JP7137221B2

JP7137221B2 - 管路異常監視方法及び管路異常監視システム

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Publication number: JP7137221B2
Application number: JP2019151207A
Authority: JP
Inventors: 渉深谷
Original assignee: Kansei Co
Current assignee: Kansei Co
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2022-09-14
Anticipated expiration: 2039-08-21
Also published as: JP2021031901A

Description

本発明は、下水管路などの管路で発生する陥没や溢水などの異常を監視する管路異常監視方法及び管路異常監視システムに関する。

管路施設では、集中豪雨や管路の詰りによって溢水が生じたり、地震によって管路が崩壊し陥没が発生するおそれがある。溢水や陥没により被害を防ぐためには溢水や陥没の前兆又は原因の発生を監視し、そのような前兆又は原因が確認されしだい、溢水や陥没に対する対処を行うべきであるが、溢水や陥没の被害の発生後の住民等からの通報などにより対応している場合がほとんどであり、復旧費用が膨大となってしまう。

ところで、溢水の前兆は管路の流水の水位上昇である。したがって、マンホール構造物内にＩＣリーダを配置し、マンホール構造物に隣接する管路部分に底部から頂部わたって複数個のＩＣタグを取り付けておき、それぞれのＩＣタグとＩＣリーダとの無線通信により流水量の計測を行うように構成すれば、溢水の前兆である管路の流水の水位上昇を確認することができる（特許文献１参照）。

特開２０１１－１９４６５９号

しかしながら、このような管路水量計測装置で長い管路にわたって効果的な水量計測を実現するには、マンホール構造物ごとに又は所定範囲内のマンホール構造物群ごとに、ＩＣリーダと複数個のＩＣタグを配置することが必要であるためコスト高となってしまう。しかも管路部分へのＩＣタグの配置作業が補修ライニング時にしか効率的に行えないおそれもある。

そこで本発明は、膨大かつ広大な管路網を対象とした効果的な常時異常監視方法及び常時異常監視システムの提供を目的とする。

この目的を達成するための本発明の管路異常監視方法は、管路に発生する異常水位又は異常振動を監視する管路異常監視方法であって、管路に構成されたマンホール構造物内に、このマンホール構造物での異常に上昇した水位又はこのマンホール構造物の異常に激しい振動により管路の流水に放出されるようにＩＣタグを取り付けておき、管路の流水に放出されて管路の下流側に流れる前記ＩＣタグの識別情報を、前記ＩＣタグが取り付けられた前記マンホール構造物よりも下流側に設けたＩＣリーダ装置で読み取り、前記ＩＣリーダ装置で読み取った前記ＩＣタグの前記識別情報により異常水位又は異常振動が生じたマンホール構造物を特定するものである。ここでの管路異常監視方法は、管路に発生する異常水位を監視する管路異常監視方法と、管路に発生する異常振動を監視する管路異常監視方法と、管路に発生する異常水位及び異常振動を監視する管路異常監視方法と、を含んでいる。溢水又は陥没の前兆又は原因である異常に上昇した水位又は異常に激しい振動が発生するとマンホール構造物内に取り付けてあるＩＣタグがマンホール構造物から流水に放出され又は落下する。ＩＣタグは全体として比重が１より小さく、流水に浮くように構成されている。したがって、流水に放出され又は落下したＩＣタグは浮かびながら流水の流れに乗って下流側に移動する。下流側では、ＩＣリーダ装置がＩＣリーダ装置の配置位置を通過するＩＣタグの識別情報を読み取って、例えば管路管理事務所のパソコン又は管路管理者の携帯端末に当該識別情報を送信する。ＩＣタグの識別情報とＩＣタグが取り付けられていたマンホール構造物とは紐付け管理されている。ここでは、マンホール構造物ごとに又はマンホール構造物群ごとに、例えば一つのＩＣタグが用いられる。ＩＣリーダ装置は複数又は多数のマンホール構造物に対して、例えば一つ用いられる。ＩＣリーダ装置はポンプや下水処理場に設けることもできる。異常水位は豪雨や下水管の下流側での詰まりなどにより発生し、異常振動は地震や建物の倒壊などによる衝撃によって発生する。

ＩＣタグは、マンホール構造物に設けた保持部材の保持部で保持してマンール構造物に取り付けておくことができる。ＩＣタグは、流水の水位が保持部材の保持部位置に達したときに、流水に押されて又は浮かんで保持部の外側に移動することにより管路の流水に放出される。あるいは、ＩＣタグは、異常振動が保持部材の保持部を揺れ動かしたときに、保持部の外側に移動又は保持部から落下することにより管路の流水に放出される。ＩＣタグは、流水の水位が保持部材の保持部位置に達したときに、流水に押されて又は浮かんで保持部の外側に移動することにより管路の流水に放出され、かつ、異常振動が保持部材の保持部を揺れ動かしたときに、保持部の外側に移動又は保持部から落下することにより管路の流水に放出されるようにしておくことができる。

