JPWO2017217220A1 - 漏水量測定装置及び漏水量測定方法 - Google Patents

Abstract

漏水量測定装置は、所定量の検査液を水中に吐出する吐出装置と、水中に吐出された検査液の拡散状態を撮影して画像データを生成するカメラと、画像データから検査液の拡散状態の経時的な変化を求め、当該経時的な変化に基づき構造物の漏水量を算出する漏水量算出部と、を備える。漏水量測定方法は、所定量の検査液を水中に吐出する吐出ステップ、水中に吐出された検査液の拡散状態を撮影して画像データを生成する撮影ステップと、画像データから検査液の拡散状態の経時的な変化を求め、当該経時的な変化に基づき構造物の漏水量を算出する算出ステップと、を備える。

Description

本開示は、ダム堰堤のような水圧を受ける構造物の漏水箇所の漏水量を測定する漏水量測定装置に関する。

ダム堰堤は、複数のコンクリートブロックで構成され、各コンクリートブロックは止水材を介在して連結される。ダムが建設されてから長い時間が経つと、コンクリートブロックやコンクリートブロックの継ぎ目にクラックが発生し、このクラックは漏水の原因となる。このため、ダム堰堤の漏水を検査する装置、方法が開発されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１では、コンクリートブロックの継ぎ目の止水材の上流側の横継ぎ目に沿って石鹸水を塗布し、止水材の下流側から横継ぎ目に窒素ガスなどの気体を注入し、横継ぎ目から吐出する気体による石鹸水の膨らみに基づき、横継ぎ目の漏水箇所を特定する漏水検査方法を開示する。また、特許文献１は、石鹸水の膨らみの大きさから漏水量を推定することを開示している。

また、特許文献２は、ダム堰堤の上流側からコンクリートの継ぎ目に沿って密着させて注入ボックスを配置し、注入ボックスを介して継ぎ目に着色水や気泡剤を送り込み、ダム堰堤の監査廊内の排水管からの着色水や気泡剤の排水の有無を確認することにより、漏水箇所を特定する方法を開示する。さらに、漏水箇所が特定された場合、注入ボックスに気泡剤を注入し、気泡剤の注入開始から、監査廊の排水管からの気泡剤排出までに要する時間を測定し、この測定時間に基づき漏水箇所のクラックの大きさ、すなわち、漏水箇所の漏水度合い、を検出する方法を開示する。

特開２００３−３０７４６４号公報 特開２００９−２８２００６号公報

本開示は、ダム堰堤のような水圧を受ける構造物における漏水箇所の漏水量を自動で測定する装置及び方法を提供する。

本開示の第１の態様である漏水量測定装置は、所定量の検査液を水中に吐出する吐出装置と、水中に吐出された検査液の拡散状態を撮影して画像データを生成するカメラと、画像データから検査液の拡散状態の経時的な変化を求め、当該経時的な変化に基づき構造物の漏水量を算出する漏水量算出部と、を備える。

本開示の第２の態様である漏水量測定方法は、所定量の検査液を水中に吐出する吐出ステップ、水中に吐出された検査液の拡散状態を撮影して画像データを生成する撮影ステップと、画像データから検査液の拡散状態の経時的な変化を求め、当該経時的な変化に基づき構造物の漏水量を算出する算出ステップと、を備える。

本開示の漏水量測定装置及び漏水量測定方法によれば、水圧を受ける構造物の漏水箇所の漏水量を自動で測定することができる。

実施の形態１に係る漏水量測定システムの構成を示すブロック図 漏水量測定システムにおける水中検査装置の構成を示す図 水中検査装置における水中ロボット及び地上ユニットの内部構成を示すブロック図 水中ロボットの外観図 水中ロボットに取り付けられたノズルの配置を説明する図 ノズルの先端部の形状を示す斜視図 ノズルの先端部の断面形状を示す図 漏水量測定動作を示すフローチャート 水中検査装置による、漏水量測定のための画像を撮影する際の動作を説明するための図 構造物に生じたクラックへの吸い込みによる検査液の状態の変化を説明するための図（正面から見た図） 構造物に生じたクラックへの吸い込みによる検査液の状態の変化を説明するための図（横側から見た図） 水中で拡散した検査液の体積（画像中の面積）の時間変化を説明した図 面積−漏水量対応情報を説明した図 検査液の吐出方法を説明した図 図１３に示すように検査液が吐出された場合における、水中の検査液の面積（漏水量）の時間変化を説明した図 漏水量測定のための画像解析動作を示すフローチャート 本開示の実施の形態２における、粒子を含む検査液を用いた漏水量の測定動作を説明した図 色水と粒子を含む検査液を用いた漏水量の測定動作を説明した図 色水と粒子を含む検査液を用いて撮影した画像に基づく漏水量の測定動作を示すフローチャート

