JPH052934B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は水道管からの水漏れを検出する漏水検
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
る途中の配水管および給水管から漏れる漏水量は
現在、全配水量の10数％になつている。これによ
る損失を金額に換算すると、１m³当りの上水価格
を100円として１年当り約2000億円にも達する。
漏水分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。従つて、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
される。しかし、大部分の漏水は地中で発生する
ため、これを地上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
出法に音聴棒による方法がある。これは音聴棒を
管路が埋設されている地上に当てるか、ボーリン
グした穴を通して直接埋設管理に接触させるか、
あるいは消火栓、量水器などの地上へ露出してい
る部分へ接触させて、音聴棒から伝わる振動音を
機械的又は電気的に増幅し、ヘツドホーンを通し
て調査員が聴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
の他の雑音を区別するために熱練技術を要する。
また、この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を要するため、漏
水個所の発見が遅々として進まない等の問題があ
る。

このため、漏水発見の自動化を目指して近時試
用が開始された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、これらからの信号の相互相関をとることによ
つて、漏水位置を決定しようとするものである。
しかし、これには次の問題がある。第一に、調査
区間の管路の分岐、管の材質、管の長さのデータ
が正確に分つていなければならない。第二に、２
個所のセンサ間に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。第三
に、熟練技術を要さないが、市内を巡回点検する
必要があるため、漏水の早期発見には限界があ
る。

現在、漏水件数はその約90％が、配水管からの
分岐個所を含めて需要家へ引き込まれる給水管で
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れば、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発明者らの研究によ
つて開発されている。即ち、一旦発生した漏水は
修理されない限り継続して発生し、自然復旧する
ことは有り得ない。一方、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
ことが明白である。その他の外部雑音源も連続し
て発生することはきわめて少ない。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−
209117号公報に示されたものが知られている。こ
の装置はセンサで検出された漏水音および雑音、
または漏水による振動および雑音による振動を電
気信号に変換して波形整形回路へ入力させる。波
形整形回路ではセンサからの電気信号の増幅、周
波数によるフイルタリング、および波高値による
弁別などが行われ、漏水信号として有意な信号を
例えば高レベルに、有意でない信号を低レベルに
波形整形する。信号継続時間積分回路は入力信号
が高レベルの時間を積分して時間積分信号を出力
する。漏水判定回路は信号継続時間積分回路で積
分された時間が予め設定した判定基準を越えた場
合にのみ漏水有りの判定信号を出力する。通常、
外部雑音が小さい夜間（例えば午前２時から４
時）にこの信号継続時間積分回路を動作させるこ
とによつて、雑音信号に対する漏水信号比を向上
させる手段を構じているが、夜間といえども雑音
が皆無ではない。

（発明が解決しようとする問題点） 特に夜間工事音や受水槽から高架水槽への揚水
ポンプ運転音などの雑音が多い場所で漏水検出装
置を使用する場合、これらの雑音は長時間に渡つ
て発生するので、単に雑音が一定レベル以上の時
間を積分しただけでは漏水が無いにもかかわらず
漏水有りの誤判定をする機会が多い。

例えば、大口需要家の受水槽から高架水槽への
揚水ポンプ運転音が夜間において、１時間継続す
るものとする。このような揚水ポンプ運転音を漏
水信号と誤検出しないためには、予め想定される
揚水ポンプ運転時間の倍以上（２時間以上）の測
定時間（積分時間）が必要となる。すなわち、漏
水判定基準は、設置環況にもよるが、時間積分率
60％程度に設定されている。このような判定基準
に対し、前記揚水ポンプ運転音を漏水と誤判定し
ないためにはその時間積分率が50％程度となるよ
うに、測定時間を設定しなければならず、雑音が
揚水ポンプ運転音のみと想定しても、その運転時
間の倍程度の測定時間が必要となる。通常、深夜
の時間帯であつても、トイレでの水使用等があ
り、揚水ポンプ運転音のみが雑音とは限らず、こ
れらを想定して雑音による誤動作を防止するに
は、測定時間を深夜時間帯においてかなり長時間
に設定しなければならない。

