JP7052869B2 - 漏えい調査装置、漏えい調査方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
(漏えい調査システム100)
図1は、本実施形態に係わる漏えい調査システム100の構成を概略的に示す図である。図1に示すように、漏えい調査システム100は、配管1と、弁栓2と、2つの計測器3a、3bと、データ処理器4とを含む。なお、漏えい調査システム100は、3つ以上の計測器を備えていてもよい。
図2は、漏えい調査システム100が備えたデータ処理器4の構成を示す図である。図2に示すように、データ処理器4は、計測データ記憶部10、使用時間データベース(DB;Data Base)11、ヒストグラム関数算出部12、計測時間決定部13、振動計測部14、相互相関関数算出部15、積算時間決定部16、ピーク検出部17、連続性判別部18、漏えい判別部19、および表示部20を備えている。あるいは、データ処理器4は、表示部20の代わりに、図示しない外部機器にデータを出力するための出力部を備えていてもよい。
tm=s・tu
振動計測部14は、計測時間決定部13から、計測時間を示す情報を受信する。振動計測部14は、2つの計測器3a、3bを用いて、配管1の振動波形を計測する。そして、振動計測部14は、計測した振動波形のデータを、データ記憶部10に蓄積する。振動計測部14は、計測時間tm分の振動波形のデータを、データ記憶部10から取得して、相互相関関数算出部15へ送信する。
相互相関関数は、2つの計測器3a、3bがそれぞれ計測した振動波形の相関の大きさを示す。相互相関関数算出部15は、算出した計測時間tm分の相互相関関数を示す情報を、漏えい判別部19へ送信する。後述するように、漏えい判別部19は、計測時間tm分の相互相関関数に基づいて、配管1に音源があるかどうかを判別する。
また、漏えい判別部19から、配管1に音源ありという判別結果を受信した場合、相互相関関数算出部15は、算出した計測時間tm分の相互相関関数を示す情報を、積算時間決定部16へ送信する。
具体的には、積算時間決定部16は、まず、以下の式2に基づいて、最小積算時間ΔTを決定する。最小積算時間ΔTは、積算時間の最小値である。まず、積算時間決定部16は、以下に示す式2にしたがって、最小積算時間ΔTを算出する。
積算時間決定部16は、このように算出した最小積算時間ΔTよりも長く、かつ計測時間(以下、tmと記載する)より短くなるように、積算時間を決定する。積算時間決定部16は、決定した積算時間を示す情報を、計測時間tm分の相互相関関数を示す情報とともに、ピーク検出部17へ送信する。
例えば、ピーク検出部17は、計測時間tmの開始直後を、第1回目のサンプリング開始時刻として決定する。ピーク検出部17は、第1回目のサンプリング開始時刻から、第1回目の積算時間にわたって、相互相関関数の値を積算する。そして、ピーク検出部17は、積算した相互相関関数から、閾値psrthを超える最大値を、第1回目のサンプリング期間(すなわち第1回目のサンプリング開始時刻から第1回目の積算時間後まで)におけるピークとして検出する。
次に、ピーク検出部17は、計測時間tm中の第1回目のサンプリング開始時刻から、所定の時間だけ後の時刻を、第2回目のサンプリング開始時刻として決定する。例えば、所定の時間は、計測開始から第1回目のサンプリング開始時刻までの時間を計測時間tmから差し引いた時間を、N-1で割った時間である。
ピーク検出部17は、同様に、第2回目のサンプリング開始時刻から、第2回目の積算時間にわたって、相互相関関数の値を積算する。ピーク検出部17は、積算した相互相関関数から、閾値psrthを超える最大値を、第2回目のサンプリング期間(すなわち第2回目のサンプリング開始時刻から第2回目の積算時間後まで)におけるピークとして検出する。
このようにして、ピーク検出部17は、計測時間tm分の相互相関関数のうち、第n(n=1・・・,N)回目のサンプリング開始時刻から積算時間分の相互相関関数を抽出し、抽出した相互相関関数の値を積算時間にわたって積算する処理、および、積算した相互相関関数のピークを検出する処理を、計測時間tm分の相互相関関数に対し、N(≧2)回繰り返し行う。
なお、所定の時間は、積算時間と同一であってもよいが、積算時間より短くあるいは長くてもよい。すなわち、所定の時間は、積算時間とは無関係である。