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施の形態１）
［１−１．構成］
図１は、本開示の漏水量測定システム６０の構成を示すブロック図である。漏水量測定システム６０（漏水量測定装置の一例）は、ダムや橋梁等の構造物の水圧を受ける部分（例えば、ダム堰堤、橋桁等）における漏水箇所の単位時間当たりの漏水量（以下単に「漏水量」という）を自動で測定するシステムである。本開示の漏水量測定システム６０は、図１に示すように、水中検査装置１０と、データ解析装置５０とで構成される。水中検査装置１０は漏水量を測定するための画像を撮影する。データ解析装置５０は、水中検査装置１０で撮影された画像を解析して漏水量を算出する。以下、それぞれの構成について具体的に説明する。

［１−１−１．水中検査装置］
図２は、本開示の漏水量測定システム６０における水中検査装置１０の構成を示した図である。水中検査装置１０は、水中を移動しながら水中から構造物の画像を撮影する水中ロボット１００と、水中ロボット１００の動作を地上でコントロールする地上ユニット２００とを備える。さらに、水中検査装置１０は、漏水量を測定するための検査液を水中に送出するためのポンプ装置４００（吐出装置の一例）を備える。ポンプ装置４００は、ポンプ４１２と、流量計４１３と、検査液タンク４１４と、ホース４５０と、ノズル１７０とを備える。地上ユニット２００とポンプ４１２と、流量計４１３と、検査液タンク４１４とはボート４８０に積載される。なお、地上ユニット２００等はボート４８０ではなく構造物近くの地上に設置してもよい。

水中ロボット１００と地上ユニット２００とは通信ケーブル３００（例えば、電気信号を伝送するための電線）で接続されている。操縦者は、水中ロボット１００から送られてくる操縦用の画像を見ながら、地上ユニット２００を操作して水中ロボット１００を操縦する。水中ロボット１００には、ポンプ装置４００からホース４５０を介して供給される検査液を水中に吐出するノズル１７０が取り付けられている。以下、各構成を具体的に説明する。

［１−１−１−１．地上ユニット］
図３は、水中検査装置１０における水中ロボット１００及び地上ユニット２００の具体的な内部構成を示すブロック図である。地上ユニット２００は、水中ロボット１００に指示を出すパーソナルコンピュータ（以下「ＰＣ」という）２５０と、操縦者が水中ロボット１００の操作を行うためのコントローラ２２０と、ＰＣ２５０と水中ロボット１００との通信を行うための通信ユニット２３０とを含む。

水中ロボット１００と地上ユニット２００とは、通信ケーブル３００で接続されている。通信ケーブル３００は例えば電気信号を伝送するための電線である。通信ユニット２３０は、ＰＣ２５０からのデータを、電気信号を伝送するための電線での通信に適した所定の通信プロトコル（例えば、ＰＬＣ（Power Line Communication））に変換するユニットであり、水中ロボット１００とＰＣ２５０間の通信を実現する。

ＰＣ２５０は、表示部２１１と、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）部２１２と、ＣＰＵ２１０と、メモリ２１８とを含む。ＰＣ２５０は、水中ロボット１００に対して指示を行うとともに、さらに通信ケーブル３１０を介してポンプ装置４００のポンプ４１２に対しても検査液の吐出の指示を行う。

表示部２１１は液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイで構成される。表示部２１１は、水中ロボット１００から送信されてくる操縦用画像（動画）を表示する。通信インタフェース部２１２は、所定の規格（例えば、ＬＡＮ規格）に従って通信を行う回路である。

ＣＰＵ２１０はプログラムを実行することで種々の機能を実現する。ＣＰＵ２１０は、通信インタフェース部２１２を介して水中で撮影された操縦用画像（動画）を水中ロボット１００から取得する。操縦者はこの操縦用画像を閲覧しながら水中ロボット１００の操作を行う。

メモリ２１８はフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリであって、ＣＰＵ２１０の処理に必要な情報を記憶している。

コントローラ２２０は、操縦者が水中ロボット１００を操縦するための指示を伝える手段であり、操作ホイル、操作スティック、スイッチ等を含む。操縦者は、表示部２１１に表示された操縦用画像を見ながらコントローラ２２０を操作することにより水中ロボット１００を操縦する。

［１−１−１−２．水中ロボット］
図４は、水中ロボット１００の外観図である。水中ロボット１００は地上ユニット２００からの命令にしたがい移動や画像の撮影動作を実施し、また、地上ユニット２００に対して通信ケーブル３００を介して操縦用の画像を送信する。図３および図４を用いて水中ロボット１００の構成を説明する。

水中ロボット１００は、本体ユニット１１０と、照明装置１２０と、スラスタ１３０と、ソナー１４０と、検査用カメラ１５０と、バッテリ１６０と、レーザ１８０と、圧力センサ１９０とを備える。また、水中ロボット１００はフレーム１０５を有し、フレーム１０５に対して各構成部品が図４に示すように取り付けられている。

図３を参照し、本体ユニット１１０は、地上ユニット２００と通信を行うための通信ユニット１１２と、水中ロボット１００の動作を制御する制御ユニット１１４と、操縦者のための画像を撮影する操縦用カメラ１１６と、記録媒体１１７とを含む。本体ユニット１１０は防水性を有する防水容器１１８内に収容されている。制御ユニット１１４はＣＰＵを含み、所定のプログラムを実行することで機能を実行する。操縦用カメラ１１６は、地上の操縦者が、水中ロボット１００の位置や水中の状態を確認するための画像（動画または静止画）を撮影する。操縦用カメラ１１６で撮影された画像は通信ユニット１１２を介して地上ユニット２００に送信される。通信ユニット１１２は所定の通信規格（例えば、ＰＬＣ）にしたがい地上ユニット２００と通信を行う。記録媒体１１７は、データを記録するデバイスであり、例えば、ハードディスク（ＨＤＤ）、ＳＳＤ、ＳＤカードやＵＳＢメモリのようなメモリカードである。

