JPH01276037A

JPH01276037A - 漏水検出装置

Info

Publication number: JPH01276037A
Application number: JP10409488A
Authority: JP
Inventors: Shozo Taniguchi; 谷口　省三
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-04-28
Filing date: 1988-04-28
Publication date: 1989-11-06
Anticipated expiration: 2011-06-26
Also published as: JP2511105B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、水道管の水漏れ位置などを検出する漏水検出
装置に関する。

（従来の技術）浄水場、または配水池から需要家まで配水される途中の
排水管および排水管の漏水量は、現配水量の十数％にも
なっている。これによる損失を金額に換算すると、１ｍ
３当りの上水価格を１００円として１年当り約２．００
０億円にも達する。

そして、このような漏水量を補うために新規に水源を開
発するには、更に莫大な資金を必要とする。したがって
、漏水の発生を速やかに知り、漏水量を抑制することが
急務とされている。

しかし大部分の漏水は、地中で発生するため、これを地
−ヒから発見することは困難である。

従来、実用に供されている代表的な地下漏水検出方法に
音聴棒による方法がある。これは、管路が埋設されてい
る地上に音聴棒を当てたり、ポーリングした穴に音聴棒
を差し込んで、この音聴棒の一端を埋設管路に直接、接
触させたり、あるいは消火栓、量水器などの地上へ露出
している部分に音聴棒を接触させて、この音聴棒から伝
わる振動音を機械的、または電気的に増幅し、これによ
って得られた音をヘッドホーンを通して調査員が聞くこ
とにより漏水の有無を判定する方法である。

しかしこの方法では、漏水音と、その他の雑音とを区別
するための熟練技術を要する。

また、このような技術を有する調査員が全市街地を巡回
するためには、膨大な労力と、時間とを要するため、漏
水個所の発見が遅々として進まないなどの問題がある。

このため、漏水発見の自動化を目指して近年、相関式漏
水発見装置が開発されている。

これは、２箇所の消火栓に振動センサを取付け、これら
によって検出された振動の相互相関をとることによって
、漏水位置を決定しようとするものである。しかし、こ
れには、つぎに述べるような問題がある。

第１に、調査区間の管路が長い（１００〜５０ｍ）ため
、管路の分岐、管の材質、管の長さなどを正確に掌握す
るのが難しく、このため漏水位置の推定精度をある程度
までしか、向上させることができない。

第２に、２つのセンサ間において管路の分岐がある場合
、分岐管については、別途調査しなければならない。

第３に、熟練技術を要さないが、市内を巡回点検する必
要があるなめ、漏水の早期発見には限界がある。

一方、現在、漏水件数は、その約９０％が排水管からの
分岐個所を含めて需要家へ引き込まれる排水管で占めら
れている。そこで、漏水検出装置を各需要家の給水管に
固定設置することによって、需要家周辺の漏水を早期発
見することができる。

このような漏水検出装置は、本発明者らの研究によって
既に開発されている。

すなわち、雑音源である水道の水使用音は、水を使用す
る時にのみ、雑音を発生することが自明であり、その他
の外部雑音源も連続して発生することは極めて少ない。

この基本的現象の違いを利用して漏水と、漏水以外の原
因による信号を区別するものである。

この種の装置としては、例えば、特開昭６０−２０９１
１７号公報に示されたものが知られている。

この装置は、センサによって漏水音、および雑音、また
は漏水による振動および雑音による振動を電気信号に変
換した後、波形整形回路によって、前記センサの出力を
増幅したり、周波数によるフィルタリングを行なったり
、波高値による弁別などを行なったりして、漏水信号と
して有意な信号を例えば、高レベルに、また有意でない
信号を低レベルに波形整形する。この後、信号継続時間
積分回路によって、前記波形整形回路から出力される高
レベル信号を積分して時間積分信号を生成する。そして
、漏水判定回路によって前記信号継続時間積分回路から
出力される時間積分信号の値と、判定基準値とを比較し
、前記時間積分信号の値が前記判定基準値より大きいと
きにのみ、漏水有の判定信号を出力する。

（発明が解決しようとする課題）ところが、センサ取付は位置での漏水による振動の振幅
は、漏水位置までの距離と、漏水の規模とによって影響
を受けるので、時間積分信号の大きさだけから漏水の有
無を判定する従来の方法では、漏水の規模と、漏水位置
までの距離とを別々に推定することが困難であった。

