JP4745170B2

JP4745170B2 - 漏水検出装置および漏水検出方法

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Publication number: JP4745170B2
Application number: JP2006231143A
Authority: JP
Inventors: 義之佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2026-08-28
Also published as: JP2008051776A

Description

本発明は、地中に埋設された水道配管等の漏水位置を高精度に検出する漏水検出装置に関する。

従来から、地中に埋設された水道配管（以下、配管ともいう）等における漏水が問題視されている。特に、都心部においては、自動車や列車等が引き起こす振動によりセメント製の配管等が脆くなり、漏水が生じやすくなっている。このような状況の下、配管等における漏水位置を検出する方法が検討されている。

配管等における漏水位置を検出する方法の一つとして、調査員が耳で振動を確かめる方法がある。この方法では、調査員が地表から耳で漏水音を聞いて、その漏水音が一番良く聞こえる位置を特定する。それから、その場所を堀り、配管等を調べて漏水が生じているか否かを確認する。

しかしながら、この方法では、配管等の振動を調査員が耳で調べているので、漏水位置を高精度に検出するためには熟練した技能が必要とされる。

また、他の方法として、配管の弁のような地表から露出している２箇所の位置で、配管上の振動信号を同時にとらえ、相互相関処理することにより漏水位置を求める方法もある。詳しくは、２箇所で検出した振動の信号を相互相関処理して、伝播時間の差を求める。そして、その伝播時間の差と、検出した２箇所の位置の距離と、配管を伝播する振動の伝播速度とから漏水位置を算出する（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２０１８５９号公報

しかしながら、従来の漏水検知方法では、漏水による振動以外のノイズの振動が配管等に加わると、相互相関処理した波形のピーク値が漏水に起因するものであるか否かの判別が難しい。それゆえ、漏水位置の検出精度が必ずしも高くないという問題がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、地中に埋設された水道配管等の漏水位置を高精度に検出する漏水検出装置を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために以下の手段を講じる。

請求項１に対応する発明は、地中に埋設された水道配管の漏水位置を検出する漏水検出装置であって、前記水道配管の検査区間の両端に設置された、水中マイクと振動センサとを有する複数の振動検出手段と、前記振動検出手段毎に、前記水中マイクにより検出された水中音と前記振動センサにより検出された配管振動との共通周波数成分を有する共通周波数成分信号を生成する手段と、前記各振動検出手段の共通周波数成分信号を相互相関処理する相関処理手段と、前記相互相関処理の結果に基づいて、前記水道配管の漏水を検知するための漏水検知手段と、前記漏水検知手段により漏水が生じたことが検知された場合、前記各振動検出手段に対応する共通周波数成分信号の伝播時間の差を求める時間差算出手段と、前記時間差算出手段により算出された伝播時間の差に基づいて、前記水道配管の漏水位置を検出するための手段とを備えた漏水検出装置である。

請求項２に対応する発明は、地中に埋設された水道配管の漏水位置を検出する漏水検出装置であって、前記水道配管の検査区間内の1箇所に設置された水中マイクと、前記検査区間の両端に設置された複数の振動センサと、前記水中マイクにより検出された水中音と前記各振動センサにより検出された配管振動とをそれぞれ相互相関処理して第1相関関数を算出する第１相関処理手段と、前記各振動センサに対応する第1相関関数を相互相関処理する第２相関処理手段と、前記第２相関処理手段による相互相関処理の結果に基づいて、前記水道配管の漏水を検知するための漏水検知手段と、前記漏水検知手段により漏水が生じたことが検知された場合、前記各振動センサに対応する第１相関関数が最大値を有する際の時間差を求める時間差算出手段と、前記時間差算出手段により算出された時間差に基づいて、前記水道配管の漏水位置を検出するための手段とを備えた漏水検出装置である。

請求項３に対応する発明は、地中に埋設された水道配管の漏水位置を検出する漏水検出装置であって、前記水道管の検査区間の両端に設置された複数の水中マイクと、前記検査区間内の１箇所に設置された振動センサと、前記各水中マイクにより検出された水中音と前記振動センサにより検出された配管振動とをそれぞれ相互相関処理して第３相関関数を算出する第３相関処理手段と、前記各振動センサに対応する第３相関関数を相互相関処理する第４相関処理手段と、前記第４相関処理手段による相互相関処理の結果に基づいて、前記水道配管の漏水を検知するための漏水検知手段と、前記漏水検知手段により漏水が生じたことが検知された場合、前記各振動センサに対応する第３相関関数が最大値を有する際の時間差を求める時間差算出手段と、前記時間差算出手段により算出された時間差に基づいて、前記水道配管の漏水位置を検出するための手段とを備えた漏水検出装置である。