ピーク検出部17は、計測時間tm中、積算した相互相関関数のピークを検出したサンプリング期間の番号(あるいはサンプリング開始時刻)と、ピークを検出できなかったサンプリング期間の番号(あるいはサンプリング開始時刻)とを示す情報を、連続性判別部18へ送信する。
連続性判別部18は、ピーク検出部17から、計測時間tm中、積算した相互相関関数のピークを検出したサンプリング期間の番号(あるいはサンプリング開始時刻)と、ピークを検出できなかったサンプリング期間の番号(あるいはサンプリング開始時刻)とを示す情報を受信する。連続性判別部18から受信した情報に基づき、連続性判別部18は、ピーク検出部17が計測時間tm中に繰り返しピークを検出しているかどうかを判別する。
具体的には、連続性判別部18は、ピーク検出部17が計測時間tm中にピークを検出できなかったサンプリング期間中(サンプリング開始時刻から積算時間後まで)に、ピークが断絶したと判別する。一方、ピーク検出部17が計測時間tm中の全てのサンプリング期間において、それぞれピークを検出できた場合、連続性判別部18は、計測時間tm中、相互相関関数のピークが継続していると判別する。これにより、連続性判別部18は、計測時間tm中、相互相関関数のピークが継続しているかどうかを判別する。連続性判別部18は、その判別結果を漏えい判別部19へ送信する。
また漏えい判別部19は、連続性判別部18から、計測時間tm中、相互相関関数のピークが継続しているかどうかに関しての判別結果を受信する。漏えい判別部19は、連続性判別部18による連続性の判別結果に基づいて、漏えいの有無を判別する。より詳細には、計測時間tmにわたって、ピーク検出部17が繰り返しピークを検出した場合、漏えい判別部19は、音源は漏えいであると判別する。一方、計測時間tm中に少なくとも1度、ピーク検出部17がピークを検出していない場合、漏えい判別部19は、音源は外乱である、すなわち漏えいではないと判別する。漏えい判別部19は、その判別結果を、表示部20に表示させる。
図4は、漏えい調査システム100が備えたデータ処理器4の動作を示すフローチャートである。図4に示すように、まず、ヒストグラム関数算出部12は、使用時間DB11から取得した水の使用時間の統計データを用いて、上述したヒストグラム(図3参照)を生成する(S001)。
相互相関関数算出部15は、計測時間tmの開始時刻から終了時刻までの間で、上記の窓時間をスライドさせながら、相互相関関数を算出する。これにより、計測時間tm分の相互相関関数が得られる。相互相関関数算出部15は、計測時間tm分の相互相関関数を示す情報を、漏えい判別部19へ送信する。
積算時間決定部16は、相互相関関数算出部15から、計測時間tm分の相互相関関数を示す情報を受信する。積算時間決定部16は、上述したように、最小積算時間ΔTを算出し、最小積算時間ΔTよりも長く、かつ計測時間tmより短い積算時間をさらに決定する(S006)。
なお計測時間tm中、ピーク検出部17がピークを検出し続けた場合であっても、ピークの位置がサンプリング期間によって異なる場合、これらのピークは異なる音源による。したがって、連続性判別部18は、計測時間tm中、ピーク検出部17が同じ位置でピークを繰り返し検出したかどうかを判別する。
(相互相関関数)
図5は、振動計測部14が計測器3a、3bを用いて計測する2つの振動波形のデータの一例を示す。図5に示すグラフの縦軸は加速度(単位は任意)であり、横軸は時間(単位:[s])である。漏えいに基づく振動波形、または、水の使用等による外乱に基づく振動波形のうち少なくとも一方が存在する場合、図5に示す振動波形のデータは、特徴的な相関を示す。
図6は、相互相関関数算出部15が算出する相互相関関数から得られる音源の位置を示す。図6に示すグラフの縦軸は、2つの振動波形の相関の強さを表す値(単位は任意)であり、横軸は、計測器3aまたは3bから音源までの距離(単位:[m])である。図6に示すグラフにおいて、計測器3aまたは3bから音源までの距離は、配管1内での音速を用いて、図5に示す2つのグラフにおける同じ振動波形の時間差を変換することによって得られる。具体的には、計測器3aから音源までの距離L1と、計測器3bから音源までの距離L2との差ΔL(=L1-L2)は、(管内の音速)×(同じ振動波形の時間差)によって得られる。そして、計測器3aから計測器3bまでの距離をL(=L1+L2)とすると、計測器3aから音源までの距離L1=(L+ΔL)/2、計測器3bから音源までの距離L2=(L-ΔL)/2が得られる。