本発明は上記の事情に鑑み、漏水規模とは別に、漏水位
置までの距離を推定することができる漏水検出装置を提
供することを目的としている。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するために本発明による漏水検出装置
は、水道管各部に装着され、前記水道管各部の機械的な
振動を検出してこの振動に対応した振動信号を発生する
複数の検出器と、これら各検出器によって得られた各振
動信号の周波数と、予め設定されている前記水道管の周
波数減衰特性データと、前記水道管各部の長さデータと
に基づいて漏水位置を算出する演算部とを備えたことを
特徴としている。

（作用）上記の構成において、漏水が発生して、水道管が振動す
れば、これが水道管の周波数減衰特性と、伝達距離とに
応じて減衰しながら各検知器に伝わる。そして、これら
各検知器によって得られた各振動信号の周波数と、予め
設定されている前記水道管の周波数減衰特性データと、
前記水道管各部の長さデータとに基づいて漏水位置が容
易に算出される。

（実施例）まずこの発明を具体的に説明する前に、この発明の動作
原理について簡単に説明する。

給水管などにおいて、漏水が発生すると、この部分から
流出する水などによってこの部分が振動し、これが給水
管を伝わって四方に伝達される。

そして、このときの振動特性を調べた結果、第４図に示
す如く漏水部分からの距離と、伝達された振動の周波数
との間にかなりの相関関係があることが分かった。

つまり、漏水部分で発生した振動は、給水管固有の周波
数減衰特性にしたがって減衰しながら給水管各部に伝達
される。

しかしこのとき、この振動の高周波成分と、低周波成分
との伝達量を比べると、伝達距離に対応して高周波成分
側の伝達量が小さくなり、そのスペクトラムピークが低
周波側に移行する。

したがって給水管各部において、振動を測定し、これら
のスペクトラムピークを抽出すれば、これらのスペクト
ラムピークと、前記給水管の周波数減衰特性とから、こ
れらの点から漏水部分までの距離を知ることができる。

例えば、第５図に示す如く小管１０１に、給水管１０２
ａ　、１０２ｂが接続されている場合において、小管１
０１の一点ＬＰで漏水が発生し、ここで周波数Ｆの振動
が発生すれば、これが小管１０１−給水管１０２ａなる
経路で、この給水管１゜０２ａの一点Ｐ＾へ伝達される
。

このとき、次式によって示される周波数ＦＡで、この部
分Ｐ＾が振動する。

ＦＡ　＝Ｆ−Ｌｃｔ　・Ｋｃ　−ＬＡ−ＫＡ　　　−−
（１）但し、［ｃｏ：漏水発生地点Ｌｐがら小管１゜１
と、給水管１０２ａとの接続点までの距離。

Ｋｃ：小管１０１の周波数減衰定数。

［Ａ　：小管１０１と、給水管１０２ａとの接続点から
点ＰＡまでの距離。

ＫＡ　　：給水管１０２ａの周波数減衰定数。

また小管１０１の一点Ｌｐで漏水が発生すれば、小管１
０１−給水管１０２ｂなる経路で、この給水管１０２ｂ
の一点ＰＲへ振動が伝達され、次式によって示される周
波数Ｆａで、この部分Ｐａが振動する。

ＦＢ＝Ｆ−ＬＣ２・　Ｋｃ　−Ｌａ　　・　Ｋａ　　・
・・・・・（２）但し、し。２；漏水発生地点Ｌｐから
小管１０１と、給水管１０２ｂとの接続点までの距離。

Ｋｃ：小管１０１の周波数減衰定数。

ＵＢ：小管１０１と、給水管１０２ｂとの接続点から点ＰＢまでの距離。

にＢ　　：給水管１０２ｂの周波数減衰定数。

そして、これら（１）式と、（２）式とがら周波数Ｆを
消去して整理すると、次式が得られる。

２・　Ｋｃ２・　Ｋｃ・・・・・・（３）そしてここで、Ｌｃｏ＝　ＬＣ１＋ＬＣ２・ｅ＝”　（４）但し、Ｌｃ
ｏ　：小管１０１と、給水管１０２ａとの接続点から小
管１０１と、給水管１０２ｂとの接続点までの距離。

とおき、この（４）式を、前記（３）式に代入すれば、
次式が得られる。

ＬＡ＋し。に（２・ＬＡ　＋Ｌｃ、）　　・Ｋｃ　　＋　　（ＬＢ　
　・Ｋｅ　　−ＬＡ　・ＫＡ　）−（ＫＡ　−ＦＢ）２
・Ｋｃ・・・・・・く５）この（５）式から明らかなように、各管路長ＬＡ、　Ｌ
ａ　、　Ｌｃｏと、各管種の周波数限定定数ＫＡ　、Ｋ
ａ　、Ｋｃとが予め分かつていれば、各点ＰＡ、ＰＢで
得られた振動の周波数ＦＡ、ＦＢから点ＰＡと、漏水発
生地点Ｌｐとの距離（ＬＡ十Ｌ　ｃ　１）を求めること
ができる。