請求項４に対応する発明は、地中に埋設された水道配管の検査区間の両端に設置された、水中マイクと振動センサとを有する複数の振動検出手段から水中音と配管振動とのデータを収集するデータ収集ステップと、前記水中マイクにより検出された水中音と前記振動センサにより検出された配管振動との共通周波数成分を有する共通周波数成分信号を前記振動検出手段毎に生成するステップと、前記各振動検出手段の共通周波数成分信号を相互相関処理する相関処理ステップと、前記相互相関処理の結果に基づいて、前記水道配管の漏水を検知するための漏水検知ステップと、前記漏水検知ステップにより漏水が生じたことが検知された場合、前記各振動検出手段に対応する共通周波数成分信号の伝播時間の差を求める時間差算出ステップと、前記時間差算出ステップにより算出された伝播時間の差に基づいて、前記水道配管の漏水位置を検出するステップとを備えた漏水検出方法である。

請求項５に対応する発明は、地中に埋設された水道配管の検査区間内の1箇所に設置された水中マイクから水中音のデータを収集するステップと、前記検査区間の両端に設置された複数の振動センサから配管振動のデータを収集するステップと、前記水中マイクにより検出された水中音と前記各振動センサにより検出された配管振動とをそれぞれ相互相関処理して第1相関関数を算出する第１相関処理ステップと、前記各振動センサに対応する第1相関関数を相互相関処理する第２相関処理ステップと、前記第２相関処理ステップによる相互相関処理の結果に基づいて、前記水道配管の漏水を検知する漏水検知ステップと、前記漏水検知ステップにより漏水が生じたことが検知された場合、前記各振動センサに対応する第１相関関数が最大値を有する際の時間差を求める時間差算出ステップと、前記時間差算出ステップにより算出された時間差に基づいて、前記水道配管の漏水位置を検出するステップとを備えた漏水検出方法である。

請求項６に対応する発明は、地中に埋設された水道管の検査区間の両端に設置された複数の水中マイクから水中音のデータを収集するステップと、前記検査区間内の１箇所に設置された振動センサから配管振動のデータを収集するステップと、前記各水中マイクにより検出された水中音と前記振動センサにより検出された配管振動とをそれぞれ相互相関処理して第３相関関数を算出する第３相関処理ステップと、前記各振動センサに対応する第３相関関数を相互相関処理する第４相関処理ステップと、前記第４相関処理ステップによる相互相関処理の結果に基づいて、前記水道配管の漏水を検知するための漏水検知ステップと、前記漏水検知ステップにより漏水が生じたことが検知された場合、前記各振動センサに対応する第３相関関数が最大値を有する際の時間差を求める時間差算出ステップと、前記時間差算出ステップにより算出された時間差に基づいて、前記水道配管の漏水位置を検出するステップとを備えた漏水検出方法である。

なお、本発明は、装置毎に「装置」又は「プログラム」として表現してもよく、また、システム又は装置毎に「方法」として表現してもよい。すなわち、本発明は、任意のカテゴリーで表現可能となっている。

＜作用＞
従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより、以下の作用を有する。

請求項１・４に対応する発明は、地中に埋設された水道配管の検査区間の両端に設置された、水中マイクと振動センサとを有する複数の振動検出手段と、水中音と配管振動との共通周波数成分信号を振動検出手段毎に生成する手段と、各振動検出手段の共通周波数成分信号を相互相関処理する相関処理手段と、相互相関処理の結果に基づいて、水道配管の漏水位置を検出するための手段とを備えた構成により、水中音と配管振動との共通周波数成分を求めてから相互相関処理することができるので、地中に埋設された水道配管等における漏水位置を高精度に検出できる。

請求項２・５に対応する発明は、地中に埋設された水道配管の検査区間内の1箇所に設置された水中マイクと、検査区間の両端に設置された複数の振動センサと、水中音と配管振動とをそれぞれ相互相関処理して第1相関関数を算出する第１相関処理手段と、各振動センサに対応する第1相関関数を相互相関処理する第２相関処理手段と、第２相関処理手段による相互相関処理の結果に基づいて、水道配管の漏水位置を検出するための手段とを備えた構成により、水中音と配管振動とを相互相関処理しているので、水道配管の漏水位置を高精度に検出できる。

