JP6773026B2 - 漏洩検知装置、漏洩検知システム、漏洩検知方法及びコンピュータ読み取り可能記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、センサからの信号に基づき、管の漏洩の有無を検知する漏洩検知装置、漏洩検知システム、漏洩検知方法及びコンピュータ読み取り可能記録媒体に関する。

ガスや水などを運ぶ配管からの漏洩を調査する作業においては、いかに効率よく正確に調査するかが重要である。漏洩の調査のため古くから利用されている方法として、漏洩の際に発生する音や振動を聴音する方法が知られている。しかし、本方法は熟練者しか行えないため効率が悪く、また雑音の多い時間帯や場所では正しく調査できない。

調査を効率化し、雑音の多い環境でも正しく漏洩を調査する方法の一例が、特許文献１と特許文献２に記載されている。

特許文献１に記載の配管漏洩位置検知方法では、配管上の複数地点に間隔を置いて設置された配管設置振動センサが測定した漏洩音以外の雑音を、地盤上に設置した地盤設置振動センサが測定した信号を用いて適応デジタルフィルタによって抑圧する。そして、得られた複数の漏洩音の信号間での相互相関処理により漏洩位置が特定される。すなわち、特許文献１に記載の配管漏洩位置検知方法は、配管設置振動センサが捉えた信号と地盤設置振動センサが捉えた信号とのコヒーレンス（関連度を表す関数）が、雑音成分では大きく、漏洩音成分では小さいことを利用した雑音抑圧方法である。特許文献１に記載の配管漏洩位置検知方法は、主に移動のない固定された音源による雑音を抑圧することができる。

特許文献２に記載の雑音除去装置では、複数の原信号が混合された混合信号から、対象となる原信号を良好に復元することができる。

特許第４１７２２４１号公報 国際公開第２００８／１２３３１５号 特開２００６−１３８６３８号公報

しかしながら、特許文献１および２に記載の技術においては、配管で捉えた雑音と地盤で捉えた雑音とのコヒーレンスが低いような雑音については抑圧できないため、精度よく漏洩検知を行うことができないという問題がある。

本発明の主たる目的は、上記の問題を解決し、移動音源による雑音が発生する環境においても、精度よく配管からの漏洩を検知する漏洩検知装置を提供することである。

本発明の一態様における漏洩検知装置は、管からの漏洩音を検知可能な位置に設置されたセンサから取得される第１の信号と周囲雑音を検知可能な位置に設置されたセンサから取得される第２の信号に基づき、第１の信号から非移動音源による雑音を減算し、さらに移動音源による雑音を減算する減算手段と、第１の信号から非移動音源および移動音源による雑音が減算された結果に基づき、漏洩の有無を判定する漏洩判定手段と、を備える。

本発明の一態様における漏洩検知システムは、管からの漏洩音を検知可能な位置に設置された第１のセンサと、周囲雑音を検知可能な位置に設置された第２のセンサと、上述した漏洩検知装置と、を有する。

本発明の一態様における漏洩検知方法は、管からの漏洩音を検知可能な位置に設置されたセンサから取得される第１の信号と周囲雑音を検知可能な位置に設置されたセンサから取得される第２の信号に基づき、第１の信号から非移動音源による雑音を減算し、さらに移動音源による雑音を減算し、第１の信号から非移動音源および移動音源による雑音が減算された結果に基づき、漏洩の有無を判定する。

本発明の一態様におけるコンピュータ読み取り可能記録媒体は、管からの漏洩音を検知可能な位置に設置されたセンサから取得される第１の信号と周囲雑音を検知可能な位置に設置されたセンサから取得される第２の信号に基づき、第１の信号から非移動音源による雑音を減算し、さらに移動音源による雑音を減算する処理と、第１の信号から非移動音源および移動音源による雑音が減算された結果に基づき、漏洩の有無を判定する処理と、をコンピュータに実行させるプログラムを非一時的に格納する。

本発明は、移動音源による雑音が発生する環境においても、精度よく配管からの漏洩を検知することができる。

本発明の第１の実施形態における漏洩検知装置１０の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における漏洩検知装置１０の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態における漏洩検知装置２０の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態における漏洩検知装置２０の動作を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態における漏洩検知装置３０の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態における漏洩検知装置３０の動作を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態における漏洩検知装置４０の構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態における漏洩検知装置４０の動作を示すフローチャートである。 本発明の第５の実施形態における漏洩検知システム５０の動作を示すフローチャートである。 本発明の第５の実施形態における第１のセンサ２１および第２のセンサ２２の設置場所の一例を示す図である。 本発明の第５の実施形態における漏洩検知システム５０の動作を示すフローチャートである。 本発明の各実施形態におけるコンピュータ１００の構成例を示すブロック図である。

以下、漏洩検知装置等および漏洩検知システムの各実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各実施形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。また、以下の各実施形態の構成を示す図面において、矢印はデータの流れの一例を示すが、データの流れは図中の矢印が示す向きに限られない。以下の各実施形態においては、管路には、気体、紛体、液体等が流れることを想定するが、これらに限定されない。

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、第１の実施形態における漏洩検知装置１０のブロック図である。図１を参照すると、本実施形態における漏洩検知装置１０は、減算部１１および漏洩判定部１２を備える。

