JPH1164151A

JPH1164151A - 配管の漏洩検知システム

Info

Publication number: JPH1164151A
Application number: JP15641998A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takeda; 博竹田; Koichi Sato; 功一佐藤
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1997-06-09
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 1999-03-05
Anticipated expiration: 2018-06-04
Also published as: JP3032185B2

Abstract

(57)【要約】【課題】上水道網やガス配管などの漏洩検査作業者が
移動することなく、また内部通流路の遮断等の付帯的な
操作を必要とすることなく、いつでも定期的に漏洩個所
を精度よく検出することができるようにする。【解決手段】上水道網の送水管または配水管の各々に
漏水を検知するための水中マイク１２を間隔をおいて設
置する。水中マイクの検出信号を公衆回線１６を介して
センタコントローラ１８に送出する。センタコントロー
ラ１８は検知対象区間の両端に位置する水中マイク１２
Ａ、１２Ｂからの検出音を前記公衆回線を介して入力す
るが、周波数別に相関係数の高いものの波形合成信号か
ら前記検知対象区間の特定位置の漏水の有無を判別する
手段を設ける。センタコントローラ１８では、検知対象
区間を更新しつつ、上水道網における全領域の漏水の有
無を検知させる。適用対象は上水道のみではなく、ガス
配管やプラント配管での各種流体の漏洩を検出対象とす
ることができる。水中マイクをセンサとして検出してい
るが、この検出対象は内部流体でも配管を通じて検出さ
れる音や振動などの各種波動を対象とすればよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は配管の漏洩検知シス
テムに係り、上水道網における漏水検知やガス管のガス
漏れ位置の検出したり、あるいは化学プラントにおける
各種配管の漏洩位置を検出するのに好適な配管の漏洩検
知システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】上水道管、ガス配管、送油管、あるいは
化学プラントの流体配管網における漏洩個所を早期に判
定し、漏洩の継続を防止することは資源の有効活用をな
す上で極めて重要である。このため、従来から各種の漏
洩検査が行なわれている。例えば、上水道網における漏
水検査では、一般的な方法として音聴法が用いられ、作
業者が音聴棒を水道配管のバルブ部分に直接当てて配管
から出る音を聴取して漏水の有無を検出し、あるいは水
道配管に沿って地面に振動センサを置き、水道配管から
の伝達される振動音に基づいて漏水の有無を検出してい
る。

【０００３】ところが、上記のような音聴法では、車両
の通行等による振動などが測定に影響を与えるために夜
間作業となり、しかも作業者が歩行移動により測定する
ために検査距離は極めて短くなってしまう欠点があっ
た。また、音の聴取には熟練を要するため、漏水検知に
従事する作業者が少ないという問題もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような観点から、
配管内部にマイクを挿入して配管に沿って移動させなが
ら検出する方法（特開昭５０−１１８５５４号公報、特
開昭５６−１６０５００号公報）や、配管流量をオリフ
ィスで絞り込みながら差圧を検出し、漏水量を検出する
方法などが提案されている。この方法は水道管網のみな
らず各種の流体配管の漏洩個所を検出するのに利用する
ことができる。

【０００５】しかし、上記従来のいずれの方法でも、実
際の測定に際して、配管から内部流体の抜き取りや、流
路遮断などの操作が必要であり、通流状態を維持しなが
ら正確に漏洩箇所を検出することはできないものであっ
た。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点に着目し、作
業者の移動を伴うことなく、また配管の流路遮断等の付
帯的な操作を必要とすることなく、いつでも定期的に漏
洩を精度よく検出することができるようにした配管の漏
洩検知システムを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る配管の漏洩検知システムは、配管経路
に内部流体の漏洩を検知するための波動センサを間隔を
おいて設置し、当該センサの検出信号を通信回線を介し
てセンタコントローラに送出可能に接続してなり、前記
コントローラは検知対象区間の両端に位置する前記セン
サからの検出信号を前記通信回線を介して入力すること
により周波数別に相関係数の高いものの波形合成信号か
ら前記検知対象区間の特定位置の漏洩の有無を判別する
手段を設け、前記センタコントローラにて検知対象区間
を更新しつつ配管における漏洩の有無の検知を可能とし
た。この場合において、前記センタコントローラは、各
検出信号ごとに設けられた周波数分析回路と、この周波
数帯域毎に相関を検出する相関計算回路と、相関値の一
定以上の周波数の波形合成をなす波形合成手段とを有
し、合成波形の強度、帯域波形加算数から漏洩の有無を
判定可能に構成すればよい。