請求項３・６に対応する発明は、地中に埋設された水道管の検査区間の両端に設置された複数の水中マイクと、検査区間内の１箇所に設置された振動センサと、各水中マイクにより検出された水中音と振動センサにより検出された配管振動とをそれぞれ相互相関処理して第３相関関数を算出する第３相関処理手段と、各振動センサに対応する第３相関関数を相互相関処理する第４相関処理手段と、第４相関処理手段による相互相関処理の結果に基づいて、水道配管の漏水位置を検出するための手段とを備えた構成により、配管振動と水中音とを相互相関処理しているので、水道配管等の漏水位置を高精度に検出できる。

本発明によれば、地中に埋設された水道配管等の漏水位置を高精度に検出できる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

＜第1の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態に係る漏水検出装置１０の構成を示す模式図である。

漏水検出装置１０は、振動検出装置２０とデータ処理装置３０とを備えている。

振動検出装置２０は、水中マイク２１と振動センサ２２とから構成されるものであり、配管５上に一定間隔で設けられた消火栓等に設置される。

水中マイク２１は、配管５内に取り付けられ、水中音を検出するものである。また、水中マイク２１は、検出した水中音を示す「水中音データ」を水中音データ収集部３１に送出する。

振動センサ２２は、配管５に取り付けられ、配管５の配管振動を検出するものである。また、振動センサ２２は、検出した配管振動を示す「配管振動データ」を配管振動データ収集部３２に送出する。

なお、本実施形態では便宜上、位置Ａおよび位置Ｂに対応するものに添え字ＡおよびＢを付して表記する。例えば、配管５に漏水が生じた場合、その漏水位置Ｐを挟みこむ位置Ａおよび位置Ｂに設置された振動検出装置をそれぞれ２０Ａ・２０Ｂと表記する。

データ処理装置３０は、水中音データ収集部３１と配管振動データ収集部３２・共通周波数成分分析部３３・共通周波数成分抽出部３４・相関処理部３５・漏水検知部３６・時間差算出部３７・漏水位置算出部３８・記憶部３９とを備え、振動検出装置２０により検出された信号に基づき配管５の漏水位置Pを検出する。

水中音データ収集部３１は、水中マイク２１により検出された水中音データを収集するものである。また、水中音データ収集部３１は、収集した水中音データを共通周波数成分分析部３３に送出する。

配管振動データ収集部３２は、振動センサ２２により検出された配管振動データを収集するものである。また、配管振動データ収集部３２は、収集した配管振動データを共通周波数成分分析部３３に送出する。

共通周波数成分分析部３３は、水中音データ収集部３１から送出された水中音データと配管振動データ収集部３２から送出された配管振動データとに基づいて、水中音と配管振動との共通周波数成分（クロススペクトル）を求めるものである。また、共通周波数成分分析部３３は、共通周波数成分のデータを共通周波数成分抽出部３４に送出する。

共通周波数成分抽出部３４は、共通周波数成分分析部３３から共通周波数成分のデータを受け取ると、その共通周波数成分をフィルタの係数として、「共通周波数成分信号Ｙ（ｔ）」を生成する。具体的には、水中音と共通する周波数成分を有する配管振動の信号を共通周波数成分信号として抽出する。また、共通周波数成分抽出部３４は、共通周波数成分信号Ｙ（ｔ）のデータを相関処理部３５に送出する。

相関処理部３５は、バッチ処理で順々に選択される検査区間の両端に設置された各振動検出装置の共通周波数成分信号を相互相関処理するものである。

具体的には、相関処理部３５は、位置Ａおよび位置Ｂの区間が検査区間として選択された場合、位置Ａにおける共通周波数成分信号Ｙ_Ａ（ｔ）と、位置Ｂにおける共通周波数成分信号をＹ_Ｂ（ｔ）とから、下式（１）により相互相関関数Φ_ＡＢ（τ）を求める。

また、相関処理部３５は、相互相関関数Φ_ＡＢ（τ）のデータを漏水検知部３６に送出する。

漏水検知部３６は、相関処理部３５から送出された相互相関関数Φ_ＡＢ（τ）のデータに基づいて、配管５の漏水を検知するものである。具体的には、位置Ａおよび位置Ｂの間の検査区間に対応する相互相関関数Φ_ＡＢ（τ）が予め設定された設定値Ｔ以上の場合には、検査区間内に漏水が生じたと判定し、設定値Ｔより小さい場合には漏水は生じていないと判定する。そして、漏水検知部３６は、これらの判定結果を時間差算出部３７に送出する。