減算部１１は、管からの漏洩音を検知可能に設置されたセンサから取得される第１の信号と周囲雑音を検知可能に設置されたセンサから取得される第２の信号に基づき、第１の信号から非移動音源による雑音を減算し、さらに移動音源による雑音を減算する。

第1の信号は、主に管や管を流れる気体や液体等を伝搬する音を含む信号である。管に漏洩が生じている場合には、第1の信号には漏洩音が含まれる。第1の信号を取得するセンサは、例えば管や管に付随する設備等に設置される。

また、第２の信号は、主に管の周囲地中や地表等を伝搬する雑音を含む信号である。第２の信号には、例えば非移動音源による雑音及び移動音源による雑音が含まれる。非移動音源は、例えば地面や建物等に固定された物体等、同じ地点において音を発する音源である。移動音源は、例えば車両等、移動しつつ音を発する音源である。第２の信号を取得するセンサは、例えば地表や地中などに設置される。

減算部１１は、例えば、第２の信号を用いて非移動音源による雑音及び移動音源による雑音を求める。そして、減算部１１は、上述のように求めた非移動音源による雑音及び移動音源による雑音を用いて、第１の信号から、非移動音源による雑音を減算し、更に移動音源による雑音を減算する。

漏洩判定部１２は、第１の信号から非移動音源および移動音源による雑音が減算された結果に基づき、管からの漏洩の有無を判定する。漏洩判定部１２は、当該結果を示す信号のレベル等に基づいて、漏洩の有無を判定する。例えば、漏洩判定部１２は、当該結果を示す信号のレベルが所定の大きさと比較して大きい場合に、管からの漏洩があると判定する。

次に、第１の実施形態における漏洩検知装置１０の動作について、図２のフローチャートを用いて説明する。図２は、漏洩検知装置１０の動作を示すフローチャートである。

減算部１１は、第１の信号と第２の信号に基づき、第１の信号から非移動音源による雑音を減算し、さらに移動音源による雑音を減算する（ステップＳ１０１）。漏洩判定部１２は、第１の信号から非移動音源および移動音源による雑音が減算された結果に基づき、漏洩の有無を判定する（ステップＳ１０２）。

以上で、第１の実施形態における漏洩検知装置１０の動作が終了する。

上記構成を有する漏洩検知装置１０は、第１の信号と第２の信号に基づき、第１の信号から非移動音源による雑音を減算し、さらに移動音源による雑音を減算する。第1の信号には、一般に、漏洩に起因して生じる漏洩音と、非移動音源および移動音源による雑音とが含まれる。第２の信号には、一般に、非移動音源および移動音源による雑音とが含まれる。漏洩検知装置１０は、第１の信号から非移動音源および移動音源による雑音が減算された結果に基づき、漏洩の有無を判定する。したがって、漏洩検知装置１０は、非移動音源による雑音と、移動音源による雑音の両方を抑圧することで、移動音源による雑音が発生する環境においても精度よく配管からの漏洩を検知することができる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図３は、第２の実施形態における漏洩検知装置２０のブロック図である。図３を参照すると、本実施形態における漏洩検知装置２０は、減算部１１および漏洩判定部１２を備える。減算部１１は減算スペクトル算出部１３と、減算振幅スペクトル算出部１４を備える。

減算スペクトル算出部１３は、第１の信号および第２の信号に基づき、第１の信号の減算スペクトル、および第２の信号のスペクトルを算出する。第１の信号の減算スペクトルは、例えば第１の信号のスペクトルから非移動音源による雑音が減算されたスペクトルを示す。減算振幅スペクトル算出部１４は、第１の信号の減算スペクトルと第２の信号のスペクトルに基づき、第１の信号の振幅スペクトルを算出する。第１の信号の振幅スペクトルは、例えば第１の信号のスペクトルから非移動音源および移動音源による雑音が減算された振幅スペクトルを示す。

漏洩判定部１２は、非移動音源および移動音源による雑音が減算された第１の信号の振幅スペクトルから、管からの漏洩の有無を判定する。漏洩判定部１２は、第１の信号の振幅スペクトルが示す振幅の大きさなどに基づいて管からの漏洩の有無を判定する。

次に、第２の実施形態における漏洩検知装置２０の動作について、図４のフローチャートを用いて説明する。図４は、漏洩検知装置２０の動作を示すフローチャートである。

減算スペクトル算出部１３は、第１の信号と第２の信号に基づき、第１の信号の減算スペクトル、および第２の信号のスペクトルを算出する（ステップＳ２０１）。減算振幅スペクトル算出部１４は、第１の信号の減算スペクトルと第２の信号のスペクトルに基づき、第１の信号の振幅スペクトルを算出する（ステップＳ２０２）。漏洩判定部１２は、第１の信号の振幅スペクトルから、管の漏洩の有無を判定する（ステップＳ２０３）。

以上で、第２の実施形態における漏洩検知装置２０の動作が終了する。

上記構成を有する漏洩検知装置２０は、第１の信号と第２の信号に基づき、第１の信号の減算スペクトル、および第２の信号のスペクトルを算出する。第１の信号の減算スペクトルは、上述のように、例えば第１の信号のスペクトルから非移動音源による雑音が減算されたスペクトルを示す。漏洩検知装置２０は、第１の信号の減算スペクトルと第２の信号のスペクトルに基づき、第１の信号の振幅スペクトルを算出する。第１の信号の振幅スペクトルは、上述のように、例えば第１の信号のスペクトルから非移動音源および移動音源による雑音が減算された振幅スペクトルを示す。漏洩検知装置２０は、第１の信号の振幅スペクトルから、管からの漏洩の有無を判定する。