図6では、計測器3aまたは3bからの距離約250mの位置において、相互相関関数の値が突然大きくなる。すなわち、計測器3aまたは3bからの距離約250mの位置に音源がある。図6に示す相互相関関数は、あるサンプリング期間における音源の位置を示している。
図7は、相互相関関数の時間遷移を示すヒートマップである。図7に示すグラフは、縦軸が距離(単位:[m])であり、横軸が時間(単位:[s])である。図7では、計測器3aまたは3bから距離約550mの位置に、最大値が存在する。したがって、計測器3aまたは3bから距離約550mの位置には、漏えいに基づく音源、または、外乱に基づく音源が存在する。この音源が、漏えいに基づくか、または、外乱に基づくかを判別するためには、計測時間tmにわたって、所定の時間ごとにピークが繰り返し検出されたかどうかを、連続性判別部18が判別する必要がある。
(実施例)
図8を参照して、音源の種類の判別方法の一実施例を説明する。図8は、計測器3aまたは計測器3bから音源までの距離L(縦軸)と、相互相関関数のピークが検出されたサンプリング期間(横軸)との関係を示すグラフである。また、図中の黒丸は、ピーク検出部17がピークを検出したサンプリング期間を示す。L1およびL2で示す位置には、それぞれ音源がある。ここでは、位置L1にある音源は漏えいであり、位置L2にある音源は、水の使用等による外乱である。
図9を参照して、計測時間tmが適切ではない場合に起こり得る状況の一例を説明する。図9は、計測器3aまたは計測器3bから音源までの距離L(縦軸)と、相互相関関数のピークが検出されたサンプリング期間(横軸)との関係を示すグラフである。ここでは、位置L=L1にある音源は漏えいであり、位置L=L2にある音源は、水の使用による外乱である。
図10を参照して、積算時間が適切ではない場合に起こり得る状況の一例を説明する。図10は、計測器3aまたは計測器3bから音源までの距離L(縦軸)と、相互相関関数のピークが検出されたサンプリング期間(横軸)との関係を示すグラフである。ここでは、位置L=L1にある音源は漏えいであり、位置L=L2にある音源は、水の使用による外乱である。
本実施形態の構成によれば、計測時間および積算時間が適切であれば、相互相関関数のピークを正しく検出することができる。そして、計測時間について、相互相関関数のピークが繰り返すかどうかに基づいて、音源の種類を判別する。したがって、1回の計測であっても、漏えいの有無を、効率的に判別することができる。
前記実施形態では、水の使用時間のヒストグラムに基づいて、計測時間を決定する構成を説明した。本実施形態では、経済効率の観点から、計測時間を決定する構成を説明する。なお、本実施形態に係わる漏えい調査システムの構成は、前記実施形態1に係わる漏えい調査システム100(図1参照)と同じである。
図11は、本実施形態に係わる漏えい調査システムが備えたデータ処理器4aの構成を示すブロック図である。図11に示すように、本実施形態に係わるデータ処理器4aは、前記実施形態1に係わるデータ処理器4が備えた計測時間決定部13に代えて、判別正解率関数算出部21、計測時間決定部22、調査効率関数算出部23、経済効率関数算出部24、および調査計画データベース(DB)25をさらに備えている。データ処理器4aのその他の構成は、前記実施形態1に係わるデータ処理器4と同じである。データ処理器4aは、漏えい調査装置の一例である。
図12を参照して、判別正解率および調査効率について説明する。図12は、時間に対する判別正解率の関数を表すグラフと、時間に対する調査効率の関数を表すグラフとを示す。判別正解率は、前記実施形態1で説明したように、データ処理器4aが音源の種類を正しく判別できる確率を示す。
経済効率関数算出部24は、判別正解率関数および調査効率関数を用いて、経済効率関数を算出する。例えば、経済効率関数算出部24は、図12に示す判別正解率関数と調査効率関数とを、それぞれ重み付けして足し合わせることによって、図13に示す経済効率関数を算出してもよい。
図14を参照して、本実施形態に係わるデータ処理器4aの動作を説明する。図14は、データ処理器4aの動作の流れを示すフローチャートである。本実施形態では、判別正解率関数算出部21、計測時間決定部22、および調査効率関数算出部23が係わる処理のみを説明する。データ処理器4aの他の部材が実行する処理は、前記実施形態1で説明した処理(図4参照)と同じである。
本実施形態の構成によれば、判別正解率関数および調査効率関数から、経済効率関数を算出する。そして、経済効率を最大化するように、計測時間を決定する。そのため、経済効率の観点で、より効率的に漏えいの有無を判別することができる。