時間差算出部３７は、漏水検知部３６により漏水が生じたことが検知された場合、相互相関関数Φ_ＡＢ（τ）が最大値を有するときの時間差Δτを求めるものである。

すなわち、漏水が生じた場合には、その漏水位置Ｐを挟みこむ位置Ａおよび位置Ｂに設置された振動検出装置２０Ａと２０Ｂとに対応する共通周波数成分信号Ｙ_Ａ（ｔ）およびＹ_Ｂ（ｔ）は、それぞれ図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すようなピーク値を有する波形となる。そして、これらの波形は、漏水位置Ｐと、位置Ａおよび位置Ｂとのそれぞれの距離に応じて、伝播時間が送れて到達する。そこで、振動検出装置２０Ａおよび２０Ｂの共通周波数成分信号Ｙ_Ａ（ｔ）とＹ_Ｂ（ｔ）とを相互相関処理すると、時間差がΔτとなるところに卓越したピーク値を有する相互相関関数Φ_ＡＢ（τ）が得られることになる（図２（Ｃ）参照）。それゆえ、時間差算出部３７は、相互相関関数Φ_ＡＢ（τ）のピーク値を求めることにより、共通周波数成分信号Ｙ_Ａ（ｔ）とＹ_Ｂ（ｔ）との時間差Δτを求めることができる。

漏水位置算出部３８は、漏水検知部３６により検査区間に漏水が生じたことが検知された場合、漏水位置Ｐを求めるものである。具体的は、位置Ａおよび位置Ｂの間の検査区間に漏水が生じたことが検知された場合、位置Ａと位置Ｂとの間の距離Ｌ_ＡＢの値と配管振動の伝播速度Ｃｋの値とを記憶部３９から読み出す。そして、時間差算出部３７により算出された時間差Δτの値を下式（２）に代入して、振動検出装置２０Ａが設置された位置Ａから漏水位置Ｐまでの距離ｌ_Ａを算出する。

ｌ_Ａ＝（Ｌ_ＡＢ−Ｃｋ・Δτ）／２・・・・・・（２）
また、漏水位置算出部３８は、距離ｌ_Ａの情報から漏水位置Ｐの位置情報を外部出力装置等に出力する。

記憶部３９は、位置Ａと位置Ｂとの間の距離Ｌ_ＡＢの値や配管振動の伝播速度Ｃｋの値、配管図などのデータを記憶するものである。

次に、本実施形態に係る漏水検出装置１０の動作を図３のフローチャートを用いて説明する。

前提として、漏水が生じていると推定される位置Ｐが、予め選択されているものとする。これにより、位置Ｐの近傍の位置Ａ〜Ｎに存在する給水栓等が検査対象として選択される。

かかる前提のもと、各位置Ａ〜Ｎにおいて、水中音データ収集部３１および配管振動データ収集部３２により、水中音データおよび配管振動データが収集される（ステップＳ１）。

水中音データおよび配管振動データが収集されると、水中音と配管振動との各位置Ａ〜Nにおける共通周波数成分が共通周波数成分分析部３３により分析される。さらに、それをフィルタ係数として、各位置Ａ〜Ｎにおける共通周波数成分信号Ｙ_Ａ（ｔ）〜Ｙ_Ｎ（ｔ）が共通周波数成分抽出部３４により生成される（ステップＳ２）。なお、この際、振幅の大きさは規格化される。

続いて、相関処理部３５により、各位置Ａ〜Ｎのうち、検査区間として設定される２点間の共通周波数成分信号が順々に相互相関処理される（ステップＳ３）。例えば、図４において、位置Ａと位置Ｂ〜Ｅとのそれぞれにおける共通周波数成分信号が相互相関処理される。

次に、相互相関処理により求められた相互相関関数Φ_ＡＢ（τ）の値が設定値Ｔより大きいか否かが漏水検知部３６により判定される。判定の結果、相互相関関数が設定値Ｔより大きい値（ピーク値）を有する場合は、漏水が生じたと判定される（ステップＳ４−Ｙｅｓ，Ｓ５）。例えば、図４においては、位置Ａと位置Ｂとにおける共通周波数成分信号の相互相関関数Φ_ＡＢ（τ）がピーク値を有することとなり、位置Ａと位置Ｂとの間で漏水が生じたことが検知される。