したがって、漏洩検知装置２０は、非移動音源による雑音と、移動音源による雑音の両方が抑圧された第１の信号の振幅スペクトルを判定することで、移動音源による雑音が発生する環境においても、精度よく配管からの漏洩を検知することができる。

＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図５は、第３の実施形態における漏洩検知装置３０のブロック図である。図５を参照すると、本実施形態における漏洩検知装置３０は、漏洩検知装置３０は、減算部１１および漏洩判定部１２を備える。減算部１１は減算スペクトル算出部１３と、減算振幅スペクトル算出部１４を備える。減算スペクトル算出部１３は、スペクトル算出部１５と、スペクトル減算部１６を備える。減算振幅スペクトル算出部１４は、振幅スペクトル算出部１７と、振幅スペクトル減算部１８を備える。

スペクトル算出部１５は、第１の信号（以下、「管信号」とする場合がある）と第２の信号（以下、「地盤信号」とする場合がある）とから、管信号のスペクトルである管信号スペクトルおよび地盤信号のスペクトルである地盤信号スペクトルを算出する。管信号は、例えば管や管に付随する設備等に設置されたセンサによって取得される。また、地盤信号は、地表や地中などに設置されたセンサによって取得される。スペクトル算出部１５は、例えば、管信号ｘ₁（ｔ）から、フーリエ変換やウェーブレット変換等により管信号の周波数スペクトルである管信号スペクトルＸ_1,i（ｆ）を算出する。

また、スペクトル算出部１５は、例えば、地盤信号ｘ₂（ｔ）から、同様に地盤の周波数スペクトルである地盤信号スペクトルＸ_2,i（ｆ）を算出する。ここで、Ｘ_1,i（ｆ）およびＸ_2,i（ｆ）は、ｉ番目の時間における周波数ｆのスペクトルである。Ｘ_1,i（ｆ）およびＸ_2,i（ｆ）は、振幅成分と位相成分の両方を含む。したがって、Ｘ_1,i（ｆ）およびＸ_2,i（ｆ）は、複素数で表される。

スペクトル減算部１６は、管信号スペクトルから、減算スペクトル係数と地盤信号スペクトルの積を減算する。スペクトル減算部１６は、例えば、管信号スペクトルＸ_1,i（ｆ）から地盤スペクトルＸ_2,i（ｆ）を減算した、減算スペクトルを算出する。前述のようにＸ_1,i（ｆ）とＸ_2,i（ｆ）はいずれも振幅成分と位相成分の両方を含むため、振幅の時間変化と位相の時間変化の両方に相関がある場合に、雑音を減算する効果が高くなる。つまりスペクトル減算部１６では、Ｘ_1,i（ｆ）とＸ_2,i（ｆ）のコヒーレンスの高い雑音である、非移動音源による雑音を減算することができる。すなわち、減算スペクトルは、管信号スペクトルから非移動音源による雑音が減算されたスペクトルである。スペクトル減算部１６は、例えば数式１（以降、数１と記載する）を用いて減算スペクトルを算出する。

数１で示すように、減算スペクトルであるＳ_a,i（ｆ）は、管信号スペクトルＸ_1,i（ｆ）から減算スペクトル係数（以下、「第１の係数」とする場合がある）ｋ_a（ｆ）と地盤スペクトルＸ_2,i（ｆ）との積を減算して算出される。減算スペクトル係数ｋ_a（ｆ）は、数２を用いて算出される。

Ｅ［｜Ｘ_1,i（ｆ）｜²］およびＥ［｜Ｘ_2,i（ｆ）｜²］は、ｉについての時間平均を表す。Ｒ₁₂（ｆ）は、Ｘ_1,i（ｆ）とＸ_2,i（ｆ）の相関係数であり、数３で表される。

Ｘ_2,i ^*（ｆ）はＸ_2,i（ｆ）の複素共役である。また、以下に記載する数４から数６を用いることで、数２が導かれる。さらに、Ｘ_1,i（ｆ）は数４を用いて書き表せる。その理由としては、地盤信号スペクトルＸ_2,i（ｆ）には主に雑音成分が含まれ漏洩音成分Ｃ_i（ｆ）はほぼ含まれないと想定され、また、管信号スペクトルＸ_1,i（ｆ）には漏洩音成分Ｃ_i（ｆ）および地盤から伝わってきた雑音成分ｋ_a（ｆ）Ｘ_2,i（ｆ）が含まれるためである。

Ｃ_i（ｆ）とＸ_2,i（ｆ）が無相関であるため、Ｘ_1,i（ｆ）とＸ_2,i（ｆ）との積の時間平均は、数５によって表される。

また、数５から、減算スペクトル係数ｋ_a（ｆ）は数６によって表される。

数２は、数６に数３を当てはめることで導出される。このように、数４で表される雑音は、数１に数６の減算スペクトル係数ｋ_a（ｆ）を利用するスペクトル減算部１６での減算方法を用いることで、抑圧される。雑音成分が管信号に多く含まれているほど、つまり管信号スペクトルと地盤信号スペクトルの相関が大きいほど、地盤信号を減算する割合が大きくなる。