照明装置１２０は、画像を撮影するため被写体に光を照射する装置であり、光源（例えばＬＥＤ素子）と光学系を含む。スラスタ１３０は水中ロボット１００の推進力を与える装置（推進部の一例）であり、例えばスクリューとモータを含む。水中ロボット１００を三次元的に移動させることを可能にするため、複数のスラスタ１３０が３軸方向に取り付けられている。ソナー１４０は、音波を用いて水中ロボット１００から水中にある物体（例えば、ダムの壁面）までの距離を測定する装置である。バッテリ１６０は充電可能な電池であり、水中ロボット１００を駆動するための電源を供給する。圧力センサ１９０は水中ロボットの周囲の圧力を検出する。レーザ１８０は、検査対象物のサイズを測定するためのレーザ光を照射する。

検査用カメラ１５０は水中にある構造物の画像を撮影し、撮影により生成された画像データ（動画または静止画データ）を内部の記録媒体１１７（例えば、メモリカード）に記録する。検査用カメラ１５０は、検査用の画像を撮影するために操縦用カメラ１１６よりも高解像度の画像（例えば、４Ｋ画像）を撮影できる。

また、水中ロボット１００には、図４に示すように、検査液を吐出するためのノズル１７０が取り付けられている。図５は、水中ロボット１００に取り付けられたノズル１７０の配置を説明する図であり、構造物８００に正対する水中ロボット１００を左側から見た模式図である。本実施の形態では、照明装置１２０、ノズル１７０、検査用カメラ１５０が、この順で上から水中ロボット１００に配置され、ノズル１７０は、水中ロボット１００のフレーム１０５から前方に所定の長さで突出している。これは、姿勢を安定させた状態で水中ロボット１００をダムの壁面に近づけるには自ずと限界がある反面、ダムの壁に生じたクラックからの漏水量の測定のためには、クラックの近傍に検査液４１４ｂを吐出する必要があるからである。また、検査液４１４ｂを水中ロボット１００の近くで吐出するとスラスタ１３０により生じる水流の影響による検査液４１４ｂの拡散が生じてしまうため、水中ロボット１００から所定の距離だけ離れた位置に検査液４１４ｂを吐出する必要があるからである。

さらに、検査用カメラ１５０はノズル１７０から吐出した検査液４１４ｂの拡散状態を撮影するため、検査液４１４ｂは検査用カメラ１５０による撮影が可能な位置に吐出される必要がある。そのため、本実施の形態では、検査用カメラ１５０とノズル１７０の先端とを結ぶ線分とノズル１７０とのなす角（以下「撮影角」という）が４５°以下になるように設定している。ノズル１７０の水中ロボット１００からの突出量を大きくすると撮影角θは小さくなるが、検査用カメラ１５０と被写体である検査液４１４ｂとの距離が大きくなり画像が不鮮明になる傾向にある。また、水中ロボット１００からのノズル１７０の突出量が大き過ぎると、ノズル１７０が水中の障害物と接触する可能性が大きくなり、水中ロボット１００の移動の自由度が制限される。そのため、撮影角θは３０°以上（３０〜４５°）が望ましい。

なお、本実施の形態では、図５に示すように、ノズル１７０は、照明装置１２０と検査用カメラ１５０との間に取り付けられている。この場合、水中ロボット１００からのノズル１７０の突出量を大きくすると、検査用カメラ１５０が撮影する画像にノズル１７０の影が写りこむ場合が生じるが、拡散した検査液４１４ｂとノズル１７０の影とを画像上明確に区別することにより、漏出量の測定のための画像解析を行うことができる。また、検査用カメラ１５０が撮影する画像にノズル１７０の影が写りこむことを避けるために、ノズル１７０に対して同じ側（上、下、左または右側）に、照明装置１２０と検査用カメラ１５０とを配置してもよい。

なお、水中ロボット１００は図４に示すように上下、左右、前後方向を有している。操縦用カメラ１１６及び検査用カメラ１５０により画像が撮影される被写体の方向を前方向（正面）とし、検査用カメラ１５０から操縦用カメラ１１６に向く方向を上方向とする。水中ロボット１００は検査対象物に対して正対した状態（操縦用カメラ１１６及び検査用カメラ１５０の光軸が検査対象物と略直交する状態）で上下左右方向に、検査対象物に衝突しないように平行移動しながら、検査対象物表面の画像を撮影する。

［１−１−１−３．ポンプ装置］
ポンプ装置４００は、図２に示すように、検査液を送出するポンプ４１２と、送出した検査液の量を計測する流量計４１３と、検査液を格納する検査液タンク４１４とを備える。検査液は、赤、青、緑または紫等に着色された液体（色水）である。検査液タンク４１４の検査液は、ＰＣ２５０の指示にしたがい、ポンプ装置４００によりホース４５０を介して水中ロボット１００に取り付けられたノズル１７０から水中へ吐出される。