漏水が生じたことが検知された場合、共通周波数成分信号Ｙ_Ａ（ｔ）とＹ_Ｂ（ｔ）の伝播時間の差Δτが時間差算出部３７により算出される（ステップＳ６）。

続いて、漏水位置算出部３８により漏水位置Ｐが算出される（ステップＳ７）。具体的には、各位置Ａ〜Ｎのうち、基準位置として設定された位置Ａから漏水位置Ｐまでの距離ｌ_Ａが算出される。そして、距離ｌ_Ａに基づき、配管図上における漏水位置Ｐの位置情報等が外部出力される。これにより、漏水検出処理が終了する。

一方、ステップＳ４において、相互相関処理による相互相関関数Φ_ＡＢ（τ）の値が設定値Ｔより小さい場合、漏水は生じていないと判定される。これにより、漏水検出処理が終了する（ステップＳ４−Ｎｏ，Ｓ８）。

以上説明したように、本実施形態に係る漏水検出装置１０は、配管５の検査区間の両端の位置Ａ・Ｂに設置された振動検出装置２０Ａ・２０Ｂと、振動検出装置２０Ａ・２０Ｂ毎に、水中音と共通する周波数成分を有する配管振動の信号を共通周波数成分信号として抽出する共通周波数成分抽出部３４と、各振動検出手段２０Ａ・２０Ｂの共通周波数成分信号を相互相関処理する相関処理部３５と、相互相関処理の結果に基づいて、配管５の漏水を検知するための漏水検知部３６と、各振動検出装置２０Ａ・２０Ｂに対応する共通周波数成分信号の伝播時間の差Δτを求める時間差算出部３７と、伝播時間の差Δτに基づいて配管５の漏水位置Ｐを検出するための漏水位置算出部３８とを備えており、水中音と配管振動との共通周波数成分信号Ｙ（ｔ）を求めてから相互相関処理するので、地中に埋設された配管５等における漏水位置Ｐを高精度に検出できる。

すなわち、位置Ａにおける水中音および配管振動の双方の共通周波数成分信号を求めた上で、さらに、位置Bにおける相互相関処理の結果と相互相関処理を行なうので、ノイズに対する影響を少なくすることができ、漏水位置Ｐの検出精度を向上することができる。これにより、漏水が生じている配管５の破損位置を同定し、速やかに処置することができ、水資源等の社会的な財産を守ることにも資する。

なお、共通周波数成分抽出部３４において、配管振動と共通する周波数成分を有する水中音の信号が共通周波数成分信号として抽出されても同様の議論が成立することはいうまでもない。

＜第２の実施形態＞
図５は本発明の第２の実施形態に係る漏水検出装置１０の構成を示す模式図である。なお、既に説明した部分と同一部分には、ほぼ同一符号を付し重複した説明を省略する。また、以下の各実施形態も同様にして重複した説明を省略する。

本実施形態においては、第１の実施形態における共通周波数成分分析部３３・共通周波数成分抽出部３４・相関処理部３５に代えて、第１相関処理部４０・第２相関処理部４１を備える。

第１相関処理部４０は、配管５の１箇所の位置に取り付けられた水中マイク２１Ａにより検出された水中音を基準とし、複数箇所の振動センサ２２Ａ・２２Ｂにより検出された配管振動の各々と相互相関処理するものである。これにより、水中音と相関のある配管振動の信号のみを抽出することができる。

具体的には、水中マイク２１の水中音をＷ_Ａ（ｔ）とし、２つの振動センサ２２Ａ・２２Ｂの配管振動をＫ_Ａ（ｔ），Ｋ_Ｂ（ｔ）として、下式（３）・（４）により相互相関関数φ_ＡＡ（τ），φ_ＡＢ（τ）を求める。

第２相関処理部４１は、第１相関処理部４０により求められた２つの相互相関関数φ_ＡＡ（τ）・φ_ＡＢ（τ）をさらに相互相関処理するものである。すなわち、第２相関処理部４１は、下式（５）に基づき、振動センサ２２Ａ・２２Ｂの配管振動に対応する相互相関関数φ_ＡＡ（τ）・φ_ＡＢ（τ）から相互相関関数Φ_ＡＢ（τ）を求める。

上述したように、本実施形態に係る漏水検出装置１０は、配管５の1箇所に設置された水中マイク２１Ａと、配管５の複数の位置に設置された複数の振動センサ２２Ａ・２２Ｂと、水中マイク２１Ａにより検出された水中音Ｗ_Ａ（ｔ）と各振動センサ２２Ａ・２２Ｂにより検出された配管振動Ｋ_Ａ（ｔ），Ｋ_Ｂ（ｔ）とをそれぞれ相互相関処理する第１相関処理部４０と、第１相関処理部４０により求められた相互相関関数φ_ＡＡ（τ），φ_ＡＢ（τ）をさらに相互相関処理する第２相関処理部４１とを備えており、水中音と配管振動とを相互相関処理しているので、配管５の漏水位置Ｐを高精度に検出できる。