また、この目的を達成するための本発明の管路異常監視システムは、管路に発生する異常水位又は異常振動を監視する管路異常監視システムであって、管路に構成されているマンホール構造物に取り付けられたＩＣタグ保持部材と、前記マンホール構造物での異常に上昇した水位又は前記マンホール構造物の異常に激しい振動により管路の流水に放出されるように前記ＩＣタグ保持部材に保持されたＩＣタグと、前記ＩＣタグ保持部材が取り付けられている前記マンホール構造物よりも下流側に設けられ、管路の流水に放出されて管路の下流側に流れる前記ＩＣタグの識別情報を読み取るＩＣリーダ装置と、を備え、前記ＩＣリーダ装置で読み取った前記ＩＣタグの前記識別情報により異常水位又は異常振動が生じたマンホール構造物を特定するものである。ＩＣタグ保持部材は、マンホール構造物に取り付けるための取り付け部と、この取り付け部に水平状に設けられたリング状の保持部と、を有するものとすることができ、ＩＣタグは球状体であり、リング状の保持部に載せられて保持されているものとすることができる。あるいは、ＩＣタグはコイン状に形成され、リング状の保持部に載せられて外周側が支えられることにより保持されているものとすることもできる。また、ＩＣタグはプレート状又はラベル状に形成され、両端部が支えられるように保持部に載せられて保持されているものとすることができる。

ＩＣタグ保持部材の取り付け部は、マンホール構造物への取り付け高さを調節するための調節構造を有しているのが好ましい。

本発明によれば、数少ないＩＣタグ及びＩＣリーダ装置を用いて大規模な管路の異常を常時監視できる。

本発明に係る管路異常監視方法及び管路異常監視システムの全体的構成を説明する図である。ＩＣタグ及びＩＣリーダ装置の構成を示す図である。ＩＣタグの具体的形状を示す図である。コイン型のＩＣタグに適した保持部材を示す図である。ラベル型のＩＣタグに適した保持部材を示す図である。球型のＩＣタグに適した保持部材を示す図である。ＩＣリーダ装置の具体的構成を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。

まず、図１を参照して本発明に係る管路異常監視方法及び管路異常監視システムの全体的構成を説明する。図１は、水位の異常上昇を監視する方法及びシステム、異常振動の発生を監視する方法及びシステム、そして水位の異常上昇及び異常振動の発生の両方を監視する方法及びシステムを説明するための図である。

下水管路１に設置された上流側のマンホール構造物３には保持部材５によりＩＣタグ７が所定の高さに保持されている（図１ａ）。ここでは、ＩＣタグ７として電源を内蔵しないパッシブ型のものが用いられている。図１ａでは下水管路１の下水流９の水位は通常の状態に保たれているが、例えば、マンホール構造物３の下流側の下水管路１に堆積物１１が発生し、マンホール構造物３での下水流９の水位がＩＣタグ７の保持高さまで又はＩＣタグ７の保持高さを越えて上昇すると、ＩＣタグ７は下水流９に浮かんで保持部材５から離れ、下水流９に放出される（図１ｂ）。下水流９に放出されたＩＣタグ７は下水流９の流れに乗ってＡ位置、Ｂ位置、Ｃ位置と下流側に移動するが、下流側に設置されているマンホール構造物１３を通過する際に（符号Ｄ参照）、このマンホール構造物１３に設けられたＩＣリーダ装置１５と通信し、ＩＣリーダ装置１５はこのＩＣタグ７の識別情報を取得する。ＩＣリーダ装置１５はＩＣタグ７の識別情報を取得すると、管理者の携帯端末（例えばスマートホン）１７及びパソコン（図示せず）に取得した識別番号及び／又は対応するマンホール構造物情報を送信する。ＩＣタグ７の識別番号及び／又はマンホール構造物情報を受信した管理者はマンホール構造物３で異常が発生したことを確認できる。

また、図１ｃに示すように、地震によりマンホール構造物３が激しく振動して保持されていたＩＣタグ７が保持部材５から放出されて下水流９に落下し、下水流９の流れに乗ってＡ位置、Ｂ位置、Ｃ位置と下流側に移動する場合にも、マンホール構造物１３を通過する際に（符号Ｄ参照）、ＩＣリーダ装置１５と通信し、ＩＣリーダ装置１５はこのＩＣタグ７の識別情報を取得して、管理者の携帯端末（例えばスマートホン）１７及びパソコンに取得した識別番号及び／又はマンホール構造物情報を送信する。そしてＩＣタグ７の識別情報及び／又はマンホール構造物情報を受信した管理者はマンホール構造物３で異常が発生したことを確認できる。