第１図は本発明による漏水検出装置の一実施例を示すブ
ロック図である。

これらの図に示す漏水検出装置は、小管１から分岐した
給水管２ａに取付けられる漏水検出器１ａと、前記小管
１から分岐した給水管２ｂに取付けられる漏水検出器３
ｂと、これら各漏水検出器３ａ　、３ｂの出力に基づい
て漏水点位置を算出する漏水点算出装置４とを備えてお
り、小管１や、各給水環２ａ　、２ｂの一部が漏水した
とき、各漏水検出器３ａ　、３ｂの出力に基づいて漏水
点算出装置４がこれを検知して、漏水部分の位置を算出
し、これを表示する。

漏水検出器３ａは、第２図に示す如くセンサ５と、波形
整形部６と、信号継続時間積分部７と、漏水判定部８と
、表示部９と、平均周波数検出部１０とを備えており、
前記給水管２ａの振動に基づいて漏水が発生しているか
どうかを判定して、この判定結果を表示する。また、漏
水が発生したとき、この漏水に起因する振動の平均周波
数を検知して、これを漏水点算出装置４に供給する。

センサ５は、前記配水管２ａや、この給水管２ａに付属
する機器に取付けられており、この給水管２ａが振動し
たとき、第３図（ａ　）に示す如くこの振動に対応した
振動信号Ｓ１を発生して、これを波形整形部６に供給す
る。

波形整形部６は、前記振動信号Ｓ１を増幅する増幅回路
と、この増幅回路から出力される振動信号の絶対値を算
出する絶対値回路と、この絶対値回路から出力される絶
対値信号を予め決められた閾値で２値化する２値化回路
とを備えており、前記センサ５から供給される振動信号
Ｓ１の値が所定値以上であるとき、これを検知して第３
図（ｂ　）に示すような振動信号Ｓ２を生成し、これを
信号継続時間積分部７と、平均周波数検出部１０とに供
給する。

信号継続時間積分部７は、第３図（Ｃ）に示す如く予め
設定されている期間中（例えば、最も、雑音が小さくな
る午前零時から午前４時までの間）に測定有効信号Ｓ３
を発生するタイミング生成回路と、このタイミング生成
回路から前記測定有効信号Ｓ３が出力され、かつ前記振
動信号Ｓ２が供給されている間、計時動作を行なう計時
回路とを備えており、予め決められている測定開始時刻
から測定終了時刻までの間、測定有効信号Ｓ３を発生し
て、これを漏水判定部８と、平均周波数検出部１０とに
供給する。

また、前記測定有効信号Ｓ３を発生し、かつ前記振動信
号Ｓ２が供給されている間、計時動作を行ないながら、
これを積算し、この後、前記測定有効信号Ｓ３を発生を
停止したとき、第３図（ｄ　）に示す如くそれまでに得
られた積算結果を信号持続時間データＤ１として漏水判
定部８に供給する。

漏水判定部８は、前記測定有効信号Ｓ３の供給が停止さ
れたとき、前記信号持続時間データＤ１を取込むととも
に、この信号持続時間データＤ１の値Ｔと、予め設定さ
れている設定値ＣＩとを比較し、Ｔ　＞　Ｃｔのとき、
つまり設定値Ｃ１によって示される時間以上、センサ５
に所定値以上の振動が加えられているとき、漏水と判断
して、漏水検知信号Ｓ４を発生し、これを表示部９に供
給する。

表示部９は、液晶表示器や、ＬＥＤ表示器などを備えて
おり、前記漏水判定部８から漏水検知信号Ｓ４が供給さ
れたときや、前記平均周波数検出部１０から平均周波数
データＤ２が供給されたときに、これらの値を表示する
。

また平均周波数検出部１０は、前記信号継続時間積分部
７から測定有効信号Ｓ３が供給されている間、前記波形
整形部６から出力される振動信号Ｓ２を取込むとともに
、この振動信号Ｓ２の周波数を計数する。

そして第３図（ｅ　）に示す如く前記測定有効信号Ｓ３
が供給されなくなったとき、この測定有効信号Ｓ３が供
給されている間に測定された周波数を平均化してスペク
トラムピークを算出し、これを平均周波数データＤ２と
して、前記表示部９と、漏水点算出装置４とに供給する
。