すなわち、位置Ａにおける水中音および配管振動の双方を用いて相互相関処理を行なった上で、さらに、位置Bにおける相互相関処理の結果と相互相関処理を行なうので、ノイズに対する影響を少なくすることができ、漏水位置Ｐの検出精度を向上することができる。

なお、図６に示すように、配管５の１箇所の位置に取り付けられた振動センサ２２Ｂにより検出された配管振動を基準とし、複数箇所に取り付けられた水中マイク２１Ａ・２１Ｂにより検出された水中音とそれぞれ相互相関処理することにより、漏水位置を検出することもできる。この場合は、第１相関処理部４０・第２相関処理部４１の代わりに、第３相関処理部４２・第４相関処理部４３を備え、配管振動と相関のある水中音の信号のみが抽出されて相互相関関数のピーク値の検出が行なわれる。

すなわち、複数の位置に設置された複数の水中マイク２１Ａ・２１Ｂと、１箇所に設置された振動センサ２２Ｂと、各水中マイク２１Ａ・２１Ｂにより検出された水中音と振動センサ２２Ｂにより検出された配管振動とをそれぞれ相互相関処理する第３相関処理部４２と、第３相関処理部４２により求められた相互相関関数をさらに相互相関処理する第４相関処理部４３と備えることにより、配管振動と水中音とを相互相関処理しているので、配管５の漏水位置Ｐを高精度に検出できる。

＜第３の実施形態＞
図７は本発明の第３の実施形態に係る漏水検出装置１０の構成を示す模式図である。

本実施形態においては、配管５の複数の箇所で検出された信号ではなく、１箇所で検出された信号に基づいて漏水位置Ｐを求める。

相関処理部３５は、配管５の同一の位置に設置された水中マイク２１と振動センサ２２とにより検出された水中音と配管振動との相互相関処理を行なう。

例えば、水中マイク２１により検出された水中音をＷ（ｔ）とし、振動センサ２２により検出された配管振動をＫ（ｔ）として、下式（６）により相互相関関数Φ(τ)を求める。

漏水検知部３６は、相関処理部３５により求められた相互相関関数Φ（τ）に基づいて、配管５の漏水を検知するものである。具体的には、位置Ａおよび位置Ｂの間の検査区間に対応する相互相関関数Φ（τ）が予め設定された設定値Ｔ以上の値を有する場合には、検査区間内に漏水が生じたと判定し、設定値Ｔより小さい場合には漏水は生じていないと判定する。そして、漏水検知部３６は、これらの判定結果を時間差算出部３７に送出する。

時間差算出部３７は、漏水検知部３６により漏水が生じたことが検知された場合、相互相関関数Φ（τ）が最大値を有するときの時間差Δτを求めるものである。また、時間差算出部３７は、求めた時間差Δτを漏水位置算出部３８に送出する。

漏水位置算出部３８は、漏水検知部３６により検査区間内に漏水が生じたことが検知された場合、漏水位置Ｐを求めるものである。具体的は、位置Ａおよび位置Ｂの間の検査区間内に漏水が生じたことが検知された場合、水中音の伝播速度Ｃｗの値と、配管振動の伝播速度Ｃｋとの値とを記憶部３９から読み出す。それから、水中マイク２１と振動センサ２２とが設置された位置Ａから漏水位置Ｐまでの距離ｌ_Ａを下式（６）に基づいて算出する。

ｌ_Ａ＝Δτ・（Ｃｗ−Ｃｋ）・・・・・・（６）
記憶部３９は、水中音の伝播速度Ｃｗの値や配管振動の伝播速度Ｃｋの値などのデータを記憶するものである。

以上説明したように、本実施形態に係る漏水検出装置１０は、地中に埋設された配管５に設置された水中マイク２１と、水中マイク２１の設置箇所と同一箇所に設置された振動センサ２２と、水中マイク２１により検出された水中音と振動センサ２２により検出された配管振動とを相互相関処理する相関処理部３５と、相関処理部３５による相互相関処理の結果に基づいて、配管５の漏水を検知するための漏水検知部３６と、漏水検知部３６により漏水が生じたことが検知された場合、水中音と配管振動との伝播時間の差Δτを求める時間差算出部３７と、時間差算出部３７により算出された伝播時間の差Δτに基づいて、配管５の漏水位置Pを検出するための漏水位置算出部３８とを備えており、水中音と配管振動とを相互相関処理して漏水位置を検出するので、地中に埋設された配管５における漏水位置を高精度に検出できる。