図６Ａおよび図６Ｂはノズル１７０の先端部の形状を示す図である。ノズル１７０は、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、ノズル先端１７１とノズル本体１７２を備える。ノズル先端１７１はノズル本体１７２に端部に取り付けられている。ノズル先端１７１は、検査液が吐出する吐出口１７１ａと、ノズル本体１７２と結合する取り付け部１７１ｃと、吐出口１７１ａと取り付け部１７１ｃとを接続するテーパー部１７１ｂから構成される。テーパー部１７１ｂの内径は、図６Ｂに示すように、取り付け部１７１ｃから吐出口１７１ａに向かって徐々に小さくなっている。ノズル本体１７２は、直線状に伸びた筒状の形状を有し、ノズル本体１７２のノズル先端１７１とは反対側の端部は、ホース４５０と接続されると共に、水中ロボット１００のフレーム１０５に固定される。本実施の形態では、ノズル先端１７１の吐出口１７１ａの内径Ａを２〜５．５ｍｍの範囲で構成し、ノズル本体１７２の内径Ｂを６〜１０ｍｍの範囲で構成している。

［１−１−２．データ解析装置］
図１に戻り、水中検査装置１０の検査用カメラ１５０で撮影された画像データを解析するデータ解析装置の構成を説明する。図１に示すように、データ解析装置５０は例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）で構成される。データ解析装置５０は、表示部５１１と、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）部５１２と、ＣＰＵ５１０（測定部の一例）と、操作部５１６と、データ記憶部５１８とを含む。

表示部５１１は液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイで構成される。表示部５１１は、水中検査装置１０で撮影された画像の再生画像を表示する。通信インタフェース部５１２は、所定の規格（例えば、ＬＡＮ規格）に従って他の機器と通信を行う回路である。

ＣＰＵ５１０はプログラムを実行することで種々の機能を実現する。データ記憶部５１８は、ＨＤＤ、ＳＳＤ、メモリカード等で構成される。

操作部５１６は、操作者がデータ解析装置５０に対して種々の指示を行うユーザインタフェースであり、キーボード、マウス、タッチパネル、ボタン等を含む。データ記憶部５１８は、ＣＰＵ５１０の処理に必要な情報（プログラム、パラメータ等）を記憶している。データ記憶部５１８は、漏水量の算出時に参照される情報である面積−漏水量対応情報５１８ａ（詳細は後述）を格納する。

データ解析装置５０は、水中検査装置１０の水中ロボット１００が撮影し生成した画像データを解析することにより、漏水量を算出する。データ解析装置５０は、画像データを、水中検査装置１０の地上ユニット２００から有線又は無線によりリアルタイムで取得し解析してもよいし、水中ロボット１００による撮影終了後に記録媒体１１７に記録されている画像データを解析してもよい。

［１−２．動作］
以上のように構成された漏水量測定システム６０の動作を以下に説明する。図７は、漏水量測定システム６０による漏水量測定動作の流れを説明したフローチャートである。

本実施の形態の漏水量測定システム６０においては、まず、水中検査装置１０により漏水量測定用の画像を撮影する（Ｓ１）。具体的には、水中検査装置１０は、水中ロボット１００を、事前に登録された漏水箇所に移動させる。すなわち、地上ユニット２００のＰＣ２５０において、少なくとも１つの漏水箇所を事前に登録しておく。ＰＣ２５０は、その登録にしたがい水中ロボット１００の移動指示を行う。水中ロボット１００は漏水箇所に到着すると、検査用カメラ１５０により漏水量測定用画像を撮影する。漏水箇所が複数ある場合、水中ロボット１００は順次漏水箇所へ移動しながら漏水量測定用画像を撮影する。

全ての漏水箇所に対して漏水量測定用画像の撮影が終了すると、データ解析装置５０により、水中検査装置１０により撮影された画像が解析され、各漏水箇所の漏水量が算出（測定）される（Ｓ２）。

以下、漏水量測定用画像の撮影（Ｓ１）及び画像解析による各漏水箇所の漏水量の算出（Ｓ２）についてより詳細に説明する。

［１−２−１．漏水量測定のための画像撮影動作］
以下、水中検査装置１０による漏水量測定用画像の撮影動作（Ｓ１）について説明する。

図８は、水中検査装置１０による漏水量測定用画像の撮影動作を説明するための図である。本実施の形態の水中検査装置１０は、図８に示すように、漏水量を調査したい構造物８００における漏水箇所（例えば、クラック８１０）の近傍において、ノズル１７０から検査液４１４ａを吐出し、水中に吐出した検査液４１４ｂの拡散状態の時間的な変化を動画で撮影する。