振幅スペクトル算出部１７は、減算スペクトルおよび地盤信号スペクトルから、非移動音源による雑音が減算された管信号の振幅スペクトル、および地盤信号の振幅スペクトルを算出する。管信号の振幅スペクトルは、スペクトル減算部１６にて算出された、非移動音源による雑音が減算された管信号スペクトルである減算スペクトルの振幅成分を示す。振幅スペクトル算出部１７は、例えば、管信号の振幅スペクトルを、数７より算出する。

管信号の振幅スペクトルＹ_1,i（ｆ）は減算スペクトルＳ_a,i（ｆ）の絶対値である。振幅スペクトル算出部１７は、スペクトル算出部１５で算出した地盤信号スペクトルの振幅成分である地盤信号の振幅スペクトルを、数８より算出する。

地盤信号の振幅スペクトルＹ_2,i（ｆ）は地盤信号スペクトルＸ_2,i（ｆ）の絶対値である。

振幅スペクトル減算部１８は、管の振幅スペクトルＹ_1,i（ｆ）から地盤の振幅スペクトルＹ_2,i（ｆ）の相関のある成分を減算した、減算振幅スペクトルＳb,i（ｆ）を算出する。減算振幅スペクトルは、減算スペクトルから移動音源による雑音が減算されたスペクトルの振幅成分に相当するとみなすことができる。

以下に記載の数９から数２０を用いて、減算振幅スペクトルＳ_b,i（ｆ）の算出方法を説明する。数９および数１０は、Ｙ_1,i（ｆ）とＹ_2,i（ｆ）をそれぞれ、固定的な信号成分である固定成分Ｂ₁（ｆ）およびＢ₂（ｆ）と、変動的な信号成分である変動成分Ｚ_1,i（ｆ）およびＺ_2,i（ｆ）で表す。ここでいう「固定的な信号成分」とは時間的な変動が小さい信号成分である。また、「変動的な信号成分」とは時間的な変動のある信号成分である。

地盤信号の振幅スペクトルＹ2,i（ｆ）は、地盤信号の変動成分Ｚ2,i（ｆ）と地盤信号の固定成分Ｂ₂（ｆ）との和で表される。

管信号の振幅スペクトルＹ_1,i（ｆ）は、管信号の変動成分Ｚ_1,i（ｆ）と管信号の固定成分Ｂ1（ｆ）との和で表される。管信号の変動成分Ｚ_1,i（ｆ）は、主に雑音成分を含む。管信号の変動成分Ｚ_1,i（ｆ）は、数１１に示すように地盤から伝わってきた雑音成分Ｚ_12,i（ｆ）と、それ以外の雑音成分Ｚ_11,i（ｆ）との和で表せる。

振幅スペクトル減算部１８は、地中などから伝わってきた雑音成分Ｚ_12,i（ｆ）を減算する。これは、数１２によって表される。

地中などから伝わってきた雑音成分Ｚ_12,i（ｆ）は、減算振幅スペクトル係数（以下、「第２の係数」とする場合がある）ｋ_b（ｆ）と地盤の変動成分Ｚ_2,i（ｆ）との積である。振幅スペクトル減算部１８は、数１３を用いて減算振幅スペクトルＳ_b,i（ｆ）を算出する。

減算振幅スペクトルＳ_b,i（ｆ）は、管信号の振幅スペクトルＹ_1,i（ｆ）から、減算振幅スペクトル係数ｋ_b（ｆ）と地盤の変動成分Ｚ_2,i（ｆ）との積を減算して算出される。

減算振幅スペクトル係数ｋ_b（ｆ）は、例えば雑音源までの距離が２センサ間の距離に対して十分大きいなど、管信号と地盤信号の振幅成分が同程度の場合、１となる。また、減算振幅スペクトル係数ｋ_b（ｆ）は、例えば、減算スペクトル係数ｋ_a（ｆ）の場合と同様に、数１４を用いて算出される。

ここで、Ｙ’_1,i（ｆ）とＹ’_2,i（ｆ）は、それぞれＹ_1,i（ｆ）とＹ_2,i（ｆ）の平均からの変動成分を表し、数１５，数１６のそれぞれで表される。

数１５に示すように、管信号の振幅スペクトルＹ_1,i（ｆ）の変動成分であるＹ’_1,i（ｆ）は、管信号の振幅スペクトルＹ_1,i（ｆ）と管信号の振幅スペクトルＹ_1,i（ｆ）の時間平均Ｅ［Ｙ_1,i（ｆ）］との差として表される。

数１６に示すように、地盤信号の振幅スペクトルＹ_2,i（ｆ）の変動成分であるＹ’_2,i（ｆ）は、地盤信号の振幅スペクトルＹ2,i（ｆ）と地盤信号の振幅スペクトルＹ_2,i（ｆ）の時間平均Ｅ［Ｙ_2,i（ｆ）］との差として表される。数１４の右辺に記載のＲ^b ₁₂（ｆ）は、Ｙ’_1,i（ｆ）とＹ’_2,i（ｆ）とから算出された場合の相関係数であり、数１７で表される。

