏水センサ２によって取得された配管網の振動の計測値と、各配管経路に漏水が発生している場合に漏水センサ２によって取得され得る配管経路毎の振動の予測値とに基づいて、漏水が発生している配管経路を推定する。よって、調査員が音聴棒等で実際に確定調査を行う調査範囲を予め絞りこむことで、効率的な調査を行うことができる。

また、上述の実施形態では、漏水センサ２は、配管網の１つの地点に設置された単一のセンサであるので、複数センサを用いずとも、１つの地点に設置された単一のセンサを用いて、地中に埋設された配管の漏水点をより正確に推定できる。

また、上述の実施形態では、配管の振動の予測値は、経路情報を入力とし、配管の漏水位置を探索する漏水調査の実績データに基づいて生成された予測モデルによって、この入力に対応する予測値として出力された値である。過去の実績データに基づいて生成された予測モデルを用いて予測値を算出することで、予測値が過去の漏水事例を反映したより信憑性が高いものとなる。

また、上述の実施形態では、経路情報は、配管種別毎に漏水センサ２からの距離を表す配管長、配管種別毎の配管径、漏水センサ２からこの配管長に至るまでに該当の配管経路に存在する制水弁の数、消火栓の数、分岐の数と種類のうちの少なくとも１つを含む。経路情報に含まれるパラメータ数が多い程、振動の計測値及び予測値を、配管網の実際の状況を細かく反映したより精度が高い情報とし、漏水位置の推定精度を高めることができる。

また、上述の実施形態では、配管網の振動の計測値及び予測値は、対象周波数帯域を所定帯域幅で分割した周波数帯域毎に算出した振動の強度の対数の正規化値を、対象周波数帯域に亘って合計した合計値である。この規格化により、振動強度の絶対値（漏水量）に依存しない分析が可能となる。

また、上述の実施形態では、配管網の予測値と計測値との差分が所定条件を充足する場合に、この予測値に該当する配管経路を、漏水が発生している配管経路と推定する。過去の確定調査結果に基づく予測モデルが出力した予測値が、計測値とより近い値の配管経路に漏水が発生していると推定することで、漏水事例を反映したより高い信憑性の推定結果に基づいて、調査範囲を事前に絞り込んで効率的に確定調査を行うことができる。

また、上述の実施形態では、振動の計測値と予測値の差分が最小となる経路情報の配管長に該当する位置から、漏水が発生していると推定される配管経路における漏水位置を推定し、漏水位置の探索の目安を与え、漏水探索の効率を向上させることができる。

また、上述の実施形態では、漏水が発生していると推定された配管経路を、漏水調査を行う対象として含んだ探索経路を算出するので、実際に確定調査を行う調査員が、提示された探索経路に沿って効率的に確定調査を行うことができる。

また、上述の実施形態では、漏水が発生していると推定された配管経路のうち、振動の計測値との差分がより小さい振動の予測値の配管経路を優先して漏水調査を行う探索経路を算出する。よって、探索開始後により早期に漏水位置が発見できる確率が高い探索経路を提示できる。

［他の実施形態］
上述の実施形態に限らず、次の形態も実施可能である。

（１）漏水センサの数
上述の実施形態では、漏水センサ２は、１つの配管網中の１つの制水弁に設置された単一のセンサとした。これに限らず、漏水センサ２は、制水弁に限らず、消火栓や分岐、その他の任意の地点に設置されてもよい。この場合、配管網中の各配管経路は、漏水センサ２が設置された位置が起点となる。また、漏水センサ２は、単一のセンサに限らず、複数センサを含んで構成されていてもよい。漏水センサ２が複数センサを含んで構成され、各センサの計測値に基づく漏水位置推定結果の多数決を取ることで、振動の計測値と予測値に基づいて漏水が発生している配管経路を推定する際、推定精度をより高めることができる。