図15は、本実施形態に係わる漏えい調査装置4bの構成を示すブロック図である。図15に示すように、漏えい調査装置4bは、計測時間決定部31と、振動計測部32と、相互相関関数算出部33と、ピーク検出部34と、漏えい判別部35とを備えている。
本実施形態の構成によれば、配管に設置された少なくとも2つのセンサを用いて、計測時間について、振動波形を計測する。計測された振動波形の相互相関関数のピークを検出する。計測時間について、相互相関関数のピークが繰り返す場合、漏えいがあると判別する。したがって、1回の計測のみで、効率的に漏えいの有無を判別することができる。
(ハードウェア構成について)
本開示の各実施形態において、各装置の各構成要素は、機能単位のブロックを示している。各装置の各構成要素の一部又は全部は、例えば図16に示すような情報処理装置900とプログラムとの任意の組み合わせにより実現される。図16は、各装置の各構成要素を実現する情報処理装置900のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
・ROM(Read Only Memory)902
・RAM(Random Access Memory)903
・RAM903にロードされるプログラム904
・プログラム904を格納する記憶装置905
・記録媒体906の読み書きを行うドライブ装置907
・通信ネットワーク909と接続する通信インターフェース908
・データの入出力を行う入出力インターフェース910
・各構成要素を接続するバス911
各実施形態における各装置の各構成要素は、これらの機能を実現するプログラム904をCPU901が取得して実行することで実現される。各装置の各構成要素の機能を実現するプログラム904は、例えば、予め記憶装置905やROM902に格納されており、必要に応じてCPU901がRAM903にロードして実行される。なお、プログラム904は、通信ネットワーク909を介してCPU901に供給されてもよいし、予め記録媒体906に格納されており、ドライブ装置907が当該プログラムを読み出してCPU901に供給してもよい。
この出願は、2018年6月15日に出願された日本出願特願2018-114246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。
4a データ処理器
4b 漏えい調査装置
12 ヒストグラム関数算出部
13 計測時間決定部
14 振動計測部
15 相互相関関数算出部
16 積算時間決定部
17 ピーク検出部
19 漏えい判別部
20 表示部
21 判別正解率関数算出部
22 計測時間決定部
23 調査効率関数算出部
24 経済効率関数算出部
100 漏えい調査システム
Claims (8)
- 水の使用時間を示す情報から、1回の水の使用時間と頻度との関係を示すヒストグラム関数を算出するヒストグラム関数算出手段と、
計測時間を決定する計測時間決定手段と、
配管に設置された少なくとも2つのセンサを用いて、前記計測時間について、振動波形を計測する振動計測手段と、
計測された前記振動波形の相互相関関数を算出する相互相関関数算出手段と、
前記計測時間中に2回以上、前記相互相関関数のピークを検出するピーク検出手段と、
前記計測時間について、前記ピークが繰り返し検出された場合、漏えいがあると判別する漏えい判別手段と、
を備え、
前記計測時間決定手段は、前記ヒストグラム関数に基づいて、音源が水の使用による外乱である蓋然性を表す確率が、予め決めた所定値以下になるような時間を、前記計測時間として決定する
漏えい調査装置。 - 水の使用時間の統計データを用いて、振動波形の音源の種類を正しく判別できる確率と時間との関係を示す判別正解率関数を算出する判別正解率関数算出手段と、
調査計画の情報を用いて、漏えい調査の効率と時間との関係を示す調査効率関数を算出する算出手段と、
前記判別正解率関数および前記調査効率関数から、時間に対する漏えい調査の経済効率を示す経済効率関数を算出する経済効率関数算出手段と、
計測時間を決定する計測時間決定手段と、
配管に設置された少なくとも2つのセンサを用いて、前記計測時間について、前記振動波形を計測する振動計測手段と、
計測された前記振動波形の相互相関関数を算出する相互相関関数算出手段と、
前記計測時間中に2回以上、前記相互相関関数のピークを検出するピーク検出手段と、
前記計測時間について、前記ピークが繰り返し検出された場合、漏えいがあると判別する漏えい判別手段と