【０００８】また、前記配管は上水道網の送水管または
配水管であって、当該送水管または配水管に取り付けら
れたセンサから検知対象区間の漏水を検知するように
し、あるいは、前記配管はガス管であって、当該ガス管
に取り付けられたセンサから検知対象区間のガス漏れを
検知するようにし、更には前記配管はプラントの配管で
あって、当該プラント配管に取り付けられたセンサから
の検知対象区間の流体の漏れを検知するようにできる。
前記センサは内部流体の波動信号を検出するセンサと
し、また、配管波動を検出するセンサとして構成すれば
よい。

【０００９】より具体的には、上水道網の送水管または
配水管の各々に漏水を検知するための水中マイクを間隔
をおいて設置し、当該水中マイクの検出信号を通信回線
を介してセンタコントローラに送出可能に接続してな
り、前記センタコントローラは、各検出信号ごとに設け
られた周波数分析回路と、この周波数帯域毎に相関を検
出する相関計算回路と、相関値の一定以上の周波数の波
形合成をなす波形合成手段とを有し、合成波形の強度、
帯域波形加算数から漏水の有無を判定可能とし、かかる
センタコントローラにて検知対象区間の両端に位置する
水中マイクからの検出音を前記通信回線を介して入力す
ることにより周波数別に相関係数の高いものの波形合成
信号から前記検知対象区間の特定位置の漏水の有無を判
別させ、当該センタコントローラにて検知対象区間を更
新しつつ上水道網における漏水の有無の検知を可能に構
成すればよい。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、検知区間の両端に予め内部
流体あるいは配管を伝播する波動を検知するセンサ、例
えば水中マイクを設置しておき、漏洩検査が必要なとき
にコントロールセンタ側から検出開始指令を出力するだ
けで、簡単に配管の漏洩の有無や漏洩個所を検出するこ
とができる。これには作業時間の限定がなく、何時でも
必要なときに検査することができ、車両などの騒音があ
る場合でも漏洩の有無を確実に検出することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る配管の漏洩
検知システムを上水道網の漏水検知に適用した具体的実
施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１
は実施形態に係る上水道網の漏水検知システムの構成を
示す構成図である。この図に示しているように、当該漏
水検知システムは、中央集中制御方式を採用しており、
監視区域内の上水道網の配水管１０に、漏水を検知する
ための水中マイク１２を含む検知ユニット１４を約１ｋ
ｍ程度の間隔をおいて設置し、当該検知ユニット１４の
検出信号を公衆電話回線１６を介してセンタコントロー
ラ１８に送出可能にしている。

【００１２】検知ユニット１４は、配水管１０に適宜間
隔をおいて設けたＴ字管２０に装着された水中マイク１
２を有するとともに、マイク１２で検出した音を増幅す
る増幅器２２、並びにこの増幅信号を公衆回線１６を通
じて前記センタコントローラ１８に送出するモデム２４
とから構成されている。したがって、前記水中マイク１
２により、配水管１０内の水を伝播する音が検出され、
センタコントローラ１８に収集され、記憶保持される。
前記検知ユニット１４は配水管１０において約１ｋｍ毎
に設置され、これによって形成される一対のユニット１
４間の区間が検知区間とされる。センタコントローラ１
８は後述するように漏水箇所の演算処理をなすが、これ
と同時に監視区域の上水道配管網や漏水検知区間の表
示、漏水量の演算結果などを検知システム表示装置２
６、あるいはビデオプロジェクター２８に表示するもの
となっている。

【００１３】センタコントローラ１８における漏水検知
処理は、図２に示すように、相関分類型フィルタ３０を
用い、検出した音を検知区域に仮設定した音源位置（ｎ
1、ｎ2、ｎ3、……）にて周波数帯域に分別した後、相
関係数がほぼ一致する波形を波形合成手段３２にて合成
し、この合成波形によって漏水の有無を診断するように
なっている。この原理は次のようなものである。