もちろん、漏水判定基準を例えば80％程度に高
く設定すれば、上記測定時間を短くすることがで
きるが、このように設定すると、本来の漏水検出
機能が低下する。すなわち、比較的小規模の漏水
状態では、センサー入力される入力波形も比較的
低く、波形整形回路により有意な信号として弁別
される成分が70％程度となることは多々ある。こ
の場合、時間積分率は70％となり、漏水が生じて
いるにもかかわらず、これを検出することが出来
なくなる。このようなことから、漏水判定基準を
高めることは困難であり、深夜時間帯においてか
なり長時間の測定時間が必要となる。

本発明の目的は、誤判定の機会を減少させ、し
かも比較的短い測定時間で確実に漏水を検出でき
る漏水検出装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明による漏水検出装置は、水道管またはこ
れに付属する機器に装着され、その音圧変化また
は振動を検知して電気信号に変換するセンサーを
持つ。そしてこのセンサーに対し、その電気信号
を入力し、予定の判定基準と比較してこの判定基
準以上の信号を出力する波形整形手段を設ける。
また、この波形整形手段に対しては、その出力信
号の継続時間を予定の積分開始時刻から積分終了
時刻までの間、計数する信号継続時間積分手段を
設け、さらにこの信号継続時間積分手段から出力
される時間積分値のうちの最小値を記憶してお
き、予定回数の測定が終了した時点に、予め設定
された定数と前記時間積分値の最小値とを比較し
て、漏水有無の判定信号を出力する漏水判定手段
を設けている。

（作 用） 本発明は水道管やこれに付属する機器からの漏
水によつて発生する音圧変動、または管壁振動な
どの振動をセンサで検知し、このセンサーからの
電気信号に変換された出力信号のうち、予定の判
定基準以上の信号を取り出し、これを予定の時刻
間計数して出力信号継続時間積分値を得、この測
定動作を所定回数繰返すと共に、この測定毎に得
られる信号継続時間積分値のうち最小値を記憶
し、この記憶された時間積分値と設定された判定
基準値とを比較して漏水の有無を判定する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。第１図から第３図において、１はセンサ
で、水道管に取付けられ、そこから生じる音響信
号または振動による偏位、速度、加速度などを電
気信号に変換する。２は波形整形手段で、上記セ
ンサー１の電気信号を所定の波高値信号に増幅す
る増幅回路を有し、この増幅回路から出力された
変換信号のうち、予め定められた判定基準電圧以
上の変換信号のみを一定波高値の矩形信号に変換
する。３は信号継続時間積分手段で、入力信号が
高レベルの時間を積分して時間積分値R_iを出力す
る。４は漏水判定手段で、上記時間積分値R_iをも
とに漏水の有り無しを判定する。５は時計手段
で、これら一連の動作の開始、終了を決めるため
の時刻を更新する。

第２図は第１図中の信号継続時間積分手段３の
構成例を示す。記憶回路３４は積分開始信号INI
の入力時点から積分終了信号INO入力までの間、
論理“１”の状態を保持する。アンドゲート３
１，３２は上記論理“１”の保持を条件に、パル
ス発振回路３０から生じるパルスと波形整形手段
２の出力信号との論理積をとる。このことによつ
て、波形整形手段２の出力信号継続時間をデジタ
ル化する。カウンタ３３はアンドゲート３２から
の出力パルス列を計数することによつて、積分開
始信号INIが発生してから積分終了信号INOが発
生するまでの波形整形手段２からの出力信号の時
間積分を行う。