以下、漏水量測定用画像の撮影動作を図９および図１０を用いてより具体的に説明する。図９は構造物８００の正面から見た場合の検査液の拡散状態を説明する模式図であり、図１０は構造物８００の横側から見た場合の検査液の拡散状態を説明する模式図であり、さらにノズル１７０の状態も示す。図９及び図１０において、（ａ）は検査液４１４ａの吐出前の状態を、（ｂ）は検査液４１４ａの吐出時の状態を、（ｃ）は吐出された検査液４１４ｂがクラック８１０付近に到達した状態を、（ｄ）は吐出された検査液４１４ｂがクラック８１０に吸い込まれている状態を、それぞれ示しており、（ａ）〜（ｄ）はこの順で径時的な変化を示している。

図９及び図１０の（ａ）は、水中の構造物８００における漏水箇所として、構造物８００の表面にクラック８１０が生じている状態を示しており、水中検査装置１０は、図１０の（ａ）に示すように、クラック８１０の近傍にノズル１７０が位置する水中ロボット１００を移動させる。次に、水中検査装置１０は、図１０の（ｂ）に示すように、クラック８１０の近傍において、水中ロボット１００のノズル１７０から所定量の検査液４１４ａを吐出する。この検査液４１４ａは、測定箇所の水と区別できるように所定の色（青、赤、緑等）に着色されている。水中ロボット１００の検査用カメラ１５０は、水中での検査液４１４ｂの拡散状態の変化を撮影する。

ノズル１７０から吐出された検査液４１４ｂは水中で拡散する。構造物８００のクラック８１０に漏水があると、クラック８１０近傍の領域においては、漏水口であるクラック８１０内へ水が吸い込まれるため、クラック８１０へ向かう水流が発生する。このため、ノズル１７０から吐出され、ある広がりを持って拡散した検査液４１４ｂは、クラック８１０付近に到達する（図９及び図１０の（ｃ）参照）。クラック８１０に到達した検査液４１４ｂは、クラック８１０から漏水が生じているために、徐々にクラック８１０へ吸い込まれて、図９及び図１０の（ｄ）に示すように、時間経過にともない水中に拡散した検査液４１４ｂの体積は徐々に減少していく。

この場合、単位時間当たりの漏水量が大きい程（すなわち漏水の流速が速いほど）、水中で拡散した検査液４１４ｂの体積の減少率は大きくなる。すなわち、検査液４１４ｂの体積の変化率に関して、図１１に示すように、吐出直後の検査液４１４ｂの体積が一定の場合、吐出直後から一定時間経過後の検査液４１４ｂの体積は、漏水量が大きいほど（すなわち漏水の流速が速いほど）、より小さくなる。このように、水中で拡散した検査液４１４ｂの体積の時間変化と、漏水量との間に相関関係がある。本願発明者は、このような水中で拡散した検査液４１４ｂの拡散状態の時間変化と、漏水量との間の相関関係に着目した。

ここで、本実施の形態では、水中で拡散した検査液４１４ｂの体積の変化を観察する代わりに、水中で拡散した検査液４１４ｂをカメラで撮影し、その撮影した画像における検査液４１４ｂの面積の変化を観察する。これは、撮影された画像における検査液４１４ｂの面積の減少率も、検査液４１４ｂの体積の場合と同様に、単位時間当たりの漏水量が大きい程（すなわち漏水の流速が速いほど）、大きくなるからである。このように、撮影された画像における検査液４１４ｂの面積も、検査液４１４ｂの体積と同様に、単位時間当たりの漏水量（すなわち漏水の流速）と相関関係を有する（なお、本実施の形態では、「検査液の面積」とは、撮影された画像における検査液の面積を意味している）。

そこで、本実施の形態の漏水量測定システム６０は、水中で拡散した検査液４１４ｂの面積の時間変化と漏水量との間の相関関係に基づき、水中で拡散された検査液４１４ｂの面積（拡散状態）の時間変化に基づいて漏水量を算出する。

そのため、漏水量測定システム６０は、まず、水中検査装置１０により、水中での検査液４１４ｂの拡散状態の時間変化が認識できる画像を撮影し、その後に、撮影された画像をデータ解析装置５０により解析して漏水量を算出（測定）する。

データ解析装置５０でのデータ解析のために、種々の単位時間当たりの漏水量に対して、水中で拡散された検査液４１４ｂの面積（拡散状態）の時間変化と、漏水量との相関関係を事前に実験的に求めておく。そして、その相関関係を面積−漏水量対応情報５１８ａとして、データ解析装置５０のデータ記憶部５１８に格納しておく。図１２に、面積−漏水量対応情報５１８ａのデータ構造を示す。面積−漏水量対応情報５１８ａは、単位時間当たりの検査液の面積の変化量と、単位時間当たりの漏水量とを関連づけて管理する。単位時間当たりの検査液の面積の変化量は、吐出から第１の所定時間経過時点の検査液４１４ｂの面積と、吐出から第２の所定時間経過時点の検査液４１４ｂの面積とを用いて算出した単位時間当たりの変化量である。面積−漏水量対応情報５１８ａは、種々の漏水量に対して、漏水量と面積変化量の関係を管理するテーブル情報である。