減算振幅スペクトル算出部１４における処理と同様に、数１２で表される雑音は、数１３に対して、数１４の減算振幅スペクトル係数ｋ_b（ｆ）を用いることで抑圧される。数１３におけるＺ_2,i（ｆ）は、数９を変形した数１８から求められる。

Ｂ₂（ｆ）は、例えばＹ_2,i（ｆ）の移動平均値の最小値や、２５パーセンタイル値、中央値、平均値等として算出される。また、管信号の固定成分Ｂ₁（ｆ）が地盤信号の固定成分Ｂ₁（ｆ）から伝搬した成分であると仮定すると、数１３の代わりに、数１９が利用できる。

数１９の右辺第三項であるｋ_d（ｆ）Ｂ₂（ｆ）は、地盤信号から管に伝搬する雑音の中で、コヒーレンスや振幅コヒーレンス（振幅成分のみで算出したコヒーレンス）では捉えられない雑音成分を表す。ここで、コヒーレンスや振幅コヒーレンスでは捉えられない雑音成分とは、コヒーレンスも振幅コヒーレンスも小さいために、数１および数１３では減算できなかった雑音成分である。

また、係数ｋ_d（ｆ）は任意の実数である。係数ｋ_d（ｆ）は、実測から最適値が設定されてもよいし、減算振幅スペクトル係数ｋ_b（ｆ）が係数ｋ_d（ｆ）に流用されてもよい。これらの値が分からない場合には、係数ｋ_ｄ（ｆ）は０とされてもよい。係数ｋd（ｆ）が減算振幅スペクトル係数ｋ_b（ｆ）と等しい場合は、数１９は数２０と変形できる。

数１３、数１９、数２０において、減算振幅スペクトルＳ_b,i（ｆ）が負になるような周波数ｆ＝ｆ₁が存在した場合は、例えばＳ_b,i（ｆ₁）に０または正の実数を代入するか、ｆ₁の近傍の周波数ｆ2の場合のＳ_b,i（ｆ₂）をＳ_b,i（ｆ₁）に代入してもよい。

漏洩判定部１２は、振幅スペクトル減算部１８が算出した減算スペクトル２から、漏洩の有無を判定する。漏洩判定部１２は、例えば、漏洩に特徴的なスペクトルピークやスペクトル変動等の有無に基づいて漏洩の有無を判定する。漏洩判定部１２は、図示しない表示装置等に減算スペクトル２をスペクトログラム表示させてもよい。この場合には、漏洩に特徴的なスペクトルピークやスペクトル変動等の有無を作業員が判断してもよい。
また、漏洩判定部１２は、減算スペクトル２の振幅やパワーに基づいて算出した周波数ｆごとの音圧レベルが、事前に設定した閾値θ（ｆ）を超えるようなｆが存在する場合に漏洩有と判定してもよい。

上記の音圧レベルとしては、例えば、減算振幅スペクトルＳ_b,i（ｆ）またはパワー｜Ｓ_b,i（ｆ）｜²の時間ｉについての最小値が用いられることで、スペクトル減算部１６または振幅スペクトル減算部１８で減算しきれなかった突発的な雑音の影響を最小限にすることができる。上述した最小値の代わりに、移動平均値の最小値や、２５パーセンタイル値、中央値、平均値等が用いられてもよい。時間ｉの範囲は、雑音の発生時間に対して十分長くなるように設定する。閾値θ（ｆ）は、経験値から求められてもよいし、過去の非漏洩時に測定した信号または他箇所の漏洩の無い場所で測定した信号から暗騒音スペクトルを算出し、暗騒音スペクトルの音圧レベルとして決定されてもよい。あるいは、漏洩判定部１２は、一定時間以上に渡って継続して発生しているスペクトルピークや、安定して発生しているスペクトルピークが検出された場合に、自動的に漏洩有と判定してもよい。あるいは、漏洩判定部１２は、暗騒音スペクトルとの比較を行い、暗騒音スペクトルには現れなかったピークが現れた場合など、変化があった場合に、漏洩有と判定してもよい。

次に、第３の実施形態における漏洩検知装置３０の動作について、図６のフローチャートを用いて説明する。図６は、漏洩検知装置３０の動作を示すフローチャートである。

スペクトル算出部１５は、管信号および地盤信号から管信号のスペクトルおよび地盤信号のスペクトルを算出する（ステップＳ３０１）。スペクトル減算部１６は、管信号のスペクトルから、減算スペクトル係数と地盤信号のスペクトルとの積を減算する（ステップＳ３０２）。ここで、減算スペクトル係数（第１の係数）は、例えば、管信号のスペクトルと地盤信号のスペクトルの相関係数に基づいて算出される。

振幅スペクトル算出部１７は、減算スペクトル係数と地盤信号のスペクトルとの積が減算された管信号のスペクトルおよび地盤信号のスペクトルから管信号の振幅スペクトルおよび地盤信号の振幅スペクトルを算出する（ステップＳ３０３）。