また、漏水検出装置１０は、1箇所に設置された振動検出装置２０により検出された信号に基づき漏水位置Pを求めるものである。それゆえ、配管５の複数箇所に振動検出装置２０を設置する必要がないので、漏水位置Pを簡易に求めることができる。

すなわち、配管５において、２点間の検査区間の距離がわからない場合であっても、漏水位置Pを求めることができる。

なお、本実施形態に係る漏水検出装置１０においては、振動検出装置２０を１箇所にしか設置しないため、水中音および配管振動の伝播方向を求めることが困難な場合がある。この場合であっても、振動検出装置２０を少しずらしてから波形を調べることにより、それらの伝播方向を容易に求めることができる。

なお、相関処理部３５による相互相関処理をする際に、低周波数帯域の信号のみを通過させる「ローパスフィルタ処理」を実行してもよい。一般的に、水中マイクや振動センサによる検出信号の相互相関処理の結果は、ノイズ等を含むので、最大値を判別することが難しい。そこで、低周波数帯域の信号のみを通過させるローパスフィルタ処理を行なうことで、相互相関関数からノイズ成分による細かいギザギザの波形を無くすことができ、本来の相関処理結果のみを得ることができる。具体的には、図８（Ａ）に示すような相互相関関数の波形が、図８（Ｂ）に示すような滑らかな波形となる。これにより、相互相関関数の値が最大値となるときの時間差Δτを求める際、その最大値の判別が容易になり、さらに高精度に漏水位置Ｐを検出できるようになる。

また、相関処理部３５において、予め設定された閾値Ｔｈ以上の値を出力する「閾値フィルタ処理」を行なってもよい。これにより、閾値Ｔｈより低い値が全てフィルタリングされる。具体的には、図８（Ａ）に示すような相互相関関数の波形が、図８（Ｃ）に示すようなピークを持った波形となる。これにより、最大値の判別が容易となるので、さらに高精度に漏水を検出できるようになる。

＜その他＞
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る漏水検出装置１０の構成を示す模式図である。同実施形態に係る共通周波数成分信号の波形および相互相関関数の波形を示す図である。同実施形態に係る漏水検出装置１０の動作を説明するためのフローチャートである。同実施形態に係る検査区間の概念を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る漏水検出装置１０の構成を示す模式図である。同実施形態に係る漏水検出装置１０の変形例を示す図である。本発明の第３の実施形態に係る漏水検出装置１０の構成を示す模式図である。同実施形態に係る漏水検出装置のローパスフィルタ処理および閾値フィルタ処理を説明するための図である。

符号の説明

５・・・配管、１０・・・漏水検出装置、２０・・・振動検出装置、２１・・・水中マイク、
２２・・・振動センサ、３０・・・データ処理装置、３１・・・水中音データ収集部、
３２・・・配管振動データ収集部、３３・・・共通周波数成分分析部、
３４・・・共通周波数成分抽出部、３５・・・相関処理部、３６・・・漏水検知部、
３７・・・時間差算出部、３８・・・漏水位置算出部、３９・・・記憶部、
４０・・・第１相関処理部、４１・・・第２相関処理部、４２・・・第３相関処理部、
４３・・・第４相関処理部。