（２）配管網に関する振動の計測値及び予測値
上述の実施形態では、配管網に関する振動の計測値及び予測値は、分割した各周波数帯のＰＳＤ（対数）を規格化した値（ＰＳＤ（規格化））を、分割前の全周波数帯域に亘って合計した合計値を用いるとした。しかしこれに限らず、分割した各周波数帯域のＰＳＤ（対数）を、分割前の全周波数帯域に亘って合計した合計値を用いてもよい。また、合計値を用いず、分割した各周波数帯域のＰＳＤ（対数）又はＰＳＤ（規格化）そのものを用いてもよい。分割した各周波数帯域のＰＳＤ（対数）又はＰＳＤ（規格化）を用い、周波数帯域毎に計測値と予測値の差分を取ることで、漏水が発生している配管経路の推定誤差を低減し、推定精度を高めることができる。

（３）経路情報を構成する配管種別の数
上述の本実施形態では、図５の経路情報１２Ｔｄ、図６の漏水情報１３Ｔ等に示すように、１つの経路情報は、単一の配管種別の配管から構成されるとした。しかしこれに限らず、１つの経路情報が複数の配管種別を含んで構成されていてもよい。この場合、「配管長（ｍ）」は配管種別毎に設けられる。

例えば、漏水センサ２の設置位置からの距離を示す配管長合計が２５（ｍ）の経路情報があり、この経路情報が配管種別＝Ａ及びＢの２種類から構成されているとする。配管種別＝Ａが配管長＝１０（ｍ）、配管種別＝Ｂが配管長＝１５（ｍ）であれば、漏水センサ２の設置位置から配管長合計＝２５（ｍ）の距離の位置までの配管は、配管長＝１０（ｍ）の配管種別＝Ａ及び配管長＝１５（ｍ）の配管種別＝Ｂを含んで構成される。このように、経路情報の配管長を配管種別毎に細かく設定することで、ＰＳＤの予測値及び計測値をより精密に算出でき、予測値及び計測値の差分である評価指数の精度を高め、漏水が発生している配管経路の推定精度を高めることができる。

（４）サーバ１及び端末３を実現するコンピュータ
図１２は、サーバ１及び端末３を実現するコンピュータ５０００のハードウェア図である。コンピュータ５０００では、プロセッサ５１００、メモリ５２００、ストレージ５３００、ネットワークインターフェース５４００、入力装置５５００、及び出力装置５６００が、バス５７００を介して接続されている。プロセッサ５１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等である。メモリ５２００は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等である。ストレージ５３００は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、媒体読取装置等である。入力装置５５００は、キーボード、マウス、タッチパネル等である。出力装置５６００は、ディスプレイ等である。

コンピュータ５０００において、サーバ１及び端末３を実現するための各プログラムがストレージ５３００から読み出されて、プロセッサ５１００及びメモリ５２００の協働により実行されることにより、サーバ１及び端末３がそれぞれ実現される。あるいは、サーバ１及び端末３を実現するための各プログラムは、ネットワークインターフェース５４００を介した通信により外部のコンピュータから取得されてもよい。あるいは、サーバ１及び端末３を実現するための各プログラムは、可搬型の記録媒体（光学ディスク、半導体記憶媒体等）に記録され、媒体読取装置により読み出されて、プロセッサ５１００及びメモリ５２００の協働により実行されてもよい。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例を含む。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、矛盾しない限りにおいて、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成で置き換え、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、構成の追加、削除、置換、統合、又は分散をすることが可能である。また実施形態で示した構成及び処理は、処理効率又は実装効率に基づいて適宜分散、統合、又は入れ替えることが可能である。

Ｓ：漏水位置推定システム、１：サーバ、１１：漏水判定部、１２：漏水探索経路決定部、１２ａ：振動強度情報作成部、１２ｂ：配管情報記憶部、１２ｃ：配管経路抽出部、１２ｄ：経路情報作成部、１２ｅ：推定部、１２ｆ：評価結果記憶部、１２ｇ：探索経路算出部、１３：漏水情報記憶部、１４：モデル更新部、２：漏水センサ、３：端末、３０：探索経路表示部、３１：確定調査データ送信部

Claims (12)