【００１４】ある漏水検知区間内において、その区間の
両端に位置する一対の水中マイク１２により水中伝達音
を検出する。一方の水中マイク１２Ａの設置点を基準点
Ａ、他方の水中マイク１２Ｂの設置点を対照点Ｂ、漏水
点をＰとすると、基準点Ａにて検出した漏水点Ｐにおけ
る漏水音と、対照点Ｂにて検出した漏水点Ｐにおける漏
水音は同一か極めて類似した波形を有しているが、Ｐか
らＡまたはＢまでの距離が異なるため、伝播時間差が生
じる。この伝播時間差を知ることによって、基準点Ａか
ら漏水点Ｐまでの距離ｌaは、次式により求めることが
できる。

【００１５】

【数１】

【００１６】但し、ＬはＡ点とＢ点間の距離であり、τ
mは漏水音伝播時間差、Ｃは漏水音伝播速度である。し
たがって、漏水音伝播時間差が判明すれば漏水点Ｐの位
置を特定することができる。

【００１７】ところで、水中マイク１２（１２Ａ、１２
Ｂ）は複数の音源からの信号を同時に検出し、検出音は
多周波数域にわたる合成された音として捉えられる。し
たがって、複数の音源Ｓ１、Ｓ２が存在した場合に、こ
れから発せられる信号を前記複数のマイク１２にて検出
した後、検出合成音の信号から各音源Ｓ１、Ｓ２にて発
せられる信号に復元することで、特定位置にある音源か
ら発せられている音の波形を再生することができる。こ
のため、本実施形態では相関分類型フィルタ３０を用い
るようにしている。この具体的内容を図３を参照して説
明する。

【００１８】音源Ｓ１から出る音をバンドパスフィルタ
にかけて周波数別に出力したときに、周波数ｆ1、ｆ2、
ｆ3の信号があり、音源Ｓ２では周波数ｆ4、ｆ5の信号
が発せられている場合、音源Ｓ１に近いマイク１２Ａと
音源Ｓ２に近いマイク１２Ｂで検出される音は、両音源
Ｓ１、Ｓ２の音が混在した状態で検出される。マイク１
２Ａ、１２Ｂおよび音源Ｓ１、Ｓ２の位置が固定である
とき、マイク１２Ａで検出される同一の音源からの音は
周波数に拘らず、伝播時間差が等しい。したがって、周
波数毎に検出される音の波形の相関を計算し、その相関
のピーク値の時間差が等しい場合には同一の音源から発
せられている音であると判別でき、これを抽出すること
により、音源Ｓ１、Ｓ２の各々から出る音を再現するこ
とができるのである。

【００１９】そこで図４に示すように、マイク１２Ａ、
１２Ｂから検出されて公衆回線１６により送出された信
号は、センタコントローラ１８に設けられた相関分類型
フィルタ３０に入力させるようにする。このフィルタ３
０では、各マイク１２Ａ、１２Ｂに対応した周波数分析
回路３４Ａ、３４Ｂを通し、周波数弁別された信号は相
関計算回路３６および演算回路３８に出力され、各周波
数帯域毎に周波数分析回路３４Ａ、３４Ｂの出力間の相
互関係が計算される。そして、遅れ時間設定回路４０に
よって設定された遅れ時間の下限値と上限値に基づき、
演算回路３８によってその設定された遅れ時間の変化に
基づく周波数帯域のレベルの時間変化波形が出力され
る。図５が帯域フィルタ通過波形の相互相関係数のグラ
フであり、周波数が３００〜１３００Ｈｚを１０帯域に
分けたものである。

【００２０】そして、図５のような出力データに対し、
相関係数にある一定の閾値を設定し、例えば０．４以上
の場合に波形合成手段３２に出力して合成波形を得る
と、図２に示すような合成波形が得られる。これを漏水
診断装置４２に出力し、ここで漏水の有無を判定出力す
るようにしている。