減算振幅スペクトル算出部１８は、管信号の振幅スペクトルから、減算振幅スペクトル係数（第２の係数）と地盤信号の振幅スペクトルとの積を減算する（ステップＳ３０４）。

漏洩判定部１２は、減算された管信号の振幅スペクトルから管の漏洩の有無を判定する（ステップＳ３０５）。

以上で、第３の実施形態における漏洩検知装置３０の動作が終了する。

上記構成を有する漏洩検知装置３０は、管信号と地盤信号に基づき、減算スペクトルと地盤信号のスペクトルを算出する。漏洩検知装置３０は、減算スペクトルと地盤信号のスペクトルに基づき、減算振幅スペクトルを算出する。漏洩検知装置３０は、減算振幅スペクトルを用いて、管の漏洩の有無を判定する。

したがって、第３の実施形態における漏洩検知装置３０は、管信号と地盤信号との間で、移動音源による雑音振幅スペクトルの相関が大きいという特徴を利用して漏洩の検知を行う。
漏洩検知装置３０は、スペクトル減算を２段階にて行う。漏洩検知装置３０は、１段階目ではコヒーレンスの高い雑音を減算し、２段階目では振幅コヒーレンスの高い雑音を減算する。

すなわち、漏洩検知装置３０は、非移動音源による雑音と、移動音源による雑音の両方が抑圧された減算振幅スペクトルを判定することで、移動音源による雑音が発生する環境においても、精度よく配管からの漏洩を検知することができる。

ここで、上述した特許文献１の方法では、移動音源による雑音の特に高周波数帯について雑音抑圧効果が低い。しかしながら、本実施形態における漏洩検知装置３０では、高周波数帯でも雑音抑圧効果が高い。また、本実施形態における漏洩検知装置３０は、特許文献１の方法で利用された適応デジタルフィルタによる雑音抑圧ではなく、スペクトル減算法を利用してする。したがって、漏洩検知装置３０は、特許文献１に記載の方法と比較して演算時間が短いという効果も有する。

＜第４の実施形態＞
以下、第４の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図７は、第４の実施形態における漏洩検知装置４０のブロック図である。図７を参照すると、本実施形態における漏洩検知装置４０は、漏洩検知装置４０は、減算部１１と、減算振幅スペクトル算出部１４と、漏洩判定部１２とを備える。減算部１１は、適応ノイズキャンセル部１９とスペクトル算出部１５とを備える。

適応ノイズキャンセル部１９は、地盤信号を用いて算出される適応デジタルフィルタを用いて、雑音抑圧された管信号である雑音抑圧信号を算出する。雑音抑圧信号は、管信号に含まれる漏洩音以外の雑音のうち、非移動音源による雑音が適応デジタルフィルタを用いて抑圧された信号である。つまり、雑音抑圧信号は、非移動音源による雑音が減算された管信号である。ここで、適応デジタルフィルタ係数は、例えば最小二乗法アルゴリズムを用いて推定される係数である。

スペクトル算出部１５は、雑音抑圧信号及び地盤信号から、雑音抑圧信号のスペクトル及び地盤信号のスペクトルを算出する。スペクトル算出部１５は、例えば、フーリエ変換等により、それぞれのスペクトルを算出する。

減算振幅スペクトル算出部１４は、雑音抑圧信号のスペクトルと地盤信号のスペクトルちに基づき、非移動音源および移動音源による雑音が減算された管信号の振幅スペクトルを算出する。

漏洩判定部１２は、管信号から非移動音源および移動音源による雑音が減算された結果に基づき、漏洩の有無を判定する。すなわち、漏洩判定部１２は、減算された管信号の振幅スペクトルに基づき、漏洩の有無を判定する。

次に、第４の実施形態における漏洩検知装置４０の動作について、図８のフローチャートを用いて説明する。図８は、漏洩検知装置４０の動作を示すフローチャートである。

適応ノイズキャンセル部１９は、管信号および地盤信号を用いて算出される適応デジタルフィルタに基づき、雑音抑圧信号を算出する（ステップＳ４０１）。

スペクトル算出部１５は、雑音抑圧信号及び地盤信号から雑音抑圧信号のスペクトル及び地盤信号のスペクトルを算出する（ステップＳ４０２）。

減算振幅スペクトル算出部１４は、雑音抑圧信号のスペクトルと地盤信号のスペクトルに基づき、非移動音源および移動音源による雑音が減算された管信号の振幅スペクトルを算出する（ステップＳ４０３）。

漏洩判定部１２は、管信号から非移動音源および移動音源による雑音が減算された結果に基づき、漏洩の有無を判定する（ステップＳ４０４）。

以上で、第４の実施形態における漏洩検知装置４０の動作が終了する。

上記構成を有する漏洩検知装置４０は、非移動音源による雑音を、適応ノイズキャンセルにより抑圧した後、移動音源による雑音をスペクトル減算法により抑圧する。これにより、第１の実施形態乃至第３の実施形態に記載の、非移動音源による雑音と移動音源による雑音の両方を抑圧することができるため、精度よく漏洩検知を行える。さらに、漏洩検知装置４０は、漏洩音と周波数帯の重なった非移動音源による雑音も抑圧することができる。

＜第５の実施形態＞
以下、第５の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図９は、第５の実施形態における漏洩検知システム５０のブロック図である。図９を参照すると、本実施形態における漏洩検知システム５０は、漏洩検知装置１０と、第１のセンサ２１と、第２のセンサ２２とを備える。ここで、本実施形態における漏洩検知装置１０は、第１の実施形態における漏洩検知装置１０と同様の構成及び機能を備える。本実施形態では、漏洩検知装置１０の説明を省略する。また、漏洩検知装置１０に代えて、本発明の第２から第４の実施形態における漏洩検知装置が用いられてもよい。