1. 複数の配管経路を含む配管網における漏水の位置を推定する漏水位置推定システムであって、
   前記配管網に設置されたセンサによって取得された前記配管網に関する振動の計測値に基づいて、前記配管網に漏水が発生しているか否かを判定する判定部と、
   前記判定部によって前記配管網において漏水が発生していると判定された場合に、前記計測値と、各配管経路に漏水が発生している場合に前記センサによって取得され得る前記配管経路毎の前記振動の予測値とに基づいて、前記複数の配管経路のうち漏水が発生している配管経路を推定する推定部と
   を有することを特徴とする漏水位置推定システム。
2. 請求項１に記載の漏水位置推定システムであって、
   前記センサは、前記配管網の１つの地点に設置された単一のセンサである
   ことを特徴とする漏水位置推定システム。
3. 請求項２に記載の漏水位置推定システムであって、
   前記計測値は、前記配管網の各配管経路に関する経路情報に対応付けられる値であり、
   前記予測値は、前記経路情報を入力とし、配管の漏水位置を探索する漏水調査の実績データに基づいて生成された予測モデルによって該入力に対応する予測値として出力された値である
   ことを特徴とする漏水位置推定システム。
4. 請求項３に記載の漏水位置推定システムであって、
   前記経路情報は、前記配管経路毎において、配管種別毎に前記センサからの距離を表す配管長、該配管種別毎の配管径、前記センサから該配管長に至るまでに該当の前記配管経路に存在する制水弁の数、消火栓の数、分岐の数と種類のうちの少なくとも１つを含む
   ことを特徴とする漏水位置推定システム。
5. 請求項４に記載の漏水位置推定システムであって、
   前記計測値及び前記予測値は、対象周波数帯域を所定帯域幅で分割した周波数帯域毎に算出した前記振動の強度の対数又は該対数の正規化値を、該対象周波数帯域に亘って合計した合計値である
   ことを特徴とする漏水位置推定システム。
6. 請求項５に記載の漏水位置推定システムであって、
   前記推定部は、
   前記予測値と前記計測値との差分が所定条件を充足する場合に、該予測値に該当する前記配管経路を、前記漏水が発生している配管経路と推定する
   ことを特徴とする漏水位置推定システム。
7. 請求項６に記載の漏水位置推定システムであって、
   前記推定部は、
   前記差分が最小となる前記配管長に該当する位置を、該当の前記配管経路における漏水位置と推定する
   ことを特徴とする漏水位置推定システム。
8. 請求項６に記載の漏水位置推定システムであって、
   前記推定部によって前記漏水が発生していると推定された配管経路を、前記漏水調査を行う対象として含んだ探索経路を算出する探索経路算出部
   をさらに有することを特徴とする漏水位置推定システム。
9. 請求項８に記載の漏水位置推定システムであって、
   前記探索経路算出部は、
   前記推定部によって推定された配管経路のうち、前記計測値との差分がより小さい前記予測値に該当する配管経路を優先して前記漏水調査を行うとする前記探索経路を算出する
   ことを特徴とする漏水位置推定システム。
10. 請求項９に記載の漏水位置推定システムであって、
    前記探索経路算出部は、
    前記探索経路を識別可能に表示部に表示させる
    ことを特徴とする漏水位置推定システム。
11. 複数の配管経路を含む配管網における漏水の位置を推定する漏水位置推定システムが行う漏水位置推定方法であって、
    前記配管網に設置されたセンサによって取得された前記配管網に関する振動の計測値に基づいて、前記配管網に漏水が発生しているか否かを判定する判定ステップと、
    前記判定ステップによって前記配管網において漏水が発生していると判定された場合に、前記計測値と、各配管経路に漏水が発生している場合に前記センサによって取得され得る前記配管経路毎の前記振動の予測値とに基づいて、前記複数の配管経路のうち漏水が発生している配管経路を推定する推定ステップと
    を有することを特徴とする漏水位置推定方法。
12. 複数の配管経路を含む配管網における漏水の位置を推定する漏水位置推定システムとしてコンピュータを機能させるための漏水位置推定プログラムであって、
    前記コンピュータを、
    前記配管網に設置されたセンサによって取得された前記配管網に関する振動の計測値に基づいて、前記配管網に漏水が発生しているか否かを判定する判定部と、
    前記判定部によって前記配管網において漏水が発生していると判定された場合に、前記計測値と、各配管経路に漏水が発生している場合に前記センサによって取得され得る前記配管経路毎の前記振動の予測値とに基づいて、前記複数の配管経路のうち漏水が発生している配管経路を推定する推定部と
    として機能させるための漏水位置推定プログラム。

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