また漏水検出器３ｂは、前記漏水検出器３ａと同様に、
センサ５と、波形整形部６と、信号継続時間積分部７と
、漏水判定部８と、表示部９と、平均周波数検出部１０
とを備えており、前記給水管２ｂの振動に基づいて漏水
が発生しているかどうかを判定して、この判定結果を表
示する。また、漏水が発生したとき、この漏水に起因す
る振動のスペクトラムピークを算出して、これを平均周
波数データＤ３として、第３図（ｆ　）に示す如く漏水
点算出装置４に供給する。

漏水点算出装置４は、管種設定部１１−と、管路長設定
部１２と、漏水位置算出部１３と、漏水位置表示部１４
とを備えており、前記漏水検出器３ａ、３ｂの出力に基
づいて、漏水位置を算出し、これを表示する。

管種設定部１１は、ＤＩＰスイッチなどのデータ設定ス
イッチを備えており、操作員などによって前記データ設
定スイッチが操作されて、前記小管１や、給水管２ａ　
、２ｂの管種データが設定されたとき、これを漏水位置
算出部１３に供給する。

また管路長設定部１２は、前記管種設定器１１と同様に
、ＤＩＲスイッチなどのデータ設定スイッチを備えてお
り、操作員などの前記データ設定スイッチが操作されて
前記小管１や、給水管２ａ。

２ｂの管路長データＬＡ　、ＬＢ＋　Ｌｃｏが設定され
たとき、これを漏水位置算出部１３に供給する。

漏水位置算出部１３は、前記漏水検出部３ａ。

３ｂから平均周波数データＤ２　、Ｄ３が供給されたと
き、これらの平均周波数データＤ２　、Ｄ３によって示
される周波数Ｆ＾＋　Ｆ　ａと、前記管路長設定器１２
から供給される各管路長ＬＡ、ＬＢ。

ｔ、Ｃｏと、前記管種設定器１１から供給される各管種
データに対応する周波数減衰定数ＫＡ　、に−。

Ｋｃとに基づいて前記（５）式に示す演算を行なって漏
水検出器３ａが取付けられている点ＰＡがら漏水発生地
点ＬＰまでの距離（ＬＡ　＋　ＬＣＩ）を算出し、これ
を漏水位置表示部１４に供給する。

漏水位置表示部１４は、液晶表示器や、ＬＥＤ表示器な
どを備えており、前記漏水位置算出部１３から距Ｈ（Ｌ
Ａ　＋　ＬＣｌ）が供給されたとき、これを漏水検出器
３ａが取付けられている点ＰＡから漏水発生地点Ｌｐま
での距離として表示する。

このようにこの実施例においては、漏水に起因して発生
した振動が小管１や、給水管２ａ　、　２ｂを伝わると
き、その伝達距離に対応してそのスペクトラムピークが
低周波側に移行する点に着目して漏水検出器３ａが取付
けられている点ＰＡから漏水発生地点Ｌｐまでの距離（
ＬＡ　＋　ＬＣＩ）を算出して表示するようにしたので
、漏水が発生したとき、その位置を容易に知ることがで
きる。

また、上述した実施例においては、２台の漏水検出器３
ａ、３ｂを用いているが、これを３台以上にするように
しても良い。

この場合、各漏水検出器で漏水が検出されたとき、これ
ら各漏水検出器によって得られた信号持続時間データの
うち、値が大きいものを２つ選択して、この選択した２
つの漏水検出器から出力される平均周波数データを用い
るようにすれば、上述した実施例と同様にして漏水位置
を容易に検知することができる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、漏水が発生したと
き、その位置を容易に知ることができ、これによって漏
水箇所を早期に修復させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による漏水検出装置の一実施例を示すブ
ロック図；第２図は同実施例の回路枯成例を示すブロッ
ク図、第３図は同実施例の動作例を示すタイミングチャ
ート、第４図は同実施例の動作原理を説明するための図
、第５図は同実施例の動作原理を説明するための模式図
である。１・・・水道管（小管）、２ａ　、２ｂ・・・水道管（給水管）、３ａ、３ｂ・・
・検知器（漏水検出器）、４・・・演算部（漏水点算出
装置）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水道管各部に装着され、前記水道管各部の機械的
な振動を検出してこの振動に対応した振動信号を発生す
る複数の検出器と、これら各検出器によって得られた各振動信号の周波数と
、予め設定されている前記水道管の周波数減衰特性デー
タと、前記水道管各部の長さデータとに基づいて漏水位
置を算出する演算部と、を備えたことを特徴とする漏水
検出装置。