第１のセンサ２１は、管や管に付随する設備等に設置される。第１のセンサ２１は、管や管を流れる気体や液体等を伝搬する音又は振動を検知する。第１のセンサ２１は、検知した音又は振動を示す管信号を漏洩検知装置１０に出力する。

第２のセンサ２２は、地中や地表等に設置される。第２のセンサ２２は、地中や地表等を伝搬する音又は振動を検知する。第２のセンサ２２は、検知した音又は振動を示す地盤信号を漏洩検知装置１０に出力する。

図１０を用いて、第１のセンサ２１と第２のセンサ２２を説明する。図１０は、第１のセンサ２１および第２のセンサ２２の設置場所の一例を示す図である。図１０が示すように、第１のセンサ２１は、例えば、配管や配管に付随する設備など、漏洩音が伝搬する位置に設置されている。すなわち、第１のセンサ２１は、管からの漏洩音を検知可能な位置に設置される。第２のセンサ２２は、地面や地中などに設置される。図１０に示す例では、第２のセンサ２２は地面に直接設置される。すなわち、第２のセンサ２２は、管の周囲雑音を検知可能な位置に設置される。

次に、第５の実施形態における漏洩検知システム５０の動作について、図１１のフローチャートを用いて説明する。図１１は、漏洩検知システム５０の動作を示すフローチャートである。

第１のセンサ２１および第２のセンサ２２は、配管や地中などを伝搬する音や信号をそれぞれ検知し、検知した音を管信号又は地盤信号として漏洩検知装置１０に出力する（ステップＳ５０１）。

減算部１１は、第１のセンサ２１および第２のセンサ２２から出力された管信号と地盤信号に基づき、管信号から非移動音源による雑音を減算し、さらに移動音源による雑音を減算する（ステップＳ５０２）。

漏洩判定部１２は、管信号から非移動音源および移動音源による雑音が減算された結果に基づき、漏洩の有無を判定する（ステップＳ５０３）。

以上で、第５の実施形態における漏洩検知システム５０の動作が終了する。

上記構成を有する漏洩検知システム５０は、管信号および地盤信号に基づき、管信号から非移動音源による雑音を減算し、さらに移動音源による雑音を減算する。漏洩検知システム５０は、管信号から非移動音源および移動音源による雑音が減算された結果に基づき、漏洩の有無を判定する。したがって、漏洩検知システム５０は、非移動音源による雑音と、移動音源による雑音の両方を抑圧することで、移動音源による雑音が発生する環境においても精度よく配管からの漏洩を検知することができる。

図１２は、本発明の各実施形態におけるコンピュータ１００の構成例を示す概略ブロック図である。コンピュータ１００は、ＣＰＵ１０１と、主記憶装置１０２と、補助記憶装置１０３と、インターフェース１０４と、入力デバイス１０５と、ディスプレイ装置１０６とを備える。

各実施形態および各実施例の漏洩検知装置１０等は、コンピュータ１００に実装される。漏洩検知装置１０等の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置１０３に記憶されている。ＣＰＵ１０１は、プログラムを補助記憶装置１０３から読み出して主記憶装置１０２に展開し、そのプログラムに従って上記の処理を実行する。

補助記憶装置１０３は、一時的でない有形の媒体の一例である。一時的でない有形の媒体の他の例として、インターフェース１０４を介して接続される磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等が挙げられる。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ１００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ１００がそのプログラムを主記憶装置１０２に展開し、上記の処理を実行しても良い。

インターフェース１０４は、ＣＰＵ１０１に接続され、ネットワークあるいは外部記憶媒体に接続される。外部データがインターフェース１０４を介してＣＰＵ１０１に取り込まれても良い。入力デバイス１０５は、例えばキーボードやマウス、タッチパネルである。ディスプレイ１０６は、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイのような、ＣＰＵ１０１やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）（図示せず）等により処理された描画データに対応する画面を表示する装置である。なお、図１２が示すハードウェア構成は、一例にすぎず、図１が示す各部それぞれが独立した論理回路で構成されていても良い。

また、プログラムは、前述の処理の一部を実現するものであっても良い。さらに、プログラムは、補助記憶装置１０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで前述の処理を実現する差分プログラムであっても良い。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる（その技術的思想の範囲内において）様々な変更をし、実施することができる。

この出願は、２０１５年３月２５日に出願された日本出願特願２０１５−６１８５３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１０ 漏洩検知装置
１１ 減算部
１２ 漏洩判定部
１３ 減算スペクトル算出部
１４ 減算振幅スペクトル算出部
１５ スペクトル算出部
１６ スペクトル減算部
１７ 振幅スペクトル算出部
１８ 振幅スペクトル減算部
１９ 適応ノイズキャンセル部
２０ 漏洩検知装置
２１ 第１のセンサ
２２ 第２のセンサ
３０ 漏洩検知装置
４０ 漏洩検知装置
５０ 漏洩検知システム
１００ コンピュータ
１０１ ＣＰＵ
１０２ 主記憶装置
１０３ 補助記憶装置
１０４ インターフェース
１０５ 入力デバイス
１０６ ディスプレイ装置

Claims (6)