図２はＩＣタグ７及びＩＣリーダ装置１５の構成を示す図である。

ＩＣタグ７は、アンテナ１９と、自身の識別情報を記憶したメモリを有するＩＣチップ２１と、アンテナ１９及びＩＣチップ２１のカバー２３と、から構成され、ＩＣリーダ装置１５からの電波をアンテナ１９で受けて起動し、ＩＣチップ２１に記憶している識別情報をアンテナ１９から発信する。ＩＣリーダ装置１５は、監視ゲート（アンテナ）２５と、監視ゲート２５を通じて取得したＩＣタグ７の識別情報を読み込むためのリーダ（リーダライタ）２７と、リーダ２７で読み込んだ識別情報に関する情報を管理者の携帯端末１７及びパソコンに送信するための通信装置２９と、を備えている。リーダ２７は受信したＩＣタグ７の識別情報を管理者の携帯端末１７及びパソコンに送信することができる。あるいは、リーダ２７はＩＣタグ７の識別情報と対応するマンホール構造物情報（例えば当該ＩＣタグが設けられたマンホール構造物番号及び住所）を記憶していて、対応するマンホール構造物情報を受信したＩＣタグ７の識別情報とともに、又は対応するマンホール構造物情報のみを通信装置２９を介して管理者の携帯端末１７及びパソコンに送信する。リーダ２７が受信したＩＣタグ７の識別情報のみを管理者の携帯端末１７及びパソコンに送信する場合には、管理者の携帯端末１７及びパソコンはＩＣタグの識別情報とマンホール構造物番号及び住所との対応関係を有しているのが好ましい。

図３はＩＣタグ７の具体的形状を示す図である。

ＩＣタグ７はアンテナ１９及びＩＣチップ２１を円形のプラスチックパッケージ３１でカバーしたコイン型のものとすることができる（図３ａ）。ポンプ場のポンプの閉塞を防止するため、直径を３０ｍｍ以下としておくことが好ましい。コイン型のＩＣタグ７は、例えば水位の異常上昇を検出するために用いられる。ＩＣタグ７はまた、アンテナ１９及びＩＣチップ２１を耐水性のあるＰＥＴフィルム等３３でカバーした長方形状の薄肉体であるラベル型のものとすることができる（図３ｂ）。ポンプ場のポンプの閉塞を防止するため、長辺方向の長さを７５ｍｍ以下としておくことが好ましい。ラベル型のＩＣタグ７は、例えば水位の異常上昇を検出するために用いられる。ＩＣタグ７はさらに、耐水性のあるプラスチック等のケース３５内にアンテナ１９及びＩＣチップ２１を組み込んだ球型のものとすることができる（図３ｃ）。ポンプ場のポンプの閉塞を防止するため、直径を３０ｍｍ以下としておくことが好ましい。球型のＩＣタグ７は、例えば水位の異常上昇及びマンホール構造物の異常振動を検出するために用いられる。

図４乃至図６はそれぞれのＩＣタグ７に適した保持部材５を示す図である。

図４に示す保持部材５はコイン型のＩＣタグ７に適したものであり、マンホール構造物３に取り付けるため取り付け部３７と、コイン型のＩＣタグ７を載せて保持できるようにこの取り付け部３７の下端部に設けられた保持部３９と、を例えば一体的に備えていて、取り付け部３７にはビス通し孔４１（調節構造）が縦に長く形成されている。取り付け部３７はマンホール構造物３の内面に適合するように水平方向に若干湾曲している。保持部材５の保持部３９は中心孔４３を有するリング状部として形成され、中心孔４３の上側は大径の支持部分４５として形成され、中心孔４３の下側は小径の下水上昇部分４７として形成されている（図４ａ）。このような保持部材５は、マンホール構造物３の内面の下水管接続端部４９の上方に、取り付け部３７のビス通し孔４１に通したビス５１をねじ込むことによりマンホール構造物３に取り付けることができる。保持部材５は、保持部３９が水平状態となるようにマンホール構造物３に取り付けられる。また、保持部材５は、保持部３９が下水管接続端部４９の高さ方向中央又は上側に位置するようにマンホール構造物３に取り付けられる。ビス５１のねじ込みを緩め、ビス５１に沿ってビス通し孔４１を移動させ、再びビス５１をねじ込むことにより、保持部３９の高さ位置を調整することができる（図４ｂの矢印参照）。コイン型のＩＣタグ７は、中心孔４３の上側の支持部分４５に嵌められて保持されているが、下水流９の水位が上がり、下水流９が中心孔４３の下水上昇部分４７内を上昇してコイン型のＩＣタグ７の裏面に到達すると、上昇する下水流９に浮かんで保持部３９から離れ、下水流９に放出される。