【００２１】このような処理は、配水管の検知区間をｎ
等分し、漏水診断を仮に設定した音源位置ｎ1、ｎ2、ｎ
3、……ごとに行われる。合成波形からの漏水判断は、
合成信号が継続して行われていること、合成波形の振幅
から得た強度（図６（１））や合成波形に至るまでの周
波数の加算数（図６（２））を導いて判断するようにす
ればよい。これによって簡便に漏水の有無、その位置の
判別、振幅から漏水量の推定が可能であり、センタコン
トローラ１８にて、その演算処理を行って表示手段に表
示させるようにすればよい。一対の水中マイク１２Ａ、
１２Ｂ間の検知区間の漏水検査が終了したのちは、検知
区間を更新し、上水道間網の全てにわたって同様に処理
する。

【００２２】上述のような実施形態では、上水道網の送
水管または配水管の各々に漏水を検知するための水中マ
イク１２を間隔をおいて設置し、当該水中マイク１２の
検出信号を公衆電話回線１６を介してセンタコントロー
ラ１８に送出可能に接続してなり、前記センタコントロ
ーラ１８は検知対象区間の両端に位置する水中マイク１
２Ａ、１２Ｂからの検出音を前記公衆電話回線１６を介
して入力することにより周波数別に相関係数の高いもの
の波形合成信号から前記検知対象区間の特定位置の漏水
の有無を判別する手段を設け、前記センタコントローラ
１８にて検知対象区間を更新しつつ上水道網における漏
水の有無の検知を可能としたので、検出音の周波数単位
への分離と、相関係数を利用した合成処理により、音源
からの波形を特定することができ、漏水の有無を確実に
判別することができるとともに、必要な時に何時でも自
由に漏水検査をすることができるという優れた効果が得
られる。

【００２３】上記実施形態では上水道網の検知を水中マ
イクを用いて行なう方法について説明したが、上記水中
マイクに代えて加速度ピックアップをセンサとして用
い、これを外部に露出している管壁面あるいは露出して
いる枝管に取り付け、管内音が振動となって管壁に伝わ
ることを利用するようにしてもよい。すなわち、漏水に
起因する音やこの音によってもたらせられる振動、ある
いは漏水によって圧力の変化が生じてこれが負圧力波の
伝播が生じるので、これらを波動信号として検出できる
センサにより、実施形態と同一の手法で漏洩個所を検出
することができる。また、センタコントローラ１８への
検出信号の伝達は公衆電話回線１６を用いるようにして
いるが、専用回線あるいは無線による通信回線を利用す
ることもできるのはもちろんである。

【００２４】本発明は、上水道網の漏水検査に適用でき
るだけでなく、ガス配管網でのガス漏れ検知や化学プラ
ントなどにおける一般流体配管での漏洩検知にも適用す
ることが可能である。例えば、ガス漏れ検知に適用する
場合、ガスの通流音を検出するマイクを間隔をおいて管
内に差し込み、ガス流の音を検出するようにすればよ
い。ガス漏れの音には、超音波領域の高周波音も含まれ
るので、加速度ピックアップの他、ＡＥセンサを利用で
きる。これは配管の露出部の管壁上あるいは露出してい
る枝間を取り付け位置とすればよい。

【００２５】化学プラントなどにおける輸送流体の漏れ
を検知するには、圧力監視による方法として圧力計をセ
ンサとして用いて内部流体漏洩による負圧力波の伝播を
捉えて、漏水検知の実施形態で示した処理を行なって漏
洩個所を特定することができる。また、音響監視による
方法も当然可能であり、漏洩音として内部流体の波動を
検出する場合にはマイクをパイプラインの内部に差し込
むようにすればよく、パイプラインは地表に設置されて
いるので、場合によっては管の周囲に配置して管壁を通
じて外部に漏れ出る音を検出するようにしてもよい。ま
た、上記ガス漏洩検知の場合と同様に、加速度ピックア
ップの他、ＡＥセンサを利用してパイプラインの壁面上
の振動を検出することができる。上記いずれの場合にも
検出に当たってのアルゴリズムは漏水検査の場合と同様
である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
配管経路に内部流体の漏洩を検知するための波動センサ
を間隔をおいて設置し、当該センサの検出信号を通信回
線を介してセンタコントローラに送出可能に接続してな
り、前記コントローラは検知対象区間の両端に位置する
前記センサからの検出信号を前記通信回線を介して入力
することにより周波数別に相関係数の高いものの波形合
成信号から前記検知対象区間の特定位置の漏洩の有無を
判別する手段を設け、前記センタコントローラにて検知
対象区間を更新しつつ配管における漏洩の有無の検知を
可能としたので、漏洩個所の検出のために作業者の移動
を伴うことなく、また配管の流路遮断等の付帯的な操作
を必要とすることなく、いつでも定期的に漏洩を精度よ
く検出することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る漏水検査システムの全体構成の
説明図である。