1. 管からの漏洩音を検知可能な位置に設置されたセンサから取得される第１の信号と、周囲雑音を検知可能な位置に設置されたセンサから取得される第２の信号とに基づき、前記第１の信号から非移動音源による雑音を減算し、さらに移動音源による雑音を減算する減算手段と、
   前記第１の信号から前記非移動音源および移動音源による雑音が減算された結果に基づき、漏洩の有無を判定する漏洩判定手段と、
   を備え、
   前記減算手段は、
   前記第１の信号および前記第２の信号に基づき、非移動音源による雑音が減算された第１の信号のスペクトル、および第２の信号のスペクトルを算出する減算スペクトル算出手段と、
   前記減算された第１の信号のスペクトルと前記第２の信号のスペクトルに基づき、非移動音源および移動音源による雑音が減算された第１の信号の振幅スペクトルを算出する減算振幅スペクトル算出手段と、
   を備え、
   前記漏洩判定手段は、前記第１の信号の振幅スペクトルに基づいて前記管の漏洩の有無を判定し、
   前記減算スペクトル算出手段は、
   前記第１の信号および前記第２の信号から前記第１の信号のスペクトルおよび前記第２の信号のスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
   前記第１の信号のスペクトルから、第１の係数と前記第２の信号のスペクトルの積を減算するスペクトル減算手段と、
   を備え、
   前記減算振幅スペクトル算出手段は、
   前記減算された第１の信号のスペクトルおよび前記第２の信号のスペクトルから前記第１の信号の振幅スペクトル、および前記第２の信号の振幅スペクトルを算出する振幅スペクトル算出手段と、
   前記第１の信号の振幅スペクトルから、第２の係数と前記第２の信号の振幅スペクトルとの積を減算する振幅スペクトル減算手段と、
   を備える漏洩検知装置。
2. 前記第１の係数は、前記第１の信号のスペクトルと前記第２の信号のスペクトルの相関係数に基づいて算出され、
   前記第２の係数は、前記第１の信号の振幅スペクトルと前記第２の信号の振幅スペクトルの相関係数に基づいて算出される
   請求項１に記載の漏洩検知装置。
3. 前記漏洩判定手段は、前記第１の信号の振幅スペクトルまたは前記第１の信号の振幅スペクトルの絶対値の時間方向の最小値が所定の閾値を超える場合に、漏洩有と判定することを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載の漏洩検知装置。
4. 管からの漏洩音を検知可能な位置に設置された第１のセンサと、
   周囲雑音を検知可能な位置に設置された第２のセンサと、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の漏洩検知装置と、
   を有する漏洩検知システム。
5. 管からの漏洩音を検知可能な位置に設置されたセンサから取得される第１の信号と、周囲雑音を検知可能な位置に設置されたセンサから取得される第２の信号とに基づき、前記第１の信号から非移動音源による雑音を減算し、さらに移動音源による雑音を減算し、
   前記第１の信号から前記非移動音源および移動音源による雑音が減算された結果に基づき、漏洩の有無を判定し、
   前記非移動音源による雑音を減算するときには、
   前記第１の信号および前記第２の信号から前記第１の信号のスペクトルおよび前記第２の信号のスペクトルを算出し、さらに、
   前記第１の信号のスペクトルから、第１の係数と前記第２の信号のスペクトルの積を減算し、
   前記非移動音源および移動音源による雑音を減算するときには、
   前記減算された第１の信号のスペクトルおよび前記第２の信号のスペクトルから前記第１の信号の振幅スペクトル、および前記第２の信号の振幅スペクトルを算出し、さらに、
   前記第１の信号の振幅スペクトルから、第２の係数と前記第２の信号の振幅スペクトルとの積を減算し、
   前記判定においては、
   減算した前記第１の信号の振幅スペクトルに基づいて前記管の漏洩の有無を判定する、
   漏洩検知方法。
6. 管からの漏洩音を検知可能な位置に設置されたセンサから取得される第１の信号と周囲雑音を検知可能な位置に設置されたセンサから取得される第２の信号とに基づき、前記第１の信号から非移動音源による雑音を減算し、さらに移動音源による雑音を減算する減算処理と、
   前記第１の信号から前記非移動音源および移動音源による雑音が減算された結果に基づき、漏洩の有無を判定する判定処理と、
   をコンピュータに実行させ、
   前記減算処理で前記非移動音源による雑音を減算するときには、
   前記第１の信号および前記第２の信号から前記第１の信号のスペクトルおよび前記第２の信号のスペクトルを算出する処理と、
   前記第１の信号のスペクトルから、第１の係数と前記第２の信号のスペクトルの積を減算する処理と、をコンピュータに実行させ、
   前記減算処理で前記非移動音源および移動音源による雑音を減算するときには、
   前記減算された第１の信号のスペクトルおよび前記第２の信号のスペクトルから前記第１の信号の振幅スペクトル、および前記第２の信号の振幅スペクトルを算出する処理と、
   前記第１の信号の振幅スペクトルから、第２の係数と前記第２の信号の振幅スペクトルとの積を減算する処理と、をコンピュータに実行させ、
   前記判定処理においては、
   減算された前記第１の信号の振幅スペクトルに基づいて前記管の漏洩の有無を判定する処理をコンピュータに実行させるプログラム。

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