第３図は第１図中の漏水判定手段４の機能例を
示すフローチヤートである。時計手段５から定期
的に出力される時計割込み信号を受けると以下の
手順で漏水有り、または漏水無しの判定をする。
先ず予め設定されている積分開始時刻と時計の時
刻との一致を判定し（ステツプ41）、一致してい
れば、積分開始信号INIを出力し（ステツプ42）、
割込み待ちプログラムへ戻る。前記判定（ステツ
プ41）により一致していなければ、次に予め設定
されている積分終了時刻と時計の時刻との一致を
判定し（ステツプ43）、一致していなければ、割
込み待ちプログラムへ戻る。一致していれば積分
終了信号INOを出力する（ステツプ44）。その後
信号継続時間積分手段３のカウンタ３３の値、す
なわち時間積分値R_i（添字ｉはｉ回目の測定を意
味する）を読み込む（ステツプ45）。次に前回周
期までの時間積分値の最小値Ｒ〓として記憶して
いる値と、上記ステツプ45で読み込んだ時間積分
値R_iとを比較し、何れか小さい値を新に時間積分
値の最小値Rminとして記憶する（ステツプ46）。
その後カウンタ３３をリセツトし（ステツプ47）、
次回の測定に備えると共に、この測定回数が予め
設定された測定回数ｎに達したかを判定し（ステ
ツプ48）、満たなければ割込み待ちプログラムへ
戻る。測定回数ｎに等しければステツプ46で記憶
した時間積分値の最小値Rminと予め設定された
しきい値Ｃとを比較する（ステツプ49）。その結
果しきい値Ｃよりも大きければ漏水有りと判定
し、漏水有り信号を第２図の端子Ｐへ出力する
（ステツプ51）。これに対し、しきい値Ｃよりも大
きくなければ漏水無し信号を端子Ｐへ出力する
（ステツプ50）。その後時間積分値の最小値Rmin
を初期状態に戻すために、大きな撰数値R^*（R^*
≫Ｃ）をRminの値とし（ステツプ52）、割込み
待ちプログラムへ戻る。

上記判定において、前述した夜間工事音や受水
槽から高架水槽への揚水ポンプ運転音などは比較
的長時間に渡つて発生するため、従来のように、
一定レベル以上の振動が生じた時間を単に積分
し、その値を予定の判定基準と比較するだけで
は、これらの運転音により漏水有りと誤判定して
しまう可能性が強い。すなわち、夜間工事音や受
水槽から高架水槽への揚水ポンプ運転音は、長時
間に渡つて発生するため、上述したようにある所
定の測定時間内における積分値は、判定基準（例
えば60％）を越えるに充分な大きな値となる場合
がある。これを防止するには上記測定時間をかな
りの長時間に設定しなければならない。しかし、
上記所定の測定時間を複数の測定期間に分割し、
各測定期間毎に、所定の振動レベル以上となる時
間積分値を測定し、これらを互いに比較して見る
と、これら相互間に差が生じる。すなわち、運転
音の場合、休止期間が必ず生じるため、この休期
間に対応する測定期間の時間積分値は大幅に低下
する。これに対し、漏水がある場合は、所定の測
定時間内における全測定期間に渡つて、時間積分
値はしきい値をオーバする。したがつて本発明の
ように、ある測定時間内における各時間積分値の
うち最小のものを記憶しておき、これをしきい値
Ｃと比較し、これがしきい値Ｃ以下であれば、従
来のように全体の時間積分値が判定基準をこえて
も、漏水ではないと判断できる。言い換えれば、
最小値がしきい値Ｃより大であれば漏水と判断で
きる。これらの結果、漏水以外の騒音により漏水
と誤判定する機会が大幅に減少する。

ここで、最も長時間継続する雑音源として、例
えば、前述したように、最大１時間継続する揚水
ポンプ運転音があるとする。この場合、上記実施
例では、積分時間を短く設定し（例えば２分）、
これを複数回（例えば31回）実施すれば、この間
に必ず、揚水ポンプの運転休止タイミングが生じ
るので、少なくとも１回分の時間積分率は大幅に
低下する。したがつて、各時間積分値の最小値
を、しきい値Ｃと比較することにより、この長時
間にわたる信号入力が雑音によるものであると判
定できる。また、その判定時間も雑音の想定され
る最大継続時間（この例では１時間）とほぼ同じ
時間、すなわち、２分×31回＝62分間実施すれば
よい。したがつて、従来のように、想定最大継続
時間の２倍以上の間、測定する必要はなく、測定
時間を大幅に短縮できる。さらに、雑音の入力は
問題とならないので、測定時間帯を深夜に限る必
要もなくなる。