図１３は、水中ロボット１００のノズル１７０から吐出される検査液４１４ａの吐出方法を説明した図である。図１４は、図１３に示すように検査液が吐出された場合における、ある漏水量に対する水中の検査液の面積の時間変化を説明した図である。図１３に示すように、吐出時に同じ拡散形状が得られるように所定量の検査液４１４ａがパルス的に吐出され、且つ、一定の時間間隔をおいて複数回吐出される。この一定の時間間隔は、図１４に示すように、前の吐出により拡散した検査液４１４ｂが画像処理的に認識できなくなった後に次の吐出が実施されるような時間間隔に設定される。また、各吐出においては所定量（同一量）の検査液４１４ａが吐出される。水中ロボット１００は、複数の吐出に対する検査液４１４ｂの拡散状態の変化を撮影する。

［１−２−２．漏水量測定のための画像解析動作］
次に、図１５のフローチャートを参照して、データ解析装置５０による漏水量測定用画像の解析動作を説明する。図１５は、漏水量の測定用画像の解析動作を示すフローチャートである。

データ解析装置５０のＣＰＵ５１０は、水中検査装置１０で撮影された水中画像（水中に吐出した検査液４１４ｂの拡散状態を撮影した画像）の画像データ（動画データ）を取得する（Ｓ１０）。ＣＰＵ５１０は、水中検査装置１０で撮影された水中画像の画像データ（動画データ）を記録媒体または通信回線（有線、無線）を介してデータ解析装置５０内に取り込み、データ記憶部５１８に格納する。

ＣＰＵ５１０は、取得した画像データを解析し、検査液の吐出直後（吐出から第１の所定時間経過後の時刻（ｔ０））に撮影された画像における検査液４１４ｂの面積を算出する（Ｓ１１）。続いて、ＣＰＵ５１０は、検査液の吐出から第２の所定時間（＞第１の所定時間）経過後（時刻ｔ１）に撮影された画像における検査液４１４ｂの面積を算出する（Ｓ１２）。検査液４１４ｂの面積は、検査液４１４ｂの色情報に基づいた画像処理により算出することができる。ＣＰＵ５１０は、算出したそれぞれの面積に基づき漏水量を求める（Ｓ１３）。具体的には、時刻ｔ０の画像から求めた面積と、時刻ｔ１の画像から求めた面積とから面積の単位時間当たりの変化量を求め、その変化量に基づき面積−漏水量対応情報５１８ａを参照して、漏水量を算出（測定）する。

なお、画像データが、図１３に示すように検査液が複数回吐出されたときの各回の検査液の状態の変化を含む場合、ＣＰＵ５１０は、吐出回毎に漏水量を算出し、算出した複数の漏水量を平均して最終的な漏水量を求める。または、吐出毎の検査液の面積の変化量から平均値を求め、その平均値を用いて漏水量を求めてもよい。

また、画像解析処理において、水中検査装置１０で撮影された水中画像の画像データに対して、検査液４１４ｂ（色水）の動きをより視認し易くするため、画像の鮮明化処理を行っても良い。例えば、検査液４１４ｂの移動軌跡がより明確になるように、画像データ（動画データ）の各フレームについて、その前後の所定数のフレームを用いた平均化処理（補間処理）を行ってもよい。これにより、検査液４１４ｂの移動軌跡がより明確になり、画像の視認者にとって、検査液４１４ｂの動き、すなわち、漏水の状況をより容易に認識できるようになる。

以上のように、データ解析装置５０は水中検査装置１０により撮影された水中画像の画像データから漏水量を算出できる。

［１−３．効果等］
以上のように、本実施の形態の漏水量測定システム６０（漏水量測定装置の一例）は、所定量の検査液４１４ａを水中に吐出するポンプ装置４００（吐出装置の一例）と、水中に吐出された検査液４１４ｂを撮影して画像データを生成する検査用カメラ１５０と、画像データを解析して、水中での検査液４１４ｂの拡散状態（例えば、面積）の経時的な変化を求め、当該経時的な変化に基づき構造物の漏水量を算出するＣＰＵ５１０（漏水量算出部及び画像処理部の一例）と、を備える。

このように、本実施の形態の漏水量測定システムは、検査液の拡散状態（例えば、面積）の経時的な変化を撮影した画像を解析することにより、構造物の漏水箇所での漏水量を自動で算出することができる。

なお、本実施の形態は、所定量の検査液を水中に吐出し、水中に吐出された検査液を撮影して画像データを生成し、画像データを解析し、水中での検査液の拡散状態の経時的な変化を求め、当該経時的な変化に基づき構造物の漏水量を算出する漏水量測定方法も開示する。

（実施の形態２）
実施の形態１では、漏水量測定のための画像を撮影する際に使用する検査液として、色水を使用したが、本実施の形態では、粒子を含む検査液を使用する。

図１６は、実施の形態２における、粒子を含む検査液を用いた漏水量測定のための画像撮影動作を説明するための図である。図１６に示すように、ノズル１７０から吐出される検査液４１４ｃは、無色水４１５と粒子４１６とを含む。粒子４１６の大きさは、検査対象のクラック等の大きさに基づき決定されるが、例えば０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。無色水４１５は着色されていない液体（例えば、水）でよい。