を備え、
前記計測時間決定手段は、前記経済効率関数に基づいて、漏えい調査の経済効率が最大になるように、前記計測時間を決定する
漏えい調査装置。 - 前記ピーク検出手段による、前記ピークの検出結果に基づいて、前記計測時間について前記ピークが繰り返すかどうかを判別する連続性判別手段をさらに備え、
前記計測時間について、前記ピークが繰り返すと前記連続性判別手段が判別した場合、前記漏えい判別手段は、前記振動波形の音源は漏えいであると判別し、
前記計測時間について、前記ピークが繰り返さないと前記連続性判別手段が判別した場合、前記漏えい判別手段は、前記振動波形の音源は漏えいではないと判別する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の漏えい調査装置。 - 前記振動波形のS/N比に基づいて、前記振動波形の相互相関関数の値を累積する積算時間を決定する積算時間決定手段をさらに備え、
前記ピーク検出手段は、前記積算時間にわたって積算した前記相互相関関数のピークを検出する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の漏えい調査装置。 - 水の使用時間を示す情報から、1回の水の使用時間と頻度との関係を示すヒストグラム関数を算出し、
計測時間を決定し、
配管に設置された少なくとも2つのセンサを用いて、前記計測時間について、振動波形を計測し、
計測された前記振動波形の相互相関関数を算出し、
前記計測時間中に2回以上、前記相互相関関数のピークを検出し、
前記計測時間について、前記ピークが繰り返し検出された場合、漏えいがあると判別し、
前記ヒストグラム関数に基づいて、音源が水の使用による外乱である蓋然性を表す確率が、予め決めた所定値以下になるような時間を、前記計測時間として決定する
ことを含む漏えい調査方法。 - 水の使用時間の統計データを用いて、振動波形の音源の種類を正しく判別できる確率と時間との関係を示す判別正解率関数を算出し、
調査計画の情報を用いて、漏えい調査の効率と時間との関係を示す調査効率関数を算出し、
前記判別正解率関数および前記調査効率関数から、時間に対する漏えい調査の経済効率を示す経済効率関数を算出し、
計測時間を決定し、
配管に設置された少なくとも2つのセンサを用いて、前記計測時間について、前記振動波形を計測し、
計測された前記振動波形の相互相関関数を算出し、
前記計測時間中に2回以上、前記相互相関関数のピークを検出し、
前記計測時間について、前記ピークが繰り返し検出された場合、漏えいがあると判別し、
前記経済効率関数に基づいて、漏えい調査の経済効率が最大になるように、前記計測時間を決定する
ことを含む漏えい調査方法。 - 水の使用時間を示す情報から、1回の水の使用時間と頻度との関係を示すヒストグラム関数を算出することと、
計測時間を決定することと、
配管に設置された少なくとも2つのセンサを用いて、前記計測時間について、振動波形を計測することと、
計測された前記振動波形の相互相関関数を算出することと、
前記計測時間中に2回以上、前記相互相関関数のピークを検出することと、
前記計測時間について、前記ピークが繰り返し検出された場合、漏えいがあると判別することと
をコンピュータに実行させ、
前記ヒストグラム関数に基づいて、音源が水の使用による外乱である蓋然性を表す確率が、予め決めた所定値以下になるような時間を、前記計測時間として決定させる
ためのプログラム。 - 水の使用時間の統計データを用いて、振動波形の音源の種類を正しく判別できる確率と時間との関係を示す判別正解率関数を算出することと、
調査計画の情報を用いて、漏えい調査の効率と時間との関係を示す調査効率関数を算出することと、
前記判別正解率関数および前記調査効率関数から、時間に対する漏えい調査の経済効率を示す経済効率関数を算出することと、
計測時間を決定することと、
配管に設置された少なくとも2つのセンサを用いて、前記計測時間について、前記振動波形を計測することと、
計測された前記振動波形の相互相関関数を算出することと、
前記計測時間中に2回以上、前記相互相関関数のピークを検出することと、
前記計測時間について、前記ピークが繰り返し検出された場合、漏えいがあると判別することと
をコンピュータに実行させ、
前記経済効率関数に基づいて、漏えい調査の経済効率が最大になるように、前記計測時間を決定させる
ためのプログラム。
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