以上に説明した第３図のフローチヤートに基づ
く漏水判定方法では、予め設定されたｎ回の測定
結果の最小値としきい値Ｃの大小関係による漏水
判定を行なつた後、測定結果をリセツトする。し
たがつて、例えば、２日でｎ回になるように測定
間隔を設定しておけば２日周期で漏水判定が繰返
えされる。

第４図のフローチヤートで示す実施例は１日毎
にｎ回になるように測定間隔が設定されており、
毎日最新の過去ｍ日の測定結果の最小値としきい
値Ｃの大小関係によつて漏水の有無を判定する。
以下これにつき説明する。なお全体を40で示すス
テツプ41からステツプ48までは第３図と同様であ
るから説明を省略する。

まず、各日毎にｎ回の測定が終了した後、ｊ−
１日目の時間積分値の最小値A_J-1（ｊ＝１、…、
ｍ）を、ｊ日目の最小値A_jで置き換える（ステ
ツプ53）。次に最新の時間積分値の最小値Rmin
をｍ日目の最小値A_nとして与える（ステツプ54）
ことにより、常に最近の過去ｍ日間の時間積分値
の最小値A_j（ｊ＝１、…、ｍ）を保持する。

この後、過去ｍ日間の時間積分値の最小値A_j
（ｊ＝１、…、ｍ）の中で最も小さい値としきい
値Ｃとの大小関係を比較し（ステツプ55）、その
結果によつて漏水の有無を判定する。ステツプ
50、51、52は第３図と同じである。

上記動作を各部の波形によつて説明する。第５
図において、ａは第１図で示したセンサー１の出
力信号の一例、ｂは増幅回路の出力信号波形の一
例で、この場合入力電圧の正負にかかわらず出力
電圧が正となる絶対値増幅回路を使用している。
ｃは判定基準電圧＋Ｅrよりも信号が大きいとき
に高レベルになる比較回路の出力信号波形で、第
１図における波形整形手段２の出力信号になる。
ｄは第２図で示したアンドゲート３２の出力パル
ス列で、波形整形手段２の出力信号のハイレベル
期間に比例したパルス数となつている。ｅは積分
開始信号INI、ｆは積分終了信号INO、ｇは記憶
回路３４の論理“１”の状態を示す積分期間信号
である。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、任意の間隔で
任意の時間の時間積分値を複数回測定した結果の
最小値を基に漏水の有無を判定するので、漏水以
外の雑音源が原因で漏水有りと誤判定をする機会
が減少する。

【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
を示す構成図、第２図は第１図における信号継続
時間積分手段の構成例を示す図、第３図は第１図
における漏水判定手段の機能を説明するためのフ
ロー説明図、第４図は本発明の他の実施例を示す
フローチヤート、第５図は本発明の動作を説明す
るための構成各部の波形説明図である。 １…センサー、２…波形整形手段、３…信号継
続時間積分手段、４…漏水判定手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水道管または水道管に付属する機器に装着さ
   れ、その音圧変動または振動を検知して電気信号
   に変換するセンサーと、 このセンサーの電気信号を入力し、予定の判定
   基準と比較してこの判定基準以上の信号を出力す
   る波形整形手段と、 この波形整形手段の出力信号の継続時間を予定
   の積分開始時刻から積分終了時刻までの間、計数
   する信号継続時間積分手段と、 この信号継続時間積分手段から出力される時間
   積分値のうちの最小値を記憶しておき、予定回数
   の測定が終了した時点にて、予め設定された定数
   と前記時間積分値の最小値とを比較して、漏水有
   無の判定信号を出力する漏水判定手段と、 を備えたことを特徴とする漏水検出装置。