【図２】同漏水検査システムの検査状態の説明図であ
る。

【図３】相関分類型フィルタの説明図である。

【図４】同フィルタの具体的構成図である。

【図５】周波数帯域別の遅れ時間に対する相関係数の出
力グラフである。

【図６】漏水検査システムの漏水検査結果の出力図であ
る。

【符号の説明】

１０配水管１２（１２Ａ、１２Ｂ）水中マイク１４検知ユニット１６公衆電話回線１８センタコントローラ２０Ｔ字管２２増幅器２４モデム２６検知システム表示装置２８ビデオプロジェクター３０相関分類型フィルタ３２波形合成手段３４Ａ、３４Ｂ周波数分析回路３６相関計算回路３８演算回路４０遅れ時間設定回路４２漏水診断装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配管経路に内部流体の漏洩を検知するた
めの波動センサを間隔をおいて設置し、当該センサの検
出信号を通信回線を介してセンタコントローラに送出可
能に接続してなり、前記コントローラは検知対象区間の
両端に位置する前記センサからの検出信号を前記通信回
線を介して入力することにより周波数別に相関係数の高
いものの波形合成信号から前記検知対象区間の特定位置
の漏洩の有無を判別する手段を設け、前記センタコント
ローラにて検知対象区間を更新しつつ配管における漏洩
の有無の検知を可能としたことを特徴とする配管の漏洩
検知システム。
【請求項２】前記センタコントローラは、各検出信号
ごとに設けられた周波数分析回路と、この周波数帯域毎
に相関を検出する相関計算回路と、相関値の一定以上の
周波数の波形合成をなす波形合成手段とを有し、合成波
形の強度、帯域波形加算数から漏洩の有無を判定可能と
したことを特徴とする請求項１に記載の配管における漏
洩検知システム。
【請求項３】前記配管は上水道網の送水管または配水
管であって、当該送水管または配水管に取り付けられた
センサから検知対象区間の漏水を検知することを特徴と
する請求項１または２記載の配管の漏洩検知システム。
【請求項４】前記配管はガス管であって、当該ガス管
に取り付けられたセンサから検知対象区間のガス漏れを
検知することを特徴とする請求項１または２記載の配管
の漏洩検知システム。
【請求項５】前記配管はプラントの配管であって、当
該プラント配管に取り付けられたセンサからの検知対象
区間の流体の漏れを検知することを特徴とする請求項１
または２記載の配管の漏洩検知システム。
【請求項６】前記センサは内部流体の波動信号を検出
するセンサであることを特徴とする請求項１または２記
載の配管の漏洩検知システム。
【請求項７】前記センサは配管波動を検出するセンサ
であることを特徴とする請求項１または２記載の配管の
漏洩検知システム。
【請求項８】上水道網の送水管または配水管の各々に
漏水を検知するための水中マイクを間隔をおいて設置
し、当該水中マイクの検出信号を通信回線を介してセン
タコントローラに送出可能に接続してなり、前記センタ
コントローラは、各検出信号ごとに設けられた周波数分
析回路と、この周波数帯域毎に相関を検出する相関計算
回路と、相関値の一定以上の周波数の波形合成をなす波
形合成手段とを有し、合成波形の強度、帯域波形加算数
から漏水の有無を判定可能とし、かかるセンタコントロ
ーラにて検知対象区間の両端に位置する水中マイクから
の検出音を前記通信回線を介して入力することにより周
波数別に相関係数の高いものの波形合成信号から前記検
知対象区間の特定位置の漏水の有無を判別させ、当該セ
ンタコントローラにて検知対象区間を更新しつつ上水道
網における漏水の有無の検知を可能としたことを特徴と
する配管の漏洩検知システム。