Claims

地中に埋設された水道配管の漏水位置を検出する漏水検出装置であって、
前記水道配管の検査区間の両端に設置された、水中マイクと振動センサとを有する複数の振動検出手段と、
前記振動検出手段毎に、前記水中マイクにより検出された水中音と前記振動センサにより検出された配管振動との共通周波数成分を有する共通周波数成分信号を生成する手段と、
前記各振動検出手段の共通周波数成分信号を相互相関処理する相関処理手段と、
前記相互相関処理の結果に基づいて、前記水道配管の漏水を検知するための漏水検知手段と、
前記漏水検知手段により漏水が生じたことが検知された場合、前記各振動検出手段に対応する共通周波数成分信号の伝播時間の差を求める時間差算出手段と、
前記時間差算出手段により算出された伝播時間の差に基づいて、前記水道配管の漏水位置を検出するための手段と
を備えたことを特徴とする漏水検出装置。
地中に埋設された水道配管の漏水位置を検出する漏水検出装置であって、
前記水道配管の検査区間内の1箇所に設置された水中マイクと、
前記検査区間の両端に設置された複数の振動センサと、
前記水中マイクにより検出された水中音と前記各振動センサにより検出された配管振動とをそれぞれ相互相関処理して第1相関関数を算出する第１相関処理手段と、
前記各振動センサに対応する第1相関関数を相互相関処理する第２相関処理手段と、
前記第２相関処理手段による相互相関処理の結果に基づいて、前記水道配管の漏水を検知するための漏水検知手段と、
前記漏水検知手段により漏水が生じたことが検知された場合、前記各振動センサに対応する第１相関関数が最大値を有する際の時間差を求める時間差算出手段と、
前記時間差算出手段により算出された時間差に基づいて、前記水道配管の漏水位置を検出するための手段と
を備えたことを特徴とする漏水検出装置。
地中に埋設された水道配管の漏水位置を検出する漏水検出装置であって、
前記水道管の検査区間の両端に設置された複数の水中マイクと、
前記検査区間内の１箇所に設置された振動センサと、
前記各水中マイクにより検出された水中音と前記振動センサにより検出された配管振動とをそれぞれ相互相関処理して第３相関関数を算出する第３相関処理手段と、
前記各振動センサに対応する第３相関関数を相互相関処理する第４相関処理手段と、
前記第４相関処理手段による相互相関処理の結果に基づいて、前記水道配管の漏水を検知するための漏水検知手段と、
前記漏水検知手段により漏水が生じたことが検知された場合、前記各振動センサに対応する第３相関関数が最大値を有する際の時間差を求める時間差算出手段と、
前記時間差算出手段により算出された時間差に基づいて、前記水道配管の漏水位置を検出するための手段と
を備えたことを特徴とする漏水検出装置。
地中に埋設された水道配管の検査区間の両端に設置された、水中マイクと振動センサとを有する複数の振動検出手段から水中音と配管振動とのデータを収集するデータ収集ステップと、
前記水中マイクにより検出された水中音と前記振動センサにより検出された配管振動との共通周波数成分を有する共通周波数成分信号を前記振動検出手段毎に生成するステップと、
前記各振動検出手段の共通周波数成分信号を相互相関処理する相関処理ステップと、
前記相互相関処理の結果に基づいて、前記水道配管の漏水を検知するための漏水検知ステップと、
前記漏水検知ステップにより漏水が生じたことが検知された場合、前記各振動検出手段に対応する共通周波数成分信号の伝播時間の差を求める時間差算出ステップと、
前記時間差算出ステップにより算出された伝播時間の差に基づいて、前記水道配管の漏水位置を検出するステップと
を備えたことを特徴とする漏水検出方法。
地中に埋設された水道配管の検査区間内の1箇所に設置された水中マイクから水中音のデータを収集するステップと、
前記検査区間の両端に設置された複数の振動センサから配管振動のデータを収集するステップと、
前記水中マイクにより検出された水中音と前記各振動センサにより検出された配管振動とをそれぞれ相互相関処理して第1相関関数を算出する第１相関処理ステップと、
前記各振動センサに対応する第1相関関数を相互相関処理する第２相関処理ステップと、
前記第２相関処理ステップによる相互相関処理の結果に基づいて、前記水道配管の漏水を検知する漏水検知ステップと、
前記漏水検知ステップにより漏水が生じたことが検知された場合、前記各振動センサに対応する第１相関関数が最大値を有する際の時間差を求める時間差算出ステップと、
前記時間差算出ステップにより算出された時間差に基づいて、前記水道配管の漏水位置を検出するステップと
を備えたことを特徴とする漏水検出方法。
地中に埋設された水道管の検査区間の両端に設置された複数の水中マイクから水中音のデータを収集するステップと、
前記検査区間内の１箇所に設置された振動センサから配管振動のデータを収集するステップと、
前記各水中マイクにより検出された水中音と前記振動センサにより検出された配管振動とをそれぞれ相互相関処理して第３相関関数を算出する第３相関処理ステップと、
前記各振動センサに対応する第３相関関数を相互相関処理する第４相関処理ステップと、
前記第４相関処理ステップによる相互相関処理の結果に基づいて、前記水道配管の漏水を検知するための漏水検知ステップと、
前記漏水検知ステップにより漏水が生じたことが検知された場合、前記各振動センサに対応する第３相関関数が最大値を有する際の時間差を求める時間差算出ステップと、
前記時間差算出ステップにより算出された時間差に基づいて、前記水道配管の漏水位置を検出するステップと
を備えたことを特徴とする漏水検出方法。