図５に示す保持部材５はラベル型のＩＣタグ７に適したものであり、マンホール構造物３に取り付けるため取り付け部５３と、ラベル型のＩＣタグ７を載せて保持できるようにこの取り付け部５３の下端部に設けられた保持部５５と、から例えば一体的に構成されていて、取り付け部５３にはビス通し孔５７（調節構造）が縦に長く形成されている。取り付け部５３はマンホール構造物３の内面に適合するように水平方向に若干湾曲している。保持部材５の保持部５５は底面部５９の両側に側壁部６１、６１を有する断面コ字状の載置部として形成されていて、両側壁部６１、６１にはラベル型のＩＣタグ７の両端部が嵌められて支えられる凹部６３、６３が形成されている。このような保持部材５は、マンホール構造物３の内面の下水管接続端部４９の上方に、取り付け部５３のビス通し孔５７に通したビス５１をねじ込むことによりマンホール構造物３に取り付けることができる。保持部材５は、保持部５５が水平状態となるようにマンホール構造物３に取り付けられる。また、保持部材５は、保持部５５が下水管接続端部４９の高さ方向中央又は上側に位置するようにマンホール構造物３に取り付けられる。ビス５１のねじ込みを緩め、ビス５１に沿ってビス通し孔５７を移動させ、再びビス５１をねじ込むことにより、保持部５５の高さ位置を調整することができる（図５ｂの矢印参照）。ラベル型のＩＣタグ７は、保持部５５の側壁部６１、６１に形成された凹部６３、６３に両端部が嵌め込まれ、底面部６９との間に隙間が空く状態で支持されているが、下水流９の水位が上がり、下水流９が保持部５５の底面部６９を越えて上昇し、ラベル型のＩＣタグ７の裏面に到達すると、上昇する下水流９に浮かんで保持部５５から離れ、下水流９に放出される。

図６に示す保持部材５は球型のＩＣタグ７に適したものであり、マンホール構造物３に取り付けるため取り付け部６５と、球型のＩＣタグ７を載せて保持できるようにこの取り付け部６５の下端部に設けられた保持部６７と、を例えば一体的に備えていて、取り付け部６５にはビス通し孔６９（調節構造）が縦に長く形成されている。取り付け部６５はマンホール構造物３の内面に適合するように水平方向に若干湾曲している。保持部材５の保持部６７は中心孔７１を有するリング状部として形成され、中心孔７１の上側周縁７３は球型のＩＣタグ７の半分よりも下側の周囲を支えるように形成されている。このような保持部材５は、マンホール構造物３の内面の下水管接続端部４９の上方に、取り付け部６５のビス通し孔６９にビス５１を通してねじ込むことによりマンホール構造物３に取り付けることができる。保持部材５は、保持部６７が水平状態となるようにマンホール構造物３に取り付けられる。また、保持部材５は、保持部６７が下水管接続端部４９の高さ方向中央又は上側に位置するようにマンホール構造物３に取り付けられる。ビス５１のねじ込みを緩め、ビス５１に沿ってビス通し孔６９を移動させ、再びビス５１をねじ込むことにより、保持部６７の高さ位置を調整することができる（図６ｂ及び図６ｄの矢印参照）。球型のＩＣタグ７は、中心孔７１に嵌められて半分よりも下側が中心孔７１の上側周縁７３で保持されているが、下水流９の水位が上がり、下水流９が中心孔７１内を上昇して球型のＩＣタグ７の下側面に到達すると、上昇する下水流９に浮かんで保持部６７から離れ、下水流９に放出される（図６ｃ）。また、地震により保持部６７が激しく振動すると、球型のＩＣタグ７は保持部６７から脱落し、下水流９に放出される（図６ｄ）。

図７はＩＣリーダ装置１５の具体的構成を示す図である。

ＩＣリーダ装置１５の監視ゲート２５は、マンホール構造物１３の下水管接続端部７５と同一又はほぼ同一の曲率半径を有する円弧状体として形成され、下水管接続端部７５の上側の外周に沿ってマンホール構造物１３の内面に取り付けられている（図７ａ）。監視ゲート２５の中心角度は、通過するＩＣタグ７との通信を確実に行うために９０度を超えていることが好ましい。リーダ２７は監視ゲート２５とケーブル７７で接続されているが、監視ゲート２５と一体的に構成することもできる。通信装置２９は例えばＷｉ－Ｆｉにより通信する。なお、ＩＣリーダ装置１５の監視ゲート２５は種々の形状のものが利用でき、例えば正方形の平板状のものを用いることもできる。