粒子４１６を検査液４１４ｃに混入することで、ノズル１７０から水中に吐出された検査液４１４ｄの変化の視認性が高まる。特に、実施の形態１で説明したような平均化による画像の鮮明化処理を行うことにより、動きのある粒子４１６の移動軌跡がより明確に表示されるようになり、画像の視認者が粒子４１６の動きをより認識しやすくなる。すなわち、粒子４１６がクラック８１０へ吸い込まれていく様子がより分かりやすくなる。また、この鮮明化により、画像処理において粒子４１６の広がりの範囲（面積）を検出する際の精度を向上できる。これにより、粒子４１６の範囲を拡散された検査液４１４ｄの範囲とした場合、検査液４１４ｃの面積の検出精度を向上できる。

また、図１７に示すように、検査液として、色水４１５ａ（着色された液体）に粒子４１６を混合した検査液４１４ｅを用いてもよい。この場合、水中で拡散された検査液４１４ｆにおける色水４１５ａの画像から漏水量（第１漏水量）を算出し、同時に、検査液４１４ｆにおける粒子４１６の画像からも漏水量（第２漏水量）を算出してもよい。そして、第１及び第２漏水量を用いて最終的な漏水量を求めても良い。

また、この場合、色水４１５ａと粒子４１６とにコントラストを付けることにより、図１６に示した無色水４１５を用いる場合に比べて、粒子４１６の拡散状態の変化を捉えやすくなる。

図１８は、色水４１５ａと粒子４１６が混合した検査液４１４ｅを用いて撮影した画像に基づく漏水量の測定動作を示すフローチャートである。

データ解析装置５０のＣＰＵ５１０は、水中検査装置１０で撮影された水中画像の画像データ（動画データ）を取得する（Ｓ２０）。ＣＰＵ５１０は、取得した画像データを解析し、画像中の色水４１５ａの部分の画像に基づいて漏水量（第１漏水量）を算出する（Ｓ２１）。さらに、ＣＰＵ５１０は、取得した画像データを解析し、画像中の粒子４１６の部分の画像に基づいて漏水量（第２漏水量）を算出する（Ｓ２２）。ＣＰＵ５１０は、第１漏水量と第２漏水量を用いて最終的な漏水量を算出する（Ｓ２３）。例えば、ＣＰＵ５１０は、第１及び第２漏水量を加重平均することで最終的な漏水量を求めても良い。この場合、加重平均における重みを周囲環境に応じて適宜設定してもよい。例えば、色水は水中の濁度が高い場合であっても、認識できることから、水中の濁度が高い場合、色水の画像に基づき算出した第１漏水量の重みを、粒子の画像に基づき算出した第２漏水量の重みよりも大きくしてもよい。これにより、水中の濁度が高く、粒子の認識が困難な場合であっても、色水の画像に基づいて漏水量を算出することができる。

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１〜２を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１〜２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

上記の実施の形態では、データ解析装置５０が、水中検査装置１０により撮影された画像の画像データを解析することにより漏水量を算出（測定）した。しかし、漏水量算出のための画像データの解析処理は、必ずしもデータ解析装置５０において実行される必要はない。漏水量算出のための画像データの解析処理を、水中ロボット１００内の制御ユニット１１４または地上ユニット２００内のＰＣ２５０において行ってもよい。この場合、水中ロボット１００により検査液を吐出しながら水中で画像を撮影し、撮影完了後、ＰＣ２５０により、撮影した画像の画像データを解析して漏水量をリアルタイムで算出（測定）してもよい。この場合、水中ロボット１００、地上ユニット２００およびポンプ装置４００により、漏水量測定装置を構成することができる。

上記の実施の形態では、水中検査装置１０は、事前に登録された漏水測定箇所について漏水量測定用画像を撮影した。しかし、水中検査装置１０は、水中を移動しながら漏水測定箇所を検出し、検出した漏水測定箇所について漏水量測定用画像を撮影してもよい。具体的には、水中検査装置１０は、構造物表面に沿って水中を移動しながら検査用カメラ１５０により水中の構造物の表面を撮影し、ＰＣ２５０により撮影画像を解析してクラックの有無を判定する。クラックが検出された場合、ＰＣ２５０は、撮影された構造物の部分を漏水測定箇所として特定し、漏水量測定用画像を撮影するよう水中ロボット１００に指示を出す。この構成によれば、漏水測定箇所の検出から漏水量測定用画像の撮影までを自動で行うことができる。

上記の実施の形態では、操縦用の画像を撮影する操縦用カメラと検査用の画像を撮影する検査用カメラとを別々に設けたが、操縦用の画像と検査用の画像とを同じカメラで撮影するようにしてもよい。

上記の実施の形態では、検査液を吐出するポンプ装置４００のポンプ４１２、流量計４１３および検査液タンク４１４をボート４８０上に積載したが、小型化できる場合は、ポンプ４１２、流量計４１３および検査液タンク４１４のうち少なくとも一つを水中ロボット１００に搭載してもよい。そして、ポンプ装置４００を水中ロボット１００に搭載し、漏水量算出のための画像データの解析処理を水中ロボット１００内の制御ユニット１１４において行う場合、水中ロボットにより漏水量測定装置を構成することができる。

上記の実施の形態では、図１３に示すように、検査液を複数回吐出し、複数回の吐出による検査液の画像に基づき漏水量を測定する例を説明した。しかし、検査液の吐出回数は１回だけでもよい。１回の吐出時の検査液の画像に基づき、漏水量を測定してもよい。

上記の実施の形態では、検査液の動きをより視認し易くするための画像の鮮明化処理として、画像データの各フレームについて、その前後の所定数のフレームを用いた平均化処理（補間処理）を行う例を説明したが、画像の鮮明化処理はこれに限定されない。画像の鮮明化処理として、フレーム毎にフレーム単体で、コントラスト補正や階調補正等の画像処理を行っても良い。

上記実施の形態において制御ユニット１１４、ＣＰＵ２１０、５１０が実行するプログラムは、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体によって提供されてもよいし、通信回線を介してネットワーク上のサーバからダウンロードされてもよい。また、上述したＣＰＵ２１０、５１０の機能は、ハードウェアとソフトウェア（アプリケーションプログラム）の協働により実現したが、所定の機能を実現するように専用に設計されたハードウェア回路のみで実現してもよい。よって、ＣＰＵ２１０、５１０に代えて、ＭＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等で上述の機能を実現してもよい。上述したＣＰＵ２１０、５１０の機能は、１つのデバイスで実現してもよいし、複数のデバイスで実現してもよい。

上述した漏水量測定システムは、構造物の水没した部分の漏水量を測定でき、ダムの堰堤や橋梁の橋桁等を検査する検査装置に適用することができる。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、構造物の水没した部分の漏水量を測定でき、ダムの堰堤や橋梁の橋桁等を検査する検査装置に有用である。

１０ 水中検査装置
５０ データ解析装置
６０ 漏水量測定システム
１００ 水中ロボット
１１０ 本体ユニット
１１２ 通信ユニット
１１４ 制御ユニット
１１６ 操縦用カメラ
１２０ 照明装置
１３０ スラスタ
１４０ ソナー
１５０ 検査用カメラ
１６０ バッテリ
１７０ ノズル
１８０ レーザ
１９０ 圧力センサ
２００ 地上ユニット
２１０，５１０ ＣＰＵ
２１１，５１１ 表示部
２１２，５１２ 通信インタフェース部
２１８ メモリ
２２０ コントローラ
２３０ 通信ユニット
２５０ ＰＣ
３００，３１０ 通信ケーブル
４００ ポンプ装置
４１４ａ，４１４ｂ，４１４ｃ，４１４ｄ，４１４ｅ，４１４ｆ 検査液
４１５ 無色水
４１５ａ 色水
４１６ 粒子
５１６ 操作部
５１８ データ記憶部
５１８ａ 面積−漏水量対応情報

Claims (9)

1. 所定量の検査液を水中に吐出する吐出装置と、
   水中に吐出された検査液の拡散状態を撮影して画像データを生成するカメラと、
   前記画像データから前記検査液の拡散状態の経時的な変化を求め、当該経時的な変化に基づき構造物の漏水量を算出する漏水量算出部と、
   を備えた、
   漏水量測定装置。
2. 前記漏水量算出部は、前記拡散状態の前記経時的な変化として前記画像データが示す画像中における前記検査液が占める領域の面積の時間的な変化量を求め、前記変化量に基づき漏水量を算出する、請求項１に記載の漏水量測定装置。
3. 前記吐出装置は、所定量の前記検査液を複数回吐出し、
   前記カメラは、前記検査液の吐出毎に前記検査液の拡散状態を撮影して複数の画像データを生成し、
   前記漏水量算出部は、前記複数の画像データに基づいて漏水量を算出する、
   請求項１に記載の漏水量測定装置。
4. 前記画像データが示す画像の各フレームについてその前後の所定数のフレームを用いた平均化処理を行うことにより画像の鮮明化を行う画像処理部をさらに備えた、請求項１に記載の漏水量測定装置。
5. 前記検査液は着色された液体及び粒子の少なくともいずれかを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の漏水量測定装置。
6. 前記吐出装置は直線状に伸びるノズルを有し、
   前記検査液は前記ノズルの先端から吐出され、
   前記先端と前記カメラとを結ぶ線分と、前記ノズルとのなす角は、３０〜４５°である、請求項１〜３のいずれかに記載の漏水量測定装置。
7. 所定量の検査液を水中に吐出する吐出ステップ、
   水中に吐出された前記検査液の拡散状態を撮影して画像データを生成する撮影ステップと、
   前記画像データから前記検査液の拡散状態の経時的な変化を求め、当該経時的な変化に基づき構造物の漏水量を算出する算出ステップと、を備える、
   漏水量測定方法。
8. 前記算出ステップにおいて求められる前記検査液の拡散状態の経時的な変化は、前記画像データが示す画像中における前記検査液が占める領域の面積の時間的な変化である、
   請求項７に記載の漏水量測定方法。
9. 前記吐出ステップでは、所定量の前記検査液を複数回吐出し、
   前記撮影ステップでは、前記検査液の吐出毎に前記検査液を撮影して複数の画像データを生成し、
   前記算出ステップでは、前記複数の画像データに基づいて漏水量を算出する、
   請求項７に記載の漏水量測定方法。