１下水管路
３マンホール構造物
５保持部材
７ＩＣタグ
１５ＩＣリーダ装置
１７管理者の携帯端末

Claims

管路に発生する異常水位又は異常振動を監視する管路異常監視方法であって、
管路に構成されたマンホール構造物内に、このマンホール構造物での異常に上昇した水位又はこのマンホール構造物の異常に激しい振動により管路の流水に放出されるようにＩＣタグを取り付けておき、
管路の流水に放出されて管路の下流側に流れる前記ＩＣタグの識別情報を、前記ＩＣタグが取り付けられた前記マンホール構造物よりも下流側に設けたＩＣリーダ装置で読み取り、
前記ＩＣリーダ装置で読み取った前記ＩＣタグの前記識別情報により異常水位又は異常振動が生じたマンホール構造物を特定する、ことを特徴とする管路異常監視方法。
前記ＩＣタグは、前記マンホール構造物に設けた保持部材の保持部に保持されることにより前記マンホール構造物に取り付けられていて、
前記ＩＣタグは、流水の水位が前記保持部材の前記保持部に達したときに、流水に押されて又は浮かんで前記保持部の外側に移動することにより管路の流水に放出される、ことを特徴とする請求項１記載の管路異常監視方法。
前記ＩＣタグは、前記マンホール構造物に設けた保持部材の保持部に保持されることにより前記マンホール構造物に取り付けられていて、
前記ＩＣタグは、異常振動が前記保持部材の前記保持部を揺れ動かしたときに、前記保持部の外側に移動又は落下することにより管路の流水に放出される、ことを特徴とする請求項１記載の管路異常監視方法。
前記ＩＣタグは、前記マンホール構造物に設けた保持部材の保持部に保持されることにより前記マンホール構造物に取り付けられていて、
前記ＩＣタグは、
流水の水位が前記保持部材の前記保持部に達したときに、流水に押されて又は浮かんで前記保持部の外側に移動することにより管路の流水に放出されるとともに、
異常振動が前記保持部材の前記保持部を揺れ動かしたときに、前記保持部の外側に移動又は落下することにより管路の流水に放出される、ことを特徴とする請求項１記載の管路異常監視方法。
管路に発生する異常水位又は異常振動を監視する管路異常監視システムであって、
管路に構成されているマンホール構造物に取り付けられたＩＣタグ保持部材と、
前記マンホール構造物での異常に上昇した水位又は前記マンホール構造物の異常に激しい振動により管路の流水に放出されるように前記ＩＣタグ保持部材に保持されたＩＣタグと、
前記ＩＣタグ保持部材が取り付けられている前記マンホール構造物よりも下流側に設けられ、管路の流水に放出されて管路の下流側に流れる前記ＩＣタグの識別情報を読み取るＩＣリーダ装置と、を備え、
前記ＩＣリーダ装置で読み取った前記ＩＣタグの前記識別情報により異常水位又は異常振動が生じたマンホール構造物を特定する、ことを特徴とする管路異常監視システム。
前記ＩＣタグ保持部材は、前記マンホール構造物に取り付けるための取り付け部と、この取り付け部に水平状に設けられたリング状の保持部と、を有し、
前記ＩＣタグは球状体であり、前記リング状の保持部に載せられて保持されている、ことを特徴とする請求項５記載の管路異常監視システム。
前記ＩＣタグ保持部材は、前記マンホール構造物に取り付けるための取り付け部と、こ
の取り付け部に水平状に設けられたリング状の保持部と、を有し、
前記ＩＣタグはコイン状に形成され、前記リング状の保持部に載せられて外周側が支えられることにより保持されている、ことを特徴とする請求項５記載の管路異常監視システム。
前記ＩＣタグ保持部材は、前記マンホール構造物に取り付けるための取り付け部と、この取り付け部に設けられた保持部と、を有し、
前記ＩＣタグはプレート状又はラベル状に形成され、両端部が支えられるように保持部に載せられて保持されている、ことを特徴とする請求項５記載の管路異常監視システム。
前記ＩＣタグ保持部材の前記取り付け部は、マンホール構造物への取り付け高さを調節するための調節構造を有している、ことを特徴とする請求項６、７又は８記載の管路異常監視システム。